CN111052731B - 固体摄像装置 - Google Patents

Abstract

第一区域包含排列于第一方向的多个第一传送列区域。第二区域包含排列于第一方向的多个第二传送列区域。第二区域在第二传送部中的电荷传送方向上位于第一区域的下游。多个第一传送列区域的第二方向上的长度相同。多个第二传送列区域的第二方向上的长度大于第一传送列区域的长度，且在电荷传送方向上越为位于下游侧的第二传送列区域则越大。第三区域对应于第一区域而配置，且沿第一方向延伸。第四区域对应于第二区域而配置，且以第二方向上的与像素区域的间隔对应于多个第二传送列区域的长度变化而在电荷传送方向上增大的方式延伸。

Description

固体摄像装置

技术领域

本发明涉及一种固体摄像装置。

背景技术

已知的固体摄像装置具备：多个像素区域、多个第一传送部、及多个第二传送部(例如，参照专利文献1)。多个像素区域各自具有在第一方向及与第一方向正交的第二方向上二维排列的多个光感应区域，且排列于第一方向。各第一传送部与多个像素区域中对应的像素区域在第二方向上排列，且将光感应区域中产生的电荷传送至每个对应的像素区域。各第二传送部与多个第一传送部中对应的第一传送部在第二方向上排列，且取得自对应的第一传送部传送的电荷。各第二传送部将取得的电荷在第一方向上传送。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2000-350100号公报

发明内容

发明所要解决的问题

为了使固体摄像装置中的帧率高速化，有一个固体摄像装置具备多个读出端口的情况。在该情况下，例如，需要在每个读出端口确保用于配置放大器的空间。在上述专利文献1所记载的固体摄像装置中，第一传送部在第二方向上的长度在对应于第一传送部的第二传送部中的电荷传送方向上逐渐增大。对应于第一传送部的第二传送部以与像素区域的距离在电荷传送方向上逐渐延长的方式沿着与第一方向及第二方向交叉的方向延伸。放大器配置于在第一方向上相邻的第二传送部间的空间。

在上述专利文献1所记载的固体摄像装置中，在第一传送部的第一方向上的整个范围内，第二方向上的长度在第二传送部中的电荷传送方向上逐渐增大。第一传送部在第二方向上位于像素区域与第二传送部之间。在第一传送部的第一方向上的整个范围内，像素区域与第二传送部的距离在第二传送部中的电荷传送方向上逐渐增大。因此，导致像素区域至第二传送部的沿着第二方向的电荷传送距离延长。第二传送部的整体沿着与第一方向及第二方向交叉的方向延伸。在该情况下，欲在沿着第一方向的电荷传送方向上移动的电荷一边碰撞于第二传送部中的与第一传送部的边界一边被传送。因此，有受第一传送部的电势阻碍，而使第二传送部中的电荷传送效率变差的担忧。

本发明的一方式的目的在于提供一种提高电荷传送效率的固体摄像装置。

解决问题的技术手段

本发明的一方式是固体摄像装置，其具备：多个像素区域、多个第一传送部、及多个第二传送部。多个像素区域分别具有在第一方向及与第一方向正交的第二方向上二维排列的多个光感应区域，且排列于第一方向。多个第一传送部分别与多个像素区域中对应的像素区域在第二方向上排列，且将光感应区域中产生的电荷传送至每个对应的像素区域。多个第二传送部分别与多个第一传送部中对应的第一传送部在第二方向上排列，且取得自对应的第一传送部传送的电荷，将取得的电荷沿第一方向传送。各第一传送部具有：第一区域，其包含排列于第一方向的多个第一传送列区域；及第二区域，其包含排列于第一方向的多个第二传送列区域。第二区域在第二传送部中的电荷传送方向上位于第一区域的下游。多个第一传送列区域的第二方向上的长度相同。多个第二传送列区域的第二方向上的长度大于第一传送列区域的长度，且在电荷传送方向上越为位于下游的第二传送列区域则越大。各第二传送部具有：第三区域，其对应于第一区域而配置；及第四区域，其对应于第二区域而配置。第三区域沿着第一方向延伸。第四区域以第二方向上的与像素区域的间隔对应于多个第二传送列区域的长度变化而在电荷传送方向上增大的方式，沿着与第一方向及第二方向交叉的方向延伸。

在上述一方式中，各第一传送列区域中的沿着第二方向的电荷传送距离短于各第二传送列区域中的沿着第二方向的电荷传送距离。因此，在上述一方式中，与包含于第一传送部的所有传送列区域的第二方向上的长度在第二传送部中的电荷传送方向上逐渐增大的结构相比，沿着第二方向的电荷传送距离较短。

在上述一方式的第三区域中，欲在沿着第一方向的电荷传送方向移动的电荷不易碰撞于第二传送部中的与第一传送部的边界。因此，第二传送部中的电荷传送不易受第一传送部的电位阻碍。上述一方式与第二传送部的整体沿着与第一方向及第二方向交叉的方向延伸的结构相比，提高第二传送部中的电荷传送效率。

根据以上，上述一方式的固体摄像装置提高电荷传送效率。

在上述一方式中，各第二传送列区域也可包含第一杂质区域、及与第一杂质区域相比杂质浓度更高的第二杂质区域。第二杂质区域也可在各第二传送列区域中，在第二方向上自靠近像素区域的一端或该一端的附近设置至靠近第二传送部的另一端。第二杂质区域的第一方向上的宽度也可在自一端朝向另一端的垂直传送方向上增加。在第二杂质区域的第一方向上的宽度在垂直传送方向上增加的情况下，在各第二传送列区域形成在垂直传送方向上电位变高的电位梯度。因此，根据该电位梯度，像素区域至第二传送部的电荷传送距离较长的各第二传送列区域也高效地传送电荷。

在上述一方式中，将第二传送列区域在第二方向上分割成n个的各区间中的第二杂质区域的宽度也可以相邻的各区间中的第二杂质区域的电位差为一定的方式设定。在该情况下，n为2以上的整数。在本结构中，第二传送列区域中的电位梯度为大致一定。因此，第二传送列区域进一步更高效地传送电荷。

上述一方式也可还具备多个输出部。在该情况下，多个输出部自多个第二传送部中对应的第二传送部的电荷传送方向上的后端取得电荷，且输出与取得的电荷对应的信号。输出部也可配置于由对应的第二传送部、及与对应的第二传送部在电荷传送方向相邻的第二传送部包围的区域。本结构在第二传送部的第一方向上的宽度不小于像素区域的第一方向上的宽度的情况下，也确保由对应的第二传送部、及与对应的第二传送部在电荷传送方向上相邻的第二传送部包围的区域。在该区域，配置有输出自对应的第二传送部取得的电荷所对应的信号的输出部。因此，在本结构中，自第二传送部朝向输出部电荷的传送方向不易弯曲。本结构提高电荷传送效率，且易于设计固体摄像装置。

发明的效果

根据本发明的一方式，提供一种提高电荷传送效率的固体摄像装置。

附图说明

图1是显示固体摄像装置的平面结构的图。

图2是显示固体摄像装置的剖面结构的图。

图3系显示第二传送列区域的模式图。

图4是显示固体摄像装置中形成的电位的变化的图。

图5是用于说明第二杂质区域的宽度的图。

图6是显示每个陷波宽度的第二杂质区域的电位的图表。

图7是显示各等分点处的第二杂质区域的宽度的表。

图8是显示包含本实施方式的第二杂质区域的第二传送列区域的模拟模型的图。

图9是显示第二传送列区域的电势的模拟结果的图表。

图10是显示传送方向上的电位梯度的图表。

图11是显示参考例中的第二传送列区域的电势的模拟结果的图表。

图12是显示本实施方式的固体摄像装置的作用及效果的模式图。

图13是显示第二杂质区域的变形例的模式图。

具体实施方式

以下，参照附图，对本发明的实施方式详细地进行说明。在说明中，对同一要素或具有同一功能的要素使用同一符号而省略重复的说明。

首先，参照图1及图2，说明本实施方式的固体摄像装置1的结构。图1是显示固体摄像装置的平面结构的图。图2是显示固体摄像装置的剖面结构的图。图2显示沿着图1的II-II线的固体摄像装置的剖面结构。

如图1所示，固体摄像装置1具备：多个像素区域3a、多个传送部7、多个移位寄存器9、及多个放大器AM。在本实施方式中，例如，传送部7包含第一传送部，移位寄存器9包含第二传送部，放大器AM包含输出部。

像素区域3a在俯视时呈矩形形状。该矩形形状具有例如在第一方向D1上相互相对的一对短边、与在第二方向D2上相互相对的一对长边。在本实施方式中，第一方向D1包含沿着Y轴的正向及负向的双向。第二方向D2包含沿着X轴的正向及负向的双向。第一方向D1与第二方向D2正交。多个像素区域3a排列于第一方向D1。多个像素区域3a构成受光区域3。受光区域3包含多个像素区域3a。受光区域3在第一方向D1上被分割成多个像素区域3a。

像素区域3a具有多个光电转换部5。多个光电转换部5在第一方向D1及第二方向D2上二维排列。各光电转换部5具有根据入射光产生电荷的光感应区域6。在本实施方式中，一个光电转换部5具有一个光感应区域6。光感应区域6在第一方向D1及第二方向D2上二维排列。一个光感应区域6(光电转换部5)构成像素区域3a的一像素。各像素区域3a具有二维排列的多个光感应区域6。

多个传送部7分别与多个像素区域3a对应。各传送部7以与多个像素区域3a中对应的像素区域3a的长边相邻的方式配置。各传送部7在第二方向D2上以与对应的像素区域3a的长边相邻且与对应的像素区域3a排列的方式配置。传送部7位于像素区域3a与移位寄存器9之间。传送部7传送对应的像素区域3a的光感应区域6中产生的电荷。传送部7取得自像素区域3a排出的电荷，并将取得的电荷传送至移位寄存器9。

各转送部7包含多个传送列区域7a。多个传送列区域7a对应于排列于第一方向D1的光感应区域6的列，即，对应于像素列，且排列于第一方向D1。传送列区域7a传送对应的像素行的光感应区域6中产生的电荷。传送列区域7a自对应的像素列取得电荷，并将取得的电荷传送至移位寄存器9。

各传送部7具有第一区域13、与第二区域14。第二区域14在对应的移位寄存器9中的电荷传送方向上位于第一区域13的下游。在本实施方式中，移位寄存器9中的电荷传送方向是指沿着第一方向D1，自第一区域13朝向第二区域14的方向。在本实施方式中，移位寄存器9中的电荷传送方向为Y轴负向。以下，将移位寄存器9中的电荷传送方向称为“水平传送方向TD1”。水平传送方向TD1上的下游是指电荷传送方向上的电荷传送顺序较靠后。第一区域13在水平传送方向TD1上位于较第二区域14更上游，第二区域14在水平传送方向TD1上位于较第一区域13更下游。

在第一区域13中，传送列区域7a包含第一传送列区域13A。因此，各第一区域13包含多个第一传送列区域13A。第二方向D2上的各第一传送列区域13A的长度La相同。在本实施方式中，长度La相同不仅是指值完全相同，还是指值的差包含于测定误差或预先设定的±大约1μm以内的范围。在各第一区域13中，多个第一传送列区域13A的各长度La相同，且多个第一传送列区域13A排列于第一方向D1。因此，各第一区域13在俯视时呈矩形形状。该矩形形状具有在第一方向D1上相互相对的一对短边、与在第二方向D2上相互相对的一对长边。长度La为例如7μm。

在第二区域14中，传送列区域7a包含第二传送列区域14A。因此，各第二区域14包含多个第二传送列区域14A。第二方向D2上的各第二传送列区域14A的长度Lb大于长度La。水平传送方向TD1上越靠下游的第二传送列区域14A长度Lb越大。在第二区域14中，梯形形状的第二传送列区域14A以水平传送方向TD1上越靠下游的第二传送列区域14A长度Lb越大的方式排列于第一方向D1。因此，第二区域14在俯视时呈梯形形状。该梯形形状具有在第一方向D1上相互相对的一对边14e、14f、与在第二方向D2上相互相对的一对边14g、14h，且自边14e朝向边14f宽度变宽。

各第二传送列区域14A的与像素区域3a相邻的边在第一方向D1上直线状地排列。各第二传送列区域14A的与像素区域3a相邻的边构成第二区域14的边14g。边14g沿第一方向D1直线状地延伸。各第二传送列区域14A的与移位寄存器9相邻的边以与第一方向D1及第二方向D2以相同角度交叉的方式直线状地排列。各第二传送列区域14A的与移位寄存器9相邻的边构成第二区域14的边14h。边14h以相对于第一方向D1与第二方向D2以规定的角度交叉的方式直线状地延伸。

长度Lb在边14f的位置最大。长度Lb的最大值为例如50μm。第二方向D2上的第二区域14的最大长度即边14f的长度大于与第二区域14中在水平传送方向TD1上位于最下游的第二传送列区域14A在第一方向D1上相邻的第一区域13及移位寄存器9的第二方向D2上的长度的和。边14f的长度大于长度La与第二方向D2上的移位寄存器9的长度的和。

边14e为第一方向D1上的第二区域14的一端。边14e在第一方向D1上靠近第一区域13。边14f为第一方向D1上的第二区域14的另一端。边14f在第一方向D1上位于与第一区域13相反处。边14g为第二方向D2上的第二区域14的一端。边14g在第二方向D2上靠近像素区域3a。边14h为第二方向D2上的第二区域14的另一端。边14h在第二方向D2上靠近移位寄存器9。以下，将沿着自边14g朝向边14h的方向、即沿着第二方向D2，自像素区域3a朝向移位寄存器9的方向称为“垂直传送方向TD2”。

第一区域13在第一方向D1上的宽度大于第二区域14在第一方向D1上的宽度。排列于第一方向D1的第一传送列区域13A的数量多于排列于第一方向D1的第二传送列区域14A的数量。例如，第一区域13在第一方向D1上的宽度为第二区域14在第一方向D1上的宽度的大约10倍。在该情况下，第一传送列区域13A的数量与第二传送列区域14A的数量的比为大约10：1。

各第二传送列区域14A包含杂质浓度不同的多个杂质区域。图3是显示第二传送列区域的模式图。如上所述，第二传送列区域14A在俯视时呈梯形形状，但在图3中，以具有一对短边14a、14b及一对长边14c、14d的矩形形状模式性显示第二传送列区域14A。

如图3所示，第二传送列区域14A包含一对第一杂质区域11、与第二杂质区域12。第二杂质区域12的杂质浓度高于第一杂质区域11的杂质浓度。第一杂质区域11及第二杂质区域12的结构在下文叙述。

第二杂质区域12在第二传送列区域14A中，在第二方向D2上自一短边14a设置至另一短边14b。在本实施方式中，第二杂质区域12自短边14a连续地设置至短边14b。短边14a构成第二区域14的边14g的一部分。短边14a为第二方向D2上的第二传送列区域14A(第二区域14)的一端。短边14a在第二方向D2上靠近像素区域3a。短边14b构成第二区域14的边14h的一部分。短边14b为第二方向D2上的第二传送列区域14A(第二区域14)的另一端。短边14b在第二方向D2上靠近移位寄存器9。第二杂质区域12在第一方向D1上位于一对第一杂质区域11之间。

第二杂质区域12在图3的俯视时，呈相对于沿着第二方向D2的第二传送列区域14A的中心线G1为线对称的形状。在图3中，第二杂质区域12的平面形状相对于中心线G1为线对称。中心线G1以平行于第二传送列区域14A的一对长边14c、14d，且距各长边14c、14d的距离相同等的方式进行定位。在本实施方式中，“相同等”不仅为值完全相同，还是指值的差包含于测定误差或预先设定的微小差异的范围内。第二杂质区域12的平面形状相对于中心线G1为线对称是指在以中心线G1划分第二杂质区域12时，夹着中心线G1而定位的各区域为镜像对称，且各区域的面积及数量相同等。中心线G1为镜像对称轴。

第二杂质区域12在第一方向D1上的宽度W沿自短边14a朝向短边14b的方向增加。第二杂质区域12的形状参照图5在下文叙述。

第二杂质区域12在第二传送列区域14A形成沿图1的X轴正向变高的电位梯度。电位梯度沿着一对短边14a、14b相对的方向，即沿着第二方向D2，沿自短边14a朝向短边14b的方向变高。该电位梯度将自光感应区域6传送至第二传送列区域14A的电荷在第二传送列区域14A中沿自短边14a朝向短边14b的方向传送。电位梯度在垂直传送方向TD2上传送电荷。到达短边14b的电荷自第二传送列区域14A排出。

如图1所示，各移位寄存器9以对应的传送部7位于对应的像素区域3a与移位寄存器9之间的方式配置。各移位寄存器9靠近各像素区域3a的长边而配置。各移位寄存器9与对应的传送部7在第二方向D2上相邻。像素区域3a、传送部7、及移位寄存器9在第二方向D2上按照像素区域3a、传送部7、移位寄存器9的顺序排列。移位寄存器9取得自传送部7传送的电荷，并朝水平传送方向TD1(Y轴负向)传送，且依次输出至放大器AM。放大器AM将自移位寄存器9输出的电荷转换成电压，并将转换后的电压作为每个光感应区域6的输出而输出至固体摄像装置1的外部。放大器AM构成读出端口。

移位寄存器9具有第三区域15、与第四区域16。第三区域15配置于与第一区域13对应的位置。第四区域16配置于与第二区域14对应的位置。第三区域15在第二方向D2上靠近第一区域13的长边而配置，且沿着第一方向D1延伸。第三区域15在俯视时呈矩形形状。该矩形形状具有在第一方向D1上相互相对的一对短边、与在第二方向D2上相互相对的一对长边。在本实施方式中，第三区域15在第一方向D1上的宽度与第一区域13在第一方向D1上的宽度大致相同。

第四区域16在第二方向D2上靠近第二区域14的边14h而配置。第四区域16以第二方向D2上的与像素区域3a的间隔H对应于长度Lb的变化而在水平传送方向TD1上增大的方式，沿着与第一方向D1及第二方向D2交叉的方向延伸。第四区域16在俯视时呈平行四边形形状。该平行四边形形状具有在第一方向D1上相互相对的一对短边、与在第二方向D2上相互相对的一对长边。

第四区域16的各长边与第二区域14的边14h平行。第四区域16的各长边以相对于第一方向D1与第二方向D2以规定的角度交叉的方式直线状地延伸。第四区域16的各长边在第一方向D1上的宽度大于第四区域16的各长边在第二方向D2上的宽度。第四区域16的各长边相对于第一方向D1所成的角度小于第四区域16的各长边相对于第二方向D2所成的角度。第四区域16以与相对于第二方向D2的角度相比相对于第一方向D1的角度变小的方式倾斜而延伸。第四区域16以较第二方向D2(X轴方向)更接近第一方向D1(Y轴方向)的平缓角度倾斜。例如，第四区域16相对于第一方向D1以小于45°的角度倾斜。

第四区域16在第一方向D1上的宽度与第二区域14在第一方向D1上的宽度大致相同。第四区域16在第二方向D2上的长度与第三区域15在第二方向D2上的长度大致相同。移位寄存器9在第二方向D2上的宽度不管水平传送方向TD1上的位置而均为大致一定。

各放大器AM自对应的移位寄存器9的水平传送方向TD1上的后端取得电荷，并输出对应于取得的电荷的电压(信号)。放大器AM配置于区域S。区域S为由对应的移位寄存器9、及与对应的移位寄存器9在水平传送方向TD1上相邻的移位寄存器9包围的区域。区域S也为由传送并输出在第一方向D1上相邻的二个像素区域3a中的一像素区域3a中产生的电荷的移位寄存器9、与传送并输出在另一像素区域3a中产生的电荷的移位寄存器9包围的区域。在本实施方式中，一个放大器AM配置于区域S，且设置于一个像素区域3a。固体摄像装置1相对于一个受光区域3具备多个放大器AM。在固体摄像装置1中，放大器AM通过配置于区域S，而相对于一个像素区域3a设置一个。固体摄像装置1为具备多个输出部(多个读出端口)的多端口型固体摄像装置。

在第一方向D1上相邻的光感应区域6之间及第一方向D1上相邻的传送部7之间，配置有隔离区域。配置于光感应区域6之间的隔离区域将相邻的光感应区域6电性分离。配置于传送部7之间的隔离区域将相邻的传送部7电性分离。

固体摄像装置1具有半导体基板10。受光区域3、多个传送部7、及多个移位寄存器9形成于半导体基板10。在本实施方式中，半导体基板10为硅基板。半导体基板10如图2所示包含：成为半导体基板10的基体的主体层10A、与表面层24～26。表面层24～26形成于主体层10A的一侧。

主体层10A为p型半导体层。表面层24为n型半导体层。表面层25也如图3所示包含：一对n型半导体层25a、与一个n+型半导体层25b。n+型半导体层25b在第一方向D1上位于一对n型半导体层25a之间。表面层26为n-型半导体层。p型及n型的各导电型也可以与上述的导电型相反的方式予以替换。

标注于导电型的“+”表示高杂质浓度。标注于导电型的“-”表示低杂质浓度。低杂质浓度也包含通过由与标注有“-”的导电型相反的导电型的杂质补偿标注有“-”的导电型的杂质的一部分，而外观上被设为低杂质浓度的方式。“+”的数量表示标注有“+”的导电型的杂质浓度的程度，“+”的数量越多，表示标注有“+”的导电型的杂质浓度越高。n型杂质为例如N、P、或As。p型杂质为例如B或Al。

在主体层10A与表面层24的界面，形成有pn结。表面层24构成像素区域3a。多个电极41～44配置于绝缘层(未图示)上。电极41～44形成于绝缘层的对应于表面层24的区域上。电极41～44间接地配置于表面层24上。电极41～44在第二方向D2上按照电极41、电极42、电极43、电极44的顺序排列。以电极41～44为一组，在第二方向D2上排列有多组电极41～44。表面层24的位于一组电极41～44的下方的区域构成一个光感应区域6(一像素)。

驱动电路(未图示)分别对电极41～44赋予信号P1V、P2V、P3V、P4V。各信号P1V、P2V、P3V、P4V决定表面层24的位于一组电极41～44的下方的区域(光感应区域6)的电位梯度。一组电极41～44在位于一组电极41～44的下方的区域中，形成在垂直传送方向TD2上逐渐加深的电势的倾斜。一组电极41～44形成在垂直传送方向TD2上变高的电位梯度。根据光入射而在光感应区域6中产生的电荷沿着形成的电势的梯度，在垂直传送方向TD2上移动。驱动电路由控制装置(未图示)控制。

表面层25的n型半导体层25a如图3所示，构成第二传送列区域14A的第一杂质区域11。第一杂质区域11的形状对应于n型半导体层25a的形状。表面层25的n+型半导体层25b构成第二传送列区域14A的第二杂质区域12。第二杂质区域12的形状对应于n+型半导体层25b的形状。

n+型半导体层25b的杂质浓度高于n型半导体层25a的杂质浓度。较高的n+型半导体层25b的宽度W在垂直传送方向TD2上逐渐增大。在垂直传送方向TD2上靠近短边14a的区域中，n+型半导体层25b的宽度W较小。在n+型半导体层25b的宽度W较小的情况下，来自位于n+型半导体层25b的两侧的n型半导体层25a的边缘电场的影响较大。因此，在垂直传送方向TD2上靠近短边14a的区域中，表面层25的电势较浅。在垂直传送方向TD2上靠近短边14b的区域中，n+型半导体层25b的宽度W较大。在n+型半导体层25b的宽度W较大的情况下，来自位于n+型半导体层25b的两侧的n型半导体层25a的边缘电场的影响较小。因此，在垂直传送方向TD2上靠近短边14b的区域中，表面层25的电势较深。其结果，在表面层25，如图4所示，形成在垂直传送方向TD2上逐渐加深的电势的倾斜。在表面层25形成在垂直传送方向TD2上逐渐变高的电位梯度。图4是显示固体摄像装置中形成的电位的变化的图。

电极45也配置于绝缘层上。电极45形成于绝缘层的对应于表面层25的区域上。电极45间接地配置于表面层25上。表面层25与电极45构成第二传送列区域14A(传送部7的第二区域14)。驱动电路对电极45赋予信号TG。根据信号TG，例如，如图4(a)及(b)所示，表面层25的电势变化。根据该电势的变化，第二传送列区域14A(传送部7的第二区域14)自光感应区域6取得电荷，且将取得的电荷向移位寄存器9发送。

由于第一传送列区域13A(传送部7的第一区域13)具备现有已知的结构，因而省略第一传送列区域13A的图示。第一传送列区域13A例如与现有的固体摄像装置同样地，由表面层、与间接地配置于该表面层上的电极构成。该表面层不包含杂质浓度不同的多个杂质区域。表面层为例如n-型半导体层。

电极46也配置于绝缘层上。电极46形成于绝缘层的对应于表面层26的区域上。电极46间接地配置于表面层26上。表面层26与电极46构成移位寄存器9。驱动电路对电极46赋予信号P1H。根据信号P1H，例如，如图4(a)及(b)所示，表面层26的电势变化。根据该电势的变化，移位寄存器9自传送部7取得电荷，且将取得的电荷发送至放大器AM。

电极41～46由例如多晶硅膜构成。上述的绝缘层由例如硅氧化膜构成。

接着，参照图5，说明第二杂质区域12的形状。图5是用于说明第二杂质区域的宽度的图。图5显示将第二传送列区域14A在第二方向D2上分割成n个的各区间L1、……、Lk、……、Ln中的第二杂质区域12的宽度W1、……、Wk、……、Wn。第二传送列区域14A在第二方向D2上具有长度L。n为2以上的整数。k为2以上且n-1以下的整数。宽度W0为区间L1的最小宽度。宽度W0为第二杂质区域12在垂直传送方向TD2最上游的一端(图3所示的短边14a)中的第二杂质区域12的宽度。

在本实施方式中，各区间L1、……、Lk、……、Ln为将第二传送列区域14A在第二方向D2上进行n等分的各区间。等分是指分成相等的分量，但也可不将各区间L1、……、Lk、……、Ln分成完全相等的分量。也可在各区间L1、……、Lk、……、Ln的宽度包含测定误差或预先设定的±数μm左右的范围的微小差异等。在图5中将第二传送列区域14A等分成12个。

第二杂质区域12的宽度W1、……、Wk、……、Wn为例如各区间L1、……、Lk、……、Ln中最靠近短边14b(参照图3)的位置处的宽度。在该情况下，宽度W1、……、Wk、……、Wn为各区间L1、……、Lk、……、Ln中的垂直传送方向TD2上的下游端的宽度，且为各区间L1、……、Lk、……、Ln中的最大宽度。宽度W1、……、Wk、……、Wn不限于各区间L1、……、Lk、……、Ln中的最大宽度。例如，宽度W1、……、Wk、……、Wn也可为各区间L1、……、Lk、……、Ln中的宽度的平均值等。

第二杂质区域12的宽度W1、……、Wk、……、Wn的增加率ΔW1、……、ΔWk、……ΔWn(ΔWk＝Wk-Wk-1)在垂直传送方向TD2上逐渐增大。在各区间L1、……、Lk、……、Ln内，第二杂质区域12的宽度W自垂直传送方向TD2的上游朝向下游逐渐增大。在各区间L1、……、Lk、……、Ln内，自垂直传送方向TD2的上游端至下游端，第二杂质区域12的宽度W在垂直传送方向TD2上单调增加。第二杂质区域12的宽度W1、……、Wk、……、Wn以相邻的各区间L1、……、Lk、……、Ln中的电位差ΔV1、……、ΔVk、……、ΔVn(ΔVk＝Vk-Vk-1)为一定的方式设定。其中，ΔV1＝V1-V0。V0为在宽度W0的位置处的第二传送列区域14A的电位。

接着，说明决定第二杂质区域12的形状的过程。

首先，说明获得第二杂质区域12的宽度W1、……、Wk、……、Wn的顺序。在第一顺序中，计算每个规定的陷波宽度的第二传送列区域14A的电位。在计算该电位时，使用具有陷波宽度在垂直传送方向TD2上为一定的第二杂质区域12的固体摄像装置的模型。就每个规定的陷波宽度，计算光感应区域6的最大电位。陷波宽度为例如0.8μm～6.1μm的范围内的值。将计算结果显示于图6。图6是显示每个陷波宽度的第二杂质区域的电位的图表。图6的横轴表示陷波宽度[μm]。图6的纵轴表示对应于陷波宽度的第二传送列区域14A的最大电位[V]。图6的纵轴表示越往上方向最大电位越大，越往下方向最大电位越小。

在第二顺序中，在图6的图表中，将陷波宽度为0.8μm～6.1μm的范围所对应的范围的电位进行n等分。在图6所示的例子中，例如，将电位进行12等分。自图6的图表读取电位的各等分点(1、……k、……n)处的陷波宽度。将读取到的各等分点处的陷波宽度设为对应于各等分点的第二杂质区域12的各宽度W1、……、Wk、……、Wn。

根据以上顺序，获得相邻的各区间中第二传送列区域14A的电位差为一定的第二杂质区域12的各宽度W1、……、Wk、……、Wn。

在图7显示获得的第二杂质区域12的各宽度W0、W1、……、Wk、……、Wn。图7是显示各等分点处的第二杂质区域的宽度的表。

接着，基于获得的第二杂质区域12的各宽度W0、W1、……、Wk、……、Wn(参照图7)，决定第二杂质区域12的形状。在该顺序中，使第二杂质区域12的各宽度W0、W1、……、Wk、……、Wn对应于n＝0、1、……、k、……n的各等分点而加以描绘。

根据以上顺序，决定第二杂质区域12的形状。第二杂质区域12的形状不管第二传送列区域14A在垂直传送方向TD2上的长度，而均成为与图5所示的形状相似的形状。

接着，为了显示第二杂质区域12的形状适于提高电荷传送效率而进行模拟。将模拟结果显示于图8～图12。

图8是显示包含本实施方式的第二杂质区域的第二传送列区域的模拟模型的图。图9是显示第二传送列区域的电势的模拟结果的图表。图9所示的电势为使用图8所示的模型的第二传送列区域14A的电势的模拟结果。在图9中，以等电位线显示电势。图9的x轴正向相当于垂直传送方向TD2。图10是显示传送方向上的电位梯度的图表。图10是基于图9的结果描绘第二传送列区域14A的对应于垂直传送方向TD2上的位置的电位的值的图表。图10的横轴表示第二传送列区域14A在垂直传送方向TD2(x轴正向)上的位置[μm]。图10的纵轴表示第二传送列区域14A的最大电位[V]。图10的纵轴表示越往上方向最大电位越小，越往下方向最大电位越大。图11是显示参考例中的第二传送列区域的电势的模拟结果的图表。在参考例中，第二传送列区域14A不包含第二杂质区域12。

如图11所示，在第二传送列区域14A不包含第二杂质区域12的情况下，在第二传送列区域14A的中央部未形成电位梯度。因此，在第二传送列区域14A在第二方向D2上的长度较大的情况下，例如，在第二传送列区域14A在第二方向D2上的长度为大约50μm的情况下，难以在垂直传送方向TD2上传送电荷Ec。相对于此，如图9及图10所示，在第二传送列区域14A包含第二杂质区域12的情况下，第二传送列区域14A的电位梯度形成为遍及第二传送列区域14A的沿着垂直传送方向TD2的大致整个区域而为大致一定。在该情况下，第二传送列区域14A的电位梯度在第二传送列区域14A中高效地传送电荷Ec。

接着，参照图12说明本实施方式的固体摄像装置1的作用及效果。图12是显示本实施方式的固体摄像装置的作用及效果的模式图。图12(a)模式性显示比较例的固体摄像装置100。图12(b)模式性显示本实施方式的固体摄像装置1。

如图12(a)所示，固体摄像装置100取代本实施方式的传送部7而具备传送部17，且取代本实施方式的移位寄存器9而具备移位寄存器19。传送部17在传送部17的整体中在第二方向D2上的长度在水平传送方向TD1上逐渐增大。传送部17在第二方向D2上位于像素区域3a与移位寄存器9之间。在传送部17在第一方向D1上的整个区域，像素区域3a与移位寄存器19的间隔在水平传送方向TD1上逐渐增大。因此，导致像素区域3a至移位寄存器9的沿着第二方向D2的电荷传送距离延长。

移位寄存器19的整体沿着与第一方向D1及第二方向D2交叉的方向延伸。在该情况下，欲在水平传送方向TD1上移动的电荷一边碰撞于移位寄存器19中的与传送部17的边界一边被传送。因此，有受传送部17的电位阻碍，而使移位寄存器9中的电荷传送效率变差的担忧。

相对于此，在本实施方式的固体摄像装置1中，传送部7具有：第一区域13，其包含多个第一传送列区域13A；及第二区域14，其包含多个第二传送列区域14A。在各第一传送列区域13A中，与各第二传送列区域14A相比，沿着第二方向D2的电荷传送距离较短。因此，在固体摄像装置1中，与传送部7所包含的所有传送列区域7a在第二方向D2上的长度在水平传送方向TD1上逐渐增大的上述比较例相比，沿着第二方向D2的电荷传送距离较短。

移位寄存器9具有第三区域15与第四区域16。在第三区域15中，欲在水平传送方向TD1上移动的电荷不易碰撞于移位寄存器9中的与传送部7的边界。因此，移位寄存器9中的电荷传送不易受传送部7的电位阻碍。

固体摄像装置1与移位寄存器9的整体沿着与第一方向D1及第二方向D2交叉的方向延伸的上述比较例相比，提高移位寄存器9中的电荷传送效率。

根据以上，固体摄像装置1提高电荷传送效率。

在本实施方式中，第四区域16的各长边以相对于第一方向D1与第二方向D2以规定的角度交叉的方式直线状地延伸。在该结构中，例如，与第四区域16的各长边弯折成阶梯状的结构相比，即使在第四区域16中电荷碰撞于移位寄存器9中的与传送部7的边界的情况下，移位寄存器9中的电荷传送也不易受传送部7的电势阻碍。

第四区域16以较第二方向D2更接近第一方向D1的平缓角度倾斜。在该结构中，例如，与第四区域16相对于第一方向D1以大于45°的角度倾斜的结构相比，即使在第四区域16中电荷碰撞于移位寄存器9中的与传送部7的边界的情况下，移位寄存器9中的电荷传送也不易受传送部7的电势阻碍。

其结果，即使电荷碰撞于移位寄存器9中的与传送部7的边界的情况下，固体摄像装置1也抑制电荷传送效率的降低。

在本实施方式中，各第二传送列区域14A包含第一杂质区域11及第二杂质区域12。由于第二杂质区域12在第一方向D1上的宽度W在垂直传送方向TD2上增加，因而在各第二传送列区域14A形成在垂直传送方向TD2上电位变高的电位梯度。因此，通过该电位梯度，像素区域3a至移位寄存器9的电荷传送距离较长的各第二传送列区域14A也高效地传送电荷。

在本实施方式中，各区间L1、……、Lk、……、Ln中的第二杂质区域12的宽度W1、……、Wk、……、Wn以相邻的各区间L1、……、Lk、……、Ln中的第二杂质区域12的电位差为一定的方式设定。在固体摄像装置1中，第二传送列区域14A中的电位梯度为大致一定。因此，第二传送列区域14A进一步更高效地传送电荷。

在移位寄存器9在第一方向D1上的宽度不小于像素区域3a在第一方向D1上的宽度的情况下，固体摄像装置1也确保由对应的移位寄存器9、及与对应的移位寄存器9在水平传送方向TD1上相邻的移位寄存器9包围的区域S。在该区域S，配置有输出自对应的移位寄存器9取得的电荷所对应的信号的放大器AM。因此，在固体摄像装置1中，自移位寄存器9朝向放大器AM电荷的传送方向不易弯曲。将放大器AM配置于区域S的结构提高电荷传送效率，且易于设计固体摄像装置1。

以上，对本发明的实施方式进行了说明，但本发明未必限定于上述的实施方式，在不脱离其主旨的范围内可有各种变更。

例如，第二杂质区域12的形状不限定于上述实施方式所示的形状。第二杂质区域12如图13所示可呈各种形状。图13是显示第二杂质区域的变形例的模式图。在图13中，以二点划线显示将第二传送列区域14A分割成多个的各区间的边界位置。

在上述实施方式中，第二杂质区域12在第二传送列区域14A中自短边14a设置至短边14b。第二杂质区域12也可在第二传送列区域14A中不自短边14a设置。例如，如图13(a)所示，第二杂质区域12A自短边14a的附近设置至短边14b。短边14a的附近是指例如自短边14a离开不妨碍电荷移动的程度的位置。在该情况下，短边14a的附近为距离短边14a数μm左右的位置。在图13(a)中，短边14a的附近为各区间L1、……、Lk、……、Ln中最靠近短边14a的区间L1中较短边14a更靠近短边14b的位置。

在上述实施方式中，各区间L1、……、Lk、……、Ln为将第二传送列区域14A进行n等分的各区间，且各区间L1、……、Lk、……、Ln在第二方向D2上的宽度相同等。各区间L1、……、Lk、……、Ln在第二方向D2上的宽度也可不相同等。如图13(b)所示，各区间为例如以第二方向D2上的宽度在垂直传送方向TD2上逐渐变窄的方式分割第二传送列区域14A的各区间。在该情况下，各区间中的第二杂质区域12B的宽度的增加率在传送方向TD上也逐渐增大。

在上述实施方式中，第二杂质区域12的宽度W在各区间L1、……、Lk、……、Ln内增加。第二杂质区域12的宽度W也可不在各区间L1、……、Lk、……、Ln内增加。例如，如图13(c)所示，第二杂质区域12C的宽度W在各区间内不增加，而在各区间的边界位置增加。第二杂质区域12C的各区间内的外形形状为矩形。

在上述实施方式中，第二杂质区域12由一个区域构成。第二杂质区域12也可由多个微小区域构成。例如，如图13(d)所示，第二杂质区域12D在各区间内由多个微小区域12d构成。在图13(d)中，以虚线显示第二杂质区域12D所对应的区域的轮廓。

在各区间L1、……、Lk、……、Ln中最靠近短边14b的区间Ln，第二杂质区域12的宽度Wn的增加率也可以在靠近短边14b处增大的方式变化。例如，在图13(e)中，将第二传送列区域14A进行3等分。在将第二传送列区域14A进行三等分的区间中最靠近短边14b的区间，第二杂质区域12E的宽度的增加率不为一定，而以在靠近短边14b处增大的方式变化。也可将第二传送列区域14A等分成二等分，也可等分成四等分以上。“靠近短边14b”是指例如最靠近短边14b的区间的较第二方向D2上的中心线CL更靠近短边14b。

第二传送列区域14A也可不包含杂质浓度不同的多个杂质区域。第二传送列区域14A也可不包含第二杂质区域12。

产业上的可利用性

本发明可用于多端口型的CCD影像传感器。

符号的说明

1…固体摄像装置、3a…像素区域、6…光感应区域、7…传送部、9…移位寄存器、11…第一杂质区域、12…第二杂质区域、13…第一区域、13A…第一传送列区域、14…第二区域、14A…第二传送列区域、14a…短边、14b…短边、15…第三区域、16…第四区域、AM…放大器、D1…第一方向、D2…第二方向、TD1…水平传送方向、TD2…垂直传送方向、H…间隔、La、Lb…长度、S…区域、W…宽度。

Claims (4)

1.一种固体摄像装置，其中，

具备：

多个像素区域，其分别具有在第一方向及与所述第一方向正交的第二方向上二维排列的多个光感应区域，且排列于所述第一方向；

多个第一传送部，其分别与所述多个像素区域中对应的像素区域在所述第二方向上排列，且将所述光感应区域中产生的电荷传送至每个所述对应的像素区域；

多个第二传送部，其分别与所述多个第一传送部中对应的第一传送部在所述第二方向上排列，且取得自所述对应的第一传送部传送的所述电荷，将取得的所述电荷沿所述第一方向传送；及

多个输出部，其自所述多个第二传送部中对应的第二传送部的所述电荷传送方向上的后端取得所述电荷，且输出与取得的所述电荷对应的信号，

各所述第一传送部具有：

第一区域，其包含排列于所述第一方向的多个第一传送列区域；及

第二区域，其包含排列于所述第一方向的多个第二传送列区域，且在所述第二传送部中的电荷传送方向上位于所述第一区域的下游，

所述多个第一传送列区域的所述第二方向上的长度相同，

所述多个第二传送列区域的所述第二方向上的长度大于所述第一传送列区域的所述长度，且在所述电荷传送方向上越为位于下游的所述第二传送列区域而越大，

各所述第二传送部具有：

第三区域，其对应于所述第一区域而配置，且沿着所述第一方向延伸；及

第四区域，其对应于所述第二区域而配置，且以所述第二方向上的与所述像素区域的间隔对应于所述多个第二传送列区域的所述长度的变化而在所述电荷传送方向上增大的方式，沿着与所述第一方向及所述第二方向交叉的方向延伸。

2.如权利要求1所述的固体摄像装置，其中，

各所述第二传送列区域包含：第一杂质区域、及杂质浓度比所述第一杂质区域高的第二杂质区域，

所述第二杂质区域在各所述第二传送列区域中，在所述第二方向上自靠近所述像素区域的一端或该一端的附近设置至靠近所述第二传送部的另一端，

所述第二杂质区域的所述第一方向上的宽度在自所述一端朝向所述另一端的垂直传送方向上增加。

3.如权利要求2所述的固体摄像装置，其中，

将所述第二传送列区域在所述第二方向上分割成n个的各区间中的所述第二杂质区域的所述宽度以相邻的各区间中的所述第二杂质区域的电位差为一定的方式设定，n为2以上的整数。

4.如权利要求1～3中任一项所述的固体摄像装置，其中，

所述输出部配置于由所述对应的第二传送部、及与所述对应的第二传送部在所述电荷传送方向相邻的所述第二传送部包围的区域。

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