JPH03250765A - 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】 （イ）産業上の利用分野 本発明は、ＣＣＤ固体撮像素子に係り、特に暗電流低減
のための基板の構造に関する。

（ロ）従来の技術 ＣＣＤ固体撮像素子を形成するＳｉ（シリコン）基板に
は、Ｐ塑成いはＮ型が用いられ、基板のタイプに依り素
子構造も異なる。Ｐ型基板を用いる場合、基板の一面に
Ｎ型の拡散領域を設け、この拡散領域が情報電荷の蓄積
転送チャネルとして用いられる。この拡散領域は、ＬＯ
ＧＯ９等のチャネル分離領域に依り区画されており、こ
のチャネル分離領域内に拡散領域から漏れ出す過剰な情
報電荷を受けるオーバーフロードレインが形成される。

一方、Ｎ型基板を用いる場合、基板の一面にＰ型の拡散
領域、所謂Ｐ−Ｗｅｌｌ領域を形成した後に、このＰ−
Ｗｅｌｌ領域内に蓄積転送チャネルとなるＮ型拡散領域
が形成される。このようにＮ型基板を用いる場合には、
拡散領域内の過剰な情報電荷をＮ型基板側にυ１出する
縦型オーバーフロードレイン構造となるために、拡散領
域を区画するチヘ・ネル分離領域内にオーバーフ「１−
Ｆレインを形成する必要がなく、微細化、即ち画素の高
密度化に有効であり、今後の発展が期待される。しかし
ながら、Ｐ型基板を用いたＣＣＤに於いても、Ｎ型基板
を用いた場合に比して赤外線領域で感度が高く、赤外線
カメラや高感度カメラ等の特定の用途には広く利用され
ている。

第３図はＰ型基板を用いたＣＣＤを示す図で、同図（ａ
）はフレームトランスファ型の撮像部の平面図、同図（
ｂ）はそのＸ−Ｙ断面図である。

Ｐ型のＳｉ基板（１０）の−主面には、チャネル分離領
域（１）で区画されるＮ型の拡散領域（２）（断面図で
省略しである）が互いに平行に配列され、埋込みチャネ
ル構造を成している。またＳｉ基板（１０）上には、拡
散領域（２）と交差し、複数の転送電極（３）がＳｉｎ
、膜〈４）を介して配列形成される。この転送電極（３
）は、一部が重なり合う２層構造を成しており、このう
ち上層側はチャネル分離領域（１）上でその幅が狭く形
成される。そして、転送電極（３）に、多相、例えば４
相の転送りロック≠、〜≠４が印加されてＳｉ基板（１
０）内を情報電荷が転送される。

このようなＣＣＤに於いては、Ｓｉ基板（１０）の表面
近傍に結晶欠陥が存在すると、Ｓｉ基板（１０）中を転
送される情報電荷が結晶欠陥にトラップされて転送効率
が低下するため、Ｓｉ基板（１０）表面にはエピタキシ
ャル層（１２）が形成きれて結晶欠陥の低減が図られて
いる。即ち、Ｓｉ基板（１０）は、Ｂ（ボロン）等のＰ
型不純物を含むベース領域（１１）とこのベース領域（
１１）上に積層形成されたＰ型のエピタキシャル層（１
２）からなり、エピタキシャル層（１２〉内に転送チャ
ネルが形成されるように構成きれている。このエピタキ
シャル層（１２）は、ベース領域（１１）と同程度の不
純物濃度を有しており、抵抗率は１０〜２０Ω−■程度
に設定される。

また、製造工程でＳｉ基板（１０）表面に付着するＮａ
（ナトリウム）等のアルカリ金属に依る転送チルネルへ
の影響を低減するために、Ｓｉ基板（１０）にはＩＧ（
イントリンシックゲッタリング）処理が旅される。この
ＩＧ処理は、Ｓｉ基板（１０）内部に存在する過飽和酸
素を利用してＳｉ基板（１０）内部に偏析領域を形成す
るもので、Ｓｉ基板（１０）を高温に加熱して表面近傍
の酸素を基板外に拡散させた後に内部の酸素を析出許せ
ている。このようなＩＧ処理に依れば、Ｓｉ基板（１０
）の表面近傍が酸素の析出や結晶欠陥のない領域となり
、Ｓｉ基板（１０）内部に不純物を捕捉する領域が形成
される。

（ハ）発明が解決しようとする課題 ところで、小型化が図られている最近のビデオカメラに
於いては、装置の筐体内に極めて多くの回路素子が高密
度に搭載されているために、内部温度の上昇が問題とな
っている。特にＣＣＤは、周辺温度が高くなると暗電流
の増大やノイズの発生等を招くといった問題を有してい
る。このようなノイズのひとつとして、主に高温時に発
生する微小な白点があげられる。このような白点はｃｃ
Ｄの駆動方法の工夫や、信号処理の段階での映像信号の
補正に依って除去することは困難であり、ＣＣＤ自体の
対策が望まれる。

そこで本発明は、高温時に於ける微小白点の発生を抑圧
できるＣＣＤ固体撮像素子の提供を目的とする。

（ニ）課題を解決するための手段 本発明は上述の課題を解決するためになされたもので、
半導体基板の一主面にチャネル分離領域で区画されたチ
ャネル領域が形成され、このチャネル領域上に複数の転
送電極が配列形成されるＣＣＤ固体撮像素子に於いて、
第１の特徴とするところは、上記半導体基板が、−導電
型のベース領域と、このベース領域上に積Ｍきれ１Ω−
ｍ以下の抵抗率を有する一導電型の第１のエピタキシャ
ル層と、この第１のエピタキシャル層上に積層され上記
ベース領域と同程度の抵抗率を有する一導電型の第１の
エピタキシャル層と、からなり、この第２のエピタキシ
ャル層内に上記チャネル領域が形成されることにある。

また第２の特徴とするところは、上記半導体基板が、−
導電型のベース領域と、このベース領域の一面に一導電
型の不純物が注入されて１Ω−ｍ以下の抵抗率を有する
拡散層と、この拡散層上に積層され上記ベース領域と同
程度の抵抗率を有するエピタキシャル層と、からなり、
このエピタキシャル層内に上記チャネル領域が形成され
ることにある。

そして第３の特徴とするところは、上記半導体基板が、
１Ω−ｍ以下の抵抗率を有する一導電型のベース領域と
、このベース領域上に積層されベース領域より高い抵抗
率を有する一導電型のエピタキシャル層と、からなり、
このエピタキシＡ・ル層内に上記チャネル領域が形成さ
れることにある。

く本）作　　用 本発明に依れば、微小白点の原因となる結晶欠陥を発生
させる重金属等の不純物が、抵抗率の低減のために多量
に含まれる不純物と複合体を形成し、この複合体が半導
体基板内に偏析される。

従って、活性領域に含まれる鉄、銅等の重金属が除去き
れて結晶欠陥が減少し、微小白点の発生が抑圧される。

（へ）実施例 本発明の実施例を図面に従って説明する。

第１図は本発明固体撮像素子の要部断面図であり、第３
図と同一部分が示しである。この図に於いて、電極構造
は第３図と同一で、同一部分には同一符号を付してあり
、また、チャネルストップ領域及び埋込みチャネル構造
を成すＮ型の拡散領域についても第３図と同一構成とな
っている。

本発明の特徴とするところは、Ｓｉ基板（２０）のＰ型
のベース領域（２１）とエピタキシャル層（２３）との
間にＰ＋型のエピタキシャル層（２２）を形成すること
にある。即ち、Ｐ型の不純物を含むベース領域（２１）
上＜７＝このベース領域（２１）よりＰ型の不純物、例
えばＢを高濃度に含んだエピタキシャル層（２２）を積
層した後に、転送チャネルの形成きれるエピタキシャル
層（２３）が再度形成される。ベース領域（２１）上の
エピタキシャルＪ’１ｉ（２２）は、ベース領域＜２１
〉及び転送チヘ・ネルの形成されるエピタキシャル層（
２３）より、Ｐ型の不純物の濃度が一桁程度高く形成さ
れ、抵抗率は１Ω−ｍ以下に設定される。

ベース領域（２Ｉ）及びエピタキシャル層（２３）の抵
抗率に一ついては、第３図と同一の１０〜２０Ω−σ程
度である。

この上うなＳｉ基板（２０）に於いては、エピタキシャ
ル層（２２）内に多量に含まれているＢがＳｉ基板（２
０〉内に混入しているＦｅ、　Ｃｕ等の重金属と複合体
を形成し、重金属が活性領域外にυ１除きれる。このた
め、活性領域の結晶欠陥が減少し、微）」＼白点の発生
が抑圧される。従って、エピタキシャル層（２１）内の
Ｂの濃度が高いほど、即ちエピタキシャル層（２１）の
抵抗率は低いほど微小山点の発生を抑圧する効果は大き
くなる。

また、本実施例に於いては、ベース領域（２１）上にＰ
１型のエピタキシトル層り２２）を積層する場合を例示
したが、ベース領域（２１）にＢ等のＰ型不純物を注入
拡散することで、ベース領域（２１）の表面近傍に高濃
度のＰ＋型拡散層を形成した後に、転送チャネルの形成
されるエピタキシャル層（２３〉を積層しても良い、こ
の場合、Ｐ＋型拡散層がＰ＋型のエピタキシャル層（２
２）と同様に作用する。

第２図は、本発明の他の実施例を示す断面図である。こ
の図に於いても、第３図と同一部分を示しである。

ここでＳｉ基板（３０）は、高濃度にＰ型不純物を含む
ベース領域（３１）及びベース領域（３１）よりＰ型の
不純物濃度が低いエピタキシャル層（３２）からなり、
このエピタキシャル層（３２）上に転送電極（３）が配
列形成される。即ち、１Ω−印以下の抵抗率を有するベ
ース領域（３１）上に１０〜２０Ω−σ程度の抵抗率を
有するエピタキシャル領域（３２）を積層してＳｉ基板
（３０）が形成きれている。従って、ベース領域（３１
）自体が第１図のＰ＋型のエピタキシャル領域（２２）
と同様に作用し、重金属が除去される。従って、このよ
うなＳｉ基板＜３１）に於いても、活性領域となるエピ
タキシャル層（３２）内（７）　重金属が排除されて結
晶欠陥が減少し、微小山点の発生が抑圧される。

尚、本実施例に於いては、フレームトランスファ型のＣ
ＣＤ固体撮像素子について示しであるが、ＣＣＤの方式
に拘わらず、インターライン型等に於いても上述の如き
Ｓｉ基板（２０）　、　（３０）を採用すれば、微細白
点の発生の抑圧が図れる。

（ト）発明の効果 本発明に依れば、活性領域の結晶欠陥が低減されるため
に微小白点の発生が抑圧される。従って、周辺温度が高
くなっても安定して良好な映像信号を得ることができ、
ビデオカメラの小型化に依る回路素子の高密度実装に有
効なＣＣＤ固体撮像素子を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明固体撮像素子の一実施例を示す断面図、
第２図は他の実施例を示す断面図、第３図は従来の固体
撮像素子を示す平面図及び断面図である。 図 図 １　・そイ才１し→島伎卆拳幻へ。 ２・搭賽Ｑ＠竺 ２０：　Ｓｉ　：ｌ各づ口ｉ ｚｊ：へ°１−ス斗１りＶ Ｈｏ：　’：ｉ＄嗜 へ”−ス卆Ｉ煩” ２　　　工ｒ”７身ち−レノ− ３ｏ　二　Ｓ４二ｆｆ ３１、　　べ・−又命シ坊′ ３２；　１ピ７ヤーｆル眉 第 図（ａ）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）半導体基板の一主面にチャネル分離領域で区画さ
   れたチャネル領域が形成され、このチャネル領域上に複
   数の転送電極が配列形成されるＣＣＤ固体撮像素子に於
   いて、 上記半導体基板が、 一導電型のベース領域と、 このベース領域上に積層され１Ω−ｃｍ以下の抵抗率を
   有する一導電型の第１のエピタキシャル層と、 この第１のエピタキシャル層上に積層され上記ベース領
   域と同程度の抵抗率を有する一導電型の第２のエピタキ
   シャル層と、 からなり、この第２のエピタキシャル層内に上記チャネ
   ル領域が形成されることを特徴とする固体撮像素子。
2. （２）半導体基板の一主面にチャネル分離領域で区画さ
   れたチャネル領域が形成され、このチャネル領域上に複
   数の転送電極が配列形成されるＣＣＤ固体撮像素子に於
   いて、 上記半導体基板が、 一導電型のベース領域と、 このベース領域の一面に一導電型の不純物が注入され１
   Ω−ｃｍ以下の抵抗率を有する拡散層と、この拡散層上
   に積層され上記ベース領域と同程度の抵抗率を有する一
   導電型のエピタキシャル層と、 からなり、このエピタキシャル層内に上記チャネル領域
   が形成されることを特徴とする固体撮像素子。
3. （３）半導体基板の一主面にチャネル分離領域で区画さ
   れたチャネル領域が形成され、このチャネル領域上に複
   数の転送電極が配列形成されるＣＣＤ固体撮像素子に於
   いて、 上記半導体基板が、 １Ω−ｃｍ以下の抵抗率を有する一導電型のベース領域
   と、 このベース領域上に積層されベース領域より高い抵抗率
   を有する一導電型のエピタキシャル層と、からなり、こ
   のエピタキシャル層内に上記チャネル領域が形成される
   ことを特徴とする固体撮像素子。