JPH02174262A - 固体撮像素子 - Google Patents

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。

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、感光部からの電荷
の読み出し速度を高めて残像を減少せしめた固体撮像素
子に関する。

［従来の技術］ 現在固体撮像素子は、小型軽量である、消費電力が少な
い、信頼性が高いなどの理由により、例えば、テレビジ
ョン・カメラを構成できるものとして注目を集めている
。この種従来の撮像素子をインターライントランスファ
一方式を用いるものを例にあげて説明する。すなわち、
従来の素子は第４図（ａ）に示すように、通常、Ｎ型半
導体基板１上のＰウェル２表面に形成された感光部８、
垂直電荷転送部４および感光部８と垂直電荷転送部４と
の間に形成された電荷遷移部７、電荷遷移部７の上部に
酸化膜９を介して設けられている電荷読み出し電極１１
、感光部８以外に光が入らないようにするためのアルミ
ニウム遮光膜１２などで構成されており、そして、図示
された単位セルは、隣接の単位セルとチャネルストッパ
３によって分離されている。

感光部８に入射した光により光電変換された電荷は、電
荷読み出し電極１１によって垂直電荷転送部４へ読み出
される。次いで、この電荷は、垂直電荷転送部４内を紙
面に対し垂直方向に転送され、水平電荷転送部へ移送さ
れる。続いて、水平電荷転送部内を転送され出力部から
影像信号として取り出される。

なお、第４図（ａ）に図示した部分の基板表面における
不純物濃度は、第４図（ｂ）に示す通りであって電荷遷
移部７の不純物濃度は水平方向にほぼ一定となっていた
。

［発明が解決しようとする問題点］ 従来の固体撮像素子において、感光部に蓄積された電荷
が多い場合には、その読み出し動作の初期においては自
己誘導ドリフト作用によって電荷は急速に垂直電荷転送
部４へ読み出すことができる。しかし、その場合におい
ても読み出すべき電荷が少なくなった場合、あるいは入
射光が微弱であろて感光部８に蓄積された電荷が少量で
あった場合には、電荷遷移部７の不純物濃度分布が水平
方向に一様であるので、この部分でのボテンシャルは水
平方向に一定になってしまう、そのため、電荷の移動は
拡散のみによって行われることになり、電荷読み出しに
長時間を要する。このようにして得られた画像は、速く
動く被写体に対し像がぼけて尾を引くという残像現象が
甚だしくなり、見苦しいものとなる。

［問題点を解決するための手段］ 本発明の固体撮像素子は、Ｎ型半導体基板にＰ型導電型
ウェルが形成され、その中に感光部と垂直電荷転送部と
がＮ導電型半導体領域によって形成されており、感光部
と垂直電荷転送部との間の電荷遷移領域がＰ導電型領域
によって形成されたものであって、電荷遷移領域の不純
物濃度は垂直電荷転送部側より感光部側において高くな
るようになされている。

［実施例］ 次に、本発明の実施例について図面を参照して説明する
。

第１図（ａ）は、本発明の一実施例の単位セルの酸化膜
の界面付近の水平方向のＰ型不純物濃度分布図であり、
第１図（ｂ）は、電荷読み出し電極に読み出しパルスが
印加された際のこの部分でのポテンシャル図である。電
荷遷移部のＰ型不純物濃度分布は、垂直電荷転送部４側
より感光部８側の方が高濃度となっている。このような
不純物分布を形成することによって電荷読み出し期間に
電荷読み出し電極らに例えば電荷読み出し電圧１５ｖを
印加し、大部分の電荷が感光部７から読み出され、残り
の微少電荷を読み出す際にも電荷遷移部分には、第１図
（ｂ）に示すように濃度差による感光部から垂直電荷転
送部に向かう加速電界が形成されるので、電荷は拡散に
加えて電界によっても移動することになり、電荷の移動
速度を高めることができる。

次に、第２図（ａ）〜（ｄ）を参照して上述の電荷遷移
部分の濃度差を得るためのＬＯＣＯ８法を用いた製造工
程について説明する。なお、以下の図において、第４図
（ａ＞の部分と共通の部分には同一の参照番号が付され
ている。

第２図（ａ）に示すようにＮ型半導体基板１にＰウェル
２を形成し、Ｐウェル２の表面に２００人程度の薄い酸
化膜９を形成した後、感光部、垂直電荷転送部および電
荷遷移部の垂直電荷転送部側約半分を除いて、窒化膜１
０を載せ、フォトレジストをマスクとして感光部８と垂
直電荷転送部４にＮ型不純物物質、例えばリンをそれぞ
れ別々に例えば４〜６Ｘ１０”／ｃｏｔ、２〜６　Ｘ　
１０１２／ｃｎ！のドーズ量でイオン注入しＮ型不純物
領域を形成する。

次に、第２図（ｂ）に示すように、高温で熱酸１ヒを行
い窒化ＩＩ！１１０の載置されていない部分に例えば２
０００〜３０００人程度の酸化膜９ａを形成する。続い
て、窒化膜１０を取り除き、電荷遷移部分にフォトレジ
スト５を形成し、ボロンなどのＰ型不純物物質をドーズ
量２〜５Ｘ１０１３／ｃＯ！でイオン注入することによ
りチャネルストッパ３を形成する［第２図（Ｃ）］。さ
らに、電荷遷移部分のフォトレジスト５を取り除き３〜
５×１０１２　／　ｃＩＩｌのドーズ量でイオン注入を
行って第２図（ｄ）の状態とする。以上の方法は、ＬＯ
ＣＯ３法の酸化膜の厚さの違いを利用してＰ型不純物の
イオン注入を行うことにより電荷遷移部の濃度勾配を形
成するものである。すなわち、この製造方法によれば、
ＬＯＣＯ３酸化膜のなだらかな傾斜部分を利用すること
により、なだらかな濃度勾配の不純物領域を形成するこ
とができる。

次に、第３図（ａ）、（ｂ）を参照して、第１図（ａ＞
に示した濃度分布を有する固体撮像素子のもう一つの製
造工程について説明する。

第３図（ａ）に示すようにＮ型半導体基板１、Ｐウェル
２を形成した後、垂直電荷転送部４、感光部８形成予定
個所以外の部分の上に窒化膜１０を載せ、先の例と同様
の方法で感光部８と垂直電荷転送部４にＮ型不純物領域
を形成する。次に、高温で熱酸化を行い、窒化膜１０が
載置されていない部分に例えば２０００〜３０００人程
度の厚い酸化膜９ａを形成する。その後、窒化ｌ１１１
０を取り除き、電荷遷移部分にフォトレジストを形成し
、ボロンなどのイオン注入を行い、チャネルストッパ３
を形成する０次に、フォトレジストを取り除き、第３図
（ｂ）に示すようにフォトレジスト６を電荷遷移部の垂
直電荷転送部側の約半分程度を覆うように形成し、これ
をマスクとしてボロンなどを３〜５　Ｘ　１０　”／ｃ
ｒＡ程度イオン注入することにより電荷遷移部７ｂのＰ
型不純物濃度を垂直電荷転送部４側より感光部８側の方
を高濃度にすることができる。

以上、Ｐウェル内に感光部と電荷転送部とを設ける例に
ついて説明したが、本発明は、これに限定されるもので
はなく半導体基板内にこれらの領域を設けるようにして
もよい。また、本発明は、二次元のみならず一次元の撮
像素子にも適用しうるちのである。

［発明の効果コ 以上説明したように、本発明は、感光部と電荷転送部と
の間の電荷遷移部の不純物濃度に濃度勾配をつけたもの
であるので１本発明によれば、光電変換電荷の読み出し
時に電荷遷移部において電荷を加速することができ、残
像を軽減せしめて鮮明な画像を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）は、本発明の一実施例の不純物濃度分布図
、第１図（ｂ）は、第１図（ａ）の実施例のポテンシャ
ル図、第２図（ａ）〜（ｄ）および第３図（ａ）、（ｂ
）は、それぞれ、本発明の実施例の製造工程図、第４図
（ａ）は、従来例の断面図、第４図（ｂ）は、その不純
物濃度分布図である。 １・・・Ｎ型半導体基板、　２・・・Ｐウェル、　３・
・・チャネルストッパ、　４・・・垂直電荷転送部、５
．６・・・フォトレジスト、　７．７ａ、７ｂ・・・電
荷遷移部、　８・・・感光部、　９・・・酸化膜、　９
ａ・・・厚い酸化膜、　　１０・・・窒化膜。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 第１導電型半導体層内に形成された第２導電型の複数の
   感光部と、前記感光部からの光電変換電荷を受け取りこ
   れを転送する電荷転送装置を構成する前記第１導電型半
   導体基板内に形成された第２導電型の電荷転送部と、前
   記感光部と前記電荷転送部との間に存在し前記光電変換
   電荷が通過する第１導電型の電荷遷移領域とを具備する
   固体撮像素子において、前記電荷遷移領域の水平方向の
   不純物濃度は前記電荷転送領域側より前記感光部側の方
   が高いことを特徴とする固体撮像素子。