JPH02161775A - Ccd type solid-state image pickup device - Google Patents
Ccd type solid-state image pickup deviceInfo
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- JPH02161775A JPH02161775A JP63316980A JP31698088A JPH02161775A JP H02161775 A JPH02161775 A JP H02161775A JP 63316980 A JP63316980 A JP 63316980A JP 31698088 A JP31698088 A JP 31698088A JP H02161775 A JPH02161775 A JP H02161775A
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、CCD形固体撮像装置に関し、特にブルーミ
ング防止を企図した構造に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a CCD type solid-state imaging device, and particularly to a structure designed to prevent blooming.
CCD形固体撮像装置は一般に複数のホトダイオード、
信号読出しおよび転送部、出力回路部で構成されている
。このような固体撮像装置では高輝度の被写体を写した
ときホトダイオードで発生した電荷が不必要に信号転送
部にあふれ出るブルーミングといった現象がひき起こさ
れる。ブルーミングの対策として、従来軸々の提案がな
されている0例えば第3図は、ホトダイオードの隣りに
オーバーフロードレインを設けた固体撮像装置の要部概
略断面図である。CCD solid-state imaging devices generally include multiple photodiodes,
It consists of a signal readout and transfer section and an output circuit section. In such a solid-state imaging device, when a high-brightness subject is photographed, a phenomenon called blooming occurs in which charges generated in the photodiode unnecessarily overflow into the signal transfer section. As a countermeasure against blooming, various proposals have been made in the past. For example, FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of a main part of a solid-state imaging device in which an overflow drain is provided next to a photodiode.
図の右側は、信号読出しおよび転送部であって、ホトダ
イオード2の右側、P型半導体基板1′内のN型不純物
層で埋込型のCCD転送部3が形成されている。ホトダ
イオード2とCCD転送部3との間が読出しゲート4で
ある。絶縁膜10を介して基板表面に設けられた信号読
出し/転送電極5に電圧を印加し、CCD転送部3およ
び読出しゲート4の電位を制御することによって、ホト
ダイオード2において発生しN植された信号電荷は、C
CD転送部3へ転送される。ブルーミング対策として、
図の左側に、高濃度P型のオーバーフロードレイン6を
ホトダイオード2に隣接して設けである。The right side of the figure is a signal readout and transfer section, and a buried type CCD transfer section 3 is formed on the right side of the photodiode 2 by an N-type impurity layer in a P-type semiconductor substrate 1'. A read gate 4 is located between the photodiode 2 and the CCD transfer section 3. By applying a voltage to the signal readout/transfer electrode 5 provided on the substrate surface via the insulating film 10 and controlling the potentials of the CCD transfer section 3 and the readout gate 4, the signal generated in the photodiode 2 and transferred is The charge is C
The data is transferred to the CD transfer section 3. As a blooming prevention measure,
A highly doped P-type overflow drain 6 is provided adjacent to the photodiode 2 on the left side of the figure.
オーバーフロードレイン6とホトダイオード2の間がオ
ーバーフローゲート7になっていて、絶縁膜10を介し
て基板表面に設けられたオーバーフローコントロール電
極8でオーバーフローゲート7の電位を制御する。オー
バーフローゲート7の電位を、信号読出し/転送電極5
で設定される読出しゲート4の電位よりも深く設定して
おけば、強い光によって発生したホトダイオード2の過
剰電荷は、読出しゲート4からCCD転送部3にあふれ
出す前に、オーバーフローゲート7からオーバーフロー
ドレイン6に排斥される。このようにして有効にブルー
ミングを制御することができる。An overflow gate 7 is formed between the overflow drain 6 and the photodiode 2, and the potential of the overflow gate 7 is controlled by an overflow control electrode 8 provided on the substrate surface via an insulating film 10. The potential of the overflow gate 7 is transferred to the signal readout/transfer electrode 5.
If the potential of the readout gate 4 is set to be deeper than the potential of the readout gate 4 set in Excluded by 6. In this way, blooming can be effectively controlled.
第3図に示した従来の固体撮像装置は、ブルーミングの
対策として有効であるが、基板表面にオーバーフローゲ
ート及びオーバーフロードレインを設けるので、ホトダ
イオードの占める面積の割合が、オーバーフローゲート
およびオーバーフロードレインの面積だけ減少するので
、その分感度特性が低下する。The conventional solid-state imaging device shown in Fig. 3 is effective as a countermeasure against blooming, but since an overflow gate and an overflow drain are provided on the substrate surface, the proportion of the area occupied by the photodiode is only the area of the overflow gate and overflow drain. Since this decreases, the sensitivity characteristics decrease accordingly.
第4図は、−に記の欠点を鑑みて提案された固体撮像装
置である。この固体撮像装置では、N型半導体基板6上
に拡散によりP型不純物層Iを設ける。このときP型不
純物の横方向の拡散を利用して、ホトダイオード2の下
部では、わざとその厚さが浅くなるように形成させる。FIG. 4 shows a solid-state imaging device proposed in view of the drawbacks listed in -. In this solid-state imaging device, a P-type impurity layer I is provided on an N-type semiconductor substrate 6 by diffusion. At this time, by utilizing the lateral diffusion of the P-type impurity, the lower part of the photodiode 2 is intentionally formed to have a shallower thickness.
この浅く形成された領域は空乏化しているので、N型半
導体基板6に適当なバイアス電位を与えると強い光によ
って発生した過剰電荷がN型半導体基板6に排斥される
。したがって、この固体撮像装置では、第3図に示した
ようなオーバーフローゲート及びオーバーフロードレイ
ンを基板表面に設ける必要がなくなる。しかし、ホトダ
イオードの下部の浅いP型不純物層は横方向の熱拡散を
利用して制御しているので、浅さの程度は装置ごとにバ
ラツキが生ずるので、ホトダイオードに蓄積できる最大
蓄積電荷量に7(ラツキが生じる。このため、ある一定
の光量以上ではホトダイオードに蓄積される信号電荷の
量が異なり、出力バラツキが生じダイナミックレンジが
低下するといった欠点があった。Since this shallowly formed region is depleted, when an appropriate bias potential is applied to the N-type semiconductor substrate 6, excess charges generated by strong light are rejected by the N-type semiconductor substrate 6. Therefore, in this solid-state imaging device, there is no need to provide an overflow gate and an overflow drain on the substrate surface as shown in FIG. However, since the shallow P-type impurity layer at the bottom of the photodiode is controlled using lateral thermal diffusion, the degree of shallowness varies from device to device. (Lack occurs.) Therefore, when the amount of light exceeds a certain level, the amount of signal charge accumulated in the photodiode differs, resulting in output variations and a reduction in the dynamic range.
本発明の目的は、上記のブルーミング対策に付随して生
ずる欠点を除去した高品質の固体撮像装置を提供するこ
とにある。SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a high-quality solid-state imaging device that eliminates the drawbacks associated with the blooming measures described above.
本発明のCCD形固体撮像装置は、−導電型の半導体基
板上に反対導電型の不純物層を設け、その不純物層にホ
トダイオードを配置し、該ホトダイオードのCCD非転
送側に隣接し、前記不純物層より深く半導体基板に達す
る溝を形成し、該溝内に絶縁物を介してオーバーフロー
コントロール電極を形成した構造を有するものである。The CCD type solid-state imaging device of the present invention includes an impurity layer of an opposite conductivity type provided on a semiconductor substrate of a -conductivity type, a photodiode arranged on the impurity layer, and adjacent to the CCD non-transfer side of the photodiode, the impurity layer This structure has a structure in which a groove reaching deeper into the semiconductor substrate is formed, and an overflow control electrode is formed in the groove with an insulator interposed therebetween.
溝内に形成した電極が、オーバーフロ・−コントロール
電極になるので、この電極とホトダイオードとの間にオ
ーバーフローゲートが形成される。この縦形構造のオー
バーフローゲートの電位を調整すればホトダイオードの
過剰電荷はCCD転送部に流れず、先きにこちらの側に
あふれ、半導体基板に流れこむ、これによりブルーミン
グが防がれる。Since the electrode formed in the groove becomes an overflow control electrode, an overflow gate is formed between this electrode and the photodiode. By adjusting the potential of the overflow gate of this vertical structure, the excess charge of the photodiode does not flow to the CCD transfer section, but first overflows to this side and flows into the semiconductor substrate, thereby preventing blooming.
以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する
。第1図は本発明の一実施例の要部断面図である。N型
半導体基板6上にP型不純物層lが設けられ、このP型
不純物層1上にホトダイオード2及びCCD転送部3お
よび読出しゲート4が設けられている。また、半導体基
板表面には絶縁膜10が存在し、絶縁膜10 J:に信
号読出し/転送電極5が設けられている。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a sectional view of a main part of an embodiment of the present invention. A P-type impurity layer 1 is provided on an N-type semiconductor substrate 6, and a photodiode 2, a CCD transfer section 3, and a read gate 4 are provided on this P-type impurity layer 1. Further, an insulating film 10 is present on the surface of the semiconductor substrate, and a signal readout/transfer electrode 5 is provided on the insulating film 10J:.
ホトダイオード2に隣接してCCD非転送側に構が形成
され、この溝はその底部がP型不純物層lよりも深く、
N型半導体基板6内に入るまで形成される。オーバーフ
ローコントロール電極8は溝内に絶縁膜10を介して埋
込むように形成されている。ホトダイオード2と溝の間
にPJN領域のオーバーフローゲート7が存在する。さ
らに、CCD転送部3からN型半導体基板6に信号電荷
が漏れないよう、CCD転送部3をおおうように濃いP
+型不純物層9がチャネルストッパとして設けられてい
る。第1図のような固体撮像装置では、ホトダイオード
2で信号電荷を蓄積している状態の時に、読出しゲート
4の電位よりもオーバーフローゲート7の電位が深くな
るようにオーバーフローコントロール電極8に電圧を印
加すると、第3図と同様にダイオード2の過剰電荷はオ
ーバーフローゲート7偶にあふれ出てN型半導体基板6
に排斥される。A groove is formed on the non-transfer side of the CCD adjacent to the photodiode 2, and the bottom of this groove is deeper than the P-type impurity layer l.
It is formed until it enters the N-type semiconductor substrate 6. The overflow control electrode 8 is formed so as to be embedded in the groove with an insulating film 10 interposed therebetween. An overflow gate 7 in the PJN region exists between the photodiode 2 and the trench. Furthermore, in order to prevent signal charges from leaking from the CCD transfer section 3 to the N-type semiconductor substrate 6, a thick P layer is applied to cover the CCD transfer section 3.
A + type impurity layer 9 is provided as a channel stopper. In the solid-state imaging device shown in FIG. 1, when signal charges are being accumulated in the photodiode 2, a voltage is applied to the overflow control electrode 8 so that the potential of the overflow gate 7 is deeper than the potential of the readout gate 4. Then, as in FIG.
be ostracized by
本発明では、オーバーフロードレインを基板表面に設け
る必要がなく、オーバーフローゲート7も深さ方向を利
用しているから、オーバーフローゲート7が基板表面に
占める面積は小さくで良い、またオーバーフローゲート
7の゛電位はオーバーフローコントロール電極8によっ
て比較的にバラツキが少なく制御できるので、ホトダイ
オード2に蓄積できる最大蓄積電荷量のバラツキが少な
い。In the present invention, there is no need to provide an overflow drain on the substrate surface, and the overflow gate 7 also utilizes the depth direction, so the area occupied by the overflow gate 7 on the substrate surface can be small, and the potential of the overflow gate 7 can be controlled with relatively little variation by the overflow control electrode 8, so there is little variation in the maximum amount of charge that can be stored in the photodiode 2.
第2図は本発明の別の実施例の要部断面図である0本実
施例と前の実施例と異なる点は、オーバーフローコント
ロール?tli8がn底1でN型半導体基板6と接続さ
れていることにある。FIG. 2 is a sectional view of a main part of another embodiment of the present invention. The difference between this embodiment and the previous embodiment is the overflow control. The reason is that tli8 is connected to the N-type semiconductor substrate 6 at the n-bottom 1.
本実施例では、オーバーフローコントロール電極8とN
型半導体基板6は同電位になるが、動作り問題になるこ
とはなく、配線および入力電源等が簡便になる利点があ
る。In this embodiment, the overflow control electrode 8 and N
Although the type semiconductor substrates 6 are at the same potential, there is no problem with operation, and there is an advantage that wiring, input power supply, etc. are simplified.
以上説明したように、本発明によるブルーミング対策を
ほどこした固体撮像装置は、基板表面に深い溝を形成し
、この溝にオーバーフローコントロール電極を埋込んで
、ホトダイオードで過剰に発生した信号電荷を基板に排
斥することができるので、ホトダイオードのCCDCD
形振体操像装置める面積の割合を小さくすることがなく
、且つホトダイオードの最大蓄植電荷硬がバラツキがな
いという優れた特性をもつ。As explained above, the solid-state imaging device with blooming countermeasures according to the present invention forms deep grooves on the surface of the substrate, and embeds overflow control electrodes in these grooves to transfer excessive signal charges generated by the photodiodes to the substrate. Since it can be excluded, the photodiode CCDCD
It has excellent characteristics in that it does not reduce the area occupied by the resonant image device, and the maximum implanted charge hardness of the photodiode does not vary.
第1図は本発明の一実施例を示す固体撮像装置の要部断
面図、第2図は第2の実施例の要部断面図、第3図は従
来袋この要部断面図、i4図は別の従来装置の要部断面
図である。
l・・・P型不純物層、 2・・・ホトダイオード、
3・・・CCD転送部、 4・・・読出しゲート、5
・・・信号読出し/転送電極。
6・・・N型を導体基板、
7・・・オーバーフローゲート、
8・・・オーバーフローコントロール電極。
9・・・チャネルストッパ
(高濃度P型不純物層)
10・・・絶縁膜。
第1因
特許出願人 日本電気株式会社Fig. 1 is a sectional view of the main part of a solid-state imaging device showing one embodiment of the present invention, Fig. 2 is a sectional view of the main part of the second embodiment, and Fig. 3 is a sectional view of the main part of the conventional bag. is a sectional view of a main part of another conventional device. l...P-type impurity layer, 2...photodiode,
3... CCD transfer section, 4... Read gate, 5
...Signal readout/transfer electrode. 6... N type conductor substrate, 7... Overflow gate, 8... Overflow control electrode. 9... Channel stopper (high concentration P-type impurity layer) 10... Insulating film. First cause patent applicant: NEC Corporation
Claims (1)
、その不純物層にホトダイオードを配置し、該ホトダイ
オードのCCD非転送側に隣接し、前記不純物層より深
く半導体基板に達する溝を形成し、該溝内に絶縁物を介
してオーバーフローコントロール電極を形成した構造を
有することを特徴とするCCD形固体撮像装置。An impurity layer of an opposite conductivity type is provided on a semiconductor substrate of one conductivity type, a photodiode is disposed in the impurity layer, and a groove is formed adjacent to the CCD non-transfer side of the photodiode and reaching deeper into the semiconductor substrate than the impurity layer. A CCD solid-state imaging device, characterized in that it has a structure in which an overflow control electrode is formed in the groove with an insulator interposed therebetween.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63316980A JPH02161775A (en) | 1988-12-14 | 1988-12-14 | Ccd type solid-state image pickup device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63316980A JPH02161775A (en) | 1988-12-14 | 1988-12-14 | Ccd type solid-state image pickup device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH02161775A true JPH02161775A (en) | 1990-06-21 |
Family
ID=18083079
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP63316980A Pending JPH02161775A (en) | 1988-12-14 | 1988-12-14 | Ccd type solid-state image pickup device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH02161775A (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006147757A (en) * | 2004-11-18 | 2006-06-08 | Sony Corp | Solid state imaging device and its manufacturing method |
JP2006196536A (en) * | 2005-01-11 | 2006-07-27 | Sony Corp | Imaging element |
JP2006229105A (en) * | 2005-02-21 | 2006-08-31 | Sony Corp | Solid-state imaging device |
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JPS6327057A (en) * | 1986-07-18 | 1988-02-04 | Nec Corp | Solid stage image sensing device |
-
1988
- 1988-12-14 JP JP63316980A patent/JPH02161775A/en active Pending
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