JPH09252106A - Solid-state image pickup device - Google Patents

Solid-state image pickup device

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Publication number
JPH09252106A
JPH09252106A JP8087385A JP8738596A JPH09252106A JP H09252106 A JPH09252106 A JP H09252106A JP 8087385 A JP8087385 A JP 8087385A JP 8738596 A JP8738596 A JP 8738596A JP H09252106 A JPH09252106 A JP H09252106A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
horizontal transfer
electrode
transfer unit
channel
transfer section
Prior art date
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Pending
Application number
JP8087385A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Naoki Nishi
直樹 西
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Sony Corp filed Critical Sony Corp
Priority to JP8087385A priority Critical patent/JPH09252106A/en
Publication of JPH09252106A publication Critical patent/JPH09252106A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent the excess infection of impurities in a horizontal transfer section, and to avoid the deterioration of transfer efficiency effectively by infecting impurities so that concentration partially differs and forming the final stage of the horizontal transfer section by one electrode in place of an electrode pair. SOLUTION: The final stage of a horizontal transfer section 6 is formed of one electrode 13 in place of an electrode pair, and impurities are injected into a region under the electrode 13 so that concentration partially differs. That is, a final horizontal transfer electrode LH is formed of one electrode 13 while impurity concentration under the final transfer electrode LH is set so as to partially differ in the horizontal transfer section 6. Consequently, stored charges can be transferred by the driving pulses of two phases in a CCD solid- state image pickup element. Since the electrode 13 is prepared at the same time as the second layer electrodes 2PS of the horizontal transfer section 6, the deterioration of transfer efficiency in the transfer of stored charges can be avoided effectively in the CCD image pickup element.

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、固体撮像素子に関
し、例えばCCD固体撮像素子に適用して、2相の駆動
パルスにより動作する水平転送部の最終水平転送電極
を、1の電極だけで作成すると共に、この最終水平転送
電極下の領域に部分的に濃度が異なるように不純物を注
入することにより、マスクずれ等による転送効率の低下
を有効に回避する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a solid-state image pickup device, and is applied to, for example, a CCD solid-state image pickup device to form a final horizontal transfer electrode of a horizontal transfer section which operates by two-phase drive pulses with only one electrode. At the same time, by implanting impurities so that the concentration is partially different in the region under the final horizontal transfer electrode, it is possible to effectively avoid a decrease in transfer efficiency due to a mask shift or the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、CCD固体撮像素子においては、
光電変換部で生成した蓄積電荷をラスタスキャンの順序
で転送し、電気信号に変換して出力することにより、2
次元の撮像結果を出力するようになされている。
2. Description of the Related Art Conventionally, in a CCD solid-state imaging device,
The accumulated charge generated by the photoelectric conversion unit is transferred in the order of raster scan, converted into an electric signal, and output, so that 2
The three-dimensional imaging result is output.

【0003】すなわち図3は、この種のCCD固体撮像
素子を示す平面図である。CCD固体撮像素子1は、光
電変換部でなるフォトセンサ部2がマトリックス状に配
置されると共に、水平方向に連続するこれらフォトセン
サ部2間に、垂直転送部3が配置され、この垂直転送部
3の下端に、水平転送部4が配置される。ここでフォト
センサ部2は、入射光を光電変換して蓄積電荷を生成す
る。各垂直転送部3は、例えば4相の駆動パルスにより
駆動されて、矢印Aで示すように、各フォトセンサ部2
の蓄積電荷を一定周期で読み出した後、続いて矢印Bで
示すように、読み出した蓄積電荷を水平転送部4に順次
転送する。
That is, FIG. 3 is a plan view showing a CCD solid-state image sensor of this type. In the CCD solid-state imaging device 1, the photosensor units 2 formed of photoelectric conversion units are arranged in a matrix, and the vertical transfer units 3 are arranged between the photosensor units 2 continuous in the horizontal direction. At the lower end of 3, the horizontal transfer unit 4 is arranged. Here, the photo sensor unit 2 photoelectrically converts incident light to generate accumulated charges. Each vertical transfer unit 3 is driven by, for example, four-phase drive pulses, and as shown by an arrow A, each photosensor unit 2 is driven.
After reading out the accumulated charge of 1 in a fixed cycle, subsequently, as indicated by an arrow B, the read accumulated charge is sequentially transferred to the horizontal transfer unit 4.

【0004】水平転送部4は、例えば2相の駆動パルス
により駆動されて、矢印Cで示すように、垂直転送部3
より転送される蓄積電荷を電荷検出部5に向かって順次
転送し、蓄積電荷を1ライン分転送すると、垂直転送部
3より続く1ラインの蓄積電荷を入力する。電荷検出部
5は、このように順次転送される蓄積電荷を電気信号に
変換して外部に出力し、これによりCCD固体撮像素子
1は、ラスタスキャンによる撮像結果を出力する。
The horizontal transfer section 4 is driven by, for example, two-phase drive pulses, and as shown by an arrow C, the vertical transfer section 3 is driven.
When the accumulated charges transferred from the vertical transfer unit 3 are sequentially transferred to the charge detection unit 5 and the accumulated charges are transferred for one line, the accumulated charges of one line subsequent to the vertical transfer unit 3 are input. The charge detection unit 5 converts the accumulated charges thus sequentially transferred into an electric signal and outputs the electric signal to the outside, whereby the CCD solid-state image pickup device 1 outputs the image pickup result by the raster scan.

【0005】このように構成されるCCD固体撮像素子
1は、半導体基板に形成されたチャンネル上に、ポリシ
リコンによる電極が配置されて垂直転送部3、水平転送
部4、電荷検出部5が形成され、これにより各電極に所
定位相の駆動パルスを印加して蓄積電荷を転送し、また
撮像結果を出力できるようになされている。
In the CCD solid-state image pickup device 1 having such a structure, electrodes made of polysilicon are arranged on a channel formed on a semiconductor substrate to form a vertical transfer section 3, a horizontal transfer section 4, and a charge detection section 5. As a result, a drive pulse having a predetermined phase is applied to each electrode to transfer the accumulated charge and output the imaging result.

【0006】すなわち垂直転送部3は、半導体基板上に
予め形成したチャンネル上に、絶縁層を間に挟んで、フ
ォトセンサ部2に対応するピッチで第1の電極が形成さ
れ、続いて第2の電極がこの第1の電極間に形成され
る。さらにこれら第1の電極及び第2の電極が4本毎に
接続される。これにより垂直転送部3は、4相の駆動パ
ルスを対応する電極に印加し、各電極下のポテンシャル
を順次切り換えて蓄積電荷を転送するようになされてい
る。
That is, in the vertical transfer section 3, first electrodes are formed on a channel formed in advance on a semiconductor substrate with an insulating layer interposed therebetween at a pitch corresponding to that of the photosensor section 2, and then a second electrode is formed. Electrodes are formed between the first electrodes. Further, the first electrode and the second electrode are connected every four. As a result, the vertical transfer section 3 applies a four-phase drive pulse to the corresponding electrodes and sequentially switches the potentials under each electrode to transfer the accumulated charges.

【0007】これに対して図4に示すように、水平転送
部4は、予め所定のポテンシャルに設定されたチャンネ
ル上に、垂直転送部3に対応したピッチで第1層電極1
PSが形成され(図4(A))、続いてこの第1層電極
1PSをマスクとして使用したイオン注入により、第1
層電極1PS間のチャンネルに不純物が注入される(図
4(B))。これにより水平転送部4は、第1層電極1
PS間のポテンシャルが第1層電極1PS下より浅く設
定される。
On the other hand, as shown in FIG. 4, in the horizontal transfer section 4, the first layer electrodes 1 are arranged on the channels which are set to a predetermined potential in advance at a pitch corresponding to the vertical transfer section 3.
PS is formed (FIG. 4 (A)), and subsequently, by ion implantation using the first layer electrode 1PS as a mask, a first
Impurities are injected into the channel between the layer electrodes 1PS (FIG. 4 (B)). As a result, the horizontal transfer portion 4 is connected to the first layer electrode 1
The potential between PS is set shallower than that under the first layer electrode 1PS.

【0008】続いて水平転送部4は、絶縁層を間に挟ん
で、第1層電極1PSの間に、第2層電極2PSが一部
積層して形成される(図4(C))。さらに隣接する第
1層電極1PS及び第2層電極2PSが接続され、これ
により連続する電極対が形成される(図4(D))。な
おこれら水平転送部4の第1層電極1PS及び第2層電
極2PSは、それぞれ垂直転送部3の第1の電極及び第
2の電極と同時に形成されるようになされている。
Subsequently, the horizontal transfer portion 4 is formed by partially laminating the second layer electrode 2PS between the first layer electrodes 1PS with the insulating layer interposed therebetween (FIG. 4C). Further, the adjacent first layer electrode 1PS and second layer electrode 2PS are connected to each other, thereby forming a continuous electrode pair (FIG. 4D). The first layer electrode 1PS and the second layer electrode 2PS of the horizontal transfer section 4 are formed simultaneously with the first electrode and the second electrode of the vertical transfer section 3, respectively.

【0009】これにより水平転送部4は、図5に示すよ
うに、相補的に信号レベルの変化する駆動パルスH1及
びH2(すなわち2相の駆動パルスでなる)を隣接する
電極対に印加して(図5(A))、出力ゲートHOG側
に向かって階段状に変化するようにポテンシャルを設定
でき、かつ電極対を単位にしてこの階段状の変化を切り
換えることができるように形成され、このポテンシャル
の設定により蓄積電荷を転送できるようになされている
(図5(B))。
As a result, the horizontal transfer section 4, as shown in FIG. 5, applies driving pulses H1 and H2 (that is, two-phase driving pulses) whose signal levels change complementarily to adjacent electrode pairs. (FIG. 5A), the potential can be set so as to change stepwise toward the output gate HOG side, and this stepwise change can be switched in units of electrode pairs. The accumulated charge can be transferred by setting the potential (FIG. 5 (B)).

【0010】電荷検出部5は、同様に、所定のポテンシ
ャルに設定したチャンネル上に電極を形成して作成さ
れ、これにより図6に示すように、この電荷検出部5の
駆動信号に応じてポテンシャルを切り換えて、水平転送
部4から蓄積電荷を順次入力するようになされている。
すなわち電荷検出部5は、出力ゲートHOGを介して水
平転送部4より転送される蓄積電荷をフローティングデ
ィフュージョンFDに順次入力し、このフローティング
ディフュージョンFDより撮像結果を出力する。さらに
電荷検出部5は、このフローティングディフュージョン
FDに隣接してリセットゲートRGが形成され、このリ
セットゲートRGを介してフローティングディフュージ
ョンFDに蓄積した電荷を必要に応じてリセットドレイ
ンRDより放電する。
Similarly, the charge detector 5 is formed by forming electrodes on a channel set to a predetermined potential, so that as shown in FIG. 6, the potential is changed according to the drive signal of the charge detector 5. , And the accumulated charges are sequentially input from the horizontal transfer section 4.
That is, the charge detection unit 5 sequentially inputs the accumulated charges transferred from the horizontal transfer unit 4 via the output gate HOG into the floating diffusion FD, and outputs the imaging result from the floating diffusion FD. Further, in the charge detection unit 5, a reset gate RG is formed adjacent to the floating diffusion FD, and the charge accumulated in the floating diffusion FD is discharged from the reset drain RD as needed through the reset gate RG.

【0011】この出力ゲートHOGは、水平転送部4の
最終段の電極対でなる最終水平転送電極LHに隣接し
て、水平転送部4より連続するチャンネル上に第2層電
極2PSを作成して形成され、水平転送部4より電荷検
出部5に蓄積電荷を転送するようになされている。
This output gate HOG is adjacent to the final horizontal transfer electrode LH, which is a final stage electrode pair of the horizontal transfer unit 4, and has a second layer electrode 2PS formed on a continuous channel from the horizontal transfer unit 4. The formed charges are transferred from the horizontal transfer unit 4 to the charge detection unit 5.

【0012】このようにしてチャンネルのポテンシャル
を切り換えて蓄積電荷を転送し、電気信号に変換して出
力するCCD固体撮像素子1においては、各電極に印加
する駆動パルス等を簡易に生成して、確実に蓄積電荷を
転送できることが望まれる。また暗電流の発生を抑圧す
る必要がある。
In this way, in the CCD solid-state image pickup device 1 which switches the potential of the channel to transfer the accumulated charge, converts it into an electric signal and outputs the electric signal, a drive pulse or the like applied to each electrode is simply generated, It is desirable to be able to transfer the accumulated charges reliably. In addition, it is necessary to suppress the generation of dark current.

【0013】このためこの種のCCD固体撮像素子1で
は、複数のイオン注入工程により不純物注入を繰り返し
て水平転送部4、垂直転送部3、出力ゲートHOGのチ
ャンネルを形成し、これにより水平転送部4、垂直転送
部3、出力ゲートHOG間で蓄積電荷を確実に転送でき
るようになされている。
For this reason, in this type of CCD solid-state image pickup device 1, impurity implantation is repeated by a plurality of ion implantation steps to form the channels of the horizontal transfer section 4, the vertical transfer section 3, and the output gate HOG. 4, the vertical transfer section 3 and the output gate HOG can be surely transferred between the accumulated charges.

【0014】すなわち水平転送部4において、出力ゲー
トHOGは、通常は0〔V〕に保持され、その分CCD
固体撮像素子1においては、駆動信号を簡易に供給でき
るようになされている。この状態で出力ゲートHOG
は、十分な電荷を蓄積し、最終水平転送電極LHから電
荷検出部5にスムーズに蓄積電荷を転送する必要があ
り、さらに転送した電荷を逆流しないように保持する必
要がある。またこの出力ゲートHOGに対して、水平転
送部4は、CMOSの出力レベルと等しい、ローレベル
が0〔V〕でハイレベルが5〔V〕以下の駆動パルスに
より蓄積電荷を確実に転送することが望まれる。
That is, in the horizontal transfer section 4, the output gate HOG is normally held at 0 [V], and the CCD is correspondingly held.
In the solid-state image sensor 1, the drive signal can be easily supplied. In this state, output gate HOG
Needs to store sufficient charges, smoothly transfer the accumulated charges from the final horizontal transfer electrode LH to the charge detection unit 5, and hold the transferred charges so as not to flow backward. Further, the horizontal transfer section 4 reliably transfers the accumulated charges to the output gate HOG by a drive pulse having a low level of 0 [V] and a high level of 5 [V] or less, which is equal to the output level of the CMOS. Is desired.

【0015】ところがこのようにすると、出力ゲートH
OG及び最終水平転送電極LHのローレベルとが、共に
0〔V〕に保持されることになる。これにより出力ゲー
トHOGは、水平転送部4に対して、チャンネルポテン
シャルを深く設定することが必要になる。このため出力
ゲートHOG下のチャンネルにおいては、別途不純物を
注入してチャンネルポテンシャルを深く設定し、同一電
圧によっても確実に蓄積電荷を転送できるようになされ
ている。
However, in this way, the output gate H
Both the OG and the low level of the final horizontal transfer electrode LH are held at 0 [V]. Therefore, the output gate HOG needs to set the channel potential deep in the horizontal transfer unit 4. Therefore, in the channel under the output gate HOG, impurities are separately injected to deeply set the channel potential so that the accumulated charges can be reliably transferred even with the same voltage.

【0016】具体的に、種々の条件により電荷検出部5
におけるリセットドレインRDの電圧が制限されること
により(通常10〜15〔V〕程度)、このリセットド
レインRDの電圧制限とフローティングディフュージョ
ンFDに蓄積可能な電荷量より、出力ゲートHOGのチ
ャンネルポテンシャルが決まり、この出力ゲートHOG
のチャンネルポテンシャルによって水平転送部4のチャ
ンネルポテンシャルが決まる。
Specifically, the charge detecting section 5 is controlled under various conditions.
Since the voltage of the reset drain RD in (1) is limited (normally about 10 to 15 [V]), the channel potential of the output gate HOG is determined by the voltage limitation of the reset drain RD and the amount of charge that can be accumulated in the floating diffusion FD. , This output gate HOG
The channel potential of the horizontal transfer unit 4 is determined by the channel potential of the.

【0017】これによりCCD固体撮像素子1では、図
4について上述した第1層電極1PSの間にイオン注入
する工程において、出力ゲートHOGの形成領域をマス
クにより遮蔽し、この工程では出力ゲートHOGのチャ
ンネルに不純物を注入しないようにする。またCCD固
体撮像素子1は、図示しない別工程において、この出力
ゲートHOGの形成領域だけ、別途イオン注入し、これ
によりこの出力ゲートHOGのチャンネルポテンシャル
及び水平転送部4のチャンネルポテンシャルを所定の値
に設定する。
As a result, in the CCD solid-state imaging device 1, in the step of implanting ions between the first layer electrodes 1PS described above with reference to FIG. 4, the formation region of the output gate HOG is shielded by a mask, and in this step, the output gate HOG is formed. Do not inject impurities into the channel. Further, the CCD solid-state image pickup device 1 separately ion-implants only the formation region of the output gate HOG in a separate step (not shown), whereby the channel potential of the output gate HOG and the channel potential of the horizontal transfer unit 4 are set to predetermined values. Set.

【0018】これに対して垂直転送部3は、1ライン分
の蓄積電荷を水平転送部4に転送した後、続く1ライン
分の蓄積電荷を転送するまでの時間が長いことにより、
暗電流が発生し易い。この暗電流の発生、特に表面準位
からの暗電流は、電極に大きな負側電圧を印加し、表面
をピンニングさせて表面準位を埋め込むことで抑圧する
ことができる。このため垂直転送部3において、駆動パ
ルスのローレベルは、十分に低い負側の電圧に設定され
る。これに対して駆動パルスのハイレベルは、駆動パル
ス生成回路の構成が容易な0〔V〕に設定される。
On the other hand, since the vertical transfer unit 3 takes a long time to transfer the accumulated charges for one line to the horizontal transfer unit 4 and then to transfer the accumulated charges for one subsequent line,
Dark current is likely to occur. The generation of this dark current, especially the dark current from the surface level, can be suppressed by applying a large negative voltage to the electrode and pinning the surface to embed the surface level. Therefore, in the vertical transfer unit 3, the low level of the drive pulse is set to a sufficiently low negative voltage. On the other hand, the high level of the drive pulse is set to 0 [V], which facilitates the configuration of the drive pulse generation circuit.

【0019】垂直転送部3は、この駆動パルスにより蓄
積電荷を確実に水平転送部4に転送する必要がある。す
なわちこの場合も垂直転送部3においては、水平転送部
4に対してチャンネルポテンシャルを必要な値に設定す
る必要がある。
The vertical transfer section 3 must reliably transfer the accumulated charges to the horizontal transfer section 4 by this drive pulse. That is, also in this case, in the vertical transfer unit 3, it is necessary to set the channel potential of the horizontal transfer unit 4 to a required value.

【0020】このためCCD固体撮像素子1の製造工程
は、図7に示すように、始めにCCD固体撮像素子1の
全領域に対して、マスクを用いて選択的に不純物を注入
し、これにより垂直転送部3及び水平転送部4のチャン
ネル領域を形成し、この工程で垂直転送部3のチャンネ
ルポテンシャルを設定する。続いて図8に示すように、
製造工程は、マスクを用いたイオン注入により、水平転
送部4のチャンネル領域についてだけさらに不純物を注
入し、これにより水平転送部4のチャンネルポテンシャ
ルを水平転送部4のチャンネル領域に比して浅くする。
Therefore, in the manufacturing process of the CCD solid-state image pickup device 1, as shown in FIG. 7, first, impurities are selectively implanted into the entire area of the CCD solid-state image pickup device 1 using a mask. The channel regions of the vertical transfer unit 3 and the horizontal transfer unit 4 are formed, and the channel potential of the vertical transfer unit 3 is set in this process. Then, as shown in FIG.
In the manufacturing process, impurities are further injected only into the channel region of the horizontal transfer unit 4 by ion implantation using a mask, thereby making the channel potential of the horizontal transfer unit 4 shallower than the channel region of the horizontal transfer unit 4. .

【0021】CCD固体撮像素子1の製造工程は、この
ようにして各チャンネル領域を所定のポテンシャルに設
定することにより、垂直転送部3については、チャンネ
ルの形成を完了する。これに対して水平転送部4におい
ては、図4について上述した工程を経てさらに不純物を
注入してチャンネルを形成するようになされている。
In the manufacturing process of the CCD solid-state image pickup device 1, the channel formation is completed in the vertical transfer section 3 by setting each channel region to a predetermined potential in this way. On the other hand, in the horizontal transfer section 4, impurities are further injected to form a channel through the steps described above with reference to FIG.

【0022】[0022]

【発明が解決しようとする課題】ところでこのようにし
て水平転送部4のチャンネル領域についてだけ不純物を
注入した後、続いて第1層電極1PSを形成する場合、
図9に示すように、水平転送部4をマスクする際の、マ
スクずれを完全に防止することが困難なことにより、水
平転送部4の第1層電極1PS、垂直転送部3の第1及
び第2の電極1PS及び2PSがチャンネルに対してず
れて形成される恐れがある(図9(A))。
By the way, when impurities are implanted only in the channel region of the horizontal transfer portion 4 in this manner and subsequently the first layer electrode 1PS is formed,
As shown in FIG. 9, it is difficult to completely prevent the mask shift when masking the horizontal transfer section 4, and thus the first layer electrode 1PS of the horizontal transfer section 4 and the first and second electrodes of the vertical transfer section 3 are formed. There is a possibility that the second electrodes 1PS and 2PS may be formed deviated from the channel (FIG. 9A).

【0023】この場合、この水平転送部4及び垂直転送
部3の接続部においては、障壁Eが形成され、この障壁
Eにより蓄積電荷を確実に転送できなくなる。すなわち
マスクずれにより蓄積電荷の転送が効率の低下する問題
がある。
In this case, a barrier E is formed at the connection between the horizontal transfer section 4 and the vertical transfer section 3, and the barrier E cannot reliably transfer the accumulated charge. That is, there is a problem that the efficiency of the transfer of the accumulated charges is lowered due to the mask shift.

【0024】また水平転送部の第2層電極下では、図8
について上述した水平転送部4のみのイオン注入工程
で、不純物が注入されることにより、蓄積電荷の転送に
対して障壁となる不純物が、水平転送部全体に導入され
た不純物に加えて注入されることになる。この場合に、
過度に不純物が注入されると、図10において、矢印F
で示すように、基板深さ方向のバリヤにおいてポテンシ
ャルが上昇する。このポテンシャルが0〔V〕にぶつか
ると、このポテンシャルが変化しなくなり、結局この場
合蓄積電荷の転送に供する電界が低下し、その分蓄積電
荷の転送効率が低下する。
Below the second layer electrode of the horizontal transfer section, as shown in FIG.
In the ion implantation step of only the horizontal transfer section 4 described above with respect to the above, impurities are implanted, so that the impurities serving as a barrier to the transfer of accumulated charges are implanted in addition to the impurities introduced into the entire horizontal transfer section. It will be. In this case,
If impurities are excessively injected, the arrow F in FIG.
As shown by, the potential increases at the barrier in the depth direction of the substrate. When this potential collides with 0 [V], this potential does not change, and in this case, the electric field used for the transfer of the accumulated charges decreases, and the transfer efficiency of the accumulated charges decreases accordingly.

【0025】本発明は以上の点を考慮してなされたもの
で、マスクずれ等による蓄積電荷の転送効率の低下を有
効に回避することができる固体撮像素子を提案しようと
するものである。
The present invention has been made in consideration of the above points, and it is an object of the present invention to propose a solid-state image pickup device capable of effectively avoiding a decrease in transfer efficiency of accumulated charges due to mask shift or the like.

【0026】[0026]

【課題を解決するための手段】かかる課題を解決するた
め本発明においては、水平転送部の最終段を、電極対に
代えて1の電極により形成し、この1の電極の下の領域
には、局所的に濃度が異なるように不純物を注入する。
In order to solve such a problem, in the present invention, the final stage of the horizontal transfer section is formed by one electrode instead of the electrode pair, and the region below the one electrode is formed. , Impurity is injected so that the concentration is locally different.

【0027】すなわち局所的に濃度が異なるように不純
物を注入した後、電極対に代えて1の電極により水平転
送部の最終段を形成すれば、2相の駆動パルスにより電
荷を転送するために必要な内部ポテンシャルを形成する
ことができる。このときこの局所的に異なる不純物濃度
を所定値に設定して、この最終段のチャンネルポテンシ
ャルを続く出力ゲートに適した値に設定することができ
る。これに対して垂直転送部との間においては、垂直転
送部と共に予め全体としてチャンネルを形成した後、水
平転送部の第1層電極をマスクにしたイオン注入によ
り、第1層電極間のチャンネルポテンシャルを所定の値
に設定して、暗電流を抑圧するように垂直転送部を駆動
しても、確実に蓄積電荷を転送することができる。
That is, if the final stage of the horizontal transfer portion is formed by using one electrode instead of the electrode pair after implanting the impurities so that the concentrations are locally different, the charge is transferred by the two-phase drive pulse. The necessary internal potential can be formed. At this time, this locally different impurity concentration can be set to a predetermined value, and the channel potential at the final stage can be set to a value suitable for the subsequent output gate. On the other hand, between the vertical transfer unit and the vertical transfer unit, a channel is previously formed as a whole and then ion implantation is performed using the first layer electrode of the horizontal transfer unit as a mask, so that the channel potential between the first layer electrodes is increased. Even if the vertical transfer section is driven so as to suppress the dark current by setting to a predetermined value, the accumulated charges can be transferred reliably.

【0028】従って従来の第1層電極形成前の水平転送
部だけのイオン注入工程を省略することができ、この水
平転送部だけのイオン注入工程により発生する恐れのあ
るマスクずれによる転送効率の低下を有効に回避するこ
とができる。また水平転送部の第2層電極下において
は、従来の第1層電極形成前の水平転送部だけのイオン
注入工程を省略することができ、その分過度な不純物注
入が防止される。
Therefore, it is possible to omit the conventional ion implantation step only for the horizontal transfer portion before the formation of the first layer electrode, and the transfer efficiency is lowered due to the mask shift which may occur in the ion implantation step only for the horizontal transfer portion. Can be effectively avoided. Further, under the second layer electrode of the horizontal transfer portion, the conventional ion implantation step only for the horizontal transfer portion before the formation of the first layer electrode can be omitted, and excessive impurity implantation can be prevented accordingly.

【0029】[0029]

【発明の実施の形態】以下、適宜図面を参照しながら本
発明の実施の形態を詳述する。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.

【0030】図1は、本発明の実施の形態に係るCCD
固体撮像素子の水平転送部を、図5との対比により示す
平面図である。なおこの図1において、図5と共通する
部材は対応する符号を付して示し、重複した説明は省略
する。
FIG. 1 shows a CCD according to an embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a plan view showing a horizontal transfer unit of the solid-state image pickup device in comparison with FIG. 5. In addition, in FIG. 1, members common to those in FIG. 5 are denoted by corresponding reference numerals, and redundant description will be omitted.

【0031】この水平転送部6は、最終水平転送電極L
Hが、1の電極13により形成されると共に、この最終
水平転送電極LH下の不純物濃度が局所的に異なるよう
に設定される。これによりCCD固体撮像素子では、2
相の駆動パルスにより蓄積電荷を転送できるようになさ
れている。さらにこの1の電極13は、水平転送部6の
第2層電極2PSと同時に作成され、これによりCCD
固体撮像素子では、蓄積電荷の転送における転送効率の
低下を有効に回避するようになされている。
The horizontal transfer section 6 includes a final horizontal transfer electrode L.
H is formed by one electrode 13, and the impurity concentration under the final horizontal transfer electrode LH is set to be locally different. Therefore, in the CCD solid-state image sensor,
The accumulated charge can be transferred by a phase drive pulse. Furthermore, the electrode 13 of this 1 is formed at the same time as the second layer electrode 2PS of the horizontal transfer portion 6, whereby the CCD
The solid-state image sensor is designed to effectively avoid a decrease in transfer efficiency in transferring accumulated charges.

【0032】すなわち図2に示すように、水平転送部6
は、垂直転送部と共にチャンネル領域が形成された後、
従来の第1層電極形成前の水平転送部のみのイオン注入
工程を省略して、第1層電極1PSが形成される(図2
(B))。なお、垂直転送部は、従来と同様に、合体と
しての、イオン注入により所定のチャンネルポテンシャ
ルに設定され、これによりチャンネルの形成が完了す
る。さらに垂直転送部は、水平転送部6の第1層電極1
PS及び2PSの各作成工程において、同時に、チャン
ネル上に第1の電極及び第2の電極が形成された後、こ
れらの電極が配線されて形成される。
That is, as shown in FIG. 2, the horizontal transfer section 6
After the channel area is formed with the vertical transfer section,
The first layer electrode 1PS is formed by omitting the conventional ion implantation step only in the horizontal transfer portion before forming the first layer electrode (FIG. 2).
(B)). Note that the vertical transfer portion is set to a predetermined channel potential by ion implantation as a unit, as in the conventional case, whereby the formation of the channel is completed. Further, the vertical transfer unit is the first layer electrode 1 of the horizontal transfer unit 6.
In each of the PS and 2PS forming steps, at the same time, the first electrode and the second electrode are formed on the channel, and then these electrodes are formed by wiring.

【0033】これに対して水平転送部6は、この第1層
電極1PS形成時、最終水平転送電極LHの形成領域1
2が、何ら電極を形成することなく保持される。またこ
の形成領域12に続く出力ゲートHOGの形成領域にお
いては、従来の第2層電極の形成工程に代えて、この第
1層電極1PSの作成工程において同時にゲート電極1
0が形成される。
On the other hand, in the horizontal transfer section 6, the formation region 1 of the final horizontal transfer electrode LH is formed when the first layer electrode 1PS is formed.
2 is held without forming any electrodes. Further, in the formation region of the output gate HOG following the formation region 12, instead of the conventional formation process of the second layer electrode, the gate electrode 1 is simultaneously formed in the formation process of the first layer electrode 1PS.
0 is formed.

【0034】続いて水平転送部6は、最終水平転送電極
LHの形成領域12のうちの、従来の第1層電極下に相
当する領域と、垂直転送部と共にマスクされ、イオン注
入により、第2層電極2PS下の領域が所定のチャンネ
ルポテンシャルに設定される(図2(B))。このとき
この第2層電極2PS下のチャンネルポテンシャルにお
いては、暗電流の発生を抑圧できる従来と同一の条件に
より垂直転送部及び水平転送部を駆動して、垂直転送部
より水平転送部に確実に蓄積電荷を転送できるようにチ
ャンネルポテンシャルが設定され、これによりこの実施
の形態では、従来の第1層電極形成前における水平転送
部だけのイオン注入工程を省略するようになされてい
る。従って水平転送部及び垂直転送部間においては、図
9について上述したマスクずれにより障壁の発生を未然
に防止することができ、その分マスクずれによる電荷転
送効率の低下を有効に回避することができる。
Subsequently, the horizontal transfer section 6 is masked together with the vertical transfer section and the area corresponding to the conventional first layer electrode in the formation area 12 of the final horizontal transfer electrode LH. A region below the layer electrode 2PS is set to a predetermined channel potential (FIG. 2 (B)). At this time, in the channel potential under the second-layer electrode 2PS, the vertical transfer unit and the horizontal transfer unit are driven under the same conditions as in the conventional case in which the generation of dark current can be suppressed, and the vertical transfer unit is surely transferred to the horizontal transfer unit. The channel potential is set so that the accumulated charges can be transferred, and in this embodiment, therefore, the conventional ion implantation step for only the horizontal transfer portion before forming the first layer electrode is omitted. Therefore, between the horizontal transfer unit and the vertical transfer unit, it is possible to prevent the generation of the barrier due to the mask shift described above with reference to FIG. 9, and it is possible to effectively avoid the reduction in the charge transfer efficiency due to the mask shift. .

【0035】続いて水平転送部6は、最終水平転送電極
LHの形成領域12以外の他の領域がマスクされ、この
形成領域12が選択的にイオン注入される(図2
(C))。これにより水平転送部6は、従来の第1層電
極下に相当する領域が出力ゲート10に対応するチャン
ネルポテンシャルに設定される。これによりこの実施の
形態に係るCCD固体撮像素子では、従来の水平転送部
だけのイオン注入による水平転送部全体のポテンシャル
調整に代えて、最終水平転送電極LHにおけるポテンシ
ャルを調整だけで確実に蓄積電荷を転送できるようにな
されている。
Subsequently, in the horizontal transfer section 6, regions other than the formation region 12 of the final horizontal transfer electrode LH are masked, and this formation region 12 is selectively ion-implanted (FIG. 2).
(C)). As a result, in the horizontal transfer section 6, the region corresponding to the lower portion of the conventional first layer electrode is set to the channel potential corresponding to the output gate 10. As a result, in the CCD solid-state imaging device according to this embodiment, the accumulated electric charge is surely adjusted only by adjusting the potential at the final horizontal transfer electrode LH, instead of the conventional potential adjustment of the entire horizontal transfer unit by ion implantation of only the horizontal transfer unit. Has been made available for transfer.

【0036】従って水平転送部6のチャンネルは、全体
としてチャンネルポテンシャルが深く保持されることに
より(特に第1層電極下)、また過剰な不純物の注入が
防止されることにより、その分転送効率の低下を有効に
回避することができる。
Therefore, in the channel of the horizontal transfer section 6, the channel potential is kept deep as a whole (especially under the first layer electrode), and excessive impurity injection is prevented, so that the transfer efficiency is increased accordingly. The drop can be effectively avoided.

【0037】これにより水平転送部6は、続いて第2層
電極2PSが形成され、このとき同時に最終水平転送電
極LH(13)が形成され(図2(D))、続いて配線
により電極対が形成される(図2(E))。
As a result, in the horizontal transfer section 6, the second layer electrode 2PS is subsequently formed, and at the same time, the final horizontal transfer electrode LH (13) is formed (FIG. 2 (D)), and subsequently the electrode pair is formed by wiring. Are formed (FIG. 2 (E)).

【0038】以上の構成において、各フォトセンサ部2
に入射した入射光は、光電変換により蓄積電荷に変換さ
れ、この蓄積電荷が垂直転送部に読み出された後、この
垂直転送部を水平転送部6に順次転送される。このとき
垂直転送部及び水平転送部のチャンネルが一体に形成さ
れ、続いて従来の水平転送部だけのイオン注入工程が省
略されて、水平転送部6の第1層電極1PSをマスクに
した選択的なイオン注入により水平転送部が形成される
ことにより(図2)、マスクずれによる水平転送部及び
垂直転送部間の障壁の形成が未然に防止され、これによ
りこの障壁による転送効率の低下が有効に回避される。
In the above structure, each photo sensor unit 2
The incident light incident on is converted into accumulated charges by photoelectric conversion, and after the accumulated charges are read out to the vertical transfer unit, the vertical transfer units are sequentially transferred to the horizontal transfer unit 6. At this time, the channels of the vertical transfer unit and the horizontal transfer unit are integrally formed, and subsequently, the conventional ion implantation process of only the horizontal transfer unit is omitted, and the first layer electrode 1PS of the horizontal transfer unit 6 is selectively used as a mask. Since the horizontal transfer part is formed by the stable ion implantation (FIG. 2), the formation of a barrier between the horizontal transfer part and the vertical transfer part due to the mask shift is prevented in advance, which effectively reduces the transfer efficiency due to this barrier. To be avoided.

【0039】このようにして水平転送部6に転送された
蓄積電荷は、第1層電極間の選択的なイオン注入により
第2層電極2PS下のポテンシャルが浅く形成され(図
1及び図2(C))、さらに隣接する第1層電極1PS
及び第2層電極2PSを対にして、相補的に信号レベル
の変化する駆動パルスH1及びH2が隣接する電極対に
印加されることにより、この駆動パルスに応動して水平
転送部6を転送され、電荷検出部に送出される。より詳
しく説明するとこれら蓄積電荷は、電荷検出部の出力ゲ
ートHOGを介して、水平転送部6の最終水平転送電極
LHよりフローティングディフュージョンFDに送出さ
れる。
The accumulated charges transferred to the horizontal transfer section 6 in this way are formed with a shallow potential below the second layer electrode 2PS by selective ion implantation between the first layer electrodes (see FIGS. 1 and 2 ( C)), further adjacent first layer electrode 1PS
And the second layer electrodes 2PS are paired, and driving pulses H1 and H2 whose signal levels change complementarily are applied to the adjacent electrode pairs, and are transferred to the horizontal transfer unit 6 in response to the driving pulses. , To the charge detector. More specifically, these accumulated charges are sent from the final horizontal transfer electrode LH of the horizontal transfer unit 6 to the floating diffusion FD via the output gate HOG of the charge detection unit.

【0040】このときこの実施の形態では、この最終水
平転送電極LHが、第1層電極間のイオン注入工程にお
いて(図2(B))、形成領域12の一部に選択的に不
純物が注入された後、続いてこの形成領域12の全体に
選択的に不純物が注入されてチャンネルが形成され(図
2(C))、このチャンネル上に1層の電極13が形成
されて作成されることにより(図2(D))、水平転送
部だけのイオン注入による水平転送部全体のポテンシャ
ル調整に代えて、この2工程の不純物注入による最終水
平転送電極LHだけのポテンシャル調整により、所定の
ポテンシャルに設定され、これにより水平転送部より電
荷検出部に蓄積電荷が転送される。このときこのように
最終水平転送電極LHだけのポテンシャル調整により、
過剰な不純物の注入が防止されることにより、その分転
送効率の低下を有効に回避される。また上述したように
従来の水平転送部だけのイオン注入工程も省略すること
ができる。
At this time, in this embodiment, the final horizontal transfer electrode LH is selectively implanted with impurities in a part of the formation region 12 in the ion implantation step between the first layer electrodes (FIG. 2B). After that, an impurity is selectively injected into the entire formation region 12 to form a channel (FIG. 2C), and a single-layer electrode 13 is formed on the channel. Therefore, instead of adjusting the potential of the entire horizontal transfer portion by ion implantation of only the horizontal transfer portion (FIG. 2D), the potential adjustment of only the final horizontal transfer electrode LH by the impurity implantation in these two steps results in a predetermined potential. It is set, and thereby the accumulated charges are transferred from the horizontal transfer unit to the charge detection unit. At this time, by adjusting the potential of only the final horizontal transfer electrode LH,
By preventing the excessive implantation of impurities, it is possible to effectively avoid the decrease in transfer efficiency. Further, as described above, the conventional ion implantation process for only the horizontal transfer portion can be omitted.

【0041】以上の構成によれば、局所的に濃度が異な
るように不純物を注入した後、電極対に代えて1の電極
により水平転送部の最終段を形成したことにより、水平
転送部における、過剰な不純物の注入を防止することが
でき、その分転送効率の低下を有効に回避される。また
従来の水平転送部だけのイオン注入工程も省略すること
ができ、マスクずれを未然に防止することができ、これ
により転送効率の劣化も有効に回避することができる。
According to the above structure, after the impurities are implanted so that the concentrations are locally different, the final stage of the horizontal transfer section is formed by one electrode instead of the electrode pair, so that Excessive injection of impurities can be prevented, and the decrease in transfer efficiency can be effectively avoided. Further, the conventional ion implantation step only for the horizontal transfer section can be omitted, and the mask shift can be prevented in advance, whereby the deterioration of the transfer efficiency can be effectively avoided.

【0042】[0042]

【発明の効果】上述のように本発明によれば、局所的に
濃度が異なるように不純物を注入した後、電極対に代え
て1の電極により水平転送部の最終段を形成したことに
より、水平転送部における、過剰な不純物の注入を防止
することができ、また従来の水平転送部だけのイオン注
入工程を省略することができる。これによりこれらの影
響による転送効率の劣化を有効に回避することができ
る。
As described above, according to the present invention, after the impurities are implanted so that the concentrations are locally different, the final stage of the horizontal transfer portion is formed by one electrode instead of the electrode pair. It is possible to prevent excessive implantation of impurities in the horizontal transfer unit, and it is possible to omit the conventional ion implantation process only for the horizontal transfer unit. This makes it possible to effectively avoid the deterioration of the transfer efficiency due to these influences.

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

【図1】本発明の第1の実施の形態に係るCCD固体撮
像素子の水平転送部を示す断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a horizontal transfer unit of a CCD solid-state imaging device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】図1の水平転送部の製造プロセスを示す断面図
である。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a manufacturing process of the horizontal transfer unit of FIG.

【図3】従来のCCD固体撮像素子を示す平面図であ
る。
FIG. 3 is a plan view showing a conventional CCD solid-state imaging device.

【図4】図3のCCD固体撮像素子における水平転送部
の製造プロセスを示す断面図である。
FIG. 4 is a cross-sectional view showing the manufacturing process of the horizontal transfer unit in the CCD solid-state imaging device of FIG.

【図5】図2のCCD固体撮像素子の水平転送部を示す
断面図である。
5 is a cross-sectional view showing a horizontal transfer unit of the CCD solid-state image sensor of FIG.

【図6】図3のCCD固体撮像素子の電荷検出部のポテ
ンシャルを示す特性曲線図である。
6 is a characteristic curve diagram showing the potential of a charge detection unit of the CCD solid-state imaging device of FIG.

【図7】図3のCCD固体撮像素子の不純物注入の第1
工程を示す平面図である。
FIG. 7 is a first example of impurity implantation of the CCD solid-state image sensor of FIG.
It is a top view showing a process.

【図8】図7に続く不純物注入の工程を示す平面図であ
る。
FIG. 8 is a plan view showing a step of implanting impurities, which is subsequent to FIG.

【図9】図3のCCD固体撮像素子の垂直転送部及び水
平転送部の接続部を示す断面図である。
9 is a cross-sectional view showing a connection portion of a vertical transfer unit and a horizontal transfer unit of the CCD solid-state image sensor of FIG.

【図10】図3のCCD固体撮像素子の電荷検出部のポ
テンシャルを示す特性曲線図である。
10 is a characteristic curve diagram showing the potential of the charge detection unit of the CCD solid-state imaging device of FIG.

【符号の説明】 1……CCD固体撮像素子、2……フォトセンサ部、3
……垂直転送部、4、6……水平転送部、5……電荷検
出部、1PS……第1層電極、2PS……第2層電極、
HOG……出力ゲート、LH……最終水平転送電極
[Explanation of reference numerals] 1 ... CCD solid-state image sensor, 2 ... Photo sensor unit, 3
... Vertical transfer section, 4, 6 ... Horizontal transfer section, 5 ... Charge detection section, 1PS ... 1st layer electrode, 2PS ... 2nd layer electrode,
HOG: output gate, LH: final horizontal transfer electrode

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 マトリックス状に配置されて、入射光を
光電変換して蓄積電荷を生成する光電変換部と、 前記光電変換部の間に配置されて、前記蓄積電荷を垂直
方向に順次転送する垂直転送部と、 前記垂直転送部より転送される前記蓄積電荷を水平方向
に転送する水平転送部と、 前記水平転送部より転送される前記蓄積電荷を電気信号
に変換して出力する電荷検出部とを有し、 前記水平転送部が、 半導体基板に形成されたチャンネルと、 前記チャンネル上に所定ピッチで形成された第1層電極
と、前記第1層電極間に形成された第2層電極とを接続
した電極対とにより形成された固体撮像素子において、 前記水平転送部の最終段に隣接して、前記水平転送部よ
り延長するチャンネル上に、ゲート電極が形成されて出
力ゲートが形成され、前記出力ゲートを介して前記水平
転送部の蓄積電荷を前記電荷検出部に転送し、 前記水平転送部は、 前記最終段が、前記電極対に代えて、前記第1層電極及
び前記ゲート電極間に形成された1の電極により形成さ
れ、 前記1の電極の下の領域において、局所的に濃度が異な
るように不純物が注入されてなることを特徴とする固体
撮像素子。
1. A photoelectric conversion unit that is arranged in a matrix and photoelectrically converts incident light to generate accumulated charges, and is arranged between the photoelectric conversion units to sequentially transfer the accumulated charges in a vertical direction. A vertical transfer unit, a horizontal transfer unit that horizontally transfers the accumulated charges transferred from the vertical transfer unit, and a charge detection unit that converts the accumulated charges transferred from the horizontal transfer unit into an electric signal and outputs the electric signal. The horizontal transfer portion includes a channel formed on a semiconductor substrate, a first layer electrode formed on the channel at a predetermined pitch, and a second layer electrode formed between the first layer electrodes. In a solid-state imaging device formed by a pair of electrodes connected to each other, a gate electrode is formed on a channel adjacent to the final stage of the horizontal transfer unit and extending from the horizontal transfer unit to form an output gate. , The charge stored in the horizontal transfer unit is transferred to the charge detection unit via the output gate, and in the horizontal transfer unit, the final stage is arranged between the first layer electrode and the gate electrode instead of the electrode pair. The solid-state imaging device, wherein the solid-state imaging device is formed by the one electrode formed in 1., and the region below the one electrode is doped with impurities such that the concentration is locally different.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6426238B1 (en) 2000-04-21 2002-07-30 Nec Corporation Charge transfer device and solid image pickup apparatus using the same
JP2004140258A (en) * 2002-10-18 2004-05-13 Sanyo Electric Co Ltd Solid-state imaging device and manufacture thereof

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