JP2877047B2 - 固体撮像装置 - Google Patents
固体撮像装置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
- H01L27/148—Charge coupled imagers
- H01L27/14831—Area CCD imagers
-
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- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
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- 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
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- H01L27/14683—Processes or apparatus peculiar to the manufacture or treatment of these devices or parts thereof
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は第１の電荷転送電極
下に形成された第１領域と、第２の電荷転送電極下に形
成された第２の領域および第３の領域により構造上の繰
り返し単位が形成され、第１の電荷転送電極と第２の電
荷転送電極が共通接続されている水平電荷転送部を有し
ている固体撮像装置に関する。
下に形成された第１領域と、第２の電荷転送電極下に形
成された第２の領域および第３の領域により構造上の繰
り返し単位が形成され、第１の電荷転送電極と第２の電
荷転送電極が共通接続されている水平電荷転送部を有し
ている固体撮像装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来のインターライン転送方式の固体撮
像装置は、図５に示すように、複数列の電荷転送装置
（ＣＣＤ）からなる垂直電荷転送部５０１と、この垂直
電荷転送部５０１の末端部に隣接して配列された複数の
光電変換部５０２と、前記各垂直電荷転送部５０１の一
端部に電気的に結合して直交方向に延設された水平電荷
転送部５０３と、その一端部に設けられた出力部５０４
とで構成されている。この構造の固体撮像装置の動作
は、図５において各光電変換部５０２の入射光量に応じ
て蓄積された信号電荷が映像信号のフレーム周期、もし
くはフィールド周期毎に対応して垂直電荷転送部５０１
に読みだされた後、映像信号の水平操作周期毎に前記垂
直電荷転送部５０１内を並列状態で図示の下方向に順次
転送される。各垂直電荷転送部５０１の末端まで転送さ
れた信号電荷は、水平走査周期毎に水平電荷転送部５０
３へ並列に転送される。水平電荷転送部５０３へ転送さ
れた信号電荷は、次の周期で垂直電荷転送部５０１群か
ら信号電荷が転送されてくる間に、水平方向に順次転送
され、信号出力部５０４から映像信号として外部に取り
出される。例えば、特開平５−２１９４４９号公報、特
開昭５８−１２５９６９号公報。
像装置は、図５に示すように、複数列の電荷転送装置
（ＣＣＤ）からなる垂直電荷転送部５０１と、この垂直
電荷転送部５０１の末端部に隣接して配列された複数の
光電変換部５０２と、前記各垂直電荷転送部５０１の一
端部に電気的に結合して直交方向に延設された水平電荷
転送部５０３と、その一端部に設けられた出力部５０４
とで構成されている。この構造の固体撮像装置の動作
は、図５において各光電変換部５０２の入射光量に応じ
て蓄積された信号電荷が映像信号のフレーム周期、もし
くはフィールド周期毎に対応して垂直電荷転送部５０１
に読みだされた後、映像信号の水平操作周期毎に前記垂
直電荷転送部５０１内を並列状態で図示の下方向に順次
転送される。各垂直電荷転送部５０１の末端まで転送さ
れた信号電荷は、水平走査周期毎に水平電荷転送部５０
３へ並列に転送される。水平電荷転送部５０３へ転送さ
れた信号電荷は、次の周期で垂直電荷転送部５０１群か
ら信号電荷が転送されてくる間に、水平方向に順次転送
され、信号出力部５０４から映像信号として外部に取り
出される。例えば、特開平５−２１９４４９号公報、特
開昭５８−１２５９６９号公報。
【０００３】図６は図５における垂直電荷転送部５０１
と水平電荷転送部５０３との結合領域５０５の拡大図で
ある。図６において、垂直電荷転送部５０１のチャンネ
ル領域６０１には、構造上の繰り返し単位が形成されて
いる第１の垂直電荷転送電極６０２と第２の電荷転送電
極６０３と、垂直電荷転送部５０１から水平電荷転送部
５０３への信号電荷の転送を行う第１の垂直電荷転送最
終電極６０４とが設けられる。また、水平電荷転送部５
０３のチャンネル領域６０５には、構造上の繰り返し単
位が形成されている第１の水平電荷転送電極６０６，６
０７と第２の水平電荷転送電極６０８，６０９が設けら
れる。一般に、これらの電荷転送電極は２層の多結晶シ
リコンにて形成されており、第１の水平電荷転送電極６
０６，６０７と第１の垂直電荷転送電極６０２，６０４
は第１層目の多結晶シリコンで形成され、第２の水平電
荷転送電極６０８，６０９と第２の垂直電荷転送電極６
０３は第２層目の多結晶シリコンで形成されている。
と水平電荷転送部５０３との結合領域５０５の拡大図で
ある。図６において、垂直電荷転送部５０１のチャンネ
ル領域６０１には、構造上の繰り返し単位が形成されて
いる第１の垂直電荷転送電極６０２と第２の電荷転送電
極６０３と、垂直電荷転送部５０１から水平電荷転送部
５０３への信号電荷の転送を行う第１の垂直電荷転送最
終電極６０４とが設けられる。また、水平電荷転送部５
０３のチャンネル領域６０５には、構造上の繰り返し単
位が形成されている第１の水平電荷転送電極６０６，６
０７と第２の水平電荷転送電極６０８，６０９が設けら
れる。一般に、これらの電荷転送電極は２層の多結晶シ
リコンにて形成されており、第１の水平電荷転送電極６
０６，６０７と第１の垂直電荷転送電極６０２，６０４
は第１層目の多結晶シリコンで形成され、第２の水平電
荷転送電極６０８，６０９と第２の垂直電荷転送電極６
０３は第２層目の多結晶シリコンで形成されている。
【０００４】水平電荷転送部５０３のチャンネル領域６
０５は、蓄積領域となる第１の領域６１１と障壁領域と
なる第２の領域６１２および第３の領域６１３からなる
２相駆動の埋め込み型ＣＣＤであり、水平電荷転送部５
０３の第１の領域６１１は第１層目の多結晶シリコン下
に形成され、第２の領域６１２及び第３の領域６１３は
２層目の多結晶シリコン下に形成されている。
０５は、蓄積領域となる第１の領域６１１と障壁領域と
なる第２の領域６１２および第３の領域６１３からなる
２相駆動の埋め込み型ＣＣＤであり、水平電荷転送部５
０３の第１の領域６１１は第１層目の多結晶シリコン下
に形成され、第２の領域６１２及び第３の領域６１３は
２層目の多結晶シリコン下に形成されている。
【０００５】水平電荷転送電極６０６と６０８，６０７
と６０９は、それぞれ対の電荷転送電極であり、図８に
示すような、それぞれ１８０度位相の異なるクロックパ
ルスΦＨ1 ，ΦＨ2 が印加される。また、図６に示した
ように、垂直電荷転送部５０１のチャンネル領域６０１
の末端の第１の領域６１４と第２の領域６１５上に水平
電荷転送電極６０６と６０８の一部を延設することによ
り、この第１の領域６１４および第２の領域６１５と、
水平電荷転送部５０３の第１の領域６１１および第２の
領域６１２が電気的に結合される。このとき垂直電荷転
送部５０１の垂直電荷転送最終電極６０４と水平電荷転
送部５０３の第２の水平電荷転送電極６０８とは隣接さ
れた状態にある。
と６０９は、それぞれ対の電荷転送電極であり、図８に
示すような、それぞれ１８０度位相の異なるクロックパ
ルスΦＨ1 ，ΦＨ2 が印加される。また、図６に示した
ように、垂直電荷転送部５０１のチャンネル領域６０１
の末端の第１の領域６１４と第２の領域６１５上に水平
電荷転送電極６０６と６０８の一部を延設することによ
り、この第１の領域６１４および第２の領域６１５と、
水平電荷転送部５０３の第１の領域６１１および第２の
領域６１２が電気的に結合される。このとき垂直電荷転
送部５０１の垂直電荷転送最終電極６０４と水平電荷転
送部５０３の第２の水平電荷転送電極６０８とは隣接さ
れた状態にある。
【０００６】図７（ａ）は、図６に示した結合領域のＩ
−Ｉ′線上の断面構造を模式的に示したものである。Ｐ
型半導体基板７０１の主表面には絶縁膜７０２を介し
て、それぞれ第１および第２の垂直電荷転送電極６０
４，６０３となる第１および第２の多結晶シリコン７０
３，７０４と、第１および第２の水平電荷転送電極６０
６，６０８となる第１および第２の多結晶シリコン７０
５，７０６が形成される。また、その上に、層関絶縁膜
７０７と、遮光膜となる金属膜７０８が形成されてい
る。
−Ｉ′線上の断面構造を模式的に示したものである。Ｐ
型半導体基板７０１の主表面には絶縁膜７０２を介し
て、それぞれ第１および第２の垂直電荷転送電極６０
４，６０３となる第１および第２の多結晶シリコン７０
３，７０４と、第１および第２の水平電荷転送電極６０
６，６０８となる第１および第２の多結晶シリコン７０
５，７０６が形成される。また、その上に、層関絶縁膜
７０７と、遮光膜となる金属膜７０８が形成されてい
る。
【０００７】また、前記各電荷転送電極下には、垂直電
荷転送部のチャンネル領域６０１と末端の第１の領域６
１４、および水平電荷転送部のチャンネル領域６０５の
第１領域６１１の埋め込みチャンネル層となるＮ型半導
体領域７１０と、垂直電荷転送部のチャンネル領域６０
１の末端の領域６１５および障壁領域となる水平電荷転
送部のチャンネル領域６０５の第２の領域６１２の埋め
込みチャンネル層となるＮ- 型半導体領域７１１と、障
壁領域となる水平電荷転送部のチャンネル領域６０５の
第３の領域６１３の埋め込みチャンネル層となるＮ--型
半導体領域（図示せず）が形成されている。前記Ｎ- 型
半導体領域７１１とＮ--型半導体領域７１２は、Ｎ型半
導体領域７１０に反対導電型の不純物を導入することに
より形成されており、電位ポテンシャルが蓄積領域とな
る第１の領域６１１に比較して小さくなっている。チャ
ンネル領域の外側には、Ｐ型半導体基板７０１と同一導
電型の不純物をドーピングした素子分離領域７１３が形
成されている。
荷転送部のチャンネル領域６０１と末端の第１の領域６
１４、および水平電荷転送部のチャンネル領域６０５の
第１領域６１１の埋め込みチャンネル層となるＮ型半導
体領域７１０と、垂直電荷転送部のチャンネル領域６０
１の末端の領域６１５および障壁領域となる水平電荷転
送部のチャンネル領域６０５の第２の領域６１２の埋め
込みチャンネル層となるＮ- 型半導体領域７１１と、障
壁領域となる水平電荷転送部のチャンネル領域６０５の
第３の領域６１３の埋め込みチャンネル層となるＮ--型
半導体領域（図示せず）が形成されている。前記Ｎ- 型
半導体領域７１１とＮ--型半導体領域７１２は、Ｎ型半
導体領域７１０に反対導電型の不純物を導入することに
より形成されており、電位ポテンシャルが蓄積領域とな
る第１の領域６１１に比較して小さくなっている。チャ
ンネル領域の外側には、Ｐ型半導体基板７０１と同一導
電型の不純物をドーピングした素子分離領域７１３が形
成されている。
【０００８】次に、図７（ｂ）を用いて垂直電荷転送部
５０１から水平電荷転送部５０３への電荷転送の模様を
説明する。図７（ｂ）は図７（ａ）に示したＩ−Ｉ′面
の結合領域の電位ポテンシャル分布を模式的に示したも
のである。垂直電荷転送部５０１の垂直電荷転送最終電
極６０４がオン状態にあるとき（破線表示）に蓄積され
ていた信号電荷は、垂直電荷転送最終電極６０４がオフ
状態（実線表示）になると同時に前記水平電荷転送部５
０３の第１および第２の水平電荷転送電極６０６，６０
８にて形成される第１および第２の領域６１１，６１２
が垂直電荷転送部５０３の領域に入り込んだ領域６１
４，６１５にて形成される水平電荷転送部に向かって、
電位ポテンシャルの狭チャンネル効果により電位ポテン
シャルが階段状に深くなっている領域を介して水平電荷
転送部に転送されることになる。
５０１から水平電荷転送部５０３への電荷転送の模様を
説明する。図７（ｂ）は図７（ａ）に示したＩ−Ｉ′面
の結合領域の電位ポテンシャル分布を模式的に示したも
のである。垂直電荷転送部５０１の垂直電荷転送最終電
極６０４がオン状態にあるとき（破線表示）に蓄積され
ていた信号電荷は、垂直電荷転送最終電極６０４がオフ
状態（実線表示）になると同時に前記水平電荷転送部５
０３の第１および第２の水平電荷転送電極６０６，６０
８にて形成される第１および第２の領域６１１，６１２
が垂直電荷転送部５０３の領域に入り込んだ領域６１
４，６１５にて形成される水平電荷転送部に向かって、
電位ポテンシャルの狭チャンネル効果により電位ポテン
シャルが階段状に深くなっている領域を介して水平電荷
転送部に転送されることになる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たような従来の固体撮像装置では、水平電荷転送部と電
気的に結合する垂直電荷転送部の末端領域に形成された
水平電荷転送部５０３の第１と第２の水平電荷転送電極
６０６，６０８にて形成される第１と第２の領域６１
１，６１２が垂直電荷転送部の領域に入り込んだ第１と
第２の領域６１４，６１５の間には、前記第１と第２の
水平電荷転送電極６０６，６０８を絶縁分離するための
絶縁膜７０７の一部７０７ａが存在するため、図７
（ｂ）に示したように、前記絶縁膜下にポテンシャル井
戸Ｘが形成され、かつ、前記第１と第２の水平電荷転送
電極６０６，６０８は、互いに共通に接続されて同電位
になっており、電極間に形成されるフリンジ電界は非常
に小さいため、前記ポテンシャル井戸を完全に打ち消す
ことができず、電界強度が全体的にかつ局所的に弱めら
れ、垂直電荷転送部から水平電荷転送部への信号電荷の
転送効率（もしくは転送速度）が劣化し、特に微少な信
号電荷を取り扱う状況下においては、画像上黒い縦線不
良が発生するという問題点があった。
たような従来の固体撮像装置では、水平電荷転送部と電
気的に結合する垂直電荷転送部の末端領域に形成された
水平電荷転送部５０３の第１と第２の水平電荷転送電極
６０６，６０８にて形成される第１と第２の領域６１
１，６１２が垂直電荷転送部の領域に入り込んだ第１と
第２の領域６１４，６１５の間には、前記第１と第２の
水平電荷転送電極６０６，６０８を絶縁分離するための
絶縁膜７０７の一部７０７ａが存在するため、図７
（ｂ）に示したように、前記絶縁膜下にポテンシャル井
戸Ｘが形成され、かつ、前記第１と第２の水平電荷転送
電極６０６，６０８は、互いに共通に接続されて同電位
になっており、電極間に形成されるフリンジ電界は非常
に小さいため、前記ポテンシャル井戸を完全に打ち消す
ことができず、電界強度が全体的にかつ局所的に弱めら
れ、垂直電荷転送部から水平電荷転送部への信号電荷の
転送効率（もしくは転送速度）が劣化し、特に微少な信
号電荷を取り扱う状況下においては、画像上黒い縦線不
良が発生するという問題点があった。
【００１０】本発明の目的は、垂直電荷転送部から水平
電荷転送部への信号電荷の転送効率を向上させ、黒縦線
不良率を改善することを可能にした固体撮像装置を提供
することにある。
電荷転送部への信号電荷の転送効率を向上させ、黒縦線
不良率を改善することを可能にした固体撮像装置を提供
することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明の固体撮像装置
は、水平電荷転送部は、半導体基板上に絶縁膜を介して
形成されるとともに共通接続された第１および第２の電
荷転送電極と、第１の電荷転送電極下に形成された蓄積
領域となる第１のチャネル領域と、第２の電荷転送電極
下に形成された第１の障壁領域となる第２のチャネル領
域と、前記第２の電荷転送電極下に前記第２のチャネル
領域に隣接して形成された第２の障壁領域となる第３の
チャネル領域とを有し、前記垂直電荷転送部の末端部の
チャネル領域は、前記第２及び第３のチャネル領域にわ
たって前記水平電荷転送部のチャネル領域に接続され、
前記第２の電荷転送電極が前記末端部のチャネル領域全
体を覆うように延在して形成されていることを特徴とす
る。
は、水平電荷転送部は、半導体基板上に絶縁膜を介して
形成されるとともに共通接続された第１および第２の電
荷転送電極と、第１の電荷転送電極下に形成された蓄積
領域となる第１のチャネル領域と、第２の電荷転送電極
下に形成された第１の障壁領域となる第２のチャネル領
域と、前記第２の電荷転送電極下に前記第２のチャネル
領域に隣接して形成された第２の障壁領域となる第３の
チャネル領域とを有し、前記垂直電荷転送部の末端部の
チャネル領域は、前記第２及び第３のチャネル領域にわ
たって前記水平電荷転送部のチャネル領域に接続され、
前記第２の電荷転送電極が前記末端部のチャネル領域全
体を覆うように延在して形成されていることを特徴とす
る。
【００１２】特に本発明では、前記第２および第３のチ
ャネル領域が更に前記垂直電荷転送部の末端部にまで入
り込んだ領域にも形成される。また、前記第３のチャネ
ル領域が更に前記垂直電荷転送部の末端部にまで入り込
んだ領域にも形成される。
ャネル領域が更に前記垂直電荷転送部の末端部にまで入
り込んだ領域にも形成される。また、前記第３のチャネ
ル領域が更に前記垂直電荷転送部の末端部にまで入り込
んだ領域にも形成される。
【００１３】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施形態を図面を
参照して説明する。図１は図５に示した固体撮像装置に
おいて、垂直電荷転送部５０１と水平電荷転送部５０３
との結合領域５０５の本発明の実施形態での拡大図であ
る。図１において、垂直電荷転送部５０１のチャンネル
領域１０１には、構造上の繰り返し単位が形成されてい
る第１の垂直電荷転送電極１０２と、第２の電荷転送電
極１０３と、垂直電荷転送部５０１から水平電荷転送部
５０３への信号電荷の転送を行う第１の垂直電荷転送最
終電極１０６とが形成される。また、水平電荷転送部５
０２のチャンネル領域１０５には、構造上の繰り返し単
位が形成されている第１の水平電荷転送電極１０６，１
０７と、第２の水平電荷転送電極１０８，１０９とが形
成される。これらの電荷転送電極は２層の多結晶シリコ
ンにて形成されており、第１の水平電荷転送電極１０
６，１０７と、第１の垂直電荷転送電極１０２及び１０
６は第１層目の多結晶シリコンで形成され、第２の水平
電荷転送電極１０８，１０９と第２の垂直電荷転送電極
１０３は第２層目の多結晶シリコンで形成されている。
参照して説明する。図１は図５に示した固体撮像装置に
おいて、垂直電荷転送部５０１と水平電荷転送部５０３
との結合領域５０５の本発明の実施形態での拡大図であ
る。図１において、垂直電荷転送部５０１のチャンネル
領域１０１には、構造上の繰り返し単位が形成されてい
る第１の垂直電荷転送電極１０２と、第２の電荷転送電
極１０３と、垂直電荷転送部５０１から水平電荷転送部
５０３への信号電荷の転送を行う第１の垂直電荷転送最
終電極１０６とが形成される。また、水平電荷転送部５
０２のチャンネル領域１０５には、構造上の繰り返し単
位が形成されている第１の水平電荷転送電極１０６，１
０７と、第２の水平電荷転送電極１０８，１０９とが形
成される。これらの電荷転送電極は２層の多結晶シリコ
ンにて形成されており、第１の水平電荷転送電極１０
６，１０７と、第１の垂直電荷転送電極１０２及び１０
６は第１層目の多結晶シリコンで形成され、第２の水平
電荷転送電極１０８，１０９と第２の垂直電荷転送電極
１０３は第２層目の多結晶シリコンで形成されている。
【００１４】水平電荷転送部５０３のチャンネル領域１
０５は、蓄積領域となる第１の領域１１１と、障壁領域
となる第２の領域１１２および第３の領域１１３からな
る２相駆動の埋め込み型ＣＣＤであり、水平電荷転送部
５０３の第１の領域１１１は第１層目の多結晶シリコン
下に形成され、第２の領域１１２および第３の領域１１
３は２層目の多結晶シリコン下に形成されている。ま
た、水平電荷転送電極１０６と１０８，１０７と１０９
は、それぞれ対の電荷転送電極であり、図８に示したよ
うな、それぞれ１８０度位相の異なるクロックパルスΦ
Ｈ1 ，ΦＨ2 が印加される。
０５は、蓄積領域となる第１の領域１１１と、障壁領域
となる第２の領域１１２および第３の領域１１３からな
る２相駆動の埋め込み型ＣＣＤであり、水平電荷転送部
５０３の第１の領域１１１は第１層目の多結晶シリコン
下に形成され、第２の領域１１２および第３の領域１１
３は２層目の多結晶シリコン下に形成されている。ま
た、水平電荷転送電極１０６と１０８，１０７と１０９
は、それぞれ対の電荷転送電極であり、図８に示したよ
うな、それぞれ１８０度位相の異なるクロックパルスΦ
Ｈ1 ，ΦＨ2 が印加される。
【００１５】一方、垂直電荷転送部５０１のチャンネル
領域１０１の末端の第２の領域１１４と第３の領域１１
５を第２の水平電荷転送電極１０８の一部で被うことに
より、垂直電荷転送部５０１のチャンネル領域１０１の
末端の第２の領域１１４と第３の領域１１５と、水平電
荷転送部５０３の第２の領域１１２と第３の領域１１３
が電気的に結合される。また、垂直電荷転送部５０１の
垂直電荷転送最終電極１０４と水平電荷転送部５０３の
第２の水平電荷転送電極１０８とは隣接している。
領域１０１の末端の第２の領域１１４と第３の領域１１
５を第２の水平電荷転送電極１０８の一部で被うことに
より、垂直電荷転送部５０１のチャンネル領域１０１の
末端の第２の領域１１４と第３の領域１１５と、水平電
荷転送部５０３の第２の領域１１２と第３の領域１１３
が電気的に結合される。また、垂直電荷転送部５０１の
垂直電荷転送最終電極１０４と水平電荷転送部５０３の
第２の水平電荷転送電極１０８とは隣接している。
【００１６】図２（ａ）は、図１に示した結合領域のＩ
−Ｉ′線上の断面を模式的に示したものである。Ｐ型半
導体基板２０１の主表面には絶縁膜２０２を介して前記
第１の垂直電荷転送電極１０２と垂直電荷転送最終電極
１０４となる第１の多結晶シリコン２０３と、第１の水
平電荷転送電極１０６となる第１の多結晶シリコン（図
示せず）と、第２の垂直電荷転送電極１０３、第２の水
平電荷転送電極１０８となる第２の多結晶シリコン２０
４，２０６とが形成される。また、その上に層関絶縁膜
２０７、および遮光膜となる金属膜２０８が形成されて
いる。
−Ｉ′線上の断面を模式的に示したものである。Ｐ型半
導体基板２０１の主表面には絶縁膜２０２を介して前記
第１の垂直電荷転送電極１０２と垂直電荷転送最終電極
１０４となる第１の多結晶シリコン２０３と、第１の水
平電荷転送電極１０６となる第１の多結晶シリコン（図
示せず）と、第２の垂直電荷転送電極１０３、第２の水
平電荷転送電極１０８となる第２の多結晶シリコン２０
４，２０６とが形成される。また、その上に層関絶縁膜
２０７、および遮光膜となる金属膜２０８が形成されて
いる。
【００１７】また、上記の各電荷転送電極下には、垂直
電荷転送部５０１のチャンネル領域１０１および水平電
荷転送部のチャンネル領域１０５の第１領域１１１の埋
め込みチャンネル層となるＮ型半導体領域２１０と、垂
直電荷転送部のチャンネル領域１０１の末端の第２の領
域１１４および障壁領域となる水平電荷転送部のチャン
ネル領域１０５の第２の領域１１２の埋め込みチャンネ
ル層となるＮ- 型半導体領域２１１と、垂直電荷転送部
のチャンネル領域１０１の末端の第３の領域１１５およ
び障壁領域となる水平電荷転送部のチャンネル領域１０
５の第３の領域１１３の埋め込みチャンネル層となるＮ
--型半導体領域２１２とが形成されている。
電荷転送部５０１のチャンネル領域１０１および水平電
荷転送部のチャンネル領域１０５の第１領域１１１の埋
め込みチャンネル層となるＮ型半導体領域２１０と、垂
直電荷転送部のチャンネル領域１０１の末端の第２の領
域１１４および障壁領域となる水平電荷転送部のチャン
ネル領域１０５の第２の領域１１２の埋め込みチャンネ
ル層となるＮ- 型半導体領域２１１と、垂直電荷転送部
のチャンネル領域１０１の末端の第３の領域１１５およ
び障壁領域となる水平電荷転送部のチャンネル領域１０
５の第３の領域１１３の埋め込みチャンネル層となるＮ
--型半導体領域２１２とが形成されている。
【００１８】前記Ｎ- 型半導体領域２１１とＮ--型半導
体領域２１２は、Ｎ型半導体領域２１０に反対導電型の
不純物を導入することにより形成されており、電位ポテ
ンシャルが蓄積領域となる第１の領域１１１に比較して
小さくなっている。チャンネル領域の外側には、Ｐ型半
導体基板２０１と同一導電型の不純物をドーピングした
素子分離領域２１３が形成されている。
体領域２１２は、Ｎ型半導体領域２１０に反対導電型の
不純物を導入することにより形成されており、電位ポテ
ンシャルが蓄積領域となる第１の領域１１１に比較して
小さくなっている。チャンネル領域の外側には、Ｐ型半
導体基板２０１と同一導電型の不純物をドーピングした
素子分離領域２１３が形成されている。
【００１９】この様な構造の固体撮像装置の動作も、前
述した従来例と同様な動作により、入射光量に応じて蓄
積された信号電荷が信号出力部５０４から映像信号とし
て外部に取り出される。すなわち、図５において各光電
変換部５０２の入射光量に応じて蓄積された信号電荷が
映像信号のフレーム周期、もしくはフィールド周期毎に
対応して垂直電荷転送部５０１に読みだされた後、映像
信号の水平操作周期毎に前記垂直電荷転送部５０１内を
並列状態で図示の下方向に順次転送される。各垂直電荷
転送部５０１の末端まで転送された信号電荷は、水平走
査周期毎に水平電荷転送部５０３へ並列に転送される。
水平電荷転送部５０３へ転送された信号電荷は、次の周
期で垂直電荷転送部５０１群から信号電荷が転送されて
くる間に、水平方向に順次転送され、信号出力部５０４
から映像信号として外部に取り出される。
述した従来例と同様な動作により、入射光量に応じて蓄
積された信号電荷が信号出力部５０４から映像信号とし
て外部に取り出される。すなわち、図５において各光電
変換部５０２の入射光量に応じて蓄積された信号電荷が
映像信号のフレーム周期、もしくはフィールド周期毎に
対応して垂直電荷転送部５０１に読みだされた後、映像
信号の水平操作周期毎に前記垂直電荷転送部５０１内を
並列状態で図示の下方向に順次転送される。各垂直電荷
転送部５０１の末端まで転送された信号電荷は、水平走
査周期毎に水平電荷転送部５０３へ並列に転送される。
水平電荷転送部５０３へ転送された信号電荷は、次の周
期で垂直電荷転送部５０１群から信号電荷が転送されて
くる間に、水平方向に順次転送され、信号出力部５０４
から映像信号として外部に取り出される。
【００２０】次に、図２（ｂ）を用いて垂直電荷転送部
５０１から水平電荷転送部５０３への電荷転送の動作を
説明する。図２（ｂ）は図１および図２（ａ）に示した
Ｉ−Ｉ′面の結合領域の電位ポテンシャル分布を模式的
に示したものである。垂直電荷転送部５０１の垂直電荷
転送最終電極１０４がオン状態にあるとき（破線表示）
に蓄積されていた信号電荷は、垂直電荷転送最終電極１
０４がオフ状態（実線表示）になると同時に前記水平電
荷転送部５０３の第２の水平電荷転送電極１０８にて形
成される第２および第３の領域１１１，１１２が垂直電
荷転送部５０１の領域に入り込んだ第２および第３の領
域１１４，１１５にて形成される水平電荷転送部に向か
って、電位ポテンシャルの狭チャンネル効果により電位
ポテンシャルが階段状に深くなっている領域を介して水
平電荷転送部に転送されることになる。
５０１から水平電荷転送部５０３への電荷転送の動作を
説明する。図２（ｂ）は図１および図２（ａ）に示した
Ｉ−Ｉ′面の結合領域の電位ポテンシャル分布を模式的
に示したものである。垂直電荷転送部５０１の垂直電荷
転送最終電極１０４がオン状態にあるとき（破線表示）
に蓄積されていた信号電荷は、垂直電荷転送最終電極１
０４がオフ状態（実線表示）になると同時に前記水平電
荷転送部５０３の第２の水平電荷転送電極１０８にて形
成される第２および第３の領域１１１，１１２が垂直電
荷転送部５０１の領域に入り込んだ第２および第３の領
域１１４，１１５にて形成される水平電荷転送部に向か
って、電位ポテンシャルの狭チャンネル効果により電位
ポテンシャルが階段状に深くなっている領域を介して水
平電荷転送部に転送されることになる。
【００２１】このように、この第１の実施形態の固体撮
像装置は、垂直電荷転送部５０１の末端領域に形成され
た水平電荷転送部の第２の水平電荷転送電極１０８にて
形成される第２および第３の領域１１２，１１３が垂直
電荷転送部の領域に入り込んでいる第２および第３の領
域１１４，１１５が水平電荷転送部５０３と電気的に結
合するため、これら第２および第３の領域１１４，１１
５はすべて第２の水平電荷転送電極１０８下に形成され
ている構造となっている。このため垂直電荷転送最終電
極１０４から水平電荷転送部５０３にかけての垂直電荷
転送部と水平電荷転送部が電気的に結合する領域５０５
には、従来例と異なり電荷転送電極を絶縁分離するため
の絶縁膜が存在しないため、前記絶縁膜下にポテンシャ
ル井戸が形成され、電界強度が全体的にかつ局所的に弱
められ、垂直電荷転送部５０１から水平電荷転送部５０
３への信号電荷の転送効率（もしくは転送速度）が劣化
し、黒縦線不良が発生するという問題点を解決すること
が可能となる。
像装置は、垂直電荷転送部５０１の末端領域に形成され
た水平電荷転送部の第２の水平電荷転送電極１０８にて
形成される第２および第３の領域１１２，１１３が垂直
電荷転送部の領域に入り込んでいる第２および第３の領
域１１４，１１５が水平電荷転送部５０３と電気的に結
合するため、これら第２および第３の領域１１４，１１
５はすべて第２の水平電荷転送電極１０８下に形成され
ている構造となっている。このため垂直電荷転送最終電
極１０４から水平電荷転送部５０３にかけての垂直電荷
転送部と水平電荷転送部が電気的に結合する領域５０５
には、従来例と異なり電荷転送電極を絶縁分離するため
の絶縁膜が存在しないため、前記絶縁膜下にポテンシャ
ル井戸が形成され、電界強度が全体的にかつ局所的に弱
められ、垂直電荷転送部５０１から水平電荷転送部５０
３への信号電荷の転送効率（もしくは転送速度）が劣化
し、黒縦線不良が発生するという問題点を解決すること
が可能となる。
【００２２】例えば、Ｐ型半導体基板２０１の不純物濃
度を１×１０17ｃｍ-3、Ｎ型ウエル２１０の濃度を５×
１０17ｃｍ-3、Ｎ- 型ウエル２１１の濃度を４．６×１
０17ｃｍ-3、Ｎ--型ウエル２１２の濃度を４．２×１０
17ｃｍ-3、各電荷転送電極間の絶縁膜厚を０．２５μｍ
とした場合、実験試作において、従来例の構造では黒縦
線不良率が約７０％程度であるのに対し、本発明の構造
では、垂直電荷転送部から水平電荷転送部への信号電荷
（特に微少の信号電荷）の転送効率（速度）を向上させ
ることができるため、黒縦線不良率をほぼ０％にまで低
減することができた。
度を１×１０17ｃｍ-3、Ｎ型ウエル２１０の濃度を５×
１０17ｃｍ-3、Ｎ- 型ウエル２１１の濃度を４．６×１
０17ｃｍ-3、Ｎ--型ウエル２１２の濃度を４．２×１０
17ｃｍ-3、各電荷転送電極間の絶縁膜厚を０．２５μｍ
とした場合、実験試作において、従来例の構造では黒縦
線不良率が約７０％程度であるのに対し、本発明の構造
では、垂直電荷転送部から水平電荷転送部への信号電荷
（特に微少の信号電荷）の転送効率（速度）を向上させ
ることができるため、黒縦線不良率をほぼ０％にまで低
減することができた。
【００２３】さらに、前記したように垂直電荷転送部と
水平電荷転送部が電気的に結合する領域には電荷転送電
極を絶縁分離するための絶縁膜が存在しないため、同一
設計マージンにて設計した場合、図６に示した従来例の
垂直最終電極から水平転送部までの距離Ｌ6 に比べて、
第１の実施形態の垂直最終電極から水平転送部までの距
離Ｌ1 を短くすることができるため、より高いフリンジ
電界が得られ、垂直転送部から水平転送部への信号電荷
の転送効率（もしくは転送速度）を更に向上させること
も可能となる。
水平電荷転送部が電気的に結合する領域には電荷転送電
極を絶縁分離するための絶縁膜が存在しないため、同一
設計マージンにて設計した場合、図６に示した従来例の
垂直最終電極から水平転送部までの距離Ｌ6 に比べて、
第１の実施形態の垂直最終電極から水平転送部までの距
離Ｌ1 を短くすることができるため、より高いフリンジ
電界が得られ、垂直転送部から水平転送部への信号電荷
の転送効率（もしくは転送速度）を更に向上させること
も可能となる。
【００２４】ここで、前記垂直電荷転送部５０１のチャ
ンネル領域１０１の末端の第２の領域１１４と第３の領
域１１５を、図３に示す第２の実施形態のように、併せ
て１つの領域３１４として、Ｎ- 型半導体領域のみにて
形成してもよい。なお、この第２の実施形態において、
第１の実施形態と同じ部分には下２桁が同じ数値の符号
を記している。
ンネル領域１０１の末端の第２の領域１１４と第３の領
域１１５を、図３に示す第２の実施形態のように、併せ
て１つの領域３１４として、Ｎ- 型半導体領域のみにて
形成してもよい。なお、この第２の実施形態において、
第１の実施形態と同じ部分には下２桁が同じ数値の符号
を記している。
【００２５】また、垂直電荷転送部５０１のチャンネル
領域１０１の末端の第２の領域１１４と第３の領域１１
５を、図４に示す第３の実施形態のように、併せて１つ
の領域４１４として、Ｎ--型半導体領域のみにて形成し
てもよい。この第３の実施形態においても、第１の実施
形態と同じ部分には下２桁が同じ数値の符号を記してい
る。
領域１０１の末端の第２の領域１１４と第３の領域１１
５を、図４に示す第３の実施形態のように、併せて１つ
の領域４１４として、Ｎ--型半導体領域のみにて形成し
てもよい。この第３の実施形態においても、第１の実施
形態と同じ部分には下２桁が同じ数値の符号を記してい
る。
【００２６】なお、前記各実施形態では、本発明をＰ型
半導体基板上に固体撮像装置を形成しているが、Ｎ型半
導体基板上にＰ型ウエル層を形成し、このＰ型ウエル層
内に固体撮像装置を形成することも可能であることは言
うまでもない。
半導体基板上に固体撮像装置を形成しているが、Ｎ型半
導体基板上にＰ型ウエル層を形成し、このＰ型ウエル層
内に固体撮像装置を形成することも可能であることは言
うまでもない。
【００２７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の固体撮像
装置は、垂直電荷転送部の末端部と電気結合される障壁
領域としての水平電荷転送部の第２および第３のチャネ
ル領域が垂直電荷転送部の末端部にまで入り込んだ構成
とされるため、この領域には水平電荷転送部の両電荷転
送電極を絶縁分離するための絶縁膜を設ける必要がなく
なり、この絶縁膜が原因とされるポテンシャル井戸が形
成されることもなく、電界強度が全体的にかつ局所的に
弱められることによる信号電荷の転送効率の劣化が防止
でき、黒縦線不良を未然に防止することができるという
効果がある。また、本発明では、垂直最終電極から水平
転送部までの距離を短くでき、より高いフリンジ電界が
得られ、垂直転送部から水平転送部への信号電荷の転送
効率を更に向上させることができるという効果もある。
装置は、垂直電荷転送部の末端部と電気結合される障壁
領域としての水平電荷転送部の第２および第３のチャネ
ル領域が垂直電荷転送部の末端部にまで入り込んだ構成
とされるため、この領域には水平電荷転送部の両電荷転
送電極を絶縁分離するための絶縁膜を設ける必要がなく
なり、この絶縁膜が原因とされるポテンシャル井戸が形
成されることもなく、電界強度が全体的にかつ局所的に
弱められることによる信号電荷の転送効率の劣化が防止
でき、黒縦線不良を未然に防止することができるという
効果がある。また、本発明では、垂直最終電極から水平
転送部までの距離を短くでき、より高いフリンジ電界が
得られ、垂直転送部から水平転送部への信号電荷の転送
効率を更に向上させることができるという効果もある。
【図１】本発明の第１の実施形態における垂直電荷転送
部と水平電荷転送部の結合領域の平面図である。
部と水平電荷転送部の結合領域の平面図である。
【図２】図１のＡＡ線に沿う模式的な拡大断面図であ
る。
る。
【図３】本発明の第２の実施形態における図１と同様の
平面図である。
平面図である。
【図４】本発明の第３の実施形態における図１の同様の
平面図である。
平面図である。
【図５】本発明が適用される固体撮像装置の模式的な平
面図である。
面図である。
【図６】従来の固体撮像装置における垂直電荷転送部と
水平電荷転送部の結合領域の平面図である。
水平電荷転送部の結合領域の平面図である。
【図７】図６のＢＢ線に沿う模式的な拡大断面図であ
る。
る。
【図８】水平電荷転送電極に印加されるクロックパルス
のタイミングを示す図である。
のタイミングを示す図である。
１０１ 垂直電荷転送部のチャンネル領域 １０２ 第１の垂直電荷転送電極 １０３ 第２の垂直電荷転送電極 １０４ 垂直電荷転送最終電極 １０５ 水平電荷転送部のチャンネル領域 １０６，１０７ 第１の水平電荷転送電極 １０８，１０９ 第２の水平電荷転送電極 １１１ 水平電荷転送部の第１の領域 １１２，１１４ 水平電荷転送部の第２の領域 １１３，１１５ 水平電荷転送部の第３の領域 ２０１ Ｐ型半導体基板 ２０２ 絶縁膜 ２０３ 第１の多結晶シリコン ２０４，２０６ 第２の多結晶シリコン ２１０ Ｎ型半導体領域 ２１１ Ｎ- 型半導体領域 ２１２ Ｎ--型半導体領域 ５０１ 垂直電荷転送部 ５０２ 光電変換部 ５０３ 水平電荷転送部 ５０４ 出力部 ５０５ 垂直電荷転送部と水平電荷転送部の結合部
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01L 29/763 H01L 21/339 H01L 27/148 H04N 5/335
Claims (4)
- 【請求項１】 複数列の垂直電荷転送部と、これら垂直
電荷転送部の末端部に沿って延設され、垂直電荷転送部
から転送される電荷信号を順次転送する水平電荷転送部
とを備える固体撮像装置において、前記水平電荷転送部
は、半導体基板上に絶縁膜を介して形成されるとともに
共通接続された第１および第２の電荷転送電極と、第１
の電荷転送電極下に形成された蓄積領域となる第１のチ
ャネル領域と、第２の電荷転送電極下に形成された第１
の障壁領域となる第２のチャネル領域と、前記第２の電
荷転送電極下に前記第２のチャネル領域に隣接して形成
された第２の障壁領域となる第３のチャネル領域とを有
し、前記垂直電荷転送部の末端部のチャネル領域は、前
記第２及び第３のチャネル領域にわたって前記水平電荷
転送部のチャネル領域に接続され、前記第２の電荷転送
電極が前記末端部のチャネル領域全体を覆うように延在
して形成されていることを特徴とする固体撮像装置。 - 【請求項２】 前記第２および第３のチャネル領域が更
に前記垂直電荷転送部の末端部にまで入り込んだ領域に
も形成されてなる請求項１に記載の固体撮像装置。 - 【請求項３】 前記第３のチャネル領域が更に前記垂直
電荷転送部の末端部にまで入り込んだ領域にも形成され
てなる請求項１に記載の固体撮像装置。 - 【請求項４】 Ｐ型半導体層の表面の絶縁膜上に形成さ
れた第１および第２の各多結晶シリコン膜で第１および
第２の各電荷転送電極が構成され、前記各電荷転送電極
の下側の前記Ｐ型半導体層に形成されたＮ型層で前記第
１のチャネル領域が構成され、低濃度Ｎ型層で前記第２
のチャネル領域が構成され、さらに低濃度のＮ型層で前
記第３のチャネル領域が構成される請求項１ないし３の
いずれかに記載の固体撮像装置。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7302123A JP2877047B2 (ja) | 1995-10-25 | 1995-10-25 | 固体撮像装置 |
| US08/735,081 US5920346A (en) | 1995-10-25 | 1996-10-22 | Two-dimensional CCD image sensor free from vertical black streaks |
| TW085112987A TW310416B (ja) | 1995-10-25 | 1996-10-23 | |
| KR1019960047877A KR100227991B1 (ko) | 1995-10-25 | 1996-10-24 | 흑색 세로 줄무늬가 없는 2차원 ccd 화상 센서 |
| EP96117188A EP0771104A3 (en) | 1995-10-25 | 1996-10-25 | Two-dimensional CCD image sensor free from vertical black streaks |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7302123A JP2877047B2 (ja) | 1995-10-25 | 1995-10-25 | 固体撮像装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09121045A JPH09121045A (ja) | 1997-05-06 |
| JP2877047B2 true JP2877047B2 (ja) | 1999-03-31 |
Family
ID=17905210
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7302123A Expired - Fee Related JP2877047B2 (ja) | 1995-10-25 | 1995-10-25 | 固体撮像装置 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5920346A (ja) |
| EP (1) | EP0771104A3 (ja) |
| JP (1) | JP2877047B2 (ja) |
| KR (1) | KR100227991B1 (ja) |
| TW (1) | TW310416B (ja) |
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|---|---|---|---|---|
| JP4231560B2 (ja) * | 1997-05-29 | 2009-03-04 | 株式会社堀場製作所 | 化学量の分布の電気化学的測定方法および装置 |
| JP3102557B2 (ja) * | 1997-08-07 | 2000-10-23 | 日本電気株式会社 | 固体撮像素子およびその駆動方法 |
| JP3180748B2 (ja) * | 1997-12-11 | 2001-06-25 | 日本電気株式会社 | 固体撮像装置 |
| JP4171137B2 (ja) * | 1999-06-08 | 2008-10-22 | 富士フイルム株式会社 | 固体撮像装置及びその制御方法 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| NL8105397A (nl) * | 1981-11-30 | 1983-06-16 | Philips Nv | Ladingsgekoppelde inrichting. |
| JPS6262553A (ja) * | 1985-09-12 | 1987-03-19 | Toshiba Corp | 固体撮像装置 |
| JPS63211752A (ja) * | 1987-02-27 | 1988-09-02 | Sony Corp | 固体撮像装置 |
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