JPH04372170A - 固体撮像装置 - Google Patents

固体撮像装置

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JPH04372170A
JPH04372170A JP3150156A JP15015691A JPH04372170A JP H04372170 A JPH04372170 A JP H04372170A JP 3150156 A JP3150156 A JP 3150156A JP 15015691 A JP15015691 A JP 15015691A JP H04372170 A JPH04372170 A JP H04372170A
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JP
Japan
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photoelectric conversion
transfer
element isolation
isolation region
state imaging
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP3150156A
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English (en)
Inventor
Hideaki Kawai
秀明 河合
Tetsuya Endo
哲哉 遠藤
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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Publication of JPH04372170A publication Critical patent/JPH04372170A/ja
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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、固体撮像装置のうち、
インターライン転送方式を採用する固体撮像装置に関す
る。
【0002】近年、固体撮像装置においては、高解像度
化を図るため、例えば、25万画素(画素サイズ=12
.4×9.9μm)から38万画素(画素サイズ=8.
5×9.9μm)への多画素化が求められている。
【0003】
【従来の技術】従来、インターライン転送方式を採用す
る固体撮像装置として、図7にその要部の概略的平面図
、図8に図7のA−A線に沿った断面図、図9に図7の
B−B線に沿った断面図、図10に図7のC−C線に沿
った断面図を示すようなものが知られている。
【0004】図7において、矢印Xは水平方向、矢印Y
は垂直方向を示しており、1Aは奇数ラインの光電変換
素子、1Bは偶数ラインの光電変換素子、2は転送ゲー
ト部、3は垂直転送部、4は垂直転送部3を構成するN
拡散層からなる電荷転送路、5−1、5−2、5−3、
5−4は垂直転送部3を構成するポリシリコンからなる
転送電極、6はP+拡散層からなる素子分離領域、7は
アルミニウムからなる遮光層である。なお、転送電極5
−1、5−3は、転送ゲート部2を構成する転送ゲート
電極を兼ねた構成とされている。
【0005】また、図8において、8は基体をなすN型
シリコン基板、9はPウエル、10A、10BはN+拡
散層、11はシリコン酸化膜であり、本実施例において
は、光電変換素子1Aは、N+拡散層10AとPウエル
9とからなるN+P接合ダイオードにより構成され、光
電変換素子1Bは、N+拡散層10BとPウエル9とか
らなるN+P接合ダイオードにより構成されている。
【0006】なお、この固体撮像装置は、光電変換素子
1A、1Bにより発生した信号電荷をN+拡散層10A
、10Bに蓄積させた後、この信号電荷を転送ゲート部
2、垂直転送部3及び水平転送部(図示せず)を介して
電荷検出部(図示せず)に転送して電気信号として読出
すとするものである。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】かかる従来の固体撮像
装置では、例えば、25万画素から38万画素への多画
素化を図る場合において、光電変換素子1A、1Bの開
口面積を小さくすると、感度の低下を招いてしまう。
【0008】そこで、かかる従来の固体撮像装置におい
て、感度の低下を招くことなく、多画素化を図ろうとす
る場合には、光電変換素子1A、1Bの開口面積につい
ては、従来通りの大きさとし、この代わりに、垂直転送
部3の電荷転送路4の寸法を小さくする必要がある。し
かしながら、このようにすると、取り扱い電荷量が減少
し、また、転送効率の低下をも招いてしまうという問題
点があった。
【0009】本発明は、かかる点に鑑み、感度の低下及
び垂直転送部における取り扱い電荷量の低下、転送効率
の低下を招くことなく、多画素化を図ることができるよ
うにした固体撮像装置を提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明による固体撮像装
置は、半導体基板に光電変換素子を水平及び垂直方向に
行列状に形成すると共に光電変換素子で発生した信号電
荷を垂直方向に転送する垂直転送部を設けてなる固体撮
像装置を改良するものであって、光電変換素子を垂直方
向において素子分離する素子分離領域を遮光せず、受光
領域とするものである。
【0011】
【作用】本発明においては、光電変換素子を垂直方向に
おいて素子分離する素子分離領域を遮光せず、受光領域
としているので、かかる素子分離領域においても、光の
照射による信号電荷が発生することになるが、表面ポテ
ンシャルの関係から、この信号電荷は、隣接する光電変
換素子の電荷蓄積領域に拡散し、蓄積されることになる
。したがって、光電変換素子の開口面積を小さくして多
画素化を図るとしても、感度の低下を招くことがない。 この結果、本発明によれば、垂直転送部の電荷転送路の
寸法を小さくしなくとも、光電変換素子の開口面積を小
さくすることにより、感度の低下及び垂直転送部におけ
る取り扱い電荷量の低下、転送効率の低下を招くことな
く、多画素化を図ることができる。
【0012】
【実施例】以下、図1〜図6を参照して本発明の一実施
例について説明する。なお、図1〜図6において、図7
〜図10に対応する部分には同一符号を付し、その重複
説明は省略する。
【0013】まず、図1及び図2を参照して、本発明の
一実施例の構成について説明する。ここに、図1は本発
明の一実施例の要部を示す概略的平面図、図2は図1の
D−D線に沿った断面図であり、図1において、12は
アルミニウムからなる遮光層である。
【0014】また、図1及び図2において、6Aは、素
子分離領域6のうち、特に、光電変換素子1A、1Bを
垂直方向において素子分離する素子分離領域である。即
ち、本実施例においては、遮光層12は、光電変換素子
1A、1Bの上方及び素子分離領域6Aの上方を除く部
分に設けられており、素子分離領域6Aは光電変換素子
1A、1Bと同様に受光領域とされている。その他につ
いては、図7に示す従来の固体撮像装置と同様に構成さ
れている。
【0015】次に、図3〜図6を参照して本実施例の動
作について説明する。ここに、図3は転送電極5−1、
5−2、5−3、5−4に印加する駆動パルスφ1、φ
2、φ3、φ4の一部分を示すタイムチャートであり、
駆動パルスφ1、φ3は、ハイレベル電圧を+12[V
]、ミドルレベル電圧を0[V]、ローレベル電圧を−
8[V]とする3値パルスとされており、駆動パルスφ
2、φ4はハイレベル電圧を0[V]、ローレベル電圧
を−8[V]とする2値パルスとされている。
【0016】また、図4〜図6は表面ポテンシャルを示
す図であり、特に、図4(a−1)〜(a−4)、図5
(a−1)〜(a−4)、図6(a−1)〜(a−4)
は図1のD−D線に沿った断面における表面ポテンシャ
ルの状態を示し、図4(b−1)〜(b−4)、図5(
b−1)〜(b−4)、図6(b−1)〜(b−4)は
図1のE−E線に沿った断面における表面ポテンシャル
の状態を示し、図4(c−1)〜(c−4)、図5(c
−1)〜(c−4)、図6(c−1)〜(c−4)は図
1のF−F線に沿った断面における表面ポテンシャルの
状態を示している。
【0017】まず、本実施例においては、1フィールド
(1/60秒)の期間、光電変換素子1A、1B及び素
子分離領域6Aにおいて光の照射による光電変換が行わ
れ、T=t1の状態を示す図4(a−1)及び図4(b
−1)に示すように、信号電荷SA、SBがそれぞれ光
電変換素子1A、1BのN+拡散層10A、10Bに蓄
積される。ここに、素子分離領域6Aで発生する信号電
荷QA、QBは、図4(a−1)に示すように、それぞ
れ隣接する光電変換素子1A、1BのN+拡散層10A
、10Bに拡散し、蓄積される。なお、信号電荷QAと
信号電荷QBとは殆ど等しい電荷量となる。
【0018】次に、図4(a−2)、図4(b−2)、
図4(c−2)に示すように、T=t2において、転送
電極5−1に印加されている駆動パルスφ1がハイレベ
ル電圧、+12[V]にされると、光電変換素子1Aの
N+拡散層10Aに蓄積されている信号電荷SAは、転
送ゲート部2を介して、転送電極5−1の下方の電荷転
送路4に転送される。このとき、光電変換素子1BのN
+拡散層10Bに蓄積されている信号電荷SBは、図4
(a−2)に示すように、電荷転送路4には転送されな
い。
【0019】次に、T=t3〜t7の状態を示す図4(
b−3)、図4(b−4)、図5(b−1)〜図5(b
−3)及び図4(c−3)、図4(c−4)、図5(c
−1)〜図5(c−3)に示すように、信号電荷SAは
、転送電極5−1に隣接する転送電極5−2、5−3に
転送される。
【0020】次に、図5(a−4)、図5(c−4)に
示すように、T=t8において、転送電極5−3に印加
されている駆動パルスφ3がハイレベル電圧、+12[
V]にされると、光電変換素子1BのN+拡散層10B
に蓄積されている信号電荷SBは、転送ゲート部2を介
して、転送電極5−3の下方の電荷転送路4に転送され
、信号電荷SAと加算される。
【0021】次に、T=t9〜t12の状態を示す図6
(b−1)〜図6(b−4)及び図6(c−1)〜図6
(c−4)に示すように、加算された信号電荷SA、S
Bは、垂直方向に転送される。このようにして垂直方向
に転送される信号電荷SA、SBは、1ライン分ずつ水
平転送路(図示せず)に転送され、水平転送路を転送さ
れた後、電荷検出部(図示せず)を介して電気信号とし
て外部に出力される。
【0022】ここに、1フィールドの期間が終了した後
には、次のフィールド走査が開始されるが、この場合、
図3に示す駆動パルスφ1と駆動パルスφ3とは入れ換
えた波形とされ、駆動パルスφ2と駆動パルスφ4も、
入れ換えた波形とされる。
【0023】なお、本実施例においては、光電変換素子
1Aと1Bとを垂直方向において素子分離する素子分離
領域6Aは、転送電極5−1、5−2又は転送電極5−
3、5−4で覆われているが、転送電極5−1、5−3
には3値パルスである駆動パルスφ1、φ3が印加され
、転送電極5−2、5−4には2値パルスである駆動パ
ルスφ2、φ4が印加されるので、駆動パルスφ1、φ
3のミドルレベル電圧である0[V]において光電変換
素子1Aと光電変換素子1Bとを素子分離できる不純物
濃度としておくことが好適である。
【0024】かかる本実施例よれば、光電変換素子1A
、1Bを垂直方向において素子分離する素子分離領域6
Aを遮光せず、受光領域としているので、かかる素子分
離領域6Aにおいても、光の照射による信号電荷QA、
QBが発生するが、表面ポテンシャルの関係から、これ
ら信号電荷QA、QBは、隣接する光電変換素子1A、
1BのN+拡散層10A、10Bに拡散し、蓄積される
。したがって、光電変換素子1A、1Bの開口面積を小
さくして多画素化を図るとしても、感度の低下を招くこ
とがない。この結果、垂直転送部3の電荷転送路4の寸
法を小さくしなくとも、光電変換素子1A、1Bの開口
面積を小さくすることにより、感度の低下及び垂直転送
部3における取り扱い電荷量の低下、転送効率の低下を
招くことなく、多画素化を図ることができる。
【0025】なお、上述の実施例においては、転送電極
5−1及び5−3が転送ゲート部2の転送ゲート電極を
兼ねる構成とされているが、転送電極5−1及び5−3
と転送ゲート部2の転送ゲート電極とを分離し、転送電
極5−1及び5−3に2値の駆動パルスを印加する構成
とすることもでき、この場合には、素子分離領域6Aが
2値の駆動パルスのハイレベル電圧で光電変換素子1A
と光電変換素子1Bとを素子分離できる不純物濃度とし
ておくことが好適である。
【0026】また、上述の実施例においては、垂直転送
部をCCD(Charge Coupled Devi
−ce)で構成した場合について述べたが、この代わり
に、BBD(Bucket BrigadeDevic
e)や、抵抗性ゲート等で構成することもできる。
【0027】また、上述の実施例においては、垂直転送
部を4相駆動方式のCCDで構成した場合について述べ
たが、この代わりに、2相駆動、3相駆動方式のCCD
で構成することもできる。
【0028】また、上述の実施例においては、フィール
ド蓄積を行うようにした場合について述べたが、この代
わりに、フレーム蓄積を行うようにすることもできる。
【0029】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、光電変
換素子を垂直方向において素子分離する素子分離領域を
遮光せず、受光領域としたことにより、かかる素子分離
領域においても信号電荷を発生させ、この信号電荷を隣
接する光電変換素子の電荷蓄積領域に蓄積させることが
できるので、光電変換素子の開口面積を小さくしても、
感度の低下を招くことがなく、この結果、垂直転送部の
電荷転送路の寸法を小さくしなくとも、光電変換素子の
開口面積を小さくすることにより、感度の低下及び垂直
転送部における取り扱い電荷量の低下、転送効率の低下
を招くことなく、多画素化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の要部を示す概略的平面図で
ある。
【図2】図1のD−D線に沿った断面図である。
【図3】転送電極に印加される駆動パルスを示すタイム
チャートである。
【図4】図1のD−D線、E−E線、F−F線に沿った
断面における表面ポテンシャルを示す図である。
【図5】図1のD−D線、E−E線、F−F線に沿った
断面における表面ポテンシャルを示す図である。
【図6】図1のD−D線、E−E線、F−F線に沿った
断面における表面ポテンシャルを示す図である。
【図7】従来の固体撮像装置の要部を示す概略的平面図
である。
【図8】図7のA−A線に沿った断面図である。
【図9】図7のB−B線に沿った断面図である。
【図10】図7のC−C線に沿った断面図である。
【符号の説明】
1A、1B  光電変換素子 2  転送ゲート部 3  垂直転送部 4  電荷転送路 5−1〜5−4  転送電極 6  素子分離領域 6A  素子分離領域 7  遮光層 8  半導体基板 9  Pウエル領域 10A、10B  N+拡散層 11  シリコン酸化膜 12  遮光層

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】半導体基板に光電変換素子を水平及び垂直
    方向に行列状に形成すると共に前記光電変換素子で発生
    した信号電荷を垂直方向に転送する垂直転送部を設けて
    なる固体撮像装置であって、前記光電変換素子を垂直方
    向において素子分離する素子分離領域を遮光せず、受光
    領域としていることを特徴とする固体撮像装置。
  2. 【請求項2】前記垂直転送部を構成する転送電極のうち
    、前記素子分離領域の上方に配される転送電極に印加さ
    れる駆動パルスが3値パルスである場合、前記素子分離
    領域は、前記3値パルスのミドルレベル電圧で素子分離
    可能な不純物濃度とされていることを特徴とする請求項
    1記載の固体撮像装置。
  3. 【請求項3】前記垂直転送部を構成する転送電極のうち
    、前記素子分離領域の上方に配される転送電極に印加さ
    れる駆動パルスが2値パルスである場合、前記素子分離
    領域は、前記2値パルスのハイレベル電圧で素子分離可
    能な不純物濃度とされていることを特徴とする請求項1
    記載の固体撮像装置。
JP3150156A 1991-06-21 1991-06-21 固体撮像装置 Withdrawn JPH04372170A (ja)

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JP3150156A JPH04372170A (ja) 1991-06-21 1991-06-21 固体撮像装置

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JP3150156A JPH04372170A (ja) 1991-06-21 1991-06-21 固体撮像装置

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09186310A (ja) * 1995-12-27 1997-07-15 Nec Corp 固体撮像装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09186310A (ja) * 1995-12-27 1997-07-15 Nec Corp 固体撮像装置

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Effective date: 19980903