专利名称：固体摄像装置及其制造方法
技术领域：
本发明涉及具备了多个垂直电荷转送部和与上述垂直电荷转送部的一端或两端连接的水平电荷转送部的固体摄像装置。
背景技术：
行间转送型固体摄像装置具备有按矩阵状配置的多个光电转换部；与光电转换部的各列对应配置的多列垂直电荷转送部；与各垂直电荷转送部的一端电连接的水平电荷转送部；与水平电荷转送部的一端连接的输出电路部。在这种固体摄像装置中，由光电转换部发生的信号电荷在由垂直电荷转送部以垂直方向转送后，被送往水平电荷转送部，由该水平电荷转送部以水平方向(与垂直电荷转送部的转送方向正交的方向)转送，被送往输出电路部。
图21～图23是表示传统的行间转送型固体摄像装置中的垂直电荷转送部与水平电荷转送部的连接部附近的构造的模式图，图21是平面图，图22是图21的A-A′断面图，图23是图21的B-B′断面图。图中符号401是垂直电荷转送部，416是垂直电荷转送部与水平电荷转送部的连接部，403是水平电荷转送部，405是N--型半导体基片，406是P型阱层，407是P+型元件分离区，408是N型半导体区，409a、409b及409c是N-型半导体区，410是绝缘膜，411、412a、412b及413是垂直转送电极，414a及414b是第1水平转送电极，415a及415b是第2水平转送电极。
在垂直电荷转送部401中，在N--型半导体基片405的表层部形成P型阱层406，在P型阱层406的表层部形成作为垂直转送沟道区的N型半导体区408，在该N型半导体区408上通过绝缘膜410形成多个垂直转送电极411、412a、412b及413。各垂直转送电极按照时钟脉冲φV1、φV2、φV3或φV4被施加的原则配线。
此外在水平电荷转送部403，在上述P型阱层406的表层部形成作为水平转送沟道区的N型半导体区408，在该N型半导体区408上通过绝缘膜410形成有多个第1水平转送电极414a及414b。此外在第1水平转送电极之间的间隙内形成有N-型半导体区409a，在该N-型半导体区409a上通过绝缘膜410形成有第2水平转送电极415a及415b。各水平转送电极按照时钟脉冲φH1或φH2被施加的原则配线。
此外在垂直电荷转送部与水平电荷转送部的连接部416，配置于垂直电荷转送部401的终端的垂直转送电极(以下称「最终垂直转送电极」)413与第1水平转送电极414a被按照分离的原则配置，在该最终垂直转送电极413与第1水平转送电极414a的间隙内形成有N-型半导体区409b。此外在该N-型半导体区409b上覆有第2水平转送电极415a。
接下来，利用图24，图25及图26，对从上述固体摄像装置的垂直电荷转送部向水平电荷转送部的电荷转送动作作以说明。图26是在垂直电荷转送部及水平电荷转送部的各转送电极上施加的时钟脉冲的一例。图24及图25是表示由图26所示的时钟脉冲驱动的场合下的从垂直电荷转送部向水平电荷转送部的电荷转送时的电位分布的附图，图24是垂直电荷转送部与水平电荷转送部的连接部附近的电位图，图25是水平电荷转送部的电位图。在电位图中，假设电位向下为正，假设在斜线部内保持有电荷(以下同样)。
在时刻t1，垂直电荷转送部401内的信号电荷417在被施加了高电压VVH的垂直转送电极411及412b下蓄积。接下来在时刻t2，通过脉冲φV4从VHL变为VHH，脉冲φV2从VHH变为VHL，信号电荷417的一部分开始被从垂直电荷转送部401向水平电荷转送部403转送。接下来，在时刻t3，通过脉冲φV1从VHL变为VHH，脉冲φV3从VHH变为VHL，信号电荷417再次被从垂直电荷转送部401向水平电荷转送部403转送，在时刻t4，通过脉冲φV2从VHL变为VHH，脉冲φV4从VHH变为VHL，信号电荷417从垂直电荷转送部401向水平电荷转送部403的转送动作结束。此时，信号电荷417在被施加了水平电荷转送部403的VHH的第1水平转送电极414a下蓄积。下一信号电荷418被转送到被施加了高电压VHH的垂直转送电极411及412a下。在时刻t5，通过脉冲φV3从VHL变为VHH，脉冲φV1从VHH变为VHL，下一信号电荷418被转送到被施加了高电压VVH的垂直转送电极411及412b下。
然后，水平电荷转送部动作，在时刻t6，通过φH1从VHH变为VHL，φH2从VHL变为VHH，在第1水平电荷转送电极414a下保持的信号电荷417在第1水平转送电极414b的下部保持。此外在时刻t7，通过φH1从VHL变为VHH，φH2从VHH变为VHL，在第1水平电荷转送电极414b下保持的信号电荷417在被配置于前方的第1水平转送电极414a的下部保持。该动作被重复进行，信号电荷通过水平电荷转送部被转送。
如图25所示，在上述固体摄像装置动作时，在水平电荷转送部，在N-型半导体区409a下形成电位位垒419，由于该电位位垒419的存在，水平电荷转送部中的电荷的逆送被抑制。此外如图24所示，在垂直电荷转送部与水平电荷转送部的连接部416，在N-型半导体区409b下形成电位位垒420，由于该电位位垒420的存在，可抑制从水平电荷转送部向垂直电荷转送部的电荷的逆送。
不过，上述的现有固体摄像装置中，随着像素的细微化及水平电荷转送部的低电压驱动化的发展，从垂直电荷转送部向水平电荷转送部的电荷转送不再能平稳地进行，存在着发生一般被称为黑线不良的纵向线条状的显示异常等转送效率显著变劣的问题。以下利用图21、图24及图25，对发生这种问题的理由作以说明。
在现有的固体摄像装置中，由于随着像素细微化的进展，水平电荷转送部403的重复间距变窄，因而第1水平转送电极414a与第1水平转送电极415a之间的距离(LHBA)有必要变窄。另一方面，最终垂直转送电极413与水平电荷转送部403的第1水平转送电极414a之间的距离(LV-H)的设计可以与像素的细微化无关。因此，在现有的固体摄像装置中，如图21所示，随着像素的细微化的进展，按照连接部416中的最终垂直转送电极413与第1水平转送电极414a之间的距离(LV-H)大于水平电荷转送部中的第1水平转送电极之间的距离(LHBA)的原则设计。其结果是，水平电荷转送部的N-型半导体区409a中的短沟道效果比连接部的N-型半导体区409b中的短沟道效果显著，如图24及图25所示，与水平电荷转送部的电位位垒419相比，垂直电荷转送部与水平电荷转送部的连接部的电位位垒420形成得更大。因此，即使把被施加于水平电荷转送部403的时钟脉冲φH1及φH2的高电压设定到了在水平电荷转送部403中不发生转送不良的电压，在从时刻t2及时刻t3下的垂直电荷转送部401向水平电荷转送部403的电荷转送中，有时也会产生基于转送障碍421的信号电荷转送残留量422，发生被称为黑线不良的纵向线条状的显示异常。即，如果推行被施加于水平电荷转送部403的时钟脉冲φH1及φH2的低电压化，则在水平电荷转送部403本体发生转送不良之前，将先在垂直电荷转送部与水平电荷转送部的连接部发生转送不良，因而水平电荷转送部403的低电压驱动化是困难的。
发明内容
本发明的固体摄像装置，其构成为具备垂直电荷转送部；与上述垂直电荷转送部的至少一方的端部连接，接受从上述垂直电荷转送部转送的电荷，并将其转送的水平电荷转送部，其中上述垂直电荷转送部具备垂直转送沟道区；在上述垂直转送沟道区上形成的多个垂直转送电极，上述水平电荷转送部具备水平转送沟道区；在上述水平转送沟道区上形成的多个第1水平转送电极；在上述第1水平转送电极之间配置的多个第2水平转送电极，上述第1水平转送电极下的电位高于与该电极邻接，而且被配置在该电极相对转送方向的后方的第2水平转送电极下的电位，其特征在于在上述垂直电荷转送部与上述水平电荷转送部的连接部，配置于上述垂直电荷转送部的终端的最终垂直转送电极与上述水平电荷转送部的上述第1水平转送电极被按照互相分离的原则配置，在该最终垂直转送电极与第1水平转送电极之间配置有上述第2水平转送电极，上述连接部中的上述最终垂直转送电极与上述第1水平转送电极之间的距离等于或短于上述水平电荷转送部中的上述第1水平转送电极之间的距离。
另外，本发明的固体摄像装置的制造方法，是一种具备了垂直电荷转送部；与上述垂直电荷转送部的至少一方的端部连接，接受从上述垂直电荷转送部转送的电荷，并将其转送的水平电荷转送部的固体摄像装置的制造方法，其特征在于包含在半导体基片内，形成垂直转送沟道区及水平转送沟道区的工序；在上述垂直转送沟道区上，形成多个第1垂直转送电极及被配置在上述垂直电荷转送部的终端的最终垂直转送电极，在上述水平转送沟道区上形成多个第1水平转送电极的工序；在上述垂直转送沟道区上，按照被配置在上述第1垂直转送电极之间的原则形成多个第2垂直转送电极，形成上述垂直电荷转送部，在上述水平转送沟道区上按照被配置在上述第1水平转送电极之间的原则形成多个第2水平转送电极，形成上述水平电荷转送部的工序，在成为上述垂直电荷转送部与上述水平电荷转送部的连接部的区域，按照互相分离的原则形成最终垂直转送电极与第1水平转送电极，按照其一部分被配置在上述最终垂直转送电极与上述第1水平转送电极之间的原则形成上述第2水平转送电极，使成为上述连接部的区域中的最终垂直转送电极与第1水平转送电极之间的距离等于或短于上述水平电荷转送部中的上述第1水平转送电极之间的距离。
图1是表示本发明实施方式1涉及的固体摄像装置构造一例的平面图。
图2是图1的A-A′断面图。
图3是图1的B-B′断面图。
图4是表示驱动了上述固体摄像装置时垂直电荷转送部与水平电荷转送部的连接部内的电位分布的附图。
图5是表示驱动了上述固体摄像装置时水平电荷转送部内的电位分布的附图。
图6是表示上述固体摄像装置制造方法一例的工序断面图，相当于图1的A-A′断面。
图7是表示上述固体摄像装置制造方法一例的工序断面图，相当于图1的B-B′断面。
图8是表示本发明实施方式3涉及的固体摄像装置构造一例的平面图。
图9是图8的A-A′断面图。
图10是图8的B-B′断面图。
图11是表示上述固体摄像装置制造方法一例的工序断面图，相当于图8的A-A′断面。
图12是表示上述固体摄像装置制造方法一例的工序断面图，相当于图8的B-B′断面。
图13是表示上述固体摄像装置制造方法另一例的工序断面图，相当于图8的A-A′断面。
图14是表示本发明实施方式4涉及的固体摄像装置构造一例的平面图。
图15A是图14的A-A′断面图，图15B是表示图15A所示部分的电位分布的附图。
图16A是图14的A-A′断面图，图16B是表示图16A所示部分的电位分布的附图。
图17是表示本发明实施方式5涉及的固体摄像装置构造一例的平面图。
图18是图17的A-A′断面图。
图19是图17的B-B′断面图。
图20是表示本发明的固体摄像装置构造一例的模式图。
图21是表示现有的固体摄像装置构造一例的平面图。
图22是图21的A-A′断面图。
图23是图21的B-B′断面图。
图24是表示驱动了上述现有固体摄像装置时垂直电荷转送部与水平电荷转送部的连接部内的电位分布的附图。
图25是表示驱动了上述现有固体摄像装置时水平电荷转送部内的电位分布的附图。
图26是表示用于驱动本发明的固体摄像装置的时钟脉冲一例的附图。
图27是表示实施例及比较例的固体摄像装置内的水平电荷转送部的驱动电压与电荷转送残留量之间关系的曲线图。
图28是用于说明电荷转送残留量的定义的模式图。
实施方式如上所述，本发明的固体摄像装置是一种固体摄像装置，其构成为具备垂直电荷转送部；与上述垂直电荷转送部的至少一方的端部连接，接受从上述垂直电荷转送部转送的电荷，并将其转送的水平电荷转送部，上述垂直电荷转送部具备垂直转送沟道区；在上述垂直转送沟道区上形成的多个垂直转送电极，上述水平电荷转送部具备水平转送沟道区；在上述水平转送沟道区上形成的多个第1水平转送电极；在上述第1水平转送电极之间配置的多个第2水平转送电极，上述第1水平转送电极下的电位高于与该电极邻接，而且被配置在该电极相对转送方向的后方的第2水平转送电极下的电位，其特征在于在上述垂直电荷转送部与上述水平电荷转送部的连接部，配置于上述垂直电荷转送部的终端的最终垂直转送电极与上述水平电荷转送部的上述第1水平转送电极被按照互相分离的原则配置，在该最终垂直转送电极与第1水平转送电极之间配置有上述第2水平转送电极，上述连接部中的上述最终垂直转送电极与上述第1水平转送电极之间的距离等于或短于上述水平电荷转送部中的上述第1水平转送电极之间的距离。
根据这种固体摄像装置，在上述连接部，可使在最终垂直转送电极与第1水平转送电极之间形成的电位位垒等于或小于上述水平电荷转送部中在上述第1水平转送电极之间形成的电位位垒。因此，即使降低水平电荷转送部的驱动电压，也可充分抑制在垂直电荷转送部与水平电荷转送部的连接部的转送不良，可抑制由上述连接部的转送不良所引起的显示异常的发生。
在上述固体摄像装置中，最好在上述连接部，在上述最终垂直转送电极与上述第1水平转送电极之间形成第1电位位垒区，在上述水平电荷转送部，在上述第1水平转送电极之间形成第2电位位垒区。根据这种最佳示例，可以可靠地抑制水平电荷转送部及连接部中的电荷逆送。
此外在上述固体摄像装置中，可以通过使在上述第1水平转送电极下存在的区域的杂质浓度与在上述第2水平转送电极下存在的区域的杂质浓度不同而形成上述第1电位位垒区及上述第2电位位垒区。
在该场合下，上述第1电位位垒区的垂直方向上的尺寸最好短于上述最终垂直转送电极与上述第1水平转送电极之间的距离。根据该最佳示例，即使上述最终垂直转送电极与上述第1水平转送电极之间的距离等于上述第1水平转送电极之间的距离，也可使在最终垂直电荷转送电极与第1水平转送电极之间形成的电位位垒小于在上述第1水平转送电极之间形成的电位位垒。因而可实现水平电荷转送部的更进一步的低电压驱动化和垂直电荷转送部与水平电荷转送部的连接部的转送不良的进一步抑制。
在上述固体摄像装置中，也可以通过使在上述第1水平转送电极上施加的电压与在上述第2水平转送电极上施加的电压不同而形成上述第1电位位垒区及上述第2电位位垒区。
在上述固体摄像装置中，最好上述第2电位位垒区按照与上述垂直转送沟道区不重合的原则形成。根据该最佳示例，可以使垂直电荷转送部与水平电荷转送部的连接部的电位位垒进一步缩小。因而可实现水平电荷转送部的更进一步的低电压驱动化和垂直电荷转送部与水平电荷转送部的连接部的转送不良的进一步抑制。
本发明的固体摄像装置的制造方法是一种具备了垂直电荷转送部；与上述垂直电荷转送部的至少一方的端部连接，接受从上述垂直电荷转送部转送的电荷，并将其转送的水平电荷转送部的固体摄像装置的制造方法，其特征在于包含在半导体基片内，形成垂直转送沟道区及水平转送沟道区的工序；在上述垂直转送沟道区上，形成多个第1垂直转送电极及被配置在上述垂直电荷转送部的终端的最终垂直转送电极，在上述水平转送沟道区上形成多个第1水平转送电极的工序；在上述垂直转送沟道区上，按照被配置在上述第1垂直转送电极之间的原则形成多个第2垂直转送电极，形成上述垂直电荷转送部，在上述水平转送沟道区上按照被配置在上述第1水平转送电极之间的原则形成多个第2水平转送电极，形成上述水平电荷转送部的工序，在成为上述垂直电荷转送部与上述水平电荷转送部的连接部的区域，按照互相分离的原则形成最终垂直转送电极与第1水平转送电极，按照其一部分被配置在上述最终垂直转送电极与上述第1水平转送电极之间的原则形成上述第2水平转送电极，使成为上述连接部的区域中的最终垂直转送电极与第1水平转送电极之间的距离等于或短于上述水平电荷转送部中的上述第1水平转送电极之间的距离。
根据这种制造方法，可以有效地制造具备了最终垂直转送电极与第1水平转送电极之间的距离及水平电荷转送部中的第1水平转送电极之间的距离的偏差得到抑制，即使在低电压下也能稳定动作的水平电荷转送部的本发明的固体摄像装置。
在上述制造方法中，最好还包含把上述最终垂直转送电极与上述第1水平转送电极作为掩模，离子注入与上述垂直转送沟道区及上述水平转送沟道区不同的导电型杂质，在上述最终垂直转送电极与上述第1水平转送电极之间形成第1电位位垒区，在上述第1水平转送电极之间形成第2电位位垒区的工序。根据这种最佳示例，可以有效地制造能可靠地抑制水平电荷转送部与连接部中的电荷逆送的固体摄像装置。
在上述制造方法中，在形成上述第1电位位垒区及上述第2电位位垒区的工序中，最好使杂质的注入方向相对上述半导体基片的表面在上述垂直电荷转送部中的转送方向或转送方向的相反方向上倾斜。根据这种最佳示例，由于上述第1电位位垒区的垂直方向上的尺寸小于上述最终垂直转送电极与上述第1水平转送电极之间的距离，因而可制造能实现水平电荷转送部的更进一步的低电压驱动化和垂直电荷转送部与水平电荷转送部的连接部的转送不良的进一步抑制的固体摄像装置。
接下来，对本发明的最佳实施方式作详细说明。
(实施方式1)参照附图对本发明的实施方式1涉及的固体摄像装置一例作以说明。
图20是表示实施方式1涉及的固体摄像装置的一例的模式图。图1～图3是表示上述固体摄像装置的垂直电荷转送部与水平电荷转送部的连接部附近的构造一例的模式图，图1是平面图，图2是图1的A-A′断面图，图3是图1的B-B′断面图。图中符号101是垂直电荷转送部，102是光电转换部，103是水平电荷转送部，104是输出电路部，105是N--型半导体基片，106是P型阱层，107是P+型元件分离区，108是N型半导体区，109a、109b及109c是N-型半导体区，110是绝缘膜，111、112a、112b及113是垂直转送电极，114a及114b是第1水平转送电极，115a及115b是第2水平转送电极，116是垂直电荷转送部与水平电荷转送部的连接部。
如图20所示，该固体摄像装置具备按矩阵状配置的多个光电转换部102；与光电转换部102的各列对应配置的多列垂直电荷转送部101；与各垂直电荷转送部101的一端电连接的水平电荷转送部103；与水平电荷转送部103的一端连接的输出电路部104。
如图1及图2所示，在垂直电荷转送部101，在N--型半导体基片105的表层部形成有P型阱层106，在P型阱层106的表层部形成作为垂直转送沟道区的N型半导体区108，在该N型半导体区108上通过绝缘膜110形成多个垂直转送电极111、112a、112b及113。N型半导体区108在作为垂直电荷转送部的转送方向的垂直方向上延伸，其杂质浓度为比如1×1016～1×1018cm-3，最好为5×1016～5×1017cm-3。此外在各垂直转送电极中，按照时钟脉冲φV1、φV2、φV3或φV4被施加的原则配线。
如图1及图3所示，在水平电荷转送部103中，在N--型半导体基片105的表层部形成有P型阱层106，在P型阱层106的表层部形成作为水平转送沟道区的N型半导体区108，在该N型半导体区108上通过绝缘膜110形成多个第1水平转送电极114a及114b。此外在第1水平转送电极之间的间隙内，在N型半导体区108内，形成有作为电位位垒区的N-型半导体区109a，在该N-型半导体区109a上通过绝缘膜110形成有第2水平转送电极115a及115b。
换言之，水平电荷转送部的一段由N型半导体区108、相对转送方向被配置在N型半导体区108的后方的N-型半导体区109a、在N型半导体区108上形成的第1水平转送电极114a或114b、在N-型半导体区109a上形成的第2水平转送电极115a或115b构成，具有与此相同的构成的多个段被配置在水平方向上，构成水平电荷转送部。
在水平电荷转送部103，N型半导体区108作为保持电荷的区域而起作用。其杂质浓度最好与垂直电荷转送部101内的N型半导体区108的杂质浓度相同，具体地说是比如1×1016～1×1018cm-3，最好为5×1016～5×1017cm-3。此外N-型半导体区109a作为用于防止电荷逆送的电位位垒区而起作用。该N-型半导体区109a的水平方向上的尺寸(L′HBA)没有特别限定，比如与第1水平转送电极之间的距离(LHBA)相同。此外其杂质浓度比如为9×1015～9×1017cm-3，最好为4×1016～4×1017cm-3。
第1水平转送电极114a及114b起着用于保持电荷的存储栅极的作用，第2水平转送电极115a及115b起着用于防止电荷逆送的屏障栅极的作用。在本实施方式中，按照构成同一段的第1水平转送电极和第2水平转送电极被连接，施加同一脉冲的原则配线。在构成各段的水平转送电极中，分别按照施加时钟脉冲φH1或φH2的原则配线。
如图1及图2所示，在垂直电荷转送部101与水平电荷转送部103的连接部116，各垂直电荷转送部101分别按照与水平电荷转送部103的其它段连接的原则配置。此外各垂直电荷转送部101的垂直转送沟道区延伸至连接部，该垂直转送沟道区与水平电荷转送部103的水平转送沟道区连接。
在上述连接部116中，构成水平电荷转送部的与垂直电荷转送部连接的段的第1水平转送电极114a被按照覆盖延伸到连接部的垂直转送沟道区的至少一部的原则配置。此外该第1水平转送电极114a被按照与被配置于垂直电荷转送部101的终端的垂直转送电极(即最终垂直转送电极)113分离的原则配置。
在该第1水平转送电极114a与最终垂直转送电极113的间隙内，形成有N-型半导体区109b。该N-型半导体区109b作为用于防止垂直电荷转送部与水平电荷转送部的连接部116中的电荷逆送的电位位垒区而起作用。N-型半导体区109b的垂直方向上的尺寸(L′V-H)没有特别限定，比如与最终垂直转送电极113与第1水平转送电极114a之间的距离(LV-H)相同。此外N-型半导体区109b的杂质浓度与N-型半导体区109a的杂质浓度相同，比如为9×1015～9×1017cm-3，最好为4×1016～4×1017cm-3。
此外在上述连接部116中，构成水平电荷转送部的与垂直电荷转送部连接的段的第2水平转送电极115a被按照覆盖最终垂直转送电极113与第1水平转送电极114a的间隙的原则配置。即，在连接部116，第2水平转送电极115a覆盖N-型半导体区109b。
在上述固体摄像装置中，在上述连接部116，垂直电荷转送部的最终垂直转送电极113与构成与该垂直电荷转送部连接的段的第1水平转送电极114a之间的距离(LV-H)等于或短于第1水平转送电极114a与构成其邻段的第1水平转送电极114b之间的距离(LHBA)而构成。
换言之，在构成与垂直电荷转送部连接的段的第2水平转送电极115a中，被配置于最终垂直转送电极113与第1水平转送电极114a之间的部分在垂直方向上的长度等于或短于被配置于水平电荷转送部的第1水平转送电极之间的部分在水平方向上的长度而构成。这里，所谓「电极长度」意味着在半导体区域上通过绝缘膜形成的部分的长度，比如是如图1～图3所示，在第2水平转送电极115a的一部分在其它电极(第2水平转送电极114a、垂直转送电极113)上形成的场合下，除了在其它电极上形成的部分之外的部分的长度。
由于最终垂直转送电极113与第1水平电荷转送电极114a之间的距离(LV-H)越短，N-型半导体区109b中的短沟道效果越大，因而可提高从垂直电荷转送部101向水平电荷转送部103的电荷转送效果。为得到充分的短沟道效果，上述距离LV-H最好为3μm以下，1.5μm以下更好。
虽然对于第1水平电荷转送电极114a与第1水平电荷转送电极114b之间的距离(LHBA)等于还是大于上述距离LV-H没有特别限定，但为了在水平电荷转送部中能得到良好的转送效率，可设定在比如3μm以下，最好在1.5μm以下。
虽然对于上述距离LV-H及上述距离LHBA的下限没有特别限定，但最好达到在用于电极形成的处理(比如光刻及蚀刻)中可加工的最小尺寸以上，具体地说最好处于0.2μm以上。
此外最终垂直转送电极113与第1水平电荷转送电极114a之间的距离(LV-H)最好处于第1水平电荷转送电极114a与第1水平电荷转送电极114b之间的距离(LHBA)的50～100％。
接下来，对上述固体摄像装置的动作作以说明。
图26是被施加于垂直电荷转送部及水平电荷转送部的各转送电极的时钟脉冲一例。在同图中，φV1～φV4是施加于垂直转送电极的脉冲，φH1及φH2是施加于水平转送电极的脉冲。此外在各脉冲中，VVH及VHH表示高电压，VVL及VHL表示低电压。此外图4及图5是以图26的脉冲驱动时的电位图，图4表示垂直电荷转送部与水平电荷转送部的连接部的电位分布，图5表示水平电荷转送部的电位分布。
在上述固体摄像装置中，首先由光电转换部生成的信号电荷在垂直电荷转送部被读出。该信号电荷在由垂直电荷转送部按垂直方向转送后，被从垂直电荷转送部向水平电荷转送部转送。这样，在水平电荷转送部被按水平方向转送，向输出电路部发送。
以下利用图26及图4对从垂直电荷转送部向水平电荷转送部的电荷转送动作作以说明。
从垂直电荷转送部向水平电荷转送部的电荷转送在使水平电荷转送部中的电荷转送停止的期间，即水平消隐期间被实施。在该期间，φH1为VHH，φH2为VHL。因此，构成与垂直电荷转送部连接的段的水平转送电极114a及115a下的电位高于构成其它段的水平转送电极114b及115b下的电位。此外由于在第2水平转送电极115a下形成N-型半导体区109a，因而第2水平转送电极115a下部的电位低于第1水平转送电极114a下部的电位，在此形成电位位垒119。因此构成与垂直电荷转送部连接的段的第1水平转送电极114a下部的电位高于其它部分，在此形成电位阱(参照图5)。
在时刻t1，通过在φV2及φV3施加VVH，在φV1及φV4施加VHL，信号电荷117在施加了高电压VVH的垂直转送电极111及112b下被保持。
在时刻t2，通过φV4从VVL变为VVH，φV2从VVH变为VVL，除了信号电荷的转送残留量122，信号电荷117被从垂直电荷转送部101向水平电荷转送部103转送。此外在时刻t3，通过φV1从VVL变为VVH，φV3从VVH变为VVL，信号电荷的转送残留量122被从垂直电荷转送部101向水平电荷转送部103转送，从垂直电荷转送部101向水平电荷转送部103的信号电荷117的转送动作结束。
在该从垂直电荷转送部101向水平电荷转送部103的电荷转送中，信号电荷117通过最终垂直转送电极113的下部以及被配置于最终垂直转送电极113与第1水平转送电极114a之间的第2水平转送电极115a的下部，被转送至形成于第1水平电荷转送电极114a下部的电位阱。此时，如图4所示，由于在被配置于最终垂直转送电极113与第1水平转送电极114a之间的第2水平转送电极115a下形成N-型半导体区109b，因而第2水平转送电极115a下部的电位将低于第1水平转送电极114a下部的电位，在此形成电位位垒120。由于该电位位垒120的存在，可防止连接部的信号电荷的逆送。
接下来，在时刻t4，通过φV2从VVL变为VVH，φV4从VVH变为VVL，下一信号电荷118被转送至施加了高电压VHH的第1电荷转送电极111及第2电荷转送电极112a下。最后在时刻t5，通过φV3从VVL变为VVH，φV1从VVH变为VVL，下一信号电荷118被转送至施加了VVH的垂直转送电极111及112b下部，返回与时刻t1时相同的初始状态。
接下来，利用图26及图5，对水平电荷转送部中的电荷转送动作作以说明。
在从垂直电荷转送部向水平电荷转送部的电荷转送结束的时点下(时刻t5)，如上所述，φH1为VHH，φH2为VHL。此时，在第1水平转送电极114a下部形成电位阱，在此保持从垂直电荷转送部转送的信号电荷117。
接下来，在时刻t6，通过φH1从VHH变为VHL，φH2从VHL变为VHH，水平转送电极114a及115a下部的电位将低于水平转送电极114b及115b的电位。此外由于在第2水平转送电极115b下形成N-型半导体区109a，因而第2水平转送电极115b下部的电位低于第1水平转送电极114b下部的电位，在此形成电位位垒119。因此第1水平转送电极114b下部的电位高于其它部分，在此保持信号电荷。此外此时由于该电位位垒119的存在，可防止信号电荷的逆送。
接下来，在时刻t7，通过φH1从VHL变为VHH，φH2从VHH变为VHL，第1水平转送电极114a下部的电位将高于其它部分，在此保持信号电荷。通过重复上述动作，信号电荷117由水平电荷转送部转送。
接下来，对通过这种固体摄像装置达到的效果作以说明。
如上所述，在上述固体摄像装置中，垂直电荷转送部101的最终垂直转送电极113与水平电荷转送部103的第1水平转送电极114a之间的距离(LV-H)等于或短于第1水平电荷转送电极114a与相邻的第1水平电荷转送电极114b之间的距离(LHBA)。
因此，在垂直电荷转送部与水平电荷转送部的连接部中存在的N-型半导体区109b中的短沟道效果等于或显著于水平电荷转送部中存在的N-型半导体区109a中的短沟道效果。这样，可以使连接部的N-型半导体区109b的电位等于或高于水平电荷转送部的N-型半导体区109a的电位。因此，即使使在水平转送电极中施加的电压达到低电压化，如果处于可充分抑制水平电荷转送部中的转送不良的范围，便可充分抑制垂直电荷转送部与水平电荷转送部的连接部中的转送不良。其结果是，可在实现驱动电压的低电压化的同时，抑制由转送不良所引起的显示异常(比如一般黑线不良等显示画面上出现的纵线条状的显示异常)。
(实施方式2)接下来，对上述实施方式1涉及的固体摄像装置的制造方法一例作以说明。图6及图7是用于说明上述固体摄像装置制造方法一例的附图，图6表示相当于图1的A-A′断面的部分，图7表示相当于图1的B-B′断面的部分。
首先，在N--型半导体基片105的表层部形成P型阱层106，在P型阱层106的表层部形成成为垂直电荷转送部及水平电荷转送部的转送沟道的N型半导体区108。接着，在N型半导体区108表面，形成比如硅氧化膜、硅氮化膜等绝缘膜110。
在绝缘膜110上，至少形成最终垂直转送电极113和多个第1水平转送电极114a及114b。此时，垂直电荷转送部的其它垂直转送电极111最好也同时形成(以下把与最终垂直转送电极同时形成的垂直转送电极称为「第1垂直转送电极」)。
多个第1水平转送电极114a及114b被按照互相分离的原则在水平方向上配置而形成。此外最终垂直转送电极113与第1水平转送电极114a被按照互相分离的原则形成。此时按照最终垂直转送电极113与第1水平转送电极114a之间的距离等于或短于在水平方向上邻接的第1水平转送电极114a与第1水平转送电极114b之间的距离的原则被调整。此外有关这些距离的具体值与上述相同。
接下来，按照全面覆盖形成了垂直电荷转送部的区域的原则，形成光敏抗蚀层125。该光敏抗蚀层125如图6(a)及图7(b)所示，按照不覆盖成为垂直电荷转送部与水平电荷转送部的连接部116的区域及水平电荷转送部103被形成的区域的原则被形成。即，最终垂直转送电极113与第1水平转送电极114a之间的间隙及第1水平转送电极114a与114b之间的间隙不被光敏抗蚀层125覆盖。
把光敏抗蚀层125、最终垂直转送电极113、第1水平电荷转送电极114a及114b作为掩膜用，在上述基片上，离子注入比如硼(B)、氟化硼(BF2)等P型杂质(图6(a)及图7(b))。此外虽然在本实施方式中不作特别限定，但杂质的注入方向123处于相对基片面的几乎直角方向。
通过该离子注入，在最终垂直转送电极113与第1水平转送电极114a之间的间隙以及在水平方向上邻接的第1水平转送电极114a与114b之间的间隙中，在N型半导体区108内注入P型杂质。其结果是，在最终垂直转送电极113与第1水平转送电极114a的间隙以及第1水平转送电极114a与114b的间隙中，N-型半导体区109b及109a分别被自行匹配地形成。
然后，按照覆盖最终垂直转送电极113与第1水平转送电极114a及114b的原则形成层间绝缘膜124。此外在第1水平转送电极之间的间隙内，形成第2水平电荷转送电极115a及115b(图7(b))。此时第2水平电荷转送电极115a在连接部116按照覆盖最终垂直转送电极113与第1水平转送电极114a之间的间隙的原则形成。同时在最终垂直转送电极113与第1垂直转送电极111的间隙及第1垂直转送电极111之间的间隙中分别形成垂直转送电极112a及112b(图6(b))(以下把由该工序形成的垂直转送电极称为「第2垂直转送电极」)。其后，根据需要，通过形成比如配线、遮光膜等，制造固体摄像装置。
根据这种制造方法，最终垂直电荷转送电极113与第1水平电荷转送电极114a通过同一工序被形成，N-型半导体区109a及109b通过把这些电极作为了掩膜的同一离子注入工序分别被自匹配地形成。因此，如果按照使最终垂直转送电极113与第1水平转送电极114a的间隙等于或小于第1水平转送电极114a与114b的间隙的原则形成，则可有效地制造上述的固体摄像装置。
(实施方式3)图8～图10是表示本发明实施方式3涉及的固体摄像装置构造一例的附图。这些附图是表示垂直电荷转送部与水平电荷转送部的连接部附近的构造一例的模式图，图8是平面图，图9是图8的A-A′断面图，图10是图8的B-B′断面图。此外在这些图中，与图1相同的部件附加同一编号。
如图8及图9所示，在该固体摄像装置中，在垂直电荷转送部101与水平电荷转送部103的连接部116中，在最终垂直转送电极113与第1水平转送电极114a的间隙内形成有N-型半导体区109b，按照该N-型半导体区109b的垂直方向上的尺寸(L′V-H)小于最终垂直转送电极113与第1水平转送电极114a之间的距离(LV-H)的原则被调整。
N-型半导体区109b的垂直方向上的尺寸(L′V-H)最好为最终垂直转送电极113与第1水平电荷转送电极114a之间的距离(LV-H)的50～100％。
对于N-型半导体区109b的垂直方向上的尺寸(L′V-H)的具体值没有特别限定，可根据比如N-型半导体区109b的杂质浓度、绝缘膜110的厚度、驱动电压的大小等作适当设定。上述尺寸(L′V-H)比如设定为3μm以下，最好为1.5μm以下。
另一方面，在水平电荷转送部103中，第1水平转送电极114a与114b的间隙内形成有N-型半导体区109a。该N-型半导体区109a的水平方向上的尺寸(L′HBA)等于第1水平转送电极114a与114b之间的距离(LHBA)。
这样，在最终垂直转送电极113与第1水平转送电极114a之间的距离(LV-H)短于第1水平转送电极114a与114b之间的距离(LHBA)的场合下当然不必说，即使是在二者相等的场合下，形成于连接部116的N-型半导体区109b在垂直方向上的长度(L′V-H)也短于在水平电荷转送部103中形成的N-型半导体区109a在水平方向上的长度(L′HBA)。
这样，在上述固体摄像装置中，N-型半导体区109b在垂直方向上的长度(L′V-H)短于N-型半导体区109a在水平方向上的长度(L′HBA)。因此不仅在连接部116中的最终垂直转送电极113与第1水平转送电极114a之间的距离(LV-H)短于水平电荷转送部103中的第1水平转送电极114a与114b之间的距离(LHBA)的场合下，即使在这些距离相等(LV-H＝LHBA)的场合下，也可使连接部116的N-型半导体区109b的电位高于水平电荷转送部103的N-型半导体区109a的电位。因而实施方式1中说明的效果可更显著地出现，可实现驱动电压的进一步低电压化，以及由转送不良所引起的显示异常(比如一般黑线不良等显示画面上出现的纵线条状的显示异常)的进一步抑制。
这样，本实施方式在最终垂直转送电极与第1水平转送电极之间的距离(LV-H)与第1水平转送电极之间的距离(LHBA)相等的场合下有效，在比如随着像素细微化的发展，必须按可进行光刻及蚀刻的最小尺寸形成上述距离(LV-H)与上述距离(LHBA)的场合下尤其有效。
此外上述固体摄像装置除了N-型半导体区109b在垂直方向上的尺寸(L′V-H)小于最终垂直转送电极113与第1水平转送电极114a之间的距离(LV-H)以外，具有与实施方式1涉及的固体摄像装置相同的构造。此外由于上述固体摄像装置的动作与实施方式1实质上相同，因而省略其详细说明。
接下来，对上述固体摄像装置的制造方法一例作以说明。图11及图12是用于说明上述固体摄像装置制造方法一例的附图，图11表示相当于图8的A-A′断面的部分，图12表示相当于图8的B-B′断面的部分。
首先，在N--型半导体基片105的表层部形成P型阱层106，在P型阱层106的表层部形成N型半导体区108。此外在上述N型半导体区域上通过绝缘膜110形成最终垂直转送电极113、第1垂直转送电极111、第1水平转送电极114a及114b。接着，按照全面覆盖形成了垂直电荷转送部的区域的原则，形成光敏抗蚀层125。此外此前的工序与实施方式2中说明的制造方法同样实施。
接下来，把光敏抗蚀层125、最终垂直转送电极113、第1水平电荷转送电极114a及114b作为掩膜用，在上述基片上，离子注入比如硼(B)、氟化硼(BF2)等P型杂质(图11(a)及图12(a))。通过该离子注入，在最终垂直转送电极113与第1水平转送电极114a的间隙及第1水平转送电极114a与114b之间的间隙中，N-型半导体区109b及109a分别被自行匹配地形成。
如图11(a)所示，在本实施方式下，该离子注入在使P型杂质的注入方向123从相对基片面的直角方向向垂直电荷转送部的转送方向倾斜的状态下被实施。这样，可以使N-型半导体区109b与最终垂直转送电极113分离而形成。其结果是，可不受掩膜的吻合偏移等影响，使该N-型半导体区109b的垂直方向上的长度(L′V-H)短于最终垂直转送电极113与第1水平转送电极114a之间的距离(LV-H)而形成。
此外由于离子的注入方向在垂直电荷转送部中的转送方向上倾斜，因而如图12(a)所示，在水平电荷转送部中形成的N-型半导体区109a在水平方向上的长度(L′HBA)与第1水平转送电极之间的距离(LHBA)相等。
这样，即使最终垂直转送电极与第1水平转送电极之间的距离(LV-H)与第1水平转送电极之间的距离(LHBA)相等的场合下，在连接部中形成的N-型半导体区109b在垂直方向上的长度(L′V-H)也将短于在水平电荷转送部中形成的N-型半导体区109a在水平方向上的长度(L′HBA)。
注入方向的倾斜角度(θ)没有特别限定。但是如果倾斜角度(θ)过大，N-型半导体区109b可能会深入到最终垂直转送电极113的下部或第1水平转送电极114a的下部。因此，倾斜角度(θ)最好为45度以下。如为5～30度则更好。
然后，形成层间绝缘膜124、第2水平电荷转送电极115a及115b、第2垂直转送电极(图11(b)，图12(b))。此外该工序可与在实施方式2中说明的制造方法同样实施。其后，根据需要，通过形成比如配线、遮光膜等，制造固体摄像装置。
根据该制造方法，与实施方式2中说明的制造方法同样，由于通过同一工序形成最终垂直转送电极113与第1水平电荷转送电极114a，通过把这些电极作为了掩膜的同一离子注入工序自行匹配地形成N-型半导体区109a及109b，因而可有效地制造上述的固体摄像装置。
此外在上述制造方法中，如图13(a)所示，离子的注入方向123可以向与垂直电荷转送部中的转送方向相反的方向倾斜。在该场合下，如图13(b)所示，可以使N-型半导体区109b与第1水平转送电极114a分离而形成。其结果是，可使该N-型半导体区109b的垂直方向上的长度(L′V-H)短于最终垂直转送电极113与第1水平转送电极114a之间的距离(LV-H)而形成，可得到与上述同样的效果。
(实施方式4)虽然在实施方式1下的固体摄像装置中，通过设置N-型半导体区109a及109b，在垂直电荷转送部与水平电荷转送部的连接部及水平电荷转送部的第1水平转送电极之间，形成用于防止电荷逆送的电位位垒119及120，但本发明并不局限于这种方式。比如可通过使在第1水平转送电极上施加的电压与在第2水平转送电极上施加的电压不同而形成该电位位垒。以下对该实施方式作以说明。
图14～16是表示本发明的实施方式4涉及的固体摄像装置构造一例的附图。这些附图是表示垂直电荷转送部与水平电荷转送部的连接部附近的构造一例的模式图，图14是平面图，图15是图14的A-A′断面图，图16是图14的B-B′断面图。此外在这些附图中，与图1相同的部件附加同一编号。
如图14及图16所示，在该固体摄像装置的水平电荷转送部，在第1水平转送电极114a与114b的间隙(第2水平转送电极115a及115b的下部)中，与第1水平转送电极114a及114b的下部同样，存在N型半导体区108。即，在本实施方式下的固体摄像装置中，不存在实施方式1中说明的N-型半导体区109a。此外在本实施方式中，构成同一段的第1水平转送电极与第2水平转送电极被按照施加互为不同的时钟脉冲的原则配线。
此外如图14及图15所示，在垂直电荷转送部与水平电荷转送部的连接部116，与实施方式1同样，按照第1水平转送电极114a与最终垂直转送电极113分离的原则配置，第2水平转送电极115a覆盖该第1水平转送电极114a与最终垂直转送电极113的间隙。不过，在本实施方式中，在第1水平转送电极114a与最终垂直转送电极113的间隙内，存在从垂直电荷转送部延伸的N型半导体区108。即，在第1水平转送电极114a与最终垂直转送电极113的间隙内，不存在实施方式1下的N-型半导体区109b。
此外上述固体摄像装置中，除了不存在N-型半导体区109a及109b，而且按照在构成同一段的第1水平转送电极及第2水平转送电极上施加不同的脉冲的原则配线之外，具有与实施方式1涉及的固体摄像装置同样的构成。
在驱动本实施方式下的固体摄像装置时，水平电荷转送部中在构成同一段的第1水平转送电极及第2水平转送电极上施加不同的时钟脉冲。比如，如图14～图16所示，在第1水平转送电极114a上施加时钟脉冲φH1，在与该电极处于同一段的第2水平转送电极114b上施加时钟脉冲φH3。在与上述段邻接的其它段中，在第1水平转送电极114b上施加时钟脉冲φH2，在第2水平转送电极115b上施加时钟脉冲φH4。
上述脉冲φH3用于使脉冲φH1在负方向上偏压。即，除了电压值向负侧移位以外，φH3具有与φH1同样的波形。此外上述脉冲φH4用于使脉冲φH2在负方向上偏压。即，除了电压值向负侧移位以外，φH4具有与φH2同样的波形。此外φH1及φH2具有与比如实施方式1中的φH1及φH2同样的波形。
此外也可以不使φH3及φH4相对φH1及φH2向负侧移位，而使φH1及φH2相对φH1及φH2向正侧移位。
针对施加于第1水平转送电极的脉冲(φH1及φH2)的施加于第2水平转送电极的脉冲(φH3及φH4)的偏压大小(即电压差VHBA)虽然没有特别限定，但一般情况下，虽然电压差VHBA越大，越可以增大水平电荷转送部中的最大转送电容，但有水平电荷转送部的最小驱动电压增大的倾向。因而电压差VHBA最好根据所希望的转送电容及驱动电压等进行适当设定，比如设定为0.5～2.5V。此外电压差VHBA可以由作为在第1水平转送电极上施加的脉冲与在第2水平转送电极上施加的脉冲的基准电压之差的比如两脉冲的高电压之间的差或低电压之间的差表示。
图15及图16是φH1及φH3为高电压，φH2及φH4为低电压的状态的电位图，图15表示垂直电荷转送部与水平电荷转送部的连接部的电位分布，图16表示水平电荷转送部的电位分布。
如这些图所示，在本实施方式中，通过使施加于第2水平电荷转送电极115a及115b的电压相对施加于第1水平电荷转送电极114a及114b的电压成为负侧值，在垂直电荷转送部与水平电荷转送部的连接部及水平电荷转送部的第1水平转送电极之间，形成用于防止逆送的电位位垒119及120。此外由于φH3及φH4分别使φH1及φH2向负侧偏压，因而该电位位垒119及120将持续形成。
此外在本实施方式中，对于施加于垂直转送电极的驱动脉冲，可以采用与实施方式1相同的脉冲φV1～φV4。此外对于本实施方式下的电荷转送动作，由于除了上述的电位位垒119及120由第1及第2水平电荷转送电极的电位差形成以外，实质上与实施方式1相同，因而省略其详细说明。
如上所述，根据本实施方式，通过使在第1水平转送电极上施加的电压与在第2水平转送电极上施加的电压不同而形成用于防止电荷逆送的电位位垒。因此不必形成实施方式1下的N-型半导体区109a及109b，无需用于形成这种N-型半导体区的离子注入工序，具有可简缩制造处理工序的长处。
此外通过改变在第1水平转送电极114a及114b上施加的电压与在第2水平转送电极115a及115b上施加的电压之差(VHBA)，可以自由改变电位位垒219及220的大小。其结果是，还具有可自由调整水平电荷转送部的最低驱动电压及最大转送电荷量的长处。此外该电压差(VHBA)可通过使用固体摄像装置的系统容易地改变。
(实施方式5)图17～图19是表示本发明实施方式5涉及的固体摄像装置构造一例的附图。这些附图是表示垂直电荷转送部与水平电荷转送部的连接部附近的构造一例的模式图，图17是平面图，图18是图17的A-A′断面图，图19是图17的B-B′断面图。此外在这些附图中，与图1相同的部件附加同一编号。
如图17所示，在该固体摄像装置中，与实施方式1同样，在垂直电荷转送部与水平电荷转送部的连接部116，在最终垂直转送电极113与第1水平转送电极114a的间隙内形成有N-型半导体区109b，在水平电荷转送部103中，在第1水平转送电极114a与114b的间隙内形成有N-型半导体区109a。不过，在本实施方式中，在第1水平转送电极之间的间隙内形成的N-型半导体区按照在上述连接部，与从垂直电荷转送部延伸的垂直转送沟道区不重合的原则被形成。即，在上述连接部116，不存在与实施方式1的N-型半导体区109c相当的区域。
根据这种固体摄像装置，由于在上述连接部116中不存在实施方式1中的N-型半导体区109c，因而可进一步减小垂直电荷转送部与水平电荷转送部的连接部的电位位垒。因此具有进一步抑制垂直电荷转送部与水平电荷转送部的连接部的转送不良的长处。
此外上述固体摄像装置除了不存在N-型半导体区109c以外，也可以具有与实施方式1涉及的固体摄像装置同样的构造。不过，如图17所示，除了形成了N-型半导体区109b的区域，向连接部116延伸的垂直转送沟道区整体最好具有被第1水平转送电极114a覆盖的构造。
比如，在图1所示的电极配置中，由第1水平转送电极114a与第2水平转送电极115a(这里把在第1水平转送电极114a与114b之间配置的部分作为问题)两方接收从垂直电荷转送部向水平电荷转送部转送的电荷。因此，电荷的一部分经由第2水平转送电极115a下被转送到第1水平转送电极114a下。与此相对，在图17所示的电极配置的场合下，由于只由第1水平转送电极114a接收从垂直电荷转送部向水平电荷转送部转送的电荷，因而可以不经由第2水平转送电极115a下而将电荷平稳地转送到第1水平转送电极114a下。
上述固体摄像装置在实施方式2中说明的制造方法中，可通过在形成第1水平转送电极时，除了形成N-型半导体区109b的区域，延伸到成为上述连接部116的区域的垂直转送沟道区整体由第1水平转送电极114a覆盖而制造。
对于本实施方式下的电荷转送动作，由于与实施方式1实质上相同，因而省略其详细说明。
此外虽然在上述第1～实施方式5中，例示了垂直电荷转送部及水平电荷转送部具有2层构造的转送电极的场合，但本发明并不限定于此，比如转送电极也可以具有3层以上的积层构造。
此外虽然在上述第1～实施方式5中，对行间转送型并具有与垂直电荷转送部组的一端电耦合的水平电荷转送部的固体摄像装置作了说明，但本发明并不限定于此。对于比如帧转送型等其它形式的固体摄像装置，或者具有与垂直电荷转送部组的两端电耦合的水平电荷转送部的固体摄像装置也可同样适用。
实施例根据图6及图7所示的制造方法，制作了具有与图1～图3相同构造的固体摄像装置。此外该固体摄像装置是具有与图20同样构造的行间转送型固体摄像装置，其像素数设为1300×1000。
首先，在N--型半导体基片(杂质浓度1×1014cm-3)105的表层部形成了P型阱层(杂质浓度1×1017cm-3)106以及成为光电转换部的N型半导体区(杂质浓度1×1016cm-3)。此外在上述P型阱层106的表层部，形成了成为垂直转送沟道区及水平转送沟道区的N型半导体区(杂质浓度1×1017cm-3)108。此外在光电转换部、垂直转送沟道区及水平转送沟道区周围，形成了作为分离区的P+型半导体区(杂质浓度1×1017cm-3)107。其次，通过热氧化法及CVD法在上述基片表面形成了由二层硅氧化膜及硅氮化膜构成的厚度为0.1μm的绝缘膜110。
接下来，在上述基片上通过化学气相生成(CVD)法形成多晶硅膜，对其形成图案，形成了最终垂直转送电极113、第1垂直转送电极111、第1水平转送电极114a及114b。此时，最终垂直转送电极113与第1水平转送电极114a之间的距离(LV-H)设为0.5μm，第1水平电荷转送电极114 a与114b之间的距离(LHBA)设为0.7μm。其次，在形成了光敏抗蚀层125后，把抗蚀层125、最终垂直电荷转送电极113、第1水平电荷转送电极114a及114b作为掩膜用，离子注入硼(B)，形成了N-型半导体区109a、109b及109c。该N-型半导体区的杂质浓度设为9×1016cm-3。
然后，在通过热氧化法形成了作为层间绝缘膜124的硅氧化膜后，以CVD法形成多晶硅膜，对其形成图案，形成了第2最终垂直转送电极112a及112b、第2水平转送电极115a及115b。其后，形成配线、遮光膜等，得到了固体摄像装置(实施例1)。
此外在形成第1水平转送电极时，除了N-型半导体区109b的形成区外，延伸到成为上述连接部116的区域的垂直转送沟道区整体由第1水平转送电极114a覆盖，除此之外，与上述实施例1同样，制作出了具有与图17～图19同样的构造的固体摄像装置(实施例2)。
此外作为比较例，除了把最终垂直转送电极与第1水平电荷转送电极之间的距离(LV-H)设为0.9μm以外，与上述实施例1同样，制作出了具有与图21～图23同样的构造的固体摄像装置。
利用图26所示的时钟脉冲驱动了上述实施例1、实施例2及比较例的固体摄像装置。此时，使施加于水平转送电极的脉冲φH1及φH2的高电压VHH变化，对该高电压VHH与信号电荷的转送残留量的关系进行了评价。结果如图27所示。此外在该评价中，施加于水平转送电极的脉冲的低电压VHL设为0V，施加于垂直电荷转送部的脉冲的低电压VHL设为-8V，高电压VVH设为0V。
此外转送残留量「％」是被如下定义的值。如图28所示，在固体摄像装置中，按照包绕图像区501的原则，形成对光电转换部遮光的光影区502(图28的斜线部)。使按照输出信号成为100mV的原则被调整的光入射到该固体摄像装置的整个图像区501。此时，把水平电荷转送部503的相反侧相当于光影区506的第1比特的信号除以100mV后的值作为连接部中的转送残留量。此外把输出电路部504的相反侧相当于光影区的第1比特507的信号除以100mV后的值作为水平电荷转送部中的转送残留量。此外在图28中，505表示像素，同图中的箭头表示信号电荷的流向。
如图27所示，在比较例中，与水平电荷转送部中发生转送残留的电压值相比，垂直电荷转送部与水平电荷转送部的连接部中发生转送残留的电压值更高。因此如图27所示，时钟脉冲φH1及φH2的高电压VHH受到垂直电荷转送部与水平电荷转送部的连接部内的转送不良限制，在3.5V以下难以低电压化。
在比较例中，连接部中的最终的垂直转送电极与第1水平转送电极之间的距离(LV-H)大于水平电荷转送部中的第1水平转送电极之间的距离(LHBA)。因此，连接部的N-型半导体区(图21的409b)中的短沟道效果与水平电荷转送部的N-型半导体区(图21的409a)中的短沟道效果相比，其程度较小。因此认为是由于垂直电荷转送部与水平电荷转送部的连接部的N-型半导体区(图21的409b)的电位低于水平电荷转送部的N-型半导体区(图21的409a)的电位，因而得到了上述结果。
与此相对，在实施例1中，与水平电荷转送部中发生转送残留的电压值相比，垂直电荷转送部与水平电荷转送部的连接部中发生转送残留的电压值更低。因此如图27所示，即使在使时钟脉冲φH1及φH2的高电压VHH处于3.5V以下的低电压化场合下，也未发生由于转送不良而引起的显示异常(比如黑线不良等的纵线条状显示异常)。
在实施例1中，连接部中的最终的垂直转送电极与第1水平转送电极之间的距离(LV-H)小于水平电荷转送部中的第1水平转送电极之间的距离(LHBA)。因此，连接部的N-型半导体区(图1的109b)中的短沟道效果与水平电荷转送部的N-型半导体区(图1的109a)中的短沟道效果相比更为显著。因此认为是由于垂直电荷转送部与水平电荷转送部的连接部的N-型半导体区(图1的109b)下部的电位高于水平电荷转送部的N-型半导体区(图1的109a)下部的电位，因而得到了上述结果。
此外在实施例2中，也与实施例1相同，与水平电荷转送部中发生转送残留的电压值相比，垂直电荷转送部与水平电荷转送部的连接部中发生转送残留的电压值更低，即使在使时钟脉冲φH1及φH2的高电压VHH处于3.5V以下的低电压化场合下，也未发生由于转送不良而引起的显示异常(比如黑线不良等的纵线条状显示异常)。此外根据实施例2，与实施例1相比，由于可以使垂直电荷转送部与水平电荷转送部的连接部的电位位垒进一步降低而形成，因而可在充分抑制由于转送不良而引起的显示异常的同时，使时钟脉冲φH1及φH2的高电压VHH进一步低电压化。
虽然以上对本发明的若干实施例作了说明，但本发明并不限定于在此表示的实施例。即本发明的范围只由后附的权利要求范围限定。
权利要求
1.一种固体摄像装置，其构成为具备垂直电荷转送部；与上述垂直电荷转送部的至少一方的端部连接，接受从上述垂直电荷转送部转送的电荷，并将其转送的水平电荷转送部，其中上述垂直电荷转送部具备垂直转送沟道区；在上述垂直转送沟道区上形成的多个垂直转送电极，上述水平电荷转送部具备水平转送沟道区；在上述水平转送沟道区上形成的多个第1水平转送电极；在上述第1水平转送电极之间配置的多个第2水平转送电极，上述第1水平转送电极下的电位高于与该电极邻接，而且被配置在该电极相对转送方向的后方的第2水平转送电极下的电位，其特征在于在上述垂直电荷转送部与上述水平电荷转送部的连接部，配置于上述垂直电荷转送部的终端的最终垂直转送电极与上述水平电荷转送部的上述第1水平转送电极被按照互相分离的原则配置，在该最终垂直转送电极与第1水平转送电极之间配置有上述第2水平转送电极，上述连接部中的上述最终垂直转送电极与上述第1水平转送电极之间的距离等于或短于上述水平电荷转送部中的上述第1水平转送电极之间的距离。
2.权利要求1中记载的固体摄像装置，其中上述最终垂直转送电极与上述第1水平转送电极之间的距离处于上述水平电荷转送部中的上述第1水平转送电极之间距离的50～100％的范围。
3.权利要求1中记载的固体摄像装置，其中上述最终垂直转送电极与上述第1水平转送电极之间的距离及上述水平电荷转送部中的上述第1水平转送电极之间的距离分别处于0.2～3μm的范围。
4.权利要求1中记载的固体摄像装置，其中在上述连接部，在上述最终垂直转送电极与上述第1水平转送电极之间形成第1电位位垒区，在上述水平电荷转送部，在上述第1水平转送电极之间形成有第2电位位垒区。
5.权利要求4中记载的固体摄像装置，其中上述第1电位位垒区及上述第2电位位垒区通过使在上述第1水平转送电极下存在的区域的杂质浓度与在上述第2水平转送电极下存在的区域的杂质浓度不同而形成。
6.权利要求5中记载的固体摄像装置，其中上述第1电位位垒区的垂直方向上的尺寸短于上述最终垂直转送电极与上述第1水平转送电极之间的距离。
7.权利要求6中记载的固体摄像装置，其中上述第1电位位垒区的垂直方向上的尺寸处于上述最终垂直转送电极与上述第1水平转送电极之间距离的50～100％的范围。
8.权利要求4中记载的固体摄像装置，其中上述第1电位位垒区及上述第2电位位垒区通过使在上述第1水平转送电极上施加的电压与在上述第2水平转送电极上施加的电压不同而形成。
9.权利要求4中记载的固体摄像装置，其中上述第2电位位垒区按照与上述垂直转送沟道区不重合的原则形成。
10.一种固体摄像装置的制造方法，该固体摄像装置具备了垂直电荷转送部；与上述垂直电荷转送部的至少一方的端部连接，接受从上述垂直电荷转送部转送的电荷，并将其转送的水平电荷转送部，其特征在于包含在半导体基片内，形成垂直转送沟道区及水平转送沟道区的工序；在上述垂直转送沟道区上，形成多个第1垂直转送电极及被配置在上述垂直电荷转送部的终端的最终垂直转送电极，在上述水平转送沟道区上形成多个第1水平转送电极的工序；在上述垂直转送沟道区上，按照被配置在上述第1垂直转送电极之间的原则形成多个第2垂直转送电极，形成上述垂直电荷转送部，在上述水平转送沟道区上按照被配置在上述第1水平转送电极之间的原则形成多个第2水平转送电极，形成上述水平电荷转送部的工序，在成为上述垂直电荷转送部与上述水平电荷转送部的连接部的区域，按照互相分离的原则形成最终垂直转送电极与第1水平转送电极，按照其一部分被配置在上述最终垂直转送电极与上述第1水平转送电极之间的原则形成上述第2水平转送电极，使成为上述连接部的区域中的上述最终垂直转送电极与上述第1水平转送电极之间的距离等于或短于上述水平电荷转送部中的上述第1水平转送电极之间的距离。
11.权利要求10中记载的固体摄像装置的制造方法，其中使上述最终垂直转送电极与上述第1水平转送电极之间的距离处于上述水平电荷转送部中的上述第1水平转送电极之间距离的50～100％的范围。
12.权利要求10中记载的固体摄像装置的制造方法，其中使上述最终垂直转送电极与上述第1水平转送电极之间的距离及上述水平电荷转送部中的上述第1水平转送电极之间的距离分别处于0.2～3μm的范围。
13.权利要求10中记载的固体摄像装置的制造方法，其中还包含把上述最终垂直转送电极与上述第1水平转送电极作为掩模，离子注入与上述垂直转送沟道区及上述水平转送沟道区不同的导电型杂质，在上述最终垂直转送电极与上述第1水平转送电极的间隙内形成第1电位位垒区，在上述第1水平转送电极之间的间隙内形成第2电位位垒区的工序。
14.权利要求13中记载的固体摄像装置的制造方法，其中在形成上述第1电位位垒区及上述第2电位位垒区的工序中，使杂质的离子注入方向相对上述半导体基片的表面在上述垂直电荷转送部中的转送方向或转送方向的相反方向上倾斜。
15.权利要求14中记载的固体摄像装置的制造方法，其中在形成上述第1电位位垒区及上述第2电位位垒区的工序中，使杂质的离子注入方向从上述半导体基片的法线倾斜5～45°。
16.权利要求13中记载的固体摄像装置的制造方法，其中按照与上述垂直转送沟道区不重合的原则形成上述第2电位位垒区。
全文摘要
本发明的固体摄像装置具备垂直电荷转送部；与垂直电荷转送部的至少一方端部连接的水平电荷转送部。垂直电荷转送部具备垂直转送沟道区；在垂直转送沟道区上形成的多个垂直转送电极。水平电荷转送部具备水平转送沟道区；在水平转送沟道区上形成的多个第1水平转送电极；在第1水平转送电极之间配置的多个第2水平转送电极，构成为第1水平转送电极下的电位高于与该电极邻接且配置在由该电极转送方向后方的第2水平转送电极下的电位。在垂直电荷转送部与水平电荷转送部的连接部，配置于垂直电荷转送部终端的最终垂直转送电极与水平电荷转送部的第1水平转送电极之间的距离等于或短于水平电荷转送部中的第1水平转送电极之间的距离。
文档编号H01L29/768GK1442999SQ0311981
公开日2003年9月17日 申请日期2003年2月28日 优先权日2002年3月1日
发明者山田彻 申请人:松下电器产业株式会社