JPS60262461A - 電荷結合装置 - Google Patents
電荷結合装置Info
- Publication number
- JPS60262461A JPS60262461A JP59118581A JP11858184A JPS60262461A JP S60262461 A JPS60262461 A JP S60262461A JP 59118581 A JP59118581 A JP 59118581A JP 11858184 A JP11858184 A JP 11858184A JP S60262461 A JPS60262461 A JP S60262461A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- transfer
- charge
- type
- coupled device
- 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.)
- Pending
Links
Classifications
-
- 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
Landscapes
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
- Transforming Light Signals Into Electric Signals (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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は、固体撮像装置等に用いられる電荷結合装置（
Ｃｈａｖｇｅ Ｃｏｕｐｌａｄ Ｄｅｖｉｃｅ ； Ｇ
Ｇ Ｄ ）に関するものである。
Ｃｈａｖｇｅ Ｃｏｕｐｌａｄ Ｄｅｖｉｃｅ ； Ｇ
Ｇ Ｄ ）に関するものである。
従来ψ１」の構成とその問題点
ｃａｎは、構造が簡単であり高集積化が可能であること
、また従来の半導体処理技術が使用できることから、固
体撮像素子、メモリー、信号処理用等に応用されている
。
、また従来の半導体処理技術が使用できることから、固
体撮像素子、メモリー、信号処理用等に応用されている
。
とりわけ、固体撮像素子への応用は、小型軽量。
低消費電力という従来の撮像管にはない優れた特徴を有
するため近年活発な開発が行なわれている。
するため近年活発な開発が行なわれている。
その結果、性能向上は著しく、すでに一部実用段階に達
しつつある。そして、固体撮像素子の構成としては、光
電変換を行うフォトダイオード、およびフォトダイオー
ドからの信号電荷を転送するだめのＣＯＤを交互に配置
したインターライン転送型と呼ばれる方式が主流となっ
ている。
しつつある。そして、固体撮像素子の構成としては、光
電変換を行うフォトダイオード、およびフォトダイオー
ドからの信号電荷を転送するだめのＣＯＤを交互に配置
したインターライン転送型と呼ばれる方式が主流となっ
ている。
まず、図面を参照し々から、従来のＣＣＤについて一一
例として上述したインターライン転送型ｃａｎ固体撮像
素子を用いて説明を行なう。
例として上述したインターライン転送型ｃａｎ固体撮像
素子を用いて説明を行なう。
第１図はインターライン転送型ｃａｎ固体撮像素子の全
体構成を示したものである。１ ｉｄ通常、ＰＮ接合か
らなるフォトダイオードで素子内に多数（約６００行×
６００列）配置されている。２はフォトダイオード：１
の１列分に隣接して設けられている垂直方向転送用ｃａ
ｎであり、フォトダイオード列の数（通常−４００〜６
００列）だけ配置される。また３は、水平方向転送用ｃ
ａｎ３ペー、・ であり４は出力部である。なお１図中の矢印■。
体構成を示したものである。１ ｉｄ通常、ＰＮ接合か
らなるフォトダイオードで素子内に多数（約６００行×
６００列）配置されている。２はフォトダイオード：１
の１列分に隣接して設けられている垂直方向転送用ｃａ
ｎであり、フォトダイオード列の数（通常−４００〜６
００列）だけ配置される。また３は、水平方向転送用ｃ
ａｎ３ペー、・ であり４は出力部である。なお１図中の矢印■。
■、◎は信号電荷の動きを示したものである。
以上のように構成されたインターライン転送型ｃａｎ固
体撮像素子についてその動作を簡単に説明する。まずフ
ォトダイオード：１で一定期定蓄積された信号電荷は、
その−列に隣接する垂直方向転送用ＣＣＤ：２に移され
る（矢印■）。その後矢印■に示すように一行分の信号
電荷を水平方向転送用ＣＯＤ：３に順次転送し、矢印◎
の様に転送された信号電荷は出力部：４を時系列信号と
して読み出される。
体撮像素子についてその動作を簡単に説明する。まずフ
ォトダイオード：１で一定期定蓄積された信号電荷は、
その−列に隣接する垂直方向転送用ＣＣＤ：２に移され
る（矢印■）。その後矢印■に示すように一行分の信号
電荷を水平方向転送用ＣＯＤ：３に順次転送し、矢印◎
の様に転送された信号電荷は出力部：４を時系列信号と
して読み出される。
第２図は従来構造におけるいわゆる表面型ｃａｎの断面
構造を示す模式図であり、転送方向（第１図中の矢印■
あるいは◎）に沿ったものである。
構造を示す模式図であり、転送方向（第１図中の矢印■
あるいは◎）に沿ったものである。
６はＰ形シリコン基板、６は二酸化シリコン、７および
８はＮ形多結晶シリコンよりなる転送電極である。
８はＮ形多結晶シリコンよりなる転送電極である。
ｃａｎの最大転送電荷量は、外部駆動パルスにも依存す
るが、ひとつの転送電極のもつ蓄積電荷量で制限される
。この蓄積電荷量は多結晶シリコン転送電極＝７（ある
いは８）、二酸化シリコン：６、Ｐ形シリコン基板＝６
よりなるＭＯＳダイオードの表面反転層の容量に蓄えら
れる電荷に対応するため、多結晶シリコン転送電極の面
積にほぼ正比例するものである。
るが、ひとつの転送電極のもつ蓄積電荷量で制限される
。この蓄積電荷量は多結晶シリコン転送電極＝７（ある
いは８）、二酸化シリコン：６、Ｐ形シリコン基板＝６
よりなるＭＯＳダイオードの表面反転層の容量に蓄えら
れる電荷に対応するため、多結晶シリコン転送電極の面
積にほぼ正比例するものである。
しかしながら、第１図に示したように、インク−ライン
転送型ＣＯＤ固体撮像素子は、フォトダイオードと一垂
直転送用のＣＯＤが交互に配置されており、その面積は
光学レンズ系で定められる一定のものとなっている（２
１５ 光学系で６，６×８．８ｍ♂）。撮像素子の特性
で最も軍票な特性のひとっである感度全向上させるため
には−フォトダイオードの面積を広くする必侠があるが
−ＣＯＤの最大転送電荷量もＣＯＤの転送チャンネル幅
に比夕１」シて減少するため、信号電荷がそれ以上の場
合（明るい被写体）出力信号として読み出せなくなって
しまう。このためフォトダイオードの面積−ｉつまり感
度はｃａｎの最大転送電荷量に制限されてしまうことに
なり、撮像素子としての高感度化゛を妨げる原因となっ
ていた。
転送型ＣＯＤ固体撮像素子は、フォトダイオードと一垂
直転送用のＣＯＤが交互に配置されており、その面積は
光学レンズ系で定められる一定のものとなっている（２
１５ 光学系で６，６×８．８ｍ♂）。撮像素子の特性
で最も軍票な特性のひとっである感度全向上させるため
には−フォトダイオードの面積を広くする必侠があるが
−ＣＯＤの最大転送電荷量もＣＯＤの転送チャンネル幅
に比夕１」シて減少するため、信号電荷がそれ以上の場
合（明るい被写体）出力信号として読み出せなくなって
しまう。このためフォトダイオードの面積−ｉつまり感
度はｃａｎの最大転送電荷量に制限されてしまうことに
なり、撮像素子としての高感度化゛を妨げる原因となっ
ていた。
発明の目的
本発明は上記欠点に鑑み、狭い転送チャンネル幅で、か
つ大きい最大転送電量ヲ有する電荷結合装置を提供する
ものである。
つ大きい最大転送電量ヲ有する電荷結合装置を提供する
ものである。
発明の構成
この目的を達成するために本発明の電荷結合装置は、転
送チャンネルが、−導電性を有する半導体基板の凹凸構
造を有する領域を含む主表面に形成されて構成されてい
る。
送チャンネルが、−導電性を有する半導体基板の凹凸構
造を有する領域を含む主表面に形成されて構成されてい
る。
実施例の説明
以下５本発明の一実施例について図面を参照しながら説
明する。第３図は本発明の一実施例におけるＣＣＤの断
面構造を模式的に示すものである。
明する。第３図は本発明の一実施例におけるＣＣＤの断
面構造を模式的に示すものである。
第２図同様、転送方向（第１図中の矢印■あるいは０）
に沿った断面図である。５はＰ形シリコン基板、６は二
酸化シリコン、７および８はＮ形多結晶シリコンよりな
る転送電極であり、Ｐ形シリコン基板＝６の表面に凹部
を周期的に形成している点を除いては第２図と全く同様
でろ乙ヮ１ソトのような構造をもつＣＧ Ｄ （ｆ：
−′ＩＬ７ 、ｉ：４丁、灸の特徴を説明する。外部パ
ルス電圧全転送電極７および８に印加することにより、
信号電荷を転送する動作は従来例と同様である。
に沿った断面図である。５はＰ形シリコン基板、６は二
酸化シリコン、７および８はＮ形多結晶シリコンよりな
る転送電極であり、Ｐ形シリコン基板＝６の表面に凹部
を周期的に形成している点を除いては第２図と全く同様
でろ乙ヮ１ソトのような構造をもつＣＧ Ｄ （ｆ：
−′ＩＬ７ 、ｉ：４丁、灸の特徴を説明する。外部パ
ルス電圧全転送電極７および８に印加することにより、
信号電荷を転送する動作は従来例と同様である。
しかしながら、最大転送電荷量を決定する。Ｎ形多結晶
シリコン電極ニアあるいは８と、二酸化シリコン：６お
よびＰ形シリコン基板＝６とで形成されるＭＯＳダイオ
ードの実効面積、っ捷り蓄積容量は大幅に増加する。本
実施＋＋Ｕにおいては。
シリコン電極ニアあるいは８と、二酸化シリコン：６お
よびＰ形シリコン基板＝６とで形成されるＭＯＳダイオ
ードの実効面積、っ捷り蓄積容量は大幅に増加する。本
実施＋＋Ｕにおいては。
転送電極＝７の容量と転送電極二８による容量を等しく
なるようにしているが、転送チャンネル上の平面的占有
面積は、約２対１の比率となっている。これは転送電極
二８による蓄積容量が平面的面積より実効的には約２倍
になるからである。
なるようにしているが、転送チャンネル上の平面的占有
面積は、約２対１の比率となっている。これは転送電極
二８による蓄積容量が平面的面積より実効的には約２倍
になるからである。
このため１本実施例では、最大転送電荷量は同じ転送チ
ャンネル幅を有する従来構造に比べて。
ャンネル幅を有する従来構造に比べて。
約１．８倍となり著しく増加した。転送電荷量は図より
明らかなように転送電極二８の下部のＰ形基板の凹部を
深く、かつ狭くするほど顕著となる。
明らかなように転送電極二８の下部のＰ形基板の凹部を
深く、かつ狭くするほど顕著となる。
以上のように、転送チャンネル部となるＰ形シ１）１ノ
基板１ｐ犬而（・ζ四部を周期的ＩＣ形成すること７、
、 。
基板１ｐ犬而（・ζ四部を周期的ＩＣ形成すること７、
、 。
により、最大転送電荷量を大幅に増加させることが可能
となることから、インターライン転送型ｃａｎ固体撮像
装置の信号電荷転送に使用した結果、フォトダイオード
の面積を従来の約１．６倍（転送チャンネル幅′ｆ：２
／３倍）とすることが可能となり、感度も約１．４倍と
なり大幅な高感度化が実現した。
となることから、インターライン転送型ｃａｎ固体撮像
装置の信号電荷転送に使用した結果、フォトダイオード
の面積を従来の約１．６倍（転送チャンネル幅′ｆ：２
／３倍）とすることが可能となり、感度も約１．４倍と
なり大幅な高感度化が実現した。
なお１本実施例では、転送装置を表面チャンネル型ｃａ
ｎとしたが、半導体基板の主表面に基板とは反対導電型
層を形成する埋め込みチャンネル型ｃａｎ、あるいはＢ
ＢＤ型としても良い。
ｎとしたが、半導体基板の主表面に基板とは反対導電型
層を形成する埋め込みチャンネル型ｃａｎ、あるいはＢ
ＢＤ型としても良い。
発明の効果
以上のように本発明は、霊前転送装置の転送チャンネル
を１表面が凹凸構造を有する半導体基板に形成すること
により、最大転送電荷量を大幅に増加することができ、
その実用的効果は大なるものがある。
を１表面が凹凸構造を有する半導体基板に形成すること
により、最大転送電荷量を大幅に増加することができ、
その実用的効果は大なるものがある。
第１図はインターライン転送型ｃａｎ固体撮像素子の平
面構成図、第２図は従来のｃａｎにおける転送方向の断
面構造模式図、第３図は本発明の一実施例における。転
送チャンネル内に凹凸構造を有するｃａｎの断面構造模
式図である。 １・・・・・・フォトダイオード、２・・・・・・垂直
方向転送用（３ＣＤ、３・・・・・・水平方向転送用Ｃ
ＣＤ、６・・・・・・Ｐ形シリコン基板、６・・・・・
二酸化シリコン膜、７゜８・・・・・・Ｈ形多結晶シリ
コン。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 はが１名味
味
面構成図、第２図は従来のｃａｎにおける転送方向の断
面構造模式図、第３図は本発明の一実施例における。転
送チャンネル内に凹凸構造を有するｃａｎの断面構造模
式図である。 １・・・・・・フォトダイオード、２・・・・・・垂直
方向転送用（３ＣＤ、３・・・・・・水平方向転送用Ｃ
ＣＤ、６・・・・・・Ｐ形シリコン基板、６・・・・・
二酸化シリコン膜、７゜８・・・・・・Ｈ形多結晶シリ
コン。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 はが１名味
味
Claims (2)
- （１）転送チャンネルが、−導電パリヲ有する半導体基
板の凹構造を有する領域を含む主表面に形成された電荷
結合装置。 - （２）半導体基板の主表面に前記基板とは反対導電型の
半導体層が形成されていることを特徴とする特許請求の
範囲第１項記載の電荷結合装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59118581A JPS60262461A (ja) | 1984-06-08 | 1984-06-08 | 電荷結合装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59118581A JPS60262461A (ja) | 1984-06-08 | 1984-06-08 | 電荷結合装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60262461A true JPS60262461A (ja) | 1985-12-25 |
Family
ID=14740130
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59118581A Pending JPS60262461A (ja) | 1984-06-08 | 1984-06-08 | 電荷結合装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60262461A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61234559A (ja) * | 1985-04-11 | 1986-10-18 | Fuji Photo Film Co Ltd | 半導体撮像装置 |
| JPH03278547A (ja) * | 1990-01-05 | 1991-12-10 | Internatl Business Mach Corp <Ibm> | 電荷結合装置及びその製造方法 |
| US5223726A (en) * | 1989-07-25 | 1993-06-29 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Semiconductor device for charge transfer device |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS51148385A (en) * | 1975-06-14 | 1976-12-20 | Fujitsu Ltd | Semiconductor memory cell |
| JPS5360585A (en) * | 1976-11-12 | 1978-05-31 | Hitachi Ltd | Semiconductor device |
| JPS5412582A (en) * | 1977-06-29 | 1979-01-30 | Hitachi Ltd | Semiconductor device |
| JPS54160181A (en) * | 1978-06-09 | 1979-12-18 | Pioneer Electronic Corp | Charge transfer device |
| JPS57204165A (en) * | 1981-06-09 | 1982-12-14 | Sanyo Electric Co Ltd | Manufacture of charge coupling element |
-
1984
- 1984-06-08 JP JP59118581A patent/JPS60262461A/ja active Pending
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS51148385A (en) * | 1975-06-14 | 1976-12-20 | Fujitsu Ltd | Semiconductor memory cell |
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Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61234559A (ja) * | 1985-04-11 | 1986-10-18 | Fuji Photo Film Co Ltd | 半導体撮像装置 |
| US5223726A (en) * | 1989-07-25 | 1993-06-29 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Semiconductor device for charge transfer device |
| JPH03278547A (ja) * | 1990-01-05 | 1991-12-10 | Internatl Business Mach Corp <Ibm> | 電荷結合装置及びその製造方法 |
| EP0436130A3 (en) * | 1990-01-05 | 1993-02-03 | International Business Machines Corporation | Trench charge-coupled device |
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