JP3588143B2 - Charge coupled device and method of manufacturing the same - Google Patents

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Description

【0001】
【産業上の利用分野】
本発明は電荷結合素子及びその製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
図6は、従来のフレームトランスファ型のCCD固体撮像素子の模式図である。CCD固体撮像素子50は電荷結合素子であって、撮像部51と蓄積部52と水平転送部53と出力部54とから構成されている。撮像部51には、2次元配列された受光素子よりなる受光画素が形成され、照射された被写体映像に応じた情報電荷を発生する。この情報電荷は、撮像部51から蓄積部52へ1画面単位で転送され、蓄積部52により一旦蓄積される。
【0003】
更に、情報電荷は、蓄積部52から1行単位で水平転送部53を介して出力部54へ出力される。出力部54は、情報電荷の電荷量を電圧値に変換し、その変換した電圧値を画像信号Ytとして出力するようになっている。
【0004】
上記のようなCCD固体撮像素子50においては、撮像部51の各受光素子から溢れ出す情報電荷が隣合う受光画素に混入する所謂ブルーミングを抑圧するために、過剰な電荷を吸収するオーバーフロードレインが設けられる。オーバーフロードレインには、受光画素を分離する分離領域内にドレインを設けて過剰電荷を吸収させる横型方式と、基板そのものをドレインとして働かせて過剰電荷を基板深部に沈めさせる縦型方式とがある。近年では、受光画素の高密度化に有利な縦型方式が多く採用される傾向にある。
【0005】
図7は、撮像部51の断面図を示している。N型のシリコン基板61の表面側にP型のウェル62が設けられ、このウェル62の表面にN型の埋め込み領域63が設けられて埋め込みチャネル構造が形成される。そして、この埋め込み領域63上に酸化膜64を介して2層構造の複数の転送電極65,66が互いに平行に配列されている。この転送電極65,66は、一部が重なり合った2層構造を成し、2相の転送クロックφ1,φ2がそれぞれ印加される。一方、シリコン基板61には、基板バイアス電圧VN が印加されている。尚、P型のウェル62は接地電位(0V)となっている。
【0006】
図8は、撮像部51のポテンシャルの状態を示す図である。撮像部51のポテンシャルは、印加される転送クロックφ1,φ2、基板バイアス電圧VN に基づいて図8の実線で示すように、埋め込み領域63内で極小となり、ウェル62で極大となるように形成される。埋め込み領域63内のポテンシャルは、転送電極65,66に印加される電圧、即ち、転送クロックφ1,φ2の電圧によって制御される。そして、各転送電極65,66に印加される転送クロックφ1,φ2に応答して情報電荷の蓄積及び転送を行なうようになっている。
【0007】
一方、ウェル62内のポテンシャルは、基板バイアス電圧VN によって制御され、埋め込み領域63の情報電荷がシリコン基板61側へ流れる障壁を形成している。即ち、基板バイアス電圧VN の電圧を下げると、図8の一点鎖線で示すようにポテンシャルが変化し、障壁が低くなる。すると、情報電荷は容易に障壁を越えて、蓄積される情報電荷が減少する。従って、この障壁の高さと埋め込み領域63のポテンシャルの深さとの差が情報電荷の蓄積容量を示すことになる。
【0008】
即ち、ポテンシャルの障壁の高さがあまり低いと、転送される電荷量が少なくなり、充分な画像信号Ytを得ることができなくなってしまう。一方、障壁が高いと、転送される電荷が多くなりすぎて、画像信号Ytが飽和してしまう場合がある。そのため、基板バイアス電圧VN を調整し、障壁の高さを適宜に設定する必要がある。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、素子にはバラツキがあるため、同じ電圧の基板バイアス電圧VN を印加しても障壁の高さが異なってしまうので、基板バイアス電圧VN を素子毎に調整し、障壁の高さを設定する必要がある。そのため、CCD固体撮像素子50を使用する場合、CCD固体撮像素子50に対してポテンショメータ(図示せず)を介して基板バイアス電圧VN を入力している。そして、CCD固体撮像素子50で撮影した画像を見ながらポテンショメータを操作し、適切な画像信号Ytとなるように基板バイアス電圧VN を調整する必要がある。そのため、基板バイアス電圧VN の調整が面倒であるという問題がある。
【0010】
一方、基板バイアス電圧VN を内部で調整する調整用回路を備えたCCD固体撮像素子も提案されている。その調整回路には、複数の抵抗よりなる分圧抵抗と、複数のヒューズとが設けられ、その複数のヒューズを適宜切断することにより分圧抵抗の分圧比を変更し、基板バイアス電圧VN を調整するようになっている。しかしながら、調整用回路を形成するためのプロセスの追加が必要となり、製造が面倒であるという問題がある。
【0011】
本発明は上記問題点を解決するためになされたものであって、製造プロセスを追加することなく、使用者による調整の手間を省くことができる電荷結合素子を提供することを目的とする。また、そのような電荷結合素子を容易に製造できる製造方法を提供することを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】
請求項1に記載の発明は、半導体基板上に複数の転送電極が配置される電荷結合素子において、所定の電圧の外部電圧が入力される外部入力端子と、前記転送電極に並んで前記半導体基板上に配置され、前記転送電極と同一の層に形成される浮遊ゲートを有する不揮発性メモリ素子を含み、メモリ素子の浮遊ゲートに蓄積される電荷量に応じて前記外部入力端子に入力される外部電圧を、外部電圧値以下の電圧調整し、調整した電圧を出力する電圧調整部とを備えている。
【0013】
請求項2に記載の発明は、請求項1記載の電荷結合素子において、前記メモリ素子は、2層構造の前記転送電極の下層側と同一の層に形成される浮遊ゲート及び上層側と同一の層に形成される制御ゲートとを有している。
【0014】
請求項3に記載の発明は、請求項1記載の電荷結合素子において、前記メモリ素子は、前記転送電極と同一の層に形成される浮遊ゲート及び前記転送電極に電力を供給する配線と同一の層に形成される制御ゲートとを有している。
【0015】
請求項4に記載の発明は、請求項1記載の電荷結合素子において、前記電圧調整部は、前記外部入力端子に入力される外部電圧が印加される直列接続の複数の抵抗と、各抵抗の接続点に接続され、その浮遊ゲートに蓄えられた電荷によりオン/オフ制御されて前記抵抗の接続点を選択的に接地するメモリ素子とで構成される。
【0016】
請求項5に記載の発明は、2層構造を成す第1及び第2の転送電極を有する電荷転送部と、少なくとも一部が互いに重畳される浮遊ゲート及び制御ゲートを有するメモリ素子とが同一の半導体基板に配置される電荷結合素子の製造方法であって、前記電荷転送部の第1の転送電極と同時に前記メモリ素子の浮遊ゲートを形成する第1の工程と、前記電荷転送部の第2の転送電極と同時に前記メモリ素子の制御ゲートを形成する第2の工程とを含んでいる。
【0017】
請求項6に記載の発明は、転送電極及びこの転送電極上に配置される電力供給用の配線を有する電荷転送部と、少なくとも一部が互いに重畳される浮遊ゲート及び制御ゲートを有するメモリ素子とが同一の半導体基板に配置される電荷結合素子の製造方法であって、前記電荷転送部の転送電極と同時に前記メモリ素子の浮遊ゲートを形成する第1の工程と、前記電力供給用の配線と同時に前記メモリ素子の制御ゲートを形成する第2の工程とを含んでいる。
【0018】
【作用】
従って、請求項1に記載の発明によれば、外部入力端子所定の電圧の外部電圧が入力される。電圧調整部は、半導体基板上に転送電極と並んで配置され、メモリ素子が設けられている。不揮発性メモリ素子を含むメモリ素子は、転送電極と同一の層に形成される浮遊ゲートと制御ゲートとを有している。電圧調整部は、メモリ素子の浮遊ゲートに蓄積される電荷量に応じて外部入力端子に入力される外部電圧の電圧を調整し、その調整した電圧を出力する。
【0019】
請求項2に記載の発明によれば、メモリ素子は、浮遊ゲートと制御ゲートとを有している。浮遊ゲートは、2層構造の転送電極の下層側と同一の層に形成され、制御ゲートは上層側と同一の層に形成される。
【0020】
請求項3に記載の発明によれば、メモリ素子は、浮遊ゲートと制御ゲートとを有している。浮遊ゲートは転送電極と同一の層に形成され、制御ゲートは転送電極に電力を供給する配線と同一の層に形成される。
【0021】
請求項4に記載の発明によれば、電圧調整部は、外部入力端子入力される外部電圧が印加される直列接続の複数の抵抗と、各抵抗の接続点に接続され、その浮遊ゲートに蓄えられた電荷によりオン/オフ制御されて各抵抗の接続点を選択的に接地するメモリ素子とで構成される。
【0022】
請求項5に記載の発明によれば、半導体基板上には電荷転送部とメモリ素子とが配置される。電荷転送部は、2層構造を成す第1及び第2の転送電極を有している。メモリ素子は、少なくとも一部が互いに重畳される浮遊ゲート及び制御ゲートを有している。そして、電荷転送部の第1の転送電極と同時にメモリ素子の浮遊ゲートが形成され、電荷転送部の第2の転送電極と同時にメモリ素子の制御ゲートが形成される。
【0023】
請求項6に記載の発明によれば、半導体基板上には電荷転送部とメモリ素子とが配置される。電荷転送部は、転送電極及びこの転送電極上に配置される電力供給用の配線を有している。メモリ素子は、少なくとも一部が互いに重畳される浮遊ゲート及び制御ゲートを有している。そして、電荷転送部の第1の転送電極又は第2の転送電極と同時にメモリ素子の浮遊ゲートが形成され、電力供給用の配線と同時にメモリ素子の制御ゲートが形成される。
【0024】
【実施例】
以下、本発明をCCD固体撮像素子に具体化した一実施例を図面に従って説明する。
【0025】
尚、本実施例において、図に示した従来例と同じ構成部材については符号を等しくしてその詳細な説明を省略する。
図1は、CCD固体撮像素子のチップを示す平面図である。チップ1上には、撮像部51、蓄積部52、水平転送部53、出力部54及び電圧調整部2が形成されている。電圧調整部2は、分圧回路であって、予め設定された分圧比により外部から入力された所定の電圧の外部電圧VG を分圧し、その分圧して得た電圧を基板バイアス電圧VN としてシリコン基板61に印加するようになっている。
【0026】
図2は、電圧調整部2の回路図である。電圧調整部2には、外部入力端子10が設けられている。外部端子10には、チップ1外部から所定の電圧(本実施例では40V)が印加されている。
【0027】
外部入力端子10には複数の抵抗(本実施例では4個)11〜14が直列に接続されている。抵抗11と抵抗12との間にはシリコン基板61が接続されている。各抵抗12〜14にはメモリ素子15〜17のドレインがそれぞれ接続されている。即ち、抵抗12,13間にはメモリ素子15のドレインが、抵抗13,14間にはメモリ素子16のドレインが、抵抗14にはメモリ素子17のドレインがそれぞれ接続されている。
【0028】
メモリ素子15〜17は、浮遊ゲートを有するNチャネルMOSトランジスタよりなる不揮発性メモリ素子であって、その浮遊ゲートに蓄えられる電荷に応じてオン・オフ制御することができるようになっている。各メモリ素子15〜17は、通常にはその浮遊ゲートには電荷が蓄積されておらずにオンとなっており、各浮遊ゲートに電荷を蓄積することによりオフに制御することができるようになっている。
【0029】
各メモリ素子15〜17のソースは接地され、制御ゲートには読み出し電圧VR がそれぞれ印加されている。すると、各メモリ素子15〜17は、そのオン・オフ状態により各メモリ素子15〜17に接続された抵抗12〜14を接地するようになっている。
【0030】
メモリ素子15〜17全てがオフ状態にあるとき、シリコン基板61には抵抗11を介して外部電圧VG がそのまま印加される。メモリ素子15がオン状態のとき、抵抗12,13間が接地される。すると、外部入力端子10から入力された外部電圧VG は、抵抗11,12により分圧され、その分圧された電圧がシリコン基板61へ出力される。同様に、メモリ素子15がオフ状態であってメモリ素子16がオン状態のとき、抵抗13,14間が接地される。すると、外部入力端子10から入力された外部電圧VG は、抵抗11〜13により分圧され、その分圧された電圧がシリコン基板61へ出力される。また、メモリ素子15,16がオフ状態であってメモリ素子17がオン状態のとき、抵抗14が接地される。すると、外部入力端子10から入力された外部電圧VG は、抵抗11〜14により分圧され、その分圧された電圧がシリコン基板61へ出力される。
【0031】
即ち、メモリ素子15〜17のオン・オフ状態を適宜選択することにより、抵抗11〜14による分圧比を選択する。その選択した分圧比により外部電圧VG を分圧し、シリコン基板61へ印加することができる。従って、外部電圧VG の電圧をメモリ素子15〜17のオン・オフ状態により制御することができるようになっている。
【0032】
図3は、CCD固体撮像素子の断面図であって、(a)は撮像部51、(b)は出力部54に形成されたNチャネルMOSトランジスタ(以下、NMOSという)20、(c)は電圧調整部2のメモリ素子15の断面図である。
【0033】
NMOS20は、撮像部51と同様に、シリコン基板61上には、P型のウェル21が形成されている。ウェル21上には、N型のドレイン領域22とソース領域23が形成されている。ドレイン領域22とソース領域23の不純物の濃度は、撮像部51に形成されたN型の埋め込み領域63の濃度よりも高くなっている。そのドレイン領域22とソース領域23との間のチャネル上には酸化膜64を介してゲート層24が形成されている。また、ドレイン領域22とソース領域23にはコンタクト25が形成されている。
【0034】
メモリ素子15は、撮像部51、出力部54のNMOS20と同様に、シリコン基板61上には、P型のウェル31が形成されている。ウェル31上には、NMOS20と同様にN型のドレイン領域32とソース領域33が形成され、そのドレイン領域32とソース領域33の不純物濃度は、NMOS20のドレイン領域22、ソース領域23と同じ不純物濃度となっている。
【0035】
そのドレイン領域32とソース領域33との間にはチャネルが形成され、そのチャネルとソース領域33との上方には酸化膜64を介して浮遊ゲート34が形成されている。浮遊ゲート34は、その一端がソース領域33上に配置され、他端はチャネルのほぼ半分を覆うように配置されている。ドレイン領域32とチャネルの上方には酸化膜64を介して制御ゲート35が形成されている。制御ゲート35は、その一端がドレイン上に配置され、他端は浮遊ゲートのほぼ半分を覆うように形成されている。そして、メモリ素子は浮遊ゲート34と制御ゲート35を有し、撮像部51の転送電極65,66と同様に2層ゲート構造となっている。
【0036】
ドレイン領域32とソース領域33とには、NMOS20と同様に、コンタクト25がそれぞれ形成されている。
尚、メモリ素子16,17の構造はメモリ素子15と同様に形成されているので、メモリ素子16,17の説明を省略する。
【0037】
図4は、メモリ素子15をオフに制御するときの概略回路図である。
メモリ素子15のソースには、第1の書き込み電圧VW1(本実施例では12V)を印加し、ドレインを接地する。そして、メモリ素子15のゲートには、第2の書き込み電圧VW2(本実施例では2V)を印加する。すると、浮遊ゲートの電位はソースに印加される第1の書き込み電圧VW1に応じた電位(本実施例では10V程度になると予測される)に上昇する。このとき、浮遊ゲートの真下のチャネルはオン状態、制御ゲートの真下のチャネルはわずかなオン状態となる。その結果、両ゲート間の真下のチャネル中央部にだけ高電界がかかり、電荷(ホット・エレクトロン)が浮遊ゲートに注入され蓄えられる。その結果、メモリ素子15はオフとなる。そして、浮遊ゲートは酸化膜64により絶縁されているので、この浮遊ゲートに蓄えられた電荷は、そのまま保持される。
【0038】
尚、メモリ素子16,17をオフに制御する場合の説明は、メモリ素子15をオフに制御する場合と同じであるので、その説明を省略する。
次に、上記のように構成されたCCD固体撮像素子の作用について説明する。
【0039】
先ず、各メモリ素子15〜17を抵抗12〜14から切り離しておき、従来と同様にCCD固体撮像素子の外部入力端子10にポテンショメータ(図示せず)を接続する。そして、画像信号Ytが適切な値となるようにポテンショメータを調整し、その時に外部入力端子10に印加される電圧を測定する。
【0040】
次に、外部入力端子10に所定の外部電圧V が印加された場合に抵抗11〜14により分圧した電圧が先に測定した電圧と等しくなるようにメモリ素子15〜17を適宜オフ状態にする。例えば、抵抗11〜13により分圧した電圧が先に測定した電圧と等しくなるとすると、抵抗13,14間を接地すればよいことになる。即ち、メモリ素子15をオフ状態、メモリ素子16をオン状態に保持すれば外部電圧VG を抵抗11〜13で分圧し、その分圧した電圧をシリコン基板61へ出力することができる。従って、メモリ素子15の浮遊ゲートに電荷を蓄えてオフ状態に制御し、他のメモリ素子16,17をオン状態に保持する。
【0041】
すると、メモリ素子16はオン状態であるので、抵抗13,14間が接地される。その結果、外部入力端子10に印加される外部電圧VG は、抵抗11〜13により分圧され、その分圧された電圧が抵抗11,12間からシリコン基板61へ印加される。そして、メモリ素子15のオフ状態は、保持されるので、所定の電圧の外部電圧VG 外部入力端子10に印加されれば、シリコン基板61に適切な基板バイアス電圧VN が印加されることになる。従って、CCD固体撮像素子を使用しようとする場合、使用者は外部入力端子10に所定の電圧の外部電圧VG が印加されるだけでよいので、従来のように面倒な調整が不要となる。
【0042】
次に、上記のように構成されたCCD固体撮像素子の製造方法について説明する。
N型のシリコン基板61にボロンイオン等のP型不純物を注入し、撮像部51のP型のウェル62、NMOS20のP型ウェル21、メモリ素子15のP型ウェル31を同時に形成する。次に、所望の形状のレジスト膜(図示せず)を形成し、リン等のN型不純物を注入し、撮像部51のP型のウェル62に濃度の低いn型半導体の埋め込み領域63を形成する。
【0043】
次に、撮像部51,NMOS20,メモリ素子15に酸化膜64を形成する。その酸化膜64上に多結晶シリコン膜を形成する。その多結晶シリコン膜をエッチングして撮像部51の1層目の転送電極65とNMOS20のゲート層24とメモリ素子15の浮遊ゲート34とを同時に形成する。
【0044】
更に、撮像部51,NMOS20,メモリ素子15に酸化膜64を形成する。その酸化膜64上に多結晶シリコン膜を形成し、その多結晶シリコン膜をエッチングして撮像部51の2層目の転送電極66とメモリ素子15の制御ゲート35とを同時に形成する。
【0045】
次に、NMOS20のゲート層24と、メモリ素子15の浮遊ゲート34及び制御ゲート35をマスクとしてN型不純物を注入し、熱拡散によりNMOS20とメモリ素子15のP型ウェル21,31に濃度の高いn型半導体のドレイン領域22,32及びソース領域23,33を形成する。
【0046】
従って、メモリ素子15は、撮像部51又は出力部54のNMOS20と同じ工程により形成されるので、CCD固体撮像素子を製造する工程が増加することはない。また、メモリ素子15を撮像部51又は出力部54のNMOS20と同時に形成することができるので、CCD固体撮像素子を製造する時間は従来に比べて増加することはない。
【0047】
このように、本実施例においては、抵抗11〜14とメモリ素子15〜17とからなる電圧調整部2を設け、予め適切な基板バイアス電圧VN を測定し、その測定した電圧となるようにメモリ素子15〜17をオン・オフ制御する。そして、メモリ素子15〜17のオン・オフに基づいて抵抗11〜14の分圧比を調整し、その調整した分圧比により外部から印加される所定の電圧の外部電圧VG を分圧し、基板バイアス電圧VN としてシリコン基板61へ印加するようにした。
【0048】
その結果、使用者は所定の電圧の外部電圧VG を印加するだけでCCD固体撮像素子を使用することができるので、面倒な調整が不要となり、容易にCCD固体撮像素子を使用することができる。
【0049】
また、メモリ素子15〜17は、撮像部51又は出力部54と同じ工程により形成することができるので、CCD固体撮像素子の製造工程の増加を抑えることができる。
【0050】
尚、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、以下のように実施してもよい。
1)上記実施例の電圧調整部2は、所定の電圧から外部電圧VG から所望の電圧の基板バイアス電圧VN を生成するものならば何でもよい。例えば、図5に示すように、外部入力端子10に抵抗40とメモリ素子15を直列に接続し、抵抗40とメモリ素子15との間にシリコン基板61を接続する。メモリ素子15は、その浮遊ゲート34に蓄えられた電荷の量に応じてソース−ドレイン間の抵抗値が変化するようになっている。従って、外部入力端子10に入力された外部電圧VG を抵抗41とメモリ素子15とで分圧し、その分圧した電圧を基板バイアス電圧VN としてシリコン基板61へ印加するようにする。
【0051】
メモリ素子15は、そのソース−ドレイン間の抵抗値を確認しながら浮遊ゲート34へ電荷を注入する。そして、メモリ素子15のソース−ドレイン間の抵抗値が最適な基板バイアス電圧VN を生成することができる分圧比となるような抵抗値となったときに電荷の注入を停止するようにすればよい。この構成により、電圧調整部2の構造が簡単になる。
【0052】
2)本発明を、インタライン転送方式のCCD固体撮像素子に具体化する。
3)上記実施例の抵抗11〜14の数を適宜変更する。その際、メモリ素子の数を変更した抵抗の数に応じて変更することはいうまでもない。
【0053】
4)上記実施例では、シリコン基板61に印加する基板バイアス電圧VN を調整する電圧調整部2としたが、調整が必要な他の電圧を調整する電圧調整部に具体化する。
【0054】
例えば、水平転送部53から出力部54への電荷の転送を制御する出力制御ゲートの電圧や、出力部54に設けられるソースフォロワ回路のゲイン制御電圧等の設定が上げられる。
【0055】
5)CCD固体撮像素子の他、CCD遅延素子等のCCDを応用した素子に具体化する。例えば、CCD遅延素子では、動作点の調整や出力のゲイン調整、さらには遅延量の設定変更等の制御手段として採用できる。また、1つの基板上に複数の独立したラインセンサを設けるオートフォーカス用センサでは、各ラインセンサ間の特性のばらつきを補正する手段として採用できる。
【0056】
6)浮遊ゲート34を転送電極65と同一の層に形成し、制御ゲート35を転送電極65上に配置される電力供給用の配線と同一の層に形成するようにしてもよい。この場合、電力供給用の配線がアルミニウム等の金属で形成されると、制御ゲート35も同じ金属となるが、メモリ素子15の動作に問題はない。このように制御ゲート35を転送電極65上の配線と同一の層に形成するようにすれば、転送電極65,66が1層構造でもメモリ素子15を形成することができる。
【0057】
以上、この発明の実施例について説明したが、上記実施例から把握できる請求項以外の技術的思想について、以下にその効果とともに記載する。
請求項1又は請求項2に記載の電荷結合素子において、前記電圧調整部(2)は、浮遊ゲート34を有し、その浮遊ゲート34に蓄えられた電荷の量に応じた抵抗値となるメモリ素子15と、そのメモリ素子15に直列に接続され、前記外部入力端子10から入力する外部電圧VG を分圧する抵抗40とから構成される。この構成により、電圧調整部の構成を簡単にすることができる。
【0058】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明によれば、容易に製造することができ、使用者による調整の手間を省くことが可能な電気結合素子を提供することができる。また、そのような電荷結合素子を容易に製造することができる製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を具体化した一実施例のCCD固体撮像素子の平面図である。
【図2】一実施例の電圧調整部の回路図である。
【図3】(a)は撮像部の一部断面図、(b)は出力部のNチャネルMOSトランジスタの断面図、(c)はメモリ素子の断面図である。
【図4】メモリ素子をオフに制御する場合の概念図である。
【図5】別の電圧調整部の回路図である。
【図6】従来のフレームトランスファ型のCCD固体撮像素子の概略平面図である。
【図7】撮像部の一部断面図である。
【図8】撮像部のポテンシャルの状態を示す図である。
【符号の説明】
2 電圧調整部
10 外部入力端子
12〜14,40 抵抗
15 不揮発性メモリ素子
34 浮遊ゲート
35 制御ゲート
61 半導体基板
65,66 転送電極
VG 外部電圧
[0001]
[Industrial applications]
The present invention relates to a charge-coupled device and a method for manufacturing the same.
[0002]
[Prior art]
FIG. 6 is a schematic diagram of a conventional frame transfer type CCD solid-state imaging device. The CCD solid-state imaging device 50 is a charge-coupled device, and includes an imaging unit 51, a storage unit 52, a horizontal transfer unit 53, and an output unit 54. In the imaging unit 51, light receiving pixels formed of light receiving elements arranged two-dimensionally are formed, and generate information charges according to the illuminated subject image. This information charge is transferred from the imaging unit 51 to the storage unit 52 in units of one screen, and is temporarily stored by the storage unit 52.
[0003]
Further, the information charges are output from the storage unit 52 to the output unit 54 via the horizontal transfer unit 53 in units of one row. The output unit 54 converts the amount of information charges into a voltage value, and outputs the converted voltage value as an image signal Yt.
[0004]
In the CCD solid-state imaging device 50 as described above, in order to suppress so-called blooming in which information charges overflowing from each light-receiving element of the imaging unit 51 are mixed into adjacent light-receiving pixels, an overflow drain that absorbs excessive charges is provided. Can be As the overflow drain, there are a horizontal type in which a drain is provided in a separation region for separating light-receiving pixels to absorb excess charge, and a vertical type in which the substrate itself acts as a drain to sink excess charge deep into the substrate. In recent years, there has been a tendency to adopt a vertical method that is advantageous for increasing the density of light receiving pixels.
[0005]
FIG. 7 is a cross-sectional view of the imaging unit 51. A P-type well 62 is provided on the surface side of an N-type silicon substrate 61, and an N-type buried region 63 is provided on the surface of the well 62 to form a buried channel structure. A plurality of transfer electrodes 65 and 66 having a two-layer structure are arranged on the buried region 63 via an oxide film 64 in parallel with each other. The transfer electrodes 65 and 66 have a partially overlapped two-layer structure, and are applied with two-phase transfer clocks φ1 and φ2, respectively. On the other hand, a substrate bias voltage VN is applied to the silicon substrate 61. The P-type well 62 is at the ground potential (0 V).
[0006]
FIG. 8 is a diagram illustrating a potential state of the imaging unit 51. The potential of the imaging unit 51 is formed to be minimum in the buried region 63 and maximum in the well 62 as shown by the solid line in FIG. 8 based on the transfer clocks φ1 and φ2 applied and the substrate bias voltage VN. You. The potential in the buried region 63 is controlled by the voltage applied to the transfer electrodes 65 and 66, that is, the voltages of the transfer clocks φ1 and φ2. Then, information charges are stored and transferred in response to transfer clocks φ1 and φ2 applied to the transfer electrodes 65 and 66, respectively.
[0007]
On the other hand, the potential in the well 62 is controlled by the substrate bias voltage VN, and forms a barrier through which information charges in the buried region 63 flow to the silicon substrate 61 side. That is, when the voltage of the substrate bias voltage VN is reduced, the potential changes as shown by the dashed line in FIG. 8, and the barrier is reduced. Then, the information charges easily cross the barrier, and the stored information charges decrease. Therefore, the difference between the height of the barrier and the depth of the potential of the buried region 63 indicates the information charge storage capacity.
[0008]
That is, if the height of the potential barrier is too low, the amount of transferred charges is reduced, and it becomes impossible to obtain a sufficient image signal Yt. On the other hand, if the barrier is high, the amount of transferred charges becomes too large, and the image signal Yt may be saturated. Therefore, it is necessary to adjust the substrate bias voltage VN and appropriately set the height of the barrier.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
However, since the elements have variations, even if the same substrate bias voltage VN is applied, the heights of the barriers are different. Therefore, the substrate bias voltage VN is adjusted for each element and the height of the barrier is set. There is a need. Therefore, when the CCD solid-state imaging device 50 is used, the substrate bias voltage VN is input to the CCD solid-state imaging device 50 via a potentiometer (not shown). Then, it is necessary to adjust the substrate bias voltage VN so as to obtain an appropriate image signal Yt by operating the potentiometer while viewing the image captured by the CCD solid-state imaging device 50. Therefore, there is a problem that adjustment of the substrate bias voltage VN is troublesome.
[0010]
On the other hand, a CCD solid-state imaging device having an adjustment circuit for internally adjusting the substrate bias voltage VN has also been proposed. The adjusting circuit is provided with a voltage dividing resistor composed of a plurality of resistors and a plurality of fuses. By appropriately cutting the plurality of fuses, the voltage dividing ratio of the voltage dividing resistor is changed to adjust the substrate bias voltage VN. It is supposed to. However, there is a problem that a process for forming the adjustment circuit needs to be added, and the manufacturing is troublesome.
[0011]
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and has as its object to provide a charge-coupled device that can save the trouble of adjustment by a user without adding a manufacturing process. It is another object of the present invention to provide a manufacturing method capable of easily manufacturing such a charge-coupled device.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
According to a first aspect of the present invention, in a charge-coupled device in which a plurality of transfer electrodes are arranged on a semiconductor substrate, an external voltage of a predetermined voltage is applied.Is enteredAn external input terminal and a non-volatile memory element having a floating gate formed on the same layer as the transfer electrode and arranged on the semiconductor substrate along with the transfer electrode, and stored in the floating gate of the memory element The external input terminal according to the charge amountEntered inExternal voltageIs less than the external voltage value.VoltageToA voltage adjusting unit for adjusting the voltage and outputting the adjusted voltage.
[0013]
According to a second aspect of the present invention, in the charge-coupled device according to the first aspect, the memory element has the same structure as a floating gate and an upper layer formed on the same layer as a lower layer of the transfer electrode having a two-layer structure. And a control gate formed in the layer.
[0014]
According to a third aspect of the present invention, in the charge-coupled device according to the first aspect, the memory element is the same as a floating gate formed on the same layer as the transfer electrode and a wiring for supplying power to the transfer electrode. And a control gate formed in the layer.
[0015]
According to a fourth aspect of the present invention, in the charge-coupled device according to the first aspect, the voltage adjustment unit is configured to include the external input terminal.Entered inExternal voltage is appliedSeries connectionMultiple resistors and each resistorConnection pointAnd the on / off control is performed by the electric charge stored in the floating gate toConnection pointAnd a memory element that is selectively grounded.
[0016]
According to a fifth aspect of the present invention, the charge transfer unit having the first and second transfer electrodes having the two-layer structure is the same as the memory element having the floating gate and the control gate at least partially overlapping each other. A method of manufacturing a charge-coupled device disposed on a semiconductor substrate, comprising: a first step of forming a floating gate of the memory element simultaneously with a first transfer electrode of the charge transfer unit; And forming a control gate of the memory element at the same time as the transfer electrode.
[0017]
According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a charge transfer section having a transfer electrode and a power supply wiring disposed on the transfer electrode, and a memory element having a floating gate and a control gate at least partially overlapping each other. Is a method for manufacturing a charge-coupled device disposed on the same semiconductor substrate, wherein the charge transfer unitTurnA first step of forming a floating gate of the memory element simultaneously with the transmission electrode;Wiring for power supplyAnd a second step of forming a control gate of the memory element.
[0018]
[Action]
Therefore, according to the first aspect of the present invention, the external input terminalToExternal voltage of predetermined voltageIs entered. The voltage adjustment unit is arranged on the semiconductor substrate along with the transfer electrode, and has a memory element. A memory element including a nonvolatile memory element has a floating gate and a control gate formed in the same layer as a transfer electrode. The voltage adjustment unit is connected to an external input terminal according to the amount of charge stored in the floating gate of the memory element.Entered inThe voltage of the external voltage is adjusted, and the adjusted voltage is output.
[0019]
According to the invention described in claim 2, the memory element has the floating gate and the control gate. The floating gate is formed in the same layer as the lower layer of the two-layered transfer electrode, and the control gate is formed in the same layer as the upper layer.
[0020]
According to the invention described in claim 3, the memory element has the floating gate and the control gate. The floating gate is formed in the same layer as the transfer electrode, and the control gate is formed in the same layer as a wiring for supplying power to the transfer electrode.
[0021]
According to the fourth aspect of the present invention, the voltage adjustment unit is configured to include an external input terminal.ToInput external voltage is appliedSeries connectionMultiple resistors and each resistorConnection pointAnd is turned on / off by the electric charge stored in the floating gate.Connection point of each resistorAnd a memory element that is selectively grounded.
[0022]
According to the invention described in claim 5, the charge transfer section and the memory element are arranged on the semiconductor substrate. The charge transfer section has first and second transfer electrodes having a two-layer structure. The memory element has a floating gate and a control gate at least partially overlapping each other. Then, a floating gate of the memory element is formed simultaneously with the first transfer electrode of the charge transfer section, and a control gate of the memory element is formed simultaneously with the second transfer electrode of the charge transfer section.
[0023]
According to the invention described in claim 6, the charge transfer section and the memory element are arranged on the semiconductor substrate. The charge transfer section has a transfer electrode and a power supply wiring disposed on the transfer electrode. The memory element has a floating gate and a control gate at least partially overlapping each other. And a first transfer electrode of the charge transfer section.Or the second transfer electrodeAt the same time, the floating gate of the memory element is formed,Wiring for power supply andAt the same time, the control gate of the memory element is formed.
[0024]
【Example】
Hereinafter, an embodiment in which the present invention is embodied in a CCD solid-state imaging device will be described with reference to the drawings.
[0025]
In the present embodiment, the same components as those of the conventional example shown in the drawings are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
FIG. 1 is a plan view showing a chip of a CCD solid-state imaging device. On the chip 1, an imaging unit 51, a storage unit 52, a horizontal transfer unit 53, an output unit 54, and a voltage adjustment unit 2 are formed. The voltage adjusting unit 2 is a voltage dividing circuit, and receives an external input voltage according to a preset voltage dividing ratio.Was doneA predetermined external voltage VG is divided, and a voltage obtained by the division is applied to the silicon substrate 61 as a substrate bias voltage VN.
[0026]
FIG. 2 is a circuit diagram of the voltage adjustment unit 2. The voltage adjustment unit 2 is provided with an external input terminal 10. A predetermined voltage (40 V in this embodiment) is applied to the external terminal 10 from outside the chip 1.
[0027]
A plurality of resistors (four in this embodiment) 11 to 14 are connected to the external input terminal 10 in series. A silicon substrate 61 is connected between the resistors 11 and 12. The drains of the memory elements 15 to 17 are connected to the resistors 12 to 14, respectively. That is, the drain of the memory element 15 is connected between the resistors 12 and 13, the drain of the memory element 16 is connected between the resistors 13 and 14, and the drain of the memory element 17 is connected to the resistor 14.
[0028]
Each of the memory elements 15 to 17 is a non-volatile memory element including an N-channel MOS transistor having a floating gate, and can be turned on / off in accordance with electric charge stored in the floating gate. Normally, each of the memory elements 15 to 17 is turned on without accumulating electric charge in its floating gate, and can be controlled to be off by accumulating electric charge in each floating gate. ing.
[0029]
The sources of the memory elements 15 to 17 are grounded, and the control gate is applied with a read voltage VR. Then, the resistances 12 to 14 connected to the memory elements 15 to 17 are grounded depending on the on / off state of the memory elements 15 to 17.
[0030]
When all of the memory elements 15 to 17 are off, the external voltage VG is applied to the silicon substrate 61 via the resistor 11 as it is. When the memory element 15 is on, the resistance 12 and 13 are grounded. Then, the external voltage VG input from the external input terminal 10 is divided by the resistors 11 and 12, and the divided voltage is output to the silicon substrate 61. Similarly, when the memory element 15 is off and the memory element 16 is on, the resistance 13 and 14 are grounded. Then, the external voltage VG input from the external input terminal 10 is divided by the resistors 11 to 13, and the divided voltage is output to the silicon substrate 61. When the memory elements 15 and 16 are off and the memory element 17 is on, the resistor 14 is grounded. Then, the external voltage VG input from the external input terminal 10 is divided by the resistors 11 to 14, and the divided voltage is output to the silicon substrate 61.
[0031]
That is, by appropriately selecting the on / off state of the memory elements 15 to 17, the voltage division ratio by the resistors 11 to 14 is selected. The external voltage VG can be divided by the selected voltage division ratio and applied to the silicon substrate 61. Therefore, the voltage of the external voltage VG can be controlled by the on / off states of the memory elements 15 to 17.
[0032]
3A and 3B are cross-sectional views of a CCD solid-state imaging device. FIG. 3A is an imaging unit 51, FIG. 3B is an N-channel MOS transistor (hereinafter referred to as NMOS) 20 formed in an output unit 54, and FIG. FIG. 4 is a cross-sectional view of a memory element 15 of the voltage adjustment unit 2.
[0033]
The NMOS 20 has a P-type well 21 formed on a silicon substrate 61, similarly to the imaging unit 51. On the well 21, an N-type drain region 22 and a source region 23 are formed. The impurity concentration of the drain region 22 and the source region 23 is higher than the concentration of the N-type buried region 63 formed in the imaging unit 51. On a channel between the drain region 22 and the source region 23, a gate layer 24 is formed via an oxide film 64. Further, contacts 25 are formed in the drain region 22 and the source region 23.
[0034]
In the memory element 15, a P-type well 31 is formed on a silicon substrate 61 similarly to the NMOS 20 of the imaging unit 51 and the output unit 54. An N-type drain region 32 and a source region 33 are formed on the well 31 similarly to the NMOS 20, and the impurity concentration of the drain region 32 and the source region 33 is the same as the impurity concentration of the drain region 22 and the source region 23 of the NMOS 20. It has become.
[0035]
A channel is formed between the drain region 32 and the source region 33, and a floating gate 34 is formed above the channel and the source region 33 via an oxide film 64. The floating gate 34 has one end disposed on the source region 33 and the other end disposed so as to cover substantially half of the channel. A control gate 35 is formed above the drain region 32 and the channel via an oxide film 64. The control gate 35 has one end disposed on the drain and the other end formed so as to cover substantially half of the floating gate. The memory element has a floating gate 34 and a control gate 35, and has a two-layer gate structure, like the transfer electrodes 65 and 66 of the imaging unit 51.
[0036]
Similarly to the NMOS 20, contacts 25 are formed in the drain region 32 and the source region 33, respectively.
Since the structures of the memory elements 16 and 17 are formed in the same manner as the memory element 15, the description of the memory elements 16 and 17 will be omitted.
[0037]
FIG. 4 is a schematic circuit diagram when the memory element 15 is controlled to be turned off.
The first write voltage VW1 (12 V in this embodiment) is applied to the source of the memory element 15 and the drain is grounded. Then, a second write voltage VW2 (2 V in this embodiment) is applied to the gate of the memory element 15. Then, the potential of the floating gate rises to a potential corresponding to the first write voltage VW1 applied to the source (it is estimated to be about 10 V in this embodiment). At this time, the channel immediately below the floating gate is turned on, and the channel immediately below the control gate is slightly turned on. As a result, a high electric field is applied only to the central portion of the channel immediately below the two gates, and charges (hot electrons) are injected and stored in the floating gate. As a result, the memory element 15 is turned off. Since the floating gate is insulated by the oxide film 64, the charge stored in the floating gate is held as it is.
[0038]
The description of the case where the memory elements 16 and 17 are controlled to be turned off is the same as the case where the memory element 15 is controlled to be turned off, and thus the description thereof is omitted.
Next, the operation of the CCD solid-state imaging device configured as described above will be described.
[0039]
First, each of the memory elements 15 to 17 is separated from the resistors 12 to 14, and a potentiometer (not shown) is connected to the external input terminal 10 of the CCD solid-state imaging device as in the related art. Then, the potentiometer is adjusted so that the image signal Yt has an appropriate value, and the voltage applied to the external input terminal 10 at that time is measured.
[0040]
Next, a predetermined external voltage V is applied to the external input terminal 10.G Was appliedIn this case, the memory elements 15 to 17 are appropriately turned off so that the voltage divided by the resistors 11 to 14 becomes equal to the previously measured voltage. For example, assuming that the voltage divided by the resistors 11 to 13 is equal to the previously measured voltage, the resistor 13 and the resistor 14 need only be grounded. That is, if the memory element 15 is kept off and the memory element 16 is kept on, the external voltage VG can be divided by the resistors 11 to 13 and the divided voltage can be output to the silicon substrate 61. Therefore, the charge is stored in the floating gate of the memory element 15 to control the memory element 15 to be in the off state, and the other memory elements 16 and 17 are kept in the on state.
[0041]
Then, since the memory element 16 is in the ON state, the space between the resistors 13 and 14 is grounded. As a result, the external voltage VG applied to the external input terminal 10 is divided by the resistors 11 to 13, and the divided voltage is applied to the silicon substrate 61 from between the resistors 11 and 12. Since the off state of the memory element 15 is maintained, the external voltage VG of a predetermined voltage is maintained.ButApply to external input terminal 10If doneThus, an appropriate substrate bias voltage VN is applied to the silicon substrate 61. Therefore, when attempting to use the CCD solid-state imaging device, the user must input a predetermined external voltage VG to the external input terminal 10.Is applied, It is not necessary to perform complicated adjustments as in the related art.
[0042]
Next, a method for manufacturing the CCD solid-state imaging device configured as described above will be described.
A P-type impurity such as boron ions is implanted into an N-type silicon substrate 61 to simultaneously form a P-type well 62 of the imaging unit 51, a P-type well 21 of the NMOS 20, and a P-type well 31 of the memory element 15. Next, a resist film (not shown) having a desired shape is formed, an N-type impurity such as phosphorus is implanted, and a low-concentration n-type semiconductor buried region 63 is formed in the P-type well 62 of the imaging unit 51. I do.
[0043]
Next, an oxide film 64 is formed on the imaging unit 51, the NMOS 20, and the memory element 15. A polycrystalline silicon film is formed on oxide film 64. The polycrystalline silicon film is etched to simultaneously form the first-layer transfer electrode 65 of the imaging section 51, the gate layer 24 of the NMOS 20, and the floating gate 34 of the memory element 15.
[0044]
Further, an oxide film 64 is formed on the imaging unit 51, the NMOS 20, and the memory element 15. A polycrystalline silicon film is formed on the oxide film 64, and the polycrystalline silicon film is etched to simultaneously form the second-layer transfer electrode 66 of the imaging unit 51 and the control gate 35 of the memory element 15.
[0045]
Next, N-type impurities are implanted using the gate layer 24 of the NMOS 20 and the floating gate 34 and the control gate 35 of the memory element 15 as masks, and the NMOS 20 and the P-type wells 21 and 31 of the memory element 15 have high concentration by thermal diffusion. N-type semiconductor drain regions 22 and 32 and source regions 23 and 33 are formed.
[0046]
Therefore, since the memory element 15 is formed by the same process as the NMOS 20 of the imaging unit 51 or the output unit 54, the number of steps for manufacturing the CCD solid-state imaging device does not increase. Further, since the memory element 15 can be formed simultaneously with the NMOS 20 of the imaging unit 51 or the output unit 54, the time required to manufacture the CCD solid-state imaging device does not increase as compared with the related art.
[0047]
As described above, in the present embodiment, the voltage adjusting unit 2 including the resistors 11 to 14 and the memory elements 15 to 17 is provided, and an appropriate substrate bias voltage VN is measured in advance, and the memory is set so that the measured voltage becomes the measured voltage. On / off control of the elements 15 to 17 is performed. Then, the voltage dividing ratio of the resistors 11 to 14 is adjusted based on the on / off of the memory elements 15 to 17, and the external voltage VG of a predetermined voltage applied from the outside is divided by the adjusted voltage dividing ratio to obtain a substrate bias voltage. VN was applied to the silicon substrate 61.
[0048]
As a result, the user can use the CCD solid-state imaging device only by applying the predetermined external voltage VG, so that troublesome adjustment is not required and the CCD solid-state imaging device can be used easily.
[0049]
Further, since the memory elements 15 to 17 can be formed by the same process as the imaging unit 51 or the output unit 54, it is possible to suppress an increase in the number of manufacturing steps of the CCD solid-state imaging device.
[0050]
Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and may be implemented as follows.
1) The voltage adjusting unit 2 of the above embodiment may be any unit that generates a desired substrate bias voltage VN from an external voltage VG from a predetermined voltage. For example, as shown in FIG. 5, a resistor 40 and a memory element 15 are connected in series to the external input terminal 10, and a silicon substrate 61 is connected between the resistor 40 and the memory element 15. The resistance value between the source and the drain of the memory element 15 changes according to the amount of electric charge stored in the floating gate 34. Therefore, the external input terminal 10Entered inThe external voltage VG is divided by the resistor 41 and the memory element 15, and the divided voltage is applied to the silicon substrate 61 as the substrate bias voltage VN.
[0051]
The memory element 15 injects charges into the floating gate 34 while checking the resistance value between the source and the drain. The charge injection may be stopped when the resistance value between the source and the drain of the memory element 15 becomes a resistance value that becomes a voltage division ratio that can generate the optimum substrate bias voltage VN. . With this configuration, the structure of the voltage adjustment unit 2 is simplified.
[0052]
2) The present invention is embodied in an interline transfer CCD solid-state imaging device.
3) The number of resistors 11 to 14 in the above embodiment is appropriately changed. At this time, it goes without saying that the number of memory elements is changed according to the number of changed resistors.
[0053]
4) In the above embodiment, the voltage adjuster 2 adjusts the substrate bias voltage VN applied to the silicon substrate 61. However, the voltage adjuster 2 adjusts another voltage that needs to be adjusted.
[0054]
For example, the voltage of an output control gate for controlling the transfer of electric charges from the horizontal transfer unit 53 to the output unit 54, the gain control voltage of a source follower circuit provided in the output unit 54, and the like can be increased.
[0055]
5) In addition to the CCD solid-state imaging device, the present invention is embodied as a CCD-based device such as a CCD delay device. For example, a CCD delay element can be used as control means for adjusting the operating point, adjusting the output gain, and changing the setting of the delay amount. In an autofocus sensor in which a plurality of independent line sensors are provided on one substrate, it can be employed as a means for correcting variations in characteristics among the line sensors.
[0056]
6) The floating gate 34 may be formed in the same layer as the transfer electrode 65, and the control gate 35 may be formed in the same layer as the power supply wiring arranged on the transfer electrode 65. In this case, when the power supply wiring is formed of a metal such as aluminum, the control gate 35 is also formed of the same metal, but there is no problem in the operation of the memory element 15. If the control gate 35 is formed in the same layer as the wiring on the transfer electrode 65 in this manner, the memory element 15 can be formed even when the transfer electrodes 65 and 66 have a single-layer structure.
[0057]
While the embodiments of the present invention have been described above, technical ideas other than the claims that can be grasped from the above embodiments will be described below together with their effects.
3. The charge-coupled device according to claim 1, wherein the voltage adjuster has a floating gate and has a resistance value according to an amount of charge stored in the floating gate. 4. It comprises an element 15 and a resistor 40 connected in series to the memory element 15 and dividing the external voltage VG input from the external input terminal 10. With this configuration, the configuration of the voltage adjustment unit can be simplified.
[0058]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the present invention, it is possible to provide an electric coupling element which can be easily manufactured and can save the trouble of adjustment by a user. Further, a manufacturing method capable of easily manufacturing such a charge-coupled device can be provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a plan view of a CCD solid-state imaging device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a circuit diagram of a voltage adjusting unit according to one embodiment.
3A is a partial cross-sectional view of an imaging unit, FIG. 3B is a cross-sectional view of an N-channel MOS transistor of an output unit, and FIG. 3C is a cross-sectional view of a memory element.
FIG. 4 is a conceptual diagram in a case where a memory element is controlled to be turned off.
FIG. 5 is a circuit diagram of another voltage adjusting unit.
FIG. 6 is a schematic plan view of a conventional frame transfer type CCD solid-state imaging device.
FIG. 7 is a partial cross-sectional view of the imaging unit.
FIG. 8 is a diagram illustrating a potential state of an imaging unit.
[Explanation of symbols]
2 Voltage regulator
10 External input terminal
12-14,40 resistance
15 Non-volatile memory device
34 Floating gate
35 Control gate
61 Semiconductor substrate
65,66 transfer electrode
VG external voltage

Claims (6)

半導体基板(61)上に複数の転送電極(65)が配置される電荷結合素子において、
所定の電圧の外部電圧(VG )が入力される外部入力端子(10)と、
前記転送電極(65)に並んで前記半導体基板(61)上に配置され、前記転送電極(65)と同一の層に形成される浮遊ゲート(34)を有する不揮発性メモリ素子(15)を含み
メモリ素子(15)の浮遊ゲート(34)に蓄積される電荷量に応じて前記外部入力端子(10)に入力される外部電圧(VG )を、外部電圧値以下の電圧調整し、調整した電圧を出力する電圧調整部(2)とを備えたことを特徴とする電荷結合素子。
In a charge-coupled device in which a plurality of transfer electrodes (65) are arranged on a semiconductor substrate (61),
An external input terminal (10) to which an external voltage (VG) of a predetermined voltage is input ;
A nonvolatile memory element (15) disposed on the semiconductor substrate (61) alongside the transfer electrode (65) and having a floating gate (34) formed in the same layer as the transfer electrode (65); ,
The external voltage input to the external input terminal (10) in accordance with the amount of charge accumulated in the floating gate (34) of memory elements (15) (VG), adjusted to a voltage less than the external voltage value was adjusted A charge coupled device comprising: a voltage adjusting unit (2) for outputting a voltage.
前記メモリ素子(15)は、2層構造の前記転送電極(65,66)の下層側と同一の層に形成される浮遊ゲート(34)及び上層側と同一の層に形成される制御ゲート(35)とを有することを特徴とする請求項1記載の電荷結合素子。The memory element (15) includes a floating gate (34) formed on the same layer as a lower layer of the transfer electrode (65, 66) having a two-layer structure and a control gate (34) formed on the same layer as an upper layer. 35. The charge-coupled device according to claim 1, comprising: 前記メモリ素子(15)は、前記転送電極(65)と同一の層に形成される浮遊ゲート(34)及び前記転送電極(65)に電力を供給する配線と同一の層に形成される制御ゲート(35)とを有することを特徴とする請求項1記載の電荷結合素子。The memory element (15) includes a floating gate (34) formed on the same layer as the transfer electrode (65) and a control gate formed on the same layer as a wiring for supplying power to the transfer electrode (65). The charge-coupled device according to claim 1, comprising (35). 前記電圧調整部(2)は、前記外部入力端子(10)に入力される外部電圧(VG )が印加される直列接続の複数の抵抗(12〜14)と、各抵抗(12〜14)の接続点に接続され、その浮遊ゲート(34)に蓄えられた電荷によりオン/オフ制御されて前記抵抗(12〜14)の接続点を選択的に接地するメモリ素子(15〜17)とで構成されることを特徴とする請求項1に記載の電荷結合素子。The voltage adjuster (2) includes a plurality of serially connected resistors (12 to 14) to which an external voltage (VG) input to the external input terminal (10) is applied, and a resistor (12 to 14) . is connected to the connection point, configuration out with the memory device (15-17) for selectively grounding a connection point of the resistor its floating gate (34) by the charges accumulated are on / off control (12 to 14) The charge-coupled device according to claim 1, wherein: 2層構造を成す第1及び第2の転送電極(65,66)を有する電荷転送部と、少なくとも一部が互いに重畳される浮遊ゲート(34)及び制御ゲート(35)を有するメモリ素子(15)とが同一の半導体基板(61)に配置される電荷結合素子の製造方法であって、
前記電荷転送部の第1の転送電極(65)と同時に前記メモリ素子(15)の浮遊ゲート(34)を形成する第1の工程と、
前記電荷転送部の第2の転送電極(66)と同時に前記メモリ素子(15)の制御ゲート(35)を形成する第2の工程とを含むことを特徴とする電荷結合素子の製造方法。
A memory element (15) having a charge transfer portion having first and second transfer electrodes (65, 66) having a two-layer structure, and a floating gate (34) and a control gate (35) at least partially overlapping each other. ) Is a method for manufacturing a charge-coupled device disposed on the same semiconductor substrate (61),
A first step of forming a floating gate (34) of the memory element (15) simultaneously with a first transfer electrode (65) of the charge transfer section;
Forming a control gate (35) of the memory element (15) simultaneously with the second transfer electrode (66) of the charge transfer section.
転送電極(65、66)及びこの転送電極(65、66)上に配置される電力供給用の配線を有する電荷転送部と、少なくとも一部が互いに重畳される浮遊ゲート(34)及び制御ゲート(35)を有するメモリ素子(15)とが同一の半導体基板(61)に配置される電荷結合素子の製造方法であって、
前記電荷転送部の転送電極(65、66)と同時に前記メモリ素子(15)の浮遊ゲート(34)を形成する第1の工程と、
前記電力供給用の配線と同時に前記メモリ素子(15)の制御ゲート(35)を形成する第2の工程とを含むことを特徴とする電荷結合素子の製造方法。
A charge transfer unit having a transfer electrode (65 , 66 ) and a power supply wiring disposed on the transfer electrode (65 , 66 ); a floating gate (34) and a control gate ( 35. A method of manufacturing a charge-coupled device, wherein the memory device (15) having the component (35) is disposed on the same semiconductor substrate (61).
A first step of forming a floating gate (34) of the transfer electrodes of the charge transfer section (65, 66) simultaneously with said memory device (15),
Forming a control gate (35) of the memory element (15) simultaneously with the power supply wiring .
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