JP2013197333A - 固体撮像装置、カメラ、および電子機器 - Google Patents
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Abstract
【課題】簡便な構造によってFDアンプにおける変換効率を高めることが可能な固体撮像装置を提供する。
【解決手段】光電変換部の信号電荷を読み出すために半導体基板3上に設けられた水平出力ゲートHOGと、これ隣接して半導体基板3の表面層に設けられたフローティングディフュージョンFDと、これ隣接して半導体基板3の上部に配置されたリセットゲートRGと、半導体基板3の上部に配置されたアンプゲートAGと両脇の半導体基板3の表面層に設けられたソース21s/ドレイン21dを有するアンプトランジスタATrと、アンプゲートAGとフローティングディフュージョンFDとを接続するゲート配線17と、ソース21sに接続されると共に、ゲート配線17脇においてフローティングディフュージョンFDの上部を覆う状態に延設されたソース電極23sとを備えた固体撮像装置1-1である。
【選択図】図2
【解決手段】光電変換部の信号電荷を読み出すために半導体基板3上に設けられた水平出力ゲートHOGと、これ隣接して半導体基板3の表面層に設けられたフローティングディフュージョンFDと、これ隣接して半導体基板3の上部に配置されたリセットゲートRGと、半導体基板3の上部に配置されたアンプゲートAGと両脇の半導体基板3の表面層に設けられたソース21s/ドレイン21dを有するアンプトランジスタATrと、アンプゲートAGとフローティングディフュージョンFDとを接続するゲート配線17と、ソース21sに接続されると共に、ゲート配線17脇においてフローティングディフュージョンFDの上部を覆う状態に延設されたソース電極23sとを備えた固体撮像装置1-1である。
【選択図】図2
Description
本技術は、固体撮像装置、カメラ、および電子機器に関し、特にはソースフォロア回路を有する固体撮像装置、これを用いたカメラおよび電子機器に関する。
CCD型の固体撮像装置は、光電変換部に蓄積された信号電荷を読み出して転送するためのCCD電荷転送部を備えている。CCD電荷転送部の出力端側には、出力ゲートを介してフローティングディフュージョンが配置され、このフローティングディフュージョンに隣接してリセットゲート、リセットドレインがこの順に配置されている。またフローティングディフュージョンには、ソースフォロア回路を構成するアンプトランジスタのゲート電極(アンプゲート)が接続され、フローティングディフュージョンアンプ(FDアンプ)を構成している。
このような構成の固体撮像装置においては、出力ゲートの駆動によってCCD電荷転送部からフローティングディフュージョンに信号電荷が読み出される。またフローティングディフュージョンの信号電荷は、リセットゲートの駆動によってリセットドレインから排出される。そして、信号電荷を排出した後のフローティングディフュージョンの電圧を基準電圧とし、CCD電荷転送部から信号電荷を読み出した後のフローティングディフュージョンの信号電圧との差を取ることで、正確な信号電圧を得ている。この信号電圧は、フローティングディフュージョンに読み出された信号電荷量に比例する一方、フローティングディフュージョンの容量に反比例する。このため、FDアンプにおいて信号電荷に対する信号電圧の変換効率を高めるためには、フローティングディフュージョンの容量を小さくすれば良い。
そこで、例えば下記特許文献1には、転送されてきた電荷を信号電圧に変換する電荷検出部(すなわちフローティングディフュージョンに相当する)を有する構成において、電荷検出部を構成する導電性層と、これを覆う絶縁膜との間に中空領域を介在させる構成が開示されている。このような構成によれば、電荷検出部の容量増加による出力低下を防止できるとしている。また例えば下記特許文献2には、フローティングディフュージョン領域に接続される信号出力回路を構成するトランジスタのゲート電極の一部が、半導体基板との間に空間部を有する構成が開示されている。このような構成によれば、フローティングディフュージョン領域に寄生する寄生容量を低減することができ、変換効率を高めることができるとしている。
しかしながら、特許文献1,2に開示された構成では、中空領域や空間部を形成するための製造工程が複雑になるだけではなく、製造の過程において基板に加わるストレスによりダメージを受け易いため、所望の構造を形成することが非常に困難である。
そこで本発明は、簡便な構造によってFDアンプにおける変換効率を高めることが可能な固体撮像装置を提供すること、およびこの固体撮像装置を用いたカメラおよび電子機器を提供することを目的とする。
このような目的を達成するための本技術の固体撮像装置は、半導体基板に配列された光電変換部と、光電変換部の信号電荷を読み出すために半導体基板上に設けられた出力ゲートと、出力ゲートに隣接して半導体基板の表面層に設けられたフローティングディフュージョンと、フローティングディフュージョンに隣接して半導体基板の上部に配置されたリセットゲートとを備えている。また、半導体基板の上部に配置されたアンプゲートおよび当該アンプゲートの両脇の半導体基板の表面層に設けられたソース/ドレインを有するアンプトランジスタと、アンプゲートとフローティングディフュージョンとを接続するゲート配線とを備えている。さらに、アンプトランジスタのソースに接続されると共に、ゲート配線脇においてフローティングディフュージョンの上部を覆う状態に延設されたソース電極を備えている。
このような構成の固体撮像装置では、フローティングディフュージョンの上部を覆う状態に延設されたソース電極によって、フローティングディフュージョンに接続されたゲート配線に寄生する容量を構成する電界が遮断される。これにより、フローティングディフュージョンの寄生容量を低減することができる。
また本技術のもう一つの固体撮像装置は、半導体基板に配列された光電変換部と、光電変換部の信号電荷を読み出すために半導体基板上に設けられた出力ゲートと、出力ゲートに隣接して前記半導体基板の表面層に設けられたフローティングディフュージョンとを備えている。またフローティングディフュージョンに接続された状態で半導体基板の上部に配置されたアンプゲートおよび当該アンプゲートの両脇の当該半導体基板の表面層に設けられたソース/ドレインを有するアンプトランジスタを備えている。さらに、アンプゲートに近接して前記半導体基板の表面側に配置された不純物領域と、アンプトランジスタのソースに接続されると共に不純物領域の上部に延設されたソース電極とを備えている。
このような構成のもう一つの固体撮像装置では、不純物領域の上部に配置延設されたソース電極によって、アンプゲートと不純物領域との間に寄生する容量を構成する電界が遮断される。これにより、アンプゲートに接続されたフローティングディフュージョンの寄生容量を低減することができる。
また本技術は、以上の固体撮像装置を備えたカメラまたは電子機器でもある。
以上説明した様に本技術の固体撮像装置によれば、中空部を設けることのない簡便な構造でありながらも、フローティングディフュージョンの寄生容量を低下させてFDアンプにおける変換効率を高めることが可能になる。この結果、固体撮像装置の小型化および高集積化を達成することが可能になる。またこの固体撮像装置を用いることにより、カメラおよび電子機器の小型化および高機能化を図ることが可能になる。
以下、本技術の実施の形態を、図面に基づいて次に示す順に説明する。
1.固体撮像装置の概略構成例
2.第1実施形態(アンプトランジスタのソース電極をリセットゲート側に延設した構成例)
3.変形例1(アンプトランジスタのソース電極の一部を凹部内に設けた構成例)
4.変形例2(アンプトランジスタのソース電極を2層構造とした例)
5.第2実施形態(アンプトランジスタのソース電極を水平出力ゲート側に延設した構成例)
6.第3実施形態(アンプトランジスタのソース電極をリセットゲート側および水平出力ゲート側に延設した構成例)
7.第4実施形態(アンプゲートに近接する不純物領域上にアンプトランジスタのソース電極を延設した構成例)
8.第5実施形態(固体撮像装置を用いたカメラおよび電子機器の例)
尚、各実施形態において共通の構成要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
1.固体撮像装置の概略構成例
2.第1実施形態(アンプトランジスタのソース電極をリセットゲート側に延設した構成例)
3.変形例1(アンプトランジスタのソース電極の一部を凹部内に設けた構成例)
4.変形例2(アンプトランジスタのソース電極を2層構造とした例)
5.第2実施形態(アンプトランジスタのソース電極を水平出力ゲート側に延設した構成例)
6.第3実施形態(アンプトランジスタのソース電極をリセットゲート側および水平出力ゲート側に延設した構成例)
7.第4実施形態(アンプゲートに近接する不純物領域上にアンプトランジスタのソース電極を延設した構成例)
8.第5実施形態(固体撮像装置を用いたカメラおよび電子機器の例)
尚、各実施形態において共通の構成要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
≪1.固体撮像装置の概略構成例≫
図1に、本技術の固体撮像装置の一例としてCCD型の固体撮像装置の概略構成を示す。
図1に、本技術の固体撮像装置の一例としてCCD型の固体撮像装置の概略構成を示す。
この図に示す固体撮像装置1は、例えば単結晶シリコンからなる半導体基板3の一主面側に撮像領域5を有している。撮像領域5内には、不純物領域で構成された複数の光電変換部7が、規則的に二次元配列されている。またこの撮像領域5には、第1の方向(例えば垂直方向)に配列された光電変換部7に沿って、不純物領域で構成された複数の垂直転送路9が設けられている。また各垂直転送路9の出力端側において撮像領域5に隣接する位置には、不純物領域で構成された水平転送路11が各垂直転送路9に接合された状態で設けられている。これらの垂直転送路9および水平転送路11の上部には、ここでの図示を省略した複数の転送電極が配置され、垂直電荷転送部と水平電荷転送部とが構成されている。
さらに水平転送路11の出力端側には、水平転送路11側から順に、水平出力ゲートHOG、フローティングディフュージョンFD、リセットゲートRG、リセットドレインRDが設けられている。このうち、フローティングディフュージョンFD、リセットゲートRG、およびリセットドレインRDで、リセットトランジスタRTrが構成されている。また、フローティングディフュージョンFDには、アンプトランジスタATrのゲート電極(以下アンプゲートと記す)が接続されている。このアンプトランジスタATrは、ソースフォロア回路を構成するトランジスタである。
以上のような構成のCCD型の固体撮像装置においては、水平転送路11から先の出力端側の構成に特徴があり、以下各実施形態においては各固体撮像装置の出力端側の特徴的な構成を詳細に説明する。
≪2.第1実施形態≫
(アンプトランジスタのソース電極をリセットゲート側に延設した構成例)
図2は、第1実施形態の固体撮像装置1-1の要部の構成を示す平面図であり、図1における水平転送路11の先の出力端側を拡大した平面図に相当する。また図3は、図2におけるA−B断面に相当する断面図である。
(アンプトランジスタのソース電極をリセットゲート側に延設した構成例)
図2は、第1実施形態の固体撮像装置1-1の要部の構成を示す平面図であり、図1における水平転送路11の先の出力端側を拡大した平面図に相当する。また図3は、図2におけるA−B断面に相当する断面図である。
これらの図に示すように、第1実施形態の固体撮像装置1-1の出力端側には、水平転送路11を有する水平電荷転送部15側から順に、水平出力ゲートHOG、フローティングディフュージョンFD、リセットゲートRG、リセットドレインRDが設けられている。これらのフローティングディフュージョンFD、リセットゲートRG、およびリセットドレインRDによって、リセットトランジスタRTrが構成されている。
またこの出力端側には、ソースフォロア回路を構成するアンプトランジスタATrが設けられている(平面図参照)。このアンプトランジスタATrのアンプゲートAGとフローティングディフュージョンFDとは、ゲート配線17によって接続され、FDアンプを構成している。
そして特に第1実施形態の固体撮像装置1-1における出力端は、アンプトランジスタATrのソース21sに接続されたソース電極23sが、リセットゲートRG側においてフローティングディフュージョンFDの上部にまで延設されているところが特徴的である。
以下、このような特徴部を含む固体撮像装置1-1の出力端側の構成を、水平電荷転送部15、水平出力ゲートHOG、フローティングディフュージョンFD、リセットトランジスタRTr、アンプトランジスタATr、ゲート配線17、およびソース電極23sの順に説明する。
<水平電荷転送部15>
水平電荷転送部15は、例えばp型の半導体基板3の表面側に設けたn型の不純物領域(以下、n型不純物領域)11aとして構成された水平転送路11を備えており、この上部にゲート絶縁膜を介して多結晶シリコンで構成された転送電極13(断面図に図示)が配列されている。水平転送路11を構成するn型不純物領域11aは、水平転送路11から出力端側にさらに延設して設けられている。また、水平電荷転送部15に設けられた各転送電極13は、上述した垂直電荷転送部の出力側の最終段を構成する転送電極も兼ねている。これにより、図1で示した光電変換部で光電変換された信号電荷は、転送電極13のスイッチング動作によって、上述した垂直電荷転送部の垂直転送路に転送され、さらに水平電荷転送部15の水平転送路11の出力端側にまで転送される。
水平電荷転送部15は、例えばp型の半導体基板3の表面側に設けたn型の不純物領域(以下、n型不純物領域)11aとして構成された水平転送路11を備えており、この上部にゲート絶縁膜を介して多結晶シリコンで構成された転送電極13(断面図に図示)が配列されている。水平転送路11を構成するn型不純物領域11aは、水平転送路11から出力端側にさらに延設して設けられている。また、水平電荷転送部15に設けられた各転送電極13は、上述した垂直電荷転送部の出力側の最終段を構成する転送電極も兼ねている。これにより、図1で示した光電変換部で光電変換された信号電荷は、転送電極13のスイッチング動作によって、上述した垂直電荷転送部の垂直転送路に転送され、さらに水平電荷転送部15の水平転送路11の出力端側にまで転送される。
<水平出力ゲートHOG>
水平出力ゲートHOGは、水平電荷転送部15に隣接する状態で設けられている。この水平出力ゲートHOGは、転送電極13の最終段を構成する電極でもあり、多結晶シリコンで構成されている。このような水平出力ゲートHOGは、ゲート絶縁膜を介して半導体基板3上に設けられ、水平転送路11から延設されたn型不純物領域11a上を横切る状態で配置されている。この水平出力ゲートHOGには、水平出力電圧が印加される。
水平出力ゲートHOGは、水平電荷転送部15に隣接する状態で設けられている。この水平出力ゲートHOGは、転送電極13の最終段を構成する電極でもあり、多結晶シリコンで構成されている。このような水平出力ゲートHOGは、ゲート絶縁膜を介して半導体基板3上に設けられ、水平転送路11から延設されたn型不純物領域11a上を横切る状態で配置されている。この水平出力ゲートHOGには、水平出力電圧が印加される。
<フローティングディフュージョンFD>
フローティングディフュージョンFDは、水平出力ゲートHOGに隣接する状態で設けられた不純物領域であり、水平転送路11から延設されたn型不純物領域11a内の表面側に設けられた高濃度のn型領域として構成されている。このフローティングディフュージョンFDには、水平出力ゲートHOGへの水平出力電圧の印加によって、水平転送路11の出力端側にまで転送された信号電荷が読み出される。
フローティングディフュージョンFDは、水平出力ゲートHOGに隣接する状態で設けられた不純物領域であり、水平転送路11から延設されたn型不純物領域11a内の表面側に設けられた高濃度のn型領域として構成されている。このフローティングディフュージョンFDには、水平出力ゲートHOGへの水平出力電圧の印加によって、水平転送路11の出力端側にまで転送された信号電荷が読み出される。
<リセットトランジスタRTr>
リセットトランジスタRTrは、フローティングディフュージョンFDをソースとし、これに隣接して半導体基板3上に設けられたリセットゲートRG、およびリセットゲートRGに隣接して設けられたリセットドレインRDを備えている。リセットゲートRGは、フローティングディフュージョンFDに隣接する状態で設けられている。このリセットゲートRGは、半導体基板3上にゲート絶縁膜を介して設けられた多結晶シリコンで構成されており、水平転送路11から延設されたn型不純物領域11a上を横切る状態で配置されている。リセットドレインRDは、リセットゲートRGに隣接する状態で設けられた不純物領域であり、水平転送路11から延設されたn型不純物領域11a内の表面側に設けられた高濃度のn型領域として構成されている。このリセットドレインRDには、電極19が接続されており、リセットドレイン電圧が印加される構成となっている。
リセットトランジスタRTrは、フローティングディフュージョンFDをソースとし、これに隣接して半導体基板3上に設けられたリセットゲートRG、およびリセットゲートRGに隣接して設けられたリセットドレインRDを備えている。リセットゲートRGは、フローティングディフュージョンFDに隣接する状態で設けられている。このリセットゲートRGは、半導体基板3上にゲート絶縁膜を介して設けられた多結晶シリコンで構成されており、水平転送路11から延設されたn型不純物領域11a上を横切る状態で配置されている。リセットドレインRDは、リセットゲートRGに隣接する状態で設けられた不純物領域であり、水平転送路11から延設されたn型不純物領域11a内の表面側に設けられた高濃度のn型領域として構成されている。このリセットドレインRDには、電極19が接続されており、リセットドレイン電圧が印加される構成となっている。
以上のようなリセットトランジスタRTrは、リセットゲートRGにリセット電圧を印加することでオン状態となる。これにより、フローティングディフュージョンFDの電圧がリセットドレイン電圧にリセットされ、信号電荷はリセットドレインRDに吸収される。
<アンプトランジスタATr>
アンプトランジスタATr(平面図参照)は、アンプゲートAGと、アンプゲートAGの両脇に設けられたソース21s/ドレイン21dとを備えている。このうちアンプゲートAGは、半導体基板3上にゲート絶縁膜を介して設けられた多結晶シリコンで構成されており、ゲート配線17によってフローティングディフュージョンFDと接続されている。おける半導体基板3の表面層に設けられたn型の不純物領域としてのソース21s/ドレイン21dとを備えている。また、ソース21s/ドレイン21dは、半導体基板3の表面層に設けられたn型の不純物領域であり、それぞれソース電極23sとドレイン電極23dとが接続されている。このソース電極23sは、出力端側となり基準電位に接続されると共に、以降に説明するように特徴的な配線構造となっている。一方ドレイン電極23dは、電源Vddに接続されており、ドレイン21dが電源電圧に保たれる構成となっている。
アンプトランジスタATr(平面図参照)は、アンプゲートAGと、アンプゲートAGの両脇に設けられたソース21s/ドレイン21dとを備えている。このうちアンプゲートAGは、半導体基板3上にゲート絶縁膜を介して設けられた多結晶シリコンで構成されており、ゲート配線17によってフローティングディフュージョンFDと接続されている。おける半導体基板3の表面層に設けられたn型の不純物領域としてのソース21s/ドレイン21dとを備えている。また、ソース21s/ドレイン21dは、半導体基板3の表面層に設けられたn型の不純物領域であり、それぞれソース電極23sとドレイン電極23dとが接続されている。このソース電極23sは、出力端側となり基準電位に接続されると共に、以降に説明するように特徴的な配線構造となっている。一方ドレイン電極23dは、電源Vddに接続されており、ドレイン21dが電源電圧に保たれる構成となっている。
<ゲート配線17>
ゲート配線17は、アンプトランジスタATrのアンプゲートAGと、フローティングディフュージョンFDとを接続するものである。このゲート配線17は、水平出力ゲートHOG、リセットゲートRG、およびアンプゲートAGを覆う状態で半導体基板3の上方に設けられた層間絶縁膜27上に形成されている。このようなゲート配線17は、層間絶縁膜27に形成した接続孔27aを介してフローティングディフュージョンFDに接続されると共に、層間絶縁膜27に形成した接続孔27bを介してアンプゲートAGに接続されている。またゲート配線17は、一部がフローティングディフュージョンFDの上部に重なる状態で配置されている。
ゲート配線17は、アンプトランジスタATrのアンプゲートAGと、フローティングディフュージョンFDとを接続するものである。このゲート配線17は、水平出力ゲートHOG、リセットゲートRG、およびアンプゲートAGを覆う状態で半導体基板3の上方に設けられた層間絶縁膜27上に形成されている。このようなゲート配線17は、層間絶縁膜27に形成した接続孔27aを介してフローティングディフュージョンFDに接続されると共に、層間絶縁膜27に形成した接続孔27bを介してアンプゲートAGに接続されている。またゲート配線17は、一部がフローティングディフュージョンFDの上部に重なる状態で配置されている。
このようなゲート配線17の接続により、フローティングディフュージョンFDに読み出された信号電荷の量に対応する信号電圧がアンプトランジスタATrのアンプゲートAGに印加される。そして、アンプトランジスタATrのソース21sに接続されたソース電極23sから出力される。
<ソース電極23s>
ソース電極23sは、アンプトランジスタATrのソース21sに接続されたもので、先に説明した層間絶縁膜27上に形成されている。このソース電極23sは、ゲート配線17と同一層で構成されたもので、層間絶縁膜27に形成された接続孔27cを介してアンプトランジスタATrのソース21sに接続されている。さらにこのソース電極23sの特徴的なところは、アンプトランジスタATrのソース21s部分からリセットゲートRG側のゲート配線17脇にまで延設されているところにある。延設されたゲート配線17脇において、このソース電極23sは、ゲート配線17との間に絶縁状態を保ちつつ、リセットゲートRGの上部からフローティングディフュージョンFDの上部に掛けてを覆う状態で設けられている。
ソース電極23sは、アンプトランジスタATrのソース21sに接続されたもので、先に説明した層間絶縁膜27上に形成されている。このソース電極23sは、ゲート配線17と同一層で構成されたもので、層間絶縁膜27に形成された接続孔27cを介してアンプトランジスタATrのソース21sに接続されている。さらにこのソース電極23sの特徴的なところは、アンプトランジスタATrのソース21s部分からリセットゲートRG側のゲート配線17脇にまで延設されているところにある。延設されたゲート配線17脇において、このソース電極23sは、ゲート配線17との間に絶縁状態を保ちつつ、リセットゲートRGの上部からフローティングディフュージョンFDの上部に掛けてを覆う状態で設けられている。
このようなソース電極23sは、ゲート配線17脇において、リセットゲートRGおよびゲート配線17と同様の方向に延設され、フローティングディフュージョンFD上を横断する状態で配置されることが好ましい。
尚、リセットトランジスタRTrのリセットドレインRDに接続された電極19、およびアンプトランジスタATrのドレイン21dに接続されたドレイン電極23dは、これらのソース電極23sおよびゲート配線17と同一層で形成されている。そして、これらの電極19およびドレイン電極23dは、層間絶縁膜27に形成された接続孔を介してそれぞれリセットドレインRDおよびドレイン21dに接続されている。また、層間絶縁膜27上には、ここでの図示を省略した上層の絶縁膜が配置され、電極19、ソース電極23s、ドレイン電極23dは、この絶縁膜で覆われた状態となっている。
<第1実施形態の効果>
以上説明した固体撮像装置1-1では、アンプトランジスタATrのソース電極23sを、フローティングディフュージョンFDを覆う形状に延設させたことにより、FDアンプにおける変換効率の向上を図ることが可能になる。詳しくは次のようである。
以上説明した固体撮像装置1-1では、アンプトランジスタATrのソース電極23sを、フローティングディフュージョンFDを覆う形状に延設させたことにより、FDアンプにおける変換効率の向上を図ることが可能になる。詳しくは次のようである。
すなわち、フローティングディフュージョンFDの信号電圧は、フローティングディフュージョンFDに読み出された信号電荷量に比例する一方、フローティングディフュージョンFDの容量CFDに反比例する。ここで、フローティングディフュージョンFDの容量CFDは、次のようである。
CFD=Csub+Cpar+Cd+Cs(1−A)…(1)
Csub:フローティングディフュージョンFDと基板の接合容量
Cpar:フローティングディフュージョンFDの寄生容量
Cd,Cs:アンプトランジスタATrの入力容量
Csub:フローティングディフュージョンFDと基板の接合容量
Cpar:フローティングディフュージョンFDの寄生容量
Cd,Cs:アンプトランジスタATrの入力容量
このうちアンプトランジスタATrのソース電極23sに寄生する入力容量Csは、アンプトランジスタATrの利得Aの分だけ小さくなり、Cs(1−A)となる。
またフローティングディフュージョンFDの寄生容量Cparは、フローティングディフュージョンFDとこれに接続されたゲート配線17およびアンプゲートAGに寄生する様々な寄生容量の合計である。このうち、特に本第1実施形態に関係するリセットゲートRG側の寄生容量は、次の3つである。
Crg1:リセットゲートRG−フローティングディフュージョンFD間の寄生容量
Crg2:リセットゲートRG−ゲート配線17間の寄生容量
Cs1:ソース電極23sとゲート配線17間の寄生容量
Crg1:リセットゲートRG−フローティングディフュージョンFD間の寄生容量
Crg2:リセットゲートRG−ゲート配線17間の寄生容量
Cs1:ソース電極23sとゲート配線17間の寄生容量
ここで本第1実施形態の構成は、ゲート配線17脇において、リセットゲートRG上からフローティングディフュージョンFD上に掛けてをソース電極23sで覆った構成である。このため図中の破線で示すように、リセットゲートRG−ゲート配線17間に発生する電界の多くが、この上部を覆うソース電極23sによって遮断される。したがって、リセットゲートRG−ゲート配線17間に発生する寄生容量[Crg2]を小さく抑えることが可能である。
またゲート配線17脇にソース電極23sを延設したことにより、新たな寄生容量としてソース電極23sとゲート配線17間の寄生容量[Cs1]が発生する。しかしながら、この寄生容量[Cs1]は、アンプトランジスタATrのソース電極23sに寄生する容量であるため、アンプトランジスタATrの利得Aの分だけ小さくなり、Cs1(1−A)でしかない。このため寄生容量の合計に影響を及ぼすことはない。
以上本第1実施形態の構成によれば、構造中に中空部を設けることのない簡便な構成でありながらも、フローティングディフュージョンFDの寄生容量Cparを構成する各寄生容量のうち、リセットゲートRG側の寄生容量を小さく抑えることが可能になる。これにより、フローティングディフュージョンFDに読み出される信号電荷量に対して、フローティングディフュージョンFDの容量CFDを小さくすることができ、FDアンプにおける変換効率の向上を図ることが可能になる。
この結果、光電変換部が配置される画素サイズの縮小と、これによる固体撮像装置の小型化および高集積化、さらには高解像度化を達成することが可能になる。
さらにこのような変換効率の向上は、フローティングディフュージョンFDの容量CFDを低下させたことによって達成される。このため、アンプトランジスタATrの容量を小さくすることによって変換効率を向上させる場合に発生する、フィールドリセットスルーの増加とこれによるダイナミックレンジの低下を引き起こすこともない。また、アンプトランジスタATrの相互コンダクタンス(gm)が小さくなることもなく、S/N比が維持されるため、固体撮像装置の画質を良好に保つことができる。
≪3.変形例1≫
(アンプトランジスタのソース電極の一部を凹部内に設けた構成例)
図4は、第1実施形態の変形例1としての固体撮像装置1-1aの要部構成を示す断面図である。この断面図は、先に説明した第1実施形態の固体撮像装置1-1の説明で用いた図2におけるA−B断面に相当する断面図である。
(アンプトランジスタのソース電極の一部を凹部内に設けた構成例)
図4は、第1実施形態の変形例1としての固体撮像装置1-1aの要部構成を示す断面図である。この断面図は、先に説明した第1実施形態の固体撮像装置1-1の説明で用いた図2におけるA−B断面に相当する断面図である。
図4に示した変形例1の固体撮像装置1-1aが、第1実施形態の固体撮像装置と異なるところは、層間絶縁膜27に凹部hが設けられており、この凹部h内にソース電極23sが配線されているところにある。これ以外の構成は第1実施形態で説明した構成と同様である。
すなわち、層間絶縁膜27には、リセットゲートRGとゲート配線17との間におけるフローティングディフュージョンティンFDの上部に、凹部hが形成されている。この凹部hは、リセットゲートRGとゲート配線17との間を遮る状態で設けられており、フローティングディフュージョンFDの上部を広く覆う平面形状であることとする。このような凹部hは、リセットゲートRG−ゲート配線17間において、フローティングディフュージョンFDの上方を横切る状態で設けられていていることが好ましい。また凹部hの深さdは、凹部hの底面に配線されるソース電極23sの電界が、フローティングディフュージョンFDに対して影響を及ぼすことのない程度であることとする。これに十分な膜厚の層間絶縁膜27が、凹部hの底面におけるフローティングディフュージョンFD上残されていることとする。
またソース電極23sは、アンプトランジスタATrのソース21s部分からリセットゲートRG側のゲート配線17脇にまで延設されていることは、第1実施形態と同様である。このソース電極23sは、ゲート配線17脇において、ゲート配線17との間に絶縁状態を保ちつつ、リセットゲートRGの上部からフローティングディフュージョンFDの上部に掛けてを覆う状態で設けられていることも第1実施形態と同様である。そして特に、本変形例1においては、ゲート配線17−リセットゲートRG間に設けられた凹部hの側壁から底面にかけて,ソース電極23sが配線されているところが特徴的である。特に、凹部hの側壁は、リセットゲートRGとゲート配線17との間を遮るように、ソース電極23sで覆われていることとする。
<変形例1の効果>
以上変形例1の固体撮像装置1-1aでは、アンプトランジスタATrのソース電極23sをフローティングディフュージョンFD上の凹部h内に配線したことにより、第1実施形態よりもFDアンプにおける変換効率の向上を図る効果を高く得ることができる。詳しくは次のようである。
以上変形例1の固体撮像装置1-1aでは、アンプトランジスタATrのソース電極23sをフローティングディフュージョンFD上の凹部h内に配線したことにより、第1実施形態よりもFDアンプにおける変換効率の向上を図る効果を高く得ることができる。詳しくは次のようである。
つまり第1実施形態で説明したように、フローティングディフュージョンFDの寄生容量Cparのうち、特にリセットゲートRG側の寄生容量は、次の3つである。
Crg1:リセットゲートRG−フローティングディフュージョンFD間の寄生容量
Crg2:リセットゲートRG−ゲート配線17間の寄生容量
Cs1:ソース電極23sとゲート配線17間の寄生容量
Crg1:リセットゲートRG−フローティングディフュージョンFD間の寄生容量
Crg2:リセットゲートRG−ゲート配線17間の寄生容量
Cs1:ソース電極23sとゲート配線17間の寄生容量
ここで本第1実施形態の変形例1の構成は、ゲート配線17脇の層間絶縁膜27に形成された凹部h内にソース電極23sを配線した構成である。このため図中の破線で示すように、リセットゲートRG−ゲート配線17間に発生する電界の殆どが、凹部hの側壁を覆うソース電極23sによって遮断される。したがって、リセットゲートRG−ゲート配線17間に発生する寄生容量[Crg2]を、第1実施形態よりもさらに小さく抑えることが可能になるのである。
以上より本変形例1の構成によれば、フローティングディフュージョンFDの寄生容量Cparを構成する各寄生容量のうち、リセットゲートRG側の寄生容量をさらに小さく抑えることが可能になる。これにより、第1実施形態よりもさらに、FDアンプにおける変換効率の向上を図る効果が高くなる。
≪4.変形例2≫
(アンプトランジスタのソース電極を2層構造とした例)
図5は、第1実施形態の変形例2としての固体撮像装置1-1bの要部構成を示す平面図であり、図1における水平転送路11の出力端側を拡大した平面図に相当する。また図6は、図5におけるA−B断面に相当する断面図である。
(アンプトランジスタのソース電極を2層構造とした例)
図5は、第1実施形態の変形例2としての固体撮像装置1-1bの要部構成を示す平面図であり、図1における水平転送路11の出力端側を拡大した平面図に相当する。また図6は、図5におけるA−B断面に相当する断面図である。
図5および図6に示した変形例2の固体撮像装置1-1bが、第1実施形態の固体撮像装置と異なるところは、ソース電極23sが、2層構造で構成されているところにあり、これ以外の構成は第1実施形態で説明した構成と同様である。
すなわちソース電極23sは、層間絶縁膜27上に配置された上部電極23s-1と、層間絶縁膜27の層間に配置された下部電極23s-2を備えている。
上部電極23s-1は、ゲート配線17と同様に層間絶縁膜27上に配線されており、層間絶縁膜27に形成された接続孔27cを介してアンプトランジスタATrのソース21sに接続されている。一方、下部電極23s-2は、出力ゲートHOG、リセットゲートRG、アンプゲートAGよりも上層において、層間絶縁膜27の層間に配線されている。この下部電極23s-2は、ゲート配線17脇において、リセットゲートRGの上部からフローティングディフュージョンFDの上部に掛けてを覆う状態で設けられている。
以上の上部電極23s-1と下部電極23s-2とは、層間絶縁膜27に形成された接続孔27fを介して接続されている。この接続孔27fは、例えば平面図に図示したようにフローティングディフュージョンFDとは重ならない位置に設けられていても良く、またフローティングディフュージョンFD上に設けられていても良い。
<変形例2の効果>
以上変形例2の固体撮像装置1-1bでは、アンプトランジスタATrのソース電極23sのうちの下部電極23s-2を、フローティングディフュージョンFD上に配線している。これにより、第1実施形態よりもFDアンプにおける変換効率の向上を図る効果を高く得ることができる。詳しくは次のようである。
以上変形例2の固体撮像装置1-1bでは、アンプトランジスタATrのソース電極23sのうちの下部電極23s-2を、フローティングディフュージョンFD上に配線している。これにより、第1実施形態よりもFDアンプにおける変換効率の向上を図る効果を高く得ることができる。詳しくは次のようである。
つまり第1実施形態で説明したように、フローティングディフュージョンFDの寄生容量Cparのうち、特にリセットゲートRG側の寄生容量は、次の3つである。
Crg1:リセットゲートRG−フローティングディフュージョンFD間の寄生容量
Crg2:リセットゲートRG−ゲート配線17間の寄生容量
Cs1:ソース電極23sとゲート配線17間の寄生容量
Crg1:リセットゲートRG−フローティングディフュージョンFD間の寄生容量
Crg2:リセットゲートRG−ゲート配線17間の寄生容量
Cs1:ソース電極23sとゲート配線17間の寄生容量
ここで本第1実施形態の変形例2の構成は、ソース電極23を2層構造とし、このうちの下部電極23s-2を、フローティングディフュージョンFD上に配線した構成である。このため図中の破線で示すように、リセットゲートRG−ゲート配線17間に発生する電界の殆どが、ソース電極23sの下部電極23s-2によって遮断される。したがって、リセットゲートRG−ゲート配線17間に発生する寄生容量[Crg2]を、第1実施形態よりもさらに小さく抑えることが可能になるのである。
以上より本変形例2の構成により、フローティングディフュージョンFDの寄生容量Cparを構成する各寄生容量のうち、リセットゲートRG側の寄生容量をさらに小さく抑えることが可能になる。これにより、第1実施形態よりもさらに、FDアンプにおける変換効率の向上を図る効果が高くなる。尚、本変形例2では、ソース電極23を2層構造としたが、ソース電極23は、層間絶縁膜27の層間に配置された部分のみで構成されていても良く、本変形例2と同様の効果を得ることができる。
≪5.第2実施形態≫
(アンプトランジスタのソース電極を水平出力ゲート側に延設した構成例)
図7は、第2実施形態の固体撮像装置1-2の要部構成を示す平面図であり、図1における水平転送路11の出力端側を拡大した平面図に相当する。また図8は、図7におけるA−B断面に相当する断面図である。
(アンプトランジスタのソース電極を水平出力ゲート側に延設した構成例)
図7は、第2実施形態の固体撮像装置1-2の要部構成を示す平面図であり、図1における水平転送路11の出力端側を拡大した平面図に相当する。また図8は、図7におけるA−B断面に相当する断面図である。
図7および図8に示した第2実施形態の固体撮像装置1-2が、第1実施形態の固体撮像装置と異なるところは、ソース電極23s’の構成にある。このソース電極23’は、アンプトランジスタATrのソース21s部分から水平出力ゲートHOG側におけるゲート配線17脇にまで延設されている。これ以外の構成は第1実施形態で説明した構成と同様である。
すなわちソース電極23s’は、ゲート配線17脇において、ゲート配線17との間に絶縁状態を保ちつつ、水平出力ゲートHOGの上部からフローティングディフュージョンFDの上部に掛けてを覆う状態で設けられている。このようなソース電極23s’は、ゲート配線17脇において、水平出力ゲートHOGと同様の方向に延設され、フローティングディフュージョンFD上を横断する状態で配置されることが好ましい。
<第2実施形態の効果>
以上説明した固体撮像装置1-2では、アンプトランジスタATrのソース電極23s’を、フローティングディフュージョンFDを覆う形状に延設させたことにより、FDアンプにおける変換効率の向上を図ることが可能になる。詳しくは次のようである。
以上説明した固体撮像装置1-2では、アンプトランジスタATrのソース電極23s’を、フローティングディフュージョンFDを覆う形状に延設させたことにより、FDアンプにおける変換効率の向上を図ることが可能になる。詳しくは次のようである。
すなわち第1実施形態で説明したように、フローティングディフュージョンFDの信号電圧は、フローティングディフュージョンFDに読み出された信号電荷量に比例する一方、フローティングディフュージョンFDの容量CFDに反比例する。ここで、フローティングディフュージョンFDの容量CFDは、次のようである。
CFD=Csub+Cpar+Cd+Cs(1−A)…(1)
Csub:フローティングディフュージョンFDと基板の接合容量
Cpar:フローティングディフュージョンFDの寄生容量
Cd,Cs:アンプトランジスタATrの入力容量
Csub:フローティングディフュージョンFDと基板の接合容量
Cpar:フローティングディフュージョンFDの寄生容量
Cd,Cs:アンプトランジスタATrの入力容量
このうちアンプトランジスタATrのソース電極23s’に寄生する入力容量Csは、アンプトランジスタATrの利得Aの分だけ小さくなり、Cs(1−A)となる。
またフローティングディフュージョンFDの寄生容量Cparは、フローティングディフュージョンFDとこれに接続されたゲート配線17およびアンプゲートAGに寄生する様々な寄生容量の合計である。このうち、特に本第2実施形態に関係する水平出力ゲートHOG側の寄生容量は、次の3つである。
Chog1:水平出力ゲートHOG−フローティングディフュージョンFD間の寄生容量
Chog2:水平出力ゲートHOG−ゲート配線17間の寄生容量
Cs2:ソース電極23s’とゲート配線17間の寄生容量
Chog1:水平出力ゲートHOG−フローティングディフュージョンFD間の寄生容量
Chog2:水平出力ゲートHOG−ゲート配線17間の寄生容量
Cs2:ソース電極23s’とゲート配線17間の寄生容量
ここで本第2実施形態の構成は、ゲート配線17脇において、水平出力ゲートHOG上からフローティングディフュージョンFD上に掛けてをソース電極23s’で覆った構成である。このため図中の破線で示すように、水平出力ゲートHOG−ゲート配線17間に発生する電界の多くが、この上部を覆うソース電極23s’によって遮断される。したがって、水平出力ゲートHOG−ゲート配線17間に発生する寄生容量[Chog2]を小さく抑えることが可能である。
またゲート配線17脇にソース電極23s’を延設したことにより、新たな寄生容量としてソース電極23s’とゲート配線17間の寄生容量[Cs2]が発生する。しかしながら、この寄生容量[Cs2]は、アンプトランジスタATrのソース電極23s’に寄生する容量であるため、アンプトランジスタATrの利得Aの分だけ小さくなり、Cs2(1−A)でしかない。このため寄生容量の合計に影響を及ぼすことはない。
以上本第2実施形態の構成によれば、構造中に中空部を設けることのない簡便な構成でありながらも、フローティングディフュージョンFDの寄生容量Cparを構成する各寄生容量のうち、水平出力ゲートHOG側の寄生容量を小さく抑えることが可能になる。これにより、FDアンプにおける変換効率の向上を図ることが可能になる。
この結果、第1実施形態と同様に、光電変換部が配置される画素サイズの縮小と、これによる固体撮像装置の小型化および高集積化、さらには高解像度化を達成することが可能になる。
<変形例1との組み合わせ>
以上説明した第2実施形態は、さらに第1実施形態の変形例1と組み合わせることもできる。この場合、層間絶縁膜27に、ソース電極23’を配線する凹部を設ける。この凹部は、水平出力ゲートHOGとゲート配線17との間のフローティングディフュージョンティンFDの上部に設ける。このような凹部は、水平出力ゲートHOGとゲート配線17との間を遮る状態で設けられており、フローティングディフュージョンFDの上部を広く覆う平面形状であることとする。この凹部は、水平出力ゲートHOG−ゲート配線17間において、フローティングディフュージョンFDの上方を横切る状態で設けられていていることが好ましい。また凹部の深さdは、凹部の底面に配線されるソース電極23s’の電界が、フローティングディフュージョンFDに対して影響を及ぼすことのない程度に、フローティングディフュージョンFD上に十分な膜厚で層間絶縁膜27が残される大きさであることとする。
以上説明した第2実施形態は、さらに第1実施形態の変形例1と組み合わせることもできる。この場合、層間絶縁膜27に、ソース電極23’を配線する凹部を設ける。この凹部は、水平出力ゲートHOGとゲート配線17との間のフローティングディフュージョンティンFDの上部に設ける。このような凹部は、水平出力ゲートHOGとゲート配線17との間を遮る状態で設けられており、フローティングディフュージョンFDの上部を広く覆う平面形状であることとする。この凹部は、水平出力ゲートHOG−ゲート配線17間において、フローティングディフュージョンFDの上方を横切る状態で設けられていていることが好ましい。また凹部の深さdは、凹部の底面に配線されるソース電極23s’の電界が、フローティングディフュージョンFDに対して影響を及ぼすことのない程度に、フローティングディフュージョンFD上に十分な膜厚で層間絶縁膜27が残される大きさであることとする。
この場合であっても、ソース電極23s’は、ゲート配線17−水平出力ゲートHOG間に設けられた凹部の側壁から底面にかけて配線され、凹部hの側壁は水平出力ゲートHOGとゲート配線17との間を遮るように、ソース電極23s’で覆われている。
このような構成とすることにより、第2実施形態の効果にプラスして、第1実施形態の変形例1と同様の効果を得ることができる。
<変形例2との組み合わせ>
以上説明した第2実施形態は、さらに第1実施形態の変形例2と組み合わせることもできる。この場合、ソース電極23s’は、アンプトランジスタATrのソース21sに接続されて層間絶縁膜27上に配置された上部電極と、層間絶縁膜27の層間に配置された下部電極とで構成される。この下部電極は、ゲート配線17脇において、水平出力ゲートHOGの上部からフローティングディフュージョンFDの上部に掛けてを覆う状態で設けられる。上部電極と下部電極とは、層間絶縁膜に形成された接続孔を介して接続されている。この接続孔は、フローティングディフュージョンFDと重なる位置または重ならない位置に設けられる。
以上説明した第2実施形態は、さらに第1実施形態の変形例2と組み合わせることもできる。この場合、ソース電極23s’は、アンプトランジスタATrのソース21sに接続されて層間絶縁膜27上に配置された上部電極と、層間絶縁膜27の層間に配置された下部電極とで構成される。この下部電極は、ゲート配線17脇において、水平出力ゲートHOGの上部からフローティングディフュージョンFDの上部に掛けてを覆う状態で設けられる。上部電極と下部電極とは、層間絶縁膜に形成された接続孔を介して接続されている。この接続孔は、フローティングディフュージョンFDと重なる位置または重ならない位置に設けられる。
このような構成とすることにより、第2実施形態の効果にプラスして、第1実施形態の変形例2と同様の効果を得ることができる。
≪6.第3実施形態≫
(アンプトランジスタのソース電極をリセットゲート側および水平出力ゲート側に延設した構成例)
図9は、第3実施形態の固体撮像装置1-3の要部の構成を示す平面図であり、図1における水平転送路11の出力端側を拡大した平面図に相当する。また図10は、図9におけるA−B断面に相当する断面図である。
(アンプトランジスタのソース電極をリセットゲート側および水平出力ゲート側に延設した構成例)
図9は、第3実施形態の固体撮像装置1-3の要部の構成を示す平面図であり、図1における水平転送路11の出力端側を拡大した平面図に相当する。また図10は、図9におけるA−B断面に相当する断面図である。
図9および図10に示した第3実施形態の固体撮像装置1-3は、第1実施形態と第2実施形態とを組み合わせた構成である。このため、ソース電極23s”が、アンプトランジスタATrのソース21s部分からリセットゲートRG側のゲート配線17脇、および水平出力ゲートHOG側のゲート配線17脇にまで延設された形状である。これ以外の構成は第1実施形態で説明した構成と同様である。
このようなソース電極23s”は、アンプトランジスタATrのソース21sに接続された部分から、ゲート配線17を囲むようにリセットゲートRG側と水平出力ゲートHOG側との2方向に分岐して配線されている。リセットゲートRG側に分岐したソース電極23s”は、ゲート配線17脇において、ゲート配線17との間に絶縁状態を保ちつつ、リセットゲートRGの上部からフローティングディフュージョンFDの上部に掛けてを覆う状態で設けられている。また水平出力ゲートHOG側に分岐したソース電極23”は、ゲート配線17脇において、ゲート配線17との間に絶縁状態を保ちつつ、水平出力ゲートHOGの上部からフローティングディフュージョンFDの上部に掛けてを覆う状態で設けられている。このソース電極23s”は、ゲート配線17の両脇において、フローティングディフュージョンFD上を横断する状態で配置されることが好ましい。
<第3実施形態の効果>
このような構成の固体撮像装置1-3は、第1実施形態の効果と第2実施形態の効果とを合わせた効果を得ることができる。すなわち、フローティングディフュージョンFDの寄生容量Cparのうち、リセットゲートRG−ゲート配線17間に発生する寄生容量[Crg2]、および水平出力ゲートHOG−ゲート配線17間に発生する寄生容量[Chog2]を小さく抑えることが可能である。したがって、構造中に中空部を設けることのない簡便な構成でありながらも、第1実施形態および第2実施形態よりも、さらにFDアンプにおける変換効率の向上を図る効果が高くなる。
このような構成の固体撮像装置1-3は、第1実施形態の効果と第2実施形態の効果とを合わせた効果を得ることができる。すなわち、フローティングディフュージョンFDの寄生容量Cparのうち、リセットゲートRG−ゲート配線17間に発生する寄生容量[Crg2]、および水平出力ゲートHOG−ゲート配線17間に発生する寄生容量[Chog2]を小さく抑えることが可能である。したがって、構造中に中空部を設けることのない簡便な構成でありながらも、第1実施形態および第2実施形態よりも、さらにFDアンプにおける変換効率の向上を図る効果が高くなる。
この結果、第1実施形態と同様に、光電変換部が配置される画素サイズの縮小と、これによる固体撮像装置の小型化および高集積化、さらには高解像度化を達成することが可能になる。またフィールドリセットスルーの増加による問題もなく、また固体撮像装置の画質を良好に保つことも可能である。
<変形例1との組み合わせ>
以上説明した第3実施形態は、さらに第1実施形態の変形例1と組み合わせることもできる。この場合、層間絶縁膜27において、ゲート配線17を挟んだフローティングディフュージョンティンFDの上部に、少なくとも2箇所の凹部を設ける。各凹部は、リセットゲートRGとゲート配線17との間、水平出力ゲートHOGとゲート配線17との間の少なくとも一方を遮る状態で設けられており、フローティングディフュージョンFDの上部を広く覆う平面形状であることとする。これらの凹部は、フローティングディフュージョンFDの上方を横切る状態で設けられていていることが好ましく、凹部の深さdは第1実施形態と同様である。
以上説明した第3実施形態は、さらに第1実施形態の変形例1と組み合わせることもできる。この場合、層間絶縁膜27において、ゲート配線17を挟んだフローティングディフュージョンティンFDの上部に、少なくとも2箇所の凹部を設ける。各凹部は、リセットゲートRGとゲート配線17との間、水平出力ゲートHOGとゲート配線17との間の少なくとも一方を遮る状態で設けられており、フローティングディフュージョンFDの上部を広く覆う平面形状であることとする。これらの凹部は、フローティングディフュージョンFDの上方を横切る状態で設けられていていることが好ましく、凹部の深さdは第1実施形態と同様である。
この場合であっても、ソース電極23s”は、リセットゲートRGとゲート配線17との間、および水平出力ゲートHOGとゲート配線17との間を遮るように、凹部の側壁から底面に掛けてを覆う状態で設けられていることとする。
このような構成とすることにより、第3実施形態の効果にプラスして、第1実施形態の変形例1と同様の効果を得ることができる。
<変形例2との組み合わせ>
以上説明した第3実施形態は、さらに第1実施形態の変形例2と組み合わせることもできる。この場合、ソース電極23s”は、アンプトランジスタATrのソース21sに接続されて層間絶縁膜27上に配置された上部電極と、層間絶縁膜27の層間に配置された下部電極とで構成される。
以上説明した第3実施形態は、さらに第1実施形態の変形例2と組み合わせることもできる。この場合、ソース電極23s”は、アンプトランジスタATrのソース21sに接続されて層間絶縁膜27上に配置された上部電極と、層間絶縁膜27の層間に配置された下部電極とで構成される。
この下部電極は、ゲート配線17の両脇において、リセットゲートRGの上部からフローティングディフュージョンFD上を覆う箇所と、水平出力ゲートHOGの上部からフローティングディフュージョンFD上を覆う箇所との少なくとも一方に設けられる。上部電極と少なくとも2箇所の下部電極とは、層間絶縁膜に形成された接続孔を介して接続されている。これらの接続孔は、フローティングディフュージョンFDと重なる位置または重ならない位置に設けられる。
このような構成とすることにより、第3実施形態の効果にプラスして、第1実施形態の変形例2と同様の効果を得ることができる。
≪7.第4実施形態≫
(アンプゲートに近接する不純物領域上にアンプトランジスタのソース電極を延設した構成例)
図11は、第4実施形態の固体撮像装置1-4の要部の構成を示す平面図であり、図1における水平転送路11の出力端側を拡大した平面図に相当する。また図12は、図11におけるA−B断面に相当する断面図である。
(アンプゲートに近接する不純物領域上にアンプトランジスタのソース電極を延設した構成例)
図11は、第4実施形態の固体撮像装置1-4の要部の構成を示す平面図であり、図1における水平転送路11の出力端側を拡大した平面図に相当する。また図12は、図11におけるA−B断面に相当する断面図である。
図11および図12に示した第4実施形態の固体撮像装置1-4が、第1実施形態の固体撮像装置と異なるところは、ソース電極23sが、アンプトランジスタATrのソース21s部分から不純物領域101の上部にまで延設されているところにある。これ以外の構成は第1実施形態で説明した構成と同様である。
すなわち、半導体基板3には、アンプトランジスタATrのアンプゲートAGに近接する位置に、不純物領域101が設けられている。この不純物領域101は、素子分離のための領域であって、ソース21s/ドレイン21dとは逆のp型の導電型領域で、アンプトランジスタATrのアクティブ領域を囲んで配置されたpウェル領域であり、p型の半導体基板3部分に接続された領域である。
ソース電極23sは、このような不純物領域101の直上にまで近接して延設されている。すなわち、ソース電極23sは、層間絶縁膜27上に配置された上部電極103と、不純物領域101の直上に配置された下部電極105とを備えている。またソース電極23sは、必要に応じて層間絶縁膜27の層間に配置された中継電極107を備えている。
上部電極103は、ゲート配線17と同様に層間絶縁膜27上に配線されており、層間絶縁膜27に形成された接続孔27cを介してアンプトランジスタATrのソース21sに接続されている(平面図参照)。一方、下部電極105は、出力ゲートHOG、リセットゲートRG、およびアンプゲートAGと同一層で構成され、不純物領域101の直上において、アンプゲートAGに近接して配置されている。下部電極105は、できる限りアンプゲートAGに近接して配置されていることとする。
これらの上部電極103と下部電極105とは、例えば中継電極107を介して接続されていることとする。尚、中継電極107は、例えばアンプゲートAGとゲート配線17との接続を中継する中継電極107’と同一層で構成されていることとする。
<第4実施形態の効果>
以上説明した固体撮像装置1-4では、アンプゲートAGに近接する不純物領域101上にアンプトランジスタのソース電極23を延設させたことにより、FDアンプにおける変換効率の向上を図ることが可能になる。詳しくは次のようである。
以上説明した固体撮像装置1-4では、アンプゲートAGに近接する不純物領域101上にアンプトランジスタのソース電極23を延設させたことにより、FDアンプにおける変換効率の向上を図ることが可能になる。詳しくは次のようである。
すなわち第1実施形態で説明したように、フローティングディフュージョンFDの信号電圧は、フローティングディフュージョンFDに読み出された信号電荷量に比例する一方、フローティングディフュージョンFDの容量CFDに反比例する。ここで、フローティングディフュージョンFDの容量CFDは、次のようである。
CFD=Csub+Cpar+Cd+Cs(1−A)…(1)
Csub:フローティングディフュージョンFDと基板の接合容量
Cpar:フローティングディフュージョンFDの寄生容量
Cd,Cs:アンプトランジスタATrの入力容量
Csub:フローティングディフュージョンFDと基板の接合容量
Cpar:フローティングディフュージョンFDの寄生容量
Cd,Cs:アンプトランジスタATrの入力容量
このうちアンプトランジスタATrのソース電極23sに寄生する入力容量Csは、アンプトランジスタATrの利得Aの分だけ小さくなり、Cs(1−A)となる。
またフローティングディフュージョンFDの寄生容量Cparは、フローティングディフュージョンFDとこれに接続されたゲート配線17およびアンプゲートAGに寄生する様々な寄生容量の合計である。このうち、特に本第4実施形態に関係するアンプゲートAGには、アンプゲートAG−不純物領域101間に寄生容量[Cgp]が発生する。
ここで本第4実施形態の構成は、アンプゲートAGに近接する不純物領域101上にアンプトランジスタのソース電極23を構成する下部電極105を延設させた構成である。このため図中の破線で示すように、アンプゲートAG−不純物領域101間に発生する電界の多くが、ソース電極23を構成する下部電極105によって遮断される。したがって、アンプゲートAG−不純物領域101間の寄生容量[Cgp]を小さく抑えることが可能である。
またアンプゲートAGに近接させるようにソース電極23sを延設したことにより、新たな寄生容量としてソース電極23sの下部電極105とアンプゲートAG間の寄生容量[Cs3]が発生する。しかしながら、この寄生容量[Cs3]は、アンプトランジスタATrのソース電極23sに寄生する容量であるため、アンプトランジスタATrの利得Aの分だけ小さくなり、Cs3(1−A)でしかない。このため寄生容量の合計に影響を及ぼすことはない。
以上より本第4実施形態の構成によれば、フローティングディフュージョンFDの寄生容量Cparを構成する各寄生容量のうち、アンプゲートAG−不純物領域101間の寄生容量[Cgp]を小さく抑えることが可能である。これにより、フローティングディフュージョンFDに読み出される信号電荷量に対して、フローティングディフュージョンFDの容量CFDを小さくすることができ、FDアンプにおける変換効率の向上を図ることが可能になる。しかも、構造中に中空部を設けることのない簡便な構成で実現可能である。
この結果、第1実施形態と同様に、光電変換部が配置される画素サイズの縮小と、これによる固体撮像装置の小型化および高集積化、さらには高解像度化を達成することが可能になる。
さらにこのような変換効率の向上は、フローティングディフュージョンFDの容量CFDを低下させたことによって達成される。このため、アンプトランジスタATrの容量を小さくすることによって変換効率を向上させる場合に発生する、フィールドリセットスルーの増加とこれによるダイナミックレンジの低下を引き起こすこともない。また、アンプトランジスタATrの相互コンダクタンス(gm)が小さくなることもなく、S/N比が維持されるため、固体撮像装置の画質を良好に保つことができる。
尚、本第4実施形態は、第1実施形態〜第3実施形態と組み合わせることも可能であり、さらに変形例1および変形例2を組み合わせることも可能であり、組み合わせた構成の効果を得ることが可能である。
また以上説明した第1実施形態〜第4実施形態は、本技術をCCD固体撮像装置に適用した構成を説明した。しかし本技術に係わる固体撮像装置は、CMOS構成の固体撮像装置(いわゆるCMOSセンサー)にも適用可能である。
本技術をCMOSセンサーに適用する場合であれば、各光電変換部に隣接して出力ゲートが設けられる。そしてこの出力ゲートの出力側にはフローティングディフュージョンFD、リセットゲートRG、およびリセットドレインRDが順に配置され、さらフローティングディフュージョンFDにアンプトランジスタATrのアンプゲートが接続されている。このような構成に対して、先の第1実施形態〜第4実施形態、さらにはこれらの変形例1または変形例2を組み合わせて適用すれば良く、それぞれの効果を得ることが可能である。
≪8.第5実施形態≫
(固体撮像素子を用いたカメラおよび電子機器の例)
上述の実施形態で説明した本技術に係る固体撮像装置は、例えばデジタルカメラやビデオカメラ等のカメラシステム、さらには撮像機能を有する携帯電話、あるいは撮像機能を備えた他の機器などの電子機器用の固体撮像装置に設けることができる。
(固体撮像素子を用いたカメラおよび電子機器の例)
上述の実施形態で説明した本技術に係る固体撮像装置は、例えばデジタルカメラやビデオカメラ等のカメラシステム、さらには撮像機能を有する携帯電話、あるいは撮像機能を備えた他の機器などの電子機器用の固体撮像装置に設けることができる。
図13は、本技術に係るカメラおよび電子機器の一例として、固体撮像装置を用いたカメラとこれを用いた電子機器の構成図を示す。本実施形態例に係る電子機器90は、静止画像または動画撮影可能なビデオカメラ91を備えたものである。このカメラ91は、固体撮像装置1と、固体撮像装置1の受光センサ部に入射光を導く光学系93と、シャッタ装置94と、固体撮像装置1を駆動する駆動回路95と、固体撮像装置1の出力信号を処理する信号処理回路96とを有する。
固体撮像装置1は、上述した第1実施形態〜第4実施形態で説明した構成の固体撮像装置である。光学系(光学レンズ)93は、被写体からの像光(入射光)を固体撮像装置1の撮像面上に結像させる。この撮像面には、複数の画素が配列され、この画素を構成する光電変換部が配列された撮像領域に対して、光学系93からの入射光が導かれる。これにより、固体撮像装置1の光電変換部内に、一定期間信号電荷が蓄積される。このような光学系93は、複数の光学レンズから構成された光学レンズ系としても良い。シャッタ装置94は、固体撮像装置1への光照射期間および遮光期間を制御する。駆動回路95は、固体撮像装置1およびシャッタ装置94に駆動信号を供給し、供給した駆動信号(タイミング信号)により、固体撮像装置1の信号処理回路96への信号出力動作の制御、およびシャッタ装置94のシャッタ動作を制御する。すなわち、駆動回路95は、駆動信号(タイミング信号)の供給により、固体撮像装置1から信号処理回路96への信号転送動作を行う。信号処理回路96は、固体撮像装置1から転送された信号に対して、各種の信号処理を行う。信号処理が行われた映像信号は、メモリなどの記憶媒体に記憶され、あるいは、モニタに出力される。
以上説明した本実施形態に係るカメラおよび電子機器によれば、上述した各実施形態で説明したように、小型化および高集積化が達成された固体撮像装置を備えたことにより、撮像機能を有する電子機器の小型化および高機能化を達成することが可能になる。
尚、本技術は以下のような構成も取ることができる。
(1)
半導体基板に配列された光電変換部と、
前記光電変換部の信号電荷を読み出すために前記半導体基板上に設けられた出力ゲートと、
前記出力ゲートに隣接して前記半導体基板の表面層に設けられたフローティングディフュージョンと、
前記フローティングディフュージョンに隣接して前記半導体基板の上部に配置されたリセットゲートと、
前記半導体基板の上部に配置されたアンプゲートおよび当該アンプゲートの両脇の当該半導体基板の表面層に設けられたソース/ドレインを有するアンプトランジスタと、
前記アンプゲートと前記フローティングディフュージョンとを接続するゲート配線と、
前記アンプトランジスタのソースに接続されると共に、前記ゲート配線脇において前記フローティングディフュージョンの上部を覆う状態に延設されたソース電極とを備えた
固体撮像装置。
半導体基板に配列された光電変換部と、
前記光電変換部の信号電荷を読み出すために前記半導体基板上に設けられた出力ゲートと、
前記出力ゲートに隣接して前記半導体基板の表面層に設けられたフローティングディフュージョンと、
前記フローティングディフュージョンに隣接して前記半導体基板の上部に配置されたリセットゲートと、
前記半導体基板の上部に配置されたアンプゲートおよび当該アンプゲートの両脇の当該半導体基板の表面層に設けられたソース/ドレインを有するアンプトランジスタと、
前記アンプゲートと前記フローティングディフュージョンとを接続するゲート配線と、
前記アンプトランジスタのソースに接続されると共に、前記ゲート配線脇において前記フローティングディフュージョンの上部を覆う状態に延設されたソース電極とを備えた
固体撮像装置。
(2)
前記ソース電極は、前記リセットゲートの上部から前記フローティングディフュージョンの上部に掛けてを覆う状態で設けられた
(1)に記載の固体撮像装置。
前記ソース電極は、前記リセットゲートの上部から前記フローティングディフュージョンの上部に掛けてを覆う状態で設けられた
(1)に記載の固体撮像装置。
(3)
前記ソース電極は、前記出力ゲートの上部から前記フローティングディフュージョンの上部に掛けてを覆う状態で設けられた
(1)または(2)に記載の固体撮像装置。
前記ソース電極は、前記出力ゲートの上部から前記フローティングディフュージョンの上部に掛けてを覆う状態で設けられた
(1)または(2)に記載の固体撮像装置。
(4)
前記出力ゲートと前記リセットゲートと前記アンプゲートとを覆う状態で、前記半導体基板上に設けられた層間絶縁膜を備え、
前記ゲート配線および前記ソース電極は、前記層間絶縁膜上に配置されている
(1)〜(3)の何れかに記載の固体撮像装置。
前記出力ゲートと前記リセットゲートと前記アンプゲートとを覆う状態で、前記半導体基板上に設けられた層間絶縁膜を備え、
前記ゲート配線および前記ソース電極は、前記層間絶縁膜上に配置されている
(1)〜(3)の何れかに記載の固体撮像装置。
(5)
前記出力ゲートと前記リセットゲートと前記アンプゲートとを覆う状態で、前記半導体基板上に設けられたもので、前記フローティングディフュージョンの上部に凹部を有する層間絶縁膜を備え、
前記ゲート配線および前記ソース電極は、前記層間絶縁膜上に配置され、
前記ソース電極は、その一部が前記凹部内に配置されている
(1)〜(4)の何れかに記載の固体撮像装置。
前記出力ゲートと前記リセットゲートと前記アンプゲートとを覆う状態で、前記半導体基板上に設けられたもので、前記フローティングディフュージョンの上部に凹部を有する層間絶縁膜を備え、
前記ゲート配線および前記ソース電極は、前記層間絶縁膜上に配置され、
前記ソース電極は、その一部が前記凹部内に配置されている
(1)〜(4)の何れかに記載の固体撮像装置。
(6)
前記出力ゲートと前記リセットゲートと前記アンプゲートとを覆う状態で、前記半導体基板上に設けられた層間絶縁膜を備え、
前記ゲート配線は、前記層間絶縁膜上に配置され、
前記ソース電極は、前記ゲート配線脇において前記フローティングディフュージョンの上部を覆う状態で前記層間絶縁膜の層間に配置された部分を有する
(1)〜(4)の何れかに記載の固体撮像装置。
前記出力ゲートと前記リセットゲートと前記アンプゲートとを覆う状態で、前記半導体基板上に設けられた層間絶縁膜を備え、
前記ゲート配線は、前記層間絶縁膜上に配置され、
前記ソース電極は、前記ゲート配線脇において前記フローティングディフュージョンの上部を覆う状態で前記層間絶縁膜の層間に配置された部分を有する
(1)〜(4)の何れかに記載の固体撮像装置。
(7)
前記ソース電極は、前記層間絶縁膜上に配置された上部電極と、当該層間絶縁膜の層間に配置された下部電極とを有し、当該上部電極と当該下部電極とは当該層間絶縁膜に形成された接続孔を介して接続されている
(6)に記載の固体撮像装置。
前記ソース電極は、前記層間絶縁膜上に配置された上部電極と、当該層間絶縁膜の層間に配置された下部電極とを有し、当該上部電極と当該下部電極とは当該層間絶縁膜に形成された接続孔を介して接続されている
(6)に記載の固体撮像装置。
(8)
前記光電変換部と前記出力ゲートとの間に電荷転送部を備えた
(1)〜(7)の何れかに記載の固体撮像装置。
前記光電変換部と前記出力ゲートとの間に電荷転送部を備えた
(1)〜(7)の何れかに記載の固体撮像装置。
(9)
前記出力ゲートは、前記光電変換部に隣接して配置されている
(1)〜(7)の何れかに記載の固体撮像装置。
前記出力ゲートは、前記光電変換部に隣接して配置されている
(1)〜(7)の何れかに記載の固体撮像装置。
(10)
半導体基板に配列された光電変換部と、
前記光電変換部の信号電荷を読み出すために前記半導体基板上に設けられた出力ゲートと、
前記出力ゲートに隣接して前記半導体基板の表面層に設けられたフローティングディフュージョンと、
前記フローティングディフュージョンに接続された状態で前記半導体基板の上部に配置されたアンプゲートおよび当該アンプゲートの両脇の当該半導体基板の表面層に設けられたソース/ドレインを有するアンプトランジスタと、
前記アンプゲートに近接して前記半導体基板の表面側に配置された不純物領域と、
前記アンプトランジスタのソースに接続されると共に、前記不純物領域の上部に延設されたソース電極とを備えた
固体撮像装置。
半導体基板に配列された光電変換部と、
前記光電変換部の信号電荷を読み出すために前記半導体基板上に設けられた出力ゲートと、
前記出力ゲートに隣接して前記半導体基板の表面層に設けられたフローティングディフュージョンと、
前記フローティングディフュージョンに接続された状態で前記半導体基板の上部に配置されたアンプゲートおよび当該アンプゲートの両脇の当該半導体基板の表面層に設けられたソース/ドレインを有するアンプトランジスタと、
前記アンプゲートに近接して前記半導体基板の表面側に配置された不純物領域と、
前記アンプトランジスタのソースに接続されると共に、前記不純物領域の上部に延設されたソース電極とを備えた
固体撮像装置。
(11)
前記出力ゲートと前記リセットゲートと前記アンプゲートとを覆う状態で、前記半導体基板上に設けられた層間絶縁膜を備え、
前記ソース電極は、前記層間絶縁膜上に配置された上部電極と、前記アンプゲートと同一層で構成された下部電極とを有し、当該上部電極と当該下部電極とは当該層間絶縁膜に形成された接続孔を介して接続されている
(10)に記載の固体撮像装置。
前記出力ゲートと前記リセットゲートと前記アンプゲートとを覆う状態で、前記半導体基板上に設けられた層間絶縁膜を備え、
前記ソース電極は、前記層間絶縁膜上に配置された上部電極と、前記アンプゲートと同一層で構成された下部電極とを有し、当該上部電極と当該下部電極とは当該層間絶縁膜に形成された接続孔を介して接続されている
(10)に記載の固体撮像装置。
(12)
半導体基板に配列された光電変換部と、
前記光電変換部の信号電荷を読み出すために前記半導体基板上に設けられた出力ゲートと、
前記出力ゲートに隣接して前記半導体基板の表面層に設けられたフローティングディフュージョンと、
前記フローティングディフュージョンに隣接して前記半導体基板の上部に配置されたリセットゲートと、
前記半導体基板の上部に配置されたアンプゲートおよび当該アンプゲートの両脇の当該半導体基板の表面層に設けられたソース/ドレインを有するアンプトランジスタと、
前記アンプゲートと前記フローティングディフュージョンとを接続するゲート配線と、
前記アンプトランジスタのソースに接続されると共に、前記ゲート配線脇において前記フローティングディフュージョンの上部を覆う状態に延設されたソース電極と、
前記光電変換部が配置された前記半導体基板の撮像領域に入射光を導く光学系とを備えた
カメラ。
半導体基板に配列された光電変換部と、
前記光電変換部の信号電荷を読み出すために前記半導体基板上に設けられた出力ゲートと、
前記出力ゲートに隣接して前記半導体基板の表面層に設けられたフローティングディフュージョンと、
前記フローティングディフュージョンに隣接して前記半導体基板の上部に配置されたリセットゲートと、
前記半導体基板の上部に配置されたアンプゲートおよび当該アンプゲートの両脇の当該半導体基板の表面層に設けられたソース/ドレインを有するアンプトランジスタと、
前記アンプゲートと前記フローティングディフュージョンとを接続するゲート配線と、
前記アンプトランジスタのソースに接続されると共に、前記ゲート配線脇において前記フローティングディフュージョンの上部を覆う状態に延設されたソース電極と、
前記光電変換部が配置された前記半導体基板の撮像領域に入射光を導く光学系とを備えた
カメラ。
(13)
半導体基板に配列された光電変換部と、
前記光電変換部の信号電荷を読み出すために前記半導体基板上に設けられた出力ゲートと、
前記出力ゲートに隣接して前記半導体基板の表面層に設けられたフローティングディフュージョンと、
前記フローティングディフュージョンに隣接して前記半導体基板の上部に配置されたリセットゲートと、
前記半導体基板の上部に配置されたアンプゲートおよび当該アンプゲートの両脇の当該半導体基板の表面層に設けられたソース/ドレインを有するアンプトランジスタと、
前記アンプゲートと前記フローティングディフュージョンとを接続するゲート配線と、
前記アンプトランジスタのソースに接続されると共に、前記ゲート配線脇において前記フローティングディフュージョンの上部を覆う状態に延設されたソース電極と、
前記光電変換部が配置された前記半導体基板の撮像領域に入射光を導く光学系と
前記アンプトランジスタからの出力信号を処理する信号処理回路とを備えた
電子機器。
半導体基板に配列された光電変換部と、
前記光電変換部の信号電荷を読み出すために前記半導体基板上に設けられた出力ゲートと、
前記出力ゲートに隣接して前記半導体基板の表面層に設けられたフローティングディフュージョンと、
前記フローティングディフュージョンに隣接して前記半導体基板の上部に配置されたリセットゲートと、
前記半導体基板の上部に配置されたアンプゲートおよび当該アンプゲートの両脇の当該半導体基板の表面層に設けられたソース/ドレインを有するアンプトランジスタと、
前記アンプゲートと前記フローティングディフュージョンとを接続するゲート配線と、
前記アンプトランジスタのソースに接続されると共に、前記ゲート配線脇において前記フローティングディフュージョンの上部を覆う状態に延設されたソース電極と、
前記光電変換部が配置された前記半導体基板の撮像領域に入射光を導く光学系と
前記アンプトランジスタからの出力信号を処理する信号処理回路とを備えた
電子機器。
1,1-1,1-1a,1-1b,1-2,1-3,1-4…固体撮像装置
3…半導体基板
5…撮像領域
7…光電変換部
15…水平電荷転送部
17…ゲート配線
21s…ソース(アンプトランジスタ)
21d…ドレイン(アンプトランジスタ)
23s,23s’,23s”…ソース電極
23s-1…上部電極(ソース電極)
23s-2…下部電極(ソース電極)
27…層間絶縁膜
27f…接続孔
90…電子機器
91…カメラ
93…光学系
96…信号処理回路
101…不純物領域
103…上部電極(ソース電極)
105…下部電極(ソース電極)
107…中継電極(ソース電極)
AG…アンプゲート
ATr…アンプトランジスタ、
FD…フローティングディフュージョン
HOG…水平出力ゲート
RG…リセットゲート
h…凹部
3…半導体基板
5…撮像領域
7…光電変換部
15…水平電荷転送部
17…ゲート配線
21s…ソース(アンプトランジスタ)
21d…ドレイン(アンプトランジスタ)
23s,23s’,23s”…ソース電極
23s-1…上部電極(ソース電極)
23s-2…下部電極(ソース電極)
27…層間絶縁膜
27f…接続孔
90…電子機器
91…カメラ
93…光学系
96…信号処理回路
101…不純物領域
103…上部電極(ソース電極)
105…下部電極(ソース電極)
107…中継電極(ソース電極)
AG…アンプゲート
ATr…アンプトランジスタ、
FD…フローティングディフュージョン
HOG…水平出力ゲート
RG…リセットゲート
h…凹部
Claims (13)
- 半導体基板に配列された光電変換部と、
前記光電変換部の信号電荷を読み出すために前記半導体基板上に設けられた出力ゲートと、
前記出力ゲートに隣接して前記半導体基板の表面層に設けられたフローティングディフュージョンと、
前記フローティングディフュージョンに隣接して前記半導体基板の上部に配置されたリセットゲートと、
前記半導体基板の上部に配置されたアンプゲートおよび当該アンプゲートの両脇の当該半導体基板の表面層に設けられたソース/ドレインを有するアンプトランジスタと、
前記アンプゲートと前記フローティングディフュージョンとを接続するゲート配線と、
前記アンプトランジスタのソースに接続されると共に、前記ゲート配線脇において前記フローティングディフュージョンの上部を覆う状態に延設されたソース電極とを備えた
固体撮像装置。 - 前記ソース電極は、前記リセットゲートの上部から前記フローティングディフュージョンの上部に掛けてを覆う状態で設けられた
請求項1記載の固体撮像装置。 - 前記ソース電極は、前記出力ゲートの上部から前記フローティングディフュージョンの上部に掛けてを覆う状態で設けられた
請求項1記載の固体撮像装置。 - 前記出力ゲートと前記リセットゲートと前記アンプゲートとを覆う状態で、前記半導体基板上に設けられた層間絶縁膜を備え、
前記ゲート配線および前記ソース電極は、前記層間絶縁膜上に配置されている
請求項1記載の固体撮像装置。 - 前記出力ゲートと前記リセットゲートと前記アンプゲートとを覆う状態で、前記半導体基板上に設けられたもので、前記フローティングディフュージョンの上部に凹部を有する層間絶縁膜を備え、
前記ゲート配線および前記ソース電極は、前記層間絶縁膜上に配置され、
前記ソース電極は、その一部が前記凹部内に配置されている
請求項1記載の固体撮像装置。 - 前記出力ゲートと前記リセットゲートと前記アンプゲートとを覆う状態で、前記半導体基板上に設けられた層間絶縁膜を備え、
前記ゲート配線は、前記層間絶縁膜上に配置され、
前記ソース電極は、前記ゲート配線脇において前記フローティングディフュージョンの上部を覆う状態で前記層間絶縁膜の層間に配置された部分を有する
請求項1記載の固体撮像装置。 - 前記ソース電極は、前記層間絶縁膜上に配置された上部電極と、当該層間絶縁膜の層間に配置された下部電極とを有し、当該上部電極と当該下部電極とは当該層間絶縁膜に形成された接続孔を介して接続されている
請求項6記載の固体撮像装置。 - 前記光電変換部と前記出力ゲートとの間に電荷転送部を備えた
請求項1記載の固体撮像装置。 - 前記出力ゲートは、前記光電変換部に隣接して配置されている
請求項1記載の固体撮像装置。 - 半導体基板に配列された光電変換部と、
前記光電変換部の信号電荷を読み出すために前記半導体基板上に設けられた出力ゲートと、
前記出力ゲートに隣接して前記半導体基板の表面層に設けられたフローティングディフュージョンと、
前記フローティングディフュージョンに接続された状態で前記半導体基板の上部に配置されたアンプゲートおよび当該アンプゲートの両脇の当該半導体基板の表面層に設けられたソース/ドレインを有するアンプトランジスタと、
前記アンプゲートに近接して前記半導体基板の表面側に配置された不純物領域と、
前記アンプトランジスタのソースに接続されると共に、前記不純物領域の上部に延設されたソース電極とを備えた
固体撮像装置。 - 前記出力ゲートと前記リセットゲートと前記アンプゲートとを覆う状態で、前記半導体基板上に設けられた層間絶縁膜を備え、
前記ソース電極は、前記層間絶縁膜上に配置された上部電極と、前記アンプゲートと同一層で構成された下部電極とを有し、当該上部電極と当該下部電極とは当該層間絶縁膜に形成された接続孔を介して接続されている
請求項10記載の固体撮像装置。 - 半導体基板に配列された光電変換部と、
前記光電変換部の信号電荷を読み出すために前記半導体基板上に設けられた出力ゲートと、
前記出力ゲートに隣接して前記半導体基板の表面層に設けられたフローティングディフュージョンと、
前記フローティングディフュージョンに隣接して前記半導体基板の上部に配置されたリセットゲートと、
前記半導体基板の上部に配置されたアンプゲートおよび当該アンプゲートの両脇の当該半導体基板の表面層に設けられたソース/ドレインを有するアンプトランジスタと、
前記アンプゲートと前記フローティングディフュージョンとを接続するゲート配線と、
前記アンプトランジスタのソースに接続されると共に、前記ゲート配線脇において前記フローティングディフュージョンの上部を覆う状態に延設されたソース電極と、
前記光電変換部が配置された前記半導体基板の撮像領域に入射光を導く光学系とを備えた
カメラ。 - 半導体基板に配列された光電変換部と、
前記光電変換部の信号電荷を読み出すために前記半導体基板上に設けられた出力ゲートと、
前記出力ゲートに隣接して前記半導体基板の表面層に設けられたフローティングディフュージョンと、
前記フローティングディフュージョンに隣接して前記半導体基板の上部に配置されたリセットゲートと、
前記半導体基板の上部に配置されたアンプゲートおよび当該アンプゲートの両脇の当該半導体基板の表面層に設けられたソース/ドレインを有するアンプトランジスタと、
前記アンプゲートと前記フローティングディフュージョンとを接続するゲート配線と、
前記アンプトランジスタのソースに接続されると共に、前記ゲート配線脇において前記フローティングディフュージョンの上部を覆う状態に延設されたソース電極と、
前記光電変換部が配置された前記半導体基板の撮像領域に入射光を導く光学系と
前記アンプトランジスタからの出力信号を処理する信号処理回路とを備えた
電子機器。
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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WO2016163240A1 (ja) * | 2015-04-07 | 2016-10-13 | ソニー株式会社 | 固体撮像素子、および電子装置 |
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2012
- 2012-03-21 JP JP2012063299A patent/JP2013197333A/ja active Pending
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