JPS62242363A - 電荷転送装置 - Google Patents

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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、電荷転送装置に関し、特に例えば固体撮像
装置などに用いられる電荷転送装置の改良構造に係るも
のである。

〔従来の技術〕

従来例でのこの種の電荷転送装置として、ご覧では武石
喜幸、香山晋監訳「電荷転送デバイス」近代化学社発行
、第２１頁に記載されている電荷転送装置の概要構成を
、第３図（ａ）、および（ｂ）ないしくｄ）に示す。第
３図（ａ）は同電荷転送装置の要部構成を示す断面図、
同図（ｂ）ないしくｄ）は同上装置の電位分布を示す説
明図である。

最初に、この第３図（ａ）に示す従来の電荷転送装置の
概要構成について述べる。

すなわち、この第３図（ａ）において、半導体基板３の
ゲート絶縁膜４上には、同基板３に電荷を蓄積してポテ
ンシャル井戸を形成するのに必要な電圧印加のための９
例えばアルミニウム、多結晶シリコンなどによる第１層
のゲート電極５と第２層のゲート電極６とが形成されて
おり、またゲート絶縁膜４上にあって、第１層のゲート
電極５と第２層のゲート電極６との間に、これらの両電
極を分離するための層間絶縁膜７が形成され、かつ第２
層のゲート電極８の両端部については、電極間に制御し
得ない電位障壁を生じさせないようにするために、層間
絶縁膜７を介して、第１層のゲート電極５の端部に重ね
合せである。

次に、この第３図（ａ）に示す従来の電荷転送装置を３
相で駆動した時の動作について述べる。この場合、半導
体基板３はｐ形半導体である。

まず、端子φ１に、信号電荷（電子）に対してポテンシ
ャルが深くなるような正の電圧（ｖＨ）を印加させ、か
つ順次に隣接する端子φ２およびφ３に、ポテンシャル
が浅くなるような正の電圧（ＶＬ）を印加させておき、
この状態で、電圧ＶＨが印加されているゲート電極５ａ
の下に、信号電荷８を注入する。この信号電荷８が注入
された状態を第３図（ｂ）に示す。

続いて、端子φ２に電圧ＶＨを印加させ、かつ端子φ１
およびφ３に電圧ｖＬｔ−印加させると、第３図（ｃ）
に示すように、信号電荷８がゲート電極６ａの下に転送
され、さらに、端子φ３に電圧ｖＨを印加させ、かつ端
子φ１およびφ２に電圧Ｖ、を印加させると、第３図（
ｄ）に示すように、信号電荷８がゲート電極５ｂの下に
転送されるのであり、この動作を繰り返すことによって
、信号電荷８を第３図（ａ）に矢印（Ａ）で示す方向に
、順次、転送させることができるのである。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来での電荷転送装置は、前記のように構成され、かつ
動作されるようになっており、一つの電位井戸から次段
井戸への信号電荷の移動が、その信号電荷の拡散によっ
てなされるために、これを高速のクロックパルスにより
駆動させた場合、信号電荷を転送し切れずに、その転送
効率が低下して了うと云う問題点があった。

この発明は従来のこのような問題点を解消するためにな
されたものであって、その目的とするところは、信号電
荷の転送を、電界によるドリフト作用によって行なわせ
るようにした。この種の電荷転送装置を提供することで
ある。

〔問題点を解決するための手段〕

前記目的を達成するために、この発明に係る電荷転送装
置は、半導体基板に形成されるチャネル領域の幅形状を
、電荷転送方向の後方に向って、徐々に狭くなるように
形成したものである。

〔作　　　用〕

すなわち、この発明においては、チャネル領域の幅の変
化が、素子分離領域からチャネル領域に拡散される不純
物の、チャネル領域のポテンシャル分布に与える影響に
差異を生じさせ、その結果として、電界のドリフト作用
によって、信号電荷を次段に転送させるのに必要な電位
分布を生じさせ得るのである。

〔実　施　例〕

以下、この発明に係る電荷転送装置の一実施例につき、
第１図および第２図を参照して詳細に説明する。

第１図（ａ）、（ｂ）はこの実施例装置の概要を示す平
面構成図、断面図、第２図（ａ）は同電荷転送装置の要
部構成を示す断面図、同図（ｂ）ないしくｄ）は同上装
置の電位分布を示す説明図である。

第１図（ａ）　、　（ｂ）および第２図（ａ）実施例装
置において、前記第３図（ａ）従来例装置と同一符号は
同一または相当部分を示しており、また、符号１はｎ形
チャネル領域、２はｐ形不純物のドーピングをなした素
子分離領域で、このｐ形不純物は、高温処理によって充
分に拡散させるものとし、この実施例装置では、第１図
（ａ）に示したように、前記チャネル領域１の幅形状を
、電荷転送方向の後方に向って、徐々に狭くなるように
形成したものである。

こ−で、今、信号電荷として電子を考えると、素子分離
領域２からのｐ形不純物の拡散は、電子に対するポテン
シャルを低くするように働き、一方、その時のポテンシ
ャルの低下は、素子分離領域２に近いほど強く働くこと
になり、このため、チャネル領域１の幅形状を、前記し
た如く、電荷転送方向の後方に向い、徐々に狭くなるよ
うに形成することによって、同チャネル領域１の幅の狭
い部分でポテンシャルが低くなり、第２図（ｂ）に示す
ような電位分布になる。

第２図（ｂ）ないしくｄ）は、この実施例での電荷転送
装置を３相で駆動した時の、ポテンシャルの変化を示し
たものである。

こ−でもまず、端子φ１に、信号電荷（電子）に対して
ポテンシャルが深くなるような正の電圧（Ｖ　）を印加
させ、かつ端子φ　およびφ３に、ポＨ２ テンシャルが浅くなるような正の電圧（ＶＬ）を印加さ
せると、ゲート電極５ａの下には、第２図（ｃ）に示す
ようなポテンシャル井戸ができ、この状態でゲート電極
５ａの下に信号電荷８を注入する。

続いて、端子φ　に電圧ＶＨを印加させ、かつ端子φ　
およびφ　に電圧ＶＬを印加させると、電位分布は、第
２図（ｃ）に示す状態から、第２図（ｄ）に示す状態に
なって、信号電荷８がゲート電極８ａの下に転送、つま
り信号電荷８は、内部電位の勾配による電界から力を受
けて、ドリフト作用により迅速に転送されるもので、高
速駆動が可能となり、この動作を繰り返すことによって
、信号電荷８を第２図（ａ）に矢印（Ｂ）で示す方向に
、順次。

効率良く転送させ得るのである。

なお、前記実施例装置においては、チャネル領域形成の
際での、素子分離領域からの不純物の拡散によるチャネ
ル領域のポテンシャルの変化を利用するようにしている
が、不純物の導入は、適当なマスク材料を用いて、別途
に行なうようにしても良い。

また、前記実施例装置の場合、チャネル領域の形状は、
これを直線的に変化させているが、曲線的に変化させる
ようにしても良く、適当な形状を選択することで、さま
ざまなポテンシャル分布を実現できることが明らかであ
る。

さらに、前記実施例装置では、三相のクロックパルス信
号で駆動させる場合について述べたが、その他、二相と
か四相以上のクロックパルス信号により駆動させても良
く、同様な作用、効果を得られるのである。

〔発明の効果〕

以上詳述したようにこの発明によれば、半導体基板に形
成されるチャネル領域の幅形状を、電荷転送方向の後方
に向って、徐々に狭くなるように形成するだけの、極め
て簡単な構造により、電界のドリフト作用によって、信
号電荷を次段に転送させるのに必要な電位分布が得られ
、高速駆動が可能で、転送効率が高く、しかも構造の簡
単な装置構成を容易に提供できるなどの優れた特長を有
するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）および（ｂ）はこの発明に係る電荷転送装
置の一実施例による概要を示す平面構成図。 および断面図、第２図（ａ）は同電荷転送装置の要部構
成を示す断面図、同図（ｂ）ないしくｄ）は同上装置の
電位分布を示す説明図であり、また第３図（ａ）は従来
例による電荷転送装置の要部構成を示す断面図、同図（
ｂ）ないしくｄ）は同上装置の電位分布を示す説明図で
ある。 １・・・・チャネル領域、２・・・・素子分離領域、３
・・・・半導体基板、４・・・・ゲート絶縁膜、５・・
・・第１層のゲート電極、６・・・・第２層のゲート電
極、７・・・・層間絶縁膜、８・・・・信号電荷、Ｂ・
・・・電荷転送方向。 代理人　　大　　岩　　増　　雄 第１図 （０）　　　□Ｂ ７：層間絖林練 第２図 （０）　　　　　□Ｂ Ｂ：電荷転送方向 （ｂ） ８；イＪ−等シ１シ釘ａ５゜ （Ｃ） （ｄ） 手続補正書（自発）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）チャネル領域、およびこのチャネル領域を分離す
   るための不純物領域を有する半導体基板と、この半導体
   基板上に順次隣接して形成された、電荷転送のための複
   数のゲート電極とを備える電荷転送装置において、前記
   各ゲート電極の下でのチャネル領域の幅形状を、電荷転
   送方向の後方に向つて、徐々に狭く形成させたことを特
   徴とする電荷転送装置。