JPS60223389A

JPS60223389A - 固体撮像素子

Info

Publication number: JPS60223389A
Application number: JP59080530A
Authority: JP
Inventors: Yoshiya Kiriyama; 桐山　義也; Toshihiro Furusawa; 古沢　俊洋
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd; Sanyo Denki Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd; Sanyo Denki Co Ltd
Priority date: 1984-04-20
Filing date: 1984-04-20
Publication date: 1985-11-07

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】イ）産業上の利用分野本発明はＣＣＤ（電荷転送素子）を用いた固体撮像素子
に関する。

口）従来技術近年テレビカメラの軽量小型化に伴ない、撮像管に代シ
、固体撮像素子の開発が急がれている。

斯様な撮像素子としては、特開昭５８−１？；７２４９
号公報に示されている様なりロスゲート型と称するもの
が実用化されつつある。斯るクロスゲート型の固体撮像
素子を第１図に示す。

同図に於いて、（１）はＰ型のシリコン等の半導体基板
、（２）・・・は該半導体基板（１１の表面ＫＧって並
列して設けられた複数本のチャンネルストッパ領域で６
Ｌ　各チャンネルストッパ（２）・・・の多数の特定箇
所（２）の巾が他の箇所のそれより大になる如く、更に
高濃度の例えばＰ型不純物を拡散して形成ざれている。

尚、このチャンネルストッパ（２）の巾広部（２Ｊは互
に隣接するストッパ（２）ｆ２）に於て交互に位置して
いる。（３Ｊは該チャンネルストッパ領域内に設ケタオ
ーバーフロードレインであり、例えばＮ型不純物を拡散
して形成されその界面でＰ−Ｎ接合を形成している。（
４）・・・は該チャンネルストッパ（２）に依り分離さ
れ、蛇行した状態に形成されたチャンネル部、（５）は
上記半導体基板（１）上に形成された透明な二酸化シリ
コン等の絶縁膜である。（６）・・・は該絶縁層（５）
中に上記チャンネルストッパ（２１・・・の方向と直角
方向に配列された複数本の下層電極、（７）・・・は該
下層電極１６）−・・上に絶縁されて上記チャンネルス
トッパ（２３・・・に沿って配列された複数本の上層電
極でめシ、絶縁して直交する両電極＋６１−・・、（７
）・・・は夫々アルミニウム又はポリシリコン等で形成
されている。

尚、斯る上層電極（７ｊ・・・には交互に２相のクロッ
クパルスψ１、ψ３が印加され下層電極０３・・・には
交互に２相のクロックパルスφ２、ψ４が印加される。

φ）・・・は直交する上記下層電極（６）・・・と上層
電極（７）・・・との隙間に形成される光入射窓に依っ
て構成される受光部でこの受光部Φ）には電極は存在せ
ず、従来の透明電極を有する固体撮像素子の受光部に比
べ、入射光が変調減衰される事なく、光電変換効率が高
められている。

上述の如き構成を有する固体撮像素子は、両電極αＪ・
・・、■・・・側から投映された光が効率よく上記各受
光部中）・・・に入射され、この光量に応じた電子が発
生する。該素子の光電変換期間中に於て、受光部（ｂ）
（ｂ）で光電変換されて発生した電子は高電圧状態のク
ロックパルスψ４が印加されている下層電極位置■に集
中して蓄積される。この光電変換期間に続いて電荷の転
送が為される。この場合、クロックパルスψ４Ｖｃ代っ
てクロックパルスψ１が高電圧状態となる事に依って下
層電極位置■に蓄積されていた電子が上層電極位置＠に
転送され以下同様にクロックパルスψ２、ψ３、ψ４と
順次高電圧状態に切り換えられる事に依ってこの電子が
電極位置θ、Ｏ１■と順次蛇行転送されて画像情報とし
て外部に取シ出される。

而して斯る固体撮像素子の例えば受光部（ｂ）に強い光
が入射されて過剰電子が発生した場合には、矢印で示す
如く上層電極（７）下でこの電極（７）の印加電圧に依
ってポテンシャル障壁が制御されるチャンネルストッパ
（２ンを通過してオーバーフロードレイン（３Ｊに排出
される。

しかしながら、斯様な従来構成に依ると、例えば受光部
（ｂ）からの電子を蓄積する下層電極（６）位置ｌ＼る下層電極（６］下Ｖｃ６るので、上層電極（力の印加
電圧にてそのポテンシャル障壁を制御する事ができない
。従って、この様に実際の電荷蓄積部にてオーバーフロ
ー抑圧レベルを独立して設定できない為に、この蓄積部
での蓄積電荷量は結局固定されてしまう事となる。

従って、上述の如き固体撮像素子は、使用状況に応じて
その感度を可変に調節する事はできず、この為汎用性に
欠けるものであった。

（ハ）発明の目的本発明は上述の欠点に鑑みて為されたものであり、電荷
蓄積部に於けるオーバーフロー抑圧レベルを可変設定し
て、最適な蓄積電荷量を得る事のできる固体撮像素子を
提供するものである。

に）発明の構成本発明の固体撮像素子は、交差する上層電極と下層電極
とを有するり四スゲート構成を有し、いずれか一方の電
極に沿って配置されたチャンネルストッパ内にオーバー
フロードレインを延在すると共に、いずれか他方の電極
下に構成される電荷蓄積部とオーバーフロードレインと
を直結するオーバーフ四−チヤンネルをチャンネルスト
ッパ内に設けたものである。

（ホ）実　施　例第２図に本発明の固体撮像素子の一実施例の構成の平面
図を示し、そのＡ−Ａ／　、Ｂ−Ｂ／　。

及びＤ−Ｄ／線断面図２第３図（８）、（至）、０、及
びこれ等の図に於いて、　（１）ｆｌｌ）ｔｒｉ第１図
の従来例△ （５）はロコスである。ただし本発明に於いては、一様
ノ巾の上層電極（７）下のチャンネルストッパ（２）に
巾広部（２１を設ける代りニ、一様の巾のチャンネルス
トッパ（２）上の上層電極（７）に巾狭部（７）ヲ設け
たものでるるか、従来例と同様に例えば■、＠、θ、Ｏ
１■位置を通る蛇行状態のＮ型の埋込みチャンネル【４
）を構成している。

さて、本発明実施例の特徴とする所は、電荷蓄積部をな
す下層電極【６）位置に隣接しているＰ＋型のチャンネ
ルストッパ（２）箇所の一部にこのＮ型の！荷蓄積部と
Ｎ十型のオーバーフロードレイン（３）とを直結するＮ
−型のオーバーフローチャンネル（８）を設けた点にあ
り、このオーバーフローチャンネル（８）上の下層電極
［６）は切欠されており、即ち、この箇所の下層電極（
６）の電極中が小さくなっておシ、このオーバーフロー
チャンネル（８）は上層電極（７）のみに依って覆われ
ている。

従って、このオーバーフローチャンネル（８）のポテン
シャルｔｏＦＤは上層電極（７）に印加されるクロック
パルスψ１、ψ３のいずれかに依って制御され、しかも
下層電極（６）下のＮ型の電荷蓄積部のポテンシャル１
１と上層電極（７）下のＰ＋型のチャンネルストッパの
ボテ、ンシャルＦ２との間には≠１＞ＦＯＦＤ＞Ｆ２が
なシ立つのである。依って、第４図（第２図のＡ−Ａ／
線におけるポテンシャル図〕に示す如く、高電圧状態イ
ケＩえば１０Ｖのクロックパルスψ２を下層電極に印加
する事に依って、位置θの電荷蓄積部に得られる深いポ
テンシャル井戸Ｖ’１（１０Ｖ−）Ｋ電荷が蓄積される
事になるが、この時６ｖのクロックパルスψ２を上層電
極＋７１に印加する事に依ってオーバーフローチャンネ
ル［８１Ｋはポテンシャル障壁ＦＯＦＤ（６ｖ）が形成
され、電荷の蓄積許容量はｒｔ（１０Ｖ）−ＦＯＦＤ（
６Ｖ）に対応する事となり、これを越える過剰電荷はオ
ーバーフロードレイン（３）に吸収される。ところがこ
の時の光電変換の感度を下げたい時には、クロックパル
スψ２を７ｖに設定するだけでオーバーフローチャンネ
ル（８）でのポテンシャル障壁がＦＯＦＤ（ＩＶ）と低
くなシ、電荷（２）Ｗ積許容−Ｊｔ４Ｆ（１０Ｖ）−Ｆ
ＯＦＤ（７Ｖ）に対応する様に減少し、これを越える過
剰電荷はオーバーフロードレイン（３）に吸収されるの
である。

尚、上述の本発明の固体撮像素子に於ける電荷の転送動
作は、従来素子と同様に、クロックパルスψ１、ψ２、
ψ３、ψ４を順次高電圧値に設定して行く様にして行な
われ、この転送電荷が画像信号として外部に取り出され
るのである。

に）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
、交差する上層電極と下層電極とを有するクロスゲート
構成を有し、いずれか一方の電極ＩＣ沿って配置された
チャンネルストッパ内にオーバーフロードレインを延在
すると共に、いずれか他方の電極下に構成される電荷蓄
積部とオ、−バー７０−ドレインとを直結するオーバー
７０−チャンネルをチャンネルストッパ内に設けたもの
であるので、このオーバーフローチャ／ネルでのオーバ
ー７０−抑圧レベルを電荷蓄積部とは独立した状態で可
変に設定する事ができる。

従って、この種固体撮像素子に要求される感度を自在に
設定でき、小型のテレビカメラ等に用いられて非常に有
効なものとなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の固体撮像素子の平面模式図、第２図は本
発明の固体撮像素子の平面模式図、第６図（５）、■、
０及び０は第２図の平面図の各所の断面図、第４図（１
ポテンシャル図を夫々示している。（１）・・・半導体基板、（２］・・・チャンネルスト
ッパ、（３）・・・オーバーフロードレイン、［４）・
・・チャンネル、［６）・・・下層電極、（７）・・・
上層電極。出願人三洋電機株式会社代理人弁理士　佐　野　靜　夫第１図第２図ＣＤ第４図市。

Claims

【特許請求の範囲】

１）−導電型の半導体基板と、該半導体基板上に形成さ
れた絶縁膜と、該絶縁膜上に並行して配列された複数本
の下層電極と、該下層電極上に絶縁して設けられこの下
層電極の配列方向と交差する方向に配列された複数本の
上層電極と、からなり、上記両電極とで囲まれる隙間を
光入射窓として受光部を構成したクロスゲート型の固体
撮像素子に於て、上記半導体基板は該基板と同導電型の
不純物を高濃度に導入したチャンネルストッパ領域を上
記側れか一方の電極に治って配置すると共に、該領域内
にこの領域と逆導電型の不純物を導入したオーバー７０
−ドレインを延在して備え、上記チャンネルストッパ領
域と交差する上記いずれか一方の電極の電極巾をチャン
ネルストッパ領域との交差区域にて小ならしめ、この交
差区域に隣接してチャンネルストッパ領域箇所に、この
チャンネルストツバ領域並びにオーバーフロドレイン領
域とは異なった不純物濃度のオーバーフローチャンネル
領域を設けた事を特徴とする固体撮像素子。