JPH0318793B2 - - Google Patents

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JPH0318793B2
JPH0318793B2 JP59181285A JP18128584A JPH0318793B2 JP H0318793 B2 JPH0318793 B2 JP H0318793B2 JP 59181285 A JP59181285 A JP 59181285A JP 18128584 A JP18128584 A JP 18128584A JP H0318793 B2 JPH0318793 B2 JP H0318793B2
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Description

【発明の詳細な説明】 ＜発明の技術分野＞ 本発明は固体撮像装置の改良に関し、特にイン
ターライン転送方式CCD撮像装置のブルーミン
グおよびスミアを抑圧すると共に高密度化を可能
にした固体撮像装置に関するものである。
＜発明の技術的背景とその問題点＞ 固体撮像装置は従来の撮像管に比べ、小型、軽
量、長寿命、高信頼性、焼き付きがないなど数多
くの特長を持つが、ブルーミングとスミアという
撮像管にはない現像を生じる。前者は過負荷の光
入射により発生した過剰信号電荷が転送チヤネル
に沿つて選択的に広がることにより、表示上では
完全な白線となる現象である。後者は基板の奥深
く入射した光により発生した電荷が拡散により転
送チヤネルに流入する現象であり、この場合には
表示上ではうすい白線となる。前者は過剰な電荷
を吸収するn+拡散層からなるオーバフロードレ
インを用いることにより取り除くことができる
（ダブリユー・エフ・コソノキイ他（W.F.
Kosonocky etal.）、“コントロール オブ ブル
ーミング イン チヤージカツプルド イメージ
ヤー（Control of Blooming in Charge−
Coupled Imagers、）”アールシーエー レビユー
（RCA Review）、第35巻、第３〜24頁、1974年
３月）。しかしながら、後者に対する対策は未だ
不充分であつた。
一方、ブルーミングを抑圧するためにオーバフ
ロードレインを導入すると画素の有効面積を減少
させるため、基板側へ過剰電荷を吸収させる方法
が提案されている（石原他、“インターライン
シーシーデイ イメージ センサー ウイズ ア
ン アンチブルーミング ストラクチア
（Interline CCD Image Sensor with an
Antiblooming Structure）、”アイイーイーイー
トランザクシヨン オン エレクトロン デバ
イス （IEEE Transaction on Electron
Devices）、第ED−31巻、第１号、1984年１月）。
この方式によるインターライン転送方式CCD
撮像装置の画素の断面構造を第３図に示す。
第３図において、ｎ基板１上に厚いｐ層１３と
うすいｐ層１２が形成されており、厚いｐ層１３
上には埋め込みチヤネルCCDを構成するn-層３
が形成され、うすいｐ層１２上には受光部のｐ−
ｎ接合ホトダイオードを構成するためのｎ層１４
が形成されている。またn-層３とｎ層１４の間
にはｐ層のままのトランスフアゲート領域７が残
されている。また画素の周辺部分にはp+層によ
るチヤネルストツプ６が設けられ、画素間を分離
している。n-層３とトランスフアゲート領域７
の上部には絶縁膜８を介してシフトレジスタの電
極を構成するポリシリコン電極９が設けられ、
φVなるパルスが印加される。更にポリシリコン
電極９の上部には遮光のためにAl膜１０が設け
られている。
チヤネルストツプ６とｎ基板１の間には逆バイ
アス電圧が印加され、うすいｐ層１２は完全に空
乏化している。
一方、φVパルスとしては低、中、高の３値パ
ルスが印加され、パルスφVが低、中の間で振幅
しているときにはシフトレジスタを構成するn-
層３と受光部を構成するｎ層１４はｐ層のままの
領域７により分離されている。また、φVが高レ
ベルになつたときには、受光部に蓄積した信号電
荷はトランスフアゲート領域７を通つてシフトレ
ジスタへ読み出され、受光部を構成するｎ層１４
の電位はトランスフアゲート領域７の表面ポテン
シヤルにリセツトされる。光の入射により発生し
た信号電荷の蓄積によりｎ層１４の電位は下降し
ていく。強い光の入射により発生した過剰電荷
は、うすいｐ層１２が空乏化しているためｎ基板
１へ流出し、ブルーミングが抑圧される。
以上のように従来方式によりブルーミングが抑
圧される訳であるが、この従来の方式には以下の
ような２つの問題点がある。
第１の問題点は２種のｐ層１２及び１３を用い
るため、厚いｐ層１３の横方向の拡がりにより高
密度化できないという点である。例えば第３図で
横方向の寸法を縮小しようとすれば、厚いｐ層が
重なつてしまい、うすいｐ層のみの領域が消滅し
てしまうことになる。
第２の問題はスミアである。厚いｐ層１３の中
性領域で光の入射により発生した電子の一部は拡
散によりCCDシフトレジスタに到達し、CCDシ
フトレジスタ内の信号電荷に混入してしまいスミ
アとなる。
＜発明の目的＞ 本発明は以上の問題点に鑑みて成されたもので
あり、高密度化が可能でブルーミング抑圧機能を
持ち、同時にスミアの抑圧機能を持つ固体撮像装
置を提供することを目的とする。
＜発明の実施例＞ 以下、図面を参照して本発明の一実施例を詳細
に説明する。
第１図は本発明を適用したインターライン転送
方式CCD撮像装置の画素の断面図である。
第１図において、ｎ基板２２上にｐ層２２が形
成されており、このｐ層２２上には埋め込みチヤ
ネルCCDを構成するためのn-層２３および受光
部のｐ−ｎ接合ホトダイオードを構成するための
n+層２５，n-層２４が形成されている。
なお、n-層２４を設けずn+層２５を深くする
ことによつても、本発明の実施は可能である。し
かしながらこの場合には高濃度のn+層のために
短波長感度の低下など特性の劣化が生じる。ま
た、n+層２５はポリシリコン電極２９をマスク
として自動位置決め（Self−Alignment）により
形成することが可能であり、より好都合である。
更に、n-層２４は埋め込みチヤネルを形成する
n-層３と同時に形成することも可能であり、製
造工程上より好適である。
n-層２３とn+層２５との間にはｐ層のままの
領域（トランスフアゲート領域）２７が残されて
いる。また画素の周辺部分にはp+層によるチヤ
ネルストツプ２６，２６が設けられ、画素間と分
離している。n-層２３と領域２７の上部には絶
縁膜２８を介してシフトレジスタの電極を構成す
るポリシリコン電極２９が設けられ、φVなるパ
ルスが印加される。更にポリシリコン電極２９の
上部には遮光のためにAl３０が設けられている。
チヤネルストツプ２６とｎ基板２１の間には逆
バイアス電圧３１が印加され、ｐ層２２は基板２
１とCCDシフトレジスタ及びホトダイオードの
間に渡つて完全に空乏化している。
上記の如き構成において、φVに３値のパルス
を印加し、信号電荷の読み出しと、シフトレジス
タ内での転送および受光部での信号電荷の蓄積を
制御する方法は従来と同様で良く、また強い光の
入射により発生した過剰電荷もn-層２４および
ｐ層２２を通つてｎ基板２１へ流出していき、ブ
ルーミングが抑圧される。また、本発明によると
ｐ層２２のn-層２３の下部も空乏化しているた
め、中性領域で発生する電子の拡散は生じない。
このためCCDシフトレジスタ内の信号電荷への
混入によるスミアが抑圧されることになる。ま
た、従来例に見られたような厚いｐ層の横方向の
拡がりもないので、高密度化を図ることがより容
易となる。
第２図は本発明を適用した他のインターライン
転送方式CCD撮像装置の画素の断面図である。
第２図において、第１図との相違点は第１図の
n+層２５がp+層３２に置き換えられている点で
ある。このp+層３２は高濃度で形成されるため
チヤネルストツプのp+層２６と同電位に固定さ
れるため、φVパルスが高レベルになることによ
り受光部に蓄積した信号電荷をシフトレジスタに
読み出したときにn-層２４が完全に空乏化する
ことを除き、第１図と全く同様の動作をし、同様
の効果が得られる。
以上のように、上記した本発明の実施例によれ
ばｎ基板上に形成された同一のｐ層上に、転送部
を構成するn-層による埋め込みチヤネルCCDシ
フトレジスタと受光部を構成するホトダイオード
が形成されており、強い光の入射により発生した
過剰電荷は、空乏化したｐ層を通つてｎ基板に流
出することにより、ブルーミングが抑圧される。
また、CCDシフトレジスタとｎ基板間も空乏化
しているため深い部分で発生した電子が拡散によ
りCCDシフトレジスタに流入することもなく、
スミアが抑圧される。
また、上記した本発明の実施例では同一のｐ層
上にCCDシフトレジスタとホトダイオードを形
成するので、２種のｐ層を用いる方式のようにｐ
層の横方向の拡がりを考慮する必要がなく、高密
度化にも適していることになる。
＜発明の効果＞ 以上のように、本発明によれば、固体撮像装置
のブルーミングのみならず、スミアも抑圧するこ
とが可能となり、また同時に固体撮像装置の高密
度化が可能となる。更に、本発明によれば、受光
部の自動位置決めが可能となり、また、分光特性
の改良を図ることができるものである。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明をインターライン転送方式
CCD撮像装置に適用した一実施例の画素の断面
を示す図、第２図は本発明の他の実施例の画素の
断面を示す図、第３図は従来のインターライン転
送方式CCD撮像装置の画素の断面を示す図であ
る。 ２１……ｎ基板、２２……ｐ層、２３……n-
層（埋め込みチヤネルCCD）、２４……n-層（受
光部）、２５……n+層（受光部）、２６……p+層
（チヤネルストツプ）、２７……ｐ層のままの領
域、２８……絶縁膜、２９……ポリシリコン電
極、３０……遮光Al、３１……逆バイアス電圧
源、３２……p+層（受光部）。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 受光部と該受光部で発生した信号電荷を転送
    するCCDシフトレジスタよりなる転送部とを備
    えてなる固体撮像装置において、 第一導電型の半導体基板と、 該第一導電型半導体基板上に形成される一様な
    厚さの第二導電型の半導体層と、 該第二導電型半導体層中に形成され、上記転送
    部を形成する第一導電型の半導体層と、 上記第二導電型半導体層中に、上記転送部形成
    用第一導電型半導体層とはトランスフアーゲート
    領域部分を介して形成され、上記転送部形成用第
    一導電型半導体層より深い深さを持つ、上記受光
    部を形成する第一導電型の半導体層とを有し、 該受光部形成用第一導電型半導体層の不純物濃
    度を表面側を高く、基板側を低くしたことを特徴
    とする固体撮像装置。 ２ 受光部と該受光部で発生した信号電荷を転送
    するCCDシフトレジスタよりなる転送部とを備
    えてなる固体撮像装置において、 第一導電型の半導体基板と、 該第一導電型半導体基板上に形成される一様な
    厚さの第二導電型の半導体層と、 該第二導電型半導体層中に形成され、上記転送
    部を形成する第一導電型の半導体層と、 上記第二導電型半導体層中に、上記転送部形成
    用第一導電型半導体層とはトランスフアーゲート
    領域部分を介して形成され、上記転送部形成用第
    一導電型半導体層より深い深さを持つ、上記受光
    部を形成する第一導電型の半導体層とを有し、 該受光部形成用第一導電型半導体層の表面に第
    二導電型の半導体層を形成したことを特徴とする
    固体撮像装置。
JP59181285A 1984-08-28 1984-08-28 固体撮像装置 Granted JPS6157181A (ja)

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DE8585305935T DE3584703D1 (de) 1984-08-28 1985-08-21 Festkoerper-bildsensor.
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