JP3036175B2 - 電荷転送装置 - Google Patents

電荷転送装置

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JP3036175B2 JP3294660A JP29466091A JP3036175B2 JP 3036175 B2 JP3036175 B2 JP 3036175B2 JP 3294660 A JP3294660 A JP 3294660A JP 29466091 A JP29466091 A JP 29466091A JP 3036175 B2 JP3036175 B2 JP 3036175B2
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    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
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    • H01L29/762Charge transfer devices
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は電荷転送装置に関し、特
にその出力部の構造に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の電荷転送素子は出力部に接合型電
界効果トランジスタ(以後JFETと記す)を有する構
造のものがある。
【0003】図4の(a),(b)および(c)は従来
の電荷転送素子を説明するための模式的平面図、E−
E′断面図、およびF−F′断面図である。
【0004】すなわち、N型半導体基板1上のP型ウェ
ル領域2中にP+ 型素子分離領域3を設けて素子形成領
域を区画し、この素子形成領域に選択的に設けたN型の
転送チャネル領域4と転送チャネル領域4の上部に転送
ゲート電極5及び出力ゲート18とを配列して設け、電
荷転送レジスタ6を形成していた。電荷転送レジスタ6
に隣接する素子形成領域にN型の環状接合ゲート領域7
を設け、環状接合ゲート領域7の内部に島状にP+ 型ソ
ース領域8を設ける。
【0005】P型素子分離領域3をドレイン領域とする
ことによりP型の接合型FETを構成する。さらに環状
接合ゲート領域7に隣接して、N型埋込みチャネルリセ
ットトランジスタ11を設ける。このリセットトランジ
スタは接合型FETの環状接合ゲート領域7をソースと
している。15がリセットゲート,17がN型埋込みチ
ャネル,14がリセットドレインである。
【0006】従来の電荷転送素子における電荷検出機構
は、電荷転送レジスタ6から転送されてきた信号電荷
(電子)がN型の環状接合ゲート領域7の電位変動がP
型の接合型FET9のドレイン電流(正孔電流)を変調
するというものである。このドレイン電流の変調を、負
荷用に定電流特性をもった複合型FET12と接合型F
ET9より成るソースフォロワー回路を用いて検出して
いる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】 上述した従来の接合
型FETを有する電荷転送素子の出力部においては、接
合型FETの信号電荷によるドレイン電流の変調度が低
いために、信号電荷の検出感度が低いという欠点が存在
していた。以下にその理由を示す。
【0008】 接合型FETの正孔によるドレイン電流
21は、ソース領域8から直下のP型ウェル領域2を経
由して、P型ウェル領域2の電位固定電極として機能し
ている素子分離領域3に向かって流れる。環状接合ゲ
ート領域7に流入する信号電荷によるドレイン電流の変
調は、信号電荷が環状接合ゲート領域7に蓄積し、環状
接合ゲート領域7とP型ウェル領域2との間の空乏層幅
が変化して、電流チャネル領域であるP型ウェル領域2
の導電率が変化することにより行なわれるが、一般にP
型ウェル領域2の厚さは環状接合ゲート領域7とP型ウ
ェル領域との間の空乏層幅と比較してはるかに厚いた
め、信号電荷によるドレイン電流の変調度が低く、信号
電荷の検出感度が低いという欠点があった。
【0009】本発明の目的は、上記問題点を解決し、信
号電荷の検出感度が向上した電荷転送装置を提供するこ
とにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、第一導
電型半導体基板上の第一導電型と逆導電型である第二導
電型ウェル領域中に、第二導電型素子分離領域により区
画して設けられた第一導電型転送チャネル領域を有する
で電荷転送レジスタを備えた電荷転送装置において、電
荷転送レジスタの出力端に隣接して信号電荷が蓄積され
る第一導電型の環状接合ゲート領域を設け、環状接合ゲ
ート領域内に第2導電型のソース領域を設け、かつこの
環状接合ゲート下のウェル領域のみ、他のウェル領域よ
り、そのウェル内不純物濃度を低くするか又はウェルの
深さを浅くし、このウェル領域の一部を電流チャネル,
素子分離領域の一部をドレイン領域として接合型電界効
果トランジスタを構成し、かつ環状接合ゲート領域に蓄
積した信号電荷を排出するリセットトランジスタを有す
る電荷転送装置を得る。
【0011】
【作用】本願の発明によれば、複合型FETのチャネル
領域が、第一導電型半導体基板上の第二導電型ウェル領
域のそのウェル濃度、又は、ウェルの深さを浅くした所
に存在するため、従来の他の第二導電型ウェル領域と同
一のウェル濃度又はウェルの深さのものに比べ複合型F
ETの環状接合ゲートの電位の変化によるチャネル電位
の変調効果が大きくなり、複合型FETの相互インダク
タンスが向上し、結果として信号電荷の検出感度を向上
することができる。
【0012】
【実施例】次に本発明について図面を参照して説明す
る。
【0013】図1,図2および図3は本発明の一実施例
を説明するための模式的平面図、A−A′断面図、およ
びB−B′断面図である。N型半導体基板1の一主面上
のP型ウェル領域2中に、P+ 型素子分離領域3を設け
て素子形成領域を区画し、この素子形成領域に選択的に
設けたN型の転送チャネル領域4と転送チャネル領域4
の上部に配列して設けた転送ゲート電極5を含んで構成
した電荷転送レジスタ6を形成する。
【0014】電荷転送レジスタ6に隣接する前記素子形
成領域にN型の環状接合ゲート領域7を設け、環状接合
ゲート領域7の内部に島状にP+ 型ソース領域8を設け
る。環状接合ゲート領域7の下部のP型ウェル領域部の
み他のP型ウェル領域2に比べその不純物濃度が低くか
つまた、そのウェルの深さが浅いP型ウェル変化領域2
2が形成されている。素子分離領域3とは別に接合型F
ET9のドレインとなるべくドレイン領域20が環状接
合ゲート領域に隣接して形成されている。この様な構成
において、P型ウェル変化領域22をチャネル領域とす
る接合型FET9を形成している。
【0015】さらに、環状接合ゲート領域7に隣接し
て、N型埋込みチャネルリセットトランジスタ11を設
ける。
【0016】本実施例におけるN型半導体基板1の不純
物濃度は1014〜1015/cm3 ,P型ウェル領域2の
不純物濃度は1015〜1016/cm3 ,深さは5〜8μ
m,P型ウェル変化領域22の不純物濃度は1014〜1
15/cm2 ,深さは2〜4μmN型の環状接合ゲート
領域7の不純物濃度は1016〜1017/cm3 深さは
0.5〜1.0μmである。従来例と比較して、接合型
FETのチャネル領域の深さを浅く、しかも不純物濃度
を低くできるために、接合型FETの相互コンダクタン
スを向上させ、信号電荷の検出感度を向上することがで
きる。
【0017】尚本実施例におけるP型ウェル変化領域2
2は、図5に示す様に、P型ウェル領域形成時以下の様
にして作成できる。
【0018】まず図5の(a)に示す様に、N型基板1
上にP型不純物である例えばボロンをレジスト52によ
り一部をのぞいてイオン注入し、イオン注入領域53を
形成する。次に、千数百度、数時間の熱処理によりイオ
ン注入領域53のP型不純物は押し込まれ、P型ウェル
領域2が形成される。P型不純物をインプラしなかった
領域にも横方向の拡散により図5の(b)に示す様にP
型不純物層が形成される。この横方向の拡散により形成
されたP型層がP型ウェル変化領域22に当たる。この
P型ウェル変化領域22は横拡散により形成されている
ため、結果として図5の(c)の例に不純物濃度プロフ
ァイルを示す様に不純物濃度が他のPウェル領域より低
く、しかもウェルの深さは浅く形成されうる。
【0019】次に第2の実施例を図6を用いて説明す
る。図6は図3と同様な場所での断面図である。ここで
は、P型ウェル変化領域23は図5で説明した方式では
なく、他のP型ウェル領域とは異なったウェル濃度、ウ
ェルの深さをもったものとして別の工程で作成してい
る。この様に別工程で作成することにより一工程が追加
されるという不都合が発生するが、P型ウェル2の工程
に影響されず、もっとも相互コンダクタンスを高める様
第2のP型ウェル領域の深さ及び濃度を制御できるとい
う利点を有する。
【0020】次に第3の実施例を図7を用いて説明す
る。図7は図3と同様な場所での断面図である。ここで
は環状接合ゲート領域27を特別な高濃度で深い接合を
有している。この様に環状接合ゲート領域を転送チャネ
ル領域を形成するN型拡散層とは別工程で作成すること
により、P型ウェル領域2の工程に追加、及びマスク変
更をすることなく接合型FETの相互コンダクタンスを
制御できるという利点を有している。
【0021】以上説明した第1から第3の実施例で示し
た環状接合型JFETの相互コンダクタンスを向上させ
る方法は、図1,図2,図4,図5に示す負荷用接合型
FET12にも適応できるのは言うまでもなく、例えば
図8に示すような負荷用接合型FETが形成できるのは
もちろんである。
【0022】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は、接合型
FETの相互コンダクタンスを向上させ、信号電荷の検
出感度を向上することができる。しかも通常の電荷転送
装置の形成プロセスの大幅な変更を必要としないため、
本発明の効果及び汎用性は大である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の平面図
【図2】図1のA−A′間の断面図
【図3】図1のB−B′間の断面図
【図4】(a)は従来の一実施例の平面図、(b)は図
(a)のE−E′間の断面図、(c)は図(a)のF−
F′間の断面図
【図5】(a)〜(c)は横方向拡散によるPウェル変
化領域の形成を説明する各工程での断面図
【図6】本発明の第2の実施例を示す断面図
【図7】本発明の第3の実施例を示す断面図
【図8】負荷用接合型FETの実施例を示す断面図
【符号の説明】
1 N型半導体基板 2 P型ウェル領域 3 素子分離領域 4 転送チャネル領域 5 転送ゲート電極 6 電荷転送レジスタ 7,27 環状接合ゲート領域 8 ソース領域 9 ジャンクションFET 11 リセットトランジスタ 12 負荷用ジャンクションFET 13 電源 14 リセットドレイン 15 リセットゲート 17 埋込みチャネル 18 出力ゲート 19 出力バッファー 20 ドレイン領域 21 ドレイン電流 22 Pウェル変化領域 23 第2Pウェル領域 28 ソース領域 30 ドレイン領域
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 29/762 H01L 21/337 H01L 21/339 H01L 29/808

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 第一導電型の半導体基板上の該第一導電
    型とは逆導電型である第二導電型のウェル領域中に、前
    記第二導電型の素子分離領域により区画して設けられた
    前記第一導電型の転送チャネル領域を有する電荷転送レ
    ジスタを備えた電荷転送装置において、前記電荷転送レ
    ジスタの出力端に隣接して信号電荷が蓄積される前記第
    一導電型の環状接合ゲート領域を設け、該環状接合ゲー
    ト領域内に前記第二導電型のソース領域を設け、かつ前
    記環状接合ゲート領域下の前記ウェル領域のみ、他のウ
    ェル領域より、そのウェル内不純物濃度を低くするか、
    又はウェルの深さを浅くし、このウェル領域の一部を電
    流チャネル、前記素子分離領域の一部をドレイン領域と
    して接合型電界効果トランジスタを構成し、かつ前記環
    状接合ゲート領域に蓄積した信号電荷を排出するリセッ
    トトランジスタを有し、前記環状接合ゲート領域下の前
    記ウェル領域のみを他のウェル領域より、そのウェル内
    不純物濃度を低くし、かつウェルの深さを浅くする手段
    として、ウェルの熱拡散による横広がりを利用すること
    を特徴とする電荷転送装置。
  2. 【請求項2】 第一導電型の半導体基板上の該第一導電
    型とは逆導電型である第二導電型のウェル領域中に、前
    記第二導電型の素子分離領域により区画して設けられた
    前記第一導電型の転送チャネル領域を有する電荷転送レ
    ジスタを備えた電荷転送装置において、前記電荷転送レ
    ジスタの出力端に隣接して信号電荷が蓄積される前記第
    一導電型の環状接合ゲート領域を設け、該環状接合ゲー
    ト領域内に前記第二導電型のソース領域を設け、かつ前
    記環状接合ゲート領域下の前記ウェル領域のみ、他のウ
    ェル領域より、そのウェル内不純物濃度を低くするか、
    又はウェルの深さを浅くし、このウェル領域の一部を電
    流チャネル、前記素子分離領域の一部をドレイン領域と
    して接合型電界効果トランジスタを構成し、かつ前記環
    状接合ゲート領域に蓄積した信号電荷を排出するリセッ
    トトランジスタを有し、前記環状接合ゲート領域下の前
    記ウェル領域のみを他のウェル領域より、そのウェル内
    不純物濃度を低くし、かつウェルの深さを深くする手段
    として、第2のウェル領域を前記環状接合ゲート領域下
    のみに形成することを特徴とする電荷転送装置。
  3. 【請求項3】 第一導電型の半導体基板上の該第一導電
    型とは逆導電型 である第二導電型のウェル領域中に、前
    記第二導電型の素子分離領域により区画して設けられた
    前記第一導電型の転送チャネル領域を有する電荷転送レ
    ジスタを備えた電荷転送装置において、前記電荷転送レ
    ジスタの出力端に隣接して信号電荷が蓄積される前記第
    一導電型の環状接合ゲート領域を設け、該環状接合ゲー
    ト領域内に前記第二導電型のソース領域を設け、かつ前
    記環状接合ゲート領域下の前記ウェル領域のみ、他のウ
    ェル領域より、そのウェル内不純物濃度を低くするか、
    又はウェルの深さを浅くし、このウェル領域の一部を電
    流チャネル、前記素子分離領域の一部をドレイン領域と
    して接合型電界効果トランジスタを構成し、かつ前記環
    状接合ゲート領域に蓄積した信号電荷を排出するリセッ
    トトランジスタを有し、前記環状接合ゲート領域下の前
    記ウェル領域のみを他のウェル領域より、そのウェルの
    深さを浅くする手段として、前記環状接合ゲート領域の
    一部を前記転送チャネルよりもその不純物濃度を高く
    し、及びその接合深さを深くしたことを特徴とする電荷
    転送装置。
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US07/965,222 US5223725A (en) 1991-11-11 1992-10-23 Charge transfer device equipped with junction type output transistor improved in sensitivity to charge packet
EP92309848A EP0542448B1 (en) 1991-11-11 1992-10-28 Charge transfer device with junction type output transistor
DE69208213T DE69208213T2 (de) 1991-11-11 1992-10-28 Ladungsübertragungsanordnung mit einem Übergangstyp-Ausgangstransistor

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Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5182623A (en) * 1989-11-13 1993-01-26 Texas Instruments Incorporated Charge coupled device/charge super sweep image system and method for making
JP2626497B2 (ja) * 1993-08-26 1997-07-02 日本電気株式会社 電荷転送素子
US5357128A (en) * 1993-08-27 1994-10-18 Goldstar Electron Co., Ltd. Charge detecting device
JP3031815B2 (ja) * 1994-04-01 2000-04-10 シャープ株式会社 電荷検出素子及びその製造方法並びに電荷転送検出装置
JPH09502572A (ja) * 1994-06-23 1997-03-11 フィリップス エレクトロニクス ネムローゼ フェンノートシャップ 電荷結合装置及びこの装置を具える撮像装置
JP2001238134A (ja) * 2000-02-23 2001-08-31 Sony Corp 固体撮像素子およびその駆動方法並びにカメラシステム
JP4237595B2 (ja) * 2003-09-24 2009-03-11 株式会社東芝 スタティックランダムアクセスメモリ
DE102004018153B9 (de) 2004-04-08 2012-08-23 Austriamicrosystems Ag Hochvolt-Sperrschicht-Feldeffekttransistor mit retrograder Gatewanne und Verfahren zu dessen Herstellung
US20080007622A1 (en) * 2006-06-08 2008-01-10 Eastman Kodak Company Method of improving solid-state image sensor sensitivity
JP2008282879A (ja) * 2007-05-08 2008-11-20 Rohm Co Ltd 半導体装置およびその製造方法
US8687174B2 (en) * 2010-08-11 2014-04-01 Samsung Electronics Co., Ltd. Unit pixel, photo-detection device and method of measuring a distance using the same
JP2015109422A (ja) * 2013-10-22 2015-06-11 株式会社半導体エネルギー研究所 半導体装置の評価方法

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1457253A (en) * 1972-12-01 1976-12-01 Mullard Ltd Semiconductor charge transfer devices
GB1548877A (en) * 1975-06-26 1979-07-18 Mullard Ltd Semiconductor devices
US4672645A (en) * 1978-10-23 1987-06-09 Westinghouse Electric Corp. Charge transfer device having an improved read-out portion
JPS58220574A (ja) * 1982-06-17 1983-12-22 Olympus Optical Co Ltd 固体撮像装置
JPS62211961A (ja) * 1986-03-13 1987-09-17 Fujitsu Ltd 化合物半導体装置およびその製造方法

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Publication number Publication date
US5223725A (en) 1993-06-29
DE69208213T2 (de) 1996-07-25
JPH05182993A (ja) 1993-07-23
EP0542448A2 (en) 1993-05-19
EP0542448B1 (en) 1996-02-07
EP0542448A3 (en) 1993-09-08
DE69208213D1 (de) 1996-03-21

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