JP2006074009A - 固体撮像装置及び同固体撮像装置を用いたカメラ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 p型半導体層402内に形成されたn型半導体領域403を有するフォトダイオードと隣接する素子との間に形成された素子分離絶縁膜404と素子分離絶縁膜の下部に形成されたp形半導体層402よりも高濃度のチャネルストップ領域406と、素子分離絶縁膜上の一部に配線層405が形成されている光電変換装置において、各フォトダイオードに隣接する素子分離絶縁膜上部の配線層405の実行面積と電位を統一し、配線層が素子分離絶縁膜を挟んで対向する領域の少なくとも一部にチャネルストップ領域406よりも高濃度のp+暗電流低減領域を設けた。
【選択図】 図4
Description
前記複数のトランジスタには、前記複数のフォトダイオードからの信号をそれぞれ転送する複数の転送トランジスタと、前記複数のフォトダイオードをリセットするリセットトランジスタと、前記転送トランジスタにより転送された前記信号を電圧変換する増幅トランジスタと、前記増幅トランジスタの出力を共通出力線に接続する選択トランジスタと、を有しており、
前記リセットトランジスタ、及び前記増幅トランジスタ、及び前記選択トランジスタの中の少なくとも二つのトランジスタのゲート及びゲートまでの配線が、前記複数のフォトダイオードの何れかと隣接しており、
前記各フォトダイオードに隣接する、前記各トランジスタのゲート及びゲートまでの配線の長さの和が等しいことを特徴とする。
それぞれの画素において、第1のフォトダイオードに隣接する第1のトランジスタがフォトダイオードと信号読み出し経路をリセットする機能を果たし、
第2のフォトダイオードに隣接する第2のトランジスタが行選択する機能を果たし、
前記各フォトダイオードにそれぞれ隣接する前記第1及び第2のトランジスタのゲート及び配線の実効長が等しく、
前記各フォトダイオードにそれぞれ隣接する前記第1のトランジスタと前記第2のトランジスタのゲート及び配線の蓄積期間中の電位が同電位であることを特徴とする。
図1、図2及び図3に本発明の固体撮像装置の第1の実施の形態の断面図、平面図及び光電変換装置の等価回路図を示す。
(RES_PD1)+(SEL_PD1)=(RES_PD2)+(SEL_PD2)
となっており、蓄積状態では、両方ともハイレベルになっている。・・・条件1
また、SFとRESのゲートの重心位置からみてそれぞれPD2及びPD1重心位置は同一に形成しており、蓄積状態では両方ともハイレベルとなっている。・・・条件2
蓄積状態では、不純物拡散領域FD206は、電流リーク防止のためVDD、例えば+5Vの電圧がDC的に印加されたハイレベルの状態になっており、例えば図2において、MOSトランジスタ204(SF)及びリセットMOSトランジスタ及び202’(RES)のゲート及びゲートまでの信号線105の電位はハイレベルの状態である。
条件1を完全に満たすことが望ましいが、
[(RES_PD1)+(SEL_PD1)]/[(RES_PD2)+(SEL_PD2)]=0.9〜1.1
と±10%のずれがあっても画像形成上問題ないことが実証されており、本明細書では上記の構造条件について、「実効長が等しい」という表現をしている。
図4及び図5に本発明の固体撮像装置の第2の実施の形態の断面図、平面図の光電変換装置を示す。等価回路図は、第1の実施の形態の図3と同一である。
図6及び図7に本発明の固体撮像装置の第3の実施の形態の断面図、平面図の光電変換装置を示す。等価回路図は、第1の実施の形態における図3と同一である。
[(RES_PDl)+(SEL_PDl)]/[(RES_PD2)+(SEL_PD2)]=0.9〜1.1
と±10%のずれがあっても画像形成上問題ないことが実証されており、本明細書では上記の構造条件について「実効長が等しい」という表現をしている。
図8、図9及び図10において、第1の実施の形態及び第3の実施の形態の信号読み出しまでの具体的な回路構成及び読み出しタイミングを示す。
図11及び図12において、第5の実施の形態について説明する。
PTX1=PTX2=PTX3=PTX4=ロー
PSEL=PRES=PDUM=ハイ又はロー
図11において、ダミーのPOLゲート2012及び、ダミー制御線PDUMが示してある。これは、第1の実施の形態の原理と同じで、POL配線下で発生した少数キャリアが各フォトダイオードに流れ込む暗電流の量を均一にするためである。
図18に基づいて、本発明の固体撮像装置(本図では、以下固体撮像素子とする)をスチルカメラに適用した場合の一実施例について詳述する。
102、402、602、1802 p型半導体領域(pウエル)
103、403、603、1803、1901、2001−2004 フォトダイオード
104、404、604、1804 素子分離絶縁膜
105、405、605、1805、207、208、209、508、707、708 素子分離絶縁膜上部の配線
106、406、406’、606、1806 pチャネルストップ層
408、608 p+チャネルストップ層
107、407、607、1807 n++半導体層
201、201A、501、501A フォトダイオード
202、203、203A、204、205、502、503、503A、504、505、702、703、703A、704、705、1602、1603、1604、1605、1902、1903、1904、1905,2005〜2011 MOSトランジスタ
206、506、706 フローティングディフュージョン領域
707 暗電流低減領域
2012 ダミーPOL配線
Claims (12)
- 複数のフォトダイオードと複数のトランジスタとを備える画素構成を有し、当該画素を複数備える固体撮像装置において、
前記複数のトランジスタには、前記複数のフォトダイオードからの信号をそれぞれ転送する複数の転送トランジスタと、前記複数のフォトダイオードをリセットするリセットトランジスタと、前記転送トランジスタにより転送された前記信号を電圧変換する増幅トランジスタと、前記増幅トランジスタの出力を共通出力線に接続する選択トランジスタと、を有しており、
前記リセットトランジスタ、及び前記増幅トランジスタ、及び前記選択トランジスタの中の少なくとも二つのトランジスタのゲート及びゲートまでの配線が、前記複数のフォトダイオードの何れかと隣接しており、
前記各フォトダイオードに隣接する、前記各トランジスタのゲート及びゲートまでの配線の長さの和が等しいことを特徴とする固体撮像装置。 - 前記各フォトダイオードに隣接する前記トランジスタのゲート及びゲートまでの配線の蓄積期間中の電位がハイレベルである部位の長さが同一であることを特徴とする請求項1に記載の固体撮像装置。
- 二つのフォトダイオードと複数のトランジスタとを備える画素構成を有し、当該画素を複数備える固体撮像装置において、
それぞれの画素において、第1のフォトダイオードに隣接する第1のトランジスタがフォトダイオードと信号読み出し経路をリセットする機能を果たし、
第2のフォトダイオードに隣接する第2のトランジスタが行選択する機能を果たし、
前記各フォトダイオードにそれぞれ隣接する前記第1及び第2のトランジスタのゲート及び配線の実効長が等しく、
前記各フォトダイオードにそれぞれ隣接する前記第1のトランジスタと前記第2のトランジスタのゲート及び配線の蓄積期間中の電位が同電位であることを特徴とする固体撮像装置。 - 前記第1のトランジスタと前記第2のトランジスタの各トランジスタとそれぞれ隣接する前記各フォトダイオードの相対位置が同一であることを特徴とする請求項3に記載の固体撮像装置。
- 暗電流低減領域が、はしご状に、行方向又は列方向に配列されていることを特徴とする請求項1から4のいずれか一項に記載の固体撮像装置。
- 前記暗電流低減領域が画素を構成するトランジスタのソースドレイン領域には形成されていないことを特徴とする請求項5に記載の固体撮像装置。
- 前記暗電流低減領域が画素を構成するトランジスタのソースドレイン領域には形成されておらず、フォトダイオードの一部には形成されており、前記ソースドレイン領域に信号電荷を保持することを特徴とする請求項5又は6に記載の固体撮像装置。
- 二つのフォトダイオードと、前記二つのフォトダイオードからの信号をそれぞれ転送する二つの転送トランジスタと、前記二つのフォトダイオードをリセットする一つのリセットトランジスタと、当該転送された前記信号を電圧変換する一つの増幅トランジスタと、前記増幅トランジスタの出力を共通出力線に接続する選択トランジスタと、を備えた画素を複数有し、ここで;
画素領域の暗電流低減領域が前記トランジスタのソースドレイン領域と前記フォトダイオードの一部を除く全領域に形成されていることを特徴とする固体撮像装置。 - 前記各フォトダイオードに隣接する前記リセットトランジスタと前記選択トランジスタのゲート及び配線の蓄積期間中の電位が同電位であることを特徴とする請求項8に記載の固体撮像装置。
- 蓄積期間中に全画素の同一の機能を備えるトランジスタのゲート及び配線の電位を同時にハイレベルにするためのロジック回路をさらに備えることを特徴とする請求項1から8のいずれか一項に記載の固体撮像装置。
- 前記トランジスタはMOSトランジスタであることを特徴とする請求項1〜10のいずれか一項に記載の固体撮像装置。
- 請求項1〜11のいずれか一項に記載の固体撮像装置と、被写体の光学像を固体撮像装置に結像させるレンズと、を備えることを特徴とするカメラ。
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