JP2006108634A - 固体撮像装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】この固体撮像装置は、n型シリコン基板1上に形成された出力ゲート電極6と、n型シリコン基板1に出力ゲート電極6と距離L1を隔てて形成され、信号電荷が流入されるフローティングディフュージョン領域8と、フローティングディフュージョン領域8と距離L2を隔てて形成され、フローティングディフュージョン領域8から電圧信号が取り出された後の不要な信号電荷を排出させるためのリセットゲート電極11とを備えている。また、フローティングディフュージョン領域8と出力ゲート電極6との間の距離L1は、フローティングディフュージョン領域8とリセットゲート電極11との間の距離L2よりも大きい。
【選択図】図1
Description
この式(1)において、Cdは、フローティングディフュージョン領域108とp型ウェル領域102との間の容量であり、C1は、フローティングディフュージョン領域108と出力ゲート電極106との間の容量である。また、C2は、フローティングディフュージョン領域108とリセットゲート電極111との間の容量であり、Cgは、フローティングディフュージョン領域108と出力増幅回路114との間の容量である。
図1は、本発明の第1実施形態による固体撮像装置の構造を示した断面図である。図2は、図1に示した第1実施形態による固体撮像装置のポテンシャル図である。まず、図1および図2を参照して、第1実施形態による固体撮像装置の構造について説明する。
なお、上記式(2)において、Qsは、フローティングディフュージョン領域8に蓄積された信号電荷の電荷量である。また、Cfdaは、フローティングディフュージョン領域8の全容量であり、以下の式(3)によって表される。
なお、この式(3)において、Cdaは、フローティングディフュージョン領域8とp型ウェル領域2との間の容量であり、C1aは、フローティングディフュージョン領域8と出力ゲート電極6との間の容量である。また、C2aは、フローティングディフュージョン領域8とリセットゲート電極11との間の容量であり、Cgaは、フローティングディフュージョン領域8と出力増幅回路14との間の容量である。
図9は、本発明の第2実施形態による固体撮像装置の構造を示した断面図である。図10は、図9に示した第2実施形態による固体撮像装置のポテンシャル図である。次に、図9および図10を参照して、第2実施形態による固体撮像装置の構造について説明する。
図18は、本発明の第3実施形態によるCMOSイメージセンサの構造を示した断面図である。図19は、本発明の第3実施形態によるCMOSイメージセンサのポテンシャル図である。次に、図18および図19を参照して、本発明の第3実施形態によるCMOSイメージセンサの構造について説明する。
図20は、本発明の第4実施形態によるCMOSイメージセンサの構造を示した断面図である。図21は、本発明の第4実施形態によるCMOSイメージセンサのポテンシャル図である。次に、図20および図21を参照して、本発明の第4実施形態によるCMOSイメージセンサの構造について説明する。
3 転送チャネル領域(電荷蓄積部)
6 出力ゲート電極(第1ゲート電極)
8 フローティングディフュージョン領域(第1不純物領域)
11 リセットゲート電極(第2ゲート電極)
16 不純物領域(第2不純物領域)
23 フォトダイオード層(光電変換部、電荷蓄積部)
Claims (10)
- 半導体基板上に形成された第1ゲート電極と、
前記半導体基板に前記第1ゲート電極と第1の距離を隔てて形成され、信号電荷が流入される第1不純物領域と、
前記第1不純物領域と第2の距離を隔てて形成され、前記第1不純物領域から電圧信号が取り出された後の不要な前記信号電荷を排出させるための第2ゲート電極とを備え、
前記第1不純物領域と前記第1ゲート電極との間の前記第1の距離は、前記第1不純物領域と前記第2ゲート電極との間の第2の距離よりも大きい、固体撮像装置。 - 半導体基板に形成され、前記信号電荷を蓄積する機能を有する電荷蓄積部をさらに備え、
前記第1ゲート電極は、前記電荷蓄積部から前記信号電荷を出力させるための機能を有しており、
前記第1不純物領域には、前記電荷蓄積部から出力された前記信号電荷が流入される、請求項1に記載の固体撮像装置。 - 前記第1不純物領域と前記第1ゲート電極との間の前記第1の距離は、前記第1不純物領域と前記第1ゲート電極との間の領域にポテンシャル障壁が形成される距離よりも小さい距離に設定されており、
前記第1不純物領域と前記第2ゲート電極との間の前記第2の距離は、前記第1不純物領域と前記第2ゲート電極との間の領域にポテンシャル障壁が形成される距離よりも小さい距離に設定されている、請求項1または2に記載の固体撮像装置。 - 前記半導体基板の前記第1不純物領域と前記第1ゲート電極との間の領域の一部に、前記第1ゲート電極と第3の距離を隔てて形成された第2不純物領域をさらに備え、
前記第2不純物領域は、前記半導体基板の前記第1不純物領域と前記第1ゲート電極との間に位置する前記第2不純物領域以外の領域の不純物濃度よりも高く、かつ、前記第1不純物領域の不純物濃度よりも低い不純物濃度を有する、請求項1〜3のいずれか1項に記載の固体撮像装置。 - 前記第2不純物領域は、前記第1不純物領域と連続して形成されている、請求項4に記載の固体撮像装置。
- 前記第2不純物領域と前記第1ゲート電極との間の前記第3の距離は、前記第2不純物領域と前記第1ゲート電極との間の領域にポテンシャル障壁が形成される距離よりも小さい距離に設定されている、請求項4または5に記載の固体撮像装置。
- 前記電荷蓄積部は、前記信号電荷を蓄積しながら転送する転送チャネルを含む、請求項2〜6のいずれか1項に記載の固体撮像装置。
- 前記電荷蓄積部は、光電変換により信号電荷を生成するとともに蓄積する光電変換部を含む、請求項2〜6のいずれか1項に記載の固体撮像装置。
- 前記光電変換部により光電変換が行われている際には、前記第1ゲート電極をオフ状態にするとともに、前記光電変換部から前記信号電荷を前記第1不純物領域へ転送する際には、前記第1ゲート電極をオン状態にする、請求項8に記載の固体撮像装置。
- 前記光電変換部の表面に形成され、前記光電変換部の表面近傍における空乏化を抑制するための表面シールド層をさらに備える、請求項8または9に記載の固体撮像装置。
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