JP2002368206A - Solid-state imaging device - Google Patents
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Landscapes
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- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、受光部の
上方にそれぞれ異なる分光特性を有するカラーフィルタ
が配置されている固体撮像装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to, for example, a solid-state imaging device in which color filters having different spectral characteristics are arranged above a light receiving section.
【0002】[0002]
【従来の技術】CCD固体撮像素子においては、カラー
情報を得るために光学手段を利用してRGBの3原色に
対応した信号を得ている。カラー情報を得る手法とし
て、以前から、主に、CCD固体撮像素子の一つでカラ
ー情報が得られる単板式と、CCD固体撮像素子の三つ
でカラー情報が得られる3板式に大別される。単板式に
は、主に、固体撮像素子の表面に、画素毎に原色の赤
(R)、緑(G)、青(B)のカラーフィルタを設け、
あるいは補色のイエロー(Ye)、シアン(Ce)、マ
ゼンタ(Mg)などの補色カラーフィルタを設けて、カ
ラー情報を同時に得られるものがある。2. Description of the Related Art In a CCD solid-state imaging device, signals corresponding to three primary colors of RGB are obtained by using optical means to obtain color information. 2. Description of the Related Art Methods of obtaining color information have been roughly divided into a single-chip type in which color information can be obtained by one of the CCD solid-state imaging devices and a three-plate type in which color information can be obtained by three of the CCD solid-state imaging devices. . In the single-panel type, color filters of primary colors red (R), green (G), and blue (B) are provided for each pixel mainly on the surface of the solid-state imaging device.
Alternatively, there is a type in which complementary color filters such as complementary colors yellow (Ye), cyan (Ce), and magenta (Mg) are provided to simultaneously obtain color information.
【0003】図9は、上記の単板式のカラーフィルタを
用いたCCD固体撮像装置の画素部の要部平面図であ
る。図10(a)は、図9の水平方向におけるA−A’
線に沿った断面図である。図11(a)は、図9の垂直
方向におけるB−B’線に沿った断面図である。FIG. 9 is a plan view of a main part of a pixel portion of a CCD solid-state imaging device using the above-described single-plate type color filter. FIG. 10A shows AA ′ in the horizontal direction of FIG.
It is sectional drawing along the line. FIG. 11A is a cross-sectional view taken along line BB ′ in the vertical direction of FIG.
【0004】p型のシリコン基板またはシリコン基板に
形成されたp型ウェル(以下、基板という)10に、例
えば、主にn型の不純物領域11などからなり基板10
との間のpn接合を中心とした領域で光電変換を行って
信号電荷を発生させ、信号電荷を一定時間蓄積する受光
部5がマトリックス状に形成されている。また、n型の
不純物領域11の表面には、高濃度のp型不純物領域1
2が形成されており、これにより、ホトダイオードが表
面でなく、バルク側に形成されて、埋め込みホトダイオ
ードが形成されている。In a p-type silicon substrate or a p-type well (hereinafter, referred to as a substrate) 10 formed in the silicon substrate, for example, an n-type impurity region 11 or the like is formed.
The photoelectric conversion is performed in a region centered on the pn junction between the light-receiving portion and the light-receiving portion 5 for generating signal charges and accumulating the signal charges for a certain period of time. In addition, a high-concentration p-type impurity region 1 is formed on the surface of n-type impurity region 11.
2 is formed, whereby the photodiode is formed not on the surface but on the bulk side, thereby forming a buried photodiode.
【0005】基板10には、例えば、n型の不純物領域
などからなり、信号電荷を転送する転送チャネルCH
が、垂直方向に配列された受光部5に平行に形成されて
いる。転送チャネルCHは、両側の受光部5とはそれぞ
れ所定距離をおいて形成されている。The substrate 10 is made of, for example, an n-type impurity region and has a transfer channel CH for transferring signal charges.
Are formed parallel to the light receiving units 5 arranged in the vertical direction. The transfer channel CH is formed at a predetermined distance from the light receiving units 5 on both sides.
【0006】受光部5と転送チャネルCHの間には、例
えば、p型不純物領域からなる読み出しゲート部6が形
成されている。読み出しゲート部6は、同一列間でセル
ごとに離間して形成されており、受光部5と一方の転送
チャネルCHとの間に可変ポテンシャル領域を形成す
る。[0006] Between the light receiving section 5 and the transfer channel CH, a read gate section 6 made of, for example, a p-type impurity region is formed. The read gate unit 6 is formed separately for each cell in the same column, and forms a variable potential region between the light receiving unit 5 and one transfer channel CH.
【0007】受光部5の読み出しゲート部6の形成領域
を除く、他の3辺に沿って、高濃度のp型不純物領域か
らなるチャネルストッパCSが基板深部にまで形成され
ている。チャネルストッパCSは、受光部5で発生した
信号電荷の異なる画素への流出を防止する。A channel stopper CS made of a high-concentration p-type impurity region is formed along the other three sides of the light receiving section 5 except for the area where the readout gate section 6 is formed. The channel stopper CS prevents signal charges generated in the light receiving unit 5 from flowing out to different pixels.
【0008】転送チャネルCHに直交するように受光部
5の間に、酸化シリコン膜等の絶縁膜20を介して、第
1層目のポリシリコンからなる第1垂直転送電極TE1
が、延伸して形成されている。第1垂直転送電極TE1
は、転送チャネルCHおよび読み出しゲート部6と重な
る部分において、転送チャネル方向に若干延びた矩形形
状を有している。A first vertical transfer electrode TE1 made of first-layer polysilicon is interposed between the light receiving sections 5 so as to be orthogonal to the transfer channel CH via an insulating film 20 such as a silicon oxide film.
Is formed by stretching. First vertical transfer electrode TE1
Has a rectangular shape slightly extending in the transfer channel direction at a portion overlapping with the transfer channel CH and the read gate unit 6.
【0009】また、転送チャネルCHに直交して受光部
5の間に、第2層目のポリシリコンからなる第2垂直転
送電極TE2が延伸して形成されている。第2垂直転送
電極TE2は、転送チャネルCHおよび読み出しゲート
部6と重なる部分において、その下層の第1垂直転送電
極TE1とは反対側の転送チャネル上に大きく延びた矩
形形状を有している。A second vertical transfer electrode TE2 made of second-layer polysilicon is formed extending between the light receiving sections 5 orthogonally to the transfer channel CH. The second vertical transfer electrode TE2 has a rectangular shape greatly extending on the transfer channel on the opposite side of the lower layer of the first vertical transfer electrode TE1 at a portion overlapping the transfer channel CH and the read gate unit 6.
【0010】図9に示すように、転送チャネルCHの形
成方向において、第1垂直転送電極TE1間には、絶縁
膜21を介して第2垂直転送電極TE2が形成されてお
り、各第2垂直転送電極TE2の端部が第1垂直転送電
極TE1上に重なっている。As shown in FIG. 9, a second vertical transfer electrode TE2 is formed between the first vertical transfer electrodes TE1 with an insulating film 21 interposed therebetween in the formation direction of the transfer channel CH. The end of the transfer electrode TE2 overlaps the first vertical transfer electrode TE1.
【0011】第2垂直転送電極TE2上には、絶縁膜2
1を介在させた状態で、例えば、アルミニウムやタング
ステンなどの金属からなる遮光膜30が形成されてい
る。なお、遮光膜30は、受光部5の上方で開口してい
る。The insulating film 2 is formed on the second vertical transfer electrode TE2.
The light-shielding film 30 made of a metal such as aluminum or tungsten is formed in a state where the metal film 1 is interposed. The light-shielding film 30 is open above the light receiving unit 5.
【0012】なお、図示はしないが、遮光膜30を被覆
して全面に、例えば、層間絶縁膜が形成されており、層
間絶縁膜上に、オンチップカラーフィルタ(OCCF)
が配置されている。オンチップカラーフィルタは、例え
ば、補色系のカラーフィルタにより構成されており、例
えば、シアン(Cy)、マゼンタ(Mg)、イエロー
(Ye)、緑(G)などのいずれかに着色されている。
さらに、図示はしないが、オンチップカラーフィルタ上
に、例えば、ネガ型感光樹脂などの光透過材料からなる
オンチップレンズ(OCL)が配置されている。Although not shown, for example, an interlayer insulating film is formed on the entire surface covering the light-shielding film 30, and an on-chip color filter (OCCF) is formed on the interlayer insulating film.
Is arranged. The on-chip color filter is formed of, for example, a color filter of a complementary color system, and is colored, for example, any one of cyan (Cy), magenta (Mg), yellow (Ye), and green (G).
Further, although not shown, an on-chip lens (OCL) made of a light-transmitting material such as a negative photosensitive resin is arranged on the on-chip color filter.
【0013】上記した固体撮像装置においては、第1垂
直転送電極TE1および第2垂直転送電極TE2には、
電荷転送時に、例えば、4相のクロック信号φV1,φ
V2,φV3,φV4が印加される。4相のクロック信
号が第1および第2垂直転送電極TE1,TE2に印加
されると、転送チャネルCHのポテンシャルψが順次変
化し、その結果、転送チャネルCH内の電荷が垂直方向
に転送される。In the solid-state imaging device described above, the first vertical transfer electrode TE1 and the second vertical transfer electrode TE2 have
During charge transfer, for example, four-phase clock signals φV1, φ
V2, φV3, φV4 are applied. When the four-phase clock signal is applied to the first and second vertical transfer electrodes TE1 and TE2, the potential の of the transfer channel CH sequentially changes, and as a result, the charges in the transfer channel CH are transferred in the vertical direction. .
【0014】また、第2垂直転送電極TE2は、垂直転
送のための転送電極としての機能の他に、読み出しゲー
ト部6の制御用電極としても機能している。すなわち、
読み出しゲート部6の制御用を兼ねた第2垂直転送電極
TE2に読み出し電圧が印加されると、読み出しゲート
部6の電子に対するポテンシャルが下がり、電荷が受光
部5に隣接する転送チャネルCHに転送される。The second vertical transfer electrode TE2 functions not only as a transfer electrode for vertical transfer but also as a control electrode of the read gate unit 6. That is,
When a read voltage is applied to the second vertical transfer electrode TE2 which also serves as a control for the read gate unit 6, the potential of the read gate unit 6 with respect to electrons decreases, and charges are transferred to the transfer channel CH adjacent to the light receiving unit 5. You.
【0015】上記の固体撮像素子では、受光部5により
光電変換された信号電荷が飽和信号電荷量に近い状態で
は、画素から画素へ信号電荷が流出することによる混色
が発生することから、画素間にチャネルストッパCSが
形成されている。In the above-described solid-state image pickup device, when the signal charges photoelectrically converted by the light receiving unit 5 are close to the saturation signal charge amount, color mixing occurs due to the signal charges flowing from the pixels to the pixels. Is formed with a channel stopper CS.
【0016】図10(b)および図11(b)に、図1
0(a)および図11(b)に示す構造の電子に対する
ポテンシャルψの分布図をそれぞれ示す。なお、各図に
おいて、ψ1は、読み出し電圧を印加する前のポテンシ
ャル分布を示し、ψ2は、読み出し電圧を印加した後の
ポテンシャル分布を示している。FIGS. 10 (b) and 11 (b) show FIG.
11A and 11B show distribution diagrams of the potential に 対 す る with respect to the electrons having the structures shown in FIG. 11A and FIG. 11B, respectively. In each drawing, # 1 indicates the potential distribution before the application of the read voltage, and # 2 indicates the potential distribution after the application of the read voltage.
【0017】第2垂直転送電極TE2に読み出し電圧が
印加されると、第2垂直転送電極TE2下に存在する不
純物領域のポテンシャル分布が変化する。すなわち、図
10(b)に示すように、読み出し方向におけるポテン
シャル分布では、読み出しゲート部6の電子に対するポ
テンシャル、転送チャネルCHの電子に対するポテンシ
ャル、チャネルストッパCSの電子に対するポテンシャ
ルが、読み出し電圧を印加した後にそれぞれ下がること
がわかる。When a read voltage is applied to the second vertical transfer electrode TE2, the potential distribution of the impurity region existing under the second vertical transfer electrode TE2 changes. That is, as shown in FIG. 10B, in the potential distribution in the read direction, the read voltage is applied by the potential of the read gate unit 6 to the electrons, the potential of the transfer channel CH to the electrons, and the potential of the channel stopper CS to the electrons. It turns out that each goes down later.
【0018】同様にして、図11(b)に示すように、
垂直方向に配列された画素間におけるポテンシャル分布
では、チャネルストッパCSの電子に対するポテンシャ
ルが、読み出し電圧を印加した後に下がることがわか
る。Similarly, as shown in FIG.
In the potential distribution between the pixels arranged in the vertical direction, it is understood that the potential of the channel stopper CS with respect to the electrons decreases after the application of the read voltage.
【0019】図10(b)に示すように、読み出し方向
においては、読み出し電圧が印加されると、読み出しゲ
ート部6の電子に対するポテンシャルが下がるととも
に、転送チャネルCHの電子に対するポテンシャルが下
がるため、受光部5に蓄積された信号電荷eが転送チャ
ネルCHに転送されることとなる。このとき、チャネル
ストッパCSの電子に対するポテンシャルが下がるが、
転送チャネルCHの電子に対するポテンシャルも下がる
ことから、特に、隣接する受光部5へ信号電荷eが流出
することはない。As shown in FIG. 10B, in the read direction, when a read voltage is applied, the potential of the read gate unit 6 for electrons decreases and the potential of the transfer channel CH for electrons decreases. The signal charges e accumulated in the unit 5 are transferred to the transfer channel CH. At this time, the potential of the channel stopper CS with respect to electrons decreases,
Since the potential of the transfer channel CH with respect to the electrons also decreases, the signal charge e does not particularly flow out to the adjacent light receiving unit 5.
【0020】図11(b)に示すように、垂直方向に配
列された画素間におけるポテンシャル分布では、実質的
にチャネルストッパCSの電子に対するポテンシャルの
みが下がることから、受光部5に蓄積している信号電荷
eに対する電位障壁が低くなる。この場合に、受光部5
に蓄積している信号電荷が飽和状態に近くない状態であ
れば、図11(b)に示すように、読み出し電圧印加後
においても、垂直方向に隣接する画素の受光部へ信号電
荷が流出してしまうことはない。As shown in FIG. 11B, in the potential distribution between the pixels arranged in the vertical direction, only the potential of the channel stopper CS with respect to the electrons is substantially reduced, so that the potential is accumulated in the light receiving section 5. The potential barrier for the signal charge e decreases. In this case, the light receiving unit 5
If the signal charges accumulated in the pixel are not close to the saturation state, as shown in FIG. 11B, even after the application of the readout voltage, the signal charges flow out to the light receiving portions of the vertically adjacent pixels. It won't.
【0021】[0021]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図11
(c)に示すように、受光部5に蓄積している信号電荷
が飽和状態に近い状態の場合には、読み出し電圧印加後
において、垂直方向に隣接する画素の受光部5へ信号電
荷が流出することによる混色が発生してしまう。However, FIG.
As shown in (c), when the signal charges accumulated in the light receiving unit 5 are close to the saturated state, the signal charges flow out to the light receiving unit 5 of the vertically adjacent pixel after the application of the readout voltage. This causes color mixing.
【0022】従って、上記の読み出し電圧の影響による
垂直方向の画素間での混色を防止するために、図12に
示すように、通常、p型の不純物を2.0×1012atom
s /cm2 程度、イオン注入を行って形成されているチ
ャネルストッパCSのうち、垂直方向に配列された画素
間に形成されたチャネルストッパCS領域に、さらに、
5倍以上の1.2×1013atoms /cm2 程度のp型の
不純物をイオン注入して、p型不純物濃度のさらに高い
第2チャネルストッパMCSを垂直方向に配列された画
素間の中央部分に形成することとしている。[0022] Therefore, in order to prevent color mixing between pixels in the vertical direction due to the influence of the read voltage, as shown in FIG. 12, normally, the p-type impurity 2.0 × 10 12 the atom
Of the channel stoppers CS formed by performing ion implantation at about s / cm 2 , a channel stopper CS region formed between pixels arranged in the vertical direction further includes:
A p-type impurity of about 1.2 × 10 13 atoms / cm 2, which is five times or more, is ion-implanted, and a second channel stopper MCS having a higher p-type impurity concentration is formed at a central portion between pixels arranged in the vertical direction. To be formed.
【0023】しかしながら、上記のように、垂直方向に
配列された隣接する画素間での信号電荷の流出を防止す
るために、全画素に一様に、上記の濃度でイオン注入を
行った場合には、第2チャネルストッパMCSの影響を
受けて、受光部5の電子に対するポテンシャルまでが引
き上げられてしまい、その結果、各受光部5の飽和信号
電荷量が低下してしまう。However, as described above, in order to prevent signal charges from flowing out between adjacent pixels arranged in the vertical direction, all the pixels are uniformly ion-implanted at the above concentration. Under the influence of the second channel stopper MCS, the potential of the light receiving unit 5 with respect to the electrons is raised, and as a result, the saturation signal charge of each light receiving unit 5 decreases.
【0024】各受光部5の飽和信号電荷量は、受光部5
の下方のp型領域10で構成されるオーバーフローバリ
アにより制御することができ、各受光部5の飽和信号電
荷量の低下を防止するために、基板バイアスを制御して
オーバーフローバリアのポテンシャル障壁を大きくしよ
うとすると、オーバーフローバリアのポテンシャル障壁
と読み出しゲート部6のポテンシャル障壁との差が小さ
くなり、その結果、受光部5に蓄積された信号電荷が飽
和領域に達した場合に、信号電荷が読み出しゲート部6
を越えて、転送チャネルCHに流出することによるスミ
ア特性が悪化してしまうという問題がある。The saturation signal charge amount of each light receiving section 5 is
Can be controlled by an overflow barrier composed of a p-type region 10 below the substrate, and in order to prevent a decrease in the amount of saturated signal charge in each light receiving section 5, the substrate bias is controlled to increase the potential barrier of the overflow barrier. In this case, the difference between the potential barrier of the overflow barrier and the potential barrier of the read gate unit 6 becomes small. As a result, when the signal charges accumulated in the light receiving unit 5 reach the saturation region, the signal charges are transferred to the read gate. Part 6
, There is a problem that the smear characteristic is deteriorated due to the outflow to the transfer channel CH.
【0025】本発明は上記の事情に鑑みてなされたもの
であり、その目的は、スミア特性を悪化させることな
く、隣接する画素での混色の発生を防止可能な固体撮像
装置を提供することにある。The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a solid-state imaging device capable of preventing the occurrence of color mixture in adjacent pixels without deteriorating smear characteristics. is there.
【0026】[0026]
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明の固体撮像装置は、複数の受光部と、各受光
部間における信号電荷の流出を防止するチャネルストッ
パが形成されており、各受光部の上方にはそれぞれ異な
る分光特性を有する複数のカラーフィルタが配置されて
いる固体撮像装置であって、前記カラーフィルタのうち
分光感度が最も高くなるカラーフィルタを有する第1受
光部の周囲に形成された前記チャネルストッパの少なく
とも一部が、他の領域のチャネルストッパに比して、信
号電荷に対して高い電位障壁を有するように形成されて
いる。In order to achieve the above object, a solid-state imaging device according to the present invention is provided with a plurality of light receiving portions and a channel stopper for preventing signal charges from flowing out between the light receiving portions. A solid-state imaging device in which a plurality of color filters each having a different spectral characteristic are arranged above each light receiving unit, wherein the first light receiving unit having a color filter having the highest spectral sensitivity among the color filters; At least a part of the channel stopper formed in the periphery is formed so as to have a higher potential barrier against signal charges than the channel stoppers in other regions.
【0027】前記受光部は、水平および垂直方向にマト
リックス状に配列して形成され、前記受光部間を水平方
向に延伸して形成された転送電極を有し、前記第1受光
部の周囲における前記転送電極下に形成された前記チャ
ネルストッパの少なくとも一部が、前記高い電位障壁を
有するように形成されている。The light receiving section is formed in a matrix in the horizontal and vertical directions, has a transfer electrode extending in the horizontal direction between the light receiving sections, and has a transfer electrode around the first light receiving section. At least a portion of the channel stopper formed below the transfer electrode is formed to have the high potential barrier.
【0028】前記受光部の一側部に隣接して形成された
読み出しゲート部を有し、前記第1受光部の周囲に形成
された前記チャネルストッパのうち、前記読み出しゲー
ト部側における部分が前記高い電位障壁を有するように
形成されている。A read gate portion formed adjacent to one side of the light receiving portion; and a portion of the channel stopper formed around the first light receiving portion on the read gate portion side is formed by the read gate portion. It is formed to have a high potential barrier.
【0029】前記カラーフィルタは、補色フィルタであ
る。The color filter is a complementary color filter.
【0030】上記の本発明の固体撮像装置では、カラー
フィルタのうち分光感度が最も高くなるカラーフィルタ
を有する第1受光部の周囲に形成されたチャネルストッ
パの少なくとも一部が、他の領域のチャネルストッパに
比して、信号電荷に対して高い電位障壁を有するように
形成されている。従って、信号電荷が飽和するのが最も
早い第1受光部の周囲に形成されたチャネルストッパの
信号電荷に対する電位障壁が引き上げられ、信号電荷の
流出を有効に防止しつつ、全ての画素間のチャネルスト
ッパの信号電荷に対する電位障壁を引き上げるのに比し
て、受光部への影響が低減される。In the above-described solid-state imaging device of the present invention, at least a part of the channel stopper formed around the first light receiving portion having the color filter having the highest spectral sensitivity among the color filters is provided in the other region. It is formed to have a higher potential barrier to signal charges than the stopper. Accordingly, the potential barrier against the signal charge of the channel stopper formed around the first light receiving portion where the signal charge is most quickly saturated is raised, and the channel between all pixels is effectively prevented while preventing the signal charge from flowing out. The effect on the light receiving unit is reduced as compared with raising the potential barrier for the signal charge of the stopper.
【0031】さらに、上記の目的を達成するため、本発
明の固体撮像装置は、水平および垂直方向に配列された
複数の受光部と、前記受光部の一側部に読み出しゲート
部を介して設けられた電荷転送部とを有する固体撮像装
置であって、前記受光部の前記読み出しゲート部を除く
周囲の基板に形成され、前記受光部間における信号電荷
の流出を防止するチャネルストッパを有し、前記各受光
部の周囲に形成された前記チャネルストッパのうち、前
記読み出しゲート部側における部分が、他の領域のチャ
ネルストッパに比して信号電荷に対して高い電位障壁を
有するように形成されている。Further, in order to achieve the above object, the solid-state imaging device according to the present invention is provided with a plurality of light receiving sections arranged in horizontal and vertical directions, and provided on one side of the light receiving section via a read gate section. A solid-state imaging device having a charge transfer unit and a channel stopper formed on a substrate around the light receiving unit except for the readout gate unit, and preventing a signal charge from flowing out between the light receiving units, Of the channel stoppers formed around each of the light receiving sections, a portion on the read gate section side is formed so as to have a higher potential barrier to signal charges than channel stoppers in other regions. I have.
【0032】前記電荷転送部は、前記受光部間を垂直方
向に延伸して前記基板に形成された転送領域と、前記転
送領域および前記読み出しゲート部を被覆し、かつ、垂
直方向に配列した前記受光部間を延伸するように、前記
基板上に絶縁して形成された転送電極とを有する。The charge transfer section extends between the light receiving sections in the vertical direction, and covers a transfer area formed on the substrate, and covers the transfer area and the readout gate section, and is arranged in the vertical direction. A transfer electrode formed insulated on the substrate so as to extend between the light receiving portions.
【0033】前記各受光部の上方にはそれぞれ異なる分
光特性を有する複数のカラーフィルタが配置されてい
る。A plurality of color filters having different spectral characteristics are arranged above each of the light receiving sections.
【0034】上記の本発明の固体撮像装置では、各受光
部の周囲に形成されたチャネルストッパのうち、読み出
しゲート部側における部分が、他の領域のチャネルスト
ッパに比して信号電荷に対して高い電位障壁を有するよ
うに形成されている。受光部に蓄積された信号電荷の読
み出し時において、垂直方向に配列した受光部間に存在
するチャネルストッパの中でも、読み出しゲート部側に
存在するチャネルストッパが、読み出し電圧の印加によ
る影響を受けやすい。従って、読み出しゲート部側のチ
ャネルストッパ部分が信号電荷に対して相対的に高い電
位障壁を有するように形成されていることから、垂直方
向に隣接する画素間の中央部の電位障壁を引き上げるこ
とにより全体的に電位障壁を引き上げるよりも、信号電
荷の流出のために引き上げる障壁の高さが低減され、受
光部への影響が低減される。In the above-described solid-state imaging device of the present invention, of the channel stoppers formed around each light receiving portion, the portion on the read gate portion side has a smaller signal charge than the channel stoppers in other regions. It is formed to have a high potential barrier. When reading out the signal charges stored in the light receiving portion, the channel stopper existing on the read gate portion side among the channel stoppers existing between the light receiving portions arranged in the vertical direction is easily affected by the application of the read voltage. Therefore, since the channel stopper portion on the read gate portion side is formed so as to have a relatively high potential barrier for signal charges, the potential barrier at the center between vertically adjacent pixels is raised by raising the potential barrier. Rather than raising the potential barrier as a whole, the height of the barrier raised for the outflow of signal charges is reduced, and the effect on the light receiving unit is reduced.
【0035】[0035]
【発明の実施の形態】以下に、本発明の固体撮像装置の
実施の形態について、単板式の補色カラーフィルタを用
いたCCD固体撮像装置を例として、図面を参照して説
明する。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the solid-state imaging device according to the present invention will be described below with reference to the drawings, taking a CCD solid-state imaging device using a single-plate complementary color filter as an example.
【0036】第1実施形態 図1は本実施形態に係る固体撮像装置の主要な構成を示
す図である。本実施形態に係る固体撮像装置1は、撮像
部2、水平転送部3、出力部4を有する。出力部4は、
例えば、フローティングゲートにて構成された電荷−電
圧変換部4aを有する。 First Embodiment FIG. 1 is a diagram showing a main configuration of a solid-state imaging device according to the present embodiment. The solid-state imaging device 1 according to the present embodiment includes an imaging unit 2, a horizontal transfer unit 3, and an output unit 4. The output unit 4
For example, it has a charge-voltage converter 4a formed by a floating gate.
【0037】撮像部2は、光電変換を行う受光部5、読
み出しゲート部6および垂直転送部7からなる画素8
を、平面マトリックス状に多数配置させて構成されてい
る。各画素8間は、後述するチャネルストッパで電気的
に干渉しないように分離されている。The image pickup section 2 includes a light receiving section 5 for performing photoelectric conversion, a readout gate section 6 and a vertical transfer section 7.
Are arranged in the form of a planar matrix. The pixels 8 are separated from each other by a channel stopper to be described later so as not to cause electrical interference.
【0038】垂直転送部7は、受光部5の列ごとに共通
化され所定の本数、配置されている。撮像部2に、垂直
転送部7を駆動する4相のクロック信号φV1,φV
2,φV3,φV4が入力される。水平転送部3に、こ
れを駆動する2相のクロック信号φH1,φH2が入力
される。The vertical transfer units 7 are shared for each column of the light receiving units 5 and are arranged in a predetermined number. The four-phase clock signals φV1 and φV for driving the vertical transfer unit 7 are supplied to the imaging unit 2.
2, φV3, φV4 are input. Two-phase clock signals φH1 and φH2 for driving the horizontal transfer unit 3 are input.
【0039】上記の水平転送部3および垂直転送部7
は、半導体基板の表面側に不純物が導入されて形成され
たマイノリティ・キャリアの電位井戸と、絶縁膜を介在
させた基板上に互いに絶縁分離して繰り返し形成された
複数の電極(転送電極)とから構成されている。これら
の転送部3,7には、その転送電極に対して上記したク
ロック信号φV1,φV2,φV3,φV4,φH1,
φH2がそれぞれ周期的に位相をずらして印加される。
これら転送部3,7は、転送電極に印加されるクロック
信号に制御されて電位井戸のポテンシャル分布が順次変
化し、この電位井戸内の電荷をクロック信号の位相ずれ
方向に転送する、いわゆるシフトレジスタとして機能す
る。The above-described horizontal transfer unit 3 and vertical transfer unit 7
A potential well of a minority carrier formed by introducing an impurity into the surface side of a semiconductor substrate; and a plurality of electrodes (transfer electrodes) repeatedly formed on a substrate with an insulating film interposed therebetween so as to be insulated and separated from each other. It is composed of These transfer units 3 and 7 have the above-mentioned clock signals φV1, φV2, φV3, φV4, φH1,
φH2 is applied with a phase shift periodically.
These transfer units 3 and 7 are controlled by a clock signal applied to the transfer electrode, the potential distribution of the potential well changes sequentially, and transfer the charges in the potential well in the direction of the phase shift of the clock signal, that is, a so-called shift register. Function as
【0040】図2は、図1に示す固体撮像装置における
撮像部2に設置される補色カラーフィルタの構成の一例
を示す。FIG. 2 shows an example of the configuration of a complementary color filter installed in the imaging section 2 in the solid-state imaging device shown in FIG.
【0041】図2に示すように、本実施形態に係る固体
撮像装置では、各画素8上には、それぞれシアン(C
y)、イエロー(Ye)、緑(G)、マゼンタ(Mg)
がそれぞれ図示のように配列している。すなわち、シア
ン(Cy)、イエロー(Ye)が繰り返し水平方向にこ
の順で配列しており、次の行では、緑(G)、マゼンタ
(Mg)が繰り返し水平方向にこの順で配列している。
さらに、次の行において、上記と同様に、シアン(C
y)、イエロー(Ye)が繰り返し水平方向にこの順で
配列しており、次の行では、上記と逆に、マゼンタ(M
g)、緑(G)の順で水平方向に繰り返し配列してい
る。なお、同様にして、図示しない領域においても、シ
アン(Cy)、イエロー(Ye)が繰り返し水平方向に
この順で配列している中で、緑(G)、マゼンタ(M
g)がその順を交互に逆にしながら配列している。As shown in FIG. 2, in the solid-state imaging device according to this embodiment, cyan (C
y), yellow (Ye), green (G), magenta (Mg)
Are arranged as shown. That is, cyan (Cy) and yellow (Ye) are repeatedly arranged in this order in the horizontal direction, and in the next row, green (G) and magenta (Mg) are repeatedly arranged in this order in the horizontal direction. .
Further, in the next line, cyan (C
y) and yellow (Ye) are repeatedly arranged in this order in the horizontal direction. In the next row, the magenta (M
g) and green (G) are repeatedly arranged in the horizontal direction. Similarly, in a region (not shown), cyan (Cy) and yellow (Ye) are repeatedly arranged in this order in the horizontal direction, and green (G) and magenta (M)
g) are arranged with their order alternately reversed.
【0042】図2に示すように、オンチップカラーフィ
ルタが構成されている場合に、本実施形態においては、
イエロー(Ye)用のフィルタを有する画素8と垂直方
向に隣接して配列された画素との間に存在するチャネル
ストッパに、さらにp型不純物濃度の高い第2チャネル
ストッパMCSを設けてある。As shown in FIG. 2, when an on-chip color filter is configured, in this embodiment,
A second channel stopper MCS having a higher p-type impurity concentration is provided in a channel stopper existing between the pixel 8 having the filter for yellow (Ye) and pixels arranged adjacently in the vertical direction.
【0043】図3は、上記の単板式の補色カラーフィル
タを用いたCCD固体撮像装置の画素部の要部平面図で
ある。図4(a)は、図3のイエローフィルタが形成さ
れた画素の垂直方向におけるC−C’線に沿った断面図
である。図10(a)は、図3の水平方向におけるA−
A’線に沿った断面図であり、図11(a)は、図3の
垂直方向におけるB−B’線に沿った断面図である。FIG. 3 is a plan view of a main part of a pixel portion of a CCD solid-state imaging device using the above-mentioned single-plate type complementary color filter. FIG. 4A is a cross-sectional view taken along the line CC ′ in the vertical direction of the pixel on which the yellow filter of FIG. 3 is formed. FIG. 10A is a diagram showing A- in the horizontal direction of FIG.
FIG. 11A is a cross-sectional view along the line A ′, and FIG. 11A is a cross-sectional view along the line BB ′ in the vertical direction of FIG.
【0044】p型のシリコン基板またはシリコン基板に
形成されたp型ウェル(以下、基板という)10に、例
えば、主にn型の不純物領域11などからなり基板10
との間のpn接合を中心とした領域で光電変換を行って
信号電荷を発生させ、信号電荷を一定時間蓄積する受光
部5がマトリックス状に形成されている。また、n型の
不純物領域11の表面には、高濃度のp型不純物領域1
2が形成されており、これにより、ホトダイオードが表
面でなく、バルク側に形成されて、埋め込みホトダイオ
ードが形成されている。In a p-type silicon substrate or a p-type well (hereinafter referred to as a substrate) 10 formed in the silicon substrate, for example, an n-type impurity region 11 or the like is formed.
The photoelectric conversion is performed in a region centered on the pn junction between the light-receiving portion and the light-receiving portion 5 for generating signal charges and accumulating the signal charges for a certain period of time. In addition, a high-concentration p-type impurity region 1 is formed on the surface of n-type impurity region 11.
2 is formed, whereby the photodiode is formed not on the surface but on the bulk side, thereby forming a buried photodiode.
【0045】基板10には、例えば、n型の不純物領域
などからなり、信号電荷を転送する転送チャネルCH
が、垂直方向に配列された受光部5に平行に形成されて
いる。転送チャネルCHは、両側の受光部5とはそれぞ
れ所定距離をおいて形成されている。The substrate 10 is made of, for example, an n-type impurity region and has a transfer channel CH for transferring signal charges.
Are formed parallel to the light receiving units 5 arranged in the vertical direction. The transfer channel CH is formed at a predetermined distance from the light receiving units 5 on both sides.
【0046】受光部5と転送チャネルCHの間には、例
えば、p型不純物領域からなる読み出しゲート部6が形
成されている。読み出しゲート部6は、同一列間でセル
ごとに離間して形成されており、受光部5と一方の転送
チャネルCHとの間に可変ポテンシャル領域を形成す
る。Between the light receiving section 5 and the transfer channel CH, for example, a read gate section 6 made of a p-type impurity region is formed. The read gate unit 6 is formed separately for each cell in the same column, and forms a variable potential region between the light receiving unit 5 and one transfer channel CH.
【0047】受光部5の読み出しゲート部6の形成領域
を除く、他の3辺に沿って、高濃度のp型不純物領域か
らなるチャネルストッパCSが基板深部にまで形成され
ている。チャネルストッパCSは、受光部5で発生した
信号電荷の異なる画素への流出を防止する。A channel stopper CS made of a high-concentration p-type impurity region is formed along the other three sides of the light-receiving portion 5 except for the region where the readout gate portion 6 is formed, to a deep portion of the substrate. The channel stopper CS prevents signal charges generated in the light receiving unit 5 from flowing out to different pixels.
【0048】図3および図4(a)に示すように、イエ
ロー(Ye)用のフィルタを有する画素8の垂直方向の
上下に存在するチャネルストッパCSには、さらにp型
不純物濃度の高い第2チャネルストッパMCSが基板深
部にまで形成されている。As shown in FIGS. 3 and 4 (a), the channel stoppers CS above and below the pixel 8 having the yellow (Ye) filter have a higher p-type impurity concentration. The channel stopper MCS is formed to a deep part of the substrate.
【0049】転送チャネルCHに直交するように受光部
5の間に、酸化シリコン膜等の絶縁膜20を介して、第
1層目のポリシリコンからなる第1垂直転送電極TE1
が、延伸して形成されている。第1垂直転送電極TE1
は、転送チャネルCHおよび読み出しゲート部6と重な
る部分において、転送チャネル方向に若干延びた矩形形
状を有している。A first vertical transfer electrode TE1 made of polysilicon of the first layer is interposed between the light receiving sections 5 via an insulating film 20 such as a silicon oxide film so as to be orthogonal to the transfer channel CH.
Is formed by stretching. First vertical transfer electrode TE1
Has a rectangular shape slightly extending in the transfer channel direction at a portion overlapping with the transfer channel CH and the read gate unit 6.
【0050】また、転送チャネルCHに直交して受光部
5の間に、第2層目のポリシリコンからなる第2垂直転
送電極TE2が延伸して形成されている。第2垂直転送
電極TE2は、転送チャネルCHおよび読み出しゲート
部6と重なる部分において、その下層の第1垂直転送電
極TE1とは反対側の転送チャネル上に大きく延びた矩
形形状を有している。Further, a second vertical transfer electrode TE2 made of polysilicon of the second layer is formed extending between the light receiving portions 5 orthogonally to the transfer channel CH. The second vertical transfer electrode TE2 has a rectangular shape greatly extending on the transfer channel on the opposite side of the lower layer of the first vertical transfer electrode TE1 at a portion overlapping the transfer channel CH and the read gate unit 6.
【0051】図3に示すように、転送チャネルCHの形
成方向において、第1垂直転送電極TE1間には、絶縁
膜21を介して第2垂直転送電極TE2が形成されてお
り、第2垂直転送電極TE2の端部が第1垂直転送電極
TE1上に重なっている。As shown in FIG. 3, in the direction in which the transfer channel CH is formed, a second vertical transfer electrode TE2 is formed between the first vertical transfer electrodes TE1 with an insulating film 21 interposed therebetween. The end of the electrode TE2 overlaps the first vertical transfer electrode TE1.
【0052】第2垂直転送電極TE2上には、絶縁膜2
1を介在させた状態で、例えば、アルミニウムやタング
ステンなどの金属からなる遮光膜30が形成されてい
る。なお、遮光膜30は、受光部5の上方で開口してい
る。The insulating film 2 is formed on the second vertical transfer electrode TE2.
The light-shielding film 30 made of a metal such as aluminum or tungsten is formed in a state where the metal film 1 is interposed. The light-shielding film 30 is open above the light receiving unit 5.
【0053】なお、図示はしないが、遮光膜30を被覆
して全面に例えば、PSG(Phosphosilicate glass)、
BPSG(Borophosphosilicate glass)、酸化シリコ
ン、または窒化シリコン等からなる上層の層間絶縁膜が
形成されており、当該層間絶縁膜の表面は平坦化されて
いる。当該層間絶縁膜は、上記の材料からなる絶縁膜の
積層体であってもよい。Although not shown, the entire surface covered with the light shielding film 30, for example, PSG (Phosphosilicate glass),
An upper interlayer insulating film made of BPSG (Borophosphosilicate glass), silicon oxide, silicon nitride, or the like is formed, and the surface of the interlayer insulating film is planarized. The interlayer insulating film may be a laminate of insulating films made of the above materials.
【0054】また、図示はしないが、上記の層間絶縁膜
の平坦化面上に、オンチップカラーフィルタ(OCC
F)が配置されている。オンチップカラーフィルタは、
図2に示すように、例えば、補色系のカラーフィルタに
より構成されており、例えば、シアン(Cy)、マゼン
タ(Mg)、イエロー(Ye)、緑(G)などのいずれ
かに着色されている。さらに、図示はしないが、オンチ
ップカラーフィルタ上に、例えば、ネガ型感光樹脂など
の光透過材料からなるオンチップレンズ(OCL)が配
置されている。オンチップレンズのレンズ面(凸上曲
面)で受けた光が集光され、オンチップカラーフィルタ
で特定の波長領域が選択され、受光部5に入射されるこ
とになる。Although not shown, an on-chip color filter (OCC) is provided on the flattened surface of the interlayer insulating film.
F). On-chip color filters are
As shown in FIG. 2, for example, it is configured by a complementary color filter, and is colored, for example, any of cyan (Cy), magenta (Mg), yellow (Ye), and green (G). . Further, although not shown, an on-chip lens (OCL) made of a light-transmitting material such as a negative photosensitive resin is arranged on the on-chip color filter. Light received by the lens surface (convex upper curved surface) of the on-chip lens is collected, a specific wavelength region is selected by the on-chip color filter, and is incident on the light receiving unit 5.
【0055】図5に、イエロー(Ye)、シアン(C
y)、マゼンタ(Mg)、緑(G)の各フィルタの分光
透過特性を表すグラフを示し、図6に、各フィルタを有
する画素における入射する光量と蓄積される信号電荷量
の関係を表すグラフを示す。なお、図5に示す分光透過
特性は、オンチップレンズの特性や光源の特性について
は、考慮していない値である。FIG. 5 shows yellow (Ye) and cyan (C
FIG. 6 is a graph showing the spectral transmission characteristics of each of the filters y), magenta (Mg), and green (G). FIG. 6 is a graph showing the relationship between the amount of incident light and the amount of accumulated signal charge in a pixel having each filter. Is shown. Note that the spectral transmission characteristics shown in FIG. 5 do not take into account the characteristics of the on-chip lens and the characteristics of the light source.
【0056】図5に示すように、各フィルタの光透過率
が、色ごとに異なっている。すなわち、イエロー(Y
e)、シアン(Cy)、マゼンタ(Mg)、緑(G)の
各フィルタにより、通過させる光の波長が異なり、か
つ、通過させる光の量が異なっている。As shown in FIG. 5, the light transmittance of each filter is different for each color. That is, yellow (Y
e), cyan (Cy), magenta (Mg), and green (G) filters have different wavelengths of light to pass and different amounts of light to pass.
【0057】その結果、図6に示すように、各フィルタ
を有する画素間において、入射した光量に対し、受光部
に蓄積される信号電荷量が異なってくる。具体的には、
図5においては、各グラフの面積がそのフィルタの感度
の指標となり、図6に示すように、図5に示すグラフの
面積が最も大きいイエロー(Ye)フィルタを有する画
素が、同一の光量に対する蓄積電荷量がもっとも大き
い。以下、マゼンタ(Mg)、シアン(Cy)、緑
(G)の画素の順に感度が大きいことがわかる。As a result, as shown in FIG. 6, the amount of signal charge stored in the light receiving portion differs between the pixels having each filter with respect to the amount of incident light. In particular,
In FIG. 5, the area of each graph is an index of the sensitivity of the filter. As shown in FIG. 6, the pixel having the largest area of the graph shown in FIG. The largest charge. Hereinafter, it is understood that the sensitivity is higher in the order of magenta (Mg), cyan (Cy), and green (G) pixels.
【0058】従って、各画素の中で、飽和信号電荷量D
に達するのが最も早いのが、イエローフィルタを有する
画素ということがわかり、同様にして、飽和信号電荷量
Dに達するのは、マゼンタ(Mg)、シアン(Cy)、
緑(G)の画素の順に早いということが分かる。Therefore, in each pixel, the saturation signal charge D
It can be understood that the pixel that has the yellow filter is the one that reaches the saturation signal charge D at the earliest, and similarly, the pixels that reach the saturation signal charge amount D are magenta (Mg), cyan (Cy),
It can be seen that green (G) pixels are ordered earlier.
【0059】本実施形態に係る固体撮像装置では、上記
の各色を構成する画素の感度を踏まえた上で、最も感度
の高いイエロー(Ye)を構成する画素8と、垂直方向
に隣接して配列された画素との間に存在するチャネルス
トッパのみに、さらにp型不純物濃度の高い第2チャネ
ルストッパMCSを設けている。In the solid-state imaging device according to the present embodiment, the pixels 8 constituting the yellow (Ye) having the highest sensitivity are arranged adjacent to each other in the vertical direction in consideration of the sensitivity of the pixels constituting the respective colors. The second channel stopper MCS having a higher p-type impurity concentration is provided only in the channel stopper existing between the pixel and the selected pixel.
【0060】図4(b)、図10(b)および図11
(b)に、図4(a)、図10(a)および図11
(a)に示す構造の電子に対するポテンシャルψの分布
図をそれぞれ示す。なお、各図において、ψ1は、読み
出し電圧を印加する前のポテンシャル分布を示し、ψ2
は、読み出し電圧を印加した後のポテンシャル分布を示
している。FIGS. 4 (b), 10 (b) and 11
4 (a), FIG. 10 (a) and FIG.
2A and 2B show distribution diagrams of the potential に 対 す る for electrons having the structure shown in FIG. In each figure, # 1 indicates the potential distribution before the application of the read voltage, and # 2
Indicates the potential distribution after the application of the read voltage.
【0061】読み出し方向においては、図10(b)に
示すように、読み出し電圧が印加されると、読み出しゲ
ート部6の電子に対するポテンシャルが下がるととも
に、転送チャネルCHの電子に対するポテンシャルが下
がるため、受光部5に蓄積された信号電荷eが転送チャ
ネルCHに転送されることとなる。このとき、チャネル
ストッパCSの電子に対するポテンシャルが下がるが、
転送チャネルCHの電子に対するポテンシャルも下がる
ことから、特に、隣接する受光部5へ信号電荷eが流出
することはない。In the read direction, as shown in FIG. 10B, when a read voltage is applied, the potential of the read gate unit 6 for electrons decreases and the potential of the transfer channel CH for electrons decreases. The signal charges e accumulated in the unit 5 are transferred to the transfer channel CH. At this time, the potential of the channel stopper CS with respect to electrons decreases,
Since the potential of the transfer channel CH with respect to the electrons also decreases, the signal charge e does not particularly flow out to the adjacent light receiving unit 5.
【0062】垂直方向においては、図11(b)に示す
ように、実質的にチャネルストッパCSの電子に対する
ポテンシャルのみが下がるが、イエロー画素に比して、
相対感度が低いことから、受光部5に蓄積している信号
電荷eが飽和状態に近い状態になることはほとんどな
く、垂直方向に隣接する画素の受光部5へ信号電荷が流
出してしまうことはほとんどない。In the vertical direction, as shown in FIG. 11 (b), only the potential of the channel stopper CS with respect to the electrons is substantially reduced.
Since the relative sensitivity is low, the signal charge e accumulated in the light receiving unit 5 hardly becomes almost saturated, and the signal charge flows out to the light receiving unit 5 of a vertically adjacent pixel. Almost no.
【0063】一方、感度が高く、飽和信号電荷量に達す
る可能性が最も高いイエロー画素の垂直方向において
は、図4(b)に示すように、実質的にチャネルストッ
パCSの電子に対するポテンシャルのみが下がるが、第
2チャネルストッパMCSの形成により、電子に対する
障壁を引き上げていることから、信号電荷eの量が飽和
状態に近い状態であっても、読み出し電圧印加後におい
て電子を受光部へせき止めることができ、垂直方向に隣
接する画素の受光部5へ信号電荷eが流出してしまうこ
とを防止することができる。On the other hand, in the vertical direction of the yellow pixel which has high sensitivity and is most likely to reach the saturation signal charge amount, as shown in FIG. Since the barrier against electrons is raised by the formation of the second channel stopper MCS, even if the amount of the signal charge e is close to the saturation state, the electrons are blocked to the light receiving portion after the read voltage is applied. Therefore, it is possible to prevent the signal charge e from flowing out to the light receiving section 5 of the pixel adjacent in the vertical direction.
【0064】以上のように、本実施形態に係る固体撮像
装置においては、単板の補色カラーフィルタを用いた固
体撮像装置において、各カラーフィルタを有する画素の
相対感度が異なることから、飽和信号電荷量に達するの
が最も早いイエロー画素における受光部5の垂直方向
に、さらに高濃度の第2チャネルストッパMCSを設け
ることにより、全ての色の垂直方向における画素間での
信号電荷の流出を防止するために第2チャネルストッパ
MCSを形成するのに比して、受光部5への影響を低減
させることができ、スミア特性を悪化させることなく、
有効に各画素間での信号電荷の流出による混色の発生を
防止することができる。As described above, in the solid-state imaging device according to the present embodiment, since the relative sensitivity of the pixels having each color filter is different in the solid-state imaging device using a single-plate complementary color filter, the saturation signal charge By providing an even higher density second channel stopper MCS in the vertical direction of the light receiving section 5 in the yellow pixel which reaches the amount fastest, signal charges are prevented from flowing out between pixels in the vertical direction of all colors. Therefore, as compared with the case where the second channel stopper MCS is formed, the influence on the light receiving section 5 can be reduced, and the smear characteristic does not deteriorate.
It is possible to effectively prevent the occurrence of color mixing due to outflow of signal charges between pixels.
【0065】次に、上記の本実施形態に係る固体撮像装
置の製造方法について、チャネルストッパの形成工程を
中心に説明する。すなわち、シリコン基板10に、レジ
ストなどの所定パターンを有するイオン注入用マスクを
形成して、p型の不純物をドーズ量が2.0×1012at
oms /cm2 程度でイオン注入して、チャネルストッパ
CSを図3で示す領域に形成する。そして、イオン注入
用マスクを除去し、さらに、別のパターンを有するイオ
ン注入用マスクを形成して、さらに、5倍以上の1.2
×1013atoms /cm2 程度のイオン注入を行って、p
型不純物濃度のさらに高い第2チャネルストッパMCS
を後にイエロー画素となる画素の上下に形成する。Next, a method of manufacturing the solid-state imaging device according to the present embodiment will be described, focusing on the step of forming a channel stopper. That is, an ion implantation mask having a predetermined pattern such as a resist is formed on the silicon substrate 10 and a p-type impurity is implanted at a dose of 2.0 × 10 12 at.
By ion implantation at about oms / cm 2 , a channel stopper CS is formed in the region shown in FIG. Then, the ion implantation mask is removed, and an ion implantation mask having another pattern is formed.
By performing ion implantation of about × 10 13 atoms / cm 2 , p
Channel stopper MCS with higher impurity concentration
Is formed above and below a pixel that will later become a yellow pixel.
【0066】その後、それぞれ所定条件でイオン注入す
ることにより、受光部5を形成し、転送チャネルCHを
形成し、読み出しゲート部6を形成する。そして、各種
不純物領域を形成した基板10の表面に、酸化シリコン
などからなる絶縁膜20を形成し、当該絶縁膜20上に
第1ポリシリコン層を堆積し、パターニングして、第1
垂直転送電極TE1を形成する。そして、第1垂直転送
電極TE1を酸化して、第1電極11の表面に酸化シリ
コンからなる絶縁膜21を形成し、当該絶縁膜21上に
第2ポリシリコン層を堆積し、パターニングして、第2
垂直転送電極TE2を形成する。Thereafter, by performing ion implantation under predetermined conditions, the light receiving section 5 is formed, the transfer channel CH is formed, and the read gate section 6 is formed. Then, an insulating film 20 made of silicon oxide or the like is formed on the surface of the substrate 10 on which the various impurity regions are formed, and a first polysilicon layer is deposited on the insulating film 20 and patterned to form a first polysilicon layer.
The vertical transfer electrode TE1 is formed. Then, the first vertical transfer electrode TE1 is oxidized to form an insulating film 21 made of silicon oxide on the surface of the first electrode 11, and a second polysilicon layer is deposited and patterned on the insulating film 21. Second
The vertical transfer electrode TE2 is formed.
【0067】次に、第2垂直転送電極TE2上に絶縁膜
21を堆積させ、絶縁膜21上に、例えば、タングステ
ンやアルミニウム等を堆積させ、パターニングして、受
光部5上方に開口部を有する遮光膜30を形成する。Next, an insulating film 21 is deposited on the second vertical transfer electrode TE2. For example, tungsten, aluminum, or the like is deposited on the insulating film 21 and patterned to have an opening above the light receiving section 5. The light shielding film 30 is formed.
【0068】続いて、図示しない層間絶縁膜を形成した
後、例えば、染色法によりシアン(Cy)、マゼンタ
(Mg)、イエロー(Ye)、緑(G)からなるカラー
フィルタを形成する。染色法では、カゼインなどの高分
子に感光剤を添加して塗布し、露光、現像、染色および
定着を色ごとに繰り返す。その他、分散法、印刷法また
は電着法等を用いてオンチップカラーフィルタを形成し
てもよい。最後に、オンチップレンズを形成することに
より、本実施形態に係る固体撮像装置を形成することが
できる。Subsequently, after forming an interlayer insulating film (not shown), a color filter composed of cyan (Cy), magenta (Mg), yellow (Ye), and green (G) is formed by, for example, a dyeing method. In the dyeing method, a photosensitive agent is added to a polymer such as casein and applied, and exposure, development, dyeing and fixing are repeated for each color. Alternatively, the on-chip color filter may be formed by using a dispersion method, a printing method, an electrodeposition method, or the like. Finally, by forming an on-chip lens, the solid-state imaging device according to the present embodiment can be formed.
【0069】上記の本実施形態に係る固体撮像装置で
は、通常の工程に加え、第2チャネルストッパMCS形
成用のイオン注入用マスクの形成およびイオン注入工程
を追加するのみで、上述した効果を有する固体撮像装置
を製造することができる。The solid-state imaging device according to the present embodiment has the above-described effects only by adding an ion implantation mask for forming the second channel stopper MCS and an ion implantation process in addition to the ordinary process. A solid-state imaging device can be manufactured.
【0070】第2実施形態 図7は、本実施形態に係る固体撮像装置の画素部の要部
平面図である。本実施形態においては、従来、垂直方向
に配列した画素間の中央部に第2チャネルストッパMC
Sを形成していたのに比して、中央部から読み出しゲー
ト部6側へずらして形成している。そして、本実施形態
においては、第1実施形態に比して、イエロー画素のみ
に第2チャネルストッパMCSを形成するのではなく、
全画素に対して第2チャネルストッパMCSが形成され
ている。 Second Embodiment FIG. 7 is a plan view of a main part of a pixel portion of a solid-state imaging device according to the present embodiment. In the present embodiment, the second channel stopper MC is conventionally provided at the center between pixels arranged in the vertical direction.
The S is formed so as to be shifted from the central portion to the read gate portion 6 side in comparison with the case where S is formed. Then, in the present embodiment, the second channel stopper MCS is not formed only in the yellow pixel as compared with the first embodiment,
A second channel stopper MCS is formed for all pixels.
【0071】上記構成の本実施形態に係る固体撮像装置
の作用について、説明する。電荷の読み出し時において
は、受光部5の一側部に隣接するように形成された読み
出しゲート部6を大きく被覆している第2垂直転送電極
TE2に読み出し電圧が印加されることとなるが、この
読み出し電圧印加時において、p型不純物領域からなる
読み出しゲート部6の電子に対するポテンシャルが下が
ることで、受光部5に蓄積された信号電荷が転送チャネ
ルCHに転送されることになる。The operation of the solid-state imaging device according to this embodiment having the above configuration will be described. At the time of reading the charge, a read voltage is applied to the second vertical transfer electrode TE2 which largely covers the read gate portion 6 formed adjacent to one side of the light receiving portion 5, When the read voltage is applied, the potential of the read gate unit 6 made of the p-type impurity region with respect to electrons decreases, so that the signal charges accumulated in the light receiving unit 5 are transferred to the transfer channel CH.
【0072】このとき、図11(b)を用いて説明した
ように、第2垂直転送電極TE2下に存在する、垂直方
向に配列した画素間に形成されたチャネルストッパCS
の電子に対する障壁が下がることになるが、読み出しゲ
ート部6に隣接するチャネルストッパCS、すなわち、
読み出し方向側から、チャネルストッパCSの障壁が引
き下げられる。その結果、信号電荷が流出する場合に
は、読み出しゲート部6側に存在するチャネルストッパ
部分から、流出する恐れが強い。At this time, as described with reference to FIG. 11B, the channel stopper CS formed between the vertically arranged pixels that exists under the second vertical transfer electrode TE2.
Of the channel stopper CS adjacent to the read gate unit 6, that is,
The barrier of the channel stopper CS is lowered from the reading direction side. As a result, when the signal charge flows out, there is a strong possibility that the signal charge will flow out of the channel stopper existing on the read gate unit 6 side.
【0073】従って、読み出しゲート部6に隣接する領
域のチャネルストッパCS部分に第2チャネルストッパ
MCSを形成して、読み出し電圧印加時における電位障
壁が下がりやすい部分を強化することにより、垂直方向
に隣接する画素間の中央部に第2チャネルストッパを形
成して全体的に電位障壁を引き上げるのに比して、混色
防止のために必要な不純物濃度を下げることができ、受
光部5への影響を低減させることができる。このよう
に、受光部5への影響を低減させることができることか
ら、垂直方向に配列した全ての画素間に第2チャネルス
トッパMCSを形成しても、従来に比して、スミア特性
の悪化を抑制することができる。Therefore, the second channel stopper MCS is formed in the channel stopper CS portion of the region adjacent to the read gate section 6 to strengthen the portion where the potential barrier is likely to decrease when the read voltage is applied, so that the portion adjacent to the read gate portion 6 in the vertical direction is reduced. As compared with forming a second channel stopper at the center between the pixels to be formed and raising the potential barrier as a whole, the impurity concentration required for preventing color mixing can be reduced, and the influence on the light receiving unit 5 can be reduced. Can be reduced. As described above, since the influence on the light receiving unit 5 can be reduced, even if the second channel stopper MCS is formed between all the pixels arranged in the vertical direction, the smear characteristic deteriorates compared to the related art. Can be suppressed.
【0074】従って、本実施形態によれば、読み出しゲ
ート部6に隣接する領域のチャネルストッパCS部分に
第2チャネルストッパMCSを形成することから、垂直
方向に配列した画素間の中央部に第2チャネルストッパ
MCSを形成するのに比して、垂直方向における画素間
での信号電荷の流出を防止するために必要な不純物濃度
が低減され、その結果、受光部5への影響を低減させる
ことができることから、スミア特性を悪化させることな
く、垂直方向に配列された画素間での混色の発生を防止
することができる。Therefore, according to the present embodiment, since the second channel stopper MCS is formed in the channel stopper CS portion of the region adjacent to the readout gate portion 6, the second channel stopper MCS is formed at the center between pixels arranged in the vertical direction. As compared with the case where the channel stopper MCS is formed, the impurity concentration required to prevent signal charges from flowing out between pixels in the vertical direction is reduced, and as a result, the influence on the light receiving unit 5 can be reduced. As a result, it is possible to prevent color mixture between pixels arranged in the vertical direction without deteriorating smear characteristics.
【0075】第3実施形態 図8は、本実施形態に係る固体撮像装置の画素部の要部
平面図である。本実施形態においては、第1実施形態と
第2実施形態とを組み合わせた構造を有する。すなわ
ち、第2実施形態と同様、第2チャネルストッパMCS
を、中央部から読み出しゲート部6側へずらして形成し
つつ、イエロー(Ye)用のフィルタを有する画素と、
当該画素と垂直方向に隣接して配列された画素との間に
存在するチャネルストッパのみに第2チャネルストッパ
MCSを形成している。 Third Embodiment FIG. 8 is a plan view of a main part of a pixel portion of a solid-state imaging device according to the third embodiment . The present embodiment has a structure in which the first embodiment and the second embodiment are combined. That is, similarly to the second embodiment, the second channel stopper MCS
And a pixel having a filter for yellow (Ye) while being shifted from the center toward the readout gate section 6,
The second channel stopper MCS is formed only in the channel stopper existing between the pixel and the pixel arranged adjacently in the vertical direction.
【0076】上記構成の本実施形態に係る固体撮像装置
によれば、垂直方向に配列した画素間の中央部から読み
出し方向へ第2チャネルストッパMCSをずらして形成
して、垂直方向における画素間での信号電荷の流出を防
止するための不純物濃度を低減しつつ、飽和信号電荷量
に達するのが最も早いイエロー画素における受光部5の
垂直方向のみに、第2チャネルストッパMCSを設ける
ことにより、受光部5への影響をさらに低減させること
ができ、スミア特性を悪化させることなく、有効に各画
素間での混色の発生を防止することができる。According to the solid-state imaging device of the present embodiment having the above-described configuration, the second channel stopper MCS is formed so as to be shifted in the readout direction from the center between the pixels arranged in the vertical direction so that the pixels between the pixels in the vertical direction are shifted. The second channel stopper MCS is provided only in the vertical direction of the light receiving section 5 in the yellow pixel which reaches the saturated signal charge amount fast, while reducing the impurity concentration for preventing the outflow of the signal charge. The influence on the portion 5 can be further reduced, and the occurrence of color mixture between pixels can be effectively prevented without deteriorating the smear characteristics.
【0077】本発明は、上記の実施形態の説明に限定さ
れない。例えば、本実施形態においては、単板式の補色
カラーフィルタ、特に、図2に示すような、シアン(C
y)、マゼンタ(Mg)、イエロー(Ye)、緑(G)
の配列からなる補色カラーフィルタを用いた場合につい
て、説明したが、これに限られるものでなく、ホワイト
(W)、シアン(Cy)、緑(G)、イエロー(Ye)
からなる補色カラーフィルタなど、特に、光透過率の高
いイエロー(Ye)を有する補色カラーフィルタを用い
るものであれば、適用可能である。また、特に、第2実
施形態では、単板式の補色カラーフィルタに限られるこ
とはなく、単板式であれば、原色系の赤(R)、緑
(G)、青(B)からなるカラーフィルタを有する固体
撮像装置にも適用可能である。また、各カラーフィルタ
の配列については、特に限定はない。その他、本発明の
要旨を逸脱しない範囲で、種々の変更が可能である。The present invention is not limited to the above embodiment. For example, in the present embodiment, a single-plate complementary color filter, in particular, a cyan (C) color filter as shown in FIG.
y), magenta (Mg), yellow (Ye), green (G)
Has been described using a complementary color filter having an array of white (W), cyan (Cy), green (G), and yellow (Ye).
In particular, if a complementary color filter using yellow (Ye) having a high light transmittance is used, such as a complementary color filter composed of Further, in particular, in the second embodiment, the color filter is not limited to a single-plate type complementary color filter, and a single-plate type color filter composed of primary color red (R), green (G), and blue (B). It is also applicable to a solid-state imaging device having The arrangement of each color filter is not particularly limited. In addition, various changes can be made without departing from the gist of the present invention.
【0078】[0078]
【発明の効果】本発明の固体撮像装置によれば、スミア
特性を悪化させることなく、隣接する画素での混色の発
生を防止することができる。According to the solid-state imaging device of the present invention, it is possible to prevent the occurrence of color mixing in adjacent pixels without deteriorating smear characteristics.
【図1】本実施形態に係る固体撮像装置の主要な構成を
示す図である。FIG. 1 is a diagram illustrating a main configuration of a solid-state imaging device according to an embodiment.
【図2】図1に示す固体撮像装置における撮像部に設置
されるオンチップカラーフィルタの構成の一例を示す図
である。FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a configuration of an on-chip color filter provided in an imaging unit in the solid-state imaging device illustrated in FIG.
【図3】本実施形態に係るCCD固体撮像装置の画素部
の要部平面図である。FIG. 3 is a plan view of a main part of a pixel unit of the CCD solid-state imaging device according to the embodiment;
【図4】(a)は、図3のイエローフィルタが形成され
た画素の垂直方向におけるC−C’線に沿った断面図で
あり、(b)は、(a)に示す構造の電子に対するポテ
ンシャルψの分布図である。4A is a cross-sectional view along a line CC ′ of a pixel in which the yellow filter of FIG. 3 is formed, and FIG. 4B is a cross-sectional view of the pixel having the structure shown in FIG. FIG. 4 is a distribution diagram of a potential ψ.
【図5】イエロー(Ye)、シアン(Cy)、マゼンタ
(Mg)、緑(G)の各フィルタの分光透過特性を示す
グラフである。FIG. 5 is a graph showing spectral transmission characteristics of each of yellow (Ye), cyan (Cy), magenta (Mg), and green (G) filters.
【図6】各色のフィルタを有する各画素の光量に対する
信号電荷量の関係を示すグラフである。FIG. 6 is a graph showing a relationship between a signal charge amount and a light amount of each pixel having a filter of each color.
【図7】第2実施形態に係る固体撮像装置の画素部の要
部平面図である。FIG. 7 is a plan view of a main part of a pixel unit of a solid-state imaging device according to a second embodiment.
【図8】第3実施形態に係る固体撮像装置の画素部の要
部平面図である。FIG. 8 is a plan view of a main part of a pixel unit of a solid-state imaging device according to a third embodiment.
【図9】従来例に係る単板式のカラーフィルタを用いた
CCD固体撮像装置の画素部の要部平面図である。FIG. 9 is a plan view of a main part of a pixel portion of a CCD solid-state imaging device using a single-plate type color filter according to a conventional example.
【図10】(a)は、図9の水平方向におけるA−A’
線に沿った断面図であり、(b)は、(a)に示す構造
の電子に対するポテンシャルψの分布図である。FIG. 10A is a cross-sectional view taken along a line AA ′ in FIG. 9;
FIG. 4B is a cross-sectional view taken along a line, and FIG. 4B is a distribution diagram of the potential に 対 す る with respect to the electrons having the structure shown in FIG.
【図11】(a)は、図9の垂直方向におけるB−B’
線に沿った断面図であり、(b)および(c)は、
(a)に示す構造の電子に対するポテンシャルψの分布
図である。FIG. 11A is a view taken along the line BB ′ in the vertical direction of FIG.
It is sectional drawing along a line, (b) and (c) are
FIG. 4 is a distribution diagram of a potential に 対 す る for electrons having the structure shown in FIG.
【図12】従来例に係る単板式のカラーフィルタを用い
たCCD固体撮像装置の問題点を説明するための画素部
の要部平面図である。FIG. 12 is a plan view of a main part of a pixel portion for explaining a problem of a CCD solid-state imaging device using a single-plate type color filter according to a conventional example.
1…固体撮像装置、2…撮像部、3…水平転送部、4…
出力部、4a…電荷−電圧変換部、5…受光部、6…読
み出しゲート部、7…垂直転送部、8…画素、10…基
板、11…n型不純物領域、12…p型不純物領域、2
0…絶縁膜、21…絶縁膜、30…遮光膜、TE1…第
1垂直転送電極、TE2…第2垂直転送電極、CH…転
送チャネル、CS…チャネルストッパ、MCS…第2チ
ャネルストッパ、ψ1…読み出し電圧印加前のポテンシ
ャル、ψ2…読み出し電圧印加後のポテンシャル。DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Solid-state imaging device, 2 ... Imaging part, 3 ... Horizontal transfer part, 4 ...
Output section, 4a: charge-voltage conversion section, 5: light receiving section, 6: readout gate section, 7: vertical transfer section, 8: pixel, 10: substrate, 11: n-type impurity area, 12: p-type impurity area, 2
0: insulating film, 21: insulating film, 30: light shielding film, TE1: first vertical transfer electrode, TE2: second vertical transfer electrode, CH: transfer channel, CS: channel stopper, MCS: second channel stopper, # 1 ... Potential before read voltage application, # 2 ... potential after read voltage application.
Claims (7)
電荷の流出を防止するチャネルストッパが形成されてお
り、各受光部の上方にはそれぞれ異なる分光特性を有す
る複数のカラーフィルタが配置されている固体撮像装置
であって、 前記カラーフィルタのうち分光感度が最も高くなるカラ
ーフィルタを有する第1受光部の周囲に形成された前記
チャネルストッパの少なくとも一部が、他の領域のチャ
ネルストッパに比して、信号電荷に対して高い電位障壁
を有するように形成されている固体撮像装置。1. A plurality of light receiving portions, and a channel stopper for preventing signal charges from flowing out between the light receiving portions are formed, and a plurality of color filters having different spectral characteristics are arranged above each light receiving portion. Wherein at least a portion of the channel stopper formed around a first light receiving portion having a color filter having the highest spectral sensitivity among the color filters is a channel stopper in another region. A solid-state imaging device formed so as to have a higher potential barrier to signal charges as compared to.
リックス状に配列して形成され、 前記受光部間を水平方向に延伸して形成された転送電極
を有し、 前記第1受光部の周囲における前記転送電極下に形成さ
れた前記チャネルストッパの少なくとも一部が、前記高
い電位障壁を有するように形成されている請求項1記載
の固体撮像装置。2. The light-receiving unit has a transfer electrode formed in a matrix in the horizontal and vertical directions, and has a transfer electrode extending in a horizontal direction between the light-receiving units. The solid-state imaging device according to claim 1, wherein at least a part of the channel stopper formed below the transfer electrode in the periphery is formed to have the high potential barrier.
読み出しゲート部を有し、 前記第1受光部の周囲に形成された前記チャネルストッ
パのうち、前記読み出しゲート部側における部分が前記
高い電位障壁を有するように形成されている請求項1記
載の固体撮像装置。3. A read gate section formed adjacent to one side of the light receiving section, and a portion of the channel stopper formed around the first light receiving section on the read gate section side. The solid-state imaging device according to claim 1, wherein the device is formed to have the high potential barrier.
る請求項1記載の固体撮像装置。4. The solid-state imaging device according to claim 1, wherein said color filter is a complementary color filter.
光部と、前記受光部の一側部に読み出しゲート部を介し
て設けられた電荷転送部とを有する固体撮像装置であっ
て、 前記受光部の前記読み出しゲート部を除く周囲の基板に
形成され、前記受光部間における信号電荷の流出を防止
するチャネルストッパを有し、 前記各受光部の周囲に形成された前記チャネルストッパ
のうち、前記読み出しゲート部側における部分が、他の
領域のチャネルストッパに比して信号電荷に対して高い
電位障壁を有するように形成されている固体撮像装置。5. A solid-state imaging device comprising: a plurality of light receiving units arranged in a horizontal direction and a vertical direction; and a charge transfer unit provided on one side of the light receiving unit via a readout gate unit. A channel stopper formed on a substrate around the light receiving unit except for the readout gate unit and preventing outflow of signal charges between the light receiving units, among the channel stoppers formed around each of the light receiving units; A solid-state imaging device wherein a portion on the read gate portion side is formed to have a higher potential barrier for signal charges than a channel stopper in another region.
た転送領域と、 前記転送領域および前記読み出しゲート部を被覆し、か
つ、垂直方向に配列した前記受光部間を延伸するよう
に、前記基板上に絶縁して形成された転送電極とを有す
る請求項5記載の固体撮像装置。6. The charge transfer section, which extends vertically between the light receiving sections and covers a transfer area formed on the substrate, and covers the transfer area and the readout gate section, and is arranged in a vertical direction. The solid-state imaging device according to claim 5, further comprising: a transfer electrode formed insulated on the substrate so as to extend between the light receiving units.
光特性を有する複数のカラーフィルタが配置されている
請求項5記載の固体撮像装置。7. The solid-state imaging device according to claim 5, wherein a plurality of color filters having different spectral characteristics are arranged above each of said light receiving sections.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001177663A JP2002368206A (en) | 2001-06-12 | 2001-06-12 | Solid-state imaging device |
Applications Claiming Priority (1)
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JP2001177663A JP2002368206A (en) | 2001-06-12 | 2001-06-12 | Solid-state imaging device |
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Publication Number | Publication Date |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006041542A (en) * | 2004-07-29 | 2006-02-09 | Magnachip Semiconductor Ltd | Image sensor and manufacturing method thereof |
JP2007074635A (en) * | 2005-09-09 | 2007-03-22 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Image input device and solid-state imaging device |
-
2001
- 2001-06-12 JP JP2001177663A patent/JP2002368206A/en active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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