JPH0653474A - 固体撮像装置及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 ｎ型の半導体基板１の上層部に高濃度のｎ型
半導体による第１領域１０が形成されると共に、これと
接するｐ型半導体によるウエル層２の下層部に高濃度の
ｐ型半導体による第２領域２０が形成された。 【効果】 基板電圧Ｖsubを低下させた場合の半導体基
板１からの注入現象を防止できるので、この基板電圧Ｖ
subを大幅に低下させて固体撮像装置の駆動回路への負
担を十分に軽減することができるようになる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ブルーミングの抑制の
ために縦型オーバーフロードレイン構造を採る固体撮像
装置とその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】固体撮像装置は、ＣＣＤ型やＭＯＳ型等
のいずれの場合であっても、各画素の取り扱い得る電荷
量に上限があるため、過大光を受光すると電荷が周囲の
画素にまであふれブルーミング現象が発生する。そこ
で、このようなブルーミング現象を抑制するために、固
体撮像装置の受光部にしきい値を超えた電荷を吸収する
ためのオーバーフロードレインを設ける提案がなされ、
現在では、特に画素の開口率を低下させることのない縦
型オーバーフロードレイン構造が多く採用されている。

【０００３】インターライン転送型のＣＣＤ撮像素子に
おける上記縦型オーバーフロードレイン構造を図７に示
す。この図は、１画素分の構造を模式的に表したもので
あり、図の縦軸は素子基板の深さ方向を示し、横軸は垂
直転送部における転送方向に直交する方向を示す。ま
た、このＣＣＤ撮像素子は、信号電荷として電子を用い
る導電型の場合について示す。

【０００４】このＣＣＤ撮像素子は、ｎ型の半導体基板
１上に形成されたものであり、この半導体基板１上に
は、ｐ型半導体によるウエル層２が形成されている。ウ
エル層２の上層の一部には、１画素分の光を受光するｎ
型半導体による受光部３が形成され、さらにこの受光部
３の上層は、高濃度のｐ型の高濃度ｐ型半導体層４によ
って覆われている。高濃度ｐ型半導体層４は、受光部３
の一方の側に形成された隣接する画素との間を仕切るた
めのチャンネルストップ領域５に接続されている。ま
た、受光部３の他方の側には、ｐ型のウエル層２による
トランスファ領域６を介してｎ型半導体による埋め込み
チャンネル型の転送部７が形成されている。トランスフ
ァ領域６は、受光部３と転送部７との間の導通をポテン
シャルバリアによって制御するための領域であり、転送
部７のポテンシャルは、その上方に図示しない絶縁層を
介して形成された電極８によって制御されるようになっ
ている。

【０００５】上記半導体基板１には、チャンネルストッ
プ電位（接地電位、即ち０Ｖ）に対して逆バイアスとな
る正の十分に高い電圧が印加されるようになっている。
そして、過大光の入射によって受光部３に大量の電子が
蓄積されると、あふれ出た電子がウエル層２によって形
成されるポテンシャルバリアを越えてこの逆バイアスさ
れた半導体基板１に流出することになり、これによって
ブルーミング現象の抑制を図ることができる。

【０００６】ここで、上記図７のＢ−Ｂ断面におけるＣ
ＣＤ撮像素子の不純物濃度分布を図８に示す。なお、こ
の不純物濃度は、簡単のためステップ濃度で近似する。
即ち、半導体基板１は不純物濃度Ｎ1であり、ウエル層
２は厚さｄ2、不純物濃度Ｎ2であり、受光部３は厚さｄ
3、不純物濃度Ｎ3であり、高濃度ｐ型半導体層４は厚さ
ｄ4、不純物濃度Ｎ4となる。

【０００７】そして、受光部３の最大ポテンシャルをＶ
A、受光部３から半導体基板１へのポテンシャルバリア
をＶB、半導体基板１から受光部３へのポテンシャルバ
リアをＶCとし、高濃度ｐ型半導体層４との境界及びウ
エル層２との境界から受光部３の最大ポテンシャル位置
までの距離をそれぞれａ、ｂとすると、数１の関係が得
られる。

【０００８】

【数１】

【０００９】また、半導体基板１に印加される基板電圧
Ｖsubは、数２で表される。

【００１０】

【数２】

【００１１】上記ＣＣＤ撮像素子において、各不純物濃
度及び層の厚さを数３及び数４の各値とし、

【００１２】

【数３】

【００１３】

【数４】

【００１４】空乏化時の各電圧を数５とした場合の例に
ついて図９に基づいて説明する。

【００１５】

【数５】

【００１６】この空乏化時には、上記数２によって基板
電圧Ｖsubが１０Ｖとなり、図示のように、受光部３か
ら半導体基板１へのポテンシャルバリアＶBと半導体基
板１から受光部３へのポテンシャルバリアＶCとが適当
な値となるため、受光部３に電子を蓄積することができ
る。

【００１７】また、上記基板電圧Ｖsubの状態のまま
で、受光部３に電荷ＱSまで電子が蓄積し、ポテンシャ
ルバリアＶBがＶB0まで低下すると、この電子がオーバ
ーフロー電流ＩOFとなって半導体基板１に流出し、これ
によってブルーミング現象を抑制することができる。こ
のポテンシャルバリアＶB0は、シリコン半導体素子の場
合には約０．５Ｖであり、上記数１、数２から距離ａ、
ｂの各値を求め、これをａ0、ｂ0とすると、飽和信号レ
ベルを示す電荷ＱSは、数６で示されることになる。

【００１８】

【数６】

【００１９】そして、これらに基づいて受光部３の最大
ポテンシャルＶA、ポテンシャルバリアＶB、基板電圧Ｖ
sub及び電荷ＱSの各値を求めると、数７に示すようにな
り、

【００２０】

【数７】

【００２１】これが図９に示したオーバーフロー時の状
態となる。

【００２２】さらに、受光部３に電子が蓄積されない状
態で半導体基板１の基板電圧Ｖsubを高くすると、ポテ
ンシャルバリアＶBは低下する。そして、このポテンシ
ャルバリアＶBが零となったとき、ＣＣＤ撮像素子のポ
テンシャル分布は深さ方向に単調増加することになり、
受光部３には電子が蓄積されず全て半導体基板１に排出
されることになる。従って、このように基板電圧Ｖsub
をより高い電圧にすることにより、受光部３での有効蓄
積時間を制御する電子シャッタ機能として用いることが
できる。この場合には、距離ａ、ｂがそれぞれ数８とな
り、

【００２３】

【数８】

【００２４】上記数１より最大ポテンシャルＶAとポテ
ンシャルバリアＶCの値を求め、これらをそれぞれＶA
S、ＶCSとすると、基板電圧Ｖsubは数９によって表され
る。

【００２５】

【数９】

【００２６】また、上記の例に基づいて受光部３の最大
ポテンシャルＶA、ポテンシャルバリアＶC及び基板電圧
Ｖsubの各値を求めると、数１０に示すようになり、

【００２７】

【数１０】

【００２８】これが図９に示すシャッタ時の状態とな
る。

【００２９】この結果、図７に示した縦型オーバーフロ
ードレイン構造では、半導体基板１の基板電圧Ｖsubを
通常時に１０Ｖとし、シャッタ時には２８．５３Ｖとし
て、極めて高い電圧を印加する必要がある。そして、こ
のような高電圧は、固体撮像装置の駆動回路に大きな負
担を強いることになるため、この基板電圧Ｖsubを低下
させる提案が従来からなされている（特開昭６２−２４
６６６号公報）。

【００３０】上記の基板電圧Ｖsubを低下させることが
できる縦型オーバーフロードレイン構造を図１０に示
す。ここでは、ｎ型の半導体基板１におけるウエル層２
に接する上層部に不純物濃度がより高濃度となる第１領
域１０を形成している。また、この第１領域１０は、水
平方向には受光部３の下方に位置する範囲に形成されて
いる。

【００３１】このように半導体基板１に第１領域１０を
形成すると、図１１に示すように、半導体基板１におけ
るウエル層２と接する部分の不純物濃度がＮ10まで高ま
ることになる。そして、上記数３〜数５の例において、
この不純物濃度Ｎ10を数１１に示す値とすると、

【００３２】

【数１１】

【００３３】オーバーフロー時における受光部３の最大
ポテンシャルＶA、ポテンシャルバリアＶC、基板電圧Ｖ
sub及び電荷ＱSは、数１２に示す各値となり、

【００３４】

【数１２】

【００３５】また、シャッタ時における受光部３の最大
ポテンシャルＶA、ポテンシャルバリアＶC及び基板電圧
Ｖsubは、数１３に示す各値となる。

【００３６】

【数１３】

【００３７】上記図１０のＣ−Ｃ断面におけるＣＣＤ撮
像素子の不純物濃度分布を図１２に示す。図示するよう
に、これらオーバーフロー時及びシャッタ時のポテンシ
ャル分布は、オーバーフロー時には、オーバーフロー電
流ＩOFを半導体基板１に流出させ、シャッタ時には、受
光部３に蓄積する電子を全て半導体基板１に排出するこ
とができると共に、それぞれの場合の基板電圧Ｖsubを
大幅に低下させることができるようになる。

【００３８】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記の例に
おいて、受光部３に電子が蓄積されていない空乏化時に
おける受光部３の最大ポテンシャルＶA、ポテンシャル
バリアＶB、ポテンシャルバリアＶC及び基板電圧Ｖsub
を求めると、数１４に示す各値となる。

【００３９】

【数１４】

【００４０】従って、この状態では、最大ポテンシャル
ＶAが基板電圧Ｖsubよりも高くなり、しかも、ポテンシ
ャルバリアＶCが僅か０．２０Ｖとなるため、図１２に
示す空乏化時のポテンシャル分布からも明らかなよう
に、半導体基板１から受光部３への電荷の注入現象が発
生するようになる。

【００４１】このため、図１０に示した従来の縦型オー
バーフロードレイン構造では、実際には、上記例示より
も基板電圧Ｖsubを高くしなければ実用にはならず、基
板電圧Ｖsubを大幅に低下させて固体撮像装置の駆動回
路の負担を軽減するという効果を十分に得ることができ
ない。更に、この場合にはポテンシャルバリアＶBが極
端に小さくなり、受光部３には信号電荷を殆ど蓄積でき
なくなってしまうという問題があった。

【００４２】本発明は、上記事情に鑑み、半導体基板に
高濃度の第１領域を設けると共にウエル層にも高濃度の
第２領域を設けることにより、基板電圧を大幅に低下さ
せても空乏化時に電荷の注入現象が発生しない固体撮像
装置を提供することを目的としている。

【００４３】

【課題を解決するための手段】本発明の固体撮像装置
は、一方の導電型の半導体基板上に他方の導電型の半導
体によるウエル層が形成されると共に、該ウエル層の上
層の一部に一方の導電型の半導体による受光部が形成さ
れ、さらに該受光部の上層に高濃度の他方の導電型の半
導体層が形成された固体撮像装置において、該半導体基
板における該ウエル層と接する上層部の少なくとも該受
光部の下方位置に、該半導体基板よりも高濃度の一方の
導電型の第１領域を形成すると共に、該ウエル層におけ
る該半導体基板と接する下層部の少なくとも該第１領域
を覆う上方位置に、該ウエル層よりも高濃度の他方の導
電型の第２領域を形成しており、そのことにより上記目
的が達成される。

【００４４】また、前記半導体基板よりも高濃度の前記
一方の導電型の第１領域と、前記ウエル層よりも高濃度
の前記他方の導電型の第２領域とをそれぞれ高エネルギ
ーによるイオン注入法によって形成して形成してもよ
い。

【００４５】

【作用】半導体基板よりも高濃度の一方の導電型の第１
領域は、この半導体基板に逆バイアスの基板電圧を印加
した場合に、基板側への空乏層の伸びを抑制することが
できる。従って、この第１領域の形成により、通常動作
時及びシャッタ動作時の基板電圧（絶対値）を低下させ
ることができる。

【００４６】また、ウエル層よりも高濃度の他方の導電
型の第２領域は、上記第１領域によって基板電圧を大幅
に低下させた場合に、受光部の電圧（絶対値）が高くな
ったときの半導体基板からこの受光部へのポテンシャル
バリアの低下を防ぐことができる。従って、この第２領
域の形成により、受光部の電荷（電子又は正孔）が空に
なって電圧が上昇した場合にも、半導体基板から受光部
への電荷の注入現象を防止することができる。

【００４７】従って、請求項１の発明によれば、固体撮
像装置の駆動回路の負担を軽減するために第１領域を形
成して基板電圧を大幅に低下させるようにした場合であ
っても、受光部の電荷が空になった際に半導体基板から
注入現象が発生するのを防止することができるようにな
る。

【００４８】請求項２の発明によれば、上記固体撮像装
置において、半導体素子の表面から離れた深い領域に高
濃度の第１領域と第２領域とを形成するために、高エネ
ルギーによるイオン注入法を使用するので、ウエル層を
半導体基板上にエピタキシャル法によって形成するよう
な場合に比べ生産性を向上させることができるようにな
る。

【００４９】

【実施例】以下、図面を参照しながら、本発明の実施例
を詳述する。

【００５０】図１乃至図３は本発明の一実施例を示すも
のであって、図１はＣＣＤ撮像素子の部分縦断面図、図
２は図１のＡ−Ａ断面における不純物濃度分布を示す
図、図３は図１のＡ−Ａ断面におけるポテンシャル分布
を示す図である。なお、上記図７乃至図１２に示した従
来例と同様の機能を有する構成部材には同じ番号を付記
して説明を省略する。また、図２の不純物濃度は、簡単
のためステップ濃度で近似して示す。

【００５１】本実施例は、インターライン転送型のＣＣ
Ｄ撮像素子における縦型オーバーフロードレイン構造を
示す。また、このＣＣＤ撮像素子は、信号電荷として電
子を用いる導電型の場合について示す。なお、本発明
は、このインターライン転送型のＣＣＤ撮像素子に限ら
ず、縦型オーバーフロードレイン構造を有するフレーム
転送型又はリニア転送型のＣＣＤ撮像素子にも実施可能
である。また、導電型を変更すれば、正孔を信号電荷と
するＣＣＤ撮像素子に実施することも可能である。

【００５２】ｎ型の半導体基板１上にｐ型の半導体によ
るウエル層２を形成すると共に、その上層の一部にｎ型
の半導体による受光部３を形成し、さらにこの上層を高
濃度のｐ型の高濃度ｐ型半導体層４で覆う構成は図７の
従来例と同じである。また、ｎ型の半導体基板１の上層
部における受光部３の下方位置に高濃度のｎ型半導体に
よる第１領域１０を形成する構成は図１０の従来例と同
じである。

【００５３】本実施例のＣＣＤ撮像素子は、さらにｐ型
のウエル層２における半導体基板１に接する下層部に不
純物濃度がより高濃度となる第２領域２０が形成されて
いる。この第２領域２０は、半導体基板１における第１
領域１０と同様に受光部３の下方位置の範囲に形成され
るが、図示のように、この第１領域１０よりも水平方向
に若干広くする方が望ましい。

【００５４】上記構成のＣＣＤ撮像素子は、半導体基板
１に高濃度の第１領域１０が形成されると共にウエル層
２に高濃度の第２領域２０が形成されるので、図２に示
すように、半導体基板１におけるウエル層２と接する部
分の不純物濃度がＮ10まで高まると共に、ウエル層２に
おける半導体基板１と接する部分の不純物濃度がＮ20ま
で高まることになる。従って、受光部３の最大ポテンシ
ャルＶAは、前記数１に示した関係のままであるが、ポ
テンシャルバリアＶBとポテンシャルバリアＶCは、受光
部３の最大ポテンシャル位置までの距離ａの位置によっ
て異なる。即ち、最大ポテンシャルＶAは、数１５の関
係となり、

【００５５】

【数１５】

【００５６】ポテンシャルバリアＶBとポテンシャルバ
リアＶCは、距離ａの条件によって数１６又は数１７の
関係となる。

【００５７】

【数１６】

【００５８】

【数１７】

【００５９】ここで、オーバーフロー時には、ポテンシ
ャルバリアＶBが前記ＶB0（＝０．５Ｖ）となるので、
簡単のため距離ａが以下に示す数１８の関係であったと
すると、

【００６０】

【数１８】

【００６１】オーバーフロー時の距離ａ0及びウエル層
２の深さｄ2は、数１９によって表される。

【００６２】

【数１９】

【００６３】また、このときのポテンシャルバリアＶC
をＶC0とすると、第２領域２０の深さｄ20は、数２０で
表され、

【００６４】

【数２０】

【００６５】最大ポテンシャルＶAをＶA0とすると、距
離ｂは、数２１で表される。

【００６６】

【数２１】

【００６７】そして、オーバーフロー時の電荷ＱS（飽
和信号量）は、数２２で表される。

【００６８】

【数２２】

【００６９】また、空乏化時のポテンシャルバリアＶC
をＶC1とすると（０．５Ｖ＜ＶC1＜ＶC0）、上記数１７
における距離ａの条件に相当するため、この距離ａは、
数２３で表され、

【００７０】

【数２３】

【００７１】この数１７と数２３から空乏化時のポテン
シャルバリアＶBであるＶB1が求められる。従って、最
大ポテンシャルＶAは数２４で表され、

【００７２】

【数２４】

【００７３】これと、上記数１５から距離ｂが求まり、
これをｂ1とすると、受光部３の厚さｄ3は、数２５で表
されることになる。

【００７４】

【数２５】

【００７５】さらに、シャッタ時には、距離ａが零とな
るため、距離ｂが受光部３の厚さｄ3に一致し、このと
きの基板電圧Ｖsubが数２６で表される。

【００７６】

【数２６】

【００７７】そして、前記数３で示した不純物濃度の条
件を当てはめ、さらに、第１領域１０と第２領域２０の
不純物濃度Ｎ10、Ｎ20をそれぞれ数２７の値として、

【００７８】

【数２７】

【００７９】オーバーフロー時の各ポテンシャルをそれ
ぞれ数２８の値とすると、

【００８０】

【数２８】

【００８１】距離ａ0、ｂ0並びにウエル層２の厚さｄ2
及び第２領域２０の厚さｄ20は、それぞれ数２９に示す
値となる。

【００８２】

【数２９】

【００８３】又、空乏化時のポテンシャルバリアＶC1を
１．０Ｖとすると、各ポテンシャル並びに距離ａ1、ｂ1
及び受光部３の厚さｄ3は、それぞれ数３０に示す値と
なる。

【００８４】

【数３０】

【００８５】さらに、オーバーフロー時の電荷ＱS及び
シャッタ時の基板電圧Ｖsubは、数３１に示す値なる。

【００８６】

【数３１】

【００８７】この結果、上記条件での縦型オーバーフロ
ードレイン構造が十分に形成可能であり、この場合のポ
テンシャル分布は図３に示すようになる。即ち、基板電
圧Ｖsubは、通常動作時が３．５Ｖであり、シャッタ動
作時には１０．６６Ｖとなって、図７乃至図９に示した
従来例に比べ大幅な低下が可能となる。また、受光部３
が完全に空乏化した場合には、その最大ポテンシャルＶ
A1が４．７１Ｖとなって、基板電圧Ｖsubの３．５Ｖよ
り低くなるが、半導体基板１から受光部３へのポテンシ
ャルバリアＶC1は１．０Ｖとなって十分な大きさを有す
るため、電子の注入現象を防止することができる。さら
に、オーバーフロー時の電荷ＱS（飽和信号量）も数３
１に示す値となって十分な量を確保することができる。

【００８８】尚、図２において、ｎ型の高濃度の第１領
域１０の厚さｄ10は次のようにすることが望ましい。即
ち、基板１とｐ型のウエル層２との間に逆バイアス電圧
が印加されたときに、接合界面から基板１側へ伸びる空
乏層の端が、少なくとも受光部３の下側領域では、第１
領域１０の中に留まる状態とすることである。この空乏
層が最も伸びるのはシャッタ時である。従って、厚さｄ
10は以下の数３２のように定められる。

【００８９】

【数３２】

【００９０】図４は本発明の他の実施例を示すものであ
って、ＣＣＤ撮像素子の部分縦断面図である。なお、上
記図１に示した第１実施例と同様の機能を有する構成部
材には同じ番号を付記して説明を省略する。

【００９１】本実施例では、ウエル層２に形成した第２
領域２０が半導体基板１の第１領域１０の上方を覆うだ
けでなく、画素領域全体に水平方向に広がって形成され
ている。

【００９２】上記構成によれば、ＣＣＤ撮像素子のポテ
ンシャル分布は上記図２と同じになるため、第１実施例
と同様の効果を得ることができる。しかも、本実施例の
場合には、転送部７の下方にも第２領域２０が形成され
るため、半導体基板１からこの転送部７への電荷の注入
現象も確実に防止することができるようになる。また、
画素寸法がさらに縮小された場合であっても、この第２
領域２０の横方向への広がりを考慮する必要がなくな
る。

【００９３】図５は本発明のさらに他の実施例を示すも
のであって、ＣＣＤ撮像素子の部分縦断面図である。な
お、上記図１及び図４に示した第１実施例及び第２実施
例と同様の機能を有する構成部材には同じ番号を付記し
て説明を省略する。

【００９４】本実施例では、ウエル層２に形成した第２
領域２０が画素領域全体に水平方向に広がって形成され
ると共に、半導体基板１に形成した第１領域１０も画素
領域全体に水平方向に広がって形成されている。

【００９５】上記構成の場合も、ＣＣＤ撮像素子のポテ
ンシャル分布は上記図２と同じになるため、第１実施例
と同様の効果を得ることができる。また、第２領域２０
の形成条件を選択することにより、第２実施例と同様
に、半導体基板１から転送部７への電荷の注入現象を防
止することができるようになる。そして、本実施例で
は、画素寸法がさらに縮小された場合に、第２領域２０
のみならず第１領域１０についても、横方向への広がり
を考慮する必要がなくなるため、これら第１領域１０と
第２領域２０を容易に形成することができるようにな
る。

【００９６】上記各実施例における第１領域１０及び第
２領域２０は、ＣＣＤ撮像素子の表面から離れた深い位
置に不純物濃度が高濃度となる領域として形成される。
そして、このような領域を形成するには、前述の特開昭
６２−２４６６６に示されているように、半導体基板１
上にエピタキシャル成長によってウエル層２を形成する
方法を用いることができる。しかし、上記各実施例で
は、高エネルギーによるイオン注入法を利用している。

【００９７】高エネルギーによるイオン注入法では、ボ
ロンとリンをイオン注入する際の平均注入深さＲPと標
準偏差σPと注入エネルギーＥとが数３３の関係となる
（S.M.Sze編「VLSI Technology」第２版 (McGrow-Hil
l,1988)第８章より）。

【００９８】

【数３３】

【００９９】従って、上記各実施例における第１領域１
０の形成にリンを使用した場合、注入エネルギーＥを
２．１２ＭｅＶとすると、平均注入深さＲPは２．４０
μｍとなり、標準偏差σPは０．３５μｍとなって、深
さ２．０５μｍ〜２．７５μｍの領域にリンが高濃度で
注入されることになる。また、第２領域２０の形成にボ
ロンを用いた場合、注入エネルギーＥを１．０１ＭｅＶ
とすると、平均注入深さＲPは１．８５μｍとなり、標
準偏差σPは０．１４μｍとなって、深さ１．７１μｍ
〜１．９９μｍの領域にボロンが高濃度で注入されるこ
とになる。そして、高濃度ｐ型半導体層４の厚さｄ4を
０．２４μｍとすると、第１領域１０は、２．００μｍ
〜２．８１μｍの深さに形成され、第２領域２０は、
１．６７μｍ〜２．００μｍの深さに形成されることに
なるので、上記リンとボロンによるイオン注入結果とほ
ぼ一致し、この高エネルギーによるイオン注入法が上記
各実施例の第１領域１０と第２領域２０の形成に非常に
適した方法であることが判る。

【０１００】なお、高エネルギーによるイオン注入をＣ
ＣＤ撮像素子の製造に用いることは、従来から知られた
技術である（例えば、日経ＢＰ社刊「日経マイクロデバ
イス」１９９１年１２月号９９頁〜１０３頁等）。しか
し、従来は、この高エネルギーによるイオン注入を深さ
方向の均一性向上や横方向拡散の抑制の目的のために用
いており、上記各実施例のようにポテンシャル分布の改
善のための第１領域１０や第２領域２０を形成するため
に用いた例は存在しない。

【０１０１】本発明により、受光部での電子の蓄積が飽
和信号レベルに達して以降、受光量の増大に対して蓄積
信号量が増大すること、いわゆるニー特性を従来構造の
素子に比べ大幅に抑えることが、以下の理由により可能
となる。

【０１０２】従来構造の素子では、受光量の増大により
オーバーフロー電流ＩOFを増大させるために、受光部３
から半導体基板１へのポテンシャルバリアＶBを低下さ
せるにともない、半導体基板１から受光部３へのポテン
シャルバリアＶCも大きく増大する。即ち、受光部３の
最大ポテンシャルＶAの低下が著しいので、受光部３に
蓄積される信号量の増大が大きい。

【０１０３】一方、本発明では、ポテンシャルバリアＶ
Bを低下させてもポテンシャルバリアＶCの増大は小さ
い。即ち、ポテンシャルＶAの低下はわずかであるの
で、受光部３に蓄積される信号量の増加が低く抑えられ
る。

【０１０４】図６に、受光量と受光部３に蓄積される信
号量との関係を示す。図中に（Ｂ）で示す従来構造の素
子では、受光量の増大に対し受光量ＰOで蓄積信号量が
飽和信号レベルＱSOに達した後も、信号量の増大が顕著
であり、受光量ＰBで最大許容信号量ＱSMに達してしま
う。一方、図中に（Ａ）で示す本発明の素子では、受光
量の増大に対し受光量ＰOで蓄積信号量が飽和信号レベ
ルＱSOに達した後は、信号量の増大が低く抑えられてお
り、受光量ＰA（ＰA＞ＰB）でようやく最大許容信号量
ＱSMに達する。即ち、本発明により、素子の最大許容光
量をＰBからＰAへ大幅に増大させることができる。

【０１０５】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、基板電圧を低下させた場合の半導体基板から
の注入現象を防止できるので、この基板電圧を大幅に低
下させて固体撮像装置の駆動回路への負担を十分に軽減
することができるようになる。また、高エネルギーによ
るイオン注入法を使用することにより、この固体撮像装
置の生産性を向上させることができる。

【０１０６】更に、本発明により、素子の最大許容光量
を大幅に増大させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示すものであって、ＣＣＤ
撮像素子の部分縦断面図である。

【図２】本発明の一実施例を示すものであって、図１の
Ａ−Ａ断面における不純物濃度分布を示す図である。

【図３】本発明の一実施例を示すものであって、図１の
Ａ−Ａ断面におけるポテンシャル分布を示す図である。

【図４】本発明の他の実施例を示すものであって、ＣＣ
Ｄ撮像素子の部分縦断面図である。

【図５】本発明のさらに他の実施例を示すものであっ
て、ＣＣＤ撮像素子の部分縦断面図である。

【図６】本発明のＣＣＤ撮像素子における受光量と受光
部に蓄積される信号量との関係を示す図である。

【図７】従来例を示すものであって、ＣＣＤ撮像素子の
部分縦断面図である。

【図８】従来例を示すものであって、図７のＢ−Ｂ断面
における不純物濃度分布を示す図である。

【図９】従来例を示すものであって、図７のＢ−Ｂ断面
におけるポテンシャル分布を示す図である。

【図１０】従来例を示すものであって、ＣＣＤ撮像素子
の部分縦断面図である。

【図１１】従来例を示すものであって、図１０のＣ−Ｃ
断面における不純物濃度分布を示す図である。

【図１２】従来例を示すものであって、図１１のＣ−Ｃ
断面におけるポテンシャル分布を示す図である。

【符号の説明】

１ 半導体基板 １０ 第１領域 ２ ウエル層 ２０ 第２領域 ３ 受光部 ４ 高濃度ｐ型半導体層

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一方の導電型の半導体基板上に他方の導
   電型の半導体によるウエル層が形成されると共に、該ウ
   エル層の上層の一部に一方の導電型の半導体による受光
   部が形成され、さらに該受光部の上層に高濃度の他方の
   導電型の半導体層が形成された固体撮像装置において、 該半導体基板における該ウエル層と接する上層部の少な
   くとも該受光部の下方位置に、該半導体基板よりも高濃
   度の一方の導電型の第１領域を形成すると共に、該ウエ
   ル層における該半導体基板と接する下層部の少なくとも
   該第１領域を覆う上方位置に、該ウエル層よりも高濃度
   の他方の導電型の第２領域を形成した固体撮像装置。
2. 【請求項２】 前記半導体基板よりも高濃度の前記一方
   の導電型の第１領域と、前記ウエル層よりも高濃度の前
   記他方の導電型の第２領域とをそれぞれ高エネルギーに
   よるイオン注入法によって形成した請求項１に記載の固
   体撮像装置の製造方法。