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JP2586571B2 - Solid-state imaging device - Google Patents
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JP2586571B2 - Solid-state imaging device - Google Patents

Solid-state imaging device

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JP2586571B2
JP2586571B2 JP63110883A JP11088388A JP2586571B2 JP 2586571 B2 JP2586571 B2 JP 2586571B2 JP 63110883 A JP63110883 A JP 63110883A JP 11088388 A JP11088388 A JP 11088388A JP 2586571 B2 JP2586571 B2 JP 2586571B2
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JP
Japan
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transfer gate
photodiode
state imaging
ccd
imaging device
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清市 鈴木
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Fujitsu Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 フォトダイオード部、トランスファゲート部およびCC
Dレジスタ部からなるインターライン型固体撮像素子に
関し、 微少な光量でもフォトダイオードに蓄積された電荷を
全てCCDレジスタに転送し、転送効率を向上して画像のS
/N比を改善することを目的とし、 インターライン型の固体撮像素子において、フォトダ
イオードとCCDレジスター間のトランスファゲート部に
チャネルドーズする際、トランスファゲート部の中央部
分にのみイオン注入によりチャネルドーズし、フォトダ
イオード側およびCCDレジスター側の両側に無注入領域
を設けて構成する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Overview] Photodiode section, transfer gate section and CC
Regarding the interline type solid-state imaging device consisting of a D register section, all charges accumulated in the photodiode are transferred to the CCD register even with a small
In order to improve the / N ratio, in an interline type solid-state imaging device, when the channel dose is applied to the transfer gate between the photodiode and the CCD register, the channel dose is implanted only into the center of the transfer gate by ion implantation. , A non-injection region is provided on both sides of the photodiode and the CCD register.

〔産業上の利用分野〕[Industrial applications]

本発明はインターライン型の固体撮像素子に関し、特
にS/N比の改良に関するものである。
The present invention relates to an interline solid-state imaging device, and more particularly to an improvement in an S / N ratio.

近年の半導体、固体撮像素子については、高集積化が
進み画素およびCCDレジスターの小面積化が要求されて
いる。
In recent years, with respect to semiconductors and solid-state imaging devices, high integration has progressed, and reductions in the area of pixels and CCD registers have been required.

このため、フォトダイオードの蓄積電荷の効率の良い
CCDレジスターへの転送およびCCDレジスターの効率をよ
り大きくする必要がある。
Therefore, the efficiency of the charge stored in the photodiode is high.
The transfer to the CCD register and the efficiency of the CCD register need to be increased.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

第2図は従来例を説明するため図であり、 (a)は従来例の断面図、(b)はポテンシャルを示
す図である。
2A and 2B are views for explaining a conventional example, FIG. 2A is a cross-sectional view of the conventional example, and FIG.

図中、1はフォト・ダイオード部、2はトランスファ
ゲート部、3はCCDレジスター部、4はCCDのストレージ
電極、5はCCDのバリアー電極、6はCCDのストレージ電
極、バリア電極に対してゼロバイアスの時、7はトラン
スファゲートがオンした時のポテンシャル、8はポテン
シャルバリアハイト、9は残留電荷量を示す。
In the figure, 1 is a photodiode section, 2 is a transfer gate section, 3 is a CCD register section, 4 is a CCD storage electrode, 5 is a CCD barrier electrode, 6 is a CCD storage electrode, and zero bias is applied to the barrier electrode. In this case, 7 indicates the potential when the transfer gate is turned on, 8 indicates the potential barrier height, and 9 indicates the residual charge amount.

従来のインターライン型の固体撮像素子においては、
スミア対策のため、フォト・ダイオードとCCDレジスタ
ーとの間のトランスファゲート下は、ある程度の濃度を
持ったP型である必要がある。そのため選択的に形成し
たレジストをマスクにして、トランスファゲートに不純
物を注入していた。
In a conventional interline type solid-state imaging device,
Under the transfer gate between the photodiode and the CCD register, it is necessary to be a P-type having a certain density to prevent smear. Therefore, impurities have been implanted into the transfer gate using the selectively formed resist as a mask.

ところが、この不純物は、プロセス工程中の熱処理に
より横方向に拡散する。すなわちフォト・ダイオードと
CCDレジスターの形成領域内に拡散する事になる。
However, these impurities diffuse in the lateral direction due to the heat treatment during the process step. That is, with the photodiode
It will diffuse into the formation area of the CCD register.

即ち、トランスファゲート部2からのP型不純物がフ
ォトダイオード部1の領域に横方向拡散するためトラン
スファゲート部2がオンしても、フォトダイオード部1
に蓄積された電荷がフォトダイオード部とトランスファ
ゲート部との間のポランシャルバリアーのため消去され
ず100%転送されないという障害がある。8はオンした
時に残るポテンシャルバリアハイト、9は転送されない
残留電荷量を示している。
That is, even if the transfer gate 2 is turned on, the P-type impurity from the transfer gate 2 is diffused in the region of the photodiode 1 in the lateral direction.
There is a problem that 100% of the charges are not erased and transferred due to a polar barrier between the photodiode part and the transfer gate part. Reference numeral 8 denotes a potential barrier height remaining when the transistor is turned on, and reference numeral 9 denotes a residual charge amount that is not transferred.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problems to be solved by the invention]

従って光量が不充分な使用法をした場合、十分な出力
が出ない欠点があった。また、フォト・ダイオードの面
積を小さくすると、光電変換する面積が小さくなるた
め、これも充分な出力が出ないといった問題点を生じて
いた。
Therefore, there is a drawback that a sufficient output is not obtained when the usage is insufficient. Further, when the area of the photodiode is reduced, the area for photoelectric conversion is reduced, which also causes a problem that a sufficient output cannot be obtained.

本発明はトランスファゲート部2のP型不純物の横方
向拡散を調整することにより、トランスファゲート部2
がオンした時フォトダイオード部とトランスファゲート
部との間に生ずるポテンシャルバリアハイトを小さく
し、転送されない電荷が残らないようになるのが目的で
ある。
The present invention adjusts the lateral diffusion of the P-type impurity in the transfer gate section 2 so that the transfer gate section 2 is formed.
The purpose is to reduce the potential barrier height generated between the photodiode portion and the transfer gate portion when the transistor is turned on, so that untransferred charges do not remain.

〔課題を解決するための手段〕[Means for solving the problem]

第1図は、本発明の基本原理図であり、(a)は断面
図、(b)はポテンシャルを示す図である。この場合の
トランスファゲート部2は横方向拡散を考慮し、トラン
スファゲート部2の形成領域内側に選択的に形成したレ
ジストをマスクにP型不純物を注入するものである。
FIG. 1 is a diagram showing the basic principle of the present invention, in which (a) is a sectional view and (b) is a diagram showing potential. In this case, the transfer gate portion 2 is configured to implant a P-type impurity using a resist selectively formed inside the region where the transfer gate portion 2 is formed as a mask in consideration of lateral diffusion.

〔作用〕[Action]

本発明では、第1図(b)の如き、ポテンシャルの分
布を実現するようにし、トランスファーゲートがオンし
た時にフォト・ダイオードに蓄積された電荷が、すべて
CCDレジスターに転送されるようにしている。従って、
従来、微量な光量が入射してフォト・ダイオードに電荷
が蓄積されてもCCDレジスターから出力されないという
事があったが、これにより、光量が小さくても出力され
るようになる。
In the present invention, the potential distribution as shown in FIG. 1 (b) is realized, and the charges accumulated in the photodiode when the transfer gate is turned on are all reduced.
It is transferred to the CCD register. Therefore,
Heretofore, there has been a case where a CCD register does not output even if a small amount of light is incident and charges are accumulated in a photodiode. However, this enables output even when the light amount is small.

〔実施例〕〔Example〕

第3図(a)〜(d)は本発明の一実施を示す工程図
である。
3 (a) to 3 (d) are process diagrams showing one embodiment of the present invention.

図中、第1図と同一部位は同一符号で示す。 In the figure, the same parts as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals.

まず、半導体基板11に素子形成領域を作る為、酸化膜
10成長後CVDにより耐酸化性膜13を成長、選択的に形成
したレジストをマスクにしてパターニングする。(第3
図(a)) ついで、全面酸化して、前述耐酸化性膜13をエッチン
グしてフィールド絶縁膜12を形成する。(第3図
(b)) 選択的に形成したレジストIをマスクにして、トラン
スファーゲートの形成領域にP形不純物を注入する。
(第3図(c)) 新たに選択的に形成したレジストIIをマスクにCCDレ
ジスターに、n形不純物を注入する。(第3図(d)) CCD法で成長したPoysiを、選択的に形成したレジスト
をマスクとしてパターニングし、CCDレジスターのスト
レージ電極4およびバリアー電極5を形成する。さら
に、新たに選択的に形成したレジストIIIあるいはスト
レージ電極4、レジストIIIをマスクにして、フォト・
ダイオードにn型不純物を注入する。(第3図(e)) すなわち、本発明ではトランスファゲート部のフォト
ダイオード側およびCCDレジスタ側の両側において、無
注入となる領域幅が0.1〜2.0μm程度になるようレジス
トマスクを選択形成しP形不純物を注入する。
First, an oxide film is formed on the semiconductor substrate 11 to form an element formation region.
After the growth, the oxidation-resistant film 13 is grown by CVD and patterned by using the selectively formed resist as a mask. (Third
(FIG. 2A) Next, the entire surface is oxidized, and the oxidation resistant film 13 is etched to form the field insulating film 12. (FIG. 3B) Using the selectively formed resist I as a mask, a P-type impurity is implanted into the transfer gate formation region.
(FIG. 3C) An n-type impurity is implanted into the CCD register using the newly selectively formed resist II as a mask. (FIG. 3D) Poysi grown by the CCD method is patterned by using a selectively formed resist as a mask to form a storage electrode 4 and a barrier electrode 5 of the CCD register. Further, using the newly selectively formed resist III or storage electrode 4 and resist III as a mask,
An n-type impurity is implanted in the diode. (FIG. 3E) That is, in the present invention, a resist mask is selectively formed on both sides of the transfer gate portion on the photodiode side and the CCD register side such that the width of the non-implanted region is about 0.1 to 2.0 μm. Implant impurities.

この場合、レジストIによって形成されたトランスフ
ァーゲート下のP型不純物はストレージ電極4に比べ
て、充分CCDレジスター側に入っているため、トランス
ファーゲートがオンした時もフォトダイオードとトラン
スファーゲートにバリアが発生せず、蓄積電荷はすべて
CCDレジスタに注入される。
In this case, since the P-type impurity formed under the transfer gate formed by the resist I is sufficiently on the CCD register side as compared with the storage electrode 4, a barrier is generated between the photodiode and the transfer gate even when the transfer gate is turned on. Without any charge
Injected into the CCD register.

上述の実施例では、トランスファーゲートをストレー
ジ電極4により形成しているがこれは電極5で形成して
も良い。またCCDレジスターは埋め込み型に限定される
ことはない。
In the above embodiment, the transfer gate is formed by the storage electrode 4, but this may be formed by the electrode 5. Also, the CCD register is not limited to the embedded type.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

本発明によれば、固体撮像素子において、フォトダイ
オードの光電子が充分転送されるため出力が大きくな
り、S/N比が向上する。
According to the present invention, in a solid-state imaging device, since the photoelectrons of the photodiode are sufficiently transferred, the output is increased, and the S / N ratio is improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は本発明を説明する原理図であり(a)は断面
図、(b)はポテンシャルを示す図、第2図は従来例を
説明するための図であり(a)は断面図、(b)はポテ
ンシャルを示す図、第3図(a)〜(e)は本発明によ
る一実施例の製造工程を示す図である。 図面中、1:フォトダイオード部 2:トランスファゲート部 3:CCDレジスタ部 4:CCDのストレージ電極 5:CCDのバリア電極
1A and 1B are principle diagrams for explaining the present invention, in which FIG. 1A is a sectional view, FIG. 1B is a diagram showing potential, FIG. 2 is a diagram for explaining a conventional example, and FIG. FIG. 3B is a diagram showing a potential, and FIGS. 3A to 3E are diagrams showing a manufacturing process of an embodiment according to the present invention. In the drawing, 1: photodiode section 2: transfer gate section 3: CCD register section 4: CCD storage electrode 5: CCD barrier electrode

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】インターライン型の固体撮像装置におい
て、フオトダイオードとCCDレジスター間のトランスフ
ァゲート部にチャネルドーズする際、トランスファーゲ
ート部の中央部分にのみイオン注入によりチャネルドー
ズし、フォトダイオード側およびCCDレジスター側の両
側に無注入領域を設けたことを特徴とする固体撮像素
子。
In an interline type solid-state imaging device, when a channel dose is applied to a transfer gate portion between a photodiode and a CCD register, a channel dose is applied only to a central portion of the transfer gate portion by ion implantation, and a photodiode side and a CCD are provided. A solid-state imaging device having non-injection regions on both sides of a register.
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