JPS62124771A - 固体撮像装置 - Google Patents

固体撮像装置

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JPS62124771A
JPS62124771A JP60266759A JP26675985A JPS62124771A JP S62124771 A JPS62124771 A JP S62124771A JP 60266759 A JP60266759 A JP 60266759A JP 26675985 A JP26675985 A JP 26675985A JP S62124771 A JPS62124771 A JP S62124771A
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solid
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    • H01L27/148—Charge coupled imagers
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    • H—ELECTRICITY
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    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/148—Charge coupled imagers
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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】 〈発明の技術分野〉 本発明は固体撮像装置の改良に関し、特にインターライ
ン転送方式ＣＣＤ撮像装置のプルーミングおよびスミア
を抑圧すると共に、高密度化を可能にした固体撮像装置
に関するものである。
〈発明の技術的背景とその問題点〉 固体撮像装置は従来の撮像管に比べ、小型、軽量、長寿
命、高信頼性、焼き付きがないなど数多くの特長を持つ
が、プルーミングとスミアという撮像管にはない現象を
生じる。前者は過負荷の光入射によ多発生した過剰信号
電荷が転送チャネルに沿って選択的に広がることにより
、表示上では完全な白線となる現象である。後者は基板
の奥深く入射した光により発生した電荷が拡散により転
送チャネルに流入する現象であシ、この場合には表示上
ではうすい白線となる０前者は過剰な電荷を吸収するｎ
拡散層からなるオーバフロードレインを用いることによ
り取り除くことができる。
一方、プルーミングを抑圧するためにオーバフロードレ
インを導入すると画素の有効面積を減少させるため、基
板側へ過剰電荷を吸収させる方法が提案されている この方式によるインターライン転送方式ＣＣＤ撮像装置
の画素の断面構造を第３図に示す。
同図において、ｎ基板１上に厚い９層１３とうすい９層
１２が形成されており、厚い９層１３上には埋め込みチ
ャネルＣＣＤを構成するｎ一層３が形成され、うすい９
層１２上には受光部のｐ　−ｎ接合ホトダイオードを構
成するためのｎ層１４が形成されている。またｎ一層３
とｎ層１４の間にはｐ層のままのトランスファゲート領
域７が残されている。また画素の周辺部分にはｐ　層に
よるチャネルストップ６が設けられ、画素間を分離して
いる。ｎ一層３とトランスファゲート領域７の上部には
絶縁膜８を介してシフトレジスタの電極を構成するポリ
シリコン電極９が設けられ、φ７なるパルスが印加され
る０更にポリシリコン電極９の上部には遮光のためにＡ
ｔ膜１０が設けられている。チャネルストップ６とｎ基
板１の間には逆バイアス電圧が印加され、うすい９層１
２は完全に空乏化している。
上記φ７パルスとしては低、中、高の３値パルスが印加
され、パルスφ７が低、中の間で振幅しているときには
シフトレジスタを構成するｎ一層３と受光部を構成する
ｎ層１４はｐ層のままの領域７によシ分離されている。
また、φ７が高レベルになったときには、受光部に蓄積
した信号電荷はトランスファゲート領域７を通ってシフ
トレジスタへ読み出され、受光部を構成するｎ層１４の
電位はトランスファゲート領域７の表面ポテンシャルに
リセットされる。光の入射により発生した信号電荷の蓄
積によりｎ層１４の電位は下降していく。強い光の入射
によ多発生した過剰電荷は、うすい９層１２が空乏化し
ているためｎ基板１へ流出し、プルーミングが抑圧され
る０ 以上のようにこの方式によりプルーミングが抑圧される
訳であるが、この方式には以下のような２つの問題点が
ある。
第１の問題点は２種の９層１２及び１３を用いるため、
厚い９層１３の横方向の拡がりにより高密度化できない
という点である。例えば第３図で横方向の寸法を縮小し
ようとすれば、厚いｐ層が重なってしまい、うすいｐ層
のみの領域が消滅してしまうことになる。
第２の問題点はスミアである０厚い９層１３の中性領域
で光の入射によ多発生した電子の一部は拡散ニよりＣＯ
ＤＣＣＤシフトレジスタし、ＣＣＤシフトレジスタ内の
信号電荷に混入してしまいスミアとなる。
以上の点に鑑み特願昭５９−１８１２８５に開示する方
法が提案された。この方法では信号電荷と同一の導電性
を持つ基板上に形成された信号電荷と逆の導電性を持つ
同一の層上に、受光部とこの受光部で発生した信号電荷
を転送するＣＣＤシフトレジスタよ構成る転送部とを形
成して、受光部の信号電荷と同一の導電性を持つ層の構
造によりプルーミングを抑圧するように構成されている
０第４図はこの方法を適用したインターライン転送方式
ＣＣＤ撮像装置の画素の断面図である。同図において、
ｎ基板２１上に９層２２が形成されており、この９層２
２上には埋め込みチャネルＣＯＤを構成するためのｎ一
層２３および受光部のｐ−ｎ接合ホトダイオードを構成
するための層層り５．ｎ一層２４が形成されている。
ｎ一層２３とｎ　層２５との間にはｐ層のままの領域（
トランスファゲート領域）２７が残されている。また画
素の周辺部分にはｐ　層によるチャネルストップ２６．
２６が設けられ、画素間と分離している。ｎ一層２３と
領域２７の上部には絶縁膜２８を介してシフトレジスタ
の電極を構成するポリシリコン電極２９が設けられ、φ
Ｖなるパルスが印加される。更にポリシリコン電極２９
の上部には遮光のためにＡｔ３０が設けられている。
チャネルストップ２６とｎ基板２１の間には逆バイアス
電圧３１が印加され、９層２２は基板２１とＣＣＤシフ
トレジスタ及びホトダイオードの間に渡って完全に空乏
化している。
上記の如き構成において、φ７に３値のパルスを印加し
、信号電荷の読み出しと、シフトレジスタ内での転送お
よび受光部での信号電荷の蓄積を制御する方法は従来と
同様で良く、また強い光の入射により発生した過剰電荷
もｎ一層２４および９層２２を通ってｎ基板２１へ流出
していき、ブルーミングが抑圧される。また、この方法
によると９層２２のｎ一層２３の下部も空乏化している
ため、中性領域で発生する電子の拡散は生じない。
このためＣＣＤシフトレジスタ内の信号電荷への混入に
よるスミアが抑圧されることになる。また、従来例に見
られたような厚いｐ層の横方向の拡がシもないので、高
密度化を図ることがよシ容易となる。
しかしながら、この構造では埋め込みチャネルＣＯＤと
ホトダイオードが同一のｐウェル上に形成されるため、
以下のような問題がある。すなわち、ｎ基板２１上のｐ
ウェル２２内に形成された埋め込みチャネルＣＣＤ２３
は、ｎ基板２１とｐウェル２２間に印加される逆方向バ
イアス電圧が低いと、ｎ基板から埋め込みチャネルＣＣ
Ｄへ電子が注入されるｏ　（５０Ｍ１ｙａｔａｋｅ　　
ｅｔ　　ａ！−。
’ＡＣＣＤ　　Ｉｍａｇｅｒ　　ｏｎ　Ｔｈｒｅｅ　Ｔ
ｙｐｅｓ　　ｏｆＰ　−Ｗｅ　１１　ｓ“、　Ｊｐｎ、
　ｔｒ、　Ａｐｐｌ−Ｐｈｙｓ、　、　ｖｏｌ。
２４、ｐｐ、５７４−５７９．Ｍａｙ　　１９８５）こ
の注入によって生じる電圧は、ｐウェル濃度が低い程高
くなり、注入を生じにくくするためにはｐウェル濃度を
、高くする必要が生じる。
一方、ｐウェル濃度が高すぎると、強い光の入射時に発
生する過剰電荷がｎ基板に排出されないことになり、プ
ルーミングを生じる０このように上記提案されている方
式では、スミアの減少と高密度化を図ることが容易とな
るが、反面、ｐウェルの濃度が、ホトダイオードのオー
バフロー条件と埋め込みチャネルＣＣＤの注入条件によ
り決定されるため、ｐウェルの濃度が大きく制約される
ことになる０ 〈発明の目的〉 本発明は以上の問題点に鑑みて成されたものであり、高
密度化が可能で、プルーミング抑圧機能とスミアの抑圧
機能を持ち、同時にｐウェル濃度の選択に余裕を持つ固
体撮像装置を提供することを目的とし、この目的を達成
するため本発明の固体撮像装置は、信号電荷と同一の導
電性を持つ基板上に形成された信号電荷と逆の導電性を
持つ同一の層上に、受光部とこの受光部で発生した信号
電荷を転送する埋め込みチャネルによるＣＣＤシフトレ
ジスタよ構成る転送部を形成し、埋め込みチャネルＣＯ
Ｄを信号電荷と逆の導電性を持つ濃度の高い層で囲む構
成をとる０ 〈発明の実施例〉 第１図は本発明を適用したインターライン転送方式ＣＣ
Ｄ撮像装置の画素の断面図である０同図において、ｎ基
板２１上に９層２２が形成されておシ、この９層２２上
には埋め込みチャネルＣＣＤを構成するためのｎ一層２
３および受光部のｐ−ｎ接合ホトダイオードを構成する
ためのｎ　層２５゜ｎ一層２４が形成されている。上記
埋め込みチャネルＣＣＤを構成するためのｎ一層２３は
、ｐ層２２よりも濃度の高い９層３３で囲まれている。
なお、ｎ一層２４を設けずｎ　層２５を深くすることに
よっても、本発明の実施は可能である。しかしながらこ
の場合には高濃度のｎ　層のために短波長感度の低下な
ど特性の劣化が生じる。また、ｎ十層２５はポリシリコ
ン電極２９をマスクとして自動位置決め（Ｓｅｌｆ−Ａ
ｌｉｇｎｍｅｎｔ　）により形成することが可能であり
、より好都合である。更に、ｎ一層２４は埋め込みチャ
ネルを形成するｎ一層３と同時に形成することも可能で
あり、製造工程上より好適である。
ｎ一層２３とｎ　層２５との間にはｐ層のままの領域（
トランスファゲート領域）２７が残されている。また画
素の周辺部分にはｐ　層によるチャネルストップ２６．
２６が設けられ、画素間と分離している。ｎ一層２３と
領域２７の上部には絶縁膜２８を介してシフトレジスタ
の電極を構成するポリシリコン電極２９が設けられ、φ
７なるパルスが印加される。更にポリシリコン電極２９
の上部には遮光のためにＡｔ３０が設けられている。チ
ャネルストップ２６とｎ基板２１の間には逆バイアス電
圧３１が印加され、９層２２は基板２１とＣＣＤシフト
レジスタ及びホトダイオードの間に渡って完全に空乏化
している。
上記の如き構成において、φ７に３値のパルスを印加し
、信号電荷の読み出しと、シフトレジスタ内での転送お
よび受光部での信号電荷の蓄積を制御する方法は従来と
同様で良く、また強い光の入射により発生した過剰電荷
もｎ一層２４および９層２２を通ってｎ基板２１へ流出
していき、プルーミングが抑圧される。また、本実施例
によると埋め込みチャネルＣＯＤを構成するためのｎ一
層２３は、９層３３で囲まれているため、この９層３３
の濃度を高くすることにより、ｎ基板２１から埋め込み
チャネルＣＣＤ２３への電子の注入を防ぐことが容易と
なる。また９層２２の下部は空乏化しているため、中性
領域で発生する電子の拡散は生じない。このためＣＣＤ
シフトレジスタ内の信号電荷への混入によるスミアが抑
圧されることになる。また、従来例に見られたような厚
いｐ層の横方向の拡がりもないので、高密度化を図るこ
とがよシ容易となる。
第２図は本発明を適用した他のインターライン転送方式
ＣＣＤ撮像装置の画素の断面図である。
第２図において、第１図実施例との相違点は第１図のｎ
　層２５がｐ　層３２に置き換えられている点である。
このｐ　層３２は高濃度で形成されるためチャネルスト
ップのｐ　層２６と同電位に固定されることになシ、φ
７パルスが高レベルになることにより受光部に蓄積した
信号電荷をシフトレジスタに読み出したときにｎ一層２
４が完全に空乏化することを除き、第１図と全く同様の
動作をし、同様の効果が得られる。
以上のように、上記した本発明の実施例によればｎ基板
上に形成された同一のｐ層上に、転送部を構成するｎ一
層による埋め込みチャネルＣＯＤシフトレジスタと受光
部を構成するホトダイオードが形成されており、強い光
の入射により発生した過剰電荷は、空乏化したｐ層を通
ってｎ基板に流出することにより、プルーミングが抑圧
される。
また埋め込みチャネルＣＣＤ下部のｐ層の濃度を、ホト
ダイオード下部のｐ層の濃度よりも高くすることが可能
なため、ホトダイオードのオーバフロー条件と埋め込み
チャネルＣＯＤの注入条件それぞれによりその濃度を決
定できることになる。
更に本発明によると、ＣＣＤシフトレジスタも浅いｐウ
ェル上に形成されるため、ＣＣＤシフトレジスタ下部の
ｐウェルが空乏化することにより、スミアが抑圧される
。
また、上記した本発明の実施例では同一のｐ層上にＣＣ
Ｄシフトレジスタとホトダイオードを形成するので、２
種のｐ層を用いる方式のようにｐ層の横方向の拡がりを
考慮する必要がなく、高密度化にも適していることにな
る０ 〈発明の効果〉 以上のように、本発明によれば固体撮像装置のプルーミ
ングのみならず、スミアも抑圧することが可能となシ、
また同時に固体撮像装置の高密度化が可能となる。
またこのときｐ層の濃度の選択の余裕も大きく、装置を
設計及び作製する上での制限が著しく緩和され、製造し
易い固体撮像装置を得ることができる０
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明をインターライン転送方式ＣＣＤ撮像装
置に適用した一実施例の画素の断面を示す図、第２図は
本発明の他の実施例の画素の断面を示す図、第３図およ
び第４図は従来のインターライン転送方式ＣＣＤ撮像装
置の画素の断面を示す図である。 ２１・・・ｎ基板、２２・・・ｐ層、２３・・・ｎ一層
（埋め込みチャネルＣＣＤ）、２４・・・ｎ一層（受光
部）、２５・・・ｎ層（受光部）、２６・・・ｐ層（チ
ャネルストップ）、２７・・・ｐ層のままの領域、２８
・・・絶縁膜、２９・・・ポリシリコン電極、３０・・
・遮光Ａｔ。 ３１・・・逆バイアス電圧源、３２・・・ｐ層（受光部
）、３３・・・ｐ層 代理人　弁理士　福　士　愛　彦（他２名）第２図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １、受光部と該受光部で発生した信号電荷を転送するＣ
    ＣＤシフトレジスタよりなる転送部を備えてなる固体撮
    像装置において、 信号電荷と同一の導電性を持つ基板上に形成された信号
    電荷と逆の導電性を持つ同一の層上に、上記受光部及び
    転送部を形成し、 前記転送部を、前記信号電荷と逆の導電性を持つ層より
    も濃度の高い層で囲んで成ることを特徴とする固体撮像
    装置。 ２、前記受光部を信号電荷と同一の導電性を持つ層で形
    成したことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の固
    体撮像装置。 ３、前記受光部を形成する層の不純物濃度を表面側を高
    く、基板側を低くしたことを特徴とする特許請求の範囲
    第２項記載の固体撮像装置。 ４、前記受光部の表面側を信号電荷と逆の導電性を持つ
    層で形成し、基板側を信号電荷と同一の導電性を持つ層
    で形成したことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
    の固体撮像装置。 ５、前記基板と該基板上に形成された信号電荷と逆の導
    電性を持つ層との間に逆バイアス電圧を印加した状態で
    の空乏層が、前記基板とＣＣＤシフトレジスタの間に渡
    って形成されることを特徴とする特許請求の範囲第１項
    記載の固体撮像装置。 ６、前記ＣＣＤシフトレジスタを埋め込みチャネルで形
    成したことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の固
    体撮像装置。 ７、前記受光部を形成する層のうち表面側を、前記ＣＣ
    Ｄシフトレジスタの電極をマスクとして自動位置決めに
    より形成することを特徴とする特許請求の範囲第３項記
    載の固体撮像装置。 ８、前記受光部を形成する層の不純物濃度を表面側を高
    く基板側を低くすると共に、該受光部を形成する層のう
    ち基板側を、前記埋め込みチャネルＣＣＤシフトレジス
    タと同時に形成することを特徴とする特許請求の範囲第
    ６項記載の固体撮像装置。
JP60266759A 1985-11-25 1985-11-25 固体撮像装置 Granted JPS62124771A (ja)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
JP60266759A JPS62124771A (ja) 1985-11-25 1985-11-25 固体撮像装置
EP86306796A EP0224993B1 (en) 1985-11-25 1986-09-03 A method of operating a solid-state image sensor
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JPS62124771A true JPS62124771A (ja) 1987-06-06
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