JPH0424872B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0424872B2 JPH0424872B2 JP57008449A JP844982A JPH0424872B2 JP H0424872 B2 JPH0424872 B2 JP H0424872B2 JP 57008449 A JP57008449 A JP 57008449A JP 844982 A JP844982 A JP 844982A JP H0424872 B2 JPH0424872 B2 JP H0424872B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- substrate
- semiconductor layer
- type
- solid
- photodiode
- 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.)
- Expired - Lifetime
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
- H10F39/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one element covered by group H10F30/00, e.g. radiation detectors comprising photodiode arrays
- H10F39/10—Integrated devices
- H10F39/12—Image sensors
- H10F39/18—Complementary metal-oxide-semiconductor [CMOS] image sensors; Photodiode array image sensors
Landscapes
- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は固体撮像素子、特に電荷結合素子を用
いた固体撮像素子に関する。
いた固体撮像素子に関する。
電荷結合素子（以後CCDと記す）は新しい種
類の半導体機能素子で情報を表わす電子的信号を
電荷群の形で蓄積し、かつ順次転送させることが
できる。この電荷群は外部からの信号電圧あるい
は入射光等により発生させることができるため各
種の撮像デバイス、メモリ、信号処理装置への応
用がなされている。なかでもCCDを用いた固体
撮像素子は小型・軽量・低消費電力・高Ｓ／Ｎ・
高信頼性等の特徴を有し各種撮像素子の開発が盛
んである。
類の半導体機能素子で情報を表わす電子的信号を
電荷群の形で蓄積し、かつ順次転送させることが
できる。この電荷群は外部からの信号電圧あるい
は入射光等により発生させることができるため各
種の撮像デバイス、メモリ、信号処理装置への応
用がなされている。なかでもCCDを用いた固体
撮像素子は小型・軽量・低消費電力・高Ｓ／Ｎ・
高信頼性等の特徴を有し各種撮像素子の開発が盛
んである。
CCDを用いた固体撮像素子は大別してフレー
ムトランスフア方式とインターライン方式に分け
られる。このうちインターライン方式はフレーム
トランスフア方式に比べチツプ面積が小さい、ス
ミアが少ない、駆動が容易等の特色があり、固体
撮像素子の主流となりつつある。
ムトランスフア方式とインターライン方式に分け
られる。このうちインターライン方式はフレーム
トランスフア方式に比べチツプ面積が小さい、ス
ミアが少ない、駆動が容易等の特色があり、固体
撮像素子の主流となりつつある。
ところでこのような固体撮像素子の最大の欠点
は強い光が入射したときにブルーミング、スミア
現像が生ずることであり、この欠点を克服するた
め従来オーバフロードレインを設ける、Ｐ−well
上に素子を形成する等の試みがなされている。し
かしながら従来のＰ−ウエル（Ｐ−well）上に形
成した撮像素子ではウエーハ面内の不純物分布の
ばらつきが直接再生画像上に固定パターン雑音と
して表われる。
は強い光が入射したときにブルーミング、スミア
現像が生ずることであり、この欠点を克服するた
め従来オーバフロードレインを設ける、Ｐ−well
上に素子を形成する等の試みがなされている。し
かしながら従来のＰ−ウエル（Ｐ−well）上に形
成した撮像素子ではウエーハ面内の不純物分布の
ばらつきが直接再生画像上に固定パターン雑音と
して表われる。
第１図は従来のＰ−well上に形成した撮像素子
の主要部の断面図を示す。第１図において１はＮ
型半導体基板、２，３はこの基板上に形成された
Ｐ−well、４はＰ−Ｎ接合面、５はＮ型半導体で
フオトダイオードを構成する。６はＮ型半導体領
域で埋込みチヤンネルCCD（以後BCCDと記す）
を構成する。７はチヤンネルストツパ、８は酸化
膜、９は駆動電極、１０は電極９にパルス電圧を
印加するための端子、１１はフオトダイオード５
および埋込みチヤンネル６とを分離あるいは結合
するためのトランスフアゲート領域である。
の主要部の断面図を示す。第１図において１はＮ
型半導体基板、２，３はこの基板上に形成された
Ｐ−well、４はＰ−Ｎ接合面、５はＮ型半導体で
フオトダイオードを構成する。６はＮ型半導体領
域で埋込みチヤンネルCCD（以後BCCDと記す）
を構成する。７はチヤンネルストツパ、８は酸化
膜、９は駆動電極、１０は電極９にパルス電圧を
印加するための端子、１１はフオトダイオード５
および埋込みチヤンネル６とを分離あるいは結合
するためのトランスフアゲート領域である。
第１図においてＰ−well２，３は通常イオン注
入により形成され、動作時にはＮ型基板１との間
に逆バイアス電圧が印加されている。またＰ−
well２とＰ−well３とは接合深さが異なりBCCD
６が形成されるＰ−well２は深く、フオトダイオ
ード５が形成されるＰ−well３は浅く形成されて
いる。動作時にはＰ−well３は前記逆バイアス電
圧により完全に空乏化されその最小最位はＰ−
well２の電位よりも正方向に深くなるように設定
されている。電極９には高電位、中間電位、低電
位の三値レベルを有するパルス電圧が端子１０か
ら印加される。フオトダイオード５において光電
変換された信号電荷はブランキング期間中に電極
９に前記高電位を印加することによりトランスフ
アゲート領域１１を経由して埋込みチヤンネル６
へ読み出される。さらにこの信号電荷は電極９に
前記中間電位、低電位を有するパルスを印加する
ことによりBCCD中を転送される。パルス電圧が
中間電位のときのトランスフアゲート領域１１の
表面電位は前記Ｐ−well３の最小電位よりも小さ
な電位となるように設定され、フオトダイオード
領域５で発生した過剰電荷は全て基板１へと掃き
だされ、ブルーミングが抑圧される。ところで前
記Ｐ−well３の最小電位あるいはトランスゲート
領域１１の電位等は前記基板１、Ｐ−well２，３
等の不純物濃度に依存する。しかしながら一般に
CZ法等で結晶成長した半導体インゴツトはその
不純物分布が一様でなく中心部から外周方向へか
けてある周期で不純物濃度が変化している。この
不純物濃度のばらつきは10〜20％にも達する。こ
のような不純物濃度のばらつきを有する半導体基
板上に前記したような固体撮像素子を製造する
と、前記したような各領域の電位が素子の場所毎
に異なることになる。その結果、各フオトダイオ
ードの電荷蓄積能力が異なる、各トランスフアゲ
ートの読み出し電位が異なる等、不都合なことに
なり、撮像画面上ではスワールと呼ばれるような
固定パターン雑音が発生する欠点が生じる。
入により形成され、動作時にはＮ型基板１との間
に逆バイアス電圧が印加されている。またＰ−
well２とＰ−well３とは接合深さが異なりBCCD
６が形成されるＰ−well２は深く、フオトダイオ
ード５が形成されるＰ−well３は浅く形成されて
いる。動作時にはＰ−well３は前記逆バイアス電
圧により完全に空乏化されその最小最位はＰ−
well２の電位よりも正方向に深くなるように設定
されている。電極９には高電位、中間電位、低電
位の三値レベルを有するパルス電圧が端子１０か
ら印加される。フオトダイオード５において光電
変換された信号電荷はブランキング期間中に電極
９に前記高電位を印加することによりトランスフ
アゲート領域１１を経由して埋込みチヤンネル６
へ読み出される。さらにこの信号電荷は電極９に
前記中間電位、低電位を有するパルスを印加する
ことによりBCCD中を転送される。パルス電圧が
中間電位のときのトランスフアゲート領域１１の
表面電位は前記Ｐ−well３の最小電位よりも小さ
な電位となるように設定され、フオトダイオード
領域５で発生した過剰電荷は全て基板１へと掃き
だされ、ブルーミングが抑圧される。ところで前
記Ｐ−well３の最小電位あるいはトランスゲート
領域１１の電位等は前記基板１、Ｐ−well２，３
等の不純物濃度に依存する。しかしながら一般に
CZ法等で結晶成長した半導体インゴツトはその
不純物分布が一様でなく中心部から外周方向へか
けてある周期で不純物濃度が変化している。この
不純物濃度のばらつきは10〜20％にも達する。こ
のような不純物濃度のばらつきを有する半導体基
板上に前記したような固体撮像素子を製造する
と、前記したような各領域の電位が素子の場所毎
に異なることになる。その結果、各フオトダイオ
ードの電荷蓄積能力が異なる、各トランスフアゲ
ートの読み出し電位が異なる等、不都合なことに
なり、撮像画面上ではスワールと呼ばれるような
固定パターン雑音が発生する欠点が生じる。
本発明の目的は、前記従来の欠点を除去せしめ
た固体撮像素子を提供することにある。
た固体撮像素子を提供することにある。
本発明によれば一導電型の半導体基板上に該半
導体基板と反対導電型を有する半導体層が形成さ
れ、この半導体層上にフオトダイオードとシフト
レジスタと該フオトダイオードおよび該シフトレ
ジスタに隣接して配置されたトランスフアゲート
領域とが形成された固体撮像素子において、前記
半導体基板と前記半導体層の間に基板と同じ導電
型を有するエピタキシヤル層が設けられ、このエ
ピタキシヤル層と前記基板の間に前記エピタキシ
ヤル層と同じ導電型の高濃度エピタキシヤル層が
形成されていることを特徴とする固体撮像素子が
得られる。
導体基板と反対導電型を有する半導体層が形成さ
れ、この半導体層上にフオトダイオードとシフト
レジスタと該フオトダイオードおよび該シフトレ
ジスタに隣接して配置されたトランスフアゲート
領域とが形成された固体撮像素子において、前記
半導体基板と前記半導体層の間に基板と同じ導電
型を有するエピタキシヤル層が設けられ、このエ
ピタキシヤル層と前記基板の間に前記エピタキシ
ヤル層と同じ導電型の高濃度エピタキシヤル層が
形成されていることを特徴とする固体撮像素子が
得られる。
第２図は本発明による固体撮像素子の一実施例
を示し、素子主要部の断面図を示す。第２図にお
いて２１はＮ型半導体基板、２２はこの基板上に
エピタキシヤル成長され基板と同一の導電型、す
なわちＮ型の半導体層、２３はこのＮ型半導体層
の上にエピタキシヤル成長されたＮ型の第２の半
導体層である。半導体層２２は半導体層２３に比
べより高濃度の不純物がドープされ、半導体層２
３の不純物濃度は前記第１図に示す従来の半導体
基板１と同程度の濃度となるように選ばれる。さ
らに第２図において第１図と同一番号の物は第１
図と同一対象物を示すものとする。
を示し、素子主要部の断面図を示す。第２図にお
いて２１はＮ型半導体基板、２２はこの基板上に
エピタキシヤル成長され基板と同一の導電型、す
なわちＮ型の半導体層、２３はこのＮ型半導体層
の上にエピタキシヤル成長されたＮ型の第２の半
導体層である。半導体層２２は半導体層２３に比
べより高濃度の不純物がドープされ、半導体層２
３の不純物濃度は前記第１図に示す従来の半導体
基板１と同程度の濃度となるように選ばれる。さ
らに第２図において第１図と同一番号の物は第１
図と同一対象物を示すものとする。
次に本素子の構成および動作について説明す
る。本素子においても第１図に示す従来の素子の
場合と同様にＰ−well２，３とＮ型基板２１との
間には逆バイアス電圧が印加されＰ−well３電位
はブルーミング抑制に充分な電位に設定されてい
る。他の動作も従来と同様に行なわれる。ここ
で、前記逆バイアス電圧によつてＮ型半導体層２
２，２３へは空乏層が延びる。この空乏層端は動
作時のいかなる状態においても高濃度のＮ型半導
体層２２内部にとどまるようにＮ型半導体層２
２，２３の厚さおよび濃度が選ばれている。従つ
て高濃度のＮ型半導体層２２がない場合に比べ逆
バイアス電圧を低くすることができる。一般に基
板上にエピタキシヤル成長された半導体層はウエ
ーハ全面にわたつて均一な不純物濃度分布を有
し、適度の厚さ以上であれば基板素地の不純物濃
度むらの影響は表われない。したがつて前記空乏
層端と前記半導体基板２１との間に充分な距離が
とれるよう半導体層２２，２３の厚さを選べば、
素子の活性領域はウエーハ面内に不純物分布の均
一なエピタキシヤル層内部にとどまり、直接基板
不純物分布の影響を受けなくなり、前記従来の素
子において見られたスワール状の固定パターン雑
音を除去できる。
る。本素子においても第１図に示す従来の素子の
場合と同様にＰ−well２，３とＮ型基板２１との
間には逆バイアス電圧が印加されＰ−well３電位
はブルーミング抑制に充分な電位に設定されてい
る。他の動作も従来と同様に行なわれる。ここ
で、前記逆バイアス電圧によつてＮ型半導体層２
２，２３へは空乏層が延びる。この空乏層端は動
作時のいかなる状態においても高濃度のＮ型半導
体層２２内部にとどまるようにＮ型半導体層２
２，２３の厚さおよび濃度が選ばれている。従つ
て高濃度のＮ型半導体層２２がない場合に比べ逆
バイアス電圧を低くすることができる。一般に基
板上にエピタキシヤル成長された半導体層はウエ
ーハ全面にわたつて均一な不純物濃度分布を有
し、適度の厚さ以上であれば基板素地の不純物濃
度むらの影響は表われない。したがつて前記空乏
層端と前記半導体基板２１との間に充分な距離が
とれるよう半導体層２２，２３の厚さを選べば、
素子の活性領域はウエーハ面内に不純物分布の均
一なエピタキシヤル層内部にとどまり、直接基板
不純物分布の影響を受けなくなり、前記従来の素
子において見られたスワール状の固定パターン雑
音を除去できる。
以上、述べたように本発明によれば固定パター
ン雑音のない良好な固体撮像素子が得られる。
ン雑音のない良好な固体撮像素子が得られる。
また以上の説明では便宜上Ｎ型基板を用いたＮ
チヤンネルデバイスについて説明したがＰ型基板
を用いたＰチヤンネルデバイスについても本発明
の主旨は適用できる。
チヤンネルデバイスについて説明したがＰ型基板
を用いたＰチヤンネルデバイスについても本発明
の主旨は適用できる。
第１図は従来のＰ−well上に形成した撮像素子
の主要部の断面図、第２図は本発明による固体撮
像素子の一実施例であり素子主要部の断面図を示
す。 図において、１，２１はＮ型基板、２，３はＰ
−well、４はＰ−well２，３とＮ型基板１との接
合面、５はフオトダイオード、６はBCCD、７は
チヤンネルストツパ、８は酸化膜、９は電極、１
０は端子、１１はトランスフアグート領域、２２
は前記基板２１上にエピタキシヤル成長された高
濃度のＮ型半導体層、２３はこの半導体層上にエ
ピタキシヤル成長されたＮ型半導体層である。
の主要部の断面図、第２図は本発明による固体撮
像素子の一実施例であり素子主要部の断面図を示
す。 図において、１，２１はＮ型基板、２，３はＰ
−well、４はＰ−well２，３とＮ型基板１との接
合面、５はフオトダイオード、６はBCCD、７は
チヤンネルストツパ、８は酸化膜、９は電極、１
０は端子、１１はトランスフアグート領域、２２
は前記基板２１上にエピタキシヤル成長された高
濃度のＮ型半導体層、２３はこの半導体層上にエ
ピタキシヤル成長されたＮ型半導体層である。
Claims (1)
- １ 一導電型の半導体基板上に該半導体基板と反
対導電型を有する半導体層が形成され、この半導
体層上にフオトダイオードとシフトレジスタと該
フオトダイオードおよび該シフトレジスタに隣接
して配置されたトランスフアゲート領域とが形成
された固体撮像素子において、前記半導体基板と
前記半導体層の間の基板と同じ導電型を有するエ
ピタキシヤル層が設けられ、このエピタキシヤル
層と前記基板の間に前記エピタキシヤル層と同じ
導電型の高濃度エピタキシヤル層が形成されてい
ることを特徴とする固体撮像素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57008449A JPS58125976A (ja) | 1982-01-22 | 1982-01-22 | 固体撮像素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57008449A JPS58125976A (ja) | 1982-01-22 | 1982-01-22 | 固体撮像素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58125976A JPS58125976A (ja) | 1983-07-27 |
| JPH0424872B2 true JPH0424872B2 (ja) | 1992-04-28 |
Family
ID=11693429
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57008449A Granted JPS58125976A (ja) | 1982-01-22 | 1982-01-22 | 固体撮像素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58125976A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH073867B2 (ja) * | 1985-12-03 | 1995-01-18 | 松下電子工業株式会社 | 固体撮像装置 |
| JPH0715981B2 (ja) * | 1985-12-03 | 1995-02-22 | 松下電子工業株式会社 | 固体撮像装置 |
| JP2822393B2 (ja) * | 1988-07-30 | 1998-11-11 | ソニー株式会社 | 固体撮像装置及びその駆動方法 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4160985A (en) * | 1977-11-25 | 1979-07-10 | Hewlett-Packard Company | Photosensing arrays with improved spatial resolution |
| JPS5917581B2 (ja) * | 1978-01-13 | 1984-04-21 | 株式会社東芝 | 固体撮像装置 |
-
1982
- 1982-01-22 JP JP57008449A patent/JPS58125976A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58125976A (ja) | 1983-07-27 |
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