JPH0424870B2 - - Google Patents

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JPH0424870B2
JPH0424870B2 JP57008443A JP844382A JPH0424870B2 JP H0424870 B2 JPH0424870 B2 JP H0424870B2 JP 57008443 A JP57008443 A JP 57008443A JP 844382 A JP844382 A JP 844382A JP H0424870 B2 JPH0424870 B2 JP H0424870B2
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JP
Japan
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imaging device
solid
state imaging
semiconductor layer
semiconductor substrate
Prior art date
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JP57008443A
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English (en)
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JPS58125970A (ja
Inventor
Shinichi Teranishi
Hidetsugu Oda
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NEC Corp
Original Assignee
Nippon Electric Co Ltd
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Publication date
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Granted legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10FINORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
    • H10F39/00Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one element covered by group H10F30/00, e.g. radiation detectors comprising photodiode arrays
    • H10F39/10Integrated devices
    • H10F39/12Image sensors
    • H10F39/18Complementary metal-oxide-semiconductor [CMOS] image sensors; Photodiode array image sensors

Landscapes

  • Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は固体撮像装置に関する。
固体撮像装置のプルーミング防止法が各種提案
されているが、ウエル上に固体撮像装置を形成す
る方法は有力である。
第1図はウエル上に形成したインターライン転
送方式固体撮像装置の平面模式図、第2図は第1
図における−線に沿う部分的断面図である。
nチヤネル型の場合について説明するが、pチヤ
ネル型の場合についても同様である。n型半導体
基板1にPウエル2が設けられている。このPウ
エル2とPn接合し、入射光による信号電荷を蓄
積する蓄積領域3が多数個複数列に配列形成され
ている。蓄積領域3の各列ごとに近接し対応して
垂直CCDレジスタ4が形成されている。垂直
CCDレジスタ4はn型の埋め込み層5を有し、
埋め込み層5の表面には酸化膜6を介して垂直
CCD電極7が設けられている。蓄積領域3と垂
直CCDレジスタ4との間にはトランジスフアゲ
ート8が設けられている。垂直CCDレジスタ4
の一方の端部は水平CCDレジスタ9に接続され
ており、この水平CCDレジスタ9の一方の端部
は出力部10に接続されている。光電変換を行う
蓄積領域3以外の部分はアルミニウム11によつ
て光遮蔽されている。また蓄積領域と蓄積領域と
の間や蓄積領域と隣の垂直CCDレジスタとの間
には濃度の高いp型のチヤネルストツプ領域12
が形成されている。
この固体撮像装置は蓄積領域3で入射光量に応
じて蓄積した信号電荷を、トランスフアゲート8
を介してそれぞれ対応する垂直CCDレジスタ4
へ転送する。垂直CCDレジスタ4へ信号電荷を
転送した後、トランスフアゲート8が閉じられ、
蓄積領域3は次の周期の信号電荷を蓄積する。他
方、垂直CCDレジスタ4へ転送された信号電荷
は並列に垂直方向に転送され、各垂直CCDレジ
スタ4の一水平ライン毎に、水平CCDレジスタ
9に転送される。水平CCDレジスタ9へ送られ
た電荷は次に垂直CCDレジスタ4から信号電荷
が転送されて来る水平方向に信号電荷を転送し、
出力部10から信号として外部に取り出される。
次にこの固体撮像装置におけるブルーミングの
抑制について述べる。第3図は第2図における
−線に沿う電位分布図である。横軸は深さ方向
であり、表面より蓄積領域3、Pウエル2、n型
半導体基板1である。縦軸は下向きに電位が取つ
てある。電位の基準をPウエル2の中性領域とし
た。n型半導体基板1に正の電位VSUBを印加し、
蓄積領域3直下のPウエル2を空乏化させる。こ
のときの電位分布を示したのが第3図である。蓄
積領域3とn型半導体基板との間にはVBボレト
の電位障壁ができる。蓄積領域3の周囲と電位障
壁の大きさをVBボルトより小さくしておく。す
ると蓄積領域3の信号電荷の最大蓄積電荷量は
VBによつて制限される。強い光が入射し、最大
蓄積電荷量よりも大きな信号電荷が発生した場
合、余剰の電荷は電位障壁VBを越えてn型半導
体基板1への移動する。このために、この固体撮
像装置では強い光が入射しても、他の絵素の蓄積
領域や垂直CCDレジスタへ流出せず、ブルーミ
ング現象は発生しない。
半導体基板としては一般にはGZ法で育成した
結晶が用いられる。しかしCZ法では半導体基板
面内で不純物分布が一様ではなく、スワール状に
濃淡があり、このばらつきは10〜20%にも達する
と言われている。このような不純物濃度ばらつき
を有する半導体基板上に上記の固体撮像装置を形
成すると、蓄積領域3の信号電荷の最大蓄積電荷
量を決めるVBがばらつく。蓄積領域3、Pウエ
ル2、n型半導体基板1のうちでもつとも不純物
濃度が小さいn型半導体基板1の不純物濃度の不
均一性がもつともVBのばらつきに影響する。こ
の最大蓄積電荷量のばらつきは飽和光量程度の一
様光を入射した時に著しく現われ、見苦しい再生
画像になるという欠点があつた。
この発明の目的は上記の欠点を無くし、最大蓄
積電荷量のばらつきをなくした固体撮像装置を提
供することにある。
この発明によれば半導体基板上に該半導体基板
と同一導電型からなる半導体層を形成し、該半導
体層内に該半導体層と異なる導電型からなるウエ
ルを該ウエルの底部が前記半導体基板と半導体層
との界面に達しないように形成し、該ウエル領域
内に撮像デバイスを形成する固体撮像装置の製造
方法において、該半導体層をエピタキシヤル成長
法、または、イオン注入法で形成することを特徴
とする固体撮像装置の製造方法、が得られる。
以下この発明の実施例にもとづいて説明する。
この発明の一実施例を固体撮像装置の平面模式
図は第1図の同様である。第4図は第1図の−
線に沿う部分的断面図である。同図において第
2図の同一番号のものは同一構成要素を示す。n
型半導体基板1上にエピタキシヤル成長法により
n型の半導体層13が形成されている。この半導
体層13上にPウエル2が設けられている。Pウ
エル2上の構成要素は従来例と同様である。半導
体層13の不純物濃度はn型半導体基板1の不純
物濃度に比較して大きく小さくしても等しくても
よい。Pウエル2と半導体層13とのPn接合の
半導体層13側へ伸びた空乏層の厚よりも半導体
層13の厚さを大きくする。この一実施例の固体
撮像装置の撮像動作は従来例と同様である。一般
にエピタキシヤル成長された半導体層は不純物濃
度が均一なものが得られる。このために第3図に
示したVBのばらつきはなくなり、蓄積領域3の
信号電荷の最大蓄積電荷量のばらつきもなくな
り、良好な再生画像が得られる。
この発明の第2の実施例の固体撮像装置は第1
図、第4図と同様の構成である。ただしn型の半
導体層13をイオン注入法によつて形成する。半
導体層13の不純物濃度はn型半導体基板1の不
純物濃度より1桁以上大きくする。半導体層13
にはともとn型半導体基板に含まれていた不純物
とイオン注入された不純物との両方が存在する。
前者の不純物の濃度はばらつきが10〜20%ある
が、後者の不純物の濃度のばらつきは小さく押さ
えられる。そこで後者の不純物濃度を前者の不純
物濃度の例えば10倍にすると、半導体層13の不
純物濃度のばらつきは1〜2%と小さくなる。こ
のために蓄積領域3の最大蓄積電荷量のばらつき
が押さえられ、良好な再生画像が得られる。
この発明の第3の実施例の固体撮像装置の平面
模式図は第1図と同様である。第5図は第1図の
−線に沿う部分的断面図である。同図におい
て第2図と同一番号のものは同一構成要素を示
す。n型半導体基板1上にエピタキシヤル成長法
によりn型の半導体層13が形成されている。こ
の半導体層13上にPウエル2が設けられてい
る。このPウエル2は蓄積領域3の直下では浅く
ブルーミングが制御しやすくし、垂直CCDレジ
スタの直下では深く垂直CCDレジスタの転送可
能電荷量が大きくなるようになつている。この固
体撮像装置においても第1の実施例のものと同様
にこの発明の効果がある。
第6図、第7図は本発明の第4の実施例を説明
するためのもので、37は半導体基板1とP−n
接合を形成してなる蓄積領域、38は垂直読み出
し用のスイツチMOSトランジスタで形成されて
いる。垂直スイツチMOSトランジスタ38のゲ
ート48は、一行毎垂直遅延パルスを発生する垂
直シフトレジスタ40のタツプ41に共通接続さ
れている。また各垂直スイツチMOSトランジス
タ38のドレイン50は垂直方向に配設された素
子が垂直信号読み出し線39で共通接続されてい
る。42は水平切換MOSトランジスタで、各ゲ
ートは水平シフトレジスタ43の各タツプ44に
接続される。
第6図、第7図に示す固体撮像装置は通称
MOS型センサと呼ばれる固体撮像装置でその動
作は、蓄積領域37で蓄えられた光情報信号は、
垂直シフトレジスタ40の任意のタツプ41がハ
イレベルになるとこのタツプ41に接続される行
の垂直スイツチMOSトランジスタ38が同時に
導通状態となり信号電荷はそれぞれ対応する垂直
読み出し線39に読み出される。この信号電荷
は、水平シフトレジスタ43からの各タツプ出力
44により水平スイツチMOSトランジスタを介
して順次出力ライン45へ読み出される。このよ
うに垂直シフトレジスタ40の任意のタツプ41
に対応する蓄積領域37の信号がすべて読み出さ
れたら、垂直シフトレジスタ40は1段進んで次
のタツプがハイレベルになり、同時にそのタツプ
に対応する行の蓄積領域37の信号電荷が対応す
る垂直読み出し線39に読み出される。以下同様
に動作をくり返すことにより、第7図に示す蓄積
領域37に蓄えられた信号電荷を一行毎順次読み
出すことができる。
MOS型センサにおいても、Pウエル2上に上
記の構成要素を設けることによつてブルーミング
現象を防止することができる。ブルーミング抑制
の方法はインターライン転送方式固体撮像装置の
場合と同様に第3図に示したVBによつて蓄積領
域37の最大蓄積電荷量が決まる。このため、こ
の固体撮像装置においても第1の実施例と同様に
この発明の効果がある。
また実施例ではNチヤネル型半導体装置につい
て説明したが各領域の導電型を反対することでP
チヤネル半導体装置に適用できることは言うまで
もない。
【図面の簡単な説明】
第1図はインターライン転送方式固体撮像装置
の模式的平面図、第2図は第1図における−
線に沿う部分的断面図(従来例)、第3図は第2
図における−線に沿う電位分布図、第4図は
第1図における−線に沿う部分的断面図(こ
の発明の第1の実施例)、第5図は第1図におけ
る−線に沿う部分的断面図(この発明の第3
の実施例)、第6図はMOS型センサの模式的平面
図、第7図は第6図46の部分的断面図である。 1……半導体基板、2……Pウエル、3,37
……蓄積領域、4,9,10……それぞれ読み出
し部を構成する垂直CCDレジスタ,水平CCDレ
ジスタ,出力部、13……半導体層。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 半導体基板上に該半導体基板と同一導電型か
    らなる半導体層を形成し、該半導体層内に該半導
    体層と異なる導電型からなるウエルを該ウエルの
    底部が前記半導体基板と半導体層との界面に達し
    ないように形成し、該ウエル領域内に撮像デバイ
    スを形成する固体撮像装置の製造方法において、
    該半導体層をエピタキシヤル成長法、または、イ
    オン注入法で形成することを特徴とする固体撮像
    装置の製造方法。
JP57008443A 1982-01-22 1982-01-22 固体撮像装置の製造方法 Granted JPS58125970A (ja)

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