JPS6262553A - 固体撮像装置 - Google Patents

固体撮像装置

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JPS6262553A
JPS6262553A JP60202114A JP20211485A JPS6262553A JP S6262553 A JPS6262553 A JP S6262553A JP 60202114 A JP60202114 A JP 60202114A JP 20211485 A JP20211485 A JP 20211485A JP S6262553 A JPS6262553 A JP S6262553A
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JP
Japan
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ccd
electrode
under
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vertical
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JP60202114A
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English (en)
Inventor
Mamoru Yasaka
守 家坂
Shinji Uie
真司 宇家
Nozomi Harada
望 原田
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144Devices controlled by radiation
    • H01L27/146Imager structures
    • H01L27/148Charge coupled imagers
    • H01L27/14831Area CCD imagers

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明はCCD型の固体撮像装置に関する。
〔発明の技術的背景とその問題点〕
代表的な固体撮像装置として、インターライン転送方式
のCCD撮像装置が知られている。第6図はこの様なC
CD撮像装置の一例の要部断面構造を示す。この撮像装
置は垂直オーバーフロードレイン構造とするため、n型
Si基板21の上部にp型ウェル22が形成されている
。p型ウェル22の表面部には、光電変換を行い、かつ
光電変換された信号電荷を蓄積するフォトダイオードを
構成するn型層23が各画素ごとに形成されている。こ
のn型層23に隣接して垂直CCDの埋込みチャネルを
構成するn型層24が形成されている。p+型層25は
チャネルストッパである。垂直CCD部にはゲート絶縁
膜を介して2層多結晶シリコン膜からなる転送電極26
.27が形成されている。転送電極が形成された基板上
には絶縁膜29を介してCCD部分を覆う光シールド膜
28が形成され、その上に保護膜30が形成されている
第7図はインターライン転送型CCD躍像装置の全体構
成である。Pll、 PI3.・・・、Pmnは二次元
配列されたフォトダイオードからなる画素部であり、3
1はこの画素列に隣接して配列形成されて各画素部の信
号電荷を読み出す複数本の垂直CCD、32は垂直CC
D31により転送された信号電荷を読み出す水平CCD
である。垂直CCD31は通常4電極セルCCDであり
、4相のクロックパルスφV1.φV2.φV3゜φV
4により駆動され、水平CCD32は2電極セルCCD
であり、2相のクロックパルスφH1゜φH2により駆
動される。
第8図は垂直CCD31の最終段部およびこれにつなが
る水平C0D32部分の詳細な構成図である。図の破線
の外側の斜線部はフィールド領域である。33は第1層
多結晶シリコン膜による垂直CCD31の最終段前の転
送電極、34は第2層多結晶シリコン膜による垂直CC
D31の最終段転送電極であり、それぞれクロックパル
スφV3.φV4により駆動される。これら転送電極の
下はn型不純物が注入された埋込みチャネル領域37と
なっている。35 (351,352。
・・・)は水平CCD32のバリア転送電極であり、第
1層多結晶シリコン膜により形成され、36(361,
362、・・・)は同じく水平CCD32のストレージ
転送電極であり、第3層多結晶シリコン膜により形成さ
れている。バリア転送電極35下のチャネル領域には垂
直CCD31のチャネル領域と同時にn型不純物が注入
され、ストレージN極36下のチャネル領域38は更に
これより高濃度にn型不純物が注入されて深い電位とな
っている。ストレージ転送電極の一つ362は垂直CC
Dの最終段転送電極34上にまで延在し、このストレー
ジ転送電極362下のチャネル領[38は垂直CCDの
チャネル@域37とつながっている。°ストレージ転送
電極36とバリア転送電極35は隣接するもの同士共通
接続され、2相クロックパルスφH1,φH2が印加さ
れるようになっている。
この様なインターライン転送CCD撮像装置において、
垂直CCD31の最終段転送電極34の長さが大きくな
ると、垂直CCD31から水平CCD32への信号電荷
転送の際に不完全転送を起こず。このことを第9図を用
いて説明する。第9図<a>は第8図の更に要部を示し
ており、同図(b)〜(d)は信号電荷転送の様子を示
している。なお垂直CCD用クロックパルスφV1 。
φV2.・・・はOVと一7vの間で変化し、水平CC
D用クロックパルスφH1,φH2はOVと6Vの間で
変化する。第9図(b)は垂直CCD31のR線転送電
極34前の転送N極33下に信号電荷39がある状態で
ある。この後垂直CCD31の最終段転送電極34のク
ロックパルスφv4が一7vからOvになり、同図(C
)に示すように信号電荷39は最終段転送電極34下を
通って水平CCD32のストレージ転送電極362下に
転送される。そして同図(d)に示すようにクロックパ
ルスφV4が一7Vになり、転送が終了する。この後水
平CCD32での信号電荷転送が開始されることになる
このとき同図(d)に示したように、垂直CCD31の
最終段転送電極34の長さが大きい場合にはその下に不
完全転送による残留電荷40が生じる。この残留電荷4
0は撮像画質の劣化の原因となる。この画質劣化は具体
的にはam画面に垂直に筋状の黒線が現われる現象であ
る。特に信号電荷量が小さい場合にはこの劣化現象が著
しい。
〔発明の目的〕
本発明は上記した点に鑑み、垂直CCDの最終段転送電
極長が長くなることによる信号電荷の不完全転送モード
を軽減して画質向上を可能とした固体撮像装置を提供す
ることを目的とする。
〔発明の概要〕
本発明は、垂直CCDの最終段転送電極下に例えば選択
的に不純物をドーピングすることにより、この最終段転
送N極下のチャネル領域に信号電荷を水平CCD側に加
速するような電位分布を持たせたことを特徴とする。
〔発明の効果〕
本発明によれば、垂直CCDから水平CCDへの信号電
荷の転送残しが少なくなり、優れた画質のCCD踊像装
置が得られる。
〔発明の実施例〕
以下本発明の詳細な説明する。
第1図は一実施例のインターライン転送型CCD[l装
置における垂直CCDの最終段部およびこれにつながる
水平CCD部の構成を、従来の第8図に対応させて示す
図である。第2図(a)および(b)はそれぞれ第1図
のA−A−および8−B−断面での基板内電位分布を示
している。
この実施例では第6図で説明した従来例と同様にn型3
i基板にp型ウェルを形成して、その表面部に信号電荷
蓄積部および垂直CCD、水平CCDを形成した、オー
バーフロードレイン構造としている。図において、1は
垂直CCD部、2は水平CCD部である。垂直CCD部
1には最終段転送電極5およびその前段の転送電極4を
示しである。転送電#A4は第1層多結晶シリコン膜に
より、またR終段転送電極5は第2層多結晶シリコン膜
によりそれぞれ形成されている。これら転送電極の下の
基板10に、n型不純物を注入して埋込みチャネル領域
3が形成されている。垂直CCD部1は4層駆動方式で
ある。水平CCD部2には、第1層多結晶シリコン膜に
よるバリア転送電極6(61,62,・・・)および第
3層多結晶シリコン膜によるストレージ転送電極7 (
7t 。
72、・・・)が形成されている。これら転送電極の下
の基板10には垂直CCD部1と同様にn型不純物の注
入によりチャネル@域が形成され、バリア転送電極6の
下は垂直CCD部1のチャネル領域と同じ電位となって
いる。ストレージ転送電極7の下はバリア転送電極6の
下よりも高濃度にn型不純物が注入されてn+型8が形
成され、深い電位分布となっている。水平CCD部2は
、バリア転送電極6とストレージ転送電極7が隣接する
もの同士共通接続されて2相駆動式になっている。
水平CCD部2のストレージ転送電極7の内の電極72
は垂直CCD部1の最終段転送電極5上に一部延在され
ており、その下のチャネル領域のn+型層8は垂直CC
D部1のチャネル領域3につながっている。従来のもの
と異なる点は、垂直CCD部1の最終段転送電極5の下
のチャネル領域3の一部に、水平CCD部2のストレー
ジ電極7の下と同様に高濃度にn型不純物を注入してス
トレージ電極72下のn+型層8と連続するn+型@9
が形成されていることである。これにより、垂直CCD
部1の最終段転送電極5の下のチャネル領域には、信号
電荷を水平CCD部2側に加速するような電位分布が形
成される。
第2図は、垂直CCD部1の転送りロックパルスが全て
OV1水平CCD部2の転送りロックパルス力、φHt
 =6V、φH2=OV(7)とキノ基板10内の電位
分布を示している。第2図(a)に示すように垂直CC
D部1の最終段転送電極5の下には電位の段差部11、
即ち信号電荷を加速する電界が形成されている。
第3図(a)〜(d)は、垂直CCD部1から水平CC
D部2への信号電荷の転送の様子を、従来の第9図(a
)〜(d)に対応させて示したものである。垂直CCD
部1はOVと一7vの間で変化する4相クロツクパルス
φVl〜φv4により駆動され、水平CCD部2はOV
と6の間で変化する2相クロックパルスφH1,φH2
により駆動される。第3図(b)は、φV3=OV、φ
V4−−7V、φH1−6Vで、垂直CCD部1の最終
段転送電極5の前の転送電極4下に信号電荷12が蓄積
されている状態である。この後最終段転送電極5に印加
されるφV4が゛H″レベルのOvになると、第3図(
C)に示すように信号電荷12は最終段転送電極5下を
通って水平CCD部2のストレージ転送電極72下に転
送される。このとき、最終段転送電極5下のrl+型層
9を設けたことによる電位段差部]1の電界により信号
電vJ12は加速される。そして第3図(d)のように
φV3.φV4がこの順に゛′Lパレベルの一7Vにな
り、転送が終了する。
こうしてこの実施例によれば、垂直CCD部の最終段転
送電極長が長い場合にも垂直CCDから水平CCDへの
信号電荷転送に際して電荷の取り残しがなくなる。従っ
てこのCCDIIfl像装置を用いれば、再生画像の画
質の劣化が防止される。
第4図は本発明の別の実施例のCCD撮像装置を示す。
第1図と対応する部分には第1図と同一符号を付して詳
細な説明は省略する。この実施例では、垂直CCD部1
の最終段転送電橋5下のn+型層9を、信号電荷の転送
方向に対して末広がりパターンにイオン注入して形成し
ている。
第5図(a)〜(d)はやはり先の実施例の第3図(a
)〜(d>に対応させて示した転送動作の説明図である
。この実施例の場合、同図(b)〜(d)に示すように
最終段転送電極5下に、信号電荷を垂直CCD部1から
水平CCD部2側に加速するような電位傾斜部13が形
成されている。
これにより信号電荷12は最終段転送電極5下に取り残
されることなく、水平CCD部2に確実に転送される。
従ってこの実施例によっても先の実施例と同様の効果が
得られる。
本発明は上記実施例に限られるものではない。
垂直CCD部のf&終段転送電極下に信号電荷を加速す
る電界を形成するには、例えばその最終段転送電極下の
ゲート絶縁膜の膜厚を変えることによっても可能である
。また実施例では光電変換と信号電荷蓄積をフォトダイ
オードにより行なうC0Dlli3像装置を説明したが
、この上にa−8i:H膜等の光電変換膜を積層して、
フォトダイオード部は信号電荷蓄積のみを行なうように
した所謂積層型CCDm像装置の場合にも本発明を適用
することができる。縦型オーバーフロードレイン構造以
外のCCD撮像装置にも同様に本発明を適用することが
できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例のインターライン転送型CC
D撮像装置の要部構成を示す図、第2図(a)、(b)
はそれぞれ第1図のA−A −。 B−B−断面での基板電位分布を示す図、第3図(a)
〜l)は同じく垂直CCDから水平CCDへの電荷転送
の様子を説明するための図、第4図は他の実施例のイン
ターライン転送型CCD撮像装置の要部構成を示す図、
第5図(a)〜(d)はその垂直CCDから水平CCD
への電荷転送の様子を説明するための図、第6図はオー
バーフロードレイン構造のインターライン転送CD撮@
装置の断面構造を示す図、第7図は同じくその全体構成
を示す図、第8図はその要部構成を示す図、第9図(a
)〜(d)はその垂直CCDから水平CCDへの電荷転
送の様子を説明するための図である。 1・・・垂直CCD部、2・・・水平CCD部、3・・
・チャネル領域、4・・・垂直CCD転送電極、5・・
・垂直CCD最終段転送電極、6.7・・・水平CCD
転送電極、8.9・・・n+型層、10・・・基板、1
1・・・電位&差部、]2・・・信号電荷、13・・・
電位傾斜部。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦 U″ 3 第1図 C) 、O ^                        
      −ノ句

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)半導体基板に、光電変換された信号電荷を蓄積す
    る複数の信号電荷蓄積部と、各信号電荷蓄積部の信号電
    荷を読み出すための複数本の垂直CCDと、これら垂直
    CCDに転送された信号電荷を外部に読み出すための水
    平CCDとを有する固体撮像装置において、前記垂直C
    CDの最終段転送電極下のチャネル領域に前記水平CC
    D側に信号電荷を加速する電界が形成される電位分布を
    持たせたことを特徴とする固体撮像装置。
  2. (2)前記電位分布は、チャネル領域の一部に不純物を
    ドーピングすることにより形成される特許請求の範囲第
    1項記載の固体撮像装置。
JP60202114A 1985-09-12 1985-09-12 固体撮像装置 Pending JPS6262553A (ja)

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