JP3092156B2 - 固体撮像装置 - Google Patents
固体撮像装置Info
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- JP3092156B2 JP3092156B2 JP02309155A JP30915590A JP3092156B2 JP 3092156 B2 JP3092156 B2 JP 3092156B2 JP 02309155 A JP02309155 A JP 02309155A JP 30915590 A JP30915590 A JP 30915590A JP 3092156 B2 JP3092156 B2 JP 3092156B2
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Description
【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本発明は固体撮像装置に関し、特に正孔蓄積ダイオー
ド（Hole Accumulated Diode:HAD）構造の感光部（セン
サ部）を具備する固体撮像装置における感光部の構造に
関する。
ド（Hole Accumulated Diode:HAD）構造の感光部（セン
サ部）を具備する固体撮像装置における感光部の構造に
関する。
＜発明の概要＞ 本発明は、光電変換により発生した信号電荷を蓄積す
る領域上に積層された正孔蓄積層を有するHAD構造の感
光部と、感光部の各々と各感光部の電荷読み出し側と反
対側の垂直転送部との間にこの垂直転送部に沿って形成
されたチャネルストップとを具備する固体撮像装置にお
いて、正孔蓄積層をチャネルストップとは独立して垂直
列ごとに各感光部（画素）間にも連続して形成し、正孔
蓄積層及びチャネルストップに含有される同一導電型の
不純物の濃度を、正孔蓄積層側をチャネルストップ側よ
りも高く設定し、光電変換によって発生したホール電流
に対する抵抗を十分に低くすることにより、大光量入射
時の感光部の取扱い電荷量の異常増加を抑制できるよう
にしたものである。
る領域上に積層された正孔蓄積層を有するHAD構造の感
光部と、感光部の各々と各感光部の電荷読み出し側と反
対側の垂直転送部との間にこの垂直転送部に沿って形成
されたチャネルストップとを具備する固体撮像装置にお
いて、正孔蓄積層をチャネルストップとは独立して垂直
列ごとに各感光部（画素）間にも連続して形成し、正孔
蓄積層及びチャネルストップに含有される同一導電型の
不純物の濃度を、正孔蓄積層側をチャネルストップ側よ
りも高く設定し、光電変換によって発生したホール電流
に対する抵抗を十分に低くすることにより、大光量入射
時の感光部の取扱い電荷量の異常増加を抑制できるよう
にしたものである。
＜従来の技術＞ 固体撮像装置の一例として、例えばインターライン転
送方式のCCD固体撮像装置の構成を第２図に概略的に示
す。同図において、垂直及び水平方向に２次元配列され
て入射光量に応じた信号電荷を蓄積する複数個の感光部
１と、これら感光部１から読み出された信号電荷を垂直
方向に転送する垂直シフトレジスタ（垂直転送部）２と
によって撮像部３が構成されている。感光部１で光電変
換された全画素の信号電荷は、垂直ブランキング期間の
一部で瞬時に垂直シフトレジスタ２に読み出される。垂
直シフトレジスタ２に移された信号電荷は、水平ブラン
キング期間の一部にて１走査線に相当する部分ずつ水平
シフトレジスタ４へ移される。１走査線分の信号電荷
は、水平シフトレジスタ４にて順次水平方向に転送され
る。水平シフトレジスタ４の最終端には、FDA（Floatin
g Diffusion Amplifier）等からなる出力回路部５が設
けられている。この出力回路部５は、感光部１で光電変
換して得られた信号電荷を電圧に変換して出力する。
送方式のCCD固体撮像装置の構成を第２図に概略的に示
す。同図において、垂直及び水平方向に２次元配列され
て入射光量に応じた信号電荷を蓄積する複数個の感光部
１と、これら感光部１から読み出された信号電荷を垂直
方向に転送する垂直シフトレジスタ（垂直転送部）２と
によって撮像部３が構成されている。感光部１で光電変
換された全画素の信号電荷は、垂直ブランキング期間の
一部で瞬時に垂直シフトレジスタ２に読み出される。垂
直シフトレジスタ２に移された信号電荷は、水平ブラン
キング期間の一部にて１走査線に相当する部分ずつ水平
シフトレジスタ４へ移される。１走査線分の信号電荷
は、水平シフトレジスタ４にて順次水平方向に転送され
る。水平シフトレジスタ４の最終端には、FDA（Floatin
g Diffusion Amplifier）等からなる出力回路部５が設
けられている。この出力回路部５は、感光部１で光電変
換して得られた信号電荷を電圧に変換して出力する。
ところで、感光部１に入射した光によって発生したホ
ール（正孔）は、撮像部３の１画素分の平面構造を示す
第３図において、チャネルストップ６を流れて装置のグ
ランド（GND）へ逃げる。しかし、チャネルストップ６
を形成するＰ領域の不純物の濃度が低く、しかもチャネ
ルストップ６は幅が狭くかつ長いために抵抗が高く、し
たがって、大光量が入射した場合、チャネルストップ６
においてホール電流により電位変動が発生するため、感
光部１の表面電位が変動し、感光部１の動作特性が変化
する。その結果、感光部１の取扱い電荷量が異常に増加
し、垂直シフトレジスタ（垂直CCD）２において信号電
荷が溢れる現象が生ずることになる。
ール（正孔）は、撮像部３の１画素分の平面構造を示す
第３図において、チャネルストップ６を流れて装置のグ
ランド（GND）へ逃げる。しかし、チャネルストップ６
を形成するＰ領域の不純物の濃度が低く、しかもチャネ
ルストップ６は幅が狭くかつ長いために抵抗が高く、し
たがって、大光量が入射した場合、チャネルストップ６
においてホール電流により電位変動が発生するため、感
光部１の表面電位が変動し、感光部１の動作特性が変化
する。その結果、感光部１の取扱い電荷量が異常に増加
し、垂直シフトレジスタ（垂直CCD）２において信号電
荷が溢れる現象が生ずることになる。
この光電変換により発生したホール電流に対する抵抗
を低減するために、従来の固体撮像装置においては、感
光部１のチャネルストップ６の不純物濃度を上げること
で対処していた。すなわち、第３図のＸ−Ｙ線断面及び
Ｙ−Ｙ線断面を示す第４図（ａ）及び（ｂ）において、
チャネルストップ６の内側に、さらに濃度の濃い不純物
のP+領域によってチャネルストップ７を形成することに
より、ホール電流に対する抵抗を下げていた。
を低減するために、従来の固体撮像装置においては、感
光部１のチャネルストップ６の不純物濃度を上げること
で対処していた。すなわち、第３図のＸ−Ｙ線断面及び
Ｙ−Ｙ線断面を示す第４図（ａ）及び（ｂ）において、
チャネルストップ６の内側に、さらに濃度の濃い不純物
のP+領域によってチャネルストップ７を形成することに
より、ホール電流に対する抵抗を下げていた。
＜発明が解決しようとする課題＞ しかしながら、チャネルストップ６の内側にさらに高
濃度のチャネルストップ７を形成した構造の従来装置で
は、半導体製造工程の熱処理によりP+領域の不純物が拡
散し、高濃度異常拡散が生じて垂直シフトレジスタ（垂
直CCD）を侵すことにより、実効的な垂直シフトレジス
タの幅が狭まって垂直シフトレジスタの取扱い電荷量が
減るという問題があった。
濃度のチャネルストップ７を形成した構造の従来装置で
は、半導体製造工程の熱処理によりP+領域の不純物が拡
散し、高濃度異常拡散が生じて垂直シフトレジスタ（垂
直CCD）を侵すことにより、実効的な垂直シフトレジス
タの幅が狭まって垂直シフトレジスタの取扱い電荷量が
減るという問題があった。
さらには、高濃度異常拡散によって感光部１まで侵さ
れることにより、感光部１に蓄積された信号電荷を半導
体基板に掃き出すいわゆる電子シャッタ動作を行った場
合、容量的な結合が介在し、チャネルストップ６からの
容量が増えることにより、半導体基板に印加する基板パ
ルスの電圧（振幅）を高くしても、なかなかオーバーフ
ローバリアが崩れないため、より高い電圧の基板パルス
が必要となるという問題もあった。
れることにより、感光部１に蓄積された信号電荷を半導
体基板に掃き出すいわゆる電子シャッタ動作を行った場
合、容量的な結合が介在し、チャネルストップ６からの
容量が増えることにより、半導体基板に印加する基板パ
ルスの電圧（振幅）を高くしても、なかなかオーバーフ
ローバリアが崩れないため、より高い電圧の基板パルス
が必要となるという問題もあった。
そこで、本発明は、垂直シフトレジスタ（垂直転送
部）の取扱い電荷量を減らすことなく、しかも電子シャ
ッタ動作時の基板パルスの振幅を増大することなく、大
光量入力時の感光部の取扱い電荷量の異常増加を抑制し
得る固体撮像装置を提供することを目的とする。
部）の取扱い電荷量を減らすことなく、しかも電子シャ
ッタ動作時の基板パルスの振幅を増大することなく、大
光量入力時の感光部の取扱い電荷量の異常増加を抑制し
得る固体撮像装置を提供することを目的とする。
＜課題を解決するための手段＞ 上記目的を達成するために、本発明による固体撮像装
置は、光電変換により発生した信号電荷を蓄積する領域
上に積層された正孔蓄積層を有して垂直及び水平方向に
２次元配列された複数個の感光部と、これら感光部から
読み出された信号電荷を垂直方向に転送する垂直転送部
と、感光部の各々と各感光部の電荷読み出し側と反対側
の垂直転送部との間にこの垂直転送部に沿って形成され
たチャネルストップとを具備し、感光部における正孔蓄
積層をチャネルストップとは独立して垂直列ごとに各感
光部間にも連続して形成し、正孔蓄積層及びチャネルス
トップに含有される同一導電型の不純物の濃度を、正孔
蓄積層側をチャネルストップ側よりも高く設定した構成
となっている。
置は、光電変換により発生した信号電荷を蓄積する領域
上に積層された正孔蓄積層を有して垂直及び水平方向に
２次元配列された複数個の感光部と、これら感光部から
読み出された信号電荷を垂直方向に転送する垂直転送部
と、感光部の各々と各感光部の電荷読み出し側と反対側
の垂直転送部との間にこの垂直転送部に沿って形成され
たチャネルストップとを具備し、感光部における正孔蓄
積層をチャネルストップとは独立して垂直列ごとに各感
光部間にも連続して形成し、正孔蓄積層及びチャネルス
トップに含有される同一導電型の不純物の濃度を、正孔
蓄積層側をチャネルストップ側よりも高く設定した構成
となっている。
＜作用＞ 本発明による固体撮像装置では、正孔蓄積層を各感光
部（画素）で独立とせず、垂直列毎に各感光部間で共通
に形成したことにより、光電変換によって発生したホー
ル電流に対する抵抗を十分に低くできる。これにより、
チャネルストップの不純物濃度を高くする必要がないた
め、垂直シフトレジスタの取扱い電荷量の減少や、電子
シャッタ動作の際の基板パルスの振幅の増大という問題
を生ずることなく、大光量入射時の感光部の取扱い電荷
量の異常増加を抑制できる。しかも、チャネルストップ
が正孔蓄積層とは別に形成されているため、チャネルス
トップの不純物濃度の調整も自由になる。
部（画素）で独立とせず、垂直列毎に各感光部間で共通
に形成したことにより、光電変換によって発生したホー
ル電流に対する抵抗を十分に低くできる。これにより、
チャネルストップの不純物濃度を高くする必要がないた
め、垂直シフトレジスタの取扱い電荷量の減少や、電子
シャッタ動作の際の基板パルスの振幅の増大という問題
を生ずることなく、大光量入射時の感光部の取扱い電荷
量の異常増加を抑制できる。しかも、チャネルストップ
が正孔蓄積層とは別に形成されているため、チャネルス
トップの不純物濃度の調整も自由になる。
＜実施例＞ 以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明す
る。
る。
本発明は、HAD（正孔蓄積ダイオード）構造の感光部
（センサ部）を具備するCCD固体撮像装置に適応され、
当該固体撮像装置の撮像部における感光部の構造に特徴
を有している。
（センサ部）を具備するCCD固体撮像装置に適応され、
当該固体撮像装置の撮像部における感光部の構造に特徴
を有している。
第１図は本発明による固体撮像装置の撮像部における
１画素分の構造を示す断面図であり、図（ａ）は第３図
のＸ−Ｘ線断面を、図（ｂ）は第３図のＹ−Ｙ線断面を
それぞれ示している。図において、Ｎ型シリコン基板11
上にＰ型領域12が形成されており、感光部１は、このＰ
型領域12の表面領域に形成された浅いP+型領域よりなる
正孔蓄積層13及びこの正孔蓄積層13の下方に形成された
Ｎ型領域よりなる信号電荷蓄積領域14によって構成され
ている。正孔蓄積層13は、第１図（ｂ）から明らかなよ
うに、垂直列毎に各感光部（画素）１間で共通に形成さ
れている。また、正孔蓄積層13及び信号電荷蓄積領域14
に隣接してチャネルストップ６を構成するＰ型領域が形
成されている。
１画素分の構造を示す断面図であり、図（ａ）は第３図
のＸ−Ｘ線断面を、図（ｂ）は第３図のＹ−Ｙ線断面を
それぞれ示している。図において、Ｎ型シリコン基板11
上にＰ型領域12が形成されており、感光部１は、このＰ
型領域12の表面領域に形成された浅いP+型領域よりなる
正孔蓄積層13及びこの正孔蓄積層13の下方に形成された
Ｎ型領域よりなる信号電荷蓄積領域14によって構成され
ている。正孔蓄積層13は、第１図（ｂ）から明らかなよ
うに、垂直列毎に各感光部（画素）１間で共通に形成さ
れている。また、正孔蓄積層13及び信号電荷蓄積領域14
に隣接してチャネルストップ６を構成するＰ型領域が形
成されている。
垂直シフトレジスタ２は、Ｐ型領域12の表面領域に形
成されたＮ型領域よりなる信号電荷転送領域15及びその
上にシリコン酸化膜SiO2よりなる絶縁層（図示せず）を
介して形成された転送電極16によって構成されている。
なお、信号電荷の垂直転送をなす転送電極は、第１図
（ｂ）及び第３図から明らかなように、ポリシリコンよ
りなる２層構造の転送電極16,17によって構成されてい
る。また、スミアを抑圧するために、垂直シフトレジス
タ２の下方、即ち信号電荷転送領域15の下方にＰ型領域
18が形成されている。
成されたＮ型領域よりなる信号電荷転送領域15及びその
上にシリコン酸化膜SiO2よりなる絶縁層（図示せず）を
介して形成された転送電極16によって構成されている。
なお、信号電荷の垂直転送をなす転送電極は、第１図
（ｂ）及び第３図から明らかなように、ポリシリコンよ
りなる２層構造の転送電極16,17によって構成されてい
る。また、スミアを抑圧するために、垂直シフトレジス
タ２の下方、即ち信号電荷転送領域15の下方にＰ型領域
18が形成されている。
このように、正孔蓄積層13を各画素独立とせず、垂直
列毎に各画素間で共通に形成することにより、光電変換
によって発生したホール電流に対する抵抗を十分に低く
することができる。その結果、第４図の従来例のよう
に、チャネルストップ６の内側にさらに高濃度のチャネ
ルストップ７を形成して不純物濃度を高くする必要がな
いため、垂直シフトレジスタ２の取扱い電荷量の減少
や、感光部１に蓄積された信号電荷をシリコン基板11に
掃き出す電子シャッタ動作を行う際にシリコン基板11に
印加する基板パルスの振幅の増大というような問題を生
ずることなく、大光量入射時の感光部１の取扱い電荷量
の異常増加を抑制できることになる。
列毎に各画素間で共通に形成することにより、光電変換
によって発生したホール電流に対する抵抗を十分に低く
することができる。その結果、第４図の従来例のよう
に、チャネルストップ６の内側にさらに高濃度のチャネ
ルストップ７を形成して不純物濃度を高くする必要がな
いため、垂直シフトレジスタ２の取扱い電荷量の減少
や、感光部１に蓄積された信号電荷をシリコン基板11に
掃き出す電子シャッタ動作を行う際にシリコン基板11に
印加する基板パルスの振幅の増大というような問題を生
ずることなく、大光量入射時の感光部１の取扱い電荷量
の異常増加を抑制できることになる。
＜発明の効果＞ 以上説明したように、本発明による固体撮像装置にお
いては、正孔蓄積層を各画素独立とせず、垂直列毎に各
画素間で共通に形成し、光電変換によって発生したホー
ル電流に対する抵抗を十分に低くしたので、チャネルス
トップの不純物濃度を高くする必要がなくなる。したが
って、従来装置のように、チャネルストップの不純物濃
度を高くしたことに伴う垂直シフトレジスタの取扱い電
荷量の減少や、電子シャッタ動作の際の基板パルスの振
幅の増大というような問題を生ずることなく、大光量入
射時の感光部の取扱い電荷量の異常増加を抑制できる効
果がある。しかも、チャネルストップが正孔蓄積層とは
別に形成されているため、チャネルストップの不純物濃
度の調整も自由になるという利点もある。
いては、正孔蓄積層を各画素独立とせず、垂直列毎に各
画素間で共通に形成し、光電変換によって発生したホー
ル電流に対する抵抗を十分に低くしたので、チャネルス
トップの不純物濃度を高くする必要がなくなる。したが
って、従来装置のように、チャネルストップの不純物濃
度を高くしたことに伴う垂直シフトレジスタの取扱い電
荷量の減少や、電子シャッタ動作の際の基板パルスの振
幅の増大というような問題を生ずることなく、大光量入
射時の感光部の取扱い電荷量の異常増加を抑制できる効
果がある。しかも、チャネルストップが正孔蓄積層とは
別に形成されているため、チャネルストップの不純物濃
度の調整も自由になるという利点もある。
第１図は、本発明による固体撮像装置の撮像部における
１画素分の構造を示す断面図であり、図（ａ）は第３図
のＸ−Ｘ線断面を、図（ｂ）は第３図のＹ−Ｙ線断面を
それぞれ示しており、 第２図は、インターライン転送方式のCCD固体撮像装置
を概略的に示す構成図、 第３図は、撮像部の１画素分の構造を示す平面図、 第４図は、従来の固体撮像装置の撮像部における１画素
分の構造を示す断面図であり、図（ａ）は第３図のＸ−
Ｘ線断面を、図（ｂ）は第３図のＹ−Ｙ線断面をそれぞ
れ示している。 １……感光部， ２……垂直シフトレジスタ， ３……撮像部， ４……水平シフトレジスタ， 6,7……チャネルストップ， 11……シリコン基板， 13……正孔蓄積層， 14……信号電荷蓄積領域， 15……信号電荷転送領域， 16,17……転送電極。
１画素分の構造を示す断面図であり、図（ａ）は第３図
のＸ−Ｘ線断面を、図（ｂ）は第３図のＹ−Ｙ線断面を
それぞれ示しており、 第２図は、インターライン転送方式のCCD固体撮像装置
を概略的に示す構成図、 第３図は、撮像部の１画素分の構造を示す平面図、 第４図は、従来の固体撮像装置の撮像部における１画素
分の構造を示す断面図であり、図（ａ）は第３図のＸ−
Ｘ線断面を、図（ｂ）は第３図のＹ−Ｙ線断面をそれぞ
れ示している。 １……感光部， ２……垂直シフトレジスタ， ３……撮像部， ４……水平シフトレジスタ， 6,7……チャネルストップ， 11……シリコン基板， 13……正孔蓄積層， 14……信号電荷蓄積領域， 15……信号電荷転送領域， 16,17……転送電極。
Claims (1)
- 【請求項１】光電変換により発生した信号電荷を蓄積す
る領域上に積層された正孔蓄積層を有して垂直及び水平
方向に２次元配列された複数個の感光部と、 前記複数個の感光部から読み出された信号電荷を垂直方
向に転送する垂直転送部と、 前記複数個の感光部の各々と各感光部の電荷読み出し側
と反対側の垂直転送部との間にこの垂直転送部に沿って
形成されたチャネルストップとを具備し、 前記正孔蓄積層は前記チャネルストップとは独立して垂
直列ごとに各感光部間にも連続して形成され、 前記正孔蓄積層及び前記チャネルストップは同一導電型
の不純物を含有し、前記正孔蓄積層に含有される前記不
純物の濃度は、前記チャネルストップに含有される前記
不純物の濃度よりも高く設定されてなる ことを特徴とする固体撮像装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02309155A JP3092156B2 (ja) | 1990-11-15 | 1990-11-15 | 固体撮像装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02309155A JP3092156B2 (ja) | 1990-11-15 | 1990-11-15 | 固体撮像装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04180266A JPH04180266A (ja) | 1992-06-26 |
| JP3092156B2 true JP3092156B2 (ja) | 2000-09-25 |
Family
ID=17989585
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP02309155A Expired - Fee Related JP3092156B2 (ja) | 1990-11-15 | 1990-11-15 | 固体撮像装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3092156B2 (ja) |
-
1990
- 1990-11-15 JP JP02309155A patent/JP3092156B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04180266A (ja) | 1992-06-26 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |