JPH02267966A - 固体撮像装置のオーバフロードレイン構造およびその製造方法 - 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Ｊ 本発明は、固体撮像装置に関し、特にブルーミング現象
を抑制するためのオーバフロードレイン構造を有する固
体撮像装置の構造に関するものである。さらに、該固体
撮像装置のオーバフロードレイン構造の製造方法に関す
るものである。

［従来の技術およびその課題］ 固体撮像装置は、基本的に光電変換、電荷蓄積および走
査の３つの機能を備えている。そして、モザイク状に配
列された各画素に入射光量に比例した電荷を蓄積させ、
これら各画素を順次電気的にスイッチングして入射光の
強度に比例した電荷量の変化として読出す画像変換装置
である。

固体撮像装置は、大別してインターライン転送形とフレ
ーム転送型の２つに分けられる。従来のインターライン
転送型固体撮像装置の構造について第１０図および第１
１図を用いて説明する。第１０図は、従来の固体撮像装
置の平面構造図である。また第１１図は第１０図の切断
線Ａ−Ａに沿った方向からの断面構造図である。このよ
うな構造の固体撮像装置は、たとえば特開昭５９−１０
５７７９号公報などに示されている。

両図を参照して、インターライン転送型の固体撮像装置
は、感光・垂直転送部１、水平電荷転送部２およびオー
バフロードレイン部３とを含む。

感光・垂直電荷転送部１は、さらに光電変換領域４と垂
直電荷転送領域５とを含む。光電変換領域４はｐ型シリ
コン基板６の主表面に行列状に配列して形成された複数
のｎ型不純物領域７を含む。

垂直電荷転送領域５はチャネル領域８、絶縁膜９および
転送電極１０とを備える。チャネル領域８はｐ型シリコ
ン基板６主表面に形成されたｎ型不純物領域からなる。

転送電極１０は電荷転送方向に整列した複数のポリシリ
コン導電層からなる。

光電変換領域４のｎ型不純物領域７と、垂直電荷転送領
域５のチャネル領域８との間にはｐ＋不純物領域１１が
形成されている。また、転送電極１０の一部は絶縁膜９
を介してｐ＋不純物領域１１の上部を覆うように形成さ
れている。このｐ＋不純物領域１１、転送電極１０の延
在部１０ａおよび絶縁１１９とが読出ゲート１２を構成
する。

オーバフロードレイン部３は光電変換領域４を介して垂
直電荷転送領域５と対向する位置に形成される。オーバ
フロードレイン部３はｐ型シリコン基板６の主表面に形
成されたｐ＋不純物領域１３、ｎ型不純物領域１４と絶
縁膜９を介して形成されたゲート電極１５とを備える。

オーバフロードレイン部３は光電変換領域４のｎ型不純
物領域７をソース、またｎ型不純物領域１４をドレイン
、およびｐ＋不純物領域１３をチャネルとするＭＯＳ（
Ｍｅｔａｌ−Ｏｘｉｄｅ　　Ｓｅｍ１ｃｏｎｃｕｃｔｏ
ｒ）トランジスタ構造を構成する。

ｐ型シリコン基板６の主表面の所定領域に素子分離用酸
化膜１６が形成されている。素子分離用絶縁膜１６は互
いに隣接する垂直電荷転送領域５とオーパフロードイレ
ン領域３との間あるいは整列した光電変換領域４のｎ型
不純物領域７間を絶縁して分離する。

水平電荷転送部２は電荷転送用ＣＣＤ　（Ｃｈａｒｇｅ
　　Ｃｏｐｕｌｅｄ　　Ｄｅｖｉｃｅ）からなる。

オーバフロードレイン部３は掃出しドレイン１７に接続
される。掃出しドレイン１７は水平電荷転送部２に対向
する位置に形成される。

次に固体撮像装置の動作について第１２Ａ図および第１
２Ｂ図を用いて説明する。第１２Ａ図は、固体撮像装置
の平面構造を模式的に示した平面動作模式図である。第
１２Ｂ図は、固体撮像装置の動作タイミングチャート図
である。両図を参照して、多数のフォトダイオードから
なる光電変換領域４は読出ゲート１２を介して垂直方向
に整列した垂直電荷転送領域５に各々接続されている。

光電変換領域４に光が入射すると、光電変換領域４を構
成するフォトダイオードに光電荷が生じる。

光電荷は垂直ブランキング期間内に蓄積される。

そして、読出ゲート１２にゲートパルスＰ２が印加され
ると一斉に垂直電荷転送領域５側へ読出される。そして
、読出された光電荷は垂直電荷転送領域５を通して水平
電荷転送部２へ転送される。

そして、１ライン分の信号が水平走査期間ごとに映像信
号出力として取出される。このような機能を電子シャッ
タ機能と称す。

一方、有効な光電荷が水平電荷転送部２側へ転送される
垂直有効走査期間内に、光電変換領域４では連続して入
射する光によって余剰電荷が発生する。この余剰電荷を
外部へ掃出すためにオーバフロードレイン構造が動作す
る。すなわち、垂直有効走査期間内にオーバフロードレ
イン部３のゲート電極１５に所定電圧のゲートパルスＰ
、が所定時間間隔ごとに印加される。これによって、光
電変換領域４で発生した余剰電荷はｎ型不純物領域１４
を通して掃出しドレイン１７へ転送された後、外部へ除
去される。このように、一定時間間隔ごとに有効な光電
荷と余剰電荷とを読出し／掃出し動作を行なうシャッタ
機能により鮮明な画像を再現することが可能となる。

上記の例は、いわゆる横型オーバフロードレイン構造の
固体撮像装置であり、半導体基板の主表面に、光電変換
部４に並列に設けられたオーバフロードレイン部３を備
えている。したがって、オーバフロードレイン部３を形
成するために半導体基板主表面の光電変換領域が占める
割合が低下し、あるいは基板主表面の必要面積が増大す
るという欠点を有していた。

これに対し、オーパフロードイレン構造による実効的な
光電変換領域などの減少を防止するための考案がなされ
た。この例を第１３図を用いて説明する。第１３図は、
いわゆる縦型オーバフロードレイン構造を有する固体撮
像装置の断面構造図である。このような構造は、たとえ
ば特開昭６３−２７０５７号公報に示されている。

第１３図を参照して、本固体撮像装置は、オーバフロー
ドレイン部３、光電変換領域４、垂直電荷転送領域５お
よび読出ゲート１２とを備えている。

ｎ型シリコン基板１８の表面にはｐ型不純物領域のｐウ
ェル１９が形成されている。さらに、ｐウェル１９の表
面領域にはｎ型不純物領域７が形成されている。このｎ
型不純物領域７が位置する領域が光電変換領域４を構成
する。

垂直電荷転送領域５は、ｐウェル１９表面に形成された
ｎ型不純物領域からなるチャネル領域８および絶縁膜９
を介して形成された転送電極１０とを備える。転送電極
１０は複数の電極が光電荷の転送方向に整列している。

読出ゲート１２は、絶縁膜９を介して形成されたゲート
電極１５を備える。そして、このゲート電極１５、絶縁
膜９およびｎ型不純物領域７、チャネル領域８とによっ
てＭＯＳトランジスタを構成する。

オーバフロードレイン部３はｎ型シリコン基板１８の主
表面に形成された凹溝２１の内部に構成される。凹溝２
１の内表面には絶縁膜２２が形成されている。さらに絶
縁膜２２の表面上にはゲート電極２３が形成されている
。このオーバフロードレイン部３には、ゲート絶縁膜２
２、ゲート電極２３と、ｎ型不純物領域７をソース領域
、ｎ型シリコン基板１８をドイレン領域とするＭＯ３Ｉ
−ランジスタが構成される。また、凹溝２１の側面のう
ち、垂直電荷転送領域５側に位置する側面には高濃度の
ｐ型不純物領域からなるチャネルストップ領域２４が形
成されている。

次に、オーパフロードイレン部３の動作について説明す
る。入射光により光電変換領域４のｎ型不純物領域７に
光電荷が発生する。強い入射光により余剰電荷が生じた
場合、ゲート電極２３に所定の電圧を印加する。これに
より、ゲート電極２３に対面するｐウェル１９領域の表
面に反転層が形成される。余剰電荷はこの反転層を介し
てｎ型シリコン基板１８側へ掃出される。なお、凹溝３
１の一方にはチャネルストップ領域２４が形成されてい
る。したがって、ゲート電極２３に所定電圧が印加され
た場合においても、このチャネルストップ領域２４側に
チャネルが形成されることがない。この動作によって、
素子分離機能を果たしている。

この縦型オーバフロードレイン構造を有する固体撮像装
置は、従来の横型オーバフロードレイン構造の固体撮像
装置に比べて、オーバフロードレイン部の表面占有面積
を低減することができる。

このように、従来の固体撮像装置は、１つの光電変換領
域に対応して１つのオーバフロードレイン部を有する構
造である。そして、装置の構造の微細化は、オーバフロ
ードレイン部の縮小化にあり、半導体基板主表面上の素
子の配置構造にまで及ぶものではなかった。

したがって、本発明は、素子構造の縮小化が可能であり
、かつ開口率の改善された固体撮像装置およびその製造
方法を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、所定の光量以上の光が光電変換素子に入射す
る場合に生じる余剰電荷を掃出すためのオーバフロード
レイン構造を備えた固体撮像装置であり、主表面を有し
、その主表面に所定の方向に延びて形成され、かつ互い
に離隔する両側面とその両側面を連結する底面とを有す
る凹溝を備えた第１導電型の半導体基板と、凹溝の一方
の側面側に隣接し、かつ凹溝の延びる方向に沿って半導
体基板の主表面に整列して形成された複数の第２導電型
の第１不純物領域を備えた第１光電変換素子列と、凹溝
の他方の側面側に隣接し、かつ凹溝の延びる方向に沿っ
て半導体基板の主表面に整列して形成された複数の第２
導電型の第不純物領域を備えた第２光電変換素子列と、
凹溝の両側面に各々独立して形成されたチャネル領域と
、チャネル領域によって第１不純物領域と第２不純物領
域とから隔てられ、凹溝の側面または底面のいずれかに
接して形成された第２導電型のドレイン領域と、凹溝の
両側面上および底面上に絶縁膜を介して形成されたゲー
ト電極とを備えている。

また、本発明の固体撮像装置の製造方法は、以下の工程
を備えている。

ａ、　半導体基板の主表面の所定領域の半導体基板と同
じ導電型の高濃度の第１不純物領域を形成する工程。

ｂ、　第１不純物領域の表面に素子分離用酸化膜を形成
する工程。

Ｃ１素子分離用酸化膜をマスクとして半導体基板の表面
に第２導電型の不純物イオンを導入し、光電変換素子を
構成する第２不純物領域を形成する工程。

ｄ、　半導体基板上の所定の位置の素子分離用酸化膜を
除去する工程。

ｅ、　素子分離用酸化膜が除去された第１不純物領域内
に凹溝を形成する工程。

ｆ、　凹溝の両側面および底面に第２導電型の第３不純
物領域を形成する工程。

ｇ、　凹溝の両側面および底面上に絶縁膜を形成する工
程。

ｈ、　絶縁膜の表面上に導電層を形成する工程。

［作用］ 本発明の固体撮像装置は、互いに隣接する光電変換領域
の間に凹溝を形成し、さらにこの凹溝の内部にオーバフ
ロードレイン構造を構成している。

したがって、１つの光電変換領域に１つのオーバフロー
ドレイン構造を有する従来の固体撮像装置に比べて、固
体撮像装置の主表面に占めるオーバフロードレイン領域
の割合を低減することができる。これによって素子構造
の微細化が可能となり、また固体撮像装置の開口率を向
上することができる。

また、オーバフロードレイン構造は、ゲート電極に印加
する電圧の値を種々変化させることにより、画素分離機
能、ブルーミング抑制機能および電子シャッタ機能の各
々を使い分けることができる。

また、本発明における固体撮像装置の製造方法は、斜め
イオン注入法などを用いて微細な凹溝の内部に濃度や形
成法さなどが制御された不純物領域を容易に形成するこ
とができる。

［実施例］ 以下、本発明の一実施例図を用いて詳細に説明する。

第１図は、本発明の一実施例による固体撮像装置の感光
・垂直電荷転送部１の部分断面斜視図である。第２図は
、第１図の固体撮像装置の平面構造図である。第１図お
よび第２図を参照して、固体撮像装置は感光・垂直電荷
転送部１と水平電荷転送部２および掃出しドレイン１７
とを備える。

感光・垂直電荷転送部１は、さらにオーバフロードレイ
ン部３、光電変換領域４および垂直電荷転送領域５とを
備える。

光電変換領域４はｐ型シリコン基板６の主表面の垂直方
向（第２図の紙面上下方向）に整列した複数のｎ型不純
物領域７を備える。この１つのｎ型不純物領域７が１画
素に相当する。垂直方向に並んだ１列の光電変換領域４
の両側には垂直方向に延びた第１の凹溝２５と第２の凹
溝２６とが形成されている。第１の凹溝２５の両側面に
は互いに独立した垂直電荷転送領域５．５が形成されて
いる。第１の凹溝２５の底部は素子分離用絶縁膜２７で
絶縁分離されている。垂直電荷転送領域５は第１の凹溝
２５の側面に形成されたｎ−不純物領域（チャネル領域
）２８とｎ−不純物領域２８の表面上に形成された絶縁
膜２９と、絶縁膜２つの表面上に形成された転送電極３
０とを備える。

転送電極３０は、第１の凹溝２５の延びる方向に複数個
独立して整列して形成されている。転送電極３０の一部
は光電変換領域４のｎ型不純物領域７上方へ延在してい
る。転送電極３０の延在部３０ａが読出ゲート１２を構
成する。ｎ−不純物領域２８の上部はｐ＋不純物領域３
１が形成されている。さらに、ｎ−不純物領域２８．２
８の周囲にはｐ＋不純物領域４５が形成されている。

第２の凹溝２６の内部にはオーバフロードレイン部３が
形成されている。すなわち、第２の凹溝２６の側面には
ｎ型不純物領域からなるドレイ領域３２が形成されてい
る。また、第２の凹溝２６の内表面には絶縁膜３３を介
してゲート電極３４が形成されている。さらに、第２の
凹溝２６の上部表面近傍にはｐ＋不純物領域のチャネル
領域３５が形成されている。そして、ゲート電極３４、
絶縁膜３３、チャネル領域３５を備え、光電変換領域４
のｎ型不純物領域７をソース領域、ドレイン領域３４を
ドレイン領域とするＭＯＳ）ランジスタ構造が構成され
ている。オーバフロードレイン部３のドレイン領域３２
は掃出しドレイン１７に接続されている。

次に、固体撮像装置のオーバフロードレイン部の動作に
ついて第１図および第２図を参照して説明する。本実施
例のオーバフロードレイン部３は素子分離機能、ブルー
ミング抑制機能および電子シャッタ機能の３つの働きを
なす。

まず、素子分離機能について説明する。オーバフロード
レイン部３にはＭＯＳ）ランジスタ構造が構成されてい
る。ＭＯＳトランジスタ構造は互いに隣接するｎ型不純
物領域７．７をソース領域、ドレイン領域３２をドレイ
ン領域とするトランジスタ構造である。したがって、ゲ
ート電極３４に所定の電位を印加することにより、この
ＭＯＳトランジスタを常時ＯＦＦ状態に保つことができ
る。

これにより、互いに隣接するｎ型不純物領域７．７の間
は絶縁分離される。

次に、ブルーミング抑制機能について説明する。

光電変換領域４に強い光が入射するとｎ型不純物領域７
付近に過剰電荷が発生する。この過剰電荷が垂直電荷転
送領域５のチャネル領域２８に混入するといわゆるブル
ーミング現象が生じる。このために、余剰電荷が発生し
た際、オーバフロードレイン部３のゲート電極３４に所
定の電位を印加し、ＭＯＳトランジスタをＯＮすること
により、余剰電荷をドレイン領域３２に掃出すことがで
きる。これにより、余剰電荷が信号電荷に混入するのを
防止することができる。

次に電子シャッタ機能であるが、この機能については既
に従来の技術の章で述べであるので、ここでの説明を省
略する。

第３図には、固体撮像装置の信号電荷および余剰電荷の
転送状態が模式的に示されている。図中実線で示される
信号電荷は光電変換領域４から垂直電荷転送領域５を介
して水平電荷転送部２に転送される。その後、水平電荷
転送部２の転送動作により外部へ出力される。また、図
中点線で示される余剰電荷は光電変換領域４からオーバ
フロードレイン部３を通して掃出しドレイン１７に到達
する。その後、掃出しドレイン１７を通過して外部へ排
出される。

次に、第１図および第２図に示される固体撮像装置の製
造方法について第４Ａ図ないし第４Ｇ図を用いて説明す
る。

まず、第４Ａ図に示すように、ｐ型シリコン基板６の主
表面上に所定の開口部を有するレジストパターン３６を
形成する。次にレジストパターン３６をマスクとしてｐ
型シリコン基板６表面にｎ型不純物イオン３７をイオン
注入する。このイオン注入によりｐ＋不純物領域３５が
形成される。

次に、ＬＯＧＯ３（Ｌｏｃａｌ　　０ｘｉｄａｔｔｏｎ
　　ｏｆ　　５ｉｌｉｃｏｎ）を用いて、ｐ＋不純物領
域３５の表面にフィールド分離酸化膜３８を形成する。

さらに、フィールド分離酸化膜３８をマスクとしてｐ型
シリコン基板６表面にｎ型不純物イオン３９をイオン注
入する。これにより光電変換領域４のｎ型不純物領域７
．７が形成される。

さらに、第４Ｃ図に示すように、フィールド分離酸化膜
３８をエツチング除去する。その後、フィールド分離酸
化膜３８が除去された領域に第２の凹溝２６を形成する
。

さらに、第４Ｄ図に示すように、斜めイオン注入法を用
いて、第２の凹溝２６の内側面にｐ＋不純物領域４０を
形成する。

さらに、第４Ｅ図に示すように、再度斜めイオン注入法
を用いて、第２の凹溝２６の内表面に、ｐ＋不純物領域
４０より浅いｎ−不純物領域３２を形成する。

次に、第４Ｆ図に示すように、ＣＶＤ　（Ｃｈｅｍｉｃ
ａｌ　　Ｖａｐｏｒ　　Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法を用
いてｐ型シリコン基板６の表面および第２の凹溝２６の
内表面に絶縁膜３３を形成する。

そして、第４Ｇ図に示すように、絶縁膜３３の表面上に
ＣＶＤ法を用いてポリシリコン層３４を堆積する。その
後、ポリシリコン層３４および絶縁膜３３を所定の形状
にバターニングする。これによって、オーパフロードイ
ン部３の絶縁膜３３およびゲート電極３４が形成される
。

次に、本発明の第２の実施例による固体撮像装置の構造
について第５図を用いて説明する。第５図は、第２の実
施例の固体撮像装置の断面構造図である。第２の実施例
は、第１の実施例に対して、垂直電荷転送領域５がｐ型
シリコン基板６の主表面に形成されたものである。そし
て、オーパフロードイレン部３は第１の実施例と同様に
凹溝２６の内部に形成されている。さらに、オーバフロ
ードレイン部３の両側部には光電変換領域４．４が配列
されている。

また、オーバフロードレイン部３の機能においても、第
１実施例と同様に素子分離機能、ブルーミング抑制機能
および電子シャッタ機能の３つの機能を有している。

次に、この第２の実施例の固体撮像装置の製造方法につ
いて第６Ａ図ないし第６Ｅ図を用いて説明する。

まず、第６Ａ図に示すように、ｐ型シリコン基板６表面
の所定領域にフィールド分離酸化膜３８を形成する。次
に、フィールド分離酸化膜３８をマスクとしてｐ型シリ
コン基板６表面にｎ型不純物イオン３９をイオン注入す
る。これによりｎ型不純物領域７が形成される。

次に、第６Ｂ図に示すように、ｐ型シリコン基板６の表
面に所定のパターンを有するレジストパターン３６ａを
形成する。そして、レジストパターン３６ａを用いてｐ
型シリコン基板６中に凹溝２６を形成する。

さらに、第６Ｃ図に示すように、斜めイオン注入法を用
いて凹溝２６の内表面にｎ型不純物領域のドレイン領域
３２を形成する。

さらに、第６Ｄ図に示すように、再度斜めイオン注入法
を用いて凹溝２６の上部表面領域にｐ＋不純物領域３５
．３５を形成する。

その後、第６Ｅ図に示すように、レジストパターン３６
ａを除去した後、ｐ型シリコン基板６表面および凹溝２
６の内表面上にＣＶＤ法を用いて絶縁膜３３を堆積する
。さらに、絶縁膜３３の表面上にＣＶＤ法を用いてポリ
シリコン層３４を堆積する。そして、ポリシリコン層３
４を所定の形状にバターニングすることにより、ゲート
電極３４を形成する。

以上の工程によりオーバフロードレイン部３および光電
変換領域４が形成される。

次に、第２の実施例の固体撮像装置の他の製造方法につ
いて第７Ａ図ないし第７Ｆ図を用いて説明する。

まず、第７Ａ図に示すように、ｐ型シリコン基板６の表
面上にｎ型不純物イオン３９をイオン注入する。これに
より、ｎ型不純物領域７が形成される。

次に、第７Ｂ図に示すように、ｐ型シリコン基板６の表
面上に所定のパターンを有するレジストパターン３６ａ
を形成する。次に、このレジストパターン３６ａをマス
クとしてｐ型シリコン基板６表面にｎ型不純物イオン３
７をイオン注入する。

これにより、ｐ型シリコン基板６の所定領域にｐ＋不純
物領域３５を形成する。

さらに、第７Ｃ図に示すように、レジストパターン３６
ａを除去した後、再度所定の開ロバターンををするレジ
ストパターン３６ｂを形成する。

そして、このレジストパターン３６ｂを用いてｐ型シリ
コン基板６中に凹溝２６を形成する。

さらに、第７Ｄ図に示すように、斜めイオン注入法を用
いて、凹溝２６の内表面にｎ型不純物イオン３９をイオ
ン注入する。これにより、凹溝２６の内表面に沿ってｎ
型不純物領域からなるドレイン領域３２が形成される。

その後、第７Ｅ図に示すように、レジストパターン３６
ｂを除去した後、型シリコン基板６表面上および凹溝２
６の内表面上にＣＶＤ法を用いて絶縁膜３３を形成する
。

さらに、第７Ｆ図に示すように、絶縁膜３３の表面上に
ＣＶＤ法を用いてポリシリコン層３４を堆積する。その
後、このポリシリコン層３４をパターニングし、ゲート
電極３４を形成する。

以上の工程により固体撮像装置のオーバフロードレイン
部３および光電変換領域４が製造される。

次に、本発明の第３の実施例について説明する。

第８図は、第３の実施例による固体撮像装置の断面構造
図を示している。この実施例においては、オーバフロー
ドレイン部のトランジスタ構造に特徴を有する。すなわ
ち、高濃度のｎ型不純物領域が凹溝２６の底部に形成さ
れている。そして、この高濃度のｎ型不純物領域がドレ
イン領域３２を構成している。そして、凹溝２６の両側
面に位置するｐ型シリコン基板６領域がチャネル領域を
構成する。このような構造においては、光電変換領域４
のｎ型不純物領域７とオーバフロードレインのドレイン
領域３２との距離を十分に確保することが可能となる。

したがって、この両者間のパンチスルー現象によるリー
クを抑制することが可能となる。また、ｐ型シリコン基
板６の深い部分に設けたドレイン領域３２は、半導体基
板中の浮遊イオンのシンクとして作用する。したがって
、スメア低減に対しても効果を発揮することができる。

なお、凹溝２６の側面に位置するチャネル領域には、こ
のオーバフロードレイン部３を構成するＭＯＳトランジ
スタのしきい値制御のための不純物が導入されても構わ
ない。さらに、ドレイ領域３２は高濃度の不純物領域で
構成されるため、その抵抗値を低減することができる。

さらに、本発明の第４の実施例について説明する。第９
図は、第４の実施例の固体撮像装置の断面構造図である
。本実施例においてもその特徴点はオーバフロードレイ
ン部のトランジスタ構造にある。すなわち、凹溝２６の
上部表面にはｐ″１不純物領域の制御チャネル３５が形
成される。さらに、この制御チャネル３５に連なる凹溝
２６の側面には低濃度のｎ型不純物領域からなる低濃度
オーバフロードレイン部３２ａが形成される。さらに、
凹溝２６の底部には高濃度のｎ型不純物領域からなる高
濃度オーバフロードレイン領域３２ｂが形成されている
。

凹溝２６の側壁のオーバフロードレイン３２ａは制御チ
ャネル３５の濃度よりも低濃度である必要がある。しか
し、この低濃度のオーバフロードレイン３２ａのみでは
、抵抗値が高く、この領域のみで余剰電荷を伝送するこ
とが困難である。そこで、凹溝２６の底部に形成した高
濃度のオーバフロードレイン部３２ｂを通して余剰電荷
が速やかに掃出される。

このように、本発明の固体撮像装置は、互いに隣接する
光電変換領域間に凹溝を形成し、この凹溝の内部にオー
バフロードレイン部を構成したので、半導体基板表面に
占める光電変換領域の割合を拡大することができる。た
とえば−例として、第１０図、第１１図に示される横型
オーバフロードレイン構造を有する固体撮像装置に比べ
て光電変換領域の受光面が約１．７倍、開口率が約３１
％から５２％に改善される。これにより、固体撮像装置
の感度あるいはダイナミックレンジの向上が図れる。

なお、上記実施例においては、固体撮像装置をｐ型シリ
コン基板を用いた場合について説明したが、これに限定
されることなくｎ型シリコン基板上に構成したものであ
っても構わない。

［発明の効果］ このように、本発明によれば光電変換領域の間に凹溝を
形成し、この凹溝の内部にオーバフロードレイン構造を
構成したので、光電変換領域の受光面を拡大し、固体撮
像装置の開口率が改善され、感度およびダイナミックレ
ンジの向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の第１の実施例による固体撮像装置の
断面構造斜視図である。第２図は、第１図の固体撮像装
置の平面構造図である。第３図は、本発明の第１の実施
例の固体撮像装置の動作を説明するための動作説明図で
ある。第４Ａ図ないし第４Ｇ図は、本発明の第１の実施
例の固体撮像装置の製造工程を順に示した製造工程断面
図である。 第５図は、本発明の第２の実施例による固体撮像装置の
断面構造図である。第６Ａ図、第６Ｂ図、第６Ｃ図、第
６Ｄ図、第６Ｅ図は、第５図に示した固体撮像装置の製
造工程を順に示した製造工程断面図である。また、第７
Ａ図、第７Ｂ図、第７Ｃ図、第７Ｄ図、第７Ｅ図、第７
Ｆ図は、第５図に示す固体撮像装置の他の製造方法を順
に示した製造工程断面図である。第８図は、本発明の第
３の実施例による固体撮像装置の断面構造図である。 第９図は、本発明の第４の実施例による固体撮像装置の
断面構造図である。 第１０図は、従来の固体撮像装置の平面構造図である。 第１１図は、第１０図に示した固体撮像装置の切断線Ａ
−Ａに沿った方向からの断面構造図である。第１２Ａ図
は、第１０図および第１１図に示す従来の固体撮像装置
の動作を説明するための動作説明図である。第１２Ｂ図
は、第１２Ａ図に示す固体撮像装置の動作を説明するた
めのタイミングチャート図である。第１３図は、従来の
他の例を示す固体撮像装置の断面構造図である。 図において、１は感光・垂直電荷転送部、２は水平電荷
転送部、３はオーバフロードレイン部、４は光電変換領
域、５は垂直電荷転送領域、６はｐ型シリコン基板、７
はｎ型不純物領域、１２は読出ゲート、２６は第２の凹
溝、３２はドレイン領域、３３は絶縁膜、３４はゲート
電極、３５はｐ＋不純物領域（チャネル領域）を示して
いる。 なお、図中同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）所定の光量以上の光が光電変換素子に入射した場
   合に生じる余剰電荷を掃出すためのオーバフロードレイ
   ン構造を備えた固体撮像装置であって、主表面を有し、
   その主表面に所定の方向に延びて形成され、かつ互いに
   離隔する両側面とその両側面を連結する底面とを有する
   凹溝を備えた第１導電型の半導体基板と、 前記凹溝の一方の側面側に隣接し、かつ前記凹溝の延び
   る方向に沿って前記半導体基板の主表面に整列して形成
   された複数の第２導電型の第１不純物領域を備えた第１
   光電変換素子列と、 前記凹溝の他方の側面側に隣接し、かつ前記凹溝の延び
   る方向に沿って前記半導体基板の主表面に整列して形成
   された複数の第２導電型の第２不純物領域を備えた第２
   光電変換素子列と、 前記凹溝の両側面に各々独立して形成されたチャネル領
   域と、 前記チャネル領域によって前記第１不純物領域と前記第
   ２不純物領域とから隔てられ、前記凹溝の側面または底
   面のいずれかに接して形成された第２導電型のドレイン
   領域と、 前記凹溝の両側面上および底面上に絶縁膜を介して形成
   されたゲート電極とを備えた、固体撮像装置。
2. （２）所定の光量以上の光が光電変換素子に入射した場
   合に生じる余剰電荷を掃出すためのオーバフロードレイ
   ン構造を備えた固体撮像装置の製造方法であって、 半導体基板の主表面の所定の領域に前記半導体基板と同
   じ第１導電型の高濃度の第１不純物領域を形成する工程
   と、 前記第１不純物領域の表面に素子分離用酸化膜を形成す
   る工程と、 前記素子分離用酸化膜をマスクとして前記半導体基板の
   表面に第２導電型の不純物イオンを導入し、前記光電変
   換素子を構成する第２不純物領域を形成する工程と、 前記半導体基板上の所定の位置の前記素子分離用酸化膜
   を除去する工程と、 前記素子分離用酸化膜が除去された前記第１不純物領域
   内に凹溝を形成する工程と、 前記凹溝の両側面および底面に第２導電型の第３不純物
   領域を形成する工程と、 前記凹溝の両側面上および底面上に絶縁膜を形成する工
   程と、 前記絶縁膜の表面上に導電層を形成する工程とを備えた
   、固体撮像装置の製造方法。