JPS6021680A - 固体撮像素子とその製造方法 - Google Patents
固体撮像素子とその製造方法Info
- Publication number
- JPS6021680A JPS6021680A JP58130014A JP13001483A JPS6021680A JP S6021680 A JPS6021680 A JP S6021680A JP 58130014 A JP58130014 A JP 58130014A JP 13001483 A JP13001483 A JP 13001483A JP S6021680 A JPS6021680 A JP S6021680A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- conductivity type
- solid
- type semiconductor
- region
- state image
- 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.)
- Pending
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-
- 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
- H10F39/186—Complementary metal-oxide-semiconductor [CMOS] image sensors; Photodiode array image sensors having arrangements for blooming suppression
Landscapes
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
この発明は固体撮像素子、特に強い光の入射によって生
ずるブルーミングを防止するようにした固体撮像素子と
その製造方法に関するものである。
ずるブルーミングを防止するようにした固体撮像素子と
その製造方法に関するものである。
一般に固体撮像素子は、その解像反を向上させるために
、５００ Ｘ ５００個程度の光電変換素子とその読出
し回路とを、同一基板上に集積していることから、１個
の画素当シの面積が非常に小さく、また光電変換された
電荷が光検出器の接合容量を利用して蓄積されるために
、その蓄積電荷容量も非常に小さい。従って固体撮像素
子に強い光が入射すると、光検出器から電荷があふれ出
して、プルーミングと呼ばれる画質劣化を惹きおこすこ
とになる。この現象を避けるために従来は、光検出器の
深さ方向にトランジスタを形成しておき、あふれ出す電
荷を基板中にひきぬいてブルーミングを抑制するように
している。
、５００ Ｘ ５００個程度の光電変換素子とその読出
し回路とを、同一基板上に集積していることから、１個
の画素当シの面積が非常に小さく、また光電変換された
電荷が光検出器の接合容量を利用して蓄積されるために
、その蓄積電荷容量も非常に小さい。従って固体撮像素
子に強い光が入射すると、光検出器から電荷があふれ出
して、プルーミングと呼ばれる画質劣化を惹きおこすこ
とになる。この現象を避けるために従来は、光検出器の
深さ方向にトランジスタを形成しておき、あふれ出す電
荷を基板中にひきぬいてブルーミングを抑制するように
している。
この種の従来例として、第１図および第２図（ａ）。
（ｂ）に示すＭＯ８型固体撮像素子がある。
第１図はＭＯ８型固体撮像素子の構成図であって、符号
（１１）は水平走査回路、（１２）は垂直走査回路、（
１３）は水平読出しＭｏ５ｒＲ，（１４）は出力信号線
、（１５）はマ） ＩＪソックス状配列された光電変換
素子、（１６）は垂直走査線、（１７）は垂直Ｌτ０８
ＴＲ，（１Ｂ）は垂直信号線、（１９）は垂直信号線の
浮遊容量、（２０）はビデオバイアス電源、（２１）は
ビデオ出力の負荷抵抗である。
（１１）は水平走査回路、（１２）は垂直走査回路、（
１３）は水平読出しＭｏ５ｒＲ，（１４）は出力信号線
、（１５）はマ） ＩＪソックス状配列された光電変換
素子、（１６）は垂直走査線、（１７）は垂直Ｌτ０８
ＴＲ，（１Ｂ）は垂直信号線、（１９）は垂直信号線の
浮遊容量、（２０）はビデオバイアス電源、（２１）は
ビデオ出力の負荷抵抗である。
この第１図において、まず垂直走査回路（１２）によシ
おるひとつの垂直走査線（１６）が選択されると、その
行に接続されているすべての垂直ＭＯ８ＴＲ（１７）が
導通状態となシ、これによって光電変換素子（１５）に
蓄積されていた光信号が各垂直信号線（１８）に読出さ
れる。その後、水平走査回路（１１）によシ選択された
水平読出しＭＯ８ＴＲ（１３）が順次に導通状態となシ
、各垂直信号線（１８）まで読出されていた信号が順次
に出力信号線（１４）に読出される。このように走査し
て得られる光電変換信号は、選択された垂直走査線（１
６）毎に水平走査回路（１１）の出力に同期して読出さ
れる。
おるひとつの垂直走査線（１６）が選択されると、その
行に接続されているすべての垂直ＭＯ８ＴＲ（１７）が
導通状態となシ、これによって光電変換素子（１５）に
蓄積されていた光信号が各垂直信号線（１８）に読出さ
れる。その後、水平走査回路（１１）によシ選択された
水平読出しＭＯ８ＴＲ（１３）が順次に導通状態となシ
、各垂直信号線（１８）まで読出されていた信号が順次
に出力信号線（１４）に読出される。このように走査し
て得られる光電変換信号は、選択された垂直走査線（１
６）毎に水平走査回路（１１）の出力に同期して読出さ
れる。
そして選択された水平方向の読出しが終了した後、この
行は非選択状態となり、次に選択されるまで光信号を蓄
積する。
行は非選択状態となり、次に選択されるまで光信号を蓄
積する。
こ＼で、あるひとつの垂直走査１１（１６）が選択され
ると、その行のすべてのＭＯ８ＴＲ（１７）は導通状態
となり、その行の光電変換素子（１５）の出力がすべて
各垂直信号線（１８）に読出されるが、各垂直信号Ｍ（
１８）に接続される水平読出しＭＯ８ＴＲ（１３）が選
択される迄、光信号は垂直信号線（１８）の浮遊容量（
１９）に蓄積される。しかしながらこのとき、垂直ＭＯ
８ＴＲ（１７）が非導通のときでも、光電変換素子（１
５）の出力が垂直ＭＯＳ Ｔ Ｒ（１Ｔ）のもれとか他
の部分を経て垂直信号ａ（１８）に蓄積されて、スミア
あるいはブルーミングと呼ばれる疑似信号が撮像画面に
現れることがある。
ると、その行のすべてのＭＯ８ＴＲ（１７）は導通状態
となり、その行の光電変換素子（１５）の出力がすべて
各垂直信号線（１８）に読出されるが、各垂直信号Ｍ（
１８）に接続される水平読出しＭＯ８ＴＲ（１３）が選
択される迄、光信号は垂直信号線（１８）の浮遊容量（
１９）に蓄積される。しかしながらこのとき、垂直ＭＯ
８ＴＲ（１７）が非導通のときでも、光電変換素子（１
５）の出力が垂直ＭＯＳ Ｔ Ｒ（１Ｔ）のもれとか他
の部分を経て垂直信号ａ（１８）に蓄積されて、スミア
あるいはブルーミングと呼ばれる疑似信号が撮像画面に
現れることがある。
また第２図（ａ）、Φ）は実際の１画素分のレイアラれ
る（Ｉの経路）。そしてと＼では（２１）にＰウェルを
採用しておシ、深部で発生した電子■あるいはあふれで
た電子■は、縦方向のトランジスタ（Ｔｒｌ）によシ基
板（２２）側に引き抜いている（■の経路）。また（Ｔ
ｒｓ ）は垂直ＭＯ８ＴＲ（１７）の下部に寄生するト
ランジスタであって、これを通して垂直信号線（１８）
へ電子■がもれ出して疑似信号となり＜ｍの経路）、さ
らに（Ｔｒｓ）は隣接する光電変換素子（１５）と垂直
信号線（１８）との間に寄生するトランジスタであって
、これを通しても垂直信号線（１８）へ電子■がもれだ
して疑似信号の原因となる（■の経路）。
る（Ｉの経路）。そしてと＼では（２１）にＰウェルを
採用しておシ、深部で発生した電子■あるいはあふれで
た電子■は、縦方向のトランジスタ（Ｔｒｌ）によシ基
板（２２）側に引き抜いている（■の経路）。また（Ｔ
ｒｓ ）は垂直ＭＯ８ＴＲ（１７）の下部に寄生するト
ランジスタであって、これを通して垂直信号線（１８）
へ電子■がもれ出して疑似信号となり＜ｍの経路）、さ
らに（Ｔｒｓ）は隣接する光電変換素子（１５）と垂直
信号線（１８）との間に寄生するトランジスタであって
、これを通しても垂直信号線（１８）へ電子■がもれだ
して疑似信号の原因となる（■の経路）。
そこで従来の装置では、（Ｔｒｘ ）のｈＦＥを（’ｒ
ｒ２） ＋（Ｔｒ３）のｈＰＥよシも十分に大きくし、
疑似信号を抑制しているが、十分なレベルに達している
とは言いがたいものであった。すなわち、例えばＰウェ
ルの深さを浅くすると、（Ｔ−ｒ□）のｈＦＥは大きく
なるが、Ｐウェル−ｎの耐圧が低下して製造が困難にな
り、またＰウェルを浅くしすぎると、長波長側の感度が
低下してしまう。そして−万、Ｐウェルの濃度を薄くす
ると、（Ｔｒ １ ）のｈＦＥは太きくはなるが、前記
の耐圧などの原因のために製造が困難になシ、その濃度
には自ずから限界がある。
ｒ２） ＋（Ｔｒ３）のｈＰＥよシも十分に大きくし、
疑似信号を抑制しているが、十分なレベルに達している
とは言いがたいものであった。すなわち、例えばＰウェ
ルの深さを浅くすると、（Ｔ−ｒ□）のｈＦＥは大きく
なるが、Ｐウェル−ｎの耐圧が低下して製造が困難にな
り、またＰウェルを浅くしすぎると、長波長側の感度が
低下してしまう。そして−万、Ｐウェルの濃度を薄くす
ると、（Ｔｒ １ ）のｈＦＥは太きくはなるが、前記
の耐圧などの原因のために製造が困難になシ、その濃度
には自ずから限界がある。
この発明は従来のこのような欠点に鑑み、光電変換素子
の特性を殆んど変化させずに、ブルーミング、スミアな
どの疑似信号の発生を非常に簡単に抑制し得る固体撮像
素子とその製造方法を提供しようとするものである。
の特性を殆んど変化させずに、ブルーミング、スミアな
どの疑似信号の発生を非常に簡単に抑制し得る固体撮像
素子とその製造方法を提供しようとするものである。
以下、この発明の一実施例につき、第３図および第４図
←）〜（ｅ）を参照して詳細に説明する。
←）〜（ｅ）を参照して詳細に説明する。
第３図はこの一実施例による固体撮像素子の１画素分の
構成断面図であって、同図中前記第２図の）と同一符号
は同一または均等部分を示している。
構成断面図であって、同図中前記第２図の）と同一符号
は同一または均等部分を示している。
この実施例構造では、前記（２１）のＰウェルの一部に
符号（３１）で示される浅い領域を形成させると共に、
その斜線で示す周辺部分（３２）の濃度を薄くした構成
にするものであシ、このとき従来の寄生トランジスタ（
Ｔｒｌ ”Ｔｒｓ）以外に（Ｔｒ４〜．Ｔｒｓ）で示さ
れる非常に大きいｈＦＲをもったトランジスタがあらた
に形成されることになる。こ＼で（Ｔｒ４）。
符号（３１）で示される浅い領域を形成させると共に、
その斜線で示す周辺部分（３２）の濃度を薄くした構成
にするものであシ、このとき従来の寄生トランジスタ（
Ｔｒｌ ”Ｔｒｓ）以外に（Ｔｒ４〜．Ｔｒｓ）で示さ
れる非常に大きいｈＦＲをもったトランジスタがあらた
に形成されることになる。こ＼で（Ｔｒ４）。
（Ｔｙａ）は隣接画素からの余分な電子のもれ込み、あ
るいはもれ出しを基板側へ引き抜くだめのトランジスタ
ｖ （Ｔｒｓ）は垂直ＭＯ８ＴＲ（１７）の下部を通っ
て垂直信号線（１８）へもれ出す電子を基板側へ引き抜
くためのトランジスタでアル、これらトランジスタ（Ｔ
ｒ４〜’ｒｒｅ ）によシ、従来であれば垂直信号線（
１８）へもれ出す電子を基板側へ引き抜いて疑似信号を
抑制することができるのである。
るいはもれ出しを基板側へ引き抜くだめのトランジスタ
ｖ （Ｔｒｓ）は垂直ＭＯ８ＴＲ（１７）の下部を通っ
て垂直信号線（１８）へもれ出す電子を基板側へ引き抜
くためのトランジスタでアル、これらトランジスタ（Ｔ
ｒ４〜’ｒｒｅ ）によシ、従来であれば垂直信号線（
１８）へもれ出す電子を基板側へ引き抜いて疑似信号を
抑制することができるのである。
また第４図（ａ）〜（ｅ）はこの実施例による固体撮像
素子の製造方法を工程順に示しておシ、各図中前記第３
図と同一符号は同一または均等部分である。
素子の製造方法を工程順に示しておシ、各図中前記第３
図と同一符号は同一または均等部分である。
この実施例方法においては、ｎ型基板（２２）にｐ型の
不純物をイオン注入あるいは拡散にょシ導入してＰウェ
ル（２１）を形成するが、このときマスクとしてのフォ
トレジストあるいは酸（ｔＪ （４１）を、あらかじめ
前記領域（３１）の該当部分に対応して形成しておくこ
とにより、回部にｐ型不純物の入らない領域（４２）を
形成させ（同図（ａ））、その後に熱処理して仁のｐ型
不純物を活性化、拡散させることで、深さの浅い同領域
（３１）とその周辺のＰウェルの一部に濃度の薄い部分
（３２）とが同時に形成されるもので（同図中））、そ
の後は通常の工程（同図（ｃ） 、 （ｄ） ）を経て
、最終的に目的とする固体撮像素子が得られるのである
（同図（ｅ））。
不純物をイオン注入あるいは拡散にょシ導入してＰウェ
ル（２１）を形成するが、このときマスクとしてのフォ
トレジストあるいは酸（ｔＪ （４１）を、あらかじめ
前記領域（３１）の該当部分に対応して形成しておくこ
とにより、回部にｐ型不純物の入らない領域（４２）を
形成させ（同図（ａ））、その後に熱処理して仁のｐ型
不純物を活性化、拡散させることで、深さの浅い同領域
（３１）とその周辺のＰウェルの一部に濃度の薄い部分
（３２）とが同時に形成されるもので（同図中））、そ
の後は通常の工程（同図（ｃ） 、 （ｄ） ）を経て
、最終的に目的とする固体撮像素子が得られるのである
（同図（ｅ））。
なお、前記実施例方法においては、Ｐウェルの形成時に
最初、マスクを用いて選択的ＫＰ型不純物を導入し、マ
スク下には全くｐ型不純物が導入されないようにしてい
るが、薄い濃度であればこのマスク下にもｐ型不純物が
導入されるようにしてもよい。また前記各実施例ではＰ
ウェル構造のＭＯ８型固体撮像素子につｈて説明したが
、Ｎウェル構造であってもよく、さらにＣＣＤなどを用
いた固体撮像素子の場合にも同様に適用できることは勿
論である。
最初、マスクを用いて選択的ＫＰ型不純物を導入し、マ
スク下には全くｐ型不純物が導入されないようにしてい
るが、薄い濃度であればこのマスク下にもｐ型不純物が
導入されるようにしてもよい。また前記各実施例ではＰ
ウェル構造のＭＯ８型固体撮像素子につｈて説明したが
、Ｎウェル構造であってもよく、さらにＣＣＤなどを用
いた固体撮像素子の場合にも同様に適用できることは勿
論である。
以上詳述したように、この発明によれば、ウェルの一部
を桟〈またその濃度を薄く形成するだけの極めて簡単な
構成によシ、従来と同様の光検出特性を保持して疑似信
号に強く、従ってプルーミング、スミア現象のない固体
撮像素子が容品に得られる特長を有するものである。
を桟〈またその濃度を薄く形成するだけの極めて簡単な
構成によシ、従来と同様の光検出特性を保持して疑似信
号に強く、従ってプルーミング、スミア現象のない固体
撮像素子が容品に得られる特長を有するものである。
第１図はＭＯ８型固体撮像素子を模式的に示した＄１成
説明図、第２図（ａ）、（ト）は従来例によるＭＯ８型
固体撮像素子の１画素分のレイアウト図および構成断面
図、第３図はこの発明の一実施例によるＭＯ８型固体撮
像素子の１画素分の構成断面図、第４図（ａ）〜（ｅ）
は同上ＭＯ８型固体撮像素子の製造工程を順次に示す模
式断面図である。 （１１）・φ・・水平走査回路、（１２）＠−・・垂直
走査回路、（１３）・・・・水平読出しＭＯ８ＴＲ，（
１４） ＠・・拳出力信号線、（１５）、・・・光電変
換素子、（１６）・・−・垂直走査線、（１７）・・・
・垂直ＭＯ８ＴＲ、（１Ｂ）・・・−垂直信号線、（２
１）−−−−Ｐウェル、（２２）＠＊＊ｓＨ型基板、（
３１）・・・・深さの浅い領域、（３２）・・・・濃度
の薄い部分。 代 理 人 大 岩 増 雄 第１図 第２図 （Ｑ）
説明図、第２図（ａ）、（ト）は従来例によるＭＯ８型
固体撮像素子の１画素分のレイアウト図および構成断面
図、第３図はこの発明の一実施例によるＭＯ８型固体撮
像素子の１画素分の構成断面図、第４図（ａ）〜（ｅ）
は同上ＭＯ８型固体撮像素子の製造工程を順次に示す模
式断面図である。 （１１）・φ・・水平走査回路、（１２）＠−・・垂直
走査回路、（１３）・・・・水平読出しＭＯ８ＴＲ，（
１４） ＠・・拳出力信号線、（１５）、・・・光電変
換素子、（１６）・・−・垂直走査線、（１７）・・・
・垂直ＭＯ８ＴＲ、（１Ｂ）・・・−垂直信号線、（２
１）−−−−Ｐウェル、（２２）＠＊＊ｓＨ型基板、（
３１）・・・・深さの浅い領域、（３２）・・・・濃度
の薄い部分。 代 理 人 大 岩 増 雄 第１図 第２図 （Ｑ）
Claims (2)
- （１）第１導電型半導体基板上に形成された第２導電型
半導体領域を有し、この第２導電型半導体領域内に、光
電変換素子となる複数の第２の第１導電型半導体領域を
配列させた固体撮像素子において、前記第２導電型半導
体領域の少なくとも一部を、他部よシも深さの浅い領域
にすると共に、この浅い領域の周辺部の不純物濃度を薄
くしたことを特徴とする固体撮像素子。 - （２）第１導電型半導体基板上に形成された第２導電型
半導体領域を有し、この第２導電型半導体領域内に、光
電変換素子となる複数の第２の第１導電型半導体領域を
配列させた固体撮像素子の製造方法において、前記第１
導電型半導体基板の選択された部分に第２導電型不純物
を導入する工程と、この導入された第２導電型不純物を
拡散して、第２導電型半導体領域を形成させ、同時にこ
の拡散によシ第２導電型半導体領域の選択されなかった
相当部分の深さを浅くシ、かつこの浅い部分の周辺部の
不純物濃度を薄くさせる工程とを含むことを特徴とする
固体撮像素子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58130014A JPS6021680A (ja) | 1983-07-15 | 1983-07-15 | 固体撮像素子とその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58130014A JPS6021680A (ja) | 1983-07-15 | 1983-07-15 | 固体撮像素子とその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6021680A true JPS6021680A (ja) | 1985-02-04 |
Family
ID=15024016
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58130014A Pending JPS6021680A (ja) | 1983-07-15 | 1983-07-15 | 固体撮像素子とその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6021680A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6222473A (ja) * | 1985-07-22 | 1987-01-30 | Fuji Photo Film Co Ltd | 固体撮像素子 |
| US4814848A (en) * | 1986-06-12 | 1989-03-21 | Hitachi, Ltd. | Solid-state imaging device |
| JP2005183922A (ja) * | 2003-11-28 | 2005-07-07 | Seiko Epson Corp | 固体撮像装置及びその製造方法 |
-
1983
- 1983-07-15 JP JP58130014A patent/JPS6021680A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6222473A (ja) * | 1985-07-22 | 1987-01-30 | Fuji Photo Film Co Ltd | 固体撮像素子 |
| US4814848A (en) * | 1986-06-12 | 1989-03-21 | Hitachi, Ltd. | Solid-state imaging device |
| JP2005183922A (ja) * | 2003-11-28 | 2005-07-07 | Seiko Epson Corp | 固体撮像装置及びその製造方法 |
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