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JPH0455026B2 - - Google Patents
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JPH0455026B2 - - Google Patents

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JPH0455026B2
JPH0455026B2 JP58158896A JP15889683A JPH0455026B2 JP H0455026 B2 JPH0455026 B2 JP H0455026B2 JP 58158896 A JP58158896 A JP 58158896A JP 15889683 A JP15889683 A JP 15889683A JP H0455026 B2 JPH0455026 B2 JP H0455026B2
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semiconductor
region
layer
semiconductor region
gate
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JP58158896A
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Junichi Nishizawa
Akinaga Yamamoto
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Hamamatsu Photonics KK
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Hamamatsu Photonics KK
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    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10FINORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
    • H10F39/00Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one element covered by group H10F30/00, e.g. radiation detectors comprising photodiode arrays
    • H10F39/10Integrated devices
    • H10F39/12Image sensors
    • H10F39/15Charge-coupled device [CCD] image sensors
    • H10F39/158Charge-coupled device [CCD] image sensors having arrangements for blooming suppression

Landscapes

  • Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 (技術分野) 本発明は光学的手段により、その表面に像を投
影し、光信号を電気信号に変換して映像信号を得
る半導体撮像装置に関し、静電誘導トランジスタ
および電界効果トランジスタを使用する半導体撮
像装置、さらに詳しく言えば画素間の信号分離に
改良を施した半導体撮像装置に関するものであ
る。
Detailed Description of the Invention (Technical Field) The present invention relates to a semiconductor imaging device that projects an image onto its surface by optical means and converts an optical signal into an electrical signal to obtain a video signal, and relates to a semiconductor imaging device that uses an electrostatic induction transistor and The present invention relates to a semiconductor imaging device using field effect transistors, and more specifically, to a semiconductor imaging device with improved signal separation between pixels.

(従来技術) 従来の半導体撮像装置の光電セルは光検出用フ
オトダイオードとスイツチング用のMOSトラン
ジスタにより構成されている。
(Prior Art) A photoelectric cell of a conventional semiconductor imaging device is composed of a photodiode for photodetection and a MOS transistor for switching.

したがつて、光検出をフオトダイオードで行う
ため光電変換感度は低い。
Therefore, the photoelectric conversion sensitivity is low because photodetection is performed using a photodiode.

この問題を解決するために光検出に光電変換感
度の大きい静電誘導トランジスタ(または電界効
果トランジスタ)を用いて、ゲート領域に光キヤ
リアを蓄積し、このゲート領域のポテンシヤルに
応じてソース・ドレイン間の電流を制御し、高い
出力信号を取り出すことのできる半導体撮像装置
が提案され、特開昭55−15229号公報に基本的な
装置が開示されている。
To solve this problem, an electrostatic induction transistor (or field effect transistor) with high photoelectric conversion sensitivity is used for photodetection, and optical carriers are accumulated in the gate region, and the voltage between the source and drain is adjusted according to the potential of this gate region. A semiconductor imaging device has been proposed that can control the current and extract a high output signal, and the basic device is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 15229/1983.

第1図aは前記撮像装置の一実施例で、一画素
セル部の断面および動作に必要な回路を示す図で
ある。
FIG. 1a shows an embodiment of the imaging device, and is a diagram showing a cross section of one pixel cell portion and a circuit necessary for operation.

実際には、平板状の基板に各画素を構成する光
電セルがマトリクス状に配置されている。
In reality, photoelectric cells constituting each pixel are arranged in a matrix on a flat substrate.

個々の光電セルは、N+Si基板(ソース)1上
にN-エピタキシヤル層2が形成されており、N-
層2内にP+層ゲート領域3とN+ドレイン領域4
が形成され、ドレイン上にドレイン電極5が形成
されている。
Each photovoltaic cell has an N - epitaxial layer 2 formed on an N + Si substrate (source) 1, and an N -
P + layer gate region 3 and N + drain region 4 in layer 2
is formed, and a drain electrode 5 is formed on the drain.

さらにゲート領域の少なくとも一部には、絶縁
膜6を介してゲート電極7が形成されている。ま
た基板1の下部にはドレイン電極10が設けられ
ている。ここでN-層2の不純物濃度は十分低く
選ばれて、P+層ゲート領域3がソースに対して
ゼロバイアス(または逆バイアス)にあつてもチ
ヤンネルがピンチオフし、電位障壁が生じ、かつ
ドレイン電圧によつても電位障壁が制御される。
第1図bはaの変形であり、基板1をドレインと
した場合の実施例である。
Further, a gate electrode 7 is formed in at least a portion of the gate region with an insulating film 6 interposed therebetween. Further, a drain electrode 10 is provided at the bottom of the substrate 1. Here, the impurity concentration of the N - layer 2 is selected to be sufficiently low so that even if the P + layer gate region 3 is at zero bias (or reverse bias) with respect to the source, the channel is pinched off, a potential barrier is created, and the drain The potential barrier is also controlled by voltage.
FIG. 1b is a modification of a, and is an embodiment in which the substrate 1 is used as a drain.

すなわち、静電誘導トランジスタが形成されて
いる。ゲート部に絶縁膜6を介して形成されるキ
ヤパシタの値はゲート・ソース間容量に対して信
号電荷がソース・ドレイン間の電流を十分制御で
きるように選ばれている。
That is, a static induction transistor is formed. The value of the capacitor formed in the gate portion via the insulating film 6 is selected so that the signal charge can sufficiently control the current between the source and drain with respect to the capacitance between the gate and source.

次に前記光電セル多数個から形成される半導体
撮像装置の基本的動作について第1図aの構成を
もとに説明する。
Next, the basic operation of a semiconductor imaging device formed from a large number of photoelectric cells will be explained based on the configuration shown in FIG. 1a.

第2図は前記光電セル(画素セル)多数個から
形成される2次元の半導体撮像装置の等価回路図
である。
FIG. 2 is an equivalent circuit diagram of a two-dimensional semiconductor imaging device formed from a large number of photoelectric cells (pixel cells).

各列線は列線選択用のパルスφG1〜m印加用
の回路28に接続され、各列の画素セルのゲート
部に付加キヤパシタを介して接続されている。
Each column line is connected to a circuit 28 for applying column line selection pulses φG1 to m, and is connected to the gate portions of pixel cells in each column via additional capacitors.

各行線は、各行のドレイン電極に接続され、一
方は各行毎に設けられたスイツチングトランジス
タφS1〜φSnを介して、出力回路である負荷抵抗
RLおよび電源VDに接続されている。
Each row line is connected to the drain electrode of each row, and one is connected to a load resistor which is an output circuit through switching transistors φS 1 to φSn provided for each row.
Connected to RL and power supply VD.

また各行のスイツチングトランジスタのゲート
(またはベース)は行線選択用のパルスφS1〜n
印加用の回路29に接続されている。
In addition, the gates (or bases) of the switching transistors in each row are connected to the row line selection pulses φS1 to n.
It is connected to a circuit 29 for application.

したがつて、1つの列線および行線にパルスを
印加することにより任意の画素セルの信号を読み
出すことができる。
Therefore, the signal of any pixel cell can be read by applying a pulse to one column line and one row line.

またシリアルなビデオ出力を得んとする場合に
は、例えば列線選択用のパルスφGをある列に印
加しあらかじめ充電されていたある列線の各画素
セルを光信号に応じて放電する。次に行線選択用
のパルスφSを各行ごとに順次印加することによ
り、各画素セルを充電し、出力端子よりビデオ出
力を得ることができる。
When serial video output is desired, for example, a pulse φG for selecting a column line is applied to a certain column, and each pixel cell of a certain column line, which has been charged in advance, is discharged in accordance with the optical signal. Next, by sequentially applying a row line selection pulse φS to each row, each pixel cell is charged, and a video output can be obtained from the output terminal.

また、逆に行線選択用のパルスφSをある行線
に印加し、その印加期間中に列線選択用のパルス
φGを各列ごと順次印加することにより、出力端
子よりビデオ出力を得ることができる。
Conversely, by applying the row line selection pulse φS to a certain row line, and during the application period sequentially applying the column line selection pulse φG to each column, video output can be obtained from the output terminal. can.

このようなセル構造の場合N-層2が低不純物
濃度であるため、各ゲート領域3の間に空乏層が
形成され、この空乏層を通して隣接する各セル間
で信号が混合し、解像度の低下およびブルーミン
グ等が発生しやすいという問題があつた。
In such a cell structure, since the N - layer 2 has a low impurity concentration, a depletion layer is formed between each gate region 3, and signals are mixed between adjacent cells through this depletion layer, resulting in a decrease in resolution. There was also a problem that blooming was likely to occur.

この問題を解決するためには各画素セルの分離
が必要となる。
To solve this problem, it is necessary to separate each pixel cell.

第3図は前記問題を解決するために考えられ
る、分離構造を持つ撮像装置の部分断面図であ
る。この構造は各ゲート領域の間に表面から基板
までN+領域を設けたものである。
FIG. 3 is a partial cross-sectional view of an imaging device having a separation structure, which is considered to solve the above problem. This structure has an N + region between each gate region from the surface to the substrate.

しかしこの構造は、N+領域8を拡散により深
く形成する必要があり、例えばN-層の厚さが
10μmの場合、分離領域の幅が20μm程度必要とな
り、高集積化の妨げとなる虞がある。
However, this structure requires that the N + region 8 be formed deeply by diffusion, for example, if the thickness of the N - layer is
In the case of 10 μm, the width of the isolation region needs to be about 20 μm, which may hinder high integration.

同数の画素が得られるように集積化するために
はピツチ間隔を大きくとるか、受光部面積を小さ
くする必要がある。
In order to integrate so that the same number of pixels can be obtained, it is necessary to increase the pitch interval or to decrease the area of the light receiving section.

また、高集積化しようとして、P+ゲート領域
3と近接または重合わせてN+分離領域8を設け
た場合、このP+N+接合による耐圧低下、逆方向
リーク電流の増大により光キヤリアの蓄積が有効
に行い得なくなる。
In addition, if an N + isolation region 8 is provided close to or overlapping the P + gate region 3 in an attempt to achieve high integration, optical carriers may accumulate due to a decrease in breakdown voltage due to this P + N + junction and an increase in reverse leakage current. cannot be carried out effectively.

また、P+ゲート領域3の面積を極力小さくし
て、P+ゲート3およびN+分離領域8間にN-層2
を広く介在せしめて、この間の空乏層の存在によ
り、光生成キヤリアをP+層に集め、耐圧向上お
よび逆方向リーク電波の減少を図る構成が考えら
れる。しかしN-層2の表面に誘起されるN+蓄積
層の影響で、光感度の不均一が発生し、逆方向リ
ーク電流の増加を招く虞がある。
In addition, the area of the P + gate region 3 is made as small as possible, and the N - layer 2 is placed between the P + gate 3 and the N + isolation region 8.
A configuration can be considered in which a depletion layer is present between the P + layer and the photogenerated carriers are concentrated in the P + layer, thereby improving the withstand voltage and reducing reverse leakage radio waves. However, due to the influence of the N + accumulation layer induced on the surface of the N - layer 2, non-uniform photosensitivity may occur, which may lead to an increase in reverse leakage current.

さらにP+領域を小さくすることは、ここに蓄
積できる電荷量を減少させることになり、飽和露
光量を低下させることになるので、撮像素子用の
画素としては必ずしも好ましいものではない。
Furthermore, making the P + region smaller reduces the amount of charge that can be accumulated there, which lowers the saturation exposure amount, which is not necessarily preferable as a pixel for an image sensor.

(発明の目的) 本発明の目的は、画素間の信号分離を効果的に
行うことによりブルーミングを低減させ、高集積
化して撮像装置としての解像度を向上させ、しか
も、歩留りよく製造できる半導体撮像装置を提供
することにある。
(Objective of the Invention) An object of the present invention is to reduce blooming by effectively separating signals between pixels, to improve the resolution of the imaging device through high integration, and to manufacture a semiconductor imaging device with high yield. Our goal is to provide the following.

(発明の構成および作用の説明) 前記目的を達成するために、本発明による半導
体撮像装置は、第1導電型の高濃度の第1の半導
体層と、その上に設けられた真性または第1の導
電型の低濃度の第2の半導体層と、第2の半導体
層内に設けられた第3から第6の半導体領域から
なり、前記第3および第6の半導体領域は高濃度
の第1の導電型であり、前記第4および第5の半
導体領域は第2の導電型であり、主として前記第
4の半導体領域に光キヤリアを蓄積し、その電位
変化により第1および第3の半導体領域間の電流
を制御し出力を得る静電誘導トランジスタからな
る画素セルを複数個持ち、前記各画素セルにおい
て前記第4の半導体領域は前記第3の半導体領域
を囲うか、または挟むように形成され、前記第5
の半導体領域は前記第4の半導体領域より低濃度
であり、かつ前記第4の半導体領域に接して形成
され、前記第6の半導体領域は前記第5の半導体
領域の周辺部に接して形成されている。
(Description of Structure and Effects of the Invention) In order to achieve the above object, a semiconductor imaging device according to the present invention includes a first semiconductor layer of a first conductivity type with a high concentration, and an intrinsic or first semiconductor layer provided thereon. It consists of a low concentration second semiconductor layer of conductivity type, and third to sixth semiconductor regions provided in the second semiconductor layer, and the third and sixth semiconductor regions are of a high concentration first semiconductor layer. The fourth and fifth semiconductor regions are of the second conductivity type, and optical carriers are mainly accumulated in the fourth semiconductor region, and the potential change causes the first and third semiconductor regions to The pixel cell has a plurality of pixel cells each made of a static induction transistor that controls current between them and obtains an output, and in each pixel cell, the fourth semiconductor region is formed to surround or sandwich the third semiconductor region. , the fifth
The semiconductor region has a lower concentration than the fourth semiconductor region and is formed in contact with the fourth semiconductor region, and the sixth semiconductor region is formed in contact with a peripheral portion of the fifth semiconductor region. ing.

前記構成により、第一に光キヤリアの蓄積を行
うゲート領域のうち、チヤンネルを形成する領域
に近接する部分を高不純物濃度、例えば1018cm-3
以上に形成し、高濃度領域の周辺部に接して低不
純物濃度、例えば1017cm-3以下にてゲート領域を
連絡して形成する。
With the above configuration, firstly, the portion of the gate region where optical carriers are accumulated, which is close to the region where the channel is formed, is doped with a high impurity concentration, for example, 10 18 cm -3
A gate region is formed in contact with the periphery of the high concentration region with a low impurity concentration, for example, 10 17 cm −3 or less.

各ゲート部の不純物濃度の低い部分に接して、
N+分離領域を設け、P+P-N+構造の接合部を形
成するようにする。
In contact with the low impurity concentration part of each gate,
Provide an N + isolation region so as to form a P + P - N + structure junction.

これによつて従来のP+N+接合分離によりゲー
トおよび分離領域で生じた耐圧の劣化を防げるこ
とができると共に、逆方向電流の減少も可能とな
る。
This makes it possible to prevent deterioration in breakdown voltage caused by conventional P + N + junction isolation in the gate and isolation region, and also to reduce reverse current.

ゲート低濃度部分の不純物濃度は、P型がN型
に反転しない程度に十分高く、また分離領域との
P-N+接合の耐圧が動作上問題ないよう十分低く
選ぶ必要がある。これには、1017cm-3以下5×
1015cm-3以上の範囲であれば問題はない。
The impurity concentration in the low concentration gate part is high enough to prevent the P type from inverting to the N type, and the impurity concentration is high enough to prevent the P type from inverting to the N type.
The withstand voltage of the P - N + junction must be selected to be low enough so that there are no operational problems. This includes 5 x less than 10 17 cm -3
There is no problem if it is in the range of 10 15 cm -3 or more.

このようにして形成されたP層は受光部表面と
なるものであり、表面におけるN+蓄積あるいは
N型反転層の形成を妨げるものである。これによ
り表面再結合電流は減少し、電界の集中が避けら
れるため、光感度、特に表面付近で吸収される短
波長光の光電変換効率およびその均一性が増加す
ると共に、耐圧の向上、逆方向リーク電流の減少
も同時に期待できる。さらにゲート領域とN+
離領域は接して(重ねて)設けられるので、高集
積化が図られ、与えられた面積の内でP領域が最
も大きくとれる構造であるため、蓄積できる電荷
が増加し、撮像素子として飽和露光量の大きなも
のが得られることになる。
The P layer thus formed serves as the surface of the light-receiving portion and prevents N + accumulation or formation of an N-type inversion layer on the surface. This reduces the surface recombination current and avoids the concentration of electric fields, which increases photosensitivity, especially the photoelectric conversion efficiency and uniformity of short wavelength light absorbed near the surface, and improves the breakdown voltage and reverse direction. At the same time, a reduction in leakage current can be expected. Furthermore, since the gate region and the N + isolation region are provided in contact with each other (overlapping each other), high integration is achieved, and the structure allows for the largest P region within a given area, increasing the amount of charge that can be stored. , an image sensor with a large saturation exposure amount can be obtained.

さらに、N+分離領域による各画素間分離を効
果的に行うためには、N+分離領域と接して(重
ねて)設けられる各ゲート低濃度領域の深さより
深くN+分離領域を形成し、N+分離領域直下の
N-領域を通して、各ゲート領域間の信号電荷が
混合するのを極力抑制することが必要である。
Furthermore, in order to effectively isolate each pixel by the N + isolation region, the N + isolation region is formed deeper than the depth of each gate low concentration region provided in contact with (overlapping with) the N + isolation region. N + just below the separation area
It is necessary to suppress as much as possible the mixing of signal charges between gate regions through the N - region.

一方、高集積化のためにはできるだけN+分離
領域の幅が狭いことが重要である。このためには
N+分離領域の深さが浅くとも、各P層ゲート間
の分離が十分行われていることが必要である。こ
のためには低濃度領域のP層の深さをできるだけ
浅くして、N+分離領域その深さの差を大きく取
ることにより、ゲート間の空乏層が効果的にN+
分離層により切断される。このような構造による
ことによりP型ゲートと基板により形成される受
光部のPIN接合は浅くなり、さらに短波長側光電
変換感度の向上が期待できる。
On the other hand, for high integration, it is important that the width of the N + isolation region be as narrow as possible. For this purpose
Even if the depth of the N + isolation region is shallow, it is necessary that each P layer gate be sufficiently isolated. To achieve this, by making the depth of the P layer in the low concentration region as shallow as possible and by making a large difference in the depth of the N + isolation region, the depletion layer between the gates can be effectively reduced to N +
Cut by a separation layer. With this structure, the PIN junction of the light receiving section formed by the P-type gate and the substrate becomes shallower, and further improvement in photoelectric conversion sensitivity on the short wavelength side can be expected.

(実施例の説明) 以下、図面等を参照して本発明をさらに詳しく
説明する。
(Description of Examples) Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the drawings and the like.

第4図は本発明による半導体撮像装置の実施例
の部分断面構造を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing a partial cross-sectional structure of an embodiment of a semiconductor imaging device according to the present invention.

第4図において、N+シリコン層(ソース)1
1上にチヤンネル領域13を有するN-層12が
形成されている。
In Figure 4, N + silicon layer (source) 1
An N − layer 12 having a channel region 13 is formed on top of the N layer 12 .

N-層12内にゲート領域14A(高濃度不純物
領域;P+)、14B(低濃度不純物濃度;P-)お
よびN+ドレイン領域15が形成されており、ド
レイン15の上にはドレイン電極16が形成され
ている。
Gate regions 14A (high concentration impurity region; P + ), 14B (low concentration impurity concentration; P ) and N + drain region 15 are formed in the N - layer 12, and a drain electrode 16 is formed on the drain 15. is formed.

ゲート領域14Aの少なくとも一部には絶縁膜
18およびゲート電極19が形成されている。
An insulating film 18 and a gate electrode 19 are formed in at least a portion of the gate region 14A.

また、14Bに接してN+分離領域17および
取り出し電極21,22、ソース電極25が設け
られている。
Further, an N + isolation region 17, extraction electrodes 21 and 22, and a source electrode 25 are provided in contact with 14B.

ここでN+ソース11、P+ゲート14A、N+
レイン15は不純物濃度が大略1×1018cm-3以上
に選ばれ、N-層12は大略1×1015cm-3以下の
不純物濃度厚さ5〜15μm程度とする。ゲート間
隔は、ゲート電圧がソース電位に対して0バイア
スでもチヤンネルがピンチオフ、すなわちドレイ
ン電流が流れないように設定する。
Here, the impurity concentration of the N + source 11, P + gate 14A, and N + drain 15 is selected to be approximately 1 × 10 18 cm -3 or more, and the impurity concentration of the N - layer 12 is approximately 1 × 10 15 cm -3 or less. The thickness should be approximately 5 to 15 μm. The gate interval is set so that even if the gate voltage is 0 bias with respect to the source potential, the channel is pinched off, that is, no drain current flows.

さらに本発明の特徴である周辺ゲート部は約5
×1015〜1×1017cm-3の不純物濃度でかつ深さが
約0.5〜1.0μm程度となるように形成する。浅い接
合に関しては、イオン注入法により形成するのが
容易である。これに対してP+領域の深さは2〜
3μm程度に選ぶのが適当である。N+分離領域は
不純物濃度1×1016cm-3程度以上、深さと幅はで
きるだけ大きく取ることが好ましいが、一般的に
は深さは3μm以上、幅は8μm以上が適当である。
Furthermore, the peripheral gate portion, which is a feature of the present invention, is approximately 5
It is formed to have an impurity concentration of ×10 15 to 1 × 10 17 cm -3 and a depth of about 0.5 to 1.0 μm. As for shallow junctions, it is easy to form them by ion implantation. On the other hand, the depth of the P + region is 2~
It is appropriate to choose a thickness of about 3 μm. It is preferable that the N + isolation region has an impurity concentration of about 1×10 16 cm -3 or more and a depth and width as large as possible, but generally a depth of 3 μm or more and a width of 8 μm or more are suitable.

もつと厳密に言うと、動作条件等を考慮して、
各ゲート領域がN-層を通して結合しないように
する。
To be more precise, considering operating conditions etc.
Avoid coupling each gate region through the N - layer.

前記構造の撮像装置の製造プロセスの例を第5
図を参照して説明する。
An example of the manufacturing process of an imaging device having the above structure is shown in the fifth example.
This will be explained with reference to the figures.

低抵抗のN+基板11上に、50Ωcm以上の高
抵抗のN-層12をシリコンエピタキシヤル成
長により5〜10μmの厚さで形成する。約5000
Åのフイールド酸化膜(SiO2)を熱酸化によ
り着ける。
On a low-resistance N + substrate 11, a high-resistance N - layer 12 of 50 Ωcm or more is formed to a thickness of 5 to 10 μm by silicon epitaxial growth. Approximately 5000
A field oxide film (SiO 2 ) of 1.5 nm is deposited by thermal oxidation.

N+分離領域17のSiO2穴開けをした例、例
えばリンのようにN型不純物を付着(deposit)
する。
Example of drilling SiO 2 holes in N + isolation region 17, depositing N-type impurities such as phosphorus
do.

酸化雰囲気中で熱処理し、リン付着表面に酸
化膜を形成すると共に2μm程度の深さになるよ
うな時間を選ず。
Heat treatment is performed in an oxidizing atmosphere to form an oxide film on the phosphorus-attached surface and to a depth of approximately 2 μm at a selected time.

酸化膜生成した後、P+ゲート領域14Aの
SiO2穴開けをし、たとえばボロンのようなP
型不純物を付着する。
After the oxide film is formed, the P + gate region 14A is
Drill 2 holes in SiO and use P, for example, boron.
Attaches mold impurities.

高温酸化雰囲気中で加熱し、P+領域14A
の深さが2〜3μm程度となるようにする。この
時N+分離領域17は3〜4μm程度になる。
Heating in a high temperature oxidizing atmosphere, P + area 14A
The depth should be about 2 to 3 μm. At this time, the N + isolation region 17 has a thickness of about 3 to 4 μm.

酸化膜を穴開けし、N+ドレイン領域15を
拡散により形成する。
A hole is made in the oxide film and an N + drain region 15 is formed by diffusion.

N+ドレイン領域15の深さが0.5μm程度にな
るよう拡散条件を選ぶ。
Diffusion conditions are selected so that the depth of the N + drain region 15 is approximately 0.5 μm.

同時にドレイン電極16をリンをドープした
ポリシリコンなどにより形成する。
At the same time, the drain electrode 16 is formed of phosphorus-doped polysilicon or the like.

P+ゲート領域14AおよびN+分離領域17
に重なるように酸化膜を穴開けした後、酸化雰
囲気中にて1000〜2000Åの酸化膜の絶縁幕18
を形成する。
P + gate region 14A and N + isolation region 17
After drilling holes in the oxide film so as to overlap with the oxide film, an insulating film 18 of 1000 to 2000 Å thick oxide film is formed in an oxidizing atmosphere.
form.

イオン注入法を用い、加速エネルギー75〜
100kev、注入量1013〜2×1015/cm2となるよう
ボロンイオンを注入し、不活性ガス雰囲気中
900℃で10分間アニールすることにより、P-
ート領域14Bを形成する。
Using ion implantation method, acceleration energy 75 ~
Boron ions were implanted at 100keV with an implantation amount of 10 13 to 2×10 15 /cm 2 in an inert gas atmosphere.
By annealing at 900° C. for 10 minutes, a P gate region 14B is formed.

前述の工程Vで形成した酸化膜上などに
SnO2等の透明導電膜19を形成する。
On the oxide film formed in the above step V, etc.
A transparent conductive film 19 such as SnO 2 is formed.

電極取り出し用の穴開けを行い、アルミニウ
ムの取り出し電極配線21,22を形成する。
また、ウエハー裏面にAu等を真空蒸着法等に
より被着させ、ソース電極25を形成する。
Holes for taking out the electrodes are made, and aluminum lead-out electrode wirings 21 and 22 are formed.
Furthermore, a source electrode 25 is formed by depositing Au or the like on the back surface of the wafer by vacuum evaporation or the like.

前述した実施例に付いて本発明の範囲内で種々
の変形を施すことができる。
Various modifications can be made to the embodiments described above without departing from the scope of the present invention.

N-層12の厚さ、分離領域17の幅を適当に
選ぶことにより、N+ドレイン領域15の形成と
同時に分離領域17の形成を行うこともできる。
By appropriately selecting the thickness of the N - layer 12 and the width of the isolation region 17, the isolation region 17 can be formed simultaneously with the formation of the N + drain region 15.

また、第6図に示す第2の実施例のようにN-
層12を1〜3μm程度溝状に掘り下げて、形成す
ることも可能である。
In addition, as in the second embodiment shown in FIG .
It is also possible to form the layer 12 by digging a trench to a depth of about 1 to 3 μm.

この場合溝の深さは従来技術を用いマスク材や
手法精度に影響のない浅い深さで形成することが
できる。
In this case, the depth of the groove can be formed using conventional techniques to a shallow depth that does not affect the mask material or the accuracy of the method.

さらに、第7図に示す第3の実施例のように、
例えばP基板24を用い、N+ソース部分23が
埋込まれているようにし、このN+分離領域をソ
ースの出力端子部としても用いることもできる。
Furthermore, as in the third embodiment shown in FIG.
For example, the P substrate 24 may be used, and the N + source portion 23 may be buried therein, and this N + isolation region may also be used as an output terminal portion of the source.

したがつて、本発明はN+基板に限られること
なく必要に応じて列線および行線の選択用の回路
を光電セルマトリクス部と共存させ、同一基板上
に集積化し形成することも公知の集積回路技術を
用いて行いうるものである。
Therefore, the present invention is not limited to N + substrates, but can also include circuits for selecting column lines and row lines coexisting with the photoelectric cell matrix section as needed, and integrated and formed on the same substrate. This can be done using integrated circuit technology.

さらに、従来例として第1図bに示したごと
く、ソースおよびドレインを逆にとつて画素セル
を構成することも可能である。
Furthermore, as shown in FIG. 1B as a conventional example, it is also possible to configure a pixel cell by reversing the source and drain.

前記本発明の実施例の内容を導電型を総て逆に
しても適用できること、およびシリコンに限らず
GaAsその他の半導体にも適用できることはいう
までもない。
The content of the embodiments of the present invention can be applied even if the conductivity types are all reversed, and it is not limited to silicon.
Needless to say, it can also be applied to GaAs and other semiconductors.

(効果の説明) 以上説明したように、本発明によれば、画素間
の信号分離を効果的に行うことによりブルーミン
グを低減させ、高集積化して撮像装置としての解
像度を向上させ、しかも、歩留りよく製造できる
撮像装置が得られる。
(Description of Effects) As described above, according to the present invention, blooming is reduced by effectively separating signals between pixels, the resolution of an imaging device is improved by high integration, and the yield is improved. A well-manufactured imaging device is obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図a,bはそれぞれ静電誘導トランジスタ
あるいは電界効果トランジスタを用いた半導体撮
像装置の従来装置の素子断面図および動作に必要
な回路図である。第2図は前記半導体撮像装置の
等価回路図である。第3図は第1図に示した装置
の分離を改善するために考えられる素子構造を示
す素子断面図である。第4図は本発明による半導
体撮像装置の第1の実施例の部分断面構造を示す
図である。第5図は前記装置の製造工程を説明す
るための工程図である。第6図は本発明による半
導体撮像装置の第2の実施例の部分断面構造を示
す図である。第7図は本発明による半導体撮像装
置の第3の実施例の部分断面構造を示す図であ
る。 11…N+シリコン層(ソース)、12…チヤン
ネル領域を有するN-層、13…チヤンネル領域、
14A…ゲート領域(高濃度不純物領域;P+)、
14B…ゲート領域(低濃度不純物領域;P-)、
15…N+ドレイン領域、16…ドレイン電極、
17…N+分離領域、18…絶縁膜、19…透明
ゲート電極、21,22…取り出し電極、25…
ソース電極。
FIGS. 1a and 1b are a sectional view of a conventional semiconductor imaging device using an electrostatic induction transistor or a field effect transistor, and a circuit diagram necessary for its operation, respectively. FIG. 2 is an equivalent circuit diagram of the semiconductor imaging device. FIG. 3 is a cross-sectional view of a device showing a possible device structure for improving isolation of the device shown in FIG. FIG. 4 is a diagram showing a partial cross-sectional structure of the first embodiment of the semiconductor imaging device according to the present invention. FIG. 5 is a process diagram for explaining the manufacturing process of the device. FIG. 6 is a diagram showing a partial cross-sectional structure of a second embodiment of the semiconductor imaging device according to the present invention. FIG. 7 is a diagram showing a partial cross-sectional structure of a third embodiment of the semiconductor imaging device according to the present invention. 11... N + silicon layer (source), 12... N - layer having a channel region, 13... channel region,
14A...gate region (high concentration impurity region; P + ),
14B...gate region (low concentration impurity region; P - ),
15...N + drain region, 16... drain electrode,
17...N + isolation region, 18... Insulating film, 19... Transparent gate electrode, 21, 22... Extraction electrode, 25...
source electrode.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 第1導電型の高濃度の第1の半導体層と、そ
の上に設けられた真性または第1の導電型の低濃
度の第2の半導体層と、第2の半導体層内に設け
られた第3から第6の半導体領域からなり、 前記第3および第6の半導体領域は高濃度の第
1の導電型であり、 前記第4および第5の半導体領域は第2の導電
型であり、 主として前記第4の半導体領域に光キヤリアを
蓄積し、その電位変化により第1および第3の半
導体領域間の電流を制御し出力を得る静電誘導ト
ランジスタからなる画素セルを複数個持ち、 前記各画素セルにおいて前記第4の半導体領域
は前記第3の半導体領域を囲うか、または挟むよ
うに形成され、 前記第5の半導体領域は前記第4の半導体領域
より低濃度であり、かつ前記第4の半導体領域に
接して形成され、 前記第6の半導体領域は前記第5の半導体領域
の周辺部に接して形成されたことを特徴とする半
導体撮像装置。 2 前記第4の半導体領域の不純物濃度は1018
cm3以上で、前記第5の半導体領域の不純物濃度は
1017/cm3以下である特許請求の範囲第1項記載の
半導体撮像装置。 3 前記第5の半導体領域の深さは前記第6の半
導体領域の深さよりも浅くなつている特許請求の
範囲第1項記載の半導体撮像装置。
[Claims] 1. A highly doped first semiconductor layer of a first conductivity type, a lightly doped second semiconductor layer of an intrinsic or first conductivity type provided thereon, and a second semiconductor layer. It consists of third to sixth semiconductor regions provided in the layer, the third and sixth semiconductor regions are of a highly doped first conductivity type, and the fourth and fifth semiconductor regions are of a second conductivity type. The pixel cell is composed of an electrostatic induction transistor that mainly accumulates optical carriers in the fourth semiconductor region and controls the current between the first and third semiconductor regions by changing the potential of the fourth semiconductor region to obtain an output. In each pixel cell, the fourth semiconductor region is formed to surround or sandwich the third semiconductor region, and the fifth semiconductor region has a lower concentration than the fourth semiconductor region. and the sixth semiconductor region is formed in contact with a peripheral portion of the fifth semiconductor region. 2 The impurity concentration of the fourth semiconductor region is 10 18 /
cm 3 or more, the impurity concentration of the fifth semiconductor region is
10. The semiconductor imaging device according to claim 1, which has a particle size of 10 17 /cm 3 or less. 3. The semiconductor imaging device according to claim 1, wherein the depth of the fifth semiconductor region is shallower than the depth of the sixth semiconductor region.
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