JPH07176722A

JPH07176722A - 電荷結合素子

Info

Publication number: JPH07176722A
Application number: JP31853993A
Authority: JP
Inventors: Masafumi Ueno; 雅史上野
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1993-12-17
Filing date: 1993-12-17
Publication date: 1995-07-14

Abstract

(57)【要約】【目的】低温においても広い信号電荷量の範囲で転送
効率が良く、浮遊拡散領域の飽和信号電荷量が減少しな
い電荷結合素子を得る。【構成】電荷転送領域３に、その中央部から電荷転送
方向と垂直な方向の端部に向かって徐々に不純物濃度を
薄くすると共に、浮遊拡散領域４に接する電荷転送電極
の最終電極２の他端部まで延在した不純物層領域１７
ａ、１７ｂ、１７ｃを設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、小信号電荷量におけ
る転送効率を改善するための電荷結合素子の構造に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】図７と図８は従来例に係る埋め込みチャ
ネル形電荷結合素子の終段部を示す平面図と図７のＡ−
Ｂ線断面図を示すものである。図７において、１ａ、１
ｂ、１ｃは外部よりクロックが印加される電荷転送電
極、２は外部より直流電圧が印加される電荷転送電極列
の最終電極、３は電荷転送領域、４は上記最終電極２を
介した信号電荷の転送を受ける浮遊拡散領域、５は浮遊
拡散領域４を周期的にリセットする為のリセットゲート
電極、６は端子７よりリセット電圧が印加されるリセッ
トドレイン領域、８と９はソースフォロワアンプを形成
するトランジスタと抵抗、１０は配線、１１と１２は上
記ソースフォロワアンプの電源端子と出力端子で、浮遊
拡散領域４の電位変化は配線１０によりソースフォロワ
アンプに入力され、出力端子１２より出力される。

【０００３】また、図８の断面図において、１３は例え
ば第１の導電型（Ｐ型）の半導体基板であり、上記電荷
転送領域３は、この半導体基板１３の表面領域に設けら
れた不純物層領域となっており、半導体基板１３が第１
の導電型（Ｐ型）の場合、この電荷転送領域３は第２の
導電型（ｎ型）の不純物層領域となっている。１４は絶
縁膜であり、上記電荷転送電極１ａ、１ｂ、１ｃ及び電
極２と５は、この絶縁膜１４の中に設けられていて、い
わゆる埋め込みチャネル形電荷結合素子を構成してい
る。

【０００４】次に上記構成に係る動作について説明す
る。電荷転送電極１ａ、１ｂ、１ｃに印加されるクロッ
クによって、信号電荷は順次転送領域３中を転送され、
浮遊拡散領域４に送り込まれる。浮遊拡散領域４は、リ
セットゲート電極５により周期的に端子７に印加される
電圧に充電されると同時に、この浮遊拡散領域４に送り
込まれた信号電荷は端子７より排出される。なお、浮遊
拡散領域４に送り込まれた信号電荷によりこの領域の電
位が変化し、その電位変化はトランジスタ８と抵抗９で
構成されるソースフォロワアンプにより出力端子１２に
伝えられる。

【０００５】ところで、図９は上記浮遊拡散領域４に蓄
えられる電荷量を説明するためのもので、図８に示すＤ
方向のポテンシャル分布図である。図９において、Ｖ
_L 、Ｖ_H は電荷転送電極１ａに印加されるクロックがそ
れぞれローレベル，ハイレベルの時の電荷転送領域３中
のポテンシャルの井戸の最大電位であり、Ｖ_G は直流電
圧Ｖ_G が印加される最終電極２下の電荷転送領域３中の
最大電位、Ｖ_O はリセットゲート電極５に印加されるク
ロックがローレベルの時の電荷転送領域３中のポテンシ
ャルの井戸の最大電位、Ｖ_R はリセット電圧を示す。な
お、ψは負の電位を示す。

【０００６】この例では、浮遊拡散領域４に蓄えられる
最大電荷量Ｑ_M は、この領域の容量をＣ_FDとした場合、Ｑ_M ＝Ｃ_FD（Ｖ_R −Ｖ_G ） (１) で与えられる。即ち、これ以上の電荷が転送されてきて
も浮遊拡散領域４が飽和し、出力電圧がクリップされ
る。

【０００７】また、この例に示した電荷結合素子では、
信号電荷量が少くなると、電荷転送領域３中に存在する
バルクトラップの影響により、転送効率が劣化する傾向
がある。このメカニズムを、図７のＣ−Ｄ部のポテンシ
ャル分布を示す図１０を用いて説明する。図１０におい
て、１５は電荷転送領域３中に存在する信号電荷、１６
はバルクトラップを示し、このバルクトラップ１６は、
電荷転送領域３を形成する為の不純物原子等が原因とな
るもので、信号電荷を捕獲する働きをもつ。一般に、常
温では、信号電荷が捕獲されても熱エネルギーにより再
び電荷転送領域３中に放出する為、転送効率に与える影
響が少ないが、低温になると（液体窒素温度付近）、こ
の放出時定数が長くなり、転送効率に与える影響が無視
できなくなる。

【０００８】今、図７において、例えば電荷転送電極１
ａ下の転送領域中に存在する信号電荷の数をＮ_S 、バル
クトラップの数をＮ_T とすると、この電極下で見かけ
上、次式で示されるη_T だけ転送効率が低下することに
なる。 η_T ＝１−（Ｎ_T ／Ｎ_S ） (２) ここで、Ｎ_T は製造条件等により決まる定数と考えられ
るから、η_T はＮ_S に対応して減少とともに低下するこ
とになる。

【０００９】この様なバルクトラップの影響を少くする
為に、信号電荷が少ない時、信号電荷が接触するバルク
トラップ数Ｎ_T を見かけ上減少させる方式がある。図１
１にこの例における転送方向に垂直な方向のポテンシャ
ル分布を示す。この図１１では、図１０と異なり、第２
の導電型（ｎ型）の不純物層領域１７で示される部分の
みポテンシャルが△Ｖだけ深く設定されている。この様
にすることにより、この領域１７内に蓄え得る電荷量ま
では、バルクトラップ１６に関して図にハッチングされ
たもののみが接触し、図１０に比べ転送効率が向上する
ことになる。

【００１０】上述した図１１に示す構成例における電荷
結合素子の終段部の平面図を示すと図１２に示すものと
なる。この図１２において、図７と異なるところは、領
域１７（以下、この領域１７を転送効率改善の為の不純
物層領域１７と称す）に、例えば電荷転送領域３を構成
するものと同一な不純物を、電荷転送電極１ａ、１ｂ、
１ｃ、及び最終電極２を形成する前にイオン注入するも
ので、このようにすることにより、図１１に示したポテ
ンシャル差を形成することができる。なお、図１２にお
いて、転送効率改善の為の不純物層領域１７が浮遊拡散
領域４までに入っている理由は以下による。

【００１１】例えば図１３に示すように、転送効率改善
の為の不純物層領域１７が電荷転送電極の最終電極２の
中で途切れている場合を考える。図１３のＡＢに沿った
ポテンシャル分布を図１４に示す。図１４において、電
荷転送電極１ｃ、１ｂのポテンシャルは省略してある。
また、点線は転送効率改善の為の不純物層領域１７部の
ポテンシャルを示している。電荷転送電極２の下には転
送効率改善の為の不純物層領域１７によるポテンシャル
のへこみが途中で消失することになり、この部分に蓄え
られた信号電荷は、浮遊拡散領域４に転送されず、著し
く転送効率を低下させることになる。従って、転送効率
改善の為の不純物層領域１７は浮遊拡散領域４まで延在
させる必要があるが、この時、(２)式で示した飽和電荷
量はＱ_M ＝Ｃ_FD（Ｖ_R −Ｖ_G −△Ｖ）となり、図７の例に比べ少くなる。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】従来の電荷結合素子は
以上のように構成されているので、図７の構成例では、
バルクトラップにより低信号量での転送効率が特に低温
領域で低下する問題があり、また、図１２の構成例で
は、上記問題点は改善されるが、転送効率改善の為の不
純物層領域１７に蓄積可能な電荷量以上では改善効果は
なくなり、また、浮遊拡散領域４の飽和電荷量が減少す
る問題点があった。

【００１３】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、低温領域でも広い信号電荷量の
範囲において転送効率がよく、また、浮遊拡散領域の飽
和電荷量を減少させない電荷結合素子を得ることを目的
としている。

【００１４】

【課題を解決するための手段】この発明の請求項１に係
る電荷結合素子は、第１の導電型の半導体基板の表面領
域に設けた第２の導電型の不純物層領域でなる電荷転送
領域と、この電荷転送領域上に絶縁膜を介して設けられ
た複数の電荷転送電極と、上記電荷転送領域の終段位置
に設けられて上記電荷転送電極の最終電極を介して信号
電荷の転送を受ける浮遊拡散領域とを有する電荷結合素
子において、上記電荷転送領域に、その中央部から電荷
転送方向と垂直な方向の端部に向かって徐々に転送電荷
に対するポテンシャルを浅くすべく第２の導電型の不純
物層領域を設けたことを特徴とするものである。

【００１５】また、請求項２に係る電荷結合素子は、第
１の導電型の半導体基板の表面領域に設けた第２の導電
型の不純物層領域でなる電荷転送領域と、この電荷転送
領域上に絶縁膜を介して設けられた複数の電荷転送電極
と、上記電荷転送領域の終段位置に設けられて上記電荷
転送電極の最終電極を介して信号電荷の転送を受ける浮
遊拡散領域とを有する電荷結合素子において、上記電荷
転送領域に、その領域幅より狭く、かつ上記浮遊拡散領
域に接する上記電荷転送電極の最終電極の他端部まで延
在した第２の導電型の不純物層領域を設けたことを特徴
とするものである。

【００１６】さらに、請求項３に係る電荷結合素子は、
第１の導電型の半導体基板の表面領域に設けた第２の導
電型の不純物層領域でなる電荷転送領域と、この電荷転
送領域上に絶縁膜を介して設けられた複数の電荷転送電
極と、上記電荷転送領域の終段位置に設けられて上記電
荷転送電極の最終電極を介して信号電荷の転送を受ける
浮遊拡散領域とを有する電荷結合素子において、上記電
荷転送領域に、その中央部から電荷転送方向と垂直な方
向の端部に向かって徐々に不純物濃度を薄くすると共
に、上記浮遊拡散領域に接する上記電荷転送電極の最終
電極の他端部まで延在した第２の導電型の不純物層領域
を設けたことを特徴とするものである。

【００１７】

【作用】この発明の請求項１に係る電荷結合素子におい
ては、電荷転送領域に、その中央部から電荷転送方向と
垂直な方向の端部に向かって徐々に転送電荷に対するポ
テンシャルを浅くする第２の導電型の不純物層領域を設
けることにより、ポテンシャルが中央部から端部に向か
って徐々に浅くなって、信号電荷量の増加とともに接触
するバルクトラップの数も増すことになり、信号電荷量
に対する転送効率の依存性が大幅に減少する。

【００１８】また、請求項２に係る電荷結合素子におい
ては、電荷転送領域に、その領域幅より狭く、かつ浮遊
拡散領域に接する電荷転送電極の最終電極の他端部まで
延在した第２の導電型の不純物層領域を設けることによ
り、転送効率改善の為の不純物層領域が浮遊拡散領域ま
で延在せず、かつ、その端部が転送電極間で一致する
為、転送効率がよく、また、浮遊拡散領域の飽和の減少
もない。

【００１９】さらに、請求項３に係る電荷結合素子にお
いては、電荷転送領域に、その中央部から電荷転送方向
と垂直な方向の端部に向かって徐々に不純物濃度を薄く
すると共に、浮遊拡散領域に接する電荷転送電極の最終
電極の他端部まで延在した第２の導電型の不純物層領域
を設けることにより、請求項２による特徴に請求項１に
よる特徴も加わる為、広い信号電荷量の範囲で転送効率
が良く、浮遊拡散領域の飽和も減少しない。

【００２０】

【実施例】

実施例１．以下、この発明の実施例１を図について説明
する。図１は図１２に示す従来例に対応する実施例１に
係る電荷結合素子の平面図を示すものである。図におい
て、従来例と同一符号は同一部分を示し、１ａ、１ｂ、
１ｃは外部よりクロックが印加される電荷転送電極、２
は外部より直流電圧が印加される電荷転送電極列の最終
電極、３は電荷転送領域で、従来例と同様に、半導体基
板１３が第１の導電型（Ｐ型）の場合、この電荷転送領
域３は第２の導電型（ｎ型）の不純物層領域となってい
る。４は上記最終電極２を介した信号電荷の転送を受け
る浮遊拡散領域、５は浮遊拡散領域４を周期的にリセッ
トする為のリセットゲート電極、６は端子７よりリセッ
ト電圧が印加されるリセットドレイン領域、８と９はソ
ースフォロワアンプを形成するトランジスタと抵抗、１
０は配線、１１と１２は上記ソースフォロワアンプの電
源端子と出力端子で、浮遊拡散領域４の電位変化は配線
１０によりソースフォロワアンプに入力され、出力端子
１２より出力される。

【００２１】また、従来例と異なるところは、電荷転送
領域３中のポテンシャルの井戸を深くする、第２の導電
型（ｎ型）の転送効率改善の為の不純物層領域１７が、
３つの領域１７ａ，１７ｂ，１７ｃに分かれており、そ
の幅は、１７ａ，１７ｂ，１７ｃの順に広くなるように
設定し、電荷転送領域３のポテンシャル分布を、この領
域の中央部から電荷転送方向と垂直な方向に階段状に浅
くなるように設定することにより、信号電荷量の増加と
ともに接触するバルクトラップの数を増やし、信号電荷
量に対する転送効率の依存性を大幅に改善するようにし
ている。

【００２２】すなわち、図２は図１のＣ−Ｄ線の断面に
おけるポテンシャル分布を示す図で、転送効率改善の為
の不純物層領域１７ａ，１７ｂ，１７ｃの順にポテンシ
ャルが浅くなるように設定される。この様なポテンシャ
ル分布を形成するには、電荷転送電極１ａ，１ｂ，１
ｃ、及び最終電極２を形成する前に、まず、領域１７ｃ
に第１の濃度の電荷転送領域３を形成する不純物と同種
の不純物をイオン注入し、次に、領域１７ｂに第２の濃
度で注入し、最後に、領域１７ａに第３の濃度で注入す
る。

【００２３】この時、これらの濃度の関係は任意である
が、電荷転送領域の中央部から端部に向かって徐々にポ
テンシャルが浅くなり、かつポテンシャル分布の傾斜を
なめらかに変化させる為に互いに等しい方が良い。ま
た、逆に、転送効率改善の為の不純物層領域１７ａ，１
７ｂ，１７ｃの順に注入していく場合は、領域１７ａの
注入濃度＞領域１７ｂの注入濃度＞領域１７ｃの注入濃
度とする必要がある。なお、電荷転送領域３の不純物濃
度は領域１７ｃの濃度より薄いのは勿論である。

【００２４】従って、上記実施例１によれば、図２に示
したごとく、電荷転送領域の中央部から端部に向かって
徐々にポテンシャルが浅くなっている為、信号電荷が少
ない時は、領域１７ａ中で転送され、領域１７ａが飽和
すると領域１７ａと１７ｂで転送される。即ち、信号電
荷量の減少とともに信号電荷と接触するバルクトラップ
の数も減少する為に、(２)式で示される転送効率の信号
電荷量の依存性は減少し、また、図１２の構成例のよう
に、転送効率改善の為の不純物層領域１７が飽和するこ
とにより転送効率が急に劣化することもない。

【００２５】なお、上記実施例１では、転送効率改善の
為の不純物層領域を、領域１７ａ，１７ｂ，１７ｃの３
段階の領域で構成した例について説明したが、領域の数
はこれにとらわれることはない。領域の中央部から端部
に向かって徐々にポテンシャルが浅くなっていればよ
い。また、上記実施例１では、領域幅を、領域１７ａ，
１７ｂ，１７ｃの順に広くなるように設定して、電荷転
送領域３のポテンシャル分布を、この領域の中央部から
電荷転送方向と垂直な方向に階段状に浅くなるように設
定したが、各領域の膜厚を変えることも考えられ、さら
に、電荷転送領域３の電荷転送方向と垂直な方向の断面
をＶ字状に形成して、領域の中央部から端部に向かって
徐々にポテンシャルが浅くなるように、転送効率改善の
為の不純物層領域を設けても良い。また、領域１７ａ，
１７ｂ，１７ｃの終端部は、図１の構成例の場合、浮遊
拡散領域４まで延在しているが、その端部を互いに一致
させる必要はない。なぜなら、一般に、浮遊拡散領域４
には、配線１０とコンタクトをとる為に、領域１７ａ，
１７ｂ，１７ｃよりはるかに高濃度の不純物層が形成さ
れているからである。

【００２６】実施例２．次に、図３は実施例２に係る電
荷結合素子の平面図を示すものである。図３において、
図１２に示す従来例と同一符号は同一部分を示し、その
説明は省略する。従来例と異なるところは、電荷転送領
域３に、その領域幅より狭く、ポテンシャルを深くする
転送効率改善の為に設けられた不純物層領域１７が、浮
遊拡散領域４に接する電荷転送電極の最終電極２の他方
の端部で切れていて、浮遊拡散領域４まで延在せず、か
つ、その端部が電荷転送電極３間でに一致する為、転送
効率がよく、また、浮遊拡散領域４の飽和の減少もない
点である。

【００２７】図４に図３のＡＢ線に沿った方向のポテン
シャル分布を示す。この図において、電荷転送電極１
ｃ、１ｂ下のポテンシャル分布は省略してある。図にお
いて、点線は、領域１７部に対応するポテンシャルであ
り、他の部に比べ△Ｖだけポテンシャルが深くなってい
る。この実施例２においては、領域１７によりポテンシ
ャルがへこみ、浮遊拡散領域４まで延在していないの
で、この領域の飽和電子数が減少することはない。ま
た、領域１７は電荷転送電極１ａと最終電極２の境界で
終了しているので、図４におけるＶ_G −（Ｖ_L ＋△Ｖ）
が正であれば、電極間での電荷転送も問題なく行い得
る。なお、一般に、Ｖ_G −Ｖ_L は２〜３Ｖ、△Ｖは０．
５Ｖ程度のオーダであるので、この条件は十分満たせ
る。

【００２８】なお、図３の例においては、領域１７の端
部を電荷転送電極の最終電極２に対して自己整合的に決
める必要があるが、この方法の説明を図５を用いて行
う。まず、図５（ａ）において、電荷転送領域３を形成
し、次に、電荷転送電極の最終電極２及びリセットゲー
ト電極５を形成する。その後、領域１８部分のみを開口
したマスクにて写真製版を行う。即ち、領域１８以外に
レジストを残す。ここで、領域１８は距離ｄだけ電荷転
送電極の最終電極２にオーバラップしている。この距離
ｄはマスク合せズレ等を考慮して必ずオーバラップする
距離に設定する。

【００２９】次に、図５（ｂ）において、先の領域１８
のみを開口したレジスト上から電荷転送領域３を形成す
る不純物と同種の不純物をイオン注入する。しかし、距
離ｄの部分は電荷転送電極の最終電極２がマスクとなっ
て、この最終電極２の端部に対し最終電極２をマスクと
して自己整合的に領域の端部が決められた領域１７が形
成される。最後に、図５（ｃ）において、電荷転送電極
１ａ，１ｂ，１ｃを形成する。

【００３０】従って、上記実施例２によれば、電荷転送
領域３に、その領域幅より狭く、かつ浮遊拡散領域４に
接する電荷転送電極の最終電極２の他端部まで延在した
転送効率改善の為の不純物層領域１７を設けたことによ
り、転送効率改善の為の不純物層領域１７が浮遊拡散領
域４まで延在せず、かつ、その端部が電荷転送電極間で
一致する為、転送効率がよく、また、浮遊拡散領域４の
飽和の減少もないという効果がある。

【００３１】実施例３．次に、図６は実施例３に係る電
荷結合素子の平面図を示すもので、実施例１と実施例２
を組み合わせたものである。この実施例３においては、
図１に示す実施例１における転送効率改善の為にポテン
シャルを深くした領域１７ａ，１７ｂ，１７ｃが、図３
に示す実施例２と同様にして、電荷転送電極の最終電極
２の端部に対し自己整合的に決められている。このよう
にすることにより、広い信号電荷量の範囲で転送効率が
良く、また、浮遊拡散領域４の飽和電荷量も減少しない
電荷結合素子が得られる。なお、本例においても、実施
例１と同様に、転送効率改善の為の領域は３段にする必
要はなく、中央部から端部に向かってポテンシャルが徐
々に浅くなっていればよい。

【００３２】

【発明の効果】以上のように、この発明の請求項１によ
れば、電荷転送領域に、その中央部から電荷転送方向と
垂直な方向の端部に向かって徐々に転送電荷に対するポ
テンシャルを浅くする第２の導電型の不純物層領域を設
けたことにより、ポテンシャルが中央部から端部に向か
って徐々に浅くなっているので、信号電荷量の増加とと
もに接触するバルクトラップの数も増すことになり、信
号電荷量に対する転送効率の依存性が大幅に減少し、低
温領域でも広い信号電荷量の範囲で転送効率の良い電荷
結合素子を得ることができるという効果を奏する。

【００３３】また、請求項２によれば、電荷転送領域
に、その領域幅より狭く、かつ浮遊拡散領域に接する電
荷転送電極の最終電極の他端部まで延在した第２の導電
型の不純物層領域を設けたことにより、転送効率改善の
為の不純物層領域が浮遊拡散領域まで延在せず、かつ、
その端部が転送電極間で一致する為、転送効率がよく、
また、浮遊拡散領域の飽和の減少もなく、低温領域でも
広い信号電荷量の範囲で転送効率の良い電荷結合素子を
得ることができるという効果を奏する。

【００３４】さらに、請求項３によれば、電荷転送領域
に、その中央部から電荷転送方向と垂直な方向の端部に
向かって徐々に不純物濃度を薄くすると共に、浮遊拡散
領域に接する電荷転送電極の最終電極の他端部まで延在
した第２の導電型の不純物層領域を設けたことにより、
電荷転送領域中の変化が浮遊拡散領域に接する最終電極
の直前で終了しているので、請求項２による効果に請求
項１による効果も加わり、浮遊拡散領域の飽和電荷量を
従来と同一にしたまま、低温領域でも広い信号電荷量の
範囲で転送効率が良い電荷結合素子を得ることができる
という効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例１に係る電荷結合素子の平面
図である。

【図２】図１のＣＤ線断面方向のポテンシャル分布を示
す説明図である。

【図３】この発明の実施例２に係る電荷結合素子の平面
図である。

【図４】図３のＡＢ線断面方向のポテンシャル分布を示
す図である。

【図５】図３の電荷結合素子の製造工程図である。

【図６】この発明の実施例３に係る電荷結合素子の平面
図である。

【図７】従来例に係る電荷結合素子の平面図である。

【図８】図７のＡＢ線断面方向の断面図である。

【図９】図７のＡＢ線断面方向のポテンシャル分布を示
す説明図である。

【図１０】図７のＣＤ線断面方向のポテンシャル分布を
示す説明図である。

【図１１】他の従来例におけるポテンシャル分布を示す
説明図である。

【図１２】他の従来例に係る電荷結合素子の平面図であ
る。の平面図である。

【図１３】他の従来例の問題点を説明するための電荷結
合素子の平面図である。

【図１４】図１３のＡＢ線断面方向のポテンシャル分布
を示す説明図である。

【符号の説明】

１ａ電荷転送電極１ｂ電荷転送電極１ｃ電荷転送電極２最終電極３電荷転送領域４浮遊拡散領域１３半導体基板１４絶縁膜１７不純物層領域１７ａ不純物層領域１７ｂ不純物層領域１７ｃ不純物層領域

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【手続補正書】

【提出日】平成６年３月２２日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００５

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００５】ところで、図９は上記浮遊拡散領域４に蓄
えられる電荷量を説明するためのもので、図８に示すＤ
方向のポテンシャル分布図である。図９において、Ｖ
_L 、Ｖ_H は電荷転送電極１ａに印加されるクロックがそ
れぞれローレベル，ハイレベルの時の電荷転送領域３中
のポテンシャルの井戸の最大電位であり、Ｖ_G は直流電
圧Ｖ_G が印加される最終電極２下の電荷転送領域３中の
最大電位、Ｖ_O はリセットゲート電極５に印加されるク
ロックがローレベルの時の電荷転送領域３中のポテンシ
ャルの井戸の最大電位、Ｖ_R はリセット電圧を示す。な
お、ψは正の電位を示す。

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１８

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１８】また、請求項２に係る電荷結合素子におい
ては、電荷転送領域に、その領域幅より狭く、かつ浮遊
拡散領域に接する電荷転送電極の最終電極の他端部まで
延在した第２の導電型の不純物層領域を設けたことによ
り、転送効率改善の為の不純物層領域が浮遊拡散領域ま
で延在せず、かつ、その端部が転送電極端に一致する
為、転送効率がよく、また、浮遊拡散領域の飽和の減少
もない。

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２３

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２３】この時、これらの濃度の関係は任意である
が、電荷転送領域の中央部から端部に向かって徐々にポ
テンシャルが浅くなり、かつポテンシャル分布の傾斜を
なめらかに変化させる為に互いに等しい方が良い。ま
た、逆に、転送効率改善の為の不純物層領域１７ａ，１
７ｂ，１７ｃの順に注入していく場合は、領域１７ａの
注入濃度＞領域１７ｂの注入濃度＞領域１７ｃの注入濃
度とする必要がある。

【手続補正４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２５

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２５】なお、上記実施例１では、転送効率改善の
為の不純物層領域を、領域１７ａ，１７ｂ，１７ｃの３
段階の領域で構成した例について説明したが、領域の数
はこれにとらわれることはない。領域の中央部から端部
に向かって徐々にポテンシャルが浅くなっていればよ
い。また、上記実施例１では、領域幅を、領域１７ａ，
１７ｂ，１７ｃの順に広くなるように設定して、電荷転
送領域３のポテンシャル分布を、この領域の中央部から
電荷転送方向と垂直な方向に階段状に浅くなるように設
定したが、各領域の絶縁膜厚を変えることも考えられ、
さらに、電荷転送領域３の電荷転送方向と垂直な方向の
断面をＶ字状に形成して、領域の中央部から端部に向か
って徐々にポテンシャルが浅くなるように、転送効率改
善の為の不純物層領域を設けても良い。また、領域１７
ａ，１７ｂ，１７ｃの終端部は、図１の構成例の場合、
浮遊拡散領域４まで延在しているが、その端部を互いに
一致させる必要はない。なぜなら、一般に、浮遊拡散領
域４には、配線１０とコンタクトをとる為に、領域１７
ａ，１７ｂ，１７ｃよりはるかに高濃度の不純物層が形
成されているからである。

【手続補正５】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２６

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２６】実施例２．次に、図３は実施例２に係る電
荷結合素子の平面図を示すものである。図３において、
図１２に示す従来例と同一符号は同一部分を示し、その
説明は省略する。従来例と異なるところは、電荷転送領
域３に、その領域幅より狭く、ポテンシャルを深くする
転送効率改善の為に設けられた不純物層領域１７が、浮
遊拡散領域４に接する電荷転送電極の最終電極２の他方
の端部で切れていて、浮遊拡散領域４まで延在せず、か
つ、その端部が電荷転送電極端に一致する為、転送効率
がよく、また、浮遊拡散領域４の飽和の減少もない点で
ある。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】第１の導電型の半導体基板の表面領域に
設けた第２の導電型の不純物層領域でなる電荷転送領域
と、この電荷転送領域上に絶縁膜を介して設けられた複
数の電荷転送電極と、上記電荷転送領域の終段位置に設
けられて上記電荷転送電極の最終電極を介して信号電荷
の転送を受ける浮遊拡散領域とを有する電荷結合素子に
おいて、上記電荷転送領域に、その中央部から電荷転送
方向と垂直な方向の端部に向かって徐々に転送電荷に対
するポテンシャルを浅くする第２の導電型の不純物層領
域を設けたことを特徴とする電荷結合素子。
【請求項２】第１の導電型の半導体基板の表面領域に
設けた第２の導電型の不純物層領域でなる電荷転送領域
と、この電荷転送領域上に絶縁膜を介して設けられた複
数の電荷転送電極と、上記電荷転送領域の終段位置に設
けられて上記電荷転送電極の最終電極を介して信号電荷
の転送を受ける浮遊拡散領域とを有する電荷結合素子に
おいて、上記電荷転送領域に、その領域幅より狭く、か
つ上記浮遊拡散領域に接する上記電荷転送電極の最終電
極の他端部まで延在した第２の導電型の不純物層領域を
設けたことを特徴とする電荷結合素子。
【請求項３】第１の導電型の半導体基板の表面領域に
設けた第２の導電型の不純物層領域でなる電荷転送領域
と、この電荷転送領域上に絶縁膜を介して設けられた複
数の電荷転送電極と、上記電荷転送領域の終段位置に設
けられて上記電荷転送電極の最終電極を介して信号電荷
の転送を受ける浮遊拡散領域とを有する電荷結合素子に
おいて、上記電荷転送領域に、その中央部から電荷転送
方向と垂直な方向の端部に向かって徐々に不純物濃度を
薄くすると共に、上記浮遊拡散領域に接する上記電荷転
送電極の最終電極の他端部まで延在した第２の導電型の
不純物層領域を設けたことを特徴とする電荷結合素子。