JPH079981B2 - 電荷転送装置 - Google Patents
電荷転送装置Info
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- JPH079981B2 JPH079981B2 JP60020684A JP2068485A JPH079981B2 JP H079981 B2 JPH079981 B2 JP H079981B2 JP 60020684 A JP60020684 A JP 60020684A JP 2068485 A JP2068485 A JP 2068485A JP H079981 B2 JPH079981 B2 JP H079981B2
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- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 7
- 108091006146 Channels Proteins 0.000 description 5
- 102000004129 N-Type Calcium Channels Human genes 0.000 description 2
- 108090000699 N-Type Calcium Channels Proteins 0.000 description 2
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 2
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11C—STATIC STORES
- G11C19/00—Digital stores in which the information is moved stepwise, e.g. shift registers
- G11C19/28—Digital stores in which the information is moved stepwise, e.g. shift registers using semiconductor elements
- G11C19/282—Digital stores in which the information is moved stepwise, e.g. shift registers using semiconductor elements with charge storage in a depletion layer, i.e. charge coupled devices [CCD]
- G11C19/285—Peripheral circuits, e.g. for writing into the first stage; for reading-out of the last stage
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
- H01L29/76—Unipolar devices, e.g. field effect transistors
- H01L29/762—Charge transfer devices
- H01L29/765—Charge-coupled devices
- H01L29/768—Charge-coupled devices with field effect produced by an insulated gate
- H01L29/76816—Output structures
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
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- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
- 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、CCD等を用いた電荷転送装置、特にその出力
部の構成に関する。
部の構成に関する。
固体撮像装置などのCCD電荷転送装置の出力部として、
所謂フローティング・ディフージョン型増幅器を構成し
た出力部が用いられている。このフローティング・ディ
フージョン型増幅器は、第５図の回路図で示すように、
CCD転送部（１）の出力端よりフローティング・ディフ
ージョン領域のダイオード（２）に流れ込んだ信号電荷
を出力増幅器（３）即ちそのMOSトランジスタM1のゲー
ト（第３図参照）で電圧変化として出力するように構成
される。（４）はプリチャージ用（リセットとも言う）
MOSトランジスタである。
所謂フローティング・ディフージョン型増幅器を構成し
た出力部が用いられている。このフローティング・ディ
フージョン型増幅器は、第５図の回路図で示すように、
CCD転送部（１）の出力端よりフローティング・ディフ
ージョン領域のダイオード（２）に流れ込んだ信号電荷
を出力増幅器（３）即ちそのMOSトランジスタM1のゲー
ト（第３図参照）で電圧変化として出力するように構成
される。（４）はプリチャージ用（リセットとも言う）
MOSトランジスタである。
第３図及び第４図はかかる出力部の平面図及びそのＡ−
Ａ線上の断面図である。同図中、（11）は例えばｎ形の
半導体基体、（12）はｐ形の半導体ウエルを示し、この
半導体ウエル（12）の主面にｎ形領域（13）が形成さ
れ、このｎ形領域（13）上にSiO2等のゲート絶縁層（1
4）を介して複数の転送電極（15）が形成されてCCD転送
部（１）が構成される。この場合の駆動は例えば２相ク
ロックパルスφ1及びφ2で行なわれる。このCCD転送部
（１）の最終段に出力ゲート部（17）が設けられ、この
出力ゲート部（17）に隣接してn+形のフローティング・
ディフージョン領域（18）が形成される。フローティン
グ・ディフージョン領域（18）は出力増幅器（３）を構
成するMOSトランジスタM1のゲート電極（19）に接続さ
れる。（20）及び（21）はMOSトランジスタM1のソース
領域及びドレイン領域を示す。また（22）はチャンネル
ストップ領域である。一方、フローティング・ディフー
ジョン領域（18）と対向してn+形のプリチャージ・ドレ
イン領域（23）が設けられ、これら両領域（18）及び
（23）間のｎ形のチャンネル形成領域（24）上にゲート
絶縁層（14）を介してプリチャージ・ゲート電極（25）
が形成される。PGはプリチャージ・ゲート端子、PDはプ
リチャージ・ドレイン端子、OGは出力ゲート端子を夫々
示す。
Ａ線上の断面図である。同図中、（11）は例えばｎ形の
半導体基体、（12）はｐ形の半導体ウエルを示し、この
半導体ウエル（12）の主面にｎ形領域（13）が形成さ
れ、このｎ形領域（13）上にSiO2等のゲート絶縁層（1
4）を介して複数の転送電極（15）が形成されてCCD転送
部（１）が構成される。この場合の駆動は例えば２相ク
ロックパルスφ1及びφ2で行なわれる。このCCD転送部
（１）の最終段に出力ゲート部（17）が設けられ、この
出力ゲート部（17）に隣接してn+形のフローティング・
ディフージョン領域（18）が形成される。フローティン
グ・ディフージョン領域（18）は出力増幅器（３）を構
成するMOSトランジスタM1のゲート電極（19）に接続さ
れる。（20）及び（21）はMOSトランジスタM1のソース
領域及びドレイン領域を示す。また（22）はチャンネル
ストップ領域である。一方、フローティング・ディフー
ジョン領域（18）と対向してn+形のプリチャージ・ドレ
イン領域（23）が設けられ、これら両領域（18）及び
（23）間のｎ形のチャンネル形成領域（24）上にゲート
絶縁層（14）を介してプリチャージ・ゲート電極（25）
が形成される。PGはプリチャージ・ゲート端子、PDはプ
リチャージ・ドレイン端子、OGは出力ゲート端子を夫々
示す。
上述したフローティング・ディフージョン形増幅器の出
力利得は、第５図で示すフローティング・ディフージョ
ン領域（18）（即ちダイオード（２））及び周囲の容量
CB，CP，CO，CI，Cinで決まる。ここで、CBはフローテ
ィング・ディフージョン領域（18）とＰ形半導体ウエル
（12）間の容量及びフローティング・ディフージョン領
域（18）とチャンネルストップ領域（22）間の容量の
和、CPはフローティング・ディフージョン領域（18）と
プリチャージ・ゲート電極（25）間の容量、COはフロー
ティング・ディフージョン領域（18）と出力ゲート電極
（17）間の容量である。又、CIは配線容量、CinはCCD転
送部と同一半導体チップ内に形成された出力増幅器
（３）の入力容量である。
力利得は、第５図で示すフローティング・ディフージョ
ン領域（18）（即ちダイオード（２））及び周囲の容量
CB，CP，CO，CI，Cinで決まる。ここで、CBはフローテ
ィング・ディフージョン領域（18）とＰ形半導体ウエル
（12）間の容量及びフローティング・ディフージョン領
域（18）とチャンネルストップ領域（22）間の容量の
和、CPはフローティング・ディフージョン領域（18）と
プリチャージ・ゲート電極（25）間の容量、COはフロー
ティング・ディフージョン領域（18）と出力ゲート電極
（17）間の容量である。又、CIは配線容量、CinはCCD転
送部と同一半導体チップ内に形成された出力増幅器
（３）の入力容量である。
従って、増幅器（３）の電圧利得をＡとするとフローテ
ィング・ディフージョン領域（18）に信号電荷Ｑが入っ
た時の出力Voutは、 となり、よって各容量を減少させることが出力利得を高
くする事になる。なお、容量CPは第４図に示すように、
プリチャージ・ゲート（25）及びMOSトランジスタM1の
ゲート（19）の配線間容量C1と、フローティング・ディ
フージョン領域（18）及びプリチャージ・ゲート電極
（25）間の容量C2の和である。
ィング・ディフージョン領域（18）に信号電荷Ｑが入っ
た時の出力Voutは、 となり、よって各容量を減少させることが出力利得を高
くする事になる。なお、容量CPは第４図に示すように、
プリチャージ・ゲート（25）及びMOSトランジスタM1の
ゲート（19）の配線間容量C1と、フローティング・ディ
フージョン領域（18）及びプリチャージ・ゲート電極
（25）間の容量C2の和である。
ところで、従来の構成では第３図に示すように、四角形
状をなすフローティング・ディフージョン領域（18）の
面積及び周囲長を最小にしてプリチャージ・ゲート電極
（15）を配置した場合、フローティング・ディフージョ
ン領域（18）とプリチャージ・ゲート電極（25）の接触
長ｌはフローティング・ディフージョン領域（18）の一
辺の長さと同じであり、このため、容量CPを小さくする
には限界があった。
状をなすフローティング・ディフージョン領域（18）の
面積及び周囲長を最小にしてプリチャージ・ゲート電極
（15）を配置した場合、フローティング・ディフージョ
ン領域（18）とプリチャージ・ゲート電極（25）の接触
長ｌはフローティング・ディフージョン領域（18）の一
辺の長さと同じであり、このため、容量CPを小さくする
には限界があった。
本発明は、上述の点に鑑み、フローティング・ディフー
ジョン型増幅器を構成した出力部においての容量CPをよ
り減少させる構成としてその出力利得を向上せしめるよ
うにした電荷転送装置を提供するものである。
ジョン型増幅器を構成した出力部においての容量CPをよ
り減少させる構成としてその出力利得を向上せしめるよ
うにした電荷転送装置を提供するものである。
本発明は、電荷転送部の出力端に接してフローティング
・ディフージョン領域（18）が設けられ、この領域が出
力増幅器（３）を構成するMOSトランジスタM1のゲート
（19）に接続されると共に、フローティング・ディフー
ジョン領域（18）とプリチャージ・ドレイン領域（23）
間にプリチャージ・ゲート電極（25）が配されてなる所
謂フローティング・ディフージョン型増幅器を構成した
出力部において、そのフローティング・ディフージョン
領域（18）の角部とプリチャージ・ドレイン領域（23）
間でチャンネルが形成されるようにプリチャージ・ゲー
ト電極（25）を配置する。
・ディフージョン領域（18）が設けられ、この領域が出
力増幅器（３）を構成するMOSトランジスタM1のゲート
（19）に接続されると共に、フローティング・ディフー
ジョン領域（18）とプリチャージ・ドレイン領域（23）
間にプリチャージ・ゲート電極（25）が配されてなる所
謂フローティング・ディフージョン型増幅器を構成した
出力部において、そのフローティング・ディフージョン
領域（18）の角部とプリチャージ・ドレイン領域（23）
間でチャンネルが形成されるようにプリチャージ・ゲー
ト電極（25）を配置する。
即ち、このプリチャージ・ゲート電極（25）はフローテ
ィング・ディフージョン領域（18）の角部にのみ接する
ように領域（18）の一辺に対して所定の角度好ましくは
45°をなすように配置する。
ィング・ディフージョン領域（18）の角部にのみ接する
ように領域（18）の一辺に対して所定の角度好ましくは
45°をなすように配置する。
フローティング・ディフージョン領域（18）の角部に接
するようにプリチャージ・ゲート電極（25）が斜めに配
されるので、フローティング・ディフージョン領域（1
8）とプリチャージ・ゲート電極（25）の接触長ｌは小
さくなり、またプリチャージ・ゲート電極（25）とフロ
ーティング・ディフージョン領域（18）に接続したMOS
トランジスタM1のゲートの配線（19a）との対向間隔も
大きくなる。従って、フローティング・ディフージョン
領域（18）の面積及び周囲長を最小にした状態で（即ち
容量CBが最小の状態で）フローティング・ディフージョ
ン領域（18）とプリチャージ・ゲート電極（25）間の容
量C2及びMOSトランジスタM1のゲートとプリチャージ・
ゲートの配線間容量C1が最小（従って容量CP＝C1＋C2が
最小）となる。
するようにプリチャージ・ゲート電極（25）が斜めに配
されるので、フローティング・ディフージョン領域（1
8）とプリチャージ・ゲート電極（25）の接触長ｌは小
さくなり、またプリチャージ・ゲート電極（25）とフロ
ーティング・ディフージョン領域（18）に接続したMOS
トランジスタM1のゲートの配線（19a）との対向間隔も
大きくなる。従って、フローティング・ディフージョン
領域（18）の面積及び周囲長を最小にした状態で（即ち
容量CBが最小の状態で）フローティング・ディフージョ
ン領域（18）とプリチャージ・ゲート電極（25）間の容
量C2及びMOSトランジスタM1のゲートとプリチャージ・
ゲートの配線間容量C1が最小（従って容量CP＝C1＋C2が
最小）となる。
以下、第１図及び第２図を用いて本発明による電荷転送
装置の実施例を説明する。なお、同図において第３図及
び第４図と対応する部分には同一符号を付して示す。
装置の実施例を説明する。なお、同図において第３図及
び第４図と対応する部分には同一符号を付して示す。
本実施例では、前述した第３図及び第４図と同様に、例
えばｎ形の半導体基体（11）に設けたｐ形半導体ウエル
（12）の主面にｎ形領域（13）が形成され、このｎ形領
域（13）上にSiO2等のゲート絶縁層（14）を介して複数
の転送電極（15）が形成されてCCD転送部（１）が構成
され、その最終段に接して出力ゲート部（17）が形成さ
れる。またこの出力ゲート部（17）に隣接してn+形のフ
ローティング・ディフージョン領域（18）が形成され、
この領域（18）が配線（19a）を介して出力増幅器
（３）（第５図参照）を構成するMOSトランジスタM1の
ゲート電極（19）に接続される。フローティング・ディ
フージョン領域（18）は平面的にみて四角形状をなし、
これよりの配線（19a）は領域（18）の一辺に平行する
ように延長される。（20）及び（21）はMOSトランジス
タM1のソース領域及びドレイン領域、（22）はチャンネ
ルストップ領域である。
えばｎ形の半導体基体（11）に設けたｐ形半導体ウエル
（12）の主面にｎ形領域（13）が形成され、このｎ形領
域（13）上にSiO2等のゲート絶縁層（14）を介して複数
の転送電極（15）が形成されてCCD転送部（１）が構成
され、その最終段に接して出力ゲート部（17）が形成さ
れる。またこの出力ゲート部（17）に隣接してn+形のフ
ローティング・ディフージョン領域（18）が形成され、
この領域（18）が配線（19a）を介して出力増幅器
（３）（第５図参照）を構成するMOSトランジスタM1の
ゲート電極（19）に接続される。フローティング・ディ
フージョン領域（18）は平面的にみて四角形状をなし、
これよりの配線（19a）は領域（18）の一辺に平行する
ように延長される。（20）及び（21）はMOSトランジス
タM1のソース領域及びドレイン領域、（22）はチャンネ
ルストップ領域である。
本例においては、特に第１図に示すようにフローティン
グ・ディフージョン領域（18）の角部に対向してn+形の
プリチャージ・ドレイン領域（23）を形成し、このフロ
ーティング・ディフージョン領域（18）の角部とプリチ
ャージ・ドレイン領域（23）間のｎ形のチャンネル領域
（24）上にゲート絶縁層（14）を介してプリチャージ・
ゲート電極（25）を形成する。即ち、このプリチャージ
・ゲート電極（25）はフローティング・ディフージョン
領域（18）の角部に対応した位置に接するようにフロー
ティング・ディフージョン領域（18）の一辺及びこれよ
り延長する配線（19a）に対して例えば45°の方向に配
置する。
グ・ディフージョン領域（18）の角部に対向してn+形の
プリチャージ・ドレイン領域（23）を形成し、このフロ
ーティング・ディフージョン領域（18）の角部とプリチ
ャージ・ドレイン領域（23）間のｎ形のチャンネル領域
（24）上にゲート絶縁層（14）を介してプリチャージ・
ゲート電極（25）を形成する。即ち、このプリチャージ
・ゲート電極（25）はフローティング・ディフージョン
領域（18）の角部に対応した位置に接するようにフロー
ティング・ディフージョン領域（18）の一辺及びこれよ
り延長する配線（19a）に対して例えば45°の方向に配
置する。
上述した本発明によれば、所謂フローティング・ディフ
ージョン型増幅器を構成した出力部において、そのフロ
ーティング・ディフージョン領域（18）の角部とプリチ
ャージ領域（23）間でチャンネルが形成されるようにプ
リチャージ・ゲート電極（25）を配したことにより、フ
ローティング・ディフージョン領域（18）とプリチャー
ジ・ドレイン電極（25）の接触長ｌは十分小さくなり、
同時にプリチャージ・ゲート電極（25）とフローティン
グ・ディフージョン領域（18）よりの配線（19a）との
対向間隔が大きくなる。特にプリチャージ・ゲート電極
（25）をフローティング・ディフージョン領域（18）の
一辺に対して45°に配置した場合には接触長ｌが小さく
なり、且つ上記対向間隔が最大となる。これがため、フ
ローティング・ディフージョン領域（18）の面積及び周
囲長を最小にして容量CBを小さくできると共に、フロー
ティング・ディフージョン領域（18）とプリチャージ・
ゲート電極（25）間の容量C2及びプリチャージ・ゲート
電極（25）とMOSトランジスタM1のゲート配線（19a）間
の容量C1を共に最小に（従って容量CPを最小に）でき
る。従ってフローティング・ディフージョン型増幅器の
出力利得が上がり、出力信号のS/Nが改善される。
ージョン型増幅器を構成した出力部において、そのフロ
ーティング・ディフージョン領域（18）の角部とプリチ
ャージ領域（23）間でチャンネルが形成されるようにプ
リチャージ・ゲート電極（25）を配したことにより、フ
ローティング・ディフージョン領域（18）とプリチャー
ジ・ドレイン電極（25）の接触長ｌは十分小さくなり、
同時にプリチャージ・ゲート電極（25）とフローティン
グ・ディフージョン領域（18）よりの配線（19a）との
対向間隔が大きくなる。特にプリチャージ・ゲート電極
（25）をフローティング・ディフージョン領域（18）の
一辺に対して45°に配置した場合には接触長ｌが小さく
なり、且つ上記対向間隔が最大となる。これがため、フ
ローティング・ディフージョン領域（18）の面積及び周
囲長を最小にして容量CBを小さくできると共に、フロー
ティング・ディフージョン領域（18）とプリチャージ・
ゲート電極（25）間の容量C2及びプリチャージ・ゲート
電極（25）とMOSトランジスタM1のゲート配線（19a）間
の容量C1を共に最小に（従って容量CPを最小に）でき
る。従ってフローティング・ディフージョン型増幅器の
出力利得が上がり、出力信号のS/Nが改善される。
第１図及び第２図は本発明による電荷転送装置の出力部
の一例を示す略線的平面図及びそのＢ−Ｂ線上の断面
図、第３図及び第４図は従来の電荷転送装置の出力部の
略線的平面図及びそのＡ−Ａ線上の断面図、第５図はフ
ローティング・ディフージョン型増幅器を構成した出力
部の回路図である。 （１）は電荷転送部、（２）はフローティング・ディフ
ージョン領域よりなるダイオード、（３）は出力増幅
器、（４）はプリチャージ用MOSトランジスタ、（17）
は出力ゲート部、（18）はフローティング・ディフージ
ョン領域、（19）はMOSトランジスタのゲート電極、（1
9a）は配線、（23）はプリチャージ・ドレイン領域、
（25）はプリチャージ・ゲート電極である。
の一例を示す略線的平面図及びそのＢ−Ｂ線上の断面
図、第３図及び第４図は従来の電荷転送装置の出力部の
略線的平面図及びそのＡ−Ａ線上の断面図、第５図はフ
ローティング・ディフージョン型増幅器を構成した出力
部の回路図である。 （１）は電荷転送部、（２）はフローティング・ディフ
ージョン領域よりなるダイオード、（３）は出力増幅
器、（４）はプリチャージ用MOSトランジスタ、（17）
は出力ゲート部、（18）はフローティング・ディフージ
ョン領域、（19）はMOSトランジスタのゲート電極、（1
9a）は配線、（23）はプリチャージ・ドレイン領域、
（25）はプリチャージ・ゲート電極である。
Claims (1)
- 【請求項１】フローティング・ディフージョン型増幅器
を構成した出力部において、フローティング・ディフー
ジョン領域の角部とプリチャージ・ドレイン領域間でチ
ャンネルがされるようにプリチャージ・ゲート電極が配
されて成る電荷転送装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60020684A JPH079981B2 (ja) | 1985-02-05 | 1985-02-05 | 電荷転送装置 |
| US06/824,452 US4660064A (en) | 1985-02-05 | 1986-01-31 | Charge coupled device having a floating diffusion region and a precharge diffusion region which are aligned so as to increase the output gain |
| DE8686300743T DE3664979D1 (en) | 1985-02-05 | 1986-02-04 | Charge transfer devices |
| EP86300743A EP0191587B1 (en) | 1985-02-05 | 1986-02-04 | Charge transfer devices |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60020684A JPH079981B2 (ja) | 1985-02-05 | 1985-02-05 | 電荷転送装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61180475A JPS61180475A (ja) | 1986-08-13 |
| JPH079981B2 true JPH079981B2 (ja) | 1995-02-01 |
Family
ID=12033995
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60020684A Expired - Lifetime JPH079981B2 (ja) | 1985-02-05 | 1985-02-05 | 電荷転送装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4660064A (ja) |
| EP (1) | EP0191587B1 (ja) |
| JP (1) | JPH079981B2 (ja) |
| DE (1) | DE3664979D1 (ja) |
Families Citing this family (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4811371A (en) * | 1986-05-16 | 1989-03-07 | Rca Corporation | Floating-diffusion electrometer with adjustable sensitivity |
| US4803531A (en) * | 1987-09-18 | 1989-02-07 | Tektronix, Inc. | Imaging charge-coupled device having an all parallel output |
| JPH07114276B2 (ja) * | 1988-06-30 | 1995-12-06 | 日本電気株式会社 | 固体撮像装置 |
| GB8908825D0 (en) * | 1989-04-19 | 1989-06-07 | Block Hermann | Electrorheological fluid |
| JPH0327539A (ja) * | 1989-06-25 | 1991-02-05 | Sony Corp | 電荷転送装置 |
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