(57)【要約】【課題】水平ＣＣＤ転送路から電荷検出部への電荷転送を確実に行って、電荷残りが生じる電荷転送不良を防止して電荷転送効率を向上させる。【解決手段】  ＦＤ５の不純物層５１との接続部分に位置する出力ゲートＯＧ下のチャネル領域（第1不純物層３）に、このチャネル領域よりもポテンシャル電位が深くなるように、信号検出部の不純物層５１の平面視幅よりも狭い幅で不純物領域３Ｂが形成されている。これによって、水平ＣＣＤ転送路から電荷検出部への電荷転送を確実に行って、電荷残りが生じる電荷転送不良を防止して電荷転送効率を向上させることができる。【選択図】  図１
2006310496.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板表面に一方向に配列された複数の電極および、該電極下に対応して形成されたチャネル領域を有する電荷結合素子と、該電荷結合素子により転送された信号電荷を検出する信号検出部とを備えた固体撮像装置において、
該複数の電極のうち、該電荷結合素子側の該信号検出部との接続部分に位置する電極下のチャネル領域に、当該チャネル領域よりもポテンシャル電位が深くなるように、該信号検出部の不純物層の領域幅よりも狭い幅で不純物領域が形成されている固体撮像装置。
【請求項２】
前記不純物領域は、前記信号検出部に近づくほど前記ポテンシャル電位が信号電荷転送方向に深く形成されている請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項３】
前記不純物領域は、前記接続部分に位置する電極下のチャネル領域に該チャネル領域と同じ一導電型不純物拡散工程を追加することにより、該チャネル領域よりも前記ポテンシャル電位が深く形成されている請求項１または２に記載の固体撮像装置。
【請求項４】
前記接続部分に位置する電極下のチャネル領域の前記不純物領域以外の領域に、該チャネル領域のポテンシャル電位よりも浅くする不純物拡散工程を追加することにより、該不純物領域が、その周りのチャネル領域よりも前記ポテンシャル電位が深く形成されている請求項１または２に記載の固体撮像装置。
【請求項５】
前記接続部分近傍で、前記チャネル領域のチャネル幅が信号電荷転送方向に、前記信号検出部の不純物層の領域幅以下に絞りこまれた絞込み領域が形成されている請求項１または２に記載の固体撮像装置。
【請求項６】
前記絞込み領域の電荷結合素子の電極のうち、前記接続部分近傍に位置する電極下のチャネル領域の外周部に、該絞込み領域に対応するように電荷転送幅を縮小するための障壁部を一または複数段設けた請求項５に記載の固体撮像装置。
【請求項７】
半導体基板上の一方導電型ウェル領域内に、他方導電型の第１不純物層と、該第１不純物層よりもポテンシャル電位が浅い一方導電型の第２不純物層とが前記信号電荷転送方向に交互に設けられ、前記複数の電極は、該第１不純物層上に設けられた第１層電極と、該信号電荷転送方向に該第１層電極と交互に配置され、該第２不純物層上に設けられた第２層電極と、前記接続部分に位置する電極として、該第１層電極に隣接する出力電極とを有している請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項８】
前記出力電極下のチャネル領域は、前記他方導電型の第１不純物層で構成されている請求項７に記載の固体撮像装置。
【請求項９】
前記他方導電型の第１不純物層の前記不純物領域以外の領域に、該第１不純物層のポテンシャル電位よりも浅い一方導電型の第２不純物層を形成する請求項７に記載の固体撮像装置。
【請求項１０】
前記絞込み領域として前記電荷転送幅を縮小するための障壁部を複数段設ける不純物拡散工程と同じ不純物拡散処理と併用して、不純物拡散を行わない前記不純物領域を形成する請求項６に記載の固体撮像装置。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれかに記載の固体撮像装置を用いて撮像画像を表示部に表示可能とする電子情報装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばイメージセンサなどに適用して好適な電荷結合素子（ＣＣＤ）を用いた固体撮像装置および、これを用いて撮像画像を表示画面に表示可能とするカメラ付き携帯電話装置やデジタルカメラ装置などの電子情報装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、この種の従来の固体撮像装置は、列方向毎に複数列配列された電荷結合素子（ＣＣＤ）と、この電荷結合素子（ＣＣＤ）の終端部に設けられ、ＣＣＤにより転送されてき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）に順次流し込んで、このフローティングディフュージョン（ＦＤ）の電位変動を順次検出し、この検出信号を撮像信号として順次出力する出力回路とを有している。
【０００３】
このフローティングディフュージョン（ＦＤ）には、検出された信号電荷を所望のタイミングで排出してリセットするリセットトランジスタが設けられ、このリセットトランジスタにはリセットドレインＲＤが接続されている。
【０００４】
この従来の固体撮像装置について、図１５〜図２１に基づいて説明する。
【０００５】
図１５は、従来の固体撮像装置の水平転送終端部分の要部構成例を示す平面図、図１６は、図１５のＡ−Ａ’線縦断面図である。
【０００６】
図１５および図１６において、この固体撮像装置１００は、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、これとは反対導電型ウェルと、このウェル２中の基板表面部に形成され、ウェルと反対導電型の第１不純物層３と、第２不純物層４と、これらの第１不純物層３上に絶縁層６を介して形成された第１層電極７と、この第１層電極７と交互に設けられ、第２不純物層４上に絶縁層６を介して形成された第２層電極８とを有している。このように、固体撮像装置１００は、２相駆動型ＣＣＤであり、各相は２層電極にて構成されており、その第１層電極７下に形成される第１のチャネルは、第２層電極８下の第２のチャネルより深い電位に形成され、信号電荷の電荷転送時には第１層電極７下の第1の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。
【０００７】
ここで、これらの第１層電極７および第２層電極８は２相駆動のＣＣＤを形成するため、コンタクト部およびアルミニウムなどの配線により所望の回路構成を為すように電気的に接続されている。電荷転送電極としての第２層電極８により出力ゲートＯＧを構成し、この出力ゲートＯＧ下のチャネルには第１の不純物層３が形成されている。この前段では、第１層電極７と第２層電極８とにＨ１電位が印加され、Ｈ１電位を印加する第１層電極７下のチャネルは第１の不純物層３、Ｈ１電位を印加する第２層電極８下のチャネルは第２の不純物層４と第１の不純物層３とで構成されている。さらに、電荷転送方向とは反対方向の上流側にも、Ｈ２電位が印加される第１層電極７および第２層電極８が形成されており、このチャネルの構成はＨ１電位の場合と同様である。このようにして、順次Ｈ１電位、Ｈ２電位が交互配置されている。
【０００８】
一方、出力ゲートＯＧ下のチャネル終端側には不純物層５１が接続されており、転送されてきた信号電荷に応じた電圧を生起するように形成されたＦＤ５を構成し、出力回路の出力部に信号出力電圧を伝達している。このＦＤ５には更にトランジスタ５２が接続され、これをリセットトランジスタとして用いる。ＦＤ５の出力部は出力アンプ９の入力部に接続されている。
【０００９】
上記構成により、この固体撮像装置１００は、図１７に示すような各駆動パルスによって順次駆動される。即ち、トランジスタ５２のゲートに印加される駆動パルスφＲＳ、電荷水平転送用のＨ１電位およびＨ２電位として第１層電極７および第２層電極８に印加される駆動パルスφＨ１、φＨ２によって順次駆動され、このときの出力回路からの出力電圧を出力信号ＯＳとして出力する。
即ち、Ｈ１電位およびＨ２電位は互いに逆相のパルスで周知の２相駆動ＣＣＤ動作を実現し、信号電荷は、光電変換部、垂直転送ＣＣＤさらに水平転送ＣＣＤから、ＤＣバイアスにより固定の電圧を印加した出力ゲートＯＧを介して電荷検出部のＦＤ５に電荷転送されるようになっている。
【００１０】
さらに、従来の他の固体撮像装置の水平転送部からＦＤ５にかけての構造例として、特許文献１に、水平転送部の終端部からＦＤ５にかけての部分だけに、電荷転送幅を徐々に縮小するための障壁を両側に複数段設け、上下の電界を保ちつつ絞り込み効果が大きくなるような構造をとっている。
【特許文献１】特開２００１−１３５８１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、上記従来の構成では、ＦＤ５（フローティングディフュージョン）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が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ている。よって、十分な電荷転送容量を確保するために、電荷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１５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。これを断面構造の違いとして、図１８（ａ）および図１８（ｂ）に示し、図１８（ｃ）および図１９を用いてその問題を説明する。
【００１２】
図１８（ａ）は図１５のＢ−Ｂ’線断面図、図１８（ｂ）は図１５のＣ−Ｃ’線断面図、図１８（ｃ）はそれらのポテンシャル電位を示す図であり、図１９（ａ）および図１９（ｂ）は、図１５のＡ−Ａ’線部分における駆動時のポテンシャル電位（出力ゲートＯＧ近傍での電位勾配）を示す図である。
【００１３】
第１不純物層３としてのチャネル幅が、図１８（ｂ）の上流側のチャネル幅（Ｃ−Ｃ’）よりも、ＦＤ５（フローティングディフュージョン）に近い図１８（ａ）の下流側のチャネル幅（Ｂ−Ｂ’）の方が狭く構成されており、いわゆるナローチャネル効果によってそれらのポテンシャル電位も、図１８（ｃ）に示すように、狭いチャネル幅（Ｂ−Ｂ’）の方が浅くなるという問題があった。
【００１４】
このように、同一電極（出力ゲートＯＧ）下において電位差が生じることで、電荷転送方向に向かって電位に逆勾配が生じ、図１９（ａ）および図１９（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。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１００の水平転送ＣＣＤに用いた場合、画像の横流れや解像度の劣化となって表れる。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、色偽信号として表れることがある。このような電荷転送不良は、いずれの場合も画像の劣化を招くものとなる。
【００１５】
また、電荷水平転送の最終段近傍位置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長は、幅を狭くしないチャネルと同等の電荷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７の電極長を長く形成せざるを得ないという問題がある。
【００１６】
そこで、図２０では、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。この場合にも、図２１（ａ）および図２１（ｂ）のように電荷残りの問題が生じ、以下に、これについて説明する。
【００１７】
図２１（ａ）および図２１（ｂ）は、図２０のＡ−Ａ線部分における駆動時のポテンシャル電位（出力ゲートＯＧ近傍での電位勾配）を示す図である。
【００１８】
まず、図１７のｔ１時、図２１（ａ）のように電極長Ｌ１領域下に信号電荷が蓄積され、次の図１７のｔ２時、図２１（ｂ）のように出力ゲートＯＧを介してＦＤ５に信号電荷を転送する。
【００１９】
ここで、最終段の電極下のチャネル長が長い場合、電荷転送時間がより多く必要となり、駆動パルスが水平転送ＣＣＤに用いられる場合に、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、電荷転送時間が十分に取れず、電荷転送不良を生じることが多々あった。
【００２０】
本発明は、上記従来の問題を解決するもので、水平ＣＣＤ転送路から電荷検出部への電荷転送を確実に行って、電荷残りが生じる電荷転送不良を防止して電荷転送効率を向上させることができる高信頼性の固体撮像装置および、これを用いて撮像画像を表示可能とするカメラ付き携帯電話装置やデジタルカメラ装置などの電子情報装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
本発明の固体撮像装置は、半導体基板表面に一方向に配列された複数の電極および、該電極下に対応して形成されたチャネル領域を有する電荷結合素子と、該電荷結合素子により転送された信号電荷を検出する信号検出部とを備えた固体撮像装置において、該複数の電極のうち、該電荷結合素子側の該信号検出部との接続部分に位置する電極下のチャネル領域に、当該チャネル領域よりもポテンシャル電位が深くなるように、該信号検出部の不純物層の領域幅よりも狭い幅で不純物領域が形成されているものであり、そのことにより上記目的が達成される。
【００２２】
また、本発明の固体撮像装置における不純物領域は、前記信号検出部に近づくほど前記ポテンシャル電位が信号電荷転送方向に深く形成されている。
【００２３】
さらに、本発明の固体撮像装置における不純物領域は、前記接続部分に位置する電極下のチャネル領域に該チャネル領域と同じ一導電型不純物拡散工程を追加することにより、該チャネル領域よりも前記ポテンシャル電位が深く形成されている。
【００２４】
さらに、本発明の固体撮像装置において、前記接続部分に位置する電極下のチャネル領域の前記不純物領域以外の領域に、該チャネル領域のポテンシャル電位よりも浅くする不純物拡散工程を追加することにより、該不純物領域が、その周りのチャネル領域よりも前記ポテンシャル電位が深く形成されている。
【００２５】
さらに、本発明の固体撮像装置における接続部分近傍で、前記チャネル領域のチャネル幅が信号電荷転送方向に、前記信号検出部の不純物層の領域幅以下に絞りこまれた絞込み領域が形成されている。
【００２６】
さらに、本発明の固体撮像装置において、前記絞込み領域の電荷結合素子の電極のうち、前記接続部分近傍に位置する電極下のチャネル領域の外周部に、該絞込み領域に対応するように電荷転送幅を縮小するための障壁部を一または複数段設けている。
【００２７】
さらに、本発明の固体撮像装置において、半導体基板上の一方導電型ウェル領域内に、他方導電型の第１不純物層と、該第１不純物層よりもポテンシャル電位が浅い一方導電型の第２不純物層とが前記信号電荷転送方向に交互に設けられ、前記複数の電極は、該第１不純物層上に設けられた第１層電極と、該信号電荷転送方向に該第１層電極と交互に配置され、該第２不純物層上に設けられた第２層電極と、前記接続部分に位置する電極として、該第１層電極に隣接する出力電極とを有している。
【００２８】
さらに、本発明の固体撮像装置において、前記出力電極下のチャネル領域は、前記他方導電型の第１不純物層で構成されている。
【００２９】
さらに、本発明の固体撮像装置において、前記他方導電型の第１不純物層の前記不純物領域以外の領域に、該第１不純物層のポテンシャル電位よりも浅い一方導電型の第２不純物層を形成する。
【００３０】
さらに、本発明の固体撮像装置において、前記絞込み領域として前記電荷転送幅を縮小するための障壁部を複数段設ける不純物拡散工程と同じ不純物拡散処理と併用して、不純物拡散を行わない前記不純物領域を形成する。即ち、本発明の固体撮像装置において、前記絞込み領域として前記電荷転送幅を縮小するための障壁部を複数段設ける不純物拡散工程と同じ不純物拡散処理と併用して、不純物拡散を行わない前記不純物領域を形成する本発明の固体撮像装置の製造方法により製造されたものである。
【００３１】
本発明の電子情報装置は、本発明の上記固体撮像装置を用いて撮像画像を表示部に表示可能とするものであり、そのことにより上記目的が達成される。
【００３２】
上記構成により、以下、その作用を説明する。
【００３３】
本発明においては、電荷結合素子側の信号検出部との接続部分に位置する電極下のチャネル領域に、このチャネル領域よりもポテンシャル電位が深くなるように、信号検出部の不純物層の平面視幅よりも狭い幅で不純物領域が形成されている。
【００３４】
これによって、ポテンシャル電位が深い不純物領域により信号電荷が引き寄せられ、特に、狭いチャネル幅の方が浅くなるといういわゆるナローチャネル効果による電荷残りを防止することが可能となって、水平ＣＣＤ転送路から電荷検出部への電荷転送を確実に行えて、電荷転送効率の向上が可能となる。
【発明の効果】
【００３５】
以上により、本発明のよれば、電荷結合素子側の信号検出部との接続部分に位置する電極下のチャネル領域に、このチャネル領域よりもポテンシャル電位が深くなるように、信号検出部の不純物層の平面視幅よりも狭い幅で不純物領域を形成するため、ポテンシャル電位が深い不純物領域により信号電荷が引き寄せることができ、また、狭いチャネル幅の方が浅くなるといういわゆるナローチャネル効果による電荷残りを防止できて、水平ＣＣＤ転送路から電荷検出部への電荷転送を確実に行うことができ、電荷転送効率の向上を図ることができる。
【００３６】
このように、電荷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、良好に電荷転送が為されるため、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。
【００３７】
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偽信号が生じることもなく良好な画質を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３８】
以下に、本発明の固体撮像装置の実施形態１〜４について、図面を参照しながら詳細に説明する。
（実施形態１）
図１は、本発明の固体撮像装置における水平転送終端部分の実施形態１の要部構成例を示す平面図、図２は、図１の固体撮像装置のＡ−Ａ’線縦断面図、図３（ａ）は図１のＢ−Ｂ’線縦断面図、図３（ｂ）は図１のＣ−Ｃ’線縦断面図、図３（ｃ）はそれらのポテンシャル電位を示す図である。
【００３９】
図１〜図３（ｃ）において、本実施形態１の固体撮像装置１０は、一導電型（例えばＮ型）のＮ型半導体基板１と、このＮ型半導体基板１上に形成され、これとは反対導電型のＰ型ウェル領域２（Ｐウェル２）と、このＰ型ウェル領域２内に、図示しない光電変換部（フォトダイオード部；受光部）を形成するとともに、Ｐウェル２と反対導電型の水平転送ＣＣＤ領域としてのＮ型領域からなる第１不純物層３と、このＰウェル２中の基板表面部に形成され、Ｐ型領域からなる第２不純物層４と、これらの第１不純物層３上に絶縁層であるシリコン酸化膜６を介して形成されたポリシリコン電極からなる第１層電極７と、第１層電極７と交互に設けられ、第２不純物層４上に絶縁層６を介して形成されたポリシリコン電極からなる第２層電極８とを有している。この固体撮像装置１０は、２相駆動型ＣＣＤであり、各相は２層電極にて構成されており、その第１層電極７下に形成される第１のチャネルは、第２層電極８下の第２のチャネルより深い電位に形成され、信号電荷の電荷転送時には第１層電極７下の第1の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。
【００４０】
本実施形態１の固体撮像装置１０の特徴構成は、出力ゲート電極ＯＧ下のチャネル内に、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１不純物層３と同一導電型で、信号検出部（ＦＤ５）の不純物層５１の平面視幅よりも細い（狭い）領域幅の新たな不純物層（不純物領域）３Ｂを形成していることである。図３（ｃ）に示すようにこの新たな不純物層３Ｂによって形成される電位ピーク（Ｂ−Ｂ’）が、出力ゲート電極ＯＧ下の上流側における第１不純物層３によって形成される電位ピーク（Ｃ−Ｃ’）よりも深くなるように構成し、電荷転送方向でＦＤ５の方向に向かって電位勾配を生じるようにしている。
【００４１】
即ち、不純物層（不純物領域）３Ｂは、信号検出部（ＦＤ５）の不純物層５１との接続部分に位置する出力ゲートＯＧ（出力電極）下のチャネル領域に、このチャネル領域と同じ一導電型拡散工程を追加することにより、このチャネル領域よりもポテンシャル電位を深く形成している。
【００４２】
ここで、本実施形態１の固体撮像装置１０の製造方法について説明する。
【００４３】
半導体基板１はＮ型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型領域と水平転送ＣＣＤ部のＮ型領域である第１不純物層３と水平転送ＣＣＤ部のＰ型領域である第２不純物層４とが所定パターンでかつ所定寸法の間隔で、電荷転送方向に交互に設けられるように形成される。
【００４４】
第１不純物層３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１不純物層３と同一導電型で信号検出部（ＦＤ５）の不純物層５１よりも細い領域幅で形成した新たな不純物層３Ｂを形成し、図４（ｃ）に示すように、この新たな不純物層３Ｂによって形成されるポテンシャル電位のピークが出力ゲート電極ＯＧ下の上流側（Ｃ−Ｃ‘部）における第１不純物層３によって形成されるポテンシャル電位のピークよりも深くなるように形成される。この場合、第1不純物層３は５.０e17cm-3程度の不純物濃度をもつものであり、また、新たな不純物層３Ｂは、４.０e17cm-3程度である。
【００４５】
次に、その上にシリコン酸化膜６が形成され、このシリコン酸化膜６上に、減圧ＣＶＤ法により、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、第１層電極７が形成される。この第１層電極７上からその側面、さらにはシリコン酸化膜６を覆うように、シリコン酸化膜６が形成される。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て第２層電極が形成される。
【００４６】
以上の固体撮像装置１０について、その動作を説明する。
まず、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、入射光からの光電変換によって信号電荷が発生する。これが垂直転送ＣＣＤによって転送され、水平転送ＣＣＤの第１層電極７に駆動パルス電圧を印加することによって、この第１層電極７下の水平転送ＣＣＤ部の第１不純物層３（Ｎ型領域）に、このフォトダイオード領域から垂直転送ＣＣＤを通して水平転送ＣＣＤに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とを一対として駆動パルス信号を印加して信号電荷を水平転送方向に順次電荷転送する。
【００４７】
この固体撮像装置１０では、電荷転送電極をそれぞれ交互に第１層電極７と第２層電極８とに区別し、これらの両電極を１組にして順次、極性が逆の駆動パルス電圧を印加することによってクロッキングし、信号電荷を読み出し端子ＲＤ側の不純物層５１に移動させるものである。即ち、第１層電極７と第２層電極８の両電極毎に駆動パルス信号を交互に印加して信号電荷をクロッキングして順次転送させる。
【００４８】
このようにして、信号電荷の転送が為されるが、ポテンシャル電位がより深い新たな不純物層３Ｂの存在により、同一電極下の出力ゲートＯＧ下において良好な電位差Ｖが生じることで、電荷転送方向に向かって良好な電位勾配（図３（ｃ）のＢ−Ｂ’部）が形成され、信号電荷を引き寄せて、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行われる。このことが図４（ａ）および図４（ｂ）に示されている。
【００４９】
なお、図４（ａ）および図４（ｂ）は、図１のＡ−Ａ’線部分における駆動時のポテンシャル電位（出力ゲートＯＧ近傍での電位勾配）を示す図である。
【００５０】
以上により、本実施形態１によれば、この２相駆動型ＣＣＤを、フォトダイオードが二次元に配列された固体撮像装置１０の水平転送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、色偽信号として表れることもなく、画像の劣化の低減を図ることができる。
（実施形態２）
本実施形態２では、出力ゲート電極ＯＧ下のチャネル内に、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、信号検出部の不純物層５１より細い領域幅で、第２不純物層４とするめのイオン注入をしない不純物領域３Ｃを、第２層電極８下の第２不純物層４を形成する際と同じＰ型拡散処理と併用することにより形成する場合である。
【００５１】
図５は、本発明の固体撮像装置における水平転送終端部分の実施形態２の要部構成例を示す平面図、図６は、図５の固体撮像装置のＡ−Ａ’線縦断面図、図７（ａ）は図５のＢ−Ｂ’線断面図、図７（ｂ）は図５のＣ−Ｃ’線断面図、図７（ｃ）はそれらのポテンシャル電位を示す図、図８（ａ）および図８（ｂ）は、図５のＡ−Ａ’線部分における駆動時のポテンシャル電位を示す図である。なお、上記実施形態１と同様の部材説明については省略し、異なる部分のみ説明する。
【００５２】
図５〜図８（ｂ）において、本実施形態２の固体撮像装置２０は、信号検出部の不純物層５１の接続部分に位置する電極（出力ゲートＯＧ）下のチャネル領域の不純物領域３Ｃ以外の領域に、このチャネル領域のポテンシャル電位よりも浅くする不純物拡散工程（第２不純物層４とするめのイオン注入処理）を追加することにより、不純物領域３Ｃが、この周りのチャネル領域よりも相対的にポテンシャル電位が深く形成される。即ち、Ｎ型の第１不純物層３の不純物領域３Ｃ以外の領域に、第１不純物層３のポテンシャル電位よりも浅いＰ型の第２不純物層４を形成しているため、相対的に、不純物領域３Ｃの周りのポテンシャル電位が浅くなることから、この不純物領域３Ｃのポテンシャル電位をその周りのチャネル領域よりも深くすることができる。
【００５３】
このようにして、信号検出部の不純物層５１より細い（狭い）領域幅で第２不純物層４を注入しない不純物領域３Ｃの存在により、同一電極（出力ゲートＯＧ）下においてより深いポテンシャル電位の良好な電位差が生じることで、電荷転送方向に向かって良好な電位勾配が形成され、これに信号電荷が引き寄せられて、図８（ａ）および図８（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。
【００５４】
以上により、本実施形態２によれば、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転送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、色偽信号として表れることもなく、画像の劣化の低減を図ることができる。
（実施形態３）
上記実施形態１，２では、信号検出部の不純物層５１の接続部分近傍で、チャネル領域のチャネル幅が信号電荷転送方向に、信号検出部の不純物層５１の平面視幅またはそれ以下に絞りこまれた絞込み領域が形成されているが、本実施形態３では、この絞込み領域のゲート電極のうち、この接続部分近傍に位置するゲート電極下のチャネル領域の外周部に、電荷転送幅を縮小するための障壁部を追加する場合である。即ち、水平転送部の終端部からＦＤ５の不純物層５１にかけての部分に、絞込み領域に対応させて転送幅を縮小するための障壁を一または複数段設けるＰ型不純物拡散工程（後述する拡散層１１）と同じ不純物拡散処理と併用して、上記実施形態１または２の不純物領域（ここでは上記実施形態２の不純物領域）を形成する場合である。
【００５５】
図９は、本発明の固体撮像装置における水平転送終端部分の実施形態３の要部構成例を示す平面図、図１０は、図９の固体撮像装置のＡ−Ａ’線縦断面図、図１１（ａ）は図９のＢ−Ｂ’線断面図、図１１（ｂ）は図９のＣ−Ｃ’線断面図、図１１（ｃ）はそれらのポテンシャル電位を示す図、図１２（ａ）および図１２（ｂ）は、図９のＡ−Ａ’線部分における駆動時のポテンシャル電位を示す図である。なお、上記実施形態１，２と同様の部材説明については省略し、異なる部分のみ説明する。
【００５６】
図９〜図１２（ｂ）において、本実施形態３の固体撮像装置３０は、出力ゲート電極ＯＧ下のチャネル内に、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、信号検出部の不純物層５１よりも細い（狭い）領域幅で、第２不純物層４用のイオン注入をしない領域３Ｄ（上記実施形態２の不純物領域３Ｃ）を有している。この領域３Ｄ以外の出力ゲート電極ＯＧ下のチャネルは、第２不純物層４用のイオン注入が為されている。また、水平転送部の終端部からＦＤ５にかけての部分に、電荷転送幅を縮小するための障壁を複数段設けるＰ型不純物拡散工程（拡散層１１）と同じ不純物拡散処理と併用し、第２不純物層４とするためのイオン注入が為されない領域３Ｄを形成する。この場合、その絞込み領域の両側に障壁が設けられる。
【００５７】
信号検出部の不純物層５１より細い領域で第２不純物層４を作るためのイオン注入をしない領域３Ｄの存在により、同一電極（出力ゲートＯＧ）下において良好な電位差Ｖが生じることで、電荷転送方向に向かって良好な電位勾配が形成され、図１２（ａ）および図１２（ｂ）に示すように、信号電荷が引き寄せられて、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。
【００５８】
以上により、本実施形態３によれば、信号検出部の不純物層５１の接続部分近傍に位置するゲート電極下のチャネル領域の外周部に、電荷転送幅を徐々に縮小するための障壁部を設けるため、電荷転送効率をより向上させることができる。この場合にも、上記実施形態１，２の場合と同様に、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転送ＣＣＤに用いた場合に、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、色偽信号として表れることもなく、画像の劣化の低減を図ることができる。
（実施形態４）
上記実施形態１〜３では、信号検出部の不純物層５１の接続部分近傍で、チャネル領域のチャネル幅が信号電荷転送方向に、信号検出部の不純物層５１の平面視領域幅またはそれ以下に絞りこまれた絞込み領域を形成したが、本実施形態４では、この絞込み領域を形成せずに、上記実施形態１，２の不純物領域３Ｂ、３Ｃと同等な不純物領域を形成する場合である。
【００５９】
図１３は、本実施形態４の電荷残り防止用の不純物領域の一構成例を示す平面図である。なお、上記実施形態１〜３と同様の部材の説明についてはここではその説明を省略し、異なる部分のみ説明する。
【００６０】
図１３の固体撮像装置４０Ａの場合のように、出力ゲート電極ＯＧ下のチャネル内に、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、信号検出部の不純物層５１より細い領域幅で第２不純物層４を注入しない不純物領域３Ｅを設けている。この不純物領域３Ｅは、不純物層５１側よりも領域幅が細く、かつ、周りから電荷を集めるために三方に放射状に開いたもみじ形状をしている。このもみじ形状の一つ一つは先端部分が細く構成されている。これによって、不純物領域３Ｅは、その周囲のチャネル領域よりもポテンシャル電位が深く、信号検出部の不純物層５１に近づくほど、狭いチャネル幅の方が浅くなるといういわゆるナローチャネル効果によってポテンシャル電位が信号電荷転送方向に徐々に深くなるように形成できる。
【００６１】
これによって、水平ＣＣＤ転送路から電荷検出部への電荷転送を確実に行って、電荷残りが生じる電荷転送不良を防止して電荷転送効率を向上させることができる。
【００６２】
なお、本実施形態４では、図１３に示すような電荷残り防止用のポテンシャル電位が深い不純物領域として、平面視もみじ形状としたが、これに限らず、図１４の固体撮像装置４０Ｂの場合のように、周りから電荷を集めるために、周囲よりもポテンシャル電位が深い台形状の不純物領域３Ｆとし、その中央部に電荷転送方向に更にポテンシャル電位が深い不純物領域３Ｇを形成するようにイオン注入工程を追加するようにしてもよい。
【００６３】
以上により、上記実施形態１〜４によれば、ＦＤ５の不純物層５１との接続部分に位置する出力ゲートＯＧ下のチャネル領域（第1不純物層３）に、このチャネル領域よりもポテンシャル電位が深くなるように、信号検出部の不純物層５１の平面視幅よりも狭い幅で不純物領域が形成されているため、ポテンシャル電位が深い不純物領域に信号電荷が引き寄せられ、また、狭いチャネル幅の方が浅くなるといういわゆるナローチャネル効果による電荷残りを防止できて、水平ＣＣＤ転送路から電荷検出部への電荷転送を確実に行うことができて、電荷転送効率を向上させることができる。
【００６４】
以上のように、本発明の好ましい実施形態１〜４を用いて本発明を例示してきたが、本発明は、この実施形態１〜４に限定して解釈されるべきものではない。本発明は、特許請求の範囲によってのみその範囲が解釈されるべきであることが理解される。当業者は、本発明の具体的な好ましい実施形態１〜４の記載から、本発明の記載および技術常識に基づいて等価な範囲を実施することができることが理解される。本明細書において引用した特許、特許出願および文献は、その内容自体が具体的に本明細書に記載されているのと同様にその内容が本明細書に対する参考として援用されるべきであることが理解される。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
本発明は、例えばイメージセンサなどに適用して好適な電荷結合素子（ＣＣＤ）を用いた固体撮像装置および、これを用いて撮像画像を表示部に表示可能とするカメラ付き携帯電話装置やデジタルカメラ装置などの電子情報装置の分野において、水平ＣＣＤ転送路から電荷検出部への電荷転送を確実に行って、電荷残りが生じる電荷転送不良を防止して電荷転送効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本発明の固体撮像装置における水平転送終端部分の実施形態１の要部構成例を示す平面図である。
【図２】図１の固体撮像装置のＡ−Ａ’線縦断面図である。
【図３】（ａ）は図１のＢ−Ｂ’線断面図、（ｂ）は図１のＣ−Ｃ’線断面図、（ｃ）はそれらのポテンシャル電位を示す図である。
【図４】（ａ）および（ｂ）は、図１のＡ−Ａ’線部分における駆動時のポテンシャル電位を示す図である。図1に示す固体撮像装置の出力ゲートOG近傍での電位勾配を示す図である。
【図５】本発明の固体撮像装置における水平転送終端部分の実施形態２の要部構成例を示す平面図である。
【図６】図５の固体撮像装置のＡ−Ａ’線縦断面図である。
【図７】（ａ）は図５のＢ−Ｂ’線断面図、（ｂ）は図５のＣ−Ｃ’線断面図、（ｃ）はそれらのポテンシャル電位を示す図である。
【図８】（ａ）および（ｂ）は、図５のＡ−Ａ’線部分における駆動時のポテンシャル電位を示す図である。
【図９】本発明の固体撮像装置における水平転送終端部分の実施形態３の要部構成例を示す平面図である。
【図１０】図９の固体撮像装置のＡ−Ａ’線縦断面図である。
【図１１】（ａ）は図９のＢ−Ｂ’線断面図、（ｂ）は図９のＣ−Ｃ’線断面図、（ｃ）はそれらのポテンシャル電位を示す図である。
【図１２】（ａ）および（ｂ）は、図９のＡ−Ａ’線部分における駆動時のポテンシャル電位を示す図である。
【図１３】本発明の実施形態４の電荷残り防止用の不純物領域の一構成例を示す平面図である。
【図１４】本発明の実施形態４の電荷残り防止用の不純物領域の他の構成例を示す平面図である。
【図１５】従来の固体撮像装置の水平転送終端部分の要部構成例を示す平面図である。
【図１６】図１５のＡ−Ａ’線縦断面図である。
【図１７】図１５の固体撮像装置の各駆動タイミング信号の駆動タイミング信号を示す図である。
【図１８】（ａ）は図１５のＢ−Ｂ’線断面図、（ｂ）は図１５のＣ−Ｃ’線断面図、（ｃ）はそれらのポテンシャル電位を示す図である。
【図１９】（ａ）および（ｂ）は、図１５のＡ−Ａ’線部分における駆動時のポテンシャル電位を示す図である。
【図２０】最集段の電極長Ｌ１＞図１５の固体撮像装置の電極長Ｌ２となる従来の固体撮像装置の水平転送部の終端部分の要部構成例を示す平面図である。
【図２１】（ａ）および（ｂ）は、図２０のＡ−Ａ線部分における駆動時のポテンシャル電位を示す図である。
【符号の説明】
【００６７】
１  半導体基板
２  Ｐ型ウェル領域
３  第1不純物層
４  第２不純物層
５  フローティングディフュージョン部（ＦＤ）
５１  フローティングディフュージョン部（ＦＤ）の不純物層
５２  トランジスタ
６  絶縁膜
７  第1層電極
８  第２層電極
９  出力アンプ
１０，２０，３０，４０Ａ，４０Ｂ  固体撮像装置
１１  水平転送部からＦＤにかけての構造において、水平転送部の終端部からＦＤにかけての部分に、転送幅を縮小するための障壁を複数段設けるのと同じＰ型拡散層
【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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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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