(57)【要約】【課題】  固体撮像素子において暗電流の低減とスミア信号の抑制を実現する。【解決手段】  本開示の第１の側面である固体撮像素子は、入射光に応じた光電変換によって電荷を発生する光電変換部と、前記光電変換部を形成する半導体材料よりもバンドギャップが広いワイドバンドギャップ材料半導体により形成され、前記光電変換部により発生された前記電荷を処理する処理部とを備える。本開示には、例えば、CCD,CMOSなどの固体撮像素子、該固体撮像素子を搭載した撮像装置、該固体撮像素子を有する撮像部が搭載された電子装置に適用できる。【選択図】  図４
2014160740.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射光に応じた光電変換によって電荷を発生する光電変換部と、
前記光電変換部を形成する半導体材料よりもバンドギャップが広いワイドバンドギャップ材料半導体により形成され、前記光電変換部により発生された前記電荷を処理する処理部と
を備える固体撮像素子。
【請求項２】
前記処理部は、前記光電変換部により発生された前記電荷を蓄積する電荷蓄積部であり、
前記電荷蓄積部の少なくとも一部は、前記光電変換部を形成する半導体材料よりもバンドギャップが広いワイドバンドギャップ材料半導体により形成されている
請求項１に記載の固体撮像素子。
【請求項３】
前記処理部は、前記光電変換部により発生された前記電荷を後段に転送する転送部であり、
前記転送部は、前記光電変換部を形成する半導体材料よりもバンドギャップが広いワイドバンドギャップ材料半導体により形成されている
請求項２に記載の固体撮像素子。
【請求項４】
前記転送部は、光電変換部により発生された前記電荷を前記転送部に読み出す読み出し部と、前記電荷の移動を抑止するチャネルストップ部とに挟まれて形成されており、
前記転送部を形成する前記ワイドバンドギャップ材料半導体と前記読み出し部を形成する前記半導体材料との接合面は、前記転送部側にずらして形成されており、
前記転送部を形成する前記ワイドバンドギャップ材料半導体と前記チャネルストップ部を形成する前記半導体材料との接合面は、前記チャネルストップ部側にずらして形成されている
請求項３に記載の固体撮像素子。
【請求項５】
前記処理部は、前記光電変換部により発生された前記電荷を電圧信号に変換する電圧変換部であり、
前記電圧変換部は、前記光電変換部を形成する半導体材料よりもバンドギャップが広いワイドバンドギャップ材料半導体により形成されている
請求項２に記載の固体撮像素子。
【請求項６】
前記処理部を形成する前記ワイドバンドギャップ材料半導体と前記ワイドバンドギャップ材料半導体よりもバンドギャップが狭い前記半導体材料との接合面は、前記処理部側にずらして形成されている
請求項１に記載の固体撮像素子。
【請求項７】
入射光に応じた光電変換によって電荷を発生する光電変換部と、
前記光電変換部を形成する半導体材料よりもバンドギャップが広いワイドバンドギャップ材料半導体により形成され、前記光電変換部により発生された前記電荷を処理する処理部と
を含む固体撮像素子を
備える撮像装置。
【請求項８】
入射光に応じた光電変換によって電荷を発生する光電変換部と、
前記光電変換部を形成する半導体材料よりもバンドギャップが広いワイドバンドギャップ材料半導体により形成され、前記光電変換部により発生された前記電荷を処理する処理部と
を含む固体撮像素子を有する撮像部を
備える電子装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、固体撮像素子、撮像装置、および電子装置に関し、特にSi(silicon)基板内に生じている欠陥準位を介した暗電流の発生や、光電変換を目的としていない部位での光電変換を抑止するようにした固体撮像素子、撮像装置、および電子装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、デジタルカメラなどの撮像機能を備える電子装置には、CCD(Charge Coupled Devices)またはCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)などの個体撮像素子が搭載されている。一般に、該撮像素子には入射した光を電子に変換する光電変換部材として、可視光に対して光電変換に適したバンドギャップを有するSi基板が用いられている。
【０００３】
ただし、Si基板に対しては、イオンインプランテーションなどの不純物注入が行なわれたり、エッチングなどのプロセス処理が行われたりするので、該基板中にはこれらに起因した欠陥準位が生じてしまっている。また、Si基板のSi表面や、Siと他材料(SiO2など)との界面にも多数の欠陥準位が存在している。
【０００４】
該Si基板上では、これらの欠陥準位を介した暗電流がCCD転送レジスタやフローティングディフュージョンに発生してしまい、白点、白筋など画像不具合の原因となってしまうことがある。また、CCD固体撮像素子ではSi基板上のCCD転送レジスタに直接光が入射してしまうことがあり、これにより該CCD転送レジスタ内で光電変換が行なわれて電荷が生じ、該電荷がスミア信号として出力されてしまうことが生じ得た。
【０００５】
なお、スミア信号と同様、不要な電荷により生じる現象としてブルーミングが知られている。ブルーミングは入射光が非常に強い場合に過剰に発生した電荷が画素から溢れ出す現象である。ブルーミングの対策としては、Siよりもバンドギャップが広い材料を基板に用い、その上に一様にバンドギャップが狭い材料を用いて固体撮像素子の各部を形成する方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平４−８８６７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１に記載されている方法では、ブルーミングは抑止できるものの、暗電流を低減させたり、スミア信号を抑制したりすることができない。
【０００８】
本開示はこのような状況に鑑みてなされたものであり、固体撮像素子において暗電流の低減とスミア信号の抑制を実現できるようにするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本開示の第１の側面である固体撮像素子は、入射光に応じた光電変換によって電荷を発生する光電変換部と、前記光電変換部を形成する半導体材料よりもバンドギャップが広いワイドバンドギャップ材料半導体により形成され、前記光電変換部により発生された前記電荷を処理する処理部とを備える。
【００１０】
前記処理部は、前記光電変換部により発生された前記電荷を蓄積する電荷蓄積部であり、前記電荷蓄積部の少なくとも一部は、前記光電変換部を形成する半導体材料よりもバンドギャップが広いワイドバンドギャップ材料半導体により形成されているようにすることができる。
【００１１】
前記処理部は、前記光電変換部により発生された前記電荷を後段に転送する転送部であり、前記転送部は、前記光電変換部を形成する半導体材料よりもバンドギャップが広いワイドバンドギャップ材料半導体により形成されているようにすることができる。
【００１２】
前記転送部は、光電変換部により発生された前記電荷を前記転送部に読み出す読み出し部と、前記電荷の移動を抑止するチャネルストップ部とに挟まれて形成されており、前記転送部を形成する前記ワイドバンドギャップ材料半導体と前記読み出し部を形成する前記半導体材料との接合面は、前記転送部側にずらして形成されており、前記転送部を形成する前記ワイドバンドギャップ材料半導体と前記チャネルストップ部を形成する前記半導体材料との接合面は、前記チャネルストップ部側にずらして形成されているようにすることができる。
【００１３】
前記処理部は、前記光電変換部により発生された前記電荷を電圧信号に変換する電圧変換部であり、前記電圧変換部は、前記光電変換部を形成する半導体材料よりもバンドギャップが広いワイドバンドギャップ材料半導体により形成されているようにすることができる。
【００１４】
前記処理部を形成する前記ワイドバンドギャップ材料半導体と前記ワイドバンドギャップ材料半導体よりもバンドギャップが狭い前記半導体材料との接合面は、前記処理部側にずらして形成されているようにすることができる。
【００１５】
本開示の第２の側面である撮像装置は、入射光に応じた光電変換によって電荷を発生する光電変換部と、前記光電変換部を形成する半導体材料よりもバンドギャップが広いワイドバンドギャップ材料半導体により形成され、前記光電変換部により発生された前記電荷を処理する処理部とを含む固体撮像素子を備える。
【００１６】
本開示の第３の側面である電子装置は、入射光に応じた光電変換によって電荷を発生する光電変換部と、前記光電変換部を形成する半導体材料よりもバンドギャップが広いワイドバンドギャップ材料半導体により形成され、前記光電変換部により発生された前記電荷を処理する処理部とを含む固体撮像素子を有する撮像部を備える。
【００１７】
本開示の第１乃至第３の側面においては、光電変換部により入射光に応じた光電変換によって電荷が発生され、前記光電変換部を形成する半導体材料よりもバンドギャップが広いワイドバンドギャップ材料半導体により形成された処理部により、前記光電変換部により発生された前記電荷が処理される。
【発明の効果】
【００１８】
本開示の第１乃至第３の側面によれば、固体撮像素子において暗電流の低減とスミア信号の抑制を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】一般的なインターライントランスファ型CCD 固体撮像素子の構成例を示すブロック図である。
【図２】図１のインターライントランスファ型CCD 固体撮像素子の断面図である。
【図３】図２に対応するポテンシャルバンド図である。
【図４】本開示を適用したインターライントランスファ型CCD 固体撮像素子の断面図である。
【図５】図４に対応するポテンシャルバンド図である。
【図６】一般的なフレームトランスファ型CCD 固体撮像素子の構成例を示すブロック図である。
【図７】図６のフレームトランスファ型CCD 固体撮像素子の断面図である。
【図８】図７に対応するポテンシャルバンド図である。
【図９】本開示を適用したフレームトランスファ型CCD 固体撮像素子の断面図である。
【図１０】図９に対応するポテンシャルバンド図である。
【図１１】本開示を適用した裏面照射型CCD 固体撮像素子の断面図である。
【図１２】図９に対応するポテンシャルバンド図である。
【図１３】本開示を適用した裏面照射型CMOS固体撮像素子の断面図である。
【図１４】図１３に対応するポテンシャルバンド図である。
【図１５】本開示を適用した裏面照射型CMOS固体撮像素子の断面図である。
【図１６】図１５に対応するポテンシャルバンド図である。
【図１７】SiとSiCのポテンシャルバンド図である。
【図１８】SiとSiCのヘテロ接続面に生じるポテンシャルバリアを示す図である。
【図１９】SiとSiCのヘテロ接続面をずらして形成した場合のポテンシャルバンド図である。
【図２０】ワイドバンドギャップ材料の形成方法を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本開示を実施するための最良の形態（以下、実施の形態と称する）について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２１】
＜第１の実施の形態＞
［一般的なインターライントランスファ型CCD固体撮像素子の構成例］
図１は、一般的なインターライントランスファ型CCD固体撮像素子を正面から見た場合の構成例を示している。
【００２２】
該インターライントランスファ型CCD固体撮像素子１０は、撮像部１１、タイミング信号発生部１２、水平転送部１３、ＦＤ(Floating Diffusion)部１４、および出力部１５を有する。
【００２３】
撮像部１１は、マトリクス状に配置された複数の受光部２１と、受光部２１の列毎に設けられた垂直転送部２２を有し、受光部２１にて光電変換された電荷を、タイミング信号発生部１２からの垂直転送クロックに従い、垂直転送部２２を介して水平転送部１３に転送する。
【００２４】
タイミング信号発生部１２は、垂直転送クロックを発生して撮像部１１に出力する。また、タイミング信号発生部１２は、水平転送クロックを発生して水平転送部１３に出力する。水平転送部１３は、撮像部１１から行毎に垂直方向に転送された電荷をＦＤ部１４に転送する。ＦＤ部１４は、転送された電荷を電圧に変換する。出力部１５は、電荷に基づく電圧信号を後段に出力する。
【００２５】
図２は、図１に示された一般的なインターライントランスファ型CCD固体撮像素子１０の受光部２１と垂直転送部２２における水平断面を示している。
【００２６】
インターライントランスファ型CCD固体撮像素子１０は、Si基板がベースであり、受光部２１および垂直転送部２２は不純物添加のＮ型半導体で、その他の読み出し部３１、チャネルストップ部３２、およびWell部３３はＰ型半導体で形成されている。
【００２７】
図３は、図２に示されたインターライントランスファ型CCD固体撮像素子１０の垂直転送部２２、読み出し部３１および受光部２１に亘る線分ＡＡ’におけるポテンシャルバンドを示している。同図に示されるように、線分ＡＡ’におけるバンドギャップはSiの物性値であって一定である。
【００２８】
図３の場合、垂直転送部２２のバンドギャップは受光部２１のバンドギャップと変わらないので、垂直転送部２２でも受光部２１と同様に、光が入射すると光電変換により電荷が生じてスミア信号が出力されてしまう。また、垂直転送部２２にて欠陥準位を介して電荷が励起し暗電流となってしまう。そこで、本開示では以下の構成を提案する。
【００２９】
［第１の実施の形態であるインターライントランスファ型CCD固体撮像素子の構成例］
図４は、第１の実施の形態であるインターライントランスファ型CCD固体撮像素子４０の水平断面を示している。
【００３０】
該インターライントランスファ型CCD固体撮像素子４０は、図２に示された一般的なインターライントランスファ型CCD固体撮像素子１０の垂直転送部２２が、垂直転送部４１に置換されたものであり、その他の構成は共通であって同一の符号を付している。
【００３１】
垂直転送部４１は、垂直転送部２２に用いられていたＮ型半導体よりもバンドギャップが広いSiC、GaNなどのワイドバンドギャップＮ型半導体により形成されている。
【００３２】
図５は、図４に示されたインターライントランスファ型CCD固体撮像素子４０の垂直転送部４１、読み出し部３１および受光部２１に亘る線分ＢＢ’におけるポテンシャルバンドを示している。同図に示されるように、線分ＢＢ’におけるバンドギャップは、読み出し部３１および受光部２１ではSiの物性値であって一定だが、垂直転送部４１では、読み出し部３１および受光部２１より広がっている。
【００３３】
この場合、垂直転送部４１では、光が入射したときの光電変換が垂直転送部２２に比較して抑止される。また、バンドギャップが広いので欠陥準位を介する電荷の励起が抑止されて暗電流の発生を抑止することができる。
【００３４】
なお、図示は省略するが、インターライントランスファ型CCD固体撮像素子４０の水平転送部およびＦＤ部についても、SiのＮ型半導体よりもバンドギャップが広いSiC、GaNなどのワイドバンドギャップＮ型半導体材料により形成してもよい。これにより、水平転送部やＦＤ部における暗電流の発生を抑止することができる。
【００３５】
＜第２の実施の形態＞
［一般的なフレームトランスファ型CCD固体撮像素子の構成例］
図６は、一般的なフレームトランスファ型CCD固体撮像素子を正面から見た場合の構成例を示している。
【００３６】
該フレームトランスファ型CCD固体撮像素子５０は、撮像部５１、タイミング信号発生部５２、水平転送部５３、ＦＤ部５４、および出力部５５を有する。
【００３７】
撮像部５１は、マトリクス状に配置された複数の受光転送部６１および遮光蓄積転送部６２を有し、タイミング信号発生部５２からの垂直転送クロックに従い、受光転送部６１にて光電変換された電荷を垂直方向に転送して遮光蓄積転送部６２に蓄積するとともに、遮光蓄積転送部６２に蓄積されていた電荷を水平転送部５３に垂直方向に転送する。
【００３８】
タイミング信号発生部５２は、垂直転送クロックを発生して撮像部５１に出力する。また、タイミング信号発生部５２は、水平転送クロックを発生して水平転送部５３に出力する。水平転送部５３は、撮像部５１の遮光蓄積転送部６２から行毎に垂直方向に転送された電荷をＦＤ部５４に転送する。ＦＤ部５４は、転送された電荷を電圧に変換する。出力部５５は、電荷に基づく電圧信号を後段に出力する。
【００３９】
図７は、図６に示された一般的なフレームトランスファ型CCD固体撮像素子５０の受光転送部６１における水平断面を示している。
【００４０】
フレームトランスファ型CCD固体撮像素子５０は、Si基板がベースであり、受光転送部６１に含まれる光電変換部７４は不純物添加のＮ型半導体で、その他のチャネルストップ部７５、およびWell部７６はＰ型半導体で形成されている。なお、光電変換部７４の上面には、オンチップマイクロレンズ７１、カラーフィルタ７２、および透明電極７３が形成されている。
【００４１】
図８は、図７に図示されたフレームトランスファ型CCD固体撮像素子５０の光電変換部７４の上層および下層に亘る線分ＣＣ’におけるポテンシャルバンドを示している。同図に示されるように、線分ＣＣ’におけるバンドギャップはSiの物性値であって一定である。
【００４２】
図８の場合、光電変換部７４の上層側と下層側のバンドギャップは変わらないので、該上層側における光電変換により電荷が生じてスミア信号が出力されてしまう。また、欠陥準位を介して電荷が励起し暗電流となってしまう。そこで、本開示では以下の構成を提案する。
【００４３】
［第２の実施の形態であるフレームトランスファ型CCD固体撮像素子の構成例］
図９は、第２の実施の形態であるフレームトランスファ型CCD固体撮像素子８０の水平断面を示している。
【００４４】
該フレームトランスファ型CCD固体撮像素子８０は、図７に示された一般的なフレームトランスファ型CCD固体撮像素子５０の垂直転送部２２が、光電変換部８１に置換されたものであり、その他の構成は共通であって同一の符号を付している。
【００４５】
光電変換部８１は、その上層側が、その下層側を形成するＮ型半導体よりもバンドギャップが広いSiC、GaNなどのワイドバンドギャップＮ型半導体材料により形成されている。
【００４６】
図１０は、図４に示されたフレームトランスファ型CCD固体撮像素子８０の光電変換部８１の上層および下層に亘る線分ＤＤ’におけるポテンシャルバンドを示している。同図に示されるように、線分ＤＤ’におけるバンドギャップは、上層側が下層側よりも広がっている。
【００４７】
この場合、光電変換部８１の上層側における入射光の長波長成分による光電変換に起因するスミア信号の発生を抑止できる。また欠陥準位を介する電荷の励起が抑止されて暗電流の発生を抑止することができる。なお、入射光の短波長成分は光エネルギが高いのでバンドギャップがある程度広くても光電変換を行なうことができる。
【００４８】
なお、図示は省略するが、フレームトランスファ型CCD固体撮像素子８０の水平転送部およびＦＤ部についても、SiのＮ型半導体よりもバンドギャップが広いSiC、GaNなどのワイドバンドギャップＮ型半導体材料により形成してもよい。これにより、水平転送部やＦＤ部における暗電流の発生を抑止することができる。
【００４９】
［第３の実施の形態である裏面照射型CCD固体撮像素子の構成例］
図１１は、第３の実施の形態である裏面照射型CCD固体撮像素子９０の水平断面を示している。
【００５０】
該裏面照射型CCD固体撮像素子９０は、光が入射される側から順にオンチップマイクロレンズ９１、カラーフィルタ９２、受光部９３、読み出し部９４、垂直転送部９５、および電極９６が形成されている。また、マトリクス状に配置される各受光部９３の間には、チャネルストップ部９７が設けられている。
【００５１】
裏面照射型CCD固体撮像素子９０は、Si基板がベースであり、受光部９３は不純物添加のＮ型半導体で形成され、垂直転送部９５は、Ｎ型半導体よりもバンドギャップが広いSiC、GaNなどのワイドバンドギャップＮ型半導体材料で形成されている。その他の読み出し部９４およびチャネルストップ部９７はＰ型半導体で形成されている。
【００５２】
図１２は、図１１に示された裏面照射型CCD固体撮像素子９０の受光部９３、読み出し部９４、および垂直転送部９５に亘る線分ＥＥ’におけるポテンシャルバンドを示している。同図に示されるように、線分ＥＥ’におけるバンドギャップは、受光部９３および読み出し部９４ではSiの物性値であって一定だが、垂直転送部９５では、受光部９３および読み出し部９４より広がっている。
【００５３】
裏面照射型CCD固体撮像素子９０の場合、垂直転送部９５は下層に設けられているので、入射光による光電変換が抑止される。さらに、受光部９３および読み出し部９４を介して到達する光は長波長成分となりワイドバンドギャップのＮ型半導体での光電変換が抑止される。したがって、垂直転送部９５におけるスミア信号の発生が抑止される。また、垂直転送部９５では、バンドギャップが広いので欠陥準位を介する電荷の励起が抑止されて暗電流の発生を抑止することができる。
【００５４】
なお、図示は省略するが、裏面照射型CCD固体撮像素子９０の水平転送部およびＦＤ部についても、SiのＮ型半導体よりもバンドギャップが広いSiC、GaNなどのワイドバンドギャップＮ型半導体材料により形成してもよい。これにより、水平転送部やＦＤ部における暗電流の発生を抑止することができる。
【００５５】
［第４の実施の形態である裏面照射型CMOS固体撮像素子の構成例］
図１３は、第４の実施の形態である裏面照射型CMOS固体撮像素子１００の水平断面を示している。
【００５６】
該裏面照射型CMOS固体撮像素子１００は、その単画素領域が受光部１０１、およびＦＤ部１０３を有する。
【００５７】
裏面照射型CMOS固体撮像素子１００は、Si基板がベースであり、受光部１０１は不純物添加のＮ型半導体で形成され、ＦＤ部１０３は、Ｎ型半導体よりもバンドギャップが広いSiC、GaNなどのワイドバンドギャップＮ型半導体材料で形成されている。その他の読み出し部１０２およびチャネルストップ部１０４はＰ型半導体で形成されている。
【００５８】
図１４は、図１２に示された裏面照射型CMOS固体撮像素子１００の受光部１０１、読み出し部１０２、およびＦＤ部１０３に亘る線分ＦＦ’におけるポテンシャルバンドを示している。同図に示されるように、線分ＦＦ’におけるバンドギャップは、受光部１０１および読み出し部１０２ではSiの物性値であって一定だが、ＦＤ部１０３では、受光部１０１および読み出し部１０２より広がっている。
【００５９】
裏面照射型CMOS固体撮像素子１００の場合、ＦＤ部１０３では、バンドギャップが広いので欠陥準位を介する電荷の励起が抑止されて暗電流の発生を抑止することができる。
【００６０】
［第５の実施の形態である裏面照射型CMOS固体撮像素子の構成例］
図１５は、第５の実施の形態である裏面照射型CMOS固体撮像素子１１０の水平断面を示している。
【００６１】
該裏面照射型CMOS固体撮像素子１１０は、グローバルシャッタ（全画素同時タイミングシャッタ）機能を実現するための構成として、受光部１１１、電荷蓄積部１１３、およびＦＤ部１１５を有する。
【００６２】
裏面照射型CMOS固体撮像素子１１０は、Si基板がベースであり、受光部１１１およびＦＤ部１１５は不純物添加のＮ型半導体で形成され、電荷蓄積部１１３は、Ｎ型半導体よりもバンドギャップが広いSiC、GaNなどのワイドバンドギャップＮ型半導体材料で形成されている。その他の読み出し部１１２，１１４およびチャネルストップ部１１６はＰ型半導体で形成されている。
【００６３】
裏面照射型CMOS固体撮像素子１１０においては、各画素にそれぞれ対応する受光部１０１にて光電変換された電荷が読み出し部１０２により読み出されて電荷蓄積部１１３に一時的に蓄積される。さらに、電荷蓄積部１１３に蓄積された電荷が読み出し部１１４により読み出されてＦＤ部１１５に転送されて電圧に変換される。
【００６４】
図１６は、図１５に示された裏面照射型CMOS固体撮像素子１１０の受光部１１１、読み出し部１１２、および電荷蓄積部１１３に亘る線分ＧＧ’におけるポテンシャルバンドを示している。同図に示されるように、線分ＧＧ’におけるバンドギャップは、受光部１１１および読み出し部１１２ではSiの物性値であって一定だが、電荷蓄積部１１３では、受光部１１１および読み出し部１１２より広がっている。
【００６５】
裏面照射型CMOS固体撮像素子１１０の場合、電荷蓄積部１１３に到達する光は長波長成分となりワイドバンドギャップのＮ型半導体での光電変換が抑止される。したがって、電荷蓄積部１１３におけるスミア信号の発生が抑止される。また、電荷蓄積部１１３では、バンドギャップが広いので欠陥準位を介する電荷の励起が抑止されて暗電流の発生を抑止することができる。
【００６６】
[ポテンシャルバリアへの対処]
上述した第１乃至第５の実施の形態では、基板のベースとなるSiと、SiC、GaNなどのワイドバンドギャップ材料それぞれの電子親和力が同等であることを前提としている。しかしながら実際には、その材料によってワイドバンドギャップ材料の電子親和力とSiの電子親和力が異なることがある。例えば、図１７は、Ｐ型SiとＮ型ワイドバンドギャップ半導体としてのSiCのポテンシャルバンドを示しており、同図からも明らかなように、両者のポテンシャルバンドには若干のずれが存在する。
【００６７】
このように、電子親和力が異なるSiとワイドバンドギャップ材料とをヘテロ接合した場合、その接合面にポテンシャルバリアが形成されることを考慮する必要がある。
【００６８】
図１８は、図１７に示されたSiのＮ型半導体とSiCのＮ型半導体とをへテロ接合した場合のポテンシャルバンドを示している。同図に丸印で示されるように、両者間の伝導帯にはポテンシャルバリアが形成されてしまう。光電変換された電子を信号電荷として取り扱う場合、伝導帯で信号電荷を取り扱うことになるが、伝導帯にポテンシャルバリアがあると、これが電荷を転送する際の障壁となってしまう。
【００６９】
そこで、実際に第１乃至第５の実施の形態を製造する場合には、Siとワイドバンドギャップ材料とのへテロ接合面をずらして形成するようにする。例えば、図４に示されたインターライントランスファ型CCD固体撮像素子４０では、垂直転送部４１にワイドバンドギャップ材料を用いるが、実際に形成する場合にはへテロ接合面を、チャネルストップ部３２と垂直転送部４１と内部にずらすようにする。
【００７０】
図１９は、図４に示されたインターライントランスファ型CCD固体撮像素子４０を、上述したようにへテロ接合面をずらして形成した場合のチャネルストップ部３２、垂直転送部４１、読み出し部３１、および受光部２１におけるポテンシャルバンドを示している。
【００７１】
この場合、垂直転送部４１の内部に存在するポテンシャルバリアは、読み出し部３１から垂直転送部４１に電荷を転送するときの障壁とはならない。また、垂直転送部４１において、電荷が垂直方向に転送されるときの障壁にもならない。さらに、チャネルストップ部３２の内部にポテンシャルバリアが生じたことにより、逆読み出し動作(図中の左側に隣接した受光部（不図示）からの意図しない電荷が垂直転送部４１に転送されてしまう不具合)を抑止することができる。
【００７２】
なお、Siとワイドバンドギャップ材料の接合面の位置をずらす方法は、図４のインターライントランスファ型CCD固体撮像素子４０だけでなく、その他の実施の形態にも適用できる。
【００７３】
［ワイドバンドギャップ材料の形成方法について］
図２０は、Si基板上にワイドバンドギャップ材料による垂直転送部４１などを形成する方法を説明するための図である。
【００７４】
同図Ａに示されるＮ型のSi基板に対し、パターニングとエッチングによってワイドバンドギャップ領域を形成する（同図Ｂ）。次に、エピタキシャル成長などによりワイドバンドギャップ材料を同図Ｃに示されるように成膜する。さらにCMP(Chemical Mechanical Planarization)などの研磨により製膜されたワイドバンドギャップ材料の不要な部分を削り、同図Ｄに示されるように、Si基板とワイドバンドギャップ材料とがともに露出した状態を形成する。またさらに、レジストパターニングとイオンインプランテーションを繰り返して、ワイドバンドギャップ材料による垂直転送部４１やその他のＰ型の構成要素を形成する。なお、Si基板の表面にワイドバンドギャップ材料の薄膜を残すように形成してもよい。このようにすれば、光電変換領域の暗電流低減効果が得られる。
【００７５】
なお、本開示の実施の形態は、例えば、デジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラなどの撮像装置の他、撮像部を備えた電子装置にも適用できる。
【００７６】
また、本開示の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。
【符号の説明】
【００７７】
３１  読み出し部，  ３２  チャネルストップ部，  ４０  インターライントランスファ型CCD固体撮像素子，  ４１  垂直伝送部，  ８０  フレームトランスファ型CCD固体撮像素子，  ８１  光電変換部，  ９０  裏面照射型CCD固体撮像素子，  ９３  受光部，  ９４  読み出し部，  ９５  垂直転送部，  １００  裏面照射型CMOS固体撮像素子，  １０１  受光部，  １０２  読み出し部，  １０３  ＦＤ部，  １１０  裏面照射型CMOS固体撮像素子，  １１１  受光部，  １１２  読み出し部，  １１３  電荷蓄積部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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