DE3689409T2 - Verfahren zum Betreiben eines Festkörperbildsensors. - Google Patents

Verfahren zum Betreiben eines Festkörperbildsensors.

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Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Betreiben eines Festkörper-Bildsensors insbesondere eines Durchschieß-CCD-Bildsensors (d. h. eines ladungsgekoppelten Bildsensors mit Durchschußübertragung).
  • Obwohl Festkörper-Bildsensoren gegenüber Bildaufnahmeröhren bezüglich Kompaktheit, Minimierung des Gewichts, Standfestigkeit, Zuverlässigkeit usw. vorteilhaft sind und sie außerdem kein Einbrennen aus intensiven Überlastungen zeigen, geben sie Veranlassung zu Leuchtfleckaufweitung und Nachziehen, was bei Aufnahmeröhren nicht entsteht. Leuchtfleckaufweitung tritt dann auf, wenn übermäßig hohe Signalladungen in der Fotodiode in den Übertragungskanal überströmen, was zu deutlichen weißen Linien bei dem erhaltenen Bild führt, während Nachziehen dann stattfindet, wenn eine Signalladung, die tief im Innern des Substrats erzeugt wird, in den Übertragungskanal hinein diffundiert, was zu undeutlichen weißen Linien bei dem erhaltenen Bild führt. Eine Leuchtfleckaufweitung kann mit Hilfe von Überströmableitungen beseitigt werden, die aus einer n&spplus;-Diffusionsschicht zusammengesetzt sind, welche übermäßig hohe Ladungen absorbiert. Das Problem des Nachziehens ist jedoch noch nicht gelöst worden.
  • Die vorstehend erwähnte Herangehensweise für die Beseitigung einer Leuchtfleckaufweitung opfert Lichtempfindlichkeit und dynamischen Bereich, weil der aktive Bereich reduziert wird, und dementsprechend ist ein Verfahren für die Überleitung der übermäßig hohen Ladungen in das Substrat von Y. Ishihara u. a., "Interline CCD Image Sensor with an Antiblooming Structur", (Durchschieß-CCD-Bildsensor mit Anti-Leuchtfleckaufweitungsstruktur), IEEE Transactions on Electron Devices, Band ED-31, Nr. 1, Januar 1984, vorgeschlagen worden. Fig. 2 zeigt eine Einheitszelle des in dem vorstehend erwähnten Artikel beschriebenen Durchschieß- CCD-Bildsensors, bei welcher eine n&supmin;-Schicht 3, die einen eingebetteten Kanal des vertikalen CCD-Registers bildet, auf einer dicken p-Schicht 13 gebildet ist, während eine n-Schicht 14, die eine Fotodiode mit p-n-Übergang als lichtempfindlichen Bereich bildet, auf einer dünnen p-Schicht 12 gebildet ist. Sowohl die dicke p-Schicht 13, als auch die dünne p-Schicht 12 befinden sich auf einem n-Substrat 1. Eine Übertragungsgatterregion 7, die sich zwischen der n -Schicht 3 und der n-Schicht 14 befindet, enthält den Teil der p-Schicht, welcher keiner Verarmung ausgesetzt worden ist. Diese Einheitszelle ist elektrisch gegenüber angrenzenden Einheitszellen durch Kanalsperren 6 isoliert, die aus p&spplus;-Schichten zusammengesetzt sind, die in der jeweiligen Umgebung davon ausgebildet sind. Auf der n&supmin;-Schicht 3 und der Übertragungsgatterregion 7 ist eine Polysiliziumelektrode 9, welche eine Elektrode für das vertikale CCD-Register ist, die durch Impulse Φv zu treiben sind, die der Elektrode 9 zugeleitet werden, ausgebildet. Auf der Polysiliziumelektrode 9 ist weiterhin eine Al-Schicht 10 als Fotoabschirmung ausgebildet.
  • Eine Sperrvorspannung wird zwischen den Kanalsperren 6 und dem n-Substrat 1 angelegt, was zu einer vollständigen Verarmung der dünnen p-Schicht 12 führt.
  • Die Impulse Φv haben drei Pegel, VH (hoch), VM (Mittel) und VL (niedrig). Wenn die Impulse Φv zwischen dem Pegel VM und VL liegen, dann wird die n&supmin;-Schicht 3, die den vertikalen CCD-Registerbereich bildet, gegenüber der n-Schicht 14, die den lichtempfindlichen Bereich bildet, durch die Übertragungsgatterregion 7 isoliert, die einen Teil der p-Schicht enthält. Wenn die Impulse Φv sich auf dem höchsten Potential VH befinden, dann wird eine Signalladung in den lichtempfindlichen Bereich hinein akkumuliert und von dem lichtempfindlichen Bereich in den vertikalen CCD-Registerbereich durch den Übertragungsgatterbereich 7 übertragen, und das Potential der n-Schicht 14, die den lichtempfindlichen Bereich bildet, resultiert in einem Pegel gleich dem Oberflächenpotential der Übertragungsgatterregion 7. Diese Signalladung wird weiterhin in ein (nicht gezeigtes) horizontales CCD-Register übertragen, um von einem (nicht gezeigten) getakteten Ladungsdetektor gelesen zu werden.
  • Wenn die durch Licht erzeugte Signalladung in die n-Schicht 14 hinein akkumuliert wird, dann nimmt das Potential der n-Schicht 14 ab. Die übermäßig hohen Ladungen, die in der n-Schicht 14 erzeugt werden, die eine intensive Beleuchtung erhält, werden von der n-Schicht 14 in das n-Substrat 1 durch die dünne p- Schicht 12 übertragen, welche verarmt worden ist, was zu einem unterdrücken der Leuchtfleckaufweitung führt.
  • Wie vorstehend erwähnt, kann der in Fig. 2 gezeigte konventionelle Bildsensor eine Leuchtfleckaufweitung unterdrücken, er hat aber noch die folgenden schwerwiegenden Probleme:
  • Das erste Problem ist, daß der Bildsensor wegen der Querausdehnung der dicken p-Schicht 13 nicht kompakt gemacht werden kann. Die Größe der Einheitszelle kann nicht über eine bestimmte Ausdehnung in der Querrichtung hinaus minimiert werden, weil die Größe der dünnen p-Schicht 12 bis zu einem gewissen Ausmaß wesentlich ist.
  • Das zweite Problem ist, daß ein Nachziehen unvermeidlich dann stattfindet, wenn eine Signalladung, die in der nicht-verarmten dicken p-Schicht 13 erzeugt wird, in das vertikale CCD-Register diffundiert und sich mit der Signalladung in dem vertikalen CCD- Register vermischt.
  • Um diese Probleme zu beseitigen, hat der Urheber dieser Erfindung durch EP-A-0 173 542 (ein Dokument, das einen Bestandteil des Standes der Technik gemäß Artikel 54(3) EPC bildet) (siehe auch IEEE International Solid State Circuits Conference 28 (1985), Febr. 32. Conf., Coral Gables, Florida, USA, S. 98 und 99) einen Festkörper-Bildsensor vorgeschlagen, der eine Vielzahl von Einheitszellen hat, wobei jede dieser Einheitszellen ein fotoempfindliches Gebiet und ein CCD-Register zum Übertragen einer Signalladung, die in dem fotoempfindlichen Gebiet erzeugt wurde, umfaßt, wobei sowohl das fotoempfindliche Gebiet als auch das CCD Register auf einer Schicht angeordnet sind, die eine Polarität hat, die von der Ladungspolarität der Signalladung verschieden ist, welche auf einem Substrat angeordnet ist, das dieselbe Polarität wie die Signalladung hat. Das fotoempfindliche Gebiet hat dieselbe Polarität wie die Signalladung, was zu einem Unterdrücken einer Leuchtfleckaufweitung führt.
  • Fig. 3 zeigt eine Einheitszelle des Durchschieß-CCD-Bildsensors der vorstehend erwähnten EP-Patentanmeldung, welche ein n-Substrat 21, eine p-Schicht 22, die auf dem n-Substrat 21 gebildet ist, ein vertikales CCD-Register, welches aus einem eingebetteten Kanal zusammengesetzt ist, der durch eine n&supmin;-Schicht 23 gebildet wird, die auf der p-Schicht 22 ausgebildet ist und einen fotoempfindlichen Bereich umfaßt, der eine Fotodiode mit p-n-Übergang enthält, die durch eine n&supmin;-Schicht 24 und eine n&spplus;- Schicht 25 gebildet wird.
  • Eine Übertragungsgatterregion 27, die einen Teil der p-Schicht bildet, liegt zwischen der n&supmin;-Schicht 23 und der n&spplus;-Schicht 25. Diese Einheitszelle ist gegenüber angrenzenden Einheitszellen durch Kanalsperren 26 isoliert, die aus p&spplus;-Schichten zusammengesetzt sind, die in den diese umgebenden Bereichen ausgebildet sind. Auf der n&supmin;-Schicht 23 und der Übergangsgatterregion 27 ist die Polysiliziumelektrode 29, die als Elektrode für das CCD- Register funktioniert, welches durch Φv-Impulse getrieben wird, die der Elektrode 29 zugeleitet werden, durch eine isolierende Schicht 28 angeordnet. Auf der Polysiliziumelektrode 29 ist eine Al-Schicht 30 als Fotoabschirmung angeordnet.
  • Eine Sperrvorspannung wird zwischen der Kanalsperre 26 und dem n-Substrat 21 angelegt, was zum vollständigen Verarmen nicht nur in dem Bereich der p-Schicht, die zwischen dem Substrat 21 und dem CCD-Register liegt, sondern auch in dem Bereich der p- Schicht, die zwischen dem Substrat 21 und dem Fotodiodenbereich liegt, führt.
  • Das Einleiten der Impulse Φv (die drei Potentialpegel, VH, VM und VL haben) in die Polysiliziumelektrode des Bildsensors, der den vorstehend erwähnten Aufbau hat, das Lesen einer Signalladung am Gatterübertragungsdetektor, die Steuerung der Übertragung der Signalladung in das CCD-Register und die Steuerung des Akkumulierens der Signalladung in den fotoempfindlichen Bereich- hinein werden auf dieselbe Art und Weise erreicht, wie bei einem konventionellen Bildsensor. Da nun die Region der p-Schicht, die unter dem Fotodiodenbereich liegt, verarmt worden ist, werden übermäßig hohe Ladungen, die in den Fotodiodenbereichen erzeugt werden, die eine intensive Beleuchtung erfahren, von dem Fotodiodenbereich in das n-Substrat 21 hinein durch die n&supmin;-Schicht 24 und die p-Schicht 22 in derselben Art und Weise übertragen, wie beim konventionellen Bildsensor in Fig. 2, was zu einem Unterdrücken einer Leuchtfleckaufweitung führt. Infolge des vorstehend angeführten Aufbaus des Bildsensors wird die Region der p- Schicht 22, die unter der n&supmin;-Schicht 23 liegt, ebenfalls verarmt, und Ladungen, die tief im Innern dieser Region erzeugt werden, können von dieser Region in das n-Substrat 21 ohne Diffusion der Ladungen in das CCD-Register hinein übertragen werden, so daß ein Nachziehen vollständig unterdrückt werden kann. Außerdem ist die Querausdehnung der dicken p-Schicht, die bei einem konventionellen Bildsensor erforderlich ist, bei dem vorstehend erwähnten Bildsensor nicht erforderlich, so daß eine Kompaktheit des Bildsensors erreicht werden kann.
  • Jedoch ist die in Fig. 3 gezeigte Einheitszelle so gestaltet, daß sowohl das CCD-Register im eingebetteten Kanal, als auch der fotoempfindliche Bereich auf derselben p-Quelle angeordnet sind, was das folgende Problem verursacht: Wenn eine Sperrvorspannung zwischen dem n-Substrat 21 und der p-Quelle 22 bei einem niedrigen Pegel angelegt wird, dann werden Elektronen von dem n-Substrat 21 in das CCD-Register im eingebetteten Kanal 23 in der p- Quelle 22 eingeschleust, die auf dem n-Substrat 21 ausgebildet ist (S. Miyatake u. a., "A CCD Imager on Three Types of P- Wells" (Ein CCD-Bildsensor bei drei p-Quellen), Jpn. J. Appl. Phys., Band 24, S. 574-579, Mai 1985), was zu Elektronen im CCD-Register führt. Je geringer die Konzentration an Verunreinigungen der p-Quelle 22 ist, desto höher wird die Einschleusungsspanung des CCD-Registers. Folglich muß, um ein solches Einschleusen von Elektronen zu unterdrücken, die Konzentration an Verunreinigungen der p-Quelle auf einen hohen Wert gesetzt werden. Wenn die Konzentration an Verunreinigungen der p-Quelle 22 zu hoch ist, dann können übermäßig hohe Ladungen, die in dem fotoempfindlichen Bereich erzeugt werden, der eine intensive Beleuchtung erhält, nicht von dem fotoempfindliche Bereich in das n-Substrat 21 durch die p-Quelle 22 übertragen werden, was zu einer Leuchtfleckaufweitung führt. Wie vorstehend erwähnt, erreicht der vorgeschlagene Aufbau einer Einheitszelle bei dem Durchschieß-CCD-Bildsensor ein Unterdrücken einer Leuchtfleckaufweitung und Kompaktheit, aber die Konzentration an Verunreinigungen der p-Quelle 22 muß so gesetzt werden, daß übermäßig hohe Ladungen in der Fotodiode in das n-Substrat 21 durch die p- Quelle 22 überfließen und so, daß keine Elektronen von dem n- Substrat 21 in das CCD-Register im eingebetteten Kanal 23 eingeschleust werden, was eine Beschränkung der Verunreinigungskonzentration der p-Quelle 22 verursacht.
  • IEEE Transactions on Electron Devices, ED-31 (1984), Dezember, Nr. 12, New York. USA, S. 1829 bis 1833, "An Interline CCD Image Sensor with Reduced Image Lag" (Ein Durchschieß-CCD-Bildsensor mit reduzierter Bildnacheilung) offenbart eine Einrichtung mit einer Einheitszelle ähnlich jener von Fig. 2, welche aber einen p&spplus;-Schicht-Aufbau anstelle des n-Schicht-Aufbaus 14 von Fig. 2 hat. Dieser p&spplus;-Schicht-Aufbau soll die Bildnacheilung reduzieren.
  • US-A-4 498 013 offenbart einen Bildsensor, welcher wie die Einrichtung von Fig. 3 eine einzige p-Schicht und nicht sowohl eine dicke, als auch eine dünne p-Schicht hat.
  • Die einzige p-Schicht des Sensors des US-Dokuments wird weder in dem Bereich zwischen dem Substrat und dem CCD-Register, noch in dem Bereich zwischen dem Substrat und dem fotoempfindlichen Bereich vollständig verarmt.
  • Der fotoempfindliche Bereich des Sensors des US-Dokuments enthält einen p-n-Übergang, der durch eine n&spplus;-Schicht und die einzelne p-Schicht gebildet wird.
  • Das vertikale CCD-Register des Sensors des US-Dokuments umfaßt eine n&supmin;-Schicht und die einzelne p-Schicht mit einem dazwischen angeordneten p&spplus;-Bereich. Der p&spplus;-Bereich sorgt für eine Potentialsperre um die Verarmungsschicht des vertikalen CCD-Registers herum, um zu verhüten, daß elektrische Störkomponentenladungen, die in der einzigen p-Schicht erzeugt werden, in die Verarmungsschicht des vertikalen CCD-Registers eingeleitet werden.
  • Der Sensor des US-Dokuments hat keine Kanalsperrbereiche.
  • Entsprechend der vorliegenden Erfindung wird für ein Verfahren zum Betreiben eines Festkörper-Bildsensors entsprechend Anspruch 1 gesorgt.
  • Die Verunreinigungskonzentration im Oberflächenbereich des fotoempfindlichen Gebiets ist vorzugsweise höher, als die im Bereich des fotoempfindlichen Gebiets, das dem Substrat näher liegt und kann durch eine Selbstausrichtungstechnik unter Verwendung der Elektrode für das CCD-Registers als Maske gebildet werden.
  • Verarmung wird bei der Erfindung durch das Anlegen einer Sperrvorspannung zwischen dem Substrat und der ersten Schicht nicht nur im Bereich der ersten Schicht zwischen dem Substrat und dem fotoempfindlichen Bereich erreicht, sondern auch im Bereich der ersten und der zweiten Schicht zwischen dem Substrat und dem CCD-Register.
  • Das CCD-Register umfaßt vorzugsweise einen eingebetteten Kanal, dessen Bildung vorteilhafterweise gleichzeitig mit der Bildung des dem Substrat näherliegenden Teils des fotoempfindlichen Bereichs erfolgen kann.
  • Folglich macht eine Ausführungsform der hierin beschriebenen Erfindung möglich: (1) Bereitstellen einer Verfahrens zum Betreiben eines Festkörper-Bildsensors, welcher ein Unterdrücken nicht nur einer Leuchtfleckaufweitung, sondern auch eines Nachziehens erreichen kann; (2) Bereitstellen eines Verfahrens zum Betreiben eines Festkörper-Bildsensors, der einen kompakten Aufbau hat; und (3) Bereitstellen eines Verfahrens zum Betreiben eines Festkörper-Bildsensors, bei welchem die Verunreinigungskonzentration der p-Quelle, auf welcher der fotoempfindliche Bereich und das CCD-Register im eingebetteten Kanal angeordnet sind, auf einen gewählten Wert so gesetzt wird, daß Begrenzungen bei der Gestaltung und der Herstellung des Sensors reduziert werden können und dadurch eine effektive Herstellung des Sensors erreicht wird.
  • Zum Zweck eines besseren Verstehens der Erfindung wird jetzt eine Ausführungsform unter Verweis auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, bei welchen:
  • Fig. 1 eine Schnittansicht ist, die eine Einheitszelle eines Festkörper-Bildsensors entsprechend dieser Erfindung zeigt;
  • Fig. 2 eine Schnittansicht ist, die eine konventionelle Einheitszelle eines Durchschieß-CCD-Bildsensors zeigt;
  • Fig. 3 eine Schnittansicht ist, die eine bisherige Einheitszelle eines anderen Durchschieß-CCD-Bildsensors zeigt.
  • Fig. 1 zeigt eine Einheitszelle eines Durchschieß-CCD-Bildsensors, der entsprechend dieser Erfindung arbeitet, welche ein n- Substrat 21, eine erste p-Schicht 22, die auf dem n-Substrat 21 gebildet ist, ein vertikales CCD-Register, welches aus einem eingebetteten Kanal zusammengesetzt ist, der durch eine n&supmin;- Schicht 23, die auf der p-Schicht 22 in Verbindung mit einer Polysiliziumelektrode 29 gebildet wird und einen fotoempfindlichen Bereich umfaßt, welcher eine Fotodiode mit p-n-Übergang enthält, der durch eine n&supmin;-Schicht 24 und die erste Schicht 22 gebildet wird. Unter der n&supmin;-Schicht 23 liegt eine zweite p- Schicht 33, deren Verunreinigungskonzentration höher als die der ersten p-Schicht 22 ist. Die p&spplus;-Schicht 32 liegt in dem Gebiet der Außenfläche des fotoempfindlichen Bereichs, während die n&supmin;- Schicht 24 sich in dem Bereich der fotoempfindlichen Schicht befindet, der dem n-Substrat 21 näher ist. Da nun die p&spplus;-Schicht 32 mittels einer Selbstausrichtungstechnik unter Verwendung der Polysiliziumelektrode 29 als Maske gebildet werden kann, gestattet dies eine Vereinfachung des Herstellungsprozesses dieses Bildsensors. Da außerdem die n&supmin;-Schicht 24 gleichzeitig mit der n -Schicht 23, die den eingebetteten Kanal bildet, gebildet werden kann, führt dies ebenfalls zu einer Vereinfachung beim Herstellungsprozeß dieses Bildsensors.
  • Eine Übertragungsgatterregion 27, die einen Teil der p-Schicht 22 enthält, befindet sich zwischen der n&supmin;-Schicht 23 und der p&spplus;- Schicht 32. Die Einheitszelle ist gegenüber angrenzenden Einheitszellen durch Kanalsperren 26 isoliert, die aus p&spplus;-Schichten zusammengesetzt sind, die in der Umgebung derselben ausgebildet sind. Die Polysiliziumelektrode 29, die als Elektrode für das CCD-Register funktioniert, welches durch Φv-Impulse getrieben wird, die der Elektrode 29 zugeleitet werden, ist auf einer isolierenden Schicht 28 angeordnet, die die n&supmin;-Schicht 23 und das Übertragungsgatter abdeckt. Auf der Polysiliziumelektrode 29 ist eine Al-Schicht 30 als Fotoabschirmung angeordnet.
  • Wenn die Impulse Φv auf ihrem höchsten Potentialpegel VH sind und die in der fotoempfindlichen Schicht akkumulierte Signalladung am horizontalen CCD-Register gelesen wird, dann wird die n&supmin;- Schicht 24 vollständig verarmt, weil die p&spplus;-Schicht 32 mit einer hohen Verunreinigungskonzentration gebildet ist und an demselben Potential liegt, wie die p&spplus;-Kanalsperrschicht 26.
  • Eine Sperrvorspannung wird zwischen der Kanalsperre 26 und dem n-Substrat 21 angelegt, was zu einer vollständigen Verarmung nicht nur im Bereich der p-Schicht, die zwischen dem Substrat 21 und dem CCD-Register liegt, sondern auch in dem Bereich der p- Schicht, die zwischen dem Substrat 21 und dem Fotodiodenbereich liegt, führt.
  • Das Einleiten der Impulse Φv (die drei Potentialpegel VH, VM und VL haben) in die Polysiliziumelektrode des Bildsensors, der den vorstehend erwähnten Aufbau hat, das Lesen einer Signalladung am Gatterübertragungsdetektor, die Steuerung der Übertragung der Signalladung in das CCD-Register und die Steuerung des Akkumulierens der Signalladung in dem fotoempfindlichen Bereich werden auf dieselbe Art und Weise wie bei einem konventionellen Bildsensor erreicht. Da nun das Gebiet der p-Schicht, das unter dem Bereich der Fotodiode liegt, verarmt ist, werden übermäßig hohe Ladungen, die in dem Fotodiodenbereich erzeugt werden, der eine intensive Beleuchtung erhält, von dem Fotodiodenbereich in das n-Substrat 21 durch die n&supmin;-Schicht 24 und die p-Schicht 22 auf dieselbe Art und Weise übertragen, wie beim konventionellen Bildsensor in Fig. 2, was zu einem Unterdrücken einer Leuchtfleckaufweitung führt. Außerdem kann, da ja unter der n&supmin;-Schicht 23, die das CCD-Register im eingebetteten Kanal 23 bildet, die p-Schicht 33 liegt, wenn die p-Schicht 33 eine hohe Verunreinigungskonzentration enthält, das Einschleusen von Elektronen von dem n-Substrat 21 in das CCD-Register im eingebetteten Kanal 23 leicht verhütet werden. Das Gebiet der p-Schicht 22, das unter der n&supmin;-Schicht 23 liegt, wird ebenfalls verarmt, und Ladungen, die tief im Innern dieses Gebiets erzeugt werden, können von diesem Gebiet in das n-Substrat 21 ohne Diffusion der Ladungen in das CCD-Register hinein übertragen werden, so daß Nachziehen vollständig unterdrückt werden kann. Außerdem ist die Querausdehnung der dicken p-Schicht, die bei einem konventionellen Bildsensor erforderlich ist, bei dem vorstehend erwähnten Bildsensor, der entsprechend dieser Erfindung betrieben werden kann, nicht erforderlich, so daß eine Kompaktheit des Bildsensors erreicht werden kann.
  • Wie vorstehend erwähnt, ist jede Einheitszelle des Bildsensors, der entsprechend dieser Erfindung betrieben werden kann, in einer solchen Weise konstruiert, daß sowohl das CCD-Register als eingebetteter Kanal der n&supmin;-Schicht, die den Übertragungsbereich bildet, als auch die Fotodiode, die den fotoempfindlichen Bereich bildet, auf derselben p-Schicht gebildet werden, die auf dem n-Substrat angeordnet ist, so daß übermäßig hohe Ladungen, die in der Fotodiode erzeugt werden, die eine intensive Beleuchtung erhält, von der Fotodiode in das n-Substrat durch den verarmten Bereich der dazwischenliegenden p-Schicht übertragen werden können, was zum Unterdrücken einer Leuchtfleckaufweitung führt. Außerdem kann die Verunreinigungskonzentration der p- Schicht, die dem CCD-Register im eingebetteten Kanal liegt, auf einen höheren Wert als die der p-Schicht gesetzt werden, die unter der Fotodiode liegt, vorausgesetzt, übermäßig hohe Ladungen fließen in das n-Substrat 21 durch die p-Quelle 22 über und es werden keine Elektronen von dem n-Substrat in das CCD-Register im eingebetteten Kanal 23 eingeschleust. Außerdem kann, da ja nicht nur der Fotodiodenbereich, sondern auch das CCD-Register auf der dünnen p-Quelle ausgebildet sind, das Gebiet der p- Quelle, das unter dem CCD-Register liegt, verarmt werden, und Ladungen, die tief im Innern des verarmten Bereichs der p-Quelle erzeugt werden, diffundieren nicht in das CCD-Register, was zu einem Unterdrücken eines Nachziehens führt.
  • Da nun der Bildsensor, der entsprechend dieser Erfindung betrieben werden kann, nur eine p-Schicht 22 hat, auf welcher sowohl das CCD-Register, als auch die Fotodiode gebildet werden und keine solche dicke p-Schicht 13 hat, der sich in Querrichtung so ausbreitet, wie bei dem konventionellen Bildsensor in Fig. 2, kann er kompakt gemacht werden, wohingegen der konventionelle Bildsensor wegen der Querausdehnung dieser dicken p-Schicht 13 nicht kompakt gemacht werden kann.

Claims (6)

1. Verfahren zum Betreiben eines Festkörper-Bildsensors mit einer Anzahl von Einheitszellen, von denen jede aufweist: - ein fotoempfindliches Gebiet (24, 32), - ein CCD-Register (23) zum Übertragen einer Signalladung, die in dem fotoempfindlichen Gebiet erzeugt wurde, - und eine Kanalstopschicht (26), die die Zelle umgibt, - wobei sowohl das fotoempfindliche Gebiet (24, 32) als auch das CCD-Register (23) auf einer ersten Schicht (22) angeordnet sind, die auf einem Substrat (21) liegt, wobei die erste Schicht (22) eine andere Polarität als das Substrat (21) hat, das die gleiche Polarität wie die Signalladung aufweist, - wobei der Bereich der äußeren Fläche des fotoempfindlichen Gebiets (24, 32) eine Schicht (32) enthält, die eine andere Polarität als die Ladepolarität der Signalladung hat und wobei der Bereich des fotoempfindlichen Gebiets näher dem Substrat (21) eine Schicht (24) aufweist, die die gleiche Polarität wie die Signalladung besitzt und - wobei eine zweite Schicht (33) die gleiche Polarität wie die erste Schicht (22) aufweist und die Verunreinigung in einer höheren Konzentration als die erste Schicht unter dem CCD-Register (23) enthält, - dadurch gekennzeichnet, daß eine Umkehrvorspannung zwischen die Kanalstopschicht (26) und das Substrat (21) derart angelegt ist, daß der Bereich der ersten Schicht (22) zwischen dem Substrat (21) und dem fotoempfindlichen Gebiet (24, 32) vollständig verarmt ist und der Bereich der ersten Schicht (22) zwischen dem Substrat (21) und dem CCD-Register (23) vollständig verarmt ist und daß auch die zweite Schicht (33) vollständig verarmt ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Verunreinigungskonzentration in der äußeren Schicht (32) des Bildsensors höher als in dem Bereich (24) des fotoempfindlichen Gebiets ist, der näher dem Substrat liegt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei das CCD-Register (23) des Bildsensors einen eingebetteten Kanal aufweist.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Kanalstopschicht (26) des Bildsensors eine andere Polarität als die Ladepolarität der Signalladung hat und wobei die Oberflächenschicht (32) des Bildsensors das gleiche Potential wie die Kanalstopschicht (26) hat.
5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei die zweite Schicht (33) des Bildsensors in Kontakt mit der Kanalstopschicht (26) des Bildsensors steht.
6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, wobei die Kanalstopschicht (26) des Bildsensors geerdet ist.
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DE3689409D1 DE3689409D1 (de) 1994-01-27
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Families Citing this family (41)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2633455B1 (fr) * 1988-06-24 1990-08-24 Thomson Csf Matrice photosensible a transfert de trame d.t.c., avec un systeme antieblouissement vertical, et procede de fabrication d'une telle matrice
JPH0237884A (ja) * 1988-07-27 1990-02-07 Nec Corp 固体撮像素子の駆動方法
FR2636171B1 (fr) * 1988-08-10 1990-11-09 Philips Nv Dispositif capteur d'images du type a transfert de trame
JP2781425B2 (ja) * 1988-09-22 1998-07-30 松下電子工業株式会社 固体撮像装置の製造方法
US5132759A (en) * 1989-07-28 1992-07-21 Kabushiki Kaisha Toshiba Solid-state imaging device in which reverse bias voltage is automatically set
JPH0360159A (ja) * 1989-07-28 1991-03-15 Nec Corp 固体撮像素子
JP2901649B2 (ja) * 1989-07-31 1999-06-07 株式会社日立製作所 半導体装置及びそれを用いたカメラ
US5122850A (en) * 1989-09-05 1992-06-16 Eastman Kodak Company Blooming control and reduced image lag in interline transfer CCD area image sensors
KR930002818B1 (ko) * 1990-05-11 1993-04-10 금성일렉트론주식회사 Ccd 영상소자
US5276341A (en) * 1990-05-11 1994-01-04 Gold Star Electron Co., Ltd. Structure for fabrication of a CCD image sensor
CA2045363A1 (en) * 1990-10-01 1992-04-02 Selim S. Bencuya Ccd frame transfer device with simplified and improved well and electrode structure
EP0487760A1 (de) * 1990-11-26 1992-06-03 Trw Repa Gmbh Sicherheitsgurt-Rückhaltesystem für Fahrzeuge
US5241198A (en) * 1990-11-26 1993-08-31 Matsushita Electronics Corporation Charge-coupled device and solid-state imaging device
US5238864A (en) * 1990-12-21 1993-08-24 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Method of making solid-state imaging device
JPH04355964A (ja) * 1990-12-21 1992-12-09 Mitsubishi Electric Corp 固体撮像装置及びその製造方法
JPH04286361A (ja) * 1991-03-15 1992-10-12 Sony Corp 固体撮像装置
JP3311004B2 (ja) * 1991-03-28 2002-08-05 株式会社東芝 固体撮像装置
AU1995092A (en) * 1991-05-10 1992-12-30 Q-Dot. Inc. High-speed peristaltic ccd imager with gaas fet output
JPH04335573A (ja) * 1991-05-10 1992-11-24 Sony Corp Ccd固体撮像素子
KR940009648B1 (ko) * 1991-10-15 1994-10-15 금성일렉트론 주식회사 전하결합소자의 제조방법
KR970011376B1 (ko) * 1993-12-13 1997-07-10 금성일렉트론 주식회사 씨씨디(ccd)형 고체촬상소자
KR0136933B1 (ko) * 1994-05-21 1998-04-24 문정환 씨씨디(ccd) 영상소자 및 제조방법
JP2797993B2 (ja) * 1995-02-21 1998-09-17 日本電気株式会社 固体撮像装置およびその製造方法
JP2848268B2 (ja) * 1995-04-20 1999-01-20 日本電気株式会社 固体撮像装置およびその製造方法
KR0162691B1 (ko) * 1995-06-03 1998-12-01 문정환 고체 촬상소자의 수광부 구조 및 그 제조방법
US6351001B1 (en) * 1996-04-17 2002-02-26 Eastman Kodak Company CCD image sensor
US5872371A (en) * 1997-02-27 1999-02-16 Eastman Kodak Company Active pixel sensor with punch-through reset and cross-talk suppression
JP3003590B2 (ja) * 1996-10-02 2000-01-31 日本電気株式会社 固体撮像素子およびその製造方法
KR100278285B1 (ko) * 1998-02-28 2001-01-15 김영환 씨모스 이미지센서 및 그 제조방법
KR100282424B1 (ko) * 1999-03-18 2001-02-15 김영환 수평전하 전송소자 및 그의 제조방법
US6310366B1 (en) * 1999-06-16 2001-10-30 Micron Technology, Inc. Retrograde well structure for a CMOS imager
JP4246890B2 (ja) * 2000-06-26 2009-04-02 株式会社東芝 固体撮像装置
JP2002074614A (ja) * 2000-08-25 2002-03-15 Alps Electric Co Ltd 磁気ヘッド
JP2003060192A (ja) * 2001-08-20 2003-02-28 Sony Corp 固体撮像装置の製造方法
JP2005217302A (ja) * 2004-01-30 2005-08-11 Sony Corp 固体撮像装置
JP2004349715A (ja) * 2004-06-21 2004-12-09 Sony Corp イメージセンサ
US7875916B2 (en) 2005-09-28 2011-01-25 Eastman Kodak Company Photodetector and n-layer structure for improved collection efficiency
US20090243025A1 (en) * 2008-03-25 2009-10-01 Stevens Eric G Pixel structure with a photodetector having an extended depletion depth
US8618458B2 (en) * 2008-11-07 2013-12-31 Omnivision Technologies, Inc. Back-illuminated CMOS image sensors
US8329499B2 (en) * 2008-12-10 2012-12-11 Truesense Imaging, Inc. Method of forming lateral overflow drain and channel stop regions in image sensors
KR102605619B1 (ko) 2019-07-17 2023-11-23 삼성전자주식회사 기판 관통 비아들을 포함하는 반도체 소자 및 그 제조 방법

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5917581B2 (ja) * 1978-01-13 1984-04-21 株式会社東芝 固体撮像装置
JPS5762557A (en) * 1980-10-02 1982-04-15 Nec Corp Solid state image pickup device and driving method therefor
JPS57173273A (en) * 1981-04-17 1982-10-25 Nec Corp Solid-state image pickup device
JPS57162364A (en) * 1981-03-30 1982-10-06 Matsushita Electric Ind Co Ltd Solid state image pickup device
JPS5879383A (ja) * 1981-11-04 1983-05-13 Toshiba Corp 固体撮像装置
JPS6157181A (ja) * 1984-08-28 1986-03-24 Sharp Corp 固体撮像装置

Also Published As

Publication number Publication date
EP0224993B1 (de) 1993-12-15
JPS62124771A (ja) 1987-06-06
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JPH0523505B2 (de) 1993-04-02
US4851890A (en) 1989-07-25

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