JPH08255889A - 固体撮像装置 - Google Patents
固体撮像装置Info
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- JPH08255889A JPH08255889A JP7058368A JP5836895A JPH08255889A JP H08255889 A JPH08255889 A JP H08255889A JP 7058368 A JP7058368 A JP 7058368A JP 5836895 A JP5836895 A JP 5836895A JP H08255889 A JPH08255889 A JP H08255889A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 赤外波長領域や可視光領域の感度を向上する
とともに、工程上のばらつきによるブルーミング抑制能
力のばらつきを抑制できる固体撮像装置を提供する。 【構成】 p型シリコン基板16の表面に光電変換領域
としてn- 型不純物領域3を形成し、n- 型不純物領域
3上にp++型不純物領域8を形成し、そのp++型不純物
領域8内に外部から電圧印加可能なn++型不純物領域1
7を形成している。n++型不純物領域17に正電圧を印
加することにより、n- 型不純物領域3で発生した不要
電荷を表面のp++型不純物領域8を介して、n++型不純
物領域17側へ排出する。この排出機構は拡散工程のう
ち後工程で形成されるため、工程上のばらつきによるブ
ルーミング抑制能力のばらつきを抑制できる。p型シリ
コン基板16中に光電変換領域を形成しているため、光
電変換領域の深く形成でき、基板深部で対生成を行なう
長波長領域,赤外波長領域の感度を向上できる。
とともに、工程上のばらつきによるブルーミング抑制能
力のばらつきを抑制できる固体撮像装置を提供する。 【構成】 p型シリコン基板16の表面に光電変換領域
としてn- 型不純物領域3を形成し、n- 型不純物領域
3上にp++型不純物領域8を形成し、そのp++型不純物
領域8内に外部から電圧印加可能なn++型不純物領域1
7を形成している。n++型不純物領域17に正電圧を印
加することにより、n- 型不純物領域3で発生した不要
電荷を表面のp++型不純物領域8を介して、n++型不純
物領域17側へ排出する。この排出機構は拡散工程のう
ち後工程で形成されるため、工程上のばらつきによるブ
ルーミング抑制能力のばらつきを抑制できる。p型シリ
コン基板16中に光電変換領域を形成しているため、光
電変換領域の深く形成でき、基板深部で対生成を行なう
長波長領域,赤外波長領域の感度を向上できる。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、ビデオカメラや監視
用カメラに使用する固体撮像装置に関するものである。
用カメラに使用する固体撮像装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、固体撮像装置はその広範囲に渡る
利用分野の拡大に伴い、低照度や赤外波長領域での感度
向上が要求されている。従来の固体撮像装置では一部の
画素に非常に強い光が入射して光電変換部の蓄積能力以
上の信号電荷が対生成された場合、過剰な信号電荷が周
囲の光電変換部や垂直CCD部に流れ込み、誤信号いわ
ゆるブルーミング現象を発生させる。このブルーミング
現象の発生を抑制するためには過剰電荷の逃げ道を作る
ことが必要となる。
利用分野の拡大に伴い、低照度や赤外波長領域での感度
向上が要求されている。従来の固体撮像装置では一部の
画素に非常に強い光が入射して光電変換部の蓄積能力以
上の信号電荷が対生成された場合、過剰な信号電荷が周
囲の光電変換部や垂直CCD部に流れ込み、誤信号いわ
ゆるブルーミング現象を発生させる。このブルーミング
現象の発生を抑制するためには過剰電荷の逃げ道を作る
ことが必要となる。
【0003】ここで、従来の固体撮像装置について図面
を用いて説明する。図4は従来の固体撮像装置の断面を
示す図、図5は図4のb−b’線に沿った縦型オーバー
フロードレイン構造のポテンシャル図である。図4にお
いて、1はn型半導体基板、2はp型ウエル、3はn-
型不純物領域、4はn型不純物領域、5はp型不純物領
域、6はp+ 型不純物領域、7はp+ 型不純物領域、8
はp ++型不純物領域、9はゲート酸化膜、10はシリコ
ン窒化膜、11はポリシリコン電極、12はポリシリコ
ン酸化膜、13は層間絶縁膜、14はアルミニウム膜か
らなり配線を兼ねた導電性遮光膜、15は保護膜であ
る。
を用いて説明する。図4は従来の固体撮像装置の断面を
示す図、図5は図4のb−b’線に沿った縦型オーバー
フロードレイン構造のポテンシャル図である。図4にお
いて、1はn型半導体基板、2はp型ウエル、3はn-
型不純物領域、4はn型不純物領域、5はp型不純物領
域、6はp+ 型不純物領域、7はp+ 型不純物領域、8
はp ++型不純物領域、9はゲート酸化膜、10はシリコ
ン窒化膜、11はポリシリコン電極、12はポリシリコ
ン酸化膜、13は層間絶縁膜、14はアルミニウム膜か
らなり配線を兼ねた導電性遮光膜、15は保護膜であ
る。
【0004】この従来の固体撮像装置は、n型半導体基
板1の表面上にp型ウエル2を形成し、そのp型ウエル
2内に光電変換領域となるn- 型不純物領域3を形成し
ている。光が入射すると、n- 不純物領域3では電子と
正孔が対生成する。このうち電子がn- 型不純物領域3
に蓄積される。また、非常に強い光が入射した場合に
は、n- 型不純物領域3から電子があふれる。このあふ
れた電子は、正の電圧を印加したn型半導体基板1に排
出される。このような構造を縦型オーバーフロードレイ
ン構造と呼ぶ。
板1の表面上にp型ウエル2を形成し、そのp型ウエル
2内に光電変換領域となるn- 型不純物領域3を形成し
ている。光が入射すると、n- 不純物領域3では電子と
正孔が対生成する。このうち電子がn- 型不純物領域3
に蓄積される。また、非常に強い光が入射した場合に
は、n- 型不純物領域3から電子があふれる。このあふ
れた電子は、正の電圧を印加したn型半導体基板1に排
出される。このような構造を縦型オーバーフロードレイ
ン構造と呼ぶ。
【0005】信号電荷を転送する垂直シフトレジスタ
(以下、垂直CCD部と呼ぶ)であるn型不純物領域4
は、埋め込みチャネル構造を形成している。その周辺に
p型不純物領域5を形成することで、光電変換領域(n
- 型不純物領域3)やp型ウエル2から電子が侵入する
のを防止している。p+ 型不純物領域6は光電変換領域
(n- 型不純物領域3)から垂直CCD部(n型不純物
領域4)へ電子を読み出すためのしきい値電圧制御を行
う。実際の駆動では、ポリシリコン電極11に例えば1
0V以上の高い電圧を印加して、光電変換領域(n- 型
不純物領域3)中に蓄積された電子を全て移す。
(以下、垂直CCD部と呼ぶ)であるn型不純物領域4
は、埋め込みチャネル構造を形成している。その周辺に
p型不純物領域5を形成することで、光電変換領域(n
- 型不純物領域3)やp型ウエル2から電子が侵入する
のを防止している。p+ 型不純物領域6は光電変換領域
(n- 型不純物領域3)から垂直CCD部(n型不純物
領域4)へ電子を読み出すためのしきい値電圧制御を行
う。実際の駆動では、ポリシリコン電極11に例えば1
0V以上の高い電圧を印加して、光電変換領域(n- 型
不純物領域3)中に蓄積された電子を全て移す。
【0006】つぎにポリシリコン電極11に例えば0V
と−10Vの電圧を交互に印加することで、垂直CCD
部(n型不純物領域4)内の信号電荷を順次転送する。
p+型不純物領域7は分離を行なっており、隣接するフ
ォトダイオードから垂直CCD部に信号電荷が混入し、
解像度が劣化するのを防止している。光電変換領域(n
- 型不純物領域3)の表面領域に形成されたp++型不純
物領域8は、n型半導体基板1と酸化膜の界面準位で発
生する電子が光電変換領域(n- 型不純物領域3)に入
り雑音電荷からなる暗電流となるのを防いでいる。すな
わち、界面準位で発生した電子を、正孔蓄積層であるp
++型不純物領域8内で再結合させることで、電子の光電
変換領域(n- 型不純物領域3)への流入を防止してい
る。ポリシリコン電極11はポリシリコン酸化膜12に
より電気的に絶縁されている。また、その上部にはCV
D膜からなる層間絶縁膜13が形成され、配線を兼ねる
導電性遮光膜14との絶縁を行っている。導電性遮光膜
14はポリシリコン電極11の上部に位置することによ
り、垂直CCD部(n型不純物領域4)への光の入射を
防止している。
と−10Vの電圧を交互に印加することで、垂直CCD
部(n型不純物領域4)内の信号電荷を順次転送する。
p+型不純物領域7は分離を行なっており、隣接するフ
ォトダイオードから垂直CCD部に信号電荷が混入し、
解像度が劣化するのを防止している。光電変換領域(n
- 型不純物領域3)の表面領域に形成されたp++型不純
物領域8は、n型半導体基板1と酸化膜の界面準位で発
生する電子が光電変換領域(n- 型不純物領域3)に入
り雑音電荷からなる暗電流となるのを防いでいる。すな
わち、界面準位で発生した電子を、正孔蓄積層であるp
++型不純物領域8内で再結合させることで、電子の光電
変換領域(n- 型不純物領域3)への流入を防止してい
る。ポリシリコン電極11はポリシリコン酸化膜12に
より電気的に絶縁されている。また、その上部にはCV
D膜からなる層間絶縁膜13が形成され、配線を兼ねる
導電性遮光膜14との絶縁を行っている。導電性遮光膜
14はポリシリコン電極11の上部に位置することによ
り、垂直CCD部(n型不純物領域4)への光の入射を
防止している。
【0007】図5のように、従来のブルーミング抑制
は、n型半導体基板1の表面上にp型ウエル2を形成
し、そのp型ウエル2内に光電変換領域となるn- 型不
純物領域3を形成することで行っていた。すなわち、光
電変換領域で形成された過剰な信号電荷を電圧印加した
n型半導体基板1側へ、n層(光電変換領域)→p層→
n層(半導体基板)のパスで排出することで実現してい
た。この縦型オーバーフロードレイン構造は現在広く利
用されている。
は、n型半導体基板1の表面上にp型ウエル2を形成
し、そのp型ウエル2内に光電変換領域となるn- 型不
純物領域3を形成することで行っていた。すなわち、光
電変換領域で形成された過剰な信号電荷を電圧印加した
n型半導体基板1側へ、n層(光電変換領域)→p層→
n層(半導体基板)のパスで排出することで実現してい
た。この縦型オーバーフロードレイン構造は現在広く利
用されている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の構成において、縦型オーバーフロードレイン構造の実
際の製造方法を考えると、例えば、p型ウエル2の形成
は高加速注入や高温での熱処理を用いても約5μmが限
界である。その中に光電変換領域であるn- 型不純物領
域3を形成するため、空乏層の伸びや耐圧を考慮する
と、光電変換領域であるn- 型不純物領域3の深さは約
2μmが上限となってしまう。この光電変換領域の深さ
の上限は、基板深部で対生成を行なう赤外波長領域や可
視光領域での光電変換量の低下、すなわち感度の低下と
なる。また、p型ウエル2の深さのばらつき等に対応し
てブルーミング抑制能力も変化するため、素子毎にn型
半導体基板1に印加する電圧を調整し、ブルーミング抑
制能力を一定にする必要があった。
の構成において、縦型オーバーフロードレイン構造の実
際の製造方法を考えると、例えば、p型ウエル2の形成
は高加速注入や高温での熱処理を用いても約5μmが限
界である。その中に光電変換領域であるn- 型不純物領
域3を形成するため、空乏層の伸びや耐圧を考慮する
と、光電変換領域であるn- 型不純物領域3の深さは約
2μmが上限となってしまう。この光電変換領域の深さ
の上限は、基板深部で対生成を行なう赤外波長領域や可
視光領域での光電変換量の低下、すなわち感度の低下と
なる。また、p型ウエル2の深さのばらつき等に対応し
てブルーミング抑制能力も変化するため、素子毎にn型
半導体基板1に印加する電圧を調整し、ブルーミング抑
制能力を一定にする必要があった。
【0009】この発明の目的は、赤外波長領域や可視光
領域の感度を向上することができるとともに、工程上の
ばらつきによるブルーミング抑制能力のばらつきを抑制
することができる固体撮像装置を提供することである。
領域の感度を向上することができるとともに、工程上の
ばらつきによるブルーミング抑制能力のばらつきを抑制
することができる固体撮像装置を提供することである。
【0010】
【課題を解決するための手段】請求項1記載の固体撮像
装置は、第1導電型の半導体基板の表面に形成した第2
導電型の光電変換領域と、光電変換領域上に形成した第
1導電型の不純物領域と、第1導電型の不純物領域内に
形成され外部から電圧印加可能な第2導電型の不純物領
域と、光電変換領域で光電変換された信号電荷を転送す
るための第2導電型の電荷転送領域と、光電変換領域内
に蓄積された信号電荷を電荷転送領域へ読み出すための
電荷読み出し領域と、電荷転送領域および電荷読み出し
領域上にゲート絶縁膜を介して形成したゲート電極と、
電荷転送領域および電荷読み出し領域に光の侵入を阻止
するためにゲート電極上に形成した遮光膜とを備えてい
る。
装置は、第1導電型の半導体基板の表面に形成した第2
導電型の光電変換領域と、光電変換領域上に形成した第
1導電型の不純物領域と、第1導電型の不純物領域内に
形成され外部から電圧印加可能な第2導電型の不純物領
域と、光電変換領域で光電変換された信号電荷を転送す
るための第2導電型の電荷転送領域と、光電変換領域内
に蓄積された信号電荷を電荷転送領域へ読み出すための
電荷読み出し領域と、電荷転送領域および電荷読み出し
領域上にゲート絶縁膜を介して形成したゲート電極と、
電荷転送領域および電荷読み出し領域に光の侵入を阻止
するためにゲート電極上に形成した遮光膜とを備えてい
る。
【0011】請求項2記載の固体撮像装置は、請求項1
記載の固体撮像装置において、遮光膜は導電性材料から
なり、遮光膜と第2導電型の不純物領域とをコンタクト
窓を介して接続し、第2導電型の不純物領域に遮光膜を
介して外部から電圧印加可能な構成としたことを特徴と
する。
記載の固体撮像装置において、遮光膜は導電性材料から
なり、遮光膜と第2導電型の不純物領域とをコンタクト
窓を介して接続し、第2導電型の不純物領域に遮光膜を
介して外部から電圧印加可能な構成としたことを特徴と
する。
【0012】
【作用】請求項1記載の構成によれば、第1導電型の半
導体基板の表面に第2導電型の光電変換領域を形成し、
光電変換領域上に第1導電型の不純物領域を形成し、そ
の第1導電型の不純物領域内に外部から電圧印加可能な
第2導電型の不純物領域を形成してあり、その他の電荷
転送領域、電荷読み出し領域、ゲート電極および遮光膜
は従来と同様の構成となっている。例えば、第1導電型
の半導体基板にp型半導体基板を用い、光電変換領域を
n- 型不純物領域とし、光電変換領域上の第1導電型の
不純物領域をp++型不純物領域とし、その領域内に形成
した外部から電圧印加可能な第2導電型の不純物領域を
n++型不純物領域とすれば、n++型不純物領域に正電圧
を印加してそのポテンシャルを下げることにより、光電
変換領域で発生した過剰な不要電荷を表面のp++型不純
物領域を介して、n層(光電変換領域であるn- 型不純
物領域)→p層(p++型不純物領域)→n層(n++型不
純物領域)のパスで排出することができる。この排出機
構はその構成から拡散工程のうち後工程で形成されるた
め、工程上のばらつきによるブルーミング抑制能力のば
らつきを抑制することができる。また、従来のように半
導体基板に形成したウエル上に光電変換領域を形成した
ものでなく、半導体基板にウエルを形成せずに光電変換
領域を形成しているため、光電変換領域の深さを深くす
ることができ、基板深部で発生した信号電荷をすべて光
電変換領域に集めることが可能となり、基板深部で対生
成を行なう赤外波長領域や可視光領域の感度を向上する
ことができる。また、p++型不純物領域内のn++型不純
物領域に印加する電圧は正電圧であるため、p++型不純
物領域とその上に形成される酸化膜との間の界面準位で
発生した不要電荷(暗電流)の一部をn++型不純物領域
側に排出できるため、暗電流の低い固体撮像装置の実現
が可能となる。
導体基板の表面に第2導電型の光電変換領域を形成し、
光電変換領域上に第1導電型の不純物領域を形成し、そ
の第1導電型の不純物領域内に外部から電圧印加可能な
第2導電型の不純物領域を形成してあり、その他の電荷
転送領域、電荷読み出し領域、ゲート電極および遮光膜
は従来と同様の構成となっている。例えば、第1導電型
の半導体基板にp型半導体基板を用い、光電変換領域を
n- 型不純物領域とし、光電変換領域上の第1導電型の
不純物領域をp++型不純物領域とし、その領域内に形成
した外部から電圧印加可能な第2導電型の不純物領域を
n++型不純物領域とすれば、n++型不純物領域に正電圧
を印加してそのポテンシャルを下げることにより、光電
変換領域で発生した過剰な不要電荷を表面のp++型不純
物領域を介して、n層(光電変換領域であるn- 型不純
物領域)→p層(p++型不純物領域)→n層(n++型不
純物領域)のパスで排出することができる。この排出機
構はその構成から拡散工程のうち後工程で形成されるた
め、工程上のばらつきによるブルーミング抑制能力のば
らつきを抑制することができる。また、従来のように半
導体基板に形成したウエル上に光電変換領域を形成した
ものでなく、半導体基板にウエルを形成せずに光電変換
領域を形成しているため、光電変換領域の深さを深くす
ることができ、基板深部で発生した信号電荷をすべて光
電変換領域に集めることが可能となり、基板深部で対生
成を行なう赤外波長領域や可視光領域の感度を向上する
ことができる。また、p++型不純物領域内のn++型不純
物領域に印加する電圧は正電圧であるため、p++型不純
物領域とその上に形成される酸化膜との間の界面準位で
発生した不要電荷(暗電流)の一部をn++型不純物領域
側に排出できるため、暗電流の低い固体撮像装置の実現
が可能となる。
【0013】さらに、請求項2記載の構成によれば、遮
光膜を導電性材料で形成し、遮光膜と第2導電型の不純
物領域とをコンタクト窓を介して接続し、第2導電型の
不純物領域に遮光膜を介して外部から電圧印加可能な構
成としたことにより、遮光膜と第2導電型の不純物領域
とのコンタクト部分では遮光膜の下層に層間絶縁膜等が
存在しないため、層間絶縁膜を介して入射する洩れ込み
光を低減してスミア特性を良くすることができる。
光膜を導電性材料で形成し、遮光膜と第2導電型の不純
物領域とをコンタクト窓を介して接続し、第2導電型の
不純物領域に遮光膜を介して外部から電圧印加可能な構
成としたことにより、遮光膜と第2導電型の不純物領域
とのコンタクト部分では遮光膜の下層に層間絶縁膜等が
存在しないため、層間絶縁膜を介して入射する洩れ込み
光を低減してスミア特性を良くすることができる。
【0014】
【実施例】以下、この発明の実施例について図面を参照
しながら説明する。図1はこの発明の第1の実施例の固
体撮像装置の断面図、図3は図1のa−a’線に沿った
ポテンシャル図である。図1において、3はn- 型不純
物領域(光電変換領域)、4はn型不純物領域(電荷転
送領域)、5はp型不純物領域、6はp+ 型不純物領域
(電荷読み出し領域)、7はチャネルストッパとなるp
+ 型不純物領域、8はp++型不純物領域(第1導電型の
不純物領域)、9はゲート酸化膜、10はシリコン窒化
膜、11はポリシリコン電極(ゲート電極)、12はポ
リシリコン酸化膜、13は層間絶縁膜、14はアルミニ
ウム膜からなり配線を兼ねた導電性遮光膜、15は保護
膜、16はp型シリコン基板(半導体基板)、17はn
++型不純物領域(第2導電型の不純物領域)である。
しながら説明する。図1はこの発明の第1の実施例の固
体撮像装置の断面図、図3は図1のa−a’線に沿った
ポテンシャル図である。図1において、3はn- 型不純
物領域(光電変換領域)、4はn型不純物領域(電荷転
送領域)、5はp型不純物領域、6はp+ 型不純物領域
(電荷読み出し領域)、7はチャネルストッパとなるp
+ 型不純物領域、8はp++型不純物領域(第1導電型の
不純物領域)、9はゲート酸化膜、10はシリコン窒化
膜、11はポリシリコン電極(ゲート電極)、12はポ
リシリコン酸化膜、13は層間絶縁膜、14はアルミニ
ウム膜からなり配線を兼ねた導電性遮光膜、15は保護
膜、16はp型シリコン基板(半導体基板)、17はn
++型不純物領域(第2導電型の不純物領域)である。
【0015】この実施例の固体撮像装置は、p型シリコ
ン基板16の表面に光電変換領域としてn- 型不純物領
域3を形成し、n- 型不純物領域3上にp++型不純物領
域8を形成し、そのp++型不純物領域8内に外部から電
圧印加可能なn++型不純物領域17を形成している。ま
た、電荷転送領域(垂直CCD部)となるn型不純物領
域4、p型不純物領域5、電荷読み出し領域となるp+
型不純物領域6、チャネルストッパとなるp+ 型不純物
領域7、ゲート絶縁膜となるゲート酸化膜9およびシリ
コン窒化膜10、ゲート電極となるポリシリコン電極1
1、ポリシリコン酸化膜12、層間絶縁膜13および導
電性遮光膜14等は図4の従来例と同様である。
ン基板16の表面に光電変換領域としてn- 型不純物領
域3を形成し、n- 型不純物領域3上にp++型不純物領
域8を形成し、そのp++型不純物領域8内に外部から電
圧印加可能なn++型不純物領域17を形成している。ま
た、電荷転送領域(垂直CCD部)となるn型不純物領
域4、p型不純物領域5、電荷読み出し領域となるp+
型不純物領域6、チャネルストッパとなるp+ 型不純物
領域7、ゲート絶縁膜となるゲート酸化膜9およびシリ
コン窒化膜10、ゲート電極となるポリシリコン電極1
1、ポリシリコン酸化膜12、層間絶縁膜13および導
電性遮光膜14等は図4の従来例と同様である。
【0016】この実施例では、従来の縦型オーバフロー
ドレイン構造を用いないため、半導体基板としてp型導
電性のシリコン基板16を用いる。p型シリコン基板1
6に光電変換領域であるn- 型不純物領域3を形成す
る。そして、垂直CCD部のn型不純物領域4、p型不
純物領域5、読み出ししきい値電圧制御のp+ 型不純物
領域6、およびチャネルストッパであるp+ 型不純物領
域7を従来例と同様に形成する。
ドレイン構造を用いないため、半導体基板としてp型導
電性のシリコン基板16を用いる。p型シリコン基板1
6に光電変換領域であるn- 型不純物領域3を形成す
る。そして、垂直CCD部のn型不純物領域4、p型不
純物領域5、読み出ししきい値電圧制御のp+ 型不純物
領域6、およびチャネルストッパであるp+ 型不純物領
域7を従来例と同様に形成する。
【0017】光電変換領域であるn- 型不純物領域3の
表面には正孔蓄積層であるp++型不純物領域8を作り込
み、暗電流の低減を行なう。p++型不純物領域8の濃度
は約1018cm-3であり、拡散層深さは1μm以下のシ
ャローな接合となっている。そのp++型不純物領域8内
にn++型不純物領域17を形成する。n++型不純物領域
17の濃度は約1018cm-3であり、ストライプ状の構
造にすることにより撮像領域周辺部からの電圧印加が可
能となっている。n++型不純物領域17の拡散層深さは
約0.5μmである。
表面には正孔蓄積層であるp++型不純物領域8を作り込
み、暗電流の低減を行なう。p++型不純物領域8の濃度
は約1018cm-3であり、拡散層深さは1μm以下のシ
ャローな接合となっている。そのp++型不純物領域8内
にn++型不純物領域17を形成する。n++型不純物領域
17の濃度は約1018cm-3であり、ストライプ状の構
造にすることにより撮像領域周辺部からの電圧印加が可
能となっている。n++型不純物領域17の拡散層深さは
約0.5μmである。
【0018】この固体撮像装置は、図3に示すように、
(n++型不純物領域17)−(p++型不純物領域8)−
(n- 型不純物領域3)でn−p−n構造をとり、n++
型不純物領域17に5〜10Vの電圧を印加し、そのポ
テンシャルを下げることにより、光電変換領域であるn
- 型不純物領域3の過剰な不要電荷をn++型不純物領域
17に排出する。また、p++型不純物領域8で完全に再
結合できずに残存した電子をn++型不純物領域17に排
出するため、光電変換領域であるn- 型不純物領域3へ
の雑音電荷の侵入を防止することができる。また、n++
型不純物領域17の電圧を5〜10Vの間で調整するこ
とにより、n++型不純物領域17へ排出される電荷量を
制御することが可能となり、ブルーミング抑制能力を任
意に設定することができる。
(n++型不純物領域17)−(p++型不純物領域8)−
(n- 型不純物領域3)でn−p−n構造をとり、n++
型不純物領域17に5〜10Vの電圧を印加し、そのポ
テンシャルを下げることにより、光電変換領域であるn
- 型不純物領域3の過剰な不要電荷をn++型不純物領域
17に排出する。また、p++型不純物領域8で完全に再
結合できずに残存した電子をn++型不純物領域17に排
出するため、光電変換領域であるn- 型不純物領域3へ
の雑音電荷の侵入を防止することができる。また、n++
型不純物領域17の電圧を5〜10Vの間で調整するこ
とにより、n++型不純物領域17へ排出される電荷量を
制御することが可能となり、ブルーミング抑制能力を任
意に設定することができる。
【0019】以上のようにこの実施例によれば、n++型
不純物領域17に正電圧を印加してそのポテンシャルを
下げることにより、光電変換領域であるn- 型不純物領
域3で発生した過剰な不要電荷を表面のp++型不純物領
域8を介して、n++型不純物領域17側へ排出すること
ができる。この排出機構はその構成から拡散工程のうち
後工程で形成されるため、工程上のばらつきによるブル
ーミング抑制能力のばらつきを抑制することができる。
また、図4に示す従来例のようにn型半導体基板1に形
成したp型ウエル2上に光電変換領域を形成したもので
なく、p型シリコン基板16中に光電変換領域(n- 型
不純物領域3)を形成しているため、光電変換領域(n
- 型不純物領域3)の深さを深くすることができ、基板
深部で発生した電子(信号電荷)をすべて光電変換領域
に集めることが可能となり、基板深部で対生成を行なう
長波長(近赤外波長)領域および赤外波長領域の感度を
向上することができる。また、光電変換領域表面で不要
電荷の排出を行なっているため、界面準位で発生する電
子も排出することが可能となり、暗電流の少ない画像を
得ることができる。
不純物領域17に正電圧を印加してそのポテンシャルを
下げることにより、光電変換領域であるn- 型不純物領
域3で発生した過剰な不要電荷を表面のp++型不純物領
域8を介して、n++型不純物領域17側へ排出すること
ができる。この排出機構はその構成から拡散工程のうち
後工程で形成されるため、工程上のばらつきによるブル
ーミング抑制能力のばらつきを抑制することができる。
また、図4に示す従来例のようにn型半導体基板1に形
成したp型ウエル2上に光電変換領域を形成したもので
なく、p型シリコン基板16中に光電変換領域(n- 型
不純物領域3)を形成しているため、光電変換領域(n
- 型不純物領域3)の深さを深くすることができ、基板
深部で発生した電子(信号電荷)をすべて光電変換領域
に集めることが可能となり、基板深部で対生成を行なう
長波長(近赤外波長)領域および赤外波長領域の感度を
向上することができる。また、光電変換領域表面で不要
電荷の排出を行なっているため、界面準位で発生する電
子も排出することが可能となり、暗電流の少ない画像を
得ることができる。
【0020】つぎに、この発明の第2の実施例について
説明する。図2はこの発明の第2の実施例の固体撮像装
置の断面図であり、ポテンシャル図は図3に示す第1の
実施例の場合と同様である。この第2の実施例の固体撮
像装置は、導電性遮光膜14とn++型不純物領域17と
を、ゲート酸化膜9および層間絶縁膜13に設けたコン
タクト窓を介して接続し、n++型不純物領域17への外
部からの電圧印加を導電性遮光膜14を介して行う構成
としたことが第1の実施例と異なり、その他の構成は第
1の実施例と同様である。
説明する。図2はこの発明の第2の実施例の固体撮像装
置の断面図であり、ポテンシャル図は図3に示す第1の
実施例の場合と同様である。この第2の実施例の固体撮
像装置は、導電性遮光膜14とn++型不純物領域17と
を、ゲート酸化膜9および層間絶縁膜13に設けたコン
タクト窓を介して接続し、n++型不純物領域17への外
部からの電圧印加を導電性遮光膜14を介して行う構成
としたことが第1の実施例と異なり、その他の構成は第
1の実施例と同様である。
【0021】この実施例では、第1の実施例と同様にし
て正孔蓄積層であるp++型不純物領域8内にn++型不純
物領域17を形成した後、n++型不純物領域17と導電
性遮光膜14の接続が可能なように、ゲート酸化膜9と
層間絶縁膜13にコンタクト窓を形成する。その位置は
隣接する光電変換領域(n- 型不純物領域3)との分離
を行なっているチャネルストッパ(p+ 型不純物領域
7)側に設ける。その大きさは1μm×1μm以下と微
細にすることが望ましい。コンタクト窓を介して導電性
遮光膜14とn++型不純物領域17とを接続する。導電
性遮光膜14は撮像領域周辺部から電圧印加が可能とな
っており、5〜10Vの電圧を印加して同様にブルーミ
ング制御を実施する。
て正孔蓄積層であるp++型不純物領域8内にn++型不純
物領域17を形成した後、n++型不純物領域17と導電
性遮光膜14の接続が可能なように、ゲート酸化膜9と
層間絶縁膜13にコンタクト窓を形成する。その位置は
隣接する光電変換領域(n- 型不純物領域3)との分離
を行なっているチャネルストッパ(p+ 型不純物領域
7)側に設ける。その大きさは1μm×1μm以下と微
細にすることが望ましい。コンタクト窓を介して導電性
遮光膜14とn++型不純物領域17とを接続する。導電
性遮光膜14は撮像領域周辺部から電圧印加が可能とな
っており、5〜10Vの電圧を印加して同様にブルーミ
ング制御を実施する。
【0022】この実施例によれば、チャネルストッパ側
(p+ 型不純物領域7)のn++型不純物領域17と導電
性遮光膜14とのコンタクト領域では、導電性遮光膜1
4の下層には層間絶縁膜13等が存在しない構造とな
る。この構造は、層間絶縁膜13を介して入射する洩れ
込み光を低減することが可能となり、その洩れ込み光で
発生するスミアを低減することが可能となる。また、コ
ンタクト窓を形成する時のエッチングダメージやシリコ
ン基板表面の結晶欠陥に起因して対生成により発生する
電子は、ほとんど電圧印加した導電性遮光膜14側に排
出されるため画像劣化は起こらない。また、一部電子が
光電変換領域(n- 型不純物領域3)側に拡散しても、
正孔蓄積層であるp++型不純物領域8が本来の働きを行
い、その電子を再結合により消滅させてしまい、光電変
換領域であるn- 型不純物領域3へは電子が侵入しな
い。
(p+ 型不純物領域7)のn++型不純物領域17と導電
性遮光膜14とのコンタクト領域では、導電性遮光膜1
4の下層には層間絶縁膜13等が存在しない構造とな
る。この構造は、層間絶縁膜13を介して入射する洩れ
込み光を低減することが可能となり、その洩れ込み光で
発生するスミアを低減することが可能となる。また、コ
ンタクト窓を形成する時のエッチングダメージやシリコ
ン基板表面の結晶欠陥に起因して対生成により発生する
電子は、ほとんど電圧印加した導電性遮光膜14側に排
出されるため画像劣化は起こらない。また、一部電子が
光電変換領域(n- 型不純物領域3)側に拡散しても、
正孔蓄積層であるp++型不純物領域8が本来の働きを行
い、その電子を再結合により消滅させてしまい、光電変
換領域であるn- 型不純物領域3へは電子が侵入しな
い。
【0023】この第2の実施例では、コンタクト窓をチ
ャネルストッパ(p+ 型不純物領域7)側にのみ形成し
たが、読み出し側(p+ 型不純物領域6側)に形成する
ことも可能である。スミア特性と感度特性の最適値から
そのコンタクト位置の最適化を行なうのが良い。なお、
上記第1および第2の実施例において、導電性遮光膜1
4の材料としてアルミニウムを用いたが、タングステ
ン、タングステンシリサイド、モリブデン、モリブデン
シリサイド等の高融点金属を用いても同様の効果を得る
ことができる。
ャネルストッパ(p+ 型不純物領域7)側にのみ形成し
たが、読み出し側(p+ 型不純物領域6側)に形成する
ことも可能である。スミア特性と感度特性の最適値から
そのコンタクト位置の最適化を行なうのが良い。なお、
上記第1および第2の実施例において、導電性遮光膜1
4の材料としてアルミニウムを用いたが、タングステ
ン、タングステンシリサイド、モリブデン、モリブデン
シリサイド等の高融点金属を用いても同様の効果を得る
ことができる。
【0024】
【発明の効果】請求項1記載の固体撮像装置は、第1導
電型の半導体基板の表面に第2導電型の光電変換領域を
形成し、光電変換領域上に第1導電型の不純物領域を形
成し、その第1導電型の不純物領域内に外部から電圧印
加可能な第2導電型の不純物領域を形成してあり、その
他の電荷転送領域、電荷読み出し領域、ゲート電極およ
び遮光膜は従来と同様の構成となっている。例えば、第
1導電型の半導体基板にp型半導体基板を用い、光電変
換領域をn- 型不純物領域とし、光電変換領域上の第1
導電型の不純物領域をp++型不純物領域とし、その領域
内に形成した外部から電圧印加可能な第2導電型の不純
物領域をn++型不純物領域とすれば、n++型不純物領域
に正電圧を印加してそのポテンシャルを下げることによ
り、光電変換領域で発生した過剰な不要電荷を表面のp
++型不純物領域を介して、n層(光電変換領域であるn
- 型不純物領域)→p層(p++型不純物領域)→n層
(n++型不純物領域)のパスで排出することができる。
この排出機構はその構成から拡散工程のうち後工程で形
成されるため、工程上のばらつきによるブルーミング抑
制能力のばらつきを抑制することができる。また、従来
のように半導体基板に形成したウエル上に光電変換領域
を形成したものでなく、半導体基板にウエルを形成せず
に光電変換領域を形成しているため、光電変換領域の深
さを深くすることができ、基板深部で発生した信号電荷
をすべて光電変換領域に集めることが可能となり、基板
深部で対生成を行なう赤外波長領域や可視光領域の感度
を向上することができる。また、光電変換領域表面で不
要電荷の排出を行なっているため、界面準位で発生する
電子も排出することが可能となり、暗電流の少ない画像
を得ることができる。
電型の半導体基板の表面に第2導電型の光電変換領域を
形成し、光電変換領域上に第1導電型の不純物領域を形
成し、その第1導電型の不純物領域内に外部から電圧印
加可能な第2導電型の不純物領域を形成してあり、その
他の電荷転送領域、電荷読み出し領域、ゲート電極およ
び遮光膜は従来と同様の構成となっている。例えば、第
1導電型の半導体基板にp型半導体基板を用い、光電変
換領域をn- 型不純物領域とし、光電変換領域上の第1
導電型の不純物領域をp++型不純物領域とし、その領域
内に形成した外部から電圧印加可能な第2導電型の不純
物領域をn++型不純物領域とすれば、n++型不純物領域
に正電圧を印加してそのポテンシャルを下げることによ
り、光電変換領域で発生した過剰な不要電荷を表面のp
++型不純物領域を介して、n層(光電変換領域であるn
- 型不純物領域)→p層(p++型不純物領域)→n層
(n++型不純物領域)のパスで排出することができる。
この排出機構はその構成から拡散工程のうち後工程で形
成されるため、工程上のばらつきによるブルーミング抑
制能力のばらつきを抑制することができる。また、従来
のように半導体基板に形成したウエル上に光電変換領域
を形成したものでなく、半導体基板にウエルを形成せず
に光電変換領域を形成しているため、光電変換領域の深
さを深くすることができ、基板深部で発生した信号電荷
をすべて光電変換領域に集めることが可能となり、基板
深部で対生成を行なう赤外波長領域や可視光領域の感度
を向上することができる。また、光電変換領域表面で不
要電荷の排出を行なっているため、界面準位で発生する
電子も排出することが可能となり、暗電流の少ない画像
を得ることができる。
【0025】さらに、請求項2記載の構成の固体撮像装
置は、遮光膜を導電性材料で形成し、遮光膜と第2導電
型の不純物領域とをコンタクト窓を介して接続し、第2
導電型の不純物領域に遮光膜を介して外部から電圧印加
可能な構成としたことにより、遮光膜と第2導電型の不
純物領域とのコンタクト部分では遮光膜の下層に層間絶
縁膜等が存在しないため、層間絶縁膜を介して入射する
洩れ込み光を低減してスミア特性を良くすることができ
る。
置は、遮光膜を導電性材料で形成し、遮光膜と第2導電
型の不純物領域とをコンタクト窓を介して接続し、第2
導電型の不純物領域に遮光膜を介して外部から電圧印加
可能な構成としたことにより、遮光膜と第2導電型の不
純物領域とのコンタクト部分では遮光膜の下層に層間絶
縁膜等が存在しないため、層間絶縁膜を介して入射する
洩れ込み光を低減してスミア特性を良くすることができ
る。
【図1】この発明の第1の実施例の固体撮像装置の断面
図。
図。
【図2】この発明の第2の実施例の固体撮像装置の断面
図。
図。
【図3】図1のa−a’線に沿ったポテンシャル図。
【図4】従来の固体撮像装置の断面図。
【図5】図4のb−b’線に沿ったポテンシャル図。
3 n- 型不純物領域(光電変換領域) 4 n型不純物領域(電荷転送領域) 5 p型不純物領域 6 p+ 型不純物領域(電荷読み出し領域) 7 p+ 型不純物領域 8 p++型不純物領域(第1導電型の不純物領域) 9 ゲート酸化膜 10 シリコン窒化膜 11 ポリシリコン電極(ゲート電極) 12 ポリシリコン酸化膜 13 層間絶縁膜 14 導電性遮光膜 15 保護膜 16 p型シリコン基板(半導体基板) 17 n++型不純物領域(第2導電型の不純物領域)
Claims (2)
- 【請求項1】 第1導電型の半導体基板の表面に形成し
た第2導電型の光電変換領域と、前記光電変換領域上に
形成した第1導電型の不純物領域と、前記第1導電型の
不純物領域内に形成され外部から電圧印加可能な第2導
電型の不純物領域と、前記光電変換領域で光電変換され
た信号電荷を転送するための第2導電型の電荷転送領域
と、前記光電変換領域内に蓄積された信号電荷を前記電
荷転送領域へ読み出すための電荷読み出し領域と、前記
電荷転送領域および前記電荷読み出し領域上にゲート絶
縁膜を介して形成したゲート電極と、前記電荷転送領域
および前記電荷読み出し領域に光の侵入を阻止するため
に前記ゲート電極上に形成した遮光膜とを備えた固体撮
像装置。 - 【請求項2】 遮光膜は導電性材料からなり、前記遮光
膜と第2導電型の不純物領域とをコンタクト窓を介して
接続し、前記第2導電型の不純物領域に前記遮光膜を介
して外部から電圧印加可能な構成としたことを特徴とす
る請求項1記載の固体撮像装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7058368A JPH08255889A (ja) | 1995-03-17 | 1995-03-17 | 固体撮像装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7058368A JPH08255889A (ja) | 1995-03-17 | 1995-03-17 | 固体撮像装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH08255889A true JPH08255889A (ja) | 1996-10-01 |
Family
ID=13082393
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP7058368A Pending JPH08255889A (ja) | 1995-03-17 | 1995-03-17 | 固体撮像装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH08255889A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2012169211A1 (ja) * | 2011-06-09 | 2012-12-13 | パナソニック株式会社 | 光学素子とその製造方法 |
-
1995
- 1995-03-17 JP JP7058368A patent/JPH08255889A/ja active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2012169211A1 (ja) * | 2011-06-09 | 2012-12-13 | パナソニック株式会社 | 光学素子とその製造方法 |
US9136409B2 (en) | 2011-06-09 | 2015-09-15 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Optical device |
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