KR970007711B1 - 오버-플로우 드레인(ofd)구조를 가지는 전하결합소자형 고체촬상장치 - Google Patents
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Abstract
내용없음.
Description
제1도는 일반적인 전하결합소자형 고체촬상장치의 화소 레이아웃도.
제2도는 상기 제1도의 A-A'를 자른 종래의 오버-플로우 드레인구조를 나타내는 단면도.
제3도는 상기 제2도의 B-B'선의 전위분포도.
제4도는 본 발명의 오버-플로우 드레인의 동작에 따른 신호전하와 입사조도와의 관계를 나타낸다이아그램.
제5도는 본 발명의 오버-플로우 드레인구조에서 전자셔터동작을 설명하기 위한 타이밍 챠트.
제6도는 본 발명의 일실시예에 의한 오버-플로우 드레인구조를 나타내는 단면도.
제7도는 상기 제4도의 C-C'선의 전위분포도.
제8도는 본 발명의 다른 실시예에 의한 오버-플로우 드레인구조를 나타내는 단면도.
제9도는 본 발명의 또다른 실시예에 의한 오버-플로우 드레인구조를 나타내는 단면도.
본 발명은 전하결합소자(Charge Coupled Device; 이하 CCD)형 고체촬상장치 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 특히 반도체기판의 표면측에 오버-플로우 드레인구조를 형성하여 온 칩(on chip) 회로를 실현할 수 있도록 구성된 CCD형 고체촬상장치 및 그 제조방법에 관한 것이다.
통상 고체촬상장치는 광전변환기능 및 신호축적기능을 가진 고체요소를 수개 배치하고, 각 고체요소를 1화소에 대응시켜서 촬상면을 형성하여 이 촬상면을 순차 주사하는 것에 의하여 외부영상정보를 전기신호로 변환시키는 장치이다. 이 고체촬상장치는 이미지 센서로서, 텔레비젼을 중심으로 하여 화상처리기술로 널리 사용되는 촬상관과 더불어, 그 소형, 경량, 고신뢰성, 저소비전력, 저전압동작의 잇점등으로 이미지 센서의 주류를 이루고 있다. 상기 고체촬상장치는 각 화소의 신호를 읽어내기 방식(주사방식)에 의해 X-Y 어드레스 방식과 신호전송 방식으로 크게 분류된다. X-Y 어드레스 방식은 각 화소의 신호를 선택적으로 읽어내서 출력을 얻는 방식으로서 모스(MOS)형이 제품화되어 있으며, 신호전송은 각 화소의 신호를 일시에 아날로그방식으로 화소 이외의소자에 전송해 놓고, 그 후에 신호를 차례로 읽어내는 방식으로서 CCD형이 주류를 이루고 있다. 상기 CCD형은 다시 전송방식에 따라 플레임 전송(Frame Transfer; FT)방식과 인터라인 전송(Interline Transfer; IT)방식으로 분류된다.
여기서 상기 CCD는 반도체기판의 표면에 감광부로서 복수의 투명전극 MOS(Metal Oxide Semiconductor)다이오드나 P/N 접합 포토 다이오드를 일정한 배열로 형성시켜준 아주 간단한 구조이다. 즉 MOS 다이오드에 반전방향의 전압을 인가하면 반도체기판의 표면에 깊은 공핍층이 확대될 뿐인 비평형상태와 소수 캐리어가 축적된 평형상태의 2가지 상태를 얻을 수 있다. 이러한 2가지 상태를 각각 "0", "1"의 디지탈 신호에 대응시키면 연산기능을 갖는 신호처리소자나 메모리소자를 실현할 수 있을 뿐만 아니라, 비평형상태와 평형상태 사이에서 연속적으로 변화되는 소수 캐리어수를 아날로그 신호로도 사용할 수 있기 때문에 촬상소자에의 응용도 가능해진다.
제1도는 종래의 CCD형 고체촬상장치의 화소 레이아웃도를 나타낸 것으로서, 보다 구체적으로는 반도체기판에 광전변환영역인 포토 다이오드(Photo Diode; 10)가 2차원 어레이 방식으로 배열되어 있으며, 그 포토 다이오드의 수직열 사이의 수직 쉬프트 레지스터가 설치되어 있는 인터라인 전송(Interline Transfer; IT) 방식의 CCD형 고체촬상장치의 화소 셀 어레이의 일부를 나타낸 것이다.
제1도를 참조하면, 반도체기판에는 그 표면영역에서 2차원의 매트릭스상으로 배열된 복수의 포토 다이오드(10)와, 상기 포토 다이오드들의 수직열 사이에 설치된 복수의 수직전송채널(11)이 형성되어 있다. 상기 수직 전송채널(11)은 신호전하의 전송효율을 향상시키기 위하여 반도체기판의 표면으로부터 일정 깊이에 불순물을 주입하여 형성한 매몰형이 주로 사용된다. 또한, 상기 반도체에는, 상기 포토 다이오드(10)와 수직전송채널(11)사이에 절연층을 게재하여 설치되어 상기 포토 다이오드(10)내에 축적된 신호전하를 상기 수직전송채널(11)에 전달하는 것을 제어하는, 후술되는 제1전송전극(13)의 일부로 이루어진 복수의 전달게이트(12)와, 상기 포토 다이오드(10)의 수평열 사이에 설치되고 각 수직열 사이에서 수직전송채널(11)의 일부를 덮는 연장부를 가지는 복수의 제1전송전극(13)과, 상기 포토 다이오드(10)들의 수평열 사이의 제1전송전극(13)상에 오버랩 되도록 형성되고, 각 수직열 사이에서 수직전송채널(11)의 나머지 일부를 상기 제1전송전극(13)과 오버랩되어 덮는 연장부를 가지는 복수의 제2전송전극(14)이 구비되어 있다.
상기 제1도의 인터라인 전송방식을 포함하는 일반적인 CCD형 고체촬상장치의 동작원리를 살펴보면 아래와 같다.
가시광선이 상기 포토 다이오드(10)에 입사되면 PN 접합이나 MOS 캐퍼시터로 된 이 부분에 광자효과에 의한 전하가 축적된다. 이렇게 광신호가 전기적 신호전하로 변환, 축적되어 있다가 필드 쉬프트기간동안에 상기 포토 다이오드(10)와 수직전송채널(11) 사이에 형성된 전달게이트(12)의 작용으로 하부 반도체기판에 형성된 채널영역을 통하여 상기 수직전송채널(11)로 전송된다. 이어서 수직전송채널(11)상으로 형성된 복수의 전송전극, 즉 상기 제1전송전극(13)군과 제2전송전극(14)군에 인가되는 클럭펄스에 의해 신호전하는 수직전송채널(11)의 한 방향으로 전송되어 그 끝단에 형성되는 수직전송채널(도시되지 않음)로 전송된다. 여기서도 같은 원리에 의해 상기 신호전하는 수평으로 차례차례 전송되어 출력회로부로 보내지고, 여기서 신호전하가 전압레벨로 검출되어 신호출력으로 외부에 취출되어 진다.
그러나 상기와 같은 고체촬상장치에서는 각 포토 다이오드에 대응하는 전위우물(potential well)에 축적될 수 있는 신호전하량에 한계가 있기 때문에, 고체촬상장치의 수광면의 일부분에 강한 조도의 가시광선이 입사되면 그에 비례하여 발생된 신호전하는 전위우물의 용량을 넘어 주위로 유출된다. 이때 유출되어진 신호전하가 주변의 각 화소로 들어가게 되면 하이라이트부의 상이 몇배로 확장되어 나타나는 브르밍(blooming) 현상을 유발하게 되며, 유출되어진 신호전하가 인접한 주사전송부로 흘러들어가면 연속상으로 나타나는 스미어(smear) 현상을 초래하게 된다. 따라서 여분의 신호전하가 주변의 화소나 주사전송부로 유출되기 전에 주기적으로 이들을 외부회로로 취출시킬 필요가 있으며, 통상 광감도와 다이나믹 레인지를 고려하여 포토 다이오드 하부에 형성시킨 종형 오버-플로우 드레인(VOFD) 구조가 제안(참조, Eiji Oda et al., "Blooming Suppression Mechanism for an Interline CCD Image Sensor with a Vertical Overflow Drain", IEDM 83, pp501-504)된 이래 다양한 개량들이 이루어지고 있다.
한편 종래의 고체촬상장치는 포토 다이오드에서의 신호전하 축적시간이 1필드시간(16.7ms)과 같았으나, 피사체에 대한 해상도를 향상시키기 위해서는 신호축적시간이 1필드시간보다 작게 유지되어야 한다. 따라서 신호 축적시간을 조절함으로써 가변속 셔터동작을 실현한 전자셔터(electronic shutter)기능이 고체촬상장치에 적용되기에 이르렀다. 전술한 오버-플로우 드레인구조와 관련하여 상기 전자셔터기능의 적용에 대한 것은 미국 특허번호 제5,014,132호, 제5,045,906호, 제4,875,100호 등에 상세히 설명되어 있다.
제2도는 상기 제1도의 A-A'를 자른 종래의 OFD 구조를 나타내는 단면도로서, PNPN 구조의 오버-플로우 드레인구조를 나타낸다. (참조, Junichi Hojo et al., "A 1/3-in 510(H) x 492(V) CCD Image Sensor with Mirror Image Function", IEEE Trans Electron Device, Vol 38, No 5, May, 1991, pp954-959)제2도를 참조하면, N-형 반도체 서브기판(7)의 표면영역에는 종형 오버-플로우 장벽으로서 블루밍억제를 위한 P-형 제1우물(8)이 형성되어 있으며, 상기 우물내에는 N형 포토 다이오드(10)가 형성된다. 상기 N형 포토 다이오드(10)의 표면영역은 보론이온이 고농도로 얇게 주입된 P+형의 홀 포집층(9)이 형성된다. 상기 홀 포집층(9)이 구조는 암전류의 감소나 블루밍 억제, 가변속 전자셔터에 유리한 구조이다. 또한 상기 포토 다이오드(10)의 수직열 사이에 수직전송채널(11)이 P형의 제2우물(5)상에 형성되어 있으며, 양자의 사이에는 제1전송전극(13)이 연장되어 형성된 전달게이트의 하부에 P형 전달채널(12)이 형성된다. 또한 인접한 셀과의 분리를 위한 P+형 채널 스토퍼층(6)이 형성된다. 상기 반도체기판상으로는 절연층(15)을 개제하여 제1전송전극(13), 제2전송전극이 형성되며 상기 포토 다이오드(10)를 제외한 전지역에 차광층(16)이 형성된다. 이어서 그 상부로 칼러필터층이 형성되며, 집광효율을 증진시키기 위해 마이크로 렌즈가 각 포토 다이오드 상부에 형성된다.
제3도는 상기 제2도의 B-B'선을 따른 전위분포도를 나타낸다.
상기 제2도와 제3도를 참조하여 종래의 OFD 동작 및 셔터동작을 살펴보면 다음과 같다. 즉 종래의 PNPN 구조에 있어서는 N-형 서브기판(7)이 오버-플로우의 드레인으로 작용하여, OFD 동작을 하는 경우 상기 N-형 서브기판(7)에 가해지는 OFD 동작전압(VOFD)에 따라 상기 제3도의 실선으로 된 전위분포를 지닌다. 따라서 상기 광전변환부인 포토 다이오드(10)내에 광여기된 전자등이 축적되다가 전위우물의 축적용량을 넘어서게 되면 과잉의 신호전하는 P형 제1우물(8)의 전위장벽을 넘어서 상기 서브기판(7) 쪽으로 빠지게 된다. 이때 상기 전위우물의 용량 범위내에서는 제4도에서 보여지는 바와 같이 빛의 입사조도에 따라 신호전하가 발생되지만 OFD 동작을 하는 경우 발생된 신호전하는 일정하게 된다. 따라서 과잉의 신호전하는 인접한 포토 다이오드나 주사전송부등으로 유출되지 않고 기판 하부로 취출되므로 블루밍현상 스미어발생이 방지되어 진다.
한편 전술한 미국 특허번호 제4,875,100호에서 상세히 설명된 바처럼, 상기 N-형 서브기판(7)에 전자셔터가 동작하게 되면 셔터전압(△VSHT)에 따라 상기 제3도에 나타난 바처럼 전위분포가 일점쇄선 모양으로 변한다.
따라서 전위우물에 축적되었던 신호전하가 모두 소거된다.
제5도는 전자셔터동작의 간단한 타임 챠트를 도시한 것이다. 즉 통상적으로 포토 다이오드에 신호전하를 축적하는 시간이 1필드시간인 1/60초인데, 전자셔터동작을 하는 경우(즉 시간 To동안에 OFD 동작 전압(VOFD)에 셔터전압(△VOHT) 만큼 펄스가 계속 인가되면) 결국 [1/60-To]초 동안만 신호전하가 축적되어 축적전하량을 조절할 수 있게 된다.
그러나 상기 종래의 OFD 구조를 가지는 고체촬상장치에서는 아래와 같은 문제점을 또한 내포하고 있다.
첫째, 종형 OFD 동작을 하는 N-형 서브기판(7)이 저농도로 형성되기 때문에 OFD 동작을 수행하는 경우 고전압이 필요하게 된다.
둘째, 종형 OFD 구조에서 셔터동작을 수행하는 경우에도 역시 P-형 우물에서의 벌크 전위장벽을 조절하기 위해서는 고전압의 셔터펄스를 요하게 된다.
셋째, OFD 동작을 하는 N형 서브기판이 전 칩에 걸쳐 있기 때문에 고체촬상장치의 영상면(imaging area)의 외부에 별도의 PMOS, CMOS 회로등을 구현한 온칩회로를 실현하기가 곤란하다.
따라서 본 발명의 목적은 상기 종래 OFD 구조를 가지는 고체촬상장치에서 발생되는 상기 문제점을 개선하는 것으로서, 저전압으로 OFD 동작이 가능하며, 온칩회로의 구현이 용이한 CCD형 고체촬상장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 저전압으로 전사셔터동작이 가능한 전자셔터를 구비하는 CCD형 고체촬상장치를 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의하여, 수광부의 표면에서 깊이방향으로 제1도전형의 제1반도체영역, 제2도전형의 제2반도체영역, 광에 의해 여기된 신호전하가 축적되는 제1도전형의 제3반도체영역, 제2도전형의 제4도반도체영역, 제1도전형의 제5반도체영역이 차례로 형성되어 있으며, 상기 제3반도체영역에 축적된 신호전하가 상기 제1반도체영역에 가해진 소정의 전압에 의해 상기 제1반도체영역으로 오버-플로우될 수 있도록 형성된 것을 특징으로 하는 전하결합소자형 고체촬상장치가 제공된다.
또한, 본 발명의 다른 목적을 달성하기 위하여, 표면에서 깊이방향으로 보아 제1도전형의 제1반도체영역, 제2도전형의 제2반도체영역, 신호전하가 축적되는 제1도전형의 제3반도체영역, 제2도전형의 제4반도체영역, 제1도전형의 제5반도체영역이 차례로 형성된 복수의 수광부, 및 1필드주기내에 상기 제1도전형의 제1반도체영역에 일정한 전압을 인가하여 상기 제3반도체영역에 축적된 신호전하를 1필드주기내에 상기 제1반도체영역으로 방전시킬 수 있는 전자셔터수단을 구비하여 이루어진 것을 특징으로 하는 전하결합소자형 고체촬상장치가 제공된다.
본 발명의 바람직한 한 실시예로서, 수광부의 표면에서 깊이방향으로 제1도전형의 제1반도체영역, 제2도전형의 제2반도체영역, 광에 의해 여기된 신호전하가 축적되는 제1도전형의 제3반도체영역, 제2도전형의 제4반도체영역, 제1도전형의 제5반도체영역이 차례로 형성되어 있으며, 상기 제1반도체영역의 불순물농도는 상기 제2반도체영역 및 상기 제3반도체영역의 불순물농도보다 높으며, 상기 제2반도체영역의 불순물농도는 상기 제3반도체영역의 불순물농도보다 낮으나 상기 제4반도체영역의 불순물농도보다 높게 형성된 것을 특징으로 하는 전하결합소자형 고체촬상장치가 제공된다.
본 발명의 또다른 실시예로서는 상기 고농도의 제1반도체영역을 상기 전하축적부인 제3반도체영역의 표면의 가장자리에 배치시키고, 수광부의 대부분은 상기 제2반도체영역이 되도록하여 형성시켜준다.
본 발명의 또다른 실시예로서는 상기 제1반도체영역의 바이어스 인가수단으로 투명한 오믹콘택층을 상기 제1반도체영역의 전면에 형성시켜 줄 수도 있다.
이하 본 발명의 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하겠다.
제6도는 본 발명의 일실시예에 의한 오버-플로우 드레인구조를 나타내는 단면도로서, 상기 제2도에서와 동일한 참조번호는 동일한 구성요소를 나타낸다.
제6도를 참조하면, 상기 제2도의 포토 다이오드(10) 상부에 형성된 P+형 홀포집층(9)의 표면영역에 고농도의 N++형 OFD 영역(4)을 형성해 주었으며, 상기 차광층(16)과 전기적으로 연결시켜준 점을 제외하고도 제2도와 거의 동일하다.
제7도는 상기 제6도의 C-C'선을 따른 전위분포도를 나타낸다.
상기 제6도와 제7도를 참조하여 본 발명의 구조에서 OFD 동작 및 전자셔터동작을 살펴보면, 각 동작 타이밍은 종래와 동일하다. 즉 N-형 기판(7)에 일정한 DC 전압을 인가하고, OFD 동작의 장벽으로 작용하는 P+형 홀포집층(9)이 공핍이 되도록 N++형 OFD 영역(4)에 OFD 전압(VOFD)이 인가되면 제7도의 실선과 같은 전위분포가 되어 과잉전하는 전위장벽이 낮은 N++형 OFD 영역(4)쪽으로 방전이 된다. 또한 제7도의 일점쇄선은 전자셔터 동작시의 전위분포를 나타내는 것으로서, 그 원리는 종래기술과 동일하다.
따라서, 상기 실시예에 의하면, 고체촬상장치의 각 포토 다이오드(10)상에 개별적으로 고농도의 OFD 영역(4)을 형성하여 주기 때문에, 종래기술과는 달리 N형 서브기판(7)에는 항상 같은 일정한 바이어스를 인가해줄 수 있어 수광부분이외의 주변부에 PMOS, CMOS 회로등을 구현하여 온칩회로를 실현할 수 있다. 또한 OFD 영역(4)을 P+형 홀포집층(9)보다 고농도로 형성해주기 때문에 저전압으로도 충분히 P+형 홀포집층(9)의 전위장벽을 조절할 수 있다.
제8도는 본 발명의 다른 실시예에 의한 OFD 구조를 나타내는 단면도이다. 포토 다이오드(10)의 상부의 대부분에는 P+형의 홀포집층(9)만을 그 표면에서 발생하는 암전류 억제를 위해 남겨두고, 포토 다이오드(10)의 상부 가장자리 부분에 N++형 OFD 영역(4)을 형성시켜준다. 이때 N형 포토 다이오드(10)와 N++형 OFD 영역(4)사이의 전위장벽의 조정을 용이하게 하기 위하여 새로운 P형의 장벽층(3)을 형성시켜준다. 또한 상기 N++형 OFD 영역(4)은 상기 차광층(16)과 전기적으로 연결된다.
상기 제8도는 D-D'선을 따른 전위분포도를 제7도와 같은 모양이 되도록 형성하면 N++형 OFD 영역(4)으로의 OFD 동작이 가능해진다.
제9도는 본 발명의 또다른 실시예에 따른 OFD 구조를 나타내는 단면도이다. 즉 N++형 OFD 영역(4)의 바이어스 인가수단으로 오믹 콘택을 형성할 수 있는 물질을 N++형 OFD 영역(4)의 전면에 형성시킨 오믹층(2)을 형성시켜준 점만을 제외하고 상기 제6도와 거의 동일하다. 상기 오믹층(2)의 물질로서는 광투과율이 우수한 ITO나 얇은 폴리실리콘을 사용할 수 있다. 상기 오믹층(2)은 차광층(16)을 형성하기 전에 기판 전면에 형성시켜준다.
이상의 본 발명의 실시예들에 관한 설명에 의하면, 오버-플로우 드레인을 반도체기판의 각 포토 다이오드 상부에 형성시켜 주기 때문에 촬상장치의 수광면 주위로 PMOS 등 주변회로를 구현하는 온칩회로를 용이하게 실현할 수 있다. 또한 상기 오버-플로우 드레인영역을 고농도로 형성시켜 주기 때문에 저전압으로 OFD 동작을 실현할 수 있을 뿐 아니라, 저전압으로 전자셔터동작을 실현할 수 있다. 나아가 종래 포토 다이오드 상부의 홀포집층(P+층)에 의해 발생하는 스미어를 억제할 수 있으며, 포토 다이오드 상부 표면에서 발생하는 암전류의 발생도 감소시킬 수 있다.
또한 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 범위내에서 많은 변형이 가능함은 물론이다.
Claims (19)
- 수광부의 표면에서 깊이방향으로 제1도전형의 제1반도체영역, 제2도전형의 제2반도체영역, 광에 의해 여기된 신호전하가 축적되는 제1도전형의 제3반도체영역, 제2도전형의 제4반도체영역, 제1도전형의 제5반도체영역이 차례로 형성되어 있으며, 상기 제3반도체영역에 축적된 신호전하가 상기 제1반도체영역에 가해진 소정의 전압에 의해 상기 제1반도체영역으로 오버-플로우될 수 있도록 형성된 것을 특징으로 하는 전하결합소자형 고체촬상장치.
- 제1항에 있어서, 상기 제5반도체영역은 N형의 불순물이 주입된 서브스트레이트인 것을 특징으로 하는 전하결합소자형 고체촬상장치.
- 제1항에 있어서, 상기 제1반도체영역이 상기 수광부만을 노출시키도록 형성된 도전성의 차광층과 전기적으로 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 전하결합소자형 고체촬상장치.
- 제3항에 있어서, 상기 차광층과 상기 제1반도체영역 사이에 오믹콘택이 형성될 수 있는 물질을 형성시켜 주는 것을 특징으로 하는 전하결합소자형 고체촬상장치.
- 제4항에 있어서, 상기 오믹콘택 형성물질은 투명한 ITO로 된 것을 특징으로 하는 전하결합소자형 고체촬상장치.
- 제3항에 있어서, 상기 차광층은 알루미늄으로 형성되는 것을 특징으로 하는 전하결합소자형 고체촬상장치.
- 제3항에 있어서, 상기 차광층은 폴리실리콘으로 형성되는 것을 특징으로 하는 전하결합소자형 고체촬상장치.
- 제1항에 있어서, 상기 제1반도체영역이 상기 수광부의 입사부분 전면에 형성되는 것을 특징으로 하는 전하결합소자형 고체촬상장치.
- 제1항에 있어서, 상기 제1반도체영역이 상기 수광부의 입사부분의 일부에만 위치하는 것을 특징으로 하는 전하결합소자형 고체촬상장치.
- 제9항에 있어서, 상기 제1반도체영역의 하부에 제2도전형의 전위장벽층이 형성되는 것을 특징으로 하는 전하결합소자형 고체촬상장치.
- 제1항에 있어서, 상기 제1반도체영역은 상기 제2반도체영역보다 고농도로 도핑되어 상기 오버-플로우가 저전압 하에서 이루어질 수 있도록 형성된 것을 특징으로 하는 전하결합소자형 고체촬상장치.
- 수광부의 표면에서 깊이방향으로 제1도전형의 제1반도체영역, 제2도전형의 제2반도체영역, 광에 의해 여기된 신호전하가 축적되는 제1도전형의 제3반도체영역, 제2도전형의 제4반도체영역, 제1도전형의 제5반도체영역이 차례로 형성되어 있으며, 상기 제1반도체영역의 불순물농도는 상기 제2반도체영역 및 상기 제3반도체영역의 불순물농도보다 높으며, 상기 제2반도체영역의 불순물농도는 상기 제3반도체영역의 불순물농도보다 낮으나 상기 제4반도체영역의 불순물농도보다 높게 형성된 것을 특징으로 하는 전하결합소자형 고체촬상장치.
- 제12항에 있어서, 상기 제1반도체영역이 오버-플로우 드레인의 역할을 하는 것을 특징으로 하는 전하결합소자형 고체촬상장치.
- 제1도전형의 반도체기판의 표면영역에 일정한 깊이로 형성된 제2도전형의 웰과, 상기 웰의 표면영역에서 광에 의해 여기된 신호전하가 축적되며, 매트릭스상으로 배열되어 있는 제1도전형으로 이루어진 복수의 광전변환영역과, 상기 광전변환영역의 표면영역의 일부에 제2도전형으로 되어 있으며, 그 불순물농도가 상기 웰보다 높게 형성된 복수의 제2반도체영역과, 상기 제2반도체영역의 표면영역의 일부에 제1도전형으로 되어 있으며, 그 불순물농도가 상기 제2반도체영역보다 높게 형성된 복수의 제1반도체영역과, 상기 광전변환영역의 수직열 사이에서 형성되어 상기 광전변환영역에 축적된 신호전하가 통과되어 전송될 수 있는 복수의 신호전송지역과, 상기 반도체기판의 상기 신호전송지역 위로 형성되어 상기 광전변환영역에 축적된 신호전하를 상기 신호전송지역을 따라 차례로 전송하는 전송수단, 및 상기 광전변환영역 위가 노출되도록 상기 전송수단위로 형성되어 있으며, 상기 제1반도체영역의 일부와 전기적으로 연결되어 있는 도전성의 차광층을 구비하여 이루어진 것을 특징으로 하는 전하결합소자형 고체촬상장치.
- 제14항에 있어서, 상기 신호전송지역은 제1도전형의 불순물이 주입된 채널층으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전하결합소자형 고체촬상장치.
- 제14항에 있어서, 상기 전송수단은 상기 반도체기판과 절연되고 서로 인접하여 연속되어 형성된 복수의 전송전극으로 이루어진 것을 특징으로 하는 전하결합소자형 고체촬상장치.
- 표면에서 깊이방향으로 보아 제1도전형의 제1반도체영역, 제2도전형의 제2반도체영역, 신호전하가 축적되는 제1도전형의 제3반도체영역, 제2도전형의 제4반도체영역, 제1도전형의 제5반도체영역이 차례로 형성된 복수의 수광부, 및 1필드주기내에 상기 제1도전형의 제1반도체영역에 일정한 전압을 인가하여 상기 제3반도체영역에 축적된 신호전하를 1필드주기내에 상기 제1반도체영역으로 방전시킬 수 있는 전자셔터수단을 구비하여 이루어진 것을 특징으로 하는 전하결합소자형 고체촬상장치.
- 제17항에 있어서, 상기 제1반도체영역은 상기 수광부만을 노출시키기 위하여 형성되는 도전성의 차광층에 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 전하결합소자형 고체촬상장치.
- 제17항에 있어서, 상기 제1반도체영역은 상기 제2반도체영역보다 고농도로 도핑되어 저전압 하에서 전자셔터 동작을 수행할 수 있도록 형성된 것을 특징으로 하는 전하결합소자형 고체촬상장치.
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7557390B2 (en) | 2002-10-18 | 2009-07-07 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Solid image capturing element for power saving at output section and manufacturing method for the same |
Families Citing this family (31)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2897689B2 (ja) * | 1995-05-31 | 1999-05-31 | 日本電気株式会社 | 固体撮像装置 |
| KR0162691B1 (ko) * | 1995-06-03 | 1998-12-01 | 문정환 | 고체 촬상소자의 수광부 구조 및 그 제조방법 |
| KR100198622B1 (ko) * | 1995-12-11 | 1999-06-15 | 구본준 | 고체촬상소자 및 이의 제조방법 |
| KR100192954B1 (ko) * | 1996-07-18 | 1999-06-15 | 김광호 | 수직형 전달게이트를 가지는 전하결합형 고체촬상소자 및 그 제조방법 |
| JP3003590B2 (ja) * | 1996-10-02 | 2000-01-31 | 日本電気株式会社 | 固体撮像素子およびその製造方法 |
| JP2897825B2 (ja) * | 1996-12-20 | 1999-05-31 | 日本電気株式会社 | 固体撮像装置 |
| JP3033524B2 (ja) * | 1997-05-23 | 2000-04-17 | 日本電気株式会社 | 固体撮像装置 |
| KR100223805B1 (ko) * | 1997-06-13 | 1999-10-15 | 구본준 | 고체 촬상소자의 제조방법 |
| JP3024595B2 (ja) * | 1997-07-04 | 2000-03-21 | 日本電気株式会社 | 固体撮像装置およびその製造方法 |
| US6333526B1 (en) * | 1997-11-27 | 2001-12-25 | Nec Corporation | Charge transfer device and a manufacturing process therefor |
| US6064053A (en) * | 1998-04-02 | 2000-05-16 | Vanguard International Semiconductor Corporation | Operation methods for active BiCMOS pixel for electronic shutter and image-lag elimination |
| US6346722B1 (en) | 1998-06-26 | 2002-02-12 | Nec Corporation | Solid state imaging device and method for manufacturing the same |
| US6331873B1 (en) | 1998-12-03 | 2001-12-18 | Massachusetts Institute Of Technology | High-precision blooming control structure formation for an image sensor |
| US6337495B1 (en) * | 1999-06-08 | 2002-01-08 | Fuji Photo Film Co., Ltd. | Solid-state image pickup device |
| JP2001291858A (ja) * | 2000-04-04 | 2001-10-19 | Sony Corp | 固体撮像素子及びその製造方法 |
| KR100332949B1 (ko) | 2000-05-23 | 2002-04-20 | 윤종용 | 전자 줌 기능에 적합한 고체 촬상 소자 |
| JP2002077544A (ja) * | 2000-08-28 | 2002-03-15 | Nikon Corp | 画像読取装置、その制御手順を記憶した記憶媒体、及びその制御手順を含んだコンピュータプログラム信号を符号化して伝送するためのデータ構造 |
| JP3724374B2 (ja) * | 2001-01-15 | 2005-12-07 | ソニー株式会社 | 固体撮像装置及びその駆動方法 |
| JP4489319B2 (ja) * | 2001-04-26 | 2010-06-23 | 富士通マイクロエレクトロニクス株式会社 | 固体撮像装置 |
| JP4109858B2 (ja) * | 2001-11-13 | 2008-07-02 | 株式会社東芝 | 固体撮像装置 |
| WO2004079825A1 (ja) * | 2003-03-06 | 2004-09-16 | Sony Corporation | 固体撮像素子及びその製造方法、並びに固体撮像素子の駆動方法 |
| US7443437B2 (en) * | 2003-11-26 | 2008-10-28 | Micron Technology, Inc. | Image sensor with a gated storage node linked to transfer gate |
| US11282891B2 (en) | 2003-11-26 | 2022-03-22 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Image sensor with a gated storage node linked to transfer gate |
| JP2005175104A (ja) * | 2003-12-10 | 2005-06-30 | Sony Corp | 固体撮像素子 |
| JP4572130B2 (ja) * | 2005-03-09 | 2010-10-27 | 富士フイルム株式会社 | 固体撮像素子 |
| US7830412B2 (en) * | 2005-08-22 | 2010-11-09 | Aptina Imaging Corporation | Method and apparatus for shielding correction pixels from spurious charges in an imager |
| WO2008030851A2 (en) * | 2006-09-08 | 2008-03-13 | Sarnoff Corporation | Anti-blooming structures for back-illuminated imagers |
| KR100881200B1 (ko) * | 2007-07-30 | 2009-02-05 | 삼성전자주식회사 | 씨모스 이미지 센서 및 그 제조방법 |
| JP2009182047A (ja) * | 2008-01-29 | 2009-08-13 | Sharp Corp | 固体撮像素子および電子情報機器 |
| US9029972B2 (en) * | 2012-09-25 | 2015-05-12 | Semiconductor Components Industries, Llc | Image sensors with in-pixel anti-blooming drains |
| JP2015220339A (ja) * | 2014-05-16 | 2015-12-07 | 株式会社東芝 | 固体撮像装置 |
Family Cites Families (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5812480A (ja) * | 1981-07-15 | 1983-01-24 | Toshiba Corp | 複合形固体撮像素子 |
| JPS6089967A (ja) * | 1983-10-24 | 1985-05-20 | Sony Corp | 光電変換素子 |
| US4875100A (en) * | 1986-10-23 | 1989-10-17 | Sony Corporation | Electronic shutter for a CCD image sensor |
| JP2506697B2 (ja) * | 1986-12-05 | 1996-06-12 | 松下電子工業株式会社 | 固体撮像装置 |
| US4984047A (en) * | 1988-03-21 | 1991-01-08 | Eastman Kodak Company | Solid-state image sensor |
| JP2822393B2 (ja) * | 1988-07-30 | 1998-11-11 | ソニー株式会社 | 固体撮像装置及びその駆動方法 |
| JPH0360159A (ja) * | 1989-07-28 | 1991-03-15 | Nec Corp | 固体撮像素子 |
| EP0544260A1 (en) * | 1991-11-25 | 1993-06-02 | Eastman Kodak Company | Antiblooming structure for CCD image sensor |
| JPH05275673A (ja) * | 1992-03-24 | 1993-10-22 | Sony Corp | 固体撮像素子 |
| KR100259063B1 (ko) * | 1992-06-12 | 2000-06-15 | 김영환 | Ccd 영상소자 |
-
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-
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- 1994-05-18 US US08/246,232 patent/US5619049A/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7557390B2 (en) | 2002-10-18 | 2009-07-07 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Solid image capturing element for power saving at output section and manufacturing method for the same |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5619049A (en) | 1997-04-08 |
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