JP3269727B2 - Solid-state imaging device - Google Patents
Solid-state imaging deviceInfo
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- JP3269727B2 JP3269727B2 JP02046794A JP2046794A JP3269727B2 JP 3269727 B2 JP3269727 B2 JP 3269727B2 JP 02046794 A JP02046794 A JP 02046794A JP 2046794 A JP2046794 A JP 2046794A JP 3269727 B2 JP3269727 B2 JP 3269727B2
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- horizontal
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Description
【0001】[0001]
【産業の利用分野】本発明は、電荷結合デバイス(CC
D)を用いる固体撮像装置に関し、特に、固体撮像装置
の複数の垂直転送チャネルから水平転送チャネルへ信号
電荷を転送するパラレル−シリアル変換部の改良に関す
る。BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a charge coupled device (CC).
The present invention relates to a solid-state imaging device using D), and more particularly to an improvement in a parallel-serial conversion unit that transfers signal charges from a plurality of vertical transfer channels to a horizontal transfer channel of the solid-state imaging device.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来の固体撮像装置の一例を図3を参照
して説明する。同図は、インターライン転送CCDによ
る固体撮像装置の例を概略的に示しており、複数の感光
部101がマトリクス状に配列されている。感光部10
1は、フォトダイオードからなり、受光光像の画素に応
じた信号電荷を蓄積する。感光部101の各列に沿っ
て、CCDによって形成される複数の垂直転送部103
が配列されている。感光部101の信号電荷は、ビデオ
信号の垂直帰線期間にトランスファーゲート102を介
して隣接する垂直転送部103に転送される。各信号電
荷は垂直転送部103内を水平帰線期間中に一画素ずつ
下方に進み、CCDによって形成される水平転送部10
4に到達する。水平転送部104は、複数の垂直転送部
103から同時に転送された一水平走査相当分の信号電
荷をアンプ105に直列に供給し、アンプ105に信号
電荷に応じたビデオ信号を出力させる。2. Description of the Related Art An example of a conventional solid-state imaging device will be described with reference to FIG. FIG. 1 schematically illustrates an example of a solid-state imaging device using an interline transfer CCD, in which a plurality of photosensitive units 101 are arranged in a matrix. Photosensitive section 10
Reference numeral 1 denotes a photodiode which accumulates signal charges corresponding to the pixels of the received light image. A plurality of vertical transfer units 103 formed by CCDs along each row of the photosensitive units 101
Are arranged. The signal charges of the photosensitive unit 101 are transferred to the adjacent vertical transfer unit 103 via the transfer gate 102 during the vertical blanking period of the video signal. Each signal charge travels down one pixel at a time in the vertical transfer section 103 during the horizontal retrace period, and the horizontal transfer section 10 formed by the CCD.
Reach 4 The horizontal transfer unit 104 supplies signal charges corresponding to one horizontal scan, which are simultaneously transferred from the plurality of vertical transfer units 103, to the amplifier 105 in series, and causes the amplifier 105 to output a video signal corresponding to the signal charge.
【0003】図4は、上記複数の垂直転送部103から
水平転送部104に信号電荷を転送して、信号電荷のパ
ラレル−シリアル変換を行う部分を部分的に示してい
る。同図において、シリコン基板上に、エピタキシャル
成長あるいは埋込チャネルによって形成された複数列の
垂直転送チャネル5、垂直転送チャネル5と交差するよ
うに列方向に繰返して配置された垂直転送電極1及び2
によって垂直転送部103が形成されている。垂直転送
電極2は第一層めの電極である。垂直転送電極1は第二
層めの電極であり、列方向におけるその両端部の一部が
垂直転送電極2の両端部とオーバーラップしている。FIG. 4 partially shows a portion for transferring signal charges from the plurality of vertical transfer units 103 to the horizontal transfer unit 104 and performing parallel-serial conversion of the signal charges. In the figure, a plurality of columns of vertical transfer channels 5 formed by epitaxial growth or buried channels on a silicon substrate, and vertical transfer electrodes 1 and 2 repeatedly arranged in the column direction so as to intersect with the vertical transfer channels 5.
This forms a vertical transfer unit 103. The vertical transfer electrode 2 is a first layer electrode. The vertical transfer electrode 1 is a second layer electrode, and a part of both ends in the column direction overlaps with both ends of the vertical transfer electrode 2.
【0004】垂直転送チャネル5の下端は、同図下部に
おいて、エピタキシャル成長あるいは埋込チャネルによ
って行方向に形成された水平転送チャネル6に繋がって
いる。水平転送チャネル6は、垂直転送チャネル5より
も高いバイアス電界が印加されており、信号電荷は、垂
直転送チャネル5から水平転送チャネル6に流れ込む。
この水平転送チャネル6と最終の垂直転送電極1n との
間に、水平転送チャネル6に沿って、櫛状の水平蓄積電
極3が配置される。水平蓄積電極3は、複数の櫛歯状部
分の各々が垂直転送チャネル5の延長上に存在し、最終
の垂直転送電極1n 下の垂直転送チャネル5から送出さ
れる信号電荷群を一旦蓄積する。この水平蓄積電極3に
蓄えられた信号電荷を行方向に転送するために、第一層
めの水平転送電極8及び第二層めの水平転送電極7が行
方向に繰返して配列されている。また、信号電荷の不具
合な拡散を抑制するために櫛状の水平バリア電極4が設
けられている。水平バリア電極4の櫛の柄の部分は最終
の垂直転送電極1n 及び水平蓄積電極3間に、水平バリ
ア電極4の歯の部分は櫛状の水平蓄積電極3の歯の部分
と水平転送電極7との間に配置される。上述した、水平
蓄積電極3、水平バリア電極4、水平転送チャネル6、
第二層の水平転送電極7、第一層の水平転送電極8は、
水平転送部104に対応している。[0004] The lower end of the vertical transfer channel 5 is connected to a horizontal transfer channel 6 formed in the row direction by epitaxial growth or a buried channel at the bottom of the figure. A higher bias electric field is applied to the horizontal transfer channel 6 than to the vertical transfer channel 5, and signal charges flow from the vertical transfer channel 5 to the horizontal transfer channel 6.
A comb-shaped horizontal storage electrode 3 is arranged along the horizontal transfer channel 6 between the horizontal transfer channel 6 and the final vertical transfer electrode 1n. The horizontal storage electrode 3 has a plurality of comb-shaped portions each extending from the vertical transfer channel 5 and temporarily stores a signal charge group transmitted from the vertical transfer channel 5 below the final vertical transfer electrode 1n. In order to transfer the signal charges stored in the horizontal storage electrodes 3 in the row direction, a first-layer horizontal transfer electrode 8 and a second-layer horizontal transfer electrode 7 are arranged repeatedly in the row direction. Further, a comb-shaped horizontal barrier electrode 4 is provided in order to suppress undesired diffusion of signal charges. The comb-shaped portion of the horizontal barrier electrode 4 is between the final vertical transfer electrode 1n and the horizontal storage electrode 3, and the tooth portion of the horizontal barrier electrode 4 is the tooth portion of the comb-shaped horizontal storage electrode 3 and the horizontal transfer electrode 7. And placed between. As described above, the horizontal storage electrode 3, the horizontal barrier electrode 4, the horizontal transfer channel 6,
The second layer horizontal transfer electrode 7 and the first layer horizontal transfer electrode 8
It corresponds to the horizontal transfer unit 104.
【0005】かかる固体撮像装置の動作について図7乃
至図9を参照して説明する。図7は、各転送電極に印加
される駆動電圧を示しており、垂直電極1及び2には4
相の垂直駆動クロックV1 〜V4 が夫々印加される。水
平蓄積電極3及び水平バリア電極4には水平駆動クロッ
クH1 が印加される。水平転送電極7及び8には水平駆
動クロックH2 が印加される。水平駆動クロックH1 及
びH2 は2相駆動クロックとなっている。The operation of the solid-state imaging device will be described with reference to FIGS. FIG. 7 shows the drive voltage applied to each transfer electrode, and 4 is applied to the vertical electrodes 1 and 2.
Phase vertical drive clocks V1 to V4 are applied, respectively. A horizontal drive clock H1 is applied to the horizontal storage electrode 3 and the horizontal barrier electrode 4. A horizontal drive clock H2 is applied to the horizontal transfer electrodes 7 and 8. The horizontal drive clocks H1 and H2 are two-phase drive clocks.
【0006】図8は、各駆動クロックの信号波形を示し
ており、例えば、4相垂直駆動クロックV1 〜V4 の
「H」レベルは0〜12V、「L」レベルは−6〜−8
Vである。2相水平駆動クロックH1 及びH2 は、
「H」レベルが3〜5V、「L」レベルが0±0.5V
である。FIG. 8 shows signal waveforms of the respective drive clocks. For example, the "H" level of the four-phase vertical drive clocks V1 to V4 is 0 to 12V, and the "L" level is -6 to -8.
V. The two-phase horizontal drive clocks H1 and H2 are:
"H" level is 3-5V, "L" level is 0 ± 0.5V
It is.
【0007】図9は、図8に示す駆動クロックのタイミ
ングt1 〜t10における信号電荷の移動を図7の転送チ
ャネルI−II−III に沿って概略的に示している。垂直
駆動クロックV1 〜V4 によって、転送チャネルのポテ
ンシャルを制御し、感光部101から垂直転送チャネル
5に転送された信号電荷を順次に水平蓄積電極3に向っ
て移動させる(t1 〜t4 )。水平バリア電極4及び水
平蓄積電極3の印加電圧H1 をHレベルに制御すること
によって、駆動クロックV4 が印加される最終の垂直転
送電極1n 下の垂直転送チャネルから水平蓄積電極3下
に信号電荷を取込む(t4 〜t9 )。次に、水平蓄積電
極3及び水平バリヤ電極4に印加される水平駆動クロッ
クH1 と、水平転電極7及び水平転送電極8に印加され
る水平駆動クロックH2 とを相補的に制御することによ
って、水平転送チャネルに取込まれた信号電荷をアンプ
105に向って移動させる。上述した垂直転送チャネル
及び水平転送チャネルを構成するCCDの動作は公知の
ものであり、本発明の要部ではないのでこれ以上詳細に
説明しない。FIG. 9 schematically shows the movement of the signal charge at the timings t1 to t10 of the driving clock shown in FIG. 8 along the transfer channel I-II-III in FIG. The potential of the transfer channel is controlled by the vertical drive clocks V1 to V4, and the signal charges transferred from the photosensitive unit 101 to the vertical transfer channel 5 are sequentially moved toward the horizontal storage electrodes 3 (t1 to t4). By controlling the applied voltage H1 of the horizontal barrier electrode 4 and the horizontal storage electrode 3 to H level, signal charges are transferred from the vertical transfer channel under the final vertical transfer electrode 1n to which the drive clock V4 is applied to the horizontal storage electrode 3 below. Capture (t4 to t9). Next, the horizontal drive clock H1 applied to the horizontal storage electrode 3 and the horizontal barrier electrode 4 and the horizontal drive clock H2 applied to the horizontal transfer electrode 7 and the horizontal transfer electrode 8 are controlled in a complementary manner. The signal charge taken into the transfer channel is moved toward the amplifier 105. The operation of the CCD forming the vertical transfer channel and the horizontal transfer channel described above is a known operation, and is not a main part of the present invention, and will not be described in further detail.
【0008】[0008]
【発明が解決しようとする課題】垂直転送部から水平転
送部に信号電荷を転送するパラレル−シリアル変換部に
おいて、従来構成では、図4に示すように、垂直転送チ
ャネル5の幅Aが水平蓄積電極3の幅Bよりも狭く形成
されており、水平蓄積電極3の櫛歯状部分の下部でチャ
ネル幅Aを拡大した形状となっている。従って、水平蓄
積電極3及び垂直転送チャネル5相互間が僅かにずれて
も、水平蓄積電極3の櫛歯状部分の下部内に垂直転送チ
ャネル5が収る。この結果、垂直転送チャネル5と水平
蓄積電極3とのパターンの位置合わせにおいてずれが生
じた場合に、垂直転送チャネル5が水平蓄積電極3下か
らはみだして、水平蓄積電極3下における信号電荷の転
送チャネルの幅が狭くなり、いわゆるナローチャネルに
よるバリアが生じて転送不良が生じ、再生した画面に縦
筋が起るのことを防止することが可能となる。In a parallel-serial conversion section for transferring signal charges from a vertical transfer section to a horizontal transfer section, in a conventional configuration, as shown in FIG. It is formed narrower than the width B of the electrode 3, and has a shape in which the channel width A is enlarged below the comb-like portion of the horizontal storage electrode 3. Therefore, even if the horizontal storage electrode 3 and the vertical transfer channel 5 are slightly displaced from each other, the vertical transfer channel 5 falls within the lower part of the comb-like portion of the horizontal storage electrode 3. As a result, when a shift occurs in the pattern alignment between the vertical transfer channel 5 and the horizontal storage electrode 3, the vertical transfer channel 5 protrudes from below the horizontal storage electrode 3 to transfer the signal charge under the horizontal storage electrode 3. It is possible to prevent the width of the channel from becoming narrower, so that a barrier due to a so-called narrow channel is generated, a transfer failure is generated, and vertical streaks are generated on a reproduced screen.
【0009】しかしながら、固体撮像装置の多画素化、
小型化に伴って、垂直転送チャネル5、水平転送チャネ
ル6のパターンが共に微細化されている。微細化する
と、垂直転送チャネルの容量を確保するために、図4に
示すように垂直転送チャネルの幅Aを水平蓄積電極3の
電極の幅Bよりも狭くすることが出来なくなる。これを
図5に示す。図5において、図4と対応する部分には同
一符号を付しており、かかる部分の説明は省略する。However, increasing the number of pixels of the solid-state imaging device,
With the miniaturization, the patterns of the vertical transfer channel 5 and the horizontal transfer channel 6 are both miniaturized. When the size is reduced, the width A of the vertical transfer channel cannot be made smaller than the width B of the electrode of the horizontal storage electrode 3 as shown in FIG. This is shown in FIG. 5, parts corresponding to those in FIG. 4 are denoted by the same reference numerals, and description of such parts will be omitted.
【0010】上述したパラレル−シリアル変換部は、図
5に示すように、垂直転送チャネル5の幅Aと水平蓄積
電極3の幅Bとは略同程度にならざるを得ない。この場
合、図6に示すように、両者のパターンの位置合わせで
ずれが発生すると、同図Cの部分で上述したナローチャ
ンネルによってバリアが発生し、転送不良が生じて、ビ
デオ信号に画面に縦筋となって現れるノイズをもたら
す。In the above-mentioned parallel-serial converter, as shown in FIG. 5, the width A of the vertical transfer channel 5 and the width B of the horizontal storage electrode 3 must be substantially the same. In this case, as shown in FIG. 6, if a misalignment occurs in the alignment of the two patterns, a barrier is generated due to the above-described narrow channel in the portion of FIG. Brings noise that appears as streaks.
【0011】よって、本発明は、回路のパターンが微細
化されても、チャネルの信号電荷の転送容量を確保し、
かつ、縦筋を発生しない固体撮像装置を提供することを
目的とする。Therefore, according to the present invention, even if the circuit pattern is miniaturized, the transfer capacity of the signal charge of the channel is ensured,
It is another object of the present invention to provide a solid-state imaging device that does not generate vertical streaks.
【0012】また、本発明は、回路のパターンが微細化
されても、チャネルの信号電荷の転送容量を確保し、か
つ、縦筋を発生しないパラレル−シリアル変換体装置を
提供することを目的とする。It is another object of the present invention to provide a parallel-to-serial converter device which secures a transfer capacity for signal charges in a channel and does not generate vertical stripes even if a circuit pattern is miniaturized. I do.
【0013】[0013]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の固体撮像装置は、半導体基板上に行列状に
形成されて、受光光量に応じた信号電荷を発生する複数
の光電変換素子と、各列の光電変換素子に蓄えられた信
号電荷を、上記光電変換素子の各列に沿って形成された
垂直転送チャネル内に取込み、取込んだ各信号電荷を列
方向に転送する複数の垂直転送部と、上記複数の垂直転
送部の各垂直転送チャネルから並列に出力される一水平
走査相当の複数の信号電荷を、上記垂直転送チャネルに
跨る水平蓄積電極に一旦保持し、保持した各信号電荷を
行方向に形成された水平転送チャネル内に取込んで、各
信号電荷を直列に転送する水平転送部と、上記垂直転送
チャネルと上記水平蓄積電極とが重複する領域から上記
水平転送チャネルに向い、かつ、上記垂直転送チャネル
内から上記水平転送チャネル内に幅が広がる形状で、上
記垂直転送チャネルから上記水平転送チャネル上に亘っ
て形成される不純物拡散層と、を備えることを特徴とす
る。In order to achieve the above object, a solid-state imaging device according to the present invention comprises a plurality of photoelectric conversion elements formed on a semiconductor substrate in a matrix and generating signal charges corresponding to the amount of received light. And a plurality of signal charges stored in the photoelectric conversion elements of each column are taken into a vertical transfer channel formed along each column of the photoelectric conversion elements, and the plurality of signal charges are transferred in the column direction. A vertical transfer unit and a plurality of signal charges corresponding to one horizontal scan output in parallel from each vertical transfer channel of the plurality of vertical transfer units are temporarily held in a horizontal storage electrode extending across the vertical transfer channels, and each held charge is held. A horizontal transfer section that takes in signal charges in a horizontal transfer channel formed in a row direction and transfers each signal charge in series; and a horizontal transfer channel from a region where the vertical transfer channel and the horizontal storage electrode overlap. To And an impurity diffusion layer having a shape extending from the vertical transfer channel to the horizontal transfer channel and formed from the vertical transfer channel to the horizontal transfer channel. .
【0014】また、本発明のパラレル−シリアル変換装
置は、半導体基板上に列方向に形成されて、信号電荷を
列方向に転送する複数の垂直転送チャネルと、上記複数
の垂直転送チャネルの各々から並列に出力される複数の
信号電荷を、上記垂直転送チャネルに跨る水平蓄積電極
に一旦保持し、保持した各信号電荷を行方向に形成され
た水平転送チャネル内に取込んで、各信号電荷を直列に
転送する水平転送部と、上記垂直転送チャネルと上記水
平蓄積電極とが重複する領域から上記水平転送チャネル
に向い、かつ、上記垂直転送チャネル内から上記水平転
送チャネル内に幅が広がる形状で、上記垂直転送チャネ
ルから上記水平転送チャネル上に亘って形成される不純
物拡散層と、を備えることを特徴とする。Further, the parallel-serial converter of the present invention comprises a plurality of vertical transfer channels formed on a semiconductor substrate in a column direction for transferring signal charges in the column direction, and a plurality of vertical transfer channels for each of the plurality of vertical transfer channels. A plurality of signal charges output in parallel are temporarily held in a horizontal storage electrode straddling the vertical transfer channel, and each held signal charge is taken into a horizontal transfer channel formed in a row direction, and each signal charge is taken out. A horizontal transfer unit that transfers serially, a shape in which the width of the vertical transfer channel and the horizontal storage electrode overlaps toward the horizontal transfer channel from the overlapping area and extends from the vertical transfer channel to the horizontal transfer channel. And an impurity diffusion layer formed from the vertical transfer channel to the horizontal transfer channel.
【0015】[0015]
【作用】水平蓄積電極下の、垂直転送チャネルから水平
転送チャネルに電荷が転送される領域部分に、垂直転送
チャネルから水平転送チャネルに向って濃度が高くなる
ように濃度勾配が形成された不純物拡散層を追加形成し
て、信号電荷を案内する領域を形成しているので、水平
蓄積電極と垂直転送チャネルとの多少の合わせずれが発
生しても、信号電荷の流れを妨げるバリアが発生せず、
信号電荷が水平転送チャネルに円滑に転送される。この
結果、各垂直転送チャネルの転送容量を確保でき、画面
上で縦筋となるようなビデオ信号の形成不良を防止する
ことが可能となる。According to the present invention, a concentration gradient is formed in a region under the horizontal storage electrode where charges are transferred from the vertical transfer channel to the horizontal transfer channel so that the concentration increases from the vertical transfer channel to the horizontal transfer channel. Since an additional layer is formed to form a region for guiding signal charges, even if there is a slight misalignment between the horizontal storage electrode and the vertical transfer channel, no barrier that prevents the flow of signal charges does not occur. ,
The signal charges are smoothly transferred to the horizontal transfer channel. As a result, the transfer capacity of each vertical transfer channel can be ensured, and it is possible to prevent a video signal formation defect that causes vertical stripes on the screen.
【0016】[0016]
【実施例】以下、本発明の実施例について図1を参照し
て説明する。図1において図4と対応する部分には同一
符号を付し、かかる部分の説明は省略する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG. In FIG. 1, portions corresponding to those in FIG. 4 are denoted by the same reference numerals, and description of such portions will be omitted.
【0017】この実施例においては、従来構成と同様に
固体撮像素子が形成されるが、櫛形形状の水平蓄積電極
3下の、垂直転送チャネル5から水平転送チャネル6に
移行する領域に、図1に梨地で示す、n型の不純物拡散
層10が追加形成されている。In this embodiment, a solid-state image pickup device is formed in the same manner as in the conventional structure. However, a region below the comb-shaped horizontal storage electrode 3 where the transfer from the vertical transfer channel 5 to the horizontal transfer channel 6 is performed is shown in FIG. An n-type impurity diffusion layer 10 is additionally formed as shown in FIG.
【0018】すなわち、図2に示すように、p型シリコ
ン基板にイオン注入によってn型の不純物拡散を行い、
あるいはエピタキシャル成長によって埋込チャネルを形
成し、複数の垂直転送チャネル5及び水平転送チャネル
6を形成する。埋込チャネルの不純物濃度は、例えば、
0.5〜10×1017/cm-3程度に形成される。更
に、同図に想像線で示す櫛形形状の水平蓄積電極3の行
方向に延びる電極部分(櫛形形状の柄に相当する部分)
と垂直転送チャネル5とが重なる領域3aにおいて、垂
直転送チャネル5の幅の略中央から水平転送チャネル6
に向って幅が広がるパターンで、例えば図示のような領
域3aから、水平蓄積電極3と水平転送チャネル6が交
差する領域3bに向って、幅が段階的に広がるパターン
で、n型の不純物拡散層10が形成される。この追加さ
れた不純物拡散層10の形成に用いる不純物としては、
例えば燐P、砒素As等を用いることができる。不純物
濃度は、例えば0.5〜5×1016/cm-3程度であ
る。That is, as shown in FIG. 2, n-type impurity diffusion is performed by ion implantation into a p-type silicon substrate,
Alternatively, a buried channel is formed by epitaxial growth, and a plurality of vertical transfer channels 5 and horizontal transfer channels 6 are formed. The impurity concentration of the buried channel is, for example,
It is formed to have a thickness of about 0.5 to 10 × 10 17 / cm −3 . Further, an electrode portion (a portion corresponding to a comb-shaped pattern) extending in the row direction of the comb-shaped horizontal storage electrode 3 indicated by an imaginary line in FIG.
In the region 3a where the vertical transfer channel 5 overlaps with the horizontal transfer channel 6 from the approximate center of the width of the vertical transfer channel 5.
The width is gradually increased from the region 3a as shown in the drawing to the region 3b where the horizontal storage electrode 3 and the horizontal transfer channel 6 intersect with each other. Layer 10 is formed. The impurities used for forming the added impurity diffusion layer 10 include:
For example, phosphorus P, arsenic As, or the like can be used. The impurity concentration is, for example, about 0.5 to 5 × 10 16 / cm −3 .
【0019】不純物拡散層10を垂直転送チャネル5の
幅の中央から水平転送チャネル6に向って幅が広がるよ
うに形成する理由は、不純物拡散層10のマスクを用い
てイオン注入を行った場合、幅の狭い領域3aの部分で
は周囲へのn型不純物の拡散によって比較的に不純物濃
度が低くなる。幅の広い領域3bの部分では周囲へのn
型不純物の拡散は少ないので比較的に不純物濃度が高く
なる。このため、領域3aから領域3bに至る不純物濃
度の勾配が出来る。この勾配に沿ってエネルギー勾配が
形成される。前述したように、バイアス電圧によって垂
直転送チャネル5よりも水平転送チャネル6のエネルギ
ー順位が高く設定されているので、不純物拡散層10が
垂直転送チャネル5から水平転送チャネル6に至る信号
経路に滑らかな電位傾斜を強制的に形成して信号電荷の
通過を促進する。このような不純物拡散層10による信
号電荷を水平転送チャネル6に向って案内し、信号電荷
の通過(流れ)を促進して、信号電荷の通過容量を増す
働きによって、図6にCとして示したナローチャネルが
生じても、この部分においてバリアが発生し、信号電荷
の通過が妨げられることを回避することが可能となる。
他の構成は、図4あるいは図5に示す固体撮像装置と同
様であり、その説明を省略する。また、CCDによる垂
直転送チャネル及び水平転送チャネルの各電極の制御も
従来構成と同様である。CCDの駆動には、公知の1相
駆動、2相駆動、3相駆動、4相駆動等を適用すること
が可能である。The reason why the impurity diffusion layer 10 is formed so as to increase in width from the center of the width of the vertical transfer channel 5 toward the horizontal transfer channel 6 is that when ion implantation is performed using the mask of the impurity diffusion layer 10, In the portion of the narrow region 3a, the impurity concentration becomes relatively low due to the diffusion of the n-type impurity to the periphery. In the part of the wide region 3b, n
Since the diffusion of the type impurity is small, the impurity concentration becomes relatively high. Therefore, a gradient of the impurity concentration from the region 3a to the region 3b is formed. An energy gradient is formed along this gradient. As described above, the energy order of the horizontal transfer channel 6 is set higher than that of the vertical transfer channel 5 by the bias voltage, so that the impurity diffusion layer 10 has a smooth signal path from the vertical transfer channel 5 to the horizontal transfer channel 6. A potential gradient is forcibly formed to promote the passage of signal charges. Such a signal charge by the impurity diffusion layer 10 is guided toward the horizontal transfer channel 6 to promote the passage (flow) of the signal charge and to increase the signal charge passing capacity. Even if a narrow channel is generated, it is possible to prevent a barrier from being generated at this portion and preventing the passage of signal charges.
Other configurations are the same as those of the solid-state imaging device shown in FIG. 4 or FIG. 5, and description thereof will be omitted. The control of each electrode of the vertical transfer channel and the horizontal transfer channel by the CCD is the same as that of the conventional configuration. Known one-phase drive, two-phase drive, three-phase drive, four-phase drive, and the like can be applied to drive the CCD.
【0020】不純物拡散層10のパターンは、実施例の
ように段階的に広がるパターンの他、扇形、銀杏の葉型
等、末広がりの種々の形状のものを適用することが可能
である。また、不純物拡散層10は、実施例ではn型不
純物を用いたが、この極性は埋込層の不純物と同様の極
性に決められるものである。例えば、シリコン基板がn
型で、埋込チャネルがp型であれば、p型不純物を用い
ることが出来る。上記実施例は、いわゆるインターライ
ン転送型の固体撮像装置に本発明を適用した例である
が、いわゆるフレーム転送型の固体撮像装置にも本発明
を適用することが出来る。また、本発明は、CCDを用
いた装置のパラレル−シリアル変換部に適用でる。例え
ば、CCDメモリのパラレル−シリアル変換部に不純物
拡散層10を追加形成して、垂直転送チャネルの容量確
保やノイズ発生の防止を図ることが可能となる。As the pattern of the impurity diffusion layer 10, in addition to the pattern that expands stepwise as in the embodiment, it is possible to apply various shapes such as a fan shape, a ginkgo leaf shape, and the like, which spread out at the end. Although the impurity diffusion layer 10 uses an n-type impurity in the embodiment, the polarity is determined to be the same as the impurity of the buried layer. For example, if the silicon substrate is n
If the buried channel is p-type, a p-type impurity can be used. Although the above embodiment is an example in which the present invention is applied to a so-called interline transfer type solid-state imaging device, the present invention can also be applied to a so-called frame transfer type solid-state imaging device. Further, the present invention is applicable to a parallel-serial conversion unit of a device using a CCD. For example, it is possible to additionally form the impurity diffusion layer 10 in the parallel-serial conversion unit of the CCD memory to secure the capacity of the vertical transfer channel and prevent the generation of noise.
【0021】[0021]
【発明の効果】以上説明したように、本発明の固体撮像
装置及びパラレル−シリアル変換装置においては、水平
蓄積電極下の、垂直転送チャネルから水平転送チャネル
に電荷が転送される領域部分に、垂直転送チャネルから
水平転送チャネルに向って濃度が高くなるように濃度勾
配が形成された不純物拡散層を追加形成して、信号電荷
を案内する領域を形成しているので、多少の合わせずれ
が発生しても信号電荷の流れを妨げるバリアが発生せ
ず、信号電荷が水平転送チャネルに円滑に転送される。
このため、各垂直転送チャネルの転送容量を確保でき、
画面上で縦筋となるようなビデオ信号の形成不良を防止
することが可能となる。As described above, in the solid-state imaging device and the parallel-serial conversion device according to the present invention, the vertical portion is provided below the horizontal storage electrode in the region where the charge is transferred from the vertical transfer channel to the horizontal transfer channel. An impurity diffusion layer having a concentration gradient formed so as to increase the concentration from the transfer channel to the horizontal transfer channel is additionally formed to form a region for guiding signal charges, so that a slight misalignment occurs. However, no barrier is generated that hinders the flow of the signal charges, and the signal charges are smoothly transferred to the horizontal transfer channel.
Therefore, the transfer capacity of each vertical transfer channel can be secured,
This makes it possible to prevent a video signal from being poorly formed on the screen as a vertical stripe.
【図1】本発明の固体撮像装置の実施例を示す回路パタ
ーン図である。FIG. 1 is a circuit pattern diagram illustrating an embodiment of a solid-state imaging device according to the present invention.
【図2】追加拡散層10の形成を説明するための説明図
である。FIG. 2 is an explanatory diagram for explaining formation of an additional diffusion layer 10;
【図3】固体撮像装置の概略構成を示すブロック図であ
る。FIG. 3 is a block diagram illustrating a schematic configuration of a solid-state imaging device.
【図4】固体撮像装置の従来構成を示す回路パターン図
である。FIG. 4 is a circuit pattern diagram illustrating a conventional configuration of a solid-state imaging device.
【図5】固体撮像装置の他の従来構成を示す回路パター
ン図である。FIG. 5 is a circuit pattern diagram showing another conventional configuration of the solid-state imaging device.
【図6】従来構成における不具合点を説明する説明図で
ある。FIG. 6 is an explanatory diagram for explaining a defect in a conventional configuration.
【図7】従来構成における各電極への印加電圧を示す説
明図である。FIG. 7 is an explanatory diagram showing a voltage applied to each electrode in a conventional configuration.
【図8】垂直転送装置に印加される4相駆動クロックV
1 〜V4 、水平転送電極に印加される2相駆動クロック
H1 ,H2 の波形を示すタイミングチャート。FIG. 8 shows a four-phase drive clock V applied to the vertical transfer device.
1 is a timing chart showing waveforms of 1 to V4 and two-phase drive clocks H1 and H2 applied to horizontal transfer electrodes.
【図9】従来構成における信号電荷の転送を説明する説
明図である。FIG. 9 is an explanatory diagram illustrating transfer of signal charges in a conventional configuration.
1 垂直転送電極 3 水平蓄積電極 4 水平バリア電極 5 垂直転送チャネル 6 水平転送チャネル 7 水平転送電極 8 水平転送電極 101 感光部 103 垂直転送部 104 水平転送部 105 アンプ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Vertical transfer electrode 3 Horizontal storage electrode 4 Horizontal barrier electrode 5 Vertical transfer channel 6 Horizontal transfer channel 7 Horizontal transfer electrode 8 Horizontal transfer electrode 101 Photosensitive section 103 Vertical transfer section 104 Horizontal transfer section 105 Amplifier
Claims (3)
光量に応じた信号電荷を発生する複数の光電変換素子
と、 各列の光電変換素子に蓄えられた信号電荷を、前記光電
変換素子の各列に沿って形成された垂直転送チャネル内
に取込み、取込んだ各信号電荷を列方向に転送する複数
の垂直転送部と、 前記複数の垂直転送部の各垂直転送チャネルから並列に
出力される一水平走査相当の複数の信号電荷を、前記垂
直転送チャネルに跨る水平蓄積電極に一旦保持し、保持
した各信号電荷を行方向に形成された水平転送チャネル
内に取込んで、各信号電荷を直列に転送する水平転送部
と、 前記垂直転送チャネルと前記水平蓄積電極とが重複する
領域から前記水平転送チャネルに向い、かつ、前記垂直
転送チャネル内から前記水平転送チャネル内に幅が広が
る形状で、前記垂直転送チャネルから前記水平転送チャ
ネル上に亘って形成される不純物拡散層と、 を備えることを特徴とする固体撮像装置。A plurality of photoelectric conversion elements which are formed in a matrix on a semiconductor substrate and generate signal charges corresponding to the amount of received light; A plurality of vertical transfer units that take in the vertical transfer channels formed along each column of the element and transfer each of the taken signal charges in the column direction, and in parallel from each vertical transfer channel of the plurality of vertical transfer units. A plurality of signal charges corresponding to one horizontal scan to be output are temporarily held in a horizontal storage electrode straddling the vertical transfer channel, and each held signal charge is taken into a horizontal transfer channel formed in a row direction. A horizontal transfer unit for transferring signal charges in series, from the region where the vertical transfer channel and the horizontal storage electrode overlap to the horizontal transfer channel, and from within the vertical transfer channel to the horizontal transfer channel. A shape widens, the solid-state imaging apparatus characterized by comprising, an impurity diffusion layer formed over on the horizontal transfer channel from said vertical transfer channels.
とを特徴とする請求項1記載の固体撮像装置2. The solid-state imaging device according to claim 1, wherein said impurity diffusion layer is an n-type impurity.
電荷を列方向に転送する複数の垂直転送チャネルと、 前記複数の垂直転送チャネルの各々から並列に出力され
る複数の信号電荷を、前記垂直転送チャネルに跨る水平
蓄積電極に一旦保持し、保持した各信号電荷を行方向に
形成された水平転送チャネル内に取込んで、各信号電荷
を直列に転送する水平転送部と、 前記垂直転送チャネルと前記水平蓄積電極とが重複する
領域から前記水平転送チャネルに向い、かつ、前記垂直
転送チャネル内から前記水平転送チャネル内に幅が広が
る形状で、前記垂直転送チャネルから前記水平転送チャ
ネル上に亘って形成される不純物拡散層と、 を備えることを特徴とする信号電荷のパラレル−シリア
ル変換装置。3. A plurality of vertical transfer channels formed on a semiconductor substrate in a column direction to transfer signal charges in a column direction, and a plurality of signal charges output in parallel from each of the plurality of vertical transfer channels. A horizontal transfer unit that temporarily holds the signal charges on a horizontal storage electrode straddling the vertical transfer channel, takes in the held signal charges into a horizontal transfer channel formed in the row direction, and transfers each signal charge in series, The vertical transfer channel extends from the vertical transfer channel to the horizontal transfer channel from the area where the vertical transfer channel overlaps with the horizontal storage electrode, and extends from the vertical transfer channel to the horizontal transfer channel. A parallel-to-serial converter for signal charges, comprising: an impurity diffusion layer formed over the impurity diffusion layer.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP02046794A JP3269727B2 (en) | 1994-02-17 | 1994-02-17 | Solid-state imaging device |
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| JPH07231087A JPH07231087A (en) | 1995-08-29 |
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