JP3143979B2 - Ccdシフトレジスタ - Google Patents

Ccdシフトレジスタ

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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、CCDシフトレジスタ
に関し、特にCCD固体撮像素子の水平転送部として用
いて好適な2相駆動のCCDシフトレジスタの構造に関
する。
【0002】
【従来の技術】図5に、例えばインターライン転送方式
CCD固体撮像素子の構成の一例を示す。同図におい
て、入射光を画素単位で信号電荷に変換して蓄積する二
次元配列された複数個のフォトセンサ51と、これらフ
ォトセンサ51の垂直列毎に配されかつ読出しゲート5
2を介して読み出された信号電荷を垂直方向に転送する
垂直CCDシフトレジスタ(以下、単に垂直CCDと称
する)53とによって撮像領域54が構成されている。
【0003】垂直CCD53に読み出された信号電荷
は、1走査線毎に順に水平CCDシフトレジスタ(以
下、単に水平CCDと称する)55へ転送される。水平
CCD55は、水平転送クロックφ1,φ2によって2
相駆動され、垂直CCD53から転送された1走査線分
の信号電荷を水平方向に転送する。水平CCD55の出
力端には、例えばFDA(Floating Diffusion Amplifie
r)構成の電荷検出部56が配されている。この電荷検出
部56は水平CCD55によって転送されてきた信号電
荷を検出して電圧信号に変換する。
【0004】水平CCD55である2相CCDシフトレ
ジスタにおいては、図6に示すように、p型不純物(例
えば、ボロン)を拡散させてポテンシャル調整用不純物
領域61を形成し、複数段配列された2層構造の一対の
ゲート電極(第1,第2ポリシリコンゲート電極13,
14)列からなる電荷転送部15の全体のポテンシャル
を浅くすることにより、電荷転送部15のポテンシャル
が深くなり過ぎないようにしている。その後、n型不純
物(例えば、リン)を一部領域、即ち電荷転送部15の
蓄積段の下方領域に拡散させることにより、図7に示す
如き所望のポテンシャル分布を得ている。
【0005】図7に示すポテンシャル分布では、電荷転
送部15からFD領域21への信号電荷の転送を考える
と、電荷転送部15の最終段の駆動バイアスは、“L”
レベルよりもさらに浅くなければならない。一方、出力
ゲート(OG)部16のポテンシャルはFD領域21の
ダイナミックレンジが確保できる程度に浅ければ充分で
あり、自由に調整できる方が便利である。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た構造の従来のCCDシフトレジスタでは、出力ゲート
部16のポテンシャルを不純物濃度により調整しようと
した場合、マスクずれの検討が必要となり、現在の技術
では実施することはかなり困難であり、従って、この出
力ゲート部16のポテンシャルは外部から与えるバイア
ス電圧VOGによって調整せざるを得なかった。
【0007】本発明は、上述した点に鑑みてなされたも
のであって、出力ゲート部のポテンシャルを自由に調整
することを可能としたCCDシフトレジスタを提供する
ことを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明によるCCDシフ
トレジスタは、複数段配列され、転送段となる第1のゲ
ート電極及び蓄積段となる第2のゲート電極により構成
される一対のゲート電極列からなる電荷転送部と、この
電荷転送部の最終段に転送されてきた信号電荷を電荷検
出部に出力する出力ゲート部とを具備し、電荷転送部の
最終段を前記第1のゲート電極のみで構成するととも
に、出力ゲート部を前記第2のゲート電極で構成し、電
荷転送部下にポテンシャルを調整するための第1の不純
物領域を形成するとともに、出力ゲート部下に第1の不
純物領域と同導電型のポテンシャルを調整するための
2の不純物領域を第1の不純物領域とは分離して形成し
た構成となっている。
【0009】
【作用】本発明によるCCDシフトレジスタにおいて、
電荷転送部の最終段を第1のゲート電極のみで構成する
とともに、出力ゲート部を第2のゲート電極で構成した
ことで、出力ゲート部分にセルフアラインで不純物を注
入することが可能となる。その結果、出力ゲート部の不
純物濃度を独立に設定可能となるため、その濃度の選定
によって出力ゲート部のポテンシャルを他の部分への影
響を考慮することなく自由に調整できる。
【0010】
【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。図1は、本発明によるCCDシフトレジス
タの一実施例を示す最終段周辺の断面構造図である。図
において、例えばn型半導体基板11の基板表面上に
は、絶縁層12を介して2層構造の一対のゲート電極、
即ち1層目の第1ポリシリコンゲート電極(転送段)1
3及び2層目の第2ポリシリコンゲート電極(蓄積段)
14が複数段配列されて電荷転送部15を構成してい
る。この電荷転送部15において、その最終段15Lは
1層目の第1ポリシリコンゲート電極13のみによって
構成されている。これに対し、出力ゲート部16は2層
目の第2ポリシリコンゲート電極14によって構成され
ている。
【0011】電荷転送部15の下方には、電荷転送部1
5のポテンシャルが深くなり過ぎないようにそのポテン
シャルを調整するための不純物領域17,18が2層構
造にて形成されている。そして、電荷転送部15の最終
段15Lの部分で、2層のポテンシャル調整用不純物領
域17,18に信号電荷の転送方向においてその長さに
差を持たせることにより、最終段15Lのゲート電極下
の転送電界を強くしている。
【0012】先述したように、出力ゲート部16が2層
目のゲート電極14によって構成されることから、この
部分にセルフアラインでp型不純物(例えば、ボロン)
を注入することによって、p型不純物領域19を形成す
ることができる。このp型不純物領域19に隣接してn
+ 型不純物領域20が形成され、このn+ 型不純物領域
20によってFD領域21が構成されている。また、電
荷転送部15の蓄積段(2層目のポリシリコンゲート電
極14)の下方には、2層構造のn型不純物領域22,
23が段差を持って形成されている。
【0013】次に、本発明によるCCDシフトレジスタ
の作製について、図2及び図3の工程図に基づいて説明
する。先ず、図2の工程図(その1)において、ドナー
とアクセプタのイオン注入によって造られたnpn構造
の半導体基板11に対し、その表面側からp型不純物
(例えば、ボロン)を注入することによって1層目のポ
テンシャル調整用不純物領域17を形成し(A)、続い
て2度目のイオン注入によって2層目のポテンシャル調
整用不純物領域18を形成する(B)。次に、絶縁層1
2上に1層目の第1ポリシリコンゲート電極13をパタ
ーニングし、そのゲート電極13をマスクとしてn型不
純物(例えば、リン)を注入することにより、1層目の
n型不純物領域22を形成する(C)。
【0014】次に、図3の工程図(その2)において、
n型不純物の2度目のイオン注入によって2層目のn型
不純物領域23を形成する(A)。続いて、電荷転送部
15の最終段15Lを形成するゲート電極13に対し、
セルフアラインでp型不純物を注入することにより、p
型不純物領域19を形成する(B)。そして、2層目の
第2ポリシリコンゲート電極14をパターニングし、出
力ゲート部16及び電荷転送部15の蓄積段を形成する
(C)。このようにして形成された本発明によるCCD
シフトレジスタのポテンシャルは、図4に示すような分
布となる。
【0015】上述したように、電荷転送部15の最終段
15Lを1層目のポリシリコンゲート電極13のみで構
成するとともに、出力ゲート部16を2層目のポリシリ
コンゲート電極14で構成したことにより、出力ゲート
部16の部分にセルフアラインで不純物を注入すること
が可能となり、その不純物濃度を独立に設定できるた
め、その濃度の選定によって出力ゲート部16のポテン
シャルを他の部分、例えばポテンシャル調整用不純物領
域17等の不純物濃度により決まる電荷転送部15のポ
テンシャルへの影響を考慮することなく自由に調整でき
ることになる。
【0016】また、電荷転送部15の蓄積段下方に2層
構造のn型不純物領域22,23を形成したことによ
り、この蓄積段下方において図4に示す如きポテンシャ
ル分布が得られるため、取扱電荷量の減少を抑えつつ転
送効率の改善が図れることにもなる。
【0017】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
電荷転送部の最終段を第1のゲート電極のみで構成する
とともに、出力ゲート部を第2のゲート電極で構成した
ので、出力ゲート部分にセルフアラインで不純物を注入
可能となり、その不純物濃度を独立に設定できるため、
その濃度の選定によって出力ゲート部のポテンシャルを
自由に調整できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明によるCCDシフトレジスタの一実施例
を示す電荷転送部の最終段周辺の断面構造図である。
【図2】本発明によるCCDシフトレジスタの製作の工
程図(その1)である。
【図3】本発明によるCCDシフトレジスタの製作の工
程図(その2)である。
【図4】本発明によるCCDシフトレジスタにおけるポ
テンシャル分布図である。
【図5】インターライン転送方式CCD固体撮像素子の
一例を示す構成図である。
【図6】CCDシフトレジスタの従来例を示す電荷転送
部の最終段周辺の断面構造図である。
【図7】従来のCCDシフトレジスタにおけるポテンシ
ャル分布図である。
【符号の説明】
11 n型半導体基板 13 第1ポリシリコンゲート電極(転送段) 14 第2ポリシリコンゲート電極(蓄積段) 15 電荷転送部 16 出力ゲート部 17 ポテンシャル調整用不純物領域(1層目) 18 ポテンシャル調整用不純物領域(2層目) 21 FD領域

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数段配列され、転送段となる第1のゲ
    ート電極及び蓄積段となる第2のゲート電極により構成
    される一対のゲート電極列からなる電荷転送部と、 前記電荷転送部の最終段に転送されてきた信号電荷を電
    荷検出部に出力する出力ゲート部とを具備し、 前記電荷転送部の最終段を前記第1のゲート電極のみで
    構成するとともに、前記出力ゲート部を前記第2のゲー
    ト電極で構成し、 前記電荷転送部下にポテンシャルを調整するための第1
    の不純物領域を形成するとともに、前記出力ゲート部下
    に前記第1の不純物領域と同導電型のポテンシャルを調
    整するための第2の不純物領域を前記第1の不純物領域
    とは分離して形成したことを特徴とするCCDシフトレ
    ジスタ。
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