(57)【要約】【課題】信号電荷蓄積量の低下および青色光の感度劣化がなく、ノイズがより抑制された高画質の画像データを得る。【解決手段】光電変換部としての埋め込みフォトダイオード（Ｎ−）３と反極性（第２導電型）の第１表面高濃度拡散層（Ｐ＋）４とシリコン基板１の表面との間に、埋め込みフォトダイオード（Ｎ−）３と同極性（第１導電型）の第２表面高濃度拡散層（Ｎ＋）５を形成するため、シリコン基板１の表面とその表面酸化膜７との境界面で発生するリーク電流（暗電流）が、埋め込みフォトダイオード（Ｎ−）３と同極性（第１導電型）の第２表面高濃度拡散層（Ｎ＋）５内側に掃き出されて、埋め込みフォトダイオード（Ｎ−）３側にリーク電流が介入することがなくなり、低ノイズ化を実現して高画質を得る。【選択図】図１
2009182047.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射光を光電変換して信号電荷を生成する複数の第１導電型光電変換部が各単位画素として２次元的に設けられた固体撮像素子において、該第１導電型光電変換部の表面側に設けられた第２導電型第１表面拡散層とシリコン表面または表面酸化膜との間に第１導電型第２表面拡散層が設けられた固体撮像素子。
【請求項２】
入射光を光電変換して信号電荷を生成する複数の第１導電型光電変換部が各単位画素として２次元的に設けられた固体撮像素子において、該第１導電型光電変換部は、該単位画素毎に、半導体基板または半導体層に設けられ、該第１導電型光電変換部の表面側に第２導電型第１表面拡散層が設けられ、該第２導電型第１表面拡散層の表面側に第１導電型第２表面拡散層が設けられた固体撮像素子。
【請求項３】
前記第１導電型第２表面拡散層は、前記第２導電型第１表面拡散層の表面側の一部に設けられている請求項１または２に記載の固体撮像素子。
【請求項４】
前記第１導電型第２表面拡散層は、前記第１導電型光電変換部で光電変換された信号電荷を読み出すための読み出し領域まで形成されておらず、該第１導電型第２表面拡散層と該読み出し領域との間に所定間隔が設けられている請求項３に記載の固体撮像素子。
【請求項５】
前記第１導電型第２表面拡散層と、前記第１導電型光電変換部で光電変換された信号電荷を読み出すための読み出し領域との間の所定間隔には前記第２導電型第１表面拡散層が介在して設けられている請求項１〜３のいずれかに記載の固体撮像素子。
【請求項６】
前記所定間隔は、前記信号電荷の読み出し時に、前記第１導電型第２表面拡散層の電荷の前記読み出し領域への拡散を防止可能な間隔である請求項４または５に記載の固体撮像素子。
【請求項７】
前記第１導電型第２表面拡散層は、前記光電変換部の周囲の素子分離領域の側面から底面側にも該側面および該底面に接して設けられている請求項１〜６のいずれかに記載の固体撮像素子。
【請求項８】
前記第２導電型第１表面拡散層は半導体基板または半導体層よりも高濃度の第２導電型第１表面高濃度拡散層であり、前記第１導電型第２表面拡散層は前記第１導電型光電変換部よりも高濃度の第１導電型第２表面高濃度拡散層である請求項１または２に記載の固体撮像素子。
【請求項９】
前記第２導電型第１表面拡散層は半導体基板または半導体層よりも低濃度かまたは同等の第２導電型第１表面低濃度拡散層であり、前記第１導電型第２表面拡散層は前記第１導電型光電変換部よりも高濃度の第１導電型第２表面高濃度拡散層である請求項１または２に記載の固体撮像素子。
【請求項１０】
前記第１導電型第２表面高濃度拡散層は、前記第２導電型第１表面低濃度拡散層と同一電位である請求項８に記載の固体撮像素子。
【請求項１１】
前記第１導電型第２表面高濃度拡散層は、接地電位の出力端に接続されている請求項１０に記載の固体撮像素子。
【請求項１２】
前記第１導電型第２表面高濃度拡散層は、前記第２導電型第１表面低濃度拡散層より高電位であり、該第２導電型第１表面低濃度拡散層は空乏化されている請求項９に記載の固体撮像素子。
【請求項１３】
前記第１導電型第２表面高濃度拡散層は直流電位の出力端に接続されている請求項１２に記載の固体撮像素子。
【請求項１４】
前記第１導電型光電変換部の濃度を該第１導電型光電変換部の濃度よりも高濃度とする請求項９に記載の固体撮像素子。
【請求項１５】
前記第１導電型光電変換部が前記第２導電型第１表面拡散層および前記第１導電型第２表面拡散層により埋め込まれているＣＭＯＳ型固体撮像素子またはＣＣＤ型固体撮像素子である請求項１または２に記載の固体撮像素子。
【請求項１６】
請求項１〜１５のいずれかに記載の固体撮像素子を画像入力デバイスとして撮像部に用いた電子情報機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被写体からの画像光を光電変換部で光電変換して撮像する半導体素子で構成されたＣＣＤ型イメージセンサやＣＭＯＳ型イメージセンサなどの固体撮像素子および、この固体撮像素子を画像入力デバイスとして撮像部に用いた例えばデジタルビデオカメラおよびデジタルスチルカメラなどのデジタルカメラや、監視カメラ、車載用カメラ、工業用カメラおよび医療用カメラなどの画像入力カメラの他、スキャナ、ファクシミリ、カメラ付き携帯電話装置などの電子情報機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、カメラ画像などに対する更なる高精細化の要望が高まっており、デジタルカメラやカメラ付き携帯電話装置などに搭載されるＣＣＤ型イメージセンサやＣＭＯＳ型イメージセンサなどの固体撮像素子において、高画素化が急速に進んでいる。
【０００３】
また、ＣＣＤ型イメージセンサやＣＭＯＳ型イメージセンサなどの固体撮像素子が用いられるマーケットは、前述したデジタルカメラやカメラ付き携帯電話装置の他、監視カメラ、車載用カメラ、工業用カメラおよび医療用カメラなど多岐にわたり急速に拡大している。これは、これらの固体撮像素子内で、光を電気信号に変える複数の光電変換部が各受光部として２次元的に配置され、各光電変換部がシリコン基板内部に埋め込まれた埋め込み型フォトダイオードとして、低ノイズ化されて高画質になったことが大きく寄与している。この埋め込み型フォトダイオードの事例を図９に示している。
【０００４】
図９は、従来のＣＭＯＳ型固体撮像素子（イメージャ）の要部構成例を模式的に示す縦断面図である。
【０００５】
図９に示すように、従来のＣＭＯＳ型固体撮像素子１００は、Ｐ型シリコン基板１０１のＰウエル１０２内に埋め込みフォトダイオード（Ｎ−）１０３が形成され、その表面側の表面高濃度拡散層（Ｐ＋）１０４とＰウエル１０２に挟まれた埋め込み構造になっている。これらの埋め込みフォトダイオード（Ｎ−）１０３および表面高濃度拡散層（Ｐ＋）１０４と、信号電荷を電圧に変換する電荷検出部１０５（Ｎ＋）との間の信号電荷転送領域（トランジスタ領域）となるＰウエル１０２上に表面酸化膜１０６を介して電荷転送トランジスタの転送ゲート１０７が設けられている。さらに、電荷検出部１０５（Ｎ＋）と、電源電位の出力端に接続されたドレイン領域１０８との間のトランジスタ領域となるＰウエル１０２上に表面酸化膜１０６を介してリセットトランジスタのリセットゲート１０９が設けられている。なお、Ｐ型シリコン基板１０１はＧＮＤ電位の出力端に接続されている。
【０００６】
上記構成により、入射光はこの埋め込みフォトダイオード（Ｎ−）１０３で光電変換され、蓄積された信号電荷は、電荷転送トランジスタの転送ゲート１０７に転送信号が印加されることにより、埋め込みフォトダイオード（Ｎ−）１０３から電荷検出部１０５に電荷転送される。次に、電荷検出部１０５では、電荷転送された信号電荷が信号電圧に変換され、この信号電圧に応じて増幅トランジスタ（図示せず）により増幅されて撮像信号として信号線に出力される。その後、リセットトランジスタのリセットゲート１０９にリセット信号が印加されて、電荷検出部１０５は電源電位にリセットされる。このように、電荷検出部１０５に電荷転送された信号電荷は、電源電位の出力端に接続されたドレイン領域１０９側に排出される。
【０００７】
一般に、半導体基板としてのシリコン基板の表面付近では、表面シリコン酸化膜とシリコン表面との界面に原子構造の違いによる格子欠陥が存在し、この格子欠陥のために、温度特性を持つリーク電流が発生する。図９では、そのリーク電流発生源である界面を表面高濃度拡散層（Ｐ＋）１０４で覆い、ノイズとなる不要なリーク電流（この場合は電荷）を表面高濃度拡散層（Ｐ＋）１０４により再結合させて不要なリーク電流を除去し、このリーク電流（ノイズ）の影響をなくして、高画質化を維持している。
【０００８】
このように、暗電流を抑制するために表面高濃度拡散層（Ｐ＋）１０４を設けて埋め込みフォトダイオード（Ｎ−）１０３としている。このように、埋め込み型として、フォトダイオード（Ｎ−）の表面に表面Ｐ＋層が形成された事例は、例えば特許文献１〜３などに詳細に開示されている。
【０００９】
一方、特許文献４には、表面Ｎ＋層が開示されているものの、これは、特許文献１〜３のものと極性が逆の並びになっている事例であって、埋め込み型として、入射光を受光する受光部としてのＰ型ウェル層の表面側に表面Ｎ＋層が形成されている。この場合の信号は、特許文献１〜３のように電荷ではなくホールである。特許文献４のように導電型（Ｐ型とＮ型）の極性の並びが逆であっても特許文献１〜３のものと略同じように作用する。
【特許文献１】特開２０００−１５０８４７号公報
【特許文献２】特開２００２−２１７３９７号公報
【特許文献３】特開２００３−１８８３６７号公報
【特許文献４】特開２００５−２９４５５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上記従来の構成では、いずれも、以下のような問題がある。ここでは信号を電荷として説明する。
即ち、リーク電流の電荷は表面高濃度拡散層（Ｐ＋）１０４内での少数キャリアであり、拡散により埋め込みフォトダイオード（Ｎ−）１０３に到達すればノイズとなる。これを防止するには、表面高濃度拡散層（Ｐ＋）１０４の濃度をさらに上げればよいのであるが、表面高濃度拡散層（Ｐ＋）１０４の濃度をさらに上げれば、表面高濃度拡散層（Ｐ＋）１０４と埋め込みフォトダイオード（Ｎ−）１０３との電界強度が増して、ジャンクションリーク電流による別のノイズが発生してしまう。逆に、埋め込みフォトダイオード（Ｎ−）１０３の濃度を下げると、埋め込みフォトダイオード（Ｎ−）１０３の電界強度は下がるものの、その副作用として埋め込みフォトダイオード（Ｎ−）１０３が蓄積可能な信号電荷量も下がってしまう。
【００１１】
また、このノイズの発生を防止する他の方法として、表面高濃度拡散層（Ｐ＋）１０４の形成厚さを基板深さ方向に十分広く（厚く）して、リーク電流電荷が拡散により埋め込みフォトダイオード（Ｎ−）１０３に到達するまでに再結合させることも考えられるが、この場合には、埋め込みフォトダイオード（Ｎ−）１０３の形成位置が基板深部になってしまい、特に、表面付近で光電変換されるに短波長の光（青色など）の感度劣化が著しくなってしまう。
【００１２】
本発明は、上記従来の問題を解決するもので、信号電荷蓄積量の低下および青色光の感度劣化がなく、ノイズがより抑制された高画質の画像データを得ることができる固体撮像素子および、この固体撮像素子を画像入力デバイスとして撮像部に用いた例えばカメラ付き携帯電話装置などの電子情報機器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の固体撮像素子は、入射光を光電変換して信号電荷を生成する複数の第１導電型光電変換部が各単位画素として２次元的に設けられた固体撮像素子において、該第１導電型光電変換部の表面側に設けられた第２導電型第１表面拡散層とシリコン表面または表面酸化膜との間に第１導電型第２表面拡散層が設けられたものであり、そのことにより上記目的が達成される。
【００１４】
また、本発明の固体撮像素子は、入射光を光電変換して信号電荷を生成する複数の第１導電型光電変換部が各単位画素として２次元的に設けられた固体撮像素子において、該第１導電型光電変換部は、該単位画素毎に、半導体基板または半導体層に設けられ、該第１導電型光電変換部の表面側に第２導電型第１表面拡散層が設けられ、該第２導電型第１表面拡散層の表面側に第１導電型第２表面拡散層が設けられたものであり、そのことにより上記目的が達成される。
【００１５】
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像素子における第１導電型第２表面拡散層は、前記第２導電型第１表面拡散層の表面側の一部に設けられている。
【００１６】
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像素子における第１導電型第２表面拡散層は、前記第１導電型光電変換部で光電変換された信号電荷を読み出すための読み出し領域まで形成されておらず、該第１導電型第２表面拡散層と該読み出し領域との間に所定間隔が設けられている。
【００１７】
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像素子における第１導電型第２表面拡散層と、前記第１導電型光電変換部で光電変換された信号電荷を読み出すための読み出し領域との間の所定間隔には前記第２導電型第１表面拡散層が介在して設けられている。
【００１８】
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像素子における所定間隔は、前記信号電荷の読み出し時に、前記第１導電型第２表面拡散層の電荷の前記読み出し領域への拡散を防止可能な間隔である。
【００１９】
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像素子における第１導電型第２表面拡散層は、前記光電変換部の周囲の素子分離領域の側面から底面側にも該側面および該底面に接して設けられている。
【００２０】
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像素子における第２導電型第１表面拡散層は半導体基板または半導体層よりも高濃度の第２導電型第１表面高濃度拡散層であり、前記第１導電型第２表面拡散層は前記第１導電型光電変換部よりも高濃度の第１導電型第２表面高濃度拡散層である。
【００２１】
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像素子における第２導電型第１表面拡散層は半導体基板または半導体層よりも低濃度かまたは同等の第２導電型第１表面低濃度拡散層であり、前記第１導電型第２表面拡散層は前記第１導電型光電変換部よりも高濃度の第１導電型第２表面高濃度拡散層である。
【００２２】
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像素子における第１導電型第２表面高濃度拡散層は、前記第２導電型第１表面低濃度拡散層と同一電位である。
【００２３】
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像素子における第１導電型第２表面高濃度拡散層は、接地電位の出力端に接続されている。
【００２４】
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像素子における第１導電型第２表面高濃度拡散層は、前記第２導電型第１表面低濃度拡散層より高電位であり、該第２導電型第１表面低濃度拡散層は空乏化されている。
【００２５】
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像素子における第１導電型第２表面高濃度拡散層は直流電位の出力端に接続されている。
【００２６】
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像素子における第１導電型光電変換部の濃度を該第１導電型光電変換部の濃度よりも高濃度とする。
【００２７】
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像素子は、前記第１導電型光電変換部が前記第２導電型第１表面拡散層および前記第１導電型第２表面拡散層により埋め込まれているＣＭＯＳ型固体撮像素子またはＣＣＤ型固体撮像素子である。
【００２８】
本発明の固体撮像素子は、本発明の上記固体撮像素子を画像入力デバイスとして撮像部に用いたものであり、そのことにより上記目的が達成される。
【００２９】
上記構成により、以下、本発明の作用を説明する。
【００３０】
本発明においては、光電変換部と反極性（第２導電型）の第１表面拡散層とシリコン基板表面との間に、光電変換部と同極性（第１導電型）の第２表面拡散層を形成する。これによって、半導体表面とその表面酸化膜との境界面で発生するリーク電流（暗電流）が、光電変換部と同極性（第１導電型）の第２表面拡散層内側に掃き出されて、光電変換部側にリーク電流が介入することがなくなり、低ノイズ化が実現される。この場合、光電変換部と同極性の第２表面拡散層が、光電変換部で発生した信号電荷を読み出す読み出し領域いっぱいまで形成されていないので、光電変換部からの信号電荷の読み出し時に第２表面拡散層からの電荷が信号電荷といっしょに読み出されることはない。
【００３１】
また、反極性（第２導電型）の第１表面低濃度拡散層として濃度を下げ、光電変換部の濃度をそのままかまたは上げる。これによっても、低ノイズ化が実現される。しかも、光電変換部と同極性（第１導電型）の第２表面高濃度拡散層の電位を固定することにより、固定した電位側にリーク電流を完全に掃き出して更なる低ノイズ化が実現される。また、光電変換部の濃度を上げることにより、電荷蓄積容量が増大し、信号量の高ダイナミックレンジ化が実現される。
【００３２】
さらに、第２表面高濃度拡散層は、第１表面高濃度拡散層の表面側だけではなく、光電変換部の周囲の素子分離領域の側面から底面側にも形成される。これによって、素子分離領域の側面から底面と半導体表面との境界面で発生するリーク電流（暗電流）も、光電変換部と同極性の第２表面高濃度拡散層内側に掃き出されて、更なる低ノイズ化が実現される。
【発明の効果】
【００３３】
以上のように、本発明によれば、光電変換部と反極性（第２導電型）の第１表面拡散層とシリコン表面（または表面酸化膜）との間に、光電変換部と同極性（第１導電型）の第２表面高濃度拡散層を形成するため、半導体表面とその表面酸化膜との境界面で発生するリーク電流（暗電流）を光電変換部側に流入させることを防止でき、低ノイズ化を実現することができて高画質の画像データを得ることができる。また、反極性（第２導電型）の第１表面低濃度拡散層として濃度を下げ、光電変換部の濃度をそのままかまたは上げることによっても、低ノイズ化を実現することができる。しかも、光電変換部と同極性（第１導電型）の第２表面高濃度拡散層の電位を直流電位に固定すれば、固定した電位側にリーク電流を完全に掃き出すことができて、更なる低ノイズ化による高画質の画像データを得ることができる。また、光電変換部と反極性（第２導電型）の第１表面低濃度拡散層として濃度を下げ、光電変換部の濃度を上げれば、信号量の高ダイナミックレンジ化を実現することができる。さらに、第２表面高濃度拡散層は、光電変換部の周囲の素子分離領域の側面から底面側にも形成すれば、素子分離領域の側面から底面と半導体表面との境界面で発生するリーク電流（暗電流）も、光電変換部と同極性の第２表面高濃度拡散層内側に掃き出すことができて、更なる低ノイズ化による高画質の画像データを得ることができる。
【００３４】
したがって、高画質、高ダイナミックレンジの画像データを得る高性能イメージセンサの形成に本発明の固体撮像素子は極めて有用である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
以下、本発明の固体撮像素子の実施形態１〜３として、ＣＭＯＳ型固体撮像素子に適用した場合について説明し、本発明の固体撮像素子の実施形態４として、ＣＣＤ型固体撮像素子に適用した場合について説明し、さらに、これらの実施形態１〜４のうちのいずれかの固体撮像素子を画像入力デバイスとして撮像部に用いた電子情報機器を実施形態５として、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００３６】
（実施形態１)
図１は、本発明の実施形態１に係るＣＭＯＳ型固体撮像素子の要部構成例を模式的に示す縦断面図である。
図１において、本実施形態１のＣＭＯＳ型固体撮像素子２０は、半導体基板としてのＰ型シリコン基板１（またはＮ型シリコン基板）のＰ型ウエル２内に、入射光を光電変換して信号電荷を生成する複数の第１導電型光電変換部（複数の受光部）としての複数の埋め込みフォトダイオード（Ｎ−）３が各単位画素として行列方向にマトリクス状に形成されている。この埋め込みフォトダイオード（Ｎ−）３の表面側には、第２導電型第１表面高濃度拡散層（Ｐ＋）４が設けられ、さらに、第１表面高濃度拡散層（Ｐ＋）４の表面側の一部に第１導電型第２表面高濃度拡散層（Ｎ＋）５が設けられている。つまり、第２導電型第１表面高濃度拡散層（Ｐ＋）４とＰ型シリコン基板１のシリコン表面（表面酸化膜７）との間に第２表面高濃度拡散層（Ｎ＋）５が設けられている。また、この埋め込みフォトダイオード（Ｎ−）３は、その表面側の第１表面高濃度拡散層（Ｐ＋）４およびその上の第２表面高濃度拡散層（Ｎ＋）５とＰウエル２とに挟まれた埋め込み構造になっている。
従来例の図９の場合と本実施形態１の場合との相違点は、従来の表面高濃度拡散層（Ｐ＋）４と表面酸化膜７（シリコン表面）との間に第２表面高濃度拡散層（Ｎ＋）５をさらに形成した点である。
【００３７】
この場合、第２表面高濃度拡散層（Ｎ＋）５は電荷転送トランジスタの転送ゲート８のフォトダイオード側端面いっぱいまでは形成せず、所定の間隔（例えば０．３μｍ±０．１μｍ；表面高濃度拡散層（Ｎ＋）５から電荷が抜けて行かない）を明けている。これは、埋め込みフォトダイオード（Ｎ−）３から電荷検出部６へ、光電変換された信号電荷を電荷転送する場合（読み出す場合）に、表面高濃度拡散層（Ｎ＋）５からの電荷が、電荷転送トランジスタの転送ゲート８下を通って電荷検出部６側に掃き出されないようにするためである。
【００３８】
要するに、第２表面高濃度拡散層（Ｎ＋）５は、埋め込みフォトダイオード（Ｎ−）３を埋め込むための第１表面高濃度拡散層（Ｐ＋）４の表面側に形成されているものの、埋め込みフォトダイオード（Ｎ−）３で入射光を受光して光電変換した信号電荷をフローティングディフュージョンＦＤである電荷検出部６側に読み出すためのトランジスタ領域（Ｐウエル２）いっぱいまでは形成されておらず、第２表面高濃度拡散層（Ｎ＋）５とそのトランジスタ領域（Ｐウエル２）との間に第１表面高濃度拡散層（Ｐ＋）４が介在して設けられている。
【００３９】
これらの埋め込みフォトダイオード（Ｎ−）３および第１表面高濃度拡散層（Ｐ＋）４と、電荷検出部６との間の信号電荷転送領域（トランジスタ領域）となるＰウエル２上に表面酸化膜７を介して電荷転送トランジスタの転送ゲート８が設けられている。また、電荷検出部６と、電源電位の出力端に接続されたドレイン領域１０との間のトランジスタ領域となるＰウエル２上に表面酸化膜７を介してリセットトランジスタのリセットゲート９が設けられている。なお、Ｐ型シリコン基板１はＧＮＤ電位の出力端に接続されている。
この第２表面高濃度拡散層（Ｎ＋）５の電位は、図２に基板深さ方向のポテンシャル図を示すが、ジャンクションリーク電流を避けるために、第１表面高濃度拡散層（Ｐ＋）４、Ｐウエル２およびＰシリコン基板１と略同一電位（ＧＮＤ）であるが、第２表面高濃度拡散層（Ｎ＋）５の電位の方が第１表面高濃度拡散層（Ｐ＋）４の電位よりもビルトインポテンシャル差だけ低く、シリコン表面付近で発生するリーク電流のうち、不要電荷は第２表面高濃度拡散層（Ｎ＋）５の表面から第１表面高濃度拡散層（Ｐ＋）４のＧＮＤ電位を超えて、埋め込みフォトダイオード（Ｎ−）３側へ拡散して行くことはない。その不要電荷は第２表面高濃度拡散層（Ｎ＋）５からＧＮＤ電位側に掃き出される。
【００４０】
この第２表面高濃度拡散層（Ｎ＋）５同士の接続は単位画素内で行う必要はない。なぜならば、図３の画素パターン図で示されているように、単位画素内では、各トランジスタとの素子分離は素子分離酸化膜で分離されるが、埋め込みフォトダイオード（Ｎ−）３間の素子分離（図３では垂直方向）はイオン注入（第１表面高濃度拡散層（Ｐ＋）４やＰウエル２）で素子分離されているため、第２表面高濃度拡散層（Ｎ＋）５（第２表面高濃度拡散層（Ｎ＋）用パターン）も垂直方向で各々の画素で接続される。よって、各々の画素でＧＮＤ電位に接続する必要はなく、画素アレイの外部でのＧＮＤ電位への接続が可能である。
【００４１】
上記構成により、入射光はこの埋め込みフォトダイオード（Ｎ−）３で光電変換され、蓄積された信号電荷は、電荷転送トランジスタの転送ゲート８に転送信号が印加されて埋め込みフォトダイオード（Ｎ−）３から電荷検出部６に電荷転送される。この電荷検出部６では、電荷転送された信号電荷が信号電圧に変換され、この信号電圧に応じて増幅トランジスタ（図示せず）により増幅されて撮像信号として信号線に出力される。その後、リセットトランジスタのリセットゲート９にリセット信号が印加されて、電荷検出部６は電源電位にリセットされる。このように、電荷検出部６に電荷転送された信号電荷は、電源電位の出力端に接続されたドレイン領域１０側に排出される。
【００４２】
この場合、シリコン表面付近で発生するリーク電流のうち、電荷は第２表面高濃度拡散層（Ｎ＋）５からＧＮＤ電位側へ完全に掃きだされて、シリコン表面で発生したリーク電流成分は一切、埋め込みフォトダイオード（Ｎ−）３側へは拡散せず、極めて高画質が得られる。
【００４３】
以上により、本実施形態１によれば、光電変換部としての埋め込みフォトダイオード（Ｎ−）３と反極性（第２導電型）の第１表面高濃度拡散層（Ｐ＋）４とシリコン基板１の表面との間に、埋め込みフォトダイオード（Ｎ−）３と同極性（第１導電型）の第２表面高濃度拡散層（Ｎ＋）５を形成するため、シリコン基板１の表面とその表面酸化膜７との境界面で発生するリーク電流（暗電流）が、埋め込みフォトダイオード（Ｎ−）３と同極性（第１導電型）の第２表面高濃度拡散層（Ｎ＋）５からＧＮＤ電位側に掃き出されて、埋め込みフォトダイオード（Ｎ−）３側にリーク電流が介入することがなくなり、低ノイズ化を実現することができて高画質を得ることができる。この場合に、埋め込みフォトダイオード（Ｎ−）３と同極性の第２表面高濃度拡散層（Ｎ＋）５が、埋め込みフォトダイオード（Ｎ−）３で発生した信号電荷を読み出す読み出し領域いっぱいまで形成されていないため、埋め込みフォトダイオード（Ｎ−）３からの信号電荷の読み出し時に第２表面高濃度拡散層（Ｎ＋）５からの電荷を信号電荷といっしょに読み出されるのを防止することができる。
【００４４】
(実施形態２)
上記実施形態１では、埋め込みフォトダイオード（Ｎ−）３と反対極性（Ｐ型）の第１表面高濃度拡散層（Ｐ＋）４とシリコン基板１の半導体表面との間に、埋め込みフォトダイオード（Ｎ−）３と同極性（Ｎ型）の第２表面高濃度拡散層（Ｎ＋）５を形成することにより、撮像信号の低ノイズ化を実現して高画質化する場合について説明したが、本実施形態２では、反極性（Ｐ型）の第１表面低濃度拡散層（Ｐ−）として濃度を下げ、埋め込みフォトダイオード（ＮまたはＮ−）のようにその濃度をそのままかまたは上げて撮像信号の低ノイズ化を実現する場合について説明する。
【００４５】
図４は、本発明の実施形態２に係るＣＭＯＳ型固体撮像素子の要部構成例を模式的に示す縦断面図である。なお、上記図１と同様の作用効果を奏する部材には同一の符号を付して説明する。
【００４６】
図４において、本実施形態２のＣＭＯＳ型固体撮像素子２０Ａは、第２導電型半導体基板としてのＰ型シリコン基板１のＰウエル２内に、入射光を光電変換して信号電荷を生成する複数の第１導電型光電変換部（複数の受光部）としての複数の埋め込みフォトダイオード（ＮまたはＮ−）３が各単位画素として行列方向にマトリクス状に形成されている。この埋め込みフォトダイオード（ＮまたはＮ−）３の表面側には、第２導電型第１表面低濃度拡散層（Ｐ−）４Ａが設けられ、さらに、この第１表面低濃度拡散層（Ｐ−）４Ａの表面側の一部に、直流電位ＶＤの出力端に接続された第１導電型第２表面高濃度拡散層（Ｎ＋）５が設けられている。つまり、第２導電型第１表面低濃度拡散層（Ｐ−）４ＡとＰ型シリコン基板１のシリコン表面（表面酸化膜７）との間に第２表面高濃度拡散層（Ｎ＋）５が設けられている。また、この埋め込みフォトダイオード（ＮまたはＮ−）３は、その表面側の第１表面低濃度拡散層（Ｐ−）４Ａおよびその上の第２表面高濃度拡散層（Ｎ＋）５とＰウエル２とに挟まれた埋め込み構造になっている。
【００４７】
ここで、上記実施形態１の場合との相違点は、第１表面拡散層を上記実施形態１のように高濃度（Ｐ＋）ではなく第１表面低濃度拡散層（Ｐ−）層４Ａと低濃度化し、第２表面高濃度拡散層（Ｎ＋）５の電位を、上記実施形態１のようにＧＮＤ電位ではなく、直流電位ＶＤを印加して固定する点である。
【００４８】
従来例では、シリコン表面（半導体表面）で発生したリーク電流の電荷を再結合させるため、第１表面高濃度拡散層として高濃度であることが望ましく、このため（Ｐ＋）層であったが、本実施形態２では、第２表面高濃度拡散層（Ｎ＋）５が存在するため、第１表面高濃度拡散層は、第２表面高濃度拡散層（Ｎ＋）５と埋め込みフォトダイオード（Ｎ−）３とを分離するだけの目的であって、低濃度であってもかまわない。
【００４９】
第１表面拡散層を低濃度にすることにより、第１表面低濃度拡散層（Ｐ−）４Ａと埋め込みフォトダイオード（ＮまたはＮ−）３間の電界強度が弱まり、埋め込みフォトダイオード（Ｎ）３のようにその濃度を上げてもジャンクションリーク電流が発せせず、その結果、埋め込みフォトダイオード（Ｎ）３で蓄積可能な信号電荷容量も増加し、取り扱う信号量のダイナミックレンジを増大させることができる。
また、表面側では、図５に示すような基板深さ方向のポテンシャル図になり、第１表面低濃度拡散層（Ｐ−）４Ａは薄くして空乏化するが、第２表面高濃度拡散層（Ｎ＋）５の電位をＧＮＤ電位ではなく、直流高電位の一定電位ＶＤに固定することにより、第２表面高濃度拡散層（Ｎ＋）５から埋め込みフォトダイオード（ＮまたはＮ−）３への、空乏層を超えて流れるパンチスルー電流を防ぐことができる。
【００５０】
以上により、本実施形態２によれば、埋め込みフォトダイオード（ＮまたはＮ−）３と反対極性（第２導電型）の第１表面低濃度拡散層（Ｐ−）層４Ａとして濃度を下げ、埋め込みフォトダイオード（Ｎ−）３の濃度をそのままにするかまたは上げることによっても、シリコン基板１の半導体表面とその表面酸化膜７との境界面で発生するリーク電流（暗電流）が、埋め込みフォトダイオード（ＮまたはＮ−）３と同極性（第１導電型）の第２表面高濃度拡散層（Ｎ＋）５内側に掃き出されて、埋め込みフォトダイオード（ＮまたはＮ−）３側にリーク電流が介入することがなく、低ノイズ化を実現することができて高画質を得ることができる。しかも、埋め込みフォトダイオード（ＮまたはＮ−）３と同極性（第１導電型）の第２表面高濃度拡散層（Ｎ＋）５の電位を所定直流電位に固定することにより、固定した電位側にリーク電流を完全に掃き出して更なる低ノイズ化を実現して高画質を得ることができる。また、埋め込みフォトダイオード（Ｎ）３のようにその濃度を上げることにより、電荷蓄積容量が増大し、信号量の高ダイナミックレンジ化を実現することができる。
【００５１】
(実施形態３)
上記実施形態１では、埋め込みフォトダイオード（Ｎ−）３と反対極性（Ｐ型）の第１表面高濃度拡散層（Ｐ＋）４とシリコン基板１の半導体表面との間に、埋め込みフォトダイオード（Ｎ−）３と同極性（Ｎ型）の第２表面高濃度拡散層（Ｎ＋）５を形成することにより低ノイズ化を実現する場合について説明したが、本実施形態３では、第２表面高濃度拡散層（Ｎ＋）５は、埋め込みフォトダイオード（Ｎ−）３の周囲の素子分離領域１１の側面から底面と半導体表面との間にも形成することで、素子分離領域１１の側面から底面と半導体表面との境界面で発生するリーク電流（暗電流）も第２表面高濃度拡散層（Ｎ＋）５側に掃き出して更なる低ノイズ化を実現する場合について説明する。
【００５２】
図６は、本発明の実施形態３に係るＣＭＯＳ型固体撮像素子の要部構成例を模式的に示す縦断面図である。なお、上記図１と同様の作用効果を奏する部材には同一の符号を付して説明する。
【００５３】
図６において、本実施形態３のＣＭＯＳ型固体撮像素子２０Ｂは、第２導電型半導体基板としてのＰ型シリコン基板１のＰウエル２内に、入射光を光電変換して信号電荷を生成する複数の第１導電型光電変換部（複数の受光部）としての複数の埋め込みフォトダイオード（Ｎ−）３が各単位画素として行列方向にマトリクス状に形成されている。この埋め込みフォトダイオード（Ｎ−）３の表面側には、第２導電型第１表面高濃度拡散層（Ｐ＋）４が設けられ、さらに、この第１表面高濃度拡散層（Ｐ＋）４の表面側の一部に、ＧＮＤ電位の出力端に接続された第１導電型第２表面高濃度拡散層（Ｎ＋）５が設けられている。さらに、第１導電型第２表面高濃度拡散層（Ｎ＋）５と同様の拡散層を、埋め込みフォトダイオード（Ｎ−）３の周辺の素子分離酸化膜１１の側面および底面とそれに接する半導体表面との間まで、第１導電型第３高濃度拡散層（Ｎ＋）５Ｂとして延ばして設けている。このように、この埋め込みフォトダイオード（Ｎ−）３は、その表面側の第１表面高濃度拡散層（Ｐ＋）４、第２表面高濃度拡散層（Ｎ＋）５および、この第２表面高濃度拡散層（Ｎ＋）５から延ばした第３高濃度拡散層（Ｎ＋）５ＢとＰウエル２とに囲まれた埋め込み構造になっている。なお、第３高濃度拡散層（Ｎ＋）５Ｂは、第２表面高濃度拡散層（Ｎ＋）５と同様の材質により構成されている。なお、第１導電型第３高濃度拡散層（Ｎ＋）５Ｂの配置範囲は、ノイズとなる画素の周りだけでよく、埋め込みフォトダイオード（Ｎ−）３の周辺の素子分離酸化膜１１の側面および底面下だけでよい。
【００５４】
ここで、上記実施形態１の場合との相違点は、第２表面高濃度拡散層（Ｎ＋）５を、埋め込みフォトダイオード（Ｎ−）３の周辺の素子分離酸化膜１１の側面および底面下まで接して広げ、高エネルギー注入などで、第２表面高濃度拡散層（Ｎ＋）５に連続して第３表面高濃度拡散層（Ｎ＋）５Ｂを形成した点である。
【００５５】
以上により、本実施形態３によれば、第２表面高濃度拡散層（Ｎ＋）５は、第１表面高濃度拡散層の表面側だけではなく、埋め込みフォトダイオード（Ｎ−）３の周囲の素子分離酸化膜１１の側面から底面下に第３表面高濃度拡散層（Ｎ＋）５Ｂを設けたため、その素子分離酸化膜１１の側面から底面とＰ型シリコン基板１との界面で発生するリーク電流成分も、第２表面高濃度拡散層（Ｎ＋）５および第３表面高濃度拡散層（Ｎ＋）５Ｂを介してＧＮＤ電位側に掃き出すことができて、更なる低ノイズ化を実現することができて更に高画質化を実現することができる。
【００５６】
なお、上記実施形態１〜３ではＣＭＯＳ型固体撮像素子２０、２０Ａおよび２０Ｂについて説明したが、これに限らず、本発明の固体撮像素子をＣＣＤ型固体撮像素子に適用することもできる。この場合について次の実施形態４に示している。
【００５７】
ここで、ＣＭＯＳ型固体撮像素子２０、２０Ａおよび２０Ｂの信号読出回路について更に説明する。
【００５８】
ＣＭＯＳ型固体撮像素子２０、２０Ａおよび２０Ｂはそれぞれ、各埋め込みフォトダイオード３から信号電荷を読み出すために、１画素部につき、被写体光を受光する受光部としての埋め込みフォトダイオード３と、この埋め込みフォトダイオード３からの信号電荷を信号電圧に変換する電荷検出部６と、信号読出回路を構成する複数個のトランジスタを設ける必要がある。具体的には、例えば、一般的には、複数個のトランジスタとして、埋め込みフォトダイオード３から電荷検出部６に信号電荷を電荷転送する電荷転送トランジスタと、この電荷検出部６に蓄積された信号電荷を電荷転送前にリセットするためのリセットトランジスタと、この電荷検出部６に蓄積された信号電荷を信号として増幅して読み出す増幅トランジスタと、読み出し画素部が選択されて、増幅トランジスタにより増幅された信号を信号線に出力させる選択トランジスタというように、１画素部につきフォトダイオード３および電荷検出部６と４つのトランジスタ（選択トランジスタを省略して３つのトランジスタとする場合もある）とが必要とされている。
【００５９】
ＣＭＯＳ型固体撮像素子２０、２０Ａおよび２０Ｂが、後述するＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）型固体撮像素子と並んで広く利用され始めている。その理由として、ＣＭＯＳ型固体撮像素子２０、２０Ａおよび２０Ｂは、従来のＩＣ（集積回路）製造技術を利用して製造することが可能であり、埋め込みフォトダイオード３から信号電荷を読み出して増幅するイメージセンサを駆動する周辺回路と同一チップ上に搭載することによって小型化および高速化を図ることが可能であるということが挙げられる。また、ＣＭＯＳ型固体撮像素子２０、２０Ａおよび２０Ｂは、後述するＣＣＤ型固体撮像素子４０に比べて、構造自体もシンプルであり、かつ、高い駆動電圧を必要としないという利点もある。
【００６０】
(実施形態４)
図７は、本発明の実施形態４に係るＣＣＤ型固体撮像素子の要部構成例を模式的に示す縦断面図である。
図７において、本実施形態４のＣＣＤ型固体撮像素子４０は、第１導電型半導体基板としてのＮ型シリコン基板３１のＰウエル３２内に、入射光を光電変換して信号電荷を生成する複数の第１導電型光電変換部（複数の受光部）としての複数の埋め込みフォトダイオード（Ｎ−）３３が各単位画素として行列方向にマトリクス状に形成されている。この埋め込みフォトダイオード（Ｎ−）３３の表面側には、第２導電型第１表面高濃度拡散層（Ｐ＋）３４が設けられ、さらに、第１表面高濃度拡散層（Ｐ＋）３４の表面側の一部に第１導電型第２表面高濃度拡散層（Ｎ＋）３５が設けられている。つまり、第２導電型第１表面高濃度拡散層（Ｐ＋）３４とＰ型シリコン基板１のシリコン表面（表面酸化膜３６）との間に第２表面高濃度拡散層（Ｎ＋）３５が設けられている。このように、この埋め込みフォトダイオード（Ｎ−）３３は、その表面側の第１表面高濃度拡散層（Ｐ＋）３４および第２表面高濃度拡散層（Ｎ＋）３５とＰウエル３２とに囲まれた埋め込み構造になっている。
【００６１】
この場合、第２表面高濃度拡散層（Ｎ＋）３５は垂直電荷転送部の電荷転送ゲート３７のフォトダイオード側端面３７ａいっぱいまでは形成しない。これは、埋め込みフォトダイオード（Ｎ−）３３から電荷読み出し部（Ｐウエル３２）を通して電荷転送領域３８に信号電荷を読み出す場合に、第２表面高濃度拡散層（Ｎ＋）３５の電荷が、電荷転送ゲート３７によって電荷読み出し部を通して電荷転送領域３８側に掃き出されないようにするためである。
【００６２】
要するに、第２表面高濃度拡散層（Ｎ＋）３５は、埋め込みフォトダイオード（Ｎ−）３３を埋め込むための第１表面高濃度拡散層（Ｐ＋）３４の表面側に形成されているものの、埋め込みフォトダイオード（Ｎ−）３３で入射光を受光して光電変換した信号電荷を電荷転送領域３８側に読み出すためのトランジスタ領域（Ｐウエル３２）いっぱいまでは形成されておらず、第２表面高濃度拡散層（Ｎ＋）３５とそのトランジスタ領域（Ｐウエル２）との間に第１表面高濃度拡散層（Ｐ＋）３４が介在して設けられている。
【００６３】
これらの埋め込みフォトダイオード（Ｎ−）３３および第１表面高濃度拡散層（Ｐ＋）３４と、電荷読み出し部３７およびこれに隣接した電荷転送領域３８、さらにこれに隣接した素子分離用拡散層のストッパ部３９と、これらの電荷読み出し部（Ｐウエル３２）、電荷転送領域３８およびストッパ部３９上に表面酸化膜３６を介して電荷転送ゲート３７が設けられている。なお、Ｎ型シリコン基板１は動作に適切な正電位の出力端に接続されている。
【００６４】
以上により、本実施形態４によれば、光電変換部としての埋め込みフォトダイオード（Ｎ−）３３と反対極性（第２導電型）の第１表面高濃度拡散層（Ｐ＋）３４とＮ型シリコン基板３１の半導体表面との間に、埋め込みフォトダイオード（Ｎ−）３３と同極性（第１導電型）の第２表面高濃度拡散層（Ｎ＋）３５を形成するため、Ｎ型シリコン基板３１の表面とその表面酸化膜３６との境界面で発生するリーク電流（暗電流）が、埋め込みフォトダイオード（Ｎ−）３３と同極性（第１導電型）の第２表面高濃度拡散層（Ｎ＋）３５内側に掃き出されて、埋め込みフォトダイオード（Ｎ−）３３側にリーク電流が介入することがなくなり、低ノイズ化を実現することができて高画質を得ることができる。この場合に、埋め込みフォトダイオード（Ｎ−）３３と同極性の第２表面高濃度拡散層（Ｎ＋）３５が、埋め込みフォトダイオード（Ｎ−）３３で発生した信号電荷を読み出す読み出し領域（Ｐ型ウェル３２）いっぱいまで形成されていないため、埋め込みフォトダイオード（Ｎ−）３３からの信号電荷の読み出し時に第２表面高濃度拡散層（Ｎ＋）３５からの電荷を信号電荷といっしょに読み出されるのを防止することができる。
【００６５】
なお、本実施形態４では、ＣＣＤ型固体撮像素子４０について説明したが、これは上記実施形態１に対応するものであり、ＣＣＤ型固体撮像素子として上記実施形態２または３に対応させることもできる。
【００６６】
(実施形態５)
図８は、本発明の実施形態５として、本発明の固体撮像素子を画像入力カメラとして撮像部に用いた電子情報機器の要部構成例を模式的に示すブロック図である。
【００６７】
図８において、本実施形態５の電子情報機器９０は、上記実施形態１〜４のいずれかに記載の固体撮像素子２０または２０Ａ、２０Ｂ、４０からの撮像信号を所定のアナログ信号処理およびデジタル信号処理して画像データを得る固体撮像装置９１と、この固体撮像装置９１からの高品位な画像データを記録用に所定の信号処理した後にデータ記録する記録メディアなどのメモリ部９２と、この画像データを表示用に所定の信号処理した後に液晶表示画面などの表示画面上に表示する液晶表示装置などの表示手段９３と、この画像データを通信用に所定の信号処理をした後に通信処理する送受信装置などの通信手段９４と、この画像データを印刷（印字）処理して出力（プリントアウト）する画像出力装置９５とを有している。なお、本実施形態５の電子情報機器９０は、固体撮像装置９１の他、メモリ部９２と、表示手段９３と、通信手段９４と、画像出力装置９５とのうちの少なくともいずれかを有していてもよい。
【００６８】
本実施形態５の電子情報機器９０としては、例えば、デジタルビデオカメラおよびデジタルスチルカメラなどのデジタルカメラや、監視カメラ、ドアホンカメラ、車載カメラ、テレビジョン電話用カメラおよび携帯電話用カメラなどの画像入力カメラ、スキャナ、ファクシミリ、カメラ付き携帯電話装置および形態端末装置（ＰＤＡ）などが考えられる。
【００６９】
以上により、従来、シリコン表面と表面酸化膜との境界面の格子欠陥に起因する暗電流を抑制するために、フォトダイオードを埋め込み型とし、シリコン表面を表面Ｐ＋層で覆うことが一般的であったが、暗電流は表面Ｐ＋層（第１表面高濃度拡散層４または第１表面低濃度拡散層４Ａ）内での少数キャリアであり、拡散により少数キャリアがフォトダイオード（Ｎ−）層に到達すれば暗電流成分となる。これを防止するには、表面Ｐ＋層の濃度を上げれば再結合が早くなって不要電荷に対してはよいが、この場合、表面Ｐ＋層とフォトダイオード（Ｎ−）層との電界強度が増し、ジャンクションリーク電流による暗電流が発生する。フォトダイオード（Ｎ−）層の濃度を下げると、電界強度は下がるが、その副作用として飽和信号（信号電荷蓄積容量）が低下する。したがって、上記実施形態１〜４によれば、フォトダイオード（Ｎ−）層で信号電荷を蓄積すると共に表面Ｐ＋層で生じた電荷がフォトダイオード（Ｎ−）層側に拡散しないようにすればよく、暗電流成分（電荷）に対するドレインとして表面Ｐ＋層（第１表面高濃度拡散層４または第１表面低濃度拡散層４Ａ）の表面にさらに表面Ｎ＋層（第２表面高濃度拡散層５）を新たに設けて電荷をトラップしてしまう。これによって、ノイズがより抑制された高画質の画像データを得ることができる。特に、車載用カメラや宇宙用カメラのように高温条件下で用いられる固体撮像素子の場合には表面ノイズが多くなるため、本発明は、日中など高い温度や、ノイズが影響しやすい長時間露光に強く有用である。
【００７０】
なお、上記実施形態１〜４では、特に説明しなかったが、入射光を光電変換して信号電荷を生成する複数の第１導電型光電変換部が各単位画素として２次元的に設けられた固体撮像素子において、光電変換部の表面側に設けられた第２導電型第１表面拡散層とシリコン表面との間に第１導電型第２表面拡散層が設けられている場合、または、光電変換部は、単位画素毎に、第２導電型半導体基板または第２導電型半導体層に設けられ、第１導電型光電変換部の表面側に第２導電型第１表面拡散層が設けられ、第２導電型第１表面拡散層の表面側に第１導電型第２表面拡散層が設けられている場合のいずれかであれば、信号電荷蓄積量の低下および青色光の感度劣化がなく、ノイズがより抑制された高画質の画像データを得ることができる本発明の目的を達成することができる。
【００７１】
以上のように、本発明の好ましい実施形態１〜５を用いて本発明を例示してきたが、本発明は、この実施形態１〜５に限定して解釈されるべきものではない。本発明は、特許請求の範囲によってのみその範囲が解釈されるべきであることが理解される。当業者は、本発明の具体的な好ましい実施形態１〜５の記載から、本発明の記載および技術常識に基づいて等価な範囲を実施することができることが理解される。本明細書において引用した特許、特許出願および文献は、その内容自体が具体的に本明細書に記載されているのと同様にその内容が本明細書に対する参考として援用されるべきであることが理解される。
【産業上の利用可能性】
【００７２】
本発明は、被写体からの画像光を光電変換部で光電変換して撮像する半導体素子で構成されたＣＣＤ型イメージセンサやＣＭＯＳ型イメージセンサなどの固体撮像素子および、この固体撮像素子を画像入力デバイスとして撮像部に用いた例えばデジタルビデオカメラおよびデジタルスチルカメラなどのデジタルカメラや、監視カメラ、車載用カメラ、工業用カメラおよび医療用カメラなどの画像入力カメラの他、スキャナ、ファクシミリ、カメラ付き携帯電話装置などの電子情報機器の分野において、光電変換部と反極性（第２導電型）の第１表面高濃度拡散層とシリコン基板表面との間に、光電変換部と同極性（第１導電型）の第２表面高濃度拡散層を形成するため、半導体表面とその表面酸化膜との境界面で発生するリーク電流（暗電流）を光電変換部側に流入させることを防止でき、低ノイズ化を実現することができて高画質の画像データを得ることができる。また、反極性（第２導電型）の第１表面低濃度拡散層として濃度を下げ、光電変換部の濃度を上げれば、信号量の高ダイナミックレンジ化を実現することができる。しかも、光電変換部と同極性（第１導電型）の第２表面高濃度拡散層の電位を直流電位に固定すれば、固定した電位側にリーク電流を完全に掃き出すことができて、更なる低ノイズ化による高画質の画像データを得ることができる。さらに、第２表面高濃度拡散層は、光電変換部の周囲の素子分離領域の側面から底面側にも形成すれば、素子分離領域の側面から底面と半導体表面との境界面で発生するリーク電流（暗電流）も、光電変換部と同極性の第２表面高濃度拡散層内側に掃き出すことができて、更なる低ノイズ化による高画質の画像データを得ることができる。
【００７３】
したがって、高画質、高ダイナミックレンジの画像データを得る高性能イメージセンサの形成に本発明の固体撮像素子は極めて有用である。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】本発明の実施形態１に係るＣＭＯＳ型固体撮像素子の要部構成例を模式的に示す縦断面図である。
【図２】図１の固体撮像素子における基板深さ方向のポテンシャル図である。
【図３】図１の固体撮像素子における画素パターを模式的に示す平面図である。
【図４】本発明の実施形態２に係るＣＭＯＳ型固体撮像素子の要部構成例を模式的に示す縦断面図である。
【図５】図４の固体撮像素子における基板深さ方向のポテンシャル図である。
【図６】本発明の実施形態３に係るＣＭＯＳ型固体撮像素子の要部構成例を模式的に示す縦断面図である。
【図７】本発明の実施形態４に係るＣＣＤ型固体撮像素子の要部構成例を模式的に示す縦断面図である。
【図８】本発明の実施形態５として、本発明の固体撮像素子を画像入力カメラとして撮像部に用いた電子情報機器の要部構成例を模式的に示すブロック図である。
【図９】従来のＣＭＯＳ型イメージセンサ（イメージャ）の要部構成例を模式的に示す縦断面図である。
【符号の説明】
【００７５】
１  Ｐ型シリコン基板
２、３２  Ｐ型ウエル
３、３３  埋め込みフォトダイオード（ＮまたはＮ−）
４、３４  第１表面高濃度拡散層（Ｐ＋）
４Ａ  第１表面低濃度拡散層（Ｐ−）
５、３５  第２表面高濃度拡散層（Ｎ＋）
５Ｂ  第３高濃度拡散層（Ｎ＋）
６  電荷検出部
７、３６  表面酸化膜
８、３７  電荷転送トランジスタの転送ゲート
９  リセットトランジスタのリセットゲート
１０  ドレイン領域
１１  素子分離酸化膜
２０、２０Ａ、２０Ｂ  ＣＭＯＳ型固体撮像素子
３１  Ｎ型シリコン基板
３７ａ  フォトダイオード側端面
３８  電荷転送領域
３９  ストッパ部
４０  ＣＣＤ型固体撮像素子
９０  電子情報機器
９１  固体撮像装置
９２  メモリ部
９３  表示手段
９４  通信手段
９５  画像出力装置
【図１】
2009182047.tif 000003
【図２】
2009182047.tif 000004
【図３】
2009182047.tif 000005
【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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