JP3100624B2 - Non-interlaced interline transfer CCD image sensor with simple electrode structure for each pixel - Google Patents

Non-interlaced interline transfer CCD image sensor with simple electrode structure for each pixel

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JP3100624B2
JP3100624B2 JP03501510A JP50151091A JP3100624B2 JP 3100624 B2 JP3100624 B2 JP 3100624B2 JP 03501510 A JP03501510 A JP 03501510A JP 50151091 A JP50151091 A JP 50151091A JP 3100624 B2 JP3100624 B2 JP 3100624B2
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エリック ジー スチーブンス
デビッド エル ロゼー
エドワード ティー ネルソン
ティモシー ジョン トレッドウェル
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イーストマン コダック カンパニー
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    • H01L27/14Devices 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
    • H01L27/144Devices controlled by radiation
    • H01L27/146Imager structures
    • H01L27/148Charge coupled imagers
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Description

【発明の詳細な説明】 関連特許出願の参照 1989年2月10日付けで出願され、本願出願人に譲渡さ
れた米国特許出願番号第309,646号(発明の名称:「各
ピクセル毎に電極構造を備えたインターライン転送型CC
Dイメージセンサ」:発明者;Losee et al.)を参照し
た。
DETAILED DESCRIPTION OF RELATED APPLICATIONS REFERENCE TO RELATED PATENT APPLICATIONS US Patent Application No. 309,646, filed February 10, 1989, and assigned to the assignee of the present application (Title of Invention: " Interline transfer type CC equipped
D image sensor ": inventor; Losee et al.).

技術分野 本発明は像感知素子、特に非インターレース読み出し
を行うインターライン転送型電荷イメージセンサに関す
る。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to an image sensing device, and more particularly to an interline transfer type charge image sensor for performing non-interlaced readout.

背景技術 インターライン転送型イメージセンサでは、光発生電
荷がフォトダイオードのpn接合内または光キャパシタの
ゲート下方等の光電荷収集位置または光受容器に所定時
間収集され、その後電荷結合レジスタへ転送されて出力
回路により検出される。このような光電荷収集位置の面
アレイでは、収集された光電荷を、第1に垂直シフトレ
ジスタへそして第2に水平シフトレジスタへそれぞれ転
送され、最後に電荷検出器または増幅器へ到達する。図
1及び2に模式的に示した従来のインターレース装置で
は、光受容器の交互列が順次読み出される。奇数番号列
はいわゆるフィールドに関連し、偶数番号列は第2フィ
ールドに関連する。特に、ピクセル10の所定の列が、電
極20及び30への電圧印加によってアドレスされる。両電
極20及び30は、共に同一の垂直クロックΦ1に接続され
ている。電圧を印加すると、光電荷は垂直CCDシフトレ
ジスタの埋設チャンネル40へ転送される。垂直シフトレ
ジスタは、埋設チャンネル40、電極20及び30から成る。
これらは、垂直クロックΦ1、そして電極50及び60へ接
続され、両電極は垂直クロックΦ2に接続されており、
絶縁層80によって基板半導体70から隔離されている。電
極30及び60下方の領域65は、Φ1クロックにより制御さ
れる領域25と26との間、及びΦ2クロックにより制御さ
れる領域55と56との間に電位エネルギー差を形成するた
めにイオン注入されている。奇数番号の光位置上に像情
報を読み出すため、Φ1は、光ダイオードから電極20下
方の埋設チャンネル領域へ電荷を転送させるようにパル
スされる。その後、この光電荷は、垂直及び水平CCDシ
フトレジスタを介して電荷検出増幅器へ転送される。つ
いで、偶数番号列上の位置が、同様にして光ダイオード
の偶数番号列から電極50下方の埋設チャンネル領域へ転
送されることによって、第2フィールドとして読み出さ
れる。しかし、このような素子構成即ち非インターレー
スモードでは、各列に対して垂直シフトレジスタセルの
1/2が設けられているに過ぎないため、光ダイオードの
各列から順次読み出すということはできない。素子がス
チール写真用の電子シャッターモードに使用されるなら
ば、このような非インターレース読み出しが好適であ
る。非インターレース読み出しを達成するには、光ダイ
オードの各列に対して、完全垂直CCDシフトレジスタセ
ルが必要となる。というのは、全光ダイオードからの光
電荷が垂直シフトレジスタへ同時に転送され且つ出力増
幅器への転送中は分離された電荷パケットとして保持さ
れなければならないからである。このような非インター
レース読み出しシーケンスを行うには、同様の製造工程
が用いられ同じ番号のクロック電圧が保持されるなら
ば、各ピクセルが少なくとも4個の個別CCD電極を内蔵
していなければならない。あるいはまた、Tsaur et a
l in IEEE Electron Device Letters,10,361−36
3,1989に開示のようにオーバラップ電極の3種類のレベ
ルが3相クロックシーケンスで使用されるならば、非イ
ンターレース読み出しが可能だが、工程が増加すると共
にシステムが複雑化し、更に有効感光領域を犠牲にしな
ければならなくなる。米国特許第4,330,796号(発明者:
Anognostopoulos et al)は、ピクセル一つに対して
3個の電極を使用した非インターレースインターライン
転送型CCDイメージセンサ、及びピクセル素子全体の大
部分またはピクセル領域を占める「湾曲チャンネル」CC
Dを開示している。しかし、Losee et al、米国特許第
4,613,402で言及されているように、湾曲チャンネルCCD
内のバリヤ領域インプラントが高精度で整列されていな
ければ、CCD内に寄生電位ウェルまたはバリヤが発生
し、このバリヤによって転送効率が劣化し、素子性能も
低下してしまう。
2. Description of the Related Art In an interline transfer type image sensor, photo-generated charges are collected for a predetermined time at a photo charge collecting position or a photoreceptor, such as in a pn junction of a photodiode or below a gate of an optical capacitor, and then transferred to a charge coupled register. It is detected by the output circuit. In such an array of photocharge collection locations, the collected photocharges are first transferred to a vertical shift register and secondly to a horizontal shift register, and finally reach a charge detector or amplifier. In the conventional interlacing device schematically shown in FIGS. 1 and 2, alternating rows of photoreceptors are read out sequentially. The odd number sequence relates to a so-called field, and the even number sequence relates to a second field. In particular, a given column of pixels 10 is addressed by applying a voltage to electrodes 20 and 30. Both electrodes 20 and 30 are connected to the same vertical clock φ1. When a voltage is applied, the photocharge is transferred to the buried channel 40 of the vertical CCD shift register. The vertical shift register consists of a buried channel 40, electrodes 20 and 30.
These are connected to a vertical clock φ1 and electrodes 50 and 60, both electrodes being connected to a vertical clock φ2,
It is isolated from the substrate semiconductor 70 by the insulating layer 80. Regions 65 below electrodes 30 and 60 are implanted to create a potential energy difference between regions 25 and 26 controlled by the Φ1 clock and between regions 55 and 56 controlled by the Φ2 clock. ing. To read image information onto odd numbered light locations, Φ1 is pulsed to transfer charge from the photodiode to the buried channel region below electrode 20. This photo charge is then transferred to the charge detection amplifier via vertical and horizontal CCD shift registers. Then, the position on the even-numbered column is similarly transferred from the even-numbered column of the photodiodes to the buried channel region below the electrode 50, and is read as the second field. However, in such an element configuration, that is, in the non-interlace mode, the vertical shift register cell is provided for each column.
Since only 1/2 is provided, it is not possible to sequentially read from each column of photodiodes. Such non-interlaced readout is preferred if the element is used in an electronic shutter mode for still photography. To achieve non-interlaced readout, a full vertical CCD shift register cell is required for each column of photodiodes. This is because the photocharges from all photodiodes are transferred simultaneously to the vertical shift register and must be held as separate charge packets during the transfer to the output amplifier. To perform such a non-interlaced readout sequence, each pixel must contain at least four individual CCD electrodes if similar manufacturing steps are used and the same number of clock voltages is maintained. Alternatively, Tsaur et a
l in IEEE Electron Device Letters, 10 , 361-36
If three levels of overlapping electrodes are used in a three-phase clock sequence, as disclosed in US Pat. No. 3,1989, non-interlaced readout is possible, but the number of steps increases and the system becomes more complex, further increasing the effective photosensitive area. You have to sacrifice. US Patent No. 4,330,796 (inventor:
Anognostopoulos et al) describe a non-interlaced interline transfer CCD image sensor using three electrodes per pixel, and a "curved channel" CC occupying most of the pixel element or the pixel area.
D is disclosed. However, Losee et al, U.S. Pat.
Curved channel CCD as mentioned in 4,613,402
If the barrier region implants within are not accurately aligned, parasitic potential wells or barriers will be created in the CCD, which will degrade the transfer efficiency and degrade device performance.

発明の開示 本発明は上記従来の課題に鑑み為されたものであり、
その目的は非インターレースモードで動作可能な、簡単
なピクセル構造を有するイメージセンサを提供すること
にある。本発明の他の目的は、ピクセル寸法の小さなイ
メージセンサを提供することにある。本発明の更に他の
目的は、ピクセル領域をより有効に使用できる非インタ
ーレースイメージセンサを提供することにある。
DISCLOSURE OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above conventional problems,
An object of the present invention is to provide an image sensor having a simple pixel structure that can operate in a non-interlace mode. It is another object of the present invention to provide an image sensor having a small pixel size. Still another object of the present invention is to provide a non-interlaced image sensor that can use a pixel area more effectively.

上記各目的は、個別ピクセルのコラムとローのアレイ
を有するインターライン転送型イメージセンサにおいて
達成される。このイメージセンサでは、各コラムのピク
セル中に収集された電荷は、垂直2相CCD内へ転送され
る。このCCDシフトレジスタは、一連のオーバラップ電
極を含む。各電極は導電体の単一レベルから構成されて
いる。個別の電圧クロックが交流電極に接続される。そ
して、前記各電極の、互いに隣接した各対がCCDシフト
レジスタの一の完全段を構成している。各コラムピクセ
ルは、垂直CCDの電極の一の対に対応している。イオン
注入バリヤ領域が各電極の縁下方に形成されており、ま
た、各ピクセルから対応電極の内の一下方の領域へ電荷
を転送するための手段を配設した。
The above objects are accomplished in an interline transfer image sensor having a column and row array of individual pixels. In this image sensor, the charge collected in the pixels of each column is transferred into a vertical two-phase CCD. This CCD shift register includes a series of overlapping electrodes. Each electrode is composed of a single level of electrical conductor. Individual voltage clocks are connected to the AC electrodes. Each pair of the electrodes adjacent to each other forms one complete stage of the CCD shift register. Each column pixel corresponds to one pair of electrodes of a vertical CCD. An ion implantation barrier region is formed below the edge of each electrode, and means are provided for transferring charge from each pixel to a region below one of the corresponding electrodes.

本発明は、2相CCDシフトレジスタを使用している。C
CDシフトレジスタは、各クロック位相に対して一の電極
のみを使用している。これにより、全ピクセル領域一感
光領域比が改善され、且つ簡単な構造の非インターレー
ス読み出し型素子を実現できる。これは、ゲート電極の
一の層のみが垂直シフトレジスタの各位相によって要求
されるように構成された、イオン注入された転送バリヤ
領域を有する垂直CCDシフトレジスタを提供することに
より達成される。この構成では、撮像位置の各列に対し
て2個の電極があればすむ。このような構造によれば、
光マスク不全などによって引き起こされるような、内部
レベル短絡による制限を被ることはない。転送バリヤ領
域インプラントの自己整列により、CCDシフトレジスタ
内の優れた転送効率を確保できる。
The present invention uses a two-phase CCD shift register. C
The CD shift register uses only one electrode for each clock phase. As a result, the ratio of the entire pixel area to the photosensitive area is improved, and a non-interlaced readout element having a simple structure can be realized. This is achieved by providing a vertical CCD shift register with an implanted transfer barrier region, wherein only one layer of the gate electrode is configured as required by each phase of the vertical shift register. In this configuration, only two electrodes need to be provided for each row of the imaging position. According to such a structure,
It does not suffer from limitations due to internal level shorts, such as those caused by photomask failure. Self-alignment of the transfer barrier region implant ensures excellent transfer efficiency in the CCD shift register.

図面の簡単な説明 図1は、典型的な従来技術に係るインターレース読み
出し型撮像素子の平面図; 図2は、従来の半導体素子構造を部分模式的垂直断面
で示した図1のA−A断面図; 図3a−3cは、本発明に係るインターライン転送型面イ
メージセンサの製造工程における種々の段階を示す部分
平面図; 図4a、4b及び4cは、図3cのA′−A′、B−B及びC
−C断面による部分模式断面図;及び 図5は、本発明の他の実施例に係る部分模式断面図で
ある。
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a plan view of a typical conventional interlaced readout imaging device according to the prior art; FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG. FIGS. 3a-3c are partial plan views showing various stages in the manufacturing process of the interline transfer type surface image sensor according to the present invention; FIGS. 4a, 4b and 4c are A'-A ', B of FIG. 3c. -B and C
FIG. 5 is a partial schematic cross-sectional view according to another embodiment of the present invention.

本発明の実施モード 図3a−c及び4a−cにおいて、インターライン転送型
面イメージセンサは半導体基板100を有する。この基板1
00には平面を図3a及び断面で示した図4より明らかなよ
うに、チャンネルストップ領域110及び埋設チャンネル
領域120が形成されている。基板100は、n型シリコンウ
ェハ中に拡散されたpウェルとして構成できる。絶縁酸
化膜が半導体面上に成長されており、単一レベルのポリ
シリコン導電体130の層が堆積されている。米国特許第
4,631,402号(発明者:Losee et al.)、及び図3bに記
載されたような方法により、領域140内にバリヤ領域が
形成されている。図3c及び4bにおいて、酸化膜135の絶
縁層がポリシリコン導電体130上に成長しており、また
適切なドープ原子のイオン注入により、第2バリヤ領域
160が形成されている。ポリシリコン導電体の第2単一
レベル層を堆積してこれをパターン化することでCCD電
極170が形成されている(図4b参照)。ポリシリコン導
電体により被覆されない領域180にはその後適切な不純
物が注入される。これにより、光発生した電荷を収集す
るための電荷収集位置光受容器のローとコラムが形成さ
れる。
Modes of the Invention In FIGS. 3 a-c and 4 a-c, the interline transfer type surface image sensor has a semiconductor substrate 100. This board 1
In FIG. 00, a channel stop region 110 and a buried channel region 120 are formed as is clear from FIG. Substrate 100 can be configured as a p-well diffused into an n-type silicon wafer. An insulating oxide film has been grown on the semiconductor surface, and a single level layer of polysilicon conductor 130 has been deposited. U.S. Patent No.
No. 4,631,402 (inventor: Losee et al.) And a barrier region is formed in the region 140 by a method as described in FIG. 3b. 3c and 4b, an insulating layer of oxide 135 has been grown on the polysilicon conductor 130, and the second barrier region has been implanted by appropriate implantation of doped atoms.
160 are formed. A second single level layer of polysilicon conductor is deposited and patterned to form the CCD electrode 170 (see FIG. 4b). The regions 180 not covered by the polysilicon conductor are then implanted with appropriate impurities. This forms the rows and columns of the charge collection location photoreceptor for collecting photogenerated charge.

図4aには、ピクセル180を持つインターライン面イメ
ージセンサのローの断面が開示されている。図4cは、ピ
クセル180を持つインターライン面イメージセンサのコ
ラムの断面が示されている。この位置において、層170
は層130の直上方に配置されている。図4bは、2相垂直C
CDシフトレジスタの一の断面を示している。そして、個
別の電圧クロックΦ1及びΦ2がそれぞれ交流電極130
及び170に接続されている。図に示すように、電極170が
電極130とオーバラップしている。この素子を作動させ
るため、正方向電圧パルスが電極130に印加され、これ
によってピクセル180からの光発生電荷が、表面チャン
ネルギャップ191を介して電極130下方の埋設チャンネル
120に転送される(図3a及び図3b参照)。電荷が垂直CCD
シフトレジスタへ転送された後、クロック電圧Φ1及び
Φ2が印加され、光電荷が周知の方法にて適切な電荷検
出回路へ転送されることとなる。こうして光発生電荷の
非インターレース読み出しが達成され、ピクセル180の
各ローが一対の電極170、130に対応することとなる。
FIG. 4a discloses a row cross section of an interline surface image sensor having pixels 180. FIG. FIG. 4c shows a cross section of a column of an interline surface image sensor having pixels 180. In this position, layer 170
Is disposed directly above the layer 130. Figure 4b shows two-phase vertical C
3 shows one cross section of a CD shift register. Then, the individual voltage clocks Φ1 and Φ2 are
And 170. As shown, electrode 170 overlaps electrode 130. To operate the device, a positive voltage pulse is applied to the electrode 130, which causes the photogenerated charge from the pixel 180 to pass through the surface channel gap 191 to the buried channel below the electrode 130.
120 (see FIGS. 3a and 3b). Charge is vertical CCD
After being transferred to the shift register, clock voltages Φ1 and Φ2 are applied, and the photocharge is transferred to an appropriate charge detection circuit by a known method. In this way, non-interlaced readout of the photo-generated charges is achieved, and each row of the pixel 180 corresponds to the pair of electrodes 170, 130.

このような素子を電子シャッターモードで使用する際
には、任意の蓄積信号電荷の全光受容位置を同時に空亡
化するため電圧パルスを印加する。例えば、もし基板10
0がn型ウェハへ拡散されたpウェルなのであれば、p
ウェルとn型ウェハとの間に印加された電圧パルスを使
用して、光受容位置を空亡化可能である。このような空
亡パルスを印加した後、入射光の吸収によって光電荷が
発生する。その後上記露光が適切な時間行われると、全
蓄積光受容光電荷が、垂直CCDシフトレジスタへ同時に
転送され、上述したように読み出されてゆく。
When such an element is used in the electronic shutter mode, a voltage pulse is applied to simultaneously deplete all light receiving positions of arbitrary stored signal charges. For example, if the substrate 10
If 0 is a p-well diffused into an n-type wafer, p
A voltage pulse applied between the well and the n-type wafer can be used to void the light receiving location. After the application of such a dead pulse, a photocharge is generated by absorption of the incident light. Thereafter, when the above-mentioned exposure is performed for an appropriate time, all the accumulated photoreceptive photocharges are simultaneously transferred to the vertical CCD shift register and read out as described above.

本発明の他の実施例を図5に示す。この変更実施例で
は、素子の電荷収集領域180は、導電性ピラー210を介し
てキャパシタプレートに接続されている。このような導
電性ピラーは、J.Electrochemical Soc.135,2640(198
8)(Raley et al.)に記載された方法で製造するこ
とができる。キャパシタプレートは、光伝導性層220及
び頂部電極層230により被覆されている。光発生電荷
は、光伝導性層を横切って転送され、電荷収集領域180
へ転送される。この光電荷は、更に領域180から垂直シ
フトレジスタへ転送され、前節で述べたようにして読み
出される。
FIG. 5 shows another embodiment of the present invention. In this alternative embodiment, the charge collection region 180 of the device is connected via conductive pillars 210 to the capacitor plate. Such conductive pillars are described in J. Electrochemical Soc. 135, 2640 (198
8) It can be produced by the method described in (Raley et al.). The capacitor plate is covered by a photoconductive layer 220 and a top electrode layer 230. The photogenerated charge is transferred across the photoconductive layer and forms a charge collection region 180
Transferred to This photocharge is further transferred from region 180 to a vertical shift register and read out as described in the previous section.

本発明の第3実施例では、図の電極130及び170が、ポ
リシリコンと、WSix,MoSix,Tasix,TiSix,W,Mo,またはTa
から成る群から選択された一または複数の物質と、から
構成されている。
In a third embodiment of the present invention, electrodes 130 and 170 in the figure are made of polysilicon and WSix, MoSix, Tasix, TiSix, W, Mo, or Ta.
And one or more substances selected from the group consisting of:

例: 以下に、本発明に従って構成された素子の例について
説明する。約30ohm−cmの抵抗率となるようドープされ
たn型半導体に、ボロン原子を1.0E+12cm**−2の量
を注入し、約3.5μmの厚さの深さまで拡散することに
よってp型領域が形成されている。1.0E+13cm**−2
の量のボロン注入によってチャンネルストップバリヤ領
域が形成されており、ついで約4000Åの厚さの酸化膜が
成長される。更に酸化を施し、その後エッチバックする
ことによってこの酸化膜の厚さは約2500Åにまで減少す
る。埋設チャンネル領域は、総量6.0E+12cm**−2の
ヒ素原子を注入することによって形成され、電荷転送領
域中の光ダイオード上に約500Åの厚さの転送ゲート酸
化膜が成長される。そして、ポリシリコン電極及びエッ
ジ整列ボロン注入バリヤ領域が米国特許第4,613,402
(発明者:Losee et al.)に記載の方法で形成され、
4.0E+12cm**−2量の硫黄が光ダイオード領域へ注入
される。高湿環境下で薄酸化層が950℃の温度で約8分
にわたって成長される。絶縁層が化学蒸着によって堆積
される。この化学蒸着は、約4wt%のボロンと4wt%の硫
黄がドープされた5000Åの酸化膜により被覆された約10
00Åの非ドープ酸化膜から成る。ついで、素子は900℃
の温度で30分間イナート雰囲気下で焼きなましされ、接
触開口がエッチングされ、アルミニウム相互接続パター
ンが形成される。この素子のピクセル寸法は、垂直方向
が9.0μm、水平方向が9.0μmである。
Example: An example of a device configured according to the present invention will be described below. A p-type region is formed by implanting boron atoms in an amount of 1.0E + 12 cm **-2 into an n-type semiconductor doped to a resistivity of about 30 ohm-cm and diffusing to a depth of about 3.5 μm. Is formed. 1.0E + 13cm **-2
Of boron is formed to form a channel stop barrier region, and then an oxide film having a thickness of about 4000 成長 is grown. By further oxidizing and then etching back, the thickness of this oxide film is reduced to about 2500 °. The buried channel region is formed by implanting arsenic atoms in a total amount of 6.0E + 12 cm **-2, and a transfer gate oxide film having a thickness of about 500 DEG is grown on the photodiode in the charge transfer region. And, the polysilicon electrode and edge aligned boron implanted barrier region are disclosed in U.S. Pat. No. 4,613,402.
(Inventor: Losee et al.)
4.0E + 12 cm **-2 amount of sulfur is injected into the photodiode region. In a high humidity environment, a thin oxide layer is grown at a temperature of 950 ° C. for about 8 minutes. An insulating layer is deposited by chemical vapor deposition. The chemical vapor deposition process was performed on about 10 wt.% Of a silicon oxide layer coated with about 4 wt.% Boron and 4 wt.
It consists of a non-doped oxide film of 00 °. Next, the device is 900 ℃
At 30 ° C. for 30 minutes in an inert atmosphere, the contact openings are etched, and an aluminum interconnect pattern is formed. The pixel size of this element is 9.0 μm in the vertical direction and 9.0 μm in the horizontal direction.

産業上の適用性 電子写真技術に適用する際には、非インターレース読
み出しシーケンスを用いたインターライン転送型のイメ
ージセンサが必要となる。インターライン転送型像感知
素子においては、光発生電荷がピクセルから垂直CCDシ
フトレジスタへ転送される。いわゆるインターレース読
み出しシーケンスでは、一のフィールドを含む各ピクセ
ルの交互の列が、一回に一列毎に読み出される。つい
で、ピクセルの残存交互列から成る第2フィールドが読
み出される。このような素子における垂直シフトCCDレ
ジスタ構造は、各ピクセルの一の列に対応した2または
それ以上のポリシリコン電極のオーバラップレベルから
成る。しかし、電子写真技術においては、しばしばこの
インターレース読み出しが好適でなく、各列からの光発
生電荷がシーケンスで転送される非インターレース読み
出しの方が適切である場合がある。この開示において
は、構造が簡単で従って製造性も改善された非インター
レースインターライン転送イメージセンサについて記述
した。この素子は、イオン注入されたバリヤ領域を有す
る2位相垂直CCDシフトレジスタを使用したものであ
る。各レジスタは、米国特許第4,613,402号(Losee)に
記載されているごとく、自己整列可能であり、これによ
って各ピクセルに対応したポリシリコン電極数を最小の
2個とした素子を製造可能となる。構造上の簡素性に加
えて、この素子によれば、統合カラーフィルタアレイを
適用するための改善されたトポグラフィーが得られ、ま
た感光領域を最大化することができる。
Industrial Applicability When applied to electrophotographic technology, an interline transfer type image sensor using a non-interlaced read sequence is required. In an interline transfer image sensing device, photo-generated charges are transferred from a pixel to a vertical CCD shift register. In a so-called interlaced read sequence, alternating columns of each pixel, including one field, are read one column at a time. The second field consisting of the remaining alternating columns of pixels is then read. The vertical shift CCD register structure in such a device consists of an overlapping level of two or more polysilicon electrodes corresponding to one column of each pixel. However, in electrophotographic technology, this interlaced readout is often unsuitable, and non-interlaced readout, in which photogenerated charges from each column are transferred in a sequence, may be more appropriate. In this disclosure, a non-interlaced interline transfer image sensor having a simple structure and thus improved manufacturability has been described. This device uses a two-phase vertical CCD shift register having an ion-implanted barrier region. Each register is self-alignable, as described in U.S. Pat. No. 4,613,402 (Losee), which allows the manufacture of devices with a minimum of two polysilicon electrodes for each pixel. In addition to structural simplicity, this device provides improved topography for applying integrated color filter arrays and maximizes the light sensitive area.

以上、本発明の好適な一実施例について説明してきた
が、本発明の思想及び範囲内で、種々の変更及び改良を
施すことが可能であることが理解される。
The preferred embodiment of the present invention has been described above, but it is understood that various changes and improvements can be made within the spirit and scope of the present invention.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ネルソン エドワード ティー アメリカ合衆国 ニューヨーク州 14534 ピッツフォード ブルック ロ ード 59 (72)発明者 トレッドウェル ティモシー ジョン アメリカ合衆国 ニューヨーク州 14450 フェアポート カウンティ ク レア クレセント 79 (56)参考文献 特開 昭58−200574(JP,A) 特開 昭63−23360(JP,A) 特開 昭63−105578(JP,A) 特開 昭63−105579(JP,A) 特開 昭63−285969(JP,A) 特開 昭63−120463(JP,A) 特開 昭58−106966(JP,A) 特開 昭63−81952(JP,A) 特開 昭61−117980(JP,A) 特開 昭59−16472(JP,A) 特開 昭62−9671(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 27/14 - 27/148 H01L 29/762 - 29/768 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing the front page (72) Inventor Nelson Edward Tea USA New York 14534 Pittsford Brook Road 59 (72) Inventor Treadwell Timothy John USA New York 14450 Fairport County Clare Crescent 79 (56) Reference Document JP-A-58-200574 (JP, A) JP-A-63-23360 (JP, A) JP-A-63-105578 (JP, A) JP-A-63-105579 (JP, A) JP-A 63-105579 285969 (JP, A) JP-A-63-120463 (JP, A) JP-A-58-106966 (JP, A) JP-A-63-81952 (JP, A) JP-A-61-117980 (JP, A) JP-A-59-16472 (JP, A) JP-A-62-9671 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) H01 L 27/14-27/148 H01L 29/762-29/768

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】個別ピクセルのコラムとローのアレイを有
するインターライン転送型イメージセンサであって、 各ピクセルに割り当てられた光受容器と、 それぞれ個別の電圧クロックに接続されコラム方向側端
部で互いにオーバーラップし単一レベルの導電体から成
る一連の電極のペアと、電極の下方に形成された埋設チ
ャンネル領域と、ペアの電極それぞれのコラム方向側の
一方のエッジの下方に形成されたバリア領域と、を有
し、電極のペアを成す両電極が各ピクセルに共に隣接し
て対応することにより一の完全段を構成し、各ピクセル
に対応した電極のペアのうちの片方の電極に電圧を印加
することにより、各ピクセル内に収集された電荷をこの
電極の下方の埋設チャンネル領域へそれぞれ転送する垂
直2相CCDシフトレジスタと、を備え、 オーバーラップの下側の電極のピクセル外縁側かつコラ
ム方向側のエッジには、コラム方向に隣接する光受容器
間の領域に対して水平に隣接する領域を露出する切り欠
きが設けられ、 オーバーラップの上側の電極のエッジの下方に形成され
るバリア領域は、切り欠きのエッジに対する自己整列に
より形成されることを特徴とするイメージセンサ。
An interline transfer image sensor having an array of columns and rows of individual pixels, comprising: a photoreceptor assigned to each pixel; and a column-side end connected to a respective voltage clock. A series of pairs of electrodes consisting of a single level conductor overlapping each other, a buried channel region formed below the electrodes, and a barrier formed beneath one columnwise edge of each of the paired electrodes. And a pair of electrodes, and the two electrodes forming a pair of electrodes are adjacent to and correspond to each pixel to form one complete stage, and a voltage is applied to one electrode of the pair of electrodes corresponding to each pixel. A vertical two-phase CCD shift register that transfers the charge collected in each pixel to the buried channel region below this electrode by applying A notch is provided at the edge of the lower electrode of the overlap on the pixel outer edge side and the column direction side to expose a region horizontally adjacent to the region between the photoreceptors adjacent in the column direction. An image sensor wherein the barrier region formed below the edge of the upper electrode of the wrap is formed by self-alignment with the edge of the notch.
【請求項2】請求項1に記載のイメージセンサにおい
て、 前記光受容器は、前記電極が形成された後に電極により
被覆されない領域に不純物を注入することにより形成さ
れ、 各光受容器中において光発生した電荷は、ほぼ同時にCC
Dシフトレジスタへ転送されると共に、非インターレー
ス形式で読み出されることを特徴とするイメージセン
サ。
2. The image sensor according to claim 1, wherein said photoreceptor is formed by injecting an impurity into a region which is not covered by an electrode after said electrode is formed. The generated charge is almost simultaneously CC
An image sensor which is transferred to a D shift register and read out in a non-interlaced format.
【請求項3】請求項1に記載のイメージセンサにおい
て、 全光受容器中に収集された電荷を空乏化するためにセン
サへ電圧が印加され、 各光受容器は電荷を入射光の関数として収集し、 各光受容器からの電荷は、各ピクセルに対応する電極の
ペアの片方の電極の下方の埋設チャンネル領域へそれぞ
れ同時に転送されることを特徴とするイメージセンサ。
3. An image sensor according to claim 1, wherein a voltage is applied to the sensor to deplete the charge collected in all photoreceptors, each photoreceptor having a charge as a function of incident light. An image sensor, wherein the charge from each photoreceptor is collected and simultaneously transferred to a buried channel region below one of the electrodes of the electrode pair corresponding to each pixel.
【請求項4】請求項1に記載のイメージセンサにおい
て、 前記各電極は、ドープされたポリシリコンからなること
を特徴とするイメージセンサ。
4. The image sensor according to claim 1, wherein each of said electrodes is made of doped polysilicon.
【請求項5】請求項1に記載のイメージセンサにおい
て、 前記電極のペアの内のいずれか一方または双方は、ポリ
シリコンの複合層、及びWSix,MoSix,TaSix,TiSix,W,Mo
またはTaから成る群から選択された一または複数の物質
からなることを特徴とするイメージセンサ。
5. The image sensor according to claim 1, wherein one or both of the pair of electrodes are a composite layer of polysilicon and WSix, MoSix, TaSix, TiSix, W, Mo.
Or an image sensor comprising one or more substances selected from the group consisting of Ta.
【請求項6】請求項1に記載のイメージセンサにおい
て、 各光受容器は、フォトダイオードを含むことを特徴とす
るイメージセンサ。
6. The image sensor according to claim 1, wherein each photoreceptor includes a photodiode.
【請求項7】請求項1に記載のイメージセンサにおい
て、 各光受容器は、光伝達性層と、該光伝達性層に接続され
たキャパシタプレートと、電荷収集領域と、光伝達性層
内で生成された光発生電荷が電荷収集領域へ転送される
ようにキャパシタを電荷収集領域へ接続する導電性ピラ
ーと、を含み、 前記電荷は、その後垂直CCDシフトレジスタへ転送され
ることを特徴とするイメージセンサ。
7. The image sensor according to claim 1, wherein each photoreceptor includes a light transmitting layer, a capacitor plate connected to the light transmitting layer, a charge collecting region, and a light transmitting layer. Conductive pillars connecting a capacitor to the charge collection region such that the photo-generated charges generated in the charge collection region are transferred to the charge collection region, wherein the charge is then transferred to a vertical CCD shift register. Image sensor.
JP03501510A 1989-11-29 1990-11-28 Non-interlaced interline transfer CCD image sensor with simple electrode structure for each pixel Expired - Lifetime JP3100624B2 (en)

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US443,536 1989-11-29
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