JPS6156583A - 固体撮像装置 - Google Patents
固体撮像装置Info
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- JPS6156583A JPS6156583A JP59180209A JP18020984A JPS6156583A JP S6156583 A JPS6156583 A JP S6156583A JP 59180209 A JP59180209 A JP 59180209A JP 18020984 A JP18020984 A JP 18020984A JP S6156583 A JPS6156583 A JP S6156583A
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- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 21
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 claims description 11
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- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
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- 229920005591 polysilicon Polymers 0.000 description 2
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
- H01L27/148—Charge coupled imagers
- H01L27/14887—Blooming suppression
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
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- H01L27/144—Devices controlled by radiation
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- H01L27/14831—Area CCD imagers
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- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〈発明の技術分野〉
本発明は例えばインターライン転送方式ＣＣＤ撮像装置
など、光電斐換部とは別個に転送部を構成するＣＣＤシ
フトレジスタが設けられた固体撮像装置の改良に関し、
特にそのブルーミングを完全に抑圧するようにしたもの
である。
など、光電斐換部とは別個に転送部を構成するＣＣＤシ
フトレジスタが設けられた固体撮像装置の改良に関し、
特にそのブルーミングを完全に抑圧するようにしたもの
である。
〈発明の技術的背景とその問題点〉
強い光の入射による過剰電荷により生じるブルーミング
を抑圧する手段として、ｎ基板上に形成したｐ層内にホ
トダイオードを形成する方法が従来より提案されている
（参考文献 Ｙ−ｌ５ｈｉｈａｒａａｔａＬ、 ” Ｉ
ｎｔｅｒｌｉｎｅ ＣＣＤ Ｉｍａｇｅ ５ｅｎｓｏｒ
ｗｉｔｈａｎ Ａｎｔｉｂｌｏｏｍｉｉｇ ５ｔ
ｒｕｃｔｕｒｅ、” ＩＥＥＥＴｒａｎｓａｃｔｉｏ
ｎｓ ｏｎ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｄｅｖｉｃｅｓ、 ｖ
ｏｌ。
を抑圧する手段として、ｎ基板上に形成したｐ層内にホ
トダイオードを形成する方法が従来より提案されている
（参考文献 Ｙ−ｌ５ｈｉｈａｒａａｔａＬ、 ” Ｉ
ｎｔｅｒｌｉｎｅ ＣＣＤ Ｉｍａｇｅ ５ｅｎｓｏｒ
ｗｉｔｈａｎ Ａｎｔｉｂｌｏｏｍｉｉｇ ５ｔ
ｒｕｃｔｕｒｅ、” ＩＥＥＥＴｒａｎｓａｃｔｉｏ
ｎｓ ｏｎ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｄｅｖｉｃｅｓ、 ｖ
ｏｌ。
ＥＤ−３１，Ｎｏ−１、ｐｐ、 ８３−８８． Ｊａｎ
−１９８４）。
−１９８４）。
この方式を用いた撮像装置の例を第３図に示す。
第３図は１画素の断面図であり、ｎ型層よシなるホトダ
イオード１が光電変換部を構成し、このｎ型層１と所定
間隔離れたｎ型層２がＣＣＤ垂直シフトレジスタの埋め
込みチャネルとして機能する。異なる画素間はｐ＋層３
，３よりなるチャネルストップにより分離されている。
イオード１が光電変換部を構成し、このｎ型層１と所定
間隔離れたｎ型層２がＣＣＤ垂直シフトレジスタの埋め
込みチャネルとして機能する。異なる画素間はｐ＋層３
，３よりなるチャネルストップにより分離されている。
ホトダイオードを構成するｎ型層１はうすい９層５の上
部に形成され、埋め込みチャネルを構成するｎ型層２は
厚い９層６の上部に形成されている。またこれらの２層
５及び６はｎ型基板７上に形成されており、ｐ層と基板
間には逆バイアス電圧８ （”ｓｔｒｍ）が印加されて
いる。
部に形成され、埋め込みチャネルを構成するｎ型層２は
厚い９層６の上部に形成されている。またこれらの２層
５及び６はｎ型基板７上に形成されており、ｐ層と基板
間には逆バイアス電圧８ （”ｓｔｒｍ）が印加されて
いる。
このような構成において、うすい２層５は完全に空乏化
するが、厚い９層６には空乏化しない領域、すなわち中
性領域が存在する。埋め込みチャネルを形成するｎ型層
２とトランスファゲート領域を構成するｐ層のままの領
域９の上部には絶縁膜１０を介して垂直シフトレジスタ
の電極を構成するポリシリコン１１が設けられ、この電
極１１にはφＶなるパルスが印加される。また、この電
極１１の上部には光遮敞のためにＡｔＭ１２が形成され
ている。
するが、厚い９層６には空乏化しない領域、すなわち中
性領域が存在する。埋め込みチャネルを形成するｎ型層
２とトランスファゲート領域を構成するｐ層のままの領
域９の上部には絶縁膜１０を介して垂直シフトレジスタ
の電極を構成するポリシリコン１１が設けられ、この電
極１１にはφＶなるパルスが印加される。また、この電
極１１の上部には光遮敞のためにＡｔＭ１２が形成され
ている。
第４図（ａ）及び（ｃ）はそれぞれ、第３図における垂
直ソフトレジスタ部（断面Ａ）およびホトダイオード部
（断面Ｃ）の深さ方向のポテンシャルの変化を示したも
のである。又、同図（ｂ）は第３図における垂直ソフト
レジスタ２とトランス７アグート領域９、およびホトダ
イオード部１のポテンシャルを示したものである。
直ソフトレジスタ部（断面Ａ）およびホトダイオード部
（断面Ｃ）の深さ方向のポテンシャルの変化を示したも
のである。又、同図（ｂ）は第３図における垂直ソフト
レジスタ２とトランス７アグート領域９、およびホトダ
イオード部１のポテンシャルを示したものである。
φＶパルスはＶＨ（高）、Ｖｈｔ（中）、Ｖｔ、（低）
の３値パルスである。φＶがｖＨのときにホトダイオー
ド１に蓄積した信号電荷がトランスフ１ゲート領域９を
通って垂直シフトレジスタ２に転送され、ホトダイオー
ド１の電位はトランスフ１ゲート部９のポテンシャルに
リセットされる（第４図（ｂ）。
の３値パルスである。φＶがｖＨのときにホトダイオー
ド１に蓄積した信号電荷がトランスフ１ゲート領域９を
通って垂直シフトレジスタ２に転送され、ホトダイオー
ド１の電位はトランスフ１ゲート部９のポテンシャルに
リセットされる（第４図（ｂ）。
（ｃ）実線）。
φＶがｖＭとＶＬの間を振幅しているときには垂直シフ
トレジスタ２とホトダイオード１はトランス７アゲート
領域９により分離される。すなわち、垂直シフトレジス
タ２内の信号電荷は１水平期間に１ピツトずつ垂直シフ
トレジスタ２内を転送されていき、一方、ホトダイオー
ド１は光電変換により発生した信号電荷を蓄積するＱ 蓄積した信号電荷の量の増大と共にホトダイオードのポ
テンシャルは下降して行く。強い光が入射した場合には
ホトダイオードｌのポテンシャルは第４図（Ｃ）の破線
に示す状態になり、これ以上の過剰電子は基板７側へ排
出されブルーミ、ングが抑圧されることになる。
トレジスタ２とホトダイオード１はトランス７アゲート
領域９により分離される。すなわち、垂直シフトレジス
タ２内の信号電荷は１水平期間に１ピツトずつ垂直シフ
トレジスタ２内を転送されていき、一方、ホトダイオー
ド１は光電変換により発生した信号電荷を蓄積するＱ 蓄積した信号電荷の量の増大と共にホトダイオードのポ
テンシャルは下降して行く。強い光が入射した場合には
ホトダイオードｌのポテンシャルは第４図（Ｃ）の破線
に示す状態になり、これ以上の過剰電子は基板７側へ排
出されブルーミ、ングが抑圧されることになる。
しかしながら、第３図に示した従来のものにおいては以
下のような問題点がある。
下のような問題点がある。
即ち、φＶがＶＨになりホトダイオード１の信号電荷が
垂直シフトレジスタ２に転送されている時にも光電変換
により信号電荷は発生しておシ、この信号電荷はホトダ
イオード１に蓄積することなく第４図（ｂ）（ｃ）の実
線矢印で示すように垂直シフトレジスタ２に転送される
ことになる。それ故極めて強い光が入射した場合には、
φＶがＶＨのときに発生する過剰電荷により垂直シフト
レジスタ２内で電荷が溢れてプルーミングを生じてしま
うことになる。
垂直シフトレジスタ２に転送されている時にも光電変換
により信号電荷は発生しておシ、この信号電荷はホトダ
イオード１に蓄積することなく第４図（ｂ）（ｃ）の実
線矢印で示すように垂直シフトレジスタ２に転送される
ことになる。それ故極めて強い光が入射した場合には、
φＶがＶＨのときに発生する過剰電荷により垂直シフト
レジスタ２内で電荷が溢れてプルーミングを生じてしま
うことになる。
〈発明の目的〉
本発明は上記従来の問題点に鑑みて成されたものであり
、よシ完全なプルーミング抑圧機能を備えた固体撮像装
置を提供することを目的とし、この目的を達成するため
、本発明は光電変換部で発生した信号電荷を転送するＣ
ＣＤシフトレジスタの設けられた固体撮像装置において
、基板とこの基板と逆の導電性を持つ導電層とこの導電
層内に形成されたＣＣＤシフトレジスタとを備え、上記
の導電層と基板との間に逆方向バイアス電圧を印加する
ことにより上記の導電層を空乏化させて過剰な電荷を基
板側へ排出せしめるように構成されている。
、よシ完全なプルーミング抑圧機能を備えた固体撮像装
置を提供することを目的とし、この目的を達成するため
、本発明は光電変換部で発生した信号電荷を転送するＣ
ＣＤシフトレジスタの設けられた固体撮像装置において
、基板とこの基板と逆の導電性を持つ導電層とこの導電
層内に形成されたＣＣＤシフトレジスタとを備え、上記
の導電層と基板との間に逆方向バイアス電圧を印加する
ことにより上記の導電層を空乏化させて過剰な電荷を基
板側へ排出せしめるように構成されている。
〈発明の実施例〉
本発明の詳細な説明に先立って本発明の特徴を述べれば
、本発明はＣＣＤシフトレジスタ下部の例えばｐ層がｎ
基板との逆方向バイアス電圧によって完全に空乏化して
いることであシ、これによシ、極めて強い光の入射によ
り発生した過剰電荷はホトダイオードからＣＣＤシフト
レジスタへの信号電荷の転送時には、空乏化したＣＣＤ
シフトレジスタ下部のｐ層を通ってｎ基板へ排出される
ことになり、プルーミングが完全に抑圧される。
、本発明はＣＣＤシフトレジスタ下部の例えばｐ層がｎ
基板との逆方向バイアス電圧によって完全に空乏化して
いることであシ、これによシ、極めて強い光の入射によ
り発生した過剰電荷はホトダイオードからＣＣＤシフト
レジスタへの信号電荷の転送時には、空乏化したＣＣＤ
シフトレジスタ下部のｐ層を通ってｎ基板へ排出される
ことになり、プルーミングが完全に抑圧される。
以下、図面を参照°して本発明の一実施例を詳細に説明
する。
する。
第１図は本発明を適用した一実施例の構成を示す図であ
り、インターライン転送方式の固体撮像装置に適用した
場合の１画素分の断面図である。
り、インターライン転送方式の固体撮像装置に適用した
場合の１画素分の断面図である。
第１図において、ｎ型ンリコン基板２１の上部にｐ型層
２２が形成されており、このｐ型層２２上には埋め込み
チャネルＣＣＤ（垂直７７トレジスタ）を構成するだめ
のｎ型層２３及び受光部のｐ−ｎ接合ホトダイオードを
構成するためのｎ型層２４が形成されている。またｎ型
層２３及び２４の間にはｐ層のままの領域２５がトラン
ス７７ゲート領域として残されている。また画素の周辺
部にはｐ層層よりなるチャネルストップ２６．２６が設
けられ、画素間の分離が行なわれるように構成されてい
る。
２２が形成されており、このｐ型層２２上には埋め込み
チャネルＣＣＤ（垂直７７トレジスタ）を構成するだめ
のｎ型層２３及び受光部のｐ−ｎ接合ホトダイオードを
構成するためのｎ型層２４が形成されている。またｎ型
層２３及び２４の間にはｐ層のままの領域２５がトラン
ス７７ゲート領域として残されている。また画素の周辺
部にはｐ層層よりなるチャネルストップ２６．２６が設
けられ、画素間の分離が行なわれるように構成されてい
る。
上記ｎ型層２３及びトランスファゲート領域２５の上部
には絶縁膜２８を介してＣＣＤシフトレジスタの電極を
構成するポリシリコン電極２９が設けられ、φＶなるパ
ルスが印加される。また更に電極２９の上部には遮光の
ためのＡｔ膜３０が設けられている。チャネルストップ
２６と基板２１の間には逆バイアス電圧２７ ｆｆ５Ｕ
Ｂ ）が印加され、９層２２は完全に空乏化するように
構成されているＱ 即ち、本発明の実施例、においては、埋め込みチャネル
を構成するｎ型層も、薄いｐ層内に形成して、ＣＣＤシ
フトレジスタ部の９層もホトダイオード部のｐ層と同様
に完全に空乏化するように構成されている。
には絶縁膜２８を介してＣＣＤシフトレジスタの電極を
構成するポリシリコン電極２９が設けられ、φＶなるパ
ルスが印加される。また更に電極２９の上部には遮光の
ためのＡｔ膜３０が設けられている。チャネルストップ
２６と基板２１の間には逆バイアス電圧２７ ｆｆ５Ｕ
Ｂ ）が印加され、９層２２は完全に空乏化するように
構成されているＱ 即ち、本発明の実施例、においては、埋め込みチャネル
を構成するｎ型層も、薄いｐ層内に形成して、ＣＣＤシ
フトレジスタ部の９層もホトダイオード部のｐ層と同様
に完全に空乏化するように構成されている。
第２図（ａ）及び（ｃ）はそれぞれ第１図における垂直
シフトレジスタ部′（断面Ａ）及びホトダイオード部（
断面Ｃ）の深さ方向のポテンシャルの変化をダイオード
部２４の水平方向のポテンシャルを示したものである。
シフトレジスタ部′（断面Ａ）及びホトダイオード部（
断面Ｃ）の深さ方向のポテンシャルの変化をダイオード
部２４の水平方向のポテンシャルを示したものである。
φＶパルスはＶＨ（高）、ＶＭ（中）。
ｖＬ（低）の３値パルスであシ、φＶがＶＨのときにホ
トダイオード２４に蓄積された信号電荷がトランス７７
ゲート領域２５を通って垂直レジスタ２３に転送され、
ホトダイオード２４の電位はトランスファゲート部２５
のポテンシャルニリセットされる（第２図（ｂ）、 （
Ｃ）実線）。
トダイオード２４に蓄積された信号電荷がトランス７７
ゲート領域２５を通って垂直レジスタ２３に転送され、
ホトダイオード２４の電位はトランスファゲート部２５
のポテンシャルニリセットされる（第２図（ｂ）、 （
Ｃ）実線）。
パルスφＶがｖＭとｖＬの間を振幅しているときには垂
直シフトレジスタ２３とホトダイオード２４はトランス
フ１ゲート領域２５により分離される。
直シフトレジスタ２３とホトダイオード２４はトランス
フ１ゲート領域２５により分離される。
即ち、垂直シフトレジスタ２３内の信号電荷が１水平期
間に１ビツトずつ垂直シフトレジスタ２３内を転送され
ていき、一方、ホトダイオード２４は光電変換によシ発
生した信号電荷を蓄積する。
間に１ビツトずつ垂直シフトレジスタ２３内を転送され
ていき、一方、ホトダイオード２４は光電変換によシ発
生した信号電荷を蓄積する。
蓄積した信号電荷の量の増大と共にホトダイオード２４
のポテンシャルは下降していく。強い光が入射した場合
には、ホトダイオード２４のポテンシャルは第２図（ｃ
）の破線に示す状態になり、これ以上の過剰電子は基板
２１側へ排出されてブルーミングが抑圧されることにな
る。
のポテンシャルは下降していく。強い光が入射した場合
には、ホトダイオード２４のポテンシャルは第２図（ｃ
）の破線に示す状態になり、これ以上の過剰電子は基板
２１側へ排出されてブルーミングが抑圧されることにな
る。
またパルスφＶがｖＨになり、ホトダイオード２４の信
号電荷が垂直シフトレジスタ２３に転送されているとき
にも光電変換により信号電荷は発生しており、この信号
電荷はホトダイオード２４に蓄積することなく、第２図
（ｂ）、 （ｃ）の実線矢印で示すように垂直シフトレ
ジスタ２３へ転送されることになり、極めて強い光が入
射している場合には信号電荷は第２図（ａ）の破線で示
すように垂直シフトレジスタの井戸を満たすことになる
。また、このとき垂直シフトレジスタ部２３下のｐ層は
完全に空乏化しているため、それ以上の過剰電荷は垂直
シフトレジスタ下部のｐ層を通って基板２１側へ排出さ
れ、プルーミングが完全に抑圧されることＫなる。
号電荷が垂直シフトレジスタ２３に転送されているとき
にも光電変換により信号電荷は発生しており、この信号
電荷はホトダイオード２４に蓄積することなく、第２図
（ｂ）、 （ｃ）の実線矢印で示すように垂直シフトレ
ジスタ２３へ転送されることになり、極めて強い光が入
射している場合には信号電荷は第２図（ａ）の破線で示
すように垂直シフトレジスタの井戸を満たすことになる
。また、このとき垂直シフトレジスタ部２３下のｐ層は
完全に空乏化しているため、それ以上の過剰電荷は垂直
シフトレジスタ下部のｐ層を通って基板２１側へ排出さ
れ、プルーミングが完全に抑圧されることＫなる。
なお、上記実機例の説明においてはインターライン転送
方式のＣＣＤ撮像装置を例に挙げて説明したが、本発明
はこれに限定されるものではなく、例えば転送部の上部
に光電変換部を設けた構成の固体撮像装置等の他の構造
の装置にも適用し得るものである。
方式のＣＣＤ撮像装置を例に挙げて説明したが、本発明
はこれに限定されるものではなく、例えば転送部の上部
に光電変換部を設けた構成の固体撮像装置等の他の構造
の装置にも適用し得るものである。
〈発明の効果〉
以上のよう畝本発明によればＣＣＤシフトレジスタ下部
の例えばｐ層がｎ基板との逆方向バイアス電圧により完
全に空乏化しているため、極めて強い光の入射によシ発
生した過剰電荷は、ホトダイオードからＣＣＤシフトレ
ジスタへの信号電荷の転送時には、空乏化したｐ層を通
ってｎ基板へ排出されることとなシ、極めて強い入射光
に対してもブルーミングを完全に抑圧できる。
の例えばｐ層がｎ基板との逆方向バイアス電圧により完
全に空乏化しているため、極めて強い光の入射によシ発
生した過剰電荷は、ホトダイオードからＣＣＤシフトレ
ジスタへの信号電荷の転送時には、空乏化したｐ層を通
ってｎ基板へ排出されることとなシ、極めて強い入射光
に対してもブルーミングを完全に抑圧できる。
第１図は本発明を適用した固体撮像装置の構成を示す１
画素の断面図、第２図（ａ）乃至（Ｃ）はそれぞれ、第
１図に示す装置の動作説明に供する垂直シの構成を示す
断面図、第４図（ａ）乃至（Ｃ）はそれぞれ第３図に示
す装置の動作説明に供するポテンシャル図である。 ２１・・・ｎ型基板、２２・・・ｐ型層、２３・・・垂
直シフトレジスタ部、２４・・・ホトダイオード部、２
５・・・トランスファゲート領域、２７・・・逆バイア
ス電圧源。 代理人 弁理士 福 士 愛 彦（他２名）第１図 （λ） （ｂ）（Ｃ） 第２図 第３図 手続補正書（方式） 昭和６０年２月２８日
画素の断面図、第２図（ａ）乃至（Ｃ）はそれぞれ、第
１図に示す装置の動作説明に供する垂直シの構成を示す
断面図、第４図（ａ）乃至（Ｃ）はそれぞれ第３図に示
す装置の動作説明に供するポテンシャル図である。 ２１・・・ｎ型基板、２２・・・ｐ型層、２３・・・垂
直シフトレジスタ部、２４・・・ホトダイオード部、２
５・・・トランスファゲート領域、２７・・・逆バイア
ス電圧源。 代理人 弁理士 福 士 愛 彦（他２名）第１図 （λ） （ｂ）（Ｃ） 第２図 第３図 手続補正書（方式） 昭和６０年２月２８日
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、光電変換部で発生した信号電荷を転送するＣＣＤシ
フトレジスタの設けられた固体撮像装置において、 基板と、 該基板と逆の導電性を持つ導電層と、 該導電層内に形成されたＣＣＤシフトレジスタと、 を備え、上記導電層と基板との間に逆方向バイアス電圧
を印加することにより上記導電層を空乏化させて過剰な
電荷を基板側へ排出せしめるように成したことを特徴と
する固体撮像装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59180209A JPS6156583A (ja) | 1984-08-27 | 1984-08-27 | 固体撮像装置 |
| DE8585305934T DE3574309D1 (en) | 1984-08-27 | 1985-08-21 | A solid-state image sensor |
| EP85305934A EP0174133B1 (en) | 1984-08-27 | 1985-08-21 | A solid-state image sensor |
| US06/769,924 US4748486A (en) | 1984-08-27 | 1985-08-27 | Solid-state image sensor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59180209A JPS6156583A (ja) | 1984-08-27 | 1984-08-27 | 固体撮像装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6156583A true JPS6156583A (ja) | 1986-03-22 |
Family
ID=16079303
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59180209A Pending JPS6156583A (ja) | 1984-08-27 | 1984-08-27 | 固体撮像装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4748486A (ja) |
| EP (1) | EP0174133B1 (ja) |
| JP (1) | JPS6156583A (ja) |
| DE (1) | DE3574309D1 (ja) |
Families Citing this family (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6157181A (ja) * | 1984-08-28 | 1986-03-24 | Sharp Corp | 固体撮像装置 |
| JPH0763090B2 (ja) * | 1986-03-19 | 1995-07-05 | ソニー株式会社 | 固体撮像装置 |
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