JP2000294760A - 光検出素子 - Google Patents
光検出素子Info
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- JP2000294760A JP2000294760A JP11100534A JP10053499A JP2000294760A JP 2000294760 A JP2000294760 A JP 2000294760A JP 11100534 A JP11100534 A JP 11100534A JP 10053499 A JP10053499 A JP 10053499A JP 2000294760 A JP2000294760 A JP 2000294760A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 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。 【解決手段】 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。
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。 【解決手段】 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。
Description
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
(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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
る実施形態を説明する。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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)。
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)。
【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。
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。
【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)。
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)。
【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)。
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)。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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)。
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)。
【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)。
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)。
【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)。
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)。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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)。
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)。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
の位置関係を平面的に示す図である。
【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。
面図である。
【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。
シャルを示す図である。
【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。
図である。
【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。
図である。
【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。
図である。
【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。
図である。
【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。
図である。
【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。
図である。
【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。
す図である。
【図11】第2実施形態の固体撮像素子を示す図であ
る。
る。
【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。
テンシャルを示す図である。
【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。
す図である。
【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。
す図である。
【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。
す図である。
【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。
す図である。
【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。
す図である。
【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。
す図である。
【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。
す図である。
【図20】第3実施形態の固体撮像素子を示す図であ
る。
る。
【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。
テンシャルを示す図である。
【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。
部の位置関係を平面的に示す図である。
【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。
の断面図である。
【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。
部の位置関係を平面的に示す図である。
【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。
の断面図である。
【図26】第6実施形態の固体撮像素子を示す図であ
る。
る。
【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。
部の位置関係を平面的に示す図である。
【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。
の断面図である。
【図29】第7実施形態の他の例を示す図である。
【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。
の位置関係を平面的に示す図である。
【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。
の断面図である。
【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。
の位置関係を平面的に示す図である。
【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。
の断面図である。
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
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
Claims (6)
- 【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。 - 【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。 - 【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。 - 【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。 - 【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。 - 【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。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11100534A JP2000294760A (ja) | 1999-04-07 | 1999-04-07 | 光検出素子 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11100534A JP2000294760A (ja) | 1999-04-07 | 1999-04-07 | 光検出素子 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2000294760A true JP2000294760A (ja) | 2000-10-20 |
Family
ID=14276635
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP11100534A Pending JP2000294760A (ja) | 1999-04-07 | 1999-04-07 | 光検出素子 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2000294760A (ja) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002231914A (ja) * | 2001-01-30 | 2002-08-16 | Hamamatsu Photonics Kk | 半導体エネルギー検出器 |
KR100470821B1 (ko) * | 2001-12-29 | 2005-03-08 | 매그나칩 반도체 유한회사 | 씨모스 이미지 센서 및 그 제조방법 |
JP2005229110A (ja) * | 2004-01-29 | 2005-08-25 | Ge Medical Systems Global Technology Co Llc | 電離放射線を検出する装置 |
JP2006121058A (ja) * | 2004-09-21 | 2006-05-11 | Koji Eto | 裏面照射型撮像素子 |
EP2413362A1 (en) * | 2009-03-27 | 2012-02-01 | Hamamatsu Photonics K.K. | Back-illuminated solid-state image pickup device |
US9209214B2 (en) | 2012-05-15 | 2015-12-08 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Semiconductor device and method of fabricating the same |
-
1999
- 1999-04-07 JP JP11100534A patent/JP2000294760A/ja active Pending
Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002231914A (ja) * | 2001-01-30 | 2002-08-16 | Hamamatsu Photonics Kk | 半導体エネルギー検出器 |
JP4641103B2 (ja) * | 2001-01-30 | 2011-03-02 | 浜松ホトニクス株式会社 | 半導体エネルギー検出器 |
KR100470821B1 (ko) * | 2001-12-29 | 2005-03-08 | 매그나칩 반도체 유한회사 | 씨모스 이미지 센서 및 그 제조방법 |
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JP2006121058A (ja) * | 2004-09-21 | 2006-05-11 | Koji Eto | 裏面照射型撮像素子 |
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EP2413362A4 (en) * | 2009-03-27 | 2013-05-01 | Hamamatsu Photonics Kk | REAR-LIGHTED FIXED BODY RECORDING DEVICE |
US9000492B2 (en) | 2009-03-27 | 2015-04-07 | Hamamatsu Photonics K.K. | Back-illuminated solid-state image pickup device |
US9209214B2 (en) | 2012-05-15 | 2015-12-08 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Semiconductor device and method of fabricating the same |
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