JPS58125872A - 電荷結合素子 - Google Patents

電荷結合素子

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JPS58125872A
JPS58125872A JP57008175A JP817582A JPS58125872A JP S58125872 A JPS58125872 A JP S58125872A JP 57008175 A JP57008175 A JP 57008175A JP 817582 A JP817582 A JP 817582A JP S58125872 A JPS58125872 A JP S58125872A
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output amplifier
semiconductor
coupled device
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Hidetsugu Oda
織田 英嗣
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NEC Corp
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NEC Corp
Nippon Electric Co Ltd
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/76Unipolar devices, e.g. field effect transistors
    • H01L29/762Charge transfer devices
    • H01L29/765Charge-coupled devices
    • H01L29/768Charge-coupled devices with field effect produced by an insulated gate
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 電荷結合素子(以vkCCUと記す)は1970年に発
表されて以来.従来からの烏度の集積回路技術を基盤と
し.その発展とともに急速な開発が進められ、近年固体
撮像,アナログ遅延線.メモリ等各種の応用がなされる
ようになった.特KCCDf1−用iた固体撮鐵素子あ
るいはアナログ遅延線は低消費電力,小型軽量,高集積
化が可能.高87Nが得られる等,多くの特徴を有し近
年その開発が盛んである.これら電荷結合素子の出力部
は通常,浮遊拡散層およびMOIグーゲーオンチ。
ブ出力アンプによって構成されているため,出力容置が
極めて小さく本質的に高いS/Nのデバイスが実現され
る。
ところで、近年種々の理由によシ,これら電荷結合素子
を半導体基板と反対導電型の半導体1一内に形成しよう
とめう試みがなされている.これに岡えばJlの半導体
基板を用bたときにはP型の半導体領域をこの基板表面
にイオン圧入あるbはエビタ中シャル成長等の手段によ
り形成する.このpg半半導体職域通常Pウェルと叶ば
れ,このPウエル上に電荷結合素子を形成しようとする
ものである.以Qk,説明の都仕上このへ型誌板の場合
について説明する。
通常このPウエルの不純動部にはlo 7に一程f,厚
さは数μIn′IO/Jrn根にである.このためこの
Pウエルの比抵抗は数十にΩに達する.これは通常のバ
ルク上に形成する場合に比べて約2桁大きな抵抗値にな
っている.また、とのPウェルに対する電位は通常デバ
イスの周辺&Bにおいてコンタクトt−設けて設定され
るようになっておハ通常のバルク上に形成する場合には
デバイス下部全面にわたってコンタクトが設けられてい
るのと比較するとPウェルの電位が制作時安定しにくい
とbう欠点がある。このため動作時にクロックパルスの
誘導によシPウェル1位がゆらぎ,このゆらぎが同一の
Pウェル上に形成された出方アンプへと伝播するため出
力アンプでのノイズが増大すること(なる。
第1図は従来のPウエル上に形成された電荷結合素子の
主要部の断EI図を示してbる.第1図において,IF
iNI[の半導体基板% 2はこの半導体基板上に形成
され.基板と反対導電型1有する半導体領域であり,本
ガではPウェルである.3はCOD出力部の浮遊拡散層
.4は浮遊拡散層3をリセットするためのトランジスタ
(以後リセットトランジスタと記す)のドレイン拡散層
(以後リセットドレインと記す)、16はリセットトラ
ンジスタのゲート(以後リセットゲートと起す)。
5は出力アンプのドレイン,6は出力アンプの出力拡散
層.7は出力アンプのグランド拡散層,17は出力アン
プの駆動トランジスタのゲート,18は出力アンプの負
荷トランジスタのゲートである。
本岡では出力アンプとしては一般のソースフォロワアン
プについて示して^る.また、浮遊拡散層3と出力アン
プのゲート17とは配置1i19によって結合されてい
る.10−15はCCDの転送電極.20〜25は転送
電極lO〜l5へ所定の電圧を印加するための端子、2
6はリセットゲート16の端子、27はリセットドレイ
ン4の4子。
28は出力アンプのドレイン5の端子,29は出力端子
、30はゲート18に所定の電圧を印加するための端子
、31はグランド端子,9はPウエル2のコンタクト,
8はPウエル2に電圧を印加するための端子であり、通
常このコンタクトはデバイス周辺部に設けられてbる。
ところで、このようなPウエル上VcCCiJを形成し
たデバイスでは通常Pウエルのiii’ftoボルトと
し,このPウエルに対して,駆!!他10〜l5の端子
20〜25をはじめ各端子rCは正のパルス電圧あるい
は直流電圧が印加される,eel)によりて転送された
ffl号電荷は出力浮遊拡散層3へと流入し.ここで浮
遊拡散Mに付随する各種の容置によって電圧に変換され
出力アンプ倉介して出力端子29よpとり出される.と
ころが、この従来の*EjtのデバイスではPウエル2
が非富に純抵抗であるため.たとえコンタクト9によっ
てPウェル2の電位を固定しても転送電極に印加される
パルスによってPウェルは電位変mを受ける。
こC)@位変−はPウェルに寄生する分布容置あるいは
分布抵抗、駆動パルス等により様々な周波数成分をもつ
ようになる。この電位変動は直接出力アンプ直下のPウ
ェルを変動させることになる。
これはCCDが形成されているPウェルと出力アンプが
形成されているPウェルとが有限のPウェル抵抗によっ
て結合されてhる九めである。このため1本来CCIJ
は高S/Nを有するにもかかわらず、このアンプ直下の
Pウェルの変動により駆動パルスの篩導ノイズ倉ひろい
込むことになる。
本発明の目的は1lTItl!した従来の欠点を除去せ
しめた電荷結合素子を提供することにある。
本発明によれば、−導装置を有する半導体基板上に形成
され該半導体基板と反対導tWO半導体領域上に形成さ
れ、電荷転送路部と電性検出部と出力アンプとを具備す
る電荷結合素子において。
前記電荷転送路部が形成される前記半導体領域と前記出
力アンプが形成されるvi記元手体慣城とは高域阻止1
%性奢有する半導体領域により結合されていることt−
特徴とする電荷結合素子が得られる。
嬉2図は本舛明によるwt電荷結合素子一実施列を示し
、第2図(a)は平面図、第2図(b)Fi12図(烏
)の一点鎖線ム−A′に沿っての断面図を示す、#I2
図にお囚て第1図と同一番号のものは同一対象物を示す
ものとする。第2図におりて。
43はCCDの転送チャネル、42.43は転送電1i
、40.41は転送電極42.434C駆動電圧を印加
するための4子である。
嬉2図(a)において、50は第2図(b)の断面図で
示されるようにPウェルのない領域でNM&板が表面K
m出した領域である。このN#liの領域50はCCI
)の転送チャネルの主isと出力アンプ部との中間の少
なくとも一部領域に位置すべく形成されるが、もちろん
、出力アンプ全体を囲むように形成されてもよい、この
領域50ttm2図(b) K示すようKCCL)の転
送チャネルが形成されているPウェル51と出力アンプ
が形成されているPウェル52との閲VcrI&けられ
1両方のPウェルのr14に直流的な高抵抗ii域t−
形成する。この高抵抗領域は、出力アンプが形成されて
いるPウェルの寄生容量とともに一部の高域阻止フィル
タを形成し、CCDQ転送電fiK叩加されるパルスに
よj)CCDが形成されて込るPウェルがW!i4によ
シ受ける龜位変ll1J【jl[断し、出力アンプが形
成されるPウェルの電位の安定化がはかれる。この結果
、パルスがPウェル【介して出力アンプに伝播するノイ
ズが大−に抑制される。
縞3#4は本宛明和よる電荷結合素子の他の実施ガ會示
す、縞3図において第1図と同一番号は同一対象物を示
すものとする。第3図に示す本発明によるデバイスと、
菖1図に示す従来のデバイスとの相違点は、第3−にお
いては出力アンプ直下のN製餉域の少なくとも一部領域
は14I6員直のΔ戯餉填60FCより形成されている
ことである。この^濃度のN―執域は出力アンプ直下の
Pウェルとの間に大きな振合装置を形成する。この接合
容緻は他の奇生@tLおよびt、:cIJ*下のPウェ
ルと出力アンプ直下のPウェルとの閾に存在する有限O
抵抗とともに、高域阻止フィルタを形成する。
このためCCD直下のPウェル電位が外部のパルスの誘
導によりゆらぐととに起因するノイズ成分が阻止され、
出力アンプ直下のPウェル電位が安定化される。このた
め尚S/Nの出力アンプが実現される。この第3図に示
す実施列はすでに示しJツ た嬉2の実施ガと組み合わせることによ′PSJ米的な
デバイスの実現が可能である。さらに第3図においては
出力アンプ直下にのみN型の烏一度慣域を形成している
が、この鵜洟1e慣域はCCD直下のPウェル直下にも
形成されてもよい、これは、CCD直下のPウェルとN
g基板との間の接合谷j1を増大させ得ることができ、
Pウェルの電位の安定化がはかれるためである。このた
めCCDfi下のPウェルの変動も少なくなり、この結
果、低雑音化がはかれるととKなる。
以上述べたように1本発明によればPウェル上に形成さ
れたCCDでも極めて低雑音のデバイスが実現できる。
また1以上述べた説明は全てN#i基板の場合であった
が、P臘基板としても他の不純物の導電型あるいは電圧
関係を!!にすれば1本発明の主旨は同様に適用し得る
【図面の簡単な説明】
1111図は従来のCCDの断面図、第2図(a)。 (b)Fi本発明によるCCDの一実施内を示し、その
平面間およびV#面図を示す、第3図は本発明によるe
clJの他の実施丙を示す。 図におりて、lは一導電型を有する半導体基板、2はこ
の基板上に形成され、半導体基板とは反対導電H1ft
有する半導体−域、3は浮遊拡散1. 4はリセットド
レイン、5.6.7はそれぞれ出力アンプのドレイン、
出力拡散鳩、グランド拡散層。 9は半導体領域2の電位を設定するためのコンタクト、
8はこの端子、10〜15.42.43はCCDの転送
電極、20〜25.40.41はこれらの端子、16は
リセットゲートm17は出力アンプの1勅トランジスタ
のゲート、18は負楯トランジスタのゲート、19は浮
遊拡散13およびゲー)17を結ぶ配IW% 26〜3
111繭配リセツトゲート16.リセットドレイン4.
アンプドレイン5.出力拡散層6.グー)1B 、グラ
ンド拡散層7の端子である。さらに、領域50は半導体
基板10篇出した領域、51#1CCDの形成される半
導体領域、52は出力アンプの形成される半4体領域、
60ti千尋体基板と同−尋電戯を舊する高濃度不純1
倉含有する半導体領域である。 \−−I

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 (1)  −導電#1を有する半導体基板上に形成され
    該半導体基板と反対導電型の半導体領域上に形成され、
    ′#1荷転退転送路部荷検出部と出力アンプと倉具倫す
    る電荷結合素子において、前記電荷転送路部が形成され
    る部組半導体領域と前記出力アンプが形成される前記半
    導体領域とは扁域困止%性を有する半導体−域により結
    合されていることt時該半導体基板と反対導電型の半4
    体領域上く形成される電荷結合素子の電荷転送路部が形
    成される前記半導体領域と出力アンプが形成される前記
    半導体領域と1i高抵抗領域により分離されてなる特許
    請求の範囲第1項記載の電荷結合素子。 (3)  −導電I!lを有する半導体基板上に形成さ
    れ該半導体基板と反対導電型の半導体領域上に形成され
    る電荷結合素子の電荷転送路部が形成される前・起生導
    体領域と出力アンプが形成される@元手導体領域との間
    の少なくとも一部領域は前記半導体基板により分離され
    てなる特許請求の範囲第1項あるいは縞2項6己載の電
    荷結合素子。 (4)−導I#を型を喘する半導体基板上に形成され該
    半導体基板と反対4電型の半導体領域上に形成される篭
    #結合素子の亀(lili転送路部が形成される前記半
    導体領域と出力アンプが形成される前記+導体領域との
    間の少なくと鳴一部領域は前記″P4体饋域の不純物の
    li]鴇・屁よりもより少ない面缶旺を有する半導体鎖
    酸により分岐されてなる特許請求の範囲第1項あるいは
    第2項記載の電荷結合素子。 (5)  −導電をを有する半4体基板上に形成され該
    半導体基板と反対部を型の半導体領域上に形成される電
    荷結合素子の出力アンプか形成される前記半導体領域直
    下の前ml半導体品板の少なくとも一一愉域は該半導体
    基板と1Thj−尋亀緘でよシ関麺直の不純物を有する
    半導体領域が形成されてなる特許請求の範囲縞1項記載
    の電荷結合素子。
JP57008175A 1982-01-21 1982-01-21 電荷結合素子 Granted JPS58125872A (ja)

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JPH0468789B2 JPH0468789B2 (ja) 1992-11-04

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