JP2569523B2 - 固体撮像装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 A.産業上の利用分野 本発明は、所謂CCD（チャージ・カップルド・デバイ
ス）等の固体撮像装置に関し、特に接地配線が周囲に形
成された撮像領域をウェル領域に形成した固体撮像装置
に関する。

B.発明の概要 本発明は、接地配線が周囲に形成された撮像領域をウ
ェル領域に形成した固体撮像装置において、その撮像領
域の少なくとも三方を取り囲む接地配線に抵抗を介して
接地電位を供給するとともに、上記撮像領域を接地電位
となる他の接続配線と抵抗を介して配することにより、
上記撮像領域の電位分布を均一となし、その撮像領域に
形成された各電荷蓄積領域の電荷量を一定にするもので
ある。

C.従来の技術 所謂CCD（チャージ・カップルド・デバイス）等の固
体撮像装置は、被写体等からの光学信号を撮像領域に配
列された各電荷蓄積領域において所要の電荷量に変換
し、これを順次電気信号の形で出力し得る装置である。

第３図は、このような固体撮像装置の従来例を示す概
略平面図であり、第一導電型であるＮ型の半導体基板31
上に反対導電型であるＰ型のウェル領域32が形成され、
そのウェル領域32の中心部には複数の電荷蓄積領域がマ
トリックス状に配列されてなる略方形状の撮像領域33が
形成されている。この撮像領域33の周囲であって上記ウ
ェル領域32内の周辺部ではAl等の材料でパターニングさ
れた接地配線34が配設されており、この接地配線34には
外部より接地電位（ディジタル・グランド）GNDが供給
されている。

上記撮像領域33に隣接し同じウェル領域32内には水平
レジスター部35と出力回路部36が形成されており、その
出力回路部36の周囲には接地電位（アナログ・グラン
ド）が供給される他の接地配線37が配線されている。

そして、被写体からの光は上記撮像領域33の各電荷蓄
積領域で光電変換され、例えば垂直レジスターから上記
水平レジスター部35へ変換された電荷が移動させられ、
上記出力回路36を介して出力されることになる。

D.発明が解決しようとする問題点 上述のような撮像領域33には、通常、垂直レジスター
（Ｖ−レジスター）駆動用の複数の電極が並べられて形
成されており、これら複数の電極にそれぞれ所定のクロ
ックΦのパルスを印加することにより、電荷の転送が行
われる。

しかしながら、上記撮像領域33は、ウェル領域32に形
成されており、このウェル領域32自体の抵抗分Rwによっ
て、撮像領域33の各部分の電位は均一とならず、出力さ
れる画像信号に乱れが生ずることになる。

即ち、第４図に示すように、Ｎ型の半導体基体31に形
成されたＰ型のウェル領域32は、その周囲に配設された
接地配線34に接続され、その接地配線34自体は接地電位
（0V）に維持されているが、このウェル領域32自体の抵
抗分Rwにより、例えば当該ウェル領域32の端部（接地配
線34の近傍部分）と中心部（接地配線34から遠い部分）
とを比較してみると、それぞれその電位が異なることに
なる。このようにウェル領域32の端部と中心部とでそれ
ぞれ電位が異なって、ウェル領域内の電位が不均一な状
態において、上記垂直レジスター駆動用の電極40を用い
て電荷を転送したときには、その転送状態は不揃いのも
のとなり出力される画像信号には乱れが生ずることにな
る。

第５図は、このような従来例の固体撮像装置の等価回
路図であって、表面に形成される複数の駆動用の電極は
抵抗分Rp₁〜Rp_nと表すことができ、これに対応してウェ
ル領域は抵抗分Rw₁〜Rw_nと表すことができる。まずはじ
めに、ウェル領域の電位は、Cox（ゲート酸化膜の容
量）とCw（ウェル領域と基体間の容量）で分割された電
位になる。

そこで、本発明は上述の問題点に鑑み、撮像領域の電
位分布を均一とし、良好な画像信号を出力するような固
体撮像装置の提供を目的とする。

E.問題点を解決するための手段 本発明に係る固体撮像装置は、上述したような問題点
を解決するため、第一導電型の半導体基板上に形成され
た反対導電型のウェル領域と、上記ウェル領域に形成さ
れた略方形状の撮像領域と、上記撮像領域の周囲の少な
くとも三方を取り囲んで上記ウェル領域に接続されて形
成された配置配線とを備え、上記設置配線は、所要の抵
抗を介することにより接地電位と電位差を有するものと
なされ、上記撮像領域は、接地電位となる他の接続配線
とは抵抗を介して配されるように構成したものである。

F.作用 本発明においては、略方形状の撮像領域は、少なくと
も三方で、所要の抵抗を介することにより接地電位と電
位差を有した接地配線に周囲を囲まれてなり、さらに接
地レベル（OV）に維持された他の接続配線とも抵抗を介
して配されることになる。このため当該撮像領域の各部
分の電位は、ウェル領域自体の抵抗分にのみ依存するの
ではなく、ウェル領域自体のインピーダンスと上記各介
在してなる抵抗のインピーダンスの合成インピーダンス
によって決定され、その介在してなる抵抗を調整するこ
とによっては撮像領域の位置による電位の変動は問題と
ならなくなり、このような撮像領域の全域に亘って均一
な電位が実現されることになる。

G.実施例 本発明の好適な実施例を図面を参照しながら説明す
る。

第１の実施例 本実施例の固体撮像装置は、撮像領域の周囲に配され
る接地配線に接地レベルとの間で抵抗を介在させ、且つ
ウェル領域の形状を変形して抵抗領域を設けることによ
り、撮像領域の電位の均一化を実現するものである。

まず、第１図に示すように、本実施例の固体撮像装置
は、第一導電型であるＮ型のシリコン基板等の半導体基
板11上に、反対導電型である型のウェル領域12が形成さ
れている。このウェル領域12の中央部分には、複数の電
荷蓄積領域等をマトリックス状に配列させた撮像領域10
が形成されており、その一側部に水平レジスター15が配
設され、その水平レジスター15の一側部には上記撮像領
域10と離間して出力回路16が配設されている。そして、
上記撮像領域10の周囲であってウェル領域12の半導体基
体11の境界に隣接した領域には、上記撮像領域10の水平
レジスター15に隣接する一側面を除いた三方を取り囲む
形状で第１の接地配線１が形成されており、この第１の
接地配線１は接地電位との間で抵抗５を介在させてい
る。また、上記水平レジスター15の周囲には、ウェル領
域12の半導体基体11の境界に隣接したところで第２の接
地配線２が形成されており、この第２の接地配線２には
直接接地電位が供給され、上記第１の接地配線１とは電
気的に接続していない。また、上記出力回路16の周囲に
も同様に第３の接地配線８が施され、接地電圧が供給さ
れて雑音等の飛び込みの防止を図っている。

上記第１の接地配線１は水平レジスター15に隣接する
一側面を除いた三方を取り囲む形状で形成されており、
このため通常のようにウェル領域を変形せずに形成した
場合には、その水平レジスター15側でウェル領域12が上
記第２の接地配線２及び第３の接地配線３に連続し、上
記撮像領域10が直接接地電位とされる第２及び第３の接
地配線2,8の電位の影響を受け、当該撮像領域10の電位
の均一化を実現することができない。そこで本実施例で
は、上記ウェル領域12の形状を変形し、上記第１の接地
配線１と、上記第２及び第３の接地配線2,8の間のウェ
ル領域12をそれぞれ半導体基体11の一部である延在部1
3,14の形成によって細く形成し、これらの領域をそれぞ
れ抵抗領域3,4としている。そして、これら抵抗領域3,4
によって直接に接地電位とされる上記第２及び第３の接
地配線2,8の電位の影響を上記撮像領域10から遮断する
ようにしている。

ここで、ウェル領域12の抵抗領域3,4は、当該ウェル
領域12を上記第１の接地配線１と上記第２及び第３の接
地配線2,8との間をそれぞれ形状的に言わば狭く絞り込
んだものであり、上記各接地配線2,8と撮像領域10との
インピーダンスを増大させるものである。特に形状は限
定されず、深さ方向でのウェル領域の寸法を短くするよ
うにしても良い。また、これら抵抗領域3,4は、抵抗値
の大きい材料を介在させることによって形状するように
しても良く、導電性を失わせるようなイオンの導入等に
よって抵抗領域を形成しても良い。また、上記抵抗５
は、同一の半導体基体11上に形成したものであっても良
く、外付け部品として接地６との間に配設するようにし
ても良い。

このような抵抗領域3,4及び上記抵抗５によって上記
撮像領域10の周囲のウェル領域12は、接地電位とは電位
差を有するようになる。すなわち、従来のように直接ウ
ェル領域に接地電圧が供給された場合はその近傍が必ず
略接地電位に維持されることになるが、本実施例におい
ては、直接に接地電位とされる第２及び第３の接地配線
2,8や接地６とは、それぞれ抵抗領域3,4や抵抗５による
インピーダンスによって電位的に分離されることにな
る。そこで、上記撮像領域10の位置の相違による電位降
下を考えてみると、ウェル領域自体の抵抗分による電位
降下は例えば第５図におけるRwを位置の相違に応じて加
算したものとなるが、接地電位との間では抵抗領域3,4
や抵抗５によるインピーダンスが存在し、これらの合成
抵抗が上記ウェル領域自体の抵抗分を無視できるほど大
きくなれば、ウェル領域内における位置の相違からの電
位差は無視できるほど小さいものとなる。したがって、
逆に撮像領域10と接地電位を電気的に分離するための上
記抵抗領域3,4や抵抗５によるインピーダンスを調整す
ることで、容易に撮像領域10の電位の均一化を実現する
ことができ、この電位の均一化によって画像信号の乱れ
を抑えることができることになる。

上記抵抗領域3,4及び抵抗５の抵抗値は、上記撮像領
域10の寸法や、ゲート酸化膜の容量Cox,電極に印加する
パルス等によっても異なるものとなるが、一例として10
Ω〜1MΩの合成抵抗値を有するように設定することがで
きる。

このように本実施例の固体撮像装置は、上記撮像領域
10と接地電位とは、上記抵抗領域3,4及び抵抗５の存在
によって、インピーダンスを介在することになり、その
合成抵抗によって撮像領域10の電位の均一化を図ること
ができ、その撮像領域10上に形成された複数の電荷蓄積
領域の電荷量は偏りのない理想的なものとなり得る。

第２の実施例 第２の実施例の固体撮像装置は、上述の第１の実施例
の変形例であり、その抵抗領域の位置が異なるものであ
る。なお、第１の実施例と同じ部分については、第２図
中同じ引用符号を用い、その重複する説明を省略する。

第２の実施例の固体撮像装置は、第２図に示すよう
に、撮像領域10の一側部に上記第１の実施例と同様に水
平レジスター15が配されているが、接地電位との間で抵
抗５を介在させた第１の接地配線21は、第１の実施例と
は異なって上記水平レジスター15の周囲まで延在されて
いる。このため本実施例の固体撮像装置においては、、
出力回路16の周囲に配され直接に接地電位が供給される
第２の接地配線26と上記第１の接地配線21との間のウェ
ル領域20を変形させて抵抗領域24を形成しているのみな
らず、特に第１の接地配線21の延在された端部25の近傍
に抵抗領域23を形成している。

このような各接地配線21,26の配置を有し且つ上記抵
抗５を有する本実施例の固体撮像装置においては、上記
撮像領域10は抵抗領域23,24及び抵抗５の合成インピー
ダンスにより接地電位から電位差を以て動作状態とな
る。このため第１の実施例と同様に、撮像領域10と接地
電位を電気的に分離するための上記抵抗領域23,24や抵
抗５によるインピーダンスを調整することで、容易に撮
像領域10の電位の均一化を実現することができ、この電
位の均一化によって画像信号の乱れを抑えることができ
ることになる。

なお、第１の実施例と同様に、上記抵抗領域23,24及
び抵抗５の抵抗値は、上記撮像領域10の寸法や、ゲート
酸化膜の容量Cox,電極に印加するパルス等によっても異
なるものとなるが、一例として10Ω〜1MΩの合成抵抗値
を有するように設定することができる。

また、なお、上述の各実施例において、半導体基体と
ウェル領域の導電型は、その反対の導電型となるように
しても良い。

H.発明の効果 本発明の固体撮像装置は、上述のような合成インピー
ダンスを得ることで、撮像領域の位置に依存して電位差
を小さなものとすることができる。このように撮像領域
の電位が均一化されることから、当該撮像領域上の各部
分における動作は一定のものとなり、乱れのない画像信
号を出力することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の固体撮像装置の一例を示す概略平面
図、第２図は本発明の固体撮像装置の他の例を示す概略
平面図である。また、第３図は従来の固体撮像装置の一
例を示す概略平面図、第４図は従来の固体撮像装置の例
の部分断面図、第５図は従来の固体撮像装置の等価回路
図である。 1,21……第１の接地配線 2,26……第２の接地配線 ８……第３の接地配線 3,4,23,24……抵抗領域 ５……抵抗 ６……接地 10……撮像領域 11……半導体基体 12,20……ウェル領域 15……水平レジスター 16……出力回路

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】第一導電型の半導体基板上に形成された反
   対導電型のウェル領域と、 上記ウェル領域に形成された略方形状の撮像領域と、 上記撮像領域の周囲の少なくとも三方を取り囲んで上記
   ウェル領域に接続されて形成された設置配線とを備え、 上記設置配線は、所要の抵抗を介することにより接地電
   位と電位差を有するものとなされ、 上記撮像領域は、接地電位となる他の接続配線とは抵抗
   を介して配されることを特徴とする固体撮像装置。