JPS6013553B2 - 固体撮像装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は固体撮像装置特に電荷転送素子（以下ＣＴＤと
略称する）を用いたフレームトランスフア方式による固
体撮像装置に係わる。

まずフレームトランスフア方式による固体撮像装置につ
いて説明するに、この撮像装置は、第１図に示すように
緑像パターンに応じた即ち受光翼に応じた電荷パターン
を得るイメージ部１と、このイメージ部１よりの電荷パ
タ・−ンを一旦蓄積する蓄積部２と、この蓄積部２より
の信号を順次出力端子ｔに転送するシフトレジスタ３と
より成る。

イメージ部１は、複数のＣＴＤ４が配列されて成り、蓄
積部２においてもイメージ部１のＣＴＤに対応するＣＴ
Ｄ４が配列されて成る。又、シフトレジス夕３もＣＴＤ
４によって構成される。そして、イメージ部１において
は、受光せんとする光学像に応じた電荷パターンを得る
ための受光部が形成される。今、第２図及び第３図を参
照してイメージ部１の構成の一例を説明すると、低不純
物濃度の半導体基体例えばシリコン基体５の表面にＳｉ
０２等より成る絶縁膜６が形成され、この絶縁膜６上に
電極７が被着されて成る。

この電極７は、各ＣＴＤに関して共通に帯状に所要の間
隔Ｇをもって配列され、２つ置きの電極７を互いに共通
に接続して３相のクロツクマ，，？２，？３が印加する
ようになされる。各ＣＴＤ４間は、高濃度のチャンネル
ストツパ領域８が半導体基体５の表面に臨んで帯状に形
成されて成る。そして、各ＣＴＤ４における各電極７間
の間隙Ｇにおいて受光部９を形成し、この受光部９より
の受光量に応じた電荷を順次クロック？・，で２，Ｊ３
の印加によって例えば列方向（垂直方向）に転送させて
蓄積部２への転送を行うようになされている。

このような構成による場合、その受光部９は転送電極７
間に形成されるものであるので、その受光効率を大とす
るには、間隙Ｇの間隔を大に選定することが望まれ、こ
の間隙Ｇを大にすれば転送効率が低下するという欠点を
生じ、受光効率と転送効率は相容れない関係を有してい
る。

又、このようなイメージ部１を構成するためのＣＴＤ４
の他の例としては、第４図に示すように半導体基体５上
に形成された絶縁膜６上に、高濃度をもって不純物がド
ープされて低比抵抗とされた多結晶シリコン層より成る
第１の転送電極７Ａを所要の間隔を保持して帯状に配列
形成し、これら電極７Ａ上とこれら電極間の絶縁膜６上
に跨がつて全面的にＳｉ０２より成る第２の絶縁膜６′
を被着形成し、絶縁膜６及び６′が穣層して形成された
第１の電極７Ａ間上に例えばアルミニウムより成る第２
の電極７８を帯状に被着して第１及び第２の電極７Ａ及
び７Ｂを例えば各その一端において電気的に接続して両
電極７Ａ及び７Ｂによって夫々転送電極７を構成し、一
つ置きの電極７を共通に接続し、之等２組の電極７間に
２相のクロック◇，，で２ を印加することによってそ
の薄荷の転送を行うようにした２相クロック形ＣＴＤ構
成をとるものがある。

このような２相クロツク形ＣＴＤにおいては、その受光
部９は、各電極７の電極部７Ｂ間に形成される。

このような構成によるＣＴＤを用いる場合、基体５の表
面の電荷転送方向に関する各電極７間には、間隙が生じ
ないので、その転送効率を比較的向上できる利益がある
が、受光部９には、多結晶シリコン７Ａが存在すること
によってその受光は、この多結晶シリコン層７Ａを通じ
て行うことになり、これがためその受光感度、特に短波
長側における感度が低下するという欠点がある。

本発明はトＣＴＤを用いたフレームトランスフア方式に
よる岡体撮像装置において、上述した諸欠点を全排した
新規な固体撮像装置を提供せんとするものである。即ち
、本発明においては、フレームトランスフア方式による
園体撮像装置において、そのイメージ部を特殊な構造と
なす。

本発明による固体撮像装置の一例、特にイメージ部の一
例を第５図乃至第８図を参照して詳細に説明する。

第５図はその上面図で、第６図、第７図及び第８図は夫
々第５図のＡ−Ａ線上、Ｂ一Ｂ線上及びＣ−Ｃ線上の断
面図である。本発明においては、１の導亀形を有する低
不純物濃度の半導体基体、例えばシリコン基体１０を設
け、その一主面１０ａに臨んで高不純物濃度のチャンネ
ルストツパ領域１１を帯状に所要の間隔をもって例えば
列方向（垂直方向）に沿って配列する。

又、基体１ ０の面１０ａ上には、Ｓｉ０２等より成る
絶縁膜１２が彼着形成される。そしてこの絶縁膜１２上
には、例えば多結晶シリコンより成る第１の電極部１３
Ａを、チャンネルストッパ領域１１の延長方向と交わる
方向、即ち例えば行方向に沿って所要の間隔を保持して
帯状に配列する。又、之等多結晶シリコンより成る電極
部１３Ａの表面を熱酸化してこの表面をＳｉ０２より成
る絶縁膜１４によって覆い、各第１の電極部１３Ａ間に
、第２の電極部１３Ｂを第１の電極部１３Ａに沿い且つ
その延長方向に沿う両側が第１の電極部１３Ａ上に絶縁
膜１４を介して跨るように被着する。この第２の電極部
１３８は例えば多結晶シリコンより構成する。このよう
にして、隣り合うチャンネルストッパー領域１ １間に
、ＣＴＤを夫々列方向に沿って形成するものであるが、
特に各チャンネルストッパー領域１ １間の特に絵素と
なさんとする部分、例えば、領域１１間の一側則ち一方
に片寄った位置に、各電極部１３Ａ及び１３８間の間隔
ｄを４ム凧以上とする各電極部１３Ａ及び１３Ｂの欠除
部１５を形成する。

この欠除部１５は、チャンネルストッパー領域１１上に
、その中の中央程度まで跨るように形成することができ
る。更に、欠除部１５上を除いて各チャンネルストッパ
ー領域８間のＣＴＤを形成すべき部分の全表面に遮光層
１６を被着する。

１６ａは欠除部１５上に形成した遮光層１６の窓である
。

この遮光層１６としては、例えばアルミニウム層より構
成し得、このような金属層より構成する場合は、例えば
多結晶シリコンより成る電極部１３Ｂの表面を、例えば
熱酸化によるＳｉ０２絶縁膜１７によって覆う。そして
、隣合う第１及び第２の電極部１３Ａ及び１３Ｂ例えば
その各端部において相互に電気的に接続して転送電極１
３となし、１つ置きの転送電極１３を粗として、転送時
には各組の電極１３間に２相のクロツクで，，◇２を印
加する。

次に上述した本発明による固体撮像装置の構成の理解を
容易にするために、その製法の一例を、第９図を参照し
て説明しよう。まず、第９図Ａに示すように、前述した
チャンネルストッパー領域１１（図示せず）を有する半
導体基体１０を設け、その表面に例えばＳｉＱを熱酸化
によって形成して絶縁膜１２を形成する。

次に、第９図Ｂ‘こ示すように、この絶縁膿１２上に多
結晶シリコン層中にＰ形若しくはＮ形の不純物を高濃度
をもってドープした低比抵抗シリコン層２０を形成する
。第９図Ｃに示すように、この多結晶シリコン層２０に
フオトェッチングを行い不要部分を除去して、この層２
０によって第１の電極部１３Ａを形成する。

この時、電極部１‐３Ａには第５図に示した欠除部１５
を同時に形成する。次に第９図Ｄに示すうに、化学的気
相成長法（ＣＶＤ法）、或いは熱酸化によってＳｉ０２
より成る絶縁膜１４を全面的に形成する。

次いで第９図Ｅに示すように、この絶縁膜１４上にＰ形
若しくはＮ形の不純物を高濃度をもってドーブした多結
晶シリコン層２１を被着する。

第９図日こ示すように、この多結晶シリコン層２１にフ
オトェツチングを施して不要部分を除去して帯状の第２
の電極部１３Ｂを形成する。この時電極１３Ｂには、第
５図に示した欠除部１５を同時に形成する。次に必要に
応じて第９図Ｇに示すように、少くとも第２の電極部１
３Ｂを覆って熱酸化等よってＳｉ０２を生成して絶暴威
漢を形成する。

そして、第９図日に示すようにこの絶縁膜１７上に遮光
層、例えばＡＩ膜１６を被着する。

この場合ＡＩ膜より成る遮光層は、蒸着等によって全面
的に形成し、第９図には示さないがフオトェツチングに
よって欠除部１５上に窓１６３を形成する。次に上述の
本発明構成の動作を説明するに、このイメージ部の受光
区間艮０ち撮像せんとする光学像に応じた電荷パターン
を得んとする区間７，には、１つ置きの電極１３が接続
された２組の電極群のうち、一方の電極群に第１０図Ａ
に示すように、クロック電圧例えば十１０Ｖを与え置き
、他方の電極群は第１０図Ｂに示すようにＷして置く。

かくすると、この受光区間７，において、各電極１３の
欠除部１５に発生した電荷は、十１０Ｖの電圧が印加さ
れてポテンシャルの井戸が形成されている電極群の各電
極１３下に拡散して此処に蓄積される。したがって、次
の転送区間７２ において、隣合う２相のクロック電圧
ぐ，，？２ を印加すれば、これが順次、隣合う亀極１
３下へと一方向に転送され、第１図に説明した蓄積部へ
と転送されていく。そして、この場合、欠除部１５がチ
ャンネルストッパー領域１１上に跨るようになすときは
、この部分をも受光部として利用できる。上述した本発
明構成によれば、受光をなす部分においては、欠除部１
５が設けられて電極１３が存在しないようにしたので、
この電極１３によって受光感度が低下したり害われるこ
とがない。

しかも各電極１３の欠除部１５以外の部分、即ち転送チ
ャンネルなる部分においては、各電極１３間に間隙が存
在しないので、その転送効率も高めることができる。更
に本発明においては電極Ｉ３の欠除部１５以外を遮光層
１６によって覆ったので、長波長側の高城劣化を回避で
きる。即ち、この種装置では、電極表面に絶縁層を形成
する作業の簡略化、耐熱性等の問題から電極部１３Ａ及
び「３Ｂとしては、多結晶シリコン層によって形成する
ことが望まれるが、この場合、この多結晶シリコンは長
波長例の光に対しては高い透過率を示すので、遮光層１
６を設けない場合、長波長側の光に関しては、欠除部１
５の部分はもとより電極部１３Ａ及び１３８が存在する
部分で高い感度を示すので、長波長光は短波長光に光し
受光領域が広いことになり、結果的に長波長光に対する
高城劣化となり、更に、例えば３チップ力ラー撮像装置
として用いる場合、高城バランスをとりにくくなる欠点
が生ずる。ところが本発明構成によれば、欠除部１５以
外を遮光層１６によって被覆したので長波長光、短波長
光の双方の受光領域を同じにすることができ、上述の欠
点を回避できるのである。又、電荷の転送効率と、転送
チャンネルの中との関係は、一次函数的比例によるもの
ではなく、転送チャンネル中が減少すると転送効率は急
激に低下するという関係にあるが、本発明構成によれば
、欠除部１５を、チャンネルストッパー領域１１間の一
側に片寄って設けたので転送チャンネル部の実効中を大
とすることができ、この点からも転送効率を向上できる
ものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の説明に供する固体撮像装置の構成図、
第２図は従来の固体撮擬装層のイメージ部の上面図、第
３図はその断面図、第４図は同機に従来装置のイメージ
部の他の例の断面図、第５図は本発明による固体糠像装
置のイメージ部の要部の拡大上面図、第６図はそのＡ−
Ａ線上の断面図、第７図及び第８図は第５図のＢ−Ｂ線
上及びＣ−Ｃ線上の断面図、第９図は本発明装置の製造
工程図、第１０図は本発明装置の動作の説明に供する電
圧波形図である。 １はイメージ部、２は蓄積部、３はシフトレジスタ、４
は電荷転送素子、１０‘ま半導体基体、１１はチャンネ
ルストッパー領域、１２，１４及び１７は絶縁膜、１３
は転送電極、１３Ａはその第１の電極部、１３８は第２
の電極部、１５は転送電極の欠除部、１６は遮光層、１
６ａはその窓である。 第１図 第２図 第３図 第４図 第５図 第６図 第７図 第８図 鷺９図 第１０図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ フレームトランスフア方式による固体撮像装置にお
   いて、その半導体表面に絶縁膜を介して被着配列された
   イメージ部の転送電極に、各絵素となる部分の一側に上
   記各電極間の間隔が４μｍ以上となる欠除部が設けられ
   上記欠除部以外の上記転送電極上に遮光層が設けられた
   ことを特徴とする固体撮像装置。