JP2848257B2 - 電荷転送型固体撮像装置の撮像部とその駆動方法 - Google Patents
電荷転送型固体撮像装置の撮像部とその駆動方法Info
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-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、電荷転送型固体撮像装
置、特に電荷転送型固体撮像装置の撮像部とその駆動方
法に関する。
置、特に電荷転送型固体撮像装置の撮像部とその駆動方
法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の固体撮像装置には、フレーム転送
型とインターライン転送型とがある。図５は典型的なフ
レーム転送型撮像装置の撮像部の垂直レジスタの断面図
と静電電位を示す。
型とインターライン転送型とがある。図５は典型的なフ
レーム転送型撮像装置の撮像部の垂直レジスタの断面図
と静電電位を示す。
【０００３】この図５（ａ）は撮像部の断面図、図５
（ｂ），（ｃ），（ｄ）は撮像および電荷転送時におけ
る静電電位である。構造はＮ型半導体基板（シリコン基
板）５０１、この半導体基板５０１の上面に形成された
Ｐ型の薄層５０２、この薄層５０２上に形成されたＮ型
領域５０３、Ｎ型領域５０３上に形成された絶縁膜（例
えばＳｉＯ2 ）５０４、絶縁膜上に等間隔に形成された
電極５０５，５０６，５０７，５０８、およびこれらの
電極を駆動する配線５０９，５１０，５１１，５１２よ
りなる。Ｎ領域５０３が電荷を蓄積移送するチャネルに
なる。またＰ領域５０２がチャネル５０３と基板５０１
の間のバリアになる。これらの配線にはパルスΦ1 ，
Ф2 ，Ф3 ，Ф4 が印加される。
（ｂ），（ｃ），（ｄ）は撮像および電荷転送時におけ
る静電電位である。構造はＮ型半導体基板（シリコン基
板）５０１、この半導体基板５０１の上面に形成された
Ｐ型の薄層５０２、この薄層５０２上に形成されたＮ型
領域５０３、Ｎ型領域５０３上に形成された絶縁膜（例
えばＳｉＯ2 ）５０４、絶縁膜上に等間隔に形成された
電極５０５，５０６，５０７，５０８、およびこれらの
電極を駆動する配線５０９，５１０，５１１，５１２よ
りなる。Ｎ領域５０３が電荷を蓄積移送するチャネルに
なる。またＰ領域５０２がチャネル５０３と基板５０１
の間のバリアになる。これらの配線にはパルスΦ1 ，
Ф2 ，Ф3 ，Ф4 が印加される。
【０００４】電荷を蓄積する時には、Ф2 ，Ф3 をオ
ン、Ф1 ，Ф4 をオフにする。図５（ｂ）はこの時の電
位と信号電子（斜線で示した）の分布を示す。大きな電
圧が印加されている電極下のチャネルには信号電子が存
在する。。また一般にはブルーミングを防止するため、
基板には電極の電圧より大きい正の電圧が印加され、信
号電荷量が一定値に達すると、隣接するセルに信号電荷
が広がり始める前に、基板へ流出させる。従って、ブル
ーミングは防止される。
ン、Ф1 ，Ф4 をオフにする。図５（ｂ）はこの時の電
位と信号電子（斜線で示した）の分布を示す。大きな電
圧が印加されている電極下のチャネルには信号電子が存
在する。。また一般にはブルーミングを防止するため、
基板には電極の電圧より大きい正の電圧が印加され、信
号電荷量が一定値に達すると、隣接するセルに信号電荷
が広がり始める前に、基板へ流出させる。従って、ブル
ーミングは防止される。
【０００５】次に、新たにФ4 をオンにすると、信号電
荷は図５（ｃ）に示すように、電極５０６，５０７，５
０８の下に移る。その次にФ2 をオフにすると、信号電
荷は図５（ｄ）に示すように、電極５０７，５０８の下
に移る。この様にして、信号電荷を右方に移動させる事
ができる。
荷は図５（ｃ）に示すように、電極５０６，５０７，５
０８の下に移る。その次にФ2 をオフにすると、信号電
荷は図５（ｄ）に示すように、電極５０７，５０８の下
に移る。この様にして、信号電荷を右方に移動させる事
ができる。
【０００６】典型的なフレーム転送型撮像装置において
は（ここでは図示しないが）、いま説明したような撮像
部の下（右側）にフレームメモリを持ち、さらにこの下
には電荷検出部に信号電荷を転送するための電荷転送型
水平レジスタを持つ。撮像部でＡ点に蓄積された電荷は
次のフレームの信号読み出し期間に一水平ラインずつ電
荷転送型水平レジスタに設けられた電荷検出部から読み
出される。
は（ここでは図示しないが）、いま説明したような撮像
部の下（右側）にフレームメモリを持ち、さらにこの下
には電荷検出部に信号電荷を転送するための電荷転送型
水平レジスタを持つ。撮像部でＡ点に蓄積された電荷は
次のフレームの信号読み出し期間に一水平ラインずつ電
荷転送型水平レジスタに設けられた電荷検出部から読み
出される。
【０００７】以上の説明からも解る通り、配線５０９な
いし５１２は撮像部からフレームメモリへの転送に用い
られ、かつこの転送は短い垂直ブランキング期間に行わ
れなければならない。したがってこれらの配線に与えら
れるシフトパルスは非常に高速になる。
いし５１２は撮像部からフレームメモリへの転送に用い
られ、かつこの転送は短い垂直ブランキング期間に行わ
れなければならない。したがってこれらの配線に与えら
れるシフトパルスは非常に高速になる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】一方これらの配線は素
子の水平方向と同じ長さを持つので、その抵抗が大きい
場合には、これらの配線に与えられるパルスには伝搬遅
延が発生する。従って十分抵抗を低くする必要がある。
しかし抵抗を低くすると電極の厚さが増すため、電極で
の光の吸収が増し、光電変換効率が低下するという欠点
を生ずる。また一般に光の吸収は短波長光に対して著し
く、色再現に対して問題が生ずる。
子の水平方向と同じ長さを持つので、その抵抗が大きい
場合には、これらの配線に与えられるパルスには伝搬遅
延が発生する。従って十分抵抗を低くする必要がある。
しかし抵抗を低くすると電極の厚さが増すため、電極で
の光の吸収が増し、光電変換効率が低下するという欠点
を生ずる。また一般に光の吸収は短波長光に対して著し
く、色再現に対して問題が生ずる。
【０００９】また光電変換は空乏化された部分のみでが
行われるので（光電変換に寄与する部分は絶縁膜の直下
からＰ型の薄層５０２の中間部まで）、これらの部分を
厚くすると、光電変換効率は増すが、駆動電圧は高くな
る。したがって低い駆動電圧で高い光電変換効率を得る
事は難しい。
行われるので（光電変換に寄与する部分は絶縁膜の直下
からＰ型の薄層５０２の中間部まで）、これらの部分を
厚くすると、光電変換効率は増すが、駆動電圧は高くな
る。したがって低い駆動電圧で高い光電変換効率を得る
事は難しい。
【００１０】また取扱い可能な信号電荷量はチャネル部
５０３の巾とその中に含まれる不純物濃度によって決ま
る。これらが大きいほど取扱い可能な信号電荷量は増加
する。しかしこれら（特に巾）を大きくすると駆動電圧
も大きくなるので、小さい駆動電圧で取扱い可能な信号
電荷量を大きくする事も難しい。
５０３の巾とその中に含まれる不純物濃度によって決ま
る。これらが大きいほど取扱い可能な信号電荷量は増加
する。しかしこれら（特に巾）を大きくすると駆動電圧
も大きくなるので、小さい駆動電圧で取扱い可能な信号
電荷量を大きくする事も難しい。
【００１１】本発明の目的は、このような駆動電極によ
る光吸収が全く無く、かつ低い駆動電圧で高い光電変換
効率と大きな取扱い可能な信号電荷量を実現できるよう
なフレーム転送型撮像装置を提供するする事である。
る光吸収が全く無く、かつ低い駆動電圧で高い光電変換
効率と大きな取扱い可能な信号電荷量を実現できるよう
なフレーム転送型撮像装置を提供するする事である。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明の電荷転送型固体
撮像装置の撮像部は、主たる光電変換領域となる第１導
電型半導体の裏面に第２導電型半導体よりなる電荷の蓄
積転送領域を有し、更にその裏面に第１導電型半導体よ
りなるバリアを有し、更にその裏面には蓄積転送領域に
存在する電荷を移送する手段を有し、かつ主たる光電変
換領域となる第１導電型半導体と第１導電型半導体より
なるバリアが電気的に結合していることを特徴とする。
撮像装置の撮像部は、主たる光電変換領域となる第１導
電型半導体の裏面に第２導電型半導体よりなる電荷の蓄
積転送領域を有し、更にその裏面に第１導電型半導体よ
りなるバリアを有し、更にその裏面には蓄積転送領域に
存在する電荷を移送する手段を有し、かつ主たる光電変
換領域となる第１導電型半導体と第１導電型半導体より
なるバリアが電気的に結合していることを特徴とする。
【００１３】また前記主たる光電変換領域となる第１導
電型半導体の裏面に第２導電型半導体よりなる電荷の蓄
積転送領域を有し、更にその裏面に第１導電型半導体よ
りなるバリアを有し、更にその裏面に互いに電気的に分
離された第２導電型半導体よりなる複数の駆動電極を有
し、かつ第１導電型半導体よりなる主たる光電変換領域
とバリアが電気的に結合していることを特徴とする。
電型半導体の裏面に第２導電型半導体よりなる電荷の蓄
積転送領域を有し、更にその裏面に第１導電型半導体よ
りなるバリアを有し、更にその裏面に互いに電気的に分
離された第２導電型半導体よりなる複数の駆動電極を有
し、かつ第１導電型半導体よりなる主たる光電変換領域
とバリアが電気的に結合していることを特徴とする。
【００１４】また本発明の電荷転送型固体撮像装置の撮
像部の駆動法は、前記主たる光電変換領域となる第１導
電型半導体に基準電圧を与え、前記駆動電極にはそれよ
りも高い電圧を一定期間与えて固体撮像装置に光を入射
し、発生した電子を前記蓄積転送領域に蓄え、蓄積が終
わったら前記複数の駆動電極に、前記高い電圧程度の電
圧とそれよりも低い電圧を交互に与えて、前記蓄積転送
領域に蓄えられた電荷の移送を行う事を特徴とする。
像部の駆動法は、前記主たる光電変換領域となる第１導
電型半導体に基準電圧を与え、前記駆動電極にはそれよ
りも高い電圧を一定期間与えて固体撮像装置に光を入射
し、発生した電子を前記蓄積転送領域に蓄え、蓄積が終
わったら前記複数の駆動電極に、前記高い電圧程度の電
圧とそれよりも低い電圧を交互に与えて、前記蓄積転送
領域に蓄えられた電荷の移送を行う事を特徴とする。
【００１５】
【実施例】次に本発明の実施例について図面を用いて説
明する。
明する。
【００１６】図１は本発明によるフレーム転送型撮像装
置の撮像部の構造を示す。（便宜上、２列のセンサアレ
イを示す）。図１（ａ）は上面図、図１（ｂ），（ｃ）
は各々図１（ａ）のＡ−Ａ′ライン、Ｂ−Ｂ′ラインに
沿った断面図である。図１において１０１はＰ型表面
層、１０２はＮ型電荷蓄積転送領域、１０３はＰ型バリ
ア層、１０４および１０７から１１０はＮ型の駆動電極
である。１０５はＮ駆動電極を分離するための絶縁膜で
ある。また１０６は蓄積領域を分離するＰ型領域であ
る。駆動電極１０７，１０８，１０９，１１０にはそれ
ぞれパルスФ1 、Ф2 、Ф3 、Ф4 が与えられる。
置の撮像部の構造を示す。（便宜上、２列のセンサアレ
イを示す）。図１（ａ）は上面図、図１（ｂ），（ｃ）
は各々図１（ａ）のＡ−Ａ′ライン、Ｂ−Ｂ′ラインに
沿った断面図である。図１において１０１はＰ型表面
層、１０２はＮ型電荷蓄積転送領域、１０３はＰ型バリ
ア層、１０４および１０７から１１０はＮ型の駆動電極
である。１０５はＮ駆動電極を分離するための絶縁膜で
ある。また１０６は蓄積領域を分離するＰ型領域であ
る。駆動電極１０７，１０８，１０９，１１０にはそれ
ぞれパルスФ1 、Ф2 、Ф3 、Ф4 が与えられる。
【００１７】まず信号電荷蓄積過程について説明する。
Ｐ型領域１０６には基準となる電圧（０ボルト）が与え
られる。Ф1 ，Ф4 をオフ、Ф2 ，Ф3 をオンにして、
Ｐ型表面層１０１から光が入射すると、Ｐ型表面層１０
１で発生した信号電子は、拡散によってＮ型電荷蓄積転
送領域１０２に流れ込む。Ｎ型電荷蓄積転送領域１０２
の中で発生した信号電子は、そのまま蓄えられる。ま
た、Ｐ型１０３内の最小電位点より表面側で発生した信
号電子はドリフトでＮ型電荷蓄積転送領域１０２に流れ
込む。
Ｐ型領域１０６には基準となる電圧（０ボルト）が与え
られる。Ф1 ，Ф4 をオフ、Ф2 ，Ф3 をオンにして、
Ｐ型表面層１０１から光が入射すると、Ｐ型表面層１０
１で発生した信号電子は、拡散によってＮ型電荷蓄積転
送領域１０２に流れ込む。Ｎ型電荷蓄積転送領域１０２
の中で発生した信号電子は、そのまま蓄えられる。ま
た、Ｐ型１０３内の最小電位点より表面側で発生した信
号電子はドリフトでＮ型電荷蓄積転送領域１０２に流れ
込む。
【００１８】いまオン状態のФ2 ，Ф3 にそれほど高く
ない電圧を与えると、オン状態の電極下の表面層から駆
動電極からまでの電位分布は、図２の２０１，２０２の
ようになる。２０１は信号電荷が無い場合の電位分布で
あり、２０２は多くの信号電荷が蓄えられた状態での電
位分布である。またオフ状態のФ1 ，Ф4 が与えられた
電極下の電位分布は２０５で示される。この場合、多く
の電荷が蓄えられた蓄積領域の電位は、オフ状態の電極
下の蓄積領域の電位より低くくなる。したがって、信号
電荷が多くなると、信号電荷はФ2 ，Ф3 が与えられた
電極の下からФ1 ，Ф4 が与えれれた電極下に移動し、
さらに隣接するセルへ流れる。したがってブルーミング
が発生する。
ない電圧を与えると、オン状態の電極下の表面層から駆
動電極からまでの電位分布は、図２の２０１，２０２の
ようになる。２０１は信号電荷が無い場合の電位分布で
あり、２０２は多くの信号電荷が蓄えられた状態での電
位分布である。またオフ状態のФ1 ，Ф4 が与えられた
電極下の電位分布は２０５で示される。この場合、多く
の電荷が蓄えられた蓄積領域の電位は、オフ状態の電極
下の蓄積領域の電位より低くくなる。したがって、信号
電荷が多くなると、信号電荷はФ2 ，Ф3 が与えられた
電極の下からФ1 ，Ф4 が与えれれた電極下に移動し、
さらに隣接するセルへ流れる。したがってブルーミング
が発生する。
【００１９】今度はオフ状態の電極の印加電圧を変えな
いで、オン状態のФ2 ，Ф3 により高い電圧を与えた場
合を考える。オン状態の電極下の表面層から駆動電極か
らまでの電位分布は、図３の２０３，２０４のようにな
る。２０３は信号電荷が無い場合の電位分布であり、２
０４は多くの信号電荷が蓄えられた状態での電位分布で
ある。この場合、多くの信号電荷が蓄えられた蓄積領域
の電位は、オフ状態の電極下の電位より高く保てる。こ
の理由は多くの信号電荷が蓄えられると、蓄積領域と基
板の間のバリアの高さが減少し、過剰な信号電子が基板
に流出するため、蓄積領域の電位が低下しないためであ
る。したがってブルーミングが発生しない。
いで、オン状態のФ2 ，Ф3 により高い電圧を与えた場
合を考える。オン状態の電極下の表面層から駆動電極か
らまでの電位分布は、図３の２０３，２０４のようにな
る。２０３は信号電荷が無い場合の電位分布であり、２
０４は多くの信号電荷が蓄えられた状態での電位分布で
ある。この場合、多くの信号電荷が蓄えられた蓄積領域
の電位は、オフ状態の電極下の電位より高く保てる。こ
の理由は多くの信号電荷が蓄えられると、蓄積領域と基
板の間のバリアの高さが減少し、過剰な信号電子が基板
に流出するため、蓄積領域の電位が低下しないためであ
る。したがってブルーミングが発生しない。
【００２０】次に電荷転送過程について説明する。先ず
Ф4 を高い電圧にすると、信号電荷はФ2 ，Ф3 ，Ф4
が与えられている電極の下に移動する。次にФ2 を低い
電圧にすると、信号電荷はФ3 ，Ф4 が与えられている
電極の下に移動する。この過程を繰り返す事によって、
信号電荷は下方に転送できる。従って、蓄積領域で発生
した電荷を、フレームメモリに転送し、さらに電荷転送
型水平レジスタから読み出す事が可能である。この事は
公知の技術で容易に実行可能である。このようにして、
フレーム転送型撮像装置を構成できる。
Ф4 を高い電圧にすると、信号電荷はФ2 ，Ф3 ，Ф4
が与えられている電極の下に移動する。次にФ2 を低い
電圧にすると、信号電荷はФ3 ，Ф4 が与えられている
電極の下に移動する。この過程を繰り返す事によって、
信号電荷は下方に転送できる。従って、蓄積領域で発生
した電荷を、フレームメモリに転送し、さらに電荷転送
型水平レジスタから読み出す事が可能である。この事は
公知の技術で容易に実行可能である。このようにして、
フレーム転送型撮像装置を構成できる。
【００２１】以上の装置構成と駆動法によって、発明の
目的で述べた事項が達成される理由を説明する。
目的で述べた事項が達成される理由を説明する。
【００２２】まず、駆動電極による光吸収が全く無くい
事は、光が駆動電極と反対側から入射する事より明白で
ある。また低い駆動電圧で高い光電変換効率と大きな取
扱い可能な信号電荷量を実現できる理由は次の通りであ
る。
事は、光が駆動電極と反対側から入射する事より明白で
ある。また低い駆動電圧で高い光電変換効率と大きな取
扱い可能な信号電荷量を実現できる理由は次の通りであ
る。
【００２３】第１の理由は本発明の装置では、Ｐ型表面
層１０１の濃度を高くすると、この領域は殆ど中性に保
たれることにある（この状態は図２に表されている）。
この場合表面層は駆動電圧を必要としない。この領域を
厚くして主としてこの領域で光電変換を行うと、Ｎ型電
荷蓄積転送領域１０２は光電変換領域として働く必要は
殆どなく、単に信号電荷を蓄積する場所として働けば良
い。従って、巾を狭くして濃度を高くすればよい。さら
に、Ｐ型バリア層１０３も光電変換領域として働く必要
はないので、巾を厚くして濃度だけを高くすれば良い。
このようにすれば大きな信号電荷量を維持できる。また
駆動電極の濃度を高くすれば、この領域には殆ど電圧は
印加されない。さらに、従来のＣＣＤセンサのように、
転送チャネルと駆動電極の間の絶縁膜で不要な電圧を消
費する事もない。これらの事はすべて、駆動電極の低下
につながる。
層１０１の濃度を高くすると、この領域は殆ど中性に保
たれることにある（この状態は図２に表されている）。
この場合表面層は駆動電圧を必要としない。この領域を
厚くして主としてこの領域で光電変換を行うと、Ｎ型電
荷蓄積転送領域１０２は光電変換領域として働く必要は
殆どなく、単に信号電荷を蓄積する場所として働けば良
い。従って、巾を狭くして濃度を高くすればよい。さら
に、Ｐ型バリア層１０３も光電変換領域として働く必要
はないので、巾を厚くして濃度だけを高くすれば良い。
このようにすれば大きな信号電荷量を維持できる。また
駆動電極の濃度を高くすれば、この領域には殆ど電圧は
印加されない。さらに、従来のＣＣＤセンサのように、
転送チャネルと駆動電極の間の絶縁膜で不要な電圧を消
費する事もない。これらの事はすべて、駆動電極の低下
につながる。
【００２４】この発明の別の新たな利点は表面層をいく
ら厚くしても、光電変換効率が高まるだけで、動作条件
には全く影響しないことである。したがってこの層を約
１０−１５μm にすれば赤外線（波長０．８−１．２μ
m ）に対する感度を有することができる。従来のＣＣＤ
撮像素子ではブルーミングを防止すると赤外線感度を有
さなかったのに比べ、新たな機能が追加される。
ら厚くしても、光電変換効率が高まるだけで、動作条件
には全く影響しないことである。したがってこの層を約
１０−１５μm にすれば赤外線（波長０．８−１．２μ
m ）に対する感度を有することができる。従来のＣＣＤ
撮像素子ではブルーミングを防止すると赤外線感度を有
さなかったのに比べ、新たな機能が追加される。
【００２５】次に本発明による撮像素子の具体的な構造
とその駆動法について述べる。
とその駆動法について述べる。
【００２６】先ず表面層１０１、電荷蓄積領域（電荷転
送部）１０２、バリア１０３、および駆動電極１０４の
濃度と厚さはそれぞれ１．６μm 、１．０×１０16／cm
3 、０．７μm 、２．５×１０16／cm3 、０．６μm 、
３．２×１０16／cm3 、０．５μm 、４．０×１０16／
cm3 である。またチャネルの長とチャネル巾は、それぞ
れ５．５μm （一電極当たり）、８．０μm である。ま
たチャネル分離領域１０６の巾と濃度はそれぞれ０．７
μm 、３．２×１０16／cm3 である。またＳｉＯ2 の巾
は０．２μm である。
送部）１０２、バリア１０３、および駆動電極１０４の
濃度と厚さはそれぞれ１．６μm 、１．０×１０16／cm
3 、０．７μm 、２．５×１０16／cm3 、０．６μm 、
３．２×１０16／cm3 、０．５μm 、４．０×１０16／
cm3 である。またチャネルの長とチャネル巾は、それぞ
れ５．５μm （一電極当たり）、８．０μm である。ま
たチャネル分離領域１０６の巾と濃度はそれぞれ０．７
μm 、３．２×１０16／cm3 である。またＳｉＯ2 の巾
は０．２μm である。
【００２７】この素子の大まかな特性は下記のようであ
る。すなわち駆動パルスの高レベルが１８ボルト、低レ
ベルが４ボルトのとき、取扱い可能な信号電荷量（飽和
露光のとき）は約２×１０5 ／セル（上記の４層駆動の
場合）である。またブルーミングは飽和露光の約１０4
倍の露光まで防止できる。
る。すなわち駆動パルスの高レベルが１８ボルト、低レ
ベルが４ボルトのとき、取扱い可能な信号電荷量（飽和
露光のとき）は約２×１０5 ／セル（上記の４層駆動の
場合）である。またブルーミングは飽和露光の約１０4
倍の露光まで防止できる。
【００２８】本発明の素子を駆動させる上で最も難しい
点は、駆動電極の間のリーク電流を如何に小さくするか
である。図３を用いてその点について説明する。
点は、駆動電極の間のリーク電流を如何に小さくするか
である。図３を用いてその点について説明する。
【００２９】第１の方法は図３（ａ）に示したように、
ＳｉＯ2 １０５に接してバリア１０３内に巾の薄い高濃
度のＰ型領域を設ける事である。典型的な巾と濃度は
０．２μm 、８．２×１０16／cm3 ある。第２の方法
は、図３（ｂ）に示したようにＳｉＯ2 １０５をバリア
１０３内に突出させる方法である。第３の方法は、これ
ら二つの方法を組み合わせた方法で、図３（ｃ）に示し
たようにＳｉＯ2 １０５を駆動電極の内部に埋没させ、
その上に高濃度のＰ型領域を設ける方法である。
ＳｉＯ2 １０５に接してバリア１０３内に巾の薄い高濃
度のＰ型領域を設ける事である。典型的な巾と濃度は
０．２μm 、８．２×１０16／cm3 ある。第２の方法
は、図３（ｂ）に示したようにＳｉＯ2 １０５をバリア
１０３内に突出させる方法である。第３の方法は、これ
ら二つの方法を組み合わせた方法で、図３（ｃ）に示し
たようにＳｉＯ2 １０５を駆動電極の内部に埋没させ、
その上に高濃度のＰ型領域を設ける方法である。
【００３０】上記の実施例では、駆動電極１０４の分離
をＳｉＯ2 で行う場合について説明したが、この領域を
Ｐ型の半導体に置き換える事も可能である。図４はその
構造を示す。即ち図１においてＳｉＯ2 １０５が用いら
れていた部分をＰ層にしてＰ型分離領域１０６と接続さ
せればよい。
をＳｉＯ2 で行う場合について説明したが、この領域を
Ｐ型の半導体に置き換える事も可能である。図４はその
構造を示す。即ち図１においてＳｉＯ2 １０５が用いら
れていた部分をＰ層にしてＰ型分離領域１０６と接続さ
せればよい。
【００３１】これらいずれの場合においても、電極間の
電位障壁が高くなり、駆動電極の間のリーク電流を無視
できるレベルに減少できる。
電位障壁が高くなり、駆動電極の間のリーク電流を無視
できるレベルに減少できる。
【００３２】また上記の実施例では、電荷転送がＮ型の
場合について説明してが、すべての部分の伝導型を反転
し、Ｐ型にする事も可能である。
場合について説明してが、すべての部分の伝導型を反転
し、Ｐ型にする事も可能である。
【００３３】さらに上記の実施例では、４相駆動の場合
について説明したが、３相駆動や５相以上の多相駆動も
可能である。
について説明したが、３相駆動や５相以上の多相駆動も
可能である。
【００３４】
【発明の効果】本発明によれば、電極による光吸収がな
く、低い駆動電圧で高い光電変換効率と大きな信号電荷
量を達成できるフレーム転送型撮像装置の撮像部の構造
と駆動法を実現できる。
く、低い駆動電圧で高い光電変換効率と大きな信号電荷
量を達成できるフレーム転送型撮像装置の撮像部の構造
と駆動法を実現できる。
【図１】（ａ）は本発明による固体撮像装置の撮像部を
示す図であり、（ｂ）、（ｃ）はそれぞれ（ａ）のＡ−
Ａ′ライン、Ｂ−Ｂ′ラインに沿った断面図である。
示す図であり、（ｂ）、（ｃ）はそれぞれ（ａ）のＡ−
Ａ′ライン、Ｂ−Ｂ′ラインに沿った断面図である。
【図２】セルの深さ方向の電位分布を示す図である。
【図３】駆動電極間の電流リークを防止する手段を示す
図であり、（ａ）、（ｃ）はＳｉＯ2 とＰ+ 層を用いる
方法を示し、（ｂ）はＳｉＯ2 だけを用いる方法を示す
図である。
図であり、（ａ）、（ｃ）はＳｉＯ2 とＰ+ 層を用いる
方法を示し、（ｂ）はＳｉＯ2 だけを用いる方法を示す
図である。
【図４】駆動電極間の電流リークを防止する手段を示す
図であり、駆動電極とは反対伝導型半導体層を用いる方
法を示す。
図であり、駆動電極とは反対伝導型半導体層を用いる方
法を示す。
【図５】従来例を説明するための図である。
１０１ Ｐ型表面層 １０２ Ｎ型蓄積領域（転送領域） １０３ Ｐ型バリア層 １０４ Ｎ型駆動電極 １０５ 絶縁膜 １０６ Ｐ型分離領域 １０７〜１１０ Ｎ型駆動電極 ２０１〜２０２ 駆動電極電圧がオンで低い時の電位分
布 ２０３〜２０４ 駆動電極電圧がオンで高い時の電位分
布 ２０５ 駆動電極電圧がオフの時の電位分布 ３０１ Ｐ+ 層 ４０１ Ｐ層
布 ２０３〜２０４ 駆動電極電圧がオンで高い時の電位分
布 ２０５ 駆動電極電圧がオフの時の電位分布 ３０１ Ｐ+ 層 ４０１ Ｐ層
Claims (3)
- 【請求項１】主たる光電変換領域となる第１導電型半導
体の裏面に第２導電型半導体よりなる電荷の蓄積転送領
域を有し、更にその裏面に第１導電型半導体よりなるバ
リアを有し、更にその裏面には蓄積転送領域に存在する
電荷を移送する手段を有し、かつ第１導電型半導体より
なる主たる光電変換領域とバリアが電気的に結合してい
ることを特徴とする電荷転送型固体撮像装置の撮像部。 - 【請求項２】主たる光電変換領域となる第１導電型半導
体の裏面に第２導電型半導体よりなる電荷の蓄積転送領
域を有し、更にその裏面に第１導電型半導体よりなるバ
リアを有し、更にその裏面に互いに電気的に分離された
第２導電型半導体よりなる複数の駆動電極を有し、かつ
第１導電型半導体よりなる主たる光電変換領域とバリア
が電気的に結合していることを特徴とする電荷転送型固
体撮像装置の撮像部。 - 【請求項３】主たる光電変換領域となる第１導電型半導
体に基準電圧を与え、駆動電極には、それよりも高い電
圧を一定期間与えて固体撮像装置に光を入射し、発生し
た電子を前記蓄積転送領域に蓄え、蓄積が終了後、前記
複数の駆動電極に、前記高い電圧と同程度の電圧とそれ
よりも低い電圧を交互に加えて、前記蓄積転送領域に蓄
えられた電荷の移送を行う事を特徴とする請求項１また
は２記載の電荷転送型固体撮像装置の撮像部の駆動法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7000299A JP2848257B2 (ja) | 1995-01-05 | 1995-01-05 | 電荷転送型固体撮像装置の撮像部とその駆動方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7000299A JP2848257B2 (ja) | 1995-01-05 | 1995-01-05 | 電荷転送型固体撮像装置の撮像部とその駆動方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08186244A JPH08186244A (ja) | 1996-07-16 |
| JP2848257B2 true JP2848257B2 (ja) | 1999-01-20 |
Family
ID=11470032
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7000299A Expired - Lifetime JP2848257B2 (ja) | 1995-01-05 | 1995-01-05 | 電荷転送型固体撮像装置の撮像部とその駆動方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2848257B2 (ja) |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0778959A (ja) * | 1993-09-09 | 1995-03-20 | Sony Corp | 固体撮像素子 |
-
1995
- 1995-01-05 JP JP7000299A patent/JP2848257B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08186244A (ja) | 1996-07-16 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 19981006 |