JPS6273663A - 固体撮像装置およびその駆動方法 - Google Patents
固体撮像装置およびその駆動方法Info
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- JPS6273663A JPS6273663A JP60213223A JP21322385A JPS6273663A JP S6273663 A JPS6273663 A JP S6273663A JP 60213223 A JP60213223 A JP 60213223A JP 21322385 A JP21322385 A JP 21322385A JP S6273663 A JPS6273663 A JP S6273663A
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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
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- H01L27/148—Charge coupled imagers
- H01L27/14887—Blooming suppression
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- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は、固体撮像装置およびその駆動方法に関するも
のである。
のである。
（従来の技術とその問題点）
固体撮像装置は小型・軽量、高信頼性、量産が可能など
の特徴をもとに開発が進められてきた。
の特徴をもとに開発が進められてきた。
現在開発されている固体撮像装置はＭＯ５Ｏ５型袋像装
置ＣＣＤ型撮像装置に大別できる。
置ＣＣＤ型撮像装置に大別できる。
これらの固体撮像装置においては、強い入射光時に起こ
る・ブルーミング現象の抑制が重要であり、従来から種
々の提案がなされている。オーバフロードレインはその
代表的なもので、従来から一次元および二次元撮像装置
に用いられている。
る・ブルーミング現象の抑制が重要であり、従来から種
々の提案がなされている。オーバフロードレインはその
代表的なもので、従来から一次元および二次元撮像装置
に用いられている。
第３図は、その−例としてｐｎ接合を感光部としたイン
ターライン転送型ＣＣＤイメージセンサの単位素子断面
を示す模式図である。図において、１０はｐ型半導体基
板、１１は基板１０と反対の導電型をもつｎ型領域で、
基板１０とｐｎ接合フォトダイオードを形成して成る感
光部である。１２は埋め込みチャネルＣＣＤを形成する
ｎＪ５．１３はＣＣＤの転送ｉｔ極、１４はトランスフ
ァゲート電極である。１５は基板１０と反対のｎ型導Ｍ
Ｗ’Ｊで、過剰電荷を吸収するオーバフロードレインで
ある。１６はオーバフロー制御Ｔ！極、１７は絶縁層、
１８は高濃度ｐ要領域チャネルストップ、１９は例えば
アルミ−ニーム膜で形成した光遮蔽膜である。
ターライン転送型ＣＣＤイメージセンサの単位素子断面
を示す模式図である。図において、１０はｐ型半導体基
板、１１は基板１０と反対の導電型をもつｎ型領域で、
基板１０とｐｎ接合フォトダイオードを形成して成る感
光部である。１２は埋め込みチャネルＣＣＤを形成する
ｎＪ５．１３はＣＣＤの転送ｉｔ極、１４はトランスフ
ァゲート電極である。１５は基板１０と反対のｎ型導Ｍ
Ｗ’Ｊで、過剰電荷を吸収するオーバフロードレインで
ある。１６はオーバフロー制御Ｔ！極、１７は絶縁層、
１８は高濃度ｐ要領域チャネルストップ、１９は例えば
アルミ−ニーム膜で形成した光遮蔽膜である。
第１図において、トランスフアゲ−１−電極１４の電圧
によって逆バイアス状態にセットされたフォトダイオー
ドのｎ型領域１１は、その後トランスファゲート電圧が
オフになると浮遊状態になるフォトダイオードに光が照
射されろと信号電荷である電子がｎ型領域１１に蓄積さ
れ、ｎ型領域１１の電圧はｐ型基板１０の電圧に近づい
て行く。やがてフォトダイオードのｎ型領域１１の電圧
が負になるとｐ型基板１０に電子が流れ出しブルーミン
グが起こる。しかし、ｎ型領域１１に隣接してオーバフ
ロー制御電極１６とオーバブロードレイン１５を設ける
ことでブルーミングを抑制できる。即ち、オーバフロー
制御電極１６に印加する電圧でオーバフロー制御電極１
６下の基板表面電圧をフオｌ−ダイオードの順方向電圧
より高い（正）ように制御しておけば、フォトダイオー
ドのｎ側に蓄えられる過剰電荷は全て逆バイアスされた
オーバフロードレイン１５に吸収される。
によって逆バイアス状態にセットされたフォトダイオー
ドのｎ型領域１１は、その後トランスファゲート電圧が
オフになると浮遊状態になるフォトダイオードに光が照
射されろと信号電荷である電子がｎ型領域１１に蓄積さ
れ、ｎ型領域１１の電圧はｐ型基板１０の電圧に近づい
て行く。やがてフォトダイオードのｎ型領域１１の電圧
が負になるとｐ型基板１０に電子が流れ出しブルーミン
グが起こる。しかし、ｎ型領域１１に隣接してオーバフ
ロー制御電極１６とオーバブロードレイン１５を設ける
ことでブルーミングを抑制できる。即ち、オーバフロー
制御電極１６に印加する電圧でオーバフロー制御電極１
６下の基板表面電圧をフオｌ−ダイオードの順方向電圧
より高い（正）ように制御しておけば、フォトダイオー
ドのｎ側に蓄えられる過剰電荷は全て逆バイアスされた
オーバフロードレイン１５に吸収される。
このようにして、第１図の従来の固体撮像装置でも、感
光部に隣接して設けたオーバフロー制御電極１６とオー
バフロードレイン１５とによりブルーミングを完全に抑
制することができる。
光部に隣接して設けたオーバフロー制御電極１６とオー
バフロードレイン１５とによりブルーミングを完全に抑
制することができる。
しかし、第１図に示す固体撮像装置には、オーバフロー
ドレイン１５が実効的な光電変換領域やＣＣＤレジスタ
領域を減少させることにより、感度の減少及びダイナミ
ックレンジの減少を招くという問題点がある。
ドレイン１５が実効的な光電変換領域やＣＣＤレジスタ
領域を減少させることにより、感度の減少及びダイナミ
ックレンジの減少を招くという問題点がある。
そこで、本発明の目的は、ブルーミングが抑制でき、し
かも感度及びダイナミックレンジの減少を招くことのな
い固体撮像装置およびその駆動方法の提供にある。
かも感度及びダイナミックレンジの減少を招くことのな
い固体撮像装置およびその駆動方法の提供にある。
（問題点を解決するための手段）
前述の問題点を解決するために本願の第１の発明が提供
する手段は、半導体基板の主面に前記基板と反対の導電
型を有する第１の層を設け、前記第１の層の主面には前
記基板と同一の導電型の領域をもつ光電変換部と、前記
光電変換部に対応して配置された信号読み出し部と、前
記光電変換部と前記信号読み出し部間に配置される転送
ゲートとが備えてある固体撮像装置であって、少なくと
も前記光電変換部の一部を含む領域から前記基板にまで
達する溝が形成され、前記溝は側面に絶縁膜が設けられ
、この絶縁膜の内側に電極が埋め込電界効果トランジス
タが形成してあることを特徴とする。
する手段は、半導体基板の主面に前記基板と反対の導電
型を有する第１の層を設け、前記第１の層の主面には前
記基板と同一の導電型の領域をもつ光電変換部と、前記
光電変換部に対応して配置された信号読み出し部と、前
記光電変換部と前記信号読み出し部間に配置される転送
ゲートとが備えてある固体撮像装置であって、少なくと
も前記光電変換部の一部を含む領域から前記基板にまで
達する溝が形成され、前記溝は側面に絶縁膜が設けられ
、この絶縁膜の内側に電極が埋め込電界効果トランジス
タが形成してあることを特徴とする。
また、前述の問題点を解決するために本願の第２の発明
が提供する手段は、半導体基板の主面に前記基板と反対
の導電型を有する第１の層を設け、前記第１の層の主面
には前記基板と同一の導電型の領域をもつ光電変換部と
、前記光電変換部に対応して配置キれた信号読み出し部
と、前記光電変換部と前記信号読み出し部間に配置され
る転送ゲートとが備えてあり、少なくとも前記光電変換
部の一部を含む領域から前記基板にまで達する溝が形成
され、前記溝は側面に絶縁膜が設けられ、この絶縁膜の
内側に電極が埋め込んであり、前記光電変換部をソース
、前記基板をドレイン。
が提供する手段は、半導体基板の主面に前記基板と反対
の導電型を有する第１の層を設け、前記第１の層の主面
には前記基板と同一の導電型の領域をもつ光電変換部と
、前記光電変換部に対応して配置キれた信号読み出し部
と、前記光電変換部と前記信号読み出し部間に配置され
る転送ゲートとが備えてあり、少なくとも前記光電変換
部の一部を含む領域から前記基板にまで達する溝が形成
され、前記溝は側面に絶縁膜が設けられ、この絶縁膜の
内側に電極が埋め込んであり、前記光電変換部をソース
、前記基板をドレイン。
前記溝内の前記電極をゲートとする縦形電界効果トラン
ジスタが形成してある固体撮像装置の駆動方法であって
、前記溝の側面にある前記第１の層φ の表面電位が前記転送ゲートオフ状態にあるときの前記
転送ゲート直下の前記第１の暦の表面電位より高くなる
ように前記溝内の前記電極にバイアス電圧を印加するこ
とを特徴とする。
ジスタが形成してある固体撮像装置の駆動方法であって
、前記溝の側面にある前記第１の層φ の表面電位が前記転送ゲートオフ状態にあるときの前記
転送ゲート直下の前記第１の暦の表面電位より高くなる
ように前記溝内の前記電極にバイアス電圧を印加するこ
とを特徴とする。
（実施例）
次に本発明の実施例について図面を参照して説明する。
第１図は本願の第１の発明の一実施例であるインターラ
イン転送型電荷転送固体撮像装置の単位素子の断面図で
、第３図の従来例に対応するものである。第１図と第３
図とでは同一機能をもつ領域は同一記号で示してある。
イン転送型電荷転送固体撮像装置の単位素子の断面図で
、第３図の従来例に対応するものである。第１図と第３
図とでは同一機能をもつ領域は同一記号で示してある。
また第１図の実施例は第３図と同様にＮチャネルデバイ
スとして構成してある。２０はｎ型半導体基板、２１は
ｐウェル、２２はｐウェル２１の表面からｎ基板２０ま
で突きぬける溝で、この溝２２の中には絶縁膜１７を介
して例えば多結晶シリコン電極２３が埋め込まれている
。
スとして構成してある。２０はｎ型半導体基板、２１は
ｐウェル、２２はｐウェル２１の表面からｎ基板２０ま
で突きぬける溝で、この溝２２の中には絶縁膜１７を介
して例えば多結晶シリコン電極２３が埋め込まれている
。
次に、本実施例の製造工程を述べながらこの実施例の構
造をもう少し詳細に説明する。まず、１０″〜１０′′
〜の不純物濃度からなる。ｎ型基板２０に１０″〜ｘｏ
ｌｆ％の不純物濃度をもつｐウェル２１を形成する。そ
の後フォトダイオードを構成するｎ型領域１１、埋め込
みチャネルＣＣＤ１２を形成した後、フォトダイオード
のｎ型領域１１と隣接する埋め込みチャネルＣＣＤ１２
間に基板２０までつきぬける溝２２を形成する。その後
、ｎ基板２０をドレイン、フォトダイオードのｎ型領域
１１をソースとした電界効果トランジスタを形成するた
め溝２２内に薄いゲート酸化膜である絶縁膜１７を形成
する。さらに、ゲート電極となるポリシリコンを溝内に
埋め込み、多結晶シリコン電極２３としている。
造をもう少し詳細に説明する。まず、１０″〜１０′′
〜の不純物濃度からなる。ｎ型基板２０に１０″〜ｘｏ
ｌｆ％の不純物濃度をもつｐウェル２１を形成する。そ
の後フォトダイオードを構成するｎ型領域１１、埋め込
みチャネルＣＣＤ１２を形成した後、フォトダイオード
のｎ型領域１１と隣接する埋め込みチャネルＣＣＤ１２
間に基板２０までつきぬける溝２２を形成する。その後
、ｎ基板２０をドレイン、フォトダイオードのｎ型領域
１１をソースとした電界効果トランジスタを形成するた
め溝２２内に薄いゲート酸化膜である絶縁膜１７を形成
する。さらに、ゲート電極となるポリシリコンを溝内に
埋め込み、多結晶シリコン電極２３としている。
第２図は第１図に示した鎖線ｍ−ｍ’に沿った領域の表
面電位を模式的に示したもので、第２図（ａ）は第１図
のｍ−ｍ’面の断面図、本図（ｂ）は同図（ａ）に対応
した部分の表面電位を示す図である。
面電位を模式的に示したもので、第２図（ａ）は第１図
のｍ−ｍ’面の断面図、本図（ｂ）は同図（ａ）に対応
した部分の表面電位を示す図である。
第１図及び第２図を用いてこの実施例の動作を説明する
。
。
フォトダイオードのｎ型領域１１はトランスファゲート
電極１４に印加したオン電圧で変調されるトランスファ
ゲート電極１４の表面電位ｖＴで逆バイアスされる。そ
の後、トランスファゲート電極１４がオフ状態になると
そのフォトダイオードは浮遊状態になる。この状態で光
が照射されると光電変換された電子がｎ型領域に蓄積さ
れ、ｎ型領域１１の電位は第２図（ｂ）の実線２４から
一点鎖線２５のように小さくなる。しかしながら、基板
２０をドレイン、フォトダイオードのｎ型領域１１をソ
ースとする縦形トランジスタのチャネル電位２６がトラ
ンスファゲート電極１４がオフ時のトランスファゲート
電極１４直下のチャネル電位２７よりわずかに高くなる
ように、溝２２に埋め込まれた多結晶シリコン電極（ゲ
ート電極）２３に電圧を印加しておけば、フォトダイオ
ードのｎ型領域１１の電位は縦形電界効果のトランジス
タのチャネル電位２６より小さくならない、すなわち、
光電変換部であるフォトダイオード近傍で発生する過剰
電荷は縦形電界効果トランジスタを介して完全に基板２
０へ掃き出すことができる。
電極１４に印加したオン電圧で変調されるトランスファ
ゲート電極１４の表面電位ｖＴで逆バイアスされる。そ
の後、トランスファゲート電極１４がオフ状態になると
そのフォトダイオードは浮遊状態になる。この状態で光
が照射されると光電変換された電子がｎ型領域に蓄積さ
れ、ｎ型領域１１の電位は第２図（ｂ）の実線２４から
一点鎖線２５のように小さくなる。しかしながら、基板
２０をドレイン、フォトダイオードのｎ型領域１１をソ
ースとする縦形トランジスタのチャネル電位２６がトラ
ンスファゲート電極１４がオフ時のトランスファゲート
電極１４直下のチャネル電位２７よりわずかに高くなる
ように、溝２２に埋め込まれた多結晶シリコン電極（ゲ
ート電極）２３に電圧を印加しておけば、フォトダイオ
ードのｎ型領域１１の電位は縦形電界効果のトランジス
タのチャネル電位２６より小さくならない、すなわち、
光電変換部であるフォトダイオード近傍で発生する過剰
電荷は縦形電界効果トランジスタを介して完全に基板２
０へ掃き出すことができる。
このように、本発明では感光領域、例えばＣＣＤのよう
な信号読み出し領域を減少することなくブルーミングを
防止することができる。
な信号読み出し領域を減少することなくブルーミングを
防止することができる。
以上本願発明に関してインターライン転送ＣＣＤセンサ
を実施例としてその構造と駆動法を説明したが、フォト
ダイオードを感光部とする固体撮像装置には本発明は全
て適用される。また実施例ではＮチャネル型半導体で説
明したが、各領域の導電型を反対にすることでＰチャネ
ル型半導体装置に本発明が適用できることは言うまでも
ない。
を実施例としてその構造と駆動法を説明したが、フォト
ダイオードを感光部とする固体撮像装置には本発明は全
て適用される。また実施例ではＮチャネル型半導体で説
明したが、各領域の導電型を反対にすることでＰチャネ
ル型半導体装置に本発明が適用できることは言うまでも
ない。
（発明の効果）
以上に詳しく説明したように、本発明゛では基板と反対
の導電型をもつ層を形成し、前記基板と反対の導電型層
に基板と同一の導電型領域を形成しこのｐｎ接合を感光
部とし、且つ前記基板と同一導電型領域をソース、基板
がドレインとなるように少なくとも基板と同一導電型領
域を含んだ領域から基板に達する溝を形成しこの溝内に
多結晶シリコン電極を埋め込み、この多結晶シリコン電
極をゲートする縦形トランジスタを形成し、この埋め込
みゲートを制御することで前記ｐｎ接合に蓄えられる過
剰電荷を完全に基板へ掃き出すことができる。そこで、
本発明によれば、感光領域やＣＣＤのような信号読み出
し、領域を減少することなく、したがって感度の減少や
ダイナミックレンジの減少を招くことなくブルーミング
を防止できる固体撮像装置が提供できる。
の導電型をもつ層を形成し、前記基板と反対の導電型層
に基板と同一の導電型領域を形成しこのｐｎ接合を感光
部とし、且つ前記基板と同一導電型領域をソース、基板
がドレインとなるように少なくとも基板と同一導電型領
域を含んだ領域から基板に達する溝を形成しこの溝内に
多結晶シリコン電極を埋め込み、この多結晶シリコン電
極をゲートする縦形トランジスタを形成し、この埋め込
みゲートを制御することで前記ｐｎ接合に蓄えられる過
剰電荷を完全に基板へ掃き出すことができる。そこで、
本発明によれば、感光領域やＣＣＤのような信号読み出
し、領域を減少することなく、したがって感度の減少や
ダイナミックレンジの減少を招くことなくブルーミング
を防止できる固体撮像装置が提供できる。
第１図は本願の第１の発明の一実施例を示す断面図、第
２図（ａ）は第１図実施例の鎖線ｍ−ｚ’面の断面図、
本図（ｂ）は同図（ａ）に対応してそのＩ−ＩＩＩ’面
の表面電位を示す模式図、第３図は電荷転送装置を用い
た従来の撮像装置の断面図である。 １０ 、２０・・・半導体基板、２１・・・ｐウェル（
基板２０と反対の導電型層）、１１・・・１０又は２１
と反対の導電型をもつ領域で感光部、２２・・・溝、２
３・・・溝２２に埋め込まれた多結晶シリコン電極。 代理人 弁理士 本 庄 伸 介 第１図 多季舊易１シリつン鑵ε帖− 第２図 第３図
２図（ａ）は第１図実施例の鎖線ｍ−ｚ’面の断面図、
本図（ｂ）は同図（ａ）に対応してそのＩ−ＩＩＩ’面
の表面電位を示す模式図、第３図は電荷転送装置を用い
た従来の撮像装置の断面図である。 １０ 、２０・・・半導体基板、２１・・・ｐウェル（
基板２０と反対の導電型層）、１１・・・１０又は２１
と反対の導電型をもつ領域で感光部、２２・・・溝、２
３・・・溝２２に埋め込まれた多結晶シリコン電極。 代理人 弁理士 本 庄 伸 介 第１図 多季舊易１シリつン鑵ε帖− 第２図 第３図
Claims (2)
- （１）半導体基板の主面に前記基板と反対の導電型を有
する第１の層を設け、前記第１の層の主面には前記基板
と同一の導電型の領域をもつ光電変換部と、前記光電変
換部に対応して配置された信号読み出し部と、前記光電
変換部と前記信号読み出し部間に配置される転送ゲート
とが備えてある固体撮像装置において、少なくとも前記
光電変換部の一部を含む領域から前記基板にまで達する
溝が形成され、前記溝は側面に絶縁膜が設けられ、この
絶縁膜の内側に電極が埋め込んであり、前記光電変換部
をソース、前記基板をドレイン、前記溝内の前記電極を
ゲートとする縦形電界効果トランジスタが形成してある
ことを特徴とする固体撮像装置。 - （２）半導体基板の主面に前記基板と反対の導電型を有
する第１の層を設け、前記第１の層の主面には前記基板
と同一の導電型の領域をもつ光電変換部と、前記光電変
換部に対応して配置された信号読み出し部と、前記光電
変換部と前記信号読み出し部間に配置される転送ゲート
とが備えてあり、少なくとも前記光電変換部の一部を含
む領域から前記基板にまで達する溝が形成され、前記溝
は側面に絶縁膜が設けられ、この絶縁膜の内側に電極が
埋め込んであり、前記光電変換部をソース、前記基板を
ドレイン、前記溝内の前記電極をゲートとする縦形電界
効果トランジスタが形成してある固体撮像装置の駆動方
法において、前記溝の側面にある前記第１の層の表面電
位が前記転送ゲートがオフ状態にあるときの前記転送ゲ
ート直下の前記第１の層の表面電位より高くなるように
前記溝内の前記電極にバイアス電圧を印加することを特
徴とする固体撮像装置の駆動方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60213223A JPS6273663A (ja) | 1985-09-26 | 1985-09-26 | 固体撮像装置およびその駆動方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60213223A JPS6273663A (ja) | 1985-09-26 | 1985-09-26 | 固体撮像装置およびその駆動方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6273663A true JPS6273663A (ja) | 1987-04-04 |
| JPH0480541B2 JPH0480541B2 (ja) | 1992-12-18 |
Family
ID=16635572
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60213223A Granted JPS6273663A (ja) | 1985-09-26 | 1985-09-26 | 固体撮像装置およびその駆動方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6273663A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02161775A (ja) * | 1988-12-14 | 1990-06-21 | Nec Corp | Ｃｃｄ形固体撮像装置 |
| JPH02287945A (ja) * | 1989-04-28 | 1990-11-28 | Sony Corp | テープ走行装置における動力伝達系のベルト張り調整機構 |
-
1985
- 1985-09-26 JP JP60213223A patent/JPS6273663A/ja active Granted
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02161775A (ja) * | 1988-12-14 | 1990-06-21 | Nec Corp | Ｃｃｄ形固体撮像装置 |
| JPH02287945A (ja) * | 1989-04-28 | 1990-11-28 | Sony Corp | テープ走行装置における動力伝達系のベルト張り調整機構 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0480541B2 (ja) | 1992-12-18 |
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