JPH0548070A - 固体撮像装置 - Google Patents
固体撮像装置Info
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- JPH0548070A JPH0548070A JP3209045A JP20904591A JPH0548070A JP H0548070 A JPH0548070 A JP H0548070A JP 3209045 A JP3209045 A JP 3209045A JP 20904591 A JP20904591 A JP 20904591A JP H0548070 A JPH0548070 A JP H0548070A
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- Pending
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- 230000016507 interphase Effects 0.000 abstract description 5
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 abstract 2
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Landscapes
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】固体撮像装置において、ＣＣＤレジスタの層間
容量を減らすことによって消費電力を小さくする。 【構成】ＣＣＤの電荷蓄積部４の転送電極１、２下のゲ
ート膜に、段差を設けることによって、電荷蓄積部４内
に、他の部分より電位の深い領域を形成する。この領域
上の転送電極のみが隣接する転送電極と重なり合った構
造にすることによって相間容量を減らす。
容量を減らすことによって消費電力を小さくする。 【構成】ＣＣＤの電荷蓄積部４の転送電極１、２下のゲ
ート膜に、段差を設けることによって、電荷蓄積部４内
に、他の部分より電位の深い領域を形成する。この領域
上の転送電極のみが隣接する転送電極と重なり合った構
造にすることによって相間容量を減らす。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は固体撮像素子に関し、特
に固体撮像素子の電荷結合素子（以下ＣＣＤと略記）に
関する。
に固体撮像素子の電荷結合素子（以下ＣＣＤと略記）に
関する。
【０００２】
【従来の技術】図４（ａ）は従来の固体撮像素子におけ
るＣＣＤレジスタの転送電極の構成の一例を示してお
り、第１層転送電極１、第２層転送電極２から構成され
ている。図４（ｂ）は図４（ａ）におけるＢ−Ｂ′断面
図を示しており、転送電極２、ゲート酸化膜３、電荷蓄
積部４、チャネルストッパ５から構成されている。図４
（ａ）に示すとおり、転送電極は２層の電極層から成り
立っており、第１層目の電極層のすき間を埋める様に、
第２層目の電極層が形成されるが、この２層の電極層は
完全に重なり合う様に形成されている。
るＣＣＤレジスタの転送電極の構成の一例を示してお
り、第１層転送電極１、第２層転送電極２から構成され
ている。図４（ｂ）は図４（ａ）におけるＢ−Ｂ′断面
図を示しており、転送電極２、ゲート酸化膜３、電荷蓄
積部４、チャネルストッパ５から構成されている。図４
（ａ）に示すとおり、転送電極は２層の電極層から成り
立っており、第１層目の電極層のすき間を埋める様に、
第２層目の電極層が形成されるが、この２層の電極層は
完全に重なり合う様に形成されている。
【０００３】図５に図４（ａ）のＣ−Ｃ′断面図と電荷
転送時のポテンシャル図を示す。隣り合う転送電極の間
隔を電位障壁ができない程度に十分に小さくするため第
１層転送電極１を形成し、層間絶縁膜１０で覆った後、
そのすき間を埋める様に第２層転送電極２が形成されて
いる。このとき第２層転送電極２を第１層転送電極１の
すき間にのみ形成することは現在のフォトリソグラフィ
技術からすると困難であり、目ズレを許容するため重ね
合わせを作り、電極形成を容易にしている。重ね合わせ
のない構造とすると、図６に示す様に、隣り合う電極間
隔が離れてしまい、その部分に電位障壁ができるため転
送不良が起きる。
転送時のポテンシャル図を示す。隣り合う転送電極の間
隔を電位障壁ができない程度に十分に小さくするため第
１層転送電極１を形成し、層間絶縁膜１０で覆った後、
そのすき間を埋める様に第２層転送電極２が形成されて
いる。このとき第２層転送電極２を第１層転送電極１の
すき間にのみ形成することは現在のフォトリソグラフィ
技術からすると困難であり、目ズレを許容するため重ね
合わせを作り、電極形成を容易にしている。重ね合わせ
のない構造とすると、図６に示す様に、隣り合う電極間
隔が離れてしまい、その部分に電位障壁ができるため転
送不良が起きる。
【０００４】近年、固体撮像装置の高解像度化のため画
素数の増加が進んでいるが、それに伴い駆動周波数が増
加している。ＣＣＤルジスタの消費電力をＰ、駆動周波
数をＦc クロックパルス振幅をＶcp負荷容量をＣとする
と、
素数の増加が進んでいるが、それに伴い駆動周波数が増
加している。ＣＣＤルジスタの消費電力をＰ、駆動周波
数をＦc クロックパルス振幅をＶcp負荷容量をＣとする
と、
【０００５】
【０００６】となり、ＶcpＣが一定ならば駆動周波数の
増加に伴い消費電力は増加する傾向にある。
増加に伴い消費電力は増加する傾向にある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】消費電力を減少させる
にはクロックパルス振幅が負荷容量を小さくすればよい
が、クロックパルス振幅を小さくすると信号の転送効率
が悪くなり解像度特性が劣化するので極端に小さくする
ことができない。従って、負荷容量を小さくすることが
望まれる。ＣＣＤレジスタの負荷容量には、転送電極と
ゲート酸化膜を介してＳｉ基板との容量である転送容量
と、各転送電極が互いに重ね合わされている部分で酸化
膜を介して隣接する転送電極間で生じる相間容量があ
る。転送容量はこの容量に信号電荷が蓄積されて次々と
転送されるため、最大転送電荷量を決める要因となり、
また、相間容量は電極形成が容易で転送不良なしに電荷
転送が行なえる構造とするためには無くすることができ
ない。従って、消費電力の改善のため負荷容量の減少を
図ると最大転送電荷量の減少、転送効率の劣化あるいは
転送電極形成の難化が起こる。
にはクロックパルス振幅が負荷容量を小さくすればよい
が、クロックパルス振幅を小さくすると信号の転送効率
が悪くなり解像度特性が劣化するので極端に小さくする
ことができない。従って、負荷容量を小さくすることが
望まれる。ＣＣＤレジスタの負荷容量には、転送電極と
ゲート酸化膜を介してＳｉ基板との容量である転送容量
と、各転送電極が互いに重ね合わされている部分で酸化
膜を介して隣接する転送電極間で生じる相間容量があ
る。転送容量はこの容量に信号電荷が蓄積されて次々と
転送されるため、最大転送電荷量を決める要因となり、
また、相間容量は電極形成が容易で転送不良なしに電荷
転送が行なえる構造とするためには無くすることができ
ない。従って、消費電力の改善のため負荷容量の減少を
図ると最大転送電荷量の減少、転送効率の劣化あるいは
転送電極形成の難化が起こる。
【０００８】本発明は、上記の問題を解決した、低消費
電力で最大転送電荷量が大きく、転送効率の高いＣＣＤ
レジスタを備えた固体撮像装置を提供することを目的と
する。
電力で最大転送電荷量が大きく、転送効率の高いＣＣＤ
レジスタを備えた固体撮像装置を提供することを目的と
する。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明の固体撮像装置
は、ＣＣＤレジスタの電荷蓄積領域内の一部に電位の深
さが他の部分より深い領域を形成し、電位の深い領域上
に位置する転送電極のみが隣接する転送電極と重なり合
った構造のＣＣＤレジスタを備えている。また、本発明
の固体撮像装置の電荷蓄積領域内の電位の深い領域は、
ＣＣＤレジスタの転送電極下のゲート膜に段差を設けた
ことによって形成するものである。
は、ＣＣＤレジスタの電荷蓄積領域内の一部に電位の深
さが他の部分より深い領域を形成し、電位の深い領域上
に位置する転送電極のみが隣接する転送電極と重なり合
った構造のＣＣＤレジスタを備えている。また、本発明
の固体撮像装置の電荷蓄積領域内の電位の深い領域は、
ＣＣＤレジスタの転送電極下のゲート膜に段差を設けた
ことによって形成するものである。
【００１０】
【実施例】図１（ａ）は本発明の固体撮像装置のＣＣＤ
レジスタの転送電極の構成を示しており、図１（ｂ）は
図１（ａ）におけるＡ−Ａ′断面図を示している。図１
において図４に示す従来例の装置と同一構成要素につい
ては、同一番号を付して示す。図１（ｂ）に示すとおり
本実施例においては転送電極２下のゲート酸化膜３の中
央部に段差を形成している。この段差はゲート酸化膜中
央部を基板表面までエッチングした後、薄く酸化して形
成する。このとき転送電極２下のゲート酸化膜３の薄い
領域６では電荷蓄積部４の電位が深くなる。また、図１
（ａ）に示すとおり、転送電極の重ね合せは、電荷蓄積
部の電位の深い領域上にのみ形成される。本実施例では
第２層目の転送電極２を突出させ、第１層目の転送電極
１と重ね合わせるようにしているが、もちろん第１層目
の転送電極を突出させた型でもよい。このように、転送
電極の重ね合わせ量を少なくすることによって相間容量
を減らし、消費電力を小さくすることができる。
レジスタの転送電極の構成を示しており、図１（ｂ）は
図１（ａ）におけるＡ−Ａ′断面図を示している。図１
において図４に示す従来例の装置と同一構成要素につい
ては、同一番号を付して示す。図１（ｂ）に示すとおり
本実施例においては転送電極２下のゲート酸化膜３の中
央部に段差を形成している。この段差はゲート酸化膜中
央部を基板表面までエッチングした後、薄く酸化して形
成する。このとき転送電極２下のゲート酸化膜３の薄い
領域６では電荷蓄積部４の電位が深くなる。また、図１
（ａ）に示すとおり、転送電極の重ね合せは、電荷蓄積
部の電位の深い領域上にのみ形成される。本実施例では
第２層目の転送電極２を突出させ、第１層目の転送電極
１と重ね合わせるようにしているが、もちろん第１層目
の転送電極を突出させた型でもよい。このように、転送
電極の重ね合わせ量を少なくすることによって相間容量
を減らし、消費電力を小さくすることができる。
【００１１】本実施例のＣＣＤレジスタの電荷転送を説
明すると、図５に示すポテンシャル図のように、隣り合
う転送電極のポテンシャルの差によって電荷を転送する
のであるが、まず、隣り合う転送電極間で重ね合わせの
ある電位の深い領域の信号電荷が転送され、続いて、図
２に示すように、電極間で重ね合わせのない浅い電位領
域の電位が、電荷転送のし終った深い電位領域に移動し
直ちに転送される。このため信号電荷のとり残しはな
い。
明すると、図５に示すポテンシャル図のように、隣り合
う転送電極のポテンシャルの差によって電荷を転送する
のであるが、まず、隣り合う転送電極間で重ね合わせの
ある電位の深い領域の信号電荷が転送され、続いて、図
２に示すように、電極間で重ね合わせのない浅い電位領
域の電位が、電荷転送のし終った深い電位領域に移動し
直ちに転送される。このため信号電荷のとり残しはな
い。
【００１２】図３は本発明の別の実施例を示す固体撮像
装置のＣＣＤレジスタの断面図である。図３に示すＣＣ
Ｄレジスタにおいても、転送電極の構成は図１（ａ）と
同様である。本実施例においてはゲート膜を酸化膜７、
窒化膜８、酸化膜９の３層構造とし、電荷蓄積部の中央
部のゲート膜に膜厚差を設けており、この部分は、レジ
スタ３の電位が深くなるため、この領域上の転送電極の
みを重ね合わせることによって、相間容量を減らしてい
る。本実施例においては、段差の形成を、レジストマス
クを用いたウェットエッチッグによって行い、その際に
窒化膜８が酸化膜９のエッチングのストッパーとしては
たらくため、ゲート膜の薄い部分の膜厚を確実に制御す
ることができる。その後、窒化膜酸化などによって窒化
膜８上に薄い酸化膜を設ける。
装置のＣＣＤレジスタの断面図である。図３に示すＣＣ
Ｄレジスタにおいても、転送電極の構成は図１（ａ）と
同様である。本実施例においてはゲート膜を酸化膜７、
窒化膜８、酸化膜９の３層構造とし、電荷蓄積部の中央
部のゲート膜に膜厚差を設けており、この部分は、レジ
スタ３の電位が深くなるため、この領域上の転送電極の
みを重ね合わせることによって、相間容量を減らしてい
る。本実施例においては、段差の形成を、レジストマス
クを用いたウェットエッチッグによって行い、その際に
窒化膜８が酸化膜９のエッチングのストッパーとしては
たらくため、ゲート膜の薄い部分の膜厚を確実に制御す
ることができる。その後、窒化膜酸化などによって窒化
膜８上に薄い酸化膜を設ける。
【００１３】
【発明の効果】以上説明したように、本発明ではＣＣＤ
レジスタの転送電極下のゲート膜に膜厚差を設けたこと
によってＣＣＤレジスタの電荷蓄積領域内に電位の深さ
が他の部分より深い領域を形成し、電位の深い領域上に
位置する転送電極のみが隣接する転送電極と重なり合っ
た構造にすることによって相間容量を減らし消費電力の
小さい固体撮像装置を可能にする。
レジスタの転送電極下のゲート膜に膜厚差を設けたこと
によってＣＣＤレジスタの電荷蓄積領域内に電位の深さ
が他の部分より深い領域を形成し、電位の深い領域上に
位置する転送電極のみが隣接する転送電極と重なり合っ
た構造にすることによって相間容量を減らし消費電力の
小さい固体撮像装置を可能にする。
【図１】（ａ）は本発明による固体撮像装置の転送電極
の構成図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ′における断面図に
相当する本発明による固体撮像装置のＣＣＤレジスタの
断面図。
の構成図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ′における断面図に
相当する本発明による固体撮像装置のＣＣＤレジスタの
断面図。
【図２】本発明による固体撮像装置のＣＣＤレジスタの
ポテンシャル図。
ポテンシャル図。
【図３】第２の実施例を示す図。
【図４】（ａ）は従来の固体撮像装置の転送電極の構成
図、（ｂ）は（ａ）Ｂ−Ｂ′における断面図。
図、（ｂ）は（ａ）Ｂ−Ｂ′における断面図。
【図５】図４（ａ）Ｃ−Ｃ′における断面図に相当する
従来の固体撮像装置のＣＣＤレジスタの断面図およびポ
テンシャル図。
従来の固体撮像装置のＣＣＤレジスタの断面図およびポ
テンシャル図。
【図６】隣り合う転送電極間で重ね合わせのない構造の
固体撮像装置のＣＣＤレジスタの断面図およびポテンシ
ャル図。
固体撮像装置のＣＣＤレジスタの断面図およびポテンシ
ャル図。
１ 第１層転送電極 ２ 第２層転送電極 ３ ゲート酸化膜 ４ 電荷蓄積部 ５ チャネルストッパ ６ ゲート酸化膜の薄い領域 ７ 酸化膜 ８ 窒化膜 ９ 酸化膜 １０ 層間絶縁膜
Claims (2)
- 【請求項１】 少くとも複数の受光領域と電荷結合素子
レジスタを備えた固体撮像素子において、前記電荷結合
素子レジスタの電荷蓄積領域内の一部に電位の深さが他
の部分より深い領域を形成し、前記電位の深い領域上に
位置する転送電極のみが隣接する転送電極と重なり合っ
た構造の電荷結合素子レジスタを備えたことを特徴とす
る固体撮像素子。 - 【請求項２】 請求項１記載の固体撮像素子において、
電荷結合素子レジスタの転送電極下のゲート膜が前記レ
ジスタの電荷蓄積領域の一部で膜厚差を設けたことによ
って、電荷蓄積領域内に電位の深い領域を形成したこと
を特徴とする固体撮像素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3209045A JPH0548070A (ja) | 1991-08-21 | 1991-08-21 | 固体撮像装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3209045A JPH0548070A (ja) | 1991-08-21 | 1991-08-21 | 固体撮像装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0548070A true JPH0548070A (ja) | 1993-02-26 |
Family
ID=16566346
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3209045A Pending JPH0548070A (ja) | 1991-08-21 | 1991-08-21 | 固体撮像装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0548070A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007234883A (ja) * | 2006-03-01 | 2007-09-13 | Sony Corp | 固体撮像装置およびその製造方法、並びにカメラ |
-
1991
- 1991-08-21 JP JP3209045A patent/JPH0548070A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007234883A (ja) * | 2006-03-01 | 2007-09-13 | Sony Corp | 固体撮像装置およびその製造方法、並びにカメラ |
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