JP2005277155A - Semiconductor imaging device and method for controlling the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、それぞれ1つの画素トランジスタによって構成される複数の画素を2次元アレイ状に集積した撮像部を有するCMOSセンサ型の半導体撮像装置及びその制御方法に関する。 The present invention relates to a CMOS sensor type semiconductor imaging device having an imaging unit in which a plurality of pixels each constituted by one pixel transistor are integrated in a two-dimensional array, and a control method thereof.
従来より、半導体チップ上に2次元アレイ状に設けられた複数の画素に、フォトダイオード等の光電変換素子と画素トランジスタとを設け、光電変換素子によって生成した信号電荷を画素トランジスタによって読み出すCMOSセンサ型の半導体撮像装置が知られている。
そして、このような半導体撮像装置では、各画素毎に複数の画素トランジスタを設ける構成が一般的であり、光電変換素子のリセット、読み出し、増幅といった動作を各画素トランジスタによって行なうようにしているが、各画素毎に設けられる画素トランジスタの数が多くなればなるほど、画素トランジスタの形成スペースが大きくなり、その分、フォトダイオードの受光領域が制限され、開口率が低下するという問題がある。
Conventionally, a CMOS sensor type in which a photoelectric conversion element such as a photodiode and a pixel transistor are provided in a plurality of pixels provided in a two-dimensional array on a semiconductor chip, and a signal charge generated by the photoelectric conversion element is read by the pixel transistor. The semiconductor imaging device is known.
In such a semiconductor imaging device, a configuration in which a plurality of pixel transistors are provided for each pixel is generally used, and operations such as resetting, reading, and amplifying photoelectric conversion elements are performed by each pixel transistor. The larger the number of pixel transistors provided for each pixel, the larger the space for forming the pixel transistors, which limits the light receiving area of the photodiode and lowers the aperture ratio.
一方、各画素毎に1つの画素トランジスタを設けた撮像装置も従来より知られている(例えば、特許文献1、2参照)。
この撮像装置は、画素トランジスタのゲート入力やバイアス電圧を制御することにより、フォトダイオードの信号電荷を増幅して読み出したり、リセットを行なうものであり、画素トランジスタのゲートや基板に容量を接続することにより、トランジスタのバラツキを抑えるような構成となっている。
This imaging device amplifies and reads out the signal charge of the photodiode by controlling the gate input and bias voltage of the pixel transistor, and resets it, and connects the capacitor to the gate and substrate of the pixel transistor. Thus, the transistor variation is suppressed.
しかしながら、上述のように画素を1つの画素トランジスタで構成した半導体撮像装置において、実際に適正な撮像動作を行うことは必ずしも容易でなく、簡単な制御で良好な撮像機能を実現できる画素構造及び制御方式が求められている。
そこで本発明は、簡単な制御で良好な撮像機能を実現できる1画素1トランジスタ方式の半導体撮像装置及びその制御方法を提供することを目的とする。
However, in the semiconductor imaging device in which the pixel is configured by one pixel transistor as described above, it is not always easy to actually perform an appropriate imaging operation, and the pixel structure and control capable of realizing a good imaging function with simple control A method is required.
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a 1-pixel 1-transistor type semiconductor image pickup device capable of realizing a good image pickup function with simple control and a control method therefor.
上述の目的を達成するため、本発明の半導体撮像装置は、半導体基板に設けられた第1導電型のウェル層の表面に互いに離間して形成された第2導電型のドレイン及びソースと、その中間に設けられたゲートとを有し、前記ドレインが電源線に接続され、ゲートがワード線に接続され、ソースが垂直信号線に接続された画素トランジスタと、前記半導体基板に形成された第1導電型のウェル層と第2導電型のウェル層とで構成される光電変換素子とを有し、前記画素トランジスタの第1導電型のウェル層と前記光電変換素子の第1導電型のウェル層とが電気的に接続されるとともに、それらの第1導電型のウェル層を包囲する状態で前記光電変換素子の第2導電型のウェル層が設けられ、前記第1導電型のウェル層によるフローティングウェルを構成したことを特徴とする。 In order to achieve the above-described object, a semiconductor imaging device of the present invention includes a second conductivity type drain and source formed on the surface of a first conductivity type well layer provided on a semiconductor substrate and spaced apart from each other. A pixel transistor having an intermediate gate, the drain connected to a power supply line, the gate connected to a word line, and the source connected to a vertical signal line; and a first transistor formed on the semiconductor substrate. A photoelectric conversion element including a conductive type well layer and a second conductive type well layer; and a first conductive type well layer of the pixel transistor and a first conductive type well layer of the photoelectric conversion element. Are electrically connected to each other, and a second conductivity type well layer of the photoelectric conversion element is provided in a state of surrounding the first conductivity type well layer, and floating by the well layer of the first conductivity type is provided. We Characterized by being configured to.
また、本発明の制御方法は、半導体基板に設けられた第1導電型のウェル層の表面に互いに離間して形成された第2導電型のドレイン及びソースと、その中間に設けられたゲートとを有し、前記ドレインが電源線に接続され、ゲートがワード線に接続され、ソースが垂直信号線に接続された画素トランジスタと、前記半導体基板に形成された第1導電型のウェル層と第2導電型のウェル層とで構成される光電変換素子とを有し、前記画素トランジスタの第1導電型のウェル層と前記光電変換素子の第1導電型のウェル層とが電気的に接続されるとともに、それらの第1導電型のウェル層を包囲する状態で前記光電変換素子の第2導電型のウェル層が設けられ、前記第1導電型のウェル層によるフローティングウェルを構成した半導体撮像装置の駆動方法であって、前記光電変換素子で生じた電位を前記フローティングウェルを通して画素トランジスタに印加し、前記画素トランジスタの閾値の変化から前記光電変換素子への入射光量を検出することを特徴とする。 The control method of the present invention includes a second conductivity type drain and source formed on the surface of a first conductivity type well layer provided on a semiconductor substrate and spaced apart from each other, and a gate provided therebetween. A pixel transistor having a drain connected to a power line, a gate connected to a word line, and a source connected to a vertical signal line; a first conductivity type well layer formed on the semiconductor substrate; A photoelectric conversion element composed of a two-conductivity type well layer, and the first conductivity type well layer of the pixel transistor and the first conductivity type well layer of the photoelectric conversion element are electrically connected. In addition, a semiconductor imaging device in which a second conductivity type well layer of the photoelectric conversion element is provided so as to surround the first conductivity type well layer, and a floating well is formed by the first conductivity type well layer. A driving method, the potential generated in the photoelectric conversion element is applied to the pixel transistor through the floating well, and detecting the amount of light incident from the change in the threshold of the pixel transistor to the photoelectric conversion element.
本発明の半導体撮像装置及びその制御方法によれば、画素セルを構成する1つの画素トランジスタの第1導電型のウェル層と光電変換素子の第1導電型のウェル層とが電気的に接続されるとともに、それらの第1導電型のウェル層を包囲する状態で光電変換素子の第2導電型のウェル層が設けられ、第1導電型のウェル層によるフローティングウェルを構成した画素構造としたことにより、光電変換素子で生じた電位をフローティングウェルを通して画素トランジスタに印加し、画素トランジスタの閾値の変化から光電変換素子への入射光量を検出することが可能となり、簡単な制御で良好な撮像機能を実現できる1画素1トランジスタ方式の半導体撮像装置を提供できる効果がある。 According to the semiconductor imaging device and the control method thereof of the present invention, the first conductivity type well layer of one pixel transistor constituting the pixel cell is electrically connected to the first conductivity type well layer of the photoelectric conversion element. And a pixel structure in which the second conductivity type well layer of the photoelectric conversion element is provided so as to surround the first conductivity type well layer, and a floating well is formed by the first conductivity type well layer. By applying a potential generated in the photoelectric conversion element to the pixel transistor through the floating well, it becomes possible to detect the amount of light incident on the photoelectric conversion element from a change in the threshold value of the pixel transistor. There is an effect that it is possible to provide a one-pixel one-transistor type semiconductor imaging device that can be realized.
本発明の実施の形態では、画素セルを1つのP型FETによる画素トランジスタとフォトダイオードで構成し、画素トランジスタのN型のウェル層とフォトダイオードの受光部側のN型のウェル層とを一体的に形成して電気的に接続し、それらのN型ウェル層を包囲する状態でフォトダイオードのP型のウェル層を設けることで、N型ウェル層によるフローティングウェルを構成し、フォトダイオードで生じた電位をフローティングウェルを通して画素トランジスタに印加し、画素トランジスタの閾値の変化からフォトダイオードへの入射光量を検出する。 In the embodiment of the present invention, a pixel cell is constituted by a pixel transistor and a photodiode using one P-type FET, and the N-type well layer of the pixel transistor and the N-type well layer on the light receiving portion side of the photodiode are integrated. Are formed and electrically connected, and a P-type well layer of the photodiode is provided so as to surround the N-type well layer, thereby forming a floating well by the N-type well layer, which is generated in the photodiode. The applied potential is applied to the pixel transistor through the floating well, and the amount of light incident on the photodiode is detected from the change in the threshold value of the pixel transistor.
図1は本発明の実施例による半導体撮像装置の画素セルの構成を示す等価回路図である。また、図2は図1に示す画素セルの積層構造を示す模式的断面図であり、図3は図1に示す画素セルの素子配置(レイアウト)を示す模式的平面図である。
本例の半導体撮像装置は、各画素毎に1つのフォトダイオード20と画素(セル)トランジスタ25とを有している。
セルトランジスタ25は、半導体基板1にCMOSプロセスによって形成されたP型FETであり、ドレイン7aが電源線11に接続され、ゲート6がワード線23に接続され、ソース7bが垂直信号線15に接続されたもので、ワード線23は第1スキャナ21に接続され、電源線11は第2スキャナ22に接続されている。
また、垂直信号線15は信号検出回路29に接続され、この信号検出回路29は図示しないタイミング制御回路に接続され、このタイミング制御回路によってスキャナ21、22や画素セルの動作が制御されるようになっている。
FIG. 1 is an equivalent circuit diagram showing a configuration of a pixel cell of a semiconductor imaging device according to an embodiment of the present invention. 2 is a schematic cross-sectional view showing a stacked structure of the pixel cell shown in FIG. 1, and FIG. 3 is a schematic plan view showing an element arrangement (layout) of the pixel cell shown in FIG.
The semiconductor imaging device of this example has one
The
The
また、セルトランジスタ25は、半導体基板1の一主面に形成された第1導電型(N型)半導体のウェル層4の表面に第2導電型(P型)半導体からなる2つの不純物領域(ドレイン7a、ソース7b)が離間して形成され、不純物領域7a、7b間のウェル層4と絶縁膜5を介して対向するようにゲート電極6が形成されている。
不純物領域7aは上層膜12中の接続孔9内の導電物10で配線11と接続され、不純物領域7bは接続孔9内の導電物10で配線11と同じ配線層に接続され、さらに接続孔13内の導電物14で上層の配線15と接続されている。
The
Impurity region 7a is connected to wiring 11 by
フォトダイオード20は、半導体基板1内の逆導電型の2つの不純物領域(ウェル層3、ウェル層4)で構成され、セルトランジスタ25のウェルとフォトダイオード20のウェルは共通のウェル層4である。なお、このウェル層4はフォトダイオード20で生じた浮遊電荷をセルトランジスタ25に送るためのフローティングウェルとして機能する。そして、このウェル層4の下部と測部を囲み、各々の画素セルを分離するようにウェル層4と逆導電型のウェル層3が形成されている。
また、半導体基板1の上面には、素子分離用の熱酸化膜2が形成されている。また、上層配線15の上には、図示しない平坦化膜等が配置され、さらにその上にカラーフィルタやマイクロレンズ等が配置されている。
The
A
このような本実施例による画素セルの構造では、セルトランジスタ25のウェルとフォトダイオード20の受光部のウェルが共通のウェル層4を形成する同一のフォトレジストパターンにより、一括してイオン注入することで形成されている。そして、セルトランジスタ25のウェルと受光部のウェルが共通であるので、フォトダイオード20によって生じた電位がセルトランジスタ25のウェルに伝わる。このため、フォトダイオード20の受光部へ光が入射してウェル電位が変化すると、セルトランジスタ25の閾値が変化するので電流駆動能力も変化する。この様にして、セル毎に入射した光量をセルトランジスタ25の特性として信号検出回路29で識別し、セル毎の画素データとする。
また、各画素セルにはトランジスタが1個しか無いので、画素セルの面積を小さくできる。また、回路が簡素化されると配線の本数や層数も少なくなる(具体的には、配線が電源線、ワード線、垂直信号線の3本と少ない)ので、画素の開口率が大きくなり、感度が向上する。
In the pixel cell structure according to the present embodiment, the well of the
Further, since each pixel cell has only one transistor, the area of the pixel cell can be reduced. In addition, when the circuit is simplified, the number of wirings and the number of layers are reduced (specifically, the number of wirings is as few as three of a power supply line, a word line, and a vertical signal line). , Improve sensitivity.
次に、このような本実施例の撮像装置の製造方法について説明する。
図4〜図6は、本例の製造方法の各工程における素子構造を示す断面図である。
まず、半導体基板1上にシリコン酸化膜を形成し、その上にシリコン窒化膜を成膜し、素子分離領域にフォトレジストが無い様な所定のパターンにフォトレジストを形成し、シリコン窒化膜をエッチングする。そして、フォトレジストを除去した後、基板表面を酸化すると、パターンに形成されたシリコン窒化膜を酸化マスクとして、素子分離領域に熱酸化膜2が形成される。その後、シリコン窒化膜を燐酸によってエッチング除去する(図4(a))。
次に、画素セルの受光部とセルトランジスタを含む領域を開口するようにフォトレジスト26を形成する。そして、このフォトレジスト26をマスクにして第1導電型不純物イオンを注入してウェル層4を形成し、ウェル層4の下部に接して、ウェル層4と逆導電型のウェル層3を第2導電型不純物イオン注入で形成する(図4(b))。
次に、上述のフォトレジスト26を除去した後、各々の画素セルのウェル層4の周囲を開口する様にフォトレジスト27をパターニングして、画素セルのウェル層4の側部を囲み、ウェル層3を繋げる様にウェル層3と同じ導電型の不純物を注入する(図4(c))。
Next, a method for manufacturing such an image pickup apparatus of this embodiment will be described.
4-6 is sectional drawing which shows the element structure in each process of the manufacturing method of this example.
First, a silicon oxide film is formed on the
Next, a
Next, after removing the above-described
次に、上述したフォトレジスト27を除去し、アクティヴ領域上のシリコン酸化膜をエッチングしてから、半導体基板の表面を酸化して所定の厚さのゲート酸化膜5を形成する。それからトランジスタのゲートとして例えばポリシリコンを成膜し、所望の不純物を適量ドーピングした後、所定のレイアウトにフォトレジストをパターニングし、フォトレジストをマスクにしてポリシリコンをエッチングし、ゲート電極6を形成する。そして、このゲート電極6をマスクにしてトランジスタのドレイン、ソース領域となる不純物領域7a、7bをイオン注入により形成する。次に、適当な熱処理工程を加えて不純物領域を活性化する(図5(d))。
Next, after removing the
次に基板表面に層間絶縁膜8を成膜して、層間絶縁膜8の表面を平坦化した後、コンタクトホール形成用のパターンをフォトレジストでパターニングする。そして、このフォトレジストをマスクにして層間絶縁膜8とゲート酸化膜5をRIEによってエッチングし、コンタクトホール9を開口する。次にタングステン等の導電物を成膜してから、エッチバック若しくはCMPなどによりコンタクトホール内のみにタングステン等の導電物10を埋め込む。その後、アルミニウム、銅等の配線材料を成膜し、所定のレイアウトに加工して配線11を形成する(図5(e))。
Next, an
次に層間絶縁膜8および配線11の表面に層間絶縁膜12を成膜して、層間絶縁膜12の表面を平坦化した後、コンタクトホール形成用のパターンをフォトレジストでパターニングする。フォトレジストをマスクにして層間絶縁膜12をRIEによってエッチングし、配線11上にコンタクトホール13を開口する。次にタングステン等の導電物を成膜してから、エッチバック若しくはCMP等によりコンタクトホール内のみにタングステン等の導電物14を埋め込む。その後、アルミニウム、銅等の配線材料を成膜し、所定のレイアウトに加工して配線15を形成する(図6(f))。
Next, after the interlayer insulating film 12 is formed on the surfaces of the
以上のような製造方法において、半導体基板1の導電型、ウェルやドレイン・ソースの導電型の一例として、半導体基板1をN型、ウェル層3をP型、ウェル層4をN型、ドレイン・ソース領域7a、7bをP型とすることができる。P型のウェル層3に注入する不純物としてはボロン等が用いられ、N型のウェル層4に注入する不純物としてはリン等が用いられる。P型のドレイン・ソース領域7a、7bにはボロン、BF2等が用いられる。
また、図4(c)でウェル層4を形成する際に、パンチスルーストッパーや閾値調整用の不純物プロファイルを形成することを目的として、それらのイオン注入をすることもある。
In the manufacturing method as described above, as an example of the conductivity type of the
Further, when the
また、画素セルの素子配置は図3に示すものの代わりに、図7に示すように受光部(フォトダイオード20)とセルトランジスタ25を素子分離で分離しても良い。これによってソース・ドレイン7a、7bの不純物注入時の合わせずれによる受光部の面積の変動が無くなる利点がある。
Further, instead of the element arrangement of the pixel cell shown in FIG. 3, the light receiving portion (photodiode 20) and the
また、図8はワード線23を3層目のメタル配線層で構成した場合の画素セルの素子配置を示す模式的平面図である。この例では、ゲート電極6から接続される1層目のメタルパッドを電源線11と離すようにレイアウトする。そして、ワード線を3層目のメタル配線とすることで、ソース7bと接続する1層目のメタルパッドと電源線11との間隔を狭めることができるので、セル面積を縮小できる利点がある。
FIG. 8 is a schematic plan view showing the element arrangement of the pixel cell when the word line 23 is formed of the third metal wiring layer. In this example, the first-layer metal pad connected from the
次に、以上のような本実施例における画素セルの制御動作について説明する。
図9は本実施例による1トランジスタ型の画素セルを3列×2行のセルアレイとして接続した例を示す等価回路図であり、図10は図9に示す画素セルの動作タイミングを示すタイミングチャートである。
図9に示すように、同一行の画素セルは、ワード線33、37、電源線34、38、及びスキャナ31、32、35、36をそれぞれ共有している。また、同一列の画素セルは垂直信号線39〜41を共有している。
図10において、1行目のセルを読み出す時には、1行目以外のセルのワード線33と電源線34を0Vにする。そして、スキャナ(1−2)32にVcc電位(順方向バイアス電圧)を与えてセルの受光部の電位をリセットする。
次にスキャナ(1−2)32に−Vcc電位(逆方向バイアス電圧)を与えてから、続いてスキャナ(1−1)31に−Vcc電位を与える。
このような動作により、受光部で発生した電荷量が少ない場合にはセルトランジスタ25はONする。しかし、受光部で発生した電荷量が多い場合にはセルトランジスタ25のウェル電位が上昇するので閾値が高くなり、セルトランジスタ25はOFFのままとなる。受光部で発生した電荷量に応じて閾値が変化するので、受光部に入射した光量に応じて、セルトランジスタのON時間や出力信号レベルが変化し、垂直信号線39〜41に出力される電圧が異なる。したがって、この電圧の変化を検出し、受光量を検出できる。
Next, the control operation of the pixel cell in the present embodiment as described above will be described.
FIG. 9 is an equivalent circuit diagram showing an example in which 1-transistor pixel cells according to this embodiment are connected as a cell array of 3 columns × 2 rows, and FIG. 10 is a timing chart showing the operation timing of the pixel cells shown in FIG. is there.
As shown in FIG. 9, the pixel cells in the same row share word lines 33 and 37,
In FIG. 10, when reading the cells in the first row, the word lines 33 and the power supply lines 34 of the cells other than the first row are set to 0V. Then, a Vcc potential (forward bias voltage) is applied to the scanner (1-2) 32 to reset the potential of the light receiving portion of the cell.
Next, a −Vcc potential (reverse bias voltage) is applied to the scanner (1-2) 32, and then a −Vcc potential is applied to the scanner (1-1) 31.
With this operation, the
次に、2行目のセルを読み出す時には、2行目以外のセルのワード線37と電源線38を0Vにする。スキャナ(2−2)36にVcc電位を与えてセルの受光部の電位をリセットする。次にスキャナ(2−2)36に−Vcc電位を与えてからスキャナ(2−1)35に−Vcc電位を与える。受光部で発生した電荷量に応じて閾値が変化するので、受光部に入射した光量に応じて、セルトランジスタのON時間や出力信号レベルが変化し、垂直信号線39〜41に出力される電圧が異なる。したがって、この電圧の変化を検出し、受光量を検出できる。
以下、同様にして次の行のセルを読み出して行くことで、セルアレイの全ての画素を読み出すことができる。
なお、ここで用いた具体的な電圧値等については、あくまでも一例であり、適宜変更し得ることは勿論である。
Next, when reading the cells in the second row, the word lines 37 and the
Thereafter, all pixels in the cell array can be read out by reading out the cells in the next row in the same manner.
It should be noted that the specific voltage values and the like used here are merely examples and can be changed as appropriate.
以上のような本実施例の構成では、次のような効果を得ることが可能である。
(1)本実施例の画素セル構造では、受光部で発生したウェルの電位をセルトランジスタのウェルへ印加することにより、1トランジスタ型のCMOSセンサの画素セルを実現でき、画素の面積を小さくすることができる。
(2)受光部のウェルとセルトランジスタのウェルを同一パターニングで同一の不純物注入によって形成するため、製造工程の複雑化を招くことなく実現できる。
(3)フォトダイオードの受光部のウェルとセルトランジスタのウェルとの間に配線が不要で、画素セル内には、電源線、ワード線、垂直信号線の3本の配線しか無く、また、ノード間を接続する配線も無いので、配線の占める面積が小さい。そのため、画素セルの中の開口率が大きくできる。
(4)フォトダイオードで生じた電位をフローティングウェル(ウェル層4)を通してセルトランジスタに印加し、このセルトランジスタの閾値の変化によって生じる出力信号の変化からフォトダイオードの入射光量を検出するようにしたことから、簡単な素子構造で正確な光量検出を行うことが可能となる。
具体的には、セルトランジスタのドレインに所定の順方向バイアス電圧を印加してフォトダイオードを空乏化し、フォトダイオードの信号電荷をリセットした後、セルトランジスタのドレインに所定の逆方向バイアス電圧を印加し、続いてセルトランジスタのゲートに逆方向バイアス電圧に対応する駆動電圧を印加することにより、セルトランジスタの閾値変化を適切に反映したソース信号を検出することができ、各画素の正確な信号検出を実現できる。
With the configuration of the present embodiment as described above, the following effects can be obtained.
(1) In the pixel cell structure of this embodiment, a pixel cell of a one-transistor type CMOS sensor can be realized by applying the well potential generated in the light receiving portion to the well of the cell transistor, thereby reducing the pixel area. be able to.
(2) Since the well of the light receiving portion and the well of the cell transistor are formed by the same patterning and the same impurity implantation, it can be realized without complicating the manufacturing process.
(3) No wiring is required between the well of the light receiving portion of the photodiode and the well of the cell transistor, and there are only three wirings of the power supply line, the word line, and the vertical signal line in the pixel cell, and the node Since there is no wiring connecting between them, the area occupied by the wiring is small. Therefore, the aperture ratio in the pixel cell can be increased.
(4) The potential generated in the photodiode is applied to the cell transistor through the floating well (well layer 4), and the incident light quantity of the photodiode is detected from the change in the output signal caused by the change in the threshold value of the cell transistor. Therefore, accurate light quantity detection can be performed with a simple element structure.
Specifically, a predetermined forward bias voltage is applied to the drain of the cell transistor to deplete the photodiode, the signal charge of the photodiode is reset, and then a predetermined reverse bias voltage is applied to the drain of the cell transistor. Subsequently, by applying a drive voltage corresponding to the reverse bias voltage to the gate of the cell transistor, it is possible to detect a source signal that appropriately reflects the change in the threshold value of the cell transistor, and to accurately detect each pixel. realizable.
1……半導体基板、3、4……ウェル層、20……フォトダイオード、25……セルトランジスタ、11……電源線、15……垂直信号線、23……ワード線。
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記半導体基板に形成された第1導電型のウェル層と第2導電型のウェル層とで構成される光電変換素子とを有し、
前記画素トランジスタの第1導電型のウェル層と前記光電変換素子の第1導電型のウェル層とが電気的に接続されるとともに、それらの第1導電型のウェル層を包囲する状態で前記光電変換素子の第2導電型のウェル層が設けられ、前記第1導電型のウェル層によるフローティングウェルを構成した、
ことを特徴とする半導体撮像装置。 A drain and a source of a second conductivity type formed on the surface of a well layer of a first conductivity type provided on a semiconductor substrate and spaced apart from each other, and a gate provided in the middle, the drain being a power line A pixel transistor having a gate connected to a word line and a source connected to a vertical signal line;
A photoelectric conversion element comprising a first conductivity type well layer and a second conductivity type well layer formed on the semiconductor substrate;
The first conductivity type well layer of the pixel transistor and the first conductivity type well layer of the photoelectric conversion element are electrically connected, and the photoelectric transistor is surrounded by the first conductivity type well layer. A second conductivity type well layer of the conversion element is provided, and a floating well is formed by the first conductivity type well layer;
A semiconductor imaging device.
前記半導体基板に形成された第1導電型のウェル層と第2導電型のウェル層とで構成される光電変換素子とを有し、
前記画素トランジスタの第1導電型のウェル層と前記光電変換素子の第1導電型のウェル層とが電気的に接続されるとともに、それらの第1導電型のウェル層を包囲する状態で前記光電変換素子の第2導電型のウェル層が設けられ、前記第1導電型のウェル層によるフローティングウェルを構成した半導体撮像装置の駆動方法であって、
前記光電変換素子で生じた電位を前記フローティングウェルを通して画素トランジスタに印加し、前記画素トランジスタの閾値の変化から前記光電変換素子への入射光量を検出する、
ことを特徴とする半導体撮像装置の制御方法。 A drain and a source of a second conductivity type formed on the surface of a well layer of a first conductivity type provided on a semiconductor substrate and spaced apart from each other, and a gate provided in the middle, the drain being a power line A pixel transistor having a gate connected to a word line and a source connected to a vertical signal line;
A photoelectric conversion element comprising a first conductivity type well layer and a second conductivity type well layer formed on the semiconductor substrate;
The first conductivity type well layer of the pixel transistor and the first conductivity type well layer of the photoelectric conversion element are electrically connected, and the photoelectric transistor is surrounded by the first conductivity type well layer. A method of driving a semiconductor imaging device, wherein a second conductivity type well layer of a conversion element is provided, and a floating well is formed by the first conductivity type well layer,
Applying a potential generated in the photoelectric conversion element to the pixel transistor through the floating well, and detecting an incident light amount to the photoelectric conversion element from a change in a threshold value of the pixel transistor;
A method for controlling a semiconductor imaging device.
ことを特徴とする請求項4記載の半導体撮像装置の制御方法。
A predetermined forward bias voltage is applied to the drain of the pixel transistor to deplete the photoelectric conversion element, the signal charge of the photoelectric conversion element is reset, and then a predetermined reverse bias voltage is applied to the drain of the pixel transistor. Subsequently, a change in signal level output from the source of the pixel transistor is detected by applying a drive voltage corresponding to the reverse bias voltage to the gate of the pixel transistor.
The method of controlling a semiconductor imaging device according to claim 4.
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WO2021100338A1 (en) * | 2019-11-20 | 2021-05-27 | ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 | Solid-state image capture element |
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2004
- 2004-03-25 JP JP2004089318A patent/JP2005277155A/en active Pending
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