JPH07112059B2 - 固体撮像装置 - Google Patents
固体撮像装置Info
- Publication number
- JPH07112059B2 JPH07112059B2 JP1025991A JP2599189A JPH07112059B2 JP H07112059 B2 JPH07112059 B2 JP H07112059B2 JP 1025991 A JP1025991 A JP 1025991A JP 2599189 A JP2599189 A JP 2599189A JP H07112059 B2 JPH07112059 B2 JP H07112059B2
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- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は固体撮像装置に関し、特にはマトリクス状に配
列された受光部から画素信号の水平読み出し部にCCD
（電荷結合素子）を用いた２次元固体撮像装置に関する
ものである。
列された受光部から画素信号の水平読み出し部にCCD
（電荷結合素子）を用いた２次元固体撮像装置に関する
ものである。
〈従来の技術〉 ２次元固体撮像装置は画素信号の読出し方によりMOS型
とCCD型に大別される。さらに垂直方向の読出しはMOS型
で水平方向の読出しのみCCD型としたCPD型も知られてい
る。以下の説明ではCCD型及びCPD型における水平転送部
を問題にするが、問題の本質は同じであるから議論を簡
単にするためCCD型のみについて説明する。
とCCD型に大別される。さらに垂直方向の読出しはMOS型
で水平方向の読出しのみCCD型としたCPD型も知られてい
る。以下の説明ではCCD型及びCPD型における水平転送部
を問題にするが、問題の本質は同じであるから議論を簡
単にするためCCD型のみについて説明する。
２次元CCD撮像装置にはフレーム転送型とインターライ
ン転送型があるが、いずれの場合でも垂直転送部から水
平転送部に到る領域は同じ構造であり、一般に第２図に
示すような構造が採られている。ここで、（ａ）は平面
パターン図、（ｂ）は（ａ）におけるＡ−Ａ′断面での
構造とポテンシャル分布を示す図、（ｃ）はＢ−Ｂ′断
面での構造とポテンシャル分布を示す図である。なお、
ここでは信号電荷が電子の場合を、またCCDは埋込みチ
ャネル型の場合を扱う。第２図（ａ）において活性領域
１内がCCD転送チャネルであり、埋込みチャネル型とす
るため同図（ｂ）及び（ｃ）に断面が示されているよう
に基板表面部にN-層２が形成されている。垂直転送チャ
ネル３を転送されてきた信号電荷は最終段の垂直転送電
極φVL下を経て水平転送電極φHI下へ移送され、しかる
後水平転送チャネル内を出力側へ転送される。ここで水
平転送チャネルは、転送の方向付けのための電位障壁を
形成した２相駆動方式を採用するのが一般的である。な
ぜなら水平転送部は高速駆動が必要とされており、２相
駆動方式は高速駆動に適しているからである。第２図
（ａ）においてハッチング部が電位障壁形成領域であ
る。
ン転送型があるが、いずれの場合でも垂直転送部から水
平転送部に到る領域は同じ構造であり、一般に第２図に
示すような構造が採られている。ここで、（ａ）は平面
パターン図、（ｂ）は（ａ）におけるＡ−Ａ′断面での
構造とポテンシャル分布を示す図、（ｃ）はＢ−Ｂ′断
面での構造とポテンシャル分布を示す図である。なお、
ここでは信号電荷が電子の場合を、またCCDは埋込みチ
ャネル型の場合を扱う。第２図（ａ）において活性領域
１内がCCD転送チャネルであり、埋込みチャネル型とす
るため同図（ｂ）及び（ｃ）に断面が示されているよう
に基板表面部にN-層２が形成されている。垂直転送チャ
ネル３を転送されてきた信号電荷は最終段の垂直転送電
極φVL下を経て水平転送電極φHI下へ移送され、しかる
後水平転送チャネル内を出力側へ転送される。ここで水
平転送チャネルは、転送の方向付けのための電位障壁を
形成した２相駆動方式を採用するのが一般的である。な
ぜなら水平転送部は高速駆動が必要とされており、２相
駆動方式は高速駆動に適しているからである。第２図
（ａ）においてハッチング部が電位障壁形成領域であ
る。
〈発明が解決しようとする問題点〉 ２相駆動方式における転送可能最大電荷量は方向付けの
電位障壁（バリヤ）値V2に依存する。即ち、転送チャネ
ル蓄積部（第２図で下側電極の下の領域）に信号電荷が
蓄積した時のポテンシャル変化量ΔφがV2を越えるとそ
の越えた分（Δφ−V2）は水平転送方向前後の蓄積部
（ビット）へあふれることになる。従って、受光部の局
所領域に強い光が入射した時のように、特定垂直転送部
の電荷量が異常に大きくなった場合、問題となる垂直ラ
イン以外の垂直ラインまで信号があれたようになる。例
えば第３図に示すように受光部の右端ないし左端に基準
レベルとしての光学的黒領域を設けるのが一般的である
が、その近くの受光領域に強い光が入射した場合、光学
的黒レベルが浮上ってしまう現象が生じる。この場合基
準レベルとしての意味をなさなくなってしまう。あるい
は、電子的な画像処理のため画像信号の下側（水平読出
側）の一部ないし全画像信号を、一度に下端へ排出する
必要がある場合、従来構造のままでは転送能力をはかる
に越える電荷が水平転送部へ到来するから、転送できな
い余分の電荷は順次上側のビットへあふれ出し、必要と
する領域の先頭ライン部分を埋めることとなる。これは
モニタ画像上では上側が白くつぶれる現象となる。
電位障壁（バリヤ）値V2に依存する。即ち、転送チャネ
ル蓄積部（第２図で下側電極の下の領域）に信号電荷が
蓄積した時のポテンシャル変化量ΔφがV2を越えるとそ
の越えた分（Δφ−V2）は水平転送方向前後の蓄積部
（ビット）へあふれることになる。従って、受光部の局
所領域に強い光が入射した時のように、特定垂直転送部
の電荷量が異常に大きくなった場合、問題となる垂直ラ
イン以外の垂直ラインまで信号があれたようになる。例
えば第３図に示すように受光部の右端ないし左端に基準
レベルとしての光学的黒領域を設けるのが一般的である
が、その近くの受光領域に強い光が入射した場合、光学
的黒レベルが浮上ってしまう現象が生じる。この場合基
準レベルとしての意味をなさなくなってしまう。あるい
は、電子的な画像処理のため画像信号の下側（水平読出
側）の一部ないし全画像信号を、一度に下端へ排出する
必要がある場合、従来構造のままでは転送能力をはかる
に越える電荷が水平転送部へ到来するから、転送できな
い余分の電荷は順次上側のビットへあふれ出し、必要と
する領域の先頭ライン部分を埋めることとなる。これは
モニタ画像上では上側が白くつぶれる現象となる。
本発明は以上のような問題点に鑑みてなされたものであ
り、強い入射光での黒レベル浮上り現象や、受光部水平
転送部側の一部ないし全部の画素信号を水平転送部へ排
出する場合のモニタ画像上側白つぶれ現象等を抑圧でき
るデバイス構造を提案するものである。
り、強い入射光での黒レベル浮上り現象や、受光部水平
転送部側の一部ないし全部の画素信号を水平転送部へ排
出する場合のモニタ画像上側白つぶれ現象等を抑圧でき
るデバイス構造を提案するものである。
〈問題点を解決するための手段〉 本発明の目的を達成するため、固体撮像装置の水平転送
領域の受光部との接続側の反対側に接して、電位障壁領
域及びドレイン領域を順次設け、その電位障壁領域及び
ドレイン領域の表面に絶縁膜を介して水平転送部の転送
電極を延在させる構成にしている。
領域の受光部との接続側の反対側に接して、電位障壁領
域及びドレイン領域を順次設け、その電位障壁領域及び
ドレイン領域の表面に絶縁膜を介して水平転送部の転送
電極を延在させる構成にしている。
また、上記の電位障壁領域の障壁値V1は、その水平転送
部の障壁値とほぼ同じ値に設定してある。
部の障壁値とほぼ同じ値に設定してある。
〈作用〉 本発明は、水平転送領域に接して、受光部と反対側に、
水平転送電極で制御される電位障壁領域とドレイン領域
を順に設けることにより、垂直転送部から水平転送部の
転送能力以上の信号電荷が転送されてきても、過剰電荷
はドレイン領域へ流出させるので、水平転送方向へ電荷
があふれて白つぶれ現象等の悪影響を及ぼすことはなく
なる。
水平転送電極で制御される電位障壁領域とドレイン領域
を順に設けることにより、垂直転送部から水平転送部の
転送能力以上の信号電荷が転送されてきても、過剰電荷
はドレイン領域へ流出させるので、水平転送方向へ電荷
があふれて白つぶれ現象等の悪影響を及ぼすことはなく
なる。
〈実施例〉 第１図は本発明の１実施例を示したものである。ここで
（ａ）は平面パターン図、（ｂ）は（ａ）におけるA-
A′断面での構造と、ポテンシャル分布を示す図、
（ｃ）はB-B′断面での構造とポテンシャル分布を示す
図である。本発明の特徴は、第１図（ａ）において水平
転送チャネル１内の受光部側の反対側に電位障壁領域PB
及びドレイン領域PDを転送方向に沿って形成しているこ
とであり、電極構造は従来のままにしている。まず垂直
転送部３から、水平転送部の転送能力を越える過大な信
号電荷が転送されて来た場合を考える。第１図（ｂ）に
示すように電位障壁領域PBのバリヤ値V1を方向付のバリ
ヤ値V2とほぼ同じ値とし、ドレイン領域PDの電位VDを水
平転送電極φ１，φ２に高いレベル側電圧が印加された
ときの電位障壁領域電圧φＢより十分深い値とすると、
信号電荷により蓄積部ポテンシャル変化がバリア値V1を
越えるとその分はドレイン側PDへ流出し、蓄積部の蓄積
信号電荷量はバリア値V1によって規定される値を越える
ことはない。即ち、V1V2の関係に設計していることか
ら水平転送部の最大転送電荷量を越えることはない。従
って、水平転送方向の前後ビットへ電荷があふれること
はなくなる。さらに、本実施例によって電位障壁領域PB
及びドレイン領域PPの付加を行なっても蓄積部面積を同
じに保っておけばV1V2の関係により水平部最大転送電
荷量が低下することはない。
（ａ）は平面パターン図、（ｂ）は（ａ）におけるA-
A′断面での構造と、ポテンシャル分布を示す図、
（ｃ）はB-B′断面での構造とポテンシャル分布を示す
図である。本発明の特徴は、第１図（ａ）において水平
転送チャネル１内の受光部側の反対側に電位障壁領域PB
及びドレイン領域PDを転送方向に沿って形成しているこ
とであり、電極構造は従来のままにしている。まず垂直
転送部３から、水平転送部の転送能力を越える過大な信
号電荷が転送されて来た場合を考える。第１図（ｂ）に
示すように電位障壁領域PBのバリヤ値V1を方向付のバリ
ヤ値V2とほぼ同じ値とし、ドレイン領域PDの電位VDを水
平転送電極φ１，φ２に高いレベル側電圧が印加された
ときの電位障壁領域電圧φＢより十分深い値とすると、
信号電荷により蓄積部ポテンシャル変化がバリア値V1を
越えるとその分はドレイン側PDへ流出し、蓄積部の蓄積
信号電荷量はバリア値V1によって規定される値を越える
ことはない。即ち、V1V2の関係に設計していることか
ら水平転送部の最大転送電荷量を越えることはない。従
って、水平転送方向の前後ビットへ電荷があふれること
はなくなる。さらに、本実施例によって電位障壁領域PB
及びドレイン領域PPの付加を行なっても蓄積部面積を同
じに保っておけばV1V2の関係により水平部最大転送電
荷量が低下することはない。
本実施例の他の利点は加工上の複雑さを持込まないこと
である。即ち上記電位障壁領域PB及びドレイン領域PDは
電極形成の前で埋込みチャネル用N-層形成後に作製され
るが、領域PB及びPDの合せ精度は高くなくて良い。なぜ
ならばまず領域PBの位置は蓄積領域面積にわずかに影響
を与えるのみだから特性上重要な影響がないからであ
る。次に領域PDの位置として、一端は上記領域PBと重な
っても良いし離れた場合にもPBからPDへのポテンシャル
勾配がゆるやかになるだけだから問題ない。他端は活性
領域を規定するフィールド酸化膜（第１図の場合LOCOS
酸化膜）に一部重なるいわゆるセルファライン構造が可
能であり、合せの問題はなくなる。水平転送部において
加工上最も注意を要するのは電極形成であるが、本実施
例における電極構造は従来と同じであり、何の複雑さも
導入しない。
である。即ち上記電位障壁領域PB及びドレイン領域PDは
電極形成の前で埋込みチャネル用N-層形成後に作製され
るが、領域PB及びPDの合せ精度は高くなくて良い。なぜ
ならばまず領域PBの位置は蓄積領域面積にわずかに影響
を与えるのみだから特性上重要な影響がないからであ
る。次に領域PDの位置として、一端は上記領域PBと重な
っても良いし離れた場合にもPBからPDへのポテンシャル
勾配がゆるやかになるだけだから問題ない。他端は活性
領域を規定するフィールド酸化膜（第１図の場合LOCOS
酸化膜）に一部重なるいわゆるセルファライン構造が可
能であり、合せの問題はなくなる。水平転送部において
加工上最も注意を要するのは電極形成であるが、本実施
例における電極構造は従来と同じであり、何の複雑さも
導入しない。
〈発明の効果〉 以上述べてきたように本発明のデバイス構造において
は、受光エリアの一部に強い入射光を受けても光学的黒
レベルが浮上ることはなくなり、また受光エリアの水平
転送部側画素信号の一部ないし全部を水平転送部へ一度
に排出する動作を行なってもモニタ画像の上部が白くつ
ぶれる現象は生じなくなる。さらに、本発明はデバイス
作製上においても複雑な工程が一切なく、従来方式同様
の歩留りが期待できるものである。
は、受光エリアの一部に強い入射光を受けても光学的黒
レベルが浮上ることはなくなり、また受光エリアの水平
転送部側画素信号の一部ないし全部を水平転送部へ一度
に排出する動作を行なってもモニタ画像の上部が白くつ
ぶれる現象は生じなくなる。さらに、本発明はデバイス
作製上においても複雑な工程が一切なく、従来方式同様
の歩留りが期待できるものである。
【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の実施例による水平転送部周辺を示した
もので、（ａ）は平面図、（b1）はA-A′断面の断面
図、（b2）は対応ポテンシャル分布図、（C1）はB-B′
断面の断面図、（c2）は対応ポテンシャル分布図、第２
図は従来の水平転送部周辺を示したもので（ａ）は平面
図、（b1）はA-A′断面の断面図、（b2）は対応ポテン
シャル分布図、（c1）はB-B′断面の断面図、（c2）は
対応ポテンシャル分布図、第３図は従来素子構造での光
学的黒レベル変動を説明する図である。
もので、（ａ）は平面図、（b1）はA-A′断面の断面
図、（b2）は対応ポテンシャル分布図、（C1）はB-B′
断面の断面図、（c2）は対応ポテンシャル分布図、第２
図は従来の水平転送部周辺を示したもので（ａ）は平面
図、（b1）はA-A′断面の断面図、（b2）は対応ポテン
シャル分布図、（c1）はB-B′断面の断面図、（c2）は
対応ポテンシャル分布図、第３図は従来素子構造での光
学的黒レベル変動を説明する図である。
Claims (1)
- 【請求項１】２次元絵素に対応してマトリクス状に配列
された複数の受光部に得られる信号電荷を１水平ライン
毎に順次水平転送部へ移送し、該水平転送部から信号電
荷を読み出すようにした固体撮像装置において、 水平転送領域内の受光部と反対側部分に、上記水平転送
部の障壁値とほぼ同じ値の障壁値を有する電位障壁領域
及びドレイン領域を転送方向に沿って形成し、かつ、該
電位障壁領域及びドレイン領域の上側の絶縁膜を介して
水平転送部の転送電極で覆うことにより、水平転送チャ
ネル内過剰電荷を水平転送電極を用いて排出できるよう
にしたことを特徴とする固体撮像装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1025991A JPH07112059B2 (ja) | 1989-02-03 | 1989-02-03 | 固体撮像装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1025991A JPH07112059B2 (ja) | 1989-02-03 | 1989-02-03 | 固体撮像装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02205359A JPH02205359A (ja) | 1990-08-15 |
| JPH07112059B2 true JPH07112059B2 (ja) | 1995-11-29 |
Family
ID=12181183
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1025991A Expired - Fee Related JPH07112059B2 (ja) | 1989-02-03 | 1989-02-03 | 固体撮像装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07112059B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5990953A (en) | 1995-12-15 | 1999-11-23 | Nec Corporation | Solid state imaging device having overflow drain region provided in parallel to CCD shift register |
| JP2910671B2 (ja) * | 1996-05-15 | 1999-06-23 | 日本電気株式会社 | 固体撮像装置 |
| JP2914496B2 (ja) | 1996-12-05 | 1999-06-28 | 日本電気株式会社 | 固体撮像素子 |
| JP3370249B2 (ja) | 1996-12-27 | 2003-01-27 | 松下電器産業株式会社 | 固体撮像装置とその駆動方法および製造方法 |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58139465A (ja) * | 1982-02-15 | 1983-08-18 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 固体撮像素子の駆動方法 |
| JPS58142570A (ja) * | 1982-02-19 | 1983-08-24 | Sony Corp | 固体撮像装置 |
| JPS5930378A (ja) * | 1982-08-12 | 1984-02-17 | Canon Inc | 撮像装置 |
| JP2554621B2 (ja) * | 1985-12-26 | 1996-11-13 | 日本電気株式会社 | 固体撮像装置 |
| JPS6310889A (ja) * | 1986-07-01 | 1988-01-18 | Mitsubishi Electric Corp | 固体撮像装置 |
| JPS6313370A (ja) * | 1986-07-04 | 1988-01-20 | Fuji Photo Film Co Ltd | 固体イメ−ジセンサ− |
| JPH0691237B2 (ja) * | 1986-09-10 | 1994-11-14 | 日本電気株式会社 | 固体撮像素子 |
| JPS63254767A (ja) * | 1987-04-10 | 1988-10-21 | Matsushita Electronics Corp | 固体撮像装置 |
-
1989
- 1989-02-03 JP JP1025991A patent/JPH07112059B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02205359A (ja) | 1990-08-15 |
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| JPH07106545A (ja) | 固体撮像素子 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081129 Year of fee payment: 13 |
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| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |