JPH0748561B2 - 電荷転送レジスタ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （イ）産業上の利用分野 本発明は、電荷結合素子（CCD）に関し、特にこのCCDの
中に構成される水平読みだし電荷転送レジスタに関する
ものである。

（ロ）従来の技術 CCDは、現在ビデオ・カメラ等の撮像素子として必要な
ものであり、各社で研究開発がおこなわれている。

原理としては、半導体基板の一表面上に被覆した絶縁膜
上に形成した電極アレイに、適当な方法で電圧を印加す
ることによって、半導体基板（蓄積媒体）中に電荷を蓄
積し、かつ転送するもので、蓄積媒体中に電荷を発生さ
せる手段として、フォトン吸収により蓄積媒体中に電子
一正孔対を発生させた場合、蓄積される電荷の量は入射
光の強弱に応じて変化する。従って光学像の形成される
位置にこのCCDを置けば光学像に対応した電荷の像が得
られ、かつこの電荷像を転送して読み出すことにより、
光学像を電気信号として取り出すことができる。

特に二次元の撮像方式の１つとしてフレーム・トランス
ファー方式があり、例えば特開昭50−120587号公報に述
べられている。

このフレーム・トランスファー方式は、半導体基板上に
絶縁体を介して多数の電極を設けた表面チャンネル電荷
結合素子により撮像部、蓄積部および出力レジスタ部の
３つの異なった機能を持った領域が形成されている。そ
して各領域は駆動パルス群により別々に駆動される。

先ず撮像部表面上に照射された光学像は、この撮像部で
光電変換され、ある一定の撮像時間だけ信号電荷量とし
て各電極下に貯えられる。

この後信号電荷はフレーム転送方式では、駆動パルス群
により横方向の１ラインごとに順次縦方向へ転送され、
撮像部に隣接して設けられた蓄積部に移される。またイ
ンターライン転送方式では、単一パルスにより撮像部に
隣接する垂直転送部に移される。

この方法で撮像部の信号電荷が全て蓄積部或いは垂直転
送部へ送られると、この信号電荷は次の撮像時間中に、
駆動パルス群により１ラインずつ水平読み出し電荷転送
レジスタへ移される。

この水平読み出し電荷転送レジスタ部に送り込まれた１
ライン分の信号電荷は、駆動パルス源からの例えば３相
パルスにより横方向へ転送されたのち、出力端子からビ
デオ信号として外部へ出力される。

ここでは３相パルスで電荷転送レジスタを駆動している
が、第２図の如く２相パルスで電荷される電荷転送レジ
スタもある。

この２相パルスの電荷転送レジスタ（21）は、先ず水平
方向に延在されたチャンネル領域（図面上では省略す
る）と交差し、隣接する側辺が重畳する複数の第1,第2,
第３および第４の電極（22），（23），（24），（25）
がある。

ここで一点鎖線で示したものが第１および第３の電極
（22），（24）で半導体基板の第１層目の絶縁膜を介し
て形成されている。また二点鎖線で示したものが第２お
よび第４の電極（23），（25）で、前記第１および第３
の電極（22），（24）とショートしないように第２層目
の絶縁膜を介して形成されている。更に第２及び第４の
電極下でかつ第１及び第３の電極間の半導体基板と第１
層目の絶縁膜との界面付近の不純物濃度は、第１及び第
３の電極下のそれとは異なるようにしてある。またこの
第１乃至第４の電極（22），（23），（24），（25）
は、複数組横に延在されている。

次に、この第1,第2,第３および第４の電極（22），（2
3），（24），（25）は夫々同一方向に延在されてお
り、この電極へパルスを送るために第１のクロック電極
（26）と第２のクロック電極（27）がある。

ここで電極（22），（23），（24），（25）は、紙面に
於いて上方より下方へ延在され、前記第１および第２の
電極（22），（23）は、コンタクト孔（28）を介して前
記第１のクロック電極（26）と、前記第３および第４の
電極（24），（25）はコンタクト孔（29）を介して前記
第２のクロック電極（27）と接続されている。

このような構成で、第１および第２のクロック電極（2
2），（23）よりパルスが送られると、紙面に対し横方
向に信号電荷が転送され、外部へ出力される。

（ハ）発明が解決しようとする問題点 第２図の如き構成に於いて、１ミクロン・ルールで製造
した場合、図のａ乃至ｈはすべて１μｍで形成され、例
えば、第３の電極（24）の両側には第２および第４の電
極（23），（25）が精度良く重畳してなければならな
い。

しかし電荷転送レジスタ（21）は、CCDを多画素化及び
小型化するに伴いより多くの電極を延在する必要があ
り、前記電極（22），（23），（24），（25）の幅を小
さくする必要がある。

しかしこの幅を小さくすると、位置合せ精度によっては
前述の如き電極の重なりが無い領域を生じ、水平に転送
しなくなる問題点を有している。

（ニ）問題点を解決するための手段 本発明は前述の問題点に鑑みてなされ、転送方向に延在
されたチャンネル領域と交差し、隣接する側辺が重畳す
る複数の第1,第2,第３および第４の電極（２），
（６），（３），（７）と、前記チャンネル領域の少な
くとも一側辺方向に、このチャンネル領域の長手方向に
延在された第１のクロック電極（10）および第２のクロ
ック電極（11）とを備え、第１層目に形成される前記第
１および第３の電極（２），（３）または第２層目に形
成される前記第２および第４の電極（６），（７）の少
なくとも一方の電極の側辺に凸部（14）を設けることで
解決するものである。

（ホ）作用 第１図の如く、例えば一点鎖線で示した第１層目に形成
される第１および第３の電極（２），（３）を凹凸無し
の側部にして、第２層目に形成される第２および第４の
の電極（６），（７）の少なくとも一側辺に凸部（14）
を形成する。この時にホトマスクの位置合せ精度より、
第２層目の電極（６），（７）が、図面に於いて右にず
れても、凸部（14）があるので、この凸部（14）で重畳
部を形成することができる。

（ヘ）実施例 以下に本発明の電荷転送レジスタ（１）の実施例を第１
図を参照しながら説明する。

先ずＰ型の半導体基板内にＮ型の拡散領域がある。ただ
し第１図に於いては省略する。

この拡散領域はチャンネル領域であり、撮像部の信号電
荷が蓄積部へ送られた後、出力部へ信号電荷を送るため
に、紙面に対し横方向へ拡散形成される。またこの拡散
領域以外はLOCOSで絶縁されている。

次に、この半導体基板上に形成される第１の絶縁膜と、
この第１の絶縁膜上に形成される一点鎖線で示した複数
の第１の電極（２）と第３の電極（３）がある。

ここで前記第１および第３の電極（２），（３）は、チ
ャンネル領域に対し直交し、チャンネル領域を挾むよう
に形成された第１および第２の連結電極（４），（５）
より延在され、所定ピッチで相互に対向して形成される
櫛歯電極の如く形成されている。

更に、この第１および第３の電極（２），（３）が形成
された半導体基板上に、更に形成される第２の絶縁膜
と、この第２の絶縁膜上に形成される二点鎖線で示した
複数の第２および第４の電極（６），（７）がある。

ここでこの第２および第４の電極（６），（７）は、前
記第１および第３の電極（２），（３）と同様に、チャ
ンネル領域と直交し、チャンネル領域を挾むように形成
された第３および第４の連結電極（８），（９）より延
在され、所定ピッチで相互に対向して形成される櫛歯電
極の如く形成されている。

一方、前記第１乃至第４の電極（２），（６），
（３），（７）は、隣接する側辺が所定幅で重畳して形
成されるため、第２の電極（６）の両側辺は、左側が第
１の電極（２）と、右側が第３の電極（３）と重畳し、
第４の電極（７）の両側辺は、左側が第３の電極（３）
と、右側が第１の電極（２）と重畳している。更に前記
第１および第３の連結電極（４），（８）および前記第
２および第４の連結電極（５），（９）は一部重畳して
いる。

最後に、前記第１乃至第４の電極（２），（６），
（３），（７）が形成された半導体基板上に、更に形成
される第３の絶縁膜と、この絶縁膜上に形成される第１
および第２のクロック電極（10），（11）とがある。

ここで第１および第２のクロック電極（10），（11）
は、前記第１および第３の連結電極（４），（８）に、
また前記第２および第４の連結電極（５），（９）と重
畳するように形成されている。またコンタクト（12）
は、一度に２つの連結電極（４），（８）がコンタクト
できるように跨がって形成されており、コンタクト（1
3）も同様に形成されている。

本発明の特徴とする所は、第１図に示す凸部（14）にあ
る。この凸部（14）は、ホトマスクの位置合せ精度によ
って、例えば第１層目の電極（２），（３）に対し、第
２層目の電極（６），（７）が、第１図に於いて右側へ
ずれても、この凸部（14）によって第１層目の電極
（２），（３）と重畳するため、歩留りを向上できる。

また、この凸部（14）は、第１図では第２の電極（６）
に対し１個しか形成してないが、数多く形成した方が、
この凸部を介して信号電荷を良好に転送できる。

一方、第４の電極（７）の左側辺にも凸部（14）が形成
されており、この凸部（14）と、前記第２の電極（６）
の右側辺が重畳しないように、この第２の電極（６）の
右側辺には凹部（15）が形成されている。（ただし凸部
と凹部が左右逆でも良い。） 本発明は第２層目の電極に凸部を形成したが、逆に第１
層目の電極に凸部を形成し、第２層目の電極に凸部を形
成しないで、直線状の側辺としても良い。

（ト）発明の効果 以上の説明からも明らかな如く、凸部（14）があるた
め、前記第１乃至第４の電極（２），（６），（３），
（７）の幅が狭くなり、ホトマスクの精度で左右にずれ
ても、重畳部を形成でき、良好に電荷を転送できる。

また従来の構造と比べ、寸法が微小になっても歩留りの
低下を防止できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の電荷転送レジスタの平面図、第２図は
従来の電荷転送レジスタの平面図である。 （１）……電荷転送レジスタ、（２）……第１の電極、
（３）……第３の電極、（６）……第２の電極、（７）
……第４の電極、（14）……凸部、（15）……凹部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 27/148 Ｈ０４Ｎ 5/335 Ｆ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】転送方向に延在されたチャンネル領域と交
   差し、隣接する側辺が重畳する複数の第１、第２、第３
   および第４の電極と、前記チャンネル領域の少なくとも
   一側辺方向に、このチャンネル領域の長手方向に延在さ
   れた第１のクロック電極および第２のクロック電極とを
   備え、第１層目に形成される前記第１および第３の電極
   または第２層目に形成される前記第２および第４の電極
   の何れか一方の電極の両側辺に、互いに対向する凸部お
   よび凹部を前記チャンネル領域上に収まる幅に設けたこ
   とを特徴とした電荷転送レジスタ。