JPH0518465B2 - - Google Patents
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- JPH0518465B2 JPH0518465B2 JP60268430A JP26843085A JPH0518465B2 JP H0518465 B2 JPH0518465 B2 JP H0518465B2 JP 60268430 A JP60268430 A JP 60268430A JP 26843085 A JP26843085 A JP 26843085A JP H0518465 B2 JPH0518465 B2 JP H0518465B2
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
- H01L27/148—Charge coupled imagers
- H01L27/14831—Area CCD imagers
Description
【発明の詳細な説明】
[産業上の利用分野]
この発明は固体撮像素子に関し、特に固定パタ
ーンノイズの低減と垂直方向の電荷転送効率の改
善を図ることができる固体撮像素子に関するもの
である。
ーンノイズの低減と垂直方向の電荷転送効率の改
善を図ることができる固体撮像素子に関するもの
である。
[従来の技術]
近来の固体撮像素子の高集積化は著しく、1画
素の占める面積も微細化され、それに伴つた高感
度化が要求されてきている。このような高感度化
の要求を満足するものとして、M.Kimata et al.
によるISSCC(インターナシヨナル ソリツドス
テート サーキツト コンフアレンス)の1985年
のダイジエスト オブ テクニカル ペーパーズ
(DIGEST OF TECHNICAL PAPERS)の2
月号の100頁に開示されているような電荷掃き寄
せ素子型の固体撮像素子が開発されている。この
電荷掃き寄せ素子型の固体撮像素子は、1水平線
に対応する光電変換素子から読出された信号電荷
が1水平期間内に垂直転送素子(垂直CCD)を
介して水平転送素子(水平CCD)の近傍にまで
掃き寄せられ、水平帰線期間中に水平CCDに転
送されて次の1水平期間に順次読出される方式で
ある。この方式によると垂直方向の電荷転送手段
(垂直CCD)のチヤンネル幅を非常に狭くしても
多くの信号電荷を転送することができ、それによ
り1画素における開口率(光電変換素子の占める
面積と1画素の面積との比)を大きくすることが
できる。
素の占める面積も微細化され、それに伴つた高感
度化が要求されてきている。このような高感度化
の要求を満足するものとして、M.Kimata et al.
によるISSCC(インターナシヨナル ソリツドス
テート サーキツト コンフアレンス)の1985年
のダイジエスト オブ テクニカル ペーパーズ
(DIGEST OF TECHNICAL PAPERS)の2
月号の100頁に開示されているような電荷掃き寄
せ素子型の固体撮像素子が開発されている。この
電荷掃き寄せ素子型の固体撮像素子は、1水平線
に対応する光電変換素子から読出された信号電荷
が1水平期間内に垂直転送素子(垂直CCD)を
介して水平転送素子(水平CCD)の近傍にまで
掃き寄せられ、水平帰線期間中に水平CCDに転
送されて次の1水平期間に順次読出される方式で
ある。この方式によると垂直方向の電荷転送手段
(垂直CCD)のチヤンネル幅を非常に狭くしても
多くの信号電荷を転送することができ、それによ
り1画素における開口率(光電変換素子の占める
面積と1画素の面積との比)を大きくすることが
できる。
第3図は従来の電荷掃き寄せ素子(CSD:
Charge Sweep Device)型の固体撮像素子の平
面図である。図において、1画素は、入射光を信
号電荷に変換するためのたとえばp−n接合で形
成される光電変換素子22と、光電変換素子22
からの信号電荷を選択的に読出すためのトラスフ
アゲート26と、トランスフアゲート26を介し
て与えられた信号電荷を垂直方向に転送するため
の転送電極23または24とから構成される。ト
ランスフアゲート26の電極と垂直方向へ信号電
荷を転送すための転送電極23,24は共用され
ている。また、1列(水平方向)に接続される光
電変換素子22を選択するための信号の通路とな
る走査線21は、コンタクト孔25を介して転送
電極23,24に接続される。このCSD型の固
体撮像素子の動作は前述の先行技術文献または木
股他によるテレビジヨン学会技術報告TEBS101
−6ED841の31頁に詳しく開示されている。簡単
に説明すると、1本の走査線21により選択され
た1列の光電変換素子22からの信号電荷は、ト
ランスフアゲート26を介して垂直の転送チヤン
ネル3に読出され垂直方向に転送される。この垂
直方向への信号電荷の転送は1水平期間の間行な
われ、水平帰線期間に水平CCDへ読出される。
この電荷掃き寄せ素子型の固体撮像素子の最大の
利点は、転送チヤンネル部の幅を細くできること
である。すなわち、1垂直転送素子全体を1つと
して、この中に1つの光電変換素子からの信号電
荷のみが読出されるように構成されているので、
チヤンネル幅を狭くしても十分な転送電荷量を得
ることができる。さらに詳しく言えば、垂直電荷
転送素子(CSD)におけるポテンシヤル井戸は
その長さが1垂直線分になるので、チヤンネル幅
を非常に狭くしてもポテンシヤル井戸は十分大き
な面積となり、十分な転送電荷量を得ることがで
きる。
Charge Sweep Device)型の固体撮像素子の平
面図である。図において、1画素は、入射光を信
号電荷に変換するためのたとえばp−n接合で形
成される光電変換素子22と、光電変換素子22
からの信号電荷を選択的に読出すためのトラスフ
アゲート26と、トランスフアゲート26を介し
て与えられた信号電荷を垂直方向に転送するため
の転送電極23または24とから構成される。ト
ランスフアゲート26の電極と垂直方向へ信号電
荷を転送すための転送電極23,24は共用され
ている。また、1列(水平方向)に接続される光
電変換素子22を選択するための信号の通路とな
る走査線21は、コンタクト孔25を介して転送
電極23,24に接続される。このCSD型の固
体撮像素子の動作は前述の先行技術文献または木
股他によるテレビジヨン学会技術報告TEBS101
−6ED841の31頁に詳しく開示されている。簡単
に説明すると、1本の走査線21により選択され
た1列の光電変換素子22からの信号電荷は、ト
ランスフアゲート26を介して垂直の転送チヤン
ネル3に読出され垂直方向に転送される。この垂
直方向への信号電荷の転送は1水平期間の間行な
われ、水平帰線期間に水平CCDへ読出される。
この電荷掃き寄せ素子型の固体撮像素子の最大の
利点は、転送チヤンネル部の幅を細くできること
である。すなわち、1垂直転送素子全体を1つと
して、この中に1つの光電変換素子からの信号電
荷のみが読出されるように構成されているので、
チヤンネル幅を狭くしても十分な転送電荷量を得
ることができる。さらに詳しく言えば、垂直電荷
転送素子(CSD)におけるポテンシヤル井戸は
その長さが1垂直線分になるので、チヤンネル幅
を非常に狭くしてもポテンシヤル井戸は十分大き
な面積となり、十分な転送電荷量を得ることがで
きる。
[発明が解決しようとする問題点]
第4図は第3図に示される固体撮像素子の各部
の断面構造を示す図であり、第4図aは第3図の
A−A′線に沿つた断面構造を示し、第4図bは
B−B′線に沿つた断面構造を示す。第4図aに
おいて、p形半導体基板1上に電荷転送通路とな
る埋込み型の転送チヤンネル3が形成されてお
り、この転送チヤンネルはn-形不純物拡散層か
らなつている。転送チヤンネル3上にゲート絶縁
膜27を介して転送動作を制御するための転送電
極23が形成されている。また、p形半導体基板
1上に光電変換素子22が形成されている。さら
に、隣接する素子間を電気的に分離するために素
子分離用の厚い酸化膜31およびp+形不純物拡
散層32が形成されている。第4図bは、第4図
aと同様な構造を有しているが、光電変換素子2
2と転送チヤンネル3間にはトランスフアゲート
26が形成されているため、素子分離用のp+形
不純物拡散層が形成されていない。また、転送電
極23上に光電変換素子22を選択するための走
査線21がコンタクト孔25を介して転送電極2
3に接続されている。
の断面構造を示す図であり、第4図aは第3図の
A−A′線に沿つた断面構造を示し、第4図bは
B−B′線に沿つた断面構造を示す。第4図aに
おいて、p形半導体基板1上に電荷転送通路とな
る埋込み型の転送チヤンネル3が形成されてお
り、この転送チヤンネルはn-形不純物拡散層か
らなつている。転送チヤンネル3上にゲート絶縁
膜27を介して転送動作を制御するための転送電
極23が形成されている。また、p形半導体基板
1上に光電変換素子22が形成されている。さら
に、隣接する素子間を電気的に分離するために素
子分離用の厚い酸化膜31およびp+形不純物拡
散層32が形成されている。第4図bは、第4図
aと同様な構造を有しているが、光電変換素子2
2と転送チヤンネル3間にはトランスフアゲート
26が形成されているため、素子分離用のp+形
不純物拡散層が形成されていない。また、転送電
極23上に光電変換素子22を選択するための走
査線21がコンタクト孔25を介して転送電極2
3に接続されている。
第5図は同一のゲート電圧に対する埋込み型転
送チヤンネルの幅とそこに形成されるチヤンネル
ポテンシヤルとの関係を示す図である。この図か
らわかるように、転送チヤンネルの幅が狭くなれ
ばそこに形成されるチヤンネルポテンシヤルも低
くなる。この原因は、チヤンネルカツト用のp+
形不純物拡散層32からの不純物の横方向の拡散
により、埋込まれた転送チヤンネル3の不純物濃
度が補償されることによると考えられている。こ
れは特に転送チヤンネル3の幅が狭くなつた場合
顕著となる。しかし、第4図a,bからわかるよ
うに、トランスフアゲート26に接続されるn-
形不純物拡散層の転送チヤンネル3においては片
側からのみp+形不純物拡散層32の影響を受け
るのに対し、それ以外の部分においては両側から
p+形不純物拡散層32の影響を受けることにな
る。
送チヤンネルの幅とそこに形成されるチヤンネル
ポテンシヤルとの関係を示す図である。この図か
らわかるように、転送チヤンネルの幅が狭くなれ
ばそこに形成されるチヤンネルポテンシヤルも低
くなる。この原因は、チヤンネルカツト用のp+
形不純物拡散層32からの不純物の横方向の拡散
により、埋込まれた転送チヤンネル3の不純物濃
度が補償されることによると考えられている。こ
れは特に転送チヤンネル3の幅が狭くなつた場合
顕著となる。しかし、第4図a,bからわかるよ
うに、トランスフアゲート26に接続されるn-
形不純物拡散層の転送チヤンネル3においては片
側からのみp+形不純物拡散層32の影響を受け
るのに対し、それ以外の部分においては両側から
p+形不純物拡散層32の影響を受けることにな
る。
第6図a,bは第3図のC−C′線に沿つた断面
構造およびそこに形成されるポテンシヤルの様子
を示す図である。これらの図からわかるように、
トランスフアゲート26に接続される部分(通
常、転送電極23,24のほぼ中央付近)におい
ては、狭チヤンネル効果が他の部分より小さいの
で、その部分において深いポテンシヤル井戸34
が形成される。このため、この深いポテンシヤル
井戸34に捕獲された電荷は転送に寄与すること
ができず、読み残し電荷QRが生じて転送効率が
悪化するという問題点があつた。
構造およびそこに形成されるポテンシヤルの様子
を示す図である。これらの図からわかるように、
トランスフアゲート26に接続される部分(通
常、転送電極23,24のほぼ中央付近)におい
ては、狭チヤンネル効果が他の部分より小さいの
で、その部分において深いポテンシヤル井戸34
が形成される。このため、この深いポテンシヤル
井戸34に捕獲された電荷は転送に寄与すること
ができず、読み残し電荷QRが生じて転送効率が
悪化するという問題点があつた。
また、従来の固体撮像素子では、転送電極2
3,24がたとえばポリシリコンなどの材料で形
成され、転送電極23が第1層のポリシリコン
で、転送電極24が第2層のポリシリコンで形成
されているが、トランスフアゲート26の電極は
転送電極23,24と共用されている。このた
め、トランスフアゲート26の電極は第1層の転
送電極23と第2層の転送電極24で交互に形成
されることになる。したがつて、第1層の転送電
極23と第2層の転送電極24間でマスク合わせ
ずれや加工寸法差がゲート絶縁膜27の膜厚差が
大きいと、転送電極23と共用されるトランスフ
アゲート26と転送電極24と共用されるトラン
スフアゲート26間でトランジスタ特性に差が生
じる。この差により光電変換素子22の信号電荷
に差が生じ、均一な像を撮像しても1水平ライン
ごとに交互に出力の差が見られる固定パターンノ
イズが生じるという問題点があつた。
3,24がたとえばポリシリコンなどの材料で形
成され、転送電極23が第1層のポリシリコン
で、転送電極24が第2層のポリシリコンで形成
されているが、トランスフアゲート26の電極は
転送電極23,24と共用されている。このた
め、トランスフアゲート26の電極は第1層の転
送電極23と第2層の転送電極24で交互に形成
されることになる。したがつて、第1層の転送電
極23と第2層の転送電極24間でマスク合わせ
ずれや加工寸法差がゲート絶縁膜27の膜厚差が
大きいと、転送電極23と共用されるトランスフ
アゲート26と転送電極24と共用されるトラン
スフアゲート26間でトランジスタ特性に差が生
じる。この差により光電変換素子22の信号電荷
に差が生じ、均一な像を撮像しても1水平ライン
ごとに交互に出力の差が見られる固定パターンノ
イズが生じるという問題点があつた。
この発明は上記のような問題点を解消するため
になされたもので、1水平ラインごとに見られる
固定パターンノイズを低減することができ、さら
に上述のようなポテンシヤル井戸の電荷転送効率
に対する悪影響を除去して電荷転送損失を小さく
できる固体撮像素子を得ることを目的とする。
になされたもので、1水平ラインごとに見られる
固定パターンノイズを低減することができ、さら
に上述のようなポテンシヤル井戸の電荷転送効率
に対する悪影響を除去して電荷転送損失を小さく
できる固体撮像素子を得ることを目的とする。
[問題点を解決するための手段]
この発明に係る固体撮像素子は、垂直方向の転
送素子の転送電極を第1層の転送電極と第2層の
転送電極とを交互に配列して構成し、第1層の転
送電極は、その一方側に配置された第2層の転送
電極と絶縁され、その他方側に配置された第2層
の転送電極と接続されるようにし、その接続の組
み合せは、電荷転送方向に対し前方にある転送電
極の方が電極下の転送チヤンネルのポテンシヤル
深さが深くなるように配置されており、各第1層
の転送電極または各第2層の転送電極のいずれか
一方が対応する各トランスフアゲートの電極と共
用されるようにこの対応する各トランスフアゲー
トの電極と一体的に構成されるようにしたもので
ある。
送素子の転送電極を第1層の転送電極と第2層の
転送電極とを交互に配列して構成し、第1層の転
送電極は、その一方側に配置された第2層の転送
電極と絶縁され、その他方側に配置された第2層
の転送電極と接続されるようにし、その接続の組
み合せは、電荷転送方向に対し前方にある転送電
極の方が電極下の転送チヤンネルのポテンシヤル
深さが深くなるように配置されており、各第1層
の転送電極または各第2層の転送電極のいずれか
一方が対応する各トランスフアゲートの電極と共
用されるようにこの対応する各トランスフアゲー
トの電極と一体的に構成されるようにしたもので
ある。
[作用]
この発明においては、すべてのトランスフアゲ
ートの電極が同一層の転送電極で形成されるの
で、各トランスフアゲートの特性が揃い1水平ラ
インごとの固定パターンノイズがなくなる。ま
た、第1層の転送電極は、その一方側に配置され
た第2層の転送電極と絶縁され、その他方側に配
置された第2層の転送電極と接続され、その接続
の組み合せは、電荷転送方向に対し前方にある転
送電極の方が、電極下の転送チヤネルのポテンシ
ヤル深さが深くなるように配置されておるので、
転送チヤネルのポテンシヤル深さが電荷転送方向
に沿つて深くなつており、トランスフアゲートの
電極と共用される転送電極下の転送チヤンネルに
形成されるポテンシヤルの井戸の電荷転送効率に
対する悪影響を除去して、電荷転送損失を小さく
できる。
ートの電極が同一層の転送電極で形成されるの
で、各トランスフアゲートの特性が揃い1水平ラ
インごとの固定パターンノイズがなくなる。ま
た、第1層の転送電極は、その一方側に配置され
た第2層の転送電極と絶縁され、その他方側に配
置された第2層の転送電極と接続され、その接続
の組み合せは、電荷転送方向に対し前方にある転
送電極の方が、電極下の転送チヤネルのポテンシ
ヤル深さが深くなるように配置されておるので、
転送チヤネルのポテンシヤル深さが電荷転送方向
に沿つて深くなつており、トランスフアゲートの
電極と共用される転送電極下の転送チヤンネルに
形成されるポテンシヤルの井戸の電荷転送効率に
対する悪影響を除去して、電荷転送損失を小さく
できる。
[実施例]
以下、この発明の実施例を図について説明す
る。なお、この実施例の説明において、従来の技
術の説明と重複する部分については適宜その説明
を省略する。
る。なお、この実施例の説明において、従来の技
術の説明と重複する部分については適宜その説明
を省略する。
第1図はこの発明の実施例である固体撮像素子
の平面図である。この実施例の構成が第3図の構
成と異なる点は以下の点である。すなわち、信号
電荷を垂直方向に転送するための転送電極11,
12が交互に配列されており、たとえば転送電極
11は第1層のポリンシリコンで形成され、転送
電極12は第2層のポリシリコンで形成されてい
る。また、光電変換素子22からの信号電荷を読
出すためのトランスフアゲート26の電極は、同
一層の転送電極12で形成されてこの転送電極と
共用されている。また、1水平方向の光電変換素
子22を選択するための信号の通路となる走査線
21は、転送電極11と12との共通コンタクト
孔13により、転送電極11,12に接続されて
いる。このように、この実施例においてはトラン
スフアゲート26の電極は同一層の転送電極12
で形成されるためトランスフアゲート26のトラ
ンジスタ特性が揃い、従来例で見られる固定パタ
ーンノイズは低減される。
の平面図である。この実施例の構成が第3図の構
成と異なる点は以下の点である。すなわち、信号
電荷を垂直方向に転送するための転送電極11,
12が交互に配列されており、たとえば転送電極
11は第1層のポリンシリコンで形成され、転送
電極12は第2層のポリシリコンで形成されてい
る。また、光電変換素子22からの信号電荷を読
出すためのトランスフアゲート26の電極は、同
一層の転送電極12で形成されてこの転送電極と
共用されている。また、1水平方向の光電変換素
子22を選択するための信号の通路となる走査線
21は、転送電極11と12との共通コンタクト
孔13により、転送電極11,12に接続されて
いる。このように、この実施例においてはトラン
スフアゲート26の電極は同一層の転送電極12
で形成されるためトランスフアゲート26のトラ
ンジスタ特性が揃い、従来例で見られる固定パタ
ーンノイズは低減される。
第2図aは第1図のC−C′線に沿つた断面構造
を示す図である。図において、転送電極11は、
その一方側に配置された転送電極12とはゲート
絶縁膜27により絶縁されており、その他方側に
配置された転送電極12とは前述したように共通
コンタクト孔13で接続されている。第2図bは
電荷転送方向に沿つた、転送チヤンネル3に形成
されるポテンシヤルの様子を示す図である。第2
図a,bからわかるように、従来例と同様にトラ
ンスフアゲート26に接続される部分の転送チヤ
ンネル3にポテンシヤルの井戸340が形成され
ている。但し、この実施例では、ポテンシヤルの
井戸340は転送電極12下に形成されるので、
転送電極11,12に垂直方向の転送パルスが印
加されると転送チヤンネル3のポテンシヤルは第
2図bの破線部のようになり信号電荷は完全に転
送される。つまり、この実施例ではポテンシヤル
の井戸340は電荷転送効率に悪影響を及ぼさな
い。
を示す図である。図において、転送電極11は、
その一方側に配置された転送電極12とはゲート
絶縁膜27により絶縁されており、その他方側に
配置された転送電極12とは前述したように共通
コンタクト孔13で接続されている。第2図bは
電荷転送方向に沿つた、転送チヤンネル3に形成
されるポテンシヤルの様子を示す図である。第2
図a,bからわかるように、従来例と同様にトラ
ンスフアゲート26に接続される部分の転送チヤ
ンネル3にポテンシヤルの井戸340が形成され
ている。但し、この実施例では、ポテンシヤルの
井戸340は転送電極12下に形成されるので、
転送電極11,12に垂直方向の転送パルスが印
加されると転送チヤンネル3のポテンシヤルは第
2図bの破線部のようになり信号電荷は完全に転
送される。つまり、この実施例ではポテンシヤル
の井戸340は電荷転送効率に悪影響を及ぼさな
い。
しかしながら、転送チヤンネル3の幅をさらに
狭くしたり、転送電極11,12に印加する電圧
を下げたりすると、ポテンシヤルの井戸340が
転送電極11,12に電圧を印加して転送チヤン
ネル3に生じるポテンシヤル差よりも深くなり、
従来例と同様にポテンシヤルの井戸340に電荷
が捕獲され、電荷の転送効率が悪化する。そのと
きは、第2図cに示すように、n-型の埋込まれ
た転送チヤンネル3に対してp+形不純物層16
を転送電極12下に形成すればよい。このp+形
不純物層16は、たとえばイオン注入法により第
1層の転送電極11をマスクとしてセルフアライ
ンで第2層の転送電極12下の転送チヤンネル3
に形成することができる。p+形不純物層16は
転送チヤンネル3のポテンシヤルを高くする働き
があるので、ポテンシヤルの井戸340を浅くし
たり、さらにはなくすことができる。また、転送
電極11,12下のゲート絶縁膜27の膜厚を薄
くすると転送チヤンネル3のポテンシヤルを高く
することができるので、転送電極12下のゲート
絶縁膜27の膜厚を転送電極11下のゲート絶縁
膜27の膜厚より薄くすることによつても上記と
同様の効果が得られる。このように、転送チヤン
ネル3のトランスフアゲート26との接続部にで
きるポテンシヤルの井戸の深さを、転送チヤンネ
ル3への不純物層の導入や第1層および第2層の
転送電極間でゲート絶縁膜の膜厚を変えることに
より制御して電荷転送損失を小さくでき、転送効
率を改善することができる。
狭くしたり、転送電極11,12に印加する電圧
を下げたりすると、ポテンシヤルの井戸340が
転送電極11,12に電圧を印加して転送チヤン
ネル3に生じるポテンシヤル差よりも深くなり、
従来例と同様にポテンシヤルの井戸340に電荷
が捕獲され、電荷の転送効率が悪化する。そのと
きは、第2図cに示すように、n-型の埋込まれ
た転送チヤンネル3に対してp+形不純物層16
を転送電極12下に形成すればよい。このp+形
不純物層16は、たとえばイオン注入法により第
1層の転送電極11をマスクとしてセルフアライ
ンで第2層の転送電極12下の転送チヤンネル3
に形成することができる。p+形不純物層16は
転送チヤンネル3のポテンシヤルを高くする働き
があるので、ポテンシヤルの井戸340を浅くし
たり、さらにはなくすことができる。また、転送
電極11,12下のゲート絶縁膜27の膜厚を薄
くすると転送チヤンネル3のポテンシヤルを高く
することができるので、転送電極12下のゲート
絶縁膜27の膜厚を転送電極11下のゲート絶縁
膜27の膜厚より薄くすることによつても上記と
同様の効果が得られる。このように、転送チヤン
ネル3のトランスフアゲート26との接続部にで
きるポテンシヤルの井戸の深さを、転送チヤンネ
ル3への不純物層の導入や第1層および第2層の
転送電極間でゲート絶縁膜の膜厚を変えることに
より制御して電荷転送損失を小さくでき、転送効
率を改善することができる。
なお、上記実施例では、トランスフアゲート2
6の電極と共用される転送電極12を第2層のポ
リシリコンで形成したが、これを第1層のポリシ
リコンで形成するようにしてもよい。この場合
は、n-形の埋込まれた転送チヤンネル3に対し
てn形不純物層(図示せず)を転送電極11下に
形成することによりポテンシヤルの井戸340を
浅くしたり無くすことができる。
6の電極と共用される転送電極12を第2層のポ
リシリコンで形成したが、これを第1層のポリシ
リコンで形成するようにしてもよい。この場合
は、n-形の埋込まれた転送チヤンネル3に対し
てn形不純物層(図示せず)を転送電極11下に
形成することによりポテンシヤルの井戸340を
浅くしたり無くすことができる。
[発明の効果]
以上のようにこの発明によれば、垂直方向の転
送素子の転送電極を第1層の転送電極と第2層の
転送電極とを交互に配列して構成し、第1層の転
送電極は、その一方側に配置された第2層の転送
電極と絶縁され、その他方側に配置された第2層
の転送電極と接続されるようにしその接続の組み
合せは、電荷転送方向に対し前方にある転送電極
の方が電極下の転送チヤネルのポテンシヤル深さ
が深くなるように配置されており、各第1層の転
送電極または各第2層の転送電極のいずれか一方
が対応する各トランスフアゲートの電極と共用さ
れるようにこの対応する各トランスフアゲートの
電極と一体的に構成されるようにしたので、すべ
てのトランスフアゲートの電極が同一層の転送電
極で形成されトランスフアゲートのトランジスタ
特性が揃う。このため、固定パターンノイズを低
減することができるとともに電荷転送損失を小さ
くできる固体撮像素子を得ることができる。
送素子の転送電極を第1層の転送電極と第2層の
転送電極とを交互に配列して構成し、第1層の転
送電極は、その一方側に配置された第2層の転送
電極と絶縁され、その他方側に配置された第2層
の転送電極と接続されるようにしその接続の組み
合せは、電荷転送方向に対し前方にある転送電極
の方が電極下の転送チヤネルのポテンシヤル深さ
が深くなるように配置されており、各第1層の転
送電極または各第2層の転送電極のいずれか一方
が対応する各トランスフアゲートの電極と共用さ
れるようにこの対応する各トランスフアゲートの
電極と一体的に構成されるようにしたので、すべ
てのトランスフアゲートの電極が同一層の転送電
極で形成されトランスフアゲートのトランジスタ
特性が揃う。このため、固定パターンノイズを低
減することができるとともに電荷転送損失を小さ
くできる固体撮像素子を得ることができる。
第1図はこの発明の実施例である固体撮像素子
の平面図である。第2図aは第1図のC−C′線に
沿つた断面構造を示す図であり、第2図bは電荷
転送方向に沿つた、転送チヤンネルに形成される
ポテンシヤルの様子を示す図であり、第2図cは
この発明の他の実施例である固体撮像素子の電荷
転送方向に沿つた断面構造を示す図である。第3
図は従来のCSD型の固体撮像素子の平面図であ
る。第4図aは第3図のA−A′線に沿つた断面
構造を示す図であり、第4図bは第3図のB−
B′線に沿つた断面構造を示す図である。第5図
は同一のゲート電圧に対する埋込み型転送チヤン
ネルの幅とそこに形成されるチヤンネルポテンシ
ヤルとの関係を示す図である。第6図aは第3図
のC−C′線に沿つた断面構造を示す図であり、第
6図bは電荷転送方向に沿つた、転送チヤンネル
に形成されるポテンシヤルの様子を示す図であ
る。 図において、1はp形半導体基板、3は転送チ
ヤンネル、11,12,23,24は転送電極、
13は共通コンタクト孔、25はコンタクト孔、
16はp+形不純物層、21は走査線、22は光
電変換素子、26はトランスフアゲート、27は
ゲート絶縁膜、31は厚い酸化膜、32はp+形
不純物拡散層、34,340はポテンシヤルの井
戸である。なお、各図中同一符号は同一または相
当部分を示す。
の平面図である。第2図aは第1図のC−C′線に
沿つた断面構造を示す図であり、第2図bは電荷
転送方向に沿つた、転送チヤンネルに形成される
ポテンシヤルの様子を示す図であり、第2図cは
この発明の他の実施例である固体撮像素子の電荷
転送方向に沿つた断面構造を示す図である。第3
図は従来のCSD型の固体撮像素子の平面図であ
る。第4図aは第3図のA−A′線に沿つた断面
構造を示す図であり、第4図bは第3図のB−
B′線に沿つた断面構造を示す図である。第5図
は同一のゲート電圧に対する埋込み型転送チヤン
ネルの幅とそこに形成されるチヤンネルポテンシ
ヤルとの関係を示す図である。第6図aは第3図
のC−C′線に沿つた断面構造を示す図であり、第
6図bは電荷転送方向に沿つた、転送チヤンネル
に形成されるポテンシヤルの様子を示す図であ
る。 図において、1はp形半導体基板、3は転送チ
ヤンネル、11,12,23,24は転送電極、
13は共通コンタクト孔、25はコンタクト孔、
16はp+形不純物層、21は走査線、22は光
電変換素子、26はトランスフアゲート、27は
ゲート絶縁膜、31は厚い酸化膜、32はp+形
不純物拡散層、34,340はポテンシヤルの井
戸である。なお、各図中同一符号は同一または相
当部分を示す。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 第1導電形の半導体基板と、 前記半導体基板上に形成される複数個の光電変
換素子と、 前記半導体基板上に前記各光電変換素子に対応
して形成され、該対応する光電変換素子からの信
号電荷を選択的に読出すためのトランスフアゲー
トと、 前記半導体基板上に形成され、前記トランスフ
アゲートからの信号電荷を受けて予め定められた
方向へはきよせ転送するための転送素子と、 前記光電変換素子と前記転送素子とを分離する
ための、第1導電形の高濃度不純物層を含む分離
領域とを備え、 前記転送素子は、 前記半導体基板上に形成され、与えられた信号
電荷の転送通路となる第2導電形の転送チヤンネ
ルと、 前記転送チヤンネル上に形成される絶縁膜と、 前記絶縁膜上に形成され、前記転送チヤンネル
内の信号電荷を制御する転送電極とから構成さ
れ、 前記転送電極は、第1層の転送電極と第2層の
転送電極とが交互に配列されて構成され、 前記第1層の転送電極は、その一方側に配置さ
れた前記第2層の転送電極と絶縁され、その他方
側に配置された前記第2層の転送電極とはコンタ
クト孔で接続されており、 かつ前記接続された第1層の転送電極と第2層
の転送電極とは、転送電極下の転送チヤネルのポ
テンシヤル深さが、電荷転送方向に対し前方にあ
る転送電極の方が深くなるように組み合せ配置さ
れており 前記各第1層の転送電極または前記各第2層の
転送電極のいずれか一方が前記各トランスフアゲ
ートの電極と共用されるように対応する各トラン
スフアゲートと一体的に構成されることを特徴と
する固体撮像素子。 2 さらに、前記第1層の転送電極をマスクとし
て前記第2層の転送電極下の前記転送チヤンネル
に形成される第1導電形の高濃度不純物層または
第2導電形の不純物層を備える特許請求の範囲第
1項記載の固体撮像素子。 3 前記絶縁膜の厚さは前記第1層の転送電極下
と前記第2層の転送電極下で異なる特許請求の範
囲第1項記載の固体撮像素子。
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP60268430A JPS62126667A (ja) | 1985-11-27 | 1985-11-27 | 固体撮像素子 |
DE19863640434 DE3640434A1 (de) | 1985-11-27 | 1986-11-27 | Festkoerperbildsensor |
US07/262,056 US5040038A (en) | 1985-11-27 | 1988-10-24 | Solid-state image sensor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP60268430A JPS62126667A (ja) | 1985-11-27 | 1985-11-27 | 固体撮像素子 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS62126667A JPS62126667A (ja) | 1987-06-08 |
JPH0518465B2 true JPH0518465B2 (ja) | 1993-03-12 |
Family
ID=17458380
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP60268430A Granted JPS62126667A (ja) | 1985-11-27 | 1985-11-27 | 固体撮像素子 |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5040038A (ja) |
JP (1) | JPS62126667A (ja) |
DE (1) | DE3640434A1 (ja) |
Families Citing this family (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0618267B2 (ja) * | 1986-10-28 | 1994-03-09 | 株式会社東芝 | 固体撮像装置 |
US4752829A (en) * | 1986-12-29 | 1988-06-21 | Fairchild Weston Systems, Inc. | Multipacket charge transfer image sensor and method |
US5235198A (en) * | 1989-11-29 | 1993-08-10 | Eastman Kodak Company | Non-interlaced interline transfer CCD image sensing device with simplified electrode structure for each pixel |
US5410349A (en) * | 1990-07-06 | 1995-04-25 | Fuji Photo Film Co., Ltd. | Solid-state image pick-up device of the charge-coupled device type synchronizing drive signals for a full-frame read-out |
JPH0828497B2 (ja) * | 1990-07-19 | 1996-03-21 | 株式会社東芝 | 固体撮像装置 |
JP2727770B2 (ja) * | 1991-01-23 | 1998-03-18 | 日本電気株式会社 | 固体撮像装置 |
KR100209758B1 (ko) * | 1996-06-26 | 1999-07-15 | 구본준 | 고체 촬상 소자 및 그의 제조 방법 |
JP3280288B2 (ja) * | 1996-09-12 | 2002-04-30 | シャープ株式会社 | 固体撮像装置、その製造方法、およびその駆動方法 |
JP3148158B2 (ja) * | 1997-09-03 | 2001-03-19 | 日本電気株式会社 | 固体撮像装置およびその製造方法 |
US6472653B1 (en) * | 1999-03-22 | 2002-10-29 | Sarnoff Corporation | Method and apparatus to extend dynamic range of time delay and integrate charge coupled devices |
JP2004140258A (ja) * | 2002-10-18 | 2004-05-13 | Sanyo Electric Co Ltd | 固体撮像素子及びその製造方法 |
US20070210342A1 (en) * | 2003-02-26 | 2007-09-13 | Dialog Imaging Systems Gmbh | Vertical charge transfer active pixel sensor |
US20040164321A1 (en) * | 2003-02-26 | 2004-08-26 | Dialog Semiconductor | Vertical charge transfer active pixel sensor |
US10741593B1 (en) * | 2019-05-24 | 2020-08-11 | Omnivision Technologies, Inc. | Vertical transfer gate storage for a global shutter in an image sensor |
Family Cites Families (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4001861A (en) * | 1973-10-12 | 1977-01-04 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Double-layer, polysilicon, two-phase, charge coupled device |
JPS5875382A (ja) * | 1981-07-20 | 1983-05-07 | Sony Corp | 固体撮像装置 |
JPS5848464A (ja) * | 1981-09-17 | 1983-03-22 | Nec Corp | 電荷転送装置 |
JPS58184760A (ja) * | 1982-04-22 | 1983-10-28 | Sony Corp | 電荷転送素子 |
JPS58210663A (ja) * | 1982-06-01 | 1983-12-07 | Mitsubishi Electric Corp | 固体撮像装置 |
JPS5931056A (ja) * | 1982-08-13 | 1984-02-18 | Mitsubishi Electric Corp | 固体撮像素子 |
US4580155A (en) * | 1982-12-21 | 1986-04-01 | Northern Telecom Limited | Deep depletion CCD imager |
FR2577340B1 (fr) * | 1985-02-12 | 1987-03-06 | Thomson Csf | Dispositif de lecture avec accumulation de charges de detecteurs photosensibles |
US4758895A (en) * | 1985-11-12 | 1988-07-19 | Rca Corporation | Storage registers with charge packet accumulation capability, as for solid-state imagers |
US4661854A (en) * | 1985-12-26 | 1987-04-28 | Rca Corporation | Transfer smear reduction for charge sweep device imagers |
-
1985
- 1985-11-27 JP JP60268430A patent/JPS62126667A/ja active Granted
-
1986
- 1986-11-27 DE DE19863640434 patent/DE3640434A1/de active Granted
-
1988
- 1988-10-24 US US07/262,056 patent/US5040038A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE3640434C2 (ja) | 1989-09-07 |
US5040038A (en) | 1991-08-13 |
DE3640434A1 (de) | 1987-06-04 |
JPS62126667A (ja) | 1987-06-08 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |