JPS6327057A - 固体撮像装置 - Google Patents
固体撮像装置Info
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- JPS6327057A JPS6327057A JP61170237A JP17023786A JPS6327057A JP S6327057 A JPS6327057 A JP S6327057A JP 61170237 A JP61170237 A JP 61170237A JP 17023786 A JP17023786 A JP 17023786A JP S6327057 A JPS6327057 A JP S6327057A
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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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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に関する。
固体撮像装置は小型、高信頼性、量産が可能などの多く
の利点を有しているので積極的に開発が進められてきた
。この固体撮像装置はＭＯＳ型及びＣＣＤ型撮像装置に
大別できる。
の利点を有しているので積極的に開発が進められてきた
。この固体撮像装置はＭＯＳ型及びＣＣＤ型撮像装置に
大別できる。
これらの撮像装置においては強い入射光の撮像時に起る
ブルーミング現象の抑制が重要であり、従来から種々の
方法が提案されている。オーバフロードレインはその代
表的なもので、従来がら一次元および二次元撮像装置に
用いられている。第３図はその一例としてｐ−ｎ接合を
光電変換部としたインターライン転送型ＣＣＤ撮像装置
の単位素子の断面図である。図において、１ｏはｐ型半
導体基板、１１は基板１ｏと反対の導電型をもつｎ型領
域で、基板１０とｐ−ｎ接合ホトダイオードを形成して
なる光電変換部である。１２はｃｃＤの埋込みチャネル
を形成するｎ層、１３はｃｃＤの転送電極、１４は続出
ゲート電極である。１５は基板１０と反対のｎ型層で過
剰電荷を吸収するオーバフロードレインである。１６は
オーバフロー制御電極、１７は絶縁層、１８はｐ型チャ
ネルストップ領域、１９は例えばＡｅ膜で形成した光遮
蔽膜である。
ブルーミング現象の抑制が重要であり、従来から種々の
方法が提案されている。オーバフロードレインはその代
表的なもので、従来がら一次元および二次元撮像装置に
用いられている。第３図はその一例としてｐ−ｎ接合を
光電変換部としたインターライン転送型ＣＣＤ撮像装置
の単位素子の断面図である。図において、１ｏはｐ型半
導体基板、１１は基板１ｏと反対の導電型をもつｎ型領
域で、基板１０とｐ−ｎ接合ホトダイオードを形成して
なる光電変換部である。１２はｃｃＤの埋込みチャネル
を形成するｎ層、１３はｃｃＤの転送電極、１４は続出
ゲート電極である。１５は基板１０と反対のｎ型層で過
剰電荷を吸収するオーバフロードレインである。１６は
オーバフロー制御電極、１７は絶縁層、１８はｐ型チャ
ネルストップ領域、１９は例えばＡｅ膜で形成した光遮
蔽膜である。
第３図において読出ゲート電極１４の電圧によって逆バ
イアス状態にセットされたホトダイオードのｎ型領域１
１である光電変換部は、その後読出ゲート電圧がオフに
なると浮遊状態になる。ホトダイオードに光が照射され
る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の電圧に近づいてゆく
、やがて、ホトダイオードの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、この電子がＣＣ
Ｄへ漏れ込むブルーミングと呼ばれている現象が起る。
イアス状態にセットされたホトダイオードのｎ型領域１
１である光電変換部は、その後読出ゲート電圧がオフに
なると浮遊状態になる。ホトダイオードに光が照射され
る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の電圧に近づいてゆく
、やがて、ホトダイオードの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、この電子がＣＣ
Ｄへ漏れ込むブルーミングと呼ばれている現象が起る。
しかし、ｎ型領域１１に隣接して設けであるオーバフロ
ー制御電極１６に印加する電圧でオーバフロー制御電極
１６直下の表面電圧をホトダイオードの順方向電圧より
高い電圧に制御しておけば、ホトダイオードのｎ型１１
に発生す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。すなわち、ブルーミング
は完全に抑制できる。
ー制御電極１６に印加する電圧でオーバフロー制御電極
１６直下の表面電圧をホトダイオードの順方向電圧より
高い電圧に制御しておけば、ホトダイオードのｎ型１１
に発生す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。すなわち、ブルーミング
は完全に抑制できる。
上述した従来の固体撮像装置は、オーバフロードレイン
が実効的な光電変換領域やＣＣＤ領域を減少させるので
、光電感度およびダイナミックレンジの減少を招くとい
う問題がある。
が実効的な光電変換領域やＣＣＤ領域を減少させるので
、光電感度およびダイナミックレンジの減少を招くとい
う問題がある。
本発明の目的は、感度およびダイナミックレンジの減少
を伴わずにブルーミングの抑制可能な固体撮像装置を提
供することにある。
を伴わずにブルーミングの抑制可能な固体撮像装置を提
供することにある。
本発明の固体撮像装置は、第１導電型半導体基板の一主
面に少なくとも選択的に設けられた層もしくはウェルか
らなる第２導電型領域を有し、前記第２導電型領域の主
面には第１導電型領域をもつ光電変換部、前記光電変換
部に対応して配置された信号読出部及び前記光電変換部
と前記信号読出部間に配置された続出ゲート部が設けら
れた固体撮像装置であって、前記第２導電型領域を貫通
して設けらえた凹溝の表面に絶縁膜を介して設けられた
ゲート電極、前記第１導電型領域からなるソース領域及
び前記半導体基板をドレイン領域とするオーバフロー制
御トランジスタを有するものである。
面に少なくとも選択的に設けられた層もしくはウェルか
らなる第２導電型領域を有し、前記第２導電型領域の主
面には第１導電型領域をもつ光電変換部、前記光電変換
部に対応して配置された信号読出部及び前記光電変換部
と前記信号読出部間に配置された続出ゲート部が設けら
れた固体撮像装置であって、前記第２導電型領域を貫通
して設けらえた凹溝の表面に絶縁膜を介して設けられた
ゲート電極、前記第１導電型領域からなるソース領域及
び前記半導体基板をドレイン領域とするオーバフロー制
御トランジスタを有するものである。
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図は本発明の一実施例であるインクライン転送型Ｃ
ＣＤ撮像装置の単位素子の断面図である。
ＣＤ撮像装置の単位素子の断面図である。
この実施例は、ｎ型半導体基板２０の一主面に少なくと
も選択的に設けられたｐウェル２１からなるｐ要領域を
有し、ｐウェル２１の主面にはｎ型領域１１をもつ光電
変換部、光電変換部に対応して配置された信号読出部（
埋込チャネル１２と転送電極１３を有するＣＣＤ）及び
光電変換部と信号読出部間に配置された読出ゲート電極
１４を含む読出ゲート部が設けられたＣＣＤ型の固体撮
像装置であって、ｐ要領域であるｐウェル２１を貫通し
て設けられた凹溝２２の表面に絶縁膜を介して設けられ
た多結晶シリコン層からなるゲート電極２３−１、ｎ型
領域１１からなるソース領域及び半導体基板２０をドレ
イン領域とするオーバフロー制御トランジスタを有する
ものである。
も選択的に設けられたｐウェル２１からなるｐ要領域を
有し、ｐウェル２１の主面にはｎ型領域１１をもつ光電
変換部、光電変換部に対応して配置された信号読出部（
埋込チャネル１２と転送電極１３を有するＣＣＤ）及び
光電変換部と信号読出部間に配置された読出ゲート電極
１４を含む読出ゲート部が設けられたＣＣＤ型の固体撮
像装置であって、ｐ要領域であるｐウェル２１を貫通し
て設けられた凹溝２２の表面に絶縁膜を介して設けられ
た多結晶シリコン層からなるゲート電極２３−１、ｎ型
領域１１からなるソース領域及び半導体基板２０をドレ
イン領域とするオーバフロー制御トランジスタを有する
ものである。
なお、２８はｐウェル２１より高濃度のＰ型チャネルス
トップ領域である。又、ゲート電極２３−１．２３−２
はモリブデン、タングステンなどの高融的金属層でもよ
い。
トップ領域である。又、ゲート電極２３−１．２３−２
はモリブデン、タングステンなどの高融的金属層でもよ
い。
第２図はこの実施例の電極配置に沿った表面電位分布図
であり、上側に電極配置の模式図を揚げて位置関係を示
しである。但し、絶縁膜と半導体との界面が一平面とな
るように展開して示した。
であり、上側に電極配置の模式図を揚げて位置関係を示
しである。但し、絶縁膜と半導体との界面が一平面とな
るように展開して示した。
ホトダイオードのｎ型領域１１は読出ゲート電極１４に
印加したオン電圧で変調される読出ゲート電極１４直下
の表面電圧Ｖ丁で逆バイアスされる。その後、読出ゲー
ト電極１４の電圧がオフ状態になるとそのホトダイオー
ドは浮遊状態になる。この状態で光が照射されると光に
よって発生した電荷担体のうち電子がｎ型領域１１に蓄
積され、電圧は第２図の実線２４がら一点鎖線２５のよ
うに小さくなる。しかしながら、基板２０をドレイン、
ホトダイオードのｎ型領域１１をソース、凹溝２２に埋
込まれた多結晶シリコン層をゲート電極２３−１とする
縦形電界効果トランジスタのチャネル電位２６が読出ゲ
ート電極１４のオフ時における、読出ゲート電極１４直
下のチャネル電位２７よりわずかに高くなるように、凹
溝２２に埋込まれたゲート電極２３に電圧を印加してお
けば、ホトダイオードのｎ型領域１１の電位はチャネル
電位２６より小さくならない。すなわち光電変換部であ
るホトダイオード近傍で発生する過剰電荷は縦形電界ト
ランジスタ（オーバフロー制御トランジスタ）を介して
完全に基板２０へ掃き出すことができる。また、ｎ領域
１１から過剰電荷を基板２０へ掃き出す状態では埋込み
チャネル１２をソース、基板２０をドレイン、溝に埋込
まれた多結晶シリコン層をゲート電極２３−２とする縦
形電界効果トランジスタが見かけ上存在しているが、チ
ャネル部分である凹溝１１の側面に不純物濃度が高いｐ
型のチャネルストップ領域２８か設けられているので、
オン状態にならず、事実上存在しないとみなすことがで
きる。
印加したオン電圧で変調される読出ゲート電極１４直下
の表面電圧Ｖ丁で逆バイアスされる。その後、読出ゲー
ト電極１４の電圧がオフ状態になるとそのホトダイオー
ドは浮遊状態になる。この状態で光が照射されると光に
よって発生した電荷担体のうち電子がｎ型領域１１に蓄
積され、電圧は第２図の実線２４がら一点鎖線２５のよ
うに小さくなる。しかしながら、基板２０をドレイン、
ホトダイオードのｎ型領域１１をソース、凹溝２２に埋
込まれた多結晶シリコン層をゲート電極２３−１とする
縦形電界効果トランジスタのチャネル電位２６が読出ゲ
ート電極１４のオフ時における、読出ゲート電極１４直
下のチャネル電位２７よりわずかに高くなるように、凹
溝２２に埋込まれたゲート電極２３に電圧を印加してお
けば、ホトダイオードのｎ型領域１１の電位はチャネル
電位２６より小さくならない。すなわち光電変換部であ
るホトダイオード近傍で発生する過剰電荷は縦形電界ト
ランジスタ（オーバフロー制御トランジスタ）を介して
完全に基板２０へ掃き出すことができる。また、ｎ領域
１１から過剰電荷を基板２０へ掃き出す状態では埋込み
チャネル１２をソース、基板２０をドレイン、溝に埋込
まれた多結晶シリコン層をゲート電極２３−２とする縦
形電界効果トランジスタが見かけ上存在しているが、チ
ャネル部分である凹溝１１の側面に不純物濃度が高いｐ
型のチャネルストップ領域２８か設けられているので、
オン状態にならず、事実上存在しないとみなすことがで
きる。
この実施例を第３図の従来例と比較すると、より少ない
半導体基板面積でオーバフロードレイン構造を実現でき
ることは明らかである。
半導体基板面積でオーバフロードレイン構造を実現でき
ることは明らかである。
言い換えると、光電変換部、例えばＣＣＤのような信号
読出し領域の面積を減少することなくブルーミングを抑
制することができる。
読出し領域の面積を減少することなくブルーミングを抑
制することができる。
以上本願発明に関してインタライン転送ＣＣＤセンサを
実施例としてそのｔｌＩ造と動作を説明したが、ホトダ
イオード、ＭＯＳキャパシタを感光部とする固体撮像装
置全てに本発明は適用できる。
実施例としてそのｔｌＩ造と動作を説明したが、ホトダ
イオード、ＭＯＳキャパシタを感光部とする固体撮像装
置全てに本発明は適用できる。
また、実施例ではｎチャネル型撮像装置で説明したが、
各領域の導電型を反対にすることでｐチャネル型撮像装
置に適用できることは言うまでもない。
各領域の導電型を反対にすることでｐチャネル型撮像装
置に適用できることは言うまでもない。
なお、ｐウェルの代りに層を用いても撮像装置そのもの
の構成は変らないが、パルス発生回路などの周辺回路を
ｐウェル以外の部分に形成できる点、ｐウェルの方が好
都合である。
の構成は変らないが、パルス発生回路などの周辺回路を
ｐウェル以外の部分に形成できる点、ｐウェルの方が好
都合である。
以上説明したように、本発明では基板と反対の導電型を
もつ層もしくはウェルを形成し、前記基板と反対の導電
型領域に基板と同一の導電型を形成しこのｐ−ｎ接合を
光電変換部とし、且つ基板がドレイン、基板と同一導電
型領域をソース。
もつ層もしくはウェルを形成し、前記基板と反対の導電
型領域に基板と同一の導電型を形成しこのｐ−ｎ接合を
光電変換部とし、且つ基板がドレイン、基板と同一導電
型領域をソース。
ソースから基板に達する溝内に埋込まれた電極をゲート
とする縦形電界効果トランジスタで、前記ゲート電極を
制御することにより前述のｐ−ｎ接合に蓄えられる過剰
電荷を基板に掃き出すことができる。
とする縦形電界効果トランジスタで、前記ゲート電極を
制御することにより前述のｐ−ｎ接合に蓄えられる過剰
電荷を基板に掃き出すことができる。
このように本発明では感光領域やＣＯＤのような信号読
出領域の面積を減少することなく、すなわち光電感度や
ダイナミックレンジを減少することなくブルーミングを
防止できる効果がある。
出領域の面積を減少することなく、すなわち光電感度や
ダイナミックレンジを減少することなくブルーミングを
防止できる効果がある。
口面の簡単な説明
第１図は本発明の一実施例の主要部の断面図、第２図は
第１図に示した実施例の電極配置に沿った表面電位分布
図、第３図は電荷転送装置を用いた従来例の主要部の断
面図である。
第１図に示した実施例の電極配置に沿った表面電位分布
図、第３図は電荷転送装置を用いた従来例の主要部の断
面図である。
１０．２０・・・半導体基板、２１・・・基板と反対の
導電型層、１１・・・１０又は２１と反対の導電型をも
つ光電変換部、２２・・・凹溝、２３・・・凹溝に埋込
まれたオーバフロー制御電極。
導電型層、１１・・・１０又は２１と反対の導電型をも
つ光電変換部、２２・・・凹溝、２３・・・凹溝に埋込
まれたオーバフロー制御電極。
°、にノ
ｆ４ ｆｉｇ’１ｍ ’２５−
１．省−２ヶ−（イ＆！７ 妨縁梗 ２０ 突型４１本１反 ２１ ７’ウエＪし Ｚ２ 凹溝 ８４図 第２図 ８３図
１．省−２ヶ−（イ＆！７ 妨縁梗 ２０ 突型４１本１反 ２１ ７’ウエＪし Ｚ２ 凹溝 ８４図 第２図 ８３図
Claims (1)
- 第１導電型半導体基板の一主面に少なくとも選択的に
設けられた層もしくはウェルからなる第２導電型領域を
有し、前記第２導電型領域の主面には第１導電型領域を
もつ光電変換部、前記光電変換部に対応して配置された
信号読出部及び前記光電変換部と前記信号読出部間に配
置された読出ゲート部が設けられた固体撮像装置であっ
て、前記第２導電型領域を貫通して設けらえた凹溝の表
面に絶縁膜を介して設けられたゲート電極、前記第１導
電型領域からなるソース領域及び前記半導体基板をドレ
イン領域とするオーバフロー制御トランジスタを有する
ことを特徴とする固体撮像装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61170237A JPS6327057A (ja) | 1986-07-18 | 1986-07-18 | 固体撮像装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61170237A JPS6327057A (ja) | 1986-07-18 | 1986-07-18 | 固体撮像装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6327057A true JPS6327057A (ja) | 1988-02-04 |
Family
ID=15901208
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61170237A Pending JPS6327057A (ja) | 1986-07-18 | 1986-07-18 | 固体撮像装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6327057A (ja) |
Cited By (3)
| 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 |
| JPH02267966A (ja) * | 1989-04-07 | 1990-11-01 | Mitsubishi Electric Corp | 固体撮像装置のオーバフロードレイン構造およびその製造方法 |
| WO2004109235A3 (de) * | 2003-06-11 | 2005-08-25 | Daimler Chrysler Ag | Optisches sensorelement und sensoranordnung |
-
1986
- 1986-07-18 JP JP61170237A patent/JPS6327057A/ja active Pending
Cited By (3)
| 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 |
| JPH02267966A (ja) * | 1989-04-07 | 1990-11-01 | Mitsubishi Electric Corp | 固体撮像装置のオーバフロードレイン構造およびその製造方法 |
| WO2004109235A3 (de) * | 2003-06-11 | 2005-08-25 | Daimler Chrysler Ag | Optisches sensorelement und sensoranordnung |
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