JPH1168128A - 信号電荷発生装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】受光・電荷転送領域の受光部を除く部分及び基
準信号用電荷生成領域を覆う遮光層の薄膜化が図られた
もとにおいても、基準信号用電荷生成領域により生成さ
れる信号電荷が、実質的に不所望な増量変動を伴わない
ものとなす。 【解決手段】受光部４７と電荷転送部４９とを含み、受
光部４７を除く部分が遮光層５２により覆われた受光・
電荷転送領域３２と、電荷転送部４９とチャンネル・ス
トップ部４６とを含み、全体に亙って遮光層５２により
覆われた基準信号用電荷生成領域３３と、受光・電荷転
送領域３２における受光部４７に対応して設けられた集
光レンズ３５と、基準信号用電荷生成領域３３における
チャンネル・ストップ部４６に対応して設けられた集光
レンズ３６とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、外部からの光を受
けて、受けられた光に応じた信号電荷を発生させるとと
もに、得られた信号電荷を、それに基づく信号を形成す
る信号出力装置へと転送する信号電荷発生装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】映像信号を形成するビデオカメラ等を構
成すべく用いられる固体撮像装置にあっては、半導体基
体（半導体チップ）に、光電変換を行う多数の受光部が
多数の行列を形成して配列形成されるとともに、各受光
部において受光により得られて蓄積される信号電荷を転
送する電荷結合素子（ＣＣＤ）等により形成された電荷
転送部が、受光部が形成する列の夫々に沿って伸びるも
のとして設けられて成る受光・電荷転送領域を備えた信
号電荷発生装置が備えられる。このような信号電荷発生
装置は、受光・電荷転送領域における電荷転送部により
転送される信号電荷に応じた撮像出力信号を発生する信
号出力装置と共に、固体撮像装置を構成する。

【０００３】信号出力装置において撮像出力信号に変換
される信号電荷を電荷転送部を通じて信号出力装置へと
転送する信号電荷発生装置は、受光・電荷転送領域に加
えて、それに隣接する基準信号用電荷生成領域を備える
ものとされることが多い。信号電荷発生装置に備えられ
る基準信号用電荷生成領域にあっては、受光・電荷転送
領域におけるものと同様な電荷転送部が設けられるが、
受光部は設けられず、受光部に代えて、電荷転送部に近
接するチャンネル・ストップ部が設けられる。即ち、基
準信号用電荷生成領域においては、受光・電荷転送領域
における各電荷転送部が伸びる方向と同じ方向に伸びる
電荷転送部と、その電荷転送部に近接し、電荷転送部に
沿って伸びるチャンネル・ストップ部とが設けられるの
である。

【０００４】受光・電荷転送領域は、それにおける多数
の受光部を除く部分が遮光層により覆われて、できるだ
け多数の受光部以外の部分に光が入らないようにされる
が、基準信号用電荷生成領域にあっては、その全体が遮
光層によって覆われる。斯かるもとで、基準信号用電荷
生成領域における電荷転送部は、理想的には殆ど零に近
い極めて僅かな信号電荷を転送するが、斯かる基準信号
用電荷生成領域における電荷転送部によって転送される
信号電荷も、受光・電荷転送領域における電荷転送部に
より転送される信号電荷と同様に、信号出力装置に供給
される。

【０００５】そして、信号出力装置において、基準信号
用電荷生成領域における電荷転送部によって転送される
信号電荷に応じた黒レベル基準信号が形成される。この
黒レベル基準信号は、信号出力装置から得られる撮像出
力信号に基づいて形成される映像信号における黒レベル
基準を定めるものとされる。このように、信号電荷発生
装置における基準信号用電荷生成領域は、黒レベル基準
信号用の信号電荷を信号出力装置に供給するためのもの
として設けられているのである。

【０００６】図８は、受光・電荷転送領域と基準信号用
電荷生成領域とを備えた従来提案されている信号電荷発
生装置を示す。この図８に示される信号電荷発生装置に
おいては、半導体基体１１に形成された受光・電荷転送
領域１２に対し、その受光・電荷転送領域１２を包囲す
るようにして基準信号用電荷生成領域１３が形成されて
いる。受光・電荷転送領域１２には、上述の如くの、多
数の行列を形成する多数の受光部とそれらが形成する多
数の列に夫々沿って伸びる多数の電荷転送部とが設けら
れており、また、基準信号用電荷生成領域１３には、上
述の如くの、受光・電荷転送領域１２における各電荷転
送部が伸びる方向と同じ方向に伸びる電荷転送部と、そ
の電荷転送部に近接し、電荷転送部に沿って伸びるチャ
ンネル・ストップ部とが設けられている。

【０００７】図９のＡは、図８に示される受光・電荷転
送領域１２における部分断面を示す。この図９のＡに示
される部分断面においては、半導体基体１１の内部に形
成されたＰ形半導体層１５に、高不純物濃度Ｐ形半導体
領域（Ｐ⁺ ) とされたチャンネル・ストップ部１６を伴
った、Ｎ形半導体領域である受光部１７が形成されてお
り、さらに、受光部１７との間に読出ゲート部１８を介
在させて、電荷転送部１９が形成されている。受光部１
７とそれに読出ゲート部１８を介在させることなく近接
する隣の電荷転送部（１９）との間には、チャンネル・
ストップ部１６が介在せしめられて、受光部１７と隣の
電荷転送部（１９）とが相互に遮断されている。

【０００８】チャンネル・ストップ部１６，受光部１
７，読出ゲート部１８及び電荷転送部１９が形成された
Ｐ形半導体層１５の表面は、透明絶縁層２０によって覆
われており、透明絶縁層２０中にはゲート電極部２１が
埋め込まれている。そして、透明絶縁層２０は、受光部
１７を覆う部分を除いて、遮光層２２により覆われてい
る。

【０００９】斯かるもとにおいて、受光・電荷転送領域
１２にあっては、受光部１７において、遮光層２２にお
ける受光部１７に対応する部分に形成された透孔２２Ａ
を通じ、さらに透明絶縁層２０を通じて入射する光に応
じた信号電荷が発生せしめられて蓄積される。そして、
受光部１７に蓄積された信号電荷が、所定のタイミング
をもって読出ゲート部１８を通じて電荷転送部１９へと
読み出され、電荷転送部１９によって信号出力装置へと
転送される。

【００１０】また、図９のＢは、図８に示される基準信
号用電荷生成領域１３における部分断面を示す。この図
９のＢに示される部分断面においては、半導体基体１１
の内部に形成されたＰ形半導体層１５に、高不純物濃度
Ｐ形半導体領域（Ｐ⁺ ) とされたチャンネル・ストップ
部１６が形成されており、さらに、チャンネル・ストッ
プ部１６との間に読出ゲート部１８を介在させて、電荷
転送部１９が形成されている。チャンネル・ストップ部
１６は隣の電荷転送部（１９）に直接的に隣接してい
る。

【００１１】チャンネル・ストップ部１６，読出ゲート
部１８及び電荷転送部１９が形成されたＰ形半導体層１
５の表面は、透明絶縁層２０によって覆われており、透
明絶縁層２０中にはゲート電極部２１が埋め込まれてい
る。そして、透明絶縁層２０は、その全体が遮光層２２
により覆われている。このように、基準信号用電荷生成
領域１３は、受光・電荷転送領域１２に設けられる受光
部１７に相当する受光部が無いものとされる。

【００１２】斯かるもとにおいて、基準信号用電荷生成
領域１３にあっては、所定のタイミングをもって、読出
ゲート部１８を通じてあるいは読出ゲート部１８を通じ
ることなく電荷転送部１９に流入するもの、さらには、
電荷転送部１９において発生したものとされる極めて僅
かな信号電荷が、電荷転送部１９によって信号出力装置
へと転送される。

【００１３】上述の如くの信号電荷発生装置に関して、
その受光感度を向上させるべく、受光・電荷転送領域１
２に設けられた多数の受光部に夫々対応する多数の集光
レンズ（オンチップレンズ）を配し、外部からの光を集
光レンズによって各受光部に集光させることが提案され
ている。斯かる多数の集光レンズが配される場合には、
例えば、図１０に示される如く、半導体基体１１に形成
された受光・電荷転送領域１２が、その全体に亙って多
数の受光部に夫々対応する多数の集光レンズが配された
領域（一点鎖線ハッチングが付された領域）とされる
が、半導体基体１１に受光・電荷転送領域１２を包囲す
るものとして形成された基準信号用電荷生成領域１３に
は、受光部が無いことからして、集光レンズは配され
ず、多数の集光レンズが配された領域とはされない。

【００１４】図１１のＡは、図１０に示される、多数の
受光部に夫々対応する多数の集光レンズが配された受光
・電荷転送領域１２における部分断面を示す。この図１
１のＡに示される部分断面においては、半導体基体１１
の内部に形成されたＰ形半導体層１５における高不純物
濃度Ｐ形半導体領域（Ｐ⁺ ) とされたチャンネル・スト
ップ部１６，Ｎ形半導体領域である受光部１７，読出ゲ
ート部１８及び電荷転送部１９、さらには、Ｐ形半導体
層１５の表面上における透明絶縁層２０，ゲート電極部
２１及び遮光層２２が、図９のＡに示される部分断面と
同様に配置されたもとで、遮光層２２上における受光部
１７に対応する位置に、集光レンズ２５が配されてい
る。それにより、受光・電荷転送領域１２の外部から到
来する光ＬＢが、集光レンズ２５による収束作用を受
け、遮光層２２における受光部１７に対応する部分に形
成された透孔２２Ａを通じ、さらに、透明絶縁層２０を
通じて、受光部１７に集光せしめられる。

【００１５】また、図１１のＢは、図１０に示される基
準信号用電荷生成領域１３における部分断面を示す。こ
の図１１のＢに示される部分断面においては、半導体基
体１１の内部に形成されたＰ形半導体層１５における高
不純物濃度Ｐ形半導体領域（Ｐ⁺ ) とされたチャンネル
・ストップ部１６，読出ゲート部１８及び電荷転送部１
９、さらには、Ｐ形半導体層１５の表面上における透明
絶縁層２０，ゲート電極部２１及び遮光層２２が、図９
のＢに示される部分断面と同様に配置されたもとで、図
１１のＡに示される集光レンズ２５に相当する集光レン
ズは配されていない。従って、基準信号用電荷生成領域
１３の外部から到来する光ＬＢは、集光せしめられるこ
となく、遮光層２２を照射する。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】このような状況のもと
で、信号電荷発生装置の受光感度をより一層向上させる
こと等を目的として、信号電荷発生装置が備える受光・
電荷転送領域における多数の受光部に対応する部分以外
の部分を覆う遮光層に関し、その厚みを低減させる薄膜
化を図ることが考えられている。受光・電荷転送領域に
おける多数の受光部に対応する部分以外の部分を覆う遮
光層の薄膜化が図られる際には、それに伴って、信号電
荷発生装置が備える基準信号用電荷生成領域の全体を覆
う遮光層についても、その厚みを低減させる薄膜化が図
られることになる。

【００１７】図１２のＡは、例えば、図１０に示される
受光・電荷転送領域１２及び基準信号用電荷生成領域１
３について遮光層の薄膜化が図られた場合における、多
数の受光部に夫々対応する多数の集光レンズが配された
受光・電荷転送領域１２の部分断面を示す。この図１２
のＡに示される部分断面においては、半導体基体１１の
内部に形成されたＰ形半導体層１５における高不純物濃
度Ｐ形半導体領域（Ｐ ⁺ ) とされたチャンネル・ストッ
プ部１６，Ｎ形半導体領域である受光部１７，読出ゲー
ト部１８及び電荷転送部１９、さらには、Ｐ形半導体層
１５の表面上における透明絶縁層２０及びゲート電極部
２１が、図１１のＡに示される部分断面と同様に配置さ
れたもとで、透明絶縁層２０をそれにおける受光部１７
を覆う部分を除いて覆う遮光層２６が、図１１のＡに示
される遮光層２２に比して厚みが低減された、薄膜化が
図られたものとして配されている。そして、遮光層２６
上における受光部１７に対応する位置に、集光レンズ２
５が配されている。

【００１８】このように、薄膜化が図られた遮光層２６
が設けられた受光・電荷転送領域１２にあっては、受光
・電荷転送領域１２の外部から到来する光ＬＢが、集光
レンズ２５による収束作用を受け、遮光層２６における
受光部１７に対応する部分に形成された透孔２６Ａを通
じ、さらに、透明絶縁層２０を通じて、受光部１７に集
光せしめられる。その際、集光レンズ２５によって受光
部１７に集光せしめられる光は、遮光層２６が薄膜化さ
れてその厚みが低減されていることにより、図１１のＡ
に示される薄膜化が図られていない遮光層２２が設けら
れた受光・電荷転送領域１２の場合に比して、多量とさ
れることになり、その結果、信号電荷発生装置の受光感
度がより一層向上することになる。

【００１９】これに対して、図１２のＢは、図１０に示
される受光・電荷転送領域１２及び基準信号用電荷生成
領域１３について遮光層の薄膜化が図られた場合におけ
る、基準信号用電荷生成領域１３の部分断面を示す。こ
の図１２のＢに示される部分断面においては、半導体基
体１１の内部に形成されたＰ形半導体層１５における高
不純物濃度Ｐ形半導体領域（Ｐ⁺ ) とされたチャンネル
・ストップ部１６，読出ゲート部１８及び電荷転送部１
９、さらには、Ｐ形半導体層１５の表面上における透明
絶縁層２０及びゲート電極部２１が、図１１のＢに示さ
れる部分断面と同様に配置されたもとで、透明絶縁層２
０を覆う遮光層２６が、図１１のＢに示される遮光層２
２に比して厚みが低減された、薄膜化が図られたものと
して配されている。

【００２０】このように、薄膜化が図られた遮光層２６
が設けられた基準信号用電荷生成領域１３にあっては、
集光レンズは配されていないので、基準信号用電荷生成
領域１３の外部から到来する光ＬＢは、集光せしめられ
ることなく、遮光層２６を照射する。その際、遮光層２
６が薄膜化されてその厚みが低減されていることによ
り、基準信号用電荷生成領域１３の外部から到来する光
ＬＢの強度が比較的大であるとき、図１１のＢに示され
る薄膜化が図られていない遮光層２２が設けられた基準
信号用電荷生成領域１３においては通常生じない不都合
が発生する。

【００２１】斯かる不都合は、基準信号用電荷生成領域
１３の外部から到来する比較的大なる強度を有した光Ｌ
Ｂが、薄膜化が図られてその厚みが低減された遮光層２
６を透過してしまい、さらに、透明絶縁層２０及びゲー
ト電極部２１を透過して、Ｐ形半導体層１５に形成され
たチャンネル・ストップ部１６，読出ゲート部１８、さ
らには、電荷転送部１９に到達することによりもたらさ
れる。基準信号用電荷生成領域１３の外部からの光が、
遮光層２６を透過し、さらに、透明絶縁層２０及びゲー
ト電極部２１を透過して、電荷転送部１９に到達する
と、その光に応じた電荷が電荷転送部１９において発生
することになる。

【００２２】上述の如くにして遮光層２６を透過した外
部からの光に応じた電荷が電荷転送部１９において発生
すると、電荷転送部１９により転送される信号電荷が増
加せしめられることになる。それゆえ、電荷転送部１９
により信号出力装置へと転送される信号電荷、即ち、基
準信号用電荷生成領域１３から信号出力装置に供給され
る黒レベル基準信号用の信号電荷が、増加せしめられ
て、不所望な増量変動を伴うことになる。

【００２３】その結果、信号出力装置において基準信号
用電荷生成領域１３から供給される信号電荷に応じて形
成される黒レベル基準信号のレベルが増大せしめられる
ことになり、信号出力装置から得られる黒レベル基準信
号が、不所望なレベル変動を伴うものとなる。黒レベル
基準信号が、不所望なレベル変動を伴っていると、信号
出力装置から得られる撮像出力信号に基づいて形成され
る映像信号における黒レベル基準が適正に設定されなく
なってしまう。

【００２４】斯かる点に鑑み、本願の特許請求の範囲に
おける請求項１から請求項５までのいずれかに記載され
た発明は、半導体基体に受光部と電荷転送部とを含むも
のとして設けられ、受光部を除く部分が遮光層により覆
われた受光・電荷転送領域、及び、当該半導体基体に、
受光部を含むことなく、電荷転送部とチャンネル・スト
ップ部とを含むものとして設けられ、全体に亙って遮光
層により覆われた基準信号用電荷生成領域を備え、受光
・電荷転送領域における受光部を除く部分及び基準信号
用電荷生成領域を覆う遮光層が、その厚みが低減される
薄膜化が図られたものとされるもとにおいても、基準信
号用電荷生成領域により生成される信号電荷が、実質的
に不所望な増量変動を伴わず、それに基づいて適正な黒
レベル基準信号が得られるものとされることになる信号
電荷発生装置を提供する。

【００２５】

【課題を解決するための手段】本願の特許請求の範囲に
おける請求項１から請求項５までのいずれかに記載され
た発明に係る信号電荷発生装置は、半導体基体に設けら
れ、受光により信号電荷を生じさせる受光部と受光部に
おいて得られる信号電荷を転送する電荷転送部とを含
み、受光部を除く部分が遮光層により覆われた受光・電
荷転送領域と、当該半導体基体に設けられ、受光により
信号電荷を生じさせる受光部を含むことなく、電荷転送
部と他の部分とを含み、全体に亙って遮光層により覆わ
れた基準信号用電荷生成領域と、受光・電荷転送領域に
おける受光部に対応して設けられた第１の集光レンズ手
段と、基準信号用電荷生成領域における電荷転送部では
ない他の部分に対応して設けられた第２の集光レンズ手
段と、を備えて構成される。

【００２６】特に、特許請求の範囲における請求項３に
記載された発明に係る信号電荷発生装置にあっては、基
準信号用電荷生成領域に含まれる電荷転送部及び他の部
分の夫々が特定の方向に沿って伸びるものとされ、第２
の集光レンズ手段が当該特定の方向に沿って配列された
複数の集光レンズによって形成される。

【００２７】また、特許請求の範囲における請求項４に
記載された発明に係る信号電荷発生装置にあっては、基
準信号用電荷生成領域に含まれる電荷転送部及び他の部
分の夫々が特定の方向に沿って伸びるものとされ、第２
の集光レンズ手段が当該特定の方向に沿って伸びるシリ
ンドリカルレンズによって形成される。

【００２８】上述の如くに構成される本願の特許請求の
範囲における請求項１から請求項５までのいずれかに記
載された発明に係る信号電荷発生装置にあっては、受光
・電荷転送領域及び基準信号用電荷生成領域の夫々に外
部からの光が入射するとき、受光・電荷転送領域におい
ては、外部からの光が第１の集光レンズ手段によって受
光部に集光せしめられ、また、基準信号用電荷生成領域
においては、電荷転送部ではない他の部分に対応して設
けられた第２の集光レンズ手段が、外部からの光を電荷
転送部以外の部分に集光させるべく作用する。

【００２９】それゆえ、受光・電荷転送領域にあって
は、受光部において、第１の集光レンズ手段によって集
光せしめられた光に応じた信号電荷が形成されて蓄積さ
れ、所定のタイミングをもって、受光部に蓄積された信
号電荷が電荷転送部によって転送される。それにより、
信号電荷発生装置の受光感度の向上が図られる。また、
基準信号用電荷生成領域にあっては、それを覆う遮光層
がその厚みが低減される薄膜化が図られたものとされて
いて、比較的大なる強度を有した外部からの光が遮光層
を透過する状態が生じても、遮光層を透過した外部から
の光は、第２の集光レンズ手段によって、電荷転送部以
外の部分に集光せしめられ、電荷転送部には実質的に到
達しない状態、あるいは、僅かな量が電荷転送部に到達
するに過ぎない状態に置かれる。それにより、電荷転送
部によって転送される信号電荷は、遮光層を透過した光
の影響を実質的に受けないもの、あるいは、遮光層を透
過した光の影響が効果的に抑制されるものとされ、電荷
転送部によって転送される信号電荷における不所望な増
量変動が抑制される。その結果、例えば、基準信号用電
荷生成領域から供給される信号電荷に応じて黒レベル基
準信号を形成する信号出力装置から、適正な黒レベル基
準信号が得られることになる。

【００３０】特に、本願の特許請求の範囲における請求
項３に記載された発明に係る信号電荷発生装置にあって
は、基準信号用電荷生成領域に含まれる電荷転送部及び
他の部分の夫々が特定の方向に沿って伸びるものとされ
て、第２の集光レンズ手段が当該特定の方向に沿って配
列された複数の集光レンズによって形成され、また、本
願の特許請求の範囲における請求項４に記載された発明
に係る信号電荷発生装置にあっては、基準信号用電荷生
成領域に含まれる電荷転送部及び他の部分の夫々が特定
の方向に沿って伸びるものとされて、第２の集光レンズ
手段が当該特定の方向に沿って伸びるシリンドリカルレ
ンズによって形成されるので、基準信号用電荷生成領域
を覆う遮光層がその厚みが低減される薄膜化が図られた
ものとされていて、比較的大なる強度を有した外部から
の光が遮光層を透過する状態が生じたとき、遮光層を透
過した外部からの光を電荷転送部以外の部分に集光させ
て、電荷転送部によって転送される信号電荷における不
所望な増量変動を抑制する役割を負う第２の集光レンズ
手段が、容易に得られるとともに、必要な機能を確実に
果たすものとされることになる。

【００３１】

【発明の実施の形態】図１は、本願の特許請求の範囲に
おける請求項１から請求項５までのいずれかに記載され
た発明に係る信号電荷発生装置の一例を概略的に示す。

【００３２】図１に示される例においては、半導体基体
（半導体チップ）３１に、受光・電荷転送領域３２と、
その受光・電荷転送領域３２を包囲する基準信号用電荷
生成領域３３とが形成されている。

【００３３】受光・電荷転送領域３２には、多数の行
列、例えば、水平方向に伸びる行と垂直方向に伸びる
列、を形成し、各々が受光により信号電荷を生じさせる
ものとされた多数の受光部と、それらが形成する多数の
列に夫々沿って伸び、各々が受光部において得られる信
号電荷を転送するものとされた多数の電荷転送部とが設
けられている。また、基準信号用電荷生成領域３３に
は、受光・電荷転送領域３２における各電荷転送部が伸
びる方向と同じ方向に伸びる複数の電荷転送部と、複数
の電荷転送部に夫々近接し、各電荷転送部に沿って伸び
る複数のチャンネル・ストップ部とが設けられている。

【００３４】さらに、図１に示される例においては、半
導体基体３１に形成された受光・電荷転送領域３２とそ
の受光・電荷転送領域３２を包囲する基準信号用電荷生
成領域３３との両者を含み、さらに、それらを越えて拡
がる広い領域上に、所定の態様をもって配列された多数
の集光レンズを含んで成る集光レンズ配置部３４が、一
点鎖線ハッチングが付されてあらわされる領域として示
される如くに、設けられている。集光レンズ配置部３４
における受光・電荷転送領域３２に対応する部分に含ま
れる多数の集光レンズは、各々が第１の集光レンズ手段
を形成しており、また、集光レンズ配置部３４における
基準信号用電荷生成領域３３及びその周囲の領域に対応
する部分に含まれる複数の集光レンズは、それらのうち
の複数個から成るグループが、あるいは、各々が第２の
集光レンズ手段を形成している。

【００３５】集光レンズ配置部３４における受光・電荷
転送領域３２に対応する部分に含まれる多数の集光レン
ズの各々、即ち、第１の集光レンズ手段は、受光・電荷
転送領域３２に設けられた多数の受光部の各々に対応し
て配されており、外部から集光レンズ配置部３４に入射
する光を、対応する受光部に集光させる。また、集光レ
ンズ配置部３４における基準信号用電荷生成領域３３及
びその周囲の領域に対応する部分に含まれる複数の集光
レンズのうちの複数個から成るグループ、あるいは、各
々、即ち、第２の集光レンズ手段は、基準信号用電荷生
成領域３３に設けられた複数の電荷転送部以外の部分、
例えば、基準信号用電荷生成領域３３に設けられた複数
のチャンネル・ストップ部の各々に対応して配されてお
り、外部から基準信号用電荷生成領域３３に入射する光
を、対応するチャンネル・ストップ部に集光させる。

【００３６】図２は、図１に示される、半導体基体３１
に形成された受光・電荷転送領域３２及び基準信号用電
荷生成領域３３の両者を含み、さらに、それらを越えて
拡がる広い領域上に配された、集光レンズ配置部３４の
一例における部分を示す。この図２に示される集光レン
ズ配置部３４は、受光・電荷転送領域３２に対応する部
分である部分ＲＡと基準信号用電荷生成領域３３に対応
する部分である部分ＲＢとを含んでいる。そして、部分
ＲＡが、受光・電荷転送領域３２に設けられた多数の受
光部に夫々対応するものとして配列配置された多数の集
光レンズ３５を含んでおり、また、部分ＲＢが、基準信
号用電荷生成領域３３に設けられた複数のチャンネル・
ストップ部の各々に沿って配列配置された複数の集光レ
ンズ３６を含んでいる。

【００３７】図３は、図２に示される集光レンズ配置部
３４における部分ＲＢに含まれる複数の集光レンズ３６
の、基準信号用電荷生成領域３３に設けられた複数のチ
ャンネル・ストップ部の各々に対する配列状態を示して
いる。この図３に示される配列状態にあっては、複数の
集光レンズ３６のうちの複数個から成るグループ３６Ａ
の夫々が、基準信号用電荷生成領域３３に設けられた複
数の電荷転送部４９に夫々沿って伸びる複数のチャンネ
ル・ストップ部４６の夫々に沿うものとされている。各
グループ３６Ａを形成する複数の集光レンズ３６は、所
定の間隔を置いて配列されている。

【００３８】図２に示される集光レンズ配置部３４にお
いては、部分ＲＡに含まれる多数の集光レンズ３５の各
々と部分ＲＢに含まれる複数の集光レンズ３６の各々と
は、外形がドーム状を成す同一のものとされている。

【００３９】図４のＡは、図１に示される受光・電荷転
送領域３２、及び、その上に配された図２に示される集
光レンズ配置部３４における部分ＲＡの部分断面を示
す。この図４のＡに示される部分断面においては、受光
・電荷転送領域３２における半導体基体３１の内部に形
成されたＰ形半導体層４５に、高不純物濃度Ｐ形半導体
領域（Ｐ⁺ ) とされたチャンネル・ストップ部４６を伴
った、Ｎ形半導体領域である受光部４７が形成されてお
り、さらに、受光部４７との間に読出ゲート部４８を介
在させて、電荷転送部４９が形成されている。受光部４
７とそれに読出ゲート部４８を介在させることなく近接
する隣の電荷転送部（４９）との間には、チャンネル・
ストップ部４６が介在せしめられて、受光部４７と隣の
電荷転送部（４９）とが相互に遮断されている。

【００４０】チャンネル・ストップ部４６，受光部４
７，読出ゲート部４８及び電荷転送部４９が形成された
Ｐ形半導体層４５の表面は、透明絶縁層５０によって覆
われており、透明絶縁層５０中にはゲート電極部５１が
埋め込まれている。そして、透明絶縁層５０は、受光部
４７を覆う部分を除いて、遮光層５２により覆われてい
る。遮光層５２は、薄膜化が図られたものとされてお
り、その厚みが、例えば、図１２のＡに示される遮光層
２６と同等のものにまで低減されている。

【００４１】また、受光・電荷転送領域３２上に設けら
れた集光レンズ配置部３４における部分ＲＡにあって
は、受光・電荷転送領域３２に設けられた受光部４７に
対応する受光部４７の上方の位置に、集光レンズ３５が
配されている。それにより、集光レンズ配置部３４にお
ける部分ＲＡの外部から到来する光ＬＢが、集光レンズ
３５による収束作用を受け、遮光層５２における受光部
４７に対応する部分に形成された透孔５２Ａを通じ、さ
らに、透明絶縁層５０を通じて、受光部４７に集光せし
められる。

【００４２】図４のＢは、図１に示される基準信号用電
荷生成領域３３、及び、その上に配された図２及び図３
に示される集光レンズ配置部３４における部分ＲＢの部
分断面を示す。この図４のＢに示される部分断面におい
ては、基準信号用電荷生成領域３３における半導体基体
３１の内部に形成されたＰ形半導体層４５における高不
純物濃度Ｐ形半導体領域（Ｐ⁺ ) とされたチャンネル・
ストップ部４６，読出ゲート部４８及び電荷転送部４
９、さらには、Ｐ形半導体層４５の表面上における透明
絶縁層５０及びゲート電極部５１が、図９のＢに示され
る部分断面と同様に配置されたもとで、透明絶縁層５０
は、その全体が遮光層５２により覆われている。この遮
光層５２も、薄膜化が図られたものとされており、その
厚みが、例えば、図１２のＢに示される遮光層２６と同
等のものにまで低減されている。このように、基準信号
用電荷生成領域３３は、受光・電荷転送領域３２に設け
られる受光部４７に相当する受光部が無いものとされ
る。

【００４３】そして、基準信号用電荷生成領域３３上に
設けられた集光レンズ配置部３４における部分ＲＢにあ
っては、基準信号用電荷生成領域３３に設けられたチャ
ンネル・ストップ部４６に対応するチャンネル・ストッ
プ部４６の上方の位置に、集光レンズ３６が配されてい
る。それにより、集光レンズ配置部３４における部分Ｒ
Ｂの外部から到来する光ＬＢが、集光レンズ３６に入射
する部分については、集光レンズ３６による収束作用を
受け、チャンネル・ストップ部４６に向かうべく集光せ
しめられて、遮光層５２におけるチャンネル・ストップ
部４６の上方に位置する部分に入射せしめられる。

【００４４】このとき、集光レンズ配置部３４における
部分ＲＢの外部から到来する光ＬＢが、比較的大なる強
度を有しており、薄膜化が図られたものとされて、その
厚みが、例えば、図１２のＢに示される遮光層２６と同
等のものにまで低減された遮光層５２を透過する事態が
生じても、斯かる遮光層５２を透過する光ＬＢのうちの
集光レンズ３６による収束作用を受けた部分は、基準信
号用電荷生成領域３３に設けられたチャンネル・ストッ
プ部４６に集光せしめられて、基準信号用電荷生成領域
３３に設けられた電荷転送部４９には到達しないものと
される。

【００４５】従って、斯かるもとで、遮光層５２を透過
し、さらに、透明絶縁層５０及びゲート電極部５１を透
過して電荷転送部４９に到達する光は、集光レンズ配置
部３４における部分ＲＢの外部から到来する光ＬＢのう
ちの集光レンズ３６に入射しない部分のうちのさらにそ
の一部分とされ、極めて制限されたものとされる。

【００４６】このように、基準信号用電荷生成領域３３
に設けられたチャンネル・ストップ部４６に対応するチ
ャンネル・ストップ部４６の上方の位置に、集光レンズ
配置部３４における部分ＲＢに含まれた集光レンズ３６
が配されることによって、集光レンズ配置部３４におけ
る部分ＲＢの外部から到来する光ＬＢが、比較的大なる
強度を有していて、薄膜化が図られたものとされてその
厚みが低減された遮光層５２を透過する事態が生じて
も、遮光層５２を透過して電荷転送部４９に到達する光
は、極めて制限されたものとされることになる。それに
より、電荷転送部４９によって転送される信号電荷は、
遮光層５２を透過した光の影響が効果的に抑制されるも
のとされ、電荷転送部４９によって転送される信号電荷
における不所望な増量変動が抑制される。その結果、例
えば、基準信号用電荷生成領域３３から供給される信号
電荷に応じて黒レベル基準信号を形成する信号出力装置
から、適正な黒レベル基準信号が得られることになる。

【００４７】図５は、図１に示される、半導体基体３１
に形成された受光・電荷転送領域３２及び基準信号用電
荷生成領域３３の両者を含み、さらに、それらを越えて
拡がる広い領域上に配された、集光レンズ配置部３４の
他の例における部分を示す。この図５に示される集光レ
ンズ配置部３４は、受光・電荷転送領域３２に対応する
部分である部分ＲＡ’と基準信号用電荷生成領域３３に
対応する部分である部分ＲＢ’とを含んでいる。そし
て、部分ＲＡ’が、受光・電荷転送領域３２に設けられ
た多数の受光部に夫々対応するものとして配列配置され
た多数の集光レンズ５５を含んでおり、また、部分Ｒ
Ｂ’が、基準信号用電荷生成領域３３に設けられた複数
のチャンネル・ストップ部の各々に沿って伸びる複数の
集光レンズ５６を含んでいる。複数の集光レンズ５６の
各々は、シリンドリカルレンズとされている。

【００４８】図６は、図５に示される集光レンズ配置部
３４における部分ＲＢ’に含まれる複数の集光レンズ５
６の、基準信号用電荷生成領域３３に設けられた複数の
チャンネル・ストップ部の各々に対する配置状態を示し
ている。この図６に示される配置状態にあっては、各々
がシリンドリカルレンズとされた複数の集光レンズ５６
の夫々が、基準信号用電荷生成領域３３に設けられた複
数の電荷転送部４９に夫々沿って伸びる複数のチャンネ
ル・ストップ部４６の夫々に沿って伸びるものとされて
いる。

【００４９】図７のＡは、図１に示される受光・電荷転
送領域３２、及び、その上に配された図５に示される集
光レンズ配置部３４における部分ＲＡ’の部分断面を示
す。この図７のＡに示される部分断面においては、図４
のＡに示される部分断面と同様に構成された部分を多々
有しており、図７のＡにおいて、図４のＡに示される各
部に対応する部分は図４のＡと共通の符号が付されて示
されていて、それらについての重複説明は省略される。

【００５０】図７のＡに示される部分断面における、受
光・電荷転送領域３２上に設けられた集光レンズ配置部
３４における部分ＲＡ’にあっては、受光・電荷転送領
域３２に設けられた受光部４７に対応する受光部４７の
上方の位置に、集光レンズ５５が配されている。それに
より、集光レンズ配置部３４における部分ＲＡ’の外部
から到来する光ＬＢが、集光レンズ５５による収束作用
を受け、遮光層５２における受光部４７に対応する部分
に形成された透孔５２Ａを通じ、さらに、透明絶縁層５
０を通じて、受光部４７に集光せしめられる。

【００５１】図７のＢは、図１に示される基準信号用電
荷生成領域３３、及び、その上に配された図５及び図６
に示される集光レンズ配置部３４における部分ＲＢ’の
部分断面を示す。この図７のＢに示される部分断面にお
いても、図４のＢに示される部分断面と同様に構成され
た部分を多々有しており、図７のＢにおいて、図４のＢ
に示される各部に対応する部分は図４のＢと共通の符号
が付されて示されていて、それらについての重複説明は
省略される。

【００５２】図７のＢに示される部分断面における、基
準信号用電荷生成領域３３上に設けられた集光レンズ配
置部３４における部分ＲＢ’にあっては、基準信号用電
荷生成領域３３に設けられたチャンネル・ストップ部４
６に対応するチャンネル・ストップ部４６の上方の位置
に、シリンドリカルレンズとされた集光レンズ５６が配
されている。それにより、集光レンズ配置部３４におけ
る部分ＲＢ’の外部から到来する光ＬＢが、集光レンズ
５６に入射する部分については、集光レンズ５６による
収束作用を受け、チャンネル・ストップ部４６に向かう
べく集光せしめられて、遮光層５２におけるチャンネル
・ストップ部４６の上方に位置する部分に入射せしめら
れる。

【００５３】このとき、集光レンズ配置部３４における
部分ＲＢ’の外部から到来する光ＬＢが、比較的大なる
強度を有しており、薄膜化が図られたものとされて、そ
の厚みが、例えば、図１２のＢに示される遮光層２６と
同等のものにまで低減された遮光層５２を透過する事態
が生じても、斯かる遮光層５２を透過する光ＬＢのうち
の集光レンズ５６による収束作用を受けた部分は、基準
信号用電荷生成領域３３に設けられたチャンネル・スト
ップ部４６に集光せしめられて、基準信号用電荷生成領
域３３に設けられた電荷転送部４９には到達しないもの
とされる。

【００５４】従って、斯かるもとで、遮光層５２を透過
し、さらに、透明絶縁層５０及びゲート電極部５１を透
過して電荷転送部４９に到達する光は、集光レンズ配置
部３４における部分ＲＢ’の外部から到来する光ＬＢの
うちの集光レンズ５６に入射しない部分のうちのさらに
その一部分とされ、極めて制限されたものとされる。

【００５５】このように、基準信号用電荷生成領域３３
に設けられたチャンネル・ストップ部４６に対応するチ
ャンネル・ストップ部４６の上方の位置に、集光レンズ
配置部３４における部分ＲＢ’に含まれた、シリンドリ
カルレンズとされた集光レンズ５６が配されることによ
って、集光レンズ配置部３４における部分ＲＢ’の外部
から到来する光ＬＢが、比較的大なる強度を有してい
て、薄膜化が図られたものとされてその厚みが低減され
た遮光層５２を透過する事態が生じても、遮光層５２を
透過して電荷転送部４９に到達する光は、極めて制限さ
れたものとされることになる。それにより、電荷転送部
４９によって転送される信号電荷は、遮光層５２を透過
した光の影響が効果的に抑制されるものとされ、電荷転
送部４９によって転送される信号電荷における不所望な
増量変動が抑制される。その結果、例えば、基準信号用
電荷生成領域３３から供給される信号電荷に応じて黒レ
ベル基準信号を形成する信号出力装置から、適正な黒レ
ベル基準信号が得られることになる。

【００５６】

【発明の効果】以上の説明から明らかな如く、本願の特
許請求の範囲における請求項１から請求項５までのいず
れかに記載された発明に係る信号電荷発生装置によれ
ば、受光部において、第１の集光レンズ手段によって集
光せしめられた光に応じた信号電荷が形成されて蓄積さ
れ、所定のタイミングをもって、受光部に蓄積された信
号電荷が電荷転送部によって転送され、それにより、信
号電荷発生装置の受光感度の向上が図られる。また、基
準信号用電荷生成領域にあっては、それを覆う遮光層が
その厚みが低減される薄膜化が図られたものとされてい
て、比較的大なる強度を有した外部からの光が遮光層を
透過する状態が生じても、遮光層を透過した外部からの
光は、第２の集光レンズ手段によって、電荷転送部以外
の部分に集光せしめられ、電荷転送部には実質的に到達
しない状態、あるいは、僅かな量が電荷転送部に到達す
るに過ぎない状態に置かれ、それにより、電荷転送部に
よって転送される信号電荷が、遮光層を透過した光の影
響を実質的に受けないもの、あるいは、遮光層を透過し
た光の影響が効果的に抑制されるものとされ、電荷転送
部によって転送される信号電荷における不所望な増量変
動が抑制される。その結果、例えば、基準信号用電荷生
成領域から供給される信号電荷に応じて黒レベル基準信
号を形成する信号出力装置から、適正な黒レベル基準信
号が得られることになる。

【００５７】また、特に、本願の特許請求の範囲におけ
る請求項３もしくは請求項４に記載された発明に係る信
号電荷発生装置によれば、基準信号用電荷生成領域を覆
う遮光層がその厚みが低減される薄膜化が図られたもの
とされていて、比較的大なる強度を有した外部からの光
が遮光層を透過する状態が生じたとき、遮光層を透過し
た外部からの光を電荷転送部以外の部分に集光させて、
電荷転送部によって転送される信号電荷における不所望
な増量変動を抑制する役割を負う第２の集光レンズ手段
が、容易に得られるとともに、必要な機能を確実に果た
すものとされることになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本願の特許請求の範囲における請求項１から請
求項５までのいずれかに記載された発明に係る信号電荷
発生装置の一例を示す概略平面図である。

【図２】図１に示される集光レンズ配置部の一例におけ
る部分を示す部分斜視図である。

【図３】図２に示される集光レンズ配置部に含まれる複
数の集光レンズの基準信号用電荷生成領域に設けられた
複数のチャンネル・ストップ部の各々に対する配列状態
を示す概略平面図である。

【図４】図１に示される受光・電荷転送領域及び基準信
号用電荷生成領域の夫々とその上に配された集光レンズ
配置部の一例における部分とを示す概略断面図である。

【図５】図１に示される集光レンズ配置部の他の例にお
ける部分を示す部分斜視図である。

【図６】図５に示される集光レンズ配置部に含まれる複
数の集光レンズの基準信号用電荷生成領域に設けられた
複数のチャンネル・ストップ部の各々に対する配列状態
を示す概略平面図である。

【図７】図１に示される受光・電荷転送領域及び基準信
号用電荷生成領域の夫々とその上に配された集光レンズ
配置部の他の例における部分とを示す概略断面図であ
る。

【図８】受光・電荷転送領域と基準信号用電荷生成領域
とを備えた従来提案されている信号電荷発生装置を示す
概略平面図である。

【図９】図８に示される受光・電荷転送領域及び基準信
号用電荷生成領域の夫々の部分を示す概略断面図であ
る。

【図１０】受光・電荷転送領域と基準信号用電荷生成領
域とを備え、受光・電荷転送領域上に多数の集光レンズ
が配された信号電荷発生装置を示す概略平面図である。

【図１１】図１０に示される多数の集光レンズが配され
た受光・電荷転送領域及び基準信号用電荷生成領域の夫
々の部分を示す概略断面図である。

【図１２】図１０に示される多数の集光レンズが配され
た受光・電荷転送領域及び基準信号用電荷生成領域の夫
々における遮光層の薄膜化が図られたものに相当する構
成の部分を示す概略断面図である。

【符号の説明】

３１ 半導体基体 ３２ 受光・電荷転送領域
３３ 基準信号用電荷生成領域 ３４ 集光レン
ズ配置部 ３５，３６，５５，５６ 集光レンズ
４５ Ｐ形半導体層 ４６ チャンネル・スト
ップ部 ４７ 受光部 ４８ 読出ゲート部
４９ 電荷転送部 ５０ 透明絶縁層 ５
１ ゲート電極部 ５２ 遮光層 ５２Ａ 透
孔

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】半導体基体に設けられ、受光により信号電
   荷を生じさせる受光部と該受光部において得られる信号
   電荷を転送する電荷転送部とを含み、上記受光部を除く
   部分が遮光層により覆われた受光・電荷転送領域と、 上記半導体基体に設けられ、受光により信号電荷を生じ
   させる受光部を含むことなく、電荷転送部と他の部分と
   を含み、全体に亙って遮光層により覆われた基準信号用
   電荷生成領域と、 上記受光・電荷転送領域における上記受光部に対応して
   設けられた第１の集光レンズ手段と、 上記基準信号用電荷生成領域における上記他の部分に対
   応して設けられた第２の集光レンズ手段と、を備えて構
   成される信号電荷発生装置。
2. 【請求項２】第２の集光レンズ手段が、基準信号用電荷
   生成領域に入射する光を該基準信号用電荷生成領域に含
   まれる電荷転送部以外の部分に集光させるべく作用する
   ことを特徴とする請求項１記載の信号電荷発生装置。
3. 【請求項３】基準信号用電荷生成領域に含まれる電荷転
   送部及び他の部分の夫々が特定の方向に沿って伸びるも
   のとされ、第２の集光レンズ手段が上記特定の方向に沿
   って配列された複数の集光レンズによって形成されるこ
   とを特徴とする請求項２記載の信号電荷発生装置。
4. 【請求項４】基準信号用電荷生成領域に含まれる電荷転
   送部及び他の部分の夫々が特定の方向に沿って伸びるも
   のとされ、第２の集光レンズ手段が上記特定の方向に沿
   って伸びるシリンドリカルレンズによって形成されるこ
   とを特徴とする請求項２記載の信号電荷発生装置。
5. 【請求項５】基準信号用電荷生成領域が互いに平行に伸
   びる複数の電荷転送部と該複数の電荷転送部に夫々沿っ
   て伸びる複数の他の部分とを含み、上記複数の他の部分
   に夫々対応する複数の第２の集光レンズ手段が設けられ
   たことを特徴とする請求項３または４記載の信号電荷発
   生装置。