JPH09232558A - Charge coupled semiconductor device - Google Patents

Charge coupled semiconductor device

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JPH09232558A
JPH09232558A JP8062102A JP6210296A JPH09232558A JP H09232558 A JPH09232558 A JP H09232558A JP 8062102 A JP8062102 A JP 8062102A JP 6210296 A JP6210296 A JP 6210296A JP H09232558 A JPH09232558 A JP H09232558A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To effectively expand a light receiving region, to secure infrared ray sensitivity, to improve quantum efficiency, to improve dynamic range by increasing capacitance, and to provide a charge coupled semiconductor device which can be corresponded to miniaturization of an element. SOLUTION: N<-> type channel regions 64a and 64b are separated with each other by a P<+> type channel stopper region 63A, a P<-> type potential barrier region 76 is formed on the channel regions 64a and 64b in such a manner that they come in contact with both sides of the channel stopper region 63A, and N<+> type polisilicon layer 75 is formed as an excess charge absorbing layer, in such a manner that it comes in contact with the surface of the channel stopper region 63A and each potential barrier region 76.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は電荷結合型半導体装
置、特にCCD(Charge Coupled Device)と称される電
荷結合又は転送素子に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a charge coupled semiconductor device, and more particularly to a charge coupled or transfer device called CCD (Charge Coupled Device).

【0002】[0002]

【従来の技術】CCDは、受光部に入射した光により発
生したキャリアを転送電極に印加するクロックパルスで
転送し、これを映像信号として取り出すものであり、そ
の転送方式としては種々の駆動方式が知られている。こ
うした駆動方式には2相駆動方式があるが、単一電極に
より電荷を転送できる単相駆動方式は回路構成やその制
御性の点で優れている。
2. Description of the Related Art A CCD transfers a carrier generated by light incident on a light receiving portion with a clock pulse applied to a transfer electrode and takes out this as a video signal, and various transfer methods are available. Are known. There is a two-phase driving method as such a driving method, but the single-phase driving method capable of transferring charges by a single electrode is excellent in terms of circuit configuration and controllability thereof.

【0003】電荷転送素子として、埋め込みチャネル型
CCDが知られているが、これは、半導体層内の誘導チ
ャネルの中で可動電荷の蓄積及び転送が行われるもので
ある。一般の表面移動型CCDでは、表面酸化物膜とシ
リコン基板との間の界面でトラッピング効果が生じる
が、埋め込みチャネル型CCDではこのトラッピング効
果を防ぐことができるため、電荷転送効率が向上する。
また、界面におけるキャリア散乱がなくなるため、電荷
転送効率も高められる。その結果、高い周波数での動作
が実現可能になる。
A buried channel type CCD is known as a charge transfer element, which stores and transfers movable charges in an induction channel in a semiconductor layer. In a general surface movement type CCD, a trapping effect occurs at the interface between the surface oxide film and the silicon substrate, but in the buried channel type CCD, this trapping effect can be prevented, so that the charge transfer efficiency is improved.
Further, since carrier scattering at the interface is eliminated, charge transfer efficiency is also improved. As a result, operation at a high frequency can be realized.

【0004】特に、各受光セルの一部の半導体表面に反
転層が形成され、この反転層がいわばバーチャル電極(v
irtual electrode:仮想電極又は実効電極)として働く
ことにより、セル領域をゲート誘導のポテンシャル変化
から保護するようにした埋め込みチャネル型の単相駆動
方式のCCDは有効である。
Particularly, an inversion layer is formed on a part of the semiconductor surface of each light receiving cell, and this inversion layer is, so to speak, a virtual electrode (v
A buried channel type single-phase drive type CCD, which is designed to protect the cell region from gate-induced potential change by acting as an irtual electrode (virtual electrode or effective electrode), is effective.

【0005】図11は、そうしたバーチャル電極を組み込
んだフレームトランスファ(FT)型バーチャルフェイ
ズCCDの一例を概略的に示すものである。このCCD
は、受光部(撮像部)1と蓄積部(メモリ部)2とを有
し、受光部1の受光セルに入射した光の光量に応じて光
電変換された電子を転送し、蓄積部2で一旦蓄積し、レ
ジスタ3によって出力アンプ4を介して出力する。
FIG. 11 schematically shows an example of a frame transfer (FT) type virtual phase CCD incorporating such a virtual electrode. This CCD
Has a light receiving unit (imaging unit) 1 and a storage unit (memory unit) 2, transfers electrons photoelectrically converted according to the amount of light incident on the light receiving cells of the light receiving unit 1, and the storage unit 2 It is once accumulated and output by the register 3 via the output amplifier 4.

【0006】受光部1においては、チャネルストッパ領
域3によって分離された各N- 型チャネル領域4(図面
では理解のために、隣接し合うチャネル領域4a、4b
として示した。)において、電荷転送方向とほぼ直交し
た多数のポリシリコン転送ゲート5が所定ピッチで間欠
的に配列されており、各転送ゲート間は不純物ドーピン
グによってバーチャル電極としての反転層9a、9bと
なっている。蓄積部2は、受光部1からの転送電荷を受
け入れるべく、対応するチャネルストッパ領域6によっ
て各チャネル領域7a、7bに分離されており、ポリシ
リコン転送ゲート8が所定ピッチで間欠的に配列されて
いる。
In the light receiving portion 1, each N -- type channel region 4 separated by the channel stopper region 3 (adjacent channel regions 4a and 4b are shown for understanding in the drawing).
As shown. ), A large number of polysilicon transfer gates 5 which are substantially orthogonal to the charge transfer direction are intermittently arranged at a predetermined pitch, and inversion layers 9a and 9b as virtual electrodes are formed by impurity doping between the transfer gates. . The storage section 2 is divided into respective channel areas 7a and 7b by corresponding channel stopper areas 6 in order to receive the transfer charges from the light receiving section 1, and the polysilicon transfer gates 8 are intermittently arranged at a predetermined pitch. There is.

【0007】図12には、受光部1の断面(図11の XII−
XII 線断面)を概略的に示し、例えばN- 型半導体層13
の表面にSiO2 膜10が形成され、この上に上記した転
送ゲート5が所定ピッチで設けられていてクロックパル
スφ1 により基板内の電荷(光キャリア)を転送できる
ようになっている。また、各転送ゲート5間にはボロン
等のドーピングによってP+ 型反転層9bがバーチャル
電極として形成され、その直下は上記した埋め込みチャ
ネルとなっている。なお、図中の+は注入されたイオン
(打ち込みドナー)である。
FIG. 12 shows a cross section of the light receiving portion 1 (XII--
XII line cross section) is schematically shown, for example, N type semiconductor layer 13
A SiO 2 film 10 is formed on the surface of the substrate, and the above-mentioned transfer gates 5 are provided on the surface of the substrate at a predetermined pitch so that charges (optical carriers) in the substrate can be transferred by a clock pulse φ 1 . Further, a P + type inversion layer 9b is formed as a virtual electrode between the transfer gates 5 by doping with boron or the like, and the buried channel is formed immediately below the virtual electrode. In addition, + in the figure is an implanted ion (implanted donor).

【0008】そして、受光部1の動作原理を説明する
と、反転層9bによって、ゲート誘導によるポテンシャ
ル変化からセル部分が防護されると共に、単相電極とし
てのゲート5にクロック信号φ1 を印加することによ
り、ゲート5下の領域I、IIのポテンシャル最大値は、
反転層9b下の領域III 、IVの固定的ポテンシャル最大
値を基準として反復的に上下する。そして、2つのゲー
ト状態(φ1 の高、低)において領域IIのポテンシャル
最大値が領域Iより高く、また、領域IVが領域IIIより
高ポテンシャルに保たれているから、φ1 の切り換えに
よってポテンシャルを実線と破線のように交互に変化さ
せ、電荷(電子)をX方向に転送する電荷移動の方向性
が得られる。
The operation principle of the light receiving portion 1 will be described. The inversion layer 9b protects the cell portion from potential change due to gate induction, and applies the clock signal φ 1 to the gate 5 as a single-phase electrode. Therefore, the maximum potential of the regions I and II under the gate 5 is
The regions III and IV below the inversion layer 9b are repeatedly moved up and down with reference to the fixed maximum potential value. Potential Then, two gate states (phi 1 high, low) higher than the potential maximum area I region II in, also, since the region IV is maintained at a high potential than the region III, by switching the phi 1 Are alternately changed as indicated by a solid line and a broken line, and the directionality of charge transfer for transferring charges (electrons) in the X direction can be obtained.

【0009】受光部1では、チャネルストッパ領域3−
3間の各受光セル11において、その容量以上の発生電荷
が隣接セルに漏れ込まないように、余剰電荷を吸い上げ
る機能を有するABドレイン12(Anti−Blooming(A
B)drain)が形成されている。
In the light receiving portion 1, the channel stopper region 3-
In each of the light receiving cells 11 between 3 and 3, the AB drain 12 (Anti-Blooming (A
B) Drain) is formed.

【0010】CCDの単一画素構造を分類する場合に
は、一般的に、余剰電荷を排斥する方法の違いにより、
図13〜図15に示すように平面上に排斥口を持つ横型オー
バーフロードレイン型(LOD)と、図16に示すように
余剰電荷を基板方向に抜く縦型オーバーフロードレイン
型(VOD)とに大別される。
When classifying the single pixel structure of the CCD, generally, due to the difference in the method of rejecting the excess charge,
As shown in FIG. 13 to FIG. 15, it is roughly classified into a horizontal overflow drain type (LOD) that has a discharge port on a plane and a vertical overflow drain type (VOD) that drains excess charges toward the substrate as shown in FIG. To be done.

【0011】図13〜図15に示す横型オーバーフロードレ
イン型によれば、図11及び図12に示したように、受光部
1において、チャネルストッパ領域3によって分離され
た各チャネル領域4a、4bの電荷転送方向とほぼ直交
した多数のポリシリコン転送ゲート5が所定ピッチで間
欠的に配列されており、各転送ゲート間は不純物ドーピ
ングによってバーチャル電極としての反転層9a、9b
となっている。受光部1の開口率は例えば85%程度であ
る。
According to the lateral overflow drain type shown in FIGS. 13 to 15, as shown in FIGS. 11 and 12, the charges of the respective channel regions 4a and 4b separated by the channel stopper region 3 in the light receiving portion 1 are charged. A large number of polysilicon transfer gates 5 substantially orthogonal to the transfer direction are intermittently arranged at a predetermined pitch, and inversion layers 9a and 9b as virtual electrodes are formed by impurity doping between the transfer gates.
It has become. The aperture ratio of the light receiving unit 1 is, for example, about 85%.

【0012】即ち、P- 型シリコン基板14に形成された
- 型半導体層(ウエル)13の表面にSiO2 膜10が形
成され、この上に上記した転送ゲート5が所定ピッチで
設けられていてクロックパルスφ1 により基板内の電荷
(光キャリア)を転送できるようになっている。また、
各転送ゲート5間にはリン等のドーピングによってP+
型反転層9a、9bがバーチャル電極として形成され、
その直下は上記した埋め込みチャネルとなっている。受
光部1の動作原理は図12で述べたものと同様である。
That is, the SiO 2 film 10 is formed on the surface of the N type semiconductor layer (well) 13 formed on the P type silicon substrate 14, and the transfer gates 5 are provided on the SiO 2 film 10 at a predetermined pitch. The electric charge (optical carrier) in the substrate can be transferred by the clock pulse φ 1 . Also,
P + is formed between the transfer gates 5 by doping with phosphorus or the like.
Type inversion layers 9a and 9b are formed as virtual electrodes,
Immediately below it is the buried channel described above. The operation principle of the light receiving section 1 is the same as that described in FIG.

【0013】そして、受光セル内での余剰電荷の制御を
行うため、隣接セル間において、N- 型半導体層13にN
+ 型ドレイン領域15とこのドレイン領域を囲むP- 型ポ
テンシャルバリア領域16とからなるABドレイン12がチ
ャネルストッパ領域3Aに両側で接して形成されてい
る。このABドレイン12のドレイン領域15には、コンタ
クトホール17を介してポリシリコンゲート18が被着さ
れ、絶縁層19のバイアホール20を介してメタル電極21か
ら電圧が印加され、所定のポテンシャルバリア電位を生
ぜしめる。
Then, in order to control the surplus charges in the light receiving cells, the N -- type semiconductor layer 13 is provided with an N-type semiconductor layer 13 between adjacent cells.
An AB drain 12 including a + type drain region 15 and a P type potential barrier region 16 surrounding the drain region is formed in contact with the channel stopper region 3A on both sides. A polysilicon gate 18 is deposited on the drain region 15 of the AB drain 12 through a contact hole 17, and a voltage is applied from a metal electrode 21 through a via hole 20 of an insulating layer 19 to a predetermined potential barrier potential. Give rise to.

【0014】即ち、電極21からゲート18に所定の電圧を
印加してN+ 型ドレイン領域15をゲート18と同一電位に
し、この電位によってP- 型ポテンシャルバリア領域16
の電位を調整し、これによってチャネル領域4a、4b
のPN接合近傍22に形成されるポテンシャルバリアを越
える余剰電荷30をN+ 型ドレイン領域15に吸収し、ゲー
ト18及び電極21を通して放出する。
That is, a predetermined voltage is applied from the electrode 21 to the gate 18 to make the N + type drain region 15 have the same potential as the gate 18, and the P type potential barrier region 16 is provided by this potential.
Of the channel regions 4a, 4b.
The excess charge 30 that exceeds the potential barrier formed in the vicinity 22 of the PN junction is absorbed by the N + type drain region 15 and is discharged through the gate 18 and the electrode 21.

【0015】しかし、この横型オーバーフロードレイン
型の構造では、余剰電荷を吸収するためのドレイン領域
15は電荷を吸い取る働きをしているため、CCDを受光
素子として用いた場合に、ドレイン領域15(更にはゲー
ト18)は受光部として機能せず、不感領域となる。従っ
て、受光部の開口率は85%程度にとどまり、未だ十分で
はない。
However, in this lateral overflow drain type structure, a drain region for absorbing excess charges is used.
Since 15 has a function of absorbing charges, when the CCD is used as a light receiving element, the drain region 15 (further, the gate 18) does not function as a light receiving portion and becomes a dead region. Therefore, the aperture ratio of the light receiving portion is only about 85%, which is not yet sufficient.

【0016】また、アナログメモリーとして用いた場合
も、ドレイン領域15は電荷蓄積領域としては働かないた
め、必要性が高い割りにはCCDの基本特性(ダイナミ
ックレンジ)は不十分である。
Also, when used as an analog memory, the drain region 15 does not work as a charge storage region, and therefore the basic characteristics (dynamic range) of the CCD are insufficient despite the high necessity.

【0017】一方、図16に示す縦型オーバーフロードレ
イン型によれば、N型シリコン基板31にP型ウエル32が
形成され、このP型ウエル内において、N+ 型不純物拡
散領域33、更にはP++型不純物拡散領域36が形成され、
PN接合(J)によるフォトダイオードPDが感光領域
38(ピクセル)をなしており、また、P+ 型不純物拡散
領域37とN型不純物拡散領域34とで図11に示した蓄積部
2に相当する縦型レジスタ48をセル内に構成している。
On the other hand, according to the vertical overflow drain type shown in FIG. 16, a P-type well 32 is formed in an N-type silicon substrate 31, and in this P-type well, an N + -type impurity diffusion region 33 and further a P-type well are formed. ++ type impurity diffusion region 36 is formed,
Photodiode PD with PN junction (J) is a photosensitive area
38 (pixels), and the P + -type impurity diffusion region 37 and the N-type impurity diffusion region 34 form a vertical register 48 corresponding to the storage unit 2 shown in FIG. 11 in the cell. .

【0018】この感光領域38での発生キャリアは読み出
し用チャネル47を介して縦型レジスタ48へ送られてメモ
リされる。感光領域38及びレジスタ48を有するセルはP
+ 型チャネルストッパ領域35によって隣接セルから分離
されている。そして、表面側には、ゲート絶縁膜42とし
てSiO2 層39上にSi3 4 層40及びSiO2 層41が
積層され、レジスタのゲートとなる転送電極43が設けら
れ、層間絶縁膜44を介して遮光層45が形成されている。
また、感光領域38上は、上記の層間絶縁膜44で覆われて
いる。
The carriers generated in the photosensitive area 38 are sent to the vertical register 48 via the reading channel 47 and stored therein. The cell having the photosensitive area 38 and the register 48 is P
It is separated from the adjacent cell by the + type channel stopper region 35. Then, on the front surface side, the Si 3 N 4 layer 40 and the SiO 2 layer 41 are laminated as the gate insulating film 42 on the SiO 2 layer 39, the transfer electrode 43 serving as the gate of the register is provided, and the interlayer insulating film 44 is formed. The light-shielding layer 45 is formed therethrough.
Further, the photosensitive region 38 is covered with the above-described interlayer insulating film 44.

【0019】そして、受光セル内での余剰電荷を吸収す
るためのポテンシャルバリアは、N+ 型領域33直下の領
域38に形成され、これは基板31の電位(基板電位)によ
って制御され、余剰電荷50は基板31の方向に吸収され
る。
Then, the potential barrier for absorbing the excess charge in the light receiving cell is formed in the region 38 immediately below the N + type region 33, which is controlled by the potential of the substrate 31 (substrate potential), and the excess charge is formed. 50 is absorbed in the direction of the substrate 31.

【0020】しかし、この縦型オーバーフロードレイン
型の場合には、上記の遮光層45の存在のためにセルの開
口率が15〜30%程度しかなく、これを改善するのにマイ
クロレンズ(図示せず)で入射光を集光する必要がある
上に(但し、メモリ部(図11に示した蓄積部2)を設け
る必要がないのでCCDの素子サイズは小さくな
る。)、領域38下の基板領域が不感領域となるために赤
外感度が極端に低下する。従って、カラーの撮像には向
いているが、近赤外を含む赤外光を入射光として使え
ず、赤外センサに用いるには不適当である。
However, in the case of this vertical overflow drain type, the aperture ratio of the cell is only about 15 to 30% due to the existence of the above-mentioned light shielding layer 45, and a microlens (not shown) is used to improve this. No.), it is necessary to collect the incident light (however, since it is not necessary to provide the memory section (storage section 2 shown in FIG. 11), the CCD element size is reduced), and the substrate under the region 38 Since the region becomes a dead region, the infrared sensitivity is extremely reduced. Therefore, although it is suitable for color imaging, infrared light including near infrared cannot be used as incident light and is not suitable for use in an infrared sensor.

【0021】また、上記のバリア領域38の厚み又は深さ
に制約があるために、深さ方向において決定される容量
が制限され、小さくなってしまう。これでは、ダイナミ
ックレンジが狭くなると共に、隣接セルへ電荷が漏れ出
し易くなり、撮像性能を劣化させることになる。
Further, since the thickness or depth of the barrier region 38 is restricted, the capacity determined in the depth direction is limited and becomes small. This narrows the dynamic range and makes it easier for charges to leak to adjacent cells, degrading imaging performance.

【0022】[0022]

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、受光
領域を効果的に拡大し、赤外感度も確保できる等、量子
効率を向上させると共に、容量の増大によってダイナミ
ックレンジを改善し、かつ、素子の小型化にも対応でき
る電荷結合型半導体装置を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to improve quantum efficiency such as effectively expanding a light receiving region and ensuring infrared sensitivity, and improve dynamic range by increasing capacitance, and It is an object of the present invention to provide a charge-coupled semiconductor device that can respond to the miniaturization of elements.

【0023】[0023]

【課題を解決するための手段】即ち、本発明は、チャネ
ル領域(例えば後述のN- 型チャネル領域64a、64b:
以下、同様)と、このチャネル領域の表面側に形成され
たポテンシャルバリア領域(例えば後述のP- 型不純物
拡散領域76と後述のN- 型チャネル領域64a、64bとに
よるポテンシャルバリア領域82:以下、同様)と、この
ポテンシャルバリア領域の表面上に接して形成されかつ
前記チャルル領域内の余剰電荷を前記ポテンシャルバリ
ア領域を介して吸収する余剰電荷吸収層(例えば後述の
+ 型ポリシリコン層75:以下、同様)とを有するCC
D等の電荷結合型半導体装置に係るものである。
That is, according to the present invention, a channel region (for example, N - type channel regions 64a and 64b described later:
The same applies to the following) and the potential barrier region 82 formed on the surface side of the channel region (for example, the P -type impurity diffusion region 76 described later and the N -type channel regions 64a and 64b described later: And a surplus charge absorption layer formed in contact with the surface of this potential barrier region and absorbing surplus charges in the charle region via the potential barrier region (for example, an N + -type polysilicon layer 75 described later: The same shall apply hereinafter)
The present invention relates to a charge coupled semiconductor device such as D.

【0024】[0024]

【発明の実施の形態】本発明の電荷結合型半導体装置に
おいては、前記チャネル領域としての第1導電型の第1
チャネル領域(例えば後述のN- 型チャネル領域64a:
以下、同様)と第1導電型の第2チャネル領域(例えば
後述のN- 型チャネル領域64b:以下、同様)とが第2
導電型の分離領域(例えば後述のP+ 型チャネルストッ
パ領域63A:以下、同様)によって互いに分離され、こ
の分離領域の両側にそれぞれ接して各ポテンシャルバリ
ア領域が前記第1及び第2チャネル領域に形成され、前
記分離領域及び前記各ポテンシャルバリア領域の表面上
に接して余剰電荷吸収層が形成されていることが望まし
い。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION In the charge-coupled semiconductor device of the present invention, the first conductivity type first device as the channel region is used.
A channel region (for example, an N type channel region 64a described later:
The same applies to the following) and the second channel region of the first conductivity type (for example, an N type channel region 64b described later: the same applies hereinafter) is the second
They are separated from each other by a conductive type isolation region (for example, a P + type channel stopper region 63A to be described later: hereinafter the same), and potential barrier regions are formed in the first and second channel regions in contact with both sides of the isolation region. It is preferable that the surplus charge absorption layer is formed on the surfaces of the separation region and the potential barrier regions.

【0025】また、前記チャネル領域の電荷転送方向に
おいて複数の電荷転送電極(例えば後述のポリシリコン
ゲート5:以下、同様)が間欠的に配列され、これらの
電荷転送電極間のチャネル領域に電位分布固定用の第2
導電型の半導体領域(例えば後述のP+ 型反転層69a、
69b又はバーチャル電極:以下、同様)が形成されてい
るのがよく、このような電位分布固定用の半導体領域は
前記ポテンシャルバリア領域と第2導電型のチャネルス
トッパ領域との間に形成されているのが望ましい。
In addition, a plurality of charge transfer electrodes (for example, a polysilicon gate 5 to be described later; hereinafter the same) are intermittently arranged in the charge transfer direction of the channel region, and a potential distribution is present in the channel region between these charge transfer electrodes. Second for fixing
A conductive type semiconductor region (for example, a P + type inversion layer 69a described later,
69b or virtual electrode: the same applies hereinafter), and such a semiconductor region for fixing the potential distribution is formed between the potential barrier region and the second conductivity type channel stopper region. Is desirable.

【0026】また、前記の第1導電型の第1チャネル領
域と前記の第1導電型の第2チャネル領域とが前記の第
2導電型のチャネルストッパ領域によって互いに分離さ
れ、前記チャネル領域の電荷転送方向において複数の前
記電荷転送電極が間欠的に配列され、これらの電荷転送
電極間のチャネル領域に電位分布固定用の前記の第2導
電型の半導体領域が形成され、この半導体領域の表面に
接して前記余剰電荷吸収層が形成されていてもよい。
Further, the first channel region of the first conductivity type and the second channel region of the first conductivity type are separated from each other by the channel stopper region of the second conductivity type, and a charge of the channel region is formed. A plurality of the charge transfer electrodes are arranged intermittently in the transfer direction, the second conductivity type semiconductor region for fixing the potential distribution is formed in the channel region between the charge transfer electrodes, and the surface of the semiconductor region is formed. The surplus charge absorption layer may be formed in contact with each other.

【0027】そして、前記ポテンシャルバリア領域及び
前記余剰電荷吸収層が受光部(例えば後述の受光セル71
からなる受光部:以下、同様)に形成され、この受光部
に隣接して電荷蓄積部(例えば図11に示した蓄積部2)
が配設されてよい。
Then, the potential barrier region and the surplus charge absorption layer form a light receiving portion (for example, a light receiving cell 71 described later).
The light receiving section consisting of: the same hereinafter), and a charge storage section (for example, the storage section 2 shown in FIG. 11) adjacent to the light receiving section.
May be provided.

【0028】或いは、半導体基板(例えば後述のN型シ
リコン基板31)にこれとは逆導電型の半導体層(例えば
後述のP型ウエル32:以下、同様)が形成され、この半
導体層にPN接合による光キャリア発生領域(例えば後
述の感光領域38:以下、同様)が形成され、この光キャ
リア発生領域の表面上に接して余剰電荷吸収層(例えば
後述のN+ 型ポリシリコン層95:以下、同様)が形成さ
れてもよい。
Alternatively, a semiconductor layer (for example, a P-type well 32, which will be described later, which will be described later) having a conductivity type opposite to that of the semiconductor substrate (for example, an N-type silicon substrate 31, which will be described later) is formed, and a PN junction is formed on this semiconductor layer. To form a photocarrier generation region (for example, a photosensitive region 38 described below: hereinafter), and a surplus charge absorption layer (for example, an N + -type polysilicon layer 95 described below: hereinafter, in contact with the surface of the photocarrier generation region). As well) may be formed.

【0029】この場合は、光キャリア発生領域の近傍に
電荷蓄積用レジスタ領域(例えば後述の縦型レジスタ4
8)が形成され、前記電荷転送電極によって蓄積電荷が
転送されてよい。
In this case, a charge storage register area (for example, a vertical register 4 to be described later) is provided near the photocarrier generation area.
8) is formed, and the accumulated charge may be transferred by the charge transfer electrode.

【0030】本発明の電荷結合型半導体装置は具体的に
は、前記余剰電荷吸収層への印加電圧によってポテンシ
ャルバリア領域のポテンシャルバリアの高さが制御さ
れ、セル内の余剰電荷を効率良く吸収できるように構成
する。
In the charge-coupled semiconductor device of the present invention, specifically, the height of the potential barrier in the potential barrier region is controlled by the voltage applied to the surplus charge absorption layer, and surplus charges in the cell can be efficiently absorbed. To configure.

【0031】この場合、余剰電荷吸収層が入射光透過性
材料からなっていると、この余剰電荷吸収層を通して入
射光がセル内へ効率良く入射できる。
In this case, if the surplus charge absorbing layer is made of an incident light transmitting material, the incident light can efficiently enter the cell through the surplus charge absorbing layer.

【0032】[0032]

【実施例】以下、本発明を実施例について更に詳細に説
明する。
EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples.

【0033】図1〜図8は、本発明をフレームトランス
ファ型バーチャルフェイズCCDに適用した第1の実施
例を示すものである(但し、図11〜図15に示した従来例
と共通する部分には共通符号を付して、その説明を省略
することがある)。
FIGS. 1 to 8 show a first embodiment in which the present invention is applied to a frame transfer type virtual phase CCD (however, in a portion common to the conventional example shown in FIGS. 11 to 15). Is attached with a common symbol, and the description thereof may be omitted).

【0034】本実施例によるCCDの基本的なレイアウ
トは図11に示したものと同様であるが、図1〜図3に示
すように、受光部においてチャネルストッパ領域63によ
って分離された各N- 型チャネル領域64a、64bの電荷
転送方向とほぼ直交した多数のポリシリコン転送ゲート
5が所定ピッチで間欠的に配列されており、各転送ゲー
ト間は不純物ドーピングによってバーチャル電極として
の反転層69a、69bとなっている。
The basic layout of the CCD according to the present embodiment is the same as that shown in FIG. 11, but as shown in FIGS. 1 to 3, each N is separated by the channel stopper region 63 in the light receiving portion. A large number of polysilicon transfer gates 5 that are substantially orthogonal to the charge transfer directions of the mold channel regions 64a and 64b are intermittently arranged at a predetermined pitch, and inversion layers 69a and 69b as virtual electrodes are formed by impurity doping between the transfer gates. Has become.

【0035】これらの反転層69a、69bは、ボロン等の
ドーピングによってP+ 型のバーチャル電極として形成
され、その直下は上記した埋め込みチャネルとなってい
る。受光部の動作原理は図12で述べたものと同様であ
る。
These inversion layers 69a and 69b are formed as P + -type virtual electrodes by doping with boron or the like, and the buried channel is directly under the virtual electrodes. The operation principle of the light receiving section is the same as that described in FIG.

【0036】そして、受光セル内での余剰電荷の制御を
行うため、隣接セル間がP+ 型チャネルストッパ領域63
Aによって完全に分離され(即ち、図13のチャネルスト
ッパ領域3Aが延長された形になっており)、このチャ
ネルストッパ領域63Aの両側にP- 型ポテンシャルバリ
ア領域76がそれぞれ形成され、これらの領域76及び63A
の表面に接してその上にN+ 型ポリシリコンのドレイン
層75がコンタクトホール77を介して形成され、余剰電荷
を吸収するABドレイン72が構成されている。このAB
ドレイン72のドレイン層75には、絶縁層19のバイアホー
ル80を介して電極81から電圧が印加され、所定のポテン
シャルバリア電位を生ぜしめる。
Then, in order to control the surplus charges in the light receiving cells, the P + type channel stopper region 63 is formed between the adjacent cells.
It is completely separated by A (that is, the channel stopper region 3A in FIG. 13 is extended), and P -type potential barrier regions 76 are formed on both sides of the channel stopper region 63A. 76 and 63A
A drain layer 75 of N + type polysilicon is formed on the surface of the drain layer 75 via a contact hole 77 to form an AB drain 72 for absorbing excess charges. This AB
A voltage is applied to the drain layer 75 of the drain 72 from the electrode 81 via the via hole 80 of the insulating layer 19 to generate a predetermined potential barrier potential.

【0037】即ち、電極81からドレイン層75に所定の電
圧を印加すると、この電位によってドレイン層75とポテ
ンシャルバリア領域76−ウエル73のPN接合近傍(ポテ
ンシャルバリア82)とウエル73との間には、図4(a)
に示すようなポテンシャルが形成され、ウエル73内の余
剰電荷60はポテンシャルバリア82を乗り越えてドレイン
層75へと吸い込まれることになる。そして、この吸収さ
れた電荷は電極81を通して放出される。
That is, when a predetermined voltage is applied from the electrode 81 to the drain layer 75, this potential causes a gap between the drain layer 75 and the potential barrier region 76-well 73 near the PN junction (potential barrier 82) and the well 73. , FIG. 4 (a)
A potential as shown in (3) is formed, and the excess charge 60 in the well 73 gets over the potential barrier 82 and is sucked into the drain layer 75. Then, the absorbed charges are discharged through the electrode 81.

【0038】また、隣接セル71−71間は、チャネルスト
ッパ領域63Aによる電位障壁によって完全に絶縁分離さ
れ、電荷の漏出は生じない。仮にその電位障壁を越えよ
うとする電荷があっても、これはチャネルストッパ領域
63Aからドレイン層75へと吸収され、隣接セルへ侵入す
ることはない。
Further, the adjacent cells 71-71 are completely insulated and separated by the potential barrier by the channel stopper region 63A, and the leakage of charges does not occur. Even if there is a charge that tries to cross the potential barrier, this is the channel stopper region.
It is absorbed from 63A to the drain layer 75 and does not enter the adjacent cell.

【0039】なお、上記のセル構成において、各セルの
サイズとしてはバーチャル電極69a、69bの領域では6
〜7μm×6〜7μm、チャネルストッパ領域63Aの幅
1は 0.8μm程度、ポテンシャルバリア領域76の幅w
2 は 0.5μm程度、ドレイン層75の幅w3 は3μm程度
であってよい。また、不純物濃度については、チャネル
ストッパ領域63Aは1017個/cm3程度、ポテンシャルバリ
ア領域76は1016個/cm3程度、ドレイン層75は1020個/cm3
程度であってよい。
In the above cell structure, the size of each cell is 6 in the area of the virtual electrodes 69a and 69b.
˜7 μm × 6 to 7 μm, the width w 1 of the channel stopper region 63A is about 0.8 μm, and the width w of the potential barrier region 76.
2 may be about 0.5 μm, and the width w 3 of the drain layer 75 may be about 3 μm. Regarding the impurity concentration, the channel stopper region 63A is about 10 17 pieces / cm 3 , the potential barrier region 76 is about 10 16 pieces / cm 3 , and the drain layer 75 is 10 20 pieces / cm 3.
Degree.

【0040】また、本実施例のCCDの受光部を作製す
るには、まず図5に示すように、P- 型シリコン基板14
にN- 型ウエル73を拡散法で形成し、次いで図6に示す
ように、マスク(図示せず)を用いてP+ 型反転層69
a、69bとP- 型半導体領域76をそれぞれ選択的に形成
する。
In order to manufacture the light receiving portion of the CCD of this embodiment, first, as shown in FIG. 5, the P -- type silicon substrate 14 is used.
An N type well 73 is formed by a diffusion method, and then a P + type inversion layer 69 is formed using a mask (not shown) as shown in FIG.
The a, 69b and the P type semiconductor region 76 are selectively formed.

【0041】次いで図7に示すように、SiO2 層90を
マスクにして深い不純物拡散を行ってP+ 型チャネルス
トッパ領域63、63Aを形成し、チャネルストッパ領域63
AによりP- 型半導体領域76を両側に分け、夫々をポテ
ンシャルバリア領域とする。
Next, as shown in FIG. 7, deep impurity diffusion is performed using the SiO 2 layer 90 as a mask to form P + type channel stopper regions 63 and 63A, and the channel stopper region 63 is formed.
The P type semiconductor region 76 is divided into both sides by A, and each is used as a potential barrier region.

【0042】次いで図8に示すように、表面にゲート酸
化膜10を形成し、これに対し上記のチャネルストッパ領
域63A及びポテンシャルバリア領域76上に亘って開口77
を選択的に形成した後、CVD(Chemical Vapor Deposi
tion)法でリンドープドポリシリコンを堆積させ、フォ
トリソグラフィー技術でエッチングしてN+ 型ポリシリ
コンバリア層75を開口(コンタクトホール)77に被着す
る。
Next, as shown in FIG. 8, a gate oxide film 10 is formed on the surface, and an opening 77 is formed over the channel stopper region 63A and the potential barrier region 76.
Are selectively formed, and then CVD (Chemical Vapor Deposi
phosphorus-doped polysilicon is deposited by a photolithography method and etched by a photolithography technique to deposit an N + -type polysilicon barrier layer 75 in the opening (contact hole) 77.

【0043】しかる後に、図2に示したように、全面に
SiO2 層19をCVD法で堆積し、これにフォトリソグ
ラフィー技術でバイアホール80を形成し、更にメタル電
極81を選択的に被着する。
Thereafter, as shown in FIG. 2, a SiO 2 layer 19 is deposited on the entire surface by a CVD method, a via hole 80 is formed on the SiO 2 layer 19 by a photolithography technique, and a metal electrode 81 is selectively deposited. To do.

【0044】本実施例によるCCDは、図13〜図15に示
した横型オーバーフロードレイン型の構造と比較すれ
ば、ABドレイン72の余剰電荷吸収層としてのN+ 型ポ
リシリコンからなるドレイン層75がウエル73の表面上、
即ちチャネルストッパ領域63A及びポテンシャルバリア
領域76の表面上に形成されているので、ウエル73内の余
剰電荷はポテンシャルバリア領域76により決定されるポ
テンシャルバリアを越えて上方のドレイン層75へ吐き出
されることになる。
Compared with the lateral overflow drain type structure shown in FIGS. 13 to 15, the CCD according to this embodiment has a drain layer 75 made of N + type polysilicon as an excess charge absorbing layer of the AB drain 72. On the surface of well 73,
That is, since the charges are formed on the surfaces of the channel stopper region 63A and the potential barrier region 76, the excess charges in the well 73 are discharged to the drain layer 75 above the potential barrier determined by the potential barrier region 76. Become.

【0045】そして、このポテンシャルバリアの高さ
は、ポリシリコン層75に印加する電圧で制御され、余剰
電荷を効果的に吸収、除去できる上に、ウエル73内にド
レイン層を持たず、またポリシリコン層75は入射光を透
過させるため、ポリシリコン層75の下部も通常のCCD
の受光部の一部として機能することになる。従って、前
述した不感領域を完全に受光素子から除くことができ、
開口率がほぼ 100%にまで向上する。開口率が同じ場
合、従来の構造に比べてセルサイズを減少させ、小型化
が可能となる。なお、上記の電極81も入射光を透過する
もの、例えばポリシリコン、ITO(Indium tin oxid
e)からなっている。
The height of this potential barrier is controlled by the voltage applied to the polysilicon layer 75, which can effectively absorb and remove the excess charge, has no drain layer in the well 73, and is not Since the silicon layer 75 allows incident light to pass therethrough, the lower portion of the polysilicon layer 75 is also a normal CCD.
Function as a part of the light receiving part of the. Therefore, the above-mentioned dead region can be completely removed from the light receiving element,
The aperture ratio improves to almost 100%. When the aperture ratio is the same, the cell size can be reduced and the size can be reduced as compared with the conventional structure. The electrode 81 also transmits incident light, such as polysilicon or ITO (Indium tin oxid).
e) consists of.

【0046】このように、ドレイン層75をチャネル領域
64a、64b(ウエル73)から離して設けたため、CCD
の受光時の面積効率が著しく向上するが、その具体的な
効果を次にまとめて示す。
In this way, the drain layer 75 is formed in the channel region.
Since it is installed away from 64a and 64b (well 73), CCD
The area efficiency when receiving light is significantly improved, but the specific effects are summarized below.

【0047】(1)受光領域が増えることによって、入
射光の光電変換の量子効率が向上し、かつ、赤外感度も
確保することができる。
(1) By increasing the light receiving region, the quantum efficiency of photoelectric conversion of incident light can be improved and the infrared sensitivity can be secured.

【0048】(2)開口率が向上するため、素子の小型
化が可能である。
(2) Since the aperture ratio is improved, the device can be downsized.

【0049】(3)ウエル73だけでなくP- 型領域76ま
でも入射光による電荷の発生が可能となるため、ウエル
容量が増大し、CCDのダイナミックレンジが改善され
る。
(3) Since charges can be generated by incident light not only in the well 73 but also in the P -- type region 76, the well capacity is increased and the dynamic range of the CCD is improved.

【0050】(4)ウエル容量の増大に加えて、チャネ
ルストッパ領域63Aにより隣接セルを完全に分離し、ま
た、チャネルストッパ領域63Aに接してドレイン層75を
形成しているので、隣接セル間での電荷の漏出はなく、
CCD性能を良好に保持できる。
(4) In addition to the increase in well capacitance, the adjacent cells are completely separated by the channel stopper region 63A, and the drain layer 75 is formed in contact with the channel stopper region 63A. There is no charge leakage
The CCD performance can be kept good.

【0051】(5)ドレイン層75はポリシリコンで形成
しているが、こうしたドレイン層はCCDに用いるもの
であることから、結晶性等の質が要求されることはない
ため、ポリシリコンを使用しても何ら問題はなく、むし
ろその光学的透明性や成膜性を考慮すると好ましいもの
である。
(5) The drain layer 75 is made of polysilicon. Since such a drain layer is used for CCD, it is not required to have quality such as crystallinity, so polysilicon is used. However, there is no problem, and it is preferable in consideration of its optical transparency and film forming property.

【0052】(6)更に、上記した製造工程から理解さ
れるように、その製造工程は現行のプロセスと非常に似
ているため、工程の大きな変更や特殊な材料も必要がな
く、簡略で低コストに実施することができる。
(6) Further, as understood from the above-mentioned manufacturing process, since the manufacturing process is very similar to the current process, there is no need for major changes in the process or special materials, and the process is simple and low. Can be implemented at cost.

【0053】図9は、本発明をフレームトランスファ型
バーチャルフェイズCCDに適用した第2の実施例を示
すものである。
FIG. 9 shows a second embodiment in which the present invention is applied to a frame transfer type virtual phase CCD.

【0054】この実施例によれば、図1に示した構造と
比べて、N+ 型ポリシリコンのドレイン層75a、75bが
それぞれ、ポテンシャルバリア領域としても機能するP
+ 型反転層69a、69bの表面に接してこの上に直接形成
されていることが異なっている。但し、図1に対応する
部分には、反転層69a、69bに応じて、共通した数字に
a、bをそれぞれ付している。
According to this embodiment, as compared with the structure shown in FIG. 1, the N + -type polysilicon drain layers 75a and 75b each function as a potential barrier region.
The difference is that the + type inversion layers 69a and 69b are in contact with the surfaces and are formed directly thereon. However, in the portions corresponding to FIG. 1, a and b are attached to common numerals depending on the inversion layers 69a and 69b.

【0055】このように、ドレイン層75a、75bを各セ
ルにそれぞれ独立して設けても、各セル内の余剰電荷60
a、60bは、ドレイン層75a、75bに印加する電圧によ
る反転層69a、69b−ウエル73間のポテンシャルバリア
を越えて各ドレイン層75a、75bに吸収、除去されるの
で、上述した第1の実施例と同様の効果を得ることがで
きる。そして、P- 型領域76を設けないため、セルサイ
ズを更に縮小することができる。
As described above, even if the drain layers 75a and 75b are provided in each cell independently, the excess charge 60 in each cell is
Since the a and 60b are absorbed and removed by the drain layers 75a and 75b, exceeding the potential barrier between the inversion layers 69a and 69b and the well 73 due to the voltage applied to the drain layers 75a and 75b, respectively, the first embodiment described above is performed. The same effect as the example can be obtained. Since the P type region 76 is not provided, the cell size can be further reduced.

【0056】図10は、本発明を図16の従来例と同様のセ
ル構造のCCDに適用した第3の実施例を示すものであ
る。
FIG. 10 shows a third embodiment in which the present invention is applied to a CCD having a cell structure similar to that of the conventional example of FIG.

【0057】この実施例では、図16の従来例と共通する
部分には共通符号を付してその説明を省略するが、著し
く相違する構成としては、受光側のN+ 型領域33内のポ
テンシャルバリア領域としてのP++型領域36の表面に接
して、層間絶縁膜44のコンタクトホール97を介してN+
型ポリシリコン層95が余剰電荷のドレイン層として被着
され、更にこの上に層間絶縁膜100 のバイアホール101
を介して入射光透過性の電極91が被着されていることで
ある。
In this embodiment, parts common to those of the conventional example of FIG. 16 are designated by common reference numerals and their explanations are omitted. However, as a configuration which is significantly different, the potential in the N + type region 33 on the light receiving side is set. In contact with the surface of the P ++ type region 36 as the barrier region, the N + is formed through the contact hole 97 of the interlayer insulating film 44.
Type polysilicon layer 95 is deposited as a drain layer for excess charge, and via hole 101 of interlayer insulating film 100 is further formed thereon.
That is, the incident light-transmissive electrode 91 is adhered via.

【0058】従って、ウエル32内で発生した余剰電荷50
Aは、ドレイン層95へと吸い込まれて吸収、除去される
ことになる。この結果、図16で述べたような赤外感度を
低下させる不感領域をなくすことができるため、赤外感
度も向上させることができる。しかも、余剰電荷の吸収
を効果的に行えることから、ウエル32の厚みを増やし、
基板深さ方向における容量を大きくでき、また、隣接セ
ルへの電荷の漏出も減少する。
Therefore, the surplus charge 50 generated in the well 32 is
A is absorbed by the drain layer 95, absorbed, and removed. As a result, it is possible to eliminate the insensitive region that lowers the infrared sensitivity as described with reference to FIG. 16, so that the infrared sensitivity can also be improved. Moreover, since the excess charge can be effectively absorbed, the thickness of the well 32 is increased,
The capacitance in the depth direction of the substrate can be increased, and the leakage of charges to adjacent cells can be reduced.

【0059】以上、本発明を実施例について説明した
が、上述の実施例は本発明の技術的思想に基づいて種々
の変形が可能である。
Although the present invention has been described with reference to the embodiments, various modifications can be made to the above embodiments based on the technical idea of the present invention.

【0060】例えば、上述したチャネルストッパ領域、
ポテンシャルバリア領域、ドレイン層等の断面形状や平
面的なパターン形状、位置、サイズは様々に変化させて
よいし、ドレイン層の材質についてはポリシリコンが好
適であるが、他の光透過性材料で形成してもよい。
For example, the above-mentioned channel stopper region,
The cross-sectional shape and the planar pattern shape, position, and size of the potential barrier region, the drain layer, etc. may be variously changed. Polysilicon is suitable as the material of the drain layer, but other light transmissive materials may be used. You may form.

【0061】また、上述したABドレインとして、横型
オーバーフロードレイン型をはじめ、表面再結合型(E
HR)等も使用可能である。また、上述したCCDを構
成する各半導体領域の導電型を逆の導電型に変換するこ
とが可能である。
As the AB drain described above, a horizontal overflow drain type and a surface recombination type (E
HR) and the like can also be used. Further, it is possible to convert the conductivity type of each semiconductor region forming the above-mentioned CCD to the opposite conductivity type.

【0062】なお、本発明は、上述したCCDをはじめ
とする光電変換素子等の光学的デバイスに適用すること
もできる。
The present invention can also be applied to optical devices such as photoelectric conversion elements such as the above-mentioned CCD.

【0063】[0063]

【発明の作用効果】本発明は、上述した如く、チャネル
領域の表面側に形成されたポテンシャルバリア領域の表
面上に接して、前記チャネル領域内の余剰電荷を前記ポ
テンシャルバリア領域を介して吸収する余剰電荷吸収層
を有しているので、この余剰電荷吸収層はチャネル領域
から離して設けられることになり、素子の受光時の面積
効率が著しく向上し、次のような具体的な効果を奏する
ものとなる。
As described above, the present invention is in contact with the surface of the potential barrier region formed on the surface side of the channel region and absorbs the excess charge in the channel region through the potential barrier region. Since the surplus charge absorption layer is provided, the surplus charge absorption layer is provided apart from the channel region, and the area efficiency of the device when receiving light is significantly improved, and the following specific effects are achieved. Will be things.

【0064】(1)受光領域が増えることによって、入
射光の光電変換の量子効率が向上し、かつ、赤外感度も
確保することができる。
(1) By increasing the light receiving region, the quantum efficiency of photoelectric conversion of incident light can be improved and the infrared sensitivity can be secured.

【0065】(2)開口率が向上するため、素子の小型
化が可能である。
(2) Since the aperture ratio is improved, the element can be downsized.

【0066】(3)入射光による電荷の発生領域が増え
るため、容量が増大し、素子のダイナミックレンジが改
善される。
(3) Since the charge generation region due to incident light is increased, the capacity is increased and the dynamic range of the device is improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の第1の実施例によるCCDの受光部の
要部の断面図(図2のI−I線に沿う断面図)とその一
部分の拡大図である。
FIG. 1 is a sectional view (a sectional view taken along line I-I of FIG. 2) of a main part of a light receiving portion of a CCD according to a first embodiment of the present invention and an enlarged view of a part thereof.

【図2】同受光部の要部の平面図である。FIG. 2 is a plan view of a main part of the light receiving unit.

【図3】図2の III−III 線に沿う断面図である。FIG. 3 is a sectional view taken along line III-III in FIG.

【図4】(a)は図2の(A')−(A")−(A)に沿う
ポテンシャル分布曲線図、(b)は図2の(B')−
(B")−(B)に沿うポテンシャル分布曲線図である。
4 (a) is a potential distribution curve diagram along (A ')-(A ")-(A) in FIG. 2, and (b) is (B')-in FIG.
It is a potential distribution curve figure which follows (B ")-(B).

【図5】同受光部の製造工程の一段階を示す要部の断面
図である。
FIG. 5 is a cross-sectional view of a main part showing a step in the manufacturing process of the light-receiving unit.

【図6】同製造工程の他の段階を示す要部の断面図であ
る。
FIG. 6 is a cross-sectional view of a main part showing another stage of the manufacturing process.

【図7】同製造工程の他の段階を示す要部の断面図であ
る。
FIG. 7 is a cross-sectional view of a main part showing another stage of the manufacturing process.

【図8】同製造工程の更に他の段階を示す要部の断面図
である。
FIG. 8 is a cross-sectional view of a main part showing still another stage of the manufacturing process.

【図9】本発明の第2の実施例によるCCDの受光部の
要部の断面図である。
FIG. 9 is a sectional view of an essential part of a light receiving portion of a CCD according to a second embodiment of the present invention.

【図10】本発明の第3の実施例によるCCDの要部の断
面図である。
FIG. 10 is a sectional view of an essential part of a CCD according to a third embodiment of the present invention.

【図11】従来例によるCCD及びその要部の概略平面図
と光電変換特性図である。
11A and 11B are a schematic plan view and a photoelectric conversion characteristic diagram of a CCD according to a conventional example and a main part thereof.

【図12】同CCDにおける受光部の動作原理図である。FIG. 12 is an operation principle diagram of a light receiving unit in the CCD.

【図13】同CCDの受光部の要部の平面図である。FIG. 13 is a plan view of a main part of a light receiving section of the CCD.

【図14】図13の XIV−XIV 線に沿う断面図である。14 is a sectional view taken along line XIV-XIV in FIG. 13.

【図15】図13のXV−XV線に沿う断面図である。15 is a sectional view taken along line XV-XV in FIG. 13.

【図16】他の従来例によるCCDの要部の断面図であ
る。
FIG. 16 is a cross-sectional view of a main part of a CCD according to another conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

5・・・転送ゲート 14・・・シリコン基板 60・・・余剰電荷 63、63A・・・チャネルストッパ領域 64a、64b・・・チャネル領域 69a、69b・・・反転層(バーチャル電極) 71・・・受光セル 72・・・ABドレイン 73・・・ウエル 75・・・ドレイン層 76・・・ポテンシャルバリア領域 78・・・ドレイン層(N+ 型ポリシリコン層) 81・・・電極 82・・・ポテンシャルバリア5 ... Transfer gate 14 ... Silicon substrate 60 ... Excess charge 63, 63A ... Channel stopper regions 64a, 64b ... Channel regions 69a, 69b ... Inversion layer (virtual electrode) 71 ...・ Light receiving cell 72 ・ ・ ・ AB drain 73 ・ ・ ・ Well 75 ・ ・ ・ Drain layer 76 ・ ・ ・ Potential barrier region 78 ・ ・ ・ Drain layer (N + type polysilicon layer) 81 ・ ・ ・ Electrode 82 ・ ・ ・Potential barrier

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 チャネル領域と、このチャネル領域の表
面側に形成されたポテンシャルバリア領域と、このポテ
ンシャルバリア領域の表面上に接して形成されかつ前記
チャネル領域内の余剰電荷を前記ポテンシャルバリア領
域を介して吸収する余剰電荷吸収層とを有する電荷結合
型半導体装置。
1. A channel region, a potential barrier region formed on the surface side of the channel region, and a surplus charge in the channel region which is formed in contact with the surface of the potential barrier region and is formed on the potential barrier region. A charge-coupled semiconductor device having a surplus charge absorption layer that absorbs via a charge-coupled semiconductor device.
【請求項2】 第1導電型の第1チャネル領域と第1導
電型の第2チャネル領域とが第2導電型の分離領域によ
って互いに分離され、この分離領域の両側にそれぞれ接
して各ポテンシャルバリア領域が前記第1及び第2チャ
ネル領域に形成され、前記分離領域及び前記各ポテンシ
ャルバリア領域の表面上に接して余剰電荷吸収層が形成
されている、請求項1に記載した半導体装置。
2. A first conductivity type first channel region and a first conductivity type second channel region are separated from each other by a second conductivity type isolation region, and each potential barrier is in contact with both sides of the isolation region. The semiconductor device according to claim 1, wherein regions are formed in the first and second channel regions, and a surplus charge absorption layer is formed in contact with the surfaces of the isolation region and each of the potential barrier regions.
【請求項3】 チャネル領域の電荷転送方向において複
数の電荷転送電極が間欠的に配列され、これらの電荷転
送電極間のチャネル領域に電位分布固定用の第2導電型
の半導体領域が形成されている、請求項2に記載した半
導体装置。
3. A plurality of charge transfer electrodes are intermittently arranged in the charge transfer direction of the channel region, and a second conductivity type semiconductor region for fixing a potential distribution is formed in the channel region between these charge transfer electrodes. The semiconductor device according to claim 2, wherein
【請求項4】 電位分布固定用の半導体領域がポテンシ
ャルバリア領域と第2導電型のチャネルストッパ領域と
の間に形成されている、請求項3に記載した半導体装
置。
4. The semiconductor device according to claim 3, wherein the potential distribution fixing semiconductor region is formed between the potential barrier region and the second conductivity type channel stopper region.
【請求項5】 第1導電型の第1チャネル領域と第1導
電型の第2チャネル領域とが第2導電型のチャネルスト
ッパ領域によって互いに分離され、チャネル領域の電荷
転送方向において複数の電荷転送電極が間欠的に配列さ
れ、これらの電荷転送電極間のチャネル領域に電位分布
固定用の第2導電型の半導体領域が形成され、この半導
体領域の表面に接して余剰電荷吸収層が形成されてい
る、請求項1に記載した半導体装置。
5. A first conductivity type first channel region and a first conductivity type second channel region are separated from each other by a second conductivity type channel stopper region, and a plurality of charge transfers are performed in a charge transfer direction of the channel region. Electrodes are arranged intermittently, a second conductivity type semiconductor region for fixing potential distribution is formed in a channel region between these charge transfer electrodes, and a surplus charge absorption layer is formed in contact with the surface of this semiconductor region. The semiconductor device according to claim 1, wherein
【請求項6】 ポテンシャルバリア領域及び余剰電荷吸
収層が受光部に形成され、この受光部に隣接して電荷蓄
積部が配設されている、請求項1〜5のいずれか1項に
記載した半導体装置。
6. The potential barrier region and the surplus charge absorption layer are formed in the light receiving portion, and the charge accumulating portion is arranged adjacent to the light receiving portion. Semiconductor device.
【請求項7】 半導体基板にこれとは逆導電型の半導体
層が形成され、この半導体層にPN接合による光キャリ
ア発生領域が形成され、この光キャリア発生領域の表面
上に接して余剰電荷吸収層が形成されている、請求項1
に記載した半導体装置。
7. A semiconductor layer having a conductivity type opposite to that of the semiconductor substrate is formed on the semiconductor substrate, a photocarrier generation region is formed by a PN junction in the semiconductor layer, and a surplus charge is absorbed in contact with the surface of the photocarrier generation region. A layer is formed, Claim 1
The semiconductor device described in.
【請求項8】 光キャリア発生領域の近傍に電荷蓄積用
レジスタ領域が形成され、電荷転送電極によって蓄積電
荷が転送される、請求項7に記載した半導体装置。
8. The semiconductor device according to claim 7, wherein a charge storage register region is formed near the photocarrier generation region, and the stored charge is transferred by the charge transfer electrode.
【請求項9】 余剰電荷吸収層への印加電圧によってポ
テンシャルバリア領域のポテンシャルバリアの高さが制
御される、請求項1〜8のいずれか1項に記載した半導
体装置。
9. The semiconductor device according to claim 1, wherein the height of the potential barrier in the potential barrier region is controlled by the voltage applied to the surplus charge absorption layer.
【請求項10】 余剰電荷吸収層が入射光透過性材料から
なっている、請求項9に記載した半導体装置。
10. The semiconductor device according to claim 9, wherein the excess charge absorption layer is made of an incident light transmissive material.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2001326344A (en) * 2000-03-22 2001-11-22 Eastman Kodak Co High speed sweeping structure for full frame type image sensor having lod blooming suppressing structure
JP2002246584A (en) * 2001-02-15 2002-08-30 Sony Corp Solid-state image pickup element

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