JP3160382B2 - 固体撮像装置 - Google Patents
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
-
- H—ELECTRICITY
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- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
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- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、固体撮像装置のスミア
の低減に関する。
の低減に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の固体撮像装置の例について図面を
参照して説明する。図５は、インターライン転送（Ｉ
Ｔ，Interline Transfer) 型固体撮像装置の感光部の断
面図であり、ｎ型半導体基板１内にｐ型の不純物ウェル
２が形成されている。このｐウェル２内に、入射光量に
応じた信号電荷を発生する埋め込み型フォトダイオード
３と、紙面に垂直な方向に信号電荷を転送する垂直転送
チャネル４が形成される。この垂直転送チャネル４の上
にシリコン酸化膜の絶縁膜を介して金属電極８が形成さ
れる。金属電極８は、高電界を与えてフォトダイオード
３に蓄積された信号電荷を垂直転送チャネル４に取り込
むゲートの役割と、複数の電極による移動電界を与えて
垂直転送チャネル４内の信号電荷を一方向に搬送する役
割を担っている。フォトダイオード３は、半導体基板表
面で発生する暗電流を低減するために半導体基板表面に
ｐ+ 型不純物層を設けた構造となっている。転送チャネ
ル４の周りには、転送チャネル４へのスミア電荷の混入
を抑止するためのｐ型バリアウェル５が形成されてい
る。ｐ型バリアウェル５は、転送チャネル４の空乏層の
延びを押さえるために、ｐウェル２よりも１桁程度不純
物濃度が高くなっている。また、転送チャネル４に隣接
してｐ型の不純物よりなる素子分離層６が形成されてい
る。なお、絶縁膜、保護膜等は記載が省略されている。
参照して説明する。図５は、インターライン転送（Ｉ
Ｔ，Interline Transfer) 型固体撮像装置の感光部の断
面図であり、ｎ型半導体基板１内にｐ型の不純物ウェル
２が形成されている。このｐウェル２内に、入射光量に
応じた信号電荷を発生する埋め込み型フォトダイオード
３と、紙面に垂直な方向に信号電荷を転送する垂直転送
チャネル４が形成される。この垂直転送チャネル４の上
にシリコン酸化膜の絶縁膜を介して金属電極８が形成さ
れる。金属電極８は、高電界を与えてフォトダイオード
３に蓄積された信号電荷を垂直転送チャネル４に取り込
むゲートの役割と、複数の電極による移動電界を与えて
垂直転送チャネル４内の信号電荷を一方向に搬送する役
割を担っている。フォトダイオード３は、半導体基板表
面で発生する暗電流を低減するために半導体基板表面に
ｐ+ 型不純物層を設けた構造となっている。転送チャネ
ル４の周りには、転送チャネル４へのスミア電荷の混入
を抑止するためのｐ型バリアウェル５が形成されてい
る。ｐ型バリアウェル５は、転送チャネル４の空乏層の
延びを押さえるために、ｐウェル２よりも１桁程度不純
物濃度が高くなっている。また、転送チャネル４に隣接
してｐ型の不純物よりなる素子分離層６が形成されてい
る。なお、絶縁膜、保護膜等は記載が省略されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】固体撮像装置には、Ｉ
Ｔ型とフレームインターライン転送（ＦＩＴ，Frame In
terline Transfer) 型との２つの方式がある。ＩＴ型で
はフォトダイオードと転送部が水平方向に交互に配置さ
れた感光部を有するのに対し、ＦＩＴ型ではこの感光部
の他に転送部からなる蓄積部を加えもっている。テレビ
信号の垂直帰線期間内において、ＩＴ型固体撮像装置で
はフォトダイオードから隣接する転送部に信号電荷を移
動するのに対し、ＦＩＴ型固体撮像装置ではフォトダイ
オードから隣接する転送部に信号電荷を移動し、さらに
信号電荷を蓄積部に転送する。このため、ＦＩＴ型固体
撮像装置では信号電荷の移動距離が長くなり、転送チャ
ネル内の電荷を高速で移動させなければならない。
Ｔ型とフレームインターライン転送（ＦＩＴ，Frame In
terline Transfer) 型との２つの方式がある。ＩＴ型で
はフォトダイオードと転送部が水平方向に交互に配置さ
れた感光部を有するのに対し、ＦＩＴ型ではこの感光部
の他に転送部からなる蓄積部を加えもっている。テレビ
信号の垂直帰線期間内において、ＩＴ型固体撮像装置で
はフォトダイオードから隣接する転送部に信号電荷を移
動するのに対し、ＦＩＴ型固体撮像装置ではフォトダイ
オードから隣接する転送部に信号電荷を移動し、さらに
信号電荷を蓄積部に転送する。このため、ＦＩＴ型固体
撮像装置では信号電荷の移動距離が長くなり、転送チャ
ネル内の電荷を高速で移動させなければならない。
【０００４】しかし、前記したスミア防止に有効なバリ
アウェル５を有する構造を固体撮像装置に設けると、半
導体基板内部への垂直転送チャネルの４の空乏層の延び
が押さえられ、バルク中における転送チャネルにかかる
フリンジ電界が小さくなって転送効率が低下する。信号
電荷を高速で移動させるＦＩＴ型固体撮像装置では、バ
リアウェル５を設けると、特に、低レベルの信号電荷を
転送するときに垂直解像度が低下するという不具合が生
ずる。従って、ＦＩＴ型固体撮像装置では、信号電荷の
垂直転送の高速動作を優先してバリアウェル５を設けず
にバルク中のフリンジ電界を高めるか、あるいは高速動
作を犠牲にして転送周波数を下げて必要な転送効率が得
られる範囲内で使用する他ない。
アウェル５を有する構造を固体撮像装置に設けると、半
導体基板内部への垂直転送チャネルの４の空乏層の延び
が押さえられ、バルク中における転送チャネルにかかる
フリンジ電界が小さくなって転送効率が低下する。信号
電荷を高速で移動させるＦＩＴ型固体撮像装置では、バ
リアウェル５を設けると、特に、低レベルの信号電荷を
転送するときに垂直解像度が低下するという不具合が生
ずる。従って、ＦＩＴ型固体撮像装置では、信号電荷の
垂直転送の高速動作を優先してバリアウェル５を設けず
にバルク中のフリンジ電界を高めるか、あるいは高速動
作を犠牲にして転送周波数を下げて必要な転送効率が得
られる範囲内で使用する他ない。
【０００５】よって、本発明は、低レベルの信号電荷を
転送する場合でも垂直解像度を低下させずに、スミアを
低減することができる固体撮像装置を提供することを目
的とする。
転送する場合でも垂直解像度を低下させずに、スミアを
低減することができる固体撮像装置を提供することを目
的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の第１の基本構成に係る固体撮像装置は、第
１導電型の半導体基板と、前記半導体基板上の少なくと
も一主面に形成され前記半導体基板とは逆導電型である
第２導電型のウェル層と、前記ウェル層に形成され入射
光量に応じた信号電荷を発生する第１導電型の感光画素
と、前記感光画素で発生した信号電荷を転送する第１導
電型の転送チャネルと、前記転送チャネルの側壁に設け
られて該転送チャネルと前記感光画素とを分離する素子
分離層と、前記転送チャネルの上部側に設けられて前記
転送チャネルに電界を与える電極と、前記ウェル層内で
発生した電荷が前記転送チャネルに侵入するのを防止す
るために該転送チャネルを前記半導体基板側より覆うと
共に、前記転送チャネルの下方の所定箇所に隙間領域ま
たは低濃度不純物領域を有するように形成された第２導
電型のバリアウェルと、を備えることを特徴としてい
る。上記第１の基本構成に係る固体撮像装置において、
前記隙間領域または低濃度不純物領域を有するバリアウ
ェルは、前記隙間領域または低濃度不純物領域によって
分離または離隔された少なくとも２つの拡散領域の不純
物濃度が異なる第１の構成としても良い。上記第１の基
本構成に係る固体撮像装置において、前記転送チャネル
の下側に設けられた前記バリアウェルは、前記転送チャ
ネルの下方の前記所定箇所が肉薄となった構成を有する
第２の構成としても良い。上記第２の構成に係る固体撮
像装置において、前記バリアウェルは、前記転送チャネ
ルの下面に密着する面と、前記この転送チャネルに密着
する面でない方で前記所定箇所が肉薄となった面と、を
備える第３の構成としても良い。上記第２の構成に係る
固体撮像装置において、前記バリアウェルは、前記ウェ
ル層との境界で平面となった面と、前記転送チャネル側
で前記所定箇所が肉薄となった面と、を備える第４の構
成としても良い。上記第４の構成に係る固体撮像装置に
おいて、前記バリアウェルの前記転送チャネル側に形成
された前記肉薄となった面と前記転送チャネルの下面と
の間は、第１導電型の不純物領域である第５の構成とし
ても良い。本発明の第２の基本構成に係る固体撮像装置
は、平板状に形成された第１導電型の半導体基板と、前
記半導体基板の少なくとも一主面に形成された第２導電
型のウェル層と、前記ウェル層の所定箇所に埋め込ま
れ、かつ、マトリックス状に直交する第１の方向および
第２の方向に所定個数ずつ配列されると共に、入射光量
に相当する信号電荷を発生させるように形成された第１
導電型の感光画素と、前記マトリックスの前記第１の方
向に沿って形成された前記感光画素に接続されると共
に、前記第２の方向に隣接する前記感光画素からは分離
されるように前記ウェル層に形成され、これらの感光画
素により発生させられる前記信号電荷を転送する第１導
電型の複数の転送チャネルと、前記転送チャネルの側壁
に設けられて該転送チャネルと前記感光画素とを分離す
る素子分離層と、それぞれの転送チャネルの上部側に設
けられて前記転送チャネルに電界を与える複数の電極
と、前記ウェル層で発生させられた信号電荷が前記転送
チャネルに侵入するのを防止するため、その不純物濃度
を前記第１の方向に沿って濃くすることにより形成さ
れ、１つの転送チャネルに対して複数設けられた第２導
電型のバリアウェルとを備えることを特徴としている。
め、本発明の第１の基本構成に係る固体撮像装置は、第
１導電型の半導体基板と、前記半導体基板上の少なくと
も一主面に形成され前記半導体基板とは逆導電型である
第２導電型のウェル層と、前記ウェル層に形成され入射
光量に応じた信号電荷を発生する第１導電型の感光画素
と、前記感光画素で発生した信号電荷を転送する第１導
電型の転送チャネルと、前記転送チャネルの側壁に設け
られて該転送チャネルと前記感光画素とを分離する素子
分離層と、前記転送チャネルの上部側に設けられて前記
転送チャネルに電界を与える電極と、前記ウェル層内で
発生した電荷が前記転送チャネルに侵入するのを防止す
るために該転送チャネルを前記半導体基板側より覆うと
共に、前記転送チャネルの下方の所定箇所に隙間領域ま
たは低濃度不純物領域を有するように形成された第２導
電型のバリアウェルと、を備えることを特徴としてい
る。上記第１の基本構成に係る固体撮像装置において、
前記隙間領域または低濃度不純物領域を有するバリアウ
ェルは、前記隙間領域または低濃度不純物領域によって
分離または離隔された少なくとも２つの拡散領域の不純
物濃度が異なる第１の構成としても良い。上記第１の基
本構成に係る固体撮像装置において、前記転送チャネル
の下側に設けられた前記バリアウェルは、前記転送チャ
ネルの下方の前記所定箇所が肉薄となった構成を有する
第２の構成としても良い。上記第２の構成に係る固体撮
像装置において、前記バリアウェルは、前記転送チャネ
ルの下面に密着する面と、前記この転送チャネルに密着
する面でない方で前記所定箇所が肉薄となった面と、を
備える第３の構成としても良い。上記第２の構成に係る
固体撮像装置において、前記バリアウェルは、前記ウェ
ル層との境界で平面となった面と、前記転送チャネル側
で前記所定箇所が肉薄となった面と、を備える第４の構
成としても良い。上記第４の構成に係る固体撮像装置に
おいて、前記バリアウェルの前記転送チャネル側に形成
された前記肉薄となった面と前記転送チャネルの下面と
の間は、第１導電型の不純物領域である第５の構成とし
ても良い。本発明の第２の基本構成に係る固体撮像装置
は、平板状に形成された第１導電型の半導体基板と、前
記半導体基板の少なくとも一主面に形成された第２導電
型のウェル層と、前記ウェル層の所定箇所に埋め込ま
れ、かつ、マトリックス状に直交する第１の方向および
第２の方向に所定個数ずつ配列されると共に、入射光量
に相当する信号電荷を発生させるように形成された第１
導電型の感光画素と、前記マトリックスの前記第１の方
向に沿って形成された前記感光画素に接続されると共
に、前記第２の方向に隣接する前記感光画素からは分離
されるように前記ウェル層に形成され、これらの感光画
素により発生させられる前記信号電荷を転送する第１導
電型の複数の転送チャネルと、前記転送チャネルの側壁
に設けられて該転送チャネルと前記感光画素とを分離す
る素子分離層と、それぞれの転送チャネルの上部側に設
けられて前記転送チャネルに電界を与える複数の電極
と、前記ウェル層で発生させられた信号電荷が前記転送
チャネルに侵入するのを防止するため、その不純物濃度
を前記第１の方向に沿って濃くすることにより形成さ
れ、１つの転送チャネルに対して複数設けられた第２導
電型のバリアウェルとを備えることを特徴としている。
【０００７】
【作用】固体撮像装置の信号電荷を移動する転送チャネ
ル下のバリアウェルに低濃度領域またはバリアウェルに
隙間を設けた構造にする。これにより、バルク中におけ
るチャネルのフリンジ電界を部分的に高めることができ
る。これを転送チャネルに沿って形成し、信号電荷が高
いフリンジ電界によってチャネルを高速で移動する経路
を確保し、高速動作における信号電荷の転送効率の低下
を抑制すると共に周囲のバリアウェルによってスミア電
荷の侵入を防止する。
ル下のバリアウェルに低濃度領域またはバリアウェルに
隙間を設けた構造にする。これにより、バルク中におけ
るチャネルのフリンジ電界を部分的に高めることができ
る。これを転送チャネルに沿って形成し、信号電荷が高
いフリンジ電界によってチャネルを高速で移動する経路
を確保し、高速動作における信号電荷の転送効率の低下
を抑制すると共に周囲のバリアウェルによってスミア電
荷の侵入を防止する。
【０００８】
【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。図１は、固体撮像装置の感光部の断面図で
あり、図５と対応する部分には同一符号を付している。
て説明する。図１は、固体撮像装置の感光部の断面図で
あり、図５と対応する部分には同一符号を付している。
【０００９】図１において、ｎ型半導体基板１内にｐ型
の不純物ウェル２が形成されている。このｐウェル２内
に、埋め込み型フォトダイオード３と、紙面に垂直な方
向に電荷を転送する垂直転送チャネル４が形成される。
垂直転送チャネル４は、例えば、不純物濃度が１×１０
17cm-3であり、この垂直転送チャネル４の上には絶縁膜
を介して電極８が設けられる。フォトダイオード３は、
半導体基板表面で発生する暗電流を低減するために半導
体基板表面にｐ+ 型不純物層を設けた構造となってい
る。また、転送チャネル４に隣接してｐ型の不純物より
なる素子分離層６が形成されている。転送チャネル４の
周りには、スミア電荷の混入を抑止するためのｐ型バリ
アウェル層５ａが設けられている。ｐ型バリアウェル５
ａは、例えば、不純物濃度が１×１０16cm-3であり、転
送チャネル４の空乏層の延びを押さえるために、ｐウェ
ル２よりも１桁程度不純物濃度が高くなっている。この
バリアウェル層５ａは垂直転送チャネル下に隙間を有す
る構造となっており、バリアウェル層５ａの該隙間は転
送チャネルの信号電荷の転送方向（紙面と垂直な方向）
と平行に設けられている。この隙間は転送チャネルの下
であればどこでも良い。このような構造は、高加速のイ
オン注入装置にて垂直転送チャネル４の両端部近傍にイ
オン注入を行ってバリアウェルを５ａを形成し、垂直転
送チャネル４の側壁にある素子分離層６と接合させるこ
とで得られる。この場合には、バリアウェル５ａの熱拡
散が抑えられるため、垂直転送チャネル４のｎ型不純物
プロファイルを殆ど変えずに済む利点がある。また、垂
直転送チャネル４の両端にこのバリアウェル層５ａを熱
拡散によって形成しても良い。この場合には、垂直転送
チャネル４のｎ型不純物がバリアウェル層５ａのｐ型不
純物層で相殺されるため、転送チャネル濃度を補う必要
がある。
の不純物ウェル２が形成されている。このｐウェル２内
に、埋め込み型フォトダイオード３と、紙面に垂直な方
向に電荷を転送する垂直転送チャネル４が形成される。
垂直転送チャネル４は、例えば、不純物濃度が１×１０
17cm-3であり、この垂直転送チャネル４の上には絶縁膜
を介して電極８が設けられる。フォトダイオード３は、
半導体基板表面で発生する暗電流を低減するために半導
体基板表面にｐ+ 型不純物層を設けた構造となってい
る。また、転送チャネル４に隣接してｐ型の不純物より
なる素子分離層６が形成されている。転送チャネル４の
周りには、スミア電荷の混入を抑止するためのｐ型バリ
アウェル層５ａが設けられている。ｐ型バリアウェル５
ａは、例えば、不純物濃度が１×１０16cm-3であり、転
送チャネル４の空乏層の延びを押さえるために、ｐウェ
ル２よりも１桁程度不純物濃度が高くなっている。この
バリアウェル層５ａは垂直転送チャネル下に隙間を有す
る構造となっており、バリアウェル層５ａの該隙間は転
送チャネルの信号電荷の転送方向（紙面と垂直な方向）
と平行に設けられている。この隙間は転送チャネルの下
であればどこでも良い。このような構造は、高加速のイ
オン注入装置にて垂直転送チャネル４の両端部近傍にイ
オン注入を行ってバリアウェルを５ａを形成し、垂直転
送チャネル４の側壁にある素子分離層６と接合させるこ
とで得られる。この場合には、バリアウェル５ａの熱拡
散が抑えられるため、垂直転送チャネル４のｎ型不純物
プロファイルを殆ど変えずに済む利点がある。また、垂
直転送チャネル４の両端にこのバリアウェル層５ａを熱
拡散によって形成しても良い。この場合には、垂直転送
チャネル４のｎ型不純物がバリアウェル層５ａのｐ型不
純物層で相殺されるため、転送チャネル濃度を補う必要
がある。
【００１０】このような半導体構造にすると、半導体基
板表面から内部に向かう電位分布は図４に示すようにな
る。本図においては下方ほど電位が高くなるように記し
てある。同図において、実線は図１におけるバリアウェ
ル５ａを含まないＡ−Ａ′方向における電位分布、点線
は図１におけるバリアウェル５ａを含むＢ−Ｂ′方向に
おける電位分布を示している。これにより、バリアウェ
ル５ａが形成された転送チャネル４の両側部分では転送
チャネルのウェル側への空乏化位置が半導体基板表面へ
近づくと共にｎ型基板からウェル側への空乏化位置も半
導体基板側へ近づくため転送チャネル４へのスミア電荷
の侵入を阻止するように作用する。バリアウェル５ａが
形成されない転送チャネル４の下部ではウェル電位の最
も低い障壁位置は半導体内部となり、フリンジ電圧が高
くなり、信号電荷の電荷転送方向への移動を促進するよ
うに作用する。また、本例のＡ−Ａ′方向の電位分布に
おいてウェル電位が空乏化されている例を記している
が、本発明はこれに限定されず、転送チャネルからウェ
ル側への空乏化位置がＢ−Ｂ′より基板内部側へ深くな
っていればよい。
板表面から内部に向かう電位分布は図４に示すようにな
る。本図においては下方ほど電位が高くなるように記し
てある。同図において、実線は図１におけるバリアウェ
ル５ａを含まないＡ−Ａ′方向における電位分布、点線
は図１におけるバリアウェル５ａを含むＢ−Ｂ′方向に
おける電位分布を示している。これにより、バリアウェ
ル５ａが形成された転送チャネル４の両側部分では転送
チャネルのウェル側への空乏化位置が半導体基板表面へ
近づくと共にｎ型基板からウェル側への空乏化位置も半
導体基板側へ近づくため転送チャネル４へのスミア電荷
の侵入を阻止するように作用する。バリアウェル５ａが
形成されない転送チャネル４の下部ではウェル電位の最
も低い障壁位置は半導体内部となり、フリンジ電圧が高
くなり、信号電荷の電荷転送方向への移動を促進するよ
うに作用する。また、本例のＡ−Ａ′方向の電位分布に
おいてウェル電位が空乏化されている例を記している
が、本発明はこれに限定されず、転送チャネルからウェ
ル側への空乏化位置がＢ−Ｂ′より基板内部側へ深くな
っていればよい。
【００１１】なお、転送チャネルの両側に別々にバリア
ウェルを設けたこのような構造では、例えば、異なるバ
リアウェル層形成のマスクを用いることにより、個々の
バリアウェルの不純物濃度を、別々に設定することがで
きる。この技術を用いると、例えば、読出ゲートと反対
側のバリアウェルの不純物濃度を高めることができる。
これにより、ｎ型転送チャネルからウェル側への空乏化
位置はさらに浅く（半導体基板表面側）でき、一層のス
ミア低減が可能となる。
ウェルを設けたこのような構造では、例えば、異なるバ
リアウェル層形成のマスクを用いることにより、個々の
バリアウェルの不純物濃度を、別々に設定することがで
きる。この技術を用いると、例えば、読出ゲートと反対
側のバリアウェルの不純物濃度を高めることができる。
これにより、ｎ型転送チャネルからウェル側への空乏化
位置はさらに浅く（半導体基板表面側）でき、一層のス
ミア低減が可能となる。
【００１２】図２は、他の実施例を示している。同図に
おいて図１と対応する部分は同一符号を付しており、か
かる部分の説明は省略する。図２の構成では、バリアウ
ェル５ｂは、不純物濃度の高い領域と低い領域とを持っ
た２重ウェル構造となっている。そして、２重ウェル構
造の垂直転送チャネル４に接する一部が局部的に不純物
濃度が低い領域のみとなっている。このため、基板内部
のウェル障壁電位の高い部分が生じて転送チャネルのウ
ェル側への空乏化位置が深くなり、フリンジ電界が信号
電荷に作用し、図１に示す構成と同様の効果が期待でき
る。
おいて図１と対応する部分は同一符号を付しており、か
かる部分の説明は省略する。図２の構成では、バリアウ
ェル５ｂは、不純物濃度の高い領域と低い領域とを持っ
た２重ウェル構造となっている。そして、２重ウェル構
造の垂直転送チャネル４に接する一部が局部的に不純物
濃度が低い領域のみとなっている。このため、基板内部
のウェル障壁電位の高い部分が生じて転送チャネルのウ
ェル側への空乏化位置が深くなり、フリンジ電界が信号
電荷に作用し、図１に示す構成と同様の効果が期待でき
る。
【００１３】図３は、更に、他の実施例を示している。
同図において図１と対応する部分は同一符号を付してお
り、かかる部分の説明は省略する。図３の構成では、一
様なｐ型バリアウェル層に局部的にｎ型不純物領域７を
形成し、部分的にｐ型バリアウェル層の不純物濃度を下
げたバリアウェル層５ｃを形成した例を示す。この場合
にも、低濃度の部分でウェル障壁電位の高い部分が生じ
て転送チャネルのウェル側への空乏化位置が深くなりフ
リンジ電界が信号電荷に作用するようになる。
同図において図１と対応する部分は同一符号を付してお
り、かかる部分の説明は省略する。図３の構成では、一
様なｐ型バリアウェル層に局部的にｎ型不純物領域７を
形成し、部分的にｐ型バリアウェル層の不純物濃度を下
げたバリアウェル層５ｃを形成した例を示す。この場合
にも、低濃度の部分でウェル障壁電位の高い部分が生じ
て転送チャネルのウェル側への空乏化位置が深くなりフ
リンジ電界が信号電荷に作用するようになる。
【００１４】このように、垂直転送チャネル下のバリア
ウェル層に転送チャネルに並行に隙間を形成し、あるい
はバリアウェル層に不純物濃度の低い領域を転送チャネ
ルに並行に形成することによって、隣接する領域からの
雑音電荷の転送チャネルへの侵入を阻止しつつ、フリン
ジ電界を信号電荷の移動方向に作用せしめて移動効率を
高めることができる。
ウェル層に転送チャネルに並行に隙間を形成し、あるい
はバリアウェル層に不純物濃度の低い領域を転送チャネ
ルに並行に形成することによって、隣接する領域からの
雑音電荷の転送チャネルへの侵入を阻止しつつ、フリン
ジ電界を信号電荷の移動方向に作用せしめて移動効率を
高めることができる。
【００１５】なお、本発明は各種半導体装置の信号電荷
の転送路に適用できるものであり、上述したＦＩＴ固体
撮像装置のみならず、ＩＴ固体撮像装置、リニアイメー
ジセンサ等に適用して、動作周波数の高速化とスミア防
止とを図ることが可能である。
の転送路に適用できるものであり、上述したＦＩＴ固体
撮像装置のみならず、ＩＴ固体撮像装置、リニアイメー
ジセンサ等に適用して、動作周波数の高速化とスミア防
止とを図ることが可能である。
【００１６】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば垂
直転送チャネル下にバリアウェルを設けても、局部的に
バルク中にフリンジ電界を高めた領域を形成することが
可能になる。従って、ＦＩＴ型固体撮像装置においても
垂直転送周波数を下げることなく、垂直転送チャネルの
周囲にバリアウェル層を設けることができるため、大幅
にスミアを低減できる。
直転送チャネル下にバリアウェルを設けても、局部的に
バルク中にフリンジ電界を高めた領域を形成することが
可能になる。従って、ＦＩＴ型固体撮像装置においても
垂直転送周波数を下げることなく、垂直転送チャネルの
周囲にバリアウェル層を設けることができるため、大幅
にスミアを低減できる。
【図１】本願発明の実施例を示す断面図。
【図２】本願発明の他の実施例を示す断面図。
【図３】本願発明の他の実施例を示す断面図。
【図４】実施例の転送チャネルの深さ方向における電位
分布例を示すグラフ。
分布例を示すグラフ。
【図５】従来の固体撮像装置の転送チャネル付近の構造
例を示す断面図。
例を示す断面図。
１ ｎ型半導体基板 ２ ｐウェル ３ 埋め込みフォトダイオード ４ 垂直転送チャネル ５ バリアウェル ６ 素子分離層 ７ ｎ型不純物層 ８ 電極
Claims (7)
- 【請求項１】第１導電型の半導体基板と、 前記半導体基板上の少なくとも一主面に形成され、前記
半導体基板とは逆導電型である第２導電型のウェル層
と、 前記ウェル層に形成され入射光量に応じた信号電荷を発
生する第１導電型の感光画素と、 前記感光画素で発生した信号電荷を転送する第１導電型
の転送チャネルと、 前記転送チャネルの側壁に設けられて該転送チャネルと
前記感光画素とを分離する素子分離層と、 前記転送チャネルの上部側に設けられて前記転送チャネ
ルに電界を与える電極と、 前記ウェル層内で発生した電荷が前記転送チャネルに侵
入するのを防止するために該転送チャネルを前記半導体
基板側より覆うと共に、前記転送チャネルの下方の所定
箇所に隙間領域または低濃度不純物領域を有するように
形成された第２導電型のバリアウェルと、 を備えることを特徴とする固体撮像装置。 - 【請求項２】前記隙間領域または低濃度不純物領域を有
するバリアウェルは、前記隙間領域または低濃度不純物
領域によって分離または離隔された少なくとも２つの拡
散領域の不純物濃度が異なることを特徴とする請求項１
に記載の固体撮像装置。 - 【請求項３】前記転送チャネルの下側に設けられた前記
バリアウェルは、前記転送チャネルの下方の前記所定箇
所が肉薄となった構成を有することを特徴とする請求項
１に記載の固体撮像装置。 - 【請求項４】前記バリアウェルは、前記転送チャネルの
下面に密着する面と、前記転送チャネルに密着する面で
ない方で前記所定箇所が肉薄となった面と、を備えるこ
とを特徴とする請求項３に記載の固体撮像装置。 - 【請求項５】前記バリアウェルは、前記ウェル層との境
界で平面となった面と、前記転送チャネル側で前記所定
箇所が肉薄となった面と、を備えることを特徴とする請
求項３に記載の固体撮像装置。 - 【請求項６】前記バリアウェルの前記転送チャネル側に
形成された前記肉薄となった面と前記転送チャネルの下
面との間は、第１導電型の不純物領域であることを特徴
とする請求項５に記載の固体撮像装置。 - 【請求項７】平板状に形成された第１導電型の半導体基
板と、 前記半導体基板の少なくとも一主面に形成され、前記半
導体基板とは逆導電型である第２導電型のウェル層と、 前記ウェル層の所定箇所に埋め込まれ、かつ、マトリッ
クス状に直交する第１の方向および第２の方向に所定個
数ずつ配列されると共に、入射光量に相当する信号電荷
を発生させるように形成された第１導電型の感光画素
と、 前記マトリックスの前記第１の方向に沿って形成された
前記感光画素に接続されると共に、前記第２の方向に隣
接する前記感光画素からは分離されるように前記ウェル
層に形成され、これらの感光画素により発生させられる
前記信号電荷を転送する第１導電型の複数の転送チャネ
ルと、 前記転送チャネルの側壁に設けられて該転送チャネルと
前記感光画素とを分離する素子分離層と、 それぞれの転送チャネルの上部側に設けられて前記転送
チャネルに電界を与える複数の電極と、 前記ウェル層で発生させられた信号電荷が前記転送チャ
ネルに侵入するのを防止するため、その不純物濃度を前
記第１の方向に沿って濃くすることにより形成されて、
１つの転送チャネルに対して複数設けられた第２導電型
のバリアウェルと、 を備えることを特徴とする固体撮像装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22867692A JP3160382B2 (ja) | 1992-08-27 | 1992-08-27 | 固体撮像装置 |
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| US08/442,870 US5548142A (en) | 1992-08-27 | 1995-05-17 | Solid-state imaging device capable of removing influence by false signals |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22867692A JP3160382B2 (ja) | 1992-08-27 | 1992-08-27 | 固体撮像装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0677453A JPH0677453A (ja) | 1994-03-18 |
| JP3160382B2 true JP3160382B2 (ja) | 2001-04-25 |
Family
ID=16880070
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22867692A Expired - Fee Related JP3160382B2 (ja) | 1992-08-27 | 1992-08-27 | 固体撮像装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5548142A (ja) |
| JP (1) | JP3160382B2 (ja) |
| KR (1) | KR970007400B1 (ja) |
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|---|---|---|---|---|
| JPH08264747A (ja) * | 1995-03-16 | 1996-10-11 | Eastman Kodak Co | コンテナ側方オーバーフロードレインインプラントを有する固体画像化器及びその製造方法 |
| JP2894235B2 (ja) * | 1995-03-31 | 1999-05-24 | 日本電気株式会社 | 固体撮像装置 |
| JPH09266296A (ja) * | 1996-03-28 | 1997-10-07 | Nec Corp | 固体撮像装置 |
| US6333526B1 (en) * | 1997-11-27 | 2001-12-25 | Nec Corporation | Charge transfer device and a manufacturing process therefor |
| US6573541B1 (en) | 2000-09-29 | 2003-06-03 | International Business Machines Corporation | Charge coupled device with channel well |
| EP1417829B1 (en) * | 2001-08-02 | 2009-04-08 | Dalsa Corporation | Image recording device with improved image storage transition |
| KR100431749B1 (ko) * | 2001-10-31 | 2004-05-17 | 주식회사 하이닉스반도체 | 이미지센서 |
| JP2006108485A (ja) * | 2004-10-07 | 2006-04-20 | Sanyo Electric Co Ltd | 固体撮像装置 |
Family Cites Families (1)
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|---|---|---|---|---|
| KR930008527B1 (ko) * | 1990-10-13 | 1993-09-09 | 금성일렉트론 주식회사 | Npn형 vccd 구조의 고체촬상 소자 |
-
1992
- 1992-08-27 JP JP22867692A patent/JP3160382B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1993
- 1993-08-21 KR KR1019930016274A patent/KR970007400B1/ko not_active IP Right Cessation
-
1995
- 1995-05-17 US US08/442,870 patent/US5548142A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR940005105A (ko) | 1994-03-16 |
| JPH0677453A (ja) | 1994-03-18 |
| KR970007400B1 (ko) | 1997-05-08 |
| US5548142A (en) | 1996-08-20 |
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Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080216 Year of fee payment: 7 |
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