JPH04207043A - 電荷転送装置 - Google Patents
電荷転送装置Info
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- JPH04207043A JPH04207043A JP2340371A JP34037190A JPH04207043A JP H04207043 A JPH04207043 A JP H04207043A JP 2340371 A JP2340371 A JP 2340371A JP 34037190 A JP34037190 A JP 34037190A JP H04207043 A JPH04207043 A JP H04207043A
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- gate insulating
- transistor
- mos transistor
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- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 5
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- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 11
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Landscapes
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
- Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
- Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
[発明の目的]
(産業上の利用分野)
本発明は、電荷結合素子(以下、CCDと略記する)を
用いた電荷転送装置に係わり、特に出力アンプ部の改良
をはかった電荷転送装置に関する。
用いた電荷転送装置に係わり、特に出力アンプ部の改良
をはかった電荷転送装置に関する。
(従来の技術)
近年、ビデオカメラや電子スチルカメラ等の撮像デバイ
スとして、CCDを用いた固体撮像装置が使用されてい
る。この装置は、光を電気信号(信号電荷)に変換する
光電変換部、光電変換部で得られた信号電荷を転送する
電荷転送部、及び電荷転送部により転送された信号電荷
を取出す信号出力部とからなり、電荷転送部としてCC
Dが用いられている。
スとして、CCDを用いた固体撮像装置が使用されてい
る。この装置は、光を電気信号(信号電荷)に変換する
光電変換部、光電変換部で得られた信号電荷を転送する
電荷転送部、及び電荷転送部により転送された信号電荷
を取出す信号出力部とからなり、電荷転送部としてCC
Dが用いられている。
この種の固体撮像装置では、特に高感度化が望まれてお
り、高感度化の一貫として、CCDの出力アンプとして
用いられるフローティング・デイフュージョン・アンプ
(以下、FDAと略記する)の高感度化が考えられる。
り、高感度化の一貫として、CCDの出力アンプとして
用いられるフローティング・デイフュージョン・アンプ
(以下、FDAと略記する)の高感度化が考えられる。
従来、FDAを構成するMOSトランジスタは、COD
の転送電極と同時にゲート電極が形成され、そのゲート
絶縁膜はCCDのゲート絶縁膜と共通である。CCDの
ゲート絶縁膜は耐圧、その他の理由によりあまり薄くす
ることはできず、このためMOSトランジスタのゲート
絶縁膜もあまり薄くすることはできない。
の転送電極と同時にゲート電極が形成され、そのゲート
絶縁膜はCCDのゲート絶縁膜と共通である。CCDの
ゲート絶縁膜は耐圧、その他の理由によりあまり薄くす
ることはできず、このためMOSトランジスタのゲート
絶縁膜もあまり薄くすることはできない。
感度を高める手法として、FDAのMOSトランジスタ
の微細化を行い、不要容量(感度は不要容量に反比例す
る)を小さくすることが考えられる。ところが、ゲート
絶縁膜を薄くてきないことから、トランジスタの設計ル
ールに基づいてトランジスタを微細化することはできな
い。つまり、ゲート絶縁膜を薄くできないことから、M
OSトランジスタの微細化を行って全体の不要容量を小
さくすることはできず、これが固体撮像装置の高感度化
を妨げる要因となっていた。また、MOSトランジスタ
におけるゲートとドレイン間の寄生容量も、固体撮像装
置の高感度化を妨げる要因となっていた。
の微細化を行い、不要容量(感度は不要容量に反比例す
る)を小さくすることが考えられる。ところが、ゲート
絶縁膜を薄くてきないことから、トランジスタの設計ル
ールに基づいてトランジスタを微細化することはできな
い。つまり、ゲート絶縁膜を薄くできないことから、M
OSトランジスタの微細化を行って全体の不要容量を小
さくすることはできず、これが固体撮像装置の高感度化
を妨げる要因となっていた。また、MOSトランジスタ
におけるゲートとドレイン間の寄生容量も、固体撮像装
置の高感度化を妨げる要因となっていた。
(発明が解決しようとする課題)
このように従来、CCD及び信号出力部からなる電荷転
送装置の出力アンプとして用いられるFDAの出力感度
を高めるには限界かあり、これが固体撮像装置の高感度
化を妨げる要因となっていた。
送装置の出力アンプとして用いられるFDAの出力感度
を高めるには限界かあり、これが固体撮像装置の高感度
化を妨げる要因となっていた。
本発明は、上記事情を考慮してなされたもので、その目
的とするところは、出力アンプとして用いるFDAの出
力感度の向上をはかることができ、固体撮像装置の高感
度化等に寄与し得る電荷転送装置を提供することにある
。
的とするところは、出力アンプとして用いるFDAの出
力感度の向上をはかることができ、固体撮像装置の高感
度化等に寄与し得る電荷転送装置を提供することにある
。
[発明の構成コ
(課題を解決するための手段)
本発明は、CCDの出力アンプとして用いられるFDA
の改良により出力感度の向上をはかることにある。
の改良により出力感度の向上をはかることにある。
即ち本発明は、半導体基板上にゲート絶縁膜を介して複
数の転送電極を配列してなる電荷結合素子と、この電荷
結合素子の転送電荷を電圧信号に変換する浮遊拡散層と
、この浮遊拡散層で得られた電圧信号を増幅して出力す
るMOSトランジスタからなる浮遊拡散層型増幅器とを
備えた電荷転送装置において、浮遊拡散層型増幅器を構
成するMOS)ランジスタのゲート絶縁膜の厚さを、電
荷結合素子のゲート絶縁膜の厚さよりも薄く形成してな
ることを特徴としている。
数の転送電極を配列してなる電荷結合素子と、この電荷
結合素子の転送電荷を電圧信号に変換する浮遊拡散層と
、この浮遊拡散層で得られた電圧信号を増幅して出力す
るMOSトランジスタからなる浮遊拡散層型増幅器とを
備えた電荷転送装置において、浮遊拡散層型増幅器を構
成するMOS)ランジスタのゲート絶縁膜の厚さを、電
荷結合素子のゲート絶縁膜の厚さよりも薄く形成してな
ることを特徴としている。
また、本発明の望ましい実施態様としては、MO5I−
ランジスタのチャネルとソース・ドレイン領域の少なく
とも一方との間に、ソース・ドレイン領域よりも薄い濃
度の低濃度拡散層を形成したLDD構造を採用すること
を特徴としている。
ランジスタのチャネルとソース・ドレイン領域の少なく
とも一方との間に、ソース・ドレイン領域よりも薄い濃
度の低濃度拡散層を形成したLDD構造を採用すること
を特徴としている。
(作用)
本発明によれば、FDAを構成するMOS)ランジスタ
のゲート絶縁膜をCCDのゲート絶縁膜よりも薄く形成
しているので、設計ルールに基づいてトランジスタの微
細化をはかることかでき、不要容量を小さくすることが
できる。
のゲート絶縁膜をCCDのゲート絶縁膜よりも薄く形成
しているので、設計ルールに基づいてトランジスタの微
細化をはかることかでき、不要容量を小さくすることが
できる。
さらに、トランジスタとしてLDD構造を用いれば、不
要容量をさらに小さくすることができる。従って、FD
Aにおける出力感度の向上をはかることができ、固体撮
像装置に適用すれば、感度の大幅な向上を達成すること
が可能となる。
要容量をさらに小さくすることができる。従って、FD
Aにおける出力感度の向上をはかることができ、固体撮
像装置に適用すれば、感度の大幅な向上を達成すること
が可能となる。
(実施例)
以下、本発明の詳細を図示の実施例によって説明する。
第1図は本発明の一実施例に係わる電荷転送装置の出力
部の構成を示す模式図であり、FDAの初段MOSトラ
ンジスタとCCDの基本構成を示している。
部の構成を示す模式図であり、FDAの初段MOSトラ
ンジスタとCCDの基本構成を示している。
半導体基板10の表面層には、浮遊拡散層用及びリセッ
トドレイン12が形成されている。
トドレイン12が形成されている。
基板10上には、CCDの転送電極13の最終段と浮遊
拡散層11との間に出力ゲート14が形成され、さらに
浮遊拡散層11とリセットドレイン12との間にリセッ
トゲート15が形成されている。そして、浮遊拡散層1
1にはFDAの初段MOSトランジスタ20のゲート電
極21が接続されている。
拡散層11との間に出力ゲート14が形成され、さらに
浮遊拡散層11とリセットドレイン12との間にリセッ
トゲート15が形成されている。そして、浮遊拡散層1
1にはFDAの初段MOSトランジスタ20のゲート電
極21が接続されている。
第2図は上記実施例装置に用いるCCDの転送部とMO
Sトランジスタ20の具体的構造を示す断面図である。
Sトランジスタ20の具体的構造を示す断面図である。
CCD部には、第2図(a)に示すように、5i02膜
31.SiN膜32及びSiO□膜33の3層構造から
なるゲート絶縁膜の上に転送ゲート13が設けられてい
る。
31.SiN膜32及びSiO□膜33の3層構造から
なるゲート絶縁膜の上に転送ゲート13が設けられてい
る。
これに対し、MOSトランジスタ20においては、第2
図(b)に示すように、SiO2膜31の1層からなる
ゲート絶縁膜ρ上にゲート電極21が設けられている。
図(b)に示すように、SiO2膜31の1層からなる
ゲート絶縁膜ρ上にゲート電極21が設けられている。
つまり、MOSトランジスタ20においては、ゲート絶
縁膜がCCD部よりも薄くなっている。また、側壁絶縁
膜34を形成して、ソース・ドレイン領域22(22a
、22b )とチャネル領域との間に低濃度拡散層23
(23a、23b )を形成したLDD構造のトラン
ジスタとなっている。
縁膜がCCD部よりも薄くなっている。また、側壁絶縁
膜34を形成して、ソース・ドレイン領域22(22a
、22b )とチャネル領域との間に低濃度拡散層23
(23a、23b )を形成したLDD構造のトラン
ジスタとなっている。
なお、MOSトランジスタ20の形成に際しては、トラ
ンジスタ形成領域の絶縁膜32.33を除去したのちゲ
ート電極21を形成し、ゲート電極21をマスクとして
イオン注入によりn−層23を形成する。そして、絶縁
膜の堆積。
ンジスタ形成領域の絶縁膜32.33を除去したのちゲ
ート電極21を形成し、ゲート電極21をマスクとして
イオン注入によりn−層23を形成する。そして、絶縁
膜の堆積。
全面エッチバック等により側壁絶縁膜34を形成したの
ち、ゲート電極21及び側壁絶縁膜34をマスクとして
イオン注入によりn+層22を形成すればよい。
ち、ゲート電極21及び側壁絶縁膜34をマスクとして
イオン注入によりn+層22を形成すればよい。
ここで、LDD構造とそうでないトランジスタの作用に
ついて、第3図を参照して説明する。
ついて、第3図を参照して説明する。
LDD構造でないトランジスタは、第3図(a)に示す
ようにゲート電極21の端部とn゛領域22の端部とが
一致している。これに対して、LDD構造のトランジス
タは、第3図(b)に示すように、ゲート電極21の端
部がn゛領域22の端部よりも内側に位置する。このた
め、(b)のトランジスタは (a)に比べて、ゲート
電極21の端部における電気力線の数が少なくなるので
、寄生容量が小さいといえる。なお、従来のLDD構成
は微細化が目的であるか、本発明では初段トランジスタ
の寄生容量の緩和を目的としている。
ようにゲート電極21の端部とn゛領域22の端部とが
一致している。これに対して、LDD構造のトランジス
タは、第3図(b)に示すように、ゲート電極21の端
部がn゛領域22の端部よりも内側に位置する。このた
め、(b)のトランジスタは (a)に比べて、ゲート
電極21の端部における電気力線の数が少なくなるので
、寄生容量が小さいといえる。なお、従来のLDD構成
は微細化が目的であるか、本発明では初段トランジスタ
の寄生容量の緩和を目的としている。
第4図及び第5図は、それぞれMOSトランジスタの端
部における平面図及び断面図を示している。第4図はゲ
ート絶縁膜の膜厚が厚く微細化できない従来のトランジ
スタであり、第5図は本実施例により1/に倍に微細化
されたトランジスタを示している。Wはトランジスタの
ゲート幅、Lはトランジスタのゲート長、Tはゲート絶
縁膜の厚さを表わす。トランジスタのゲート絶縁膜容量
はWXLXI/Tに正比例する。従って、1/に倍に微
細化されたトランジスタのゲート絶縁膜容量は WLK 1 1 EOXX X−X = (Wx L X
X EOx)KKT K T で従来のトランジスタの1/に倍に減少する。
部における平面図及び断面図を示している。第4図はゲ
ート絶縁膜の膜厚が厚く微細化できない従来のトランジ
スタであり、第5図は本実施例により1/に倍に微細化
されたトランジスタを示している。Wはトランジスタの
ゲート幅、Lはトランジスタのゲート長、Tはゲート絶
縁膜の厚さを表わす。トランジスタのゲート絶縁膜容量
はWXLXI/Tに正比例する。従って、1/に倍に微
細化されたトランジスタのゲート絶縁膜容量は WLK 1 1 EOXX X−X = (Wx L X
X EOx)KKT K T で従来のトランジスタの1/に倍に減少する。
但し、IEoxはSiO2膜の誘電率とする。
このように本実施例によれば、CCDのゲート絶縁膜は
S i 02膜31.SiN膜32及び5f02膜33
の3層で形成し、FDAを構成する初段MO8)ランジ
スタ20のゲート絶縁膜は5iOz膜31の1層で形成
しているので、MOS)ランジスタ20のゲート絶縁膜
はCODのゲート絶縁膜よりも薄くなる。このため、L
SIの設計ルールに従ってトランジスタの微細化を容易
に達成することができ、トランジスタ20における不要
容量を十分に小さくすることができる。さらに、トラン
ジスタ20としてLDD構造を用いているので、寄生容
量等の不要容量をさらに小さくすることができる。従っ
て、FDAの出力感度の向上をはかることができ、これ
を固体撮像装置に適用すれば感度の大幅な向上を達成す
ることが可能となる。
S i 02膜31.SiN膜32及び5f02膜33
の3層で形成し、FDAを構成する初段MO8)ランジ
スタ20のゲート絶縁膜は5iOz膜31の1層で形成
しているので、MOS)ランジスタ20のゲート絶縁膜
はCODのゲート絶縁膜よりも薄くなる。このため、L
SIの設計ルールに従ってトランジスタの微細化を容易
に達成することができ、トランジスタ20における不要
容量を十分に小さくすることができる。さらに、トラン
ジスタ20としてLDD構造を用いているので、寄生容
量等の不要容量をさらに小さくすることができる。従っ
て、FDAの出力感度の向上をはかることができ、これ
を固体撮像装置に適用すれば感度の大幅な向上を達成す
ることが可能となる。
なお、本発明は上述した実施例に限定されるものではな
い。実施例では、CCDのゲート絶縁膜を3層構造にし
、MOS)ランジスタのゲート絶縁膜を単層にしたが、
CCDのゲート絶縁膜は2層であってもよい。また、C
CD及びトランジスタの各ゲート絶縁膜を別工程により
形成して、トランジスタのゲート絶縁膜をCCDのゲー
ト絶縁膜よりも薄く形成すれば、CCDのゲート絶縁膜
は単層であってもよい。その他、本発明の要旨を逸脱し
ない範囲で、種々変形して実施することができる。
い。実施例では、CCDのゲート絶縁膜を3層構造にし
、MOS)ランジスタのゲート絶縁膜を単層にしたが、
CCDのゲート絶縁膜は2層であってもよい。また、C
CD及びトランジスタの各ゲート絶縁膜を別工程により
形成して、トランジスタのゲート絶縁膜をCCDのゲー
ト絶縁膜よりも薄く形成すれば、CCDのゲート絶縁膜
は単層であってもよい。その他、本発明の要旨を逸脱し
ない範囲で、種々変形して実施することができる。
[発明の効果〕
以上詳述したように本発明によれば、CCDの出力アン
プとして用いられるFDAを構成するMOSトランジス
タのゲート絶縁膜をCCDのゲート絶縁膜よりも薄く形
成し、該トランジスタの微細化をはかつているので、F
DAの出力感度の向上をはかることができ、固体撮像装
置の高感度化等に寄与し得る電荷転送装置を実現するこ
とが可能となる。
プとして用いられるFDAを構成するMOSトランジス
タのゲート絶縁膜をCCDのゲート絶縁膜よりも薄く形
成し、該トランジスタの微細化をはかつているので、F
DAの出力感度の向上をはかることができ、固体撮像装
置の高感度化等に寄与し得る電荷転送装置を実現するこ
とが可能となる。
第1図は本発明の一実施例に係わる電荷転送装置の出力
部の構成を示す模式図、第2図は上記実施例装置に用い
たCCDの転送部とMOSトランジスタの構造を示す断
面図、第3図はLDD構造とそうでないトランジスタの
作用を説明するための模式図、第4図はLDD構造でな
いMOS)ランジスタの構成を示す図、第5図はLDD
構造のMOS)ランジスタの構成を示す図である。 10・・・半導体基板、 11・・・浮遊拡散層、 12・・・リセットドレイン、− 13・・・転送電極、 14・・・出力ゲート、 15・・・リセットゲート、 20・・・MOSトランジスタ、 21・・・ゲート、 22・・・ソース・ドレイン領域、 23・・・低濃度拡散層、 31.33・・・5i02膜、 32・・・SiN膜、 34・・・側壁絶縁膜。 出願人代理人 弁理士 鈴 江 武 彦RD
R3OG 第1図 第2図 第 3 図 + (a) 第4 □ (a) 第5 (b) 図 (b) 図
部の構成を示す模式図、第2図は上記実施例装置に用い
たCCDの転送部とMOSトランジスタの構造を示す断
面図、第3図はLDD構造とそうでないトランジスタの
作用を説明するための模式図、第4図はLDD構造でな
いMOS)ランジスタの構成を示す図、第5図はLDD
構造のMOS)ランジスタの構成を示す図である。 10・・・半導体基板、 11・・・浮遊拡散層、 12・・・リセットドレイン、− 13・・・転送電極、 14・・・出力ゲート、 15・・・リセットゲート、 20・・・MOSトランジスタ、 21・・・ゲート、 22・・・ソース・ドレイン領域、 23・・・低濃度拡散層、 31.33・・・5i02膜、 32・・・SiN膜、 34・・・側壁絶縁膜。 出願人代理人 弁理士 鈴 江 武 彦RD
R3OG 第1図 第2図 第 3 図 + (a) 第4 □ (a) 第5 (b) 図 (b) 図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 半導体基板上にゲート絶縁膜を介して複数の転送電極を
配列してなる電荷結合素子と、この電荷結合素子により
転送された信号電荷を電圧信号に変換する浮遊拡散層と
、この浮遊拡散層で得られた電圧信号を増幅して出力す
るMOSトランジスタからなる浮遊拡散層型増幅器とを
備えた電荷転送装置において、 前記MOSトランジスタのゲート絶縁膜の厚さを前記電
荷結合素子のゲート絶縁膜の厚さよりも薄く形成してな
ることを特徴とする電荷転送装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2340371A JP2991488B2 (ja) | 1990-11-30 | 1990-11-30 | 電荷転送装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2340371A JP2991488B2 (ja) | 1990-11-30 | 1990-11-30 | 電荷転送装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04207043A true JPH04207043A (ja) | 1992-07-29 |
JP2991488B2 JP2991488B2 (ja) | 1999-12-20 |
Family
ID=18336306
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2340371A Expired - Fee Related JP2991488B2 (ja) | 1990-11-30 | 1990-11-30 | 電荷転送装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2991488B2 (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5357129A (en) * | 1992-12-28 | 1994-10-18 | Sharp Kabushiki Kaisha | Solid state imaging device having high-sensitivity and low-noise characteristics by reducing electrostatic capacity of interconnection |
US6465819B2 (en) | 1998-08-25 | 2002-10-15 | Nec Corporation | Solid state imaging apparatus with transistors having different gate insulating film thickness and manufacturing method for the same |
US6472255B1 (en) | 1998-02-04 | 2002-10-29 | Nec Corporation | Solid-state imaging device and method of its production |
-
1990
- 1990-11-30 JP JP2340371A patent/JP2991488B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5357129A (en) * | 1992-12-28 | 1994-10-18 | Sharp Kabushiki Kaisha | Solid state imaging device having high-sensitivity and low-noise characteristics by reducing electrostatic capacity of interconnection |
US6472255B1 (en) | 1998-02-04 | 2002-10-29 | Nec Corporation | Solid-state imaging device and method of its production |
US6465819B2 (en) | 1998-08-25 | 2002-10-15 | Nec Corporation | Solid state imaging apparatus with transistors having different gate insulating film thickness and manufacturing method for the same |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2991488B2 (ja) | 1999-12-20 |
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