JPS58188968A - 固体撮像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （川　発明の技術分野 本発明は一次元あるいは二次元の固体撮ｌＩＩ装置に係
り、特に入射光に感応する受光素子と、該受光素子で光
電変換された信号電荷を処理するだめの回路素子とを供
えた固体撮像装置の構造に関するものである。

（ｂ　技術の背景 近年、受光素子を多素子化して高解像度の固体撮像装置
を実現すべく集積度を向上させる研究・開発がなされて
いる。

＋（３＋　　従来技術と間部点 第１図は従来の固体撮像装置を説明するための概念的な
Ｌ面図であり、この場ｆ＆８Ｘ８のインクフィン転送方
式の二次元固体撮儂装置を例示している。

第１図において、半導体基板ｌの一生面玉に受光素子２
がマトリックス状に配設され、各縦列ごとに配列された
各受光素子２に対応して移送グー）ＴＯと垂直シフトレ
ジスタＶＳが配設されている。また各垂直シフトレジス
タｖＳからの信号電荷を時系列的に出力するための水平
シフトレジヌタｆ（Ｓおよび出力増幅器ＡＭＰが配設さ
れている。

、かかる固体撮像装置において、受光素子２に入射した
光は該受光素子内で光ｔｇｅ換されて信号電荷を発生す
る。該信号電荷は該受光素子内に一時蓄積される。一定
時間蓄積された該信号電荷は移送ゲートＴＧが開かれる
と垂直シフトレジヌタｖＳに移送され、該垂直シフトレ
ジスタＶＳ内を順次転送したのち水平シフトレノスタＥ
（Ｓへ並列的ニ移る・さらに該信号電荷は該水平シフト
レジスタＨ８内を輸送されて出力増幅１（ｌ　Ａ　Ｍ　
Ｐで電圧に変換され時系列的に読み出される。なお第１
図中の矢印は上記信号電荷の流れを示している。

上述したような構成の固体撮像装置においては各受光素
子２が転送ゲートＴＯ，垂１［シフトレンヌタｖＳおよ
び水平シフトレンメタＨ８等の信号処理回路素子と同−
基板玉に構成されているため、基板ｌ内に占める有効受
光面積の割合は低下し、かつ解像度向丘の妨げとなって
いた。

（■　発明の目的 本発明は丘記従来の欠点に鑑み、半４体抵板の両主面を
有効に利用することで集積ｉｆを飛躍的に向上させ、も
って高解像度の固体撮像装置を提供することを目的とす
るものである。

＋６１１　　発明の構成 そしてこの目的は本発明によれば半４体基板の一主面と
に光電変換素子である受光調子を配設し、池の一王面北
に該受光素子からの信号電荷を処理するための回路素子
を配設し、かつ前記受光素子に設けた信号電荷の出力端
と前記回路素子に前記信号ｖｉ１．荷を導入する入力端
とを電気的に接続するための前記基板と通導１１１ｃ型
の不純物層を該基板を繊゛通して設けたことを特做とす
る固体撮像装置を提供することによって１ａ成できる。

（わ　発明の実施例 、以Ｆ本発明の実施例を図面によって詳述する。

第２図は本発明による固体撮像装置の一受光素子を含む
囃位構成を示す概略図であり、第２図（川あ・よび＋Ｃ
＋はそれぞれ基板の表裏各面く形成された受光素子およ
び信号処理回路素子の平面図を、第２図（至）は第２図
μ）およびｔｃ＋ノｘ　−ｘ’、Ｙ　−Ｙ’断面を示す
図である。

同図において、ＩＯは例えばｐ型ｓ１ウェハからなる半
導体基板であって、該基板ｉｏの一主面ｔＯａの表一部
にイオン注入または熱拡散法により　　　　　　　”て
形成したｎ型不純物層からなる受光部１１が形成されて
おり、該受光部の周辺は高濃度のｐ型不純物−からなる
或荷堰１２で囲まれている。一方基板１０の也の一主面
上ｔａｂには、例えばＳ１酸化＠（Ｓ１υ１Ｉ）１８を
介して移送グー）ＴＧおよび垂直シフトレジスタとなる
電荷結合装置の転送電極ダｌ、ダ２．４３．貞４等が配
設されて信号処理回の 路素子を形成している。そして、前記受光部２出力端１
４と信号処理回路素子の入力端１５とをｗＬ電気的闇続
するため前記基板１０と通導を型の不純物層である高濃
度のｎ型不純物層１６が基板１０の両主面ｔｏａ、　　
ｔａｂを貫通するよう形成されている。

かくして、上述したような構ｅ、を用いて、例えば８Ｘ
８のマ）　ＩＪツクヌ配列の固体撮像装置を作成すれば
、第８図のようになる。この−図から明らかなように信
号処理回路素子が受光素子２１の配設面上にないため該
受光素子２１を近接配置できて集積度を飛躍的に向丘さ
せ得る。第８図において、２０は半導体基板、２２は該
基板２０と逆導電型の不純物層で前期受光素子２１と図
示していない池の一主面上に配設された信号処理回路素
子とを電気的に接続する役目をもっている。

次に本発明の固体撮像装置の動乍について、第２図を用
いて説明する。

入射光１７が受光部１１に入射すると、該受光部内で光
電変換されて発生した信号電荷（この場合は電子）は該
受光部１１およびｎ型不純物層１６下の電位の井戸１８
に一時蓄積される。一定時間蓄積された該信号電荷は移
送グー）ＴＧが開かれると移送グー）ＴＧ下を経て電荷
転送装置の転送電極夏１Ｆの電位の井戸１９に移送され
る。さらに電荷転送装置の転送電極０１．グｇ、　ａｓ
、ダ４に順次駆動バルヌが印加されると曲記信り一亀荷
は第２図＋０１の矢印方向へ転送された後、図２５を省
略したが水平シフトレジスタへ移され、その後該水平シ
クトレジスタ内を転送されて出力増幅器に入り、その出
力増幅器で電圧に変換されて出力される。

なお、上述した受光素子１１の出力端１４と信号処理回
路素子の入力＠１５を電気的に接続するための不純物＃
１６を形成する一実施例を第４図を用いて説明する。

通常半導体基板８０の厚みは８００μｍ程度であるが、
該基板８０の一生面上８０ａの周辺の幅ｌを５ｓｍ轢度
残して化学研磨し、基板中央部の厚みｄｌを２０μｍ程
度まで薄くする。さらに所定の位置に、例えば異方性エ
ツチング等の手法を用いて凹部８１を設け、該四部８１
の底部と池の一主面８０ｂとの距ｊｌｉｄｌを５７７　
ｍ程度にする。しかる後に基板８０と逆導電型の不純物
を深さ方向に６μｍ以と拡散することにより該基板に新
たに形成した一主面８００と曲の一主面８０ｂとを貫通
する拡散Ｎ１８２を容易に形成することができる。

なお、半導体基板８０の周辺の輻ｌを６Ｗ程度初期の厚
みのまま分厚くしておく理由はウェハの取り扱いを容易
にするためである。

前記のような凹部８１の形成に異方性エツチングを採用
すれば四角踵状の凹部が形成できる。この場合Ｓｉ基板
ＢＯとしては（１００）面のものを用い、四角踵状四部
を形成すべき領域以外の領域をホトレジストでマスキン
グした後、例えばＨＢＯ（水）とＮ５ｋ１４（ヒドラジ
ノ）の混合水溶液（例えば液温１００℃）に浸漬せしめ
て基板８０の露出部をエツチングすることにより（ｉｌ
ｌ）面が現われ、その結果８１基板表面に頂部を基板深
さ方向に有する四角鍾伏凹部８１が容易に形成される。

このように形成された四角踵状四部８１の基板表面に対
する角度θは約６５度（正確にはθ目５４゜７４度）と
なる・ なお、前述の実施例では受光素子にｐ　−ｎ接合を用い
九町視光用固体撮像装置について説明し九像装置にも有
効である。また基板の一生面上に信　　　゛号処理回路
素子を形成するだけでなく、信す処理回路素子を駆動す
る駆動回路素子を形成することも可能である。

（２）発明の効果 以北、絆細に説明したように、本究明は半導体基板の一
生面上全面に受光素子を形成することができ集積度を飛
躍的ＫＩｔ８ｉＩＪ：できるため、高解像度の固体撮像
装置を実現し得るという多大な効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の固体撮像装置を説明するための（既、金
的な上面図、第２図（ａ）、（至）およびｔｃ＋は本発
明による固体撮像装置の単位構成を示す概略図、第８図
は本発明による８×８のマトリックス状に配列された固
体撮像装置の概念的な上面図、第４図は受光素子と借り
処理回路素子とを電気的に接続する拡散層を作る工程を
説明するための図である。 １．２０：半導体基板、２，２１：受光素子、１０、８
０　：　ｐ型Ｓｊ−Ｍ板、ｌｌ：ｎ型不純物層、１２：
［荷堰、ｌ　９　：　５ｉｎｓ、１４，８１：頂部を深
さ方向に有する凹部、１６．２２．＄２：ｎ型拡散層、
１７二人射光。 第１図 第２図 第３図 Ｕ 第　４　図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 半導体基板の一主面上に光電変換機能を有する受光素子
   を配設し、池の一主面土に該受光素子からの信号電荷を
   処理するだめの回路素子を配設し、かつ前記受光素子に
   設けた信号電荷の出力端と前記回路素子にｍｌｌ倍信号
   電荷導入するための入力端とを電気的に接続するための
   前記基板と逆導電型の不純物層を該基板をｌＫ通して設
   けたことを特徴とする固体機ｌｌ装置。