JPH0424873B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は電荷転送装置を用いた固体撮像装置に
関するものである。固体撮像装置は、小型軽量、
低消費電力、高信頼性を特徴とし、しかも撮像管
におけるような焼き付きの心配もないため、近
年、多方面にわたつて研究開発がなされている。

第１図は上述した電荷転送撮像装置のうち、イ
ンターライン転送方式と呼ばれるものの概略図で
あり、複数列の電荷転送装置から成る垂直シフト
レジスタ群１０と、各垂直シフトレジスタの片側
に隣接して配置された光電変換素子群１１と、各
垂直シフトレジスタの一端に電気的に結合した水
平シフトレジスタ１２と、水平シフトレジスタ１
２の一端に設けられた電荷検出部１３から構成さ
れている。

第２図は第１図に示す電荷転送撮像装置のうち
垂直シフトレジスタ群１０と水平シフトレジスタ
１２との結合領域１４の拡大図であり、垂直シフ
トレジスタ１０のチヤネル領域２０は垂直電荷転
送電極２１，２２と、垂直シフトレジスタ１０か
ら水平シフトレジスタ１２への信号電荷の転送を
制御する垂直トランスフアゲート電極２３で被わ
れている。また水平シフトレジスタ１２のチヤネ
ル領域２４は水平電荷転送電極２５，２６，２
７，２８，２９で被われている。さらに同図にお
いて、チヤネル領域２０の末端の領域３０を水平
電荷転送電極２７の一部で被うことにより、垂直
シフトレジスタ１０と水平シフトレジスタ１２が
電気的に結合されている。

第３図は第２図に示す結合領域の−線上の
断面を模式的に示したものである。半導体基板３
１の主面には絶縁層３２を介して上述した垂直電
荷転送電極２１，２２、垂直トランスフアゲート
電極２３、水平電荷転送電極２７が形成されてい
る。また上記の各電極下には、例えば基板半導体
とは反対の導電型をもつ埋込みチヤネル層３３が
形成され、またチヤネル領域の外側には例えば埋
込みチヤネル層３３の不純物と反対の導電型不純
物をドーピングしたチヤネルストツプ領域３４が
形成されている。また半導体の主面は例えば金属
層３５で光遮蔽されている。同図において領域３
６は垂直シフトレジスタと水平シフトレジスタを
電気的に結合している第２図の領域３０示し、ま
た領域３７は水平シフトレジスタのチヤネル領域
を示している。

かかる構造の電荷転送撮像装置の動作は、第１
図において光電変換素子群１１に入射光量に応じ
て蓄積された信号電荷が映像信号のフレーム周
期、あるいはフイールド周期ごとに対応する垂直
シフトレジスタ群１０へ読み出されたのち、映像
信号の水平走査周期（1H）ごとに前記垂直シフ
トレジスタ群１０内を並列に下方向に順次転送さ
れる。垂直シフトレジスタ群１０の末端まで転送
された信号電荷は、垂直トランスフアゲート電極
２３がオン状態となる水平走査周期（1H）ごと
に水平シフトレジスタ１２へ並列に注入される。
水平シフトレジスタ１２へ送られた信号電荷は、
次の周期で垂直シフトレジスタ群１０から信号電
荷が転送されてくる間に、水平方向に順次転送さ
れ、電荷検出部１３から映像信号として外部へ取
り出される。

この様な従来の電荷転送撮像装置では、高輝度
被写体を撮像した場合などに、映像が横方向に流
れたり、あるいは映像の前に横線状の偽信号が現
われたりする。撮像動作上好ましくない現像が見
受けられた。この現像は前記電荷転送撮像装置を
単板カラーカメラに応用した場合など、色ずれ、
あるいは色のシエーデングの原因ともなつてい
た。

前記現像は第２図あるいは第３図に示す垂直シ
フトレジスタと水平シフトレジスタの結合領域の
構造に起因するものである。第４図ａ，ｂ，ｃは
前記現像を説明するために第３図に示す結合領域
の断面図の各部分における電位分布を模式的に示
したもので、第４図ａ，ｂは垂直電荷転送電極２
１，２２と水平電荷転送電極２７がオン状態で、
垂直トランスフアゲート電極２３がオフ状態とな
る時点の電位分布を示し、第４図ｃは水平電荷転
送電極２７だけが前記状態からオフ状態に変移し
た時点の電位分布を示している。また第５図はチ
ヤネル領域の幅とこの領域でのチヤネル電位の関
係を示す図である。以後、第２図、第３図、第４
図及び第５図を用いて前記現像を説明する。

まず第４図ａにおいて第３図に示す領域３６の
チヤネル電位_Vが領域３７のチヤネル電位_Hに
比べて小さいのは、第２図に示す領域３０のチヤ
ネル幅W_Vが水平シフトレジスタのチヤネル領域
２４の幅W_Hに比べて小さいためである。すなわ
ち第５図においてチヤネル幅W_Hを有する領域の
チヤネル電位は_Hであるが、チヤネル幅W_Vを有
する領域のチヤネル電位_Vは狭チヤネル効果に
より上記チヤネル電位_Hよりも小さくなる。こ
のため第４図ａにおいて水平シフトレジスタのチ
ヤネル領域３７を上記２つのチヤネル電位差_H
−_Vよりも小さなレベル信号電荷が転送される
場合には、信号電荷は領域３６に入いり込まず、
効率の良い転送が行なわれる。ところが同図ｂに
示すように信号電荷のレベルが上記電位差_H−
_Vを越える程大きくなると、上記信号電荷の一
部は領域３６へ入いり込み、水平シフトレジスタ
の転送効率を著しく劣化させる。これが前述した
高輝度被写体撮像時の映像の横方向への流れの原
因となつていた。さらに同図ｃに示すように水平
電荷転送電極２７がオフ状態となると、領域３６
へ入いり込んだ信号電荷の一部は垂直トランスフ
アゲート２３下のバリア４０を乗り越えて垂直電
荷転送電極２２下のウエル４１へ注入される。ウ
エル４１へ注入された偽の信号電荷は垂直トラン
スフアゲート電極２３がオン状態となるタイミン
グで再び水平シフトレジスタへ注入され、あたか
も真の信号電荷であるように振る舞う。これが前
述した高輝度被写体撮像時の横線上の偽信号の発
生原因となつていた。

本発明の目的は上記の欠点を無くした高品質な
電荷転送撮像装置を提供することにある。

本発明によれば一導電型を有する半導体上に形
成された電荷転送装置から成る複数列の垂直シフ
トレジスタ群と、前記垂直シフトレジスタ群に対
応して配置された光電変換素子群と、前記垂直シ
フトレジスタ群の一端に隣接した設けられた電荷
転送水平シフトレジスタと、前記垂直シフトレジ
スタ群の末端のチヤネル領域を前記水平シフトレ
ジスタの水平電荷転送電極の一部で被うことによ
り設けられた前記垂直シフトレジスタ群と前記水
平シフトレジスタとの結合部と、前記水平シフト
レジスタの一端に設けられた電荷検出部とから成
る電荷転送撮像装置であつて、前記水平電荷転送
電極下のチヤネル電位と前記結合部のチヤネル電
位の差が前記電荷転送撮影装置の最大信号レベル
に比べて大きくなるように、前記垂直シフトレジ
スタ群及び前記結合部が構成される前記半導体の
不純物濃度が前記水平シフトレジスタが構成され
る前記半導体の不純物濃度より大きくなるように
したことを特徴とする電荷転送撮像装置が得られ
る。

次に本発明について図面を用いて説明する。

第６図は本発明による電荷転送撮像装置の一実
施例を示し、本発明の基本構成は従来例の第１図
とほぼ同一である。第１図に示す垂直シフトレジ
スタ群１０と水平シフトレジスタ１２との結合領
域１４の断面図であり、従来例の第３図に対応し
ている。また同図において第３図の同一番号のも
のは同一構成要素を示している。同図において垂
直シフトレジスタのチヤネル領域および領域３６
は基板３１と同一導電型を有し基板３１よりもよ
り高濃度の半導体層３８上に形成されている。一
般に高濃度の半導体基板上に形成された埋込みチ
ヤネルのチヤネル電位は低濃度の半導体基板上に
形成された場合のチヤネル電位よりも小さな値と
なる。したがつて同一のゲート電圧に対しては第
６図の半導体層３８上に形成された埋込みチヤネ
ルのチヤネル電位は水平レジスタのチヤネル領域
３７のチヤネル電位よりも全体に浅くなる。この
ため前記従来例において示した第４図ａ，ｂ，ｃ
に対応する電位分布は第７図ａ，ｂ，ｃのように
なる。第７図の水平レジスタのチヤネル領域３７
のチヤネル電位_Hは従来例と同電位であるが、
領域３６のチヤネル電位_Vは前記理由により従
来例よりもより低電位となる。したがつてチヤネ
ル電位差_H−_Vは従来よりも大きな値が得られ
る。この結果第７図ｂで示すように大量の信号電
荷が蓄積されても従来例において見られたような
領域３６での信号電荷の蓄積がなくせる。そのた
め第７図ｃに示すように水平電荷転送電極２７が
オフ状態となつても従来のように信号電荷の一部
が垂直レジスタ側へと注入されることがなくな
る。この結果前記従来観察されていた欠点が除去
される。

第８図本発明による他の実施例を示すもので、
一導電型を有する半導体基板４２上にこの基板と
は反対導電型を有する半導体層４１を形成しこの
半導体層上に本撮像装置が構成されている。本実
施例においては前記第６図に示す実施例の基板３
１は半導体層４１に対応し、半導体層３７は半導
体層４０に対応する。本実施例においても半導体
層４０は半導体層４１よりも高濃度となるように
設定される。この結果本実施例による装置は半導
体層４１が第６図の基板３１と見なせ、第６図に
示す実施例と同様に考えることができる。

以上述べたように本発明によれば従来の電荷転
送撮像装置において高輝度被写体を撮像した場合
に、映像が横方向に流れたり、あるいは映像の前
に横線状の偽信号が現われたりする現像が除去さ
れる。

なお以上の説明では便宜上Ｎチヤネルデバイス
について説明したがＰチヤネルデバイスについて
も本発明の主旨が適用できることは明らかであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図はインターライン転送方式の撮像装置の
概略図、第２図は第１図における垂直シフトレジ
スタと水平シフトレジスタの結合領域の拡大図で
従来例を示している。第３図は第２図の−線
上の断面図、第４図ａ，ｂ，ｃは第３図における
電位分布模式図、第５図はチヤネル電位のチヤネ
ル幅依存性を示す図、第６図は第１図における垂
直シフトレジスタと水平シフトレジスタの結合領
域の断面図で本発明による構造が示されている。
第７図ａ，ｂ，ｃは第６図における電位分布模式
図、第８図は本発明による他の実施例を示す。 図において、１０は垂直シフトレジスタ群、１
１は光電変換素子群、１２は水平シフトレジス
タ、１３は電荷検出部、１４は垂直シフトレジス
タと水平シフトレジスタの結合領域、２０は垂直
シフトレジスタのチヤネル領域、２１，２２は垂
直電荷転送電極、２３は垂直トランスフアゲート
電極、２４，３７は水平シフトレジスタのチヤネ
ル領域、２５〜２９は水平電荷転送電極、３０，
３６は水平電荷転送電極の一部で被われた垂直シ
フトレジスタの末端領域、３１，４２は半導体基
板、３２は絶縁層、３３は埋込みチヤネル層、３
４はチヤネルストツプ領域、３５は金属層、４１
は半導体基板４２と反対導電型を有する半導体
層、３８，４０はそれぞれ３１，４１と同一導電
型を有しより高濃度の半導体層である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 一導電型を有する半導体上に形成された電荷
   転送装置から成る複数列の垂直シフトレジスタ群
   と、前記垂直シフトレジスタ群に対応して配置さ
   れた光電変換素子群と、前記垂直シフトレジスタ
   群の一端に隣接して設けられた電荷転送水平シフ
   トレジスタと、前記垂直シフトレジスタ群の末端
   のチヤネル領域を前記水平シフトレジスタの水平
   電荷転送電極の一部で被うことにより設けられた
   前記垂直シフトレジスタ群と前記水平シフトレジ
   スタとの結合部と、前記水平シフトレジスタの一
   端に設けられた電荷検出部とから成る電荷転送装
   置であつて、前記水平電荷転送電極下のチヤネル
   電位と前記結合部のチヤネル電位の差が前記電荷
   転送撮像装置の最大信号レベルに比べて大きくな
   るように、前記垂直シフトレジスタ群及び前記結
   合部が構成される前記半導体の不純物濃度が前記
   水平シフトレジスタが構成される前記半導体の不
   純物濃度より大きくなるようにしたことを特徴と
   する電荷転送撮像装置。