JPH05152558A - 電荷転送装置 - Google Patents
電荷転送装置Info
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- JPH05152558A JPH05152558A JP4105760A JP10576092A JPH05152558A JP H05152558 A JPH05152558 A JP H05152558A JP 4105760 A JP4105760 A JP 4105760A JP 10576092 A JP10576092 A JP 10576092A JP H05152558 A JPH05152558 A JP H05152558A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 信号電荷検出部として用いるＦＧＡの検出感
度の向上をはかることができ、固体撮像装置の高感度化
に寄与し得る電荷転送装置を提供すること。 【構成】 半導体基板１０上にゲート絶縁膜３０を介し
て複数の転送電極１３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一時蓄積
する浮遊拡散層１１と、この浮遊拡散層１１上にゲート
絶縁膜３０を介して設けられた浮遊ゲート電極２１と、
この浮遊ゲート電極２１に発生する電圧信号を増幅して
出力するＭＯＳトランジスタ２０とを具備した電荷転送
装置において、電荷結合素子部のゲート絶縁膜３０をＳ
ｉＯ2 ／ＳｉＮ／ＳｉＯ2 の３層で形成し、浮遊拡散層
１１上のゲート絶縁膜３０をＳｉＯ2 の１層で形成し、
浮遊拡散層１１のゲート絶縁膜の膜厚を電荷結合素子の
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
とする。
度の向上をはかることができ、固体撮像装置の高感度化
に寄与し得る電荷転送装置を提供すること。 【構成】 半導体基板１０上にゲート絶縁膜３０を介し
て複数の転送電極１３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一時蓄積
する浮遊拡散層１１と、この浮遊拡散層１１上にゲート
絶縁膜３０を介して設けられた浮遊ゲート電極２１と、
この浮遊ゲート電極２１に発生する電圧信号を増幅して
出力するＭＯＳトランジスタ２０とを具備した電荷転送
装置において、電荷結合素子部のゲート絶縁膜３０をＳ
ｉＯ2 ／ＳｉＮ／ＳｉＯ2 の３層で形成し、浮遊拡散層
１１上のゲート絶縁膜３０をＳｉＯ2 の１層で形成し、
浮遊拡散層１１のゲート絶縁膜の膜厚を電荷結合素子の
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
とする。
Description
【０００１】
【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
に信号電荷検出部の改良をはかった電荷転送装置に関す
る。
ＣＣＤと略記する）を用いた電荷転送装置に係わり、特
に信号電荷検出部の改良をはかった電荷転送装置に関す
る。
【０００２】
【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。この固体撮像装置は、光を電気信号
（信号電荷）に変換する光電変換部，変換された信号電
荷を転送する電荷転送部，及び電荷転送部により転送さ
れた信号電荷を検出する信号電荷検出部（信号出力部）
からなり、電荷転送部としてＣＣＤが用いられている。
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。この固体撮像装置は、光を電気信号
（信号電荷）に変換する光電変換部，変換された信号電
荷を転送する電荷転送部，及び電荷転送部により転送さ
れた信号電荷を検出する信号電荷検出部（信号出力部）
からなり、電荷転送部としてＣＣＤが用いられている。
【０００３】信号電荷検出部には種々の形態があるが、
その一つとしてフローティング・ゲート・アンプ（以
下、ＦＧＡと略記する）が用いられている。このＦＧＡ
は、ＣＣＤの出力端とリセットドレインとの間に浮遊拡
散層及び浮遊ゲート電極を設け、浮遊拡散層に一時的に
蓄積される信号電荷による浮遊ゲート電極の電位変化を
トランジスタで増幅して出力するものである。
その一つとしてフローティング・ゲート・アンプ（以
下、ＦＧＡと略記する）が用いられている。このＦＧＡ
は、ＣＣＤの出力端とリセットドレインとの間に浮遊拡
散層及び浮遊ゲート電極を設け、浮遊拡散層に一時的に
蓄積される信号電荷による浮遊ゲート電極の電位変化を
トランジスタで増幅して出力するものである。
【０００４】ところで、最近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、ＣＣ
Ｄの出力アンプとして用いられるＦＧＡの高感度化が要
求されている。ＦＧＡの検出感度を高める手段として、
浮遊ゲート電極の酸化膜容量を大きくしてＦＧＡの浮遊
容量（感度は浮遊容量に反比例する）を小さくすること
が考えられる。
高感度化が望まれており、高感度化の一貫として、ＣＣ
Ｄの出力アンプとして用いられるＦＧＡの高感度化が要
求されている。ＦＧＡの検出感度を高める手段として、
浮遊ゲート電極の酸化膜容量を大きくしてＦＧＡの浮遊
容量（感度は浮遊容量に反比例する）を小さくすること
が考えられる。
【０００５】しかしながら、ＦＧＡを構成する浮遊ゲー
ト電極は、ＣＣＤの転送電極と同時に形成され、浮遊ゲ
ート電極下のゲート酸化膜はＣＣＤのゲート酸化膜と共
通である。ＣＣＤのゲート酸化膜は耐圧、その他の理由
によりあまり薄くすることはできず、このため浮遊ゲー
ト電極下のゲート酸化膜もあまり薄くできない。従っ
て、浮遊ゲート電極の酸化膜容量を大きくすることはで
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。
ト電極は、ＣＣＤの転送電極と同時に形成され、浮遊ゲ
ート電極下のゲート酸化膜はＣＣＤのゲート酸化膜と共
通である。ＣＣＤのゲート酸化膜は耐圧、その他の理由
によりあまり薄くすることはできず、このため浮遊ゲー
ト電極下のゲート酸化膜もあまり薄くできない。従っ
て、浮遊ゲート電極の酸化膜容量を大きくすることはで
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。
【０００６】一方、ＦＧＡを構成する浮遊ゲート電極を
所定の電位に設定するには、リセットトランジスタが用
いられる。このリセットトランジスタは、半導体基板上
に絶縁膜を介して形成されたポリシリコンゲートと、半
導体基板上のソース・ドレインで形成されている。さら
に、リセットトランジスタのソースと浮遊ゲート電極は
ベリード・コンタクトで接続されている。そして、この
浮遊ゲートとリセットトランジスタとの間にあるベリー
ド・コンタクトが、ＦＧＡの浮遊容量を大きくする要因
となっていた。
所定の電位に設定するには、リセットトランジスタが用
いられる。このリセットトランジスタは、半導体基板上
に絶縁膜を介して形成されたポリシリコンゲートと、半
導体基板上のソース・ドレインで形成されている。さら
に、リセットトランジスタのソースと浮遊ゲート電極は
ベリード・コンタクトで接続されている。そして、この
浮遊ゲートとリセットトランジスタとの間にあるベリー
ド・コンタクトが、ＦＧＡの浮遊容量を大きくする要因
となっていた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】このように従来、ＣＣ
Ｄ等の電荷転送部及びＦＧＡ等の信号電荷検出部からな
る電荷転送装置においては、信号電荷検出部として用い
られるＦＧＡの検出感度を高めるには限界があり、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。
Ｄ等の電荷転送部及びＦＧＡ等の信号電荷検出部からな
る電荷転送装置においては、信号電荷検出部として用い
られるＦＧＡの検出感度を高めるには限界があり、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。
【０００８】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、信号電荷検出部として
用いるＦＧＡの検出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などに寄与し得る電荷転送装置を
提供することにある。
ので、その目的とするところは、信号電荷検出部として
用いるＦＧＡの検出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などに寄与し得る電荷転送装置を
提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明の骨子は、ＣＣＤ
の出力アンプとして用いられるＦＧＡの改良により検出
感度の向上をはかることにある。
の出力アンプとして用いられるＦＧＡの改良により検出
感度の向上をはかることにある。
【００１０】即ち本発明（請求項１）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出力端に隣接して
設けられ、該素子により転送された信号電荷を一時蓄積
する浮遊拡散層と、この浮遊拡散層上にゲート絶縁膜を
介して設けられた浮遊ゲート電極と、この浮遊ゲート電
極に発生する電圧信号を増幅して出力するＭＯＳトラン
ジスタとを具備した電荷転送装置において、浮遊拡散層
上のゲート絶縁膜の膜厚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たことを特徴としている。
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出力端に隣接して
設けられ、該素子により転送された信号電荷を一時蓄積
する浮遊拡散層と、この浮遊拡散層上にゲート絶縁膜を
介して設けられた浮遊ゲート電極と、この浮遊ゲート電
極に発生する電圧信号を増幅して出力するＭＯＳトラン
ジスタとを具備した電荷転送装置において、浮遊拡散層
上のゲート絶縁膜の膜厚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たことを特徴としている。
【００１１】ここで、浮遊拡散層上のゲート絶縁膜の膜
厚を電荷結合素子のゲート絶縁膜の厚さよりも薄く形成
する手段としては、浮遊拡散層上のゲート絶縁膜を単一
の層で形成し、電荷結合素子のゲート絶縁膜を複数の層
で形成すればよい。また、浮遊拡散層上のゲート絶縁膜
と電荷結合素子のゲート絶縁膜を従来と同様に同時に形
成（同じ絶縁膜で形成）し、浮遊拡散層上のゲート絶縁
膜を所定量だけエッチングしてもよい。
厚を電荷結合素子のゲート絶縁膜の厚さよりも薄く形成
する手段としては、浮遊拡散層上のゲート絶縁膜を単一
の層で形成し、電荷結合素子のゲート絶縁膜を複数の層
で形成すればよい。また、浮遊拡散層上のゲート絶縁膜
と電荷結合素子のゲート絶縁膜を従来と同様に同時に形
成（同じ絶縁膜で形成）し、浮遊拡散層上のゲート絶縁
膜を所定量だけエッチングしてもよい。
【００１２】また本発明（請求項２）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出力端に隣接して
設けられ、該素子により転送された信号電荷を一時蓄積
する浮遊拡散層と、この浮遊拡散層上にゲート絶縁膜を
介して設けられた浮遊ゲート電極と、この浮遊ゲート電
極に発生する電圧信号を増幅して出力するＭＯＳトラン
ジスタとを具備した電荷転送装置において、浮遊ゲート
電極をポリシリコン膜で形成し、且つこのポリシリコン
膜の一部に該浮遊ゲート電極を所定の電位に設定するリ
セットトランジスタを形成したことを特徴としている。
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出力端に隣接して
設けられ、該素子により転送された信号電荷を一時蓄積
する浮遊拡散層と、この浮遊拡散層上にゲート絶縁膜を
介して設けられた浮遊ゲート電極と、この浮遊ゲート電
極に発生する電圧信号を増幅して出力するＭＯＳトラン
ジスタとを具備した電荷転送装置において、浮遊ゲート
電極をポリシリコン膜で形成し、且つこのポリシリコン
膜の一部に該浮遊ゲート電極を所定の電位に設定するリ
セットトランジスタを形成したことを特徴としている。
【００１３】ここで、ポリシリコン膜の一部にリセット
トランジスタを形成する手段としては、ポリシリコン膜
の一部に浮遊ゲート電極を兼ねたソースと、このソース
にチャネル領域を介して離間配置されたドレインを設
け、さらにチャネル領域下の半導体基板に拡散層ゲート
又はチャネル領域上にポリシリコンゲートを設けるよう
にすればよい。
トランジスタを形成する手段としては、ポリシリコン膜
の一部に浮遊ゲート電極を兼ねたソースと、このソース
にチャネル領域を介して離間配置されたドレインを設
け、さらにチャネル領域下の半導体基板に拡散層ゲート
又はチャネル領域上にポリシリコンゲートを設けるよう
にすればよい。
【００１４】
【作用】本発明（請求項１）によれば、ＦＧＡを構成す
る浮遊ゲート電極下のゲート絶縁膜をＣＣＤのゲート絶
縁膜より薄く形成しているので、ＣＣＤの耐圧低下等の
不都合を招くことなく、ＦＧＡの浮遊容量を小さくする
ことができる。従って、ＦＧＡにおける検出感度の向上
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になる。
る浮遊ゲート電極下のゲート絶縁膜をＣＣＤのゲート絶
縁膜より薄く形成しているので、ＣＣＤの耐圧低下等の
不都合を招くことなく、ＦＧＡの浮遊容量を小さくする
ことができる。従って、ＦＧＡにおける検出感度の向上
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になる。
【００１５】また、本発明（請求項２）によれば、リセ
ットトランジスタを浮遊ゲート電極と同じポリシリコン
膜で形成することにより、リセットトランジスタのソー
スと浮遊ゲートにコンタクトを形成する必要がなくな
る。このため、ＦＧＡの全体の浮遊容量を小さくするこ
とができ、ＦＧＡにおける検出感度の向上をはかること
が可能となる。
ットトランジスタを浮遊ゲート電極と同じポリシリコン
膜で形成することにより、リセットトランジスタのソー
スと浮遊ゲートにコンタクトを形成する必要がなくな
る。このため、ＦＧＡの全体の浮遊容量を小さくするこ
とができ、ＦＧＡにおける検出感度の向上をはかること
が可能となる。
【００１６】
【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。
説明する。
【００１７】図１は、本発明の第１の実施例に係わる電
荷転送装置の出力部構成を示す模式図であり、ＦＧＡの
初段ＭＯＳトランジスタとＣＣＤの基本構成を示してい
る。
荷転送装置の出力部構成を示す模式図であり、ＦＧＡの
初段ＭＯＳトランジスタとＣＣＤの基本構成を示してい
る。
【００１８】半導体基板１０の表面層には、ＣＣＤチャ
ネル（浮遊拡散層）１１及びリセットドレイン１２が形
成されている。基板１０上には、ゲート絶縁膜３０を介
して各種ゲート及び転送電極が形成されている。即ち、
ＣＣＤの転送電極１３の最終段とリセットドレイン１２
との間に、出力ゲート１４，浮遊ゲート電極２１及びリ
セットゲート１５が形成されている。ここで、浮遊ゲー
ト電極２１の下のゲート絶縁膜３０は他の部分よりも薄
くなっている。
ネル（浮遊拡散層）１１及びリセットドレイン１２が形
成されている。基板１０上には、ゲート絶縁膜３０を介
して各種ゲート及び転送電極が形成されている。即ち、
ＣＣＤの転送電極１３の最終段とリセットドレイン１２
との間に、出力ゲート１４，浮遊ゲート電極２１及びリ
セットゲート１５が形成されている。ここで、浮遊ゲー
ト電極２１の下のゲート絶縁膜３０は他の部分よりも薄
くなっている。
【００１９】図２は、上記実施例装置に用いるＣＣＤの
転送部と浮遊ゲート電極部の具体的構造を示す断面図で
ある。ＣＣＤ部では、図２（ａ）に示すように、ＳｉＯ
2 膜３１，ＳｉＮ膜３２，及びＳｉＯ2 膜３３の３層構
造からなるゲート絶縁膜３０の上に転送電極１３が設け
られている。これに対し、浮遊ゲート電極部において
は、図２（ｂ）に示すように、ＳｉＯ2 膜３１の１層か
らなるゲート絶縁膜３０の上に浮遊ゲート電極２１が設
けられている。
転送部と浮遊ゲート電極部の具体的構造を示す断面図で
ある。ＣＣＤ部では、図２（ａ）に示すように、ＳｉＯ
2 膜３１，ＳｉＮ膜３２，及びＳｉＯ2 膜３３の３層構
造からなるゲート絶縁膜３０の上に転送電極１３が設け
られている。これに対し、浮遊ゲート電極部において
は、図２（ｂ）に示すように、ＳｉＯ2 膜３１の１層か
らなるゲート絶縁膜３０の上に浮遊ゲート電極２１が設
けられている。
【００２０】つまり、ＣＣＤ部においてはゲート絶縁膜
３０が３槽構造であり、浮遊ゲート電極部においてはゲ
ート絶縁膜３０が単層構造であり、浮遊ゲート電極２１
下のゲート絶縁膜３０はＣＣＤ部よりも薄くなってい
る。
３０が３槽構造であり、浮遊ゲート電極部においてはゲ
ート絶縁膜３０が単層構造であり、浮遊ゲート電極２１
下のゲート絶縁膜３０はＣＣＤ部よりも薄くなってい
る。
【００２１】この構造を実現するためには、ＣＣＤ部及
び浮遊ゲート電極部共に３層構造のゲート絶縁膜３０を
形成した後、浮遊ゲート電極部においてＳｉＯ2 膜３３
及びＳｉＮ膜３２をエッチング除去すればよい。
び浮遊ゲート電極部共に３層構造のゲート絶縁膜３０を
形成した後、浮遊ゲート電極部においてＳｉＯ2 膜３３
及びＳｉＮ膜３２をエッチング除去すればよい。
【００２２】図３は、ＦＧＡにおける各部の容量成分を
等価的に示す模式図である。ＦＧＡの浮遊容量は、出力
トランジスタ２０のゲート２１からグランド及び他の電
極まで含めたトランジスタ容量ＣT 、浮遊ゲート電極２
１の酸化膜容量ＣOX、及びＣＣＤチャネル１１の容量Ｃ
P などの成分から構成される。
等価的に示す模式図である。ＦＧＡの浮遊容量は、出力
トランジスタ２０のゲート２１からグランド及び他の電
極まで含めたトランジスタ容量ＣT 、浮遊ゲート電極２
１の酸化膜容量ＣOX、及びＣＣＤチャネル１１の容量Ｃ
P などの成分から構成される。
【００２３】ここで、ＦＧＡはＣＣＤから転送された信
号電荷ΔＱINを浮遊ゲート電極２１のゲート酸化膜３１
を介して電圧ΔＶFGとして、ソース・ホロワのトランジ
スタ２０に伝える。従って、図３の等価回路は図４に示
すように表わされる。ＦＧＡの浮遊容量ＣFGは ＣFG＝ΔＱIN／ΔＶFG … (1) と定義されるので、図４から ＣFG＝ＣT ＋（ＣP ／ＣOX）×（ＣOX＋ＣT ） ＝ＣT ＋ＣP （１＋ＣT ／ＣOX） … (2) で求められる。ここで、ＣOXは浮遊ゲート電極２１下の
ゲート酸化膜３１の膜厚に逆比例（ＣOX＝ｋＥOX／Ｔ
で、ＥOXはＳｉＯ2 膜の誘電率，Ｔはゲート酸化膜の厚
さを表わす）するので、膜厚が十分薄い場合は、ＣOX＞
＞ＣT となり、 ＣFG＝ＣT ＋ＣP … (3) が成り立つ。なお、浮遊ゲート電極２１下のゲート酸化
膜３１の膜厚が薄ければ薄いほどＣFGの値は上記の式に
近付き、小さくなる。
号電荷ΔＱINを浮遊ゲート電極２１のゲート酸化膜３１
を介して電圧ΔＶFGとして、ソース・ホロワのトランジ
スタ２０に伝える。従って、図３の等価回路は図４に示
すように表わされる。ＦＧＡの浮遊容量ＣFGは ＣFG＝ΔＱIN／ΔＶFG … (1) と定義されるので、図４から ＣFG＝ＣT ＋（ＣP ／ＣOX）×（ＣOX＋ＣT ） ＝ＣT ＋ＣP （１＋ＣT ／ＣOX） … (2) で求められる。ここで、ＣOXは浮遊ゲート電極２１下の
ゲート酸化膜３１の膜厚に逆比例（ＣOX＝ｋＥOX／Ｔ
で、ＥOXはＳｉＯ2 膜の誘電率，Ｔはゲート酸化膜の厚
さを表わす）するので、膜厚が十分薄い場合は、ＣOX＞
＞ＣT となり、 ＣFG＝ＣT ＋ＣP … (3) が成り立つ。なお、浮遊ゲート電極２１下のゲート酸化
膜３１の膜厚が薄ければ薄いほどＣFGの値は上記の式に
近付き、小さくなる。
【００２４】このように本実施例によれば、ＣＣＤのゲ
ート絶縁膜３０はＳｉＯ2 膜３１，ＳｉＮ膜３２及びＳ
ｉＯ2 膜３３の３層で形成し、浮遊ゲート電極２１下の
ゲート絶縁膜３０はＳｉＯ2 膜３１の１層で形成してい
るので、浮遊ゲート電極２１下のゲート絶縁膜３０はＣ
ＣＤのゲート絶縁膜３０よりも薄くなる。このため、Ｃ
ＣＤの耐圧低下等の問題を招くことなく、ＦＧＡの全体
の浮遊容量ＣFGを十分に小さくすることができる。従っ
て、ＦＧＡ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
ることが可能になる。
ート絶縁膜３０はＳｉＯ2 膜３１，ＳｉＮ膜３２及びＳ
ｉＯ2 膜３３の３層で形成し、浮遊ゲート電極２１下の
ゲート絶縁膜３０はＳｉＯ2 膜３１の１層で形成してい
るので、浮遊ゲート電極２１下のゲート絶縁膜３０はＣ
ＣＤのゲート絶縁膜３０よりも薄くなる。このため、Ｃ
ＣＤの耐圧低下等の問題を招くことなく、ＦＧＡの全体
の浮遊容量ＣFGを十分に小さくすることができる。従っ
て、ＦＧＡ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
ることが可能になる。
【００２５】図５は、第２の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、ＦＧＡの初段Ｍ
ＯＳトランジスタとＣＣＤの基本構成を示している。な
お、図１と同一部分には同一符号を付して、その詳しい
説明は省略する。
置の出力部の構成を示す模式図であり、ＦＧＡの初段Ｍ
ＯＳトランジスタとＣＣＤの基本構成を示している。な
お、図１と同一部分には同一符号を付して、その詳しい
説明は省略する。
【００２６】半導体基板１０の表面層にはＣＣＤチャネ
ル１１及びリセットドレイン１２が形成され、基板１０
上にはゲート絶縁膜３０を介して各種ゲート及び転送電
極１３〜１５が形成されている。なお、ゲート絶縁膜３
０は、第１の実施例のように浮遊ゲート電極部下のみを
薄く形成してもよい。
ル１１及びリセットドレイン１２が形成され、基板１０
上にはゲート絶縁膜３０を介して各種ゲート及び転送電
極１３〜１５が形成されている。なお、ゲート絶縁膜３
０は、第１の実施例のように浮遊ゲート電極部下のみを
薄く形成してもよい。
【００２７】ＣＣＤチャネル１１の上部には、ゲート絶
縁膜３０を介して浮遊ゲート電極２１が形成されてい
る。そして、この浮遊ゲート電極２１で出力回路の初段
ＭＯＳトランジスタ２０のゲートが形成され、さらに浮
遊ゲート電極２１でリセットトランジスタ５０のソース
も形成されている。
縁膜３０を介して浮遊ゲート電極２１が形成されてい
る。そして、この浮遊ゲート電極２１で出力回路の初段
ＭＯＳトランジスタ２０のゲートが形成され、さらに浮
遊ゲート電極２１でリセットトランジスタ５０のソース
も形成されている。
【００２８】図６は上記実施例装置の概略構成を示す平
面図、図７は上記実施例装置の浮遊ゲート電極２１とリ
セットトランジスタ５０の具体的構造を示す断面図であ
る。浮遊ゲート電極２１はポリシリコン膜からなり、図
６に示すようにＣＣＤ部から両側に延在して設置されて
いる。そして、ポリシリコン膜の一端側に出力回路の初
段ＭＯＳトランジスタ２０が形成され、他端側にリセッ
トトランジスタ５０が形成されている。
面図、図７は上記実施例装置の浮遊ゲート電極２１とリ
セットトランジスタ５０の具体的構造を示す断面図であ
る。浮遊ゲート電極２１はポリシリコン膜からなり、図
６に示すようにＣＣＤ部から両側に延在して設置されて
いる。そして、ポリシリコン膜の一端側に出力回路の初
段ＭＯＳトランジスタ２０が形成され、他端側にリセッ
トトランジスタ５０が形成されている。
【００２９】また、図７に示すように、半導体基板１０
の表面にはＣＣＤチャネル１１とリセットトランジスタ
５０の拡散層ゲート電極２４がチャネルストップ２５で
隔離されて設けられている。半導体基板１０上に絶縁膜
を介して設けられたポリシリコン膜に、リセットトラン
ジスタ５０のソースを兼ねた浮遊ゲート電極２１と、リ
セットトランジスタ５０の基板（チャネル領域）２２
と、ドレイン２３が形成されている。
の表面にはＣＣＤチャネル１１とリセットトランジスタ
５０の拡散層ゲート電極２４がチャネルストップ２５で
隔離されて設けられている。半導体基板１０上に絶縁膜
を介して設けられたポリシリコン膜に、リセットトラン
ジスタ５０のソースを兼ねた浮遊ゲート電極２１と、リ
セットトランジスタ５０の基板（チャネル領域）２２
と、ドレイン２３が形成されている。
【００３０】従ってこの構造においては、リセットトラ
ンジスタ５０のソースと浮遊ゲート電極２１が共通にな
っており、ソースと浮遊ゲート電極２１とのコンタクト
が不要となっている。Ｃ1 ，Ｃ2 ，Ｃ3 とＣINは、それ
ぞれ図７に示される容量である。従って、ＦＧＡの全体
の容量は、 ＣFG＝ＣIN＋Ｃ3 ＋Ｃ2 ／Ｃ1×（Ｃ1 ＋Ｃ3 ＋ＣIN） で求められる。従来の構造では、コンタクト容量ＣC が
入り、ＦＧＡの全体の容量は、 ＣFG＝ＣIN＋ＣC ＋Ｃ3 ＋Ｃ2 ／Ｃ1 ×（Ｃ1 ＋Ｃ3 ＋ＣC ＋ＣIN） で求められる。つまり、浮遊ゲート電極のポリシリコン
膜にリセットトランジスタを形成した本実施例構造で
は、従来構造よりもＣFGがＣC ＋Ｃ2 ×ＣC ／Ｃ1 分だ
け小さくなっている。
ンジスタ５０のソースと浮遊ゲート電極２１が共通にな
っており、ソースと浮遊ゲート電極２１とのコンタクト
が不要となっている。Ｃ1 ，Ｃ2 ，Ｃ3 とＣINは、それ
ぞれ図７に示される容量である。従って、ＦＧＡの全体
の容量は、 ＣFG＝ＣIN＋Ｃ3 ＋Ｃ2 ／Ｃ1×（Ｃ1 ＋Ｃ3 ＋ＣIN） で求められる。従来の構造では、コンタクト容量ＣC が
入り、ＦＧＡの全体の容量は、 ＣFG＝ＣIN＋ＣC ＋Ｃ3 ＋Ｃ2 ／Ｃ1 ×（Ｃ1 ＋Ｃ3 ＋ＣC ＋ＣIN） で求められる。つまり、浮遊ゲート電極のポリシリコン
膜にリセットトランジスタを形成した本実施例構造で
は、従来構造よりもＣFGがＣC ＋Ｃ2 ×ＣC ／Ｃ1 分だ
け小さくなっている。
【００３１】このように本実施例によれば、リセットト
ランジスタ５０を浮遊ゲート電極２１と同じポリシリコ
ン膜で作ることによって、リセットトランジスタ５０の
ソースと浮遊ゲート電極２１との間にコンタクトを形成
する必要がない。このため、ＦＧＡの全体の浮遊容量を
十分に小さくすることができる。従って、ＦＧＡ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に
なる。
ランジスタ５０を浮遊ゲート電極２１と同じポリシリコ
ン膜で作ることによって、リセットトランジスタ５０の
ソースと浮遊ゲート電極２１との間にコンタクトを形成
する必要がない。このため、ＦＧＡの全体の浮遊容量を
十分に小さくすることができる。従って、ＦＧＡ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に
なる。
【００３２】なお、本発明は上述した各実施例に限定さ
れるものではない。第１の実施例においては、ＣＣＤの
ゲート絶縁膜を３層構造にし、浮遊ゲート電極下のゲー
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。さらに、ＣＣＤ及び浮遊ゲート電極下
のゲート絶縁膜を別工程により形成して、浮遊ゲート電
極下のゲート絶縁膜をＣＣＤのゲート絶縁膜より薄く形
成すれば、ＣＣＤのゲート絶縁膜は単層であってもよ
い。
れるものではない。第１の実施例においては、ＣＣＤの
ゲート絶縁膜を３層構造にし、浮遊ゲート電極下のゲー
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。さらに、ＣＣＤ及び浮遊ゲート電極下
のゲート絶縁膜を別工程により形成して、浮遊ゲート電
極下のゲート絶縁膜をＣＣＤのゲート絶縁膜より薄く形
成すれば、ＣＣＤのゲート絶縁膜は単層であってもよ
い。
【００３３】また、第２の実施例において、リセットト
ランジスタの構造は図７に限定されるものではなく、図
８に示すように拡散層ゲート２４の代わりにポリシリコ
ンゲート電極８４を用いるようにしてもよい。また、本
発明は固体撮像装置に使用するものに限らず、信号電荷
を転送して出力する各種の電荷転送装置に適用可能であ
る。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。
ランジスタの構造は図７に限定されるものではなく、図
８に示すように拡散層ゲート２４の代わりにポリシリコ
ンゲート電極８４を用いるようにしてもよい。また、本
発明は固体撮像装置に使用するものに限らず、信号電荷
を転送して出力する各種の電荷転送装置に適用可能であ
る。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。
【００３４】
【発明の効果】以上詳述したように本発明（請求項１）
によれば、ＣＣＤの出力アンプとして用いられるＦＧＡ
を構成する浮遊ゲート電極下のゲート絶縁膜をＣＣＤの
ゲート絶縁膜よりも薄く形成しているので、ＣＣＤの耐
圧低下等を招くことなくＦＧＡ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などに寄与し得
る電荷転送装置を実現することが可能となる。
によれば、ＣＣＤの出力アンプとして用いられるＦＧＡ
を構成する浮遊ゲート電極下のゲート絶縁膜をＣＣＤの
ゲート絶縁膜よりも薄く形成しているので、ＣＣＤの耐
圧低下等を招くことなくＦＧＡ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などに寄与し得
る電荷転送装置を実現することが可能となる。
【００３５】また、本発明（請求項２）によれば、リセ
ットトランジスタを浮遊ゲート電極と同じポリシリコン
膜で形成することにより、リセットトランジスタのソー
スと浮遊ゲートにコンタクトを形成する必要がなくな
り、ＦＧＡ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など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。
ットトランジスタを浮遊ゲート電極と同じポリシリコン
膜で形成することにより、リセットトランジスタのソー
スと浮遊ゲートにコンタクトを形成する必要がなくな
り、ＦＧＡ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など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。
【図１】本発明の第１の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、
出力部の構成を示す模式図、
【図２】第１の実施例装置の要部構成を示す断面図、
【図３】ＦＧＡの各部の容量成分を等価的に示す模式
図、
図、
【図４】ＦＧＡ部の等価回路図。
【図５】第２の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、
構成を示す模式図、
【図６】第２の実施例装置の概略構成を示す平面図、
【図７】第２の実施例装置の要部構成を示す断面図、
【図８】変形例を説明するための断面図。
１０…半導体基板、 １１…ＣＣＤチャネル（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、 ２１…浮遊ゲート電極（ソース）、 ２２…チャネル領域、 ２３…ドレイン、 ２４…拡散層ゲート電極、 ３０…ゲート絶縁膜、 ３１，３３…ＳｉＯ2 膜、 ３２…ＳｉＮ膜、 ５０…リセットトランジスタ、 ８４…ポリシリコンゲート電極。
Claims (2)
- 【請求項１】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
合素子の出力端に隣接して設けられ、該素子により転送
された信号電荷を一時蓄積する浮遊拡散層と、この浮遊
拡散層上にゲート絶縁膜を介して設けられた浮遊ゲート
電極と、この浮遊ゲート電極に発生する電圧信号を増幅
して出力するＭＯＳトランジスタとを具備した電荷転送
装置において、 前記浮遊拡散層上のゲート絶縁膜の膜厚を前記電荷結合
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。 - 【請求項２】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
合素子の出力端に隣接して設けられ、該素子により転送
された信号電荷を一時蓄積する浮遊拡散層と、この浮遊
拡散層上にゲート絶縁膜を介して設けられた浮遊ゲート
電極と、この浮遊ゲート電極に発生する電圧信号を増幅
して出力するＭＯＳトランジスタとを具備した電荷転送
装置において、 前記浮遊ゲート電極をポリシリコン膜で形成し、且つこ
のポリシリコン膜の一部に該浮遊ゲート電極を所定の電
圧に設定するリセットトランジスタを形成してなること
を特徴とする電荷転送装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4105760A JPH05152558A (ja) | 1991-09-30 | 1992-03-31 | 電荷転送装置 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25183091 | 1991-09-30 | ||
| JP3-251830 | 1991-09-30 | ||
| JP4105760A JPH05152558A (ja) | 1991-09-30 | 1992-03-31 | 電荷転送装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05152558A true JPH05152558A (ja) | 1993-06-18 |
Family
ID=26445997
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4105760A Pending JPH05152558A (ja) | 1991-09-30 | 1992-03-31 | 電荷転送装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05152558A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0878663A (ja) * | 1994-08-19 | 1996-03-22 | Texas Instr Inc <Ti> | Ｃｃｄの電荷検出ノード |
| US6207983B1 (en) | 1999-01-22 | 2001-03-27 | Nec Corporation | Charge transfer device, and driving method and manufacturing method for the same |
-
1992
- 1992-03-31 JP JP4105760A patent/JPH05152558A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0878663A (ja) * | 1994-08-19 | 1996-03-22 | Texas Instr Inc <Ti> | Ｃｃｄの電荷検出ノード |
| US6207983B1 (en) | 1999-01-22 | 2001-03-27 | Nec Corporation | Charge transfer device, and driving method and manufacturing method for the same |
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