(57)【要約】【課題】信号電荷の読み出し制御に優れた固体撮像装置およびその駆動方法を提供する。【解決手段】Ｎ型拡散層１３をＰ型基板１１の中に完全に埋め込まれるように形成し、Ｎ型拡散層１３の上を完全に覆うようにＰ型拡散層１４を形成し、光電変換領域を形成する。また、Ｎ型拡散層１２，１３の間隔およびＰ型基板１１内部のチャンネルの上部のＰ型拡散層１５の不純物濃度分布を、ゲート電極１７に正の電圧を印加した時に、Ｐ型基板１１内部にチャンネルができ、かつチャンネルの上のゲート電極１７の電圧により、チャンネルの電位が上げられるようにすることにより、信号電荷をＰ型基板１１内部のチャンネルを通して読み出すこと、およびゲート電極１７の電圧による読み出しの制御を可能とした。【選択図】図１
2005236331.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一導電型の第１の半導体領域内に複数個の光電変換部となる反対導電型の第２の半導体領域が形成され、
前記第２の半導体領域の上部を完全に覆うように一導電型の第３の半導体領域が形成され、
前記第２の半導体領域と所定の間隔をおいて電荷転送部となる反対導電型の第４の半導体領域が形成され、
前記第２と第４の半導体領域の間には所定の不純物濃度分布をもつ一導電型の第５の半導体領域が形成され、
前記第４の半導体領域の上部に絶縁膜を介して形成されたゲート電極を備え、
前記第５の半導体領域の不純物濃度は、前記第１の半導体領域の表面から深さ方向に低濃度から不純物濃度が増加して、内部において不純物濃度が高濃度となり、さらに深部で不純物濃度が減少する分布であり、
前記第３の半導体領域の深さは前記第５の半導体領域の幅内あるいはそれよりやや深く、
前記ゲート電極に電圧を印加した時に前記表面からの空乏層が内部まで伸びるものにすることにより前記第２の半導体領域に蓄積された信号電荷の読み出しを制御することを特徴とした固体撮像装置。
【請求項２】
前記第１の半導体領域の表面近くにある前記第５の半導体領域の不純物濃度は、前記第１の半導体領域の不純物濃度と同じであることを特徴とする請求項１記載の固体撮像装置。
【請求項３】
一導電型の第１の半導体領域内に複数個の光電変換部となる反対導電型の第２の半導体領域が形成され、
前記第２の半導体領域の上部を略完全に覆うように一導電型の第３の半導体領域が形成され、
前記第２の半導体領域と所定の間隔をおいて電荷転送部となる反対導電型の第４の半導体領域が形成され、
前記第２と第４の半導体領域の間に所定の不純物濃度分布を持つ一導電型の第５の半導体領域が形成され、
前記第４と第５の半導体領域の上部に絶縁膜を介して形成されたゲート電極を備え、
前記第２と第４の半導体領域の間隔および前記第５の半導体領域の不純物濃度分布を、  前記ゲート電極に電圧を印加した時に前記第２の半導体領域に蓄積された信号電荷を前  
記第１の半導体領域の内部のチャンネルを通して前記第４の半導体領域に読み出せ、かつ
前記第５と第４の半導体領域によって形成される空乏層の伸びによるチャンネルの電位上
昇に加えて、前記ゲート電極の電圧により前記第５の半導体領域の電位を上げてチャンネ
ルの電位が上げられるようなものにしたことにより読み出しを制御することを特徴とする
固体撮像装置。
【請求項４】
一導電型の第１の半導体領域内に複数個の光電変換部となる反対導電型の第２の半導体領域が形成され、
前記第２の半導体領域内の上部を略完全に覆うように一導電型の第３の半導体領域が形成され、
前記第２の半導体領域と所定の間隔をおいて電荷転送部となる反対導電型の第４の半導体領域が形成され、
前記第２と第４の半導体領域の間に所定の不純物濃度を持つ一導電型の第５の半導体領域が形成され、
前記第４と第５の半導体領域の上部に絶縁膜を介して形成されたゲート電極を備え、
前記第２の半導体領域に蓄積された信号電荷を前記第１の半導体領域の内部のチャンネルを通して前記第４の半導体領域に読み出す際に、前記第５と第４の半導体領域によって形成される空乏層の伸びによるチャンネルの電位上昇に加えて、前記ゲート電極の電圧により前記第５の半導体領域の電位を上げてチャンネルの電位を上げることを特徴とする固体撮像装置の駆動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は固体撮像装置及びその駆動方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、電荷結合素子（ＣＣＤ）に代表される電荷転送装置を用いた固体撮像装置は、その低雑音特性などの優位性よりその実用化が著しい。
【０００３】
以下、従来の固体撮像装置及びその駆動方法について説明する。
【０００４】
図７は従来の光電変換領域及び電荷転送領域の断面図であり、１はＰ型シリコンで構成されたＰ型基板、２は半導体基板１の表面に選択的に形成された電荷転送領域（埋め込みチャンネルＣＣＤのチャンネル部）となるＮ型拡散層、３は半導体基板１の表面に選択的に形成されたＮ型拡散層、４は半導体基板１の表面に選択的に形成されたＰ型拡散層、５は半導体基板１の表面に選択的に形成されたＰ型拡散層、６は半導体基板１の表面に形成された酸化膜等の絶縁膜、７は絶縁膜６の表面に選択的に形成されたゲート電極である。
【０００５】
Ｎ型拡散層３及びＰ型基板１によってできるフォトダイオードの領域が光電変換領域であり、Ｎ型拡散層３（以下ＰＤと略記する）は光が照射され光電変換された信号電荷を集積する。
【０００６】
埋め込みチャンネルＣＣＤのＮ型拡散層２が電荷転送領域、光電変換領域と電荷転送領域の間のゲート電極下のＰ型拡散層５が読み出しチャンネル部のチャンネルドープ領域を構成する。
【０００７】
ゲート電極７に読み出し用の正の電圧を印加しチャンネル部の電位をＰＤの電位より高くすることにより、信号電荷は読み出しチャンネル部を通って電荷転送領域に読み出される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記の方法ではＰＤから表面までＮ型拡散層が広がっているため、表面付近に多く存在する欠陥により発生した余分な電荷がＰＤに集積しやすく画面上では白キズ等の特性不良を起こす。
【０００９】
これを避けるためには、半導体基板の内部にＰＤを埋め込めばよいが、信号電荷は基板の内部を通ることになりゲート電圧による読み出しの制御が難しく残像等の原因となる。
【００１０】
本発明は上記従来の課題を解決するもので、表面付近の欠陥の影響を受けず、ゲート電圧により読み出しを制御する事のできる固体撮像装置及びその駆動方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために、本発明に係る第１の固体撮像装置は、一導電型の第１の半導体領域内に複数個の光電変換部となる反対導電型の第２の半導体領域が形成され、第２の半導体領域の上部を完全に覆うように一導電型の第３の半導体領域が形成され、第２の半導体領域と所定の間隔をおいて電荷転送部となる反対導電型の第４の半導体領域が形成され、第２と第４の半導体領域の間には所定の不純物濃度分布をもつ一導電型の第５の半導体領域が形成され、第４の半導体領域の上部に絶縁膜を介して形成されたゲート電極を備え、第５の半導体領域の不純物濃度は、第１の半導体領域の表面から深さ方向に低濃度から不純物濃度が増加して、内部において不純物濃度が高濃度となり、さらに深部で不純物濃度が減少する分布であり、第３の半導体領域の深さは第５の半導体領域の幅内あるいはそれよりやや深く、ゲート電極に電圧を印加した時に表面からの空乏層が内部まで伸びるものにすることにより第２の半導体領域に蓄積された信号電荷の読み出しを制御することを特徴とするものである。
【００１２】
なお、本発明の第１の固体撮像装置は、第１の半導体領域の表面近くにある第５の半導体領域の不純物濃度は、第１の半導体領域の不純物濃度と同じであることがより好ましい。
【００１３】
また、本発明に係る第２の固体撮像装置は、一導電型の第１の半導体領域内に複数個の光電変換部となる反対導電型の第２の半導体領域が形成され、第２の半導体領域の上部を略完全に覆うように一導電型の第３の半導体領域が形成され、第２の半導体領域と所定の間隔をおいて電荷転送部となる反対導電型の第４の半導体領域が形成され、第２と第４の半導体領域の間に所定の不純物濃度分布を持つ一導電型の第５の半導体領域が形成され、第４と第５の半導体領域の上部に絶縁膜を介して形成されたゲート電極を備え、第２と第４の半導体領域の間隔および第５の半導体領域の不純物濃度分布を、ゲート電極に電圧を印加した時に第２の半導体領域に蓄積された信号電荷を第１の半導体領域の内部のチャンネルを通して第４の半導体領域に読み出せ、かつ第５と第４の半導体領域によって形成される空乏層の伸びによるチャンネルの電位上昇に加えて、ゲート電極の電圧により第５の半導体領域の電位を上げてチャンネルの電位が上げられるようなものにしたことにより読み出しを制御することを特徴とするものである。
【００１４】
また、本発明に係る固体撮像装置の駆動方法は、一導電型の第１の半導体領域内に複数個の光電変換部となる反対導電型の第２の半導体領域が形成され、第２の半導体領域内の上部を略完全に覆うように一導電型の第３の半導体領域が形成され、第２の半導体領域と所定の間隔をおいて電荷転送部となる反対導電型の第４の半導体領域が形成され、第２と第４の半導体領域の間に所定の不純物濃度を持つ一導電型の第５の半導体領域が形成され、第４と第５の半導体領域の上部に絶縁膜を介して形成されたゲート電極を備え、第２の半導体領域に蓄積された信号電荷を第１の半導体領域の内部のチャンネルを通して第４の半導体領域に読み出す際に、第５と第４の半導体領域によって形成される空乏層の伸びによるチャンネルの電位上昇に加えて、ゲート電極の電圧により第５の半導体領域の電位を上げてチャンネルの電位を上げることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１５】
この構成によって、信号電荷は光電変換領域から基板の内部のみを通って電荷転送領域に読み出され、表面付近の欠陥の影響を受けないため、白キズ等の不良の発生を防ぐことができる。
【００１６】
また、ゲートの電圧による制御が可能なように、光電変換領域と電荷転送領域の間隔およびチャンネルドープ領域の不純物濃度分布を適切なものにしているため、残像等の不良の発生を防ぐことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１８】
（第１の実施の形態）
図１は本発明の第１の実施の形態における固体撮像装置の光電変換領域及び電荷転送領域の断面図を示すものである。
【００１９】
図１において１１はＰ型シリコンで構成されたＰ型基板、１２は半導体基板１１の表面に選択的に形成された電荷転送領域となるＮ型拡散層、１３は半導体基板１１の中に完全に埋め込まれるよう形成されたＮ型拡散層、１４は半導体基板１１の表面にＮ型拡散層１３を完全に覆うように形成されたＰ型拡散層、１５は読み出しの際のゲート電圧による制御を可能にしかつ表面を信号電荷が通らないよう適切な不純物濃度分布を持つように半導体基板１１の表面に選択的に形成されたＰ型拡散層、１６は半導体基板１１の表面に形成されたＳｉＯ２等の絶縁膜、１７は信号電荷読み出し用のゲート電極である。
【００２０】
Ｐ型基板１１内には、選択的に電荷転送領域となるＮ型拡散層１２が形成されている。  
【００２１】
このＮ型拡散層１２の不純物濃度は、最大濃度が約１０17／ｃｍ3で、その深さは約０．４μｍである。
【００２２】
このような不純物濃度でこの深さに設定したのは、電荷に対する最適な飽和特性を持たせることと電荷転送領域での最適なポテンシャルを得るためである。
【００２３】
もし不純物濃度が薄いと、このポテンシャルが浅くなり、転送効率が低下したり、飽和特性が劣化することになる。
【００２４】
不純物濃度が高いとＮ型拡散層１２における飽和特性がやはり劣化する。Ｎ型拡散層１２の側壁の一端に接してＰ型拡散層１５が形成されている。
【００２５】
Ｐ型拡散層１５は、Ｎ型拡散層１３から電荷を読み出す際のゲート電圧による制御を可能にしかつ表面を信号電荷が通らないよう適切な不純物濃度分布を持つように半導体基板１１の表面に選択的に形成されている。
【００２６】
このＰ型拡散層１５の不純物濃度は、最大で１０16／ｃｍ3で、その深さは０．２〜０．３μｍである。
【００２７】
この不純物濃度と深さに設定したのは、電荷を読み出す際の読み出し電圧を最適化するためである。
【００２８】
この不純物濃度が薄い場合、固体撮像装置は表面チャンネル型となる。
【００２９】
表面チャンネル型の固体撮像装置では基板表面の状態に影響され易く、素子特性の信頼性が低下する。
【００３０】
また、この不純物濃度が高い場合には、ゲートによる駆動がしにくい。
【００３１】
すなわちゲートに駆動のための電圧を印加しても、電圧の印加による基板内のポテンシャルの変化が少ない。
【００３２】
このためこのポテンシャルの変化が埋め込みチャンネルまで影響せず、チャンネルのポテンシャルの制御ができない。
【００３３】
また素子形成時に残像が生じる原因になる。
【００３４】
ここでＰ型拡散層１５はＮ型拡散層１２とオーバーラップしてはいけない。もしオーバーラップした場合、Ｎ型拡散層１２の幅が減少し、飽和特性に悪影響を及ぼす。
【００３５】
Ｐ型拡散層１５の側壁の一端に接して光電変換領域となるＮ型拡散層１３が形成されている。
【００３６】
Ｎ型拡散層１３は、基板の表面近くに存在する欠陥による特性の劣化を防ぐために、半導体基板１１の中に完全に埋め込まれるように形成されている。
【００３７】
このＮ型拡散層１３の不純物濃度は、１０16〜１０17／ｃｍ3で、その深さは１．０〜１．４μｍである。
【００３８】
このような不純物濃度と深さに設定したのは光電変換領域の電荷に対する十分な飽和特性を確保するためである。
【００３９】
この濃度より高いと残像が生じる原因となる。
【００４０】
ここでＰ型拡散層１５が埋め込みチャンネル部まで広がってしまい、チャンネルが形成されなくなると、電荷の読み出しが困難となる。
【００４１】
このためＮ型拡散層１３はＰ型拡散層１５とがオーバーラップしている場合には、上記説明のごとく読み出しが困難であり、Ｎ型拡散層１３の飽和特性をも劣化させる。Ｐ型拡散層１４は半導体基板１１の表面に形成されており、Ｎ型拡散層１３の表面を完全に覆うように形成されている。
【００４２】
このＰ型拡散層１４の不純物濃度は、最大で約１０17／ｃｍ3で、その深さは約０．３μｍである。
【００４３】
固体撮像装置を駆動した際、Ｎ型拡散層１３が空乏化される。この時、このような不純物濃度と深さに設定すれば、その空乏化した領域が基板表面に到達するのをできるだけ少なくなる。
【００４４】
これによって基板表面付近に存在する欠陥によって生じる暗電流や白キズが発生するのを防止できる。
【００４５】
ここでＰ型拡散層１４はＮ型拡散層１３を完全に被っていなければならない。
【００４６】
もし、完全には覆われていない場合、すなわち、従来技術に示したようにＰ型拡散層１４の右端にＮ型拡散層１３の領域が露出した状態や、Ｐ型拡散層１４が右端によって形成され左端にＮ型拡散層１３の領域が露出した状態、さらにはこの両方が同時に起こるＮ型拡散層１３の横幅内にＰ型拡散層１４が形成されている場合、これら全ての場合において、Ｎ型拡散層１３が空乏化した時、その空乏化した領域が基板表面に到達するＮ型拡散層１３の領域が露出した領域が存在することとなり、やはり暗電流や白キズが発生することになる。
【００４７】
また、Ｐ型拡散層１４はＮ型拡散層１３を完全に被っている状態として、Ｐ型拡散層１４の右端はＮ型拡散層１３の右端とほぼ一致しているが、Ｐ型拡散層１４の左端はＮ型拡散層１３の左端より０．５μｍ程度左に位置している。
【００４８】
これがさらに左に位置していると、となりの画素に形成されたＮ型拡散層を狭めることとなり、取扱得る電荷の飽和特性を低下させることになる。
【００４９】
また、Ｐ型拡散層１４の左端はＮ型拡散層１３の左端と一致しているが、右端がＮ型拡散層１３の右端よりさらに右に位置し、Ｐ型拡散層１５とオーバーラップしている。このオーバーラップ幅は０．２〜０．３μｍ程度であれば問題ない。
【００５０】
しかし、これ以上の幅でオーバーラップすれば、Ｐ型拡散層１４の不純物濃度が高いために、ゲートによる埋め込みチャンネルのポテンシャルの制御が困難である。
【００５１】
また、本実施の形態ではＰ型拡散層１４の深さがＰ型拡散層１５の深さより深い位置にあるが、このことは本発明の主要なことではない。
【００５２】
ここで、Ｐ型拡散層１４の深さは接合の深さを示しているが、Ｐ型拡散層１５の深さは、不純物濃度が１０16／ｃｍ3になる深さを示している。
【００５３】
Ｐ型拡散層１５の深さは、Ｎ型拡散層１２の電荷の飽和特性が満足される深さ約０．３μｍ程度であればよい。
【００５４】
ただしＰ型拡散層１５の深さが深すぎてチャンネルを被ってしまい、動作時にチャンネルが形成されないようになってしまうと電荷を読み出すことが不可能となる。
【００５５】
半導体基板１１上にＳｉＯ2等の絶縁膜１６が形成されている。さらに絶縁膜１６上には信号電荷読み出し用のゲート電極１７が形成されている。
【００５６】
絶縁膜１６の膜厚は０．０７〜０．１μｍ程度である。ゲート電極１７は下層の拡散層１２を覆い、紙面に対して垂直方向の電荷転送を行い、同時に拡散層１２の空乏化を起させる。
【００５７】
拡散層１３と拡散層１４とはその両端がほぼ一致している。
【００５８】
もしゲート電極１７が拡散層１３の上に突き出していると、外部より入射してくる光が入る部分が狭くなり、光電変換の感度を低下させる。
【００５９】
逆に、ゲート電極１７が拡散層１３より内側に位置しすぎていると、拡散層１３の電荷を読み出すことが困難になる。ゲート電極１７はＰ型拡散層１５を完全に覆っている。
【００６０】
ゲート電極１７に電圧を印加すると、拡散層１５の下部にはチャンネルが発生し、このチャンネルをゲート電極１７によって制御している。
【００６１】
ここでゲート電極１７の膜厚は約０．３μｍのポリシリコンを用いている。本実施の形態では、Ｎ型拡散層１３の上にＰ型拡散層１４を設けていることに特徴がある。
【００６２】
このことをより詳細に説明するために図２に、図１のＡ−Ａ’線で示された光電変換領域の断面の基板表面から深さ方向への不純物濃度の分布状態を示す。
【００６３】
横軸は基板表面からの深さを示し、縦軸は不純物濃度を示す。
【００６４】
これよりＰ型拡散層１４の不純物濃度が高いためＮ型拡散層１３を空乏化したとき、Ｐ型拡散層１４に発生する空乏化された領域の広がりが小さくなる。
【００６５】
このように空乏化した領域が基板表面近くまで到達しない。
【００６６】
また、図３には同様に、図１のＢ−Ｂ’線で示された基板面から深さ約０．２μｍでの基板に平行方向の不純物濃度の分布状態を示す。
【００６７】
横軸は基板に平行方向の距離を示し、縦軸は不純物濃度を示す。これよりＰ型拡散層１４とＰ型拡散層１５との間にＮ型領域が存在しないので、Ｎ型拡散層１３が空乏化しても、その空乏化した領域が基板表面に達することがない。
【００６８】
以上のように構成された固体撮像装置について、以下その駆動方法について説明する。  
【００６９】
その駆動方法による固体撮像装置内部での変化の様子を図４に示す。
【００７０】
まず、Ｎ型拡散層１２から電荷が転送された後の空乏状態の時にゲート電極１７に正の
電圧を印加する。
【００７１】
これによって、Ｎ型拡散層１２とＰ型基板１１によってできるＰＮ接合のまわりのＰ型基板１１側の空乏層２０が広がりＮ型拡散層１２とＮ型拡散層１３の間のＰ型基板１１内部のチャンネルとなる部分の電位が上がる。
【００７２】
同時にゲート電極１７はＰ型拡散層１５の上にも延びているため、ゲート電極１７の下のＰ型拡散層１５の電位を上げひいてはその下のＰ型基板１１内部のチャンネルとなる部分の電位が上がる。
【００７３】
ここで、印加される電圧は約１５ボルトである。この電圧値は、Ｎ型拡散層１３から信号の電荷を残すことなく完全に読み出すことのできる値に設定されている。
【００７４】
このため電圧値は通常１０〜２０ボルトの範囲で用いられる。これ以上の電圧で動作させると、Ｎ型拡散層１３と隣の素子領域にあるＮ型拡散層１３との間の耐圧と、Ｎ型拡散層１３とＮ型拡散層１２との間の分離耐圧が低下する。
【００７５】
Ｐ型基板１１内部のチャンネルとなる部分の電位がＮ型拡散層１３の空乏状態の最大電位より０．１ボルト程度低い値より、高くなるようにゲート電極１７に正の電圧を一定時間かけると、チャンネルを通して信号電荷がすべて読み出される。
【００７６】
具体的にはゲート電極１７には５〜１０ボルトの電圧が印加される。空乏状態での最大電位は約６ボルトであって、約５．９〜６．０ボルトであれば、信号電荷をすべて読み出すことができる。
【００７７】
このように、Ｎ型拡散層１２とＰ型基板１１によってできるＰＮ接合のまわりのＰ型基板１１側の空乏層２０の広がりに加えて、Ｐ型基板１１内部のチャンネルの上のゲート電極１７の電圧によりチャンネル部の電位が上げられるためゲート電極１７の電圧による信号電荷の読み出しの制御が可能になる。
【００７８】
すなわちゲート電極１７によってチャンネルの電位を制御して、信号の電荷を読み出すことができる。
【００７９】
Ｎ型拡散層１２と１３の間隔及びＰ型拡散層１５の不純物濃度分布を最適化することにより、ゲート電極１７に正の電圧を印加した時にＰ型基板１１内部にチャンネルができかつチャンネルの上のゲート電極１７の電圧によりチャンネルの電位が上げられるため、所定のゲート電圧で上記の読み出しが実現できる。
【００８０】
すなわちチャンネルの電位を制御することで、Ｎ型拡散層１２とＰ型基板１１との空乏化された領域を広げることができる。
【００８１】
このように、ゲート電極１７に印加された電圧によってチャンネルの制御と空乏化された領域を広げることができる。
【００８２】
（第２の実施の形態）
次に本発明の第２の実施の形態を図５を用いて説明する。
【００８３】
本実施の形態で第１の実施の形態と異なるのは、Ｐ型拡散層１５がＰ型基板１１の内部に埋め込まれていることである。
【００８４】
このＰ型拡散層１５の不純物濃度は、最大で１０16／ｃｍ3である。Ｐ型拡散層１５は基板１１表面より内部に形成されているので、基板１１表面とＰ型拡散層１５との間の領域には基板１１の層が形成されている。
【００８５】
Ｐ型拡散層１５はＰ型基板１１表面から約０．１５μｍの深さにある。Ｐ型拡散層１５の上面までの距離はＰ型拡散層１５の不純物濃度が１０16／ｃｍ3となる位置で０．１μｍと０．３μｍの地点である。
【００８６】
底面までの距離（幅）は０．２μｍである。Ｐ型拡散層１５をこのような位置に設定しているのは、固体撮像装置に電圧を印加した際に生じるチャンネルが基板表面から０．３〜０．４μｍの深さに形成されるためである。
【００８７】
拡散層１３はＰ型基板１１の深さ方向に０．３〜０．４μｍの位置に形成されている。
【００８８】
また、Ｐ型拡散層１４の深さはＰ型拡散層１５の幅内あるいはそれよりやや深い位置にある。
【００８９】
これはＰ型拡散層１４がＰ型拡散層１５が形成されている位置より浅い時は、表面チャンネルが形成される。
【００９０】
逆にＰ型拡散層１４がＰ型拡散層１５より深い位置に形成されているとチャンネルが形成されなくなる。
【００９１】
この構造により表面近くの濃度を下げることが出来るので表面からの空乏層が内部まで伸びやすくなり読み出しに必要な電圧を低減することができる。
【００９２】
図６に図５のＣ−Ｃ’線に沿って、基板表面からの深さ方向への不純物濃度の分布状態を示す。
【００９３】
横軸は基板表面からの深さであり、縦軸は不純物濃度のネット値を対数で表示したものである。
【００９４】
また、同時に内部濃度が高くなっているため、内部チャンネルを経由したＮ型拡散層１３からＮ型拡散層１２への信号電荷の洩れ出しを防ぐことができる。
【００９５】
すなわち、内部濃度が高くなっていると、Ｎ型拡散層１２を空乏化し、ゲート電極１７に読み出し電圧が印加されていない状態で空乏化された領域がＮ型拡散層１３へ伸びるのが抑えられる。
【００９６】
このためＮ型拡散層１３での飽和電荷量を増やすことができる。この構造はＰ型拡散層１５を形成する際のボロン等のイオン注入のエネルギーを高いものにすることにより実現できる。
【００９７】
以上述べたように、従来例のように光電変換領域の表面にまでＮ型拡散層が広がっており、かつ光電変換領域にたとえ光が照射されていなくても光電変換領域が空乏化していると、その空乏化された領域が表面付近にまで到達する。
【００９８】
このため表面付近に多く存在する欠陥では電子−正孔対が生成される。
【００９９】
この電子は光電変換領域に電荷として蓄積される。
【０１００】
従って光が当たっていない時でも、信号となる電荷が欠陥のある画素で発生し、白キズとなる。本実施の形態では光電変換領域を埋め込み型にすることにより、基板１１表面にまで空乏化した領域が広がらないため白キズが発生しない。
【産業上の利用可能性】
【０１０１】
本発明に係る固体撮像装置およびその駆動方法は、光電変換領域を完全に埋め込み型にして、光電変換領域と電荷転送領域の間隔及び基板内部のチャンネルの上部でかつゲート下に形成するＰ型拡散層の不純物濃度分布を適切なものとすることができ、表面付近の欠陥による白キズ等の不良の発生を防ぎ、かつチャンネルの上のゲートによる信号電荷の読み出しの制御ができる優れた固体撮像装置およびその駆動方法として有用である。
【図面の簡単な説明】
【０１０２】
【図１】本発明の第１の実施の形態における固体撮像装置の断面図
【図２】本発明の第１の実施の形態における固体撮像装置の不純物濃度分布を示す図
【図３】本発明の第１の実施の形態における固体撮像装置の不純物濃度分布を示す図
【図４】本発明の第１の実施の形態における固体撮像装置の空乏層の状態を示す図
【図５】本発明の第２の実施の形態における固体撮像装置の断面図
【図６】本発明の第２の実施の形態における固体撮像装置の不純物濃度を示す図
【図７】従来の固体撮像装置の断面図
【符号の説明】
【０１０３】
１，１１  Ｐ型基板
２，１２  Ｎ型拡散層
３，１３  Ｎ型拡散層
４，１４  Ｐ型拡散層
５，１５  Ｐ型拡散層
６，１６  絶縁膜
７，１７  ゲート電極
【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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