JP2011211121A - Solid-state imaging element, imaging device, method of driving solid-state imaging element, and method of manufacturing solid-state imaging element - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、固体撮像素子、撮像装置、固体撮像素子の駆動方法、及び固体撮像素子の製造方法に関する。 The present invention relates to a solid-state imaging device, an imaging apparatus, a solid-state imaging device driving method, and a solid-state imaging device manufacturing method.
CCD(Charge Coupled Device)型の固体撮像素子では、光電変換素子の表面で発生した電荷が、その光電変換素子から電荷が読み出される垂直電荷転送部及びその光電変換素子から電荷が読み出されない隣の垂直電荷転送部に漏れこむことに起因してスミアが発生する。このスミアは、近年の固体撮像素子の多画素化、微細化、高感度化によって無視できないものとなってきている。特に、このスミアは、光電変換素子の表面で発生するノイズ電荷が原因であるため、画素数(光電変換素子数)1000万画素以上が当たり前となってきている近年では、スミアをいかに抑制するかが、画質向上の上で重要となっている。 In a CCD (Charge Coupled Device) type solid-state imaging device, a charge generated on the surface of the photoelectric conversion element is a vertical charge transfer unit from which the charge is read from the photoelectric conversion element, and an adjacent charge from which the charge is not read from the photoelectric conversion element. Smear occurs due to leakage into the vertical charge transfer section. This smear has become non-negligible due to the recent increase in the number of pixels, miniaturization, and high sensitivity of solid-state imaging devices. In particular, since this smear is caused by noise charges generated on the surface of the photoelectric conversion element, in recent years when the number of pixels (the number of photoelectric conversion elements) of 10 million pixels or more has become commonplace, how is smear suppressed? However, it is important to improve image quality.
固体撮像素子において動画撮像と静止画撮像を行う場合を考える。動画撮像時には、高速処理を行うために静止画撮像時よりは信号を読み出す画素数を減らす所謂間引き読み出しが実施される。このため、動画撮像時には、動画に使用する信号を出力する画素よりも、動画に使用しない信号を出力する不要画素の方が大幅に多くなる。 Consider a case in which moving image capturing and still image capturing are performed in a solid-state image sensor. At the time of moving image capturing, so-called thinning-out reading is performed in which the number of pixels from which signals are read out is reduced in order to perform high-speed processing, compared with still image capturing. For this reason, at the time of moving image capturing, the number of unnecessary pixels that output signals that are not used for moving images is significantly greater than the pixels that output signals used for moving images.
前述したように、光電変換素子の表面はスミアの発生源になるため、不要画素が多くなると、動画に使用しない画素で発生するスミアによって、動画に使用する信号に影響が出てしまう。特に、動画撮像時には、固体撮像素子に光が入射し続けるため、スミアが増大し、画質への影響は大きい。また、1000万画素以上の固体撮像素子になると、上記不要画素の数も当然増えるため、スミアは更に増大する。画素数を減らせば、スミアを減らすことは可能であるが、これでは多画素化の流れに逆行することになり、ユーザの望む機能を持った撮像装置を提供することができない。 As described above, since the surface of the photoelectric conversion element becomes a smear generation source, if the number of unnecessary pixels increases, smear generated in pixels not used in the moving image affects the signal used in the moving image. In particular, when moving images are picked up, light continues to enter the solid-state image sensor, so that smear increases and the influence on image quality is great. In addition, when the solid-state imaging device has 10 million pixels or more, the number of unnecessary pixels naturally increases, so that smear further increases. If the number of pixels is reduced, it is possible to reduce smear. However, this will go against the trend of increasing the number of pixels, and an imaging device having a function desired by the user cannot be provided.
特許文献1には、電荷転送期間において半導体基板に印加するオーバーフロードレイン(OFD)電圧を、電荷を蓄積している期間中よりも大きくして、電荷転送時に垂直電荷転送部に入り込むノイズ電荷を低減する撮像装置が開示されている。 In Patent Document 1, the overflow drain (OFD) voltage applied to the semiconductor substrate during the charge transfer period is made larger than during the charge accumulation period to reduce noise charges that enter the vertical charge transfer unit during charge transfer. An imaging apparatus is disclosed.
しかし、特許文献1に記載の方法であっても、動画撮像時において不要画素で発生するスミアを低減することはできない。 However, even with the method described in Patent Document 1, it is not possible to reduce smear that occurs in unnecessary pixels during moving image capturing.
特許文献2には、電荷蓄積期間のOFD電圧を変化させることで、垂直電荷転送部に過剰電荷が漏れ出すのを防ぐ方法が開示されているが、上述した光電変換素子表面で発生する電荷によるスミアの低減ができるものではない。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、光電変換素子表面で発生する電荷が電荷転送部に漏れ出すことに起因するスミアを低減することが可能な固体撮像素子、撮像装置、固体撮像素子の駆動方法、及び固体撮像素子の製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and is capable of reducing smear caused by leakage of charges generated on the surface of the photoelectric conversion element to the charge transfer unit. An object of the present invention is to provide a method for driving an image sensor and a method for manufacturing a solid-state image sensor.
本発明の固体撮像素子は、半導体基板内に形成された複数の光電変換素子と、前記各光電変換素子で発生した電荷を転送する電荷転送部とを含む固体撮像素子であって、前記各光電変換素子の下方に設けられた、前記各光電変換素子の電荷蓄積部に蓄積された電荷を排出する電荷排出部を備え、前記複数の光電変換素子は、第一の光電変換素子と第二の光電変換素子に分けられ、前記第一の光電変換素子の前記電荷蓄積部と当該第一の光電変換素子下方の前記電荷排出部との間の第一のポテンシャル障壁の高さが、前記第二の光電変換素子の前記電荷蓄積部と当該第二の光電変換素子下方の前記電荷排出部との間の第二のポテンシャル障壁の高さよりも低くなっているものである。 The solid-state imaging device of the present invention is a solid-state imaging device including a plurality of photoelectric conversion elements formed in a semiconductor substrate and a charge transfer unit that transfers charges generated in the photoelectric conversion elements. A charge discharging unit provided below the conversion element for discharging the charge stored in the charge storage unit of each photoelectric conversion element, wherein the plurality of photoelectric conversion elements include a first photoelectric conversion element and a second photoelectric conversion element; Divided into photoelectric conversion elements, the height of the first potential barrier between the charge storage part of the first photoelectric conversion element and the charge discharge part below the first photoelectric conversion element is the second The height of the second potential barrier between the charge storage part of the photoelectric conversion element and the charge discharge part below the second photoelectric conversion element is lower.
本発明の固体撮像素子の駆動方法は、前記固体撮像素子の駆動方法であって、前記固体撮像素子の全ての前記光電変換素子から信号を読み出す通常駆動と、前記固体撮像素子の前記第二の光電変換素子のみから信号を読み出す間引き駆動とを行う駆動ステップを備えるものである。 The solid-state imaging device driving method of the present invention is the solid-state imaging device driving method, wherein the solid-state imaging device reads out signals from all the photoelectric conversion elements of the solid-state imaging device, and the solid-state imaging device has the second driving method. A driving step for performing thinning driving for reading a signal only from the photoelectric conversion element is provided.
本発明の撮像装置は、前記固体撮像素子と、前記固体撮像素子の全ての前記光電変換素子から信号を読み出す通常駆動と、前記固体撮像素子の前記第二の光電変換素子のみから信号を読み出す間引き駆動とを行う駆動部を備えるものである。 The imaging apparatus of the present invention includes the solid-state imaging device, normal driving for reading signals from all the photoelectric conversion elements of the solid-state imaging device, and thinning-out for reading signals only from the second photoelectric conversion elements of the solid-state imaging device. A drive unit that performs driving is provided.
本発明の固体撮像素子の製造方法は、前記固体撮像素子の製造方法であって、前記半導体基板内の前記第一の光電変換素子を形成すべき領域下方の領域に前記半導体基板とは反対導電型の不純物を第一の注入量で注入するステップと、前記半導体基板内の前記第二の光電変換素子を形成すべき領域下方の領域に前記反対導電型の不純物を前記第一の注入量よりも多い第二の注入量で注入するステップとを備えるものである。 The method for manufacturing a solid-state imaging device according to the present invention is a method for manufacturing the solid-state imaging device, wherein a conductive material opposite to the semiconductor substrate is formed in a region below the region in which the first photoelectric conversion element is to be formed in the semiconductor substrate. And implanting the opposite conductivity type impurity in a region below the region where the second photoelectric conversion element is to be formed in the semiconductor substrate from the first implantation amount. And a step of injecting with a large second injection amount.
本発明の固体撮像素子の製造方法は、前記固体撮像素子の製造方法であって、前記半導体基板内の前記第一の光電変換素子及び前記第二の光電変換素子を形成すべき領域下方の領域に、前記半導体基板とは反対導電型の不純物を注入するステップと、前記ステップの後、前記半導体基板内の前記第二の光電変換素子を形成すべき領域下方の領域に前記反対導電型の不純物を注入するステップとを備えるものである。 The method for manufacturing a solid-state imaging device according to the present invention is a method for manufacturing the solid-state imaging device, wherein the region under the region in which the first photoelectric conversion device and the second photoelectric conversion device are to be formed in the semiconductor substrate. A step of implanting an impurity having a conductivity type opposite to that of the semiconductor substrate; and after the step, an impurity having a conductivity type opposite to that of the semiconductor substrate in a region below the region where the second photoelectric conversion element is to be formed. And injecting.
本発明の固体撮像素子の製造方法は、前記固体撮像素子の製造方法であって、前記半導体基板内の前記第一の光電変換素子及び前記第二の光電変換素子を形成すべき領域下方の領域に、前記半導体基板とは反対導電型の不純物を注入するステップと、前記ステップの後、前記半導体基板内の前記第一の光電変換素子を形成すべき領域下方の領域に前記半導体基板と同じ導電型の不純物を注入するステップとを備えるものである。 The method for manufacturing a solid-state imaging device according to the present invention is a method for manufacturing the solid-state imaging device, wherein the region under the region in which the first photoelectric conversion device and the second photoelectric conversion device are to be formed in the semiconductor substrate. A step of implanting an impurity having a conductivity type opposite to that of the semiconductor substrate; and after the step, in the region under the region where the first photoelectric conversion element is to be formed in the semiconductor substrate, the same conductivity as the semiconductor substrate is formed. Injecting a mold type impurity.
本発明によれば、光電変換素子表面で発生する電荷が電荷転送部に漏れ出すことに起因するスミアを低減することが可能な固体撮像素子、撮像装置、固体撮像素子の駆動方法、及び固体撮像素子の製造方法を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the solid-state image sensor which can reduce the smear resulting from the electric charge which generate | occur | produces on the photoelectric conversion element surface leaks to an electric charge transfer part, an imaging device, the drive method of a solid-state image sensor, and solid-state imaging An element manufacturing method can be provided.
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1は、本発明の一実施形態を説明するための撮像装置の概略構成を示す図である。撮像装置としては、デジタルカメラ及びデジタルビデオカメラ等の撮像装置、電子内視鏡及びカメラ付携帯電話機等に搭載される撮像モジュール、等があり、ここではデジタルカメラを例にして説明する。 FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an imaging apparatus for explaining an embodiment of the present invention. Examples of the imaging device include an imaging device such as a digital camera and a digital video camera, an imaging module mounted on an electronic endoscope, a camera-equipped mobile phone, and the like. Here, a digital camera will be described as an example.
図示するデジタルカメラの撮像系は、撮影レンズ1と、CCD型の固体撮像素子5と、この両者の間に設けられた絞り2と、赤外線カットフィルタ3と、光学ローパスフィルタ4とを備える。
The imaging system of the digital camera shown in the figure includes a photographic lens 1, a CCD type solid-state imaging device 5, a
デジタルカメラの電気制御系全体を統括制御するシステム制御部11は、フラッシュ発光部12及び受光部13を制御し、レンズ駆動部8を制御して撮影レンズ1の位置をフォーカス位置に調整したりズーム調整を行ったりし、絞り駆動部9を介し絞り2の開口量を制御して露光量調整を行う。
A system control unit 11 that performs overall control of the electrical control system of the digital camera controls the flash
また、システム制御部11は、撮像素子駆動部10を介して固体撮像素子5を駆動し、撮影レンズ1を通して撮像した被写体像を撮像信号として出力させる。システム制御部11には、操作部14を通してユーザからの指示信号が入力される。
In addition, the system control unit 11 drives the solid-state imaging device 5 via the imaging
デジタルカメラの電気制御系は、更に、固体撮像素子5の出力に接続された相関二重サンプリング処理等のアナログ信号処理を行うアナログ信号処理部6と、このアナログ信号処理部6から出力されたRGBの色信号をデジタル信号に変換するA/D変換回路7とを備え、これらはシステム制御部11によって制御される。 The electric control system of the digital camera further includes an analog signal processing unit 6 that performs analog signal processing such as correlated double sampling processing connected to the output of the solid-state imaging device 5, and RGB output from the analog signal processing unit 6. And an A / D conversion circuit 7 for converting the color signals into digital signals, which are controlled by the system control unit 11.
更に、このデジタルカメラの電気制御系は、メインメモリ16と、メインメモリ16に接続されたメモリ制御部15と、補間演算やガンマ補正演算,RGB/YC変換処理等を行って画像データを生成するデジタル信号処理部17と、デジタル信号処理部17で生成された画像データをJPEG形式に圧縮したり圧縮画像データを伸張したりする圧縮伸張処理部18と、着脱自在の記録媒体21が接続される外部メモリ制御部20と、カメラ背面等に搭載された液晶表示部23が接続される表示制御部22とを備える。メモリ制御部15、デジタル信号処理部17、圧縮伸張処理部18、外部メモリ制御部20、及び表示制御部22は、制御バス24及びデータバス25によって相互に接続され、システム制御部11からの指令によって制御される。
Furthermore, the electric control system of this digital camera generates image data by performing
図2は、図1に示したデジタルカメラにおける固体撮像素子5の概略構成を示す平面模式図である。 FIG. 2 is a schematic plan view showing a schematic configuration of the solid-state imaging device 5 in the digital camera shown in FIG.
固体撮像素子5は、半導体基板の行方向Xとこれに交差する(図の例では直交する)列方向Yに二次元状(図の例では正方格子状)に配列された複数の光電変換素子(51,52)と、複数の垂直電荷転送部(VCCD)53と、水平電荷転送部(HCCD)54と、出力部55とを備える。
The solid-state imaging device 5 includes a plurality of photoelectric conversion elements arranged in a two-dimensional shape (square lattice shape in the example) in a row direction X of the semiconductor substrate and in a column direction Y that intersects (orthogonally in the example in the drawing). (51, 52), a plurality of vertical charge transfer units (VCCD) 53, a horizontal charge transfer unit (HCCD) 54, and an
固体撮像素子5は、全ての光電変換素子から信号を読み出す通常駆動と、全ての光電変換素子の一部から信号を読み出す間引き駆動とが可能となっている。間引き駆動は、例えば、動画撮像時において実施され、通常駆動は例えば静止画撮像において実施される。これらの駆動は、撮像素子駆動部10が実施する。間引き駆動は、動画撮像時に限らず、例えば静止画撮像時において解像度を落とした撮像を行うときに実施することもある。
The solid-state imaging device 5 can perform normal driving for reading signals from all the photoelectric conversion elements and thinning driving for reading signals from some of all the photoelectric conversion elements. The thinning drive is performed at the time of moving image capturing, for example, and the normal drive is performed at, for example, still image capturing. These driving operations are performed by the image
このように、固体撮像素子5は通常駆動と間引き駆動が可能となっているため、複数の光電変換素子は、通常駆動時と間引き駆動時の両方で信号が読み出されるものと、通常駆動時にしか信号が読み出されないものとの2種類に分けることができる。 As described above, since the solid-state imaging device 5 can perform normal driving and thinning driving, a plurality of photoelectric conversion elements can read signals both during normal driving and during thinning driving, and only during normal driving. It can be divided into two types, that is, a signal that is not read out.
図2の例では、通常駆動時と間引き駆動時の両方で信号が読み出される光電変換素子を光電変換素子52(網掛けを付してある)とし、通常駆動時にしか信号が読み出されない光電変換素子を光電変換素子51としている。以下では、光電変換素子51を通常駆動専用の光電変換素子51ともいい、光電変換素子52を通常間引き兼用の光電変換素子52ともいう。
In the example of FIG. 2, a photoelectric conversion element 52 (shaded) is used as a photoelectric conversion element from which a signal is read out during both normal driving and thinning driving, and photoelectric conversion in which a signal is read only during normal driving. The element is a
図2では、複数の光電変換素子の上方にはベイヤ状にカラーフィルタが配置されている例を示している。赤色の光を透過するカラーフィルタを上方に持つ光電変換素子には“R”の文字を付し、緑色の光を透過するカラーフィルタを上方に持つ光電変換素子には“G”の文字を付し、青色の光を透過するカラーフィルタを上方に持つ光電変換素子には“B”の文字を付してある。 FIG. 2 shows an example in which color filters are arranged in a Bayer shape above a plurality of photoelectric conversion elements. The letter “R” is attached to the photoelectric conversion element having a color filter that transmits red light above, and the letter “G” is attached to the photoelectric conversion element having a color filter that transmits green light above. A photoelectric conversion element having a color filter that transmits blue light on the upper side is marked with a letter “B”.
この固体撮像素子5では、間引き駆動時に得られる信号でカラー画像を生成できるように、行方向Xに並ぶ複数の光電変換素子からなる光電変換素子行のうち、2つの光電変換素子行おきに通常間引き兼用の光電変換素子52を配置し、残りの光電変換素子行に通常駆動専用の光電変換素子51を配置している。なお、通常駆動専用の光電変換素子51と通常間引き兼用の光電変換素子52の配置はこれに限定されない。間引き駆動の仕方によって、最適な数の光電変換素子52を配置しておけばよい。
In this solid-state imaging device 5, every two photoelectric conversion element rows among the photoelectric conversion element rows composed of a plurality of photoelectric conversion elements arranged in the row direction X are usually used so that a color image can be generated with a signal obtained at the time of thinning driving. The thinning-out
例えば、現在のデジタルカメラは、光電変換素子の数が1000万個以上のものが主流であるが、動画撮像時には、VGAサイズを取得するときで480×640=30万個強の光電変換素子から信号を読み出せば十分である。また、HD動画を撮る場合であっても、720×1280=92万個強の光電変換素子から信号を読み出せば十分である。また、フルHD動画を撮る場合であっても、1080×1920=200万個強の光電変換素子から信号を読み出せば十分である。このようなモードを考慮して、動画撮像時において読み出すべき位置に通常間引き兼用の光電変換素子52を配置しておけばよい。
For example, the current digital camera has a mainstream number of photoelectric conversion elements of 10 million or more, but when capturing a moving image, when acquiring a VGA size, from 480 × 640 = a little over 300,000 photoelectric conversion elements. It is sufficient to read the signal. Even in the case of taking HD moving images, it is sufficient to read signals from 720 × 1280 = 920,000 photoelectric conversion elements. Even when a full HD moving image is taken, it is sufficient to read out signals from 1080 × 1920 = 2 million photoelectric conversion elements. In consideration of such a mode, the
なお、動画撮像時には、光電変換素子から読み出した同色信号を加算する場合もあるため、これも考慮して通常間引き兼用の光電変換素子52を設けておく。例えば2画素加算を行う場合には、VGAサイズであれば、60万個強の光電変換素子を通常間引き兼用の光電変換素子52としておけばよい。
Note that the same color signals read from the photoelectric conversion elements may be added when capturing a moving image. Therefore, the
各光電変換素子51,52の上方には、図示しない遮光膜が設けられ、この遮光膜には、光電変換素子51上方と光電変換素子52上方とに開口が形成されている。そして、この開口の平面視における面積は、光電変換素子51と光電変換素子52とで同じになっている。
A light shielding film (not shown) is provided above each of the
垂直電荷転送部53は、列方向Yに並ぶ複数の光電変換素子からなる各光電変換素子列に対応してその側方(図2の例では右側方)に設けられている。垂直電荷転送部53は、それに対応する光電変換素子列の各光電変換素子に蓄積された電荷を読み出して列方向Yに転送するものであり、半導体基板内に形成された電荷転送チャネルとこの上方に設けられた転送電極とからなるCCDで構成されている。
The vertical
水平電荷転送部54は、複数の垂直電荷転送部53を転送されてきた電荷を行方向Xに転送するものであり、半導体基板内に形成された電荷転送チャネルとこの上方に設けられた転送電極とからなるCCDで構成されている。
The horizontal
出力部55は、水平電荷転送部54を転送されてきた電荷を、その電荷量に応じた電圧信号に変換して固体撮像素子5外部に出力する。
The
図3は、図2に示した固体撮像素子における52a−52a線の断面模式図である。図3では半導体基板内の構成のみを図示した。
3 is a schematic cross-sectional view taken along the
n型シリコン基板56の表面にはPウェル層57が形成されている。このpウェル層57は、N型シリコン基板56にイオン注入によって形成されたものであるため、N型シリコン基板56の一部であると言うことができる。
A P well
Pウェル層57の表面から少し下には、N型不純物層からなる電荷蓄積部60が形成されており、この電荷蓄積部60とPウェル層57とのPN接合で発生する電荷がこの電荷蓄積部60に蓄積される。電荷蓄積部60と、この電荷蓄積部60とPウェル層57とのPN接合により、通常間引き兼用の光電変換素子52が形成されている。電荷蓄積部60の上には、Pウェル層57よりも高濃度のP型不純物層からなる表面シールド領域59が形成されている。
A
電荷蓄積部60の右隣には、Pウェル層57よりも高濃度のP型不純物層からなる電荷読み出し領域61が形成されている。
A
電荷読み出し領域61の右隣には、垂直電荷転送部53を構成するN型不純物層からなる電荷転送チャネル62が形成されている。
A
電荷転送チャネル62の右隣には、この電荷転送チャネル62に対応しない行方向Xで隣の光電変換素子52との分離を図るための、Pウェル層57よりも高濃度のp型不純物層からなる素子分離領域63が形成されている。
On the right side of the
電荷転送チャネル62の下方には、Pウェル層57よりも高濃度のp型不純物層からなる素子分離領域64が形成されている。この素子分離領域64によって、行方向Xに隣接する光電変換素子52同士が分離されている。
Below the
図4は、図2に示した固体撮像素子における51a−51a線の断面模式図である。図4では半導体基板内の構成のみを図示した。
4 is a schematic cross-sectional view taken along
図4に示した断面において52a−52a線断面との違いは、Pウェル層57のn型シリコン基板56側の端部に、Pウェル層57よりも濃度の薄いP型不純物層58が形成されている点である。
The difference between the cross section shown in FIG. 4 and the cross section taken along the
通常駆動専用の光電変換素子51は、図4に示す電荷蓄積部60と、この電荷蓄積部60とPウェル層57とのpn接合とにより形成されている。
The
光電変換素子51と光電変換素子52は、それぞれ、その電荷蓄積部60の形成範囲(平面視におけるサイズ及び基板深部方向の深さ)及び不純物濃度が同一となっており、その電荷蓄積部60下方のPウェル層57の濃度分布が異なる点を除いては、全く同じ構成となっている。
The
図3及び図4に示した断面構成においては、光電変換素子51及び光電変換素子52の各々の下方に存在するN型シリコン基板56が、電荷蓄積部60に蓄積された電荷を排出する電荷排出部(オーバーフロードレイン)として機能する。そして、電荷蓄積部60と、この電荷排出部との間のP型不純物層(図3の例ではPウェル層57、図4の例ではPウェル層57及びP型不純物層58)が、電荷蓄積部60と電荷排出部との間にポテンシャル障壁を形成する障壁形成部として機能する。
3 and 4, the N-
この固体撮像素子5では、電荷蓄積部60下方のPウェル層57の濃度分布に違いを持たせることで、障壁形成部によって形成されるポテンシャル障壁の高さを、光電変換素子51と光電変換素子52とで異ならせている。
In this solid-state imaging device 5, the height of the potential barrier formed by the barrier forming unit is set to be different from that of the
図5は、図3に示した52b−52b’線断面における基板深さ方向のポテンシャル分布と、図4に示した51b−51b’線断面における基板深さ方向のポテンシャル分布とを併せて示した図である。
5 shows the potential distribution in the substrate depth direction in the section taken along the
図5中、52b−52b’の符号を付したものが52b−52b’線断面における基板深さ方向のポテンシャル分布であり、51b−51b’の符号を付したものが51b−51b’線断面における基板深さ方向のポテンシャル分布である。図5では、固体撮像素子5のN型シリコン基板56に所定のオーバーフロードレイン(OFD)電圧を印加したときのポテンシャル分布を示した。
In FIG. 5, the reference numeral 52b-52b ′ is the potential distribution in the substrate depth direction in the cross section of the
図5に示したように、通常駆動専用の光電変換素子51の電荷蓄積部60が形成するポテンシャルの底部の深さと、通常間引き兼用の光電変換素子52の電荷蓄積部60が形成するポテンシャルの底部の深さは略一致している。一方、通常駆動専用の光電変換素子51の電荷蓄積部60とその下方のN型シリコン基板56との間のポテンシャル障壁の頂部の位置は、通常間引き兼用の光電変換素子52の電荷蓄積部60とその下方のN型シリコン基板56との間のポテンシャル障壁の頂部の位置よりも深くなっている。
As shown in FIG. 5, the depth of the bottom of the potential formed by the
この結果、通常駆動専用の光電変換素子51の電荷蓄積部60とその下方のN型シリコン基板56との間のポテンシャル障壁(以下、通常駆動専用ポテンシャル障壁という)の高さは、通常間引き兼用の光電変換素子52の電荷蓄積部60とその下方のN型シリコン基板56との間のポテンシャル障壁(以下、通常間引き兼用ポテンシャル障壁という)の高さよりも低くなっている。
As a result, the height of the potential barrier (hereinafter referred to as a normal drive dedicated potential barrier) between the
このように構成されたデジタルカメラでは、静止画撮像モードに設定されると、撮像素子駆動部10が、固体撮像素子5のN型シリコン基板56に所定のオーバーフロードレイン(OFD)電圧(VOFD1)を印加する。そして、静止画撮像指示があると、固体撮像素子5の全ての光電変換素子から信号を読み出す通常駆動を実施する。そして、デジタル信号処理部17が、この駆動によって得られた信号から静止画像データを生成する。
In the digital camera configured as described above, when the still image capturing mode is set, the image
図6は、静止画撮像モード時における固体撮像素子のポテンシャル分布を示す図であり、FIG6Aは、図3の52b−52b’線のポテンシャル分布を示し、FIG6Bは、図4の51b−51b’線のポテンシャル分布を示す。
6 is a diagram illustrating the potential distribution of the solid-state imaging device in the still image capturing mode. FIG. 6A represents the potential distribution of the
静止画撮像モード時においてN型シリコン基板56に印加する電圧VOFD1は、通常駆動専用の光電変換素子51が静止画撮像時に最低限必要な飽和量Q1を確保できるような値に設定しておく。このようにした場合でも、通常間引き兼用の光電変換素子52の飽和量は、通常駆動専用の光電変換素子51よりも大きくなっている。このため、通常間引き兼用の光電変換素子52にも飽和量Q1を蓄積することができ、全ての光電変換素子を用いて静止画撮像を行うことができる。
The voltage VOFD1 applied to the N-
一方、動画撮像モードに設定されると、撮像素子駆動部10は、固体撮像素子5のN型シリコン基板56に電圧VOFD1よりも大きい電圧VOFD2を印加する。そして、動画撮像指示があると、通常間引き兼用の光電変換素子52のみから信号を読み出す間引き駆動を実施する。そして、デジタル信号処理部17が、この駆動によって得られた信号から動画像データを生成する。
On the other hand, when the moving image capturing mode is set, the image
図7は、動画撮像モード時における固体撮像素子のポテンシャル分布を示す図であり、FIG7Aは、図3の52b−52b’線のポテンシャル分布を示し、FIG7Bは、図4の51b−51b’線のポテンシャル分布を示す。
7 is a diagram showing the potential distribution of the solid-state imaging device in the moving image capturing mode. FIG. 7A shows the potential distribution of the
動画撮像モード時においてN型シリコン基板56に印加する電圧VOFD2は、通常間引き兼用の光電変換素子52が動画撮像時に最低限必要な飽和量Q2を確保できるような値に設定しておく。このようにした場合、通常駆動専用の光電変換素子51の飽和量は、静止画撮像モード時よりも小さくなる。この結果、通常駆動専用の光電変換素子51の表面のポテンシャルと通常駆動専用のポテンシャル障壁の頂部との差ΔV2は、通常間引き兼用の光電変換部52の表面のポテンシャルと通常間引き兼用のポテンシャル障壁の頂部との差ΔV1よりも大きくなる。
The voltage VOFD2 applied to the N-
スミアの主要因の1つに、光電変換素子51,52の表面(表面シールド領域59表面)で発生した電荷が電荷蓄積部60に移動せずに、垂直電荷転送部53の電荷転送チャネル62に移動してしまうことがあげられる。したがって、この電荷を電荷蓄積部60に移動しやすくすれば、スミアを低減することが可能である。
One of the main causes of smear is that the charges generated on the surfaces of the
固体撮像素子5では、図7に示したように、動画撮像モード時には、ΔV2をΔV1よりも大きくすることによって、通常駆動専用の光電変換素子51表面で発生する電荷を電荷蓄積部60に移動しやすくして、スミアの発生を抑制することができる。
As shown in FIG. 7, in the solid-state imaging device 5, in the moving image imaging mode, ΔV <b> 2 is made larger than ΔV <b> 1 to move charges generated on the surface of the
前述したように、固体撮像素子における通常駆動専用の光電変換素子51の数は、通常間引き兼用の光電変換素子52の数と同数以上であることが多い。このため、動画撮像モード時には、画像データの生成に使用しない通常駆動専用の光電変換素子51の表面で発生する電荷に起因するスミアの影響が無視できなくなる。この固体撮像素子5によれば、図6,7に示したようなポテンシャル構造を持っているため、動画撮像モード時には、通常駆動専用の光電変換素子51の表面で発生する電荷に起因するスミアを格段に減らすことができ、スミアの少ない動画撮像が可能となる。
As described above, the number of
なお、動画撮像モード時における通常間引き兼用の光電変換素子52の飽和量Q2を確保できるのであれば、電圧VOFD2を通常駆動専用のポテンシャル障壁を消滅させる値としてもよい。
Note that the voltage VOFD2 may be a value that eliminates the potential barrier dedicated to normal driving as long as the saturation amount Q2 of the
図8は、図7に示した電圧VOFD2を更に大きくした場合のポテンシャル分布を示す図であり、FIG8Aは、図3の52b−52b’線のポテンシャル分布を示し、FIG8Bは、図4の51b−51b’線のポテンシャル分布を示す。
8 is a diagram showing the potential distribution when the voltage VOFD2 shown in FIG. 7 is further increased. FIG. 8A shows the potential distribution of the
FIG8Bに示したように、通常駆動専用のポテンシャル障壁を消滅させる程度の電圧VOFD2をN型シリコン基板56に印加すれば、通常駆動専用の光電変換素子51の表面のポテンシャルと通常駆動専用のポテンシャル障壁の頂部との差をΔV2よりも更に大きいΔV3にすることができる。この結果、動画撮像モード時において、通常駆動専用の光電変換素子51の表面で発生する電荷に起因するスミアを更に減らすことができ、より高画質の動画撮像が可能となる。
As shown in FIG. 8B, if a voltage VOFD2 that can eliminate the potential barrier dedicated to normal driving is applied to the N-
次に、固体撮像素子5の製造方法について説明する。 Next, a method for manufacturing the solid-state imaging device 5 will be described.
まず、N型シリコン基板56上に、通常駆動専用の光電変換素子51と通常間引き兼用の光電変換素子52を形成すべき領域に開口を有するマスクを形成し、このマスクを介して、N型シリコン基板56内にドーズ量I1でP型不純物を注入する。このとき、通常駆動専用の光電変換素子51を形成すべき領域の下方と、通常間引き兼用の光電変換素子52を形成すべき領域の下方とにおいて所望の不純物濃度となるように、P型不純物の注入を行う。これにより、Pウェル層57が形成される。
First, on the N-
次に、N型シリコン基板56上に図9に示したようなマスクM1を形成する。マスクM1は、図2に示した平面視において、通常間引き兼用の光電変換素子52を形成すべき領域を覆い、通常駆動専用の光電変換素子51を形成すべき領域に開口Kを有するものとなっている。次に、このマスクM1を介して、N型シリコン基板56内にドーズ量I2でN型不純物を注入する。このとき、通常駆動専用の光電変換素子51を形成すべき領域の下方において所望の不純物濃度となるように、N型不純物の注入を行う。
Next, a mask M 1 as shown in FIG. 9 is formed on the N-
これにより、N型不純物が注入された箇所がPウェル層57よりも濃度の薄いP型不純物層58となる。
As a result, the portion where the N-type impurity is implanted becomes the P-
この後は、従来から知られている方法でpウェル層57内に各領域を形成すればよい。
Thereafter, each region may be formed in the p-
このように、固体撮像素子5は、pウェル層57を形成するときの不純物注入を2回に分けて行うだけで簡単に製造することができる。
As described above, the solid-state imaging device 5 can be easily manufactured by performing the impurity implantation for forming the p-
なお、固体撮像素子5は、次のようにして製造することもできる。 In addition, the solid-state image sensor 5 can also be manufactured as follows.
まず、N型シリコン基板56上に、通常駆動専用の光電変換素子51と通常間引き兼用の光電変換素子52を形成すべき領域に開口を有するマスクを形成し、このマスクを介して、N型シリコン基板56内にドーズ量I3でP型不純物を注入する。このとき、通常駆動専用の光電変換素子51を形成すべき領域の下方と、通常間引き兼用の光電変換素子52を形成すべき領域の下方とにおいて所望の不純物濃度となるように、P型不純物の注入を行う。これにより、Pウェル層57が形成される。
First, on the N-
次に、N型シリコン基板56上に図10に示したようなマスクM2を形成する。マスクM2は、図2に示した平面視において、通常駆動専用の光電変換素子51を形成すべき領域を覆い、通常間引き兼用の光電変換素子52を形成すべき領域に開口Kを有するものとなっている。
Next, a
次に、このマスクM2を介して、N型シリコン基板56内にドーズ量I4でP型不純物を注入する。このとき、通常間引き兼用の光電変換素子52を形成すべき領域の下方において所望の不純物濃度となるように、P型不純物の注入を行う。これにより、P型不純物が注入された箇所が、Pウェル層57よりも濃度の濃いP型不純物層となる。この結果、通常間引き兼用の光電変換素子52の電荷蓄積部60とN型シリコン基板56との間のP型不純物層の濃度を、通常駆動専用の光電変換素子51の電荷蓄積部60とN型シリコン基板56との間のP型不純物層の濃度よりも濃くすることができ、図5に示したようなポテンシャル分布を得ることができる。
Next, a P-type impurity is implanted into the N-
また、固体撮像素子5は、次のようにして製造することもできる。 Moreover, the solid-state image sensor 5 can also be manufactured as follows.
まず、N型シリコン基板56上に、図9に示したマスクM1を形成する。次に、このマスクM1を介して、N型シリコン基板56内にドーズ量I5でP型不純物を注入する。このとき、通常駆動専用の光電変換素子51を形成すべき領域の下方において所望の不純物濃度となるように、P型不純物の注入を行う。
First, the mask M1 shown in FIG. 9 is formed on the N-
次に、N型シリコン基板56上に、図10に示したマスクM2を形成する。次に、このマスクM2を介して、N型シリコン基板56内にドーズ量I6(>I5)でP型不純物を注入する。このとき、通常間引き兼用の光電変換素子52を形成すべき領域の下方において所望の不純物濃度となるように、P型不純物の注入を行う。
Next, the mask M <b> 2 shown in FIG. 10 is formed on the N-
このようにすることで、通常間引き兼用の光電変換素子52の電荷蓄積部60とN型シリコン基板56との間のP型不純物層の濃度を、通常駆動専用の光電変換素子51の電荷蓄積部60とN型シリコン基板56との間のP型不純物層の濃度よりも濃くすることができ、図5に示したようなポテンシャル分布を得ることができる。
In this way, the concentration of the P-type impurity layer between the
なお、通常駆動専用の光電変換素子51の電荷蓄積部60のポテンシャルの底部と、通常間引き兼用の光電変換素子52の電荷蓄積部60のポテンシャルの底部とは異なる深さにあってもよい。
Note that the bottom of the potential of the
例えば、図5に示したポテンシャル分布を、図11に示したようにしてもよい。このようにした場合でも、通常間引き兼用のポテンシャル障壁の高さが、通常駆動専用のポテンシャル障壁の高さよりも高くなっていれば、スミア低減の効果を得ることができる。このような条件を満たしていれば、例えば動画撮像モード時に通常駆動専用のポテンシャル障壁を消滅させるようなOFD電圧を印加しても、通常間引き兼用のポテンシャル障壁を残しておくことができ、動画撮像時に必要な飽和量を確保することができるからである。 For example, the potential distribution shown in FIG. 5 may be as shown in FIG. Even in this case, if the height of the potential barrier that is also used for normal thinning is higher than the height of the potential barrier dedicated for normal driving, the effect of reducing smear can be obtained. If these conditions are satisfied, for example, even if an OFD voltage that eliminates the potential barrier dedicated to normal driving is applied in the moving image capturing mode, a potential barrier that is also used for normal thinning can be left. This is because a saturation amount necessary sometimes can be secured.
また、これまでの説明では、光電変換素子で発生した電子を信号に変換して読み出すことを前提にしたが、正孔を信号に変換して読み出す場合には、これまでの説明においてp型とn型を全て逆にすればよい。また、この場合は、OFD電圧が負の値となるため、OFD1とOFD2の関係は、その絶対値がOFD<OFD2となるように設定すればよい。 In the description so far, it is assumed that electrons generated in the photoelectric conversion element are converted into a signal and read out. However, in the case where holes are converted into a signal and read out, the p-type is used in the description so far. All n-types may be reversed. In this case, since the OFD voltage has a negative value, the relationship between OFD1 and OFD2 may be set so that the absolute value thereof is OFD <OFD2.
また、図2では、複数の光電変換素子が正方格子状に配列されたものを例示したが、これに限らない。例えば、奇数行の光電変換素子行を、偶数行の光電変換素子行に対し、各光電変換素子の行方向配列ピッチの1/2だけ行方向Xにずらした配置としてもよい。 Further, although FIG. 2 illustrates an example in which a plurality of photoelectric conversion elements are arranged in a square lattice pattern, the present invention is not limited to this. For example, the odd-numbered photoelectric conversion element rows may be arranged so as to be shifted in the row direction X by ½ of the row-direction arrangement pitch of each photoelectric conversion element with respect to the even-numbered photoelectric conversion element rows.
また、カラーフィルタ配列は原色のベイヤ配列に限らず、その他の公知の配列を採用してもよい。また、カラーフィルタを設けずに、モノクロ撮像を行う固体撮像素子としてもよい。 Further, the color filter array is not limited to the primary color Bayer array, and other known arrays may be adopted. Further, a solid-state imaging device that performs monochrome imaging without providing a color filter may be used.
以上説明してきたように、本明細書には次の事項が開示されている。 As described above, the following items are disclosed in this specification.
開示された固体撮像素子は、半導体基板内に形成された複数の光電変換素子と、前記各光電変換素子で発生した電荷を転送する電荷転送部とを含む固体撮像素子であって、前記各光電変換素子の下方に設けられた、前記各光電変換素子の電荷蓄積部に蓄積された電荷を排出する電荷排出部を備え、前記複数の光電変換素子は、第一の光電変換素子と第二の光電変換素子に分けられ、前記第一の光電変換素子の前記電荷蓄積部と当該第一の光電変換素子下方の前記電荷排出部との間の第一のポテンシャル障壁の高さが、前記第二の光電変換素子の前記電荷蓄積部と当該第二の光電変換素子下方の前記電荷排出部との間の第二のポテンシャル障壁の高さよりも低くなっているものである。 The disclosed solid-state imaging device is a solid-state imaging device including a plurality of photoelectric conversion elements formed in a semiconductor substrate, and a charge transfer unit that transfers charges generated in the photoelectric conversion elements. A charge discharging unit provided below the conversion element for discharging the charge stored in the charge storage unit of each photoelectric conversion element, wherein the plurality of photoelectric conversion elements include a first photoelectric conversion element and a second photoelectric conversion element; Divided into photoelectric conversion elements, the height of the first potential barrier between the charge storage part of the first photoelectric conversion element and the charge discharge part below the first photoelectric conversion element is the second The height of the second potential barrier between the charge storage part of the photoelectric conversion element and the charge discharge part below the second photoelectric conversion element is lower.
開示された固体撮像素子は、前記第一の光電変換素子の電荷蓄積部のポテンシャルの底部の深さが、前記第二の光電変換素子の電荷蓄積部のポテンシャルの底部の深さと略一致し、前記第一のポテンシャル障壁の頂部が、前記第二のポテンシャル障壁の頂部よりも深い位置にあるものである。 In the disclosed solid-state imaging device, the bottom depth of the potential of the charge storage portion of the first photoelectric conversion element substantially matches the bottom depth of the potential of the charge storage portion of the second photoelectric conversion element, The top of the first potential barrier is deeper than the top of the second potential barrier.
開示された撮像装置は、前記固体撮像素子と、前記固体撮像素子の全ての前記光電変換素子から信号を読み出す通常駆動と、前記固体撮像素子の前記第二の光電変換素子のみから信号を読み出す間引き駆動とを行う駆動部を備えるものである。 The disclosed imaging apparatus includes: the solid-state imaging element; normal driving for reading signals from all the photoelectric conversion elements of the solid-state imaging element; and thinning-out for reading signals only from the second photoelectric conversion element of the solid-state imaging element. A drive unit that performs driving is provided.
開示された撮像装置は、前記駆動部が、前記電荷排出部に印加する電圧の絶対値を、前記間引き駆動時には前記通常駆動時よりも高くするものである。 In the disclosed imaging apparatus, the driving unit increases the absolute value of the voltage applied to the charge discharging unit at the time of the thinning driving than at the time of the normal driving.
開示された撮像装置は、前記駆動部が、前記間引き駆動時には、前記第一のポテンシャル障壁を消滅させる電圧を前記電荷排出部に印加するものである。 In the disclosed imaging apparatus, the driving unit applies a voltage that causes the first potential barrier to disappear during the thinning driving to the charge discharging unit.
開示された固体撮像素子の駆動方法は、前記固体撮像素子の駆動方法であって、前記固体撮像素子の全ての前記光電変換素子から信号を読み出す通常駆動と、前記固体撮像素子の前記第二の光電変換素子のみから信号を読み出す間引き駆動とを行う駆動ステップを備えるものである。 The disclosed solid-state imaging device driving method is a driving method of the solid-state imaging device, wherein normal driving for reading signals from all the photoelectric conversion elements of the solid-state imaging device, and the second driving of the solid-state imaging device A driving step for performing thinning driving for reading a signal only from the photoelectric conversion element is provided.
開示された固体撮像素子の駆動方法は、前記駆動ステップでは、前記電荷排出部に印加する電圧の絶対値を、前記間引き駆動時には前記通常駆動時よりも高くするものである。 In the driving method of the disclosed solid-state imaging device, in the driving step, the absolute value of the voltage applied to the charge discharging unit is set higher during the thinning driving than during the normal driving.
開示された固体撮像素子の駆動方法は、前記駆動ステップでは、前記間引き駆動時には、前記第一のポテンシャル障壁を消滅させる電圧を前記電荷排出部に印加するものである。 In the driving method of the disclosed solid-state imaging device, in the driving step, a voltage for eliminating the first potential barrier is applied to the charge discharging unit during the thinning driving.
開示された固体撮像素子の製造方法は、前記固体撮像素子の製造方法であって、前記半導体基板内の前記第一の光電変換素子を形成すべき領域下方の領域に前記半導体基板とは反対導電型の不純物を第一の注入量で注入するステップと、前記半導体基板内の前記第二の光電変換素子を形成すべき領域下方の領域に前記反対導電型の不純物を前記第一の注入量よりも多い第二の注入量で注入するステップとを備えるものである。 The disclosed method for manufacturing a solid-state imaging device is a method for manufacturing the solid-state imaging device, wherein a conductive material opposite to the semiconductor substrate is formed in a region below the region in which the first photoelectric conversion element is to be formed in the semiconductor substrate. And implanting the opposite conductivity type impurity in a region below the region where the second photoelectric conversion element is to be formed in the semiconductor substrate from the first implantation amount. And a step of injecting with a large second injection amount.
開示された固体撮像素子の製造方法は、前記固体撮像素子の製造方法であって、前記半導体基板内の前記第一の光電変換素子及び前記第二の光電変換素子を形成すべき領域下方の領域に、前記半導体基板とは反対導電型の不純物を注入するステップと、前記ステップの後、前記半導体基板内の前記第二の光電変換素子を形成すべき領域下方の領域に前記反対導電型の不純物を注入するステップとを備えるものである。 The disclosed method for manufacturing a solid-state imaging device is a method for manufacturing the solid-state imaging device, wherein the region under the region in which the first photoelectric conversion device and the second photoelectric conversion device are to be formed in the semiconductor substrate. A step of implanting an impurity having a conductivity type opposite to that of the semiconductor substrate; and after the step, an impurity having a conductivity type opposite to that of the semiconductor substrate in a region below the region where the second photoelectric conversion element is to be formed. And injecting.
開示された固体撮像素子の製造方法は、前記固体撮像素子の製造方法であって、前記半導体基板内の前記第一の光電変換素子及び前記第二の光電変換素子を形成すべき領域下方の領域に、前記半導体基板とは反対導電型の不純物を注入するステップと、前記ステップの後、前記半導体基板内の前記第一の光電変換素子を形成すべき領域下方の領域に前記半導体基板と同じ導電型の不純物を注入するステップとを備えるものである。 The disclosed method for manufacturing a solid-state imaging device is a method for manufacturing the solid-state imaging device, wherein the region under the region in which the first photoelectric conversion device and the second photoelectric conversion device are to be formed in the semiconductor substrate. A step of implanting an impurity having a conductivity type opposite to that of the semiconductor substrate; and after the step, in the region under the region where the first photoelectric conversion element is to be formed in the semiconductor substrate, the same conductivity as the semiconductor substrate is formed. Injecting a mold type impurity.
5 固体撮像素子
10 撮像素子駆動部
51 通常駆動専用の光電変換素子
52 通常間引き兼用の光電変換素子
53 垂直電荷転送部
57 pウェル層
58 p型不純物層
56 n型シリコン基板
60 電荷蓄積部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 5 Solid-
Claims (11)
前記各光電変換素子の下方に設けられた、前記各光電変換素子の電荷蓄積部に蓄積された電荷を排出する電荷排出部を備え、
前記複数の光電変換素子は、第一の光電変換素子と第二の光電変換素子に分けられ、
前記第一の光電変換素子の前記電荷蓄積部と当該第一の光電変換素子下方の前記電荷排出部との間の第一のポテンシャル障壁の高さが、前記第二の光電変換素子の前記電荷蓄積部と当該第二の光電変換素子下方の前記電荷排出部との間の第二のポテンシャル障壁の高さよりも低くなっている固体撮像素子。 A solid-state imaging device including a plurality of photoelectric conversion elements formed in a semiconductor substrate, and a charge transfer unit that transfers charges generated in each of the photoelectric conversion elements,
Provided below each photoelectric conversion element, comprising a charge discharging unit that discharges charges accumulated in the charge storage unit of each photoelectric conversion element,
The plurality of photoelectric conversion elements are divided into a first photoelectric conversion element and a second photoelectric conversion element,
The height of the first potential barrier between the charge storage part of the first photoelectric conversion element and the charge discharge part below the first photoelectric conversion element is equal to the charge of the second photoelectric conversion element. A solid-state imaging device that is lower than a height of a second potential barrier between an accumulation unit and the charge discharging unit below the second photoelectric conversion element.
前記第一の光電変換素子の電荷蓄積部のポテンシャルの底部の深さが、前記第二の光電変換素子の電荷蓄積部のポテンシャルの底部の深さと略一致し、
前記第一のポテンシャル障壁の頂部が、前記第二のポテンシャル障壁の頂部よりも深い位置にある固体撮像素子。 The solid-state imaging device according to claim 1,
The depth of the bottom of the potential of the charge storage portion of the first photoelectric conversion element substantially matches the depth of the bottom of the potential of the charge storage portion of the second photoelectric conversion element;
A solid-state imaging device in which a top portion of the first potential barrier is deeper than a top portion of the second potential barrier.
前記固体撮像素子の全ての前記光電変換素子から信号を読み出す通常駆動と、前記固体撮像素子の前記第二の光電変換素子のみから信号を読み出す間引き駆動とを行う駆動部を備える撮像装置。 The solid-state image sensor according to claim 1 or 2,
An imaging apparatus including a drive unit that performs normal driving for reading signals from all the photoelectric conversion elements of the solid-state imaging element and thinning driving for reading signals only from the second photoelectric conversion element of the solid-state imaging element.
前記駆動部が、前記電荷排出部に印加する電圧の絶対値を、前記間引き駆動時には前記通常駆動時よりも高くする撮像装置。 The imaging apparatus according to claim 3,
An imaging apparatus in which the driving unit sets an absolute value of a voltage applied to the charge discharging unit to be higher during the thinning driving than during the normal driving.
前記駆動部が、前記間引き駆動時には、前記第一のポテンシャル障壁を消滅させる電圧を前記電荷排出部に印加する撮像装置。 The imaging apparatus according to claim 4,
The image pickup apparatus that applies a voltage for eliminating the first potential barrier to the charge discharging unit when the driving unit performs the thinning driving.
前記固体撮像素子の全ての前記光電変換素子から信号を読み出す通常駆動と、前記固体撮像素子の前記第二の光電変換素子のみから信号を読み出す間引き駆動とを行う駆動ステップを備える固体撮像素子の駆動方法。 A method for driving a solid-state imaging device according to claim 1 or 2,
Driving of a solid-state imaging device including a driving step of performing normal driving for reading signals from all the photoelectric conversion elements of the solid-state imaging device and thinning driving for reading signals only from the second photoelectric conversion elements of the solid-state imaging device Method.
前記駆動ステップでは、前記電荷排出部に印加する電圧の絶対値を、前記間引き駆動時には前記通常駆動時よりも高くする固体撮像素子の駆動方法。 A method for driving a solid-state imaging device according to claim 6,
In the driving step, the solid-state imaging device driving method wherein the absolute value of the voltage applied to the charge discharging unit is set higher during the thinning driving than during the normal driving.
前記駆動ステップでは、前記間引き駆動時には、前記第一のポテンシャル障壁を消滅させる電圧を前記電荷排出部に印加する固体撮像素子の駆動方法。 A method for driving a solid-state imaging device according to claim 7,
In the driving step, the solid-state imaging device driving method of applying a voltage for eliminating the first potential barrier to the charge discharging unit during the thinning driving.
前記半導体基板内の前記第一の光電変換素子を形成すべき領域下方の領域に前記半導体基板とは反対導電型の不純物を第一の注入量で注入するステップと、
前記半導体基板内の前記第二の光電変換素子を形成すべき領域下方の領域に前記反対導電型の不純物を前記第一の注入量よりも多い第二の注入量で注入するステップとを備える固体撮像素子の製造方法。 It is a manufacturing method of the solid-state image sensing device according to claim 1 or 2,
Injecting an impurity of a conductivity type opposite to that of the semiconductor substrate in a region below the region in which the first photoelectric conversion element is to be formed in the semiconductor substrate in a first implantation amount;
Injecting the opposite conductivity type impurity in a region below the region in which the second photoelectric conversion element is to be formed in the semiconductor substrate with a second implantation amount larger than the first implantation amount. Manufacturing method of imaging device.
前記半導体基板内の前記第一の光電変換素子及び前記第二の光電変換素子を形成すべき領域下方の領域に、前記半導体基板とは反対導電型の不純物を注入するステップと、
前記ステップの後、前記半導体基板内の前記第二の光電変換素子を形成すべき領域下方の領域に前記反対導電型の不純物を注入するステップとを備える固体撮像素子の製造方法。 It is a manufacturing method of the solid-state image sensing device according to claim 1 or 2,
Injecting an impurity having a conductivity type opposite to that of the semiconductor substrate into a region below the region where the first photoelectric conversion element and the second photoelectric conversion element are to be formed in the semiconductor substrate;
After the step, a method of manufacturing a solid-state imaging device comprising the step of injecting the impurity of the opposite conductivity type into a region below the region where the second photoelectric conversion element is to be formed in the semiconductor substrate.
前記半導体基板内の前記第一の光電変換素子及び前記第二の光電変換素子を形成すべき領域下方の領域に、前記半導体基板とは反対導電型の不純物を注入するステップと、
前記ステップの後、前記半導体基板内の前記第一の光電変換素子を形成すべき領域下方の領域に前記半導体基板と同じ導電型の不純物を注入するステップとを備える固体撮像素子の製造方法。 It is a manufacturing method of the solid-state image sensing device according to claim 1 or 2,
Injecting an impurity having a conductivity type opposite to that of the semiconductor substrate into a region below the region where the first photoelectric conversion element and the second photoelectric conversion element are to be formed in the semiconductor substrate;
After the step, a method for manufacturing a solid-state imaging device comprising a step of injecting an impurity having the same conductivity type as the semiconductor substrate into a region below the region in which the first photoelectric conversion device is to be formed in the semiconductor substrate.
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CN107924928B (en) * | 2015-08-10 | 2022-08-16 | 索尼半导体解决方案公司 | Solid-state imaging device, electronic apparatus, and method for forming image sensor |
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