JPS605109B2 - 固体撮像装置 - Google Patents
固体撮像装置Info
- Publication number
- JPS605109B2 JPS605109B2 JP53134373A JP13437378A JPS605109B2 JP S605109 B2 JPS605109 B2 JP S605109B2 JP 53134373 A JP53134373 A JP 53134373A JP 13437378 A JP13437378 A JP 13437378A JP S605109 B2 JPS605109 B2 JP S605109B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- photogate
- imaging device
- state imaging
- photoelectric conversion
- light
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
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- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、フオトゲート電極の取り扱い電荷量を減じる
ことなく短波長成分の光に対する感度を増加させること
のできるフオトゲート電極構造を具備した固体撮像装置
に関する。
ことなく短波長成分の光に対する感度を増加させること
のできるフオトゲート電極構造を具備した固体撮像装置
に関する。
近年、半導体技術の進歩を背景にして園体撮像装置が実
用化されるに至っている。
用化されるに至っている。
なお、固体撮像装置の主要部である光電変換部の構造は
多数のＰＮ接合で構成されたフオトダィオード構造と、
透明導電体−絶縁体一半導体で構成されるフオトゲート
構造とに大別されるが、とりわけ、後者のフオトゲート
構造の光電変換部を有し、さらに、この部分で光電変換
された信号電荷を肌Ｓ構造の下で得られる電荷転送現象
を利用した電荷転送素子（ＣＣＤ）で読みだすべくなし
た電荷転送形固体撮像装置の実用化に対する取り組みが
顕著である。そこで、第１図ａに平面図を第１図ｂに第
１図ａのＢ一Ｂ線に沿った断面図を示すように、フオト
ゲート電極１を受光窓６の部分において除去し、この部
分に位置するシリコン基板１０内に、これとは逆導電型
の拡散領域１３ｎ，１３ｎ＋，を形成した構造の電荷転
送形固体撮像装置が提案されている。
多数のＰＮ接合で構成されたフオトダィオード構造と、
透明導電体−絶縁体一半導体で構成されるフオトゲート
構造とに大別されるが、とりわけ、後者のフオトゲート
構造の光電変換部を有し、さらに、この部分で光電変換
された信号電荷を肌Ｓ構造の下で得られる電荷転送現象
を利用した電荷転送素子（ＣＣＤ）で読みだすべくなし
た電荷転送形固体撮像装置の実用化に対する取り組みが
顕著である。そこで、第１図ａに平面図を第１図ｂに第
１図ａのＢ一Ｂ線に沿った断面図を示すように、フオト
ゲート電極１を受光窓６の部分において除去し、この部
分に位置するシリコン基板１０内に、これとは逆導電型
の拡散領域１３ｎ，１３ｎ＋，を形成した構造の電荷転
送形固体撮像装置が提案されている。
図において１は多結晶シリコン膜よりなるフオトゲート
電極層であり、このフオトゲート電極層１はチャンネル
ストッパ領域２によって複数個のフオトゲート電極とし
て画定され、光遮蔽膜４，５の下部に蓄積部３′ｎ，３
′ｎ，３′ｎ＋，，３′ｎ十，を形成している。また、
拡散領域１３ｎ；１３ｎ十，は受光蓄積部を構成してお
り、蓄積された信号電荷はシフトゲート電極８，９によ
り電荷転送部（図示せず）へ移される。さらに、第１図
ｂより明らかなように、シリコン基板１０の表面にはゲ
ート酸化膜１１が形成され、また、光遮蔽膜４，５の直
下には厚い酸化膜１２が形成されている。かかる構造に
よれば、受光窓９を通過した入射光は、多結晶シリコン
膜からなるフオトゲート電極を透過せずに二酸化けし、
素の層１２と１１しか経ないので、フオトゲート電極で
の光吸収ならびに反射がなくほとんど全てが直接シリコ
ン基板表面に到達するところとなり、分光感度特性、と
りわけ短波長領域の光に対する分光感度特性が優れてい
る。
電極層であり、このフオトゲート電極層１はチャンネル
ストッパ領域２によって複数個のフオトゲート電極とし
て画定され、光遮蔽膜４，５の下部に蓄積部３′ｎ，３
′ｎ，３′ｎ＋，，３′ｎ十，を形成している。また、
拡散領域１３ｎ；１３ｎ十，は受光蓄積部を構成してお
り、蓄積された信号電荷はシフトゲート電極８，９によ
り電荷転送部（図示せず）へ移される。さらに、第１図
ｂより明らかなように、シリコン基板１０の表面にはゲ
ート酸化膜１１が形成され、また、光遮蔽膜４，５の直
下には厚い酸化膜１２が形成されている。かかる構造に
よれば、受光窓９を通過した入射光は、多結晶シリコン
膜からなるフオトゲート電極を透過せずに二酸化けし、
素の層１２と１１しか経ないので、フオトゲート電極で
の光吸収ならびに反射がなくほとんど全てが直接シリコ
ン基板表面に到達するところとなり、分光感度特性、と
りわけ短波長領域の光に対する分光感度特性が優れてい
る。
しかしながら、かかる構造とした場合、例えば、受光蓄
積部１３ｎからの信号電荷をシフトゲート電極９により
移す際に、受光蓄積部１３ｎと蓄積部３′ｎとのポテン
シャルの差により、蓄積部３′ｎの信号電荷を移しきれ
ないことがあり、取り扱い電荷量の低下を招く。
積部１３ｎからの信号電荷をシフトゲート電極９により
移す際に、受光蓄積部１３ｎと蓄積部３′ｎとのポテン
シャルの差により、蓄積部３′ｎの信号電荷を移しきれ
ないことがあり、取り扱い電荷量の低下を招く。
また、受光蓄積部１３ｎ，１３ｎ＋，が拡散領域からな
るため、信号電週の蓄積容量は大幅に低下し、光電変換
された信号電荷の大半は光遮蔽膜４と５の下部に位置す
る蓄積部３′ｎ，３′ｎ，３′ｎ＋，，３′Ｍ，で蓄積
されるところとなる。このためフオトゲートの取り扱い
電荷量の低下は免れない。さらにまた、受光蓄積部とな
る拡散領域１３ｎ，１３ｎ＋，の不純物濃度は、これが
低すぎるとこの部分のポテンシャル井戸が蓄積部３′ｎ
， ３′ｎ，３′Ｍ，，３′Ｍ，のポテンシャル井戸よ
り浅くなり、信号電荷の取り出し口から離れている蓄積
部３′ｎならびに３′肘，に蓄積されていた信号電荷の
取り残される不都合を招く。
るため、信号電週の蓄積容量は大幅に低下し、光電変換
された信号電荷の大半は光遮蔽膜４と５の下部に位置す
る蓄積部３′ｎ，３′ｎ，３′ｎ＋，，３′Ｍ，で蓄積
されるところとなる。このためフオトゲートの取り扱い
電荷量の低下は免れない。さらにまた、受光蓄積部とな
る拡散領域１３ｎ，１３ｎ＋，の不純物濃度は、これが
低すぎるとこの部分のポテンシャル井戸が蓄積部３′ｎ
， ３′ｎ，３′Ｍ，，３′Ｍ，のポテンシャル井戸よ
り浅くなり、信号電荷の取り出し口から離れている蓄積
部３′ｎならびに３′肘，に蓄積されていた信号電荷の
取り残される不都合を招く。
一方、不純物濃度が高すぎると一般にこの部分の拡散長
は増大し可視城短波長城での感度は損なわれるので、不
純物濃度の調節は容易でない。したがって、拡散領域１
３ｎ，１３ｎ＋，の不純物濃度を上記の不都合を招くこ
とのない値に正しく制御することが必要となる。以上の
ように第１図ａ，ｂで示すフオトゲート電極によれば、
入射光、とりわけ短波長領域の光に対する分光感度が向
上するものの、信号電荷の取り残し、工程の複雑さは免
れない。
は増大し可視城短波長城での感度は損なわれるので、不
純物濃度の調節は容易でない。したがって、拡散領域１
３ｎ，１３ｎ＋，の不純物濃度を上記の不都合を招くこ
とのない値に正しく制御することが必要となる。以上の
ように第１図ａ，ｂで示すフオトゲート電極によれば、
入射光、とりわけ短波長領域の光に対する分光感度が向
上するものの、信号電荷の取り残し、工程の複雑さは免
れない。
本発明は、以上説明してきた従来のフオトゲート構造に
おける不都合を排除するべくなされたもので、入射光、
とりわけ短波長領域の光に対する分光感度を高めるとと
もに、信号電荷の取り残しがなく、工程が簡単なフオト
ゲート構造を備えた固体撮像装置を提供するものである
。
おける不都合を排除するべくなされたもので、入射光、
とりわけ短波長領域の光に対する分光感度を高めるとと
もに、信号電荷の取り残しがなく、工程が簡単なフオト
ゲート構造を備えた固体撮像装置を提供するものである
。
本発明の固体撮像装置の特徴は、透明導電体一絶縁体一
半導体構造のフオトゲートにおいて、複数個の光電変換
要素に画定するチャンネルストッパ領域の縁部とフオト
ゲート電極の縁部とを一致させてなることにある。
半導体構造のフオトゲートにおいて、複数個の光電変換
要素に画定するチャンネルストッパ領域の縁部とフオト
ゲート電極の縁部とを一致させてなることにある。
以下に第２図ａ〜ｃを参照した本発明の固体撮像装置に
ついて実施例に基いて詳しく説明する。
ついて実施例に基いて詳しく説明する。
第２図ａ〜ｃは、本発明の岡体撮像装置のフオトゲート
部の構造ならびに形状を示す図であり、第２図ａは平面
図を、又、第２図ｂおよびｃは第２図ａのＢ−Ｂ線およ
びＣ−Ｃ線に沿った断面図を示す。本発明の固体撮像装
置のフオトゲート構造は、第２図ａで示すようにシリコ
ン基板内に形成されたこれと同一導電型で高濃度の拡散
領域であって、フオトゲート電極層１をフオトゲート電
極３ｎ，３Ｍ，に画定するチャンネルストッパ領域２の
光遮蔽膜４と５で覆われることのない受光窓６内に存在
する部分１３，１４，１５を含むフオトゲート電極層部
分を除去し、入射光がシリコン基板に容易に到達しうる
領域１６，１７および１８を形成した構造である。
部の構造ならびに形状を示す図であり、第２図ａは平面
図を、又、第２図ｂおよびｃは第２図ａのＢ−Ｂ線およ
びＣ−Ｃ線に沿った断面図を示す。本発明の固体撮像装
置のフオトゲート構造は、第２図ａで示すようにシリコ
ン基板内に形成されたこれと同一導電型で高濃度の拡散
領域であって、フオトゲート電極層１をフオトゲート電
極３ｎ，３Ｍ，に画定するチャンネルストッパ領域２の
光遮蔽膜４と５で覆われることのない受光窓６内に存在
する部分１３，１４，１５を含むフオトゲート電極層部
分を除去し、入射光がシリコン基板に容易に到達しうる
領域１６，１７および１８を形成した構造である。
すなわち、第２図ｂで示す断面図から明らかなように受
光窓６の内部に存在する受光領域１６，１７，１８の上
部にはゲート酸化膜１１と厚い酸化膜１２のみが存在し
、フオトゲート電極層は存在しない。
光窓６の内部に存在する受光領域１６，１７，１８の上
部にはゲート酸化膜１１と厚い酸化膜１２のみが存在し
、フオトゲート電極層は存在しない。
また、本発明のフオトゲートは、受光窓内に位置する受
光蓄積部１６，１７，１８と光遮蔽膜４，５の下部に位
置する蓄積部１６′，１７′，１８′とによって形成さ
れているが、これらの蓄積部１６′，１７′，１８′は
、第２図ａから明らかなように、信号電荷を電荷転送部
（図示せず）へ移す側のフオトゲート電極の存在する部
分のみに形成される。
光蓄積部１６，１７，１８と光遮蔽膜４，５の下部に位
置する蓄積部１６′，１７′，１８′とによって形成さ
れているが、これらの蓄積部１６′，１７′，１８′は
、第２図ａから明らかなように、信号電荷を電荷転送部
（図示せず）へ移す側のフオトゲート電極の存在する部
分のみに形成される。
以上の構成からなる本発明のフオトゲート構造では次の
ような光電変換動作がなされる。
ような光電変換動作がなされる。
すなわち、窓６を通して受光部に入力光が入射すると、
光電変換により発生した信号電荷は、対応する蓄積部に
誘引され蓄積される。また、フオトゲート電極層１の除
去された部分１３〜１８に入射する光はシリコン基板１
０の表面に到達する。ところで、チャンネルストッパ領
域２の不純物濃度は基板１０の不純物濃度より十分に高
く、光電変換で生じた信電荷のうちの少数担体の熱拡散
に対する障壁を構成する。さらに、受光窓内のチャンネ
ルストッパ領域部分１３，１４，１５で光電変換された
キャリアでも、その近傍の蓄積部で蓄積されるに至る。
光電変換により発生した信号電荷は、対応する蓄積部に
誘引され蓄積される。また、フオトゲート電極層１の除
去された部分１３〜１８に入射する光はシリコン基板１
０の表面に到達する。ところで、チャンネルストッパ領
域２の不純物濃度は基板１０の不純物濃度より十分に高
く、光電変換で生じた信電荷のうちの少数担体の熱拡散
に対する障壁を構成する。さらに、受光窓内のチャンネ
ルストッパ領域部分１３，１４，１５で光電変換された
キャリアでも、その近傍の蓄積部で蓄積されるに至る。
そして、蓄えられたすべての信号電荷はシフトゲート電
極８，９へゲートを関とする電圧が印加されることによ
り電荷転送部へ移される。このように、本発明によれば
、受光し光電変換をおこなう領域上のフオトゲート電極
層が除去されており、チャンネルストツパ領域の縁部と
フオトゲート電極の縁部とが一致しているため、信号電
荷の取り残しなく入力光の全てを効果的に光電変換する
ことが可能であり、第１図ａ，ｂで示したフオトゲート
構造と同様分光感度、とりわけ短波長領域の光に対する
分光感度が改善される。しかも、本発明のフオトゲート
構造は、受光部において精密な表面濃度と拡散長を制御
する必要は全くない。ところで、本発明の効果は、受光
領域１６，１７，１８の配列される方向に関し垂直な方
向の寸法が小さければ４・さし、程発揮される。
極８，９へゲートを関とする電圧が印加されることによ
り電荷転送部へ移される。このように、本発明によれば
、受光し光電変換をおこなう領域上のフオトゲート電極
層が除去されており、チャンネルストツパ領域の縁部と
フオトゲート電極の縁部とが一致しているため、信号電
荷の取り残しなく入力光の全てを効果的に光電変換する
ことが可能であり、第１図ａ，ｂで示したフオトゲート
構造と同様分光感度、とりわけ短波長領域の光に対する
分光感度が改善される。しかも、本発明のフオトゲート
構造は、受光部において精密な表面濃度と拡散長を制御
する必要は全くない。ところで、本発明の効果は、受光
領域１６，１７，１８の配列される方向に関し垂直な方
向の寸法が小さければ４・さし、程発揮される。
すなわち、受光領域１６，１７，１８の蓄積部１６′，
１７′，１８′より最も離れた領域で発生した電荷は、
基板表面に設けられたチャンネルストッパ１３，１４，
１５により囲まれており表面に沿っての隣接蓄積部に混
入することはできない。しかしながら、基板内部への拡
散により解像特性を低下させることが起る。これを防ぐ
には、等価的に受光部１６，１７，１８の領域の深部数
ミクｌロンにチャンネルストツパが存在することになる
ェピタキシアル基板の採用によって容易に解決し得るも
のである。
１７′，１８′より最も離れた領域で発生した電荷は、
基板表面に設けられたチャンネルストッパ１３，１４，
１５により囲まれており表面に沿っての隣接蓄積部に混
入することはできない。しかしながら、基板内部への拡
散により解像特性を低下させることが起る。これを防ぐ
には、等価的に受光部１６，１７，１８の領域の深部数
ミクｌロンにチャンネルストツパが存在することになる
ェピタキシアル基板の採用によって容易に解決し得るも
のである。
第１図ａ〜ｂは従来提案されている電荷転送形一次元岡
体撮像装置におけるフオトゲート構造を示す平面図なら
びに断面図、第２図ａ〜ｃは本発明の固体撮像装置のフ
オトゲート構造の一実施例を示す平面図ならびに断面図
である。 １……フオトゲート電極層（多結晶シリコン層）、２・
・・・・・チャンネルストッパ領域、３ｎ，３Ｍ．……
フオトゲート電極、３′ｎ， ３′ｎ，３′Ｍ，，３′
ｎ＋，……蓄積部、３″ｎ，３″Ｍ，……受光蓄積部、
４，５・・・・・・光遮蔽膜、６…・・・受光窓、８，
９・・・・・・シフトゲート電極（多結晶シリコン層）
、１０・・…・シリコン基板、１ １・・・・・・ゲー
ト酸化膜、１２…・・・厚い酸化膜、１３，１４，１５
・・・・・・受光層の中に位置するチャンネルストッパ
領域、１６，１７，１８・・・…フオトゲート電極層に
穿設した窓、１６′，１７′，１８′……フオトゲート
電極。 第１図 第２図
体撮像装置におけるフオトゲート構造を示す平面図なら
びに断面図、第２図ａ〜ｃは本発明の固体撮像装置のフ
オトゲート構造の一実施例を示す平面図ならびに断面図
である。 １……フオトゲート電極層（多結晶シリコン層）、２・
・・・・・チャンネルストッパ領域、３ｎ，３Ｍ．……
フオトゲート電極、３′ｎ， ３′ｎ，３′Ｍ，，３′
ｎ＋，……蓄積部、３″ｎ，３″Ｍ，……受光蓄積部、
４，５・・・・・・光遮蔽膜、６…・・・受光窓、８，
９・・・・・・シフトゲート電極（多結晶シリコン層）
、１０・・…・シリコン基板、１ １・・・・・・ゲー
ト酸化膜、１２…・・・厚い酸化膜、１３，１４，１５
・・・・・・受光層の中に位置するチャンネルストッパ
領域、１６，１７，１８・・・…フオトゲート電極層に
穿設した窓、１６′，１７′，１８′……フオトゲート
電極。 第１図 第２図
Claims (1)
- １ 一導電型の半導体基板内に、これと同一導電型で高
濃度の拡散領域が蛇行状に作り込まれ、同拡散領域で包
囲された部分が光電変換部として画定され、前記拡散領
域の延長方向に合致し、かつ屈曲部を横切る関係でゲー
ト酸化膜と導電膜との２層からなるフオトゲート電極が
並設され、さらに前記光電変換部で並設された前記フオ
トゲート電極間に位置する部分に受光窓が形成されると
ともに、前記フオトゲート電極が前記拡散領域の屈曲部
で前記光電変換部に突出していないことを特徴とする固
体撮像装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP53134373A JPS605109B2 (ja) | 1978-10-30 | 1978-10-30 | 固体撮像装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP53134373A JPS605109B2 (ja) | 1978-10-30 | 1978-10-30 | 固体撮像装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5560382A JPS5560382A (en) | 1980-05-07 |
| JPS605109B2 true JPS605109B2 (ja) | 1985-02-08 |
Family
ID=15126862
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP53134373A Expired JPS605109B2 (ja) | 1978-10-30 | 1978-10-30 | 固体撮像装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS605109B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE112019006079T5 (de) | 2018-12-06 | 2021-09-02 | Cef., Ltd. | Solarphotovoltaik-Leistungsoptimierungsschaltung |
-
1978
- 1978-10-30 JP JP53134373A patent/JPS605109B2/ja not_active Expired
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE112019006079T5 (de) | 2018-12-06 | 2021-09-02 | Cef., Ltd. | Solarphotovoltaik-Leistungsoptimierungsschaltung |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5560382A (en) | 1980-05-07 |
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