JP2542902B2 - 固体撮像素子 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （イ）産業上の利用分野 本発明はCCD固体撮像素子に関する。

（ロ）従来の技術 従来のフレームトランスファー型のCCD固体撮像素子
は、光電変換を行なう受光部で過度の撮像光を受光した
時の過剰電荷を外部に排出する為に、CCDチャンネル分
離用のチャンネルストップ領域内にオーバーフロードレ
インが形成されていた。

このような従来素子に於ては、オーバーフロードレイ
ンをチャンネルストップ領域内に形成する必要上、チャ
ンネルストップ領域全体が幅広になり、素子面積が広く
なり、集積率の低下を招く事になる。

一方、斯様な集積率低下を回避する為に、オーバーフ
ロードレインを受光部の深部に形成する事が提案されて
いる（特公昭59−17581号）が、このような深部オーバ
ーフロードレインをフレームトランスファー型のCCD固
体撮像素子に適用した場合、以下の如き不都合があっ
た。

即ち、フレームトランスファー型のCCD固体撮像素子
は、半導体基板表面部に複数のCCDチャンネル領域と該
チャンネル領域を区画分離するチャンネルストップ領域
とを並列配置し、半導体基板上に絶縁膜を介して上記CC
Dチャンネル領域と直交する複数の電荷転送電極を並列
配置したものであるので、CCDチャンネル領域内にオー
バーフロードレインが無いからといって、チャンネルス
トップ領域の幅を狭くすると、このチャンネルストップ
領域上の電荷転送電極の印加電圧によりポテンシャル障
壁が変動してチャンネル分離が不完全なものとなる。こ
の為、CCDチャンネル領域下にオーバーフロードレイン
を設けても結局は過剰電荷が隣接するCCDチャンネル領
域に流出することとなり、ブルーミングを解消すること
ができなくなる欠点があった。

（ハ）発明が解決しようとする課題 本発明は上述の如き欠点を解消する為になされたもの
であり、CCDチャンネル領域下にオーバーフロードレイ
ンを設けたフレームトランスファー型のCCD固体撮像素
子の集積率の向上とブルーミングの防止を図るものであ
る。

（ニ）課題を解決するための手段 本発明の固体撮像素子は、半導体基板深部に過剰電荷
排出用のドレイン領域を設けると共に上記チャンネルス
トップ領域上の電荷転送電極の電極幅をCCDチャンネル
領域上の電極幅より小さく設定したものである。

（ホ）作用 本発明の固体撮像素子によれば、半導体基板深部に過
剰電荷排出用のドレイン領域を設けた事によりCCDチャ
ンネル領域内に過剰電荷排出用のドレイン領域を備えた
固体撮像素子に比べてチャンネル分離幅を小さくでき、
チャンネルストップ領域に電荷転送電極の印加電圧の影
響を低減できるのでチャンネル分離に障害が無い。

（ヘ）実施例 第１図は本発明のCCD固体撮像素子の一実施例を示し
ており、同図（ａ）は平面図、同図（ｂ）は同図（ａ）
のＸ−Ｘ線断面図、同図（ｃ）はＸ−Ｘ線断面図のポテ
ンシャル図である。

これ等の図に於て、（１）はシリコンからなる半導体
基板であり、Ｎ型基板（10）にＰウェル領域（14）を形
成し、その表面部にP⁺型のチャンネルストップ領域（1
2）とＮ型のCCDチャンネル領域（11）とが形成されてい
る。さらに、チャンネル領域（11）の表面近くに浅い真
性の受光領域（13）が形成されている。尚、基板深部の
Ｎ型基板（10）がオーバーフロードレインを構成してい
る。

（２）は該半導体基板（１）上に形成されたシリコン
酸化膜からなる絶縁膜である。

（31）（32）は該絶縁膜上のポリシリコンからなる第
１層及び第２層の電荷転送電極であり、第１層電極（3
1）は上記CCDチャンネルに直交して延在する電極幅が一
定であるが、第２層電極（32）はその幅が領域の中央部
で大きく、両端部で小さく設定されている。

（４）はシリコン窒化膜からなる保護膜である。

斯る構成の撮像素子は、フレームトランスファー型の
CCD撮像素子であり、その特徴とするところは、第２層
電極（32）の電極幅をチャンネルストップ領域（12）上
で狭くした点にある。この実施例の場合、電極の幅狭部
はチャンネル幅の両側に30％まで延在し、このチャンネ
ル領域（11）の電極不存在箇所が受光窓となる。この受
光窓位置のチャンネル領域（11）には逆導電型不純物の
導入によって真性の受光領域（13）が形成され、チャン
ネル幅の中央40％の第２層電極（32）箇所が実質的な電
荷転送路を形成している。

上述の如き撮像素子は、受光窓位置の受光領域（13）
で光電変換し、その電荷が高電位状態の第１あるいは第
２層電極（31）（32）下のチャンネル領域（11）位置に
蓄積された後、パルス駆動電位が印加される第１及び第
２層電極（31）（32）下のチャンネル領域を転送され、
画像信号として外部に出力される。

上述の受光領域（13）での電荷蓄積時に於けるポテン
シャル状態は、第１図（ｃ）のに示す如く、チャンネ
ルストップ領域（12）のポテンシャルより低く、チャン
ネル領域のポテンシャルより高くなる。従って、この
時受光領域（13）に隣接するチャンネルストップ領域
（12）上には電極が存在しないので、そのポテンシャル
障壁は受光部（３）のポテンシャルより高く安定し
た状態でいるので、光電変換電荷が障壁を越えて隣り
の受光部（３）に流出する事はなく、過剰電荷は確実に
オーバーフロードレインとなる深部のＮ型基板（10）に
排出される。

第２図は本発明の撮像素子の他の実施例を示してお
り、本実施例が第１図の実施例と異なるところは、第１
層電極（31）の電極幅をもチャンネルストップ領域（1
2）上で狭くした幅狭部（30）を設けた点にある。

従って、第２図の構造によれば、第１及び第２層電極
（31）（32）にパルス駆動電位が印加される電荷転送時
に、転送電荷が高電位状態の第１層電極（31）、あるい
は第２層電極（32）下のチャンネルストップ領域（12）
のポテンシャル障壁の低下を抑制できる。この結果、電
荷蓄積時のみならず、電荷転送時にも電荷が隣接するチ
ャンネルに流出する事が防止できる。

（ト）発明の効果 本発明の固体撮像素子は、半導体基板深部に過剰電荷
排出用のドレイン領域を設けたので、CCDチャンネル領
域内に過剰電荷排出用のドレイン領域を備えた固体撮像
素子に比べてチャンネル分離幅を小さくでき該素子の集
積率の向上が図れるばかりか、チャンネルストップ領域
に電荷転送電極の印加電圧の影響を低減できるのでチャ
ンネル分離を確実に行なえ、ブルーミング現象を解消で
きる。

【図面の簡単な説明】 第１図（ａ），（ｂ）、及び（ｃ）は本発明の固体撮像
素子の一実施例の平面図、断面図、及びポテンシャル
図、第２図は本発明素子の他の実施例の平面図である。 （10）……Ｎ型基板、（11）……チャンネル領域、（1
2）……チャンネルストップ領域、（13）……受光領
域、（２）……絶縁膜、（31）（32）……電極、（30）
……幅狭部。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】半導体基板表面部に複数のCCDチャンネル
   領域と該チャンネル領域を区画分離するチャンネルスト
   ップ領域とを並列配置し、半導体基板上に絶縁膜を介し
   て上記CCDチャンネル領域と直交する複数の電荷転送電
   極を並列配置した固体撮像素子に於て、 半導体基板深部に過剰電荷排出用のドレイン領域を設け
   ると共に上記チャンネルストップ領域上の電荷転送電極
   の電極幅をCCDチャンネル領域上の電極幅より小さく設
   定した事を特徴とする固体撮像素子。