JPH0527271B2 - - Google Patents

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JPH0527271B2
JPH0527271B2 JP58181465A JP18146583A JPH0527271B2 JP H0527271 B2 JPH0527271 B2 JP H0527271B2 JP 58181465 A JP58181465 A JP 58181465A JP 18146583 A JP18146583 A JP 18146583A JP H0527271 B2 JPH0527271 B2 JP H0527271B2
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JP
Japan
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region
semiconductor region
semiconductor
type semiconductor
charges
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JP58181465A
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JPS6074475A (ja
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Hiroyuki Matsumoto
Motoaki Abe
Tetsuo Ando
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14Devices 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
    • H01L27/144Devices controlled by radiation
    • H01L27/146Imager structures
    • H01L27/148Charge coupled imagers
    • H01L27/14887Blooming suppression

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、電荷転送素子が用いられ、受光によ
り得られる信号電荷が一定の方向に転送されて、
撮像出力信号が生ぜしめられるように構成された
固体撮像素子に関する。
背景技術とその問題点 電荷結合素子(チヤージ・カツプルド・デイバ
イス、以下CCDと呼ぶ)等の電荷転送素子が用
いられて構成された固体撮像素子には、大別し
て、フレーム転送型とインターライン転送型とが
あり、夫々、その長所を有効に生かすべく使い分
けられている。
例えば、インターライン転送型CCD撮像素子
の一例は図面の第1図に示される如く、半導体基
体上の水平列及び垂直列を形成して配された複数
の受光素子部1と受光素子部1の垂直列に沿つて
配された複数列のCCD群で形成された垂直転送
部2とを含んで成る受光・垂直転送部3と、この
受光・垂直転送部3に結合された水平転送部4
と、出力部5とを備えて構成され、受光・垂直転
送部3及び水平転送部4によつて、受光により信
号電荷を発生するとともに得られた信号電荷を垂
直方向及び水平方向に転送する活性領域が形成さ
れる。
斯かる撮像素子による撮像動作が行われる場合
には、垂直転送部2及び水平転送部4に所定の垂
直転送駆動信号及び水平転送駆動信号が夫々供給
されて電荷転送動作がなされる。その場合、例え
ば、1フレーム期間内の受光により各受光素子部
1に得られた信号電荷が、垂直転送部2に読み出
され、これが垂直転送部2の電荷転送動作によ
り、各水平ブランキング期間ごとに順次水平転送
部4へ垂直転送されていく。この水平転送部4に
は、信号電荷が受光素子部1の1水平列で得られ
る信号電荷ごとに順次転送され、これが水平転送
部4の電荷転送動作により、各水平映像期間に出
力部5へ水平転送されていき、出力部5から撮像
出力信号が得られるのである。
上述の撮像素子の受光・垂直転送部3は、より
詳細には、例えば、第2図Aに示される如く、受
光素子部1の各垂直列と各垂直転送部2との間に
読出しゲート部6が形成され、各受光素子部1の
周囲には、さらに、チヤンネル・ストツパー7が
形成されている。また、チヤンネル・ストツパー
7に隣接いてオーバーフロー・ドレイン8が配さ
れ、このオーバーフロー・ドレイン8と隣りの垂
直転送部2との間はチヤンネル・ストツパー9で
区別されている。さらに、垂直転送部2上には、
絶縁層を介して、水平方向に延びる垂直転送電極
10が垂直方向に順次配列されている。垂直転送
電極10は第1の電極φ1と第2の電極φ2とが交
互に配されて形成されており、第1の電極φ1
び第2の電極φ2は、夫々、蓄積部電極φ1c及びφ2c
と転送部電極(電位障壁電極)φ1t及びφ2tとで構
成されている。そして、垂直転送部2に於ける電
荷転送動作は、第1の電極φ1及び第2の電極φ2
に、例えば、2相の転送駆動信号が夫々供給され
て、行われ、そのとき、蓄積部電極φ1c及びφ2c
下方に垂直転送部2に於ける蓄積領域が形成さ
れ、また、転送部電極φ1t及びφ2tの下方に垂直転
送部2に於ける転送領域(電位障壁領域)が形成
されるようにされており、転送領域には、隣接す
る蓄積領域より電位が浅く(低く)なつて電位障
壁を形成するため、例えば、イオン注入領域が設
けられる、あるいは、転送部電極φ1t及びφ2t下の
絶縁層の厚さが大とされる等の処理がなされてい
る。第2図Bは第2図AのB−Bの断面を示
し、例えば、P形の半導体基体11の一方の表面
側に、上述の受光素子部1、垂直転送部2及びオ
ーバーフフロー・ドレイン8がN形半導体領域と
して、また、チヤンネル・ストツパー7及び9が
不純物濃度が高められたP形半導体領域として、
夫々、上記各部が形成され、絶縁層12を介して
垂直転送電極10を形成する第2の電極φ2が配
されている。この例は、垂直転送電極が読出ゲー
ト電極をも兼ねる場合であり、読出ゲート部6上
にもこの第2の電極φ2(詳細には、その蓄積部電
極φ2c)が配されている。
従来の斯かる固体撮像素子に於いては、P形の
半導体基体11にされた受光・垂直転送部3と水
平転送部4とから成る活性領域の周囲に、活性領
域を囲み、さらには、活性領域の受光・垂直転送
部3と出力部5との間に延びる、P形の半導体基
体11の不純物濃度が高められて得られる高不純
物濃度を有するP形半導体領域が形成されて低い
電位をとるチヤンネル・ストツプ領域とされ、活
性領域外で発生した電荷(電子)が活性領域内に
流入しないようにされている。活性領域外で発生
した電荷が活性領域内に流入すると、活性領域内
で得られる信号電荷に混入して転送され、出力部
5から取り出される撮像出力信号中にノイズ成分
を生ぜしめる虞れがあるからである。
しかしながら、上述の如くに活性領域の周囲に
形成されるチヤンネル・ストツプ領域は、その表
面積が比較的大になるものとされ、その上に光が
入射すると、入射光はチヤンネル・ストツプ領域
からさらには半導体基体に到達して光電変換によ
り電荷を発生し、斯かる電荷は半導体基体中を拡
散していくが、その一部がP形半導体基体から活
性領域に不要電荷として入るものとなつてしま
う。このように、活性領域の周囲のチヤンネル・
ストツプ領域からの入射光にもとずく光電変換に
より発生し、半導体基体から活性領域に入る不要
電荷は、活性領域内を信号電荷に混入して転送さ
れ、その結果、出力部5から取り出される撮像出
力信号中にノイズ成分を生ぜしめるという不都合
を伴うものとなる。
発明の目的 斯かる点に鑑み本発明は、半導体基体上に、受
光により信号電荷を発生するとともに得られた信
号電荷を所定の方向に転送する活性領域が、その
周囲にチヤンネル・ストツプ領域を伴つて形成さ
れる構成を有し、そのチヤンネル・ストツプ領域
に入射する光にもとずく光電変換により電荷が発
生しても、斯かる電荷が半導体基体中を拡散して
活性領域に不要電荷として入つていくことを防止
できるようにされた固体撮像素子を提供すること
を目的とする。
発明の概要 本発明に係る固体撮像素子は、第1の導電形、
例えば、P形の半導体基体上に、受光により信号
電荷を発生するとともに得られた信号電荷を所定
の電荷転送方向をもつて転送するようにされた活
性領域が、その周囲に第1の導電形をもつ第1及
び第2の半導体領域を2重に伴つて配置され、第
1及び第2の半導体領域の夫々の間に、第1の導
電形とは異なる第2の導電形、例えば、P形の第
3の半導体領域及びこの第3の半導体領域と同一
の導電形をもち、第3の半導体領域より不純物濃
度が高い第4の半導体領域が、夫々、第1及び第
2の半導体領域に沿うとともに両者が相互隣接す
るものとされて配されて、これら第1、第2、第
3及び第4の半導体領域がチヤンネル・ストツプ
領域を形成するように構成され、第3及び第4の
半導体領域には所定の電圧が印加されるようにな
される。
このようにされることにより、活性領域の周囲
に形成されるチヤンネル・ストツプ領域に入射す
る光にもとずく光電変換により電荷が発生して
も、発生した電荷は、比較的高い電位となる第3
の半導体領域に吸引され、さらに、より高い電位
となる第4の半導体領域に集められることになり
従つて、半導体基体中を拡散していくことが防止
されて、半導体基体から活性領域へ流入すること
がほとんどないものとされる。
実施例 第3図は本発明に係る固体撮像素子の一例を示
す。この例に於いては、例えばP形の半導体基体
上に、受光により信号電荷を発生するとともに得
られた信号電荷を所定の電荷転送方向をもつて転
送するようにされた活性領域20が配置されてい
る。この活性領域20は、第1図に示されると同
様の複数の受光素子部1及び垂直転送部2を含ん
で成る受光・垂直転送部3と、水平転送部4とで
形成されており、さらに、この活性領域20の水
平転送部4の一端に接して、第1図に示されると
同様の出力部5が配されている。そして、活性領
域20は、その中の各受光素子部1に於ける受光
により信号電荷を発生して、発生された信号電荷
を垂直転送部2によつて水平転送部4へと垂直方
向に転送し、さらに、水平転送部4により隣接す
る出力部5へと水平方向に転送する。
斯かる活性領域20及び出力部5の周囲には、
これらを隣接包囲する、例えば、P形の半導体基
体の不純物濃度を高めて得られたP形半導体領域
21が形成され、さらに、その外側をP形半導体
領域21との間に所定の間隔を伴つて包囲する、
同様に、P形の半導体基体の不純物濃度を高めて
得られたP形半導体領域22が形成されている。
即ち、活性領域20及び出力部5は、高不純物濃
度を有した2つのP形半導体領域21及び22に
よつて2重に包囲されているのである。そして、
P形半導体領域21と22との間には、P形半導
体領域22の内縁に隣接して一周する半導体基体
とは異なる導電形を半導体領域、この場合には、
N形半導体領域23が、比較的大なる面積をもつ
て配され、さらに、このN形半導体領域23の内
縁及びP形半導体領域21の外縁に隣接して一周
する、N形半導体領域23より不純物濃度が高め
られた高不純物濃度N形半導体領域(以下、N+
形半導体領域という)24が配されている。N+
形半導体領域24は、活性領域20及び出力部5
を包囲して一周するとともに、活性領域20の受
光・垂直転送部3と出力部5とで挾まれた部分に
も延びるものとされている。
第4図Aは第3図のA−Aの断面を示し、
P形の半導体基体11の一方の表面側に、上述の
活性領域20の外縁部に隣接して、上述のP形半
導体領域21、N+形半導体領域24、N形半導
体領域23及びP形半導体領域22が順次形成さ
れていることがわかる。
このように配されたP形半導体領域21及び2
2、N形半導体領域23及びN+形半導体領域2
4は、全体として、活性領域20に対するチヤン
ネル・スロツプ領域を形成しており、N形半導体
領域23及びN+形半導体領域24は、動作時に
は所定の電圧が印加されるようになされている。
このため、動作時に於いては、チヤンネル・スト
ツプ領域を形成する各領域21,22,23及び
24の電位は、第4図Bにて、第4図Aに関連さ
せ、また、縦軸に電位Vを下方に行く程大として
示す如く、活性領域20に接して最内端部に位置
するP形半導体領域21及び最外端部に位置する
P形半導体領域22の電位が最も低く、N形半導
体領域23の電位はP形半導体領域21及び22
の電位より高く、N+形半導体領域24は電位は
さらに高くなるものとされる。
これにより、P形半導体領域21よつて、活性
領域20に対する直接的なチヤンネル・ストツプ
作用がなされ、また、斯かるチヤンネル・ストツ
プ領域を形成する各領域21,22,23及び2
4に光が入射し、入射光が各領域21,22,2
3及び24からさらにはP形の半導体基体11に
到達して光電変換により電荷(電子)を発生せし
めた場合には、斯かる電荷は、比較的大なる表面
積をもつて広がる電位が高いN形半導体領域23
に効果的に吸引され、さらに、より高い電位をも
つN+形半導体領域24に集められて、P形の半
導体基体11中を拡散していくことがないものと
される。即ち、N形半導体領域23が領域21,
22,23及び24に対する入射光に起因してP
形の半導体基体11中に発生する電荷を吸引する
役割を果たすとともに、N+形半導体領域24が
N形半導体領域23に吸引された電荷を集める役
割を果たすのである。従つて、各領域21,2
2,23及び24からの入射光により発生せしめ
られた電荷(電子)が、P形の半導体基体11か
ら活性領域20に不要電子として入ることが防止
されることになる。
なお、本発明に係る固体撮像素子は、その半導
体及び各部分や半導体領域の導電形が上述の例に
限られるものではない。
発明の効果 以上の説明から明らかな如く、本発明に係る固
体撮像素子によれば、活性領域の周囲に形成され
たチヤンネル・ストツプ領域に光が入射すること
により発生する電荷が、半導体基体中を拡散して
いき活性領域に不要電荷として入り込むことが防
止されるので、チヤンネル・ストツプ領域への入
射光による電荷が信号電荷に対して影響を及ぼさ
ないようにできることになり、常に、ノイズ成分
の少ない良質な撮像出力信号を得ることができ
る。そして、活性領域の周囲に配されたチヤンネ
ル・ストツプ領域への入射光による電荷の半導体
基体中の拡散防止をすべく、斯かる電荷を集中せ
しめるにあたり、チヤンネル・ストツプ領域中
に、比較的大なる面積をもつて広がる、半導体基
体とは異なる導電形をもつ半導体領域と、それに
隣接する、半導体基体とは異なる導電形をもつ高
不純物濃度の半導体領域とが配されるので、チヤ
ンネル・ストツプ領域への入射光による電荷がこ
れら半導体領域に極めて効果的に吸引及び集中せ
しめられ、半導体基体中の拡散防止が確実になさ
れる。
【図面の簡単な説明】
第1図はインターライン転送型CCD撮像素子
の一例を示す概略構成図、第2図Aは第1図に示
される撮像素子の部分を示す部分拡大図、第2図
Bは第2図AのB−Bに於ける断面図、第3
図は本発明に係る固体撮像素子の一例を示す概略
構成図、第4図Aは第3図のA−Aに於ける
断面図、第4図Bは第3図に示される例の動作の
説明に供される図である。 図中、3は受光・垂直転送部、4は水平転送
部、5は出力部、11はP形の半導体基体、20
は活性領域、21及び22はP形半導体領域、2
3はN形半導体領域、24はN+形半導体領域で
ある。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 第1の導電形の半導体基体と、該半導体基体
    上に形成されて受光により信号電荷を発生すると
    ともに得られた信号電荷を所定の電荷転送方向を
    もつて転送する活性領域と、上記半導体基体上に
    おける上記活性領域の周囲に該活性領域を2重に
    包囲して配された第1の導電形の第1及び第2の
    半導体領域と、上記半導体基体上における上記第
    1及び第2の半導体領域の間に該第1及び第2の
    半導体領域の夫々に沿つて配された第2の導電形
    の第3の半導体領域と、上記半導体基体上におけ
    る上記第1及び第2の半導体領域の間に上記第3
    の半導体領域に隣接するとともに該第3の半導体
    領域に沿つて配された、上記第3の半導体領域よ
    り不純物濃度が高い第2の導電形の第4の半導体
    領域とを備え、 上記第1、第2、第3及び第4の半導体領域に
    よつてチヤンネル・ストツプ領域が形成され、上
    記第3及び第4の半導体領域に所定の電圧が印加
    されて、上記第3の半導体領域が上記チヤンネ
    ル・ストツプ領域に対する入射光に起因して上記
    半導体基体中に発生する電荷を吸引する役割を果
    たすとともに、上記第4の半導体領域が上記第3
    の半導体領域に吸引された電荷を集める役割を果
    たすものとされて成る固体撮像素子。
JP58181465A 1983-09-29 1983-09-29 固体撮像素子 Granted JPS6074475A (ja)

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