JPS60180160A - 固体撮像素子 - Google Patents

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】 産業上の利用分野 本発明は、固体撮像素子特にインターライン転送型の固
体撮像素子におけるブルーミング抑制機構に関する。

背景技術とその問題点 インターライン転送型の固体撮像素子において、その感
度を上げるためには、センサ部の開口率を大きくするこ
とが重要である。一方かかる固体撮像素子ではブルーミ
ング抑制機能としてセンサ部で発生した過剰電荷を流す
ための所謂オーバーフロードレイン機構が実用上必要で
ある。

第１図は通常のインターライン転送型のＣＯＤ固体撮像
素子の一例である。この例では、Ｐ形半導体基体＋１１
の一生面上に各絵素に対応してマトリックス状に複数の
センサ部、この場合ＰＮ接合型のセンサ部（２）が配列
され、この各列のセンサ部（２）の−例にＮ形の埋込み
チャンネルによる垂直シフトレジスタ（３）が設けられ
る。センサ部（２）と垂直シフトレジスタ（３）間には
Ｐ形の読出しゲート部（４）が設け・られ、これら垂直
シフトレジスタ（３）と読出しゲート部（４）上にＳｉ
Ｏ２等の絶縁膜（５）を介して転送電極（６）が被着形
成される。（７）はＰ＋形のチャンネルストップ領域で
ある。またセンサ部（２）の他側にＮ＋形のオーバーフ
ロードレイン領域（８）が設けられ、このオーバーフロ
ードレイン領域（８）とセンサ部（２）間に絶縁膜（５
）を介してゲート電極（９）を形成してなるオーバーフ
ローコントールゲート部（１ωが設けられる。この固体
撮像素子では、受光時に強い入射光によってセンサ部（
２）に過剰電荷が発生ずると、この過剰電荷はオーバー
フローコントロールゲート部００）を通じてオーバーフ
ロードレイン領域（８）に流され、ブルーミング制御が
なされる。

この第１図からも明らかなように、通常はオーバーフロ
ードレイン機構が所謂横方向に形成されるので、センサ
部（２）の開口率はオーバーフロードレイン領域（８）
及びオーバーフローコントロールゲート部００）により
制限を受け、従って感度の向上が望めない。

発明の目的 本発明は、新規なブルーミング抑制機構を有してセンサ
部の開口率を大ならしめ、感度の向上を図った固体撮像
素子を提供するものである。

発明の概要 本発明は、第１導電形の半導体基体の一生向に夫々第２
導電形領域を介してセンサ部と埋込みチャンネル型の垂
直シフトレジスタを形成し、センサ部に接して第２導電
形のチャンネルストップ領域を形成し、センサ部で発生
した過剰電荷をチャンネルストップ領域を通って基体側
に流すようにして成る固体撮像素子である。

この発明の固体撮像素子では、ブルーミングが抑制され
ると共に、センサ部の開口率が大きく得られ、感度の向
上が図れる。

実施例 以上、図面を参照して本発明の実施例について詳細説明
する。

第２図は本発明をインターライン転送型のＣＣＤ固体撮
像素子に適用した場合の一実施例を示す。

同図におい”ζ、（２１）はＮ形シリコン基体を示し、
この−主面に絵素となる複数のセンサ部（２２）がマト
リックス状に配列され、これらセンサ部（２２）の各列
の一側にセンサ部の信号電荷を転送するための垂直シフ
トレジスタ（２３）が夫々配される。

センサ部（２２）は本例では基体（２１）に形成した第
１のＰ形つェル領域（２４）内にＮ＋形領領域２５）を
形成し、表面に５ｉ０２等の絶縁Ｍ（２６）を形成して
成る所謂ＰＮ接合型センサに構成される。垂直シフトレ
ジスタ（２３）は第２のＰ形つェル領域（２７）内にＮ
形の埋込みチャンネル（２８）を形成し、この上に絶縁
膜（２６）を介して一方向（図では紙面に直交する方向
）に沿う複数の転送電極（２９）を被着して構成される
。この転送電極（２９）はＮ形埋込みチャンネル（２８
）とセンサ部（２２）間のＰルウエル領域上にまで延長
され、ここにおいて読出しゲート部（３０）が形成され
る。また各センサ部（２２）を区分する如くセンサ部（
２２）に接してＰ＋形のチャンネルストップ領域（３１
）が設けられる。このチャンネルストップ領域（３１）
はホールを逃がすために表面が空乏化されないのが好ま
しく、このため必要に応じてこの上に絶縁膜（２６）を
介してアキュミレーション保持電極（３２）が形成され
る。さらにチャンネルストップ領域　（３１）と隣り合
う他の垂直シフトレジスタ（２３）との間にチャンネル
ストップ領域より濃度の高い或いは深く拡散させたＰ＋
形領領域３３）が形成される。

次に、かかる構成の動作を第３図及び第４図の深さ方向
のポテンシャル・プロファイルを参照して説明する。

第３図及び第４図において、曲線Ａ１は第２図ノセンサ
部（２２）を通るＡ−Ａ線上でのポテンシャル・プロフ
ァイル即ち信号電荷を垂直シフトレジスタ（２３）に読
出したりセントされた状態のセンサ部のポテンシャル・
プロファイルでセンサ部（２２）の電位はＶｏにある。

また曲線Ｂは第２図のチャンネルストップ領域（３１）
を通るＢ−Ｂ線上のポテンシャル・プロファイルで、こ
れは固定とされる。

そして、受光時にセンサ部（２２）に光が入射され、信
号電荷ｅが蓄積されてくるとセンサ部（２２）のポテン
シャルは曲線Ａ１から曲線Ａ２に示す如く浅くなってゆ
くが、Ｎ＋形領領域２５）の電位が■１以下になろうと
すると、点Ｐより過剰電荷ｃ′はチャンネルストップ領
域（３１）下がら基体（２１）に向って流れ出され、そ
れ以上センサ部（２２）には信号電荷が蓄積されなくな
る。また、このときチャンネルストップ領域（３１）と
隣りの垂直シフトレジスタ（２３）間に設けたＰ＋形領
領域３３）によって（このＰ＋形領領域３３）を通る第
２図のＣ−Ｃ線上のポテンシャル・プロファイルを第３
図曲線Ｃに示す）センサ部（２２）からオーバーフロー
された過剰電荷ｅ′は隣りの垂直シフトレジスフ（３３
）に流れることはなく、確実にチャンネルストップ領域
（３１）より基体（２１）側に流れる。

なお、第３図の曲線Ｄ１及びＤ２ば第２図の１）　−Ｄ
線上での垂直シフトレジスタ（２３）の転送時のＭｉ電
位状態のポテンシャル及び低電流状態のポテンシャルを
不ず。

この様に、かかる構成の固体撮像素子では、受光時の過
剰電荷がセンサ部（２２）からチャンネルストップ領域
（３１）を通って基体（２１）側にオーバーフローされ
るごとにより、第１図の従来の場合に比してセンサ部（
２２）の開口率が大きくなり、感度の向上が図れる。

尚センサ部（２２）としては上側の他、例えば第５図に
示すようにＮ形基体（２１）上にＰ影領域（４１）及び
Ｎ影領域（４２）を形成し、その」二に５Ｉ０２等の絶
縁膜（２６）を介して透明電極（４３）を被着して成る
センサを用いることができる。或いば第６図にネオよう
にＮ形基体（２１）上に形成したＰ影領域（４１）にＮ
影領域（４２）及びその上にＰ＋形領ｊｆｉ（４４）を
形成し、表面に絶縁膜（２６）を被着して成る所謂バー
チュアル・フェーズ構造のセンサを用いることができる
。

これら第５図及び第６図の構成でも、そのポテンシャル
・プロファイルで示すように受光時にセンサ部（２２）
に信号電荷ｅが蓄積されて電位が浅くなり、センサの電
位が■１以−トになると過剰電荷ｅ′はチャンネルスト
ップ領域（３１）下を通じて基体（２１）側に流れる。

本発明では第２図の例が基本構成であるが、その他の変
形例も考えられる。例えば第７図は第１のＰ形つェル領
域（２４）をその端部がチャンネルストップ領域（３１
）内に多少入り込むように構成した場合である。また第
８図は第１のＰ形つェル領域（２４）をその端部がチャ
ンネルストップ領域（３１）に掛からないように多少引
込むように構成した場合である。これらの構成でも−ｈ
　（？１１と同様の効果を奏する。

発明の効果 一ヒ述した本発明によれば、センサ部より入射した強い
光によって発生した過剰電荷を、チャンネルストップ領
域と基体間の深さ方向の電位変化を利用して、チャンネ
ルストップ領域を通じて基体側に流すようにしてなる新
規なブルーミング抑制機構を有せしめたことにより、セ
ンサ部の開口率が大きくなり、晶感度の固体撮像素子を
得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の固体撮像素子の例を不す断面図、第２図
は本発明による固体撮像素子の一例を示す断面図、第３
図は第２図の各Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤ線上の基体深さ方向の
ポテンシャル・プロファイル図、第４図乃至第６図は夫
々本発明に適用されるセンサ部とそのポテンシャル・プ
ロファイルの例をボす図、第７図及び第８図は本発明の
他の例を示す要部の断面図である。 （２１）は半導体基体、（２２）はセンサ部、（２３）
は垂直シフトレジスタ、（３１）はチャンネルストツブ
領域である。 ０

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 第１導電形の半導体基体の一生面に夫々第２導電形領域
   を介してセンサ部と埋込みチャンネル型の垂直シフトレ
   ジスタが形成され、上記センサ部に接して第２導電形の
   チャンネルストップ領域が形成され、上記センサ部で発
   生した過剰電荷が上記チャンネルストップ領域を通って
   上記基体側に流されるようにして成る固体撮像素子。