JP2002176161A5 - - Google Patents

Description

【００１０】
【課題を解決するための手段】
この発明は固体撮像装置の光信号蓄積方法に係り、その光信号蓄積方法に用いる固体撮像装置の基本構成として、図６及び図７に示すように、受光ダイオード１１１と受光ダイオード１１１に隣接する光信号検出用のディプレッション形の絶縁ゲート型電界効果トランジスタ（以下、光信号検出用ＭＯＳＦＥＴ或いは単にＭＯＳＦＥＴと称する。または、これらの略称の前にディプレッション形と付す場合もある。）１１２とを含む単位画素１０１を有し、単位画素１０１においては、受光ダイオード１１１とＭＯＳＦＥＴ１１２とは相互に接続したウエル領域（第１導電型の半導体層、又は第１導電型の第１の半導体層及び第１導電型を有する第２の半導体層）１５ａ、１５ｂに形成され、受光ダイオード１１１の不純物領域１７とＭＯＳＦＥＴ１１２のドレイン領域１７ａとが相互に接続され、ＭＯＳＦＥＴ１１２のチャネル領域下のウエル領域１５ｂ内に光発生電荷を蓄積するキャリアポケット２５を有していることを特徴としている。

【００５３】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、受光ダイオードからキャリアポケットに転送され、蓄積された光発生電荷（例えば、正孔）がチャネル領域内の界面準位に捕獲された電荷によって影響を受けないように、少なくとも光発生電荷の転送中はチャネル領域にソース領域と同じ導電型の可動電荷（例えば、電子）を蓄積させている。

【００５４】
このように、チャネル領域内を電子の蓄積状態で保持させることにより、チャネル領域内の界面準位の電荷発生中心が非活性化状態で保持されて、界面準位からの電荷の放出が防止される。即ちリーク電流が抑制されるため、光発生電荷以外の電荷のキャリアポケットへの蓄積が抑制されて、映像画面において所謂白キズの発生を防止することができる。

Claims (10)

1. （ｉ）（ａ）第１導電型の半導体層と、受光ダイオードが埋め込み構造を有するように前記半導体層に形成された第２導電型の不純物領域とを備えた受光ダイオードと、
   （ｂ）前記半導体層に形成された第２導電型を有するソース領域と、前記不純物領域と接続して前記半導体層に形成された第２導電型を有するドレイン領域と、前記ソース領域と前記ドレイン領域の間の前記半導体層の表層に形成されたチャネル領域と、前記ソース領域と前記ドレイン領域の間の前記半導体層の表層に形成されたチャネル領域と、ゲート絶縁膜を介して前記チャネル領域上に形成されたゲート電極と、前記チャネル領域の下の前記半導体層内に設けられた第１導電型の高濃度埋込層からなるキャリアポケットとを備えた、該受光ダイオードに隣接して設けられた光信号検出用電界効果トランジスタとを有する単位画素を含む固体撮像装置を準備し、
   （ii）光照射によって前記受光ダイオードに光発生電荷を発生させ、
   （iii）前記ゲート電極に電位を付与し、少なくとも前記チャネル領域に前記第２導電型の可動電荷を蓄積させておいて、前記キャリアポケットに前記光発生電荷を転送し、
   （iv）前記ゲート電極に電位を付与し、少なくとも前記チャネル領域に前記第２導電型の可動電荷を蓄積させておいて、前記キャリアポケットに前記光発生電荷を蓄積することを特徴とする固体撮像装置の光信号蓄積方法。
2. 前記光信号検出用電界効果トランジスタはディプレッション型であることを特徴とする請求項１記載の固体撮像装置。
3. 少なくとも前記光発生電荷を転送しているとき、及び蓄積しているときに、前記チャネル領域を含むウエル領域の全表層にわたって前記第２導電型の可動電荷を蓄積することを特徴とする請求項１又は２記載の固体撮像装置の光信号蓄積方法。
4. 前記光発生電荷を転送し、蓄積する期間の後に、前記光信号検出用電界効果トランジスタに電流を流し、閾値電圧の変化を読み出すことを特徴とする請求項１乃至３の何れか一に記載の固体撮像装置の光信号蓄積方法。
5. （ｉ）（ａ）第１導電型の第１の半導体層と、前記受光ダイオードが埋め込み構造を有するように前記第１の半導体層に形成された第２導電型の不純物領域とを備えた受光ダイオードと、
   （ｂ）前記第１の半導体層に接続された第１導電型を有する第２の半導体層と、前記第２の半導体層に形成された第２導電型を有するソース領域と、前記不純物領域と接続して前記第２の半導体層に形成された第２導電型を有するドレイン領域と、前記ソース領域と前記ドレイン領域の間の前記第２の半導体層の表層に形成されたチャネル領域と、該チャネル領域に形成された第２導電型を有するチャネルドープ層と、ゲート絶縁膜を介して前記チャネル領域上に形成されたゲート電極と、前記チャネル領域の下に設けられた第１導電型を有するキャリアポケットとを備えた、該受光ダイオードに隣接する光信号検出用電界効果トランジスタとを有する単位画素を備えた固体撮像装置を準備し、
   （ii）光照射によって前記受光ダイオードに光発生電荷を発生させ、
   （iii）少なくとも前記チャネル領域が第２導電型の可動電荷により満たされた蓄積状態になるように前記ゲート電極の電位を保持して、前記キャリアポケットに前記光発生電荷を転送し、
   （iv）少なくとも前記チャネル領域が第２導電型の可動電荷により満たされた蓄積状態になるように前記ゲート電極の電位を保持して、前記キャリアポケットに前記光発生電荷を蓄積することを特徴とする固体撮像装置の光信号蓄積方法。
6. 前記電界効果トランジスタはデプレッション型であることを特徴とする請求項５記載の固体撮像装置。
7. 少なくとも前記転送する期間及び前記蓄積する期間に前記チャネル領域を含む第１及び第２の半導体層の全表層にわたって前記第２導電型の可動電荷が蓄積されることを特徴とする請求項５又は６記載の固体撮像装置の光信号蓄積方法。
8. 前記光発生電荷が転送されて蓄積される期間の後に、光信号検出用電界効果トランジスタに電流を流し、閾値電圧の変化を読み出すことを特徴とする請求項５乃至７の何れか一に記載の固体撮像装置の光信号蓄積方法。
9. さらに複数の画素を行と例に配置し、同じ行に並ぶ相互に接続された電界効果トランジスタのゲート電極と、同じ行に並ぶ相互に接続された電界効果トランジスタのドレイン領域と、同じ列に並ぶ相互に接続された電界効果トランジスタのソース領域とにそれぞれ異なる走査信号を供給することによって、各画素に光信号を蓄積することを特徴とする請求項５乃至８の何れか一に記載の固体撮像装置の光信号蓄積方法。
10. 前記同じ行に並ぶゲート電極に接続された、走査信号を供給する垂直走査信号駆動走査回路と、前記同じ行に並ぶドレイン領域に接続された、ドレイン電圧を供給するドレイン電圧駆動走査回路と、前記各列に並ぶソース領域の電圧を記憶し、各ソース領域の電圧に相当する光信号を出力する信号出力回路と、光信号を読み出すタイミングを制御する走査信号を供給する水平走査信号出力走査回路とにより、光信号の蓄積と、該蓄積された光信号の読み出しとを制御することを特徴とする請求項９記載の固体撮像装置の光信号蓄積方法。