JPS6044866B2 - solid-state imaging device - Google Patents

solid-state imaging device

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JPS6044866B2
JPS6044866B2 JP54156914A JP15691479A JPS6044866B2 JP S6044866 B2 JPS6044866 B2 JP S6044866B2 JP 54156914 A JP54156914 A JP 54156914A JP 15691479 A JP15691479 A JP 15691479A JP S6044866 B2 JPS6044866 B2 JP S6044866B2
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afterimage
film
electrode
section
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JP54156914A
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望 原田
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Toshiba Corp
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Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/60Noise processing, e.g. detecting, correcting, reducing or removing noise
    • H04N25/62Detection or reduction of noise due to excess charges produced by the exposure, e.g. smear, blooming, ghost image, crosstalk or leakage between pixels
    • H04N25/621Detection or reduction of noise due to excess charges produced by the exposure, e.g. smear, blooming, ghost image, crosstalk or leakage between pixels for the control of blooming
    • H04N25/622Detection or reduction of noise due to excess charges produced by the exposure, e.g. smear, blooming, ghost image, crosstalk or leakage between pixels for the control of blooming by controlling anti-blooming drains

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は残像特性をホ1御てきる固体撮像装置に関する
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a solid-state imaging device that can control afterimage characteristics.

固体撮像装置は残像がないことが長所に挙げられている
が、最近の室内照明のほとんどが蛍光灯であるため、こ
の蛍光灯のフリッカが再生画像上に直接現われて画質を
非常に劣化させる。
The advantage of solid-state imaging devices is that they have no afterimages, but since most indoor lighting these days is fluorescent, the flicker of the fluorescent lights appears directly on the reproduced image and seriously degrades the image quality.

これは固体撮像装置で室内の撮像を行なう際、例えばタ
ングステン・ランプ等の特別な照明器具を必要とすると
いう問題を生する。これは固体撮像装置を用いたカメラ
の機動性を制限するものである。従つてこのように残像
がないことが一概に固体撮像装置の長所と言えなくなる
。上記のような蛍光灯照明下での撮像においては逆にあ
る程度の残像を有している方がよい。本発明は上記の点
に鑑みなされたものである。
This poses a problem in that special lighting equipment such as a tungsten lamp is required when capturing an image of a room using a solid-state imaging device. This limits the mobility of cameras using solid-state imaging devices. Therefore, the absence of afterimages cannot necessarily be said to be an advantage of solid-state imaging devices. In contrast, when capturing an image under fluorescent lighting as described above, it is better to have a certain amount of afterimage. The present invention has been made in view of the above points.

即ち本発明は残像を必要に応じて発生せしめることがで
きる固体撮像装置を提供する。本発明によれば必要に応
じて残像を発生せしめるとともに明るさに応じて残像の
程度を制御せしめることができる。また同一画面でフリ
ッカとして目立つ明るい部分に大きく残像を生じしめて
フリッカを軽減せしめ、そして図面のバックグランドを
形成している暗部では残像を発生せしめないこともでき
る。これは再生画像の画質を更に改善することに寄与す
る。本発明は固体撮像装置の各感光セルの中に信号電荷
をトラップさせる領域と、この領域への信号電荷の注入
を制御する制御電極とを設けて、この制御電極に印加す
る電圧を変化させて残像の大きさを制御することを特徴
としている。ここにおける感光セルは固体撮像装置にお
ける画素を意味し、各画素は互に独立に入射光の強さに
応じて発生した信号電荷を半導体基板内に蓄積すること
ができ、そして各画素に蓄積された信号電荷は任意の手
段により独立に外部に取り出すことがJできる。以下図
面を用いて本発明を詳細に説明する。
That is, the present invention provides a solid-state imaging device that can generate afterimages as necessary. According to the present invention, an afterimage can be generated as needed, and the degree of the afterimage can be controlled depending on the brightness. It is also possible to reduce flicker by producing large afterimages in bright areas that are noticeable as flickers on the same screen, and to prevent afterimages from occurring in dark areas forming the background of the drawing. This contributes to further improving the image quality of reproduced images. The present invention provides a region for trapping signal charges in each photosensitive cell of a solid-state imaging device, and a control electrode for controlling the injection of signal charges into this region, and changes the voltage applied to the control electrode. It is characterized by controlling the size of the afterimage. The photosensitive cell here refers to a pixel in a solid-state imaging device, and each pixel can independently accumulate signal charges generated in response to the intensity of incident light within a semiconductor substrate, and each pixel can independently accumulate signal charges generated in response to the intensity of incident light. The signal charges can be independently taken out to the outside by any means. The present invention will be explained in detail below using the drawings.

第1図は本発明の一実施例をインターライン転送方式電
荷結合素子(ChargeCoupledDevice
:CCD)イメージセンサを例にあげて示;した図であ
る。第1図aはCCDイメージセンサの1感光セルの構
成図である。よく知られているように1感光セルは、基
本的には感光部1とこの感光部1に蓄積された信号電荷
を転送して読出すためのCCD部2より構成されており
、この中で細かく説明すると感光部1の信号電荷をCC
D部2に移す際の経路である転送ゲート部3そして感光
部1とCCD部2の電気的分離を行なつているチヤネル
ストツパ部4が形成される。
FIG. 1 shows an embodiment of the present invention in an interline transfer type charge coupled device (Charge Coupled Device).
2 is a diagram showing an example of a CCD (CCD) image sensor. FIG. 1a is a block diagram of one photosensitive cell of a CCD image sensor. As is well known, one photosensitive cell basically consists of a photosensitive section 1 and a CCD section 2 for transferring and reading out signal charges accumulated in this photosensitive section 1. To explain in detail, the signal charge of photosensitive section 1 is CC
A transfer gate section 3, which is a path for transferring to the D section 2, and a channel stop section 4, which electrically isolates the photosensitive section 1 and the CCD section 2, are formed.

そして本発明が提供するところの残像制御電極部5が感
光部1に隣接して設けられる。第1図bは第1図aにお
けるA−Nでの断面構造説明図である。
The afterimage control electrode section 5 provided by the present invention is provided adjacent to the photosensitive section 1. FIG. 1b is an explanatory diagram of the cross-sectional structure taken along line AN in FIG. 1a.

例えばシリコン(Si)P型基板6表面に前記CCD部
2の埋込みチヤネルのn層7と感光部1のn+層8が設
けられる。前記Si基板6上にシリコン酸化(SiO2
)膜9が形成されており、該SlO2膜9上にCCD部
2の例えば多結晶シリコンによる転送電極10と転送ゲ
ート部3の電極11、そして残像制御電極12が形成さ
れている。前記感光部1のn+層8上には多結晶シリコ
ン層はなく例えばCVD(ChemicalVapOr
DepOsitiOn)によるCVD−SiO2膜13
が形成されている。そしてこのCVD−SiO2膜13
上に例えば光に対して透過率が高い導電性のある酸化ス
ズ(SnO2)膜14が形成され、このSnO2膜14
上のCCD部2、転送ゲート部3、チヤネルストツパ部
4、及び残像制御電極部5上の全て又は一部に光シール
ドのためのアルミニウム(Aり電極15−1,15−2
が形成される。これにより光入射は前記感光部1の酎層
8上からのみ行なわれ、このn+層8及びこの近傍のS
i基板6内で光入射により信号電荷16−1,・・・,
16−Nが発生し、そしてn+層8部に形成されている
空乏層17に蓄積される。これにおいて前記残像制御電
−極12は感光部1の酎層8の一部の上に設けられてお
り、この残像制御電極12に印加する電圧によつて残像
を制御する。この原理説明を第1図cを用いて行なう。
For example, on the surface of a silicon (Si) P type substrate 6, an n layer 7 of the buried channel of the CCD section 2 and an n+ layer 8 of the photosensitive section 1 are provided. Silicon oxide (SiO2
) film 9 is formed, and on the SlO2 film 9, a transfer electrode 10 made of, for example, polycrystalline silicon of the CCD section 2, an electrode 11 of the transfer gate section 3, and an afterimage control electrode 12 are formed. There is no polycrystalline silicon layer on the n+ layer 8 of the photosensitive section 1, and for example, CVD (Chemical Vap Or
CVD-SiO2 film 13 by DepOsitiOn)
is formed. And this CVD-SiO2 film 13
For example, a conductive tin oxide (SnO2) film 14 with high light transmittance is formed on top of the SnO2 film 14.
All or part of the upper CCD section 2, transfer gate section 3, channel stopper section 4, and afterimage control electrode section 5 are covered with aluminum (A electrodes 15-1, 15-2) for light shielding.
is formed. As a result, light is incident only from above the light layer 8 of the photosensitive section 1, and this n+ layer 8 and the S
Signal charges 16-1, . . . are generated within the i-board 6 by light incidence.
16-N is generated and accumulated in the depletion layer 17 formed in the 8th part of the n+ layer. In this case, the afterimage control electrode 12 is provided on a part of the layer 8 of the photosensitive section 1, and the afterimage is controlled by the voltage applied to the afterimage control electrode 12. This principle will be explained using FIG. 1c.

本図には第1図bにおけるC及びB点でSi基板6の深
.さ方向での電位分布を示している。この電位分布は耐
層8及びP型Si基板6における不純物濃度が一様に分
布している場合を想定している。前記SrO2膜14に
は蓄積電圧V3が印加されている。そして残像制御電極
12には残像を発生せしめる・場合高レベル電圧VHl
そして残像が不必要の場合低レベル電圧VLを印加せし
める。上述のごとく第1図cには残像の有無の2通りの
場合の電位分布を示している。図中一点鎖線は前記C点
領域の電位分布を示しており、電位が平担な領域X1に
信号電荷が存在している。前記残像制御電極12に印加
するVHは図中の点線で示すごとき電位分布を取るよう
な値であり、電位平坦領域X2はSiO2と膜9とn+
層8の界面から広がつている。このように電位平坦領域
X2がSiO2膜9と酎層8の界面に達していることは
信号電荷の一部がSiO,膜9とn+層8の界面に蓄積
されていることを示している。このように界面に蓄積さ
れた信号ノ電荷の一部はSiO2膜9と耐層8の界面電
位にトラツプされる。このトラツプされた信号電荷は前
記信号電荷を読み出すためのCCD部2に感光部1より
転送した後も、該感光部に残存することになる。その後
、このトラツプされた信号電荷は熱・的に感光部1内へ
放出され、次の読み出し動作によつて前記CCD部2よ
り読出される。これはまさしく撮像管における残像と同
様な現象である。一方前記C点領域に信号電荷が蓄積さ
れた時の電位平坦部X1の電位V.nHより小さい電位
.しが電・位の底になるように残像制御電極12に低レ
ベル電圧Vしを印加せしめると、前記B点領域のSiO
2膜9とn+層8と界面には信号電荷が蓄積されていな
いため前述のごとき残像が発生しない。このように残像
制御電極12に印加すべき電圧値によつて残像を発生せ
しめたり無くしたりすることができる。従つて前述した
例で蛍光灯下で撮像を行なう際、これによるフリツカが
気になると制御電極12に電圧を与えるスイツチ1つで
こフリツカをなくすることができる。又通常の太陽光下
、又は非常に暗い被写体を撮像する際は、残像がない方
が望ましく、この場合は残像を無すことができる。第2
図は本発明の提供するところの同一画面中である明るさ
以上の部分のみに残像を発生せしめ、暗部には残像を発
生せしめなくするための動作原理を説明している。
This figure shows the depth of the Si substrate 6 at points C and B in FIG. 1b. It shows the potential distribution in the horizontal direction. This potential distribution assumes that the impurity concentrations in the breakdown layer 8 and the P-type Si substrate 6 are uniformly distributed. A storage voltage V3 is applied to the SrO2 film 14. The afterimage control electrode 12 is supplied with a high level voltage VHl that causes an afterimage.
When an afterimage is unnecessary, a low level voltage VL is applied. As mentioned above, FIG. 1c shows the potential distributions in two cases: with and without afterimage. The dashed line in the figure shows the potential distribution in the region at point C, and signal charges exist in region X1 where the potential is flat. The VH applied to the afterimage control electrode 12 has a value such that the potential distribution is as shown by the dotted line in the figure, and the potential flat region X2 is composed of SiO2, the film 9, and the n+
It spreads out from the interface of layer 8. The fact that the potential flat region X2 reaches the interface between the SiO2 film 9 and the liquid layer 8 in this manner indicates that a portion of the signal charge is accumulated at the interface between the SiO film 9 and the n+ layer 8. A portion of the signal charge accumulated at the interface in this way is trapped at the interface potential between the SiO2 film 9 and the breakdown layer 8. This trapped signal charge remains in the photosensitive section even after being transferred from the photosensitive section 1 to the CCD section 2 for reading out the signal charge. Thereafter, the trapped signal charges are thermally and thermally released into the photosensitive section 1 and read out from the CCD section 2 in the next read operation. This is exactly the same phenomenon as an afterimage in an image pickup tube. On the other hand, the potential V. of the potential flat portion X1 when signal charges are accumulated in the point C region. Potential smaller than nH. When a low level voltage V is applied to the afterimage control electrode 12 so that the voltage is at the bottom of the potential, the SiO
Since no signal charge is accumulated at the interface between the second film 9 and the n+ layer 8, the above-mentioned afterimage does not occur. In this manner, afterimages can be caused or eliminated by changing the voltage value to be applied to the afterimage control electrode 12. Therefore, when taking an image under a fluorescent lamp in the above-described example, if the flicker caused by this becomes a concern, the flicker can be eliminated by simply applying a voltage to the control electrode 12. Furthermore, when photographing under normal sunlight or when photographing a very dark subject, it is desirable to have no afterimage, and in this case it is possible to eliminate the afterimage. Second
The figure explains the operating principle provided by the present invention for generating afterimages only in parts of the same screen that are brighter than a certain level, and preventing afterimages from occurring in dark areas.

図中の電位分布A,B,C,Dは第1図bにおける残像
制御電極12下のB点領域の電位変化を示している。電
位分布Aは信号電荷が感光部1のn+層8に存在してい
ない場合であり、信号電荷が存在すると電位分布Bのよ
うになり図中に示されるように電位平坦部に信号電荷が
存在している。この場合は信号電荷がSiO.膜9とn
+層8界面に存在していないので残像制御電極12下の
SIO2膜9とn+層8界面準位には前記信号電荷はト
ラツプされない。これは信号電荷の少ない即ち暗い被写
体部分では残像が発生しないことを示している。次に信
号電荷が多くなると更に電位平坦部が広がり、電位分布
Cに示されるように電位平坦部の端がSiO2膜9とn
+層8の界面に接する。そして更に信号電荷が増加する
と一部の信号電荷QはSiO2膜9とn+層8の界面に
蓄積して前記電位平坦部の電位を下げる。この電位を.
N2とし、前記電位分布Cの場合の電位平坦部の電位を
m1とするとQ=SCOx(.M2一Vml)で近似さ
れる。ここでSは前記n+層、8と残像制御電極12が
重なつている面積であC。Xは単位面積当りのSiO2
膜9の容量である。ここで電位平坦部の電位がm1より
小さくなると信号電荷の一部はSiO2膜9とn+層8
界面に蓄積し、そしてこの界面に蓄積した信号電荷の一
部が前記界面準位にトラツプされ、これにより残像が発
生される。以上のごとく、同一画面中において明暗によ
つて残像を制御することができる。そして、どの明るさ
から残像を発生せしめるかを印加電圧8により制御する
ことが可能である。第3図は本発明の他の実施例である
Potential distributions A, B, C, and D in the figure indicate potential changes in the area at point B below the afterimage control electrode 12 in FIG. 1b. Potential distribution A is the case when no signal charges exist in the n+ layer 8 of the photosensitive section 1. If signal charges are present, the potential distribution A becomes like the potential distribution B, and as shown in the figure, the signal charges exist in the flat potential area. are doing. In this case, the signal charge is SiO. membranes 9 and n
Since the signal charges are not present at the interface of the + layer 8, the signal charges are not trapped at the interface level between the SIO2 film 9 and the n+ layer 8 below the afterimage control electrode 12. This indicates that afterimages do not occur in dark object areas where there is little signal charge. Next, as the signal charge increases, the potential flat area further expands, and as shown in potential distribution C, the edges of the potential flat area are connected to the SiO2 film 9 and n
+Touches the interface of layer 8. When the signal charges further increase, some of the signal charges Q accumulate at the interface between the SiO2 film 9 and the n+ layer 8, lowering the potential of the potential flat portion. This potential.
If N2 is the potential of the flat potential portion in the case of the potential distribution C, then m1 is approximated by Q=SCOx (.M2-Vml). Here, S is the area where the n+ layer 8 and the afterimage control electrode 12 overlap. X is SiO2 per unit area
This is the capacitance of the membrane 9. Here, when the potential of the potential flat part becomes smaller than m1, a part of the signal charge is transferred to the SiO2 film 9 and the n+ layer 8.
A portion of the signal charge accumulated at the interface is trapped in the interface level, thereby generating an afterimage. As described above, afterimages can be controlled by brightness and darkness within the same screen. Further, it is possible to control from which brightness an afterimage is generated by using the applied voltage 8. FIG. 3 shows another embodiment of the invention.

第1図bて説明した構造ではCVD−SlO2膜13上
に透明電極であるSnO2膜14が形成されていたが、
本実施例の場合はなくCVD−SiO2膜13上に直接
光シールド用N電極15−1,15−2が形成され、第
1図では本発明の説明を行うに際して前記CVD−Si
O2膜13表面の電位を,に定めた方が理解しやすいた
めにそのような構造としたが、第3図のごときCVD−
SlO2膜13表面が電位的にフローテイングであつて
も、感光部1のn+層8内の電位を第1図て説明したと
同様に残像制御電極12に印加すべき電圧によつて制御
することにより、残像を制御することができる。第4図
は残像制御電極12の面積を小さくして感度を向上せし
めた本発明の他の実施例を示したものである。
In the structure explained in FIG. 1b, the SnO2 film 14, which is a transparent electrode, is formed on the CVD-SlO2 film 13.
Unlike this embodiment, N electrodes 15-1 and 15-2 for light shielding are formed directly on the CVD-SiO2 film 13, and in FIG.
It is easier to understand if the potential of the surface of the O2 film 13 is set to , so this structure was adopted.
Even if the surface of the SlO2 film 13 is floating in terms of potential, the potential within the n+ layer 8 of the photosensitive section 1 can be controlled by the voltage to be applied to the afterimage control electrode 12 in the same way as explained with reference to FIG. This makes it possible to control afterimages. FIG. 4 shows another embodiment of the present invention in which the area of the afterimage control electrode 12 is reduced to improve sensitivity.

本図に示されるように第1図、第3図で説明した断面構
造とほぼ同様に、P型S1基板6、CCD埋込みチヤネ
ル用n層7、感光部n+層8、CCD転送電極10、転
送ゲート電極11、SlO2膜9、CVD−SiO2膜
13、そして光シールド用A1電極15−1,15−2
等が設けられるが、本実施例においては残像制御電極1
8と前記S]02膜9の間に例えばシリコン窒化膜19
を設けている。そしてこのシリコン窒化膜19下のSi
O.膜9とn+層8界面又はその近傍に多くの界面準位
20を形成せしめておく。(図中×印で示す。)これに
より残像制御電極18の面積を第1図、第3図において
必要とされる残像制御電極12の面積より小さくするこ
とが可能となる。従つて感光部において光吸収のある多
結晶シリコン電極で被覆していない面積を広くでき、感
度向上を図ることができる。ここで例えば前記シリコン
窒化膜19上からイオンを注入せしめ、このシリコン窒
化膜19下のS]02膜9中の酸素(0)をSi基板6
中に打ち込むことによつてこのSiO2膜9とn+層8
界面に多くの界面準位20を形成せしめることができる
。この界面準位の密度は打ち込むイオン量、エネルギに
より制御することが可能である。又、このようなイオン
注入を行なわなくとも、通常このようにシリコン窒化膜
19を設けた場合、このシリコン窒化膜19下の界面準
位はその他の領域の界面準位密度より大きい。これは通
常の製造工程ではこの工程の最終工程付近でSlO2膜
9とS1基板6界面準位密度を下げるため例えば水素(
l{2)アニールを行なう。この場合水素のシリコン窒
化膜19中の拡散係数がSiO2膜9中と比べて非常に
小さいためシリコン窒化膜19下の界面準位密度を高く
できる。前述の実施例は残像制御電極12,18がCC
D転送電極10、転送ゲート電極11と別々に設けられ
ている例であるが、第5図は残像制御電極12,18を
CCD転送電極10と共通にせ”しめる例を示したもの
である。
As shown in this figure, the cross-sectional structure is almost the same as that explained in FIGS. 1 and 3. Gate electrode 11, SlO2 film 9, CVD-SiO2 film 13, and light shield A1 electrodes 15-1, 15-2
etc., but in this embodiment, the afterimage control electrode 1
8 and the S]02 film 9, for example, a silicon nitride film 19.
has been established. Then, the Si under this silicon nitride film 19
O. Many interface levels 20 are formed at or near the interface between the film 9 and the n+ layer 8. (Indicated by an x in the figure.) This makes it possible to make the area of the afterimage control electrode 18 smaller than the area of the afterimage control electrode 12 required in FIGS. 1 and 3. Therefore, the area of the photosensitive portion that is not covered with the light-absorbing polycrystalline silicon electrode can be increased, and sensitivity can be improved. Here, for example, ions are implanted from above the silicon nitride film 19 to transfer oxygen (0) in the S]02 film 9 under the silicon nitride film 19 to the Si substrate 6.
By implanting the SiO2 film 9 and the n+ layer 8 into the
Many interface states 20 can be formed at the interface. The density of this interface state can be controlled by the amount and energy of implanted ions. Further, even if such ion implantation is not performed, when the silicon nitride film 19 is provided in this manner, the interface state density under the silicon nitride film 19 is higher than the interface state density in other regions. In the normal manufacturing process, this is because the interface state density between the SlO2 film 9 and the S1 substrate 6 is lowered near the final step of this process, so for example, hydrogen (
l{2) Perform annealing. In this case, since the diffusion coefficient of hydrogen in the silicon nitride film 19 is much smaller than that in the SiO2 film 9, the interface state density under the silicon nitride film 19 can be increased. In the above embodiment, the afterimage control electrodes 12 and 18 are CC
Although this is an example in which the D transfer electrode 10 and the transfer gate electrode 11 are provided separately, FIG. 5 shows an example in which the afterimage control electrodes 12 and 18 are provided in common with the CCD transfer electrode 10.

本図は、一感光セルをSi基板6の上よりながめた図で
ある。図中斜線部と黒部は前記感光部のn+層8に対応
し、斜線部21は前記酎層8において前記残像制御電極
12,18と重なつていないn+層8に対応し・て第1
の耐層領域である。そして黒部23は図中実線で示され
たCCD転送電極の第1の電極22と前記耐層8が重な
つている第2の酎層領域である。点線で区切つている部
分24はCCD転送部で)ある。
This figure is a view of one photosensitive cell viewed from above the Si substrate 6. In the figure, the shaded area and the black area correspond to the n+ layer 8 of the photosensitive area, and the shaded area 21 corresponds to the n+ layer 8 that does not overlap with the afterimage control electrodes 12, 18 in the layer 8.
This is the layer resistance area. The black part 23 is a second layer region where the first electrode 22 of the CCD transfer electrode shown by the solid line in the figure and the breakdown layer 8 overlap. A portion 24 delimited by a dotted line is a CCD transfer section.

そして一点鎖線で区切られている部分25は第2のCC
D転送電極を示し、そして実線部分22は前述の第1の
CCD転送電極である。この第1の転送電極22及び第
2の転送電極25はCCD転送部24における信号電荷
の転送方向Yに対して垂直方向にそして前記第1の耐層
21の両側に沿つて設けられ、CCD周辺において各感
光セルのそれぞれと接続されている。そして、前記第1
の転送電極22はその一部が第2のn+層23と重なつ
ており、残像制御電極の役割を兼ねている。このような
CCDにおいて前記第1の転送電極22と第2の転送電
極25に印加する電圧を独立に制御できるようにしてお
く。そしてCCD転送部24における信号電荷の転送は
例えば−8Vから2Vまでの電圧変化を有したクロツク
パルスにより行なうようにしておく。しかして2Vの電
圧においては前記第2のn+層領域23は第1図cで説
明した低レベル電圧しに相応している。次に第1のn+
層21に蓄積された信号電荷を前記第2の転送電極25
に例えば10を印加して転送ゲート部26を介してCC
D転送部24に移つす。この時、第2のn+層23と重
なつている第1の転送電極22を低レベル電圧Vしに相
当する電圧に保持せしめると残像は発生しない。一方、
この期間第1図cにおいて説明したごとき信号電荷の一
部がSiO2膜9と酎層8界面に蓄積する条件である高
レベル電圧8を第1の転送電極22に印加すると残像を
発生させることができる。第6図はCCDと同じ固体撮
像装置であるMOS(MetalOxideSemic
OnductOr)型に本発明を適用した実施例を説明
するための図である。
The part 25 separated by the dashed line is the second CC.
The D transfer electrode is shown, and the solid line portion 22 is the aforementioned first CCD transfer electrode. The first transfer electrode 22 and the second transfer electrode 25 are provided in a direction perpendicular to the signal charge transfer direction Y in the CCD transfer section 24 and along both sides of the first breakdown layer 21, and are provided around the CCD. is connected to each of the photosensitive cells. And the first
A portion of the transfer electrode 22 overlaps with the second n+ layer 23, and also serves as an afterimage control electrode. In such a CCD, the voltages applied to the first transfer electrode 22 and the second transfer electrode 25 can be independently controlled. Transfer of signal charges in the CCD transfer section 24 is performed using a clock pulse having a voltage change from -8V to 2V, for example. Thus, at a voltage of 2 V, the second n+ layer region 23 corresponds to the low level voltage described in FIG. 1c. Then the first n+
The signal charges accumulated in the layer 21 are transferred to the second transfer electrode 25.
For example, 10 is applied to CC through the transfer gate section 26.
Moving on to the D transfer section 24. At this time, if the first transfer electrode 22 overlapping with the second n+ layer 23 is held at a voltage corresponding to the low level voltage V, no afterimage will occur. on the other hand,
During this period, if a high level voltage 8 is applied to the first transfer electrode 22, which is a condition for a part of the signal charge to accumulate at the interface between the SiO2 film 9 and the liquid layer 8, as explained in FIG. 1c, an afterimage may occur. can. Figure 6 shows a MOS (Metal Oxide Semiconductor), which is a solid-state imaging device similar to a CCD.
FIG. 2 is a diagram for explaining an embodiment in which the present invention is applied to a conductive type.

本図はMOS型センサの一感光セルの断面構造を示して
いる。例えばP型S1基板27表面にMOS電界効果ト
ランジスタが形成されており、ソースである第1の耐層
28が感光部になつており、このPN接合に信号電荷が
蓄積される。
This figure shows the cross-sectional structure of a single photosensitive cell of a MOS type sensor. For example, a MOS field effect transistor is formed on the surface of the P-type S1 substrate 27, and the first breakdown layer 28 serving as a source serves as a photosensitive portion, and signal charges are accumulated in this PN junction.

一方ドレインである第2の酎層29は2次元センサでは
垂直出力線の役割を行ないゲート電極30に高レベル電
圧を印.加することにより前記第1の酎層28に蓄積さ
れている信号電荷を第2のn+層29より読出す。この
MOS型センサは第3図の実施例の説明に用いたCCD
と基本的動作原理は同じであり、CCDではMOS型セ
ンサにおける第2のn+層29がCCD部n層7に相当
する。これらは共に信号電荷を読出すためのものである
。このようなMOS型センサではP型Si基板27上に
ゲートSiO2膜31があり、このSiO2膜31上に
前記ゲート電極30が設けられるが、本発明によれば、
前記第1のn+層28の一部に重なる如く前記SiO2
膜31上に残像制御電極32が設けられる。
On the other hand, the second layer 29, which is the drain, serves as a vertical output line in the two-dimensional sensor and applies a high level voltage to the gate electrode 30. By adding signal charges accumulated in the first layer 28, the signal charges are read out from the second n+ layer 29. This MOS type sensor is a CCD used in the explanation of the embodiment shown in Fig. 3.
The basic operating principle is the same, and in the CCD, the second n+ layer 29 in the MOS sensor corresponds to the CCD section n layer 7. Both of these are for reading signal charges. In such a MOS type sensor, there is a gate SiO2 film 31 on the P-type Si substrate 27, and the gate electrode 30 is provided on this SiO2 film 31, but according to the present invention,
The SiO2 layer overlaps a part of the first n+ layer 28.
An afterimage control electrode 32 is provided on the film 31 .

そしてCCDと同様にCVD−SiO2膜33とこのC
VD−SiO2膜33上に前記第2のn+層29とゲー
ト電極30を光シールドするためのに電極34が設けら
れる。このようなMOS型センサにおいても前記残像制
御電極32に印加する電圧を制御することによつてCC
Dと同様に残像iを制御することができる。以上述べた
ように本発明の残像制御の基本的な考え方は、信号電荷
を蓄積する領域に隣接して残像を制御するための領域を
設け、この残像制御領域に設けた制御電極に印加する電
圧によつて、残像制御領域に信号電荷をトラツプせしめ
るエネルギー準位を有したトラツプ領域を形成し、この
トラツプ領域に前記信号電荷の一部をトラツプさせるよ
うにしたところにある。
Then, like a CCD, the CVD-SiO2 film 33 and this C
An electrode 34 is provided on the VD-SiO2 film 33 to optically shield the second n+ layer 29 and the gate electrode 30. Even in such a MOS type sensor, CC can be controlled by controlling the voltage applied to the afterimage control electrode 32.
The afterimage i can be controlled similarly to D. As described above, the basic concept of the afterimage control of the present invention is to provide a region for controlling afterimages adjacent to a region where signal charges are accumulated, and to apply a voltage to the control electrode provided in this afterimage control region. Accordingly, a trap region having an energy level for trapping signal charges is formed in the afterimage control region, and a part of the signal charges is trapped in this trap region.

このようにして残像を任意に制御できることは゛固体撮
像装置の画質の一層の向上を達成させる。
Being able to arbitrarily control afterimages in this manner allows further improvement in the image quality of the solid-state imaging device.

前述の本発明の説明はCCD.!1.MOS型センサに
ついて行なつたが、他の固体撮像装置であるBBD(B
ucketBrigadeDevice),CID(C
hargeInjectiOnDevice),そして
ライン●アドレス型のResistiveGateCC
D(H.Heyrlsetal.:IEEETrans
.,VOl.ED−25,陽.. 2,pp.135−
139,19B参照)等にも本発明が適用できる。又本
発明は2次元センサのみだけでなく、1次元センサにも
適用できることは言うまでもない。
The foregoing description of the invention is based on CCD. ! 1. Although this study was conducted on a MOS type sensor, other solid-state imaging devices such as BBD (B
ucketBrigadeDevice), CID(C
hargeInjectiOnDevice), and line address type ResistiveGateCC
D (H. Heyrlsetal.: IEEE Trans.
.. , VOl. ED-25, positive. .. 2, pp. 135-
139, 19B) and the like. It goes without saying that the present invention can be applied not only to two-dimensional sensors but also to one-dimensional sensors.

そして本発明の説明はP型S1基板を用いた場合につい
て行なつたが、n型Si基板そして他の半導体基板につ
いても本発明が適用できる。なお、第1図、第3図、第
4図、第6図におけるP型Si基板6,27、SiO2
膜9,31、n+層8,28,29、n層7、CVD−
SiO2層13,33、多結晶シリコン電極10,11
,12,30A1電極15−1,15−2,34等の材
料層はこれに限られることはなく同様の性質を有した他
の材料層でもよいことは言うまでもない。
Although the present invention has been described using a P-type S1 substrate, the present invention can also be applied to an n-type Si substrate and other semiconductor substrates. In addition, the P-type Si substrates 6, 27 and SiO2 in FIGS. 1, 3, 4, and 6
Films 9, 31, n+ layers 8, 28, 29, n layer 7, CVD-
SiO2 layers 13, 33, polycrystalline silicon electrodes 10, 11
, 12, 30A1 electrodes 15-1, 15-2, 34, etc., are not limited to these, and it goes without saying that other material layers having similar properties may be used.

さらに第1図、第3図、第4図、第6図はブルージンク
防止のためのオーバ●フロードレインがない場合につい
て示したが、オーバ・フロードレインを有していても何
ら本発明の提供する効果を損なうことはない。
Furthermore, although FIGS. 1, 3, 4, and 6 show cases in which there is no overflow drain to prevent blue zinc, the present invention is not provided even if there is an overflow drain. It does not impair the effect of

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図aは本発明の一実施例の平面図、同図bはその断
面図、同図c及び第2図は本発明の動作原理を説明する
ための電位分布の様子を示す図、第3図、第4図は本発
明の他の実施例の断面図、第5図は本発明の他の実施例
の平面図、第6図は本発明の更に他の実施例の断面図で
ある。 1・・・感光部、2・・・CCD部、3・・・転送ゲー
ト部、4・・・チヤンネルストツパ部、5・・・残像制
御電極部、6,27・・・P型Si基板、8,21,2
3,28,29・・・n+層、12,18,22,32
・・・残像制御電極、13,33・・・CVD−SlO
.膜、10,22,25・・CCD転送電極、7・・・
CCD転送チヤネルn層、15−1,15−2,34・
・・光シールド用A1電極、20・・・界面準位、19
・・・シリコン窒化膜、11・・・転送チヤネル電極、
30・・・ゲート電極。
FIG. 1a is a plan view of an embodiment of the present invention, FIG. 1b is a sectional view thereof, FIG. 1c and FIG. 3 and 4 are sectional views of other embodiments of the invention, FIG. 5 is a plan view of another embodiment of the invention, and FIG. 6 is a sectional view of still another embodiment of the invention. . DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Photosensitive part, 2... CCD part, 3... Transfer gate part, 4... Channel stopper part, 5... Afterimage control electrode part, 6, 27... P-type Si substrate ,8,21,2
3, 28, 29...n+ layer, 12, 18, 22, 32
...Afterimage control electrode, 13,33...CVD-SlO
.. Membrane, 10, 22, 25... CCD transfer electrode, 7...
CCD transfer channel n layer, 15-1, 15-2, 34.
...A1 electrode for light shielding, 20...interface level, 19
... silicon nitride film, 11 ... transfer channel electrode,
30...Gate electrode.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 半導体基板上に形成した固体撮像装置の感光部に隣
接して該感光部に蓄積している信号電荷の一部を蓄積し
得る蓄積領域を設け、該蓄積領域に設けられた電極に印
加する電圧により前記蓄積領域に蓄積する前記信号電荷
量を制御せしめるとともに前記蓄積領域に蓄積せしめた
信号電荷の少なくとも一部を前記蓄積領域にある前記信
号電荷を補獲し固定するエネルギー準位を有した領域に
注入せしめ、かつその注入量を前記蓄積領域に設けられ
た前記電極に印加する電圧により制御することを特徴と
する固体撮像装置。
1. An accumulation region is provided adjacent to the photosensitive section of a solid-state imaging device formed on a semiconductor substrate and can accumulate part of the signal charges accumulated in the photosensitive section, and the signal charge is applied to an electrode provided in the accumulation region. It has an energy level that controls the amount of signal charge accumulated in the accumulation region by a voltage and captures and fixes at least a part of the signal charge accumulated in the accumulation region. What is claimed is: 1. A solid-state imaging device, characterized in that the injection amount is controlled by a voltage applied to the electrode provided in the accumulation region.
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