JPS6313370A - 固体イメ−ジセンサ− - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は固体イメージセンサ−に関し、更に特定すれば
、感度の向上がはかれたフレーム転送形（Ｆｒａｍｅ　
ｔｒａｎｓｔｅｒ　）の固体イメージセンサ−に関する
。

〔従来技術〕

フレーム転送形（以下、ＦＴ方式と称する）の固体イメ
ージセンサ−は、光電変換とアナログシフトレジスタの
両方の役目を兼ねる垂１ｃｃＤと水平ＣＣＤとからなり
、光電変換素子自体が電荷転送機能を有するσ）〒構造
が簡単マ多画素化しやすいが、反面法のような欠点を有
している。すなわち、光電変換素子の表面に、電荷の転
送を行うポリシリコン製透明電極が配置されるので、こ
こマぴ）光の吸収を生じて感度があげにくいという問題
↑ある。特に、ＦＴ方式のイメージセンサ−をカラー用
に使用した場合、波長の短い光例えば色Ｂにおける吸収
が著しい。この場合、色Ｒ，Ｇ、　Ｂのカラーバランス
をとる必要上、色Ｒｉ−よび色Ｇの光電変換素子の感度
も、色Ｂの感度に合わせて低下させなければならず全体
の感度を低下させていたＯ 本発明の目的は、感度向上がはかれたＦＴ方式の固体イ
メージセンサ−を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的を違反するため、本発明による固体イメージセ
ンサ−は次のように構成されている。すなわち、フレー
ム転送形の固体イメージセンサ−において、垂直転送ラ
イン上のポリシリコンに少なくとも１個以上の開口穴を
設け、かつ前記開口穴の°直下のシリコンポテンシャル
が転送ラインポテンシャルの最大値よりも常時高く設定
されていることを特徴とする固体イメージセンサ−によ
り連取されろ。

〔作　用〕

本発明によるＦＴ方式の固体イメージセンサ−は、光電
変換素子上の転送用ポリシリコン電極に部分的な開口穴
を設けることにより、入射光量を増して感度向上が得ら
れる。しかしながら、単に開口穴を設けるだけマは、光
電変換された信号電荷は開口穴σ）直下で転送されずに
残ってしまう。

すなわち転送時にポリシリコン電極がＬレベルになって
転送ラインのポテンシャル井戸の深さが電荷蓄積時より
浅くなっても、ポリシリコンが取り除かれて転送制御さ
れない開口穴の直下のシリコンポテンシャルは蓄積時と
同じレベルに維持されるため、転送ラインに対してこの
部分が逆に深くなって井戸を形成し、電荷を蓄積してし
まう。そこで、本発明は、開口穴の直下のポテンシャル
が転送ラインの最大ポテンシャルよりも常に高くなるよ
うに設けて電荷が残らないようにしＬものマある。。

〔実施例〕

本発明の実施例を以下図面により説明する。

第１図は、本発明によるＦＴ方式の固体イメージセンサ
−の受光部を示している。なお、電荷蓄積部および水平
転送部は従来素子と同様に構成されており、図示は省略
する。

受光部１は、Ｐ　−Ｓ　ｉ基板上に形成された複数個の
光電変換素子がマトリクヌ状に配置されブこ構成から成
っており、垂直方向に並んだ光電変換素子は、基板に形
成されたチャンネルストツ、ｅ２により各列が分離され
ている。また、各素子列毎には、オーバーフローコント
ロールバリア６を介してゾルーミング防止用のオーバー
フロードレイン４が形成されている。

光電変換素子は、それ自体電荷転送素子σ）役割も果た
すので、光電変換素子の表面には、電荷転送を行うポリ
シリコン製透明電極（以下、転送電極と称する）５が設
けられて垂直転送ライン６を構成している。

また、図示はしないが、垂直転送ライン上には、各光電
変換素子列に対応して６原色Ｒ，Ｇ、　Ｂから成るスト
ライプ状Ｑ）マイクロカラーフィルタが配置されている
。

転送電極５は水平方向に相互に分離して延設され、４相
駆動されると共に、少なくとも色Ｂフィルタ下の垂直転
送ライン上σ）ポリシリ：ンに１個以上（図マは４側設
けである）の開口穴７を設けている。

第２図は第１図のＡ−Ａ、’線におけろ断面図および第
３区はボテンンヤル・プロファイルを示している。

第２図に図示するとおり、本発明のセンサは、Ｐ形シリ
コン基板８上にゲート酸化膜９を介して開口穴７が形成
された転送電極５を設けている。

また、第３図において、開口穴７の直下のポテンシャル
はクロック入力により図中破線マ示すように上下動する
転送ラインの最大ポテンシャルより常に高くなるように
設定されている。従って、開口穴７領域マ光電変換され
た信号電荷はこの開口穴Ｍ　下で蓄えられずポテンシャ
ルレベルの低い転送ライン側にこぼれ落ちろ。そして転
送時、クロック入力がＬレベルに設けられると転送ライ
ンのポテンシャルが上って、蓄えられていた信号電荷が
すべて垂直方向の隣接電極へ転送される。

次に、このようなセンサの製造プロセスの１例を述べる
と、第６図に示したような転送ライン６およびオーバー
フロードレイン４に夫々対応スるポテンシャルｔ）、ｐ
形シリコン基板面にポリシリコンを付けろ前に予め作り
込んマ３く。すなわち、例工ばイオン注入によりｎ−形
の転送ライン（Ａｓ、　２Ｘ　１０１２眞−２，５００
ｋｅｙ　）、ｎ＋のオーバー７ｏ−ドレイン（Ａｓ、　
５Ｘ　１０１５ｍ−２，１５０ｋｅｙ　）を夫々作り込
んでおく。また、同様にＰ＋アイソレーション拡散（Ｂ
、　３ｘ１０”ｃｒＩＬ−２，５０ｋｅｙ　）を行って
オーバーフローコントロールバリア３およびチャンネル
ストツノ８２も作り込んマおく。次いマ、ゲート酸化に
より基板全面に酸化膜を成長させた後、この酸化膜９を
通してスレシホールド・インプラにより基板表面に均一
にホウ素（Ｂ）を打込んマおく。

次い一１’、　ｙｔ？リシリコンをデポジションした後
、マスクを用いてポリエツチングして開口穴７を形成す
る。更に、ポリシリコン５を酸化して絶縁性を持たせる
ようにし１こ後、開口穴７を通してホウ素（Ｂ）をイオ
ン注入（２Ｘ　１０”ｃｒｒＬ−２，５０ｋｅｙ　）　
してｎ−形のポテンシャルを形成する。なお、この開口
穴直下のポテンシャルはＰ形に形成したもの〒あっても
よい。以下は通常プロセスによりセンサーを形成する。

上述のとおり構成することにより、短波長側例えは色Ｂ
フィルタの下の転送電極に開口穴５を設けることによっ
て光の透過量を増して感度上昇をはかることがマきろ。

なお、上述の実施例マは色Ｂフィルタの転送電極に開口
穴を設けろように述べ１こが、外に色Ｇまたは色Ｒのフ
ィルタ下にも設けて全体の感度向上が得られるようにも
構成↑ぎる。しかしこのような場合にはカラーバランス
をくずさないために、それぞれの開口面積を所定の大き
さに設定する必要がある。また、上記実施例ではカラー
フィルタを配置したカラー用センサーについて述ぺ１こ
が、フィルタを設けず白黒の単色光用センサーにも本発
明が適用されろことは当然↑ある。

Ｃ発明の効果〕 以上述べたとおり、本発明の固体イメージセンサ−は転
送ライン上のポリシリコンに部分的な開口穴を設けろこ
とにより、この部分子の光の吸収がなく、従って効果的
な光生成キャリアを発生して感度向上がはかれる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるＦＴ方式のイメージセンサの１実
施例を説明する図、第２図は第１図の八−Ａ′線におけ
ろ断面図、第６図は動作を説明するポテンシャル・プロ
ファイルである。 １・・・受光部、２・・・チャンネルストツノξ、３・
・・オーバーフローコントロールバリア、４・・・オー
ツ９−フロードレイン、５・・・ポリシリコン製透明電
極、６・・・垂直転送ライン、７・・・開口穴、８・・
・Ｐ形シリコン基板、９・・・ゲート酸化膜。 第　　１　　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）フレーム転送形の固体イメージセンサーにおいて、
   垂直転送ライン上のポリシリコンに少なくとも１個以上
   の開口穴を設け、かつ前記開口穴の直下のシリコンポテ
   ンシャルが転送ラインポテンシャルの最大値よりも常時
   高く設定されていることを特徴とする固体イメージセン
   サー。 ２）垂直方向に同一色を配したストライプフィルタの少
   なくとも短波長側直下のポリシリコンに開口穴が設けら
   れたことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の固体
   イメージセンサー。 ３）開口穴直下のポテンシャルがイオン注入によるイオ
   ン濃度により制御されることを特徴とする特許請求の範
   囲第１項記載の固体イメージセンサー。