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JP3518212B2 - Solid-state imaging device - Google Patents
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JP3518212B2 - Solid-state imaging device - Google Patents

Solid-state imaging device

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JP3518212B2
JP3518212B2 JP33234796A JP33234796A JP3518212B2 JP 3518212 B2 JP3518212 B2 JP 3518212B2 JP 33234796 A JP33234796 A JP 33234796A JP 33234796 A JP33234796 A JP 33234796A JP 3518212 B2 JP3518212 B2 JP 3518212B2
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sensor
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vertical transfer
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  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、固体撮像素子、特
にCCD固体撮像素子に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a solid-state image pickup device, and more particularly to a CCD solid-state image pickup device.

【0002】[0002]

【従来の技術】図9及び図10は従来のCCD固体撮像
素子の構成例、特にユニットセル部分を示す。従来のC
CD固体撮像素子1は、図9に示すように、複数のセン
サ部2がマトリックス状に配列され、各センサ部列の一
側にCCD構造の垂直転送レジスタ3が設けられて成
る。垂直転送レジスタ3の転送電極4は、各センサ部2
に例えば第1層ポリシリコンからなる第1電極5と第2
層ポリシリコンからなる第2電極6が対応するように、
之等第1電極5及び第2電極6が垂直方向に沿って繰り
返し配列形成される。また之等第1電極5及び第2電極
6は、垂直方向に隣り合うセンサ部2の間を通って各垂
直転送レジスタ3に共通に形成される。
9 and 10 show an example of the configuration of a conventional CCD solid-state image pickup device, particularly a unit cell portion. Conventional C
As shown in FIG. 9, the CD solid-state image pickup device 1 includes a plurality of sensor units 2 arranged in a matrix, and a vertical transfer register 3 having a CCD structure provided on one side of each sensor unit row. The transfer electrode 4 of the vertical transfer register 3 is connected to each sensor unit 2
The first electrode 5 and the second
So that the second electrode 6 made of polysilicon layer corresponds to
The first electrode 5 and the second electrode 6 are repeatedly arranged in the vertical direction. Further, the first electrode 5 and the second electrode 6 are commonly formed in each vertical transfer register 3 so as to pass between the sensor units 2 which are vertically adjacent to each other.

【0003】そして、センサ部2と之に対応する垂直転
送レジスタ3間に例えば第2電極6をゲート電極とする
読み出しゲート部7、即ちセンサ部2から信号電荷を垂
直転送レジスタ3へ読み出すための読み出しゲート部が
形成される。またセンサ部2と反対側の垂直転送レジス
タ3間にはチャネルストップ領域8が形成される。
A read gate portion 7 having a gate electrode, for example, the second electrode 6, is provided between the sensor portion 2 and the vertical transfer register 3 corresponding thereto, that is, for reading signal charges from the sensor portion 2 to the vertical transfer register 3. A read gate portion is formed. Further, a channel stop region 8 is formed between the vertical transfer registers 3 on the opposite side of the sensor unit 2.

【0004】図10は、図9のA−A線上の断面におけ
る半導体構造を示す。この半導体構造は、第1導電型例
えばn型のシリコン基板11に第2導電型例えばp型の
第1のウエル領域12が形成され、この第1のp型ウエ
ル領域12内にセンサ部2と、垂直転送レジスタ3を構
成するn型の転送領域13と、p型のチャネルストップ
領域8が夫々形成される。センサ部2は、p型ウエル領
域12と、之に形成されたn型不純物領域15と、n型
不純物領域15の表面に形成された電荷蓄積層、本例で
はホール蓄積層となる高濃度のp型不純物領域16とに
よる、いわゆるホール・アキュミュレイテッド・センサ
として構成される。読み出しゲート部7ではp- 領域1
7が形成される。n型転送領域13下には第2のp型ウ
エル領域18が形成される。
FIG. 10 shows a semiconductor structure in a cross section taken along the line AA of FIG. In this semiconductor structure, a first well region 12 of a second conductivity type, for example, p type is formed on a silicon substrate 11 of a first conductivity type, for example, n type, and a sensor section 2 and a sensor section 2 are formed in the first p type well region 12. An n-type transfer region 13 forming the vertical transfer register 3 and a p-type channel stop region 8 are formed respectively. The sensor portion 2 has a high-concentration p-type well region 12, an n-type impurity region 15 formed therein, a charge storage layer formed on the surface of the n-type impurity region 15, and a hole storage layer in this example. The p-type impurity region 16 constitutes a so-called hole-accumulated sensor. In the read gate section 7, p region 1
7 is formed. A second p-type well region 18 is formed below the n-type transfer region 13.

【0005】そして、n型転送領域13及び読み出しゲ
ート部7のp- 領域17上にわたってゲート絶縁膜19
を介してポリシリコンによる転送電極4が形成され、こ
の転送電極4上を含む全面に層間絶縁膜20が形成さ
れ、更にこの上にセンサ部2の直上位置に対応する開口
部22を除いて全面に例えばAl等による遮光膜21が
形成される。
Then, the gate insulating film 19 is formed over the n-type transfer region 13 and the p region 17 of the read gate portion 7.
A transfer electrode 4 made of polysilicon is formed through the interlayer insulating film 20, and an interlayer insulating film 20 is formed on the entire surface including the transfer electrode 4, and an entire surface except the opening 22 corresponding to the position directly above the sensor unit 2 is formed on the transfer electrode 4. A light-shielding film 21 made of, for example, Al is formed on the surface.

【0006】このCCD固体撮像素子1では、転送電極
4の第2電極6に電圧を印加すると図9中矢印aで示す
ようにセンサ部2にて光電変換されて蓄積された信号電
荷が読み出しゲート部7を通じて垂直転送レジスタ3に
読み出される。更に転送された信号電荷は転送電極4の
駆動で垂直転送レジスタ3内を垂直方向に転送される。
In this CCD solid-state imaging device 1, when a voltage is applied to the second electrode 6 of the transfer electrode 4, the signal charge photoelectrically converted and accumulated in the sensor section 2 is read out as shown by an arrow a in FIG. It is read out to the vertical transfer register 3 through the unit 7. Further, the transferred signal charges are transferred in the vertical direction in the vertical transfer register 3 by driving the transfer electrodes 4.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来のCC
D固体撮像素子1においては、遮光膜21の開口部22
の端部から光が入射して遮光膜21とシリコン基板との
間で多重反射し、垂直転送レジスタ3に入ることによる
スミアの発生を低減するため、遮光膜21の転送電極4
のセンサ部2側の端部位置から開口部22までの部分
(以下、張り出し部と記す)を長く形成する対策がとら
れている。
By the way, the conventional CC
In the D solid-state image sensor 1, the opening 22 of the light shielding film 21 is formed.
Of the transfer electrode 4 of the light-shielding film 21 in order to reduce the occurrence of smear when light enters from the edge of the light-shielding film and is multiply reflected between the light-shielding film 21 and the silicon substrate and enters the vertical transfer register 3.
A measure is taken to lengthen the portion from the end position on the sensor unit 2 side to the opening 22 (hereinafter referred to as an overhang).

【0008】しかしながら、上記のCCD固体撮像素子
1では、センサ部2の幅がセンサ部を挟む転送電極4間
の間隔となっていることから、ユニットセルの微細化を
進めていくと、読み出し特性やブルーミングが悪化する
ので、読み出しゲート部7の幅を縮小することが難し、
また素子特性の悪化やスミアの劣化につながっていた。
その為、遮光膜21の開口部22が形成できにくくな
り、ユニットセルサイズの微細化は5μm平方程度で頭
打ちになっていた。
However, in the CCD solid-state image pickup device 1 described above, the width of the sensor portion 2 is the interval between the transfer electrodes 4 sandwiching the sensor portion. Or blooming is worse, it is difficult to reduce the width of the read gate portion 7,
In addition, the device characteristics were deteriorated and smear was deteriorated.
Therefore, it is difficult to form the opening 22 of the light-shielding film 21, and the miniaturization of the unit cell size has reached a ceiling of about 5 μm square.

【0009】本発明は、上述の点に鑑み、ユニットセル
の微細化を可能にし、且つフレーム読み出し、及びフィ
ールド読み出しを可能にした固体撮像素子を提供するも
のである。
In view of the above points, the present invention provides a solid-state image sensor capable of miniaturizing a unit cell and capable of frame reading and field reading.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明に係る固体撮像素
子は、各センサ部から垂直転送レジスタへの信号電荷の
読み出しを一方の側のセンサ部間を通して行うように構
成する。
A solid-state image pickup device according to the present invention is constructed so that signal charges are read from each sensor unit to a vertical transfer register through a sensor unit on one side.

【0011】この構成によれば、従来の読み出しゲート
部が省略され、その分ユニットセルサイズの微細化が可
能となる。また、読み出しゲート部が省略された分を、
遮光膜のセンサ部側への張り出しに振り向けられるの
で、スミアの低減が可能となる。垂直方向のセンサ部間
において、読み出しゲート部と垂直方向の隣のセンサ部
との間の距離が、第2電極下の領域と電荷蓄積層のセン
サ部からの張り出し部との合計の距離となり、信号電荷
の読み出し時の垂直方向の隣のセンサ部への電荷の漏れ
が、より確実に阻止できる。更に、一方の側のセンサ部
間を通じて信号電荷の読み出しを行うので、フレーム読
み出し、及びフィールド読み出しのいずれもが可能とな
る。
According to this structure, the conventional read gate portion is omitted, and the unit cell size can be miniaturized accordingly. In addition, because the read gate section is omitted,
Since the light-shielding film is directed toward the sensor unit side, smear can be reduced. Between vertical sensor parts
At the sensor section next to the read gate section in the vertical direction
The distance between the region under the second electrode and the charge storage layer
Signal charge becomes the total distance from the protrusion to the protrusion.
Leakage of charge to the adjacent sensor part in the vertical direction when reading
However, it can be blocked more reliably. Furthermore, since the signal charges are read out between the sensor units on one side, both frame reading and field reading are possible.

【0012】[0012]

【発明の実施の形態】本発明に係る固体撮像素子は、複
数のセンサ部と、各センサ部列に対応した垂直転送レジ
スタを備え、垂直転送レジスタの転送電極を各センサ部
に対向する第1電極と第2電極の繰り返しで形成すると
共に、垂直方向に隣り合うセンサ部の間に連続して形成
し、第1電極及び第2電極は、垂直方向に隣り合うセン
サ部間において、互いに一部重なるように垂直方向に2
分するように形成され、各センサ部は、表面に電荷蓄積
層を有し、夫々一方の側のセンサ部間の読み出しゲート
部に接する部分を除く他部全周が所要距離だけ電荷蓄積
層より内方に形成され、各センサ部の信号読み出しが夫
々一方の側のセンサ部間の第1電極下を通して行なわれ
る構成とする。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION A solid-state image sensor according to the present invention comprises a plurality of sensor sections and a vertical transfer register corresponding to each sensor section row, and a transfer electrode of the vertical transfer register is opposed to each sensor section. The first electrode and the second electrode are formed by repeating the electrode and the second electrode, and are continuously formed between the sensor units that are vertically adjacent to each other.
2 vertically in the vertical direction so that the
Each sensor part is formed to divide the charge accumulation on the surface.
Read gate between the sensor sections on each side having layers
Charge is accumulated for the required distance along the entire circumference of other parts except the part that contacts the part
It is formed inward of the layer, and the signal of each sensor unit is read out under the first electrode between the sensor units on one side.

【0013】本発明は、上記固体撮像素子において、セ
ンサ部が垂直転送レジスタより所定距離だけ離れ(いわ
ゆるオフセットされ)、一方の側のセンサ部間の少なく
とも読み出しゲート部を除く第1電極下にチャネルスト
ップ領域が形成された構成とする。
According to the present invention, in the above solid-state imaging device, the sensor section is separated from the vertical transfer register by a predetermined distance (so-called offset), and the channel is formed under the first electrode except at least the read gate section between the sensor sections on one side. The structure is such that a stop region is formed.

【0014】本発明は、上記固体撮像素子において、一
方の側のセンサ部間の読み出し部を除く第1電極下と第
2電極下にチャネルストップ領域が形成された構成とす
る。
According to the present invention, in the above solid-state image pickup device, a channel stop region is formed under the first electrode and under the second electrode except for the reading section between the sensor sections on one side.

【0015】本発明は、上記固体撮像素子において、表
面に電荷蓄積層を有する前記センサ部の該電荷蓄積層
が、センサ部と垂直転送レジスタとの間のチャネルスト
ップ領域を兼用した構成とする。
According to the present invention, in the above solid-state image pickup device, the charge storage layer of the sensor section having a charge storage layer on the surface thereof also serves as a channel stop region between the sensor section and the vertical transfer register.

【0016】本発明は、上記固体撮像素子において、セ
ンサ部の一方の側のセンサ部間側の端辺が読み出しゲー
ト部を除いて第1電極より離間され、センサ部の読み出
しゲート部を除く他部周辺にチャネルストップ領域を兼
ねるセンサ部表面の電荷蓄積層が形成された構成とす
る。
According to the present invention, in the above solid-state image pickup device, an edge of one side of the sensor section between the sensor sections is separated from the first electrode except the read gate section, and the read gate section of the sensor section is excluded. A charge storage layer on the surface of the sensor portion that also serves as a channel stop region is formed around the portion.

【0017】以下、図面を参照して本発明の実施例を説
明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0018】図1〜図3は、本発明に係るCCD固体撮
像素子の一実施例を示すもので、特にその2ユニットセ
ル部分のみを示す。本実施例のCCD固体撮像素子31
は、図1に示すように、複数のセンサ部32がマトリッ
クス状に配列され、各センサ部列の一側にCCD構造の
垂直転送レジスタ33が設けられる。垂直転送レジスタ
33の転送電極34は、各センサ部32に例えば第1層
ポリシリコンからなる第1電極35と第2層ポリシリコ
ンからなる第2電極36が対応するように、之等第1電
極35及び第2電極36が垂直方向に沿って繰り返し配
列形成される。之等第1電極35及び第2電極36は垂
直方向に隣り合うセンサ部32の間を通って各垂直転送
レジスタ33に共通に形成される。このとき、各センサ
部32間においては、第1電極35と第2電極36が夫
々垂直方向に2分するような上半分と下半分とに形成さ
れる。
FIGS. 1 to 3 show an embodiment of a CCD solid-state image pickup device according to the present invention, and particularly show only a 2-unit cell portion thereof. CCD solid-state image sensor 31 of the present embodiment
As shown in FIG. 1, a plurality of sensor units 32 are arranged in a matrix, and a vertical transfer register 33 having a CCD structure is provided on one side of each sensor unit row. The transfer electrodes 34 of the vertical transfer registers 33 are the first electrodes such that the first electrode 35 made of the first-layer polysilicon and the second electrode 36 made of the second-layer polysilicon correspond to each sensor section 32, for example. 35 and the second electrode 36 are repeatedly arranged in the vertical direction. The first electrode 35 and the second electrode 36 are formed in common in each vertical transfer register 33 by passing between the sensor units 32 that are vertically adjacent to each other. At this time, between the sensor portions 32, the first electrode 35 and the second electrode 36 are formed in an upper half and a lower half so as to bisect each in the vertical direction.

【0019】各センサ部32は、その垂直方向の上側端
の一部、即ち信号電荷が読み出される側の垂直転送レジ
スタ35に寄った図1において左半分の上側端がセンサ
部32間の第1電極35に隣接すると共に、その他の周
縁、即ち上側端の右半分、垂直転送レジスタ37に対向
する両側端及び下側端が転送電極34より所定の距離d
1 ,d2 だけオフセットされて形成される。
In each sensor section 32, a part of the upper end in the vertical direction, that is, the upper end of the left half in FIG. 1 closer to the vertical transfer register 35 on the side where the signal charge is read is the first section between the sensor sections 32. The other periphery, that is, the right half of the upper end, both side ends facing the vertical transfer register 37, and the lower end while being adjacent to the electrode 35 is a predetermined distance d from the transfer electrode 34.
It is formed by being offset by 1 and d 2 .

【0020】さらに、本例では、各センサ部32間にお
いて、第1電極35の読み出しゲート部となる部分38
を除く図1において右半分の部分と第2電極36下に斜
線で示すチャネルストップ領域39が形成される。尚、
第2電極36下のチャネルストップ領域39は省略する
こともできる。
Further, in this example, a portion 38 serving as a read gate portion of the first electrode 35 is provided between the sensor portions 32.
In FIG. 1 except for FIG. 1, a diagonally shaded channel stop region 39 is formed in the right half portion and below the second electrode 36. still,
The channel stop region 39 below the second electrode 36 can be omitted.

【0021】図2は図1のB−B線上の断面、図3は図
1のC−C線上の断面における半導体構造を示す。この
半導体構造は、第1導電型例えばn型シリコン半導体基
板41に第2導電型例えばp型の第1のウエル領域42
が形成され、この第1のp型ウエル領域42内に垂直転
送レジスタ33を構成するn型の転送領域43が形成さ
れる。このn型転送領域43の直下には第2のp型ウエ
ル領域44が形成される。n型転送領域43上にはゲー
ト絶縁膜47を介してポリシリコンの第1電極35及び
第2電極36による転送電極34が形成される。
FIG. 2 shows a semiconductor structure taken along the line BB of FIG. 1, and FIG. 3 shows a semiconductor structure taken along the line CC of FIG. This semiconductor structure has a first conductivity type, for example, n-type silicon semiconductor substrate 41, and a second conductivity type, for example, p-type first well region 42.
Are formed, and an n-type transfer region 43 forming the vertical transfer register 33 is formed in the first p-type well region 42. A second p-type well region 44 is formed immediately below the n-type transfer region 43. A transfer electrode 34 including a first electrode 35 and a second electrode 36 made of polysilicon is formed on the n-type transfer region 43 via a gate insulating film 47.

【0022】また、この転送電極34をマスクにしたイ
オン注入によるセルフアラインにてセンサ部32の表面
を構成する電荷蓄積層、本例ではホール蓄積層となる高
濃度のp型不純物領域45が形成される。さらに、第1
のp型ウエル領域42には、転送電極34から距離d1
及びd2だけオフセットされるように、フォトレジスト
マスクを介したイオン注入にてp型不純物領域、即ちホ
ール蓄積層45下に対応した位置にn型不純物領域46
が形成され、ここに第1のp型ウエル領域42とn型不
純物領域46とホール蓄積層45とによる、いわゆるホ
ール・アキュミュレイテッド・センサと呼ばれるセンサ
部32が形成される。
Further, a charge storage layer forming the surface of the sensor portion 32 is formed by self-alignment by ion implantation using the transfer electrode 34 as a mask, and in this example, a high-concentration p-type impurity region 45 serving as a hole storage layer is formed. To be done. Furthermore, the first
The p-type well region 42, the distance d 1 from the transfer electrodes 34
And d 2 are offset by ion implantation through a photoresist mask so that the n-type impurity region 46 is formed at a position corresponding to the p-type impurity region, that is, below the hole accumulation layer 45.
The first p-type well region 42, the n-type impurity region 46, and the hole accumulation layer 45 form the sensor portion 32, which is a so-called hole-accumulated sensor.

【0023】また第1のp型ウエル領域42には、その
垂直方向の隣り合うセンサ部32間の第1電極35の一
部から第2電極36にわたる領域においてp型のチャネ
ルストップ領域39が形成される。さらに読み出しゲー
ト部を構成する領域には低濃度のP型領域40が形成さ
れている。
Further, in the first p-type well region 42, a p-type channel stop region 39 is formed in a region extending from a part of the first electrode 35 between the adjacent sensor portions 32 in the vertical direction to the second electrode 36. To be done. Further, a low concentration P-type region 40 is formed in the region forming the read gate portion.

【0024】そして、転送電極34上を含む全面に層間
絶縁膜48が形成され、更に、この上にセンサ部32の
上位置に対応する開口部49を除いて全面に例えばAl
等による遮光膜50が形成される。
Then, an interlayer insulating film 48 is formed on the entire surface including the transfer electrode 34, and further, for example, Al is formed on the entire surface except the opening 49 corresponding to the upper position of the sensor section 32.
The light shielding film 50 is formed by the above.

【0025】なお、センサ部32と転送電極34間にお
いては、その距離d1 ,d2 のオフセットされた領域
(即ちセンサ部32と転送電極34との間の離間領域)
に延在するセンサ部32表面のホール蓄積層45がチャ
ネルストップ領域を兼ねた構成となっている。
Between the sensor section 32 and the transfer electrode 34, an area offset by the distances d 1 and d 2 (that is, a separated area between the sensor section 32 and the transfer electrode 34).
The hole accumulating layer 45 on the surface of the sensor portion 32 extending in the area also serves as a channel stop region.

【0026】垂直転送レジスタ33は、本例では4相駆
動パルスにて駆動するようにしている。垂直転送レジス
タ33に読み出された信号電荷は、転送電極34の駆動
で垂直転送レジスタ33内を垂直方向に転送されるよう
になる。
The vertical transfer register 33 is driven by a four-phase drive pulse in this example. The signal charges read out to the vertical transfer register 33 are transferred in the vertical direction in the vertical transfer register 33 by driving the transfer electrodes 34.

【0027】かかる構成のCCD固体撮像素子31によ
れば、転送電極34の第1電極35に高レベルの電圧を
印加することにより、センサ部32にて光電変換されて
蓄積された信号電荷は、図1中矢印bで示すように、一
方の即ち上側のセンサ部32間の第1電極35で形成さ
れる読み出しゲート部38を通じて対応する一方の垂直
転送レジスタ33に読み出される。このとき、上側のセ
ンサ部32間の第1電極35の右半分の部分下には、チ
ャネルストップ領域39が設けられているので、センサ
部32の信号電荷が反対側の垂直転送レジスタ33に読
み出されることがない。
According to the CCD solid-state image sensor 31 having such a configuration, by applying a high level voltage to the first electrode 35 of the transfer electrode 34, the signal charge photoelectrically converted and accumulated in the sensor section 32 is As indicated by an arrow b in FIG. 1, the data is read out to the corresponding one of the vertical transfer registers 33 through the read gate portion 38 formed by the first electrode 35 between the one or upper sensor portions 32. At this time, since the channel stop region 39 is provided under the right half portion of the first electrode 35 between the upper sensor units 32, the signal charges of the sensor unit 32 are read out to the vertical transfer register 33 on the opposite side. Never be

【0028】また、センサ部32と之を挟む両側の垂直
転送レジスタ33間には距離d1 のオフセットされた領
域があるため、その間での信号電荷の漏れは生じない。
Further, since there is an area offset by the distance d 1 between the vertical transfer registers 33 on both sides of the sensor section 32, the signal charge does not leak between them.

【0029】また、垂直方向に隣り合うセンサ部32間
の第2電極36下にはチャネルストップ領域39が形成
されているので、より確実に垂直方向に隣り合うセンサ
部32の相互間での信号電荷の漏れは生じない。即ち、
各センサ部32は確実に他部と分離されて独立した状態
になっている。従って、従来のセンサ部と垂直転送レジ
スタ間に設けられていた読み出しゲート部が省略される
ので、その分ユニットセルサイズを微細化することがで
きる。同時に、遮光膜50のはり出し長も十分得られ、
スミアの低減が図れる。
Further, since the channel stop region 39 is formed under the second electrode 36 between the sensor portions 32 which are vertically adjacent to each other, the signal between the sensor portions 32 which are vertically adjacent to each other can be more reliably provided. No charge leakage occurs. That is,
Each sensor section 32 is certainly separated from the other section and is in an independent state. Therefore, the read gate section provided between the conventional sensor section and the vertical transfer register is omitted, and the unit cell size can be miniaturized accordingly. At the same time, a sufficient protrusion length of the light shielding film 50 can be obtained,
Smear can be reduced.

【0030】また、センサ部32の開口部と垂直転送レ
ジスタ33の位置関係を従来例と同じにしたときには、
上記従来の読み出しゲート部が省略された分、遮光膜5
0のセンサ部側へのはり出し長さをより大きくすること
ができ、スミアの更なる低減が図れる。逆に、従来の読
み出しゲート部が省略された分センサ部32の開口を広
げることができるので、感度の向上が図れる。
When the positional relationship between the opening of the sensor section 32 and the vertical transfer register 33 is the same as in the conventional example,
Since the conventional read gate portion is omitted, the light shielding film 5 is provided.
The length of protrusion of 0 to the sensor unit side can be increased, and smear can be further reduced. On the contrary, since the opening of the sensor unit 32 can be widened by omitting the conventional read gate unit, the sensitivity can be improved.

【0031】各センサ部32の信号電荷が夫々独立に一
方のセンサ部32間の第1電極35による読み出しゲー
ト部38を通して読み出されるので、フレーム読み出し
動作及びフィールド読み出し動作の双方が可能になる。
Since the signal charge of each sensor section 32 is independently read out through the read gate section 38 by the first electrode 35 between the one sensor section 32, both the frame read operation and the field read operation are possible.

【0032】即ちフレーム読み出し動作では、奇数ライ
ンのセンサ部の信号電荷(第1フィールド)を読み出し
た後、次に偶数ラインのセンサ部の信号電荷(第2フィ
ールド)を読み出すようになされる。フィールド読み出
し動作では、一旦、各センサ部の信号電荷を垂直転送レ
ジスタ33に読み出した後、垂直転送レジスタ33内で
垂直方向に隣り合う一方の2画素分の信号電荷を混合し
て第1フィールドとして読み出し、再び各センサ部の信
号電荷を垂直転送レジスタ33に読み出して、垂直転送
レジスタ内で垂直方向に隣り合う他方の2画素分の信号
電荷を混合して第2フィールドとして読み出すようにな
される。
That is, in the frame reading operation, after the signal charges (first field) of the sensor units on the odd lines are read, the signal charges (second field) of the sensor units on the even lines are read next. In the field read operation, the signal charges of each sensor unit are once read to the vertical transfer register 33, and then the signal charges of two vertically adjacent pixels in the vertical transfer register 33 are mixed to form a first field. The signal charges of the respective sensor units are read out again and read to the vertical transfer register 33 again, and the signal charges of the other two pixels adjacent in the vertical direction in the vertical transfer register are mixed and read out as the second field.

【0033】図4〜図6は、本発明に係る固体撮像素子
の他の実施例を示す。本例の固体撮像素子52は、前述
の図1の構成において、チャネルストップ領域39を省
略し、他は図1と同様にした構成である。図1と対応す
る部分には同一符号を付して重複説明を省略する。
4 to 6 show another embodiment of the solid-state image pickup device according to the present invention. The solid-state imaging device 52 of this example has a configuration similar to that of FIG. 1 except that the channel stop region 39 is omitted in the configuration of FIG. 1 described above. Portions corresponding to those in FIG. 1 are designated by the same reference numerals and duplicate description will be omitted.

【0034】即ち、センサ部32は上側端の左半分が突
出した方形をなし、その上側端の突出した左半分がセン
サ部32間の第1電極35に隣接すると共に、その他の
周縁、即ち上側端の右半分、垂直転送レジスタ33に対
向する両側端及び下側端が転送電極34より所定の距離
1 ,d2 だけオフセットされる。そして、そのオフセ
ット領域に図4の斜線で示すように、延長したセンサ部
32のホール蓄積層45をチャネルストップ領域として
兼用させた構成とする。
That is, the sensor part 32 has a rectangular shape in which the left half of the upper end projects, and the protruding left half of the upper end is adjacent to the first electrode 35 between the sensor parts 32, and the other edge, that is, the upper part. The right half of the end, both side ends facing the vertical transfer register 33, and the lower end are offset from the transfer electrode 34 by predetermined distances d 1 and d 2 . Then, as shown by the diagonal lines in FIG. 4, the hole accumulation layer 45 of the extended sensor portion 32 is also used as the channel stop region in the offset region.

【0035】この構成によれば、センサ部32はセンサ
部32間の読み出しゲート部38を除く他部全周がオフ
セット領域とチャネルストップ領域を兼ねるホール蓄積
層45により分離される。従って、転送電極34の第1
電極35に高レベルの電圧を印加することにより、セン
サ部32にて光電変換されて蓄積された信号電荷は、図
4中矢印bで示すように、一方の即ち上側のセンサ部3
2間の第1電極35で形成される読み出しゲート部38
を通じて対応する一方の垂直転送レジスタ33に読み出
される。
According to this structure, the sensor section 32 is separated from the entire circumference of the sensor section 32 except the read gate section 38 by the hole accumulation layer 45 which also serves as an offset region and a channel stop region. Therefore, the first of the transfer electrodes 34
By applying a high level voltage to the electrode 35, the signal charges photoelectrically converted and accumulated in the sensor unit 32 are stored in one of the upper sensor units 3 as shown by an arrow b in FIG.
Read gate portion 38 formed by the first electrode 35 between the two
Through the corresponding vertical transfer register 33.

【0036】このとき、センサ部32間の第1電極に沿
うF−F線上でのポテンシャルを見ると、右半分の領域
ではチャネルストップ領域を兼ねるホール蓄積層45で
挟まれているために狭チャネル効果で図7に示すよう
に、ポテンシャル54がもち上げられ、右側の垂直転送
レジスタ33から電荷読み出しすべき左側の垂直転送レ
ジスタ35へ向かってポテンシャルが深くなるようなポ
テンシャル勾配が生ずる。これによって、センサ部32
からの信号電荷は反対側(右側)の垂直転送レジスタ3
3に誤読み出しされることはない。
At this time, looking at the potential on the line FF along the first electrode between the sensor portions 32, the narrow channel is formed in the right half region because it is sandwiched by the hole accumulation layers 45 which also serve as channel stop regions. As a result, as shown in FIG. 7, the potential 54 is raised, and a potential gradient is generated such that the potential becomes deeper from the vertical transfer register 33 on the right side to the vertical transfer register 35 on the left side from which charges should be read. As a result, the sensor unit 32
The signal charge from the vertical transfer register 3 on the opposite side (right side)
No data will be erroneously read.

【0037】従って、この図4の構成においても、前述
の図1の場合と同様の効果を奏することができる。同時
に、別個に設けるチャネルストップ領域39が省略され
るので、その分、構成が簡略化されると共に、製造工程
の削減が可能となる。
Therefore, also in the configuration of FIG. 4, the same effect as in the case of FIG. 1 can be obtained. At the same time, since the separately provided channel stop region 39 is omitted, the structure can be simplified and the manufacturing process can be reduced accordingly.

【0038】尚、図4の例では、センサ部32として上
側端を階段状に形成したが、その他、図8に示すように
センサ部32の上側端をその読み出しゲート部38に接
する部分から斜めに後退するように傾斜した形状とする
こともでき、この場合も、図4と同様の効果を奏する。
In the example of FIG. 4, the upper end of the sensor portion 32 is formed in a stepped shape. However, as shown in FIG. 8, the upper end of the sensor portion 32 is oblique from the portion in contact with the read gate portion 38. The shape may be slanted so as to recede, and in this case also, the same effect as in FIG. 4 is obtained.

【0039】[0039]

【発明の効果】本発明に係る固体撮像素子によれば、セ
ンサ部と垂直転送レジスタ間の読み出しゲート部が省略
され、センサ部からの信号電荷はセンサ部間を通して垂
直転送レジスタに読み出されるので、ユニットセルサイ
ズをより微細化することができる。上記読み出しゲート
部の省略された分、遮光膜のセンサ部側への張り出し長
さを大きくするときには、スミアを更に低減することが
できる。逆に、上記読み出しゲート部の省略された分、
センサ部の開口を広げるときは、より感度を向上するこ
とができる。
According to the solid-state image pickup device of the present invention, the read gate section between the sensor section and the vertical transfer register is omitted, and the signal charge from the sensor section is read out to the vertical transfer register through the sensor section. The unit cell size can be further reduced. The smear can be further reduced when the length of the light-shielding film protruding toward the sensor portion is increased by the amount of the readout gate portion omitted. On the contrary, the omitted part of the read gate portion,
The sensitivity can be further improved when the opening of the sensor unit is widened.

【0040】センサ部から垂直転送レジスタへ信号電荷
を読み出す時、垂直方向の隣合うセンサ部間では、読み
出しゲート部と垂直方向に隣合うセンサ部間の距離が第
2電極下の領域と電荷蓄積層の張り出し部の合計の距離
になるので、垂直方向に隣合うセンサ部への電荷の漏れ
をより確実に阻止することができる。そして、各センサ
部の信号電荷を一方のセンサ部間を通して独立に垂直転
送レジスタに読み出すので、フレーム読み出し動作又は
フィールド読み出し動作のいずれも可能となる。
Signal charge from the sensor section to the vertical transfer register
When reading, read between adjacent sensor units in the vertical direction.
The distance between the output gate unit and the sensor unit that is vertically adjacent to
2 Total distance between the area under the electrode and the overhang of the charge storage layer
Therefore, the leakage of electric charge to the vertically adjacent sensor section
Can be prevented more reliably. Then, since the signal charge of each sensor unit is independently read out to the vertical transfer register through one of the sensor units, either the frame read operation or the field read operation is possible.

【0041】センサ部を構成する表面の電荷蓄積層をセ
ンサ部と垂直転送レジスタ間のチャネルストップ領域に
兼用するときは、構成の簡略化が図られ、且つ製造工程
の削減を可能にする。
When the charge storage layer on the surface forming the sensor section is also used as the channel stop region between the sensor section and the vertical transfer register, the structure can be simplified and the manufacturing process can be reduced.

【0042】センサ部の一方の側のセンサ部間側の端辺
が読み出しゲート部を除いて第1電極より離間され、セ
ンサ部の読み出しゲート部を除く他部周辺にチャネルス
トップ領域を兼ねるセンサ部表面の電荷蓄積層が形成さ
れるときは、センサ部間において、電荷蓄積層による狭
チャネル効果でセンサ部からの信号電荷が反対側の垂直
転送レジスタへの誤読み出しされるを阻止し、対応する
垂直転送レジスタへ確実に信号電荷を読み出すことがで
きる。
An edge of one side of the sensor section on the side between the sensor sections is separated from the first electrode except for the read gate section, and the sensor section also serving as a channel stop region around the other section of the sensor section except the read gate section. When the surface charge storage layer is formed, the signal charge from the sensor part is prevented from being erroneously read out to the vertical transfer register on the opposite side between the sensor parts due to the narrow channel effect of the charge storage layer. The signal charge can be reliably read to the vertical transfer register.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明に係る固体撮像素子の一実施例を示す要
部の構成図である。
FIG. 1 is a configuration diagram of a main part showing an embodiment of a solid-state imaging device according to the present invention.

【図2】図1のB−B線上の断面図である。FIG. 2 is a sectional view taken along line BB in FIG.

【図3】図1のC−C線上の断面図である。3 is a cross-sectional view taken along the line CC of FIG.

【図4】本発明に係る固体撮像素子の他の実施例を示す
要部の構成図である。
FIG. 4 is a configuration diagram of a main part showing another embodiment of the solid-state imaging device according to the present invention.

【図5】図4のD−D線上の断面図である。5 is a cross-sectional view taken along the line D-D in FIG.

【図6】図4のE−E線上の断面図である。6 is a cross-sectional view taken along the line EE of FIG.

【図7】図4のF−F線上のポテンシャル図である。FIG. 7 is a potential diagram on line FF in FIG.

【図8】本発明に係る固体撮像素子の他の実施例を示す
要部の構成図である。
FIG. 8 is a configuration diagram of a main part showing another embodiment of the solid-state imaging device according to the present invention.

【図9】従来の固体撮像素子を示す構成図である。FIG. 9 is a configuration diagram showing a conventional solid-state imaging device.

【図10】図9のA−A線上の断面図である。10 is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

31 CCD固体撮像素子、32 センサ部、33 垂
直転送レジスタ、34転送電極、35 第1電極、36
第2電極、38 読み出しゲート部、39チャネルス
トップ領域、45 センサ部表面のホール蓄積層
31 CCD solid-state image sensor, 32 sensor unit, 33 vertical transfer register, 34 transfer electrode, 35 first electrode, 36
Second electrode, 38 readout gate section, 39 channel stop region, 45 hole accumulation layer on sensor section surface

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 複数のセンサ部と、 各センサ部列に対応した垂直転送レジスタを備え、 前記垂直転送レジスタの転送電極は前記各センサ部に対
応する第1電極と第2電極の繰り返しで形成されると共
に、垂直方向に隣り合うセンサ部の間に連続して形成さ
れ、第1電極及び第2電極は、垂直方向に隣り合うセンサ部
間において、互いに一部重なるように垂直方向に2分す
るように形成され、 各センサ部は、表面に電荷蓄積層を有し、夫々一方の側
のセンサ部間の読み出しゲート部に接する部分を除く他
部全周が所要距離だけ電荷蓄積層より内方に形成され、 前記各センサ部の信号読み出しが夫々前記一方の側のセ
ンサ部間の前記第1電極下を通して行われて成ることを
特徴とする固体撮像素子。
1. A plurality of sensor parts and a vertical transfer register corresponding to each sensor part row are provided, and a transfer electrode of the vertical transfer register is formed by repeating a first electrode and a second electrode corresponding to each sensor part. The first electrode and the second electrode are formed continuously between the vertically adjacent sensor units, and the first electrode and the second electrode are vertically adjacent sensor units.
In the vertical direction so that they partially overlap each other
Each sensor section has a charge storage layer on its surface , and each sensor section has one side.
Except for the part in contact with the readout gate between the sensor parts of
Part entire circumference is formed inward than the required distance charge storage layer, the signal readout of each sensor unit is characterized by comprising taking place through under the first electrode between the sensor portion of each said one side of the Solid-state image sensor.
【請求項2】 前記センサ部が前記垂直転送レジスタよ
り所定距離だけ離れ、 前記一方の側のセンサ部間の少なくとも読み出しゲート
部を除く第1電極下にチャネルストップ領域が形成され
て成ることを特徴とする請求項1に記載の固体撮像素
子。
2. The sensor section is separated from the vertical transfer register by a predetermined distance, and a channel stop region is formed under at least a first electrode between the sensor sections on one side except at least a read gate section. The solid-state image sensor according to claim 1.
【請求項3】 前記一方の側のセンサ部間の読み出しゲ
ート部を除く第1電極下と第2電極下にチャネルストッ
プ領域が形成されて成ることを特徴とする請求項2に記
載の固体撮像素子。
3. The solid-state imaging device according to claim 2, wherein a channel stop region is formed under the first electrode and under the second electrode except the read gate portion between the sensor portions on the one side. element.
【請求項4】 表面に電荷蓄積層を有する前記センサ部
の該電荷蓄積層が前記センサ部と前記垂直転送レジスタ
との間のチャネルストップ領域を兼用して成ることを特
徴とする請求項1に記載の固体撮像素子。
4. The charge storage layer of the sensor unit having a charge storage layer on the surface thereof also serves as a channel stop region between the sensor unit and the vertical transfer register. The solid-state image sensor according to claim 1.
【請求項5】 前記センサ部の前記一方の側のセンサ部
間側の端辺が前記読み出しゲート部を除いて前記第1電
極より離間され、 前記センサ部の読み出しゲート部を除く他部周辺にチャ
ネルストップ領域を兼ねるセンサ部表面の電荷蓄積層が
形成されて成ることを特徴とする請求項1に記載の固体
撮像素子。
5. An edge of the sensor section on the inter-sensor section side of the one side is separated from the first electrode except the read gate section, and is provided around the other section of the sensor section except the read gate section. 2. The solid-state image pickup device according to claim 1, wherein a charge storage layer on the surface of the sensor portion that also serves as a channel stop region is formed.
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