JP2000349273A - Ccd photodetector - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、ＣＣＤ受光素子に
関し、特に小型化を図ったＣＣＤ受光素子に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a CCD light receiving element, and more particularly, to a miniaturized CCD light receiving element.
【０００２】[0002]
【従来の技術】ＣＣＤ（Charge Coupled Device ：電荷
結合素子）を用いたＣＣＤ受光素子は光学的信号を電荷
信号に変換する光電変換機能を受け持つフォトセンサ部
と、フォトセンサ部で変換された電荷信号を読出す読出
しゲートと、読出された電荷信号を転送し出力端から電
気信号として読み出す走査機能を果たす電荷転送ゲート
とを有している。2. Description of the Related Art A CCD light receiving element using a CCD (Charge Coupled Device) has a photosensor section having a photoelectric conversion function of converting an optical signal into a charge signal, and a charge signal converted by the photosensor section. And a charge transfer gate that performs a scanning function of transferring the read charge signal and reading it out from the output terminal as an electric signal.
【０００３】このようなＣＣＤ受光素子において、小型
化を図る目的で、電荷転送ゲートのポリシリコン層の膜
厚を薄くするようにしており、この電荷転送ゲートのポ
リシリコン層と同一のプロセス形成される電荷読出しゲ
ートのポリシリコン層の膜厚も薄くなってしまってい
た。In such a CCD light receiving element, the thickness of the polysilicon layer of the charge transfer gate is reduced for the purpose of miniaturization, and the same process as that of the polysilicon layer of the charge transfer gate is formed. The thickness of the polysilicon layer of the charge readout gate has also been reduced.
【０００４】一方、フォトセンサ部へは、この電荷読出
しゲートのポリシリコン層をマスクにしてＮイオンの打
込み（インプラ：N ion implantation）を行うが、電荷
転送ゲートのポリシリコン層の膜厚が薄くなると、Ｎイ
オンの打込みが電荷転送ゲートのポリシリコン層を突き
抜けて読出し層に入ってしまい、フォトセンサ部と電荷
読出し部とのバリア差がなくなってしまい、蓄積電荷量
の減少を引き起こすことになる。On the other hand, N ions are implanted into the photosensor portion using the polysilicon layer of the charge readout gate as a mask, and the polysilicon layer of the charge transfer gate has a small thickness. Then, N ions are implanted into the readout layer through the polysilicon layer of the charge transfer gate, and the barrier difference between the photosensor portion and the charge readout portion disappears, resulting in a decrease in the amount of accumulated charges. .
【０００５】これを、解決する方法として、別にマスク
を使用してフォトセンサ部へのＮイオンの打込みを行っ
ている。しかし、電荷読出しゲートのポリシリコン層を
マスクにする場合とは異なって、打込み時にマスクずれ
の影響を受けやすいプロセスになっている。As a method of solving this, N ions are implanted into the photosensor portion using a separate mask. However, unlike the case where the polysilicon layer of the charge readout gate is used as a mask, the process is susceptible to a mask shift at the time of implantation.
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】上述のごとく、従来の
線形ＣＣＤ受光素子のフォトセンサ部へのＮイオンの打
込みを電荷読出しゲートのポリシリコン層をマスクにし
て行っているが、近年、小型化を図る目的で、電荷転送
ゲートのポリシリコン層の膜厚を薄くする傾向にある。
しかし、電荷転送ゲートのポリシリコン層の膜厚をあま
りに薄くすると、打込みんだＮイオンが電荷転送ゲート
のポリシリコン層を突き抜け、読出し層に打込まれて、
フォトセンサ部と電荷読出し部とのバリア差がなくな
り、蓄積電荷量の減少を引き起こし、ＣＣＤ受光素子の
特性が劣化するなどの問題があった。これを避けるため
に、別にマスクを設けることも考えられるが、この方法
では、マスクずれの影響を受けやすい。本発明はこの点
を、比較的簡単な方法で改善して、ＣＣＤ受光素子を小
型で薄く構成しても、フォトセンサ部へのＮイオンの打
込みに際し、打込んだＮイオンが電荷読出しゲートのポ
リシリコン層を突き抜けないようにしたＣＣＤ受光素子
の実現を課題とする。As described above, N ions are implanted into the photosensor portion of the conventional linear CCD light receiving element using the polysilicon layer of the charge readout gate as a mask. For this purpose, the thickness of the polysilicon layer of the charge transfer gate tends to be reduced.
However, if the thickness of the polysilicon layer of the charge transfer gate is too small, the implanted N ions penetrate the polysilicon layer of the charge transfer gate and are implanted in the readout layer.
There is a problem that the barrier difference between the photosensor section and the charge reading section disappears, the amount of accumulated charge is reduced, and the characteristics of the CCD light receiving element are deteriorated. To avoid this, it is conceivable to provide a separate mask, but this method is susceptible to mask displacement. In the present invention, this point is improved by a relatively simple method, and even when the CCD light receiving element is configured to be small and thin, when the N ions are implanted into the photosensor portion, the implanted N ions form the charge readout gate. It is an object to realize a CCD light receiving element that does not penetrate a polysilicon layer.
【０００７】[0007]
【課題を解決するための手段】上記課題を達成するた
め、本発明は、受光した光量に応じた電荷を発生するフ
ォトセンサ部と、このフォトセンサ部で発生した電荷を
読出す電荷読出しゲートと、この電荷読出しゲートで読
出した電荷を転送する電荷転送ゲートとを有するＣＣＤ
受光素子において、前記電荷読出しゲートを形成する第
１のポリシリコン層と、前記電荷転送ゲートを形成する
第２のポリシリコン層とに異なった工程で形成したポリ
シリコン層を用いることを特徴とする。In order to achieve the above-mentioned object, the present invention provides a photosensor section for generating electric charges according to the amount of light received, a charge read gate for reading electric charges generated in the photosensor section, and CCD having a charge transfer gate for transferring charges read by the charge read gate
In the light receiving element, a polysilicon layer formed in different steps is used for the first polysilicon layer forming the charge readout gate and the second polysilicon layer forming the charge transfer gate. .
【０００８】[0008]
【発明の実施の形態】以下、本発明にかかるＣＣＤ受光
素子を、添付図面を参照にして詳細に説明する。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a CCD light receiving device according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
【０００９】図１に本発明のＣＣＤ受光素子の単位画素
（ユニットセル）の平面図を、図２に図１の単位画素で
のＡ−Ａでの概略断面図を示す。また、本発明との比較
のために、図３および図５に、従来のＣＣＤ受光素子の
単位画素の平面図を、図４および図６には図３および図
５の単位画素でのＡ−Ａでの概略断面図をそれぞれ示
す。FIG. 1 is a plan view of a unit pixel (unit cell) of the CCD light receiving element of the present invention, and FIG. 2 is a schematic sectional view of the unit pixel of FIG. For comparison with the present invention, FIGS. 3 and 5 are plan views of a unit pixel of a conventional CCD light receiving element, and FIGS. 4 and 6 show A-A in the unit pixel of FIGS. A schematic sectional view at A is shown.
【００１０】図１〜図６において、符号１はフォトセン
サ部、符号２は電荷読み出しゲート（ＲＯＧ:Read Out
Gate）、符号３はチャネルストップ、符号４は水平レジ
スタ、符号５および５−１、５−２は水平バスライン、
符号６は電荷転送ゲートの転送部（Ｔｒ：Transfer）、
符号７は電荷転送ゲートの蓄積部（Ｓｔ：Storage ）で
ある。線形ＣＣＤ受光素子（リニアセンサ）では、これ
らの単位画素が平面図で見て左右の横方向に複数並列に
配置されて線形受光素子を構成している。1 to 6, reference numeral 1 denotes a photo sensor unit, and reference numeral 2 denotes a charge readout gate (ROG: Read Out).
Gate), 3 is a channel stop, 4 is a horizontal register, 5 and 5-1, 5-2 are horizontal bus lines,
Reference numeral 6 denotes a transfer unit (Tr: Transfer) of the charge transfer gate,
Reference numeral 7 denotes a storage unit (St: Storage) of the charge transfer gate. In a linear CCD light receiving element (linear sensor), a plurality of these unit pixels are arranged in parallel in the left and right lateral directions in a plan view to constitute a linear light receiving element.
【００１１】従来の線形ＣＣＤ受光素子では、単位画素
は図３に示すような平面パターンを構成しており、基本
的に２組のポリシリコン層で形成する構成を取ってい
た。この構成で、電荷読み出しゲート２と電荷転送ゲー
トの蓄積部７は、１ｓｔ Ｐｏｌｙで示される同一のポ
リシリコン層を用いて形成されていた。とくに小型化を
考えていない従来の場合は、この状態で、図４のよう
に、このポリシリコン層を十分厚く取れれば、電荷読み
出しゲート２をマスクにしてＮイオン打込みによりフォ
トセンサ部１を形成することができる。In the conventional linear CCD light receiving element, the unit pixel has a plane pattern as shown in FIG. 3, and is basically formed by two sets of polysilicon layers. In this configuration, the charge readout gate 2 and the storage portion 7 of the charge transfer gate are formed using the same polysilicon layer indicated by 1st Poly. Particularly in the conventional case where miniaturization is not considered, in this state, if this polysilicon layer is sufficiently thick as shown in FIG. 4, the photo sensor portion 1 is formed by implanting N ions using the charge readout gate 2 as a mask. can do.
【００１２】しかし、チップサイズの小型化により、線
形受光素子の単位画素の大きさも当然小さくなってくる
とこれが難しくなる。ことにカラー対応の３ライン以上
の線形受光素子では、各色のフォトセンサ部１を余り離
して設けるわけにはいけないので、各々のライン間隔も
小さくなり、中央に位置する画素の水平バスライン５の
幅は大変厳しくなってくる。However, if the size of the unit pixel of the linear light receiving element is naturally reduced due to the reduction in the chip size, this becomes difficult. In particular, in the case of a linear light-receiving element having three or more lines corresponding to colors, the photosensor portions 1 for the respective colors cannot be provided so as to be separated from each other. The width becomes very severe.
【００１３】このため、レジスタ用のバスラインとし
て、図３に示したように、画素間に水平バスラインのφ
１（５−１）とφ２（５−２）分を並列に配線すること
ができなくなり、どちらか一方の配線を電荷読み出しゲ
ート２を飛び越して、図５に示すようにフォトセンサ部
１のチャネルストップ３上を通って外部でコンタクトを
取る方法を採用しなければならない。For this reason, as shown in FIG. 3, a horizontal bus line φ
1 (5-1) and φ2 (5-2) cannot be wired in parallel, and either one of the wires jumps over the charge readout gate 2 and, as shown in FIG. A method must be adopted in which contacts are made externally over the stops 3.
【００１４】この場合に、従来どうりに２組のポリシリ
コン層で形成するとすると、コンタクトを共用する目的
で電荷読み出しゲート２と同一のポリシリコン層（１ｓ
ｔＰｏｌｙ）を使用した電荷転送ゲートの蓄積部７は、
電荷読み出しゲート２と異なる電荷転送ゲートの転送部
６のポリシリコン層（２ｎｄ Ｐｏｌｙ）と、ポリシリ
コン層同士のコンタクト（ポリ−ポリコンタクト）を採
用しなければならないなどという問題が生まれる。In this case, if two polysilicon layers are formed in the same manner as before, the same polysilicon layer (1s) as the charge readout gate 2 is used for the purpose of sharing a contact.
The storage unit 7 of the charge transfer gate using tPoly)
There is a problem that a polysilicon layer (2nd Poly) of the transfer section 6 of the charge transfer gate different from the charge readout gate 2 and a contact (poly-poly contact) between the polysilicon layers must be employed.
【００１５】本発明の線形ＣＣＤ受光素子では、単位画
素を図１および図２に示すような構成にしている。すな
わち、まず電荷読み出しゲート２を、フォトセンサ部１
へのＮイオン打込みの際に、イオンが突き抜けない十分
な厚みのポリシリコン層（１ｓｔ Ｐｏｌｙ）で作成す
る。その後、電荷転送ゲートの転送部６と蓄積部７を素
子の小型化に対応した大きさと厚みのポリシリコン層
（２ｎｄ Ｐｏｌｙ、３ｒｄ Ｐｏｌｙ）で３組のポリ
シリコン層を用いて形成する。In the linear CCD light receiving element of the present invention, the unit pixel has a structure as shown in FIGS. That is, first, the charge readout gate 2 is connected to the photo sensor unit 1
It is made of a polysilicon layer (1st Poly) having a sufficient thickness so that ions do not penetrate when implanting N ions. After that, the transfer portion 6 and the storage portion 7 of the charge transfer gate are formed using three sets of polysilicon layers (2nd Poly, 3rd Poly) of a size and thickness corresponding to the miniaturization of the device.
【００１６】このように、電荷読み出しゲート２と電荷
転送ゲートの転送部６と蓄積部７とを、それぞれ異なっ
たポリシリコン層で形成するため、図３の場合のような
配線上の制約がなくなり、電荷転送ゲートの転送部６と
蓄積部７とも各々のコンタクトをフォトセンサ部１相互
間から離れた外部に取ることが可能になる。これによ
り、線形ＣＣＤ受光素子で問題になっていたバスライン
の配線が容易になり、ポリ−ポリコンタクトを取らなく
ても良く、また、電荷転送ゲートの転送部６と蓄積部７
のそれぞれから外部にコンタクトが取れるので、電荷転
送の駆動能力を高めることができる。また、電荷読み出
しゲート２を構成するポリシリコン層（１ｓｔ Ｐｏｌ
ｙ）の厚みを調整することによって、打込みイオンの突
抜け量を調整することも可能になる。As described above, since the charge readout gate 2, the transfer portion 6 of the charge transfer gate, and the storage portion 7 are formed of different polysilicon layers, there is no wiring restriction as in the case of FIG. In addition, each of the transfer section 6 and the storage section 7 of the charge transfer gate can be in contact with each other outside the photosensor section 1. As a result, the wiring of the bus line, which has been a problem in the linear CCD light receiving element, becomes easy, and it is not necessary to take a poly-poly contact.
Can be contacted to the outside from each of them, so that the driving capability of the charge transfer can be enhanced. Also, a polysilicon layer (1st Pol) forming the charge readout gate 2
By adjusting the thickness of y), it is also possible to adjust the penetration amount of implanted ions.
【００１７】以上説明したように、本発明では、電荷読
み出しゲート２と電荷転送ゲート６、７とを異なったポ
リシリコン層で形成するようにしたので、電荷読み出し
ゲート２のポリシリコン層の厚みを充分厚くとることが
でき、図５に示した従来の場合のように、Ｎイオン打込
みのマスクに用いる電荷読み出しゲート２の膜厚が薄す
ぎてイオンが突き抜けるような問題は発生しなくなる。As described above, in the present invention, the charge readout gate 2 and the charge transfer gates 6 and 7 are formed of different polysilicon layers, so that the thickness of the polysilicon layer of the charge readout gate 2 is reduced. The thickness can be made sufficiently thick, and the problem that the charge readout gate 2 used for the mask for N ion implantation is too thin to allow ions to penetrate does not occur as in the conventional case shown in FIG.
【００１８】[0018]
【発明の効果】以上説明したように本発明の請求項１の
発明は、受光した光量に応じた電荷を発生するフォトセ
ンサ部と、このフォトセンサ部で発生した電荷を読出す
電荷読出しゲートと、この電荷読出しゲートで読出した
電荷を転送する電荷転送ゲートとを有するＣＣＤ受光素
子において、電荷読出しゲートを形成する第１のポリシ
リコン層と、電荷転送ゲートを形成する第２のポリシリ
コン層とに異なった工程で形成したポリシリコン層を用
いることを特徴とする。これにより、電荷読出しゲート
と電荷転送ゲートとに異なったポリシリコン層を用いて
いるので、その厚みを異ならせることができると共に、
電荷転送ゲートの配線に対する制約を少なくすることが
でき、ＣＣＤ受光素子を小型に形成することが可能にな
る。As described above, according to the first aspect of the present invention, there is provided a photosensor section for generating electric charges corresponding to the amount of received light, and a charge read gate for reading electric charges generated in the photosensor section. In a CCD light receiving element having a charge transfer gate for transferring a charge read by the charge read gate, a first polysilicon layer forming a charge read gate and a second polysilicon layer forming a charge transfer gate A polysilicon layer formed in a different process. Thus, since different polysilicon layers are used for the charge readout gate and the charge transfer gate, the thicknesses thereof can be made different, and
Restrictions on the wiring of the charge transfer gate can be reduced, and the size of the CCD light receiving element can be reduced.
【００１９】本発明の請求項２の発明は、第１のポリシ
リコン層の厚みを、第２のポリシリコン層の厚みよりも
厚く構成する。これにより、電荷読出しゲートを形成す
る第１のポリシリコン層の厚みを厚くすることで、電荷
読出しゲートをマスクとしてフォトセンサ部にＮイオン
を打込む際に電荷読出しゲート下に打込んだイオンが突
き抜けてセンサ特性が劣化することを防止することがで
き、かつ、ＣＣＤ受光素子を小型に形成することができ
る。According to a second aspect of the present invention, the thickness of the first polysilicon layer is larger than the thickness of the second polysilicon layer. Thus, by increasing the thickness of the first polysilicon layer forming the charge readout gate, ions implanted under the charge readout gate when N ions are implanted into the photosensor portion using the charge readout gate as a mask. It is possible to prevent the sensor characteristics from deteriorating by penetrating, and it is possible to reduce the size of the CCD light receiving element.
【図１】本発明のＣＣＤ受光素子の単位画素の平面図。FIG. 1 is a plan view of a unit pixel of a CCD light receiving element according to the present invention.
【図２】図１に示す本発明のＣＣＤ受光素子の単位画素
のＡ−Ａでの概略断面図。FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of the unit pixel of the CCD light receiving element shown in FIG.
【図３】従来の線形ＣＣＤ受光素子の一例の単位画素の
平面図。FIG. 3 is a plan view of a unit pixel as an example of a conventional linear CCD light receiving element.
【図４】図３に示す従来のＣＣＤ受光素子の単位画素の
Ａ−Ａでの概略断面図。FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of the unit pixel of the conventional CCD light receiving element shown in FIG.
【図５】従来の線形ＣＣＤ受光素子の他の例の単位画素
の平面図。FIG. 5 is a plan view of a unit pixel of another example of the conventional linear CCD light receiving element.
【図６】図５に示す従来のＣＣＤ受光素子の単位画素の
Ａ−Ａでの概略断面図。6 is a schematic sectional view of the unit pixel of the conventional CCD light receiving element shown in FIG.
１…フォトセンサ部、２…電荷読み出しゲート（ＲＯ
Ｇ）、３…チャネルストップ、４…水平レジスタ、５、
５−１、５−２…水平バスライン、６…電荷転送ゲート
の転送部（Ｔｒ）、７…電荷転送ゲートの蓄積部。1. Photosensor section 2. Charge readout gate (RO
G), 3 ... channel stop, 4 ... horizontal register, 5,
5-1, 5-2: horizontal bus line, 6: transfer section (Tr) of charge transfer gate, 7: storage section of charge transfer gate.
Claims (2)
ォトセンサ部と、このフォトセンサ部で発生した電荷を
読出す電荷読出しゲートと、この電荷読出しゲートで読
出した電荷を転送する電荷転送ゲートとを有するＣＣＤ
受光素子において、 前記電荷読出しゲートを形成する第１のポリシリコン層
と、前記電荷転送ゲートを形成する第２のポリシリコン
層とに異なった工程で形成したポリシリコン層を用いる
ことを特徴とするＣＣＤ受光素子。1. A photosensor section for generating a charge corresponding to the amount of light received, a charge read gate for reading a charge generated in the photosensor section, and a charge transfer gate for transferring a charge read by the charge read gate. CCD having
In the light-receiving element, a polysilicon layer formed in a different step from the first polysilicon layer forming the charge readout gate and the second polysilicon layer forming the charge transfer gate is used. CCD light receiving element.
記第２のポリシリコン層の厚みよりも厚く構成すること
を特徴とする請求項１に記載のＣＣＤ受光素子。2. The CCD light-receiving device according to claim 1, wherein the thickness of the first polysilicon layer is larger than the thickness of the second polysilicon layer.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11154541A JP2000349273A (en) | 1999-06-02 | 1999-06-02 | Ccd photodetector |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11154541A JP2000349273A (en) | 1999-06-02 | 1999-06-02 | Ccd photodetector |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000349273A true JP2000349273A (en) | 2000-12-15 |
Family
ID=15586523
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11154541A Pending JP2000349273A (en) | 1999-06-02 | 1999-06-02 | Ccd photodetector |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000349273A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006086527A (en) * | 2004-09-16 | 2006-03-30 | Samsung Electronics Co Ltd | Image sensor and method of forming it |
-
1999
- 1999-06-02 JP JP11154541A patent/JP2000349273A/en active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006086527A (en) * | 2004-09-16 | 2006-03-30 | Samsung Electronics Co Ltd | Image sensor and method of forming it |
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