JPH02211640A - 電荷転送装置 - Google Patents
電荷転送装置Info
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- JPH02211640A JPH02211640A JP1032430A JP3243089A JPH02211640A JP H02211640 A JPH02211640 A JP H02211640A JP 1032430 A JP1032430 A JP 1032430A JP 3243089 A JP3243089 A JP 3243089A JP H02211640 A JPH02211640 A JP H02211640A
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- Japan
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- charge transfer
- region
- conductivity type
- well region
- transfer device
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- H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
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- H10D62/10—Shapes, relative sizes or dispositions of the regions of the semiconductor bodies; Shapes of the semiconductor bodies
- H10D62/17—Semiconductor regions connected to electrodes not carrying current to be rectified, amplified or switched, e.g. channel regions
- H10D62/351—Substrate regions of field-effect devices
- H10D62/357—Substrate regions of field-effect devices of FETs
- H10D62/364—Substrate regions of field-effect devices of FETs of IGFETs
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- H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
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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、電荷転送装置に関し、特に、電荷転送効率を
向上させた電荷転送装置に関する。
向上させた電荷転送装置に関する。
「従来の技術］
従来から、電荷転送装置は、信号電荷を半導体基板内あ
るいは基板表面を順次転送するアナグロシフトレジスタ
動作を行う素子として知られており、遅延線やイメージ
センサなどの用途に広く採用されている。
るいは基板表面を順次転送するアナグロシフトレジスタ
動作を行う素子として知られており、遅延線やイメージ
センサなどの用途に広く採用されている。
この種従来の電荷転送装置を第５図（ａ）〜（Ｃ）を用
いて説明する。第５図（ａ）は、従来の電荷転送装置の
出力部の平面図であり、第５図（ｂ）は、そのｖｂ−ｖ
ｂ線断面図、第５図（Ｃ）は、第５図（ｂ）の断面に沿
ったポテンシャル図である。 第５図（ａ）、（ｂ）に
おいて、Ｎ型半導体基板１０上には、Ｐ型ウェル領域１
１が設けられ、このウェル領域１１内には、Ｐ型チャネ
ルストッパ１５に囲まれて、Ｎ型電荷転送領域１２、フ
ローティングデイフュージョン１６およびドレイン領域
１７が形成されている。Ｎ型電荷転送領域１２の所定の
個所には、Ｐ型拡散層１４が形成されている。半導体基
板上には、絶縁酸化膜１３を介して転送パルスφ１、φ
２が印加される転送電極１８、一定ゲート電圧○Ｇが印
加されている出力ゲート１９および一定周期毎にフロー
ティングデイフュージョン１６の電位を、一定電位電源
■ＤＤに接続されたトレイン領域１７の電位にリセット
するためのリセット電ｆｉ２０が配置されている。
いて説明する。第５図（ａ）は、従来の電荷転送装置の
出力部の平面図であり、第５図（ｂ）は、そのｖｂ−ｖ
ｂ線断面図、第５図（Ｃ）は、第５図（ｂ）の断面に沿
ったポテンシャル図である。 第５図（ａ）、（ｂ）に
おいて、Ｎ型半導体基板１０上には、Ｐ型ウェル領域１
１が設けられ、このウェル領域１１内には、Ｐ型チャネ
ルストッパ１５に囲まれて、Ｎ型電荷転送領域１２、フ
ローティングデイフュージョン１６およびドレイン領域
１７が形成されている。Ｎ型電荷転送領域１２の所定の
個所には、Ｐ型拡散層１４が形成されている。半導体基
板上には、絶縁酸化膜１３を介して転送パルスφ１、φ
２が印加される転送電極１８、一定ゲート電圧○Ｇが印
加されている出力ゲート１９および一定周期毎にフロー
ティングデイフュージョン１６の電位を、一定電位電源
■ＤＤに接続されたトレイン領域１７の電位にリセット
するためのリセット電ｆｉ２０が配置されている。
この図面において図示は省略されているが、実際にはＮ
型電荷転送領域１２は、図の右側に長く延在しており、
また、その上には多数の転送電極１８が存在している。
型電荷転送領域１２は、図の右側に長く延在しており、
また、その上には多数の転送電極１８が存在している。
この転送電極１８に転送パルスφ１、φ２を印加するこ
とにより、信号電荷はこの電荷転送領域１２内を順次転
送され、最終転送電極１８ａ下を通過した後、第５図（
ｃ）に示すように出力ゲート１つ下を通過してフローテ
ィングデイフュージョン１６へ流入し、この領域の電位
を変化させる。この電位変化はソースフォロアアンプ２
１によって検出され、出力■。ＬＩＴとしてとり出され
る。
とにより、信号電荷はこの電荷転送領域１２内を順次転
送され、最終転送電極１８ａ下を通過した後、第５図（
ｃ）に示すように出力ゲート１つ下を通過してフローテ
ィングデイフュージョン１６へ流入し、この領域の電位
を変化させる。この電位変化はソースフォロアアンプ２
１によって検出され、出力■。ＬＩＴとしてとり出され
る。
ところで、この電荷転送装置においては、電荷転送領域
の幅は、出力部付近を除いて一定の値Ｗとなされている
が、電荷転送領域の最終部においては、最終転送電極１
８ａ下からフローティングデイフュージョン１６にかけ
て次第に狭くなされている。このように電荷転送領域の
幅をしぼり込むのは、信号電荷Ｑ５□。によるフローテ
ィングデイフュージョン１６の電位変化ＶＳＩＧが、Ｖ
ｓｒａ ＝ Ｑ ＳＩＧ ／ Ｃｐ。
の幅は、出力部付近を除いて一定の値Ｗとなされている
が、電荷転送領域の最終部においては、最終転送電極１
８ａ下からフローティングデイフュージョン１６にかけ
て次第に狭くなされている。このように電荷転送領域の
幅をしぼり込むのは、信号電荷Ｑ５□。によるフローテ
ィングデイフュージョン１６の電位変化ＶＳＩＧが、Ｖ
ｓｒａ ＝ Ｑ ＳＩＧ ／ Ｃｐ。
（但し、ＣＦＤはフローティングデイフュージョンに関
する全容量） で与えられるので、フローティングデイフュージョン１
６の面積を狭くして、電圧／電荷変換ゲインを高めるた
めである。
する全容量） で与えられるので、フローティングデイフュージョン１
６の面積を狭くして、電圧／電荷変換ゲインを高めるた
めである。
［発明が解決しようとする問題点］
上述した従来の埋込みチャネル型電荷転送装置にあって
は、電荷転送領域のチャネル幅Ｗの減少に伴い、ポテン
シャルが浅くなるいわゆるナローチャネル効果があられ
れる。このため、チャネル幅が狭くなる最終転送電極１
８ａ下の電荷転送領域においては、ポテンシャルバリア
があられれ、その結果、この個所でとりのこし電荷△Ｑ
が発生し、電荷転送装置の転送効率が低下する。逆に、
十分な転送効率を得ようとして、チャネル幅をせばめな
いで、チャネル幅Ｗをそのままフローティングデイフュ
ージョンの幅とすると、今度は電圧／電荷変換ゲインが
低下してしまう。そこで、従来の装置にあっては、転送
効率とゲインとの間で妥協をする必要が生じ、十分な特
性の電荷転送装置を得ることはできなかった。
は、電荷転送領域のチャネル幅Ｗの減少に伴い、ポテン
シャルが浅くなるいわゆるナローチャネル効果があられ
れる。このため、チャネル幅が狭くなる最終転送電極１
８ａ下の電荷転送領域においては、ポテンシャルバリア
があられれ、その結果、この個所でとりのこし電荷△Ｑ
が発生し、電荷転送装置の転送効率が低下する。逆に、
十分な転送効率を得ようとして、チャネル幅をせばめな
いで、チャネル幅Ｗをそのままフローティングデイフュ
ージョンの幅とすると、今度は電圧／電荷変換ゲインが
低下してしまう。そこで、従来の装置にあっては、転送
効率とゲインとの間で妥協をする必要が生じ、十分な特
性の電荷転送装置を得ることはできなかった。
よって、本発明の目的とするところは、電荷転送装置の
電圧／電荷変換ゲインを低下せしめることなく、その電
荷転送効率を向上させることである。
電圧／電荷変換ゲインを低下せしめることなく、その電
荷転送効率を向上させることである。
［問題点を解決するための手段］
本発明の電荷転送装置は、Ｎ型半導体基板上のＰ型ウェ
ル領域内にＮ型電荷転送領域を有する埋込みチャネル型
のものであって、出力部近くの電荷転送領域の幅が電荷
転送方向に向かって狭くなされている部分の直下のウェ
ル領域の不純物濃度は、電荷転送方向に向かって漸減し
ている。
ル領域内にＮ型電荷転送領域を有する埋込みチャネル型
のものであって、出力部近くの電荷転送領域の幅が電荷
転送方向に向かって狭くなされている部分の直下のウェ
ル領域の不純物濃度は、電荷転送方向に向かって漸減し
ている。
［実施例］
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（ａ＞は、本発明の一実施例を示す平面図、第１
図（ｂ）は、第１図（ａ＞のＩｂ−Ｉｂ線断面図であり
、第１図（ｃ）は、その断面に沿ったチャネル部分のポ
テンシャル図である。そして、第２図（ａ）、（ｂ）お
よび（ｃ）は、それぞれ、第１図（ａ）のＵａ−ＩＩｃ
線、ｎｂ−ｎｂ線およびＩＩｃ−Ｉｎｃ線断面図である
。これらの図において、第５図（ａ）、（ｂ）の部分と
同等の部分に関しては同一の参照番号が付されている。
図（ｂ）は、第１図（ａ＞のＩｂ−Ｉｂ線断面図であり
、第１図（ｃ）は、その断面に沿ったチャネル部分のポ
テンシャル図である。そして、第２図（ａ）、（ｂ）お
よび（ｃ）は、それぞれ、第１図（ａ）のＵａ−ＩＩｃ
線、ｎｂ−ｎｂ線およびＩＩｃ−Ｉｎｃ線断面図である
。これらの図において、第５図（ａ）、（ｂ）の部分と
同等の部分に関しては同一の参照番号が付されている。
この実施例において第５図（ａ）、（ｂ）に示した従来
例と異なる点は、電荷転送領域の中心部に沿って、すな
わち、第１図（ｂ）の断面に沿つて、Ｐ型ウェル領域１
１の深さが電荷転送方向に向かって次第に浅くなってい
る点であって、この部分において、ウェル領域の不純物
濃度も電荷転送方向に向かって漸減している。第２図（
ｂ）、（ｃ）に示されるように、この部分のＰ型ウェル
領域のＰ型不純物は、領域１２の左右から横方向拡散に
よって導入されたものである。そのため、結果的に、こ
の部分のウェル領域の深さは、不純物濃度が低くなるに
つれ次第に浅くなっている。
例と異なる点は、電荷転送領域の中心部に沿って、すな
わち、第１図（ｂ）の断面に沿つて、Ｐ型ウェル領域１
１の深さが電荷転送方向に向かって次第に浅くなってい
る点であって、この部分において、ウェル領域の不純物
濃度も電荷転送方向に向かって漸減している。第２図（
ｂ）、（ｃ）に示されるように、この部分のＰ型ウェル
領域のＰ型不純物は、領域１２の左右から横方向拡散に
よって導入されたものである。そのため、結果的に、こ
の部分のウェル領域の深さは、不純物濃度が低くなるに
つれ次第に浅くなっている。
第３図に、第２図（ａ＞、（ｂ）および（Ｃ）のＩＩＩ
ａ−１１１ａ線、１ｌｌｂ−１１Ｊｂ線および■ｃ−Ｉ
［［ｃ線断面におけるポテンシャル図を示す。同図に示
すように、ウェル領域の不純物濃度が低下するにつれ空
乏層のウェル領域への伸びは増大し、ポテンシャルＶ１
、ｖ２、Ｖａは次第に深くなる。その結果、第１図（ｃ
）に示すように、ナローチャネル効果によるポテンシャ
ルのもち上がりを相殺し、なおかつ、電荷転送方向への
加速電界を発生させることができる。したがって、この
ようにすれば、とりのこし電荷を消滅させ、かつ、転送
速度を高めることができる。
ａ−１１１ａ線、１ｌｌｂ−１１Ｊｂ線および■ｃ−Ｉ
［［ｃ線断面におけるポテンシャル図を示す。同図に示
すように、ウェル領域の不純物濃度が低下するにつれ空
乏層のウェル領域への伸びは増大し、ポテンシャルＶ１
、ｖ２、Ｖａは次第に深くなる。その結果、第１図（ｃ
）に示すように、ナローチャネル効果によるポテンシャ
ルのもち上がりを相殺し、なおかつ、電荷転送方向への
加速電界を発生させることができる。したがって、この
ようにすれば、とりのこし電荷を消滅させ、かつ、転送
速度を高めることができる。
次に、第４図（ａ）乃至（ｃ）を参照して本発明の他の
実施例について説明する。第４図（ａ）は、この実施例
を示す平面図であり、第４図（ｂ）は、第４図（ａ＞の
ＩＶｂ−ＩＶｂ線断面図、第４図（ｃ）は、その断面に
おけるチャネル部のポテンシャル図である。
実施例について説明する。第４図（ａ）は、この実施例
を示す平面図であり、第４図（ｂ）は、第４図（ａ＞の
ＩＶｂ−ＩＶｂ線断面図、第４図（ｃ）は、その断面に
おけるチャネル部のポテンシャル図である。
この実施例ではリセットゲート２０下のＰウェル領域才
でＰ型ウェル領域の濃度変化および深さ変化を広げるこ
とにより、リセットゲート２０下のポテンシャルにまで
傾きをもたせている。このようにすることにより、リセ
ットゲート下の電荷がリセットパルスがオフとなる時点
においてほとんどすべてドレイン領域１７へ流入するた
め、フローティングデイフュージョン部への信号電荷の
逆流人が発生せず、いわゆるリセットノイズを低減させ
る効果が生じる。
でＰ型ウェル領域の濃度変化および深さ変化を広げるこ
とにより、リセットゲート２０下のポテンシャルにまで
傾きをもたせている。このようにすることにより、リセ
ットゲート下の電荷がリセットパルスがオフとなる時点
においてほとんどすべてドレイン領域１７へ流入するた
め、フローティングデイフュージョン部への信号電荷の
逆流人が発生せず、いわゆるリセットノイズを低減させ
る効果が生じる。
なお、以上の実施例では、チャネル幅をしぼり込む部分
でのみウェル領域の不純物濃度に勾配をもたせたが、チ
ャネル幅が一定の部分においてもそのようにしてもよい
。その場合には、チャネル幅一定の部分においても転送
速度を速め転送効率を高めることができる。
でのみウェル領域の不純物濃度に勾配をもたせたが、チ
ャネル幅が一定の部分においてもそのようにしてもよい
。その場合には、チャネル幅一定の部分においても転送
速度を速め転送効率を高めることができる。
［発明の効果］
以上説明したように、本発明は、電荷転送装置のチャネ
ル幅をナローチャネル効果があられれるほど大きく変え
る必要がある場合、ナローチャネル部下のウェル領域の
不純物濃度をチャネル幅に応じて下げるものであるので
、本発明によれば、その部分のチャネルのポテンシャル
を深くして、ナローチャネル効果によるポテンシャルの
もち上がりをなくし、転送効率の向上、転送速度の向上
を実現することができる。
ル幅をナローチャネル効果があられれるほど大きく変え
る必要がある場合、ナローチャネル部下のウェル領域の
不純物濃度をチャネル幅に応じて下げるものであるので
、本発明によれば、その部分のチャネルのポテンシャル
を深くして、ナローチャネル効果によるポテンシャルの
もち上がりをなくし、転送効率の向上、転送速度の向上
を実現することができる。
また、本発明においては、不純物濃度が漸減するウェル
領域の不純物は、横方向からの拡散によって導入されて
いるので、通常のウェル領域形成工程に格別の工程を追
加することなしに上記構成の素子を製造することができ
る。
領域の不純物は、横方向からの拡散によって導入されて
いるので、通常のウェル領域形成工程に格別の工程を追
加することなしに上記構成の素子を製造することができ
る。
第１図（ａ＞は、本発明の一実施例を示す平面図、第１
図（ｂ）、（Ｃ）は、それぞれ、第１図（ａ）のＩｂ−
Ｉｂ線断面図とこの断面におけるポテンシャル図、第２
図（ａ＞、（ｂ）、（ｃ）は、それぞれ、第１図（ａ）
のｎａ−ＩＩａ線、■ｂ−ｎｂ線、Ｕｃ−ＩＩｃ線断面
図、第３図は、第２図（ａ）、（ｂ）および（Ｃ）のＩ
Ｉ［ａ−１１Ｉａ線、ｍｂ−ｍｂ線およびＩ［Ｉｃ−Ｉ
［［ｃ線断面のポテンシャル図、第４図（ａ＞は、本発
明の他の実施例を示す平面図、・第４図（ｂ）、（Ｃ）
は、それぞれ、第４図（ａ）の■ｂ−１ｙｂ線断面図と
この断面におけるポテンシャル図、第５図（ａ＞は、従
来例の平面図、第５図（ｂ）、（ｃ）は、それぞれ、第
５図（ａ）のＶａ−Ｖａ線断面図とこの断面におけるポ
テンシャル図である。 １０・・・Ｎ型半導体基板、 １１・・・Ｐ型ウェル領
域、 １２・・Ｎ型電荷転送領域、 １３・・・絶縁酸
化膜、 １４・・・Ｐ型拡散層、 １５・・・Ｐ型チャ
ネルストッパ、 １６・・・フローティングデイフュ
ージョン、 １７・・・トレイン領域、 １８・・・転
送電極、 １８ａ・・・最終転送電極、 ９・・・出力ゲー ト、 ２０・・・リセットゲート、 １・・・ソースフ ォロアアンプ。
図（ｂ）、（Ｃ）は、それぞれ、第１図（ａ）のＩｂ−
Ｉｂ線断面図とこの断面におけるポテンシャル図、第２
図（ａ＞、（ｂ）、（ｃ）は、それぞれ、第１図（ａ）
のｎａ−ＩＩａ線、■ｂ−ｎｂ線、Ｕｃ−ＩＩｃ線断面
図、第３図は、第２図（ａ）、（ｂ）および（Ｃ）のＩ
Ｉ［ａ−１１Ｉａ線、ｍｂ−ｍｂ線およびＩ［Ｉｃ−Ｉ
［［ｃ線断面のポテンシャル図、第４図（ａ＞は、本発
明の他の実施例を示す平面図、・第４図（ｂ）、（Ｃ）
は、それぞれ、第４図（ａ）の■ｂ−１ｙｂ線断面図と
この断面におけるポテンシャル図、第５図（ａ＞は、従
来例の平面図、第５図（ｂ）、（ｃ）は、それぞれ、第
５図（ａ）のＶａ−Ｖａ線断面図とこの断面におけるポ
テンシャル図である。 １０・・・Ｎ型半導体基板、 １１・・・Ｐ型ウェル領
域、 １２・・Ｎ型電荷転送領域、 １３・・・絶縁酸
化膜、 １４・・・Ｐ型拡散層、 １５・・・Ｐ型チャ
ネルストッパ、 １６・・・フローティングデイフュ
ージョン、 １７・・・トレイン領域、 １８・・・転
送電極、 １８ａ・・・最終転送電極、 ９・・・出力ゲー ト、 ２０・・・リセットゲート、 １・・・ソースフ ォロアアンプ。
Claims (2)
- （１）第１導電型半導体基板と、前記第１導電型半導体
基板表面に形成された第２導電型ウェル領域と、前記第
２導電型ウェル領域表面に形成され、その最終部におい
て電荷転送方向に向かって次第に狭くなされた第１導電
型の電荷転送領域とを具備した電荷転送装置において、
電荷転送方向に向かって次第に狭くなされた第１導電型
の電荷転送領域の直下においては前記第２導電型ウェル
領域の不純物濃度は電荷転送方向に向かって漸減せしめ
られていることを特徴とする電荷転送装置。 - （２）前記第２導電型ウェル領域の不純物濃度が電荷転
送方向に向かって漸減せしめられている部分においては
、不純物が横方向拡散によって導入されたものであるこ
とを特徴とする請求項１記載の電荷転送装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1032430A JPH0728031B2 (ja) | 1989-02-11 | 1989-02-11 | 電荷転送装置 |
| DE69008378T DE69008378T2 (de) | 1989-02-11 | 1990-02-09 | Ladungsverschiebe-Bauelement mit hoher Ladungsübertragungs-Effizienz ohne Einbusse der Ausgangssignal-Dynamik. |
| EP90102588A EP0383210B1 (en) | 1989-02-11 | 1990-02-09 | Charge transfer device achieving a large charge transferring efficiency without sacrifice of dynamic range of output signal level |
| US07/693,164 US5103278A (en) | 1989-02-11 | 1991-04-29 | Charge transfer device achieving a high charge transfer efficiency by forming a potential well gradient under an output-gate area |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1032430A JPH0728031B2 (ja) | 1989-02-11 | 1989-02-11 | 電荷転送装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02211640A true JPH02211640A (ja) | 1990-08-22 |
| JPH0728031B2 JPH0728031B2 (ja) | 1995-03-29 |
Family
ID=12358739
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1032430A Expired - Lifetime JPH0728031B2 (ja) | 1989-02-11 | 1989-02-11 | 電荷転送装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5103278A (ja) |
| EP (1) | EP0383210B1 (ja) |
| JP (1) | JPH0728031B2 (ja) |
| DE (1) | DE69008378T2 (ja) |
Families Citing this family (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04247629A (ja) * | 1991-02-01 | 1992-09-03 | Fujitsu Ltd | 電荷結合デバイス及びその製造方法 |
| JP3070146B2 (ja) * | 1991-06-19 | 2000-07-24 | ソニー株式会社 | 固体撮像装置 |
| JPH05243281A (ja) * | 1992-03-02 | 1993-09-21 | Nec Corp | 半導体装置及びその製造方法 |
| JP2500436B2 (ja) * | 1993-05-10 | 1996-05-29 | 日本電気株式会社 | 信号処理装置 |
| JP2768311B2 (ja) * | 1995-05-31 | 1998-06-25 | 日本電気株式会社 | 電荷転送装置 |
| US6417531B1 (en) * | 1998-11-24 | 2002-07-09 | Nec Corporation | Charge transfer device with final potential well close to floating diffusion region |
| JP2001044416A (ja) * | 1999-07-28 | 2001-02-16 | Sony Corp | 電荷転送装置及び固体撮像装置 |
| KR20030003699A (ko) * | 2001-01-23 | 2003-01-10 | 코닌클리즈케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이. | 전하 결합 소자 및 전하 결합 소자 제조 방법 |
| JP5243983B2 (ja) * | 2009-01-30 | 2013-07-24 | 浜松ホトニクス株式会社 | 電子増倍機能内蔵型の固体撮像素子 |
| KR101508283B1 (ko) * | 2010-06-01 | 2015-04-07 | 볼리 미디어 커뮤니케이션스 (센젠) 캄파니 리미티드 | 감광소자 및 그 리딩 방법, 리딩 회로 |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3796932A (en) * | 1971-06-28 | 1974-03-12 | Bell Telephone Labor Inc | Charge coupled devices employing nonuniform concentrations of immobile charge along the information channel |
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