JPS607432B2 - solid state imaging device - Google Patents

solid state imaging device

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JPS607432B2
JPS607432B2 JP51143687A JP14368776A JPS607432B2 JP S607432 B2 JPS607432 B2 JP S607432B2 JP 51143687 A JP51143687 A JP 51143687A JP 14368776 A JP14368776 A JP 14368776A JP S607432 B2 JPS607432 B2 JP S607432B2
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JP
Japan
Prior art keywords
ccd
register
imaging device
state imaging
present
Prior art date
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JP51143687A
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Japanese (ja)
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JPS5368127A (en
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信弥 大場
正章 中井
正和 青木
征治 久保
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
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Publication of JPS5368127A publication Critical patent/JPS5368127A/en
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  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 ‘11 発明の利用分野 本発明は、半導体表面に形成した複数個の光ダィオー日
こ蓄積された光情報を読み出す固体撮像装置の性能向上
に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION '11 Field of Application of the Invention The present invention relates to improving the performance of a solid-state imaging device that reads out optical information accumulated in a plurality of optical diodes formed on the surface of a semiconductor.

‘2)従来技術 従来の固体撮像装置として第1図に示すような素子があ
る。
'2) Prior Art A conventional solid-state imaging device includes an element as shown in FIG.

第1図において10は水平読み出す用CCDシフトレジ
スタ、11は垂直MOSシフトレジスタ、12は光電変
換部分、13は一絵素を示している。従来装置としては
、光電変換部分12がMOSトランジスタと光ダイオー
ドで構成されているものや、CCD(Char鞍Cou
pledDevfce)だけで構成されているもの、ま
たはそれらの組み合わせによるものなどが発表されてい
る。さらに、一次元配列のみの装置(その場合第1図1
1のシフトレジスタは不要)や2次元配列されている装
置などがあるが、本発明の原理はそれらに左右されるも
のではなく、いずれの固体撮像素子にも適用出来る。本
明細書では説明の都合上、第2図に示すMOSトランジ
スタと光ダィオ−ドとの組み合わせの従来例例を揚げて
おく。第2図において14はスイッチ用MOSトランジ
スタ、15はp−n接合からなる光ダイオード、である
。ところで、第1図に示した固体撮像装置において、半
導体基板の他の箇所から熱的に発生した、光情報と区別
のつかない信号が該磯像部分に拡散してきて、光情報に
混入してしまう。
In FIG. 1, 10 is a CCD shift register for horizontal reading, 11 is a vertical MOS shift register, 12 is a photoelectric conversion portion, and 13 is one picture element. Conventional devices include those in which the photoelectric conversion portion 12 is composed of a MOS transistor and a photodiode, and those in which the photoelectric conversion portion 12 is composed of a MOS transistor and a photodiode, and a
Some systems have been announced that consist only of ``pledDevfce'' or a combination of these. Furthermore, a device with only one-dimensional array (in that case, Fig. 1
Although there are devices in which a single shift register is unnecessary) and devices in which a two-dimensional array is used, the principle of the present invention is not influenced by these devices and can be applied to any solid-state image sensor. In this specification, for convenience of explanation, a conventional example of a combination of a MOS transistor and a photodiode shown in FIG. 2 will be described. In FIG. 2, 14 is a switching MOS transistor, and 15 is a photodiode consisting of a pn junction. By the way, in the solid-state imaging device shown in FIG. 1, signals that are thermally generated from other parts of the semiconductor substrate and are indistinguishable from optical information diffuse into the image area and mix with the optical information. Put it away.

この事は、この装置が誤った信号を読み取ったり、信号
の不均一性が増大されたりする原因となり、アナログ信
号を扱かう撮隊装置では大間題である。これを解決する
ための従来例を第3図に示す。第3図において斜線を施
した部分3Mま、周囲からの熱信号を吸いと拡散層を示
しており、電子を光情報とする装置ではn十拡散層、正
孔が信号となる装置ではp+拡散層である。第3図にお
いて普通の方法で装置を形成すると水平のCCDシフト
レジスタ10のクロツクライン33は多結晶Siで構成
されるので、第3図のように周囲にn十(あるいはp+
)拡散層3を形成するには、その拡散層30を形成する
だけのホトェツチング工程を設せなければならず、マス
ク代の増加(コストの増加)、歩留りの低下を招く。
This causes the device to read erroneous signals and increases the non-uniformity of the signals, which is a major problem in camera equipment that handles analog signals. A conventional example for solving this problem is shown in FIG. In Figure 3, the shaded area 3M indicates a diffusion layer that absorbs heat signals from the surroundings, and is an n0 diffusion layer in a device that uses electrons as optical information, and a p+ diffusion layer in a device that uses holes as a signal. It is a layer. In FIG. 3, if the device is formed by the usual method, the clock line 33 of the horizontal CCD shift register 10 is made of polycrystalline Si, so as shown in FIG.
) To form the diffusion layer 3, it is necessary to provide a photoetching process just for forming the diffusion layer 30, which results in an increase in mask cost (increase in cost) and a decrease in yield.

‘3’発明の目的本発明は特別に余分なホトェツチング
工程を設ける事なく周囲からの熱信号を取りさる部分を
形成する事を目的とする。
'3' Object of the Invention The object of the present invention is to form a portion that removes heat signals from the surroundings without providing any extra photo-etching process.

【4ー 発明の総括説明 本発明の本質は、水平読出用CCDシフトレジスタと平
行に別のCCDシフトレジスタを設け、そのCCDによ
り周囲から拡散してくる。
[4- General Description of the Invention The essence of the present invention is that another CCD shift register is provided in parallel with the horizontal reading CCD shift register, and the CCD diffuses from the surroundings.

熱や光により発生した信号(以下熱信号、もしくは熱電
子と略す)を取り去る事にある。【5} 実施例 以下、本発明を実施例を参照して詳細に説明する。
The purpose of this method is to remove signals generated by heat or light (hereinafter referred to as thermal signals or thermoelectrons). [5} Examples Hereinafter, the present invention will be explained in detail with reference to examples.

第4図は本発明の一実施例を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing an embodiment of the present invention.

第4図において10は水平読出用CCDシフトレジスタ
、11は垂直用MOSシフトレジスタ、12は第2図に
示した光電変換部分である。また同図40は本発明実施
によるCCDシフトレジスタ、41,42は熱信号吸い
取り用拡散層である。第4図に示す構造では、水平読み
出しCCDレジスター0の他に、上下に2本、別のCC
Dレジスタ40が形成されており、同一のクロツク43
で駆動されている。
In FIG. 4, 10 is a CCD shift register for horizontal reading, 11 is a vertical MOS shift register, and 12 is a photoelectric conversion section shown in FIG. 40 is a CCD shift register according to the present invention, and 41 and 42 are diffusion layers for absorbing thermal signals. In the structure shown in FIG. 4, in addition to the horizontal readout CCD register 0, there are two other CCD registers above and below
A D register 40 is formed, and the same clock 43
It is driven by.

そして、上下のCCDレジスタ40のソース41、ドレ
ィン42は熱信号吸い取り用拡散層となっている。例え
ば電子が光情報となるnチャネルの装置では第4図のソ
ース41、ドレィン42はn十拡散層で形成されており
、41,42は熱電子を吸いとるべく高い電圧(例えば
十12Vなど)が印加されている。第4図の構造では、
装置の左右方向から拡散してくる熱電子は、ソース41
あるいはドレイン42により吸いとられる。また、上下
方向から拡散してくる熱電子はCCDレジスタ40によ
り、CCDレジスタの転送とともにドレィン42側に移
送され、最後にドレィソ42で吸い取られる。したがっ
て、上下、左右から拡散してくる。熱などにより発生し
た電子は全て吸いとられることになる。ところで、吸い
とり用CCDレジスタ40は、撮像素子の水平読み出し
用CCDレジスタと全く同一のプロセスで形成する事が
出来、また吸い取り用ソース41、ドレイン42も、普
通のソース、ドレィン形成と同じ工程で形成出釆るので
、本発明による実施例では、マスクが増えたり、ホトェ
ッチング工程が増えたりすることはない。
The sources 41 and drains 42 of the upper and lower CCD registers 40 serve as diffusion layers for absorbing thermal signals. For example, in an n-channel device in which electrons serve as optical information, the source 41 and drain 42 in FIG. is applied. In the structure shown in Figure 4,
Thermionic electrons diffusing from the left and right directions of the device are source 41
Alternatively, it is absorbed by the drain 42. Further, thermoelectrons diffusing from above and below are transferred by the CCD register 40 to the drain 42 side along with the transfer of the CCD register, and finally absorbed by the drain saw 42. Therefore, it spreads from above and below and from left and right. All electrons generated due to heat etc. will be absorbed. By the way, the absorbing CCD register 40 can be formed in exactly the same process as the horizontal readout CCD register of the image sensor, and the absorbing source 41 and drain 42 can also be formed in the same process as for forming a normal source and drain. Because of the formation process, embodiments according to the present invention do not require additional masks or photo-etching steps.

第4図では、垂直用MOSシフトレジスター1の出力線
32がアルミニウムなどの金属で出来ており、n十拡散
層41が他の部分のソース、ドレイン形成と同じプロセ
スで形成出来る場合になっているが、プロセスの都合で
、MOSシフトレジスタ11の出力線32が移結晶シリ
コンで作られる場合には、n+拡散層41をMOSシフ
トレジスタ11の外側に形成しても本発明の原理には何
ら支障はない。また、水平藷出用CCDレジスター0の
出力回路が、吸い取り用n+拡散層72の内側に形成さ
れていても、外側に形成されていても本発明の本質には
何ら支障はない。
In FIG. 4, the output line 32 of the vertical MOS shift register 1 is made of metal such as aluminum, and the n1 diffusion layer 41 can be formed in the same process as the source and drain formation of other parts. However, if the output line 32 of the MOS shift register 11 is made of transferred crystal silicon due to process considerations, forming the n+ diffusion layer 41 outside the MOS shift register 11 will not interfere with the principle of the present invention. There isn't. Moreover, there is no problem with the essence of the present invention whether the output circuit of the horizontal output CCD register 0 is formed inside or outside the absorption n+ diffusion layer 72.

もちろん、本来の目的を考えれば、垂直用MOSシフト
レジスター1や出力回路は、吸い取り用n+拡散層の外
側に形成されている方が望ましい。第5図に本発明の別
の実施例を示す。
Of course, considering the original purpose, it is desirable that the vertical MOS shift register 1 and the output circuit be formed outside the absorption n+ diffusion layer. FIG. 5 shows another embodiment of the invention.

第4図が二次元撮像装置であるのに対して、第5図は一
次元の場合の実施例である。
While FIG. 4 shows a two-dimensional imaging device, FIG. 5 shows an example of a one-dimensional imaging device.

この場合には垂直MOSレジスタは不要である。第6図
に本発明の他の実施例を示す。
In this case, no vertical MOS register is required. FIG. 6 shows another embodiment of the invention.

第6図は光電変換部分12が、CCDあるいははCCD
と光ダイオードの組み合わせになっている場合を示して
いる。このとき、光電変換部12のCCDの転送方向は
垂直方向になっている。第6図における本発明は水平吸
いとり用CCDレジスタ40の形成とともに、垂直吸い
とり用CCDレジスタ60の形成にある。これは第4図
の吸いとり門n十拡散層の一部をCCDにしたものであ
るが、マスタが減り、プロセス工程も減る事は第4図と
同じである。
FIG. 6 shows that the photoelectric conversion section 12 is a CCD or a CCD.
This shows a combination of a photodiode and a photodiode. At this time, the transfer direction of the CCD of the photoelectric conversion unit 12 is vertical. The present invention in FIG. 6 consists in the formation of a CCD register 40 for horizontal blotting as well as a CCD register 60 for vertical blotting. In this case, a part of the suction gate n10 diffusion layer shown in FIG. 4 is made into a CCD, but the number of masters and the number of process steps are reduced, which is the same as in FIG. 4.

なお、第4図から第6図において、水平読み出し用CC
Dレジスタを上下2個設けてある装置について本発明を
適用したが、水平読み出しし用CCDレジスタが上下、
いずれかに一本しかないもの、あるいは、逆に上下に2
本づつもしくは3本づつあるものについても本発明を適
用する事は可能であり、たとえば第7図に示した実施例
では下方に1本だけ読み出し用CCDレジスタがある場
合であり、第8図の実施例は下方に3本の読み出し用C
CDレジスタがある場合を示している。
In addition, in FIGS. 4 to 6, the horizontal readout CC
The present invention was applied to a device having two D registers, upper and lower, but the CCD register for horizontal reading is
There is only one on either side, or conversely, there are two on the top and bottom.
It is possible to apply the present invention to a device having one book at a time or three at a time; for example, in the embodiment shown in FIG. 7, there is only one CCD register for reading at the bottom, and in the case of In the example, there are three reading Cs at the bottom.
This shows the case where there is a CD register.

第8図の場合は単板カラーーカメラなどに有効である。
以上の実施例において吸いとり用CCDレジスタ40の
大きさ(チャネル幅)は、読み出しし用CCDIOの大
きさとは無関係であるが、なるべく小さい方が歩留りが
向上すると考えられる。
The case shown in FIG. 8 is effective for single-chip color cameras.
In the above embodiments, the size (channel width) of the absorbing CCD register 40 is unrelated to the size of the reading CCDIO, but it is considered that the smaller the size, the better the yield.

【61まとめ以上述べたごと〈本発明によれば、マスク
数や製造プロセス工程を減らして、周囲から湧き出しし
てくる熱信号を吸いとる事が出来、コストの低いt歩蟹
りの高い固体撮像素子を実現することが出来る。
[61 Summary As stated above] According to the present invention, it is possible to reduce the number of masks and manufacturing process steps, absorb heat signals gushing out from the surroundings, and produce a low-cost, high-performance solid material. An image sensor can be realized.

以上の説明ではCCDレジスタと表現したが、これは、
BCD(Bhlk Charge−Ua順ferDev
ice)、BBD(Buchet Brigade D
evice)、BCCD(Bnried Channe
l Charge Coupled、Device)で
あってもかまわない。
In the above explanation, it was expressed as a CCD register, but this is
BCD (Bhlk Charge-Ua orderferDev
ice), BBD (Buchet Brigade D
evice), BCCD (Bnried Channe)
1 Charge Coupled, Device).

さらに、nチャネル素子で説明したが、pチャネル素子
であっても、本発明の原理には何ら支障はない。
Furthermore, although the description has been made using an n-channel device, the principle of the present invention will not be affected by the use of a p-channel device.

前述したように、光電変換部の構造や、配列方法(一次
元や2次元)には、本発明の原理が何ら左右される事は
ない。
As described above, the principle of the present invention is not affected by the structure of the photoelectric conversion unit or the arrangement method (one-dimensional or two-dimensional).

また、吸いとり用CCDレジスタの出力と、水平読出用
CCDレジスタの出力の差動をとり、S/Nを向上する
事も可能である。
It is also possible to improve the S/N ratio by taking a differential between the output of the absorbing CCD register and the output of the horizontal reading CCD register.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図と第3図は従来例を示す図、第2図は光変換部の
一具体例を示す図で、第4図、第5図、第6図、第7図
、第8図は本発明の実施例を示す図である。 第7図 第2図 多3図 菊ム図 裏づ晒 劣る図 多7図 第6図
Figures 1 and 3 are diagrams showing a conventional example, Figure 2 is a diagram showing a specific example of a light conversion section, and Figures 4, 5, 6, 7, and 8 are diagrams showing a conventional example. It is a figure showing an example of the present invention. Fig. 7 Fig. 2 Fig. 3 Chrysanthemum Fig. 6

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 半導体基板上に設けられた複数個の光感知ダイオー
ドを含む光電変換部と、信号読み出し装置としての電荷
移送装置とから成る半導体変換装置において、該信号読
み出し用電荷移送装置あるいは光電変換部分の外側の近
くに、別の電荷移送装置を、光情報以外の周囲からの信
号を取りさるように配置、形成したことを特徴とする固
体撮像装置。
1. In a semiconductor conversion device consisting of a photoelectric conversion unit including a plurality of photo-sensing diodes provided on a semiconductor substrate and a charge transfer device as a signal readout device, the outside of the signal readout charge transfer device or the photoelectric conversion portion A solid-state imaging device characterized in that another charge transfer device is arranged and formed near the device so as to remove signals from the surroundings other than optical information.
JP51143687A 1976-11-30 1976-11-30 solid state imaging device Expired JPS607432B2 (en)

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