JPS6286862A - Charge transfer device - Google Patents

Charge transfer device

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JPS6286862A
JPS6286862A JP60226845A JP22684585A JPS6286862A JP S6286862 A JPS6286862 A JP S6286862A JP 60226845 A JP60226845 A JP 60226845A JP 22684585 A JP22684585 A JP 22684585A JP S6286862 A JPS6286862 A JP S6286862A
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JP
Japan
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region
type
charge transfer
electrode
transfer device
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Application number
JP60226845A
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Japanese (ja)
Inventor
Hideki Muto
秀樹 武藤
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Fujifilm Holdings Corp
Original Assignee
Fuji Photo Film Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPS6286862A publication Critical patent/JPS6286862A/en
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Abstract

PURPOSE:To raise the sensitivity of a charge transfer device by applying a clock pulse through an electrode arranged on an element separating region to a P-N junction diode to transfer the charge. CONSTITUTION:An N-type CCD channel is formed of an N-type region 4 formed on a P-type silicon substrate 2. Each cell has four regions I, II, III, IV, to which different impurities are respectively implanted. A P-type region 6 is uniformly formed on the region 4, and an n-type region 8 is formed on the region 6 in the region II and an element separating region 12. A diode formed of the regions 8, 6 is used as a gate electrode for applying a clock pulse for transferring the charge, and the region 8 is connected with the aluminum electrode 10 of the region 12. Thus, the incident light does not pass the gate electrode but is incident directly to the semiconductor, thereby improving a sensitivity.

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は電荷転送デバイスに関し、特に各セルの一部の
半導体表面に反転層が含まれ、その反転層の仮想電極と
しての働きによりセル領域をゲート誘導のポテンシャル
変化から防護するようにした埋め込みチャネル型単相電
荷転送デバイス(can)に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Technical Field The present invention relates to charge transfer devices, and more particularly to charge transfer devices, in which an inversion layer is included on the semiconductor surface of a portion of each cell, and the inversion layer acts as a virtual electrode to connect the cell region to a gate-induced potential. The present invention relates to a buried channel single phase charge transfer device (CAN) that is protected against changes.

背景技術 単相GCDは、例えばCCDの信号チャネル上に連続的
な導体ゲート層を設けたものが知られている。この単相
CODは表面チャネル装置、すなわち半導体表面を信号
電荷パケットが移動するようにしたCODである。この
ような単相CCDは通常の多相CODに比較して信号処
理能力が小さく、大振幅のクロックパルスを必要とする
欠点がある。
BACKGROUND ART Single-phase GCDs are known in which, for example, a continuous conductive gate layer is provided on a signal channel of a CCD. This single-phase COD is a surface channel device, ie, a COD in which signal charge packets move across the semiconductor surface. Such a single-phase CCD has a disadvantage in that it has a smaller signal processing ability than a normal multi-phase COD and requires a large-amplitude clock pulse.

また、埋め込みチャネル型CCDは、半導体薄層内の誘
導チャネルの中で可動電荷の蓄積および転送が行われる
。一般の表面移動型CODでは通常、酸化物とシリコン
の間の界面でトラッピング効果が生じるが、埋め込みチ
ャネル型CCDではこのトラッピング効果を防ぐことが
できるため、電荷転送効率が向上する。また、界面にお
けるキャリア分散がなくなるため、電荷転送効率も高め
られる。その結果、従来より高い周波数での動作が可能
である。
Also, in buried channel CCDs, storage and transfer of mobile charges takes place in guided channels within a thin semiconductor layer. In general surface-transfer type CODs, a trapping effect usually occurs at the interface between oxide and silicon, but in buried channel type CCDs, this trapping effect can be prevented, thereby improving charge transfer efficiency. Furthermore, since carrier dispersion at the interface is eliminated, charge transfer efficiency is also improved. As a result, operation at a higher frequency than before is possible.

このような埋め込みチャネル型の単相CCDとしてvp
−can (バーチセルフエイズCCD)がある。これ
は例えば、多重セル型信号チャネルに含まれる各セルが
4つの領域llll11■を有し、これらの領域内には
、半導体表面から適切な深さまで不純物の打込みまたは
拡散が行われ、各領域の不純物分布はそれぞれ異ってい
る。少なくとも領域工■の上面にはゲート電極が設けら
れ、各領域固有の不純物分布によって、ゲートオン時、
ゲートオフ時の各領域内発生最大ポテンシャルが決定さ
れる。
VP as such a buried channel type single phase CCD
-can (Birchself AIDS CCD). This means, for example, that each cell included in a multi-cell signal channel has four regions lllll11■, into which impurities are implanted or diffused to an appropriate depth from the semiconductor surface. Each impurity distribution is different. A gate electrode is provided at least on the top surface of the region, and when the gate is turned on, due to the impurity distribution specific to each region,
The maximum potential generated within each region at gate-off is determined.

領域■■の半導体表面には反転層が設けられ、この反転
層によって領域■■がゲート電極に印加された電圧によ
るポテンシャル変化から防護され、ゲート電極に印加さ
れる電圧のオン、オフによりポテンシャルが変化しない
、したがって、ゲート電極に単相のクロック信号を印加
することにより領域■■のポテンシャル最大値は領域■
■の固定的ポテンシャル最大値を基準として反復的に上
下する。そして両方のゲート状態において領域Hのポテ
ンシャル最大値が領域Iより高く、領域■のポテンシャ
ル最大値が領域■より高く保たれているから、電荷移動
の方向性が得られる。
An inversion layer is provided on the semiconductor surface of the region ■■, and this inversion layer protects the region ■■ from changes in potential due to the voltage applied to the gate electrode, and the potential changes depending on whether the voltage applied to the gate electrode is turned on or off. Therefore, by applying a single-phase clock signal to the gate electrode, the maximum potential value of the region ■■ will change to the area ■■
(2) Iteratively moves up and down based on the fixed potential maximum value. In both gate states, the maximum potential value of region H is higher than region I, and the maximum potential value of region (2) is maintained higher than that of region (2), so that directionality of charge transfer can be obtained.

このようなりp−canは撮像素子として用いる場合、
従来のFT−CC,Dのように半導体層の全面を電荷転
送用のポリシリコン電極により被覆しているものとは異
なり、領域IIIのみをポリシリコン電極により被覆す
ればよいから入射光に対−rる感度が良い。しかし、少
なくとも受光部の半分の領域■■がポリシリコン電極に
より被覆されているため1この部分から入射する光の感
度、特に青色光の感度が低い欠点があった。
In this way, when p-can is used as an image sensor,
Unlike the conventional FT-CC, D, in which the entire surface of the semiconductor layer is covered with a polysilicon electrode for charge transfer, only region III needs to be covered with a polysilicon electrode, so it is less sensitive to incident light. Good sensitivity. However, since at least half of the light-receiving area (2) is covered with a polysilicon electrode, there is a drawback that the sensitivity to light incident from this area, particularly the sensitivity to blue light, is low.

この欠点を解消するものとして、領域ILTにpn接合
ダイオードを接触させ、pn接合ダイオードに電圧を印
加してゲート電極として使用するものが考えられる。こ
のような構成とすれば、領域IIIをポリシリコン電極
により被覆しないので、この部分から入射する光の感度
を向上させることができる。しかし、pn接合ダイオー
ドを電荷転送電極としているため、電極の抵抗が大きく
なり、高速の転送ができない欠点がある。また、素子分
離領域にも光が入射するため、色分離が低下する欠点も
ある。
A conceivable solution to this drawback is to contact the region ILT with a pn junction diode, apply a voltage to the pn junction diode, and use it as a gate electrode. With this configuration, since region III is not covered with a polysilicon electrode, the sensitivity of light incident from this portion can be improved. However, since the pn junction diode is used as the charge transfer electrode, the resistance of the electrode becomes large and high-speed transfer is not possible. Furthermore, since light also enters the element isolation region, there is a drawback that color separation is degraded.

目   的 本発明はこのような従来技術の欠点を解消し。the purpose The present invention overcomes these drawbacks of the prior art.

撮像素子として用いる場合に、入射光に対する感度が良
く、シかも高速で駆動することのできる埋め込みチャネ
ル型の単相電荷転送デバイスを提供することを目的とす
る。
An object of the present invention is to provide a buried channel type single-phase charge transfer device that has good sensitivity to incident light and can be driven at high speed when used as an image sensor.

発明の開示 本発明によれば、−伝導型の半導体基板の一部の主表面
に、複数のセルを含む逆伝導型の埋め込みチャネルを有
し、各セルの一部の半導体表面に形成された反転層によ
って、ゲート誘導によるポテンシャル変化から各セルの
一部が選択的に防護されている電荷転送デバイスは、各
セルの表面にP型伝導性の領域およびn型伝導性の領域
により形成されるダイオードを有するとともに、素子分
離領域に配設されダイオードに接続された電極を有し、
電極を通してダイオードに電荷転送用の電圧が印加され
るものである。
DISCLOSURE OF THE INVENTION According to the present invention - a semiconductor substrate of a conductive type has a buried channel of a reverse conduction type in a main surface of a portion thereof, the channel comprising a plurality of cells, each cell having a buried channel formed in the semiconductor surface of a portion of the conduction type; A charge transfer device, in which a portion of each cell is selectively protected from gate-induced potential changes by an inversion layer, is formed by a region of P-type conductivity and a region of N-type conductivity at the surface of each cell. It has a diode and an electrode arranged in the element isolation region and connected to the diode,
A voltage for charge transfer is applied to the diode through the electrode.

実施例の説明 次に添付図面を参照して本発明による電荷転送デバイス
の実施例を詳細に説明する。
DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Embodiments of a charge transfer device according to the present invention will now be described in detail with reference to the accompanying drawings.

第1図に本発明による電荷転送デバイスのチャネル方向
の断面の一例とその断面に対して垂直な断面が示されて
いる。
FIG. 1 shows an example of a cross section in the channel direction of a charge transfer device according to the present invention and a cross section perpendicular to the cross section.

p型シリコンの基板2に形成されたn型領域4によりn
型のCCDチャネルが形成されている。複数のセルが互
いに分離された状態でチャネルの長手方向に伸びており
、各セルは4つの領域I■■■を有している。n型チャ
ネルを形成するn型領域4は後述するように4つの領域
rnmrvごとにそれぞれ異なった量の不純物(ドナー
〕が打ち込まれている。n型領域4の上部にはp型領域
6が4つの領域IUmlVに一様に形成されている。こ
のp5領域6は領域I[11’Vにおいては、ゲート誘
導によるボテンシャル変化を受けないようにするための
遮蔽効果を持つ仮想電極として機謝する。P型領域6の
厚さは0.15〜0.7Bm、好ましくは0.2〜0.
4pmとする。領域IIIおよびチャネルの長浜方向に
伸びる素子分離領域12においては、p型領域6の上部
にn型領域8が形成されている。このn型領域8の厚さ
は0.05〜0.5JLm好ましくは0.1〜0.2 
弘mとする。
The n-type region 4 formed on the p-type silicon substrate 2
A type CCD channel is formed. A plurality of cells are separated from each other and extend in the longitudinal direction of the channel, and each cell has four regions I■■■. As described later, different amounts of impurities (donors) are implanted into each of the four regions rnmrv of the n-type region 4 that forms the n-type channel. In the region I[11'V, the p5 region 6 functions as a virtual electrode having a shielding effect to prevent potential changes due to gate induction. The thickness of the P-type region 6 is 0.15 to 0.7 Bm, preferably 0.2 to 0.7 Bm.
4pm. In region III and the element isolation region 12 extending in the longitudinal direction of the channel, an n-type region 8 is formed above the p-type region 6 . The thickness of this n-type region 8 is 0.05 to 0.5 JLm, preferably 0.1 to 0.2
Named Hirom.

領域I[1においてn型領域8およびP型領域8により
形成されるダイオードが電荷転送のためのクロックパル
スを印加するゲート電極として使用され、素子分離領域
12のn型領域8を介して本実施例においてはAIの電
極lOに接続されている。 AIの電極10は素子分離
領域12上にチャネルの長手方向に細長く配設され、各
セルの領域工■のn型領域8とM続して形成された素子
分離領域12上のn型領域8に接続され、領域Inのp
n接合ダイオードに単相のクロックパルスを印加すると
ともに、チャネルの長手方向と直角の方向に素子分離を
行うものである。電極lOはn型領域8よりも抵抗が小
さく、不透明な素材1例えば金属、ポリシリコンなどが
有利に使用される。
In region I[1, a diode formed by an n-type region 8 and a p-type region 8 is used as a gate electrode for applying a clock pulse for charge transfer, and is used as a gate electrode for applying a clock pulse for charge transfer, and is used in this embodiment through the n-type region 8 of the element isolation region 12. In the example, it is connected to the electrode IO of AI. The AI electrode 10 is disposed long and thin in the longitudinal direction of the channel on the element isolation region 12, and is connected to the n-type region 8 on the element isolation region 12, which is formed in a continuous manner with the n-type region 8 of the area process of each cell. p of the region In
A single-phase clock pulse is applied to the n-junction diode, and elements are separated in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the channel. The electrode IO has a lower resistance than the n-type region 8, and an opaque material 1 such as metal or polysilicon is advantageously used.

第2図(a)に、CCDチャネルが複数形成された本発
明の実施例の平面図が、第2図(b)にi2図(a)の
B−B線断面図、第2図(C)に第2図(a)のC−C
線断面図が示されている。第2図(b)はチャネルの長
手方向の断面、第2図(C)は領域Iの部分をチャネル
の長手方向と直角方向に切断した断面がそれぞれ示され
ている。
FIG. 2(a) is a plan view of an embodiment of the present invention in which a plurality of CCD channels are formed, FIG. 2(b) is a sectional view taken along line B-B in FIG. ) in Figure 2(a)
A line cross section is shown. FIG. 2(b) shows a cross section in the longitudinal direction of the channel, and FIG. 2(C) shows a cross section taken through region I in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the channel.

第1図、第2図(a)〜(c)かられかるように、各セ
ルの領域I IIのn型領域8の上面および各セルの領
域IIIIVのP型領域6の上面には、 AI主電極配
設された素子分離領域12を除き、SiO□またはPS
Gの絶縁n914が設けられている。
As can be seen from FIGS. 1 and 2(a) to (c), on the upper surface of the n-type region 8 of the region III of each cell and the upper surface of the p-type region 6 of the region III of each cell, there is an AI. Except for the element isolation region 12 where the main electrode is provided, SiO□ or PS
Insulation n914 of G is provided.

領域l11ffのn型チャネルのポテンシャル上限11
11tは打ち込まれたドナー不純物の雀によって決定さ
れ、固定されている。一方、領域TTIのn型チャネル
のポテンシャル上限値は、n型領域8およびP型領域6
により形成されるタイオードに、A1電8i10を通し
て印加されるクロックパルスによるゲートポテンシャル
と、打ち込まれたドナー不純物の量によって決定され、
可変である。これらの4つの領域の4つのポテンシャル
によって′It荷を転送する。
Potential upper limit 11 of n-type channel in region l11ff
11t is determined by the implanted donor impurity and is fixed. On the other hand, the upper limit of the potential of the n-type channel in region TTI is the n-type region 8 and the p-type region 6.
is determined by the gate potential due to the clock pulse applied through the A1 electrode 8i10 to the diode formed by the diode, and the amount of donor impurity implanted,
It is variable. The 'It load is transferred by the four potentials in these four regions.

基板2のドーピング密度は、1xlO” 〜1!101
6/Cff13である。また、各セルのAl電極10お
よび絶縁膜14の上面はPSGなどにより形成されるパ
ッシベーション膜(図示せず)により覆われている。
The doping density of the substrate 2 is 1xlO"~1!101
6/Cff13. Further, the upper surfaces of the Al electrode 10 and the insulating film 14 of each cell are covered with a passivation film (not shown) formed of PSG or the like.

第3図(a)に領域■■の不純物濃度分布を示す、燐の
ドーピング量は領域Iに対しては少量、領域Hに対して
は多量に行われている。硼素のドーピング量は両領域に
対して等量であり、燐のドーピングに比較して浅く打ち
込まれている。砒素のドーピング量も両領域に対して等
量であり、硼素のドーピングに比較してさらに浅く打ち
込まれている。
FIG. 3(a) shows the impurity concentration distribution in the region (■).The amount of phosphorus doped is small in the region I, and large in the region H. The boron doping amount is the same for both regions and is implanted shallower than the phosphorus doping. The doping amount of arsenic is also the same for both regions, and is implanted more shallowly than the doping of boron.

第3図(b、lに領域m■の不純物濃度分布を示す、燐
のドーピング量は領域mに対しては少量、領域■に対し
ては多量に行われている。硼素のドーピング量は両領域
に対して等量であり、燐のドーピングに比較して浅く打
ち込まれている。また、領域■に対する燐のドーピング
量は領域■に比べて多量である。
Figure 3 (b, l shows the impurity concentration distribution in region m).The amount of phosphorus doped is small in region m, and large in region The doping amount is the same for the region, and is implanted shallowly compared to the doping of phosphorus.Also, the amount of doping of phosphorus to the region (2) is larger than that to the region (2).

第4図(a)〜(d)には、芋えられたゲートポテンシ
ャル条件における各セル内の4つの埋め込みチャネル領
域のそれぞれのポテンシャル状態が半導体の表面からの
距離の関数として表わされている。第4図(a)はゲー
トオン時(基板2に対してpn接合ダイオードのn型半
導体側に正の比較的大きな電圧、たとえば7〜15ポル
トを印加した状態)における領域Inのポテンシャル状
態を示す。第4図(b)はゲートオン時における領域I
IIIVのポテンシャル状態を示す。FI114図(C
)はゲートオフ時(pn接合ダイオードに比較的小さな
電圧。
Figures 4(a)-(d) show the potential state of each of the four buried channel regions in each cell under the established gate potential conditions as a function of distance from the semiconductor surface. . FIG. 4(a) shows the potential state of the region In when the gate is on (a state in which a relatively large positive voltage, for example, 7 to 15 ports, is applied to the n-type semiconductor side of the pn junction diode with respect to the substrate 2). FIG. 4(b) shows region I when the gate is on.
The potential state of IIIV is shown. FI114 diagram (C
) is when the gate is off (relatively small voltage across the pn junction diode).

たとえば1〜5ポルトを印加した状態)における領域I
■のポテンシャル状態を示す、第4図(d)はゲートオ
フ時における領域■■のポテンシャル状態を示す。
For example, in region I (with 1 to 5 ports applied)
FIG. 4(d), which shows the potential state of region (2), shows the potential state of region (2) when the gate is off.

第4図(a)〜(d)かられかるように、ゲートオン時
には各領域のポテンシャルの最大値φ腸a!の間に次の
関係が成り立つ。
As can be seen from FIGS. 4(a) to 4(d), when the gate is on, the maximum value of the potential in each region φa! The following relationship holds true between them.

φmaxII>  φmaxI>  φmaxIV> 
φ1rax  m一方、ゲートオフ時には次の関係が成
り立つ。
φmaxII>φmaxI>φmaxIV>
φ1rax m On the other hand, the following relationship holds true when the gate is off.

φtsax■>φmaxlII>φmaxU>φwax
 I電荷転送は、ゲート電圧(pn接合ダイオードに印
加する電圧)がオン、オフの状態を繰り返すことにより
行われる。
φtsax■>φmaxlII>φmaxU>φwax
I charge transfer is performed by repeating the ON and OFF states of the gate voltage (voltage applied to the pn junction diode).

第5図に各領域のポテンシャルの最大値φ麿axがポテ
ンシャル井戸の階段状パターンで表されている。ゲート
オン状態の場合は、太線で示されるポテンシャル井戸パ
ターンで表され、そのパターンは領域■を始点として右
側に下がっていく4段階ポテンシャルパターンになって
おり、領域■が最低レベルになっている。一方、ゲート
オフ状態の場合は、領域Iを始点として右側に下がって
いく4段階ポテンシャルパターンになっている。
In FIG. 5, the maximum potential value φax in each region is represented by a stepped pattern of potential wells. The gate-on state is represented by a potential well pattern indicated by a thick line, and the pattern is a four-stage potential pattern starting from region (2) and going down to the right, with region (2) being the lowest level. On the other hand, in the gate-off state, there is a four-stage potential pattern that starts from region I and descends to the right.

例えば領域Hに蓄積される信号電荷について考えると、
ゲートオン時には領域■のφ層aXが最も高くなってい
るので、電子電荷はこの領域内に閉じ込められる。ゲー
トオフになると、φ履ax IIおよびφ層ax Iは
共に低下する。このとき領域111IVはp層領域6の
反転層によってゲートポテンシャルから遮蔽されている
から、φIIax mおよびφff1ax IVは一定
である。この時点で領域■のポテンシャルが領域Hより
も高くなるから、領域■を通って領域■に信号電荷が移
動する。p層領域6は仮想電極を形成する。ゲートポテ
ンシャルを再びオン状態に引き上げると、電荷は領域■
へと流れる。このようにして電荷転送は、電極lOを介
してpn接合ダイオードに単一のパルスを印加すること
によって行われる。
For example, considering the signal charge accumulated in region H,
When the gate is on, the φ layer aX in the region (2) is at its highest level, so the electron charges are confined within this region. When the gate is turned off, both the φ layer ax II and the φ layer ax I decrease. At this time, since the region 111IV is shielded from the gate potential by the inversion layer of the p-layer region 6, φIIax m and φff1ax IV are constant. At this point, the potential of the region (2) becomes higher than that of the region H, so the signal charge moves to the region (2) through the region (2). P-layer region 6 forms a virtual electrode. When the gate potential is raised to the on state again, the charge changes to the area ■
flows to. Charge transfer is thus performed by applying a single pulse to the pn junction diode via electrode lO.

本実施例によれば、素子分離領域12に配設されたA1
電pi10を通してクロックパルスをpn接合ダイオー
ドに印加して電荷を転送するから、従来のようにクロッ
クパルスを印加するためのゲート電極を領域IIIの表
面に設ける必要がない、したがって、撮像素子として使
用する場合に入射光がゲート電極を通過することなく直
接半導体に入射するから、ゲート電極による感度の低下
を防止でき。
According to this embodiment, A1 disposed in the element isolation region 12
Since the charge is transferred by applying a clock pulse to the pn junction diode through the electric current pi10, there is no need to provide a gate electrode on the surface of region III for applying the clock pulse as in the conventional case.Therefore, it can be used as an image sensor. In this case, since the incident light directly enters the semiconductor without passing through the gate electrode, it is possible to prevent a decrease in sensitivity due to the gate electrode.

特に青色光の感度が向上する。In particular, sensitivity to blue light is improved.

しかも、領域I IIのゲート電極として使用されるp
n接合タイオードにAIの電極10を接続しているから
、ゲート電極の抵抗が小さく、駆動周波数が高くなり、
高速の転送を行うことができる。
Moreover, p used as the gate electrode of region I II
Since the AI electrode 10 is connected to the n-junction diode, the resistance of the gate electrode is small and the driving frequency is high.
High-speed transfer is possible.

さらに、AIの電極10は素子分離領域12に設けられ
ているから、素子分離領域12に光が入射することがな
いため色分離などの素子分離も良い。
Furthermore, since the AI electrode 10 is provided in the element isolation region 12, no light is incident on the element isolation region 12, so that element isolation such as color separation is possible.

また、領域Inはnチャネルの上面にダイオードを形成
するp層領域6およびn型領域8が形成されているから
、第3図(a)(C)に示すように、半導体表面に近い
浅い部分においてp型頭域θによりポテンシャルが小さ
くなり、さらに半導体表面に近い部分においてはn型領
域8により再びポテンシャルが大きくなっており、第3
図(a)(C)において小さな山(上に凸の曲線)とし
て示されている。したがって、このようなポテンシャル
の小さい山の部分により、領域Hに蓄積された過剰電荷
が隣りの絵素部にあふれる前に表面のn部に流れ出るた
め、プルーミングを防止することができる。
Furthermore, since the region In has a p-layer region 6 and an n-type region 8 forming a diode on the upper surface of the n-channel, a shallow region near the semiconductor surface is formed as shown in FIGS. In the third region, the potential becomes smaller due to the p-type head area θ, and furthermore, in the part near the semiconductor surface, the potential increases again due to the n-type region 8.
It is shown as a small mountain (an upwardly convex curve) in Figures (a) and (C). Therefore, due to such a mountain portion with a small potential, the excess charge accumulated in the region H flows to the n portion of the surface before overflowing to the adjacent picture element portion, so that plumping can be prevented.

第6図には本発明の他の実施例の断面図が示されている
。この図は領域工の部分をチャネルの長子方向と直角方
向に切断した断面を示し、第2図(c)に対応する。こ
の実施例においては、電極は素子分離領域12上のn型
領域8に接触する部分がポリシリコンにより形成された
ポリシリコン部16、ポリシリコン部16の上部がAI
により形成されたアルミ部18となっている。
FIG. 6 shows a cross-sectional view of another embodiment of the invention. This figure shows a cross section of the area cut in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the channel, and corresponds to FIG. 2(c). In this embodiment, the electrode has a polysilicon portion 16 formed of polysilicon in the portion that contacts the n-type region 8 on the element isolation region 12, and an upper portion of the polysilicon portion 16 made of AI.
The aluminum portion 18 is made of aluminum.

この実施例によれば、n型領域8がたとえば0.1〜0
.2gmで浅い場合にも、ポリシリコン部16によりア
ルミ部1日からのアルミスパイクを防ぐことができる。
According to this embodiment, the n-type region 8 is, for example, 0.1 to 0.
.. Even if the thickness is 2 gm and shallow, the polysilicon portion 16 can prevent aluminum spikes from occurring in the aluminum portion.

したがって、AIの電極10からn型領域8を通してp
型頭域6にアルミスパイクが伸びることがない。
Therefore, p
The aluminum spike does not extend to the mold head area 6.

本発明の電荷転送デバイスの製造工程の一実施例が第7
図(a)〜(g)に示されている。
An embodiment of the manufacturing process of the charge transfer device of the present invention is shown in the seventh embodiment.
Shown in Figures (a) to (g).

まず、第7図(a)に示されるような、ドーピング密度
2x 1015/ cm3のp型の単結晶シリコン基板
2が使用される。このp型基板2の表面に酸化法によっ
て酸化層20を所望の厚さ例えば300オングストロー
ムに形成する。
First, a p-type single crystal silicon substrate 2 with a doping density of 2x 1015/cm3 as shown in FIG. 7(a) is used. An oxide layer 20 is formed on the surface of this p-type substrate 2 to a desired thickness, for example, 300 angstroms, by an oxidation method.

次に第7図(a)に示すように酸化層20を通してリン
(P)をエネルギ200keV、線M3 X 1012
/cm2で打ち込む。これにより領域工のnチャネル部
分が形成される。
Next, as shown in FIG. 7(a), phosphorus (P) is irradiated through the oxide layer 20 with an energy of 200 keV and a line M3 x 1012.
Enter /cm2. This forms the n-channel portion of the region.

次に第7図(b)に示すような領域Hの部分が開口され
たマスク22を形成し、酸化層20を通してリン(P)
をエネルギ200keV、線量I X 1012/ 0
m2で打ち込む、この打ち込みと第7図(a)の打ち込
みにより領域■のnチャネル部分が形成される。
Next, a mask 22 with an opening in region H as shown in FIG. 7(b) is formed, and phosphorus (P) is passed through the oxide layer 20.
Energy 200keV, dose I x 1012/0
The n-channel portion in region (2) is formed by this implantation at step m2 and the implantation shown in FIG. 7(a).

さらに第7図(C)に示すような領域mの部分が開口さ
れたマスク24を形成し、酸化層20を通してリン(P
)をエネルギ200keV、 ks、fii 3 x 
1012/ am2で打ち込む、この打ち込みと第7図
(a)(b)の打ち込みにより領域■のnチャネル部分
が形成される。
Furthermore, a mask 24 having an opening in region m as shown in FIG.
) with an energy of 200 keV, ks, fii 3 x
1012/am2, and by this implantation and the implantations shown in FIGS. 7(a) and 7(b), an n-channel portion in region (2) is formed.

さらに第7図(d)に示すような領域■の部分が開口さ
れたマスク2Bを形成し、酸化層20を通してリン(P
)をエネルギ200keV、線量5 z 1012/c
m2で打ち込む、この打ち込みと第7図(a) (b)
(c)の打ち込みにより領域■のnチャネル部分が形成
される。
Furthermore, a mask 2B with an opening in the region (2) as shown in FIG. 7(d) is formed, and phosphorus (P) is passed through the oxide layer
) with an energy of 200 keV and a dose of 5 z 1012/c
This driving with m2 and Figure 7 (a) (b)
By the implantation in (c), an n-channel portion in region (2) is formed.

ざらに第7図(e)に示すように酸化層20を通してl
jl m (B)をエネルギ40keV 、線量1xl
O13/ 0m2で打ち込む。この打ち込みにより領域
IIIIVの仮想電極および領域IIIのpn接合のp
型領域となるp型頭域6が形成される。
Roughly as shown in FIG. 7(e), the oxide layer 20 is
jl m (B) with energy 40keV and dose 1xl
O13/ Drive at 0m2. This implantation creates a virtual electrode in region IIIIV and a pn junction in region III.
A p-type head region 6, which becomes a type region, is formed.

さらに、第7図(f)に示すような領域Inおよ 。Furthermore, the area In and as shown in FIG. 7(f).

び素子分離領域の部分が開口されたマスク28を形成し
、酸化層20を通して砒素(As)をエネルギ40ke
V 、線量1 x 1013/ cta2で打ち込む、
この打ち込みにより領域I IIのpn接合のn型領域
および素子分離領域のn型領域となるn型領域8が形成
される。
A mask 28 with openings in the oxide layer 20 and the element isolation region is formed, and arsenic (As) is heated at 40 ke through the oxide layer 20.
V, implant with a dose of 1 x 1013/cta2,
This implantation forms an n-type region 8 which becomes the n-type region of the pn junction in region III and the n-type region of the element isolation region.

なお、各不純物の打ち込み後には熱処理が行われ、打ち
込み不純物がシリコン内に適切な深さまで拡散して正し
いポテンシャル分布状態が形成される。
Note that heat treatment is performed after implanting each impurity, and the implanted impurities are diffused to an appropriate depth in the silicon to form a correct potential distribution state.

次に素子分離領域12の酸化層20を周知のエツチング
法により取り除き、第7図(g)に示すようにこれによ
り露出した素子分離領域12にAIの電極10を設ける
。さらにAI電極10の上面にPSGなどのパッシベー
ション膜(図示せず)を形成することにより電荷転送デ
バイスが得られる。
Next, the oxide layer 20 in the element isolation region 12 is removed by a well-known etching method, and an AI electrode 10 is provided on the exposed element isolation region 12, as shown in FIG. 7(g). Further, by forming a passivation film (not shown) such as PSG on the upper surface of the AI electrode 10, a charge transfer device can be obtained.

なお、n型シリコン基板を材料としてp型チャネルのC
CDを製作する場合には各極性を逆にすればよい、また
、アンチモン化インジウムやテルル化水銀カドミウムな
どの■−v、II−■化合物を含む半導体を使用しても
よい。
Note that using an n-type silicon substrate as a material, C of the p-type channel is
When manufacturing a CD, each polarity may be reversed, or a semiconductor containing a 1-v, 11-2 compound such as indium antimonide or mercury cadmium telluride may be used.

肱−1 本発明によれば、素子分離領域に配設された電極を通し
てクロックパルスをpn接合ダイオードに印加して電荷
を転送するから、従来のようにクロックパルスを印加す
るためのゲート電極を半導体表面に設ける必要がない、
したがって、撮像素子として使用する場合に入射光がゲ
ート電極を通過することなく直接半導体に入射するから
、ゲート電極による感度の低下を防止でき、特に青色光
の感度が向上する。
肱-1 According to the present invention, a clock pulse is applied to a pn junction diode through an electrode disposed in an element isolation region to transfer charge. There is no need to provide it on the surface.
Therefore, when the semiconductor device is used as an image sensor, incident light is directly incident on the semiconductor without passing through the gate electrode, so it is possible to prevent the sensitivity from decreasing due to the gate electrode, and the sensitivity to blue light in particular is improved.

しかも、ゲート電極として使用されるpn接合ダイオー
ドに電極を接続しているから、ゲート電極の抵抗が小さ
く、駆動周波数が高くなり、高速の転送を行うことがで
きる。
Furthermore, since the electrode is connected to the pn junction diode used as the gate electrode, the resistance of the gate electrode is low, the driving frequency is high, and high-speed transfer can be performed.

さらに、電極は素子分離領域に設けられているから、素
子分離領域に光が入射することがないため色分離などの
素子分離も良い。
Furthermore, since the electrodes are provided in the element isolation region, no light is incident on the element isolation region, which facilitates element isolation such as color separation.

また、pn接合ダイオードによりポテンシャルの山、す
なわち縦型オーバーフロードレイン構造を形成している
から、ブルーミングを防止することができる。
Furthermore, since a peak of potential, that is, a vertical overflow drain structure is formed by the pn junction diode, blooming can be prevented.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明による電荷転送デバイスの一実施例を示
す断面斜視図、 第2図(a)は本発明による電荷転送デバイスの−実施
例を示す平面図、 第2図(b)は第2図(a)のB−B線断面図、7JS
Z図(C)は第2図(a)のC−C線断面図、第3図(
a)は領域工■の不純物濃度分布を示すグラフ、 第3図(b)は領域m■の不純物濃度分布を示すグラフ
、 第4図(a)はゲートオン時における領域Inのポテン
シャル状態を示すグラフ、 第4図(b)はゲートオン時における領域■■のポテン
シャル状態を示すグラフ、 第4図(C)はゲートオフ時における領域工■のポテン
シャル状態を示すグラフ。 第4図(d)はゲートオフ時における領域■■のポテン
シャル状態を示すグラフ、 第5図は各領域のポテンシャル井戸を示すグラフ、 第6図は本発明による電荷転送デバイスの他の実施例を
示す断面図、 $711nCa)  〜 (g)  はff1llN、
  i2  図(a)  〜 CC)に示す電荷転送デ
バイスの製造工程を示す図である。 一部分の符号の説明 260.基板 4・1.n型領域 8 、、、P型領域 8 、、、n型領域 10、、、電極 11、、素子分離領域 14、、、絶縁膜 特許出願人 富士写真フィルム株式会社代  理  人
  香取  孝雄 丸山隆夫 晃ン1凹 &2  閉 (0ン 纂2図(b) 爲2図(c) 尾4121 rQ)                   (C)
(b )             (d )7   
                   v第3図(b
) 0              ]采で菓7図 第7閏 (e)
FIG. 1 is a cross-sectional perspective view showing an embodiment of the charge transfer device according to the present invention, FIG. 2(a) is a plan view showing an embodiment of the charge transfer device according to the present invention, and FIG. BB-B cross-sectional view in Figure 2 (a), 7JS
Figure Z (C) is a sectional view taken along the line C-C in Figure 2 (a), and Figure 3 (
a) is a graph showing the impurity concentration distribution in region I, FIG. 3(b) is a graph showing the impurity concentration distribution in region m, and FIG. 4(a) is a graph showing the potential state of region In when the gate is on. , FIG. 4(b) is a graph showing the potential state of region ■■ when the gate is on, and FIG. 4(C) is a graph showing the potential state of region ■■ when the gate is off. FIG. 4(d) is a graph showing the potential state of the region ■■ when the gate is off, FIG. 5 is a graph showing the potential well of each region, and FIG. 6 is a graph showing another embodiment of the charge transfer device according to the present invention. Cross-sectional view, $711nCa) ~ (g) is ff1llN,
i2 is a diagram showing the manufacturing process of the charge transfer device shown in Figures (a) to CC). Explanation of some symbols 260. Substrate 4.1. N-type region 8 , P-type region 8 , N-type region 10 , Electrode 11 , Element isolation region 14 , Insulating film patent applicant Fuji Photo Film Co., Ltd. Representative Takao Katori Takao Maruyama 1 concave & 2 closed (0 con 2 diagram (b) 2 diagram (c) tail 4121 rQ) (C)
(b) (d)7
vFigure 3 (b
) 0 ] Kadeka 7 figure 7th leap (e)

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、一伝導型の半導体基板の一方の主表面に、複数のセ
ルを含む逆伝導型の埋め込みチャネルを有し、該各セル
の一部の半導体表面に形成された反転層によって、ゲー
ト誘導によるポテンシャル変化から各セルの一部が選択
的に防護されている電荷転送デバイスにおいて、該デバ
イスは、 前記各セルの表面にp型伝導性の領域およびn型伝導性
の領域により形成されるダイオードを有するとともに、
素子分離領域に配設され該ダイオードに接続された電極
を有し、該電極を通して前記ダイオードに電荷転送用の
電圧が印加されることを特徴とする電荷転送デバイス。 2、特許請求の範囲第1項記載のデバイスにおいて、前
記ダイオードは、前記各セルの防護されていない表面に
形成され、該ダイオードのうち前記チャネルと逆極性の
領域が前記反転層と連続して形成されていることを特徴
とする電荷転送デバイス。 3、特許請求の範囲第1項記載のデバイスにおいて、前
記半導体基板がp型シリコンであり、前記埋め込みチャ
ネルがn型伝導性を示すことを特徴とする電荷転送デバ
イス。 4、特許請求の範囲第1項記載のデバイスにおいて、各
セルに不純物濃度の異なる4つの領域が含まれ、前記反
転層によって第3領域と第4領域のみが選択的に防護さ
れることを特徴とする電荷転送デバイス。 5、特許請求の範囲第1項記載のデバイスにおいて、前
記電極が金属であることを特徴とする電荷転送デバイス
[Claims] 1. A reverse conduction type buried channel including a plurality of cells is provided on one main surface of a one conductivity type semiconductor substrate, and an inverted channel formed on the semiconductor surface of a part of each cell. A charge transfer device in which a portion of each cell is selectively protected from gate-induced potential changes by a layer, the device comprising: a region of p-type conductivity and a region of n-type conductivity on the surface of each cell; has a diode formed by
A charge transfer device comprising an electrode disposed in an element isolation region and connected to the diode, and a charge transfer voltage is applied to the diode through the electrode. 2. The device of claim 1, wherein the diode is formed on an unprotected surface of each cell, and a region of the diode with opposite polarity to the channel is continuous with the inversion layer. A charge transfer device characterized in that: 3. A charge transfer device according to claim 1, wherein the semiconductor substrate is p-type silicon and the buried channel exhibits n-type conductivity. 4. The device according to claim 1, wherein each cell includes four regions with different impurity concentrations, and only the third region and the fourth region are selectively protected by the inversion layer. charge transfer device. 5. A charge transfer device according to claim 1, wherein the electrode is metal.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5159419A (en) * 1988-03-15 1992-10-27 Texas Instruments Incorporated CCD imager responsive to long wavelength radiation
US5252509A (en) * 1988-03-15 1993-10-12 Texas Instruments Incorporated Ccd imager responsive to long wavelength radiation

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