JPH0290678A - フレーム転送型イメージセンサデバイス - 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） 本発明はフレーム転送型イメージセンサ装置に関するも
のであり、特に、第１導電型の第１領域、該第１領域の
うえに形成された第１導電型とは反対の第２導電型の第
２領域、該第２　ｗ４域内に、電荷転送方向に配置され
た第１導電型の互いに平行な電荷転送チャネルを有する
半導体基体と、前記第２領域表面にこの第２領域から電
気的に絶縁され、電荷転送方向に直交する方向に形成さ
れた、電荷転送電極とを具え、これらの電極が適切な電
位になったとき、単位セルに入射光に応じて蓄積された
第１の極性の電荷が前記平行に設けられたチャネルに沿
って電荷転送方向に転送されるように構成したフレーム
転送型イメージセンサ装置に関するものである。

（従来の技術） 上述のような装置は出願人によるヨーロッパ特許筒１４
３．４９６号から公知である。

このヨーロッパ特許筒１４３．４９６号の明細書に記載
された装置では、チャネル領域を感光性としており、光
を取り入れるのに装置表面の一部のみしか使用されてお
らず、効率が良（なかった。一方、結晶の全表面に感光
層を設け、この感光層を電荷蓄積ゾーンに電極を通じて
電気的に接触させたインターライン型のイメージセンサ
デバイスが考案されている。このようなセンサの例とし
てはヨーロンパ特許出願第１３９，３６６号に開示され
ているものがある。このタイプのイメージセンサは通常
、電荷蓄積ゾーンと別に設けられた転送チャネルによっ
て電荷の転送が行われる。

感光層が結晶の全表面に形成されている場合は、感光面
のディメンションを小さくするような要因がないために
デバイス効率が上がるという利点がある。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、ここに述べられている構造はインターラ
イン型のイメージセンサの為のものである。このインタ
ーライン型のセンサにおいては、電荷蓄積ゾーンと電荷
転送チャネルとが相互に離れて形成されており、これら
は通常の半導体工学における多層構造により相互に連結
しているものである。

本発明は結晶表面に感光層を設けて効率を上げるように
したフレーム転送型イメージセンサを提案するものであ
る。

従来知られているインターライン型のセンサの構造は上
述のとおりであり、これはインターライン型のセンサ用
の特別のものである。この構造をフレーム転送装置に使
用すると、デバイス表面の大部分を感光層と電荷転送領
域を連結するための電極を設けるために使うこととなっ
てしまう。

本発明の基本的な考え方は、電極配置の中に各単位セル
につき少なくとも−のウィンドを形成し、このウィンド
を通じて感光層を電荷転送チャネルに電気的に接触させ
ることである。

（課題を解決するための手段） 上記課題を解決するため、本発明の装置は電極配置を覆
いかつ電極から電気的に絶縁されている感光構造を具え
、電荷転送電極配置は電荷転送つインド配置を設け、こ
のウィンドを経て前記感光構造の少なくとも１個のウィ
ンド領域を各セルにおいて平行に形成されたチャネルの
１つと局部的に電気的に接触させ、網目状の分離ストリ
ップを前記電極配置の上にウィンド領域の全外郭線に沿
って形成してウィンド領域間における第１の極性の電荷
のドリフトを防止すると共に第２の極性の電荷を除去し
、網目状の前記分離ストリップが前記ウィンド配置のウ
ィンド領域と少なくとも１方向において接触する第２導
電型の導電ストリップを有することを特徴とするもので
ある。

この構造は様々な利点がある。電荷転送チャネルは公知
のフレーム転送構造と同じように間隔をおいて配置され
ている。一方、平行に形成されたチャネルと感光層間に
形成された電極の配列は従来のフレーム転送デバイスの
ものと同じであり、電極の配列の中にディメンションが
小さくチャネル中における電位配分には影響しないウィ
ンドが形成されている０分離ストリップは第１の極性の
電荷のドリフトを防ぎ、第２の極性の電荷を逃がすため
のものである。

ウィンドの配列は感光層のウィンド領域を延在させて構
成し得る。従って、製造がより簡単であり、インターラ
イン型の装置のように電極と感光層を電気的に接触させ
る必要がない。

本発明の一実施例では、各セル毎に少なくとも１の電極
に少なくともｌのウィンドを形成している。

この実施例の特別に利点のある変形例は、飛び越し型の
イメージセンサ装置であり、電極配置は各セル毎に２つ
のウィンドを形成しており、これらは互いに隣接せずに
かつ少なくとも１の電荷転送電極分だけ相互に離れてい
る２つの電荷転送電極上に位置している。

本発明の他の変形例では、ウィンドを電荷転送電極に平
行なストリップ状に形成し、各ストリップは２つの電荷
転送電極の間に位置しており、順次のセルの間では電荷
転送方向に平行に形成された分離ストリップで分離され
ている。

感光構造はドーピングを施した再結晶シリコン層で構成
するのが好適であり、基盤もシリコンで構成するのが好
適である。ドーピングを施した再結晶シリコン層は例え
ばｎ型の第１導電型であり、ウィンドを構成する延在部
分も同じくドーピングを施した再結晶シリコンからなる
ものとし、感光構造もその延在部分も例えば５　×１０
１５ａｔ／ｃｍ”の同じドーピング濃度とする。その場
合には電荷転送チャネルには、例えば、ｌＸｌ０１６〜
４Ｘ１０”ａｊ／Ｃａ＋’の濃度でドーピングを施す。

再結晶シリコン層は、第２導電型としてもよく、例えば
５　×１０１５ａｔ／ｃｎ＋’の濃度とし、その延在部
分も第２導電型にドープした再結晶シリコンからなるも
のとしてもよい。この場合、延在部分をより高い濃度、
例えば２　×１０１５ａｔ／ｃ＋ｗ’の濃度とする。そ
の場合には電荷転送チャネルはｌＸｌ０”〜４　×１０
１５ａｔ／ｃｍ３の濃度でｎ型のドーピングを施す。後
者の場合、延在部分をより高濃度のドーピングとするこ
とによって電荷が完全に空乏化されることを避けること
ができる。

電荷結合イメージセンサ装置のもう一つの問題点は、イ
メージスメアであり、高輝度の光を受光するウィンド領
域内に電荷転送段階で発生する電荷が電荷転送チャネル
へ移動することによって生じる。この現象は、例えば、
暗い背景中に浮かび上がった光のスポットが、電荷転送
方向に線のある画像として再生されるものである。この
現象は電荷蓄積段階で発生した電荷が超過して生ずる部
分的現象であるプルーミングによるにじみと混同すべき
でない。

この問題を解決する本発明の基本的考え方は、フレーム
転送段階でたとえば第２の極性（この場合は正）の電位
になる電極を配設して、電荷転送段階で発生した第１の
極性の電荷を保持するようにすることである。

本発明の他の実施例では電荷転送電極の上に電荷転送電
極から絶縁された少なくともｌの上側電極を設け、この
上側電極に電荷蓄積段階で第１の極性の第１の電位を与
え、電荷転送段階で第２の極性の第２の電位を与えるこ
とによって少なくとも大部分においてはイメージスメア
が抑制される。

この実施例の一変形例では、前記上側電極を反射性とし
ている。したがって、入射光線のごく一部しか電荷転送
チャネルに届かないため、イメージスメアが現れにくく
なる。このようにしないと、とくに赤のスペクトルが直
接電荷転送チャネルに届き、電子−ホールの対がその中
で発生することとになる。電荷転送段階でこの電子−ホ
ールの対が発生することは特に望ましくない。

前記実施例の他の変形例では、ウィンドより相当大きい
不透明な島を感光構造の表面にウィンドの真上に設けて
いる。この結果、感光構造表面の１部がこの不透明な島
で隠されてしまうことになるが、スメア現象はほぼ完全
に抑制される。

本発明の他の実施例では、感光構造表面の少なくとも一
部分に感光構造から電気的に絶縁された透明電極を設け
、この透明電極に電荷蓄積段階で第１の極性の第１の電
位を与え、電荷転送段階では第２の極性の第２の電位を
与えることによって、イメージスメアが大部分において
抑制されている。

上述の実施例の一変形例では、電荷転送電極を反射性に
している。従って、入射光線の一部のみしか電荷転送チ
ャネルに届かない。

前記実施例の他の変形例によると、各ウィンド領域毎に
導電性の反射領域を、感光構造と電極の配列との間に感
光構造とは電気的に接続し、電極の配列とは電気的に絶
縁して設けることにより、イメージスメアを抑制してい
る。この導電性の反射領域は絶縁分離ストリップに沿っ
て相互に分離されている。この分離ストリップの真下に
例えば分離ストリップの下の絶縁部材内に埋め込んで反
射ラインを形成することもできる。

このように構成すると感光表面を犠牲にする事なくスメ
ア現象をほぼ完全に抑制することができるが、製造過程
がやや複雑になる。

本発明の更に他の実施例では、ウィンドの配列のより好
適な例として、好ましくは不透明な電極ストリップをス
トリップ状のウィンド真上に配置する。

（実施例） 第１図ａ及びｂは従来のフレーム転送型イメージセンサ
デバイスを示す図であり、このデバイスに２　ｘ１０”
〜８　×１０１５ａｔ／ｃｎ＋’の濃度でドープされた
ｎ−型領域１０と、ｌ×１０１Ｓ〜５×１０ＩＳａｔ／
ＣＩＩ＋３の濃度にドープされたｐ−型領域１２とから
なる基板を具え、領域１２は領域１０の上に形成し、基
板の上側表面１９にまで延在させている。縦方向に伸び
たチャネル１５はｎ−型でＩ　Ｘｌ０１ｂ〜４　Ｘｌ０
１６ａｔ／ｃ１１１１の濃度でドープされており、基板
の上側表面１９から拡散又はイオン注入により約１ｕｌ
１１の深さに形成する。チャネル１５は電荷を転送する
働きをするのみならず、イメージセンサの感光領域をも
構成している。チャネルとチャネルとの間に位置する領
域１２の延在部分１３は、一般的には、領域１２の他の
部分より高濃度（２×１Ｑ１６．　Ｉ　×１０１５ａｔ
／ｃｍ’）にして、効果的なチャネル遮断ゾーンを形成
し、チャネルからチャネルへの電荷のドリフトを防ぐよ
うにしている。電極の配列はポリシリコンからなる繰り
返しパターンの電極５〜８を具える。

これらの電極は透明でチャネル１５に直交する方向に形
成されており、基板の上側表面に従来の飛び越し型４相
デバイスを形成している。また、これらの電極は酸化シ
リコンからなる絶縁層１６．１７゜１８で互いに絶縁さ
れている。

ブルーミング効果の補正が必要な場合は、チャネル１５
の下に上側に突出した突起部１１を縦方向に形成し、符
号１４の位置における領域１２を狭くして、入射光の輝
度が高すぎる場合に生じる超過電荷を領域１０に逃がす
ようにする。

領域１２は拡散、イオン注入もしくはエピタキシャル成
長で作られる。縦方向の突起部１１は、領域１２を拡散
又はイオン注入で形成した後、縞状のマスクを通じて基
板の上側表面から形成することができる。

このように構成したイメージセンサの動作を以下に簡単
に述べる。集積期間中は、感光性チャネル１５において
入射光により電子−ホールの対が生じる。フレーム転送
期間中は、このようにして生じた電子が全フレームが転
送されるまで間欠的にチャネル１５に沿って移動する。

この動作は電極５〜８に適当な極性のクロックパルスを
印加することによって行うことができる。

このデバイスにおいては、光は電極の配列と酸化層を通
って感光チャネルに入射しなければならないことと、チ
ャネル遮断ゾーン１３が高濃度でドープされている場合
その感度が弱（なるため効率が制限されていまう。

本発明では、第２図〜第６図、第１０図に示す通り、基
板の上側表面１９の上に設けられた電極の配列が感光層
５０に覆われており、感光層５０とチャネル１５間の電
気的接触を確実なものとするためにウィンド４０が設け
られており、チャネル１５は電荷転送機能のみを果たす
ように構成されている。デバイスの上側表面は、電子−
ホールの対のホールを逃がすために設けられた狭い導電
ストリップ３０の部分を除いては感光表面で占められて
いる。

更に詳しくは、本発明の第１実施例として第２図に示す
とおり、基板は上述のとおり領域１０．１２゜１３、場
合によっては１１．１４、およびチャネル１５を具えて
いる。電極の配列の中にはウィンド４０が形成されてお
り、（即ち各単位セルに少な（とも１のウィンドが形成
されることとなる）このウィンドを介して感光領域５０
中のウィンド領域１００．２００をチャネル１５に電気
的接触させる。基板のドーピングの例としては、領域５
０とその延在部分４０は５×１０１５ａｔ／ｃｍ３の濃
度にドープしたｎ型の再結晶シリコンで形成するか、も
しくは、完全に空乏状態となるのを避けるために領域５
０とその延在部分４０をｐ型の再結晶シリコンで形成し
、領域５０を５×１０１５ａｔ／ｃｍｆｆの濃度にドー
プし、延在部分４０をそれより高い濃度、すなわち２　
×１０１５ａｔ／　ｃｍ３にドープするようにしてもよ
い。後者の場合は、電極を覆う酸化領域の中にウィンド
を開口した後、延在部分４０を形成し、その後表面全体
に感光層５０を形成して、その後、層５０と延在部分４
０の再結晶化を行う。

電極の配列はチャネルに直交する方向に形成された１群
の電極ＩＡ、ＩＢ、Ｉｃ、ＩＤで飛び越し型４相デバイ
スを構成しており、チャネル１５の全長に沿って繰り返
して配置され、これら電極は通常のフレーム転送デバイ
スと同じように酸化シリコン層２１．２２．２３で絶縁
されている。従って、単位セル当たり２つのウィンド領
域１００．１０１を具える事となる。電極の配列は、イ
メージスメア現象を減少させるかもしくは無くす働きを
する。言い換えれば、電極２はウィンド４０及び、電極
を覆い電極２と他の電極を絶縁している酸化層の端部２
６の部分を除いて上側表面全面に延在している。

電荷転送段階においては、電極２は正極とする。

従って、フレーム転送段階に生じる電子は電極２に引き
付けられ、保持される。従って、光強度が高い部分にお
いても、電荷転送段階で生じた電荷が電荷転送中にチャ
ネル１５に届くことがない。

電荷転送段階後、電極２が負の電位、もしくはゼロ電位
になり、電極２に保持されていた電子が自由になり、電
荷蓄積段階で生じる電子同様にチャネル１５に流れる。

一方、電極２を反射性にすることもできる。このように
すると、電荷が基板内で発生することを防ぐことができ
る。即ち、基板内でチャネル１５に直接達しやすい赤の
スペクトルによる電荷の発生を防ぐことができる。

感光層５０内でウィンドからウィンドへ電荷がドリフト
するのを防ぐために、酸化層２３に網目状の酸化ストリ
ップ２４を形成する。網目状の−の方向はチャネル１５
に平行なものとし、もう一方の方向はチャネル１５に直
交するものとする。また、この酸化ストリップは感光層
内のウィンド領域の周辺を画成するものである。

更に、感光層５０に入射する光子により電子−ホールの
対が生じ、このうちの電子はｎ型チャネルに集められ、
ホールは導電ストリップ３０に集められる。導電ストリ
ップ３０は感光層５０の上のウィンド領域のアウトライ
ンに沿った少な（とも−の方向に延在しており、各ウィ
ンド領域の少なくとも一方の側に隣接して設けられてい
る。

例としては、感光層５０は厚さ１．５０μｍ、酸化層２
１、２２．２３はそれぞれ０．１μｍ、　０．２μｍ、
　０．１μｍとし、酸化ストリップ２４は厚さ０．５μ
ｍ、電極１Ａ−ＩＤ及び２は厚さ０．３μｍの高濃度に
ドープしたシリコンで作る。

第３図は、前記第一実施例の変形例を示すものである。

この変形例では電極２を反射性にし、感光層５０の表面
に領域４２を設けている。領域４２は不透明であり、従
ってここでは光が吸収または反射される。領域４２はウ
ィンド４０の真上に、また大きさはウィンド４０と同じ
か若干大きく形成する。入射光線はチャネル１５に全く
届かず、イメージスメアをほぼ完全に抑制することがで
きる。

第４図は電極ＩＡ〜ＩＤおよび２の他の配置例をより詳
細に示す図である。

第ルベルは電極ＩＡとＩＣで構成されており、絶縁層２
１で基板表面１９から絶縁されている。第２レベルは電
極ｌＢとＩＤで構成されており、ウィンド４０に隣接す
る中央領域では絶縁層２１によって基板表面１９から分
離されており、電極ＩＢ、ＩＤの横側端部は電極ＩＡ、
ＩＣと重なっている。これらの横側端部は絶縁層２５に
よって電極ＩＡ、ＩＣから絶縁されている。

第３レベルは電極２で構成されており、これはウィンド
４０、酸化層の端部２６の部分を除いて電極ＩＡ−ＩＤ
を覆っており、酸化層はウィンド４０を完全に囲んでお
り、ウィンド４０を電極ＬＡ−ＩＤおよび２から絶縁し
ている。

ウィンド４０の機能は、単に、感光層５０で生じた電子
をチャネル１５に流す道を作ることである。従って、ウ
ィンド４０の大きさは製造法上可能な限り小さいほうが
良い。例えば２μｍＸ２μｍとし、厚さは電極２を含め
た電極の配列の厚さ、すなわち１μｍとする。従ってチ
ャネル１５のレベルで電極ＩＢ−ＩＤによって生じた電
位が安定する。

電荷（ホール）を逃がすために形成された導電性ストリ
ップ３０もその幅をなるべく狭く作るのが好ましい（例
えば、１〜２μｌ１１）。この幅は、チャネル遮断ゾー
ン１３に比してかなり小さい。このチャネル遮断ゾーン
１３の幅はチャネルの中心間の距離を１０μｍ程度とす
る特約４μｍである。

従って、感光層表面の大きさは従来のフレーム転送デバ
イスに比してかなり大きいものとなる。

一方、光線が感光層５０に直接入るため効率が高いもの
となる。

第５図は、本発明の第２実施例を示す図であり、この実
施例では電極２′がイメージスメアを補正する機能をは
たしている。電極２′は透明であり、感光層５０の上側
表面５１を覆っている。電極２′は酸化シリコンからな
る絶縁層６０によって感光層５０から絶縁されている。

イメージスメアを更に減少させるためには、電極ＩＡ〜
ＩＤを反射性にすればよい。

第６図は、前記実施例の第１変形例を示す図であり、こ
の変形例では酸化層６０はウィンド領域（１００，１０
１）のアウトラインに沿って形成されており、電極の配
列の上方にはより厚い酸化ストリップ６１が綱目状に突
出している。これらの酸化ストリップは感光層表面５１
上におけるウィンド領域１００、１０１間の電荷のドリ
フトを防いでいる。これらの酸化ストリップは導電スト
リップ３０がある場合は取り除いても良く、この場合は
これら導電ストリップがウィンド領域間の電荷（電子）
のドリフトを防ぐ。

イメージスメアの補正は例えば、モリブデンまたはアル
ミからなる導電性かつ反射性の島７０によって行われる
。即ち、各ウィンド領域毎に一つの島を形成し、それぞ
れ互いに電気的に絶縁状態とし、この島を絶縁層２２の
表面とウィンド４０の上まで延在させるようにする。

更に、網目状に形成した反射層７１を絶縁ストリップ２
４内に埋め込んで、島７０を分離しているゾーンの真下
にかつそのゾーンの幅から反射層７５の幅が若干突出す
るように構成する。層２′は電荷転送段階で生じた電子
を感光層５０内に保有させるように働き、島７０はチャ
ネル１５に直接光線が届くのを防ぐように作用する。チ
ャネル１５は電荷転送機能を果たすだけであるが、所定
の光導電性を有している。島７０は導電性であり、感光
層５０のウィンド領域（１００，１０１）で生じた電子
は、通常は電荷蓄積段階で、導電性の島７０の中央部お
よびウィンド４０を通ってチャネル１５に移動する。導
電性若しくは非導電性である反射層７１は光線が直接基
板に届かないようにしている。

第７図は、第６１図に示す例の平面図であり、網目状の
導電ストリップ３０が示されており、これはウィンド領
域（１００、１０１、２００、２０１）の全体の輪郭を
なす。少なくとも各ウィンド領域の一方の側に導電スト
ＩＪツブ３０が隣接していれば電荷を集めるというウィ
ンド領域の機能が果たされ得る。

第７図は、飛び越し型のイメージセンサに使われる４相
システム（電極ＩＡ〜ＩＤ）に対応する。

矢印は電荷転送方向を示している。ウィンド４゜（各セ
ルにつき２つ設けられている）が２つの電極のうちの１
つのみ（ＩＢ、ＩＤ）に形成されている。ウィンド４０
および層６０の薄い部分はハツチングで示している。各
セルは電荷転送方向、即ちチャネル１５の延在方向に沿
って並んでいる２つのウィンド領域（１００、１０１）
　（２００、２０１）を具え、各ウィンド領域には１個
のウィンド４ｏが形成されている。

第８図は電荷蓄積期間Ｔ＋　と電荷転送期間Ｔ０におけ
る電極ＩＡ〜ＩＤの信号の一例を示す。電極２（または
２′）の信号は電荷転送期間Ｔ０およびその前後を含め
た期間Ｔ０′で正である。電荷蓄積期間Ｔ、においては
、ウィンド４０が形成されている電極ＩＢ〜ＩＤは正で
あるが、電極ＩＡ。

ＩＣは逆の極性となり、電荷蓄積段階から集積段階へ進
むときにこれらの極性は反対になる。言い換えれば、期
間Ｔ１の集積段階においては、電極ＩＡ〜ＩＤの内の１
つのみが、即ち電極ＩＡ若しくはＩＣの１つ、例えばＩ
Ａが負の電位となる。次の蓄積サイクルにおいては、電
極ＩＡ又はＩＣの他方の電極、即ち例えばＩＣが負の電
位となる。電荷転送段階においては、電極ＩＡ〜ＩＢは
転送周波数（’ｒ＋）で、互いに９０°位相がシフトし
たクロックパルスで駆動される。例えば、ここでは、　
Ｔ　。

＝０．２４　ｍｓ　、　　Ｔ＋＝１９．７６　ｍｓ、　
　Ｔｔ−８００ｎｓである。

第９図、１０図ａ、１０図すは本発明の第３実施例を示
す。本実施例は製造が容易であり、イメージスメアが好
ましく補正されうる。

このデバイスも、延在部分１１を有するｎ型の領域１０
、および電荷が転送される縦方向に形成されたｎ型チャ
ネル１５間に位置する領域１３を含むｎ型の領域１２と
を具える。

先に説明した実施例との基本的な相違は、各セルにはウ
ィンドが開口していないことである。しかし、電荷転送
電極（ＩＡ〜１０）の互いに隣接する電極間に位置する
ストリップ２４０はこれらの電極の全長に亘って延在し
ており、このストリップ２４０は前記感光層２５０の延
在部分によって構成されている。第１Ｏ図ａは二つの電
極群（ＩＡ、ＩＢ）、（Ｉ　Ｃ，Ｉ　Ｄ）間ニ延びルコ
ノストリップ２４０を示す。

これらの電極はｐ゛型の導電ストリップ２３０と同様に
絶縁部材（２２２）の中に埋め込まれている。ストリッ
プ２４０の幅２は、製造法が許す限り小さいほうが良く
、例えば１μｍとする。これらは、イメージスメアを抑
えるためには不透明であることが望ましい。ｐ＋型の導
電ストリップ２３０は酸化物２２２の上に形成されてお
り、電荷転送電極（ｌＡ〜ＩＤ）に平行に層２５０の表
面まで延在させて、特定のエリア内に自由電荷キャリア
を閉じ込めるようにしている。この自由電荷キャリアの
閉じ込めはストリップ２３０と共に装置の全表面をおお
い、電荷転送方向にみて各セル毎にストリップ２４０を
局部的に分離する矩形の網目状構造を構成するｐ°領域
２３１によって完全なものとなる。断面図１０ａと１０
ｂでは若干の相違がある。第１０図ａでは電極ストリッ
プ２０２がデバイスの上側表面に設けられた絶縁層２６
０の中に埋まっており、一方、第１０図すにおいて例え
ばインジウム鉛酸化物（Ｔ　１０）からなる透明電極２
０２′がデバイスの上側表面におかれた絶縁層２６０を
覆っており、より高い光感度を得るようにしている。

導電領域は再結晶シリコン層（１〜２μｍの厚さ）内に
形成されており、ストリップ２４０はレーザービームを
電荷転送電極の方向に掃引することによって得ることが
できる。イオン注入で形成されたｐ“型領域２３０は暗
電流を減少させるのにも役立つ。電極ＩＡ〜ＩＤはモリ
ブデンのような金属で作っても良い。単位セルの大きさ
はチャネルエ５に平行な方向に１０〜２ｏｕｍ、電極に
平行な方向に５〜１０μｍの程度である。

センサの動作は以下のとおりである。電荷蓄積段階にお
いてはストリップ２０２（若しくは電極２０２’　）を
負の電位とする。電極ＩＣ，ＩＤが正の電位であり、電
極ＩＡ、ＩＢが負の電位であるとき、ウィンドストリッ
プ２４０内を電荷が移動し、電極ＩＣ，ＩＤの下に蓄積
される。電極ＩＡ、ＩＢが正の電位であり、電極ＩＣ，
ＩＤが負の電位であるとき、ウィンドストリップ２４０
内を電荷が移動し、電極ＩＡ、ＩＢの下に蓄積される。

電極ＩＢ、ＩＣ間に位置するウィンドストリップ２４０
の下および、電極ＩＤ、ＩＡ間に位置するウィンドスト
リップ２４０の下に蓄積された電荷は互いに（飛び越し
）にドリフトする。電荷転送段階においては、ストリッ
プ２０２（もしくは電極２０２’　”）は正の電位とな
り、自由電荷キャリアを引き寄せて、ｂｌｏｏｍｉｎｇ
効果を無くすようにしている。

本発明は上述した図示された実施例に限定されるもので
はない。自由電荷キャリアの除去および、−のセル内の
電子と他のセル内の電子の分離は、第２導電型を有し、
網目状に形成され、セルを包んでいる導電ストリップに
よっても行われる。その他、絶縁ストリップを−の方向
においてセルに隣接させ、導電ストリップを他の方向に
おいてセルに隣接させるようにしてもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図ａは従来のフレーム転送型イメージセンサのチャ
ネルに沿った断面図、および第１図すはチャネルに直角
に見た断面図、 第２図は本発明のイメージセンサの第１実施例をチャネ
ルに直角に見た断面図、 第３図は本発明のイメージセンサの第１実施例の変形例
をチャネルに直角に見た断面図、第４図は第１実施例の
電極ＩＡ〜ＩＤおよび２の他の配置例のチャネルに沿っ
た断面図、第５図は本発明のイメージセンサの第２の実
施例のチャネルに直角に見た断面図、 第６図は第５図に示す第２実施例の一変形例のチャネル
に直角に見た断面図、 第７図は第６図に示す変形例の平面図、第８図は−サイ
クルにおける電極ＩＡ、ＩＢ。 ＩＣ，ＩＤおよび２のターミナル電圧を示すグラフ、 第９図は本発明の第３実施例の概略的平面図、第１０図
ａおよびｂはそれぞれ第３実施例を電荷転送電極に平行
に見た断面図、および電極と電極の間における電荷転送
電極に直μ口こ見た断面図である。 ＩＡ、ＩＢ、ＩＣ，ＩＤ、２．２’・・・電極５．６，
７．８・・・電極 ＩＯ・・・第１領域　　　　　１２・・・第２領域１３
・・・延在部分　　　　　１５・・・チャネル１９・・
・基板表面 ２１、２２．２３．２４・・・絶縁層 ２６・・・絶縁層端部　　　　３０・・・分離ストリッ
プ４０・・・ウィンド　　　　　５０・・・感光層５１
・・・感光領域表面　　　６０・・・絶縁層６１・・・
酸化ストリップ　　７０・・・島７１・・・導電ストリ
ップ １００、１０１．１０２．２００．２０１．２０２・・
・ウィンド領域２０２、２０２’・・・電極ストリップ
２２２・・・絶縁層 ２３０・・・導電性ストリップ ２４０・・・ウィンドストリップ ２５０・・・怒光層 ２６０゜ ２６１・・・絶縁層

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、第１導電型の第１領域、該第１領域上に形成された
   第１導電型とは反対の第２導電型の第２領域、前記第２
   領域内に電荷転送方向に互いに平行に形成された第１導
   電型の電荷転送チャネルを有する半導体基体と、前記第
   ２領域の表面に直交する方向にこの第２領域から電気的
   に絶縁して配置した電荷転送電極とを具え、該電荷転送
   電極が適切な電位になったとき単位セル内に入射光に応
   じて蓄積された第１の極性の電荷を前記平行に形成され
   たチャネルに沿って電荷転送方向に転送するようにした
   フレーム転送型イメージセンサにおいて、前記電極配置
   を覆いかつ電極から電気的に絶縁されている感光構造を
   具え、前記電荷転送電極配置には電荷転送ウィンド配置
   を設け、このウィンドを経て前記感光構造の少なくとも
   １個のウィンド領域を各セルにおいて前記平行に形成さ
   れたチャネルの１つと局部的に電気的に接触させ、網目
   状の分離ストリップを前記電極配置の上にウィンド領域
   の全外郭線に沿って形成してウィンド領域間における第
   １の極性の電荷のドリフトを防止すると共に第２の極性
   の電荷を除去し、網目状の前記分離ストリップが前記ウ
   ィンド配置のウィンド領域と少なくとも１方向において
   接触する第２導電型の導電ストリップを有することを特
   徴とするフレーム転送型イメージセンサ。 ２、前記ウィンド配置が感光層内のウィンド領域の延在
   部分で構成されていることを特徴とする請求項１に記載
   のフレーム転送型イメージセンサ。 ３、前記ウィンド配置が単位セルにつき少なくとも１の
   電極に少なくとも１のウィンドが形成されていることを
   特徴とする請求項１または２に記載のフレーム転送型イ
   メージセンサ。 ４、飛び越し型のイメージセンサであり、前記電極配置
   内に各単位セルにつき２つのウィンドを形成し、これら
   ウィンドが、互いに隣接していない少なくとも１つの電
   荷転送電極分だけ分離されている２つの電荷転送電極の
   上に位置したことを特徴とする請求項３に記載のフレー
   ム転送型イメージセンサ。 ５、ウィンド配置が前記電極配置の電荷転送電極に平行
   なストリップを有し、このウィンド配置の各ストリップ
   が２つの電荷転送電極間に位置し、単位セル間において
   は電荷転送方向と平行な分離ストリップで分離されてい
   ることを特徴とする請求項１記載のフレーム転送型イメ
   ージセンサ。 ６、感光構造が再結晶シリコンをドープしたもので構成
   されており、基体もシリコンからなることを特徴とする
   請求項１ないし５のいずれかに記載のフレーム転送型イ
   メージセンサ。 ７、前記ドープされた再結晶シリコン層が第１導電型で
   あり、感光構造の延在部分も第１導電型であり感光構造
   と同じ濃度でドープされていることを特徴とする請求項
   ６に記載のフレーム転送型イメージセンサ。 ８、前記ドープされた再結晶シリコン層が第２導電型で
   あり、感光構造の延在部分も第２導電型にドープされて
   いるが、該延在部分は感光構造よりも高い濃度でドープ
   されていることを特徴とする請求項６に記載のフレーム
   転送型イメージセンサ。 ９、第１導電型がｎ型であり、前記再結晶シリコン層お
   よび感光構造の延在部分のドーピング濃度が５×１０＾
   １＾５ａｔ／ｃｍ＾３、電荷転送チャネルのドーピング
   濃度が１×１０＾１＾６〜４×１０＾１＾６ａｔ／ｃｍ
   ＾３であることを特徴とする請求項７に記載のフレーム
   転送型イメージセンサ。 １０、第１導電型がｎ型であり、前記再結晶シリコン層
   のドーピング濃度が５×１０＾１＾５ａｔ／ｃｍ＾３、
   感光構造の延在部分のドーピング濃度が２×１０＾１＾
   ６ａｔ／ｃｍ＾３、電荷転送チャネルのドーピング濃度
   が１×１０＾１＾６〜４×１０＾１＾６ａｔ／ｃｍ＾３
   であることを特徴とする請求項８に記載のフレーム転送
   型イメージセンサ。 １１、少なくとも１の上側電極が前記電極配置の上に形
   成されており、前記上側電極を電荷転送電極から電気的
   に絶縁し、前記上側電極が電荷蓄積期間においては第１
   の極性の第１の電位となり、電荷転送期間においては第
   ２の極性の第２の電位となったとき、イメージスメアが
   減少するようにしたことを特徴とする請求項１ないし１
   ０のいずれかに記載のフレーム転送型イメージセンサ。 １２、前記上側電極が反射性であることを特徴とする請
   求項１１記載のフレーム転送型イメージセンサ。 １３、接触ゾーンから僅かに突出した不透明の島を感光
   構造表面に前記ウィンドの真上に形成したことを特徴と
   する請求項１２記載のフレーム転送型イメージセンサ。 １４、前記イメージセンサが感光構造表面上の少なくと
   も１部に透明電極を具え、該透明電極を感光構造から電
   気的に絶縁し、透明電極が電荷蓄積段階において第１の
   極性の第１の電位となり、電荷転送段階において第２の
   極性の第２の電位となったとき、イメージスメアが減少
   するようにしたことを特徴とする請求項１ないし１０の
   いずれかに記載のフレーム転送型イメージセンサ。 １５、電荷転送電極が反射性であることを特徴とする請
   求項１４に記載のフレーム転送型イメージセンサ。 １６、感光構造と電極配置との間に導電性反射領域を形
   成し、各ウィンド領域においてはこの反射領域と電極を
   絶縁し、ウィンドに対応する部分ではウィンドと反射領
   域とを電気的に接触させ、該導電性反射領域が網目状の
   分離ストリップに沿って互いに分離されていることを特
   徴とする請求項１４に記載のフレーム転送型イメージセ
   ンサ。 １７、分離ストリップに直交する方向に反射性ラインが
   形成されていることを特徴とする請求項１６に記載のフ
   レーム転送型イメージセンサ。 １８、前記反射性ラインが分離ストリップの下の絶縁部
   材の中に埋め込まれて形成されていることを特徴とする
   請求項１７記載のフレーム転送型イメージセンサ。 １９、前記イメージセンサがウィンド配置のストリップ
   に直角に形成された電極ストリップを具え、この電極ス
   トリップが電荷蓄積段階において第１の極性の第１の電
   位となり、電荷転送段階において第２の極性の第２の電
   位となったときイメージスメアが減少するようにしたこ
   とを特徴とする請求項５に記載のフレーム転送型イメー
   ジセンサ。 ２０、前記電極ストリップが不透明であることを特徴と
   する請求項１９に記載のフレーム転送型イメージセンサ
   。