JP2000294760A - Photodetecting element - Google Patents

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce crosstalk by making the impurity concentration of a first conductivity type high concentration barrier area formed below a boundary area dividing elements to be higher than the impurity concentration of an area positioned in the same substrate depth as the high concentration barrier area. SOLUTION: A P-type epitaxial growth layer 10a with low concentration is formed on a silicon substrate 400. Film thickness is set to be a distance from the lower face of a picture element part to the forming position of a barrier high concentration P-type area 11. The prescribed amount of a P-type impurity is selectively implanted only in a position below a boundary area dividing picture elements in a horizontal direction. A P-type epitaxial growth layer 10b is formed on the P-type epitaxial growth layer 10a having same concentration and the thickness of the P-type epitaxial growth layer 10 formed of the two layers is made to be equal to that of a P-type epitaxial growth layer 401. N-type diffusion areas 101-104, a separation P-type diffusion area 105, a gate oxide film 402 and a polysilicon electrode are formed on an upper side and a silicon substrate 404 below the picture element part is cut.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【０００１】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体基体の一方
の主面側に複数の画素を有し、他方の主面側から入射す
る光に応じて発生する電荷のうちそれらの画素に到達し
た信号電荷を画素単位に蓄積する光検出素子に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor substrate having a plurality of pixels on one principal surface thereof, and a charge generated in response to light incident from the other principal surface reaching the pixels. The present invention relates to a photodetector that accumulates signal charges in pixel units.

【０００２】[0002]

【従来の技術】固体撮像素子の１つに、裏面入射型の固
体撮像素子（以下、単に「固体撮像素子」という。）が
ある。この固体撮像素子は、障害物のない下面からの入
射光を検出する構造となっており、紫外線やＸ線等の、
半導体の表面で吸収され易い短波長光を比較的高い感度
で検出できることが特徴である。2. Description of the Related Art One of solid-state imaging devices is a back-illuminated solid-state imaging device (hereinafter simply referred to as "solid-state imaging device"). This solid-state imaging device has a structure that detects incident light from the bottom surface without obstacles,
The feature is that short wavelength light that is easily absorbed on the surface of the semiconductor can be detected with relatively high sensitivity.

【０００３】＜第１従来例＞図３０、図３１は、固体撮
像素子の一例を示す図である。図３０は、固体撮像素子
を構成する主要部の位置関係を平面的に示す図であり、
図３１は、図３０のＡ−Ａ’位置における固体撮像素子
の断面図である。なお、図３０、図３１に示す固体撮像
素子は、フルフレーム転送型のＣＣＤ固体撮像素子であ
る。<First Conventional Example> FIGS. 30 and 31 are views showing an example of a solid-state imaging device. FIG. 30 is a plan view showing a positional relationship of main parts constituting the solid-state imaging device,
FIG. 31 is a cross-sectional view of the solid-state imaging device at a position AA ′ in FIG. The solid-state imaging devices shown in FIGS. 30 and 31 are full-frame transfer type CCD solid-state imaging devices.

【０００４】固体撮像素子は、シリコン基板４００に形
成された低濃度のＰ型エピタキシャル成長層４０１上
（上面）に、埋め込みＣＣＤ用のＮ型拡散領域１０１〜
１０４を有し、それら埋め込みＣＣＤ１０１〜１０４を
電荷蓄積部と垂直方向の電荷転送部とに兼用している。
これらのＮ型拡散領域１０１〜１０４上には、ゲート酸
化膜４０２を介してポリシリコン電極２０１〜２１６が
形成される。そのポリシリコン電極２０１〜２１６に
は、４電極を１単位として端子３０１〜３０４が接続さ
れ、各埋め込みＣＣＤ１０１〜１０４の４電極分の領域
毎に画素が割り付けられている。また、水平方向に各画
素を区分する境界領域（埋め込みＣＣＤ１０１〜１０４
の間隙）には、高濃度の分離用Ｐ型拡散領域１０５が形
成されている。A solid-state image sensor is formed on a low-concentration P-type epitaxial growth layer 401 (upper surface) formed on a silicon substrate 400 and has N-type diffusion regions 101 to 101 for an embedded CCD.
The embedded CCDs 101 to 104 are also used as a charge storage unit and a vertical charge transfer unit.
On these N-type diffusion regions 101 to 104, polysilicon electrodes 201 to 216 are formed via a gate oxide film 402. Terminals 301 to 304 are connected to the polysilicon electrodes 201 to 216 with four electrodes as one unit, and pixels are allocated to each of the four electrode regions of the embedded CCDs 101 to 104. Also, a boundary area (embedded CCDs 101 to 104) for dividing each pixel in the horizontal direction is used.
In the gap), a high-concentration P-type diffusion region 105 for separation is formed.

【０００５】このような埋め込みＣＣＤ１０１〜１０４
に蓄積された信号電荷は、上記した端子３０１〜３０４
に印加される４相の駆動パルスによって垂直方向に転送
され、さらに水平ＣＣＤ１００、出力アンプ３０５へと
送られる。ここで、固体撮像素子の下面側から入射した
光は、シリコン内部に電子正孔対を発生させる。発生し
た負電荷のうち、正電荷と再結合することなく拡散移動
し、埋め込みＣＣＤ１０１〜１０４近傍に形成されるポ
テンシャル井戸にまで到達できた負電荷のみが、信号電
荷として検出される。[0005] Such embedded CCDs 101 to 104
The signal charges accumulated in the terminals 301 to 304
Are transferred in the vertical direction by the four-phase drive pulse applied to the horizontal CCD 100 and further sent to the horizontal CCD 100 and the output amplifier 305. Here, light incident from the lower surface side of the solid-state imaging device generates electron-hole pairs inside silicon. Of the generated negative charges, only the negative charges that diffuse and move without recombination with the positive charges and reach the potential wells formed near the embedded CCDs 101 to 104 are detected as signal charges.

【０００６】この固体撮像素子では、全体の機械的な強
度を保ちつつ、しかも下面近くで発生した負電荷がこの
ポテンシャル井戸に到達し易くするために、複数の画素
が配置された画素部の下方のシリコン基板４００のみ
が、下面側から削られている。そして、この部分のＰ型
エピタキシャル成長層４０１の下面側には、アキューム
レーション用高濃度Ｐ型領域４０３が形成されており、
下面近くで発生した負電荷がポテンシャル井戸の方向へ
拡散し易い構成になっている。この結果、入射光の波長
成分のうち、一般にシリコンの表面付近までしか入射し
ない紫外線やＸ線などの短波長光を、高い感度で検出で
きる。In this solid-state image pickup device, in order to maintain the overall mechanical strength and to make it easier for negative charges generated near the lower surface to reach this potential well, a lower portion of the pixel portion in which a plurality of pixels are arranged is provided. Only the silicon substrate 400 is shaved from the lower surface side. Then, on the lower surface side of the P-type epitaxial growth layer 401 in this portion, a high concentration P-type region 403 for accumulation is formed.
The configuration is such that negative charges generated near the lower surface are easily diffused in the direction of the potential well. As a result, of the wavelength components of the incident light, short-wavelength light such as ultraviolet rays or X-rays that generally enter only near the surface of silicon can be detected with high sensitivity.

【０００７】＜第２従来例＞図３２、図３３は、固体撮
像素子の一例を示す図である。図３２は、固体撮像素子
を構成する主要部の位置関係を平面的に示す図であり、
図３３は、図３２のＡ−Ａ’位置における固体撮像素子
の断面図である。なお、図３２、図３３に示す固体撮像
素子は、フルフレーム転送型のＣＣＤ固体撮像素子であ
る。<Second Conventional Example> FIGS. 32 and 33 show an example of a solid-state image sensor. FIG. 32 is a plan view showing a positional relationship of main parts constituting the solid-state imaging device,
FIG. 33 is a cross-sectional view of the solid-state imaging device at a position AA ′ in FIG. The solid-state imaging device shown in FIGS. 32 and 33 is a full-frame transfer type CCD solid-state imaging device.

【０００８】固体撮像素子は、シリコン基板４００に形
成された低濃度のＰ型エピタキシャル成長層４０１上
（上面）に、埋め込みＣＣＤ用のＮ型拡散領域１０１〜
１０４を有し、それら埋め込みＣＣＤ１０１〜１０４を
光電変換部と垂直方向の電荷転送部とに兼用している。
これらのＮ型拡散領域１０１〜１０４上には、ゲート酸
化膜４０２を介してポリシリコン電極２０１〜２１６が
形成される。そのポリシリコン電極２０１〜２１６に
は、４電極を１単位として端子３０１〜３０４が接続さ
れ、各埋め込みＣＣＤ１０１〜１０４の４電極分の領域
毎に画素が割り付けられている。また、水平方向に各画
素を区分する境界領域（埋め込みＣＣＤ１０１〜１０４
の間隙）には、横型オーバーフロードレイン用のＮ型拡
散領域５０１〜５０５が形成されている。この境界領域
にはさらに、これらＮ型の埋め込みＣＣＤ１０１〜１０
４および横型オーバーフロードレイン５０１〜５０５の
電気的分離を図るために、両者の間隙に、高濃度の分離
用Ｐ型拡散領域１０５が形成されている。[0008] The solid-state image pickup device is provided on N-type diffusion regions 101-101 for embedded CCD on a low-concentration P-type epitaxial growth layer 401 (upper surface) formed on a silicon substrate 400.
The embedded CCDs 101 to 104 are also used as a photoelectric conversion unit and a vertical charge transfer unit.
On these N-type diffusion regions 101 to 104, polysilicon electrodes 201 to 216 are formed via a gate oxide film 402. Terminals 301 to 304 are connected to the polysilicon electrodes 201 to 216 with four electrodes as one unit, and pixels are allocated to each of the four electrode regions of the embedded CCDs 101 to 104. Also, a boundary area (embedded CCDs 101 to 104) for dividing each pixel in the horizontal direction is used.
N-type diffusion regions 501 to 505 for a horizontal overflow drain are formed in (a gap). In this boundary area, these N-type embedded CCDs 101 to 101 are further provided.
In order to achieve electrical isolation of the lateral overflow drains 501 and 505, a high-concentration P-type diffusion region 105 for isolation is formed in the gap between them.

【０００９】このような埋め込みＣＣＤ１０１〜１０４
に蓄積された信号電荷は、上記した端子３０１〜３０４
に印加される４相の駆動パルスによって、水平ＣＣＤ１
００、出力アンプ３０５へと送られる。ここで、固体撮
像素子の下面側から入射した光は、シリコン内部に電子
正孔対を発生させる。発生した負電荷のうち、正電荷と
再結合することなく拡散移動し、埋め込みＣＣＤ１０１
〜１０４近傍に形成されるポテンシャル井戸にまで到達
できた負電荷のみが、信号電荷として検出される。Such embedded CCDs 101 to 104
The signal charges accumulated in the terminals 301 to 304
The horizontal CCD 1 is driven by a four-phase drive pulse applied to
00, and sent to the output amplifier 305. Here, light incident from the lower surface side of the solid-state imaging device generates electron-hole pairs inside silicon. Of the generated negative charges, they diffuse and move without recombination with the positive charges, and the embedded CCD 101
Only negative charges that can reach the potential wells formed in the vicinity of .about.104 are detected as signal charges.

【００１０】この固体撮像素子では、全体の機械的な強
度を保ちつつ、しかも下面近くで発生した負電荷がこの
ポテンシャル井戸に到達し易くするために、複数の画素
が配置された画素部の下方のシリコン基板４００のみ
が、下面側から削られている。そして、この部分のＰ型
エピタキシャル成長層４０１の下面側には、アキューム
レーション用高濃度Ｐ型領域４０３が形成されており、
下面近くで発生した負電荷がポテンシャル井戸の方向へ
拡散し易い構造になっている。この結果、入射光の波長
成分のうち、一般にシリコンの表面付近までしか入射し
ない紫外線やＸ線などの短波長光を、高い感度で検出で
きる。[0010] In this solid-state imaging device, in order to maintain the overall mechanical strength and to make it easier for negative charges generated near the lower surface to reach the potential well, a lower portion of the pixel portion in which a plurality of pixels are arranged is provided. Only the silicon substrate 400 is shaved from the lower surface side. Then, on the lower surface side of the P-type epitaxial growth layer 401 in this portion, a high concentration P-type region 403 for accumulation is formed.
The structure is such that negative charges generated near the lower surface are easily diffused toward the potential well. As a result, of the wavelength components of the incident light, short-wavelength light such as ultraviolet rays or X-rays that generally enter only near the surface of silicon can be detected with high sensitivity.

【００１１】[0011]

【発明が解決しようとする課題】＜第１従来例の課題＞
上記した第１従来例の固体撮像素子では、クロストーク
による画像信号の品質低下が生じている。図３１に示し
たように、各画素の下方で発生した負電荷のうち、正電
荷と再結合せずに画素の方向へ移動したものは信号電荷
として検出されるが、その画素から離れた下面近傍で発
生した負電荷（例えば、符号４０９で示す負電荷）は、
隣接画素の方向に流れ込む可能性も比較的高い。どの位
置の負電荷も、拡散移動するために様々な方向へ移動す
る可能性を有しているが、画素から遠い程、そこに到達
可能な移動角度は狭まるからである。このようにして隣
接画素に流れ込んだ負電荷が、クロストークの原因であ
る。<Problem to be Solved by the Invention><Problem of First Conventional Example>
In the above-described first conventional solid-state imaging device, the quality of an image signal is reduced due to crosstalk. As shown in FIG. 31, of the negative charges generated below each pixel, those that move in the direction of the pixel without being recombined with the positive charge are detected as signal charges, but the lower surface away from the pixel is detected. The negative charge generated in the vicinity (for example, the negative charge indicated by reference numeral 409) is
The possibility of flowing in the direction of an adjacent pixel is relatively high. The negative charge at any position has a possibility of moving in various directions in order to diffuse and move, but the farther from the pixel, the smaller the movement angle that can reach the position. The negative charges that have flowed into the adjacent pixels in this manner cause crosstalk.

【００１２】なお、負電荷の移動路となるシリコン部分
（Ｐ型エピタキシャル成長層４０１）を薄くすればこの
クロストークを軽減できるが、固体撮像素子全体の機械
的な強度を保つためにはある程度の厚さを残す必要があ
る。請求項１〜請求項４に記載の発明は、このような第
１従来例の問題に鑑みてなされたもので、半導体基体の
構成を一部変更することによって、クロストークの小さ
い裏面入射型の光検出素子を提供することを目的とす
る。The crosstalk can be reduced by reducing the thickness of the silicon portion (P-type epitaxial growth layer 401) serving as a path for moving negative charges. However, in order to maintain the mechanical strength of the entire solid-state imaging device, a certain thickness is required. It is necessary to leave. The invention according to claims 1 to 4 has been made in view of such a problem of the first conventional example, and by partially changing the configuration of the semiconductor substrate, a back-illuminated type with small crosstalk is provided. An object is to provide a photodetector.

【００１３】＜第２従来例の課題＞上記した第２従来例
の固体撮像素子では、開口率の低下が生じている。図３
３に示したように、各画素の下方で発生した負電荷のう
ち、正電荷と再結合せずに画素の方向へ移動したものは
信号電荷として検出されるが、各画素の埋め込みＣＣＤ
と同じ導電型である横型オーバーフロードレイン５０１
〜５０５にも流れ込む可能性がある。特に、境界領域近
傍に存在する負電荷（例えば、符号５０９で示す負電
荷）は、その可能性が高い。そして横型オーバーフロー
ドレイン５０１〜５０５へ流れ込んだ負電荷は、最終的
に不要な電荷として外部に掃き出されてしまう。<Problem of Second Conventional Example> In the solid-state image pickup device of the second conventional example, the aperture ratio is reduced. FIG.
As shown in FIG. 3, among the negative charges generated below each pixel, those that move in the direction of the pixel without being recombined with the positive charge are detected as signal charges.
Horizontal overflow drain 501 of the same conductivity type as
To 505. In particular, a negative charge existing in the vicinity of the boundary region (for example, a negative charge indicated by reference numeral 509) has a high possibility. The negative charges flowing into the horizontal overflow drains 501 to 505 are finally swept out as unnecessary charges.

【００１４】したがって、固体撮像素子全体では、入射
光に応じて発生した負電荷の一部が無効電荷となるの
で、実質的な開口率が低下するのである。請求項５に記
載の発明は、このような第２従来例の問題に鑑みてなさ
れたもので、半導体基体の構成を一部変更することによ
って、開口率の高い裏面入射型の光検出素子を提供する
ことを目的とする。Therefore, in the entire solid-state imaging device, a part of the negative charges generated in accordance with the incident light becomes ineffective charges, so that the aperture ratio is substantially reduced. The invention according to claim 5 has been made in view of such a problem of the second conventional example. By partially changing the configuration of the semiconductor substrate, a back illuminated photodetector having a high aperture ratio can be obtained. The purpose is to provide.

【００１５】[0015]

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、第１導電型半導体基体の一方の主面側に第２導電型
領域が形成されており、他方の主面である反主面側から
入射する光に応じて第１導電型半導体基体内で発生した
電荷のうち第２導電型領域に到達した信号電荷を、その
第２導電型領域の形成区域に割り付けられた各画素を単
位として蓄積する光検出素子において、第１導電型半導
体基体内において各画素を区分する境界領域の下方に
は、第１導電型の高濃度障壁領域が形成され、高濃度障
壁領域は、各画素の下方かつその高濃度障壁領域と同じ
基体深さに位置する領域よりも、第１導電型不純物濃度
が高いことを特徴とする。According to the first aspect of the present invention, a second conductive type region is formed on one main surface side of a first conductive type semiconductor substrate, and an opposite main surface is formed on the other main surface. The signal charges that have reached the second conductivity type region among the charges generated in the first conductivity type semiconductor substrate in response to the light incident from the surface side are used for dividing each pixel allocated to the formation area of the second conductivity type region. In the photodetector that accumulates as a unit, a first-conductivity-type high-concentration barrier region is formed below a boundary region that divides each pixel in the first-conductivity-type semiconductor substrate. Is higher than that of a region located below and at the same substrate depth as the high-concentration barrier region.

【００１６】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
の光検出素子において、高濃度障壁領域は、境界領域の
下方に局在していることを特徴とする。According to a second aspect of the present invention, in the photodetector according to the first aspect, the high concentration barrier region is localized below the boundary region.

【００１７】請求項３に記載の発明は、請求項１に記載
の光検出素子において、反主面には、第１導電型のアキ
ュームレーション領域が形成されていることを特徴とす
る。According to a third aspect of the present invention, in the photodetector of the first aspect, an accumulation region of the first conductivity type is formed on the opposite main surface.

【００１８】請求項４に記載の発明は、請求項３に記載
の光検出素子において、高濃度障壁領域とアキュームレ
ーション領域とは、連続していることを特徴とする。According to a fourth aspect of the present invention, in the photodetector according to the third aspect, the high-concentration barrier region and the accumulation region are continuous.

【００１９】請求項５に記載の発明は、請求項１〜請求
項４の何れか１項に記載の光検出素子において、境界領
域には、第２導電型領域と電気的に分離されると共にそ
の第２導電型領域から溢れた電荷を吸収する第２導電型
の排出領域が形成されていることを特徴とする。According to a fifth aspect of the present invention, in the photodetector according to any one of the first to fourth aspects, the boundary region is electrically separated from the second conductivity type region. A discharge region of the second conductivity type for absorbing the charge overflowing from the second conductivity type region is formed.

【００２０】請求項６に記載の発明は、第１導電型半導
体基体の一方の主面側に第２導電型領域が形成されてお
り、他方の主面である反主面側から入射する光に応じて
第１導電型半導体基体内で発生した電荷のうち第２導電
型領域に到達した信号電荷を、その第２導電型領域の形
成区域に割り付けられた各画素を単位として蓄積する光
検出素子であって、各画素を区分する境界領域には、第
２導電型領域と電気的に分離されると共にその第２導電
型領域から溢れた電荷を吸収する第２導電型の排出領域
が形成されている光検出素子において、排出領域に反主
面側から隣接する位置には、第１導電型の高濃度障壁領
域が形成され、高濃度障壁領域は、その高濃度障壁領域
のさらに反主面側の領域よりも、第１導電型不純物濃度
が高いことを特徴とする。According to a sixth aspect of the present invention, the second conductivity type region is formed on one main surface side of the first conductivity type semiconductor substrate, and light incident from the other main surface, that is, the opposite main surface side. Light detection that accumulates the signal charges that have reached the second conductivity type region among the charges generated within the first conductivity type semiconductor substrate in accordance with the above, in units of each pixel allocated to the formation area of the second conductivity type region. A second conductivity type discharge region that is electrically separated from the second conductivity type region and absorbs the charge overflowing from the second conductivity type region, in a boundary region that separates each pixel; In the photodetector, the first conductivity type high-concentration barrier region is formed at a position adjacent to the emission region from the main surface side, and the high-concentration barrier region is further away from the high-concentration barrier region. The first conductivity type impurity concentration is higher than that of the surface side region. To.

【００２１】（作用）請求項１に記載の光検出素子で
は、各画素を区分する境界領域の下方に、画素の下方に
おける同じ基体深さ位置よりも第１導電型不純物濃度が
高い高濃度障壁領域が形成されている。ここで、第２導
電型領域からなる画素に信号電荷を蓄積するこの光検出
素子内では、第１導電型不純物濃度が高い程、電荷のポ
テンシャルが高くなる。つまり、画素の近傍には電荷の
ポテンシャルが低い領域（ポテンシャル井戸）が形成さ
れ、高濃度障壁領域には画素の反主面側の同じ深さ位置
の領域よりも電荷のポテンシャルの高い領域が形成され
る。(Function) In the photodetector according to the first aspect, a high-concentration barrier having a first-conductivity-type impurity concentration higher than the same substrate depth position below the pixel below the boundary region dividing each pixel. A region is formed. Here, in this photodetector that accumulates signal charges in a pixel made of the second conductivity type region, the higher the first conductivity type impurity concentration, the higher the charge potential. That is, a region (potential well) having a low charge potential is formed in the vicinity of the pixel, and a region having a higher charge potential is formed in the high concentration barrier region than the region at the same depth position on the opposite main surface side of the pixel. Is done.

【００２２】この状態で、各画素の下方で発生した電荷
は、高濃度障壁領域におけるポテンシャルの高い領域に
遮られて隣接画素の方向へは移動しにくく、その反対
に、対応する画素のポテンシャル井戸の方向へ移動し易
くなる。したがって、各画素の下方で発生した電荷の移
動方向は、それぞれ対応する画素の方向に規制されるこ
ととなり、各電荷が高い確率で有効な信号成分になる。
この結果、光検出素子では、クロストークが低く抑えら
れる。In this state, the electric charge generated below each pixel is blocked by the high potential region in the high concentration barrier region and is difficult to move in the direction of the adjacent pixel. In the direction of. Therefore, the moving direction of the charges generated below each pixel is regulated by the direction of the corresponding pixel, and each charge becomes a valid signal component with a high probability.
As a result, in the photodetector, crosstalk is suppressed to a low level.

【００２３】請求項２に記載の光検出素子は、請求項１
に記載の光検出素子において、高濃度障壁領域を局在さ
せたものに等しい。この場合には、高濃度障壁領域の基
体深さ方向の厚みを小さくできる。仮に、電荷移動方向
の規制を優先させれば、境界領域下方の全部に高濃度障
壁領域を形成することになるが、これでは全体の製造工
程が複雑になる。しかし、深さ方向の厚みの小さい高濃
度障壁領域の形成は、第１導電型不純物導入の工程回数
が少なくても実現する。このような高濃度障壁領域によ
っても、電荷のポテンシャルが局部的に高い領域（ポテ
ンシャルの山）が形成されるので、電荷の移動方向をク
ロストークの生じにくい方向に規制する働きは、確実に
備えられる。したがって、請求項２に記載の光検出素子
は、クロストーク低減の機能も果たしつつその製造工程
の複雑化を抑えるので、有用性が高い。According to the second aspect of the present invention, there is provided a photodetector according to the first aspect.
In the photodetector described in (1), this is equivalent to a photodetector in which a high-concentration barrier region is localized. In this case, the thickness of the high concentration barrier region in the substrate depth direction can be reduced. If priority is given to the regulation of the direction of charge transfer, a high-concentration barrier region is formed all under the boundary region, but this complicates the entire manufacturing process. However, the formation of the high-concentration barrier region having a small thickness in the depth direction can be realized even if the number of steps of introducing the first conductivity type impurity is small. Since such a high-concentration barrier region also forms a region (potential peak) in which the potential of charges is locally high, the function of reliably restricting the direction of charge movement to a direction in which crosstalk is unlikely to occur is provided. Can be Therefore, the photodetector according to the second aspect of the present invention has a high usefulness because it suppresses the complexity of the manufacturing process while performing the function of reducing the crosstalk.

【００２４】請求項３に記載の光検出素子では、請求項
１に記載の光検出素子において短波長光に対する感度を
向上させるために、反主面に第１導電型不純物濃度が高
いアキュームレーション領域が形成されている。このア
キュームレーション領域により形成される電荷のポテン
シャルの高い領域（ポテンシャルの壁）によれば、短波
長光など反主面付近で吸収され易い光に応じて発生する
電荷が、画素の方向に付勢されることになる。しかし、
反主面付近は内部と比べて画素からの距離が長いため、
このような電荷が隣接画素の方向に移動してしまう可能
性も比較的高い。そこで、請求項３に記載の光検出素子
では、請求項１と同様の高濃度障壁領域によりこのよう
な電荷の移動方向を適当な方向に規制する。したがっ
て、短波長光に適した光検出素子のクロストークを確実
に低下させことができる。According to a third aspect of the present invention, in order to improve the sensitivity to short-wavelength light in the first aspect of the present invention, an accumulation region having a high impurity concentration of the first conductivity type is provided on the opposite main surface. Are formed. According to the high potential region (potential wall) of charges formed by the accumulation region, charges generated in response to light that is easily absorbed near the opposite main surface, such as short-wavelength light, are biased in the pixel direction. Will be done. But,
Because the distance from the pixel is longer near the main surface than inside,
It is relatively likely that such charges will move in the direction of adjacent pixels. Therefore, in the photodetector according to the third aspect, the movement direction of such charges is regulated in an appropriate direction by the high concentration barrier region similar to the first aspect. Therefore, the crosstalk of the photodetector suitable for the short wavelength light can be reliably reduced.

【００２５】請求項４に記載の光検出素子では、請求項
３に記載の光検出素子において、高濃度障壁領域とアキ
ュームレーション領域とが連続している。このように共
通の半導体基体に同じ導電型の領域同士を連続させて形
成する場合には、それぞれの領域の形成工程の一部また
は全部を共通させることができるため、アキュームレー
ション領域を有する光検出素子の従来の製造工程を殆ど
変更することなく、簡単にその光検出素子を製造するこ
とができる。したがって、請求項３に記載の光検出素子
の構成は、製造工程の複雑化が回避できる点において特
に有利である。According to a fourth aspect of the present invention, in the photodetector according to the third aspect, the high-concentration barrier region and the accumulation region are continuous. In the case where regions of the same conductivity type are continuously formed on a common semiconductor substrate in this manner, a part or all of the formation process of each region can be made common, so that the light detection having the accumulation region is performed. The photodetector can be easily manufactured with little change in the conventional manufacturing process of the device. Therefore, the configuration of the photodetector according to the third aspect is particularly advantageous in that a complicated manufacturing process can be avoided.

【００２６】請求項５に記載の光検出素子では、各画素
を区分する境界領域に、第２導電型領域と電気的に分離
されており、かつその第２導電型領域から溢れた電荷を
吸収する第２導電型の排出領域が形成されている。この
場合、上記した高濃度障壁領域が排出領域に対向するの
で、クロストーク低減の効果が得られるだけでなく、画
素の下方で発生した電荷の一部が排出領域に取り込まれ
るという事態をある程度回避できる利点もある。これに
よれば、固体撮像素子全体の開口率の低下を防ぐことが
できる。According to the photodetector of the present invention, the boundary region for dividing each pixel is electrically separated from the second conductivity type region and absorbs the charge overflowing from the second conductivity type region. A discharge region of the second conductivity type is formed. In this case, since the above-described high-concentration barrier region faces the discharge region, not only the effect of reducing crosstalk is obtained, but also a situation in which a part of the charges generated below the pixel is taken into the discharge region is avoided to some extent. There are also benefits that you can do. According to this, it is possible to prevent a decrease in the aperture ratio of the entire solid-state imaging device.

【００２７】請求項６に記載の光検出素子では、第２導
電型の排出領域に反主面側から隣接する位置に、高濃度
障壁領域が形成され、この高濃度障壁領域は、その反主
面側の領域よりも第１導電型不純物濃度が高い。ここ
で、第２導電型領域に割り付けられた画素に電荷を蓄積
するこの光検出素子内では、第１導電型不純物濃度が高
い程、電荷のポテンシャルが高くなる。つまり、画素の
近傍には電荷のポテンシャルが低い領域（ポテンシャル
井戸）が形成され、また、排出領域に反主面側から隣接
する位置の高濃度障壁領域には、電荷のポテンシャルが
高い領域が形成される。In the photodetector according to the sixth aspect, a high-concentration barrier region is formed at a position adjacent to the second-conductivity-type discharge region from the side opposite to the main surface, and the high-concentration barrier region is formed opposite the main region. The first conductivity type impurity concentration is higher than that of the surface side region. Here, in this photodetector that accumulates charges in the pixels allocated to the second conductivity type region, the higher the first conductivity type impurity concentration, the higher the charge potential. That is, a region (potential well) having a low charge potential is formed in the vicinity of the pixel, and a region having a high charge potential is formed in the high-concentration barrier region adjacent to the discharge region from the side opposite to the main surface. Is done.

【００２８】この状態で、画素の下方で発生した電荷
は、高濃度障壁領域におけるポテンシャルの高い領域に
遮られて排出領域には取り込まれにくく、その反対に、
対応する画素のポテンシャル井戸の方向へ移動し易くな
る。したがって、各画素の下方で発生した電荷は高い確
率で信号電荷になるので、光検出素子全体の開口率が向
上する。特に、この高濃度障壁領域の形成位置を、画素
と比べて主面側から深い位置にした場合には、その高濃
度障壁領域が隣接画素の方向へ移動する電荷の一部を遮
る機能も兼ねるので、上記した効果の他、クロストーク
低減の効果も得られる。In this state, the electric charge generated below the pixel is blocked by the high-potential region in the high-concentration barrier region and is hardly taken into the discharge region.
It becomes easy to move in the direction of the potential well of the corresponding pixel. Therefore, the charges generated below each pixel become signal charges with a high probability, and the aperture ratio of the entire photodetector is improved. In particular, when the formation position of the high-concentration barrier region is set deeper from the main surface side than the pixel, the high-concentration barrier region also has a function of blocking a part of the electric charge moving in the direction of the adjacent pixel. Therefore, in addition to the above-described effects, an effect of reducing crosstalk can be obtained.

【００２９】[0029]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明に係
る実施形態を説明する。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【００３０】＜第１実施形態＞先ず、本発明に係る第１
実施形態を、図１〜図１０に基づいて説明する。本第１
実施形態は、請求項１、請求項２、請求項３に対応す
る。<First Embodiment> First, a first embodiment according to the present invention will be described.
An embodiment will be described with reference to FIGS. Book first
The embodiment corresponds to claims 1, 2, and 3.

【００３１】（第１実施形態の構成）図１、図２は、第
１実施形態の固体撮像素子を示す図である。図１は、固
体撮像素子を構成する主要部の位置関係を平面的に示す
図であり、図２は、図１のＡ−Ａ’位置における固体撮
像素子の断面図である。なお、図１、図２に示す固体撮
像素子は、第１従来例と同様、フルフレーム転送型のＣ
ＣＤ固体撮像素子である。これら図１、図２において、
第１従来例と同じ部分については同一の符号を付して示
す。(Structure of the First Embodiment) FIGS. 1 and 2 are views showing a solid-state image pickup device according to the first embodiment. FIG. 1 is a plan view showing a positional relationship of main parts constituting the solid-state imaging device, and FIG. 2 is a cross-sectional view of the solid-state imaging device at a position AA ′ in FIG. The solid-state imaging device shown in FIGS. 1 and 2 is a full frame transfer type C
It is a CD solid-state imaging device. In these FIGS. 1 and 2,
The same parts as those in the first conventional example are denoted by the same reference numerals.

【００３２】固体撮像素子は、シリコン基板４００にエ
ピタキシャル成長させた低濃度のＰ型エピタキシャル成
長層１０上（上面）に、電荷蓄積部と垂直方向の電荷転
送部とに兼用される埋め込みＣＣＤ用のＮ型拡散領域１
０１〜１０４をストライプ状に配置している。これらの
埋め込みＣＣＤ１０１〜１０４のさらに上層には、ゲー
ト酸化膜４０２を介して、各埋め込みＣＣＤ１０１〜１
０４に共通のポリシリコン電極２０１〜２１６がストラ
イプ状に配置されている。これらポリシリコン電極２０
１〜２１６には、４電極を１単位として、４相の駆動パ
ルスが印加される端子３０１〜３０４が接続され、各埋
め込みＣＣＤ１０１〜１０４の４電極分の領域毎に画素
が割り付けられている。また、水平方向に各画素を区分
する境界領域（埋め込みＣＣＤ１０１〜１０４の間隙）
には、高濃度の分離用Ｐ型拡散領域１０５が形成されて
いる。The solid-state image pickup device has an N-type embedded N-type CCD for use as a charge storage portion and a vertical charge transfer portion on a low-concentration P-type epitaxial growth layer 10 (upper surface) epitaxially grown on a silicon substrate 400. Diffusion area 1
01 to 104 are arranged in a stripe shape. Further above these embedded CCDs 101-104, each embedded CCD 101-1 is interposed via a gate oxide film 402.
The common polysilicon electrodes 201 to 216 are arranged in a stripe pattern. These polysilicon electrodes 20
Terminals 1 to 216 are connected to terminals 301 to 304 to which a four-phase drive pulse is applied with four electrodes as one unit, and pixels are assigned to the four CCD electrodes 101 to 104 in areas corresponding to the four electrodes. Also, a boundary area for dividing each pixel in the horizontal direction (a gap between the embedded CCDs 101 to 104)
, A high-concentration P-type diffusion region 105 for isolation is formed.

【００３３】また、複数の画素が配置された画素部の下
方のシリコン基板４００は、下面側から削られており、
この部分のＰ型エピタキシャル成長層１０の下面側に
は、アキュームレーション用高濃度Ｐ型領域４０３が形
成されている。さらに、第１実施形態のＰ型エピタキシ
ャル成長層１０内には、水平方向のクロストークを防止
する目的で、上記境界領域の下方に、障壁用高濃度Ｐ型
領域１１が形成されている。図では、分離用Ｐ型拡散領
域１０５とアキュームレーション用高濃度Ｐ型領域４０
３とのほぼ中間の位置となっている。The silicon substrate 400 below the pixel portion where a plurality of pixels are arranged is shaved from the lower surface side.
On this lower surface side of the P-type epitaxial growth layer 10, a high concentration P-type region 403 for accumulation is formed. Further, in the P-type epitaxial growth layer 10 of the first embodiment, a high-concentration P-type region 11 for barrier is formed below the boundary region in order to prevent horizontal crosstalk. In the figure, the P-type diffusion region 105 for isolation and the high-concentration P-type region 40 for accumulation are shown.
The position is almost in the middle of 3.

【００３４】なお、ここでは、上面の方向が「上」であ
り、下面の方向が「下」であるとみなして説明している
が、これらは、実際の下方重力の向きとは一切関係しな
いものである。ここで、請求項と、以上説明した固体撮
像素子との対応関係を示す。第１導電型半導体基体はＰ
型エピタキシャル成長層１０に対応し、第２導電型領域
は埋め込みＣＣＤ１０１〜１０４に対応し、高濃度障壁
領域は障壁用高濃度Ｐ型領域１１に対応し、アキューム
レーション領域はアキュームレーション用高濃度Ｐ型領
域４０３に対応する。Here, the description is made on the assumption that the direction of the upper surface is “up” and the direction of the lower surface is “down”, but these are not related to the actual direction of the downward gravity at all. Things. Here, the correspondence between the claims and the solid-state imaging device described above will be described. The first conductive type semiconductor substrate is P
The second conductivity type region corresponds to the buried CCDs 101 to 104, the high-concentration barrier region corresponds to the high-concentration P-type region 11 for the barrier, and the accumulation region corresponds to the high-concentration P-type for accumulation. This corresponds to the area 403.

【００３５】（第１実施形態の動作）図３は、図２の太
点線部各位置における負電荷のポテンシャルを示す図で
ある。図３において、底面における各位置は、単位画素
とその周辺（図２太点線部）の各位置を示し、縦軸は、
その各位置における負電荷のポテンシャルを示す。２つ
のポテンシャルの山１２は、障壁用高濃度Ｐ型領域１１
により形成されたものである。ポテンシャル井戸１３
は、埋め込みＣＣＤ用のＮ型拡散領域１０２により形成
されたものである。また、下面側に形成されたポテンシ
ャルの壁１４は、アキュームレーション用高濃度Ｐ型領
域４０３によるものである。(Operation of the First Embodiment) FIG. 3 is a diagram showing the potential of the negative charge at each position indicated by the thick dotted line in FIG. 3, each position on the bottom surface indicates each position of the unit pixel and its periphery (the thick dotted line portion in FIG. 2), and the vertical axis indicates
The potential of the negative charge at each position is shown. The two potential peaks 12 are the high-concentration P-type regions 11 for the barrier.
It is formed by: Potential well 13
Is formed by an N-type diffusion region 102 for an embedded CCD. The potential wall 14 formed on the lower surface side is formed by the high concentration P-type region 403 for accumulation.

【００３６】先ず、画素の受光領域から入射した紫外線
やＸ線は、シリコン深さ数十μｍの範囲でほとんどが吸
収されるので、これらの光強度を示す負電荷は、下面付
近において発生すると考えてよい。これらの負電荷は、
ポテンシャルの壁１４を下って２つのポテンシャルの山
１２の間を通過し、最終的に、正電荷と再結合しなかっ
た場合には、ポテンシャル井戸１３に取り込まれて信号
として検出される。First, ultraviolet rays and X-rays incident from the light receiving region of the pixel are almost absorbed in the range of several tens of μm in silicon depth. Therefore, it is considered that negative charges indicating these light intensities are generated near the lower surface. May be. These negative charges are
If it passes down the potential wall 14 between the two potential peaks 12 and finally does not recombine with positive charges, it is taken into the potential well 13 and detected as a signal.

【００３７】仮に、ポテンシャルの壁１４を下る際に水
平方向の隣接画素の方向へ移動した負電荷も、ほとんど
の場合はポテンシャルの山１２に遮られ、最終的には、
２つのポテンシャルの山１２の間を通過して画素のポテ
ンシャル井戸１３に取り込まれる。したがって、各画素
の下方において発生した負電荷は、それぞれ高い確率で
対応する画素のポテンシャル井戸に取り込まれ、有効な
信号成分となる。なお、図２中矢印は、このような負電
荷の移動方向の概要を示したものである。このように、
第１実施形態では、ポテンシャルの山１２によって、負
電荷の移動方向が画素のポテンシャル井戸１３の方向に
規制される。It is assumed that the negative charges which have moved in the direction of the adjacent pixel in the horizontal direction when descending the potential wall 14 are almost always blocked by the potential peak 12, and finally,
It passes between two potential peaks 12 and is taken into the potential well 13 of the pixel. Therefore, negative charges generated below each pixel are taken into the potential well of the corresponding pixel with a high probability, and become a valid signal component. The arrows in FIG. 2 show the outline of the moving direction of such negative charges. in this way,
In the first embodiment, the moving direction of the negative charge is restricted by the potential peak 12 in the direction of the potential well 13 of the pixel.

【００３８】（第１実施形態の製造方法）図４〜図１０
は、以上説明した固体撮像素子の製造方法を示す図であ
る。先ず、厚さ数百μｍのシリコン基板４００を用意す
る（図４）。このシリコン基板４００に対し、エピタキ
シャル成長法（気相成長法）により、低濃度のＰ型層
（Ｐ型エピタキシャル成長層１０ａ）を形成する。この
層の膜厚は、画素部の下面から障壁用高濃度Ｐ型領域１
１の形成位置までの距離（酸化膜４０４を除く）とする
（図２参照）（図５）。(Manufacturing Method of First Embodiment) FIGS. 4 to 10
FIG. 3 is a diagram illustrating a method for manufacturing the solid-state imaging device described above. First, a silicon substrate 400 having a thickness of several hundred μm is prepared (FIG. 4). A low-concentration P-type layer (P-type epitaxial growth layer 10a) is formed on the silicon substrate 400 by an epitaxial growth method (vapor phase growth method). The thickness of this layer is determined from the lower surface of the pixel portion to the high-concentration P-type region 1 for barrier.
1 (excluding the oxide film 404) (see FIG. 2) (FIG. 5).

【００３９】次に、そのエピタキシャル成長層１０ａの
表面にマスクを形成して、水平方向に画素を区分する境
界領域の下方に当たる位置にのみ、選択的に所定量のＰ
型不純物を注入する（図６）。それから、再びエピタキ
シャル成長法（気相成長法）によって、先に形成したＰ
型エピタキシャル成長層１０ａ上にそれと同じ濃度のＰ
型層（Ｐ型エピタキシャル成長層１０ｂ）を形成し、こ
れらの２層からなるＰ型エピタキシャル成長層１０を、
従来の固体撮像素子のＰ型エピタキシャル成長層４０１
と同等の厚さにする。Next, a mask is formed on the surface of the epitaxial growth layer 10a, and a predetermined amount of P is selectively applied only to a position below a boundary region for dividing pixels in the horizontal direction.
A mold impurity is implanted (FIG. 6). Then, the previously formed P is formed again by the epitaxial growth method (vapor phase growth method).
Of the same concentration on the epitaxial growth layer 10a.
A type layer (P-type epitaxial growth layer 10b) is formed, and the P-type epitaxial growth layer 10 composed of these two layers is
P-type epitaxial growth layer 401 of conventional solid-state imaging device
To the same thickness as.

【００４０】なお、このエピタキシャル成長時には熱が
加えられるため、先に注入されたＰ型不純物を熱拡散さ
せることができる。これによって、均一な濃度のエピタ
キシャル成長層１０内に、所定の大きさの障壁用高濃度
Ｐ型領域１１を形成することができる。このように、障
壁用高濃度Ｐ型領域１１の基板深さ方向の厚みおよび面
方向の厚みは、熱拡散によって確保される（図７）。Since heat is applied during the epitaxial growth, the previously implanted P-type impurity can be thermally diffused. Thereby, a high-concentration P-type region 11 for a barrier having a predetermined size can be formed in the epitaxial growth layer 10 having a uniform concentration. As described above, the thickness in the substrate depth direction and the thickness in the plane direction of the high-concentration P-type region 11 for a barrier are ensured by thermal diffusion (FIG. 7).

【００４１】その後、従来の固体撮像素子と同様にして
埋め込みＣＣＤ用のＮ型拡散領域１０１〜１０４、分離
用Ｐ型拡散領域１０５、ゲート酸化膜４０２、ポリシリ
コン電極２０１〜２０６等を上面側に形成した後（図
８）、画素部の下方に当たるシリコン基板４０４が削り
とられる（図９）。最後に、従来の固体撮像素子と同様
に、例えば画素部のＰ型エピタキシャル成長層１０の下
面にＰ型不純物を注入して熱拡散させることにより、ア
キュムレーション用高濃度Ｐ型領域４０３を形成する
（図１０）。Thereafter, similarly to the conventional solid-state imaging device, the N-type diffusion regions 101 to 104 for the embedded CCD, the P-type diffusion region 105 for isolation, the gate oxide film 402, the polysilicon electrodes 201 to 206, and the like are formed on the upper surface side. After the formation (FIG. 8), the silicon substrate 404 under the pixel portion is scraped (FIG. 9). Finally, similarly to the conventional solid-state imaging device, for example, a high-concentration P-type region 403 for accumulation is formed by injecting a P-type impurity into the lower surface of the P-type epitaxial growth layer 10 in the pixel portion and thermally diffusing the same (FIG. 10).

【００４２】以上説明したように、従来の固体撮像素子
の製造工程に、図６、図７に示す工程を加えるだけで、
第１実施形態の固体撮像素子を形成することができる。
なお、このアキュームレーション用高濃度Ｐ型領域４０
３の形成は、製造開始当初に用意したシリコン基板４０
０の上面にＰ型不純物を注入して熱拡散させることによ
って行ってもよい。これによって、その後形成されるＰ
型エピタキシャル成長層１０の下面にアキュームレーシ
ョン用高濃度Ｐ型領域４０３が形成されることになるの
で、上記説明したものと同等の固体撮像素子が完成す
る。また、障壁用高濃度Ｐ型領域１１のＰ型不純物濃度
は、アキュームレーション用高濃度Ｐ型領域４０３より
も高くする必要はなく、少なくとも、各画素の下方にお
いて上面からの深さがその障壁用高濃度Ｐ型領域１１と
同じである位置のＰ型不純物濃度よりも高ければよい。As described above, only the steps shown in FIGS. 6 and 7 are added to the conventional solid-state imaging device manufacturing process.
The solid-state imaging device according to the first embodiment can be formed.
In addition, this high concentration P-type region 40 for accumulation is used.
The silicon substrate 40 prepared at the beginning of the production
This may be performed by injecting a P-type impurity into the upper surface of 0 and thermally diffusing it. This allows the subsequently formed P
Since the high-concentration P-type region 403 for accumulation is formed on the lower surface of the epitaxial growth layer 10, a solid-state imaging device equivalent to that described above is completed. Further, the P-type impurity concentration of the high-concentration P-type region 11 for barrier does not need to be higher than that of the high-concentration P-type region 403 for accumulation, and at least the depth from the upper surface below each pixel is lower than that of the barrier. It is sufficient that the concentration is higher than the P-type impurity concentration at the same position as the high-concentration P-type region 11.

【００４３】（第１実施形態の効果）以上説明したよう
に、第１実施形態では、各画素の受光領域からポテンシ
ャル井戸１３（埋め込みＣＣＤ１０１〜１０４）に至る
電荷移動路の水平方向の脇に、ポテンシャルの山１２
（障壁用高濃度Ｐ型領域１１）を形成して負電荷の移動
方向を規制するので、水平方向のクロストークが抑えら
れる。また、このような障壁用高濃度Ｐ型領域１１の形
成は、従来の固体撮像素子の製造工程を一部変更するだ
けで簡単に実現する。(Effects of the First Embodiment) As described above, in the first embodiment, the charge transfer path from the light receiving region of each pixel to the potential well 13 (embedded CCDs 101 to 104) is placed beside the horizontal direction. Potential Mountain 12
Since the (high-concentration P-type region 11 for barrier) is formed to regulate the moving direction of the negative charge, horizontal crosstalk is suppressed. Further, the formation of such a high-concentration P-type region 11 for a barrier can be easily realized by only partially changing a manufacturing process of a conventional solid-state imaging device.

【００４４】なお、上記第１実施形態において負電荷移
動方向の規制を優先させるのであれば、上記境界領域と
下面との間全域に渡ってポテンシャルの壁を形成すれば
よい。但し、この場合には障壁用高濃度Ｐ型領域の基板
深さ方向の厚みを増す必要が生じるため製造工程がやや
複雑になる。その点、障壁用高濃度Ｐ型領域を局在させ
て負電荷の移動方向を規制する上記第１実施形態は、ク
ロストーク低減の機能も果たしつつその製造工程の簡略
化も図ることができるので、有用性は高い。In the first embodiment, if priority is given to the regulation of the negative charge moving direction, a potential wall may be formed over the entire area between the boundary area and the lower surface. However, in this case, it is necessary to increase the thickness of the barrier high-concentration P-type region in the substrate depth direction, so that the manufacturing process becomes slightly complicated. In this regard, the first embodiment in which the high-concentration P-type region for the barrier is localized to restrict the moving direction of the negative charge can also achieve the function of reducing the crosstalk and simplify the manufacturing process. , Usefulness is high.

【００４５】なお、以上説明した第１実施形態におい
て、上記した障壁用高濃度Ｐ型領域１１の形成方法は、
図５〜図７に示すようなエピタキシャル成長を２回行う
方法以外にも考えられる。例えば、従来と同様に１回の
エピタキシャル成長によって形成したＰ型エピタキシャ
ル成長層１０に対し、その上面側又は下面側から比較的
高いエネルギーでＰ型不純物を打ち込むことによって、
上記した位置に直接障壁用高濃度Ｐ型領域１１を形成し
てもよい。In the first embodiment described above, the method for forming the high-concentration P-type region 11 for barrier described above is as follows.
Other than the method of performing the epitaxial growth twice as shown in FIGS. For example, a P-type impurity is implanted into the P-type epitaxial growth layer 10 formed by a single epitaxial growth with a relatively high energy from the upper surface side or the lower surface side, as in the related art.
The barrier high-concentration P-type region 11 may be formed directly at the above-described position.

【００４６】＜第２実施形態＞次に、本発明に係る第２
実施形態を、図１１〜図１９に基づいて説明する。本第
２実施形態は、請求項１、請求項２、請求項３、請求項
４に対応する。<Second Embodiment> Next, a second embodiment according to the present invention will be described.
An embodiment will be described with reference to FIGS. The second embodiment corresponds to claims 1, 2, 3, and 4.

【００４７】（第２実施形態の構成）第２実施形態の固
体撮像素子を構成する主要部の平面的な位置関係は、図
１に示す第１実施形態と同じである。図１１は、第２実
施形態の固体撮像素子を示す図であり、図１のＡ−Ａ’
位置における固体撮像素子の断面図である。(Structure of the Second Embodiment) The planar positional relationship of the main parts constituting the solid-state imaging device of the second embodiment is the same as that of the first embodiment shown in FIG. FIG. 11 is a diagram illustrating a solid-state imaging device according to a second embodiment, and is a diagram illustrating an AA ′ line in FIG. 1.
FIG. 3 is a cross-sectional view of the solid-state imaging device at a position.

【００４８】なお、第２実施形態の固体撮像素子は、第
１実施形態と同様、フルフレーム転送型のＣＣＤ固体撮
像素子である。図１１〜図１９において、第１実施形態
と同じ部分については同一の符号を付して示し、その説
明を省略する。第２実施形態のＰ型エピタキシャル成長
層２０内には、水平方向のクロストークを防止する目的
で、水平方向の境界領域の下方の位置に、障壁用高濃度
Ｐ型領域２１が形成されている。そして、この障壁用高
濃度Ｐ型領域２１の形成位置は、アキュームレーション
用高濃度Ｐ型領域４０３に連続する位置となっている。The solid-state imaging device according to the second embodiment is a full-frame transfer type CCD solid-state imaging device, as in the first embodiment. 11 to 19, the same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted. In the P-type epitaxial growth layer 20 according to the second embodiment, a barrier high-concentration P-type region 21 is formed at a position below a horizontal boundary region in order to prevent horizontal crosstalk. The formation position of the high-concentration P-type region for barrier 21 is a position that is continuous with the high-concentration P-type region 403 for accumulation.

【００４９】ここで、請求項と、以上説明した固体撮像
素子との対応関係を示す。第１導電型半導体基体はＰ型
エピタキシャル成長層２０に対応し、第２導電型領域は
埋め込みＣＣＤ１０１〜１０４に対応し、高濃度障壁領
域は障壁用高濃度Ｐ型領域２１に対応し、アキュームレ
ーション領域はアキュームレーション用高濃度Ｐ型領域
４０３に対応する。Here, the correspondence between the claims and the solid-state imaging device described above will be described. The first conductive type semiconductor substrate corresponds to the P-type epitaxial growth layer 20, the second conductive type region corresponds to the buried CCDs 101 to 104, the high-concentration barrier region corresponds to the high-concentration P-type region 21 for the barrier, and the accumulation region. Corresponds to the high concentration P-type region 403 for accumulation.

【００５０】（第２実施形態の動作）図１２は、図１１
の太点線部各位置における負電荷のポテンシャルを示す
図である。図１２において、底面における各位置は、単
位画素とその周辺（図１１点太線部）の各位置を示し、
縦軸は、その各位置における負電荷のポテンシャルを示
す。(Operation of the Second Embodiment) FIG.
FIG. 5 is a diagram showing the potential of a negative charge at each position of a thick dotted line portion of FIG. In FIG. 12, each position on the bottom surface indicates each position of the unit pixel and its periphery (the thick line portion in FIG. 11).
The vertical axis indicates the potential of the negative charge at each position.

【００５１】図３に示す第１実施形態との違いは、障壁
用高濃度Ｐ型領域２１によるポテンシャルの山２２が、
下面側のアキュームレーション用高濃度Ｐ型領域４０３
によるポテンシャルの壁２４に連続して形成されている
点にある。この場合も、各画素の下方で発生した負電荷
が、ポテンシャルの壁２４を下る際に水平方向の隣接画
素の方向へ拡散移動したとしても、ポテンシャルの山２
２に遮られる可能性が高い。なお、図１１中矢印は、こ
のような負電荷の移動方向の概要を示したものである。The difference from the first embodiment shown in FIG. 3 is that the peak 22 of the potential due to the high-concentration P-type region 21 for the barrier is
High concentration P-type region 403 for accumulation on the lower surface side
Is formed continuously with the potential wall 24. Also in this case, even if the negative charges generated below each pixel diffuse and move in the direction of the adjacent pixel in the horizontal direction when going down the potential wall 24, the potential peak 2
2 is likely to be blocked. The arrows in FIG. 11 show the outline of the moving direction of such negative charges.

【００５２】（第２実施形態の製造方法）図１３〜図１
７は、以上説明した固体撮像素子の製造方法を示す図で
ある。先ず、厚さ数百μｍのシリコン基板４００を用意
する（図１３）。このシリコン基板４００に対し、従来
の固体撮像素子と同様にエピタキシャル成長法（気相成
長法）により、低濃度のＰ型層（Ｐ型エピタキシャル成
長層２０）を形成する（図１４）。(Manufacturing Method of Second Embodiment) FIGS.
FIG. 7 is a diagram illustrating a method of manufacturing the solid-state imaging device described above. First, a silicon substrate 400 having a thickness of several hundred μm is prepared (FIG. 13). A low-concentration P-type layer (P-type epitaxial growth layer 20) is formed on the silicon substrate 400 by an epitaxial growth method (vapor phase growth method) as in the conventional solid-state imaging device (FIG. 14).

【００５３】その後、従来の固体撮像素子と同様にして
埋め込みＣＣＤ用のＮ型拡散領域１０１〜１０４、分離
用Ｐ型拡散領域１０５、ゲート酸化膜４０２、ポリシリ
コン電極２０１〜２０６等を上面側に形成した後（図１
５）、画素部の下方に当たるシリコン基板４０４が削り
とられる（図１６）。さらに、従来の固体撮像素子と同
様に、アキュムレーション用高濃度Ｐ型領域４０３を形
成するために、画素部のＰ型エピタキシャル成長層２０
の下面にＰ型不純物を注入する（図１７）。Then, similarly to the conventional solid-state imaging device, the N-type diffusion regions 101 to 104 for the embedded CCD, the P-type diffusion region 105 for isolation, the gate oxide film 402, the polysilicon electrodes 201 to 206, etc. are formed on the upper surface side. After forming (Fig. 1
5), the silicon substrate 404 under the pixel portion is scraped (FIG. 16). Further, similarly to the conventional solid-state imaging device, the P-type epitaxial growth layer 20 of the pixel portion is formed in order to form the high-concentration P-type region 403 for accumulation.
P-type impurities are implanted into the lower surface of the substrate (FIG. 17).

【００５４】第２実施形態では、さらに、障壁用高濃度
Ｐ型領域２１を形成するために、下面側にマスクを形成
して、水平方向に各画素を区分する境界領域の下方に当
たる位置にのみ、その下面側から選択的に所定量のＰ型
不純物を注入する（図１８）。そして、熱拡散処理を行
うことによって、アキュームレーション用高濃度Ｐ型領
域４０３とそれに連続する障壁用高濃度Ｐ型領域２１と
を同時に形成する（図１９）。In the second embodiment, in order to form the high-concentration P-type region 21 for the barrier, a mask is formed on the lower surface side, and the mask is formed only at a position below the boundary region dividing each pixel in the horizontal direction. Then, a predetermined amount of a P-type impurity is selectively implanted from the lower surface side (FIG. 18). Then, by performing a thermal diffusion process, the high-concentration P-type region 403 for accumulation and the high-concentration P-type region 21 for the barrier which are continuous therewith are simultaneously formed (FIG. 19).

【００５５】すなわち、従来の固体撮像素子の製造工程
に、図１８に示す工程を加えるだけで、第２実施形態の
固体撮像素子を形成することができる。なお、以上説明
した第２実施形態において、障壁用高濃度Ｐ型領域２１
形成のために不純物を注入する工程（図１８）は、アキ
ュームレーション用高濃度Ｐ型領域４０３を形成するた
めに不純物を注入する工程（図１７）の前に行ってもよ
い。また、熱拡散処理は、これらの不純物注入の工程
（図１７、図１８）それぞれの後に、各領域２１、４０
３のそれぞれに適した条件で行うこととしてもよい。That is, the solid-state imaging device according to the second embodiment can be formed only by adding the process shown in FIG. 18 to the conventional solid-state imaging device manufacturing process. In the second embodiment described above, the barrier high-concentration P-type region 21 is used.
The step of implanting impurities for formation (FIG. 18) may be performed before the step of implanting impurities (FIG. 17) to form the high concentration P-type region 403 for accumulation. In the thermal diffusion process, after each of these impurity implantation steps (FIGS. 17 and 18), each of the regions 21 and 40 is implanted.
3 may be performed under conditions suitable for each of the three.

【００５６】（第２実施形態の効果）以上説明したよう
に、第２実施形態では、水平方向のクロストーク低減の
ための障壁用高濃度Ｐ型領域２１をアキュームレーショ
ン用高濃度Ｐ型領域４０３に連続して形成するので、固
体撮像素子の製造工程がさらに簡略化される。このよう
な第２実施形態は、第１実施形態において、製造工程の
簡略化をより優先させたものある。それでも、障壁用高
濃度Ｐ型領域を形成していない第１従来例と比べれば、
クロストークは確実に低減される。(Effect of Second Embodiment) As described above, in the second embodiment, the high-concentration P-type region 21 for barrier for reducing crosstalk in the horizontal direction is replaced with the high-concentration P-type region 403 for accumulation. The manufacturing process of the solid-state imaging device is further simplified. In the second embodiment, the simplification of the manufacturing process is given higher priority than the first embodiment. Nevertheless, compared to the first conventional example in which the high-concentration P-type region for the barrier is not formed,
Crosstalk is reliably reduced.

【００５７】なお、上記第２実施形態において、図１８
に示す工程におけるＰ型不純物注入のエネルギーと単位
体積当たりの個数との双方または一方の設定値を、図１
７に示す工程と同じにすれば、製造工程をより簡略化さ
せることができる。また、図１８に示す工程におけるＰ
型不純物注入のエネルギーを高くすることによって、そ
の障壁用高濃度Ｐ型領域２１の形成位置を、アキューム
レーション用高濃度Ｐ型領域４０３よりもやや上面側に
ずらしてもよい。この場合にも、障壁用高濃度Ｐ型領域
２１は、画素下方の電荷移動路と比べて確実にＰ型不純
物濃度が高くなるので効果はある。In the second embodiment, FIG.
The set values of both or one of the energy of the P-type impurity implantation and the number per unit volume in the process shown in FIG.
7, the manufacturing process can be further simplified. Further, P in the step shown in FIG.
By increasing the energy of the implantation of the type impurity, the formation position of the high-concentration P-type region 21 for the barrier may be slightly shifted to the upper surface side from the high-concentration P-type region 403 for accumulation. Also in this case, the barrier high-concentration P-type region 21 is effective because the P-type impurity concentration surely becomes higher than the charge transfer path below the pixel.

【００５８】また、以上説明した第２実施形態におい
て、アキュームレーション用高濃度Ｐ型領域４０３の形
成を、製造開始当初に用意したシリコン基板４００の表
面にＰ型不純物を注入することによって行う場合には、
この注入の工程の前または後に、同じ表面側において上
記境界領域の下方に当たる位置にのみ、選択的にＰ型不
純物を注入する工程を行い、これら両方の工程の後に熱
拡散処理を行えばよい。この場合にも、固体撮像素子の
製造工程を複雑化することなく、同様の構成の固体撮像
素子を形成することができる。In the second embodiment described above, the formation of the high-concentration P-type region 403 for accumulation is performed by implanting a P-type impurity into the surface of the silicon substrate 400 prepared at the beginning of the production. Is
Before or after this implantation step, a step of selectively implanting a P-type impurity only at a position below the boundary region on the same surface side may be performed, and a thermal diffusion process may be performed after both these steps. Also in this case, a solid-state imaging device having a similar configuration can be formed without complicating the manufacturing process of the solid-state imaging device.

【００５９】＜第３実施形態＞次に、本発明に係る第３
実施形態を、図２０、図２１に基づいて説明する。本第
２実施形態は、請求項１、請求項２、請求項３、請求項
４に対応する。Third Embodiment Next, a third embodiment according to the present invention will be described.
An embodiment will be described with reference to FIGS. The second embodiment corresponds to claims 1, 2, 3, and 4.

【００６０】（第３実施形態の構成）第３実施形態の固
体撮像素子を構成する主要部の平面的な位置関係は、図
１に示す第１実施形態と同じである。図２０は、第３実
施形態の固体撮像素子を示す図であり、図１のＡ−Ａ’
位置における固体撮像素子の断面図である。(Structure of the Third Embodiment) The planar positional relationship of the main parts constituting the solid-state imaging device of the third embodiment is the same as that of the first embodiment shown in FIG. FIG. 20 is a diagram illustrating a solid-state imaging device according to the third embodiment, and is a diagram illustrating a solid-state image sensor taken along line AA ′ in FIG.
FIG. 3 is a cross-sectional view of the solid-state imaging device at a position.

【００６１】なお、第３実施形態の固体撮像素子は、第
１実施形態と同様、フルフレーム転送型のＣＣＤ固体撮
像素子である。図２０において、第１実施形態と同じ部
分については同一の符号を付して示し、その説明を省略
する。第３実施形態のＰ型エピタキシャル成長層３０内
には、水平方向のクロストークを防止する目的で、上記
した境界領域下方に局在する障壁用高濃度Ｐ型領域１１
と、その障壁用高濃度Ｐ型領域１１よりもさらに下方の
障壁用高濃度Ｐ型領域２１との両方が形成されている。The solid-state imaging device according to the third embodiment is a full-frame transfer type CCD solid-state imaging device, as in the first embodiment. 20, the same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted. In the P-type epitaxial growth layer 30 according to the third embodiment, the barrier high-concentration P-type region 11 located below the boundary region is provided for the purpose of preventing horizontal crosstalk.
And a high-concentration P-type region 21 for a barrier further below the high-concentration P-type region 11 for a barrier.

【００６２】ここで、請求項と、以上説明した固体撮像
素子との対応関係を示す。第１導電型半導体基体はＰ型
エピタキシャル成長層３０に対応し、第２導電型領域は
埋め込みＣＣＤ１０１〜１０４に対応し、高濃度障壁領
域は障壁用高濃度Ｐ型領域１１、２１に対応し、アキュ
ームレーション領域はアキュームレーション用高濃度Ｐ
型領域４０３に対応する。Here, the correspondence between the claims and the solid-state imaging device described above will be described. The first conductive type semiconductor substrate corresponds to the P-type epitaxial growth layer 30, the second conductive type region corresponds to the buried CCDs 101 to 104, the high-concentration barrier region corresponds to the high-concentration P-type regions 11 and 21 for the barrier, and the accumulator. The accumulation area is high concentration P for accumulation.
It corresponds to the type region 403.

【００６３】（第３実施形態の動作）図２１は、図２０
の太点線部各位置における負電荷のポテンシャルを示す
図である。図２１において、底面における各位置は、単
位画素とその周辺（図２０太点線部）の各位置を示し、
縦軸は、その各位置における負電荷のポテンシャルを示
す。(Operation of Third Embodiment) FIG.
FIG. 5 is a diagram showing the potential of a negative charge at each position of a thick dotted line portion of FIG. 21, each position on the bottom surface indicates each position of the unit pixel and its periphery (the thick dotted line portion in FIG. 20).
The vertical axis indicates the potential of the negative charge at each position.

【００６４】アキュームレーション用高濃度Ｐ型領域４
０３によるポテンシャルの壁３４側から順に、障壁用高
濃度Ｐ型領域２１によるポテンシャルの山３５、障壁用
高濃度Ｐ型領域１１によるポテンシャルの山３２が形成
されている。この場合も、各画素の下方で発生した負電
荷が、ポテンシャルの壁３４を下る際に水平方向の隣接
画素の方向へ拡散移動したとしても先ずはポテンシャル
の山３５により遮られ、さらにその後に水平方向の隣接
画素の方向へ拡散移動したとしてもポテンシャルの山３
２に遮られる可能性が高くなっている。なお、図２０中
矢印は、このような負電荷の移動方向の概要を示したも
のである。High concentration P-type region 4 for accumulation
A potential peak 35 formed by the high-concentration P-type region 21 for barriers and a peak 32 of potential formed by the high-concentration P-type region 11 for barriers are formed in this order from the side of the potential wall 34 of 03. Also in this case, even if the negative charge generated below each pixel diffuses and moves in the direction of the adjacent pixel in the horizontal direction when going down the potential wall 34, it is first blocked by the potential peak 35, and then horizontally Potential peak 3 even if diffused in the direction of the adjacent pixel
2 is more likely to be blocked. The arrows in FIG. 20 show the outline of the moving direction of such negative charges.

【００６５】ここで、第３実施形態の固体撮像素子の製
造については、例えば従来の固体撮像素子の製造におい
て、障壁用高濃度Ｐ型領域１１、２２を形成するため
に、それぞれ図６、図７に示す工程、図１７に示す工程
を加えたものがある。ここでは、その説明は省略する。
以上説明したように、第３実施形態では、障壁用高濃度
Ｐ型領域１１と障壁用高濃度Ｐ型領域２１との両方を形
成するので、第１実施形態や第２実施形態よりも固体撮
像素子の製造工程が増えるが、障壁が多い分クロストー
ク防止の効果は高くなっている。Here, in the manufacture of the solid-state imaging device according to the third embodiment, for example, in order to form the high-concentration P-type regions 11 and 22 for barrier in the manufacture of the conventional solid-state imaging device, FIGS. 7 and a step shown in FIG. Here, the description is omitted.
As described above, in the third embodiment, both the high-concentration P-type region 11 for barrier and the high-concentration P-type region 21 for barrier are formed, so that the solid-state imaging is more effective than in the first and second embodiments. Although the number of manufacturing steps of the element increases, the effect of preventing crosstalk is increased due to the large number of barriers.

【００６６】＜第４実施形態＞次に、本発明に係る第４
実施形態を、図２２、図２３に基づいて説明する。本第
２実施形態は、請求項１、請求項２、請求項３、請求項
５に対応する。<Fourth Embodiment> Next, a fourth embodiment according to the present invention will be described.
Embodiments will be described with reference to FIGS. The second embodiment corresponds to claims 1, 2, 3, and 5.

【００６７】（第４実施形態の構成）図２２、図２３
は、第４実施形態の固体撮像素子を示す図である。図２
２は、固体撮像素子を構成する主要部の位置関係を平面
的に示す図であり、図２３は、図２２のＡ−Ａ’位置に
おける固体撮像素子の断面図である。なお、図２２、図
２３に示す固体撮像素子は、第１実施形態と同様、フル
フレーム転送型のＣＣＤ固体撮像素子である。図２２、
図２３において、第１実施形態と同じ部分については同
一の符号を付して示し、その説明を省略する。(Configuration of Fourth Embodiment) FIGS. 22 and 23
FIG. 9 is a diagram illustrating a solid-state imaging device according to a fourth embodiment. FIG.
FIG. 2 is a plan view showing a positional relationship of main parts constituting the solid-state imaging device, and FIG. 23 is a cross-sectional view of the solid-state imaging device taken along a line AA ′ in FIG. The solid-state imaging device shown in FIGS. 22 and 23 is a full-frame transfer type CCD solid-state imaging device as in the first embodiment. FIG. 22,
In FIG. 23, the same portions as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.

【００６８】第１実施形態との相違点は、水平方向に各
画素を区分する境界領域（埋め込みＣＣＤ１０１〜１０
４の間隙）に、横型オーバーフロードレイン用のＮ型拡
散領域５０１〜５０５が形成されており、その境界領域
にはさらに、Ｎ型の埋め込みＣＣＤ１０１〜１０４およ
び横型オーバーフロードレイン５０１〜５０５の電気的
分離を図るために、両者の間隙に高濃度の分離用Ｐ型拡
散領域１０５が形成されている点である。この横型オー
バーフロードレイン５０１〜５０５の機能は、従来の固
体撮像素子における横型オーバーフロードレインと同
様、埋め込みＣＣＤ１０１〜１０４の上面側から溢れ出
した電荷を吸収することである。The difference from the first embodiment is that a boundary area (embedded CCDs 101 to 101) for dividing each pixel in the horizontal direction is used.
4), N-type diffusion regions 501 to 505 for a horizontal overflow drain are formed, and an electrical isolation between the N-type buried CCDs 101 to 104 and the horizontal overflow drains 501 to 505 is further provided in the boundary region. The point is that a high-concentration P-type diffusion region 105 for separation is formed in the gap between them. The function of the horizontal overflow drains 501 to 505 is to absorb the electric charge overflowing from the upper surface side of the embedded CCDs 101 to 104, similarly to the horizontal overflow drain in the conventional solid-state imaging device.

【００６９】ここで、請求項と、以上説明した固体撮像
素子との対応関係を示す。第１導電型半導体基体はＰ型
エピタキシャル成長層４０に対応し、第２導電型領域は
埋め込みＣＣＤ１０１〜１０４に対応し、高濃度障壁領
域は障壁用高濃度Ｐ型領域１１に対応し、アキュームレ
ーション領域はアキュームレーション用高濃度Ｐ型領域
４０３に対応し、排出領域は横型オーバーフロードレイ
ン５０１〜５０５に対応する。Here, the correspondence between the claims and the solid-state imaging device described above will be described. The first conductive type semiconductor substrate corresponds to the P-type epitaxial growth layer 40, the second conductive type region corresponds to the buried CCDs 101 to 104, the high-concentration barrier region corresponds to the high-concentration P-type region 11 for the barrier, and the accumulation region. Corresponds to the high-concentration P-type region 403 for accumulation, and the discharge region corresponds to the horizontal overflow drains 501 to 505.

【００７０】（第４実施形態の動作）図２３中矢印は、
負電荷の移動方向の概要を示したものである。各画素の
下方において発生した負電荷のうち、水平方向の隣接画
素の方向へ拡散移動した負電荷は、ほとんどの場合障壁
用高濃度Ｐ型領域１１に遮られ、最終的には、２つの障
壁用高濃度Ｐ型領域１１の間を通過して対応する画素の
埋め込みＣＣＤに取り込まれる。したがって、各画素の
下方において発生した負電荷は、高い確率で有効な信号
成分となり、水平方向のクロストークは抑えられる。(Operation of Fourth Embodiment) The arrow in FIG.
3 shows an outline of a moving direction of a negative charge. Of the negative charges generated below each pixel, the negative charges diffused and moved in the direction of the adjacent pixel in the horizontal direction are almost always blocked by the high-concentration P-type region 11 for a barrier, and finally the two barriers And passes through the high-concentration P-type region 11 and is taken into the embedded CCD of the corresponding pixel. Therefore, negative charges generated below each pixel become effective signal components with a high probability, and horizontal crosstalk is suppressed.

【００７１】さらに、第４実施形態では、この障壁用高
濃度Ｐ型領域１１が境界領域の横型オーバーフロードレ
イン５０１〜５０５に対向する位置に形成されているの
で、各画素の下方で発生した負電荷の一部が横型オーバ
ーフロードレイン５０１〜５０５に取り込まれるという
事態を、ある程度回避できる利点もある。これによれ
ば、固体撮像素子全体の開口率の低下を防ぐことができ
る。Further, in the fourth embodiment, since the high-concentration P-type region 11 for the barrier is formed at a position facing the horizontal overflow drains 501 to 505 in the boundary region, negative charges generated below each pixel are formed. There is also an advantage that it is possible to avoid a situation in which a part of is taken into the horizontal overflow drains 501 to 505 to some extent. According to this, it is possible to prevent a decrease in the aperture ratio of the entire solid-state imaging device.

【００７２】すなわち、第４実施形態では、横型オーバ
ーフロードレイン５０１〜５０５を設けた固体撮像素子
において、その横型オーバーフロードレイン５０１〜５
０５に対向する位置に障壁用高濃度Ｐ型領域１１を形成
するので、水平方向のクロストーク低減効果と共に、開
口率低下を防止する効果が得られる。ここで、第４実施
形態の固体撮像素子の製造については、例えば従来の横
型オーバーフロードレインを有する固体撮像素子の製造
において、図６、図７に示す工程を加えたものがある。
ここでは、その説明は省略する。That is, in the fourth embodiment, in the solid-state imaging device provided with the horizontal overflow drains 501 to 505, the horizontal overflow drains 501 to 505 are provided.
Since the barrier high-concentration P-type region 11 is formed at a position opposing to the region 05, the effect of reducing the crosstalk in the horizontal direction and the effect of preventing the aperture ratio from decreasing can be obtained. Here, as for the manufacture of the solid-state imaging device according to the fourth embodiment, for example, there is a manufacturing process of a conventional solid-state imaging device having a horizontal overflow drain to which steps shown in FIGS. 6 and 7 are added.
Here, the description is omitted.

【００７３】＜第５実施形態＞次に、本発明に係る第５
実施形態を、図２４、図２５に基づいて説明する。本第
５実施形態は、請求項１、請求項２、請求項３、請求項
４に対応する。<Fifth Embodiment> Next, a fifth embodiment according to the present invention will be described.
Embodiments will be described with reference to FIGS. 24 and 25. The fifth embodiment corresponds to claims 1, 2, 3, and 4.

【００７４】（第５実施形態の構成）図２４、図２５
は、第５実施形態の固体撮像素子を示す図である。図２
４は、固体撮像素子を構成する主要部の位置関係を平面
的に示す図であり、図２５は、図２４のＢ−Ｂ’位置に
おける固体撮像素子の断面図である。なお、図２４、図
２５に示す固体撮像素子は、第１実施形態と同様、フル
フレーム転送型のＣＣＤ固体撮像素子である。図２４、
図２５において、第１実施形態と同じ部分については同
一の符号を付して示し、その説明を省略する。(Structure of Fifth Embodiment) FIGS. 24 and 25
FIG. 14 is a diagram illustrating a solid-state imaging device according to a fifth embodiment. FIG.
FIG. 4 is a plan view showing a positional relationship of main parts constituting the solid-state imaging device, and FIG. 25 is a cross-sectional view of the solid-state imaging device at a position BB ′ in FIG. The solid-state imaging devices shown in FIGS. 24 and 25 are full-frame transfer type CCD solid-state imaging devices, as in the first embodiment. FIG.
In FIG. 25, the same portions as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.

【００７５】先ず、固体撮像素子では、端子３０４に接
続されたポリシリコン電極（符号２０４，２０８，２１
２，２１６）が低電圧にバイアスされ、それ以外のポリ
シリコン電極が高電圧にバイアスされる。つまり、各埋
め込みＣＣＤ１０１〜１０４のうち、ポリシリコン電極
（２０１，２０２，２０３，２０５，２０６，２０７，
２０９，２１０，２１１，２１３，２１４，２１５）に
対応する領域が画素として使用され、ポリシリコン電極
（２０４，２０８，２１２，２１６）に対応する領域
が、素直方向に各画素を区分する境界領域として使用さ
れる。First, in the solid-state imaging device, a polysilicon electrode (reference numerals 204, 208, 21) connected to the terminal 304 is used.
2, 216) are biased to a low voltage, and the other polysilicon electrodes are biased to a high voltage. That is, among the embedded CCDs 101 to 104, the polysilicon electrodes (201, 202, 203, 205, 206, 207,
209, 210, 211, 213, 214, and 215) are used as pixels, and regions corresponding to the polysilicon electrodes (204, 208, 212, and 216) are boundary regions that divide each pixel in the straight line direction. Used as

【００７６】第５実施形態において第１実施形態と相違
する点は、クロストークを低減するための障壁用高濃度
Ｐ型領域５１の形成位置が、このような境界領域の下方
となっている点である。図２５では、障壁用高濃度Ｐ型
領域５１は、第５実施形態のエピタキシャル成長層５０
内において、境界領域とアキュームレーション用高濃度
Ｐ型領域４０３とのほぼ中間の位置に形成されている。The fifth embodiment differs from the first embodiment in that the formation position of the high-concentration P-type region 51 for barrier for reducing crosstalk is below such a boundary region. It is. In FIG. 25, the high-concentration P-type region 51 for the barrier is formed by the epitaxial growth layer 50 of the fifth embodiment.
, Is formed at a substantially intermediate position between the boundary region and the high-concentration P-type region 403 for accumulation.

【００７７】ここで、請求項と、以上説明した固体撮像
素子との対応関係を示す。第１導電型半導体基体はＰ型
エピタキシャル成長層５０に対応し、第２導電型領域は
埋め込みＣＣＤ１０１〜１０４に対応し、高濃度障壁領
域は障壁用高濃度Ｐ型領域５１に対応し、アキュームレ
ーション領域はアキュームレーション用高濃度Ｐ型領域
４０３に対応する。Here, the correspondence between the claims and the solid-state imaging device described above will be described. The first conductive type semiconductor substrate corresponds to the P-type epitaxial growth layer 50, the second conductive type region corresponds to the buried CCDs 101 to 104, the high-concentration barrier region corresponds to the high-concentration P-type region 51 for the barrier, and the accumulation region. Corresponds to the high concentration P-type region 403 for accumulation.

【００７８】（第５実施形態の動作）上記構成の固体撮
像素子では、画素の中央近傍に比較的深いポテンシャル
井戸が形成され、下面側からの入射光に応じて発生した
負電荷のうち、このようなポテンシャル井戸に取り込ま
れたものが信号として検出される。一方、上記した境界
領域の下方には、障壁用高濃度Ｐ型領域５１によって、
ポテンシャルの山が形成されている。(Operation of Fifth Embodiment) In the solid-state imaging device having the above-described structure, a relatively deep potential well is formed near the center of the pixel, and among the negative charges generated in response to the incident light from the lower surface side, the potential well is formed. What is taken into such a potential well is detected as a signal. On the other hand, below the above-described boundary region, a high-concentration P-type region 51 for barrier
A mountain of potential is formed.

【００７９】このため、図２５において矢印で示すよう
に、障壁用高濃度Ｐ型領域５１の下方右寄りで発生した
負電荷は右の画素の方向へ移動し易く、障壁用高濃度Ｐ
型領域５１の下方左寄りで発生した負電荷は左の画素の
方向へ移動し易くなる。この結果、各画素の受光領域か
らの入射光に応じて発生した負電荷の移動方向は、対応
する画素のポテンシャル井戸の方向に規制される。For this reason, as shown by the arrow in FIG. 25, the negative charges generated on the lower right side of the high-concentration P-type region for barrier 51 easily move toward the right pixel, and the high-concentration P-type region for barrier
The negative charges generated on the lower left side of the mold region 51 easily move toward the left pixel. As a result, the moving direction of the negative charge generated according to the incident light from the light receiving region of each pixel is restricted to the direction of the potential well of the corresponding pixel.

【００８０】以上のように、第５実施形態の固体撮像素
子では、各画素の受光領域から上記ポテンシャル井戸に
至る電荷移動路の垂直方向の脇に、障壁用高濃度Ｐ型領
域５１を形成して負電荷の移動方向を規制するので、垂
直方向のクロストークが抑えられる。このような第５実
施形態の固体撮像素子の製造方法については、例えば従
来の固体撮像素子の製造方法において、第１実施形態と
同様に、エピタキシャル成長層５０の構造を同じ不純物
濃度のエピタキシャル成長層を２層重ねることとして、
これら２層を形成する２工程の間に、障壁用高濃度Ｐ型
領域５１を形成すべき箇所にのみ選択的にＰ型不純物を
注入する工程を挿入したものがある。As described above, in the solid-state imaging device according to the fifth embodiment, the barrier high-concentration P-type region 51 is formed on the vertical side of the charge transfer path from the light receiving region of each pixel to the potential well. As a result, the moving direction of the negative charge is restricted, so that the vertical crosstalk is suppressed. In the method of manufacturing the solid-state imaging device according to the fifth embodiment, for example, in the conventional method of manufacturing a solid-state imaging device, the structure of the epitaxial growth layer 50 is changed to two epitaxial growth layers having the same impurity concentration as in the first embodiment. As layering,
In some cases, a step of selectively implanting a P-type impurity only in a portion where a high-concentration P-type region 51 for a barrier is to be formed is inserted between the two steps of forming these two layers.

【００８１】なお、第５実施形態においては、上記障壁
用高濃度Ｐ型領域５１をアキュームレーション用高濃度
Ｐ型領域４０３と連続する位置に形成してもよい（請求
項４に対応）。この場合の固体撮像素子の製造方法につ
いては、例えば従来の固体撮像素子の製造方法におい
て、アキュームレーション用高濃度Ｐ型領域４０３のた
めに不純物を注入する工程の前または後に、障壁用高濃
度Ｐ型領域５１を形成すべき箇所にのみ選択的にＰ型不
純物を注入する工程を挿入したものがある。なお、以上
説明した第５実施形態では、垂直方向の電荷転送路が遮
られることのないように、埋め込みＣＣＤ１０１〜１０
４と障壁用高濃度Ｐ型領域５１との間隔は確実に確保さ
れる。In the fifth embodiment, the high-concentration P-type region 51 for a barrier may be formed at a position continuous with the high-concentration P-type region 403 for accumulation (corresponding to claim 4). In this case, the method for manufacturing the solid-state imaging device may be, for example, a conventional method for manufacturing a solid-state imaging device, in which before or after the step of injecting impurities for the high-concentration P-type region 403 for accumulation, the high-concentration P There is one in which a step of selectively implanting a P-type impurity only in a portion where the mold region 51 is to be formed is inserted. In the fifth embodiment described above, the embedded CCDs 101 to 101 are arranged so that the charge transfer path in the vertical direction is not blocked.
4 and the high-concentration P-type region 51 for a barrier are reliably ensured.

【００８２】＜第６実施形態＞次に、本発明に係る第６
実施形態を、図２６に基づいて説明する。本第６実施形
態は、請求項１、請求項２、請求項３、請求項４に対応
する。<Sixth Embodiment> Next, a sixth embodiment according to the present invention will be described.
An embodiment will be described with reference to FIG. The sixth embodiment corresponds to claims 1, 2, 3, and 4.

【００８３】（第６実施形態の構成）第６実施形態の固
体撮像素子を構成する主要部の平面的な位置関係は、図
２４に示す第５実施形態と同じである。図２６は、第６
実施形態の固体撮像素子を示す図であり、図２４のＢ−
Ｂ’位置における固体撮像素子の断面図である。(Structure of Sixth Embodiment) The planar positional relationship of the main parts constituting the solid-state imaging device of the sixth embodiment is the same as that of the fifth embodiment shown in FIG. FIG. 26 shows the sixth
FIG. 25 is a diagram illustrating the solid-state imaging device according to the embodiment;
FIG. 4 is a cross-sectional view of the solid-state imaging device at a position B ′.

【００８４】なお、第６実施形態の固体撮像素子は、第
５実施形態と同様、フルフレーム転送型のＣＣＤ固体撮
像素子である。図２６において、第５実施形態と同じ部
分については同一の符号を付して示し、その説明を省略
する。第５実施形態との相違点は、低暗電流化を図るＭ
ＰＰ（Multi Phased Pin）モードの動作を実現するため
に、埋め込みＣＣＤ１０１〜１０４のうち、端子３０４
に接続されたポリシリコン電極（符号２０４、２０８、
２１２、２１６）に対応する領域（垂直方向の境界領
域）、および端子３０２に接続されたポリシリコン電極
（符号２０２、２０６、２１０、２１４）に対応する領
域に、上面側からＰ型不純物を注入している点である。
図２６中、符号６３で示す領域がこのＰ型不純物が注入
された領域である。The solid-state imaging device according to the sixth embodiment is a full-frame transfer type solid-state imaging device like the fifth embodiment. In FIG. 26, the same portions as those in the fifth embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted. The difference from the fifth embodiment is that M
In order to realize the operation in the PP (Multi Phased Pin) mode, the terminal 304 of the embedded CCDs 101 to 104 is used.
Polysilicon electrodes (reference numerals 204, 208,
P-type impurities are implanted from the upper surface side into regions corresponding to (212, 216) (boundary regions in the vertical direction) and regions corresponding to the polysilicon electrodes (reference numerals 202, 206, 210, 214) connected to the terminal 302. That is the point.
In FIG. 26, a region indicated by reference numeral 63 is a region into which the P-type impurity has been implanted.

【００８５】ここで、請求項と、以上説明した固体撮像
素子との対応関係を示す。第１導電型半導体基体はＰ型
エピタキシャル成長層５０に対応し、第２導電型領域は
埋め込みＣＣＤ１０１〜１０４に対応し、高濃度障壁領
域は障壁用高濃度Ｐ型領域５１に対応し、アキュームレ
ーション領域はアキュームレーション用高濃度Ｐ型領域
４０３に対応する。Here, the correspondence between the claims and the solid-state imaging device described above will be described. The first conductive type semiconductor substrate corresponds to the P-type epitaxial growth layer 50, the second conductive type region corresponds to the buried CCDs 101 to 104, the high-concentration barrier region corresponds to the high-concentration P-type region 51 for the barrier, and the accumulation region. Corresponds to the high concentration P-type region 403 for accumulation.

【００８６】（第６実施形態の動作）ＭＰＰモードの固
体撮像素子では、ポリシリコン電極２０１〜２０６の全
てが低電圧にバイアスされる。各画素では、上記した領
域６３が形成されていない埋め込みＣＣＤの近傍に比較
的深いポテンシャル井戸が形成される（図２６点線
部）。すなわち、第６実施形態の固体撮像素子において
も、各画素の受光領域から上記ポテンシャル井戸に至る
電荷移動路の垂直方向の脇に障壁用高濃度Ｐ型領域５１
を形成され、これによって負電荷の移動方向が規制され
るので、垂直方向のクロストークが抑えられる。(Operation of Sixth Embodiment) In the solid-state imaging device of the MPP mode, all of the polysilicon electrodes 201 to 206 are biased to a low voltage. In each pixel, a relatively deep potential well is formed in the vicinity of the embedded CCD where the above-mentioned region 63 is not formed (the dotted line in FIG. 26). That is, also in the solid-state imaging device according to the sixth embodiment, the barrier high-concentration P-type region 51 is provided on the vertical side of the charge transfer path from the light receiving region of each pixel to the potential well.
Is formed, whereby the moving direction of the negative charge is regulated, so that the vertical crosstalk is suppressed.

【００８７】このような第６実施形態の固体撮像素子の
製造方法については、例えばＭＰＰモードの固体撮像素
子の従来の製造方法において、第１実施形態と同様に、
エピタキシャル成長層５０の構造を同じ不純物濃度のエ
ピタキシャル成長層を２層重ねることとして、これら２
層を形成する２工程の間に、障壁用高濃度Ｐ型領域５１
を形成すべき箇所にのみ選択的にＰ型不純物を注入する
工程を挿入したものがある。The method of manufacturing the solid-state imaging device according to the sixth embodiment is the same as that of the first embodiment, for example, in the conventional manufacturing method of the MPP mode solid-state imaging device.
The structure of the epitaxial growth layer 50 is defined by stacking two epitaxial growth layers having the same impurity concentration.
Between the two steps of forming the layer, the high-concentration P-type region 51 for barrier is used.
There is a method in which a step of selectively implanting a P-type impurity only in a portion where a is to be formed is inserted.

【００８８】なお、第６実施形態においては、上記障壁
用高濃度Ｐ型領域５１をアキュームレーション用高濃度
Ｐ型領域４０３と連続する位置に形成してもよい（請求
項４に対応）。この場合の固体撮像素子の製造方法につ
いては、例えばＭＰＰモードを実現する固体撮像素子の
従来の製造方法において、アキュームレーション用高濃
度Ｐ型領域４０３のために不純物を注入する工程の前ま
たは後に、障壁用高濃度Ｐ型領域５１を形成すべき箇所
にのみ選択的にＰ型不純物を注入する工程を挿入したも
のがある。なお、以上説明した第６実施形態では、垂直
方向の転送路が遮られることのないように、第５実施形
態と同様、埋め込みＣＣＤ１０１〜１０４と障壁用高濃
度Ｐ型領域５１との間隔は確実に確保される。In the sixth embodiment, the barrier high-concentration P-type region 51 may be formed at a position continuous with the accumulation high-concentration P-type region 403 (corresponding to claim 4). Regarding the method of manufacturing the solid-state imaging device in this case, for example, in the conventional method of manufacturing a solid-state imaging device that realizes the MPP mode, before or after the step of implanting impurities for the high-concentration P-type region 403 for accumulation, In some cases, a step of selectively implanting a P-type impurity only into a portion where a high-concentration P-type region 51 for a barrier is to be formed is inserted. In the above-described sixth embodiment, the distance between the embedded CCDs 101 to 104 and the high-concentration P-type region 51 for the barrier is ensured in the same manner as in the fifth embodiment so that the vertical transfer path is not blocked. Is secured.

【００８９】＜第７実施形態＞次に、本発明に係る第７
実施形態を、図２７、図２８に基づいて説明する。本第
７実施形態は、請求項６に対応する。<Seventh Embodiment> Next, a seventh embodiment according to the present invention will be described.
Embodiments will be described with reference to FIGS. 27 and 28. The seventh embodiment corresponds to claim 6.

【００９０】（第７実施形態の構成）図２７、図２８
は、第７実施形態の固体撮像素子を示す図である。図２
７は、固体撮像素子を構成する主要部の位置関係を平面
的に示す図であり、図２８は、図２７のＡ−Ａ’位置に
おける固体撮像素子の断面図である。なお、図２７、図
２８に示す固体撮像素子は、第２従来例と同様、フルフ
レーム転送型のＣＣＤ固体撮像素子である。これら図２
７、図２８において、第２従来例と同じ部分については
同一の符号を付して示す。(Configuration of Seventh Embodiment) FIGS. 27 and 28
FIG. 14 is a diagram illustrating a solid-state imaging device according to a seventh embodiment. FIG.
FIG. 7 is a plan view showing a positional relationship of main parts constituting the solid-state imaging device, and FIG. 28 is a cross-sectional view of the solid-state imaging device at a position AA ′ in FIG. The solid-state imaging device shown in FIGS. 27 and 28 is a full-frame transfer type CCD solid-state imaging device as in the second conventional example. These figures 2
7, in FIG. 28, the same parts as those in the second conventional example are denoted by the same reference numerals.

【００９１】固体撮像素子は、シリコン基板４００にエ
ピタキシャル成長させた低濃度のＰ型エピタキシャル成
長層７０上（上面）に、電荷蓄積部と垂直方向の電荷転
送部とに兼用される埋め込みＣＣＤ用のＮ型拡散領域１
０１〜１０４をストライプ状に配置している。これらの
埋め込みＣＣＤ１０１〜１０４のさらに上層には、ゲー
ト酸化膜４０２を介して、各埋め込みＣＣＤ１０１〜１
０４に共通のポリシリコン電極２０１〜２１６がストラ
イプ状に配置されている。これらポリシリコン電極２０
１〜２１６には、４電極を１単位として、４相の駆動パ
ルスが印加される端子３０１〜３０４が接続され、各埋
め込みＣＣＤ１０１〜１０４の４電極分の領域毎に画素
が割り付けられている。The solid-state image pickup device has an N-type embedded N-type CCD for use as a charge storage portion and a vertical charge transfer portion on a low-concentration P-type epitaxial growth layer 70 epitaxially grown on a silicon substrate 400 (upper surface). Diffusion area 1
01 to 104 are arranged in a stripe shape. Further above these embedded CCDs 101 to 104, via the gate oxide film 402, each embedded CCD 101 to 1
The common polysilicon electrodes 201 to 216 are arranged in a stripe pattern. These polysilicon electrodes 20
Terminals 1 to 216 are connected to terminals 301 to 304 to which a four-phase drive pulse is applied with four electrodes as one unit, and pixels are assigned to each area of the embedded CCDs 101 to 104 for the four electrodes.

【００９２】また、水平方向に各画素を区分する境界領
域（埋め込みＣＣＤ１０１〜１０４の間隙）には、横型
オーバーフロードレイン用のＮ型拡散領域５０１〜５０
５が形成されており、その境界領域にはさらに、Ｎ型の
埋め込みＣＣＤ１０１〜１０４および横型オーバーフロ
ードレイン５０１〜５０５の電気的分離を図るために、
両者の間隙に高濃度の分離用Ｐ型拡散領域１０５が形成
されている。この横型オーバーフロードレイン５０１〜
５０５の機能は、第２従来例における横型オーバーフロ
ードレインと同様、埋め込みＣＣＤ１０１〜１０４の上
面側から溢れ出した電荷を吸収することである。N-type diffusion regions 501 to 50 for a horizontal overflow drain are provided in a boundary region (a gap between the embedded CCDs 101 to 104) for dividing each pixel in the horizontal direction.
5 are formed in the boundary region, and furthermore, in order to electrically separate the N-type embedded CCDs 101 to 104 and the horizontal overflow drains 501 to 505,
A high-concentration P-type diffusion region 105 for separation is formed in the gap between the two. This horizontal overflow drain 501-
The function of 505 is to absorb the electric charge overflowing from the upper surface side of the embedded CCDs 101 to 104, similarly to the horizontal overflow drain in the second conventional example.

【００９３】また、複数の画素を配置した画素部の下方
のシリコン基板４００は、下面側から削られており、こ
の部分のＰ型エピタキシャル成長層７０の下面側には、
アキュームレーション用高濃度Ｐ型領域４０３が形成さ
れている。さらに、第７実施形態のＰ型エピタキシャル
成長層７０内には、開口率向上の目的で、横型オーバー
フロードレイン５０１〜５０５の下側に隣接する位置
に、それぞれ障壁用高濃度Ｐ型領域７１が形成されてい
る。図２８では、この障壁用高濃度Ｐ型領域７１は、上
記した分離用Ｐ型拡散領域１０５に連続して形成されて
いる。ここで、請求項と、以上説明した固体撮像素子と
の対応関係を示す。第１導電型半導体基体はＰ型エピタ
キシャル成長層７０に対応し、第２導電型領域は埋め込
みＣＣＤ１０１〜１０４に対応し、高濃度障壁領域は障
壁用高濃度Ｐ型領域７１に対応し、排出領域は横型オー
バーフロードレイン５０１〜５０５に対応する。The silicon substrate 400 below the pixel portion where a plurality of pixels are arranged is shaved from the lower surface, and the lower surface of the P-type epitaxial growth layer 70 at this portion is
A high concentration P-type region 403 for accumulation is formed. Further, in the P-type epitaxial growth layer 70 of the seventh embodiment, barrier high-concentration P-type regions 71 are formed at positions adjacent to the lower sides of the horizontal overflow drains 501 to 505 for the purpose of improving the aperture ratio. ing. In FIG. 28, the high-concentration P-type region 71 for a barrier is formed continuously to the P-type diffusion region 105 for isolation. Here, the correspondence between the claims and the solid-state imaging device described above will be described. The first conductivity type semiconductor substrate corresponds to the P-type epitaxial growth layer 70, the second conductivity type region corresponds to the buried CCDs 101 to 104, the high concentration barrier region corresponds to the high concentration P type region 71 for the barrier, and the discharge region is This corresponds to the horizontal overflow drains 501 to 505.

【００９４】（第７実施形態の動作）障壁用高濃度Ｐ型
領域７１によって、横型オーバーフロードレイン５０１
〜５０５の下側には、負電荷のポテンシャルの壁が形成
される。よって、各画素の下方において発生した負電荷
は、このポテンシャルの壁に遠ざけられて、横型オーバ
ーフロードレイン５０１〜５０５に到達し得ない。(Operation of Seventh Embodiment) The horizontal overflow drain 501 is formed by the high-concentration P-type region 71 for barrier.
Below 〜505, a negative potential wall is formed. Therefore, the negative charges generated below each pixel are kept away from this potential wall and cannot reach the horizontal overflow drains 501 to 505.

【００９５】したがって、各画素において発生した負電
荷は、正電荷と再結合しない限り、埋め込みＣＣＤ１０
１〜１０４の何れかに取り込まれる。この結果、固体撮
像素子全体の開口率低下を防ぐことができる。このよう
な第７実施形態の固体撮像素子の製造方法については、
例えば横型オーバーフロードレインを有する固体撮像素
子の従来の製造方法において、埋め込みＣＣＤ１０１〜
１０４や高濃度の分離用Ｐ型拡散領域１０５を形成する
工程よりも前に、Ｐ型エピタキシャル成長層７０の表面
側からＰ型不純物を打ち込み、熱拡散処理することによ
って所定の深さの位置に障壁用高濃度Ｐ型領域７１を形
成する工程を挿入したものがある。Therefore, the negative charges generated in each pixel are not re-combined with the positive charges unless the embedded CCD 10
1 to 104. As a result, it is possible to prevent a decrease in the aperture ratio of the entire solid-state imaging device. Regarding the method of manufacturing the solid-state imaging device according to the seventh embodiment,
For example, in a conventional method of manufacturing a solid-state imaging device having a horizontal overflow drain, embedded CCDs 101 to
Prior to the step of forming the P-type diffusion region 104 or the high-concentration P-type diffusion region 105, a P-type impurity is implanted from the surface side of the P-type epitaxial growth layer 70, and a barrier is formed at a predetermined depth by thermal diffusion treatment. In some cases, a step of forming a high-concentration P-type region 71 is inserted.

【００９６】なお、図２９に示すように、第７実施形態
においては、この障壁用高濃度Ｐ型領域７１を画素（埋
め込みＣＣＤ１０１〜１０５）よりも意図的に深く形成
してもよい。この場合には、下面側に突出している障壁
用高濃度Ｐ型領域７１が、各画素の下方で発生した負電
荷が隣接画素の方向へ移動するのを遮る機能も兼ねるの
で、上記した効果の他、クロストーク低減の効果もある
（図中矢印は、境界領域近傍における負電荷の移動方向
の概要を示したものである）。As shown in FIG. 29, in the seventh embodiment, the high-concentration P-type region 71 for barrier may be intentionally formed deeper than the pixels (embedded CCDs 101 to 105). In this case, the barrier high-concentration P-type region 71 projecting to the lower surface side also has a function of blocking the movement of negative charges generated below each pixel in the direction of the adjacent pixel, so that the above-described effect is obtained. In addition, there is also an effect of reducing crosstalk (the arrows in the figure indicate the outline of the direction of movement of negative charges near the boundary region).

【００９７】すなわち、障壁用高濃度Ｐ型領域７１を埋
め込みＣＣＤ１０１〜１０５よりも深い位置に形成すれ
ば、開口率低下の防止効果と同時に、固体撮像素子全体
の水平方向のクロストーク低減の効果を得ることができ
る。なお、上記第１実施形態、第２実施形態、第３実施
形態、第４実施形態においては、境界領域が半導体から
なる固体撮像素子について説明したが、本発明は、厚い
酸化膜によって各画素を区分するＬＯＣＯＳ構造などの
固体撮像素子にも適用できる。また、フィールド酸化膜
の下側に高濃度のＰ型領域が形成されており、フィール
ド酸化膜とそのＰ型領域の両者が境界領域の役割を果た
すような固体撮像素子に適用してもよい。何れの場合
も、境界領域の下方に高濃度障壁領域を形成することに
よって、クロストークを確実に抑えることができる。That is, if the barrier high-concentration P-type region 71 is formed at a position deeper than the embedded CCDs 101 to 105, the effect of preventing the aperture ratio from decreasing and the effect of reducing the horizontal crosstalk of the entire solid-state image sensor can be obtained. Obtainable. In the first, second, third, and fourth embodiments, the solid-state imaging device in which the boundary region is made of a semiconductor has been described. However, in the present invention, each pixel is formed by a thick oxide film. The present invention can also be applied to a solid-state imaging device such as a divided LOCOS structure. Further, the present invention may be applied to a solid-state imaging device in which a high-concentration P-type region is formed below a field oxide film, and both the field oxide film and the P-type region serve as a boundary region. In any case, by forming the high-concentration barrier region below the boundary region, crosstalk can be reliably suppressed.

【００９８】また、上記各実施形態では、Ｐ型エピタキ
シャル成長層において、負電荷のポテンシャルの山（障
壁）を形成すべき箇所にＰ型不純物を多く添加して障壁
用高濃度Ｐ型領域を形成しているが、各画素の下方、つ
まりポテンシャルの山（障壁）を形成しない領域に、反
対導電型のＮ型不純物を添加することによって、同様の
ポテンシャルプロファイルを形成してもよい。In each of the above embodiments, a high concentration P-type region for a barrier is formed by adding a large amount of P-type impurities to a portion where a potential peak (barrier) of a negative charge is to be formed in the P-type epitaxial growth layer. However, a similar potential profile may be formed by adding an N-type impurity of the opposite conductivity type to a region below each pixel, that is, a region where a potential peak (barrier) is not formed.

【００９９】また、上記各実施形態では、アキュームレ
ーション用高濃度Ｐ型領域の形成をＰ型不純物の注入お
よび熱拡散処理により行っているが、その他に、酸化膜
４０４へ負イオンを照射したり、酸化膜４０４へ紫外線
を照射することにより行ってもよい。また、上記各実施
形態の固体撮像素子において、アキュームレーション用
高濃度Ｐ型領域を有していないものも実現可能である。In each of the above embodiments, the formation of the high-concentration P-type region for accumulation is performed by the implantation of P-type impurities and the thermal diffusion process. In addition, the oxide film 404 may be irradiated with negative ions. Alternatively, the irradiation may be performed by irradiating the oxide film 404 with ultraviolet rays. In addition, in the solid-state imaging device according to each of the above-described embodiments, the solid-state imaging device that does not include the high-concentration P-type region for accumulation can be realized.

【０１００】また、上記第１実施形態、第２実施形態、
第３実施形態、第４実施形態は、水平方向のクロストー
クのみを抑える構成であり、第５実施形態、第６実施形
態は、垂直方向のクロストークのみを抑える構成となっ
ているが、両方向のクロストークを抑えるべく、水平方
向の境界領域の下方と垂直方向の境界領域の下方との両
方に、障壁用高濃度Ｐ型領域を形成してもよい。The first embodiment, the second embodiment,
The third and fourth embodiments are configured to suppress only horizontal crosstalk, and the fifth and sixth embodiments are configured to suppress only vertical crosstalk. In order to suppress crosstalk, a high-concentration P-type barrier region may be formed both below the horizontal boundary region and below the vertical boundary region.

【０１０１】また、上記各実施形態では、第１導電型が
Ｐ型、第２導電型がＮ型であり、かつ信号電荷を負電荷
として説明したが、第１導電型がＮ型、第２導電型がＰ
型であり、信号電荷が正電荷となる固体撮像素子も同様
に実現可能である。また、上記各実施形態は、フルフレ
ーム転送型の固体撮像素子に本発明を適用した例を説明
したが、インタライン転送ＣＣＤ等、他の転送型の固体
撮像素子にも同様に適用できる。In the above embodiments, the first conductivity type is P-type, the second conductivity type is N-type, and the signal charge is negative. However, the first conductivity type is N-type and the second conductivity type is N-type. Conductive type is P
Similarly, a solid-state imaging device having a positive shape and a positive signal charge can also be realized. Further, in each of the above embodiments, an example in which the present invention is applied to a full-frame transfer type solid-state imaging device is described. However, the embodiments can be similarly applied to other transfer-type solid-state imaging devices such as an interline transfer CCD.

【０１０２】また、上記各実施形態は、ＣＣＤ固体撮像
素子に本発明を適用した例を説明したが、ＭＯＳ型の固
体撮像素子にも同様に適用できる。また、上記各実施形
態は、２次元のＣＣＤ固体撮像素子に本発明を適用した
例を説明したが、２次元のＣＣＤ固体撮像素子をビンニ
ングして１次元のＣＣＤとして用いる場合、および２次
元のＣＣＤ固体撮像素子をＴＤＩ動作させて高感度化を
図る場合にも同様に適用できる。In the above embodiments, examples in which the present invention is applied to a CCD solid-state image sensor are described. However, the present invention can be similarly applied to a MOS solid-state image sensor. In each of the above embodiments, an example in which the present invention is applied to a two-dimensional CCD solid-state imaging device has been described. However, when the two-dimensional CCD solid-state imaging device is binned and used as a one-dimensional CCD, The present invention can be similarly applied to a case where the CCD solid-state imaging device is operated by TDI to increase the sensitivity.

【０１０３】また、上記各実施形態では、紫外線やＸ線
などの短波長光を検出する固体撮像素子に本発明を適用
した例を説明したが、可視光域やその他の波長域の光を
検出する固体撮像素子にも同様に適用できる。また、上
記各実施形態では、２次元の固体撮像素子に本発明の光
検出素子の構造を適用した例を説明したが、１次元の固
体撮像素子、２分割光検出器、４分割光検出器等にも同
様に適用できる。In each of the above embodiments, an example in which the present invention is applied to a solid-state imaging device for detecting short-wavelength light such as ultraviolet rays and X-rays has been described, but light in the visible light range and other wavelength ranges is detected. The present invention can be similarly applied to a solid-state image pickup device. In each of the above embodiments, an example in which the structure of the photodetector of the present invention is applied to a two-dimensional solid-state image sensor has been described. However, a one-dimensional solid-state image sensor, a two-segment photodetector, and a four-segment photodetector Etc. can be similarly applied.

【０１０４】[0104]

【発明の効果】上述したように請求項１に記載の光検出
素子では、高濃度障壁領域の形成によって、各画素の下
方で発生した電荷の移動方向が、それぞれ対応する画素
の方向に規制されることとなり、各電荷が高い確率で有
効な信号成分になる。この結果、光検出素子では、クロ
ストークが低く抑えられる。As described above, in the photodetector according to the first aspect, the formation of the high-concentration barrier region restricts the direction of movement of the charges generated below each pixel to the direction of the corresponding pixel. Thus, each charge becomes a valid signal component with a high probability. As a result, in the photodetector, crosstalk is suppressed to a low level.

【０１０５】請求項２に記載の光検出素子では、高濃度
障壁領域の深さ方向の厚みを小さくできる。したがっ
て、クロストーク低減の機能も果たしつつその製造工程
の簡略化も図られるので、有用性が高い。In the photodetector according to the second aspect, the thickness of the high-concentration barrier region in the depth direction can be reduced. Therefore, the manufacturing process can be simplified while performing the function of reducing crosstalk, so that the utility is high.

【０１０６】請求項３に記載の光検出素子では、請求項
１と同様の高濃度障壁領域を形成することによって、ア
キュームレーション領域により付勢される電荷の移動方
向を適正な方向に規制するので、短波長光に適した光検
出素子のクロストークを確実に低下させことができる。In the photodetector according to the third aspect, by forming the high-concentration barrier region similar to the first aspect, the movement direction of the electric charge energized by the accumulation region is regulated in an appropriate direction. In addition, the crosstalk of the photodetector suitable for short-wavelength light can be reliably reduced.

【０１０７】請求項４に記載の光検出素子の構成は、請
求項３に記載の光検出素子において、共通の半導体基体
内の同じ導電型である領域同士を連続させるているの
で、製造工程の複雑化が回避できる点において特に有利
である。According to the structure of the photodetector of the fourth aspect, in the photodetector of the third aspect, the regions of the same conductivity type in the common semiconductor substrate are connected to each other, so that the manufacturing process can be simplified. This is particularly advantageous in that complication can be avoided.

【０１０８】請求項５に記載の光検出素子では、排出領
域に高濃度障壁領域が対向するので、クロストーク低減
の効果が得られるだけでなく、画素の下方で発生した電
荷の一部が排出領域に取り込まれるという事態をある程
度回避できる利点もある。これによれば、固体撮像素子
全体の開口率の低下を防ぐことができる。In the photodetector according to the fifth aspect, since the high-concentration barrier region faces the discharge region, not only the effect of reducing crosstalk is obtained but also a part of the charge generated below the pixel is discharged. There is also an advantage that the situation of being taken into the area can be avoided to some extent. According to this, it is possible to prevent a decrease in the aperture ratio of the entire solid-state imaging device.

【０１０９】請求項６に記載の光検出素子では、高濃度
障壁領域の形成によって、画素の下方で発生した電荷が
排出領域に取り込まれにくくなる。この結果、光検出素
子では、全体の開口率が向上する。特に、この高濃度障
壁領域の形成位置を画素よりも意図的に深くした場合に
は、その高濃度障壁領域が、隣接画素の方向へ移動する
電荷の一部を遮る機能も兼ねるので、上記した効果の
他、クロストーク低減の効果も得られる。In the photodetector according to the sixth aspect, the formation of the high-concentration barrier region makes it difficult for charges generated below the pixel to be taken into the discharge region. As a result, in the photodetector, the overall aperture ratio is improved. In particular, when the formation position of the high-concentration barrier region is intentionally deeper than the pixel, the high-concentration barrier region also has a function of blocking a part of the charge moving in the direction of the adjacent pixel. In addition to the effect, the effect of reducing crosstalk can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図１】第１実施形態の固体撮像素子を構成する主要部
の位置関係を平面的に示す図である。FIG. 1 is a plan view showing a positional relationship of main parts constituting a solid-state imaging device according to a first embodiment.

【図２】図１のＡ−Ａ’位置における固体撮像素子の断
面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view of the solid-state imaging device at a position AA ′ in FIG.

【図３】図２の太点線部各位置における負電荷のポテン
シャルを示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a potential of a negative charge at each position of a thick dotted line portion in FIG. 2;

【図４】第１実施形態の固体撮像素子の製造方法を示す
図である。FIG. 4 is a diagram illustrating a method for manufacturing the solid-state imaging device according to the first embodiment.

【図５】第１実施形態の固体撮像素子の製造方法を示す
図である。FIG. 5 is a diagram illustrating a method for manufacturing the solid-state imaging device according to the first embodiment.

【図６】第１実施形態の固体撮像素子の製造方法を示す
図である。FIG. 6 is a diagram illustrating the method for manufacturing the solid-state imaging device according to the first embodiment.

【図７】第１実施形態の固体撮像素子の製造方法を示す
図である。FIG. 7 is a diagram illustrating the method for manufacturing the solid-state imaging device according to the first embodiment.

【図８】第１実施形態の固体撮像素子の製造方法を示す
図である。FIG. 8 is a diagram illustrating the method for manufacturing the solid-state imaging device according to the first embodiment.

【図９】第１実施形態の固体撮像素子の製造方法を示す
図である。FIG. 9 is a diagram illustrating the method for manufacturing the solid-state imaging device according to the first embodiment.

【図１０】第１実施形態の固体撮像素子の製造方法を示
す図である。FIG. 10 is a diagram illustrating the method for manufacturing the solid-state imaging device according to the first embodiment.

【図１１】第２実施形態の固体撮像素子を示す図であ
る。FIG. 11 is a diagram illustrating a solid-state imaging device according to a second embodiment.

【図１２】図１１の太点線部各位置における負電荷のポ
テンシャルを示す図である。FIG. 12 is a diagram showing a potential of a negative charge at each position of a thick dotted line portion in FIG. 11;

【図１３】第２実施形態の固体撮像素子の製造方法を示
す図である。FIG. 13 is a diagram illustrating a method of manufacturing the solid-state imaging device according to the second embodiment.

【図１４】第２実施形態の固体撮像素子の製造方法を示
す図である。FIG. 14 is a diagram illustrating the method of manufacturing the solid-state imaging device according to the second embodiment.

【図１５】第２実施形態の固体撮像素子の製造方法を示
す図である。FIG. 15 is a diagram illustrating the method of manufacturing the solid-state imaging device according to the second embodiment.

【図１６】第２実施形態の固体撮像素子の製造方法を示
す図である。FIG. 16 is a diagram illustrating the method of manufacturing the solid-state imaging device according to the second embodiment.

【図１７】第２実施形態の固体撮像素子の製造方法を示
す図である。FIG. 17 is a diagram illustrating the method of manufacturing the solid-state imaging device according to the second embodiment.

【図１８】第２実施形態の固体撮像素子の製造方法を示
す図である。FIG. 18 is a diagram illustrating the method of manufacturing the solid-state imaging device according to the second embodiment.

【図１９】第２実施形態の固体撮像素子の製造方法を示
す図である。FIG. 19 is a diagram illustrating the method of manufacturing the solid-state imaging device according to the second embodiment.

【図２０】第３実施形態の固体撮像素子を示す図であ
る。FIG. 20 is a diagram illustrating a solid-state imaging device according to a third embodiment.

【図２１】図２０の太点線部各位置における負電荷のポ
テンシャルを示す図である。21 is a diagram showing a potential of a negative charge at each position of a thick dotted line portion in FIG. 20.

【図２２】第４実施形態の固体撮像素子を構成する主要
部の位置関係を平面的に示す図である。FIG. 22 is a plan view illustrating a positional relationship of main parts constituting a solid-state imaging device according to a fourth embodiment;

【図２３】図２２のＡ−Ａ’位置における固体撮像素子
の断面図である。23 is a cross-sectional view of the solid-state imaging device at a position AA ′ in FIG.

【図２４】第５実施形態の固体撮像素子を構成する主要
部の位置関係を平面的に示す図である。FIG. 24 is a plan view showing a positional relationship of main parts constituting a solid-state imaging device according to a fifth embodiment;

【図２５】図２４のＢ−Ｂ’位置における固体撮像素子
の断面図である。FIG. 25 is a sectional view of the solid-state imaging device at a position BB ′ in FIG. 24;

【図２６】第６実施形態の固体撮像素子を示す図であ
る。FIG. 26 is a diagram illustrating a solid-state imaging device according to a sixth embodiment.

【図２７】第７実施形態の固体撮像素子を構成する主要
部の位置関係を平面的に示す図である。FIG. 27 is a plan view illustrating a positional relationship of main parts constituting a solid-state imaging device according to a seventh embodiment.

【図２８】図２７のＡ−Ａ’位置における固体撮像素子
の断面図である。FIG. 28 is a cross-sectional view of the solid-state imaging device at a position AA ′ in FIG. 27;

【図２９】第７実施形態の他の例を示す図である。FIG. 29 is a diagram showing another example of the seventh embodiment.

【図３０】第１従来例の固体撮像素子を構成する主要部
の位置関係を平面的に示す図である。FIG. 30 is a plan view showing a positional relationship of main parts constituting the solid-state imaging device of the first conventional example.

【図３１】図３０のＡ−Ａ’位置における固体撮像素子
の断面図である。FIG. 31 is a cross-sectional view of the solid-state imaging device at a position AA ′ in FIG. 30;

【図３２】第２従来例の固体撮像素子を構成する主要部
の位置関係を平面的に示す図である。FIG. 32 is a plan view showing a positional relationship of main parts constituting a solid-state imaging device of a second conventional example.

【図３３】図３２のＡ−Ａ’位置における固体撮像素子
の断面図である。FIG. 33 is a cross-sectional view of the solid-state imaging device at a position AA ′ in FIG. 32;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

４０１，１０，１０ａ，１０ｂ，２０，３０，４０，５
０ Ｐ型エピタキシャル成長層 １１，２１，５１，７１ 障壁用高濃度Ｐ型領域 １２，２２，３２，３５ 障壁用高濃度Ｐ型領域による
ポテンシャルの山 １３，２３，３３ 埋め込みＣＣＤ用のＮ型拡散領域に
よるポテンシャルの山 １４，２４，３４ アキュームレーション用高濃度Ｐ型
領域によるポテンシャルの壁 １００ 水平ＣＣＤ １０１〜１０４ 埋め込みＣＣＤ用のＮ型拡散領域 １０５ 分離用Ｐ型拡散領域 ２０１〜２１６ ポリシリコン電極 ３０１〜３０４ ４相の駆動パルスが印加される端子 ３０５ 出力アンプ ４００ シリコン基板 ４０２ ゲート酸化膜 ４０３ アキュームレーション用高濃度Ｐ型領域 ４０４ 酸化膜 ４０９，５０９ 負電荷 ５０１〜５０５ 横型オーバーフロードレイン用のＮ型
拡散領域 ６３ Ｐ型不純物が注入された領域401, 10, 10a, 10b, 20, 30, 40, 5
0 P-type epitaxial growth layer 11, 21, 51, 71 High-concentration P-type region for barrier 12, 22, 32, 35 Potential peak due to high-concentration P-type region for barrier 13, 23, 33 N-type diffusion region for embedded CCD 14, 24, 34 Potential wall due to high concentration P-type region for accumulation 100 Horizontal CCD 101-104 N-type diffusion region for embedded CCD 105 P-type diffusion region for separation 201-216 Polysilicon electrode 301- 304 Terminal to which a four-phase drive pulse is applied 305 Output amplifier 400 Silicon substrate 402 Gate oxide film 403 High concentration P-type region for accumulation 404 Oxide film 409,509 Negative charge 501-505 N-type diffusion region for horizontal overflow drain 63 P-type impurity implanted Pass

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】 第１導電型半導体基体の一方の主面側に
第２導電型領域が形成されており、他方の主面である反
主面側から入射する光に応じて前記第１導電型半導体基
体内で発生した電荷のうち前記第２導電型領域に到達し
た信号電荷を、その第２導電型領域の形成区域に割り付
けられた各画素を単位として蓄積する光検出素子におい
て、 前記第１導電型半導体基体内において前記各画素を区分
する境界領域の下方には、第１導電型の高濃度障壁領域
が形成され、 前記高濃度障壁領域は、前記各画素の下方かつその高濃
度障壁領域と同じ基体深さに位置する領域よりも、第１
導電型不純物濃度が高いことを特徴とする光検出素子。A second conductive type region formed on one main surface side of the first conductive type semiconductor substrate, wherein the first conductive type region is formed in response to light incident from the other main surface opposite to the main surface side. A photodetector that accumulates a signal charge that has reached the second conductivity type region among charges generated in the type semiconductor substrate in units of pixels allocated to a formation area of the second conductivity type region, A first-conductivity-type high-concentration barrier region is formed below a boundary region that divides each pixel in the one-conductivity-type semiconductor substrate. The first region is located at the same substrate depth as the region.
A photodetector having a high conductivity type impurity concentration. 【請求項２】 請求項１に記載の光検出素子において、 前記高濃度障壁領域は、前記境界領域の下方に局在して
いることを特徴とする光検出素子。2. The photodetector according to claim 1, wherein the high-concentration barrier region is localized below the boundary region. 【請求項３】 請求項１に記載の光検出素子において、 前記反主面には、第１導電型のアキュームレーション領
域が形成されていることを特徴とする光検出素子。3. The photodetector according to claim 1, wherein a first conductivity type accumulation region is formed on the opposite main surface. 【請求項４】 請求項３に記載の光検出素子において、 前記高濃度障壁領域と前記アキュームレーション領域と
は、連続していることを特徴とする光検出素子。4. The photodetector according to claim 3, wherein the high-concentration barrier region and the accumulation region are continuous. 【請求項５】 請求項１〜請求項４の何れか１項に記載
の光検出素子において、 前記境界領域には、前記第２導電型領域と電気的に分離
されると共にその第２導電型領域から溢れた電荷を吸収
する第２導電型の排出領域が形成されていることを特徴
とする光検出素子。5. The photodetector according to claim 1, wherein the boundary region is electrically separated from the second conductivity type region and has a second conductivity type. A photodetector, wherein a second conductivity type discharge region for absorbing charges overflowing from the region is formed. 【請求項６】 第１導電型半導体基体の一方の主面側に
第２導電型領域が形成されており、他方の主面である反
主面側から入射する光に応じて前記第１導電型半導体基
体内で発生した電荷のうち前記第２導電型領域に到達し
た信号電荷を、その第２導電型領域の形成区域に割り付
けられた各画素を単位として蓄積する光検出素子であっ
て、前記各画素を区分する境界領域には、前記第２導電
型領域と電気的に分離されると共にその第２導電型領域
から溢れた電荷を吸収する第２導電型の排出領域が形成
されている光検出素子において、 前記排出領域に反主面側から隣接する位置には、第１導
電型の高濃度障壁領域が形成され、 前記高濃度障壁領域は、その高濃度障壁領域のさらに反
主面側の領域よりも、第１導電型不純物濃度が高いこと
を特徴とする光検出素子。6. A second conductivity type region is formed on one main surface side of the first conductivity type semiconductor substrate, and the first conductivity type region is formed in response to light incident from the other main surface, that is, the opposite main surface side. A signal detection element that accumulates signal charges that have reached the second conductivity type region among charges generated in the mold semiconductor substrate, with each pixel assigned to a formation area of the second conductivity type region as a unit, A boundary region that divides each pixel is formed with a second conductivity type discharge region that is electrically separated from the second conductivity type region and absorbs charges overflowing from the second conductivity type region. In the photodetector, a high-concentration barrier region of a first conductivity type is formed at a position adjacent to the emission region from the main surface side, and the high-concentration barrier region is further opposite to the main surface of the high-concentration barrier region. It is characterized that the first conductivity type impurity concentration is higher than that of the region on the side. A light detecting element.