JP2002176160A - Solid-state image pickup element, solid-state image pickup device and system provided with the same - Google Patents

Solid-state image pickup element, solid-state image pickup device and system provided with the same

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JP2002176160A
JP2002176160A JP2000370646A JP2000370646A JP2002176160A JP 2002176160 A JP2002176160 A JP 2002176160A JP 2000370646 A JP2000370646 A JP 2000370646A JP 2000370646 A JP2000370646 A JP 2000370646A JP 2002176160 A JP2002176160 A JP 2002176160A
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JP
Japan
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solid
state imaging
imaging device
signal
pixel
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Application number
JP2000370646A
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Japanese (ja)
Inventor
Daisuke Inoue
大介 井上
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Original Assignee
Canon Inc
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To sufficiently separate elements between a pixel part and a vertical scanning circuit part or the like. SOLUTION: In this solid-state image pickup element provided with a scanning part 12 for reading signals from a pixel 10, the scanning part 12 is formed on a hollow region 110 formed inside a well region 111.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、固体撮像素子、固
体撮像装置及びそれを備えたシステムに関し、特に、S
OI(Silicon On Insulator)構造を有する固体撮像素
子、固体撮像装置及びそれを備えたシステムに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a solid-state imaging device, a solid-state imaging device, and a system including the same.
The present invention relates to a solid-state imaging device having an OI (Silicon On Insulator) structure, a solid-state imaging device, and a system including the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、支持基板上に設けられたシリコン
絶縁膜上に結晶シリコン層を形成したSOI基板に、C
MOSプロセスによってMOS型電界効果トランジスタ
を形成してなるSOI−MOS型電界効果トランジスタ
がある。SOI−MOS型電界効果トランジスタは、バ
ルクタイプのMOS型電界効果トランジスタと比較して
個々の素子分離が容易であるため、ラッチアップフリー
であるという利点がある。またSOIデバイスの接合容
量はバルクデバイスと比較して、より小さいために高速
で、かつ低い消費電力で動作するというメリットがあ
り、特に携帯情報端末の分野で次世代のトランジスタと
して注目を集めている。
2. Description of the Related Art Conventionally, an SOI substrate in which a crystalline silicon layer is formed on a silicon insulating film provided on a supporting substrate has a C
There is an SOI-MOS field effect transistor formed by forming a MOS field effect transistor by a MOS process. SOI-MOS type field effect transistors have the advantage of being latch-up free because individual elements can be easily separated as compared with bulk type MOS type field effect transistors. In addition, the SOI device has a merit of operating at high speed and with low power consumption because the junction capacitance is smaller than that of a bulk device, and has attracted attention as a next-generation transistor particularly in the field of portable information terminals. .

【0003】また、携帯情報端末に画像処理装置を組み
込んだ場合を想定すると、撮像素子の低消費電力化は必
須であり、そのためのCMOS型固体撮像素子と低消費
電力動作するSOIデバイスとの融合は有力な手段であ
ると考えられる。
Further, assuming that an image processing apparatus is incorporated in a portable information terminal, it is essential to reduce the power consumption of an image pickup device. For this purpose, a CMOS solid-state image pickup device and an SOI device that operates with low power consumption are integrated. Is considered a powerful tool.

【0004】さらに、近年ではSOIウェーハの品質が
大幅に向上したことから、SOIデバイスを中央演算処
理回路などのロジックICに採用し、量産化する動きも
出てきている。
Further, in recent years, since the quality of SOI wafers has been greatly improved, there has been a movement to adopt SOI devices for logic ICs such as a central processing circuit and to mass-produce them.

【0005】また、従来、固体撮像装置は、CMOS型
固体撮像素子を備えたものが注目されている。これは、
CMOS型固体撮像素子がCCD型固体撮像素子と比較
してCMOSプロセスとのマッチング性が良いためであ
り、さらには低消費電力で駆動させ単一電源で動作させ
ることが可能で、受光部と周辺回路部とのワンチップ化
が可能で集積化しやすいことによる。そのため、将来的
にインテリジェントセンサとしての地位を築くものと予
想される。
[0005] Conventionally, a solid-state imaging device having a CMOS solid-state imaging device has attracted attention. this is,
This is because the CMOS solid-state imaging device has better matching with the CMOS process than the CCD solid-state imaging device, and can be driven with low power consumption and operated with a single power supply. This is because it can be integrated into a single chip with the circuit unit and is easily integrated. Therefore, it is expected that it will build its position as an intelligent sensor in the future.

【0006】しかし、CMOS型固体撮像素子は、CC
D型撮像素子と比較して画質が劣るといわれていた。そ
れは、リセット雑音や読み出しアンプの雑音、素子ばら
つきに起因する固定パターン雑音、暗電流による固定パ
ターン雑音などの雑音があるという理由によるものであ
るが、雑音を減少させる技術に関しては本来、センサ専
用プロセスとして確立できるCCD型撮像素子に百日の
長があり、CCD型撮像素子では全プロセス工程におい
て汚染を防ぎ、またイントリンジックゲッタリングやプ
ロセスを低温化することで結晶欠陥に起因する暗電流の
低減化に努めている。
[0006] However, the CMOS type solid-state imaging device has a CC
It has been said that the image quality is inferior to that of the D-type imaging device. This is because there are noises such as reset noise, readout amplifier noise, fixed pattern noise due to device variation, and fixed pattern noise due to dark current. CCD imaging devices have a long life span of 100 days. CCD imaging devices can prevent contamination in all process steps, and can reduce dark current caused by crystal defects by reducing intrinsic gettering and process temperatures. We are working on reduction.

【0007】CMOS型撮像素子においてはCMOSプ
ロセスを踏襲しているためにCCDプロセス以上に結晶
欠陥に対しては気を遣わなければならない状況にある。
近年、回路的に雑音を減少させる技術が進んだためにC
MOS型撮像素子の画質もCCD型撮像素子並になって
きたといわれるようになってきたが結晶欠陥に起因する
白キズや周辺回路部から発生したノイズに起因するクロ
ストークの改善は依然として課題となっている。
[0007] Since the CMOS type image sensor follows the CMOS process, care must be taken for crystal defects more than the CCD process.
In recent years, technology to reduce noise in circuits
It has been said that the image quality of MOS type image sensors has become similar to that of CCD type image sensors, but improvement of white scratches due to crystal defects and crosstalk due to noise generated from peripheral circuits remains a challenge. ing.

【0008】ところで、固体撮像素子をSOI基板上に
形成しようとすると、SiとSiO 2との界面に存在す
る多くの欠陥により暗電流が生じて画質が劣化する場合
があるから、SOI基板上に固体撮像素子そのものが形
成されていなかった。
By the way, a solid-state image pickup device is mounted on an SOI substrate.
When trying to form, Si and SiO TwoExists at the interface with
Image quality deteriorates due to dark current caused by many defects
Therefore, the solid-state imaging device itself is formed on the SOI substrate.
Was not achieved.

【0009】そのため、CCD型固体撮像素子では選択
酸化膜による素子分離を極力避けるように設計されてい
る。また、CMOS型固体撮像素子においても光電変換
部には選択酸化膜界面が接触しないように設計されてい
る。
For this reason, the CCD type solid-state image pickup device is designed so as to avoid element separation by the selective oxide film as much as possible. Further, the CMOS type solid-state imaging device is also designed so that the interface of the selective oxide film does not contact the photoelectric conversion portion.

【0010】さらに、SOI基板中の結晶欠陥に起因す
る白キズは、プロセス工程中で発生すると考えられてお
り、CMOSプロセスを踏襲するCMOS型固体撮像素
子においては大きな問題となっている。現在、多く採用
されている光電変換部は、シリコン表面の欠陥の影響を
受けないように、いわゆる埋め込み型構造を採用してい
る。そのため、光電変換部の形成領域が深さ方向に延び
つつある。
Further, it is considered that white defects due to crystal defects in the SOI substrate occur during a process step, and this is a serious problem in a CMOS type solid-state imaging device following a CMOS process. At present, most photoelectric conversion units employ a so-called buried type structure so as not to be affected by defects on the silicon surface. Therefore, the formation region of the photoelectric conversion unit is extending in the depth direction.

【0011】また、通常のSOIウェーハでは表面シリ
コン層(SOI層)がせいぜい0.2μmであるため
に、埋め込み酸化膜界面がフォトダイオードに接触する
ようになると、白キズが大量に発生することになる。
Further, since the surface silicon layer (SOI layer) of a normal SOI wafer is at most 0.2 μm, a large amount of white flaws occur when the interface of the buried oxide film comes into contact with the photodiode. Become.

【0012】図1は、特開平11−195776号公報
などに開示されているCMOS型固体撮像素子の模式的
な構成を示す平面図である。図1には、入射光に基づく
電荷を生成する画素10と、各画素10で生成された電
荷の読み出しを制御する垂直走査回路部12及び水平走
査回路部11,14と、読み出した信号を蓄積する信号
蓄積部13と、蓄積されている信号をまとめるマルチプ
レクサ15と、まとめられた信号を増幅する増幅回路部
16とを示している。
FIG. 1 is a plan view showing a schematic configuration of a CMOS solid-state imaging device disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-195776. FIG. 1 shows a pixel 10 that generates electric charges based on incident light, a vertical scanning circuit unit 12 and a horizontal scanning circuit units 11 and 14 that control reading of electric charges generated in each pixel 10, and stores read signals. FIG. 1 shows a signal storage unit 13, a multiplexer 15 for collecting stored signals, and an amplifier circuit unit 16 for amplifying the collected signals.

【0013】また、画素10は、入射光を電荷に変換す
るフォトダイオードなどの光電変換部(PD)1と、変
換された電荷を転送するための転送スイッチ(TX)2
と、転送された信号電荷を読み出して増幅して出力する
ための増幅手段であるソースフォロワ(SF)4と、画
素を選択するためのセレクトスイッチ(SEL)5と、
転送後になお残留している電荷を除去し基準電圧VRに
リセットするためのリセットスイッチ(RES)3とを
備えている。
The pixel 10 has a photoelectric conversion unit (PD) 1 such as a photodiode for converting incident light into electric charge, and a transfer switch (TX) 2 for transferring the converted electric charge.
A source follower (SF) 4 as amplifying means for reading, amplifying and outputting the transferred signal charges, and a select switch (SEL) 5 for selecting a pixel;
And a reset switch (RES) 3 for removing charges still remaining after the transfer and resetting to the reference voltage VR.

【0014】図8は、図1のX−X’間の断面図であ
る。図9は、図1のY−Y’間の断面図である。図8,
図9には、表面から深さ方向にP+層114、N+層11
3、Pウェル層111という順に層形成された光電変換
部10と、表面から深さ方向にゲートポリ電極101、
ソース−ドレイン領域104という順に層形成された垂
直走査回路部12と、各素子を分離する選択酸化膜10
2とを示している。
FIG. 8 is a sectional view taken along line XX 'of FIG. FIG. 9 is a sectional view taken along line YY ′ of FIG. FIG.
FIG. 9 shows that the P + layer 114 and the N + layer 11
3, a photoelectric conversion portion 10 formed in the order of a P-well layer 111, and a gate poly electrode 101 in the depth direction from the surface.
A vertical scanning circuit portion 12 formed in layers in the order of source-drain regions 104 and a selective oxide film 10 for separating each element
2 is shown.

【0015】なお、水平走査回路部11、信号蓄積部1
3、マルチプレクサ15及び増幅回路部16の層構成
も、垂直走査回路部12と同様であり、SOI構造とし
ている。
The horizontal scanning circuit 11 and the signal storage 1
3, the layer configuration of the multiplexer 15 and the amplification circuit section 16 is the same as that of the vertical scanning circuit section 12, and has an SOI structure.

【0016】[0016]

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の技術
は、選択酸化膜によって垂直走査回路部側などと画素側
とが素子分離されているものの、垂直走査回路部側など
で発生した信号ノイズが選択酸化膜の下側すなわち基板
を通じて画素側に流れ込みクロストークの原因となる場
合があった。そのため、画質を劣化させないように、画
素部と垂直走査回路部などとの間で十分に素子分離を行
う必要がある。
However, in the prior art, although the vertical scanning circuit section and the like are separated from the pixel side by a selective oxide film, the signal noise generated on the vertical scanning circuit section and the like is reduced. In some cases, it flows into the pixel side below the selective oxide film, that is, through the substrate, to cause crosstalk. Therefore, it is necessary to sufficiently separate the elements between the pixel portion and the vertical scanning circuit portion so as not to deteriorate the image quality.

【0017】そこで、本発明は、画素部と垂直走査回路
部などとの間で十分に素子分離を行うことを課題とす
る。
Accordingly, it is an object of the present invention to sufficiently separate elements between a pixel portion and a vertical scanning circuit portion.

【0018】[0018]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、画素からの信号を読み出すための走査部
を有する固体撮像素子において、前記走査部は、ウェル
領域内に形成された中空領域上に形成されていることを
特徴とする。
According to another aspect of the present invention, there is provided a solid-state imaging device having a scanning unit for reading out a signal from a pixel, wherein the scanning unit is formed in a well region. It is characterized in that it is formed on a hollow region.

【0019】また、本発明の固体撮像装置は、上記固体
撮像素子と、前記固体撮像装置の走査部の動作を制御す
るクロック信号を生成するクロック回路と、前記増幅回
路部によって増幅された信号をアナログ信号からディジ
タル信号に変換するアナログ−ディジタル変換器と、前
記アナログ−ディジタル変換器で変換された信号が記憶
されるメモリとを備えることを特徴とする。
Further, the solid-state imaging device of the present invention includes the above-described solid-state imaging device, a clock circuit for generating a clock signal for controlling the operation of a scanning unit of the solid-state imaging device, and a signal amplified by the amplification circuit unit. An analog-digital converter for converting an analog signal to a digital signal, and a memory for storing the signal converted by the analog-digital converter are provided.

【0020】さらに、本発明の固体撮像システムは、上
記固体撮像装置と、前記固体撮像装置へ光を結像する光
学系と、前記固体撮像装置からの出力信号を処理する信
号処理回路とを有することを特徴とする。
Furthermore, a solid-state imaging system according to the present invention includes the above-described solid-state imaging device, an optical system that forms light on the solid-state imaging device, and a signal processing circuit that processes an output signal from the solid-state imaging device. It is characterized by the following.

【0021】すなわち、本発明は、複数の画素が2次元
状に配列された画素群をバルクシリコン内に形成し、走
査部などの画素群以外の領域を備えたSOI構造として
いる。
That is, in the present invention, a pixel group in which a plurality of pixels are two-dimensionally arranged is formed in bulk silicon, and has an SOI structure including a region other than the pixel group such as a scanning unit.

【0022】[0022]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
図面を用いて説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0023】(実施形態1)図1は、本発明の実施形態
1の固体撮像素子の模式的な構成を示す平面図である。
図1には、入射光に基づく電荷を生成する画素10と、
各画素10で生成された電荷の読み出しを制御する垂直
走査回路部12及び水平走査回路部11,14と、読み
出した信号を蓄積する信号蓄積部13と、蓄積されてい
る信号をまとめるマルチプレクサ15と、まとめられた
信号を増幅する増幅回路部16とを示している。
(Embodiment 1) FIG. 1 is a plan view showing a schematic configuration of a solid-state imaging device according to Embodiment 1 of the present invention.
FIG. 1 shows a pixel 10 that generates a charge based on incident light,
A vertical scanning circuit section 12 and horizontal scanning circuit sections 11 and 14 for controlling the reading of the electric charges generated in each pixel 10, a signal accumulating section 13 for accumulating the read signals, and a multiplexer 15 for integrating the accumulated signals; And an amplifier circuit section 16 for amplifying the combined signal.

【0024】また、画素10は、入射光を電荷に変換す
るフォトダイオードなどの光電変換部(PD)1と、変
換された電荷を転送するための転送スイッチ(TX)2
と、転送された信号電荷を読み出して増幅して出力する
ための増幅手段であるソースフォロワ(SF)4と、画
素を選択するためのセレクトスイッチ(SEL)5と、
転送後になお残留している電荷を除去し基準電圧VRに
リセットするためのリセットスイッチ(RES)3とを
備えており、図4に示すようなの等価回路図で示すこと
ができる。
The pixel 10 has a photoelectric conversion unit (PD) 1 such as a photodiode for converting incident light into electric charge, and a transfer switch (TX) 2 for transferring the converted electric charge.
A source follower (SF) 4 as amplifying means for reading, amplifying and outputting the transferred signal charges, and a select switch (SEL) 5 for selecting a pixel;
There is provided a reset switch (RES) 3 for removing the charge still remaining after the transfer and resetting it to the reference voltage VR, and can be shown by an equivalent circuit diagram as shown in FIG.

【0025】図2は、図1のX−X’間の断面図であ
る。図3は、図1のY−Y’間の断面図である。図2,
図3には、表面から深さ方向にP+層114、N+層11
3、Pウェル層111という順に層形成された光電変換
部10側と、表面から深さ方向にゲートポリ電極10
1、ソース−ドレイン領域104、中空領域110とい
う順に層形成された垂直走査回路部12側と、各素子を
分離する選択酸化膜102とを示している。
FIG. 2 is a sectional view taken along the line XX 'of FIG. FIG. 3 is a sectional view taken along line YY ′ of FIG. Figure 2
FIG. 3 shows the P + layer 114 and the N + layer 11 in the depth direction from the surface.
3, the P-well layer 111 and the gate poly electrode 10 in the depth direction from the surface.
1, a vertical scanning circuit section 12 formed in layers in the order of a source-drain region 104 and a hollow region 110, and a selective oxide film 102 for separating each element are shown.

【0026】垂直走査回路部12側には、寄生容量を低
減するために、絶縁層部に空気が用いられており、中空
領域110が形成されている。また、水平走査回路部1
1側、信号蓄積部13側、マルチプレクサ15側及び増
幅回路部16側の層構成も、垂直走査回路部12側と同
様であり、SOI構造としている。
On the side of the vertical scanning circuit section 12, air is used in the insulating layer section to reduce parasitic capacitance, and a hollow area 110 is formed. The horizontal scanning circuit unit 1
The layer configuration on the 1st side, the signal accumulation section 13 side, the multiplexer 15 side and the amplification circuit section 16 side is also the same as the vertical scanning circuit section 12 side, and has an SOI structure.

【0027】すなわち、本実施形態の固体撮像素子は、
光電変換部1をバルクシリコン内に形成し、垂直走査回
路部12側等をSOI構造とすることによって、垂直走
査回路部12側等において発生する暗電流及び信号電荷
が画素10に流れないようにしている。なお、垂直走査
回路部12側等は、SOI構造とすることにより、低消
費電力で高速に動作する。
That is, the solid-state imaging device of this embodiment is
The photoelectric conversion unit 1 is formed in bulk silicon, and the vertical scanning circuit unit 12 and the like have an SOI structure so that dark current and signal charges generated in the vertical scanning circuit unit 12 and the like do not flow to the pixels 10. ing. Note that the vertical scanning circuit section 12 and the like operate at high speed with low power consumption by having an SOI structure.

【0028】つづいて、本実施形態の固体撮像素子の製
造方法について説明する。
Next, a method for manufacturing the solid-state imaging device according to the present embodiment will be described.

【0029】図5は、図1に示す固体撮像素子の製造工
程中の様子を示す図である。なお、図5において、図1
と同様の部分には同一符号を付している。まず、図5に
示すように垂直走査回路部12側等のSOI構造とする
領域をパターニングして複数のカラム111を形成す
る。
FIG. 5 is a diagram showing a state during the manufacturing process of the solid-state imaging device shown in FIG. In FIG. 5, FIG.
The same reference numerals are given to the same parts as. First, as shown in FIG. 5, a plurality of columns 111 are formed by patterning a region having an SOI structure such as the vertical scanning circuit unit 12 side.

【0030】次に、アニール時のシリコン表面の酸化を
防ぐために水素などを添加した状態で、たとえば圧力1
33Pa(10Torr)、温度1100℃の雰囲気に
おいて基板をアニールする。こうしてシリコンの表面マ
イグレーションを利用して結晶化して、板状の中空領域
110を形成する。
Next, in a state where hydrogen or the like is added to prevent oxidation of the silicon surface during annealing, for example, a pressure of 1 is applied.
The substrate is annealed in an atmosphere of 33 Pa (10 Torr) and a temperature of 1100 ° C. Thus, crystallization is performed by utilizing the surface migration of silicon to form a plate-shaped hollow region 110.

【0031】つづいて、Pウェル層111上に、熱酸化
により選択酸化膜102を形成する。次に、Pウェル層
111に図示しないゲート酸化膜を形成する。それか
ら、ポリシリコンをデポ、パターニングしてゲートポリ
電極101を形成する。次に、ゲートポリ電極101及
び選択酸化膜102をマスクとして、自己整合的(セル
フアライン)にN+領域113を形成する。そして、N+
領域113上にP+領域114を形成すれば、図1に示
す固体撮像素子が完成する。
Subsequently, a selective oxide film 102 is formed on the P well layer 111 by thermal oxidation. Next, a gate oxide film (not shown) is formed in the P well layer 111. Then, polysilicon is deposited and patterned to form a gate poly electrode 101. Next, an N + region 113 is formed in a self-aligned (self-aligned) manner using the gate poly electrode 101 and the selective oxide film 102 as a mask. And N +
If the P + region 114 is formed on the region 113, the solid-state imaging device shown in FIG. 1 is completed.

【0032】なお、実際には、さらに単層又は複数の配
線層及びビアホールを形成し、ビアホールを通じて配線
層とN+領域113とを電気的に接続している。
Actually, a single layer or a plurality of wiring layers and via holes are further formed, and the wiring layers are electrically connected to the N + region 113 through the via holes.

【0033】ちなみに、本実施形態の固体撮像素子と従
来の固体撮像素子とを比較すると、暗電流は15%少な
くなり、消費電力は20%低下していた。具体的には、
60℃で1秒間電荷を蓄積したときに従来の固体撮像素
子では20mAだったのが本実施形態では17mAとな
り、従来200mWあった消費電力が160mWになっ
た。さらに、クロストークに関しても混色や偽色の現象
も改善された。
Incidentally, when the solid-state image sensor of the present embodiment is compared with the conventional solid-state image sensor, the dark current is reduced by 15% and the power consumption is reduced by 20%. In particular,
When the electric charge is accumulated at 60 ° C. for 1 second, the current is 20 mA in the conventional solid-state imaging device, but is 17 mA in the present embodiment, and the power consumption is 200 mW, which is 160 mW. Further, with respect to crosstalk, the phenomenon of color mixing and false color has also been improved.

【0034】(実施形態2)図6は、本発明の実施形態
2の固体撮像装置の模式的な構成を示す平面図である。
図6には、図1に示した固体撮像素子(イメージセン
サ)21と、固体撮像素子21の垂直走査回路部12等
の動作を制御するクロック信号を生成するクロック回路
22と、固体撮像素子21の増幅回路部16によって増
幅された信号をアナログ信号からディジタル信号に変換
するアナログ−ディジタル変換器(A/D変換器)23
と、A/D変換器23で変換された信号が記憶されるメ
モリ24とを示している。
(Embodiment 2) FIG. 6 is a plan view showing a schematic configuration of a solid-state imaging device according to Embodiment 2 of the present invention.
FIG. 6 shows a solid-state image sensor (image sensor) 21 shown in FIG. 1, a clock circuit 22 for generating a clock signal for controlling the operation of the vertical scanning circuit unit 12 and the like of the solid-state image sensor 21, and a solid-state image sensor 21. Analog-to-digital converter (A / D converter) 23 that converts the signal amplified by the amplifier circuit section 16 from an analog signal to a digital signal.
And a memory 24 in which the signal converted by the A / D converter 23 is stored.

【0035】なお、ここでは、クロック回路22,A/
D変換器23及びメモリ24をワンチップ化したインテ
リジェントセンサとしており、かつこれらをたとえば実
施形態1で説明した手法によってSOI構造としてい
る。こうして、固体撮像装置全体の低消費電力化、高速
画像処理化を実現している。
Here, the clock circuit 22, A /
The D converter 23 and the memory 24 are formed as one-chip intelligent sensors, and have an SOI structure by the method described in the first embodiment, for example. Thus, low power consumption and high-speed image processing of the entire solid-state imaging device are realized.

【0036】ちなみに、本実施形態の固体撮像装置と従
来の固体撮像装置とを比較すると、暗電流は20%少な
くなり、消費電力は30%低下していた。具体的には、
60℃で1秒間電荷を蓄積したときに従来の固体撮像素
子では30mAだったのが本実施形態では24mAとな
り、従来800mWあった消費電力が550mWになっ
た。さらに、クロストークに関しても混色や偽色の現象
も改善された。
Incidentally, when the solid-state imaging device of the present embodiment is compared with the conventional solid-state imaging device, the dark current is reduced by 20% and the power consumption is reduced by 30%. In particular,
In the present embodiment, when electric charge is accumulated at 60 ° C. for 1 second, the current is 30 mA in the conventional solid-state imaging device, but is 24 mA in the present embodiment, and the power consumption is 800 mW, which is 550 mW. Further, with respect to crosstalk, the phenomenon of color mixing and false color has also been improved.

【0037】(実施形態3)図7は、本発明の実施形態
3の固体撮像システムの構成図である。図7において、
1001はレンズのプロテクトとメインスイッチを兼ね
るバリア、1002は被写体の光学像を固体撮像素子1
004に結像させるレンズ、1003はレンズを通った
光量を可変するための絞り、1004はレンズ1002
で結像された被写体を画像信号として取り込むための実
施形態1で説明した固体撮像素子、1005は固体撮像
素子1004から出力される画像信号に各種の補正、ク
ランプ等の処理を行う撮像信号処理回路、1006は固
体撮像素子1004より出力される画像信号のアナログ
/ディジタル変換を行うA/D変換器、1007はA/
D変換器1006より出力された画像データに各種の補
正を行ったりデータを圧縮する信号処理部、1008は
固体撮像素子1004,撮像信号処理回路1005,A
/D変換器1006,信号処理部1007に各種タイミ
ング信号を出力するタイミング発生部、1009は各種
演算とスチルビデオカメラ全体を制御する全体制御・演
算部、1010は画像データを一時的に記憶するための
メモリ部、1011は記録媒体に記録又は読み出しを行
うための記録媒体制御インターフェース部、1012は
画像データの記録又は読み出しを行うための半導体メモ
リ等の着脱可能な記録媒体、1013は外部コンピュー
タ等と通信するための外部インターフェース(I/F)
部である。
(Embodiment 3) FIG. 7 is a configuration diagram of a solid-state imaging system according to Embodiment 3 of the present invention. In FIG.
Reference numeral 1001 denotes a barrier functioning both as protection of a lens and a main switch. Reference numeral 1002 denotes an optical image of a subject.
A lens 1004 forms an image, 1003 denotes an aperture for varying the amount of light passing through the lens, 1004 denotes a lens 1002
The solid-state imaging device 1005 described in the first embodiment for capturing the subject formed in step 1 as an image signal. Reference numeral 1005 denotes an imaging signal processing circuit that performs various types of correction, clamping, and other processing on an image signal output from the solid-state imaging device 1004. , 1006 are A / D converters for performing analog / digital conversion of image signals output from the solid-state imaging device 1004, and 1007 is an A / D converter.
A signal processing unit that performs various corrections on the image data output from the D converter 1006 and compresses the data. Reference numeral 1008 denotes a solid-state imaging device 1004 and an imaging signal processing circuit 1005A.
A / D converter 1006, a timing generation section for outputting various timing signals to a signal processing section 1007, an overall control / calculation section 1009 for controlling various operations and the entire still video camera, and a reference numeral 1010 for temporarily storing image data Memory unit 1011 is a recording medium control interface unit for recording or reading on a recording medium, 1012 is a detachable recording medium such as a semiconductor memory for recording or reading out image data, and 1013 is an external computer or the like. External interface for communication (I / F)
Department.

【0038】つぎに、図7の動作について説明する。バ
リア1001がオープンされるとメイン電源がオンさ
れ、つぎにコントロール系の電源がオンし、さらに、A
/D変換器1006などの撮像系回路の電源がオンされ
る。それから、露光量を制御するために、全体制御・演
算部1009は絞り1003を開放にし、固体撮像素子
1004から出力された信号は、撮像信号処理回路10
05をスルーしてA/D変換器1006へ出力される。
A/D変換器1006は、その信号をA/D変換して、
信号処理部1007に出力する。信号処理部1007
は、そのデータを基に露出の演算を全体制御・演算部1
009で行う。
Next, the operation of FIG. 7 will be described. When the barrier 1001 is opened, the main power is turned on, and then the power of the control system is turned on.
The power of the imaging system circuit such as the / D converter 1006 is turned on. Then, in order to control the exposure amount, the overall control / arithmetic unit 1009 opens the aperture 1003, and the signal output from the solid-state image sensor 1004 is
05 and output to the A / D converter 1006.
A / D converter 1006 A / D converts the signal,
The signal is output to the signal processing unit 1007. Signal processing unit 1007
Controls the exposure calculation based on the data.
009.

【0039】この測光を行った結果により明るさを判断
し、その結果に応じて全体制御・演算部1009は絞り
を制御する。つぎに、固体撮像素子1004から出力さ
れた信号をもとに、高周波成分を取り出し被写体までの
距離の演算を全体制御・演算部1009で行う。その
後、レンズ1002を駆動して合焦か否かを判断し、合
焦していないと判断したときは、再びレンズ1002を
駆動し測距を行う。
The brightness is determined based on the result of the photometry, and the overall control / arithmetic unit 1009 controls the aperture according to the result. Next, based on the signal output from the solid-state imaging device 1004, high-frequency components are extracted, and the distance to the subject is calculated by the overall control / calculation unit 1009. Thereafter, the lens 1002 is driven to determine whether or not the lens is in focus. If it is determined that the lens is not focused, the lens 1002 is driven again to perform distance measurement.

【0040】そして、合焦が確認された後に本露光が始
まる。露光が終了すると、固体撮像素子1004から出
力された画像信号は、撮像信号処理回路1005におい
て補正等がされ、さらにA/D変換器1006でA/D
変換され、信号処理部1007を通り全体制御・演算部
1009によりメモリ部1010に蓄積される。その
後、メモリ部1010に蓄積されたデータは、全体制御
・演算部1009の制御により記録媒体制御I/F部1
011を通り半導体メモリ等の着脱可能な記録媒体10
12に記録される。また外部I/F部1013を通り直
接コンピュータ等に入力して画像の加工を行ってもよ
い。
Then, after the focusing is confirmed, the main exposure starts. When the exposure is completed, the image signal output from the solid-state imaging device 1004 is corrected by an imaging signal processing circuit 1005 and the like, and the A / D converter 1006 performs A / D conversion.
The data is converted and stored in the memory unit 1010 by the overall control / arithmetic unit 1009 through the signal processing unit 1007. Thereafter, the data stored in the memory unit 1010 is transferred to the recording medium control I / F unit 1 under the control of the overall control / arithmetic unit 1009.
011, a removable recording medium 10 such as a semiconductor memory
12 is recorded. Further, the image may be processed by inputting directly to a computer or the like through the external I / F unit 1013.

【0041】[0041]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によると、
走査部は、ウェル領域内に形成された中空領域上に形成
しており、中空領域によって走査部側で発生した暗電流
等が画素側へ流れないようになるので、画素部側と垂直
走査回路部側などとの間で十分に素子分離を行うことが
できる。
As described above, according to the present invention,
The scanning section is formed on a hollow area formed in the well area, and the hollow area prevents dark current and the like generated on the scanning section side from flowing to the pixel side. Element separation can be sufficiently performed between the device side and the like.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施形態1及び従来の固体撮像素子の
模式的な構成を示す平面図である。
FIG. 1 is a plan view illustrating a schematic configuration of a first embodiment of the present invention and a conventional solid-state imaging device.

【図2】図1のX−X’間の断面図である。FIG. 2 is a sectional view taken along line X-X 'of FIG.

【図3】図1のY−Y’間の断面図である。FIG. 3 is a sectional view taken along line Y-Y 'of FIG.

【図4】図1の画素の等価回路図である。FIG. 4 is an equivalent circuit diagram of the pixel of FIG.

【図5】図1に示す固体撮像素子の製造工程中の様子を
示す図である。
5 is a diagram illustrating a state during a manufacturing process of the solid-state imaging device illustrated in FIG. 1;

【図6】本発明の実施形態2の固体撮像装置の模式的な
構成を示す平面図である。
FIG. 6 is a plan view illustrating a schematic configuration of a solid-state imaging device according to a second embodiment of the present invention.

【図7】本発明の実施形態3の固体撮像システムの構成
図である。
FIG. 7 is a configuration diagram of a solid-state imaging system according to a third embodiment of the present invention.

【図8】従来の固体撮像装置の模式的な断面図である。FIG. 8 is a schematic sectional view of a conventional solid-state imaging device.

【図9】従来の固体撮像装置の模式的な断面図である。FIG. 9 is a schematic sectional view of a conventional solid-state imaging device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 光電変換部(PD) 2 転送スイッチ(TX) 3 リセットスイッチ(RES) 4 ソースフォロワ(SF) 5 セレクトスイッチ(SEL) 10 画素 11,14 水平走査回路部 12 垂直走査回路部 13 信号蓄積部 15 マルチプレクサ 16 増幅回路部 21 固体撮像素子(イメージセンサ) 22 クロック回路 23 A/D変換器 24 メモリ 101 ゲートポリ電極 102 選択酸化膜 103 ソース 104 ソース−ドレイン領域 105 ドレイン 111 カラム 113 N+層 114 P+層 1001 バリア 1002 レンズ 1003 絞り 1004 固体撮像素子 1005 撮像信号処理回路 1006 A/D変換器 1007 信号処理部 1008 タイミング発生部 1009 全体制御・演算部 1010 メモリ部 1011 記録媒体制御インターフェース部 1012 記録媒体 1013 外部インターフェース部Reference Signs List 1 photoelectric conversion unit (PD) 2 transfer switch (TX) 3 reset switch (RES) 4 source follower (SF) 5 select switch (SEL) 10 pixel 11, 14 horizontal scanning circuit unit 12 vertical scanning circuit unit 13 signal storage unit 15 Multiplexer 16 Amplifier circuit section 21 Solid-state imaging device (image sensor) 22 Clock circuit 23 A / D converter 24 Memory 101 Gate poly electrode 102 Selective oxide film 103 Source 104 Source-drain region 105 Drain 111 Column 113 N + layer 114 P + layer 1001 Barrier 1002 Lens 1003 Aperture 1004 Solid-state image sensor 1005 Image signal processing circuit 1006 A / D converter 1007 Signal processor 1008 Timing generator 1009 Overall control / arithmetic unit 1010 Memory unit 1011 Recording medium control Interface unit 1012 recording medium 1013 external interface unit

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 4M118 AA05 AA10 AB01 BA14 CA02 DD12 FA06 FA33 FA50 5C024 AX01 CY42 CY47 GX03 GY31 5F049 MA02 MB03 NA04 NB05 RA08 SS03 UA07 UA14 5J022 AA01 AB07 BA02 BA06 CD02 CE01 CF08 CF10 CG01  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F term (reference) 4M118 AA05 AA10 AB01 BA14 CA02 DD12 FA06 FA33 FA50 5C024 AX01 CY42 CY47 GX03 GY31 5F049 MA02 MB03 NA04 NB05 RA08 SS03 UA07 UA14 5J022 AA01 AB07 BA02 BA06 CD02 CE01 CF08 CF10

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 画素からの信号を読み出すための走査部
を有する固体撮像素子において、 前記走査部は、ウェル領域内に形成された中空領域上に
形成されていることを特徴とする固体撮像素子。
1. A solid-state imaging device having a scanning unit for reading out a signal from a pixel, wherein the scanning unit is formed on a hollow region formed in a well region. .
【請求項2】 さらに、前記走査部によって各画素から
読み出された信号をまとめるマルチプレクサと、前記マ
ルチプレクサでまとめられた信号を増幅する増幅回路部
とを備えることを特徴とする請求項1記載の固体撮像素
子。
2. The apparatus according to claim 1, further comprising: a multiplexer configured to combine signals read from each pixel by the scanning unit; and an amplifier circuit configured to amplify the signals combined by the multiplexer. Solid-state imaging device.
【請求項3】 前記マルチプレクサ及び前記増幅回路部
は、ウェル領域内に形成された中空領域上に形成されて
いることを特徴とする請求項2記載の固体撮像素子。
3. The solid-state imaging device according to claim 2, wherein the multiplexer and the amplifier circuit are formed on a hollow region formed in a well region.
【請求項4】 少なくとも前記走査部は、電界効果トラ
ンジスタであることを特徴とする請求項1から3のいず
れか1項記載の固体撮像素子。
4. The solid-state imaging device according to claim 1, wherein at least the scanning unit is a field effect transistor.
【請求項5】 請求項1から4のいずれか1項記載の固
体撮像素子と、前記固体撮像装置の走査部の動作を制御
するクロック信号を生成するクロック回路と、前記増幅
回路部によって増幅された信号をアナログ信号からディ
ジタル信号に変換するアナログ−ディジタル変換器と、
前記アナログ−ディジタル変換器で変換された信号が記
憶されるメモリとを備えることを特徴とする固体撮像装
置。
5. The solid-state imaging device according to claim 1, a clock circuit that generates a clock signal for controlling an operation of a scanning unit of the solid-state imaging device, and an amplifier that is amplified by the amplification circuit unit. An analog-to-digital converter for converting the converted signal from an analog signal to a digital signal,
A memory for storing the signal converted by the analog-digital converter.
【請求項6】 前記クロック回路、前記アナログ−ディ
ジタル変換器及び前記メモリは、ウェル領域内に形成さ
れた中空領域上に形成されていることを特徴とする請求
項5記載の固体撮像装置。
6. The solid-state imaging device according to claim 5, wherein the clock circuit, the analog-to-digital converter, and the memory are formed on a hollow area formed in a well area.
【請求項7】 請求項5又は6記載の固体撮像装置と、
前記固体撮像装置へ光を結像する光学系と、前記固体撮
像装置からの出力信号を処理する信号処理回路とを有す
ることを特徴とする固体撮像システム。
7. A solid-state imaging device according to claim 5, wherein:
A solid-state imaging system comprising: an optical system that forms an image of light on the solid-state imaging device; and a signal processing circuit that processes an output signal from the solid-state imaging device.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004071931A (en) * 2002-08-08 2004-03-04 Sony Corp Solid-state imaging device and manufacturing method therefor

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