KR100193408B1 - 고체 촬상 장치 - Google Patents
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Abstract
소형화 고체 촬상장치용 전하 전송장치가 개시되어 있다. 상기 장치는 실질적인 전극폭 또는 채널폭을 증가시키지 않고 프린지 전계를 증가시키기 위하여, 수직 대 수평 전하 결합영역에서 슬로핑 전위 경사도를 갖도록 설계되어 있다. 수직 전하전송부의 말단부에는 전하 저장영역으로서 작용하는 제1영역이 수평 전하 전송부쪽으로 점진적으로 확대되는 반면에, 상기 수평 전하 전송부쪽으로는 전하장벽영역으로서 작용하는 제2영역의 밀단부가 좁아진다. 상기 채널부의 실질적인 폭을 일정하게 남아있도록 하기 위하여 하나의 수직채널부 내에 상보적 방법으로 상기 저장 및 장벽 영역의 유효폭을 변경한다.
Description
제1도는 본 발명의 제1실시예에 따른 수직 전하 전송부와 수평 전하 전송부간의 결합 영역의 평면도.
제2a도 및 제2b도는 각각 제1도에 도시된 장치의 결합 영역의 평면도 및 전위 분포를 도시하는 도면.
제3도는 본 발명의 제2실시예에 따른 수직 전하 전송부와 수평 전하 전송부간의 결합 영역의 평면도.
제4a도 및 제4b도는 각각 제3도에 도시된 장치의 전위 분포를 도시하는 도면.
제5도는 인터라인(interline)형의 고체 촬상 장치의 구성 개념도.
제6도는 종래의 전하 전송회로 구조의 수직 전하 전송부와 수평 전하 전송부간의 결합 영역의 평면도.
제7도는 종래의 수평 전하 전송부에 인가된 반대의 위상 관계를 갖는 한쌍의 클럭 펄스신호를 나타내는 도식도.
제8도는 종래의 회로구조의 수직 전하 전송부와 수평 전하 전송부간의 결합 영역의 단면도.
제9도는 신호 전하 전송시의 결합 영역 Ⅰ - Ⅰ 에 나타난 전위 분포를 예시하는 도식도.
제10도는 협소 채널 효과를 도시하는 예이다.
제11도는 종래 회로에서의 전극폭을 확대시키지 않고 채널폭을 확대시킨 예이다.
제12도는 종래 회로에서의 전극폭을 확대시키고 또한 채널폭을 확대시킨 예이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
101: 수직 전하 전송부의 채널 영역 102: 제1수직 전하 전송 전극
103: 제2수직 전하 전송 전극 104: 제1수직 전하 전송 전극
105: 수평 전하 전송부의 채널 영역 106, 107: 제1수평 전하 전송 전극
108, 109: 제2수평 전하 전송 전극 111: 수평 전하 전송부의 제1영역
112: 수평 전하 전송부의 제2영역
113: 수직 전하 전송부의 채널영역의 말단의 제1영역
114: 수직 전하 전송부의 채널영역의 말단의 제2영역
301: 수직 전하 전송부의 채널 영역 302: 제1수직 전하 전송 전극
303: 제2수직 전하 전송 전극 304: 제1수직 전하 전송 전극
305: 수평 전하 전송부의 채널 영역 306: 제1수평 전하 전송 전극
308, 309: 제2수평 전하 전송 전극 310: 수평 전하 전송부의 제3영역
311: 수평 전하 전송부의 제1영역 312: 수평 전하 전송부의 제2영역
313: 수직 전하 전송부의 채널 영역의 말단의 제1영역
314: 수직 전하 전송부의 채널 영역의 말단의 제2영역
501: 수직 전하 전송부 502: 광전 변환부
503: 수평 전하 전송부 504: 출력부
505: 수직 전하 전송부와 수평 전하 전송부간의 결합 영역
본 발명은 전하 전송장치를 이용하는 고체 촬상 장치에 관한 것이다.
종래의 고체 촬상회로의 블록 다이아그램의 제1실시예가 제5도에 도시되어 있다. 제5도는 인터라인(interline) 전송법을 토대로 하는 종래의 고체 촬상 장치의 일부 회로도를 도시하고 있다. 이런 형태의 장치는 복수의 라인 전하 전송소자를 각각 구비하는 복수의 수직 전하 전송부(501)와, 상기 관련된 수직 전하 전송부(501)의 일측면에 근접하여 위치하는 칼럼 및 로우에 배열된 복수의 광전 변환 소자(502)와, 각각의 수직 전하 전송부(501)의 말단에 전기적으로 결합된 수평 전하 전송부(503)와, 상기 수평 전하 전송부(503)의 일단에 위치하는 출력부(504)를 포함한다.
제6도는 제5도에 도시된 일부분(505)의 장치구조의 확대도이다. 이 부분은 상기 수직 전하 전송부(501)와 상기 수평 전하 전송부(503)의 각 부분을 가리킨다. 제6도에서, 점선으로 경계된 영역은 상기 수직 전하 전송부를 포함하는 채널영역(601)과, 상기 수평 전하 전송부를 포함하는 채널영역(605)를 구비하는 채널영역을 나타낸다. 상기 수직 전하 전송부의 채널영역(601)은 제2수직 전하 전송 전극(603)으로 덮혀있는 제1수직 전하 전송 전극(602,604)으로 제조되고, 최종 수직 전하 전송 전극(604)은 상기 수직 전하 전송부(501)에서 상기 수평 전하 전송부(503)로 신호 전하를 전송하는 전송전극으로서 기능을 한다.
상기 수평 전하 전송부의 채널영역(605)은 제2수평 전하 전송 전극(608, 609)으로 덮혀있는 제1수평 전하 전송 전극(606, 607)으로 제조된다. 일반적으로, 이들의 전극은 2층의 폴리실리콘으로 제조되며, 상기 제1수평전극(606, 607)과 제1수직 전극(602, 604)은 제1폴리실리콘 층상에 제조되고; 제2수평 전극(608, 609) 및 제2수직전극(603)은 제2폴리실리콘층상에 제조된다. 상기 전극(606, 607, 608 및 609)으로 구성된 상기 유닛 장치 패턴은 수평방향으로 반복된다. 상기 수평 전하 전송부의 채널영역의 제1영역(611)과, 상기 전하 장벽영역으로 작용하는 수평 전하 전송부의 채널영역(605)의 제2영역(612)을 포함한다.
상기 제1수평 전하 전송 전극(606)은 상기 제2수평 전하 전송 전극(608)과 쌍으로 작동하고, 상기 제1수평전극(607)은 상기 제2수평 전하 전송 전극(609)과 쌍으로 작동하여 각각 상기 두개의 폴리실리콘층을 가로지른 한쌍의 전극을 구성한다. 각쌍의 전극은 제7도에 도시된 ΦH1및 ΦH2와 같은 다른 하나의 클럭 펄스 신호에 대하여 180°역의 위상관계를 갖는 클럭 펄스신호를 받는다. 상기 제1수평 전극(606) 및 제2수평전극(608)은 예컨대, 동일한 펄스신호, 예를 들어, ΦH1를 받는다. 상기 제1수평전극(606)은 상기 수평 전하 전송부용 전하 저장영역이 되는 제1영역(611)상에 제조되고, 상기 제2수평전극(608)은 수직 전하 전소부용 전하 장벽부로서 작용하는 제2영역(612)상에 제조된다. 그래서, 동일 형태의 펄스신호가 인다될지라도, 상기 채널영역(611, 612)사이에 전위차(Φ)가 생성된다. 상기 전위차(Φ)는 상기 전하 전송과정에 방향성을 제공한다. 또한, 사기 수평 전하 전송부의 채널영역(601)의 말단부는 (상기 수직 전하 전송부의 채널영역의) 제1영역(613)과, (상기 수직 전하 전송부의 채널영역의 말단부의) 제2영역(614)를 포함하며, 여기에서, 상기 제1영역(613)은 상기 수평 전하 전송 저극(606)의 일부분으로 덮혀있으며, 상기 제2영역(614)은 상기 제2수평 전하 전송 전극(608)의 일부분으로 덮혀있다. 상기 영역(613, 614)에서의 제2수평 전하 전송 전극(608)은 상기 제1수직 전하 전송 전극(604)과 상기 제1수평 전하 전송 전극(606)의 일부분 사이의 공간을 덮도록 직각 형상을 하고 있다. 상기 직각부분은 상기 수직 전하 전송부의 말단부에 위치한 제2영역(614)을 덮는다.
(상기 수직 전하 전송부의 채널영역의 말단부의) 제2영역(614)은 상기 수직 전하 전송부(501)와 상기 수평 전하 전송부(503) 사이의 결합 영역에 형성된 전하 장벽영역으로서 작용한다. (상기 전하 장벽영역으로서 작용하는) 상기 제2영역(614)이 상기 제2수평 전하 전송 전극(608)에 의해 구동된다는 사실은 상기 제1수평 전하 전송 전극(606)과 제2수평 전하 전송 전극(608)상에 인가된 펄스신호가 상기 장벽영역의 전위와 동조한다는 것을 의미한다.
그래서, 상기 수평 전하 전송 전극(606, 608)상에 인가된 전압이 하이레벨에서 로우레벨로 변할때, 즉, 상기 제1수평 전하 전송 전극(606)에 저장된 전하가 수평 방향으로 전송될 때, 또한, 상기 전하 장벽 영역에서의 전압 퍼텐셜이 얕게 되어서, (전송될) 전하가 상기 전하 장벽 영역상으로 진행되어 상기 수직 전하 전송부(501)로 역으로 진행하는 것이 방지된다. 이러한 기술은 일본 특허출원 공개공보 58-125369호에 상세히 개시되어 있다.
제8도는 제6도에 도시된 선 Ⅰ - Ⅰ을 따라 취하여진 결합 영역의 단면도이다. 상기 제1 및 제2수직 전하 전송 전극 (604, 603)과, 상기 제1 및 제2수평 전하 전송 전극(606, 608)은 중재 절연막(802)을 갖는 반도체 기판(p형)(801)의 상부 표면상에 제조된다. 제1 및 제2수직 전하 전송 전극(604, 603)과 제1수평 전하 전송 전극(606) 하의 기판(801)에는 상기 기판(801)(p형)과 반대의 도전형(n 형)인 매립(buried) 채널층(803-1, 803-2)이 형성된다. 상기 층(803-2)은 전하 저장영역(611, 613)으로서 작용한다. 상기 제2수평 전하 전송 전극(608)밑에는 반대의 도전형(n형)의 매립 채널층(804)이 형성되는데, 이는 전하 장벽영역(612, 614)으로서 작용한다. 상기 제2영역(전하 장벽영역)(612, 614)으로서 작용한다. 상기 제2영역(전하 장벽영역)(612, 614)의 저위는 제1영역(전하 저장영역)(611, 613)의 전위보다 작게되어 있다. 상기 채널영역의 외부 영역에는 반도체 기판(801)과 동일한 도전형을 갖는 채널 스톱퍼영역(p+형)(805)이 형성된다.
전술한 구조의 고체 촬상 장치의 작동에 대해서는 제5도를 참조하여 기술한다.
상기 광전변환소자(502)로 입력된 광에너지에 관하여 축적된 신호 전하는 영상신호의 프레임 주기 또는 필드주기에 따라 수직전하 전송부(501)에 의해 판독된다. 실질적으로, 상기 신호 전하는 상기의 관련된 수직 전하 전송부(501)의 군내에서 평행하게 하방향으로 순차적으로 전송된다. 그래서, 상기 수직 전하 전송부(501)의 군의 말단부로 전송된 신호 전하는 수평 전송타이밍에 따라 상기 수평 전하 전송부(503)로 평행하게 전송된다. 다음 주기의 신호 전하가 상기 수직 전하 전송부(501)의 군으로부터 전송되는 동안 상기 수평 전하 전송부(503)로 전송된 신호 전하는 상기 수평방향으로 순차 전송된다. 그다음, 상기 신호 전하는 영상신호로서 상기 신호 출력부(504)로부터 출력한다.
상기 수직 전하 전송부(501)에서 상기 수평 전하 전송부(503)로 신호 전하를 전송하는 과정에 대해서는, 제9a도 및 제9b도를 참조하여 상세하게 설명한다. 제9a도는 상기 신호 전하 전송장치의 결합영역의 단면도를 도시하며, 제9b도는 관련 전위분포를 예시하는 도면이다. 상기 신호 전하는 상기 수직 전하 전송부의 ON 주기(전위 다이어그램에 점선으로 표시)동안 말단 전극에 축적되고, 상기 축적된 전하는, 상기 말단전극이 OFF 주기(전위 다이러그램에 실선으로 표시)로 들어갈때 전하 저장을 위하여 상기 제2영역(614) 및 제1영역(613)을 통하여 상기 제1영역(611)으로 전송된다.
이 경우에, 양 영역(611, 613)은 상기 수평 전하 전송 전극(606)으로 덮혀진 채널 영역일 지라도, 상기 영역(613, 614)에 대한 이들의 전위 ΦH 및 ΦV2는 상기 전위 다이어그램에서 스텝으로 도시된 바와같이, 상이하다. 전위차(Φ)는 상기 제1영역(613)이 상기 수직 전하 전송부의 채널영역에 위치하고, 그것의 채널폭(Wv2)이 상기 수평 전하 전송부의 채널폭(WH)보다 좁다는 사실에서 기인한 것이다. 상기 수평 전하 전송부용인 제9도에서 WH로 도시된 채널폭은 상기 제1영역(611)을 위한 주요 채널폭이다. 상기 채널폭이 좁아지면, 상기 전계는 상기 채널의 양측면으로 누설되어, 상기 소비면적이 더이상 무시할 수 없게 된다.
그러므로, 상기 채널폭이 좁아짐에 따라, 상기 좁은 채널영역과의 관련된 전위는 낮게된다. 이것을 소위, 협소 채널 효과라 한다.
상기 채널폭의 전위 의존성의 예는 제10도에 예시되어 있다. 여기에서는, 상기 전위가 상기 채널폭에 따라 상이함을 보여주고 있다. 이런 이유로, 제9b도에 도시된 바와같이, 계단식 전위분포가 생성된다.
종래의 고체 촬상 장치에 있어서, 상술한 협소 채널 효과를 사용함으로써 상기 수직부(501)에서 상기 수평부(503)까지의 그런 계단식 전위 분포를 갖는 프린지 전계에 의해 상기 수직 전하 전송부(501)에서 상기 수평 전하 전송부(503)의 신호 전하의 전송시간이 단축되고, 상기 수직 전하 전송부(501)에서 상기 수평 전하 전송부(503)로의 전하 전송과정에서 흑종선의 발생이 억제된다.
그러나, 상기 고체 촬상 장치의 고화소화, 소형화로 상기 수직 전하 전송부의 단위 면적단 전하 전송효율을 개선하기 위해서, 얕은 매립 채널로 접합화를 진행하였다. 상기와 같은 기술에서는 상기 얕은 매립 채널의 프린지 전계의 강도가 불충분하여 상기 수직 전하 전송부에서 상기 수평 전하 전송부로의 전하 전송시간(효율)이 길어져서 흑종선의 발생이 증가하는 문제점이 있다. 상기 흑종선의 발생은 매우 바람직하지 않다.
상기의 문제점을 해결하는 과정이 일본국 특허출원 공개공보 제63-14467호에 개시되어 있으며, 여기에서는, 상기 수직 전하 전송 전극(604)의 채널간격(W)를 넓혀서 상기 프린지 전계강도를 증가시키도록 하고 있다. 그러나, 전술한 종래 기술에 상기의 기술을 적용하면, 적용한 이런 기술은 제11도에 도시된 바와같이, 채널폭(Wv')의 소량의 증가를 낳을 뿐이며, 성능개선도 거의 기대할 수 없다. 반면에, 제12도에 도시된 바와같이, 상기 채널폭을 Wv로 증가시키려면, 상기 제1의 수평 전하 전송 전극(606)의 간격을 L에서 L'로 증가시키는 것이 요구된다. 상기 광전변환기 사이의 채널간격을 W(즉, 채널폭을 W'로 증가시키지 않는다)로 유지하기 위해서는 다른 전극용 전극폭을 좁혀야 한다. 그러나, 상기의 접근 방식은 상기 수평 전하 전송부의 전극 구조에 불균형을 낳게 하며, 또한 전하 전송능력 및 속도에 있어서도 뚜렷한 설계 및 성능의 문제점을 낳게한다.
본 발명은 실질적인 채널폭의 확대와는 다른 방법으로 프린지 전계강도와 관련된 문제점들을 해결하는데 있다. 본 발명자는 채널 영역에 이온 주입층을 설치함으로써 상기 프린지 전계강도가 증가하고, 실질적인 채널 폭의 확대에 의지하지 않고서도 상기 프린지 전계강도를 증가시킬 수 있어, 상기 수직 전하 전송부에서 상기 수평 전하 전송부로의 신호 전하의 전송 시간(효율)을 개선할 수 있다는 것을 알게 되었다.
상긱의 목적을 획득하기 위하여, 본 발명에 따른 고체 촬상 장치는, 복수의 광전 변환소자와, 상기 광전 변환소자에 의해 발생된 신호 전하를 받아서 수직 채널을 통하여 상기 신호 전하를 전송하는 수직 전하 전송부와, 상기 수직 채널부로부터 전송된 상기 신호 전하를 받아서 수평 채널부를 통하여 상기 신호 전하를 전송하는 수평 전하 전송부와, 상기 수직 채널부에서 상기 수평 채널부로 상기 신호 전하를 처리하여, 상기 수직 채널부에서 상기 수평 채널부 쪽으로 슬라이딩 전위 경사도를 발생시키도록 설치된 결합 영역을 포함한다.
상기 구조의 장치에 따르면, 상기 프린지 전계의 강도는 상기 제1영역의 말단부의 실질적인 폭에 슬라이딩 전위 경사도를 제공하고, 상기 수직 전하 전송채널의 주어진 폭내에 전위 분포를 적절히 조절하기만 하면, 상기 실질적인 전극 또는 채널의 폭을 확대시키지 않고서도 유지된다.
본 발명의 또다른 양태에 따르면, 상기 제2영역과 동일한 도핑레벨을 가지며, 비액티브 전하저장 영역으로서 작동하는 제3영역이 설치된다. 상기 제3영역은 상기 제2영역과 동일한 도핑 레벨을 가지며, 제2전송전극으로 덮혀있다. 상기 회로구조는 용이하게 제조되며, 동등한 유효성능을 제공한다.
본 발며의 두 양태에 있어서, 상기 수직 전하 전송부에서 상기 수평 전하 전송부로 향하여 점진적으로 증가하는 슬라이딩 전위 경사도를 제공함으로써 상기 수직 채널의 말단부의 전위는 상기 수평 전하 전송부를 향하여 증가한다. 상기 전위 경사도는 상기 수직 전하 전송채널의 소정의 지정폭을 유지하면서, 상기 채널의 말단부의 전하 저장영역 및 장벽 영역의 유효폭을 상보적 변경함으로써 획득된다. 상기 슬라이딩 전위 경사도는 상기 전극 또는 채널의 실질적인 폭을 증가시키지 않고, 다만, 상기 수직 채널의 말단부내의 전위를 조절하여 상기 수직 채널내의 전하 저장영역 및 장벽 영역의 상호폭을 제어함으로써 얻어진다.
전술한 슬라이딩 전이 경사도 구조를 채택함으로써, 상기 수직 전하 전송부에서 상기 수평전하 전송부로의 신호 전하 전송시간이 단축되어, 상기 전극 또는 채널의 폭을 증가시킴이 없이도 상기 고체 촬상 장치의 효율을 증가시킬 수 있고, 종래의 영상소자에 기초한 종래의 장치보다도 상기 장치를 보다 더 소형화시킬 수 있게 된다.
제1도는 제5도에 도시된 장치의 수직 전하 전송부(501)와 수평 전하 전송부(503) 사이의 결합 영역(505)의 확대도를 도시하고 있다. 점선으로 경계된 영역은 하나의 수직 전하 전송부의 채널 영역(101) 과 상기 수평 전하 전송부의 채널영역(105)를 포함하는 채널 영역이다. 상기 채널 영역(101)은 제1수직 전하 전송 전극(102, 104)과 중첩층인 제2수직 전하 전송 전극(103)으로 제조되는데, 상기 제1수직 전하 전송 전극(104)은 상기 수직 전하 전송부(501)에서 상기 수평 전하 전송부(503)로 신호 전하를 전송하는 말단 전극으로서 작용한다. 상기 수평 전하 전송부의 채널영역(105)은 제1수평 전하 전송 전극(106, 107) 및 중첩층인 제2수평 전하 전송 전극(108, 109)으로 제조된다. 일반적으로, 이들 전극은 두개의 폴리실리콘층상에 제조되며, 제1수평 전하 전송 전극(106, 107) 및 제1수직 전하 전송전극(102, 104)은 제1폴리실리콘층상에 제조되고 제2수평 전하 전송 전극(108, 109) 및 제2수직 전하 전송 전극(103)은 제2폴리실리콘층상에 제조된다. 상기 전극(106, 107, 108 및 109)으로 구성된 전극 유닛은 수평방향으로 반복해서 제조된다.
상기 수평 전하 전송부의 채널 영역(105)은, 전하 저장영역으로서 작용하는(상기 수평 전하 전송부의 채널 영역의) 제2영역(112)을 포함한다. 상기 수평 전하 전송 전극(106, 108)은 한쌍의 전극이 되며, 수평 전하 전송 전극(107, 109)은 또다른 쌍의 전극을 형성한다. 각쌍의 전극은 제7도에 도시된 ΦH1및 ΦH2와 같은 다른 하나의 클럭펄스신호에 대하여 180°반대의 위상관계를 갖는 클럭 펄스 신호를 받는다. 제1수평 전하 전송 전극(106) 및 제2수평 전하 전송 전극(108)에는 동일한 신호가 인가된다. 그러나, 제1수평 전하 전송 전극(106)은 전하 저장영역으로서 작용하는( 수령 전하 전송부의 채널 영역의) 제1영역(111)을 덮고, 제2수평 전하 전송 전극(108)은 전하 장벽영역으로 작용하는 (수평 전하 전송부의 채널 영역의) 제2영역을 덮는다. 그러므로, 동일한 형태의 펄스신호가 인가될지라도, 양 채널 영역에는 전위차가 발생하고, 전하 전송의 방향성이 보장된다.
또한, 상기 수직 전하 전송부의 채널 영역(101)의 말단부는 상기 수직 전하 전송채널내에 제조된 제1영역(113)과 상기 수직 전하 전송 채널내에 제조된 제2영역(114)으로 구성되어 있다. 제1도에서, 다르게 해칭(hatch(된 2개의 영역은 상기 수직 전하 전송 채널(101)의 말단부에 제조된 제1영역(저장영역으로서 작용하는 n)(113)과 제2영역(장벽 영역으로서 작용하는 n)(114)을 나타낸다. 교차 해칭된 영역은 말단부의 전하저장영역과 전하 장벽 영역의 유효폭을 도시하는 회로구조상에 겹쳐서 놓여있다. 상기 영역의 폭은 제1도에서 볼수 있는 바와 같이, 상보적 방법으로 변화된다.
상기 회로구조에서, 상기 제1영역(113)은 상기 제1수평 전하 전송 전극(106)의 일부분으로 덮혀있고, 제2영역(114)은 제2수평 전하 전송 전극(108)의 일부분으로 덮혀있다. 상기 제2수평 전하 전송 전극(108)은 제1수직 전하 전송 전극(104)과 상기 제1영역(113)을 덮고 있는 상기 수평 전하 전송 전극(106)의 일부분 사이의 공간을 덮기 위하여 소정의 각도를 갖는 구조로 되어 있다. 상기 각이진 부분은 상기 수직 전하 전송부의 채널 영역의 말단부의 제2영역(114)을 덮는다. 상기 각이진 영역은 상기 수직 전하 전송부의 채널 영역의 말단부의 제2영역(114)을 덮고 있는 영역이다.
전술한 구조의 고체 촬상 장치의 작동은 기본적으로 종래의 고체 촬상 장치의 작동과 유사하지만, 그러나, 신호 출력부(504)로부터 입사광과 관련하여 축적된 전하의 전송은 종래의 고체 촬상 장치보다 더 효율적으로 수행된다.
다음, 상기 수직 전하 전송부(501)에서 상기 수평 전하 전송부(503)로의 전하 전송 과정은 제2a 및 2b도를 참조하여 기술한다.
제2b도는 제2a도에 도시된 결합 영역의 H - H'부분에서의 전위 분포를 예시하는 도면이다. 상기 수직 전하 전송부의 말단 전극이 ON 주기일때, 상기 신호 전하는 축적된다. 상기 말단전극이 OFF 주기(도면에서 실선으로 표시)로 들어갈때, 상기 전하는 상기 말단영역(114, 113)를 통하여 상기 전하 저장영역으로 작용하는 제1영역(111)으로 전송된다. 이 경우에, (상기 수직 전하 전송부의 채널 영역의 말단부의) 제1영역(113)은 상기 채널폭이 (상기 수평 전하 전송부의 채널 영역의 말단부의) 제1영역(111)쪽으로 점진적으로 증가하도록 제조된다. 제2도에 상세하게 도시되어 있는 바와같이, 폭(Wv1)은 수직 전하 전송 전극(104)에 가장 근접한 제1영역(113)에서의 가장 좁은 치수를 가리키며, 폭(Wv2)은 상기 수평 전하 전송부의 제1영역(111)에 근접한 제1영역(113)에서의 가장 확대된 치수를 가리킨다.
1상기 제1 및 제2수평 전하 전송 전극(106, 108)의 형상은 점진적으로 확대하는 채널의 소망하는 형상과 대응하도록 제조된다. 즉, 제1수평 전하 전송 전극(106)은 상기 수직 전하 전송부에서 상기 수평 전하 전송부로 점진적으로 확대되도록 하는 형상이다.
제2b도는 도시된 바와같이, Wv1에서 Wv2로 점진적으로 채널폭이 증가하는 제1영역(113)의 전위는 ΦV1에서 ΦV2로 기울어지는 대응하는 전위경사도를 발생시킨다. 그 결과, 협소 채널 효과가 점진적으로 완화하게 되고 그에 대응하여 상기 수평 전하 전송부의 채널 영역의 제1영역(111)을 향하여 전위가 증가한다. 상기 최대 전위는 상기 수평 전하 전송부의 전체 폭(WH)에 의해 발생된 전위에 대응한다. 그 결과, 점진적으로 증가하는 전위 경사도가 형성되고, 제1영역(111)쪽으로 보다 강한 프린지 전계가 생성된다. 그 결과, 상기 신호 전하 전송 과정에서의 전하 전송시간(효율)이 개선된다.
전하 전송효율을 개선하기 위해서는, 상기 채널폭(Wv1, Wv2)의 값을 상기 폭(Wv1, Wv2)에서의 전위값이 상호 상이하도록 선택하여야 한다. 하기와 같은 바람직한 조건하에서는 상기 폭을 확대시킴으로써 최대의 이점이 획득된다 : 즉, 상기 채널폭(Wv1)은 제로(0)이고, Wv2는 상기 수직 전하 전송부의 채널 영역(101)의 폭(Wv)과 동일하거나 또는 상기 협소 채널 효과에 의해 전위 강하가 야기되지 않는 폭이어야 한다.
또한, 상기 실시예에 있어서, 전하 저장영역으로서 작용하는 제1영역(111)과, 전하 장벽영역으로서 작용하는 제2영역(112)의 양전극에는 동일형상의 펄스신호가 인가된다. 그러나, 상기 양 영역(111,112)은 동일효과를 얻기 위하여 하나의 공통전극으로 덮혀 있음이 명백하다.
본 발명의 제2실시예는 하기에 기술되어 있는 바와같이 전극구조에 관한 것이다 .
제3도는 수직 전하 전송부(501)와 수평 전하 전송부(503)간의 결합 영역(505)의 확대도이다. 제3도에서, 점선으로 경계된 면적은 채널 영역이며, 상기 채널 영역은 수직 전하 전송부(301) 및 수평 전하 전송부(305)를 포함한다. 상기 채널 영역(301)은 제1수직 전하 전송 전극(302, 304)과, 중첩층인 제2수직 전하 전송 전극(303)으로 제조되며, 상기 제1수직 전하 전송 전극(304)의 초종전극은 신호 전하를 상기 수직 전하 전송부(501)에서 상기 수평 전하 전송부(503)로 전송한다(제5도 참조).
상기 수평 전하 전송부(503)의 채널영역(305)은 제1수평 전하 전송 전극(306)과 중첩층인 한쌍의 제2수평 전하 전송 전극(308, 309)으로 제조된다. 일반적으로, 이들 전극은 두개의 폴리실리콘층 상에 제조되며, 제1수평 전하 전송 전극(306)과 제1수직 전하 전송 전극(302, 304)은 제1폴리실리콘층상에 형성되고, 한쌍의 제2수평 전하 전송 전극(308, 309) 및 제2수직 전하 전송 전극(303)은 제2폴리실리콘층상에 형성된다. 상기 제1수평 전하 전송 전극(306)은 제2폴리실리콘층상에 형성된다. 상기 제1수평 전하 전송 전극(306)은 상기 제2수평 전하 전송 전극(308, 309)사이에 위치한다. 이러한 기본 패턴은 수평방향으로 반복된다.
상기 수평 전하 전송부의 채널영역(305)은 전하저장영역으로서 작용하는(상기 수평 전하 전송부의 채널영역의) 제1영역(311)과, 전하 장벽영역으로서 작용하는 (상기 수평 전하 전송부의 채널영역의) 제2영역(312)와, 비액티브 전하장벽영역으로서 작용하는 (상기 제1수평 전하 전송 전극(306)으로 덮힌) 제3영역(310)을 포함한다. 상기 제3영역(310)은 제2영역(312)과 동일한 도핑 레벨을 갖도록 한다. 상기 수평 전하 전송 전극(308, 309)은 한쌍의 전극을 형성하며, 각쌍의 전극에는 다른 하나의 클럭 펄스신호와 180° 반대의 위상관계를 갖는 펄스신호가 인가된다. 상기 수평 전하 전송 전극(306)에는 소정의 로우전압이 인가된다.
상기 실시에에서, 제1영역(311) 및 제2영역(312)은 공통전극으로 덮혀있지만 그러나, 상기 각각의 채널 영역은 전위가 상호 상이하며, 상기 신호 전하 전송과정에 방향성을 제공한다. 또한, 상기 실시예의 회로소자에서, 상기 채널영역(301)은 제1영역(313)과 제2영역(314)을 포함한다. 상기 영역(313, 314)은 상기 제2수평 전하 전송 전극(308)의 상기 일부분은 상기 제1수직 전하 전송 전극(304)으로 덮혀진 상기 채널 영역을 상기 수평 전하 전송영역 채널영역(305)과 전기적으로 접속시킨다.
전술한 구조의 고체 촬상 장치의 작동은 종래의 고체 촬상 장치의 작동과 기본적으로 동일하지만, 상기 신호 출력부(504)로부터 상기 입사광과 관련하여 축적된 상기 신호 전하의 전송은 종래의 촬상 장치에서 보다 더 효율적으로 수행된다.
다음, 상기 수직 전하 전송부(501)에서 상기 수평 전하 전송부(503)로의 전하 전송과정은 제4a 및 4b도를 참조하여 기술한다. 제4b도는 제4a도에 도시된 결합 영역의 Ⅰ - Ⅰ 부분에서의 전위 분포를 도시하는 도면이다. ON주기동안, 상기 수직 전하 전송부의 말단전극에 축적된 신호 전하는, 제4도에서 실선으로 표시된 OFF 주기가 시작될 때, 영역(314) 및 (313)을 통하여 상기 전하저장영역으로서 작용하는 제1영역(311)으로 전송된다. 이 경우에, (상기 수직 전하 전송보의 채널영역의 말단부의) 제1영역(313)은 (상기 수평 전하 전송부의 채널영역의 말단부의 )제1영역(311)쪽으로 상기 채널폭이 점진적으로 증가하도록 제조된다. 제4도에서, 폭(Wv1)은 상기 수직 저하 전송 전극(304)로 덮혀진 상기 채널 영역에 가장 근접하게 위치한(상기 수직 전하 전송부의 채널영역의 말단부의) 제1영역(313)에서 가장 좁은 치수를 가리킨다. 상기 폭(Wv2)은 상기 제1영역(311)에 근접한 상기 제1영역(313)에서 가장 확대된 치수를 가지킨다.
제4b도에서 주지한 바와같이, 상보적 방법으로 상기 유효채널폭을 변경함으로써, Wv1에서 Wv2로 점진적으로 증가하는 채널폭이 형성되어, 점진적으로 완화되는 협소 채널효과가 나타나고, 그에 대응하여 상기 수평 전하 전송부의 채널 영역의 제1영역(311)쪽으로 슬라이딩 전위의 점진적인 강하가 나타난다. 본 발명에서는 연속적으로 변경되는 폭치수에 따라 전위는 종래의 회로소자에서 볼수 있었던 계단형 전위경사도 보다는 오히려 슬라이딩 전위 경사도를 일으킨다. 그 결과, 점진적으로 깊어지는 전위 기울기 및 수반되는 보다 강해진 프린지 전계가 형성된다.
그래서, 상기 전하 전송 과정에서의 신호 전하의 전송시간(효율)이 개선된다.
상술한 실시예는 예증의 의미이며, 제한적인 의미는 아니다. 매립 채널에서는 슬라이딩 전위 경사도는 또 다른 회로구조 및 제조수단에 의해 생성될 수 있음은 명백하다. 그러므로, 상기 수직 채널부에서 상기 수평 채널부로의 전하 전송효율을 개선시킨 본 발명은 하기의 특허청구의 범위에 의해서만 제한된다.
Claims (9)
- (a) 복수의 광전 변환 소자, (b) 상기 광원 변환 소자에 의해 발생된 신호 전하를 수신하고 수직 채널부를 통해 상기 신호 전하를 전송하는 수직 전하 전송부, (c) 상기 수직 채널부를 통해 전송된 상기 신호 전하를 수신하고 수평 채널부를 통해 상기 신호 전하를 전송하는 수평 전하 전송부로서, 수평 채널부는, (1) 제1불순물 농도를 가지며 전하 저장 영역으로서 작용하는 일 도전형의 제1영역, 및 (2) 제2불순물 농도를 가지며 전하 장벽 영역으로서 작용하는 상기 일 도전형의 제2영역을 갖는, 수평 전하 전송부, 및 (d) 상기 수직 채널부의 폭과 실질적을 동일한 폭을 가지며 상기 수직 채널부를 향하여 연장된 상기 수평 채널부의 일부분을 포함하여 그 사이에 전기적 결합을 제공하고, 결합 영역의 폭을 일정하게 유지하면서 제1영역과 관련된 유효 채널을 사이 제2영역과 관련된 유효 채널에 상보적인 비율로 변화시킴으로써 발생된 상기 수직 채널부에서 상기 수평 채널부쪽으로 연속적으로 변화하는 전위 경사도를 갖는 결합 영역을 구비하는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 제1영역은 제1수평 전하 전송 전극으로 덮혀 있고, 상기 제2영역은 제2수평 전하 전송 전극으로 덮혀 있고, 상기 제1 및 제2 전하 전송 전극은 공통 클럭 펄스 신호를 수신하는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치.
- (a) 복수의 광전 변환 소자와, (b) 상기 광전 변환 소자에 의하여 발생된 신호 전하를 수신하고 수직 채널부를 통하여 상기 신호 전하를 전송하는 수직 전하 전송부와, (c) 상기 수직 채널부로부터 전송된 상기 신호 전하를 수신하고 수평 채널부를 통하여 상기 신호 전하를 전송하는 수평 전하 전송부로서, 상기 수평 채널부는, (1) 제1불순물 농도를 가지며 전하 저장 영역으로서 작용하는 일 도전형의 제1영역과, (2) 제2불순물 농도를 가지며 전하 장벽 영역으로서 작용하는 상기 일 도전형의 제2영역과, (3) 상기 제2불순물 농도와 실질적으로 동일한 레벨의 불순물 농도를 갖는 상기 일 도전형의 제3영역을 포함하는, 수평 전하 전송부, 및 (d) 상기 수직 채널부를 향하여 연장되는 상기 제1 및 제2 영역을 포함하는 상기 수평 채널부의 일부분을 포함하여 그 사이에 전기적 결하을 제공하는 결합 영역으로서, (1) 상기 결합 영역은 상기 수직 채널부의 폭과 실질적으로 동일한 폭을 가지며, (2) 상기 결합 영역은 수직 채널부를 가지며, (3) 상기 결합 영역은 상기 수직 채널부로부터 상기 수평 채널부를 향하여 연속적으로 변화하는 전위 경사도를 가지며, (4) 상기 전위 경사도는 상기 결합 영역의 상기 폭을 일정하게 유지하면서 상기 제1영역과 관련된 유효 채널폭을 상기 제2영역과 관련된 유효 채널폭에 상보적인 비율로 변화시킴으로써 발생되는, 결합 영역을 구비하는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치.
- 제3항에 있어서, 상기 제1영역 및 제2영역은 제2수평 전하 전송 전극으로 덮혀있고, 상기 제3영역은 제1수평 전하 전송 전극으로 덮혀 있으며, 상기 장치 유닛의 모든 유닛의 제1수평 전하 전송전극에는 공통 전위가 인가되고, 상기 하나의 장치 유닛의 제2수평 전하 전송전극에는 클럭 펄스신호가 인가되는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 제1불순물 농도는 상기 제2불순물 농도보다 커서 상기 제2영역의 전위가 상기 제1영역보다 얕아지도록 하는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치.
- 제2항에 있어서, 상기 제1불순물 농도는 상기 제2불순물 농도보다 커서 상기 제2영역의 전위가 상기 제1영역보다 얕아지도록 하는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치.
- 제3항에 있어서, 상기 제1불순물 농도는 상기 제2불순물 농도보다 커서 상기 제2영역의 전위가 상기 제1영역보다 얕아지도록 하는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치.
- 제4항에 있어서, 상기 제1분순물 농도는 제2불순물 농도보다 커서 상기 제2영역의 전위가 상기 제1영역보다 얕아지도록 하는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 제1영역의 채널 폭은 상기 수직 채널부에서 상기 수평 채널부로 증가하느 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치.
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| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20030123 Year of fee payment: 5 |
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| LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |