JPS59215180A - 固体撮像素子 - Google Patents
固体撮像素子Info
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- JPS59215180A JPS59215180A JP58089488A JP8948883A JPS59215180A JP S59215180 A JPS59215180 A JP S59215180A JP 58089488 A JP58089488 A JP 58089488A JP 8948883 A JP8948883 A JP 8948883A JP S59215180 A JPS59215180 A JP S59215180A
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- JP
- Japan
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- drain
- overflow
- photoelectric conversion
- overflow drain
- width
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- Pending
Links
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- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims abstract description 12
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 27
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 claims description 6
- 238000005036 potential barrier Methods 0.000 abstract description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 5
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 abstract description 3
- 230000002463 transducing effect Effects 0.000 abstract 2
- 108091006146 Channels Proteins 0.000 description 11
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Classifications
-
- 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
- H01L27/148—Charge coupled imagers
- H01L27/14887—Blooming suppression
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
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- Electromagnetism (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（イ）産業上の利用分野
本発明は画像の撮影を行なう固体撮像素子に関する。
く口〉 従来技術
従来の固体撮像素子を第１図に示す。同図い）は平面図
、同図（ｉ）はそのｌｌ−１線断面図、同図（ｉ）はそ
の■−■線断面図である。これ等の図に於いて、〈１）
は半導体基板であり、例えはＰ型シリコンが用いられる
。（２）・・・は該基板（１）に並列に垂直方向に延在
した複数本のチャンネルであり、Ｎ型不純物が導入され
たＮ型領域となっている。（３）・・・は上記各チャン
ネル領域（２）・・・に沿って垂直方向に延在された複
数本のオーバーフロードレインであり、その各一端が水
平方向に延長された共通ドしイン（４）に連なって一体
形成され、これ等両ドレイン（３）・・・、（４）は共
にＮ型不純物が導入きれたＮ型領域となっている。（５
）・・・、（６）は水平方向に交互に配列された複数本
の受光電極、及び転送電極であり、各受光電極（５）・
・・下の上記各チャンネル（２）・・・位置が行列配置
された複数の光電変換部（ａ）・・・を構成している。
、同図（ｉ）はそのｌｌ−１線断面図、同図（ｉ）はそ
の■−■線断面図である。これ等の図に於いて、〈１）
は半導体基板であり、例えはＰ型シリコンが用いられる
。（２）・・・は該基板（１）に並列に垂直方向に延在
した複数本のチャンネルであり、Ｎ型不純物が導入され
たＮ型領域となっている。（３）・・・は上記各チャン
ネル領域（２）・・・に沿って垂直方向に延在された複
数本のオーバーフロードレインであり、その各一端が水
平方向に延長された共通ドしイン（４）に連なって一体
形成され、これ等両ドレイン（３）・・・、（４）は共
にＮ型不純物が導入きれたＮ型領域となっている。（５
）・・・、（６）は水平方向に交互に配列された複数本
の受光電極、及び転送電極であり、各受光電極（５）・
・・下の上記各チャンネル（２）・・・位置が行列配置
された複数の光電変換部（ａ）・・・を構成している。
即ち、受光電極（５）・・・に正の高電圧を印加した状
態で、Ｎ型のチャンネル（２〉に内在された光電変換部
（ａ）・・・に入射光量に応して光電変換された電荷、
この場合電子が蓄積され、この電子の読出しは、上記両
電極（５）・・・、（６）・・・に高周波数の２相の駆
動パルスを印加して各チャンネル（２）・・・をＣＣＤ
（電荷結合菓子）型のシフトレジスタとして動作せしめ
る事に依って行なわれる。
態で、Ｎ型のチャンネル（２〉に内在された光電変換部
（ａ）・・・に入射光量に応して光電変換された電荷、
この場合電子が蓄積され、この電子の読出しは、上記両
電極（５）・・・、（６）・・・に高周波数の２相の駆
動パルスを印加して各チャンネル（２）・・・をＣＣＤ
（電荷結合菓子）型のシフトレジスタとして動作せしめ
る事に依って行なわれる。
斯様な従来の固体撮像素子に於いては、特定箇所の光電
変換部（ａ）に局部的に強い光が入射した時に、この箇
所の光電変換部（ａ）で光電変換された大量の電子が、
この光電変換部（ａ）に隣接するチャンネル（２）の光
電変換部（ａ）に流入する事に起因して再生画像に白い
にじみが発生するブルーミング現象を防止する目的でオ
ーバーフロードレイン（３）・・・が設けられている。
変換部（ａ）に局部的に強い光が入射した時に、この箇
所の光電変換部（ａ）で光電変換された大量の電子が、
この光電変換部（ａ）に隣接するチャンネル（２）の光
電変換部（ａ）に流入する事に起因して再生画像に白い
にじみが発生するブルーミング現象を防止する目的でオ
ーバーフロードレイン（３）・・・が設けられている。
即ち、各オーバーフロードレイン（３）・・・に連なる
共通ドレイン（４）に正のドレイン電圧ＶＤを印加する
事に依り、同図（１１＞の破線で示すポテンシャル形態
から明らかな如く、Ｎ型領域の光電変換部（ａ）のポテ
ンシャル井戸からあふれ出た電子は直ちにＮ型領域のオ
ーバーフロードレイン（３）のポテンシャル井戸に吸収
される事となり、結果的に上述の如きプルーミング現象
は抑制される事となる。
共通ドレイン（４）に正のドレイン電圧ＶＤを印加する
事に依り、同図（１１＞の破線で示すポテンシャル形態
から明らかな如く、Ｎ型領域の光電変換部（ａ）のポテ
ンシャル井戸からあふれ出た電子は直ちにＮ型領域のオ
ーバーフロードレイン（３）のポテンシャル井戸に吸収
される事となり、結果的に上述の如きプルーミング現象
は抑制される事となる。
しかしながら、この種固体撮像素子は数千もの多数の光
電変換部（ａ）・・・を行列配置したものであって、そ
の為に、素子全体は６ ｍｍ四方程度のサイズとなり、
各オーバーフロードレイン（３）・・の長さが５ＩＩ１
ｍ程度と長く、その巾は１．４μｍ程度と非常に狭く構
成されるので、オーバーフロードレイン（３）自体の抵
抗値が約１００にΩと大きくなり、共通ドレイン（４）
に連なるオーバーフロードレイン（３）の端部に１５Ｖ
のドレイン電圧が印加きれている場合でもこのドレイン
（３）に流れる暗電流に依って、その他端の電圧が１０
Ｖ程度に電位降下を起こす事となる。従って、各オーバ
ーフロードレイン（３〉・・・の共通ドレイン（４〉に
連なるー・端は同図（１）の破線で示すポテンシャル形
態がら明らかな如く、１５ｖ電圧に依って深いポテンシ
ャル井戸を形成するオーバーフロードレイン（３）と光
電変換部（ａ）との間で巾約３μｍのチャンネルストッ
パとして作用して半導体基板（１°）に生じる空乏層が
約２．４μｍと大きくなっているので、この位置のポテ
ンシャル障壁Ｖ’ｔが低く、なっているのに対して、そ
の他端は同図（ｉ）の破線で示すポテンシャル形態から
明らかな如く、１ｏｖ電圧に依って比較的浅いポテンシ
ャル井戸を形成するオー Ａ −７ｒＪ −）ｊ レイ
ン（３）と光電変換部（ａ）との間で巾約３μｍのチャ
ンネルストッパとして作用する半導体基板（１”）に生
じる空乏層が約１．４μｍと小さくなっているので、こ
の位置のポテンシャル障壁Ｖ”ｔが同図（１）の場合に
比べて高くなっている。この結果、斯様な従来の固体撮
像素子に於いては、オーバーフロードレイン（３）の一
端側と他端側とでのオーバーフロー電荷の吸収効率が異
なり、再生画像での上下でのブルーミング抑制効果に格
差が生じ、再生画像を劣化せしめる欠点があった。
電変換部（ａ）・・・を行列配置したものであって、そ
の為に、素子全体は６ ｍｍ四方程度のサイズとなり、
各オーバーフロードレイン（３）・・の長さが５ＩＩ１
ｍ程度と長く、その巾は１．４μｍ程度と非常に狭く構
成されるので、オーバーフロードレイン（３）自体の抵
抗値が約１００にΩと大きくなり、共通ドレイン（４）
に連なるオーバーフロードレイン（３）の端部に１５Ｖ
のドレイン電圧が印加きれている場合でもこのドレイン
（３）に流れる暗電流に依って、その他端の電圧が１０
Ｖ程度に電位降下を起こす事となる。従って、各オーバ
ーフロードレイン（３〉・・・の共通ドレイン（４〉に
連なるー・端は同図（１）の破線で示すポテンシャル形
態がら明らかな如く、１５ｖ電圧に依って深いポテンシ
ャル井戸を形成するオーバーフロードレイン（３）と光
電変換部（ａ）との間で巾約３μｍのチャンネルストッ
パとして作用して半導体基板（１°）に生じる空乏層が
約２．４μｍと大きくなっているので、この位置のポテ
ンシャル障壁Ｖ’ｔが低く、なっているのに対して、そ
の他端は同図（ｉ）の破線で示すポテンシャル形態から
明らかな如く、１ｏｖ電圧に依って比較的浅いポテンシ
ャル井戸を形成するオー Ａ −７ｒＪ −）ｊ レイ
ン（３）と光電変換部（ａ）との間で巾約３μｍのチャ
ンネルストッパとして作用する半導体基板（１”）に生
じる空乏層が約１．４μｍと小さくなっているので、こ
の位置のポテンシャル障壁Ｖ”ｔが同図（１）の場合に
比べて高くなっている。この結果、斯様な従来の固体撮
像素子に於いては、オーバーフロードレイン（３）の一
端側と他端側とでのオーバーフロー電荷の吸収効率が異
なり、再生画像での上下でのブルーミング抑制効果に格
差が生じ、再生画像を劣化せしめる欠点があった。
（ハ）発明の目的
本発明は斯る点に鑑みて為され、プルーミング抑制効果
の均一な良質の再生画像を得る事を目的とした固体撮像
素子を提供するものである。
の均一な良質の再生画像を得る事を目的とした固体撮像
素子を提供するものである。
〈二）発明の構成
本発明の固体撮像素子は、オーバーフロードレインの一
端から他端に向ってその巾を拡大し、オーバーフロード
レインとこれに沿・）で配列した光電変換部との間隔を
順次減少せしめ、オーバーフロードレインの巾狭の一端
にドレ・ｆン電圧を印加するものである。
端から他端に向ってその巾を拡大し、オーバーフロード
レインとこれに沿・）で配列した光電変換部との間隔を
順次減少せしめ、オーバーフロードレインの巾狭の一端
にドレ・ｆン電圧を印加するものである。
（ホ） 実施例
本発明の固体撮像素子の一実施例を第２図に示す。同図
（ｉ）は平面図、同図（ｉ）はその■−■線断面図、同
図（剤）はその■−■線断面図である。
（ｉ）は平面図、同図（ｉ）はその■−■線断面図、同
図（剤）はその■−■線断面図である。
これ等の図に於いて、（１）、（２）、（４）、（５）
、（ａ ）は夫々第１図の従来素子と同様の半導体基板
。
、（ａ ）は夫々第１図の従来素子と同様の半導体基板
。
チャンネル、共通ドレイン、受光電極、及び転送電極を
示しており、本発明実施例素子か従来素子と異なる所は
、オーバ・、−フロードレイン（３ｏ）の形状にある。
示しており、本発明実施例素子か従来素子と異なる所は
、オーバ・、−フロードレイン（３ｏ）の形状にある。
即ち、各オーバーフロードレイン（３ｏ）はドレイン電
圧ＶＤが印加されるｒｌ広で抵抗値の低い共通ドレイン
（４）に連なる一端側がら、その他端側に向ってその巾
が拡大しており、これに依って、オーどく−フロードレ
イン（３ｏ）とこのドレイン（３０）に沿って設けられ
たチャンネルく２〉に内在された各光電変換部（ａ）・
・・との間隔がオーバーブロードレイン（３０）の一端
から他端に向って減少する構成となり−Ｃいる。具体的
には、従来素子と同しく各オーバーフロードレイン（３
）・・・の長さが５ ｍｍである場合、その中挟の一端
の巾を１．４μｍ、そのｌ】広の他端のｌ】を３．４μ
ｍとし、これに依ってオーバーフロードレインく３）の
一端部と光電変換部（ａ）との間でチャンネルストッパ
として作用する半導体基板（１）の［１］が３μｍであ
るのに対して、オーバーフロードレイン（３）の他端部
と光電変換部（ａ）との間のその１１」が２μｍとなる
。
圧ＶＤが印加されるｒｌ広で抵抗値の低い共通ドレイン
（４）に連なる一端側がら、その他端側に向ってその巾
が拡大しており、これに依って、オーどく−フロードレ
イン（３ｏ）とこのドレイン（３０）に沿って設けられ
たチャンネルく２〉に内在された各光電変換部（ａ）・
・・との間隔がオーバーブロードレイン（３０）の一端
から他端に向って減少する構成となり−Ｃいる。具体的
には、従来素子と同しく各オーバーフロードレイン（３
）・・・の長さが５ ｍｍである場合、その中挟の一端
の巾を１．４μｍ、そのｌ】広の他端のｌ】を３．４μ
ｍとし、これに依ってオーバーフロードレインく３）の
一端部と光電変換部（ａ）との間でチャンネルストッパ
として作用する半導体基板（１）の［１］が３μｍであ
るのに対して、オーバーフロードレイン（３）の他端部
と光電変換部（ａ）との間のその１１」が２μｍとなる
。
従って、共通ドレイン（４）に１５Ｖのドレイン電圧が
印加され、各オーバーフロードレイン（３）の一端の電
圧が１５■、その他端の電圧がＩＯＶであっても、その
一端は同図（ｉ）に破線で示すポテンシャル形態から明
らかな如く、オーバーフロードレイン（３〉の１５Ｖ電
圧に１衣って巾３Ｐｍのチャンネルストッパとして作用
する半導体基板（１゛）に生じる空乏層が第１図（ｉ＞
の場合と同様に約２．４μｍ、この空乏層から光電変換
部（ａ）までの距離が０．６μｍとなり、一方、その他
端は同図（ｉ）に破線で示すポテンシャル形態から明ら
かな如く、オーバーフロードレイン（３）のｘｏＶｔｌ
ｌ：依っｃ ｒｌＪ２μｍ（７）チャンネルストッパと
して作用する半導体基板（１′”）に生じる空乏層が約
１．４μｍ、この空乏層から光電変換部（ａ）までの距
離が同図（ｌ〉の場合と同様に０．６μｍとなるので、
いずれの場合でもグ・ヤンネルストッパとして作用する
半導体基板（１’）（１”’）のポテンシャル障壁Ｖ
’ｔ、 Ｖ ”’ ｔがほぼ等しく設定されている。
印加され、各オーバーフロードレイン（３）の一端の電
圧が１５■、その他端の電圧がＩＯＶであっても、その
一端は同図（ｉ）に破線で示すポテンシャル形態から明
らかな如く、オーバーフロードレイン（３〉の１５Ｖ電
圧に１衣って巾３Ｐｍのチャンネルストッパとして作用
する半導体基板（１゛）に生じる空乏層が第１図（ｉ＞
の場合と同様に約２．４μｍ、この空乏層から光電変換
部（ａ）までの距離が０．６μｍとなり、一方、その他
端は同図（ｉ）に破線で示すポテンシャル形態から明ら
かな如く、オーバーフロードレイン（３）のｘｏＶｔｌ
ｌ：依っｃ ｒｌＪ２μｍ（７）チャンネルストッパと
して作用する半導体基板（１′”）に生じる空乏層が約
１．４μｍ、この空乏層から光電変換部（ａ）までの距
離が同図（ｌ〉の場合と同様に０．６μｍとなるので、
いずれの場合でもグ・ヤンネルストッパとして作用する
半導体基板（１’）（１”’）のポテンシャル障壁Ｖ
’ｔ、 Ｖ ”’ ｔがほぼ等しく設定されている。
依って、オーバーフロードレイン（３）の一端側から他
端側に亘って光電変換部（ａ）・・からのオーバーフロ
ー電荷の吸収効率が何れの箇所に於いても等しくなり、
このオーバーフロードレイン（３）・・・に依るブルー
ミング抑制効果は一様に均等なものとなる。
端側に亘って光電変換部（ａ）・・からのオーバーフロ
ー電荷の吸収効率が何れの箇所に於いても等しくなり、
このオーバーフロードレイン（３）・・・に依るブルー
ミング抑制効果は一様に均等なものとなる。
（へ） 発明の効果
本発明の固体撮像素子は、以上の説明から明らかな如く
、オーバーフロードレインの一端から他端に向ってその
１１を拡大し、オーバーフロードレインとこれに沿って
配列した光電変換部との間隔を順次減少せしめ、オーバ
ーフロードレインの中挟の一端にドレイン電圧を印加す
るものであるので、オーバーフロードレイン自体の抵抗
に依って降下した電圧が印加きれる巾広の他端側と光電
変換部との間の半導体基板に生じるポテンシャル障壁の
高さを、電圧降下が小さな中挟の一端側と光電変換部と
の間の半導体基板に生じるポテンシャル障壁の高さに等
しくする事ができる。従って、光電変換部からオーバー
フローする電荷をオーバーフロードレインに吸収する吸
収効率をいずれの箇所に於い−Ｃもほぼ均等に設定する
事が可能となり、ブルーミング抑制効果の均一な良質の
再生画像を得る事ができる。
、オーバーフロードレインの一端から他端に向ってその
１１を拡大し、オーバーフロードレインとこれに沿って
配列した光電変換部との間隔を順次減少せしめ、オーバ
ーフロードレインの中挟の一端にドレイン電圧を印加す
るものであるので、オーバーフロードレイン自体の抵抗
に依って降下した電圧が印加きれる巾広の他端側と光電
変換部との間の半導体基板に生じるポテンシャル障壁の
高さを、電圧降下が小さな中挟の一端側と光電変換部と
の間の半導体基板に生じるポテンシャル障壁の高さに等
しくする事ができる。従って、光電変換部からオーバー
フローする電荷をオーバーフロードレインに吸収する吸
収効率をいずれの箇所に於い−Ｃもほぼ均等に設定する
事が可能となり、ブルーミング抑制効果の均一な良質の
再生画像を得る事ができる。
第１図（： ）、（ｉ ）、（ｉ ）は従来の固体撮像
素子の平面図、その■−■線断面図、及び■−■線断面
図、第２図（ｉ ）、（ｉ ）、（ｉ ）は本発明の固
体撮像素子の平面図、その■−■線断面図、及び■−■
線断面図である。 （１）・・・半導体基板、（２〉・・・チャンネル、（
３）（３０）・・・オーバーフロードレイン、（４）・
・・共通ドレイン、（ａ）・・・光電変換部。
素子の平面図、その■−■線断面図、及び■−■線断面
図、第２図（ｉ ）、（ｉ ）、（ｉ ）は本発明の固
体撮像素子の平面図、その■−■線断面図、及び■−■
線断面図である。 （１）・・・半導体基板、（２〉・・・チャンネル、（
３）（３０）・・・オーバーフロードレイン、（４）・
・・共通ドレイン、（ａ）・・・光電変換部。
Claims (1)
- １）−導電型の半導体基板と、該基板に行列配置きれた
基板と逆導電型の複数の光電変換部と、該光電変換部が
垂直方向に配列する各垂直列に沿って延在した基板と逆
導電型の複数本のオーバーフロードレインと、を備えた
固体撮像素子に於いて、上記各オーバーフロードレイン
の一端から他端に向ってその巾を拡大し、オーバーフロ
ードレインとこれに沿って配列した上記光電変換部の垂
直列との間隔を順次減少せしめ、オーバーフロードレイ
ンの巾狭の一端に上記光電変換部からのオーバーフロー
電荷を吸収する為のドレイン電圧を印加する事を特徴と
した固体撮像素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58089488A JPS59215180A (ja) | 1983-05-20 | 1983-05-20 | 固体撮像素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58089488A JPS59215180A (ja) | 1983-05-20 | 1983-05-20 | 固体撮像素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59215180A true JPS59215180A (ja) | 1984-12-05 |
Family
ID=13972128
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58089488A Pending JPS59215180A (ja) | 1983-05-20 | 1983-05-20 | 固体撮像素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59215180A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8023024B2 (en) * | 1998-06-08 | 2011-09-20 | Sony Corporation | Solid-state imaging element having image signal overflow path |
-
1983
- 1983-05-20 JP JP58089488A patent/JPS59215180A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8023024B2 (en) * | 1998-06-08 | 2011-09-20 | Sony Corporation | Solid-state imaging element having image signal overflow path |
| US8743257B2 (en) | 1998-06-08 | 2014-06-03 | Sony Corporation | Solid-state imaging element having image signal overflow path |
| US8922689B2 (en) | 1998-06-08 | 2014-12-30 | Sony Corporation | Solid-state imaging element having image signal overflow path |
| US9179081B2 (en) | 1998-06-08 | 2015-11-03 | Sony Corporation | Solid-state imaging element having image signal overflow path |
| US9253422B2 (en) | 1998-06-08 | 2016-02-02 | Sony Corporation | Solid-state imaging element having image signal overflow path |
| US9313430B2 (en) | 1998-06-08 | 2016-04-12 | Sony Corporation | Solid-state imaging element having image signal overflow path |
| US9445020B2 (en) | 1998-06-08 | 2016-09-13 | Sony Corporation | Solid-state imaging element having image signal overflow path |
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