JPS61220367A - 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】 技術分野 本発明は固体撮像素子技術に関し、特にフレーム転送形
ＣＣＤエリアセンサの垂直ＣＣＤ構造に関する。

索密度を達成できるので、有望である。ＵＳＰ４１７８
６１／ｌは連続注入形Ｉ　Ｅ／Ｂ転送法（ＩＥ／Ｂ転送
法と略称される。）を使用するフレーム転送形ＣＣＤエ
リアセンサ（ｌ　ｇ／Ｂ転送ＰＴセンサと略称される。

）は高い垂直画素密度を持つので１．更に有望である。

上記のＩＥ／Ｂ転送法は最早周知であり、他の文献にも
記載されている。

その詳細はたとえば本発明者によって出願された特出６
〇−１９７８３，昭和６０年３月１４日出願の特許願を
参照されたい。

発明の開示 上記の文献で説明されるように、ＩＥ／Ｂ転送ＦＴセン
サはＩ水平走査期間に隣接する２画素行を出力できるの
で単板カラーＴＶカメラまたはスヂルカメラに非常に好
ましい。しかし、ＦＴセンサが他の競争相手に勝つため
には更に解決するべき問題が存在する。その第１の問題
はブルーミング低減であり、その第２の問題は垂直方向
に隣接する画素間のクロストークの低減であり、その第
３の問題は青感度の改善である。本発明は上記の問題を
改善する事を目的とする。上記の目的を達成する為に、
垂直ＣＣＤの構造に関する２個の独立発明が開示される
。各独立発明を一緒に実施する事によって相乗効果が発
生する。

本発明の基本的な特徴が以下に記載される。

（■）、フレーム転送ＣＣＤエリアセンサにおいて、上
記の垂直ＣＣＤのＮ形チャンネル領域は実質的に１転送
電極の下に電位井戸領域と電位障壁領域を備え、そして
上記のＮ形チャンネル領域はＮ形基板上に作られたＰウ
ェル領域の表面に作られ、そして上記の垂１ｃ（ＣＣＤ
の転送電極は蓄積期間に転送期間の深い電位ＶＨより浅
い電位の蓄積電圧を印加される事を特徴とする固体撮像
素子。

（２）、１記の蓄積期間に各転送電極の下の電位井戸領
域に蓄積された信号電荷は次の転送期間にそれぞれ独立
に転送される事を特徴とする第１項記載の固体撮像素子
。

（３）、フレーム転送ＣＣＤエリアセンサにおいて、上
記の垂直ＣＣＤの各転送電極は水平方向に配列され、そ
して奇（偶）数行の転送電極（第■転送電極と略称され
る。）は偶（奇）数行の転送電極（第２転送電極と略称
される。）より小さい抵抗と小さい光透過率を持ち、そ
して隣接する２ｆＡの転送電極はチャンネル領域または
チャンネルストップ領域上で接続されて実質的に■転送
電極を構成し、そして上記の第１転送電極の下のチャン
ネル領域は電位障壁領域を構成し、そして上記の第２転
送電極の下のチャンネル領域は電位井戸領域を構成する
事を特徴とする固体撮像素子。

（４）、上記の第１転送電極はチャンネル領域よりもチ
ャンネルストップ領域の上でより大きな垂直幅を持ち、
そして上記のチャンネルストップ領域上で隣接する第１
、第２転送電極が接続される事を特徴とする第３項記載
の固体撮像素子。

（５）、ｔＡ　１転送電極の表面を絶縁化して絶縁層を
形成し、次に上記の絶縁層の一部が除去され、その上に
第２転送電極が堆積される事を特徴とする第３項記載の
固体撮像素子。

（６）、半導体基板表面に絶縁膜を介して薄いポリシリ
コン層を堆積し、次に上記のポリシリコン層の表面に絶
縁層を堆積し、次に、上記の２堆積層を選択エツチング
して第２転送電極とその上の絶縁層を形成し、次に上記
の第２転送電極の側面を絶縁化し、次に、上記の絶縁層
を選択的にエツチングし、次に第■転送電極を堆積する
事を特徴とする第３項記載の固体撮像素子。

本発明の詳細な特徴と効果が以下に説明される。

クレーム！ ヂャンネル領域に電位障壁領域と電位井戸領域ｈ（配置
され、そして隣接する１個の電位障壁領域と１個の電位
井戸領域の上に実質的に１個の転送電極を備えるＣＣＤ
は２相クロツク転送法または上記のＩ　Ｅ／Ｂ転送転送
部送される事が周知であり、上記の実質的に１個の転送
電極はＤＶＴＧと略称される。そして上記の２相クロツ
ク転送法において、奇（偶）数番目のＤＶＴＧに第１ク
ロツク電圧が印加され、偶（＊）数番目のＤＶＴＧに第
２クロツク電圧が印加される。そして上記のＩＥ／Ｂ転
送法転送−て、各ＤＶＴＧは異なるクロック電圧を印加
される。上記の２相クロツク転送法またはＩＥ／Ｂ転送
法転送−て垂直ＣＣＤ　（Ａレジスタ）を駆動するＦＴ
センサは４相クロツク転送法または連続注入形２Ｅ／Ｂ
転送法（２Ｅ／Ｂ転送法と略称され、上記の先行技術に
開示されている。）によって垂直ＣＣＤを駆動するＦＴ
センサに比較して簡単な電極構造と簡単な転送動作と高
い青感度を持つ事ができる。青感度の問題はＦＴセンサ
の非常に重要な問題である。クレーム３に開示される転
送電極構造を採用する事によって、２相クロツク転送法
またはＩ　Ｅ／Ｂ転送転送部用するＦ　Ｔエリアセンサ
の青感度は非常に改善される。クレーム３に開示される
転送電極構造を持つ垂直ＣＣＤを４相クロツク転送法に
よって駆動する事も可能である。しかし、転送電極構造
が複雑になり、光感度が低下するので、それは非現実的
である。また、クレーム３に開示される転送電極構造を
持つ垂ＫＣＣＤを上記の２　Ｅ／Ｂ転送転送部動する事
も可能である。しかし、垂直方向の信号電荷混合（クロ
ストーク）によって、垂直解像度が劣化し、モザイク色
フィルタ配列を使用できない欠点を持つ。さらに、４相
クロフク転送法または２　Ｅ／Ｂ転送転送部１ｔｌする
垂直ＣＣＤによって、１フレームを構成する各画素行の
信号電荷を順番に転送する転送動作（以下においてノン
インクレース転送と略称される。）を実施する事は転送
電極数を２倍にする必要があり、実現は困難である。上
記のノンインクレース転送を実施するＴＶカメラまたは
スチルカメラは従来の１画素行の信号電荷をインクレー
ス転送するＴＶカメラまたはスチルカメラに比較して多
くの利点を持つ事が認識されてｔする。従って、２相ク
ロツク転送法またはＩ　Ｅ／Ｂ転送転送部って垂直ＣＣ
Ｄを駆動する車力（ＦＴ七半分であるＩＥ／Ｂ転送法転
送−好ましも１゜たとえば１フレームが５００画素行を
持つＦＴセンチをノンインクレース転送で動作させる為
に、ＩＥ／Ｂ耘送法は５００個のＤＶＴＧを必要とし、
２相クロツク転送法は１０００個のＩ）　Ｖ　Ｔ　Ｇを
必要とし、２Ｅ／Ｂ転送法は１０００個の非方向性転送
電極（その下のチャンネル電位が大体一定である転送電
極であり、ＮＤＶＴＧと略称される）を必要とし、４相
クロツク転送法は２０００個のＮ１）ＶＴＧを必要とす
る。上記のＩ　Ｅ／Ｂ転送転送部しては本発明台によっ
て出願された多くの先行出願が存在し、それらの番号は
上記の特許願に記載されているので、参照されたい。モ
して一ヒ記のＦＴセンサにおいて、ブルーミング電荷と
呼ばれる過剰信号電荷を餘去する為に、Ｐウェル構造を
使用する事が周知である。

（先行技術の問題点） しかし、上記の２相クロツク転送ＦＴセンサ（２相Ｆ　
’ｒセンサ）とｌ　Ｅ／Ｂ転送ＦＴセンサ（重Ｅ／Ｂ　
Ｆ　Ｔセンサ）は過剰信号電荷に対して大きな偽信号（
クロストークまたはブルーミング）を発生する欠点があ
る。以下において、この問題を説明する。従来の２相Ｆ
Ｔセンナにおいて、蓄積期間に奇（偶）数番目のＤＶＴ
Ｇに深い電位Ｖ　Ｈが印加され、そして偶（奇）数番目
のＤＶＴＧに浅い電位■１、が印加される。そして奇（
偶）数番目の電位井戸領域に信号電荷が蓄積される。そ
して転送期間に各ＤＶＴＧに浅い電位ＶＬと深い電位Ｖ
　Ｈを交互に印加して上記の信号電荷を転送する。そし
てＮ形バルクチャンネル領域とＰ形つェル領域間の電位
障壁（ブルーミング電位障壁と略称される。、）の電位
は上記の浅い電位ｖしを持つ偶（奇）数番目のＤＶＴＧ
の下の電位障壁領域の電位より少し深く設定される。こ
れは上記の蓄積期間に過剰信号電荷が浅い電位■１７を
持つ電位障壁領域を越えて隣接する電位井戸領域にオー
バーフローしないためであり、そして上記の転送期間に
浅い電位ｖｌ、を持っ電位井戸領域の信号電荷が上記の
ブルーミング電位障壁を越えてＮ形基板にオーバーフロ
ーしないためである。しかし、蓄積期間にブルーミング
電位障壁の電位が深い電位ＶＨを持つ電位障壁領域と浅
い電位ＶＬを持つ電位井戸領域の電位より浅いので、過
剰信号電荷が深い電位ＶＨを持つ上記の電位障壁領域と
浅い電位Ｖ　Ｌを持つ上記の電位井戸領域に蓄積する。

２相ＦＴセンサのｌ電位井戸領域の最大電荷転送能力は
深い電位Ｖ）（を持つ電位井戸領域の面積×（深い電位
Ｖ　Ｈを持つ電位井戸領域の電位−深い電位ＶＨを持つ
電位障壁領域の電位）であるから、上記の過剰信号電荷
は隣接する電位井戸領域にオーバーフロ゛−する。

その結果大きなりロストークが発生する。上記のクロス
トークは従来のストライプ色フィルタ配列では重要では
無いが、モザイク色フィルタ配列では大きな偽色信号を
発生するので、非常に重要な問題になる。そしてこの問
題はｌ　Ｅ／Ｂ転送ＦＴセンサ（垂直ＣＣＤがＩＥ／Ｂ
転送法で駆動されるｔｒ　’ｒセンサ）において、更に
重要になる。即ち、Ｉ　Ｅ／Ｂ転送ＦＴセンサにおいて
、蓄積期間に各ＤＶＴＧは深い電位Ｖ　Ｈを持ち、各Ｄ
ＶＴＧの下の電位障壁領域と電位井戸領域はそれぞれ深
い電１？／、　Ｖ　Ｈを持つ。従って、深いｔＨ位ＶＨ
を持つ上記の電位障壁領域を越えて過剰信号電荷が隣接
する電位井戸領域にオーバーフローしない為に、上記の
ブルーミング電位障壁領域の電位は深い電位ＶＨを持つ
電位障壁領域の電位よりすこし浅く設定する必要がある
。その結果、転送期間に電位井戸領域が浅い電位ＶＬに
なると、上記の電位井戸領域に蓄積されていた信号電荷
はすべてブルーミング電位障壁領域を越えてＮ形基板に
オーバーフローする。その結果、ｌ　Ｅ／Ｂ転送ＦＴセ
ンサにおいて、従来のＰ形つェルによる縦型ブルーミン
グ防止技術は使用できない。垂直ＣＣＤに隣接してＮ＋
ドレンを設はし、垂直ＣＣＤのチャンネル領域と上記の
Ｎ＋ドレン領域の間にブルーミング制御転送電極を設置
する横型ブルーミング防止構造の採用によって、上記の
２相ＦＴセンサとＩＥ／Ｂ転送ＦＴセンサの過剰信号電
荷を上記のＮ、＋ドレン領域にオーバーフローできる。

しかし、上記の横型ブルーミング防止構造は複雑であり
、水平画素密度を低下させる欠点を持つ。

（発明の特徴と効果） 本発明は上記の問題を解決する為に、２相ＦＴセンサま
たはＩ　Ｅ／Ｒ転送ＦＴセンサにおいて、蓄積期間に各
ＤＶＴＧに転送期間の深い電位ＶＨより浅い電位ＶＬＸ
を印加する事を特徴とする。そして浅い電位ＶＬＸを持
っＤＶＴＧの下の電位障このようにすれば、蓄積期間に
過剰な信号電荷はすべて、上記のブルーミング電位障壁
を越えてＮ形基板にオーバーフローし、転送期間に浅い
電位■ＬＷを持つ電位井戸領域の信号電荷は深い電位■
ＨＢを持つ電位Ｐｊ壁領域を越えて深い電位Ｖ）（Ｗを
持つ次段の電位井戸領域に転送される。転送効率を改善
する為に、上記のＶＬＷが上記のＶ　ＨＢよりも浅い電
位を持つ事は周知である。本発明の第２の利点は蓄積期
間に各ＤＶＴＧが浅い電位ＶＬＸを持つので、その下の
電位障壁領域の電位が浅くなる事である。その結果、Ｎ
形バルクヂャンネル領域とＰ形つェル領域間の逆バイア
スＰＮ接合によって作られる空乏層は上記の電位障壁領
域の下により深く侵入し、上記の電位障壁領域の下に侵
入する先によって作られる信号電荷（クロストーク電荷
）の大部分はＮ形基板にドリフトする。

従って、垂直方向に隣接する画素間のクロストークは非
常に低減される。なお、Ｐ形つェルによる縦型ブルーミ
ング防止構造は主として長い波長を持つ光によって作ら
れるクロストーク電荷またはスミアノイズ電荷を低減す
る事が周知である。更にクロストークとスミアを低減す
るにはＮ形バルクヂャンネル領域とＰ形つェル領域の垂
直方向の深さを減らせば良い。本発明の好ましい実施例
において、蓄積期間に各ＤＶＴＧに印加される電位ＶＬ
Ｘは転送期間に各ＤＶＴＧに印加される浅い電位ＶＬに
等しい。このようにすれば、クロック電源回路を簡単に
できる。

クレーム３ （先行技術の問題点） ＦＴセンサの他の重要な問題は青感度の改善である。従
来技術において、ＦＴセンチの青感度を改善する為に、
転送電極を除去して露出チャンネル領域を設置する事が
一般的であった。しかし、この方法は水平画素数とダイ
ナミックレンジと転送効率を低下させる欠点を持つ。

（発明の特徴と効果） 本発明はＦＴセンナの上記の欠点を改善する為に、垂直
ＣＣＤの奇（偶）数番目の転送電極（第１転送電極と略
称される。）が偶（奇）数番目の転送電極（第２転送電
極と略称される。）よりも小さい抵抗と小さい光通過率
を持ち、そして水平方向に配列された隣接する１個の第
１転送電極と１個゛の第２転送電極を垂直ＣＣＤのチャ
ンネル領域の上またはチャンネルストップ領域の上で接
続し、そして上記の第１転送電極の下のチャンネル領域
に電位障壁領域を設置し、上記の第２転送電極の下のチ
ャンネル領域に電位井戸領域を設置する事を特徴とする
。このようにすれば、第２転送電極は第１転送電極から
電流を供給されるので、第２転送電極を非常に薄くでき
、その光通過率特に青感度を非常に改善できる。更に、
」上記の第１転送電極は十分に厚くできるので、その悪
い光感度は垂直方向に隣接する２画素間のクロストーク
を低減する。

従って本発明は２相ＦＴセンサまたはｌ　Ｅ／Ｂ転送Ｆ
　Ｔセンサに好適であり、特にモザイク色フィルタを備
える単板カラー固体撮像素子に有効である。そして上記
の第１、第２転送電極は水平方向に配列されているので
、第１．第２転送電極の一部の接続部分が接触不良であ
っても、第２転送電極は十分駆動できる。更に、本発明
のＦＴセンサは２層電極構造を持つので、光感度を改善
できるにも拘わらず、製造プロセスは簡単である。隣接
する上記の第１．第２転送電極の抵抗と光通過率に差を
与え、そして両者をチャンネル領域またはチャンネルス
トップ領域の上で接続する本発明は理論的には４相クロ
ツク転送ＦＴセンサまたは２Ｅ／Ｂ転送ＦＴセンサにも
応用できるうしかし、転送電極数または製造プロセスが
複雑になる欠点を持ち、実現は困難である。本発明を使
用する１Ｅ／Ｂ転送ＦＴセンサは高い青感度と小さいク
ロストークを持ち、簡単にノンインタレース転送を実施
できる利点を持つ。なお、２相ＦＴセンサまたはＩ　Ｅ
／Ｂ転送ＦＴセンサが４相クロツク転送または２Ｅ、／
Ｂ転送ＦＴセンサより小さいクロストークを持つのは主
として上記の第１転送電極の下に電位障壁領域を持つか
らである。クレームｉとクレーム３を一緒に実施する事
によって非常にクロストークの小さいＦＴセンサを作る
事ができる。なお、クレーム３において、上記の第１転
送電極の上に絶縁膜を介してアルミシールド電極を配置
する事は可能であり、更にクロストークを減らせる。本
発明の好ましいｌ実施例において、上記の第１転送電極
は垂直ＣＣＤのチャンネル領域の上よりも垂直ＣＣＤ間
のチャンネルストップ領域の上において、より広い垂直
幅を持ち、そして少なくとも上記のチャンネルストップ
領域の上で隣接する１個のｍ１転送電極と１個の第２転
送電極が接続される。このようにすれば接続箇所が増え
、接続面積が増加する。本発明の好まし１目実施例にお
いて、第１転送電極表面の絶縁層を開口した後で、第２
転送電極が作られる。そして、上記の第１転送電極をマ
スクとしてＮ形イオン（たとえばリンイオン）をチャン
ネル領域にイオン注入して電位井戸領域と電位障壁領域
間の電位差が作られる。本発明の他の好ましいｌ実施例
において、第２転送電極が設置され、そして上記の第２
転送電極の上の絶縁層を開口して第１転送電極が設置さ
れる。そして上記の第２転送電極をマスクとしてチャン
ネル領域にＰ形イオン（たとえばボロンイオン）が注入
されて、上記の電位差が“作られろ。本発明の他の実施
例において、上記の第１、第２転送電極を設置し、両者
の上の絶縁層を開口してその上に第３の接続用電極が設
置される。

」上記の各独立発明の他の特徴と効果が以下に説明され
る。

同断面図である。約７ｘｌＯＥｘＰ１４原子／ＣＣのＮ
形基板表面にボロンイオンを注入して、約３ｘｌＯＥＸ
Ｐ１５原子／ＣＣのＰ影領域２が作られる。その」−に
リンイオン注入によって、約ｌ０ｆＣＸＰ　Ｉ　６原子
／ＣＣのＮ形パルクチトンネル領域３が作られる。そし
て上記のＮ形ノ（ルクチャンネル領域３の表面に約０，
１１ミクロンの厚さを持つ絶縁ＥＩ４が設置される。そ
してその上に約す ０．０３ミクロンの厚さのボーシリコン％１５Ｂが堆積
され、その上に約０．４ミクロンの厚さの窒化シリコン
膜６Ｂが堆積される。そして上記の膜５Ｂ、６Ｂは光学
エツチング法によって選択的に除去され、第２転送電極
５Ｂとその上の絶縁Ｍ６Ｂになる。そして上記の５Ｂ、
６Ｂとその上のフォトマスクをマスクとしてＮ形バルク
チャンネル領域３にボロンイオンが注入され、電位障壁
領域３Δを作る。電位障壁領域３Ａと電位井戸領域３Ｂ
間の電位差は約３ｖに設定する。次に一ヒ記のフオ積さ
れる。１実施例において、Ｐ形つェル領域２は約２ミク
ロンの厚さを持ち、Ｎ形バルクチャンネル領域３は約０
．８ミクロンの厚さを持つ。図４−４′ ２は図１のセ５享辛駿方向の断面図である。チャンネル
ストップ領域７の上で第２転送電極５Ｂ表面の絶縁層６
Ｂが除去され、その上に第１転送電極５Ａの分枝５ＡＸ
が設置される。従って、」−記の第２転送電極５Ｂは」
ユ記の分枝５ＡＸから電流を供給される。図１は図２１
図３の垂直ＣＣＤの１実施例平面図である。図６は本発
明のＦＴセン４の上に先にポリシリコンの第１転送電極
５Ａが鉾申吻フォトエツチング法で作られ、そして上記
の第１転送電極５Ａとその上のフォトマスクをマスクと
してヂャンネル領域にリンイオンが注入されて１１位井
戸領域３Ｂと電位障壁領域３Ａ間の電位差が作られる。

次に上記のフォトマスクが除去され、そして第１転送電
極５Ａが酸化されて２酸化シリコンＩＩＲ６Ｇが作られ
る。そして上記の２酸化シリコンＧ６Ｃが選択的にエツ
チングされ、そソ の上に約０．０３ミクロンのボーシリコン層が堆積され
、それをフォトエツチングして第２転送電極５Ｂが作ら
れる。図５は図６の垂直ＣＣＤの水平方向の断面図であ
り、基本的に図２と同じである。そして図４は図５１図
６の垂直ＣＣＤの！実施例平面図であり、基本的に図１
と同じである。

図４から第１転送電極５Ａの分枝５ＡＸがチャンネルス
トップ領域上で垂直方向に延長され、そして上記の分枝
５八Ｘ表面の２酸化シリコン膜６Ｃが除去される事が理
解される。この接続構造は隣接転送電極ｎＨの電気ショ
ートを減らす。今までの説明によって、クレーム３が説
明された。図７はクレーム１を説明するための垂直ＣＣ
Ｄのチャンネル電位図である。第１転送電極５Ａとその
下流側に隣接する第２転送電極５Ｂを接続して垂直ＣＣ
Ｄの各ＤＶＴＧ５が作られる。この２相またはＩＥ／Ｂ
転送ＦＴセンサの蓄積期間に、各ＤＶＴＣに浅い電位Ｖ
Ｌが印加され、その結果６第１転送電極の下の電位障壁
領域３Ａは浅い電位ＶＬＢを持ち、第２転送電極５Ｂの
下の電位井戸領域３Ｂは浅い電位ＶＬＷを持つ。なお、
本明細書において浅い電位ＶＬは信号電荷をより少なく
蓄積する電位であり、深い電位ＶＨは信号電荷をより多
く　？ｌｊ積する電位である。たとえばＮチャンネル電
位図において、浅い電位Ｖ　Ｉ、は相対的に一方向の電
位であり、深い電位Ｖ　）Ｉは相対的に正方向の電位で
ある。、１実施例において、蓄積期間にＤ　Ｖ　’Ｉ’
Ｇ５が０■になり、その下のＮ形バルクチャンネル領域
の電位障壁領域３への浅い電位ＶＬＢは３Ｖになり、そ
の下の電位井戸領域３Ｂの浅い電位ＶＬＷは６■になる
。そして転送期間にｌ）　Ｖ　Ｔ　Ｇ５の浅い電位ＶＬ
は０■になり、その下の電位障壁領域３Ａは３ｖになり
、その下の電位井戸領域３Ｂは６ｖになる。そして転送
期間にＤＶＴＧの深い電位Ｖ　Ｈｌよ約８ｖになり、そ
の下の電位障壁領域３Ａの深い電位Ｖ１ｇＴ３は約９ｖ
になり、その下の電位井戸領域３Ｂの深い電位ｖｉｔｗ
は約Ｉ２Ｖになる。そしてＮ形バルクチャンネル領域３
とＰ形つェル領域２間の逆バイアスＰ　Ｎ　）、９合８
Ａによって作られろ空乏層と、Ｐ形つェル領域２とＮ形
基板１間の逆バイアスＰＮ接合８　Ｉ３によって作られ
る空乏層が作るブルーミング電位障壁９の電、位は約３
．４ｖである。当然、図７の垂直ＣＣＤは図１または図
４の構造を持つ事ができる。図８は図７の垂直ＣＣＤの
チャンネル電位図である。

Ｐ形つェル領域２は空乏化され、ブルーミング電位障壁
９の電位は逆バイアスされた第１ＰＮ接合８Ａと逆バイ
アスされた第２ＰＮ接合８Ｂの空乏層電位の和になる。

そして図２と図５で説明された２酸化シリコン分離領域
７の下にドープされるＰ影領域７Ｂは約ＯＶに設定され
、Ｎ形基板は約＋　Ｉ　５　Ｖに設定される。図８から
分かるように、浅い電位ＶＬＢは十分浅いので、浅い電
位ＶＬＢを持つ電位障壁領域に侵入する光によって作ら
れる電子の一部はＮ形基板にドリフトする。

【図面の簡単な説明】

図１はクレーム３を説明するＦＴセンサの１実施例平面
図を表す。図２は図■の垂直ＣＣＤのＡ−Δ°断面図で
ある。図３は図１のＢ−Ｂ’断面図である。図４はクレ
ーム３を説明する璽実施例平面図である。図５は図４の
Ａ−Ａ’断面図である。 図６は図４のＢ−Ｂ’断面図である。図７はクレームｌ
を説明する垂直ＣＣＤのチャンネル電位図である。図８
は図７の垂直ＣＣＤの他のチャンネル電位図である。 手続補正書し自発］ 昭和６１年３月ｚＸ日 ｌ、事件の表示　　ｎ’１ｒ０６０！！！ｆ竹ＭＲ＄ｌ
；３０８７−９２、発明の名称　　　呵骨づＮａ素子 ３、補正をする者 事件との関係　　特許出願人 住所　　名古屋市名東区上社２−３７Ｃ１本郷３０５５
、補正により増加する発明の数　　；し６、補正の対象 晴す、１キの１蝉吹詩紗？沁呪ｆ琥 ７、補正の内容　　　別紙の通り （実温ら例ｉｃｙヤ果り４−誓８ン 明細書の［３、発明の詳細な説明」の項の最後（即ち、
「４、図面の簡単な説明」の項の直前に）、以下の説明
を追加致します。 クレーム３において、たとえばイオン注入によって、第
１転送電極の下に電位障壁領域を設置し、そして第２転
送電極の下に電位井戸領域を設置する事は非常に重要で
ある。 たとえば、図６の断面図において、第１転送電極５Ａと
第２転送電極５Ｂは垂直ＣＣＤのチャンネル領域の上方
で、絶線Ｉ！２（この場合、第（転送電極の表面を酸化
または窒化して形成された絶縁膜を介して隣接される。 その結果、第１転送電極５Ａと第２転送電極５Ｂの間に
設置された上記の絶縁膜の下のバルクチャンネル領域は
隣接する第１第２転送電極の下のバルクチャンネル領域
より深い電位（Ｎ形バルクヂャンネルにおいて、より正
電位）を持つ。この事実は信号電子の一部が上記の電位
井戸にトラップされて、垂直転送効率が大幅に低下する
事を意味する。もし、隣接する第１転送電極の下のバル
クチャンネル領域と隣接する第２転送電極の下のバルク
チャンネル領域が異なる電位を持つならば、上記の絶縁
膜の下の電位井戸は実質的に除去されて、信号電子はト
ラップされず、転送効率が低下しない。 また、垂直ＣＣＤのチャンネル領域の上方で隣接する第
１、第２転送電極を接続しない事は、上記の第１転送電
極の垂直幅を小さくできるので、青感度を改善できる。 また、２Ｅ／Ｂ転送法または４相クロヅク転送法におい
て、前に説明された上うに、第１転送電極）　　　の下
のバルクチャンネル領域に電位障壁を設置する事は、浅
い電位ＶＬを持つ２転送電極の下のノ（ルクチャンネル
領域で発生した信号電子が上流側の電位井戸に拡散せず
に、下流側の電位井戸にだけ拡散するので、クロストー
クが大幅に減る。 また、クレーム３において、奇（偶）数番目の転送電極
（第１転送電極）とその下流側に隣接する偶（奇）数番
目の転送電極（第２転送電極）が接続されるので、追加
の電極製造プロセスを付加する必要がない。そして最初
に設置された第１（または第２）転送電極とその上のフ
ォトマスクをマスクとして、に記の電位障壁領域または
電位井戸領域を構成するイオン注入プ【１セスを実施す
る事ができるので、フォトマスクを誠らし、モしてバル
クチャンネル領域の電位井戸領域と１Ｕ位障壁領域の位
置と、その上の第１１第２転送電極の位置を自動的に整
合さＵる事ができる。 クレーム１を使用するＩＥ／Ｂ転送または２相クロツク
転送ＦＴセンサにおいて、信号電荷蓄積期間に、Ａレジ
スタの転送電極に垂直転送期間の深い電圧（ＶＨ）より
浅い（より負の）電工を印加すれば、信号電荷蓄積期間
にＡレジスタの各電位井戸に蓄積される信号電荷は小さ
くなる。しかし、この事実は、Ｂレジスタを持つＩ”　
Ｔセンサ（バッファＦＴセンナ）において、好都合であ
る。なぜなら、上記のＢレジスタは必要面積を減らす為
に、各電位井戸の上の転送電極面積が小さく設計される
。 従って、もしＡレジスタの各電位井戸のダイナミックレ
ンジ（電荷蓄積能力）が大きければ、ＡレジスタとＢレ
ジスタの間に、過剰な信号電荷を捨てる回路構造を付加
する必要があり、構造と動作が非常に複雑になる。クレ
ームｌの電荷蓄積方式によれば、上記の問題は発生しな
い。なお、クレーム１を使用するＩ　Ｅ／Ｂ転送ＦＴセ
ンサは小さいダイナミックレンジしか持てないように思
われるが、そうでは無い。ＩＥ／Ｂ転送ＦＴセンサ（ノ
ンインクレース転送）は各転送電極の下に電位井戸を持
つので、その２倍の転送電極数を持っ４相クロツク転送
ＦＴセンサ（インクレース転送）に比較して大きな電位
井戸面積を持つ事ができる。ただし、上記のＩ　Ｅ／Ｂ
転送ＦＴセンサの電位井戸領域は電位障壁領域より大き
な垂直幅を持つ。その結果、大体、両者は同じ程度のダ
イナミックレンジを持つ事ができる。 なお、特開６０−３８８６９．８０２７２．６１−４３
７７は本出願後に公開された類似先行出願であり、特開
６０−２１００７８他は本出願人による本発明の先行出
願である。 なお、クレームＩを使用するＩ　Ｅ／Ｂ転送センサまた
は２相クロツク転送ＦＴセンサにおいて、信号電荷蓄積
期間に、Ａレジスタの転送電極に垂直転送期間の深い（
ＮチャンネルＣＣＤにおいて、より正の）電圧■１−１
より浅い電圧（より負の）電圧を印加する事によって、
Ａレジスタ（垂直Ｃ０Ｄ）の暗電流を減らす事ができる
。即ち、Ａレジスタの転送電極の電位が浅くなる（負に
なる）に従って、転送電極の下の空乏層が小さくなるの
で、暗電流は減る。そして上記の転送電極に印加される
電圧が一定の電圧（ピンニング電圧）より負になれば、
Ａレジスタの暗電流は一定になる。上記のピンニング状
態はＮバルクチャンネル領域の表面に空乏層を介してＰ
形ゲート領域を設置する状態に等しい。従って、各転送
電極の下の電位井戸領域と電位障壁領域の電位差は確保
される。ＦＴセンサのＡレジスタの暗電流の低減は他の
ノイズが現在低減されているので、非常にＳＮ比を改善
する。 バルクチャンネルＣＣＤの暗電流と転送電極電圧の関係
については、ＴＶ学会誌、Ｖｏｌ、　３７　、Ｎｏ。 １０．７８７ページを参照されたい。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）、画素列を兼ねる垂直ＣＣＤ（Ａレジスタ）と、
   信号電荷を出力する水平ＣＣＤ（Ｃレジスタ）を備える
   固体撮像素子において、 上記の垂直ＣＣＤのＮ形チャンネル領域は実質的に１転
   送電極の下に電位井戸領域と電位障壁領域を備え、そし
   て上記のＮ形チャンネル領域はＮ形基板上に作られたＰ
   ウェル領域の表面に作られ、そして上記の垂直ＣＣＤの
   転送電極は蓄積期間に転送期間の深い電位ＶＨより浅い
   電位の蓄積電圧を印加される事を特徴とする固体撮像素
   子。
2. （２）、上記の蓄積期間に各転送電極の下の電位井戸領
   域に蓄積された信号電荷は次の転送期間にそれぞれ独立
   に転送される事を特徴とする第１項記載の固体撮像素子
   。
3. （３）、画素列を兼ねる垂直ＣＣＤ（Ａレジスタ）と、
   信号電荷を出力する水平ＣＣＤ（Ｃレジスタ）を備える
   固体撮像素子において、 上記の垂直ＣＣＤの各転送電極は水平方向に配列され、
   そして奇（偶）数行の転送電極（第１転送電極と略称さ
   れる。）は偶（奇）数行の転送電極（第２転送電極と略
   称される。）より小さい抵抗と小さい光透過率を持ち、
   そして隣接する２個の転送電極はチャンネル領域または
   チャンネルストップ領域上で接続されて実質的に１転送
   電極を構成し、そして上記の第１転送電極の下のチャン
   ネル領域は電位障壁領域を構成し、そして上記の第２転
   送電極の下のチャンネル領域は電位井戸領域を構成する
   事を特徴とする固体撮像素子。
4. （４）、上記の第１転送電極はチャンネル領域よりもチ
   ャンネルストップ領域の上でより大きな垂直幅を持ち、
   そして上記のチャンネルストップ領域上で隣接する第１
   、第２転送電極が接続される事を特徴とする第３項記載
   の固体撮像素子。
5. （５）、第１転送電極の表面を絶縁化して絶縁層を形成
   し、次に上記の絶縁層の一部が除去され、その上に第２
   転送電極が堆積される事を特徴とする第３項記載の固体
   撮像素子。
6. （６）、半導体基板表面に絶縁膜を介して薄いポリシリ
   コン層を堆積し、次に上記のポリシリコン層の表面に絶
   縁層を堆積し、次に、上記の２堆積層を選択エッチング
   して第２転送電極とその上の絶縁層を形成し、次に上記
   の第２転送電極の側面を絶縁化し、次に上記の絶縁層を
   選択的にエッチングし、次に第１転送電極を堆積する事
   を特徴とする第３項記載の固体撮像素子。