JPH10144909A - 固体撮像装置、その製造方法、およびその駆動方法 - Google Patents
固体撮像装置、その製造方法、およびその駆動方法Info
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- JPH10144909A JPH10144909A JP9244362A JP24436297A JPH10144909A JP H10144909 A JPH10144909 A JP H10144909A JP 9244362 A JP9244362 A JP 9244362A JP 24436297 A JP24436297 A JP 24436297A JP H10144909 A JPH10144909 A JP H10144909A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ２層ゲート構造で、且つ４相駆動方式が可能
な全画素読み出し方式の固体撮像装置を提供する。 【解決手段】 全画素読み出し構造で、半導体基板１の
単位画素内に光電変換領域４と、ゲート絶縁膜７を介し
て形成された２層構造の２組の垂直転送電極φv1、
φv2、φv3、φv4を用いて４相駆動を行うことにより、
上記光電変換領域で蓄積された信号電荷を読み出して転
送する垂直転送ＣＣＤ領域５とを有する固体撮像装置で
あって、上記２層構造の２組の垂直転送電極φv1、
φv2、φv3、φv4のうち、１組の２層構造の垂直転送電
極の電極引き出し部１４が、上記単位画素内の光電変換
領域４に位置する。
な全画素読み出し方式の固体撮像装置を提供する。 【解決手段】 全画素読み出し構造で、半導体基板１の
単位画素内に光電変換領域４と、ゲート絶縁膜７を介し
て形成された２層構造の２組の垂直転送電極φv1、
φv2、φv3、φv4を用いて４相駆動を行うことにより、
上記光電変換領域で蓄積された信号電荷を読み出して転
送する垂直転送ＣＣＤ領域５とを有する固体撮像装置で
あって、上記２層構造の２組の垂直転送電極φv1、
φv2、φv3、φv4のうち、１組の２層構造の垂直転送電
極の電極引き出し部１４が、上記単位画素内の光電変換
領域４に位置する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は全画素読み出し方式
のＣＣＤ固体撮像装置、その製造方法およびその駆動方
法に関するものである。
のＣＣＤ固体撮像装置、その製造方法およびその駆動方
法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、ＣＣＤ固体撮像装置は、ビテオカ
メラだけでなく、電子スティルカメラ、パソコン画像入
力装置等のマルチメディア関連機器にも広く用いられる
ようになっている。従来のビテオカメラ用ＣＣＤ固体撮
像装置は、テレビ放送方式の２：１インタレース走査に
適合する映像信号を得るために、隣接する垂直２ライン
の信号電荷を混合し、その垂直２ラインの組み合わせを
第１フィールドと第２フィールドとで入れ替える、フィ
ールド蓄積駆動方式を採用している。
メラだけでなく、電子スティルカメラ、パソコン画像入
力装置等のマルチメディア関連機器にも広く用いられる
ようになっている。従来のビテオカメラ用ＣＣＤ固体撮
像装置は、テレビ放送方式の２：１インタレース走査に
適合する映像信号を得るために、隣接する垂直２ライン
の信号電荷を混合し、その垂直２ラインの組み合わせを
第１フィールドと第２フィールドとで入れ替える、フィ
ールド蓄積駆動方式を採用している。
【０００３】一方、全画素読み出し方式のＣＣＤ固体撮
像装置では、垂直２ラインの信号電荷を混合せずに、独
立に読み出すので、高い動解像度と高い垂直解像度を両
立させることが可能である。また、この方式は、２：１
インタレース走査しないノンインタレース走査方式であ
るので、パソコン画面への変換が容易である。
像装置では、垂直２ラインの信号電荷を混合せずに、独
立に読み出すので、高い動解像度と高い垂直解像度を両
立させることが可能である。また、この方式は、２：１
インタレース走査しないノンインタレース走査方式であ
るので、パソコン画面への変換が容易である。
【０００４】この全画素読み出し方式を実現するために
は、垂直画素ピッチＬｖ内に１ビット分の垂直転送ＣＣ
Ｄ領域を形成し、単位画素内の光電変換領域から読み出
した信号電荷を上下の他の単位画素からの信号電荷と混
合せずに転送し、出力する必要がある。全画素読み出し
方式の固体撮像装置の撮像部の構成については、垂直
転送ＣＣＤ領域が２層ゲート構造で、２相駆動方式（図
９（ａ）、図１０（ａ）、図１１（ａ））、垂直転送
ＣＣＤ領域が３層ゲート構造で、３相駆動方式（図９
（ｂ）、図１０（ｂ）、図１１（ｂ））、垂直転送Ｃ
ＣＤ領域が３層ゲート構造で、４相駆動方式（図９
（ｃ）、図１０（ｃ）、図１１（ｃ））が提案されてい
る。
は、垂直画素ピッチＬｖ内に１ビット分の垂直転送ＣＣ
Ｄ領域を形成し、単位画素内の光電変換領域から読み出
した信号電荷を上下の他の単位画素からの信号電荷と混
合せずに転送し、出力する必要がある。全画素読み出し
方式の固体撮像装置の撮像部の構成については、垂直
転送ＣＣＤ領域が２層ゲート構造で、２相駆動方式（図
９（ａ）、図１０（ａ）、図１１（ａ））、垂直転送
ＣＣＤ領域が３層ゲート構造で、３相駆動方式（図９
（ｂ）、図１０（ｂ）、図１１（ｂ））、垂直転送Ｃ
ＣＤ領域が３層ゲート構造で、４相駆動方式（図９
（ｃ）、図１０（ｃ）、図１１（ｃ））が提案されてい
る。
【０００５】なお、１／３インチ３３万正方画素プログ
レツシブ・スキャンＣＣＤ撮像素子（奥谷、１９９５年
テレビジョン学会年次大会、第９３頁および第９４頁）
は、図９（ｂ）、図１０（ｂ）、図９（ｃ）、および図
１０（ｃ）に示す３および４相駆動方式のＣＣＤ撮像素
子を開示している。１／２インチ３３万画素正方格子全
画素読み出し方式ＣＣＤ撮像素子（中島、１９９４年テ
レビジョン学会年技術報告、第１８巻、番号６７、第７
頁〜第１２頁）は、３相駆動方式のＣＣＤ撮像素子を開
示している。
レツシブ・スキャンＣＣＤ撮像素子（奥谷、１９９５年
テレビジョン学会年次大会、第９３頁および第９４頁）
は、図９（ｂ）、図１０（ｂ）、図９（ｃ）、および図
１０（ｃ）に示す３および４相駆動方式のＣＣＤ撮像素
子を開示している。１／２インチ３３万画素正方格子全
画素読み出し方式ＣＣＤ撮像素子（中島、１９９４年テ
レビジョン学会年技術報告、第１８巻、番号６７、第７
頁〜第１２頁）は、３相駆動方式のＣＣＤ撮像素子を開
示している。
【０００６】なお、図９は全画素読み出し方式ＣＣＤの
画素部構成図であり、図１０は図９の各画素部の垂直転
送電極の引き出し部断面図であリ、図１１は図９の各画
素部の垂直転送ＣＣＤ領域での電荷転送時のポテンシャ
ルプロファイルを示す図である。また、図９〜図１１に
おいて、符号φV1、φV2、φV3、φV4は垂直転送電極を
指し、符号３１はＰウエル層を指し、符号３２ａおよび
３２ｂは光電変換領域を指し、符号３３は垂直転送ＣＣ
Ｄ領域を指し、符号３４は垂直転送電極の引き出し部を
指し、符号３５は転送方向付けポテンシャルバリア領域
を指し、符号３６は信号電荷を指し、記号Ｌｖは単位画
素の垂直画素ピッチを意味する。
画素部構成図であり、図１０は図９の各画素部の垂直転
送電極の引き出し部断面図であリ、図１１は図９の各画
素部の垂直転送ＣＣＤ領域での電荷転送時のポテンシャ
ルプロファイルを示す図である。また、図９〜図１１に
おいて、符号φV1、φV2、φV3、φV4は垂直転送電極を
指し、符号３１はＰウエル層を指し、符号３２ａおよび
３２ｂは光電変換領域を指し、符号３３は垂直転送ＣＣ
Ｄ領域を指し、符号３４は垂直転送電極の引き出し部を
指し、符号３５は転送方向付けポテンシャルバリア領域
を指し、符号３６は信号電荷を指し、記号Ｌｖは単位画
素の垂直画素ピッチを意味する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ＣＣＤ
固体撮像装置において、全画素読み出し方式を実現する
ために、１画素内の垂直転送ＣＣＤ領域３３に１ビット
を対応させて、垂直転送ＣＣＤ領域を構成する方法とし
て、図９（ａ）、図１０（ａ）に示すように、２層ゲー
ト構造で全画素読み出しを実現する場合、同一電極下に
信号電荷の蓄積領域と、電荷の分離のためのポテンシャ
ルバリア領域３５を形成する方法では、ポテンシャルバ
リア領域３５はセルフアラインで形成できない。
固体撮像装置において、全画素読み出し方式を実現する
ために、１画素内の垂直転送ＣＣＤ領域３３に１ビット
を対応させて、垂直転送ＣＣＤ領域を構成する方法とし
て、図９（ａ）、図１０（ａ）に示すように、２層ゲー
ト構造で全画素読み出しを実現する場合、同一電極下に
信号電荷の蓄積領域と、電荷の分離のためのポテンシャ
ルバリア領域３５を形成する方法では、ポテンシャルバ
リア領域３５はセルフアラインで形成できない。
【０００８】このため、アライメントずれにより他方の
垂直転送電極下にポテンシャルバリア領域３５が位置す
ると垂直転送に対してバリアまたはディップが形成され
てしまい、電荷転送不良が発生しやすいという欠点があ
る。また、図１１（ａ）に示すように、垂直転送ＣＣＤ
領域３３に信号電荷の分離のためのポテンシャルバリア
領域３５を設けた分だけ、信号電荷の蓄積部の長さはＬ
ｖ／２より短くなる。
垂直転送電極下にポテンシャルバリア領域３５が位置す
ると垂直転送に対してバリアまたはディップが形成され
てしまい、電荷転送不良が発生しやすいという欠点があ
る。また、図１１（ａ）に示すように、垂直転送ＣＣＤ
領域３３に信号電荷の分離のためのポテンシャルバリア
領域３５を設けた分だけ、信号電荷の蓄積部の長さはＬ
ｖ／２より短くなる。
【０００９】また、図９（ｂ）、図１０（ｂ）に示すよ
うに、垂直転送電極を３層構造にして、それぞれの相の
垂直転送電極φV1、φV2、φV3に個別にクロックパルス
を印加する、垂直３相駆動方式がある。しかし、３層ゲ
ート構造では、２層ゲート構造に比べ製造プロセスが長
く複雑になり、図１０（ｂ）に示す光電変換領域の垂直
方向断面図のように、画素部表面における段差も大きく
なるという問題点がある。また、垂直転送ＣＣＤ領域に
おいて、信号電荷を蓄積できる領域として利用できる垂
直方向の寸法に着目すると、図１１（ｂ）に示すよう
に、１画素当たリＬｖ／３に減少する。
うに、垂直転送電極を３層構造にして、それぞれの相の
垂直転送電極φV1、φV2、φV3に個別にクロックパルス
を印加する、垂直３相駆動方式がある。しかし、３層ゲ
ート構造では、２層ゲート構造に比べ製造プロセスが長
く複雑になり、図１０（ｂ）に示す光電変換領域の垂直
方向断面図のように、画素部表面における段差も大きく
なるという問題点がある。また、垂直転送ＣＣＤ領域に
おいて、信号電荷を蓄積できる領域として利用できる垂
直方向の寸法に着目すると、図１１（ｂ）に示すよう
に、１画素当たリＬｖ／３に減少する。
【００１０】さらに、図９（ｃ）、図１０（ｃ）に示す
ように、３層ゲート構造で、４相駆動方式を採用した例
では、４相内の２相に電荷を蓄積できるため、電荷蓄積
部の長さは、図１１（ｃ）に示すように、Ｌｖ／２とな
るが、製造プロセスが長く複雑になリ、また、画素部上
の段差が大きくなるという問題が残る。この段差が大き
いという問題点は、微細化に不利であり、感度向上のた
めのマイクロレンズを形成する際に、平坦化の困難性が
増大する。
ように、３層ゲート構造で、４相駆動方式を採用した例
では、４相内の２相に電荷を蓄積できるため、電荷蓄積
部の長さは、図１１（ｃ）に示すように、Ｌｖ／２とな
るが、製造プロセスが長く複雑になリ、また、画素部上
の段差が大きくなるという問題が残る。この段差が大き
いという問題点は、微細化に不利であり、感度向上のた
めのマイクロレンズを形成する際に、平坦化の困難性が
増大する。
【００１１】本発明は、２層ゲート構造で、且つ４相駆
動方式が可能な全画素読み出し方式の固体撮像装置を提
供することを目的とする。
動方式が可能な全画素読み出し方式の固体撮像装置を提
供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】請求項１記載の固体撮像
装置は、半導体基板の単位画素内に光電変換領域と、ゲ
ート絶縁膜を介して上記半導体基板上に形成された２層
構造の２組の垂直転送電極を用いて４相駆動を行うこと
により、上記光電変換領域で蓄積された信号電荷を読み
出して転送する垂直転送ＣＣＤ領域とを有する固体撮像
装置であって、上記２組の垂直転送電極のうち、１組の
２相構造の垂直転送電極の引き出し部が、上記光電変換
領域上に位置することを特徴とする。
装置は、半導体基板の単位画素内に光電変換領域と、ゲ
ート絶縁膜を介して上記半導体基板上に形成された２層
構造の２組の垂直転送電極を用いて４相駆動を行うこと
により、上記光電変換領域で蓄積された信号電荷を読み
出して転送する垂直転送ＣＣＤ領域とを有する固体撮像
装置であって、上記２組の垂直転送電極のうち、１組の
２相構造の垂直転送電極の引き出し部が、上記光電変換
領域上に位置することを特徴とする。
【００１３】これにより、垂直方向の単位画素ピッチ内
に、４相駆動を行う垂直転送ＣＣＤの１ビット分に相当
する第１から第４までの電極を配置することが可能とな
る。
に、４相駆動を行う垂直転送ＣＣＤの１ビット分に相当
する第１から第４までの電極を配置することが可能とな
る。
【００１４】一方、単位画素ピッチ内の光電変換領域は
２組の垂直転送電極引き出し部の内の１組によって分断
されたように見えるが、上記光電変換領域に蓄積された
信号電荷は、垂直転送ＣＣＤ部への電荷読み出し時、ま
たは垂直転送ＣＣＤ部への電荷読み出し後に加算され
る。この結果、単位画素の光電変換領域に蓄積された信
号電荷を、上下の単位画素の光電変換領域に蓄積された
信号電荷とは混合せずに、素直転送ＣＣＤ部に転送し、
出力するという全画素読み出し動作を実現する。
２組の垂直転送電極引き出し部の内の１組によって分断
されたように見えるが、上記光電変換領域に蓄積された
信号電荷は、垂直転送ＣＣＤ部への電荷読み出し時、ま
たは垂直転送ＣＣＤ部への電荷読み出し後に加算され
る。この結果、単位画素の光電変換領域に蓄積された信
号電荷を、上下の単位画素の光電変換領域に蓄積された
信号電荷とは混合せずに、素直転送ＣＣＤ部に転送し、
出力するという全画素読み出し動作を実現する。
【００１５】また、請求項２記載の固体撮像装置は、上
記光電変換領域上に位置する垂直転送電極引き出し部に
覆われた部分が、上記光電変換領域の上記電極引き出し
部に覆われていない不純物層の導電型と反対の導電型に
形成されていることを特徴とする、請求項１記載の固体
撮像装置である。
記光電変換領域上に位置する垂直転送電極引き出し部に
覆われた部分が、上記光電変換領域の上記電極引き出し
部に覆われていない不純物層の導電型と反対の導電型に
形成されていることを特徴とする、請求項１記載の固体
撮像装置である。
【００１６】また、請求項３の固体撮像装置は、単位画
素内の２組の垂直転送電極引き出し部のうち、少なくと
も１組の上に遮光膜が形成されていることを特徴とす
る、請求項１または２の固体撮像装置である。
素内の２組の垂直転送電極引き出し部のうち、少なくと
も１組の上に遮光膜が形成されていることを特徴とす
る、請求項１または２の固体撮像装置である。
【００１７】また、請求項４の固体撮像装置の製造方法
は、請求項１記載の固体撮像装置の製造方法であって、
半導体基板に垂直転送ＣＣＤ領域、素子分離領域及びゲ
ート絶縁膜を形成した後、光電変換領域となる領域のみ
選択的に上記半導体基板と反対の導電型の不純物を所定
のドーズ量でイオン注入することにより光電変換領域を
形成する工程と、引き出し部が光電変換領域の一部を覆
った形状の第１層目の垂直転送電極を形成する工程と、
全面に絶縁膜を形成した後、上記１層目の垂直転送電極
引き出し部上に２層目の垂直転送電極を形成する工程と
を有することを特徴とするものである。
は、請求項１記載の固体撮像装置の製造方法であって、
半導体基板に垂直転送ＣＣＤ領域、素子分離領域及びゲ
ート絶縁膜を形成した後、光電変換領域となる領域のみ
選択的に上記半導体基板と反対の導電型の不純物を所定
のドーズ量でイオン注入することにより光電変換領域を
形成する工程と、引き出し部が光電変換領域の一部を覆
った形状の第１層目の垂直転送電極を形成する工程と、
全面に絶縁膜を形成した後、上記１層目の垂直転送電極
引き出し部上に２層目の垂直転送電極を形成する工程と
を有することを特徴とするものである。
【００１８】また、請求項５記載の固体撮像装置の製造
方法は、請求項２記載の固体撮像装置の製造方法であっ
て、半導体基板に垂直転送ＣＣＤ領域、素子分離領域及
びゲート絶縁膜を形成した後、光電変換領域となる領域
の一部を覆った形状の第１層目の垂直転送電極を形成す
る工程と、全面に絶縁膜を形成した後、上記１層目の垂
直転送電極引き出し部上に２層目の垂直転送電極引き出
し部を形成する工程と、上記１層目の垂直転送電極引き
出し部及び２層目の垂直転送電極引き出し部をマスクと
して、上記半導体基板と反対の導電型の不純物を所定の
ドーズ量でイオン注入することにより光電変換領域を形
成する工程とを有することを特徴とするものである。
方法は、請求項２記載の固体撮像装置の製造方法であっ
て、半導体基板に垂直転送ＣＣＤ領域、素子分離領域及
びゲート絶縁膜を形成した後、光電変換領域となる領域
の一部を覆った形状の第１層目の垂直転送電極を形成す
る工程と、全面に絶縁膜を形成した後、上記１層目の垂
直転送電極引き出し部上に２層目の垂直転送電極引き出
し部を形成する工程と、上記１層目の垂直転送電極引き
出し部及び２層目の垂直転送電極引き出し部をマスクと
して、上記半導体基板と反対の導電型の不純物を所定の
ドーズ量でイオン注入することにより光電変換領域を形
成する工程とを有することを特徴とするものである。
【００１９】また、請求項６記載の固体撮像装置の製造
方法は、請求項１記載の別の固体撮像装置の製造方法で
あって、半導体基板に垂直転送ＣＣＤ領域、素子分離領
域及びゲート絶縁膜を形成した後、光電変換領域となる
第１の領域と１層目の垂直転送電極が形成される第２の
領域との境界より第１の領域側に端部が位置し、且つ、
第２の領域全体を覆うようにレジストパターンを形成
し、上記レジストパターンをマスクとして上記半導体基
板と反対の導電型の不純物を所定のドーズ量でイオン注
入することにより、第１の不純物領域を形成する工程
と、引き出し部が光電変換領域の一部を覆った形状の第
１層目の垂直転送電極を形成する工程と、全面に絶縁膜
を形成した後、上記１層目の垂直転送電極引き出し部上
に２層目の垂直転送電極引き出し部を形成する工程と、
上記１層目の垂直転送電極引き出し部及び２層目の垂直
転送電極引き出し部をマスクとして、上記半導体基板と
反対の導電型の不純物を所定のドーズ量でイオン注入す
ることにより光電変換領域を形成する工程とを有するこ
とを特徴とするものである。
方法は、請求項１記載の別の固体撮像装置の製造方法で
あって、半導体基板に垂直転送ＣＣＤ領域、素子分離領
域及びゲート絶縁膜を形成した後、光電変換領域となる
第１の領域と１層目の垂直転送電極が形成される第２の
領域との境界より第１の領域側に端部が位置し、且つ、
第２の領域全体を覆うようにレジストパターンを形成
し、上記レジストパターンをマスクとして上記半導体基
板と反対の導電型の不純物を所定のドーズ量でイオン注
入することにより、第１の不純物領域を形成する工程
と、引き出し部が光電変換領域の一部を覆った形状の第
１層目の垂直転送電極を形成する工程と、全面に絶縁膜
を形成した後、上記１層目の垂直転送電極引き出し部上
に２層目の垂直転送電極引き出し部を形成する工程と、
上記１層目の垂直転送電極引き出し部及び２層目の垂直
転送電極引き出し部をマスクとして、上記半導体基板と
反対の導電型の不純物を所定のドーズ量でイオン注入す
ることにより光電変換領域を形成する工程とを有するこ
とを特徴とするものである。
【００２０】更に、請求項７記載の固体撮像装置の駆動
方法は、請求項１又は請求項２記載の固体撮像装置の駆
動方法において、光電変換領域から垂直転送ＣＣＤ領域
へ信号電荷を移送する際、画素の異なる光電変換領域間
に引き出し部が位置する１組の２層構造の垂直転送電極
の内の２層目の垂直転送電極と、引き出し部が上記画素
内の光電変換領域上に位置する１組の２層構造の垂直転
送電極のそれぞれとい電荷読み出し用パルスを印加する
ことを特徴とするものである。
方法は、請求項１又は請求項２記載の固体撮像装置の駆
動方法において、光電変換領域から垂直転送ＣＣＤ領域
へ信号電荷を移送する際、画素の異なる光電変換領域間
に引き出し部が位置する１組の２層構造の垂直転送電極
の内の２層目の垂直転送電極と、引き出し部が上記画素
内の光電変換領域上に位置する１組の２層構造の垂直転
送電極のそれぞれとい電荷読み出し用パルスを印加する
ことを特徴とするものである。
【００２１】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の第１の実施の形
態におけるＣＣＤ固体撮像装置を図を用いて説明する。
態におけるＣＣＤ固体撮像装置を図を用いて説明する。
【００２２】図１は、第１の実施の形態におけるＣＣＤ
固体撮像装置の平面図である。図２は、図１の固体撮像
装置を直線ＩＩ−ＩＩで切断した場合の断面図を示し、
図３は、図１の固体撮像装置を直線ＩＩＩ−ＩＩＩで切
断した場合の断面図を示し、図１２は、図１の固体撮像
装置を直線ＸＩＩ−ＸＩＩで切断した場合の断面図を示
している。
固体撮像装置の平面図である。図２は、図１の固体撮像
装置を直線ＩＩ−ＩＩで切断した場合の断面図を示し、
図３は、図１の固体撮像装置を直線ＩＩＩ−ＩＩＩで切
断した場合の断面図を示し、図１２は、図１の固体撮像
装置を直線ＸＩＩ−ＸＩＩで切断した場合の断面図を示
している。
【００２３】図１、図２、図３または図１２に示すよう
に、Ｎ型半導体基板１の表面に形成されたＰウエル層
２、３上に、Ｎウエル層からなる垂直転送ＣＣＤ領域
５、Ｐ+型不純物層からなる素子分離層６およびＮ型不
純物層からなる光電変換領域４（ＰＤ1a、ＰＤ1b、ＰＤ
2a、ＰＤ2b）が形成されている。
に、Ｎ型半導体基板１の表面に形成されたＰウエル層
２、３上に、Ｎウエル層からなる垂直転送ＣＣＤ領域
５、Ｐ+型不純物層からなる素子分離層６およびＮ型不
純物層からなる光電変換領域４（ＰＤ1a、ＰＤ1b、ＰＤ
2a、ＰＤ2b）が形成されている。
【００２４】垂直転送ＣＣＤ領域５上には、ゲート絶縁
膜７を介して第１の多結晶シリコンゲート電極８ａが形
成される。図１２に示すように、第１の多結晶シリコン
ゲート電極８ａの上には、熱酸化膜あるいはＣＶＤ酸化
膜からなる第１の層間絶縁膜９が形成される。第１の層
間絶縁膜９の上には、第２の多結晶シリコンゲート電極
８ｂが形成される。２層の多結晶シリコンゲート電極８
ａ、８ｂは、４相の垂直転送電極であるφV1（８ｂ）、
φV2（８ａ）、φV3（８ｂ）、φV4（８ａ）として働
く。
膜７を介して第１の多結晶シリコンゲート電極８ａが形
成される。図１２に示すように、第１の多結晶シリコン
ゲート電極８ａの上には、熱酸化膜あるいはＣＶＤ酸化
膜からなる第１の層間絶縁膜９が形成される。第１の層
間絶縁膜９の上には、第２の多結晶シリコンゲート電極
８ｂが形成される。２層の多結晶シリコンゲート電極８
ａ、８ｂは、４相の垂直転送電極であるφV1（８ｂ）、
φV2（８ａ）、φV3（８ｂ）、φV4（８ａ）として働
く。
【００２５】図１２に示すように、多結晶シリコンゲー
ト電極８ａの上には、熱酸化膜あるいはＣＶＤ酸化膜か
らなる第２の層間絶縁膜５０が形成される。垂直転送Ｃ
ＣＤ領域５を覆うために、第２の層間絶縁膜５０上のあ
る部分に、第１遮光膜１０が形成される。
ト電極８ａの上には、熱酸化膜あるいはＣＶＤ酸化膜か
らなる第２の層間絶縁膜５０が形成される。垂直転送Ｃ
ＣＤ領域５を覆うために、第２の層間絶縁膜５０上のあ
る部分に、第１遮光膜１０が形成される。
【００２６】第１遮光膜１０の上部には、ＣＶＤ酸化膜
による第３の層間絶縁膜１１を介して第２遮光膜１２が
形成され、最後にＣＶＤ絶縁膜からなる表面保護膜１３
が全面に形成される。
による第３の層間絶縁膜１１を介して第２遮光膜１２が
形成され、最後にＣＶＤ絶縁膜からなる表面保護膜１３
が全面に形成される。
【００２７】第１および第２遮光膜１０、１２、第１の
遮光膜１０または第２遮光膜１２が光電変換領域４の一
部を覆っていてもよい。図１３および図１４に示すよう
に、第２遮光膜１２が、垂直転送電極の電極引き出し部
に、任意の周期、たとえば、垂直画素ピッチＬｖの周期
で形成されてもよい。言い換えると、第２遮光膜１２
が、単位画素内の電極引き出し部の上に１つおきに形成
されてもよい。図１３は、第２遮光膜１２が光電変換領
域４の一部を覆っている固体撮像装置を上から見た図で
あり、図１４は、図１３の固体撮像装置を直線ＸＩＶ−
ＸＩＶで切断した場合の断面図である。
遮光膜１０または第２遮光膜１２が光電変換領域４の一
部を覆っていてもよい。図１３および図１４に示すよう
に、第２遮光膜１２が、垂直転送電極の電極引き出し部
に、任意の周期、たとえば、垂直画素ピッチＬｖの周期
で形成されてもよい。言い換えると、第２遮光膜１２
が、単位画素内の電極引き出し部の上に１つおきに形成
されてもよい。図１３は、第２遮光膜１２が光電変換領
域４の一部を覆っている固体撮像装置を上から見た図で
あり、図１４は、図１３の固体撮像装置を直線ＸＩＶ−
ＸＩＶで切断した場合の断面図である。
【００２８】図１３の固体撮像装置では、第２遮光膜１
２が単位画素内の電極引き出し部の上に１つおきに形成
されたが、第１遮光膜１０が単位画素内の電極引き出し
部の上に１つおきに形成されてもよいし、第１および第
２遮光膜１０、１２が単位画素内の電極引き出し部の上
に１つおきに形成されてもよい。
２が単位画素内の電極引き出し部の上に１つおきに形成
されたが、第１遮光膜１０が単位画素内の電極引き出し
部の上に１つおきに形成されてもよいし、第１および第
２遮光膜１０、１２が単位画素内の電極引き出し部の上
に１つおきに形成されてもよい。
【００２９】なお、図１〜図７および図１２〜１４にお
いて、記号Ｌｖは垂直画素ピッチを意味し、符号４は光
電変換部となるＮ型不純物層を指し、符号４ａは光電変
換部となる第１のＮ型不純物層を指し、符号４ｂは同第
２のＮ型不純物層を指し、符号１４は垂直転送電極引き
出し部を指し、符号１５は信号電荷を指し、符号１６ａ
および１６ｂはフォトレジストを指し、符号１７はポテ
ンシャル井戸を指している。
いて、記号Ｌｖは垂直画素ピッチを意味し、符号４は光
電変換部となるＮ型不純物層を指し、符号４ａは光電変
換部となる第１のＮ型不純物層を指し、符号４ｂは同第
２のＮ型不純物層を指し、符号１４は垂直転送電極引き
出し部を指し、符号１５は信号電荷を指し、符号１６ａ
および１６ｂはフォトレジストを指し、符号１７はポテ
ンシャル井戸を指している。
【００３０】本発明の第１の実施の形態では、図１に示
すように垂直転送ＣＣＤ領域５の１ビットを構成する４
相の電極のうち、電極φＶ2、φＶ3の引き出し部は水平
方向に隣り合う画素の垂直転送電極と接続するために、
従来はひとつづきの領域であった光電変換領域４の中央
付近を水平方向に横断して形成される。
すように垂直転送ＣＣＤ領域５の１ビットを構成する４
相の電極のうち、電極φＶ2、φＶ3の引き出し部は水平
方向に隣り合う画素の垂直転送電極と接続するために、
従来はひとつづきの領域であった光電変換領域４の中央
付近を水平方向に横断して形成される。
【００３１】これにより、従来技術を示す図９（ａ）〜
（ｃ）の光電変換領域３２a（又は３２b）は図１ではＰ
Ｄ1aとＰＤ1bとの２つの領域、又はＰＤ2aとＰＤ2bとの
２つの領域に分けられるが、各々の領域で光電変換され
た信号電荷は、ＰＤ1aとＰＤ1b又はＰＤ2aとＰＤ2bとを
含む一の単位画素内に、１ビット分の４相の垂直転送電
極φV1、φV2、φV3、φV4が配置されているので、上下
に隣り合う単位画素の信号電荷とは混合されることなく
独立に垂直転送ＣＣＤ領域５を経て、水平転送ＣＣＤ部
（図示せず）の最終端に設けられた出力回路にて電荷量
に応じた電圧に変換された信号として出力される。
（ｃ）の光電変換領域３２a（又は３２b）は図１ではＰ
Ｄ1aとＰＤ1bとの２つの領域、又はＰＤ2aとＰＤ2bとの
２つの領域に分けられるが、各々の領域で光電変換され
た信号電荷は、ＰＤ1aとＰＤ1b又はＰＤ2aとＰＤ2bとを
含む一の単位画素内に、１ビット分の４相の垂直転送電
極φV1、φV2、φV3、φV4が配置されているので、上下
に隣り合う単位画素の信号電荷とは混合されることなく
独立に垂直転送ＣＣＤ領域５を経て、水平転送ＣＣＤ部
（図示せず）の最終端に設けられた出力回路にて電荷量
に応じた電圧に変換された信号として出力される。
【００３２】更に、垂直方向の単位画素ピッチＬｖ内に
垂直転送ＣＣＤ領域１ビット分として、４相の垂直転送
電極φV1、φV2、φV3、φV4が配置されているので、信
号電荷が垂直転送ＣＣＤ領域５に転送されるときに、信
号電荷の蓄積領域としては、図４に示すように、垂直画
素ピッチＬｖの１／２まで利用できる。これは、従来技
術における、３層ゲート３相駆動方式の全画素読み出し
ＣＣＤ固体撮像装置では、垂直画素ピッチＬｖの１／３
であるのに比べ、１．５倍の利用効率となる。
垂直転送ＣＣＤ領域１ビット分として、４相の垂直転送
電極φV1、φV2、φV3、φV4が配置されているので、信
号電荷が垂直転送ＣＣＤ領域５に転送されるときに、信
号電荷の蓄積領域としては、図４に示すように、垂直画
素ピッチＬｖの１／２まで利用できる。これは、従来技
術における、３層ゲート３相駆動方式の全画素読み出し
ＣＣＤ固体撮像装置では、垂直画素ピッチＬｖの１／３
であるのに比べ、１．５倍の利用効率となる。
【００３３】上記構成の単位画素を２次元に配列し、想
定する表示画面の走査線数に対応する数だけ垂直方向に
配置することで、全画素から同時に読み出した情報を、
混合することなく転送し、全画面領域に表示可能な映像
信号を出力する、全画素読み出し方式のＣＣＤ固体撮像
装置が得られる。
定する表示画面の走査線数に対応する数だけ垂直方向に
配置することで、全画素から同時に読み出した情報を、
混合することなく転送し、全画面領域に表示可能な映像
信号を出力する、全画素読み出し方式のＣＣＤ固体撮像
装置が得られる。
【００３４】尚、単位画素内の光電変換領域４は、垂直
転送電極の引き出し部１４によって、必ずしも、１：１
に等しく分割される必要はないが、１：１の等しい面積
に分けた方が、双方に蓄積される電荷量が等しくなるの
で、光電変換領域４のダイナミックレンジを最も大きく
することができる。
転送電極の引き出し部１４によって、必ずしも、１：１
に等しく分割される必要はないが、１：１の等しい面積
に分けた方が、双方に蓄積される電荷量が等しくなるの
で、光電変換領域４のダイナミックレンジを最も大きく
することができる。
【００３５】本発明の第１の実施の形態としては、図３
のように、光電変換領域４（ＰＤ１ａ、ＰＤ１ｂ、ＰＤ
２ａ、ＰＤ２ｂ）のＮ-不純物層が、垂直転送電極
φV2、φV3の下にも形成されている。この場合、垂直転
送電極φV2、φV3の下にも形成されている。この場合、
垂直転送電極φV2、φV3に覆われた領域も光電変換され
た信号電荷の蓄積に寄与するので信号電荷の増大には有
利である。
のように、光電変換領域４（ＰＤ１ａ、ＰＤ１ｂ、ＰＤ
２ａ、ＰＤ２ｂ）のＮ-不純物層が、垂直転送電極
φV2、φV3の下にも形成されている。この場合、垂直転
送電極φV2、φV3の下にも形成されている。この場合、
垂直転送電極φV2、φV3に覆われた領域も光電変換され
た信号電荷の蓄積に寄与するので信号電荷の増大には有
利である。
【００３６】しかしながら、このような第１の実施の形
態では垂直転送電極の形成前に光電変換領域４のＮ-不
純物層を形成するために、後に形成される垂直転送電極
引き出し部の端部との位置ずれが発生することが予想さ
れ、マスク合わせのマージンを考慮すると、限られた面
積の単位画素内で光電変換および信号電荷の蓄積に寄与
する有効面積が減少する。
態では垂直転送電極の形成前に光電変換領域４のＮ-不
純物層を形成するために、後に形成される垂直転送電極
引き出し部の端部との位置ずれが発生することが予想さ
れ、マスク合わせのマージンを考慮すると、限られた面
積の単位画素内で光電変換および信号電荷の蓄積に寄与
する有効面積が減少する。
【００３７】この位置合わせずれを避ける実施例とし
て、図５（ａ）（ｂ）の第２の実施の形態のように、垂
直転送電極を形成後に、垂直転送電極引き出し部の端部
をマスクとして、イオン注入により光電変換領域４のＮ
-不純物層を形成してもよい。
て、図５（ａ）（ｂ）の第２の実施の形態のように、垂
直転送電極を形成後に、垂直転送電極引き出し部の端部
をマスクとして、イオン注入により光電変換領域４のＮ
-不純物層を形成してもよい。
【００３８】更に、上記第１及び第２の実施の形態に示
された方法をあわせて用いる、第３の実施の形態も可能
である。
された方法をあわせて用いる、第３の実施の形態も可能
である。
【００３９】以下、図６及び図７を用いて、本発明の第
３の実施の形態の固体撮像装置の製造工程を説明する。
３の実施の形態の固体撮像装置の製造工程を説明する。
【００４０】まず、Ｎ型半導体基板１上にＰウエル層２
を形成し、このＰウエル層２にＮ型ウエル層からなる垂
直転送ＣＣＤ領域５及びＰ+型不純物層からなる素子分
離領域６を形成し、Ｐウエル層２上にゲート絶縁膜７を
形成する。次に、光電変換領域となる領域のみフォトレ
ジストレジスト除去したレジストパターン１６ｂを形成
する。この際、レジストパターンの端部は、ゲート電極
形成後にゲート電極をマスクとしてイオン注入により形
成されるＮ型不純物領域４ｂの境界よりも光電変換領域
が形成される側に位置するように、レジストパターンニ
ングされる。
を形成し、このＰウエル層２にＮ型ウエル層からなる垂
直転送ＣＣＤ領域５及びＰ+型不純物層からなる素子分
離領域６を形成し、Ｐウエル層２上にゲート絶縁膜７を
形成する。次に、光電変換領域となる領域のみフォトレ
ジストレジスト除去したレジストパターン１６ｂを形成
する。この際、レジストパターンの端部は、ゲート電極
形成後にゲート電極をマスクとしてイオン注入により形
成されるＮ型不純物領域４ｂの境界よりも光電変換領域
が形成される側に位置するように、レジストパターンニ
ングされる。
【００４１】その後、このレジストパターン１６ａをマ
スクに、Ｎ型不純物として、リンを加速エネルギーを２
００〜４００ｋｅｖ、ドーズ量１０11〜１０13ｃｍ-2と
して第１のイオン注入を行い、光電変換領域となる領域
より面積の小さい、第１のＮ型不純物領域４ａを形成す
る（図６（ａ）、図７（ａ））。
スクに、Ｎ型不純物として、リンを加速エネルギーを２
００〜４００ｋｅｖ、ドーズ量１０11〜１０13ｃｍ-2と
して第１のイオン注入を行い、光電変換領域となる領域
より面積の小さい、第１のＮ型不純物領域４ａを形成す
る（図６（ａ）、図７（ａ））。
【００４２】次に、ポリシリコン膜を厚さ５０００Å程
度に形成し、フォトエッチング工程により、垂直転送電
極φV2、φV4を形成する。次に、全面にシリコン酸化膜
を厚さ１５００Å程度に形成した後、ポリシリコン膜を
厚さ５０００Å程度に形成し、フォトエッチング工程に
より、垂直転送電極φV1、φV3を形成する（図６
（ｂ）、図７（ｂ））。
度に形成し、フォトエッチング工程により、垂直転送電
極φV2、φV4を形成する。次に、全面にシリコン酸化膜
を厚さ１５００Å程度に形成した後、ポリシリコン膜を
厚さ５０００Å程度に形成し、フォトエッチング工程に
より、垂直転送電極φV1、φV3を形成する（図６
（ｂ）、図７（ｂ））。
【００４３】次に、上記転送電極φV1、φV2、φV3、φ
V4をマスクに、Ｎ型不純物として、リンを加速エネルギ
ーを２００〜４００ｋｅＶ、ドーズ量を１０11〜１０13
ｃｍ-2として、第２のイオン注入を行い、第２のＮ型不
純物領域４ｂを形成し、第１のＮ型不純物領域４ａと第
２の不純物領域４ｂとで、光電変換領域を構成する。
V4をマスクに、Ｎ型不純物として、リンを加速エネルギ
ーを２００〜４００ｋｅＶ、ドーズ量を１０11〜１０13
ｃｍ-2として、第２のイオン注入を行い、第２のＮ型不
純物領域４ｂを形成し、第１のＮ型不純物領域４ａと第
２の不純物領域４ｂとで、光電変換領域を構成する。
【００４４】この場合、Ｎ型不純物層４ａ、４ｂの濃度
は、合計で目標の濃度となるように、ドーズ量を設定す
る。また、図６、図７では深さが異なっているが、同じ
深さにしてもよい。また、図１及び図２のＮ型不純物層
４ａ、４ｂの不純物濃度は同一でもよいし、異なっても
よい。
は、合計で目標の濃度となるように、ドーズ量を設定す
る。また、図６、図７では深さが異なっているが、同じ
深さにしてもよい。また、図１及び図２のＮ型不純物層
４ａ、４ｂの不純物濃度は同一でもよいし、異なっても
よい。
【００４５】そして、上記第１〜第３の実施の形態のＣ
ＣＤ固体撮像装置において、光電変換領域に蓄積された
信号電荷を垂直転送ＣＣＤ領域へ読み出す際に、ゲート
電極に印加する通常は振幅１５Ｖ程度（０〜１５Ｖ）の
電荷読み出しパルスを図８（ａ）のタイミングチャート
に示すように、４相の電極の内、隣接する異なる光電変
換領域間（例えば、図１におけるＰＤ2aとＰＤ1bとの
間）に形成された１相の電極（φV4）を残して、３相の
電極（φV1、φV2、φV3）に印加する。
ＣＤ固体撮像装置において、光電変換領域に蓄積された
信号電荷を垂直転送ＣＣＤ領域へ読み出す際に、ゲート
電極に印加する通常は振幅１５Ｖ程度（０〜１５Ｖ）の
電荷読み出しパルスを図８（ａ）のタイミングチャート
に示すように、４相の電極の内、隣接する異なる光電変
換領域間（例えば、図１におけるＰＤ2aとＰＤ1bとの
間）に形成された１相の電極（φV4）を残して、３相の
電極（φV1、φV2、φV3）に印加する。
【００４６】本発明による全画素読み出しＣＣＤ固体撮
像装置の画素部の構成では、垂直転送電極引き出し部１
４によって、単位画素ピッチ内の光電変換領域４が分け
られている。このため、光電変換領域４から信号電荷を
垂直転送ＣＣＤ領域５に読み出すときに、２層目の多結
晶シリコンゲート電極８ｂのみ（本実施の形態の場合電
極φV1とφV3）に電荷読み出しパルスを印加するよう
な、図８（ｂ）の従来のタイミングによる読み出し方法
では、電荷読み出し時に電荷が通過するチャネル部分が
狭いため、光電変換領域に蓄積された信号電荷を完全に
読み出すのに必要な電荷読み出しパルスの振幅が上昇す
ることが懸念されるので、電極φV1、φV3に電荷読み出
しパルスを印加すると同時に、電極φV2にも電荷読み出
しパルスを印加して、本発明の全画素読み出し方式ＣＣ
Ｄ固体撮像装置を駆動する。これにより電荷読み出し時
のチャネル幅が広くなるので、電荷読み出しに必要なパ
ルスの振幅の上昇を抑えることができる。即ち、本実施
例では、光電変換領域４、４間に引き出し部が位置する
１組の２層構造の垂直転送電極（電極φV1とφV4）の内
の２層目の垂直転送電極（電極φV1）と、引き出し部が
上記画素内の光電変換領域上に位置する１組の２層構造
の垂直転送電極（電極φV2とφV3）のそれぞれとに電荷
読み出し用パルスを印加している。
像装置の画素部の構成では、垂直転送電極引き出し部１
４によって、単位画素ピッチ内の光電変換領域４が分け
られている。このため、光電変換領域４から信号電荷を
垂直転送ＣＣＤ領域５に読み出すときに、２層目の多結
晶シリコンゲート電極８ｂのみ（本実施の形態の場合電
極φV1とφV3）に電荷読み出しパルスを印加するよう
な、図８（ｂ）の従来のタイミングによる読み出し方法
では、電荷読み出し時に電荷が通過するチャネル部分が
狭いため、光電変換領域に蓄積された信号電荷を完全に
読み出すのに必要な電荷読み出しパルスの振幅が上昇す
ることが懸念されるので、電極φV1、φV3に電荷読み出
しパルスを印加すると同時に、電極φV2にも電荷読み出
しパルスを印加して、本発明の全画素読み出し方式ＣＣ
Ｄ固体撮像装置を駆動する。これにより電荷読み出し時
のチャネル幅が広くなるので、電荷読み出しに必要なパ
ルスの振幅の上昇を抑えることができる。即ち、本実施
例では、光電変換領域４、４間に引き出し部が位置する
１組の２層構造の垂直転送電極（電極φV1とφV4）の内
の２層目の垂直転送電極（電極φV1）と、引き出し部が
上記画素内の光電変換領域上に位置する１組の２層構造
の垂直転送電極（電極φV2とφV3）のそれぞれとに電荷
読み出し用パルスを印加している。
【００４７】尚、本発明の実施の形態においては、従来
は光電変換領域となる領域の一部が垂直転送ＣＣＤ領域
の転送用電極の引き出し部１４によって覆われるが、こ
れによる光電変換領域面積の減少は、上述のように、垂
直転送ＣＣＤ領域のチャネル幅の縮小が可能であるの
で、その寸法余裕を光電変換領域の水平方向の開口寸法
の拡大に振り分けることによって補うことができる。
は光電変換領域となる領域の一部が垂直転送ＣＣＤ領域
の転送用電極の引き出し部１４によって覆われるが、こ
れによる光電変換領域面積の減少は、上述のように、垂
直転送ＣＣＤ領域のチャネル幅の縮小が可能であるの
で、その寸法余裕を光電変換領域の水平方向の開口寸法
の拡大に振り分けることによって補うことができる。
【００４８】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明を用
いることにより、従来ビデオカメラに用いられているイ
ンターライン転送型ＣＣＤ固体撮像装置の製造に適し
た、２層ゲート構造の製造プロセスに特に変更を加える
ことなく、全画素読み出し方式のＣＣＤ固体撮像装置を
得ることができる。また、イオン注入工程等の追加もな
く、２層ゲート構造が可能なため、製造プロセスの複雑
化を招くこともなく、且つ、画素部表面の段差が大きく
なることも避けられる。
いることにより、従来ビデオカメラに用いられているイ
ンターライン転送型ＣＣＤ固体撮像装置の製造に適し
た、２層ゲート構造の製造プロセスに特に変更を加える
ことなく、全画素読み出し方式のＣＣＤ固体撮像装置を
得ることができる。また、イオン注入工程等の追加もな
く、２層ゲート構造が可能なため、製造プロセスの複雑
化を招くこともなく、且つ、画素部表面の段差が大きく
なることも避けられる。
【００４９】また、垂直転送ＣＣＤ部の信号電荷蓄積領
域の垂直方向寸法は、垂直画素ピッチＬｖの１／２まで
利用でき、従来用いられている、３層ゲート３相駆動方
式の場合のＬｖ／３に対し、１．５倍となるので、同じ
量の信号電荷を蓄積・転送するのに必要な垂直転送ＣＣ
Ｄ部のチャネル幅を縮小できる。
域の垂直方向寸法は、垂直画素ピッチＬｖの１／２まで
利用でき、従来用いられている、３層ゲート３相駆動方
式の場合のＬｖ／３に対し、１．５倍となるので、同じ
量の信号電荷を蓄積・転送するのに必要な垂直転送ＣＣ
Ｄ部のチャネル幅を縮小できる。
【００５０】また、本発明は、従来は光電変換領域とな
る領域の一部が垂直転送ＣＣＤ部の転送用電極の引き出
し部分によって覆われるが、これによる受光部面積の減
少は、上述のように、垂直転送ＣＣＤ部のチャネル幅の
縮小が可能であるので、その寸法余裕を光電変換領域の
水平方向の開口寸法の拡大に振り分けることによって補
うことができる。
る領域の一部が垂直転送ＣＣＤ部の転送用電極の引き出
し部分によって覆われるが、これによる受光部面積の減
少は、上述のように、垂直転送ＣＣＤ部のチャネル幅の
縮小が可能であるので、その寸法余裕を光電変換領域の
水平方向の開口寸法の拡大に振り分けることによって補
うことができる。
【００５１】また、請求項１及び請求項４、６記載の本
発明を用いることにより、電極の引き出し部に覆われた
領域も信号電荷の蓄積に寄与できるので、更に光電変換
された信号電荷の蓄積量を大きくすることができる。
発明を用いることにより、電極の引き出し部に覆われた
領域も信号電荷の蓄積に寄与できるので、更に光電変換
された信号電荷の蓄積量を大きくすることができる。
【００５２】また、請求項２、５、６記載の本発明を用
いることにより、光電変換領域と信号電荷読み出し電極
との位置合わせの際の、アライメントずれのマージンを
確保することができる。
いることにより、光電変換領域と信号電荷読み出し電極
との位置合わせの際の、アライメントずれのマージンを
確保することができる。
【００５３】更に、請求項７記載の本発明を用いること
により、電荷読み出し時に電荷が通過する実効的なチャ
ネル幅が広くなるため、電荷読み出しに必要な読み出し
パルスの振幅の増大を避けることができる。
により、電荷読み出し時に電荷が通過する実効的なチャ
ネル幅が広くなるため、電荷読み出しに必要な読み出し
パルスの振幅の増大を避けることができる。
【図１】第１の実施の形態におけるＣＣＤ固体撮像装置
の平面図である。
の平面図である。
【図２】図１の固体撮像装置を直線ＩＩ−ＩＩで切断し
た場合の断面図である。
た場合の断面図である。
【図３】図１の固体撮像装置を直線ＩＩＩ−ＩＩＩで切
断した場合の断面図である。
断した場合の断面図である。
【図４】図１の垂直転送ＣＣＤ部における電荷蓄積時の
ポテンシャルプロファイル模式図である。
ポテンシャルプロファイル模式図である。
【図５】第２の実施の形態の製造方法によって製造中の
固体撮像装置を図１の直線ＩＩＩ−ＩＩＩに相当する直
線で切断した場合の断面図である。
固体撮像装置を図１の直線ＩＩＩ−ＩＩＩに相当する直
線で切断した場合の断面図である。
【図６】第３の実施の形態の製造方法によって製造中の
固体撮像装置を第１方向の直線で切断した場合の断面図
である。
固体撮像装置を第１方向の直線で切断した場合の断面図
である。
【図７】第３の実施の形態の製造方法によって製造中の
固体撮像装置を第１方向と垂直な第２方向の直線で切断
した場合の断面図である。
固体撮像装置を第１方向と垂直な第２方向の直線で切断
した場合の断面図である。
【図８】（ａ）は本発明の実施の形態の駆動タイミング
チャートを示す図であり、（ｂ）は別の駆動タイミング
チャートを示す図である。
チャートを示す図であり、（ｂ）は別の駆動タイミング
チャートを示す図である。
【図９】（ａ）は垂直転送部２層ゲート構造、２相駆動
方式の全画素読み出し方式ＣＣＤの画素部構成図であ
リ、（ｂ）は垂直転送部３層ゲート構造、３相駆動方式
の全画素読み出し方式ＣＣＤの画素部構成図であリ、
（ｃ）は垂直転送部４層ゲート構造、４相駆動方式の全
画素読み出し方式ＣＣＤの画素部構成図である。
方式の全画素読み出し方式ＣＣＤの画素部構成図であ
リ、（ｂ）は垂直転送部３層ゲート構造、３相駆動方式
の全画素読み出し方式ＣＣＤの画素部構成図であリ、
（ｃ）は垂直転送部４層ゲート構造、４相駆動方式の全
画素読み出し方式ＣＣＤの画素部構成図である。
【図１０】（ａ）は 図９（ａ）の全画素読み出し方式
ＣＣＤの画素部構成の垂直転送電極引き出し部断面図で
あり、（ｂ）は 図９（ｂ）の全画素読み出し方式ＣＣ
Ｄの画素部構成の垂直転送電極引き出し部断面図であ
り、（ｃ）は 図９（ｃ）の全画素読み出し方式ＣＣＤ
の画素部構成の垂直転送電極引き出し部断面図である。
ＣＣＤの画素部構成の垂直転送電極引き出し部断面図で
あり、（ｂ）は 図９（ｂ）の全画素読み出し方式ＣＣ
Ｄの画素部構成の垂直転送電極引き出し部断面図であ
り、（ｃ）は 図９（ｃ）の全画素読み出し方式ＣＣＤ
の画素部構成の垂直転送電極引き出し部断面図である。
【図１１】（ａ）は 図９（ａ）の全画素読み出し方式
ＣＣＤの画素部構成の垂直転送部での電荷蓄積時のポテ
ンシャルプロファイルを示す図であり、（ｂ）は 図９
（ｂ）の全画素読み出し方式ＣＣＤの画素部構成の垂直
転送部での電荷蓄積時のポテンシャルプロファイルを示
す図であり、（ｃ）は 図９（ｃ）の全画素読み出し方
式ＣＣＤの画素部構成の垂直転送部での電荷蓄積時のポ
テンシャルプロファイルを示す図である。
ＣＣＤの画素部構成の垂直転送部での電荷蓄積時のポテ
ンシャルプロファイルを示す図であり、（ｂ）は 図９
（ｂ）の全画素読み出し方式ＣＣＤの画素部構成の垂直
転送部での電荷蓄積時のポテンシャルプロファイルを示
す図であり、（ｃ）は 図９（ｃ）の全画素読み出し方
式ＣＣＤの画素部構成の垂直転送部での電荷蓄積時のポ
テンシャルプロファイルを示す図である。
【図１２】図１の固体撮像装置を直線ＸＩＩ−ＸＩＩで
切断した場合の断面図である。
切断した場合の断面図である。
【図１３】第２遮光膜１２が光電変換領域４の一部を覆
っている固体撮像装置を上から見た図である。
っている固体撮像装置を上から見た図である。
【図１４】図１３の固体撮像装置を直線ＸＩＶ−ＸＩＶ
で切断した場合の断面図である。
で切断した場合の断面図である。
１ Ｎ型半導体基板 ２、３ Ｐウェル層 ４、ＰＤ1a、ＰＤ1b、ＰＤ2a、ＰＤ2b 光電変換領域 ５ 垂直転送ＣＣＤ領域 ６ 素子分離領域 ７ ゲート絶縁膜 ８ａ、８ｂ、φv1、φv2、φv3、φv4 垂直転送電極 ９ 第１の層間絶縁膜 １０ 第１遮光膜 １１ 第３の層間絶縁膜 １２ 第２遮光膜 １３ 表面保護膜 １４ 垂直転送電極の引き出し部 １５ 信号電荷 １６ｂ レジストパターン １７ ポテンシャル井戸 ５０ 第２の層間絶縁膜 Ｌｖ 垂直画素ピッチ
Claims (7)
- 【請求項１】 全画素読み出し構造で、半導体基板の単
位画素内に光電変換領域と、ゲート絶縁膜を介して上記
半導体基板上に形成された２層構造の２組の垂直転送電
極を用いて４相駆動を行うことにより、該光電変換領域
で蓄積された信号電荷を読み出して転送する垂直転送Ｃ
ＣＤ領域とを有する固体撮像装置であって、 上記２層構造の２組の垂直転送電極のうち、１組の２層
構造の垂直転送電極の電極引き出し部が、上記単位画素
内の光電変換領域上に位置することを特徴とする固体撮
像装置。 - 【請求項２】 上記光電変換領域上に位置する垂直転送
電極引き出し部に覆われた部分が、上記光電変換領域の
上記電極引き出し部に覆われていない不純物層の導電型
と反対の導電型に形成されていることを特徴とする、請
求項１記載の固体撮像装置。 - 【請求項３】 請求項１または２記載の固体撮像装置で
あって、単位画素内の２組の垂直転送電極引き出し部の
うち、少なくとも１組の上に遮光膜が周期的に形成され
ていることを特徴とする固体撮像装置。 - 【請求項４】 請求項１記載の固体撮像装置の製造方法
であって、 半導体基板に垂直転送ＣＣＤ領域、素子分離領域及びゲ
ート絶縁膜を形成した後、光電変換領域となる領域のみ
選択的に上記半導体基板と反対の導電型の不純物を所定
のドーズ量でイオン注入することにより光電変換領域を
形成する工程と、引き出し部が光電変換領域の一部を覆
った形状の第１層目の垂直転送電極を形成する工程と、
全面に絶縁膜を形成した後、上記１層目の垂直転送電極
引き出し部上に２層目の垂直転送電極を形成する工程と
を有することを特徴とする、固体撮像装置の製造方法。 - 【請求項５】 請求項２記載の固体撮像装置の製造方法
であって、 半導体基板に垂直転送ＣＣＤ領域、素子分離領域及びゲ
ート絶縁膜を形成した後、光電変換領域となる領域の一
部を覆った形状の第１層目の垂直転送電極を形成する工
程と、全面に絶縁膜を形成した後、上記１層目の垂直転
送電極引き出し部上に２層目の垂直転送電極引き出し部
を形成する工程と、 上記１層目の垂直転送電極引き出し部及び２層目の垂直
転送電極引き出し部をマスクとして、上記半導体基板と
反対の導電型の不純物を所定のドーズ量でイオン注入す
ることにより光電変換領域を形成する工程とを有するこ
とを特徴とする、固体撮像装置の製造方法。 - 【請求項６】 請求項１記載の固体撮像素装置の製造方
法であって、 半導体基板に垂直転送ＣＣＤ領域、素子分離領域及びゲ
ート絶縁膜を形成した後、光電変換領域となる第１の領
域と１層目の垂直転送電極が形成される第２の領域との
境界より第１の領域側に端部が位置し、且つ、第２の領
域全体を覆うようにレジストパターンを形成し、該レジ
ストパターンをマスクとして上記半導体基板と反対の導
電型の不純物を所定のドーズ量でイオン注入することに
より、第１の不純物領域を形成する工程と、 引き出し部が光電変換領域の一部を覆った形状の第１層
目の垂直転送電極を形成する工程と、全面に絶縁膜を形
成した後、上記１層目の垂直転送電極引き出し部上に２
層目の垂直転送電極引き出し部を形成する工程と、 上記１層目の垂直転送電極引き出し部及び２層目の垂直
転送電極引き出し部をマスクとして、上記半導体基板と
反対の導電型の不純物を所定のドーズ量でイオン注入す
ることにより光電変換領域を形成する工程とを有するこ
とを特徴とする、固体撮像装置の製造方法。 - 【請求項７】 請求項１または請求項２記載の固体撮像
装置の駆動方法において、 光電変換領域から垂直転送ＣＣＤ領域へ信号電荷を移送
する際、画素の異なる光電変換領域間に引き出し部が位
置する１組の２層構造の垂直転送電極の内の２層目の垂
直転送電極と、引き出し部が上記画素内の光電変換領域
上に位置する１組の２層構造の垂直転送電極のそれぞれ
とに電荷読み出しようパルスを印加することを特徴とす
る、固体撮像装置の駆動方法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24436297A JP3280288B2 (ja) | 1996-09-12 | 1997-09-09 | 固体撮像装置、その製造方法、およびその駆動方法 |
| KR1019970047069A KR100279961B1 (ko) | 1996-09-12 | 1997-09-12 | 고체촬상장치, 그의 제조방법 및 그의 구동방법 |
| US08/928,916 US6222586B1 (en) | 1996-09-12 | 1997-09-12 | Solid-state imaging device having partially covered conversion region, and method for producing and method for driving the same |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8-241467 | 1996-09-12 | ||
| JP24146796 | 1996-09-12 | ||
| JP24436297A JP3280288B2 (ja) | 1996-09-12 | 1997-09-09 | 固体撮像装置、その製造方法、およびその駆動方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10144909A true JPH10144909A (ja) | 1998-05-29 |
| JP3280288B2 JP3280288B2 (ja) | 2002-04-30 |
Family
ID=26535276
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24436297A Expired - Fee Related JP3280288B2 (ja) | 1996-09-12 | 1997-09-09 | 固体撮像装置、その製造方法、およびその駆動方法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6222586B1 (ja) |
| JP (1) | JP3280288B2 (ja) |
| KR (1) | KR100279961B1 (ja) |
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| JP2950317B2 (ja) * | 1998-02-18 | 1999-09-20 | 日本電気株式会社 | 固体撮像装置とその駆動方法 |
| US7038723B1 (en) * | 1999-04-26 | 2006-05-02 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Solid state imaging device, method for driving the same and camera using the same |
| JP5207777B2 (ja) * | 2008-03-06 | 2013-06-12 | パナソニック株式会社 | 固体撮像装置及びその製造方法 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JPS62126667A (ja) * | 1985-11-27 | 1987-06-08 | Mitsubishi Electric Corp | 固体撮像素子 |
| JPH0828497B2 (ja) | 1990-07-19 | 1996-03-21 | 株式会社東芝 | 固体撮像装置 |
| US5943095A (en) * | 1996-03-29 | 1999-08-24 | Nec Corporation | Method for operating charge-coupled device at high speed |
-
1997
- 1997-09-09 JP JP24436297A patent/JP3280288B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 1997-09-12 US US08/928,916 patent/US6222586B1/en not_active Expired - Fee Related
- 1997-09-12 KR KR1019970047069A patent/KR100279961B1/ko not_active IP Right Cessation
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
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| KR100279961B1 (ko) | 2001-02-01 |
| KR19980024603A (ko) | 1998-07-06 |
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