JPH09266296A - 固体撮像装置 - Google Patents
固体撮像装置Info
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- JPH09266296A JPH09266296A JP8074091A JP7409196A JPH09266296A JP H09266296 A JPH09266296 A JP H09266296A JP 8074091 A JP8074091 A JP 8074091A JP 7409196 A JP7409196 A JP 7409196A JP H09266296 A JPH09266296 A JP H09266296A
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-
- 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
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- 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
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Abstract
(57)【要約】
【課題】電荷転送部にＣＣＤ（電荷結合素子）を用いた
ＣＣＤ型固体撮像装置で、フォトダイオードと垂直ＣＣ
Ｄレジスタを別々に設けたインターライン転送型固体撮
像装置において、スミアの低減と電荷転送効率の改善と
を実現すること。 【解決手段】転送チャネル（Ｎ型拡散層５）底面に接合
するＰ型拡散層の不純物濃度を、垂直ＣＣＤレジスタの
電荷転送方向に沿って打ち分け、かつ、その両側の領域
（６−２１，６−２２）の不純物濃度よりも中央部の領
域（６−１）の不純物濃度を低くする。
ＣＣＤ型固体撮像装置で、フォトダイオードと垂直ＣＣ
Ｄレジスタを別々に設けたインターライン転送型固体撮
像装置において、スミアの低減と電荷転送効率の改善と
を実現すること。 【解決手段】転送チャネル（Ｎ型拡散層５）底面に接合
するＰ型拡散層の不純物濃度を、垂直ＣＣＤレジスタの
電荷転送方向に沿って打ち分け、かつ、その両側の領域
（６−２１，６−２２）の不純物濃度よりも中央部の領
域（６−１）の不純物濃度を低くする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、固体撮像装置に関
し、とくにインターライン転送型固体撮像装置に関する
ものである。
し、とくにインターライン転送型固体撮像装置に関する
ものである。
【０００２】
【従来の技術】図２は、電荷転送部にＣＣＤ（電荷結合
素子）を用いたＣＣＤ型固体撮像装置で、フォトダイオ
ードと垂直ＣＣＤレジスタを別々に設けたインターライ
ン転送型固体撮像装置の、概略の構成を説明するための
図である。
素子）を用いたＣＣＤ型固体撮像装置で、フォトダイオ
ードと垂直ＣＣＤレジスタを別々に設けたインターライ
ン転送型固体撮像装置の、概略の構成を説明するための
図である。
【０００３】この種の固体撮像装置は、例えば、電子情
報通信学会誌、１９８９年９月、第Ｊ７２−Ｃ−ＩＩ
巻、第９号、第８７１頁−第８７８頁に開示されてい
る。半導体基板１００上にフォトダイオード１０１が列
状に配列されており、各フォトダイオード列に対応して
垂直ＣＣＤレジスタ１０２が設けられている。フォトダ
イオード１０１と垂直ＣＣＤレジスタ１０２の間には電
荷読み出しゲート領域１０３が形成されている。垂直Ｃ
ＣＤレジスタ１０２の端には水平ＣＣＤレジスタ１０４
が設けられており、水平ＣＣＤレジスタ１０４の一端に
は電荷検出部１０５及び出力増幅器１０６が形成されて
いる。なお、破線で囲んだ部分が単位画素１０７であ
る。
報通信学会誌、１９８９年９月、第Ｊ７２−Ｃ−ＩＩ
巻、第９号、第８７１頁−第８７８頁に開示されてい
る。半導体基板１００上にフォトダイオード１０１が列
状に配列されており、各フォトダイオード列に対応して
垂直ＣＣＤレジスタ１０２が設けられている。フォトダ
イオード１０１と垂直ＣＣＤレジスタ１０２の間には電
荷読み出しゲート領域１０３が形成されている。垂直Ｃ
ＣＤレジスタ１０２の端には水平ＣＣＤレジスタ１０４
が設けられており、水平ＣＣＤレジスタ１０４の一端に
は電荷検出部１０５及び出力増幅器１０６が形成されて
いる。なお、破線で囲んだ部分が単位画素１０７であ
る。
【０００４】フォトダイオード１０１で光電変換された
電荷は、読み出しゲート領域１０３を介して垂直ＣＣＤ
レジスタ１０２に転送される。読み出された電荷は垂直
ＣＣＤレジスタ１０２により水平ＣＣＤレジスタ１０４
まで転送され、さらに水平ＣＣＤレジスタ１０４により
電荷検出部１０５まで転送され、出力増幅器１０６を介
して出力される。
電荷は、読み出しゲート領域１０３を介して垂直ＣＣＤ
レジスタ１０２に転送される。読み出された電荷は垂直
ＣＣＤレジスタ１０２により水平ＣＣＤレジスタ１０４
まで転送され、さらに水平ＣＣＤレジスタ１０４により
電荷検出部１０５まで転送され、出力増幅器１０６を介
して出力される。
【０００５】図３は従来のインターライン転送型固体撮
像装置の単位画素の水平方向の断面構造を説明するため
の図である。図３においてシリコンでなるＮ型半導体基
板１の表面部にＰ- 型ウェル２が設けられている。Ｐ-
型ウェル２の表面部には、フォトダイオード１０１を構
成するＮ型光電変換部３が設けられており、その表面に
は暗電流を低減するためのＰ+ 型拡散層４が設けられて
いる。また、垂直ＣＣＤレジスタ１０２を構成するＮ型
拡散層５及びその下部に接してＰ型拡散層６が設けられ
ている。フォトダイオード１０１とそれに対応する垂直
ＣＣＤレジスタ１０２との間には電荷読み出しゲート領
域８（１０３）が設けられており、反対側の垂直ＣＣＤ
レジスタとの間にはＰ+ 型素子分離層７が設けられてい
る。
像装置の単位画素の水平方向の断面構造を説明するため
の図である。図３においてシリコンでなるＮ型半導体基
板１の表面部にＰ- 型ウェル２が設けられている。Ｐ-
型ウェル２の表面部には、フォトダイオード１０１を構
成するＮ型光電変換部３が設けられており、その表面に
は暗電流を低減するためのＰ+ 型拡散層４が設けられて
いる。また、垂直ＣＣＤレジスタ１０２を構成するＮ型
拡散層５及びその下部に接してＰ型拡散層６が設けられ
ている。フォトダイオード１０１とそれに対応する垂直
ＣＣＤレジスタ１０２との間には電荷読み出しゲート領
域８（１０３）が設けられており、反対側の垂直ＣＣＤ
レジスタとの間にはＰ+ 型素子分離層７が設けられてい
る。
【０００６】Ｎ型半導体基板１の表面上には二酸化シリ
コン膜や窒化シリコン膜などからなる絶縁膜９−１が設
けられており、Ｎ型拡散層５の上部の領域には多結晶シ
リコン膜などからなる垂直ＣＣＤレジスタ１０２の転送
ゲート電極１０が設けられている。さらに、その上部に
は、絶縁膜９−２を介して、タングステン膜やアルミニ
ウム膜などからなる遮光膜１１が設けられている。
コン膜や窒化シリコン膜などからなる絶縁膜９−１が設
けられており、Ｎ型拡散層５の上部の領域には多結晶シ
リコン膜などからなる垂直ＣＣＤレジスタ１０２の転送
ゲート電極１０が設けられている。さらに、その上部に
は、絶縁膜９−２を介して、タングステン膜やアルミニ
ウム膜などからなる遮光膜１１が設けられている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】フォトダイオードから
読み出された電荷（ここでは電子）が垂直ＣＣＤレジス
タを転送されている垂直転送期間に、光の入射によって
発生した電子が垂直ＣＣＤレジスタのＮ型拡散層に入る
とスミアという偽信号になる。スミアの１つの原因とし
て、このＮ型拡散層の周囲のＰ- 型ウェルで発生した電
子が拡散によってＮ型拡散層にはいることがあげられ
る。これを低減するためにＮ型拡散層の下部にはＰ型拡
散層が形成されており、電子に対する電位障壁を形成し
て、電子が拡散によってＮ型拡散層に入るのを抑制して
いる。スミアを低減するためにはＰ型拡散層の不純物濃
度を高くして電位障壁の大きくする方が有利である。し
かし、Ｐ型拡散層の不純物濃度を高くすると電荷の転送
のためのフリンジ電界が弱くなるために垂直ＣＣＤレジ
スタの電荷転送効率が悪くなるという問題がある。フリ
ンジ電界の強さは、隣接する転送ゲート電極下のＮ型拡
散層の電位差が小さいと弱くなり、Ｎ型拡散層の電位差
は転送ゲート電極とＮ型拡散層との間の容量Ｃ１とＮ型
拡散層とＰ型拡散層とのＰＮ接合容量Ｃ２との比に依存
する。Ｃ１に比べＣ２が大きいほどＮ型拡散層内の電位
差が小さくなる。Ｐ型拡散層の不純物濃度が低くなると
Ｃ２が大きくなり、結局フリンジ電界が弱くなる。
読み出された電荷（ここでは電子）が垂直ＣＣＤレジス
タを転送されている垂直転送期間に、光の入射によって
発生した電子が垂直ＣＣＤレジスタのＮ型拡散層に入る
とスミアという偽信号になる。スミアの１つの原因とし
て、このＮ型拡散層の周囲のＰ- 型ウェルで発生した電
子が拡散によってＮ型拡散層にはいることがあげられ
る。これを低減するためにＮ型拡散層の下部にはＰ型拡
散層が形成されており、電子に対する電位障壁を形成し
て、電子が拡散によってＮ型拡散層に入るのを抑制して
いる。スミアを低減するためにはＰ型拡散層の不純物濃
度を高くして電位障壁の大きくする方が有利である。し
かし、Ｐ型拡散層の不純物濃度を高くすると電荷の転送
のためのフリンジ電界が弱くなるために垂直ＣＣＤレジ
スタの電荷転送効率が悪くなるという問題がある。フリ
ンジ電界の強さは、隣接する転送ゲート電極下のＮ型拡
散層の電位差が小さいと弱くなり、Ｎ型拡散層の電位差
は転送ゲート電極とＮ型拡散層との間の容量Ｃ１とＮ型
拡散層とＰ型拡散層とのＰＮ接合容量Ｃ２との比に依存
する。Ｃ１に比べＣ２が大きいほどＮ型拡散層内の電位
差が小さくなる。Ｐ型拡散層の不純物濃度が低くなると
Ｃ２が大きくなり、結局フリンジ電界が弱くなる。
【０００８】従って本発明の目的は、スミアの低減及び
電荷転送効率の向上が可能な固体撮像装置を提供するこ
とにある。
電荷転送効率の向上が可能な固体撮像装置を提供するこ
とにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明の固体撮像装置
は、複数のフォトダイオードと、該フォトダイオードの
電荷を読み出しゲートを介して受け取って転送する垂直
ＣＣＤレジスタと、該垂直ＣＣＤレジスタからの電荷を
受け取って転送する水平ＣＣＤレジスタと、該水平ＣＣ
Ｄレジスタからの電荷を検出する電荷検出部と、出力増
幅器を有する固体撮像装置であって、前記垂直ＣＣＤレ
ジスタが第１導電型半導体基板の表面部に設けられた第
２導電型ウェル内に形成された第１導電型拡散層及びそ
の下部に形成された第２導電型拡散層並び、前記第１導
電型拡散層の表面に絶縁膜を介して配列された複数の転
送ゲート電極とから構成されている固体撮像装置におい
て、前記第１導電型拡散層が中央部の第１の拡散層とそ
の両側にそれぞれ連結して設けられたこれより高濃度の
第２の拡散層とでなるというものである。
は、複数のフォトダイオードと、該フォトダイオードの
電荷を読み出しゲートを介して受け取って転送する垂直
ＣＣＤレジスタと、該垂直ＣＣＤレジスタからの電荷を
受け取って転送する水平ＣＣＤレジスタと、該水平ＣＣ
Ｄレジスタからの電荷を検出する電荷検出部と、出力増
幅器を有する固体撮像装置であって、前記垂直ＣＣＤレ
ジスタが第１導電型半導体基板の表面部に設けられた第
２導電型ウェル内に形成された第１導電型拡散層及びそ
の下部に形成された第２導電型拡散層並び、前記第１導
電型拡散層の表面に絶縁膜を介して配列された複数の転
送ゲート電極とから構成されている固体撮像装置におい
て、前記第１導電型拡散層が中央部の第１の拡散層とそ
の両側にそれぞれ連結して設けられたこれより高濃度の
第２の拡散層とでなるというものである。
【００１０】第２導電型ウェル内の少数キャリアが第１
導電型拡散層へ流入するのを防ぐ電位障壁を高くし、電
荷転送チャネルである第１導電型拡散層の中央でＰＮ接
合容量を小さくする。
導電型拡散層へ流入するのを防ぐ電位障壁を高くし、電
荷転送チャネルである第１導電型拡散層の中央でＰＮ接
合容量を小さくする。
【００１１】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について図面
を参照して説明する。図１は本発明によるインターライ
ン転送型固体撮像装置の単位画素の断面構造を説明する
ための図である。図１においてシリコンでなるＮ型半導
体基板１の表面部にＰ- 型ウェル２が設けられている。
Ｐ- 型ウェル２内には、フォトダイオードを構成するＮ
型光電変換部３が設けられており、その表面には暗電流
を低減するためのＰ+ 型拡散層４が設けられている。ま
た、垂直ＣＣＤレジスタ１０２（図２）を構成するＮ型
拡散層５及びその下部に接して第１のＰ型拡散層６−１
及びその両側に第２のＰ型拡散層６−２１，６−２２が
設けられている。ここで、第１のＰ型拡散層６−１の不
純物濃度は第２のＰ型拡散層６−２１，６−２２の不純
物濃度よりも低くなっている。フォトダイオード１０１
とそれに対応する垂直ＣＣＤレジスタ１０２との間には
電荷読み出しゲート領域８（１０３）が設けられてお
り、反対側の垂直ＣＣＤレジスタとの間にはＰ+ 型素子
分離層７が設けられている。Ｎ型半導体基板１の表面上
には二酸化シリコン膜や窒化シリコン膜などからなる絶
縁膜９−１が設けられており、Ｎ型拡散層５の上部の領
域には多結晶シリコン膜などからなる垂直ＣＣＤレジス
タ１０２の転送ゲート電極１０が設けられている。さら
に、その上部には、絶縁膜９−２を介して、タングステ
ン膜やアルミニウム膜などからなる遮光膜１１が設けら
れている。
を参照して説明する。図１は本発明によるインターライ
ン転送型固体撮像装置の単位画素の断面構造を説明する
ための図である。図１においてシリコンでなるＮ型半導
体基板１の表面部にＰ- 型ウェル２が設けられている。
Ｐ- 型ウェル２内には、フォトダイオードを構成するＮ
型光電変換部３が設けられており、その表面には暗電流
を低減するためのＰ+ 型拡散層４が設けられている。ま
た、垂直ＣＣＤレジスタ１０２（図２）を構成するＮ型
拡散層５及びその下部に接して第１のＰ型拡散層６−１
及びその両側に第２のＰ型拡散層６−２１，６−２２が
設けられている。ここで、第１のＰ型拡散層６−１の不
純物濃度は第２のＰ型拡散層６−２１，６−２２の不純
物濃度よりも低くなっている。フォトダイオード１０１
とそれに対応する垂直ＣＣＤレジスタ１０２との間には
電荷読み出しゲート領域８（１０３）が設けられてお
り、反対側の垂直ＣＣＤレジスタとの間にはＰ+ 型素子
分離層７が設けられている。Ｎ型半導体基板１の表面上
には二酸化シリコン膜や窒化シリコン膜などからなる絶
縁膜９−１が設けられており、Ｎ型拡散層５の上部の領
域には多結晶シリコン膜などからなる垂直ＣＣＤレジス
タ１０２の転送ゲート電極１０が設けられている。さら
に、その上部には、絶縁膜９−２を介して、タングステ
ン膜やアルミニウム膜などからなる遮光膜１１が設けら
れている。
【００１２】Ｎ型拡散層５の周囲のＰ- 型２ウェル内で
発生した電子がＮ型拡散層５に侵入する主要な経路はＮ
型光電変換部３に近い部分の第２のＰ型拡散層６−２
１，６−２２を介する経路であり、第２のＰ型拡散層の
不純物濃度を高くして、電子に対する電位障壁を高くす
ることによってスミアを低減できる。
発生した電子がＮ型拡散層５に侵入する主要な経路はＮ
型光電変換部３に近い部分の第２のＰ型拡散層６−２
１，６−２２を介する経路であり、第２のＰ型拡散層の
不純物濃度を高くして、電子に対する電位障壁を高くす
ることによってスミアを低減できる。
【００１３】電荷転送効率を律するのは、フリンジ電界
の強さである。転送チャネルの中央部下に不純物濃度の
低い第１のＰ型拡散層が設けられているので、Ｎ型拡散
層５と第１のＰ型拡散層６−２１，６−２２との間の空
乏層の厚さを大きくでき、単位面積当りのＰＮ整合容量
は小さくなる。
の強さである。転送チャネルの中央部下に不純物濃度の
低い第１のＰ型拡散層が設けられているので、Ｎ型拡散
層５と第１のＰ型拡散層６−２１，６−２２との間の空
乏層の厚さを大きくでき、単位面積当りのＰＮ整合容量
は小さくなる。
【００１４】そのため、相対的に転送ゲート電極とＮ型
拡散層との間の単位面積当りの容量が大きくなり、転送
ゲート電極の電位が変化した時に、Ｎ型拡散層の信号電
荷が蓄積されている部分の電位変動が大きくなり、転送
チャネル中央部での電荷転送のフリンジ電界が大きくな
り、転送効率を確保できる。
拡散層との間の単位面積当りの容量が大きくなり、転送
ゲート電極の電位が変化した時に、Ｎ型拡散層の信号電
荷が蓄積されている部分の電位変動が大きくなり、転送
チャネル中央部での電荷転送のフリンジ電界が大きくな
り、転送効率を確保できる。
【００１５】まず第１の実施例について説明すると、第
１のＰ型拡散層６−１の不純物濃度は０．８×１０16ｃ
ｍ-3程度、その両側の第２のＰ型拡散層６−２１，６−
２２の不純物濃度は２．０×１０16ｃｍ-3程度とする。
また、Ｎ型拡散層の不純物濃度は０．８×１０17ｃｍ-3
程度、深さは０．６μｍ程度、第１のＰ型拡散層の幅は
１μｍ程度、その両側の第２のＰ型拡散層の幅は各１μ
ｍ程度とする。
１のＰ型拡散層６−１の不純物濃度は０．８×１０16ｃ
ｍ-3程度、その両側の第２のＰ型拡散層６−２１，６−
２２の不純物濃度は２．０×１０16ｃｍ-3程度とする。
また、Ｎ型拡散層の不純物濃度は０．８×１０17ｃｍ-3
程度、深さは０．６μｍ程度、第１のＰ型拡散層の幅は
１μｍ程度、その両側の第２のＰ型拡散層の幅は各１μ
ｍ程度とする。
【００１６】Ｐ型拡散層の不純物濃度が全領域２．０×
１０16ｃｍ-3である場合に比べ、転送不良による信号の
転送残りの大きさは約１／１０に減少させることができ
る。一方、フォトダイオードの近傍で発生した電子の拡
散に起因するスミアに対しては、フォトダイオードに近
い第２のＰ型拡散層部分の不純物濃度を２．０×１０16
ｃｍ-3と高く設定することで、従来のように全領域が
２．０×１０16ｃｍ-3である場合と同等レベルに維持で
きる。
１０16ｃｍ-3である場合に比べ、転送不良による信号の
転送残りの大きさは約１／１０に減少させることができ
る。一方、フォトダイオードの近傍で発生した電子の拡
散に起因するスミアに対しては、フォトダイオードに近
い第２のＰ型拡散層部分の不純物濃度を２．０×１０16
ｃｍ-3と高く設定することで、従来のように全領域が
２．０×１０16ｃｍ-3である場合と同等レベルに維持で
きる。
【００１７】次に、第２の実施例について説明すると第
１のＰ型拡散層６−１の不純物濃度は１．２×１０16ｃ
ｍ-3程度、その両側の第２のＰ型拡散層６−２１，６−
２２の不純物濃度は２．０×１０16ｃｍ-3程度とする。
また、Ｎ型拡散層５の不純物濃度は１．０×１０17ｃｍ
-3程度、深さは０．６μｍ程度、第１のＰ型拡散層の幅
は１μｍ程度、その両側の第２のＰ型拡散層の幅は各１
μｍ程度とする。第２の実施例では第１のＰ型拡散層の
不純物濃度が第１の実施例より高いため、第１の実施例
に比べると転送残りは大きいが、それでもＰ型拡散層の
不純物濃度が全領域２．０×１０16ｃｍ-3である場合に
比べ、転送不良による信号の転送残りの大きさは約１／
５に減少させることができる。一方、フォトダイオード
の近傍で発生した電子の拡散に起因するスミアに対して
は、フォトダイオードに近い第２のＰ型拡散層部分の不
純物濃度を２．０×１０16ｃｍ-3と高く設定すること
で、従来のように全領域が２．０×１０16ｃｍ-3である
場合と同等レベルに維持できる。
１のＰ型拡散層６−１の不純物濃度は１．２×１０16ｃ
ｍ-3程度、その両側の第２のＰ型拡散層６−２１，６−
２２の不純物濃度は２．０×１０16ｃｍ-3程度とする。
また、Ｎ型拡散層５の不純物濃度は１．０×１０17ｃｍ
-3程度、深さは０．６μｍ程度、第１のＰ型拡散層の幅
は１μｍ程度、その両側の第２のＰ型拡散層の幅は各１
μｍ程度とする。第２の実施例では第１のＰ型拡散層の
不純物濃度が第１の実施例より高いため、第１の実施例
に比べると転送残りは大きいが、それでもＰ型拡散層の
不純物濃度が全領域２．０×１０16ｃｍ-3である場合に
比べ、転送不良による信号の転送残りの大きさは約１／
５に減少させることができる。一方、フォトダイオード
の近傍で発生した電子の拡散に起因するスミアに対して
は、フォトダイオードに近い第２のＰ型拡散層部分の不
純物濃度を２．０×１０16ｃｍ-3と高く設定すること
で、従来のように全領域が２．０×１０16ｃｍ-3である
場合と同等レベルに維持できる。
【００１８】第２の実施例では、第１のＰ型拡散層の不
純物濃度とＮ型拡散層の不純物濃度を第１の実施例より
も濃くし、チャネル電位を第１の実施例と同じになるよ
うにしている。第２の実施例では、電荷転送効率は第１
の実施例よりも悪くなるが、Ｎ型拡散層とその下部のＰ
型拡散層との容量による最大転送可能電荷量は約１．２
倍になる。
純物濃度とＮ型拡散層の不純物濃度を第１の実施例より
も濃くし、チャネル電位を第１の実施例と同じになるよ
うにしている。第２の実施例では、電荷転送効率は第１
の実施例よりも悪くなるが、Ｎ型拡散層とその下部のＰ
型拡散層との容量による最大転送可能電荷量は約１．２
倍になる。
【００１９】以上の説明において、第１のＰ型拡散層と
第２のＰ型拡散層はそれぞれイオン注入条件を変えて形
成できることはいうまでもない。
第２のＰ型拡散層はそれぞれイオン注入条件を変えて形
成できることはいうまでもない。
【００２０】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、転送チャ
ネルの第１導電型拡散層底面に接合する第２導電型拡散
層を中央部の第１の拡散層の不純物濃度を低くしてフリ
ンジ電界を高くし、両側の第２の拡散層の不純物濃度を
高くすることによって、固体撮像装置のスミアの低減及
び電荷転送効率の改善を達成できるという効果がある。
ネルの第１導電型拡散層底面に接合する第２導電型拡散
層を中央部の第１の拡散層の不純物濃度を低くしてフリ
ンジ電界を高くし、両側の第２の拡散層の不純物濃度を
高くすることによって、固体撮像装置のスミアの低減及
び電荷転送効率の改善を達成できるという効果がある。
【００２１】
【図１】本発明による固体撮像装置の一実施の形態の単
位画素を示す断面図である。
位画素を示す断面図である。
【図２】インターライン転送型固体撮像素子の概略を示
す平面図である。
す平面図である。
【図３】従来の固体撮像装置の単位画素を示す断面図で
ある。
ある。
【符号の説明】 １ Ｎ型半導体基板 ２ Ｐ- 型ウェル ３ Ｎ型光電変換部 ４ Ｐ+ 型拡散層 ５ Ｎ型拡散層 ６，６−１，６−２１，６−２２ Ｐ型拡散層 ７ Ｐ+ 型素子分離層 ８ 電荷読み出しゲート領域 ９−１，９−２ 絶縁膜 １０ 転送ゲート電極 １１ 遮光膜 １００ Ｎ型半導体基板 １０１ フォトダイオード １０２ 垂直ＣＣＤレジスタ １０３ 電荷読み出しゲート領域 １０４ 水平ＣＣＤレジスタ １０５ 電荷検出部 １０６ 出力増幅器
【手続補正書】
【提出日】平成９年３月２４日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項１
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】フォトダイオードから
読み出された電荷（ここでは電子）が垂直ＣＣＤレジス
タを転送されている垂直転送期間に、光の入射によって
発生した電子が垂直ＣＣＤレジスタのＮ型拡散層に入る
とスミアという偽信号になる。スミアの１つの原因とし
て、このＮ型拡散層の周囲のＰ- 型ウェルで発生した電
子が拡散によってＮ型拡散層にはいることがあげられ
る。これを低減するためにＮ型拡散層の下部にはＰ型拡
散層が形成されており、電子に対する電位障壁を形成し
て、電子が拡散によってＮ型拡散層に入るのを抑制して
いる。スミアを低減するためにはＰ型拡散層の不純物濃
度を高くして電位障壁を大きくする方が有利である。し
かし、Ｐ型拡散層の不純物濃度を高くすると電荷の転送
のためのフリンジ電界が弱くなるために垂直ＣＣＤレジ
スタの電荷転送効率が悪くなるという問題がある。フリ
ンジ電界の強さは、隣接する転送ゲート電極下のＮ型拡
散層の電位差が小さいと弱くなり、Ｎ型拡散層の電位差
は転送ゲート電極とＮ型拡散層との間の容量Ｃ１とＮ型
拡散層とＰ型拡散層とのＰＮ接合容量Ｃ２との比に依存
する。Ｃ１に比べＣ２が大きいほどＮ型拡散層内の電位
差が小さくなる。Ｐ型拡散層の不純物濃度が高くなると
Ｃ２が大きくなり、結局フリンジ電界が弱くなる。
読み出された電荷（ここでは電子）が垂直ＣＣＤレジス
タを転送されている垂直転送期間に、光の入射によって
発生した電子が垂直ＣＣＤレジスタのＮ型拡散層に入る
とスミアという偽信号になる。スミアの１つの原因とし
て、このＮ型拡散層の周囲のＰ- 型ウェルで発生した電
子が拡散によってＮ型拡散層にはいることがあげられ
る。これを低減するためにＮ型拡散層の下部にはＰ型拡
散層が形成されており、電子に対する電位障壁を形成し
て、電子が拡散によってＮ型拡散層に入るのを抑制して
いる。スミアを低減するためにはＰ型拡散層の不純物濃
度を高くして電位障壁を大きくする方が有利である。し
かし、Ｐ型拡散層の不純物濃度を高くすると電荷の転送
のためのフリンジ電界が弱くなるために垂直ＣＣＤレジ
スタの電荷転送効率が悪くなるという問題がある。フリ
ンジ電界の強さは、隣接する転送ゲート電極下のＮ型拡
散層の電位差が小さいと弱くなり、Ｎ型拡散層の電位差
は転送ゲート電極とＮ型拡散層との間の容量Ｃ１とＮ型
拡散層とＰ型拡散層とのＰＮ接合容量Ｃ２との比に依存
する。Ｃ１に比べＣ２が大きいほどＮ型拡散層内の電位
差が小さくなる。Ｐ型拡散層の不純物濃度が高くなると
Ｃ２が大きくなり、結局フリンジ電界が弱くなる。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明の固体撮像装置
は、複数のフォトダイオードと、該フォトダイオードの
電荷を読み出しゲートを介して受け取って転送する垂直
ＣＣＤレジスタと、該垂直ＣＣＤレジスタからの電荷を
受け取って転送する水平ＣＣＤレジスタと、該水平ＣＣ
Ｄレジスタからの電荷を検出する電荷検出部と、出力増
幅器を有する固体撮像装置であって、前記垂直ＣＣＤレ
ジスタが第１導電型半導体基板の表面部に設けられた第
２導電型ウェル内に形成された第１導電型拡散層及びそ
の下部に形成された第２導電型拡散層並びに、前記第１
導電型拡散層の表面に絶縁膜を介して配列された複数の
転送ゲート電極とから構成されている固体撮像装置にお
いて、前記第２導電型拡散層が中央部の第１の拡散層と
その両側にそれぞれ連結して設けられたこれより高濃度
の第２の拡散層とでなるというものである。
は、複数のフォトダイオードと、該フォトダイオードの
電荷を読み出しゲートを介して受け取って転送する垂直
ＣＣＤレジスタと、該垂直ＣＣＤレジスタからの電荷を
受け取って転送する水平ＣＣＤレジスタと、該水平ＣＣ
Ｄレジスタからの電荷を検出する電荷検出部と、出力増
幅器を有する固体撮像装置であって、前記垂直ＣＣＤレ
ジスタが第１導電型半導体基板の表面部に設けられた第
２導電型ウェル内に形成された第１導電型拡散層及びそ
の下部に形成された第２導電型拡散層並びに、前記第１
導電型拡散層の表面に絶縁膜を介して配列された複数の
転送ゲート電極とから構成されている固体撮像装置にお
いて、前記第２導電型拡散層が中央部の第１の拡散層と
その両側にそれぞれ連結して設けられたこれより高濃度
の第２の拡散層とでなるというものである。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１３】電荷転送効率を律するのは、フリンジ電界
の強さである。転送チャネルの中央部下に不純物濃度の
低い第１のＰ型拡散層が設けられているので、Ｎ型拡散
層５と第１のＰ型拡散層６−１との間の空乏層の厚さを
大きくでき、単位面積当りのＰＮ接合容量は小さくな
る。
の強さである。転送チャネルの中央部下に不純物濃度の
低い第１のＰ型拡散層が設けられているので、Ｎ型拡散
層５と第１のＰ型拡散層６−１との間の空乏層の厚さを
大きくでき、単位面積当りのＰＮ接合容量は小さくな
る。
Claims (1)
- 【請求項１】 複数のフォトダイオードと、該フォトダ
イオードの電荷を読み出しゲートを介して受け取って転
送する垂直ＣＣＤレジスタと、該垂直ＣＣＤレジスタか
らの電荷を受け取って転送する水平ＣＣＤレジスタと、
該水平ＣＣＤレジスタからの電荷を検出する電荷検出部
と、出力増幅器を有する固体撮像装置であって、前記垂
直ＣＣＤレジスタが第１導電型半導体基板の表面部に設
けられた第２導電型ウェル内に形成された第１導電型拡
散層及びその下部に形成された第２導電型拡散層並び、
前記第１導電型拡散層の表面に絶縁膜を介して配列され
た複数の転送ゲート電極とから構成されている固体撮像
装置において、前記第１導電型拡散層が中央部の第１の
拡散層とその両側にそれぞれ連結して設けられたこれよ
り高濃度の第２の拡散層とでな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 |
|---|---|---|---|
| JP8074091A JPH09266296A (ja) | 1996-03-28 | 1996-03-28 | 固体撮像装置 |
| US08/827,361 US5828091A (en) | 1996-03-28 | 1997-03-27 | Interline charge coupled device solid state image sensor |
| KR1019970011274A KR100267129B1 (ko) | 1996-03-28 | 1997-03-28 | 개선된인터라인전하결합소자고체이미지센서 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8074091A JPH09266296A (ja) | 1996-03-28 | 1996-03-28 | 固体撮像装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09266296A true JPH09266296A (ja) | 1997-10-07 |
Family
ID=13537174
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8074091A Pending JPH09266296A (ja) | 1996-03-28 | 1996-03-28 | 固体撮像装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5828091A (ja) |
| JP (1) | JPH09266296A (ja) |
| KR (1) | KR100267129B1 (ja) |
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 |
| US8451359B2 (en) | 2009-01-26 | 2013-05-28 | Sony Corporation | Solid-state image capturing apparatus, driving method thereof and electronic apparatus |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100198622B1 (ko) * | 1995-12-11 | 1999-06-15 | 구본준 | 고체촬상소자 및 이의 제조방법 |
| KR100192954B1 (ko) * | 1996-07-18 | 1999-06-15 | 김광호 | 수직형 전달게이트를 가지는 전하결합형 고체촬상소자 및 그 제조방법 |
| US7199410B2 (en) * | 1999-12-14 | 2007-04-03 | Cypress Semiconductor Corporation (Belgium) Bvba | Pixel structure with improved charge transfer |
| US6815791B1 (en) * | 1997-02-10 | 2004-11-09 | Fillfactory | Buried, fully depletable, high fill factor photodiodes |
| US6333526B1 (en) * | 1997-11-27 | 2001-12-25 | Nec Corporation | Charge transfer device and a manufacturing process therefor |
| NL1011381C2 (nl) | 1998-02-28 | 2000-02-15 | Hyundai Electronics Ind | Fotodiode voor een CMOS beeldsensor en werkwijze voor het vervaardigen daarvan. |
| US6480305B1 (en) | 1999-05-25 | 2002-11-12 | Hewlett-Packard Company | Imaging device |
| KR100388803B1 (ko) | 1999-07-14 | 2003-07-12 | 주식회사 하이닉스반도체 | 고체 촬상 소자 및 그 제조방법 |
| US6627475B1 (en) | 2000-01-18 | 2003-09-30 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Company | Buried photodiode structure for CMOS image sensor |
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| US8476567B2 (en) | 2008-09-22 | 2013-07-02 | Semiconductor Components Industries, Llc | Active pixel with precharging circuit |
| US8878256B2 (en) | 2013-01-07 | 2014-11-04 | Semiconductor Components Industries, Llc | Image sensors with multiple output structures |
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| JPH03190272A (ja) * | 1989-12-20 | 1991-08-20 | Matsushita Electron Corp | 固体撮像装置 |
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| US5656875A (en) * | 1993-12-27 | 1997-08-12 | Adam Hutson Research | Creating independance via electronically presented information segments |
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-
1996
- 1996-03-28 JP JP8074091A patent/JPH09266296A/ja active Pending
-
1997
- 1997-03-27 US US08/827,361 patent/US5828091A/en not_active Expired - Fee Related
- 1997-03-28 KR KR1019970011274A patent/KR100267129B1/ko not_active IP Right Cessation
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5828091A (en) | 1998-10-27 |
| KR970067918A (ko) | 1997-10-13 |
| KR100267129B1 (ko) | 2000-10-16 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 19990713 |