JPH10284714A - 固体撮像装置及びこれを用いた撮像システム - Google Patents
固体撮像装置及びこれを用いた撮像システムInfo
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- JPH10284714A JPH10284714A JP9088365A JP8836597A JPH10284714A JP H10284714 A JPH10284714 A JP H10284714A JP 9088365 A JP9088365 A JP 9088365A JP 8836597 A JP8836597 A JP 8836597A JP H10284714 A JPH10284714 A JP H10284714A
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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
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
- H01L27/14643—Photodiode arrays; MOS imagers
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-
- H—ELECTRICITY
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- H01L27/14868—CCD or CID colour imagers
Abstract
(57)【要約】
【課題】 微細化及び多画素化ができ、解像度が向上し
た固体撮像装置及びこれを用いた撮像システムを提供す
る。 【解決手段】 第１導電型半導体基板２４上に各電導層
の端面が半導体基板と所定角度をなすように、第１の第
２電導型層１３、第１の第１導電型層２２、第２の第２
導電型層１２、第２の第１導電型層２１、及び第３の第
２導電型層１１を積層し、かつ、電位のポテンシャルが
電荷転送シフトレジスタ６４を最深として、これに近づ
くに従い順次深くなるように各電導層及び半導体基板２
４の不純物濃度を設定し、半導体基板並びに端面で露出
した第１及び第２の第１導電型層上に転送ゲート５３、
５２及び５１を形成し、各感光領域で光電変換された信
号電荷をこれらの転送ゲートの開閉のみで電荷転送シフ
トレジスタ６４へ移送することにより、１つの電荷転送
部で１つの受光部列の電荷転送を実現し、集積度を高め
る。
た固体撮像装置及びこれを用いた撮像システムを提供す
る。 【解決手段】 第１導電型半導体基板２４上に各電導層
の端面が半導体基板と所定角度をなすように、第１の第
２電導型層１３、第１の第１導電型層２２、第２の第２
導電型層１２、第２の第１導電型層２１、及び第３の第
２導電型層１１を積層し、かつ、電位のポテンシャルが
電荷転送シフトレジスタ６４を最深として、これに近づ
くに従い順次深くなるように各電導層及び半導体基板２
４の不純物濃度を設定し、半導体基板並びに端面で露出
した第１及び第２の第１導電型層上に転送ゲート５３、
５２及び５１を形成し、各感光領域で光電変換された信
号電荷をこれらの転送ゲートの開閉のみで電荷転送シフ
トレジスタ６４へ移送することにより、１つの電荷転送
部で１つの受光部列の電荷転送を実現し、集積度を高め
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は固体撮像装置及びこ
れを用いた撮像システムに関するもので、特に色フィル
タを形成することなくカラー信号を取り出すことのでき
るカラー固体撮像装置及びこれを用いた撮像システムに
関するものである。
れを用いた撮像システムに関するもので、特に色フィル
タを形成することなくカラー信号を取り出すことのでき
るカラー固体撮像装置及びこれを用いた撮像システムに
関するものである。
【０００２】
【従来の技術】固体撮像装置は、電子スチルカメラ、ビ
デオカメラ等の撮像装置に使用され、近年はディジタル
カメラ等の登場により、多画素化、高感度化及び高解像
度化がますます要求されてきている。
デオカメラ等の撮像装置に使用され、近年はディジタル
カメラ等の登場により、多画素化、高感度化及び高解像
度化がますます要求されてきている。
【０００３】このため、色フィルタを形成することな
く、カラー信号を取り出すことのできるカラー固体撮像
装置が開発されてきた。
く、カラー信号を取り出すことのできるカラー固体撮像
装置が開発されてきた。
【０００４】このような従来の技術の具体例として、本
出願人により出願された特願平５−２１７６６７（特開
平７−７４３４０号参照）のカラー固体撮像装置の発明
を図７、図８を参照しながら紹介する。
出願人により出願された特願平５−２１７６６７（特開
平７−７４３４０号参照）のカラー固体撮像装置の発明
を図７、図８を参照しながら紹介する。
【０００５】図７は、上記従来技術の１例である固体撮
像装置の縦断面図であり、図８は上記従来技術の他の１
例である固体撮像装置の平面図である。
像装置の縦断面図であり、図８は上記従来技術の他の１
例である固体撮像装置の平面図である。
【０００６】図７に示すように、ｎ型半導体基板１２１
上に形成されたｐウェル１２０の表面部の最上層に第一
の感光領域１１１、中間層に第二の感光領域１１４、最
下層に第３の感光領域１１５が、それぞれシリコン酸化
膜などの絶縁層を介して異なる深さで形成されている。
感光領域はいずれもフォトダイオードなどの受光素子で
形成されている。基板表面からの深さと発生する信号電
荷には周波数依存性があるため、深いところほど長波長
成分が取り出せる。従って、各感光領域は、それぞれ、
表面からの深度に応じた波長の光を受光してその光量に
応じた量の電荷に光電変換する。即ち、感光領域１１１
は青色、感光領域１１４は緑、感光領域１１５は赤色の
光について光電変換するので、色フィルタを使用するこ
となく、各色の成分を取り出すことができる。
上に形成されたｐウェル１２０の表面部の最上層に第一
の感光領域１１１、中間層に第二の感光領域１１４、最
下層に第３の感光領域１１５が、それぞれシリコン酸化
膜などの絶縁層を介して異なる深さで形成されている。
感光領域はいずれもフォトダイオードなどの受光素子で
形成されている。基板表面からの深さと発生する信号電
荷には周波数依存性があるため、深いところほど長波長
成分が取り出せる。従って、各感光領域は、それぞれ、
表面からの深度に応じた波長の光を受光してその光量に
応じた量の電荷に光電変換する。即ち、感光領域１１１
は青色、感光領域１１４は緑、感光領域１１５は赤色の
光について光電変換するので、色フィルタを使用するこ
となく、各色の成分を取り出すことができる。
【０００７】このように各色別に光電変換された電荷
は、図８に示す受光部２２１の外側に設けられた転送ゲ
ート２２２により、さらに該転送ゲート２２２の外側に
形成された電荷転送シフトレジスタ２２３へ移送され、
該シフトレジスタ２２３によって信号取り出し部（図示
せず）へ図８の左側方向に順次転送されていく。信号の
転送にあたっては各色別に偏ることなく取り出せるよ
う、いずれの転送ゲートも青→赤→緑の順で転送され
る。
は、図８に示す受光部２２１の外側に設けられた転送ゲ
ート２２２により、さらに該転送ゲート２２２の外側に
形成された電荷転送シフトレジスタ２２３へ移送され、
該シフトレジスタ２２３によって信号取り出し部（図示
せず）へ図８の左側方向に順次転送されていく。信号の
転送にあたっては各色別に偏ることなく取り出せるよ
う、いずれの転送ゲートも青→赤→緑の順で転送され
る。
【０００８】このように上記の従来技術は異なる深さの
感光領域を形成することにより、色フィルタを形成する
ことなく、カラー信号を取り出すことができるという利
点があった。
感光領域を形成することにより、色フィルタを形成する
ことなく、カラー信号を取り出すことができるという利
点があった。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術には、微細化、多画素化を妨げる以下のような欠
点があった。
来技術には、微細化、多画素化を妨げる以下のような欠
点があった。
【００１０】先ず、図７に示すように、上記従来技術で
は、異なる深さに形成された感光領域で発生した信号電
荷を電荷転送シフトレジスタに送り出すために、中間及
び最下層の感光領域１１４、１１５について、それぞれ
各感光領域と基板表面とを結ぶ不純物拡散領域１１６、
１１７を形成するという構成をとっている。
は、異なる深さに形成された感光領域で発生した信号電
荷を電荷転送シフトレジスタに送り出すために、中間及
び最下層の感光領域１１４、１１５について、それぞれ
各感光領域と基板表面とを結ぶ不純物拡散領域１１６、
１１７を形成するという構成をとっている。
【００１１】このような不純物拡散領域は固体撮像装置
のなかで一定の面積を占有するので、より一層の微細化
により画素数を増やしたいときの障害となる。また、感
度を一層高めるために受光部を拡大したいときも同様に
障害となる。
のなかで一定の面積を占有するので、より一層の微細化
により画素数を増やしたいときの障害となる。また、感
度を一層高めるために受光部を拡大したいときも同様に
障害となる。
【００１２】次に、図８に示すように、上述した従来の
技術では、各感光領域で発生した信号電荷を別々の転送
ゲートで電荷転送シフトレジスタへ直接送り出す構成を
採用するため、１の受光部群に対してその外側の双方に
電荷転送経路を形成している。これは、信号の劣化を防
止して高画質の画像を提供するために転送効率を高める
必要があるので、転送方向の微細化がもっとも容易な配
置を採用したものである。
技術では、各感光領域で発生した信号電荷を別々の転送
ゲートで電荷転送シフトレジスタへ直接送り出す構成を
採用するため、１の受光部群に対してその外側の双方に
電荷転送経路を形成している。これは、信号の劣化を防
止して高画質の画像を提供するために転送効率を高める
必要があるので、転送方向の微細化がもっとも容易な配
置を採用したものである。
【００１３】しかし、転送経路を２つ設けることは、そ
の分、半導体装置の中で面積を占有することとなり、微
細化、多画素化を進める上で大きな障害となる。
の分、半導体装置の中で面積を占有することとなり、微
細化、多画素化を進める上で大きな障害となる。
【００１４】このように、上記従来の技術はカラー信号
を容易に取り出すことができるという利点を有するが、
より一層の微細化、多画素化、高感度化を図るために
は、２つの欠点があった。
を容易に取り出すことができるという利点を有するが、
より一層の微細化、多画素化、高感度化を図るために
は、２つの欠点があった。
【００１５】本発明は上記事情に鑑みてなされたもので
あり、その目的は微細化、多画素化を妨げる障害を解消
し、より解像度の高い固体撮像装置及びこれを用いた撮
像システムを提供することにある。
あり、その目的は微細化、多画素化を妨げる障害を解消
し、より解像度の高い固体撮像装置及びこれを用いた撮
像システムを提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明は、第１導電型半導体基板上に第１の第２電
導型層、第１の第１導電型層、第２の第２導電型層、第
２の第１導電型層、及び第３の第２導電型層が積層さ
れ、これらの端面が前記半導体基板と所定角度をなした
積層構造と、前記半導体基板並びに前記端面で露出した
第１及び第２の第１導電型層上に形成された第１、第２
及び第３の転送ゲートと、これらの転送ゲートを介して
転送された信号電荷を転送する電荷転送部とを備えた固
体撮像装置を提供する。
め、本発明は、第１導電型半導体基板上に第１の第２電
導型層、第１の第１導電型層、第２の第２導電型層、第
２の第１導電型層、及び第３の第２導電型層が積層さ
れ、これらの端面が前記半導体基板と所定角度をなした
積層構造と、前記半導体基板並びに前記端面で露出した
第１及び第２の第１導電型層上に形成された第１、第２
及び第３の転送ゲートと、これらの転送ゲートを介して
転送された信号電荷を転送する電荷転送部とを備えた固
体撮像装置を提供する。
【００１７】本発明の好ましい実施の態様においては、
前記第１、第２及び第３の第２導電型層並びに前記電荷
転送部の不純物の濃度は、第３の導電型層よりも第２の
導電型層が、第２の導電型層よりも第１の導電型層が、
第１の導電型層よりも前記電荷転送部が高くなるように
形成されていることが望ましい。
前記第１、第２及び第３の第２導電型層並びに前記電荷
転送部の不純物の濃度は、第３の導電型層よりも第２の
導電型層が、第２の導電型層よりも第１の導電型層が、
第１の導電型層よりも前記電荷転送部が高くなるように
形成されていることが望ましい。
【００１８】また、本発明のより好ましい実施の態様に
おいては、前記第１、第２及び第３の転送ゲート下の前
記半導体基板、前記第１、第２の第１導電型層の電位ポ
テンシャルの深さは、前記第３の転送ゲート下の前記第
２の第１導電型層の電位ポテンシャルの深さが前記第３
の第２導電型層と前記第２の第２導電型層の電位ポテン
シャルの深さの間に、前記第２の転送ゲート下の前記第
１の第１導電型層の電位ポテンシャルの深さが前記第２
の第２導電型層と前記第１の第２導電型層下の電位ポテ
ンシャルの深さの間に、前記第１の転送ゲート下の前記
半導体基板の電位ポテンシャルの深さが前記第１の第２
導電型層と前記電荷転送部の電位ポテンシャルの深さの
間になるように形成されていることが望ましい。
おいては、前記第１、第２及び第３の転送ゲート下の前
記半導体基板、前記第１、第２の第１導電型層の電位ポ
テンシャルの深さは、前記第３の転送ゲート下の前記第
２の第１導電型層の電位ポテンシャルの深さが前記第３
の第２導電型層と前記第２の第２導電型層の電位ポテン
シャルの深さの間に、前記第２の転送ゲート下の前記第
１の第１導電型層の電位ポテンシャルの深さが前記第２
の第２導電型層と前記第１の第２導電型層下の電位ポテ
ンシャルの深さの間に、前記第１の転送ゲート下の前記
半導体基板の電位ポテンシャルの深さが前記第１の第２
導電型層と前記電荷転送部の電位ポテンシャルの深さの
間になるように形成されていることが望ましい。
【００１９】また、本発明は、被写体からの入射光を受
け取る光学系と、前記光学系を介して入射された光から
信号電荷を得る請求項１ないし３のいずれかに記載の固
体撮像装置と、前記信号電荷から２次元画像を得る信号
処理系と、前記信号処理系の出力信号に基づき前記光学
系及び前記固体撮像装置を駆動する駆動系と、前記信号
処理系で得られた２次元画像信号を表示する画像表示装
置とを備えた撮像システムを提供する。
け取る光学系と、前記光学系を介して入射された光から
信号電荷を得る請求項１ないし３のいずれかに記載の固
体撮像装置と、前記信号電荷から２次元画像を得る信号
処理系と、前記信号処理系の出力信号に基づき前記光学
系及び前記固体撮像装置を駆動する駆動系と、前記信号
処理系で得られた２次元画像信号を表示する画像表示装
置とを備えた撮像システムを提供する。
【００２０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態のいく
つかについて図面を参照しながら説明する。図１は、本
発明にかかる固体撮像装置の実施の１形態を示す縦断面
図である。
つかについて図面を参照しながら説明する。図１は、本
発明にかかる固体撮像装置の実施の１形態を示す縦断面
図である。
【００２１】図１に示すように、ｐ型の半導体基板２４
の上にｎ+ 型半導体でなる感光領域１３、ｐ型半導体領
域２２、ｎ+ 型半導体でなる感光領域１２、ｐ型半導体
領域２１及びｎ+ 型半導体でなる感光領域１１が積層さ
れ、これらの半導体領域の端面は、半導体基板２４と所
定の角度をなすように形成されている。
の上にｎ+ 型半導体でなる感光領域１３、ｐ型半導体領
域２２、ｎ+ 型半導体でなる感光領域１２、ｐ型半導体
領域２１及びｎ+ 型半導体でなる感光領域１１が積層さ
れ、これらの半導体領域の端面は、半導体基板２４と所
定の角度をなすように形成されている。
【００２２】ｐ型半導体領域２１及び２２の半導体表面
に露出した端面並びに半導体基板２４の表面には、酸化
膜４１、４２、４３を介してポリシリコン等でなる転送
ゲート５１、５２、５３が形成されている。さらに、転
送ゲート５３の近傍の半導体基板２４の表面部には、ｎ
+ 型半導体でなる電荷転送シフトレジスタ６４が形成さ
れ、該電荷転送シフトレジスタ６４上には、転送電極６
５が形成されている。
に露出した端面並びに半導体基板２４の表面には、酸化
膜４１、４２、４３を介してポリシリコン等でなる転送
ゲート５１、５２、５３が形成されている。さらに、転
送ゲート５３の近傍の半導体基板２４の表面部には、ｎ
+ 型半導体でなる電荷転送シフトレジスタ６４が形成さ
れ、該電荷転送シフトレジスタ６４上には、転送電極６
５が形成されている。
【００２３】図１に示す固体撮像装置の製造方法は次の
通りである。先ず、Ｐ型の半導体基板２４上にＣＶＤ
（Chemical Vapor Deposition ）法、イオン注入技術な
どにより、ｎ+ 型半導体領域１３、ｐ型半導体領域２
２、ｎ+型半導体領域１２、ｐ型半導体領域２1 、ｎ+
型半導体領域１１を順次形成する。
通りである。先ず、Ｐ型の半導体基板２４上にＣＶＤ
（Chemical Vapor Deposition ）法、イオン注入技術な
どにより、ｎ+ 型半導体領域１３、ｐ型半導体領域２
２、ｎ+型半導体領域１２、ｐ型半導体領域２1 、ｎ+
型半導体領域１１を順次形成する。
【００２４】このとき、ｎ+ 型半導体領域１１、１２、
１３及び後述する電荷転送シフトレジスタ６４下の電位
ポテンシャルの井戸が、図２に示すように、順次深くな
るように不純物濃度を設定する。また、半導体基板２４
及びｐ型半導体領域２２、２１の不純物濃度について
も、図５に示すように、電位ポテンシャルの井戸がそれ
ぞれ、半導体基板２４については電荷転送シフトレジス
タ６４とｎ+ 型半導体領域１３の間の深さに、ｐ型半導
体領域２２についてはｎ+ 型半導体領域１３及び１２の
間の深さに、さらにｐ型半導体領域２１についてはｎ+
型半導体領域１２及び１１の間の深さになるように設定
する。
１３及び後述する電荷転送シフトレジスタ６４下の電位
ポテンシャルの井戸が、図２に示すように、順次深くな
るように不純物濃度を設定する。また、半導体基板２４
及びｐ型半導体領域２２、２１の不純物濃度について
も、図５に示すように、電位ポテンシャルの井戸がそれ
ぞれ、半導体基板２４については電荷転送シフトレジス
タ６４とｎ+ 型半導体領域１３の間の深さに、ｐ型半導
体領域２２についてはｎ+ 型半導体領域１３及び１２の
間の深さに、さらにｐ型半導体領域２１についてはｎ+
型半導体領域１２及び１１の間の深さになるように設定
する。
【００２５】次に、リソグラフィ技術により、フォトレ
ジストでパターンを形成し、ｎ+ 型半導体領域１１にレ
ジストマスクを形成した後、ウエットエッチング技術等
により、基板表面にトレンチ等の加工を施し、半導体領
域１３、２２、１２、２１、１１の端部を基板表面に露
出させる。
ジストでパターンを形成し、ｎ+ 型半導体領域１１にレ
ジストマスクを形成した後、ウエットエッチング技術等
により、基板表面にトレンチ等の加工を施し、半導体領
域１３、２２、１２、２１、１１の端部を基板表面に露
出させる。
【００２６】次に、イオン注入技術により、電荷転送シ
フトレジスタ６４を形成する。
フトレジスタ６４を形成する。
【００２７】次に、基板表面を温度約８００〜９５０℃
の酸素雰囲気中にさらし、酸化膜４１、４２、４３、４
５を形成する。
の酸素雰囲気中にさらし、酸化膜４１、４２、４３、４
５を形成する。
【００２８】その後、リソグラフィ技術、エピタキシャ
ル技術及び異方性または等方性のエッチング技術によ
り、転送ゲートとしてのポリシリコン電極５１、５２、
５３及び転送電極としてのポリシリコン電極６５を形成
する。
ル技術及び異方性または等方性のエッチング技術によ
り、転送ゲートとしてのポリシリコン電極５１、５２、
５３及び転送電極としてのポリシリコン電極６５を形成
する。
【００２９】その後は、配線・保護膜の形成等の通常の
工程により、固体撮像装置を完成させる。
工程により、固体撮像装置を完成させる。
【００３０】このように、本発明においては、各感光領
域１３、１２、１１が基板表面に露出する構造を採用
し、露出したｐ型半導体領域２１、２２及び半導体基板
２４上にそれぞれ転送ゲート５１、５２、５３を配設し
ているため、図７に示す従来技術での不純物拡散領域１
１６、１１７を形成する必要がなくなるので、より一層
の微細化、多画素化を容易に進めることができる。
域１３、１２、１１が基板表面に露出する構造を採用
し、露出したｐ型半導体領域２１、２２及び半導体基板
２４上にそれぞれ転送ゲート５１、５２、５３を配設し
ているため、図７に示す従来技術での不純物拡散領域１
１６、１１７を形成する必要がなくなるので、より一層
の微細化、多画素化を容易に進めることができる。
【００３１】次に、以上の工程で製造され、上記構造で
なる本固体撮像装置の動作原理について説明する。
なる本固体撮像装置の動作原理について説明する。
【００３２】この固体撮像装置に被写体からの光が入射
すると、感光領域１１、１２、１３は受光素子で構成さ
れているため、光電変換により、光の強度に応じた電荷
量を発生させる。従来例に示されたように、基板表面か
らの深さと発生する信号電荷には周波数依存性があり、
深いところほど長波長成分が取り出せる。従って、基板
表面からの深度が異なる感光領域１１、１２、１３に
は、それぞれ、波長を異にする光が入射し、感光領域１
１は青色、感光領域１２は緑色、感光領域１３は赤色の
光について光電変換を行う。
すると、感光領域１１、１２、１３は受光素子で構成さ
れているため、光電変換により、光の強度に応じた電荷
量を発生させる。従来例に示されたように、基板表面か
らの深さと発生する信号電荷には周波数依存性があり、
深いところほど長波長成分が取り出せる。従って、基板
表面からの深度が異なる感光領域１１、１２、１３に
は、それぞれ、波長を異にする光が入射し、感光領域１
１は青色、感光領域１２は緑色、感光領域１３は赤色の
光について光電変換を行う。
【００３３】このようにして発生した電荷の転送動作の
原理は次の通りである。先ず、転送ゲート５３をＯＮに
して転送ゲート５３の下の半導体基板２４の電位の井戸
を電荷転送シフトレジスタ６４と感光領域１３の電位の
井戸の間の深さにする（図３参照）。この結果、感光領
域１３にて光電変換され、蓄積された赤色光の信号電荷
が移送され、電荷転送シフトレジスタ６４へ転送され
る。
原理は次の通りである。先ず、転送ゲート５３をＯＮに
して転送ゲート５３の下の半導体基板２４の電位の井戸
を電荷転送シフトレジスタ６４と感光領域１３の電位の
井戸の間の深さにする（図３参照）。この結果、感光領
域１３にて光電変換され、蓄積された赤色光の信号電荷
が移送され、電荷転送シフトレジスタ６４へ転送され
る。
【００３４】次いで、感光領域１３にて蓄積された信号
電荷が空になった後、転送ゲート５３及び５２をＯＮに
して、転送ゲート５３の下の半導体基板２４の電位の井
戸を電荷転送シフトレジスタ６４と感光領域１３の電位
の井戸の間の深さに、転送ゲート５２の下のｐ型半導体
領域２２の電位の井戸を感光領域１３及び１２の電位の
井戸の間の深さになるようにする（図４参照）。この結
果、感光領域１２にて光電変換され、蓄積された緑色光
の信号電荷が感光領域１３を経由して移送され、電荷転
送シフトレジスタ６４まで転送される。
電荷が空になった後、転送ゲート５３及び５２をＯＮに
して、転送ゲート５３の下の半導体基板２４の電位の井
戸を電荷転送シフトレジスタ６４と感光領域１３の電位
の井戸の間の深さに、転送ゲート５２の下のｐ型半導体
領域２２の電位の井戸を感光領域１３及び１２の電位の
井戸の間の深さになるようにする（図４参照）。この結
果、感光領域１２にて光電変換され、蓄積された緑色光
の信号電荷が感光領域１３を経由して移送され、電荷転
送シフトレジスタ６４まで転送される。
【００３５】最後に、感光領域１２にて蓄積された信号
電荷が空になった後、転送ゲート５３、５２及び５１を
ＯＮにして、転送ゲート５３の下の半導体基板の電位の
井戸を電荷転送シフトレジスタ６４と感光領域１３の電
位の井戸の間の深さに、転送ゲート５２の下のｐ型半導
体領域２２の電位の井戸を感光領域１３及び１２の電位
の井戸の間の深さに、さらに、転送ゲート５１の下のｐ
型半導体領域２１の電位の井戸を感光領域１２及び１１
の電位の井戸の間の深さになるようにする（図５参
照）。この結果、感光領域１１にて光電変換された青色
光の信号電荷が感光領域１２及び１３を経由して移送さ
れ、電荷転送シフトレジスタ６４へ転送される。
電荷が空になった後、転送ゲート５３、５２及び５１を
ＯＮにして、転送ゲート５３の下の半導体基板の電位の
井戸を電荷転送シフトレジスタ６４と感光領域１３の電
位の井戸の間の深さに、転送ゲート５２の下のｐ型半導
体領域２２の電位の井戸を感光領域１３及び１２の電位
の井戸の間の深さに、さらに、転送ゲート５１の下のｐ
型半導体領域２１の電位の井戸を感光領域１２及び１１
の電位の井戸の間の深さになるようにする（図５参
照）。この結果、感光領域１１にて光電変換された青色
光の信号電荷が感光領域１２及び１３を経由して移送さ
れ、電荷転送シフトレジスタ６４へ転送される。
【００３６】このように、本発明においては、複数の感
光領域で蓄積された信号電荷を各感光領域下の導電層の
端部に設けられた転送ゲートを使用して、単一の経路
で、かつ単一の電荷転送シフトレジスタに転送すること
ができる。即ち、１つの受光部列に対し、単一の電荷転
送部で信号電荷の転送ができるので、より一層の微細
化、多画素化を進めることが容易になる。
光領域で蓄積された信号電荷を各感光領域下の導電層の
端部に設けられた転送ゲートを使用して、単一の経路
で、かつ単一の電荷転送シフトレジスタに転送すること
ができる。即ち、１つの受光部列に対し、単一の電荷転
送部で信号電荷の転送ができるので、より一層の微細
化、多画素化を進めることが容易になる。
【００３７】さらに、上述したとおり、本発明で採用す
る信号電荷転送方法では、赤色、緑色、青色の信号電荷
をそれぞれ独立したタイミングで分離して読み出すの
で、従来の技術と比較して混色をより一層防止すること
が可能になる。
る信号電荷転送方法では、赤色、緑色、青色の信号電荷
をそれぞれ独立したタイミングで分離して読み出すの
で、従来の技術と比較して混色をより一層防止すること
が可能になる。
【００３８】次に、本発明にかかる撮像システムの１実
施形態を図６のブロック図を参照しながら説明する。
施形態を図６のブロック図を参照しながら説明する。
【００３９】この撮像システムは、撮像レンズ等でなる
光学部、本発明（請求項１ないし３）にかかる固体撮像
装置（ＣＣＤ：Charge Coupled Device ）、ＣＣＤによ
り光電変換された信号電荷を処理する信号処理系、ＣＣ
Ｄの転送ゲートや電荷転送シフトレジスタなどの制御を
行う駆動系及び得られた映像を表示する表示器で構成さ
れる。
光学部、本発明（請求項１ないし３）にかかる固体撮像
装置（ＣＣＤ：Charge Coupled Device ）、ＣＣＤによ
り光電変換された信号電荷を処理する信号処理系、ＣＣ
Ｄの転送ゲートや電荷転送シフトレジスタなどの制御を
行う駆動系及び得られた映像を表示する表示器で構成さ
れる。
【００４０】駆動系からの制御信号により撮像レンズ等
が調整された光学系に入射した光は、光学系ＬＰＦ（Lo
w Pass Filter ）により、高周波数成分を除去された
後、ＣＣＤに入射し、赤、緑、青の３原色に分離して光
電変換される。光電変換された各信号電荷は、駆動系か
ら送られる各種パルス信号で駆動する転送ゲート及び電
荷転送シフトレジスタにより移送され、信号処理系へ転
送される。信号処理系では、信号電荷に対し、各種の変
調・補正・信号増幅等の処理がなされ、高帯域輝度信号
が形成される。また、信号電荷から照度や被写体との距
離等が算出され、光学系を駆動するための制御信号が駆
動系へ送られる。信号処理系で暗電流・スミア成分等が
検出された場合は、駆動系を制御して高速掃き出し駆動
などの制御信号をＣＣＤに排出させ、電荷転送シフトレ
ジスタ等により除去される。こうして得られた高帯域輝
度信号は、ＮＴＳＣ（National Television System Com
mittee）等の方式に基づく表示器により、映像として提
供される。
が調整された光学系に入射した光は、光学系ＬＰＦ（Lo
w Pass Filter ）により、高周波数成分を除去された
後、ＣＣＤに入射し、赤、緑、青の３原色に分離して光
電変換される。光電変換された各信号電荷は、駆動系か
ら送られる各種パルス信号で駆動する転送ゲート及び電
荷転送シフトレジスタにより移送され、信号処理系へ転
送される。信号処理系では、信号電荷に対し、各種の変
調・補正・信号増幅等の処理がなされ、高帯域輝度信号
が形成される。また、信号電荷から照度や被写体との距
離等が算出され、光学系を駆動するための制御信号が駆
動系へ送られる。信号処理系で暗電流・スミア成分等が
検出された場合は、駆動系を制御して高速掃き出し駆動
などの制御信号をＣＣＤに排出させ、電荷転送シフトレ
ジスタ等により除去される。こうして得られた高帯域輝
度信号は、ＮＴＳＣ（National Television System Com
mittee）等の方式に基づく表示器により、映像として提
供される。
【００４１】図６に示す撮像システムでは、本発明（請
求項１ないし３）にかかる固体撮像装置が使用されてい
るため、小型化・軽量化が実現できる上、解像度の高い
映像を提供することができる。
求項１ないし３）にかかる固体撮像装置が使用されてい
るため、小型化・軽量化が実現できる上、解像度の高い
映像を提供することができる。
【００４２】
【発明の効果】以上詳述したとおり、本発明は、以下の
効果を奏する。先ず、本発明にかかる固体撮像装置で
は、各感光領域が半導体表面に露出する構造を採用して
いるため、従来技術において蓄積した信号電荷を取り出
すための各感光領域と半導体表面とを結ぶ不純物拡散領
域を形成する必要がなくなる。
効果を奏する。先ず、本発明にかかる固体撮像装置で
は、各感光領域が半導体表面に露出する構造を採用して
いるため、従来技術において蓄積した信号電荷を取り出
すための各感光領域と半導体表面とを結ぶ不純物拡散領
域を形成する必要がなくなる。
【００４３】次に、複数の感光領域で蓄積された信号電
荷を各感光領域下の導電層の端部等に設けられた転送ゲ
ートを使用して、単一の経路で、かつ単一の電荷転送シ
フトレジスタに読み出すことができる。即ち、１つの受
光部列に対し、単一の電荷転送部で信号電荷の転送がで
きる。
荷を各感光領域下の導電層の端部等に設けられた転送ゲ
ートを使用して、単一の経路で、かつ単一の電荷転送シ
フトレジスタに読み出すことができる。即ち、１つの受
光部列に対し、単一の電荷転送部で信号電荷の転送がで
きる。
【００４４】以上の２点により、装置の集積度を高める
ことができるので、より一層の微細化、多画素化を容易
に進めることができるという効果がある。
ことができるので、より一層の微細化、多画素化を容易
に進めることができるという効果がある。
【００４５】さらに、本発明で採用する信号電荷転送方
法では、赤色、緑色、青色の信号電荷をそれぞれ独立し
たタイミングで分離して読み出すので、従来の技術と比
較して混色をより一層防止することが可能になるという
効果がある。
法では、赤色、緑色、青色の信号電荷をそれぞれ独立し
たタイミングで分離して読み出すので、従来の技術と比
較して混色をより一層防止することが可能になるという
効果がある。
【００４６】また、本発明にかかる撮像システムでは、
上記の効果を奏する固体撮像装置が使用されているた
め、小型かつ軽量な撮像システムにより、高解像度の映
像が得られる。
上記の効果を奏する固体撮像装置が使用されているた
め、小型かつ軽量な撮像システムにより、高解像度の映
像が得られる。
【図１】本発明の第１の実施の形態にかかる固体撮像装
置の断面図である。
置の断面図である。
【図２】図１に示す固体撮像装置のＡ−Ａ間の電位の井
戸の分布を示す説明図である。
戸の分布を示す説明図である。
【図３】図１に示す固体撮像装置のＡ−Ａ間の電位の井
戸の分布を示す説明である。
戸の分布を示す説明である。
【図４】図１に示す固体撮像装置のＡ−Ａ間の電位の井
戸の分布を示す説明図である。
戸の分布を示す説明図である。
【図５】図１に示す固体撮像装置のＡ−Ａ間の電位の井
戸の分布を示す説明図である。
戸の分布を示す説明図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態にかかる撮像システ
ムのブロック図である。
ムのブロック図である。
【図７】従来の固体撮像装置の１例の縦断面図である。
【図８】従来の固体撮像装置の他の１例の平面図であ
る。
る。
１１、１２、１３、１１１、１１４、１１５、２１１
ｎ+ 型半導体領域でなる感光領域 ２１、２２ ｐ型半導体領域 ２４ ｐ型半導体基板 ４１、４２、４３、４５ シリコン酸化膜 ５１、５２、５３、２２２ 転送ゲート ６４、２２３ 電荷転送シフトレジスタ ６５ 転送電極 １１６、１１７、２１２、２１３ ｎ+ 型不純物拡散領
域 １２０ ｐウェル １２１ ｎ型半導体基板 ２２１ 受光部
ｎ+ 型半導体領域でなる感光領域 ２１、２２ ｐ型半導体領域 ２４ ｐ型半導体基板 ４１、４２、４３、４５ シリコン酸化膜 ５１、５２、５３、２２２ 転送ゲート ６４、２２３ 電荷転送シフトレジスタ ６５ 転送電極 １１６、１１７、２１２、２１３ ｎ+ 型不純物拡散領
域 １２０ ｐウェル １２１ ｎ型半導体基板 ２２１ 受光部
Claims (4)
- 【請求項１】第１導電型半導体基板上に第１の第２電導
型層、第１の第１導電型層、第２の第２導電型層、第２
の第１導電型層、及び第３の第２導電型層が積層され、
これらの端面が前記半導体基板と所定角度をなした積層
構造と、前記半導体基板並びに前記端面で露出した第１
及び第２の第１導電型層上に形成された第１、第２及び
第３の転送ゲートと、これらの転送ゲートを介して転送
された信号電荷を転送する電荷転送部とを備えた固体撮
像装置。 - 【請求項２】前記第１、第２及び第３の第２導電型層並
びに前記電荷転送部の不純物の濃度は、第３の導電型層
よりも第２の導電型層が、第２の導電型層よりも第１の
導電型層が、第１の導電型層よりも前記電荷転送部が高
くなるように形成された請求項１に記載の固体撮像装
置。 - 【請求項３】前記第１、第２及び第３の転送ゲート下の
前記半導体基板、前記第１、第２の第１導電型層の電位
ポテンシャルの深さは、前記第３の転送ゲート下の前記
第２の第１導電型層の電位ポテンシャルの深さが前記第
３の第２導電型層と前記第２の第２導電型層の電位ポテ
ンシャルの深さの間に、前記第２の転送ゲート下の前記
第１の第１導電型層の電位ポテンシャルの深さが前記第
２の第２導電型層と前記第１の第２導電型層下の電位ポ
テンシャルの深さの間に、前記第１の転送ゲート下の前
記半導体基板の電位ポテンシャルの深さが前記第１の第
２導電型層と前記電荷転送部の電位ポテンシャルの深さ
の間になるように形成されたことを特徴とする請求項１
または２に記載の固体撮像装置。 - 【請求項４】被写体からの入射光を受け取る光学系と、 前記光学系を介して入射された光から信号電荷を得る請
求項１ないし３のいずれかに記載の固体撮像装置と、 前記信号電荷から２次元画像を得る信号処理系と、 前記信号処理系の出力信号に基づき前記光学系及び前記
固体撮像装置を駆動する駆動系と、 前記信号処理系で得られた２次元画像信号を表示する画
像表示装置とを備えた撮像システム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9088365A JPH10284714A (ja) | 1997-04-07 | 1997-04-07 | 固体撮像装置及びこれを用いた撮像システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9088365A JPH10284714A (ja) | 1997-04-07 | 1997-04-07 | 固体撮像装置及びこれを用いた撮像システム |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10284714A true JPH10284714A (ja) | 1998-10-23 |
Family
ID=13940782
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9088365A Pending JPH10284714A (ja) | 1997-04-07 | 1997-04-07 | 固体撮像装置及びこれを用いた撮像システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10284714A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7189951B2 (en) | 2002-04-09 | 2007-03-13 | Canon Kabushiki Kaisha | Solid-state image sensing apparatus and image sensing system |
| WO2008065952A1 (fr) * | 2006-11-30 | 2008-06-05 | Sharp Kabushiki Kaisha | Dispositif d'imagerie semi-conducteur, son procédé de fabrication, et dispositif d'informations électroniques |
| WO2010014138A1 (en) | 2008-08-01 | 2010-02-04 | Eastman Kodak Company | Image sensor having multiple sensing layers |
| EP2221872A2 (en) | 2009-02-23 | 2010-08-25 | Sony Corporation | Solid-state imaging element and driving method of the solid-state imaging element |
| US7944268B2 (en) | 2006-12-26 | 2011-05-17 | Sony Corporation | Switch circuit, variable capacitor circuit and IC of the same |
| EP2133918A3 (en) * | 2008-06-09 | 2011-11-30 | Sony Corporation | Solid-state imaging device, drive method thereof and electronic apparatus |
| EP2207204A3 (en) * | 2009-01-09 | 2012-03-14 | Sony Corporation | Solid-state image pickup element and driving method thereof |
| WO2015115147A1 (ja) * | 2014-02-03 | 2015-08-06 | ソニー株式会社 | 固体撮像素子、固体撮像素子の駆動方法、固体撮像素子の製造方法および電子機器 |
-
1997
- 1997-04-07 JP JP9088365A patent/JPH10284714A/ja active Pending
Cited By (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| US11817473B2 (en) | 2008-06-09 | 2023-11-14 | Sony Group Corporation | Solid-state imaging device, drive method thereof and electronic apparatus |
| EP2133918A3 (en) * | 2008-06-09 | 2011-11-30 | Sony Corporation | Solid-state imaging device, drive method thereof and electronic apparatus |
| US8614759B2 (en) | 2008-06-09 | 2013-12-24 | Sony Corporation | Solid-state imaging device, drive method thereof and electronic apparatus |
| KR101417232B1 (ko) * | 2008-08-01 | 2014-07-08 | 옴니비젼 테크날러지스 인코포레이티드 | 복수의 감지층들을 구비한 이미지 센서 |
| WO2010014138A1 (en) | 2008-08-01 | 2010-02-04 | Eastman Kodak Company | Image sensor having multiple sensing layers |
| CN102089882A (zh) * | 2008-08-01 | 2011-06-08 | 柯达公司 | 具有多个感测层的图像传感器 |
| US8471939B2 (en) | 2008-08-01 | 2013-06-25 | Omnivision Technologies, Inc. | Image sensor having multiple sensing layers |
| EP2207204A3 (en) * | 2009-01-09 | 2012-03-14 | Sony Corporation | Solid-state image pickup element and driving method thereof |
| EP2221872A2 (en) | 2009-02-23 | 2010-08-25 | Sony Corporation | Solid-state imaging element and driving method of the solid-state imaging element |
| US8629385B2 (en) | 2009-02-23 | 2014-01-14 | Sony Corporation | Solid-state imaging element and driving method of the solid-state imaging element |
| EP2221872A3 (en) * | 2009-02-23 | 2010-10-06 | Sony Corporation | Solid-state imaging element and driving method of the solid-state imaging element |
| WO2015115147A1 (ja) * | 2014-02-03 | 2015-08-06 | ソニー株式会社 | 固体撮像素子、固体撮像素子の駆動方法、固体撮像素子の製造方法および電子機器 |
| US10257454B2 (en) | 2014-02-03 | 2019-04-09 | Sony Semiconductor Solutions Corporation | Solid-state imaging device, method of driving solid-state imaging device, method of manufacturing solid-state imaging device, and electronic apparatus |
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