JP3297947B2

JP3297947B2 - 固体撮像素子

Info

Publication number: JP3297947B2
Application number: JP09092693A
Authority: JP
Inventors: 康人真城; 賢吉原
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1993-03-24
Filing date: 1993-03-24
Publication date: 2002-07-02
Anticipated expiration: 2017-07-02
Also published as: JPH06283704A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、固体撮像素子、特に各
画素毎に信号電荷の横方向への電子シャッター機能によ
る排出（以下便宜上「電子シャッターによる排出」とい
う。）、あるいは横方向への電子シャッターによる排出
と横方向への横型オーバーフロードレイン機能による排
出（以下便宜上「横型オーバーフロードレインによる排
出」或いは「オーバーフロードレインによる排出」とい
う。）が可能な固体撮像素子に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＣＣＤ型固体撮像素子とし各画素で発生
した信号電荷を横方向に排出方向することのできる横型
シャッター機能を備えたものがある。図９はそのような
ＣＣＤ型固体撮像素子の従来例の一を示す平面図、図１
０は図９に示すＣＣＤ型固体撮像素子の画素を成す受光
素子の深さ方向のポテンシャルプロフィール図、図１１
（Ａ）は図９のＸ−Ｘ線に沿う概略断面構造図、（Ｂ）
は信号電荷読み出し時における図９のＸ−Ｘ線に沿う横
方向ポテンシャルプロフィール図、（Ｃ）はシャッター
時（信号電荷排出時）における図９のＸ−Ｘ線に沿う横
方向ポテンシャルプロフィール図である。

【０００３】図面において、１は画素を成す受光素子
で、ｎ⁺ 型拡散層からなり、その表面部にはホールアキ
ュムレートを成すｐ⁺ 型拡散層１ａが形成されている。
受光素子１は多数一方向に配列されており、その列をセ
ンサ列２ということとする。３は該センサ列２の一方の
側（図９における下側）に設けられたシフトゲート、４
は該シフトゲート３の反センサ列２側に設けられたＣＣ
Ｄアナログシフトレジスタ（以後単に「シフトレジス
タ」という）で、センサ列２からシフトゲート３を通し
てパラレルに読み出されたセンサ列２の各画素１、１、
…の信号電荷を転送する。５は該シフトレジスタ４から
１画素分ずつ出力される信号電荷を電圧に変換するバッ
ファである。

【０００４】６は上記センサ列２の他方の側（反シフト
ゲート３側、図９における上側）に設けられたシャッタ
ーゲート、７は該シャッターゲート６の反センサ列２側
に設けられたシャッタードレインであり、ｎ⁺ 型拡散層
からなる。このＣＣＤ型固体撮像素子はセンサ列２の信
号電荷を読み出すときはシフトゲート３を「ハイ」レベ
ルにして各受光素子１、１、…の信号電荷を一斉にシフ
トレジスタ４に転送する。その時の横方向のポテンシャ
ルプロフィールは図１１（Ｂ）に示すようになってい
る。また、信号電荷をシャッターゲート６側に排出する
ときはシャッターゲート６を「ハイ」レベルにして各受
光素子１、１、…の信号電荷を一斉にシャッタードレイ
ン７に転送する。

【０００５】図１２（Ａ）、（Ｂ）はＣＣＤ型固体撮像
素子の別の従来例を示すもので、（Ａ）は概略断面構造
図、（Ｂ）は横方向のポテンシャルプロフィール図であ
る。本ＣＣＤ型固体撮像素子は各画素を成す受光素子１
に信号電荷の読み出し方向に行くに従って濃度が高くな
る不純物濃度勾配を設けるようにしたもので、これによ
り読み出し方向へのポテンシャル勾配ができ、信号電荷
のシフトレジスタ４への転送がスムーズに行われるよう
にすることができる。尚、１ｂは受光素子１のｎ⁻型領
域、１ｃはｎ⁻型領域であり、この１ｂ・１ｃ間の不純
物濃度の差がポテンシャル勾配をもたらす。図９に示す
ＣＣＤ型固体撮像素子であれ、図１２に示すＣＣＤ型固
体撮像素子であれ、従来のＣＣＤ型固体撮像素子は、一
般に信号電荷の読み出し方向と信号電荷の排出方向とは
互いに正反対の方向であった。換言すれば、１８０度異
なっていた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、ＣＣＤ型固
体撮像素子製造業界においては小型化、高集積化の要請
に応じて微細化技術が非常に発達しているが、その反面
においてＣＣＤ型固体撮像素子の大型化の要請に応える
技術の発達はそれ程でもない。そして、例えばバーコー
ドリーダー等においてはセンササイズが２０μｍ×２０
μｍというようにきわめて大きなＣＣＤ型固体撮像素子
が要求されており、このような大センササイズＣＣＤ型
固体撮像素子の用途も拡っているのである。そして、セ
ンササイズが大きなＣＣＤ型固体撮像素子における大き
な問題点の一つが受光素子１のサイズが大きいが故に各
受光素子１の中央部に強い読み出し電界をかけることが
難しく、そのため転送効率を高めることが難しいという
ことである。これは残像の原因となり、また、低照度時
における入出力特性のリニアリティに悪影響を及ぼすの
で問題となるのである。

【０００７】尤も、図１２に示す従来例のように受光素
子１に信号電荷の読み出し方向に沿ってポテンシャルが
深くなるような不純物濃度勾配をつけるようにすると信
号電荷の読み出し時における転送効率を高めることがで
きる。しかし、シャッター時に各受光素子１、１、…の
信号電荷をシャッタードレイン７へ排出するときはポテ
ンシャル排出を抑制するような勾配を有するので、排出
方向の転送効率が悪くなるので好ましくない。

【０００８】本発明はこのような問題点を解決すべく為
されたものであり、各画素毎に信号電荷の横方向への電
子シャッターによる排出、あるいは横方向への電子シャ
ッターによる排出と横方向への横型オーバーフロードレ
インによる排出が可能な固体撮像素子において、信号電
荷の読み出し及び排出の転送効率を共に高くできるよう
にすることを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１の固体撮像素子
は、受光素子からなる平面形状が矩形の各画素で発生し
た信号電荷を横方向に排出する機能を有する固体撮像素
子において、上記各画素が、その一辺の側に信号電荷が
読み出され、該一辺と隣接する一つの辺の側に上記信号
電荷の排出がされるように、信号電荷の読み出し方向と
上記排出方向との間の斜め方向に深くなるポテンシャル
勾配を有することを特徴とする。請求項２の固体撮像素
子は、受光素子からなる平面形状が矩形の各画素で発生
した信号電荷を横方向に排出する電子シャッター機能及
び同じく過剰電荷を横方向に排出するオーバーフロード
レイン機能を有する固体撮像素子において、上記各画素
の一辺の側に信号電荷が読み出され、該一辺と隣接する
一つの辺の側に電子シャッター機能による排出がされ、
上記各画素の残りの一つの辺の側にオーバーフロードレ
イン機能よる排出がされるようされ、上記各画素が、信
号電荷の読み出し方向と上記電子シャッター機能による
排出の方向との間の斜め方向に深くなるポテンシャル勾
配を有することを特徴とする。

【００１０】請求項３の固体撮像素子は、請求項２の固
体撮像素子において、各画素とオーバーフロードレイン
との間のポテンシャルバリアがオーバーフロードレイン
コントロールゲートに印加された電圧により形成される
ようにしたことを特徴とする。請求項４の固体撮像素子
は、請求項２の固体撮像素子において、各画素とオーバ
ーフロードレインとの間のポテンシャルバリアが不純物
拡散領域により形成されるようにしたことを特徴とす
る。

【００１１】請求項５の固体撮像素子は、請求項１、
２、３又は４記載の固体撮像素子において、上記各画素
の上記ポテンシャル勾配が画素領域に不純物濃度勾配を
設けることによりつけられてなることを特徴とする。

【００１２】

【作用】請求項１の固体撮像素子によれば、画素からそ
の互いに隣接する辺側に信号電荷の読み出しと排出が行
われるようにしたので、従来の互いに正反対の方向に読
み出しと排出を行うようにした場合のように一方の転送
効率を良くすると他方の転送効率が悪くなるという二律
背反の関係がなくなり、従って、読み出しと電子シャッ
ター機能による排出の両方の転送効率を高めることがで
きる。そして、画素からその互いに隣接する辺側に信号
電荷の読み出しと排出が行われるようにすることは、単
に、信号電荷の読み出し方向と排出方向との間の斜め方
向に深くなるポテンシャル勾配を設けることによって行
うことができる。請求項２の固体撮像素子によれば、一
つの辺側に信号電荷の読み出しを、その辺に隣接する二
つの辺の一方に電子シャッター機能による排出を、他方
にオーバードレイン機能による排出をするので、いずれ
の排出でもその方向は読み出し方向と正反対になること
はなく、排出と読み出しの一方の転送効率を良くすると
他方の転送効率が悪くなるという二律背反の関係がなく
なる。そして、上記信号電荷の読み出しと、上記電子シ
ャッター機能による読み出しを、単に、画素に信号電荷
の読み出し方向と上記排出方向との間の斜め方向に深く
なるポテンシャル勾配を設けることによって行うことが
できる。

【００１３】尚、横型オーバーフロードレイン方向が電
子シャッターによる排出方向と例え正反対になったとし
ても、オーバーフロードレインはあくまでポテンシャル
バリアを越えたオーバーフローの電荷のみを排出すれば
良く、電子シャッターの場合におけるように画素中の信
号電荷を全部排出する必要はなく、転送効率が高いこと
が特に要求されない。従って、オーバーフロードレイン
方向が信号電荷読み出し方向の方向と正反対であっても
特に支障はない。

【００１４】請求項３の固体撮像素子によれば、オーバ
ーフロードレインコントロールゲートに電圧を加えるこ
とにより生じる電界によりポテンシャルバリアを形成す
ることができ、そのバリアを越える過剰な信号電荷を排
出することができる。そして、そのコントロールゲート
にかける電圧によりそのバリアのポテンシャルを調整す
ることができる。請求項４の固体撮像素子によれば、不
純物拡散領域によりポテンシャルバリアを形成するの
で、かかるバリアの形成のためにオーバーフロードレイ
ンコントロールゲートを設けること、それにオーバーフ
ロードレインコントロールゲート電圧を印加することが
不要である。

【００１５】請求項５の固体撮像素子によれば、画素に
不純物濃度勾配をつけることによりポテンシャル勾配を
つけるので、画素を部分的に不純物濃度を変えるための
拡散工程を単に増すだけで読み出し方向にも排出方向に
も信号電荷の転送効率を高めることができる。

【００１６】

【実施例】以下、本発明固体撮像素子を図示実施例に従
って詳細に説明する。図１は本発明をＣＣＤ型固体撮像
素子に適用した第１の実施例を１画素分を示す平面図、
図２（Ａ）、（Ｂ）はこのＣＣＤ型固体撮像素子の横方
向の断面構造及び横方向ポテンシャルプロフィールを示
し、（Ａ）は電子シャッターによる排出方向方向の図１
のＨ−Ｈ線に沿う断面の構造及びポテンシャルプロフィ
ールを、（Ｂ）は信号電荷の読み出し方向方向の図１の
Ｖ−Ｖ線に沿う断面の構造及びポテンシャルプロフィー
ルをそれぞれ示す。

【００１７】図面において、１は画素を成す受光素子
で、ｎ⁺ 型拡散層からなり、その表面部にはホールアキ
ュムレート用ｐ⁺ 型拡散層１ａが形成されている。受光
素子１は多数一方向に配列されてセンサ列２を成してい
る。３は該センサ列２の一方の側（図１における下側）
に設けられたシフトゲート、４は該シフトゲート３の反
センサ列２側に設けられたＣＣＤアナログシフトレジス
タで、センサ列２からシフトゲート３を通してパラレル
に読み出されたセンサ列２の各画素１、１、…の信号電
荷を転送する。

【００１８】６はセンサ列２の他方の側（反シフトゲー
ト３側、図１における上側）に設けられたシャッターゲ
ート、７はシャッターゲート６の反センサ列２側に設け
られたシャッタードレインであり、ｎ⁺ 型拡散層からな
る。このＣＣＤ型固体撮像素子は、図１に示すように上
から視てシャッターゲート６及びシャッタードレイン７
が櫛歯状に形成され各隣接画素１・１間に入り込むよう
に形成され、そして、電子シャッターによる排出方向と
信号電荷読み出し方向とが略９０度の角度を成してい
る。即ち、画素１で発生した信号電荷のシフトレジスタ
４への読み出しは画素１の一辺１ｄ側の方向に行われる
のに対して、電子シャッターによるシャッターゲート６
越しのシャッタードレイン７への排出は画素の上記一辺
１ｄに隣接した辺１ｅ側の方向に行われるようになって
おり、この点で図９、図１０に示したＣＣＤ型固体撮像
素子と大きく異なっている。

【００１９】このようなＣＣＤ型固体撮像素子によれ
ば、信号電荷の読み出し方向と排出方向が互いに逆方向
にはなっておらず略直角の方向になっているので、読み
出し方向と排出方向の双方において転送効率を高めるこ
とが可能となる。尚、シフトゲート３、シャッターゲー
ト６に印加した電圧のみにより充分な読み出し電界を画
素１内につくることができる場合には、図１に示すよう
なＣＣＤ型固体撮像素子で良い。しかし、センササイズ
が非常に大きくシフトゲート３、シャッターゲート６に
よってみのでは充分な読み出し電界をつくれないときは
転送効率を高めるべく画素１内にポテンシャル勾配をつ
くる方が良いが、図３にそのようにしたＣＣＤ型固体撮
像素子、即ち本発明固体撮像素子の第２の実施例を示
す。

【００２０】図３は本発明をＣＣＤ型固体撮像素子に適
用した第２の実施例を示す平面図、図４（Ａ）、（Ｂ）
は該実施例の横方向の断面構造及び横方向のポテンシャ
ルプロフィールを示し、（Ａ）は電子シャッターによる
排出方向方向の図１のＨ−Ｈ線に沿う断面の構造及びポ
テンシャルプロフィールを、（Ｂ）は信号電荷の読み出
し方向方向の図１のＶ−Ｖ線に沿う断面の構造及びポテ
ンシャルプロフィールをそれぞれ示す。

【００２１】本実施例は、各画素１のホールアキュムレ
ート領域１ａからなる表面を除くｎ型領域を、ｎ^- 領域
１ｂとｎ⁺ 領域１ｃにより構成することにより信号電荷
の読み出し方向及び排出方向に沿ってｎ型不純物濃度が
高くなる濃度勾配がつくるようになっている。具体的に
は、画素１のレジスタ４からもその画素１からの電荷を
吸収するシャッタードレイン７からも遠い部分がｎ^- 領
域１ｂからなる。そして、その画素１の残りの部分、即
ちレジスタ４に近い部分及びシャッタードレイン７に近
い部分がｎ⁺ 領域１ｃからなり、その１ｂ・１ｃ間の境
界は斜めになっている。

【００２２】その境界が斜めというのは、具体的には、
信号電荷の読み出し方向とシャッター排出方向方向の双
方に対して斜め（例えば略４５度）になっていることを
意味する。従って、不純物濃度勾配はその斜めの境界に
対して直角の方向についていることになる。依って、画
素１内におけるポテンシャルプロフィールは、図４
（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、シャッター排出方向に
行くに従っても読み出し方向に行くに従ってもポテンシ
ャルが深くなるようにポテンシャル勾配がついたプロフ
ィールになる。

【００２３】しかして、本ＣＣＤ型固体撮像素子によれ
ば、信号電荷の読み出しについても電子シャッターによ
る排出についても信号電荷の転送効率を高めることがで
き、従来におけるように信号電荷の読み出しの転送効率
を高めると電子シャッターによる排出の転送効率が低下
するということがなくなる。

【００２４】図５は本発明をＣＣＤ型固体撮像素子に適
用した第３の実施例を示すもので、本実施例は、第２の
実施例に存在するところの信号電荷と排出方向を逆方向
ではなく例えば約９０度にすると共に、信号電荷の読み
出し方向と排出方向の間の斜め方向にポテンシャル濃度
勾配がつくように各画素１に不純物濃度勾配をつけると
いう技術的思想を横型オーバーフロードレイン構造を有
するＣＣＤ型固体撮像素子に適用したものである。図６
は図５のＨ−Ｈ線に沿う断面構造及びポテンシャルプロ
フィール図である。

【００２５】８はオーバーフローコントロールゲート
で、上から視て櫛歯状に形成されており、その点ではシ
ャッターゲート６と同じである。７はシャッタードレイ
ン・オーバーフロードレイン共用領域である。そして、
オーバーフロー方向は、電子シャッターによる排出方向
と正反対の方向、つまり図５、図６における左に向う方
向になっている。このように、オーバーフロー方向と電
子シャッターによる排出方向とが正反対であっても、オ
ーバーフロードレインはあくまでポテンシャルバリアを
越えたオーバーフローの電荷のみを排出すれば良く、電
子シャッターの場合におけるように画素中の信号電荷を
全部排出する必要はなく、転送効率が高いことが特に要
求されない。従って、オーバーフロードレイン方向が信
号電荷読み出し方向の方向と正反対であっても特に支障
はない。このように、本発明は横型シャッター機能及び
横型オーバーフロードレインを有するＣＣＤ型固体撮像
素子にも適用することができる。

【００２６】尚、図５、図６に示す第３の実施例におい
ては、オーバーフローコントロールゲート８を設けて該
ゲート８に電圧を加えることにより画素１とシャッター
ドレイン・オーバーフロードレイン共用領域７との間の
領域にポテンシャルバリアを生ぜしめるようにしたの
で、該ゲート８に加える電圧によりポテンシャルバリア
の高さを調整することができる。

【００２７】図７は図５、図６に示すＣＣＤ型固体撮像
素子の変形例の断面構造及び横方向ポテンシャルプロフ
ィール図であり、本変形例はポテンシャルバリアを、オ
ーバーフロードレインコントロールゲートを設けそれに
電圧を加えることによってではなく、ｐ^--型（あるいは
ｎ^--型）の不純物拡散領域１０を設けることによって設
けるようにしたものである。

【００２８】本ＣＣＤ型固体撮像素子によれば、該不純
物拡散領域１０の不純物濃度によりポテンシャルバリア
を所望の高さにすることができる。尚、第３の実施例及
びその変形例においてはオーバーフロードレインとシャ
ッタードレインが同じ拡散領域により形成されていた。
とはいっても１つの画素１のオーバーフロー電荷は左側
に排出され、電子シャッターによる排出は右側にされて
おり、１つの画素１で発生した信号電荷の排出される場
所はオーバーフローの場合と電子シャッターの場合とは
異なるが、オーバーフロードレインとシャッタードレイ
ンが同じ拡散領域により形成されていることには変りな
い。しかし、オーバーフロードレインとシャッタードレ
インを別々に、即ち別々の拡散領域により形成しても良
いことはいうまでもない。

【００２９】尚、上記各実施例は本発明固体撮像素子を
普通のリニアセンサに適用したものであったが、本発明
固体撮像素子は、図８に示すように、センサ列の両側に
読み出すタイプの二出力方式リニアセンサにも適用する
ことができる。尚、この図においては、シャッタードレ
イン、シフトゲートの図示を省略した。また、本発明固
体撮像素子はエリアセンサにも適用することができる。

【００３０】

【発明の効果】請求項１の固体撮像素子は、受光素子か
らなる平面形状が矩形の各画素で発生した信号電荷を横
方向に排出する機能を有する固体撮像素子において、上
記各画素が、その一辺の側に信号電荷が読み出され、該
一辺と隣接する一つの辺の側に上記信号電荷の排出がさ
れるように、信号電荷の読み出し方向と上記排出方向と
の間の斜め方向に深くなるポテンシャル勾配を有するこ
とを特徴とする。従って、請求項１の固体撮像素子によ
れば、画素からその互いに隣接する辺側に信号電荷の読
み出しと排出が行われるようにしたので、従来の互いに
正反対の方向に読み出しと排出を行うようにした場合の
ように一方の転送効率を良くすると他方の転送効率が悪
くなるという二律背反の関係がなくなり、従って、読み
出しと電子シャッター機能による排出の両方の転送効率
を高めることができる。そして、画素からその互いに隣
接する辺側に信号電荷の読み出しと排出が行われるよう
にすることは、単に、信号電荷の読み出し方向と排出方
向との間の斜め方向に深くなるポテンシャル勾配を設け
ることによって行うことができる。

【００３１】請求項２の固体撮像素子は、受光素子から
なる平面形状が矩形の各画素で発生した信号電荷を横方
向に排出する電子シャッター機能及び同じく過剰電荷を
横方向に排出するオーバーフロードレイン機能を有する
固体撮像素子において、上記各画素の一辺の側に信号電
荷が読み出され、該一辺と隣接する一つの辺の側に電子
シャッター機能による排出がされ、上記各画素の残りの
一つの辺の側にオーバーフロードレイン機能よる排出が
されるようされ、上記各画素が、信号電荷の読み出し方
向と上記電子シャッター機能による排出の方向との間の
斜め方向に深くなるポテンシャル勾配を有することを特
徴とする。従って、請求項２の固体撮像素子によれば、
一つの辺側に信号電荷の読み出しを、その辺に隣接する
二つの辺の一方に電子シャッター機能による排出を、他
方にオーバードレイン機能による排出をするので、いず
れの排出でもその方向は読み出し方向と正反対になるこ
とはなく、排出と読み出しの一方の転送効率を良くする
と他方の転送効率が悪くなるという二律背反の関係がな
くなる。そして、上記信号電荷の読み出しと、上記電子
シャッター機能による読み出しを、単に、画素に信号電
荷の読み出し方向と上記排出方向との間の斜め方向に深
くなるポテンシャル勾配を設けることによって行うこと
ができる。

【００３２】請求項３の固体撮像素子は、請求項２の固
体撮像素子において、各画素とオーバーフロードレイン
との間のポテンシャルバリアがオーバーフロードレイン
コントロールゲートに印加された電圧により形成される
ようにしたことを特徴とするものである。従って、請求
項３の固体撮像素子によれば、オーバーフロードレイン
コントロールゲートに電圧を加えることにより生じる電
界によりポテンシャルバリアを形成することができ、そ
のバリアを越える過剰な信号電荷を排出することができ
る。そして、バリアのポテンシャルをその電圧により調
整することができる。

【００３３】請求項４の固体撮像素子は、請求項２の固
体撮像素子において、各画素とオーバーフロードレイン
との間のポテンシャルバリアが不純物拡散領域により形
成されるようにしたことを特徴とするものである。従っ
て、請求項４の固体撮像素子によれば、不純物拡散領域
によりポテンシャルバリアを形成するので、かかるバリ
アの形成のためにオーバーフロードレインコントロール
ゲートを設けること、それにオーバーフロードレインコ
ントロールゲート電圧を印加することが不要である。

【００３４】請求項５の固体撮像素子は、請求項１、
２、３又は４記載の固体撮像素子において、上記各画素
の上記ポテンシャル勾配が画素領域に不純物濃度勾配を
設けることによりつけられてなることを特徴とする。従
って、請求項５の固体撮像素子によれば、画素に不純物
濃度勾配をつけることによりポテンシャル勾配をつける
ので、画素を部分的に不純物濃度を変えるための拡散工
程を単に増すだけで読み出し方向にも排出方向にも信号
電荷の転送効率を高めることができる。

【００３５】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明固体撮像素子の第１の実施例の平面図で
ある。

【図２】（Ａ）、（Ｂ）は第１の実施例の断面構造及び
横方向ポテンシャルプロフィールを示す図、（Ａ）は図
１のＨ−Ｈ線に沿う電子シャッターによる排出方向の断
面、（Ｂ）は図１のＶ−Ｖ線に沿う信号電荷読み出し方
向の断面について示す。

【図３】本発明固体撮像素子の第２の実施例の平面図で
ある。

【図４】（Ａ）、（Ｂ）は第２の実施例の断面構造及び
横方向ポテンシャルプロフィールを示す図、（Ａ）は図
３のＨ−Ｈ線に沿う電子シャッターによる排出方向の断
面、（Ｂ）は図３のＶ−Ｖ線に沿う信号電荷読み出し方
向の断面について示す。

【図５】本発明固体撮像素子の第３の実施例の平面図で
ある。

【図６】第３の実施例の断面構造及び横方向ポテンシャ
ルプロフィールを示す図である。

【図７】第３の実施例の変形例の断面構造及び横方向ポ
テンシャルプロフィールを示す図である。

【図８】本発明ＣＣＤ固体撮像素子の二出力リニアセン
サへの適用例を示す概略平面図である。

【図９】横型シャッター機能付き固体撮像素子の従来例
を示す平面図である。

【図１０】図９の固体撮像素子の画素（受光素子）の深
さ方向のポテンシャルプロフィール図である。

【図１１】（Ａ）乃至（Ｃ）は図９の固体撮像素子の断
面の構造及び横方向ポテンシャルプロフィールを示すも
ので、（Ａ）は図９のＸ−Ｘ線に沿うもので、（Ａ）は
図９のＸ−Ｘ線に沿う概略断面構造図、（Ｂ）は読み出
し時のポテンシャルプロフィール図、（Ｃ）はシャッタ
ー時のポテンシャルプロフィール図である。

【図１２】（Ａ）、（Ｂ）は横型シャッター機能付き固
体撮像素子の別の従来例を示すもので、（Ａ）は断面構
造図、（Ｂ）はポテンシャルプロフィール図である。

【符号の説明】

１画素（受光素子）１ｂ、１ｃ画素の不純物濃度の異なる領域１ｃ、１ｄ画素の辺３シフトゲート４シフトレジスタ６シャッターゲート７シャッタードレイン（オーバーフロードレイン）８オーバーフロードレインコントロールゲート１０ポテンシャルバリアとなる半導体領域

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開平３−57273（ＪＰ，Ａ) 特開昭58−220573（ＪＰ，Ａ) 特開昭59−228756（ＪＰ，Ａ) 特開平２−71532（ＪＰ，Ａ) 特開昭54−5395（ＪＰ，Ａ) 特開昭61−248554（ＪＰ，Ａ) 特表平４−501636（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01L 27/146 H01L 27/148

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】受光素子からなる平面形状が矩形の各画
素で発生した信号電荷を横方向に排出する機能を有する
固体撮像素子において、上記各画素が、その一辺の側に信号電荷が読み出され、
該一辺と隣接する一つの辺の側に上記信号電荷の排出が
されるように、信号電荷の読み出し方向と上記排出方向
との間の斜め方向に深くなるポテンシャル勾配を有する
ことを特徴とする固体撮像素子
【請求項２】受光素子からなる平面形状が矩形の各画
素で発生した信号電荷を横方向に排出する電子シャッタ
ー機能及び同じく過剰電荷を横方向に排出するオーバー
フロードレイン機能を有する固体撮像素子において、上記各画素の一辺の側に信号電荷が読み出され、該一辺
と隣接する一つの辺の側に電子シャッター機能による排
出がされ、上記各画素の残りの一つの辺の側にオーバー
フロードレイン機能よる排出がされるようにされ、上記各画素が、信号電荷の読み出し方向と上記電子シャ
ッター機能による排出の方向との間の斜め方向に深くな
るポテンシャル勾配を有することを特徴とする固体撮像
素子
【請求項３】オーバーフロードレインのポテンシャル
バリアがオーバーフロードレインコントロールゲートに
印加された電圧により形成されるようにしたことを特徴
とする請求項２記載の固体撮像素子
【請求項４】オーバーフロードレインのポテンシャル
バリアが不純物拡散領域により形成されるようにしたこ
とを特徴とする請求項２記載の固体撮像素子。
【請求項５】上記各画素の上記ポテンシャル勾配が画
素領域に不純物濃度勾配を設けることによりつけられて
なることを特徴とする請求項１、２、３又は４記載の固
体撮像素子