JPS5916472A - 固体撮像装置 - Google Patents
固体撮像装置Info
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- JPS5916472A JPS5916472A JP57126552A JP12655282A JPS5916472A JP S5916472 A JPS5916472 A JP S5916472A JP 57126552 A JP57126552 A JP 57126552A JP 12655282 A JP12655282 A JP 12655282A JP S5916472 A JPS5916472 A JP S5916472A
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- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 11
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims abstract description 3
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 claims description 16
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 abstract description 12
- 229920005591 polysilicon Polymers 0.000 abstract description 12
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 abstract 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 9
- 238000000034 method Methods 0.000 description 7
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 3
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
- H01L27/148—Charge coupled imagers
- H01L27/14831—Area CCD imagers
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- Electromagnetism (AREA)
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- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
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- Transforming Light Signals Into Electric Signals (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】
本発明はCCD (Charg’e Coupled
Device :電荷転送装置)を用いた固体撮像装置
番こ関し、特にホトダイオード間の分離構造に関するも
のであるO 近年、固体撮像装置の開発は目さましい進展をみせ、固
体撮像装置を用いたカラーヒテオカメラは実用化段階を
むかえつつある。固体撮像装置の方式(こは大きく分け
てXYアドレス方式とCCI)方式の2種があり、特に
CCD方式は本質的に出力容量が小さいためS//Nの
点て有利なことから研究lこ力が注がれている。CCD
方式の中でも受光部番こpn接合ホトダイオードを用い
たインターライン転送方式は、青感度が高く、またモザ
イク状カラーフィルタが使用可能なため高解像度か得ら
れることから固体撮像装置の主流となりっつぁ私CCD
は発明当初は構造が簡単であることが、その特色のひと
つであるといわれていた。しがしながら種々の機能を付
加したり、特性゛の向上をはかる努力がなされるにつれ
てその構造が次第に複雑となり、このためマスク枚数の
増大や、これ(こ伴うマスク合せのずれによる特性のバ
ラツキも増大して来たことは否めない事実である。
Device :電荷転送装置)を用いた固体撮像装置
番こ関し、特にホトダイオード間の分離構造に関するも
のであるO 近年、固体撮像装置の開発は目さましい進展をみせ、固
体撮像装置を用いたカラーヒテオカメラは実用化段階を
むかえつつある。固体撮像装置の方式(こは大きく分け
てXYアドレス方式とCCI)方式の2種があり、特に
CCD方式は本質的に出力容量が小さいためS//Nの
点て有利なことから研究lこ力が注がれている。CCD
方式の中でも受光部番こpn接合ホトダイオードを用い
たインターライン転送方式は、青感度が高く、またモザ
イク状カラーフィルタが使用可能なため高解像度か得ら
れることから固体撮像装置の主流となりっつぁ私CCD
は発明当初は構造が簡単であることが、その特色のひと
つであるといわれていた。しがしながら種々の機能を付
加したり、特性゛の向上をはかる努力がなされるにつれ
てその構造が次第に複雑となり、このためマスク枚数の
増大や、これ(こ伴うマスク合せのずれによる特性のバ
ラツキも増大して来たことは否めない事実である。
本発明は上記に鑑みなされたもので、ホトダイオードを
ひ離するチャネルストップを省くことを可能とする技術
を提供するものである。本発明番こより、チャネルスト
ップとホトダイオードあるいはチャネルストップとシフ
トレジスタ電極のマスク合せの誤差による特性のバラツ
キはなくなり、特性の飛躍的な向上がはかれることにな
る。
ひ離するチャネルストップを省くことを可能とする技術
を提供するものである。本発明番こより、チャネルスト
ップとホトダイオードあるいはチャネルストップとシフ
トレジスタ電極のマスク合せの誤差による特性のバラツ
キはなくなり、特性の飛躍的な向上がはかれることにな
る。
まず第1図番こ、pn接合ホトダイオードを受光部に用
いたインターライン転送方式CCD固体撮像装置の従来
例を示す。ここで(a)は平面図、(b)(c)はそれ
ぞれI−L II−n方向の断面図である。すなわちp
基[1上に、垂直シフトレジスタ用埋め込) みチャ
ネルとしてn型層2が形成され、該n型層2と所定間隔
離間させて、ホトダイオードとなるpn接合を形成する
ためのn型層3か形成されている。同一半導体チップに
垂直シフトレジスタは複数列形成され、またひとつの垂
直シフトレジスタに対して複数個のホトダイオードが形
成されることlこより二次元撮像装置が構成される。
いたインターライン転送方式CCD固体撮像装置の従来
例を示す。ここで(a)は平面図、(b)(c)はそれ
ぞれI−L II−n方向の断面図である。すなわちp
基[1上に、垂直シフトレジスタ用埋め込) みチャ
ネルとしてn型層2が形成され、該n型層2と所定間隔
離間させて、ホトダイオードとなるpn接合を形成する
ためのn型層3か形成されている。同一半導体チップに
垂直シフトレジスタは複数列形成され、またひとつの垂
直シフトレジスタに対して複数個のホトダイオードが形
成されることlこより二次元撮像装置が構成される。
上記n型層2とれ型層3は基板のままのトランスファゲ
ート領域5により接続している。n型層2、n型層3、
トランスファゲート領域5以外の部分番こは、高濃度p
型層番こよるチャネルスl−/プ4が形成されている。
ート領域5により接続している。n型層2、n型層3、
トランスファゲート領域5以外の部分番こは、高濃度p
型層番こよるチャネルスl−/プ4が形成されている。
一方シリコン基板上は絶縁膜6で覆われ、その上部に垂
直シフトレジスタ用の電極7.8.9.10がポリシリ
コンにより形成されている。電極7と9は第1層目のポ
リシリコンとして、電極8とIOは第2層目のポリシリ
コンとして形成され、異なる層のポリシリコン間は絶縁
膜11で分離されている。電極7.8.9.10は垂直
シフトレジスタ用n型層2の−L部を覆い、更にトラン
スファゲート領域5の上部も覆っている。
直シフトレジスタ用の電極7.8.9.10がポリシリ
コンにより形成されている。電極7と9は第1層目のポ
リシリコンとして、電極8とIOは第2層目のポリシリ
コンとして形成され、異なる層のポリシリコン間は絶縁
膜11で分離されている。電極7.8.9.10は垂直
シフトレジスタ用n型層2の−L部を覆い、更にトラン
スファゲート領域5の上部も覆っている。
また垂直シフトレジスタ用n型層2とトランスファゲー
ト領域5の上部は遮光のためにAt12で覆われでいる
。
ト領域5の上部は遮光のためにAt12で覆われでいる
。
電極10.7.8.9には第2図に示すクロックパルス
φ1.φ2.φ8.φ4がそれぞれ印加される。このク
ロックパルスφ1〜φ4は、VL、vl、VHの3レベ
ルをもつ信号であり、■1又は■1のときには垂直シフ
トレジスタ内の信号電荷が第1図(a)の上から下へと
転送される。一方V1□のときには、ホトダイオード3
ζこ蓄積した信号電荷が、トランスファゲート領域5を
通って垂直シフトレジスタ2゜に転送される。
φ1.φ2.φ8.φ4がそれぞれ印加される。このク
ロックパルスφ1〜φ4は、VL、vl、VHの3レベ
ルをもつ信号であり、■1又は■1のときには垂直シフ
トレジスタ内の信号電荷が第1図(a)の上から下へと
転送される。一方V1□のときには、ホトダイオード3
ζこ蓄積した信号電荷が、トランスファゲート領域5を
通って垂直シフトレジスタ2゜に転送される。
蚤
上記構造の固体撮像装置において、隣接するホトダイオ
ード間のシリコン基板上(こけ配線のために垂直シフト
レジスタ用の電極が存在するため、垂直シフトレジスタ
に印加するパルスが高レベルになったとき、隣接するホ
トダイオード間での電荷の混合を防止するため、配線下
の部分にチャネルストップ4を設ける必要が生じる。こ
のチャネルストップ4は、当然ながらホトダイオードや
ポリシリコン電極などとは別の工程で作製されるため、
マスク合せのずれに伴う特性のバラツキをもたらすこと
になる。
ード間のシリコン基板上(こけ配線のために垂直シフト
レジスタ用の電極が存在するため、垂直シフトレジスタ
に印加するパルスが高レベルになったとき、隣接するホ
トダイオード間での電荷の混合を防止するため、配線下
の部分にチャネルストップ4を設ける必要が生じる。こ
のチャネルストップ4は、当然ながらホトダイオードや
ポリシリコン電極などとは別の工程で作製されるため、
マスク合せのずれに伴う特性のバラツキをもたらすこと
になる。
本発明は上記問題点を大幅に軽減するためになサレζも
ので、本発明を適用することにより、ホトダイオード間
のチャネルストップを省くことか可能となる。
ので、本発明を適用することにより、ホトダイオード間
のチャネルストップを省くことか可能となる。
以下本発明の詳細を実施例を用いて説明する。
第3図は本発明を適用した一実施例を示す固体撮像装置
の構成図である。ここで(a)は平面図、(b)(c)
はそれぞれI−1,ll−11方向の断面図である。第
3図と前述の第1図の違いは、第3図(c)により明ら
かなように、ホトダイオードを形成するn型層3の間に
チャネルストップが存在しないことであり、チャネルス
トップは第3図(b)(こ示すようにホトダイオード用
n型層3と垂直シフトレジスフ用n型層2間にのみ設け
られる。これによりホトタイオードとチャネルストップ
間のマスク合せのずれに伴う特性のバラツキを大幅lこ
低減することが可−能となる。またこの場合ホトダイオ
ード用t]型層3の形成は、ポリシリコン電極7.9に
よる自動位置決め(セルファライン)によることも可能
である。
の構成図である。ここで(a)は平面図、(b)(c)
はそれぞれI−1,ll−11方向の断面図である。第
3図と前述の第1図の違いは、第3図(c)により明ら
かなように、ホトダイオードを形成するn型層3の間に
チャネルストップが存在しないことであり、チャネルス
トップは第3図(b)(こ示すようにホトダイオード用
n型層3と垂直シフトレジスフ用n型層2間にのみ設け
られる。これによりホトタイオードとチャネルストップ
間のマスク合せのずれに伴う特性のバラツキを大幅lこ
低減することが可−能となる。またこの場合ホトダイオ
ード用t]型層3の形成は、ポリシリコン電極7.9に
よる自動位置決め(セルファライン)によることも可能
である。
シリコン基板上には前述の第1図と同様番こ電極+0.
7.8.9が設けられ、電極10.7.8.9には第4
図1こ示すクロックパルス−1,−−J3+≠−がそれ
ぞれ印加される。すなわち下側ポリシリコンtti7.
9に印加されるクロックパルスφ(、φ′4は■。ト■
ルベル間で変化し、上側ポリシリコン電極10.8に印
加されるクロックパルスφ1.φ3ハ■1.V1.■1
□の3レベル間で変化する。φ、又はφ3がV□レベル
のとき、ホトタイオード(こ蓄積した信号電荷は電極l
O又は8直下の部分(第3図(a)斜線部)を通って垂
直シフトレジスタに転送される。このときホトダイオー
ド間はチャネルストップによっては分離されていないが
、この部分の基板上は電極7.9が覆っており、電極7
゜9に印加されるクロックパルスはvL又はV工である
ので信号電荷の混入は生じない。一方φ7.φ3が■□
と■1間を振幅するときには垂直シフトレジスタ内の信
号電荷が第3図(a)の下から上へと転送される。この
ように上記構造番こすることにより、ホトダイオード間
のチャネルストップを省略することが可能となる。
7.8.9が設けられ、電極10.7.8.9には第4
図1こ示すクロックパルス−1,−−J3+≠−がそれ
ぞれ印加される。すなわち下側ポリシリコンtti7.
9に印加されるクロックパルスφ(、φ′4は■。ト■
ルベル間で変化し、上側ポリシリコン電極10.8に印
加されるクロックパルスφ1.φ3ハ■1.V1.■1
□の3レベル間で変化する。φ、又はφ3がV□レベル
のとき、ホトタイオード(こ蓄積した信号電荷は電極l
O又は8直下の部分(第3図(a)斜線部)を通って垂
直シフトレジスタに転送される。このときホトダイオー
ド間はチャネルストップによっては分離されていないが
、この部分の基板上は電極7.9が覆っており、電極7
゜9に印加されるクロックパルスはvL又はV工である
ので信号電荷の混入は生じない。一方φ7.φ3が■□
と■1間を振幅するときには垂直シフトレジスタ内の信
号電荷が第3図(a)の下から上へと転送される。この
ように上記構造番こすることにより、ホトダイオード間
のチャネルストップを省略することが可能となる。
第5図に第4図のクロックパルスの改良型を示す。CC
DIこおいては転送効率の向上のためにはVl レベル
でのパルスの重なりが必要であり、たとえばφ1とφ3
の■ルベルは若干の重なりを持つことが必要であるが、
この重なりは通常数十゛n5ec程度であるので、これ
を無視して考えると、第4図ではパルスが■H!こなる
ときを除いてφ1とφ3.φ′2とφtは互に反転とな
っている。−力筒5図ではφ3がvHのときφ負が■1
となり、φjがVHのとき弓かV工となっている。こ
の点が重要であり、以下にこの意味を説明する。
DIこおいては転送効率の向上のためにはVl レベル
でのパルスの重なりが必要であり、たとえばφ1とφ3
の■ルベルは若干の重なりを持つことが必要であるが、
この重なりは通常数十゛n5ec程度であるので、これ
を無視して考えると、第4図ではパルスが■H!こなる
ときを除いてφ1とφ3.φ′2とφtは互に反転とな
っている。−力筒5図ではφ3がvHのときφ負が■1
となり、φjがVHのとき弓かV工となっている。こ
の点が重要であり、以下にこの意味を説明する。
第6図は第4図及び第5図の1=1.における垂直シフ
トレジスタのφ1.φ2.φ3.φ4電極下のチャネル
ポテンシャルの模式図であり、(a)は第4図、(b)
は第5図のクロックパルスに対応している。図中点線は
ホトダイオードのチャネルポテンシャルであり、(a)
では斜線部□分に信号電荷が制限される。
トレジスタのφ1.φ2.φ3.φ4電極下のチャネル
ポテンシャルの模式図であり、(a)は第4図、(b)
は第5図のクロックパルスに対応している。図中点線は
ホトダイオードのチャネルポテンシャルであり、(a)
では斜線部□分に信号電荷が制限される。
一方(b)ではφ2がV工であるため、制限される信号
電荷量が大幅番こ増大することとなる。なお第5図のク
ロックパルスを用いてもホトダイオード間の電極に印加
されるパルスはV からV□までであり、ホトダイオー
ド間での信号電荷の混合がないことは明らかである。
電荷量が大幅番こ増大することとなる。なお第5図のク
ロックパルスを用いてもホトダイオード間の電極に印加
されるパルスはV からV□までであり、ホトダイオー
ド間での信号電荷の混合がないことは明らかである。
第7図は本発明を適用した別の例を示す構造図である。
ここで(a)は平面図、(b)(c)はそれぞれI−I
’。
’。
u −n′方向の断面図である。本実施例ではいわゆる
フルーミング現象を抑圧するためにオーバフローコント
ロールゲート14とオーバフロードレイン13が付加さ
れている。このとき第4図や第5図(こ示すクロックパ
ルスを印加すれば、ホトダイオード間のチャネルストッ
プが省略できる点は第3図の例と全く同様であり、更(
こホトダイオードと垂直シフトレジスタ間は、オーバフ
ローコントロールゲート電極14を第1層のポリシリコ
ンを用いて形成すればこの電極(こより分離されるので
、この間のチャネルストップを省くことも可能である0 以上のように本発明を適用すれば、固体撮像装置におけ
るホトダイオード間のチャネルストップを省くことが可
能となり、また製造時の誤差による特性のズレを防ぐこ
とができ、信頼性の向上がはかれる。
フルーミング現象を抑圧するためにオーバフローコント
ロールゲート14とオーバフロードレイン13が付加さ
れている。このとき第4図や第5図(こ示すクロックパ
ルスを印加すれば、ホトダイオード間のチャネルストッ
プが省略できる点は第3図の例と全く同様であり、更(
こホトダイオードと垂直シフトレジスタ間は、オーバフ
ローコントロールゲート電極14を第1層のポリシリコ
ンを用いて形成すればこの電極(こより分離されるので
、この間のチャネルストップを省くことも可能である0 以上のように本発明を適用すれば、固体撮像装置におけ
るホトダイオード間のチャネルストップを省くことが可
能となり、また製造時の誤差による特性のズレを防ぐこ
とができ、信頼性の向上がはかれる。
第1図は従来のインターライン転送方式固体撮像装置の
構造図であり、第2図はそのクロックパルスのタイミン
グ図である。第3図及び第7図は本発明を適用したイン
ターライン転送方式固体撮像装置の構造図であり、第4
図及び第5図はそのクロックパルスのタイミング図であ
り、第6図は垂直シフトレジスタのチャネルポテンシャ
ル図である。 1・・・p基板、2・・・n型層(埋め込みチャネルC
CD用)、3・・・n型層(ホトダイオード)、4・・
・チャネルストップ、5・・・トランスファゲート領域
、6・・・絶縁膜、 7.8.9.10・・・ポリシリ
コン電極(垂直シフトレジスタ用)、11・・・絶縁膜
、12・・・遮光用At、13・・・n型層(オーツく
フロードレイン用)、14・・・ポリシリコン電極(オ
ーツくフローコントロールゲート電極用) 代理人 弁理士 福 士 愛 彦 (他2名)(a) ■ (b) 第1図 428 (C) (a) ■ −429− (C) 第3図 (λ) 一6図 (b) (a) (C)(b)
構造図であり、第2図はそのクロックパルスのタイミン
グ図である。第3図及び第7図は本発明を適用したイン
ターライン転送方式固体撮像装置の構造図であり、第4
図及び第5図はそのクロックパルスのタイミング図であ
り、第6図は垂直シフトレジスタのチャネルポテンシャ
ル図である。 1・・・p基板、2・・・n型層(埋め込みチャネルC
CD用)、3・・・n型層(ホトダイオード)、4・・
・チャネルストップ、5・・・トランスファゲート領域
、6・・・絶縁膜、 7.8.9.10・・・ポリシリ
コン電極(垂直シフトレジスタ用)、11・・・絶縁膜
、12・・・遮光用At、13・・・n型層(オーツく
フロードレイン用)、14・・・ポリシリコン電極(オ
ーツくフローコントロールゲート電極用) 代理人 弁理士 福 士 愛 彦 (他2名)(a) ■ (b) 第1図 428 (C) (a) ■ −429− (C) 第3図 (λ) 一6図 (b) (a) (C)(b)
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 I)同一半導体基板にpn接合ホトダイオードが所定ピ
ッチで配列され、該ホトダイオード(こ近接させてCC
D(電荷結合装置)によるシフトレジスタが設けられて
なる固体撮像装置において、隣接するホトダイオード間
の基板上Gこシフトレジスタの電極を延在させて設け、
シフトレジスタ電極への信号供給を制御してホトタイオ
ード間の分離を行わせることを特徴とする固体撮像装置
。 2)前記シフトレジスタはクロックパルスでインターレ
ース駆動され、ホトダイオードからシフトレジスタへの
信号電荷の読み出し時に、前記ソフトレジスタ電極への
信号供給はクロックパルスの1つは高レベル、他の少な
くとも1つは低レベル、他は中レベル又は低レベルが印
加されることを特徴とする請求の範囲第1項記載の固体
撮像装置。 3)前記ホトダイオードとシフトレジスタの分離をオー
バフローコントロールゲート電極で行うことを特徴とす
る特許請求の範囲第1項記載の固体撮像装置。
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP57126552A JPS5916472A (ja) | 1982-07-19 | 1982-07-19 | 固体撮像装置 |
EP83304183A EP0100199B1 (en) | 1982-07-19 | 1983-07-19 | An interline transfer ccd image sensor and a drive circuit therefor |
DE8383304183T DE3380617D1 (en) | 1982-07-19 | 1983-07-19 | An interline transfer ccd image sensor and a drive circuit therefor |
US06/894,712 US4935794A (en) | 1982-07-19 | 1986-08-08 | Structure and driving method of interline transfer CCD image sensor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP57126552A JPS5916472A (ja) | 1982-07-19 | 1982-07-19 | 固体撮像装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS5916472A true JPS5916472A (ja) | 1984-01-27 |
JPH0474910B2 JPH0474910B2 (ja) | 1992-11-27 |
Family
ID=14937992
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP57126552A Granted JPS5916472A (ja) | 1982-07-19 | 1982-07-19 | 固体撮像装置 |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4935794A (ja) |
EP (1) | EP0100199B1 (ja) |
JP (1) | JPS5916472A (ja) |
DE (1) | DE3380617D1 (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS60263459A (ja) * | 1984-06-01 | 1985-12-26 | ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ | Ccd画像感知器 |
JPS61189086A (ja) * | 1985-02-15 | 1986-08-22 | Fuji Electric Co Ltd | 画像の明暗分布表示装置 |
JPS63140568A (ja) * | 1986-12-02 | 1988-06-13 | Nec Corp | 固体撮像装置の製造方法 |
JPS63252470A (ja) * | 1987-04-09 | 1988-10-19 | Fuji Photo Film Co Ltd | 固体撮像装置 |
Families Citing this family (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0666914B2 (ja) * | 1984-01-10 | 1994-08-24 | シャープ株式会社 | 固体撮像装置 |
US5235198A (en) * | 1989-11-29 | 1993-08-10 | Eastman Kodak Company | Non-interlaced interline transfer CCD image sensing device with simplified electrode structure for each pixel |
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