JP2011142188A

JP2011142188A - 固体撮像素子

Info

Publication number: JP2011142188A
Application number: JP2010001517A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Kamashita; 敦釜下
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2010-01-06
Filing date: 2010-01-06
Publication date: 2011-07-21
Anticipated expiration: 2030-01-06
Also published as: JP5581698B2

Abstract

【課題】光電変換部の暗電流を低減し、ＳＮ比を高める。
【解決手段】固体撮像素子は、Ｐ型の半導体５２にＮ型の電荷蓄積層５５が形成された光電変換部１３と、アクティブ領域Ｒ１’とを備える。アクティブ領域Ｒ１’は、Ｐ型の半導体５２に形成された分離領域によって囲まれたものである。アクティブ領域Ｒ１’には、トランジスタのソース又はドレインとなるＮ型の第１の拡散領域４８と、Ｐ型の半導体５２よりも不純物濃度が高く、Ｐ型の半導体５２に電位を供給するためのＰ型の第２の拡散領域７１とが形成されている。
【選択図】図３

Description

本発明は、固体撮像素子に関するものである。

下記特許文献１に開示された固体撮像素子では、各画素が光電変換部としてのフォトダイオードを有している。各フォトダイオードは、Ｐ型ウエル内に形成されたＮ型の電荷蓄積層と、前記Ｐ型ウエルの一部（前記電荷蓄積層の下側部分）とから構成されている。各フォトダイオードのアノードは接地されている。各フォトダイオードのアノードを接地するためには、前記Ｐ型ウエルにグランド電位を印加することになる。

特許文献１に開示される固体撮像素子では、前記Ｐ型ウエル内の表面側に、前記Ｐ型ウエルよりも不純物濃度が高いＰ型拡散領域（以下、「Ｐ型ウエルコンタクト拡散領域」と呼ぶ。）を形成し、このＰ型ウエルコンタクト拡散領域にグランド電位を印加することで、Ｐ型ウエルコンタクト拡散領域を介して前記Ｐ型ウエルにグランド電位を印加する。Ｐ型ウエルコンタクト拡散領域は、画素に対して１対１あるいは他の所定の割合（例えば、２対１、３対１など）で設けられ、その割合で選択された画素の付近に配置される。

そして、従来は、各Ｐ型ウエルコンタクト拡散領域の周囲全体には、ＬＯＣＯＳによる厚いシリコン酸化膜などの素子分離部が形成されていた。換言すると、各Ｐ型ウエルコンタクト拡散領域が形成されたアクティブ領域（活性領域又は能動領域と呼ばれる場合もある。）には、当該Ｐ型ウエルコンタクト拡散領域のみが形成されていた。

特開２００４−２４７６４７号公報

しかしながら、本発明者の研究の結果、前述したようなＰ型ウエルコンタクト拡散領域を有する従来の固体撮像素子では、Ｐ型ウエルコンタクト拡散領域に関する構造に起因して、光電変換部の暗電流が増大していることが判明した。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、光電変換部の暗電流を低減することができ、これによりＳＮ比を高めることができる固体撮像素子を提供することを目的とする。

前記課題を解決するための手段として、以下の各態様を提示する。第１の態様による固体撮像素子は、第１導電型の半導体に第２導電型の電荷蓄積領域が形成された光電変換部と、アクティブ領域とを備えたものである。前記アクティブ領域は、前記第１導電型の半導体に形成された分離領域によって囲まれたものである。前記アクティブ領域には、トランジスタのソース又はドレインとなる第２導電型の第１の拡散領域と、前記第１導電型の半導体よりも不純物濃度が高く、前記第１導電型の半導体に電位を印加するための第１導電型の第２拡散領域とが形成されている。

第２の態様による固体撮像素子は、前記第１の態様において、前記第１の拡散領域は、前記第１及び第２の拡散領域間に存するＰＮ接合に逆方向バイアスが加わるような電位が印加される領域であるものである。

第３の態様による固体撮像素子は、前記第１又は第２の態様において、電荷を受け取って前記電荷を電圧に変換する電荷電圧変換部と、前記光電変換部から前記電荷電圧変換部に電荷を転送する転送部と、前記電荷電圧変換部の電位に応じた信号を出力する増幅トランジスタと、前記電荷電圧変換部の電位をリセットするリセット部と、前記増幅トランジスタを選択してその出力を信号線に供給する選択トランジスタと、を備え、前記第１の拡散領域は、前記増幅トランジスタのドレイン又は前記選択トランジスタのドレインであるものである。

第４の態様による固体撮像素子は、前記第１乃至第３のいずれかの態様において、前記第２の拡散領域よりも不純物濃度が低い前記第１導電型の第３の拡散領域、又は前記第１導電型の半導体の一部が、前記第２の拡散領域と隣接するように、前記第１及び第２の拡散領域間に介在したものである。

第５の態様による固体撮像素子は、前記第１乃至第４のいずれかの態様において、前記第１の拡散領域よりも不純物濃度が低い前記第２導電型の第４の拡散領域が、前記第１の拡散領域と隣接するように、前記第１及び第２の拡散領域間に介在したものである。

第６の態様による固体撮像素子は、前記第１乃至第３のいずれかの態様において、前記第１の拡散領域と前記第２の拡散領域とが隣接したものである。

本発明によれば、光電変換部の暗電流を低減することができ、これによりＳＮ比を高めることができる固体撮像素子を提供することができる。

本発明の第１の実施の形態による固体撮像素子を示す回路図である。図１に示す固体撮像素子の、隣接する２個の画素を模式的に示す概略平面図である。図２中のＡ−Ｂ線に沿った概略断面図である。比較例による固体撮像素子の、隣接する２個の画素を模式的に示す概略平面図である。図４の中Ｃ−Ｄ線に沿った概略断面図である。図１に示す固体撮像素子の各変形例の要部を示す概略断面図である。本発明の第２の実施の形態による固体撮像素子の、隣接する２個の画素を模式的に示す概略平面図である。

以下、本発明による固体撮像素子について、図面を参照して説明する。

［第１の実施の形態］
図１は、本発明の第１の実施の形態による固体撮像素子１を示す回路図である。図１では、３×３個の画素１１を有するものとして示しているが、画素数はこれに限られるものではない。

固体撮像素子１は、２次元状に配置された複数の画素１１と、画素１１の出力を選択するための垂直走査回路４及び水平走査回路５と、画素１１のカラム毎に設けられ画素１１から出力される画素信号を受け取る垂直信号線３２と、各垂直信号線３２に対応して設けられ対応する垂直信号線３２の信号をゲート電極（図示せず）に受け取って当該信号に応じたカラム信号を出力するＭＯＳトランジスタからなるカラムアンプ３５と、対応するカラムアンプ３５からの信号について相関二重サンプリング処理を行うＣＤＳ回路３６と、ＣＤＳ回路３６の出力を水平スイッチトランジスタ３７を介して受け取る水平信号線３１と、水平信号線３１の信号をゲート電極（図示せず）に受け取って当該信号に応じた出力信号を出力するＭＯＳトランジスタからなる出力アンプ３８と、を備えている。

各画素１１は、図１に示すように、光電変換部１３と、光電変換部１３から後述のフローティング拡散部に電荷を転送する転送部としての転送トランジスタ１４と、フローティング拡散部の電位に応じた信号を出力する増幅トランジスタ１５と、増幅トランジスタ１５を選択してその出力を垂直信号線３２に供給する選択トランジスタ１６と、フローティング拡散部の電位をリセットするリセット部としてのリセットトランジスタ１７とを有している。ここでは、転送トランジスタ１４、増幅トランジスタ１５、選択トランジスタ１６、リセットトランジスタ１７のいずれも、ＮＭＯＳトランジスタである。

転送トランジスタ１４は、そのゲートが配線２１によって行方向に共通に接続され、垂直走査回路４の駆動信号φＴＧ（ｎ，ｎ＋１）に従って動作する。選択トランジスタ１６は、そのゲートが配線２２によって行方向に共通に接続され、垂直走査回路４の駆動信号φＬ（ｎ，ｎ＋１）に従って動作する。また、リセットトランジスタ１７は、そのゲートが配線２３によって行方向に共通に接続され、垂直走査回路４の駆動信号φＲＳ（ｎ，ｎ＋１）に従って動作する。増幅トランジスタ１５のドレインとリセットトランジスタ１７のドレインは、全画素共通に接続され、配線２４を介して第２の電位としての電源電圧ＶＤＤに接続されている。増幅トランジスタ１５のソースは選択トランジスタ１６のドレインと接続され、選択トランジスタ１６のソースは垂直信号線３２と列方向（カラム方向）に共通に接続されている。

各垂直信号線３２の一方の端部には定電流源３３と、垂直信号線３２をリセットする垂直信号線リセットトランジスタ３４が配置される。定電流源３３には一定電圧ＶＣＳが、垂直信号線リセットトランジスタ３４には一定電圧ＶＲＶが印加される。ここでは、ＶＣＳ、ＶＲＶの両方とも接地電位（グランド電位）としている。垂直信号線リセットトランジスタ３４のゲートには駆動信号φＲＶが印加され、この駆動信号φＲＶに従って垂直信号線３２がリセットされる。

各垂直信号線３２の他方の端部は、カラムアンプ３５、ＣＤＳ回路３６、水平スイッチトランジスタ３７を介して水平信号線３１に接続されている。水平信号線３１には、出力アンプ３８が接続されている。水平スイッチトランジスタ３７のゲート電極は、配線２５と接続されている。水平スイッチトランジスタ３７は、水平走査回路５からの駆動信号φＨによって動作する。

なお、図示されていないが、水平信号線３１には水平信号線３１をリセットする水平リセットトランジスタが実際には配置され、信号が読み出されるたびに水平信号線３１を一定電位にリセットする。

ＣＤＳ回路３６は、相関二重サンプリングを行う。増幅トランジスタ１５から出力される電気信号には、固定パターンノイズやリセットノイズなど（以下、単にノイズと記載する）に対応するダークレベルが含まれている。ダークレベルは、増幅トランジスタ１５のゲート電位をリセットするごとに変化する。そこで、まず、リセット直後のノイズに対応する電気信号（ダークレベル）を画素１１から出力し、ＣＤＳ回路３６に一旦蓄積させる。次いで、光電変換部１３に蓄積されている光電荷を増幅トランジスタ１５のゲートに転送しノイズと重畳した光電荷に対応する電気信号を画素からＣＤＳ回路３６に出力し、両者を差し引いて光電荷に対応する真の電気信号を水平スイッチトランジスタ３７を介して水平信号線３１に出力する。相関二重サンプリングの手法は周知技術であり、ここではその詳細な説明は省略する。

本実施の形態による固体撮像素子１では、前述した各駆動信号が所定のタイミングで出力されることにより、信号の読み出し駆動が行われる。ここで、この信号の読み出し駆動に関して、簡単に説明する。

露光が開始され所定時間経過したのち、選択行の選択トランジスタ１６がオン状態とされ、ソースフォロワ読み出しが開始される。それと同時に、選択行のリセットトランジスタ１７がオン状態とされる。これにより、フローティング拡散部及び増幅トランジスタ１５のゲートは、電源電圧ＶＤＤの電圧にリセットされる。次いで、リセットトランジスタ１７はオフ状態とされるが、フローティング拡散部及び増幅トランジスタ１５のゲートは、リセット時の電位を保持する。

この動作と並行して、ソースフォロワ読み出しが行われ、選択トランジスタ１６を介して増幅トランジスタ１５から、上記のリセット時の電位に対応する信号（以下暗信号と称す）が垂直信号線３２に出力されＣＤＳ回路３６に保持される。

ＣＤＳ回路３６では、明信号から暗信号を減算処理し、リセット時のノイズが除去された真の信号を、水平スイッチトランジスタ３７を介して出力アンプ３８に供給する。出力アンプ３８は、ＣＤＳ回路３６から水平スイッチトランジスタ３７を介して受け取った信号を増幅して、外部へ出力する。

ここで、図１に示す固体撮像素子１の各画素１１の構造について、図２乃至図３を参照して説明する。図２は、図１に示す固体撮像素子１の、隣接する２個の画素１１を模式的に示す概略平面図である。図３は、図２中のＡ−Ｂ線に沿った概略断面図である。実際には、光電変換部１３の上部にはカラーフィルタやマイクロレンズなどが配置されるが、ここでは省略する。また、図３では配線等を省略し、図２においても一部の配線３２，４７しか図示していない。

本実施の形態では、Ｎ型シリコン基板５１上にＰ型の半導体としてのＰ型ウエル５２を設け、Ｐ型ウエル５２中に光電変換部１３などの画素部における各素子を配置させている。Ｐ型ウエル５２に代えて、例えば、Ｐ型エピタキシャル成長層を用いてもよい。各画素１１は、素子分離部としてのＬＯＣＯＳによる厚いシリコン酸化膜５６によって、分離されている。素子分離部としての厚いシリコン酸化膜５６が形成された領域が素子分離領域であり、素子分離領域に囲まれた領域がアクティブ領域である。必要に応じて、シリコン酸化膜５６の下に分離拡散領域を形成してもよい。また、ＬＯＣＯＳ分離に代えて、例えば、ＳＴＩ（shallow trench isolation）分離等を採用してもよい。

図２において、符号４１、４２、４８、４９及び５０は、前述した各トランジスタの一部となっている不純物濃度の高いＮ型不純物拡散領域であり、Ｐ型ウエル５２内の表面側に形成されている。符号４３、４４、４５及び４６は、ポリシリコンによる各トランジスタのゲート電極である。なお、符号４８は、配線２４（図１参照。図２及び図３では省略。）を介して電源電圧ＶＤＤが印加される電源拡散部である。符号４８ａは、配線２４と拡散領域（第１の拡散領域）４８とのコンタクトである。符号４１、４２は、電荷を受け取って前記電荷を電圧に変換する電荷電圧変換部としてのフローティング拡散部である。また、電極４３、４４、４６は、配線２１、２３、２２（図１参照。図２では省略。）とそれぞれ接続されており、垂直走査回路４から出力される駆動信号φＴＧ、φＲＳ、φＬがそれぞれ印加される。

光電変換部１３は、Ｐ型ウエル５２内に形成されたＮ型の電荷蓄積層５５と、その表面側に配置されたＰ型の空乏化防止層５４と、Ｐ型ウエル５２の一部（Ｐ型ウエル５２における電荷蓄積層５５の下側部分）とを有する埋め込み型フォトダイオードである。しかし、光電変換部１３は、埋め込みフォトダイオードに代えて、空乏化防止層５４の無いフォトダイオードにしても良い。

光電変換部１３は、入射する光を光電変換し、生じた電荷を電荷蓄積層５５に蓄積する。光電変換部１３の電荷蓄積層５５に蓄積された電荷は、転送トランジスタ１４がオン状態とされることによってフローティング拡散部４１、４２に転送される。

転送トランジスタ１４は、光電変換部１３の電荷蓄積層５５をソース、一方のフローティング拡散部４１をドレインとしたＭＯＳトランジスタである。転送トランジスタ１４は、そのゲート４３（以下、転送ゲートと称す）に印加される駆動信号φＴＧにより駆動される。

フローティング拡散部４１、４２は、転送ゲート４３と隣接配置される第１のフローティング拡散部４１と、第１のフローティング拡散部４１とは素子分離部によって隔てられた第２のフローティング拡散部４２とを有し、それらは配線４７によって電気的に接続されている。また、フローティング拡散部４１、４２は、配線４７によって増幅トランジスタ１５のゲート４５と電気的に接続されている。符号４１ａ，４２ａ，４５ａは、配線４７と第１のフローティング拡散部４１、第２のフローティング拡散部４２及びゲート４５とのコンタクトをそれぞれ示している。

増幅トランジスタ１５は、電源拡散部４８をドレイン、拡散領域４９をソースとするＭＯＳトランジスタである。上記のように、増幅トランジスタ１５のゲート電極４５は、フローティング拡散部４１、４２（転送トランジスタ１４のドレイン）に接続されている。そして、増幅トランジスタ１５は、そのゲート電極４５の電圧に応じた電気信号を出力する。したがって、増幅トランジスタ１５は、光電変換部１３で生成・蓄積された電荷の量に応じた電気信号（画素信号）を出力する。

選択トランジスタ１６は、拡散領域４９をソース、拡散領域５０をドレインとするＭＯＳトランジスタである。選択トランジスタ１６は、オン状態にされることで、増幅トランジスタ１５の出力を垂直信号線３２に出力する。すなわち、増幅トランジスタ１５と選択トランジスタ１６によって、ソースフォロワによる読み出しが可能となっている。なお、符号５０ａは、垂直信号線３２と拡散領域５０とのコンタクトである。

リセットトランジスタ１７は、電源拡散部４８をドレイン、第２のフローティング拡散部４２をソースとするＭＯＳトランジスタである。リセットトランジスタ１７は、オン状態にされることで、フローティング拡散部４１、４２に蓄積されている電荷をリセットする。

本実施の形態では、図２及び図３に示すように、各画素１１の付近に、Ｐ型ウエル５２に第１の電位としてのグランド電位を印加するためのＰ型の拡散領域（第２の拡散領域。以下、「ウエルコンタクト拡散領域」と呼ぶ。）７１が、それぞれ設けられている。このように、本実施の形態では、ウエルコンタクト拡散領域７１は、画素１１に対して１対１に設けられている。もっとも、本発明では、ウエルコンタクト拡散領域７１は、画素１１に対して他の所定の割合（例えば、２対１、３対１など）で設けてもよい。

ウエルコンタクト拡散領域７１の不純物濃度は、Ｐ型ウエル５２の不純物濃度よりも高い。各ウエルコンタクト拡散領域７１は、対応する画素１１のＮ型の電源拡散部（第１の拡散領域）４８と同じアクティブ領域Ｒ１’内において、Ｐ型ウエル５２の表面側に形成されている。アクティブ領域Ｒ１’は、素子分離領域５６に囲まれる領域である。本実施の形態では、各画素１１において、ウエルコンタクト拡散領域７１と電源拡散部４８との間には素子分離部（本実施の形態では、厚いシリコン酸化膜５６）が形成されておらず、ウエルコンタクト拡散領域７１と電源拡散部４８とは同じアクティブ領域Ｒ１’内で隣接し、両者がＰＮ接合している。各ウエルコンタクト拡散領域７１は、グランド電位を供給する配線（図示せず。以下、「ＧＮＤ配線」と呼ぶ。）に接続されている。符号７１ａは、ＧＮＤ配線とウエルコンタクト拡散領域７１とのコンタクトである。

本実施の形態では、Ｎ型の電源拡散部（第１の拡散領域）４８には第２の電位としての電源電圧ＶＤＤが印加され、Ｐ型のウエルコンタクト拡散領域７１には第１の電位としてのグランド電位が印加されるので、電源拡散部４８とウエルコンタクト拡散領域７１との間のＰＮ接合に逆バイアスが加わり、両者の間が電気的に分離される。換言すれば、第１の拡散領域４８は、第１の拡散領域４８とウエルコンタクト拡散領域７１との間に存するＰＮ接合に逆バイアスが加わるような大小関係であって第１の電位（ウエルコンタクト拡散領域７１に印加される電位であって、本実施の形態では、グランド電位）に対する大小関係を有する第２の電位（本実施の形態では、電源電圧）が、印加される拡散領域となっている。また、第１の拡散領域４８は、先の説明からわかるように、増幅トランジスタ１５のドレインとなっている。

ここで、本実施の形態による固体撮像素子１と比較される比較例による固体撮像素子について説明する。図４は、この比較例による固体撮像素子の、隣接する２個の画素１１を模式的に示す概略平面図であり、図２に対応している。図５は、図４の中Ｃ−Ｄ線に沿った概略断面図であり、図３に対応している。この比較例は、前述した従来技術に相当している。図４及び図５において、図２及び図３中の要素と同一又は対応する要素には同一符号を付し、その重複する説明は省略する。

この比較例が本実施の形態と異なる所は、この比較例では、ウエルコンタクト拡散領域７１と電源拡散部４８との間に素子分離部（厚いシリコン酸化膜５６）が形成され、ウエルコンタクト拡散領域７１は、電源拡散部４８が形成されているアクティブ領域Ｒ１とは異なるアクティブ領域Ｒ２内に形成されている点のみである。ウエルコンタクト拡散領域７１の周囲全体には、素子分離部（厚いシリコン酸化膜５６）が形成されている。アクティブ領域Ｒ２には、ウエルコンタクト拡散領域７１のみが形成されている。

ウエルコンタクト拡散領域７１はＰ型不純物を高濃度にイオン注入して形成されるので、電荷の発生中心となる結晶欠陥を多く含む。ウエルコンタクト拡散領域７１で発生した正孔・電子対のうち、正孔はＧＮＤ配線に流れ込み、電子はＰ型ウエル５２中を拡散して、その一部の電子１００は光電変換部１３の電荷蓄積層５５に流れ込む。この流れが光電変換部１３の暗電流となる。即ち、ウエルコンタクト拡散領域７１は光電変換部１３の暗電流発生源となっている。

これに対し、本実施の形態では、ウエルコンタクト拡散領域７１と電源拡散部４８との間には素子分離部（厚いシリコン酸化膜５６）が形成されておらず、ウエルコンタクト拡散領域７１と電源拡散部４８とは同じアクティブ領域Ｒ１’内で隣接し、両者がＰＮ接合している。

したがって、本実施の形態では、前記比較例と比べて、ウエルコンタクト拡散領域７１で発生した電子は、Ｐ型ウエル５２を介して光電変換部１３の電荷蓄積層５５に拡散するよりも、同じアクティブ領域Ｒ１’内にあるＮ型の電源拡散部４８に吸収され易くなる。このため、本実施の形態では、前記比較例と比べて、ウエルコンタクト拡散領域７１で発生した電子が、光電変換部１３の電荷蓄積層５５に流れ込む割合が低下し、Ｎ型の電源拡散部４８に吸収される割合が増加する。このようにウエルコンタクト拡散領域７１で発生した電子の光電変換部１３への拡散が抑えられる。よって、本実施の形態によれば、ウエルコンタクト拡散領域７１を発生源とする光電変換部１３の暗電流が低減される。これにより、ＳＮ比が高まる。

［第１の実施の形態の変形例］
本発明では、前記第１の実施の形態による固体撮像素子１を、図６に示すように種々に変形させてもよい。図６は、本実施の形態による固体撮像素子１の各変形例の要部を示す概略断面図であり、図３に対応している。図６において、図３中の要素と同一又は対応する要素には同一符号を付し、その重複する説明は省略する。

図６（ａ）に示す変形例では、Ｐ型のウエルコンタクト拡散領域（第２の拡散領域）７１とＮ型の電源拡散部（第１の拡散領域）４８との間に、ウエルコンタクト拡散領域７１よりも不純物濃度が低いＰ型の第３の拡散領域７２、及び、電源拡散部４８よりも不純物濃度が低いＮ型の第４の拡散領域７３が、介在されている。Ｐ型の第３の拡散領域７２は、ウエルコンタクト拡散領域７１と隣接している。Ｎ型の第４の拡散領域７３は、電源拡散部４８と隣接している。拡散領域７２と拡散領域７３とがＰＮ接合されている。本例では、ウエルコンタクト拡散領域７１と電源拡散部４８との間に存するＰＮ接合は、拡散領域７２，７３間のＰＮ接合となっている。

本例によれば、前記第１の実施の形態と同様の利点を得ることができるとともに、拡散領域７２，７３によって、ウエルコンタクト拡散領域７１と電源拡散部４８との間の耐圧が前記第１の実施の形態に比べて高まるという利点も得られる。なお、図６（ａ）に示す変形例の場合は、拡散領域７２の不純物濃度をＰ型ウエル５２の不純物濃度と異なる濃度に設定することができる。

図６（ｂ）に示す変形例は、図６（ａ）に示す変形例において、拡散領域７２の部分をＰ型ウエル５２の一部のままにしたものである。本例によっても、図６（ａ）に示す変形例と同様の利点が得られる。

図６（ｃ）に示す変形例では、ウエルコンタクト拡散領域７１と電源拡散部４８との間に、電源拡散部４８よりも不純物濃度が低いＮ型の拡散領域７３のみを介在させている。本例によっても、図６（ａ）に示す変形例と同様の利点が得られる。

図６（ｄ）に示す変形例では、ウエルコンタクト拡散領域７１と電源拡散部４８との間に、ウエルコンタクト拡散領域７１よりも不純物濃度が低いＰ型の拡散領域７２のみを介在させている。本例によっても、図６（ａ）に示す変形例と同様の利点が得られる。

図６（ｅ）に示す変形例は、図６（ｄ）に示す変形例において、拡散領域７２の部分をＰ型ウエル５２の一部のままにしたものである。本例によっても、図６（ａ）に示す変形例と同様の利点が得られる。

［第２の実施の形態］
図７は、本発明の第２の実施の形態による固体撮像素子の、隣接する２個の画素１１を模式的に示す概略平面図であり、図２に対応している。図７において、図２中の要素と同一又は対応する要素には同一符号を付し、その重複する説明は省略する。なお、図７中の破線７１Ａ，７１Ｂ，７１Ｃは、本実施の形態の後述する変形例を説明するためのものであり、本実施の形態の説明では無視されたい。

本実施の形態が前記第１の実施の形態と異なる所は、前記第１の実施の形態では、ウエルコンタクト拡散領域７１が電源拡散部４８と同じアクティブ領域Ｒ１’内において形成され、ウエルコンタクト拡散領域７１が電源拡散部４８とＰＮ接合されていたのに対し、本実施の形態では、ウエルコンタクト拡散領域７１がＮ型拡散領域４２と同じアクティブ領域内において形成され、ウエルコンタクト拡散領域７１がＮ型拡散領域４２とＰＮ接合されている点のみである。

Ｎ型拡散領域４２は電源拡散部４８と異なり常時電源電圧が印加されているわけではないので、第１の実施の形態においてウエルコンタクト拡散領域７１で発生した電子が電源拡散部４８に吸収され易くなる程ではないが、本実施の形態においても、前記比較例と比べて、ウエルコンタクト拡散領域７１で発生した電子は、Ｐ型ウエル５２を介して光電変換部１３の電荷蓄積層５５に拡散するよりも、同じアクティブ領域内にあるＮ型拡散領域４２に吸収され易くなる。よって、本実施の形態によっても、前記第１の実施の形態ほどではないが、ウエルコンタクト拡散領域７１を発生源とする光電変換部１３の暗電流が低減される。

本実施の形態のようにウエルコンタクト拡散領域７１をＮ型拡散領域４２と同じアクティブ領域内において形成する代わりに、ウエルコンタクト拡散領域７１を図７中の破線７１Ａ，７１Ｂ又は７１Ｃで示す位置に配置してＮ型拡散領域５０，４９又は４１と同じアクティブ領域内に形成してもよい。これらの変形例の場合にも、本実施の形態と同様の利点が得られる。

なお、本発明では、第１の実施の形態を変形して図６（ａ）〜（ｅ）の変形例を得たのと同様の手法で、本実施の形態及びその前記変形例を変形してもよい。

以上、本発明の各実施の形態及びそれら変形例について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。

例えば、前述した各導電型は逆導電型としてもよいことは、言うまでもない。

また、前記各実施の形態では、各画素１１において、電源電圧ＶＤＤ側に増幅トランジスタ１５が接続され、垂直信号線３２側に選択トランジスタ１６が接続されている。本発明では、それとは逆の順序で、電源電圧ＶＤＤ側に選択トランジスタ１６を接続し、垂直信号線３２側に増幅トランジスタ１５を接続してもよい。この場合、選択トランジスタ１６のドレインに電源電圧ＶＤＤが印加されることになる。この場合、ウエルコンタクト拡散領域７１は、選択トランジスタのドレインをなすＮ型拡散領域と同じアクティブ領域内に形成してもよい。

さらに、前記各実施の形態及びその変形例による固体撮像素子は画素を２次元状に配置したものであったが、本発明は、画素を１次元状に配置した固体撮像素子にも適用することができる。

１３光電変換部
４８電源拡散部（第１の拡散領域）
５２Ｐ型ウエル（半導体層）
５５電荷蓄積層
７１ウエルコンタクト拡散領域
Ｒ１’ アクティブ領域

Claims

第１導電型の半導体に第２導電型の電荷蓄積領域が形成された光電変換部と、
前記第１導電型の半導体に形成された分離領域によって囲まれており、トランジスタのソース又はドレインとなる第２導電型の第１の拡散領域と、前記第１導電型の半導体よりも不純物濃度が高く、前記第１導電型の半導体に電位を印加するための第１導電型の第２拡散領域とが形成されたアクティブ領域と、
を備えることを特徴とする固体撮像素子。
前記第１の拡散領域は、前記第１及び第２の拡散領域間に存するＰＮ接合に逆方向バイアスが加わるような電位が印加される領域であることを特徴とする請求項１記載の固体撮像素子。
電荷を受け取って前記電荷を電圧に変換する電荷電圧変換部と、
前記光電変換部から前記電荷電圧変換部に電荷を転送する転送部と、
前記電荷電圧変換部の電位に応じた信号を出力する増幅トランジスタと、
前記電荷電圧変換部の電位をリセットするリセット部と、
前記増幅トランジスタを選択してその出力を信号線に供給する選択トランジスタと、
を備え、
前記第１の拡散領域は、前記増幅トランジスタのドレイン又は前記選択トランジスタのドレインであることを特徴とする請求項１又は２記載の固体撮像素子。
前記第２の拡散領域よりも不純物濃度が低い前記第１導電型の第３の拡散領域、又は前記第１導電型の半導体の一部が、前記第２の拡散領域と隣接するように、前記第１及び第２の拡散領域間に介在したことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の固体撮像素子。
前記第１の拡散領域よりも不純物濃度が低い前記第２導電型の第４の拡散領域が、前記第１の拡散領域と隣接するように、前記第１及び第２の拡散領域間に介在したことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の固体撮像素子。
前記第１の拡散領域と前記第２の拡散領域とが隣接したことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の固体撮像素子。