JP3317248B2 - 固体撮像装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、固体撮像装置に関
し、特に、水平電荷転送部に隣接して形成された不要電
荷排出部を有する固体撮像装置に関する。
し、特に、水平電荷転送部に隣接して形成された不要電
荷排出部を有する固体撮像装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】固体撮像装置は、従来、カメラ一体型Ｖ
ＴＲの入力装置として使用されてきたが、近年、多画素
化が進み、フィルムを露光する代わりに、光学情報を電
気信号に変換し、この電気信号を記憶媒体に記憶させる
ことによって、ハードコピーを作り、あるいは、モニタ
画面で鑑賞する電子スティルカメラの入力装置として使
用され始めている。
ＴＲの入力装置として使用されてきたが、近年、多画素
化が進み、フィルムを露光する代わりに、光学情報を電
気信号に変換し、この電気信号を記憶媒体に記憶させる
ことによって、ハードコピーを作り、あるいは、モニタ
画面で鑑賞する電子スティルカメラの入力装置として使
用され始めている。
【０００３】このような固体撮像装置は、光電変換部
や、この光電変換部で蓄積された信号電荷を垂直及び水
平方向に転送する垂直及び水平電荷転送部を有している
ため、本来必要な映像信号による信号電荷以外に、不必
要な期間に光電変換された電荷や、シリコン／酸化膜界
面からの発生電流による電荷等の不要な信号電荷をも蓄
積していることがある。
や、この光電変換部で蓄積された信号電荷を垂直及び水
平方向に転送する垂直及び水平電荷転送部を有している
ため、本来必要な映像信号による信号電荷以外に、不必
要な期間に光電変換された電荷や、シリコン／酸化膜界
面からの発生電流による電荷等の不要な信号電荷をも蓄
積していることがある。
【０００４】固体撮像装置をカメラ一体型ＶＴＲの入力
装置として使用した場合、このような不要な信号電荷
は、数画面分の表示後に問題のないレベルに落ち着いて
しまうため、大きな問題とはならない。
装置として使用した場合、このような不要な信号電荷
は、数画面分の表示後に問題のないレベルに落ち着いて
しまうため、大きな問題とはならない。
【０００５】一方、固体撮像装置を電子スティルカメラ
の入力装置として使用した場合、上記のような不要な信
号電荷は、本来の映像信号による信号電荷に重畳され、
画質の劣化を引き起こす原因になる。
の入力装置として使用した場合、上記のような不要な信
号電荷は、本来の映像信号による信号電荷に重畳され、
画質の劣化を引き起こす原因になる。
【０００６】また、このような不要な信号電荷の除去に
時間を要した場合にシャッタボタンによるトリガが印加
されると、トリガが印加されてから実際にシャッタが開
閉するまでに時間的な遅れを生じることになり、シャッ
タチャンスを失う恐れがある。
時間を要した場合にシャッタボタンによるトリガが印加
されると、トリガが印加されてから実際にシャッタが開
閉するまでに時間的な遅れを生じることになり、シャッ
タチャンスを失う恐れがある。
【０００７】このために、電子スティルカメラの入力装
置として使用される固体撮像装置においては、カメラ一
体型ＶＴＲに使用される場合とは異なり、シャッタボタ
ンによるトリガの印加と同時に光電変換部や垂直及び水
平電荷転送部に存在するすべての不要な信号電荷を瞬時
に除去する必要がある。
置として使用される固体撮像装置においては、カメラ一
体型ＶＴＲに使用される場合とは異なり、シャッタボタ
ンによるトリガの印加と同時に光電変換部や垂直及び水
平電荷転送部に存在するすべての不要な信号電荷を瞬時
に除去する必要がある。
【０００８】このような不要な信号電荷を除去する方法
がいくつか提案されている。
がいくつか提案されている。
【０００９】例えば、１９８３年１０月に発行されたテ
レビジョン学会誌（Ｖｏｌ．３７、Ｎｏ．１０）の７８
２（１６）−７８７（２１）頁に掲載されている「縦型
オーバーフロー構造ＣＣＤイメージセンサ」（石原他６
名）にそのうちの一つが提案されている。これによれ
ば、光電変換部に存在する不要電荷の除去は、光電変換
部を構成するＮ型半導体領域直下に濃度の薄いＰ-型半
導体領域を形成し、Ｎ3-型半導体基板に逆バイアス電圧
を印加することにより、余剰電荷をＮ3-型半導体基板に
除去するブルーミング制御と、Ｎ型半導体領域自体を空
乏化させ、信号電荷をすべてＮ3-型半導体基板に除去す
る縦型オーバフロードレイン構造を形成すること、とに
よって行われている。
レビジョン学会誌（Ｖｏｌ．３７、Ｎｏ．１０）の７８
２（１６）−７８７（２１）頁に掲載されている「縦型
オーバーフロー構造ＣＣＤイメージセンサ」（石原他６
名）にそのうちの一つが提案されている。これによれ
ば、光電変換部に存在する不要電荷の除去は、光電変換
部を構成するＮ型半導体領域直下に濃度の薄いＰ-型半
導体領域を形成し、Ｎ3-型半導体基板に逆バイアス電圧
を印加することにより、余剰電荷をＮ3-型半導体基板に
除去するブルーミング制御と、Ｎ型半導体領域自体を空
乏化させ、信号電荷をすべてＮ3-型半導体基板に除去す
る縦型オーバフロードレイン構造を形成すること、とに
よって行われている。
【００１０】また、水平電荷転送部は高速動作が可能な
ことから、水平電荷転送部に存在する不要電荷は、通常
の動作において、水平電荷転送部端に設けられたリセッ
トドレインに除去されている。
ことから、水平電荷転送部に存在する不要電荷は、通常
の動作において、水平電荷転送部端に設けられたリセッ
トドレインに除去されている。
【００１１】一方、垂直電荷転送部に存在する不要電荷
を除去するためには、少なくとも１から数画面分の転送
が必要となる。
を除去するためには、少なくとも１から数画面分の転送
が必要となる。
【００１２】このような垂直電荷転送部の不要電荷を除
去する方法が特開平１０−１０７２５０号公報に提案さ
れている。同公報によれば、水平電荷転送部に隣接して
不要電荷排出部が形成され、垂直電荷転送部の不要電荷
は、順方向に転送され、不要電荷排出部に除去される。
去する方法が特開平１０−１０７２５０号公報に提案さ
れている。同公報によれば、水平電荷転送部に隣接して
不要電荷排出部が形成され、垂直電荷転送部の不要電荷
は、順方向に転送され、不要電荷排出部に除去される。
【００１３】図８は、特開平１０−１０７２５０号公報
に提案されている固体撮像装置の概略的な構成図であ
る。この固体撮像装置は、複数の光電変換部１、光電変
換部１に隣接し、光電変換部１に挟まれて配置されてい
る複数の垂直電荷転送部２、光電変換部１及び垂直電荷
転送部２の一端側においてそれらの配列方向に延びてい
る水平電荷転送部３、水平電荷転送部３に接続されてい
る出力回路部４、水平電荷転送部３に隣接する電位障壁
部５、電位障壁部５に隣接する不要電荷排出部６、及
び、不要電荷排出部６の一端に設けられ、電源電圧ＶＤ
Ｄに接続されているＮ++型半導体領域７を備えている。
に提案されている固体撮像装置の概略的な構成図であ
る。この固体撮像装置は、複数の光電変換部１、光電変
換部１に隣接し、光電変換部１に挟まれて配置されてい
る複数の垂直電荷転送部２、光電変換部１及び垂直電荷
転送部２の一端側においてそれらの配列方向に延びてい
る水平電荷転送部３、水平電荷転送部３に接続されてい
る出力回路部４、水平電荷転送部３に隣接する電位障壁
部５、電位障壁部５に隣接する不要電荷排出部６、及
び、不要電荷排出部６の一端に設けられ、電源電圧ＶＤ
Ｄに接続されているＮ++型半導体領域７を備えている。
【００１４】図９は、図８の点線Ａで囲んだ領域、すな
わち、水平電荷転送部３に隣接して電位障壁部５と不要
電荷排出部６とを有する領域の詳細な構造を示す平面図
である。図９に示すように、この領域は、垂直電荷転送
チャンネル１１、垂直電荷転送チャンネル１１に隣接
し、電荷蓄積領域１３及び電荷障壁領域１４からなる水
平電荷転送チャンネル１２、水平電荷転送チャンネル１
２に隣接する電位障壁部１５、電位障壁部１５に隣接す
る不要電荷排出部１６、素子分離領域となる第１導電型
半導体領域１７、第１層の多結晶シリコンからなる第１
の水平電荷転送電極１９、第２層の多結晶シリコンから
なる第２の水平電荷転送電極２０、最終の垂直電荷転送
電極２１、から構成されている。
わち、水平電荷転送部３に隣接して電位障壁部５と不要
電荷排出部６とを有する領域の詳細な構造を示す平面図
である。図９に示すように、この領域は、垂直電荷転送
チャンネル１１、垂直電荷転送チャンネル１１に隣接
し、電荷蓄積領域１３及び電荷障壁領域１４からなる水
平電荷転送チャンネル１２、水平電荷転送チャンネル１
２に隣接する電位障壁部１５、電位障壁部１５に隣接す
る不要電荷排出部１６、素子分離領域となる第１導電型
半導体領域１７、第１層の多結晶シリコンからなる第１
の水平電荷転送電極１９、第２層の多結晶シリコンから
なる第２の水平電荷転送電極２０、最終の垂直電荷転送
電極２１、から構成されている。
【００１５】図１０は図９のＩ−Ｉ'線における断面の
断面図とその断面における各部位の電位ポテンシャルを
示す図であり、図１１は図９のII−II'線における断面
の断面図とその断面における各部位の電位ポテンシャル
を示す図である。
断面図とその断面における各部位の電位ポテンシャルを
示す図であり、図１１は図９のII−II'線における断面
の断面図とその断面における各部位の電位ポテンシャル
を示す図である。
【００１６】図１０及び図１１に示すように、この固体
撮像装置は、不純物濃度が２．０Ｅ１４ｃｍ-3程度のＮ
3-型半導体基板３１と、半導体基板３１の表面に形成さ
れ、不純物濃度が１．０Ｅ１６ｃｍ-3程度のＰ型ウエル
層３２と、垂直電荷転送部２および水平電荷転送部３の
電荷蓄積領域１３の埋め込みチャンネルを構成し、不純
物濃度が１．３Ｅ１７ｃｍ-3程度のＮ型半導体領域３３
と、電位障壁部１５及び水平電荷転送部３の電荷障壁領
域１４の埋め込みチャンネルを構成する不純物濃度が
１．０Ｅ１７ｃｍ-3程度のＮ-型半導体領域３４と、不
要電荷排出部１６を構成する不純物濃度が１．０Ｅ１８
ｃｍ-3程度のＮ+型半導体領域３６と、素子分離部を構
成する不純物濃度が１．０Ｅ１８ｃｍ-3程度のＰ++型半
導体領域３９と、第１層の多結晶シリコン４０からなる
第１の水平電荷転送電極１９と、第２層の多結晶シリコ
ン４１からなる第２の水平電荷転送電極２０と、第１層
の多結晶シリコン４０と第２層の多結晶シリコン４１と
を絶縁する絶縁層４２と、最終の垂直電荷転送電極２１
と、から構成されている。
撮像装置は、不純物濃度が２．０Ｅ１４ｃｍ-3程度のＮ
3-型半導体基板３１と、半導体基板３１の表面に形成さ
れ、不純物濃度が１．０Ｅ１６ｃｍ-3程度のＰ型ウエル
層３２と、垂直電荷転送部２および水平電荷転送部３の
電荷蓄積領域１３の埋め込みチャンネルを構成し、不純
物濃度が１．３Ｅ１７ｃｍ-3程度のＮ型半導体領域３３
と、電位障壁部１５及び水平電荷転送部３の電荷障壁領
域１４の埋め込みチャンネルを構成する不純物濃度が
１．０Ｅ１７ｃｍ-3程度のＮ-型半導体領域３４と、不
要電荷排出部１６を構成する不純物濃度が１．０Ｅ１８
ｃｍ-3程度のＮ+型半導体領域３６と、素子分離部を構
成する不純物濃度が１．０Ｅ１８ｃｍ-3程度のＰ++型半
導体領域３９と、第１層の多結晶シリコン４０からなる
第１の水平電荷転送電極１９と、第２層の多結晶シリコ
ン４１からなる第２の水平電荷転送電極２０と、第１層
の多結晶シリコン４０と第２層の多結晶シリコン４１と
を絶縁する絶縁層４２と、最終の垂直電荷転送電極２１
と、から構成されている。
【００１７】ここで、不要電荷排出部１６を構成するＮ
+型半導体領域３６には、不要電荷排出部６の一端に設
けられている不純物濃度が１．０Ｅ２０ｃｍ-3程度のＮ
++型半導体領域７を介して、通常、１５Ｖ程度の電源電
圧ＶＤＤが印加されている。
+型半導体領域３６には、不要電荷排出部６の一端に設
けられている不純物濃度が１．０Ｅ２０ｃｍ-3程度のＮ
++型半導体領域７を介して、通常、１５Ｖ程度の電源電
圧ＶＤＤが印加されている。
【００１８】このような構造を有する固体撮像装置は次
のように動作する。
のように動作する。
【００１９】前述したように、光電変換部１に存在する
不要電荷の除去は、光電変換部１を構成するＮ型半導体
領域の直下に濃度の薄いＰ-型半導体領域を形成し、Ｎ
3-型半導体基板３１に、通常１５Ｖ程度の電源電圧ＶＤ
Ｄよりも大きな逆バイアス電圧を印加することにより、
行われる。この逆バイアス電圧の印加により、光電変換
部１を構成するＮ型半導体領域自体が空乏化し、信号電
荷はすべてＮ3-型半導体基板３１に除去される。
不要電荷の除去は、光電変換部１を構成するＮ型半導体
領域の直下に濃度の薄いＰ-型半導体領域を形成し、Ｎ
3-型半導体基板３１に、通常１５Ｖ程度の電源電圧ＶＤ
Ｄよりも大きな逆バイアス電圧を印加することにより、
行われる。この逆バイアス電圧の印加により、光電変換
部１を構成するＮ型半導体領域自体が空乏化し、信号電
荷はすべてＮ3-型半導体基板３１に除去される。
【００２０】上記の光電変換部１に存在する不要電荷の
除去とともに、垂直電荷転送部２に存在する不要電荷
は、例えば、４相のクロックパルスによって、一斉に水
平電荷転送部３に向けて転送される。このとき、水平電
荷転送電極１９、２０には、電極ΦＨ１にハイレベル電
圧ＶＨが、電極ΦＨ２にローレベル電圧ＶＬがそれぞれ
印加される。これによって、垂直電荷転送部２の電位ポ
テンシャルは、水平電荷転送部３の電荷蓄積領域１３に
蓄積できない過剰電荷が垂直電荷転送部２に逆戻りする
ことがないように、垂直電荷転送部２と水平電荷転送部
３との接続部に形成される電位ポテンシャルψＶＨより
深くなるように形成される。この結果、垂直電荷転送部
２に存在する不要電荷は、水平電荷転送部３の電荷障壁
領域１４と同一の電位ポテンシャルを有する電位障壁部
５の電位ポテンシャルψＢ（＝ψＨＢ）を越えて、隣接
する不要電荷排出部６を構成するＮ＋型半導体領域３６
に吸収除去される。
除去とともに、垂直電荷転送部２に存在する不要電荷
は、例えば、４相のクロックパルスによって、一斉に水
平電荷転送部３に向けて転送される。このとき、水平電
荷転送電極１９、２０には、電極ΦＨ１にハイレベル電
圧ＶＨが、電極ΦＨ２にローレベル電圧ＶＬがそれぞれ
印加される。これによって、垂直電荷転送部２の電位ポ
テンシャルは、水平電荷転送部３の電荷蓄積領域１３に
蓄積できない過剰電荷が垂直電荷転送部２に逆戻りする
ことがないように、垂直電荷転送部２と水平電荷転送部
３との接続部に形成される電位ポテンシャルψＶＨより
深くなるように形成される。この結果、垂直電荷転送部
２に存在する不要電荷は、水平電荷転送部３の電荷障壁
領域１４と同一の電位ポテンシャルを有する電位障壁部
５の電位ポテンシャルψＢ（＝ψＨＢ）を越えて、隣接
する不要電荷排出部６を構成するＮ＋型半導体領域３６
に吸収除去される。
【００２１】その後、水平電荷転送部３に残留した不要
電荷は、２相のクロックパルスにより、水平電荷転送部
３の通常の高速動作中において、水平電荷転送部３の一
端に設けられたリセットドレインを構成するＮ++型半導
体領域（図示せず）に吸収除去される。
電荷は、２相のクロックパルスにより、水平電荷転送部
３の通常の高速動作中において、水平電荷転送部３の一
端に設けられたリセットドレインを構成するＮ++型半導
体領域（図示せず）に吸収除去される。
【００２２】続いて、所定の時間に入射した光量に応じ
て光電変換部１に蓄積された信号電荷は、対応する垂直
電荷転送部２に読み出された後、垂直方向に転送された
水平の１ライン毎に、各垂直電荷転送部２を通って水平
電荷転送部３へ送られ、さらに、水平電荷転送部３を通
って水平方向に転送され、出力回路部４を介して出力さ
れる。
て光電変換部１に蓄積された信号電荷は、対応する垂直
電荷転送部２に読み出された後、垂直方向に転送された
水平の１ライン毎に、各垂直電荷転送部２を通って水平
電荷転送部３へ送られ、さらに、水平電荷転送部３を通
って水平方向に転送され、出力回路部４を介して出力さ
れる。
【００２３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たような従来の固体撮像装置においては、電荷障壁領域
１４に隣接した電位障壁部５を構成する第１の第２導電
型半導体領域の電位が、隣接して形成された不要電荷排
出部６を構成する第２導電型半導体領域に印加された電
位によって、変調されることがあった（図１１の破線部
Ｂ参照）。
たような従来の固体撮像装置においては、電荷障壁領域
１４に隣接した電位障壁部５を構成する第１の第２導電
型半導体領域の電位が、隣接して形成された不要電荷排
出部６を構成する第２導電型半導体領域に印加された電
位によって、変調されることがあった（図１１の破線部
Ｂ参照）。
【００２４】このため、従来の固体撮像装置は、ΦＨ１
電極からΦＨ２電極への転送の際（図９に示すａ→ｂ→
ｃの方向）、信号電荷の一部が不要電荷排出部１６を構
成する第２導電型半導体領域側に漏れ込み、電荷転送効
率が劣化してしまうという欠点を有していた。
電極からΦＨ２電極への転送の際（図９に示すａ→ｂ→
ｃの方向）、信号電荷の一部が不要電荷排出部１６を構
成する第２導電型半導体領域側に漏れ込み、電荷転送効
率が劣化してしまうという欠点を有していた。
【００２５】本発明はこのような従来の固体撮像装置に
おける問題点に鑑みてなされたものであり、上述したよ
うな水平オーバーフロードレインを有する固体撮像装置
において、信号電荷が不要電荷排出部に漏出することを
防止し、電荷転送効率を向上させることができる固体撮
像装置を提供することを目的とする。
おける問題点に鑑みてなされたものであり、上述したよ
うな水平オーバーフロードレインを有する固体撮像装置
において、信号電荷が不要電荷排出部に漏出することを
防止し、電荷転送効率を向上させることができる固体撮
像装置を提供することを目的とする。
【００２６】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するた
め、本発明のうち、請求項１は、半導体層の一主表面上
に形成された複数列の垂直電荷転送部と、垂直電荷転送
部の一端に隣接して配置され、電荷障壁領域と電荷蓄積
領域とを含む水平電荷転送部と、水平電荷転送部に隣接
して、垂直電荷転送部とは反対側に配置された第一の電
位障壁部と、第一の電位障壁部に隣接して、水平電荷転
送部とは反対側に配置された不要電荷排出部と、を有し
ている固体撮像装置において、第一の電位障壁部は前記
電荷障壁領域と同一の導電型で同一の濃度から成り、そ
の内部には、電荷障壁領域に隣接して、第一の電位障壁
部の電位ポテンシャルよりも浅い電位ポテンシャルを有
する第二の電位障壁部が形成されていることを特徴とす
る固体撮像装置を提供する。
め、本発明のうち、請求項１は、半導体層の一主表面上
に形成された複数列の垂直電荷転送部と、垂直電荷転送
部の一端に隣接して配置され、電荷障壁領域と電荷蓄積
領域とを含む水平電荷転送部と、水平電荷転送部に隣接
して、垂直電荷転送部とは反対側に配置された第一の電
位障壁部と、第一の電位障壁部に隣接して、水平電荷転
送部とは反対側に配置された不要電荷排出部と、を有し
ている固体撮像装置において、第一の電位障壁部は前記
電荷障壁領域と同一の導電型で同一の濃度から成り、そ
の内部には、電荷障壁領域に隣接して、第一の電位障壁
部の電位ポテンシャルよりも浅い電位ポテンシャルを有
する第二の電位障壁部が形成されていることを特徴とす
る固体撮像装置を提供する。
【００２７】例えば、請求項２に記載されているよう
に、第二の電位障壁部は第１導電型半導体領域からな
り、第一の電位障壁部は第２導電型半導体領域からなる
ものとすることができる。
に、第二の電位障壁部は第１導電型半導体領域からな
り、第一の電位障壁部は第２導電型半導体領域からなる
ものとすることができる。
【００２８】請求項３に記載されているように、第二の
電位障壁部は半導体層と同一の導電型を有するように構
成することができる。その場合、請求項４に記載されて
いるように、第二の電位障壁部は半導体層よりも高濃度
であることが好ましい。
電位障壁部は半導体層と同一の導電型を有するように構
成することができる。その場合、請求項４に記載されて
いるように、第二の電位障壁部は半導体層よりも高濃度
であることが好ましい。
【００２９】あるいは、請求項５に記載されているよう
に、第二の電位障壁部は第一の電位障壁部と同一の導電
型を有するように構成することができる。その場合、請
求項６に記載されているように、第二の電位障壁部は第
一の電位障壁部よりも低濃度であることが好ましい。
に、第二の電位障壁部は第一の電位障壁部と同一の導電
型を有するように構成することができる。その場合、請
求項６に記載されているように、第二の電位障壁部は第
一の電位障壁部よりも低濃度であることが好ましい。
【００３０】請求項７は、第１導電型半導体層の一主表
面に形成された複数列の第１の第２導電型半導体領域か
らなる垂直電荷転送部と、垂直電荷転送部の一端に隣接
して配置され、電荷障壁領域を形成する第２の第２導電
型半導体領域と、電荷蓄積領域を形成し、第２の第２導
電型半導体領域よりも高濃度の第３の第２導電型半導体
領域とを含む水平電荷転送部と、水平電荷転送部に隣接
して、垂直電荷転送部とは反対側に配置され、前記第2
の第2導電型半導体領域と同濃度の第４の第２導電型半
導体領域からなる電位障壁部と、電位障壁部に隣接し
て、水平電荷転送部とは反対側に配置された第１の第２
導電型半導体領域よりも高濃度の第５の第２導電型半導
体領域からなる不要電荷排出部と、を有している固体撮
像装置において、電荷障壁領域に隣接する電位障壁部を
形成する第４の第２導電型半導体領域内において、第２
の第２導電型半導体領域に隣接して、第１導電型半導体
領域が形成されていることを特徴とする固体撮像装置を
提供する。
面に形成された複数列の第１の第２導電型半導体領域か
らなる垂直電荷転送部と、垂直電荷転送部の一端に隣接
して配置され、電荷障壁領域を形成する第２の第２導電
型半導体領域と、電荷蓄積領域を形成し、第２の第２導
電型半導体領域よりも高濃度の第３の第２導電型半導体
領域とを含む水平電荷転送部と、水平電荷転送部に隣接
して、垂直電荷転送部とは反対側に配置され、前記第2
の第2導電型半導体領域と同濃度の第４の第２導電型半
導体領域からなる電位障壁部と、電位障壁部に隣接し
て、水平電荷転送部とは反対側に配置された第１の第２
導電型半導体領域よりも高濃度の第５の第２導電型半導
体領域からなる不要電荷排出部と、を有している固体撮
像装置において、電荷障壁領域に隣接する電位障壁部を
形成する第４の第２導電型半導体領域内において、第２
の第２導電型半導体領域に隣接して、第１導電型半導体
領域が形成されていることを特徴とする固体撮像装置を
提供する。
【００３１】この固体撮像装置においては、請求項７に
記載されているように、第２の第２導電型半導体領域は
第４の第２導電型半導体領域と濃度が同一である。
記載されているように、第２の第２導電型半導体領域は
第４の第２導電型半導体領域と濃度が同一である。
【００３２】例えば、請求項８に記載されているよう
に、第二の電位障壁部は素子分離領域と同一の構成を有
し、かつ、素子分離領域と同一の工程において形成され
ることが好ましい。又、請求項９に記載されているよう
に、第1導電型半導体領域は素子分離領域と同一の構成
を有し、かつ、素子分離領域と同一の工程において形成
されることが好ましい。
に、第二の電位障壁部は素子分離領域と同一の構成を有
し、かつ、素子分離領域と同一の工程において形成され
ることが好ましい。又、請求項９に記載されているよう
に、第1導電型半導体領域は素子分離領域と同一の構成
を有し、かつ、素子分離領域と同一の工程において形成
されることが好ましい。
【００３３】請求項９は、第１導電型半導体層の一主表
面に形成された複数列の第１の第２導電型半導体領域か
らなる垂直電荷転送部と、垂直電荷転送部の一端に隣接
して配置され、電荷障壁領域を形成する第２の第２導電
型半導体領域と、電荷蓄積領域を形成し、第２の第２導
電型半導体領域よりも高濃度の第３の第２導電型半導体
領域とを含む水平電荷転送部と、水平電荷転送部に隣接
して、垂直電荷転送部とは反対側に配置され、第４の第
２導電型半導体領域からなる電位障壁部と、電位障壁部
に隣接して、水平電荷転送部とは反対側に配置された第
１の第２導電型半導体領域よりも高濃度の第５の第２導
電型半導体領域からなる不要電荷排出部と、を有してい
る固体撮像装置において、第４の第２導電型半導体領域
内において、第２の第２導電型半導体領域に隣接して、
第４の第２導電型半導体領域よりも低濃度の第６の第２
導電型半導体領域が形成されていることを特徴とする固
体撮像装置を提供する。
面に形成された複数列の第１の第２導電型半導体領域か
らなる垂直電荷転送部と、垂直電荷転送部の一端に隣接
して配置され、電荷障壁領域を形成する第２の第２導電
型半導体領域と、電荷蓄積領域を形成し、第２の第２導
電型半導体領域よりも高濃度の第３の第２導電型半導体
領域とを含む水平電荷転送部と、水平電荷転送部に隣接
して、垂直電荷転送部とは反対側に配置され、第４の第
２導電型半導体領域からなる電位障壁部と、電位障壁部
に隣接して、水平電荷転送部とは反対側に配置された第
１の第２導電型半導体領域よりも高濃度の第５の第２導
電型半導体領域からなる不要電荷排出部と、を有してい
る固体撮像装置において、第４の第２導電型半導体領域
内において、第２の第２導電型半導体領域に隣接して、
第４の第２導電型半導体領域よりも低濃度の第６の第２
導電型半導体領域が形成されていることを特徴とする固
体撮像装置を提供する。
【００３４】この固体撮像装置においても、請求項１１
に記載されているように、第２の第２導電型半導体領域
は第４の第２導電型半導体領域と濃度が同一の領域とす
ることができる。
に記載されているように、第２の第２導電型半導体領域
は第４の第２導電型半導体領域と濃度が同一の領域とす
ることができる。
【００３５】上記の固体撮像装置は電荷障壁領域に隣接
して複数の水平電荷転送電極をさらに備えていることが
好ましく、この場合、水平電荷転送電極は、第二の電位
障壁部、第１導電型半導体領域又は第６の第２導電型半
導体領域上において延在して形成することができる。
して複数の水平電荷転送電極をさらに備えていることが
好ましく、この場合、水平電荷転送電極は、第二の電位
障壁部、第１導電型半導体領域又は第６の第２導電型半
導体領域上において延在して形成することができる。
【００３６】例えば、第二の電位障壁部、第１導電型半
導体領域又は第６の第２導電型半導体領域相互間の間隔
は約１μｍに設定することができる。
導体領域又は第６の第２導電型半導体領域相互間の間隔
は約１μｍに設定することができる。
【００３７】また、請求項１２に記載されているよう
に、第一の電位障壁部と不要電荷排出部上において、絶
縁膜を介して、水平電荷転送部の電荷転送電極を延在し
て形成することが好ましい。また、請求項１３に記載さ
れているように、電位障壁部と不要電荷排出部上におい
て、絶縁膜を介して、水平電荷転送部の電荷転送電極を
延在して形成することが好ましい。
に、第一の電位障壁部と不要電荷排出部上において、絶
縁膜を介して、水平電荷転送部の電荷転送電極を延在し
て形成することが好ましい。また、請求項１３に記載さ
れているように、電位障壁部と不要電荷排出部上におい
て、絶縁膜を介して、水平電荷転送部の電荷転送電極を
延在して形成することが好ましい。
【００３８】なお、水平電荷転送部は２層電極２相駆動
方式又は単層電極２相駆動方式の何れをも採用すること
ができる。
方式又は単層電極２相駆動方式の何れをも採用すること
ができる。
【００３９】
【発明の実施の形態】〔第１の実施形態〕図１は、本発
明の第１の実施形態に係る固体撮像装置における図８の
点線Ａで囲んだ領域に相当する領域の平面図である。す
なわち、第１の実施形態に係る固体撮像装置における水
平電荷転送部３に隣接して電位障壁部５と不要電荷排出
部６とを有する領域の平面図である。従来例を示す図９
と同じ構成要素には同じ参照番号が付されている。
明の第１の実施形態に係る固体撮像装置における図８の
点線Ａで囲んだ領域に相当する領域の平面図である。す
なわち、第１の実施形態に係る固体撮像装置における水
平電荷転送部３に隣接して電位障壁部５と不要電荷排出
部６とを有する領域の平面図である。従来例を示す図９
と同じ構成要素には同じ参照番号が付されている。
【００４０】図１に示す本実施形態に係る固体撮像装置
が図９に示す従来例の固体撮像装置と異なる点は、水平
電荷転送部３を構成する電荷障壁領域１４に隣接した第
１の水平電荷転送電極１９の下方の電位障壁部１５の内
部に、相互に所定の間隔をあけて、第２の電位障壁部１
８が形成されている点である。
が図９に示す従来例の固体撮像装置と異なる点は、水平
電荷転送部３を構成する電荷障壁領域１４に隣接した第
１の水平電荷転送電極１９の下方の電位障壁部１５の内
部に、相互に所定の間隔をあけて、第２の電位障壁部１
８が形成されている点である。
【００４１】図２は、図１のII−II'線における断面の
断面図とその断面における各部位の電位ポテンシャルを
示す図である。なお、図１のＩ−Ｉ'線における断面の
断面図とその断面における各部位の電位ポテンシャルを
示す図は、従来例の図１０と同じであるため、省略す
る。
断面図とその断面における各部位の電位ポテンシャルを
示す図である。なお、図１のＩ−Ｉ'線における断面の
断面図とその断面における各部位の電位ポテンシャルを
示す図は、従来例の図１０と同じであるため、省略す
る。
【００４２】図２においても、従来例の図１１と同じ構
成要素には同じ番号が付されている。
成要素には同じ番号が付されている。
【００４３】図２に示す本実施形態に係る固体撮像装置
が図１１に示す従来の固体撮像装置と異なる点は、水平
電荷転送部３の第１の水平電荷転送電極１９を構成して
いる第１層の多結晶シリコン４０の下方の電荷障壁領域
１４に隣接した電位障壁部１５の内部において、所定の
間隔（例えば、１μｍ程度）をあけて、第２の電位障壁
部１８が形成されている点である。ここで、電位障壁部
１５は不純物濃度が１．０Ｅ１７ｃｍ-3程度のＮ-型半
導体領域３４からなり、第２の電位障壁部１８は不純物
濃度が１．０Ｅ１７ｃｍ-3程度のＰ+型半導体領域３８
からなっている。
が図１１に示す従来の固体撮像装置と異なる点は、水平
電荷転送部３の第１の水平電荷転送電極１９を構成して
いる第１層の多結晶シリコン４０の下方の電荷障壁領域
１４に隣接した電位障壁部１５の内部において、所定の
間隔（例えば、１μｍ程度）をあけて、第２の電位障壁
部１８が形成されている点である。ここで、電位障壁部
１５は不純物濃度が１．０Ｅ１７ｃｍ-3程度のＮ-型半
導体領域３４からなり、第２の電位障壁部１８は不純物
濃度が１．０Ｅ１７ｃｍ-3程度のＰ+型半導体領域３８
からなっている。
【００４４】このような構造を有する本発明の第１の実
施形態に係る固体撮像装置は、従来の固体撮像装置と同
様の動作を行うことができる。
施形態に係る固体撮像装置は、従来の固体撮像装置と同
様の動作を行うことができる。
【００４５】さらに、本実施形態に係る固体撮像装置
は、電荷障壁領域１４に隣接した電位障壁部１５を構成
するＮ-型半導体領域３４の内部に第２の電位障壁部１
８を構成しているＰ+型半導体領域３８を有しているた
め、電位障壁部１５の電位が、電位障壁部１５に隣接し
て形成された不要電荷排出部１６を構成しているＮ+型
半導体領域３６に印加された電位により、変調されるこ
とを抑制することができる。従って、ΦＨ１電極からΦ
Ｈ２電極への信号電荷の転送の際（図１に示すａ→ｂ→
ｃの方向）、信号電荷の一部が不要電荷排出部１６を構
成しているＮ+型半導体領域３６側に漏れ込むことを抑
制することができる。 〔第２の実施形態〕図３は、本発明の第２の実施形態に
係る固体撮像装置における図８の点線Ａで囲んだ領域に
相当する領域の平面図である。すなわち、第２の実施形
態に係る固体撮像装置における水平電荷転送部３に隣接
して電位障壁部５と不要電荷排出部６とを有する領域の
平面図である。従来例を示す図９と同じ構成要素には同
じ参照番号が付されている。
は、電荷障壁領域１４に隣接した電位障壁部１５を構成
するＮ-型半導体領域３４の内部に第２の電位障壁部１
８を構成しているＰ+型半導体領域３８を有しているた
め、電位障壁部１５の電位が、電位障壁部１５に隣接し
て形成された不要電荷排出部１６を構成しているＮ+型
半導体領域３６に印加された電位により、変調されるこ
とを抑制することができる。従って、ΦＨ１電極からΦ
Ｈ２電極への信号電荷の転送の際（図１に示すａ→ｂ→
ｃの方向）、信号電荷の一部が不要電荷排出部１６を構
成しているＮ+型半導体領域３６側に漏れ込むことを抑
制することができる。 〔第２の実施形態〕図３は、本発明の第２の実施形態に
係る固体撮像装置における図８の点線Ａで囲んだ領域に
相当する領域の平面図である。すなわち、第２の実施形
態に係る固体撮像装置における水平電荷転送部３に隣接
して電位障壁部５と不要電荷排出部６とを有する領域の
平面図である。従来例を示す図９と同じ構成要素には同
じ参照番号が付されている。
【００４６】図３に示す本実施形態に係る固体撮像装置
が図９に示す従来例の固体撮像装置と異なる点は、水平
電荷転送部３を構成する電荷障壁領域１４に隣接した第
１の水平電荷転送電極１９の下方の電位障壁部１５の内
部に、相互に所定の間隔をあけて、素子分離領域１７と
同一の構成を有しており、素子分離領域１７と同一の工
程において形成される第２の電位障壁部１７ａが形成さ
れている点である。
が図９に示す従来例の固体撮像装置と異なる点は、水平
電荷転送部３を構成する電荷障壁領域１４に隣接した第
１の水平電荷転送電極１９の下方の電位障壁部１５の内
部に、相互に所定の間隔をあけて、素子分離領域１７と
同一の構成を有しており、素子分離領域１７と同一の工
程において形成される第２の電位障壁部１７ａが形成さ
れている点である。
【００４７】図４は、図３のII−II'線における断面の
断面図とその断面における各部位の電位ポテンシャルを
示す図である。なお、図３のＩ−Ｉ'線における断面の
断面図とその断面における各部位の電位ポテンシャルを
示す図は、従来例の図１０と同じであるため、省略す
る。
断面図とその断面における各部位の電位ポテンシャルを
示す図である。なお、図３のＩ−Ｉ'線における断面の
断面図とその断面における各部位の電位ポテンシャルを
示す図は、従来例の図１０と同じであるため、省略す
る。
【００４８】図４においても、従来例の図１１と同じ構
成要素には同じ番号が付されている。
成要素には同じ番号が付されている。
【００４９】図４に示す本実施形態に係る固体撮像装置
が図１１に示す従来の固体撮像装置と異なる点は、水平
電荷転送部３の第１の水平電荷転送電極１９を構成して
いる第１層の多結晶シリコン４０の下方の電荷障壁領域
１４に隣接した電位障壁部１５の内部において、所定の
間隔（例えば、１μｍ程度）をあけて、素子分離領域１
７と同一の構成を有する第２の電位障壁部１７ａが形成
されている点である。ここで、電位障壁部１５は不純物
濃度が１．０Ｅ１７ｃｍ-3程度のＮ-型半導体領域３４
からなり、第２の電位障壁部１７ａは不純物濃度が１．
０Ｅ１８ｃｍ-3程度のＰ++型半導体領域３９からなって
いる。
が図１１に示す従来の固体撮像装置と異なる点は、水平
電荷転送部３の第１の水平電荷転送電極１９を構成して
いる第１層の多結晶シリコン４０の下方の電荷障壁領域
１４に隣接した電位障壁部１５の内部において、所定の
間隔（例えば、１μｍ程度）をあけて、素子分離領域１
７と同一の構成を有する第２の電位障壁部１７ａが形成
されている点である。ここで、電位障壁部１５は不純物
濃度が１．０Ｅ１７ｃｍ-3程度のＮ-型半導体領域３４
からなり、第２の電位障壁部１７ａは不純物濃度が１．
０Ｅ１８ｃｍ-3程度のＰ++型半導体領域３９からなって
いる。
【００５０】このような構造を有する本発明の第２の実
施形態に係る固体撮像装置は、従来の固体撮像装置と同
様の動作を行うことができる。
施形態に係る固体撮像装置は、従来の固体撮像装置と同
様の動作を行うことができる。
【００５１】さらに、本発明の第２の実施形態に係る固
体撮像装置も、電荷障壁領域１４に隣接した電位障壁部
１５を構成しているＮ-型半導体領域３４の内部に素子
分離領域１７と同一の構成を有する第２の電位障壁部１
７ａを構成しているＰ++型半導体領域３９を有している
ため、電位障壁部１５の電位が、電位障壁部１５に隣接
して形成された不要電荷排出部１６を構成しているＮ+
型半導体領域３６に印加された電位により、変調される
ことを抑制することができる。従って、ΦＨ１電極から
ΦＨ２電極への信号電荷の転送の際（図３に示すａ→ｂ
→ｃの方向）、信号電荷の一部が不要電荷排出部１６を
構成しているＮ+型半導体領域３６側に漏れ込むことを
抑制することができる。
体撮像装置も、電荷障壁領域１４に隣接した電位障壁部
１５を構成しているＮ-型半導体領域３４の内部に素子
分離領域１７と同一の構成を有する第２の電位障壁部１
７ａを構成しているＰ++型半導体領域３９を有している
ため、電位障壁部１５の電位が、電位障壁部１５に隣接
して形成された不要電荷排出部１６を構成しているＮ+
型半導体領域３６に印加された電位により、変調される
ことを抑制することができる。従って、ΦＨ１電極から
ΦＨ２電極への信号電荷の転送の際（図３に示すａ→ｂ
→ｃの方向）、信号電荷の一部が不要電荷排出部１６を
構成しているＮ+型半導体領域３６側に漏れ込むことを
抑制することができる。
【００５２】さらに、第２の電位障壁部１７ａを構成し
ているＰ++型半導体領域３９を素子分離領域１７の一部
として、素子分離領域１７と同時に形成しているため、
前述の第１の実施形態に比べて、工程数を削減すること
ができる。 〔第３の実施形態〕図５は、本発明の第３の実施形態に
係る固体撮像装置における図８の点線Ａで囲んだ領域に
相当する領域の平面図である。すなわち、第３の実施形
態に係る固体撮像装置における水平電荷転送部３に隣接
して電位障壁部５と不要電荷排出部６とを有する領域の
平面図である。従来例を示す図９と同じ構成要素には同
じ参照番号が付されている。
ているＰ++型半導体領域３９を素子分離領域１７の一部
として、素子分離領域１７と同時に形成しているため、
前述の第１の実施形態に比べて、工程数を削減すること
ができる。 〔第３の実施形態〕図５は、本発明の第３の実施形態に
係る固体撮像装置における図８の点線Ａで囲んだ領域に
相当する領域の平面図である。すなわち、第３の実施形
態に係る固体撮像装置における水平電荷転送部３に隣接
して電位障壁部５と不要電荷排出部６とを有する領域の
平面図である。従来例を示す図９と同じ構成要素には同
じ参照番号が付されている。
【００５３】図５に示す本実施形態に係る固体撮像装置
が図９に示す従来例の固体撮像装置と異なる点は、水平
電荷転送部３を構成する電荷障壁領域１４に隣接した第
１の水平電荷転送電極１９の下方の電位障壁部１５の内
部に、相互に所定の間隔をあけて、第２の電位障壁部１
８ａが形成されている点である。
が図９に示す従来例の固体撮像装置と異なる点は、水平
電荷転送部３を構成する電荷障壁領域１４に隣接した第
１の水平電荷転送電極１９の下方の電位障壁部１５の内
部に、相互に所定の間隔をあけて、第２の電位障壁部１
８ａが形成されている点である。
【００５４】図６は、図５のII−II'線における断面の
断面図とその断面における各部位の電位ポテンシャルを
示す図である。なお、図５のＩ−Ｉ'線における断面の
断面図とその断面における各部位の電位ポテンシャルを
示す図は、従来例の図１０と同じであるため、省略す
る。
断面図とその断面における各部位の電位ポテンシャルを
示す図である。なお、図５のＩ−Ｉ'線における断面の
断面図とその断面における各部位の電位ポテンシャルを
示す図は、従来例の図１０と同じであるため、省略す
る。
【００５５】図６においても、従来例の図１１と同じ構
成要素には同じ番号が付されている。
成要素には同じ番号が付されている。
【００５６】図６に示す本実施形態に係る固体撮像装置
が図１１に示す従来の固体撮像装置と異なる点は、水平
電荷転送部３の第１の水平電荷転送電極１９を構成して
いる第１層の多結晶シリコン４０の下方の電荷障壁領域
１４に隣接した電位障壁部１５の内部において、所定の
間隔（例えば、１μｍ程度）をあけて、第２の電位障壁
部１８ａが形成されている点である。ここで、電位障壁
部１５は不純物濃度が１．０Ｅ１７ｃｍ-3程度のＮ-型
半導体領域３４からなり、第２の電位障壁部１８ａは不
純物濃度が５．０Ｅ１６ｃｍ-3程度のＮ--型半導体領域
３５からなっている。
が図１１に示す従来の固体撮像装置と異なる点は、水平
電荷転送部３の第１の水平電荷転送電極１９を構成して
いる第１層の多結晶シリコン４０の下方の電荷障壁領域
１４に隣接した電位障壁部１５の内部において、所定の
間隔（例えば、１μｍ程度）をあけて、第２の電位障壁
部１８ａが形成されている点である。ここで、電位障壁
部１５は不純物濃度が１．０Ｅ１７ｃｍ-3程度のＮ-型
半導体領域３４からなり、第２の電位障壁部１８ａは不
純物濃度が５．０Ｅ１６ｃｍ-3程度のＮ--型半導体領域
３５からなっている。
【００５７】このような構造を有する本発明の第３の実
施形態に係る固体撮像装置は、従来の固体撮像装置と同
様の動作を行うことができる。
施形態に係る固体撮像装置は、従来の固体撮像装置と同
様の動作を行うことができる。
【００５８】さらに、本実施形態に係る固体撮像装置
は、電荷障壁領域１４に隣接した電位障壁部１５を構成
するＮ-型半導体領域３４の内部に第２の電位障壁部１
８ａを構成しているＮ--型半導体領域３５を有している
ため、電位障壁部１５の電位が、電位障壁部１５に隣接
して形成された不要電荷排出部１６を構成しているＮ+
型半導体領域３６に印加された電位により、変調される
ことを抑制することができる。従って、ΦＨ１電極から
ΦＨ２電極への信号電荷の転送の際（図５に示すａ→ｂ
→ｃの方向）、信号電荷の一部が不要電荷排出部１６を
構成しているＮ+型半導体領域３６側に漏れ込むことを
抑制することができる。
は、電荷障壁領域１４に隣接した電位障壁部１５を構成
するＮ-型半導体領域３４の内部に第２の電位障壁部１
８ａを構成しているＮ--型半導体領域３５を有している
ため、電位障壁部１５の電位が、電位障壁部１５に隣接
して形成された不要電荷排出部１６を構成しているＮ+
型半導体領域３６に印加された電位により、変調される
ことを抑制することができる。従って、ΦＨ１電極から
ΦＨ２電極への信号電荷の転送の際（図５に示すａ→ｂ
→ｃの方向）、信号電荷の一部が不要電荷排出部１６を
構成しているＮ+型半導体領域３６側に漏れ込むことを
抑制することができる。
【００５９】なお、上述した本発明の各実施形態におい
ては、水平電荷転送部として２層電極２相駆動の電荷転
送装置を有する固体撮像装置について説明したが、例え
ば、本発明は、図７に示すように、上述の第１乃至第３
の実施形態における同相の第一の水平電荷転送電極１９
と第２の水平電荷転送電極２０とを一つの水平電荷転送
電極２２として形成した単層電極２相駆動の電荷転送装
置を有する固体撮像装置として構成することも可能であ
る。
ては、水平電荷転送部として２層電極２相駆動の電荷転
送装置を有する固体撮像装置について説明したが、例え
ば、本発明は、図７に示すように、上述の第１乃至第３
の実施形態における同相の第一の水平電荷転送電極１９
と第２の水平電荷転送電極２０とを一つの水平電荷転送
電極２２として形成した単層電極２相駆動の電荷転送装
置を有する固体撮像装置として構成することも可能であ
る。
【００６０】図７に示した各水平電荷転送電極２２は相
互に接しているように見えるが、実際には、各水平電荷
転送電極２２は０．１μｍ−０．３μｍ程度の微少な間
隔をあけて隔置されている。
互に接しているように見えるが、実際には、各水平電荷
転送電極２２は０．１μｍ−０．３μｍ程度の微少な間
隔をあけて隔置されている。
【００６１】また、本発明は上記の各実施形態に限定さ
れるものではなく、例えば、Ｐ型とＮ型の極性を反対に
することによって、本発明の技術思想の範囲内におい
て、変更し得るものである。
れるものではなく、例えば、Ｐ型とＮ型の極性を反対に
することによって、本発明の技術思想の範囲内におい
て、変更し得るものである。
【００６２】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る固体
撮像装置においては、電荷障壁領域に隣接した電位障壁
部を構成するＮ-型半導体領域の内部に第２の電位障壁
部を構成するＰ+型半導体領域、Ｐ++型半導体領域又は
Ｎ--型半導体領域が形成されているため、電位障壁部の
電位が、電位障壁部に隣接して形成された不要電荷排出
部を構成するＮ+型半導体領域に印加された電位によっ
て、変調されることを抑制することができ、ひいては、
ΦＨ１電極からΦＨ２電極に信号電荷を転送する際に
（図１、図３及び図５に示すａ→ｂ→ｃの方向）、信号
電荷の一部が不要電荷排出部を構成するＮ＋型半導体領
域側に漏れ込むことを抑制することができるという効果
がある。
撮像装置においては、電荷障壁領域に隣接した電位障壁
部を構成するＮ-型半導体領域の内部に第２の電位障壁
部を構成するＰ+型半導体領域、Ｐ++型半導体領域又は
Ｎ--型半導体領域が形成されているため、電位障壁部の
電位が、電位障壁部に隣接して形成された不要電荷排出
部を構成するＮ+型半導体領域に印加された電位によっ
て、変調されることを抑制することができ、ひいては、
ΦＨ１電極からΦＨ２電極に信号電荷を転送する際に
（図１、図３及び図５に示すａ→ｂ→ｃの方向）、信号
電荷の一部が不要電荷排出部を構成するＮ＋型半導体領
域側に漏れ込むことを抑制することができるという効果
がある。
【００６３】さらに、第２の実施形態の場合のように、
第２の電位障壁部を構成するＰ++型半導体領域を素子分
離領域の一部として、素子分離領域と同時に形成する場
合には、工程数を削減できるという効果がある。
第２の電位障壁部を構成するＰ++型半導体領域を素子分
離領域の一部として、素子分離領域と同時に形成する場
合には、工程数を削減できるという効果がある。
【図１】本発明の第１の実施形態に係る固体撮像装置に
おける水平電荷転送部に隣接して電荷排出部を有する領
域の平面図である。
おける水平電荷転送部に隣接して電荷排出部を有する領
域の平面図である。
【図２】図１のII−II'線における断面の断面図と、そ
の断面における各部位の電位ポテンシャルを示す図であ
る。
の断面における各部位の電位ポテンシャルを示す図であ
る。
【図３】本発明の第２の実施形態に係る固体撮像装置に
おける水平電荷転送部に隣接して電荷排出部を有する領
域の平面図である。
おける水平電荷転送部に隣接して電荷排出部を有する領
域の平面図である。
【図４】図３のII−II'線における断面の断面図と、そ
の断面における各部位の電位ポテンシャルを示す図であ
る。
の断面における各部位の電位ポテンシャルを示す図であ
る。
【図５】本発明の第３の実施形態に係る固体撮像装置に
おける水平電荷転送部に隣接して電荷排出部を有する領
域の平面図である。
おける水平電荷転送部に隣接して電荷排出部を有する領
域の平面図である。
【図６】図５のII−II'線における断面の断面図と、そ
の断面における各部位の電位ポテンシャルを示す図であ
る。
の断面における各部位の電位ポテンシャルを示す図であ
る。
【図７】第１乃至第３の実施形態に係る固体撮像装置の
変形例を示す平面図である。
変形例を示す平面図である。
【図８】水平電荷転送部に隣接して電荷排出部を有する
従来の固体撮像装置の構成概略図である。
従来の固体撮像装置の構成概略図である。
【図９】従来の固体撮像装置における水平電荷転送部に
隣接して電荷排出部を有する領域の平面図である。
隣接して電荷排出部を有する領域の平面図である。
【図１０】図９のＩ−Ｉ'線における断面の断面図と、
その断面における各部位の電位ポテンシャルを示す図で
ある。
その断面における各部位の電位ポテンシャルを示す図で
ある。
【図１１】図９のII−II'線における断面の断面図と、
その断面における各部位の電位ポテンシャルを示す図で
ある。
その断面における各部位の電位ポテンシャルを示す図で
ある。
１ 光電変換部 ２ 垂直電荷転送部 ３ 水平電荷転送部 ４ 出力回路部 ５ 電位障壁部 ６ 不要電荷排出部 ７ Ｎ++型半導体領域 １１ 垂直電荷転送チャンネル １２ 水平電荷転送チャンネル １３ 電荷蓄積領域 １４ 電荷障壁領域 １５ 電位障壁部 １６ 不要電荷排出部 １７ 素子分離領域 １７ａ、１８、１８ａ 第２の電位障壁部 １９ 第１の水平電荷転送電極 ２０ 第２の水平電荷転送電極 ２１ 最終の垂直電荷転送電極 ２２ 水平電荷転送電極 ３１ Ｎ3-型半導体基板 ３２ Ｐ型ウエル層 ３３ Ｎ型半導体領域 ３４ Ｎ-型半導体領域 ３５ Ｎ--型半導体領域 ３６ Ｎ+型半導体領域 ３８ Ｐ+型半導体領域 ３９ Ｐ++型半導体領域 ４０ 第１層の多結晶シリコン ４１ 第２層の多結晶シリコン ４２ 絶縁膜
Claims (13)
- 【請求項１】 半導体層の一主表面上に形成された複数
列の垂直電荷転送部と、 前記垂直電荷転送部の一端に隣接して配置され、電荷障
壁領域と電荷蓄積領域とを含む水平電荷転送部と、 前記水平電荷転送部に隣接して、前記垂直電荷転送部と
は反対側に配置された第一の電位障壁部と、 前記第一の電位障壁部に隣接して、前記水平電荷転送部
とは反対側に配置された不要電荷排出部と、 を有している固体撮像装置において、 前記第一の電位障壁部は前記電荷障壁領域と同一の導電
型で同一の濃度から成り、その内部には、前記電荷障壁
領域に隣接して、前記第一の電位障壁部の電位ポテンシ
ャルよりも浅い電位ポテンシャルを有する第二の電位障
壁部が形成されていることを特徴とする固体撮像装置。 - 【請求項２】 前記第二の電位障壁部は第１導電型の半
導体領域からなり、前記第一の電位障壁部は第２導電型
の半導体領域からなるものであることを特徴とする請求
項１に記載の固体撮像装置。 - 【請求項３】 前記第二の電位障壁部は前記半導体層と
同一の導電型を有していることを特徴とする請求項１又
は２に記載の固体撮像装置。 - 【請求項４】 前記第二の電位障壁部は前記半導体層よ
りも高濃度であることを特徴とする請求項３に記載の固
体撮像装置。 - 【請求項５】 前記第二の電位障壁部は前記第一の電位
障壁部と同一の導電型を有していることを特徴とする請
求項１に記載の固体撮像装置。 - 【請求項６】 前記第二の電位障壁部は前記第一の電位
障壁部よりも低濃度であることを特徴とする請求項５に
記載の固体撮像装置。 - 【請求項７】 第１導電型半導体層の一主表面に形成さ
れた複数列の第１の第２導電型半導体領域からなる垂直
電荷転送部と、 前記垂直電荷転送部の一端に隣接して配置され、電荷障
壁領域を形成する第２の第２導電型半導体領域と、電荷
蓄積領域を形成し、前記第２の第２導電型半導体領域よ
りも高濃度の第３の第２導電型半導体領域とを含む水平
電荷転送部と、 前記水平電荷転送部に隣接して、前記垂直電荷転送部と
は反対側に配置され、前記第2の第2導電型半導体領域と
同濃度の第４の第２導電型半導体領域からなる電位障壁
部と、 前記電位障壁部に隣接して、前記水平電荷転送部とは反
対側に配置された前記第１の第２導電型半導体領域より
も高濃度の第５の第２導電型半導体領域からなる不要電
荷排出部と、 を有している固体撮像装置において、 前記第４の第２導電型半導体領域内において、前記第２
の第２導電型半導体領域に隣接して、第１導電型半導体
領域が形成されていることを特徴とする固体撮像装置。 - 【請求項８】 前記第二の電位障壁部は素子分離領域と
同一の構成を有し、かつ、素子分離領域と同一の工程に
おいて形成されるものであることを特徴とする請求項１
乃至４の何れか一項に記載の固体撮像装置。 - 【請求項９】 前記第１導電型半導体領域は素子分離領
域と同一の構成を有し、かつ、素子分離領域と同一の工
程において形成されるものであることを特徴とする請求
項７に記載の固体撮像装置。 - 【請求項１０】 第１導電型半導体層の一主表面に形成
された複数列の第１の第２導電型半導体領域からなる垂
直電荷転送部と、 前記垂直電荷転送部の一端に隣接して配置され、電荷障
壁領域を形成する第２の第２導電型半導体領域と、電荷
蓄積領域を形成し、前記第２の第２導電型半導体領域よ
りも高濃度の第３の第２導電型半導体領域とを含む水平
電荷転送部と、 前記水平電荷転送部に隣接して、前記垂直電荷転送部と
は反対側に配置され、第４の第２導電型半導体領域から
なる電位障壁部と、 前記電位障壁部に隣接して、前記水平電荷転送部とは反
対側に配置された前記第１の第２導電型半導体領域より
も高濃度の第５の第２導電型半導体領域からなる不要電
荷排出部と、 を有している固体撮像装置において、 前記第４の第２導電型半導体領域内において、前記第２
の第２導電型半導体領域に隣接して、前記第４の第２導
電型半導体領域よりも低濃度の第６の第２導電型半導体
領域が形成されていることを特徴とする固体撮像装置。 - 【請求項１１】 前記第２の第２導電型半導体領域は前
記第４の第２導電型半導体領域と濃度が同一であること
を特徴とする請求項１０に記載の固体撮像装置。 - 【請求項１２】 前記第一の電位障壁部と前記不要電荷
排出部上において、絶縁膜を介して、前記水平電荷転送
部の電荷転送電極が延在して形成されていることを特徴
とする請求項１乃至６、８の何れか一項に記載の固体撮
像装置。 - 【請求項１３】 前記電位障壁部と前記不要電荷排出部
上において、絶縁膜を介して、前記水平電荷転送部の電
荷転送電極が延在して形成されていることを特徴とする
請求項７、９、１０、１１の何れか一項に記載の固体撮
像装置。
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