JPS6244818B2 - - Google Patents

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JPS6244818B2
JPS6244818B2 JP55163654A JP16365480A JPS6244818B2 JP S6244818 B2 JPS6244818 B2 JP S6244818B2 JP 55163654 A JP55163654 A JP 55163654A JP 16365480 A JP16365480 A JP 16365480A JP S6244818 B2 JPS6244818 B2 JP S6244818B2
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JP
Japan
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state imaging
channel
solid
imaging device
excess charge
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JP55163654A
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JPS5787182A (en
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Takao Kuroda
Sakaki Horii
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Panasonic Holdings Corp
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Matsushita Electronics Corp
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Publication date
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Publication of JPS6244818B2 publication Critical patent/JPS6244818B2/ja
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    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10FINORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
    • H10F71/00Manufacture or treatment of devices covered by this subclass
    • H10F71/121The active layers comprising only Group IV materials
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10FINORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
    • H10F30/00Individual radiation-sensitive semiconductor devices in which radiation controls the flow of current through the devices, e.g. photodetectors
    • H10F30/20Individual radiation-sensitive semiconductor devices in which radiation controls the flow of current through the devices, e.g. photodetectors the devices having potential barriers, e.g. phototransistors
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    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • H10F39/00Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one element covered by group H10F30/00, e.g. radiation detectors comprising photodiode arrays
    • H10F39/10Integrated devices
    • H10F39/12Image sensors
    • H10F39/15Charge-coupled device [CCD] image sensors
    • H10F39/158Charge-coupled device [CCD] image sensors having arrangements for blooming suppression
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/547Monocrystalline silicon PV cells
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は固体撮像装置の製造方法に関するもの
であり、その目的とするところは従来の方法に比
してブルーミング抑制能力の安定化及び均一化を
はかることである。
従来の固体撮像装置に用いられているブルーミ
ング防止法を、P型基板上に形成されたフオトダ
イオード(以下PDと略記する)を光電変換部、
4相駆動nチヤンネル埋め込みCCDを垂直転送
シフトレジスター(以下V−BCCDと略記する)
とするインターライン転送方式CCD型撮像素子
を例にとり説明する。
第1図は従来の固体撮像装置の平面図である。
1は光電変換された信号電荷を集積するPD、2
はPD1に集積された信号電荷をV−BCCD3へ
転送する転送ゲート、4,5,6,7はそれぞれ
PD1から転送されて来た信号電荷を垂直方向へ
転送するためのV−BCCD3のゲート電極φ
φ、φ、φである。
前記構成の固体撮像装置においてPD1に強い
光が照射されてPD1に蓄積しきれない大量の信
号電荷が発生しPD1からV−BCCD3へあふれ
出すとブルーミングが生じる。
そこで、過剰電荷がV−BCCD3へあふれ出す
前に、この過剰電荷を流し込んで捨てる排出用ド
レインがオーバーフロードレイン(以下OFDと
略記する)8であり、そのあふれ出させる電位の
閾値を決めるのがオーバーフローコントロールゲ
ート(以下OFCGと略記する)9に印加される電
圧である。
第1図のA−A′線に沿つた断面を第2図aに
示す。10はV−BCCD3のチヤンネル領域、1
1は電荷の溢れ出しを防止するチヤンネルストツ
パー、12はSiO2層である。
第2図aに対応した電位分布を模式的に示した
のが第2図bである。第2図bで13は信号電荷
がないときのPD1のN層の電位、14は信号電
荷集積期間内における転送ゲート2のチヤンネル
電位、15は信号電荷がないときのV−BCCD3
のチヤンネル電位、16はOFCG9のチヤンネル
電位、17はOFD8の電位、18はチヤンネル
ストツパー11の電位である。同図からわかるよ
うに、この固体撮像装置において、ブルーミング
抑制能力を発揮するためには転送ゲート2のチヤ
ンネル電位14よりも、OFCG9のチヤンネル電
位16を高く(図で下方位置ほど電位が高い)し
ておき、PD1の電位13において生じた過剰電
子をOFD8の電位17へ移動させることが必要
である。
原理的には、前記の方法によつてブルーミング
を防止できる訳であるが、このような構造の固体
撮像装置はV−CCDSのゲート電極4,5,6,
7を行毎に共通接続するための電極が形成されて
いるため、一度の不純物導入工程でOFD8全体
を形成しようとすれば、CCDゲート電極4〜7
の形成以前にOFD8を形成しなければならな
い。従つて、従来は、必要な前段階の工程の後、
まずOFD8全体にイオン注入法、または熱拡散
法等によつて不純物を導入し、次にCCDのゲー
ト電極4,6および5,7を形成する。その後、
転送ゲート2およびOFCG9を形成し、これらの
ゲート電極、転送ゲート、OFCGをマスクとし
て、PD1およびOFD8の上でゲート電極4,
5,6,7がない領域に不純物を導入するという
方法がとられていた。このため、OFD8全体に
導入された不純物と、OFCG9は自己整合拡散と
はならない。従つてOFCG9とOFD8の相対位
置はフオトリソグラフイー、及びエツチングの加
工精度の範囲内で不均一を生じる。その結果、
OFCG9とOFD8の相対位置にずれが生じやす
く、しばしば第3図aの様な構造になる。すなわ
ち、同図において、OFD8とOFCG9は重なり
部分を有している。第2図aと第3図aにおける
構造を比較すると、OFCG9のチヤンネル長19
が第3図aにおいて蓄しく短かくなつている事が
わかる。通常、これらの図においてOFCG9の適
正なチヤンネル長19は数ミクロン、加工誤差
(第2図aと第3図aにおけるOFCG9のチヤン
ネル長19の差)は最大1.5〜2ミクロン程度で
ある。
この両者を比較するとOFCG9に同電圧を印加
した場合のチヤンネル電位16は、チヤンネル長
19が短い方が長い方よりもシヨートチヤンネル
効果により高くなる。即ち、チヤンネル長19が
短くなると過剰電荷としてOFD8へ排出する際
の閾値電位が低くなる。
したがつて、このようなチヤンネル長の不均一
が同一素子内で発生した場合、各PDによつて飽
和電荷量が異なるため(第2図b、第3図bの斜
線図)、同一光量が照射された場合でもOFCGチ
ヤンネル長が短いPDは早く飽和してしまう。そ
のために、同一照度であるにも拘らず、再生画像
上では、各PDの飽和電荷量の不均一を反映した
輝度の不均一を生じる。
更に極端な例としてOFCG9に更に正電圧を印
加した場合の電位分布が、第2図c、第3図cで
ある。この両図からわかるように、第2図cでで
は、PDには信号電荷蓄積能力があるが、第3図
cの場合は、発生した信号電荷は全て、OFD8
へ流出してしまう。従つて第3図cのPDから読
み出される信号がないので、再生画像上では黒点
となる。これらはいずれも固定パターンノイズと
なつて画質を蓄しく低下させる。
この様な欠点を防止するために、従来はOFCG
9の幅を大きくとることによつて、不均一の影響
を、相対的に小さくしようとする方法もあるが、
これはPD1、或いはV−BCCDのチヤンネル幅
10を狭めるため感度、或いは飽和電荷量等、特
性上の劣化を引きおこす。
本発明は、かかる従来の製造方法の欠点を除去
するもので、OFDのうちOFCGのチヤンネルと
なる部分と接する部分をOFCGと自己整合拡散に
より形成することによつてチヤンネル長の不均一
を低減することのできる固体撮像装置の製造方法
を提供するものである。
以下、第4図を用いて本発明の実施例における
固体撮像装置の製造方法を説明する。同図は第1
図と同じくインターライン転送方式CCD型撮像
素子である。第1図の固体撮像装置の製造方法と
異なる点は、第1図では、OFD8全体を1度の
不純物導入工程で形成するのに対し、本発明の一
実施例を示す第4図では、前記不純物導入工程に
おいてはOFD8全体のうち、ゲート電極4,
5,6,7が形成されるべき領域20だけに不純
物を導入することである。その後の工程は第1図
に関して説明した工程と同一である。
これによつてOFCG9のチヤンネルは自己整合
拡散で形成されるので、実用上、問題となる様な
大きな不均一は解消され、素子全面にわたり均一
なブルーミング抑制効果が得られる。実際には本
構造を形成する際には、OFD8のうち領域20
と領域21の各拡散層が、接触又は重なり合つて
いなければ、OFD8内を電荷が流れないので過
剰電荷排出用ドレインとしての用を果さない。こ
の重なりあつた構造を第4図のB−B′線に沿つた
断面を示した第5図aで示す。
また、第4図において領域22の様に領域20
を覆う様にチヤンネルストツパーとしてP+層を
拡散しておけば、領域20がOFCG9の下へずれ
て形成されても、その部分はOFCGチヤンネルと
はならないので従来例で述べた様な不都合は生じ
ない。この構造を第4図のC−C′線に沿つて切
つた断面を第5図bで示す。なお第4図の領域2
0を、V−BCCDのチヤンネル10を形成する不
純物導入工程において形成すれば、フオトリソグ
ラフイー用マスクを従来法よりも一枚減らせるこ
とができる。
以上の説明はインターライン転送方式CCD型
撮像素子における実施例であるが、垂直読み出し
をMOSスイツチで行なうMOS型撮像素子でも、
読み出しゲートが水平方向に形成されているた
め、同様の構造をとることができる。またnチヤ
ンネルにおける例を説明したが、全く同様にPチ
ヤンネルにおいても用いることができるのは言う
までもない。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の固体撮像装置の製造方法を説明
するための同装置の平面図、第2図aは同装置の
断面図、第2図b,cは同装置の動作時の電位分
布図、第3図aは従来の方法で製造したためオー
バーフロードレインがずれた位置に形成された例
を示す固体撮像装置の断面図、第3図b,cは第
3図aに示す固体撮像装置の動作時の電位分布
図、第4図は本発明の実施例における固体撮像装
置の製造方法によつて形成した同装置の平面図、
第5図a,bは第4図の固体撮像装置の断面図を
示す。 1……フオトダイオード、2……転送ゲート、
3……垂直CCD、4,5,6,7……垂直CCD
のゲート電極、8……オーバーフロードレイン、
9……オーバーフロードレインコントロールゲー
ト、20,21……オーバーフロードレインの部
分領域。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 一導電型の半導体基板上に複数個の光電変換
    部と、前記光電変換部の過剰電荷を排出する過剰
    電荷排出用ドレイン領域と、前記過剰電荷排出用
    ドレイン領域上に設けられた複数個の第1の電極
    と、過剰電荷排出用ゲートとしての複数個の第2
    の電極とを有する固体撮像装置の製造方法であつ
    て、前記一導電型と反対導電型の不純物を、前記
    過剰電荷排出用ドレイン領域のうち前記第1の電
    極が形成されるべき領域に導入する工程と、前記
    第1の電極と前記第2の電極とを形成する工程
    と、前記反対導電型の不純物を前記基板に前記第
    1および第2の電極をマスクとして導入し、前記
    光電変換部および前記過剰電荷排出用ドレイン領
    域とを自己整合的に形成する工程とを備えたこと
    を特徴とする固体撮像装置の製造方法。
JP55163654A 1980-11-19 1980-11-19 Manufacture of solid-state image pickup device Granted JPS5787182A (en)

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JP55163654A JPS5787182A (en) 1980-11-19 1980-11-19 Manufacture of solid-state image pickup device
US06/320,845 US4435897A (en) 1980-11-19 1981-11-12 Method for fabricating solid-state image sensor

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JP55163654A JPS5787182A (en) 1980-11-19 1980-11-19 Manufacture of solid-state image pickup device

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JPS5787182A JPS5787182A (en) 1982-05-31
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JPS5787182A (en) 1982-05-31

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