JPH0250480A - 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】 本発明は、固体撮像装置に関し、特に、光電変換部およ
び電荷蓄積部の構造に改良を加え、残像を抑止せしめた
固体撮像装置に関する。

［従来の技術］ 従来の固体撮像装置としては、第７図に図示したものが
知られている。同図において１は、Ｐ導電型の半導体基
板、２は、Ｎ導電型の半導体領域であって、Ｐ型基板と
共にＰＮフォトダイオード゛楕遣光電変換部を形成して
いる。３は、上記光電変換部で発生した信号電荷が後述
の出力ゲート以外の方向へ流れ出すことを防ぐ、基板よ
り不純物濃度が高くなされたＰ＋型のチャネルストップ
領域、４は、前記チャネルストップ領域３と重なるよう
に形成されている表面Ｐ＋型領域である。

この表面Ｐ＋型領域の存在により、Ｎ型領域２は、空乏
化されている。また、５は、半導体基板上に形成された
絶縁膜、６は、出力ゲート、７は、蓄積ゲート、８は、
トランスファーゲート、９は、ＣＯＤレジスタゲートで
あって、これら各ゲート６〜９は、絶縁膜５内で二層構
造で形成されており、これらのゲートには一定電圧ＶＯ
Ｏ，ｖｓｔあるいはクロックφＴＧ、φ１が印加される
。１０は、前記絶縁膜５上で光電変換領域を除く部分に
設けられた光シールドであり、また、２′は、埋め込み
チャネル型ＣＯＤを構成するためのＮ型領域である。

第８図は、上記固体撮像装置の基板１およびチャネルス
トップ領域３に零電位が、前記各ゲート６〜９にそれぞ
れ所定の直流電圧あるいはクロックパルスが印加された
場合の基板内電位プロファイルおよび信号電荷の流れを
示している。同図において、ΦＰＤは、空乏化している
光電変換部の電位井戸の深さ、ΦＯＧは、一定の直流電
圧Ｖｏｏが印加される出力ゲート６下の電位井戸の深さ
、Φ５Ｔは、一定の直流電圧Ｖｓアが印加される蓄積ゲ
ート下に形成される電位井戸の深さ、ΦＴＧは、トラン
スファーゲート８に印加されるクロックφＴＧがハイレ
ベルであるときのトランスファーゲート下の電位を示し
ている。

この装置においては、光電変換部に光入射によって発生
した信号電荷は、出力ゲート６下を経て蓄積ゲート７下
の電位井戸に蓄積される。蓄積された信号電荷は、トラ
ンスファーゲート８を開くことにより、ＣＣＤレジスタ
ゲート９下へ転送される。

［発明が解決しようとする問題点］ 上述した従来の光電変換部構造では、フォトダイオード
部を空乏化させることにより残像の低減を図っているが
、出力ゲート６が、Ｐ型基板１上のみならずＮ型領域２
の上にも一部延在しているので、その部分の電位井戸の
深さΦＯＧＬは、基板領域の電位井戸ΦＯＧより深くな
り、信号電荷が出力ゲート６下を通過するとともに、上
記深い個所にたまり、蓄積ゲート７下へ出力する時間が
遅れ、そのため、残像が発生する。このように残像が発
生する原因は、従来の装置では、光電変換部電位の最も
低い部分が基板内に形成される（埋め込みチャネル型）
のに対し、蓄積部では基板表面の電位が最も低くなる（
表面チャネル型）ために、その間を取り次ぐ出力ゲート
が、Ｎ型領域にかかると、そこに最も電位が低い井戸が
形成されてしまうことによる。これを避けるために、出
力ゲート６がＮ型領域と重ならないようにすると、Ｐ型
基板の出力ゲートに覆われない部分に、信号電荷に対す
る障壁ができて、やはり残像の原因となる、出力ゲート
６が、Ｐ型基板とＮ型領域との境界部分で終わるように
すれば、このような問題は解消するが、そのようにする
ことは現在の製造技術では極めて困難なことである。

［問題点を解決するための手段］ 本発明の固体撮像装置は、光電変換用の半導体領域と、
この光電変換部に隣接して形成された、電荷蓄積用の半
導体領域と、電荷蓄積部に隣接して形成されたトランス
ファー用の半導体領域と、トランスファ一部に隣接して
形成されたＣＣＤ用の半導体領域とを有し、前記すべて
の領域は埋め込みチャネル形で形成されている。即ち、
各領域において、電位の最も低い部分が基板の内部に存
在している。

［実施例］ 以下、図面を参照して本発明の実施例について説明する
。

第１図は、本発明の固体撮像装置の光電変換領域とその
周辺部の断面構造であって、第７図に示した従来例に比
べ、電荷蓄積部の構造およびトランスファーゲート部の
構造が異なっている。しかし、その他の部分は同じであ
るので、第７図中のものと同一のものは、同一符号を付
してその詳細な説明を省略する０本実施例においては、
出力ゲートおよび蓄積ゲートが除去され、そして、Ｎ型
領域１２が、光電変換部、電荷蓄積部１７、トランスフ
ァーゲート部１８およびＣＣＤ部にわたって共通に形成
されている。電荷蓄積部の基板表面には、光電変換部上
の表面Ｐ１型領域４に接続して、この領域より浅いとこ
ろにｐｎ接合を有するＰ１型領域１４が形成されている
。また、トランスファーゲート部においては、トランス
ファーゲート８の下の基板表面にＰ−型領域１５が形成
されている。

この撮像装置の各部の深さ方向の電位プロファイルを第
３図に示す、これらいずれの領域においてもＮ型領域は
空乏層化されて、電位の最も低い部分が基板内部に存在
する。そして、光電変換部と電荷蓄積部とを比較すると
、電荷蓄積部の方がＮ型領域が厚く形成されているので
、その電位井戸の深さΦＳ↑は光電変換部のそれΦＰＤ
より深くなっている。また、トランスファーゲート８に
、クロックφＴｌ）のハイレベルの電圧Ｖ　Ｔ、Ｈが印
加されたときのトランスファーゲート部１８の電位井戸
の深さΦＴＧｌｌは、電荷蓄積部のΦＳ７より深くなる
ように設定されている。また、第１図の断面に対応した
電位プロファイルを第２図に示す。

この撮像装置においては、光電変換部において発生した
電荷は、ここより深い井戸の形成された電荷蓄積部に一
時的に蓄えられる。そして、この電荷は、トランスファ
ーゲート８を操作することによりＣＯＤのゲート電極９
下に読み出される。

而して、このような電荷の移動過程において、電荷の通
過路には、各部が本来有する以外の特別の深い井戸は形
成されていないので、電荷の転送は速やかに行われ、残
像の発生も防止できる。

次に、第４図、第５図および第６図を参照して本発明の
他の実施例について説明する。この実施例においては、
先の実施例で光電変換部と電荷蓄積部の基板表面に形成
されていたＰ＋型領域４．１４は除去されて、代わりに
両領域を覆ってフォトゲート２１が設けられており、ま
た、電荷蓄積部の基板表面にはＮ”型領域２３が設けら
れている。そして、第５図は、第４図に対応した電位プ
ロファイルを示しており、第６図は、各部の深さ方向の
電位プロファイルを示している。ここで、フォトゲート
２１には、フォトゲートの下部の基板表面の電位が、基
板電位と同電位となるに十分な負の電位が印加されてい
る（例えば、Ｖ、Ｄ＝−８■）、この実施例においても
、先の実施例と同様の電位プロファイルが得られ、いか
なる特別な井戸も形成されていないので、残像の発生は
抑止できる。

本発明各実施例は、基板をＰ型として説明したが、導電
形を逆とし、電圧の正負を逆とすれば、基板がＮ型のも
のでも成立するのは言うまでもない。

［発明の効果コ 以上説明したように本発明は、光電変換部のみならず、
電荷蓄積部をも空乏化した埋め込みチャネル形とし、信
号電荷を常に半導体表面より深い所を通過させることに
より、光電変換部から電荷蓄積部への電荷の通過路にお
いて、これら２つの領域が本来有する以外の特別な井戸
は形成されていないので、電荷の移動は円滑に行われ、
残像の発生は防止できる。

１・・・Ｐ型基板、　２．１２・・・Ｎ型領域、　１７
・・・電荷蓄積部、　４・・・表面Ｐ４型領域、　１４
・・・Ｐ＋型領域、　１５・・・Ｐ−型領域、　２１・
・・）オドゲート。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 半導体基板内に形成され、入射光に応じて信号電荷を発
   生する光電変換部と、前記半導体基板内に前記光電変換
   領域に隣接して設けられ、前記信号電荷を一時的に蓄積
   しておく電荷蓄積部と、該電荷蓄積部からの前記信号電
   荷を受け、これを転送する電荷転送部とを具備する固体
   撮像装置において、前記光電変換部および前記電荷蓄積
   部には、前記半導体基板の内部に電位井戸が形成され、
   かつ、前者の井戸の方が後者のそれより浅いことを特徴
   とする固体撮像装置。