固体撮像素子
【課題】光電変換部表面で発生する電荷による偽信号を低減する固体撮像素子を提供する。
【解決手段】電荷転送部は半導体基板内に形成された電荷転送路３と、該電荷転送路３を覆うように設けられた電荷転送電極１２とを含み、光電変換部は、電荷蓄積層となる第一導電型の下方不純物領域２ａと、第二導電型の表面不純物領域２ｂとを含み、電荷転送路と光電変換部との間に形成された電荷読み出し領域４と、電荷転送路３と光電変換部との間の領域のうち、電荷読出し領域４を除く領域に形成された素子分離領域５と、を備え、電荷転送電極１２は、素子分離領域５が形成された領域の少なくとも一部において、電荷転送電極１２の一部が半導体基板内部まで延在し、電荷転送電極１２が半導体基板内部まで延在した領域における素子分離領域５と、表面不純物領域２ｂとの間に、光電変換部の表面で発生した電荷が前記素子分離領域への移動を抑制するバリア領域７を形成する。
【解決手段】電荷転送部は半導体基板内に形成された電荷転送路３と、該電荷転送路３を覆うように設けられた電荷転送電極１２とを含み、光電変換部は、電荷蓄積層となる第一導電型の下方不純物領域２ａと、第二導電型の表面不純物領域２ｂとを含み、電荷転送路と光電変換部との間に形成された電荷読み出し領域４と、電荷転送路３と光電変換部との間の領域のうち、電荷読出し領域４を除く領域に形成された素子分離領域５と、を備え、電荷転送電極１２は、素子分離領域５が形成された領域の少なくとも一部において、電荷転送電極１２の一部が半導体基板内部まで延在し、電荷転送電極１２が半導体基板内部まで延在した領域における素子分離領域５と、表面不純物領域２ｂとの間に、光電変換部の表面で発生した電荷が前記素子分離領域への移動を抑制するバリア領域７を形成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体撮像素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）型の固体撮像素子では、暗電流低減等のために、埋め込み型のフォトダイオードが一般的に用いられている。図９は、一般的なＣＣＤ型の固体撮像素子の断面模式図である。図９では、固体撮像素子の半導体基板内の構成要素のみを図示している。
【０００３】
図９に示す固体撮像素子は、Ｎ型シリコン基板上に形成されたＰウェル層１０１を備える。図９の説明では、Ｎ型シリコン基板とＰウェル層１０１を併せて半導体基板とする。
【０００４】
Ｐウェル層１０１には、Ｎ型不純物層で構成された電荷蓄積領域１０２ａと、その表面に形成されたＰ型不純物で構成された表面シールド領域１０２ｂとが形成されている。Ｐウェル層１０１と電荷蓄積領域１０２ａは、両者の間にＰ‐Ｎ接合が設けられ、所謂埋め込み型フォトダイオードを構成する。
【０００５】
図９において左側の光電変換部に注目したとき、電荷蓄積領域１０２ａに隣接して、この電荷蓄積領域１０２ａに対応する垂直電荷転送路１０３が形成されている。垂直電荷転送路１０３は、半導体基板表面上に設けられた電荷転送電極１０８と共に垂直ＣＣＤ（ＶＣＣＤ）を構成する。電荷転送電極１０８上には、該電荷転送電極１０８を覆うように遮光膜１１０が形成されている。遮光膜１１０は、電荷蓄積領域１０２ａ及び表面シールド領域１０２ｂの上方が開口するように設けられている。遮光膜１１０の開口した領域から光が入射し、Ｐウェル層１０１と電荷蓄積領域１０２ａとの間で入射光に応じた電荷が生成され、電荷が電荷蓄積領域１０２ａに蓄積される。
【０００６】
電荷蓄積領域１０２ａとこれに対応する垂直電荷転送路１０３との間には電荷読み出し領域１０５が形成されている。また、垂直電荷転送路１０３と、これに対応しない右隣の電荷蓄積領域１０２ａ及び表面シールド領域１０２ｂとの間には、Ｐ型不純物層からなる素子分離領域１０４が形成されている。この素子分離領域１０４によって、垂直電荷転送路１０３と、これに対応しない電荷蓄積領域１０２ａ及び表面シールド領域１０２ｂとが分離されている。
【０００７】
垂直電荷転送路１０３は半導体基板表面にある一方、電荷蓄積領域１０２ａは半導体基板表面から深い位置に存在している。このため、素子分離領域１０４は、半導体基板表面から深い位置で所望の濃度となるように形成されている。
【０００８】
固体撮像素子では、電荷転送路１０３に電荷が漏れ込むことで、混色やスミア等の偽信号が発生することが知られている。このような偽信号の１つの要因としては、遮光膜から斜めに光が入射することである。また、偽信号の別の要因としては、表面シールド領域１０２ｂで発生した電荷が、基板表面に沿って拡散し、素子分離領域１０４を越えて隣の電荷転送路１０３に漏れ込んでしまい、混色やスミア等の偽信号が発生することである。
【０００９】
特許文献１及び２には、垂直電荷転送路と電荷転送電極を、半導体基板の表面に形成された凹部の内部に形成して遮光膜と半導体基板との間隔を狭くすることにより、光電変換部以外の領域に光が斜めに入射することに起因する偽信号を抑えた固体撮像素子が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００９−１２９９３１号公報
【特許文献２】特開２００４−３１９９５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
近年、固体撮像素子は、画素の微細化に伴い、素子分離領域１０４の幅が小さくなる傾向にあり、光電変換部１０２表面から電荷転送路１０３までの距離が短くなってきている。このため、表面シールド領域１０２ｂの電荷が拡散して電荷転送路１０３に漏れ込むことに起因する偽信号がより発生しやすくなっており、この偽信号による影響が顕著になってきている。
【００１２】
上記特許文献１及び２の固体撮像素子では、光電変換部表面で発生して拡散した電荷が光電変換部に隣接する素子分離領域へ拡散することを防止する構成ではない。また、電荷転送電極全体を半導体基板に埋め込んでいるため、点・線欠陥が発生しやすくなる点で改善の余地があった。
【００１３】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、光電変換部表面で発生する電荷による偽信号を低減することが可能な固体撮像素子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
半導体基板内に形成された複数の光電変換部と、平面視において前記光電変換部の隣に設けられた電荷転送部とを有する固体撮像素子であって、
前記電荷転送部は、前記半導体基板内に形成された電荷転送路と、該電荷転送路を覆うように設けられた電荷転送電極とを含み、
前記光電変換部は、電荷蓄積層となる第一導電型の下方不純物領域と、前記下方不純物領域の表面に形成された前記第一導電型とは反対導電型である第二導電型の表面不純物領域とを含み、
前記電荷転送路と前記光電変換部との間に形成された電荷読み出し領域と、
前記電荷転送路と前記光電変換部との間の領域のうち、前記電荷読出し領域を除く領域に形成された素子分離領域と、を備え、
前記電荷転送電極は、前記素子分離領域が形成された領域の少なくとも一部において、該電荷転送電極の一部が前記半導体基板内部まで延在しており、前記電荷転送電極が前記半導体基板内部まで延在した領域における前記素子分離領域と、前記表面不純物領域との間に、前記光電変換部の表面で発生した電荷が前記素子分離領域に移動するのを抑制するバリア領域が形成されている固体撮像素子。
【００１５】
この固体撮像素子は、光電変換部の表面不純物領域と、該光電変換部の隣の素子分離領域との間にバリア領域が設けられているため、光電変換部表面で発生した電荷が素子分離領域を超えて電荷転送路に漏れ込むことに起因する偽信号を抑えることができる。したがって、微細化に伴い、素子分離領域の幅を小さくし、光電変換部表面で発生した電荷の拡散距離を短くした固体撮像素子において、バリア領域によって偽信号を抑えることができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、光電変換部表面で発生する電荷による偽信号を低減することが可能な固体撮像素子を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】固体撮像素子の概略構成を部分的に示す平面模式図である。
【図２】図１に示した固体撮像素子のＩＩ−ＩＩ線断面模式図である。
【図３】図２に示した固体撮像素子における光電変換部とその周囲のレイアウト例を示した平面模式図である。
【図４】図２に示した固体撮像素子の他の構成例を示す断面模式図である。
【図５】固体撮像素子の他の構成例を示す平面模式図である。
【図６】図５に示した固体撮像素子のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面模式図である
【図７】図５に示した固体撮像素子の他の構成例を示す断面模式図である。
【図８】図５に示した固体撮像素子の他の構成例を示す断面模式図である。
【図９】従来の固体撮像素子の断面模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
図１は、本発明の一実施形態を説明するためのＣＣＤ型の固体撮像素子の概略構成を部分的に示す平面模式図である。図１に示す固体撮像素子１０は、複数の光電変換部ＰＤと、垂直電荷転送路３と、電荷読み出し領域４と、電荷転送電極１２と、図示しない水平電荷転送部及び出力部とを備える。
【００１９】
複数の光電変換部ＰＤは、光を電荷に変換してその電荷を蓄積する領域である。複数の光電変換部ＰＤは、行方向Ｘとこれに直交する列方向Ｙに二次元状に配列されている。行方向Ｘに並ぶ光電変換部ＰＤからなる行のうち、奇数行と偶数行とは、各行の光電変換部ＰＤの配列ピッチの１／２だけ行方向Ｘにずれて配置されている。
【００２０】
垂直電荷転送路３は、電荷転送電極１２と共に垂直電荷転送部（垂直ＣＣＤ）を構成し、光電変換部ＰＤに蓄積された電荷を列方向Ｙに転送する。垂直電荷転送路３は、列方向Ｙに並ぶ光電変換部ＰＤからなる列に対応して該列の側部に配置されており、光電変換部ＰＤを避けるように列方向Ｙに延びる蛇行形状となっている。
【００２１】
電荷読み出し領域４は、垂直電荷転送路３とこれに対応する列の各光電変換部ＰＤとの間に設けられており、該各光電変換部ＰＤに蓄積された電荷を該垂直電荷転送路３に読み出すための領域である。図１では、電荷読み出し領域４を模式的に矢印で示している。
【００２２】
電荷転送電極１２は、複数の電極Ｖ１〜Ｖ８からなる。複数の電極Ｖ１〜Ｖ８は、垂直電荷転送路３の上方で列方向Ｙに並べて配置されている。これら複数の電極Ｖ１〜Ｖ８に印加するパルスを制御することで、垂直電荷転送路３に読み出した電荷を列方向Ｙに転送することができるようになっている。
【００２３】
図２は、図１に示す固体撮像素子のＩＩ−ＩＩ線断面模式図である。図２では、図１のＩＩ−ＩＩ線断面のうち、半導体基板内の構成についてのみ図示している。
【００２４】
図２に示す固体撮像素子は、Ｎ型シリコン基板Ｓ上に形成されたＰウェル層１を備える。図２の説明では、Ｎ型シリコン基板ＳとＰウェル層１を併せて半導体基板と言う。Ｐウェル層１には、Ｎ型不純物領域２ａと、Ｐ型不純物領域２ｂと、垂直電荷転送路３と、電荷読み出し領域４と、素子分離領域５とが形成されている。また、図示しないが、垂直電荷転送路３の下方に、Ｐ型不純物層からなる素子分離領域が形成されていてもよい。
【００２５】
Ｎ型不純物領域２ａは、Ｐウェル層１とのＰＮ接合により光電変換で発生した電荷を蓄積する電荷蓄積層である。Ｎ型不純物領域２ａは、Ｐウェル層１の表面に形成されたＮ型不純物層で構成されている。
【００２６】
Ｐ型不純物領域２ｂは、Ｎ型不純物領域２ａの表面に形成されたＰ型不純物層で構成されている。Ｐ型不純物領域２ｂは暗電流低減のためのシールド層として機能する。
【００２７】
Ｐ型不純物領域２ｂは、半導体基板表面に平行な方向（以下、基板表面方向という）の端部は、Ｎ型不純物領域２ａの基板表面方向の端部から離間して形成されている。つまり、Ｎ型不純物領域２ａは、平面視において、Ｐ型不純物領域２ｂの内側に配置されている。
【００２８】
Ｐウェル層１表面には絶縁膜１１が形成されている。絶縁膜１１の上には、垂直電荷転送路３を覆う電荷転送電極１２が形成されている。電荷転送電極１２は、２つの電極が電極間絶縁膜を挟んで単層に並べて設けられている。電荷転送電極１２の上方には、該電荷転送電極１２を覆う遮光膜１４が形成されている。遮光膜１４は、電荷蓄積領域２ａ及び表面シールド領域２ｂの上方が開口するように設けられている。遮光膜１４の開口した領域から光が入射し、Ｐウェル層１と電荷蓄積領域２ａとの間で入射光に応じた電荷が生成され、電荷が電荷蓄積領域２ａに蓄積される。Ｐウェル層１と、電荷蓄積領域２ａと、表面シールド領域２ｂは、光電変換部ＰＤを構成する。以下では、光電変換部ＰＤにおける、電荷蓄積領域２ａと表面シールド領域２ｂとを合わせた領域を受光領域２と呼称する。
【００２９】
受光領域２同士の間におけるＰウェル層１表面には、Ｎ型不純物層で構成された垂直電荷転送路３が形成されている。この垂直電荷転送路３と、垂直電荷転送路３とは対応する（図２では左側の）受光領域２との間のＰウェル層１表面にはＰ型不純物層で構成された電荷読み出し領域４が形成されている。
【００３０】
垂直電荷転送路３と、これに対応しない受光領域２（図２では右側の受光領域２）との間には、電荷転送電極１２の断面視における端部（電荷転送方向に交差する方向側の端部）１２ａの一部が半導体基板表面のＰウェル層１内に延在している。電荷転送電極１２のＰウェル層１内に延在した部分の下方に、Ｐ型不純物層からなる素子分離領域５が形成されている。また、電荷転送電極１２のＰウェル層１内に延在した部分と、表面シールド領域２ｂとが隣接している。素子分離領域５によって、垂直電荷転送路３と、この垂直電荷転送路３に対応しない隣の受光領域２とが分離されている。
【００３１】
素子分離領域５は受光領域２のＮ型不純物領域２ａと隣り合うように形成されている。また、素子分離領域５は、電荷転送電極１２の下方から、基板表面方向に延設された領域の上方が受光領域２のＰ型不純物領域２ｂによって覆われている。固体撮像素子１０では、Ｐウェル層１内に形成された電荷転送電極１２の下方の素子分離領域５と、素子分離領域５の一部を覆うＰ型不純物領域２ｂとの間に、バリア領域７が形成されている。
【００３２】
バリア領域７は、素子分離領域５に沿って形成されており、受光領域２の表面で発生した電荷が素子分離領域５に移動するのを抑制する領域である。バリア領域７は、具体的には、Ｐ型不純物領域２ｂと素子分離領域５との間にポテンシャル段差を形成する低濃度のＰ型不純物層で構成されている。このバリア領域７のＰ型不純物層の不純物濃度は、ポテンシャル段差を形成できる値を適宜設定すればよい。バリア領域７、電荷蓄積領域のＮ型不純物濃度より低濃度のＮ型不純物層で形成しても良い。白傷の観点からはＰ型が望ましいが、白傷の許容範囲内で、Ｎ型にすることで、電子の蓄積容量を上げる事ができる。
【００３３】
図３は、図２に示した固体撮像素子における光電変換部とその周囲のレイアウト例を示した平面模式図である。図３中の矢印は、電荷を読み出す方向を示している。また、図３では、光電変換部ＰＤのＮ型不純物領域２ａの領域も説明のため示している。図３に示した例では、ハッチングで示す電荷読み出し領域４が、６角形状の光電変換部ＰＤの右下の辺に沿って形成されている。そして、Ｎ型不純物領域２ａに隣接する２つの電荷転送電極１２の端部１２ａが、光電変換部ＰＤのＮ型不純物領域２ａと電荷読み出し領域４を除いた領域において、半導体基板内に延在している。図３の例では、バリア領域７は、電荷転送電極１２の半導体基板内に延在した端部１２ａとＮ型不純物領域２ａとの間の領域（言い換えると、光電変換部ＰＤの、電荷読み出し領域４と接していない縁辺に沿う領域）に、略「Ｕ」の字形状で形成されている。図３では図示しないが、Ｐ型不純物領域２ｂは、Ｎ型不純物領域２ａとバリア領域７を覆うように形成されている。
【００３４】
固体撮像素子１０は、光電変換部ＰＤのＰ型不純物領域２ｂと、光電変換部ＰＤと素子分離領域５との間にバリア領域７が設けられていることによって、光電変換部ＰＤ表面で発生した電荷が素子分離領域５を超えて電荷転送路３に漏れ込むことに起因する偽信号を抑えることができる。
【００３５】
また、電荷転送電極１２の端部を半導体基板内に形成することで、該端部の上方の遮光膜１４と半導体基板表面との間隔を狭くすることができるため、光電変換部ＰＤ以外の領域に光が斜めに入射して発生する電荷に起因する偽信号を抑えることができる。
【００３６】
図２に示すように、固体撮像素子１０において、垂直電荷転送路３は、電荷転送電極１２の半導体基板内部まで延在した一部を除く部分の下方にのみ形成されている。こうすれば、光電変換部ＰＤ表面で発生した電荷が垂直電荷転送路３に漏れ込むことをより効果的に抑えることができる。
【００３７】
図４は、図２に示した固体撮像素子の他の構成例を示す断面模式図である。
この固体撮像素子１０では、電荷転送路３が、電荷転送電極１２のうち半導体基板上に形成されている部分の下方に形成されている第１の転送領域３ａと、電荷転送電極１２の半導体基板内部まで延在した部分の下方に形成された第２の転送領域３ｂとからなる。この例によれば、図２の構成の固体撮像素子１０に比べて、垂直電荷転送部の電荷容量を増やすことができる。
【００３８】
図５は、固体撮像素子の他の構成例を示す平面模式図である。
図５中の矢印は、電荷を読み出す方向を示している。図５に示した例では、ハッチングで示す電荷読み出し領域４が、６角形状の光電変換部ＰＤの右下の辺に沿って形成されている。そして、バリア領域７が、光電変換部ＰＤに隣接する２つの電荷転送電極１２のうち電荷が読み出されない側の電荷転送電極１２で、かつ、電荷が読み出されない垂直電荷転送路３側の電荷転送電極１２の端部に沿ってのみ形成されている。
【００３９】
図６は、図５に示した固体撮像素子のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面模式図である。電荷転送電極１２は、その電荷転送方向に垂直な断面において、両方の端部１２ａが半導体基板におけるＰウェル層１内に延在している。電荷転送電極１２の端部１２はその端面全てがＰウェル層１内に位置するように形成されている。Ｐウェル層１内に形成された電荷転送電極１２の端部１２ａ下に、Ｐ型不純物層からなる素子分離領域５がそれぞれ形成されている。素子分離領域５によって、垂直電荷転送路３と、この垂直電荷転送路３の両隣の光電変換部ＰＤとが分離されている。
【００４０】
各素子分離領域５はＮ型不純物領域２ａと隣接するように形成されている。固体撮像素子１０では、バリア領域７が、電荷転送電極１２のＰウェル層１内に延在した一方の端部１２ａの下方に形成された素子分離領域５と、この素子分離領域５の一部（端部１２ａの下方から半導体基板表面方向に延びた部分）の上方に形成されたＰ型不純物領域２ｂとの間に形成されている。
【００４１】
この例のように、バリア領域７は、電荷転送路３と受光領域２との間の領域のうち、電荷読出し領域４を除く一部の領域に形成されていてもよい。
【００４２】
また、図６の例は、垂直電荷転送路３が電荷転送電極１２の半導体基板上に形成されている領域の下方にのみ形成され、電荷転送電極１２の両方の端部１２ａの半導体基板内部まで延在した領域の下方には形成されていない。こうすれば、受光領域表面で発生した電荷が垂直電荷転送路３に漏れ込むことをより効果的に抑えることができる。
【００４３】
図７は、図５に示した固体撮像素子の他の構成例を示す断面模式図である。
この固体撮像素子１０では、電荷転送路３が、電荷転送電極１２のうち半導体基板の表面上に形成されている平坦な部分の下方に形成されている第１の転送領域３ａと、半導体基板内に延在した両方の端部１２ａの下方にそれぞれ形成された第２の転送領域３ｂとからなる。この例によれば、図２の構成の固体撮像素子１０に比べて、垂直電荷転送部の電荷容量を増やすことができる。
【００４４】
図８は、図５に示した固体撮像素子の他の構成例を示す断面模式図である。この例では、電荷転送電極１２の両方の端部１２ａの一部（この例では、断面視における端面の下方側の略半分）がＰウェル層１内に形成されている。こうすることで、電荷転送電極１２全体を凸状に形成することができ、電荷容量を増やすことができる。
【００４５】
更に、図８に示す固体撮像素子１０では、電荷転送路３が、電荷転送電極１２のうち半導体基板の表面上に形成されている平坦な部分の下方に形成されている第１の転送領域３ａと、半導体基板内に形成された両方の端部１２ａのそれぞれの下方に形成された第２の転送領域３ｂとからなるため、垂直電荷転送部の電荷容量を増やすことができる。
【００４６】
なお、これまでの説明では、取り扱い電荷を電子としてきたが、取り扱い電荷を正孔としてもよい。この場合には、各図に示した図面とその説明において、Ｎ型とＰ型を逆に読み替えればよい。
【００４７】
上記の固体撮像素子は、複数の光電変換部がハニカム状に配列された構成を例に説明したが、複数の光電変換部が正方格子状に配列された構成としてもよい。
【００４８】
また、これまで説明してきた固体撮像素子は、デジタルカメラやデジタルビデオカメラ等の撮像装置、内視鏡装置や携帯電話機に搭載される撮像モジュール等に搭載して用いることができる。
【００４９】
本明細書には次の事項を開示している。
（１）半導体基板内に形成された複数の光電変換部と、平面視において前記光電変換部の隣に設けられた電荷転送部とを有する固体撮像素子であって、
前記電荷転送部は、前記半導体基板内に形成された電荷転送路と、該電荷転送路を覆うように設けられた電荷転送電極とを含み、
前記光電変換部は、電荷蓄積層となる第一導電型の下方不純物領域と、前記下方不純物領域の表面に形成された前記第一導電型とは反対導電型である第二導電型の表面不純物領域とを含み、
前記電荷転送路と前記光電変換部との間に形成された電荷読み出し領域と、
前記電荷転送路と前記光電変換部との間の領域のうち、前記電荷読出し領域を除く領域に形成された素子分離領域と、を備え、
前記電荷転送電極は、前記素子分離領域が形成された領域の少なくとも一部において、該電荷転送電極の一部が前記半導体基板内部まで延在しており、前記電荷転送電極が前記半導体基板内部まで延在した領域における前記素子分離領域と、前記表面不純物領域との間に、前記光電変換部の表面で発生した電荷が前記素子分離領域に移動するのを抑制するバリア領域が形成されている固体撮像素子。
前記電荷読出し領域が設けられていない少なくとも一部の領域に、前記電荷転送電極の一部が前記半導体基板内に形成され、前記半導体基板内に形成された前記電荷転送電極の下方に形成された前記素子分離領域と、該素子分離領域の一部を覆う前記表面不純物領域との間に、前記光電変換部の表面で発生した電荷が前記素子分離領域に移動するのを抑制するバリア領域が形成されている固体撮像素子。
（２）（１）に記載の固体撮像素子であって、
前記バリア領域は、前記表面不純物領域の下方に形成されている固体撮像素子。
（３）（１）又は（２）に記載の固体撮像素子であって、
前記表面不純物領域は、前記電荷転送電極が前記半導体基板内部まで延在した領域において、該電荷転送電極と接している固体撮像素子。
（４）（１）から（３）のうちいずれか１つに記載の固体撮像素子であって、
前記電荷転送電極は、前記垂直電荷転送路の電荷転送方向に交差する方向側の少なくとも一方の端部が前記半導体基板内部に延在している固体撮像素子。
（５）（１）から（３）のうちいずれか１つに記載の固体撮像素子であって、
前記電荷転送電極は、前記垂直電荷転送路の電荷転送方向に交差する方向側の両方の端部が前記半導体基板内部に延在している固体撮像素子。
（６）（１）から（５）のいずれか１つに記載の固体撮像素子であって、
前記電荷転送路は、前記電荷転送電極の前記半導体基板内部まで延在した一部を除く部分の下方にのみ形成されている固体撮像素子。
（７）（１）から（５）のいずれか１つに記載の固体撮像素子であって、
前記電荷転送路は、前記電荷転送電極の前記半導体基板内部まで延在した一部の下方に形成された部分を含む固体撮像素子。
【符号の説明】
【００５０】
２ 受光領域
２ａ Ｎ型不純物領域
２ｂ Ｐ型不純物領域
３ 垂直電荷転送路
４ 電荷読み出し領域
５ 素子分離領域
７ バリア領域
１０ 固体撮像素子
１２ 電荷転送電極
ＰＤ 光電変換部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体撮像素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）型の固体撮像素子では、暗電流低減等のために、埋め込み型のフォトダイオードが一般的に用いられている。図９は、一般的なＣＣＤ型の固体撮像素子の断面模式図である。図９では、固体撮像素子の半導体基板内の構成要素のみを図示している。
【０００３】
図９に示す固体撮像素子は、Ｎ型シリコン基板上に形成されたＰウェル層１０１を備える。図９の説明では、Ｎ型シリコン基板とＰウェル層１０１を併せて半導体基板とする。
【０００４】
Ｐウェル層１０１には、Ｎ型不純物層で構成された電荷蓄積領域１０２ａと、その表面に形成されたＰ型不純物で構成された表面シールド領域１０２ｂとが形成されている。Ｐウェル層１０１と電荷蓄積領域１０２ａは、両者の間にＰ‐Ｎ接合が設けられ、所謂埋め込み型フォトダイオードを構成する。
【０００５】
図９において左側の光電変換部に注目したとき、電荷蓄積領域１０２ａに隣接して、この電荷蓄積領域１０２ａに対応する垂直電荷転送路１０３が形成されている。垂直電荷転送路１０３は、半導体基板表面上に設けられた電荷転送電極１０８と共に垂直ＣＣＤ（ＶＣＣＤ）を構成する。電荷転送電極１０８上には、該電荷転送電極１０８を覆うように遮光膜１１０が形成されている。遮光膜１１０は、電荷蓄積領域１０２ａ及び表面シールド領域１０２ｂの上方が開口するように設けられている。遮光膜１１０の開口した領域から光が入射し、Ｐウェル層１０１と電荷蓄積領域１０２ａとの間で入射光に応じた電荷が生成され、電荷が電荷蓄積領域１０２ａに蓄積される。
【０００６】
電荷蓄積領域１０２ａとこれに対応する垂直電荷転送路１０３との間には電荷読み出し領域１０５が形成されている。また、垂直電荷転送路１０３と、これに対応しない右隣の電荷蓄積領域１０２ａ及び表面シールド領域１０２ｂとの間には、Ｐ型不純物層からなる素子分離領域１０４が形成されている。この素子分離領域１０４によって、垂直電荷転送路１０３と、これに対応しない電荷蓄積領域１０２ａ及び表面シールド領域１０２ｂとが分離されている。
【０００７】
垂直電荷転送路１０３は半導体基板表面にある一方、電荷蓄積領域１０２ａは半導体基板表面から深い位置に存在している。このため、素子分離領域１０４は、半導体基板表面から深い位置で所望の濃度となるように形成されている。
【０００８】
固体撮像素子では、電荷転送路１０３に電荷が漏れ込むことで、混色やスミア等の偽信号が発生することが知られている。このような偽信号の１つの要因としては、遮光膜から斜めに光が入射することである。また、偽信号の別の要因としては、表面シールド領域１０２ｂで発生した電荷が、基板表面に沿って拡散し、素子分離領域１０４を越えて隣の電荷転送路１０３に漏れ込んでしまい、混色やスミア等の偽信号が発生することである。
【０００９】
特許文献１及び２には、垂直電荷転送路と電荷転送電極を、半導体基板の表面に形成された凹部の内部に形成して遮光膜と半導体基板との間隔を狭くすることにより、光電変換部以外の領域に光が斜めに入射することに起因する偽信号を抑えた固体撮像素子が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００９−１２９９３１号公報
【特許文献２】特開２００４−３１９９５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
近年、固体撮像素子は、画素の微細化に伴い、素子分離領域１０４の幅が小さくなる傾向にあり、光電変換部１０２表面から電荷転送路１０３までの距離が短くなってきている。このため、表面シールド領域１０２ｂの電荷が拡散して電荷転送路１０３に漏れ込むことに起因する偽信号がより発生しやすくなっており、この偽信号による影響が顕著になってきている。
【００１２】
上記特許文献１及び２の固体撮像素子では、光電変換部表面で発生して拡散した電荷が光電変換部に隣接する素子分離領域へ拡散することを防止する構成ではない。また、電荷転送電極全体を半導体基板に埋め込んでいるため、点・線欠陥が発生しやすくなる点で改善の余地があった。
【００１３】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、光電変換部表面で発生する電荷による偽信号を低減することが可能な固体撮像素子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
半導体基板内に形成された複数の光電変換部と、平面視において前記光電変換部の隣に設けられた電荷転送部とを有する固体撮像素子であって、
前記電荷転送部は、前記半導体基板内に形成された電荷転送路と、該電荷転送路を覆うように設けられた電荷転送電極とを含み、
前記光電変換部は、電荷蓄積層となる第一導電型の下方不純物領域と、前記下方不純物領域の表面に形成された前記第一導電型とは反対導電型である第二導電型の表面不純物領域とを含み、
前記電荷転送路と前記光電変換部との間に形成された電荷読み出し領域と、
前記電荷転送路と前記光電変換部との間の領域のうち、前記電荷読出し領域を除く領域に形成された素子分離領域と、を備え、
前記電荷転送電極は、前記素子分離領域が形成された領域の少なくとも一部において、該電荷転送電極の一部が前記半導体基板内部まで延在しており、前記電荷転送電極が前記半導体基板内部まで延在した領域における前記素子分離領域と、前記表面不純物領域との間に、前記光電変換部の表面で発生した電荷が前記素子分離領域に移動するのを抑制するバリア領域が形成されている固体撮像素子。
【００１５】
この固体撮像素子は、光電変換部の表面不純物領域と、該光電変換部の隣の素子分離領域との間にバリア領域が設けられているため、光電変換部表面で発生した電荷が素子分離領域を超えて電荷転送路に漏れ込むことに起因する偽信号を抑えることができる。したがって、微細化に伴い、素子分離領域の幅を小さくし、光電変換部表面で発生した電荷の拡散距離を短くした固体撮像素子において、バリア領域によって偽信号を抑えることができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、光電変換部表面で発生する電荷による偽信号を低減することが可能な固体撮像素子を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】固体撮像素子の概略構成を部分的に示す平面模式図である。
【図２】図１に示した固体撮像素子のＩＩ−ＩＩ線断面模式図である。
【図３】図２に示した固体撮像素子における光電変換部とその周囲のレイアウト例を示した平面模式図である。
【図４】図２に示した固体撮像素子の他の構成例を示す断面模式図である。
【図５】固体撮像素子の他の構成例を示す平面模式図である。
【図６】図５に示した固体撮像素子のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面模式図である
【図７】図５に示した固体撮像素子の他の構成例を示す断面模式図である。
【図８】図５に示した固体撮像素子の他の構成例を示す断面模式図である。
【図９】従来の固体撮像素子の断面模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
図１は、本発明の一実施形態を説明するためのＣＣＤ型の固体撮像素子の概略構成を部分的に示す平面模式図である。図１に示す固体撮像素子１０は、複数の光電変換部ＰＤと、垂直電荷転送路３と、電荷読み出し領域４と、電荷転送電極１２と、図示しない水平電荷転送部及び出力部とを備える。
【００１９】
複数の光電変換部ＰＤは、光を電荷に変換してその電荷を蓄積する領域である。複数の光電変換部ＰＤは、行方向Ｘとこれに直交する列方向Ｙに二次元状に配列されている。行方向Ｘに並ぶ光電変換部ＰＤからなる行のうち、奇数行と偶数行とは、各行の光電変換部ＰＤの配列ピッチの１／２だけ行方向Ｘにずれて配置されている。
【００２０】
垂直電荷転送路３は、電荷転送電極１２と共に垂直電荷転送部（垂直ＣＣＤ）を構成し、光電変換部ＰＤに蓄積された電荷を列方向Ｙに転送する。垂直電荷転送路３は、列方向Ｙに並ぶ光電変換部ＰＤからなる列に対応して該列の側部に配置されており、光電変換部ＰＤを避けるように列方向Ｙに延びる蛇行形状となっている。
【００２１】
電荷読み出し領域４は、垂直電荷転送路３とこれに対応する列の各光電変換部ＰＤとの間に設けられており、該各光電変換部ＰＤに蓄積された電荷を該垂直電荷転送路３に読み出すための領域である。図１では、電荷読み出し領域４を模式的に矢印で示している。
【００２２】
電荷転送電極１２は、複数の電極Ｖ１〜Ｖ８からなる。複数の電極Ｖ１〜Ｖ８は、垂直電荷転送路３の上方で列方向Ｙに並べて配置されている。これら複数の電極Ｖ１〜Ｖ８に印加するパルスを制御することで、垂直電荷転送路３に読み出した電荷を列方向Ｙに転送することができるようになっている。
【００２３】
図２は、図１に示す固体撮像素子のＩＩ−ＩＩ線断面模式図である。図２では、図１のＩＩ−ＩＩ線断面のうち、半導体基板内の構成についてのみ図示している。
【００２４】
図２に示す固体撮像素子は、Ｎ型シリコン基板Ｓ上に形成されたＰウェル層１を備える。図２の説明では、Ｎ型シリコン基板ＳとＰウェル層１を併せて半導体基板と言う。Ｐウェル層１には、Ｎ型不純物領域２ａと、Ｐ型不純物領域２ｂと、垂直電荷転送路３と、電荷読み出し領域４と、素子分離領域５とが形成されている。また、図示しないが、垂直電荷転送路３の下方に、Ｐ型不純物層からなる素子分離領域が形成されていてもよい。
【００２５】
Ｎ型不純物領域２ａは、Ｐウェル層１とのＰＮ接合により光電変換で発生した電荷を蓄積する電荷蓄積層である。Ｎ型不純物領域２ａは、Ｐウェル層１の表面に形成されたＮ型不純物層で構成されている。
【００２６】
Ｐ型不純物領域２ｂは、Ｎ型不純物領域２ａの表面に形成されたＰ型不純物層で構成されている。Ｐ型不純物領域２ｂは暗電流低減のためのシールド層として機能する。
【００２７】
Ｐ型不純物領域２ｂは、半導体基板表面に平行な方向（以下、基板表面方向という）の端部は、Ｎ型不純物領域２ａの基板表面方向の端部から離間して形成されている。つまり、Ｎ型不純物領域２ａは、平面視において、Ｐ型不純物領域２ｂの内側に配置されている。
【００２８】
Ｐウェル層１表面には絶縁膜１１が形成されている。絶縁膜１１の上には、垂直電荷転送路３を覆う電荷転送電極１２が形成されている。電荷転送電極１２は、２つの電極が電極間絶縁膜を挟んで単層に並べて設けられている。電荷転送電極１２の上方には、該電荷転送電極１２を覆う遮光膜１４が形成されている。遮光膜１４は、電荷蓄積領域２ａ及び表面シールド領域２ｂの上方が開口するように設けられている。遮光膜１４の開口した領域から光が入射し、Ｐウェル層１と電荷蓄積領域２ａとの間で入射光に応じた電荷が生成され、電荷が電荷蓄積領域２ａに蓄積される。Ｐウェル層１と、電荷蓄積領域２ａと、表面シールド領域２ｂは、光電変換部ＰＤを構成する。以下では、光電変換部ＰＤにおける、電荷蓄積領域２ａと表面シールド領域２ｂとを合わせた領域を受光領域２と呼称する。
【００２９】
受光領域２同士の間におけるＰウェル層１表面には、Ｎ型不純物層で構成された垂直電荷転送路３が形成されている。この垂直電荷転送路３と、垂直電荷転送路３とは対応する（図２では左側の）受光領域２との間のＰウェル層１表面にはＰ型不純物層で構成された電荷読み出し領域４が形成されている。
【００３０】
垂直電荷転送路３と、これに対応しない受光領域２（図２では右側の受光領域２）との間には、電荷転送電極１２の断面視における端部（電荷転送方向に交差する方向側の端部）１２ａの一部が半導体基板表面のＰウェル層１内に延在している。電荷転送電極１２のＰウェル層１内に延在した部分の下方に、Ｐ型不純物層からなる素子分離領域５が形成されている。また、電荷転送電極１２のＰウェル層１内に延在した部分と、表面シールド領域２ｂとが隣接している。素子分離領域５によって、垂直電荷転送路３と、この垂直電荷転送路３に対応しない隣の受光領域２とが分離されている。
【００３１】
素子分離領域５は受光領域２のＮ型不純物領域２ａと隣り合うように形成されている。また、素子分離領域５は、電荷転送電極１２の下方から、基板表面方向に延設された領域の上方が受光領域２のＰ型不純物領域２ｂによって覆われている。固体撮像素子１０では、Ｐウェル層１内に形成された電荷転送電極１２の下方の素子分離領域５と、素子分離領域５の一部を覆うＰ型不純物領域２ｂとの間に、バリア領域７が形成されている。
【００３２】
バリア領域７は、素子分離領域５に沿って形成されており、受光領域２の表面で発生した電荷が素子分離領域５に移動するのを抑制する領域である。バリア領域７は、具体的には、Ｐ型不純物領域２ｂと素子分離領域５との間にポテンシャル段差を形成する低濃度のＰ型不純物層で構成されている。このバリア領域７のＰ型不純物層の不純物濃度は、ポテンシャル段差を形成できる値を適宜設定すればよい。バリア領域７、電荷蓄積領域のＮ型不純物濃度より低濃度のＮ型不純物層で形成しても良い。白傷の観点からはＰ型が望ましいが、白傷の許容範囲内で、Ｎ型にすることで、電子の蓄積容量を上げる事ができる。
【００３３】
図３は、図２に示した固体撮像素子における光電変換部とその周囲のレイアウト例を示した平面模式図である。図３中の矢印は、電荷を読み出す方向を示している。また、図３では、光電変換部ＰＤのＮ型不純物領域２ａの領域も説明のため示している。図３に示した例では、ハッチングで示す電荷読み出し領域４が、６角形状の光電変換部ＰＤの右下の辺に沿って形成されている。そして、Ｎ型不純物領域２ａに隣接する２つの電荷転送電極１２の端部１２ａが、光電変換部ＰＤのＮ型不純物領域２ａと電荷読み出し領域４を除いた領域において、半導体基板内に延在している。図３の例では、バリア領域７は、電荷転送電極１２の半導体基板内に延在した端部１２ａとＮ型不純物領域２ａとの間の領域（言い換えると、光電変換部ＰＤの、電荷読み出し領域４と接していない縁辺に沿う領域）に、略「Ｕ」の字形状で形成されている。図３では図示しないが、Ｐ型不純物領域２ｂは、Ｎ型不純物領域２ａとバリア領域７を覆うように形成されている。
【００３４】
固体撮像素子１０は、光電変換部ＰＤのＰ型不純物領域２ｂと、光電変換部ＰＤと素子分離領域５との間にバリア領域７が設けられていることによって、光電変換部ＰＤ表面で発生した電荷が素子分離領域５を超えて電荷転送路３に漏れ込むことに起因する偽信号を抑えることができる。
【００３５】
また、電荷転送電極１２の端部を半導体基板内に形成することで、該端部の上方の遮光膜１４と半導体基板表面との間隔を狭くすることができるため、光電変換部ＰＤ以外の領域に光が斜めに入射して発生する電荷に起因する偽信号を抑えることができる。
【００３６】
図２に示すように、固体撮像素子１０において、垂直電荷転送路３は、電荷転送電極１２の半導体基板内部まで延在した一部を除く部分の下方にのみ形成されている。こうすれば、光電変換部ＰＤ表面で発生した電荷が垂直電荷転送路３に漏れ込むことをより効果的に抑えることができる。
【００３７】
図４は、図２に示した固体撮像素子の他の構成例を示す断面模式図である。
この固体撮像素子１０では、電荷転送路３が、電荷転送電極１２のうち半導体基板上に形成されている部分の下方に形成されている第１の転送領域３ａと、電荷転送電極１２の半導体基板内部まで延在した部分の下方に形成された第２の転送領域３ｂとからなる。この例によれば、図２の構成の固体撮像素子１０に比べて、垂直電荷転送部の電荷容量を増やすことができる。
【００３８】
図５は、固体撮像素子の他の構成例を示す平面模式図である。
図５中の矢印は、電荷を読み出す方向を示している。図５に示した例では、ハッチングで示す電荷読み出し領域４が、６角形状の光電変換部ＰＤの右下の辺に沿って形成されている。そして、バリア領域７が、光電変換部ＰＤに隣接する２つの電荷転送電極１２のうち電荷が読み出されない側の電荷転送電極１２で、かつ、電荷が読み出されない垂直電荷転送路３側の電荷転送電極１２の端部に沿ってのみ形成されている。
【００３９】
図６は、図５に示した固体撮像素子のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面模式図である。電荷転送電極１２は、その電荷転送方向に垂直な断面において、両方の端部１２ａが半導体基板におけるＰウェル層１内に延在している。電荷転送電極１２の端部１２はその端面全てがＰウェル層１内に位置するように形成されている。Ｐウェル層１内に形成された電荷転送電極１２の端部１２ａ下に、Ｐ型不純物層からなる素子分離領域５がそれぞれ形成されている。素子分離領域５によって、垂直電荷転送路３と、この垂直電荷転送路３の両隣の光電変換部ＰＤとが分離されている。
【００４０】
各素子分離領域５はＮ型不純物領域２ａと隣接するように形成されている。固体撮像素子１０では、バリア領域７が、電荷転送電極１２のＰウェル層１内に延在した一方の端部１２ａの下方に形成された素子分離領域５と、この素子分離領域５の一部（端部１２ａの下方から半導体基板表面方向に延びた部分）の上方に形成されたＰ型不純物領域２ｂとの間に形成されている。
【００４１】
この例のように、バリア領域７は、電荷転送路３と受光領域２との間の領域のうち、電荷読出し領域４を除く一部の領域に形成されていてもよい。
【００４２】
また、図６の例は、垂直電荷転送路３が電荷転送電極１２の半導体基板上に形成されている領域の下方にのみ形成され、電荷転送電極１２の両方の端部１２ａの半導体基板内部まで延在した領域の下方には形成されていない。こうすれば、受光領域表面で発生した電荷が垂直電荷転送路３に漏れ込むことをより効果的に抑えることができる。
【００４３】
図７は、図５に示した固体撮像素子の他の構成例を示す断面模式図である。
この固体撮像素子１０では、電荷転送路３が、電荷転送電極１２のうち半導体基板の表面上に形成されている平坦な部分の下方に形成されている第１の転送領域３ａと、半導体基板内に延在した両方の端部１２ａの下方にそれぞれ形成された第２の転送領域３ｂとからなる。この例によれば、図２の構成の固体撮像素子１０に比べて、垂直電荷転送部の電荷容量を増やすことができる。
【００４４】
図８は、図５に示した固体撮像素子の他の構成例を示す断面模式図である。この例では、電荷転送電極１２の両方の端部１２ａの一部（この例では、断面視における端面の下方側の略半分）がＰウェル層１内に形成されている。こうすることで、電荷転送電極１２全体を凸状に形成することができ、電荷容量を増やすことができる。
【００４５】
更に、図８に示す固体撮像素子１０では、電荷転送路３が、電荷転送電極１２のうち半導体基板の表面上に形成されている平坦な部分の下方に形成されている第１の転送領域３ａと、半導体基板内に形成された両方の端部１２ａのそれぞれの下方に形成された第２の転送領域３ｂとからなるため、垂直電荷転送部の電荷容量を増やすことができる。
【００４６】
なお、これまでの説明では、取り扱い電荷を電子としてきたが、取り扱い電荷を正孔としてもよい。この場合には、各図に示した図面とその説明において、Ｎ型とＰ型を逆に読み替えればよい。
【００４７】
上記の固体撮像素子は、複数の光電変換部がハニカム状に配列された構成を例に説明したが、複数の光電変換部が正方格子状に配列された構成としてもよい。
【００４８】
また、これまで説明してきた固体撮像素子は、デジタルカメラやデジタルビデオカメラ等の撮像装置、内視鏡装置や携帯電話機に搭載される撮像モジュール等に搭載して用いることができる。
【００４９】
本明細書には次の事項を開示している。
（１）半導体基板内に形成された複数の光電変換部と、平面視において前記光電変換部の隣に設けられた電荷転送部とを有する固体撮像素子であって、
前記電荷転送部は、前記半導体基板内に形成された電荷転送路と、該電荷転送路を覆うように設けられた電荷転送電極とを含み、
前記光電変換部は、電荷蓄積層となる第一導電型の下方不純物領域と、前記下方不純物領域の表面に形成された前記第一導電型とは反対導電型である第二導電型の表面不純物領域とを含み、
前記電荷転送路と前記光電変換部との間に形成された電荷読み出し領域と、
前記電荷転送路と前記光電変換部との間の領域のうち、前記電荷読出し領域を除く領域に形成された素子分離領域と、を備え、
前記電荷転送電極は、前記素子分離領域が形成された領域の少なくとも一部において、該電荷転送電極の一部が前記半導体基板内部まで延在しており、前記電荷転送電極が前記半導体基板内部まで延在した領域における前記素子分離領域と、前記表面不純物領域との間に、前記光電変換部の表面で発生した電荷が前記素子分離領域に移動するのを抑制するバリア領域が形成されている固体撮像素子。
前記電荷読出し領域が設けられていない少なくとも一部の領域に、前記電荷転送電極の一部が前記半導体基板内に形成され、前記半導体基板内に形成された前記電荷転送電極の下方に形成された前記素子分離領域と、該素子分離領域の一部を覆う前記表面不純物領域との間に、前記光電変換部の表面で発生した電荷が前記素子分離領域に移動するのを抑制するバリア領域が形成されている固体撮像素子。
（２）（１）に記載の固体撮像素子であって、
前記バリア領域は、前記表面不純物領域の下方に形成されている固体撮像素子。
（３）（１）又は（２）に記載の固体撮像素子であって、
前記表面不純物領域は、前記電荷転送電極が前記半導体基板内部まで延在した領域において、該電荷転送電極と接している固体撮像素子。
（４）（１）から（３）のうちいずれか１つに記載の固体撮像素子であって、
前記電荷転送電極は、前記垂直電荷転送路の電荷転送方向に交差する方向側の少なくとも一方の端部が前記半導体基板内部に延在している固体撮像素子。
（５）（１）から（３）のうちいずれか１つに記載の固体撮像素子であって、
前記電荷転送電極は、前記垂直電荷転送路の電荷転送方向に交差する方向側の両方の端部が前記半導体基板内部に延在している固体撮像素子。
（６）（１）から（５）のいずれか１つに記載の固体撮像素子であって、
前記電荷転送路は、前記電荷転送電極の前記半導体基板内部まで延在した一部を除く部分の下方にのみ形成されている固体撮像素子。
（７）（１）から（５）のいずれか１つに記載の固体撮像素子であって、
前記電荷転送路は、前記電荷転送電極の前記半導体基板内部まで延在した一部の下方に形成された部分を含む固体撮像素子。
【符号の説明】
【００５０】
２ 受光領域
２ａ Ｎ型不純物領域
２ｂ Ｐ型不純物領域
３ 垂直電荷転送路
４ 電荷読み出し領域
５ 素子分離領域
７ バリア領域
１０ 固体撮像素子
１２ 電荷転送電極
ＰＤ 光電変換部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板内に形成された複数の光電変換部と、平面視において前記光電変換部の隣に設けられた電荷転送部とを有する固体撮像素子であって、
前記電荷転送部は、前記半導体基板内に形成された電荷転送路と、該電荷転送路を覆うように設けられた電荷転送電極とを含み、
前記光電変換部は、電荷蓄積層となる第一導電型の下方不純物領域と、前記下方不純物領域の表面に形成された前記第一導電型とは反対導電型である第二導電型の表面不純物領域とを含み、
前記電荷転送路と前記光電変換部との間に形成された電荷読み出し領域と、
前記電荷転送路と前記光電変換部との間の領域のうち、前記電荷読出し領域を除く領域に形成された素子分離領域と、を備え、
前記電荷転送電極は、前記素子分離領域が形成された領域の少なくとも一部において、該電荷転送電極の一部が前記半導体基板内部まで延在しており、前記電荷転送電極が前記半導体基板内部まで延在した領域における前記素子分離領域と、前記表面不純物領域との間に、前記光電変換部の表面で発生した電荷が前記素子分離領域に移動するのを抑制するバリア領域が形成されている固体撮像素子。
【請求項２】
請求項１に記載の固体撮像素子であって、
前記バリア領域は、前記表面不純物領域の下方に形成されている固体撮像素子。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の固体撮像素子であって、
前記表面不純物領域は、前記電荷転送電極が前記半導体基板内部まで延在した領域において、該電荷転送電極と接している固体撮像素子。
【請求項４】
請求項１から３のうちいずれか１つに記載の固体撮像素子であって、
前記電荷転送電極は、前記垂直電荷転送路の電荷転送方向に交差する方向側の少なくとも一方の端部が前記半導体基板内部に延在している固体撮像素子。
【請求項５】
請求項１から４のうちいずれか１つに記載の固体撮像素子であって、
前記電荷転送電極は、前記垂直電荷転送路の電荷転送方向に交差する方向側の両方の端部が前記半導体基板内部に延在している固体撮像素子。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか１つに記載の固体撮像素子であって、
前記電荷転送路は、前記電荷転送電極の前記半導体基板内部まで延在した一部を除く部分の下方にのみ形成されている固体撮像素子。
【請求項７】
請求項１から５のいずれか１つに記載の固体撮像素子であって、
前記電荷転送路は、前記電荷転送電極の前記半導体基板内部まで延在した一部の下方に形成された部分を含む固体撮像素子。
【請求項１】
半導体基板内に形成された複数の光電変換部と、平面視において前記光電変換部の隣に設けられた電荷転送部とを有する固体撮像素子であって、
前記電荷転送部は、前記半導体基板内に形成された電荷転送路と、該電荷転送路を覆うように設けられた電荷転送電極とを含み、
前記光電変換部は、電荷蓄積層となる第一導電型の下方不純物領域と、前記下方不純物領域の表面に形成された前記第一導電型とは反対導電型である第二導電型の表面不純物領域とを含み、
前記電荷転送路と前記光電変換部との間に形成された電荷読み出し領域と、
前記電荷転送路と前記光電変換部との間の領域のうち、前記電荷読出し領域を除く領域に形成された素子分離領域と、を備え、
前記電荷転送電極は、前記素子分離領域が形成された領域の少なくとも一部において、該電荷転送電極の一部が前記半導体基板内部まで延在しており、前記電荷転送電極が前記半導体基板内部まで延在した領域における前記素子分離領域と、前記表面不純物領域との間に、前記光電変換部の表面で発生した電荷が前記素子分離領域に移動するのを抑制するバリア領域が形成されている固体撮像素子。
【請求項２】
請求項１に記載の固体撮像素子であって、
前記バリア領域は、前記表面不純物領域の下方に形成されている固体撮像素子。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の固体撮像素子であって、
前記表面不純物領域は、前記電荷転送電極が前記半導体基板内部まで延在した領域において、該電荷転送電極と接している固体撮像素子。
【請求項４】
請求項１から３のうちいずれか１つに記載の固体撮像素子であって、
前記電荷転送電極は、前記垂直電荷転送路の電荷転送方向に交差する方向側の少なくとも一方の端部が前記半導体基板内部に延在している固体撮像素子。
【請求項５】
請求項１から４のうちいずれか１つに記載の固体撮像素子であって、
前記電荷転送電極は、前記垂直電荷転送路の電荷転送方向に交差する方向側の両方の端部が前記半導体基板内部に延在している固体撮像素子。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか１つに記載の固体撮像素子であって、
前記電荷転送路は、前記電荷転送電極の前記半導体基板内部まで延在した一部を除く部分の下方にのみ形成されている固体撮像素子。
【請求項７】
請求項１から５のいずれか１つに記載の固体撮像素子であって、
前記電荷転送路は、前記電荷転送電極の前記半導体基板内部まで延在した一部の下方に形成された部分を含む固体撮像素子。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１１−１９８８５０（Ｐ２０１１−１９８８５０Ａ）
【公開日】平成２３年１０月６日（２０１１．１０．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−６１６１６（Ｐ２０１０−６１６１６）
【出願日】平成２２年３月１７日（２０１０．３．１７）
【出願人】（３０６０３７３１１）富士フイルム株式会社 (25,513)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１０月６日（２０１１．１０．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月１７日（２０１０．３．１７）
【出願人】（３０６０３７３１１）富士フイルム株式会社 (25,513)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]