JP3465655B2 - 固体撮像素子 - Google Patents
固体撮像素子Info
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-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
- H10F39/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one element covered by group H10F30/00, e.g. radiation detectors comprising photodiode arrays
- H10F39/10—Integrated devices
- H10F39/12—Image sensors
- H10F39/15—Charge-coupled device [CCD] image sensors
- H10F39/151—Geometry or disposition of pixel elements, address lines or gate electrodes
- H10F39/1515—Optical shielding
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
- H10F39/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one element covered by group H10F30/00, e.g. radiation detectors comprising photodiode arrays
- H10F39/80—Constructional details of image sensors
Landscapes
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
- Light Receiving Elements (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、固体撮像素子に関
し、特に、光電変換電荷の偽信号により生ずる画質の劣
化の改善に関する。
し、特に、光電変換電荷の偽信号により生ずる画質の劣
化の改善に関する。
【０００２】
【従来の技術】インターライン型ＣＣＤイメージセンサ
等の固体撮像素子は、図６に示すようなフォトダイオー
ドとＣＣＤ領域と素子分離領域と電荷読出し領域を有す
る構造となっている。図６おいて、（ａ）は画素を上か
ら見た平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ’での横
断面である。ＣＣＤ以外の固体撮像素子では、ＣＣＤ領
域に相当するのはトランジスタのドレイン領域である。
これらの固体撮像素子はフォトダイオードに入射した光
信号を光電変換によって電荷の信号に置き換え、蓄積
し、その電荷を絶縁膜越しの転送電極に電圧を印加して
読出し、電気信号として取り出すものである。
等の固体撮像素子は、図６に示すようなフォトダイオー
ドとＣＣＤ領域と素子分離領域と電荷読出し領域を有す
る構造となっている。図６おいて、（ａ）は画素を上か
ら見た平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ’での横
断面である。ＣＣＤ以外の固体撮像素子では、ＣＣＤ領
域に相当するのはトランジスタのドレイン領域である。
これらの固体撮像素子はフォトダイオードに入射した光
信号を光電変換によって電荷の信号に置き換え、蓄積
し、その電荷を絶縁膜越しの転送電極に電圧を印加して
読出し、電気信号として取り出すものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】固体撮像素子に強い光
が入射すると、得られた出力画像に、元の被写体にない
色が生じたり、薄い筋が縦に現れたりする。これは、固
体撮像素子のフォトダイオードに入るべき光が、反射回
折したり、遮光部分を突き抜けた後で光電変換で電荷を
生じたか、あるいは、光電変換で発生した電荷が拡散
し、隣接したフォトダイオードやＣＣＤ領域に入ったた
めに生じた、偽の信号による。カラーフィルターを用い
た撮像素子で、このような拡散電荷が素子分離領域を越
えて隣接するフォトダイオードに入れば、混色と呼ばれ
る偽信号になり、このような拡散電荷が電荷読出し領域
や素子分離領域を越えて、ＣＣＤに入ればスミアと呼ば
れる偽信号になる。このような偽信号は、画質の劣化の
原因となる。半導体中の電荷の拡散は熱運動のため、電
位差がなくても生じる現象であり、また素子分離領域中
及び素子分離領域と同じ導電型半導体領域中で、光電変
換によって生じた電荷は、この素子分離領域の導電型半
導体領域においては少数キャリアであるので、再結合す
るまでの寿命が長く、その一部は撮像期間中に隣接する
セルにまで、拡散によって到達してしまうのである。特
に、固体撮像素子の画素サイズが小さくなることで、幅
の狭くなる素子分離領域中での光電変換電荷の拡散によ
る偽信号が問題になってきた。
が入射すると、得られた出力画像に、元の被写体にない
色が生じたり、薄い筋が縦に現れたりする。これは、固
体撮像素子のフォトダイオードに入るべき光が、反射回
折したり、遮光部分を突き抜けた後で光電変換で電荷を
生じたか、あるいは、光電変換で発生した電荷が拡散
し、隣接したフォトダイオードやＣＣＤ領域に入ったた
めに生じた、偽の信号による。カラーフィルターを用い
た撮像素子で、このような拡散電荷が素子分離領域を越
えて隣接するフォトダイオードに入れば、混色と呼ばれ
る偽信号になり、このような拡散電荷が電荷読出し領域
や素子分離領域を越えて、ＣＣＤに入ればスミアと呼ば
れる偽信号になる。このような偽信号は、画質の劣化の
原因となる。半導体中の電荷の拡散は熱運動のため、電
位差がなくても生じる現象であり、また素子分離領域中
及び素子分離領域と同じ導電型半導体領域中で、光電変
換によって生じた電荷は、この素子分離領域の導電型半
導体領域においては少数キャリアであるので、再結合す
るまでの寿命が長く、その一部は撮像期間中に隣接する
セルにまで、拡散によって到達してしまうのである。特
に、固体撮像素子の画素サイズが小さくなることで、幅
の狭くなる素子分離領域中での光電変換電荷の拡散によ
る偽信号が問題になってきた。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明の固体撮像素子
は、 一導電型の半導体領域と、前記半導体領域に形成
された一導電型の複数のフォトダイオード拡散層と、前
記半導体領域に前記複数のフォトダイオード拡散層より
も浅く形成され、少なくとも前記複数のフォトダイオー
ド拡散層を互いに区画する逆導電型の分離拡散層と、を
備える固体撮像素子であって、前記分離拡散層内には電
気絶縁物が充填された溝が設けられることを特徴とし、
前記電気絶縁物が充填された溝が、前記フォトダイオー
ド拡散層に対して前記フォトダイオード拡散層に隣接す
る前記電荷読出し領域と反対側に位置する前記分離拡散
層内に設けられる、或いは、前記電気絶縁物が充填され
た溝が、電荷転送方向に並ぶ前記フォトダイオード拡散
層を互いに区画する前記分離拡散層内に設けられる、或
いは、前記電気絶縁物が充填された溝が、前記フォトダ
イオード拡散層に対して前記フォトダイオード拡散層に
隣接する前記電荷読出し領域と反対側に位置する前記分
離拡散層内及び電荷転送方向に並ぶ前記フォトダイオー
ド拡散層を互いに区画する前記分離拡散層内に設けられ
る、といういずれかの形態を採る。
は、 一導電型の半導体領域と、前記半導体領域に形成
された一導電型の複数のフォトダイオード拡散層と、前
記半導体領域に前記複数のフォトダイオード拡散層より
も浅く形成され、少なくとも前記複数のフォトダイオー
ド拡散層を互いに区画する逆導電型の分離拡散層と、を
備える固体撮像素子であって、前記分離拡散層内には電
気絶縁物が充填された溝が設けられることを特徴とし、
前記電気絶縁物が充填された溝が、前記フォトダイオー
ド拡散層に対して前記フォトダイオード拡散層に隣接す
る前記電荷読出し領域と反対側に位置する前記分離拡散
層内に設けられる、或いは、前記電気絶縁物が充填され
た溝が、電荷転送方向に並ぶ前記フォトダイオード拡散
層を互いに区画する前記分離拡散層内に設けられる、或
いは、前記電気絶縁物が充填された溝が、前記フォトダ
イオード拡散層に対して前記フォトダイオード拡散層に
隣接する前記電荷読出し領域と反対側に位置する前記分
離拡散層内及び電荷転送方向に並ぶ前記フォトダイオー
ド拡散層を互いに区画する前記分離拡散層内に設けられ
る、といういずれかの形態を採る。
【０００５】又、上記固体撮像素子において、前記電気
絶縁物に充填された溝が、前記分離拡散層内で互いに離
間した複数の位置に設けられる、或いは、前記電気絶縁
物に充填された溝が、前記分離拡散層内で連続する形状
に設けられる、という形態を採る。
絶縁物に充填された溝が、前記分離拡散層内で互いに離
間した複数の位置に設けられる、或いは、前記電気絶縁
物に充填された溝が、前記分離拡散層内で連続する形状
に設けられる、という形態を採る。
【０００６】最後に、上記固体撮像素子において、前記
フォトダイオード拡散層は、その表面に逆導電型のキャ
ップ層を有する、というものである。
フォトダイオード拡散層は、その表面に逆導電型のキャ
ップ層を有する、というものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】本発明の実施形態を説明する前
に、本発明の課題となる電荷の拡散について述べてお
く。
に、本発明の課題となる電荷の拡散について述べてお
く。
【０００８】半導体としてシリコン（Ｓｉ）を考えた場
合、電子の熱拡散による平均自由行程（衝突散乱するま
での距離の平均）は０．１μｍ程である。従って、ｐ型
素子分離領域の幅は、最低限０．１μｍは必要である。
合、電子の熱拡散による平均自由行程（衝突散乱するま
での距離の平均）は０．１μｍ程である。従って、ｐ型
素子分離領域の幅は、最低限０．１μｍは必要である。
【０００９】次に、その電子の平均衝突緩和時間（衝突
散乱を生じるまでに要する時間の平均）は１ｐｓｅｃ程
度であるが、ｐ型Ｓｉ内での電子の再結合までの時間は
１μｓｅｃ程度である。つまり、電子は再結合までに、
１０の６乗回は衝突を繰り返して、でたらめな方向に
０．１μｍづつ移動できる事になる。よって、１個の電
子が、隣接セルに入ってしまう確率は、電子が隣のセル
向きの方向に進んでいる確率をｑとし、素子分離領域幅
の平均自由行程に対する整数比をｎとすれば、ｑのｎ乗
に比例する。よって、この確率をできるだけ小さくする
ためには、ｑを小さくするか、ｎを大きくする必要があ
る。従来、このような電荷の拡散による偽信号が問題と
ならなかったのは、素子分離領域の幅がマスク寸法で
０．５ｕｍ以上あったため、直接電子が隣接するセルに
入るまで、５回は衝突が起こり、電荷が途中で再結合す
るか、分散するかして、偽信号成量が問題にならないレ
ベル以下まで下がった為である。従って偽信号を抑える
ためには、それと同様に電荷の拡散する経路を０．５ｕ
ｍ以上長くなるようにする、つまりｎを大きくするか、
あるいは電荷を直線的に進む経路を無くす、すなわちｑ
を小さくすれば良い。いま、フォトダイオードの受光表
面がＰ+型半導体で覆われて、その下のＮ型半導体で電
子を蓄積し、その周囲がＰ+型半導体の素子分離領域で
あるなら、表面のＰ+層で発生した電子の一部は、表面
と素子分離領域のＰ+領域を拡散し、本来蓄積されるべ
きＮ型半導体領域ではなく、その周囲の別のＮ型半導体
領域にまで達することになるので、このＰ+型素子分離
領域の一部を、電子が拡散できない絶縁物に置き換えれ
ば、電子は直線的に進めずにこの絶縁物を迂回して拡散
するしかない。そして同時に素子分離領域の幅を広げな
くても、拡散距離は長くできる。
散乱を生じるまでに要する時間の平均）は１ｐｓｅｃ程
度であるが、ｐ型Ｓｉ内での電子の再結合までの時間は
１μｓｅｃ程度である。つまり、電子は再結合までに、
１０の６乗回は衝突を繰り返して、でたらめな方向に
０．１μｍづつ移動できる事になる。よって、１個の電
子が、隣接セルに入ってしまう確率は、電子が隣のセル
向きの方向に進んでいる確率をｑとし、素子分離領域幅
の平均自由行程に対する整数比をｎとすれば、ｑのｎ乗
に比例する。よって、この確率をできるだけ小さくする
ためには、ｑを小さくするか、ｎを大きくする必要があ
る。従来、このような電荷の拡散による偽信号が問題と
ならなかったのは、素子分離領域の幅がマスク寸法で
０．５ｕｍ以上あったため、直接電子が隣接するセルに
入るまで、５回は衝突が起こり、電荷が途中で再結合す
るか、分散するかして、偽信号成量が問題にならないレ
ベル以下まで下がった為である。従って偽信号を抑える
ためには、それと同様に電荷の拡散する経路を０．５ｕ
ｍ以上長くなるようにする、つまりｎを大きくするか、
あるいは電荷を直線的に進む経路を無くす、すなわちｑ
を小さくすれば良い。いま、フォトダイオードの受光表
面がＰ+型半導体で覆われて、その下のＮ型半導体で電
子を蓄積し、その周囲がＰ+型半導体の素子分離領域で
あるなら、表面のＰ+層で発生した電子の一部は、表面
と素子分離領域のＰ+領域を拡散し、本来蓄積されるべ
きＮ型半導体領域ではなく、その周囲の別のＮ型半導体
領域にまで達することになるので、このＰ+型素子分離
領域の一部を、電子が拡散できない絶縁物に置き換えれ
ば、電子は直線的に進めずにこの絶縁物を迂回して拡散
するしかない。そして同時に素子分離領域の幅を広げな
くても、拡散距離は長くできる。
【００１０】次に、本発明の実施形態について図面を参
照して詳細に説明する。
照して詳細に説明する。
【００１１】図１は本発明の第１の実施形態を示す。図
１（ａ）は一画素を上から見たもので、同図（ｂ）は同
図（ａ）の切断線Ａ−Ａ’での断面である。
１（ａ）は一画素を上から見たもので、同図（ｂ）は同
図（ａ）の切断線Ａ−Ａ’での断面である。
【００１２】上面図である図１（ａ）において、画素は
１のフォトダイオード、２のＣＣＤ領域、３の素子分離
領域、４の電荷読出し領域からなる。１０の溝は、フォ
トダイオード１とＣＣＤ領域２の間の素子分離領域３の
内部にある。断面図である図１（ｂ）において、フォト
ダイオード１は、５のＰ+層、６のＮ型層、７のＰ型
層、１１のＣＣＤ領域Ｐ型層、１２のＣＣＤ領域Ｎ型
層、８のＮ型基板からなっている。
１のフォトダイオード、２のＣＣＤ領域、３の素子分離
領域、４の電荷読出し領域からなる。１０の溝は、フォ
トダイオード１とＣＣＤ領域２の間の素子分離領域３の
内部にある。断面図である図１（ｂ）において、フォト
ダイオード１は、５のＰ+層、６のＮ型層、７のＰ型
層、１１のＣＣＤ領域Ｐ型層、１２のＣＣＤ領域Ｎ型
層、８のＮ型基板からなっている。
【００１３】また、図ではゲート電極をなす導電体膜
や、その上の保護膜等の構成物は省略している。フォト
ダイオード１の周囲は素子分離領域３が囲み、上には９
の絶縁膜が乗っている。溝１０は、素子分離領域３に掘
られ、周囲をＰ+型領域である素子分離領域３と絶縁膜
９で囲まれる形で、溝１０の内部には絶縁物からなる充
填用絶縁物１３が充填されている。
や、その上の保護膜等の構成物は省略している。フォト
ダイオード１の周囲は素子分離領域３が囲み、上には９
の絶縁膜が乗っている。溝１０は、素子分離領域３に掘
られ、周囲をＰ+型領域である素子分離領域３と絶縁膜
９で囲まれる形で、溝１０の内部には絶縁物からなる充
填用絶縁物１３が充填されている。
【００１４】溝１０の形成は、固体撮像素子の製造工程
において、ゲートの導電膜形成以前の任意の時点で、エ
ッチングプロセスによって開口し、ＣＶＤ等によって電
気絶縁膜を成長させ、ＣＭＰ等で余分な部分を削ること
で得られる。
において、ゲートの導電膜形成以前の任意の時点で、エ
ッチングプロセスによって開口し、ＣＶＤ等によって電
気絶縁膜を成長させ、ＣＭＰ等で余分な部分を削ること
で得られる。
【００１５】この溝１０の深さは、Ｐ+層５とＮ型層６
の接合部よりも深く、できれば、０．２５μｍ以上深い
ことが望ましい。そうすれば、溝１０の底部を含め、こ
の深い部分の迂回距離は０．５μｍ以上となるからであ
る。
の接合部よりも深く、できれば、０．２５μｍ以上深い
ことが望ましい。そうすれば、溝１０の底部を含め、こ
の深い部分の迂回距離は０．５μｍ以上となるからであ
る。
【００１６】このようなセル構成にすることで、隣接セ
ルに入ってしまうまでの電子の移動距離を伸ばし、Ｐ+
層５で発生した電子がＣＣＤ領域２まで拡散して生じる
スミアの発生を抑えている。一方、半導体に溝を形成す
ることは、界面準位を増やし、暗電流の原因となるが、
Ｐ+領域のように自由電荷（この場合は正孔）で満たさ
れている領域内部に溝を形成する場合は、界面準位を自
由電荷が埋めるので、暗電流増加は抑制できる。
ルに入ってしまうまでの電子の移動距離を伸ばし、Ｐ+
層５で発生した電子がＣＣＤ領域２まで拡散して生じる
スミアの発生を抑えている。一方、半導体に溝を形成す
ることは、界面準位を増やし、暗電流の原因となるが、
Ｐ+領域のように自由電荷（この場合は正孔）で満たさ
れている領域内部に溝を形成する場合は、界面準位を自
由電荷が埋めるので、暗電流増加は抑制できる。
【００１７】Ｐ+層５が厚い場合は、それに応じて当然
溝１０も深くしなければ、実効的な拡散距離を得られな
い。この場合、溝１０に埋める充填用絶縁物１３とシリ
コンの弾力性の差によって発生する応力も大きくなる。
そこで、図１のように、溝１０を分割すれば応力緩和が
図れる。
溝１０も深くしなければ、実効的な拡散距離を得られな
い。この場合、溝１０に埋める充填用絶縁物１３とシリ
コンの弾力性の差によって発生する応力も大きくなる。
そこで、図１のように、溝１０を分割すれば応力緩和が
図れる。
【００１８】次に、本発明の第２の実施形態について図
２を参照して説明する。図２（ａ）は一画素を上から見
たもので、同図（ｂ）は同図（ａ）の切断線Ａ−Ａ’で
の断面である。図１と異なるのは、図１の溝１０が、セ
ルを通して連続していることである。Ｐ+層５が浅く形
成出来るのであれば、それに比例して溝も浅くして、そ
の前後でのＰ+層５を拡散する電子の拡散距離は変わら
ないようにすることができる。このように溝が浅く出来
るのであれば、縮応力緩和のためにわざわざ溝を分断す
る必要はなく、図２の様に溝２０がセルを通して連続す
るようにできる。その際、溝が連続してマスクのサイズ
が大きくなるため、溝を分断するよりも微細化に向く。
２を参照して説明する。図２（ａ）は一画素を上から見
たもので、同図（ｂ）は同図（ａ）の切断線Ａ−Ａ’で
の断面である。図１と異なるのは、図１の溝１０が、セ
ルを通して連続していることである。Ｐ+層５が浅く形
成出来るのであれば、それに比例して溝も浅くして、そ
の前後でのＰ+層５を拡散する電子の拡散距離は変わら
ないようにすることができる。このように溝が浅く出来
るのであれば、縮応力緩和のためにわざわざ溝を分断す
る必要はなく、図２の様に溝２０がセルを通して連続す
るようにできる。その際、溝が連続してマスクのサイズ
が大きくなるため、溝を分断するよりも微細化に向く。
【００１９】次に、本発明の第３の実施形態について図
３を参照して説明する。図３（ａ）は一画素を上から見
たもので、同図（ｂ）は同図（ａ）の切断線Ｂ−Ｂ’で
の断面である。図１と異なるのは、図１の溝１０が、隣
接するフォトダイオード間にあることである。この溝３
０によって、Ｐ+層５で発生した電子が隣接したフォト
ダイオードのＮ型層６の領域まで拡散して生じる混色の
発生を抑えている。色再現性と解像度を上げるために撮
像面において垂直画素数を倍にした、縦倍画素ＣＣＤの
ように、スミアよりも混色が問題になる場合に効果が大
きい。
３を参照して説明する。図３（ａ）は一画素を上から見
たもので、同図（ｂ）は同図（ａ）の切断線Ｂ−Ｂ’で
の断面である。図１と異なるのは、図１の溝１０が、隣
接するフォトダイオード間にあることである。この溝３
０によって、Ｐ+層５で発生した電子が隣接したフォト
ダイオードのＮ型層６の領域まで拡散して生じる混色の
発生を抑えている。色再現性と解像度を上げるために撮
像面において垂直画素数を倍にした、縦倍画素ＣＣＤの
ように、スミアよりも混色が問題になる場合に効果が大
きい。
【００２０】次に、本発明の第４の実施形態について図
４を参照して説明する。図４（ａ）は一画素を上から見
たもので、同図（ｂ）は同図（ａ）の切断線Ｂ−Ｂ’で
の断面である。これは第１の実施形態と第３の実施形態
の組合わせで、溝形成に伴う応力を緩和しながら、スミ
ア、混色を同時に抑制するものである。図示の溝４０の
ように、溝の無い部分は、セルの四隅にのみに限るわけ
ではないが、セルの四隅に限定できれば、応力緩和の点
と、拡散電子が唯一抜ける道が素子分離領域の最も長い
斜めコースになるため最適な配置となる。
４を参照して説明する。図４（ａ）は一画素を上から見
たもので、同図（ｂ）は同図（ａ）の切断線Ｂ−Ｂ’で
の断面である。これは第１の実施形態と第３の実施形態
の組合わせで、溝形成に伴う応力を緩和しながら、スミ
ア、混色を同時に抑制するものである。図示の溝４０の
ように、溝の無い部分は、セルの四隅にのみに限るわけ
ではないが、セルの四隅に限定できれば、応力緩和の点
と、拡散電子が唯一抜ける道が素子分離領域の最も長い
斜めコースになるため最適な配置となる。
【００２１】次に、本発明の第５の実施形態について図
５を参照して説明する。図５（ａ）は一画素を上から見
たもので、同図（ｂ）は同図（ａ）の切断線Ｂ−Ｂ’で
の断面である。これは第２の実施形態と第３の実施形態
の組合わせで、連結した溝によって微細化が容易で、ス
ミア、混色を同時に抑制するものである。また、溝５０
がセルを囲い込んでいるため、直線的に拡散電子の抜け
道となる経路がなく、隣接するセルにほとんど偽信号は
流入しなくなる。
５を参照して説明する。図５（ａ）は一画素を上から見
たもので、同図（ｂ）は同図（ａ）の切断線Ｂ−Ｂ’で
の断面である。これは第２の実施形態と第３の実施形態
の組合わせで、連結した溝によって微細化が容易で、ス
ミア、混色を同時に抑制するものである。また、溝５０
がセルを囲い込んでいるため、直線的に拡散電子の抜け
道となる経路がなく、隣接するセルにほとんど偽信号は
流入しなくなる。
【００２２】以上の実施形態では、第一導電型をＮ型と
し、第二導電型をＰ型としたが、両者が入れ替わったデ
バイスでは、Ｎ型中正孔の再結合までの寿命が０．３μ
ｓｅｃである点を除いて、本質は変わらない。
し、第二導電型をＰ型としたが、両者が入れ替わったデ
バイスでは、Ｎ型中正孔の再結合までの寿命が０．３μ
ｓｅｃである点を除いて、本質は変わらない。
【００２３】また、溝内部の絶縁物は、酸化シリコンや
窒化シリコンやＢＰＳＧ、あるいは基板半導体よりもバ
ンドギャップの大きな半導体、あるいはその複合が考え
られるが、それに限るわけではない。
窒化シリコンやＢＰＳＧ、あるいは基板半導体よりもバ
ンドギャップの大きな半導体、あるいはその複合が考え
られるが、それに限るわけではない。
【００２４】
【発明の効果】本発明の固体撮像素子によれば、素子分
離領域中及び素子分離領域と同じ導電型半導体領域中
で、光電変換によって生じた少数キャリアは、素子分離
領域に設けた溝により実効拡散長が長くなり、直線的に
少数キャリアの抜け道となる経路がなく、隣接するセル
にほとんど偽信号は流入しなくなって、スミア、混色を
抑制することができる。
離領域中及び素子分離領域と同じ導電型半導体領域中
で、光電変換によって生じた少数キャリアは、素子分離
領域に設けた溝により実効拡散長が長くなり、直線的に
少数キャリアの抜け道となる経路がなく、隣接するセル
にほとんど偽信号は流入しなくなって、スミア、混色を
抑制することができる。
【図１】本発明による第１の実施形態の固体撮像素子の
平面図及び断面図である。
平面図及び断面図である。
【図２】本発明による第２の実施形態の固体撮像素子の
平面図及び断面図である。
平面図及び断面図である。
【図３】本発明による第３の実施形態の固体撮像素子の
平面図及び断面図である。
平面図及び断面図である。
【図４】本発明による第４の実施形態の固体撮像素子の
平面図及び断面図である。
平面図及び断面図である。
【図５】本発明による第５の実施形態の固体撮像素子の
平面図及び断面図である。
平面図及び断面図である。
【図６】従来の固体撮像素子の平面図及び断面図であ
る。
る。
１ フォトダイオード
２ ＣＣＤ領域
３ 素子分離領域
４ 電荷読出し領域
５ Ｐ+層
６ Ｎ型層
７ Ｐ型層
８ Ｎ型基板
９ 絶縁膜
１０、２０、３０、４０、５０ 溝
１１ ＣＣＤ領域Ｐ型層
１２ ＣＣＤ領域Ｎ型層
１３ 充填用絶縁物
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平２−105572（ＪＰ，Ａ)
特開 昭61−260672（ＪＰ，Ａ)
特開 昭60−128780（ＪＰ，Ａ)
特開 平３−273678（ＪＰ，Ａ)
特開 平１−152663（ＪＰ，Ａ)
特開 平10−313109（ＪＰ，Ａ)
特開 昭55−41715（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H01L 27/148
H01L 31/10
H04N 5/335
Claims (9)
- 【請求項１】 一導電型の半導体領域と、前記半導体領
域に形成された一導電型の複数のフォトダイオード拡散
層と、前記半導体領域に前記複数のフォトダイオード拡
散層よりも浅く形成され、少なくとも前記複数のフォト
ダイオード拡散層を互いに区画する逆導電型の分離拡散
層と、を備える固体撮像素子であって、前記分離拡散層
内には電気絶縁物が充填された溝が設けられることを特
徴とする固体撮像素子。 - 【請求項２】 前記分離拡散層の幅が０．５μｍよりも
小さいことを特徴とする請求項１記載の固体撮像素子。 - 【請求項３】 前記溝に充填された前記電気絶縁物によ
り、前記フォトダイオード拡散層で生成した電荷の前記
分離拡散層内での拡散距離が０．５μｍ以上とされるこ
とを特徴とする請求項２記載の固体撮像素子。 - 【請求項４】 前記電気絶縁物が充填された溝が、前記
フォトダイオード拡散層に対して前記フォトダイオード
拡散層に隣接する電荷読出し領域と反対側に位置する前
記分離拡散層内に設けられる請求項１、２又は３記載の
固体撮像素子。 - 【請求項５】 前記電気絶縁物が充填された溝が、電荷
転送方向に並ぶ前記フォトダイオード拡散層を互いに区
画する前記分離拡散層内に設けられる請求項１、２又は
３記載の固体撮像素子。 - 【請求項６】 前記電気絶縁物が充填された溝が、前記
フォトダイオードに対して前記フォトダイオード拡散層
に隣接する電荷読出し領域と反対側に位置する前記分離
拡散層内及び電荷転送方向に並ぶ前記フォトダイオード
拡散層を互いに区画する前記分離拡散層内に設けられる
請求項１、２又は３記載の固体撮像素子。 - 【請求項７】 前記電気絶縁物に充填された溝が、前記
分離拡散層内で互いに離間した複数の位置に設けられる
請求項１乃至６のいずれか一項に記載の固体撮像素子。 - 【請求項８】 前記電気絶縁物に充填された溝が、前記
分離拡散層内で連続する形状に設けられる請求項１乃至
６のいずれか一項に記載の固体撮像素子。 - 【請求項９】 前記フォトダイオード拡散層は、その表
面に逆導電型のキャップ層を有する請求項１乃至８のい
ずれか一項に記載の固体撮像素子。
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