JPH04239171A - 半導体装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は半導体装置に係り、特に
、半導体チップ面にて、その中央部に形成された能動素
子形成領域部と、その周辺部に形成された電極形成領域
部と、前記能動素子形成領域部と電極形成領域部との間
に形成されたガードリングとを備える半導体装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】この種の半導体装置は、電極形成領域部
およびその電極形成領域部近傍に発生する予期せぬ電荷
を能動素子形成領域部に侵入するのをガードリングで防
止し、これにより該能動素子形成領域部からの出力にノ
イズが入らないようにしているものである。

【０００３】このような構成を適用させた固体撮像装置
の一例を図２に模式的に示す。

【０００４】同図において、半導体チップ１１があり、
この半導体チップ１１の主表面の中央部は能動素子形成
領域部となっている。この能動素子形成領域部は、アレ
イ状に配列された複数個のフォトダイオード１２が形成
された領域と、該フォトダイオードのうち同列方向に配
列されたものからの電荷を列方向の一端に転送させるた
めの垂直ＣＣＤ転送部１３が形成された領域部と、各垂
直ＣＣＤ転送部１３からの電荷を行方向の一端にそれぞ
れ取り出す水平ＣＣＤ転送部１４が形成された領域部と
、この水平ＣＣＤ転送部１４からの電荷を増幅させるソ
ースフォロア出力アンプ１５が形成されている領域部と
からなっている。

【０００５】また、半導体チップ１１の周辺部は複数の
電極１６が配列された電極形成領域部となっている。こ
れら電極１６は、前記ソースフォロア出力アンプ１５の
出力端子のほか、前記垂直ＣＣＤ転送部１３および水平
ＣＣＤ転送部１４の各転送電極（図示せず）に電圧を印
加する端子等からなっている。

【０００６】そして、この電極形成領域部と前記能動素
子形成領域部との間には、この能動素子形成領域部を囲
むようにして、ガードリング１７が形成されている。こ
のガードリング１７は、不純物拡散層からなるものであ
り、この不純物拡散層は前記電極１６を介して高電位に
保持されたものとなっている。

【０００７】なお、ＣＣＤ固体撮像素子は、例えば、映
像情報、Ｖｏｌ．１８、ＰＰ．２５〜３１、「ＣＣＤ撮
像素子の特性と応用」、１９８６年５月産業開発機構（
株）発行、で知られている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】このように構成された
固体撮像装置は、電極形成領域部にて発生された予期せ
ぬ電荷は前記ガードリング１７によって能動素子形成領
域部側への侵入を充分に阻止できるようになっているも
のである。

【０００９】しかし、実際においては、ソースフォロア
出力アンプ１５の出力端子からはノイズは全く除去され
るには至ってはおらず、微小なノイズが発生していた。

【００１０】そして、近年においては、固体撮像装置は
、より高感度化、より高解像度化の傾向にあるとともに
、半導体チップのサイズ縮小化が進んでくると、微小な
ノイズも無視することができなくなり、その解決が望ま
れていた。

【００１１】本発明は、このような事情に基づいてなさ
れたものであり、その目的とするところのものは、さら
にノイズを低減させることのできた半導体装置を提供す
ることにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、本発明は、基本的には、半導体チップ面にて
、その中央部に形成された能動素子形成領域部と、その
周辺部に形成された電極形成領域部と、前記能動素子形
成領域部と電極形成領域部との間に形成されたガードリ
ングとを備える半導体装置において、少なくとも、前記
能動素子形成領域部とガードリングとの間にて最も広い
面積を有する領域部と前記能動素子形成領域部との間に
ガードバンドを設けるようにしたことを特徴とするもの
である。

【００１３】

【作用】従来において、ノイズ発生の原因が何に起因す
るかを考察した結果、ガードリング内において、能動素
子形成領域外の配線層形成領域下の半導体基板内に電荷
が比較的多量に発生することが確認できた。

【００１４】しかも、この電荷発生は必ずしも配線層が
形成されていなくても比較的広い領域を有する部分下の
半導体基板内にても発生することが判明した。

【００１５】本発明はこのことに鑑みてなされたもので
あり、少なくとも、能動素子形成領域部とガードリング
との間にて最も広い面積を有する領域部（この領域部上
に配線層が形成されている場合をも含む）と前記能動素
子形成領域部との間にガードバンドを設けるようにした
ものである。

【００１６】このようにすることにより、上述した広い
面積を有する領域部にて発生する電荷を、前記ガードバ
ンドにより、能動素子形成領域部に侵入するのを防止す
るようにしたものである。

【００１７】したがって、前記ガードリング内にて発生
する電荷に基づくノイズをも除去できることから、従来
よりも、さらにノイズ除去を達成することができるよう
になる。

【００１８】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を用いて具体
的に説明する。

【００１９】図１は、本発明による半導体装置の一実施
例を示した平面構成図である。

【００２０】同図は、固体撮像装置を示したものであり
、その半導体チップ１が示されている。そして、この半
導体チップ１の主表面の中央部は能動素子形成領域部と
なっている。この能動素子形成領域部は、アレイ状に配
列された複数個のフォトダイオード２が形成された領域
と、該フォトダイオード２のうち同列方向に配列された
ものからの電荷を列方向の一端に転送させるための垂直
ＣＣＤ転送部３が形成された領域部と、各垂直ＣＣＤ転
送部３からの電荷を行方向の一端にそれぞれ取り出す水
平ＣＣＤ転送部４が形成された領域部と、この水平ＣＣ
Ｄ転送部４からの電荷を増幅させるソースフォロア出力
アンプ５が形成されている領域部とからなっている。

【００２１】また、半導体チップ１の周辺部は複数の電
極６が配列された電極形成領域部となっている。これら
電極６は、前記ソースフォロア出力アンプ５の出力端子
のほか、前記垂直ＣＣＤ転送部３、水平ＣＣＤ転送部４
の転送電極（図示せず）に電圧を印加する端子等からな
っている。

【００２２】さらに、前記電極６のそれぞれの近傍には
保護回路７が形成されている。

【００２３】そして、この電極形成領域部と前記能動素
子形成領域部との間には、この能動素子形成領域部を囲
むようにして、ガードリング８が形成されている。この
ガードリング８は、不純物拡散層からなるものであり、
この不純物拡散層は前記電極６を介して高電位に保持さ
れたものとなっている。

【００２４】さらに、ガードリング８内において、さら
にアレイ状に配列された複数個のフォトダイオード２が
形成された領域と、該フォトダイオード２のうち同列方
向に配列されたものからの電荷を列方向の一端に転送さ
せるための垂直ＣＣＤ転送部３が形成された領域部と、
各垂直ＣＣＤ転送部３からの電荷を行方向の一端にそれ
ぞれ取り出す水平ＣＣＤ転送部４が形成された領域部と
を囲むようにしてガードバンド９Ａとガードバンド９Ｂ
とが形成されている。

【００２５】これらガードバンド９Ａとガードバンド９
Ｂは、いずれにおいても上述した各領域部に近接しては
配置されているものとなっている。そして、ガードバン
ド９Ａは、フォトダイオード２と垂直ＣＣＤ転送部３を
囲むようなコ字形状をなし、また、ガードバンド９Ｂは
、水平ＣＣＤ転送部４に沿った一字形状をなし、これら
ガードバンド９Ａとガードバンド９Ｂを全体的に見た場
合、ほぼリング状形状となっている。

【００２６】ガードバンド９Ａとガードバンド９Ｂとの
間隙部は、前記水平ＣＣＤ転送部４のうち、ソースフォ
ロア出力アンプ５に接続される部分となっている。

【００２７】また、前記ガードバンド９Ａおよびガード
バンド９Ｂは、たとえばそれを形成する半導体基板面が
Ｐ型である場合、Ｎ＋型不純物拡散層から構成され、か
つ、高電位（たとえば、半導体基板を２０Ｖ、ウェル層
を０Ｖにした場合、約１５Ｖ程度）に保持されるように
なっている。このようにした場合、電子に対してはこれ
を吸収し、また、正孔に対してはバリアの機能を有する
ようになる。

【００２８】そして、ソースフォロア出力アンプ５が形
成されている領域の前記ガードリング８とガードバンド
９Ａの間の他の領域には、複数の配線層が走行して形成
されている配線層形成領域１０が設けられている。

【００２９】この配線層形成領域１０は、前記ソースフ
ォロア出力アンプ５に電源を供給する配線層、垂直ＣＣ
Ｄ転送部３および水平ＣＣＤ転送部４における転送電極
に電圧を印加するための配線層等が形成された領域とな
っている。

【００３０】このように構成した固体撮像装置は、ガー
ドリング８内において、前記配線層形成領域部１０下の
半導体基板内で最も多くの電荷が発生する状態にある。 また、その他の領域（フォトダイオード２、垂直ＣＣＤ
転送部３、水平ＣＣＤ転送部４を除く）でも電荷が発生
することになる。

【００３１】それ故、上述のようにガードバンド９Ａ、
ガードバンド９Ｂを形成することにより前記電荷がフォ
トダイオード２、垂直ＣＣＤ転送部３、水平ＣＣＤ転送
部４が形成されている領域部に侵入するのを防止するこ
とができるようになる。

【００３２】したがって、前記フォトダイオード２、垂
直ＣＣＤ転送部３、水平ＣＣＤ転送部４が形成されてい
る領域部にてノイズ発生の起因となるものがなくなるこ
とからノイズの発生していない出力を得ることができる
。

【００３３】上述した実施例では、ガードバンド９Ａお
よびガードバンド９Ｂとで、フォトダイオード２、垂直
ＣＣＤ転送部３、水平ＣＣＤ転送部４が形成されている
領域部をほぼ囲むようにして形成したものであるが、こ
れに限定されることはない。ガードリング８内で最も多
量に電荷が発生する前記配線層形成領域部１０からの電
荷を遮蔽するだけでも、従来と比べて多大な効果をもた
らすことから、該配線層形成領域部１０と、フォトダイ
オード２、垂直ＣＣＤ転送部３、水平ＣＣＤ転送部４が
形成されている領域部との境界部のみにガードバンドを
設けるようにしてもよい。

【００３４】また、上述した実施例では、特に配線層形
成領域部１０に着目してガードバンドを形成したもので
あるが、これに限定されることはない。ガードリング８
内において、能動素子形成領域部以外の広い面積を有す
る領域（この領域上に配線層が形成されている場合も含
む）がある場合、この広い面積を有する領域においても
電荷が発生しやすいことが確かめられた。それ故、記能
動素子形成領域部とガードリングとの間にて最も広い面
積を有する領域部と前記能動素子形成領域部との間にガ
ードバンドを設けるようにしてもよいことはいうまでも
ない。

【００３５】上述した実施例では、電荷が侵入してはな
らない領域を囲むようにしてガードバンド９Ａ、９Ｂを
設けたものであるが、これに限定されず、電荷が発生す
る領域部（実施例の場合、配線層形成領域部１０に相当
する）を囲むようにしてガードリングを設けてもよいこ
とはいうまでもない。

【００３６】上述した実施例では、特に、固体撮像装置
について説明したものであるが、この固体撮像装置に限
定されることはなく、半導体装置全般に適用できること
はいうまでもない。

【００３７】

【発明の効果】以上説明したことから明らかなように、
本発明による半導体装置によれば、従来に比べて大幅に
ノイズを低減させることができるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による半導体装置の一実施例を示す平面
構成図である。

【図２】従来の半導体装置の一例を示す平面構成図であ
る。

【符号の説明】

１　　半導体チップ ２　　フォトダイオード ３　　垂直ＣＣＤ転送部 ４　　水平ＣＣＤ転送部 ５　　ソースフォロア出力アンプ ６　　電極 ８　　ガードリング ９Ａ、９Ｂ　　ガードバンド １０　　配線層形成領域部

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　半導体チップ面にて、その中央部に形
   成された能動素子形成領域部と、その周辺部に形成され
   た電極形成領域部と、前記能動素子形成領域部と電極形
   成領域部との間に形成されたガードリングとを備える半
   導体装置において、少なくとも、前記能動素子形成領域
   部とガードリングとの間にて最も広い面積を有する領域
   部と前記能動素子形成領域部との間にガードバンドを設
   けるようにしたことを特徴とする半導体装置。
2. 【請求項２】　　請求項第１記載の発明において、最も
   広い面積を有する領域部として配線層形成領域部とした
   ことを特徴とする半導体装置。
3. 【請求項３】　　請求項第１記載の発明において、ガー
   ドバンドは、前記能動素子形成領域部又は最も広い面積
   を有する領域部を囲んだガードリングの一部としたこと
   を特徴とする半導体装置。
4. 【請求項４】　　請求項第１項記載の発明において、能
   動素子形成領域部として、アレイ状フォトダイオード形
   成領域部、垂直ＣＣＤ転送領域部、および水平ＣＣＤ転
   送領域部としたことを特徴とする半導体装置。