JPH0449787B2 - - Google Patents

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JPH0449787B2
JPH0449787B2 JP58198711A JP19871183A JPH0449787B2 JP H0449787 B2 JPH0449787 B2 JP H0449787B2 JP 58198711 A JP58198711 A JP 58198711A JP 19871183 A JP19871183 A JP 19871183A JP H0449787 B2 JPH0449787 B2 JP H0449787B2
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film
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JP58198711A
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English (en)
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JPS6089967A (ja
Inventor
Tetsuo Kumezawa
Takashi Noguchi
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Publication date
Application filed by Sony Corp filed Critical Sony Corp
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Publication of JPS6089967A publication Critical patent/JPS6089967A/ja
Publication of JPH0449787B2 publication Critical patent/JPH0449787B2/ja
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14Devices 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
    • H01L27/144Devices controlled by radiation
    • H01L27/146Imager structures
    • H01L27/148Charge coupled imagers
    • H01L27/14831Area CCD imagers

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、光電変換素子に関する。
背景技術とその問題点 従来、例えばインターライン転送方式とCCD
撮像素子の受光部付近の構造として第1図に示す
ようなものが知らている。即ち、第1図におい
て、p型シリコン基板1内にp+層から成るチヤ
ネル・ストツパ2、n層から成る垂直レジスタ
3、p層から成るオーバーフローコントロールゲ
ート4、n層から成るオーバーフロードレイン5
がそれぞれ形成されている。なお上記チヤネル・
ストツパ2及び垂直レジスタ3は、実際には紙面
に垂直な方向に互いに平行に延びて複数個形成さ
れているが、第1図においてはこれらのうちのそ
れぞれ一つのみを示した。また上記オーバーフロ
ーコントロールゲート4及びオーバーフロードレ
イン5は、垂直レジスタ3に沿つて等間隔に多数
形成されている。一方p型シリコン基板1の上に
は、SiO2膜6、Si3N4膜7、DOPOS(不純物をド
ープした多結晶シリコン)から成る読み出しゲー
ト8、透明電極としての薄いDOPOS膜9、フオ
トシールドとしてのAl膜10がそれぞれ形成さ
れている。
上述のCCD撮像素子においては、Al膜10の
開口10aに対応する部分とDOPOS膜9、SiO2
膜6及びp型シリコン基板1から成るMOS構造
が受光部11を構成している。そして上記開口1
0aに入射した光12によつてp型シリン基板1
内に生じた信号電荷は、DOPOS膜9に所定の電
圧を印加することによりp型シリコン基板1の表
面1aに蓄積された後、読み出しゲート8によつ
て垂直レジスタ3に転送されるようになつてい
る。
上述のCCD撮像素子は、次のような欠点を有
している。即ち、透明電極として用いられている
DOPOS膜9は短波長光に対する吸収係数が大き
いため、特に青色の光に対する感度が悪い。また
入射光量が大き過ぎて過剰な光電荷が生ずる場合
に起きるいわゆるブルーミングを防止するため
に、オーバーフロードレイン5及びオーバーフロ
ーコントロールゲート4を形成しなければならな
いので1画素当たりの占有面積が大きく、従つて
素子の集積度を上げることができない。
発明の目的 本発明は、上述の問題にかんがみ、素子の集積
度が高いCCD撮像素子の光電変換素子を提供す
ることを目的とする。
発明の概要 本発明に係る光電変換素子は、少なくともその
一部と半導体基板との間にシヨツトキー障壁が形
成されるように上記半導体基板上に光透過性を有
する導電性薄膜を設け、この導電性薄膜を透過し
て上記導体基板に入射した光によつてこの半導体
基板中に生じる光電荷の量が過剰な時にこの過剰
な光電荷が上記シヨツトキー障壁を通つて上記導
電性薄膜に導かれるように構成している。このよ
うに構成することによつて、素子の集積度を高め
ることができる。
実施例 以下本発明に係る光電変換素子の一実施例とし
てのインターライン転送方式のCCD撮像素子に
つき図面を参照しながら説明する。
第2図において、例えばp型不純物濃度が3.5
×1014cm-3のp型シリコン基板1内に、p+層から
成るチヤネル・ストツパ2及び例えばp型不純物
濃度が2×1016cm-3のp層(以下においてはpウ
エルと称する)13が形成されている。またこの
pウエル13内にはさらに表面濃度が例えば1×
1017cm-3のn層から成る垂直レジスタ3が形成さ
れている。なお上記チヤネル・ストツパ2、pウ
エル13及び垂直レジスタ3は、第1図において
説明したのと同様に、紙面に垂直な方向に互いに
平行に延びて複数個形成されている。また上記p
型シリコン基板1内の上記垂直レジスタ3とは異
なる部分には、例えばn型不純物濃度が5×1016
cm-3のn層14が形成されている。なお上記n層
14は、垂直レジスタ3に沿つて複数個形成され
ている。
また上記p型シリコン基板1の垂直レジスタ3
及びn層14上の一部には、SiO2膜6及び
DOPOSから成る読み出したゲート8が形成され
ている。さらにこのSiO2膜6及びn層14の上
には、例えば厚さ1000Åで光透過性及び導電性を
有する透明電極としてのSnO2膜15が形成され
ている。そしてこのSnO2膜15上には、フオト
シールドとしてのAl膜10が形成されている。
なおAl膜10の開口10a部分のSnO2膜15、
SiO2膜6及びn層14が受光部11を構成して
いる。
なお上記SnO2膜15は、例えばSiO2膜6及び
n層14上にSn膜を披着形成した後、このSn膜
を高温の炉中で酸化させるか、またはO2+Arガ
ス雰囲気中でp型シリコン基板1を加熱しなが
ら、RFスパツタリング法によりSnO2膜をこのp
型シリコン基板1上に被着形成することによつて
形成することができる。
次に上述のように構成されたCCD撮像素子の
動作につき説明する。
第2図において、まず受光部11に入射した光
12によつてn層14及びこのn層14の下部の
p型シリコン基板1bに生じた多数の電子から成
る信号電荷を、SnO2膜15、に所定の電圧を印
加することによつて、n層14に蓄積する。次に
読み出しゲート8に所定の電圧を印加することに
よつて、SiO2膜6直下のp型シリコン基板1c
内にnチヤネルを形成する。このnチヤネルを通
して上記信号電荷を上記垂直レジスタ3に転送す
ることによつて、上記信号電荷を上記垂直レジス
タ3に読み込む。この後、上記信号電荷を垂直レ
ジスタ3から水平レジスタ(図示せず)に転送
し、さらにこの水平レジスタ内を転送させてこの
水平レジスタから上記信号電荷を出力信号として
読み出す。なお上記垂直レジスタ3内を転送され
る上記信号電荷は、チヤネル・ストリパ2によつ
て、上記転送中に上記垂直レジスタ3から流出す
るのが防止されるようになつている。
上述の実施例においては、受光部を構成するn
層14の上にSnO2膜15を形成しているので、
次に述べる理由によつて青色の光に対する感度が
良好である。即ち、このSnO2膜15の光の透過
特性は、第3図に示すようになつていて、波長
350−1000nmの光に対する透過率は90%以上の
高い値を示す。この透過特性から明らかなよう
に、このSnO2膜15は、青色の光(波長約500n
m)に対しても殆ど透明であ。このように、上述
のCCD撮像素子は、青色の光に対する感度が極
めて良好である。
また上述の実施例においては、p型シリコン基
板1中にオーバーフロードレイン及びオーバーフ
ローコントロールゲートを形成していないので、
従来のCCD撮像素子に比べて1画素当たりの占
有面積が小さく、従つて、素子と集積度を高くす
ることができる、なおこの場合、オーバーフロー
ドレインを形成していないがこれは以下に述べる
ようにして既述のブルーミングの発生を防止する
ことができる。
即ち、第4A図に示すように、SnO2膜15と
n層14との間にはシヨツトキー障壁が形成され
ていて、SnO2膜15とn層14との界面おける
上記n層14のポテンシヤルは、SnO2膜15の
ポテンシヤルよりもφ=1.01evだげ高い。従つ
て、受光部11に入射した光12の光量が大きく
て発生した信号電荷量が大きい場合には、過剰な
信号電荷が矢印Aで示すようにn層14から
SnO2膜15に流出する結果、ブルーミングの発
生が防止される。このように、上述の実施例にお
いては、SnO2膜15が従来のCCD撮像素子にお
けるオーバーフロードレインの役割を兼用してい
る。
また上述の実施例においては、n層14の不純
物濃度を5×1016cm-3に選定して低不純物濃度と
したので、SnO2膜15に所定の電圧を印加した
場合、上記n層14は完全に空乏化してこの空乏
層に信号電荷が蓄積される。さらに、上記n層1
4のSnO2膜15とn層14とのコンタクト部の
周辺のポテンシヤルは第4B図に示すように、上
記n層14の中央におけるポテンシヤルよりも深
くなつている。このため、垂直レジスタ3のポテ
ンシヤル第4B図に示すn層14とポテンシヤル
よりも低くした状態で読み出しゲート8をオンす
れば、上記n層14の空乏層にい蓄積された上記
信号電荷を垂直レジスタ3に完全転送することが
できる。従つて、上述のCCD撮像素子を例えば
カメラに用いた場合、残像の発生を防止すること
ができる。
さらに上述の実施例においては、受光部11の
両端にSiO2膜6を形成しているので、暗電流を
減少させることができるという利点もある。な
お、SnO2膜15とn層14との間に厚さ30Å程
度の薄いSiO2膜またはSi3N4膜を形成すれば、暗
電流をさらに減少させることができる。
なお上述の実施例においては、光透過性を有す
る導電性薄膜と材料としてSnO2を用いたが、例
えばITO(In2O3−SnO2)、Pt、SnO2等の他の材
料を用いてもよい。
発明の効果 本発明に係る光電変換素子によれば、素子の集
積度を高くすることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来のインターライン転送方式の
CCD撮像素子の垂直レジスタ及び受光部の構造
を示す断面図、第2図は本発明に係る光電変換素
子の一実施例としてのインターライン転送方式の
CCD撮像素子の垂直レジスタ及び受光部の構造
を示す第1図と同様な断面図、第3図はSnO2
の透過特性を示すグラフ、第4A図及び第4B図
はそれぞれ第2のB−B線及びC−C線の断面に
沿つて示すポテンシヤル図である。 なお図面に用いた符号において、1……p型シ
リコン基板、3……垂直レジスタ、8……読み出
しゲート、9……DOPOS膜、11……受光部、
13……pウエル、14……n層、15……
SnO2膜。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 少なくともその一部と半導体基板との間にシ
    ヨツトキー障壁が形成されるように上記半導体基
    板上に光透過性を有する導電性薄膜を設け、この
    導電性薄膜を透過して上記半導体基板に入射した
    光によつてこの半導体基板中に生じる光電荷の量
    が過剰な時にこの過剰な光電荷が上記シヨツトキ
    ー障壁を通つて上記導電性薄膜に導かれるように
    構成したことを特徴とする光電変換素子。
JP58198711A 1983-10-24 1983-10-24 光電変換素子 Granted JPS6089967A (ja)

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JP58198711A JPS6089967A (ja) 1983-10-24 1983-10-24 光電変換素子

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JPS6089967A JPS6089967A (ja) 1985-05-20
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