JPS607432B2 - 固体撮像装置 - Google Patents

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。

‘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。

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。

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。

‘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。

【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。

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。

第４図は本発明の一実施例を示す図である。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

【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。

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。

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。

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。

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。

【図面の簡単な説明】

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

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 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。