JPS6351669A - Frame transfer solid-state image pickup element - Google Patents

Frame transfer solid-state image pickup element

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JPS6351669A
JPS6351669A JP61196307A JP19630786A JPS6351669A JP S6351669 A JPS6351669 A JP S6351669A JP 61196307 A JP61196307 A JP 61196307A JP 19630786 A JP19630786 A JP 19630786A JP S6351669 A JPS6351669 A JP S6351669A
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JP
Japan
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region
potential
channel
overflow
register
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JP61196307A
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Shoichi Tanaka
正一 田中
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Individual
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14Devices 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
    • H01L27/144Devices controlled by radiation
    • H01L27/146Imager structures
    • H01L27/148Charge coupled imagers
    • H01L27/14831Area CCD imagers

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Electromagnetism (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)

Abstract

PURPOSE:To reduce the thermal noise charge of an FT sensor and to simplify the structure and manufacturing process of the FT sensor by a method wherein the potential of an overflow barrier region is set shallower than those of opening regions for the period of signal charge storage. CONSTITUTION:Boron ions are implanted in a CH-B region 6, a thin insulating film 14 is formed in the surface of a region 15, transfer electrodes 9a and 9b are provided thereon and thereafter, boron ions are implanted in the surfaces of opening regions 4a and 4b. Then, phosphorus ions are implanted in an overflow drain region 1 surrounded with a channel stop region 3 and a CH-B region 2. The overflow barrier region 2 can be munufactured by the same process as those of the opening regions 4a and 4b. The channel width of the region 2 can be made very thin by the effect of bird's beak. As a result, the channel potential of the overflow barrier region 2 can be set shallower by a constant voltage than those of the opening regions due to a narrow channel effect. Moreover, as signal charge can be stored in the opening regions as well for the period of signal charge storage, the dynamic range is improved and as the field strength in the surface of a CCD channel at that time is small, th generation of thermal noise charge is lessened.

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明はフレームトランスファ形CCD固体撮像素子(
+?i’センザと略称される。)に関し、特に縦型また
は横型オーバーフロードレンを備えるI?’ 1’セン
サに関する。
Detailed Description of the Invention Technical Field The present invention relates to a frame transfer type CCD solid-state image sensor (
+? It is abbreviated as i'senza. ), in particular with a vertical or horizontal overflow drain I? '1' Regarding the sensor.

背景技術 Δレジスタが画素列を兼ねるF i’センザは周知であ
り、良い水平解像度と良い光感度を持つ。そして周知の
ように、FTセンザは画素列を兼ねるΔレジスタと、信
号電6:fを一時蓄積するBレジスタと、信号電荷をア
ンプに水平転送するCレジスタを備える。また、上記の
Bレジスタを省略したFTセンザら提案されている。上
記のΔレジスタの駆動法としては1相、2相、3相、4
相、IE/B、2 E/ B 、変形I E/Bなどの
多くの転送法が知られている。上記の各E/I’3転送
法に関してはたとえば、本出願人によって出願された特
開61−67376を参照されたい。
BACKGROUND ART An F i' sensor in which a Δ register also serves as a pixel column is well known and has good horizontal resolution and good light sensitivity. As is well known, the FT sensor includes a Δ register that also serves as a pixel column, a B register that temporarily stores signal charges 6:f, and a C register that horizontally transfers signal charges to an amplifier. Furthermore, FT sensors have been proposed in which the above-mentioned B register is omitted. The driving methods for the above Δ register are 1 phase, 2 phase, 3 phase, 4 phase.
Many transfer methods are known, such as phase, IE/B, 2E/B, and modified IE/B. Regarding each of the above E/I'3 transfer methods, please refer to, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 61-67376 filed by the present applicant.

また一般に、F Tセンサは青感度を改善する為にAレ
ジスタであるCCDに隣接して開口領域を備え、上記の
開口領域で発生した信号電荷は上記のAレジスタのCC
I)チャンネル領域(即ち電位井戸領域)に蓄積される
Generally, in order to improve blue sensitivity, an FT sensor has an aperture area adjacent to the CCD, which is the A register, and the signal charge generated in the aperture area is transferred to the CCD of the A register.
I) Accumulated in the channel region (ie potential well region).

また一般に、F’Tセンサは過剰信号電荷を除去する為
に縦型または横型オーバーフロードレン領域を備えろ。
F'T sensors also generally include a vertical or horizontal overflow drain region to remove excess signal charge.

そして上記のAレジスタのCCDチャンネル領域と上記
のオーバーフロードレン領域(OF’D)はオーバーフ
ローバリア領域(Or”B)を介して電気的に接続され
ている。
The CCD channel region of the A register and the overflow drain region (OF'D) are electrically connected via an overflow barrier region (Or''B).

発明の開示 フレーム転送CCI)固体撮像素子(F’l’センサが
」上記の利点を持つにも拘わらず、現在の開発の主流は
インクライントランスファ形CCD固体撮像素子(11
゛センサ)である。その1原囚は相対的に然ノイズ電6
:r発生が大きいCCDチャンネル領域の総面積に関し
て、F Tセンサは1′1゛センサよりかなり広いから
である。出力ノイズはCDSなどのノイズ除去回路によ
ってかなり改善され、熱ノイズの低減がSN比の改善に
重要である。第2の原因はF′rセンザも開口領域の付
加、OFD構造の付加などで構造が複雑になる事である
。従来のFTセンサの利点の1つは構造と製造が簡単で
ある事であったが、上記の構造の付加はその利点を減ら
ず。特に、縦型OFD構造(Pウェル構造)の付加によ
って、チップ面積(Pウェル面積)が大きいF′rセン
サはITセンサより悪い歩どまりを持つ。横型Or” 
D構造の付加はFTセンザの利点である光感度(開口率
)、水平解像度を低下し、製造工程を増加する。
DISCLOSURE OF THE INVENTIONDespite the above-mentioned advantages of the frame transfer CCD solid-state image sensor (F'l' sensor), the mainstream of current development is the incline transfer type CCD solid-state image sensor (11
(sensor). Part 1: Original prisoners are relatively natural noise electricity 6
This is because the FT sensor is considerably wider than the 1'1' sensor in terms of the total area of the CCD channel area where :r generation is large. Output noise can be significantly improved by noise removal circuits such as CDS, and reducing thermal noise is important for improving signal-to-noise ratio. The second reason is that the structure of the F'r sensor also becomes complicated due to the addition of an aperture area and the addition of an OFD structure. One of the advantages of conventional FT sensors was that they were simple in structure and manufacture, but the addition of the above structure does not diminish that advantage. In particular, due to the addition of the vertical OFD structure (P-well structure), the F'r sensor, which has a large chip area (P-well area), has a lower yield than the IT sensor. Horizontal type
Addition of the D structure reduces the optical sensitivity (aperture ratio) and horizontal resolution, which are advantages of the FT sensor, and increases the manufacturing process.

従って、本発明の目的はF′rセンサの上記の問題を改
善する事である。本発明の具体的な目的はF′I゛セン
ザの熱ノイズ電荷を低減する事である。本発明の他の具
体的な目的はF 1’センサの性能を改善する事である
。本発明の他の具体的な目的はF′1゛センサの構造と
製造プロセスを簡単にする事である。
Therefore, it is an object of the present invention to improve the above-mentioned problems of F'r sensors. A specific objective of the present invention is to reduce thermal noise charges in F'I' sensors. Another specific objective of the invention is to improve the performance of F 1' sensors. Another specific object of the present invention is to simplify the structure and manufacturing process of the F'1 sensor.

本発明の基本的な特徴が以下に説明されろ。The basic features of the invention are explained below.

(1)1画素列を兼ねるAレジスタと、」−記のAレジ
スタの最大電荷量を決定する縦型または横型オーバーフ
ロードレン構造を備え、そして上記のオーバーフロード
レン構造は実質的にΔレジスタの最大電荷量を決定する
オーバーフ〔J−バリア領域と、上記のオーバーフロー
バリア領域から過剰な信号電荷を受け取るオーバーフロ
ードレン領域を備えろフレーム転送CCD固体撮像素子
において、 上記のEU素列の一部または全部の画素はAレジスタで
あるCCDのチャンネル領域と、それに隣接して設置さ
れた開口領域を備え、そして上記のオーバーフ【ノーバ
リア領域の電(+’t、は信号電荷蓄積期間に−に記の
開口領域の電位より浅く設定される事を特徴とするフレ
ーム転送CCI)固体撮像素子。
(1) An A register that also serves as one pixel column, and a vertical or horizontal overflow drain structure that determines the maximum charge amount of the A register, and the overflow drain structure described above is substantially the maximum charge amount of the Δ register. In a frame transfer CCD solid-state image sensor, a part or all of the pixels in the EU element array are has a channel region of the CCD which is an A register and an aperture region installed adjacent to it, and the above overflow [the voltage of the non-barrier region (+'t, is the charge of the aperture region described in - during the signal charge accumulation period]. A frame transfer (CCI) solid-state imaging device characterized by being set shallower than the potential.

(2)、  1−記の開口領域と横型オーバーフロード
レン領域を接続する横型オーバーフローバリア領域を備
える事を特徴とする第1項記載のフレーム転送CCD固
体撮像素子。
(2) The frame transfer CCD solid-state image pickup device according to item 1, further comprising a horizontal overflow barrier region connecting the opening region described in item 1- and the horizontal overflow drain region.

(3)、 横型オーバーフロードレン領域と横型オーバ
ーブC1−バリア領域を備え、そして」上記の横型オー
バーフ【J−バリア領域は上記の開口領域と同じ製造工
程で作られろ事を特徴とする第1項記載のフレーム転送
CCD固体撮像素子。
(3) a horizontal overflow drain region and a horizontal overflow C1-barrier region; The frame transfer CCD solid-state imaging device described above.

(4)、  l―記のΔレジスタはIE/B転送法によ
って駆動されろjIを特徴とする第1項記載のフレ−1
4転送CCD固体撮像素子。
(4) Frame 1 according to item 1, characterized in that the Δ register described in l is driven by the IE/B transfer method.
4-transfer CCD solid-state image sensor.

本発明の詳細な説明と効果が以下に説明される。A detailed description and advantages of the present invention are explained below.

独立発明l クレーム1 一般にF′rセンサはITセンサに比較して大きなCC
D面積を持つので、主としてCCI)のチャンネル表面
で発生ずる暗電流ノイズ電荷が増加する。
Independent invention 1 Claim 1 In general, F'r sensors have a larger CC than IT sensors.
Since it has an area of D, the dark current noise charge generated mainly on the channel surface of CCI increases.

実際にはAレジスタの熱ノイズ電荷がBレジスタの熱ノ
イズ電荷よりかなり大きい。Aレジスタの熱ノイズ電荷
を紘らすには、AレジスタであるCCDの転送電極に、
信号電荷蓄積期間に、浅いクロック電圧VLを印加すれ
ば良い。その結果、AレジスタであるCCDのチャンネ
ル表面における電界強度は小さくなり、熱ノイズ電荷発
生は低減する。ただし、浅い電位Vt、はNヂャンネル
cc■)において、よりマイナス方向の電位であり、深
い電位V I−1はよりプラス方向の電位である。好ま
しい実施例において、信号電荷蓄積期間に、各転送電極
下のバルクチャンネル表面は反転され、ピンニング状襲
にされる。このようにすれば、暗電流ノイズ成分は非常
に低減される。
In reality, the thermal noise charge in the A register is much larger than the thermal noise charge in the B register. In order to dissipate the thermal noise charge of the A register, the transfer electrode of the CCD, which is the A register, should be
A shallow clock voltage VL may be applied during the signal charge accumulation period. As a result, the electric field strength at the channel surface of the CCD, which is the A register, is reduced, and thermal noise charge generation is reduced. However, the shallow potential Vt is a potential in a more negative direction in the N channel cc), and the deep potential VI-1 is a potential in a more positive direction. In a preferred embodiment, during the signal charge accumulation period, the bulk channel surface under each transfer electrode is inverted and pinning. In this way, the dark current noise component is greatly reduced.

しかし、信号電荷蓄積期間にAレジスタの転送電極に浅
い電位VLを印加すると、Aレジスタの電荷蓄積能力即
ちダイナミックレンジが低下する欠点がある。
However, if a shallow potential VL is applied to the transfer electrode of the A register during the signal charge accumulation period, there is a drawback that the charge accumulation ability, that is, the dynamic range of the A register is reduced.

本発明はこの問題を改仰する為に、オーバーフロードレ
ン構造と開口領域を備えるI” ’rセンサにおいて、
信号電荷蓄積期間に、オーバーフローバリア領域の電位
を開口領域の電位より浅く設定する事を特徴とする。こ
のようにすれば、信号電荷蓄積期間に開口領域にも信号
電荷を蓄積できるので、Aレジスタの電荷蓄積能力を改
仰できる。当然、信号電荷を蓄積する°Aレジスタの電
位井戸領域(CI −Wと略称される。)は−上記の開
口領域より深い電位を持ち、そして垂直方向に隣接ずろ
2個のCII−W領域間に設置されるAレジスタの電位
障壁領域(CII−L’と略称される。)は上記のオー
バーフローバリア領域の電位より浅い電位を持つ。
In order to solve this problem, the present invention provides an I'''r sensor with an overflow drain structure and an opening area.
The feature is that the potential of the overflow barrier region is set to be shallower than the potential of the opening region during the signal charge accumulation period. In this way, signal charges can also be accumulated in the aperture region during the signal charge accumulation period, so that the charge accumulation ability of the A register can be improved. Naturally, the potential well region (abbreviated as CI-W) of the °A register that stores signal charges has a deeper potential than the above-mentioned opening region, and is located between two vertically adjacent CII-W regions. The potential barrier region (abbreviated as CII-L') of the A resistor installed in has a potential shallower than the potential of the above-mentioned overflow barrier region.

従属発明1 クレーム2 クレー1.1の好ましい実施例において、」二足の開口
領域に隣接して横型オーバーフロードレン構造が設置さ
れる。即ち、横型オーバーフローバリア領域が上記の開
口領域と横型オーバーフロードレン領域の間に設置され
る。このようにすれば、開口領域の電位変化が小さいの
で、横型オーバーフローバリア領域のチャンネルを短く
できる。即ち、オーバーフローバリア領域のチャンネル
を短くしても、開口領域とオーバーフロードレン領域間
のパンチスルーは発生しない。オーバーフローバリア領
域をAレジスタであるCCDのチャンネル領域に隣接し
て設置する場合、CCDチャンネル領域の電位変化によ
るパンデスルーを防止する必要があり、横型オーバーフ
ローバリア領域はある程度のチャンネル長さを必要とす
る。また、オーバーフローバリア領域の電位決定が複雑
になる。
Dependent Invention 1 Claim 2 In a preferred embodiment of clay 1.1, a horizontal overflow drain structure is installed adjacent to the bipedal opening area. That is, a horizontal overflow barrier region is installed between the opening region and the horizontal overflow drain region. In this way, the potential change in the opening region is small, so that the channel of the horizontal overflow barrier region can be shortened. That is, even if the channel in the overflow barrier region is shortened, punch-through between the opening region and the overflow drain region does not occur. When an overflow barrier region is installed adjacent to a channel region of a CCD that is an A register, it is necessary to prevent pan de-through due to potential changes in the CCD channel region, and the horizontal overflow barrier region requires a certain channel length. Furthermore, determining the potential of the overflow barrier region becomes complicated.

従属発明2 クレーA 3 クレームIの好ましい実施例において、FTセンサの横
型オーバーフローバリア領域は開口領域と同じ製造工程
で作られる。そして」二足のオーバーフローバリア領域
の電位を開口領域の電位より浅ンネル効果が使用される
。このようにすれば、非常に簡単に、開口領域より一定
電位だけ浅い電位を持つ横型オーバーフローバリア領域
を製造する事ができる。
Dependent Invention 2 Clay A 3 In the preferred embodiment of claim I, the horizontal overflow barrier region of the FT sensor is made in the same manufacturing process as the aperture region. Then, the tunnel effect is used to make the potential of the two-legged overflow barrier region shallower than the potential of the opening region. In this way, a horizontal overflow barrier region having a potential shallower than the opening region by a certain amount can be manufactured very easily.

従属発明3 クレー1.4 クレームIの好ましい実施例において、上記のノ\レジ
スタはIE/T3転送法によって駆動される。
Dependent Invention 3 Clay 1.4 In the preferred embodiment of claim I, the above registers are driven by the IE/T3 transfer method.

上記のI E / [3転送法は大きな電荷転送能力を
持つので、小さい熱ノイズと大きな電荷蓄積能力を達成
できるクレームlは好ましい。
Since the IE/[3 transfer method described above has a large charge transfer capability, claim 1 is preferred since it can achieve a small thermal noise and a large charge storage capability.

更に横型オーバーフ【1−ドレン構造を持つ本発明のF
′vセンザは、横型オーバーフローバリア領域の上にり
cIノックれる転送電極を必要としない利点がある。そ
の結果、オーバーフロードレン構造は簡単になる。本発
明の他の特徴と効果が以下に説明される。
Furthermore, the F of the present invention having a horizontal overflow [1-drain structure]
The 'v sensor has the advantage of not requiring a cI knock transfer electrode over the lateral overflow barrier region. As a result, the overflow drain structure becomes simple. Other features and advantages of the invention are described below.

発明を実施するための最良の形態 図1はI E / [1転送法または2相り〔ノック転
送法で駆動されるΔレジスタを備える本発明のr;”r
センサの1実施例平面図である。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 shows an embodiment of the present invention with a Δ register driven by IE/[one-transfer method or two-phase knock transfer method;
FIG. 1 is a plan view of one embodiment of a sensor.

各画素はチャンネルストップ領域3とオーバーフローバ
リア領域2とチャンネルバリア領域6に囲まれている。
Each pixel is surrounded by a channel stop region 3, an overflow barrier region 2, and a channel barrier region 6.

従って、各画素は開口領域4a、4bとチャンネルウェ
ル領域5で構成される。チャンネルバリア(CH−B)
領域6はAレジスフ8である2相CCDのいわゆる電位
障壁領域である。チャンネルウェル(CH−W)領域5
は上記の2相CCDのいわゆる電位井戸領域である。当
然、上記のCH−B、CH−W領域の上方には絶縁膜を
介して転送電極9a、9bが設置されている。お互いに
絶縁膜で分離されている第1層電極9aと第1層電極9
aはチャンネルストップ領域3の上方を水平方向に設置
されている。開口領域4bとN十横型オーバーフロード
レン領域lは横型オーバーフローバリア領域2によって
電気的に接続されている。モしてN十オーバーフロード
レン領域表面の薄い絶縁膜にコンタクトホールをあけ、
その上に第3色アルミニウム電極線7が設置される。こ
の電極線7はオーバーフロードレン領域lへ電圧を供給
し、そして光シールド機能を持つ。
Therefore, each pixel is composed of aperture regions 4a, 4b and a channel well region 5. Channel barrier (CH-B)
The region 6 is the so-called potential barrier region of the two-phase CCD, which is the A resistor 8 . Channel well (CH-W) area 5
is the so-called potential well region of the above two-phase CCD. Naturally, transfer electrodes 9a and 9b are provided above the CH-B and CH-W regions with an insulating film interposed therebetween. The first layer electrode 9a and the first layer electrode 9 are separated from each other by an insulating film.
a is installed horizontally above the channel stop area 3. The opening region 4b and the horizontal overflow drain region 1 are electrically connected by the horizontal overflow barrier region 2. Then, a contact hole is made in the thin insulating film on the surface of the N1 overflow drain region.
A third color aluminum electrode wire 7 is placed thereon. This electrode line 7 supplies voltage to the overflow drain region 1 and has a light shielding function.

図2は図1のA−A″断面図である。P−基板lの下に
P形ヂャンネルストップ領域3が設置される。モして上
記のP形チャンネルストップ領域3以外のP−基板11
表面にN形バルクチャンネル領域15が設置される。そ
して、CH−B領域6に電位障壁を形成する為に、CH
−B領域6にボロンイオンが注入される。そして領域1
5表面に薄い絶縁膜I4が設置され、その上に転送電極
9a、9bが、設置される。当然、奇(偶)数画素行の
転送Ti極9aと偶(奇)数画素行の転送電極9bは異
なる層の電極線である。その後で開口領域4a、4bの
表面にボロンイオンが注入される。その結果、開口領域
4a、4bの表面電位はOV(基板電位)に固定される
。次に、チャンネルストップ領域3とCII −13領
域2に囲まれたオーバーフロードレン領域lにリンイオ
ンが注入される。モしてN+オーバーフロードレン領域
Iの表面の薄い絶縁膜が除去されてコンタクトホール7
aが設置され、その上に第3層アルミニウム線が設置さ
れる。
FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line A-A'' in FIG. 11
An N-type bulk channel region 15 is provided on the surface. Then, in order to form a potential barrier in the CH-B region 6,
-B region 6 is implanted with boron ions. and area 1
A thin insulating film I4 is placed on the surface of the electrode 5, and transfer electrodes 9a and 9b are placed thereon. Naturally, the transfer Ti electrodes 9a in the odd (even) pixel rows and the transfer electrodes 9b in the even (odd) pixel rows are electrode lines in different layers. Thereafter, boron ions are implanted into the surfaces of the opening regions 4a and 4b. As a result, the surface potential of the opening regions 4a, 4b is fixed at OV (substrate potential). Next, phosphorus ions are implanted into the overflow drain region l surrounded by the channel stop region 3 and the CII-13 region 2. The thin insulating film on the surface of the N+ overflow drain region I is removed and the contact hole 7 is removed.
a is installed, and a third layer aluminum wire is installed on top of it.

上記の説明から理解される事はオーバーフローバリア領
域2が開口領域4a、4bと同じ工程によって製造でき
る事である。そして領域2のチャンネル幅はバーズビー
ク効果によって非常に狭くできる。その結果、オーバー
フローバリア領域2のチャンネル電位は狭チャンネル効
果によって開口領域の電位よりも一定電圧だけ浅く設定
できる。
What is understood from the above description is that the overflow barrier region 2 can be manufactured by the same process as the opening regions 4a and 4b. The channel width of region 2 can be made very narrow due to the bird's beak effect. As a result, the channel potential of the overflow barrier region 2 can be set shallower than the potential of the opening region by a certain voltage due to the narrow channel effect.

更に、オーバーフローバリア領域2の表面にその電位を
制御する転送電極を設置する必要が無いので、電極線7
の設置、コンタクトホール7aの設置が楽になる。
Furthermore, since there is no need to install a transfer electrode to control the potential on the surface of the overflow barrier region 2, the electrode line 7
The installation of the contact hole 7a and the installation of the contact hole 7a become easier.

図4は図1のB−B’断面図である。FIG. 4 is a sectional view taken along line B-B' in FIG.

図3は図2の1実施例チャンネル電位図である。FIG. 3 is a channel potential diagram of one embodiment of FIG.

CH−B領域6のVLは+5■であり、V H(深い電
位)は+IIVである。C)I−W領域5の■Lli+
IOVであり、VHf;t+17Vである。開口領域4
a、4bのバルクチャンネル電位は+7■であり、オー
バーフローバリア領域のバルクチャンネル電位は+6■
である。そしてN〒オーバーフロードレン領域1は+7
■からAm9■である。
The VL of the CH-B region 6 is +5■, and the VH (deep potential) is +IIV. C) ■Lli+ of I-W area 5
IOV and VHf; t+17V. Opening area 4
The bulk channel potential of a and 4b is +7■, and the bulk channel potential of the overflow barrier region is +6■
It is. and N〒overflow drain area 1 is +7
From ■ to Am9■.

上記の説明から分かる事は、開口領域の電位変化が1■
であり、そして開口領域とN十オーバーフロードレン領
域間の電位差が+3V以下である事である。従って、両
者間のパンチスルーはオーバーフローバリア領域のチャ
ンネル長さを狭くしてら発生しにくい。その結果、オー
バーフロードレン構造を小形化し、光感度を改善できる
What can be seen from the above explanation is that the potential change in the aperture area is 1■
and the potential difference between the opening region and the N1 overflow drain region is +3V or less. Therefore, punch-through between the two is less likely to occur if the channel length of the overflow barrier region is narrowed. As a result, the overflow drain structure can be made smaller and the photosensitivity can be improved.

そして信号電荷蓄積期間に信号電荷は開口領域にも蓄積
できるので、ダイナミックレンジが改善され、そしてそ
の時のCCDチャンネル表面の電界強度が小さいので、
熱ノイズ電荷の発生が小さい。
During the signal charge accumulation period, the signal charge can also be accumulated in the aperture region, so the dynamic range is improved, and the electric field strength on the CCD channel surface at that time is small.
The generation of thermal noise charges is small.

なお、CCDチャンネル5.6の表面にボロンイオンを
注入すれば、上記の電界強度を緩和する事ができる。な
お、図1ではオーバーフロードレン素行において、開口
領域4a側にオーバーフロードレン構造を設置する事が
できる。また、各画素の開口領域4a、4bとチャンネ
ルウェル領域5の面積比は一定でなくてもよく、各画素
の開口領域面積は等しくなくても良い。即ち、各画素の
分光感度制御の為に変更できる。i友、+a、+b、L
&7¥ 、、 7.’r−1eg’  シ9釡イとJ黄
 dノ フ卜 (・ セ〉 浸 し′乙 で  良 ゛
Note that the above electric field strength can be alleviated by implanting boron ions into the surface of the CCD channel 5.6. In addition, in FIG. 1, an overflow drain structure can be installed on the opening area 4a side in the overflow drain arrangement. Furthermore, the area ratio between the opening regions 4a and 4b of each pixel and the channel well region 5 may not be constant, and the opening region area of each pixel may not be equal. That is, it can be changed to control the spectral sensitivity of each pixel. i friend, +a, +b, L
&7¥,, 7. 'r-1eg' 9 pots and J yellow d notebook (・se) immersion is good.

なお、図■のAレジスタは2相クロツク転送法だけでな
くIE/B転送法または4相クロツク転送法または2E
/B転送法で転送する事ができる。
Note that the A register in Figure 2 can be used not only for the two-phase clock transfer method, but also for the IE/B transfer method, four-phase clock transfer method, or 2E.
It can be transferred using the /B transfer method.

ただし、4相クロツク転送法において、当然、隣接する
1個の電位井戸領域5と1個の電位障壁領域6は異なる
転送電極の下に設置される。また、2E/B転送法にお
いて、隣接する1個の電位井戸領域5と1個の電位障壁
領域6は同じチャンネル不純物濃度を持つ事ができ、そ
して同じ転送電極の下に設置しても良い。当然、この場
合インタレース出力形式が採用される。もちろん、領域
5と領域6の上の転送電極が異なるクロック電圧を受け
取る2E/B転送法を使用する時、ノンインクレース出
力形式が使用される。
However, in the four-phase clock transfer method, one potential well region 5 and one potential barrier region 6 that are adjacent to each other are naturally placed under different transfer electrodes. Further, in the 2E/B transfer method, one potential well region 5 and one potential barrier region 6 adjacent to each other can have the same channel impurity concentration, and may be placed under the same transfer electrode. Naturally, in this case, an interlaced output format is adopted. Of course, when using the 2E/B transfer method where the transfer electrodes on regions 5 and 6 receive different clock voltages, a non-incremental output format is used.

図5は図1のFTセンサのAレジスタの変形実施例を表
す平面図である。図5は基本的に図1と同じである。、
ただし、1画素分の転送電極は2層の転送電極9bと9
cをチャンネルストップ領域3の上方で接続して構成さ
れている。9bと90はどちらがより下方の転送電極層
であっても良い。
FIG. 5 is a plan view showing a modified embodiment of the A register of the FT sensor of FIG. FIG. 5 is basically the same as FIG. 1. ,
However, the transfer electrodes for one pixel are two layers of transfer electrodes 9b and 9.
c connected above the channel stop area 3. Either of 9b and 90 may be the lower transfer electrode layer.

図5の利点は転送電極層9c(または9b)のどちらか
をマスクとして、ヂャンネル領域6(5)のどちらかに
必要なバリア形成イオンを注入できる事である。更に、
奇(偶)数番目の転送電極9Cを薄く、偶(奇)数番目
の転送電極9bを厚く設定でき、青感度を改違できる事
である。図5のAレジスタも2相、IE/r(,2rc
 / 13転送法で駆動できる。
The advantage of FIG. 5 is that necessary barrier forming ions can be implanted into either channel region 6 (5) using either transfer electrode layer 9c (or 9b) as a mask. Furthermore,
The odd (even) numbered transfer electrodes 9C can be set thin and the even (odd) numbered transfer electrodes 9b can be set thick, and the blue sensitivity can be changed. The A register in Figure 5 is also two-phase, IE/r(,2rc
/ Can be driven using the 13 transfer method.

そしてオーバーフロードレン線7は9Cと同じ工程によ
って製造する事もできる。
The overflow drain line 7 can also be manufactured by the same process as 9C.

なお本発明の変形実施例において、N+オーバーフロー
ドレン領域lをリンドープポリシリコン線7からのリン
拡散によって形成できる。
Note that in a variant embodiment of the invention, the N+ overflow drain region l can be formed by phosphorus diffusion from the phosphorus-doped polysilicon line 7.

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

図1は本発明のF′rセンサの1実施例平面図である。 図2は図1のΔ−A°断面図である。 図3は図2のチャンネル電位図である。 図4は図IのB−3層断面図である。 図5は本発明のFTセンザの変形実施例を表す平面図で
ある。
FIG. 1 is a plan view of one embodiment of the F'r sensor of the present invention. FIG. 2 is a Δ-A° cross-sectional view of FIG. FIG. 3 is a channel potential diagram of FIG. FIG. 4 is a sectional view of layer B-3 in FIG. FIG. 5 is a plan view showing a modified embodiment of the FT sensor of the present invention.

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)、画素列を兼ねるAレジスタと、上記のAレジス
タの最大電荷量を決定する縦型または横型オーバーフロ
ードレン構造を備え、そして上記のオーバーフロードレ
ン構造は実質的にAレジスタの最大電荷量を決定するオ
ーバーフローバリア領域と、上記のオーバーフローバリ
ア領域から過剰な信号電荷を受け取るオーバーフロード
レン領域を備えるフレーム転送CCD固体撮像素子にお
いて、 上記の画素列の一部または全部の画素はAレジスタであ
るCCDのチャンネル領域と、それに隣接して設置され
た開口領域を備え、そして上記のオーバーフローバリア
領域の電位は信号電荷蓄積期間に上記の開口領域の電位
より浅く設定される事を特徴とするフレーム転送CCD
固体撮像素子。
(1) It has an A register that also serves as a pixel column, and a vertical or horizontal overflow drain structure that determines the maximum amount of charge of the A register, and the overflow drain structure that substantially determines the maximum amount of charge of the A register. In a frame transfer CCD solid-state imaging device, which includes an overflow barrier region for determining the overflow barrier region and an overflow drain region for receiving excess signal charges from the overflow barrier region, some or all of the pixels in the above pixel column are A registers of the CCD. A frame transfer CCD comprising a channel region and an aperture region disposed adjacent thereto, wherein the potential of the overflow barrier region is set to be shallower than the potential of the aperture region during a signal charge accumulation period.
Solid-state image sensor.
(2)、上記の開口領域と横型オーバーフロードレン領
域を接続する横型オーバーフローバリア領域を備える事
を特徴とする第1項記載のフレーム転送CCD固体撮像
素子。
(2) The frame transfer CCD solid-state imaging device according to item 1, further comprising a horizontal overflow barrier region connecting the opening region and the horizontal overflow drain region.
(3)、横型オーバーフロードレン領域と横型オーバー
フローバリア領域を備え、そして上記の横型オーバーフ
ローバリア領域は上記の開口領域と同じ製造工程で作ら
れる事を特徴とする第1項記載のフレーム転送CCD固
体撮像素子。
(3) Frame transfer CCD solid-state imaging according to item 1, comprising a horizontal overflow drain region and a horizontal overflow barrier region, and wherein the horizontal overflow barrier region is manufactured in the same manufacturing process as the opening region. element.
(4)、上記のAレジスタはIE/B転送法によって駆
動される事を特徴とする第1項記載のフレーム転送CC
D固体撮像素子。
(4) The frame transfer CC according to item 1, wherein the A register is driven by an IE/B transfer method.
D solid-state image sensor.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0762509A2 (en) * 1995-08-18 1997-03-12 Texas Instruments Incorporated Improvements relating to overflow drain structures for charge coupled devices

Cited By (2)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0762509A2 (en) * 1995-08-18 1997-03-12 Texas Instruments Incorporated Improvements relating to overflow drain structures for charge coupled devices
EP0762509A3 (en) * 1995-08-18 1998-12-16 Texas Instruments Incorporated Improvements relating to overflow drain structures for charge coupled devices

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