JPH08172178A - 固体撮像装置 - Google Patents

固体撮像装置

Info

Publication number
JPH08172178A
JPH08172178A JP6314943A JP31494394A JPH08172178A JP H08172178 A JPH08172178 A JP H08172178A JP 6314943 A JP6314943 A JP 6314943A JP 31494394 A JP31494394 A JP 31494394A JP H08172178 A JPH08172178 A JP H08172178A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
impurity diffusion
diffusion layer
overflow
transfer channel
solid
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP6314943A
Other languages
English (en)
Other versions
JP3592772B2 (ja
Inventor
Makoto Monoi
井 誠 物
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP31494394A priority Critical patent/JP3592772B2/ja
Publication of JPH08172178A publication Critical patent/JPH08172178A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP3592772B2 publication Critical patent/JP3592772B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 CCDレジスタに隣接して過剰電荷を排出す
る部分を有し、複数の画素列を並列に配置するCCDリ
ニアイメージセンサにおいて、画素列相互間の間隔を狭
め得る構造を提供する。 【構成】 転送チャネル及びオーバフロー調整層の相互
間の不純物の濃度差を、転送チャネルから排出すべき過
剰な信号電荷のレベルに対応して設定する。この不純物
の濃度差により、信号電荷をガイドする転送チャネルの
壁の高さ(エネルギギャップ)が設定される。過剰な信
号電荷が発生すると、所定レベルを超える信号電荷は転
送チャネルからオーバフロー調整層をのり超えてオーバ
フロードレインに流入する。 【効果】 オーバフロー制御電極を用いずとも、所定レ
ベルを超える過剰な信号電荷を排出することが可能とな
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業の利用分野】本発明は、固体撮像装置に関し、特
に、カラー画像読み取り装置に適したCCDリニアイメ
ージセンサの改良に関する。
【0002】
【従来の技術】リニアイメージセンサは、カラー複写機
やカラースキャナに広く利用されている。図4は、カラ
ーリニアイメージセンサの平面的な構成例を概略的に示
している。
【0003】同図において、光像を電気信号に変換する
複数の光電変換素子による画素列1が行方向に形成され
ている。画素列1上には、色フィルタ6、例えば、赤色
フィルタの膜が形成される。この画素列1には、図示し
ない原稿の走査機構によって、原稿像が投影される。画
素列1に隣接しかつ画素列1と平行にCCDレジスタ2
が配置される。画素列1の個々の光電変換素子に発生し
た信号電荷は、隣接するCCDレジスタ2に転送され
る。CCDレジスタ2は、例えば、2相クロックによっ
て駆動され、信号電荷を水平方向に出力端まで順次に転
送する。CCDレジスタ2から出力される信号電荷は出
力部3のアンプによって増幅され、画像信号Rとして出
力される。
【0004】CCDレジスタ2に平行してオーバフロー
制御部4が設けられている。オーバフロー制御部4は、
光電変換素子に過剰に発生した信号電荷を、CCDレジ
スタ2においてオーバフロードレイン5にバイパスし、
過剰電荷によるノイズの発生や画質の低下を防止し、S
/Nの向上を図っている。オーバフロードレイン5は安
定化された電源の所定基準電位に接続されており、過剰
電荷を吸収する。
【0005】このように構成されたリニアセンサがカラ
ー画像の読み取りのために、更に、2列形成される。追
加される第2列及び第3列の画素列上には、例えば、緑
色フィルタ及び青色フィルタの膜が夫々形成される。そ
の結果、各出力部3のアンプから三色分解されたカラー
の画像信号、すなわち、赤色画像信号R、緑色画像信号
G及び青色画像信号Bが得られる。
【0006】図5は、CCDレジスタ2、オーバフロー
制御部4、オーバフロードレイン5等からなり、過剰な
信号電荷の電荷の一部を除去する過剰電荷排出の役割を
担う部分を概略的に示している。同図において、21は
CCDレジスタ2の転送チャネル(表面チャネル又は埋
込チャネル)を形成するN型不純物領域であり、例え
ば、P型シリコン基板中にN型不純物(例えばリン)が
注入されて形成される。22は転送チャネル上に、電荷
転送方向に配列される第1群の転送電極、23は転送電
極22を駆動クロック/φが供給される信号線26に接
続するコンタクトである。ここで、/φは、信号φの反
転信号を意味する。24は電荷転送方向に配列される第
2群の転送電極、25は転送電極24を駆動クロックφ
が供給される信号線27に接続するコンタクトである。
転送電極22及び23は交互に配置される。駆動クロッ
クφ及び/φは互いに相補的に変化する2相クロックで
ある。41はN型不純物領域21に隣接して形成された
N型若しくはより低濃度のN型不純物領域、42はCC
Dレジスタ2に沿って配置されて、転送チャネルの壁の
高さを調整して、CCDレジスタの過剰な信号電荷をオ
ーバフロードレイン51にバイパスするオーバフロー制
御電極である。オーバフロー制御電極42はコンタクト
43を介して制御電圧CNTが供給される信号線44に
接続される。制御電圧CNTのレベルを適当に設定する
ことによってオーバフローの閾値を設定することが出来
る。オーバフロードレイン51は、定電圧源によって一
定電位OFに維持される信号線52に接続される。オー
バフロードレイン51は、信号線との接続のために高濃
度不純物拡散層N+ によって形成される。
【0007】図6は、図5に示されるA−A’方向にお
ける断面図を示しており、同図において図5に示される
部分と対応する部分には同一符号を付し、かかる部分の
説明は省略する。N型不純物領域21は、不純物が(1
〜3)×1016cm3 程度注入される。N型不純物領域
41は、不純物が0.5×1016cm3 〜1016cm3
程度注入される。N型不純物領域51は、不純物が10
18cm3 〜1022cm3 程度注入される。不純物として
は、例えば、P型シリコン基板に対応してリンが用いら
れる。不純物領域21及び41の両側には素子分離領域
のフィールド酸化膜103が形成される。フィールド酸
化膜103の下部には隣接領域と電気的に分離するため
にP型不純物が高濃度で拡散されている。
【0008】図7は、CCDレジスタにおける電荷転送
の様子を説明する説明図である。2相の駆動パルスφ、
/φが転送電極22及び24に夫々供給されると、CC
Dレジスタ2の転送チャネルのエネルギレベルは同図の
a及びbの間で変化し、信号電荷を紙面に対して垂直な
方向に転送する。エネルギギャップによる転送チャネル
の壁の高さは、N型領域41の不純物濃度とオーバフロ
ー制御電極42への印加電圧CNTによって転送チャネ
ルのエネルギレベルとは独立に定まる。高輝度の光像が
照射されて光電変換素子1に発生した過剰な信号電荷が
CCDレジスタ2に転送されると、図7のcに示すよう
に、余分な信号電荷が壁をのりこえてオーバフロードレ
インに流れ込み、排除される。これにより、隣接する画
素への過剰電荷による影響が回避される。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来構成で
は、CCDレジスタを画素列間に設けているため、画素
列間に一定の間隔を確保する必要がある。そのため、画
像読取装置側では、読取り位置のずれを補償する必要が
ある場合には、ラインメモリが必要となる。ラインメモ
リを減らすために画素列間の距離を極力小さくすること
が要求される。従来構成では、オーバーフロードレイン
領域の占める面積が大きいため、画素列間距離を狭める
のが困難である。すなわち、図4及び5に示されるよう
に、CCDレジスタ2に隣接する領域4、5に、転送電
極24、オーバーフロー制御電極42、オーバフロード
レイン51、オーバーフロー制御電極42を接続する信
号線44、オーバフロードレイン51を接続する信号線
52を配置するため、当該隣接領域部分の面積を小さく
することが出来ない。
【0010】よって、本発明は、CCDレジスタに隣接
して過剰電荷を排出する機能部分を有し、複数の画素列
を並列に配置するCCDリニアイメージセンサにおい
て、画素列相互間の間隔を狭め得る構造を提供すること
を目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明の固体撮像装置は、入射光量に応じた信号電荷を
発生する複数の光電変換素子からなる、光電変換素子列
(1)と、上記光電変換素子列に発生した複数の信号電
荷を第1の不純物拡散層(21)によって形成される転
送チャネルに取込み、上記転送チャネル中を順次に転送
する、CCDレジスタ(2)と、上記第1の不純物拡散
層に沿って低抵抗に形成された第2の不純物拡散層(1
02)からなり、上記転送チャネルから排出される信号
電荷を所定ノードに流し込む、オーバフロードレイン
と、上記第1及び第2の不純物拡散層相互間に設けら
れ、かつ、上記第1の不純物拡散層よりも低不純物濃度
に設定される第3の不純物拡散層(101)からなる、
オーバフロー調整層と、を備えることを特徴とする。
【0012】
【作用】転送チャネルの第1の不純物拡散層及びオーバ
フロー調整層の第3の不純物拡散層相互間の不純物の濃
度差を、転送チャネルから排出すべき過剰な信号電荷の
レベルに対応して設定する。この不純物の濃度差によ
り、信号電荷をガイドする転送チャネルの壁の高さ(エ
ネルギギャップ)が設定される。過剰な信号電荷が発生
すると、転送チャネルから所定レベルを超える信号電荷
がオーバフロー調整層をのり超えてオーバフロードレイ
ンに流入する。この結果、オーバフロー制御電極を用い
ずとも、所定レベルを超える過剰な信号電荷を排出する
ことが可能となる。
【0013】
【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。図
1は、本発明の実施例を示しており、図5に対応する部
分には同一符号を付し、かかる部分の説明は省略する。
また、図2は、図1のA−A’方向における断面図であ
り、図6と対応する部分には同一符号を付している。
【0014】本実施例では、図4に示されるオーバフロ
ー制御部4及びオーバフロードレイン5は、転送電極2
4を配線27に接続するコンタクト25部分を絶縁する
素子分離領域のフィールド酸化膜103の下部に、オー
バフロー調整層101及びオーバフロードレイン102
によって夫々形成される。オーバフロー制御部42に相
当する機能を担うオーバフロー調整層101は、埋込チ
ャネル領域21に沿って形成され、この領域21よりも
不純物濃度の低い、例えば、不純物濃度(0.5〜3)
×1016cm3 程度のN- 型不純物拡散層で形成され
る。オーバフロードレイン102は、不純物拡散層10
1に隣接して、例えば、不純物濃度が1018cm3 〜1
22cm3 程度の高濃度不純物拡散層102によって形
成される。N+ 不純物拡散層102は図示しない適当な
場所で一定電位のノードに接続される。オーバフロー調
整層101及びオーバフロードレイン102は、過剰電
荷排出部を形成し、前述したオーバフロー制御部4及び
オーバフロードレイン5と同様に過剰電荷を排除する役
割を担う。
【0015】この構造では、過剰電荷排出部が、転送電
極24の接続領域の下部に配置され、従来構成における
オーバフロー制御電極42、コンタクト43、信号線4
4、信号線52は除かれている。このため、隣接する画
素列相互間を狭く形成することが可能となる。
【0016】図3は、CCDレジスタの転送チャネルに
おける電荷転送の様子を説明する説明図である。転送電
極22及び23に駆動パルスが交互に供給されると、C
CDレジスタ2の転送チャネル21のエネルギレベルは
同図のa及びbの間で変化し、信号電荷を紙面に対して
垂直な方向に転送する。転送チャネルとオーバフロード
レイン間に形成される転送チャネルの壁の高さは、N-
型領域101の不純物濃度によって定められる。この壁
は転送電極への駆動パルスの印加に応じて転送チャネル
と同様にエネルギレベルが変動する。
【0017】高輝度の光像が照射されて光電変換素子1
に発生した過剰な信号電荷がCCDレジスタ2に転送さ
れると、図3のcに示すように、余分な信号電荷が不純
物濃度差によって設定された転送チャネルの壁をのりこ
えてオーバフロードレイン102に流れ込む。前述した
ようにオーバフロードレイン102は適当な場所で一定
電位、例えば接地電位のノード接続されているので、過
剰電荷は排除される。これにより、従来と同様、隣接す
る画素への過剰電荷による影響が回避される。
【0018】このように、本発明の構成では、過剰電荷
がのりこえる転送チャネルの壁(エネルギギャップ)の
高さを、制御電極に印加するバイアス電圧のレベルによ
り設定するのではなく、転送チャネル21とこのチャネ
ル層21に隣接するオーバフロー調整層101相互間の
不純物濃度差によって設定するので、転送チャネル21
から過剰電荷をオーバフロードレイン102に排出する
機能を簡単な構造で実現することが可能となる。
【0019】なお、実施例ではP型半導体基板にN型不
純物を用いて不純物層101及び102を形成している
が、勿論、N型半導体基板にP型不純物を用いて不純物
層101及び102を形成しても良い。また、各不純物
層の不純物濃度は実施例に限定されるものではなく、適
宜に設定することが可能である。
【0020】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の固体撮像
装置では、CCDレジスタからの過剰電荷を排出する過
剰電荷排出部を不純物拡散層によって形成するため、過
剰電荷排出部を転送電極と配線との接続領域部分の下部
に設けることができる。このため、隣接する画素列相互
間を狭く配置することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例を示す、CCDリニアイメージ
センサの過剰電荷排出を行う部分を説明する図である。
【図2】図1のA−A’方向における断面図である。
【図3】実施例の動作を説明する説明図である。
【図4】カラーリニアイメージセンサの概略構成をしめ
す説明図である。
【図5】CCDリニアイメージセンサの過剰電荷排出を
行う部分を説明する図である。
【図6】図5のA−A’方向における断面図である。
【図7】CCDチャネルの動作とオーバフロー制御を説
明する説明図である。
【符号の説明】
1 画素列 2 CCDレジスタ 3 出力部 4 オーバフロー制御部 5 オーバフロードレイン 6 色フィルタ 101 オーバフロー調整層 102 オーバフロードレイン

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】入射光量に応じた信号電荷を発生する複数
    の光電変換素子からなる、光電変換素子列と、 前記光電変換素子列に発生した複数の信号電荷を第1の
    不純物拡散層によって形成される転送チャネルに取込
    み、前記転送チャネル中を順次に転送する、CCDレジ
    スタと、 前記第1の不純物拡散層に沿って低抵抗に形成された第
    2の不純物拡散層からなり、前記転送チャネルから排出
    される信号電荷を所定ノードに流し込む、オーバフロー
    ドレインと、 前記第1及び第2の不純物拡散層相互間に設けられ、か
    つ、前記第1の不純物拡散層よりも低不純物濃度に設定
    される第3の不純物拡散層からなる、オーバフロー調整
    層と、 を備えることを特徴とする固体撮像装置。
  2. 【請求項2】前記第1の不純物拡散層及び前記第3の不
    純物拡散層相互間の不純物の濃度差が、前記転送チャネ
    ルから排出すべき信号電荷のレベルに対応して設定され
    る、 ことを特徴とする請求項1記載の固体撮像装置。
  3. 【請求項3】前記光電変換素子列、前記CCDレジス
    タ、前記オーバフロー調整層、前記オーバフロードレイ
    ンを順番に繰り返して複数組配列し、複数の画像信号を
    得る、 ことを特徴とする請求項1又は2記載の固体撮像装置。
  4. 【請求項4】各組の光電変換素子列各々の上に色分解の
    ための色フィルタ層が形成される、 ことを特徴とする請求項3記載の固体撮像装置。
  5. 【請求項5】前記第2の不純物拡散層、あるいは前記第
    2及び第3の2つの不純物拡散層が、素子分離領域内に
    形成される、 ことを特徴とする請求項1記載の固体撮像装置。
JP31494394A 1994-12-19 1994-12-19 固体撮像装置 Expired - Fee Related JP3592772B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP31494394A JP3592772B2 (ja) 1994-12-19 1994-12-19 固体撮像装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP31494394A JP3592772B2 (ja) 1994-12-19 1994-12-19 固体撮像装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH08172178A true JPH08172178A (ja) 1996-07-02
JP3592772B2 JP3592772B2 (ja) 2004-11-24

Family

ID=18059525

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP31494394A Expired - Fee Related JP3592772B2 (ja) 1994-12-19 1994-12-19 固体撮像装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3592772B2 (ja)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001358326A (ja) * 2000-05-23 2001-12-26 Samsung Electronics Co Ltd 固体撮像素子及びその形成方法
EP1289020A3 (en) * 2001-08-31 2004-04-21 Eastman Kodak Company A lateral overflow drain, antiblooming structure for ccd devices having improved breakdown voltage
JP2006210716A (ja) * 2005-01-28 2006-08-10 Matsushita Electric Ind Co Ltd 固体撮像装置及びその製造方法
JP2007173390A (ja) * 2005-12-20 2007-07-05 Fujifilm Corp Ccd型固体撮像素子

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001358326A (ja) * 2000-05-23 2001-12-26 Samsung Electronics Co Ltd 固体撮像素子及びその形成方法
EP1289020A3 (en) * 2001-08-31 2004-04-21 Eastman Kodak Company A lateral overflow drain, antiblooming structure for ccd devices having improved breakdown voltage
JP2006210716A (ja) * 2005-01-28 2006-08-10 Matsushita Electric Ind Co Ltd 固体撮像装置及びその製造方法
CN100414710C (zh) * 2005-01-28 2008-08-27 松下电器产业株式会社 固体摄像器件及其制造方法
US7473944B2 (en) * 2005-01-28 2009-01-06 Panasonic Corporation Solid-state imaging device
US7723145B2 (en) 2005-01-28 2010-05-25 Panasonic Corporation Solid-state imaging device and manufacturing method for the same
JP2007173390A (ja) * 2005-12-20 2007-07-05 Fujifilm Corp Ccd型固体撮像素子

Also Published As

Publication number Publication date
JP3592772B2 (ja) 2004-11-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6448596B1 (en) Solid-state imaging device
US20100328510A1 (en) Image pickup device and image pickup system
JP2504504B2 (ja) 光電変換装置
JP3143979B2 (ja) Ccdシフトレジスタ
US20080068481A1 (en) Solid-state image sensor device and driving method
JP3928840B2 (ja) 固体撮像装置
JP3592772B2 (ja) 固体撮像装置
JP2007235656A (ja) 固体撮像装置とその駆動方法
JPH0714042B2 (ja) 固体撮像素子
JP3970425B2 (ja) 固体撮像装置
JP3718103B2 (ja) 固体撮像装置とその駆動方法、およびこれを用いたカメラ
JP4444754B2 (ja) 固体撮像装置の駆動方法
US7573520B2 (en) Solid state imaging apparatus and a driving method of the solid state imaging apparatus
US7595822B2 (en) Driving method of solid-state image pickup device
JPH04369268A (ja) Ccd固体撮像素子
US7554592B2 (en) Solid-state imaging device and its driving method for preventing damage in dynamic range
JP2907841B2 (ja) ラインセンサ
JP2713991B2 (ja) 固体撮像装置
JP2592193B2 (ja) Ccd映像素子
JP4010446B2 (ja) 電荷転送装置および固体撮像素子
JP2003258234A (ja) 固体撮像素子および固体撮像素子の駆動方法
JPS63285968A (ja) 固体撮像装置
JP3467918B2 (ja) 固体撮像素子の製造方法及び固体撮像素子
US6686963B1 (en) Method for driving solid-state image device
JPH07226497A (ja) 固体撮像素子

Legal Events

Date Code Title Description
A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20040430

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20040629

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20040820

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20040826

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20070903

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080903

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080903

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090903

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090903

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100903

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110903

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110903

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120903

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120903

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130903

Year of fee payment: 9

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees