JPH036658B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、半導体層と、この半導体層に属し、
第１および第２長手側縁を有する電荷転送チヤネ
ルと、障壁層により前記と電荷転送チヤネルから
分離され、前記の電荷転送チヤネルをその一方の
長手側縁から他方の長手側縁に向けて横方向にま
たがつて延在する電極をする電極装置とを具える
電荷転送装置であつて、前記の電極の少くとも１
つが電荷転送チヤネル内に存在する第１蓄積個所
の関連する第１電極であり、前記の電荷転送チヤ
ネルの外部には前記の半導体層に属する第２蓄積
個所が存在しており、この第２蓄積個所は障壁層
により当該第２蓄積個所から分離された関連の第
２電極を有しており、第１および第２蓄積個所と
各々はある長さとある幅とを有するほぼ方形の周
辺を有しており、この周辺は少なくとも特に関連
の第１或いは第２電極により決定され、前記の半
導体層は第１蓄積個所から第２蓄積個所に延在す
る接続チヤネルを有しており、この接続チヤネル
は障壁層により当該接続チヤネルから分離された
転送電極により制御でき、この接続チヤネルは電
荷転送チヤネルの第１長手側縁の側で第１蓄積個
所に結合しており、転送電極は細条状になつてい
るとともに前記の電荷転送チヤネルの側部の第１
長手側縁に対しほぼ平行に配置されており、電荷
キヤリアは第１および第２蓄積個所の接続チヤネ
ルを経て一方の蓄積個所から他方の蓄積個所へ転
送することができ、接続チヤネルは前記の一方の
蓄積個所に隣接するその一方の端部でこの一方の
蓄積個所の長さおよび幅よりも小さな幅を有して
おり、転送電極は前記の一方の蓄積個所と関連す
る第１或いは第２電極から分離されている電荷転
送装置に関するものである。

このような電荷転送装置は0042477なる番号で
公表されている欧州特許出願に記載されており、
既知である。この既知の装置はCCDシフトレジ
スタより成る直列／並列／直列蓄積装置である。
入力レジストは数個の並列レジスタに結合されて
いる。各並列レジスタは接続チヤネルを経て、第
１電極の下方に存在する直列レジスタの第１蓄積
個所に接続されており、接続チヤネルは直列レジ
スタの電荷転送チヤネルの幅よりも狭くなつてい
る。直列レジスタは２相のレジスタであり、この
場合第１電極は半導体本体より上の第１の高さ
（レベル）に配置されており、これら第１電極間
の間隔の各々は電極装置の他と電極により橋絡さ
れている。これら他の電極は第１の高さの位置か
ら絶縁層によつて分離されている第２の高さに位
置している。各第１電極は隣接の他の電極に接続
されており、これにより形成された複数の電極対
は異なるクロツク電圧点に交互に接続されてい
る。第１電極および他の電極は直列レジスタの電
荷転送チヤネルを横切つて延在しており、第１電
極は他の電極より長くなつている。これらの長い
第１電極は前記の電荷転送チヤネルを横切つて延
在するばかりではなく、個々の接続チヤネルの隣
接部分の上方で細条状転送電極の縁部の下方まで
延在している。

本発明は特に、上述した既知の構造のもので
は、情報を表わす電荷パケツトを第１蓄積個所か
ら第２蓄積個所に、従つて直列レジスタから並列
レジスタに転送する際に問題が容易に生じるおそ
れがあり、これらの問題は接続チヤネルが幅狭に
なればなる程重大となる。すなわち、接続チヤネ
ルの横方向の境界がこれらのチヤネルの入口で接
近している為、第１電極の下方に形成されるべき
電位の井戸は直列れレジスタの幅広電荷転送チヤ
ネルの中央に配置されている第１蓄積個所の中央
部分におけるよりも浅くなる。この影響は電荷キ
ヤリアの転送に際してしきい値として現われ、転
送すべき電荷パケツトの電荷キヤリアが第１蓄積
個所にのこるおそれがある。

本発明の目的は、製造に際して追加の処理工程
を必要をすることなく、上述した問題を比較的簡
単に解決しうるようにすることにある。

本発明は、半導体層と、この半導体層に属し、
第１および第２長手側縁を有する電荷転送チヤネ
ルと、障壁層により前記の電荷転送チヤネルから
分離され、前記の電荷転送チヤネルをその一方の
長手側縁から他方の長手側縁に向けて横方向にま
たがつて延在する電極を有する電極装置とを具え
る電荷転送装置であつて、前記の電極の少くとも
１つが電荷転送チヤネル内に存在する第１蓄積個
所と関連する第１電極であり、前記の電荷転送チ
ヤネルの外部には前記の半導体層に属する第２蓄
積個所が存在しており、この第２蓄積個所は障壁
層により当該第２蓄積個所から分離された関連と
第２電極を有しており、第１および第２蓄積個所
の各々はある長さとある幅とを有するほぼ方形の
周辺を有しており、この周辺は少くとも特に関連
の第１或いは第２電極により決定され、前記の半
導体層は第１蓄積個所から第２蓄積個所に延在す
る接続チヤネルを有しており、この接続チヤネル
は障壁層により当該接続チヤネルから分離された
転送電極により制御でき、この接続チヤネルは前
記の電荷転送チヤネルの第１長手側縁の側で第１
蓄積個所に結合しており、転送電極は細条状にな
つているとともに前記の電荷転送チヤネルの側部
の第１長手側縁に対しほぼ平行に配置されてお
り、電荷キヤリアは第１および第２蓄積個所の接
続チヤネルを経て一方の蓄積個所から他方の蓄積
個所へ転送することができ、接続チヤネルは前記
の一方の蓄積個所に隣接するその一方の端部でこ
の一方の蓄積個所の長さおよび幅よりも小さな幅
を有しており、転送電極は前記の一方の蓄積個所
と関連する第１或いは第２電極から分離されてい
る電荷転送装置において、前記の一方の蓄積個所
の少なくともほぼ周辺まで延在する突起部を接続
チヤネルの前記の一方の端部の領域で細条状の前
記の転送電極に設けたことを特徴とする。

前記の一方の蓄積個所と関連する第１或いは第
２電極と転送電極とは互いに満足に、すなわち少
なくともある程度重ねて結合するのがしばしば望
ましい。このようにすると、前記の一方の蓄積個
所から接続チヤネルへの特に満足な電荷転送が得
られる。第１電極を転送電極の下方まで延在さ
せ、従つて重ね領域において接続チヤネルからの
距離が転送電極におけるよりも短い位置に位置さ
せた前述した電荷転送装置と相違して、本発明に
よる装置は、重ね領域において転送電極、特にこ
の電極の突起部を、接続チヤネルからの距離が第
１電極におけるよりも短い位置に位置させるよう
に構成するのが好ましい。

本発明による装置においては、接続チヤネルに
おける電位を、突起部が存在する為に転送電極に
よる前記一方の蓄積個所までいかなる割合でも制
御でき、従つてしきい値が存在するという前述し
た問題を簡単に解決しうる。更に、前記の一方の
蓄積個所が電荷転送チヤネルの一部分を形成する
場合には、前記の一方の蓄積個所が実際にこの電
荷転送チヤネルまでに制御され、隣接の接続チヤ
ネル中に延在しないという追加の利点が得られ
る。この電荷転送チヤネルを経る電荷パケツトの
転送中、実際にすべての電荷キヤリア、従つて比
較的大きな電荷パケツトの電荷キヤリアもこの電
荷転送チヤネル中に維持され、前述した既知の装
置におけるように電荷転送チヤネルと接続チヤネ
ルの入口部とに亘つて配分されない。このような
電荷キヤリアの配分は電荷転送チヤネルを経る電
荷転送の転送効率、特に高クロツク周波数での転
送効率に悪影響を及ぼすおそれがある。

転送電極は第２電極に接続することができ、転
送電極と第２電極とは一体として構成することも
できる。特に第２蓄積個所も接続チヤネルの幅よ
りも可成り大きな幅を有する場合には、電荷パケ
ツトの蓄積は実際に電荷キヤリアの転送中第２蓄
積個所で完全に行なわれる。接続チヤネルの幅狭
出口においても幅狭入口におけるのと同様にしき
い値が形成される。この場合接続チヤネルの出口
におけるしきい値は電荷キヤリアが第２蓄積個所
から接続チヤネルに戻るのを困難にする。

しかし、転送電極は第１電極からばかりではな
く第２電極からも分離させるのが好ましい。転送
電極は第１および第２電極から分離されていても
制御することができ、従つて電荷パケツトが第２
蓄積個所に転送される前で電荷キヤリアの転送中
に電荷パケツトを接続チヤネル内に瞬時的に蓄積
させることができる。

前記の他方の蓄積個所に隣接する接続チヤネル
の他方の端部の領域においても同様に転送電極に
突起部を設け、この突起部を少くとも実際上前記
の他方の蓄積個所の周辺まで延在させるのが有利
である。この他方の蓄積個所が電荷転送レジスタ
の一部分をも構成する限り、大きな電荷パケツト
の蓄積中に電荷が接続チヤネルの端部にも部分的
に位置するということが防止される。更に、この
例の装置は電荷を接続チヤネルの双方向に転送す
るのに適しており、電荷を双方向に転送すること
は電荷転送レジスタを所定の装置に適用する場合
に重要なことである。

転送電極および電極装置の電極は２つの高さの
位置に亘つて分布するように形成しうる。この場
合、第１蓄積個所に隣接する接続チヤネルの端部
付近で第１電極が幅広部分を有し、第１電極にそ
の両側で隣接する電極装置の電極が接続チヤネル
の上記の端部付近で幅狭部分を有し、これにより
これらの隣接電極と突起部を有する転送電極とを
同一の高さの位置にしうるようにすれば、前記の
一方の蓄積個所から接続チヤネルへの電荷の特に
満足な転送が得られる。

しかし、転送電極と、電極装置の電極とは少く
とも３つの高さの位置に亘つて分布されるように
形成し、転送電極はこれら高さのうちの第１の高
さの位置と関連し、電極装置の電極はこの第１の
高さの位置から分離されるとともに他の高さの位
置に亘つて分布されるように配置するのが好まし
い。

突起部の幅は広い範囲内で自由に選択すること
ができる。電圧を転送電極に印加した場合、電荷
転送レジスタの異なる蓄積個所に蓄積され電圧印
加前に互いに分離されている電荷パケツトの間が
不所望に接続されるのを防止する必要がある。前
記の突起部の幅は、接続チヤネルの前記の端部の
領域においては、前記の一方の蓄積個所の関連す
る第１或いは第２電極の寸法であつて前記の幅に
対しほぼ平行に測つた寸法に多くとも等しくする
のが好ましく、特に前記の突起部の幅は、接続チ
ヤネルの前記の端部の領域で多くともこの端部の
幅に等しくするのが有利である。

前記の一方の蓄積個所は第１或いは第２蓄積個
所を以つて構成しうる。前記の一方の蓄積個所
は、電磁エネルギーを電荷パケツトに変換するイ
メージセンサ素子と関連させることができ、この
場合電荷転送レジスタはこの電荷パケツトによつ
て表わされる情報を読取る作用をする。更に、他
方の蓄積個所は電荷転送レジスタから生じる電荷
パケツトを読取る読取り装置に接続或いは結合す
ることができる。

本発明による装置の重要な好適例では第２蓄積
個所を前記の半導体層に属する他の電荷転送チヤ
ネル内に位置させ、この他の電荷転送チヤネル
を、第１蓄積個所が位置する前記の電荷転送チヤ
ネルに対しほぼ平行に延在させる。

本発明による装置の他の好適例では、前記の他
方の蓄積個所を前記の半導体層に属する電荷転送
チヤネル内に位置させ、この他方の蓄積個所に隣
接する接続チヤネルの他方の端部が、前記の他方
の蓄積個所と関連する第１或いは第２電極の幅で
あり、最後に記載した電荷転送チヤネルの転送方
向に測つた幅よりも大きな幅を有するようにす
る。本例では、接続チヤネルが他方の蓄積個所に
隣接するばかりではなく、少なくとも同一の電荷
転送レジスタに属する隣接の蓄積個所にも隣接す
る。従つて、特に、接続チヤネルから受信電荷転
送レジスタへの電荷の満足な転送の可能性が増大
する。

本発明による装置の更に好適例では、突起部を
転送電極の細条状部分から前記の一方の蓄積個所
の周辺を越えてある距離に亘つて延在させ、この
距離は前記の一方の蓄積個所に隣接する一方の前
記と端部の領域における接続チヤネルの幅の約半
分に多くとも等しくする。このことは、前記の突
起部と、前方の一方の蓄積個所とが互いにわずか
に重なり、製造に際した関連のマスクが完全に正
しく位置決めされなくても、前記の一方の蓄積個
所から接続チヤネルへの電荷の満足な転送が達成
されるようになることを意味する。この場合の重
なりは、多くとも前記の一方の蓄積個所に蓄積さ
れうる電荷の量がこの重なりによりほんのわずか
だけ減少される程度に小さい。

図面につき本発明を説明する。

各図間で対応する部分には同一符号を付した。

最初の例として、例えばライン（一次元）イメ
ージセンサ或いは二次元イメージセンサやメモリ
の一部を構成しうる電荷転送装置の一部につき説
明する。第１〜３図に示す電荷転送装置は半導体
層２と、この半導体層２に属し、第１長手側縁４
および第２長手側縁５を有する電荷転送チヤネル
３と、この電荷転送チヤネル３から障壁層により
分離され、１つの長手側縁から電荷転送チヤネル
３を交差して横切り他の長手側縁まで延在する電
極７，８および９を有する電極装置とを具えてい
る。前記の障壁層は例えば整流接合或いは本例の
ように絶縁層６を以で構成しうる。

電極７，８および９を有する電極装置と、電荷
転送チヤネル３とはバルク転送型の電荷転送レジ
スタ（このレジスタは文献ではBCCD或いは
PCCDとも称されている）の一部を構成する。半
導体層２は半導体本体１の表面層であり、この半
導体本体１は更に所定の導電型、例えばｎ型の基
板領域１０と、反対導電型、すなわちｐ型の半導
体層１１すなわちポケツトとを有している。この
ｐ型半導体層１１は例えばエピタキシアル層とす
ることができる。ｐ型半導体層１１すなわちｐ型
ポケツトはイオン注入或いは拡散或いはこれらの
双方によつて得ることもできる。半導体層２はｐ
型半導体層１１内に形成する。この半導体層２
は、情報を表わす電荷パケツトの蓄積および転送
が行なわれるｎ型層である。この場合、蓄積およ
び転送される電荷キヤリアは電子である。

前記の電荷転送レジスタの電極７，８，９の少
くとも１つは電荷転送チヤネル３内に存在する第
１蓄積個所１３を少くとも部分的に決定する第１
電極７であり、半導体層２に属する第２蓄積個所
１４は前記の電荷転送チヤネル３の外部に存在
し、この第２蓄積個所は当該第２蓄積個所から障
壁層により分離された第２電極９により少なくと
も部分的に決定され、半導体層２は第１蓄積個所
１３から第２蓄積個所１４に延在している接続チ
ヤネル１５を有しており、この接続チヤネル１５
は当該接続チヤネルから障壁層により分離されて
いる転送電極１６により制御しうる。前記の障壁
層は絶縁層６を以て構成しうる。

本例では、蓄積個所１３および１４はそれぞれ
電極７および９によつて部分的に決定されるばか
りではなく、関連の電荷転送チヤネル３の長手側
縁４および５によつても決定される。長手側縁４
および５の大部分は、電荷パケツトの蓄積および
転送が行なわれるｎ型半導体層２の横方向境界に
よつて決定される。長手側縁４および５がこのｎ
型半導体層のこの境界と一致しない限り、蓄積個
所１３および１４は転送電極１６および１７によ
つて決定される。

前述した決定すなわち蓄積個所の境界は、半導
体層２の層方向におけるこれらの蓄積個所の大き
さに関連すること明らかである。

第１蓄積個所１３および第２蓄積個所１４の
各々はある長さとある幅を有する実際上矩形の周
辺を有し、これらの周辺は特に関連の第１電極７
および第２電極９によりそれぞれ決定される。前
記の横方向に交差して延在する垂直方向において
は、蓄積位置１３および１４は半導体層２の厚さ
によつて決まる。

電荷転送装置の作動中は、蓄積個所は実際に
種々の電荷および半導体領域１１に印加される電
位によつて生じる電子に対する電位の井戸を以つ
て構成されることに注意する必要がある。印加す
るこれらの電位は、前述した幾何学的な境界以外
に、半導体層２内に位置する実際の蓄積個所の位
置および大きさやこれらの蓄積個所に蓄積しうる
電荷の量をも決定する。

電荷の蓄積および転送が行なわれる半導体層２
は１つ以上の入力接点および出力接点（図示せ
ず）のいずれか一方或いは双方を有する。

選択する電荷転送装置の構造に応じて、蓄積個
所を横方向で決定し従つて蓄積個所の周辺を決定
する為の他の手段を用いることもできる。例えば
蓄積および転送が行なわれる半導体層中のドーピ
ング濃度を相違させたり、絶縁相６の厚さを相違
させたり、絶縁層６に含ませる電荷の量を相違さ
せたり、個々の電極に対して異なる材料を用いた
りするような電位しきい値を導入する既知の手段
を用いることができる。電荷転送が半導体表面に
沿つて行なわれる装置においては、実際の転送チ
ヤネルの外部により一層多量ドーピングしたチヤ
ネルストツパ半導体領域を位置させることにより
横方向の限定を行なうこともできる。所望に応じ
本例においても一層多量にドーピングしたｐ型チ
ヤネルストツパ表面領域１２をｎ型半導体層２の
横方向境界に沿つてｐ型層１１すなわちポケツト
内に設けることができる。第２図においては、こ
のような表面領域１２を２つの蓄積個所１４間に
破線によつて線図的に示す。

転送電極１６は細条状とし、電荷転送チヤネル
３の側部の第１長手側縁４の延在方向に対しほぼ
平行に配置する。この場合、転送電極１６は第１
蓄積個所１３を有する電荷転送チヤネルの電居装
置の電極７，８および９から分離させる。本例で
は、転送電極１６を絶縁層１８で被覆し、この絶
縁層によりこの電極を他の残りの電極から分離す
る。

電荷キヤリアはある蓄積個所から接続チヤネル
１５を経て他の蓄積個所へ、本例では第１蓄積個
所１３から第２蓄積個所１４へ転送することがで
き、こと接続チヤネルは、電荷転送チヤネル３の
第１長手側縁４側で第１蓄積個所１３に隣接する
この接続チヤネルの端部１５ａで第１蓄積個所１
３の長さよりも短く第１蓄積個所１３の幅よりも
狭い幅を有しており、第１蓄積個所１３の幅は本
例ではこの第１蓄積個所１３の領域における電荷
転送チヤネル３の２つの長手側縁４および５間の
距離に等しい。従つて、接続チヤネル１５の端部
１５ａは接続チヤネル１５の結合領域における電
荷転送チヤネル３の幅よりも狭い。実際には、こ
のことは、端部１５ａが殆んど約10μｍよりも狭
いということを意味する。本例では端部１５ａの
幅を例えば約6μｍとする。

前述した欧州特許出願第0042477号明細書の
Fig.1におけるような既知の構造のものでは、接
続チヤネルの入口でもある端部１５ａは第１電極
７の下方に位置し、チヤネル１５の１５ａが例え
ば約10μｍよりも狭い場合、第１蓄積個所１３か
ら第２蓄積個所１４への電荷の転送中電荷は第１
蓄積個所１３内に残つてしまうらしいということ
を確かめた。更に、残存する電荷の量は端部１５
ａが狭くなればなる程増大するということを確か
めた。それにもかかわらず、特に高情報密度を目
的とし、従つて寸法を小さくしようとしている装
置においては、狭い入口を有する接続チヤネルを
用いるようにすることが重要である。

電荷が残存するという上述した事実は既知の幅
狭チヤネル効果によつて説明することができる。
一般に、電極の下側生じる電位の井戸の形状は、
電位の井戸が生じるチヤネルの横方向境界によつ
ても決定される。チヤネルが広いと、このエツジ
効果は比較的ほんのわずかしか影響されない。こ
れに対しチヤネルが狭いと、電位の井戸の最大深
さがこのエツジ効果により影響を受け、従つてド
ーピング濃度や電極における電圧のような他の条
件を同じにした場合、発生する電位の井戸は狭い
チヤネルにおけるよりも広いチヤネルにおいて深
くなる。比較的広い蓄積位置から比較的狭い接続
チヤネルへの転移部に示し状態では、上述したこ
とは、幅狭チヤネルの入口において実際に電位の
しきい値が存在し、この電位のしきい値より問題
の電位パケツトの完全な転送を阻止するというこ
とを意味する。

上述した電位のしきい値は、絶縁層の適所の厚
さを適当に選択するか或いは半導体層２中のドー
ピング濃度を局部的に適当な値にするか、或いは
これらの双方を行なうことにより減少せしめるか
或いは除去することができる。しかし、このよう
にするには、製造に際して追加の処理工程が必要
となり、従つて製造処理の歩留りが悪くなる。更
に少なくとも多数のこれらの追加の処理工程は製
造処理全体において比較的高い精度を要するより
一層臨界的な処理工程に属するものである。従つ
て、歩留りが更に減少するおそれがある。

本発明によれば、各接続チヤネル１５の領域に
おいて細条状転送電極１６に突起部１６ａを設
け、この突起部１６ａを少くとも蓄積個所の周辺
まで、本例では少くとも電荷転送チヤネル３の第
１長手側縁４まで延在させる。突起部１６ａは前
記の長手側縁４をわずかに越えて延在させ、これ
が電荷転送チヤネル３の上方に突出するようにす
るのが好ましい。

このようにすると、転送電極１６を設けるのに
比較的臨界的な処理工程を必要とすることなく、
接続チヤネル１５の端部１５ａの領域における電
位の井戸が転送電極１６における電圧により制御
され、第１電極７における電圧に殆んど依存しな
いようになる。更に、追加の処理工程を全く必要
としない。

突起部１６ａを用いることにより、第１長手側
縁４に対して臨界的位置決めする必要なく、細条
状転送電極１６の大部分を電荷転送チヤネル３の
そばに配置しうるようにする。転送電極１６の細
条状基部、すなわち突起部１６ａのおよび１６ａ
を除去した場合に残存する転送電極１６の部分が
電荷転送チヤネル３の上方まで延在するのが防止
される。転送電極１６が実際に電荷転送チヤネル
の上方までその長手側縁全体に亘つて延在する場
合には、接続チヤネルを通る電荷パケツトの転送
中この電荷転送チヤネルの多数の蓄積個所が電荷
転送チヤネルの第１長手側縁４に沿つて互いに接
続され、従つて、これら蓄積個所内に蓄積された
電荷パケツトは互いに全く分離されなくなるか或
いは完全に分離されなくなつてしまう。

本例は３つの並列な電荷転送レジスタを有して
おり、その各々は電荷転送チヤネル３と、電極
７，８および９を具える電極装置とを有してい
る。最上側レジスタとして第１図に示すレジスタ
の電極７の下方に位置する第１蓄積個所１３は接
続チヤネル１５或いは１９を経て、電極９の下方
に位置し本例では第２のすなわち中間のレジスタ
に属する第２蓄積個所１４に接続される。これと
対応して中間レジスタの第１蓄積個所１３は接続
チヤネル１５或いは１９を経て最下側のレジスタ
に属する第２蓄積個所１４に接続される。最上側
のレジスタの中間のレジスタとの間および中間の
レジスタの最下側のレジスタとの間には接続チヤ
ネル１５および１９を制御する転送電極１６が配
置されている。

最上側の電荷転送レジスタは多数の並列の電荷
転送チヤネル２０に隣接し、これら電荷転送チヤ
ネルから電荷パレツトを最上側のレジスタに転送
しうる。これらの電荷転送チヤネル２０の上方に
は転送電極１７が配置されており、第１図では他
の電極２１が部分的に見えている。電荷転送チヤ
ネル２０は分離領域２２により互いに分離されて
おり、これら分離領域は例えば半導体表面２３ま
で延在するｐ型の半導体層１１の一部分を以つて
構成しうる。

電極７，８，９，１６，１７および２１は３つ
の高さ（レベル）に分布されている。電極１６お
よび１７は第１の高さに配置されており、これら
の電極は絶縁層６により半導体表面２３から分離
され、絶縁層１８で被覆されている。この絶縁層
１８は電極１６および１７を第２の高さにある電
極から分離する。電極２１と、電極７，８および
９の個数の半分の個数のこれらの電極とがこの第
２の高さにある。電極７，８および９の残りの半
分のこれらの電極は第３の高さにある。第３の高
さにあるこれら電極は、第２の高さにある電極を
被覆する絶縁層２４により第２の高さにあるこれ
らの電極から分離されている。第３の高さにある
電極は絶縁層２５で被覆されており、この絶縁層
２５は本例では、第３の高さにある電極ばかりで
はなく、第３の高さにあるこれらの電極で被覆さ
れていない絶縁層２４の中間部分をも被覆する連
続絶縁層として設ける。その他では、所望に応
じ、絶縁層１８および２４を連続絶縁層の形態で
設けることもでき、或いは絶縁層２５を例えば関
連の電極７，８および９の酸化により得た局部層
として形成することもでき、或いはこれらの双方
を行なうこともできる。

電荷転送装置が例えばライン（一次元）或いは
二次元イメージセンサーの一部を構成する場合に
は、絶縁層２４を越えて光スクリーン２６（第１
図には図示せず）を設けることもできる。この光
スクリーン２６は例えばアルミニウム或いはその
他の適当な金属の層とすることができる。この金
属層は電荷転送装置における他の個所で用いるこ
ともでき、図示の電荷転送レジスタの外部では
種々の高さにある電極に接続される導体細条の形
態で電気接続線を前記に電極に設けるのにも用い
ることができる。更に、例えば保護絶縁層２７を
金属層２６上に設けることができる。

本例の３つの電荷転送レジスタは３相レジスタ
であり、チヤネル２０を経て並列に供給され情報
を表わす電荷パケツトを３つの電荷転送レジスタ
に亘つて配分し、次にこの情報をこれら３つのレ
ジスタによつて同時に転送することができる。チ
ヤネル１５を経て相互接続されている第１蓄積個
所１３および第２蓄積個所１４は種々の電極の下
方に位置している。本例では、これらの電極は電
極７および９であるが、第２蓄積個所１４は例え
ば電極８の下方にも位置させることができる。

接続チヤネル１５の出口となる端部１５ｂはし
ばしば入口となる端部１５ａの幅に匹敵する幅を
有し、隣接の第２蓄積個所１４の幅よりも狭い。
この場合、細条状の転送電極１６は、端部１５ｂ
まで、好ましくはこの端部１５ｂをわずかに越え
て且つ第２蓄積個所１４の上方まで延在する突起
部１６ｂを端部１５ｂの領域で有するようにする
のが有利である。この場合、端部１５ｂが転送電
極により完全に制御されるようになる為、第２蓄
積個所１４における多量の電荷パケツトの蓄積中
電荷キヤリアの一部が接続チヤネル１５の端部
（出口）１５に蓄積されるのを防止することがで
きる。

この構造の他の利点は、接続チヤネル１５が電
荷を双方向に転送するのに適しているということ
であり、このことは接続チヤネルをある種の装置
に用いるのに望ましいことである。

接続チヤネルの出口は本例の接続チヤネル１９
におけるように入口によりも幅広にすることもで
きる。これらのチヤネル１９の入口となる端部１
９ａはチヤネル１５の入口となる端部１５ａとほ
ぼ同じ寸法を有する。しかしチヤネル１９の出口
となる端部１９ｂはチヤネル１５の出口となる端
部１５ｂよりも可成り幅広である。転送電極１６
は端部１５ａの領域におけるのと同様と突起部１
６ａを端部１９ａの領域で有している。端部１９
ｂの領域では突起部１６ｂを設けていない。その
理由は、幅狭チヤネル効果はこの端部１９ｂで顕
著に生じる限り、前述したように接続チヤネルの
入口で生じる場合とは異なる且てわずかの個数の
欠点しか生じせしめない為である。

端部１９ｂは２つの蓄積個所、すなわち電極９
の下方の第２蓄積個所１４の電極８の下方の隣接
の蓄積個所２８とに隣接している。電荷転送装置
の通常の作動モードの場合、第１蓄積個所１３か
ら生じる電荷パケツトは、この電荷パケツトが関
連のレジスタに沿つて転送方向（第１図では右側
から左側に向う方向とする）に転送される前に実
際に全体として第２蓄積個所１４に達する。

チヤネル１９はまた、電荷パケツトをその転送
中、中間段で全体として接続チヤネルに良好に蓄
積しうる形状とする。完全の為には、実際に隣接
のレジスタ間の接続チヤネルはその殆んどすべて
を同じ形状とし、電荷転送レジスタの実際例でチ
ヤネル１５が図示のチヤネル１９の位置に存在す
るようにするか或いはまた逆にチヤネル１９が図
示のチヤネル１５の代わりに用いられるようにす
る必要がある。

上述した電荷転送装置は例えば以下のように作
動させることができる。基板領域１０およびｐ型
層１１には通常のようにして電圧を印加し、pn
接合を逆方向にバイアスする。ｎ型層３は完全に
空乏化され、情報を表わす電荷パケツトの電子以
外このｎ型層３に自由電荷キヤリアが存在しない
ようになる。電極７に正クロツクパルスを供給
し、電極１６および１７にも適当な正のクロツク
パルスを供給する。すると、電極７に隣接するチ
ヤネル２０から生じる情報が電極７の下方および
上側の転送電極１６の下方に蓄積される。電極７
におけるパルスが除去されると、この情報は全体
として上側の転送電極１６の下方に位置する。電
極９に正のクロツクパルスを供給し、転送電極１
６におけるパルスを除去すると、情報が電極９に
隣接するチヤネル２０から最上側のレジスタ内に
転送され、前に取入れられていた情報は中間のレ
ジスタにシフトされる。電極７にパルスが生じる
と、双方のレジスタにおける情報が右側に１位置
（１蓄積個所）だけシフトされる。次に再びパル
スが転送電極１６に生じ、電極７におけるパルス
が除去される。電極８にパルスが生じると、再び
チヤネル２０から情報を取入れうるようになる。
次に電極１７におけるパルスを除去しうる。次
に、チヤネル２０のすべてが一度情報を最上側の
レジスタに転送する。次に、パルスが除去される
と、最上側のレジスタにおける情報が１位置だけ
右側にシフトし、転送電極１６の下方に存在する
電荷が中間のレジスタおよび最下側のレジスタに
それぞれ流れる。次に、３つの直列レジスタにお
ける情報をこれらのレジスタにより通常のように
して右方向に、例えばこれらレジスタのそれぞれ
の出力端子に転送せしめることができる。所望に
応じ、電極７にパルスが発生した際に最下側のレ
ジスタから出力端子に情報が得られ、その直後に
続くパルスが電極８に生じた際に中間のレジスタ
から出力端子に情報が得られ、その直後に続くパ
ルスが電極９に発生した際に最上側のレジスタか
ら出力端子に情報が得られるようにするのはそれ
ぞれの直列レジスタの長さに適当にすることによ
り達成しうる。

完全とする為には、上述した作動モードにおい
て、転送電極１７における適当な正のパルスによ
りこの電極の下方に中間値を有する電位を生ぜし
め、この電位により隣接の電荷転送チヤネル３か
らチヤネル２０に情報が戻るのを防止するように
する必要がある。

本発明の他の実施例は、ｐ型基板１１と、電荷
転送チヤネル３が属するｎ型半導体層２とを有す
る半導体本体１を具えている（第４および５図）。
この電荷転送チヤネル３における転送電極を矢印
３０で示す。電荷転送レジスタは、電極７，８，
９および３１を有し障壁層６により電荷転送チヤ
ネル３から分離されている電極装置を有する。こ
のレジスタは４相レジスタとして作動しうる。

４層レジスタの多数の蓄積個所は関連の第１電
極７を有する第１蓄積個所１３である。これらの
第１蓄積個所１３は接続チヤネル１５を経て電荷
転送チヤネル３５に接続されており、これら電荷
転送チヤネルは、電極３２，３３および３４を具
える電極装置を有する電荷転送レジスタに属して
いる。これらの電荷転送レジスタの転送方向を矢
印３６で示す。これらの電荷転送レジスタの各々
は第２蓄積個所１４とこれに関連する第２電極３
２とを有しており、第２蓄積個所１４は接続チヤ
ネル１５の１つに隣接している。これらの接続チ
ヤネル１５は障壁層６によりこれらのチヤネルか
ら分離された転送電極１６により制御しうる。細
条状の転送電極１６は電荷転送チヤネル３の側部
の第１長手側縁４に対しほぼ平行に配置する。

本例では、電荷キヤリアは第２蓄積個所１４か
ら接続チヤネル１５を経て第１蓄積個所１３に転
送され、各接続チヤネル１５の端部１５ａは第２
蓄積個所１４の周辺で、この第２蓄積個所に隣接
する。接続チヤネル１５の幅は前記の端部１５ａ
の領域において第２蓄積個所の長さおよび幅より
も小さく、転送電極１６は第２電極３２から分離
されている。

第２蓄積個所１４は例えば電荷転送方向３６で
ある長さと、この方向３６に対し直角な方向であ
る幅とを有するほぼ矩形の周辺を有する。この場
合、第２蓄積個所１４の長さは細条状の第２電極
３２の幅にほぼ一致し、第２蓄積個所１４の前記
の幅は電荷転送チヤネル３５の長手側縁間の距離
に一致する。

第１蓄積個所１３も、第１電極７の幅によつて
決定される長さと、電荷転送チヤネル３の長手側
縁４および５間の距離に一致する幅とを有するほ
ぼ矩形の周辺を有する。接続チヤネル１５の出口
である端部１５ｂの付近では電極３１および８は
わずかに幅狭となつており、これらに対応して電
極７幅広となつている。従つて、電極３１，８お
よび１６を同じ高さ（レベル）に形成するのに十
分な大きさの空間が得られた。従つて、これらの
電極を同じ導電層から形成することができる。蓄
積個所１３はこれに上述したように幅広部分を設
けた場合でも本発明の範囲内でほば矩形の周辺を
有する矩形の蓄積個所とみなすものである。幾何
学的形状の上述した変更を接続チヤネルの入口付
近で行なつた場合に上述した点を当てはめるに
は、使用する蓄積個所の幅或いは長さという言葉
は平均の幅或いは平均の長さを意味するものとす
る。

導体細条すなわち電極３３，１６，３１，８の
第１層は絶縁層１８で被覆されており、この絶縁
層は第１の高さにあるこれらの電極を第２と高さ
にある電極７，９，３２および３４から分離す
る。本例においても転送電極１６は第２電極３２
および第１電極７の双方から分離されている。本
発明の範囲内ではこのように完全に分離された転
送電極１６が好ましいものである。

更に、転送電極１６は電極すなわち導体細条の
第１の高さに属するものとし、第１および第２電
極の双方またはいずれか一方がこの転送電極に重
なる限り、この重なつた領域における転送電極
を、この半導体表面２３からの距離が第１および
第２電極の双方またはいずれか一方の半導体表面
からの距離よりも短くなるように配置させるのが
好ましい。しかし、転送電極１６は、この転送電
極と接続チヤネルとの間でこの接続チヤネルの上
方のより一層低い高さに電極が存在しない場合に
はより一層高い高さに設けることもできる。

本発明の更に他の実施例も電荷転送チヤネル３
と、電極７，８，９および３１を具える電極装置
とを有する電荷転送レジスタを有する（第６図）。
この電荷転送レジスタの第１（電荷）蓄積個所１
３はチヤネル１５を経て第２（電荷）蓄積個所１
４に接続されている。第１蓄積個所１３は第１電
極７の下方に位置し、第２蓄積個所１４には転送
電極と一体の或いは少なくともこの転送電極に接
続されている第２電極１６と関連している。本発
明によれば、転送電極１６に接続チヤネル１５の
領域で突起部１６ａを設け、これらの突起部１６
ａを、少なくとも本例の場合第１蓄積個所１３よ
り成る隣接の１つの電荷蓄積個所の周辺まで延在
させる。突起部１６ａは電荷転送チヤネル３の第
１長手側縁４をわずかに越えてこのチヤネル３の
上方まで延在する。このようにすることにより、
電荷転送チヤネル３の第１蓄積個所１３から第２
蓄積個所１４に電荷キヤリアを有効に転送せしめ
ることができる。

細条状の転送電極１６は電荷転送チヤネル３の
側部の第１長手側縁４に沿つて配置され、前述し
たように第２蓄積個所１４の関連する第２電極を
構成している。第２蓄積個所が例えば電荷転送レ
ジスタの一部を構成する場合には、接続チヤネル
１５側とは反対側の第２蓄積個所１４の側の他の
電極３３を設けることができる。更に、例えば、
第２蓄積個所１４に続いて、情報を表わす電荷パ
ケツトを読取る読取り装置を設けることができ
る。

電極３１，８および１６を同じ高さの位置に形
成しうるようにする為に、本例でも電極３１およ
び８に幅狭部分を設け、これにより突起部１６ａ
に対し充分大きな空間が得られるようにする。第
２と高さの位置に形成する電極１３には接続チヤ
ネル１５の領域において対応する幅広部分を設け
る。

転送電極および第１蓄積個所の電荷転送レジス
タの電極は２つの高さの位置に形成できるが、こ
れらの電極は最初の実施例で示したように少くと
も３つの高さに配分し、転送電極が第１の高さの
位置に形成され、電荷転送レジスタの電極が第２
および第３の高さの位置に、場合によつては更に
他の高さの位置に形成されるようにするのが好ま
しい。第１の高さの位置にある電極と、他の高さ
の１つの位置にある電極とが互いに重なる場合に
は、前者の電極をその位置で後者の電極よりも半
導体表面からわずかな距離に配置するのが一般的
である。

第２蓄積個所１４は必ずしも電荷転送チヤネル
の一部分を形成するようにする必要はない。例え
ば２番目の実施例の電荷蓄積個所１４はダイオー
ドのような光に感応するセンサ素子の後に設ける
ことができる。このようにすることにより、電磁
放射が電荷パターンに変換され、この電荷パター
ンが第２蓄積個所１４内に電荷パケツトの形態で
蓄積され、この蓄積された電荷パターンを電荷転
送チヤネル３を有する電荷転送レジスタによりそ
の他では通常のようにして読取りうるようにな
る。

しかし、第１および第２蓄積個所の双方が電荷
転送チヤネルを有する電荷転送レジスタの一部分
を形成するようにするのが好ましい。この場合の
本発明の使用は２つの電荷転送チヤネルを最初の
実施例におけるように互いに平行に配置する場合
に特に有利なものとする。

前述したように、突起部は転送電極の細条状部
分から電荷転送チヤネルの長手側縁を越えて、よ
り一般的には１つの蓄積個所の周辺を越えてある
距離に亘つて延在させるのが有利である。前記の
距離は前記の１つの蓄積個所に隣接する一端部の
領域において接続チヤネルの幅の約半分に多くと
も等しくするのが好ましい。このようにすると、
前記の１つの蓄積個所から接続チヤネルへの満足
な電荷転送が達成され、一方、この１つの蓄積個
所のほんのわずかな部分した突起部によつて覆わ
れない為、この１つの蓄積個所の実効蓄積容量は
接続チヤネルの連結部の存在によりほんのわずか
しか減少しない。突起部は１つの蓄積個所１３の
接続チヤネル１５との間を満足に接続する程度に
十分な距離に亘つて延在させる必要があるととも
に、電荷転送チヤネルの長手側縁に沿う電位変化
が接続チヤネル１５の存在によりほんのわずかし
か変動しない程度にわずかな距離に亘つて電荷転
送チヤネルの上方に突出される必要がある。転送
電極１６に対するマスクを電荷転送チヤネルの長
手側縁に対して位置決めすることによる不確実性
を考慮すると、突起部１６ａは実際に長手側縁４
を越えて１〜3μｍの距離に亘つて延在させる。

突起部を用いることにより、電荷転送レジスタ
内に存在する隣接の電荷パケツト間の不所望な接
続が電荷転送チヤネル３の縁部に沿つて達成され
ないようにすることができるということは前述し
た通りである。この関係では、突起部の幅は一般
に、蓄積個所１３と関連する電極７の幅２倍より
も小さく選択する必要がある。突起部の幅は、接
続チヤネルの関連の端部の領域においては、この
幅の方向に対して実際上平行に測つた、前記の１
つの蓄積個所と関連する第１或いは第２電極と寸
法（殆んど幅）に多くとも等しくするのが好まし
く、突起部の幅を接続チヤネルの端部の領域にお
いてこの接続チヤネルのこの端部の幅に多くとも
等しくした場合に極めて好ましい実際的な結果が
得られた。

本発明は上述した実施例に制限されず幾多の変
更を加えうること勿論である。前述した実施例の
製造は当業者にとつて既知の処理工程および技術
を用いて完全に通常のようにして行なうことがで
きる。珪素以外には、ゲルマニウム或いは−
族化合物のような他の半導体材料を用いることも
できる。更に本発明はバルク転送を用いた種類の
電荷転送装置に適用しうるばかりではなく、半導
体表面に沿つて電荷転送を行なう電荷転送装置に
も適用しうる。絶縁層に対する材料としては、酸
化珪素のみならず、例えば酸化アルミニウム或い
は窒素珪素をも用いることができ、また異なる絶
縁材料の混合物或いは二重層を用いることもでき
る。電極はアルミニウムのような適当な金属或い
は合金を以つて構成でき、またはこれらの電極は
適当な珪化物を以つて構成できる。また前述した
導電型を交換することができる。また、電極を電
荷蓄積個所或いは接続チヤネルから分離する障壁
層は絶縁層を以つて構成しうるばかりでなく、逆
方向に作動させる整流接合を以つて構成しうる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明装置の第１の実施例の一部分
を示す平面図、第２および３図は、それぞれ第１
図の−線および−線上を断面とし矢の方
向に見た（同一寸法では描いていない）断面図、
第４図は、本発明装置の第２の実施例の一部分を
示す平面図、第５図は、第４図の−線上を断
面とし矢の方向に見た（同一寸法では描いていな
い）断面図、第６図は、本発明装置の第３の実施
例の一部分を示す平面図である。 １……半導体本体、２……半導体層、３……チ
ヤネル、４……３の第１長手側縁、５……３の第
２長手側縁、６……絶縁層、７，８，９……電極
（７……第１電極、９……第２電極）、１０……基
板領域、１１……半導体層、１２……チヤネルス
トツパ表面領域、１３……第１蓄積個所、１４…
…第２蓄積個所、１５，１９……接続チヤネル、
１６，１７……転送電極、１６ａ，１６ｂ……突
起部、１８，２４，２５……絶縁層、２０……電
荷転送チヤネル、２１……電極、２２……分離領
域、２３……半導体表面、２６……光スクリーン
（金属層）、２７……保護絶縁層、２８……蓄積個
所、３１〜３４……電極。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 半導体層と、この半導体層に属し、第１およ
   び第２長手側縁を有する電荷転送チヤネルと、障
   壁層により前記の電荷転送チヤネルから分離さ
   れ、前記の電荷転送チヤネルをその一方の長手側
   縁から他方の長手側縁に向けて横方向にまたがつ
   て延在する電極を有する電極装置とを具える電荷
   転送装置であつて、前記の電極の少なくとも１つ
   が電荷転送チヤネル内に存在する第１蓄積個所と
   関連する第１電極であり、電気の電荷転送チヤネ
   ルの外部には前記の半導体層に属する第２蓄積個
   所が存在しており、この第２蓄積個所は障壁層に
   より当該第２蓄積個所から分離された関連の第２
   電極を有しており、第１および第２蓄積個所の
   各々はある長さとある幅とを有するほぼ方形の周
   辺を有しており、この周辺は少なくとも特に関連
   の第１或いは第２電極により決定され、前記の半
   導体層は第１蓄積個所から第２蓄積個所に延在す
   る接続チヤネルを有しており、この接続チヤネル
   は障壁層により当該接続チヤネルから分離された
   転送電極により制御でき、この接続チヤネルは前
   記の電荷転送チヤネルの第１長手側縁の側で第１
   蓄積個所に結合しており、転送電極は細条状にな
   つているとともに前記の電荷転送チヤネルの側部
   の第１長手側縁に対しほぼ平行に設置されてお
   り、電荷キヤリアは第１および第２蓄積個所間の
   接続チヤネルを経て一方の蓄積個所から他方の蓄
   積個所へ転送することができ、接続チヤネルは前
   記の一方の蓄積個所に隣接するその一方の端部で
   この一方の蓄積個所の長さおよび幅よりも小さな
   幅を有しており、転送電極は前記の一方の蓄積個
   所と関連する第１或いは第２電極から分離されて
   いる電荷転送装置において、 前記の一方の蓄積個所の少くともほぼ周辺まで
   延在する突起部を接続チヤネルの前記の一方の端
   部の領域で細条状の前記の転送電極に設けたこと
   を特徴とする電荷転送装置。 ２ 特許請求の範囲第１項に記載の電荷転送装置
   において、前記の一方の蓄積個所と関連する第１
   或いは第２電極と転送電極とが互いに重なり合つ
   ており、この重なり領域では、転送電極の前記の
   突起部を前記の一方の蓄積個所と関連する第１或
   いは第２電極よりもわずかな接続チヤネルからの
   垂直距離で配置したことを特徴とする電荷転送装
   置。 ３ 特許請求の範囲第１項または第２項に記載の
   電荷転送装置において、前記の転送電極は前記の
   他方の蓄積個所と関連する第１或いは第２電極か
   ら分離されるように配置したことを特徴とする電
   荷転送装置。 ４ 特許請求の範囲第３項に記載の電荷転送装置
   において、前記の転送電極には、前記の他方の蓄
   積個所に隣接する接続チヤネルの他方の端部の領
   域でも同様に突起部を設け、この突起部を少くと
   もほぼこの他方の蓄積個所の周辺まで延在させた
   ことを特徴とする電荷転送装置。 ５ 特許請求の範囲第１〜４項のいずれか一項に
   記載の電荷転送装置において、転送電極と前記の
   電極装置の電極とを２つの高さの位置に亘つて分
   布されるように形成し、前記の第１電極は第１蓄
   積個所に隣接する接続チヤネルの端部付近に幅広
   部分を有し、前記の第１電極にその両側で隣接す
   る電極装置の電極は接続チヤネルの前記の端部付
   近に幅狭部分を有し、これにより、これらの隣接
   する電極と突起部を有する転送電極とが同じ高さ
   の位置に配置されるようにしたことを特徴とする
   電荷転送装置。 ６ 特許請求の範囲第１〜４項のいずれか一項に
   記載の電荷転送装置において、前記の転送電極
   と、前記の電極装置の電極とを少くとも３つの高
   さの位置に亘つて分布されるように形成し、転送
   電極はこれら高さのうちの第１の高さの位置に属
   し、電極装置の電極はこの第１の高さの位置から
   分離されるとともに他の高さの位置に亘つて分布
   されるように配置したことを特徴とする電荷転送
   装置。 ７ 特許請求の範囲第１〜６項のいずれか一項に
   記載の電荷転送装置において、前記の突起部の幅
   は、前記の一方の蓄積個所に隣接する接続チヤネ
   ルの前記の一方の端部の領域においては、前記の
   一方の蓄積個所と関連する第１或いは第２電極の
   寸法であつて前記の幅の方向に対しほぼ平行に測
   つた寸法に多くとも等しくしたことを特徴とする
   電荷転送装置。 ８ 特許請求の範囲第１〜７項のいずれか一項に
   記載の電荷転送装置において、前記の突起部の幅
   は、前記の一方の蓄積個所に隣接する接続チヤネ
   ルの前記の一方の端部の領域においては、この一
   方の端部の幅に多くとも等しくしたことを特徴と
   する電荷転送装置。 ９ 特許請求の範囲第１〜８項のいずれか一項に
   記載の電荷転送装置において、前記の第２蓄積個
   所を前記の半導体層に属する他の電荷転送チヤネ
   ル内に位置させ、この他の電荷転送チヤネルを、
   前記の第１蓄積個所が位置する前記の電荷転送チ
   ヤネルに対しほぼ平行に延在させたことを特徴と
   する電荷転送装置。 １０ 特許請求の範囲第１〜９項のいずれか一項
   に記載の電荷転送装置において、前記の他方の蓄
   積個所を前記の半導体層に属する電荷転送チヤネ
   ル内に位置させ、この他方の蓄積個所に隣接する
   接続チヤネルの他方の端部が、前記の他方の蓄積
   個所と関連する第１或いは第２電極の寸法であり
   最後に記載した電荷転送チヤネルの転送方向に測
   つた寸法よりも大きな幅を有することを特徴とす
   る電荷転送装置。 １１ 特許請求の範囲第１〜１０項のいずれか一
   項に記載の電荷転送装置において、前記の突起部
   を転送電極の細条状部分から前記の一方の蓄積個
   所の周辺を越えてある距離に亘つて延在させ、こ
   の距離は前記の一方の蓄積個所に隣接する一方の
   前記の端部の領域における接続チヤネルの幅の約
   半分に多くとも等しくしたことを特徴とする電荷
   転送装置。