JPH11274455A - Solid-state image pick up device - Google Patents
Solid-state image pick up deviceInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、固体撮像装置に係
わり、特に増幅機能を有する固体撮像装置に関する。The present invention relates to a solid-state imaging device, and more particularly to a solid-state imaging device having an amplifying function.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来のCCDタイプの固体撮像装置で
は、素子を駆動するために3つの電源を必要とする。ま
た、CCD素子の消費電力は、500mWである。一
方、最近、CMOSタイプの増幅型固体撮像装置(CM
OSイメージセンサー)が提案され、商品化されつつあ
る。このCMOSイメージセンサーの特徴の1つとし
て、単一電源、低電圧駆動、低消費電力(50mW)が
ある。2. Description of the Related Art A conventional CCD type solid-state imaging device requires three power supplies to drive elements. The power consumption of the CCD element is 500 mW. On the other hand, recently, a CMOS type amplification type solid-state imaging device (CM
OS image sensor) has been proposed and is being commercialized. One of the features of this CMOS image sensor is a single power supply, low-voltage driving, and low power consumption (50 mW).
【0003】CMOSイメージセンサーもCCDタイプ
と同様に多画素化されており、同一基板上に、光電変換
素子とトランジスタが並設された構成がとられている。
そして、光電変換素子により発生した信号電荷で信号電
荷蓄積部の電位を変調し、その電位により画素内部の増
幅トランジスタを変調することで画素内部に増幅機能を
持たせている。A CMOS image sensor has a large number of pixels similarly to the CCD type, and has a configuration in which a photoelectric conversion element and a transistor are juxtaposed on the same substrate.
The signal charge generated by the photoelectric conversion element modulates the potential of the signal charge accumulating portion, and the potential modulates the amplifying transistor inside the pixel to provide an amplifying function inside the pixel.
【0004】また、CMOSイメージセンサーもCCD
タイプと同様に、光電変換部のフォトダイオードが基板
内に埋め込まれた構造(埋め込みフォトダイオード:S
3)が主流になりつつある。このようなS3構造のCM
OSイメージセンサでは、フォトダイオードの基板表面
はp型半導体層でシールドされている。このように、シ
ールド用のp型半導体層を設けることで、フォトダイオ
ードの基板表面にある欠陥準位からの発生電流(電子)
がフォトダイオードに流れ込まないようにすることがで
き、これによって白傷や暗時むら等を大幅に低減でき
る。Further, the CMOS image sensor is also a CCD.
Similarly to the type, a structure in which the photodiode of the photoelectric conversion unit is embedded in the substrate (embedded photodiode: S
3) is becoming mainstream. CM with such S3 structure
In the OS image sensor, the substrate surface of the photodiode is shielded by a p-type semiconductor layer. Thus, by providing the p-type semiconductor layer for shielding, the current (electrons) generated from the defect level on the substrate surface of the photodiode is obtained.
Can be prevented from flowing into the photodiode, whereby white scratches and unevenness in darkness can be significantly reduced.
【0005】また、CMOSイメージセンサーでは、C
CDタイプと比較して低電圧駆動であることを素子の特
徴としているが、光電変換を行うフォトダイオードから
の信号電荷を読み出す場合、CCDでは、読み出しトラ
ンジスタに10Vの電圧を印加してフォトダイオードか
ら信号電荷を読み出している。しかしながら、CMOS
イメージセンサーでは、フォトダイオードからの信号を
読み出すために、読み出しトランジスタに印加できる電
圧は3V程度である。このため、基板内に埋め込まれた
フォトダイオードから信号電荷読み出しのために、読み
出しトランジスタのゲートに印加できる電圧が低いため
に、フォトダイオードから信号電荷を読み出せないとい
う問題が起きる。In a CMOS image sensor, C
The feature of the element is that it is driven at a lower voltage than the CD type. However, when reading out signal charges from a photodiode that performs photoelectric conversion, a CCD applies a voltage of 10 V to the readout transistor and reads out the signal charge from the photodiode. The signal charge is being read. However, CMOS
In an image sensor, a voltage that can be applied to a read transistor to read a signal from a photodiode is about 3 V. Therefore, there is a problem that the signal charge cannot be read from the photodiode because the voltage that can be applied to the gate of the read transistor is low for reading the signal charge from the photodiode embedded in the substrate.
【0006】そこで、読み出しトランジスタに印加され
る電圧が低電圧でも信号電荷を読み出せる様にするため
に、読み出しトランジスタ近傍にP(リン)を打ち込ん
で、フォトダイオードを構成するn型半導体層に接続す
る第2のn型半導体層を基板表面に形成する構造の読み
出しトランジスタが提案されている。In order to read out signal charges even when the voltage applied to the readout transistor is low, P (phosphorus) is implanted near the readout transistor and connected to the n-type semiconductor layer forming the photodiode. A reading transistor having a structure in which a second n-type semiconductor layer is formed on the surface of a substrate has been proposed.
【0007】[0007]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来のS3構造のフォトダイオードでは、読み出しト
ランジスタのゲート近傍に形成される読み出し用のn型
半導体層と、フォトダイオードをシールドするために基
板表面に形成されるp型半導体層とが接近した構成なの
で、n型半導体層とp型半導体層の接合界面近傍が白傷
の原因となる発生電流の発生場所になってしまうという
問題があった。However, in the above-mentioned photodiode having the conventional S3 structure, the n-type semiconductor layer for reading formed near the gate of the reading transistor and the substrate surface for shielding the photodiode are provided. Since the formed p-type semiconductor layer is close to the formed p-type semiconductor layer, there is a problem that the vicinity of the junction interface between the n-type semiconductor layer and the p-type semiconductor layer becomes a place where a generated current causing white flaws is generated.
【0008】本発明は、このような課題に着目してなさ
れたものであり、その目的とするところは、S3構造の
フォトダイオードにおいて、フォトダイオードから信号
電荷を読み出す読み出しトランジスタのゲートに印加さ
れる電圧が低電圧化しても、フォトダイオードから信号
電荷を正確に読み出すことができ、かつ、読み出しトラ
ンジスタのゲート近傍の発生電流に起因したリーク電流
の発生を低減して白傷、暗時むらの少ない固体撮像装置
を提供することにある。The present invention has been made in view of such a problem, and an object of the present invention is to apply a signal charge from the photodiode to the gate of a read transistor in an S3 structure photodiode. Even if the voltage is reduced, the signal charge can be accurately read from the photodiode, and the generation of a leak current due to a current generated near the gate of the read transistor is reduced, so that there is less white flaw and unevenness in darkness. An object of the present invention is to provide a solid-state imaging device.
【0009】[0009]
【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ために、第1の発明に係る固体撮像装置は、半導体基板
と、この半導体基板上に形成されて光電変換を行う第1
の第1導電型の半導体層と、この第1の第1導電型の半
導体層の上部表面をシールドするべく形成された第1導
電型と逆の第2導電型の半導体層と、前記第1の第1導
電型の半導体層から信号電荷を読み出すために、前記第
1の第1導電型の半導体層と電気的に接続して半導体基
板表面に形成された第2の第1導電型の半導体層とを有
して、前記第2の第1導電型の半導体層を介して前記第
1の第1導電型の半導体層から信号電荷を読み出すよう
にした読み出しトランジスタを具備する固体撮像装置で
あって、前記第2導電型の半導体層が形成する空乏層
と、前記第2の第1導電型の半導体層が形成する空乏層
とが接触しないように、前記第2導電型の半導体層と前
記第2の第1導電型の半導体層とが所定の距離だけ離し
て形成されている。In order to achieve the above object, a solid-state imaging device according to a first aspect of the present invention includes a semiconductor substrate and a first substrate which is formed on the semiconductor substrate and performs photoelectric conversion.
A first conductivity type semiconductor layer; a second conductivity type semiconductor layer opposite to the first conductivity type formed to shield an upper surface of the first first conductivity type semiconductor layer; A second first conductivity type semiconductor formed on the surface of the semiconductor substrate by being electrically connected to the first first conductivity type semiconductor layer in order to read signal charges from the first conductivity type semiconductor layer. A solid-state imaging device, comprising: a read transistor configured to read signal charges from the first first-conductivity-type semiconductor layer via the second first-conductivity-type semiconductor layer. The second conductive type semiconductor layer and the depletion layer formed by the second conductive type semiconductor layer do not come into contact with the depletion layer formed by the second first conductive type semiconductor layer. A second first conductivity type semiconductor layer is formed at a predetermined distance from the semiconductor layer.
【0010】また、第2の発明に係る固体撮像装置は、
第1の発明に係る固体撮像装置において、前記読み出し
トランジスタは、前記半導体基板の表面に絶縁物を挟ん
で形成されたゲート電極を有し、前記第2の第1導電型
の半導体層を前記ゲート電極の形成に先立って形成する
ことで、前記第2の第1導電型の半導体層が前記ゲート
電極に覆われるようにしている。Further, a solid-state imaging device according to a second aspect of the present invention comprises:
In the solid-state imaging device according to the first aspect, the readout transistor has a gate electrode formed on a surface of the semiconductor substrate with an insulator interposed therebetween, and the readout transistor includes the second first conductivity type semiconductor layer as the gate. By forming the semiconductor layer before forming the electrode, the second first conductivity type semiconductor layer is covered with the gate electrode.
【0011】また、第3の発明に係る固体撮像装置は、
第1の発明に係る固体撮像装置において、前記第2導電
型の半導体の少なくとも一部が、前記ゲート電極の形成
の後に、このゲート電極と自己整合的に形成される。ま
た、第4の発明に係る固体撮像装置は、第1の発明に係
る固体撮像装置において、前記半導体基板には、第2導
電型のウェル領域が形成されている。Further, a solid-state imaging device according to a third aspect of the present invention comprises:
In the solid-state imaging device according to the first invention, at least a portion of the second conductivity type semiconductor is formed in a self-aligned manner with the gate electrode after the formation of the gate electrode. A solid-state imaging device according to a fourth invention is the solid-state imaging device according to the first invention, wherein a second conductivity type well region is formed in the semiconductor substrate.
【0012】[0012]
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の一
実施形態を詳細に説明する。図1は本発明が適用される
固定撮像装置の任意の1つのセルの構成を示している。
図1において、まず、リセット線14に電圧を印加して
リセットトランジスタ12をONして配線上に残ってい
る電荷をドレイン線15上に排出する。次に、リセット
トランジスタ12をOFFするとともに読み出しトラン
ジスタ10のゲートに所定の電圧(ここでは3V程度)
を印加することでONする。これによってフォトダイオ
ード2の光電変換により発生したキャリアが増幅トラン
ジスタ11側に流れ込む。この時点で読み出しトランジ
スタ10をOFFすると、増幅トランジスタ11のゲー
トには逃げ道を失った電荷が蓄積されて増幅トランジス
タ11がONする。同時に読み出すラインを選択するた
めにアドレス線13に電圧を印加して選択トランジスタ
17をONすると信号線16上に信号が読み出される。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 shows the configuration of any one cell of a fixed imaging device to which the present invention is applied.
In FIG. 1, first, a voltage is applied to the reset line 14 to turn on the reset transistor 12, and the charge remaining on the wiring is discharged to the drain line 15. Next, the reset transistor 12 is turned off, and a predetermined voltage (here, about 3 V) is applied to the gate of the read transistor 10.
Is turned on by applying. As a result, carriers generated by the photoelectric conversion of the photodiode 2 flow into the amplification transistor 11 side. At this point, when the read transistor 10 is turned off, the charge lost to the escape path is accumulated in the gate of the amplification transistor 11, and the amplification transistor 11 is turned on. When a voltage is applied to the address line 13 to select the lines to be read at the same time and the selection transistor 17 is turned on, a signal is read on the signal line 16.
【0013】以下に本発明の第1実施形態を説明する。
図2は、本発明の第1実施形態において、上記したフォ
トダイオード2と読み出しトランジスタ10を含む固体
撮像装置の断面図である。図2に示すように、本固体撮
像装置では、低濃度のp型半導体層1(pウェル)の表
面にフォトダイオードとしてのn型半導体層2と、この
n型半導体層2の上部表面をシールドするためのp型半
導体層3が形成され、さらにn型半導体層2と電気的に
接続されて、当該n型半導体層2からの信号電荷を読み
出すためのn型半導体層4が形成されている。このと
き、p型半導体層3とn型半導体層4は、パターン的に
分離され、p型半導体層3とn型半導体層4から広がる
空乏層が接触しないような構造になっている。さらに、
シリコン酸化膜5を介してドレインを形成するn型半導
体層7が形成され、n型半導体層4とn型半導体層7と
の間にはゲート電極6が形成されている。上記したp型
半導体層1と、n型半導体層2、n型半導体層4と、ゲ
ート電極6と、n型半導体層7とは、n型半導体層2か
ら信号電荷を読み出すための読み出しトランジスタを形
成している。上記したように本実施形態では、n型半導
体層4を介してn型半導体層2からの信号を読み出す構
造になっている。これによって、読み出しトランジスタ
のゲートに印加される電圧が低電圧化してもn型半導体
層2からの信号電荷を正確に読み出すことができる。Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described.
FIG. 2 is a cross-sectional view of a solid-state imaging device including the above-described photodiode 2 and readout transistor 10 in the first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 2, in the solid-state imaging device, an n-type semiconductor layer 2 as a photodiode is provided on the surface of a low-concentration p-type semiconductor layer 1 (p-well), and an upper surface of the n-type semiconductor layer 2 is shielded. A p-type semiconductor layer 3 is formed, and is further electrically connected to the n-type semiconductor layer 2 to form an n-type semiconductor layer 4 for reading signal charges from the n-type semiconductor layer 2. . At this time, the p-type semiconductor layer 3 and the n-type semiconductor layer 4 are separated in a pattern so that the depletion layer extending from the p-type semiconductor layer 3 and the n-type semiconductor layer 4 does not contact. further,
An n-type semiconductor layer 7 forming a drain is formed via the silicon oxide film 5, and a gate electrode 6 is formed between the n-type semiconductor layer 4 and the n-type semiconductor layer 7. The above-described p-type semiconductor layer 1, n-type semiconductor layer 2, n-type semiconductor layer 4, gate electrode 6, and n-type semiconductor layer 7 form a read transistor for reading signal charges from n-type semiconductor layer 2. Has formed. As described above, the present embodiment has a structure in which a signal is read from the n-type semiconductor layer 2 via the n-type semiconductor layer 4. As a result, signal charges from the n-type semiconductor layer 2 can be accurately read even when the voltage applied to the gate of the read transistor decreases.
【0014】以下、図2を参照して本実施形態の増幅型
固体撮像装置の製造方法の一例を説明する。ここでは、
本実施形態の特徴となる読み出しトランジスタ及びフォ
トダイオード部の製造方法を主として説明する。Hereinafter, an example of a method of manufacturing the amplification type solid-state imaging device according to the present embodiment will be described with reference to FIG. here,
A method for manufacturing the read transistor and the photodiode portion, which are features of the present embodiment, will be mainly described.
【0015】まず、半導体基板上にpウェル(低濃度の
p型半導体層1)を形成するために、例えばB(ボロ
ン)を、3E13/cm-2のドーズ量でイオン注入法に
より打ち込む。この後、1200度程度で数時間熱拡散
させてpウェルを形成する。この後、素子分離のために
LOCOSを形成する。First, in order to form a p-well (low-concentration p-type semiconductor layer 1) on a semiconductor substrate, for example, B (boron) is implanted at a dose of 3E13 / cm -2 by ion implantation. Thereafter, thermal diffusion is performed at about 1200 degrees for several hours to form a p-well. Thereafter, LOCOS is formed for element isolation.
【0016】そして、読み出しトランジスタのしきい値
を決めるためにBやP(リン)をイオン注入する(チャ
ネルインプラの工程)。次に、読み出しトランジスタの
ゲート電極を形成するためにLPCVD法などでポリシ
リコンを膜堆積し、所望の形状にレジストをパターニン
グする。そして、RIE(反応性イオンエッチング)な
どで読み出しトランジスタのゲート電極6を形成する。Then, B or P (phosphorus) is ion-implanted in order to determine the threshold value of the read transistor (channel implantation step). Next, a polysilicon film is deposited by an LPCVD method or the like to form a gate electrode of the read transistor, and the resist is patterned into a desired shape. Then, the gate electrode 6 of the read transistor is formed by RIE (reactive ion etching) or the like.
【0017】この後、光電変換を行うn型半導体層2が
開口するようにレジストをパターニングし、加速器を用
いてPを例えば400KeVのエネルギーで2E13/
cm-2のドーズ量でイオン注入し、n型半導体層2を形
成する。また、n型半導体層2の一部とパターン的に重
なるようにレジストをパターニングし、P(リン)を打
ち込み、n型半導体層2と電気的に接続された読み出し
用のn型半導体層4を形成する。この後、n型半導体層
2の基板表面をp型半導体層3でシールドするために、
レジストをパターニングする。Thereafter, the resist is patterned so that the n-type semiconductor layer 2 for performing photoelectric conversion is opened, and P is set to 2E13 / using an accelerator at an energy of, for example, 400 KeV.
Ions are implanted at a dose of cm −2 to form an n-type semiconductor layer 2. Further, the resist is patterned so as to patternally overlap with a part of the n-type semiconductor layer 2, and P (phosphorus) is implanted to form the read n-type semiconductor layer 4 electrically connected to the n-type semiconductor layer 2. Form. Thereafter, in order to shield the substrate surface of the n-type semiconductor layer 2 with the p-type semiconductor layer 3,
Pattern the resist.
【0018】この時、読み出しトランジスタのゲート電
極6の近傍にn型半導体層2と電気的に接続されたn型
半導体層4が存在するので、n型半導体層2の表面をシ
ールドするためのp型半導体層3は、パターン的にn型
半導体層4と約0.2μm以上離した構造のパターンと
なっている。この理由は、前記したように基板表面に形
成されたn型半導体層4による空乏層と、n型半導体層
2の表面をシールドするp型半導体層3による空乏層と
が接触しないようにするためである。それぞれの空乏層
が接触すると白傷の原因となる暗電流の発生場所とな
る。At this time, since the n-type semiconductor layer 4 electrically connected to the n-type semiconductor layer 2 exists near the gate electrode 6 of the read transistor, the p-type for shielding the surface of the n-type semiconductor layer 2 is provided. The type semiconductor layer 3 has a pattern having a structure separated from the n-type semiconductor layer 4 by about 0.2 μm or more. The reason for this is to prevent the depletion layer formed by the n-type semiconductor layer 4 formed on the substrate surface from being in contact with the depletion layer formed by the p-type semiconductor layer 3 that shields the surface of the n-type semiconductor layer 2 as described above. It is. When the respective depletion layers come into contact with each other, it becomes a place where a dark current which causes white flaws is generated.
【0019】このため、一つの方法としては、n型半導
体層2が形成されるp型半導体層1の濃度を十分に高く
してp型半導体層3の空乏層とn型半導体層4の空乏層
とが接触しないようにする。具体的な数値としては、p
型半導体層1の濃度が1E17/cm-3のとき、p型半
導体層3(濃度1E19/cm-3)と、n型半導体層4
(濃度:1E17/cm-3)とで0.2μm以上パター
ン的に離れていることが必要となる。For this reason, as one method, the concentration of the p-type semiconductor layer 1 on which the n-type semiconductor layer 2 is formed is sufficiently increased so that the depletion layers of the p-type semiconductor layer 3 and the n-type semiconductor layer 4 are depleted. Avoid contact with layers. As a specific numerical value, p
When the concentration of the type semiconductor layer 1 is 1E17 / cm −3 , the p-type semiconductor layer 3 (concentration 1E19 / cm −3 ) and the n-type semiconductor layer 4
(Density: 1E17 / cm −3 ), it is necessary to be separated by 0.2 μm or more in pattern.
【0020】図3は上記した製造工程により製造された
固体撮像装置の平面パターンを示す図である。図2から
わかるように、p型半導体層3とn型半導体層4とは、
パターン的にx(ここでは0.2μm以上)だけ離れて
いる。FIG. 3 is a diagram showing a plane pattern of the solid-state imaging device manufactured by the above-described manufacturing process. As can be seen from FIG. 2, the p-type semiconductor layer 3 and the n-type semiconductor layer 4
It is separated by x (here, 0.2 μm or more) in pattern.
【0021】上記した第1実施形態によれば、n型半導
体層4とp型半導体層3から広がるそれぞれの空乏層が
互いに接触することのない構造にしたので、n型半導体
層4とp型半導体層3の接合界面で発生する発生電流を
低減することができ、これによって、暗電流の低い、白
傷の少ない撮像画像を得ることができる。According to the first embodiment described above, the depletion layers extending from the n-type semiconductor layer 4 and the p-type semiconductor layer 3 are structured so as not to contact each other. The current generated at the junction interface of the semiconductor layer 3 can be reduced, thereby obtaining a captured image with low dark current and few white defects.
【0022】なお、上記した図3に示す構成の他に、図
4(A)、(B)、(C)に示すような変形例が考えら
れる。図4(B)の構成では、p型半導体層3とn型半
導体層4とによる離間部の周囲長は図3の構成よりも小
さく、図4(C)の構成ではさらに小さいので、リーク
電流の発生確率、発生量もより少なくなるものと考えら
れる。この結果、暗電流のより低い、白傷のより少ない
撮像画像を得ることができる。It should be noted that, in addition to the configuration shown in FIG. 3, a modified example shown in FIGS. 4 (A), 4 (B) and 4 (C) is conceivable. In the configuration of FIG. 4B, the peripheral length of the space between the p-type semiconductor layer 3 and the n-type semiconductor layer 4 is smaller than that of the configuration of FIG. 3, and the configuration of FIG. It is considered that the occurrence probability and the amount of occurrence of become smaller. As a result, a captured image with lower dark current and fewer white defects can be obtained.
【0023】以下に本発明の第2実施形態を説明する。
図5は本発明の第2実施形態において、n型半導体層2
と読み出しトランジスタ10を含む固体撮像装置の断面
図である。第2実施形態では、第1実施形態と同様な読
み出しトランジスタの形成において、既知の方法で活性
領域(SDG)を形成した後、n型半導体層2及び、n
型半導体層2と電気的に接続されるn型半導体層4をイ
オン注入法でPを打ち込み形成する。この後、読み出し
トランジスタのゲート電極6を形成する。この結果、n
型半導体層2の一部とN型半導体層4はゲート電極6に
覆われる。このとき、n型半導体層4のイオン注入する
パターンをゲート電極6の端からわずかに離しておくこ
とが好ましい。この後、n型半導体層2の表面を覆うべ
く、Bをイオン注入してゲート電極6に対して自己整合
的にp型半導体層3を形成する。Hereinafter, a second embodiment of the present invention will be described.
FIG. 5 shows an n-type semiconductor layer 2 according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view of a solid-state imaging device including a read transistor and a read transistor. In the second embodiment, in forming a read transistor similar to the first embodiment, after forming an active region (SDG) by a known method, the n-type semiconductor layer 2 and n
An n-type semiconductor layer 4 electrically connected to the type semiconductor layer 2 is formed by implanting P by ion implantation. Thereafter, the gate electrode 6 of the read transistor is formed. As a result, n
Part of the type semiconductor layer 2 and the N type semiconductor layer 4 are covered with the gate electrode 6. At this time, it is preferable that the ion implantation pattern of the n-type semiconductor layer 4 is slightly separated from the end of the gate electrode 6. Thereafter, B is ion-implanted to cover the surface of the n-type semiconductor layer 2 to form the p-type semiconductor layer 3 in a self-aligned manner with respect to the gate electrode 6.
【0024】図6は、上記した製造工程により製造され
た固体撮像装置の平面パターンを示す図である。図6か
らわかるように、p型半導体層3とn型半導体層4と
は、パターン的にx(ここでは0.2μm以上)だけ離
れている。FIG. 6 is a diagram showing a plane pattern of the solid-state imaging device manufactured by the above-described manufacturing process. As can be seen from FIG. 6, the p-type semiconductor layer 3 and the n-type semiconductor layer 4 are separated by x (here, 0.2 μm or more) in pattern.
【0025】上記した第2実施形態によれば、上記した
第1実施形態の効果に加えて、ゲート電極6に対してp
型半導体層3を自己整合的に形成したので、合わせずれ
がなくなる効果がある。According to the above-described second embodiment, in addition to the effects of the above-described first embodiment, p
Since the mold semiconductor layer 3 is formed in a self-aligned manner, there is an effect that misalignment is eliminated.
【0026】図7(A)及び図7(B)は上記した第2
実施形態の変形例を示す図である。図6の構成ではn型
半導体層4の長さL全体に渡って電流パスがあるのでそ
れに対応してリーク電流が発生する可能性があるが、図
7(A)の構成ではn型半導体層4の周囲の一部のみに
電流パスが存在するので、リーク電流の発生確率及び発
生量がより少なくなるものと考えられる。また、図7
(B)の構成ではn型半導体層4の周囲のほぼ一点のみ
に電流パスが存在するので、リーク電流の発生確率及び
発生量が図7(A)よりもさらに少なくなる効果があ
る。FIGS. 7A and 7B show the above-described second embodiment.
It is a figure showing a modification of an embodiment. In the configuration of FIG. 6, there is a current path over the entire length L of the n-type semiconductor layer 4, so that there is a possibility that a leak current may be generated correspondingly, but in the configuration of FIG. Since the current path exists only in a part of the periphery of No. 4, it is considered that the probability and the amount of generation of the leak current are further reduced. FIG.
In the configuration shown in FIG. 7B, since the current path exists at almost only one point around the n-type semiconductor layer 4, there is an effect that the generation probability and the generation amount of the leakage current are further reduced as compared with FIG.
【0027】以上、本発明の実施の形態について説明し
たが、本発明はこれに限定されることなく、その趣旨を
逸脱しない範囲で種々の改良、変更が可能であることは
勿論である。Although the embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to this, and it is a matter of course that various improvements and modifications can be made without departing from the gist of the present invention.
【0028】[0028]
【発明の効果】本発明によれば、S3構造のフォトダイ
オードにおいて、フォトダイオードから信号電荷を読み
出す読み出しトランジスタのゲートに印加される電圧が
低電圧化しても、フォトダイオードから信号電荷を正確
に読み出すことができ、かつ、読み出しトランジスタの
ゲート近傍の発生電流に起因したリーク電流の発生を低
減して白傷、暗時むらの少ない固体撮像装置を提供する
ことができる。According to the present invention, in the photodiode having the S3 structure, even if the voltage applied to the gate of the reading transistor for reading out the signal charge from the photodiode is reduced, the signal charge is accurately read out from the photodiode. In addition, it is possible to provide a solid-state imaging device in which generation of a leakage current due to a current generated in the vicinity of the gate of the readout transistor is reduced and white scratches and unevenness in darkness are reduced.
【図1】本発明が適用される固定撮像装置の任意の1つ
のセルの構成を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an arbitrary one cell of a fixed imaging device to which the present invention is applied.
【図2】本発明の第1実施形態において、n型半導体層
2と読み出しトランジスタ10を含む固体撮像装置の断
面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view of a solid-state imaging device including an n-type semiconductor layer 2 and a readout transistor 10 according to the first embodiment of the present invention.
【図3】図2の断面図に対応する固体撮像装置の平面パ
ターン図である。FIG. 3 is a plan pattern diagram of the solid-state imaging device corresponding to the cross-sectional view of FIG. 2;
【図4】本発明の第1実施形態の変形例を示す図であ
る。FIG. 4 is a diagram showing a modification of the first embodiment of the present invention.
【図5】本発明の第2実施形態において、n型半導体層
2と読み出しトランジスタ10を含む固体撮像装置の断
面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view of a solid-state imaging device including an n-type semiconductor layer 2 and a readout transistor 10 in a second embodiment of the present invention.
【図6】図5の断面図に対応する固体撮像装置の平面パ
ターン図である。6 is a plan pattern diagram of the solid-state imaging device corresponding to the cross-sectional view of FIG.
【図7】本発明の第1実施形態の変形例を示す図であ
る。FIG. 7 is a diagram showing a modification of the first embodiment of the present invention.
1…p型半導体層(pウェル)、 2…n型半導体層(フォトダイオード)、 3…p型半導体層(シールド用)、 4…n型半導体層(読み出し用)、 5…ゲートの酸化膜 6…ゲート電極 7…読み出しトランジスタのドレイン 10…読み出しトランジスタ、 11…増幅トランジスタ、 12…リセットトランジスタ、 13…アドレス線、 14…リセット線、 15…ドレイン線、 16…信号線。 17…選択トランジスタ。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... p-type semiconductor layer (p-well), 2 ... n-type semiconductor layer (photodiode), 3 ... p-type semiconductor layer (for shielding), 4 ... n-type semiconductor layer (for reading), 5 ... gate oxide film 6 ... Gate electrode 7 ... Drain of readout transistor 10 ... Readout transistor, 11 ... Amplification transistor, 12 ... Reset transistor, 13 ... Address line, 14 ... Reset line, 15 ... Drain line, 16 ... Signal line. 17 ... Selection transistor.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 井上 郁子 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1番地 株 式会社東芝研究開発センター内 (72)発明者 山下 浩史 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1番地 株 式会社東芝研究開発センター内 (72)発明者 成瀬 宏 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1番地 株 式会社東芝多摩川工場内 (72)発明者 猪熊 英幹 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1番地 株 式会社東芝多摩川工場内 (72)発明者 柴田 英紀 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1番地 株 式会社東芝多摩川工場内 (72)発明者 眞壁 晃 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1番地 株 式会社東芝多摩川工場内 (72)発明者 安部 征吾 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1番地 株 式会社東芝多摩川工場内 (72)発明者 野町 映子 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1番地 株 式会社東芝多摩川工場内 (72)発明者 塩山 善之 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1番地 株 式会社東芝多摩川工場内 (72)発明者 堀 幹子 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1番地 株 式会社東芝多摩川工場内 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing from the front page (72) Inventor Ikuko Inoue 1st location, Komukai Toshiba-cho, Saiwai-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa Prefecture (72) Inventor Hiroshi Yamashita Hiroshi Yamashita Toshiba Komukai-shi, Kawasaki-shi, Kanagawa No. 1 in the town Toshiba R & D Center (72) Inventor Hiroshi Naruse No. 1 Komukai Toshiba-cho in Sachi-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa Prefecture In-house Tamagawa Plant, Toshiba (72) Inventor Eiki Inokuma Sachi Kawasaki, Kanagawa 1 in Komukai Toshiba-cho, Ward Toshiba Tamagawa Plant (72) Inventor Hideki Shibata 1 in Komukai Toshiba-cho, Kawasaki-shi, Kawasaki, Kanagawa Prefecture In Toshiba Tamagawa Plant (72) Inventor Akira Makabe Kanagawa Prefecture (72) Inventor Seigo Abe, Komukai Toshiba-cho, Kawasaki-shi, Kawasaki-shi, Kanagawa Prefecture Inside the Toshiba Tamagawa Plant (72) Inventor Eiko Nomachi 1 Kosuka Toshiba-cho, Saiwai-ku, Kawasaki City, Kanagawa Prefecture Inside the Toshiba Tamagawa Plant Co., Ltd. Address Co., Ltd.Toshiba Tamagawa Plant (72) Inventor Mikiko Hori 1 Kosaka Toshiba-cho, Saiwai-ku, Kawasaki City, Kanagawa Prefecture Co., Ltd.
Claims (3)
1導電型の半導体層と、 この第1の第1導電型の半導体層の上部表面をシールド
するべく形成された第1導電型と逆の第2導電型の半導
体層と、 前記第1の第1導電型の半導体層から信号電荷を読み出
すために、前記第1の第1導電型の半導体層と電気的に
接続して半導体基板表面に形成された第2の第1導電型
の半導体層と、 を有して、前記第2の第1導電型の半導体層を介して前
記第1の第1導電型の半導体層から信号電荷を読み出す
ようにした読み出しトランジスタを具備する固体撮像装
置であって、 前記第2導電型の半導体層が形成する空乏層と、前記第
2の第1導電型の半導体層が形成する空乏層とが接触し
ないように、前記第2導電型の半導体層と前記第2の第
1導電型の半導体層とが所定の距離だけ離して形成され
ていることを特徴とする固体撮像装置。1. A semiconductor substrate, a first semiconductor layer of a first conductivity type formed on the semiconductor substrate and performing photoelectric conversion, and an upper surface of the semiconductor layer of the first first conductivity type is shielded. A semiconductor layer of a second conductivity type opposite to the first conductivity type formed in order to read signal charges from the semiconductor layer of the first first conductivity type; and a semiconductor layer of the first first conductivity type. And a second first conductivity type semiconductor layer formed on the surface of the semiconductor substrate by being electrically connected to the first first conductivity type semiconductor layer via the second first conductivity type semiconductor layer. A solid-state imaging device including a read transistor configured to read a signal charge from a semiconductor layer of one conductivity type, comprising: a depletion layer formed by the semiconductor layer of the second conductivity type; The half of the second conductivity type is used so that the depletion layer formed by the semiconductor layer does not come into contact with the semiconductor layer. A solid-state imaging apparatus characterized by the material layer and the semiconductor layer of the second first conductivity type is formed apart by a predetermined distance.
体基板の表面に絶縁物を挟んで形成されたゲート電極を
有し、前記第2の第1導電型の半導体層を前記ゲート電
極の形成に先立って形成することで、前記第2の第1導
電型の半導体層が前記ゲート電極に覆われるようにした
ことを特徴とする請求項1記載の固体撮像装置。2. The read transistor has a gate electrode formed on a surface of the semiconductor substrate with an insulator interposed therebetween, and the second first conductive type semiconductor layer is formed before forming the gate electrode. The solid-state imaging device according to claim 1, wherein the semiconductor layer of the second first conductivity type is covered with the gate electrode by being formed.
部が、前記ゲート電極の形成の後に、このゲート電極と
自己整合的に形成されることを特徴とする請求項2記載
の固体撮像装置。3. The solid-state imaging device according to claim 2, wherein at least a part of the second conductivity type semiconductor is formed in a self-aligned manner with the gate electrode after the formation of the gate electrode. .
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---|---|---|---|
JP07055898A JP3406832B2 (en) | 1998-03-19 | 1998-03-19 | Solid-state imaging device |
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JPH11274455A true JPH11274455A (en) | 1999-10-08 |
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Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6894268B2 (en) | 2002-08-01 | 2005-05-17 | Fujitsu Limited | Semiconductor photodetector of high sensitivity and small leak current |
US7180544B2 (en) | 2001-03-05 | 2007-02-20 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Solid state image sensor |
US7187410B2 (en) | 2001-03-05 | 2007-03-06 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Solid state image sensor |
US7586172B2 (en) | 2001-12-12 | 2009-09-08 | Stmicroelectronics Sa | Blooming control method for a photodiode and corresponding integrated circuit |
JP2018006719A (en) * | 2016-07-08 | 2018-01-11 | 株式会社ブルックマンテクノロジ | Photodetection element and solid imaging apparatus |
-
1998
- 1998-03-19 JP JP07055898A patent/JP3406832B2/en not_active Expired - Fee Related
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