JPH09289302A - Amplifying solid-state imaging device and manufacture thereof - Google Patents
Amplifying solid-state imaging device and manufacture thereofInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、増幅型固体撮像素
子及びその製造方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an amplification type solid state image pickup device and a method for manufacturing the same.
【0002】[0002]
【従来の技術】近年、固体撮像素子の高解像度化の要求
に従って、CCD固体撮像素子に代わってスミアが無
く、微細画素の実現が可能である増幅型固体撮像素子が
開発されている。この増幅型固体撮像素子は、画素毎に
光信号を増幅するためのMOS型トランジスタを備え、
画素に光電変換により蓄積された電荷をトランジスタの
電流変調として信号を読み出すように構成されている。2. Description of the Related Art In recent years, in response to a demand for higher resolution of a solid-state imaging device, an amplification type solid-state imaging device which has no smear and can realize fine pixels has been developed in place of a CCD solid-state imaging device. This amplification type solid-state imaging device includes a MOS type transistor for amplifying an optical signal for each pixel,
A signal is read out by using the electric charge accumulated in the pixel by photoelectric conversion as the current modulation of the transistor.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】図17〜図20は、先
に提案した増幅型固体撮像素子を示す。この増幅型固体
撮像素子1は、第1導電型例えばp型のシリコン半導体
基板2上に第2導電型即ちn型の半導体領域、即ちオー
バーフローバリア領域3及びp型の半導体ウエル領域4
が形成され、このp型半導体ウエル領域4上にSiO2
等によるゲート絶縁膜5を介して光を透過しうるリング
状のゲート電極6が形成され、そのリング状のゲート電
極6の中心孔及び外周に対応するp型半導体ウエル領域
4にゲート電極6をマスクとするセルファラインにて夫
々n型のソース領域7及びドレイン領域8が形成され、
ここに1画素となるMOS型トランジスタ(以下画素M
OSトランジスタと称する)9が構成される。リング状
のゲート電極6は、光をできるだけ吸収しないように薄
いか、透明の材料が選ばれ、この例では薄膜の多結晶シ
リコンが用いられる。図18において、10は層間絶縁
層である。17 to 20 show the previously proposed amplification type solid-state imaging device. This amplification type solid-state imaging device 1 has a second conductivity type, that is, an n type semiconductor region, that is, an overflow barrier region 3 and a p type semiconductor well region 4 on a silicon semiconductor substrate 2 of a first conductivity type, for example, p type.
Is formed on the p-type semiconductor well region 4 and SiO 2 is formed.
Etc., a ring-shaped gate electrode 6 capable of transmitting light is formed through the gate insulating film 5, and the gate electrode 6 is formed in the p-type semiconductor well region 4 corresponding to the central hole and outer periphery of the ring-shaped gate electrode 6. The n-type source region 7 and the drain region 8 are formed by self-alignment as a mask,
Here, one pixel is a MOS transistor (hereinafter referred to as pixel M
An OS transistor) 9 is formed. The ring-shaped gate electrode 6 is made of a thin or transparent material so as to absorb light as little as possible. In this example, thin-film polycrystalline silicon is used. In FIG. 18, 10 is an interlayer insulating layer.
【0004】この画素MOSトランジスタ9が、図17
に示すように、複数個のマトリックス状に配列され、各
列に対応する画素MOSトランジスタ9のソース領域7
が垂直方向に沿って形成された例えば第1層Alによる
共通の信号線11に接続され、この信号線11と直交す
るように画素MOSトランジスタ9の各行間に対応する
位置に例えば第2層Alによる垂直選択線12が水平方
向に沿って形成される。This pixel MOS transistor 9 is shown in FIG.
, The source regions 7 of the pixel MOS transistors 9 corresponding to each column are arranged in a matrix.
Are connected to a common signal line 11 made of, for example, a first layer Al formed along the vertical direction, and are formed at a position corresponding to each row of the pixel MOS transistors 9 so as to be orthogonal to the signal line 11, for example, a second layer Al. The vertical selection line 12 is formed along the horizontal direction.
【0005】そして、水平方向に隣り合う2つの画素M
OSトランジスタ9のリング状のゲート電極6に夫々ま
たがり、且つ対応する垂直選択線12に延長するように
例えば多結晶シリコンからなる配線層、即ちU字型のコ
ンタクトバッファ層13が形成され、このコンタクトバ
ッファ層13の両端が夫々2つの画素MOSトランジス
タ、即ちそのゲート電極6,6に電気的に接続されると
共に、中間部が垂直選択線12に電気的に接続される。[0005] Two horizontally adjacent pixels M
A wiring layer made of, for example, polycrystal silicon, that is, a U-shaped contact buffer layer 13 is formed so as to extend over the ring-shaped gate electrodes 6 of the OS transistors 9 and the corresponding vertical selection lines 12, respectively. Both ends of the buffer layer 13 are electrically connected to two pixel MOS transistors, that is, their gate electrodes 6 and 6, respectively, and an intermediate portion is electrically connected to the vertical selection line 12.
【0006】15はコンタクトバッファ層13と垂直選
択線12とのコンタクト部、16はソース領域7と信号
線11とのコンタクト部である。更に、コンタクトバッ
ファ層13にまたがらない画素MOSトランジスタ9間
にドレイン領域8に接続した例えば第1層Alによるド
レイン電源線18が形成される。17はドレイン領域8
とドレイン電源線18とのコンタクト部である。Reference numeral 15 is a contact portion between the contact buffer layer 13 and the vertical selection line 12, and 16 is a contact portion between the source region 7 and the signal line 11. Further, the drain power supply line 18 made of, for example, the first layer Al, which is connected to the drain region 8, is formed between the pixel MOS transistors 9 that do not straddle the contact buffer layer 13. 17 is the drain region 8
And a drain power supply line 18 are in contact with each other.
【0007】この画素MOSトランジスタ9では、図1
8に示すように、リング状のゲート電極6を透過した光
が電子・正孔を発生し、このうち正孔hが信号電荷とし
てリング状のゲート電極6下のp型半導体ウエル領域4
に蓄積される。垂直選択線12を通してリング状のゲー
ト電極6に高い電圧が印加され、画素MOSトランジス
タ9がオンすると、ドレイン電流(いわゆるチャネル電
流)が表面のチャネルに流れ、このドレイン電流Idが
信号電荷hにより変化を受けるので、このドレイン電流
Idを信号線11を通して出力し、その変化量を信号出
力とする。The pixel MOS transistor 9 shown in FIG.
As shown in FIG. 8, the light transmitted through the ring-shaped gate electrode 6 generates electrons and holes, of which the holes h serve as signal charges and are the p-type semiconductor well region 4 below the ring-shaped gate electrode 6.
Is accumulated in When a high voltage is applied to the ring-shaped gate electrode 6 through the vertical selection line 12 and the pixel MOS transistor 9 is turned on, a drain current (so-called channel current) flows in the surface channel, and the drain current Id changes due to the signal charge h. Therefore, the drain current Id is output through the signal line 11 and the amount of change is used as a signal output.
【0008】ところで、上述の比較例として示した増幅
型固体撮像素子1においては、画素MOSトランジスタ
9の部分を示す図19及び図20に示すように、p型半
導体ウエル領域4に対してn型のソース領域7及びドレ
イン領域8のみが形成された構成である。このため、図
21の画素MOSトランジスタの電荷蓄積状態における
ポテンシャルのシミュレーションで示すように、チャネ
ルストップとしてのドレイン部分のポテンシャルバリ
ア、即ち隣接画素との間のポテンシャルバリアの高さが
ドレイン領域の表面以外では充分に確保しにくかった。
また、オーバーフローバリア領域3の基板方向のポテン
シャルバリアもp型ウエル領域4による拡散電位程度で
あり、基板に対するポテンシャルバリアとして不十分で
あった。このため、隣接画素へのブルーミングや、基板
へのオーバーフローや基板からの電荷注入が起きやす
く、ゲート電極下のいわゆるセンサ部に蓄積する信号電
荷量も少ない傾向にあった。By the way, in the amplification type solid-state image pickup device 1 shown as the above-mentioned comparative example, as shown in FIGS. 19 and 20 showing the part of the pixel MOS transistor 9, the p-type semiconductor well region 4 is n-type. This is a structure in which only the source region 7 and the drain region 8 are formed. Therefore, as shown in the simulation of the potential in the charge accumulation state of the pixel MOS transistor of FIG. 21, the potential barrier of the drain portion as the channel stop, that is, the height of the potential barrier between adjacent pixels is other than the surface of the drain region. Then it was difficult to secure enough.
Further, the potential barrier of the overflow barrier region 3 in the substrate direction is about the diffusion potential of the p-type well region 4, which is insufficient as a potential barrier for the substrate. For this reason, blooming to adjacent pixels, overflow to the substrate, and charge injection from the substrate are likely to occur, and the amount of signal charge accumulated in the so-called sensor portion under the gate electrode tends to be small.
【0009】この画素MOSトランジスタにおいては、
図22のポテンシャルのシュミレーション(電荷(ホー
ル)hを蓄積するセンサ部を通る基板深さ方向のポテン
シャルのシミュレーション)で示すように、光が入射さ
れると表面からオーバーフローバリアOFBまでの深さ
YOFB1で光電変換によって生じた電荷hがセンサ部とな
るポテンシャルの谷の部分に蓄積される。In this pixel MOS transistor,
As shown in the potential simulation in FIG. 22 (simulation of potential in the substrate depth direction passing through the sensor unit for accumulating charges (holes) h), the depth Y OFB1 from the surface to the overflow barrier OFB when light enters. The electric charge h generated by the photoelectric conversion is accumulated in the portion of the valley of the potential serving as the sensor unit.
【0010】しかし、図20の構造の画素MOSトラン
ジスタの場合、図22のポテンシャル図で示すように、
n型のオーバーフローバリア領域3の電位に影響されて
オーバーフローバリアOFBからセンサ部側へ向かう電
位勾配がなだらかになると共に、実質的に表面からオー
バーフローバリアOFBまでの深さYOBF1が浅くなる。
このことは、オーバーフローバリアOFBより深く入射
された光(いわゆる波長の長い光)による電荷はセンサ
部に蓄積されないことになる。また、電位勾配がなだら
かであるとその部分で生じた電荷がセンサ部に溜まりに
くくなる。従って、センサ部として有効に働く領域か狭
くなり、このため、波長の長い光に対する感度が得にく
い。However, in the case of the pixel MOS transistor having the structure of FIG. 20, as shown in the potential diagram of FIG.
The potential of the n-type overflow barrier region 3 affects the potential gradient from the overflow barrier OFB toward the sensor unit side, and the depth Y OBF1 from the surface to the overflow barrier OFB becomes substantially shallow.
This means that the charges due to the light (so-called light having a long wavelength) incident deeply from the overflow barrier OFB are not accumulated in the sensor unit. In addition, if the potential gradient is gentle, it is difficult for the electric charges generated in that portion to accumulate in the sensor portion. Therefore, the area that works effectively as the sensor portion is narrowed, which makes it difficult to obtain sensitivity to light having a long wavelength.
【0011】短い波長の光は浅い領域で光電変換する
が、波長の長い光はより深くまで入射してから光電変換
するので、長い波長の光に対しても感度を得るために
は、なるべく、深い位置までポテンシャルの谷の部分
(センサ部)を作り、表面からオーバーフローバリアO
FBまでの深さを大きくする必要がある。Light having a short wavelength is photoelectrically converted in a shallow region, but light having a long wavelength is photoelectrically converted after being incident deeper. Therefore, in order to obtain sensitivity to light having a long wavelength, it is preferable that Make a valley of the potential (sensor part) to a deep position, and overflow barrier O from the surface.
It is necessary to increase the depth to FB.
【0012】他方、図20の構造の画素MOSトランジ
スタの場合、信号電荷のリセット時に与える基板電圧が
大きくなりすぎるという問題もあった。On the other hand, in the case of the pixel MOS transistor having the structure shown in FIG. 20, there is also a problem that the substrate voltage applied at the time of resetting the signal charges becomes too large.
【0013】本発明は、上述の点に鑑み、より全体的な
感度の向上及び分光的なバランスが得られる増幅型固体
撮像素子を提供するものである。In view of the above points, the present invention provides an amplification type solid-state image pickup device which can improve the overall sensitivity and obtain a spectral balance.
【0014】また、本発明は、隣接画素へのブルーミン
グの発生を抑え、信号電荷量、出力電圧、ダイナミック
レンジ等の増加、様々な動作状態における画素ポテンシ
ャルの最適化等を図ることができる増幅型固体撮像素子
及びその製造方法を提供するものである。Further, according to the present invention, blooming to adjacent pixels can be suppressed, the amount of signal charges, output voltage, dynamic range, etc. can be increased, and the pixel potential in various operating states can be optimized. A solid-state imaging device and a method for manufacturing the same are provided.
【0015】[0015]
【課題を解決するための手段】本発明に係る増幅型固体
撮像素子は、画素トランジスタのソース領域、ドレイン
領域及びゲート部が形成された第1導電型半導体領域内
に、ゲート部より深い位置であって画素全域に第1導電
型のオーバーフローコントロール領域を形成した構成と
する。According to another aspect of the present invention, there is provided an amplification type solid-state image pickup device at a position deeper than a gate part in a first conductivity type semiconductor region where a source region, a drain region and a gate part of a pixel transistor are formed. Therefore, the overflow control region of the first conductivity type is formed over the entire area of the pixel.
【0016】この増幅型固体撮像素子では、画素トラン
ジスタのソース領域、ドレイン領域及びゲート部が形成
される第1導電型半導体領域内において、ゲート部より
深い位置で画素全域に第1導電型のオーバーフローコン
トロール領域を有することにより、実質的に表面からオ
ーバーフローバリアまでの深さが大きくなり、またオー
バーフローバリアからセンサ部側の電位勾配も急峻にな
りセンサ部として有効に働く領域が広くなる。このた
め、波長の長い光に対しての感度が向上し、全体的な感
度向上及び分光的なバランスが得られる。また、信号電
荷のリセット時の基板電圧の低減が図れる。In this amplification type solid-state image pickup device, in the first conductivity type semiconductor region in which the source region, the drain region and the gate part of the pixel transistor are formed, the overflow of the first conductivity type is spread over the entire pixel at a position deeper than the gate part. By having the control region, the depth from the surface to the overflow barrier is substantially increased, and the potential gradient from the overflow barrier to the sensor unit side becomes steep, so that the region effectively acting as the sensor unit is widened. Therefore, the sensitivity to light having a long wavelength is improved, and the overall sensitivity is improved and the spectral balance is obtained. Further, the substrate voltage can be reduced when the signal charges are reset.
【0017】本発明に係る増幅型固体撮像素子は、画素
トランジスタのソース領域、ドレイン領域及びゲート部
が形成された第1導電型半導体領域内において、ドレイ
ン領域下にドレイン領域と同導電型即ち第2導電型の不
純物領域を形成し、少なくともゲート部下の位置に第1
導電型のオーバーフローコントロール領域を形成した構
成とする。The amplification type solid-state imaging device according to the present invention has the same conductivity type as the drain region below the drain region, that is, the first conductivity type semiconductor region in which the source region, the drain region and the gate portion of the pixel transistor are formed. A two-conductivity-type impurity region is formed, and a first region is formed at least under the gate portion.
A conductive overflow control region is formed.
【0018】この増幅型固体撮像素子では、増幅型画素
トランジスタのドレイン領域下にドレイン領域と同導電
型、即ち第2導電型の不純物領域を形成することによ
り、この不純物領域がいわゆるチャネルストップ領域と
して作用し、ゲート部下に蓄積された信号電荷が隣接す
る画素に漏れ出ることが阻止され、ブルーミングの発生
が回避される。信号電荷量、出力電圧、ダイナミックレ
ンジも増加する。また、少なくともゲート部下の信号に
第1導電型のオーバーフローコントロール領域を形成す
ることにより、全体的な感度向上及び分光的なバランス
が得られ、信号電荷のリセット時の基板電圧の低域が図
れる。In this amplification type solid-state imaging device, an impurity region of the same conductivity type as the drain region, that is, a second conductivity type is formed under the drain region of the amplification type pixel transistor, so that this impurity region serves as a so-called channel stop region. This prevents the signal charges accumulated under the gate portion from leaking to the adjacent pixel, and avoids blooming. The amount of signal charge, output voltage, and dynamic range also increase. Further, by forming the first conductivity type overflow control region in at least the signal under the gate portion, overall sensitivity improvement and spectral balance can be obtained, and the low range of the substrate voltage at the time of resetting the signal charge can be achieved.
【0019】本発明に係る増幅型固体撮像素子は、画素
トランジスタのソース領域、ドレイン領域及びゲート部
が形成された第1導電型半導体領域内において、ドレイ
ン領域下の位置にドレイン領域と同導電型の不純物領域
を形成し、ソース領域下の位置にソース領域と反対導電
型のオーバーフローコントロール領域を形成しを構成す
る。The amplification type solid-state imaging device according to the present invention has the same conductivity type as the drain region below the drain region in the first conductivity type semiconductor region in which the source region, the drain region and the gate portion of the pixel transistor are formed. Is formed, and an overflow control region having a conductivity type opposite to that of the source region is formed below the source region.
【0020】この増幅型固体撮像素子においては、画素
トランジスタのドレイン領域下の位置にドレイン領域と
同導電型の不純物領域を形成し、ソース領域下の位置に
オーバーフローコントロール領域を形成することによ
り、ソース、ドレイン、ゲートのすべての領域につい
て、センサ形成のための不純物領域を独立に形成するこ
とができ、センサのポテンシャル、オーバーフローバリ
アの深さ、リセットに要する基板電圧等をそれぞれ最適
化できる。In this amplification type solid-state imaging device, the source region is formed by forming an impurity region of the same conductivity type as the drain region below the drain region of the pixel transistor and forming an overflow control region below the source region. Impurity regions for forming a sensor can be independently formed in all regions of the drain, the gate, and the potential of the sensor, the depth of the overflow barrier, the substrate voltage required for resetting, and the like can be optimized.
【0021】本発明に係る増幅型固体撮像素子の製造方
法は、第1導電型の半導体基板上に第2導電型のオーバ
ーフローバリア領域、第1導電型半導体領域、ゲート絶
縁膜を順次形成した後、イオン注入により第1導電型半
導体領域内のソース領域下に対応する位置及びドレイン
領域下に対応する位置に、夫々選択的に第1導電型のオ
ーバーフローコントロール領域及び第2導電型の不純物
領域を形成し、次いで、ゲート絶縁膜上に形成したリン
グ状のゲート電極をマスクに第1導電型半導体領域にソ
ース領域及びドレイン領域を形成し増幅型画素トランジ
スタを形成する。According to the method of manufacturing an amplification type solid-state imaging device of the present invention, after the second conductivity type overflow barrier region, the first conductivity type semiconductor region and the gate insulating film are sequentially formed on the first conductivity type semiconductor substrate. By ion implantation, a first conductivity type overflow control region and a second conductivity type impurity region are selectively formed at a position corresponding to a source region and a drain region, respectively, in the first conductivity type semiconductor region. Then, a source region and a drain region are formed in the first conductivity type semiconductor region using the ring-shaped gate electrode formed on the gate insulating film as a mask to form an amplification type pixel transistor.
【0022】この製法によれば、ソース、ドレイン及び
ゲートのすべての領域について、センサ形成のための不
純物領域を独立に形成することができ、センサのポテン
シャル、オーバーフローバリアの深さ、リセットに要す
る基板電圧等をそれぞれ最適化した増幅型固体撮像素子
を製造できる。According to this manufacturing method, the impurity regions for forming the sensor can be independently formed in all regions of the source, the drain and the gate, and the potential of the sensor, the depth of the overflow barrier, and the substrate required for resetting. It is possible to manufacture an amplification type solid-state imaging device in which the voltage and the like are optimized.
【0023】[0023]
【発明の実施の形態】本発明に係る増幅型固体撮像素子
は、第1導電型の半導体基板上に第2導電型のオーバー
フローバリア領域及び第1導電型半導体領域が順次形成
され、第1導電型半導体領域に第2導電型のソース領
域、第2導電型のドレイン領域及びゲート部からなる増
幅型画素トランジスタが形成され、第1導電型半導体領
域内のゲート部より深い位置であって画素全域に第1導
電型のオーバーフローコントロール領域が形成された構
成とする。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION In an amplification type solid-state imaging device according to the present invention, a second conductivity type overflow barrier region and a first conductivity type semiconductor region are sequentially formed on a first conductivity type semiconductor substrate. An amplification-type pixel transistor including a second-conductivity-type source region, a second-conductivity-type drain region, and a gate is formed in the first-conductivity-type semiconductor region. The first conductivity type overflow control region is formed in the structure.
【0024】本発明に係る増幅型固体撮像素子は、第1
導電型の半導体基板上に第2導電型のオーバーフローバ
リア領域及び第1導電型半導体領域が順次形成され、第
1導電型半導体領域に第2導電型のソース領域、第2導
電型のドレイン領域及びゲート部からなる増幅型画素ト
ランジスタが形成され、第1導電型半導体領域のドレイ
ン領域下の位置にドレイン領域より不純物濃度が低い第
2導電型の不純物領域が形成され、少なくともゲート部
下の位置に第1導電型のオーバーフローコントロール領
域が形成された構成とする。The amplification type solid-state image pickup device according to the present invention is the first
A second conductivity type overflow barrier region and a first conductivity type semiconductor region are sequentially formed on a conductivity type semiconductor substrate, and a second conductivity type source region, a second conductivity type drain region, and a second conductivity type drain region are formed in the first conductivity type semiconductor region. An amplification type pixel transistor including a gate portion is formed, a second conductivity type impurity region having an impurity concentration lower than that of the drain region is formed at a position below the drain region of the first conductivity type semiconductor region, and a second conductivity type impurity region is formed at least below the gate portion. The overflow control region of one conductivity type is formed.
【0025】本発明に係る増幅型固体撮像素子は、第1
導電型の半導体基板上に第2導電型のオーバーフローバ
リア領域及び第1導電型半導体領域が順次形成され、第
1導電型半導体領域に第2導電型のソース領域、第2導
電型のドレイン領域及びゲート部からなる増幅型画素ト
ランジスタが形成され、第1導電型半導体領域のドレイ
ン領域下の位置にドレイン領域より不純物濃度が低い第
2導電型の不純物領域が形成され、ソース領域下の位置
に第1導電型のオーバーフローコントロール領域が形成
された構成とする。The amplification type solid-state imaging device according to the present invention is the first
A second conductivity type overflow barrier region and a first conductivity type semiconductor region are sequentially formed on a conductivity type semiconductor substrate, and a second conductivity type source region, a second conductivity type drain region, and a second conductivity type drain region are formed in the first conductivity type semiconductor region. An amplification type pixel transistor including a gate portion is formed, a second conductivity type impurity region having an impurity concentration lower than that of the drain region is formed below the drain region of the first conductivity type semiconductor region, and a second conductivity type impurity region is formed below the source region. The overflow control region of one conductivity type is formed.
【0026】本発明は、上記増幅型固体撮像素子におい
て、第2導電型の不純物領域がドレイン領域の一部また
は全部に対応して、または一部ゲート部に重なるように
形成され、第1導電型のオーバーフローコントロール領
域がソース領域の一部または全部に対応して、または一
部ゲート部に重なるように形成した構成とする。According to the present invention, in the amplification type solid-state imaging device, the second conductivity type impurity region is formed so as to correspond to a part or the whole of the drain region or to partially overlap the gate part, and the first conductivity type The overflow control region of the mold is formed so as to correspond to a part or the whole of the source region or to partially overlap the gate portion.
【0027】本発明に係る増幅型固体撮像素子の製造方
法は、第1導電型の半導体基板上に第2導電型のオーバ
ーフローバリア領域及び第1導電型半導体領域を順次形
成し、第1導電型半導体領域上にゲート絶縁膜を形成す
る工程と、イオン注入により第1導電型半導体領域内の
ソース領域下に対応する位置に第1導電型のオーバーフ
ローコントロール領域を、ドレイン領域下に対応する位
置に第2導電型の不純物領域を、夫々選択的に形成する
工程と、ゲート絶縁膜上にリング状のゲート電極を形成
し、ゲート電極をマスクに第1導電型半導体領域の表面
に第2導電型のソース領域及びドレイン領域を形成して
増幅型画素トランジスタを形成する工程を有する。In the method for manufacturing an amplification type solid-state image pickup device according to the present invention, the second conductivity type overflow barrier region and the first conductivity type semiconductor region are sequentially formed on the first conductivity type semiconductor substrate, and the first conductivity type semiconductor substrate is formed. A step of forming a gate insulating film on the semiconductor region, and a step of forming a first conductivity type overflow control region at a position corresponding to a portion below the source region in the first conductivity type semiconductor region by ion implantation and a position corresponding to a portion below the drain region. A step of selectively forming impurity regions of the second conductivity type, a ring-shaped gate electrode is formed on the gate insulating film, and the second conductivity type is formed on the surface of the first conductivity type semiconductor region using the gate electrode as a mask. And forming a source region and a drain region to form an amplification type pixel transistor.
【0028】本発明は、上記増幅型固体撮像素子の製造
方法において、第1導電型のオーバーフローコントロー
ル領域をソース領域の一部または全部に対応して、また
は一部ゲート部に重なるように形成し、第2導電型の不
純物領域はドレイン領域の一部または全部に対応して、
または一部ゲート部に重なるように形成する。According to the present invention, in the method for manufacturing an amplification type solid-state image pickup device, the first conductivity type overflow control region is formed so as to correspond to a part or the whole of the source region or to partially overlap the gate part. The second conductivity type impurity region corresponds to part or all of the drain region,
Alternatively, it is formed so as to partially overlap with the gate portion.
【0029】以下、図面を参照して本発明の実施例を説
明する。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【0030】図1は、本発明に係る増幅型固体撮像素子
の各実施例に共通する基本的構成例を示す。FIG. 1 shows a basic configuration example common to the embodiments of the amplification type solid-state image pickup device according to the present invention.
【0031】図1に示すように、本例に係る増幅型固体
撮像素子21は、前述と同様に、半導体領域上にゲート
絶縁膜を介して光を透過しうるリング状のゲート電極2
3を形成し、そのゲート電極23の中心孔及び外周に対
応する部分にセルファラインによりソース領域24及び
ドレイン領域25を形成して1画素となる画素MOSト
ランジスタ26が構成される。As shown in FIG. 1, the amplification type solid-state imaging device 21 according to the present example has a ring-shaped gate electrode 2 capable of transmitting light through the gate insulating film on the semiconductor region, as described above.
3 is formed, and the source region 24 and the drain region 25 are formed by self-alignment in the portion corresponding to the center hole and the outer periphery of the gate electrode 23, thereby forming a pixel MOS transistor 26 which becomes one pixel.
【0032】この画素MOSトランジスタ26が、複数
個マトリックス状に配列され、各列に対応する画素MO
Sトランジスタ26のソース領域24が垂直方向に沿っ
て形成された例えば第1層Alによる共通の信号線27
に接続され、この信号線27と直交するように画素MO
Sトランジスタ26の各行間に対応する位置に例えば第
2層Alによる垂直選択線28が水平方向に沿って形成
される。A plurality of pixel MOS transistors 26 are arranged in a matrix, and the pixel MO transistors corresponding to each column are formed.
The source region 24 of the S-transistor 26 is formed along the vertical direction, for example, a common signal line 27 made of the first layer Al.
Is connected to the pixel MO so that it is orthogonal to the signal line 27.
A vertical selection line 28 made of, for example, the second layer Al is formed along the horizontal direction at a position corresponding to each row of the S transistors 26.
【0033】そして、水平方向に隣り合う2つの画素M
OSトランジスタ26の夫々のリング状のゲート電極2
3と垂直選択線28とに延長するようにU字状の配線
層、即ちコンタクトバッファ層29が形成され、このコ
ンタクトバッファ層29と夫々2つの画素MOSトラン
ジスタ26及び垂直選択線28とが接続される。Then, two pixels M adjacent in the horizontal direction
Each ring-shaped gate electrode 2 of the OS transistor 26
3 and the vertical selection line 28, a U-shaped wiring layer, that is, a contact buffer layer 29 is formed, and the contact buffer layer 29 is connected to the two pixel MOS transistors 26 and the vertical selection line 28, respectively. It
【0034】さらに、コンタクトバッファ層29にまた
がらない画素MOSトランジスタ26間に、ドレイン領
域25に接続した例えば第1層Alによるドレイン電源
線30が形成される。31はドレイン電源線30とドレ
イン領域25とのドレインコンタクト部、32はソース
領域24と信号線27とのソースコンタクト部、34は
コンタクトバッファ層29と垂直選択線29とのコンタ
クト部である。Further, between the pixel MOS transistors 26 that do not straddle the contact buffer layer 29, a drain power supply line 30 connected to the drain region 25, for example, of the first layer Al is formed. Reference numeral 31 is a drain contact portion between the drain power supply line 30 and the drain region 25, 32 is a source contact portion between the source region 24 and the signal line 27, and 34 is a contact portion between the contact buffer layer 29 and the vertical selection line 29.
【0035】本発明においては、特に、かかる増幅型固
体撮像素子21において、その画素MOSトランジスタ
26の構成に特徴を有するものである。The present invention is particularly characterized by the configuration of the pixel MOS transistor 26 in the amplification type solid-state image pickup device 21.
【0036】図2及び図3は本発明に係る増幅型固体撮
像素子、特にその画素MOSトランジスタの第1実施例
を示す。但し、図2は図1の信号線、垂直選択線、コン
タクトバッファ層、ドレイン電源線を省略した画素MO
Sトランジスタのみの平面図、図3は図2のB−B断
面、即ち画素MOSトランジスタの断面図を示す。2 and 3 show a first embodiment of an amplification type solid-state image pickup device according to the present invention, particularly a pixel MOS transistor thereof. However, FIG. 2 is a pixel MO in which the signal line, vertical selection line, contact buffer layer, and drain power supply line of FIG. 1 are omitted.
FIG. 3 is a plan view showing only the S transistor, and FIG. 3 is a sectional view taken along line BB of FIG. 2, that is, a sectional view of the pixel MOS transistor.
【0037】図2及び図3に示すように、本例において
は、第1導電型例えばp型のシリコン半導体基板41上
に第2導電型即ちn型の半導体層、即ちオーバーフロー
バリア領域42及びp型半導体ウエル領域43が形成さ
れる。さらに、チャネルを構成するp型の電荷蓄積ウエ
ル領域、いわゆるセンサウエル領域44が形成され、こ
のp型のセンサウエル領域44上にSiO2 等によるゲ
ート絶縁膜45を介して光を透過しうるリング状のゲー
ト電極23が形成される。このリング状のゲート電極2
3の中心孔及び外周に対応する半導体表面に、本例では
センサウエル領域44からp型半導体ウエル領域43に
達する半導体表面に、夫々ゲート電極23を挟むように
セルファラインによるイオン注入法でn型のソース領域
24及びドレイン領域25が形成される。As shown in FIGS. 2 and 3, in this embodiment, a second conductivity type or n type semiconductor layer, that is, the overflow barrier regions 42 and p are formed on the first conductivity type, for example, p type silicon semiconductor substrate 41. The type semiconductor well region 43 is formed. Further, a so-called sensor well region 44, which is a p-type charge storage well region forming a channel, is formed, and a ring capable of transmitting light on the p-type sensor well region 44 through a gate insulating film 45 made of SiO 2 or the like. Shaped gate electrode 23 is formed. This ring-shaped gate electrode 2
3 on the semiconductor surface corresponding to the central hole and the outer periphery, in this example, the semiconductor surface reaching from the sensor well region 44 to the p-type semiconductor well region 43 by the ion implantation method by self-alignment so as to sandwich the gate electrode 23, respectively. A source region 24 and a drain region 25 are formed.
【0038】本例では、さらに、ゲート部、即ちセンサ
ウエル領域44より深い位置に画素全域に亘って、ポテ
ンシャル等調整用のp型の半導体領域、いわゆるオーバ
ーフローコントロール領域46が形成されて、1画素と
なる画素MOSトランジスタ26Aが構成される。In this example, a p-type semiconductor region for adjusting the potential or the like, a so-called overflow control region 46, is further formed at a position deeper than the gate portion, that is, the sensor well region 44, over the entire region of the pixel to form one pixel. A pixel MOS transistor 26A is formed.
【0039】リング状のゲート電極23は、光をできる
だけ吸収しないように薄いか、透明の材料が選ばれ、例
えば多結晶シリコン、タングステンポリサイド、タング
ステンシリサイド等を用いうる。本例では透光性のよい
薄膜の多結晶シリコンが用いられる。For the ring-shaped gate electrode 23, a thin or transparent material is selected so as not to absorb light as much as possible, and polycrystalline silicon, tungsten polycide, tungsten silicide or the like can be used. In this example, a thin film of polycrystalline silicon having a good light-transmitting property is used.
【0040】p型のシリコン半導体基板41、p型半導
体ウエル領域43、p型センサウエル領域44及びp型
のオーバーフローコントロール領域45の不純物濃度の
相互関係は、センサウエル領域44が最も高く、次いで
p型シリコン半導体基板41、p型オーバーフローコン
トロール領域46、p型半導体ウエル領域43の順に低
くなっている。即ちp型半導体ウエル領域43が最も低
い。The mutual correlation of the impurity concentrations of the p-type silicon semiconductor substrate 41, the p-type semiconductor well region 43, the p-type sensor well region 44, and the p-type overflow control region 45 is highest in the sensor well region 44, and then p. The type silicon semiconductor substrate 41, the p type overflow control region 46, and the p type semiconductor well region 43 become lower in this order. That is, the p-type semiconductor well region 43 is the lowest.
【0041】この画素MOSトランジスタ26Aでは、
センサウエル領域44に信号電荷(ホール)hが蓄積さ
れ、之によってチャネル電流が変調を受ける。本例の画
素MOSトランジスタ26Aを備えた増幅型固体撮像素
子21によれば、センサウエル領域44より深い位置に
画素全域に亘ってp型のオーバーフローコントロール領
域46が形成されることにより、図15のポテンシャル
のシュミレーション(電荷(ホール)hを蓄積するセン
サ部を通る基板深さ方向のポテンシャルのシミュレーシ
ョン)で示すように、実質的に表面からオーバーフロー
バリアOFBまでの深さYOFB2が大きくなる(即ちY
OFB2>YOFB1)。また、オーバーフローバリアOFBか
らセンサ部側の電位勾配aも急峻になる。In this pixel MOS transistor 26A,
Signal charges (holes) h are accumulated in the sensor well region 44, and the channel current is modulated accordingly. According to the amplification type solid-state imaging device 21 including the pixel MOS transistor 26A of this example, the p-type overflow control region 46 is formed at a position deeper than the sensor well region 44 over the entire pixel, and thus the p-type overflow control region 46 of FIG. As shown in the potential simulation (simulation of the potential in the substrate depth direction passing through the sensor unit that accumulates charges (holes) h), the depth Y OFB2 from the surface to the overflow barrier OFB becomes substantially large (that is, Y
OFB2 > Y OFB1 ). Further, the potential gradient a on the sensor unit side from the overflow barrier OFB also becomes steep.
【0042】これによって、センサ部として有効に働く
領域が、前述の図20、図22の比較例の場合に比べて
広くなる。このため、波長の長い光に対する感度が向上
し、全体的な感度及び分光的なバランスを向上すること
ができる。As a result, the area that works effectively as the sensor portion becomes wider than in the case of the comparative example shown in FIGS. 20 and 22. Therefore, the sensitivity to light having a long wavelength is improved, and the overall sensitivity and spectral balance can be improved.
【0043】図4(図2のB−B断面に相当する)は、
本発明に係る増幅型固体撮像素子、特にその画素MOS
トランジスタの第2実施例を示す。本例においては、前
述の図3の構成に加えて、ドレイン領域25に対応して
之より深い位置に、即ちオーバーフローコントロール領
域46からp型半導体ウエル領域43に達するように、
ドレイン領域25と同導電型即ちn型の不純物領域47
を形成して1画素となる画素MOSトランジスタ26B
を構成する。不純物領域47は、ゲート電極23下のセ
ンサウエル領域44に蓄積された信号電荷h(図18参
照)に対するチャネルストップ領域として作用する。FIG. 4 (corresponding to the BB cross section of FIG. 2) is
Amplification-type solid-state imaging device according to the present invention, particularly pixel MOS
A second embodiment of the transistor will be shown. In the present example, in addition to the configuration of FIG. 3 described above, a deeper position corresponding to the drain region 25, that is, to reach the p-type semiconductor well region 43 from the overflow control region 46,
Impurity region 47 of the same conductivity type as drain region 25, that is, n-type
Pixel MOS transistor 26B which forms one pixel by forming
Is configured. Impurity region 47 acts as a channel stop region for signal charge h (see FIG. 18) accumulated in sensor well region 44 below gate electrode 23.
【0044】不純物領域47は、ドレイン領域25から
オーバーフローバリア領域42に亘って繋がるように形
成してもよく、或は、両領域25及び42に繋がること
なく、但し、ドレイン領域25からオーバーフローバリ
ア領域42に亘ってポテンシャルディップが形成されな
いようにしながらドレイン領域25とオーバーフローバ
リア領域42の中間、即ち不純物領域47とオーバーフ
ローバリア領域42間にp型半導体ウエル領域43が存
在するように、さらに不純物領域47とドレイン領域2
5間にp型半導体ウエル領域43が存在するように形成
するようにしてもよい。図4はドレイン領域25とオー
バーフローバリア領域42の中間に不純物領域47を形
成した例である。The impurity region 47 may be formed so as to extend from the drain region 25 to the overflow barrier region 42, or may not extend to both regions 25 and 42, provided that the drain region 25 extends to the overflow barrier region. The impurity region 47 is further arranged so that the p-type semiconductor well region 43 exists between the drain region 25 and the overflow barrier region 42, that is, between the impurity region 47 and the overflow barrier region 42 while preventing a potential dip from being formed over 42. And drain region 2
It may be formed so that the p-type semiconductor well region 43 exists between the five. FIG. 4 shows an example in which an impurity region 47 is formed between the drain region 25 and the overflow barrier region 42.
【0045】n型不純物領域47の不純物濃度を制御し
て信号電荷蓄積状態において、そのポテンシャルがオー
バーフローバリア領域42のポテンシャルより浅く、ド
レイン領域25のポテンシャルより深くなるように設定
される。In the signal charge accumulation state by controlling the impurity concentration of the n-type impurity region 47, the potential thereof is set to be shallower than the potential of the overflow barrier region 42 and deeper than the potential of the drain region 25.
【0046】n型の不純物領域47の不純物濃度は、例
えばリセット動作又は電子シャッタ動作で基板41に信
号電荷hを排出するときに、ポテンシャルシディップが
形成されないような濃度に設定される。従って、n型の
不純物濃度は、ドレイン領域25の不純物濃度より低
く、オーバーフローバリア領域42の不純物濃度より高
く設定される。図4におけるその他の構成は、図3と同
様なので、対応する部分に同一符号を付して重複説明を
省略する。The impurity concentration of the n-type impurity region 47 is set to such a concentration that a potential side dip is not formed when the signal charge h is discharged to the substrate 41 by the reset operation or the electronic shutter operation, for example. Therefore, the n-type impurity concentration is set lower than the impurity concentration of the drain region 25 and higher than the impurity concentration of the overflow barrier region 42. Since the other configurations in FIG. 4 are the same as those in FIG. 3, the corresponding portions will be denoted by the same reference symbols and redundant description will be omitted.
【0047】本例の画素MOSトランジスタ26Bを備
えた増幅型固体撮像素子21によれば、オーバーフロー
コントロール領域46を有すると共に、ドレイン領域2
5下に、即ちドレイン領域25とオーバーフローバリア
領域42との間の領域にドレイン領域と同導電型のn型
不純物領域47を形成することにより、このn型不純物
領域47がセンサウエル領域44に蓄積された信号電荷
hに対するチャネルストップ領域として作用する。従っ
て、このn型不純物領域47で形成されるポテンシャル
バリアによって、隣接する画素MOSトランジスタに蓄
積された信号電荷hが漏れ出ることが阻止され、いわゆ
るブルーミングの発生を抑制することができる。また、
信号電荷も増加し、出力電圧、ダイナミックレンジの増
加が得られる。According to the amplification type solid-state image pickup device 21 having the pixel MOS transistor 26B of this example, the drain region 2 is provided while having the overflow control region 46.
5, the n-type impurity region 47 having the same conductivity type as the drain region is formed in the region between the drain region 25 and the overflow barrier region 42, and the n-type impurity region 47 is accumulated in the sensor well region 44. It acts as a channel stop region for the generated signal charge h. Therefore, the potential barrier formed by the n-type impurity region 47 prevents the signal charge h accumulated in the adjacent pixel MOS transistor from leaking out, and so-called blooming can be suppressed. Also,
The signal charge also increases, and the output voltage and the dynamic range can be increased.
【0048】同時に、n型不純物領域47以外ではオー
バーフローコントロール領域46が設けられることによ
って、前述と同様に比較例に比べて表面からオーバーフ
ローバリアOFBまでの深さYOFB2が大きくなり、全体
的な感度が向上し、分光的なバランスが得られるもので
ある。At the same time, since the overflow control region 46 is provided in regions other than the n-type impurity region 47, the depth Y OFB2 from the surface to the overflow barrier OFB is increased as compared with the comparative example, and the overall sensitivity is increased. Is improved and a spectral balance is obtained.
【0049】図5(図2のB−B断面に相当する)は、
本発明に係る増幅型固体撮像素子、特にその画素MOS
トランジスタの第3の実施例を示す。本例においては、
前述の図4の構成に加えて、ドレイン領域25直下のn
型の不純物領域47の形成と同時に、ソース領域24直
下にも同じn型の不純物領域48を形成して1画素とな
る画素MOSトランジスタ26Cを構成する。その他の
構成は図4と同様なので、対応する部分に同一符号を付
して重複説明を省略する。本例の画素MOSトランジス
タ26Cを備えた増幅型固体撮像素子21は、画素間の
ドレイン領域47の幅が狭い構造の場合に適する。そし
て、この画素MOSトランジスタ26Cによれば、ドレ
イン領域25下にチャネルストップ領域となるn型不純
物領域47を形成すると共に、ソース領域48下に同時
のn型不純物領域48を形成することにより、十分なオ
ーバーフローバリアが形成され、隣接画素への信号電荷
の漏れ出し、いわゆるブルーミングを阻止することがで
きる。また、この構成においては、例えば同一マスクを
用いて、浅いソース領域24及びドレイン領域25と深
いn型不純物領域47及び48とを形成することができ
るので、ソース領域24及びドレイン領域25と、n型
不純物領域47及び48との位置合せが正確に行える。
その他、図4で説明したと同様の効果を奏する。図6
(図2のB−B断面に相当する)は、本発明に係る増幅
型固体撮像素子、特に、その画素MOSトランジスタの
第4実施例を示す。本例は、前述の図5の構成におい
て、ソース領域24直下のn型不純物領域48をp型不
純物(例えばボロン)で打ち返し、ソース領域24の直
下に打ち返し領域50を形成して1画素となる画素MO
Sトランジスタ26Dを構成する。p型不純物のドーズ
量がn型不純物領域のドーズ量より少ないときは、打ち
返しによって打ち返し領域50は低濃度のn型不純物領
域となり、p型不純物のドーズ量がn型不純物領域のド
ーズ量と同じ又は多いときは、打ち返し領域50はp型
不純物領域となる。p型不純物の打ち込み領域51は、
n型不純物48より広い範囲にわたる。その他の構成
は、図5と同様であるので対応する部分には同一符号を
付して重複説明を省略する。FIG. 5 (corresponding to the BB cross section of FIG. 2) is
Amplification-type solid-state imaging device according to the present invention, particularly pixel MOS
The 3rd Example of a transistor is shown. In this example,
In addition to the configuration of FIG.
Simultaneously with the formation of the impurity region 47 of the type, the same n-type impurity region 48 is formed immediately below the source region 24 to form a pixel MOS transistor 26C which becomes one pixel. Since other configurations are the same as those in FIG. 4, the corresponding portions are denoted by the same reference numerals and the duplicate description thereof will be omitted. The amplification type solid-state imaging device 21 including the pixel MOS transistor 26C of this example is suitable for a structure in which the width of the drain region 47 between pixels is narrow. According to the pixel MOS transistor 26C, the n-type impurity region 47 serving as a channel stop region is formed below the drain region 25, and the n-type impurity region 48 is simultaneously formed below the source region 48. Since such an overflow barrier is formed, it is possible to prevent so-called blooming, which is the leakage of signal charges to adjacent pixels. Further, in this structure, the shallow source region 24 and the drain region 25 and the deep n-type impurity regions 47 and 48 can be formed by using the same mask, so that the source region 24 and the drain region 25 are n. The alignment with the type impurity regions 47 and 48 can be performed accurately.
In addition, the same effects as those described with reference to FIG. 4 are obtained. FIG.
(Corresponding to the BB cross section of FIG. 2) shows a fourth embodiment of the amplification type solid-state image pickup device according to the present invention, in particular, its pixel MOS transistor. In this example, in the configuration of FIG. 5 described above, the n-type impurity region 48 immediately below the source region 24 is counteracted with a p-type impurity (for example, boron), and the counteracting region 50 is formed immediately below the source region 24 to form one pixel. Pixel MO
The S transistor 26D is configured. When the dose amount of the p-type impurity is smaller than the dose amount of the n-type impurity region, the strike-back region 50 becomes a low-concentration n-type impurity region by strike-back, and the dose amount of the p-type impurity is the same as the dose amount of the n-type impurity region. Alternatively, when the number is large, the return region 50 becomes a p-type impurity region. The p-type impurity implantation region 51 is
The range is wider than the n-type impurity 48. Since other configurations are the same as those in FIG. 5, corresponding parts are denoted by the same reference numerals and redundant description will be omitted.
【0050】本例の画素MOSトランジスタ26Dを備
えた増幅型固体撮像素子21においては、ソース領域2
4直下のn型不純物領域48をp型不純物によって打ち
返して打ち返し領域50とすることによって、ソース領
域24直下の領域の濃度、ポテンシャルをドレイン領域
直下のn型不純物領域47とは独立に設定できる。In the amplification type solid-state image pickup device 21 having the pixel MOS transistor 26D of this example, the source region 2
By implanting the n-type impurity region 48 immediately below 4 with a p-type impurity to form a return region 50, the concentration and potential of the region immediately below the source region 24 can be set independently of the n-type impurity region 47 immediately below the drain region.
【0051】ところで、前述のドレイン領域25下にn
型不純物領域47を形成した第2実施例、ドレイン領域
25及びソース領域24下に夫々n型不純物領域47及
び48を形成した第3実施例、及びソース領域24下を
p型不純物で打ち返して打ち返し領域50を形成した第
4実施例においては、いずれもセンサウエル領域44よ
りも深い位置に、センサウエル領域44と同一極性を持
つオーバーフローコントロール領域46がイオン注入に
よって画素の全領域にわたって存在するので、ソース、
ドレイン、ゲート部の各領域のすべての不純物濃度を独
立に設定することができないために、画素ポテンシャル
の最適化が不十分であったり、或は、分光特性上出来る
だけ深い位置に形成する必要のあるオーバーフローバリ
アOFBが画素ポテンシャルを最適化した場合に比べて
浅くなってしまったり、もしくはリセット動作又は電子
シャッタ動作に必要な基板電圧が大きくなりすぎるとい
う問題があった。By the way, n is formed under the drain region 25 described above.
The second embodiment in which the type impurity region 47 is formed, the third embodiment in which the n-type impurity regions 47 and 48 are formed under the drain region 25 and the source region 24, respectively, and the lower part of the source region 24 is repelled by p-type impurities. In the fourth embodiment in which the region 50 is formed, the overflow control region 46 having the same polarity as that of the sensor well region 44 is present at a position deeper than the sensor well region 44 in all regions of the pixel by ion implantation. Source,
Since it is not possible to independently set all the impurity concentrations of the drain and gate regions, the pixel potential is insufficiently optimized, or it is necessary to form the pixel potential at a position as deep as possible. There is a problem that a certain overflow barrier OFB becomes shallow as compared with the case where the pixel potential is optimized, or the substrate voltage required for the reset operation or the electronic shutter operation becomes too large.
【0052】図7及び図8は、上記の問題点を改善した
本発明に係る増幅型固体撮像素子、特にその画素MOS
トランジスタの更に好ましい第5実施例を示す。但し、
図7は、図1における信号線、垂直選択線、コンタクト
バッファ層、ドレイン電源線を省略して画素MOSトラ
ンジスタのみの平面図、図8は図7のC−C線上の断面
を示す。FIGS. 7 and 8 show an amplification type solid-state image pickup device according to the present invention, in particular, its pixel MOS, in which the above problems are improved.
A further preferred fifth embodiment of the transistor is shown. However,
7 is a plan view of only the pixel MOS transistor with the signal line, vertical selection line, contact buffer layer, and drain power supply line in FIG. 1 omitted, and FIG. 8 shows a cross section taken along line CC of FIG.
【0053】本例においては、図7及び図8に示すよう
に、前述の実施例と同様に第1導電型例えばp型のシリ
コン半導体基板41上に第2導電型即ちn型の半導体
層、即ちオーバーフローバリア領域42及びp型半導体
ウエル領域43が形成される。さらにチャネルを構成す
るp型の電荷蓄積ウエル領域、いわゆるセンサウエル領
域44が形成され、このp型センサウエル領域44上に
SiO2 等によるゲート絶縁膜45を介して光を透過し
うるリング状のゲート電極23が形成される。このリン
グ状のゲート電極23の中心孔及び外周に対応する半導
体表面に、本例ではセンサウエル領域からp型半導体ウ
エル領域に達する半導体表面に夫々ゲート電極23を挟
むようにセルファラインによるイオン注入法で夫々n型
のソース領域24及びドレイン領域25が形成される。In this example, as shown in FIGS. 7 and 8, a semiconductor layer of the second conductivity type, that is, an n type, is formed on the silicon semiconductor substrate 41 of the first conductivity type, for example, p type, as in the above-described embodiments. That is, the overflow barrier region 42 and the p-type semiconductor well region 43 are formed. Further, a p-type charge storage well region that constitutes a channel, that is, a so-called sensor well region 44 is formed, and a ring-shaped that allows light to pass through the p-type sensor well region 44 through a gate insulating film 45 made of SiO 2 or the like. The gate electrode 23 is formed. An ion implantation method by self-alignment is performed on the semiconductor surface corresponding to the center hole and the outer periphery of the ring-shaped gate electrode 23, in this example, so that the gate electrode 23 is sandwiched between the semiconductor surface reaching the p-type semiconductor well region from the sensor well region. Then, an n-type source region 24 and a drain region 25 are formed respectively.
【0054】本例では、さらに、ドレイン領域25下
(即ちドレイン領域25に対向して之より深い位置)の
p型半導体ウエル領域43に、n型の不純物領域47が
形成されると共に、ソース領域24下(即ちソース領域
に対向して之より深い位置)のp型半導体ウエル領域4
3に、p型のオーバーフローコントロール領域46が形
成され、ここに1画素となる画素MOSトランジスタ2
6Eが形成される。In this example, an n-type impurity region 47 is further formed in the p-type semiconductor well region 43 below the drain region 25 (that is, at a position deeper than the drain region 25) and the source region is formed. P-type semiconductor well region 4 under 24 (that is, deeper than the source region)
3, a p-type overflow control region 46 is formed, and a pixel MOS transistor 2 which becomes one pixel is formed therein.
6E is formed.
【0055】不純物領域47は、前述と同様に、ゲート
電極23下のセンサウエル領域44に蓄積された信号電
荷h(図18参照)に対するチャネルストップ領域とし
て作用する。The impurity region 47 functions as a channel stop region for the signal charge h (see FIG. 18) accumulated in the sensor well region 44 below the gate electrode 23, as described above.
【0056】n型の不純物領域47は、前述と同様に、
ドレイン領域25からオーバーフローバリア領域42に
亘って繋がるように形成してもよく、或は、両領域25
及び42に繋がることなく、但し、ドレイン領域25か
らオーバーフローバリア領域42に亘ってポテンシャル
ディップが形成されないようにしながらドレイン領域2
5とオーバーフローバリア領域42の中間、即ち不純物
領域47とオーバーフローバリア領域42間にp型半導
体ウエル領域43が存在するように、さらにn型の不純
物領域47とドレイン領域25間にp型半導体ウエル領
域43が存在するように形成するようにしてもよい。図
8はドレイン領域25とオーバーフローバリア領域42
の中間にn型の不純物領域47を形成した例である。n
型不純物領域47の不純物濃度を制御して信号電荷蓄積
状態において、そのポテンシャルがオーバーフローバリ
ア領域42のポテンシャルより浅く、ドレイン領域25
のポテンシャルより深くなるように設定される。The n-type impurity region 47 has the same structure as described above.
It may be formed so as to extend from the drain region 25 to the overflow barrier region 42, or both regions 25 may be formed.
And 42, but not while forming a potential dip from the drain region 25 to the overflow barrier region 42.
5 and the overflow barrier region 42, that is, so that the p-type semiconductor well region 43 exists between the impurity region 47 and the overflow barrier region 42, and between the n-type impurity region 47 and the drain region 25. You may make it so that 43 may exist. FIG. 8 shows the drain region 25 and the overflow barrier region 42.
This is an example in which an n-type impurity region 47 is formed in the middle of. n
In the signal charge accumulation state by controlling the impurity concentration of the type impurity region 47, its potential is shallower than the potential of the overflow barrier region 42, and the drain region 25.
It is set to be deeper than the potential of.
【0057】n型不純物領域47の不純物濃度は、例え
ばリセット動作又は電子シャッタ動作で基板41に信号
電荷hを排出するときに、ポテンシャルディップが形成
されないような濃度に設定される。従って、n型の不純
物濃度は、ドレイン領域25の不純物濃度より低く、オ
ーバーフローバリア領域42の不純物濃度より高く設定
される。The impurity concentration of the n-type impurity region 47 is set so that no potential dip is formed when the signal charge h is discharged to the substrate 41 by the reset operation or the electronic shutter operation, for example. Therefore, the n-type impurity concentration is set lower than the impurity concentration of the drain region 25 and higher than the impurity concentration of the overflow barrier region 42.
【0058】n型の不純物領域47としては、好ましく
は図7及び図8に示すようにドレイン領域25から一部
ゲート部に重なるように形成するを可とするが、その
他、図9に示すようにドレイン領域25の全域下のみに
対応して形成してもよく、或は、図10に示すようにド
レイン領域25の一部に対応して形成するようにしても
よい。The n-type impurity region 47 can preferably be formed so as to partially overlap the drain region 25 and the gate portion as shown in FIGS. 7 and 8, but otherwise as shown in FIG. In addition, it may be formed only under the entire region of the drain region 25, or may be formed corresponding to a part of the drain region 25 as shown in FIG.
【0059】ソース領域24下に対応するp型のオーバ
ーフローコントロール領域46は、その不純物濃度が前
述のオーバーフローコントロール領域と同様にセンサウ
エル領域44とオーバーフローバリア領域42との間の
値に設定される。The impurity concentration of the p-type overflow control region 46 corresponding to the source region 24 is set to a value between the sensor well region 44 and the overflow barrier region 42 similarly to the above-mentioned overflow control region.
【0060】p型のシリコン半導体基板41、p型半導
体ウエル領域43、p型オーバーフローコントロール領
域46及びp型センサウエル領域44の不純物濃度の相
互関係は、前述と同様にセンサウエル領域44が最も高
く、次いでp型シリコン半導体基板41、p型オーバー
フローコントロール領域62、p型半導体ウエル領域4
3の順に低くなっている。即ちp型半導体ウエル領域4
3が最も低い。The mutual relation of the impurity concentrations of the p-type silicon semiconductor substrate 41, the p-type semiconductor well region 43, the p-type overflow control region 46, and the p-type sensor well region 44 is the highest in the sensor well region 44 as described above. , P-type silicon semiconductor substrate 41, p-type overflow control region 62, p-type semiconductor well region 4
It becomes low in order of 3. That is, the p-type semiconductor well region 4
3 is the lowest.
【0061】p型のオーバーフローコントロール領域4
6としては、好ましくは、図7及び図8に示すようにソ
ース領域24から一部ゲート部に重なるように形成する
を可とするが、その他、図11に示すようにソース領域
24の全域下のみに対応して形成してもよく、或は、図
12に示すように、ソース領域24の一部に対応して形
成するようにしてもよい。P-type overflow control area 4
6, it is preferable that the source region 24 is formed so as to partially overlap the gate portion as shown in FIGS. 7 and 8, but in addition, as shown in FIG. It may be formed so as to correspond to only part of the source region 24, or may be formed so as to correspond to a part of the source region 24 as shown in FIG.
【0062】次に、図13〜図14を用いて上述の画素
MOSトランジスタ26Eを備えた増幅型固体撮像素子
の製造方法の一例を説明する。Next, an example of a method of manufacturing the amplification type solid-state image pickup device including the pixel MOS transistor 26E will be described with reference to FIGS.
【0063】本例においては、図13Aに示すようにp
型シリコン基板41にn型のオーバーバリア領域、p型
半導体ウエル領域43、p型センサウエル領域44を順
次形成した後、p型センサウエル領域44の表面に例え
ばSiO2 等によるゲート絶縁膜45を例えばCVD法
により被着形成する。In this example, as shown in FIG. 13A, p
After sequentially forming an n-type overbarrier region, a p-type semiconductor well region 43, and a p-type sensor well region 44 on the type silicon substrate 41, a gate insulating film 45 of, for example, SiO 2 is formed on the surface of the p-type sensor well region 44. For example, it is deposited by the CVD method.
【0064】次に、図13Bに示すように、ゲート絶縁
膜45上に、その後形成されるドレイン領域に対応する
位置に、本例ではドレイン領域より広い、即ちドレイン
領域及び一部ゲート部にまたがる広さの開口68を有す
る第1のフォトレジストマスク69を形成し、このフォ
トレジストマスク69を介してn型不純物70をイオン
注入し、センサウエル領域44より深い位置のp型半導
体ウエル領域43内にチャネルストップ領域となるn型
不純物領域47を形成する。この際、オーバーフローバ
リア領域42とその後に形成されるドレイン領域との間
でポテンシャルディップが出来ないようにイオン注入を
調節する。n型不純物領域47のイオン注入の最適なエ
ネルギー、ドーズ量、オーバーラップ(重なり)の有
無、線幅等は、画素MOSトランジスタの大きさ、形
状、ドレイン領域の幅、オーバーフローバリア領域の表
面からの深さ等によって設定される。Next, as shown in FIG. 13B, on the gate insulating film 45, at a position corresponding to a drain region to be formed later, in this example, it is wider than the drain region, that is, it extends over the drain region and a part of the gate portion. A first photoresist mask 69 having an opening 68 having a width is formed, and an n-type impurity 70 is ion-implanted through this photoresist mask 69, and inside the p-type semiconductor well region 43 at a position deeper than the sensor well region 44. Then, an n-type impurity region 47 to be a channel stop region is formed. At this time, ion implantation is adjusted so that a potential dip cannot be formed between the overflow barrier region 42 and a drain region formed thereafter. The optimum energy for ion implantation of the n-type impurity region 47, the dose amount, the presence / absence of overlap (overlap), the line width, etc. are determined by the size and shape of the pixel MOS transistor, the width of the drain region, and the surface of the overflow barrier region. It is set according to the depth.
【0065】次に、図13Cに示すように、第1のフォ
トレジストマスク69を除去した後、ゲート絶縁膜45
上に、その後形成されるソース領域に対応する位置に、
本例ではソース領域より広い、即ちソース領域及び一部
ゲート部にまたがる広い開口72を有する第2のフォト
レジストマスク73を形成し、その第2のフォトレジス
トマスク73を介してp型不純物(例えばボロン)74
をイオン注入し、センサウエル領域44より深い位置の
p型半導体ウエル領域43内にp型のオーバーフローコ
ントロール領域46を形成する。この際、オーバーフロ
ーバリア領域42とその後に形成されるソース領域との
間でポテンシャルディップが出来ないようにイオン注入
を調整する。Next, as shown in FIG. 13C, after removing the first photoresist mask 69, the gate insulating film 45 is removed.
At the position corresponding to the source region to be formed later,
In this example, a second photoresist mask 73 having an opening 72 wider than the source region, that is, extending over the source region and a part of the gate portion is formed, and a p-type impurity (for example, through the second photoresist mask 73) is formed. 74)
Are ion-implanted to form a p-type overflow control region 46 in the p-type semiconductor well region 43 at a position deeper than the sensor well region 44. At this time, ion implantation is adjusted so that a potential dip cannot be formed between the overflow barrier region 42 and the source region formed thereafter.
【0066】p型オーバーフローコントロール領域46
のイオン注入の最適なエネルギー、ドーズ量、オーバー
ラップ(重なり)の有無、線幅等は、画素トランジスタ
の大きさ、形状、ソース領域の幅、オーバーフローバリ
ア領域の表面からの深さ等によって設定される。P-type overflow control area 46
The optimum energy for ion implantation, dose, presence / absence of overlap, line width, etc. are set by the size and shape of the pixel transistor, the width of the source region, the depth from the surface of the overflow barrier region, etc. It
【0067】次に、図14Dに示すように、第2のフォ
トレジストマスク73を除去した後ゲート絶縁膜45上
にゲート電極となる電極材料層、例えば薄い多結晶シリ
コン層23Aを例えばCVD法にて形成し、之をパター
ニングしてゲート電極23を形成する。Next, as shown in FIG. 14D, after removing the second photoresist mask 73, an electrode material layer to be a gate electrode, for example, a thin polycrystalline silicon layer 23A is formed on the gate insulating film 45 by, for example, the CVD method. Then, the gate electrode 23 is formed by patterning.
【0068】次に、図14Eに示すように、ゲート電極
23をイオン注入用マスクとして用い、或はゲート電極
をパターニングしたときのフォトレジストマスクとゲー
ト電極23をイオン注入用マスクとして用い、n型不純
物75をイオン注入してセルファラインにてセンサウエ
ル領域44からp型半導体ウエル領域43に達する表面
にn型のソース領域24及びドレイン領域25を形成す
る。コンタクト、配線、パッシベーション等は、通常の
MOSトランジスタと同様である。Next, as shown in FIG. 14E, the gate electrode 23 is used as an ion implantation mask, or the photoresist mask when the gate electrode is patterned and the gate electrode 23 are used as an ion implantation mask, and an n-type is used. An impurity 75 is ion-implanted to form an n-type source region 24 and a drain region 25 on the surface reaching the p-type semiconductor well region 43 from the sensor well region 44 by self-alignment. The contact, wiring, passivation, etc. are the same as those of a normal MOS transistor.
【0069】このようにして、ドレイン領域25の下に
一部ゲート部に重なるようにn型の不純物領域47が形
成され、ソース領域の下に一部ゲート部に重なるように
p型のオーバーフローコントロール領域46が形成され
てなる目的の画素MOSトランジスタ26Eを得る。In this way, the n-type impurity region 47 is formed under the drain region 25 so as to partially overlap the gate portion, and the p-type overflow control is performed under the source region so as to partially overlap the gate portion. The target pixel MOS transistor 26E in which the region 46 is formed is obtained.
【0070】本例の画素MOSトランジスタ26Eを備
えた増幅型固体撮像素子21によれば、画素MOSトラ
ンジスタ26Eのドレイン領域25下にn型不純物領域
47を、ソース領域24下にp型のオーバーフローコン
トロール領域46を夫々独立に、重なり合うことなく形
成することにより、ブルーミング抑制、画素の各領域で
のポテンシャル、オーバーフローバリアの位置、リセッ
ト又は電子シャッタ等に要する基板電圧を夫々最適化す
ることができる。According to the amplification type solid-state image pickup device 21 having the pixel MOS transistor 26E of this example, the n-type impurity region 47 is formed under the drain region 25 and the p-type overflow control is formed under the source region 24 of the pixel MOS transistor 26E. By forming the regions 46 independently and without overlapping, it is possible to optimize the blooming suppression, the potential in each region of the pixel, the position of the overflow barrier, the substrate voltage required for the reset or the electronic shutter, and the like.
【0071】即ち、ソース、ドレイン、ゲート部の各領
域での不純物濃度を夫々独立に最適化できることによ
り、図16のポテンシャルシミュレーションに示すよう
に、ドレイン領域25の表面以外の領域、即ちドレイン
領域下の領域でもポテンシャルバリアが形成され、この
ポテンシャルバリアによってゲート電極23下のセンサ
ウエル領域44に蓄積された信号電荷hは、隣接する画
素MOSトランジスタに流れず、ブルーミングの発生が
阻止される。また、センサ部における信号電荷量が増加
し、出力電圧、ダイナミックレンジの増加が図れる。That is, since the impurity concentrations in the source, drain, and gate regions can be optimized independently of each other, as shown in the potential simulation of FIG. 16, a region other than the surface of the drain region 25, that is, the drain region 25 A potential barrier is also formed in this region, and the signal charge h accumulated in the sensor well region 44 below the gate electrode 23 does not flow to the adjacent pixel MOS transistor due to this potential barrier, and blooming is prevented from occurring. In addition, the amount of signal charge in the sensor section is increased, so that the output voltage and the dynamic range can be increased.
【0072】また、様々な動作状態における画素ポテン
シャルの最適化が図れる。この画素ポテンシャルの最適
化によって、オーバーフローバリアOFBの位置が深く
なり、赤感度の向上が図れる。またリセット又は電子シ
ャッタ時の基板電圧VSub 値を実用的な範囲に収めるこ
とが可能になり、それによる消費電力の低減が図れる。
さらに、画素形成条件の絞り込みの簡素化が図れる。Further, the pixel potential can be optimized in various operating states. By optimizing the pixel potential, the position of the overflow barrier OFB becomes deep, and the red sensitivity can be improved. Further, the substrate voltage V Sub value at the time of resetting or electronic shutter can be kept within a practical range, thereby reducing power consumption.
Furthermore, simplification of narrowing down pixel formation conditions can be achieved.
【0073】尚、上例では、画素MOSトランジスタと
してnチャネル型について説明したが、pチャネル型に
ついても同様である。In the above example, the n-channel type has been described as the pixel MOS transistor, but the same applies to the p-channel type.
【0074】[0074]
【発明の効果】本発明に係る増幅型固体撮像素子によれ
ば、増幅型画素トランジスタを構成する第1導電型半導
体領域内のゲート部より深い位置で画素全域に第1導電
型オーバーフローコントロール領域が形成されるので、
実質的に表面からオーバーフローバリアまでの深さが大
きくなり、全体的な感度向上を図れることができると共
に、分光的なバランスを得ることができる。また、リセ
ット時、或は電子シャッタ時の基板電圧を低減すること
ができる。According to the amplification type solid-state imaging device of the present invention, the first conductivity type overflow control region is formed in the entire pixel at a position deeper than the gate portion in the first conductivity type semiconductor region forming the amplification type pixel transistor. Because it is formed
The depth from the surface to the overflow barrier is substantially increased, the overall sensitivity can be improved, and a spectral balance can be obtained. Further, the substrate voltage at the time of resetting or the electronic shutter can be reduced.
【0075】さらに、第2導電型のドレイン領域下にド
レイン領域より不純物濃度が低い第2導電型の不純物領
域を形成し、少なくともゲート部下に第1導電型のオー
バーフローコントロール領域を形成するときは、上記効
果に加えて、ブルーミングの発生を抑え、信号電荷量を
増加させることができ、出力電圧、ダイナミックレンジ
等を増加させることができる。Further, when a second-conductivity-type impurity region having a lower impurity concentration than the drain region is formed under the second-conductivity-type drain region and at least a first-conductivity-type overflow control region is formed under the gate portion, In addition to the above effects, it is possible to suppress the occurrence of blooming, increase the signal charge amount, and increase the output voltage, the dynamic range, and the like.
【0076】また、本発明に係る増幅型固体撮像素子に
よれば、増幅型画素トランジスタの第2導電型ドレイン
領域下の位置にドレイン領域より不純物濃度が低い第2
導電型の不純物領域を形成し、ソース領域下の位置に第
1導電型のオーバーフローコントロール領域を形成する
ことにより、ソース、ドレイン及びゲート部の各領域の
不純物濃度を独立に設定することができ、各領域のポテ
ンシャルを独立に設定することが可能になる。Further, according to the amplification type solid-state imaging device of the present invention, the second impurity type impurity having a lower impurity concentration than the drain region is located below the second conductivity type drain region of the amplification type pixel transistor.
By forming the conductivity type impurity region and forming the first conductivity type overflow control region below the source region, the impurity concentration of each of the source, drain and gate regions can be set independently. It is possible to set the potential of each region independently.
【0077】これが為に、ブルーミングの発生を抑える
ことができる。また、信号電荷量、出力電圧、ダイナミ
ックレンジを増加させることができる。様々な動作状態
における画素ポテンシャルの最適化が可能となる。For this reason, blooming can be suppressed. In addition, the amount of signal charge, output voltage, and dynamic range can be increased. It is possible to optimize the pixel potential in various operating states.
【0078】表面からオーバーフローバリアの位置をよ
り深くすることが可能となり、赤感度の向上を図ること
ができる。即ち、全体的な感度を向上し、分光的なバラ
ンスを得ることができる。リセット時、或は電子シャッ
タ時の基板電圧値を実用的な範囲に収めることが可能に
なり、消費電力を低減させることができる。さらに、画
素形成条件の絞り込みの簡素化が図れる。The position of the overflow barrier can be made deeper from the surface, and the red sensitivity can be improved. That is, it is possible to improve the overall sensitivity and obtain a spectral balance. The substrate voltage value at the time of resetting or at the time of electronic shutter can be kept within a practical range, and power consumption can be reduced. Furthermore, simplification of narrowing down pixel formation conditions can be achieved.
【0079】本発明に係る増幅型固体撮像素子の製造方
法によれば、上記の効果が得られる増幅型固体撮像素子
を容易且つ精度よく製造することができる。According to the method for manufacturing an amplification type solid-state image pickup device according to the present invention, it is possible to easily and accurately manufacture the amplification type solid-state image pickup device which can obtain the above effects.
【図1】本発明に係る増幅型固体撮像素子の基本的構成
例を示す平面図である。FIG. 1 is a plan view showing a basic configuration example of an amplification type solid-state imaging device according to the present invention.
【図2】画素MOSトランジスタのみを示した一例の平
面図である。FIG. 2 is a plan view of an example showing only pixel MOS transistors.
【図3】本発明に係る画素MOSトランジスタの第1実
施例を示す図2のB−B断面に相当する断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view corresponding to a BB cross section of FIG. 2 showing a first embodiment of a pixel MOS transistor according to the present invention.
【図4】本発明に係る画素MOSトランジスタの第2実
施例を示す図2のB−B断面に相当する断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view showing a second embodiment of the pixel MOS transistor according to the present invention and corresponding to the BB cross section of FIG. 2.
【図5】本発明に係る画素MOSトランジスタの第3実
施例を示す図2のB−B断面に相当する断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view showing a third embodiment of the pixel MOS transistor according to the present invention and corresponding to the BB cross section of FIG. 2.
【図6】本発明に係る画素MOSトランジスタの第4実
施例を示す図2のB−B断面に相当する断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view showing a fourth embodiment of a pixel MOS transistor according to the present invention, the cross-sectional view corresponding to the BB cross section of FIG. 2;
【図7】本発明に係る画素MOSトランジスタのみを示
した他の例の平面図である。FIG. 7 is a plan view of another example showing only the pixel MOS transistor according to the present invention.
【図8】本発明に係る画素MOSトランジスタの第5実
施例を示す図7のC−C断面図である。8 is a cross-sectional view taken along line CC of FIG. 7 showing a fifth embodiment of the pixel MOS transistor according to the present invention.
【図9】本発明に係る画素MOSトランジスタのみのさ
らに他の例を示す平面図である。FIG. 9 is a plan view showing still another example of only the pixel MOS transistor according to the present invention.
【図10】本発明に係る画素MOSトランジスタのみの
さらに他の例を示す平面図である。FIG. 10 is a plan view showing still another example of only the pixel MOS transistor according to the present invention.
【図11】本発明に係る画素MOSトランジスタのみの
さらに他の例を示す平面図である。FIG. 11 is a plan view showing still another example of only the pixel MOS transistor according to the present invention.
【図12】本発明に係る画素MOSトランジスタのみの
さらに他の例を示す平面図である。FIG. 12 is a plan view showing still another example of only the pixel MOS transistor according to the present invention.
【図13】A 本発明に係る増幅型固体撮像素子の製造
方法の一例を示す製造工程図である。 B 本発明に係る増幅型固体撮像素子の製造方法の一例
を示す製造工程図である。 C 本発明に係る増幅型固体撮像素子の製造方法の一例
を示す製造工程図である。13A is a manufacturing process diagram illustrating an example of a method of manufacturing an amplification type solid-state imaging device according to the present invention. FIG. B is a manufacturing process diagram illustrating an example of a method of manufacturing an amplification type solid-state imaging device according to the present invention. C is a manufacturing process diagram illustrating an example of a method of manufacturing an amplification type solid-state imaging device according to the present invention.
【図14】D 本発明に係る増幅型固体撮像素子の製造
方法の一例を示す製造工程図である。 E 本発明に係る増幅型固体撮像素子の製造方法の一例
を示す製造工程図である。FIG. 14 is a manufacturing process diagram showing an example of a method of manufacturing the amplification type solid-state imaging device according to the present invention. E is a manufacturing process diagram illustrating an example of a method of manufacturing an amplification type solid-state imaging device according to the present invention.
【図15】第2実施例に係る画素MOSトランジスタの
ポテンシャル図である。FIG. 15 is a potential diagram of a pixel MOS transistor according to a second example.
【図16】第5実施例に係る画素MOSトランジスタの
ポテンシャル図である。FIG. 16 is a potential diagram of the pixel MOS transistor according to the fifth example.
【図17】比較例に係る増幅型固体撮像素子の平面図で
ある。FIG. 17 is a plan view of an amplification type solid-state imaging device according to a comparative example.
【図18】図17のA−A線上の断面図である。18 is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG.
【図19】比較例の画素MOSトランジスタのみの平面
図である。FIG. 19 is a plan view of only a pixel MOS transistor of a comparative example.
【図20】図19のD−D線上の断面図である。20 is a cross-sectional view taken along the line DD of FIG.
【図21】比較例に係る画素MOSトランジスタのポテ
ンシャル図である。FIG. 21 is a potential diagram of a pixel MOS transistor according to a comparative example.
【図22】比較例に係る画素MOSトランジスタのポテ
ンシャル図である。FIG. 22 is a potential diagram of a pixel MOS transistor according to a comparative example.
21 増幅型固体撮像素子、23 ゲート電極、24
ソース領域、25 ドレイン領域、26,26A,26
B,26C,26D,26E 画素MOSトランジス
タ、41 p型半導体基板、42 n型オーバーフロー
バリア領域、43p型半導体ウエル領域、44 p型セ
ンサウエル領域、45 ゲート絶縁膜、46 p型オー
バーフローコントロール領域、47,48 n型不純物
領域、50 打ち返し領域21 amplification type solid-state imaging device, 23 gate electrode, 24
Source region, 25 Drain region, 26, 26A, 26
B, 26C, 26D, 26E Pixel MOS transistor, 41 p type semiconductor substrate, 42 n type overflow barrier region, 43 p type semiconductor well region, 44 p type sensor well region, 45 gate insulating film, 46 p type overflow control region, 47 , 48 n-type impurity region, 50 repelled region
Claims (6)
のオーバーフローバリア領域及び第1導電型半導体領域
が順次形成され、 前記第1導電型半導体領域に第2導電型のソース領域、
第2導電型のドレイン領域及びゲート部からなる増幅型
画素トランジスタが形成され、 前記第1導電型半導体領域内の前記ゲート部より深い位
置であって画素全域に第1導電型のオーバーフローコン
トロール領域が形成されて成ることを特徴とする増幅型
固体撮像素子。1. A second conductivity type overflow barrier region and a first conductivity type semiconductor region are sequentially formed on a first conductivity type semiconductor substrate, and a second conductivity type source region is formed in the first conductivity type semiconductor region.
An amplification type pixel transistor including a second conductivity type drain region and a gate part is formed, and a first conductivity type overflow control region is formed at a position deeper than the gate part in the first conductivity type semiconductor region and over the entire pixel. An amplification type solid-state imaging device characterized by being formed.
のオーバーフローバリア領域及び第1導電型半導体領域
が順次形成され、 前記第1導電型半導体領域に第2導電型のソース領域、
第2導電型のドレイン領域及びゲート部からなる増幅型
画素トランジスタが形成され、 前記第1導電型半導体領域の前記ドレイン領域下の位置
にドレイン領域より不純物濃度が低い第2導電型の不純
物領域が形成され、 少なくとも前記ゲート部下の位置に第1導電型のオーバ
ーフローコントロール領域が形成されて成ることを特徴
とする増幅型固体撮像素子。2. A second conductivity type overflow barrier region and a first conductivity type semiconductor region are sequentially formed on a first conductivity type semiconductor substrate, and a second conductivity type source region is formed in the first conductivity type semiconductor region.
An amplification type pixel transistor including a second conductivity type drain region and a gate portion is formed, and a second conductivity type impurity region having a lower impurity concentration than the drain region is formed at a position below the drain region in the first conductivity type semiconductor region. An amplification type solid-state imaging device, which is formed and has a first conductivity type overflow control region formed at least under the gate portion.
のオーバーフローバリア領域及び第1導電型半導体領域
が順次形成され、 前記第1導電型半導体領域に第2導電型のソース領域、
第2導電型のドレイン領域及びゲート部からなる増幅型
画素トランジスタが形成され、 前記第1導電型半導体領域の前記ドレイン領域下の位置
にドレイン領域より不純物濃度が低い第2導電型の不純
物領域が形成され、 前記ソース領域下の位置に第1導電型のオーバーフロー
コントロール領域が形成されて成ることを特徴とする増
幅型固体撮像素子。3. A second conductivity type overflow barrier region and a first conductivity type semiconductor region are sequentially formed on a first conductivity type semiconductor substrate, and a second conductivity type source region is formed in the first conductivity type semiconductor region.
An amplification type pixel transistor including a second conductivity type drain region and a gate portion is formed, and a second conductivity type impurity region having a lower impurity concentration than the drain region is formed at a position below the drain region in the first conductivity type semiconductor region. An amplification type solid-state imaging device, which is formed and has a first conductivity type overflow control region formed below the source region.
イン領域の一部または全部に対応して、または一部ゲー
ト部に重なるように形成され、 前記第1導電型のオーバーフローコントロール領域が前
記ソース領域の一部または全部に対応して、または一部
ゲート部に重なるように形成されて成ることを特徴とす
る請求項3に記載の増幅型固体撮像素子。4. The impurity region of the second conductivity type is formed so as to correspond to part or all of the drain region or partially overlap the gate part, and the overflow control region of the first conductivity type is formed. The amplification type solid-state imaging device according to claim 3, wherein the amplification type solid-state imaging device is formed so as to correspond to part or all of the source region or to partially overlap the gate part.
のオーバーフローバリア領域及び第1導電型半導体領域
を順次形成し、該第1導電型半導体領域上にゲート絶縁
膜を形成する工程と、 イオン注入により前記第1導電型半導体領域内のソース
領域下に対応する位置に第1導電型のオーバーフローコ
ントロール領域を、ドレイン領域下に対応する位置に第
2導電型の不純物領域を、夫々選択的に形成する工程
と、 前記ゲート絶縁膜上にリング状のゲート電極を形成し、
該ゲート電極をマスクに前記第1導電型半導体領域の表
面に第2導電型のソース領域及びドレイン領域を形成し
て増幅型画素トランジスタを形成する工程を有すること
を特徴とする増幅型固体撮像素子の製造方法。5. A step of sequentially forming a second conductivity type overflow barrier region and a first conductivity type semiconductor region on a first conductivity type semiconductor substrate, and forming a gate insulating film on the first conductivity type semiconductor region. A first conductivity type overflow control region at a position below the source region in the first conductivity type semiconductor region by ion implantation, and a second conductivity type impurity region at a position corresponding to below the drain region, respectively. A step of selectively forming, and forming a ring-shaped gate electrode on the gate insulating film,
An amplification type solid-state imaging device, comprising: forming a amplification type pixel transistor by forming a second conductivity type source region and a drain region on the surface of the first conductivity type semiconductor region using the gate electrode as a mask. Manufacturing method.
ロール領域はソース領域の一部または全部に対応して、
または一部ゲート部に重なるようにして形成し、 前記第2導電型の不純物領域はドレイン領域の一部また
は全部に対応して、または一部ゲート部に重なるように
して形成することを特徴とする請求項5に記載の増幅型
固体撮像素子の製造方法。6. The overflow control region of the first conductivity type corresponds to part or all of a source region,
Alternatively, the impurity region of the second conductivity type is formed so as to partially overlap with the gate portion, and the impurity region of the second conductivity type is formed so as to correspond to part or all of the drain region or partially overlap with the gate portion. The method for manufacturing an amplification type solid-state imaging device according to claim 5.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8101474A JPH09289302A (en) | 1996-04-23 | 1996-04-23 | Amplifying solid-state imaging device and manufacture thereof |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP8101474A JPH09289302A (en) | 1996-04-23 | 1996-04-23 | Amplifying solid-state imaging device and manufacture thereof |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH09289302A true JPH09289302A (en) | 1997-11-04 |
Family
ID=14301739
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP8101474A Pending JPH09289302A (en) | 1996-04-23 | 1996-04-23 | Amplifying solid-state imaging device and manufacture thereof |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH09289302A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2023072372A (en) * | 2021-11-12 | 2023-05-24 | キヤノン株式会社 | Photoelectric conversion device and light-emitting device |
-
1996
- 1996-04-23 JP JP8101474A patent/JPH09289302A/en active Pending
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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