JPH0673374B2 - 固体撮像装置 - Google Patents
固体撮像装置Info
- Publication number
- JPH0673374B2 JPH0673374B2 JP61291083A JP29108386A JPH0673374B2 JP H0673374 B2 JPH0673374 B2 JP H0673374B2 JP 61291083 A JP61291083 A JP 61291083A JP 29108386 A JP29108386 A JP 29108386A JP H0673374 B2 JPH0673374 B2 JP H0673374B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- photosensitive pixel
- region
- pixel portion
- solid
- well
- 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
Links
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
- H10F39/15—Charge-coupled device [CCD] image sensors
- H10F39/153—Two-dimensional or three-dimensional array CCD 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】 産業上の利用分野 本発明はビデオカメラ等に用いられる固体撮像装置に関
するものである。
するものである。
従来の技術 第２図は従来のCCDを用いたインターライン転送方式固
体撮蔵装置を示すものである。感光画素部２、垂直CCD
シフトレジスタ３、水平CCDシフトレジスタ４、出力部
５の配置を示している。上記撮像装置１の大部分の領域
は受光領域６となっており、一部の領域は暗時出力成分
生成用のオプティカルブラック領域７（以下、OB領域と
呼ぶ） となっている。第３図は第２図のＡ−Ａ′に沿った受光
領域６の一部およびOB領域７の一部の断面構造を示す模
式図である。ここで、８はＮ形シリコン基板,9はＰウェ
ル、10は感光画素部となるＮ形領域、11はCCD転送チャ
ネルとなるＮ形領域、12は画素分離用のチャンネルスト
ップ部、13は二酸化シリコン膜、14はCCD転送ゲートと
なる多結晶シリコン、15は前記感光画素部となるＮ形領
域８の上方部を除いて形成された遮光用のアルミニウム
膜、16は表面保護、絶縁のためのリン珪酸ガラス（PS
G）膜である。なおＰウェル９は感光画素のＮ形領域10
の下部の不純物濃度を低くし、過剰電荷をＮ形基板８へ
オーバーフローさせる構造となっている。
体撮蔵装置を示すものである。感光画素部２、垂直CCD
シフトレジスタ３、水平CCDシフトレジスタ４、出力部
５の配置を示している。上記撮像装置１の大部分の領域
は受光領域６となっており、一部の領域は暗時出力成分
生成用のオプティカルブラック領域７（以下、OB領域と
呼ぶ） となっている。第３図は第２図のＡ−Ａ′に沿った受光
領域６の一部およびOB領域７の一部の断面構造を示す模
式図である。ここで、８はＮ形シリコン基板,9はＰウェ
ル、10は感光画素部となるＮ形領域、11はCCD転送チャ
ネルとなるＮ形領域、12は画素分離用のチャンネルスト
ップ部、13は二酸化シリコン膜、14はCCD転送ゲートと
なる多結晶シリコン、15は前記感光画素部となるＮ形領
域８の上方部を除いて形成された遮光用のアルミニウム
膜、16は表面保護、絶縁のためのリン珪酸ガラス（PS
G）膜である。なおＰウェル９は感光画素のＮ形領域10
の下部の不純物濃度を低くし、過剰電荷をＮ形基板８へ
オーバーフローさせる構造となっている。
上記固体撮像装置１において、受光部６に光が入射する
ことによって生成された信号電荷は感光画素部のＮ形領
域10に蓄積された後、垂直CCDレジスタ３、および水平C
CDレジスタ４を転送され、出力部５より電圧変換され読
み出される。
ことによって生成された信号電荷は感光画素部のＮ形領
域10に蓄積された後、垂直CCDレジスタ３、および水平C
CDレジスタ４を転送され、出力部５より電圧変換され読
み出される。
ここで、光入力を全く遮断したとしても出力成分（暗時
出力成分または暗電流と呼ばれ熱的に生成される一種の
もれ電流である）が観測され、この出力成分は温度上昇
に伴って増加する。このような暗電流が大きくなると信
号処理に必要な、基準黒レベルが変化するという問題が
生じる。そこで温度上昇にともなう暗電流成分の増加分
を差し引くような信号処理が行なわれており、暗電流の
みの増加分を検出するために前記OB領域７が設けられて
いる。このため、OB領域７はアルミニウム膜15が感光画
素部のＮ形領域10の上部にも形成されている他は受光部
６と同一構造となっている。
出力成分または暗電流と呼ばれ熱的に生成される一種の
もれ電流である）が観測され、この出力成分は温度上昇
に伴って増加する。このような暗電流が大きくなると信
号処理に必要な、基準黒レベルが変化するという問題が
生じる。そこで温度上昇にともなう暗電流成分の増加分
を差し引くような信号処理が行なわれており、暗電流の
みの増加分を検出するために前記OB領域７が設けられて
いる。このため、OB領域７はアルミニウム膜15が感光画
素部のＮ形領域10の上部にも形成されている他は受光部
６と同一構造となっている。
前述したアルミニウム膜15は蒸着後エッチング処理され
て形成されるが、感光画素部となるＮ形領域10の表面は
各工程でイオン等によるダメージを受け暗電流は著しく
増加する。これはSiO2膜13とＮ形領域の10の界面に存在
する界面準位密度が増加するためである。これを低減す
るために例えば450℃、窒素が90％、水素が10％の雰囲
気中で30分間程度のアニール処理を施すのが通常であ
る。
て形成されるが、感光画素部となるＮ形領域10の表面は
各工程でイオン等によるダメージを受け暗電流は著しく
増加する。これはSiO2膜13とＮ形領域の10の界面に存在
する界面準位密度が増加するためである。これを低減す
るために例えば450℃、窒素が90％、水素が10％の雰囲
気中で30分間程度のアニール処理を施すのが通常であ
る。
発明が解決しようとする問題点 しかしながら、上記アニールを含めて保護絶縁膜成長等
の高温処理をアルミニウム膜15を形成後に行なうため感
光画素の表面にアルミニウム膜15が存在しない受光領域
６と表面にアルミニウム膜15が存在するOB領域７とでは
H2の浸透効果も含めて界面準位密度に差が生じる。した
がって受光領域６の暗電流とOB領域７の暗電流に差が生
じる。このため受光領域の、暗時出力成分のみを検出す
ることをOB領域はその作用がきわめて不完全なものとな
り大きな問題となっていた。
の高温処理をアルミニウム膜15を形成後に行なうため感
光画素の表面にアルミニウム膜15が存在しない受光領域
６と表面にアルミニウム膜15が存在するOB領域７とでは
H2の浸透効果も含めて界面準位密度に差が生じる。した
がって受光領域６の暗電流とOB領域７の暗電流に差が生
じる。このため受光領域の、暗時出力成分のみを検出す
ることをOB領域はその作用がきわめて不完全なものとな
り大きな問題となっていた。
本発明はこのような問題点を解決するものであり受光領
域とOB領域とで暗電流の差が生じず、受光領域における
暗電流の温度変動に対して正確な補償が可能な固体撮像
装置を実現することを目的とするものである。
域とOB領域とで暗電流の差が生じず、受光領域における
暗電流の温度変動に対して正確な補償が可能な固体撮像
装置を実現することを目的とするものである。
問題点を解決するための手段 この問題点を解決するために本発明の固体撮像装置は、
OB領域内の感光画素部を形成するウェル領域の接合深さ
および不純物濃度が、受光領域内の感光画素部を形成す
るウェル領域に比べて浅くあるいは低濃度であることを
特徴とするものである。
OB領域内の感光画素部を形成するウェル領域の接合深さ
および不純物濃度が、受光領域内の感光画素部を形成す
るウェル領域に比べて浅くあるいは低濃度であることを
特徴とするものである。
作用 この構成により、受光領域とOB領域の感光画素構造は全
く同一構造となり、暗電流の発生源となるSiとSiO2の界
面準位の状態にも差がなく、上記両領域における暗電流
の差は発生しなくなると同時に、OB領域では入射光によ
り発生した電荷は全く読み出さないため、OB特性として
は完全なものとなる。
く同一構造となり、暗電流の発生源となるSiとSiO2の界
面準位の状態にも差がなく、上記両領域における暗電流
の差は発生しなくなると同時に、OB領域では入射光によ
り発生した電荷は全く読み出さないため、OB特性として
は完全なものとなる。
実施例 以下、図面を参照して本発明の一実施例を詳細に説明す
る。
る。
第１図ａは本実施例による固体撮像装置における受光領
域およびOB領域の一部の断面構造を示す模式図である。
第３図の従来構造と比較するとOB領域のＰウェル:P（O
B）17の形状が、第３図のＰウェル９の場合より感光画
素部となるＮ形領域10の下部で極めて接合深さを浅くし
た点、およびアルミニウム膜16が受光領域とOB領域とで
全く同一形状である点以外は第３図と同一であるので同
一符号を用いてその詳述を省略する。
域およびOB領域の一部の断面構造を示す模式図である。
第３図の従来構造と比較するとOB領域のＰウェル:P（O
B）17の形状が、第３図のＰウェル９の場合より感光画
素部となるＮ形領域10の下部で極めて接合深さを浅くし
た点、およびアルミニウム膜16が受光領域とOB領域とで
全く同一形状である点以外は第３図と同一であるので同
一符号を用いてその詳述を省略する。
第１図ａに示したように、受光領域とOB領域の感光画素
構造をＮ形領域10の下部のＰウェル形状を除き全く同一
形状としている。つまり、アルミニウム膜形成、エッチ
ング、水素による効果も含めて同じ条件で処理されるた
め、SiとSiO2の界面準位密度も全く差は発生しない。こ
のため、暗電流の発生も受光領域、OB領域で全く同じ発
生量、温度依存性を示す。
構造をＮ形領域10の下部のＰウェル形状を除き全く同一
形状としている。つまり、アルミニウム膜形成、エッチ
ング、水素による効果も含めて同じ条件で処理されるた
め、SiとSiO2の界面準位密度も全く差は発生しない。こ
のため、暗電流の発生も受光領域、OB領域で全く同じ発
生量、温度依存性を示す。
光入射時においては、OB領域で発生した電荷は全てＮ形
基板８へ掃き出され信号電荷とはならない。第２図ｂは
そのメカニズムを示すものである。Ｎ形基板８に正電位
（Vsub）を印加した状態での感光画素部の電子ポテンシ
ャル分布を示したものである。（図中○印は電子を示
す。）受光領域ではポテンシャルの最大値より表面側で
発生した電子は信号電荷となるが、OB領域ではポテンシ
ャルの最大値はほとんどＮ形領域10と等しくなるため、
Ｎ形基板８に掃き出されてしまう。このため、OB領域
は、光入射の影響を全く受けず、受光領域の暗状態と全
く同じ暗電流を発生する。
基板８へ掃き出され信号電荷とはならない。第２図ｂは
そのメカニズムを示すものである。Ｎ形基板８に正電位
（Vsub）を印加した状態での感光画素部の電子ポテンシ
ャル分布を示したものである。（図中○印は電子を示
す。）受光領域ではポテンシャルの最大値より表面側で
発生した電子は信号電荷となるが、OB領域ではポテンシ
ャルの最大値はほとんどＮ形領域10と等しくなるため、
Ｎ形基板８に掃き出されてしまう。このため、OB領域
は、光入射の影響を全く受けず、受光領域の暗状態と全
く同じ暗電流を発生する。
上記のように、温度変動による受光領域の暗電流の変動
分はOB領域の暗電流により正確に補償が可能となる。
分はOB領域の暗電流により正確に補償が可能となる。
なお、本発明は上記実施例に限られるものではなく、信
号電荷の読み出し方法としてCCD方式以外のものを用い
た場合、感光画素として、MOS容量、アモルファス半導
体、化合物半導体を用いた場合でも全く同様の効果が得
られる。
号電荷の読み出し方法としてCCD方式以外のものを用い
た場合、感光画素として、MOS容量、アモルファス半導
体、化合物半導体を用いた場合でも全く同様の効果が得
られる。
発明の効果 以上のように本発明によれば、受光領域の暗電流とOB領
域の暗電流の発生に差が生じないので、温度変化にとも
なう暗電流変化分の正確な補償が可能になり、広い温度
範囲にわたり高画質の固体撮像装置を実現できる。
域の暗電流の発生に差が生じないので、温度変化にとも
なう暗電流変化分の正確な補償が可能になり、広い温度
範囲にわたり高画質の固体撮像装置を実現できる。
第１図ａは本発明の一実施例による固体撮像装置の受光
領域およびOB領域の一部の断面構造を示す模式図、第１
図ｂは第１図ａのＢ−Ｂ′,C−Ｃ′に沿った電子ポテン
シャル分布を示す図、第２図は従来の固体撮像装置の構
成・配置を示す概略図、第３図は従来の固体撮像装置の
受光領域およびOB領域の一部の断面構造を示す模式図で
ある。 １……固体撮像装置、２……感光画素部、３……垂直CC
Dソフトレジスタ、４……水平CCDシフトレジスタ、５…
…出力部、６……受光領域、７……OB領域、８……Ｎ形
シリコン基板、9,17……Ｐウェル、10……感光画素用Ｎ
形領域、11……垂直CCDレジスタ用Ｎ形領域、12……チ
ャンネルストッパー用P+領域、13……二酸化シリコン、
14……多結晶シリコン、15……アルミニウム膜、16……
リン珪酸ガラス膜。
領域およびOB領域の一部の断面構造を示す模式図、第１
図ｂは第１図ａのＢ−Ｂ′,C−Ｃ′に沿った電子ポテン
シャル分布を示す図、第２図は従来の固体撮像装置の構
成・配置を示す概略図、第３図は従来の固体撮像装置の
受光領域およびOB領域の一部の断面構造を示す模式図で
ある。 １……固体撮像装置、２……感光画素部、３……垂直CC
Dソフトレジスタ、４……水平CCDシフトレジスタ、５…
…出力部、６……受光領域、７……OB領域、８……Ｎ形
シリコン基板、9,17……Ｐウェル、10……感光画素用Ｎ
形領域、11……垂直CCDレジスタ用Ｎ形領域、12……チ
ャンネルストッパー用P+領域、13……二酸化シリコン、
14……多結晶シリコン、15……アルミニウム膜、16……
リン珪酸ガラス膜。
Claims (1)
- 【請求項１】半導体基板と、上記半導体基板の主表面に
設けられ、かつ上記半導体基板と異なる導電形を有する
ウェルと、上記ウェル内にそれぞれ設けられた複数の感
光画素部および上記感光画素部から信号電荷を読み出す
電荷読み出し部と、上記半導体基板上で上記感光画素部
の直上方部を除いて形成された遮光膜とを具備し、上記
複数の感光画素部のうち一部の感光画素部は暗時出力成
分生成用のオプティカルブラック領域に設けられ、残り
の感光画素部は受光用のセンサ領域に設けられ、前記オ
プティカルブラック領域となる感光画素部を形成するウ
ェル領域が受光用感光画素部を形成するウェル領域より
不純物濃度が低く、あるいは接合深さが浅く形成されて
い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 |
|---|---|---|---|
| JP61291083A JPH0673374B2 (ja) | 1986-12-05 | 1986-12-05 | 固体撮像装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61291083A JPH0673374B2 (ja) | 1986-12-05 | 1986-12-05 | 固体撮像装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63142856A JPS63142856A (ja) | 1988-06-15 |
| JPH0673374B2 true JPH0673374B2 (ja) | 1994-09-14 |
Family
ID=17764216
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61291083A Expired - Lifetime JPH0673374B2 (ja) | 1986-12-05 | 1986-12-05 | 固体撮像装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0673374B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6721005B1 (en) * | 1998-12-03 | 2004-04-13 | Sony Corporation | Solid state image sensor having different structures for effective pixel area and optical black area |
-
1986
- 1986-12-05 JP JP61291083A patent/JPH0673374B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63142856A (ja) | 1988-06-15 |
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