JP2894235B2 - 固体撮像装置 - Google Patents
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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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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、固体撮像装置に関し、
特に固体撮像装置における電荷転送部の構成に関する。
特に固体撮像装置における電荷転送部の構成に関する。
【０００２】
【従来の技術】固体撮像装置は、従来一般的に使用され
てきた撮像管に比べ、小型，軽量，高耐久性，低残像，
焼き付き等において優れ、イメージサイズの小さい民生
用ムービーカメラ分野においては、既に撮像管を凌駕
し、比較的イメージサイズの大きい産業用カメラ分野に
おいても、撮像管にとって代わろうとしている。
てきた撮像管に比べ、小型，軽量，高耐久性，低残像，
焼き付き等において優れ、イメージサイズの小さい民生
用ムービーカメラ分野においては、既に撮像管を凌駕
し、比較的イメージサイズの大きい産業用カメラ分野に
おいても、撮像管にとって代わろうとしている。
【０００３】従来の固体撮像装置を図８に示す。図８は
固体撮像装置のうち、インターライン転送方式と呼ばれ
るものの概略図であり、図８に示す従来の固体撮像装置
は、複数列の垂直電荷転送部８０２と、各列の垂直電荷
転送部８０２の片側に隣接して配置され垂直電荷転送部
８０２により信号電荷が読み取られる光電変換部８０１
と、各垂直電荷転送部８０２の一端に電気的に結合され
垂直電荷転送部８０２で読み取った信号電荷を出力部８
０４に転送する水平電荷転送部８０３と、水平電荷転送
部８０３で転送された信号電荷を外部に出力する出力部
８０４とから構成されている。
固体撮像装置のうち、インターライン転送方式と呼ばれ
るものの概略図であり、図８に示す従来の固体撮像装置
は、複数列の垂直電荷転送部８０２と、各列の垂直電荷
転送部８０２の片側に隣接して配置され垂直電荷転送部
８０２により信号電荷が読み取られる光電変換部８０１
と、各垂直電荷転送部８０２の一端に電気的に結合され
垂直電荷転送部８０２で読み取った信号電荷を出力部８
０４に転送する水平電荷転送部８０３と、水平電荷転送
部８０３で転送された信号電荷を外部に出力する出力部
８０４とから構成されている。
【０００４】図８に示す固体撮像装置の動作は、光電変
換部８０１群に信号電荷が入射光量に応じて蓄積され、
その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８０
２に読み出され、その後に映像信号の水平操作周期毎に
垂直電荷転送部８０２内を並列に下方向に順次転送され
る。垂直電荷転送部８０２群の末端間に転送された信号
電荷は、水平走査周期毎に水平電荷転送部８０３に並列
に転送される。水平電荷転送部８０３に転送された信号
電荷は、次の周期で垂直電荷転送部８０２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、出
力部８０４から映像信号として外部に取り出される。
換部８０１群に信号電荷が入射光量に応じて蓄積され、
その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８０
２に読み出され、その後に映像信号の水平操作周期毎に
垂直電荷転送部８０２内を並列に下方向に順次転送され
る。垂直電荷転送部８０２群の末端間に転送された信号
電荷は、水平走査周期毎に水平電荷転送部８０３に並列
に転送される。水平電荷転送部８０３に転送された信号
電荷は、次の周期で垂直電荷転送部８０２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、出
力部８０４から映像信号として外部に取り出される。
【０００５】図９は図８のＩ−Ｉ’線に沿うセル部の断
面図、図１０（ａ）は図８のＩＩ−ＩＩ’線に沿う電荷
転送部の断面図、図１０（ｂ）は電位ポテンシャル図で
ある。
面図、図１０（ａ）は図８のＩＩ−ＩＩ’線に沿う電荷
転送部の断面図、図１０（ｂ）は電位ポテンシャル図で
ある。
【０００６】図９，図１０（ａ）において、９０１はＮ
型半導体基板、９０２は図８に示す水平電荷転送部８０
３及び垂直電荷転送部８０２の埋め込みチャンネルを構
成する第１のＰ型ウェル層、９０３は図８に示す水平電
荷転送部８０３及び垂直電荷転送部８０２の埋め込みチ
ャンネルを構成するＮ型領域半導体領域、９０４は強い
入射光により発生する過剰電荷をＮ型半導体基板９０１
に排除することによりブルーミング現象を抑制する縦型
オーバフロードレイン構造を有し、図８に示す光電変換
部８０１及び水平電荷転送部８０３並びに垂直電荷転送
部８０２の埋め込みチャンネルを構成する第２のＰ型ウ
ェル層、９０５は図８に示す光電変換部８０１を構成す
るＮ型半導体領域、９０６は図８に示す光電変換部８０
１を構成するＰ+型半導体領域、９０７は素子分離部の
Ｐ+型半導体領域、９０８は導電性電極、９０９はシリ
コン酸化膜、９１０は遮光用の金属膜、９１１は保護シ
リコン酸化膜である（テレビジョン学会誌Ｖｏｌ．３
７，Ｎｏ．１０（１９８３）参照）。
型半導体基板、９０２は図８に示す水平電荷転送部８０
３及び垂直電荷転送部８０２の埋め込みチャンネルを構
成する第１のＰ型ウェル層、９０３は図８に示す水平電
荷転送部８０３及び垂直電荷転送部８０２の埋め込みチ
ャンネルを構成するＮ型領域半導体領域、９０４は強い
入射光により発生する過剰電荷をＮ型半導体基板９０１
に排除することによりブルーミング現象を抑制する縦型
オーバフロードレイン構造を有し、図８に示す光電変換
部８０１及び水平電荷転送部８０３並びに垂直電荷転送
部８０２の埋め込みチャンネルを構成する第２のＰ型ウ
ェル層、９０５は図８に示す光電変換部８０１を構成す
るＮ型半導体領域、９０６は図８に示す光電変換部８０
１を構成するＰ+型半導体領域、９０７は素子分離部の
Ｐ+型半導体領域、９０８は導電性電極、９０９はシリ
コン酸化膜、９１０は遮光用の金属膜、９１１は保護シ
リコン酸化膜である（テレビジョン学会誌Ｖｏｌ．３
７，Ｎｏ．１０（１９８３）参照）。
【０００７】上述した従来の固体撮像素子では、図８に
示す水平電荷転送部８０３及び垂直電荷転送部８０２を
構成する第１のＰ型ウェル層９０２と、図８に示す光電
変換部８０１を構成する第２のＰ型ウェル層９０４と
は、自己整合形成が難しいことから、第１のＰ型ウェル
層９０２と第２のＰ型ウェル層９０４との不純物濃度の
違いを利用して、第２のＰ型ウェル層９０４の一部に第
２のＰ型ウェル層９０４と濃度が異なる不純物を注入
し、第２のＰ型ウェル層９０４の一部に第１のＰ型ウェ
ル層９０２を形成した構造となっていた。
示す水平電荷転送部８０３及び垂直電荷転送部８０２を
構成する第１のＰ型ウェル層９０２と、図８に示す光電
変換部８０１を構成する第２のＰ型ウェル層９０４と
は、自己整合形成が難しいことから、第１のＰ型ウェル
層９０２と第２のＰ型ウェル層９０４との不純物濃度の
違いを利用して、第２のＰ型ウェル層９０４の一部に第
２のＰ型ウェル層９０４と濃度が異なる不純物を注入
し、第２のＰ型ウェル層９０４の一部に第１のＰ型ウェ
ル層９０２を形成した構造となっていた。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の固体撮
像装置では、水平電荷転送部８０３と垂直電荷転送部８
０２とは、第１のＰ型ウェル層９０２とＮ型半導体領域
９０３と第２のＰ型ウェル層９０４とから構成される同
一の構造であるため、高画素化につれて垂直電荷転送部
８０２のチャンネル幅が狭くなった場合、水平電荷転送
部８０３及び垂直電荷転送部８０２を構成する第１のＰ
型ウェル層９０２とＮ型半導体領域９０３との接合深さ
を浅くすることにより、垂直電荷転送部８０２の転送電
荷容量の低下を阻止しているが、垂直電荷転送部８０２
と同じ構造をもつ水平電荷転送部８０３における第１の
Ｐ型ウェル層９０２とＮ型半導体領域９０３との接合の
深さも浅くなり、高画素化に伴う、より高速度の転送に
対して、特に微少な信号電荷の転送効率が劣化するとい
う欠点があった。
像装置では、水平電荷転送部８０３と垂直電荷転送部８
０２とは、第１のＰ型ウェル層９０２とＮ型半導体領域
９０３と第２のＰ型ウェル層９０４とから構成される同
一の構造であるため、高画素化につれて垂直電荷転送部
８０２のチャンネル幅が狭くなった場合、水平電荷転送
部８０３及び垂直電荷転送部８０２を構成する第１のＰ
型ウェル層９０２とＮ型半導体領域９０３との接合深さ
を浅くすることにより、垂直電荷転送部８０２の転送電
荷容量の低下を阻止しているが、垂直電荷転送部８０２
と同じ構造をもつ水平電荷転送部８０３における第１の
Ｐ型ウェル層９０２とＮ型半導体領域９０３との接合の
深さも浅くなり、高画素化に伴う、より高速度の転送に
対して、特に微少な信号電荷の転送効率が劣化するとい
う欠点があった。
【０００９】本発明の目的は、電荷転送部の信号電荷の
転送効率を向上させた固体撮像装置を提供することにあ
る。
転送効率を向上させた固体撮像装置を提供することにあ
る。
【００１０】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明に係る固体撮像装置は、光電変換部と、垂直
電荷転送部と、水平電荷転送部と、出力部とを有する固
体撮像装置であって、光電変換部は、第２のＰ型半導体
領域上に形成され、入射光量に応じて信号電荷が蓄積さ
れるものであり、垂直電荷転送部は、Ｎ型半導体基板上
の第１及び第２のＰ型半導体領域上に形成され、前記光
電変換部の信号電荷を読み出して水平電荷転送部に転送
するものであり、水平電荷転送部は、前記垂直電荷転送
部から入力された信号電荷を出力部に転送するものであ
り、出力部は、前記水平電荷転送部から入力された信号
電荷を外部に出力するものであり、さらに前記水平電荷
転送部に、空乏層を深さ方向に延長させてフリンジ電界
を増強するために前記第２のＰ型半導体領域が形成され
ていない電界増強領域を有するものである。
め、本発明に係る固体撮像装置は、光電変換部と、垂直
電荷転送部と、水平電荷転送部と、出力部とを有する固
体撮像装置であって、光電変換部は、第２のＰ型半導体
領域上に形成され、入射光量に応じて信号電荷が蓄積さ
れるものであり、垂直電荷転送部は、Ｎ型半導体基板上
の第１及び第２のＰ型半導体領域上に形成され、前記光
電変換部の信号電荷を読み出して水平電荷転送部に転送
するものであり、水平電荷転送部は、前記垂直電荷転送
部から入力された信号電荷を出力部に転送するものであ
り、出力部は、前記水平電荷転送部から入力された信号
電荷を外部に出力するものであり、さらに前記水平電荷
転送部に、空乏層を深さ方向に延長させてフリンジ電界
を増強するために前記第２のＰ型半導体領域が形成され
ていない電界増強領域を有するものである。
【００１１】
【００１２】また前記水平電荷転送部の電界増強領域
は、前記水平電荷転送部に隣接する垂直電荷転送部の末
端領域に延在して形成されたものである。
は、前記水平電荷転送部に隣接する垂直電荷転送部の末
端領域に延在して形成されたものである。
【００１３】また前記水平電荷転送部の電界増強領域
は、４μｍより大きい幅を有するものである。
は、４μｍより大きい幅を有するものである。
【００１４】また前記水平電荷転送部の電界増強領域
は、水平電荷転送部のチャンネル幅以下の範囲内に形成
されたものである。
は、水平電荷転送部のチャンネル幅以下の範囲内に形成
されたものである。
【００１５】また前記水平電荷転送部の電界増強領域
は、水平電荷転送部のチャンネル長以上の範囲内に形成
されたものである。
は、水平電荷転送部のチャンネル長以上の範囲内に形成
されたものである。
【００１６】
【作用】水平電荷転送部及び垂直電荷転送部を構成する
第１のＰ型ウェル層と、光電変換部を構成する第２のＰ
型ウェル層との不純物濃度の違いを利用して、第２のＰ
型ウェル層の一部に第１のＰ型ウェル層を形成した構造
とし、さらに水平電荷転送部及び垂直電荷転送部の少な
くとも一方に、空乏層を深さ方向に延長させてフリンジ
電界を増強した領域を有している。この電界増強領域に
より信号電荷の転送効率を向上させる。
第１のＰ型ウェル層と、光電変換部を構成する第２のＰ
型ウェル層との不純物濃度の違いを利用して、第２のＰ
型ウェル層の一部に第１のＰ型ウェル層を形成した構造
とし、さらに水平電荷転送部及び垂直電荷転送部の少な
くとも一方に、空乏層を深さ方向に延長させてフリンジ
電界を増強した領域を有している。この電界増強領域に
より信号電荷の転送効率を向上させる。
【００１７】
【実施例】以下、本発明の実施例を図により説明する。
【００１８】（実施例１）図１は、本発明の実施例１に
係る固体撮像装置を示す平面図、図２は図１のＩ−Ｉ’
線断面図、図３は図１のＩＩ−ＩＩ’線断面図である。
係る固体撮像装置を示す平面図、図２は図１のＩ−Ｉ’
線断面図、図３は図１のＩＩ−ＩＩ’線断面図である。
【００１９】図において、本発明に係る固体撮像装置は
基本的構成として、光電変換部１０１と、垂直電荷転送
部１０２と、水平電荷転送部１０３と、出力部１０４と
を有するものであって、光電変換部１０１は、入射光量
に応じて信号電荷が蓄積されるものであり、垂直電荷転
送部１０２は、光電変換部１０１の信号電荷を読み出し
て水平電荷転送部１０３に転送するものであり、水平電
荷転送部１０３は、垂直電荷転送部１０２から入力され
た信号電荷を出力部１０４に転送するものであり、出力
部１０４は、水平電荷転送部１０３から入力された信号
電荷を外部に出力するものであり、垂直電荷転送部１０
２及び水平電荷転送部１０３のうち、少なくとも一方
は、空乏層を深さ方向に延長させてフリンジ電界を増強
した電界増強領域１０５を有している。
基本的構成として、光電変換部１０１と、垂直電荷転送
部１０２と、水平電荷転送部１０３と、出力部１０４と
を有するものであって、光電変換部１０１は、入射光量
に応じて信号電荷が蓄積されるものであり、垂直電荷転
送部１０２は、光電変換部１０１の信号電荷を読み出し
て水平電荷転送部１０３に転送するものであり、水平電
荷転送部１０３は、垂直電荷転送部１０２から入力され
た信号電荷を出力部１０４に転送するものであり、出力
部１０４は、水平電荷転送部１０３から入力された信号
電荷を外部に出力するものであり、垂直電荷転送部１０
２及び水平電荷転送部１０３のうち、少なくとも一方
は、空乏層を深さ方向に延長させてフリンジ電界を増強
した電界増強領域１０５を有している。
【００２０】また垂直電荷転送部１０２及び水平電荷転
送部１０３は、接合した第１及び第２の半導体層２０
２，２０３，２０４に形成されたものであり、電界増強
領域１０５は、第１の半導体層２０２，２０３を残して
第２の半導体層２０４を除去した領域に形成されてい
る。
送部１０３は、接合した第１及び第２の半導体層２０
２，２０３，２０４に形成されたものであり、電界増強
領域１０５は、第１の半導体層２０２，２０３を残して
第２の半導体層２０４を除去した領域に形成されてい
る。
【００２１】次に本発明に係る固体撮像装置の具体例を
図１〜図３に基づいて説明する。図２，図３において、
Ｎ型半導体基板２０１上に第２のＰ型ウェル層（半導体
層）２０４と、第１のＰ型ウェル層（半導体層）２０２
とが形成されている。第１のＰ型ウェル層２０２と第２
のＰ型ウェル層２０４とは、自己整合形成が難しいこと
から、第１のＰ型ウェル層２０２と第２のＰ型ウェル層
２０４との不純物濃度の違いを利用して、第２のＰ型ウ
ェル層２０４の一部に第１のＰ型ウェル層２０２を形成
している。
図１〜図３に基づいて説明する。図２，図３において、
Ｎ型半導体基板２０１上に第２のＰ型ウェル層（半導体
層）２０４と、第１のＰ型ウェル層（半導体層）２０２
とが形成されている。第１のＰ型ウェル層２０２と第２
のＰ型ウェル層２０４とは、自己整合形成が難しいこと
から、第１のＰ型ウェル層２０２と第２のＰ型ウェル層
２０４との不純物濃度の違いを利用して、第２のＰ型ウ
ェル層２０４の一部に第１のＰ型ウェル層２０２を形成
している。
【００２２】また図２に示すように第１のＰ型ウェル層
２０２上にはＮ型半導体領域２０３が形成され、第２の
Ｐ型ウェル層２０４層上の第１のＰ型ウェル層２０２間
にＮ型半導体領域２０５が形成されている。また一方の
第１のＰ型ウェル層２０２とＮ型半導体領域２０５上に
渡ってＰ+型半導体領域２０６が形成されている。２０
７は素子分離用のＰ+型半導体領域、２０８は導電性電
極、２０９はシリコン酸化膜、２１０は遮光用の金属
膜、２１１は保護シリコン酸化膜である。
２０２上にはＮ型半導体領域２０３が形成され、第２の
Ｐ型ウェル層２０４層上の第１のＰ型ウェル層２０２間
にＮ型半導体領域２０５が形成されている。また一方の
第１のＰ型ウェル層２０２とＮ型半導体領域２０５上に
渡ってＰ+型半導体領域２０６が形成されている。２０
７は素子分離用のＰ+型半導体領域、２０８は導電性電
極、２０９はシリコン酸化膜、２１０は遮光用の金属
膜、２１１は保護シリコン酸化膜である。
【００２３】ここに図２に示すように、金属膜２１０が
設けられていない領域２１２の第２のＰ型ウェル層２０
４とＮ型半導体領域２０５とＰ+型半導体領域２０６と
の積層構造により、光電変換部１０１が構成されてお
り、光電変換部１０１は、強い入射により発生する過剰
電荷をＮ型半導体基板２０１に排除することによりブル
ーミング現象を抑制する縦型オーバフロードレイン構造
となっている。
設けられていない領域２１２の第２のＰ型ウェル層２０
４とＮ型半導体領域２０５とＰ+型半導体領域２０６と
の積層構造により、光電変換部１０１が構成されてお
り、光電変換部１０１は、強い入射により発生する過剰
電荷をＮ型半導体基板２０１に排除することによりブル
ーミング現象を抑制する縦型オーバフロードレイン構造
となっている。
【００２４】また図２及び図３（ａ）に示すように、第
１のＰ型ウェル層２０２，Ｎ型半導体領域２０３，第２
のＰ型ウェル層２０４により、水平電荷転送部１０３及
び垂直電荷転送部１０２の埋め込みチャンネルが構成さ
れている。また図３（ａ）に示すように水平電荷転送部
１０３と垂直電荷転送部１０２とは、垂直水平接続部１
０６を介して電気的に接続されている。
１のＰ型ウェル層２０２，Ｎ型半導体領域２０３，第２
のＰ型ウェル層２０４により、水平電荷転送部１０３及
び垂直電荷転送部１０２の埋め込みチャンネルが構成さ
れている。また図３（ａ）に示すように水平電荷転送部
１０３と垂直電荷転送部１０２とは、垂直水平接続部１
０６を介して電気的に接続されている。
【００２５】更に本発明の実施例１では、図１〜図３
（ａ）に示すように水平電荷転送部１０３のチャンネル
長ＬH2より大きいチャンネル長ＬH1、チャンネル幅ＷH2
より小さいチャンネル幅ＷH1の範囲で第２のＰ型ウェル
層２０４を形成しない領域に電界増強領域１０５を有し
ている。電界増強領域１０５は、上述した構造を有する
ことにより、水平電荷転送部１０３に形成される空乏層
を深さ方向に延ばしてフリンジ電界を増強するものであ
り、このフリンジ電界を増強することにより水平電荷転
送部１０３の信号電荷の転送速度を上げることができ、
したがって信号電荷の転送効率を改善することができ
る。
（ａ）に示すように水平電荷転送部１０３のチャンネル
長ＬH2より大きいチャンネル長ＬH1、チャンネル幅ＷH2
より小さいチャンネル幅ＷH1の範囲で第２のＰ型ウェル
層２０４を形成しない領域に電界増強領域１０５を有し
ている。電界増強領域１０５は、上述した構造を有する
ことにより、水平電荷転送部１０３に形成される空乏層
を深さ方向に延ばしてフリンジ電界を増強するものであ
り、このフリンジ電界を増強することにより水平電荷転
送部１０３の信号電荷の転送速度を上げることができ、
したがって信号電荷の転送効率を改善することができ
る。
【００２６】尚、本発明の実施例１では、水平電荷転送
部のみ構造を変更しているため、従来例に比べて水平垂
直接続部，垂直電荷転送部の特性変動は生じない。
部のみ構造を変更しているため、従来例に比べて水平垂
直接続部，垂直電荷転送部の特性変動は生じない。
【００２７】（実施例２）図４は、本発明の実施例２に
係る固体撮像装置の平面概念図である。図４において、
４０１は光電変換部、４０２は垂直電荷転送部、４０３
は水平電荷転送部、４０４は出力部であり、また、破線
にて囲まれている領域は、第２のＰ型ウェル層が形成さ
れていない領域に形成された電界増強領域４０５を示し
ている。これら光電変換部４０１，垂直電荷転送部４０
２，水平電荷転送部４０３，出力部４０４，電界増強領
域４０５は、図１〜図３に示す構成と同じである。ただ
し、本実施例は、前述した本発明の実施例１と比べ、水
平電荷転送部４０３に隣接する垂直電荷転送部４０２の
末端領域に延在して電界増強領域４０５が存在すること
を特徴としている。
係る固体撮像装置の平面概念図である。図４において、
４０１は光電変換部、４０２は垂直電荷転送部、４０３
は水平電荷転送部、４０４は出力部であり、また、破線
にて囲まれている領域は、第２のＰ型ウェル層が形成さ
れていない領域に形成された電界増強領域４０５を示し
ている。これら光電変換部４０１，垂直電荷転送部４０
２，水平電荷転送部４０３，出力部４０４，電界増強領
域４０５は、図１〜図３に示す構成と同じである。ただ
し、本実施例は、前述した本発明の実施例１と比べ、水
平電荷転送部４０３に隣接する垂直電荷転送部４０２の
末端領域に延在して電界増強領域４０５が存在すること
を特徴としている。
【００２８】図５は図４のＩ−Ｉ’線断面図、図６は図
４のＩＩＩ−ＩＩＩ’線断面図、図７は図４のＩＩ−Ｉ
Ｉ’線断面図である。
４のＩＩＩ−ＩＩＩ’線断面図、図７は図４のＩＩ−Ｉ
Ｉ’線断面図である。
【００２９】図５〜図７において、５０１はＮ型半導体
基板、５０２は水平電荷転送部４０３及び垂直電荷転送
部４０２の埋め込みチャンネルを構成する第１のＰ型ウ
ェル層、５０３は水平電荷転送部４０３及び垂直電荷転
送部４０２の埋め込みチャンネルを構成するＮ型半導体
領域、５０４は強い入射光により発生する過剰電荷をＮ
型半導体基板５０１に排除することによりブルーミング
現象を抑制する縦型オーバフロードレイン構造を有する
光電変換部４０１、及び水平電荷転送部４０３の一部、
垂直電荷転送部４０２の埋め込みチャンネルを構成する
第２のＰ型ウェル層、５０５は光電変換部４０１を構成
するＮ型半導体領域、５０６は光電変換部４０１を構成
するＰ+型領域、５０７は素子分離部のＰ+型領域、５０
８は導電性電極、５０９はシリコン酸化膜、５１０は遮
光用の金属膜、５１１は保護シリコン酸化膜である。
基板、５０２は水平電荷転送部４０３及び垂直電荷転送
部４０２の埋め込みチャンネルを構成する第１のＰ型ウ
ェル層、５０３は水平電荷転送部４０３及び垂直電荷転
送部４０２の埋め込みチャンネルを構成するＮ型半導体
領域、５０４は強い入射光により発生する過剰電荷をＮ
型半導体基板５０１に排除することによりブルーミング
現象を抑制する縦型オーバフロードレイン構造を有する
光電変換部４０１、及び水平電荷転送部４０３の一部、
垂直電荷転送部４０２の埋め込みチャンネルを構成する
第２のＰ型ウェル層、５０５は光電変換部４０１を構成
するＮ型半導体領域、５０６は光電変換部４０１を構成
するＰ+型領域、５０７は素子分離部のＰ+型領域、５０
８は導電性電極、５０９はシリコン酸化膜、５１０は遮
光用の金属膜、５１１は保護シリコン酸化膜である。
【００３０】上述した本発明の固体撮像装置では、水平
電荷転送部４０３及び垂直電荷転送部４０２を構成する
第１のＰ型ウェル層５０２と、光電変換部４０１を構成
する第２のＰ型ウェル層５０４は、自己整合形成が難し
いことから、第１のＰ型ウェル層５０２と第２のＰ型ウ
ェル層５０４の不純物濃度の違いを利用して第２のＰ型
ウェル層５０４の一部に第１のＰ型ウェル層５０２を形
成した構造となっている。
電荷転送部４０３及び垂直電荷転送部４０２を構成する
第１のＰ型ウェル層５０２と、光電変換部４０１を構成
する第２のＰ型ウェル層５０４は、自己整合形成が難し
いことから、第１のＰ型ウェル層５０２と第２のＰ型ウ
ェル層５０４の不純物濃度の違いを利用して第２のＰ型
ウェル層５０４の一部に第１のＰ型ウェル層５０２を形
成した構造となっている。
【００３１】更に、本発明の実施例２では、図４〜図７
に示すように水平電荷転送部４０３のチャンネル長ＬH2
より大きいチャンネル長ＬH1の範囲で、水平電荷転送部
４０３に隣接する垂直電荷転送部４０２の末端領域に第
２のＰ型ウェル層を形成しない領域を有し、この領域内
に電界増強領域４０５を形成した構造となっている。
に示すように水平電荷転送部４０３のチャンネル長ＬH2
より大きいチャンネル長ＬH1の範囲で、水平電荷転送部
４０３に隣接する垂直電荷転送部４０２の末端領域に第
２のＰ型ウェル層を形成しない領域を有し、この領域内
に電界増強領域４０５を形成した構造となっている。
【００３２】このような構造を有することにより、水平
電荷転送部４０３及び水平垂直接続部に形成される空乏
層を従来例に比べ深さ方向に延ばして、フリンジ電界を
増強する電界増強領域４０５を備えることとなるため、
電界増強領域４０５の作用により、水平電荷転送部４０
３及び、垂直電荷転送部４０２から水平電荷転送部４０
３への信号電荷の転送速度を上げることができるため、
信号電荷の転送効率を改善することができる。
電荷転送部４０３及び水平垂直接続部に形成される空乏
層を従来例に比べ深さ方向に延ばして、フリンジ電界を
増強する電界増強領域４０５を備えることとなるため、
電界増強領域４０５の作用により、水平電荷転送部４０
３及び、垂直電荷転送部４０２から水平電荷転送部４０
３への信号電荷の転送速度を上げることができるため、
信号電荷の転送効率を改善することができる。
【００３３】尚、本発明の実施例２では、水平電荷転送
部、及び水平垂直接続部のみ構造を変更しているため、
従来例に比べて垂直電荷転送部の特性変動は生じない。
部、及び水平垂直接続部のみ構造を変更しているため、
従来例に比べて垂直電荷転送部の特性変動は生じない。
【００３４】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、水
平電荷転送部及び垂直電荷転送部を構成する第１のＰ型
ウェル層と、光電変換部を構成する第２のＰ型ウェル層
は、自己整合形成が難しいことから、第１のＰ型ウェル
層と第２のＰ型ウェル層の不純物濃度の違いを利用して
第２のＰ型ウェル層内に第１のＰ型ウェル層を形成した
構造をとり、更に、実施例１のように水平電荷転送部の
チャンネル長ＬH2より大きいチャンネル長ＬH1、チャン
ネル幅ＷH2より小さいチャンネル幅ＷH1の範囲で第２の
Ｐ型ウェル層を形成しない領域に電界増強領域を持つ構
造とすることにより、水平電荷転送部の信号電荷の転送
速度を上げることができ、信号電荷の転送効率を改善す
ることができる。
平電荷転送部及び垂直電荷転送部を構成する第１のＰ型
ウェル層と、光電変換部を構成する第２のＰ型ウェル層
は、自己整合形成が難しいことから、第１のＰ型ウェル
層と第２のＰ型ウェル層の不純物濃度の違いを利用して
第２のＰ型ウェル層内に第１のＰ型ウェル層を形成した
構造をとり、更に、実施例１のように水平電荷転送部の
チャンネル長ＬH2より大きいチャンネル長ＬH1、チャン
ネル幅ＷH2より小さいチャンネル幅ＷH1の範囲で第２の
Ｐ型ウェル層を形成しない領域に電界増強領域を持つ構
造とすることにより、水平電荷転送部の信号電荷の転送
速度を上げることができ、信号電荷の転送効率を改善す
ることができる。
【００３５】また、実施例１のように水平電荷転送部の
チャンネル長ＬH2より大きいチャンネル長ＬH1の範囲
で、水平電荷転送部に隣接する垂直電荷転送部の末端領
域に電界増強領域を持つ構造とすることにより、水平電
荷転送部及び、垂直電荷転送部から水平電荷転送部への
信号電荷の転送速度を上げることができ、信号電荷の転
送効率を改善することができる。
チャンネル長ＬH2より大きいチャンネル長ＬH1の範囲
で、水平電荷転送部に隣接する垂直電荷転送部の末端領
域に電界増強領域を持つ構造とすることにより、水平電
荷転送部及び、垂直電荷転送部から水平電荷転送部への
信号電荷の転送速度を上げることができ、信号電荷の転
送効率を改善することができる。
【００３６】たとえば、第１のＰ型ウェル濃度を１×１
０17ｃｍ-3，第２のＰ型ウェル濃度を１×１０16ｃ
ｍ-3，Ｎ型ウェル濃度を５×１０17ｃｍ-3とした場合、
水平電荷転送部の信号電荷の転送速度を約１５％改善す
ることができるため、信号電荷の転送効率を改善するこ
とができる。
０17ｃｍ-3，第２のＰ型ウェル濃度を１×１０16ｃ
ｍ-3，Ｎ型ウェル濃度を５×１０17ｃｍ-3とした場合、
水平電荷転送部の信号電荷の転送速度を約１５％改善す
ることができるため、信号電荷の転送効率を改善するこ
とができる。
【００３７】ただし、水平電荷転送部の第２のＰ型ウェ
ル層を形成しない領域に形成された電界増強領域の幅Ｗ
H1が、４μｍより小さい範囲においては、ナロー（狭）
チャンネル効果の影響により、従来例よりは勝るもの
の、第２のＰ型ウェル層を形成しない領域の幅ＷH1が小
さくなるにしたがって、その効果は徐々に劣化する。し
たがって、第２のＰ型ウェル層を形成しない領域の幅Ｗ
H1は、４μｍ≦ＷH1≦ＷH2の範囲で領域を設定するのが
望ましい。
ル層を形成しない領域に形成された電界増強領域の幅Ｗ
H1が、４μｍより小さい範囲においては、ナロー（狭）
チャンネル効果の影響により、従来例よりは勝るもの
の、第２のＰ型ウェル層を形成しない領域の幅ＷH1が小
さくなるにしたがって、その効果は徐々に劣化する。し
たがって、第２のＰ型ウェル層を形成しない領域の幅Ｗ
H1は、４μｍ≦ＷH1≦ＷH2の範囲で領域を設定するのが
望ましい。
【図１】本発明の実施例１を示す固体撮像装置を示す平
面図である。
面図である。
【図２】本発明の実施例１に係る固体撮像装置のセル部
を示す断面図である。
を示す断面図である。
【図３】（ａ）は本発明の実施例１に係る固体撮像装置
の電荷転送部を示す断面図、（ｂ）は電位ポテンシャル
図である。
の電荷転送部を示す断面図、（ｂ）は電位ポテンシャル
図である。
【図４】本発明の実施例２に係る固体撮像装置を示す平
面図である。
面図である。
【図５】本発明の実施例２に係る固体撮像装置のセル部
を示す断面図である。
を示す断面図である。
【図６】本発明の実施例２に係るセル部を示す断面図で
ある。
ある。
【図７】（ａ）は本発明の実施例２に係る固体撮像装置
の電荷転送部を示す断面図、（ｂ）は電位ポテンシャル
図である。
の電荷転送部を示す断面図、（ｂ）は電位ポテンシャル
図である。
【図８】従来の固体撮像装置を示す平面図である。
【図９】従来に係る固体撮像装置のセル部を示す断面図
である。
である。
【図１０】従来に係る固体撮像装置の電荷転送部を示す
断面図である。
断面図である。
１０１ 光電変換部 １０２ 垂直転送部 １０３ 水平転送部 １０４ 出力部 １０５ 電界増強領域 ２０１ Ｎ型半導体基板 ２０２ 第１のＰ型ウェル層 ２０３ 電荷転送部のＮ型半導体領域 ２０４ 第２のＰ型ウェル層 ２０５ 光電変換部のＮ型半導体領域 ２０６ 光電変換部のＰ+型半導体領域 ２０７ 素子分離部のＰ+型半導体領域 ２０８ 導電性電極 ２０９ シリコン酸化膜 ２１０ 金属膜 ２１１ 保護シリコン酸化膜 ４０１ 光電変換部 ４０２ 垂直転送部 ４０３ 水平転送部 ４０４ 出力部 ４０５ 電界増強領域 ５０１ Ｎ型半導体基板 ５０２ 第１のＰ型ウェル層 ５０３ 電荷転送部のＮ型半導体領域 ５０４ 第２のＰ型ウェル層 ５０５ 光電変換部のＮ型半導体領域 ５０６ 光電変換部のＰ+型半導体領域 ５０７ 素子分離部のＰ+型半導体領域 ５０８ 導電性電極 ５０９ シリコン酸化膜 ５１０ 金属膜 ５１１ 保護シリコン酸化膜 ８０１ 光電変換部 ８０２ 垂直転送部 ８０３ 水平転送部 ８０４ 出力部 ９０１ Ｎ型半導体基板 ９０２ 第１のＰ型ウェル層 ９０３ 電荷転送部のＮ型半導体領域 ９０４ 第２のＰ型ウェル層 ９０５ 光電変換部のＮ型半導体領域 ９０６ 光電変換部のＰ+型半導体領域 ９０７ 素子分離部のＰ+型半導体領域 ９０８ 導電性電極 ９０９ シリコン酸化膜 ９１０ 金属膜 ９１１ 保護シリコン酸化膜
Claims (5)
- 【請求項１】光電変換部と、垂直電荷転送部と、水平電
荷転送部と、出力部とを有する固体撮像装置であって、 光電変換部は、第２のＰ型半導体領域上に形成され、入
射光量に応じて信号電荷が蓄積されるものであり、 垂直電荷転送部は、Ｎ型半導体基板上の第１及び第２の
Ｐ型半導体領域上に形成され、前記光電変換部の信号電
荷を読み出して水平電荷転送部に転送するものであり、 水平電荷転送部は、前記垂直電荷転送部から入力された
信号電荷を出力部に転送するものであり、 出力部は、前記水平電荷転送部から入力された信号電荷
を外部に出力するものであり、 さらに前記水平電荷転送部に、空乏層を深さ方向に延長
させてフリンジ電界を増強するために前記第２のＰ型半
導体領域が形成されていない電界増強領域を有するもの
であることを特徴とする固体撮像装置。 - 【請求項２】 前記水平電荷転送部の電界増強領域は、
前記水平電荷転送部に隣接する垂直電荷転送部の末端領
域に延在して形成されたものであることを特徴とする請
求項１に記載の固体撮像装置。 - 【請求項３】 前記水平電荷転送部の電界増強領域は、
４μｍより大きい幅を有するものであることを特徴とす
る請求項１又は２に記載の固体撮像装置。 - 【請求項４】 前記水平電荷転送部の電界増強領域は、
水平電荷転送部のチャンネル幅以下の範囲内に形成され
たものであることを特徴とする請求項１，２又は３に記
載の固体撮像装置。 - 【請求項５】 前記水平電荷転送部の電界増強領域は、
水平電荷転送部のチャンネル長以上の範囲内に形成され
たものであることを特徴とする請求項１，２，３又は４
に記載の固体撮像装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7075061A JP2894235B2 (ja) | 1995-03-31 | 1995-03-31 | 固体撮像装置 |
| US08/624,968 US5747788A (en) | 1995-03-31 | 1996-03-29 | Solid state image sensor with reinforced fringe electric field at its charge transfer section |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7075061A JP2894235B2 (ja) | 1995-03-31 | 1995-03-31 | 固体撮像装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08274293A JPH08274293A (ja) | 1996-10-18 |
| JP2894235B2 true JP2894235B2 (ja) | 1999-05-24 |
Family
ID=13565323
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7075061A Expired - Fee Related JP2894235B2 (ja) | 1995-03-31 | 1995-03-31 | 固体撮像装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5747788A (ja) |
| JP (1) | JP2894235B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
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| WO2005096385A1 (ja) * | 2004-03-31 | 2005-10-13 | Shimadzu Corporation | 撮像素子およびそれを用いた撮像素子用装置 |
| CN103945123B (zh) * | 2014-04-03 | 2017-01-18 | 北京大恒图像视觉有限公司 | 一种调节工业相机水平角度的方法 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| US4987466A (en) * | 1988-06-07 | 1991-01-22 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Solid state image sensor |
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| JPH04341074A (ja) * | 1991-05-17 | 1992-11-27 | Toshiba Corp | 固体撮像装置 |
| JP3048011B2 (ja) * | 1991-06-28 | 2000-06-05 | 日本電気株式会社 | 電荷結合素子 |
| KR930009132A (ko) * | 1991-10-04 | 1993-05-22 | 김광호 | 고체 촬영 소자 |
| JP3160382B2 (ja) * | 1992-08-27 | 2001-04-25 | 株式会社東芝 | 固体撮像装置 |
| JPH06314706A (ja) * | 1993-04-30 | 1994-11-08 | Nec Corp | 電荷転送装置、その駆動方法およびその製造方法 |
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1995
- 1995-03-31 JP JP7075061A patent/JP2894235B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1996
- 1996-03-29 US US08/624,968 patent/US5747788A/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5747788A (en) | 1998-05-05 |
| JPH08274293A (ja) | 1996-10-18 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |