JP2013125799A - Solid-state imaging device and electronic information apparatus - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a solid-state imaging device capable of effectively improving degradation in transfer efficiency caused by an unsharpened waveform of a drive signal for driving a vertical transfer part without increase in the number of manufacturing steps.SOLUTION: A solid-state imaging device has: a plurality of pixel parts; and a plurality of vertical transfer parts transferring signal charge generated by the pixel parts in a vertical direction. In the solid-state imaging device, the pixel parts and the vertical transfer parts form an imaging region. In the solid-state imaging device, the vertical transfer parts 121-125 are formed so as to be overlapped with a vertical transfer channel region, and respectively have orientation regions R1-R5 inclining potential levels formed at the vertical transfer channel region so as to decide a transfer direction of the signal charge. Planar shapes of the orientation regions are set so that the inclination of each potential level at the plurality of vertical transfer parts becomes gentler as the position of each vertical transfer part becomes closer to a central part of the imaging region.

Description

本発明は、固体撮像装置および電子情報機器に関し、特に、垂直転送部での転送効率を改善した固体撮像装置およびこのような固体撮像装置を備えた電子情報機器に関するものである。   The present invention relates to a solid-state imaging device and an electronic information device, and more particularly, to a solid-state imaging device with improved transfer efficiency in a vertical transfer unit and an electronic information device including such a solid-state imaging device.

従来から固体撮像装置としては、CCD型固体撮像装置およびCMOS型固体撮像装置があるが、CCD型固体撮像装置では、垂直転送部の転送電極(以下、垂直転送電極という。)には、撮像領域の外部にまで延伸した垂直転送電極の両端にてバスラインから駆動信号(以下、駆動パルスともいう。)が印加されるようになっている。   Conventionally, solid-state imaging devices include a CCD solid-state imaging device and a CMOS solid-state imaging device. In the CCD solid-state imaging device, an imaging region is included in a transfer electrode of a vertical transfer unit (hereinafter referred to as a vertical transfer electrode). A drive signal (hereinafter also referred to as a drive pulse) is applied from the bus line at both ends of the vertical transfer electrode extending to the outside of the electrode.

ところが、垂直転送電極では駆動パルスの伝播遅延が発生し、バスラインと垂直転送電極の接続箇所に近い撮像領域の周辺部と、バスラインから遠く離れた撮像領域の中央部では、垂直転送電極に印加される駆動パルスの波形が大幅に異なってしまい、撮像領域の全体で設計どおりの転送特性を得ることが困難である。   However, a propagation delay of the drive pulse occurs in the vertical transfer electrode, and the vertical transfer electrode is formed at the periphery of the imaging region near the connection point between the bus line and the vertical transfer electrode and at the center of the imaging region far from the bus line. The waveform of the applied drive pulse is significantly different, and it is difficult to obtain transfer characteristics as designed over the entire imaging region.

このような駆動パルスの波形のなまりによる転送特性の変動は、画素サイズが大きい場合は転送特性のマージンがあったため、ある程度吸収することができていたが、画素サイズが小さくなると、例えば2μm以下となると、上記転送特性の変動に起因する垂直転送効率や暗電流などの特性の劣化が顕在化して無視できなくなってくる。   Such fluctuations in the transfer characteristics due to the rounded waveform of the drive pulse could be absorbed to some extent because there was a transfer characteristic margin when the pixel size was large, but when the pixel size is small, for example, it is 2 μm or less. Then, the deterioration of characteristics such as vertical transfer efficiency and dark current due to the fluctuation of the transfer characteristics becomes obvious and cannot be ignored.

このような垂直駆動部の駆動パルスの波形なまりによる転送特性の劣化の問題に対しては従来から取り組みがなされており、例えば、特許文献1にはこのような問題を、垂直転送電極の抵抗値を撮像領域の中央部と周辺部とで変えることで解消したものが開示されている。   Conventionally, such a problem of transfer characteristic deterioration due to rounding of the drive pulse waveform of the vertical drive unit has been addressed. For example, Patent Document 1 discloses such a problem as a resistance value of a vertical transfer electrode. Has been solved by changing between the central part and the peripheral part of the imaging region.

図12〜図14は、特許文献1に開示の従来のCCD型固体撮像装置を説明する図であり、図12は、従来のCCD型固体撮像装置の全体構成を概略的に示し、図13は、従来のCCD型固体撮像装置の垂直転送部(図12のA部分)における垂直転送電極と画素部との配置を説明する図であり、図14は、従来のCCD型固体撮像装置の垂直転送部(図12のA部分)における垂直転送電極と転送チャネル(以下、垂直転送チャネル領域という。)との配置を示している。   12 to 14 are diagrams for explaining a conventional CCD solid-state imaging device disclosed in Patent Document 1. FIG. 12 schematically shows an overall configuration of a conventional CCD solid-state imaging device, and FIG. FIG. 14 is a diagram for explaining the arrangement of vertical transfer electrodes and pixel portions in a vertical transfer portion (portion A in FIG. 12) of a conventional CCD solid-state imaging device, and FIG. 14 is a vertical transfer of the conventional CCD solid-state imaging device. 12 shows the arrangement of vertical transfer electrodes and transfer channels (hereinafter referred to as vertical transfer channel regions) in the section (A portion in FIG. 12).

このCCD型固体撮像装置(以下、固体撮像装置という。)1は、行列状に並ぶよう配列された複数の画素部1aと、複数の画素部1aの各列に沿って設けられ、画素部1aで光電変換により得られた信号電荷を垂直方向に転送する複数の垂直転送部2と、これらの垂直転送部2の一端側に配置され、垂直転送部2により画素部1aから転送されてきた信号電荷を水平方向に転送する水平転送部3と、水平転送部3から転送されてきた信号電荷を電圧信号に変換し増幅して出力する出力部4とを有している。ここで、画素部1aおよび垂直転送部2は撮像領域1bを構成しており、画素部1aはフォトダイオードなどの光電変換素子を受光部として含んでいる。また、垂直転送部は4相の駆動信号ΦV1〜ΦV4により駆動される構成となっている。また、撮像領域1bでは、緑色カラーフィルタG、青色カラーフィルタB、赤色カラーフィルタRはベイヤー配列となっている。   This CCD type solid-state imaging device (hereinafter referred to as a solid-state imaging device) 1 is provided along a plurality of pixel units 1a arranged in a matrix and along each column of the plurality of pixel units 1a. A plurality of vertical transfer units 2 that transfer signal charges obtained by photoelectric conversion in the vertical direction, and signals that are arranged on one end side of these vertical transfer units 2 and transferred from the pixel unit 1a by the vertical transfer unit 2 It has a horizontal transfer unit 3 that transfers charges in the horizontal direction, and an output unit 4 that converts the signal charges transferred from the horizontal transfer unit 3 into voltage signals, amplifies them, and outputs them. Here, the pixel unit 1a and the vertical transfer unit 2 constitute an imaging region 1b, and the pixel unit 1a includes a photoelectric conversion element such as a photodiode as a light receiving unit. The vertical transfer unit is driven by four-phase drive signals ΦV1 to ΦV4. In the imaging region 1b, the green color filter G, the blue color filter B, and the red color filter R are in a Bayer array.

また、撮像領域1bには、図14に示すように、垂直転送部21〜25(図12では垂直転送部2)を構成する垂直転送チャネル領域20に沿って垂直転送電極2a〜2dが配置されている。これらの垂直転送電極2a〜2dは、半導体基板上に絶縁膜を介して形成された導電性膜(例えば導電性不純物を含有するポリシリコン膜)からなり、その平面形状は、撮像領域を横切って受光部(画素部)に重ならないように垂直転送チャネル領域と交差する方向(水平方向)に延伸した形状となっている。これらの垂直転送電極2a〜2dの、撮像領域1bの外部にまで延伸した両端部分には、図13に示すように、バスラインBs1〜Bs4から4相の駆動信号φV1〜φV4の各電圧が印加されるようになっている。   Further, as shown in FIG. 14, vertical transfer electrodes 2 a to 2 d are arranged in the imaging region 1 b along the vertical transfer channel region 20 constituting the vertical transfer units 21 to 25 (vertical transfer unit 2 in FIG. 12). ing. These vertical transfer electrodes 2a to 2d are made of a conductive film (for example, a polysilicon film containing conductive impurities) formed on a semiconductor substrate via an insulating film, and the planar shape thereof crosses the imaging region. It has a shape extending in the direction (horizontal direction) intersecting the vertical transfer channel region so as not to overlap the light receiving part (pixel part). As shown in FIG. 13, the voltages of the four-phase drive signals φV1 to φV4 are applied to both ends of the vertical transfer electrodes 2a to 2d extending to the outside of the imaging region 1b, as shown in FIG. It has come to be.

さらに、各垂直転送電極2a〜2dは、撮像領域1bの中央部A3に位置する部分ではその抵抗値が低く、撮像領域1bにおける両側部(つまり、バスラインに近い部分)A1およびA5ではその抵抗値が高く、中央部と両側部の間の部分A2およびA4では、その抵抗値が中程度の値となっている。つまり、各垂直転送電極2a〜2dは、撮像領域1bにてその中央部から両側部(紙面の左右両側部)にかけて抵抗値が高くなる構造となっている。なお、図14では、撮像領域1bの中央部A3の垂直転送部2を垂直転送部23とし、撮像領域1bの両側部A1、A5の垂直転送部2を垂直転送部21、25とし、撮像領域1bの中央部と両側部の間の部分A2およびA4の垂直転送部2を垂直転送部22、24として示している。また、図14では、図13に示すバスラインBs1〜Bs4は省略している。   Further, each of the vertical transfer electrodes 2a to 2d has a low resistance value at a portion located in the central portion A3 of the imaging region 1b, and has a resistance at both side portions (that is, portions close to the bus line) A1 and A5 in the imaging region 1b. The value is high, and the resistance value is a medium value in the portions A2 and A4 between the central portion and both side portions. That is, each of the vertical transfer electrodes 2a to 2d has a structure in which the resistance value increases from the center to both sides (right and left sides of the paper) in the imaging region 1b. In FIG. 14, the vertical transfer unit 2 in the central part A3 of the imaging region 1b is a vertical transfer unit 23, the vertical transfer units 2 of both sides A1 and A5 of the imaging region 1b are vertical transfer units 21 and 25, and the imaging region. The vertical transfer portions 2 of the portions A2 and A4 between the central portion 1b and both side portions are shown as vertical transfer portions 22 and 24, respectively. In FIG. 14, the bus lines Bs1 to Bs4 shown in FIG. 13 are omitted.

このように抵抗値を撮像領域の中央部から両側部(紙面の左右両側部)にかけて変化させた構造の垂直転送電極は、これを構成するポリシリコン膜に対して選択的なイオン注入処理を、抵抗値の異なる部分が形成されるよう複数回行うことにより形成することができる。   In this way, the vertical transfer electrode having a structure in which the resistance value is changed from the center part of the imaging region to both side parts (left and right side parts of the paper surface) is selectively ion-implanted with respect to the polysilicon film constituting the vertical transfer electrode. It can be formed by performing a plurality of times so that portions having different resistance values are formed.

このような構成の固体撮像装置では、垂直転送電極の抵抗値を水平方向における中央部から両側部に近づくほど大きくしているので、撮像領域の中央部と周辺部とで垂直転送電極を駆動する駆動パルスの波形の差が小さくなり、これによって、信号遅延による駆動パルスの波形なまりによる垂直転送効率や暗電流などの特性劣化が抑制されることとなる。   In the solid-state imaging device having such a configuration, the resistance value of the vertical transfer electrode is increased as it approaches the both sides from the central portion in the horizontal direction. Therefore, the vertical transfer electrode is driven between the central portion and the peripheral portion of the imaging region. The difference in the waveform of the drive pulse is reduced, which suppresses deterioration in characteristics such as vertical transfer efficiency and dark current due to rounding of the waveform of the drive pulse due to signal delay.

また、この特許文献1には、水平方向に延びる垂直転送電極の配線幅および配線厚さを変えることで、この垂直転送電極の抵抗値を、撮像領域の水平方向における中央部で低く、撮像領域の水平方向における両側部で高くする方法が開示されている。この方法では、垂直転送電極を構成するポリシリコン膜に対する選択的な熱処理を複数回行って、ポリシリコン膜の表面酸化部分の厚さを変えることにより、垂直転送電極の配線幅および配線厚さを、撮像領域の水平方向における中央部から、撮像領域の水平方向における両側部にかけて変化させている。   Further, in Patent Document 1, by changing the wiring width and wiring thickness of the vertical transfer electrode extending in the horizontal direction, the resistance value of the vertical transfer electrode is lowered at the center in the horizontal direction of the imaging region. A method of increasing the height on both sides in the horizontal direction is disclosed. In this method, the polysilicon film constituting the vertical transfer electrode is selectively heat-treated a plurality of times to change the thickness of the surface oxidation portion of the polysilicon film, thereby reducing the wiring width and the wiring thickness of the vertical transfer electrode. The horizontal direction of the imaging region is changed from the central portion in the horizontal direction to both side portions of the imaging region in the horizontal direction.

特開2008−141045号公報JP 2008-1441045 A

しかしながら、上記特許文献1に開示の方法は、従来の固体撮像装置における水平方向に延びる垂直転送電極の抵抗値を、撮像領域の両側部に近い部分ほど高くするというものであり、垂直転送電極を構成するポリシリコン膜に対して選択的なイオン注入処理を、抵抗値の異なる部分が形成されるよう複数回行うものであるが、実際の固体撮像装置では、垂直転送部は水平方向に多数配列されており、駆動パルスの波形は、中央部に近い垂直転送部ほど少しずつ鈍ることとなるので、水平方向に延びる垂直転送電極を、各垂直転送部に対応する部分で、各垂直転送部での駆動パルスの波形なまりに応じた抵抗値を持つようイオン注入処理を行うことは非常に困難である。また、隣接する複数の垂直転送部を1組として、固体撮像装置における垂直転送部を複数の組に区分し、この組毎に垂直転送電極の抵抗値を調整するとしても、複数のイオン注入処理が必要となり、また、この場合には、各組内での複数の垂直転送部での駆動パルスの波形の違いによる転送特性の劣化が生じてしまう。この各組内での垂直転送部での駆動パルスの波形の違いを低減するには、さらに多くのイオン注入処理が必要となって工程数が増えるため、結局、垂直転送部での駆動パルスの波形の違いによる転送特性の劣化を改善した固体撮像装置の実現は困難と予想される。   However, the method disclosed in Patent Document 1 is such that the resistance value of the vertical transfer electrode extending in the horizontal direction in the conventional solid-state image pickup device is increased as the portion is closer to both sides of the imaging region. A selective ion implantation process is performed multiple times on the polysilicon film to form portions with different resistance values. In an actual solid-state imaging device, a large number of vertical transfer units are arranged in the horizontal direction. The drive pulse waveform is gradually dulled toward the vertical transfer portion closer to the center portion. Therefore, the vertical transfer electrodes extending in the horizontal direction are provided at the portions corresponding to the respective vertical transfer portions. It is very difficult to perform the ion implantation process so as to have a resistance value corresponding to the rounding of the driving pulse. Further, even if the adjacent vertical transfer units are set as one group and the vertical transfer unit in the solid-state imaging device is divided into a plurality of sets and the resistance value of the vertical transfer electrode is adjusted for each set, a plurality of ion implantation processes are performed. In this case, the transfer characteristics are deteriorated due to the difference in the waveform of the drive pulse in the plurality of vertical transfer units in each group. In order to reduce the difference in the waveform of the drive pulse in the vertical transfer section in each group, more ion implantation processes are required and the number of processes increases, so that eventually the drive pulse in the vertical transfer section It is expected to be difficult to realize a solid-state imaging device that improves the deterioration of transfer characteristics due to the difference in waveform.

さらに、水平方向に延びる垂直転送電極の配線幅および配線厚さを変える方法では、微細化の進んだ固体撮像装置では垂直転送電極の幅や厚さは加工限界に近く、精度良く抵抗値を調整するのは難しいという問題もある。   Furthermore, in the method of changing the wiring width and wiring thickness of the vertical transfer electrode extending in the horizontal direction, the width and thickness of the vertical transfer electrode are close to the processing limit in a solid-state imaging device that has been miniaturized, and the resistance value is adjusted accurately. There is also a problem that it is difficult to do.

本発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、垂直転送部を駆動する駆動信号の波形なまりによる転送効率の劣化を、製造工程の増加を招くことなく効果的に改善することができる固体撮像装置、およびこのような固体撮像装置を備えた電子情報機器を得ることを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and effectively reduces transfer efficiency deterioration due to rounding of the waveform of a drive signal for driving a vertical transfer unit without increasing the number of manufacturing steps. It is an object of the present invention to obtain a solid-state imaging device that can be improved, and an electronic information device including such a solid-state imaging device.

本発明に係る固体撮像装置は、マトリクス状に配列され、入射光の光電変換により信号電荷を生成する複数の画素部と、該複数の画素部の列毎に設けられ、対応する列の画素部で生成された信号電荷を垂直方向に転送する複数の垂直転送部とを備え、該画素部および該垂直転送部が撮像領域を形成している固体撮像装置であって、該垂直転送部は、半導体基板上に該垂直方向に沿って該信号電荷の転送経路として形成された垂直転送チャネル領域と、該半導体基板上に該垂直転送チャネル領域と重なるよう形成され、該垂直転送チャネル領域に形成されるポテンシャルレベルを、該信号電荷の転送の向きが決まるよう傾斜させる方向付け領域とを備え、該方向付け領域の平面形状は、該複数の垂直転送部における該ポテンシャルレベルの傾斜が、該垂直転送部の位置が該撮像領域の中央部に近いほど緩やかになるよう設定されており、そのことにより上記目的が達成される。   A solid-state imaging device according to the present invention includes a plurality of pixel units that are arranged in a matrix and generate signal charges by photoelectric conversion of incident light, and are provided for each column of the plurality of pixel units. And a plurality of vertical transfer units that transfer the signal charges generated in the vertical direction, the pixel unit and the vertical transfer unit forming an imaging region, the vertical transfer unit, A vertical transfer channel region formed as a transfer path of the signal charge along the vertical direction on the semiconductor substrate, and formed to overlap the vertical transfer channel region on the semiconductor substrate, and formed in the vertical transfer channel region And an orientation region that inclines the potential level so as to determine the direction of transfer of the signal charge, and the planar shape of the orientation region has an inclination of the potential level in the plurality of vertical transfer portions. , The position of the vertical transfer portion is set to be gentle closer to the center portion of the imaging region, the object is achieved.

本発明は、上記固体撮像装置において、前記撮像領域上に前記垂直方向に沿って配列された複数の垂直転送電極を備え、該複数の垂直転送電極の各々は、前記複数の垂直転送チャネル領域に跨るよう各垂直転送チャネル領域を横切って形成されていることが好ましい。   The present invention provides the solid-state imaging device, further comprising a plurality of vertical transfer electrodes arranged along the vertical direction on the imaging region, wherein each of the plurality of vertical transfer electrodes corresponds to the plurality of vertical transfer channel regions. Preferably, it is formed across each vertical transfer channel region so as to straddle.

本発明は、上記固体撮像装置において、前記複数の垂直転送部の各々の垂直転送チャネル領域上に配列された複数の単位転送電極と、該複数の垂直転送チャネル領域に跨るよう各垂直転送チャネル領域を横切って形成された複数の転送配線とを備え、該転送配線が、該転送配線に対向する該単位転送電極とコンタクト部により接続されて複数の垂直転送電極が構成されていることが好ましい。   In the solid-state imaging device, the present invention provides a plurality of unit transfer electrodes arranged on each vertical transfer channel region of each of the plurality of vertical transfer units, and each vertical transfer channel region straddling the plurality of vertical transfer channel regions. It is preferable that a plurality of transfer wirings are formed across the two, and the transfer wirings are connected to the unit transfer electrodes facing the transfer wirings by contact portions to form a plurality of vertical transfer electrodes.

本発明は、上記固体撮像装置において、前記単位転送電極は、ポリシリコン膜により構成されており、前記転送配線は、金属材料からなる金属配線であることが好ましい。   In the solid-state imaging device according to the aspect of the invention, it is preferable that the unit transfer electrode is formed of a polysilicon film, and the transfer wiring is a metal wiring made of a metal material.

本発明は、上記固体撮像装置において、前記方向付け領域は、前記垂直転送チャネル領域における前記複数の垂直転送電極の各々に対向する部分に形成されていることが好ましい。   In the solid-state imaging device according to the aspect of the invention, it is preferable that the directing region is formed in a portion facing each of the plurality of vertical transfer electrodes in the vertical transfer channel region.

本発明は、上記固体撮像装置において、前記方向付け領域は、前記半導体基板にP型不純物を注入して形成されたP型不純物領域であり、前記電荷転送チャネル領域では、前記垂直転送電極毎に、該P型不純物領域と重なる部分のポテンシャルレベルが、該P型不純物領域と重ならない部分のポテンシャルレベルより高くなるようポテンシャルレベルが傾斜していることが好ましい。   In the solid-state imaging device according to the present invention, the directing region is a P-type impurity region formed by injecting a P-type impurity into the semiconductor substrate. In the charge transfer channel region, the directing region is provided for each vertical transfer electrode. It is preferable that the potential level is inclined so that the potential level of the portion overlapping the P-type impurity region is higher than the potential level of the portion not overlapping the P-type impurity region.

本発明は、上記固体撮像装置において、前記P型不純物はボロンであることが好ましい。   According to the present invention, in the solid-state imaging device, the P-type impurity is preferably boron.

本発明は、上記固体撮像装置において、前記方向付け領域は、前記半導体基板にN型不純物を注入して形成されたN型不純物領域であり、前記電荷転送チャネル領域では、前記垂直転送電極毎に、該N型不純物領域と重なる部分のポテンシャルレベルが、該N型不純物領域と重ならない部分のポテンシャルレベルより低くなるようポテンシャルレベルが傾斜していることが好ましい。   In the solid-state imaging device according to the present invention, the directing region is an N-type impurity region formed by injecting an N-type impurity into the semiconductor substrate. In the charge transfer channel region, the directing region is provided for each vertical transfer electrode. The potential level is preferably inclined so that the potential level of the portion overlapping with the N-type impurity region is lower than the potential level of the portion not overlapping with the N-type impurity region.

本発明は、上記固体撮像装置において、前記N型不純物はリンあるいは砒素であることが好ましい。   According to the present invention, in the solid-state imaging device, the N-type impurity is preferably phosphorus or arsenic.

本発明に係る電子情報機器は、被写体の撮像を行う撮像部を備えた電子情報機器であって、該撮像部は、上述した本発明に係る固体撮像装置であり、そのことにより上記目的が達成される。   An electronic information device according to the present invention is an electronic information device including an imaging unit that captures an image of a subject, and the imaging unit is the above-described solid-state imaging device according to the present invention. Is done.

次に作用について説明する。   Next, the operation will be described.

本発明においては、複数の画素部と、画素部で生成された信号電荷を垂直方向に転送する複数の垂直転送部とを備え、画素部および垂直転送部が撮像領域を形成している固体撮像装置において、垂直転送部は、その垂直転送チャネル領域と重なるよう形成され、該垂直転送チャネル領域に形成されるポテンシャルレベルを、信号電荷の転送の向きが決まるよう傾斜させる方向付け領域を有し、方向付け領域の平面形状を、複数の垂直転送部におけるポテンシャルレベルの傾斜が、垂直転送部の位置が撮像領域の中央部に近いほど緩やかになるよう設定しているので、駆動パルスの信号レベルが急峻に変化する撮像領域の周辺部に位置する垂直転送部では、信号電荷を転送方向に流すためのポテンシャルレベルの傾斜が急傾斜であるため、信号電荷の転送が駆動パルスの信号レベルの急峻な変化に追従することとなる。一方、駆動パルスの信号レベルが緩やかに変化する撮像領域の中央部に位置する垂直転送部では、信号電荷を転送方向に流すためのポテンシャルレベルの傾斜が緩やかであり、1つの垂直転送電極の下側領域でのポテンシャルレベルの最低値と最大値との差分(信号電荷を転送するときの障壁の高さ)が小さいため、信号電荷が移動しやすくなっている。   In the present invention, a solid-state imaging device including a plurality of pixel units and a plurality of vertical transfer units that transfer signal charges generated in the pixel units in the vertical direction, and the pixel units and the vertical transfer units form an imaging region In the device, the vertical transfer unit is formed so as to overlap with the vertical transfer channel region, and has a directing region for tilting the potential level formed in the vertical transfer channel region so that the direction of signal charge transfer is determined, The planar shape of the orientation area is set so that the gradient of the potential level in the plurality of vertical transfer sections becomes gentler as the position of the vertical transfer section is closer to the center of the imaging area. In the vertical transfer unit located at the periphery of the imaging area that changes sharply, the potential level for flowing the signal charge in the transfer direction has a steep slope. So that the load transfer is to follow the rapid change of the signal level of the driving pulse. On the other hand, in the vertical transfer unit located at the center of the imaging region where the signal level of the drive pulse changes gradually, the gradient of the potential level for flowing the signal charge in the transfer direction is gradual, and it is under one vertical transfer electrode. Since the difference between the minimum value and the maximum value of the potential level in the side region (the height of the barrier when the signal charge is transferred) is small, the signal charge is easily moved.

これにより、固体撮像装置の撮像領域の中央部と周辺部とで垂直転送部の駆動パルスの波形の違いが転送効率の差となって撮像不良の原因となるのを抑制することができる。   Thereby, it is possible to suppress the difference in the waveform of the drive pulse of the vertical transfer unit between the central part and the peripheral part of the imaging region of the solid-state imaging device from causing a difference in transfer efficiency and causing an imaging failure.

つまり、駆動パルスの波形なまりによる転送効率の差を、垂直転送チャネル領域でのポテンシャルレベルのプロファイルにより吸収することができ、これにより撮像領域の中央部で駆動パルスの波形なまりが生じたままで、撮像領域全体としての転送プロファイルを最適化することにより、垂直転送部の転送効率を改善することができる。   In other words, the difference in transfer efficiency due to the rounding of the drive pulse waveform can be absorbed by the potential level profile in the vertical transfer channel region, so that the drive pulse waveform remains rounded in the center of the imaging region. By optimizing the transfer profile of the entire area, the transfer efficiency of the vertical transfer unit can be improved.

以上のように、本発明によれば、垂直転送部を駆動する駆動信号の波形なまりによる転送効率の劣化を、製造工程の増加を招くことなく効果的に改善することができる固体撮像装置、およびこのような固体撮像装置を備えた電子情報機器を実現することができる。   As described above, according to the present invention, a solid-state imaging device capable of effectively improving deterioration of transfer efficiency due to waveform rounding of a drive signal for driving a vertical transfer unit without causing an increase in manufacturing steps, and An electronic information device including such a solid-state imaging device can be realized.

図1は、本発明の実施形態1によるCCD型固体撮像装置を説明する図であり、このCCD型固体撮像装置の全体構成を概略的に示している。FIG. 1 is a diagram for explaining a CCD solid-state imaging device according to Embodiment 1 of the present invention, and schematically shows the overall configuration of the CCD solid-state imaging device. 図2は、本発明の実施形態1によるCCD型固体撮像装置を説明する図であり、このCCD型固体撮像装置の垂直転送部(図1のB部分)における垂直転送電極と画素部との配置を示している。FIG. 2 is a diagram for explaining the CCD solid-state imaging device according to Embodiment 1 of the present invention, and the arrangement of vertical transfer electrodes and pixel portions in the vertical transfer portion (B portion in FIG. 1) of the CCD solid-state imaging device. Is shown. 図3は、本発明の実施形態1によるCCD型固体撮像装置を説明する図であり、このCCD型固体撮像装置の垂直転送部(図1のB部分)における垂直転送電極と垂直転送チャネル領域との配置を示している。FIG. 3 is a diagram for explaining the CCD solid-state imaging device according to the first embodiment of the present invention. The vertical transfer electrode, the vertical transfer channel region, and the vertical transfer channel region in the vertical transfer unit (part B in FIG. 1) of the CCD solid-state imaging device. Shows the arrangement. 図4は、本発明の実施形態1によるCCD型固体撮像装置を説明する図であり、図4(a)は、図3のX−X線部分の断面構造を示し、図4(b)は、図3のY−Y線部分の断面構造を示し、図4(c)は、図3のY−Y線に沿ったポテンシャルレベルを示し、図4(d)は、撮像領域の中央部の垂直転送部での垂直転送方向に沿ったポテンシャルレベルを示し、図4(e)は、撮像領域の一端側周辺部の垂直転送部での垂直転送方向に沿ったポテンシャルレベルを示している。4A and 4B are diagrams for explaining the CCD solid-state imaging device according to Embodiment 1 of the present invention. FIG. 4A shows a cross-sectional structure taken along the line XX of FIG. 3, and FIG. 3 shows the cross-sectional structure of the YY line portion of FIG. 3, FIG. 4C shows the potential level along the YY line of FIG. 3, and FIG. 4D shows the central portion of the imaging region. The potential level along the vertical transfer direction in the vertical transfer unit is shown, and FIG. 4E shows the potential level along the vertical transfer direction in the vertical transfer unit at the peripheral portion at one end of the imaging region. 図5は、本発明の実施形態1によるCCD型固体撮像装置の動作を説明する図であり、このCCD型固体撮像装置における1つの垂直転送部にて信号電荷が転送される様子(図5(a)〜図5(c))を示している。FIG. 5 is a diagram for explaining the operation of the CCD solid-state imaging device according to the first embodiment of the present invention, in which signal charges are transferred by one vertical transfer unit in the CCD solid-state imaging device (FIG. 5 ( a) to FIG. 5 (c)). 図6は、本発明の実施形態1によるCCD型固体撮像装置の動作を説明する図であり、撮像領域の中央部および周辺部での垂直転送部の駆動パルスの波形を示している。FIG. 6 is a diagram for explaining the operation of the CCD solid-state imaging device according to Embodiment 1 of the present invention, and shows the waveforms of the drive pulses of the vertical transfer unit at the center and the peripheral part of the imaging region. 図7は、本発明の実施形態2によるCCD型固体撮像装置を説明する図であり、このCCD型固体撮像装置の全体構成を概略的に示している。FIG. 7 is a diagram for explaining a CCD solid-state imaging device according to Embodiment 2 of the present invention, and schematically shows the overall configuration of the CCD solid-state imaging device. 図8は、本発明の実施形態2によるCCD型固体撮像装置を説明する図であり、このCCD型固体撮像装置の垂直転送部(図7のC部分)における垂直転送電極と画素部との配置を示している。FIG. 8 is a diagram for explaining a CCD solid-state image pickup device according to Embodiment 2 of the present invention. The arrangement of vertical transfer electrodes and pixel portions in a vertical transfer portion (C portion in FIG. 7) of the CCD solid-state image pickup device. Is shown. 図9は、本発明の実施形態2によるCCD型固体撮像装置を説明する図であり、このCCD型固体撮像装置の垂直転送部(図7のC部分)における垂直転送電極と垂直転送チャネル領域との配置を示している。FIG. 9 is a diagram for explaining a CCD solid-state imaging device according to Embodiment 2 of the present invention. The vertical transfer electrode, the vertical transfer channel region, and the vertical transfer channel region in the vertical transfer section (C portion in FIG. 7) of the CCD solid-state imaging device. Shows the arrangement. 図10は、本発明の実施形態2によるCCD型固体撮像装置を説明する図であり、図10(a)は、図9のXa−Xa線部分の断面構造を示し、図10(b)は、図9のYa−Ya線部分の断面構造を示し、図10(c)は、図9のYa−Ya線に沿ったポテンシャルレベルを示し、図10(d)は、撮像領域の中央部の垂直転送部での垂直転送方向に沿ったポテンシャルレベルを示し、図10(e)は、撮像領域の一端側周辺部の垂直転送部での垂直転送方向に沿ったポテンシャルレベルを示している。10A and 10B are diagrams illustrating a CCD type solid-state imaging device according to Embodiment 2 of the present invention. FIG. 10A shows a cross-sectional structure taken along line Xa-Xa in FIG. 9, and FIG. 9 shows the cross-sectional structure of the Ya-Ya line portion of FIG. 9, FIG. 10C shows the potential level along the Ya-Ya line of FIG. 9, and FIG. 10D shows the central portion of the imaging region. A potential level along the vertical transfer direction in the vertical transfer unit is shown, and FIG. 10E shows a potential level along the vertical transfer direction in the vertical transfer unit at the peripheral portion at one end of the imaging region. 図11は、本発明の実施形態3として、実施形態1および2の固体撮像装置の少なくとも一方を撮像部に用いた電子情報機器の概略構成例を示すブロック図である。FIG. 11 is a block diagram illustrating a schematic configuration example of an electronic information device using at least one of the solid-state imaging devices of Embodiments 1 and 2 as an imaging unit as Embodiment 3 of the present invention. 図12は、特許文献1に開示の従来のCCD型固体撮像装置を説明する図であり、このCCD型固体撮像装置の全体構成を概略的に示している。FIG. 12 is a diagram for explaining a conventional CCD solid-state imaging device disclosed in Patent Document 1, and schematically shows an overall configuration of the CCD solid-state imaging device. 図13は、特許文献1に開示の従来のCCD型固体撮像装置を説明する図であり、このCCD型固体撮像装置の垂直転送部(図12のA部分)における垂直転送電極と画素部との配置を示している。FIG. 13 is a diagram for explaining a conventional CCD solid-state image pickup device disclosed in Patent Document 1. The vertical transfer electrode and the pixel portion in the vertical transfer portion (A portion in FIG. 12) of the CCD solid-state image pickup device are described. The arrangement is shown. 図14は、特許文献1に開示の従来のCCD型固体撮像装置を説明する図であり、このCCD型固体撮像装置の垂直転送部(図12のA部分)における垂直転送電極と垂直転送チャネル領域との配置を示している。FIG. 14 is a diagram for explaining a conventional CCD solid-state imaging device disclosed in Patent Document 1, and a vertical transfer electrode and a vertical transfer channel region in a vertical transfer portion (portion A in FIG. 12) of the CCD solid-state imaging device. And shows the arrangement.

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。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

(実施形態1)
図1〜図6は、本発明の実施形態1によるCCD型固体撮像装置を説明する図であり、図1は、このCCD型固体撮像装置の全体構成を概略的に示し、図2は、このCCD型固体撮像装置の垂直転送部(図1のB部分)における転送電極(垂直転送電極)と画素部との配置を説明する図であり、図3は、このCCD型固体撮像装置の垂直転送部(図1のB部分)における垂直転送電極と垂直転送チャネル領域との配置を示している。
(Embodiment 1)
1 to 6 are diagrams for explaining a CCD solid-state imaging device according to Embodiment 1 of the present invention. FIG. 1 schematically shows the overall configuration of the CCD solid-state imaging device, and FIG. FIG. 3 is a diagram for explaining the arrangement of transfer electrodes (vertical transfer electrodes) and pixel portions in a vertical transfer portion (B portion in FIG. 1) of the CCD solid-state image pickup device. FIG. The arrangement of the vertical transfer electrode and the vertical transfer channel region in the portion (B portion in FIG. 1) is shown.

この実施形態1のCCD型固体撮像装置(以下、単に固体撮像装置ともいう。)10は、行列状に並ぶよう配列された複数の画素部11aと、複数の画素部11aの各列に沿って設けられ、画素部11aで光電変換により得られた信号電荷を垂直方向に転送する複数の垂直転送部12と、これらの垂直転送部12の一端側に配置され、垂直転送部12により画素部11aから転送されてきた信号電荷を水平方向に転送する水平転送部13と、水平転送部13から転送されてきた信号電荷を電圧信号に変換し増幅して出力する出力部14とを有している。ここで、画素部11aおよび垂直転送部12は撮像領域11bを構成しており、画素部11aはフォトダイオードなどの光電変換素子を受光部として含んでいる。また、各垂直転送部12は4相の駆動信号ΦV1〜ΦV4により駆動される構成となっている。また、撮像領域11bでは、緑色カラーフィルタG、青色カラーフィルタB、赤色カラーフィルタRはベイヤー配列となっている。   The CCD solid-state imaging device (hereinafter also simply referred to as a solid-state imaging device) 10 according to the first embodiment includes a plurality of pixel units 11a arranged in a matrix and each column of the plurality of pixel units 11a. A plurality of vertical transfer units 12 that are provided and transfer the signal charges obtained by photoelectric conversion in the pixel unit 11 a in the vertical direction, and are arranged on one end side of these vertical transfer units 12. The horizontal transfer unit 13 that horizontally transfers the signal charge transferred from the horizontal transfer unit 13 and the output unit 14 that converts the signal charge transferred from the horizontal transfer unit 13 into a voltage signal, amplifies and outputs the voltage signal. . Here, the pixel unit 11a and the vertical transfer unit 12 constitute an imaging region 11b, and the pixel unit 11a includes a photoelectric conversion element such as a photodiode as a light receiving unit. Each vertical transfer unit 12 is driven by four-phase drive signals ΦV1 to ΦV4. In the imaging region 11b, the green color filter G, the blue color filter B, and the red color filter R are in a Bayer array.

また、撮像領域11bには、図3に示すように、垂直転送部121〜125(図1の垂直転送部12)を構成する垂直転送チャネル領域120に沿って垂直転送電極(転送ゲート)12a〜12dが配置されている。これらの垂直転送電極12a〜12dは、半導体基板上に絶縁膜を介して形成された導電性膜からなる。ここでは、垂直転送電極を構成する導電性膜は、例えば導電性不純物を含有するポリシリコン膜で構成している。但し、垂直転送電極の構成はこれに限定されるものではない。   Further, as shown in FIG. 3, the imaging region 11b includes vertical transfer electrodes (transfer gates) 12a to 12a along the vertical transfer channel region 120 constituting the vertical transfer units 121 to 125 (vertical transfer unit 12 in FIG. 1). 12d is arranged. These vertical transfer electrodes 12a to 12d are made of a conductive film formed on a semiconductor substrate via an insulating film. Here, the conductive film constituting the vertical transfer electrode is formed of, for example, a polysilicon film containing conductive impurities. However, the configuration of the vertical transfer electrode is not limited to this.

以下、垂直転送部121〜125(図1では垂直転送部12)の構成について、図2および図3を用いて詳しく説明する。   Hereinafter, the configuration of the vertical transfer units 121 to 125 (vertical transfer unit 12 in FIG. 1) will be described in detail with reference to FIGS.

垂直転送電極12a〜12dの平面形状は、図2および図3に示すように、撮像領域11bを横切って画素部11aに重ならないように垂直転送チャネル領域120と交差する方向(水平方向)に延伸した形状となっている。これらの垂直転送電極12a〜12dの、撮像領域11bの外部にまで延伸した両端部分には、バスラインBs1〜Bs4から4相の駆動信号φV1〜φV4の各電圧が印加されるようになっている。   As shown in FIGS. 2 and 3, the planar shape of the vertical transfer electrodes 12a to 12d extends in a direction (horizontal direction) intersecting the vertical transfer channel region 120 so as not to overlap the pixel portion 11a across the imaging region 11b. It has a shape. The voltages of the four-phase drive signals φV1 to φV4 are applied from the bus lines Bs1 to Bs4 to both ends of the vertical transfer electrodes 12a to 12d extending to the outside of the imaging region 11b. .

なお、図3では、図1に示す垂直転送部12は、その撮像領域における位置に応じて垂直転送部121〜125として示している。つまり、図3では、CCD型固体撮像装置の垂直転送部12(図1のB部分)の一部として、撮像領域11bの中央部B3における隣接する2つの垂直転送部123、撮像領域11bの一方の側部(周辺部)B1における1つの垂直転送部121、撮像領域11bの他方の側部(周辺部)B5における1つの垂直転送部125、撮像領域11bの中央部B3と一方の側部B1との間の部分B2における隣接する2つの垂直転送部122、撮像領域11bの中央部B3と他方の側部B5との間の部分B4における隣接する2つの垂直転送部124を示している。また、図3では、図2に示すバスラインBs1〜Bs4は省略している。   In FIG. 3, the vertical transfer unit 12 illustrated in FIG. 1 is illustrated as the vertical transfer units 121 to 125 according to the positions in the imaging region. That is, in FIG. 3, as one part of the vertical transfer unit 12 (B portion in FIG. 1) of the CCD solid-state imaging device, one of the two adjacent vertical transfer units 123 and the image pickup region 11b in the central part B3 of the image pickup region 11b One vertical transfer part 121 in the side part (peripheral part) B1 of this image, one vertical transfer part 125 in the other side part (peripheral part) B5 of the imaging region 11b, the central part B3 and one side part B1 of the imaging region 11b. Two adjacent vertical transfer units 122 in the part B2 between the two and the two adjacent vertical transfer units 124 in the part B4 between the central part B3 and the other side part B5 of the imaging region 11b are shown. In FIG. 3, the bus lines Bs1 to Bs4 shown in FIG. 2 are omitted.

次に垂直転送部の断面構造を、垂直転送部124を例に挙げて図4により説明する。   Next, the cross-sectional structure of the vertical transfer unit will be described with reference to FIG. 4 taking the vertical transfer unit 124 as an example.

図4(a)は、図3のX−X線部分の断面構造を示し、図4(b)は、図3のY−Y線部分の断面構造を示し、図4(c)は、図3のY−Y線に沿ったポテンシャルレベルを示し、図4(d)は、撮像領域の中央部の垂直転送部での垂直転送方向に沿ったポテンシャルレベルを示し、図4(e)は、撮像領域の一端側周辺部の垂直転送部での垂直転送方向に沿ったポテンシャルレベルを示している。   4A shows the cross-sectional structure of the XX line portion of FIG. 3, FIG. 4B shows the cross-sectional structure of the YY line portion of FIG. 3, and FIG. 3 shows the potential level along the Y-Y line, FIG. 4D shows the potential level along the vertical transfer direction in the vertical transfer unit in the center of the imaging region, and FIG. The potential level is shown along the vertical transfer direction in the vertical transfer portion at the peripheral portion at one end of the imaging region.

図4(a)および図4(b)に示すように、N型半導体基板(例えばN型シリコン基板)101の表面部分に形成されたP型ウエル領域101aの表面部分は、垂直転送チャネル領域120としてN型不純物領域が形成されており、さらに、垂直転送チャネル領域に形成されるポテンシャルレベルを、信号電荷の転送の向きが決まるよう傾斜させる方向付け領域としてP型不純物領域R4が形成されている。ここで、P型不純物領域R4はボロン(B)あるいはフッ化ボロン(BF)などのP型ドーパントを導入して形成されており、また、N型不純物領域はP(リン)あるいは砒素(As)などのN型ドーパントの導入により形成されている。 As shown in FIGS. 4A and 4B, the surface portion of the P-type well region 101a formed on the surface portion of the N-type semiconductor substrate (for example, N-type silicon substrate) 101 is the vertical transfer channel region 120. In addition, an N-type impurity region is formed, and a P-type impurity region R4 is formed as an orientation region for tilting the potential level formed in the vertical transfer channel region so that the direction of signal charge transfer is determined. . Here, the P-type impurity region R4 is formed by introducing a P-type dopant such as boron (B) or boron fluoride (BF 2 ), and the N-type impurity region is P (phosphorus) or arsenic (As). ) Or the like.

なおここで、N型半導体基板の不純物濃度は、1012〜1016個/cmであり、P型ウエル領域101aの不純物濃度は、1012〜1016個/cmであり、垂直転送チャネル領域120としてN型不純物領域の不純物濃度は、1015〜1019個/cmであり、方向付け領域R4としてP型不純物領域の不純物濃度は、1014〜1018個/cmである。 Here, the impurity concentration of the N-type semiconductor substrate is 10 12 to 10 16 / cm 3 , and the impurity concentration of the P-type well region 101 a is 10 12 to 10 16 / cm 3 , and the vertical transfer channel The impurity concentration of the N-type impurity region as the region 120 is 10 15 to 10 19 / cm 3 , and the impurity concentration of the P-type impurity region as the directing region R4 is 10 14 to 10 18 / cm 3 .

これにより垂直転送部124の垂直転送チャネル領域120の、各垂直転送電極12a〜12dに対向する部分に形成されるポテンシャルレベルLpは、図4(c)に示すように、方向付け領域R4を形成した部分では、該方向付け領域R4を形成していない部分に比べて高くなるよう傾斜したものとなり、方向付け領域R4により電荷転送の方向Vdが規定されることとなる。   As a result, the potential level Lp formed in the portion of the vertical transfer channel region 120 of the vertical transfer portion 124 facing the vertical transfer electrodes 12a to 12d forms the orientation region R4 as shown in FIG. 4C. The portion that has been tilted so as to be higher than the portion where the orientation region R4 is not formed, and the direction Vd of charge transfer is defined by the orientation region R4.

なお、図4(c)では、垂直転送電極12a〜12dに印加される駆動パルスΦV1〜ΦV4により、垂直転送電極12b〜12dの下側でのポテンシャルレベルが、垂直転送電極12aの下側でのポテンシャルレベルに比べて深くなっている状態を示している。   In FIG. 4C, the drive pulse ΦV1 to ΦV4 applied to the vertical transfer electrodes 12a to 12d causes the potential level on the lower side of the vertical transfer electrodes 12b to 12d to be lower on the lower side of the vertical transfer electrode 12a. It shows a state that is deeper than the potential level.

さらに、上記方向付け領域は、垂直電荷転送部124だけでなく他の垂直電荷転送部121〜123、125の垂直転送チャネル領域120にもP型不純物領域R1〜R3、R5として形成されている。これらの方向付け領域としてのP型不純物領域R1〜R3,R5の不純物濃度は、P型不純物領域R4の不純物濃度と同一である。   Further, the orientation region is formed as P-type impurity regions R1 to R3 and R5 not only in the vertical charge transfer unit 124 but also in the vertical transfer channel regions 120 of the other vertical charge transfer units 121 to 123 and 125. The impurity concentrations of the P-type impurity regions R1 to R3 and R5 as these directing regions are the same as the impurity concentration of the P-type impurity region R4.

そして、この実施形態1では、垂直電荷転送部121〜125の垂直転送チャネル領域120に形成されている方向付け領域R1〜R5の平面形状は、複数の垂直転送部におけるポテンシャルレベルの傾斜が、垂直転送部の位置が撮像領域11bの中央部B3に近いほど緩やかになるよう設定されている。   In the first embodiment, the planar shape of the orientation regions R1 to R5 formed in the vertical transfer channel region 120 of the vertical charge transfer units 121 to 125 is such that the gradient of the potential level in the plurality of vertical transfer units is vertical. The position of the transfer unit is set so as to be gentler as it is closer to the central part B3 of the imaging region 11b.

つまり、ここでは、撮像領域11bの側部(周辺部)B1、B5に位置する方向付け領域R1、R5は、撮像領域11bの中央部B3に位置する方向付け領域R3に比べて、垂直転送チャネル領域120と重なる面積が大きくなるよう形成されており、さらに、撮像領域11bの中央部B3と側部B1との間の部分B2に位置する方向付け領域R2は、垂直転送チャネル領域120と重なる面積が、方向付け領域R3と垂直転送チャネル領域120とが重なる面積に比べて大きくなり、かつ方向付け領域R1、R5と垂直転送チャネル領域120とが重なる面積に比べて小さくなるよう形成され、撮像領域11bの中央部B3と側部B5との間の部分B4に位置する方向付け領域R4は、垂直転送チャネル領域120と重なる面積が、方向付け領域R3と垂直転送チャネル領域120とが重なる面積に比べて大きくなり、かつ方向付け領域R1、R5と垂直転送チャネル領域120とが重なる面積と比べて小さくなるよう形成されている。   That is, here, the orientation areas R1 and R5 located in the side parts (peripheral parts) B1 and B5 of the imaging area 11b are vertical transfer channels compared to the orientation area R3 located in the central part B3 of the imaging area 11b. An area overlapping the region 120 is formed to be large, and an orientation region R2 located in a portion B2 between the central portion B3 and the side portion B1 of the imaging region 11b overlaps with the vertical transfer channel region 120. Is formed to be larger than the area where the directing region R3 and the vertical transfer channel region 120 overlap, and to be smaller than the area where the directing regions R1 and R5 and the vertical transfer channel region 120 overlap. In the directing region R4 located in the portion B4 between the central portion B3 and the side portion B5 of 11b, the area overlapping the vertical transfer channel region 120 is directed. Is formed as a region R3 become large compared to the area that overlaps the vertical transfer channel region 120, and directing region R1, R5 and the vertical transfer channel region 120 and so that is smaller than the area that overlaps.

このように方向付け領域と垂直転送チャネル領域とが重なる面積を、撮像領域11bでの垂直転送部の位置によって変えることにより、撮像領域11bでの垂直転送部の位置によって、垂直転送チャネル領域に形成されるポテンシャルレベルの傾斜の大きさを変えることができる。   In this way, by changing the area where the directing region and the vertical transfer channel region overlap with each other according to the position of the vertical transfer unit in the imaging region 11b, it is formed in the vertical transfer channel region depending on the position of the vertical transfer unit in the imaging region 11b. The magnitude of the potential level gradient can be changed.

例えば、撮像領域11bの側部B1に位置する垂直転送部121(図4(e))では、方向付け領域R1と垂直転送チャネル領域120とが重なる面積が大きく、一方、撮像領域11bの中央部B3に位置する垂直転送部123(図4(d))では、方向付け領域R3と垂直転送チャネル領域120とが重なる面積が小さく、このため、撮像領域11bの側部B1に位置する垂直転送部121(図4(e))の垂直転送チャネル領域120に形成されるポテンシャルレベルLp1の傾斜は、撮像領域11bの中央部B3に位置する垂直転送部123(図4(d))の垂直転送チャネル領域120に形成されるポテンシャルレベルLp2の傾斜より大きくなっている。   For example, in the vertical transfer unit 121 (FIG. 4E) located on the side B1 of the imaging region 11b, the area where the orientation region R1 and the vertical transfer channel region 120 overlap is large, while the central portion of the imaging region 11b. In the vertical transfer unit 123 (FIG. 4D) located at B3, the area where the directing region R3 and the vertical transfer channel region 120 overlap is small, and therefore, the vertical transfer unit located at the side B1 of the imaging region 11b. The inclination of the potential level Lp1 formed in the vertical transfer channel region 120 of 121 (FIG. 4E) is the vertical transfer channel of the vertical transfer unit 123 (FIG. 4D) located at the central portion B3 of the imaging region 11b. It is larger than the gradient of the potential level Lp2 formed in the region 120.

これにより、垂直転送電極の駆動パルスの波形が、撮像領域の中央部と周辺部とで異なることにより転送特性の劣化を解消することができる。   As a result, it is possible to eliminate the deterioration of the transfer characteristics due to the difference in the waveform of the drive pulse of the vertical transfer electrode between the central portion and the peripheral portion of the imaging region.

また、ここでは、それぞれの方向付け領域R1〜R5の平面形状は、直角三角形形状であり、斜辺以外の2辺のうちの一方が垂直転送方向と直交して垂直転送チャネル領域120を横切るよう配置され、斜辺以外の2辺のうちの他方が垂直転送方向と平行に配置されており、垂直転送方向と平行な辺の長さは、いずれの垂直転送チャネル領域に形成されているものも一定(例えば、0.5μm)であり、方向付け領域と垂直転送電極との重なり部分の面積は、方向付け領域の垂直転送方向と直交する辺の長さ(例えば、0.1μm〜1.0μmの範囲)によって調整する形状となっている。   Here, the planar shape of each of the directing regions R1 to R5 is a right triangle shape, and one of two sides other than the oblique sides is arranged so as to cross the vertical transfer channel region 120 perpendicular to the vertical transfer direction. The other of the two sides other than the oblique side is arranged in parallel with the vertical transfer direction, and the length of the side parallel to the vertical transfer direction is constant in any of the vertical transfer channel regions ( For example, the area of the overlapping portion between the directing region and the vertical transfer electrode is the length of the side perpendicular to the vertical transfer direction of the directing region (for example, in the range of 0.1 μm to 1.0 μm). ) To adjust the shape.

また、撮像領域11bにおける全ての垂直転送部における方向付け領域R1〜R5は、1回のイオン注入プロセスにより形成することができる。   Further, the directing regions R1 to R5 in all the vertical transfer portions in the imaging region 11b can be formed by a single ion implantation process.

つまり、上記方向付け領域R1〜R5は、平面形状が撮像領域11bにおける垂直転送部毎に異なるだけであるので、この方向付け領域としての不純物領域を形成する際のイオン注入マスクを、そのマスク開口領域の形状を、各垂直転送部で形成すべき方向付け領域の平面パターンに合わせたものとすることで、簡単に形成することができる。   That is, since the orientation regions R1 to R5 differ only in the planar shape for each vertical transfer portion in the imaging region 11b, an ion implantation mask for forming the impurity region as the orientation region is used as the mask opening. The area can be easily formed by matching the shape of the area with the plane pattern of the orientation area to be formed in each vertical transfer section.

なお、図2および図3では、垂直転送電極の、撮像領域11bにおける5つの領域B1〜B5に対応する部分についてしか示していないが、垂直転送電極は、撮像領域11bの一方側から他方側に向かって延びる形状を有しており、撮像領域11bにおけるすべての垂直転送チャネル領域に跨って形成されているものであることは言うまでもない。   2 and 3, only the portion of the vertical transfer electrode corresponding to the five regions B1 to B5 in the imaging region 11b is shown. However, the vertical transfer electrode extends from one side to the other side of the imaging region 11b. Needless to say, it has a shape extending toward the top and is formed across all vertical transfer channel regions in the imaging region 11b.

また、図3では、方向付け領域R2〜R4の平面形状を隣接する2つの垂直転送部では同一形状としているが、方向付け領域の平面形状は、垂直転送部毎に変化させても、あるいは3つ以上の垂直転送部を1組として変化させてもよい。ただし、方向付け領域の平面形状を同一とする1つの組に属する垂直転送部の数は少ない方が望ましい。   In FIG. 3, the planar shape of the directing regions R2 to R4 is the same in two adjacent vertical transfer units, but the planar shape of the directing region may be changed for each vertical transfer unit or 3 Two or more vertical transfer units may be changed as one set. However, it is desirable that the number of vertical transfer units belonging to one set having the same planar shape of the directing area be smaller.

また、ここでは、垂直転送部を駆動する駆動信号は4相駆動パルスとしているが、8相駆動パルスなど4相以上の駆動パルスを用いてもよい。   Here, the drive signal for driving the vertical transfer unit is a four-phase drive pulse, but a drive pulse of four or more phases such as an eight-phase drive pulse may be used.

また、方向付け領域の平面形状は、図3に示す直角三角形形状に限定されるものではなく、たとえば、長方形形状でもよく、この場合は、長方形形状の垂直転送方向と直交する長辺を一定長さとし、短辺の長さを、撮像領域における垂直転送部の位置に応じて変化させて、方向付け領域と垂直転送チャネル領域との重なり部分の面積を変えるようにする。   In addition, the planar shape of the orientation region is not limited to the right triangle shape shown in FIG. 3, but may be, for example, a rectangular shape. In this case, a long side perpendicular to the vertical transfer direction of the rectangular shape has a certain length. Then, the length of the short side is changed according to the position of the vertical transfer unit in the imaging region, so that the area of the overlapping portion between the directing region and the vertical transfer channel region is changed.

さらに、方向付け領域はP型不純物領域により構成したものに限定されず、N型不純物領域により構成してもよい。ただし、方向付け領域をN型不純物領域により構成した場合、垂直転送チャネル領域における方向付け領域を形成した部分が、方向付け領域を形成していない部分に比べて、ポテンシャルレベルが深くなるので、方向付け領域をP型不純物領域により形成した場合と同じ方向に信号電荷を転送する場合は、図3に示す垂直転送電極に対する方向付け領域の配置を、図3に示す直角三角形形状の方向付け領域を、この直角三角形の斜辺を軸として折り返した配置とする必要がある。   Further, the directing region is not limited to the one constituted by the P-type impurity region, and may be constituted by the N-type impurity region. However, in the case where the directing region is formed of an N-type impurity region, the potential level is deeper in the portion where the directing region is formed in the vertical transfer channel region than in the portion where the directing region is not formed. When the signal charge is transferred in the same direction as the case where the directing region is formed by the P-type impurity region, the orientation region is arranged with respect to the vertical transfer electrode shown in FIG. It is necessary that the right triangle be folded around the hypotenuse.

次に動作について説明する。   Next, the operation will be described.

このような固体撮像装置では、垂直転送部12および水平転送部13にそれぞれ駆動信号が供給されることにより、画素部11aで生成された信号電荷が垂直転送部12に読み出され、さらに垂直転送部12では信号電荷が垂直方向に転送されて水平転送部13に送られる。   In such a solid-state imaging device, when a drive signal is supplied to each of the vertical transfer unit 12 and the horizontal transfer unit 13, the signal charge generated by the pixel unit 11 a is read to the vertical transfer unit 12 and further transferred vertically. In the unit 12, the signal charge is transferred in the vertical direction and sent to the horizontal transfer unit 13.

水平転送部13では、垂直転送部12からの信号電荷が水平方向に転送され、出力部14では、水平転送部13からの信号電荷が信号電圧に変換されて増幅されて出力される。   The horizontal transfer unit 13 transfers the signal charge from the vertical transfer unit 12 in the horizontal direction, and the output unit 14 converts the signal charge from the horizontal transfer unit 13 into a signal voltage, which is amplified and output.

以下、本実施形態1の垂直転送部12の動作について詳しく説明する。   Hereinafter, the operation of the vertical transfer unit 12 according to the first embodiment will be described in detail.

図5は、本発明の実施形態1によるCCD型固体撮像装置の動作を説明する図であり、このCCD型固体撮像装置における1つの垂直転送部にて信号電荷が転送される様子(図5(a)〜図5(c))を示している。   FIG. 5 is a diagram for explaining the operation of the CCD solid-state imaging device according to the first embodiment of the present invention, in which signal charges are transferred by one vertical transfer unit in the CCD solid-state imaging device (FIG. 5 ( a) to FIG. 5 (c)).

例えば、図5(a)に示すタイミング(t=t1)では、垂直転送電極12aの駆動パルスΦV1はローレベル、垂直転送電極12b〜12dの駆動パルスΦV2〜ΦV4はミドルレベルであり、この状態では、垂直転送チャネル領域120の垂直転送電極12b〜12dの下側でのポテンシャルレベルが、垂直転送チャネル領域120における垂直転送電極12aの下側でのポテンシャルレベルに比べて低くなり、このポテンシャルレベルが低くなっている部分に信号電荷Sc1が溜まっている。   For example, at the timing (t = t1) shown in FIG. 5A, the drive pulse ΦV1 of the vertical transfer electrode 12a is at the low level, and the drive pulses ΦV2 to ΦV4 of the vertical transfer electrodes 12b to 12d are at the middle level. The potential level below the vertical transfer electrodes 12b to 12d in the vertical transfer channel region 120 is lower than the potential level below the vertical transfer electrode 12a in the vertical transfer channel region 120, and this potential level is low. The signal charge Sc1 is accumulated in the portion.

次に、図5(b)に示すタイミング(t=t2)では、垂直転送電極12aおよび12bの駆動パルスΦV1およびΦV2が反転するので、これにより垂直転送チャネル領域120の垂直転送電極12bの下側部分にあった信号電荷Sc1が垂直転送方向Vdに沿って移動し、垂直転送チャネル領域120の垂直転送電極12aの下側部分には垂直転送チャネル領域の上流側から信号電荷Sc2が移動してくる。   Next, at the timing (t = t2) shown in FIG. 5B, the drive pulses ΦV1 and ΦV2 of the vertical transfer electrodes 12a and 12b are inverted, so that the lower side of the vertical transfer electrode 12b in the vertical transfer channel region 120 The signal charge Sc1 in the portion moves along the vertical transfer direction Vd, and the signal charge Sc2 moves from the upstream side of the vertical transfer channel region to the lower portion of the vertical transfer electrode 12a in the vertical transfer channel region 120. .

さらに、図5(c)に示すタイミング(t=t3)では、垂直転送電極12bおよび12cの駆動パルスΦV2およびΦV3が反転するので、これにより垂直転送チャネル領域120の垂直転送電極12cの下側部分にあった信号電荷Sc1が垂直転送方向Vdに沿って移動し、垂直転送チャネル領域120の垂直転送電極12bの下側部分には垂直転送チャネル領域の上流側から信号電荷Sc2が移動してくる。   Further, at the timing (t = t3) shown in FIG. 5 (c), the drive pulses ΦV2 and ΦV3 of the vertical transfer electrodes 12b and 12c are inverted, whereby the lower portion of the vertical transfer electrode 12c in the vertical transfer channel region 120 The signal charge Sc1 moves along the vertical transfer direction Vd, and the signal charge Sc2 moves from the upstream side of the vertical transfer channel region to the lower portion of the vertical transfer electrode 12b of the vertical transfer channel region 120.

このようにして4相駆動パルスΦV1〜ΦV4により垂直転送部12が駆動され、垂直転送部12では信号電荷が垂直転送方向Vdに沿って転送されることとなる。   In this manner, the vertical transfer unit 12 is driven by the four-phase drive pulses ΦV1 to ΦV4, and the signal charges are transferred in the vertical transfer unit 12 along the vertical transfer direction Vd.

ところで、本実施形態1においても、図2に示すように、垂直転送電極12a〜12dでは、それぞれ両端部にバスラインBs1〜Bs4を介して駆動パルスΦV1〜ΦV4が印加される構成となっているため、撮像領域11bの中央部B3と周辺部B1およびB5とでは、垂直転送電極に印加される駆動パルスの波形が伝達遅延によって異なった波形となる。   Incidentally, also in the first embodiment, as shown in FIG. 2, the vertical transfer electrodes 12a to 12d are configured such that the drive pulses ΦV1 to ΦV4 are applied to both ends via the bus lines Bs1 to Bs4, respectively. For this reason, the waveform of the drive pulse applied to the vertical transfer electrode is different depending on the transmission delay in the central portion B3 and the peripheral portions B1 and B5 of the imaging region 11b.

図6は、撮像領域の周辺部B1およびB5に位置する垂直転送部121および125での駆動パルスの波形Laを、撮像領域の中央部B3に位置する垂直転送部123での駆動パルスの波形Lbと対比させて示している。   FIG. 6 shows the waveform La of the driving pulse in the vertical transfer units 121 and 125 located in the peripheral parts B1 and B5 of the imaging region, and the waveform Lb of the driving pulse in the vertical transfer unit 123 located in the central part B3 of the imaging region. It is shown in contrast with.

この図6に示すように、撮像領域の中央部B3では、撮像領域の周辺部B1およびB5に比べて、垂直転送部123に印加される駆動パルスの波形は、立ち上がりも立下りも緩やかになるが、この実施形態1の固体撮像装置では、方向付け領域の平面形状を撮像領域の中央部B3では、撮像領域の周辺部B1およびB5と変えることで、撮像領域11bの側部B1に位置する垂直転送部121(図4(e))の垂直転送チャネル領域120に形成されるポテンシャルレベルLp1の傾斜を、撮像領域11bの中央部B3に位置する垂直転送部123(図4(d))の垂直転送チャネル領域120に形成されるポテンシャルレベルLp2の傾斜より大きくしている。   As shown in FIG. 6, in the central portion B3 of the imaging region, the waveform of the drive pulse applied to the vertical transfer unit 123 becomes more gradual than the peripheral portions B1 and B5 of the imaging region. However, in the solid-state imaging device according to the first embodiment, the planar shape of the orientation region is changed to the peripheral portion B1 and B5 of the imaging region at the central portion B3 of the imaging region, thereby being positioned on the side portion B1 of the imaging region 11b. The inclination of the potential level Lp1 formed in the vertical transfer channel region 120 of the vertical transfer unit 121 (FIG. 4E) is the same as that of the vertical transfer unit 123 (FIG. 4D) positioned at the center B3 of the imaging region 11b. It is larger than the gradient of the potential level Lp2 formed in the vertical transfer channel region 120.

従って、駆動パルスの信号レベルが急峻に変化する撮像領域11bの周辺部B1およびB5に位置する垂直転送部121および125では、信号電荷を転送方向に流すためのポテンシャルレベルLp1の傾斜が急傾斜であるため、信号電荷の転送が駆動パルスの信号レベルの急峻な変化に追従して、わずかな期間で次の垂直転送電極へ電荷を転送することが可能となる。   Therefore, in the vertical transfer units 121 and 125 located in the peripheral portions B1 and B5 of the imaging region 11b where the signal level of the drive pulse changes sharply, the potential level Lp1 for flowing the signal charge in the transfer direction has a steep slope. Therefore, the transfer of the signal charge follows a steep change in the signal level of the drive pulse, and the charge can be transferred to the next vertical transfer electrode in a short period.

一方、駆動パルスの信号レベルが緩やかに変化する撮像領域11bの中央部B3に位置する垂直転送部123では、信号電荷を転送方向に流すためのポテンシャルレベルLp2の傾斜が緩やかであり、1つの垂直転送電極の下側領域でのポテンシャルレベルの最低値と最大値との差分(信号電荷を転送するときの障壁の高さ)H2が小さいため、次の垂直転送電極12dの障壁H2を越えて、垂直転送電極12cから垂直転送電極12dへと信号電荷が移動しやすくなっている。なお、図4(e)中、H1は、撮像領域11bの周辺部B1に位置する垂直転送部121における、1つの垂直転送電極の下側領域でのポテンシャルレベルの最低値と最大値との差分(信号電荷を転送するときの障壁の高さ)である。   On the other hand, in the vertical transfer unit 123 located in the central portion B3 of the imaging region 11b where the signal level of the drive pulse changes gradually, the gradient of the potential level Lp2 for flowing the signal charge in the transfer direction is gentle, and one vertical Since the difference H2 between the minimum value and the maximum value of the potential level in the lower region of the transfer electrode (the height of the barrier when transferring signal charges) H2 is small, the barrier H2 of the next vertical transfer electrode 12d is exceeded. The signal charge easily moves from the vertical transfer electrode 12c to the vertical transfer electrode 12d. In FIG. 4E, H1 is the difference between the minimum value and the maximum value of the potential level in the lower region of one vertical transfer electrode in the vertical transfer unit 121 located in the peripheral portion B1 of the imaging region 11b. (The height of the barrier when the signal charge is transferred).

このように本実施形態1では、複数の画素部と、画素部で生成された信号電荷を垂直方向に転送する複数の垂直転送部とを備え、画素部および垂直転送部が撮像領域を形成している固体撮像装置10において、各垂直転送部121〜125は、その垂直転送チャネル領域と重なるよう形成され、該垂直転送チャネル領域に形成されるポテンシャルレベルを信号電荷の転送の向きが決まるよう傾斜させる方向付け領域R1〜R5を有し、方向付け領域の平面形状は、複数の垂直転送部におけるポテンシャルレベルの傾斜が、垂直転送部の位置が撮像領域11bの中央部に近いほど緩やかになるよう設定されているので、駆動パルスの信号レベルが急峻に変化する撮像領域11bの周辺部B1およびB5に位置する垂直転送部121および125では、信号電荷を転送方向に流すためのポテンシャルレベルLp1の傾斜が急傾斜であるため、信号電荷の転送が駆動パルスの信号レベルの急峻な変化に追従することとなる。一方、駆動パルスの信号レベルが緩やかに変化する撮像領域11bの中央部B3に位置する垂直転送部123では、信号電荷を転送方向に流すためのポテンシャルレベルLp2の傾斜が緩やかであり、1つの垂直転送電極の下側領域でのポテンシャルレベルの最低値と最大値との差分(信号電荷を転送するときの障壁の高さ)H2が小さいため、信号電荷が移動しやすくなっている。   As described above, the first embodiment includes a plurality of pixel units and a plurality of vertical transfer units that transfer signal charges generated in the pixel units in the vertical direction, and the pixel unit and the vertical transfer unit form an imaging region. In the solid-state imaging device 10, each of the vertical transfer units 121 to 125 is formed so as to overlap with the vertical transfer channel region, and the potential level formed in the vertical transfer channel region is inclined so that the direction of signal charge transfer is determined. The orientation areas R1 to R5 have a planar shape such that the inclination of the potential level in the plurality of vertical transfer units becomes gentler as the position of the vertical transfer units is closer to the center of the imaging region 11b. Since it is set, the vertical transfer units 121 and 125 located in the peripheral portions B1 and B5 of the imaging region 11b where the signal level of the drive pulse changes sharply. Since the slope of the potential level Lp1 for supplying a signal charge transfer direction is steep, so that the transfer of signal charges to follow the steep change in the signal level of the driving pulse. On the other hand, in the vertical transfer unit 123 located in the central portion B3 of the imaging region 11b where the signal level of the drive pulse changes gradually, the gradient of the potential level Lp2 for flowing the signal charge in the transfer direction is gentle, and one vertical Since the difference H2 between the minimum value and the maximum value of the potential level in the lower region of the transfer electrode (the height of the barrier when transferring the signal charge) H2 is small, the signal charge easily moves.

これにより、固体撮像装置の撮像領域の中央部と周辺部とで垂直転送部の駆動パルスの波形の違いが転送効率の差となって撮像不良の原因となるのを抑制することができる。   Thereby, it is possible to suppress the difference in the waveform of the drive pulse of the vertical transfer unit between the central part and the peripheral part of the imaging region of the solid-state imaging device from causing a difference in transfer efficiency and causing an imaging failure.

つまり、駆動パルスの波形なまりによる転送効率の差を、垂直転送チャネル領域120でのポテンシャルレベルのプロファイルにより吸収することができ、これにより撮像領域の中央部で駆動パルスの波形なまりが生じたままで、撮像領域全体としての転送プロファイルを最適化することにより、垂直転送部の転送効率を改善することができる。   That is, the difference in transfer efficiency due to waveform rounding of the drive pulse can be absorbed by the profile of the potential level in the vertical transfer channel region 120, so that the waveform rounding of the drive pulse remains in the center of the imaging region, By optimizing the transfer profile of the entire imaging area, the transfer efficiency of the vertical transfer unit can be improved.

なお、上記実施形態1では、固体撮像装置として、垂直転送電極を、例えば導電性不純物を含有するポリシリコン膜で構成したものを示しているが、固体撮像装置は、該垂直転送電極を、金属配線とポリシリコン膜とで構成したものでもよい。このように金属配線とポリシリコン膜とで垂直転送電極を形成した固体撮像装置においても、画素サイズが小さいと、金属配線の線幅が細くなるため、抵抗値が上昇し、撮像領域の中央部では駆動パルスの波形なまりが発生する。このため、この場合にも、実施形態1で説明した、撮像領域の中央部と周辺部との間での駆動パルスの波形なまりによる転送効率の差を、垂直転送チャネル領域でのポテンシャルレベルのプロファイルにより吸収する構成が有効となる。   In the first embodiment, as the solid-state imaging device, the vertical transfer electrode is formed of, for example, a polysilicon film containing conductive impurities. However, in the solid-state imaging device, the vertical transfer electrode is a metal film. It may be composed of wiring and a polysilicon film. Even in the solid-state imaging device in which the vertical transfer electrode is formed of the metal wiring and the polysilicon film as described above, if the pixel size is small, the line width of the metal wiring becomes narrow, so that the resistance value increases and the central portion of the imaging region Then, rounding of the waveform of the drive pulse occurs. For this reason, in this case as well, the difference in transfer efficiency due to waveform rounding of the drive pulse between the central portion and the peripheral portion of the imaging region described in the first embodiment is expressed as a potential level profile in the vertical transfer channel region. The structure which absorbs by this becomes effective.

そこで、以下の実施形態2では、このような構成の垂直転送電極を備えた固体撮像装置について具体的に説明する。
(実施形態2)
図7〜図10は、本発明の実施形態2によるCCD型固体撮像装置を説明する図であり、図7は、このCCD型固体撮像装置の全体構成を概略的に示し、図8は、このCCD型固体撮像装置の垂直転送部(図7のC部分)における転送電極(垂直転送電極)と画素部との配置を説明する図であり、図9は、このCCD型固体撮像装置の垂直転送部(図7のC部分)における垂直転送電極と垂直転送チャネル領域との配置を示している。
Therefore, in a second embodiment below, a solid-state imaging device including the vertical transfer electrode having such a configuration will be specifically described.
(Embodiment 2)
7 to 10 are diagrams for explaining a CCD solid-state imaging device according to Embodiment 2 of the present invention. FIG. 7 schematically shows the overall configuration of the CCD solid-state imaging device, and FIG. FIG. 9 is a diagram for explaining the arrangement of transfer electrodes (vertical transfer electrodes) and pixel portions in a vertical transfer portion (C portion in FIG. 7) of the CCD solid-state image pickup device. FIG. 8 shows the arrangement of vertical transfer electrodes and vertical transfer channel regions in the portion (C portion in FIG. 7).

この実施形態2の固体撮像装置20は、実施形態1の固体撮像装置10におけるポリシリコン膜からなる垂直転送電極12a〜12dに代えて、ポリシリコン膜からなる単位転送電極202を、金属配線からなる転送配線201に接続した構造の垂直転送電極22a〜22dを備えたものであり、その他の構成は実施形態1と同様である。つまり、この固体撮像装置20は、複数の画素部11aと、画素部11aで光電変換により得られた信号電荷を垂直方向に転送する複数の垂直転送部22と、垂直転送部22から転送されてきた信号電荷を水平方向に転送する水平転送部13と、水平転送部13から転送されてきた信号電荷を電圧信号に変換し増幅して出力する出力部14とを有している。   In the solid-state imaging device 20 of the second embodiment, instead of the vertical transfer electrodes 12a to 12d made of a polysilicon film in the solid-state imaging device 10 of the first embodiment, the unit transfer electrode 202 made of a polysilicon film is made of a metal wiring. The vertical transfer electrodes 22a to 22d having a structure connected to the transfer wiring 201 are provided, and other configurations are the same as those in the first embodiment. That is, the solid-state imaging device 20 has been transferred from the plurality of pixel units 11 a, the plurality of vertical transfer units 22 that transfer the signal charges obtained by photoelectric conversion in the pixel unit 11 a in the vertical direction, and the vertical transfer unit 22. A horizontal transfer unit 13 for transferring the signal charge in the horizontal direction, and an output unit 14 for converting the signal charge transferred from the horizontal transfer unit 13 into a voltage signal, amplifying and outputting the voltage signal.

またここで、垂直転送電極22a〜22dを構成する単位転送電極202は、半導体基板上に絶縁膜を介して形成されたポリシリコン膜からなり、また、垂直転送電極22a〜22dを構成する転送配線201は、該ポリシリコン膜上に層間絶縁膜を介して形成された金属材料膜からなり、撮像領域11bの一方側から他方側に向かって延びる形状を有しており、該転送配線201の、撮像領域11bの外部にまで延伸した両端部分には、バスラインBs1〜Bs4から4相の駆動信号φV1〜φV4の各電圧が印加されるようになっている。   Here, the unit transfer electrode 202 constituting the vertical transfer electrodes 22a to 22d is made of a polysilicon film formed on the semiconductor substrate via an insulating film, and the transfer wiring constituting the vertical transfer electrodes 22a to 22d. 201 is made of a metal material film formed on the polysilicon film through an interlayer insulating film, and has a shape extending from one side to the other side of the imaging region 11b. The voltages of the four-phase drive signals φV1 to φV4 are applied to both ends extending to the outside of the imaging region 11b from the bus lines Bs1 to Bs4.

以下、この実施形態2の固体撮像装置20の垂直転送部及び垂直転送電極について詳しく説明する。   Hereinafter, the vertical transfer unit and the vertical transfer electrode of the solid-state imaging device 20 of Embodiment 2 will be described in detail.

ここでは、図7に示す固体撮像装置20のC部分の詳細を示す図8および図9を用いて、この実施形態2の固体撮像装置における垂直転送部及び垂直転送電極の構成について説明する。   Here, the configuration of the vertical transfer unit and the vertical transfer electrode in the solid-state imaging device according to the second embodiment will be described with reference to FIGS. 8 and 9 showing details of the portion C of the solid-state imaging device 20 shown in FIG.

なお、図9では、図7に示す垂直転送部22は、その撮像領域における位置に応じて垂直転送部221〜225として示している。つまり、図9では、CCD型固体撮像装置の垂直転送部22(図7のC部分)の一部として、撮像領域11bの中央部C3における隣接する2つの垂直転送部223、撮像領域11bの一方の側部(周辺部)C1における1つの垂直転送部221、撮像領域11bの他方の側部(周辺部)C5における1つの垂直転送部225、撮像領域11bの中央部C3と一方の側部C1との間の部分C2における隣接する2つの垂直転送部222、撮像領域11bの中央部C3と他方の側部C5との間の部分C4における隣接する2つの垂直転送部224を示している。また、図9では、図8に示すバスラインBs1〜Bs4は省略している。   In FIG. 9, the vertical transfer unit 22 illustrated in FIG. 7 is illustrated as the vertical transfer units 221 to 225 depending on the position in the imaging region. That is, in FIG. 9, as one part of the vertical transfer unit 22 (C portion in FIG. 7) of the CCD type solid-state image pickup device, one of the two adjacent vertical transfer units 223 and the image pickup region 11b in the central part C3 of the image pickup region 11b. One vertical transfer part 221 in the side part (peripheral part) C1 of this image, one vertical transfer part 225 in the other side part (peripheral part) C5 of the imaging region 11b, the central part C3 and one side part C1 of the imaging region 11b. Two adjacent vertical transfer units 222 in the portion C2 between the two, and two adjacent vertical transfer units 224 in the portion C4 between the center portion C3 and the other side portion C5 of the imaging region 11b are shown. In FIG. 9, the bus lines Bs1 to Bs4 shown in FIG. 8 are omitted.

各垂直転送部221〜225の垂直転送チャネル領域220上には単位転送電極202が垂直転送方向に沿って複数配列されており、また、すべての垂直転送部の単位転送電極202が構成する行列における行毎に転送配線201が設けられている。   A plurality of unit transfer electrodes 202 are arranged along the vertical transfer direction on the vertical transfer channel region 220 of each of the vertical transfer units 221 to 225, and in the matrix formed by the unit transfer electrodes 202 of all the vertical transfer units. A transfer wiring 201 is provided for each row.

たとえば、図7に示す固体撮像装置20のC部分では、図8に示すように、紙面上から1行目の単位転送電極202の列に沿って転送配線201が設けられており、この転送配線201と、対応する単位転送電極202とがコンタクト部203により接続されて、垂直転送電極22aが形成されている。同様に、図8の紙面上から2行目の単位転送電極202と、2行目の単位転送電極202の列に沿って配置されている転送配線201とがコンタクト部203により接続されて垂直転送電極22bが形成され、図8の紙面上から3行目の単位転送電極202と、3行目の単位転送電極202の列に沿って配置されている転送配線201とがコンタクト部203により接続されて垂直転送電極22cが形成され、さらに、図8の紙面上から4行目の単位転送電極202と、4行目の単位転送電極202の列に沿って配置されている転送配線201とがコンタクト部203により接続されて垂直転送電極22dが形成されている。   For example, in the portion C of the solid-state imaging device 20 shown in FIG. 7, as shown in FIG. 8, the transfer wiring 201 is provided along the column of the unit transfer electrodes 202 in the first row from the paper surface. 201 and the corresponding unit transfer electrode 202 are connected by the contact part 203, and the vertical transfer electrode 22a is formed. Similarly, the unit transfer electrode 202 in the second row from the page of FIG. 8 and the transfer wiring 201 arranged along the column of the unit transfer electrode 202 in the second row are connected by the contact portion 203 to be vertically transferred. The electrode 22b is formed, and the unit transfer electrode 202 in the third row from the paper surface of FIG. 8 is connected to the transfer wiring 201 arranged along the column of the unit transfer electrode 202 in the third row by the contact portion 203. The vertical transfer electrode 22c is formed, and the unit transfer electrode 202 in the fourth row from the plane of FIG. 8 and the transfer wiring 201 arranged along the column of the unit transfer electrode 202 in the fourth row are in contact with each other. The vertical transfer electrodes 22d are formed by being connected by the portion 203.

次に垂直転送部の断面構造を、垂直転送部224を例に挙げて図10により説明する。   Next, the cross-sectional structure of the vertical transfer unit will be described with reference to FIG. 10, taking the vertical transfer unit 224 as an example.

図10(a)は、図9のXa−Xa線部分の断面構造を示し、図10(b)は、図9のYa−Ya線部分の断面構造を示し、図10(c)は、図9のYa−Ya線に沿ったポテンシャルレベルを示し、図10(d)は、撮像領域の中央部の垂直転送部での垂直転送方向に沿ったポテンシャルレベルを示し、図10(e)は、撮像領域の一端側周辺部の垂直転送部での垂直転送方向に沿ったポテンシャルレベルを示している。   10A shows the cross-sectional structure of the Xa-Xa line portion of FIG. 9, FIG. 10B shows the cross-sectional structure of the Ya-Ya line portion of FIG. 9, and FIG. 9 shows the potential level along the Ya-Ya line, FIG. 10D shows the potential level along the vertical transfer direction in the vertical transfer unit at the center of the imaging region, and FIG. The potential level is shown along the vertical transfer direction in the vertical transfer portion at the peripheral portion at one end of the imaging region.

図10(a)および図10(b)に示すように、N型半導体基板(例えばN型シリコン基板)101の表面部分に形成されたP型ウエル領域101aの表面部分は、垂直転送チャネル領域220としてN型不純物領域が形成されており、さらに、垂直転送チャネル領域に形成されるポテンシャルレベルを、信号電荷の転送の向きが決まるよう傾斜させる方向付け領域としてP型不純物領域R4が形成されている。ここで、P型不純物領域R4はボロン(B)あるいはフッ化ボロン(BF)などのP型ドーパントを導入して形成されており、また、N型不純物領域はP(リン)あるいは砒素(As)などのN型ドーパントの導入により形成されている。 As shown in FIGS. 10A and 10B, the surface portion of the P-type well region 101a formed on the surface portion of the N-type semiconductor substrate (for example, N-type silicon substrate) 101 has a vertical transfer channel region 220. In addition, an N-type impurity region is formed, and a P-type impurity region R4 is formed as an orientation region for tilting the potential level formed in the vertical transfer channel region so that the direction of signal charge transfer is determined. . Here, the P-type impurity region R4 is formed by introducing a P-type dopant such as boron (B) or boron fluoride (BF 2 ), and the N-type impurity region is P (phosphorus) or arsenic (As). ) Or the like.

また、N型半導体基板の不純物濃度、P型ウエル領域101aの不純物濃度、垂直転送チャネル領域220としてのN型不純物領域の不純物濃度、方向付け領域R4としてP型不純物領域の不純物濃度は、実施形態1におけるものと同一である。   The impurity concentration of the N-type semiconductor substrate, the impurity concentration of the P-type well region 101a, the impurity concentration of the N-type impurity region as the vertical transfer channel region 220, and the impurity concentration of the P-type impurity region as the directing region R4 are 1 is the same as in 1.

これにより、垂直転送部224の垂直転送チャネル領域220の、各垂直転送電極22a〜22dの単位転送電極202に対向する部分に形成されるポテンシャルレベルLpは、図10(c)に示すように、方向付け領域R4を形成した部分では、該方向付け領域R4を形成していない部分に比べて高くなるよう傾斜したものとなり、方向付け領域R4により電荷転送の方向Vdが規定されることとなる。   As a result, the potential level Lp formed at the portion of the vertical transfer channel region 220 of the vertical transfer unit 224 facing the unit transfer electrode 202 of each of the vertical transfer electrodes 22a to 22d is as shown in FIG. The portion where the orientation region R4 is formed is inclined to be higher than the portion where the orientation region R4 is not formed, and the charge transfer direction Vd is defined by the orientation region R4.

なお、図10(c)では、垂直転送電極22a〜22dに印加される駆動パルスΦV1〜ΦV4により、垂直転送電極22b〜22dの単位転送電極202下側でのポテンシャルレベルが、垂直転送電極22aの単位転送電極202下側でのポテンシャルレベルに比べて深くなっている状態を示している。   In FIG. 10C, the drive pulses ΦV1 to ΦV4 applied to the vertical transfer electrodes 22a to 22d cause the potential level below the unit transfer electrode 202 of the vertical transfer electrodes 22b to 22d to be lower than that of the vertical transfer electrode 22a. A state in which the level is deeper than the potential level below the unit transfer electrode 202 is shown.

さらに、上記方向付け領域は、垂直転送部124だけでなく他の垂直転送部221〜223、225の垂直転送チャネル領域220にもP型不純物領域R1〜R3、R5として形成されている。これらの方向付け領域としてのP型不純物領域R1〜R3,R5の不純物濃度は、P型不純物領域R4の不純物濃度と同一である。   Further, the orientation region is formed as P-type impurity regions R1 to R3 and R5 not only in the vertical transfer unit 124 but also in the vertical transfer channel regions 220 of the other vertical transfer units 221 to 223 and 225. The impurity concentrations of the P-type impurity regions R1 to R3 and R5 as these directing regions are the same as the impurity concentration of the P-type impurity region R4.

そして、この実施形態2では、垂直電荷転送部221〜225の垂直転送チャネル領域220に形成されている方向付け領域R1〜R5の平面形状は、実施形態1と同様に、複数の垂直転送部におけるポテンシャルレベルの傾斜が、垂直転送部の位置が撮像領域11bの中央部C3に近いほど緩やかになるよう設定されている。   In the second embodiment, the planar shapes of the orientation regions R1 to R5 formed in the vertical transfer channel region 220 of the vertical charge transfer units 221 to 225 are similar to those in the first embodiment in the plurality of vertical transfer units. The inclination of the potential level is set so as to be gentler as the position of the vertical transfer portion is closer to the central portion C3 of the imaging region 11b.

つまり、ここでは、撮像領域11bの側部(周辺部)C1、C5に位置する方向付け領域R1、R5は、撮像領域11bの中央部C3に位置する方向付け領域R3に比べて、垂直転送チャネル領域220と重なる面積が大きくなるよう形成されており、さらに、撮像領域11bの中央部C3と側部C1との間の部分C2に位置する方向付け領域R2は、垂直転送チャネル領域220と重なる面積が、方向付け領域R3に比べて大きくなり、かつ方向付け領域R1、R5に比べて小さくなるよう形成され、撮像領域11bの中央部C3と側部C5との間の部分C4に位置する方向付け領域R4は、垂直転送チャネル領域220と重なる面積が、方向付け領域R3と垂直転送チャネル領域220とが重なる面積に比べて大きくなり、かつ方向付け領域R1、R5と垂直転送チャネル領域220とが重なる面積と比べて小さくなるよう形成されている。   That is, here, the orientation areas R1 and R5 located in the side portions (peripheral parts) C1 and C5 of the imaging area 11b are vertical transfer channels compared to the orientation area R3 located in the center part C3 of the imaging area 11b. An area overlapping the region 220 is formed to be large, and the orientation region R2 located in the portion C2 between the central portion C3 and the side portion C1 of the imaging region 11b overlaps the vertical transfer channel region 220. Is formed so as to be larger than the orientation region R3 and smaller than the orientation regions R1 and R5, and is located at the portion C4 between the central portion C3 and the side portion C5 of the imaging region 11b. In the region R4, the area overlapping the vertical transfer channel region 220 is larger than the area overlapping the directing region R3 and the vertical transfer channel region 220, and the region R4 is oriented. And it is formed to be smaller than the area where the frequency R1, R5 and the vertical transfer channel region 220 overlaps.

このように方向付け領域と垂直転送チャネル領域とが重なる面積を、撮像領域11bでの垂直転送部の位置によって変えることにより、撮像領域11bでの垂直転送部の位置によって、垂直転送チャネル領域に形成されるポテンシャルレベルの傾斜の大きさを変えることができる。   In this way, by changing the area where the directing region and the vertical transfer channel region overlap with each other according to the position of the vertical transfer unit in the imaging region 11b, it is formed in the vertical transfer channel region depending on the position of the vertical transfer unit in the imaging region 11b. The magnitude of the potential level gradient can be changed.

例えば、撮像領域11bの側部C1に位置する垂直転送部221(図10(e))では、方向付け領域R1と垂直転送チャネル領域220とが重なる面積が大きく、一方、撮像領域11bの中央部C3に位置する垂直転送部223(図10(d))では、方向付け領域R3と垂直転送チャネル領域220とが重なる面積が小さく、このため、撮像領域11bの側部C1に位置する垂直転送部221(図10(e))の垂直転送チャネル領域220に形成されるポテンシャルレベルLp1の傾斜は、撮像領域11bの中央部C3に位置する垂直転送部223(図10(d))の垂直転送チャネル領域220に形成されるポテンシャルレベルLp2の傾斜より大きくなっている。   For example, in the vertical transfer unit 221 (FIG. 10E) located on the side C1 of the imaging region 11b, the area where the orientation region R1 and the vertical transfer channel region 220 overlap is large, while the central portion of the imaging region 11b. In the vertical transfer unit 223 located in C3 (FIG. 10D), the area where the directing region R3 and the vertical transfer channel region 220 overlap is small, and therefore the vertical transfer unit located in the side C1 of the imaging region 11b. The inclination of the potential level Lp1 formed in the vertical transfer channel region 220 of 221 (FIG. 10 (e)) is the vertical transfer channel of the vertical transfer unit 223 (FIG. 10 (d)) located at the center C3 of the imaging region 11b. It is larger than the gradient of the potential level Lp2 formed in the region 220.

これにより、垂直転送電極の駆動パルスの波形が、撮像領域の中央部と周辺部とで異なることによる転送特性の劣化を解消することができる。   Thereby, it is possible to eliminate the deterioration of transfer characteristics due to the difference in the waveform of the drive pulse of the vertical transfer electrode between the central portion and the peripheral portion of the imaging region.

なお、図8および図9では、垂直転送電極22a〜22dの、撮像領域11bにおける5つの領域C1〜C5に対応する部分についてしか示していないが、これらの垂直転送電極を構成する転送配線201は、撮像領域の一方側から他方側に向かって延びる形状を有しており、撮像領域11bにおけるすべての垂直転送チャネル領域に跨って形成されているものであることは言うまでもない。   8 and 9, only the portions of the vertical transfer electrodes 22a to 22d corresponding to the five regions C1 to C5 in the imaging region 11b are shown, but the transfer wiring 201 that constitutes these vertical transfer electrodes is shown in FIG. Needless to say, it has a shape extending from one side of the imaging region toward the other side and is formed across all the vertical transfer channel regions in the imaging region 11b.

このような構成の固体撮像装置20においても、垂直転送部22および水平転送部13にそれぞれ駆動信号が供給されることにより、画素部11aで生成された信号電荷が垂直転送部22に読み出され、さらに垂直転送部22では信号電荷が垂直方向に転送されて水平転送部13に送られる。水平転送部13では、垂直転送部22からの信号電荷が水平方向に転送され、出力部14では、水平転送部13からの信号電荷が信号電圧に変換されて増幅されて出力される。   Also in the solid-state imaging device 20 having such a configuration, by supplying drive signals to the vertical transfer unit 22 and the horizontal transfer unit 13, signal charges generated in the pixel unit 11 a are read out to the vertical transfer unit 22. Further, in the vertical transfer unit 22, the signal charges are transferred in the vertical direction and sent to the horizontal transfer unit 13. In the horizontal transfer unit 13, the signal charge from the vertical transfer unit 22 is transferred in the horizontal direction, and in the output unit 14, the signal charge from the horizontal transfer unit 13 is converted into a signal voltage, amplified, and output.

このような構成の本実施形態2では、複数の画素部11aと、画素部で生成された信号電荷を垂直方向に転送する複数の垂直転送部とを備え、画素部および垂直転送部が撮像領域11bを形成している固体撮像装置20において、垂直転送部121〜125は、その垂直転送チャネル領域220と重なるよう形成され、該垂直転送チャネル領域に形成されるポテンシャルレベルを、信号電荷の転送の向きが決まるよう傾斜させる方向付け領域R1〜R5を有し、方向付け領域の平面形状は、複数の垂直転送部におけるポテンシャルレベルの傾斜が、垂直転送部の位置が撮像領域の中央部C3に近いほど緩やかになるよう設定されているので、駆動パルスの信号レベルが急峻に変化する撮像領域11bの周辺部C1およびC5に位置する垂直転送部221および225では、信号電荷を転送方向に流すためのポテンシャルレベルの傾斜が急傾斜であり、このため、信号電荷の転送が駆動パルスの信号レベルの急峻な変化に追従することとなる。一方、駆動パルスの信号レベルが緩やかに変化する撮像領域11bの中央部C3に位置する垂直転送部223では、信号電荷を転送方向に流すためのポテンシャルレベルの傾斜が緩やかであり、このため1つの垂直転送電極の下側領域でのポテンシャルレベルの最低値と最大値との差分(信号電荷を転送するときの障壁の高さ)が小さく、信号電荷が移動しやすくなっている。   The second embodiment having such a configuration includes a plurality of pixel units 11a and a plurality of vertical transfer units that transfer signal charges generated in the pixel units in the vertical direction. In the solid-state imaging device 20 forming 11b, the vertical transfer units 121 to 125 are formed so as to overlap with the vertical transfer channel region 220, and the potential level formed in the vertical transfer channel region is set to transfer signal charges. The orientation areas R1 to R5 are inclined so as to determine the direction, and the planar shape of the orientation area is such that the potential level in the plurality of vertical transfer portions is inclined, and the position of the vertical transfer portions is close to the central portion C3 of the imaging region. Since it is set so that the signal level of the drive pulse changes steeply, the vertical shift located in the peripheral portions C1 and C5 of the imaging region 11b where the signal level of the drive pulse changes sharply. In parts 221 and 225, a potential level of the slope steep for supplying a signal charge transfer direction, Therefore, so that the transfer of signal charges to follow the steep change in the signal level of the driving pulse. On the other hand, in the vertical transfer unit 223 located in the central portion C3 of the imaging region 11b where the signal level of the drive pulse changes gradually, the potential level for flowing the signal charge in the transfer direction has a gentle slope, and therefore one The difference between the minimum value and the maximum value of the potential level in the lower region of the vertical transfer electrode (the height of the barrier when transferring the signal charge) is small, and the signal charge is easy to move.

これにより、固体撮像装置の撮像領域の中央部と周辺部とで垂直転送部の駆動パルスの波形の違いが転送効率の差となって撮像不良の原因となるのを抑制することができる。   Thereby, it is possible to suppress the difference in the waveform of the drive pulse of the vertical transfer unit between the central part and the peripheral part of the imaging region of the solid-state imaging device from causing a difference in transfer efficiency and causing an imaging failure.

つまり、駆動パルス信号の波形なまりによる転送効率の差を、垂直転送チャネル領域でのポテンシャルレベルのプロファイルにより吸収することができ、これにより撮像領域の中央部で駆動パルスの波形なまりが生じたままで、撮像領域全体としての転送プロファイルを最適化することにより、垂直転送部の転送効率を改善することができる。   In other words, the difference in transfer efficiency due to waveform rounding of the drive pulse signal can be absorbed by the profile of the potential level in the vertical transfer channel region, so that the waveform rounding of the drive pulse remains occurring in the center of the imaging region, By optimizing the transfer profile of the entire imaging area, the transfer efficiency of the vertical transfer unit can be improved.

また、本実施形態2では、垂直転送電極を、各垂直転送部を構成する垂直転送チャネル領域上にポリシリコン膜からなる単位転送電極201を、複数の垂直転送部に跨るよう水平方向に延びる金属配線202にコンタクト部203により接続した構造としているので、垂直転送電極の低抵抗化により垂直転送部の駆動パルスの波形なまりを抑制しつつ、駆動パルス信号の波形なまりによる転送効率の差を、垂直転送チャネル領域でのポテンシャルレベルのプロファイルにより吸収することができ、これにより垂直転送部の転送効率をより一層改善することができる。   In the second embodiment, the vertical transfer electrode is formed of a metal that extends in the horizontal direction so that the unit transfer electrode 201 made of a polysilicon film is formed on the vertical transfer channel region constituting each vertical transfer unit and straddles the plurality of vertical transfer units. Since the structure is connected to the wiring 202 through the contact portion 203, the vertical transfer electrode is reduced in resistance to suppress the rounding of the drive pulse waveform of the vertical transfer portion, and the difference in transfer efficiency due to the rounding of the waveform of the drive pulse signal is reduced. Absorption can be achieved by the profile of the potential level in the transfer channel region, whereby the transfer efficiency of the vertical transfer unit can be further improved.

さらに、上記実施形態1および2では、特に説明しなかったが、上記実施形態1および2の固体撮像装置の少なくともいずれかを撮像部に用いた、例えばデジタルビデオカメラ、デジタルスチルカメラなどのデジタルカメラや、画像入力カメラ、スキャナ、ファクシミリ、カメラ付き携帯電話装置などの、画像入力デバイスを有した電子情報機器について以下簡単に説明する。
(実施形態3)
図11は、本発明の実施形態3として、実施形態1および2の固体撮像装置の少なくともいずれかを撮像部に用いた電子情報機器の概略構成例を示すブロック図である。
Furthermore, although not specifically described in the first and second embodiments, a digital camera such as a digital video camera or a digital still camera using at least one of the solid-state imaging devices of the first and second embodiments as an imaging unit. An electronic information device having an image input device, such as an image input camera, a scanner, a facsimile machine, or a camera-equipped mobile phone, will be briefly described below.
(Embodiment 3)
FIG. 11 is a block diagram illustrating a schematic configuration example of an electronic information device using at least one of the solid-state imaging devices of Embodiments 1 and 2 as an imaging unit as Embodiment 3 of the present invention.

図11に示す本発明の実施形態2による電子情報機器90は、本発明の上記実施形態1および2の固体撮像装置の少なくともいずれかを、被写体の撮影を行う撮像部91として備えたものであり、このような撮像部による撮影により得られた高品位な画像データを記録用に所定の信号処理した後にデータ記録する記録メディアなどのメモリ部92と、この画像データを表示用に所定の信号処理した後に液晶表示画面などの表示画面上に表示する液晶表示装置などの表示部93と、この画像データを通信用に所定の信号処理をした後に通信処理する送受信装置などの通信部94と、この画像データを印刷(印字)して出力(プリントアウト)する画像出力部95とのうちの少なくともいずれかを有している。   An electronic information device 90 according to Embodiment 2 of the present invention shown in FIG. 11 includes at least one of the solid-state imaging devices according to Embodiments 1 and 2 of the present invention as an imaging unit 91 that captures a subject. A memory unit 92 such as a recording medium for recording data after high-definition image data obtained by photographing by such an image pickup unit is subjected to predetermined signal processing for recording, and predetermined signal processing for displaying the image data A display unit 93 such as a liquid crystal display device that displays on a display screen such as a liquid crystal display screen, and a communication unit 94 such as a transmission / reception device that performs communication processing after performing predetermined signal processing on the image data for communication. And an image output unit 95 that prints (prints) image data and outputs (prints out) the image data.

以上のように、本発明の好ましい実施形態を用いて本発明を例示してきたが、本発明は、この実施形態に限定して解釈されるべきものではない。本発明は、特許請求の範囲によってのみその範囲が解釈されるべきであることが理解される。当業者は、本発明の具体的な好ましい実施形態の記載から、本発明の記載および技術常識に基づいて等価な範囲を実施することができることが理解される。本明細書において引用した特許、特許出願および文献は、その内容自体が具体的に本明細書に記載されているのと同様にその内容が本明細書に対する参考として援用されるべきであることが理解される。   As mentioned above, although this invention has been illustrated using preferable embodiment of this invention, this invention should not be limited and limited to this embodiment. It is understood that the scope of the present invention should be construed only by the claims. It is understood that those skilled in the art can implement an equivalent range based on the description of the present invention and the common general technical knowledge from the description of specific preferred embodiments of the present invention. Patents, patent applications, and documents cited herein should be incorporated by reference in their entirety, as if the contents themselves were specifically described herein. Understood.

本発明は、固体撮像装置および電子情報機器の分野において、垂直転送部を駆動する駆動信号の波形なまりによる転送効率の劣化を、製造工程の増加を招くことなく効果的に改善することができる固体撮像装置、およびこのような固体撮像装置を備えた電子情報機器を実現することができる。   In the field of solid-state imaging devices and electronic information devices, the present invention can effectively improve deterioration in transfer efficiency due to waveform rounding of a drive signal that drives a vertical transfer unit without causing an increase in manufacturing steps. An imaging apparatus and an electronic information device including such a solid-state imaging apparatus can be realized.

10 CCD型固体撮像装置(固体撮像装置)
11a 画素部
11b 撮像領域
12、20、121〜124、221〜224 垂直転送部
12a〜12d、22a〜22d 垂直転送電極
13 水平転送部
14 出力部
90 電子情報機器
91 撮像部
92 メモリ部
93 表示部
94 通信部
95 画像出力部
120、220 垂直転送チャネル領域
201 転送配線
202 単位転送電極
203 コンタクト部
B1およびB5 周辺部(側部)
B2およびB4 間の部分
B3 中央部
Bs1〜Bs4 バスライン
H1、H2 障壁高さ
La、Lb 駆動パルスの波形
Lp、Lp1、Lp2 ポテンシャルレベル
R1〜R5 方向付け領域
Sc1、Sc2 信号電荷
Vd 垂直転送方向
ΦV1〜ΦV4 駆動信号
10 CCD type solid-state imaging device (solid-state imaging device)
11a Pixel unit 11b Imaging region 12, 20, 121-124, 221-224 Vertical transfer unit 12a-12d, 22a-22d Vertical transfer electrode 13 Horizontal transfer unit 14 Output unit 90 Electronic information device 91 Imaging unit 92 Memory unit 93 Display unit 94 Communication portion 95 Image output portion 120, 220 Vertical transfer channel region 201 Transfer wiring 202 Unit transfer electrode 203 Contact portion B1 and B5 Peripheral portion (side portion)
Part between B2 and B4 B3 Central part Bs1 to Bs4 Bus line H1, H2 Barrier height La, Lb Drive pulse waveform Lp, Lp1, Lp2 Potential level R1 to R5 Orientation region Sc1, Sc2 Signal charge Vd Vertical transfer direction ΦV1 ~ ΦV4 drive signal

Claims (10)

マトリクス状に配列され、入射光の光電変換により信号電荷を生成する複数の画素部と、該複数の画素部の列毎に設けられ、対応する列の画素部で生成された信号電荷を垂直方向に転送する複数の垂直転送部とを備え、該画素部および該垂直転送部が撮像領域を形成している固体撮像装置であって、
該垂直転送部は、
半導体基板上に該垂直方向に沿って該信号電荷の転送経路として形成された垂直転送チャネル領域と、
該半導体基板上に該垂直転送チャネル領域と重なるよう形成され、該垂直転送チャネル領域に形成されるポテンシャルレベルを、該信号電荷の転送の向きが決まるよう傾斜させる方向付け領域とを備え、
該方向付け領域の平面形状は、該複数の垂直転送部における該ポテンシャルレベルの傾斜が、該垂直転送部の位置が該撮像領域の中央部に近いほど緩やかになるよう設定されている、固体撮像装置。
A plurality of pixel units arranged in a matrix and generating signal charges by photoelectric conversion of incident light, and the signal charges generated by the pixel units of the corresponding columns are provided in each column of the plurality of pixel units in the vertical direction. A solid-state imaging device comprising a plurality of vertical transfer units that transfer to the pixel unit, wherein the pixel unit and the vertical transfer unit form an imaging region,
The vertical transfer unit
A vertical transfer channel region formed on the semiconductor substrate as the signal charge transfer path along the vertical direction;
An orientation region formed on the semiconductor substrate so as to overlap the vertical transfer channel region, and inclining a potential level formed in the vertical transfer channel region so as to determine a transfer direction of the signal charge;
The planar shape of the directing region is set so that the inclination of the potential level in the plurality of vertical transfer units becomes gentler as the position of the vertical transfer unit is closer to the center of the imaging region. apparatus.
請求項1に記載の固体撮像装置において、
前記撮像領域上に前記垂直方向に沿って配列された複数の垂直転送電極を備え、
該複数の垂直転送電極の各々は、
前記複数の垂直転送チャネル領域に跨るよう各垂直転送チャネル領域を横切って形成されている、固体撮像装置。
The solid-state imaging device according to claim 1,
A plurality of vertical transfer electrodes arranged along the vertical direction on the imaging region;
Each of the plurality of vertical transfer electrodes is
A solid-state imaging device formed across each vertical transfer channel region so as to straddle the plurality of vertical transfer channel regions.
請求項1に記載の固体撮像装置において、
前記複数の垂直転送部の各々の垂直転送チャネル領域上に配列された複数の単位転送電極と、
該複数の垂直転送チャネル領域に跨るよう各垂直転送チャネル領域を横切って形成された複数の転送配線とを備え、
該転送配線が、該転送配線に対向する該単位転送電極とコンタクト部により接続されて複数の垂直転送電極が構成されている、固体撮像装置。
The solid-state imaging device according to claim 1,
A plurality of unit transfer electrodes arranged on a vertical transfer channel region of each of the plurality of vertical transfer units;
A plurality of transfer lines formed across each vertical transfer channel region so as to straddle the plurality of vertical transfer channel regions,
A solid-state imaging device, wherein the transfer wiring is connected to the unit transfer electrode facing the transfer wiring by a contact portion to form a plurality of vertical transfer electrodes.
請求項3に記載の固体撮像装置において、
前記単位転送電極は、ポリシリコン膜により構成されており、
前記転送配線は、金属材料からなる金属配線である、固体撮像装置。
The solid-state imaging device according to claim 3,
The unit transfer electrode is made of a polysilicon film,
The transfer wiring is a solid-state imaging device, which is a metal wiring made of a metal material.
請求項2から請求項4のいずれか1項に記載の固体撮像装置において、
前記方向付け領域は、前記垂直転送チャネル領域における前記複数の垂直転送電極の各々に対向する部分に形成されている、固体撮像装置。
The solid-state imaging device according to any one of claims 2 to 4,
The solid-state imaging device, wherein the directing region is formed in a portion facing each of the plurality of vertical transfer electrodes in the vertical transfer channel region.
請求項1から請求項5のいずれかに記載の固体撮像装置において、
前記方向付け領域は、前記半導体基板にP型不純物を注入して形成されたP型不純物領域であり、
前記電荷転送チャネル領域では、
前記垂直転送電極毎に、該P型不純物領域と重なる部分のポテンシャルレベルが、該P型不純物領域と重ならない部分のポテンシャルレベルより高くなるようポテンシャルレベルが傾斜している、固体撮像装置。
In the solid-state imaging device according to any one of claims 1 to 5,
The directing region is a P-type impurity region formed by injecting a P-type impurity into the semiconductor substrate,
In the charge transfer channel region,
A solid-state imaging device, wherein a potential level of each vertical transfer electrode is inclined so that a potential level of a portion overlapping with the P-type impurity region is higher than a potential level of a portion not overlapping with the P-type impurity region.
請求項6に記載の固体撮像装置において、
前記P型不純物はボロンである、固体撮像装置。
The solid-state imaging device according to claim 6,
The solid-state imaging device, wherein the P-type impurity is boron.
請求項1から請求項5のいずれかに記載の固体撮像装置において、
前記方向付け領域は、前記半導体基板にN型不純物を注入して形成されたN型不純物領域であり、
前記電荷転送チャネル領域では、
前記垂直転送電極毎に、該N型不純物領域と重なる部分のポテンシャルレベルが、該N型不純物領域と重ならない部分のポテンシャルレベルより低くなるようポテンシャルレベルが傾斜している、固体撮像装置。
In the solid-state imaging device according to any one of claims 1 to 5,
The directing region is an N-type impurity region formed by injecting an N-type impurity into the semiconductor substrate,
In the charge transfer channel region,
A solid-state imaging device, wherein a potential level of each vertical transfer electrode is inclined so that a potential level of a portion overlapping with the N-type impurity region is lower than a potential level of a portion not overlapping with the N-type impurity region.
請求項8に記載の固体撮像装置において、
前記N型不純物はリンあるいは砒素である、固体撮像装置。
The solid-state imaging device according to claim 8,
The solid-state imaging device, wherein the N-type impurity is phosphorus or arsenic.
被写体の撮像を行う撮像部を備えた電子情報機器であって、
該撮像部は、請求項1ないし請求項9のいずれかに記載の固体撮像装置である電子情報機器。
An electronic information device having an imaging unit for imaging a subject,
The electronic information device, wherein the imaging unit is a solid-state imaging device according to any one of claims 1 to 9.
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