JPS6079773A - 固体撮像装置 - Google Patents

固体撮像装置

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Publication number
JPS6079773A
JPS6079773A JP58187248A JP18724883A JPS6079773A JP S6079773 A JPS6079773 A JP S6079773A JP 58187248 A JP58187248 A JP 58187248A JP 18724883 A JP18724883 A JP 18724883A JP S6079773 A JPS6079773 A JP S6079773A
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JP
Japan
Prior art keywords
solid
state imaging
imaging device
shift register
vertical shift
Prior art date
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Pending
Application number
JP58187248A
Other languages
English (en)
Inventor
Shigehiro Miyatake
茂博 宮武
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.)
Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Sharp Corp filed Critical Sharp Corp
Priority to JP58187248A priority Critical patent/JPS6079773A/ja
Publication of JPS6079773A publication Critical patent/JPS6079773A/ja
Pending legal-status Critical Current

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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
    • H10F39/158—Charge-coupled device [CCD] image sensors having arrangements for blooming suppression

Landscapes

  • Solid State Image Pick-Up Elements (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。

Description

【発明の詳細な説明】 く技術分野〉 本発明はCCD(Charge−CoupledDeu
ice :電荷転送装置)を用いた固体撮像装置に関し
、特にインターライン転送方式CCDなとでMOSダイ
オードを受光部とする固体撮像装置に関するものである
。
〈従来技術〉 近年、固体撮像装置の開発は目ざましい進展j・見ぜ、
固体撮像装置を用いたカラービデオカメラは実用化段階
を迎えつつある0 固体撮像装置の方式には大きく分けてXYアドレス方式
とCCD方式の2種があり、特にCCD方式は本質的に
出力容量が小さいためS/Nの点で有利なことから研究
に力が注がれている。CCD方式の中でもインターライ
ン転送方式はチップ寸法が小さくできてコスト的に有利
なことや、比較的青感度の向上が図り易いことなどから
固体撮像装置の主流となりつつある。
インぞ一ライン転送方式の受光部を形成する方法として
MOSダイオードによるものとp−1〕接合ダイオード
によるものの2つの方法があり、前者は残像がないのが
特長である。本発明は前者に関するものであり、先ず従
来の、MOSダイオードを受光部とするCCD固体撮像
装置について説明を行う。
第1図は単位画素の断面図である。すなわちp基板1上
に垂直シフトレジスタ用埋め込みチャネルとしてn型層
2が形成されている。n型層2およびn型層2に隣接す
る基板の丑まの領域4の上部には、絶縁膜8を介して垂
直シフトレジスタ用電極9が設けら扛ている。基板の1
まの領域4に′隣接して同じく基板のままの領域3が設
けられ、この部分が受光部として動作を行う。基板のま
寸の領域3に隣接して基板よりも不純物濃度の高いp領
域5が電位障壁として設けられ、p領域5に隣接してオ
ーバフロードレインを形成するn 領域6が設けられて
いる。基板の寸まの領域3.p領域5.n’−領域6の
上部には絶縁膜8を介してホトゲート電極10が設けら
れている。1]領域2゜基板の捷まの領域3,4.p領
域5,1〕 領域6を除いては、p+領域7が形成され
、画素分1’fltを行う。また上部には受光部を除い
て遮光のためにアルミニウム11が設けられている。垂
直ンフトレジスタ電極9およびホトゲート電極10には
、それぞれ2値のクロックパルスが印加されるC)す々
わちホトゲート電極10に低レベルが印加され、垂直シ
フトレジスタ電極9に高レベルが印加されると、基板の
ままの領域3に蓄積した信号電荷が基板のままの領域4
を経て、垂直ンフトレジスタを形成するn型層2に転送
される。ホトゲー)fft極10に高レベルが印加され
ているとき、受光部を形成する基板のままの領域3と垂
直シフトレジスフを形成するn型層2は基板の捷まの領
域4により分11iflされ、光電変換により発生した
信号電荷が基板のままの領域3に蓄積される。強い光の
入射により発生した過剰電荷超°p領域5よりなる電位
障壁を経てオーバフロードレイン6に吸収され、いわゆ
るブルーミングが抑圧される。一方垂直シフトレジスタ
内の信号電荷は垂直シフトレジスタクロックにより順次
転送される。以上が従来の、MOSダイオードを受光部
とするCCD撮像素子の動作原理である。
しかしながら上記従来の構造には以下に示すような2つ
の大きい問題点がある。先ず第1は、ブルーミング抑圧
のためには、電位障壁全形成するためのp領域5とオー
バフロードレイン6を平面的に配置する必要があり、こ
のため画素の有効面積が減少することである。第2は暗
電流である。
すなわちシリコン基板と絶縁膜の界面には表面単画が存
在し、これにより暗電流が発生する。ホトゲート電極1
0には通常ポリシリコンが用いられるが、ポリシリコン
は半透明であるため、特に短波長感度が低下する。これ
を防止するためにはホトゲート電極として酸化インジウ
ノ、や酸化すずなどの透明電極を用いる必要があるが、
これらの月料を用いれば、通常、表面準位が大きくなり
、暗電流が更に増大する。
〈発明の目的〉 本発明は」二記に鑑みなされたもので、有効面7(−1
の減少々くブルーミング抑圧機能を持ち、かつ、暗電流
の小さいMOSダイオードを受)6部とするCCD撮像
素子を可能とする固体撮像装置を提供する。
〈実施例〉 第2図は本発明を適用した一実施例を示す固体撮1象装
置の構成図である0ここで(a)は単位画素の平面図で
あり、(b)(C)はそれぞれl−1’、 ll−11
’方向の断面図である。
すなわちn゛基板14」二に1層12が形成され、更に
、垂直シフトレジスタ用埋め込みチャネルとしてn型層
2が形成され、該n型M2と所定間隔離間させて、受光
部を形成するためのn型層13が形成されている。該n
型層13は本実施例では撮像による信号電荷が電子であ
ることから、11型の導電性として形成される。同一半
導体チップに垂直シフトレジスタは複数列形成され、ま
たひとつの垂直シフトレジスタに対して複数個のn型層
13が形成されることによシ二次元撮像装置が構成され
る。上記n型層2とn型層13はp層のままの領域4に
より接続されている。n型層2、n型層13、p層のま
まの領域4以外の部分には、高濃度のp型層によるチャ
ネルストップ7が形成されている。一方シリコン基板上
は絶縁膜8で覆われ、その上部に垂直シフトレジスタ用
電極9゜15.16.17がポリシリコンにより形成さ
れている。電極9と16は第1層目のポリシリコンとし
て、電極15と17は第2層目のポリシリコンとして形
成され、異なる層のポリシリコン間は絶縁膜で分離され
ている。電極9.15,16゜17は垂直シフトレジス
タ用n型層2の上部′f:覆い、更にp層のままの領域
4の上部をも覆っている。受光部を形成するn型層13
の上部には絶縁膜8を介してホトゲート電極1oが設け
られている。該ホトゲート電極10は絶縁膜を介して垂
直シフトレジスタ電極9,15,16.17の上部を覆
ってもよい。ホトゲート電極10はポリシリコンを用い
て形成してもよいが、ポリシリコンは半透明であるため
短波長感度の点からは酸化すずや酸化インジウムなどの
透明材料を使うことが望ましい。シリコン基板の最上部
は受光部を除いて遮光のためにAtIIで覆われている
。p型層によるチャネルストップ7とn基板14の間に
は逆方向のバイアス電圧が印加される。n型層13と絶
縁膜8の界面に正孔、即ち信号電荷と逆の導電性をもつ
電荷が蓄積するように、ホトゲート電極10には、p型
層によるチャネルストップ7に対して負の電圧が印加さ
れている。
このとき、n型層13、p型/i’J12、n基イ反1
4のポテンシャルは第3図のようになる。すなわちn型
層13の表面部分は正孔が蓄積してチャネルストップ7
と同一の電位となるため、ポテンシャルはOvである。
また正孔が蓄積することにより界面準位が埋められるた
め暗電流の発生が抑圧される。信号電荷の蓄積とともに
n型層13のポテンシャルは順次浅くなって行き、過剰
な信号電荷は11基板側へ流出するため、強い光の入射
により発生するブルーミングが抑圧される。電極17゜
9.15.16には第4図に示すクロックパルスφ1.
φ2.φ3.φ4がそれぞれ印加される。このクロック
パルスφl〜φ4 u、VL、 VI 、 VHの3レ
ベルを持つ信号であシ、VL、又はVIのときには垂直
シフトレジスタ2の信号電荷が第2図(a)の下から上
へと転送される。このときn型層13とn型層2は領域
4により分離されているため、光電変換により発生した
信号電荷はn型層13内に蓄積する。クロックパルスが
VHのときには、n型層13に蓄積した信号電荷が領域
4を通って垂直シフトレジスタを形成するn型層2に転
送される。
第5図は本発明を適用した別の実施例を示す固体撮像装
置の構成図である。ここで(a)は平面図、(b) (
c)はそれぞれI−1,n−n方向の断面図であ、る。
第5図と第2図の違いは第5図(c)より明らかなよう
に受光部を形成するn型層13の間にチャネルストップ
が存在しないことであり、チャネルストップは第5図(
b)VC示すようにn型層13と垂直シフトレジスタ用
n型層2の間にのみ設けられる。この構造は特願昭57
−126552と同様のもので、受光部をp−n接合タ
イオードからMOSダイオードに置き換えたものに相当
する。この構造では電極17,9,15,16には第6
図に示すφ1.φ2′、φ3.φ4′又は第7図に示す
φ1.φf。
φ3.φ? を印加すれば良ぐ蜘芒チ午キ曇鴫このと部
分的に省略できマスク合せのずれに伴う特性のバラツキ
を大幅に低減できると同時に第2図と同様の効果が得ら
れる。
〈効 果〉 以上のように本発明を適用することKより、暗電流が少
なく、かつブルーミング抑圧機能を持ちながら有効面精
の大きい固体撮像装置を実現することができる。々おp
基板上に形成した場合にも暗電流低減の効果があること
は明らかである。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来のMOSダイオードを受光部とする固体撮
像装置の断面図、第2図は本発明の一実施例による固体
撮像装置の構成を示す図であり、(a)は平面図、(b
)(c)は断面図、第3図は同実施例の動作説明に供す
る受光部のポテンシャル図、第4図は同実施例の動作説
明に供するクロックパルスのタイミング図、第5図は本
発明による他の実施例による固体撮像装置の構成を示す
図であり、(a)は平面図(b)(c)は断面図、第6
図及び第7図は同実施例の動作説明に供するクロックパ
ルスの24477図である。 2;垂直シフトレジスタ用n型層、4;トランスファゲ
ート部、7;チャネルストップ、8;絶縁膜、9,15
,16,17 ;垂直シフトレジスタ電極、’、 10
 ;ホトゲート電極、11 ; At 。 「1 12;1層、13;受光部(n型層)、14;n基板

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1)MOSダイオードを受光部とし、受光部で発生した
    信号電荷を転送する垂直シフトレジスタを備えてなる固
    体撮像装置において、半導体基板の受光部領域に、半導
    体表面に接して信号電荷と同一の導電性を持つ層を形成
    し、信号電荷と逆の導電性を持つ電荷が絶縁膜と半導体
    との界面に蓄積するようにMOSダイオードの電極にバ
    イアス電圧を印加することを特徴とする固体撮像装置。 2、特許請求の範囲第1項記載の固体撮像装置において
    、前記垂直シフトレジスタの動作を制御する垂1シフト
    レジスタ電極に3値のクロックパルスを印加することを
    特徴とする固体撮像装置。 3)特許請求の範囲第1項記載の固体撮像装置において
    、半導体表面に接して設けられる信号電荷と同一の導電
    性を持つ層が、信号電荷と同一の導電性を持つ基板上に
    形成された信号電荷と逆の導電性を持つ層上に形成され
    たことを特徴とする固体撮像装置。 4)特許請求の範囲第1項又は第2項記載の固体撮像装
    置において、半導体表面に接して形成された信号電荷と
    同一の導電層を持つ層が、垂直シフトレジスタ電極によ
    り相互に分離されたことを特徴とする固体撮像装置。
JP58187248A 1983-10-06 1983-10-06 固体撮像装置 Pending JPS6079773A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4672455A (en) * 1984-08-28 1987-06-09 Sharp Kabushiki Kaisha Solid-state image-sensor having reverse-biased substrate and transfer registers

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5544712A (en) * 1978-09-26 1980-03-29 Toshiba Corp Storing charge in charge coupled device
JPS58161367A (ja) * 1982-03-18 1983-09-24 Sharp Corp 電荷結合素子及びそれを用いた固体撮像素子

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