JP2013008714A - Solid state image pickup device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、固体撮像装置に関し、特に、2ch水平転送構造を備えたCCD型固体撮像装置に関する。 The present invention relates to a solid-state imaging device, and more particularly to a CCD solid-state imaging device having a 2ch horizontal transfer structure.
CCDイメージセンサとして、解像度向上を図るため、水平転送レジスタを例えば2本具備し、奇数ラインの信号電荷と偶数ラインの信号電荷とを別々の水平転送レジスタにて同時に水平転送し、1H(H:水平走査時間)内に二ライン分の信号電荷を読出すことを可能としたものが周知である。
特許文献1を一例として、図8および図9を用いて説明する。
As a CCD image sensor, for example, two horizontal transfer registers are provided in order to improve resolution, and signal charges of odd lines and signal charges of even lines are simultaneously transferred horizontally by separate horizontal transfer registers, and 1H (H: It is well known that it is possible to read out signal charges for two lines within (horizontal scanning time).
An example of
図8に示すように、画素単位で水平、垂直方向に二次元配列された複数個のフォトセンサ801と、これら複数個のフォトセンサ801の垂直列毎に配されてフォトセンサ801で発生した信号電荷を垂直転送する複数本の垂直転送レジスタ802とによってイメージ部803が構成されている。垂直転送レジスタ802は、垂直走査に相当する動作を受け持っており、垂直転送クロックφV81〜φV84によって4相駆動される。
As shown in FIG. 8, a plurality of
垂直転送レジスタ802の出力側には、垂直転送レジスタ802から移送されてきた信号電荷を各々水平転送する例えば第一、第二水平転送レジスタ804,805が併置されている。第一、第二水平転送レジスタは水平走査に相当する動作を受け持っており、水平転送クロックφH81、φH82によって2相駆動される。
この第一、第二水平転送レジスタ804,805には、垂直転送レジスタ802から信号電荷が転送される。第一、第二水平転送レジスタ804,805への振分けは、両者間に配された水平転送レジスタ間転送ゲート(HHG)806によって行われる。このHHG806には、転送パルスφHHGが印加される。
For example, first and second
Signal charges are transferred from the
第一、第二水平転送レジスタ804,805の出力側には、転送されてきた信号電荷を検出して信号電圧に変換する例えばフローティング・ディフュージョン・アンプ構成の第一、第二出力部807,808が設けられており、これら第一、第二出力部807,808から各々画素信号が出力される。以上により、第一、第二出力部807,808を有する2チャンネル画素信号出力のCCDイメージセンサが構成されている。
On the output side of the first and second
このCCDイメージセンサにおいて、第一水平転送レジスタ804から第二水平転送レジスタ805への信号電荷の転送の際に、信号電荷の一部が第一水平転送レジスタ804に残留すると、この残留した信号電荷に起因してモニター出力画面上に縦筋状のノイズ(FPN:Fixed Pattern Noise)が発生し、画質を劣化させる。そのため、従来は、図9に示すように第一水平転送レジスタ804から第二水平転送レジスタ805への信号電荷(図中の●)901の転送に寄与する第一水平転送レジスタ804の第一水平転送電極902の形状を信号電荷が転送される垂直転送レジスタ802側よりも第二水平転送レジスタ805側が広くなるように形成していた。また、垂直転送レジスタ同士の間や、水平転送レジスタ同士の間には、信号電荷をブロックするチャネルストップ904が形成されている。
In this CCD image sensor, when a part of the signal charge remains in the first
このような転送電極の形状にすることで、垂直転送レジスタ802側から第二水平転送レジスタ805側へ向けて下降するポテンシャル勾配が形成される。よって、第一水平転送レジスタ804に残留すること無く、第二水平転送レジスタ805へ転送され、信号電荷901の一部が第一水平転送レジスタに残留することに起因する、モニター出力画面上でのFPNの抑制を図っていた。
By adopting such a transfer electrode shape, a potential gradient descending from the
画素微細化が進むCCDイメージセンサにあって、水平転送レジスタゲート長905は画素微細化に伴って縮小されている。(近年量産化されている1.4μm画素サイズのCCDイメージセンサにおける水平転送レジスタゲート長905は、0.7μm程度である。)即ち、第一水平転送電極902の水平転送レジスタゲート長905は画素サイズで決まるため、FPNを抑制のためのポテンシャル勾配を形成するには、第一水平転送レジスタ804の第一水平転送電極902は垂直転送レジスタ802側の狭小化する必要がある。
In a CCD image sensor in which pixel miniaturization advances, the horizontal transfer register gate length 905 is reduced with pixel miniaturization. (The horizontal transfer register gate length 905 of a 1.4 μm pixel size CCD image sensor that has been mass-produced in recent years is about 0.7 μm.) That is, the horizontal transfer register gate length 905 of the first
他方、垂直転送レジスタ802から第一水平転送レジスタ804へ信号電荷201を転送する場合にも垂直転送レジスタ802から第一水平転送レジスタ804へ向けて下降するポテンシャル勾配が必要とされる。垂直転送レジスタ802側の転送電極の狭小化は、この垂直転送レジスタ802から第一水平転送レジスタ804へ向けて下降するポテンシャル勾配の低下を招き、垂直転送レジスタ802に信号電荷901を残留させ、この残留信号電荷に起因したFPNが発生するという問題が生じる。
On the other hand, when the
本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、垂直転送レジスタから第一水平転送レジスタへの転送不良と、第一水平転送レジスタから第二水平転送レジスタへの転送不良とを抑えた、高画質な複数の水平転送レジスタを有する固体撮像装置を提供することである。 The present invention has been made in view of the above problems, and the object of the present invention is to transfer defects from the vertical transfer register to the first horizontal transfer register and from the first horizontal transfer register to the second horizontal transfer register. It is an object of the present invention to provide a solid-state imaging device having a plurality of high-quality horizontal transfer registers that suppresses the transfer failure.
本発明に係る固体撮像装置は、行列状に複数の受光部が形成され、当該複数の受光部により受光領域が構成された半導体基板と、半導体基板の受光領域であって、複数の受光部の間の行間を列方向に延びて形成された垂直転送部と、半導体基板であって、受光領域の列方向に隣接し、行方向に延びて形成された第1の水平転送部と、半導体基板であって、第1の水平転送部に対して受光領域とは反対側に隣接し、行方向に延びて形成された第2の水平転送部と、第1の水平転送部の上方に形成された第1の水平転送電極と、第1の水平転送部の上方であって、第1の水平転送電極に隣接して形成された第2の水平転送電極とを備え、第1の水平転送電極の下方においては、受光領域側のポテンシャルが第2の水平転送部側のポテンシャルよりも高く、第2の水平転送電極の下方においては、第2の水平転送部側のポテンシャルが受光部側のポテンシャルよりも高いことを特徴とする。 A solid-state imaging device according to the present invention includes a semiconductor substrate in which a plurality of light receiving portions are formed in a matrix and a light receiving region is configured by the plurality of light receiving portions, and a light receiving region of the semiconductor substrate, A vertical transfer portion formed between the rows extending in the column direction; a semiconductor substrate, a first horizontal transfer portion formed adjacent to the light receiving region in the column direction and extending in the row direction; and the semiconductor substrate The second horizontal transfer unit is formed adjacent to the first horizontal transfer unit on the side opposite to the light receiving region and extending in the row direction, and is formed above the first horizontal transfer unit. A first horizontal transfer electrode, and a second horizontal transfer electrode formed above and adjacent to the first horizontal transfer electrode, the first horizontal transfer electrode. Below, the potential on the light receiving region side is higher than the potential on the second horizontal transfer unit side. High, in the below the second horizontal transfer electrode, the potential of the second horizontal transfer portion is equal to or higher than the potential of the light receiving portion side.
本発明に係る固体撮像装置では、垂直転送部からの第1の水平転送部への転送不良と、第1の水平転送部から第2の水平転送部への転送不良とを抑制することができる。
本発明に係る固体撮像装置は、上記構成において、第1の水平転送電極は、受光領域側の幅が第2の水平転送部側の幅よりも広く、第2の水平転送電極は、第2の水平転送部側の幅が受光領域側の幅よりも広い、という構成にすることもできる。このような構成とすれば、不純物濃度を変えることなく、ポテンシャルを変えることができる。
In the solid-state imaging device according to the present invention, it is possible to suppress the transfer failure from the vertical transfer unit to the first horizontal transfer unit and the transfer failure from the first horizontal transfer unit to the second horizontal transfer unit. .
In the above-described configuration, the solid-state imaging device according to the present invention is configured such that the first horizontal transfer electrode has a light receiving region side wider than the second horizontal transfer unit side, and the second horizontal transfer electrode has a second width. It is also possible to adopt a configuration in which the width on the horizontal transfer portion side is wider than the width on the light receiving region side. With such a configuration, the potential can be changed without changing the impurity concentration.
本発明に係る固体撮像装置は、上記構成において、第1の水平転送電極の下方の第1の水平転送部のN型不純物分布は、受光領域側の幅よりも第2の水平転送部側の幅が広く、第2の水平転送電極の下方の第1の水平転送部のN型不純物分布は、第2の水平転送部側の幅が受光領域側の幅よりも広い、という構成にすることもできる。このような構成とすれば、転送電極の形状を変えることなく、ポテンシャルを変えることができる。 In the solid-state imaging device according to the present invention, in the above configuration, the N-type impurity distribution of the first horizontal transfer unit below the first horizontal transfer electrode is closer to the second horizontal transfer unit than the width of the light receiving region. The N-type impurity distribution of the first horizontal transfer unit below the second horizontal transfer electrode is wide and the second horizontal transfer unit side is wider than the light receiving region side. You can also. With such a configuration, the potential can be changed without changing the shape of the transfer electrode.
本発明に係る固体撮像装置は、上記構成において、第2の水平転送電極と対向した第2の水平転送部の上方に形成された第3の水平転送電極をさらに備え、第1の水平転送電極の下方においては、第2の水平転送電極側のポテンシャルが第2の水平転送電極とは反対側のポテンシャルよりも高い、という構成にすることもできる。このような構成とすれば、第1の水平転送部から第2の水平転送部への転送不良をさらに抑制することができる。 The solid-state imaging device according to the present invention further includes a third horizontal transfer electrode formed above the second horizontal transfer portion facing the second horizontal transfer electrode in the above configuration, and the first horizontal transfer electrode The potential on the second horizontal transfer electrode side may be higher than the potential on the side opposite to the second horizontal transfer electrode. With such a configuration, transfer defects from the first horizontal transfer unit to the second horizontal transfer unit can be further suppressed.
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。
[実施例1]
図1は、本発明の第一の実施例に係る固体撮像装置の構成を示す概略図である。
図1に示すように、画素単位で水平、垂直方向に二次元配列された複数個のフォトセンサ101と、これら複数個のフォトセンサ101の垂直列毎に配されてフォトセンサ101で発生した信号電荷を垂直転送する複数本の垂直転送レジスタ102とによってイメージ部103が構成されている。垂直転送レジスタ102は、垂直走査に相当する動作を受け持っており、垂直転送クロックφV1〜φV4によって4相駆動される。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[Example 1]
FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of a solid-state imaging apparatus according to the first embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 1, a plurality of
垂直転送レジスタ102の出力側には、垂直転送レジスタ102から移送されてきた信号電荷を各々水平転送する例えば第一、第二水平転送レジスタ104,105が併置されている。第一、第二水平転送レジスタ104,105は水平走査に相当する動作を受け持っており、水平転送クロックφH1、φH2、φH3、φH4a、φH4bによって4相駆動される。この第一、第二水平転送レジスタ104,105には、垂直転送レジスタ102から信号電荷が転送される。そして、第一、第二水平転送レジスタ104,105への振分けは、両者間に配された水平転送レジスタ間転送ゲート(HHG)106によって行われる。この水平転送レジスタ間転送ゲートには、水平転送レジスタ間転送パルスφHHGが印加される。
On the output side of the
第一、第二水平転送レジスタ104,105の出力側には、転送されてきた信号電荷を検出して信号電圧に変換する例えばフローティング・ディフュージョン・アンプ構成の第一、第二出力部107,108が設けられており、これら第一、第二出力部107,108から各々画素信号が出力される。以上により、第一、第二出力部107,108を有する2チャンネル画素信号出力のCCDイメージセンサが構成されている。
On the output side of the first and second horizontal transfer registers 104 and 105, for example, first and
図2に図1に示した第一、第二水平転送レジスタ104,105に対応する4相駆動方式の水平転送レジスタの平面図を示し、図3に図2の平面図におけるA−A’線断面の構造図を示す。
図3に示すように、pウェル201表面側にはn型転送チャネル202が形成されており、その上方には、第一、第二、第三、第四転送電極203,204,205,206がゲート絶縁膜(図示せず)を介して形成されている。この第一、第二、第三、第四転送電極203,204,205,206には、それぞれ転送パルスφH1、φH2、φH3、φH4aまたはφH4bが印加される。
2 is a plan view of a four-phase driving type horizontal transfer register corresponding to the first and second horizontal transfer registers 104 and 105 shown in FIG. 1, and FIG. 3 is an AA ′ line in the plan view of FIG. The structural drawing of a cross section is shown.
As shown in FIG. 3, an n-
ここで、図2に示すように、第一水平転送レジスタ304における第一、第三転送電極203,205の形状は、垂直転送レジスタ102側(図1を参照)の方が第二水平転送レジスタ305側よりも広く形成されている。例えば、1.4μm画素サイズのCCDイメージセンサの場合、垂直転送レジスタ102(図1を参照)側は0.5μmであり、第二水平転送レジスタ305側は、0.2μmである。尚、第一、第三転送レジスタにおける垂直転送レジスタ102側の転送電極の幅は、垂直転送レジスタの幅(例えば、0.3〜0.4μm程度)よりも広く形成されている。
Here, as shown in FIG. 2, the shape of the first and
なお、図2に示すように、本実施例に係る固体撮像装置では、信号電荷をブロックするチャネルストップ210が形成されている。
他方、第二、第四転送電極204,206の形状は、第二水平転送レジスタ側の方が垂直転送レジスタ302側よりも広く形成されている。例えば、1.4μm画素サイズのCCDイメージセンサの場合、垂直転送レジスタ102側(図1を参照)は0.2μmであり、第二水平転送レジスタ305側は、0.5μmである。尚、本実施例において第一、第二水平転送レジスタ304、305の第一、第二、第三転送電極203,204,205は、例えば、タングステン配線(図示せず)を介して、電気的に繋がっている。
As shown in FIG. 2, in the solid-state imaging device according to the present embodiment, a
On the other hand, the second and
図4に示すタイミングチャートと図2を用いて、本実施例における固体撮像装置での水平転送レジスタの動作を説明する。
初期状態(t=t0)では、垂直転送電極207の転送パルスφV4が“H”レベルであり、この印加電圧により、垂直転送電極207下のポテンシャルが深くなっており、垂直転送電極207下に信号電荷が蓄積されている。
The operation of the horizontal transfer register in the solid-state imaging device according to the present embodiment will be described with reference to the timing chart shown in FIG. 4 and FIG.
In the initial state (t = t0), the transfer pulse φV4 of the
時刻t1では、垂直転送電極207の転送パルスφV4が“H”レベルから“L”レベルとなり、垂直転送レジスタ最終電極208の転送パルスφVLが“L”レベルから“H”レベルとなることから、垂直転送電極207下のポテンシャルは浅くなり、垂直転送レジスタ最終電極208のポテンシャルが深くなる。従って、信号電荷は垂直転送レジスタ最終電極208に移送される。
At time t1, the transfer pulse φV4 of the
時刻t2では、垂直転送レジスタ最終電極208の転送パルスφVLが“H”レベルから“L”レベルとなることから、垂直転送レジスタ最終電極208下のポテンシャルは浅くなり、垂直転送レジスタ102(図1を参照)より信号電荷は移送され、第一水平転送レジスタ304の第一転送電極203下の蓄積領域に移送される。このとき、第一転送電極203の転送パルスφH1は、“H”レベルであり、第一転送電極203下のポテンシャルは深くなっている。
At time t2, since the transfer pulse φVL of the vertical transfer register
時刻t3では、第一転送電極203の転送パルスφH1が“H”レベルから“L”レベルとなり、第四転送電極206の転送パルスφH4a、φH4bが“L”レベルから“H”レベルとなることから、第一転送電極203下のポテンシャルは浅くなり、第四転送電極206下のポテンシャルは深くなる。従って、信号電荷は第四転送電極206下に移送される。
At time t3, the transfer pulse φH1 of the
時刻t4では、水平転送レジスタ間転送パルスφHHGが“L”レベルから“H”レベルとなり、転送パルスφH4aが“H”レベルから“L”レベルとなることから、水平転送レジスタ間転送ゲート306下のポテンシャルが深くなり、第一水平転送レジスタ304の第四転送電極206下のポテンシャルが浅くなる。従って、信号電荷は水平転送レジスタ間転送ゲート306下に移送される。
At time t4, the horizontal transfer register transfer pulse φHHG changes from “L” level to “H” level, and the transfer pulse φH4a changes from “H” level to “L” level. The potential becomes deep, and the potential under the
時刻t5では、水平転送レジスタ間転送パルスφHHGが“H”レベルから“L”レベルとなることで、信号電荷は、第二水平転送レジスタ305の第四転送電極206に移送される。
このようにして、垂直転送レジスタ102(図1を参照)より移送されてきた信号電荷は、第一、第二水平転送レジスタ304、305に振り分けられる。以降、水平転送パルスφH1、φH2、ΦH3、φH4a、φH4bによって4相駆動され、振り分けられた信号電荷は、第一、第二水平転送レジスタ304、305の出力側に設けられた第一、第二出力部107,108(図1を参照)へと転送され、画素信号として出力される。
At time t <b> 5, the signal charge is transferred to the
In this manner, the signal charges transferred from the vertical transfer register 102 (see FIG. 1) are distributed to the first and second horizontal transfer registers 304 and 305. Thereafter, the four-phase driving is performed by the horizontal transfer pulses φH1, φH2, φH3, φH4a, and φH4b, and the distributed signal charges are first and second provided on the output side of the first and second horizontal transfer registers 304 and 305, respectively. It is transferred to the
ところで、ポテンシャルの深さは、チャネル長に依存し、チャネル長が長いとポテンシャルは深くなり、短いとポテンシャルは浅くなる。本実施例においては、図3の断面構造図で示したとおり、転送電極下の不純物濃度は一様であることから、チャネル長は転送電極の幅によって決定される。
第一水平転送レジスタ304の第一、第三転送電極203,205は垂直転送レジスタ102側(図1を参照)の方が第二水平転送レジスタ305側よりも広く形成されていることから、垂直転送レジスタ102側(図1を参照)のポテンシャルが深く、第二水平転送レジスタ305側のポテンシャルが浅く形成される。
By the way, the depth of the potential depends on the channel length. When the channel length is long, the potential becomes deep, and when it is short, the potential becomes shallow. In this embodiment, as shown in the cross-sectional structure diagram of FIG. 3, since the impurity concentration under the transfer electrode is uniform, the channel length is determined by the width of the transfer electrode.
The first and
他方、第一水平転送レジスタ304の第二、第四転送電極204,206は垂直転送レジスタ102側(図1を参照)よりも第二水平転送レジスタ305側の方が広く形成されているため、垂直転送レジスタ102側(図1を参照)のポテンシャルが浅く、第二水平転送レジスタ305側のポテンシャルが深く形成される。
本実施例においては、垂直転送レジスタ102側(図1を参照)から第一水平転送レジスタ304への信号電荷転送は、垂直転送レジスタ102側(図1を参照)のポテンシャルが深く形成された第一転送電極203へ信号電荷が移送される。よって、垂直転送レジスタ102(図1を参照)と第一水平転送レジスタ304間のポテンシャル勾配を十分に確保できるようになるため、垂直転送レジスタ102(図1を参照)での信号電荷の残存を抑制し、FPNの発生を防止することが可能となる。
On the other hand, the second and
In this embodiment, the signal charge transfer from the
また、第一水平転送レジスタ304から第二水平転送レジスタ305への信号電荷転送は、信号電荷を隣接する第一転送電極203から第四転送電極206に移送した後に行う。第四転送電極206は、垂直転送レジスタ102側(図1を参照)のポテンシャルが浅く、第二水平転送レジスタ305側のポテンシャルが深いため、垂直転送レジスタ102(図1を参照)から第二水平転送レジスタ305に向かったポテンシャル勾配を持つ。よって、第一水平転送レジスタ304での信号電荷の残存を抑制し、FPNの発生を防止することができる。
The signal charge transfer from the first
尚、本実施例で示したように、第一水平転送レジスタ304の第一転送電極における垂直転送レジスタ102側(図1を参照)の転送電極の幅は、垂直転送レジスタ幅209よりも広く形成することが望ましい。このような形態をとることにより、垂直転送レジスタ102(図1を参照)から第一水平転送レジスタ304に信号電荷を転送する際、入口に対して出口が拡がった信号電荷の経路となるため、よりスムーズな信号電荷の転送が可能となる。
As shown in this embodiment, the width of the transfer electrode on the
[変形例]
図5に示すように、第二水平転送レジスタ305の転送電極形状を変更した変形例に係る固体撮像装置の構成の一部を示す。なお、図5に示す第二水平転送レジスタ305の転送電極を除く部分については、上記実施例1に係る固体撮像装置と同一構成を備えるので、図示および説明を省略する。
[Modification]
As shown in FIG. 5, a part of the configuration of a solid-state imaging device according to a modified example in which the transfer electrode shape of the second
図5に示すように、第二水平転送レジスタ第四転送電極406の形状を第一水平転送レジスタ304の方がその反対側よりも広く形成する。これにより、第二水平転送レジスタ第四転送電極406の第一水平転送レジスタ304側のポテンシャルが深く形成される。よって、本変形例に係る固体撮像装置では、実施例1に係る固体撮像装置に対し、第一水平転送レジスタ304から第二水平転送レジスタ305へのポテンシャル勾配が更に大きくなり、第一水平転送レジスタ304から第二水平転送レジスタ305へ信号電荷を転送するがよりスムーズになり、第一水平転送レジスタでの信号電荷の残存(FPN)を抑制できる。
As shown in FIG. 5, the second horizontal transfer register
尚、第一水平転送レジスタ304側の第二水平転送レジスタ第四転送電極406の幅は、水平転送レジスタ間転送チャネル幅407よりも広く形成することが望ましい。このような形態をとることにより、第一水平転送レジスタ304から第二水平転送レジスタ305に信号電荷を転送する際、入口に対して出口が拡がった信号電荷の経路となるため、よりスムーズな信号電荷の転送が可能となる。
The width of the second horizontal transfer register
[実施例2]
第二の実施例において、第一の実施例と異なる点は、第一水平転送レジスタ304におけるポテンシャル勾配を不純物分布によって形成する点であり、その他の構成は第一の実施例と同様である。よって、その要旨となる点について説明する。
本実施例の第一、第二水平転送レジスタ304、305に対応する4相駆動方式の水平転送レジスタの平面図を図6に示し、当該図6に示す平面図におけるB−B’線断面の構造図を図7に示す。
[Example 2]
The second embodiment is different from the first embodiment in that the potential gradient in the first
FIG. 6 shows a plan view of a four-phase driving type horizontal transfer register corresponding to the first and second horizontal transfer registers 304 and 305 of the present embodiment. A structural diagram is shown in FIG.
図7に示すように、pウェル501表面側にはn型転送チャネル502が形成されており、その上方には、第一、第二、第三、第四転送電極503,504,505,506がゲート絶縁膜(図示せず)を介して形成されている。
この第一、第二、第三、第四転送電極503,504,505,506には、それぞれ転送パルスφH1、φH2、φH3、φH4aまたはφH4bが印加される。尚、本実施例において第一、第二水平転送レジスタ304、305の第一、第二、第三転送電極503,504,505は、例えば、タングステン配線(図示せず)を介して、電気的に繋がっている。
As shown in FIG. 7, an n-
Transfer pulses φH1, φH2, φH3, φH4a or φH4b are applied to the first, second, third and
ここで、第一、第二、第三、第四転送電極503,504,505,506下にはp型不純物領域510が形成されている。p型不純物領域510の形成には、例えば、フォトリソグラフィーにより所望の注入領域をパターニングした後、注入エネルギーを50keV、ドーズ量を5.0E11個/cm2に設定して硼素(B)などのp型不純物を注入する。
Here, a p-
図6および図7に示すように、第一水平転送レジスタ304における第一、第三転送電極503,505下のp型不純物510は、第一、第三転送電極503,505下のn型転送チャネル502が垂直転送レジスタ302側の方が第二水平転送レジスタ305側よりも広くなるように形成される。
他方、第二、第四転送電極504,506下のp型不純物510は、第二、第四転送電極504,506下のn型転送チャネル502が、第二水平転送レジスタ側の方が垂直転送レジスタ302側よりも広くなるように形成される。
As shown in FIGS. 6 and 7, the p-
On the other hand, the p-
本実施例において、第一水平転送レジスタ304における第一、第二、第三、第四転送電極503,504,505,506のポテンシャルの深さは、各転送電極下のn型転送チャネル502に依存する。即ち、第一水平転送レジスタ304の第一、第三転送電極503,505下のn型転送チャネル502は、垂直転送レジスタ302側の方が第二水平転送レジスタ305側よりも広く形成されていることから、垂直転送レジスタ102側(図1を参照)のポテンシャルが深く、第二水平転送レジスタ305側のポテンシャルが浅く形成される。
In this embodiment, the potential depths of the first, second, third, and
他方、第一水平転送レジスタ304の第二、第四転送電極504,506下のn型転送チャネル502は垂直転送レジスタ302側よりも第二水平転送レジスタ305側の方が広く形成されているため、垂直転送レジスタ102側(図1を参照)のポテンシャルが浅く、第二水平転送レジスタ305側のポテンシャルが深く形成される。
以上のように、本実施例においても、第一の実施例と同様に垂直転送レジスタ102(図1を参照)から第一水平転送レジスタ304への信号電荷転送は、垂直転送レジスタ102側(図1を参照)のポテンシャルが深く形成された第一転送電極503に信号電荷が転送される。このことにより、垂直転送レジスタ302と第一水平転送レジスタ304間のポテンシャル勾配を十分に確保できるようになるため、垂直転送レジスタ102(図1を参照)での信号電荷の残存を抑制し、FPNの発生を防止することが可能となる。また、第一水平転送レジスタ304から第二水平転送レジスタ305への信号電荷転送は、垂直転送レジスタ102(図1を参照)から第二水平転送レジスタ305に向かったポテンシャル勾配を持つ第四転送電極506を介するため、第一水平転送レジスタ304での信号電荷の残存を抑制し、FPNの発生を防止することができる。
On the other hand, the n-
As described above, also in this embodiment, as in the first embodiment, the signal charge transfer from the vertical transfer register 102 (see FIG. 1) to the first
更に、本実施例では、イオン注入によりp型不純物領域510を形成するだけで容易にポテンシャル勾配を形成し、FPNの発生を抑制することができる。
Furthermore, in this embodiment, the potential gradient can be easily formed by suppressing the generation of FPN only by forming the p-
本発明によれば、複数の水平転送レジスタを有する固体撮像装置において、垂直転送レジスタから第一水平転送レジスタへの転送及び第一水平転送レジスタから第二水平転送レジスタへの転送時に発生する転送不良(FPN)を抑制することができる。 According to the present invention, in a solid-state imaging device having a plurality of horizontal transfer registers, transfer defects that occur during transfer from the vertical transfer register to the first horizontal transfer register and from the first horizontal transfer register to the second horizontal transfer register. (FPN) can be suppressed.
101.フォトセンサ
102.垂直転送レジスタ
103.イメージ部
104,304.第一水平転送レジスタ
105,305.第二水平転送レジスタ
106,306.水平転送レジスタ間転送ゲート
107.第一出力部
108.第二出力部
201,501.pウェル
202,502.n型転送チャネル
203,503.第一転送電極
204,504.第二転送電極
205,505.第三転送電極
206,506.第四転送電極
207.垂直転送電極
208.垂直転送レジスタ最終電極
209.垂直転送レジスタ幅
210.チャネルストップ
403.第二水平転送レジスタ第一転送電極
404.第二水平転送レジスタ第二転送電極
405.第二水平転送レジスタ第三転送電極
406.第二水平転送レジスタ第四転送電極
407.水平転送レジスタ間転送チャネル幅
510.p型不純物領域
101.
Claims (4)
前記半導体基板の受光領域であって、前記複数の受光部の間の行間を列方向に延びて形成された垂直転送部と、
前記半導体基板であって、前記受光領域の列方向に隣接し、行方向に延びて形成された第1の水平転送部と、
前記半導体基板であって、前記第1の水平転送部に対して前記受光領域とは反対側に隣接し、行方向に延びて形成された第2の水平転送部と、
前記第1の水平転送部の上方に形成された第1の水平転送電極と、
前記第1の水平転送部の上方であって、前記第1の水平転送電極に隣接して形成された第2の水平転送電極とを備え、
前記第1の水平転送電極の下方においては、前記受光領域側のポテンシャルが前記第2の水平転送部側のポテンシャルよりも高く、
前記第2の水平転送電極の下方においては、前記第2の水平転送部側のポテンシャルが前記受光部側のポテンシャルよりも高いことを特徴とする固体撮像装置。 A plurality of light receiving portions are formed in a matrix, and a semiconductor substrate in which a light receiving region is configured by the plurality of light receiving portions,
A vertical transfer unit that is a light receiving region of the semiconductor substrate and that extends in a column direction between rows of the plurality of light receiving units;
A first horizontal transfer unit formed on the semiconductor substrate, adjacent to the light receiving region in the column direction and extending in the row direction;
A second horizontal transfer portion formed on the semiconductor substrate, adjacent to the opposite side of the light receiving region with respect to the first horizontal transfer portion, and extending in a row direction;
A first horizontal transfer electrode formed above the first horizontal transfer unit;
A second horizontal transfer electrode formed above the first horizontal transfer unit and adjacent to the first horizontal transfer electrode;
Below the first horizontal transfer electrode, the potential on the light receiving region side is higher than the potential on the second horizontal transfer unit side,
Below the second horizontal transfer electrode, the potential on the second horizontal transfer unit side is higher than the potential on the light receiving unit side.
前記第2の水平転送電極は、前記第2の水平転送部側の幅が前記受光領域側の幅よりも広いことを特徴とする請求項1に記載の固体撮像装置。 The first horizontal transfer electrode has a width on the light receiving region side wider than a width on the second horizontal transfer portion side,
2. The solid-state imaging device according to claim 1, wherein the second horizontal transfer electrode has a width on the second horizontal transfer unit side wider than a width on the light receiving region side.
前記第2の水平転送電極の下方の前記第1の水平転送部のN型不純物分布は、前記第2の水平転送部側の幅が前記受光領域側の幅よりも広いことを特徴とする請求項1に記載の固体撮像装置。 The N-type impurity distribution of the first horizontal transfer unit below the first horizontal transfer electrode is wider on the second horizontal transfer unit side than on the light receiving region side,
The N-type impurity distribution of the first horizontal transfer portion below the second horizontal transfer electrode is characterized in that the width on the second horizontal transfer portion side is wider than the width on the light receiving region side. Item 2. The solid-state imaging device according to Item 1.
前記第1の水平転送電極の下方においては、前記第2の水平転送電極側のポテンシャルが前記第2の水平転送電極とは反対側のポテンシャルよりも高いことを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の固体撮像装置。 A third horizontal transfer electrode formed above the second horizontal transfer unit;
4. The lower side of the first horizontal transfer electrode, the potential on the second horizontal transfer electrode side is higher than the potential on the opposite side of the second horizontal transfer electrode. The solid-state imaging device according to any one of the above.
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