JP2563826Y2 - 固体撮像素子 - Google Patents
固体撮像素子Info
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- JP2563826Y2 JP2563826Y2 JP1991097500U JP9750091U JP2563826Y2 JP 2563826 Y2 JP2563826 Y2 JP 2563826Y2 JP 1991097500 U JP1991097500 U JP 1991097500U JP 9750091 U JP9750091 U JP 9750091U JP 2563826 Y2 JP2563826 Y2 JP 2563826Y2
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- Japan
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- solid
- imaging device
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- potential
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本考案は、仮想位相電極構造を有
する固体撮像素子に関する。
する固体撮像素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】テレビカメラ等の撮像装置に広く用いら
れているＣＣＤ固体撮像素子は、半導体基板上に複数の
転送電極を並列に形成し、光電変換作用により固体撮像
素子内に発生する情報電荷を転送電極が形成するチャネ
ル領域に蓄積して転送するように構成される。このよう
な固体撮像素子において、電極構造の簡略化や駆動クロ
ックの単純化を実現する方法の一つとして仮想位相電極
構造が、例えば、ＩＥＥＥ ＴＲＡＮＳＡＣＴＩＯＮＳ
ＯＮ ＥＬＥＣＴＲＯＮ ＤＥＶＩＣＥＳ、Ｖｏｌ
ＥＤ−２８、ＰＰ４８３〜４８９、Ｍａｙ １９８１、
「Ｖｉｒｔｕａｌ−Ｐｈａｓｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇ
ｙ：Ａ Ｎｅｗ Ａｐｐｒｏａｃｈ ｔｏＦａｂｒｉｃ
ａｔｉｏｎ ｏｆ Ｌａｒｇｅ Ａｒｅａ ＣＣＤ’
ｓ」等に開示されている。
れているＣＣＤ固体撮像素子は、半導体基板上に複数の
転送電極を並列に形成し、光電変換作用により固体撮像
素子内に発生する情報電荷を転送電極が形成するチャネ
ル領域に蓄積して転送するように構成される。このよう
な固体撮像素子において、電極構造の簡略化や駆動クロ
ックの単純化を実現する方法の一つとして仮想位相電極
構造が、例えば、ＩＥＥＥ ＴＲＡＮＳＡＣＴＩＯＮＳ
ＯＮ ＥＬＥＣＴＲＯＮ ＤＥＶＩＣＥＳ、Ｖｏｌ
ＥＤ−２８、ＰＰ４８３〜４８９、Ｍａｙ １９８１、
「Ｖｉｒｔｕａｌ−Ｐｈａｓｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇ
ｙ：Ａ Ｎｅｗ Ａｐｐｒｏａｃｈ ｔｏＦａｂｒｉｃ
ａｔｉｏｎ ｏｆ Ｌａｒｇｅ Ａｒｅａ ＣＣＤ’
ｓ」等に開示されている。
【０００３】図４は、仮想位相電極構造を有する固体撮
像素子の断面図である。シリコン基板１の表面には、酸
化膜２を介して複数の転送電極３が一定の間隔を置いて
配列形成される。この転送電極３の間隙部分のシリコン
基板１内には、不純物が高濃度に注入された拡散領域４
が形成され、この領域の電位が固定されて仮想位相電極
が設定される。また、転送電極３下のシリコン基板１内
の一部領域及び拡散領域４の一部領域には、さらに不純
物が注入さることにより、情報電荷の転送時のバリヤと
なる注入領域５、６が形成される。そして、転送電極３
には、１相の転送クロックφ1が印加され、転送クロッ
クφ1に応答してシリコン基板１内のポテンシャルが変
動させられることにより、シリコン基板１内に発生する
情報電荷が転送出力される。
像素子の断面図である。シリコン基板１の表面には、酸
化膜２を介して複数の転送電極３が一定の間隔を置いて
配列形成される。この転送電極３の間隙部分のシリコン
基板１内には、不純物が高濃度に注入された拡散領域４
が形成され、この領域の電位が固定されて仮想位相電極
が設定される。また、転送電極３下のシリコン基板１内
の一部領域及び拡散領域４の一部領域には、さらに不純
物が注入さることにより、情報電荷の転送時のバリヤと
なる注入領域５、６が形成される。そして、転送電極３
には、１相の転送クロックφ1が印加され、転送クロッ
クφ1に応答してシリコン基板１内のポテンシャルが変
動させられることにより、シリコン基板１内に発生する
情報電荷が転送出力される。
【０００４】転送クロックφ1によるシリコン基板１内
のポテンシャルの変動は、拡散領域４に設定されるポテ
ンシャルが中間点となるように構成される。即ち、拡散
領域４により電位が固定される拡散領域４においては、
ポテンシャルの深さが常に一定となるため、転送電極３
の形成するポテンシャルが拡散領域４のポテンシャルよ
りも深い位置から浅い位置まで変化するように拡散領域
４の不純物濃度や転送クロックφ1の電位が設定され
る。また、転送電極３の下の領域及び拡散領域４に形成
される注入領域５、６の作用により、それぞれの領域に
形成されるポテンシャルが転送方向に向かって深くなる
ような段差を示すため、転送電極３の下のポテンシャル
を拡散領域４のポテンシャルより深い状態から浅い状態
に変化させたときには、転送電極３の下に蓄積される情
報電荷が出力側に隣接する拡散領域４に転送される。
のポテンシャルの変動は、拡散領域４に設定されるポテ
ンシャルが中間点となるように構成される。即ち、拡散
領域４により電位が固定される拡散領域４においては、
ポテンシャルの深さが常に一定となるため、転送電極３
の形成するポテンシャルが拡散領域４のポテンシャルよ
りも深い位置から浅い位置まで変化するように拡散領域
４の不純物濃度や転送クロックφ1の電位が設定され
る。また、転送電極３の下の領域及び拡散領域４に形成
される注入領域５、６の作用により、それぞれの領域に
形成されるポテンシャルが転送方向に向かって深くなる
ような段差を示すため、転送電極３の下のポテンシャル
を拡散領域４のポテンシャルより深い状態から浅い状態
に変化させたときには、転送電極３の下に蓄積される情
報電荷が出力側に隣接する拡散領域４に転送される。
【０００５】このような仮想位相電極構造の固体撮像素
子によると、１相駆動による情報電荷の転送が可能なた
め、転送クロックφ1を発生する駆動回路の構成を簡略
化することができる。また、転送電極３の間からシリコ
ン基板１が露出する領域、即ち、開口部を広く設けるこ
とができるため、被写体からの光を効率よくシリコン基
板１内に取り込むことができ、受光感度を向上できる。
子によると、１相駆動による情報電荷の転送が可能なた
め、転送クロックφ1を発生する駆動回路の構成を簡略
化することができる。また、転送電極３の間からシリコ
ン基板１が露出する領域、即ち、開口部を広く設けるこ
とができるため、被写体からの光を効率よくシリコン基
板１内に取り込むことができ、受光感度を向上できる。
【０００６】一般に高感度の固体撮像素子では、受光部
に発生する情報電荷量が多く、受光画素の蓄積容量が飽
和しやすいため、過剰な情報電荷を受光画素外部に排出
して隣接する画素への影響を防止する方策（ブルーミン
グ抑圧）が施される。このブルーミング抑圧の方法とし
ては、受光画素に隣接して過剰電荷吸収用のオーバーフ
ロードレインを設けることが従来より用いられている
が、この方法では受光効率が低下するため、近年では、
過剰電荷を基板側に排出させる、所謂縦型オーバーフロ
ードレイン方式が採用される傾向にある。この縦型オー
バーフロードレイン方式は、受光画素が形成される基板
をオーバーフロードレインとして利用しようとするもの
で、Ｎ型の導電型を成すシリコン基板にＰ型の拡散領域
を形成し、この拡散領域内に受光画素を形成すること
で、過剰な情報電荷を基板側に排出できるように構成さ
れる。
に発生する情報電荷量が多く、受光画素の蓄積容量が飽
和しやすいため、過剰な情報電荷を受光画素外部に排出
して隣接する画素への影響を防止する方策（ブルーミン
グ抑圧）が施される。このブルーミング抑圧の方法とし
ては、受光画素に隣接して過剰電荷吸収用のオーバーフ
ロードレインを設けることが従来より用いられている
が、この方法では受光効率が低下するため、近年では、
過剰電荷を基板側に排出させる、所謂縦型オーバーフロ
ードレイン方式が採用される傾向にある。この縦型オー
バーフロードレイン方式は、受光画素が形成される基板
をオーバーフロードレインとして利用しようとするもの
で、Ｎ型の導電型を成すシリコン基板にＰ型の拡散領域
を形成し、この拡散領域内に受光画素を形成すること
で、過剰な情報電荷を基板側に排出できるように構成さ
れる。
【０００７】
【考案が解決しようとする課題】縦型オーバーフロード
レイン方式の固体撮像素子においては、受光画素部分の
電極の電位と基板の電位とによりブルーミング抑圧のレ
ベルが設定されるが、上述の仮想位相電極構造の固体撮
像素子の場合、拡散領域４の電位が固定されているた
め、縦型オーバーフロードレイン方式を採用することは
極めて困難である。このため、受光効率が高く、高密度
化に適するといった仮想位相電極構造の固体撮像素子の
利点を十分に利用することができない。
レイン方式の固体撮像素子においては、受光画素部分の
電極の電位と基板の電位とによりブルーミング抑圧のレ
ベルが設定されるが、上述の仮想位相電極構造の固体撮
像素子の場合、拡散領域４の電位が固定されているた
め、縦型オーバーフロードレイン方式を採用することは
極めて困難である。このため、受光効率が高く、高密度
化に適するといった仮想位相電極構造の固体撮像素子の
利点を十分に利用することができない。
【０００８】そこで本考案は、縦型オーバーフロードレ
イン方式を採用できる仮想位相電極構造の固体撮像素子
を提供することを目的とする。
イン方式を採用できる仮想位相電極構造の固体撮像素子
を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本考案は、上述の課題を
解決するために成されたもので、その特徴とするところ
は、半導体基板の表面に複数のチャネル領域が分離領域
により互いに分離されて並列に配列されると共に、上記
半導体基板上に上記チャネル領域と交差する方向に延在
する複数のゲート電極が並列に配列され、このゲート電
極に印加される多相の転送クロックの作用により上記チ
ャネル領域内の情報電荷がチャネル領域に沿って転送さ
れる固体撮像素子において、上記半導体基板上に一定の
間隔を置いて並列に配列される複数の第１の電極と、こ
の複数の第１の電極を被って形成される入射光に対して
透明な第２の電極と、を備え、上記第２の電極に特定の
電位を与えて上記第１の電極の間のチャネル領域内の電
位障壁を設定することにある。
解決するために成されたもので、その特徴とするところ
は、半導体基板の表面に複数のチャネル領域が分離領域
により互いに分離されて並列に配列されると共に、上記
半導体基板上に上記チャネル領域と交差する方向に延在
する複数のゲート電極が並列に配列され、このゲート電
極に印加される多相の転送クロックの作用により上記チ
ャネル領域内の情報電荷がチャネル領域に沿って転送さ
れる固体撮像素子において、上記半導体基板上に一定の
間隔を置いて並列に配列される複数の第１の電極と、こ
の複数の第１の電極を被って形成される入射光に対して
透明な第２の電極と、を備え、上記第２の電極に特定の
電位を与えて上記第１の電極の間のチャネル領域内の電
位障壁を設定することにある。
【００１０】
【作用】本考案によれば、第１の電極の間の基板領域に
形成される拡散領域上に入射光に対して透明な第２の電
極が形成されるため、この第２の電極により拡散領域の
電位が制御可能となる。そして入射光に対して透明な第
２の電極は、基板内への光の入射を遮ることがないた
め、受光効率の低下が抑圧される。
形成される拡散領域上に入射光に対して透明な第２の電
極が形成されるため、この第２の電極により拡散領域の
電位が制御可能となる。そして入射光に対して透明な第
２の電極は、基板内への光の入射を遮ることがないた
め、受光効率の低下が抑圧される。
【００１１】
【実施例】図１は、本考案の固体撮像素子の断面図であ
る。シリコン基板１０上には、酸化膜１１を介して多結
晶シリコンからなる転送電極１２が一定の間隔をおいて
並列に配列形成される。この転送電極１２は、シリコン
基板１０の表面に形成される複数のチャネル領域と交差
する方向に設けられ、チャネル領域内にポテンシャル状
態を制御する。また、転送電極１２下のシリコン基板１
０の表面の一部領域には、チャネル領域と不純物濃度の
異なる注入領域１３が形成され、転送電極１２がチャネ
ル領域内に形成するポテンシャルに段差を生じるように
している。さらに、転送電極１２上には、酸化膜１１を
介してＩＴＯ（酸化インジウムすず）からなる透明電極
１４が転送電極１２全面を被うように形成される。そし
て、透明電極１４に固定の制御電圧ＶCが印加され、転
送電極１２に２相の転送クロックφ1、φ2が印加されて
チャネル領域内に蓄積される情報電荷が転送出力され
る。
る。シリコン基板１０上には、酸化膜１１を介して多結
晶シリコンからなる転送電極１２が一定の間隔をおいて
並列に配列形成される。この転送電極１２は、シリコン
基板１０の表面に形成される複数のチャネル領域と交差
する方向に設けられ、チャネル領域内にポテンシャル状
態を制御する。また、転送電極１２下のシリコン基板１
０の表面の一部領域には、チャネル領域と不純物濃度の
異なる注入領域１３が形成され、転送電極１２がチャネ
ル領域内に形成するポテンシャルに段差を生じるように
している。さらに、転送電極１２上には、酸化膜１１を
介してＩＴＯ（酸化インジウムすず）からなる透明電極
１４が転送電極１２全面を被うように形成される。そし
て、透明電極１４に固定の制御電圧ＶCが印加され、転
送電極１２に２相の転送クロックφ1、φ2が印加されて
チャネル領域内に蓄積される情報電荷が転送出力され
る。
【００１２】ＩＴＯからなる透明電極１４は、図２に示
すとおり、多結晶シリコン（破線で示す）に比して光の
波長による変化が小さく、短波長（４００〜５００ｎ
ｍ）の光に対しても９０％以上の透過率を有しているた
め、転送電極１２上の全面に形成した場合でも、シリコ
ン基板１０への光の入射に大きな影響を与えることはな
い。この透明電極１４の材料としては、液晶表示パネル
や太陽電池等に広く用いられるものが利用でき、ＩＴＯ
の他にもＳｎＯ2（酸化すず）やＺｎＯ（酸化亜鉛）等
がある。
すとおり、多結晶シリコン（破線で示す）に比して光の
波長による変化が小さく、短波長（４００〜５００ｎ
ｍ）の光に対しても９０％以上の透過率を有しているた
め、転送電極１２上の全面に形成した場合でも、シリコ
ン基板１０への光の入射に大きな影響を与えることはな
い。この透明電極１４の材料としては、液晶表示パネル
や太陽電池等に広く用いられるものが利用でき、ＩＴＯ
の他にもＳｎＯ2（酸化すず）やＺｎＯ（酸化亜鉛）等
がある。
【００１３】図３は、シリコン基板１０内のポテンシャ
ルの状態の変化を示す図である。チャネル領域内に蓄積
される情報電荷を転送駆動する場合には、転送電極１２
がチャネル領域内に形成するポテンシャルの変動が、転
送電極１２の間のチャネル領域のポテンシャルを中心点
とするように制御電圧ＶCと転送クロックφ1、φ2との
電位が設定される。即ち、転送クロックφ1が立ち上が
って転送電極１２の形成するポテンシャルが低い状態か
ら高い状態に変化したときに、転送電極１２下のチャネ
ル領域のポテンシャルが転送電極１２の間のチャネル領
域のポテンシャルを越えるように制御電圧ＶCが設定さ
れ、これにより、転送電極１２の下の情報電荷が転送電
極１２の間の領域に転送される。さらに、転送クロック
φ2が立ち下がって転送電極１２が形成するポテンシャ
ルが高い状態から低い状態に変化したときに、そのポテ
ンシャルが転送電極１２の間のチャネル領域のポテンシ
ャルより低くなるように設定され、転送電極１２の間の
領域の情報電荷が転送電極１２の下に転送される。従っ
て、転送クロックφ1、φ2のクロック動作によりチャネ
ル領域に沿って情報電荷が出力側に順次転送される。
ルの状態の変化を示す図である。チャネル領域内に蓄積
される情報電荷を転送駆動する場合には、転送電極１２
がチャネル領域内に形成するポテンシャルの変動が、転
送電極１２の間のチャネル領域のポテンシャルを中心点
とするように制御電圧ＶCと転送クロックφ1、φ2との
電位が設定される。即ち、転送クロックφ1が立ち上が
って転送電極１２の形成するポテンシャルが低い状態か
ら高い状態に変化したときに、転送電極１２下のチャネ
ル領域のポテンシャルが転送電極１２の間のチャネル領
域のポテンシャルを越えるように制御電圧ＶCが設定さ
れ、これにより、転送電極１２の下の情報電荷が転送電
極１２の間の領域に転送される。さらに、転送クロック
φ2が立ち下がって転送電極１２が形成するポテンシャ
ルが高い状態から低い状態に変化したときに、そのポテ
ンシャルが転送電極１２の間のチャネル領域のポテンシ
ャルより低くなるように設定され、転送電極１２の間の
領域の情報電荷が転送電極１２の下に転送される。従っ
て、転送クロックφ1、φ2のクロック動作によりチャネ
ル領域に沿って情報電荷が出力側に順次転送される。
【００１４】また、ブルーミグ抑圧レベルについては、
透明電極１４に印加する制御電圧ＶCの制御により転送
電極１２の間のチャネル領域のポテンシャルを変動させ
て設定することができる。一方、不要な情報電荷を排出
する排出駆動の場合には、転送電極１２の間のチャネル
領域に、転送電極１２が形成するポテンシャルよりさら
に浅いポテンシャルを形成するように制御電圧ＶCが設
定される。これにより、転送クロックφ1、φ2が立ち上
がって転送電極１２の下のチャネル領域のポテンシャル
が深い状態から浅い状態に変化するときに、転送電極１
２の下の情報電荷がパンチスルー動作によりシリコン基
板１０側に排出される。従って、情報電荷の蓄積期間の
途中でそれまで蓄積された情報電荷を排出させる電子シ
ャッタ動作が可能となる。
透明電極１４に印加する制御電圧ＶCの制御により転送
電極１２の間のチャネル領域のポテンシャルを変動させ
て設定することができる。一方、不要な情報電荷を排出
する排出駆動の場合には、転送電極１２の間のチャネル
領域に、転送電極１２が形成するポテンシャルよりさら
に浅いポテンシャルを形成するように制御電圧ＶCが設
定される。これにより、転送クロックφ1、φ2が立ち上
がって転送電極１２の下のチャネル領域のポテンシャル
が深い状態から浅い状態に変化するときに、転送電極１
２の下の情報電荷がパンチスルー動作によりシリコン基
板１０側に排出される。従って、情報電荷の蓄積期間の
途中でそれまで蓄積された情報電荷を排出させる電子シ
ャッタ動作が可能となる。
【００１５】
【考案の効果】本考案によれば、仮想位相電極構造の固
体撮像素子に対して縦型オーバーフロードレイン方式を
採用でき、効率の良いブルーミング抑圧や電子シャッタ
動作が可能となる。従って、仮想位相電極構造の利点を
損なうことなく受光効率の高い固体撮像素子を得ること
ができる。
体撮像素子に対して縦型オーバーフロードレイン方式を
採用でき、効率の良いブルーミング抑圧や電子シャッタ
動作が可能となる。従って、仮想位相電極構造の利点を
損なうことなく受光効率の高い固体撮像素子を得ること
ができる。
【図１】本考案の固体撮像素子を示す断面図である。
【図２】透明電極の光の透過率を表す図である。
【図３】ポテンシャルの状態を示す図である。
【図４】従来の固体撮像素子を示す断面図である。
１、１０ シリコン基板 ２、１１ 酸化膜 ３、１２ 転送電極 ４ 拡散領域 ５、１３ 注入領域 １４ 透明電極
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平３−246971（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−105571（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−260154（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−274184（ＪＰ，Ａ) ＩＥＥＥ ＴＲＡＮＳＡＣＴＩＯＮＳ ＯＮ ＥＬＥＣＴＲＯＮ ＤＥＶＩＣ ＥＳ，ＶＯＬ．ＥＤ−28，ＮＯ．５，Ｍ ＡＹ 1981，Ｐ．483−489
Claims (2)
- 【請求項１】 過剰な電荷を吸収するオーバーフロード
レインを内部に有する半導体基板の表面に複数のチャネ
ル領域が分離領域により互いに分離されて並列に配列さ
れると共に、上記半導体基板上に上記チャネル領域と交
差する方向に延在する複数のゲート電極が並列に配列さ
れ、このゲート電極に印加される多相の転送クロックの
作用により上記チャネル領域内の情報電荷がチャネル領
域に沿って転送される固体撮像素子において、上記半導
体基板上に一定の間隔を置いて並列に配列される複数の
第１の電極と、この複数の第１の電極を被って形成され
る入射光に対して透明な第２の電極と、を備え、上記第
２の電極に印加される電位の切り換えにより、上記チャ
ネル領域内の情報電荷の転送／排出の制御を可能とした
ことを特徴とする固体撮像素子。 - 【請求項２】 上記第１の電極の下のチャネル領域の一
部に不純物濃度の勾配を付したことを特徴とする請求項
１記載の固体撮像素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1991097500U JP2563826Y2 (ja) | 1991-11-27 | 1991-11-27 | 固体撮像素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1991097500U JP2563826Y2 (ja) | 1991-11-27 | 1991-11-27 | 固体撮像素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0546047U JPH0546047U (ja) | 1993-06-18 |
| JP2563826Y2 true JP2563826Y2 (ja) | 1998-02-25 |
Family
ID=14193988
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1991097500U Expired - Fee Related JP2563826Y2 (ja) | 1991-11-27 | 1991-11-27 | 固体撮像素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2563826Y2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002185864A (ja) * | 2000-12-12 | 2002-06-28 | Sony Corp | 固体撮像素子及びその駆動方法 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02105571A (ja) * | 1988-10-14 | 1990-04-18 | Nec Corp | 固体撮像素子 |
| JP3028823B2 (ja) * | 1990-02-26 | 2000-04-04 | 株式会社東芝 | 電荷結合素子およびこれを用いた固体撮像装置 |
-
1991
- 1991-11-27 JP JP1991097500U patent/JP2563826Y2/ja not_active Expired - Fee Related
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| ＩＥＥＥ ＴＲＡＮＳＡＣＴＩＯＮＳ ＯＮ ＥＬＥＣＴＲＯＮ ＤＥＶＩＣＥＳ，ＶＯＬ．ＥＤ−２８，ＮＯ．５，ＭＡＹ １９８１，Ｐ．４８３−４８９ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0546047U (ja) | 1993-06-18 |
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