JPH0680812B2 - 固体撮像装置 - Google Patents
固体撮像装置Info
- Publication number
- JPH0680812B2 JPH0680812B2 JP60063369A JP6336985A JPH0680812B2 JP H0680812 B2 JPH0680812 B2 JP H0680812B2 JP 60063369 A JP60063369 A JP 60063369A JP 6336985 A JP6336985 A JP 6336985A JP H0680812 B2 JPH0680812 B2 JP H0680812B2
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- JP
- Japan
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- photoelectric conversion
- conversion element
- solid
- imaging device
- state imaging
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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
- H10F39/15—Charge-coupled device [CCD] image sensors
- H10F39/158—Charge-coupled device [CCD] image sensors having arrangements for blooming suppression
-
- 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
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- 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） 本発明は固体撮像装置に関するものである。
（従来例の構成とその問題点） 近年、固体撮像素子の特性向上は著しく、中でもインタ
ーライン転送方式CCDは実用化はもちろんのこと、撮像
管を上まわるものもあらわれてきた。しかしながら、入
射光によって発生した電荷の一部が、転送手段に混入す
ることによって発生するいわゆるスミア現象は依然とし
てまだ改善すべき点である。このスミア現象に対して、
ｐウエル構造が有効と考えられている。
ーライン転送方式CCDは実用化はもちろんのこと、撮像
管を上まわるものもあらわれてきた。しかしながら、入
射光によって発生した電荷の一部が、転送手段に混入す
ることによって発生するいわゆるスミア現象は依然とし
てまだ改善すべき点である。このスミア現象に対して、
ｐウエル構造が有効と考えられている。
第２図は従来のｐウエル構造インターライン転送方式CC
Dの撮像部における断面構造図である。同図において光
電変換素子１に蓄積された信号電荷は転送電極２に適当
な電圧を印加することによって垂直CCDチャンネル３に
移送され、その中を転送される。入射光が強いために過
剰電荷が発生した場合にはｎ型基板４とｐウエル5,6の
間に適当な逆バイアス電圧を印加しておき、光電変換素
子1,−ｐウエル6,−ｎ型基板４間のパンチスルー効果を
利用して、過剰電荷をｎ型基板４に排出することによっ
てブルーミングを抑制する。
Dの撮像部における断面構造図である。同図において光
電変換素子１に蓄積された信号電荷は転送電極２に適当
な電圧を印加することによって垂直CCDチャンネル３に
移送され、その中を転送される。入射光が強いために過
剰電荷が発生した場合にはｎ型基板４とｐウエル5,6の
間に適当な逆バイアス電圧を印加しておき、光電変換素
子1,−ｐウエル6,−ｎ型基板４間のパンチスルー効果を
利用して、過剰電荷をｎ型基板４に排出することによっ
てブルーミングを抑制する。
（発明が解決しようとする問題点） しかしながら第２図に示した従来構造の光電変換素子１
では、基板表面から深部へゆくに従って表面に平行な面
における断面積が小さくなっている。
では、基板表面から深部へゆくに従って表面に平行な面
における断面積が小さくなっている。
このため同図に示したように斜め入射光Ａによって深い
ｐウエル５内で電荷Ｂが発生する率が高くなる。従って
矢印Ｃで示すように垂直CCDチャンネル３内へ流れ込む
電荷が多い。
ｐウエル５内で電荷Ｂが発生する率が高くなる。従って
矢印Ｃで示すように垂直CCDチャンネル３内へ流れ込む
電荷が多い。
これは、いわゆるスミア現象とよばれるもので、再生画
像の画質を著しく損なうという欠点を有していた。
像の画質を著しく損なうという欠点を有していた。
本発明は上記欠点に鑑み、スミア現象を大幅に軽減する
ことのできる固体撮像装置を提供するものである。
ことのできる固体撮像装置を提供するものである。
（問題点を解決するための手段） 上記問題点を解決するために、本発明は、半導体基板の
主面に、複数の光電変換素子と、前記光電変換素子に隣
接しこ電荷転送手段とが形成されている固体撮像装置に
おいて、 一導電型の半導体領域の中に反対導電型の半導体領域に
よる光電変換素子が形成され、一導電型の半導体領域の
中に反対導電型の半導体領域の電荷転送手段が形成され
ており、光電変換素子と電荷転送手段とが、一導電型の
半導体領域を介して隣接しており、 前記光電変換素子の、前記半導体基板の主面に平行な面
での断面積が、前記半導体基板の主面に垂直な深さ方向
に深くなるにつれて前記半導体基板表面に形成された前
記光電変換素子の断面積よりも大きくしたものである。
主面に、複数の光電変換素子と、前記光電変換素子に隣
接しこ電荷転送手段とが形成されている固体撮像装置に
おいて、 一導電型の半導体領域の中に反対導電型の半導体領域に
よる光電変換素子が形成され、一導電型の半導体領域の
中に反対導電型の半導体領域の電荷転送手段が形成され
ており、光電変換素子と電荷転送手段とが、一導電型の
半導体領域を介して隣接しており、 前記光電変換素子の、前記半導体基板の主面に平行な面
での断面積が、前記半導体基板の主面に垂直な深さ方向
に深くなるにつれて前記半導体基板表面に形成された前
記光電変換素子の断面積よりも大きくしたものである。
（作用） 以上のように本発明は、光電変換素子の深部領域を表面
領域よりも広げ、その深さをチャネルストッパーより深
くまで拡散形成することでスミア現象を大幅に軽減する
ことができる。
領域よりも広げ、その深さをチャネルストッパーより深
くまで拡散形成することでスミア現象を大幅に軽減する
ことができる。
（実施例） 以下本発明の一実施例について、図面を参照しながら説
明する。
明する。
第１図は本発明の実施例における固定撮像装置の断面構
造図を示す。
造図を示す。
第１図において、１は第１の半導体層である光電変換素
子、２は電荷を転送するための電荷転送手段を構成する
転送電極、３は電荷転送手段を構成する垂直CCDチャネ
ル、４はシリコンウエハ、５はｐウエルでありｐウエル
が形成されたシリコンウエハ４を以下半導体基板と称す
る。６はｐウエル、７はｐウエル５と光電変換素子１と
の境界、８は不純物層で形成されたチャネルストッパ
ー、９は分離絶縁膜である。
子、２は電荷を転送するための電荷転送手段を構成する
転送電極、３は電荷転送手段を構成する垂直CCDチャネ
ル、４はシリコンウエハ、５はｐウエルでありｐウエル
が形成されたシリコンウエハ４を以下半導体基板と称す
る。６はｐウエル、７はｐウエル５と光電変換素子１と
の境界、８は不純物層で形成されたチャネルストッパ
ー、９は分離絶縁膜である。
次に、本発明の固体撮像装置の構成とその動作について
述べる。
述べる。
シリコンウエハ４の主面にｐウエル5,6が形成されてい
る。そのｐウエル5,6領域には、外部より入射する光を
電気信号に変換する光電変換素子１であるｎ型拡散層が
形成されている。
る。そのｐウエル5,6領域には、外部より入射する光を
電気信号に変換する光電変換素子１であるｎ型拡散層が
形成されている。
ここで、光電変換素子１は、外部より入射した光によっ
て、基板中に電子−正孔対を発生させ信号電荷として電
子が光電変換素子内に蓄積される。
て、基板中に電子−正孔対を発生させ信号電荷として電
子が光電変換素子内に蓄積される。
光電変換素子１と離間した位置に垂直CCDチャネル３と
なる光電変換素子１と同じ導電型のｎ型拡散層が形成さ
れている。
なる光電変換素子１と同じ導電型のｎ型拡散層が形成さ
れている。
この光電変換素子１と垂直CCDチャネル３が対となって
固体撮像装置の一単位が構成される。固体撮像装置に
は、光電変換素子１と垂直CCDチャネル３の対が複数個
存在している。この個々の単位を電気的に分離するため
に分離絶縁膜９が形成されている。さらに、分離絶縁膜
９直下には各々の単位間の分離をより完全なものにする
ためにチャネルストッパー８と呼ばれる光電変換素子１
または垂直CCDチャネル３と逆導電型で濃度の高いｐ＋
拡散層が形成されている。
固体撮像装置の一単位が構成される。固体撮像装置に
は、光電変換素子１と垂直CCDチャネル３の対が複数個
存在している。この個々の単位を電気的に分離するため
に分離絶縁膜９が形成されている。さらに、分離絶縁膜
９直下には各々の単位間の分離をより完全なものにする
ためにチャネルストッパー８と呼ばれる光電変換素子１
または垂直CCDチャネル３と逆導電型で濃度の高いｐ＋
拡散層が形成されている。
ここでは、便宜的にチャネルストッパー８は光電変換素
子１および垂直CCDチャネル３と接して形成されている
が、少なくとも分離絶縁膜９の下に形成されておれば十
分な分離ができる。
子１および垂直CCDチャネル３と接して形成されている
が、少なくとも分離絶縁膜９の下に形成されておれば十
分な分離ができる。
また、半導体基板上には転送電極２が設けられている。
転送電極２は光電変換素子１に蓄積されている信号電荷
を垂直CCDチャネル３に移送するとき、さらに垂直CCDチ
ャネル３内を転送するときに、適当な電圧を印加され
る。この時、半導体基板４とｐウエル5,6との間に逆バ
イアスを印加してブルーミングを抑制するのは従来例と
同じである。また、転送電極２の上部にはアルミニウム
等による遮光膜（図示せず）が形成され、光電変換素子
１領域以外に光が入射しスミアの発生を誘起することを
防ぐための反射膜の働きをもしている。このため転送電
極２上の遮光膜を光電変換素子１とオーバラップさせる
ことでスミアを防止することになるが、光電変換素子１
の感度が低下するため外周上に形成されることが理想的
である。
転送電極２は光電変換素子１に蓄積されている信号電荷
を垂直CCDチャネル３に移送するとき、さらに垂直CCDチ
ャネル３内を転送するときに、適当な電圧を印加され
る。この時、半導体基板４とｐウエル5,6との間に逆バ
イアスを印加してブルーミングを抑制するのは従来例と
同じである。また、転送電極２の上部にはアルミニウム
等による遮光膜（図示せず）が形成され、光電変換素子
１領域以外に光が入射しスミアの発生を誘起することを
防ぐための反射膜の働きをもしている。このため転送電
極２上の遮光膜を光電変換素子１とオーバラップさせる
ことでスミアを防止することになるが、光電変換素子１
の感度が低下するため外周上に形成されることが理想的
である。
このように、光電変換素子１の感度を低下させずに、ま
たスミアの発生を防止するために、光電変換素子１の形
状が半導体基板表面より深くなるにつれて広くなってい
ることが特徴である。すなわち、ｐウエル５と光電変換
素子１との境界７が第２図に示す従来例に比べて、垂直
CCDチャネル３の方向に広がっているため、垂直CCDチャ
ネル３と光電変換素子１との間のｐウエル５の領域が狭
くなる。また、ｐウエル５と光電変換素子１との境界の
空乏層が広がっている。このため、ｐウエル５内で発生
する電荷は少なくなるとともに、光電変換素子１外部の
ｐウエル５に入射した光によって発生する電荷は光電変
換素子１に捕獲されやすくなり、垂直CCDチャネル３へ
流入する電荷は減少する。このようにしてスミアの発生
を著しく軽減することができる。
たスミアの発生を防止するために、光電変換素子１の形
状が半導体基板表面より深くなるにつれて広くなってい
ることが特徴である。すなわち、ｐウエル５と光電変換
素子１との境界７が第２図に示す従来例に比べて、垂直
CCDチャネル３の方向に広がっているため、垂直CCDチャ
ネル３と光電変換素子１との間のｐウエル５の領域が狭
くなる。また、ｐウエル５と光電変換素子１との境界の
空乏層が広がっている。このため、ｐウエル５内で発生
する電荷は少なくなるとともに、光電変換素子１外部の
ｐウエル５に入射した光によって発生する電荷は光電変
換素子１に捕獲されやすくなり、垂直CCDチャネル３へ
流入する電荷は減少する。このようにしてスミアの発生
を著しく軽減することができる。
さらに、別の特徴として光電変換素子１を構成している
ｎ型拡散層の深さが分離絶縁膜９の下に形成されたチャ
ネルストッパー８の深さより深い位置にまで及んでいる
ことがある。すなわち、スミアの発生は光電変換素子１
を構成するｎ型拡散層の外部のｐウエル５領域またはｐ
ウエル６領域にまで侵入してきた光によって誘起される
電子によって生じるため、光電変換素子１を構成するｎ
型拡散層の深さをより深く形成することによって、スミ
アを発生する光の強度は従来例のものと比べて顕著に改
善されることが分る。
ｎ型拡散層の深さが分離絶縁膜９の下に形成されたチャ
ネルストッパー８の深さより深い位置にまで及んでいる
ことがある。すなわち、スミアの発生は光電変換素子１
を構成するｎ型拡散層の外部のｐウエル５領域またはｐ
ウエル６領域にまで侵入してきた光によって誘起される
電子によって生じるため、光電変換素子１を構成するｎ
型拡散層の深さをより深く形成することによって、スミ
アを発生する光の強度は従来例のものと比べて顕著に改
善されることが分る。
このような特徴を実現するために、シリコンウエハ４の
光電変換素子１を形成する領域にｐウエハ６となるｐ型
不純物を拡散させｐ型拡散層を形成し、さらに光電変換
素子１となるｎ型不純物を拡散させてｎ型拡散層を形成
する。さらに、光電変換素子１と垂直CCDチャネル３に
よって挟まれた間隙および、垂直CCDチャネル３領域お
よび分離絶縁膜９領域にｐ型不純物を導入し拡散させて
ｐウエル５を形成する。ｐウエル５の深さは光電変換素
子１を構成するｎ型拡散層の深さより深くなるように拡
散される。この後、垂直CCDチャネル３およびチャネル
ストッパー８が形成される。
光電変換素子１を形成する領域にｐウエハ６となるｐ型
不純物を拡散させｐ型拡散層を形成し、さらに光電変換
素子１となるｎ型不純物を拡散させてｎ型拡散層を形成
する。さらに、光電変換素子１と垂直CCDチャネル３に
よって挟まれた間隙および、垂直CCDチャネル３領域お
よび分離絶縁膜９領域にｐ型不純物を導入し拡散させて
ｐウエル５を形成する。ｐウエル５の深さは光電変換素
子１を構成するｎ型拡散層の深さより深くなるように拡
散される。この後、垂直CCDチャネル３およびチャネル
ストッパー８が形成される。
このようにして形成すると光電変換素子１の深さはチャ
ネルストッパー８より深くなり、さらに、光電変換素子
１形状はｐウエル５との接点がｐウエル５の拡散形状に
影響され半導体基板表面での光電変換素子１の断面積が
深さ方向にいくにつれて大きくなる。
ネルストッパー８より深くなり、さらに、光電変換素子
１形状はｐウエル５との接点がｐウエル５の拡散形状に
影響され半導体基板表面での光電変換素子１の断面積が
深さ方向にいくにつれて大きくなる。
以上のように、本実施例によれば、光電変換素子１の下
部領域を広げ、その深さをチャネルストッパー８より深
くまで拡散形成することでスミア現象を大幅に軽減する
ことができる。
部領域を広げ、その深さをチャネルストッパー８より深
くまで拡散形成することでスミア現象を大幅に軽減する
ことができる。
（発明の効果） 以上のように本発明は、光電変換素子の深部領域を表面
領域よりも広げ、その深さをチャネルストッパーより深
くまで拡散形成することでスミア現象を大幅に軽減する
ことができ、その実用的効果は大なるものがある。
領域よりも広げ、その深さをチャネルストッパーより深
くまで拡散形成することでスミア現象を大幅に軽減する
ことができ、その実用的効果は大なるものがある。
第１図は本発明の一実施例における固体撮像装置の断面
構造図、第２図は従来の固体撮像装置の断面構造図であ
る。 １…光電変換素子、２…転送電極、３…垂直CCDチャネ
ル、４…シリコンウエハ、５…ｐウエル、６…ｐウエ
ル、７…境界、８…チャネルストッパー、９…分離絶縁
膜。
構造図、第２図は従来の固体撮像装置の断面構造図であ
る。 １…光電変換素子、２…転送電極、３…垂直CCDチャネ
ル、４…シリコンウエハ、５…ｐウエル、６…ｐウエ
ル、７…境界、８…チャネルストッパー、９…分離絶縁
膜。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 堀居 賢樹 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電子 工業株式会社内 (72)発明者 水野 博之 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電子 工業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭58−137249（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−55672（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−197167（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−125976（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−108284（ＪＰ，Ａ) 実開 昭56−104155（ＪＰ，Ｕ)
Claims (1)
- 【請求項１】半導体基板の主面に、複数の光電変換素子
と、前記光電変換素子に隣接して電荷転送手段とが形成
されている固体撮像装置において、 一導電型の半導体領域の中に反対導電型の半導体領域に
よる光電変換素子が形成され、一導電型の半導体領域の
中に反対導電型の半導体領域の電荷転送手段が形成され
ており、光電変換素子と電荷転送手段とが、一導電型の
半導体領域を介して隣接しており、 前記光電変換素子の、前記半導体基板の主面に平行な面
での断面積が、前記半導体基板の主面に垂直な深さ方向
に深くなるにつれて前記半導体基板表面に形成された前
記光電変換素子の断面積よりも大きいことを特徴とする
固体撮像装置。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60063369A JPH0680812B2 (ja) | 1985-03-29 | 1985-03-29 | 固体撮像装置 |
| DE8585113198T DE3586452T2 (de) | 1984-10-18 | 1985-10-17 | Festkoerperbildsensor und verfahren zu seiner herstellung. |
| EP85113198A EP0178664B1 (en) | 1984-10-18 | 1985-10-17 | Solid state image sensing device and method for making the same |
| US07/251,026 US4947224A (en) | 1984-10-18 | 1988-09-26 | Solid state image sensing device with photodiode to reduce smearing |
| US07/544,620 US5041392A (en) | 1984-10-18 | 1990-06-27 | Method for making solid state image sensing device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60063369A JPH0680812B2 (ja) | 1985-03-29 | 1985-03-29 | 固体撮像装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61224352A JPS61224352A (ja) | 1986-10-06 |
| JPH0680812B2 true JPH0680812B2 (ja) | 1994-10-12 |
Family
ID=13227295
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60063369A Expired - Lifetime JPH0680812B2 (ja) | 1984-10-18 | 1985-03-29 | 固体撮像装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0680812B2 (ja) |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS56104155U (ja) * | 1980-01-11 | 1981-08-14 | ||
| JPS56108284A (en) * | 1980-02-01 | 1981-08-27 | Hitachi Ltd | Semiconductor light detector |
| JPS5755672A (en) * | 1980-09-19 | 1982-04-02 | Nec Corp | Solid-state image pickup device and its driving method |
| JPS58137249A (ja) * | 1982-02-08 | 1983-08-15 | Sanyo Electric Co Ltd | 固体撮像素子 |
| JPS58155976A (ja) * | 1982-03-12 | 1983-09-16 | Sanyo Electric Co Ltd | サ−マル記録装置 |
| JPS59197167A (ja) * | 1983-04-22 | 1984-11-08 | Sony Corp | 固体撮像素子 |
-
1985
- 1985-03-29 JP JP60063369A patent/JPH0680812B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61224352A (ja) | 1986-10-06 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |