JPH033269A

JPH033269A - Ｃｃｄ撮像素子

Info

Publication number: JPH033269A
Application number: JP1136566A
Authority: JP
Inventors: Toshihiko Kawaguchi; 川口　俊彦
Original assignee: Victor Company of Japan Ltd
Current assignee: Victor Company of Japan Ltd
Priority date: 1989-05-30
Filing date: 1989-05-30
Publication date: 1991-01-09

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明はＣＣＤ撮像素子に係り、特に、近赤外線域での
ビデオカメラに最適な近赤外線検知用のＣＣＤ撮像素子
の構造に関する。

（従来の技術）第４図は従来のＣＣＤ撮像素子の単位画素領域１０の構
成例を示す断面図であり、以下同図を参照して単位画素
領域（以下単位領域と称す）１０の構成を説明する。同
図において、１１は例えばＮ型のシリコン基板であり、
この主面側には、Ｐ型基板領域１２が形成されている。

このＰ型基板領域１２の表面側には、電荷蓄積領域１３
と転送領域１４とが形成されている。１５は単位領域１
０間を分離するための分離層でありＰ＋層がら形成され
ている。

電荷蓄積領域１３は、Ｐ型基板領域１２上に形成された
Ｎ型層１６を有し、その境界部においてＰＮ接合による
フォトダイオードＤＩを形成している。

転送領域１４は、電荷蓄積領域１３と分離層１５との間
に形成され、この領域１３の上方には例えばＳ　Ｌ　０
２等からなる絶縁膜１７を介して読出しゲート１８が形
成されている。

上記構成において、読出しゲート１８とＰ型基板領域１
２間に逆バイアス電圧（この場合は十電圧）を加えると
読出しゲート１８下方のＰ型基板領域１２に空乏層１９
が生じる。この時、電荷蓄積領域１３で可視光Ｌ１によ
り発生、蓄積された電子は読出しパルスにより読出しゲ
ート１８下に転送される。上記の様に読出しゲート１８
下に転送された各単位領域のキャリアは各単位領域の転
送領域に連結した図示しない転送部に順次送り出され、
信号電圧として取り出される。

（発明が解決しようとする課題）従来のＣＣＤ撮像素子の単位領域１０においては、可視
光部の波長域で利用する場合、この可視光Ｌ１の侵入深
さは０．５μｍ前後であり、そのため、Ｎ型層１６の厚
さは約０．５μ■程度とすることで良かった。

しかし、従来のＣＣＤ撮像素子を近赤外線領域（波長λ
−０，８μ〜１μ閏程度）を含む領域で使用すると、近
赤外線光Ｌ２の侵入深さは一挙に３０〜４０　μＩに増
加するため、これにより発生した信号キャリアは利用さ
れず、捨てられることになる。また、転送領域１４の空
乏層１９付近の下方に侵入した光により発生したキャリ
アは隣接する単位領域に入ったり伝送部に入り込みノイ
ズとなり、ブルーミング、スミア等の画像障害を引き起
し、カメラの特性を悪化させる等の問題があった。

（課題を解決するための手段）本発明は上記課題を解決するためになされたものであり
、入射光による電荷蓄積領域を形成するフォトダイオー
ド部と、前記電荷蓄積領域に隣接して設けられた転送領
域と、この転送領域上方に絶縁膜を介して設けた読出ゲ
ートにより単位画素領域を形成してなるＣＣＤ撮像素子
において、前記フォトダイオード部を深さ方向に複数個
設けた多層構造とすると共に、前記読出しゲートを共通
読み出しゲートとしたことを特徴とするＣＣＤ撮像素子
を提供するものである。

（実施例）第１図は本発明になるＣＣＤ撮像素子の単位領域２０の
１実施例を示す断面図、第２図は第１図の平面図である
が、上述の従来例と同様の構成要素については同一の符
号を用い説明を省略する。

同図において、２１は本発明の要部の第２の電荷蓄積領
域である。これは上述したフォトダイオードＤ１からな
る第１の電荷蓄積領域１３の下方にＰ型基板領域１２に
挟まれた第２のＮ型層２２を設けることにより、その上
下の境界部において形成されたＰＮ接合による第２のフ
ォトダイオードＤ２を有している。

また、この第２のＮ型層２２の一端は読み出しゲート１
８の真下に来るように設けであるため読出しゲート１８
は第１の電荷蓄積領域１３と第２の電荷蓄積領域２１か
ら蓄積電荷を読出すための共通読出しゲートとなってい
る。

上述の構成において、外部から入来した近赤外線光Ｌ２
が第１の電荷蓄積領域１３を透過し第２の電荷蓄積領域
２１に達する位置に第２のＮ型層２２を設けておくと、
上記第２の電荷蓄積領域２１で発生蓄積された信号キャ
リアは、可視光Ｌ１により第１の電荷蓄積領域１３で発
生蓄積された信号キャリアと共に、読出しパルスに応じ
て読出しゲート１８下の空乏層１９に転送され、前記同
様信号電圧として読出されるため、感度は従来の約２倍
となり、高感度のＣＣＤ撮像素子が得られる。

また、第２の電荷蓄積領域２１近傍で発生したキャリア
は第２の電荷蓄積領域２１に吸収され読出しゲート１８
側に有効に転送され、従来の様に、無駄となったキャリ
アが図示しない信号キャリア伝送部に混入することを防
ぐことにもなり、解像度の向上に寄与するものである。

上記の例では、第１及び第２の電荷蓄積領域１３．２１
を形成するために２層のＮ型領域を設けた例で説明した
が、必ずしもこれに限られることはなく、例えば、８０
０ｎＩ１１以上の波長を有する赤外線の場合にはＳｔ基
板の深部（例えば３０μ■程度）にまで達するため深さ
方向に更に何層かのＮ型領域を設けることによりフォト
ダイオードを深さ方向に複数個設けた多層構造としても
よい。

次に、本発明になるＣＣＤ１像素子の主要製造工程を第
３図（ａ）〜（ｄ）を用いて説明する。

最初に、同図（ａ）に示す様に、Ｎ型のシリコン基板１
１上に形成したエピタキシアル層のＰ型基板１２の主面
例にＮ層３０を形成する。次に、同図（ｂ）に示す様に
、このＮ層３０にその一部がＬ状に残る様に２層３１を
形成する。次にＰ　層を形成する。これよって第２の電
荷蓄積領域２１が形成される。

次に、同図（Ｃ）に示す様に、２層３１に８層３２を形
成することにより、第１の電荷蓄積領域１３を形成する
。

次に、同図（ｄ）に示す様に、ゲート絶縁層３３を介し
て読出しゲート１８を形成し、この上に保護用の絶縁層
３４を形成することにより、第１図に示す本発明のＣＣ
Ｄ撮像素子が得られる。

（発明の効果）上述の様に、本発明になるＣＣＤ撮像素子によれば、入
射光による電荷蓄積領域を形成するフォトダイオード部
と、前記電荷蓄積領域に隣接して設けられた転送領域と
、この転送領域上方に絶縁膜を介して設けた読出しゲー
トにより単位画素領域の受光部を形成してなるＣＣＤ撮
像素子において、前記フォトダイオード部を深さ方向に
複数個設けた多層構造とすると共に、前記読出しゲート
を共通読出しゲートとするように構成したため、発生キ
ャリアを有効に利用することが出来、高感度のＣＣＤ撮
像素子を可能とすると共に、余分なキャリアが伝送部に
混入するのを防ぐ効果があるため解像度の優れたＣＣＤ
撮像素子の提供を可能とする。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明になるＣＣＤ撮像素子の単位領域の１実
施例を示す断面図、第２図は第１図の平面図、第３図（
ａ）〜（ｄ）は本発明のＣＣＤ撮像素子の主要製造工程
を説明するための説明図、第４図は従来のＣＣＤ撮像素
子の単位領域構成例を示す断面図である。１１・・・シリコン基板、１２・・・Ｐ型基板領域、１
３．２１・・・電荷蓄積領域、１４・・・転送領域、１
５・・・分離層、１６．２２・・・Ｎ型層、１７・・・
絶縁膜、１８・・・読出しゲート、１９・・・空乏層、
２０・・・単位領域、Ｄ、Ｄ２・・・フォトダイオード
。

Claims

【特許請求の範囲】入射光による電荷蓄積領域を形成するフォトダイオード
部と、前記電荷蓄積領域に隣接して設けられた転送領域
と、この転送領域上方に絶縁膜を介して設けた読出しゲ
ートにより単位画素領域を形成してなるＣＣＤ撮像素子
において、前記フォトダイオード部を深さ方向に複数個設けた多層
構造とすると共に、前記読出しゲートを共通読み出しゲ
ートとしたことを特徴とするＣＣＤ撮像素子。