JPH079982B2 - 電荷転送装置 - Google Patents
電荷転送装置Info
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- JPH079982B2 JPH079982B2 JP60024858A JP2485885A JPH079982B2 JP H079982 B2 JPH079982 B2 JP H079982B2 JP 60024858 A JP60024858 A JP 60024858A JP 2485885 A JP2485885 A JP 2485885A JP H079982 B2 JPH079982 B2 JP H079982B2
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- gate
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- regions
- charge transfer
- electrode
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Links
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- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims 1
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 11
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
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- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 5
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
- H01L29/76—Unipolar devices, e.g. field effect transistors
- H01L29/762—Charge transfer devices
- H01L29/765—Charge-coupled devices
- H01L29/768—Charge-coupled devices with field effect produced by an insulated gate
- H01L29/76833—Buried channel CCD
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Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、優れた高速動作特性を得ることができる電荷
転送装置に関するものである。
転送装置に関するものである。
従来の技術 従来の電荷転送装置は、第２図Ａに示すような構造が代
表的なものである。この構造では、２層の多結晶シリコ
ンゲート1,2下に埋め込みチャンネルの領域7,10が形成
されている。また、埋め込みチャンネルの不純物濃度は
領域７の方が同10よりも大きくなっている。従って、多
結晶シリコンゲート１は信号電荷の蓄積ゲート、多結晶
シリコンゲート２は転送のためのバリヤゲートとなって
いる。なお、図中、８はシリコン基板、11はゲート酸化
膜である。
表的なものである。この構造では、２層の多結晶シリコ
ンゲート1,2下に埋め込みチャンネルの領域7,10が形成
されている。また、埋め込みチャンネルの不純物濃度は
領域７の方が同10よりも大きくなっている。従って、多
結晶シリコンゲート１は信号電荷の蓄積ゲート、多結晶
シリコンゲート２は転送のためのバリヤゲートとなって
いる。なお、図中、８はシリコン基板、11はゲート酸化
膜である。
この従来構造の場合の電荷転送の説明を、第２図B,Cの
ポテンシャルモデル図により行う。第２図B,第２図Ｃ、
はゲート下のポテンシャルの状態を示すもので、寸法・
位置は第２図Ａと対応している。第２図Ｂは、電極３に
印加されるパルスφ1がハイレベル（以下、“H"）、電
極４に印加されるパルスφ2がロウレベル（以下、
“L"）の場合を示すもので、電極３の多結晶シリコンゲ
ート１の第１ゲート下に信号電荷９が蓄積されている。
第２図Ｃにおいては、パルスが次のタイミングになり、
電極３のパルスφ1が“L",電極４のパルスφ2が“H"と
なり、ポテンシャルの状態から信号電荷９が図面におい
て右側の電極４に転送されているのがわかる。
ポテンシャルモデル図により行う。第２図B,第２図Ｃ、
はゲート下のポテンシャルの状態を示すもので、寸法・
位置は第２図Ａと対応している。第２図Ｂは、電極３に
印加されるパルスφ1がハイレベル（以下、“H"）、電
極４に印加されるパルスφ2がロウレベル（以下、
“L"）の場合を示すもので、電極３の多結晶シリコンゲ
ート１の第１ゲート下に信号電荷９が蓄積されている。
第２図Ｃにおいては、パルスが次のタイミングになり、
電極３のパルスφ1が“L",電極４のパルスφ2が“H"と
なり、ポテンシャルの状態から信号電荷９が図面におい
て右側の電極４に転送されているのがわかる。
このように、第２図は２層多結晶シリコンゲート、埋め
込みチャンネル部が蓄積部とバリヤ部とに別かれた構造
を持つ従来の電荷転送部を示し、２相の逆位相のパルス
により駆動される。（参考文献：電荷転送デバイス（近
代科学社）武石喜幸，香山普訳PP22〜27） 発明が解決しようとする問題点 近年、一次元固体撮像素子を複数個配列し、被写体ある
いは紙面原稿と同じサイズにした密着型のイメージセン
サの開発が行われている。この場合、従来のレンズを使
用したタイプの一次元固体撮像素子に比べ、一画素のサ
イズが大きくなり、それに伴い電荷転送部の一段当りの
ゲート長も大きくなる。そのため、フリンジングフィー
ルド効果が小さくなり転送効率が下がることになり、特
に高速動作時においてイメージセンサとしての機能が低
下する。
込みチャンネル部が蓄積部とバリヤ部とに別かれた構造
を持つ従来の電荷転送部を示し、２相の逆位相のパルス
により駆動される。（参考文献：電荷転送デバイス（近
代科学社）武石喜幸，香山普訳PP22〜27） 発明が解決しようとする問題点 近年、一次元固体撮像素子を複数個配列し、被写体ある
いは紙面原稿と同じサイズにした密着型のイメージセン
サの開発が行われている。この場合、従来のレンズを使
用したタイプの一次元固体撮像素子に比べ、一画素のサ
イズが大きくなり、それに伴い電荷転送部の一段当りの
ゲート長も大きくなる。そのため、フリンジングフィー
ルド効果が小さくなり転送効率が下がることになり、特
に高速動作時においてイメージセンサとしての機能が低
下する。
問題点を解決するための手段 本発明は上記問題点に鑑み、埋め込みチャンネル部が、
基板と反対の導電形を有し、互いに濃度の異なる３つの
領域からなり、前記領域が直列に配置され、さらに最も
濃度の高い領域の上部には第１のゲート電極が形成さ
れ、他の２つの領域の上部には第２のゲート電極が形成
され、前記濃度の異なる他の２つの領域のなかで濃度の
高い方の領域は、前記第１のゲート電極下の最も濃度の
高い領域に近接しており、第１のゲート電極と第２のゲ
ート電極は共通接続されてクロックパルス印加電極に接
続されるものである。
基板と反対の導電形を有し、互いに濃度の異なる３つの
領域からなり、前記領域が直列に配置され、さらに最も
濃度の高い領域の上部には第１のゲート電極が形成さ
れ、他の２つの領域の上部には第２のゲート電極が形成
され、前記濃度の異なる他の２つの領域のなかで濃度の
高い方の領域は、前記第１のゲート電極下の最も濃度の
高い領域に近接しており、第１のゲート電極と第２のゲ
ート電極は共通接続されてクロックパルス印加電極に接
続されるものである。
作用 この発明により、高転送効率の密着型イメージセンサが
実現できる。
実現できる。
実施例 本発明による電荷転送部の断面図を第１図Ａに、電荷転
送のポテンシャルプロファイルを第１図B,Cに示す。第
１図Ａでは、従来例の構造と同じく２層の多結晶シリコ
ンゲート、埋め込みチャンネル部を持つが、第２のゲー
ト長が第１の倍となっている点と埋め込みチャンネル部
が互いに濃度の異なる３つの領域に分かれる点が従来構
造と異なる。第１図Ａでは、１が第１のゲートの多結晶
シリコンゲート、２が第２のゲートの多結晶シリコンゲ
ート、5,6,7は埋め込みチャンネル領域で不純物の濃度
は7,6,5の順に大きくなっている。また、埋め込みチャ
ンネル領域5,6の各領域は第２のゲートである多結晶シ
リコンゲート２下に形成され、領域７は従来通り第１の
ゲートの多結晶シリコンゲート下１に形成されている。
なお、埋め込みチャンネル領域5,6,7の各領域は同一寸
法であり、従って第２ゲート長は第１ゲート長の倍にな
っている。８はシリコン基板、11はゲート酸化膜であ
る。電極３と電極４を合わせた領域が電荷転送の一段に
相当する。
送のポテンシャルプロファイルを第１図B,Cに示す。第
１図Ａでは、従来例の構造と同じく２層の多結晶シリコ
ンゲート、埋め込みチャンネル部を持つが、第２のゲー
ト長が第１の倍となっている点と埋め込みチャンネル部
が互いに濃度の異なる３つの領域に分かれる点が従来構
造と異なる。第１図Ａでは、１が第１のゲートの多結晶
シリコンゲート、２が第２のゲートの多結晶シリコンゲ
ート、5,6,7は埋め込みチャンネル領域で不純物の濃度
は7,6,5の順に大きくなっている。また、埋め込みチャ
ンネル領域5,6の各領域は第２のゲートである多結晶シ
リコンゲート２下に形成され、領域７は従来通り第１の
ゲートの多結晶シリコンゲート下１に形成されている。
なお、埋め込みチャンネル領域5,6,7の各領域は同一寸
法であり、従って第２ゲート長は第１ゲート長の倍にな
っている。８はシリコン基板、11はゲート酸化膜であ
る。電極３と電極４を合わせた領域が電荷転送の一段に
相当する。
本発明による構造の電荷転送部での電荷転送を、第１図
B,Cにより説明する。従来例と同様に２相のクロックパ
ルスφ1，φ2で駆動され、第１図Ｂでは、電極３に印加
されるパルスφ1が“H"電極４に印加されるパルスφ2が
“L"である時のポテンシャルプロファイルを示し、電極
３下の埋め込みチャンネル領域6,7に信号電荷９が蓄積
されている。次のタイミングでのポテンシャルプロファ
イルを第１図Ｃでは示しており、電極３にはパルスφ1
が“L",電極４にはパルスφ2が“H"で印加されている。
第１図Ｃでは信号電荷９が、電極４下の埋め込みチャン
ネル領域6,7に蓄積されており、図面上、右側に電荷が
転送されている。従来例のポテンシャルプロファイルに
比べ、ゲート領域が細分化された分、ポテンシャルも細
分化され、転送がスムーズに行われる。通常、転送速度
はゲート長の２乗に反比例するとされており、本発明の
構造によりゲート領域を細分化することにより、高い転
送効率が得られ、高速動作時に有利なものとなる。
B,Cにより説明する。従来例と同様に２相のクロックパ
ルスφ1，φ2で駆動され、第１図Ｂでは、電極３に印加
されるパルスφ1が“H"電極４に印加されるパルスφ2が
“L"である時のポテンシャルプロファイルを示し、電極
３下の埋め込みチャンネル領域6,7に信号電荷９が蓄積
されている。次のタイミングでのポテンシャルプロファ
イルを第１図Ｃでは示しており、電極３にはパルスφ1
が“L",電極４にはパルスφ2が“H"で印加されている。
第１図Ｃでは信号電荷９が、電極４下の埋め込みチャン
ネル領域6,7に蓄積されており、図面上、右側に電荷が
転送されている。従来例のポテンシャルプロファイルに
比べ、ゲート領域が細分化された分、ポテンシャルも細
分化され、転送がスムーズに行われる。通常、転送速度
はゲート長の２乗に反比例するとされており、本発明の
構造によりゲート領域を細分化することにより、高い転
送効率が得られ、高速動作時に有利なものとなる。
本発明の実施例は第１図Ａに示した通り、埋め込みチャ
ンネル部を互いに濃度の異なる３つの領域に分け、２層
の多結晶シリコンゲート構造を持つ電荷転送部により構
成される。製造方法としては、第２のゲートの多結晶シ
リコンゲート２の形成直前に、埋め込みチャンネル領域
5,6に同一種、同一ドーズ量のイオン注入を２回実施
し、しかも、フォトレジスト膜をパターニングすること
により、１回した注入されない埋め込みチャンネル領域
５と２回とも注入される埋め込みチャンネル領域６とに
分け、濃度差を設ける。また、それぞれの領域の寸法
も、フォトレジスト膜のパターニングにより決定され
る。それ以外の製造方法は、従来例の構造と全く変りな
い方法で実施できる。
ンネル部を互いに濃度の異なる３つの領域に分け、２層
の多結晶シリコンゲート構造を持つ電荷転送部により構
成される。製造方法としては、第２のゲートの多結晶シ
リコンゲート２の形成直前に、埋め込みチャンネル領域
5,6に同一種、同一ドーズ量のイオン注入を２回実施
し、しかも、フォトレジスト膜をパターニングすること
により、１回した注入されない埋め込みチャンネル領域
５と２回とも注入される埋め込みチャンネル領域６とに
分け、濃度差を設ける。また、それぞれの領域の寸法
も、フォトレジスト膜のパターニングにより決定され
る。それ以外の製造方法は、従来例の構造と全く変りな
い方法で実施できる。
発明の効果 本発明は、１ゲート長の寸法が大きくなる密着型の一次
元の固体撮像素子において、ゲート領域を細分化によ
り、高い転送効率を得、特に高速動作時に、効果は大な
るものとなる。
元の固体撮像素子において、ゲート領域を細分化によ
り、高い転送効率を得、特に高速動作時に、効果は大な
るものとなる。
第１図は本発明の一実施例における電荷転送装置の構造
断面図とポテンシャルモデル図、第２図は従来例の電荷
転送装置の構造とポテンシャルモデル図である。 １……多結晶シリコンゲート、２……多結晶シリコンゲ
ート、3,4……クロックパルスが印加される電極、5,6,
7,10……埋め込みチャンネル領域、８……シリコン基
板、９……信号電荷、11……ゲート酸化膜。
断面図とポテンシャルモデル図、第２図は従来例の電荷
転送装置の構造とポテンシャルモデル図である。 １……多結晶シリコンゲート、２……多結晶シリコンゲ
ート、3,4……クロックパルスが印加される電極、5,6,
7,10……埋め込みチャンネル領域、８……シリコン基
板、９……信号電荷、11……ゲート酸化膜。
Claims (1)
- 【請求項１】一導電形の半導体基板表面に、基板と反対
の導電形を有し、互いに濃度の異なる３つの領域からな
り、前記領域が直列に配置され、さらに最も濃度の高い
領域の上部には第１のゲート電極が形成され、他の２つ
の領域の上部には第２のゲート電極が形成され、前記濃
度の異なる他の２つの領域のなかで濃度の高い方の領域
は、前記第１のゲート電極下の最も濃度の高い領域に近
接しており、第１のゲート電極と第２のゲート電極は共
通接続されてクロックパルス印加電極に接続されている
構造の電荷転送装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60024858A JPH079982B2 (ja) | 1985-02-12 | 1985-02-12 | 電荷転送装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60024858A JPH079982B2 (ja) | 1985-02-12 | 1985-02-12 | 電荷転送装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61184876A JPS61184876A (ja) | 1986-08-18 |
| JPH079982B2 true JPH079982B2 (ja) | 1995-02-01 |
Family
ID=12149912
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60024858A Expired - Lifetime JPH079982B2 (ja) | 1985-02-12 | 1985-02-12 | 電荷転送装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH079982B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0404306A3 (en) * | 1989-06-19 | 1991-07-17 | Tektronix Inc. | Trench structured charge-coupled device |
| JP2768312B2 (ja) * | 1995-06-02 | 1998-06-25 | 日本電気株式会社 | 電荷転送装置、その駆動方法及び製造方法 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS575361A (en) * | 1980-06-11 | 1982-01-12 | Toshiba Corp | Charge transfer device |
| JPS59115556A (ja) * | 1982-12-22 | 1984-07-04 | Toshiba Corp | 電荷転送形シフトレジスタ |
| JPS61179574A (ja) * | 1985-02-04 | 1986-08-12 | Mitsubishi Electric Corp | 電荷結合素子 |
-
1985
- 1985-02-12 JP JP60024858A patent/JPH079982B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61184876A (ja) | 1986-08-18 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |