JPH0282649A - 固体撮像装置 - Google Patents

固体撮像装置

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JPH0282649A
JPH0282649A JP63235445A JP23544588A JPH0282649A JP H0282649 A JPH0282649 A JP H0282649A JP 63235445 A JP63235445 A JP 63235445A JP 23544588 A JP23544588 A JP 23544588A JP H0282649 A JPH0282649 A JP H0282649A
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Masaharu Hamazaki
浜崎 正治
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    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10FINORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
    • H10F39/00Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one element covered by group H10F30/00, e.g. radiation detectors comprising photodiode arrays
    • H10F39/10Integrated devices
    • H10F39/12Image sensors
    • H10F39/15Charge-coupled device [CCD] image sensors
    • H10F39/153Two-dimensional or three-dimensional array CCD image sensors

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  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
  • Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の概要〕 本発明は、半導体基板へ所要のパルス電圧が印加され電
子シャッター動作を行う固体撮像装置において、その出
力部のMasトランジスタが形成される半導体領域の不
純物濃度及び接合深さを、寄生容量及び抵抗より決定さ
れる時定数がパルス電圧の印加後ブランキング期間終了
時までよりも短くなるようにすることにより、出力信号
への悪影響を防止するものである。
〔従来の技術〕
CCD等の固体撮像装置においては、出力部のソースホ
ロアをMOS)ランジスタを用いて構成するものがある
第5図は、その固体撮像装置の出力部の断面構造を概略
的に示している。その構造について簡単に説明すると、
基板電圧V subが供給されるn型のシリコン基板5
1上にn型のウェル領域52が設けられている。そのn
型のウェル領域52の表面には、チャンネルストッパー
領域53.Vssが供給されるソース・ドレイン領域5
4.Voutを取り出すソース・ドレイン領域55及び
Vddが供給されるソース・ドレイン領域56がそれぞ
れ形成され、ソース・ドレイン領域54〜56同士の間
のチャンネル形成領域59.60上にはそれぞれゲート
電極57.58が形成されている。すなわち、ソース・
ドレイン領域54.55と■。、が供給されるゲート電
極57で負荷用MOSトランジスタが形成され、ソース
・ドレイン領域55゜56と人力信号Vinが供給され
るゲート電極58で駆動用MO3)ランジスタが形成さ
れる。ここで、n型のウェル領域52の接合深さはおよ
そ10μm程度とされ、その表面濃度はl×10IS〜
1016crn−”とされる。
〔発明が解決しようとする課題〕
ところが、上述の構造の固体撮像装置では、各ソース・
ドレイン領域54〜56とウェル領域52の間やウェル
領域52と基+t7i51の間に寄生容量が存在する。
また、第6図に示すように、n型のウェル領域の深い部
分にホールhが存在し、このホールhの存在する領域は
、不純物濃度が低く且つホールの易動度が小さいことか
ら、抵抗が大きい。第7図はその固体撮像装置の出力部
の等何回路を示し、上記ホールhの抵抗骨からウェル領
域52には、抵抗r、〜r16が形成され、基板とウェ
ルの間には寄生容I C+ r〜CI5が存在し、ウェ
ル領域と各電極等の間には寄生容量C21〜CZSが存
在する。
このように寄生容量CIl−C+ s 、  Cz +
〜Czs及び抵抗rll〜r16が存在するウェル領域
に対して、基板にパルス電圧を与えて電子ツヤツタ−動
作を行った場合、上記容量及び抵抗によって、パルスの
応答波形が鈍ることになり、その時定数が14(水平)
ブランキング期間を超えた時には、特に駆動用MOSト
ランジスタでレベルの変動やゲインの変化が生じ、有効
画像に悪影響が生ずる。
そこで、本発明は上述の技術的な課題に鑑み、出力信号
への悪影響を防止するような固体撮像装置の提供を目的
とする。
〔課題を解決するための手段] 上述の目的を達成するために、本発明の固体撮像装置は
、第1導電型の半導体基板へ所要のパルス電圧が印加さ
れ電子シャッター動作を行うものであって、該固体撮像
装置の出力部のMISトランジスタは、上記半導体基板
上の第2導電型の半導体領域中に第1導電型のチャンネ
ルを形成する構成とされ、その第2導電型の半導体領域
は、該第2の導電型の半導体領域の寄生容量及び抵抗よ
り決定される時定数を、パルス電圧の印加後ブランキン
グ期間終了時までよりも短くする不純物濃度及び接合深
さを有することを特徴とする。
ここで、上記時定数をパルス電圧の印加後ブランキング
期間終了時までよりも短くする不純物濃度及び接合深さ
としては、例えば第2導電型の半導体領域の全域或いは
一部を空乏層化するような不純物濃度及び接合深さを選
ぶことができ、基板の不純物濃度、基板電圧、基板に印
加されるパルス電圧、ブランキング期間でのパルスのタ
イミング、上記MISトランジスタの特性等により適宜
選択することができる。第2導電型の半導体領域の不純
物濃度5接合深さを選択し、パルス電圧の゛印加時に、
第24電型の半導体領域の全域又は−部が空乏層化する
構成でも良い。また、第2導電型の半導体領域の不純物
濃度、接合深さを選択し、少なくとも駆動用のMIS)
ランジスタで空乏層化が生ずるような構成でも良い。製
造上、上記第2導電型の半導体領域が撮像部のウェル領
域と異なる不純物濃度、接合深さを存するならば、その
半導体領域と撮像部のウェル領域をそれぞれ別工程で形
成することもできる。
〔作用〕
上述のように時定数が短くなるように不純物濃度及び接
合深さを選ぶことで、電子シャッター動作のためにパル
ス電圧を印加した後では、ブランキング期間終了時まで
に、出力部のMIS)ランジスタのレヘルの変動やゲイ
ンの変化が防止され、出力信号への悪影響が防止される
〔実施例〕
本発明の好適な実施例を図面を参照しながら説明する。
本実施例は、電子シャンク−機能を有するCCDの例で
あり、その水平ブランキング期間中に基板にパルス電圧
が印加されて縦方向に不要電荷の排除を行う縮型オーバ
ーフロードレイン構造の装置である。そして、本実施例
のCCDは、その出力部のウェルの構造に特徴を有して
いる。
第1図は、出力部の断面図であって、n型のシリコン基
板1上にp型のウェル領域2を有している。n型のシリ
コン基板1には、所要例えば30V等のパルス電圧が印
加され、図示しない撮像部において不要電荷を排除する
ことができる。p型のウェル領域2は、その主面にnM
O3)ランジスタを形成するための領域であり、p型の
ウェル領域2の寄生容量及び抵抗より決定される時定数
を、パルス電圧の印加後ブランキング期間終了時までよ
りも短くする不純物濃度及び接合深さにされている。す
なわち、接合深さXlは従来より浅く5μm程度とされ
、その不純物濃度もその表面濃度で〜10 + 5 c
tn −2と低濃度にされている。
このように接合深さx、が浅くされ、不純物濃度が低濃
度とされてなるp型のウェル領域2の表面には、所要の
電位とされるチャンネルストッパー領域3が領域の回り
を囲むように形成される。
このチャンネルストッパー領域3に囲まれた領域には、
さらに2■程度の電圧Vssが供給されるソース・ドレ
イン領域4と、次段のソースホロワに接続して電圧■。
0アを出力するソース・ドレイン領域5と、15V程度
の電圧Vddが供給されるソース・ドレイン領域6とが
それぞれ離間して形成されている。ソース・ドレイン領
域4とソース・ドレイン領域5の間のチャンネル形成領
域7上には、絶83119を介してゲート電極8が形成
され、このゲート電極8には電圧VGGが供給される。
このチャンネル形成領域7にかかるnMO5)ランジヌ
タは、能動負荷として機能する。ソース・ドレイン領域
5とソース・ドレイン領域6の間のチャンネル形成領域
9上には、絶縁膜を介してゲート電極lOが形成され、
このゲート電極lOには前段の出力信号■、が供給され
る。このチャンネル形成領域9にかかるnMOsトラン
ジスタは、駆動用のnMO5)ランジスタとして機能す
る。そして、駆動用のnMOSトランジスタは、上述の
不純物濃度及び接合深さχ、からその直下が完全に空乏
化され、その結果として出力信号への悪影口が防止され
る。
上記ソース・ドレイン領域4,5.6の下部には、それ
ぞれp゛型の第2のウェル領域11.12、■3が形成
される。p′型の第2のウェル領域11は後述する第4
図の抵抗r++rZの抵抗値を下げるためのものであり
、p゛型の第2のウェル領域12.13は各ソース・ド
レイン領域4〜6と基板1とのパンチスルーの耐圧を確
保するために形成される。これは、本実施例の固体撮像
装置では、特にp型のウェル領域2の不純物濃度が低濃
度とされ、且つ接合深さx、が浅くされているからであ
る。耐圧が確保できれば、上記p゛型の第2のウェル領
域12.13を設けなくとも良い。
第2図は、このような出力部の配線を示す図であり、フ
ォトダイオードPDからの信号がゲートPGを介して出
力部に供給される。そして、第1図に示したような能動
負荷ALと駆動用MOSトランジスタDTを直列接続し
たソースホロワを2段介してCCDの出力信号が出力さ
れる。
このような構造からなる本実施例の固体撮像装置の出力
部では、そのポテンシャルが第3図に示すようなものと
なる。これを従来例である第6図に示したポテンシャル
との比較において説明すると、p型のウェル領域2の不
純物濃度が低いため、そのポテンシャルのピークP0の
高さが低くなる。
また、p型のウェル領域2の接合深さXl も浅くなる
ことから、ポテンシャルのビークPaの深さも浅くなる
。その結果、ポテンシャルのピークで存在していたホー
ルhがなくなり、p型のウェル領域2は空乏層化する。
第4図はその出力部のソースボロ91段分の等価回路図
であり、従来例を示す第7図に対応する。
この第4図に示すように、p型のウェル領域2の一部が
空乏層化しているために、各ソース・ドレイン5■域5
,6とp型のウェル領域2の間の寄生容量及びp型のウ
ェル領域2とn型のシリコン基板lの間の寄生容量は、
結びついて1つの容1c3〜C3を有するようになり、
第7図に示した抵抗rlff〜r16に相当する抵抗は
なくなる。このため、抵抗と容量による時定数は小さく
なり、電子シャッター動作を行った際の基板パルスのレ
スポンスが良好なものとなり、その時定数をパルス電圧
の印加後ブランキング期間終了時までよりも短くするこ
とで、駆動用のMOS)ランジスタのレヘルやゲインの
変動を抑えることができる。
このように本実施例の固体撮像装置では、出力部の駆動
用MOSトランジスタのソース・トレイン領域5.6及
びチャンネル形成領域9では、p型のウェル領域2が完
全に空乏化する。また、ソース・ドレイン領域4の直下
のp型のウェル領域2では抵抗rl、r2及び容fic
+、czからの時定数が短くされるために、電子シャッ
ター動作を行って基板にパルス電圧を印加した場合であ
っても、駆動用のMOS)ランジスタのレヘルやゲイン
の変動を抑えることができる。
なお、上述の実施例では、出力部の構成をソースホロワ
型としたが、これに限定されず、他の回路構成でも良い
。また、p型、n型は逆の構成にもできる。
〔発明の効果〕
本発明の固体撮像装置は、上述のように第2導電型の半
導体領域の不純物濃度及び接合深さが、該第2の導電型
の半導体領域の寄生容量及び抵抗より決定される時定数
を、パルス電圧の印加後ブランキング期間終了時までよ
りも短くするように設定されるため、出力部のMIS)
ランジスタのレベルやゲインの変動を抑えることができ
、電子ンヤッター動作の際の基板へのパルス印加に伴う
出力信号への悪影響を防止できる。
10・・・ゲート電極 ・・・接合深さ r2・・・抵抗 〜C5・・・寄生容量
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の固体撮像装置の一例の要部の模式的な
断面図、第2図はその要部の回路図、第3図はその要部
のポテンシャルを示す図、第4図は第1図の断面に対応
した等価回路図である。また、第5図は従来の固体撮像
装置の一例の要部の模式的な断面図、第6図はその従来
の一例のポテンシャルを示す図、第7図は第5図の断面
に対応した等価回路図である。 特許出願人   ソニー株式会社 代理人弁理士 小池 晃(他2名) 1・・・n型のシリコン基板 2・・・p型のウェル領域 3・・・チャン享ルストッパー領域 4〜6・・・ソース・ドレイン領域 7.9・・・チャンネル形成領域 本発明の固嬶i長量グー佇す^要部 第1図 G 出ブフ部ごつ四巨マ(と勺ナシリ 第2図 りAジ 采々9り 第5図 第6図 第3図 工 sub ソーヌボロヱメ4西回芳 冥4図 第7図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 第1導電型の半導体基板へ所要のパルス電圧が印加され
    電子シャッター動作を行う固体撮像装置において、 該固体撮像装置の出力部のMISトランジスタは、上記
    半導体基板上の第2導電型の半導体領域中に第1導電型
    のチャンネルを形成する構成とされ、 その第2導電型の半導体領域は、該第2の導電型の半導
    体領域の寄生容量及び抵抗より決定される時定数を、パ
    ルス電圧の印加後ブランキング期間終了時までよりも短
    くする不純物濃度及び接合深さを有することを特徴とす
    る固体撮像装置。
JP63235445A 1988-09-20 1988-09-20 固体撮像装置 Expired - Lifetime JP2727584B2 (ja)

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