JPS6251254A - 固体撮像装置 - Google Patents
固体撮像装置Info
- Publication number
- JPS6251254A JPS6251254A JP60189780A JP18978085A JPS6251254A JP S6251254 A JPS6251254 A JP S6251254A JP 60189780 A JP60189780 A JP 60189780A JP 18978085 A JP18978085 A JP 18978085A JP S6251254 A JPS6251254 A JP S6251254A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- electrode
- substrate
- channel
- main surface
- recess part
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- Pending
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- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
- 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】
技術分野
本発明は固体撮像装置に関し、特に電荷転送型の固体撮
像素子たる電荷結合素子（ＣＣＤ）を用いた ゛固体
撮像装置に関する。
像素子たる電荷結合素子（ＣＣＤ）を用いた ゛固体
撮像装置に関する。
１１亘（
ＣＯＤを用いた固体撮像装置は、例えばインターライン
転送方式の場合、行列状に配列された感光領域に蓄積さ
れた光電荷を、垂直転送用のＣＣ口により垂直転送し、
さ５に水平転送用のＣＣＤにより水平に転送して出力す
る。
転送方式の場合、行列状に配列された感光領域に蓄積さ
れた光電荷を、垂直転送用のＣＣ口により垂直転送し、
さ５に水平転送用のＣＣＤにより水平に転送して出力す
る。
感光領域は半導体基板の一方の主面に形成され、この感
光領域に入射光に応じて励起された光電荷がＣＣＤに転
送され、ＣＣＤにより垂直および水平に転送される。
光領域に入射光に応じて励起された光電荷がＣＣＤに転
送され、ＣＣＤにより垂直および水平に転送される。
最近ＣＯＤを用いた固体撮像装置は解像度を向上させφ
ため高密度化され、以前の１チツプ２０万画素のものに
比較して高密度のもの、例えばｌチップ３０万画素また
は４０万画素のものが製造されるようになった。一方、
チップのサイズは歩留りの向上、低コスト化のため縮小
化され、１／２インチ、または８１鵬角のものとなって
いる。
ため高密度化され、以前の１チツプ２０万画素のものに
比較して高密度のもの、例えばｌチップ３０万画素また
は４０万画素のものが製造されるようになった。一方、
チップのサイズは歩留りの向上、低コスト化のため縮小
化され、１／２インチ、または８１鵬角のものとなって
いる。
したがって感光領域、ＣＣ口の転送電極の面積を小さく
する必要があるが、感光領域を形成する面積を小さくす
ると蓄積できる電荷が減るためタイナミックレンジが低
下する欠点がある。またＧＣＤの転送電極の面積を小さ
くすると、電極に沿って形成されるチャネルの容量が小
さくなるため、感光領域に発生した電荷を完全に転送す
ることができず、蓄積された電荷の読み残しが生じ、読
み出された信号が不完全となり、感光領域に読み残され
た電荷を例えば垂直ブランキング期間に掃き出す処理が
必要だった。
する必要があるが、感光領域を形成する面積を小さくす
ると蓄積できる電荷が減るためタイナミックレンジが低
下する欠点がある。またＧＣＤの転送電極の面積を小さ
くすると、電極に沿って形成されるチャネルの容量が小
さくなるため、感光領域に発生した電荷を完全に転送す
ることができず、蓄積された電荷の読み残しが生じ、読
み出された信号が不完全となり、感光領域に読み残され
た電荷を例えば垂直ブランキング期間に掃き出す処理が
必要だった。
目 的
本発明はこのような従来技術の欠点を解消し、光学開口
率を大きくしてタイナミックレンジを低下させず、しか
も感光領域に発生した電荷を完全に転送することのでき
るＣＣＤを有する固体撮像装置を提供することを目的と
する。
率を大きくしてタイナミックレンジを低下させず、しか
も感光領域に発生した電荷を完全に転送することのでき
るＣＣＤを有する固体撮像装置を提供することを目的と
する。
発明の開示
本発明によれば、半導体基板と、゛ト導体基板の一方の
主面に形成Ｊれ、入射光を受けて入射光に応じた光電荷
を励起するように配列された複数の感光領域と、感光領
域に蓄積された電荷を転送するため、感光領域に隣接し
て配列された複数の電極を有する電荷転送手段とを有し
、入射光によって励起された光電荷を電荷転送手段を通
して読み出す固体撮像装置は、複数の電極が基板の主面
に形成された凹部の内面に平行に形成され、電荷転送手
段により形成されるチャネル領域が凹部の内面に平行に
形成されるものである。
主面に形成Ｊれ、入射光を受けて入射光に応じた光電荷
を励起するように配列された複数の感光領域と、感光領
域に蓄積された電荷を転送するため、感光領域に隣接し
て配列された複数の電極を有する電荷転送手段とを有し
、入射光によって励起された光電荷を電荷転送手段を通
して読み出す固体撮像装置は、複数の電極が基板の主面
に形成された凹部の内面に平行に形成され、電荷転送手
段により形成されるチャネル領域が凹部の内面に平行に
形成されるものである。
実施例の説明
次に添付図面を参照して本発明による固体撮像装置の実
施例を詳細に説明する。
施例を詳細に説明する。
第１図、第２図に本発明の一実施例が示されている。感
光領域ｌＯを含む撮像セルが多数行列状に配列され、２
次元の撮像セルアレイを構成している。この感光領域１
０には入射した光により光電荷が励起され蓄積される。
光領域ｌＯを含む撮像セルが多数行列状に配列され、２
次元の撮像セルアレイを構成している。この感光領域１
０には入射した光により光電荷が励起され蓄積される。
第２図のＩ−Ｉ線断面図を示す第１図かられかるように
、本実施例ではｎ型シリコン基板１２の一方の主表面の
毛にｐ型不純物の拡散によってｐ型層１４を形成し、感
光領域ｌＯはこのｐ型層１４の上にｎ型不純物の拡散に
よってｎ÷領域１６を形成し、ｎ＋領域１６とｐ型層１
４によりｐｎ接合を形成している。
、本実施例ではｎ型シリコン基板１２の一方の主表面の
毛にｐ型不純物の拡散によってｐ型層１４を形成し、感
光領域ｌＯはこのｐ型層１４の上にｎ型不純物の拡散に
よってｎ÷領域１６を形成し、ｎ＋領域１６とｐ型層１
４によりｐｎ接合を形成している。
感光領域ｌＯに入射した光によって励起された光電荷は
、この接合領域に蓄積される。
、この接合領域に蓄積される。
感光領域１０に隣接して複数の電極２０が第２図の列方
向（第１図の紙面に垂直な方向）に配列され、垂直転送
用のＧＣＤを構成している。電極２０は多結晶シリコン
により有利に形成され、第２図に示すようにリード２２
により行方向の他の電極２０と接続されている。第１図
および電極２０を示す第３図かられかるように、基板１
２には凹部２４が形成され、凹部２４の側面は基板１２
の主面に垂直に形成されている。電極２０はこの凹部２
４の内面に平行に形成される。すなわち電極２０は、凹
部２４の内部においては凹部２４の側面および底面に沿
って設けられ、凹部２４の外部においては基板１２の１
面に沿って設けられるように略Ｖ形状に形成されている
。
向（第１図の紙面に垂直な方向）に配列され、垂直転送
用のＧＣＤを構成している。電極２０は多結晶シリコン
により有利に形成され、第２図に示すようにリード２２
により行方向の他の電極２０と接続されている。第１図
および電極２０を示す第３図かられかるように、基板１
２には凹部２４が形成され、凹部２４の側面は基板１２
の主面に垂直に形成されている。電極２０はこの凹部２
４の内面に平行に形成される。すなわち電極２０は、凹
部２４の内部においては凹部２４の側面および底面に沿
って設けられ、凹部２４の外部においては基板１２の１
面に沿って設けられるように略Ｖ形状に形成されている
。
このような電極２０の形状により、第１図に示すように
ＧＣＤのｎチャネル２６が凹部２４に沿って略■形状に
形成される。
ＧＣＤのｎチャネル２６が凹部２４に沿って略■形状に
形成される。
電極２０は第２図、第３図に示すように１つおきの電極
２０が隣接する電極２０の端部に重なるように構成され
、また、１つおきの電極２０は感光領域ｌＯに蓄積され
た光電荷をＣＣ口のｎチャネル２６に転送するためのゲ
ート電極部２８を有している。
２０が隣接する電極２０の端部に重なるように構成され
、また、１つおきの電極２０は感光領域ｌＯに蓄積され
た光電荷をＣＣ口のｎチャネル２６に転送するためのゲ
ート電極部２８を有している。
電極２０とｐ型層１４の間およびｎ十領域１６の表面に
はＳ ｉＯ２の絶縁層１８が設けられている。ＣＣ口と
隣接する他の画素の感光領域ｌＯとの間には、ｐ型層１
４にｐ十領域３０が形成５れ、素子分離のためのチャネ
ルストッパを形成している。チャネルストッパのｐ十領
域３０は、第１図においてはＬＯＧＯＳフィールド酸化
膜下に形成されているが、ＬＯＧＯ３構造を形成しない
ｐ十領域３０のみであってもよい。
はＳ ｉＯ２の絶縁層１８が設けられている。ＣＣ口と
隣接する他の画素の感光領域ｌＯとの間には、ｐ型層１
４にｐ十領域３０が形成５れ、素子分離のためのチャネ
ルストッパを形成している。チャネルストッパのｐ十領
域３０は、第１図においてはＬＯＧＯＳフィールド酸化
膜下に形成されているが、ＬＯＧＯ３構造を形成しない
ｐ十領域３０のみであってもよい。
電極２０および感光領域ｌＯの１−面にはＰＳＧ （
リンを含むシリケートガラス）の絶縁層４０が形成され
、絶縁層４０の１−而には金属などの光を通過させない
材料によりシールド層４２が画素分離のため形成されて
いる。
リンを含むシリケートガラス）の絶縁層４０が形成され
、絶縁層４０の１−而には金属などの光を通過させない
材料によりシールド層４２が画素分離のため形成されて
いる。
次に本実施例の動作を説明する。
感光領域ｌＯに入射した光により光電荷が励起され、前
記のようにｐｎ接合領域に蓄積される。ゲート電極部２
８を有する電極２０に正のパルスが印加されると、ゲー
ト電極部２８の下部のｐ型層１４内にｎチャネル（図示
せず）が形成され、感光領域！０に蓄積された電荷はこ
のｎチャネルを通過してＣＯＤのｎチャネル２Ｂに転送
される。
記のようにｐｎ接合領域に蓄積される。ゲート電極部２
８を有する電極２０に正のパルスが印加されると、ゲー
ト電極部２８の下部のｐ型層１４内にｎチャネル（図示
せず）が形成され、感光領域！０に蓄積された電荷はこ
のｎチャネルを通過してＣＯＤのｎチャネル２Ｂに転送
される。
次に複数の電極２０に駆動クロック信号が印加され、Ｃ
Ｃ口のｎチャネル２６に蓄積された電荷が一斉にｎチャ
ネル２６を通過して垂直（列方向）に転送される。垂直
に１画素分だけすべての電荷が転送されると、水平転送
用のｃＣｎ （図示せず）側の端部の１画素分の電荷
は水平転送用のＣＯＤに転送され、水平転送用のＧＣＤ
により水平（行方向）に転送される。水平転送用のＣＣ
Ｄに転送された電荷がすべて水平に転送されて出力され
ると、再び複数の電極２０に駆動クロック信号が印加さ
れてすべての電荷が１画素分だけ垂直に転送され、水平
転送用のＣＣＤ側の端部の１画素分の電荷は水平転送用
のＣＯＤに転送され、水平転送用のＣＣ口により水平に
転送され出力される。同様の動作を繰り返して感光領域
１０に照射された光に応じた出力信号が得られる。
Ｃ口のｎチャネル２６に蓄積された電荷が一斉にｎチャ
ネル２６を通過して垂直（列方向）に転送される。垂直
に１画素分だけすべての電荷が転送されると、水平転送
用のｃＣｎ （図示せず）側の端部の１画素分の電荷
は水平転送用のＣＯＤに転送され、水平転送用のＧＣＤ
により水平（行方向）に転送される。水平転送用のＣＣ
Ｄに転送された電荷がすべて水平に転送されて出力され
ると、再び複数の電極２０に駆動クロック信号が印加さ
れてすべての電荷が１画素分だけ垂直に転送され、水平
転送用のＣＣＤ側の端部の１画素分の電荷は水平転送用
のＣＯＤに転送され、水平転送用のＣＣ口により水平に
転送され出力される。同様の動作を繰り返して感光領域
１０に照射された光に応じた出力信号が得られる。
本実施例によればＣＯＤの転送電極２０が前記のように
基板１２の主面に形成された凹部２４の内面に平行に形
成されているから、ＣＣＤのｎチャネル２Ｂがこの電極
２０に沿って凹部２４の側面および底面に平行に形成さ
れる。したがって基板１２の主面の面積に対して大きな
容量のチャネルを形成することができる。
基板１２の主面に形成された凹部２４の内面に平行に形
成されているから、ＣＣＤのｎチャネル２Ｂがこの電極
２０に沿って凹部２４の側面および底面に平行に形成さ
れる。したがって基板１２の主面の面積に対して大きな
容量のチャネルを形成することができる。
本実施例の効果を明確にするため従来例と比較して説明
する。
する。
第４図に従来例の断面図が示されている。
感光領域ｌＯに隣接してＣＣＤを構成する複数の電極２
００は、基板１２の主面に平行に形成されている。この
従来例においては、 ＣＯＤのｎチャネル２８０は電極
２００の下部に形成されるから、基板１２の主面に平行
に広く形成される。したがってｎチャネル２６０の形成
のために基板１２の主面の大きな面積を要するから、装
置の高密度化によりｎチャネル２６０の形成のための主
面の面積を小さくすれば、感光領域ｌＯに蓄積した電荷
を完全に転送することができない、また、莞全に転送す
るためにｎチャネル２６０の形成のための主面の面積を
大きくすれば、光学開口率が小さくなり、感光領域１０
を形成する面積が小さくなるため、光電荷蓄積容量が小
さくなりダイナミックレンジが小さくなる。
００は、基板１２の主面に平行に形成されている。この
従来例においては、 ＣＯＤのｎチャネル２８０は電極
２００の下部に形成されるから、基板１２の主面に平行
に広く形成される。したがってｎチャネル２６０の形成
のために基板１２の主面の大きな面積を要するから、装
置の高密度化によりｎチャネル２６０の形成のための主
面の面積を小さくすれば、感光領域ｌＯに蓄積した電荷
を完全に転送することができない、また、莞全に転送す
るためにｎチャネル２６０の形成のための主面の面積を
大きくすれば、光学開口率が小さくなり、感光領域１０
を形成する面積が小さくなるため、光電荷蓄積容量が小
さくなりダイナミックレンジが小さくなる。
これに対して本実施例によれば、前述のように基板１２
の主面の面積が小さい部分に大きな容量のＣＣＤのチャ
ネルを形成することができるから、微細な撮像セル構造
としても感光領域１０に生成、蓄積された電荷を完全に
転送することができ、従来のようにチ＋ネルの容量が小
さいために感光領域に電荷を一部残した不完全転送とな
ることはない。
の主面の面積が小さい部分に大きな容量のＣＣＤのチャ
ネルを形成することができるから、微細な撮像セル構造
としても感光領域１０に生成、蓄積された電荷を完全に
転送することができ、従来のようにチ＋ネルの容量が小
さいために感光領域に電荷を一部残した不完全転送とな
ることはない。
また、光学開口率が向上し、感光領域ｌＯの面積を大き
くすることができるから、微細な撮像セル構造をとって
高い解像度を得ながら大きな光電荷蓄積容量を有し、大
きなダイナミックレンジが達成される。
くすることができるから、微細な撮像セル構造をとって
高い解像度を得ながら大きな光電荷蓄積容量を有し、大
きなダイナミックレンジが達成される。
１部２４の深さは、０．５〜２．０’ｐｍ程度が好まし
い、この程度の凹部２４を設けて電極２０を凹部２４の
内１！に平行に配置することにより、ｎチャネルの表面
積は１０〜５０μｍ 程度増加する。したがって１、ｎ
チャネルの容量を従来のものと同一とすれば、チャネル
幅、を２５〜７０％に縮小することができ、光学開口率
が向−１−シ、感光領域１０の面積を大きくすることが
できるから、ダイナミックレンジを１．．５〜２．５倍
に増加させることができる。
い、この程度の凹部２４を設けて電極２０を凹部２４の
内１！に平行に配置することにより、ｎチャネルの表面
積は１０〜５０μｍ 程度増加する。したがって１、ｎ
チャネルの容量を従来のものと同一とすれば、チャネル
幅、を２５〜７０％に縮小することができ、光学開口率
が向−１−シ、感光領域１０の面積を大きくすることが
できるから、ダイナミックレンジを１．．５〜２．５倍
に増加させることができる。
例えば凹部２４のｉさを２Ｂｍとすると、ｎチャネルの
長さが１７ｐｍの場合には、ｎチャネルの増加面積は２
ｍ１７ｘ２＝Ｂ４ ＩＬｍ となる。
長さが１７ｐｍの場合には、ｎチャネルの増加面積は２
ｍ１７ｘ２＝Ｂ４ ＩＬｍ となる。
なお、上記実施例においては凹部２４の形状は基板１２
の主面に垂直な側面を有するものとされているが、凹部
２４の中央部を最深部とし傾斜を有する底面により形成
された断面が三角形のもの、基板１２の深部に向って凸
となる曲面を有するものなど、基板１２の主面に平行な
方向以外の方向にもｎチャネル２６が形成されるように
電極が配置されていればよい。
の主面に垂直な側面を有するものとされているが、凹部
２４の中央部を最深部とし傾斜を有する底面により形成
された断面が三角形のもの、基板１２の深部に向って凸
となる曲面を有するものなど、基板１２の主面に平行な
方向以外の方向にもｎチャネル２６が形成されるように
電極が配置されていればよい。
またＣＣ口はｎチャネルが形成されるものの他、ｐチャ
ネルが形成されるものでもよい。
ネルが形成されるものでもよい。
効 果
このように本発明では、ＣＣＤの電極が基板の主面に形
成された凹部の内面に平行に形成され、ＣＣＤのチャネ
ルが凹部の内面に平行に形成されているから、チャネル
の容量を大きくすることができる。したがって、感光領
域に蓄積された電荷を完全に転送することができる。ま
た、光学開口率を向−にできるから、微細なセル構造を
とって高い解像度を得る場合にも感光領域は大きな電荷
蓄積容量を有し、大きなダイナミックレンジを得ること
ができる。
成された凹部の内面に平行に形成され、ＣＣＤのチャネ
ルが凹部の内面に平行に形成されているから、チャネル
の容量を大きくすることができる。したがって、感光領
域に蓄積された電荷を完全に転送することができる。ま
た、光学開口率を向−にできるから、微細なセル構造を
とって高い解像度を得る場合にも感光領域は大きな電荷
蓄積容量を有し、大きなダイナミックレンジを得ること
ができる。
第１図は本発明による固体撮像装置の一実施例の構造を
示す第２図におけるＩ−Ｉ線断面図、第２図は本発明に
よる固体撮像装置の一実施例の構造を示す乎面図、 第３図は第１図の電極を示す斜視図、 第４図は従来の１１ＩＩＩ体撮像装置の構造を示す断面
図である。 主要部分の符号の説明 １０、、、感光領域 １２、、、基板 １４・・・ｐ層 １ｆ１．、、ｎ＋領領 域０、、、電極 ２４、、、凹部 ２Ｂ、、、ｎチャネル ２８、、、ゲート電極部 特許出願人 富士写真フィルム株式会ン１代 理 人
香取 孝雄
示す第２図におけるＩ−Ｉ線断面図、第２図は本発明に
よる固体撮像装置の一実施例の構造を示す乎面図、 第３図は第１図の電極を示す斜視図、 第４図は従来の１１ＩＩＩ体撮像装置の構造を示す断面
図である。 主要部分の符号の説明 １０、、、感光領域 １２、、、基板 １４・・・ｐ層 １ｆ１．、、ｎ＋領領 域０、、、電極 ２４、、、凹部 ２Ｂ、、、ｎチャネル ２８、、、ゲート電極部 特許出願人 富士写真フィルム株式会ン１代 理 人
香取 孝雄
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、半導体基板と、 該半導体基板の一方の主面に形成され、入射光を受けて
該入射光に応じた光電荷を励起するように配列された複
数の感光領域と、 該感光領域に蓄積された電荷を転送するため、該感光領
域に隣接して配列された複数の電極を有する電荷転送手
段とを有し、 前記入射光によって励起された光電荷を該電荷転送手段
を通して読み出す固体撮像装置において、該装置は、 前記複数の電極が前記基板の主面に形成された凹部の内
面に平行に形成され、前記電荷転送手段により形成され
るチャネル領域が前記凹部の内面に平行に形成されてい
ることを特徴とする固体撮像装置。 ２、特許請求の範囲第１項記載の装置において、前記凹
部は、その側面が前記基板の主面に垂直に形成されてい
ることを特徴とする固体撮像装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60189780A JPS6251254A (ja) | 1985-08-30 | 1985-08-30 | 固体撮像装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60189780A JPS6251254A (ja) | 1985-08-30 | 1985-08-30 | 固体撮像装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6251254A true JPS6251254A (ja) | 1987-03-05 |
Family
ID=16247077
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60189780A Pending JPS6251254A (ja) | 1985-08-30 | 1985-08-30 | 固体撮像装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6251254A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5029321A (en) * | 1988-12-19 | 1991-07-02 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Solid state image sensing device formed of charge coupled devices |
| US5051798A (en) * | 1989-04-07 | 1991-09-24 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Solid state image sensing device having an overflow drain structure |
| US5083173A (en) * | 1986-11-28 | 1992-01-21 | Matsushita Electronics Corporation | Charge coupled device for a solid state image pick-up device |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS51148385A (en) * | 1975-06-14 | 1976-12-20 | Fujitsu Ltd | Semiconductor memory cell |
-
1985
- 1985-08-30 JP JP60189780A patent/JPS6251254A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS51148385A (en) * | 1975-06-14 | 1976-12-20 | Fujitsu Ltd | Semiconductor memory cell |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US5029321A (en) * | 1988-12-19 | 1991-07-02 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Solid state image sensing device formed of charge coupled devices |
| US5086010A (en) * | 1988-12-19 | 1992-02-04 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Method for manufacturing solid state image sensing device formed of charge coupled devices on side surfaces of trenches |
| US5051798A (en) * | 1989-04-07 | 1991-09-24 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Solid state image sensing device having an overflow drain structure |
| US5114865A (en) * | 1989-04-07 | 1992-05-19 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Method of manufacturing a solid-state image sensing device having an overflow drain structure |
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