JP2000101061A - Solid-state image sensing device - Google Patents
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Landscapes
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、フル・フレーム転
送型（ＦＦＴ型）ＣＣＤ、または、フレーム転送型（Ｆ
Ｔ型）ＣＣＤを備えた固体撮像装置に関するものであ
る。The present invention relates to a full frame transfer type (FFT type) CCD or a frame transfer type (FFT type) CCD.
The present invention relates to a solid-state imaging device having a (T-type) CCD.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来のＦＦＴ型ＣＣＤの、３相クロック
による駆動の場合の表面から見た概略構成図を図１１に
示す。このＦＦＴ型ＣＣＤは、受光部１及び出力部３か
らなる。受光部１の斜線の部分は単位画素１ａを示して
おり、受光部１はその水平方向が、垂直方向を長手方向
とするｍ個の列Ｈ１〜Ｈｍに、また垂直方向が、水平方
向を長手方向とするｎ個の行Ｖ１〜Ｖｎに分割されて、
ｍ×ｎ個の単位画素１ａから受光部１が構成されてい
る。また、出力部３は水平シフトレジスタ３ａとアンプ
部３ｂによって構成されている。2. Description of the Related Art FIG. 11 is a schematic structural view of a conventional FFT type CCD viewed from the surface when driven by a three-phase clock. The FFT type CCD includes a light receiving unit 1 and an output unit 3. The hatched portion of the light receiving section 1 indicates a unit pixel 1a, and the horizontal direction of the light receiving section 1 corresponds to m columns H1 to Hm whose vertical direction is the longitudinal direction, and the vertical direction is the horizontal direction. Divided into n rows V1 to Vn as directions,
The light receiving section 1 is composed of mxn unit pixels 1a. The output unit 3 includes a horizontal shift register 3a and an amplifier unit 3b.
【０００３】また、従来のＦＴ型ＣＣＤの、３相クロッ
クによる駆動の場合の表面から見た概略構成図を図１２
に示す。このＦＴ型ＣＣＤの構成はほぼＦＦＴ型ＣＣＤ
と同様であるが、受光部１及び出力部３と、さらに電荷
の蓄積・転送に用いられる蓄積部２を有して構成されて
いる。FIG. 12 is a schematic structural view of a conventional FT type CCD viewed from the surface when driven by a three-phase clock.
Shown in The structure of this FT type CCD is almost FFT type CCD.
The configuration is the same as that described above, but includes a light receiving unit 1 and an output unit 3, and a storage unit 2 used for storing and transferring electric charges.
【０００４】これらのＦＦＴ型及びＦＴ型ＣＣＤにおい
て、受光部１及び蓄積部２での電荷転送を行うための転
送電極（図示していない）は、この表面側に受光部１及
び蓄積部２の全体を覆うように、水平方向（各行の長手
方向と平行）をその長手方向として設置され、単位画素
当たり平行に３本並んで配設された転送電極（３相クロ
ック駆動の場合）によって、垂直シフトレジスタが形成
され、この垂直シフトレジスタが受光部１及び蓄積部２
を構成する。すなわち、転送電極は長手方向と垂直シフ
トレジスタの構成方向とが直交する状態で、各行に３本
ずつ配設される。各転送電極には３相の転送電圧Ｐ１、
Ｐ２及びＰ３がそれぞれ印加され、これらの電圧によっ
て垂直シフトレジスタの電荷転送動作が制御される。な
お、垂直シフトレジスタ及び水平シフトレジスタにおけ
る電荷転送の方向については、図１１及び図１２に矢印
で示してある。In these FFT type and FT type CCDs, a transfer electrode (not shown) for performing charge transfer in the light receiving section 1 and the storage section 2 is provided on the front side of the light receiving section 1 and the storage section 2. The horizontal direction (parallel to the longitudinal direction of each row) is set as its longitudinal direction so as to cover the entirety, and three transfer electrodes (in the case of three-phase clock drive) arranged in parallel per unit pixel are arranged vertically. A shift register is formed, and the vertical shift register includes the light receiving unit 1 and the storage unit 2.
Is configured. That is, three transfer electrodes are arranged in each row in a state where the longitudinal direction is orthogonal to the configuration direction of the vertical shift register. Each transfer electrode has a three-phase transfer voltage P1,
P2 and P3 are applied, respectively, and the charge transfer operation of the vertical shift register is controlled by these voltages. Note that the directions of charge transfer in the vertical shift register and the horizontal shift register are indicated by arrows in FIGS.
【０００５】従来、このようなＣＣＤの垂直シフトレジ
スタを形成するための転送電極としては、光透過性を有
する多結晶シリコン（ポリシリコン）が用いられている
が、このような多結晶シリコンによる電極は金属に比べ
て抵抗が大きいという問題がある。Conventionally, light-transmitting polycrystalline silicon (polysilicon) has been used as a transfer electrode for forming such a vertical shift register of a CCD. Has a problem that the resistance is higher than that of metal.
【０００６】図１３に、垂直シフトレジスタの多結晶シ
リコンによる配線の等価回路を示す。ＦＴ型やＦＦＴ型
ＣＣＤなどで、垂直シフトレジスタにおいて高速の電荷
転送を行う場合、この多結晶シリコンの配線抵抗ｒによ
って電荷転送速度が制限されてしまう。また、外から加
える転送電圧によるクロック信号が配線の長さに応じて
鈍ってしまい、場所によって波形が歪んでその立ち上が
り時間に違いが生じ、結果としてＣＣＤの転送効率（ポ
テンシャルウェル間の電荷転送の割合）が劣化する。FIG. 13 shows an equivalent circuit of a wiring made of polycrystalline silicon for a vertical shift register. When high-speed charge transfer is performed in a vertical shift register by an FT type or FFT type CCD, the charge transfer speed is limited by the wiring resistance r of the polycrystalline silicon. Also, the clock signal due to the transfer voltage applied from the outside becomes dull according to the length of the wiring, the waveform is distorted depending on the location, and the rise time differs, resulting in the transfer efficiency of the CCD (charge transfer between potential wells). Ratio) deteriorates.
【０００７】このような問題に対して、例えば特開昭６
３−４６７６３号及び特開平６−７７４６１号に、金属
または金属シリサイドによる中間層、多層構造、または
裏打ち構造を有する抵抗の小さい転送電極を用いたＣＣ
Ｄが記載されている。To solve such a problem, see, for example,
JP-A-3-46763 and JP-A-6-77461 disclose a CC using a low-resistance transfer electrode having an intermediate layer, a multilayer structure, or a backing structure of metal or metal silicide.
D is described.
【０００８】[0008]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
たような金属または金属シリサイドを層や裏打ちとして
用いた転送電極、あるいは金属製の転送電極等は、光を
透過しないために、通常ＦＴ型ＣＣＤの蓄積部、または
インタライン型（ＩＬ型）ＣＣＤの受光部及び蓄積部に
のみ用いることができ、ＦＦＴ型及びＦＴ型ＣＣＤの受
光部に対しては適用することができない。However, a transfer electrode using a metal or a metal silicide as a layer or a backing, or a transfer electrode made of metal as described above does not transmit light. It can be used only for the light receiving part and the storage part of the storage part or the interline type (IL type) CCD, and cannot be applied to the light receiving part of the FFT type and FT type CCD.
【０００９】これに対し、特開平６−７７４６１号に示
されたＦＦＴ型及びＦＴ型ＣＣＤでは、ＣＣＤを裏面照
射型とすることで金属または金属シリサイドを用いた転
送電極を受光部に用いることが記載されている。裏面照
射型ＣＣＤとは、通常のＣＣＤが、表面から入射されて
多結晶シリコンなどの転送電極を透過した光を受光部で
受光して撮像を行うのに対し、薄い基板を用いてＣＣＤ
を形成し、裏面からその基板を透過して入射された光を
受光して撮像を行うものであり、したがって、表面側に
設置される転送電極に影響されずに光の入射・受光を行
うことができる。しかしながら、裏面照射型ＣＣＤにお
いては、基板を充分に薄く加工しなくてはならないため
に、その製造工程が複雑であって高価格化し、また基板
の薄さによりその強度が低く扱いが難しい、という問題
点がある。On the other hand, in the FFT type and FT type CCD disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-77461, it is possible to use a transfer electrode using metal or metal silicide for the light receiving section by making the CCD backside illuminated. Has been described. A back-illuminated CCD is a type of CCD that uses a thin substrate, while a normal CCD uses a thin substrate to capture an image by receiving light that has been incident from the front and transmitted through a transfer electrode such as polycrystalline silicon.
Is formed and receives light transmitted through the substrate from the rear surface and receives light to perform imaging.Therefore, light is incident and received without being affected by the transfer electrode installed on the front surface side. Can be. However, in back-illuminated CCDs, the substrate must be processed to a sufficiently small thickness, which complicates the manufacturing process and increases the price. In addition, the thinness of the substrate makes the strength low and difficult to handle. There is a problem.
【００１０】本発明は、上記の問題に鑑みてなされたも
のであり、表面から光が入射されて受光及び撮像が行わ
れ、かつ高速で高効率な電荷転送が可能なＦＦＴ型また
はＦＴ型ＣＣＤによる固体撮像装置を提供することを目
的とする。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and has been made in consideration of the above problems. An FFT type or FT type CCD capable of receiving light and imaging by receiving light from the surface and capable of performing high-speed and highly efficient charge transfer. To provide a solid-state imaging device according to the present invention.
【００１１】[0011]
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、本発明による固体撮像装置は、ｐ型半導体層
及びｎ型半導体層を含む基板上に形成された水平方向を
分割する複数の列及び垂直方向を分割する複数の行によ
り構成されるマトリクス状の画素構造を有し、入射され
る撮像対象の光像が受光・撮像される受光部と、受光部
の表面側に、受光部のそれぞれの行の長手方向に対して
平行である水平方向を長手方向としてそれぞれ設置さ
れ、転送電圧が印加されて受光部における電荷転送を行
う複数の転送電極と、を備えるフル・フレーム転送型ま
たはフレーム転送型のいずれか一方のＣＣＤを用いて構
成された固体撮像装置であって、複数の転送電極の上部
にそれぞれ設置され、転送電圧が印加され、複数の転送
電極のうち受光部の少なくとも２つの行に設置されたそ
れぞれ対応する転送電極に接続されて、それぞれ補助的
に転送電圧を印加・供給する金属または金属シリサイド
からなる複数の補助電極をさらに備えることを特徴とす
る。In order to achieve the above object, a solid-state image pickup device according to the present invention comprises a plurality of parts which divide a horizontal direction formed on a substrate including a p-type semiconductor layer and an n-type semiconductor layer. Has a matrix-shaped pixel structure composed of a plurality of columns and a plurality of rows dividing the vertical direction, and a light receiving unit for receiving and capturing an incident light image of an imaging target; A plurality of transfer electrodes, each of which is provided with a horizontal direction parallel to the longitudinal direction of each row of the unit as a longitudinal direction, and a transfer voltage is applied to perform charge transfer in the light receiving unit. Or a solid-state imaging device configured using one of the frame transfer type CCDs, each of which is disposed above a plurality of transfer electrodes, a transfer voltage is applied, and a light receiving portion of the plurality of transfer electrodes is Each installed in two rows are connected to corresponding transfer electrodes even without, and further comprising a plurality of auxiliary electrodes each consisting of an auxiliary transfer voltage metal or metal silicide applying and supplies.
【００１２】また、複数の補助電極は、複数の転送電極
に対して斜めである方向を長手方向としてそれぞれ設置
されたことを特徴としても良い。[0012] Further, the plurality of auxiliary electrodes may be respectively provided with a direction oblique to the plurality of transfer electrodes as a longitudinal direction.
【００１３】上記のように、多結晶シリコンからなる転
送電極とは別に、それらの転送電極への電圧の印加・供
給に用いられる金属または金属シリサイドからなる補助
電極を、受光部の複数の行にある対応する転送電極に接
続されるように設置・構成することにより、金属または
金属シリサイドからなる層または裏打ち構造が転送電極
と一体であったのに対して、転送電極とは異なる構成・
形状を有する補助電極となる。したがって、転送電極が
受光部全体を覆うように設置されるのに対して、その受
光部を覆う面積を必要最小限とするように、また効率的
な受光・撮像、及び転送電極への電圧の供給を両立させ
て行えるように補助電極を構成することが可能となり、
これによって表面から光が入射されて受光及び撮像が行
われ、かつ高速で高効率な電荷転送が可能なＦＦＴ型ま
たはＦＴ型ＣＣＤによる固体撮像装置が実現される。As described above, apart from the transfer electrodes made of polycrystalline silicon, auxiliary electrodes made of metal or metal silicide used for applying and supplying a voltage to those transfer electrodes are provided in a plurality of rows of the light receiving section. By installing and configuring so as to be connected to a certain corresponding transfer electrode, the layer or backing structure made of metal or metal silicide was integrated with the transfer electrode, whereas the transfer electrode had a different structure.
It becomes an auxiliary electrode having a shape. Therefore, while the transfer electrode is installed so as to cover the entire light receiving section, the area covering the light receiving section is minimized, and efficient light receiving / imaging and voltage application to the transfer electrode are performed. It is possible to configure auxiliary electrodes so that supply can be performed at the same time,
As a result, a solid-state imaging device using an FFT type or FT type CCD, in which light is incident from the surface to perform light reception and imaging, and capable of high-speed and highly efficient charge transfer is realized.
【００１４】そのような補助電極の構成としては、例え
ば補助電極を転送電極に対して斜めに設置する方法があ
る。As a structure of such an auxiliary electrode, for example, there is a method in which the auxiliary electrode is installed obliquely with respect to the transfer electrode.
【００１５】さらに、フル・フレーム転送型またはフレ
ーム転送型のいずれか一方のＣＣＤは、Ｎ相の転送電圧
によって電荷転送が行われるように構成され、複数の補
助電極は、Ｎ以下の本数の補助電極を組として補助電極
部を構成して、補助電極部を複数設置することによって
なることを特徴とする。Further, one of the full-frame transfer type and the frame transfer type CCD is configured so that charge transfer is performed by an N-phase transfer voltage, and the plurality of auxiliary electrodes have N or less auxiliary electrodes. It is characterized in that an auxiliary electrode portion is constituted by a set of electrodes, and a plurality of auxiliary electrode portions are provided.
【００１６】また、補助電極部は、Ｎ相の転送電圧がそ
れぞれ印加されたＮ本の補助電極を組として構成された
ことを特徴とする。Further, the auxiliary electrode section is characterized in that the auxiliary electrode section is configured as a set of N auxiliary electrodes to which N-phase transfer voltages are respectively applied.
【００１７】上述した補助電極を、Ｎ相の転送電圧によ
る駆動（Ｎ相駆動）に対して、Ｎ以下の本数によってそ
れぞれ補助電極部を構成し、その補助電極部を繰り返し
構造によって複数設けることによって、効率的に各相の
転送電圧の印加・供給を行うことができる。そのような
補助電極構造の効率的な構成としては、例えば、Ｎ相の
転送電圧に対応したＮ本の補助電極によって一つの補助
電極部を構成し、その補助電極部の繰り返し構造によっ
て補助電極構造を構成することができる。The above-mentioned auxiliary electrodes are formed with an auxiliary electrode portion by the number of N or less for driving by the N-phase transfer voltage (N-phase driving), and a plurality of the auxiliary electrode portions are provided by a repetitive structure. In addition, the transfer voltage of each phase can be efficiently applied and supplied. As an efficient configuration of such an auxiliary electrode structure, for example, one auxiliary electrode portion is formed by N auxiliary electrodes corresponding to an N-phase transfer voltage, and the auxiliary electrode structure is formed by repeating the auxiliary electrode portion. Can be configured.
【００１８】また、それ以外にも、例えば３相駆動の場
合に、それぞれの補助電極部においてそのうちの２相の
転送電圧に対応する２本の補助電極によって補助電極部
を構成する方法などによっても、動作速度及び効率が向
上された固体撮像装置とすることができる。In addition, for example, in the case of three-phase driving, a method of forming an auxiliary electrode portion with two auxiliary electrodes corresponding to two-phase transfer voltages in each of the auxiliary electrode portions may be employed. , A solid-state imaging device with improved operation speed and efficiency.
【００１９】また、受光部のそれぞれの列に対して複数
の補助電極の覆う面積が等しく、かつ、受光部のそれぞ
れの行に対して複数の補助電極の覆う面積が等しいこと
を特徴とする。Further, the present invention is characterized in that the area covered by the plurality of auxiliary electrodes is equal for each column of the light receiving section, and the area covered by the plurality of auxiliary electrodes is equal for each row of the light receiving section.
【００２０】例えばベルトコンベア上にある物体など、
一定速度で移動している物体を撮像する方法として、物
体の移動速度に対応した速度で受光部に蓄積される電荷
を転送しつつ電荷の蓄積を行うＴＤＩ（Time Delay and
Integration）駆動法が用いられるが、各列及び各行で
の補助電極が覆う面積を同一とした上記の構成の固体撮
像装置にこのＴＤＩ駆動法を適用して撮像を行った場
合、物体の各位置に対応する電荷蓄積・撮像の感度が撮
像される光像全体で均一な撮像を行うことが可能とな
る。For example, an object on a belt conveyor,
As a method for capturing an image of an object moving at a constant speed, a time delay and TDI (TDI) that accumulates charges while transferring the charges accumulated in the light receiving unit at a speed corresponding to the moving speed of the object.
Integration) driving method is used, but when imaging is performed by applying the TDI driving method to the solid-state imaging device having the above configuration in which the area covered by the auxiliary electrode in each column and each row is the same, each position of the object is It is possible to perform uniform imaging over the entire optical image with the sensitivity of charge accumulation / imaging corresponding to the above.
【００２１】さらに、受光部のそれぞれの行は、その上
部を通り隣り合う補助電極の間の領域にある転送電極の
いずれかに開口部分であるオープンゲートを有し、かつ
オープンゲートに対応する基板のｎ型半導体層内の表面
側領域にｐ型半導体からなる拡散層が設置されたことを
特徴とする。Further, each row of the light receiving section has an open gate which is an opening in one of the transfer electrodes in a region between the auxiliary electrodes passing above the substrate, and a substrate corresponding to the open gate. Wherein a diffusion layer made of a p-type semiconductor is provided in a surface side region in the n-type semiconductor layer.
【００２２】特に、半導体ウエハの検査等においては、
例えば波長４００nm以下の紫外光に対して感度を有する
ＣＣＤが必要であるが、多結晶シリコンにおいては、短
波長光の吸収による青色または紫外光に対する感度の低
下が問題となる。これに対して、受光部のうち、補助電
極が存在しない画素の一部を多結晶シリコンからなる転
送電極が配置されない開口部分とし、その開口部分にあ
る画素の電位を固定するために拡散層を設けたオープン
ゲートを有するように構成することによって、紫外光に
対する感度を向上させた固体撮像装置とすることができ
る。In particular, in inspection of a semiconductor wafer, etc.,
For example, a CCD having sensitivity to ultraviolet light having a wavelength of 400 nm or less is required. However, in polycrystalline silicon, there is a problem in that sensitivity to blue or ultraviolet light due to absorption of short-wavelength light is reduced. On the other hand, in the light receiving portion, a part of the pixel where the auxiliary electrode does not exist is an opening where the transfer electrode made of polycrystalline silicon is not arranged, and a diffusion layer is formed in order to fix the potential of the pixel in the opening. By having the open gate provided, a solid-state imaging device with improved sensitivity to ultraviolet light can be provided.
【００２３】このような、高速電荷転送のための金属等
を用いた電極構造と、オープンゲート構造との両立は、
本発明による電極構造によってはじめて可能となるもの
である。これによって、高速で動作して、かつ紫外光に
対する感度が高い固体撮像装置が実現される。The compatibility between an electrode structure using a metal or the like for high-speed charge transfer and an open gate structure is as follows.
This is only possible with the electrode structure according to the invention. This realizes a solid-state imaging device that operates at high speed and has high sensitivity to ultraviolet light.
【００２４】また、このオープンゲートについても、受
光部のそれぞれの列に対してオープンゲートの面積が等
しく、かつ、受光部のそれぞれの行に対してオープンゲ
ートの面積が等しいように構成することによって、ＴＤ
Ｉ駆動法による撮像において電荷蓄積・撮像の感度が撮
像される光像全体で均一な撮像を行うことができる。Also, this open gate is configured such that the area of the open gate is equal to each column of the light receiving section and the area of the open gate is equal to each row of the light receiving section. , TD
In the imaging by the I-drive method, it is possible to perform uniform imaging over the entire optical image in which the sensitivity of charge accumulation and imaging is captured.
【００２５】また、複数の転送電極及び複数の補助電極
にそれぞれ印加される転送電圧を、撮像対象の移動速度
に対応した速度で電荷転送を行いつつ、撮像対象の光像
のぶれのない受光・撮像を行うＴＤＩ駆動法によって制
御する電荷転送制御部をさらに備える構成としても良
い。このような構成とすることによって、上記したＴＤ
Ｉ駆動法による撮像を行う固定撮像装置とすることがで
きる。Further, the transfer voltage applied to each of the plurality of transfer electrodes and the plurality of auxiliary electrodes is changed at a speed corresponding to the moving speed of the object to be picked up. A configuration may further be provided that further includes a charge transfer control unit that controls by a TDI driving method that performs imaging. With such a configuration, the above-described TD
A fixed imaging device that performs imaging by the I drive method can be provided.
【００２６】[0026]
【発明の実施の形態】以下、図面と共に本発明による固
体撮像装置の好適な実施形態について詳細に説明する。
なお、図面の説明においては同一要素には同一符号を付
し、重複する説明を省略する。また、図面の寸法比率
は、説明のものと必ずしも一致していない。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments of a solid-state imaging device according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.
In the description of the drawings, the same elements will be denoted by the same reference symbols, without redundant description. Also, the dimensional ratios in the drawings do not always match those described.
【００２７】図１は、本発明に係るＦＦＴ型ＣＣＤによ
る固体撮像装置の、３相駆動での一実施形態における補
助電極の配線構成を模式的に示す概略構成図である。FIG. 1 is a schematic configuration diagram schematically showing a wiring configuration of auxiliary electrodes in one embodiment of a three-phase drive of a solid-state imaging device using an FFT type CCD according to the present invention.
【００２８】なお、画素構造等は図１１に示したものと
同様であり、受光部１はその水平方向が、垂直方向を長
手方向とするｍ個の列Ｈ１〜Ｈｍに、また垂直方向が、
水平方向を長手方向とするｎ個の行Ｖ１〜Ｖｎに分割さ
れて、ｍ×ｎ個の単位画素から構成されている。また、
出力部３は、水平シフトレジスタ３ａ及びアンプ部３ｂ
によって構成されている。The pixel structure and the like are the same as those shown in FIG. 11. The light receiving section 1 has m horizontal rows H1 to Hm with the vertical direction as the longitudinal direction, and the light receiving section 1 has the vertical direction.
It is divided into n rows V1 to Vn whose longitudinal direction is the horizontal direction, and is composed of m × n unit pixels. Also,
The output unit 3 includes a horizontal shift register 3a and an amplifier unit 3b.
It is constituted by.
【００２９】光透過性を有する、好ましくは多結晶シリ
コンからなる転送電極（図示していない）は、受光部１
の表面側に受光部１の全体を覆って、各行Ｖｊ（ｊ＝１
〜ｎ）の長手方向と平行な方向（水平方向）に各行に対
して３本ずつ、それぞれ異なる位相（時間依存性）を有
する３相の転送電圧Ｐ１、Ｐ２及びＰ３が印加されて配
設される。それに対して本実施形態では、配線抵抗が小
さい金属製、好ましくはアルミニウム製、の補助電極部
１１〜１９が、転送電極に対して、したがって受光部１
の各列及び各行に対して右上がり斜めに配設されてい
る。A light-transmissive transfer electrode (not shown), preferably made of polycrystalline silicon, is
And covers the entire light receiving unit 1 on the front side of each row Vj (j = 1
To n), three-phase transfer voltages P1, P2 and P3 each having a different phase (time dependency) are applied to each row in a direction parallel to the longitudinal direction (horizontal direction). You. On the other hand, in the present embodiment, the auxiliary electrode portions 11 to 19 made of metal, preferably aluminum, having a low wiring resistance are provided with respect to the transfer electrodes and, therefore, the light receiving portion 1.
Are arranged obliquely upward to the right with respect to each column and each row.
【００３０】これらはそれぞれ３本の補助電極、例えば
補助電極部１１は３本の補助電極１１ａ、１１ｂ及び１
１ｃ、によって構成・設置されており、それぞれの補助
電極には、補助電極１１ａには転送電圧Ｐ１が、補助電
極１１ｂには転送電圧Ｐ２が、補助電極１１ｃには転送
電圧Ｐ３が印加され、後述するように転送電圧が対応し
ている転送電極に対してそれぞれ接続されて、それらの
転送電極に所定の転送電圧が供給される。他の補助電極
部１２〜１９の構成・接続等についても同様である。Each of these has three auxiliary electrodes, for example, the auxiliary electrode section 11 has three auxiliary electrodes 11a, 11b and 1
1c, a transfer voltage P1 is applied to the auxiliary electrode 11a, a transfer voltage P2 is applied to the auxiliary electrode 11b, and a transfer voltage P3 is applied to the auxiliary electrode 11c. As a result, the transfer electrodes are connected to the corresponding transfer electrodes, and a predetermined transfer voltage is supplied to those transfer electrodes. The same applies to the configuration and connection of the other auxiliary electrode portions 12 to 19.
【００３１】また、これらの補助電極部１１〜１９は、
受光部１の全体にわたって、等しい設置間隔での繰り返
し構造を有して構成・設置されている。このような繰り
返し構造を有することによって、各転送電極に対して効
率的かつ均一に転送電圧の供給を行うことができる。な
お、これらの転送電極及び補助電極に印加される転送電
圧Ｐ１〜Ｐ３は、電荷転送制御部４によって制御されて
いる。These auxiliary electrode portions 11 to 19 are
The light receiving unit 1 is configured and installed with a repetitive structure at equal installation intervals over the entire light receiving unit 1. With such a repetitive structure, a transfer voltage can be efficiently and uniformly supplied to each transfer electrode. The transfer voltages P1 to P3 applied to these transfer electrodes and auxiliary electrodes are controlled by the charge transfer control unit 4.
【００３２】従来の層構造または裏打ち構造などと同様
に、これらの補助電極を転送電極に対して平行に、すな
わち単一の行の上部のみを通るように配設した場合、各
転送電極に必要な転送電圧を供給するためには、結局受
光部１の全体に光を透過しない金属製等の補助電極を設
置する必要があり、受光部１への光の入射が行えず、表
面照射型ＣＣＤとして用いることができない。As in the case of the conventional layer structure or backing structure, when these auxiliary electrodes are arranged in parallel to the transfer electrodes, that is, so as to pass only through the upper part of a single row, it is necessary for each transfer electrode. In order to supply a high transfer voltage, it is necessary to install an auxiliary electrode made of metal or the like that does not transmit light to the entire light receiving unit 1 after all. Can not be used as
【００３３】これに対して、本実施形態のように転送電
極に対して斜めにするなど、転送電極に対して平行でな
い、すなわち複数の行の上部を通るように補助電極を構
成・設置することにより、補助電極に覆われていない受
光可能な領域が充分に広くなるように構成することが可
能となる。On the other hand, the auxiliary electrode is not parallel to the transfer electrode, for example, it is oblique to the transfer electrode as in the present embodiment, that is, the auxiliary electrode is configured and installed so as to pass over a plurality of rows. Thereby, it is possible to configure so that the light-receiving area that is not covered with the auxiliary electrode is sufficiently large.
【００３４】また特に、例えばベルトコンベア上にある
物体など、一定速度で移動している撮像対象である物体
を撮像する方法として、その物体の移動速度に対応した
速度で、受光部１の各画素に転送電極に印加された転送
電圧によって形成されたポテンシャルウェルに蓄積され
る電荷（電荷パケット）を転送しつつ電荷の蓄積・撮像
を継続的に行うＴＤＩ（Time Delay and Integration）
駆動法が用いられる。このような駆動法は、上述した電
荷転送制御部４による転送電圧の制御によって実現され
る。In particular, as a method of imaging an object which is moving at a constant speed, such as an object on a belt conveyor, for example, each pixel of the light receiving section 1 is moved at a speed corresponding to the moving speed of the object. (Time Delay and Integration) that continuously stores and captures charges while transferring charges (charge packets) accumulated in a potential well formed by a transfer voltage applied to a transfer electrode
A driving method is used. Such a driving method is realized by controlling the transfer voltage by the charge transfer control unit 4 described above.
【００３５】このような方法によれば、受光部１の特定
の電荷パケットは、常に撮像対象である移動している物
体の特定の位置に対応して、ぶれのない撮像を行うこと
ができる。特にこのような撮像方法においては、撮像の
不感領域である補助電極の覆う面積が、各列Ｈｉ（ｉ＝
１〜ｍ）に対して、及び各行Ｖｊ（ｊ＝１〜ｎ）に対し
てそれぞれ等しく構成されていることが望ましい。According to such a method, a specific charge packet of the light-receiving unit 1 can always perform a blur-free imaging corresponding to a specific position of a moving object to be imaged. In particular, in such an imaging method, the area covered by the auxiliary electrode, which is an insensitive region of imaging, is determined by each column Hi (i =
1 to m) and for each row Vj (j = 1 to n).
【００３６】本実施形態においては、各列Ｈｉに対して
は、例えば補助電極１２ａの上端１２ａｈ及び補助電極
１７ａの下端１７ａｈ、等の対応する補助電極の上端と
下端との水平方向の位置を一致・対応させることによっ
て、また、各行Ｖｊに対しては、例えば補助電極１２ａ
の左端１２ａｖ及び補助電極１６ａの右端１６ａｖ、等
の対応する補助電極の左端と右端との垂直方向の位置を
一致・対応させることによって、上記の条件、すなわち
補助電極の覆う面積が各列及び各行に対して等しい構成
を実現している。このように構成することによって、Ｔ
ＤＩ駆動法を適用して撮像を行った場合に、物体の各位
置に対応する受光部１上の移動する電荷パケットが、補
助電極による不感領域を通過する時間・割合を等しくす
ることができ、したがって、撮像感度が撮像される光像
全体に対して均一になる撮像を行うことが可能となる。In this embodiment, the horizontal positions of the upper and lower ends of the corresponding auxiliary electrodes, such as the upper end 12ah of the auxiliary electrode 12a and the lower end 17ah of the auxiliary electrode 17a, coincide with each other. By corresponding, for each row Vj, for example, the auxiliary electrode 12a
The above condition, that is, the area covered by the auxiliary electrode is equal to each column and each row by matching and corresponding the vertical position between the left end and the right end of the corresponding auxiliary electrode such as the left end 12av of the auxiliary electrode and the right end 16av of the auxiliary electrode 16a. And the same configuration is realized. With this configuration, T
When imaging is performed by applying the DI driving method, it is possible to make the time and the rate at which the moving charge packets on the light receiving unit 1 corresponding to each position of the object pass through the insensitive area by the auxiliary electrode, Therefore, it is possible to perform imaging in which the imaging sensitivity is uniform for the entire optical image to be imaged.
【００３７】図２は、図１に示した３相駆動でのＦＦＴ
型ＣＣＤの、受光部１の表面における転送電極及び補助
電極の電極構造について、その一部を拡大して示す構成
図である。また、図３は、図２に示した電極構造のＩ−
Ｉ矢印断面図である。なお、垂直シフトレジスタの構成
方向と直交する方向に設置されている転送電極は、それ
ぞれ隣り合う転送電極とその両側端部（長手方向と平行
な上端・下端部）が、例えば図３に示されているように
一部重なり合って構成されているが、図２においては、
その電極構造の構成及び接続関係を明示するために、各
転送電極の重なり部分は示していない。図の縮尺につい
ては、図２においては垂直方向及び水平方向の縮尺は必
ずしも一致していない。また、図３においては見やすさ
のために、図２とは異なる縮尺で電極構造が図示されて
いる。FIG. 2 shows an FFT in the three-phase drive shown in FIG.
FIG. 3 is a configuration diagram showing, in an enlarged manner, a part of an electrode structure of a transfer electrode and an auxiliary electrode on a surface of a light receiving unit 1 of the type CCD. FIG. 3 is a cross-sectional view of the electrode structure shown in FIG.
It is I arrow sectional drawing. The transfer electrodes provided in the direction orthogonal to the configuration direction of the vertical shift register have adjacent transfer electrodes and both end portions (upper and lower ends parallel to the longitudinal direction) shown in FIG. 3, for example. Although they are partially overlapped as shown in FIG.
In order to clarify the configuration and connection relationship of the electrode structure, overlapping portions of the transfer electrodes are not shown. Regarding the scale of the figure, the scales in the vertical direction and the horizontal direction do not always match in FIG. In FIG. 3, the electrode structure is shown on a different scale from that of FIG. 2 for easy viewing.
【００３８】各転送電極は多結晶シリコンからなり、例
えば転送電極１１１ａ、１１１ｂ及び１１１ｃの３本の
覆う部分が、受光部の１つの行Ｖｊ分に相当している。
また、受光部の各列Ｈｉは、図２において２本の隣接す
る垂直方向の点線で囲んで、一定間隔に並んで示されて
いるアイソレーション領域１ｂ（図中、符号１ｂはその
うちの１つのみに付されている）によって分割されて、
これによって受光部の各単位画素が形成される。各転送
電極には、例えば転送電極１１１ａ、１１１ｂ及び１１
１ｃに異なる位相を有する３相の転送電圧Ｐ１、Ｐ２及
びＰ３がそれぞれ印加され、それらの転送電圧とその時
間的変化によって、受光部の各画素に形成されるポテン
シャルウェルと蓄積された電荷パケットの位置が時間と
ともに移動されて、これによって電荷の垂直方向への転
送が行われる。転送電極１１２ａ〜１１２ｃ以下の他の
転送電極についても同様である。Each transfer electrode is made of polycrystalline silicon. For example, three covering portions of the transfer electrodes 111a, 111b and 111c correspond to one row Vj of the light receiving section.
In addition, each column Hi of the light receiving sections is surrounded by two adjacent vertical dotted lines in FIG. 2 and is shown as an isolation region 1b (a reference numeral 1b denotes one of them) arranged at regular intervals. Only attached)
Thus, each unit pixel of the light receiving section is formed. Each transfer electrode includes, for example, transfer electrodes 111a, 111b and 11
3c, three-phase transfer voltages P1, P2, and P3 having different phases are respectively applied, and a potential well formed in each pixel of the light receiving portion and a stored charge packet The position is moved over time, causing a vertical transfer of charge. The same applies to other transfer electrodes below the transfer electrodes 112a to 112c.
【００３９】多結晶シリコンからなる各転送電極はその
配線抵抗が金属などに比べて大きいが、それらに対して
確実に転送電圧を供給して高速な転送速度を実現するた
めに、上述したように配線抵抗が小さい金属製、好まし
くはアルミニウム製、の補助電極による配線が右上がり
斜めに設置されて、転送電極に接続される。Each of the transfer electrodes made of polycrystalline silicon has a higher wiring resistance than metals and the like. However, in order to surely supply a transfer voltage to them and realize a high transfer speed, as described above, A wiring made of a metal, preferably aluminum, auxiliary electrode having a low wiring resistance is installed obliquely upward to the right and connected to the transfer electrode.
【００４０】図２においては、３相駆動に対応する互い
に平行な３本の補助電極１１０ａ、１１０ｂ及び１１０
ｃを１組として補助電極部１１０が構成されて、転送電
極に対して右上がり斜めに設置され、転送電圧Ｐ１が印
加された補助電極１１０ａが、接続部１１２ｅにおいて
転送電極１１２ａに、接続部１１３ｅにおいて転送電極
１１３ａに、また接続部１１４ｅにおいて転送電極１１
４ａに接続されている。同様に、転送電圧Ｐ２が印加さ
れた補助電極１１０ｂが、接続部１１２ｆにおいて転送
電極１１２ｂに、接続部１１３ｆにおいて転送電極１１
３ｂに、また接続部１１４ｆにおいて転送電極１１４ｂ
に接続され、また、転送電圧Ｐ３が印加された補助電極
１１０ｃが、接続部１１２ｇにおいて転送電極１１２ｃ
に、接続部１１３ｇにおいて転送電極１１３ｃに、また
接続部１１４ｇにおいて転送電極１１４ｃに接続されて
いる。In FIG. 2, three parallel auxiliary electrodes 110a, 110b and 110 corresponding to three-phase driving are provided.
The auxiliary electrode portion 110 is formed as a set of the sub-electrodes c, and the auxiliary electrode portion 110a is disposed obliquely upward to the right with respect to the transfer electrode, and the auxiliary electrode 110a to which the transfer voltage P1 is applied is connected to the transfer electrode 112a at the connection portion 112e, At the transfer electrode 113a and at the connection 114e at the transfer electrode 11a.
4a. Similarly, the auxiliary electrode 110b to which the transfer voltage P2 is applied is connected to the transfer electrode 112b at the connection portion 112f and to the transfer electrode 11b at the connection portion 113f.
3b and the transfer electrode 114b at the connection 114f.
The auxiliary electrode 110c to which the transfer voltage P3 is applied is connected to the transfer electrode 112c at the connection portion 112g.
The connection portion 113g is connected to the transfer electrode 113c, and the connection portion 114g is connected to the transfer electrode 114c.
【００４１】このように補助電極による配線とその転送
電極への接続による転送電圧の印加・供給を行うことに
より、各転送電極に高速、かつ波形が歪まない状態で各
相の駆動クロックを供給して、高転送速度・高転送効率
の電荷転送を実現することができる。By applying / supplying the transfer voltage by connecting the wiring with the auxiliary electrode and the transfer electrode in this manner, the drive clock of each phase is supplied to each transfer electrode at high speed without any waveform distortion. Thus, charge transfer with high transfer speed and high transfer efficiency can be realized.
【００４２】また、本実施形態においては、垂直方向に
ついては、画素５行分、すなわち転送電極１５本分（例
えば１１１ａ〜１１５ｃ）をその間隔とした繰り返し構
造を有して平行に補助電極部が設置されており、図２に
おいては、上記した補助電極１１０ａ〜１１０ｃからな
る補助電極部１１０の次の１組である、補助電極１２０
ａ〜１２０ｃからなる補助電極部１２０の一部が下方に
示されている。水平方向については、図２においては画
素６列分のみ示してあるが、補助電極における接続部は
等間隔に設けられており、図示した列以外の画素におい
ても、順次転送電極との接続による電圧の供給が行われ
る。In the present embodiment, in the vertical direction, the auxiliary electrode portion has a repetitive structure in which five rows of pixels, that is, fifteen transfer electrodes (for example, 111a to 115c) are arranged at intervals. In FIG. 2, the auxiliary electrode 120, which is the next set of the auxiliary electrode unit 110 including the auxiliary electrodes 110a to 110c described above, is provided.
A part of the auxiliary electrode unit 120 including the parts a to 120c is shown below. In the horizontal direction, FIG. 2 shows only six columns of pixels. However, the connection portions of the auxiliary electrodes are provided at equal intervals, and even in the pixels other than the columns shown, the voltage due to the sequential connection with the transfer electrode is provided. Is supplied.
【００４３】各転送電極のうち転送電圧Ｐ３が印加され
ている電極、図中においては転送電極１１１ｃ、１１２
ｃ、１１３ｃ、１１４ｃ、１１５ｃ及び１２１ｃ、は、
補助電極がその上部に配置されていない画素部分に、多
結晶シリコンからなる転送電極が設置されない開口部分
であるオープンゲートを有している。多結晶シリコンか
らなる転送電極を用いた場合においては、短波長光の吸
収による紫外光、例えば波長４００nm以下の紫外光、に
対する感度の低下が問題となる。このような問題に対
し、上記のように転送電極が存在しないオープンゲート
を有する構造とすることによって、オープンゲートの領
域は紫外光に充分な感度を有するので、紫外光に対する
感度を向上させたＣＣＤとすることができる。Of the transfer electrodes, the electrode to which the transfer voltage P3 is applied, in the figure, the transfer electrodes 111c and 112
c, 113c, 114c, 115c and 121c are:
An open gate, which is an opening where a transfer electrode made of polycrystalline silicon is not provided, is provided in a pixel portion where the auxiliary electrode is not disposed above the auxiliary electrode. When a transfer electrode made of polycrystalline silicon is used, there is a problem in that sensitivity to ultraviolet light due to absorption of short-wavelength light, for example, ultraviolet light having a wavelength of 400 nm or less is reduced. In order to solve such a problem, a structure having an open gate in which no transfer electrode exists as described above, the open gate region has a sufficient sensitivity to ultraviolet light, and therefore, a CCD with improved sensitivity to ultraviolet light. It can be.
【００４４】本実施形態におけるオープンゲート構造
は、上記した転送電極１１１ｃ、１１２ｃ、１１３ｃ、
１１４ｃ、１１５ｃ及び１２１ｃに対して、隣接する補
助電極部の間の領域にそれぞれ６列分の開口部分を設け
ることによって構成されている。図２においては、転送
電極１１５ｃについてはその開口部分の全体が示され、
それ以外の転送電極１１１ｃ、１１２ｃ、１１３ｃ、１
１４ｃ及び１２１ｃについてはその開口部分の右側また
は左側の一部が示されている。The open gate structure according to the present embodiment has the above-described transfer electrodes 111c, 112c, 113c,
For 114c, 115c, and 121c, six rows of openings are provided in regions between adjacent auxiliary electrode portions. FIG. 2 shows the entire opening of the transfer electrode 115c,
Other transfer electrodes 111c, 112c, 113c, 1
For 14c and 121c, a part on the right or left side of the opening is shown.
【００４５】なお、オープンゲートが設置される位置に
ついては、上部に補助電極が存在している画素部分を含
んで設置すると、転送ゲートである転送電極が間に存在
しないため、補助電極が実効的に転送ゲートとして機能
してしまい、電荷の転送不良を起こす可能性がある。し
たがって上記のように、オープンゲートはその領域に補
助電極が存在していない画素部分のみに設置することが
望ましい。また、本実施形態においては、ＴＤＩ駆動法
による撮像方法を行った場合に均一な波長感度による撮
像を実現するため、補助電極についてと同様に、オープ
ンゲートの領域の面積が、各列Ｈｉ及び各行Ｖｊに対し
て等しくなるようにこれらのオープンゲート構造が構成
・設置されている。When the open gate is provided at a position including the pixel portion where the auxiliary electrode is present on the upper portion, the transfer electrode serving as the transfer gate does not exist between the open gate and the auxiliary electrode is effectively disposed. Function as a transfer gate at the same time, there is a possibility that charge transfer failure may occur. Therefore, as described above, it is desirable that the open gate is provided only in the pixel portion where the auxiliary electrode does not exist in that region. Further, in the present embodiment, in order to realize imaging with uniform wavelength sensitivity when the imaging method by the TDI driving method is performed, the area of the open gate region is set to each column Hi and each row similarly to the auxiliary electrode. These open gate structures are configured and installed to be equal to Vj.
【００４６】図３は、図２に示した電極構造のＩ−Ｉ矢
印断面図である。ただし、図３においてはその断面のう
ち転送電極１１２ｃ〜１２２ａに相当する領域について
のみ示してある。図２に示した転送電極及び補助電極等
は、ｐ型半導体層であるｐ層２２及びｎ型半導体層であ
るｎ層２３からなるｐｎ接合を有する半導体基板２０の
上に、酸化膜２１を介して形成されている。互いにその
領域が一部重なりあっている転送電極は、それぞれ酸化
膜である絶縁膜２５によって電気的に絶縁されて設置さ
れている。FIG. 3 is a sectional view taken along the line II of the electrode structure shown in FIG. However, FIG. 3 shows only a region corresponding to the transfer electrodes 112c to 122a in the cross section. The transfer electrodes and auxiliary electrodes shown in FIG. 2 are formed on a semiconductor substrate 20 having a pn junction including a p-layer 22 as a p-type semiconductor layer and an n-layer 23 as an n-type semiconductor layer via an oxide film 21. It is formed. The transfer electrodes whose regions partially overlap each other are provided so as to be electrically insulated by an insulating film 25 which is an oxide film.
【００４７】補助電極１１０ａ〜１１０ｃは、絶縁膜２
５により隔てられることによって、直接には各転送電極
と接触・接続されない状態に配置されている。図３に
は、これらの補助電極１１０ａ〜１１０ｃと、転送電極
１１３ａ〜１１３ｃとの接続が示されている。すなわ
ち、補助電極１１０ａ〜１１０ｃと、転送電極１１３ａ
〜１１３ｃとの間の絶縁膜２５を貫通するように設けら
れた金属製、好ましくはアルミニウム製、の接続部１１
３ｅ〜１１３ｇによって両者がそれぞれ接続されて、こ
れによって補助電極１１０ａ〜１１０ｃから転送電極１
１３ａ〜１１３ｃに対して、対応する転送電圧Ｐ１〜Ｐ
３がそれぞれ印加・供給される。The auxiliary electrodes 110a to 110c are
By being separated by 5, they are arranged in a state where they are not directly in contact with or connected to each transfer electrode. FIG. 3 shows the connection between the auxiliary electrodes 110a to 110c and the transfer electrodes 113a to 113c. That is, the auxiliary electrodes 110a to 110c and the transfer electrode 113a
, Made of metal, preferably aluminum, provided so as to penetrate the insulating film 25 between
3e to 113g, the two are connected to each other, whereby the auxiliary electrodes 110a to 110c
13a to 113c, the corresponding transfer voltages P1 to P
3 are applied and supplied.
【００４８】また、転送電極が設置されていないオープ
ンゲートの領域（図３には、転送電極１１４ｃ、１１５
ｃ及び１２１ｃの開口部分に対応するオープンゲートが
示されている）には、ｎ層２３内の酸化膜２１に面する
上部領域にｐ型半導体層からなる拡散層２４がそれぞれ
形成されている。このような拡散層２４を形成してその
電位を固定（例えば基板電位に固定）し、他の転送電極
との相対的な電位を変えることによって、転送電極が設
置されていないこれらのオープンゲートの領域において
も、電荷の転送を実現している。Also, the open gate region where the transfer electrode is not provided (in FIG. 3, the transfer electrodes 114c, 115
Open gates corresponding to the opening portions c and 121c are shown), and a diffusion layer 24 made of a p-type semiconductor layer is formed in an upper region facing the oxide film 21 in the n-layer 23. By forming such a diffusion layer 24 and fixing its potential (for example, to the substrate potential) and changing the relative potential with respect to other transfer electrodes, these open gates having no transfer electrodes are provided. Also in the region, the transfer of electric charge is realized.
【００４９】このような構成による補助電極は、３相駆
動以外の駆動クロックによるＣＣＤについても同様に適
用することができる。図４は、そのような４相駆動での
ＦＦＴ型ＣＣＤの電極構造について、その一部を拡大し
て示す構成図である。また、図５は、図４に示した電極
構造のII−II矢印断面図である。ただし、図５において
はその断面のうち転送電極１１１ｄ〜１１５ｃに相当す
る領域についてのみ示してある。The auxiliary electrode having such a configuration can be similarly applied to a CCD driven by a driving clock other than the three-phase driving. FIG. 4 is a configuration diagram showing a part of the electrode structure of such an FFT type CCD driven by four phases in an enlarged manner. FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the line II-II of the electrode structure shown in FIG. However, FIG. 5 shows only a region corresponding to the transfer electrodes 111d to 115c in the cross section.
【００５０】多結晶シリコンからなる各転送電極は、例
えば転送電極１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃ及び１１１
ｄの４本の覆う部分が、受光部の１つの行Ｖｊ分に相当
している。各転送電極には、例えば転送電極１１１ａ〜
１１１ｄに異なる位相を有する４相の転送電圧Ｐ１〜Ｐ
４がそれぞれ印加されて、電荷の転送が行われる。転送
電極１１２ａ〜１１２ｄ以下の他の転送電極についても
同様である。The transfer electrodes made of polycrystalline silicon are, for example, transfer electrodes 111a, 111b, 111c and 111
The four covered portions of d correspond to one row Vj of the light receiving section. Each transfer electrode includes, for example, transfer electrodes 111a to 111a to
111d, four-phase transfer voltages P1 to P having different phases
4 are applied to transfer charges. The same applies to other transfer electrodes below the transfer electrodes 112a to 112d.
【００５１】これらの転送電極に対して、４相駆動に対
応する互いに平行な４本の補助電極１１０ａ、１１０
ｂ、１１０ｃ及び１１０ｄを１組として補助電極部１１
０が構成されて、転送電極に対して右上がり斜めに設置
され、転送電圧Ｐ１が印加された補助電極１１０ａが、
接続部１１２ｅにおいて転送電極１１２ａに、接続部１
１３ｅにおいて転送電極１１３ａに、また接続部１１４
ｅにおいて転送電極１１４ａに接続されている。同様
に、転送電圧Ｐ２が印加された補助電極１１０ｂが、接
続部１１２ｆにおいて転送電極１１２ｂに、接続部１１
３ｆにおいて転送電極１１３ｂに、また接続部１１４ｆ
において転送電極１１４ｂに接続され、転送電圧Ｐ３が
印加された補助電極１１０ｃが、接続部１１２ｇにおい
て転送電極１１２ｃに、接続部１１３ｇにおいて転送電
極１１３ｃに、また接続部１１４ｇにおいて転送電極１
１４ｃに接続され、また、転送電圧Ｐ４が印加された補
助電極１１０ｄが、接続部１１２ｈにおいて転送電極１
１２ｄに、接続部１１３ｈにおいて転送電極１１３ｄ
に、また接続部１１４ｈにおいて転送電極１１４ｄに接
続されている。For these transfer electrodes, four parallel auxiliary electrodes 110a and 110 corresponding to the four-phase driving are provided.
b, 110c and 110d as one set and the auxiliary electrode portion 11
0, the auxiliary electrode 110a, which is installed obliquely upward to the right with respect to the transfer electrode, and to which the transfer voltage P1 is applied,
In the connection part 112e, the connection part 1 is connected to the transfer electrode 112a.
13e, the transfer electrode 113a and the connection 114
At e, it is connected to the transfer electrode 114a. Similarly, the auxiliary electrode 110b to which the transfer voltage P2 is applied is connected to the transfer electrode 112b at the connection 112f by the connection 11
3f, the transfer electrode 113b and the connection portion 114f
Are connected to the transfer electrode 114b, and the auxiliary electrode 110c to which the transfer voltage P3 is applied is connected to the transfer electrode 112c at the connection 112g, to the transfer electrode 113c at the connection 113g, and to the transfer electrode 113c at the connection 114g.
14c, the auxiliary electrode 110d to which the transfer voltage P4 is applied is connected to the transfer electrode 1
12d, the transfer electrode 113d at the connection portion 113h.
And at a connecting portion 114h to the transfer electrode 114d.
【００５２】また、本実施形態においては、垂直方向に
ついては、画素５行分、すなわち転送電極２０本分（例
えば１１１ａ〜１１５ｄ）をその間隔とした繰り返し構
造を有して平行に補助電極部が設置されており、図４に
おいては、上記した補助電極１１０ａ〜１１０ｄからな
る補助電極部１１０の次の１組である、補助電極１２０
ａ〜１２０ｄからなる補助電極部１２０の一部が下方に
示されている。水平方向については、図４においては画
素６列分のみ示してあるが、補助電極における接続部は
等間隔に設けられており、図示した列以外の画素におい
ても、順次転送電極との接続による電圧の供給が行われ
る。In this embodiment, in the vertical direction, the auxiliary electrode portion has a repetitive structure in which five rows of pixels, that is, twenty transfer electrodes (for example, 111a to 115d) are arranged at intervals. In FIG. 4, the auxiliary electrode 120, which is the next set of the auxiliary electrode unit 110 including the auxiliary electrodes 110a to 110d described above, is provided.
A part of the auxiliary electrode part 120 including a to 120d is shown below. In the horizontal direction, FIG. 4 shows only six columns of pixels. However, the connection portions of the auxiliary electrodes are provided at equal intervals, and even in the pixels other than the columns shown in FIG. Is supplied.
【００５３】また、転送電圧Ｐ１が印加されている電
極、図中においては転送電極１１１ａ、１１２ａ、１１
３ａ、１１４ａ、１１５ａ及び１２１ａ、は、隣接する
補助電極部の間の領域に設けられたそれぞれ４列分の開
口部分からなるオープンゲートを有しており、これによ
って紫外光に対する感度が向上されている。なお、補助
電極及びオープンゲートの領域の面積を各列及び各行に
対して等しく構成すること、各電極の基板上への形成方
法、オープンゲートの領域における拡散層２４の形成、
等については、３相駆動による実施形態の場合と同様で
ある。The electrodes to which the transfer voltage P1 is applied, in the figure, the transfer electrodes 111a, 112a, 11
Each of 3a, 114a, 115a and 121a has an open gate composed of four rows of openings provided in a region between adjacent auxiliary electrode portions, thereby improving the sensitivity to ultraviolet light. I have. Note that the area of the auxiliary electrode and the area of the open gate are configured to be equal for each column and each row, the method of forming each electrode on the substrate, the formation of the diffusion layer 24 in the area of the open gate,
This is the same as in the embodiment using three-phase driving.
【００５４】図６は、２相駆動でのＦＦＴ型ＣＣＤの電
極構造について同様に、その一部を拡大して示す構成図
である。また、図７は、図６に示した電極構造のIII−I
II矢印断面図である。ただし、図７においてはその断面
のうち転送電極１１１ｄ〜１１５ｃに相当する領域につ
いてのみ示してある。FIG. 6 is a configuration diagram showing, in an enlarged manner, a part of the electrode structure of an FFT type CCD driven by two phases. FIG. 7 is a sectional view of the electrode structure shown in FIG.
It is II arrow sectional drawing. However, FIG. 7 shows only a region corresponding to the transfer electrodes 111d to 115c in the cross section.
【００５５】２相駆動においては、上記した３相または
４相駆動の場合と同様の電極・基板構造を用いた場合、
その電荷転送方向を一方向に定めることができず、した
がって効率的な電荷転送が行えない。そのため、本実施
形態における電極・基板構造は、上記３相または４相駆
動の実施形態とやや異なっている。In the two-phase drive, when the same electrode / substrate structure as in the above-described three-phase or four-phase drive is used,
The charge transfer direction cannot be determined in one direction, so that efficient charge transfer cannot be performed. Therefore, the electrode / substrate structure in this embodiment is slightly different from the three-phase or four-phase drive embodiment.
【００５６】多結晶シリコンからなる各転送電極は、例
えば転送電極１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃ及び１１１
ｄの４本の覆う部分が、受光部の１つの行Ｖｊ分に相当
している。これらの転送電極は、転送電極１１１ａ及び
１１１ｂ、１１１ｃ及び１１１ｄの２本ずつがそれぞれ
組となっており、異なる位相を有する２相の転送電圧Ｐ
１及びＰ２は、転送電極１１１ａ及び１１１ｂに転送電
圧Ｐ１が、転送電極１１１ｃ及び１１１ｄに転送電圧Ｐ
２がそれぞれ印加されて、電荷の転送が行われる。The transfer electrodes made of polycrystalline silicon are, for example, transfer electrodes 111a, 111b, 111c and 111
The four covered portions of d correspond to one row Vj of the light receiving section. The transfer electrodes 111a and 111b, 111c and 111d form a pair, and each of the transfer electrodes has a two-phase transfer voltage P having a different phase.
The transfer voltage P1 is applied to the transfer electrodes 111a and 111b, and the transfer voltage P1 is applied to the transfer electrodes 111c and 111d.
2 are applied to transfer the electric charge.
【００５７】これらの転送電極に対して、２相駆動に対
応する互いに平行な２本の補助電極１１０ａ及び１１０
ｂを１組として補助電極部１１０が構成されて、転送電
極に対して右上がり斜めに設置され、転送電圧Ｐ１が印
加された補助電極１１０ａが、接続部１１２ｅにおいて
転送電極１１２ａ及び１１２ｂに、接続部１１３ｅにお
いて転送電極１１３ａ及び１１３ｂに、また接続部１１
４ｅにおいて転送電極１１４ａ及び１１４ｂに接続され
ている。同様に、転送電圧Ｐ２が印加された補助電極１
１０ｂが、接続部１１２ｆにおいて転送電極１１２ｃ及
び１１２ｄに、接続部１１３ｆにおいて転送電極１１３
ｃ及び１１３ｄに、また接続部１１４ｆにおいて転送電
極１１４ｃ及び１１４ｄに接続されている。For these transfer electrodes, two auxiliary electrodes 110a and 110 parallel to each other corresponding to the two-phase driving.
The auxiliary electrode unit 110 is formed as a set of b, and the auxiliary electrode unit 110a is installed obliquely to the right with respect to the transfer electrode, and the auxiliary electrode 110a to which the transfer voltage P1 is applied is connected to the transfer electrodes 112a and 112b at the connection unit 112e. In the portion 113e, the transfer electrodes 113a and 113b are connected to the connection portion 11e.
At 4e, they are connected to the transfer electrodes 114a and 114b. Similarly, the auxiliary electrode 1 to which the transfer voltage P2 is applied
10b are connected to the transfer electrodes 112c and 112d at the connection 112f, and are transferred to the transfer electrode 113 at the connection 113f.
c and 113d, and at the connection 114f to the transfer electrodes 114c and 114d.
【００５８】また、本実施形態においては、垂直方向に
ついては、画素５行分、すなわち転送電極２０本分（例
えば１１１ａ〜１１５ｄ）をその間隔とした繰り返し構
造を有して平行に補助電極部が設置されており、図６に
おいては、上記した補助電極１１０ａ及び１１０ｂから
なる補助電極部１１０の次の１組である、補助電極１２
０ａ及び１２０ｂからなる補助電極部１２０の一部が下
方に示されている。水平方向については、図６において
は画素６列分のみ示してあるが、補助電極における接続
部は等間隔に設けられており、図示した列以外の画素に
おいても、順次転送電極との接続による電圧の供給が行
われる。In the present embodiment, the vertical direction has a repetitive structure in which five rows of pixels, that is, twenty transfer electrodes (for example, 111a to 115d) are arranged at intervals. In FIG. 6, the auxiliary electrode 12 which is the next set of the auxiliary electrode portion 110 including the above-described auxiliary electrodes 110a and 110b is provided.
A part of the auxiliary electrode portion 120 composed of Oa and 120b is shown below. In the horizontal direction, FIG. 6 shows only six columns of pixels. However, the connection portions of the auxiliary electrodes are provided at equal intervals. Is supplied.
【００５９】また、転送電圧Ｐ１が印加されている電
極、図中においては転送電極１１１ａ及び１１１ｂ、１
１２ａ及び１１２ｂ、１１３ａ及び１１３ｂ、１１４ａ
及び１１４ｂ、１１５ａ及び１１５ｂ、１２１ａ及び１
２１ｂ、は、隣接する補助電極部の間の領域に設けられ
たそれぞれ４列分の開口部分からなるオープンゲートを
有しており、これによって紫外光に対する感度が向上さ
れている。なお、補助電極及びオープンゲートの領域の
面積を各列及び各行に対して等しく構成すること等につ
いては、３相及び４相駆動による実施形態の場合と同様
である。The electrodes to which the transfer voltage P1 is applied, in the figure, the transfer electrodes 111a and 111b, 1
12a and 112b, 113a and 113b, 114a
And 114b, 115a and 115b, 121a and 1
21b has an open gate formed of an opening portion for each of four rows provided in a region between adjacent auxiliary electrode portions, thereby improving the sensitivity to ultraviolet light. The configuration of the areas of the auxiliary electrode and the open gate region for each column and each row is the same as in the embodiment using the three-phase and four-phase driving.
【００６０】図７は、図６に示した電極構造のIII−III
矢印断面図である。本実施形態における半導体基板２０
は、ｐ層２２と、ｐ層２２に接合されたｎ- 層２３ａ及
びｎ層２３ｂからなる層によって構成されている。図６
に示した転送電極及び補助電極等は、この半導体基板２
０の上に、酸化膜２１を介して形成されている。互いに
その領域が一部重なりあっている転送電極は、それぞれ
酸化膜である絶縁膜２５によって電気的に絶縁されて設
置されている。FIG. 7 is a sectional view of the electrode structure shown in FIG.
It is arrow sectional drawing. Semiconductor substrate 20 in the present embodiment
Is composed of a p layer 22 and a layer composed of an n − layer 23a and an n layer 23b joined to the p layer 22. FIG.
The transfer electrodes and auxiliary electrodes shown in FIG.
0 is formed via an oxide film 21. The transfer electrodes whose regions partially overlap each other are provided so as to be electrically insulated by an insulating film 25 which is an oxide film.
【００６１】補助電極１１０ａ及び１１０ｂは、絶縁膜
２５によって隔てられることによって、直接には各転送
電極と接触・接続されない状態に配置される。図７に
は、補助電極１１０ａと、転送電極１１２ａ及び１１２
ｂとの接続が示されている。すなわち、補助電極１１０
ａと、転送電極１１２ａ及び１１２ｂとの間の絶縁膜２
５を貫通するように設けられた金属製、好ましくはアル
ミニウム製、の接続部１１２ｅによって両者が接続され
て、これによって補助電極１１０ａから転送電極１１２
ａ及び１１２ｂに対して、転送電圧Ｐ１が供給される。
なお、本実施形態においては、例えば補助電極１１０ａ
と転送電極１１２ａ及び１１２ｂとの接続、及び補助電
極１１０ｂと転送電極１１２ｃ及び１１２ｄとの接続
が、異なる列において行われているため、図７に示す断
面図においては、補助電極１１０ｂについてはその接続
が示されていない。The auxiliary electrodes 110a and 110b are arranged so as not to be directly in contact with or connected to each transfer electrode by being separated by the insulating film 25. FIG. 7 shows auxiliary electrodes 110a and transfer electrodes 112a and 112a.
The connection with b is shown. That is, the auxiliary electrode 110
and insulating film 2 between transfer electrodes 112a and 112b
5 are connected to each other by a connecting portion 112e made of metal, preferably made of aluminum, provided so as to penetrate through the transfer electrode 112 from the auxiliary electrode 110a.
Transfer voltage P1 is supplied to a and 112b.
In the present embodiment, for example, the auxiliary electrode 110a
Since the connection between the transfer electrodes 112a and 112b and the connection between the auxiliary electrode 110b and the transfer electrodes 112c and 112d are performed in different columns, in the cross-sectional view shown in FIG. Is not shown.
【００６２】ｎ- 層２３ａ及びｎ層２３ｂからなる構造
は、転送電極の構造に対応されて設けられている。例え
ば転送電極１１２ａ〜１１２ｄについては、転送電極１
１２ａ及び１１２ｃの下部にはｎ- 層２３ａが、また、
転送電極１１２ｂ及び１１２ｄの下部にはｎ層２３ｂが
それぞれ形成されている。他の転送電極の部分について
も同様の対応関係によってｎ- 層２３ａ及びｎ層２３ｂ
が交互に形成されている。このような構成とすることに
よって、同じ電圧が与えられている隣接する２本の転送
電極、例えば転送電極１１２ａ及び１１２ｂ、によって
形成されるポテンシャルウェルの深さをそれぞれ異なる
ものとして、その間の電荷転送を実現している。[0062] the n - layer 23a and the n-layer 23b structure is provided to be corresponding to the structure of transfer electrodes. For example, regarding the transfer electrodes 112a to 112d, the transfer electrode 1
Below the layers 12a and 112c are n - layers 23a,
An n layer 23b is formed below the transfer electrodes 112b and 112d, respectively. For the other transfer electrode portions, the n - layer 23a and the n layer 23b
Are formed alternately. With such a structure, the depths of potential wells formed by two adjacent transfer electrodes to which the same voltage is applied, for example, the transfer electrodes 112a and 112b, are set to be different from each other, and the charge transfer therebetween is performed. Has been realized.
【００６３】すなわち、ｎ- 層２３ａ及びｎ層２３ｂに
対して同一の転送電圧が転送電極から与えられた場合、
ｎ層２３ｂの方がｎ- 層２３ａに比べてポテンシャルウ
ェルの深さが深くなって、電荷はｎ- 層２３ａからｎ層
２３ｂへと転送される。このようなｎ- 層２３ａ及びｎ
層２３ｂによる一方向への電荷転送と、３相及び４相駆
動の場合と同様の２相の転送電圧Ｐ１及びＰ２の変化に
よる電荷転送によって、電荷の垂直方向の一方向への転
送が実現される。That is, when the same transfer voltage is applied to the n − layer 23a and the n layer 23b from the transfer electrode,
it is n of the n-layer 23b - as compared to the layer 23a is the depth of the potential well becomes deeper, charge the n - are transferred to the n layer 23b from the layer 23a. Such n - layers 23a and n
The charge is transferred in one direction in the vertical direction by the charge transfer in one direction by the layer 23b and the charge transfer by the change of the two-phase transfer voltages P1 and P2 as in the case of the three-phase and four-phase driving. You.
【００６４】補助電極を用いた電極構造は、上記したも
のはＮ相駆動（Ｎ＝２、３、４）に対してＮ本の補助電
極とその繰り返し構造を設置したものであるが、その他
の構造、例えばＮ相駆動（ただしＮは３以上）に対して
２本の補助電極の繰り返し構造を適用することも可能で
ある。The electrode structure using the auxiliary electrode is the above-described one in which N auxiliary electrodes and a repetitive structure thereof are provided for N-phase driving (N = 2, 3, 4). It is also possible to apply a repeating structure of two auxiliary electrodes to a structure, for example, N-phase driving (where N is 3 or more).
【００６５】図８に、３相駆動でのＦＦＴ型ＣＣＤの電
極構造について、２本の補助電極を１組とした場合の実
施形態を示す。本実施形態においては、それぞれの補助
電極部は、転送電圧Ｐ３が印加されオープンゲートを有
する転送電極（例えば１１１ｃ）、及び転送電圧Ｐ１及
びＰ２が印加されるそれ以外の２つの転送電極（例えば
１１１ａ及び１１１ｂ）のうち一方の電極、の２つの転
送電極へ転送電圧の供給を行う２本の補助電極から構成
される。なお、図８においては、補助電極の繰り返し構
造を示すために、さらに一部の行を適宜省略している
が、本実施形態における転送電極の構成、及び補助電極
部の繰り返し構造の周期等は、図２に示したものと同一
である。FIG. 8 shows an embodiment of a three-phase drive FFT type CCD in which two auxiliary electrodes are formed as one set. In the present embodiment, each of the auxiliary electrode units has a transfer electrode (for example, 111c) having an open gate to which the transfer voltage P3 is applied, and two other transfer electrodes (for example, 111a) to which the transfer voltages P1 and P2 are applied. And 111b), two auxiliary electrodes for supplying a transfer voltage to two transfer electrodes, one of the electrodes. In FIG. 8, some rows are further omitted as appropriate to show the repeating structure of the auxiliary electrode. However, the configuration of the transfer electrode, the period of the repeating structure of the auxiliary electrode portion, and the like in this embodiment are not shown. , Are the same as those shown in FIG.
【００６６】補助電極部１１０は転送電圧Ｐ１が印加さ
れた補助電極１１０ａ及び転送電圧Ｐ３が印加された補
助電極１１０ｃからなり、転送電圧Ｐ１が印加された補
助電極１１０ａが、接続部１１２ｅにおいて転送電極１
１２ａに接続され、また、転送電圧Ｐ３が印加された補
助電極１１０ｃが、接続部１１２ｇにおいて転送電極１
１２ｃに接続されている。他の転送電極との接続につい
ては、図２に示した補助電極１１０ａ及び１１０ｃと同
様である。The auxiliary electrode section 110 includes an auxiliary electrode 110a to which the transfer voltage P1 is applied and an auxiliary electrode 110c to which the transfer voltage P3 is applied. The auxiliary electrode 110a to which the transfer voltage P1 is applied is connected to the transfer electrode P at the connection section 112e. 1
The auxiliary electrode 110c connected to the transfer electrode 12a and having the transfer voltage P3 applied thereto is connected to the transfer electrode 1
12c. The connection with the other transfer electrodes is the same as that of the auxiliary electrodes 110a and 110c shown in FIG.
【００６７】次に、補助電極部１２０は転送電圧Ｐ２が
印加された補助電極１２０ｂ及び転送電圧Ｐ３が印加さ
れた補助電極１２０ｃからなり、転送電圧Ｐ２が印加さ
れた補助電極１２０ｂが、接続部１２２ｆにおいて転送
電極１２２ｂに接続され、また、転送電圧Ｐ３が印加さ
れた補助電極１２０ｃが、接続部１２２ｇにおいて転送
電極１２２ｃに接続されている。Next, the auxiliary electrode section 120 includes an auxiliary electrode 120b to which the transfer voltage P2 is applied and an auxiliary electrode 120c to which the transfer voltage P3 is applied. The auxiliary electrode 120b to which the transfer voltage P2 is applied is connected to the connection section 122f. , The auxiliary electrode 120c to which the transfer voltage P3 is applied is connected to the transfer electrode 122c at the connection part 122g.
【００６８】さらに、次の１組である補助電極部１３０
は補助電極部１１０と同様に転送電圧Ｐ１が印加された
補助電極１３０ａ及び転送電圧Ｐ３が印加された補助電
極１３０ｃからなり、以下、このような２本の補助電極
の組からなる２種類の補助電極部の交互の繰り返し構造
によって、補助電極による配線構造が構成される。Further, the following set of auxiliary electrode units 130
Is composed of an auxiliary electrode 130a to which the transfer voltage P1 is applied and an auxiliary electrode 130c to which the transfer voltage P3 is applied, as in the case of the auxiliary electrode unit 110. Hereinafter, two types of auxiliary electrodes composed of such a pair of two auxiliary electrodes will be described. The wiring structure with the auxiliary electrodes is formed by the alternate repeating structure of the electrode portions.
【００６９】この場合、各行に対する３本の転送電極の
うち、オープンゲートを有しない２本中の１本について
補助電極が接続されないが、隣り合う転送電極はともに
補助電極が接続されているので、これによって、多結晶
シリコンの配線抵抗の影響を最小限に抑えて、転送速度
及び転送効率が向上されたＣＣＤとすることができる。In this case, of the three transfer electrodes for each row, one of the two transfer electrodes having no open gate is not connected to the auxiliary electrode, but the adjacent transfer electrodes are both connected to the auxiliary electrode. Thereby, the influence of the wiring resistance of polycrystalline silicon can be minimized, and a CCD with improved transfer speed and transfer efficiency can be obtained.
【００７０】図９に、４相駆動でのＦＦＴ型ＣＣＤの電
極構造について、同様に２本の補助電極を１組とした場
合の実施形態を示す。本実施形態においては、それぞれ
の補助電極部は、転送電圧Ｐ１が印加されオープンゲー
トを有する転送電極（例えば１１１ａ）、及び転送電圧
Ｐ２、Ｐ３及びＰ４が印加されるそれ以外の３つの転送
電極（例えば１１１ｂ、１１１ｃ及び１１１ｄ）のうち
１つの電極、の２つの転送電極へ転送電圧の供給を行う
２本の補助電極から構成される。なお、転送電極の構
成、及び補助電極部の繰り返し構造の周期等は、図４に
示したものと同一である。FIG. 9 shows an embodiment of an electrode structure of an FFT type CCD driven by four phases, in which two auxiliary electrodes are similarly set. In the present embodiment, each of the auxiliary electrode portions has a transfer electrode (for example, 111a) having an open gate to which the transfer voltage P1 is applied, and three other transfer electrodes (to which the transfer voltages P2, P3, and P4 are applied). For example, one of the electrodes 111b, 111c and 111d) is composed of two auxiliary electrodes for supplying a transfer voltage to two transfer electrodes. The structure of the transfer electrode, the period of the repetitive structure of the auxiliary electrode portion, and the like are the same as those shown in FIG.
【００７１】すなわち、補助電極部１１０は転送電圧Ｐ
１が印加された補助電極１１０ａ及び転送電圧Ｐ２が印
加された補助電極１１０ｂからなり、補助電極部１２０
は転送電圧Ｐ１が印加された補助電極１２０ａ及び転送
電圧Ｐ３が印加された補助電極１２０ｃからなり、補助
電極部１３０は転送電圧Ｐ１が印加された補助電極１３
０ａ及び転送電圧Ｐ４が印加された補助電極１３０ｄか
らなって、それぞれ対応する転送電極に転送電圧を印加
・供給し、以下、このような２本の補助電極の組からな
る３種類の補助電極部の繰り返し構造によって、補助電
極による配線構造が構成される。That is, the auxiliary electrode unit 110 applies the transfer voltage P
1 and an auxiliary electrode 110b to which a transfer voltage P2 is applied.
Is composed of an auxiliary electrode 120a to which the transfer voltage P1 is applied and an auxiliary electrode 120c to which the transfer voltage P3 is applied.
0a and the auxiliary electrode 130d to which the transfer voltage P4 is applied, and applies and supplies a transfer voltage to each corresponding transfer electrode. Hereinafter, three types of auxiliary electrode portions each including a set of two such auxiliary electrodes will be described. By repeating the above structure, a wiring structure using the auxiliary electrode is formed.
【００７２】本発明による転送電極及び補助電極を有す
るＣＣＤを備える固体撮像装置は、上記の形態に限られ
ず、様々な形態を用いることが可能である。例えば、補
助電極の形状については、上記した実施形態ではいずれ
も図１に示したような右上がりの斜め構造を用いたが、
例えば折り返しを有する斜め構造（Ｖ字状の構造）な
ど、様々な形状を用いることができる。図１０に、ＦＦ
Ｔ型ＣＣＤによる固体撮像装置の、３相駆動でのそのよ
うな補助電極の配線構成を示す。補助電極部１１〜１７
は、いずれも水平方向の中心位置を境界として、右側で
右上がり斜め、左側で左上がり斜めである左右対称な構
成とされている。なお、本実施形態においても、撮像の
不感領域である補助電極の覆う面積は、各列及び各行に
対してそれぞれ等しくされている。The solid-state imaging device provided with the CCD having the transfer electrode and the auxiliary electrode according to the present invention is not limited to the above-described embodiment, but can employ various embodiments. For example, as for the shape of the auxiliary electrode, in each of the above-described embodiments, a diagonal structure that rises to the right as shown in FIG. 1 is used.
For example, various shapes such as a diagonal structure having a turn (V-shaped structure) can be used. FIG.
The wiring configuration of such auxiliary electrodes in a three-phase drive of a solid-state imaging device using a T-type CCD is shown. Auxiliary electrode parts 11 to 17
Are symmetrical in configuration, with the center position in the horizontal direction as a boundary, and the right side is diagonally right up and the left side is diagonally left up. Note that, also in the present embodiment, the area covered by the auxiliary electrode, which is an insensitive area for imaging, is set equal for each column and each row.
【００７３】また、補助電極の材質については、例えば
Ｃｕ、Ｔｉ、Ｗ、Ｍｏ、Ｔａ等の他の金属、またはＴｉ
Ｓｉ2、ＷＳｉ2、ＭｏＳｉ2、ＴａＳｉ2、ＮｂＳｉ2等
の金属シリサイドを用いても良い。The material of the auxiliary electrode is, for example, other metals such as Cu, Ti, W, Mo, Ta, or Ti.
A metal silicide such as Si 2 , WSi 2 , MoSi 2 , TaSi 2 , and NbSi 2 may be used.
【００７４】なお、以上においては、ＦＦＴ型ＣＣＤの
受光部での電極構造について示したが、このような電極
構造はＦＴ型ＣＣＤの受光部に対しても全く同様に適用
することができる。In the above, the electrode structure in the light receiving section of the FFT type CCD has been described. However, such an electrode structure can be applied to the light receiving section of the FT type CCD in the same manner.
【００７５】[0075]
【発明の効果】本発明による固体撮像装置は、以上詳細
に説明したように、次のような効果を得る。すなわち、
ＦＦＴ型ＣＣＤまたはＦＴ型ＣＣＤの受光部において、
金属に比べて配線抵抗が大きい多結晶シリコンからなる
転送電極に加えて、それとは別に金属または金属シリサ
イドからなる補助電極を、転送電極に対して斜めに配置
するなど転送電極とは異なる構成・形状によって設置す
ることによって、受光部のうちで光を透過しない補助電
極が覆う面積を必要最小限となるように構成して、効率
的な受光・撮像と、転送電極への転送電圧の供給による
高速度かつ高効率の電荷転送とを両立させた固体撮像装
置を実現することができる。As described in detail above, the solid-state imaging device according to the present invention has the following effects. That is,
In the light receiving section of the FFT type CCD or FT type CCD,
A different configuration and shape from the transfer electrode, such as a metal or metal silicide auxiliary electrode, which is arranged diagonally to the transfer electrode, in addition to the transfer electrode made of polycrystalline silicon, which has a higher wiring resistance than metal In this way, the area covered by the auxiliary electrode, which does not transmit light, in the light receiving section is minimized, and efficient light reception / imaging and high transfer voltage to the transfer electrode are provided. A solid-state imaging device that achieves both high-speed and high-efficiency charge transfer can be realized.
【００７６】また、このとき、補助電極が存在しない領
域に、転送電極を開口部分としたオープンゲートを設け
ることによって、紫外光に対する感度を向上させた固体
撮像装置とすることができる。At this time, by providing an open gate with the transfer electrode as an opening in a region where the auxiliary electrode does not exist, a solid-state imaging device with improved sensitivity to ultraviolet light can be obtained.
【００７７】特に、このような固体撮像装置において、
補助電極、及びオープンゲートの面積を受光部の各列及
び各行に対して等しくなるように構成することによっ
て、ＴＤＩ駆動法を用いた撮像を行ったときに、撮像対
象の光像の各位置に対応するそれぞれの電荷パケットに
対して撮像感度が均一になるような撮像を行うことが可
能となる。このような撮像方法は、ベルトコンベア上に
あって一定速度で移動している物体を検査するウエハ検
査装置やホトマスク検査装置等の用途に求められるもの
である。これらの検査装置においては特に波長４００nm
以下の紫外光に対する感度が必要な場合があるが、本発
明による固体撮像装置を用いることによって、紫外光に
対して高い感度を有して、かつ高速動作が可能なＴＤＩ
駆動ＣＣＤが実現される。In particular, in such a solid-state imaging device,
By configuring the auxiliary electrode and the area of the open gate to be equal for each column and each row of the light receiving section, when imaging using the TDI driving method is performed, each area of the optical image to be imaged is positioned. It is possible to perform imaging such that the imaging sensitivity becomes uniform for each corresponding charge packet. Such an imaging method is required for applications such as a wafer inspection apparatus and a photomask inspection apparatus for inspecting an object moving at a constant speed on a belt conveyor. Especially in these inspection devices, the wavelength is 400 nm.
The following sensitivity to ultraviolet light may be required. However, by using the solid-state imaging device according to the present invention, a TDI having high sensitivity to ultraviolet light and capable of high-speed operation is provided.
A driving CCD is realized.
【図１】本発明に係るＦＦＴ型ＣＣＤによる固体撮像装
置の３相駆動での実施形態を示す構成図である。FIG. 1 is a configuration diagram showing an embodiment of a solid-state imaging device using an FFT-type CCD according to the present invention in three-phase driving.
【図２】図１に示した固体撮像装置の受光部表面の拡大
構成図である。FIG. 2 is an enlarged configuration diagram of a light receiving unit surface of the solid-state imaging device illustrated in FIG. 1;
【図３】図２に示した固体撮像装置のＩ−Ｉ矢印断面図
である。FIG. 3 is a sectional view of the solid-state imaging device shown in FIG.
【図４】本発明に係るＦＦＴ型ＣＣＤによる固体撮像装
置の４相駆動での実施形態を示す受光部表面の拡大構成
図である。FIG. 4 is an enlarged configuration diagram of a light-receiving unit surface showing an embodiment of a solid-state imaging device using an FFT-type CCD according to the present invention in four-phase driving.
【図５】図４に示した固体撮像装置のII−II矢印断面図
である。5 is a cross-sectional view of the solid-state imaging device shown in FIG. 4 taken along the line II-II.
【図６】本発明に係るＦＦＴ型ＣＣＤによる固体撮像装
置の２相駆動での実施形態を示す受光部表面の拡大構成
図である。FIG. 6 is an enlarged configuration diagram of a light-receiving unit surface showing an embodiment of a solid-state imaging device using an FFT-type CCD according to the present invention in two-phase driving.
【図７】図６に示した固体撮像装置のIII−III矢印断面
図である。7 is a cross-sectional view of the solid-state imaging device shown in FIG. 6, taken along the line III-III.
【図８】本発明に係るＦＦＴ型ＣＣＤによる固体撮像装
置の３相駆動での他の実施形態を示す受光部表面の拡大
構成図である。FIG. 8 is an enlarged configuration diagram of a light-receiving unit surface showing another embodiment of a solid-state imaging device using an FFT-type CCD according to the present invention in three-phase driving.
【図９】本発明に係るＦＦＴ型ＣＣＤによる固体撮像装
置の４相駆動での他の実施形態を示す受光部表面の拡大
構成図である。FIG. 9 is an enlarged configuration diagram of a light receiving unit surface showing another embodiment of a four-phase drive of a solid-state imaging device using an FFT-type CCD according to the present invention.
【図１０】本発明に係るＦＦＴ型ＣＣＤによる固体撮像
装置の３相駆動での他の実施形態を示す構成図である。FIG. 10 is a configuration diagram illustrating another embodiment of a solid-state imaging device using an FFT-type CCD according to the present invention in three-phase driving.
【図１１】ＦＦＴ型ＣＣＤの概略構成図である。FIG. 11 is a schematic configuration diagram of an FFT type CCD.
【図１２】ＦＴ型ＣＣＤの概略構成図である。FIG. 12 is a schematic configuration diagram of an FT type CCD.
【図１３】従来の垂直シフトレジスタの配線の等価回路
図である。FIG. 13 is an equivalent circuit diagram of wiring of a conventional vertical shift register.
１…受光部、１ａ…単位画素、１ｂ…アイソレーション
領域、２…蓄積部、３…出力部、３ａ…水平シフトレジ
スタ、３ｂ…アンプ部、４…電荷転送制御部、１１〜１
９…補助電極部、２０…半導体基板、２１…酸化膜、２
２…ｐ層、２３…ｎ層、２３ａ…ｎ-層、２３ｂ…ｎ
層、２４…拡散層、２５…絶縁膜、１１０、１２０、１
３０…補助電極部、１１０ａ〜ｄ、１２０ａ〜ｄ、１３
０ａ〜ｄ…補助電極、１１１ａ〜１１１ｄ、１１２ａ〜
１１２ｄ、１１３ａ〜１１３ｄ、１１４ａ〜１１４ｄ、
１１５ａ〜１１５ｄ…転送電極、１１２ｅ〜１１２ｈ、
１１３ｅ〜１１３ｈ、１１４ｅ〜１１４ｈ…接続部。DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Light receiving part, 1a ... Unit pixel, 1b ... Isolation area, 2 ... Storage part, 3 ... Output part, 3a ... Horizontal shift register, 3b ... Amplifier part, 4 ... Charge transfer control part, 11-1
9 ... Auxiliary electrode part, 20 ... Semiconductor substrate, 21 ... Oxide film, 2
2 ... p layer, 23 ... n layer, 23a ... n - layer, 23b ... n
Layer, 24: diffusion layer, 25: insulating film, 110, 120, 1
30 ... Auxiliary electrode part, 110a-d, 120a-d, 13
0a to d: auxiliary electrodes, 111a to 111d, 112a to
112d, 113a to 113d, 114a to 114d,
115a to 115d: transfer electrodes, 112e to 112h,
113e to 113h, 114e to 114h ... connection part.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山本 晃永 静岡県浜松市市野町1126番地の１ 浜松ホ トニクス株式会社内 Ｆターム(参考） 4M118 AA01 AB01 BA12 CA08 DA20 DA23 DA40 DB06 DB07 DB08 DB20 FA06 FA26 FA40 FA50 5C024 AA01 AA20 CA16 GA11 GA15 GA40 GA49 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuing on the front page (72) Inventor Akinaga Yamamoto, 1126 Nomachi, Hamamatsu-shi, Shizuoka Prefecture F-term in Hamamatsu Photonics Co., Ltd. FA50 5C024 AA01 AA20 CA16 GA11 GA15 GA40 GA49
Claims (8)
板上に形成された水平方向を分割する複数の列及び垂直
方向を分割する複数の行により構成されるマトリクス状
の画素構造を有し、入射される撮像対象の光像が受光・
撮像される受光部と、 前記受光部の表面側に、前記受光部のそれぞれの行の長
手方向に対して平行である水平方向を長手方向としてそ
れぞれ設置され、転送電圧が印加されて前記受光部にお
ける電荷転送を行う複数の転送電極と、を備えるフル・
フレーム転送型またはフレーム転送型のいずれか一方の
ＣＣＤを用いて構成された固体撮像装置であって、 前記複数の転送電極の上部にそれぞれ設置され、前記転
送電圧が印加され、前記複数の転送電極のうち前記受光
部の少なくとも２つの行に設置されたそれぞれ対応する
前記転送電極に接続されて、それぞれ補助的に前記転送
電圧を印加・供給する金属または金属シリサイドからな
る複数の補助電極をさらに備えることを特徴とする固体
撮像装置。1. A matrix-shaped pixel structure formed on a substrate including a p-type semiconductor layer and an n-type semiconductor layer, the matrix including a plurality of columns dividing the horizontal direction and a plurality of rows dividing the vertical direction. The incident light image of the imaging object
A light receiving unit to be imaged; and a front side of the light receiving unit, the horizontal direction being parallel to the longitudinal direction of each row of the light receiving unit is set as a longitudinal direction, and a transfer voltage is applied to the light receiving unit. And a plurality of transfer electrodes for performing charge transfer in
A solid-state imaging device configured using one of a frame transfer type and a frame transfer type CCD, wherein each of the plurality of transfer electrodes is provided above the plurality of transfer electrodes, and the transfer voltage is applied thereto. And a plurality of auxiliary electrodes made of a metal or a metal silicide, each of which is connected to a corresponding one of the transfer electrodes provided in at least two rows of the light receiving unit and auxiliaryly applies and supplies the transfer voltage. A solid-state imaging device characterized by the above-mentioned.
電極に対して斜めである方向を長手方向としてそれぞれ
設置されたことを特徴とする請求項１記載の固体撮像装
置。2. The solid-state imaging device according to claim 1, wherein the plurality of auxiliary electrodes are provided with a direction oblique to the plurality of transfer electrodes as a longitudinal direction.
ム転送型のいずれか一方のＣＣＤは、Ｎ相の前記転送電
圧によって電荷転送が行われるように構成され、 前記複数の補助電極は、Ｎ以下の本数の前記補助電極を
組として補助電極部を構成して、前記補助電極部を複数
設置することによってなることを特徴とする請求項１ま
たは２記載の固体撮像装置。3. The CCD of one of the full frame transfer type and the frame transfer type is configured such that charge transfer is performed by the N-phase transfer voltage, and the plurality of auxiliary electrodes are N or less. 3. The solid-state imaging device according to claim 1, wherein an auxiliary electrode unit is configured by assembling a plurality of the auxiliary electrodes, and a plurality of the auxiliary electrode units are provided. 4.
電圧がそれぞれ印加されたＮ本の前記補助電極を組とし
て構成されたことを特徴とする請求項３記載の固体撮像
装置。4. The solid-state imaging device according to claim 3, wherein the auxiliary electrode unit is configured as a set of N auxiliary electrodes to which the transfer voltages of the N phases are respectively applied.
複数の補助電極の覆う面積が等しく、かつ、前記受光部
のそれぞれの行に対して前記複数の補助電極の覆う面積
が等しいことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項
記載の固体撮像装置。5. The semiconductor device according to claim 1, wherein an area covered by the plurality of auxiliary electrodes is equal to each column of the light receiving unit, and an area covered by the plurality of auxiliary electrodes is equal to each row of the light receiving unit. The solid-state imaging device according to claim 1, wherein:
を通り隣り合う前記補助電極の間の領域にある前記転送
電極のいずれかに開口部分であるオープンゲートを有
し、かつ前記オープンゲートに対応する前記基板の前記
ｎ型半導体層内の表面側領域にｐ型半導体からなる拡散
層が設置されたことを特徴とする請求項１〜５のいずれ
か一項記載の固体撮像装置。6. Each of the rows of the light receiving sections has an open gate that is an opening in one of the transfer electrodes in a region between the adjacent auxiliary electrodes passing therethrough, and the open gate The solid-state imaging device according to any one of claims 1 to 5, wherein a diffusion layer made of a p-type semiconductor is provided in a surface-side region in the n-type semiconductor layer of the substrate corresponding to (i).
オープンゲートの面積が等しく、かつ、前記受光部のそ
れぞれの行に対して前記オープンゲートの面積が等しい
ことを特徴とする請求項６記載の固体撮像装置。7. The light receiving unit according to claim 6, wherein the area of the open gate is equal to each column of the light receiving unit, and the area of the open gate is equal to each row of the light receiving unit. The solid-state imaging device according to claim 1.
電極にそれぞれ印加される前記転送電圧を、前記撮像対
象の移動速度に対応した速度で電荷転送を行いつつ、前
記撮像対象の光像のぶれのない受光・撮像を行うＴＤＩ
駆動法によって制御する電荷転送制御部をさらに備える
ことを特徴とする１〜７のいずれか一項記載の固体撮像
装置。8. The method according to claim 8, wherein the transfer voltages applied to the plurality of transfer electrodes and the plurality of auxiliary electrodes are transferred at a speed corresponding to a moving speed of the imaging target, and the transfer voltage is applied to the optical image of the imaging target. TDI for receiving and imaging without blur
The solid-state imaging device according to any one of claims 1 to 7, further comprising a charge transfer control unit controlled by a driving method.
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| US9749561B2 (en) | 2013-02-13 | 2017-08-29 | Hamamatsu Photonics K.K. | Solid-state image pickup device and method for manufacturing solid-state image pickup device |
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