JPH10189937A - 固体撮像装置とその駆動方法および製造方法 - Google Patents
固体撮像装置とその駆動方法および製造方法Info
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- JPH10189937A JPH10189937A JP8351555A JP35155596A JPH10189937A JP H10189937 A JPH10189937 A JP H10189937A JP 8351555 A JP8351555 A JP 8351555A JP 35155596 A JP35155596 A JP 35155596A JP H10189937 A JPH10189937 A JP H10189937A
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
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- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
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- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 信号電荷を正常に転送できる量に制限する機
構を備えた固体撮像装置とその駆動方法および製造方法
を提供する。 【解決手段】 半導体基板上に、光電変換手段と、この
光電変換手段からの信号電荷を転送する第一の信号電荷
転送手段と、この第一の信号電荷転送手段と直交する方
向に信号電荷を転送する第一の信号電荷転送手段と一端
を接した第二の信号電荷転送手段と、この第二の信号電
荷転送手段によって転送された信号電荷を出力する信号
電荷出力手段とを有し、第二の信号電荷転送手段の第一
の信号電荷転送手段と接した部分と反対側に隣接して電
位障壁領域２１と電荷排出領域２２を備えた構成とす
る。
構を備えた固体撮像装置とその駆動方法および製造方法
を提供する。 【解決手段】 半導体基板上に、光電変換手段と、この
光電変換手段からの信号電荷を転送する第一の信号電荷
転送手段と、この第一の信号電荷転送手段と直交する方
向に信号電荷を転送する第一の信号電荷転送手段と一端
を接した第二の信号電荷転送手段と、この第二の信号電
荷転送手段によって転送された信号電荷を出力する信号
電荷出力手段とを有し、第二の信号電荷転送手段の第一
の信号電荷転送手段と接した部分と反対側に隣接して電
位障壁領域２１と電荷排出領域２２を備えた構成とす
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、電荷転送装置を
用いた固体撮像装置に関し、詳しくは、画像品質を向上
させることができる固体撮像装置とその駆動方法および
製造方法に関するものである。
用いた固体撮像装置に関し、詳しくは、画像品質を向上
させることができる固体撮像装置とその駆動方法および
製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】電荷結合素子（以下「ＣＣＤ」という）
に代表される電荷転送装置を用いた固体撮像装置は、そ
の低雑音特性等の優位性により、近年その実用化が著し
い。以下、図面を参照しながら、従来の固体撮像装置に
ついて説明する。
に代表される電荷転送装置を用いた固体撮像装置は、そ
の低雑音特性等の優位性により、近年その実用化が著し
い。以下、図面を参照しながら、従来の固体撮像装置に
ついて説明する。
【０００３】図１２は、従来技術に係る固体撮像装置の
構成を示したものである。この図１２において、二次元
的に配列された光電変換手段（光電変換手段としては例
えばフォトダイオードがあげられる。以下「フォトダイ
オード」という）１は、各列毎に第一の信号電荷転送手
段（以下「垂直ＣＣＤ」という）２に接続されており、
この垂直ＣＣＤ２は、第二の信号電荷転送手段（以下
「水平ＣＣＤ」という）３に接続されている。また、水
平ＣＣＤ３は、電荷検出を兼ねた信号電荷出力手段（以
下「出力アンプ」という）４に接続されている。そし
て、フォトダイオード１で光電変換されて生じた信号電
荷は、垂直ＣＣＤ２、水平ＣＣＤ３に転送され、出力ア
ンプにより電圧に変換されて出力される。
構成を示したものである。この図１２において、二次元
的に配列された光電変換手段（光電変換手段としては例
えばフォトダイオードがあげられる。以下「フォトダイ
オード」という）１は、各列毎に第一の信号電荷転送手
段（以下「垂直ＣＣＤ」という）２に接続されており、
この垂直ＣＣＤ２は、第二の信号電荷転送手段（以下
「水平ＣＣＤ」という）３に接続されている。また、水
平ＣＣＤ３は、電荷検出を兼ねた信号電荷出力手段（以
下「出力アンプ」という）４に接続されている。そし
て、フォトダイオード１で光電変換されて生じた信号電
荷は、垂直ＣＣＤ２、水平ＣＣＤ３に転送され、出力ア
ンプにより電圧に変換されて出力される。
【０００４】図１３は、従来技術に係る二相駆動方式の
水平ＣＣＤの平面図を示したものである。図１４は、図
１３のａ’−ａ”に沿った断面と電位（以下「ポテンシ
ャル」ともいう）分布とを示した図であり、図１５は、
図１３のａ−ａ’に沿った断面とポテンシャルとを示し
た図であるこれらの図において、５はｐ形拡散層あるい
はｐ形半導体基板（以下「ｐ形領域」という）、６はい
わゆる埋め込み型チャンネルＣＣＤのチャンネル部とな
るｎ形拡散層（以下「ｎ形領域」という）、７はｎ-形
拡散層（以下「ｎ-形領域」という）、８ａ，８ｂは水
平ＣＣＤ駆動のための第一層目の電極（以下「第一層電
極」という）、９ａ，９ｂは水平ＣＣＤ駆動のための第
二層目の電極（以下「第二層電極」という）であり、第
一層電極８ａと第二層電極９ａ、第一層電極８ｂと第二
層電極９ｂはそれぞれ内部結線されている。１０，１１
は各転送電極への電圧印加端子、１２は垂直ＣＣＤの転
送電極（以下「垂直ＣＣＤ電極」という）である。
水平ＣＣＤの平面図を示したものである。図１４は、図
１３のａ’−ａ”に沿った断面と電位（以下「ポテンシ
ャル」ともいう）分布とを示した図であり、図１５は、
図１３のａ−ａ’に沿った断面とポテンシャルとを示し
た図であるこれらの図において、５はｐ形拡散層あるい
はｐ形半導体基板（以下「ｐ形領域」という）、６はい
わゆる埋め込み型チャンネルＣＣＤのチャンネル部とな
るｎ形拡散層（以下「ｎ形領域」という）、７はｎ-形
拡散層（以下「ｎ-形領域」という）、８ａ，８ｂは水
平ＣＣＤ駆動のための第一層目の電極（以下「第一層電
極」という）、９ａ，９ｂは水平ＣＣＤ駆動のための第
二層目の電極（以下「第二層電極」という）であり、第
一層電極８ａと第二層電極９ａ、第一層電極８ｂと第二
層電極９ｂはそれぞれ内部結線されている。１０，１１
は各転送電極への電圧印加端子、１２は垂直ＣＣＤの転
送電極（以下「垂直ＣＣＤ電極」という）である。
【０００５】図１６は、固体撮像装置を構成する二相駆
動方式の水平ＣＣＤの駆動電圧波形を示したものであ
る。φＨ１、φＨ２は、各々電圧印加端子１０、１１に
印加される電圧波形である。図１４および図１５におけ
る電位分布は、図１６の時刻ｔ１、ｔ２におけるチャン
ネル部のポテンシャルを示したものである。
動方式の水平ＣＣＤの駆動電圧波形を示したものであ
る。φＨ１、φＨ２は、各々電圧印加端子１０、１１に
印加される電圧波形である。図１４および図１５におけ
る電位分布は、図１６の時刻ｔ１、ｔ２におけるチャン
ネル部のポテンシャルを示したものである。
【０００６】この図１６に示すように、ｔ＝ｔ１では電
圧印加端子１０に高い電圧（以下「Ｈ」という）が印加
され、電圧印加端子１１に低い電圧（以下「Ｌ」とい
う）が印加される。これにより、図１５（実線部）に示
すように、第一層電極８ｂと第二層電極９ｂとに対向し
た転送チャンネルの電位が、第一層電極８ａと第二層電
極９ａとに対向した転送チャンネルの電位よりも高くな
り（以下、このように電位をかけることによって形成さ
れる空乏層を「ポテンシャル井戸」という）、このポテ
ンシャル井戸に信号電荷１３が蓄積される。
圧印加端子１０に高い電圧（以下「Ｈ」という）が印加
され、電圧印加端子１１に低い電圧（以下「Ｌ」とい
う）が印加される。これにより、図１５（実線部）に示
すように、第一層電極８ｂと第二層電極９ｂとに対向し
た転送チャンネルの電位が、第一層電極８ａと第二層電
極９ａとに対向した転送チャンネルの電位よりも高くな
り（以下、このように電位をかけることによって形成さ
れる空乏層を「ポテンシャル井戸」という）、このポテ
ンシャル井戸に信号電荷１３が蓄積される。
【０００７】次にｔ＝ｔ２では、電圧印加端子１１がＬ
からＨに、電圧印加端子１０がＨからＬに変化する。こ
れにより、図１５（破線部）に示すように、信号電荷１
３は、第一層電極８ｂに対向したチャンネルのポテンシ
ャル井戸から、第一層電極８ａに対向したチャンネルの
ポテンシャル井戸へ、信号電荷１４として転送される。
このとき、信号電荷１３と信号電荷１４とは、等しい量
であることが望ましい。
からＨに、電圧印加端子１０がＨからＬに変化する。こ
れにより、図１５（破線部）に示すように、信号電荷１
３は、第一層電極８ｂに対向したチャンネルのポテンシ
ャル井戸から、第一層電極８ａに対向したチャンネルの
ポテンシャル井戸へ、信号電荷１４として転送される。
このとき、信号電荷１３と信号電荷１４とは、等しい量
であることが望ましい。
【０００８】以下、同様の動作を繰り返すことによっ
て、信号電荷を次々に転送していくことができる。
て、信号電荷を次々に転送していくことができる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術に係る固体撮像装置を構成する二相駆動方式の水
平ＣＣＤにおいては、転送可能な最大電荷量は、内部結
線された第一層電極と第二層電極との電位差１５によっ
て規定されるため、これよりも多い電荷が転送されてく
ると、転送残りを生じ、画像のニジミとして現れて、画
像品質を損なってしまう。
来技術に係る固体撮像装置を構成する二相駆動方式の水
平ＣＣＤにおいては、転送可能な最大電荷量は、内部結
線された第一層電極と第二層電極との電位差１５によっ
て規定されるため、これよりも多い電荷が転送されてく
ると、転送残りを生じ、画像のニジミとして現れて、画
像品質を損なってしまう。
【００１０】例えば、ビデオカメラにおける手振れ補正
などでは、フィールド毎に垂直ＣＣＤから水平ＣＣＤに
転送される信号電荷のうち、最初と最後の数十〜百数十
ライン分を垂直ブランキング期間の間に捨て去り、撮像
装置の中央部の画素の信号のみを映像として用いる駆動
を行う。そうすると、短時間に大量の電荷を排出する必
要があるので、水平ＣＣＤには、一ライン分の転送が終
了しないうちに次のラインの電荷が送られてくることと
なり、正常転送できる最大電荷量を超えてしまうことが
ある。このように、送られてくる電荷量が、正常転送で
きる最大電荷量を超えてしまうと、映像ラインの信号電
荷が転送されてきた時に、水平ＣＣＤのポテンシャル井
戸にはまだ不要電荷が残っており、画面上部に白い線と
なって現れる。
などでは、フィールド毎に垂直ＣＣＤから水平ＣＣＤに
転送される信号電荷のうち、最初と最後の数十〜百数十
ライン分を垂直ブランキング期間の間に捨て去り、撮像
装置の中央部の画素の信号のみを映像として用いる駆動
を行う。そうすると、短時間に大量の電荷を排出する必
要があるので、水平ＣＣＤには、一ライン分の転送が終
了しないうちに次のラインの電荷が送られてくることと
なり、正常転送できる最大電荷量を超えてしまうことが
ある。このように、送られてくる電荷量が、正常転送で
きる最大電荷量を超えてしまうと、映像ラインの信号電
荷が転送されてきた時に、水平ＣＣＤのポテンシャル井
戸にはまだ不要電荷が残っており、画面上部に白い線と
なって現れる。
【００１１】本発明はこのような課題を解決するために
なされたもので、信号電荷を正常に転送できる量に制限
する機構を備えた固体撮像装置とその駆動方法および製
造方法を提供することを目的とする。
なされたもので、信号電荷を正常に転送できる量に制限
する機構を備えた固体撮像装置とその駆動方法および製
造方法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】上記目的を達成するため
の本発明に係る固体撮像装置は、半導体基板上に、光電
変換手段と、この光電変換手段からの信号電荷を転送す
る第一の信号電荷転送手段と、この第一の信号電荷転送
手段と直交する方向に信号電荷を転送する前記第一の信
号電荷転送手段と一端を接した第二の信号電荷転送手段
と、この第二の信号電荷転送手段によって転送された信
号電荷を出力する信号電荷出力手段とを有し、前記第二
の信号電荷転送手段の前記第一の信号電荷転送手段と接
した部分と反対側に隣接して電位障壁領域と電荷排出領
域を備えていることを特徴とする。
の本発明に係る固体撮像装置は、半導体基板上に、光電
変換手段と、この光電変換手段からの信号電荷を転送す
る第一の信号電荷転送手段と、この第一の信号電荷転送
手段と直交する方向に信号電荷を転送する前記第一の信
号電荷転送手段と一端を接した第二の信号電荷転送手段
と、この第二の信号電荷転送手段によって転送された信
号電荷を出力する信号電荷出力手段とを有し、前記第二
の信号電荷転送手段の前記第一の信号電荷転送手段と接
した部分と反対側に隣接して電位障壁領域と電荷排出領
域を備えていることを特徴とする。
【００１３】本発明によれば、以上のように、前記第二
の信号電荷転送手段に隣接して前記電位障壁領域と前記
電荷排出領域とを備えている構成としたため、前記第二
の信号電荷転送手段に転送された信号電荷の過剰な部分
（過剰電荷）を適当に排出することができる。したがっ
て、画像品質の劣化を防止することが可能となる。
の信号電荷転送手段に隣接して前記電位障壁領域と前記
電荷排出領域とを備えている構成としたため、前記第二
の信号電荷転送手段に転送された信号電荷の過剰な部分
（過剰電荷）を適当に排出することができる。したがっ
て、画像品質の劣化を防止することが可能となる。
【００１４】また、本発明においては、前記第一の信号
電荷転送手段から前記第二の信号電荷転送手段への信号
電荷の転送が、高速モードと低速モードとの２つのモー
ドで行われ、前記高速モードの終了から前記低速モード
の開始までの時間が前記第二の信号電荷転送手段の転送
周期のｋ倍のとき、前記電位障壁領域の電位と前記第二
の信号電荷転送手段の電位により規定される蓄積電荷量
が前記第二の信号電荷転送手段のみにより規定される電
荷量のｋ倍以下の値であることが好ましい。
電荷転送手段から前記第二の信号電荷転送手段への信号
電荷の転送が、高速モードと低速モードとの２つのモー
ドで行われ、前記高速モードの終了から前記低速モード
の開始までの時間が前記第二の信号電荷転送手段の転送
周期のｋ倍のとき、前記電位障壁領域の電位と前記第二
の信号電荷転送手段の電位により規定される蓄積電荷量
が前記第二の信号電荷転送手段のみにより規定される電
荷量のｋ倍以下の値であることが好ましい。
【００１５】こうすることにより、前記第一の信号電荷
転送手段の転送周期の時間内に、前記第二の信号電荷転
送手段に転送された過剰電荷の排出を完了し、信号電荷
の転送を正常に行うことが可能となるため、画像品質の
劣化を防止することができる。
転送手段の転送周期の時間内に、前記第二の信号電荷転
送手段に転送された過剰電荷の排出を完了し、信号電荷
の転送を正常に行うことが可能となるため、画像品質の
劣化を防止することができる。
【００１６】さらに、本発明においては、前記電位障壁
領域の電位が、前記第二の信号電荷転送手段の容量を規
定する電位の低い方とほぼ等しいこと、あるいは、前記
電位障壁領域の電位が、前記第二の信号電荷転送手段の
容量を規定する電位の低い方よりも低いことが好まし
い。
領域の電位が、前記第二の信号電荷転送手段の容量を規
定する電位の低い方とほぼ等しいこと、あるいは、前記
電位障壁領域の電位が、前記第二の信号電荷転送手段の
容量を規定する電位の低い方よりも低いことが好まし
い。
【００１７】また、本発明においては、前記第二の信号
電荷転送手段が第一層電極と第二層電極とを有し、前記
第一層電極に対向した半導体基板の電位が前記第二層電
極に対向した半導体基板の電位よりも高く形成され、前
記第二層電極が電荷転送方向に隣接する前記第一層電極
と結線され、前記電位障壁領域の電位が前記第二層電極
に対向した半導体基板の電位とほぼ等しいことが好まし
い。
電荷転送手段が第一層電極と第二層電極とを有し、前記
第一層電極に対向した半導体基板の電位が前記第二層電
極に対向した半導体基板の電位よりも高く形成され、前
記第二層電極が電荷転送方向に隣接する前記第一層電極
と結線され、前記電位障壁領域の電位が前記第二層電極
に対向した半導体基板の電位とほぼ等しいことが好まし
い。
【００１８】さらに、本発明においては、前記第二の信
号電荷転送手段が第一層電極と第二層電極とを有し、前
記第一層電極に対向した半導体基板の電位が前記第二層
電極に対向した半導体基板の電位よりもφだけ高く形成
され、前記第二層電極が電荷転送方向に隣接する前記第
一層電極と結線され、前記第一層電極の半導体基板に対
向した面の面積が前記第二層電極の半導体基板に対向し
た面の面積のｘ倍としたときに、前記電位障壁領域の電
位と前記第二層電極に対向した半導体基板の電位との関
係が以下の式であらわされることも好ましい。
号電荷転送手段が第一層電極と第二層電極とを有し、前
記第一層電極に対向した半導体基板の電位が前記第二層
電極に対向した半導体基板の電位よりもφだけ高く形成
され、前記第二層電極が電荷転送方向に隣接する前記第
一層電極と結線され、前記第一層電極の半導体基板に対
向した面の面積が前記第二層電極の半導体基板に対向し
た面の面積のｘ倍としたときに、前記電位障壁領域の電
位と前記第二層電極に対向した半導体基板の電位との関
係が以下の式であらわされることも好ましい。
【００１９】 （φ２−φ１）＜（（（ｋ−１）／（ｘ＋１））×φ） φ１：電位障壁領域の電位 φ２：第二層電極に対向した半導体基板の電位 また、本発明においては、前記電荷排出領域の抵抗値と
容量値との積と、前記第一の信号電荷転送手段の高速モ
ードの転送周期との関係が以下の式であらわされること
が好ましい。
容量値との積と、前記第一の信号電荷転送手段の高速モ
ードの転送周期との関係が以下の式であらわされること
が好ましい。
【００２０】（Ｒ×Ｃ）＜（１０．２×Ｔｏ） Ｒ ：電荷排出領域の抵抗値 Ｃ ：電荷排出領域の容量値 Ｔｏ：第一の信号電荷転送手段の高速モードの転送周期 そしてさらに、前記電位障壁領域と前記電荷排出領域と
が、前記光電変換手段領域あるいは前記第一の信号電荷
転送手段を形成する工程と同一工程で形成されているこ
とが好ましい。
が、前記光電変換手段領域あるいは前記第一の信号電荷
転送手段を形成する工程と同一工程で形成されているこ
とが好ましい。
【００２１】また、上記目的を達成するための本発明に
係る固体撮像装置の駆動方法は、半導体基板上に、光電
変換手段と、この光電変換手段からの信号電荷を転送す
る第一の信号電荷転送手段と、この第一の信号電荷転送
手段と直交する方向に信号電荷を転送する前記第一の信
号電荷転送手段と一端を接した第二の信号電荷転送手段
と、この第二の信号電荷転送手段によって転送された信
号電荷を出力する信号電荷出力手段とを有し、前記第二
の信号電荷転送手段の前記第一の信号電荷転送手段と接
した部分と反対側に隣接して電位障壁領域と電荷排出領
域を備え、前記第一の信号電荷転送手段から前記第二の
信号電荷転送手段への信号電荷の転送が高速モードと低
速モードとの２つのモードで行われ、前記電位障壁領域
の電位と前記第二の信号電荷転送手段の電位により規定
される蓄積電荷量が前記第二の信号電荷転送手段のみに
より規定される電荷量のｋ倍のとき、前記高速モードの
終了から前記低速モードの開始までの時間を前記第二の
信号電荷転送手段の転送周期のｋ倍以上とすることを特
徴とする。
係る固体撮像装置の駆動方法は、半導体基板上に、光電
変換手段と、この光電変換手段からの信号電荷を転送す
る第一の信号電荷転送手段と、この第一の信号電荷転送
手段と直交する方向に信号電荷を転送する前記第一の信
号電荷転送手段と一端を接した第二の信号電荷転送手段
と、この第二の信号電荷転送手段によって転送された信
号電荷を出力する信号電荷出力手段とを有し、前記第二
の信号電荷転送手段の前記第一の信号電荷転送手段と接
した部分と反対側に隣接して電位障壁領域と電荷排出領
域を備え、前記第一の信号電荷転送手段から前記第二の
信号電荷転送手段への信号電荷の転送が高速モードと低
速モードとの２つのモードで行われ、前記電位障壁領域
の電位と前記第二の信号電荷転送手段の電位により規定
される蓄積電荷量が前記第二の信号電荷転送手段のみに
より規定される電荷量のｋ倍のとき、前記高速モードの
終了から前記低速モードの開始までの時間を前記第二の
信号電荷転送手段の転送周期のｋ倍以上とすることを特
徴とする。
【００２２】さらに、上記目的を達成するための本発明
に係る固体撮像装置の製造方法は、半導体基板上に、光
電変換手段と、この光電変換手段からの信号電荷を転送
する第一の信号電荷転送手段と、この第一の信号電荷転
送手段と直交する方向に信号電荷を転送する前記第一の
信号電荷転送手段と一端を接した第二の信号電荷転送手
段と、この第二の信号電荷転送手段によって転送された
信号電荷を出力する信号電荷出力手段とを有する固体撮
像装置の製造方法において、前記第二の信号電荷転送手
段の前記第一の信号電荷転送手段と接した部分と反対側
に隣接して電位障壁領域と電荷排出領域を備え、この電
位障壁領域と電荷排出領域とを、前記光電変換手段領域
を形成する工程と同一工程で形成することを特徴とす
る。
に係る固体撮像装置の製造方法は、半導体基板上に、光
電変換手段と、この光電変換手段からの信号電荷を転送
する第一の信号電荷転送手段と、この第一の信号電荷転
送手段と直交する方向に信号電荷を転送する前記第一の
信号電荷転送手段と一端を接した第二の信号電荷転送手
段と、この第二の信号電荷転送手段によって転送された
信号電荷を出力する信号電荷出力手段とを有する固体撮
像装置の製造方法において、前記第二の信号電荷転送手
段の前記第一の信号電荷転送手段と接した部分と反対側
に隣接して電位障壁領域と電荷排出領域を備え、この電
位障壁領域と電荷排出領域とを、前記光電変換手段領域
を形成する工程と同一工程で形成することを特徴とす
る。
【００２３】また、本発明においては、前記電位障壁領
域を、前記光電変換手段領域から前記第一の信号電荷転
送手段への信号電荷読み出しを制御する領域を形成する
工程と同一工程で形成することが好ましい。
域を、前記光電変換手段領域から前記第一の信号電荷転
送手段への信号電荷読み出しを制御する領域を形成する
工程と同一工程で形成することが好ましい。
【００２４】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態に係る固
体撮像装置について、図面を参照しながら説明する。
体撮像装置について、図面を参照しながら説明する。
【００２５】図１は、本発明の第一の実施形態に係る固
体撮像装置を構成する二相駆動方式の水平ＣＣＤの平面
図を示したものである。図２は、図１のｂ’−ｂ”に沿
った断面図を示し、図３は、図１のｂ−ｂ’−ｂ”に沿
ったポテンシャル分布を示したものである。
体撮像装置を構成する二相駆動方式の水平ＣＣＤの平面
図を示したものである。図２は、図１のｂ’−ｂ”に沿
った断面図を示し、図３は、図１のｂ−ｂ’−ｂ”に沿
ったポテンシャル分布を示したものである。
【００２６】これらの図から明らかなように、本実施形
態に係る二相駆動方式の水平ＣＣＤは、ｐ形拡散層ある
いはｐ形基板であるｐ形領域５上に、ｎ形拡散層である
ｎ形領域６が形成されている。このｎ形領域６は、水平
ＣＣＤのチャンネル領域となる。
態に係る二相駆動方式の水平ＣＣＤは、ｐ形拡散層ある
いはｐ形基板であるｐ形領域５上に、ｎ形拡散層である
ｎ形領域６が形成されている。このｎ形領域６は、水平
ＣＣＤのチャンネル領域となる。
【００２７】ｎ形領域６には、ｎ-拡散層である電位障
壁領域２１と、ｎ+拡散層である電位排出領域（以下
「ドレイン領域」という）２２とが形成されている。ｎ
形領域６における電位障壁領域２１とドレイン領域２２
との位置関係は、ｎ形領域６が垂直ＣＣＤに隣接する辺
と対向する辺に沿ってドレイン領域２２が形成され、さ
らに、このドレイン領域２２の水平ＣＣＤ側の辺に沿っ
て電位障壁領域２１が形成されている。また、ドレイン
領域２２には電源２３が接続され、電圧ＶＤが印加され
ている。
壁領域２１と、ｎ+拡散層である電位排出領域（以下
「ドレイン領域」という）２２とが形成されている。ｎ
形領域６における電位障壁領域２１とドレイン領域２２
との位置関係は、ｎ形領域６が垂直ＣＣＤに隣接する辺
と対向する辺に沿ってドレイン領域２２が形成され、さ
らに、このドレイン領域２２の水平ＣＣＤ側の辺に沿っ
て電位障壁領域２１が形成されている。また、ドレイン
領域２２には電源２３が接続され、電圧ＶＤが印加され
ている。
【００２８】上記のように、本実施形態に係る水平ＣＣ
Ｄと従来技術に係る水平ＣＣＤとが異なるのは、水平Ｃ
ＣＤと垂直ＣＣＤとが接する辺と反対側の水平ＣＣＤの
辺に隣接して、電位障壁領域２１とドレイン領域２２と
を有する点であり、図１におけるｂ−ｂ’に沿った断面
構造と駆動方法は、それぞれ従来技術（図１５および図
１６参照）と同様である。
Ｄと従来技術に係る水平ＣＣＤとが異なるのは、水平Ｃ
ＣＤと垂直ＣＣＤとが接する辺と反対側の水平ＣＣＤの
辺に隣接して、電位障壁領域２１とドレイン領域２２と
を有する点であり、図１におけるｂ−ｂ’に沿った断面
構造と駆動方法は、それぞれ従来技術（図１５および図
１６参照）と同様である。
【００２９】次に、本実施形態に係る二相駆動方式の水
平ＣＣＤの動作について説明する。図１６に示したｔ＝
ｔ１における図１のｂ−ｂ’−ｂ”に沿ったポテンシャ
ル分布は、図３のように示される。この図３において
は、φ１が電位障壁領域２１のポテンシャル、φ２が第
二層電極９ｂ（水平ＣＣＤ電極）に対向したチャンネル
のポテンシャル、φ３が第一層電極８ｂ（水平ＣＣＤ電
極）に対向したチャンネルのポテンシャル、φ４がドレ
イン領域２２のポテンシャルを表している。
平ＣＣＤの動作について説明する。図１６に示したｔ＝
ｔ１における図１のｂ−ｂ’−ｂ”に沿ったポテンシャ
ル分布は、図３のように示される。この図３において
は、φ１が電位障壁領域２１のポテンシャル、φ２が第
二層電極９ｂ（水平ＣＣＤ電極）に対向したチャンネル
のポテンシャル、φ３が第一層電極８ｂ（水平ＣＣＤ電
極）に対向したチャンネルのポテンシャル、φ４がドレ
イン領域２２のポテンシャルを表している。
【００３０】まず、垂直ＣＣＤチャンネルから転送され
た電荷は、第一層電極８ｂに対向したチャンネルのポテ
ンシャル井戸に、信号電荷２４として蓄積される。第一
層電極８ｂに対向したチャンネルの容量が、水平ＣＣＤ
で完全転送しうる容量（以下「水平ＣＣＤ容量」とい
う）である。この水平ＣＣＤ容量は、垂直ＣＣＤの容量
よりも大きくなるように形成されているが、先に述べた
ように従来技術においては、垂直ＣＣＤから不要電荷が
高速に転送されてくるような駆動を行うと、この水平Ｃ
ＣＤ容量をオーバーして、第二層電極９ｂに対向したチ
ャンネルまで電荷が溢れるようになる。
た電荷は、第一層電極８ｂに対向したチャンネルのポテ
ンシャル井戸に、信号電荷２４として蓄積される。第一
層電極８ｂに対向したチャンネルの容量が、水平ＣＣＤ
で完全転送しうる容量（以下「水平ＣＣＤ容量」とい
う）である。この水平ＣＣＤ容量は、垂直ＣＣＤの容量
よりも大きくなるように形成されているが、先に述べた
ように従来技術においては、垂直ＣＣＤから不要電荷が
高速に転送されてくるような駆動を行うと、この水平Ｃ
ＣＤ容量をオーバーして、第二層電極９ｂに対向したチ
ャンネルまで電荷が溢れるようになる。
【００３１】本発明の実施形態に係る二相駆動方式の水
平ＣＣＤにおいては、以上のような場合に、電位障壁領
域２１により、ポテンシャルφ１を超えて蓄積された電
荷をドレイン領域２２に排出することによって、第一層
電極８ｂおよび第二層電極９ｂ下に蓄積される電荷量を
水平ＣＣＤ容量の近傍に制限することができる。
平ＣＣＤにおいては、以上のような場合に、電位障壁領
域２１により、ポテンシャルφ１を超えて蓄積された電
荷をドレイン領域２２に排出することによって、第一層
電極８ｂおよび第二層電極９ｂ下に蓄積される電荷量を
水平ＣＣＤ容量の近傍に制限することができる。
【００３２】本実施形態においては、ポテンシャルφ１
はポテンシャルφ２と同等もしくはそれ以下に設定する
ことが好ましい。水平ＣＣＤが正常に電荷転送できるの
は、ポテンシャルφ２とφ３との間にのみ信号電荷が存
在する場合に限られるため、ポテンシャルφ１をポテン
シャルφ２よりも高く設定すると、水平ＣＣＤ容量はφ
１で規定されることとなり、水平ＣＣＤ容量近傍の信号
電荷が、正常に転送できなくなるからである。
はポテンシャルφ２と同等もしくはそれ以下に設定する
ことが好ましい。水平ＣＣＤが正常に電荷転送できるの
は、ポテンシャルφ２とφ３との間にのみ信号電荷が存
在する場合に限られるため、ポテンシャルφ１をポテン
シャルφ２よりも高く設定すると、水平ＣＣＤ容量はφ
１で規定されることとなり、水平ＣＣＤ容量近傍の信号
電荷が、正常に転送できなくなるからである。
【００３３】例えば、ポテンシャルφ１をポテンシャル
φ２とφ３との間になるように設定した場合には、転送
される電荷はポテンシャルφ１で規定されるので、フリ
ンジング電界などの影響により、一段転送するたびに信
号電荷がドレイン領域２２に漏れ出し、転送段数が多く
なるほど信号電荷が減少する。このため、画面に写すと
画面左が明るく画面右が暗いというシェーディングが発
生する。
φ２とφ３との間になるように設定した場合には、転送
される電荷はポテンシャルφ１で規定されるので、フリ
ンジング電界などの影響により、一段転送するたびに信
号電荷がドレイン領域２２に漏れ出し、転送段数が多く
なるほど信号電荷が減少する。このため、画面に写すと
画面左が明るく画面右が暗いというシェーディングが発
生する。
【００３４】これに対して、本実施形態に係る二相駆動
方式の水平ＣＣＤにおいては、ポテンシャルφ１をポテ
ンシャルφ２と同等に設定することにより、転送途中で
信号電荷が失われることはなく、正常な転送を行うこと
ができる。
方式の水平ＣＣＤにおいては、ポテンシャルφ１をポテ
ンシャルφ２と同等に設定することにより、転送途中で
信号電荷が失われることはなく、正常な転送を行うこと
ができる。
【００３５】また、ポテンシャルφ１をポテンシャルφ
２よりも低く設定する場合には、その差（φ２−φ１）
が大きくなるほど不要電荷を排出する機能が不十分とな
るため、ポテンシャルφ１については許容値を設ける必
要がある。
２よりも低く設定する場合には、その差（φ２−φ１）
が大きくなるほど不要電荷を排出する機能が不十分とな
るため、ポテンシャルφ１については許容値を設ける必
要がある。
【００３６】上記ポテンシャルφ１の許容値には、駆動
方法、すなわち垂直ＣＣＤから水平ＣＣＤへの不要電荷
排出が終了してから垂直ブランキング期間が終了して信
号電荷の転送が開始されるまでの時間が関係する。この
時間が水平走査時間のｋ倍あるとすると、水平ＣＣＤに
蓄積された不要電荷をｋ回排出できることになる。従っ
て、ポテンシャルφ１で規定される電荷量が、水平ＣＣ
Ｄの容量のｋ倍以内であれば、垂直ブランキング時間内
に不要電荷の排出を完了することができる。
方法、すなわち垂直ＣＣＤから水平ＣＣＤへの不要電荷
排出が終了してから垂直ブランキング期間が終了して信
号電荷の転送が開始されるまでの時間が関係する。この
時間が水平走査時間のｋ倍あるとすると、水平ＣＣＤに
蓄積された不要電荷をｋ回排出できることになる。従っ
て、ポテンシャルφ１で規定される電荷量が、水平ＣＣ
Ｄの容量のｋ倍以内であれば、垂直ブランキング時間内
に不要電荷の排出を完了することができる。
【００３７】例えば、第一層電極８ａと第二層電極９ａ
との面積比が、１：ｘであるとすれば、ポテンシャルφ
１で規定される電荷量は、以下の［数１］で表すことが
できる。
との面積比が、１：ｘであるとすれば、ポテンシャルφ
１で規定される電荷量は、以下の［数１］で表すことが
できる。
【００３８】
【数１】｛（φ３−φ２）＋（φ２−φ１）×（１＋
ｘ）｝×Ｃ1 ここでＣ１は、定数である。水平ＣＣＤ容量は（φ３−
φ２）×Ｃ１であるから、φ１で規定される電荷量を水
平ＣＣＤ容量のｋ倍以内とするには、以下の［数２］を
満足させればよい。
ｘ）｝×Ｃ1 ここでＣ１は、定数である。水平ＣＣＤ容量は（φ３−
φ２）×Ｃ１であるから、φ１で規定される電荷量を水
平ＣＣＤ容量のｋ倍以内とするには、以下の［数２］を
満足させればよい。
【００３９】
【数２】（φ２−φ１）＜｛（ｋ−１）／（ｘ＋１）｝
×（φ３−φ２） 以上の［数１］および［数２］に基づいて、例えば、両
電極長比が１：１であり、ｋ＝２の場合を考えると、ポ
テンシャルφ１の許容値（限界値）は、ポテンシャルφ
２よりも０．５Ｖ低い値となる。
×（φ３−φ２） 以上の［数１］および［数２］に基づいて、例えば、両
電極長比が１：１であり、ｋ＝２の場合を考えると、ポ
テンシャルφ１の許容値（限界値）は、ポテンシャルφ
２よりも０．５Ｖ低い値となる。
【００４０】次に、ドレイン領域２２について説明す
る。一般に半導体装置における配線、拡散領域は抵抗と
容量の分布定数回路で近似できる。ドレイン領域２２の
場合、その動作を考慮すると、図９に示すように、一端
が電源ＶＤで固定され、他方の端子に電圧Ｖｏのパルス
が印加される回路で表される。この図９において、Ｒ、
Ｃおよびｎは、それぞれドレイン領域２２の全抵抗、全
容量および水平ＣＣＤ段数である。この回路のパルス入
力端子の電圧変位ΔＶは以下の［数３］で表される。
る。一般に半導体装置における配線、拡散領域は抵抗と
容量の分布定数回路で近似できる。ドレイン領域２２の
場合、その動作を考慮すると、図９に示すように、一端
が電源ＶＤで固定され、他方の端子に電圧Ｖｏのパルス
が印加される回路で表される。この図９において、Ｒ、
Ｃおよびｎは、それぞれドレイン領域２２の全抵抗、全
容量および水平ＣＣＤ段数である。この回路のパルス入
力端子の電圧変位ΔＶは以下の［数３］で表される。
【００４１】
【数３】 ΔＶ／Ｖｏ＝（４／π）×ｅｘｐ（−π２ｔ／４ＲＣ） 図１０は、上記［数３］で示される電圧変位の、水平Ｃ
ＣＤ一段当たりの抵抗値依存性を示したものである。こ
の図１０から明らかなように、抵抗値が大きくなるにつ
れて電位回復までの時間が長くなる。すなわち、ドレイ
ン領域２２の抵抗値が大きくなると、オーバーフローし
た電荷が電源２３まで排出されずにドレイン領域２２に
蓄積され、水平ＣＣＤの不要電荷の排出ができなくな
る。
ＣＤ一段当たりの抵抗値依存性を示したものである。こ
の図１０から明らかなように、抵抗値が大きくなるにつ
れて電位回復までの時間が長くなる。すなわち、ドレイ
ン領域２２の抵抗値が大きくなると、オーバーフローし
た電荷が電源２３まで排出されずにドレイン領域２２に
蓄積され、水平ＣＣＤの不要電荷の排出ができなくな
る。
【００４２】以下に、ドレイン領域２２が、オーバーフ
ローした電荷で溢れないための条件を示す。ここで、Ｔ
ｏを垂直ＣＣＤから不要電荷を転送してくる周期、ｍを
垂直ＣＣＤから不要電荷を転送してくる段数、Ｖｏを垂
直ＣＣＤ一段から転送された電荷によりドレイン２２に
生じる電位の初期変位、φ１を電位障壁領域のポテンシ
ャル、φ４をドレイン領域の初期ポテンシャル、［数
３］にｔ＝Ｔｏを代入した値をＡｏとする。
ローした電荷で溢れないための条件を示す。ここで、Ｔ
ｏを垂直ＣＣＤから不要電荷を転送してくる周期、ｍを
垂直ＣＣＤから不要電荷を転送してくる段数、Ｖｏを垂
直ＣＣＤ一段から転送された電荷によりドレイン２２に
生じる電位の初期変位、φ１を電位障壁領域のポテンシ
ャル、φ４をドレイン領域の初期ポテンシャル、［数
３］にｔ＝Ｔｏを代入した値をＡｏとする。
【００４３】まず、垂直ＣＣＤから一段目の電荷が転送
された後、２段目の電荷が転送される直前の電位は、次
式［数４］で表される。
された後、２段目の電荷が転送される直前の電位は、次
式［数４］で表される。
【００４４】
【数４】Ｖｏ×Ａｏ ここに二段目の電荷が加わり、さらに三段目の電荷が転
送される直前の電位は、次式［数５］で表される。
送される直前の電位は、次式［数５］で表される。
【００４５】
【数５】（Ｖｏ×（１＋Ａｏ））×Ａｏ ここに三段目の電荷が加わり、四段目の電荷が転送され
る直前の電位は、次式［数６］で表される。
る直前の電位は、次式［数６］で表される。
【００４６】
【数６】（Ｖｏ×（１＋Ａｏ））×Ａｏ＋Ｖｏ＝Ｖｏ
（１＋Ａｏ＋Ａｏ２） 以下同様にして、ｍ段目の電荷が転送されるとドレイン
領域２２の電位は、次式［数７］で表される。
（１＋Ａｏ＋Ａｏ２） 以下同様にして、ｍ段目の電荷が転送されるとドレイン
領域２２の電位は、次式［数７］で表される。
【００４７】
【数７】 Ｖｏ（１＋Ａｏ＋Ａｏ２＋Ａｏ３＋・・・＋Ａｏｍ） ｍについての最も厳しい条件は約２００であり、Ａｏ＜
１であることを考慮すると、［数６］は次式［数８］で
表されることとなる。
１であることを考慮すると、［数６］は次式［数８］で
表されることとなる。
【００４８】
【数８】Ｖｏ／（１−Ａｏ） そして、上記［数８］で表される電位が、ドレイン領域
２２と電位障壁領域２１との電位差よりも小さければよ
いことから、
２２と電位障壁領域２１との電位差よりも小さければよ
いことから、
【００４９】
【数９】Ｖｏ／（１−Ａｏ）＜（φ４−φ１） となり、この［数９］に［数３］を代入して抵抗Ｒにつ
いて解くと、次式［数１０］となる。
いて解くと、次式［数１０］となる。
【００５０】
【数１０】Ｒ×Ｃ＜１０．２×Ｔｏ この［数１０］が、ドレイン領域２２の抵抗値および容
量値の範囲を決定する条件となる。例えば、Ｔｏ＝３．
３μｓ、Ｃ＝５ｐＦの時、抵抗値は６．７ＭΩ以下、水
平ＣＣＤ一段当たりに直すと水平ＣＣＤ段数８００段の
場合で８．４ｋΩ以下でなければならないこととなる。
量値の範囲を決定する条件となる。例えば、Ｔｏ＝３．
３μｓ、Ｃ＝５ｐＦの時、抵抗値は６．７ＭΩ以下、水
平ＣＣＤ一段当たりに直すと水平ＣＣＤ段数８００段の
場合で８．４ｋΩ以下でなければならないこととなる。
【００５１】次に、本発明の第二の実施形態に係る二相
駆動方式の水平ＣＣＤについて説明する。図４は、第二
の実施形態に係る二相駆動方式の水平ＣＣＤの平面図を
示したものである。図５は、図４のｄ’−ｄ”に沿った
断面図を示し、図６は、図４のｄ−ｄ’−ｄ”に沿った
ポテンシャル分布を示したものである。
駆動方式の水平ＣＣＤについて説明する。図４は、第二
の実施形態に係る二相駆動方式の水平ＣＣＤの平面図を
示したものである。図５は、図４のｄ’−ｄ”に沿った
断面図を示し、図６は、図４のｄ−ｄ’−ｄ”に沿った
ポテンシャル分布を示したものである。
【００５２】この第二の実施形態と前述した第一の実施
形態との差異は、第二の実施形態においては、図５から
明らかなように、ｎ形領域６の下層にｐ-形領域である
電位排出領域（以下「ドレイン領域」という）２６を形
成したことである。なお、本実施形態に係る水平ＣＣＤ
の動作は、第一の実施形態と同様であり、本実施形態に
おけるポテンシャルφ５、φ６の値、およびドレイン領
域２６の抵抗値、容量値については、第一の実施形態に
おけるポテンシャルφ１、φ４、およびドレイン領域２
２の抵抗値、容量値と同様の値が適用される。
形態との差異は、第二の実施形態においては、図５から
明らかなように、ｎ形領域６の下層にｐ-形領域である
電位排出領域（以下「ドレイン領域」という）２６を形
成したことである。なお、本実施形態に係る水平ＣＣＤ
の動作は、第一の実施形態と同様であり、本実施形態に
おけるポテンシャルφ５、φ６の値、およびドレイン領
域２６の抵抗値、容量値については、第一の実施形態に
おけるポテンシャルφ１、φ４、およびドレイン領域２
２の抵抗値、容量値と同様の値が適用される。
【００５３】次に、本発明の第二の実施形態に係る二相
駆動方式の水平ＣＣＤを有する固体撮像装置の製造方法
について説明する。図７は、第二の実施形態に係る二相
駆動方式の水平ＣＣＤを有する固体撮像装置の画素部の
断面図を示している。この図７に示される固体撮像装置
においては、ｎ形基板３１上に、ｐ-形領域３２、ｎ形
領域３３、ｐ+形領域３４、ｐ形領域３５、ｎ形領域３
６、ｐ-形領域３７およびｐ-形領域３８が形成され、ｎ
形領域３６に対向して、垂直ＣＣＤ電極（ゲート電極）
３９および遮光膜４０が形成されている。
駆動方式の水平ＣＣＤを有する固体撮像装置の製造方法
について説明する。図７は、第二の実施形態に係る二相
駆動方式の水平ＣＣＤを有する固体撮像装置の画素部の
断面図を示している。この図７に示される固体撮像装置
においては、ｎ形基板３１上に、ｐ-形領域３２、ｎ形
領域３３、ｐ+形領域３４、ｐ形領域３５、ｎ形領域３
６、ｐ-形領域３７およびｐ-形領域３８が形成され、ｎ
形領域３６に対向して、垂直ＣＣＤ電極（ゲート電極）
３９および遮光膜４０が形成されている。
【００５４】具体的には、ｎ形基板３１上に形成された
ｐ-形領域３２中に、フォトダイオード領域となるｎ形
領域３３と、垂直ＣＣＤのチャンネル領域となるｎ形領
域３６とが形成されている。そして、フォトダイオード
領域となるｎ形領域３３上にｐ+形領域３４が形成さ
れ、垂直ＣＣＤのチャンネル領域となるｎ形領域３６下
にｐ形領域３５が形成され、ｎ形領域３６を挟むように
ｐ-形領域３７とｐ-形領域３８とが形成されている。
ｐ-形領域３２中に、フォトダイオード領域となるｎ形
領域３３と、垂直ＣＣＤのチャンネル領域となるｎ形領
域３６とが形成されている。そして、フォトダイオード
領域となるｎ形領域３３上にｐ+形領域３４が形成さ
れ、垂直ＣＣＤのチャンネル領域となるｎ形領域３６下
にｐ形領域３５が形成され、ｎ形領域３６を挟むように
ｐ-形領域３７とｐ-形領域３８とが形成されている。
【００５５】図８（（ａ）〜（ｃ））は、図７に示され
た固体撮像装置の製造工程を示している。この図８にお
いては、左側に水平ＣＣＤ部の製造工程を、右側に画素
部の製造工程を示している。
た固体撮像装置の製造工程を示している。この図８にお
いては、左側に水平ＣＣＤ部の製造工程を、右側に画素
部の製造工程を示している。
【００５６】まず、図８（ａ）に示すように、水平ＣＣ
Ｄ部の第一の製造工程においては、ｎ形基板３１上に形
成されたｐ-形領域３２にホウ素イオンを注入すること
により、ｐ形領域５を形成し、次に、リンあるいは砒素
イオンを注入することにより、ｎ形領域６を形成する。
また、画素部の第一の製造工程においては、ｎ形基板３
１上に形成されたｐ-形領域３２にホウ素イオンを注入
することによりｐ形領域３５を形成し、リンあるいは砒
素イオンを注入することによりｎ形領域３６を形成す
る。
Ｄ部の第一の製造工程においては、ｎ形基板３１上に形
成されたｐ-形領域３２にホウ素イオンを注入すること
により、ｐ形領域５を形成し、次に、リンあるいは砒素
イオンを注入することにより、ｎ形領域６を形成する。
また、画素部の第一の製造工程においては、ｎ形基板３
１上に形成されたｐ-形領域３２にホウ素イオンを注入
することによりｐ形領域３５を形成し、リンあるいは砒
素イオンを注入することによりｎ形領域３６を形成す
る。
【００５７】なお、この図８（ａ）に示す水平ＣＣＤ部
および画素部の第一の製造工程においては、ｐ形領域
５，３５を形成した後にｎ形領域６，３６を形成する場
合について説明したが、本発明はこれに限定されるもの
ではなく、ｐ形領域とｎ形領域との形成順番は特に限定
されない。また、以上の第一の製造工程において、ｐ-
形領域３２中のドレイン領域２６を形成する部分につい
ては、ｐ形領域５を形成するためのホウ素イオン注入を
行わないようにして、ｐ-形領域を残すようにする。
および画素部の第一の製造工程においては、ｐ形領域
５，３５を形成した後にｎ形領域６，３６を形成する場
合について説明したが、本発明はこれに限定されるもの
ではなく、ｐ形領域とｎ形領域との形成順番は特に限定
されない。また、以上の第一の製造工程において、ｐ-
形領域３２中のドレイン領域２６を形成する部分につい
ては、ｐ形領域５を形成するためのホウ素イオン注入を
行わないようにして、ｐ-形領域を残すようにする。
【００５８】次に、図８（ｂ）に示すように、水平ＣＣ
Ｄ部の第二の製造工程においては、ｎ形領域６にホウ素
イオン注入による打ち返しを行うことにより、電位障壁
領域２５となるｎ-形領域を形成する。また、画素部の
第二の製造工程においては、ホウ素イオンの注入によ
り、ｐ-形領域３７，３８を形成する。
Ｄ部の第二の製造工程においては、ｎ形領域６にホウ素
イオン注入による打ち返しを行うことにより、電位障壁
領域２５となるｎ-形領域を形成する。また、画素部の
第二の製造工程においては、ホウ素イオンの注入によ
り、ｐ-形領域３７，３８を形成する。
【００５９】さらに、図８（ｃ）に示すように、水平Ｃ
ＣＤ部の第三の製造工程においては、第一層電極８ｂと
垂直ＣＣＤ電極１２とを基板上に形成する。また、画素
部の第三の製造工程においては、ｐ-形領域３２にｎ形
領域３３とｐ+形領域３４を形成し、基板上に垂直ＣＣ
Ｄ電極３９と遮光膜４０とを形成する。
ＣＤ部の第三の製造工程においては、第一層電極８ｂと
垂直ＣＣＤ電極１２とを基板上に形成する。また、画素
部の第三の製造工程においては、ｐ-形領域３２にｎ形
領域３３とｐ+形領域３４を形成し、基板上に垂直ＣＣ
Ｄ電極３９と遮光膜４０とを形成する。
【００６０】以上のように、図８（（ａ）〜（ｃ））に
示した第一の製造工程〜第三の製造工程を経ることによ
って、本発明の第二の実施形態に係る固体撮像装置の水
平ＣＣＤ部と画素部とを製造することができる。本発明
の第二の実施形態に係る固体撮像装置は、以上のような
製造方法としたので、画素部を形成する工程を用いて、
特に製造工程を増やすことなく、固体撮像装置を効率良
く形成することができる。
示した第一の製造工程〜第三の製造工程を経ることによ
って、本発明の第二の実施形態に係る固体撮像装置の水
平ＣＣＤ部と画素部とを製造することができる。本発明
の第二の実施形態に係る固体撮像装置は、以上のような
製造方法としたので、画素部を形成する工程を用いて、
特に製造工程を増やすことなく、固体撮像装置を効率良
く形成することができる。
【００６１】次に、本発明に係る固体撮像装置の駆動方
法について説明する。図１１は、４相駆動型の電荷転送
装置を垂直ＣＣＤに用い、２相駆動型の電荷転送装置を
水平ＣＣＤに用いた場合の固体撮像装置の駆動波形を示
している。φＶ１，φＶ３は３値パルスを用い、ハイレ
ベルの時に光電変換部から垂直ＣＣＤに信号電荷を読み
出す。次いで、ミドルとローレベルの２値パルスを用い
て読み出した信号電荷を、φＶ１からφＶ４に転送す
る。読み出した後、ｍ段分を水平ＣＣＤに向けて高速
（高速モード）で転送する。
法について説明する。図１１は、４相駆動型の電荷転送
装置を垂直ＣＣＤに用い、２相駆動型の電荷転送装置を
水平ＣＣＤに用いた場合の固体撮像装置の駆動波形を示
している。φＶ１，φＶ３は３値パルスを用い、ハイレ
ベルの時に光電変換部から垂直ＣＣＤに信号電荷を読み
出す。次いで、ミドルとローレベルの２値パルスを用い
て読み出した信号電荷を、φＶ１からφＶ４に転送す
る。読み出した後、ｍ段分を水平ＣＣＤに向けて高速
（高速モード）で転送する。
【００６２】φＨ１，φＨ２は、２値パルスを用いて電
荷転送する。垂直ＣＣＤの高速転送において、電位障壁
領域のポテンシャルφ１により規定される電荷量が、水
平ＣＣＤ容量のｋ倍ある固体撮像装置の場合には、φＨ
１，φＨ２が一段分を転送する時間を１Ｈとすると、垂
直ＣＣＤが高速転送を終了してから正常な転送を開始す
るまでの時間（いわゆる高速モード終了から低速モード
開始までの時間）をｋＨより長くすることによって、こ
の時間内に全ての不要電荷を捨て去ることができる。
荷転送する。垂直ＣＣＤの高速転送において、電位障壁
領域のポテンシャルφ１により規定される電荷量が、水
平ＣＣＤ容量のｋ倍ある固体撮像装置の場合には、φＨ
１，φＨ２が一段分を転送する時間を１Ｈとすると、垂
直ＣＣＤが高速転送を終了してから正常な転送を開始す
るまでの時間（いわゆる高速モード終了から低速モード
開始までの時間）をｋＨより長くすることによって、こ
の時間内に全ての不要電荷を捨て去ることができる。
【００６３】なお、以上の本発明に係る固体撮像装置の
駆動方法については、チャンネルをｎ形領域で形成し、
信号電荷として電子を用いた場合について説明したが、
本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、チャ
ンネルをｐ形領域で形成し、信号電荷として正孔を用い
てもよい。
駆動方法については、チャンネルをｎ形領域で形成し、
信号電荷として電子を用いた場合について説明したが、
本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、チャ
ンネルをｐ形領域で形成し、信号電荷として正孔を用い
てもよい。
【００６４】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
信号電荷を正常に転送できる量に制限する機構を備えた
固体撮像装置とその駆動方法および製造方法を提供する
ことができる。
信号電荷を正常に転送できる量に制限する機構を備えた
固体撮像装置とその駆動方法および製造方法を提供する
ことができる。
【００６５】具体的には、本発明に係る固体撮像装置に
よれば、水平ＣＣＤに隣接してオーバーフロードレイン
機構（電位障壁領域およびドレイン領域）を備え、この
オーバーフロードレイン機構の駆動条件に整合した障壁
電位およびドレイン時定数を設定しているので、確実に
不要電荷（過剰電荷）を排出することが可能となり、画
像品質の低下を防止することができる。
よれば、水平ＣＣＤに隣接してオーバーフロードレイン
機構（電位障壁領域およびドレイン領域）を備え、この
オーバーフロードレイン機構の駆動条件に整合した障壁
電位およびドレイン時定数を設定しているので、確実に
不要電荷（過剰電荷）を排出することが可能となり、画
像品質の低下を防止することができる。
【００６６】また、本発明に係る固体撮像装置の駆動方
法によれば、オーバーフロードレイン機構の構造に適合
した駆動を行うことにより、不要電荷を所定の時間内に
完全に排出することが可能となり、画像品質の低下を防
止することができる。
法によれば、オーバーフロードレイン機構の構造に適合
した駆動を行うことにより、不要電荷を所定の時間内に
完全に排出することが可能となり、画像品質の低下を防
止することができる。
【００６７】さらに、本発明に係る固体撮像装置の製造
方法によれば、製造工数を増やすことなく（例えば、画
素部を形成する工程を用いて）、オーバーフロードレイ
ン機構を形成することができる。
方法によれば、製造工数を増やすことなく（例えば、画
素部を形成する工程を用いて）、オーバーフロードレイ
ン機構を形成することができる。
【図１】本発明の第一の実施形態に係る固体撮像装置を
構成する二相駆動方式の水平ＣＣＤの平面図
構成する二相駆動方式の水平ＣＣＤの平面図
【図２】図１のｂ’−ｂ”に沿った断面図
【図３】図１のｂ−ｂ’−ｂ”に沿ったポテンシャル分
布図
布図
【図４】本発明の第二の実施形態に係る固体撮像装置を
構成する二相駆動方式の水平ＣＣＤの平面図
構成する二相駆動方式の水平ＣＣＤの平面図
【図５】図４のｄ’−ｄ”に沿った断面図
【図６】図４のｄ−ｄ’−ｄ”に沿ったポテンシャル分
布図
布図
【図７】本発明の第二の実施形態に係る二相駆動方式の
水平ＣＣＤを有する固体撮像装置の画素部の断面図
水平ＣＣＤを有する固体撮像装置の画素部の断面図
【図８】本発明の第二の実施形態に係る二相駆動方式の
水平ＣＣＤを有する固体撮像装置の製造工程図
水平ＣＣＤを有する固体撮像装置の製造工程図
【図９】本発明の第一の実施形態に係る固体撮像装置を
二相駆動方式の水平ＣＣＤの等価回路図
二相駆動方式の水平ＣＣＤの等価回路図
【図１０】本発明の第一の実施形態に係る固体撮像装置
を二相駆動方式の水平ＣＣＤの出力特性図
を二相駆動方式の水平ＣＣＤの出力特性図
【図１１】本発明に係る固体撮像装置を駆動させる際の
駆動波形図
駆動波形図
【図１２】固体撮像装置の構成図
【図１３】従来技術に係る固体撮像装置を構成する二相
駆動方式の水平ＣＣＤの平面図
駆動方式の水平ＣＣＤの平面図
【図１４】図１３のａ’−ａ”に沿った断面図およびポ
テンシャル分布図
テンシャル分布図
【図１５】図１３のａ−ａ’に沿った断面図およびポテ
ンシャル分布図
ンシャル分布図
【図１６】固体撮像装置を構成する二相駆動方式の水平
ＣＣＤの駆動電圧波形図
ＣＣＤの駆動電圧波形図
１ フォトダイオード ２ 垂直ＣＣＤ ３ 水平ＣＣＤ ４ 出力アンプ ５，３５ ｐ形領域 ６，３３，３６ ｎ形領域 ８ａ，８ｂ 第一層電極（水平ＣＣＤ電極） ９ａ，９ｂ 第二層電極（水平ＣＣＤ電極） １０，１１ 電圧印加端子 １２，３９ 垂直ＣＣＤ電極 ２１，２５ 電位障壁領域 ２２，２６ ドレイン領域 ２３ 電源 ２４ 信号電荷 ３１ ｎ形基板 ３２，３７，３８ ｐ-形領域 ３４ ｐ+形領域 ４０ 遮光膜
Claims (11)
- 【請求項１】 半導体基板上に、光電変換手段と、この
光電変換手段からの信号電荷を転送する第一の信号電荷
転送手段と、この第一の信号電荷転送手段と直交する方
向に信号電荷を転送する前記第一の信号電荷転送手段と
一端を接した第二の信号電荷転送手段と、この第二の信
号電荷転送手段によって転送された信号電荷を出力する
信号電荷出力手段とを有し、前記第二の信号電荷転送手
段の前記第一の信号電荷転送手段と接した部分と反対側
に隣接して電位障壁領域と電荷排出領域を備えている固
体撮像装置。 - 【請求項２】 前記第一の信号電荷転送手段から前記第
二の信号電荷転送手段への信号電荷の転送が、高速モー
ドと低速モードとの２つのモードで行われ、前記高速モ
ードの終了から前記低速モードの開始までの時間が前記
第二の信号電荷転送手段の転送周期のｋ倍のとき、前記
電位障壁領域の電位と前記第二の信号電荷転送手段の電
位により規定される蓄積電荷量が前記第二の信号電荷転
送手段のみにより規定される電荷量のｋ倍以下の値であ
る請求項１に記載の固体撮像装置。 - 【請求項３】 前記電位障壁領域の電位が、前記第二の
信号電荷転送手段の容量を規定する電位の低い方とほぼ
等しい請求項１または２に記載の固体撮像装置。 - 【請求項４】 前記電位障壁領域の電位が、前記第二の
信号電荷転送手段の容量を規定する電位の低い方よりも
低い請求項１または２に記載の固体撮像装置。 - 【請求項５】 前記第二の信号電荷転送手段が第一層電
極と第二層電極とを有し、前記第一層電極に対向した半
導体基板の電位が前記第二層電極に対向した半導体基板
の電位よりも高く形成され、前記第二層電極が電荷転送
方向に隣接する前記第一層電極と結線され、前記電位障
壁領域の電位が前記第二層電極に対向した半導体基板の
電位とほぼ等しい請求項１，２または３に記載の固体撮
像装置。 - 【請求項６】 前記第二の信号電荷転送手段が第一層電
極と第二層電極とを有し、前記第一層電極に対向した半
導体基板の電位が前記第二層電極に対向した半導体基板
の電位よりもφだけ高く形成され、前記第二層電極が電
荷転送方向に隣接する前記第一層電極と結線され、前記
第一層電極の半導体基板に対向した面の面積が前記第二
層電極の半導体基板に対向した面の面積のｘ倍としたと
きに、前記電位障壁領域の電位と前記第二層電極に対向
した半導体基板の電位との関係が以下の式であらわされ
る請求項２または４に記載の固体撮像装置。 （φ２−φ１）＜（（（ｋ−１）／（ｘ＋１））×φ） φ１：電位障壁領域の電位 φ２：第二層電極に対向した半導体基板の電位 - 【請求項７】 前記電荷排出領域の抵抗値と容量値との
積と、前記第一の信号電荷転送手段の高速モードの転送
周期との関係が以下の式であらわされる請求項２から６
のいずれか１項に記載の固体撮像装置。 （Ｒ×Ｃ）＜（１０．２×Ｔｏ） Ｒ ：電荷排出領域の抵抗値 Ｃ ：電荷排出領域の容量値 Ｔｏ：第一の信号電荷転送手段の高速モードの転送周期 - 【請求項８】 前記電位障壁領域と前記電荷排出領域と
が、前記光電変換手段領域あるいは前記第一の信号電荷
転送手段を形成する工程と同一工程で形成されている請
求項１から７のいずれか１項に記載の固体撮像装置。 - 【請求項９】 半導体基板上に、光電変換手段と、この
光電変換手段からの信号電荷を転送する第一の信号電荷
転送手段と、この第一の信号電荷転送手段と直交する方
向に信号電荷を転送する前記第一の信号電荷転送手段と
一端を接した第二の信号電荷転送手段と、この第二の信
号電荷転送手段によって転送された信号電荷を出力する
信号電荷出力手段とを有し、前記第二の信号電荷転送手
段の前記第一の信号電荷転送手段と接した部分と反対側
に隣接して電位障壁領域と電荷排出領域を備え、前記第
一の信号電荷転送手段から前記第二の信号電荷転送手段
への信号電荷の転送が高速モードと低速モードとの２つ
のモードで行われ、前記電位障壁領域の電位と前記第二
の信号電荷転送手段の電位により規定される蓄積電荷量
が前記第二の信号電荷転送手段のみにより規定される電
荷量のｋ倍のとき、前記高速モードの終了から前記低速
モードの開始までの時間を前記第二の信号電荷転送手段
の転送周期のｋ倍以上とする固体撮像装置の駆動方法。 - 【請求項１０】 半導体基板上に、光電変換手段と、こ
の光電変換手段からの信号電荷を転送する第一の信号電
荷転送手段と、この第一の信号電荷転送手段と直交する
方向に信号電荷を転送する前記第一の信号電荷転送手段
と一端を接した第二の信号電荷転送手段と、この第二の
信号電荷転送手段によって転送された信号電荷を出力す
る信号電荷出力手段とを有する固体撮像装置の製造方法
において、前記第二の信号電荷転送手段の前記第一の信
号電荷転送手段と接した部分と反対側に隣接して電位障
壁領域と電荷排出領域を備え、この電位障壁領域と電荷
排出領域とを、前記光電変換手段領域を形成する工程と
同一工程で形成することを特徴とする固体撮像装置の製
造方法。 - 【請求項１１】 前記電位障壁領域を、前記光電変換手
段領域から前記第一の信号電荷転送手段への信号電荷読
み出しを制御する領域を形成する工程と同一工程で形成
する請求項１０記載の固体撮像装置の製造方法。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35155596A JP3370249B2 (ja) | 1996-12-27 | 1996-12-27 | 固体撮像装置とその駆動方法および製造方法 |
| TW086119483A TW363277B (en) | 1996-12-27 | 1997-12-22 | Solid recording apparatus, the driving method and manufacturing method thereof |
| US08/997,116 US6278488B1 (en) | 1996-12-27 | 1997-12-23 | Solid-state image device |
| EP97310612A EP0851504A3 (en) | 1996-12-27 | 1997-12-24 | Solid-state image device, its driving method and process for its manufacture |
| SG1997004684A SG60178A1 (en) | 1996-12-27 | 1997-12-26 | Solid-state image device its driving method and process for its manufacture |
| KR1019970075479A KR100274383B1 (ko) | 1996-12-27 | 1997-12-27 | 고체촬상장치와 그 구동방법 및 제조방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35155596A JP3370249B2 (ja) | 1996-12-27 | 1996-12-27 | 固体撮像装置とその駆動方法および製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10189937A true JPH10189937A (ja) | 1998-07-21 |
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Family
ID=18418083
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP35155596A Expired - Lifetime JP3370249B2 (ja) | 1996-12-27 | 1996-12-27 | 固体撮像装置とその駆動方法および製造方法 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
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| EP (1) | EP0851504A3 (ja) |
| JP (1) | JP3370249B2 (ja) |
| KR (1) | KR100274383B1 (ja) |
| SG (1) | SG60178A1 (ja) |
| TW (1) | TW363277B (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7514729B2 (en) | 2005-09-29 | 2009-04-07 | Nec Electronics Corporation | Solid-state imaging device and method of driving the same |
Families Citing this family (3)
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|---|---|---|---|---|
| JP2001320632A (ja) * | 2000-05-10 | 2001-11-16 | Sony Corp | 固体撮像装置 |
| WO2008092079A2 (en) * | 2007-01-25 | 2008-07-31 | Clipmarks Llc | System, method and apparatus for selecting content from web sources and posting content to web logs |
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|---|---|---|---|---|
| JPH07112059B2 (ja) | 1989-02-03 | 1995-11-29 | シャープ株式会社 | 固体撮像装置 |
| KR100276971B1 (ko) * | 1989-06-20 | 2001-01-15 | 다카노 야스아키 | 고체촬상소자의 구동방법 |
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| JP2604905B2 (ja) | 1990-11-29 | 1997-04-30 | 宇宙開発事業団 | 固体撮像装置 |
| JPH04335573A (ja) | 1991-05-10 | 1992-11-24 | Sony Corp | Ｃｃｄ固体撮像素子 |
| JP2777794B2 (ja) * | 1991-08-21 | 1998-07-23 | 東陶機器株式会社 | トイレ装置 |
| JPH05137072A (ja) * | 1991-11-15 | 1993-06-01 | Toshiba Corp | 固体撮像装置 |
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| JPH06334166A (ja) | 1993-05-18 | 1994-12-02 | Sony Corp | 固体撮像装置 |
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| US5990953A (en) * | 1995-12-15 | 1999-11-23 | Nec Corporation | Solid state imaging device having overflow drain region provided in parallel to CCD shift register |
| JP2910671B2 (ja) * | 1996-05-15 | 1999-06-23 | 日本電気株式会社 | 固体撮像装置 |
-
1996
- 1996-12-27 JP JP35155596A patent/JP3370249B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1997
- 1997-12-22 TW TW086119483A patent/TW363277B/zh not_active IP Right Cessation
- 1997-12-23 US US08/997,116 patent/US6278488B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1997-12-24 EP EP97310612A patent/EP0851504A3/en not_active Withdrawn
- 1997-12-26 SG SG1997004684A patent/SG60178A1/en unknown
- 1997-12-27 KR KR1019970075479A patent/KR100274383B1/ko not_active IP Right Cessation
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7514729B2 (en) | 2005-09-29 | 2009-04-07 | Nec Electronics Corporation | Solid-state imaging device and method of driving the same |
| US7842979B2 (en) | 2005-09-29 | 2010-11-30 | Nec Electronics Corporation | Solid-state imaging device and method of driving the same |
Also Published As
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|---|---|
| EP0851504A2 (en) | 1998-07-01 |
| TW363277B (en) | 1999-07-01 |
| KR100274383B1 (ko) | 2000-12-15 |
| KR19980064763A (ko) | 1998-10-07 |
| US6278488B1 (en) | 2001-08-21 |
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| SG60178A1 (en) | 1999-02-22 |
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