(57)【要約】【課題】垂直転送チャネルの細線化に伴うポテンシャルバリアの発生を抑制し、転写効率の向上を図った固体撮像装置を提供する。また、その固体撮像装置を用いた電子機器を提供する。【解決手段】基板１５の水平方向及び垂直方向に複数形成された受光センサ部１２と、受光センサ部１２に蓄積された信号電荷を読み出すための読み出し部１１と、読み出された信号電荷を垂直方向に転送するための垂直転送チャネル１０を有する。また、受光センサ部１２の水平方向の他方の側に形成された水平素子分離部２０と、受光センサ部１２の垂直方向の両方の側に形成された垂直素子分離部１３とを有する。また、垂直素子分離部１３と、垂直素子分離部１３の両端部に隣接する垂直転送チャネル１０のうちの少なくとも一方の垂直転送チャネル１０との間に形成されたポテンシャル調整部１４を有する。【選択図】図２
2010080791.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の水平方向及び垂直方向に複数形成された受光センサ部と、
前記受光センサ部に蓄積された信号電荷を読み出すために、前記受光センサ部の水平方向の一方の側に形成された読み出し部と、
前記読み出し部により読み出された信号電荷を垂直方向に転送するために、隣接する前記受光センサ部の間の領域に垂直方向に形成された垂直転送チャネルと、
前記受光センサ部の水平方向の他方の側に形成された水平素子分離部と、
前記受光センサ部の垂直方向の両方の側に形成された垂直素子分離部と、
前記垂直素子分離部と、前記垂直素子分離部の両端部に隣接する垂直転送チャネルのうちの少なくとも一方の垂直転送チャネルとの間に形成されたポテンシャル調整部と、
を有する固体撮像装置。  
【請求項２】
前記ポテンシャル調整部は、前記垂直素子分離部を、前記垂直転送チャネルから所定の距離だけ離して形成された領域で構成される
請求項１記載の固体撮像装置。
【請求項３】
前記垂直転送チャネルは、第１導電型の不純物領域で構成され、前記垂直素子分離部、水平素子分離部、及び読み出し部は、第２導電型の不純物領域で構成される
請求項２記載の固体撮像装置。
【請求項４】
前記ポテンシャル調整部を構成する前記所定の距離は、垂直転送チャネルにおける垂直方向のポテンシャル分布が、ポテンシャルバリアを有さない距離に設定される
請求項３記載の固体撮像装置。
【請求項５】
前記垂直転送チャネルの幅は、一定である
請求項４記載の固体撮像装置。
【請求項６】
前記読み出し部及び前記水平素子分離部と、前記垂直転送チャネルとは、接触して形成される
請求項５記載の固体撮像装置。
【請求項７】
前記ポテンシャル調整部を構成する前記所定の距離は、垂直素子分離部に隣接する垂直転送チャネルのポテンシャルが、読み出し部に隣接する垂直転送チャネルのポテンシャルよりも深く変調される距離に設定される
請求項３記載の固体撮像装置。
【請求項８】
光学レンズと、
基板の水平方向及び垂直方向に複数形成された受光センサ部と、前記受光センサ部に蓄積された信号電荷を読み出すために、前記受光センサ部の水平方向の一方の側に形成された読み出し部と、前記読み出し部により読み出された信号電荷を垂直方向に転送するために、隣接する前記受光センサ部の間の領域に垂直方向に形成された垂直転送チャネルと、前記受光センサ部の水平方向の他方の側に形成された水平素子分離部と、前記受光センサ部の垂直方向の両方の側に形成された垂直素子分離部と、前記垂直素子分離部と、前記垂直素子分離部の両端部に隣接する垂直転送チャネルのうちの少なくとも一方の垂直転送チャネルとの間に形成されたポテンシャル調整部とを含む固体撮像装置と、
前記固体撮像装置の出力信号を処理する信号処理回路と、
を有する電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）型の固体撮像装置、及び当該固体撮像装置を備えた電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
固体撮像装置として、電荷結合素子（ＣＣＤ）による固体撮像装置が知られている。このＣＣＤ型の固体撮像装置は、受光量に応じた信号電荷を生成、蓄積する光電変換素子、すなわちフォトダイオード（ＰＤ；Photo Diode）により受光センサ部が、複数個２次元マトリクス状に配列されて構成されている。この複数の受光センサ部のフォトダーオードに入射する被写体の光信号に基づいて信号電荷が発生し、蓄積される。蓄積された信号電荷は、受光センサ部の列毎に配置した垂直転送レジスタにより垂直方向に転送されると共に、ＣＣＤ構造の水平転送レジスタによって水平方向に転送される。そして、水平方向に転送された信号電荷は、電荷−電圧変換部を有する出力部から被写体の画像情報として出力される。
【０００３】
このような構造を有するＣＣＤ型の固体撮像装置においては、近年、画素サイズの微細化に伴って、様々な問題点が出てきている。下記特許文献１では、画素サイズの縮小化に伴う細線化により、信号電荷の読み出し効率が悪化してしまうのを防ぐための構成が記載されている。
【特許文献１】特開２００６−３１９１８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
また、画素サイズの微細化を実現するためには、垂直転送レジスタを構成する垂直転送チャネルの細線化は必須の要件である。しかしながら、垂直転送チャネルの細線化を進めると、垂直転送チャネル周辺の素子分離部と受光センサ部に形成された不純物領域の空間電荷によるポテンシャルの変調効果が大きくなるという課題がある。図１０〜図１４を用いて、従来の固体撮像装置の構成と、そのポテンシャル分布について説明する。
【０００５】
図１０に、従来例の固体撮像装置の平面構成を示す。また、図１１Ａに、図１０のＡ−Ａ’線上に沿った断面構成を示し、図１１Ｂには、図１０のＢ−Ｂ’線上に沿った断面構成を示す。
【０００６】
従来の固体撮像装置は、水平、及び垂直方向に配置されたフォトダイオードからなる複数の受光センサ部１０８と、読み出し部１０５と、垂直転送チャネル１００とから構成される複数の画素１１３を有する。
受光センサ部１０８は、ｎ型半導体からなる基板１０１の、ｐ型半導体ウェル領域１０２に形成された信号電荷蓄積部１０６と、正孔蓄積領域１０７によって構成される。信号電荷蓄積部１０６は、ｎ型の不純物領域により形成される。正孔蓄積領域１０７は、ｐ型の不純物領域（ｐ＋）により形成され、信号電荷蓄積部１０６の表面に形成される。
垂直転送チャネル１００は、受光センサ部に対して、所定間隔を空けてｎ型の不純物領域により形成されている。
読み出し部１０５は、垂直転送チャネル１００と、読み出し対象となる一方側（図中右側）の受光センサ部１０８との間に、ｐ型の不純物領域（ｐ）により形成されている。
【０００７】
また、垂直転送チャネル１００と、読み出し対象でない他方側（図中左側）の受光センサ部１０８との間には、ｐ型の不純物領域（ｐ＋）からなる水平素子分離部１０４が形成されている。そして、受光センサ部１０８の垂直方向の両端部には、ｐ型の不純物領域（ｐ＋）からなる垂直素子分離部１０３が形成されている。水平素子分離部１０４は、水平方向において、それぞれの受光センサ部１０８を分離するものであり、垂直素子分離部１０３は、垂直方向において、それぞれの受光センサ部１０８を分離するものである。そして、垂直素子分離部１０３、水平素子分離部１０４、読み出し部１０５は、それぞれ垂直転送チャネル１００に接触して形成されるものである。
【０００８】
読み出し部１０５、及び垂直転送チャネル１００上には、絶縁膜１０９を介して第１転送電極１１１及び第２転送電極１１０が交互に形成されている。そして、垂直転送チャネル１００、第１転送電極１１１、及び第２電極１１０により垂直転送レジスタが構成される。
【０００９】
図１１Ａに示すように、第１転送電極１１１は、垂直素子分離部１０３上と、垂直素子分離部１０３と隣接する垂直転送チャネル１００に渡って形成されている。第２転送電極１１０は、垂直転送チャネル１００上に浮島状に形成されている。第２転送電極１１０は、受光センサ部１０８に蓄積された信号電荷を垂直転送チャネル１００に読み出す為の、読み出し電極を兼ねるものである。
【００１０】
そして、ここでは図示しないが、転送電極上には、絶縁膜を介して転送電極を被覆する遮光膜が形成されている。遮光膜には、受光センサ部１０８を露出させる開口部が形成されている。
【００１１】
以上の構成を有する固体撮像装置では、第１転送電極１１１及び第２転送電極１１０に例えば４相の駆動パルスφＶ１，φＶ２，φＶ３，φＶ４を印加することにより、垂直転送チャネル１００内のポテンシャル分布が変化される。そして、垂直転送チャネル１００内において信号電荷が転送される。図１２に、従来の固体撮像装置の垂直転送チャネル内におけるポテンシャル分布を示す。垂直転送チャネル１００上の第１転送電極１１１及び第２転送電極１１０と、その第１転送電極１１１及び第２転送電極１１０下の垂直転送チャネル１００におけるポテンシャル分布を対応させて図示している。図１２は、第１の転送電極１１１に印加する駆動パルスφＶ１のみ、ローレベル（Ｌ）に設定し、他の駆動パルスφＶ２〜φＶ４は、ハイレベル（Ｈ）に設定したときのポテンシャル分布である。
【００１２】
従来の固体撮像装置では、図１２に示すように、垂直転送チャネル１００において、垂直素子分離部１０３に接する位置では、垂直素子分離部１０３を構成するｐ型の不純物領域の影響でポテンシャルが浅くなるように変調を受ける。一方、垂直転送チャネル１００において、受光センサ部１０８に接する位置では、受光センサ部１０８を構成するｎ型の不純物領域の影響でポテンシャルが深くなるように変調を受ける。このように、垂直転送チャネル１００内の転送方向のポテンシャルが、場所によって逆方向に変調を受けることで、垂直転送チャネル１００内にポテンシャルバリアが形成されてしまう。そうなると、信号電荷ｅを転送した時に、十分な転送効率を得ることが困難である。
【００１３】
特に、読み出し電圧低減のために、読み出し兼第２転送電極１１０の転送長を長くする場合は、このポテンシャルバリアは、図１２の破線で示すように、読み出し兼第２転送電極１１０の転送電界Ｅを低下させる方向であるため、転送電荷の転送劣化が顕著となる。
【００１４】
このような課題に対して、従来の画素サイズの大きい固体撮像装置では、図１３に示すように、垂直転送チャネル１００の形状を変化させることが提案されている。図１３，図１４において、図１０，図１１に対応する部分には、同一符号を付し、重複説明を省略する。図１３に示す例では、垂直転送チャネル１００の、垂直素子分離部１０３に隣接する部分を、垂直素子分離部１０３方向に突出させた突出部１１２を形成している。すなわち、垂直転送チャネル１００を構成するｎ型の不純物領域を、垂直素子分離部１０３を構成するｐ型の不純物領域に入り込むように形成している。このように、垂直転送チャネル１００の幅を部分的に変化させることにより、垂直転送チャネル１００において、垂直素子分離部１０３を構成するｐ型の不純物領域の影響を低減させることができ、ポテンシャルバリアを軽減することができる。
【００１５】
しかしながら、前述したように、画素サイズの微細化にともなって垂直転送チャネル１００の細線化が求められているため、垂直転送チャネル１００の線幅を精度良く調整することが困難であり、製造上のばらつきも大きくなるため、図１３，図１４に示すような従来の構成を用いることができない。このため、垂直転送チャネル１００の線幅は一定であることが望ましい。
【００１６】
上述の点に鑑み、本発明は、垂直転送チャネルの細線化に伴うポテンシャルバリアの発生を抑制し、転写効率の向上を図った固体撮像装置を提供するものである。また、その固体撮像装置を用いた電子機器を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記課題を解決し、本発明の目的を達成するため、本発明の固体撮像装置は、まず、基板の水平方向及び垂直方向に複数形成された受光センサ部を有する。そして、受光センサ部に蓄積された信号電荷を読み出すための読み出し部と、読み出された信号電荷を垂直方向に転送するための垂直転送チャネルとを有する。読み出し部は、受光センサ部の水平方向の一方の側に形成される。また、垂直転送チャネルは、隣接する受光センサ部の間の領域に垂直方向に形成される。そして、受光センサ部の水平方向の他方の側に形成された水平素子分離部と、受光センサ部の垂直方向の両方の側に形成された垂直素子分離部とを有する。また、垂直素子分離部と、垂直素子分離部の両端部に隣接する垂直転送チャネルのうちの少なくとも一方の垂直転送チャネルとの間に形成されたポテンシャル調整部を有する。
【００１８】
本発明の固体撮像装置では、垂直転送チャンネルと、垂直素子分離部との間に、ポテンシャル調整部が形成されていることにより、垂直転送チャンネル内の転送方向のポテンシャル分布において、ポテンシャルバリアを抑制することができる。
【００１９】
また、本発明の電子機器は、光学レンズと、固体撮像装置と、信号処理回路とから構成される。
固体撮像装置は、基板の水平方向及び垂直方向に複数形成された受光センサ部を有する。そして、受光センサ部に蓄積された信号電荷を読み出すための読み出し部と、読み出された信号電荷を垂直方向に転送するための垂直転送チャネルとを有する。読み出し部は、受光センサ部の水平方向の一方の側に形成される。また、垂直転送チャネルは、隣接する受光センサ部の間の領域に垂直方向に形成される。そして、受光センサ部の水平方向の他方の側に形成された水平素子分離部と、受光センサ部の垂直方向の両方の側に形成された垂直素子分離部とを有する。また、垂直素子分離部と、垂直素子分離部の両端部に隣接する垂直転送チャネルのうちの少なくとも一方の垂直転送チャネルとの間に形成されたポテンシャル調整部を有する。
【００２０】
本発明の電子機器では、電子機器を構成する固体撮像装置において、垂直転送チャンネルと、垂直素子分離部との間に、ポテンシャル調整部が形成されている。これにより、固体撮像装置において、垂直転送チャネル内の転送方向のポテンシャル分布において、ポテンシャルバリアを抑制することができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、垂直転送チャネルの細線化を可能にし、かつ、垂直転送チャネルのポテンシャル分布において、ポテンシャルバリアの発生が抑制されることにより、信号電荷の転送効率が向上した固体撮像装置が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、図１〜図９を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【００２３】
まず、図１に、以下の実施の形態で共通の構成とされる、ＣＣＤ型の固体撮像装置の全体構成を示す。
図１に示すように、ＣＣＤ型の固体撮像装置１は、基板６の水平方向及び垂直方向に形成された複数の受光センサ部１２と、ＣＣＤ構造の垂直転送レジスタ３と、ＣＣＤ構造の水平転送レジスタ４と、出力回路５とを有して構成される。受光センサ部１２は、光電変換素子、すなわちフォトダイオードにより構成されるものであり、信号電荷の生成、蓄積をするものである。垂直転送レジスタ３は、垂直方向に配列される受光センサ部１２に対応して、垂直方向に複数形成されるものであり、受光センサ部１２に蓄積された信号電荷を読み出して、垂直方向に転送するものである。水平転送レジスタ４は、例えば、垂直転送レジスタ３の一端に形成されるものであり、垂直転送レジスタ３により垂直転送された信号電荷を、一水平ライン毎に転送するものである。各受光センサ部１２と、受光センサ部１２に隣接する垂直転送レジスタ３により、各画素２が構成されている。出力回路５は、水平転送レジスタ４により水平転送された信号電荷を電荷電圧変換することにより、画素信号として出力するものである。
【００２４】
以下に説明する実施の形態では、受光センサ部１２と、垂直転送レジスタ３とで構成される領域を要部として説明する。
【００２５】
＜第１の実施形態＞
図２に、本発明の第１の実施形態に係る固体撮像装置の要部の概略平面構成を示す。また、図３Ａには、図２のＡ−Ａ’線上に沿う断面構成を示し、図３Ｂには、図２のＢ−Ｂ’線上に沿う断面構成を示す。
【００２６】
［構成］
本実施形態例の固体撮像装置は、基板１５に形成された複数の受光センサ部１２と、受光センサ部１２に蓄積された信号電荷を読み出す為の読み出し部１１と、受光センサ部１２を単位画素２毎に分離する水平素子分離部２０及び垂直素子分離部１３と、信号電荷を転送する垂直転送チャネル１０とを有する。そして、垂直素子分離部１３と、垂直転送チャネル１０との間に、ポテンシャル調整部１４を有する。
【００２７】
本実施形態例において、基板１５は、ｎ型（第１導電型）の半導体基板とする。また、基板１５に形成される受光センサ部１２、読み出し部１１、垂直素子分離部１３、水平素子分離部２０、垂直転送チャネル１０、ポテンシャル調整部１４は、基板１５に形成されたｐ型（第２導電型）の不純物領域からなるウェル領域１６上面に形成されるものである。
【００２８】
受光センサ部１２は、ウェル領域１６の上面に、垂直方向及び水平方向に複数配列されている。そしてこの受光センサ部１２は、ｎ型の不純物領域からなる信号電荷蓄積部２１と、信号電荷蓄積部２１の表面に形成されたｐ型の不純物領域からなる正孔蓄積領域２２とから構成されている。受光センサ部１２では、ｎ型の不純物領域からなる信号電荷蓄積部２１と、ｐ型の不純物領域からなるウェル領域１６とのｐｎ接合により、埋め込み型のフォトダイオードが構成されている。そして、信号電荷蓄積部２１表面に、ｐ型の不純物領域により正孔蓄積領域２２が形成されることにより、暗電流が抑制されるフォトダイオードとされる。
【００２９】
読み出し部１１は、受光センサ部１２の水平方向の一方の側（図２では、紙面左側）に、ｐ型の不純物領域（ｐ）により形成されている。
水平素子分離部２０は、受光センサ部１２の水平方向の他方の側（図２では、紙面右側）に、ｐ型の不純物領域（ｐ＋）により形成されている。
垂直素子分離部１３は、受光センサ部１２の垂直方向の両方の側（図２では、紙面上下）に、ｐ型の不純物領域（ｐ＋）により形成されている。
ここで、読み出し部１１を構成する不純物領域（ｐ）の不純物濃度は、水平素子分離部２０及び垂直素子分離部１３を構成する不純物領域（ｐ＋）不純物濃度よりも薄いものである。
【００３０】
それぞれの受光センサ部１２は、読み出し部１１、水平素子分離部２０、及び垂直素子分離部１３により、周囲を囲まれている。
【００３１】
垂直転送チャネル１０は、水平方向に隣接する受光センサ部１２の間の領域に、垂直方向に、一定の幅で形成されている。また、垂直転送チャネル１０は、ｎ型の不純物領域により埋め込み型の垂直転送チャネルとして構成される。垂直転送チャネル１０と、垂直転送チャネル１０に隣接する読み出し部１１及び水平素子分離部２０とは、互いに接触した状態に形成されている。垂直転送チャネル１０を構成するn型の不純物領域は、信号電荷蓄積部２１よりも不純物濃度が比較的濃い。従って、垂直素子分離部１３の変調でポテンシャルが浅くなることで、垂直転送チャネル１０のポテンシャルに段差が生じる。
【００３２】
ポテンシャル調整部１４は、垂直素子分離部１３と、垂直素子分離部１３の水平方向の両端部に隣接する垂直転送チャネル１０との間に形成されている。このポテンシャル調整部１４は、垂直素子分離部１３と、この垂直素子分離部１３と隣接する垂直転送チャネル１０とを、所定の距離だけ離して形成した領域に構成されるものである。すなわち、ポテンシャル調整部１４とは、垂直素子分離部１３と、隣接する垂直転送チャネル１０とを所定の距離だけ離して形成することによりできた、垂直素子分離部１３と垂直転送チャネル１０との間の領域そのものを示すものである。ポテンシャル調整部１４の水平方向の幅Ｗは、垂直転送チャネル１０と、その垂直転送チャネル１０に隣接する垂直素子分離部１３端部との間の距離である。ポテンシャル調整部１３の幅Ｗは、垂直素子分離部１３を垂直転送チャネル１０からどの程度離して形成するかにより決定されるものである。
【００３３】
ポテンシャル調整部１４は、垂直転送チャネル１０内の垂直方向のポテンシャル分布に発生するポテンシャルバリアを抑制するために設けられるものである。このため、垂直転送チャネル１０の垂直素子分離部１３に相当する位置で、垂直転送チャネル１０内の垂直方向のポテンシャルが、ｐ型の不純物領域の影響により浅い方向に変調を受けるのを防ぐことができる。
【００３４】
そして、ポテンシャル調整部１４の好ましい幅Ｗは、垂直転送チャネル１０の垂直方向におけるポテンシャル分布に発生するポテンシャルバリアが解消される幅であり、これは、垂直転送チャネル１０や、垂直素子分離部１３等の不純物濃度に依存する。例えば、垂直転送チャネル１０の幅が、０．３μｍとした場合は、ポテンシャル調整部１４の幅Ｗを、その垂直転送チャネル１０の幅の１０％である０．０３μｍとすれば、垂直転送チャネル１０内のポテンシャルバリアは解消される。すなわち、この場合は、垂直素子分離部１３を、垂直転送チャネル１０から、０．０３μｍ程度離して形成すればよい。
【００３５】
垂直転送チャネル１０及び読み出し部１１が形成された基板１５上には、絶縁膜１７を介して、第１転送電極１８及び第２転送電極１９が形成されている。第１転送電極１８は、垂直素子分離部１３及び垂直転送チャネル１０上に水平方向に延在して形成されており、垂直転送チャネル１０上において、垂直方向に多少突出するように形成されている。第２転送電極１９は、読み出し電極を兼ねるものであり、読み出し部１１と、その読み出し部１１に接触する垂直転送チャネル１０上に、浮島状に形成される。第１転送電極１８と第２転送電極１０は、基板１５上で、垂直方向に交互に形成される。また、第１転送電極１８及び第２転送電極１９は、例えば多結晶シリコンにより形成することができ、単層に形成することができる。
【００３６】
垂直転送チャネル１０、第１転送電極１８、第２転送電極１９により、図１に示した垂直転送レジスタ３が構成される。また、垂直素子分離部１３及び水平素子分離部２０により囲まれた受光センサ部１２と、その受光センサ部１２に蓄積された信号電荷を読み出し、転送するための読み出し部１１及び垂直転送チャネル１０とを含んで、単位画素２が構成される。
【００３７】
［読み出し・転送時の動作］
上述した本実施形態例の固体撮像装置では、第１転送電極１８及び第２転送電極１９に、例えば４相の駆動パルスφＶ１,φＶ２,φＶ３,φＶ４を印加することにより、信号電荷の読み出し、転送がなされる。本実施形態例では、垂直方向に並べられた第１転送電極１８、第２転送電極１９、第１転送電極１８、第２転送電極１９に、順に、駆動パルスφＶ１,φＶ２,φＶ３,φＶ４を印加する。
【００３８】
まず、読み出し電極を兼ねる第２転送電極１９に、読み出し用のパルスを印加することにより、信号電荷蓄積部２１から、信号電荷が垂直転送チャネル１０に読み出される。そして、転送方向に並べられた第１転送電極１８及び第２転送電極１９に、それぞれの駆動パルスφＶ１〜φＶ４の位相をずらして印加していくことにより、垂直転送チャネル１０内を、信号電荷が転送される。そして、垂直転送チャネル１０内を転送された信号電荷は、図１に示した水平転送レジスタ３により水平方向に転送され、出力回路５により信号電荷が電気信号に変換されて画像信号として出力される。
【００３９】
図４に、本実施形態例の固体撮像装置における垂直転送チャネル１０の転送方向のポテンシャル分布を示す。垂直転送チャネル１０上の第１転送電極１８及び第２転送電極１９と、その第１転送電極１８及び第２転送電極１９下の垂直転送チャネル１０におけるポテンシャル分布を対応させて図示している。
【００４０】
図４では、駆動パルスφＶ１のみローレベル（Ｌ）に設定し、他の駆動パルスφＶ２〜φＶ４をハイレベル（Ｈ）に設定したときの図である。
図４に示すように、本実施形態例の固体撮像装置では、垂直素子分離部１３と、その垂直素子分離部１３に隣接する垂直転送チャネル１０との間に、ポテンシャル調整部１４が形成されている。このポテンシャル調整部１４により、ｐ型の不純物領域からなる垂直素子分離部１３の、垂直転送チャネル１０への影響が低減される。このため、垂直素子分離部１３を構成するｐ型の不純物領域の影響により、垂直転送チャネル１０の転送方向におけるポテンシャルが、浅い方向に変調されるのを防ぐことができる。また、本実施形態例では、垂直転送チャネル１０と、その垂直転送チャネル１０に隣接する読み出し部１１及び水平素子分離部２０とは接触するように形成されている。
【００４１】
そして、以上のような構成により、垂直転送チャネル１０内の転送方向のポテンシャル分布において、転送効率を悪化させる原因となるポテンシャルバリアが解消される。これにより、垂直転送チャネル１０の細線化を進める際にも、十分な信号電荷ｅの転送効率を得ることが可能となる。また、ポテンシャルバリアが解消されるため、従来構造よりも大きい電界Ｅを得ることができる。
【００４２】
また、本実施形態例の固体撮像装置では、垂直転送チャネル１０は一定幅に形成されるので、垂直転送チャネル１０の細線化が進んだ場合にも、製造バラツキを低減することができる。さらに、ポテンシャル調整部１４は、垂直転送チャネル１０から垂直素子分離部１３を所定の距離だけ離して形成することで形成することができる。これにより、ポテンシャル調整部１４は垂直素子分離部１３をイオン注入により形成する際の、形成パターンを変えるのみで形成することができ、工程数が増加することもない。
【００４３】
ところで、本実施形態例では、ポテンシャル調整部１４の幅Ｗは、垂直転送チャネル１０の転送方向のポテンシャルバリアを抑制できる幅としたが、このポテンシャル調整部１４の幅Ｗを調整することにより、所望のポテンシャル分布とすることができる。例えば、ポテンシャル調整部１４の幅Ｗを調整することにより、読み出し電極を兼ねる第２転送電極１９下の垂直転送チャネル１０におけるポテンシャルよりも、第１転送電極１８下の垂直転送チャネル１０におけるポテンシャルを深く設定することができる。ポテンシャル調整部１４の幅Ｗは、垂直転送チャネル１０や、垂直素子分離部１３等の不純物濃度に依存するが、例えば、垂直転送チャネル１０の幅が０．３μｍである場合は、その垂直転送チャネル１０の幅の１０％である０．０３μｍよりも大きく形成する。すなわち、垂直素子分離部１３を、垂直転送チャネル１０から、０．０３μｍよりも離して形成すると読み出し電極を兼ねる第２転送電極１９下の垂直転送チャネル１０におけるポテンシャルよりも、第１転送電極１８下の垂直転送チャネル１０におけるポテンシャルを深く設定することができる。
【００４４】
垂直素子分離部１３に隣接する垂直転送チャネル１０上に形成された第１転送電極１８長を、読み出し電極を兼ねる第２転送電極１９長よりも短く設定する場合は、第２転送電極１９よりも電界を強くすることが可能となる。このため、第１転送電極１８下の垂直転送チャネル１０におけるポテンシャルを深く設定することで、垂直転送チャネル１０内の電界Ｅを従来の構造よりも大きくすることができる。すなわち、第１転送電極１８長を読み出し電極を兼ねる第２電極長１９より短く設定することにより、信号電荷蓄積部２１から垂直転送チャネル１０に信号を読み出すための読み出し部１１の幅が広くなり、電荷が読み出しやすくなる。
【００４５】
〈第２の実施形態〉
図５に、本発明の第２の実施形態に係る固体撮像装置の要部の概略平面構成を示す。また、図６Ａには、図５のＡ−Ａ’線上に沿う断面構成を示し、図６Ｂには、図５のＢ−Ｂ’線上に沿う断面構成を示す。図５，６において、図２，３に対応する部分には同一符号を付し重複説明を省略する。
【００４６】
［構成］
本実施形態例の固体撮像装置は、読み出し部１１側の垂直素子分離部１３端部と、その垂直素子分離部１３端部と隣接する垂直転送チャネル１０との間に、ポテンシャル調整部１４が形成されている。そして、水平素子分離部２０側の垂直素子分離部１３端部と、その垂直素子分離部１３端部と隣接する垂直転送チャネル１０とは、接触するように配置されている。
このポテンシャル調整部１４は、垂直素子分離部１３の読み出し部１１側の端部が、その端部と隣接する垂直転送チャネル１０と所定の距離だけ離れるように、垂直素子分離部１３を形成することにより形成される。
【００４７】
そして、本実施形態例におけるポテンシャル調整部１４の幅Ｗは、垂直転送チャネル１０の垂直方向におけるポテンシャル分布に発生するポテンシャルバリアが解消される幅に設定されるものである。
【００４８】
このように、垂直素子分離部１３の一方の端部と、垂直転送チャネル１０との間にのみポテンシャル調整部１４を形成する場合でも、第１の実施形態と同様、垂直転送チャネル１０内の転送方向のポテンシャル分布において、転送効率を悪化させる原因となるポテンシャルバリアを解消することができる。これにより、垂直転送チャネル１０の細線化を進める際にも、十分な転送効率を得ることが可能となる。
【００４９】
本実施形態例においても、ポテンシャル調整部１４の幅Ｗは、垂直転送チャネル１０の転送方向のポテンシャルバリアを抑制できる幅としたが、このポテンシャル調整部１４の幅Ｗを調整することにより、所望のポテンシャル分布とすることができる。例えば、ポテンシャル調整部１４の幅Ｗを調整することにより、読み出し電極を兼ねる第２転送電極１９下の垂直転送チャネル１０におけるポテンシャルよりも、第１転送電極１８下の垂直転送チャネル１０におけるポテンシャルを深く設定することができる。垂直素子分離部１３に隣接する垂直転送チャネル１０上に形成された第１転送電極１８長を、読み出し電極を兼ねる第２転送電極１９長よりも短く設定する場合は、第２転送電極１９よりも電界を強くすることが可能となる。このため、第１転送電極１８下の垂直転送チャネル１０におけるポテンシャルを深く設定することで、垂直転送チャネル１０内の電界を従来の構造よりも大きくすることができる。
【００５０】
［第３の実施形態］
図７に、本発明の第３の実施形態に係る固体撮像装置の要部の概略平面構成を示す。また、図８Ａには、図７のＡ−Ａ’線上に沿う断面構成を示し、図７Ｂには、図８のＢ−Ｂ’線上に沿う断面構成を示す。図７，８において、図２，３に対応する部分には、同一符号を付し重複説明を省略する。
【００５１】
［構成］
本実施形態例の固体撮像装置は、水平素子分離部２０側の垂直素子分離部１３端部と、その垂直素子分離部１３端部と隣接する垂直転送チャネル１０との間に、ポテンシャル調整部１４が形成されている。そして、読み出し部１１側の垂直素子分離部１３端部と、その垂直素子分離部１３端部と隣接する垂直転送チャネル１０とは、接触するように配置されている。
このポテンシャル調整部１４は、垂直素子分離部１３の水平素子分離部２０側の端部が、その端部と隣接する垂直転送チャネル１０と所定の距離だけ離れるように、垂直素子分離部１３を形成することにより形成される。
【００５２】
そして、本実施形態例におけるポテンシャル調整部１０の幅Ｗは、垂直転送チャネル１０の垂直方向におけるポテンシャル分布に発生するポテンシャルバリアが解消される幅に設定されるものである。
【００５３】
このように、垂直素子分離部１３の一方の端部と、垂直転送チャネル１０との間にのみポテンシャル調整部１４形成する場合でも、第１の実施形態と同様、垂直転送チャネル１０内の転送方向のポテンシャル分布において、転送効率を悪化させる原因となるポテンシャルバリアを解消することができる。これにより、垂直転送チャネル１０の細線化を進める際にも、十分な転送効率を得ることが可能となる。
【００５４】
本実施形態例においても、ポテンシャル調整部１４の幅Ｗは、垂直転送チャネル１０の転送方向のポテンシャルバリアを抑制できる幅としたが、このポテンシャル調整部１４の幅Ｗを調整することにより、所望のポテンシャル分布とすることができる。例えば、ポテンシャル調整部１４の幅Ｗを調整することにより、読み出し電極を兼ねる第２転送電極１９下の垂直転送チャネル１０におけるポテンシャルよりも、第１転送電極１８下の垂直転送チャネル１０におけるポテンシャルを深く設定することができる。垂直素子分離部１３に隣接する垂直転送チャネル１０上に形成された第１転送電極１８長を、読み出し電極を兼ねる第２転送電極１９長よりも短く設定する場合は、第２転送電極１９よりも電界を強くすることが可能となる。このため、第１転送電極１８下の垂直転送チャネル１０におけるポテンシャルを深く設定することで、垂直転送チャネル１０内の電界を従来の構造よりも大きくすることができる。
【００５５】
本発明の固体撮像装置では、第１〜第３の実施形態に示したように、垂直素子分離部１３と、垂直素子分離部１３の両端部に隣接する垂直転送チャネル１０のうちの少なくとも一方の垂直転送チャネル１０との間にポテンシャル調整部１４を形成する。ポテンシャル調整部１４により、垂直素子分離部１３を構成する不純物領域（ｐ＋）の、垂直転送チャネル１０への影響を低減することができ、ポテンシャルバリアの発生を抑制することができる。
【００５６】
そして、このポテンシャル調整部１４は、垂直素子分離部１３の水平方向の少なくとも一方の端部が、隣接する垂直転送チャネル１０から所定の距離だけ離れるように、垂直素子分離部１３を形成することによって形成されるものである。このため、垂直転送チャネル１０の線幅を変える必要もなく、工程数も増えない。これにより、垂直転送チャネル１０の細線化において、線幅を精度良く形成することができ、製造上のバラツキも低減することができる。
【００５７】
［電子機器］
以下に、上述した本発明の第１〜第３の実施形態に係る固体撮像装置を電子機器に用いた場合の実施形態を示す。以下の説明では、一例として、カメラに、第１〜第３の実施形態で構成された固体撮像装置１を用いる例を説明する。
【００５８】
図９に、本発明の一実施形態に係るカメラの概略断面構成を示す。本実施形態例に係るカメラは、静止画像又は動画撮影可能なビデオカメラを例としたものである。
【００５９】
本実施形態例のカメラは、固体撮像装置１と、光学系２１０と、シャッタ装置２１１と、駆動回路２１２と、信号処理回路２１３とを有する。
【００６０】
光学系２１０は、被写体からの像光（入射光）を固体撮像装置１の撮像面上面に結像させる。これにより、固体撮像装置１内に、一定期間信号電荷が蓄積される。
シャッタ装置２１１は、固体撮像装置１への光照射期間及び遮光期間を制御する。
駆動回路２１２は、固体撮像装置１の転送動作及びシャッタ装置２１１のシャッタ動作を制御する駆動信号を供給する。駆動回路２１２から供給される駆動信号（タイミング信号）により、固体撮像装置１の信号転送を行う。信号処理回路２１３は、各種の信号処理を行う。信号処理が行われた映像信号は、メモリなどの記憶媒体に記憶され、或いは、モニタに出力される。
【００６１】
本実施形態例のカメラでは、第１〜第３の実施形態で説明した転送効率のよい固体撮像装置を用いることにより、ノイズの少ない画像を得るという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明の第１〜第３の実施形態における固体撮像装置の概略構成図である。
【図２】本発明の第１の実施形態における固体撮像装置の概略平面構成図である。
【図３】Ａ，Ｂ  図２のＡ−Ａ’線上に沿う概略断面構成図、及び、Ｂ−Ｂ’線上に沿う概略断面構成図である。
【図４】第１の実施形態の固体撮像装置の、垂直転送チャネル内のポテンシャル分布図である。
【図５】本発明の第２の実施形態における固体撮像装置の概略平面構成図である。
【図６】Ａ，Ｂ  図５のＡ−Ａ’線上に沿う概略断面構成図、及び、Ｂ−Ｂ’線上に沿う概略断面構成図である。
【図７】本発明の第３の実施形態における固体撮像装置の概略平面構成図である。
【図８】Ａ，Ｂ  図７のＡ−Ａ’線上に沿う概略断面構成図、及び、Ｂ−Ｂ’線上に沿う概略断面構成図である。
【図９】本発明の一実施形態における電子機器の概略構成図である。
【図１０】従来例の固体撮像装置の概略平面構成図である。
【図１１】Ａ，Ｂ  図９のＡ−Ａ’線上に沿う概略断面構成図、及び、Ｂ−Ｂ’線上に沿う概略断面構成図である。
【図１２】従来の固体撮像装置の垂直転送チャネル内のポテンシャル分布図である。
【図１３】従来例の固体撮像装置の概略平面構成図である。
【図１４】Ａ，Ｂ  図１１のＡ−Ａ’線上に沿う概略断面構成図、及び、Ｂ−Ｂ’線上に沿う概略断面構成図である。
【符号の説明】
【００６３】
１・・固体撮像装置、２・・単位画素、３・・垂直転送レジスタ、４・・水平転送レジスタ、５・・出力回路、１０・・垂直転送チャネル、１１・・読み出し部、１２・・受光センサ部、１３・・垂直素子分離部、１４・・ポテンシャル調整部、１５・・基板、１６・・ウェル領域、１７・・絶縁相、１８・・第１転送電極、１９・・第２転送電極、２０・・水平素子分離部、２１・・信号電荷蓄積部、２２・・正孔蓄積領域
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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