JPS6410985B2 - - Google Patents
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- JPS6410985B2 JPS6410985B2 JP57095126A JP9512682A JPS6410985B2 JP S6410985 B2 JPS6410985 B2 JP S6410985B2 JP 57095126 A JP57095126 A JP 57095126A JP 9512682 A JP9512682 A JP 9512682A JP S6410985 B2 JPS6410985 B2 JP S6410985B2
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
- H04N25/70—SSIS architectures; Circuits associated therewith
- H04N25/71—Charge-coupled device [CCD] sensors; Charge-transfer registers specially adapted for CCD sensors
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Multimedia (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は電荷結合素子（CCD）型の固体撮像
素子に関する。
素子に関する。
近年、テレビカメラに用いる為のこの種固体撮
像素子の開発が盛んに行なわれており、本願出願
人に於いても、すでに特願昭54−84267号にてク
ロスゲート型の固体撮像素子を提案している。
像素子の開発が盛んに行なわれており、本願出願
人に於いても、すでに特願昭54−84267号にてク
ロスゲート型の固体撮像素子を提案している。
第１図ａに従来のクロスゲート型の固体撮像素
子の平面図、同図ｂに同図ａに於けるＡ−Ａ線断
面図、を示す。これ等の図に示す如く、従来素子
は、この場合Ｐ型の半導体基板１上に透明な絶縁
膜２を介し、絶縁状態で複数の上層電極３…と複
数の下層電極４…とを直支配置せしめ、これ等上
層及び下層電極３…，４…、で囲まれる隙間を光
入射窓として構成し、この入射窓に依つて露出し
た半導体基板１にＮ型領域からなる受光部１１…
を構成したものである。そして、この半導体基板
１には、この場合上層電極３…に沿つてＰ型のチ
ヤンネルストツパ１２…が形成されており、各ス
トツパ１２は上記受光部１１…に接する箇所の一
つおきに、その巾が拡張され、これに依つて隣接
するチヤンネルストツパ１２…と相補的な凹凸を
形成している。さらに、このチヤンネルストツパ
１２…間にＮ型領域からなるチヤンネル１３…が
設けられ、これ等各チヤンネル１３…は夫々複数
の上記受光部１１…に接して蛇行している。
子の平面図、同図ｂに同図ａに於けるＡ−Ａ線断
面図、を示す。これ等の図に示す如く、従来素子
は、この場合Ｐ型の半導体基板１上に透明な絶縁
膜２を介し、絶縁状態で複数の上層電極３…と複
数の下層電極４…とを直支配置せしめ、これ等上
層及び下層電極３…，４…、で囲まれる隙間を光
入射窓として構成し、この入射窓に依つて露出し
た半導体基板１にＮ型領域からなる受光部１１…
を構成したものである。そして、この半導体基板
１には、この場合上層電極３…に沿つてＰ型のチ
ヤンネルストツパ１２…が形成されており、各ス
トツパ１２は上記受光部１１…に接する箇所の一
つおきに、その巾が拡張され、これに依つて隣接
するチヤンネルストツパ１２…と相補的な凹凸を
形成している。さらに、このチヤンネルストツパ
１２…間にＮ型領域からなるチヤンネル１３…が
設けられ、これ等各チヤンネル１３…は夫々複数
の上記受光部１１…に接して蛇行している。
斯様な構成の固体撮像素子は、奇数列の下層電
極４′…をONにした状態で、受光部１１…で発
生する入射光量に応じた電荷を第１図の実線矢印
で示す如く、この受光部１１′，１１′…から下層
電極４′下のチヤンネル１３位置○アに導入する。
その後、偶数列の上層電極３″…と偶数列の下層
電極４″とを、次に奇数列の上層電極３′と奇数列
の下層電極４′とを、順次ONに切り換える事に
依つて、上述の電荷はチヤンネル１３位置○アから
○イ、○ウ、○エ、○オ、…と蛇行して転送され、斯る
素
子の出力端（図示せず）から画像信号として外部
へ出力される。
極４′…をONにした状態で、受光部１１…で発
生する入射光量に応じた電荷を第１図の実線矢印
で示す如く、この受光部１１′，１１′…から下層
電極４′下のチヤンネル１３位置○アに導入する。
その後、偶数列の上層電極３″…と偶数列の下層
電極４″とを、次に奇数列の上層電極３′と奇数列
の下層電極４′とを、順次ONに切り換える事に
依つて、上述の電荷はチヤンネル１３位置○アから
○イ、○ウ、○エ、○オ、…と蛇行して転送され、斯る
素
子の出力端（図示せず）から画像信号として外部
へ出力される。
上述の如き従来の固体撮像素子は、受光部１１
に電極がないので、入射光を減衰せしめる事なく
直接受光できる利点を備えているが、この受光部
１１のポテンシヤルを制御できず、周囲の電極３
…，４…の印加電圧の影響を受けて、受光部１１
のポテンシヤルは非常に不安定なものとなる欠点
があつた。即ち、例えばチヤンネル１３位置○ウに
転送されている電荷が次の位置○エ、○オに転送され
ようとする時、チヤンネル１３と同導電型の受光
部１１に形成される不安定なポテンシヤルに依つ
て、この受光部１１がチヤンネル化されてしま
い、第１図の破線矢印で示す如く、転送電荷が受
光部１１をバイパスして位置○アに逆流してしまう
惧れがあつた。
に電極がないので、入射光を減衰せしめる事なく
直接受光できる利点を備えているが、この受光部
１１のポテンシヤルを制御できず、周囲の電極３
…，４…の印加電圧の影響を受けて、受光部１１
のポテンシヤルは非常に不安定なものとなる欠点
があつた。即ち、例えばチヤンネル１３位置○ウに
転送されている電荷が次の位置○エ、○オに転送され
ようとする時、チヤンネル１３と同導電型の受光
部１１に形成される不安定なポテンシヤルに依つ
て、この受光部１１がチヤンネル化されてしま
い、第１図の破線矢印で示す如く、転送電荷が受
光部１１をバイパスして位置○アに逆流してしまう
惧れがあつた。
斯様な受光部１１のチヤンネル化を防止する為
に、チヤンネル１３とは異なる導電型にて受光部
１１全体を構成する事も考えられるが、この場合
には、基板１と受光部１１とが同導電型となつて
しまい、受光部１１にPN接合が構成されなくな
る不都合がある。即ち、受光部１１にPN接合が
ない場合には、入射光に依り、受光部１１にて励
起された電荷は、チヤンネル１３に導入されるま
でに再結合されてしまう確率が高くなり、結局光
感度の低下を招く欠点がある。また受光部１１に
於いて生じる電荷の内、受光部１１と連なる基板
１内部の深い箇所で励起される長波長光（赤色
光）に依る電荷の発生量が、受光部１１の表面付
近で励起される短波長光（青色光）に依る電荷の
発生量より多くなるので、みかけ上、赤色光に対
して青色光の感度が低下する欠点がある。
に、チヤンネル１３とは異なる導電型にて受光部
１１全体を構成する事も考えられるが、この場合
には、基板１と受光部１１とが同導電型となつて
しまい、受光部１１にPN接合が構成されなくな
る不都合がある。即ち、受光部１１にPN接合が
ない場合には、入射光に依り、受光部１１にて励
起された電荷は、チヤンネル１３に導入されるま
でに再結合されてしまう確率が高くなり、結局光
感度の低下を招く欠点がある。また受光部１１に
於いて生じる電荷の内、受光部１１と連なる基板
１内部の深い箇所で励起される長波長光（赤色
光）に依る電荷の発生量が、受光部１１の表面付
近で励起される短波長光（青色光）に依る電荷の
発生量より多くなるので、みかけ上、赤色光に対
して青色光の感度が低下する欠点がある。
本発明は斯る点に鑑みて為され、受光部のチヤ
ンネル化を防止しながらPN接合を構成したクロ
スゲート型の固体撮像素子を提供するものであ
る。
ンネル化を防止しながらPN接合を構成したクロ
スゲート型の固体撮像素子を提供するものであ
る。
第２図ａに本発明の固体撮像素子の平面図を示
し、同図ｂにそのA′−A′線断面図を示す。
し、同図ｂにそのA′−A′線断面図を示す。
これ等の図に於いて、１，２，３，４は第１図
と同様にＰ型の半導体基板、絶縁膜、上層電極、
下層電極を示しており、この半導体基板１には従
来素子と同じくＰ型のチヤンネルストツパ１２
…、Ｎ型のチヤンネル１３…が形成されている。
本発明素子が従来素子と異なる所は、受光部１４
にチヤンネル１３とは逆導電型の第１受光領域１
５と、チヤンネル１３と同導電型の第２受光領域
１６と、を共に設け、これ等両領域１５，１６に
依つてPN接合を構成した点にある。詳しくは、
本実施例の場合、受光部１４のＰ型の第１受光領
域１５，１５は下層電極４，４…下のＮ型のチヤ
ンネル１３と接して並行しており、Ｎ型の第２受
光領域１６は上記各第１受光領域１５，１５間に
挾まれて延在し、その一端が上層電極３下のＮ型
のチヤンネル１３に連続している。
と同様にＰ型の半導体基板、絶縁膜、上層電極、
下層電極を示しており、この半導体基板１には従
来素子と同じくＰ型のチヤンネルストツパ１２
…、Ｎ型のチヤンネル１３…が形成されている。
本発明素子が従来素子と異なる所は、受光部１４
にチヤンネル１３とは逆導電型の第１受光領域１
５と、チヤンネル１３と同導電型の第２受光領域
１６と、を共に設け、これ等両領域１５，１６に
依つてPN接合を構成した点にある。詳しくは、
本実施例の場合、受光部１４のＰ型の第１受光領
域１５，１５は下層電極４，４…下のＮ型のチヤ
ンネル１３と接して並行しており、Ｎ型の第２受
光領域１６は上記各第１受光領域１５，１５間に
挾まれて延在し、その一端が上層電極３下のＮ型
のチヤンネル１３に連続している。
斯る固体撮像素子の一例を具体数値を挙げて述
べる。先ず半導体基板１としては比抵抗20Ωcmの
Ｐ型シリコンを用い、Ｐ型のチヤンネルストツパ
１２は該基板１にボロンを80KeVでイオン注入
し、その濃度を２×1016／cm3としたものである。
その後、基板１表面を熱酸化して二酸化シリコン
からなる厚さ1400Åの透明な絶縁膜２を形成し、
さらにその上から燐を120KeVでイオン注入し、
その濃度を２×1016／cm3とする事に依つてチヤン
ネルストツパ１２以外のチヤンネル１３を含む基
板１表面をＮ型化する。つづいて、絶縁膜２上に
ポリシリコンにて下層電極４，４…及び絶縁状態
で上層電極３，３…を形成する。さらに、受光部
１１の中央の第２受光領域１６箇所をレジストで
被覆してボロンを100KeVでイオン注入し、その
濃度を２×1016／cm3とする事に依つて、Ｐ型の第
１受光領域１５を形成し、第１及び第２受光領域
１５，１６からなるPN接合を構成する。
べる。先ず半導体基板１としては比抵抗20Ωcmの
Ｐ型シリコンを用い、Ｐ型のチヤンネルストツパ
１２は該基板１にボロンを80KeVでイオン注入
し、その濃度を２×1016／cm3としたものである。
その後、基板１表面を熱酸化して二酸化シリコン
からなる厚さ1400Åの透明な絶縁膜２を形成し、
さらにその上から燐を120KeVでイオン注入し、
その濃度を２×1016／cm3とする事に依つてチヤン
ネルストツパ１２以外のチヤンネル１３を含む基
板１表面をＮ型化する。つづいて、絶縁膜２上に
ポリシリコンにて下層電極４，４…及び絶縁状態
で上層電極３，３…を形成する。さらに、受光部
１１の中央の第２受光領域１６箇所をレジストで
被覆してボロンを100KeVでイオン注入し、その
濃度を２×1016／cm3とする事に依つて、Ｐ型の第
１受光領域１５を形成し、第１及び第２受光領域
１５，１６からなるPN接合を構成する。
上述の如き構成の本発明固体撮像素子は、光電
変換期間に於いて、Ｐ型及びＮ型からなる第１及
び第２受光領域１５，１６に光が入射されると、
その入射光量に応じて電荷、即ち電子が励起さ
れ、この時の電子の励起は受光部１４の表面付近
の第１及び第２受光領域１５，１６に依るPN接
合位置及び第２受光領域１６と基板１とに依る
PN接合位置にて集中して起こるので、基板１内
部の深い箇所で励起される長波長光に依る電子の
発生量を抑制して、受光部１４の表面付近で励起
される短波長光に依る電子の発生量を増強してい
る。しかも励起電子は、Ｎ型の第２受光領域１６
に集中し、この電子と共に発生した正孔はＰ型の
第１受光領域１５，１５に吸収される事になるの
で、光電変換期間中に励起電子と正孔とが再結合
してしまう惧れはない。この光電変換期間に於い
ては、奇数列の下層電極４′…は正の電圧が印加
されてON状態となつているので、各受光部１
４，１４…にて得られる電子は、例えば第２図の
受光部１４′，１４″の電子は実線矢印で示す如
く、夫々上層電極３，３下のチヤンネル１３位置
○カ又は○イを介して共に奇数列の下層電極４′下の
チヤンネル１３位置○アに蓄積される。次の電荷転
送期間中に於いては、第１図の従来素子と同じ
く、各電極３…，４…を正の電圧に依るON状態
に順次切り換える事に依り、チヤンネル１３位置
○アの電子を位置○イ、○ウ、○エ、○オ…と蛇行して
転送
し、外部へ出力する事になる。この時、チヤンネ
ル１３位置○ア、○ウは受光部１４…の第１受光領域
１５，１５に接しており、この第１受光領域１
５，１５はＮ型のチヤンネル１３とは逆導電型の
Ｐ型領域であるので、下層電極４…の正の電圧の
影響に依る不安定なポテンシヤルの発生が抑制さ
れ、転送電子がこの受光部１４をバイパスする惧
れはない。
変換期間に於いて、Ｐ型及びＮ型からなる第１及
び第２受光領域１５，１６に光が入射されると、
その入射光量に応じて電荷、即ち電子が励起さ
れ、この時の電子の励起は受光部１４の表面付近
の第１及び第２受光領域１５，１６に依るPN接
合位置及び第２受光領域１６と基板１とに依る
PN接合位置にて集中して起こるので、基板１内
部の深い箇所で励起される長波長光に依る電子の
発生量を抑制して、受光部１４の表面付近で励起
される短波長光に依る電子の発生量を増強してい
る。しかも励起電子は、Ｎ型の第２受光領域１６
に集中し、この電子と共に発生した正孔はＰ型の
第１受光領域１５，１５に吸収される事になるの
で、光電変換期間中に励起電子と正孔とが再結合
してしまう惧れはない。この光電変換期間に於い
ては、奇数列の下層電極４′…は正の電圧が印加
されてON状態となつているので、各受光部１
４，１４…にて得られる電子は、例えば第２図の
受光部１４′，１４″の電子は実線矢印で示す如
く、夫々上層電極３，３下のチヤンネル１３位置
○カ又は○イを介して共に奇数列の下層電極４′下の
チヤンネル１３位置○アに蓄積される。次の電荷転
送期間中に於いては、第１図の従来素子と同じ
く、各電極３…，４…を正の電圧に依るON状態
に順次切り換える事に依り、チヤンネル１３位置
○アの電子を位置○イ、○ウ、○エ、○オ…と蛇行して
転送
し、外部へ出力する事になる。この時、チヤンネ
ル１３位置○ア、○ウは受光部１４…の第１受光領域
１５，１５に接しており、この第１受光領域１
５，１５はＮ型のチヤンネル１３とは逆導電型の
Ｐ型領域であるので、下層電極４…の正の電圧の
影響に依る不安定なポテンシヤルの発生が抑制さ
れ、転送電子がこの受光部１４をバイパスする惧
れはない。
本発明の固体撮像素子は以上の説明から明らか
な如く、クロスゲート型素子であつて、受光部の
半導体基板の露出箇所に該箇所とは逆の導電型の
領域を部分的に設ける事に依つて、この露出箇所
にPN接合部を延在せしめたものであるので、上
記受光部の表面付近に形成されたPN接合部に依
つて、短波長光、即ち青色光に依る励起電荷を集
中して得る事ができ、斯る素子の波長感度特性を
平坦にする事が可能になる。しかも、このPN接
合に依つて電子と正孔が分離される為に励起電荷
の再結合が防止され、この受光部での光感度の向
上が図れる。さらに上記受光部に接して形成され
るチヤンネルとは逆導電型の領域を備える事にな
るので、これに依つてチヤンネルを転送されつつ
ある電荷がこの受光部をバイパスする事なく、従
来素子で生じていた電荷の逆流等の事故が防止で
きる。
な如く、クロスゲート型素子であつて、受光部の
半導体基板の露出箇所に該箇所とは逆の導電型の
領域を部分的に設ける事に依つて、この露出箇所
にPN接合部を延在せしめたものであるので、上
記受光部の表面付近に形成されたPN接合部に依
つて、短波長光、即ち青色光に依る励起電荷を集
中して得る事ができ、斯る素子の波長感度特性を
平坦にする事が可能になる。しかも、このPN接
合に依つて電子と正孔が分離される為に励起電荷
の再結合が防止され、この受光部での光感度の向
上が図れる。さらに上記受光部に接して形成され
るチヤンネルとは逆導電型の領域を備える事にな
るので、これに依つてチヤンネルを転送されつつ
ある電荷がこの受光部をバイパスする事なく、従
来素子で生じていた電荷の逆流等の事故が防止で
きる。
従つて、本発明素子に依れば、Ｓ／Ｎ比の高い
忠実な再生画像信号を得る事ができる。
忠実な再生画像信号を得る事ができる。
第１図ａ及びｂは従来の固体撮像素子の平面
図、及び断面図、第２図ａ及びｂは本発明の固体
撮像素子の平面図、及び断面図、である。 １……半導体基板、２……絶縁膜、３……上層
電極、４……下層電極、１１，１４……受光部、
１２……チヤンネルストツパ、１３……チヤンネ
ル、１５……第１受光領域、１６……第２受光領
域。
図、及び断面図、第２図ａ及びｂは本発明の固体
撮像素子の平面図、及び断面図、である。 １……半導体基板、２……絶縁膜、３……上層
電極、４……下層電極、１１，１４……受光部、
１２……チヤンネルストツパ、１３……チヤンネ
ル、１５……第１受光領域、１６……第２受光領
域。
Claims (1)
- １ 一導電型の半導体基板と該半導体基板上に形
成された絶縁膜と、該絶縁膜上に並行して配列さ
れた複数本の下層電極と該下層電極上に絶縁して
設けられた該下層電極の配列方向と交差する方向
に配列された複数本の上層電極と、上記下層電極
又は上層電極の何れかと対応する上記半導体基板
の表面部に形成されたチヤンネルストツパと、か
らなり上記両電極とで囲まれる隙間を光入射窓と
して受光部を構成した固体撮像素子に於いて、上
記受光部の半導体基板の露出箇所に該箇所とは逆
の導電型の領域を部分的に設ける事に依つて、こ
の露出箇所に上記チヤンネルストツパと交差する
方向にPN接合部を延在せしめた事を特徴とする
固体撮像素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57095126A JPS58212271A (ja) | 1982-06-02 | 1982-06-02 | 固体撮像素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57095126A JPS58212271A (ja) | 1982-06-02 | 1982-06-02 | 固体撮像素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58212271A JPS58212271A (ja) | 1983-12-09 |
| JPS6410985B2 true JPS6410985B2 (ja) | 1989-02-22 |
Family
ID=14129128
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57095126A Granted JPS58212271A (ja) | 1982-06-02 | 1982-06-02 | 固体撮像素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58212271A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH034681U (ja) * | 1989-06-06 | 1991-01-17 | ||
| JPH0360784U (ja) * | 1989-10-18 | 1991-06-14 | ||
| JPH03112891U (ja) * | 1990-03-01 | 1991-11-19 |
-
1982
- 1982-06-02 JP JP57095126A patent/JPS58212271A/ja active Granted
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH034681U (ja) * | 1989-06-06 | 1991-01-17 | ||
| JPH0360784U (ja) * | 1989-10-18 | 1991-06-14 | ||
| JPH03112891U (ja) * | 1990-03-01 | 1991-11-19 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58212271A (ja) | 1983-12-09 |
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