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Die
Erfindung betrifft einen Festkörper-Bildsensor
mit vertikalen CCDs.
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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.
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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.
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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.
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Nun
werden die Potentialprofile im oben genannten herkömmlichen
Festkörper-Bildsensor
unter Bezugnahme auf die 2b und 2c erläutert.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Diese
Aufgabe wird durch die Festkörper-Bildsensoren
nach Ansprüchen
1 und 2 gelöst.
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Vorteilhafte
Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
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Es
ist zu beachten, dass sowohl die vorstehende allgemeine Beschreibung
als auch die folgende detaillierte Beschreibung beispielhaft und
erläuternd
für die
beanspruchte Erfindung. sind.
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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.
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1 zeigt
das Layout eines herkömmlichen Festkörper-Bildsensors;
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2a veranschaulicht
einen Schnitt durch den in 1 dargestellten
herkömmlichen
Festkörper-Bildsensor
entlang einer Linie I-I';
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2a und 2b veranschaulichen
Potentialprofile entlang dem Schnitt von 2a;
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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;
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5 veranschaulicht
das Layout eines Festkörper-Bildsensors;
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6 und 7 veranschaulichen
Schnitte durch den in 5 dargestellten Festkörper-Bildsensor
entlang einer Linie II-II' bzw. entlang einer
Linie IV-IV';
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8 veranschaulicht
das Layout eines Festkörper-Bildsensors
gemäß einem
bevorzugten Ausführungsbeispiel
der Erfindung;
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9, 10 und 11 veranschaulichen Schnitte
durch den in
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8 dargestellten
Festkörper-Bildsensor entlang
einer Linie V-V',
einer Linie VI-VI' bzw.
einer Linie VII-VII';
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12 veranschaulicht
das Layout eines Festkörper-Bildsensors
gemäß einem
zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel
der Erfindung;
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13 veranschaulicht
einen Schnitt durch den in 12 dargestellten
Festkörper-Bildsensor entlang
einer Linie VIII-VIII';
und
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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.
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Beim
erfindungsgemäßen Festkörper-Bildsensor
ist ein als Übertragungstor
zu verwendendes Polysiliziumgate wie folgt mit einer Breite ausgebildet,
die der Breite einer Photodiode entspricht.
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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.
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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.
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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.
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Gemäß den 8–10 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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.