JPH0322754B2 - - Google Patents
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- JPH0322754B2 JPH0322754B2 JP56149166A JP14916681A JPH0322754B2 JP H0322754 B2 JPH0322754 B2 JP H0322754B2 JP 56149166 A JP56149166 A JP 56149166A JP 14916681 A JP14916681 A JP 14916681A JP H0322754 B2 JPH0322754 B2 JP H0322754B2
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-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
- H10F39/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one element covered by group H10F30/00, e.g. radiation detectors comprising photodiode arrays
- H10F39/10—Integrated devices
- H10F39/12—Image sensors
- H10F39/15—Charge-coupled device [CCD] image sensors
- H10F39/153—Two-dimensional or three-dimensional array CCD image sensors
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- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は電荷転送装置を用いた固体撮像装置に
関するものである。
関するものである。
電荷転送装置を用いた撮像装置には大きく分け
てフレーム転送方式とインターライン転送方式が
ありそれらは固体撮像装置の特徴である小型、軽
量、低消費電力、高信頼性といつた使い易さの面
の長所を柱に急速に発展している。電荷転送装置
を用いた撮像装置は特性面からは雑音、残像、焼
き付き等では現在使用されている撮像管や他の固
体撮像装置より優れているがブルーミングスミア
が大きいという大きな欠点を有している。また電
極配線が微細で複雑なために、配線間の断線、シ
ヨートが発生して歩留が悪くなる事も欠点であ
る。
てフレーム転送方式とインターライン転送方式が
ありそれらは固体撮像装置の特徴である小型、軽
量、低消費電力、高信頼性といつた使い易さの面
の長所を柱に急速に発展している。電荷転送装置
を用いた撮像装置は特性面からは雑音、残像、焼
き付き等では現在使用されている撮像管や他の固
体撮像装置より優れているがブルーミングスミア
が大きいという大きな欠点を有している。また電
極配線が微細で複雑なために、配線間の断線、シ
ヨートが発生して歩留が悪くなる事も欠点であ
る。
従来のインターライン転送方式による電荷転送
撮像装置は第１図に示すように同一電荷転送電極
群で駆動される複数列の垂直シフトレジスター１
００と、各垂直レジスターの一側に隣接しかつ互
に電気的に分離された光電変換部１０１と、垂直
シフトレジスターと光電変換部間の信号電荷の転
送を制御するトランスフアー電極１０２と、各垂
直シフトレジスターの一端に設けられた水平シフ
トレジスター１０３と水平レジスターの一端に設
けられた信号電荷を検出する装置１０４よりな
る。垂直シフトレジスターは端子１０６，１０７
よりパルスφ1，φ2によつて駆動され、トランス
フアーゲートは端子１０５からパルスφTによつ
て駆動される。
撮像装置は第１図に示すように同一電荷転送電極
群で駆動される複数列の垂直シフトレジスター１
００と、各垂直レジスターの一側に隣接しかつ互
に電気的に分離された光電変換部１０１と、垂直
シフトレジスターと光電変換部間の信号電荷の転
送を制御するトランスフアー電極１０２と、各垂
直シフトレジスターの一端に設けられた水平シフ
トレジスター１０３と水平レジスターの一端に設
けられた信号電荷を検出する装置１０４よりな
る。垂直シフトレジスターは端子１０６，１０７
よりパルスφ1，φ2によつて駆動され、トランス
フアーゲートは端子１０５からパルスφTによつ
て駆動される。
このようなインターライン転送方式による撮像
装置では光電変換部１０１に入射光量に応じて蓄
積された信号電荷はトランスフアーゲート１０２
を介してそれぞれ対応するシフトレジスター１０
０へ転送される。垂直シフトレジスターへ信号電
荷を転送したのちトランスフアーゲートが閉じら
れ光電変換部１０１は次の周期（フイールドある
いはフレーム）の信号電荷を蓄積する。一方垂直
レジスター１００に転送された信号電荷は並列に
垂直方向に転送され、各垂直レジスターの一水平
ラインごとに水平レジスター１０３に転送され
る。水平レジスターに送られた電荷は次に垂直シ
フトレジスターから信号電荷が転送されて来るま
でに水平方向に転送され電荷検出部１０４から時
系列の映像信号として外部にとりだされる。
装置では光電変換部１０１に入射光量に応じて蓄
積された信号電荷はトランスフアーゲート１０２
を介してそれぞれ対応するシフトレジスター１０
０へ転送される。垂直シフトレジスターへ信号電
荷を転送したのちトランスフアーゲートが閉じら
れ光電変換部１０１は次の周期（フイールドある
いはフレーム）の信号電荷を蓄積する。一方垂直
レジスター１００に転送された信号電荷は並列に
垂直方向に転送され、各垂直レジスターの一水平
ラインごとに水平レジスター１０３に転送され
る。水平レジスターに送られた電荷は次に垂直シ
フトレジスターから信号電荷が転送されて来るま
でに水平方向に転送され電荷検出部１０４から時
系列の映像信号として外部にとりだされる。
このようなインターライン転送方式の典形的な
単位セルの上面図を第２図ａに、第２図ａの−
′線、−′線および−′線に沿つた断面
図をそれぞれ第２図ｂ，ｃおよびｄに示す。以下
の説明において同一番号で表わされる部分は同一
の構造をもち同一の働らきをする。第２図におい
て単位セルはＰ型半導体基板２０１の主面に薄い
絶縁膜２０２を介して二相駆動垂直レジスターの
蓄積領域２１５、バリアー領域２１４上にそれぞ
れ形成された電荷転送電極２０３，２０４、光電
変換部１０１から垂直レジスターへの信号電荷の
転送を制御するトランスフアーゲート電極１０２
および基板半導体２０１と該基板半導体と異なる
導電型を有するＮ型導電形層２０５で構成される
Ｐ−Ｎ接合よりなる光電変換部１０１よりなり
各々の光電変換部は隣接する垂直シフトレジスタ
ーや他の光電変換部から基板と同一導電形でかつ
高濃度の不純物領域２０７と厚い絶縁膜２１１の
二重層によつて電気的に分離されている。
単位セルの上面図を第２図ａに、第２図ａの−
′線、−′線および−′線に沿つた断面
図をそれぞれ第２図ｂ，ｃおよびｄに示す。以下
の説明において同一番号で表わされる部分は同一
の構造をもち同一の働らきをする。第２図におい
て単位セルはＰ型半導体基板２０１の主面に薄い
絶縁膜２０２を介して二相駆動垂直レジスターの
蓄積領域２１５、バリアー領域２１４上にそれぞ
れ形成された電荷転送電極２０３，２０４、光電
変換部１０１から垂直レジスターへの信号電荷の
転送を制御するトランスフアーゲート電極１０２
および基板半導体２０１と該基板半導体と異なる
導電型を有するＮ型導電形層２０５で構成される
Ｐ−Ｎ接合よりなる光電変換部１０１よりなり
各々の光電変換部は隣接する垂直シフトレジスタ
ーや他の光電変換部から基板と同一導電形でかつ
高濃度の不純物領域２０７と厚い絶縁膜２１１の
二重層によつて電気的に分離されている。
また二つの転送電極２０３，２０４は互に絶縁
膜２０８で分離され、転送電極とトランスフアー
ゲート電極は絶縁膜２１３で分離されている。さ
らに光電変換部以外はたとえば金属層２１２で光
しやへいされている。なお第２図ａにおいては光
しやへい層は図示されていないまた絶縁膜２０９
は金属層による光しやへいの際に転送電極２０
３，２０４が短らくするのを防止している。２１
０は埋込チヤネル電荷転送路を形成するための基
板と異つた導電型を有する層であり、２１２は二
相駆動を実現するためにこの層中に形成した基板
と同じ導電型を有する層である。また一つの転送
段を構成する転送電極２０３，２０４は配線２１
６によつて結合されておりこの例のように垂直レ
ジスターに二相駆動を用いる場合には転送電極２
０３，２０４を対として一つおきに別々の転送パ
ルスφ1，φ2が印加される。
膜２０８で分離され、転送電極とトランスフアー
ゲート電極は絶縁膜２１３で分離されている。さ
らに光電変換部以外はたとえば金属層２１２で光
しやへいされている。なお第２図ａにおいては光
しやへい層は図示されていないまた絶縁膜２０９
は金属層による光しやへいの際に転送電極２０
３，２０４が短らくするのを防止している。２１
０は埋込チヤネル電荷転送路を形成するための基
板と異つた導電型を有する層であり、２１２は二
相駆動を実現するためにこの層中に形成した基板
と同じ導電型を有する層である。また一つの転送
段を構成する転送電極２０３，２０４は配線２１
６によつて結合されておりこの例のように垂直レ
ジスターに二相駆動を用いる場合には転送電極２
０３，２０４を対として一つおきに別々の転送パ
ルスφ1，φ2が印加される。
このような従来の電荷転送装置では、転送電極
２０３，２０４およびトランスフアーゲート電極
１０２が凹凸のある面上に配線されるため断線を
起し易い。また転送電極２０３，２０４は第２図
ａに矢印で示した領域Ａで細くなるため断線を起
したり配線抵抗が高くなつて高い周波数での電荷
転送が困難になる。電極間相互や電極と光しやへ
い層のオーバーラツプが多いためにそれらの間が
しばしば短絡する。また三層の電極配線と一層の
光しやへい層を必要とするため製造工程が多くな
り歩留りが悪くなる。更に構造が複雑で製造時に
種々のマージン（目合せ、オーバラツプ等）を必
要とするため微細化や多素子化が困難であつたり
受光領域の開口率が小さくなる等の欠点があつ
た。
２０３，２０４およびトランスフアーゲート電極
１０２が凹凸のある面上に配線されるため断線を
起し易い。また転送電極２０３，２０４は第２図
ａに矢印で示した領域Ａで細くなるため断線を起
したり配線抵抗が高くなつて高い周波数での電荷
転送が困難になる。電極間相互や電極と光しやへ
い層のオーバーラツプが多いためにそれらの間が
しばしば短絡する。また三層の電極配線と一層の
光しやへい層を必要とするため製造工程が多くな
り歩留りが悪くなる。更に構造が複雑で製造時に
種々のマージン（目合せ、オーバラツプ等）を必
要とするため微細化や多素子化が困難であつたり
受光領域の開口率が小さくなる等の欠点があつ
た。
本発明の目的は上記の欠点を無くした新しい構
造の電荷転送装置を用いた固体撮像装置とその駆
動法を提供することにある。
造の電荷転送装置を用いた固体撮像装置とその駆
動法を提供することにある。
本発明によれば半導体基板の主面に二次元的に
配列した光電変換蓄積領域と複数個の電荷転送垂
直レジスターと、前記光電変換蓄積領域と前記電
荷転送垂直レジスターの間の電荷の移動を制御す
るトランスフアーゲートと、水平レジスターと電
荷検出器を備える固体撮像装置において各垂直レ
ジスターが垂直方向の単一電極よりなることを特
徴とする固体撮像装置が得られる。
配列した光電変換蓄積領域と複数個の電荷転送垂
直レジスターと、前記光電変換蓄積領域と前記電
荷転送垂直レジスターの間の電荷の移動を制御す
るトランスフアーゲートと、水平レジスターと電
荷検出器を備える固体撮像装置において各垂直レ
ジスターが垂直方向の単一電極よりなることを特
徴とする固体撮像装置が得られる。
さらに本発明によれば半導体基板の主面に二次
元的に配列した光電変換蓄積領域と垂直方向の単
一電極よりなる電荷転送垂直レジスターと、前記
光電変換蓄積領域と前記電荷転送垂直レジスター
の間の電荷の移動を制御するトランスフアーゲー
トし水平レジスターと電荷検出器よりなる固体撮
像装置において光電変換蓄積領域に蓄積した電荷
を同時に電荷転送垂直レジスターに移し該レジス
ター中においてＡフイールドでは偶数行の光電変
換蓄積領域に生じた電荷を奇数行の光電変換蓄積
領域に生じた電荷に合流せしめ、Ｂフイルードで
は奇数行の光電変換蓄積領域に生じた電荷を偶数
行の光電変換蓄積領域に生じた電荷に合流せしめ
た後これらの電荷を検出することを特徴とする固
体撮像装置の駆動法が得られる。
元的に配列した光電変換蓄積領域と垂直方向の単
一電極よりなる電荷転送垂直レジスターと、前記
光電変換蓄積領域と前記電荷転送垂直レジスター
の間の電荷の移動を制御するトランスフアーゲー
トし水平レジスターと電荷検出器よりなる固体撮
像装置において光電変換蓄積領域に蓄積した電荷
を同時に電荷転送垂直レジスターに移し該レジス
ター中においてＡフイールドでは偶数行の光電変
換蓄積領域に生じた電荷を奇数行の光電変換蓄積
領域に生じた電荷に合流せしめ、Ｂフイルードで
は奇数行の光電変換蓄積領域に生じた電荷を偶数
行の光電変換蓄積領域に生じた電荷に合流せしめ
た後これらの電荷を検出することを特徴とする固
体撮像装置の駆動法が得られる。
前記本発明では垂直レジスターは垂直方向の単
一の電極より成るので構造がきわめて単純になり
前述の欠点を改善出来る。また後述するように本
発明の装置は残像の少ないインターレースモード
で駆動出来る。
一の電極より成るので構造がきわめて単純になり
前述の欠点を改善出来る。また後述するように本
発明の装置は残像の少ないインターレースモード
で駆動出来る。
次に本発明の実施例について図面を用いて具体
的に説明する。
的に説明する。
以後の本発明の実施例についての説明はＮチヤ
ネルの半導体装置についておこなう。
ネルの半導体装置についておこなう。
第３図および第４図は本発明の構造の一実施例
を示し第３図は全体図、第４図はその単位セルの
構造を示す。第４図においてａは単位セルの上面
図、ｂ図およびｃ図はａ図の−′線および
−′線に沿つた断面図を示している。従来構造
との大きな違いは第３図および第４図からわかる
ように垂直レジスターの転送電極は薄い酸化膜２
０２の上に形成された一層の垂直方向電極より成
つていることである。
を示し第３図は全体図、第４図はその単位セルの
構造を示す。第４図においてａは単位セルの上面
図、ｂ図およびｃ図はａ図の−′線および
−′線に沿つた断面図を示している。従来構造
との大きな違いは第３図および第４図からわかる
ように垂直レジスターの転送電極は薄い酸化膜２
０２の上に形成された一層の垂直方向電極より成
つていることである。
これらの図において４０１，４０３は単相駆動
レジスターの蓄積領域、４０２，４０４は同レジ
スターのバリアー領域、４１０は転送電極であり
端子３０１から転送パルスφpによつて駆動され
る。また転送電極下の不純物プロフアイルは４つ
の領域４０１，４０２，４０３，４０４でそれぞ
れ異つており第４図ｃに示すようになつている。
すなわち４０１，４０２に対応する部分はＰ基板
２０１上にそれぞれＮ領域４０７（ドナー濃度
N4）、および４０６（ドナー濃度N3）が形成さ
れており、更にその上にP+領域４０５が形成さ
れている。また４０３，４０４に対応する部分は
Ｐ基板２０１上にそれぞれＮ領域４０９（ドナー
濃度N2）および４０８（ドナー濃度N1）が形成
されている。また４１１は転送電極４１０上に形
成されたデバイスの表面安定化のために形成され
た絶縁膜である。なお図においてはトランスフア
ーゲート１０２が転送電極４１０より下方にある
場合を例としてあげたが、この順序を逆にしても
よい。逆にした場合にはトランスフアーゲートを
転送電極とオーバーラツプさせて平坦な部分にも
配線出来るので断線を少なく出来る。以上の構造
説明から従来構造に比べて電極配線構造がはるか
に単純になつていることがわかる。またシリコン
基板内部の構造は従来よりやゝ複雑であるが、こ
の部分は歩留のよいホトレジスト工程とイオン注
入工程で形成出来るので不良発生の原因にはなり
にくい。
レジスターの蓄積領域、４０２，４０４は同レジ
スターのバリアー領域、４１０は転送電極であり
端子３０１から転送パルスφpによつて駆動され
る。また転送電極下の不純物プロフアイルは４つ
の領域４０１，４０２，４０３，４０４でそれぞ
れ異つており第４図ｃに示すようになつている。
すなわち４０１，４０２に対応する部分はＰ基板
２０１上にそれぞれＮ領域４０７（ドナー濃度
N4）、および４０６（ドナー濃度N3）が形成さ
れており、更にその上にP+領域４０５が形成さ
れている。また４０３，４０４に対応する部分は
Ｐ基板２０１上にそれぞれＮ領域４０９（ドナー
濃度N2）および４０８（ドナー濃度N1）が形成
されている。また４１１は転送電極４１０上に形
成されたデバイスの表面安定化のために形成され
た絶縁膜である。なお図においてはトランスフア
ーゲート１０２が転送電極４１０より下方にある
場合を例としてあげたが、この順序を逆にしても
よい。逆にした場合にはトランスフアーゲートを
転送電極とオーバーラツプさせて平坦な部分にも
配線出来るので断線を少なく出来る。以上の構造
説明から従来構造に比べて電極配線構造がはるか
に単純になつていることがわかる。またシリコン
基板内部の構造は従来よりやゝ複雑であるが、こ
の部分は歩留のよいホトレジスト工程とイオン注
入工程で形成出来るので不良発生の原因にはなり
にくい。
第４図ｃに示されているＮ領域４０６〜４０９
のドナー不純物濃度を適切に選ぶとこれらのＮ領
域中に全く電子が存在しないときのＮ領域中の最
大電位naxと転送電極電圧φPの関係を第５図のよ
うにすることが出来る。
のドナー不純物濃度を適切に選ぶとこれらのＮ領
域中に全く電子が存在しないときのＮ領域中の最
大電位naxと転送電極電圧φPの関係を第５図のよ
うにすることが出来る。
すなわち領域４０１と４０２においてはP+領
域４０５が存在するためにnaxは転送電極電圧φP
と無関係でかつ領域４０１のnaxは領域４０２の
naxより大になつている。また領域４０３と４０
４においてはP+領域がないためにnaxは転送電
極電圧φPの関数となり高い電圧においては共に
領域４０１，４０２のnaxより高くなり、低い電
圧においては共に低くなつている。また領域４０
３のnaxは領域４０４のnaxより高くなつてい
る。このような電位関係が得られる不純物濃度の
選び方は公知である。
域４０５が存在するためにnaxは転送電極電圧φP
と無関係でかつ領域４０１のnaxは領域４０２の
naxより大になつている。また領域４０３と４０
４においてはP+領域がないためにnaxは転送電
極電圧φPの関数となり高い電圧においては共に
領域４０１，４０２のnaxより高くなり、低い電
圧においては共に低くなつている。また領域４０
３のnaxは領域４０４のnaxより高くなつてい
る。このような電位関係が得られる不純物濃度の
選び方は公知である。
具体的には、Ｐ基板２０１のアクセプター濃度
は１×1014／cm3程度であり、ｎ領域４０７，４０
９の厚さはそれぞれ約2μmと約3μm、ドナー濃度
は１×1015／cm3程度、４０８，４０６の厚さはそ
れぞれ約3μmと約2μm、ドナー濃度は５×1014／
cm3程度、Ｐ領域４０５の厚さは約1μm、アクセプ
ター濃度は５×1015／cm3程度である。
は１×1014／cm3程度であり、ｎ領域４０７，４０
９の厚さはそれぞれ約2μmと約3μm、ドナー濃度
は１×1015／cm3程度、４０８，４０６の厚さはそ
れぞれ約3μmと約2μm、ドナー濃度は５×1014／
cm3程度、Ｐ領域４０５の厚さは約1μm、アクセプ
ター濃度は５×1015／cm3程度である。
次に本発明の装置の動作を説明する。今第４図
の装置のＰ−Ｎ接合よりなる光電変換領域１０１
に光像を入射すると光の強度に比例した電子が
N+領域２０５に蓄積される。今転送電極の電位
を第５図のφL Pとしてトランスフアーゲート電圧
を、その下の表面電位がN4領域のnaxより２〜
３ボルト低くすると各光電変換領域に蓄積されて
いた電子はレジスターの対応する蓄積領域に移動
する。このときデバイス全体において４０１に対
応する蓄積領域の電位は領域４０１＞領域４０２
＞領域４０３＞領域４０４であるから、信号電子
は４０３に対応する領域から４０１に対応する領
域に移動する。
の装置のＰ−Ｎ接合よりなる光電変換領域１０１
に光像を入射すると光の強度に比例した電子が
N+領域２０５に蓄積される。今転送電極の電位
を第５図のφL Pとしてトランスフアーゲート電圧
を、その下の表面電位がN4領域のnaxより２〜
３ボルト低くすると各光電変換領域に蓄積されて
いた電子はレジスターの対応する蓄積領域に移動
する。このときデバイス全体において４０１に対
応する蓄積領域の電位は領域４０１＞領域４０２
＞領域４０３＞領域４０４であるから、信号電子
は４０３に対応する領域から４０１に対応する領
域に移動する。
すなわちPK，PK+1番目の光電変換領域で生じ
た電子が領域４０１に集められることになる。こ
のような電荷の集め方をＡフイールドとする。こ
れらの電荷はトランスフアーゲートをオフにして
シフトレジスターと光電変換領域の結合を切断し
たのち、転送電極の電圧供給端子３０１にφL Pと
φL Pの電圧を交互に印加することによつて上方に
転送され第１図の場合と全く同じようにして出力
部１０４から読み出される。すべての電荷が読み
出されてしまつたら今度は転送電極をφH Pに保ち、
トランスフアーゲートを再びＡフイールドの場合
と同じ電圧に設定するとPK-1，PK番目の光電変
換領域に蓄積された信号電荷は領域４０３に、
PK+1，PK+2番目の光電変換領域に蓄積された信号
電荷はPK+2の右方の領域４０３に対応する位置に
移される。このような電荷の集め方をＢフイール
ドとする。このような信号電荷も第１図と同様に
読み出される。このようなＡフイールド読みだし
とＢフイールド読みだしを交互にくり返すことに
よつてインターレース走査が行なわれる。光電変
換領域から垂直レジスターへの信号電荷の転送に
は次のようなモードを用いてもよい。
た電子が領域４０１に集められることになる。こ
のような電荷の集め方をＡフイールドとする。こ
れらの電荷はトランスフアーゲートをオフにして
シフトレジスターと光電変換領域の結合を切断し
たのち、転送電極の電圧供給端子３０１にφL Pと
φL Pの電圧を交互に印加することによつて上方に
転送され第１図の場合と全く同じようにして出力
部１０４から読み出される。すべての電荷が読み
出されてしまつたら今度は転送電極をφH Pに保ち、
トランスフアーゲートを再びＡフイールドの場合
と同じ電圧に設定するとPK-1，PK番目の光電変
換領域に蓄積された信号電荷は領域４０３に、
PK+1，PK+2番目の光電変換領域に蓄積された信号
電荷はPK+2の右方の領域４０３に対応する位置に
移される。このような電荷の集め方をＢフイール
ドとする。このような信号電荷も第１図と同様に
読み出される。このようなＡフイールド読みだし
とＢフイールド読みだしを交互にくり返すことに
よつてインターレース走査が行なわれる。光電変
換領域から垂直レジスターへの信号電荷の転送に
は次のようなモードを用いてもよい。
まず転送電極電圧を第５図のVP（medium）に
設定する。このとき領域４０１と４０３、領域４
０２と４０４のnaxがそれぞれほぼ同じになつて
いる。このときすべての光電変換領域の信号電荷
は隣接する蓄積領域に移される。次にトランスフ
アーゲートをオフした後転送電極をφL Pにすると
デバイスの全領域において領域４０３に対応する
位置の電荷は４０１に対応する位置に移り、４０
１に対応する位置の電荷はそのまゝで保たれる。
以後前例と同様な転送を行なうことによつてＡフ
イールドの読み出しを行なうことが出来る。トラ
ンスフアーゲートをオフにした後、転送電極を
φH Pにした場合には領域４０１に対応する位置の
電荷はPK+2の右方の４０３に対応する位置領域に
移り４０３に対応する位置、の電荷はそのまゝ保
たれる。従つて以後前例と同様な転送を行なうこ
とによつてＢフイールドの読み出しを行なうこと
が出来る。
設定する。このとき領域４０１と４０３、領域４
０２と４０４のnaxがそれぞれほぼ同じになつて
いる。このときすべての光電変換領域の信号電荷
は隣接する蓄積領域に移される。次にトランスフ
アーゲートをオフした後転送電極をφL Pにすると
デバイスの全領域において領域４０３に対応する
位置の電荷は４０１に対応する位置に移り、４０
１に対応する位置の電荷はそのまゝで保たれる。
以後前例と同様な転送を行なうことによつてＡフ
イールドの読み出しを行なうことが出来る。トラ
ンスフアーゲートをオフにした後、転送電極を
φH Pにした場合には領域４０１に対応する位置の
電荷はPK+2の右方の４０３に対応する位置領域に
移り４０３に対応する位置、の電荷はそのまゝ保
たれる。従つて以後前例と同様な転送を行なうこ
とによつてＢフイールドの読み出しを行なうこと
が出来る。
以上の構造および動作の説明から本発明の装置
の特徴は次のようにまとめられる。
の特徴は次のようにまとめられる。
１ 転送電極の巾が全領域に渡つて広く、かつ平
坦な面に形成出来るので断線が生じない。
坦な面に形成出来るので断線が生じない。
２ 転送電極は一層なので従来構造のような転送
電極間の短絡を生じない ３ 電極が二層、遮光層一層で製作出来るので製
作プロセスが簡単である。
電極間の短絡を生じない ３ 電極が二層、遮光層一層で製作出来るので製
作プロセスが簡単である。
４ 受光領域の間に電極がないため光電変換領域
が大きくなり光電感度が向上する。
が大きくなり光電感度が向上する。
５ 転送電極、トランスフアーゲートに大きな目
合せマージンや加工マージンをもたせられるの
で光電変換領域の比率を高くしたり、多素子化
するのに有利である。
合せマージンや加工マージンをもたせられるの
で光電変換領域の比率を高くしたり、多素子化
するのに有利である。
６ 従来の構造では、転送電極が水平に設けられ
ている上にそれに印加する電圧が相当高いので
転送電極下に寄生MOSTが生じて光電変換領
域間或は光電変換領域と左右のレジスターの間
がシヨートする危険があつた。このため素子分
離には基板と同一導電形で高不純物濃度の領域
と厚い酸化膜の組合わせを用いて来た。ところ
が厚い酸化膜を形成する際にいわゆるバードピ
ークと呼ばれる酸化膜の凸起が生じてactive領
域を減少させるという欠点を生じていた。本発
明では転送電極は転送チヤネル上だけにしか存
在しないので寄生MOSTが生ずることはない。
ている上にそれに印加する電圧が相当高いので
転送電極下に寄生MOSTが生じて光電変換領
域間或は光電変換領域と左右のレジスターの間
がシヨートする危険があつた。このため素子分
離には基板と同一導電形で高不純物濃度の領域
と厚い酸化膜の組合わせを用いて来た。ところ
が厚い酸化膜を形成する際にいわゆるバードピ
ークと呼ばれる酸化膜の凸起が生じてactive領
域を減少させるという欠点を生じていた。本発
明では転送電極は転送チヤネル上だけにしか存
在しないので寄生MOSTが生ずることはない。
従つて本発明の装置においては素子分離領域は
先に述べたような二重層である必要はなく、厚い
酸化膜を除去してもさしつかえない。このように
すると素子分離領域の巾を狭くできるのでactive
領域の割合や開口率を大きく出来るし多素子化も
容易になる。
先に述べたような二重層である必要はなく、厚い
酸化膜を除去してもさしつかえない。このように
すると素子分離領域の巾を狭くできるのでactive
領域の割合や開口率を大きく出来るし多素子化も
容易になる。
なお本発明はデバイス面上あいるは基板の深さ
方向のオーバーフロードレインによるブルーミン
グ防止、光電変換用PN接合のＮ領域の不純物濃
度を低げることによる残像防止、更に前記Ｎ領域
上にP+領域を設けることによる光電変換領域の
蓄積容量の増加などの効果と組合わせることが出
来る。
方向のオーバーフロードレインによるブルーミン
グ防止、光電変換用PN接合のＮ領域の不純物濃
度を低げることによる残像防止、更に前記Ｎ領域
上にP+領域を設けることによる光電変換領域の
蓄積容量の増加などの効果と組合わせることが出
来る。
第１図は従来のインターライン方式電荷転送撮
像装置の全体構成を示し、第２図ａはその単位セ
ルの上面図、第２図ｂ，ｃ，ｄはそれぞれ単位セ
ルの断面図である。これらの図において１００は
CCD垂直レジスター、１０１は受光ホトダイオ
ード、１０２はトランスフアーゲート、１０３は
水平レジスター、１０４は出力アンプ、１０５は
トランスアーゲート端子、１０６，１０７は共に
垂直レジスターの駆動端子、φTトランスフア・
ゲートへの駆動パルスφ1，φ2は共に垂直レジス
ターの駆動パルスである。また２０１はＰ型半導
体基板、２０２はSiO2膜、２０３，２０４は転
送電極、２０５はＮ領域、２０７はP+領域、２
０８，２０９はSiO2膜、２１０はＮ領域、２１
２はＰ領域（あるいはP-領域）、２１１はSiO2、
２１３はSiO2、２１４はバリアー領域、２１５
は蓄積領域、２１６は２０３と２０４を結ぶ結線
である。第３図は本発明のインターライン方式電
荷転送撮像装置の全体構成を示し、第４図ａはそ
の単位セルの上面図、第４図ｂ，ｃはそれぞれ単
位セルの断面図である。これらの図において３０
１は垂直レジスターの駆動端子、φPはその駆動
パルスである。４０１，４０３は蓄積領域、４０
２，４０４はバリアー領域、４０５はP+領域、
４０６，４０７，４０８，４０９はそれぞれＮ領
域、４１０は転送電極、４１１はSiO2である。
第５図は本発明に使用されている垂直レジスター
の転送パルス電圧と領域４０１〜４０４の中の最
大電位の関係を示している。
像装置の全体構成を示し、第２図ａはその単位セ
ルの上面図、第２図ｂ，ｃ，ｄはそれぞれ単位セ
ルの断面図である。これらの図において１００は
CCD垂直レジスター、１０１は受光ホトダイオ
ード、１０２はトランスフアーゲート、１０３は
水平レジスター、１０４は出力アンプ、１０５は
トランスアーゲート端子、１０６，１０７は共に
垂直レジスターの駆動端子、φTトランスフア・
ゲートへの駆動パルスφ1，φ2は共に垂直レジス
ターの駆動パルスである。また２０１はＰ型半導
体基板、２０２はSiO2膜、２０３，２０４は転
送電極、２０５はＮ領域、２０７はP+領域、２
０８，２０９はSiO2膜、２１０はＮ領域、２１
２はＰ領域（あるいはP-領域）、２１１はSiO2、
２１３はSiO2、２１４はバリアー領域、２１５
は蓄積領域、２１６は２０３と２０４を結ぶ結線
である。第３図は本発明のインターライン方式電
荷転送撮像装置の全体構成を示し、第４図ａはそ
の単位セルの上面図、第４図ｂ，ｃはそれぞれ単
位セルの断面図である。これらの図において３０
１は垂直レジスターの駆動端子、φPはその駆動
パルスである。４０１，４０３は蓄積領域、４０
２，４０４はバリアー領域、４０５はP+領域、
４０６，４０７，４０８，４０９はそれぞれＮ領
域、４１０は転送電極、４１１はSiO2である。
第５図は本発明に使用されている垂直レジスター
の転送パルス電圧と領域４０１〜４０４の中の最
大電位の関係を示している。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 半導体基板の主面に二次元的に配列した光電
変換蓄積領域と複数個の電荷転送垂直レジスター
と、前記光電変換蓄積領域と前記電荷転送垂直レ
ジスターの間の電荷の移動を制御するトランスフ
アゲート電極と、水平レジスターと電荷検出器を
備える固体撮像装置において、各垂直レジスター
が垂直方向の単一電極よりなり、この垂直方向電
極下に転送方向に交互に並んだ基板と反対導電型
の蓄積領域とバリアー領域が設けられ、蓄積領域
の不純物濃度はバリアー領域のそれより高く、ト
ランスフアゲート電極を間にはさんで一つの光電
変換蓄積領域に一つの蓄積領域が対応し、蓄積領
域とバリアー領域は一つおきに基板と同じ導電型
の層を表面に有し、この層のない蓄積領域からこ
の層のある蓄積領域へ向かつて電荷が転送される
ことを特徴とする固体撮像装置。 ２ 半導体基板の主面に二次元的に配列した光電
変換蓄積領域と垂直方向の単一電極よりなり、こ
の垂直方向電極下に転送方向に交互に並んだ基板
と反対導電型の蓄積領域とバリアー領域が設けら
れ、蓄積領域の不純物濃度はバリアー領域のそれ
より高く、トランスフアゲート電極を間にはさん
で一つの光電変換蓄積領域に一つの蓄積領域が対
応し、蓄積領域とバリアー領域は一つおきに基板
と同じ導電型の層を表面に有する電荷転送垂直レ
ジスターと、前記光電変換蓄積領域と前記電荷転
送垂直レジスターの間の電荷の移動を制御するト
ランスフアゲート電極と水平レジスターと電荷検
出器よりなる固体撮像装置の駆動法であつて、光
電変換蓄積領域に蓄積した電荷を同時に電荷転送
垂直レジスターに移し該レジスター中においてＡ
フイールドでは偶数行の光電変換蓄積領域に生じ
た電荷を奇数行の光電変換蓄積領域に生じた電荷
に合流せしめ、Ｂフイールドでは奇数行の光電変
換蓄積領域に生じた電荷を偶数行の光電変換蓄積
領域に生じた電荷に合流せしめた後これらの電荷
を検出することを特徴とする固体撮像装置の駆動
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56149166A JPS5850872A (ja) | 1981-09-21 | 1981-09-21 | 固体撮像装置およびその駆動法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56149166A JPS5850872A (ja) | 1981-09-21 | 1981-09-21 | 固体撮像装置およびその駆動法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5850872A JPS5850872A (ja) | 1983-03-25 |
| JPH0322754B2 true JPH0322754B2 (ja) | 1991-03-27 |
Family
ID=15469234
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56149166A Granted JPS5850872A (ja) | 1981-09-21 | 1981-09-21 | 固体撮像装置およびその駆動法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5850872A (ja) |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5380119A (en) * | 1976-12-24 | 1978-07-15 | Sony Corp | Interline type ccd image pickup device |
-
1981
- 1981-09-21 JP JP56149166A patent/JPS5850872A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5850872A (ja) | 1983-03-25 |
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