DE19810072B4 - Festkörper-Bildsensor mit vertikalen CCDs - Google Patents

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Abstract

Festkörper-Bildsensor mit:
– einer Vielzahl von in Zeilen und Spalten angeordneten Photodioden (25),
– Vertikalen CCDs (28), die jeweils zwischen benachbarten Spalten der Photodioden (25) zur Übertragung von in diesen erzeugten Ladungen ausgebildet sind;
– ersten Polysiliciumgates (29), die jeweils langgestreckt zwischen jeweils zwei benachbarten Zeilen von Photodioden (25) ausgebildet sind und die in jedem die VCCDs (28) überquerenden Bereich eine erste Verlängerung in einer Richtung der VCCDs (28) aufweisen;
– zweiten Polysiliciumgates (30), die langgestreckt über jedem übernächsten ersten Polysiliciumgate (29) isoliert gegen diese ausgebildet sind und die in jedem die VCCDs (28) überquerenden Bereich eine zweite Verlängerung aufweisen, die sich in der anderen Richtung der VCCDs (28) über eine Seite der benachbarten Photodiode (25) so weit erstreckt, dass sie mit einem Abschnitt einer der ersten Verlängerungen der ersten Polysiliciumgates (29) der nächsten Zeile überlappt; und
– dritten Polysiliciumgates (31), die jeweils langgestreckt auf...

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Festkörper-Bildsensor mit vertikalen CCDs.
  • Üblicherweise verfügt ein Festkörper-Bildsensor über photoelektrische Wandlerzellen (z. B. Photodioden PD) und CCDs (ladungsgekoppelte Bauteile) zur Anwendung bei der Aufgabe, ein Bild aufzunehmen und ein elektrisches Signal für dieses zu erzeugen. Ein CCD verwendet eine Potentialdifferenz in einem Substrat zum Übertragen der in den photoelektrischen Wandlerzellen erzeugten Signalladungen in eine spezielle Richtung. Ein Festkörper-Bildsensor enthält viele photoelektrische Wandlerzellen, VCCDs (Vertikal-CCDs), die zwischen den photoelektrischen Wandlerzellen ausgebildet sind und dazu dienen, in diesen erzeugte Signalladungen in vertikaler Richtung zu übertragen, ein HCCD (Horizontal-CCD) zum Übertragen der durch die VCCDs in vertikaler Richtung übertragenen Signalladungen nunmehr in horizontaler Richtung, und einen potentialungebundenen Diffusionsbereich zum Erfassen und Verstärken der in horizontaler Richtung übertragenen Signalladungen und zum Liefern eines zugehörigen Signals an die Peripherieschaltungen.
  • Ein derartiger herkömmlicher Festkörper-Bildsensor ist z.B. aus der DE 44 35 375 A1 bekannt und wird nun unter Bezugnahme auf die 1 und 4 erläutert, in denen 1 das Layout desselben veranschaulicht, 2a einen Schnitt durch denselben entlang der Linie I-I' in 1 zeigt und die 2b und 2c Potentialprofile entlang dem Schnitt gemäß 2a veranschaulichen. 3 ist ein Schnitt durch den in 1 dargestellten herkömmlichen Festkörper-Bildsensor entlang der dortigen Linie II-II', der verschiedene Schichten über und unter dem VCCD 8 gesondert zeigt. 4 zeigt den Potentialverlauf, wenn die hohe Vorspannung an das zweite Polysiliziumgate angelegt ist, das beim in 1 dargestellten herkömmlichen Festkörper-Bildsensor als Übertragungstor verwendet wird.
  • Gemäß den 1 und 2a umfasst der herkömmliche Festkörper-Bildsensor eine Photodiode 5 mit einem PD-n-Bereich 3 und einem PD-p-Bereich in einem ersten p-Wannenbereich 2, der in einem n-Halbleitersubstrat 1 ausgebildet ist, um ein Lichtsignal in ein elektrisches Signal umzusetzen, ein VCCD 8 auf einer Seite der Photodiode 5 zum Übertragen des von ihr erzeugten elektrischen Signals in vertikaler Richtung, eine Kanalstopschicht 7, die um die Photodiode 5 herum mit Ausnahme eines Abschnitts derselben ausgebildet ist, der das von ihr erzeugte elektrische Signal zum VCCD 8 überträgt, und erste und zweite Polysiliziumgates 9 und 10, die wiederholt und einander überlappend auf dem VCCD 8 ausgebildet sind. Das VCCD 8 ist in einer zweiten p-Wanne G ausgebildet, die in der ersten p-Wanne 2 ausschließlich Abschnitten der Photodiode 5 und der Kanalstopschicht 7 ausgebildet ist. Es ist ersichtlich, dass derjenige Abschnitt, durch den die Signalladung (elektrisches Signal) von der Photodiode 5 an das VCCD übertragen wird, auf einer Seite der Photodiode 5 ausgebildet ist, wenn das Layout betrachtet wird. Dabei ist diejenige Seite einer Photodiode 5, die einem VCCD 8 zugewandt ist, mit "A" bezeichnet, die Breite der Photodiode 5, die dem verlängerten Teil des zweiten Polysiliziumgates 10 zur Photodiode 5 zum Übertragen der Signalladungen von dieser entspricht, ist mit "B" bezeichnet, und die Breite eines Bereichs, durch den die Signalladungen von der Photodiode 5 übertragen werden können (Bereich um die Photodiode 5, jedoch ohne die Kanalstopschicht 7) ist mit "C" bezeichnet.
  • Nun werden die Potentialprofile im oben genannten herkömmlichen Festkörper-Bildsensor unter Bezugnahme auf die 2b und 2c erläutert.
  • 2b veranschaulicht das Potentialprofil in der Photodiode 5, wenn diese für eine bestimmte Zeitspanne Ladungen erzeugt hat. In diesem Fall liefert die Photodiode 5 bei einer Vorspannung von 0–9 V, wie sie an das als Übertragungstor verwendete zweite Polysiliziumgate 10 angelegt wird, die Signalladungen Schritt für Schritt entsprechend Taktimpulsen, wie sie mit einem Pegel verschieden von dem an zweiten Polysiliziumgate 10 an das erste Polysiliziumgate 9 (in 2a nicht dargestellt) angelegt werden, an das HCCD (nicht dargestellt). In diesem Fall wirkt die zwischen dem n-VCCD 8 und der Photodiode 5 vorhandene erste p-Wanne 2 als Barriere, die die in der Photodiode 5 gesammelten Signalladungen an einer Übertragung an das VCCD hindert.
  • 2c veranschaulicht das Potentialprofil in der Photodiode 5, wenn die in dieser für die bestimmte Zeitspanne er zeugten Signalladungen an das VCCD 8 übertragen werden. Wenn eine Vorspannung vom hohen Wert von 15 V an das als Übertragungstor verwendete zweite Polysiliziumgate 10 angelegt wird, wird das Potential in der ersten p-Wanne 2, die als Barriere zwischen dem VCCD 8 und der Photodiode 5 wirkt, abgesenkt, wodurch das Übertragen von Ladungen in der Photodiode 5 an das VCCD 8 ermöglicht ist, was als Auslesen bezeichnet wird. Das heißt, dass das Potential in demjenigen Abschnitt des Polysiliziumgates 10 beim herkömmlichen Festkörper-Bildsensor, der mit der Photodiode 5 überlappt, abgesenkt wird, damit die in der Photodiode 5 erzeugten Ladungen durch den Abschnitt ausgelesen werden können, der kein zentraler Abschnitt, sondern ein seitlicher Abschnitt der Photodiode 5 ist.
  • Gemäß 3 umfasst der herkömmliche Festkörper-Bildsensor eine erste und zweite p-Wanne 2 und 6 in einem n-Halbleitersubstrat 1, ein in der zweiten p-Wanne 6 ausgebildetes VCCD 8, ein erstes Polysiliziumgate 9 über dem VCCD 8 sowie ein zweites Polysiliziumgate 10 auf einer Seite des ersten Polysiliziumgates 9, wobei sein einer Randabschnitt mit einem Randabschnitt des ersten Polysiliziumgates 9 überlappt. Beim oben genannten herkömmlichen Festkörper-Bildsensor mit einem ersten und einem zweiten Polysiliziumgate 9 und 10, die auf dem VCCD 8 miteinander ähnlichen Längen ausgebildet sind, was aus den 1 und 3 erkennbar ist, befinden sich die Breite "B", über die die Signalladungen von der Photodiode 5 übertragen werden, und die Breite "C", die die Übertragung der Signalladungen von der Photodiode 5 ermöglicht, da sie keine Kanalstopschicht 7 enthält, auf einer Seite der Breite "A" der Photodiode 5.
  • 4 zeigt den Potentialverlauf, wenn die hohe Vorspannung an das zweite Polysiliziumgate angelegt ist, das beim in 1 dargestellten herkömmlichen Festkörper-Bildsensor als Übertragungstor verwendet wird.
  • Gemäß 4 werden die in der Photodiode 5 erzeugten Ladungen beim Anlegen einer hohen Vorspannung von 15 V an das Übertragungstor durch denjenigen Abschnitt der ersten p-Wanne 2 übertragen, der mit der Photodiode 5 überlappt, wenn das Potential in diesem Abschnitt der ersten p-Wanne 2 durch das Anlegen der genannten hohen Vorspannung an das zweite Polysiliziumgate 10 abgesenkt wird. Da jedoch der Abschnitt durch den die Ladungen ausgelesen werden, nicht im Zentrum, sondern auf der Seite der Photodiode liegt, wird ein Teil der in der Photodiode 5 erzeugten Ladungen nicht vollständig ausgelesen, sondern verbleibt in dieser in einem Abschnitt "D" für bestimmte Dauer, was den Wirkungsgrad des Sensors absenkt und zu einer Beeinträchtigung der Bildqualität führt.
  • Aus der WO 90/09680 A1 ist ein weiterer Festkörper-Bildsensor mit vertikalen 2-Phasen CCDs bekannt, bei dem erste Polysiliziumgates ungradzahligen Photodionzeilen und zweite Polysiliziumgates geradzahligen Photodiodenzeilen zugeordnet sind. In den Bereichen, wo die Polysiliziumgates die VCCDs überqueren, weisen diese sich jeweils in einer Richtung der VCCDs erstreckende Verlängerungen auf, deren Länge im Wesentlichen der in Richtung der VCCDs liegenden Breite der Photodioden entspricht.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen weiteren Festkörper-Bildsensor bereitzustellen, bei dem es insbesondere ermöglicht wird, Signalladungen von einer Photodiode einfach und vollständig an ein VCCD zu übertragen, selbst wenn dieser eine erhöhte Integrationsdichte aufweist.
  • Diese Aufgabe wird durch die Festkörper-Bildsensoren nach Ansprüchen 1 und 2 gelöst.
  • Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
  • Es ist zu beachten, dass sowohl die vorstehende allgemeine Beschreibung als auch die folgende detaillierte Beschreibung beispielhaft und erläuternd für die beanspruchte Erfindung. sind.
  • Die Zeichnungen, die beigefügt sind, um das Verständnis der Erfindung zu fördern, veranschaulichen Ausführungsbeispiele der Erfindung und dienen zusammen mit der Beschreibung dazu, deren Prinzipien zu erläutern.
  • 1 zeigt das Layout eines herkömmlichen Festkörper-Bildsensors;
  • 2a veranschaulicht einen Schnitt durch den in 1 dargestellten herkömmlichen Festkörper-Bildsensor entlang einer Linie I-I';
  • 2a und 2b veranschaulichen Potentialprofile entlang dem Schnitt von 2a;
  • 4 veranschaulicht den Potentialverlauf, wenn eine hohe Varspannung an ein zweites Polysiliziumgate angelegt ist, das beim in 1 dargestellten herkömmlichen Festkörper-Bildsensor als Übertragungstor verwendet wird;
  • 5 veranschaulicht das Layout eines Festkörper-Bildsensors;
  • 6 und 7 veranschaulichen Schnitte durch den in 5 dargestellten Festkörper-Bildsensor entlang einer Linie II-II' bzw. entlang einer Linie IV-IV';
  • 8 veranschaulicht das Layout eines Festkörper-Bildsensors gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
  • 9, 10 und 11 veranschaulichen Schnitte durch den in
  • 8 dargestellten Festkörper-Bildsensor entlang einer Linie V-V', einer Linie VI-VI' bzw. einer Linie VII-VII';
  • 12 veranschaulicht das Layout eines Festkörper-Bildsensors gemäß einem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
  • 13 veranschaulicht einen Schnitt durch den in 12 dargestellten Festkörper-Bildsensor entlang einer Linie VIII-VIII'; und
  • 14 veranschaulicht einen Potentialverlauf, wenn eine hohe Vorspannung an das Übertragungstor in einem Festkörper-Bildsensor gemäß dem ersten, oder zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung angelegt ist.
  • Beim erfindungsgemäßen Festkörper-Bildsensor ist ein als Übertragungstor zu verwendendes Polysiliziumgate wie folgt mit einer Breite ausgebildet, die der Breite einer Photodiode entspricht.
  • Gemäß 5 umfasst ein Festkörper-Bildsensor eine Matrix von Photodioden 25, VCCD 28, die jeweils langgestreckt zwischen jeweils benachbarten Spalten der Photodioden 25 für eindimensionale Übertragung von in jeder benachbarten Spalte von Photodioden 25 erzeugten Ladungen ausgebildet sind, erste Polysiliziumgates 29, die langgestreckt zwischen jeweils benachbarten Zeilen von Photodioden 25 ausgebildet sind und in jedem das VCCD 28 kreuzenden Abschnitt eine Verlängerung in Spaltenrichtung aufweisen, zweite Polysiliziumgates 30, die jeweils langgestreckt über dem ersten Polysiliziumgate 29 isoliert ausgebildet sind, mit einer Verlängerung an jedem das VCCD 28 überquerenden Abschnitt in der Richtung entgegengesetzt zur Verlängerung des ersten Polysiliziumgates 29 über die volle Breite der Photodiode 25, um mit einem Abschnitt der Verlängerung des benachbarten ersten Polysiliziumgates 29 zu überlappen, Kanalstopschichten 27, die jeweils um jede Photodiode 25 herum ausschließlich eines Abschnitts ausgebildet sind, über den die in der Photodiode 25 erzeugte Ladung an das VCCD 28 übertragen wird. Wenn hierbei angenommen wird, dass die Breite der Photodiode 25 auf der Seite zum VCCD 28 hin den Wert A' hat, die Länge der Verlängerung des zweiten Polysiliziumgates 30, die der vollen Breite der Photodiode 25 zugewandt ist, den Wert B' hat, und die Breite, über die die Signalladung von der Photodiode 25 übertragen wird (Abschnitt ohne die Kanalstopschicht 27) den Wert C' hat, ist ersichtlich, dass C' beinahe denselben Wert wie A' hat.
  • Gemäß den 6 und 7 umfasst dieser Festkörper-Bildsensor eine erste p-Wanne 22, die in einem n-Halbleitersubstrat 21 ausgebildet ist, Photodioden 25 mit jeweils einem PD-n-Bereich 23 und einem PD-p-Bereich 24 zum Umsetzen eines Lichtsignals in ein elektrisches Signal, VCCDs 28, die jeweils auf einer Seite der Photodiode 25 ausgebildet sind, um die von der Photodiode 25 erzeugten elektrischen Signalladungen in vertikaler Richtung zu übertragen, Kanalstopschichten 27, die jeweils um die Photodiode 25 herum mit Ausnahme eines Abschnitts ausgebildet sind, durch den die von der Photodiode 25 erzeugten Ladungen an das VCCD 28 übertragen werden, und erste und zweite Polysiliziumgates 29 und 30, die wiederholt und einander überlappend auf dem VCCD 28 ausgebildet sind. Das VCCD 28 ist innerhalb einer zweiten p-Wanne 26 ausgebildet, die in einer ersten p-Wanne 22 ausschließlich der Photodiode 22 und der Kanalstopschicht 27 ausgebildet ist. Das zweite Polysiliziumgate 30, an das ein Übertragungstaktsignal angelegt wird, ist so ausgebildet, dass es mit einem Abschnitt der Photodiode 25 überlappt.
  • Bei diesem Festkörper-Bildsensor ist das zweite Polysiliziumgate 30, das ein auf dem VCCD 28 ausgebildetes Übertragungstor ist, so beschaffen, dass es eine Länge aufweist, die im wesentlichen mit derjenigen der Photodiode 25 identisch ist, wobei, da die Breite A' einer Seite der Photodiode 25, die dem VCCD 28 abgewandt ist und die Länge B' des zweiten Polysiliziumgates 30, die die Übertragungslänge zum Übertragen der Signalladungen von der Photodiode 25 ist, im wesentlichen gleich sind, und die Breite C' ohne die Kanalstopschicht 27 beinahe gleich groß ist wie A', d.h. die Breite der Photodiode 25, es ersichtlich ist, dass es leicht ist, die Signalladungen von der Photodiode 25 zu übertragen. In diesem Fall kann die Verlängerung des zweiten Polysiliziumgates 30, wie auf dem VCCD 28 ausgebildet, länger als die Breite der Seite der Photodiode 25 sein, die vom VCCD 28 abgewandt ist, in welchem Fall die zweiten Polysiliziumgates 30 so ausgebildet sind, dass kein Kontakt zwischen benachbarten Polysiliziumgates besteht.
  • Gemäß den 810 umfasst der Festkörper-Bildsensor gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung eine erste p-Wanne 22, die in einem n-Halbleitersubstrat 21 ausgebildet ist, eine Matrix von Photodioden 25 mit jeweils PD-n-Bereich 23 und einem PD-p-Bereich 24 in ersten p-Wanne 22 zum Umsetzen eines Lichtsignals in ein elektrisches Signal, VCCDs 28, die jeweils zwischen benachbarten Spalten von Photodioden 25 für eindimensionale Übertragung der in jeder benachbarten Spalte von Photodioden 25 erzeugten elektrischen Signalladungen ausgebildet sind, erste Polysiliziumgates 29, die jeweils langgestreckt zwischen jeweils benachbarten Zeilen von Photodioden 25 ausgebildet sind und an jeder Überschneidung mit den VCCDs 28 eine Verlängerung in einer Richtung der Spalte aufweisen, zweite Polysiliziumgates 30, die jeweils langgestreckt auf jeweils einem der ersten Polysiliziumgates 29 ausgebildet sind und an jedem Überschneidungsabschnitt mit den VCCDs 28 über eine Seite der Photodiode 25 hinaus eine Verlängerung in der anderen Richtung der Spalte aufweisen, um mit einem Abschnitt des ersten Polysiliziumgates 29 zu überlappen, dritte Polysiliziumgates 31, die jeweils langgestreckt auf den ersten Polysiliziumgates 29, abwechselnd mit den zweiten Polysiliziumgates 30, ausgebildet sind und an jedem Überquerungsabschnitt mit VCCDs 28 eine Verlängerung in der anderen Richtung der Spalte über eine Seite der Photodiode 25 hinaus aufweisen, um mit einem Abschnitt des ersten Polysiliziumgates 29 zu überlappen, und Kanalstopschichten 27, die jeweils um die Photodioden 25 herum ausschließlich einer Seite derselben ausgebildet sind, wobei die zweiten und dritten Polysiliziumgates 30 und 31 keine Überlappungsabschnitte mit den ersten Polysiliziumgates 29 aufweisen. Dieses zweite Ausführungsbeispiel war dem ersten ähnlich, jedoch existieren bei ihm drei statt zwei Polysiliziumgates, nämlich die Polysiliziumgates 29, 30 und 31 zum Übertragen der Signalladungen von Photodioden 25. Diese Polysiliziumgates sind in drei verschiedenen Höhen mit einer Isolierung zwischen den zweiten und dritten Polysiliziumgates 30 und 31 ausgebildet. Eine Seite jedes der zweiten und dritten Polysiliziumgates 30 und 31, über die die Signalladung von der Photodiode 25 übertragen wird, ist überlappend mit der Photodiode 25 ausgebildet.
  • Wenn bei diesem Ausführungsbeispiel angenommen wird, dass die Breite der Seite 25, die vom VCCD 28 abgewandt ist, den Wert A" aufweist, die Überlappungsbreite zwischen dem zweiten oder dritten Polysiliziumgate 30 oder 31 mit der Photodiode 25 im Abschnitt, der vom VCCD 28 abgewandt ist, den Wert B" hat, und die Breite, über die die Signalladung von der Photodiode 25 übertragen werden kann, den Wert C" hat, sind die zweiten und dritten Polysiliziumgates 30 und 31, die die Signalladung übertragen, so ausgebildet, dass sie eine Länge aufweisen, die sich über eine Seite der Photodiode 25 hinaus erstreckt.
  • Dieses Ausführungsbeispiel verfügt über eine Konfiguration, die dann verwendet werden kann, wenn Toleranzen beim Ätzen oder Belichten der zweiten Polysiliziumgates 30 auf Grund eines kleinen Abstands zwischen einer Verlängerung des zweiten Polysiliziumgates 30 und eines benachbarten zweiten Polysiliziumgates 30 in Bereichen, in denen sie die VCCDs 28 überkreuzen, im Fall des oben erläuterten Festkörper-Bildsensor oder dergleichen nicht ausreichen, wenn eine Polysiliziumschicht, die auf der gesamten Oberfläche einschließlich der ersten Polysiliziumgates 29 zum Herstellen der zweiten Polysiliziumgates 30 ausgebildet ist, selektiv durch Photolithographie und Ätzen zu den zweiten Polysiliziumgates 30 strukturiert wird. Das heißt, dass die zweiten Polysiliziumgates 30 nicht auf jedem ersten Polysiliziumgate 29 sondern auf jedem übernächsten Polysiliziumgate 29 abwechselnd mit dem dritten Polysiliziumgate 31, mit verschiedenen Höhen, ausgebildet werden.
  • Gemäß 11 existieren eine erste p-Wanne 22, die in einem n-Halbleitersubstrat 21 ausgebildet ist, eine zweite p-Wanne 26, die in der ersten p-Wanne 22 ausgebildet ist, und ein VCCD 28, das in der zweiten p-Wanne 26 ausgebildet ist. Es existieren erste Polysiliziumgates 29, die jeweils in einer Richtung rechtwinklig zum VCCD 28 mit festen Intervallen ausgebildet sind, und zweite Polysiliziumgates 30, die jeweils zwischen den ersten Polysiliziumgates 29 ausgebildet sind und mit einem Abschnitt des Rands des ersten Polysiliziumgates 29 überlappen. Die zweiten Polysiliziumgates 30 sind nicht aufeinanderfolgend, sondern abwechselnd zwischen den ersten Polysiliziumgates 29 ausgebildet. Es existieren dritte Polysiliziumgates 31, die jeweils zwischen denjenigen ersten Polysiliziumgates 29 ausgebildet sind, auf denen kein zweites Polysiliziumgate 30 ausgebildet ist, mit einer Überlappung mit einem Abschnitt eines Rands des ersten Polysiliziumgates 29. Zwischen dem n-Halbleitersubstrat 21 und den ersten Polysiliziumgates 29, zwischen diesen und den zweiten Polysiliziumgates 30 sowie zwischen und den dritten Polysiliziumgates 31 sind Isolierfilme 32 ausgebildet. Das heißt, dass die zweiten Polysiliziumgates 30 und die dritten Polysiliziumgates 3i mit verschiedenen Höhen ausgebildet sind. Durch diese Ausbildung der zweiten und dritten Polysiliziumgates 30 und 31 mit verschiedenen Höhen kann sich die Verlängerung des zweiten Polysiliziumgates 30 bis stärker über eine Seite der Photodiode erstrecken. In diesem Fall überlappt ein Rand des dritten Polysiliziumgates 31 mit einem Abschnitts eines Rands des zweiten Polysiliziumgates 30, und zwar am Ort über dem ersten Polysiliziumgate 29 über dem VCCD 28. Das heißt, dass sich die zweiten und dritten Polysiliziumgates 30 und 31, die als Übertragungstore verwendet werden, maximal bis zu Orten über den VCCDs 28 auf den Seiten der Photodioden 25 erstrecken, um maximale Fähigkeit hinsichtlich der Übertragung von Signalladungen zu erzielen.
  • Gemäß den 12 und 13 umfasst ein Festkörper-Bildsensor gemäß einem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung eine erste p-Wanne 22, die in einem n-Halbleitersubstrat 21 ausgebildet ist, eine Matrix aus Photodioden 25 mit jeweils einem PD-n-Bereich 23 und einem PD-p-Bereich 24 in ersten p-Wanne 22, um ein Lichtsignal in ein elektrisches Signal umzusetzen, VCCDs 28, die jeweils langgestreckt zwischen jeweils benachbarten Spalten von Photodioden 25 für eindimensionale Übertragung der in jeder benachbarten Spalte von Photodioden 25 erzeugten elektrischen Signalladungen ausgebildet sind, erste Polysiliziumgates 29, die jeweils langgestreckt zwischen jeweils benachbarten Zeilen von Photodioden 25 mit einem Abschnitt an jedem die VCCDs 28 überschneidenden Bereich ausgebildet sind, der von einem Signal übertragungsabschnitt zu einem von diesem abgewandten Abschnitt allmählich breiter ausgebildet ist, zweiten Polysiliziumgates 30, die jeweils langgestreckt auf jedem übernächsten ersten Polysiliziumgate 29 ausgebildet sind und eine Verlängerung im das VCCD 28 überschneidenden Bereich aufweisen, die sich über die Breite der Seite der Photodiode 25 in Überlappung dieser Seite erstreckt, dritte Polysiliziumgates 31, die jeweils langgestreckt auf den ersten Polysiliziumgates 29 abwechselnd mit den zweiten Polysiliziumgates 30 mit einer Verlängerung im das VCCD 28 schneidenden Bereich über die Breite einer Seite der Photodiode 25, in Überlappung mit dieser Seite ausgebildet sind, und Kanalstopschichten 27, die jeweils um die Photodioden 25 herum ausschließlich des Abschnitts der Verlängerung des zweiten oder dritten Polysiliziumgates 30 oder 31, in Überlappung mit der Seite der Photodiode 25, ausgebildet sind.
  • Dieses zweite Ausführungsbeispiel ist zwar dem ersten Ausführungsbeispiel ähnlich, jedoch unterscheidet es sich dahingehend, dass das erste Polysiliziumgate 29 in jedem das VCCD 28 schneidenden Bereich einen Abschnitt aufweist, der von einem Signalübertragungs-Startabschnitt zum gegenüberliegenden Abschnitt allmählich breiter ausgebildet ist. Diese Form der ersten Polysiliziumgates 29 beim zweiten Ausführungsbeispiel ermöglicht es, dass am Ort über dem VCCD 28 eine größere Fläche vorliegt, die aber relativ kleiner ist als die Flächen des zweiten und dritten Polysiliziumgates 30 und 31. Da die Längen der zweiten und dritten Polysiliziumgates 30 und 31 an Orten über den VCCDs 28 gleich oder länger als die Breite der Photodiode 25 ausgebildet sind, können die Signalladungen von der Photodiode 25 über die gesamte Erstreckung des Abschnitts der Verlängerung des zweiten oder dritten Polysiliziumgates 30 oder 31, in Überlappung mit der Photodiode 25, übertragen werden, und von dort können sie in vertikaler Richtung leicht durch Taktimpulse übertragen werden, die an die ersten Polysiliziumgates 29 angelegt werden, die an jedem Überschneidungsbereich mit einem VCCD 28 einen Abschnitt aufweisen, der vom Signalübertragungs-Start-abschnitt zum davon abgewandten Abschnitt allmählich breiter ausgebildet ist.
  • Gemäß 13 sind in einem n-Halbleitersubstrat 21 eine erste p-Wanne 22 und eine zweite p-Wanne 26 ausgebildet, wobei ein VCCD 28 in dieser zweiten p-Wanne 26 ausgebildet ist. Erste Polysiliziumgates 29 sind mit festen Intervallen in einer Richtung rechtwinklig zum VCCD 28 ausgebildet, und zweite Polysiliziumgates 30 sind jeweils mit einem Randabschnitt des ersten Polysiliziumgates 29 überlappend ausgebildet. Die zweiten Polysiliziumgates 30 sind nicht fortlaufend, sondern abwechselnd zwischen den ersten Polysiliziumgates 29 ausgebildet. Es existieren dritte Polysiliziumgates 31, die jeweils zwischen den ersten Polysiliziumgates 29 ausgebildet sind, zwischen denen keine zweiten Polysiliziumgates vorhanden sind, in Überlappung mit einem Randabschnitt des ersten Polysiliziumgates 29. Zwischen dem n-Halbleitersubstrat 31 und dem ersten Polysiliziumgate 29, zwischen diesem und dem zweiten Polysiliziumgate 30 sowie zwischen diesem und dem dritten Polysiliziumgate 31 ist ein Isolierfilm 32 ausgebildet.
  • Beim erfindungsgemäßen Festkörper-Bildsensor werden, wie dies aus 14 erkennbar ist, die in der Photodiode 25 erzeugten Signalladungen über deren volle Breite ausgelesen, da das Potential in der ersten p-Wanne 21 unter dem mit der Photodiode 25 überlappenden Abschnitt beim Anlegen einer hohen Vorspannung an das zweite oder dritte Polysiliziumgate 30 oder 31 niedrig wird, was zu einer vollständigen Ausgabe der Ladungen führt, wie dies durch einen Pfeil dargestellt ist.
  • Da derjenige Abschnitt einer Photodiode, über den eine Signalladung an das VCCD übertragen wird, vollständig mit einem Übertragungstor überlappt, kann ein erfindungsgemäßer Festkörper-Bildsensor die Ladungen aus der Photodiode über dieses breite Übertragungstor leicht auslesen, wenn eine hohe Vorspannung an dieses angelegt wird, wodurch der Übertragungs-Wirkungsgrad des Sensors verbessert ist, was zu einer entsprechenden Verbesserung der Bildqualität führt.

Claims (10)

  1. Festkörper-Bildsensor mit: – einer Vielzahl von in Zeilen und Spalten angeordneten Photodioden (25), – Vertikalen CCDs (28), die jeweils zwischen benachbarten Spalten der Photodioden (25) zur Übertragung von in diesen erzeugten Ladungen ausgebildet sind; – ersten Polysiliciumgates (29), die jeweils langgestreckt zwischen jeweils zwei benachbarten Zeilen von Photodioden (25) ausgebildet sind und die in jedem die VCCDs (28) überquerenden Bereich eine erste Verlängerung in einer Richtung der VCCDs (28) aufweisen; – zweiten Polysiliciumgates (30), die langgestreckt über jedem übernächsten ersten Polysiliciumgate (29) isoliert gegen diese ausgebildet sind und die in jedem die VCCDs (28) überquerenden Bereich eine zweite Verlängerung aufweisen, die sich in der anderen Richtung der VCCDs (28) über eine Seite der benachbarten Photodiode (25) so weit erstreckt, dass sie mit einem Abschnitt einer der ersten Verlängerungen der ersten Polysiliciumgates (29) der nächsten Zeile überlappt; und – dritten Polysiliciumgates (31), die jeweils langgestreckt auf den ersten Polysiliciumgates (29) abwechselnd mit den zweiten Polysiliciumgates (30) ausgebildet sind und die in jedem die VCCDs überquerenden Bereich eine dritte Verlängerung aufweisen, die sich in der anderen Richtung der VCCDs (28) über eine Seite der benachbarten Photodiode (25) so weit erstreckt, dass sie mit einem Abschnitt einer der ersten Verlängerungen der ersten Polysiliciumgates (29) der nächsten Zeile überlappt; wobei die dritten Polysiliciumgates (31) in einer anderen Höhe als die zweiten Polysiliciumgates (30) ausgebildet sind.
  2. Festkörper-Bildsensor mit: – einer Vielzahl von in Zeilen und Spalten angeordneten Photodioden (25), – Vertikalen CCDs (28), die jeweils zwischen benachbarten Spalten der Photodioden (25) zur Übertragung von in diesen erzeugten Ladungen ausgebildet sind; – ersten Polysiliciumgates (29), die jeweils langgestreckt zwischen jeweils zwei benachbarten Zeilen von Photodioden (25) ausgebildet sind und die in jedem die VCCDs (28) überquerenden Bereich einen Abschnitt aufweisen, der von der einen Seite zur Gegenseite allmählich breiter ausgebildet ist; – zweiten Polysiliciumgates (30), die langgestreckt über jedem übernächsten ersten Polysiliciumgate (29) isoliert gegen diese ausgebildet sind und die in jedem die VCCDs (28) überquerenden Bereich eine zweite Verlängerung aufweisen, die sich in einer Richtung der VCCDs (28) über eine Seite der benachbarten Photodiode (25) so weit erstreckt, dass sie mit einem Abschnitt der ersten Polysiliciumgates (29) der nächsten Zeile überlappt; und – dritten Polysiliciumgates (31), die jeweils langgestreckt auf den ersten Polysiliciumgates (29) abwechselnd mit den zweiten Polysiliciumgates (30) ausgebildet sind und die in jedem die VCCDs überquerenden Bereich eine dritte Verlängerung aufweisen, die sich in der einen Richtung der VCCDs (28) über eine Seite der benachbarten Photodiode (25) wo weit erstreckt, dass sie mit einem Abschnitt der ersten Polysiliciumgates (29) der nächsten Zeile überlappt.
  3. Festkörper-Bildsensor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die dritten Polysiliciumgates (31) in einer anderen Höhe als die zweiten Polysiliciumgates (30) ausgebildet sind.
  4. Festkörper-Bildsensor nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass jeder der Abschnitte der ersten Polysiliciumgates (29) Verlängerungen in beiden Richtungen der VCCDs (28) aufweist.
  5. Festkörper-Bildsensor nach Anspruch 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass jeder der Abschnitte der ersten Polysiliciumgates (29), die von der einen Seite zur Gegenseite allmählich breiter werdend ausgebildet sind, auf der einen Seite eine Breite, die kleiner als der Abstand der Photodioden benachbarter Zeilen ist, und auf der Gegenseite eine Breite aufweist, die größer als der Abstand der Photodioden benachbarter Zeilen ist.
  6. Festkörper-Bildsensor nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweiten und dritten Verlängerungen der zweiten und dritten Polysiliciumgates (29, 31) in Überlappung mit einem Abschnitt auf der einen Seite der benachbarten Photodiode (25) ausgebildet sind.
  7. Festkörper-Bildsensor nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass um jede der Photodioden (25) herum mit Ausnahme der einen Seite Kanalstoppschichten (27) ausgebildet sind.
  8. Festkörper-Bildsensor nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Halbleitersubstrat (21) und jedem der ersten Polysiliciumgates (29), zwischen diesen und den zweiten Polysilicumgates (30), die einander benachbart sind, sowie zwischen diesen und den dritten Polysilicumgates, die einander benachbart sind, ein Isolierfilm (32) ausgebildet ist.
  9. Festkörper-Bildsensor nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Abschnitt jeder der zweiten und dritten Verlängerungen als überlappend mit Abschnitt der dritten beziehungsweise zweiten Polysiliciumgates in der nächsten Zeile ausgebildet ist.
  10. Festkörper-Bildsensor nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweiten und dritten Verlängerungen eine Länge aufweisen, die mit der Breite der benachbarten Photodiode (25) übereinstimmt.
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