JPH0755005Y2 - 固体撮像装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は半導体基板上に撮像領域を構成するマトリクス
状に配列された受光部の各列間に電荷転送部を有するCC
D等の固体撮像装置に関する。

〔考案の概要〕

本考案は、半導体基板上に撮像領域を構成するマトリク
ス状に配列された受光部と、垂直方向の各列の上記受光
部の間に設けられ電荷を垂直方向に転送する電荷転送部
と、その電荷転送部と上記受光部の間の電荷の転送を制
御する読み出し部と、上記読み出し部以外で上記受光部
の周囲を囲むチャンネルストッパー領域とを有する固体
撮像装置において、チャンネルストッパー領域上に設け
られた電極層と上記チャンネルストッパー領域とを複数
のコンタクト部を介して電気的に接続したことにより、
上記チャンネルストッパー領域の電位を上記撮像領域の
中央部と端部とで一定にして、当該固体撮像装置の特性
向上を図るものである。

〔従来の技術〕

インターライン型CCDやフレームインターライン型CCDの
ように、マトリクス状に配列される受光部の各列間に電
荷転送部が設けられる固体撮像装置が知られている。受
光部は基板表面に形成されたフォトダイオード等により
構成され、電荷転送部には複数の転送電極が設けられ
る。受光部と電荷転送部の間には、読み出し部が設けら
れる。従来、この読み出し部の電極を電荷転送部の転送
電極と共通に形成して、３値レベルの信号を供給して制
御する固体撮像装置が知られており、このような技術は
例えば「日経マイクロデバイス」,1986年６月号，第59
頁〜第86頁（特に第69頁参照），日経マグロウヒル社発
行にその記載がある。この固体撮像装置では、電荷転送
部と読み出し部とで不純物濃度が変えられてポテンシャ
ルが異なっており、また、他の受光部の列との間には不
純物のイオン注入により形成されたチャンネルストッパ
ー領域がポテンシャル障壁として設けらている。

〔考案が解決しようとする課題〕

ところが、上述のように、読み出し部の電極を電荷転送
部の転送電極の一部を延在させて形成し、且つイオン注
入で所要のパターンにチャンネルストッパー領域や読み
出し部を形成するものでは、チャンネルストッパー領域
を形成するためのイオン注入と読み出し部のポテンシャ
ルを調整するためのイオン注入を転送電極の形成前に行
う必要がある。このため、チャンネルストッパー領域等
と転送電極のマスク合わせのマージンのための領域が必
要となり、高密度化を妨げている。

また、読み出し部の電極を転送電極と共通にするもので
は、ブルーミングマージンが転送電位のФＨ（ハイ）レ
ベルで決定され、ブルーミングマージン自体を大きくす
ることができないでいる。また、電荷転送部の転送のた
めの振幅も自ずと決定され、十分な振幅での確実な転送
を行うことが難しくなっている。

さらに、他の受光部の列との間に形成されるチャンネル
ストッパー領域は、細長いパターンに形成されるが、撮
像部の中央においては、そのコンタクトが困難であり、
端部だけで電位を与えている。このため、両端と中央で
は基板電位に差異が生じ、閾値電圧Vthのばらつきが発
生する。

そこで、本考案は上述の技術的な課題に鑑み、高密度化
を実現すると共に、ブルーミングマージンを大きくした
り、或いはばらつきのないチャンネルストップを行う固
体撮像装置の提供を目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上述の目的を達成するために、本考案の固体撮像装置
は、半導体基板上に撮像領域を構成するマトリクス状に
配列された受光部と、垂直方向の各列の上記受光部の間
に設けられ電荷を垂直方向に転送する電荷転送部と、そ
の電荷転送部と上記受光部の間の電荷の転送を制御する
読み出し部と、上記読み出し部以外で上記受光部の周囲
を囲むチャンネルストッパー領域とを有している。本考
案の固体撮像装置は、少なくともチャンネルストッパー
領域には電極層が設けられる。この電極層は読み出し部
上に及ぶような構成でも良い。そして、本考案は、上記
電極層と上記チャンネルストッパー領域とを複数のコン
タクト部を介して電気的に接続したことを特徴としてい
る。

〔作用〕

少なくともチャンネルストッパー領域上に電極層を設け
ることで、その第１層目の電極層とセルフアラインで形
成される電荷転送部を設けることができる。従って、電
荷転送部に形成される転送電極との間のマスク合わせの
マージンを小さくすることが可能とされる。また、読み
出し部上にも電極層が形成されるものでは、さらに読み
出し部の電位を転送電極の電位と独立に制御することが
可能となる。その結果、大きなブルーミングマージンが
得られることになる。そして、上記電極層と上記チャン
ネルストッパー領域とを複数のコンタクト部を介して電
気的に接続したことにより、上記チャンネルストッパー
領域の電位を上記撮像領域の中央部と端部とで電位差を
生じることがなく、上記チャンネルストッパー領域の電
位を広範囲に亘って一定に保つことができる。

〔実施例〕

以下本考案の好適な実施例を図面を参照しながら説明す
る。

本実施例の固体撮像装置は、インターライン型のCCDで
あり、第１層目のポリシリコン層の下部にチャンネルス
トッパー領域が形成され、第２層目，第３層目のポリシ
リコン層によって電荷転送部の転送電極が形成された例
である。

まず、その構造は、第１図に示すように、Ｎ型のシリコ
ン基板30にＰ型のウェル領域31が形成され、そのＰ型の
ウェル領域31の表面には、それぞれ絶縁膜を介して第１
層目のポリシリコン層33と、第２層目（第３層目）のポ
リシリコン層34が形成されている。第１層目のポリシリ
コン層33の平面パターンは、特に本実施例においては、
各列に沿って長い直線状のパターンとされ、その直線状
のパターンに隣接して受光部32が形成される。この受光
部32は、表面から不純物が導入されフォトダイオードと
して機能するもので、例えば表Ｐ型の不純物領域とＮ型
の不純物領域が積層された形状とされ、いわゆるPNPN構
造とされる。上記第１層目のポリシリコン層33の下部の
領域は、チャンネルストッパー領域37とされている。こ
のチャンネルストッパー領域37は、各列の間のポテンシ
ャルの障壁として機能する領域であり、受光部32の一辺
を素子分離し、読み出し部38と合わされて受光部32を基
板表面で取り囲むように形成されている。そして、本実
施例の固体撮像装置では、受光部32の単位セル毎にコン
タクト部40を介して第１層目のポリシリコン層33がチャ
ンネルストッパー領域37に電気的に接続されている。ま
た、読み出し部38は、その受光部32と電荷転送部35との
間の電荷の転送を制御するための領域であり、第２層目
（第３層目）のポリシリコン層34の下部に形成されてい
る。電荷転送部35は、受光部32からの電荷を垂直方向に
転送するための領域であり、下部にＰ型のウェル領域36
が形成される。

このような構造からなる本実施例の固体撮像装置は、チ
ャンネルストッパー領域37上に第１層目のポリシリコン
層33が形成され、この第１層目のポリシリコン層33とセ
ルフアラインで電荷転送部35やＰ型のウェル領域36を形
成することができる。さらに、第２層目（第３層目）の
ポリシリコン層34と上記第１層目のポリシリコン層33と
をマスクとして、再度セルフアラインで受光部32を形成
することができる。従って、マスク合わせのマージンを
小さくすることが可能であり、高密度化に好適となる。
また、イオン注入によりチャンネルストッパー領域37を
形成するものではないので、完全に第１層目のポリシリ
コン層33のパターンがチャンネルストッパー領域37とな
り、不純物拡散によって、チャンネルストッパー領域が
拡がるような問題も生じない。しかも、受光部32の単位
セル毎にコンタクト部40を介して第１層目のポリシリコ
ン層33がチャンネルストッパー領域37に電気的に接続さ
れているので、上記チャンネルストッパー領域37の電位
は撮像領域の中央部や端部で隔たることなく一定なもの
とされ、従って、閾値電圧Vthのばらつきを抑えること
ができる。

次に、本実施例をより明確にするために、第２図ａ〜第
２図ｃを参照しながら、その製造工程について簡単に説
明する。

まず、Ｎ型のシリコン基板に対してＰ型のウェル領域41
を形成し、その表面に読み出し部のポテンシャルを決定
するためのイオン注入を全面に行う。次に、第２図ａに
斜線で示すように、直線状の第１層目のポリシリコン層
42を形成する。この第１層目のポリシリコン層42の延長
方向は、電荷の転送方向すなわち垂直方向である。この
下部には、チャンネルストッパー領域の形成のための不
純物の導入は不要である。

次に、第１層目のポリシリコン層42とセルフアライン
で、第２図ｂに示すように、所要の不純物の導入が行わ
れる。この不純物の導入で、電荷転送部43のポテンシャ
ルが決定される。第２図中、不純物の導入が行われる領
域を点を付して示す。

そして、第２図ｃに示すように、転送電極としてそれぞ
れ機能する第２層目のポリシリコン層46,第３層目のポ
リシリコン層47を形成する。これら各ポリシリコン層4
6,47は図示を省略するがそれぞれ層間絶縁膜を介して形
成される。これら第２層目及び第３層目のポリシリコン
層46,47のパターンは、電荷転送部の形成される領域43
で、交互に該領域24を被覆するパターンとされ、その垂
直方向の端部が重複し、上記第１層目のポリシリコン層
42の領域43側の反対側の部分に開口部45を有するパター
ンに形成されている。この開口部45は読み出し部を得る
ために、その領域43の第１層目のポリシリコン層42の形
成されない側とは離間され、ここが読み出し部として機
能する。

続いて、第１層〜第３層目のポリシリコン層42,46,47を
マスクとして、セルフアラインで受光部48が形成され
る。

以上の製造工程では、第１層目のポリシリコン層42にセ
ルフアラインでチャンネルストッパー領域並びに電荷転
送部43を得ることができ、そのマスク合わせのマージン
を小さくできる。また、受光部48は、第１層目〜第３層
目のポリシリコン層42,46,47をマスクとして、セルフア
ラインで形成されるため、同様にマスク合わせのマージ
ンを大きく採る必要もなく、高密度化に好適となる。

〔考案の効果〕

本考案の固体撮像装置は、上述のように、少なくともチ
ャンネルストッパー領域上には電極層が設けられている
ので、この電極層をマスクの一部として不純物の注入を
行って電荷転送部を形成することができ、そのマスク合
わせのマージンを小さくして、高密度化が可能である。
また、読み出し部の電極を転送電極と別個の層とするこ
とで、独立した制御からブルーミングマージンを大きく
することもでき、転送の振幅を従来よりも大きくするこ
とができる。また、電極層をさらに受光部をセルフアラ
インで形成する時のマスクとすることもでき、チャンネ
ルストッパー領域のポテンシャルのばらつきも解消する
ことができる。そして、上記電極層と上記チャンネルス
トッパー領域とを複数のコンタクト部を介して電気的に
接続したことにより、上記チャンネルストッパー領域の
電位を上記撮像領域の中央部と端部とで電位差を生じる
ことがなく、上記チャンネルストッパー領域の電位を広
範囲に亘って一定に保つことができ、閾値電圧のばらつ
きを抑えてばらつきのないチャンネルストップを行うこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の固体撮像装置の一例の要部断面図、第
２図ａ〜第２図ｃはその製造工程を説明するためのそれ
ぞれ工程平面図である。 33……第１層目のポリシリコン層 38……読み出し部 37……チャンネルストッパー領域 35……電荷転送部 32……受光部 40……コンタクト部

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】半導体基板上に撮像領域を構成するマトリ
   クス状に配列された受光部と、垂直方向の各列の上記受
   光部の間に設けられ電荷を垂直方向に転送する電荷転送
   部と、その電荷転送部と上記受光部の間の電荷の転送を
   制御する読み出し部と、上記読み出し部以外で上記受光
   部の周囲を囲むチャンネルストッパー領域とを有する固
   体撮像装置において、 少なくともチャンネルストッパー領域上に設けられた電
   極層と、 上記電極層と上記チャンネルストッパー領域とを電気的
   に接続した複数のコンタクト部とを有し、 上記複数のコンタクト部を介して上記電極層と上記チャ
   ンネルストッパー領域とを電気的に接続したことによ
   り、上記チャンネルストッパー領域の電位を上記撮像領
   域の中央部と端部とで一定にしたことを特徴とする固体
   撮像装置。
2. 【請求項２】上記電極層と上記チャンネルストッパー領
   域とを電気的に接続するコンタクト部が上記受光部の単
   位セル毎に設けられたことを特徴とする実用新案登録請
   求の範囲第１項に記載の固定撮像装置。