JP3033524B2 - 固体撮像装置 - Google Patents

固体撮像装置

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JP3033524B2 JP9150407A JP15040797A JP3033524B2 JP 3033524 B2 JP3033524 B2 JP 3033524B2 JP 9150407 A JP9150407 A JP 9150407A JP 15040797 A JP15040797 A JP 15040797A JP 3033524 B2 JP3033524 B2 JP 3033524B2
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  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、固体撮像装置に関
し、特に水平電荷転送部に隣接して形成された電荷排出
部を有する固体撮像装置の構成に関する。
【0002】
【従来の技術】従来カメラ一体型VTRの入力装置とし
て使用されてきた固体撮像装置は、近年、多画素化が進
み、フィルムを露光する代わりに、光学情報を電気信号
に変換してこれを記憶媒体に記憶して、ハードコピーを
作る、あるいは、モニタ画面で鑑賞する電子スティルカ
メラの入力装置として使用され始めている。
【0003】このような固体撮像装置は、光電変換部
と、光電変換部で蓄積された信号電荷を垂直方向及び水
平方向に転送する電荷転送部を有しており、本来必要な
映像信号による信号電荷以外に、不必要な期間に光電変
換された電荷やシリコン酸化膜界面からの発生電流によ
る電荷等の不要な信号電荷が存在する。
【0004】カメラ一体型VTRの入力装置として使用
した場合、このような不要な信号電荷は、数画面分の表
示後、問題のないレベルに落ち着いてしまうため、大き
な問題とはならないが、電子スティルカメラの入力装置
として使用した場合、このような不要な信号電荷は、本
来の映像信号による信号電荷に重畳され、画質の劣化を
引き起こすことになる。
【0005】また、このような不要な信号電荷の除去に
時間がかかった場合、シャッタボタンによるトリガがか
かった後、実際にシャッタが開閉するまでに時間的な遅
れを生じることになり、その結果、シャッタチャンスを
失う、という問題がある。
【0006】このために、電子スティルカメラの入力装
置として使用される固体撮像装置は、カメラ一体型VT
Rに使用される場合と異なり、シャッタボタンによるト
リガがかかると同時に光電変換部や垂直及び水平電荷転
送部に存在するすべての不要な信号電荷を瞬時に除去す
る必要がある。
【0007】このような不要電荷の除去手段として、光
電変換部に存在する不要電荷の除去は、一般的に、光電
変換部を構成するN型半導体領域直下に濃度の薄いP-
型半導体領域を形成し、N型半導体基板に逆バイアス電
圧を印加することにより、余剰電荷をN型半導体基板に
除去するブルーミング制御と、N型半導体領域自体を空
乏化させ信号電荷をすべてN型半導体基板に除去する縦
型オーバフロードレイン構造を形成することにより、対
応がされている。例えば文献(石原その他、“縦型オー
バーフロー構造のCCDイメージセンサ”、テレビジョ
ン学会誌、Vol.37、No.10(1983)、1983年10月、p
p.782〜787)が参照される。
【0008】また、水平電荷転送部に存在する不要電荷
は、水平転送部の高速動作が可能なことより、通常の動
作により水平電荷転送部端に設けられたリセットドレイ
ンに除去することにより、対応がなされている。
【0009】一方、垂直電荷転送部に存在する不要電荷
を除去するためには、少なくとも1から数画面部の転送
が必要となってしまう。
【0010】このような垂直電荷転送部の不要電荷を除
去する方法として、一般的に、水平電荷転送部に隣接し
て不要電荷排出部を形成し、垂直電荷転送部の不要電荷
を順方向に転送することにより、除去する方法が用いら
れている(例えば特願平8−120130号;本願出願
時未公開)。
【0011】図9は、水平電荷転送部に隣接して電荷排
出部を有する固体撮像装置の構成概略図であり、上記特
願平8−120130号の記載に基づくものである。図
9を参照すると、この固体撮像装置は、光電変換部10
1、垂直電荷転送部102、水平電荷転送部103、出
力回路部104、電位障壁部105、不要電荷排出部1
06、第1の素子分離部107、第2の素子分離部10
8、及び、第3の素子分離部109から構成されてい
る。
【0012】図10は、図9の破線で囲んだ領域であ
る、水平電荷転送部103に隣接して電位障壁部105
と不要電荷排出部106を有する領域の平面図であり、
図10を参照すると、垂直電荷転送部201と、水平電
荷転送部202と、電位障壁部203と、不要電荷排出
部204と、第1の素子分離部205と第2の素子分離
部206と、第3の素子分離部207と、第1の水平電
荷転送電極208と、第2の水平電荷転送電極209、
最終の垂直電荷転送電極210と、から構成されてい
る。
【0013】図11は、図9及び図10の固体撮像装置
のI−I′線の断面図(図11(A)参照)と、電位ポ
テンシャルを示す図(図11(B)参照)であり、不純
物濃度が2.0×1014cm-3程度のN--型半導体基板301
と、不純物濃度が1.0×1016cm-3程度のP型ウェル層3
02と、垂直電荷転送部と水平電荷転送部および電位障
壁部の埋め込みチャンネルを構成する不純物濃度が1.0
×1017cm-3程度のN型半導体領域303と、第1の素子
分離部を構成する不純物濃度が1.0×1018cm-3程度の第
1のP+型半導体領域306と、第1層の多結晶シリコ
ン309からなる第1の水平電荷転送電極208と、第
2層の多結晶シリコン310からなる最終の垂直電荷転
送電極210と、から構成されている。ここで、不要電
荷排出部を構成するN型半導体領域303及びN型半導
体基板301には、電位障壁部の電位ポテンシャルΨB
より深くなるような電圧Vsubが印加されている。
【0014】図12は、図9及び図10の固体撮像装置
のII−II′線の断面図(図12(A)参照)と電位ポテ
ンシャルを示す図(図12(B)参照)であり、不純物
濃度が2.0×1014cm-3程度のN--型半導体基板301
と、不純物濃度が1.0×1016cm-3程度のP型ウェル層3
02と、垂直電荷転送部と水平電荷転送部および電位障
壁部の埋め込みチャンネルを構成する不純物濃度が1.0
×1017cm-3程度のN型半導体領域303と、第1の素子
分離部を構成する不純物濃度が1.0×1018cm-3程度の第
1のP+型半導体領域306と、第3の素子分離部を構
成する不純物濃度が1.0×1018cm-3程度の第3のP+型半
導体領域308と、第1層の多結晶シリコン309から
なる第1の水平電荷転送電極208と、第2層の多結晶
シリコン310からなる最終の垂直電荷転送電極210
と、から構成されている。ここで、不要電荷排出部を構
成するN型半導体領域303及びN型半導体基板301
には、電位障壁部の電位ポテンシャルΨBより深くなる
ような電圧Vsubが印加されている。
【0015】図13は、図9及び図10の固体撮像装置
のIII−III′線の断面図(図13(A)参照)と、電位
ポテンシャルを示す図(図13(B)参照)であり、N
--型半導体基板301と、P型ウェル層302と、垂直
電荷転送部と水平電荷転送部および電位障壁部の埋め込
みチャンネルを構成するN型半導体領域303および不
純物濃度が7.0×1016cm-3程度のN-型半導体領域304
と、浮遊拡散層部およびリセットドレイン部を構成する
+型半導体領域305と、第1の素子分離部を構成す
る第1のP+型半導体領域306と第1層の多結晶シリ
コン309からなる第1の水平電荷転送電極208と第
2層の多結晶シリコン310からなる第2の水平電荷転
送電極209から構成されている。ここで、信号電荷の
リセットドレインを構成するN+型半導体領域305に
は、通常15V程度の電源電圧VDが印加されている。
【0016】図14は、図9及び図10の固体撮像装置
のIV−IV′線の断面図(図14(A)参照)と、電位ポ
テンシャルを示す図(図14(B)参照)であり、N--
型半導体基板301と、P型ウェル層302と、不要電
荷排出部を構成するN型半導体領域303およびN--
半導体基板301と、第1の素子分離部を構成する第1
のP+型半導体領域306と、第2の素子分離部を構成
する第2のP+型半導体領域307と、第1層の多結晶
シリコン309からなる第1の水平電荷転送電極208
と、第2層の多結晶シリコン310からなる第2の水平
電荷転送電極209から構成されている。ここで、前述
したように、不要電荷排出部を構成するN型半導体領域
303およびN型半導体基板301には、電圧Vsubが
印加されている。
【0017】上述したような構造を有する固体撮像装置
の動作として、光電変換部101に存在する不要電荷の
除去は、光電変換部101を構成するN型半導体領域
(図示せず)直下に濃度の薄いP-型半導体領域(図示
せず)を形成し、N--型半導体基板301に、通常15
V程度の電源電圧VDより大きな逆バイアス電圧を印加
することにより、該N型半導体領域自体を空乏化させ
て、信号電荷をすべてN--型半導体基板301に除去す
る。
【0018】上記動作と共に、垂直電荷転送部102に
存在する不要電荷は、たとえば4相のクロックパルスに
より、一斉に水平電荷転送部103に向けて転送され
る。
【0019】このとき、水平電荷転送電極208、20
9(図10参照)には、図15に示したように、ΦH1
にハイレベル電圧VHが、ΦH2にローレベル電圧VL
印加されており、水平電荷転送部103で蓄積できない
過剰電荷は、垂直電荷転送部102に逆戻りすることが
ないように、垂直水平接続部に形成される電位ポテンシ
ャルΨVHより深くなるように形成された電位障壁部の
電位ポテンシャルΨBを越えて、隣接して設置された不
要電荷排出部105のN型半導体領域303を介してN
--型半導体基板301に吸収除去される。
【0020】その後、水平電荷転送部103に残留した
不要電荷は、図15に示した2相のクロックパルスによ
り、水平電荷転送部の通常の高速動作で、水平電荷転送
部103端に設けられたリセットドレインのN+型半導
体領域306に吸収除去される。
【0021】続いて、所定の時間に入射した光量により
光電変換部101に蓄積された信号電荷が対応する垂直
電荷転送部102へと読み出された後、各垂直電荷転送
部102中を垂直方向に転送された水平の1ライン毎に
水平電荷転送部103へ送られ、水平電荷転送部103
中を水平方向に転送され出力回路部104を介して出力
される。
【0022】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たような従来の固体撮像装置では、ナローチャンネル効
果により電位障壁部の電位ポテンシャルを決定する第3
の素子分離部207となる第3のP+型半導体領域30
8(図12参照)の電位は、基準電位を供給している金
属配線と接続された第1の素子分離部205となる第1
のP+型半導体領域306から、不純物濃度が1.0×1016
cm-3程度のP型ウェル層302を介して供給されること
になる。
【0023】このP型ウェル層302の電気抵抗は、第
1の素子分離部205となる第1のP+型半導体領域3
06や第3の素子分離部207となる第3のP+型半導
体領域308の電気抵抗に比べて、非常に高く(例え
ば、P型ウェル層302の電気抵抗50〜100kΩ/
□程度、一方、第1、第3のP+型半導体領域306、
308の電気抵抗0.5kΩ/□程度)なるために、上
記ナローチャンネル効果により、電位障壁部の電位ポテ
ンシャルを決定する第3の素子分離部207となる第3
のP+型半導体領域308の電位が不安定な状態とな
る。
【0024】さらに、水平電荷転送電極に電圧が印加さ
れた場合、図12に破線にて示したように、第3の素子
分離部207となる第3のP+型半導体領域308の電
位が変調されることになり、これに伴い、図11に破線
にて示したように、電位障壁部の電位ポテンシャルΨB
が変調され、深くなることにより、水平電荷転送部の電
荷蓄積領域の電位ポテンシャルΨHHSと電位障壁部の
電位ポテンシャルΨBの差で決定される水平電荷転送部
の電荷転送容量が低下するという問題点があった。
【0025】したがって、本発明は、上記問題点に鑑み
てなされたものであって、その目的は、水平電荷転送部
に隣接して不要電荷排出部を有する固体撮像装置におい
て、水平電荷転送電極に電圧が印加された場合、電位障
壁部の電位ポテンシャルを決定する第3の素子分離部と
なる第3のP+型半導体領域の電位が変調されることを
抑制し、水平電荷転送部の電荷転送容量の低下を防ぐこ
とができる固体撮像装置を提供することにある。
【0026】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明の固体撮像装置は、第1導電型半導体基板の
一主表面に形成された第2導電型半導体ウェル層表面内
に形成され、第1の素子分離領域内に形成された出力回
路部と、第1の素子分離領域と接続された第2の素子分
離領域内に形成された2次元的に複数個配置された光電
変換部と、前記光電変換部に隣接して配置された複数個
の垂直電荷転送部と、前記垂直電荷転送部の一端に隣接
して配水平電荷転送部に隣接して不要電荷排出部を有す
る固体撮像装置において、水平電荷転送電極に電圧が印
加された場合、電位障壁部の電位ポテンシャルを決定す
る第3の素子分離部となる第3のP+型半導体領域の電
位が変調されることを抑制し、水平電荷転送部の電荷転
送容量の低下を防ぐことができ置された水平電荷転送部
と、第3の素子分離領域内に形成され、第3の素子分離
領域のナローチャンネル効果により形成された電位障壁
部と、前記電位障壁部に隣接して、前記水平電荷転送部
と反対側に配置され、前記第2導電型半導体ウェル層に
対して逆方向に印加されている第1導電型半導体基板か
らなる不要電荷排出部と、を有している固体撮像排出部
において、前記第3の素子分離領域が、第1の素子分離
領域と接続されていることを特徴とする。
【0027】また、本発明においては、前記電位障壁部
と不要電荷排出部上に、絶縁膜を介して前記水平電荷転
送部の電荷転送電極が形成されていてもよい。
【0028】さらに、本発明においては、前記不要電荷
排出部となる第1導電型半導体基板表面に、前記水平電
荷転送部の埋め込みチャンネルを構成する第1導電型半
導体領域が形成されていてもよい。
【0029】さらにまた、本発明においては、前記第2
の素子分離部と第3の素子分離部が同一であってもよ
い。
【0030】本発明においては、前記第2導電型半導体
ウェル層に対して逆方向に印加されている第1導電型半
導体基板からなる前記不要電荷排出部に印加される電圧
と前記電位障壁部の電位ポテンシャルの電位差が、0.
5V以上であることが望ましい。
【0031】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について以下
に説明する。本発明の固体撮像装置は、その好まし実施
の形態において、垂直電荷転送部(図2の201)と、
水平電荷転送部(図2の202)と、電位障壁部(図2
の203)と、不要電荷排出部(図2の204)と、第
1の素子分離部(図2の205)と、第2の素子分離部
(図2の206)と、第3の素子分離部(図2の20
7)と、第1の水平電荷転送電極(図2の208)と、
第2の水平電荷転送電極(図2の209)と、最終の垂
直電荷転送電極(図2の210)と、を備えて構成さ
れ、ナローチャンネル効果により電位障壁部の電位ポテ
ンシャルを決定する第3の素子分離部(図2の207)
を凸形状に形成し、その凸部が、基準電位供給している
金属配線と接続された第1の素子分離部(図2の20
5)の縁と接触して形成されている。第3のP+型半導
体領域に、高不純物濃度で、かつ低抵抗の第1のP+
半導体領域を介して電位を供給することができる。
【0032】このため、この実施の形態によれば、水平
電荷転送電極に電圧が印加された場合、電位障壁部の電
位ポテンシャルを決定する第3の素子分離部となる第3
のP+型半導体領域の電位が変調されることを抑制し、
安定化を図ることができ、水平電荷転送部の電荷蓄積領
域の電位ポテンシャル(ΨHHS)と電位障壁部の電位
ポテンシャル(ΨB)の差で決定される水平電荷転送部
の電荷転送容量の低下を防ぐことができる。
【0033】また、本発明の固体撮像装置は、その好ま
しい第2の実施の形態において、基準電位供給している
金属配線と接続された第1の素子分離部となる第1のP
+型半導体領域(図8の205)を凸形状に形成し、凸
部をナローチャンネル効果により電位障壁部の電位ポテ
ンシャルを決定する第3の素子分離部(図8の207)
となる第3のP+型半導体領域と接触して形成したこと
により、第3のP+型半導体領域に、高不純物濃度で、
かつ低抵抗の第1のP+型半導体領域を介して電位を供
給することができる。
【0034】
【実施例】上記した本発明の実施の形態について更に詳
細に説明すべく、本発明の実施例について図面を参照し
て以下に説明する。
【0035】図1は、本発明の第1の実施例をなす、水
平電荷転送部に隣接して電荷排出部を有する固体撮像装
置の構成概略を示す平面図である。図1を参照すると、
この実施例の固定撮像装置は、光電変換部101、垂直
電荷転送部102、水平電荷転送部103、出力回路部
104、電位障壁部105、不要電荷排出部106、第
1の素子分離部107、第2の素子分離部108、及
び、第3の素子分離部109を備えて構成されている。
【0036】図2は、図1の破線で囲んだ領域である、
水平電荷転送部103に隣接して電位障壁部105と不
要電荷排出部106を有する領域の平面図である。図2
を参照すると、垂直電荷転送部201と、水平電荷転送
部202と、電位障壁部203と、不要電荷排出部20
4と、第1の素子分離部205と、第2の素子分離部2
06と、第3の素子分離部207と、第1の水平電荷転
送電極208と、第2の水平電荷転送電極209と、最
終の垂直電荷転送電極210と、から構成されている。
【0037】図1、及び図2を参照すると、本発明の第
1の実施例の固体撮像装置が、図9及び図10に示し
た、上記特願平8−120130号の記載に基づく固体
撮像装置と相違する点は、ナローチャンネル効果によ
り、電位障壁部の電位ポテンシャルを決定する第3の素
子分離部109、207を凸形状に形成し、凸部を基準
電位供給している金属配線と接続された第1の素子分離
部107、205と接触して形成されている、ことであ
る。
【0038】図3は、図1及び図2の本発明の第1の実
施例の固体撮像装置のI−I′線の断面図(図3(A)
参照)と、電位ポテンシャルを示す図(図3(B)参
照)である。図3を参照すると、本発明の第1の実施例
においては、図11に示した従来の固体撮像装置のI−
I′線の断面図と電位ポテンシャルを示す図と同じ構成
となっており、不要電荷排出部を構成するN型半導体領
域303及びN型半導体基板301には、電位障壁部の
電位ポテンシャルΨBより深くなるような電圧Vsubが
印加されている。この場合、電圧Vsubと電位ポテンシ
ャルΨB間の電位差は0.5V以上有ることが望まし
い。
【0039】図4は、図1及び図2の本発明の第1の実
施例の固体撮像装置のII−II′線の断面図(図4(A)
参照)と電位ポテンシャルを示す図(図4(B)参照)
である。図4を参照すると、不純物濃度が2.0×1014cm
-3程度のN--型半導体基板301と、不純物濃度が1.0
×1016cm-3程度のP型ウェル層302と、垂直電荷転送
部と水平電荷転送部および電位障壁部の埋め込みチャン
ネルを構成する不純物濃度が1.0×1017cm-3程度のN型
半導体領域303と、第1の素子分離部を構成する不純
物濃度が1.0×1018cm-3程度の第1のP+型半導体領域3
06と、第3の素子分離部を構成する不純物濃度が1.0
×1018cm-3程度の第3のP+型半導体領域308と、第
1層の多結晶シリコン309からなる第1の水平電荷転
送電極208と、第2層の多結晶シリコン310からな
る最終の垂直電荷転送電極210と、から構成されてい
る。ここで、不要電荷排出部を構成するN型半導体領域
303及びN型半導体基板301には、電位障壁部の電
位ポテンシャルΨBより深くなるような電圧Vsubが印
加されている。この場合、電圧Vsubと電位ポテンシャ
ルΨB間の電位差は0.5V以上有ることが望ましい。
【0040】図4を参照すると、本発明の第1の実施例
の固体撮像装置が、図12に示した固体撮像装置と相違
する点は、基準電位供給している金属配線と接続された
第1の素子分離部107、205となる第1のP+型半
導体領域306と、ナローチャンネル効果により電位障
壁部の電位ポテンシャルを決定する第3の素子分離部1
09、207となる第3のP+型半導体領域308とが
接触して形成されている、ことである。
【0041】図5は、図1及び図2の本発明の第1の実
施例の固体撮像装置のIII−III′線の断面図(図5
(A)参照)と、電位ポテンシャルを示す図(図5
(B)参照)であり、図13に示した従来の固体撮像装
置のIII−III′線の断面図と電位ポテンシャルを示す図
と同じ構成となっており、信号電荷のリセットドレイン
を構成するN+型半導体領域305には、通常15V程
度の電源電圧VDが印加されている。
【0042】図6は、図1及び図2の本発明の第1の実
施例の固体撮像装置のIV−IV′面の断面図(図6(A)
参照)と、電位ポテンシャルを示す図(図6(B)参
照)であり、N--型半導体基板301と、P型ウェル層
302と、不要電荷排出部を構成するN型半導体領域3
03およびN--型半導体基板301と、第1の素子分離
部を構成する第1のP+型半導体領域306と、第2の
素子分離部を構成する第2のP+型半導体領域307
と、第1層の多結晶シリコン309からなる第1の水平
電荷転送電極208と、第2層の多結晶シリコン310
からなる第2の水平電荷転送電極209から構成されて
いる。ここで、前述したように不要電荷排出部を構成す
るN型半導体領域303およびN型半導体基板301に
は、電圧Vsubが印加されている。
【0043】図6より、本発明の第1の実施例の固体撮
像装置が、図14の固体撮像装置と相違する点は、電位
障壁部105、203に隣接した不要電荷排出部10
6、204となるN型半導体領域303が離散的に形成
されており、その間に、図4に示したように、基準電位
供給している第1の素子分離部107、205となる第
1のP+型半導体領域306と接続するため、ナローチ
ャンネル効果により電位障壁部の電位ポテンシャルを決
定する第3の素子分離部109、207となる第3のP
+型半導体領域308が形成されている、ことである。
【0044】上述したような構造を有する本発明の第1
の実施例の固体撮像装置の動作も、図9及び図10を参
照して説明した固体撮像装置の動作と同様に、光電変換
部101に存在する不要電荷の除去は、光電変換部10
1を構成するN型半導体領域(図示せず)直下に濃度の
薄いP-型半導体領域(図示せず)を形成し、N--型半
導体基板301に、通常15V程度の電源電圧VDより
大きな逆バイアス電圧を印加することにより、前記N型
半導体領域自体を空乏化させ信号電荷をすべてN--型半
導体基板301に除去する。
【0045】上記動作と共に、垂直電荷転送部102に
存在する不要電荷は、たとえば4相のクロックパルスに
より、一斉に水平電荷転送部103に向けて転送され
る。このとき、水平電荷転送電極208、209には、
図15に示したように、ΦH1にハイレベル電圧VHが、
ΦH2にローレベル電圧VLが印加されており、水平電荷
転送部103で蓄積できない過剰電荷は垂直電荷転送部
102に逆戻りすることがないように、垂直水平接続部
に形成される電位ポテンシャルΨVHよりも深くなるよ
うに形成された電位障壁部の電位ポテンシャルΨBを越
えて、隣接した設置された不要電荷排出部105のN型
半導体領域303を介してN--型半導体基板301に吸
収除去される。
【0046】その後、水平電荷転送部103に残留した
不要電荷は、図15に示した2相のクロックパルスによ
り、水平電荷転送部の通常の高速動作で、水平電荷転送
部103端に設けられたリセットドレインのN+型半導
体領域306に吸収除去される。
【0047】続いて、所定の時間に入射した光量により
光電変換部101に蓄積された信号電荷が対応する垂直
電荷転送部102へと読み出された後、各垂直電荷転送
部102中を垂直方向に転送された水平の1ライン毎に
水平電荷転送部103へ送られ、水平電荷転送部103
中を水平方向に転送され出力回路部104を介して出力
される。
【0048】次に、本発明の第2の実施例について図面
を参照して説明する。
【0049】図7は、本発明の第2の実施例の、水平電
荷転送部に隣接して電荷排出部を有する固体撮像装置の
構成概略を図である。図7を参照すると、本発明の第2
の実施例の固体撮像装置は、光電変換部101、垂直電
荷転送部102、水平電荷転送部103、出力回路部1
04、電位障壁部105、不要電荷排出部106、第1
の素子分離部107、第2の素子分離部108、及び、
第3の素子分離部109を備えて構成されている。
【0050】図8は、図7の破線で囲んだ領域である、
本発明の第1の実施例の水平電荷転送部103に隣接し
て電位障壁部105と不要電荷排出部106を有する領
域の平面図である。図8を参照すると、垂直電荷転送部
201と、水平電荷転送部202と、電位障壁部203
と、不要電荷排出部204と、第1の素子分離部205
と、第2の素子分離部206と、第3の素子分離部20
7と、第1の水平電荷転送電極208と、第2の水平電
荷転送電極209と、最終の垂直電荷転送電極210
と、から構成されている。
【0051】図7、及び図8を参照すると、本発明の第
2の実施例の固体撮像装置が、図9、及び図10を参照
して説明した固体撮像装置と相違する点は、基準電位供
給している金属配線と接続された第1の素子分離部10
7、205を凸形状に形成し、凸部をナローチャンネル
効果により電位障壁部の電位ポテンシャルを決定する第
3の素子分離部109、207と接触して形成されてい
る、ことである。
【0052】上述したような構造を有する本発明の第2
の実施例の固体撮像装置の動作も、上記した従来の固体
撮像装置、および、発明の第1の実施例の固体撮像装置
と同様に動作させることができる。
【0053】なお、上記した本発明の第1、第2の実施
例では、第2の素子分離部となる第2のP+型半導体領
域と、第3の素子分離部となる第3のP+型半導体領域
と、を個別に記載したが、同一の工程で作成された同一
の素子分離部となるP+型半導体領域でもよい。
【0054】また、上記した本発明の第1、第2の実施
例では、埋め込み型の電荷転送装置について記述した
が、表面型の電荷転送装置においても、同様に適応でき
ることは言うまでもない。
【0055】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の固体撮像
装置によれば、ナローチャンネル効果により電位障壁部
の電位ポテンシャルを決定する第3の素子分離部となる
第3のP+型半導体領域を凸形状に形成し、基準電位供
給している金属配線と接続された第1の素子分離部とな
る第1のP+型半導体領域と接触して形成したことによ
り、第3のP+型半導体領域に、高不純物濃度で、かつ
低抵抗の第1のP+型半導体領域を介して電位を供給す
ることができる、という効果を奏する。
【0056】また、本発明の固体撮像装置は、基準電位
供給している金属配線と接続された第1の素子分離部と
なる第1のP+型半導体領域を凸形状に形成し、凸部を
ナローチャンネル効果により電位障壁部の電位ポテンシ
ャルを決定する第3の素子分離部となる第3のP+型半
導体領域と接触して形成したことにより、第3のP+
半導体領域に、高不純物濃度で、かつ低抵抗の第1のP
+型半導体領域を介して電位を供給することができると
いう効果を奏する。
【0057】このため、本発明の固体撮像装置によれ
ば、水平電荷転送電極に電圧が印加された場合、電位障
壁部の電位ポテンシャルを決定する第3の素子分離部と
なる第3のP+型半導体領域の電位が変調されるのを抑
制し、安定化を図ることができ、水平電荷転送部の電荷
蓄積領域の電位ポテンシャルΨHHSと電位障壁部の電
位ポテンシャルΨBの差で決定される水平電荷転送部の
電荷転送容量の低下を防ぐことができるという効果があ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例をなす、水平電荷転送部
に隣接して電荷排出部を有する固体撮像装置の構成の概
略を示す平面図である。
【図2】本発明の第1の実施例の水平電荷転送部に隣接
して電荷排出部を有する領域の平面図である。
【図3】(A)は本発明の第1の実施例の固体撮像装置
のI−I′線の断面図、(B)は電位ポテンシャルを示
す図である。
【図4】(A)本発明の第1の実施例の固体撮像装置の
II−II′線の断面図、(B)は電位ポテンシャルを示す
図である。
【図5】(A)は本発明の第1の実施例の固体撮像装置
のIII−III′線の断面図、(B)は電位ポテンシャルを
示す図である。
【図6】(A)は本発明の第1の実施例の固体撮像装置
のIV−IV′線の断面図、(B)は電位ポテンシャルを示
す図である。
【図7】本発明の第2の実施例をなす、水平電荷転送部
に隣接して電荷排出部を有する固体撮像装置の構成の概
略を示す平面図である。
【図8】本発明の第2の実施例の水平電荷転送部に隣接
して電荷排出部を有する領域の平面図である。
【図9】従来の、水平電荷転送部に隣接して電荷排出部
を有する固体撮像装置の構成概略を示す平面図である。
【図10】従来の水平電荷転送部に隣接して電荷排出部
を有する領域の平面図である。
【図11】(A)は従来の固体撮像装置のI−I′線の
断面図、(B)は電位ポテンシャルを示す図である。
【図12】(A)は従来の固体撮像装置のII−II′線の
断面図、(B)は電位ポテンシャルを示す図である。
【図13】(A)は従来の固体撮像装置のIII−III′線
の断面図、(B)は電位ポテンシャルを示す図である。
【図14】(A)は従来の固体撮像装置のIV−IV′線の
断面図、(B)は電位ポテンシャルを示す図である。
【図15】従来の固体撮像装置の水平電荷転送部に印加
されるクロックパルスの一例である。
【符号の説明】
101 光電変換部 102 垂直電荷転送部 103 水平電荷転送部 104 出力回路部 105 電位障壁部 106 不要電荷排出部 107 第1の素子分離部 108 第2の素子分離部 109 第3の素子分離部 201 垂直電荷転送部 202 水平電荷転送部 203 電位障壁部 204 不要電荷排出部 205 第1の素子分離部 206 第2の素子分離部 207 第3の素子分離部 208 第1の水平電荷転送電極 209 第2の水平電荷転送電極 210 最終の垂直電荷転送電極 301 N--型半導体基板 302 P型ウェル層 303 N型半導体領域 304 N-型半導体領域 305 N+型半導体領域 306 第1のP+型半導体領域 307 第2のP+型半導体領域 308 第3のP+型半導体領域 309 第1層の多結晶シリコン 310 第2層の多結晶シリコン 311 絶縁膜

Claims (8)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】第1導電型半導体基板の一主表面に形成さ
    れた第2導電型半導体ウェル層表面内に形成され、 第1の素子分離部内に形成された出力回路部と、 前記第1の素子分離部と接続された第2の素子分離部内
    に形成された2次元的に複数個配置された光電変換部
    と、 前記光電変換部に隣接して配置された複数個の垂直電荷
    転送部と、 前記垂直電荷転送部の一端に隣接して配置された水平電
    荷転送部と、 第3の素子分離部内に形成され、第3の素子分離部のナ
    ローチャンネル効果により形成された電位障壁部と、 前記電位障壁部に隣接して、前記水平電荷転送部と反対
    側に配置され、前記第2導電型半導体ウェル層に対して
    逆方向に印加されている第1導電型半導体基板からなる
    不要電荷排出部と、 を有してなる固体撮像装置において、 前記第3の素子分離部が、前記第1の素子分離部と接続
    されていることを特徴とする固体撮像装置。
  2. 【請求項2】前記電位障壁部と不要電荷排出部上に、絶
    縁膜を介して前記水平電荷転送部の電荷転送電極が形成
    されている、ことを特徴とする請求項1記載の固体撮像
    装置。
  3. 【請求項3】前記不要電荷排出部となる第1導電型半導
    体基板表面に、前記水平電荷転送部の埋め込みチャンネ
    ルを構成する第1導電型半導体領域が形成されているこ
    とを特徴とする請求項1、又は2記載の固体撮像装置。
  4. 【請求項4】前記第2の素子分離部と第3の素子分離部
    が同一であることを特徴とする請求項1、2、3のいず
    れか一に記載の固体撮像装置。
  5. 【請求項5】前記第2導電型半導体ウェル層に対して逆
    方向に印加されている第1導電型半導体基板からなる前
    記不要電荷排出部に印加される電圧と、前記電位障壁部
    の電位ポテンシャルの電位差が、0.5V以上有ること
    を特徴とする請求項1、2、3、4のいずれか一に記載
    の固体撮像装置。
  6. 【請求項6】前記第3の素子分離部は、その平面形状が
    前記第1の素子分離部側に突出する凸型形状とされ、該
    凸部において、前記第1の素子分離部と接触している、
    ことを特徴とする請求項1記載の固体撮像装置。
  7. 【請求項7】前記第1の素子分離部は、その平面形状が
    前記第3の素子分離部側に突出する凸部を含み、該凸部
    において前記第3の素子分離部と接触している、ことを
    特徴とする請求項1記載の固体撮像装置。
  8. 【請求項8】前記第3の素子分離部が前記第1の素子分
    離部の長手方向に沿って互いに離散して配置されている
    ことを特徴とする請求項6又は7記載の固体撮像装置。
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Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3317248B2 (ja) 1998-09-18 2002-08-26 日本電気株式会社 固体撮像装置
WO2004017411A1 (ja) * 2002-08-12 2004-02-26 Sony Corporation 固体撮像素子及びその製造方法
JP4289872B2 (ja) 2002-11-15 2009-07-01 三洋電機株式会社 固体撮像素子及びその駆動方法
JP2004336469A (ja) * 2003-05-08 2004-11-25 Fuji Film Microdevices Co Ltd 固体撮像素子、撮像装置、及び画像処理方法
EP1902471A4 (en) * 2005-07-08 2009-05-13 Zmos Technology Inc CONFIGURATIONS AND METHODS FOR CONTROLLING SOURCE TRANSISTOR
JP4305516B2 (ja) * 2007-01-30 2009-07-29 ソニー株式会社 固体撮像素子及び固体撮像装置

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1551935A (en) * 1976-08-19 1979-09-05 Philips Nv Imaging devices
US5182623A (en) * 1989-11-13 1993-01-26 Texas Instruments Incorporated Charge coupled device/charge super sweep image system and method for making
US5528291A (en) * 1991-09-25 1996-06-18 Fuji Photo Film Co., Ltd. CCD image pickup device and method of driving which maintains sensitivity regardless of the operating mode
KR100306305B1 (ko) * 1993-04-20 2001-12-15 이데이 노부유끼 고체촬상소자및방법
KR970007711B1 (ko) * 1993-05-18 1997-05-15 삼성전자 주식회사 오버-플로우 드레인(ofd)구조를 가지는 전하결합소자형 고체촬상장치
JPH07202160A (ja) * 1993-12-27 1995-08-04 Sony Corp 固体撮像装置及びその製造方法、並びに半導体装置
JP3062010B2 (ja) * 1994-07-28 2000-07-10 日本電気株式会社 固体撮像装置
US5990953A (en) * 1995-12-15 1999-11-23 Nec Corporation Solid state imaging device having overflow drain region provided in parallel to CCD shift register
JP2910671B2 (ja) * 1996-05-15 1999-06-23 日本電気株式会社 固体撮像装置

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