JPH02205359A - 固体撮像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は固体撮像装置に関し、特にはマトリクス状に配
列された受光部からの画素信号の水平読出し部にＣＣＤ
（電荷結合素子）を用いた２次元固体撮家装置に関する
ものである。

〈従来の技術〉 ２次元固体撮隊装置は画素信号の読出し方によｐＭｏ　
ｓ型とＣＣＤ型に大別される。さらに垂直方向の読出し
はＭＯＳ型で水平方向の読出しのみＣＣＤ型としたＣＰ
Ｄ型も知られている。以下の説明ではＣＣＤ型及びＣ，
ＰＤ型における水平転送部を問題にするが、問題の本質
は同じであるから議論を簡単にするためＣＣＤ型のみに
ついて説明する。

２次元ＣＣＤ撮像装置にはフレーム転送型とインターラ
イン転送型があるが、いずれの場合でも垂直転送部から
水平転送部に到る領域は同じ構造であり、一般に第２図
に示すような構造が採られている。ここで、（ａ）は平
面パターン図、（ｂ）は（ａ）におけるＡ　−Ａ’断面
での構造とポテンシャル分布を示す図、（Ｃ）はＢ　−
Ｂ’断面での構造とポテンシャル分布を示す図である。

なお、ここでは信号電荷が電子の場合を；またＣＣＤは
埋込みチャネル型の場合を扱う。第２図（ａ）において
活性領域１内がＣＣＤ転送チャネルであり、埋込みチャ
ネル型とするため同図（ｂ）及び忙）に断面が示されて
屋るように基板表面部にＮ−層２が形成されている。垂
直転送チャネル３を転送されてきた信号電荷は最終段の
垂直転送電極φＶＬ下を経て水平転送電極φ引下へ移送
され、しかる後水平転送チャネル内を出力側へ転送され
る。ここで水平転送チャネルは、転送の方向付けのだめ
の電位障壁を形成した２相駆動方式を採用するのが一般
的である。なぜなら水平転送部は高速駆動が必要とされ
ており、２相駆動方式は高速駆動に適しているからであ
る。第２図（ａ）においてハツチング部が電位障壁形成
領域である。

〈発明が解決しようとする問題点〉 ２相駆動方式における転送可能最大電荷量は方向付けの
電位障壁（バリヤ）値ｖ２に依存する。

即ち、転送チャネル蓄積部（第２図で下側電極の下の領
域）に信号電荷が蓄積した時のボテンシャル変化量Δφ
がＶ２を越えるとその越えた分（△φ−Ｖ２）は水平転
送方向前後の蓄積部（ビット）へあふれることになる。

従って、受光部の局所領域に強い光が入射した時のよう
に、特定垂直転送部の電荷量が異常に大きくなった場合
、問題となる垂直ライン以外の垂直ラインまで信号があ
ふれたようになる。例えば第３図に示すように受光部の
右端ないし左端に規準レベルとしての光学的黒領域を設
けるのが一般的であるが、その近くの受光領域に強い光
が入射した場合、光学的黒レベルが浮上ってしまう現象
が生じる。この場合規準レベルとしての意味をなさなく
なってしまう。あるいは、電子的な画像処理のため画像
信号の下側（水平読出側）の一部ないし全画像信号を、
−度に下端へ排出する必要がある場合、従来構造のまま
では転送能力をはるかに越える電荷が水平転送部へ到来
するから、転送できない余分の電荷は順次上側のビット
へあふれ出し、必要とする領域の先頭ライン部分を埋め
ることとなる。これはモニタ画像上では上側が白くつぶ
れる現象となる。

本発明は以上のような問題点に鑑みてなされたものであ
り、強い入射光での黒レベル浮上り現象や、受光部水平
転送部側の一部ないし全部の画素信号を水平転送部へ排
出する場合のモニ・り画像上側白つぶれ現象等を抑圧で
きるデバイス構造を提案するものである。

く問題点を解決するための手段〉 本発明の目的を達成するため、固体撮像装置の水平転送
領域の受光部との接続側の反対側に接して、電位障壁領
域及びドレイン領域を順次設け、その電位障壁領域及び
ドレイン領域の表面に絶縁膜を介して水平転送部の転送
電極を延在させる構成にしている。

なお、上記の電位障壁領域の障壁値Ｖｌは、その水平転
送部の障壁値とほぼ同じ値に設定しである。

〈作用〉 本発明は、水平転送領域に接して、受光部と反対側に、
水平転送電極で制御される電位障壁領域とドレイン領域
を順に設けることにより、垂直転送部から水平転送部の
転送能力以上の信号電荷が転送されてきても、過剰電荷
はドレイン領域へ流出させるので、水平転送方向へ電荷
があふれて白つぶれ現象等の悪影響を及ぼすことはなく
なる。

〈実施例〉 第１図は本発明の１実施例を示したものである。

ここで（ａ）は平面パターン図、（ｂ）は（ａ）　Ｋお
けるＡ−Ａ断面での構造と、ポテンシャル分布を示す図
、（ｃ）はＢ−Ｂ断面での構造とポテンシャル分布を示
す図である。本発明の特徴は、第１図（ａ）において水
平転送チャネル１内の受光部側の反対側に電位障壁領域
ｐＢ及びドレイン領域Ｐ１）を転送方向に沿って形成し
ていることであシ、電極構造は従来のままにしている。

まず垂直転送部３から、水平転送部の転送能力を越える
過大な信号電荷が転送されて来た場合を考える。第１図
（ｂ）に示すように電位障壁領域ＰＢのバリヤ値Ｖｌを
方向付のバリヤ値ｖ２とほぼ同じ値とし、ドレイン領域
ＰＤの電位ＶＤを水平転送電極φ１　、φ２に高レベル
側電圧が印加されたときの電位障壁領域電圧φＢよシ十
分深い値とすると、信号電荷により蓄積部ポテンシャル
変化がバリア値Ｖｌを越えるとその分はドレイン側ＰＤ
へ流出し、蓄積部の蓄積信号電荷量はバリア値ｖ１によ
って規定される値を越えることはない。即ち、ｖＩりｖ
２の関係に設計していることから水平転送部の最大転送
電荷量を越えることはない。従って、水平転送方向の前
後ビットへ電荷があふれることはなくなる。さらに、本
実施例によって電位障壁領域ＰＢ及びドレイン領域Ｐｐ
の付加を行なっても蓄積部面積を同じに保っておけばＶ
ｌ＝Ｖ２の関係によシ水平部最大転送電荷量が低下する
ことはない。

本実施例の他の利点は加工上の複雑さを持込まないこと
である。即ち上記電位障壁領域ｐＢ及びドレイン領域Ｐ
Ｄは電極形成の前で埋込みチャネル用Ｎ　層形成後に作
製されるが、領域ｐＢ及びＰＤの合せ精度は高くなくて
良い。なぜならばまず領域ｐＢの位置は蓄積領域面積に
わずかに影響を与えるのみだから特性上重要な影響がな
いからである。次に領域ＰＤの位置として、一端は上記
領域ｐＢと重なっても良いし離れた場合にもｐＢからＰ
Ｄへのポテンシャル勾配がゆるやかになるだけだから問
題ない。他端は活性領域を規定するフィールド酸化膜（
第１図の場合ＬＯＧＯ５酸化膜）に−都電なるいわゆる
セルファライン構造が可能であり、合せの問題はなくな
る。水平転送部において加工上置も注意を要するのは電
極形成であるが、本実施例における電極構造は従来と同
じであり、何の複雑さも導入しない。

〈発明の効果〉 以上述べてきたように本発明のデバイス構造においては
、受、光エリアの一部に強い入射光を受けても光学的黒
レベルが浮上ることはなくなり、また受光エリアの水平
転送部側画素信号の一部ないし全部を水平転送部へ一度
に排出する動作を行なってもモニタ画像の上部が白くつ
ぶれる現象は生じなくなる。さらに、本発明はデバイス
作製上においても複雑な工程が一切なく、従来方式同様
の歩留りが期待できるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例による水平転送部周辺を示した
もので、（ａ）は平面図、（ｂｌ）はＡ　−Ａ’断面の
断面図、（ｂ２）は対応ポテンシャル分布図、（Ｃ１）
はＢ　−Ｂ’断面の断面図、（Ｃ２）は°対応ポテンシ
ャル分布図、第２図は従来の水平転送部周辺を示したも
ので（ａ）は平面図、（ｂｌ）はＡ　−Ａ’断面の断面
図、（ｂ２）は対応ポテンシャル分布図、（ｃｌ）はＢ
　−Ｂ’断面の断面図、（Ｃ２）は対応ポテンシャル分
布図、第３図は従来素子構造での光学的黒レベル変動を
説明する図である。 代理人　弁理士　杉　山　毅　至（他１名）（α） 第 図 （ｂ） 酬

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、２次元の絵素に対応してマトリクス状に配列された
   複数の受光部に得られる信号電荷を１水平ライン毎に順
   次水平転送部へ移送し、該水平転送部から信号電荷を読
   出すようにした固体撮像装置において、 水平転送領域内の受光部と反対側部分に障壁値Ｖ＿１な
   る電位障壁領域及びドレイン領域を転送方向に沿って形
   成し、かつ、該電位障壁領域及びドレイン領域の上側を
   絶縁膜を介して水平転送部の転送電極で覆うことにより
   水平転送チャネル内過剰電荷を水平転送電極を用いて排
   出できるようにしたことを特徴とする固体撮像装置。