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JP3800515B2 - Solid-state imaging device - Google Patents
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JP3800515B2 - Solid-state imaging device - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、固体撮像装置にかかり、特にビデオカメラなどに用いられる固体撮像装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
一般にこの種の固体撮像装置は、一次元状に配列された電荷結合素子(CCD)と、このCCD端に設けられ、CCDにより転送された信号電荷を不純物拡散層からなるフローティングディフュージョン(FD)に流し込み、このフローティングディフュージョンの電位変動を検出し出力する出力回路とで構成される。このフローティングディフュージョンは検出された信号電荷を所望のタイミングで排出するリセットトランジスタ(RS)と、リセットドレイン(RD)とを備える。CCDは2相駆動型CCDであり、各相は2層電極にて構成され、第1層電極下に形成される第1のチャネルは、第2層電極下に形成される第2のチャネルより深い電位に形成され、信号電荷転送時には第一層電極下の第1チャネルに信号電荷を一次蓄積するように構成されている。
【0003】
このような固体撮像装置の実際の装置構成は、図21に示すように、一導電型の半導体基板1と、この半導体基板1上に形成され、反対導電型を有するウエル2と、ウェル2中の基板表面に形成され、ウェルと反対導電型を有する第1および第2の不純物層3、4と、この第1および第2の不純物層3,4上に絶縁層6を介してそれぞれ形成された第1層電極7と、第2層電極8とで構成されている。9は出力アンプである。
【0004】
ここで各電極は2相駆動のCCDを形成するため、コンタクトおよびAl等の配線により所望の回路構成をなすように電気的接続がなされる。
【0005】
これら第1層および第2層電極7、8は、転送電極最終段では第2層電極8により出力ゲート(OG)を構成し、OG下のチャネルには第2の不純物層4が形成されており、その前段では第1層電極7と第2層電極8とがH1電位を構成し、H1電位を構成する第1層電極7下のチャネルは第1の不純物層3、H1電位の第2層電極8下のチャネルは第2の不純物層4で構成される。
【0006】
さらに転送反対方向にはH2を構成する第1層および第2層電極が形成され、チャネルの構成はH1電位と同様である。更にこの上流側には、H2電位を構成する第1層電極および第2層電極8が形成され、チャネルの構成はH1電位と同様である。このようにして順次H1電位、H2電位が交互配置される。
【0007】
一方、OG下チャネル端には不純物層5が接続され、信号電荷に応じた電圧を生起するように形成されたFDを構成し、出力回路に信号出力電圧を伝達している。
【0008】
FDには更にトランジスタが接続され、リセットトランジスタをなす。
この固体撮像装置は図22に示すような駆動パルスによって駆動される。ここでリセットトランジスタゲートの駆動パルスΦRS、H1,H2電位に夫々印加される駆動パルスΦH1,ΦH2によって駆動され、この時の出力回路からの出力電圧をOSで示す。ここでH1,H2は逆相のパルスで周知の2相駆動CCD動作を実現し、DCバイアスにより固定の電圧を印加したOGを介してFDに転送されるようになっている。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
ところでフローティングディフュージョンFDは小信号時でもより高い出力電圧を得るために静電容量を小さくなるようにするため、面積的により小さく形成される。従って十分な転送容量を確保するために、転送方向に広い幅を有するCCDチャネルに対して接続するには図21に示すように、転送最終段近傍よりチャネル幅を順次狭く形成する必要がある。
【0010】
図23に、図21のA-A断面、図24(a)、(b)(c)に図21のBB断面、CC断面を示す。また図24(c)にそれらの電位を示すように、フローティングディフュージョンFDに近いB-B部分では、チャネル幅が狭くなり、いわゆるナローチャネル効果によって電位が浅くなるという問題があった。
【0011】
図25(a)および(b)は、図23のa−a‘部分における電位を示す図である。図24(c)に示すように、同一電極下において電位差が生じることで、転送方向に向かって電位に逆勾配が生じ、図25(a)および(b)に示すように、途中で信号電荷が正常に転送されずに残留してしまういわゆる転送不良を生じることがある。
【0012】
このような転送不良は、例えばこの2相駆動型CCDを、フォトダイオードが二次元状に配列された固体撮像装置の水平CCDに用いた場合、画像の横流れや解像度の劣化となって現れる。また、フォトダイオード上にカラーフィルタを積層し、カラー信号を得ようとした場合には、色偽信号として表われることがある。このような転送不良は、いずれの場合も画像の劣化を招くものとなる。
【0013】
また、転送最終段近傍よりチャネル幅を順次狭く形成した場合、チャネル幅を縮小した電極の電極長は、幅を狭くしないチャネルと同等の転送容量を得るために電極下チャネルが同じかそれ以上の面積を得るために、信号電荷を蓄積する第1層電極の電極長を長く形成せざるを得ないという問題がある。
【0014】
そこで、図26に示すように、チャネル幅を狭くした電極の電極長L1は、狭くしていない電極長L2より長く形成されている。
図27(a)および(b)は、図26のA−A‘部の電位図を示す図である。ここで図27(a)は図22のt1時に示される、電極長L1領域下に信号電荷が蓄積された状態であり、」図27(b)は図22のt2時に示される、OGを介してFDに信号電荷を転送する状態を示す図である。
【0015】
チャネル長が長い場合、転送時間がより多く必要となり、一方駆動パルスは例えば二次元状に配置された固体撮像装置などの水平CCDに用いられた場合、システムの高速化のために読み出し速度の高速化が求められることから、転送時間が十分に取れず、転送不良を生じることが多々あった。
【0016】
本発明は前記実情に鑑みてなされたもので、水平CCD転送路のチャネル幅の狭くなる転送最終段付近における転送不良を防止し、信頼性の高い固体撮像装置を提供することを目的とする。
【0017】
【課題を解決するための手段】
本発明の固体撮像装置は、一導電型の半導体基板表面に一次元状に配列せしめられた複数の電極と、前記電極下に対応して形成されたチャネル領域とを具備した電荷結合素子と、前記電荷結合素子より転送された信号を検出する信号検出部と、前記信号検出部で検出された信号を出力する出力部とを具備し、前記電荷結合素子と前記信号検出部の接続部分近傍で、前記チャネル領域が、前記電荷結合素子のチャネル幅が絞りこまれた絞り込み領域を形成してなる固体撮像装置であって、前記電荷結合素子と前記電荷検出部の接続部分に位置する最終段電極下のチャネル領域は、チャネルの幅方向の一部の電位が当該チャネル領域の他の部分の電位より深くなるように形成され、前記最終段電極直前の転送電極下の前記チャネル領域は、前記最終段電極下の電位が深くなるように形成された部分に連続する部分であって、チャネルの幅方向の一部でかつチャネルの電荷転送方向下流側の一部の部分の電位が、当該チャネル領域の他の部分の電位より深くなるように形成されていることを特徴とする。
【0018】
本発明の固体撮像装置は、前記チャネル領域の電位が深くなるように形成されている領域が、他の領域よりも高濃度となるように形成された高濃度不純物領域であるものを含む。
【0019】
本発明の固体撮像装置は、前記チャネル領域の他の部分が、逆導電型の半導体領域であるものを含む。
【0022】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態の固体撮像装置について説明する。
(第1の実施の形態)
本発明の第1の実施の形態の固体撮像装置は図1に示すように出力ゲート電極OG下のチャネル内に、前記出力ゲート電極OG下の読み出し端子RD側に隣接するように、第2の不純物層4と同一導電型の高濃度層4Bを形成し、図3(c)に示すようにこの高濃度層4Bによって形成される電位のピークが、出力ゲート電極OG下の上流側における第2の不純物層4によって形成される電位のピークよりも深くなるように構成し、転送方向でFD5方向に向かって電位勾配を生ぜしめるようにしたことを特徴とするものである。
【0023】
すなわち、図1は本発明の実施の形態の固体撮像装置の転送電極配列部と読み出し部とを示す図であり、図2に、図1のA-A断面、図3(a)、(b)(c)に図1のBB断面、CC断面を示す。また図3(c)にそれらの電位を示す。
【0024】
図4(a)および(b)は、図2のa−a‘部分における電位を示す図である。図3(c)に示すように、高濃度層4Bの存在により、同一電極下において良好な電位差が生じることで、転送方向に向かって良好な電位勾配が形成され、図4(a)および(b)に示すように、途中で信号電荷が正常に転送されずに残留してしまういわゆる転送不良を生じることなく良好に電荷転送が達成される。
【0025】
すなわち図1乃至3に示すように、この固体撮像装置は、n型半導体基板1表面に形成されたP型ウェル領域2内に、フォトダイオード部(図示せず)を形成するとともに、水平CCD領域としてのN型領域からなる第2の不純物層4、N型領域からなる第1の不純物層3が形成されている。そして、シリコン酸化膜6を介して、ポリシリコン電極からなる第1層電極7と、第2層電極8とが形成されている。そしてここでは第2の不純物層4内に、出力ゲート電極OG下の読み出し端子RD側に隣接するように、第2の不純物層4と同一導電型の高濃度層4Bを形成し、図3(c)に示すようにこの高濃度層4Bによって形成される電位のピークが、出力ゲート電極OG下の上流側における第2の不純物層4によって形成される電位のピークよりも深くなるように形成されている。ここで第1および第2の不純物層は5.0e17cm-3程度の不純物濃度をもつものであり、また、高濃度層4Bは4.0e17cm-3程度である。
【0026】
半導体基板1はN型のシリコン基板である。この半導体基板1中にその一方の主面に沿ってP型ウェル領域2が形成されている。このP型ウェル領域2中に半導体基板1の一方の主面側から不純物を選択的に拡散させて、フォトダイオード部のN型領域と水平CCD部のN型領域である第1および第2の不純物層3および4とが所定寸法の間隔で形成されている。
【0027】
また、シリコン酸化膜6上には、減圧CVD法により、ポリシリコン、タングステンまたはそのシリサイドからなる遮光膜とが積層され第1層電極7が形成される。そして、この第1層電極7上からその側面、さらには酸化膜7の側面を覆うように、酸化シリコン膜6が形成されている。そして、この上層には、ポリシリコンと、タングステンまたはそのシリサイドからなる遮光膜とが積層されからなる第2層電極が形成されている。
【0028】
以上のように構成された固体撮像装置についてその動作を説明する。
半導体基板1中のP型ウェル領域2中に形成されたN型領域からなるフォトダイオード部(図示せず)において、光電変換によって信号電荷が発生せしめられる。そして第1層電極8にパルス電圧を印加することによって、この第1層電極8下の水平CCD部のN型領域4に、このフォトダイオード領域から信号電荷を移動させる。次に第1層電極7と2層目となる第2層電極8との間にパルス信号を交互に印加して信号電荷を転送する。
【0029】
この固体撮像装置では、電荷転送電極をそれぞれ交互に第1層電極と第2層電極に区別し、これらの電極に順次パルス電圧を印加することによって、図1に示したFD領域5を介して信号電荷を読み出し端子RDに移動させるものである。すなわち第1層電極と第2層電極にパルス信号を交互に印加して信号電荷を転送する。
【0030】
このようにして信号電荷の転送がなされるが、高濃度層4Bの存在により、同一電極下において良好な電位差が生じることで、転送方向に向かって良好な電位勾配が形成され、途中で信号電荷が正常に転送されずに残留してしまういわゆる転送不良を生じることなく良好に電荷転送が達成される。
【0031】
従って、この2相駆動型CCDを、フォトダイオードが二次元状に配列された固体撮像装置の水平CCDに用いた場合にも、画像の横流れや解像度の劣化もない。
【0032】
また、フォトダイオード上にカラーフィルタを積層し、カラー信号を得ようとした場合にも、色偽信号として表われることもなく、画像の劣化の低減を図ることが可能となる。
なお製造に際しては、不純物拡散工程を追加するのみでよく、また必要に応じて、セルフアラインで追加拡散を行うようにしてもよい。
【0033】
(第2の実施の形態)
次に本発明の第2の実施の形態について説明する。この例では、転送最終段近傍よりチャネル幅を順次狭く形成した場合に、チャネル幅を縮小した電極の電極長は、幅を狭くしないチャネルと同等の転送容量を得るために電極下チャネルが同じかそれ以上の面積を得る程度に、信号電荷を蓄積する第1層電極の電極長を長く形成されるが、この場合に図4に示すように出力ゲート電極OG下のチャネル内に、前記出力ゲート電極OG下の読み出し端子RD側に隣接するように、第1層電極下にいたるように、第2の不純物層4と同一導電型の第2の高濃度層4Cを形成し、図3(c)に示すようにこの高濃度層4Bによって形成される電位のピークが、出力ゲート電極OG下の上流側における第2の不純物層4によって形成される電位のピークよりも深くなるように構成し、転送方向でFD5方向に向かって電位勾配を生ぜしめるようにしたことを特徴とするものである。
【0034】
すなわち、図5は本発明の第2の実施の形態の固体撮像装置の転送電極配列部と読み出し部とを示す図であり、図6に、図5のA-A断面、図7(a)、(b)(c)に図5のBB断面、CC断面を示す。また図7(c)にそれらの電位を示す。
【0035】
図8(a)および(b)は、図6のa−a‘部分における電位を示す図である。図3(c)に示すように、第2の高濃度層4Cの存在により、第1層電極下および出力ゲートOG下領域に至まで良好な電位差が生じることで、転送方向に向かって良好な電位勾配が形成され、図8(a)および(b)に示すように、途中で信号電荷が正常に転送されずに残留してしまういわゆる転送不良を生じることなく良好に電荷転送が達成される。
【0036】
従って、この2相駆動型CCDを、フォトダイオードが二次元状に配列された固体撮像装置の水平CCDに用いた場合にも、画像の横流れや解像度の劣化もない。
また、フォトダイオード上にカラーフィルタを積層し、カラー信号を得ようとした場合にも、色偽信号として表われることもなく、画像の劣化の低減を図ることが可能となる。
る。
【0037】
(第3の実施の形態)
次に本発明の第3の実施の形態について説明する。この例では、図9に示すように、前記第1の実施の形態における高濃度層4Bの形成領域を規定するものである。なお断面図については前記第1の実施の形態と同様である。
【0038】
すなわち、前記第1の実施の形態では、FD5から徐々に幅広になる不純物層と同一幅となるように、高濃度層4Bを形成したが、幅方向に一部だけ形成されるようにしてもよい。
【0039】
かかる構成によれば、FD5の入り口近傍で幅方向のみならず長さ方向でもポテンシャルの勾配が形成されるため、より効率よく電荷転送を行うことが可能となる。
【0040】
(第4の実施の形態)
次に本発明の第4の実施の形態について説明する。この例では、前記第1の実施の形態における高濃度層4Bの形成領域を規定するものである。
すなわち、前記第1の実施の形態では、高濃度層4Bと第2の不純物層4との、境界面端面が直線をなすように形成したが、図10に示すように、高濃度層4Bの端面が転送方向において一部突出するように形成してもよい。なお幅方向の端面はFD5から徐々に幅広になる第2の不純物層4と同一幅となるように形成されている。
【0041】
かかる構成によれば、FD5の入り口近傍で幅方向のみならず長さ方向でもポテンシャルの勾配が形成されるため、より効率よく電荷転送を行うことが可能となる。
【0042】
(第5の実施の形態)
次に本発明の第5の実施の形態について説明する。この例では、図11に示すように、前記第2の実施の形態における高濃度層4Bの形成領域を規定するものである。なお断面図については前記第2の実施の形態と同様である。
【0043】
すなわち、前記第2の実施の形態では、FD5から徐々に幅広になる第2の不純物層4と同一幅となるように、第2の高濃度層4Cを形成したが、幅方向に一部だけ形成されるようにしてもよい。
【0044】
かかる構成によれば、FD5の入り口近傍で幅方向のみならず長さ方向でもポテンシャルの勾配が形成されるため、より効率よく電荷転送を行うことが可能となる。
【0045】
(第6の実施の形態)
次に本発明の第6の実施の形態について説明する。この例では、前記第2の実施の形態における第2の高濃度層4Cの形成領域を規定するものである。
【0046】
すなわち、前記第2の実施の形態では、高濃度層4Cと第2の不純物層4との、境界面端面が直線をなすように形成したが、図12に示すように、高濃度層4Cの端面が転送方向において一部突出するように形成してもよい。なお幅方向の端面はFD5から徐々に幅広になる第2の不純物層4と同一幅となるように形成されている。
【0047】
かかる構成によれば、FD5の入り口近傍で幅方向のみならず長さ方向でもポテンシャルの勾配が形成されるため、より効率よく電荷転送を行うことが可能となる。
【0048】
(第7の実施の形態)
次に本発明の第7の実施の形態について説明する。この例では、図13および図14に示すように、前記第1の実施の形態における高濃度層4Bの形成に代えて、この第2の不純物層4内における高濃度層4Bに対して反転した領域に逆導電型層4Dを形成したものである。ここで図14は図13のA−A断面図である。
【0049】
すなわち、前記第1の実施の形態では、第2の不純物層4内に高濃度層4Cを形成し電位勾配を良好に形成するようにしたが、この例では、これに代えて、逆にこの反転領域に逆導電型層4Dを形成したことを特徴とするものである。
【0050】
かかる構成によれば、転送方向反対側の逆導電型層4Dの境界を第1層電極のセルフアラインで形成することができ、製造工程のあわせずれに起因した第1層電極下への逆導電型層4Dの入り込みを防止でき、また第1の不純物層3を形成するために形成する第2の不純物層4と反対導電型の不純物のセルフアライン注入と兼ねることができるという効果がある。
【0051】
(第8の実施の形態)
次に本発明の第8の実施の形態について説明する。この例では、図15および図16に示すように、前記第2の実施の形態における高濃度層4Bの形成に代えて、この第2の不純物層4内における高濃度層4Bに対して反転した領域に逆導電型層4Eを形成したものである。ここで図16は図15のA−A断面図である。
【0052】
すなわち、前記第2の実施の形態では、第2の不純物層4内に高濃度層4Cを形成し電位勾配を良好に形成するようにしたが、この例では、これに代えて、逆にこの反転領域に逆導電型層4Dを形成したことを特徴とするものである。
【0053】
(第9の実施の形態)
次に本発明の第9の実施の形態について説明する。前記第3の実施の形態における高濃度層4Bの形成領域を、この例では、図17に示すように、高濃度層4Bの形成に代えて、この第2の不純物層4内における高濃度層4Bに対して反転した領域に逆導電型層4Dを形成したものである。
【0054】
すなわち、前記第3の実施の形態では、第2の不純物層4内に高濃度層4Bを形成し電位勾配を良好に形成するようにしたが、この例では、これに代えて、逆にこの反転領域に逆導電型層4Dを形成したことを特徴とするものである。
【0055】
かかる構成によれば、FD5の入り口近傍で幅方向のみならず長さ方向でもポテンシャルの勾配が形成されるため、より効率よく電荷転送を行うことが可能となる。
【0056】
(第10の実施の形態)
次に本発明の第10の実施の形態について説明する。前記第4の実施の形態における高濃度層4Bの形成領域を、この例では、図18に示すように、高濃度層4Bの形成に代えて、この第2の不純物層4内における高濃度層4Bに対して反転した領域に逆導電型層4Dを形成したものである。
【0057】
すなわち、前記第4の実施の形態では、第2の不純物層4内に高濃度層4Cを形成し電位勾配を良好に形成するようにしたが、この例では、これに代えて、逆にこの反転領域に逆導電型層4Dを形成したことを特徴とするものである。
【0058】
かかる構成によれば、FD5の入り口近傍で幅方向のみならず長さ方向でもポテンシャルの勾配が形成されるため、より効率よく電荷転送を行うことが可能となる。
【0059】
(第11の実施の形態)
次に本発明の第11の実施の形態について説明する。
前記第5の実施の形態における高濃度層4Bの形成領域を、この例では、図19に示すように、高濃度層4Cの形成に代えて、この第2の不純物層4内における高濃度層4Cに対して反転した領域に逆導電型層4Eを形成したものである。
【0060】
すなわち、前記第6の実施の形態では、第2の不純物層4内に高濃度層4Cを形成し電位勾配を良好に形成するようにしたが、この例では、これに代えて、逆にこの反転領域に逆導電型層4Eを形成したことを特徴とするものである。
【0061】
かかる構成によれば、FD5の入り口近傍で幅方向のみならず長さ方向でもポテンシャルの勾配が形成されるため、より効率よく電荷転送を行うことが可能となる。
【0062】
(第12の実施の形態)
次に本発明の第12の実施の形態について説明する。この例では、前記第6の実施の形態における第2の高濃度層4Cの形成領域をこの例では、図20に示すように、高濃度層4Cの形成に代えて、この第2の不純物層4内における高濃度層4Cに対して反転した領域に逆導電型層4Eを形成したものである。
【0063】
すなわち、前記第6の実施の形態では、第2の不純物層4内に高濃度層4Cを形成し電位勾配を良好に形成するようにしたが、この例では、これに代えて、逆にこの反転領域に逆導電型層4Eを形成したことを特徴とするものである。
【0064】
かかる構成によれば、FD5の入り口近傍で幅方向のみならず長さ方向でもポテンシャルの勾配が形成されるため、より効率よく電荷転送を行うことが可能となる。
前記実施の形態では、各単一の電極下における電位の段差が2段である場合に付いて説明したが、第2の不純物層4内に設ける不純物層のプロファイルを変更することにより、第2の不純物層内で2段以上の電位段差を生じるように形成してもよいことは言うまでもない。
【0065】
【発明の効果】
以上説明してきたように、本発明によれば、転送最終段近傍より、チャネル幅を順次狭く形成した場合に生じる信号電荷の取り残しが低減され、良好に電荷転送がなされるため、特に、フォトダイオードが二次元状に配列された固体撮像装置の水平CCDに用いられる場合、画像の横流れや解像度の劣化が生じることなく信頼性の高い固体撮像装置を提供することができる。
【0066】
また、フォトダイオード上にカラーフィルタを積層し、カラー信号を得る場合にも色疑心号が生じることもなく良好な画質を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態の固体撮像装置を示す平面図である。
【図2】図1に示した固体撮像装置のA−A断面図である。
【図3】図3(a)は図1に示した固体撮像装置のB−B断面図、図3(b)は図1に示した固体撮像装置のC−C断面図、図3(c)はそのポテンシャルを示す図である。
【図4】同固体撮像装置の出力ゲート近傍での電位勾配を示す図である。
【図5】本発明の第2の実施の形態の固体撮像装置を示す平面図である。
【図6】図5に示した固体撮像装置のA−A断面図である。
【図7】図7(a)は図5に示した固体撮像装置のB−B断面図、図7(b)は図5に示した固体撮像装置のC−C断面図、図7(c)はそのポテンシャルを示す図である。
【図8】同固体撮像装置の出力ゲート近傍での電位勾配を示す図である。
【図9】本発明の第3の実施の形態の固体撮像装置を示す平面図である。
【図10】本発明の第4の実施の形態の固体撮像装置を示す平面図である。
【図11】本発明の第5の実施の形態の固体撮像装置を示す平面図である。
【図12】本発明の第6の実施の形態の固体撮像装置を示す平面図である。
【図13】本発明の第7の実施の形態の固体撮像装置を示す平面図である。
【図14】図13に示した固体撮像装置のA−A断面図である。
【図15】本発明の第8の実施の形態の固体撮像装置を示す平面図である。
【図16】図15に示した固体撮像装置のA−A断面図である。
【図17】本発明の第9の実施の形態の固体撮像装置を示す平面図である。
【図18】本発明の第10の実施の形態の固体撮像装置を示す平面図である。
【図19】本発明の第11の実施の形態の固体撮像装置を示す平面図である。
【図20】本発明の第12の実施の形態の固体撮像装置を示す平面図である。
【図21】従来例の固体撮像装置を示す平面図である。
【図22】固体撮像装置の駆動タイミングを示す図である。
【図23】図21に示した固体撮像装置のA−A断面図である。
【図24】図24(a)は図21に示した固体撮像装置のB−B断面図、図24(b)は図21に示した固体撮像装置のC−C断面図、図24(c)はそのポテンシャルを示す図である。
【図25】同固体撮像装置の出力ゲート近傍での電位勾配を示す図である。
【図26】従来例の固体撮像装置を示す平面図である。
【図27】図26に示した固体撮像装置の電位勾配を示す図である。従来の固体撮像装置の他の例の断面図
【符号の説明】
1 半導体基板
2 P型ウェル領域
3 第1の不純物層
4 第2の不純物層
5 不純物層(FD)
6 絶縁膜
7 第1層電極
8 第2層電極
9 出力アンプ
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a solid-state imaging device, and more particularly to a solid-state imaging device used for a video camera or the like.
[0002]
[Prior art]
In general, this type of solid-state imaging device has a charge coupled device (CCD) arranged in a one-dimensional manner and a signal charge provided at the end of the CCD and transferred by the CCD to a floating diffusion (FD) comprising an impurity diffusion layer. And an output circuit that detects and outputs potential fluctuations of the floating diffusion. The floating diffusion includes a reset transistor (RS) that discharges detected signal charges at a desired timing, and a reset drain (RD). The CCD is a two-phase drive type CCD, each phase is composed of two-layer electrodes, and the first channel formed under the first layer electrode is more than the second channel formed under the second layer electrode. It is formed at a deep potential, and is configured to primarily accumulate signal charges in the first channel under the first layer electrode during signal charge transfer.
[0003]
As shown in FIG. 21, the actual device configuration of such a solid-state imaging device includes a semiconductor substrate 1 of one conductivity type, a well 2 formed on the semiconductor substrate 1 and having an opposite conductivity type, and a well 2. First and second impurity layers 3 and 4 having a conductivity type opposite to that of the well and formed on the first and second impurity layers 3 and 4 through insulating layer 6 respectively. Further, the first layer electrode 7 and the second layer electrode 8 are formed. 9 is an output amplifier.
[0004]
Here, since each electrode forms a two-phase drive CCD, the electrodes are electrically connected to form a desired circuit configuration by a contact and wiring such as Al.
[0005]
The first and second layer electrodes 7 and 8 constitute an output gate (OG) by the second layer electrode 8 at the final stage of the transfer electrode, and the second impurity layer 4 is formed in the channel under the OG. In the preceding stage, the first layer electrode 7 and the second layer electrode 8 constitute the H1 potential, the channel under the first layer electrode 7 constituting the H1 potential is the first impurity layer 3, the second of the H1 potential. The channel below the layer electrode 8 is composed of the second impurity layer 4.
[0006]
Further, the first and second layer electrodes constituting H2 are formed in the direction opposite to the transfer, and the channel configuration is the same as the H1 potential. Further, the first layer electrode and the second layer electrode 8 constituting the H2 potential are formed on the upstream side, and the channel configuration is the same as the H1 potential. In this way, the H1 potential and the H2 potential are alternately arranged.
[0007]
On the other hand, the impurity layer 5 is connected to the lower OG channel end to form an FD formed so as to generate a voltage corresponding to the signal charge, and the signal output voltage is transmitted to the output circuit.
[0008]
Further, a transistor is connected to the FD to form a reset transistor.
This solid-state imaging device is driven by driving pulses as shown in FIG. Here, the drive pulses ΦRS and ΦH2 applied to the reset transistor gate drive pulses ΦRS, H1 and H2, respectively, are driven, and the output voltage from the output circuit at this time is denoted by OS. Here, H1 and H2 realize a well-known two-phase drive CCD operation with pulses of opposite phases, and are transferred to the FD via an OG to which a fixed voltage is applied by a DC bias.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, the floating diffusion FD is formed to be smaller in area in order to reduce the capacitance in order to obtain a higher output voltage even at a small signal. Accordingly, in order to secure a sufficient transfer capacity, in order to connect to a CCD channel having a wide width in the transfer direction, it is necessary to form the channel width narrower than the vicinity of the final transfer stage as shown in FIG.
[0010]
FIG. 23 shows the AA cross section of FIG. 21, and FIGS. 24A, 24B and 24C show the BB cross section and CC cross section of FIG. Further, as shown in FIG. 24C, there is a problem that the channel width becomes narrow in the BB portion close to the floating diffusion FD, and the potential becomes shallow due to a so-called narrow channel effect.
[0011]
FIGS. 25A and 25B are diagrams showing the potential at the aa ′ portion in FIG. 23. As shown in FIG. 24C, when a potential difference is generated under the same electrode, a reverse gradient occurs in the potential in the transfer direction. As shown in FIGS. May cause a so-called transfer failure that remains without being transferred normally.
[0012]
Such a transfer failure appears, for example, when the two-phase drive CCD is used as a horizontal CCD of a solid-state imaging device in which photodiodes are arranged two-dimensionally, resulting in a lateral flow of an image and a deterioration in resolution. Further, when a color signal is obtained by laminating a color filter on a photodiode, it may appear as a color false signal. Such a transfer failure causes deterioration of the image in any case.
[0013]
In addition, when the channel width is narrowed sequentially from the vicinity of the final transfer stage, the electrode length of the electrode with the reduced channel width is equal to or greater than the channel under the electrode in order to obtain the same transfer capacity as the channel without narrowing the width. In order to obtain the area, there is a problem that the electrode length of the first layer electrode for accumulating signal charges must be formed long.
[0014]
Therefore, as shown in FIG. 26, the electrode length L1 of the electrode whose channel width is narrowed is formed longer than the electrode length L2 which is not narrowed.
FIGS. 27A and 27B are diagrams showing potential diagrams of the AA ′ part in FIG. Here, FIG. 27A shows a state in which signal charges are accumulated under the electrode length L1 region shown at t1 in FIG. 22, and FIG. 27B shows a state through OG shown at t2 in FIG. It is a figure which shows the state which transfers a signal charge to FD.
[0015]
When the channel length is long, more transfer time is required. On the other hand, when the driving pulse is used for a horizontal CCD such as a solid-state imaging device arranged in a two-dimensional manner, the reading speed is increased to speed up the system. Therefore, there are many cases where transfer time is not sufficient and transfer failure occurs.
[0016]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a solid-state imaging device with high reliability by preventing transfer failure near the final transfer stage where the channel width of the horizontal CCD transfer path becomes narrow.
[0017]
[Means for Solving the Problems]
A solid-state imaging device of the present invention includes a plurality of electrodes arranged in a one-dimensional manner on the surface of a one-conductivity-type semiconductor substrate, and a charge-coupled device including a channel region formed correspondingly under the electrodes, A signal detection unit for detecting a signal transferred from the charge coupled device; and an output unit for outputting a signal detected by the signal detection unit; and in the vicinity of a connection portion between the charge coupled device and the signal detection unit The channel region is a solid-state imaging device in which a narrowed region in which the channel width of the charge coupled device is narrowed is formed, and is a final stage located at a connection portion between the charge coupled device and the charge detection unit. channel region under electrode is formed such that a portion of the potential of the width direction of the channel is deeper than the potential of other portions of the channel region, the channel region under the transfer electrodes of the last stage electrode immediately before the The portion of the channel that is continuous with the portion formed so that the potential below the final electrode is deep, and the potential of the portion of the channel in the width direction and the portion of the channel downstream in the charge transfer direction is It is characterized by being formed so as to be deeper than the potential of the other part of the region .
[0018]
The solid-state imaging device of the present invention includes one in which the region formed so that the potential of the channel region is deeper is a high-concentration impurity region formed so as to have a higher concentration than other regions.
[0019]
The solid-state imaging device of the present invention includes one in which the other part of the channel region is a reverse conductivity type semiconductor region.
[0022]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, a solid-state imaging device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
(First embodiment)
As shown in FIG. 1, the solid-state imaging device according to the first embodiment of the present invention includes a second imaging device in the channel below the output gate electrode OG and adjacent to the readout terminal RD side below the output gate electrode OG. A high-concentration layer 4B having the same conductivity type as that of the impurity layer 4 is formed. As shown in FIG. 3C, the potential peak formed by the high-concentration layer 4B is a second peak on the upstream side below the output gate electrode OG. This is characterized in that it is configured to be deeper than the potential peak formed by the impurity layer 4 so as to generate a potential gradient toward the FD5 direction in the transfer direction.
[0023]
That is, FIG. 1 is a diagram showing a transfer electrode array unit and a readout unit of the solid-state imaging device according to the embodiment of the present invention. FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. c) shows the BB cross section and CC cross section of FIG. FIG. 3 (c) shows those potentials.
[0024]
4 (a) and 4 (b) are diagrams showing the potential at the aa ′ portion in FIG. As shown in FIG. 3C, a good potential difference is generated under the same electrode due to the presence of the high concentration layer 4B, so that a favorable potential gradient is formed in the transfer direction. As shown in b), charge transfer is achieved satisfactorily without causing a so-called transfer failure in which signal charges remain without being transferred normally.
[0025]
That is, as shown in FIGS. 1 to 3, this solid-state imaging device forms a photodiode portion (not shown) in a P-type well region 2 formed on the surface of an n-type semiconductor substrate 1, and a horizontal CCD region. As a result, a second impurity layer 4 made of an N-type region and a first impurity layer 3 made of an N-type region are formed. A first layer electrode 7 made of a polysilicon electrode and a second layer electrode 8 are formed via the silicon oxide film 6. Here, a high-concentration layer 4B having the same conductivity type as that of the second impurity layer 4 is formed in the second impurity layer 4 so as to be adjacent to the read terminal RD side below the output gate electrode OG, as shown in FIG. As shown in c), the potential peak formed by the high concentration layer 4B is formed to be deeper than the potential peak formed by the second impurity layer 4 on the upstream side under the output gate electrode OG. ing. Wherein the first and second impurity layers are those having an impurity concentration of about 5.0 e 17 cm -3, The high concentration layer 4B is about 4.0e 17 cm -3.
[0026]
The semiconductor substrate 1 is an N-type silicon substrate. A P-type well region 2 is formed along one main surface of the semiconductor substrate 1. Impurities are selectively diffused from one main surface side of the semiconductor substrate 1 into the P-type well region 2 so that the N-type region of the photodiode portion and the N-type regions of the horizontal CCD portion are first and second. Impurity layers 3 and 4 are formed at intervals of a predetermined dimension.
[0027]
A first layer electrode 7 is formed on the silicon oxide film 6 by laminating a light shielding film made of polysilicon, tungsten, or a silicide thereof by low pressure CVD. A silicon oxide film 6 is formed so as to cover the side surface of the first layer electrode 7 and further the side surface of the oxide film 7. In this upper layer, a second layer electrode is formed by laminating polysilicon and a light shielding film made of tungsten or its silicide.
[0028]
The operation of the solid-state imaging device configured as described above will be described.
Signal charges are generated by photoelectric conversion in a photodiode portion (not shown) made of an N-type region formed in a P-type well region 2 in the semiconductor substrate 1. Then, by applying a pulse voltage to the first layer electrode 8, the signal charge is moved from the photodiode region to the N-type region 4 of the horizontal CCD section below the first layer electrode 8. Next, pulse signals are alternately applied between the first layer electrode 7 and the second layer electrode 8 as the second layer to transfer signal charges.
[0029]
In this solid-state imaging device, the charge transfer electrodes are alternately distinguished into the first layer electrode and the second layer electrode, and a pulse voltage is sequentially applied to these electrodes, thereby passing through the FD region 5 shown in FIG. The signal charge is moved to the reading terminal RD. That is, the signal charges are transferred by alternately applying pulse signals to the first layer electrode and the second layer electrode.
[0030]
The signal charge is transferred in this way. However, due to the presence of the high concentration layer 4B, a good potential difference is generated under the same electrode, so that a good potential gradient is formed in the transfer direction. Thus, charge transfer can be achieved satisfactorily without causing a so-called transfer failure that remains without being transferred normally.
[0031]
Therefore, even when this two-phase drive type CCD is used for a horizontal CCD of a solid-state imaging device in which photodiodes are two-dimensionally arranged, there is no lateral flow of the image or deterioration of resolution.
[0032]
Also, when a color filter is stacked on a photodiode to obtain a color signal, it does not appear as a color false signal, and it is possible to reduce image deterioration.
In manufacturing, it is only necessary to add an impurity diffusion step, and if necessary, additional diffusion may be performed by self-alignment.
[0033]
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described. In this example, when the channel width is narrowed sequentially from the vicinity of the final transfer stage, the electrode length of the electrode with the reduced channel width is the same as the channel under the electrode in order to obtain the same transfer capacity as the channel without reducing the width. The electrode layer of the first layer electrode for accumulating signal charges is formed long enough to obtain a larger area. In this case, as shown in FIG. 4, the output gate is placed in the channel below the output gate electrode OG. A second high-concentration layer 4C having the same conductivity type as that of the second impurity layer 4 is formed so as to be adjacent to the readout terminal RD side below the electrode OG and to be below the first layer electrode, and FIG. ), The potential peak formed by the high concentration layer 4B is deeper than the potential peak formed by the second impurity layer 4 on the upstream side under the output gate electrode OG. FD5 direction in the transfer direction This is characterized in that a potential gradient is generated in the direction.
[0034]
That is, FIG. 5 is a diagram illustrating a transfer electrode array unit and a readout unit of the solid-state imaging device according to the second embodiment of the present invention. FIG. 6 is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. b) (c) shows the BB cross section and CC cross section of FIG. FIG. 7 (c) shows those potentials.
[0035]
FIGS. 8A and 8B are diagrams showing the potential at the aa ′ portion in FIG. 6. As shown in FIG. 3C, the presence of the second high-concentration layer 4C causes a good potential difference to reach the region below the first layer electrode and the region below the output gate OG. A potential gradient is formed, and as shown in FIGS. 8A and 8B, charge transfer is achieved satisfactorily without causing a so-called transfer failure in which signal charges remain without being transferred normally. .
[0036]
Therefore, even when this two-phase drive type CCD is used for a horizontal CCD of a solid-state imaging device in which photodiodes are two-dimensionally arranged, there is no lateral flow of the image or deterioration of resolution.
Also, when a color filter is stacked on a photodiode to obtain a color signal, it does not appear as a color false signal, and it is possible to reduce image deterioration.
The
[0037]
(Third embodiment)
Next, a third embodiment of the present invention will be described. In this example, as shown in FIG. 9, the formation region of the high concentration layer 4B in the first embodiment is defined. The sectional view is the same as that in the first embodiment.
[0038]
That is, in the first embodiment, the high-concentration layer 4B is formed so as to have the same width as the impurity layer gradually widening from the FD 5, but only a part in the width direction may be formed. Good.
[0039]
According to such a configuration, since a potential gradient is formed not only in the width direction but also in the length direction near the entrance of the FD 5, charge transfer can be performed more efficiently.
[0040]
(Fourth embodiment)
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described. In this example, the formation region of the high concentration layer 4B in the first embodiment is defined.
That is, in the first embodiment, the boundary surface between the high concentration layer 4B and the second impurity layer 4 is formed so as to form a straight line. However, as shown in FIG. You may form so that an end surface may protrude partially in a transfer direction. Note that the end surface in the width direction is formed to have the same width as the second impurity layer 4 that gradually becomes wider from the FD 5.
[0041]
According to such a configuration, since a potential gradient is formed not only in the width direction but also in the length direction near the entrance of the FD 5, charge transfer can be performed more efficiently.
[0042]
(Fifth embodiment)
Next, a fifth embodiment of the present invention will be described. In this example, as shown in FIG. 11, the formation region of the high concentration layer 4B in the second embodiment is defined. The sectional view is the same as that of the second embodiment.
[0043]
That is, in the second embodiment, the second high-concentration layer 4C is formed so as to have the same width as the second impurity layer 4 that gradually increases from the FD 5, but only a part in the width direction. It may be formed.
[0044]
According to such a configuration, since a potential gradient is formed not only in the width direction but also in the length direction near the entrance of the FD 5, charge transfer can be performed more efficiently.
[0045]
(Sixth embodiment)
Next, a sixth embodiment of the present invention will be described. In this example, the formation region of the second high concentration layer 4C in the second embodiment is defined.
[0046]
That is, in the second embodiment, the boundary surface between the high concentration layer 4C and the second impurity layer 4 is formed in a straight line. However, as shown in FIG. You may form so that an end surface may protrude partially in a transfer direction. Note that the end surface in the width direction is formed to have the same width as the second impurity layer 4 that gradually becomes wider from the FD 5.
[0047]
According to such a configuration, since a potential gradient is formed not only in the width direction but also in the length direction near the entrance of the FD 5, charge transfer can be performed more efficiently.
[0048]
(Seventh embodiment)
Next, a seventh embodiment of the present invention will be described. In this example, as shown in FIGS. 13 and 14, instead of the formation of the high concentration layer 4B in the first embodiment, the inversion is performed with respect to the high concentration layer 4B in the second impurity layer 4. The reverse conductivity type layer 4D is formed in the region. 14 is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG.
[0049]
That is, in the first embodiment, the high-concentration layer 4C is formed in the second impurity layer 4 so as to form a good potential gradient. The reverse conductivity type layer 4D is formed in the inversion region.
[0050]
According to such a configuration, the boundary of the reverse conductivity type layer 4D on the opposite side in the transfer direction can be formed by self-alignment of the first layer electrode, and the reverse conductivity under the first layer electrode due to the manufacturing process misalignment. There is an effect that the entry of the mold layer 4D can be prevented, and the second impurity layer 4 formed for forming the first impurity layer 3 can also serve as self-alignment implantation of impurities of the opposite conductivity type.
[0051]
(Eighth embodiment)
Next, an eighth embodiment of the present invention will be described. In this example, as shown in FIGS. 15 and 16, instead of forming the high concentration layer 4B in the second embodiment, the inversion is performed with respect to the high concentration layer 4B in the second impurity layer 4. The reverse conductivity type layer 4E is formed in the region. FIG. 16 is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG.
[0052]
That is, in the second embodiment, the high-concentration layer 4C is formed in the second impurity layer 4 so that the potential gradient is well formed. The reverse conductivity type layer 4D is formed in the inversion region.
[0053]
(Ninth embodiment)
Next, a ninth embodiment of the present invention will be described. In this example, the region where the high concentration layer 4B is formed in the third embodiment is replaced with the high concentration layer 4B instead of the high concentration layer 4B as shown in FIG. A reverse conductivity type layer 4D is formed in a region inverted with respect to 4B.
[0054]
That is, in the third embodiment, the high concentration layer 4B is formed in the second impurity layer 4 so as to form a favorable potential gradient. However, in this example, instead of this, The reverse conductivity type layer 4D is formed in the inversion region.
[0055]
According to such a configuration, since a potential gradient is formed not only in the width direction but also in the length direction near the entrance of the FD 5, charge transfer can be performed more efficiently.
[0056]
(Tenth embodiment)
Next, a tenth embodiment of the present invention will be described. In this example, the region where the high concentration layer 4B is formed in the fourth embodiment is replaced with the high concentration layer 4B instead of the high concentration layer 4B as shown in FIG. A reverse conductivity type layer 4D is formed in a region inverted with respect to 4B.
[0057]
That is, in the fourth embodiment, the high-concentration layer 4C is formed in the second impurity layer 4 so that the potential gradient is well formed. The reverse conductivity type layer 4D is formed in the inversion region.
[0058]
According to such a configuration, since a potential gradient is formed not only in the width direction but also in the length direction near the entrance of the FD 5, charge transfer can be performed more efficiently.
[0059]
(Eleventh embodiment)
Next, an eleventh embodiment of the present invention will be described.
In this example, the region where the high concentration layer 4B is formed in the fifth embodiment is replaced with the high concentration layer 4C instead of the high concentration layer 4C as shown in FIG. A reverse conductivity type layer 4E is formed in a region inverted with respect to 4C.
[0060]
That is, in the sixth embodiment, the high-concentration layer 4C is formed in the second impurity layer 4 so that the potential gradient is well formed. The reverse conductivity type layer 4E is formed in the inversion region.
[0061]
According to such a configuration, since a potential gradient is formed not only in the width direction but also in the length direction near the entrance of the FD 5, charge transfer can be performed more efficiently.
[0062]
(Twelfth embodiment)
Next, a twelfth embodiment of the present invention will be described. In this example, the formation region of the second high concentration layer 4C in the sixth embodiment is replaced with the second impurity layer instead of the formation of the high concentration layer 4C in this example, as shown in FIG. The reverse conductivity type layer 4 </ b> E is formed in a region inverted with respect to the high concentration layer 4 </ b> C in 4.
[0063]
That is, in the sixth embodiment, the high-concentration layer 4C is formed in the second impurity layer 4 so that the potential gradient is well formed. The reverse conductivity type layer 4E is formed in the inversion region.
[0064]
According to such a configuration, since a potential gradient is formed not only in the width direction but also in the length direction near the entrance of the FD 5, charge transfer can be performed more efficiently.
In the above-described embodiment, the case where the step of the potential under each single electrode is two steps has been described. However, by changing the profile of the impurity layer provided in the second impurity layer 4, the second step is performed. Needless to say, two or more potential steps may be formed in the impurity layer.
[0065]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the remaining signal charges generated when the channel width is sequentially narrowed from the vicinity of the final transfer stage is reduced and charge transfer is performed well. Can be used in a horizontal CCD of a solid-state imaging device arranged two-dimensionally, it is possible to provide a solid-state imaging device with high reliability without causing lateral flow of images and deterioration of resolution.
[0066]
Further, when a color filter is stacked on a photodiode to obtain a color signal, it is possible to provide a good image quality without causing a color suspicion.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a plan view showing a solid-state imaging device according to a first embodiment of the present invention.
2 is a cross-sectional view taken along line AA of the solid-state imaging device shown in FIG.
3A is a BB cross-sectional view of the solid-state imaging device shown in FIG. 1, FIG. 3B is a CC cross-sectional view of the solid-state imaging device shown in FIG. 1, and FIG. ) Is a diagram showing the potential.
FIG. 4 is a diagram showing a potential gradient in the vicinity of an output gate of the solid-state imaging device.
FIG. 5 is a plan view showing a solid-state imaging device according to a second embodiment of the present invention.
6 is a cross-sectional view of the solid-state imaging device shown in FIG. 5 taken along the line AA.
7A is a BB cross-sectional view of the solid-state imaging device shown in FIG. 5, FIG. 7B is a CC cross-sectional view of the solid-state imaging device shown in FIG. 5, and FIG. ) Is a diagram showing the potential.
FIG. 8 is a diagram showing a potential gradient in the vicinity of an output gate of the solid-state imaging device.
FIG. 9 is a plan view showing a solid-state imaging device according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a plan view showing a solid-state imaging device according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a plan view showing a solid-state imaging device according to a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 12 is a plan view showing a solid-state imaging device according to a sixth embodiment of the present invention.
FIG. 13 is a plan view showing a solid-state imaging device according to a seventh embodiment of the present invention.
14 is a cross-sectional view taken along line AA of the solid-state imaging device shown in FIG.
FIG. 15 is a plan view showing a solid-state imaging apparatus according to an eighth embodiment of the present invention.
16 is a cross-sectional view of the solid-state imaging device shown in FIG. 15 taken along line AA.
FIG. 17 is a plan view showing a solid-state imaging device according to a ninth embodiment of the present invention.
FIG. 18 is a plan view showing a solid-state imaging device according to a tenth embodiment of the present invention.
FIG. 19 is a plan view showing a solid-state imaging device according to an eleventh embodiment of the present invention.
FIG. 20 is a plan view showing a solid-state imaging apparatus according to a twelfth embodiment of the present invention.
FIG. 21 is a plan view showing a conventional solid-state imaging device.
FIG. 22 is a diagram illustrating drive timing of the solid-state imaging device.
23 is a cross-sectional view of the solid-state imaging device shown in FIG. 21 taken along line AA.
24A is a BB cross-sectional view of the solid-state imaging device shown in FIG. 21, FIG. 24B is a CC cross-sectional view of the solid-state imaging device shown in FIG. 21, and FIG. ) Is a diagram showing the potential.
FIG. 25 is a diagram showing a potential gradient in the vicinity of the output gate of the solid-state imaging device.
FIG. 26 is a plan view showing a conventional solid-state imaging device.
27 is a diagram showing a potential gradient of the solid-state imaging device shown in FIG. 26. FIG. Sectional drawing of other examples of conventional solid-state imaging device
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Semiconductor substrate 2 P-type well area | region 3 1st impurity layer 4 2nd impurity layer 5 Impurity layer (FD)
6 Insulating film 7 First layer electrode 8 Second layer electrode 9 Output amplifier

Claims (3)

一導電型の半導体基板表面に一次元状に配列せしめられた複数の電極と、前記電極下に対応して形成されたチャネル領域とを具備した電荷結合素子と、
前記電荷結合素子より転送された信号を検出する信号検出部と、
前記信号検出部で検出された信号を出力する出力部とを具備し、
前記電荷結合素子と前記信号検出部の接続部分近傍で、前記チャネル領域が、前記電荷結合素子のチャネル幅が絞りこまれた絞り込み領域を形成してなる固体撮像装置であって、
前記電荷結合素子と前記電荷検出部の接続部分に位置する最終段電極下のチャネル領域は、チャネルの幅方向の一部の電位が当該チャネル領域の他の部分の電位より深くなるように形成され
前記最終段電極直前の転送電極下の前記チャネル領域は、前記最終段電極下の電位が深くなるように形成された部分に連続する部分であって、チャネルの幅方向の一部でかつチャネルの電荷転送方向下流側の一部の部分の電位が、当該チャネル領域の他の部分の電位より深くなるように形成されていることを特徴とする固体撮像装置。
A charge coupled device comprising a plurality of electrodes arranged in a one-dimensional manner on the surface of a semiconductor substrate of one conductivity type, and a channel region formed correspondingly under the electrodes;
A signal detection unit for detecting a signal transferred from the charge coupled device;
An output unit for outputting a signal detected by the signal detection unit,
In the vicinity of the connection portion between the charge coupled device and the signal detection unit , the channel region forms a narrowed region in which the channel width of the charge coupled device is narrowed down.
The channel region below the last-stage electrode located at the connection portion between the charge-coupled device and the charge detection unit is formed so that a potential of a part in the channel width direction is deeper than a potential of another part of the channel region. ,
The channel region under the transfer electrode immediately before the final stage electrode is a part continuous with a part formed so that the potential under the final stage electrode is deep, and is a part in the channel width direction and the channel region. A solid-state imaging device, characterized in that the potential of a part of the downstream portion in the charge transfer direction is deeper than the potential of another part of the channel region .
前記チャネル領域の電位が深くなるように形成されている領域は、他の領域よりも高濃度となるように形成された高濃度不純物領域であることを特徴とする請求項1に記載の固体撮像装置。The solid-state imaging according to claim 1, wherein the region formed so that the potential of the channel region is deeper is a high-concentration impurity region formed so as to have a higher concentration than other regions. apparatus. 前記チャネル領域の他の部分は、逆導電型の半導体領域であることを特徴とする請求項1に記載の固体撮像装置。 2. The solid-state imaging device according to claim 1, wherein another part of the channel region is a reverse conductivity type semiconductor region .
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