JPS63186468A - 固体撮像装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 Ａ、産業上の利用分野 本発明は、所謂ＣＯＤ　（チャージ・カップルド・デバ
イス）等の固体撮像装置に関し、特に接地配線が周囲に
形成された撮像領域をウェル領域に形成した固体撮像装
置に関する。

Ｂ１発明の概要 本発明は、接地配線が周囲に形成された撮像領域をウェ
ル領域に形成した固体撮像装置において、その撮像領域
の少なくとも三方を取り囲む接地配線に抵抗を介して接
地電位を供給するとともに、上記撮像領域を接地電位と
なる他の接続配線と抵抗を介して配することにより、上
記撮像領域の電位分布を均一となし、その撮像領域に形
成された各電荷蓄積領域の電荷量を一定にするものであ
る。

Ｃ５従来の技術 所謂ＣＯＤ　（チャージ・カップルド・デバイス）等の
固体撮像装置は、被写体等からの光学信号を撮像領域に
配列された各電荷蓄積領域において所要の電荷量に変換
し、これをｊｌｌＩＴ次電気信号の形で出力し得る装置
である。

第３図は、このような固体撮像装置の従来例を示す概略
平面図であり、第一導電型であるＮ型の半導体基体３１
上に反対導電型であるＰ型のウェル領域３２が形成され
、そのウェル領域３２の中心部には複数の電荷蓄積領域
がマトリックス状に配列されてなる略方形状の撮像領域
３３が形成されている。この撮像領域３３の周囲であっ
て上記ウェル領域３２内の周辺部ではＡＩ等の材料でパ
ターニングされた接地配線３４が配設されており、この
接地配線３４には外部より接地電位（ディジタル・グラ
ンド）ＧＮＤが供給されている。

上記撮像領域３３に隣接し同じウェル領域３２内には水
平レジスタ一部３５と出力回路部３６が形成されており
、その出力回路部３６の周囲には接地電位（アナログ・
グランド）が供給される他の接地配線３７が配線されて
いる。

そして、被写体からの光は上記撮像領域３３の各電荷蓄
積領域で光電変換され、例えば垂直レジスターから上記
水平レジスタ一部３５へ変換された電荷が移動させられ
、上記出力回路３６を介して出力されることになる。

Ｄ０発明が解決しようとする問題点 上述のような撮像領域３３には、通常、垂直レジスター
（■−レジスター）駆動用の複数の電極が並べられて形
成されており、これら複数の電極にそれぞれ所定のクロ
ックΦのパルスを印加することにより、電荷の転送が行
われる。

しかしながら、上記撮像領域３３は、ウェル領域３２に
形成されており、このウェル領域３２内体の抵抗弁Ｒｗ
によって、撮像領域３３の各部分の電位は均一とならず
、出力される画像信号に乱れが生ずることになる。

即ち、第４図に示すように、Ｎ型の半導体基体３１に形
成されたＰ型のウェル領域３２は、その周囲に配設され
た接地配線３４に接続され、その接地配線３４自体は接
地電位（０■）に維持されているが、このウェル領域３
２内体の抵抗弁Ｒｗにより、例えば当該ウェル領域３２
の端部（接地配線３４の近傍部分）と中心部（接地配！
３４から遠い部分）とを比較してみると、それぞれその
電位が異なることになる。このようにウェル領域３２の
端部と中心部とでそれぞれ電位が異なって、ウェル領域
内の電位が不均一な状態において、上記垂直レジスター
駆動用の電極４０を用いて電荷を転送したときには、そ
の転送状態は不揃いのものとなり出力される画像信号に
は乱れが生ずることになる。

第５図は、このような従来例の固体撮像装置の等価回路
図であって、表面に形成される複数の駆動用の電極は抵
抗弁Ｒ１）Ｌ〜Ｒｐｎ　と表すことができ、これに対応
してウェル領域は抵抗弁Ｒｗ１〜Ｒｗｎ　と表すことが
できる。まずはじめに、ウェル領域の電位は、Ｃｏｘ（
ゲート酸化膜の容量）とＣｗ（ウェル令頁域と基体間の
容量）で分割された電位になる。次に、駆動させる場合
には、接地ＣＮＤよりホールが上記ウェル領域の抵抗弁
Ｒｗ１〜Ｒｗｎを介して流入するが、ここでウェル領域
自体の抵抗弁Ｒｗ１〜Ｒｗｎが大きいときには、上記ホ
ールが中心部に至らないうちに次のパルスが印加される
ことになり、ウェル領域内の電位が不均一な状態で電荷
が転送されて動作して乱れた画像信号が出力されること
になる。なお、図中Ｒ３は基体の抵抗弁を示す。

これに対してＲＷＩ〜Ｒｗｎを小さくすれば、ウェル領
域内の電位が均一となるが、逆に電荷を転送するための
特性が失われることになり、問題の本質的な解決とはな
らない。

そこで、本発明は上述の問題点に鑑み、撮像領域の電位
分布を均一とし、良好な画像信号を出力するような固体
撮像装置の提供を目的とする。

Ｅ９問題点を解決するための手段 本発明は、第一導電型の半導体基体上に反対導電型のウ
ェル領域が形成され、そのウェル領域に略方形状の撮像
領域が形成され、その撮像領域の周囲に接地配線が配設
されるものにおいて、上記接地配線は、上記撮像領域の
少なくとも三方を取り囲む形状とされ、且つ所要の抵抗
を介することにより接地電位と電位差を存するものとさ
れ、上記撮像領域は、接地電位となる他の接続配線とは
抵抗を介して配されることを特徴とする固体撮像装置に
より上述の問題点を解決する。

Ｆ１作用 本発明においては、略方形状の撮像領域は、少なくとも
三方で、所要の抵抗を介することにより接地電位と電位
差を有した接地配線に周囲を囲まれてなり、さらに接地
レヘル（ＯＶ）に維持された他の接続配線とも抵抗を介
して配されることになる。このため当該撮像領域の各部
分の電位は、ウェル領域自体の抵抗分にのみ依存するの
ではなく、ウェル領域自体のインピーダンスと上記各介
在してなる抵抗のインピーダンスの合成インピーダンス
によって決定され、その介在してな＋抵抗を調整するこ
とによっては撮像領域の位置による電位の変動は問題と
ならなくなり、このような撮像領域の全域に亘って均一
な電位が実現されることになる。

Ｇ、実施例 本発明の好適な実施例を図面を参照しながら説明する。

第１の実施例 本実施例の固体撮像装置は、撮像領域の周囲に配される
接地配線に接地レベルとの間で抵抗を介在させ、且つウ
ェル領域の形状を変形して抵抗領域を設けることにより
、撮像領域の電位の均一化を実現するものである。

まず・、第１図に示すように、本実施例の固体撮像装置
は、第−Ｒ’Ｑ型であるＮ型のシリコン基板等の半導体
基体１１上に、反対導電型であるＰ型のウェル領域１２
が形成されている。このウェル領域１２の中央部分には
、複数の電荷蓄積領域等をマトリックス状に配列させた
撮像領域１０が形成されており、その−側部に水平レジ
スター１５が配設され、その水平レジスター１５の一例
部には上記撮像領域ｌＯと離間して出力回路１６が配設
されている。そして、上記撮像領域１０の周囲であって
ウェル領域１２の半導体基体１１の境界に隣接した領域
には、上記撮像領域１０の水平レジスター１５に隣接す
る一側面を除いた三方を取り囲む形状で第１の接地配線
１が形成されており、この第１の接地配線１は接地電位
との間で抵抗５を介在させている。また、上記水平レジ
スター１５の周囲には、ウェル領域１２の半導体基体１
１の境界に隣接したところで第２の接地配ｖＡ２が形成
されており、この第２の接地配ｖＡ２には直接接地電位
が供給され、上記第１の接地配線ｌとは電気的に接続し
ていない。また、上記出力回路１６の周囲にも同様に第
３の接地配線８が施され、接地電圧が供給されて雑音等
の飛び込みの防止を図っている。

上記第１の接地配線１は水平レジスター１５に隣接する
一側面を除いた三方を取り囲む形状で形成されており、
このため通常のようにウェル領域を変形せずに形成した
場合には、その水平レジスター１５側でウェル領域１２
が上記第２の接地配線２及び第３の接地配線８に連続し
、上記撮像領域１０が直接接地電位とされる第２及び第
３の接地配線２．８の電位の影響を受け、当該撮像領域
１０の電位の均一化を実現することができない。

そこで本実施例では、上記ウェル領域１２の形状を変形
し、上記第１の接地配線１と、上記第２及び第３の接地
配線２．８の間のウェル領域１２をそれぞれ半導体基体
１１の一部である延在部１３゜１４の形成によって細く
形成し、これらの領域をそれぞれ抵抗領域３，４として
いる。そして、これら抵抗領域３．４によって直接に接
地電位とされる上記第２及び第３の接地配線２，８の電
位の影響を上記↑最像領域１０から遮断するようにして
いる。

ここで、ウェル領域１２の抵抗領域３．４は、当該ウェ
ル領域１２を上記第１の接地配ｍｔと上記第２及び第３
の接地配線２．８との間をそれぞれ形状的に言わば狭く
絞り込んだものであり、上記各接地配線２．８と撮像領
域１０とのインピーダンスを増大させるものである。特
に形状は限定されず、深さ方向でのウェル領域の寸法を
短くするようにしても良い。また、これら抵抗領域３゜
４は、抵抗値の大きい材料を介在させることによって形
成するようにしても良く、導電性を失わせるようなイオ
ンの導入等によって抵抗領域を形成しても良い。また、
上記抵抗５は、同一の半導体基体ｌｌ上に形成したもの
であっても良く、外付は部品として接地６との間に配設
するようにしても良い。

このような抵抗領域３，４及び上記抵抗５によって上記
撮像領域１０の周囲のウェル領域１２は、接地電位とは
電位差を有するようになる。すなわち、従来のように直
接ウェル領域に接地電圧が供給された場合はその近傍が
必ず略接地電位に維持されることになるが、本実施例に
おいては、直接に接地電位とされる第２及び第３の接地
配線２゜８や接地６とは、それぞれ抵抗領域３．４や抵
抗５によるインピーダンスによって電位的に分離される
ことになる。ここで、上記撮像領域１０の位置の相違に
よる電位降下を考えてみると、ウェル領域自体の抵抗分
による電位降下は例えば第５図におけるＲｗを位置の相
違に応じて加算したものとなるが、接地電位との間では
抵抗領域３，４や抵抗５によるインピーダンスが存在し
、これらの合成抵抗が上記ウェル領域自体の抵抗分を無
視できるほど大きくなれば、ウェル領域内における位置
の相違からの電位差は無視できるほど小さいものとなる
。したがって、逆に撮像領域１０と接地電位を電気的に
分離するための上記抵抗領域３゜４や抵抗５によるイン
ピーダンスを調整することで、容易に撮像領域１０の電
位の均一化を実現することができ、この電位の均一化に
よって画像信号の乱れを抑えることができることになる
。

上記抵抗領域３．４及び抵抗５の抵抗値は、上記撮像領
域１０の寸法や、ゲート酸化膜の容量Ｃｏｘ、電極に印
加するパルス等によっても異なるものとなるが、−例と
して１０Ω〜ＩＭΩの合成抵抗値を有するように設定す
ることができる。

このように本実施例の固体撮像装置は、上記撮像領域１
０と接地電位とは、上記抵抗領域３．４及び抵抗５の存
在によって、インピーダンスが介在することになり、そ
の合成抵抗によって撮像領域ｌＯの電位の均一化を図る
ことができ、その撮像領域１０上に形成された複数の電
荷蓄積領域の電荷量は偏りのない理想的なものとなり得
る。

第２の実施例 第２の実施例の固体撮像装置は、上述の第１の実施例の
変形例であり、その抵抗領域の位置が異なるものである
。なお、第１の実施例と同じ部分については、第２図中
同じ引用符号を用い、その重複する説明を省略する。

第２の実施例の固体撮像装置は、第２図に示すように、
撮像領域１０の一例部に上記第１の実施例と同様に水平
レジスター１５が配されているが、接地電位との間で抵
抗５を介在させた第１の接地配線２１は、第１の実施例
とは異なって上記水平レジスター１５の周囲まで延在さ
れている。このため本実施例の固体撮像装置においては
、出力回路１６の周囲に配され直接に接地電位が供給さ
れる第２の接地配線２６と上記第１の接地配線２１との
間のウェル領域２０を変形させて抵抗領域２４を形成し
ているのみならず、特に第１の接地配＆’ｉ２１の延在
された端部２５の近傍に抵抗領域２３を形成している。

このような各接地配線２１．２６の配置を有し且つ上記
抵抗５を有する本実施例の固体撮像装置においては、上
記撮像領域１０は抵抗領域２３゜２４及び抵抗５の合成
インピーダンスにより接地電位から電位差を以て動作状
ａ、＝なる。このため第１の実施例と同様に、撮像領域
１０と接地電位を電気的に分離するための上記抵抗領域
２３．２４や抵抗５によるインピーダンスを調整するこ
とで、容易に１ｉ像領域ｌＯの電位の均一化を実現する
ことができ、この電位の均一化によって画像信号の乱れ
を抑えることができることになる。

なお、第１の実施例と同様に、上記抵抗領域２３．２４
及び抵抗５の抵抗値は、上記撮像領域１０の寸法や、ゲ
ート酸化膜の容量Ｃｏｘ、電極に印加するパルス等によ
っても異なるものとなるが、−例として１０Ω〜ＩＭΩ
の合成抵抗値を存するように設定することができる。

また、なお、上述の各実施例において、半導体基体とウ
ェル領域の導電型は、その反対の導電型となるようにし
ても良い。

Ｈ３発明の効果 本発明の固体撮像装置は、上述のような合成インピーダ
ンスを得ることで、撮像領域の位置に依存して電位差を
小さなものとすることができる。

このように撮像領域の電位が均一化されることから、当
該撮像領域上の各部分における動作は一定のものとなり
、乱れのない画像信号を出力することが可能となる。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の固体ｔｉ像装置の一例を示す概略平面
図、第２図は本発明の固体撮像装置の他の例を示す概略
平面図である。また、第３図は従来の固体撮像装置の一
例を示す概手平面図、第４図は従来の固体撮像装置の例
の部分断面図、第５図は従来の固体撮像装置の等価回路
図である。 １．２１・・・第１の接地配線 ２．２６・・・第２の接地配線゛ ８・・・第３の接地配線 ３．４，２３．２４・・・抵抗領域 ５・・・抵抗 ６・・・接地 １０・・・撮像領域 １１・・・半導体基体 １２．２０・・・ウェル領域 １５・・・水平レジスター １６・・・出力回路 特　許　出　願　人　　ソニー株式会社代理人　　　弁
理士　　　　　小泡　見間　　　　　　　　　田村条− 第３図 従渫（υの等４西回路 第５図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 第一導電型の半導体基体上に反対導電型のウェル領域が
   形成され、そのウェル領域に略方形状の撮像領域が形成
   され、その撮像領域の周囲に接地配線が配設されるもの
   において、上記接地配線は、上記撮像領域の少なくとも
   三方を取り囲む形状とされ、且つ所要の抵抗を介するこ
   とにより接地電位と電位差を有するものとされ、 上記撮像領域は、接地電位となる他の接続配線とは抵抗
   を介して配されることを特徴とする固体撮像装置。