JPH04134864A - 固体撮像装置 - Google Patents
固体撮像装置Info
- Publication number
- JPH04134864A JPH04134864A JP2255064A JP25506490A JPH04134864A JP H04134864 A JPH04134864 A JP H04134864A JP 2255064 A JP2255064 A JP 2255064A JP 25506490 A JP25506490 A JP 25506490A JP H04134864 A JPH04134864 A JP H04134864A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- groove
- ccd
- charge transfer
- vertical
- signal charge
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［発明の目的］
（産業上の利用分野）
本発明は、固体撮像装置に係わり、特に溝内に信号電荷
転送部（ＣＣＤ）を形成した固体撮像装置に関する。
転送部（ＣＣＤ）を形成した固体撮像装置に関する。
（従来の技術）
近年、ＴＶカメラや電子スチルカメラ等の撮像部として
、ＣＣＤを用いた固体撮像装置が開発されている。第４
図はこの種の固体撮像装置として、インタートランスフ
ァー型ＣＣＤイメージセンサ（以下、ＩＴ−ＣＣＤと略
記する）の概略構成を示す平面図である。２次元的に配
置されたフォトダイオード１に隣接して、信号電荷転送
部としての複数本の垂直ＣＣＤ２が縦列方向に配置され
ている。垂直ＣＣＤ２の端部には水平ＣＣＤ３が配置さ
れ、この水平ＣＣＤ３の端部には１〜３と同一チップ上
に増幅器４が設けられている。そして、フォトダイオー
ド１にて光電変換され蓄積された信号電荷は、垂直ＣＣ
Ｄ２により垂直方向に転送されたのち、信号のパラレル
−シリアル変換を行うための水平ＣＣＤ３により水平方
向に転送され、増幅器４を通して出力されるものとなっ
ている。
、ＣＣＤを用いた固体撮像装置が開発されている。第４
図はこの種の固体撮像装置として、インタートランスフ
ァー型ＣＣＤイメージセンサ（以下、ＩＴ−ＣＣＤと略
記する）の概略構成を示す平面図である。２次元的に配
置されたフォトダイオード１に隣接して、信号電荷転送
部としての複数本の垂直ＣＣＤ２が縦列方向に配置され
ている。垂直ＣＣＤ２の端部には水平ＣＣＤ３が配置さ
れ、この水平ＣＣＤ３の端部には１〜３と同一チップ上
に増幅器４が設けられている。そして、フォトダイオー
ド１にて光電変換され蓄積された信号電荷は、垂直ＣＣ
Ｄ２により垂直方向に転送されたのち、信号のパラレル
−シリアル変換を行うための水平ＣＣＤ３により水平方
向に転送され、増幅器４を通して出力されるものとなっ
ている。
ＩＴ−ＣＣＤにおいては、解像度を上げるには画素数を
増やすことが必要であり、感度を向上させるためにはフ
ォトダイオードの有効面積を増加させることか必要であ
る。しかし、有効撮像面積は一定か若しくは更に縮小す
る傾向にある。このため、画素数を増加させると単位画
素面積が小さくなり、単位画素面積に対するフォトダイ
オードの有効面積の比率（開口率）が下かり、感度の低
下を招く。また、フォトダイオードの有効面積を増加さ
せるために、垂直ＣＣＤの占有面積を小さくすると、転
送部の最大電荷転送量が小さくなり、ダイナミックレン
ジが小さくなってしまう。
増やすことが必要であり、感度を向上させるためにはフ
ォトダイオードの有効面積を増加させることか必要であ
る。しかし、有効撮像面積は一定か若しくは更に縮小す
る傾向にある。このため、画素数を増加させると単位画
素面積が小さくなり、単位画素面積に対するフォトダイ
オードの有効面積の比率（開口率）が下かり、感度の低
下を招く。また、フォトダイオードの有効面積を増加さ
せるために、垂直ＣＣＤの占有面積を小さくすると、転
送部の最大電荷転送量が小さくなり、ダイナミックレン
ジが小さくなってしまう。
このようにＩＴ−ＣＣＤにおいては、フォトダイオード
と垂直ＣＣＤが同一平面上に形成されているため、解像
度を上げるための画素数の増加は感度の低下若しくはダ
イナミックレンジの低下を招く。このため、平面方向の
縮小と同時に転送方向の縮小を行い、垂直ＣＣＤの単位
面積当りの最大電荷転送量を大きくしても、画素数の飛
躍的増加が要求される高精細テレビ用の撮像装置に対し
ては、感度の低下と共にダイナミックレンジの低下が起
こる。
と垂直ＣＣＤが同一平面上に形成されているため、解像
度を上げるための画素数の増加は感度の低下若しくはダ
イナミックレンジの低下を招く。このため、平面方向の
縮小と同時に転送方向の縮小を行い、垂直ＣＣＤの単位
面積当りの最大電荷転送量を大きくしても、画素数の飛
躍的増加が要求される高精細テレビ用の撮像装置に対し
ては、感度の低下と共にダイナミックレンジの低下が起
こる。
そこで最近、Ｓｉ基板に溝を掘り、この溝の表面を垂直
ＣＯＤに利用する提案かなされている（ １ＣＣＥ、Ｄ
ｆｇ、Ｔｅｃｈ、ｐａｐｅｒ、ｐｐ１７Ｂ−１７７、Ｊ
ｕｎ１９８９）。しかしながら、この方法ではＳｉ基板
に溝を掘ったことによるダメージが残り、このダメージ
部が電荷を生成する中心となり、暗電流の増加や画像欠
陥の発生を招くという問題かあった。
ＣＯＤに利用する提案かなされている（ １ＣＣＥ、Ｄ
ｆｇ、Ｔｅｃｈ、ｐａｐｅｒ、ｐｐ１７Ｂ−１７７、Ｊ
ｕｎ１９８９）。しかしながら、この方法ではＳｉ基板
に溝を掘ったことによるダメージが残り、このダメージ
部が電荷を生成する中心となり、暗電流の増加や画像欠
陥の発生を招くという問題かあった。
（発明が解決しようとする課題）
このように従来、解像度、感度及びダイナミックレンジ
等の向上のために半導体基板に溝を掘り、この溝の表面
に垂直ＣＣＤを形成する方法では、溝内にダメージが残
り、このダメージ部か暗電流の増加や画像欠陥の発生を
招く要因になる問題があった。
等の向上のために半導体基板に溝を掘り、この溝の表面
に垂直ＣＣＤを形成する方法では、溝内にダメージが残
り、このダメージ部か暗電流の増加や画像欠陥の発生を
招く要因になる問題があった。
本発明は、上記事情を考慮してなされたもので、その目
的とするところは、溝を形成したことによるダメージに
起因する暗電流の増加や画像欠陥の発生を防止すること
ができ、解像度が高く、且つ感度及びダイナミックレン
ジの大きな固体撮像装置を提供することにある。
的とするところは、溝を形成したことによるダメージに
起因する暗電流の増加や画像欠陥の発生を防止すること
ができ、解像度が高く、且つ感度及びダイナミックレン
ジの大きな固体撮像装置を提供することにある。
［発明の構成］
（課題を解決するための手段）
本発明の骨子は、溝の表面全面に信号電荷転送部を形成
するのではなく、溝の側部にのみ信号電荷転送部を形成
することにある。
するのではなく、溝の側部にのみ信号電荷転送部を形成
することにある。
即ち本発明は、半導体基板上に２次元的に配置された光
電変換部と、これらの光電変換部で変換され蓄積された
信号電荷をそれぞれ読出す信号読出し部と、これらの信
号読出し部で読出された信号電荷をそれぞれ一方向に転
送する信号電荷転送部とを備えた固体撮像装置において
、信号電荷転送部の形成予定領域に溝を設け、この溝の
側部に信号電荷転送部を形成し、且っ該溝の底部に素子
分離層を形成するようにしたものである。
電変換部と、これらの光電変換部で変換され蓄積された
信号電荷をそれぞれ読出す信号読出し部と、これらの信
号読出し部で読出された信号電荷をそれぞれ一方向に転
送する信号電荷転送部とを備えた固体撮像装置において
、信号電荷転送部の形成予定領域に溝を設け、この溝の
側部に信号電荷転送部を形成し、且っ該溝の底部に素子
分離層を形成するようにしたものである。
（作用）
本発明によれば、半導体基板に掘った溝に信号電荷転送
部を形成しているので、光電変換部の占有面積を減らす
ことなく信号電荷転送部の占有面積を増加させることが
でき、解像度の向上と共に、感度及びダイナミックレン
ジの向上をはかることが可能となる。これに加えて本発
明では、溝の底部を素子分離層としており、溝の側部に
のみ信号電荷転送部を形成しているので、暗電流の増加
や画像欠陥の発生を未然に防止することが可能となる。
部を形成しているので、光電変換部の占有面積を減らす
ことなく信号電荷転送部の占有面積を増加させることが
でき、解像度の向上と共に、感度及びダイナミックレン
ジの向上をはかることが可能となる。これに加えて本発
明では、溝の底部を素子分離層としており、溝の側部に
のみ信号電荷転送部を形成しているので、暗電流の増加
や画像欠陥の発生を未然に防止することが可能となる。
なお、暗電流の増加や画像欠陥の発生を防止できる理由
は次の通りである。即ち、溝の形成は一般に粒子による
衝撃を利用したドライエツチングで行われ、このエツチ
ング時に溝の底部にダメージが発生する。従って、溝の
側部のみに信号電荷転送部を形成することにより、信号
電荷転送部をダメージ部から離すことができる。
は次の通りである。即ち、溝の形成は一般に粒子による
衝撃を利用したドライエツチングで行われ、このエツチ
ング時に溝の底部にダメージが発生する。従って、溝の
側部のみに信号電荷転送部を形成することにより、信号
電荷転送部をダメージ部から離すことができる。
さらに、溝の底部を信号電荷転送部とは逆導電型の素子
分離層とすれば、溝形成時に生じたダメージ部からの電
荷は信号電荷転送部に流入しなくなるのである。
分離層とすれば、溝形成時に生じたダメージ部からの電
荷は信号電荷転送部に流入しなくなるのである。
（実施例）
以下、本発明の詳細を図示の実施例によって説明する。
第１図は、本発明の一実施例に係わるＩＴ−ＣＣＤの１
画素構成を示す断面図である。図中１０はｐ型Ｓｉ基板
であり、この基板１０の上にはｐウェル１１が形成され
ている。ｐウェル１１の表面にはｎ“層からなるフォト
ダイオード（光電変換部）１２がマトリックス状に形成
されている。フォトダイオード１２間には縦列方向の溝
１３が設けられ、溝１３の側面にｎ層からなる垂直ＣＣ
Ｄ （信号電荷転送部）１４（１４ａ、１４ｂ、１４ｃ
）が形成されている。垂直ＣＣＤ１４の外側は、ｐ＋
層からなる画素分離層１５で囲まれており、また溝１３
の底部では垂直ＣＣＤ１４のｎ−層はなく、画素分離層
１５のｐ＋層のみとなっている。また、垂直ＣＣＤ１４
の上には、ゲート酸化膜１６を介して第１の転送電極１
７、転送電極１７の一部からなる読出しゲート１８、さ
らに後述する第２の転送電極１９が設けられている。
画素構成を示す断面図である。図中１０はｐ型Ｓｉ基板
であり、この基板１０の上にはｐウェル１１が形成され
ている。ｐウェル１１の表面にはｎ“層からなるフォト
ダイオード（光電変換部）１２がマトリックス状に形成
されている。フォトダイオード１２間には縦列方向の溝
１３が設けられ、溝１３の側面にｎ層からなる垂直ＣＣ
Ｄ （信号電荷転送部）１４（１４ａ、１４ｂ、１４ｃ
）が形成されている。垂直ＣＣＤ１４の外側は、ｐ＋
層からなる画素分離層１５で囲まれており、また溝１３
の底部では垂直ＣＣＤ１４のｎ−層はなく、画素分離層
１５のｐ＋層のみとなっている。また、垂直ＣＣＤ１４
の上には、ゲート酸化膜１６を介して第１の転送電極１
７、転送電極１７の一部からなる読出しゲート１８、さ
らに後述する第２の転送電極１９が設けられている。
第２図は上記ＩＴ−ＣＣＤの４画素構成を模式的に示す
平面図である。垂直ＣＣＤ１４の上には、第１の転送電
極１７ （１７＋ 、 １７２ 、１７３ 。
平面図である。垂直ＣＣＤ１４の上には、第１の転送電
極１７ （１７＋ 、 １７２ 、１７３ 。
１７４）と、第２の転送電極１９ （１９，、１９□。
１９３ 、１９４ ）とが交互に形成されている。そし
て、フォトダイオード１２□、１２３は読出しゲート１
８．．１８３を介して垂直ＣＣＤ１４ｂに接続され、フ
ォトダイオード１２□、１２４は読出しゲート１８２．
１８４を介して垂直ＣＣＤ１４．に接続されている。な
お、第１図及び第２図では本実施例の要部のみを示した
が、本実施例に係わるＩＴ−ＣＣＤは前記第４図と同様
に、フォトダイオード１２がマトリックス状に配列され
、垂直ＣＣＤ１４が縦列方向に複数本配列され、さらに
水平ＣＣＤ及び増幅器等が設けられるものとなっている
。
て、フォトダイオード１２□、１２３は読出しゲート１
８．．１８３を介して垂直ＣＣＤ１４ｂに接続され、フ
ォトダイオード１２□、１２４は読出しゲート１８２．
１８４を介して垂直ＣＣＤ１４．に接続されている。な
お、第１図及び第２図では本実施例の要部のみを示した
が、本実施例に係わるＩＴ−ＣＣＤは前記第４図と同様
に、フォトダイオード１２がマトリックス状に配列され
、垂直ＣＣＤ１４が縦列方向に複数本配列され、さらに
水平ＣＣＤ及び増幅器等が設けられるものとなっている
。
このような構成において、フォトダイオード１２で生成
された信号電荷は、読出しゲート１８を介して垂直ＣＣ
Ｄ１４に転送される。第２図の場合、フォトダイオード
１２．．１２．で生成された信号電荷は垂直ＣＣＤ１４
ｂに転送され、またフォトダイオード１２２，１２４で
生成された信号電荷は垂直ＣＣＤ１４ａに転送される。
された信号電荷は、読出しゲート１８を介して垂直ＣＣ
Ｄ１４に転送される。第２図の場合、フォトダイオード
１２．．１２．で生成された信号電荷は垂直ＣＣＤ１４
ｂに転送され、またフォトダイオード１２２，１２４で
生成された信号電荷は垂直ＣＣＤ１４ａに転送される。
そして、これらの信号電荷はそれぞれのＣＣＤ１４によ
り紙面上下方向に転送され、最終的には水平ＣＣＤに転
送されて出力されることになる。・ ここで、従来のＩＴ−ＣＣＤではフォトダイオード２つ
を通常垂直ＣＣＤ内で加算して転送し、且つフィールド
毎に加算の組を変えることにより解像度劣化を防止して
いるフィールド蓄積方式が採用されている。しかし、フ
ィールド蓄積方式でも垂直方向の解像度劣化が問題とな
っている。本実施例では、１列のフォトダイオド群に２
つの垂直ＣＣＤを対応させることにより、全フォトダイ
オードからの信号を独立で読出せることが可能となり、
このような問題をも解決することが可能となっている。
り紙面上下方向に転送され、最終的には水平ＣＣＤに転
送されて出力されることになる。・ ここで、従来のＩＴ−ＣＣＤではフォトダイオード２つ
を通常垂直ＣＣＤ内で加算して転送し、且つフィールド
毎に加算の組を変えることにより解像度劣化を防止して
いるフィールド蓄積方式が採用されている。しかし、フ
ィールド蓄積方式でも垂直方向の解像度劣化が問題とな
っている。本実施例では、１列のフォトダイオド群に２
つの垂直ＣＣＤを対応させることにより、全フォトダイ
オードからの信号を独立で読出せることが可能となり、
このような問題をも解決することが可能となっている。
このように本実施例によれば、Ｓｉ基板１０に掘った溝
１３内に垂直ＣＣＤ１４を形成しているので、フォトダ
イオード１２の占有面積を減らすことなく垂直ＣＣＤ１
４の占有面積を増加させることができる。このため、解
像度の向上と共に、感度及びダイナミックレンジの向上
をはかることが可能となる。これに加えて、溝１３の側
面のみに垂直ＣＣＤ１４を形成し、且つ溝１３の底部に
は画素分離層１５を形成しているので、溝形成時に生じ
たダメージ部からの電荷が垂直ＣＣＤ１４に流入するこ
とを避けることができる。このため、暗電流の増加や画
像欠陥の発生を未然に防止することが可能となる。
１３内に垂直ＣＣＤ１４を形成しているので、フォトダ
イオード１２の占有面積を減らすことなく垂直ＣＣＤ１
４の占有面積を増加させることができる。このため、解
像度の向上と共に、感度及びダイナミックレンジの向上
をはかることが可能となる。これに加えて、溝１３の側
面のみに垂直ＣＣＤ１４を形成し、且つ溝１３の底部に
は画素分離層１５を形成しているので、溝形成時に生じ
たダメージ部からの電荷が垂直ＣＣＤ１４に流入するこ
とを避けることができる。このため、暗電流の増加や画
像欠陥の発生を未然に防止することが可能となる。
また本実施例では、−列のフォトダイオード群に２つの
垂直ＣＣＤを設けているので、全画素独立に信号電荷を
読出すことができ、垂直方向の解像度を改善できる利点
もある。また、ドライエツチングにより形成した満１３
のエツジは一般に角張ったものとなる。この部分に垂直
ＣＣＤを設けると、ゲート酸化膜が薄くなりＣＣＤの動
作に悪影響が生じる。本実施例では、溝１３の側面のみ
に垂直ＣＣＤを設けているので、溝１３の底部エツジに
おける問題は生しない。また、上部エツジにおける問題
は、エツジを丸め酸化する等の処理により避けることが
できる。例えば、８００℃の０２十ＮＦ３混合ガス雰囲
気中で酸化することにより酸化膜が均一に形成される。
垂直ＣＣＤを設けているので、全画素独立に信号電荷を
読出すことができ、垂直方向の解像度を改善できる利点
もある。また、ドライエツチングにより形成した満１３
のエツジは一般に角張ったものとなる。この部分に垂直
ＣＣＤを設けると、ゲート酸化膜が薄くなりＣＣＤの動
作に悪影響が生じる。本実施例では、溝１３の側面のみ
に垂直ＣＣＤを設けているので、溝１３の底部エツジに
おける問題は生しない。また、上部エツジにおける問題
は、エツジを丸め酸化する等の処理により避けることが
できる。例えば、８００℃の０２十ＮＦ３混合ガス雰囲
気中で酸化することにより酸化膜が均一に形成される。
なお、本発明は上述した実施例に限定されるものではな
い。実施例では、第３図（ａ）に示すように一列のフォ
トダイオード群に２つの信号電荷転送部を設けたか、同
図（ｂ）に示すように一列のフォトダイオード群に１つ
の信号電荷転送部を設けるようにしてもよい。この場合
、溝の数が少なくて済むことになる。また、実施例では
画素分離を高濃度不純物層で行ったが、この代わりにフ
ィールド酸化膜を用いるようにしてもよい。その他、本
発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々変形して実施する
ことができる。
い。実施例では、第３図（ａ）に示すように一列のフォ
トダイオード群に２つの信号電荷転送部を設けたか、同
図（ｂ）に示すように一列のフォトダイオード群に１つ
の信号電荷転送部を設けるようにしてもよい。この場合
、溝の数が少なくて済むことになる。また、実施例では
画素分離を高濃度不純物層で行ったが、この代わりにフ
ィールド酸化膜を用いるようにしてもよい。その他、本
発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々変形して実施する
ことができる。
［発明の効果］
以上詳述したように本発明によれば、溝の表面全面に信
号電荷転送部を形成するのではなく、溝の側部にのみ信
号電荷転送部を形成しているので、溝を形成したことに
よるダメージに起因する暗電流の増加や画像欠陥の発生
を防止することができ、解像度が高く、且つ感度及びダ
イナミックレンジの大きな固体撮像装置を実現すること
が可能となる。
号電荷転送部を形成するのではなく、溝の側部にのみ信
号電荷転送部を形成しているので、溝を形成したことに
よるダメージに起因する暗電流の増加や画像欠陥の発生
を防止することができ、解像度が高く、且つ感度及びダ
イナミックレンジの大きな固体撮像装置を実現すること
が可能となる。
第１図は本発明の一実施例に係わるＩＴＣＣＤの１画素
構成を示す断面図、第２図は上記ＪＴ−ＣＣＤの複数画
素構成を示す平面図、第３図は本発明の詳細な説明する
ための平面図、第４図は従来の固体撮像装置の概略構成
を示す平面図である。 １０・・・ｐ型Ｓ１基板、 １１・・・ｐウェル、 １２・・・ｎ＋型フォトダイオード、 １３・・・溝、 １４ ・ｎ−型垂直ＣＣＤ。 １５・・・ｐ＋型画素分離層、 １６・・・ゲート酸化膜、 １７・・第１の転送電極、 １８・・・読出しゲート、 １９・・・第２の転送電極。 出願人代理人 弁理士 鈴 江 武 彦（ａ） （ｂ） １１３図 ？ 第４図
構成を示す断面図、第２図は上記ＪＴ−ＣＣＤの複数画
素構成を示す平面図、第３図は本発明の詳細な説明する
ための平面図、第４図は従来の固体撮像装置の概略構成
を示す平面図である。 １０・・・ｐ型Ｓ１基板、 １１・・・ｐウェル、 １２・・・ｎ＋型フォトダイオード、 １３・・・溝、 １４ ・ｎ−型垂直ＣＣＤ。 １５・・・ｐ＋型画素分離層、 １６・・・ゲート酸化膜、 １７・・第１の転送電極、 １８・・・読出しゲート、 １９・・・第２の転送電極。 出願人代理人 弁理士 鈴 江 武 彦（ａ） （ｂ） １１３図 ？ 第４図
Claims (1)
- 半導体基板上に２次元的に配置された光電変換部と、
これらの光電変換部で変換され蓄積された信号電荷をそ
れぞれ読出す信号読出し部と、これらの信号読出し部で
読出された信号電荷をそれぞれ一方向に転送する信号電
荷転送部とを備えた固体撮像装置において、前記信号電
荷転送部の形成予定領域に溝を設け、この溝の側部に前
記信号電荷転送部を形成し、且つ該溝の底部に素子分離
層を形成してなることを特徴とする固体撮像装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2255064A JPH04134864A (ja) | 1990-09-27 | 1990-09-27 | 固体撮像装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2255064A JPH04134864A (ja) | 1990-09-27 | 1990-09-27 | 固体撮像装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04134864A true JPH04134864A (ja) | 1992-05-08 |
Family
ID=17273643
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2255064A Pending JPH04134864A (ja) | 1990-09-27 | 1990-09-27 | 固体撮像装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04134864A (ja) |
-
1990
- 1990-09-27 JP JP2255064A patent/JPH04134864A/ja active Pending
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