KR19990081249A - Solid state imaging device - Google Patents

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KR19990081249A
KR19990081249A KR1019980015084A KR19980015084A KR19990081249A KR 19990081249 A KR19990081249 A KR 19990081249A KR 1019980015084 A KR1019980015084 A KR 1019980015084A KR 19980015084 A KR19980015084 A KR 19980015084A KR 19990081249 A KR19990081249 A KR 19990081249A
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region
transfer
gate
hccd
charge
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KR1019980015084A
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Inventor
심진섭
이서규
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김영환
현대반도체 주식회사
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Abstract

본 발명은 고체촬상소자에 관한 것으로, HCCD 영역의 마지막단 전송게이트의 나비를 다른 전송게이트들 보다 더 크게 형성함하여 HCCD 영역의 종단부에서 FD 영역 까지 급격하게 이루어지는 신호전하의 MERGE를 완화시키기 위하여, 반도체 기판에 광전환변환영역, 수직전하전송영역, 수편전하전송영역 및 신호검출부가 형성되는 고체촬상소자의 구조에서, 상기 수평전송전하영역의 반도체 기판 상부에 다수개가 배열되되, 마지막단이 다른단에 비해 너비가 크도록 형성되는 전송게이트들과, 상기 전송게이트들 중 마지막단 전송게이트 다음에 위치하도록 형성되는 출력게이트와, 상기 출력게이트 다음에 형성되는 플로팅확산영역을 포함하며, HCCD 영역을 통하여 이송된 신호전하가 HCCD 영역의 종단부에서 FD 영역 까지의 MERGE가 완만하게 이루어지기 때문에 이 부분에서 전위 프로파일이 역경사가 일어나는 것을 방지할 수 있어서, 전하전송효율을 증가시켜 뚜렷한 영상을 재현할 수 있다.The present invention relates to a solid-state image pickup device, in order to mitigate the signal charge MERGE suddenly made from the end of the HCCD region to the FD region by forming the butterfly of the last transfer gate of the HCCD region larger than the other transfer gates In the structure of a solid-state imaging device in which a light conversion conversion region, a vertical charge transfer region, a single charge transfer region, and a signal detection unit are formed on a semiconductor substrate, a plurality of arrays are arranged on the semiconductor substrate of the horizontal transfer charge region, but have different ends. A transfer gate formed to have a larger width than the stage, an output gate formed to be positioned after the last transfer gate among the transfer gates, and a floating diffusion region formed after the output gate, and including an HCCD region. Since the signal charge transferred through the MERGE from the end of the HCCD region to the FD region is gentle In this area, the potential profile can be prevented from reverse inclination, thereby increasing the charge transfer efficiency to reproduce a clear image.

Description

고체촬상소자Solid state imaging device

본 발명은 고체촬상소자에 관한 것으로 특히, 수평전하전송(Horizontal Charge Coupled Device, 이하 HCCD라 함)영역의 종단부분의 구조를 개선시킨 고체촬상소자에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a solid state image pickup device, and more particularly, to a solid state image pickup device having an improved structure of an end portion of a horizontal charge coupled device (hereinafter referred to as HCCD) region.

도 1은 일반적인 고체촬상소자의 평면도를 나타낸 것이다.1 shows a plan view of a general solid state image pickup device.

고체촬상소자는 빛에 의해 전자를 발생시키고, 전하결합소자를 방향성을 가지도록 배열하고, 이에 의해 전송된 신호전하를 검출하는 장치이다. 즉, 빛에 의하여 여기된 전하들을 방향성을 가지는 CCD 어레이(array)를 통하여 전송한 다음, 이 신호를 증폭하여 소정의 출력신호를 얻는 장치이다. 이와 같이, 영상신호를 전기신호로 변환시켜주는 장치인 고체촬상소자는 광전변환영역인 PD(Photo Diode, 이하 PD라 함)와 상기 PD에서 생성하고 축적한 신호전하를 전송받는 수직전하전송(Vertical Charge Coupled Device, 이하, VCCD라 함)영역으로 구성된 단위셀로하여 배열된 픽셀 어레이부(혹은, PD 어레이부)와, 수평전하전송영역(Horizontal Charge Coupled Device), 신호검출부를 포함한다. PD에서 축적한 신호전하는 VCCD와 HCCD로 차례로 전달되어 신호검출부를 통해 출력된다.A solid state image pickup device is an apparatus for generating electrons by light, arranging charge-coupled devices in a directional manner, and detecting signal charges transmitted thereby. In other words, it is a device that transfers charges excited by light through a directional CCD array and then amplifies this signal to obtain a predetermined output signal. As such, the solid state image pickup device, a device for converting an image signal into an electrical signal, has a vertical charge transfer (Vertical) for receiving a photo diode (PD), a photoelectric conversion region, and signal charges generated and accumulated in the PD. A pixel array unit (or PD array unit) arranged in unit cells configured as a charge coupled device (hereinafter, referred to as a VCCD) region, a horizontal charge coupled device, and a signal detection unit are included. The signal charges accumulated in the PD are sequentially transferred to the VCCD and the HCCD and output through the signal detection unit.

일반적인 고체촬상소자의 작동을 간단히 설명하면 다음과 같다.The operation of a general solid state image pickup device will be briefly described as follows.

마이크로 렌즈를 통하여 집속된 광이 수광부인 PD 상에 닿으면, 광전효과에 의해 발생된 전하가 PD 아래의 포텐셜 우물에 축적하게 된다. 이렇게 모아진 전하는 전송 게이트에 걸리는 전압에 의해 야기되는 포텐셜의 변화에 의해 전하 이동로인 VCCD로 이동된다. 전송된 전하는 VCCD를 통하여 순서대로 이동하다가 HCCD라는 보다 넓은 이동로를 따라 움직여 가게 되고, 결국 플로팅확산(Floating Diffusion, 이하, FD라 함)영역에 모아지게 된다. FD 영역에 모아진 전하는 전하량에 따라 FD영역의 포텐셜이 상하로 변하는 점을 이용하여 센싱(sensing)된 후, 드레인으로 방출된다.When the light focused through the microlens reaches the light receiving unit PD, the charge generated by the photoelectric effect accumulates in the potential well under the PD. This collected charge is transferred to the charge transfer path VCCD by the change of potential caused by the voltage across the transfer gate. The transmitted charges move in sequence through the VCCD, and then move along a wider path called HCCD, which eventually collects in the floating diffusion region (FD). The charge collected in the FD region is sensed by using the point that the potential of the FD region changes up and down according to the amount of charge, and then is discharged to the drain.

도 2와 도 3은 종래 기술에 의한 고체촬상소자에 있어서, HCCD영역의 종단부와 FD영역 부분을 개략적으로 나타낸 것으로, 도 2는 평면도이고, 도 3은 도 2의 Ⅰ-Ⅰ 절단선을 따라 나타낸 단면도이다.2 and 3 schematically show the termination portion and the FD region portion of the HCCD region in the solid state image pickup device according to the prior art, FIG. 2 is a plan view, and FIG. 3 is along the cut line II of FIG. 2. It is sectional drawing shown.

"HCCD 영역"과 "FD 영역"과 "드레인 영역"이 n형 불순물 영역인 BCCD(BCCD)에 의하여 전기적으로 연결되어 있으며, HCCD 영역과 FD 영역의 사이에는 출력게이트(OG)가 위치하고 있으며, FD 영역에 근접하는 드레인영역에는 리셋게이트(RG)가 위치하고 있다.The "HCCD region", the "FD region" and the "drain region" are electrically connected by BCCD (BCCD) which is an n-type impurity region, and the output gate OG is located between the HCCD region and the FD region, and the FD The reset gate RG is positioned in the drain region close to the region.

기판은 n형 반도체 기판(N-sub)에 p형 웰(p-WELL)이 형성되어 있고, p형 웰(p-WELL)에 n형 불순물로 도핑된 BCCD가 형성되어 있다.In the substrate, a p-type well (p-WELL) is formed in an n-type semiconductor substrate (N-sub), and BCCD doped with n-type impurities is formed in a p-type well (p-WELL).

HCCD 영역은 수평적인 전하전송을 위하여 제1 전송게이트(G1)와 제2 전송게이트(G2)가 교대로 배열되어 있고, HCCD 영역의 끝단부에 위치하는 제 1 전송게이트(이하, 마지막단 전송게이트라 함) 다음에는 제 2 전송게이트를 형성한 물질과 동일 물질로 형성된 출력게이트(OG)가 있다. 제 2 전송게이트(G2) 하부에 대응되는 기판 부분에는 p형 불순물을 저농도로 도핑(도면에서 "p-"로 표시된 부분을 가리킴)하여 2상 클락킹(2 phase clocking)을 가능하게 하였다.In the HCCD region, a first transfer gate G1 and a second transfer gate G2 are alternately arranged for horizontal charge transfer, and a first transfer gate (hereinafter, referred to as a last transfer gate) positioned at an end of the HCCD region. Next, there is an output gate OG formed of the same material as the material on which the second transfer gate is formed. The lower portion of the substrate corresponding to the lower portion of the second transfer gate G2 is doped with a low concentration of p-type impurities (indicated by a portion indicated by "p-" in the drawing) to enable two-phase clocking.

도면에 보인 종래의 기술에서는 각 전송게이트를 형성하기 위하여 제 1 폴리실리콘층과 제 2 폴리실리콘층만을 사용(예를 들어, 제 1 전송게이트는 제 1 폴리실리콘층을 사용하여 형성하고, 제 2 전송게이트는 제 2 폴리실리콘층을 사용하여 형성함)한다. 이 때, 출력게이트(OG)는 제 2 폴리실리콘층을 사용하여 형성하는데. 그 너비가 제 1 및 제 2 전송게이트들에 비하여 2배가 되도록 형성한다.In the prior art shown in the drawings, only the first polysilicon layer and the second polysilicon layer are used to form each transfer gate (for example, the first transfer gate is formed using the first polysilicon layer, and the second The transfer gate is formed using a second polysilicon layer). At this time, the output gate (OG) is formed using a second polysilicon layer. The width is doubled as compared with the first and second transfer gates.

FD 영역은 BCCD 와의 콘택(contact)을 위하여 N+ 영역을 형성하고 있으며, N+ 영역은 센싱 AMP에 연결되어 있다. 신호전하는 FD 영역의 N+ 영역의 포텐셜를 변화시키면서 외부 접속단에 연결되어 출력신호로 검출된다.The FD region forms an N + region for contact with BCCD, and the N + region is connected to the sensing AMP. The signal charge is connected to an external connection terminal while changing the potential of the N + region of the FD region and detected as an output signal.

드레인 영역에는 FD 영역의 전하를 외부로 방출할 수 있도록 하기 위한, 리셋게이트(RG)와 또 다른 N+영역인 리셋드레인(RD)이 형성되어 있다. 리셋드레인(RD)에는 리셋드레인전극(도면미표시)이 연결되어 있어서, 그 위에 전극 펄스를 인가하여 드레인영역으로 전송된 전하를 외부에 방출할 수 있도록 하였다.In the drain region, a reset gate RG and a reset drain RD, which is another N + region, are formed to allow the charge of the FD region to be discharged to the outside. A reset drain electrode (not shown) is connected to the reset drain RD, and an electrode pulse is applied thereon to discharge the charge transferred to the drain region to the outside.

도 4를 참조하여 종래의 고체촬상소자에서의 전하전송 작동을 설명한다.4, the charge transfer operation in the conventional solid state image pickup device will be described.

상술한 바와 같이, PD에서 생성된 신호전하는 VCCD로 이동되고, VCCDD 내에서도 VCCD CLOCKING에 의하여 HCCD가 있는 VCCD 끝까지 이동한 후, HCCD로 이동되고, HCCD내에서도 HCCD CLOCKING에 의하여 HCCD 종단부까지 이동된다. HCCD 종단부에서 신호전하의 이동을 설명하면 다음과 같다.As described above, the signal charge generated in the PD is moved to the VCCD, and also to the end of the VCCD with the HCCD by VCCD CLOCKING in the VCCDD, and then to the HCCD, and also to the HCCD end point by the HCCD CLOCKING in the HCCD. The movement of signal charge at the HCCD termination is described as follows.

t=t1 일 때, (Hφ1, Hφ2, φOG)의 전압펄스를 (5V, 0V, 2V)가 되도록 각 게이트에 전압신호를 인가한다. 각 위치에서의 전위 프로파일은 도 4의 t=t1에서 보인 전위 프로파일과 같게 된다. 따라서, 새로이 형성된 전위 프로파일에 의하여 HCCD 영역의 마지막 부분에서의 신호전하는 출력게이트가 형성한 포텐셜 장벽이 있는 부분 즉, HCCD 영역의 마지막단 게이트전극의 하부 기판에 까지 이동된다.When t = t1, a voltage signal is applied to each gate so that the voltage pulses of (Hφ1, Hφ2, φOG) become (5V, 0V, 2V). The dislocation profile at each position is the same as the dislocation profile shown at t = t1 in FIG. Therefore, the signal charges at the last portion of the HCCD region are transferred to the portion having the potential barrier formed by the output gate, i.e., the lower substrate of the last gate electrode of the HCCD region by the newly formed potential profile.

t=t2 일 때, (Hφ1, Hφ2, φRG)의 전압펄스를 (0V, 5V, 2V)가 되도록 각 게이트에 전압신호를 인가한다. 각 위치에서의 전위 프로파일은 도 4의 t=t2에서 보인 전위 프로파일과 같게 된다. 따라서, 새로이 형성된 전위 프로파일에 의하여 HCCD 영역의 마지막단 게이트전극의 하부 기판에 있는 신호전하는 출력게이트(OG)의 전위 포텐셜의 장벽을 넘어서 FD 영역에 까지 이동된다.When t = t2, a voltage signal is applied to each gate so that the voltage pulses of (Hφ1, Hφ2, φRG) become (0V, 5V, 2V). The dislocation profile at each position is the same as the dislocation profile shown at t = t2 in FIG. Thus, the newly formed potential profile moves the signal charges on the lower substrate of the last gate electrode of the HCCD region to the FD region beyond the barrier of the potential potential of the output gate OG.

출력게이트(OG)를 넘어 FD 영역으로 넘어온 신호전하는 FD 영역의 캐패시턴스에 의하여 전압으로 변환되게 된고, 이러한 전압의 변화는 센싱 AMP으로 전달되게 되어 최종 출력의 결과로 나타내게 된다.The signal charges beyond the output gate OG to the FD region are converted into voltage by the capacitance of the FD region, and the change of the voltage is transferred to the sensing AMP and is represented as a result of the final output.

상기와 같이 설명되는 종래의 기술에서는 도 2를 보면 알 수 있듯이, HCCD 영역을 통하여 이송된 신호전하가 HCCD 영역의 종단부에서 FD 영역 까지의 MERGE가 급격하게 이루어진다. 따라서, 비교적 너비가 큰 출력게이트에서의 전위 프로파일은 도 5에 보인 바와 같이, 역경사를 형성함으로써, HCCD 영역에서 FD 영역으로의 전하전송이 힘들어진다. 그 결과, 수평전하전송율을 감소시켜 뚜렷하지 못한 영상이 재현되는 문제점이 발생한다. 특히 전하량이 적을 경우 이와 같은 문제는 훨씬 심각해진다.As can be seen from FIG. 2 in the related art described above, the signal charge transferred through the HCCD region is rapidly generated from the end of the HCCD region to the FD region. Thus, as shown in FIG. 5, the potential profile at the relatively wide output gate forms a reverse slope, thereby making it difficult to transfer charges from the HCCD region to the FD region. As a result, a problem arises in that it is possible to reduce the horizontal charge transfer rate to reproduce an inconsistent image. This problem is even worse, especially when the charge is small.

본 발명의 목적은 HCCD 영역의 마지막단 전송게이트의 나비를 다른 전송게이트들 보다 더 크게 형성함하여 HCCD 영역의 종단부에서 FD 영역 까지 급격하게 이루어지는 신호전하의 MERGE를 완화시킴으로써, 전위 프포파일에서 역경사가 형성되는 것을 방지하려 하는 것이다.An object of the present invention is to make the butterfly of the last transfer gate of the HCCD region larger than the other transfer gates to mitigate the MERGE of the signal charge which is rapidly generated from the end of the HCCD region to the FD region, thereby reducing the adversity in the potential profile. It is to prevent the formation of yarn.

이를 위한 본 발명의 고체촬상소자는 반도체 기판에 광전환변환영역, 수직전하전송영역, 수편전하전송영역 및 신호검출부가 형성되는 고체촬상소자에 있어서, 상기 수평전송전하영역의 반도체 기판 상부에 다수개가 배열되되, 마지막단이 다른단에 비해 너비가 크도록 형성되는 전송게이트들과, 상기 전송게이트들 중 마지막단 전송게이트 다음에 위치하도록 형성되는 출력게이트와, 상기 출력게이트 다음에 형성되는 플로팅확산영역을 포함한다.The solid-state imaging device of the present invention for this purpose is a solid-state imaging device in which a light conversion conversion region, a vertical charge transfer region, a single charge transfer region and a signal detector are formed on the semiconductor substrate, a plurality of solid state image pickup devices on the semiconductor substrate of the horizontal transfer charge region A plurality of transfer gates arranged so as to have a width greater than that of the other stage, an output gate formed next to the last transfer gate among the transfer gates, and a floating diffusion region formed after the output gate It includes.

도 1은 고체촬상소자의 일반적인 평면도1 is a general plan view of a solid state imaging device

도 2는 종래의 기술에 의한 고체촬상소자의 HCCD 와 FD 부분의 개략적인 평면도2 is a schematic plan view of HCCD and FD portions of a solid state image pickup device according to the related art.

도 3은 도 2의 Ⅰ-Ⅰ 절단선을 따라 나타낸 단면도3 is a cross-sectional view taken along the line II of FIG. 2.

도 4는 도 2에서 보인 고체촬상소자에서의 시간에 따른 전위 프로파일4 is a potential profile with time in the solid state image pickup device shown in FIG.

도 5는 종래의 고체촬상소자에서 전위프로파일의 역경사를 개략적으로 나타낸 도면FIG. 5 is a view schematically showing reverse slope of a potential profile in a conventional solid state image pickup device. FIG.

도 6은 본 발명에 따른 고체촬상소자의 HCCD 와 FD 부분의 개략적인 평면도6 is a schematic plan view of HCCD and FD portions of the solid state image pickup device according to the present invention;

도 7은 도 6의 Ⅱ-Ⅱ 절단선을 따라 나타낸 단면도7 is a cross-sectional view taken along the line II-II of FIG. 6.

도 8은 도 6에서 보인 고체촬상소자에서의 시간에 따른 전위 프로파일8 is a potential profile with time in the solid state image pickup device shown in FIG.

도 6과 도 7은 본 발명에 따른 고체촬상소자을 설명하기 위한 도면으로, HCCD영역의 종단부와 FD영역 부분을 개략적으로 나타낸 것으로, 도 6는 평면도이고, 도 7은 도 6의 Ⅱ-Ⅱ 절단선을 따라 나타낸 단면도이다. 상술된 종래의 기술에 비교할 때, HCCD 영역의 마지막단 전송게이트의 나비가 크고, 다지막단 전송게이트의 하부 기판 일부에 저농도 n형 불순물 영역을 별도로 마련한 점이 다르다.6 and 7 are views for explaining a solid state image pickup device according to the present invention. The terminal and the FD region of the HCCD region are schematically illustrated. FIG. 6 is a plan view, and FIG. 7 is a sectional view taken along the line II-II of FIG. Sectional view along the line. Compared with the conventional technique described above, the butterfly of the last transfer gate of the HCCD region is large, and the low concentration n-type impurity region is separately provided in a part of the lower substrate of the multi-film transfer gate.

"HCCD 영역"과 "FD 영역"과 "드레인 영역"이 n형 불순물 영역인 BCCD(BCCD)에 의하여 전기적으로 연결되어 있으며, HCCD 영역과 FD 영역의 사이에는 출력게이트(OG)가 위치하고 있으며, FD 영역에 근접하는 드레인영역에는 리셋게이트(RG)가 위치하고 있다. 기판은 n형 반도체 기판(N-sub)에 p형 웰(p-WELL)이 형성되어 있고, p형 웰(p-WELL)에 n형 불순물로 도핑된 BCCD가 형성되어 있다.The "HCCD region", the "FD region" and the "drain region" are electrically connected by BCCD (BCCD) which is an n-type impurity region, and the output gate OG is located between the HCCD region and the FD region, and the FD The reset gate RG is positioned in the drain region close to the region. In the substrate, a p-type well (p-WELL) is formed in an n-type semiconductor substrate (N-sub), and BCCD doped with n-type impurities is formed in a p-type well (p-WELL).

HCCD 영역은 수평적인 전하전송을 위하여 제1 전송게이트(G1)와 제2 전송게이트(G2)가 교대로 배열되어 있고, 끝단부분에는 마지막단 전송게이트가 위치한다. 마지막단 전송게이트는 다른 전송게이트들에 비하여 너비가 크다. 마지막단 전송게이트를 다른 전송게이트들에 비하여 2 배정도 넓게 형성할 수 있다. 따라서, 신호전하의 급격한 MERGE를 완화시킴으로써, 전위 프로파일의 역경사를 방지할 수 있다. 이 때, 마지막단 전송게이트 하부의 전위 프로파일이 HCCD 영역의 다른 전송게이트들이 만드는 전위 프로파일보다 넓고 평활하게 형성될 경우가 있다. 그러나 도면에 보인 바와 같이, 마지막단 전송게이트 하부 기판에 FD 영역 쪽으로 저농도 n형 불순물 영역(65)을 형성하면, 마지막단 전송게이트 하부에 한 계단이 더 들어간 전위 프로파일을 형성할 수 있다. 따라서, 마지막단 전송게이트를 넓게 형성함으로써 야기되는 전위 프로파일의 문제를 감소시킬 수 있다.In the HCCD region, the first transfer gate G1 and the second transfer gate G2 are alternately arranged for horizontal charge transfer, and the last transfer gate is positioned at the end thereof. The last transmission gate is wider than the other transmission gates. The last stage transfer gate may be formed twice as wide as other transfer gates. Therefore, by reducing the abrupt MERGE of signal charges, it is possible to prevent the reverse slope of the potential profile. At this time, the potential profile under the last transfer gate may be wider and smoother than the potential profile of other transfer gates in the HCCD region. However, as shown in the drawing, when the low concentration n-type impurity region 65 is formed in the lower substrate of the last transfer gate toward the FD region, a potential profile in which one step is entered may be formed in the lower transfer gate. Therefore, it is possible to reduce the problem of dislocation profiles caused by forming the last transfer gate wide.

마지막단 전송게이트 다음에는 제 2 전송게이트를 형성한 물질과 동일 물질로 형성된 출력게이트(OG)가 있다. 이 때, 출력게이트는 넓어진 마지막단 전송게이트를 고려하여 그 너비를 종래에 비하여 작게 형성할 수 있다. 제 2 전송게이트(G2) 하부에 대응되는 기판 부분에는 p형 불순물을 저농도로 도핑(도면에서 "p-"로 표시된 부분을 가리킴)하여 2상 클락킹(2 phase clocking)을 가능하게 하였다.After the last transfer gate, there is an output gate OG formed of the same material as the material forming the second transfer gate. In this case, the width of the output gate may be smaller than that of the related art in consideration of the wider last transfer gate. The lower portion of the substrate corresponding to the lower portion of the second transfer gate G2 is doped with a low concentration of p-type impurities (indicated by a portion indicated by "p-" in the drawing) to enable two-phase clocking.

도면에 보인 종래의 기술에서는 각 전송게이트를 형성하기 위하여 제 1 폴리실리콘층과 제 2 폴리실리콘층만을 사용(예를 들어, 제 1 전송게이트는 제 1 폴리실리콘층을 사용하여 형성하고, 제 2 전송게이트는 제 2 폴리실리콘층을 사용하여 형성함)한다. 이 때, 출력게이트(OG)는 제 2 폴리실리콘층을 사용하여 형성하는데. 그 너비가 제 1 및 제 2 전송게이트들에 비하여 2배가 되도록 형성한다.In the prior art shown in the drawings, only the first polysilicon layer and the second polysilicon layer are used to form each transfer gate (for example, the first transfer gate is formed using the first polysilicon layer, and the second The transfer gate is formed using a second polysilicon layer). At this time, the output gate (OG) is formed using a second polysilicon layer. The width is doubled as compared with the first and second transfer gates.

FD 영역은 BCCD 와의 콘택(contact)을 위하여 N+ 영역을 형성하고 있으며, N+ 영역은 센싱 AMP에 연결되어 있다. 신호전하는 FD 영역의 N+ 영역의 포텐셜를 변화시키면서 외부 접속단에 연결되어 출력신호로 검출된다.The FD region forms an N + region for contact with BCCD, and the N + region is connected to the sensing AMP. The signal charge is connected to an external connection terminal while changing the potential of the N + region of the FD region and detected as an output signal.

드레인 영역에는 FD 영역의 전하를 외부로 방출할 수 있도록 하기 위한, 리셋게이트(RG)와 또 다른 N+영역인 리셋드레인(RD)이 형성되어 있다. 리셋드레인(RD)에는 리셋드레인전극(도면미표시)이 연결되어 있어서, 그 위에 전극 펄스를 인가하여 드레인영역으로 전송된 전하를 외부에 방출할 수 있도록 하였다.In the drain region, a reset gate RG and a reset drain RD, which is another N + region, are formed to allow the charge of the FD region to be discharged to the outside. A reset drain electrode (not shown) is connected to the reset drain RD, and an electrode pulse is applied thereon to discharge the charge transferred to the drain region to the outside.

도 6에서 보인 고체촬상소자에서의 시간에 따른 전위 프로파일을 나타낸 도 8을 참조하여 본 발명의 고체촬상소자에서의 전하전송을 설명한다.The charge transfer in the solid state image pickup device of the present invention will be described with reference to FIG. 8, which shows the potential profile with time in the solid state image pickup device shown in FIG.

상술한 바와 같이, PD에서 생성된 신호전하는 VCCD로 이동되고, VCCDD 내에서도 VCCD CLOCKING에 의하여 HCCD가 있는 VCCD 끝까지 이동한 후, HCCD로 이동되고, HCCD내에서도 HCCD CLOCKING에 의하여 HCCD 종단부까지 이동된다. HCCD 종단부에서 신호전하의 이동을 설명하면 다음과 같다.As described above, the signal charge generated in the PD is moved to the VCCD, and also to the end of the VCCD with the HCCD by VCCD CLOCKING in the VCCDD, and then to the HCCD, and also to the HCCD end point by the HCCD CLOCKING in the HCCD. The movement of signal charge at the HCCD termination is described as follows.

t=t1 일 때, (Hφ1, Hφ2, φOG)의 전압펄스를 (5V, 0V, 2V)가 되도록 각 게이트에 전압신호를 인가한다. 각 위치에서의 전위 프로파일은 도 4의 t=t1에서 보인 전위 프로파일과 같게 된다. 따라서, 새로이 형성된 전위 프로파일에 의하여 HCCD 영역의 마지막 부분에서의 신호전하는 출력게이트가 형성한 포텐셜 장벽이 있는 부분 즉, HCCD 영역의 마지막단 게이트전극의 하부 기판에 까지 이동된다. 마지막단 전송게이트를 넓게 형성함에도 불구하고, 그 하부에 저농도 n형 불순물 영역(65)을 형성하였기 때문에 계단이 하나 들어가서 전면이 고르게 계단이 진 순차적인 전위 프로파일을 보여주고 있다.When t = t1, a voltage signal is applied to each gate so that the voltage pulses of (Hφ1, Hφ2, φOG) become (5V, 0V, 2V). The dislocation profile at each position is the same as the dislocation profile shown at t = t1 in FIG. Therefore, the signal charges at the last portion of the HCCD region are transferred to the portion having the potential barrier formed by the output gate, i.e., the lower substrate of the last gate electrode of the HCCD region by the newly formed potential profile. Despite the wide formation of the last transfer gate, since the low concentration n-type impurity region 65 is formed at the lower portion thereof, it shows a sequential dislocation profile in which a step is entered and the entire surface is evenly stepped.

t=t2 일 때, (Hφ1, Hφ2, φRG)의 전압펄스를 (0V, 5V, 2V)가 되도록 각 게이트에 전압신호를 인가한다. 각 위치에서의 전위 프로파일은 도 4의 t=t2에서 보인 전위 프로파일과 같게 된다. 따라서, 새로이 형성된 전위 프로파일에 의하여 HCCD 영역의 마지막단 게이트전극의 하부 기판에 있는 신호전하는 출력게이트(OG)의 전위 포텐셜의 장벽을 넘어서 FD 영역에 까지 이동된다.When t = t2, a voltage signal is applied to each gate so that the voltage pulses of (Hφ1, Hφ2, φRG) become (0V, 5V, 2V). The dislocation profile at each position is the same as the dislocation profile shown at t = t2 in FIG. Thus, the newly formed potential profile moves the signal charges on the lower substrate of the last gate electrode of the HCCD region to the FD region beyond the barrier of the potential potential of the output gate OG.

출력게이트(OG)를 넘어 FD 영역으로 넘어온 신호전하는 FD 영역의 캐패시턴스에 의하여 전압으로 변환되게 된고, 이러한 전압의 변화는 센싱 AMP으로 전달되게 되어 최종 출력의 결과로 나타내게 된다.The signal charges beyond the output gate OG to the FD region are converted into voltage by the capacitance of the FD region, and the change of the voltage is transferred to the sensing AMP and is represented as a result of the final output.

본 발명은 HCCD 영역을 통하여 이송된 신호전하가 HCCD 영역의 종단부에서 FD 영역 까지의 MERGE가 완만하게 이루어지기 때문에 이 부분에서 전위 프로파일이 역경사가 일어나는 것을 방지할 수 있다. 또한, HCCD 종단부에 포텐셜 단계를 하나 더 첨가시킴으로써, 전하전송효율을 증가시켜 뚜렷한 영상을 재현할 수 있다.According to the present invention, since the signal charge transferred through the HCCD region is MERGE smoothly from the end of the HCCD region to the FD region, the reverse profile can be prevented from occurring at this portion. In addition, by adding another potential step at the end of the HCCD, the charge transfer efficiency can be increased to reproduce a clear image.

Claims (4)

반도체 기판에 광전환변환영역, 수직전하전송영역, 수편전하전송영역 및 신호검출부가 형성되는 고체촬상소자에 있어서,In a solid state image pickup device in which a light conversion conversion region, a vertical charge transfer region, a single charge transfer region, and a signal detector are formed on a semiconductor substrate, 상기 수평전송전하영역의 반도체 기판 상부에 다수개가 배열되되, 마지막단이 다른단에 비해 너비가 크도록 형성되는 전송게이트들과,A plurality of transfer gates arranged on an upper portion of the semiconductor substrate in the horizontal transfer charge region, the last end of which is larger in width than the other end; 상기 전송게이트들 중 마지막단 전송게이트 다음에 위치하도록 형성되는 출력게이트와,An output gate formed to be positioned after a last transfer gate among the transfer gates; 상기 출력게이트 다음에 형성되는 플로팅확산영역을 포함하는 고체촬상소자.And a floating diffusion region formed after said output gate. 청구항 1에 있어서,The method according to claim 1, 상기 전송게이트들 중 마지막단 전송게이트 하부의 반도체 기판 부분에 상기 플로팅확산영역 쪽으로 n형 불순물 영역을 형성하는 것이 특징인 고체촬상소자.And an n-type impurity region formed in a portion of the semiconductor substrate below the last transfer gate of the transfer gates toward the floating diffusion region. 청구항 1에 있어서,The method according to claim 1, 상기 마지막단 전송게이트의 너비는 상기 다른단 전송게이트들의 너비의 2 배정도 되는 것이 특징인 고체촬상소자.And the width of the last transfer gate is about twice the width of the other transfer gates. 청구항 1에 있어서,The method according to claim 1, 상기 출력게이트의 나비는 상기 수평전하전송영역의 다른단 전송게이트들의 너비와 다르지 않는 것이 특징인 고체촬상소자.And the butterfly of the output gate is not different from the width of the other transfer gates of the horizontal charge transfer region.
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