JPH0319349A - Charge-coupled device - Google Patents

Charge-coupled device

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Publication number
JPH0319349A
JPH0319349A JP1153708A JP15370889A JPH0319349A JP H0319349 A JPH0319349 A JP H0319349A JP 1153708 A JP1153708 A JP 1153708A JP 15370889 A JP15370889 A JP 15370889A JP H0319349 A JPH0319349 A JP H0319349A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
gate
region
charge transfer
potential
charge
Prior art date
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Pending
Application number
JP1153708A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Keiko Kawabata
啓子 川端
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Publication date
Application filed by NEC Corp filed Critical NEC Corp
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Publication of JPH0319349A publication Critical patent/JPH0319349A/en
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Abstract

PURPOSE:To dispense with a polycrystalline silicon gate to a transistor for load use and a wiring to the gate by a method wherein the transistor for load use of the charge detecting circuit of a CCD having a virtual gate charge transfer part is formed as a junction type and is formed simultaneously with the virtual gate charge transfer part. CONSTITUTION:An N-type well 16 is formed by implanting ions and after that, an N-type impurity 7 is ion-implanted to form a potential well region 2 and channel regions of transistors 18 and 19 and a P-type impurity 6 is ion-implanted on them to form simultaneously a virtual gate region 5 and gate regions 10 and 11 of the transistors 18 and 19. At this time, the respective regions result in being set automatically in an earth potential.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、電荷結合素子に関し、特に、その最終段に配
置される電荷検出部の楕遣に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a charge-coupled device, and in particular to the ellipse of a charge detection section disposed at the final stage thereof.

[従来の技術] 電荷結合素子(以下、適宜CCDと略す〉は、現在、固
体撮像素子、メモリ、フィルタ等の用途に広く用いられ
ている. 第4図は,CCDを用いたフレームインターライン転送
方式による固体撮像素子の全体構成図である.この固体
撮像素子においては、受光部4l内で発生した光電変換
電荷は、受光部内に設けられた垂直CCDを介して、電
荷蓄積部42に一旦蓄積され、その後、1水平映像信号
毎に並列に水平CCD部43へ転送され、このCCD部
を介して出力部44から出力される。
[Prior Art] Charge-coupled devices (hereinafter abbreviated as CCD) are currently widely used for solid-state imaging devices, memories, filters, etc. Figure 4 shows frame interline transfer using a CCD. 1 is an overall configuration diagram of a solid-state image sensor according to the method. In this solid-state image sensor, photoelectric conversion charges generated within a light receiving section 4l are temporarily accumulated in a charge storage section 42 via a vertical CCD provided within the light receiving section. Thereafter, each horizontal video signal is transferred in parallel to the horizontal CCD section 43 and outputted from the output section 44 via this CCD section.

第5図は、第4図の水平CCD部43の出力部44付近
の断面図であって、このCCDは、仮想ゲート電荷転送
部と単相ゲート電荷転送部とを有する.第5図において
、n型半導体基板15内の表面部分にはpウェル14が
形成され、さらにpウェル14内の表面部分には図示し
た部分全面に渡ってnウェル16が形成されている.1
7は、リセットトランジスタとして用いられるデイプリ
ーション型のnチャネルMOS}ランジスタであって、
フローティング領域16a.n型拡散領域l2、ゲート
電極9を有する.このn型拡散領域12は電源V.)。
FIG. 5 is a sectional view of the vicinity of the output section 44 of the horizontal CCD section 43 in FIG. 4, and this CCD has a virtual gate charge transfer section and a single-phase gate charge transfer section. In FIG. 5, a p-well 14 is formed on the surface of an n-type semiconductor substrate 15, and an n-well 16 is further formed on the surface of the p-well 14 over the entire illustrated area. 1
7 is a depletion type n-channel MOS} transistor used as a reset transistor,
Floating region 16a. It has an n-type diffusion region l2 and a gate electrode 9. This n-type diffusion region 12 is connected to the power source V. ).

に接続され、また、ゲート電極9には一定周期毎にフロ
ーティング領域16aの電位をリセットするためにリセ
ットバルスφλが印加される.18a、19aは、負荷
用トランジスタとして用いられるディプリーション型の
nチャネルMOSトランジスタであって、それぞれ、ゲ
ート電% 1 0 a、lla、ソース・ドレイン領域
として用いられるn型拡散領域12を有する.MOS}
−ランジスタ18a、19aのチャネル領域にはn型不
純物7が浅くイオン注入されている.MOSトランジス
タ18a、19aのソース領域は、そのゲート電極10
a、llaとともに接地されている. 5は、nウェル16の表面にp型不純物6がドープされ
て形成された仮患ゲート領域であって、この領域は、チ
ャネルストッパであるp型拡散層を介してpウェル14
と接続され接地電位に固定される.この領域の下には、
仮想ゲート電荷転送部として、n型不純物7がドーブさ
れた電位障壁領域1と、この領域より多くのn型不純物
7がドープされた電位井戸領域2とが形成されている.
8は、単相のクロックが印加される単相ゲート電極であ
って、この電極の下の半導体領域は、単相ゲート電荷転
送部を構成するように、nウェルがそのまま用いられる
電位障壁領域3と、n型不純物7が打ち込まれた電位井
戸領域4とになされている.電位井戸領域4のn型不純
物7は、トランジスタ18a、19aのチャネル部分の
不純物と同時にドーブされるので、これらの各領域は同
一の不純物プロファイルを有する. 第6図は、第5図における領域1から領域l6aにかけ
ての電位分布図であり、第7図は、電荷検出回路の回路
図である.第7図において、トランジスタ17、18a
.19aは、第5図のトランジスタに対応したトランジ
スタであり、トランジスタ20、21は、第5図には図
示されていないエンハンスメント型の駆動用MOS}ラ
ンジスタである. いま、単相ゲート電極8に、ハイレベルの電圧が印加さ
れているとすると、電荷転送路の電位分布は、第6図の
実線に示すようになる.この状態では、電位障壁領域1
に転送されてきた信号電荷は,領域2、領域3を通過し
て電位井戸領域4内にMWされる.次に、単相ゲート電
極8に印加されている電圧がローレベルとなると、この
電極下の電位は第6図の破線で示すようになり、領域4
内の信号電荷は、フローティング領域16a内に移され
る。その結果、フローティング領域16aの電位が変化
する.この電位変化は第7図に示す電位検出回路によっ
て検出される.その後、フローティング領域16aの電
位は、ゲート電極9に印加されているリセットパルスφ
8によってリセットされる. [発明が解決しようとする課題] 上述した従来のCCDでは、電荷検出回路における負荷
トランジスタがMOS型であり、そしてゲート電極を接
地電位に接続するための配線を必要とする。このゲート
電極はポリシリコンによって形成されるが、そのバター
ニングは、ウエッI・法によるため形状にばらつきが生
じやすく、そのため、電荷検出回路の負荷抵抗の抵抗値
がばらつき、その出力特性が一様にならない。さらに、
ゲートを形成した後に配線形成のために多くの工程を経
ることになるので、ポリシリコンゲートが損傷を受ける
機会が多くなり歩留まりが低下する。
Further, a reset pulse φλ is applied to the gate electrode 9 at regular intervals to reset the potential of the floating region 16a. 18a and 19a are depletion type n-channel MOS transistors used as load transistors, and each has a gate voltage %10a, lla, and an n-type diffusion region 12 used as a source/drain region. MOS}
- N-type impurity 7 is ion-implanted shallowly into the channel regions of transistors 18a and 19a. The source regions of MOS transistors 18a and 19a are connected to their gate electrodes 10.
It is grounded along with a and lla. 5 is a temporary gate region formed by doping p-type impurity 6 on the surface of the n-well 16, and this region is connected to the p-well 14 through a p-type diffusion layer serving as a channel stopper.
and is fixed at ground potential. Below this area,
A potential barrier region 1 doped with n-type impurity 7 and a potential well region 2 doped with more n-type impurity 7 than this region are formed as a virtual gate charge transfer section.
Reference numeral 8 denotes a single-phase gate electrode to which a single-phase clock is applied, and a semiconductor region under this electrode is a potential barrier region 3 in which an n-well is used as is so as to constitute a single-phase gate charge transfer section. and a potential well region 4 into which n-type impurity 7 is implanted. Since the n-type impurity 7 in the potential well region 4 is doped at the same time as the impurity in the channel portions of the transistors 18a and 19a, each of these regions has the same impurity profile. 6 is a potential distribution diagram from region 1 to region l6a in FIG. 5, and FIG. 7 is a circuit diagram of the charge detection circuit. In FIG. 7, transistors 17 and 18a
.. 19a is a transistor corresponding to the transistor shown in FIG. 5, and transistors 20 and 21 are enhancement type driving MOS transistors (not shown in FIG. 5). Assuming that a high-level voltage is now applied to the single-phase gate electrode 8, the potential distribution of the charge transfer path will be as shown by the solid line in FIG. In this state, potential barrier region 1
The signal charges transferred to the area 2 and 3 pass through the areas 2 and 3 and are MWed into the potential well area 4. Next, when the voltage applied to the single-phase gate electrode 8 becomes low level, the potential under this electrode becomes as shown by the broken line in FIG.
The signal charges in the floating region 16a are transferred to the floating region 16a. As a result, the potential of the floating region 16a changes. This potential change is detected by the potential detection circuit shown in Figure 7. Thereafter, the potential of the floating region 16a is changed to the reset pulse φ applied to the gate electrode 9.
It is reset by 8. [Problems to be Solved by the Invention] In the conventional CCD described above, the load transistor in the charge detection circuit is a MOS type, and requires wiring for connecting the gate electrode to the ground potential. This gate electrode is formed of polysilicon, but its patterning is done using the wet I method, which tends to cause variations in shape.As a result, the resistance value of the load resistor of the charge detection circuit varies, resulting in uniform output characteristics. do not become. moreover,
Since many steps are required to form wiring after forming the gate, there are many chances that the polysilicon gate will be damaged and the yield will decrease.

また、配線のためのスペースが必要となるので高密度化
に対する障害となる。
Further, since a space for wiring is required, this becomes an obstacle to increasing the density.

[課題を解決するための手段コ 本発明の電荷結合素子は、仮想ゲート電荷転送部と、こ
の仮想ゲート電荷転送部から電荷の転送を受ける単相電
荷転送部と、この単相ゲート電荷転送部から電荷の転送
を受けるフローティング領域と、このフローティング領
域の電位を検出する電荷検出回路とを具備するものであ
って、電荷検出回路の負荷用トランジスタは、前記仮想
ゲート電荷転送部と同様の不純物プロファイルを有する
接合型電界効果トランジスタによって楕成されている. [実施例] 次に、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、本発明の一実施例を示すCCDの出力部付近
の断面図である.同図において、第5図の従来例と同一
の部分には同一の参照番号が付されているので重複する
説明は省略する.この実施例では、接合型電界効果トラ
ンジスタ18、19が負荷用のトランジスタとして用い
られており、これらのトランジスタのゲート領域とチャ
ネル領域とは、仮想ゲート領域5およびその下の電位井
戸領域2と同時に形成される.すなわち、nウェル16
を、ドーズ量3.OX1012/cot、加速エネルギ
ー70keVでイオン注入して形成し、その後、n型不
純物7を、ドーズ量3.OX10”/CII+、加速エ
ネルギー70keVでイオン注入して、電位井戸領域2
とトランジスタ18、19のチャネル領域を形成し、そ
の上に、p型不純物6を、ドーズ量1。O X I O
 13/Gil!、加速エネルギー 1 5 k e 
Vでイオン注入して、仮想ゲート領域5とトランジスタ
18、19のゲート領域10、11とを同時に形成する
.このとき、これら各ゲート領域は、仮想ゲート領域同
様、紙面の向こう劇とこちら側に存在するチャネルスト
ッパと接続されるので、各ゲート領域は自動的に接地電
位に設定されることになる.第1図の素子の電荷検出部
の等価回路図を第2図に示す. この実施例によれば、ポリシリコンゲートの形成および
このゲートに対する配線の形成工程が不要となるので、
ポリシリコンを用いたことによる特性のばらつきがなく
なり、また、配線工程を経ることによる不良の発生が防
止されるので、安定した特性の素子を歩留まり高く製造
することができる. 第3図は、本発明の他の実施例を示す断面図である.こ
の実施例の先の実施例と相違する点は、負荷用の接合型
電界効果トランジスタ18が、仮想ゲート電荷転送部の
電位障壁領域1と同時に形成されている点である.すな
わち、n型不純物7をドーズ量2.○x l Q l 
2 / cボ、加速エネルギー70keVでイオン注入
してこれらの領域を同時に形成している.この実施例に
よれば、初段のnチャネル接合型トランジスタ18の容
量を減らすことができる. [発明の効果コ 以上説明したように、本発明は、仮想ゲート電荷転送部
を有するCCDの電荷検出回路の負荷用トランジスタを
接合型として仮想ゲート電荷転送部と同時に形成するも
のであるので、本発明によれば、負荷用トランジスタに
対するポリシリコンゲートとそれに対する配線とが不要
となる.したがって、本発明によればポリシリコンゲー
トを用いることによる特性のばらつきを抑えることがで
き、ポリシリコンゲートに対して配線を形成することに
よる不良の発生を防止することができる.また、配線を
省略できることによってデバイスの設計が容易となり、
デバイスの高密度化が可能となる.
[Means for Solving the Problems] The charge-coupled device of the present invention includes a virtual gate charge transfer section, a single-phase charge transfer section that receives charge from the virtual gate charge transfer section, and a single-phase gate charge transfer section. The device includes a floating region that receives charge transfer from the floating region and a charge detection circuit that detects the potential of the floating region, and the load transistor of the charge detection circuit has an impurity profile similar to that of the virtual gate charge transfer section. It is formed by a junction field effect transistor with . [Example] Next, an example of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a sectional view of the vicinity of the output section of a CCD showing an embodiment of the present invention. In this figure, parts that are the same as those in the conventional example shown in FIG. 5 are given the same reference numerals, so redundant explanation will be omitted. In this embodiment, junction field effect transistors 18 and 19 are used as load transistors, and the gate region and channel region of these transistors are simultaneously connected to the virtual gate region 5 and the potential well region 2 below it. It is formed. That is, n-well 16
, the dose amount is 3. OX1012/cot is formed by ion implantation at an acceleration energy of 70 keV, and then an n-type impurity 7 is added at a dose of 3. Ion implantation was performed at OX10"/CII+ and acceleration energy of 70 keV to form potential well region 2.
and channel regions of transistors 18 and 19 are formed, and p-type impurity 6 is added thereon at a dose of 1. O X I O
13/Gil! , acceleration energy 1 5 k e
Virtual gate region 5 and gate regions 10 and 11 of transistors 18 and 19 are simultaneously formed by ion implantation at V. At this time, each gate region, like the virtual gate region, is connected to the channel stopper on the other side of the paper and on this side, so each gate region is automatically set to the ground potential. Figure 2 shows an equivalent circuit diagram of the charge detection section of the device shown in Figure 1. According to this embodiment, the steps of forming a polysilicon gate and forming wiring for this gate are not necessary.
Variations in characteristics due to the use of polysilicon are eliminated, and defects caused by the wiring process are prevented, so devices with stable characteristics can be manufactured at a high yield. FIG. 3 is a sectional view showing another embodiment of the present invention. This embodiment differs from the previous embodiments in that the load junction field effect transistor 18 is formed at the same time as the potential barrier region 1 of the virtual gate charge transfer section. That is, the n-type impurity 7 is added at a dose of 2. ○x l Q l
2/c, these regions are formed simultaneously by ion implantation at an acceleration energy of 70 keV. According to this embodiment, the capacitance of the first-stage n-channel junction transistor 18 can be reduced. [Effects of the Invention] As explained above, in the present invention, the load transistor of a CCD charge detection circuit having a virtual gate charge transfer section is formed as a junction type at the same time as the virtual gate charge transfer section. According to the invention, there is no need for a polysilicon gate for a load transistor and wiring therefor. Therefore, according to the present invention, it is possible to suppress variations in characteristics due to the use of polysilicon gates, and it is possible to prevent defects caused by forming wiring for polysilicon gates. In addition, the ability to omit wiring simplifies device design.
This makes it possible to increase the density of devices.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 第1導電型ウェル内に形成された表面に第2導電型領域
を有する仮想ゲート電荷転送部と、前記仮想ゲート電荷
転送部後段の前記第1導電型ウェル内に設けられたフロ
ーティング領域と、前記仮想ゲート電荷転送部から前記
フローティング領域への電荷の転送をコントロールする
単相ゲートを有する単相ゲート電荷転送部と、前記フロ
ーティング領域の電位を検出する、駆動トランジスタと
負荷トランジスタからなる電荷検出回路とを具備する電
荷結合素子において、前記負荷トランジスタは、前記第
1導電型ウェルの表面に形成された第2導電型領域をゲ
ートとする接合型電界効果トランジスタによって構成さ
れていることを特徴とする電荷結合素子。
a virtual gate charge transfer section having a second conductivity type region on a surface formed in the first conductivity type well; a floating region provided in the first conductivity type well after the virtual gate charge transfer section; a single-phase gate charge transfer section having a single-phase gate that controls charge transfer from the virtual gate charge transfer section to the floating region; and a charge detection circuit that detects the potential of the floating region and includes a drive transistor and a load transistor. In the charge-coupled device, the load transistor is constituted by a junction field effect transistor whose gate is a second conductivity type region formed on the surface of the first conductivity type well. Coupling element.
JP1153708A 1989-06-16 1989-06-16 Charge-coupled device Pending JPH0319349A (en)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5336910A (en) * 1992-01-27 1994-08-09 Oki Electric Industry Co., Ltd. Charge coupled device of high sensitivity and high integration
US6369413B1 (en) * 1999-11-05 2002-04-09 Isetex, Inc. Split-gate virtual-phase CCD image sensor with a diffused lateral overflow anti-blooming drain structure and process of making
KR100356475B1 (en) * 2000-12-29 2002-10-14 주식회사 하이닉스반도체 Method of manufacturing a transistor
JP2010087284A (en) * 2008-09-30 2010-04-15 Sharp Corp Solid-state imaging device, production method of the same, and electronic information equipment
US9724788B2 (en) 2014-01-07 2017-08-08 Illinois Tool Works Inc. Electrical assemblies for a welding system

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