JPH03196569A - 固体撮像素子 - Google Patents
固体撮像素子Info
- Publication number
- JPH03196569A JPH03196569A JP1337456A JP33745689A JPH03196569A JP H03196569 A JPH03196569 A JP H03196569A JP 1337456 A JP1337456 A JP 1337456A JP 33745689 A JP33745689 A JP 33745689A JP H03196569 A JPH03196569 A JP H03196569A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- photodiode
- substrate
- type
- semiconductor substrate
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- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000007787 solid Substances 0.000 title 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 30
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims abstract description 18
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims abstract description 7
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 claims description 4
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 abstract 3
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 abstract 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は固体撮像素子に関し、特に縦型オーバフロー構
造においてオーバーフロー特性を改善することのできる
固体撮像素子に関する。
造においてオーバーフロー特性を改善することのできる
固体撮像素子に関する。
従来の固体撮像素子の断面図を第５図に示す。
シリコンからなるＮ型半導体基板ｌの表面部にＰ型ウェ
ル領域２を有し、このウェル領域２にＮ型ホト・ダイオ
ード領域３−１．３−２を有し、これらホト・ダイオー
ド領域３−１．３−２からの光電変換キャリアは転送領
域９−１．９−２を介して電荷転送素子を構成する埋込
みチャネル４−１．４−２に送られて出力される。これ
ら領域の周囲にはＰ＋型チャネル・ストッパ領域５−１
゜５−２．５−３を有し、電荷転送素子を構成する埋込
みチャネル４−１．４−２上にはゲート電極６−１．６
−２を、またホト・ダイオード領域３−１．３−２以外
は遮光膜７−１．７−２で覆われている。。８は絶縁膜
である。
ル領域２を有し、このウェル領域２にＮ型ホト・ダイオ
ード領域３−１．３−２を有し、これらホト・ダイオー
ド領域３−１．３−２からの光電変換キャリアは転送領
域９−１．９−２を介して電荷転送素子を構成する埋込
みチャネル４−１．４−２に送られて出力される。これ
ら領域の周囲にはＰ＋型チャネル・ストッパ領域５−１
゜５−２．５−３を有し、電荷転送素子を構成する埋込
みチャネル４−１．４−２上にはゲート電極６−１．６
−２を、またホト・ダイオード領域３−１．３−２以外
は遮光膜７−１．７−２で覆われている。。８は絶縁膜
である。
Ｐ型ウェル領域２はホト・ダイオード領域３−１〜３−
２の下で一部浅くなっており、この部分を通してＮ型ホ
ト・ダイオード領域３−１〜３−２から、オーバフロー
する光電変換キャリアがＮ型半導体基板１へ引抜かれる
構造になっている。
２の下で一部浅くなっており、この部分を通してＮ型ホ
ト・ダイオード領域３−１〜３−２から、オーバフロー
する光電変換キャリアがＮ型半導体基板１へ引抜かれる
構造になっている。
この様な構造となっている為、ホト・ダイオード３−１
〜３−２の蓄積容量は、Ｎ型半導体基板１への印加電圧
によって支配され、印加電圧が高い程ホトダイオード３
−１〜３−２の蓄積容量は小さくなる。これを図示する
と第６図の様になる。
〜３−２の蓄積容量は、Ｎ型半導体基板１への印加電圧
によって支配され、印加電圧が高い程ホトダイオード３
−１〜３−２の蓄積容量は小さくなる。これを図示する
と第６図の様になる。
図示した値は、例えばＮ型半導体基板１の濃度が２〜３
×１０１４ＣＩ［１−２Ｐウエル領域２が２×１０ ”
ｃｌｌｌ−２，ホトダイオード３−１〜３−２が〜Ｉ
Ｘ Ｉ Ｏ”ｃｍ−２，で且つｐウェル領域２の浅い部
分が〜２μｍ程度の場合である。この様な構造において
、ホト・ダイオード３−１〜３−２をリセットして電子
シャッタ等の機能を具備させる場合には、Ｎ型半導体基
板ｌに〜３０Ｖの高電圧を印加する必要がある。
×１０１４ＣＩ［１−２Ｐウエル領域２が２×１０ ”
ｃｌｌｌ−２，ホトダイオード３−１〜３−２が〜Ｉ
Ｘ Ｉ Ｏ”ｃｍ−２，で且つｐウェル領域２の浅い部
分が〜２μｍ程度の場合である。この様な構造において
、ホト・ダイオード３−１〜３−２をリセットして電子
シャッタ等の機能を具備させる場合には、Ｎ型半導体基
板ｌに〜３０Ｖの高電圧を印加する必要がある。
上述した従来の固体撮像素子では、電子シャッター等の
機能のためにホトダイオードをリセットしようとすると
、高電圧を使用する必要があり、この為、特別の駆動回
路を設けねばならず、固体撮像素子の周辺回路が複雑に
なるという欠点がある。
機能のためにホトダイオードをリセットしようとすると
、高電圧を使用する必要があり、この為、特別の駆動回
路を設けねばならず、固体撮像素子の周辺回路が複雑に
なるという欠点がある。
本発明によれば、一導電型半導体基板の表面に形成され
た他導電型ウェル領域内に−４電型ホト・ダイオード領
域と垂直レジスタの電荷転送領域を有する縦型オーバー
フロードレイン構造を備えた固体撮像素子において、少
なくとも前記ホト・ダイオード直下の前記一導電型半導
体基板に不純物濃度の高い領域を備えた固体撮像装置を
得る。
た他導電型ウェル領域内に−４電型ホト・ダイオード領
域と垂直レジスタの電荷転送領域を有する縦型オーバー
フロードレイン構造を備えた固体撮像素子において、少
なくとも前記ホト・ダイオード直下の前記一導電型半導
体基板に不純物濃度の高い領域を備えた固体撮像装置を
得る。
上述した本発明の固体撮像素子では、ホト・ダイオード
の下の半導体基板の不純物濃度を高くすることで、基板
電圧対飽和電流の傾きを大きくし、もって低い基板電圧
でホト・ダイオードをリセットできるという効果を有す
る。
の下の半導体基板の不純物濃度を高くすることで、基板
電圧対飽和電流の傾きを大きくし、もって低い基板電圧
でホト・ダイオードをリセットできるという効果を有す
る。
次に、図面を参照して本発明をより詳細に説明する。
第１図は、本発明の一実施例の縦断面図である。
Ｎ型半導体基板１上にＮ型エピタキシャル層１１を有し
、その不純物濃度はＮ型半導体基板１とほぼ同一である
。Ｎ型半導体基板１０表面には選択的にＮ＋型領領域１
２１．１２−２を有し、その上Ｐ型ウェル領域２中にホ
ト・ダイオード３−１〜３−２を有している。その他は
第５図に示した従来例と同じである。
、その不純物濃度はＮ型半導体基板１とほぼ同一である
。Ｎ型半導体基板１０表面には選択的にＮ＋型領領域１
２１．１２−２を有し、その上Ｐ型ウェル領域２中にホ
ト・ダイオード３−１〜３−２を有している。その他は
第５図に示した従来例と同じである。
今、Ｎ＋型領領域１２１．１２−２の不純物濃度を〜１
０”ａｍ−２程度にした場合の、Ｎ型半導体基板１の印
加電圧対ホト・ダイオードの飽和電流の傾きは、第２図
の様になり従来の約２倍となる。
０”ａｍ−２程度にした場合の、Ｎ型半導体基板１の印
加電圧対ホト・ダイオードの飽和電流の傾きは、第２図
の様になり従来の約２倍となる。
これを第３図で説明する。第３図はホトダイオード３−
１．３−２の直下の各部の電位を示す図で、特性１４は
Ｎ＋＋域１２がある場合、特性１３はＮ＋＋域１２がな
い場合の電位曲線である。ホト・ダイオードの飽和電流
は、ホトダイオード３−１．３−２の電位とＰウェル領
域２の電位との電位差に比例する為、同じ基板電圧■１
．．でも前記電位差の少い方、即ちＮ＋＋域１２−１．
１２−２のある方が、ホト・ダイオードの飽和電流が小
さくなる。
１．３−２の直下の各部の電位を示す図で、特性１４は
Ｎ＋＋域１２がある場合、特性１３はＮ＋＋域１２がな
い場合の電位曲線である。ホト・ダイオードの飽和電流
は、ホトダイオード３−１．３−２の電位とＰウェル領
域２の電位との電位差に比例する為、同じ基板電圧■１
．．でも前記電位差の少い方、即ちＮ＋＋域１２−１．
１２−２のある方が、ホト・ダイオードの飽和電流が小
さくなる。
第４図は本発明の他の実施例の縦断面である。
本実施例では、第１図に図示の一実施例のＮ＋＋域１２
−１〜１２−２に代って、Ｎ＋エピタキシャル層１５を
形成したものである。本実施例においても、Ｎ＋エピタ
キシャル層１５は第１図に示した一実施例のＮ＋＋域１
２−１．１２−２と同様の作用をする。
−１〜１２−２に代って、Ｎ＋エピタキシャル層１５を
形成したものである。本実施例においても、Ｎ＋エピタ
キシャル層１５は第１図に示した一実施例のＮ＋＋域１
２−１．１２−２と同様の作用をする。
以上説明した様に、本発明は、縦型オーバーフロー・ド
レイン構造のホト・ダイオード直下の基板濃度を高くす
ることで、ホト・ダイオードの飽和電流対基板電圧の特
性を改善し、低電圧の基板電圧でホト・ダイオードをリ
セットできるようになる。
レイン構造のホト・ダイオード直下の基板濃度を高くす
ることで、ホト・ダイオードの飽和電流対基板電圧の特
性を改善し、低電圧の基板電圧でホト・ダイオードをリ
セットできるようになる。
第１図および第４図はそれぞれ本発明の一実施例および
他の実施例を示す縦断面図、第５図は従来例を示す縦断
面図、第２図および第３図は本発明の一実施例の固体撮
像素子の動作を説明する為の図、第６図は従来例の動作
を説明するための図である。 １・・・・・・Ｎ型半導体基板、２・・・・・・Ｐウェ
ル領域、３−１．３−２・・・・・・ホト・ダイオード
、４−１゜４−２・・・・・・埋込みチャネル、５−１
．５−２・旧・・チャネルストッパー ６−１．６−２
・・・・・・ゲート電極、７−１．７−２．７−３・・
・・・・遮光膜、８・・・・・・絶縁膜、９−１．９−
２・・・・・・転送領域、１１・・・・・・Ｎ型エピタ
キシャル層、１２−１．１２−２・・・・・・Ｎ＋型領
領域１５・・・・・・Ｎ＋＋エピタキシャル層。
他の実施例を示す縦断面図、第５図は従来例を示す縦断
面図、第２図および第３図は本発明の一実施例の固体撮
像素子の動作を説明する為の図、第６図は従来例の動作
を説明するための図である。 １・・・・・・Ｎ型半導体基板、２・・・・・・Ｐウェ
ル領域、３−１．３−２・・・・・・ホト・ダイオード
、４−１゜４−２・・・・・・埋込みチャネル、５−１
．５−２・旧・・チャネルストッパー ６−１．６−２
・・・・・・ゲート電極、７−１．７−２．７−３・・
・・・・遮光膜、８・・・・・・絶縁膜、９−１．９−
２・・・・・・転送領域、１１・・・・・・Ｎ型エピタ
キシャル層、１２−１．１２−２・・・・・・Ｎ＋型領
領域１５・・・・・・Ｎ＋＋エピタキシャル層。
Claims (1)
- 一導電型半導体基板の表面に形成された他導電型ウェル
領域内に一導電型ホト・ダイオード領域と垂直レジスタ
の電荷転送領域を有する縦型オーバーフロードレイン構
造を備えた固体撮像素子において、前記ホト・ダイオー
ド直下の前記一導電型半導体基板に不純物濃度の高い領
域を設けたことを特徴とする固体撮像素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1337456A JPH03196569A (ja) | 1989-12-25 | 1989-12-25 | 固体撮像素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1337456A JPH03196569A (ja) | 1989-12-25 | 1989-12-25 | 固体撮像素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03196569A true JPH03196569A (ja) | 1991-08-28 |
Family
ID=18308810
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1337456A Pending JPH03196569A (ja) | 1989-12-25 | 1989-12-25 | 固体撮像素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03196569A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5416345A (en) * | 1991-03-28 | 1995-05-16 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Solid-state image sensor with dark-current eliminator |
-
1989
- 1989-12-25 JP JP1337456A patent/JPH03196569A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5416345A (en) * | 1991-03-28 | 1995-05-16 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Solid-state image sensor with dark-current eliminator |
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