JP3349451B2 - 電荷転送素子 - Google Patents

電荷転送素子

Info

Publication number
JP3349451B2
JP3349451B2 JP26191598A JP26191598A JP3349451B2 JP 3349451 B2 JP3349451 B2 JP 3349451B2 JP 26191598 A JP26191598 A JP 26191598A JP 26191598 A JP26191598 A JP 26191598A JP 3349451 B2 JP3349451 B2 JP 3349451B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
region
gate electrode
source
output
element region
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP26191598A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2000091557A (ja
Inventor
▲吉▼弘 岡田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sanyo Electric Co Ltd filed Critical Sanyo Electric Co Ltd
Priority to JP26191598A priority Critical patent/JP3349451B2/ja
Publication of JP2000091557A publication Critical patent/JP2000091557A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP3349451B2 publication Critical patent/JP3349451B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、電荷転送素子に関
し、詳しくは、出力感度を向上するための出力部の電極
構造に関する。
【0002】
【従来の技術】CCDシフトレジスタ等の電荷転送素子
においては、半導体基板に形成されるチャネル領域の出
力側に、情報電荷を一時的に蓄積する電気的に独立した
容量を設け、その容量に情報電荷が蓄積されたときの電
位の変動を出力として取り出すように構成される。この
ような電荷転送素子の出力部においては、容量を小さく
形成するようにして、出力感度の向上が図られる。
【0003】図3は、電荷転送素子の出力部の構造を示
す平面図であり、図4は、その等価回路図である。
【0004】チャネル領域1は、Pチャンネル型の半導
体基板あるいはPチャンネル型の拡散層が形成されたN
チャンネル型の半導体基板の一主面に、分離領域によっ
て区画されて一方向に延在するように形成される。リセ
ットトランジスタTrが形成される素子領域2は、チャ
ネル領域1に連続して形成される。第1の出力トランジ
スタTd1が形成される素子領域3は、素子領域2から一
定の距離を置いて形成され、第2の出力トランジスタT
d2が形成される素子領域4は、さらに、一定の距離を置
いて形成される。
【0005】チャネル領域1上には、2層構造を有する
複数の転送電極5a、5bが、互いに平行に配列され
る。さらに、チャネル領域1の出力側の端部には、出力
制御電極6が転送電極5a、5bと平行に配置される。
転送電極5a、5bには、転送クロックφHが印加さ
れ、出力制御電極6には、一定の出力制御電位VOGが印
加される。これにより、チャネル領域1内を情報電荷が
一方向に転送され、出力制御電極6の下を通して素子領
域2へ出力される。
【0006】素子領域2上には、リセットクロックφR
が与えられるリセット電極7が配置され、素子領域2が
ソース領域2a及びドレイン領域2dに分離されてリセ
ットトランジスタTrが形成される。ソース領域2a
は、電気的に独立であり、電荷量を電圧値に変換するた
めの容量を構成し、電位を取り出すためのソース配線8
が接続される。そして、ドレイン領域2bには、一定の
電位VRDが印加されるドレイン配線9が接続される。こ
れにより、リセットクロックφRに応答してリセット電
極7がオンしたとき、ドレイン領域2bに印加される電
位がソース領域2aに伝えられ、ソース領域2aの電位
が電位VRDに初期化される。
【0007】素子領域3上には、ソース配線8に接続さ
れるゲート電極11と、一定の電位VGGが印加されるゲ
ート電極12とが一定の距離を隔てて配置される。これ
らのゲート電極11、12により、素子領域3がドレイ
ン領域3a、3cとソース領域3b、3dとにそれぞれ
分割されて出力トランジスタTd1及び負荷トランジスタ
s1が形成される。ここで、出力トランジスタTd1のソ
ース領域3bと負荷トランジスタTs1のドレイン領域3
cとは共通である。そして、ドレイン領域3aには電源
電位VDDが印加されるドレイン配線13が接続され、ソ
ース領域3dには接地電位VSSが印加されるソース配線
15が接続される。また、ソース領域3bとドレイン領
域3cとの共通領域には、出力を取り出すための出力配
線14が接続される。
【0008】素子領域4上には、出力配線14に接続さ
れるゲート電極16と、ゲート12と共通となるゲート
電極17とが一定の距離を隔てて配置される。これらの
ゲート電極16、17により、素子領域4がドレイン領
域4a、4cとソース領域4b、4dとにそれぞれ分割
されて出力トランジスタTd2及び負荷トランジスタT s2
が形成される。ここで、出力トランジスタTd2のソース
領域4bと負荷トランジスタTs2のドレイン領域4cと
は共通である。ドレイン領域4aにはドレイン領域3a
に接続されるドレイン配線13と共通となるドレイン配
線18が接続され、ソース領域3dにはソース領域3d
に接続されるソース配線15と共通となるソース配線2
0が接続される。そして、ソース領域4bとドレイン領
域4cとの共通領域には、出力電位VOUTを取り出すた
めの出力配線19が接続される。
【0009】以上の電荷転送素子の出力部においては、
図4に示すように、出力トランジスタTd1、Td2により
2段のソースフォロワ回路が構成される。そして、情報
電荷の蓄積量に応じて変化するリセットトランジスタT
rのソース領域2aの電位が、そのソースフォロワ回路
によって、出力電位VOUTとして取り出される。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】電荷転送素子の出力部
においては、出力感度を向上するため、チャネル領域1
から出力される情報電荷を蓄積するソース領域2aの容
量が小さく形成される。即ち、ソース領域2aの容量を
小さく形成することで、蓄積される情報電荷の量が少な
いときでもソース領域2aの電位変動を大きくして、振
幅の大きい出力信号を得られるようにしている。しかし
ながら、ソース領域2aの容量を小さくすると、飽和電
荷量が小さくなり、ダイナミックレンジが狭くなるとい
う問題が生じる。また、ソース領域2aには、出力トラ
ンジスタTd1が接続されることになるため、ソース領域
2a自体の容量の低減のみでは出力感度を十分に向上で
きない。
【0011】そこで本発明は、ソース領域2a自体の容
量に加えて、出力配線8の寄生容量を低減して出力感度
を向上することを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明は、上述の課題を
解決するために成されたもので、その特徴とするところ
は、半導体基板の一主面に一方向に延在して配置される
チャネル領域と、上記チャネル領域に連続して配置され
る第1の素子領域と、上記第1の素子領域から離間して
配置される第2の素子領域と、上記半導体基板上に上記
チャネル領域と交差して互いに平行に配置される複数の
転送電極と、上記第1の素子領域をソース及びドレイン
に分割するリセット電極と、上記第2の素子領域をソー
ス及びドレインに分割する第1のゲート電極と、上記半
導体基板と上記リセット電極との間に介在し、上記リセ
ット電極の一部を上記半導体基板から離間させる第2の
ゲート電極と、を備え、上記第1のゲート電極が上記第
1の素子領域のソース側に接続されると共に、上記第2
のゲート電極が上記第2の素子領域のソース側に接続さ
れ、上記第2のゲート電極は、上記第1の素子領域と上
記第2の素子領域との間で、上記第1のゲート電極の下
まで延在されることにある。
【0013】本発明によれば、リセット電極が第2のゲ
ート電極によって第1の素子領域から離されると共に、
第1のゲート電極が第1の素子領域のソースに接続され
る経路で第2のゲート電極によって基板から離される。
第2のゲート電極は、第1の素子領域のソース及びこの
ソースに接続される第1のゲート電極と同じ位相の電位
で動作するため、第1の素子領域のソースとリセット電
極との間の寄生容量が小さくなると共に、第1のゲート
電極と基板との間の寄生容量をほとんど無くすことがで
きる。
【0014】
【発明の実施の形態】図1は、本発明の電荷転送素子の
構造を示す平面図であり、図2は、その等価回路図であ
る。この図1では、図3と同一の部分を示しており、同
一部分にはそれぞれ同一符号が付してある。
【0015】本発明の特徴とするところは、リセットト
ランジスタTr'のリセット電極7'と基板との間にゲー
ト電極21を配置し、このゲート電極21を出力トラン
ジスタTd1のソース領域3bに接続される出力配線1
4'に接続したことにある。さらに、ゲート電極21と
出力配線14'との接続部分に、出力トランジスタTd1
のゲート電極11'の下まで延在する突出部22を形成
したことにある。
【0016】ゲート電極21は、素子領域2上に、基板
とリセット電極7'との間に介在し、リセット電極7'の
一部を基板から離間させる。即ち、素子領域2上の1層
目にゲート電極21が配置され、このゲート電極21に
一部をオーバーラップさせるようにして、2層目にリセ
ット電極7'が配置される。リセット電極7'とゲート電
極21とは、互いに平行に配置され、素子領域2をソー
ス領域2a及びドレイン領域2bに分離し、リセットト
ランジスタTr'を形成する。そして、ゲート電極21
は、素子領域3側に延在され、出力トランジスタTd1
ソース領域3bに接続される出力配線14'と一体形成
される。ここで、ゲート電極21と出力配線14'との
接続部分には、素子領域2と素子領域3との間の領域
で、配線8'とゲート電極11'と接続部の下に広がる突
出部22が形成される。即ち、出力配線14'は、素子
領域3上に、ゲート電極21と同一の層で一体に形成さ
れ、この出力配線14'とゲート電極21との接続部分
に、素子領域2と素子領域3をの間に広がる突出部22
が形成される。そして、2層目にゲート電極11'が形
成され、このゲート電極11が突出部22を跨いで、配
線8'と一体形成される。これにより、配線8'とゲート
電極11'との接続部が基板から離間される。出力トラ
ンジスタTd1では、ソース領域3bの電位がゲート電極
11'の電位、即ち、リセットトランジスタTr'のソー
ス領域2aからソース配線8'へ取り出される電位と同
じ位相で変化する。そして、ソース領域3bに接続され
るゲート電極21の電位も、ソース領域2aの電位と同
じ位相で変化するため、リセットトランジスタTr'で
は、ソース領域2aとゲート電極21との間の結合容量
を無視できる。従って、ソース領域2aに対するリセッ
ト電極7'の結合容量を小さくできる。また、出力配線
14'に接続される突出部22についても、その電位
が、ソース配線8'及びゲート電極11'の電位と同じ位
相で変化することになる。このため、ソース配線8'及
びゲート電極11'の接続部と突出部22との間の結合
容量を無視できる。素子領域2と素子領域3との間で、
ソース配線8'とゲート電極11'との接続部分が、突出
部22以外で基板に接する部分はわずかであり、基板と
の間の結合容量を大幅に低減できる。
【0017】このような出力部においては、リセットト
ランジスタTr'のソース領域2a自体の寄生容量を小さ
くできると共に、ソース領域2aに接続される配線8'
に寄生容量を小さくできる。従って、ソース領域2aに
蓄積される情報電荷の量に応じてゲート電極11'の電
位が俊敏に変化するようになり、出力感度が向上され
る。
【0018】尚、以上の実施形態においては、2組のト
ランジスタを用いて2段のソースフォロワ回路を構成す
る場合を例示したが、ソースフォロワ回路については、
1段あるいは3段以上とすることも可能である。また、
ソースフォロワ回路の各段において、出力トランジスタ
と負荷トランジスタとを共通の素子領域に形成するよう
にしているが、出力トランジスタと負荷トランジスタと
をそれぞれ独立した素子領域に形成することも可能であ
る。
【0019】
【発明の効果】本発明によれば、電荷転送素子の出力部
において、電荷量を電圧値に変換して取り出す拡散領域
の寄生容量を低減でき、出力感度を向上することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の電荷転送素子の構造を示す断面図であ
る。
【図2】本発明の電荷転送素子の出力部の等価回路図で
ある。
【図3】従来の電荷転送素子の構造を示す断面図であ
る。
【図4】従来の電荷転送素子の出力部の等価回路図であ
る。
【符号の説明】
1 チャネル領域 2、3、4 素子領域 2a、3b、3d、4b、4d ソース領域 2b、3a、3c、4a、4c ドレイン領域 5a、5b 転送電極 6 出力制御電極 7、7' リセット電極 8、8'、15、20 ソース配線 9、13、18、 ドレイン配線 11、11'、12、16、17、21 ゲート電極 22 突出部
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/339 H01L 27/148 H01L 29/762 H04N 5/335

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体基板の一主面に一方向に延在して
    配置されるチャネル領域と、上記チャネル領域に連続し
    て配置される第1の素子領域と、上記第1の素子領域か
    ら離間して配置される第2の素子領域と、上記半導体基
    板上に上記チャネル領域と交差して互いに平行に配置さ
    れる複数の転送電極と、上記第1の素子領域をソース及
    びドレインに分割するリセット電極と、上記第2の素子
    領域をソース及びドレインに分割する第1のゲート電極
    と、上記半導体基板と上記リセット電極との間に介在
    し、上記リセット電極の一部を上記半導体基板から離間
    させる第2のゲート電極と、を備え、上記第1のゲート
    電極が上記第1の素子領域のソース側に接続されると共
    に、上記第2のゲート電極が上記第2の素子領域のソー
    ス側に接続され、上記第2のゲート電極は、上記第1の
    素子領域と上記第2の素子領域との間で、上記第1のゲ
    ート電極の下まで延在されることを特徴とする電荷転送
    素子。
  2. 【請求項2】 上記第1及び第2の素子領域から離間し
    て配置される第3の素子領域と、上記第3の素子領域を
    ソース及びドレインに分割する第4のゲート電極と、を
    さらに備え、上記第4のゲート電極が上記第2のゲート
    電極に接続されることを特徴とする請求項1に記載の電
    荷転送素子。
JP26191598A 1998-09-16 1998-09-16 電荷転送素子 Expired - Fee Related JP3349451B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP26191598A JP3349451B2 (ja) 1998-09-16 1998-09-16 電荷転送素子

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP26191598A JP3349451B2 (ja) 1998-09-16 1998-09-16 電荷転送素子

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2000091557A JP2000091557A (ja) 2000-03-31
JP3349451B2 true JP3349451B2 (ja) 2002-11-25

Family

ID=17368511

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP26191598A Expired - Fee Related JP3349451B2 (ja) 1998-09-16 1998-09-16 電荷転送素子

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3349451B2 (ja)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004241638A (ja) 2003-02-06 2004-08-26 Sanyo Electric Co Ltd 電荷転送素子

Also Published As

Publication number Publication date
JP2000091557A (ja) 2000-03-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6927581B2 (en) Sensing element arrangement for a fingerprint sensor
US4984045A (en) Output sensor of charge transfer device
KR100203311B1 (ko) 배선 캐패시턴스를 감소시키기 위한 구조의 반도체 장치
JP3049360B2 (ja) 集積回路
US4660064A (en) Charge coupled device having a floating diffusion region and a precharge diffusion region which are aligned so as to increase the output gain
JP3349451B2 (ja) 電荷転送素子
US4984256A (en) Charge transfer device with booster circuit
US5773872A (en) Semiconductor device having an integrated differential circuit with an improved common-mode rejection ratio (CMRR)
US6771112B1 (en) Semiconductor integrated circuit having pads with less input signal attenuation
JPH07106553A (ja) 固体撮像素子
US4774719A (en) Charge-coupled device with diode cut-off input
JP3680488B2 (ja) 半導体装置
JP3282663B2 (ja) オンチップソースフォロアアンプを有する固体撮像素子
JP3021533B2 (ja) Ccd撮像素子
JP2875289B2 (ja) 固体撮像装置
JP2006303019A (ja) 撮像素子
US7468500B2 (en) High performance charge detection amplifier for CCD image sensors
JPH0263299B2 (ja)
JP3463309B2 (ja) 内部増幅型固体撮像装置
JPH0576770B2 (ja)
JPH0793411B2 (ja) 電荷増幅用半導体装置
JPH0468789B2 (ja)
JP3016815B2 (ja) 固体撮像装置
JP3130540B2 (ja) 信号検出回路
JP3139465B2 (ja) 固体撮像装置

Legal Events

Date Code Title Description
FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20070913

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080913

Year of fee payment: 6

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees