JP2569045B2 - Solid-state imaging device - Google Patents

Solid-state imaging device

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JP2569045B2
JP2569045B2 JP62099737A JP9973787A JP2569045B2 JP 2569045 B2 JP2569045 B2 JP 2569045B2 JP 62099737 A JP62099737 A JP 62099737A JP 9973787 A JP9973787 A JP 9973787A JP 2569045 B2 JP2569045 B2 JP 2569045B2
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    • H01L27/14Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、固体撮像装置に関し、特に、MOS型固体撮
像装置に適用して有効な技術に関するものである。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a solid-state imaging device, and more particularly to a technology effective when applied to a MOS solid-state imaging device.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

ビデオカメラ等の撮像装置に使用されるMOS型固体撮
像装置は、基本的に、スイッチMOSと光電変換素子(フ
ォトダイオード素子)との直列回路で固体撮像素子を構
成している。光電変換素子は、光電子の入射量に対して
発生する信号電流量つまり光電変換特性が直線的であ
り、飽和容量値に基づいた光電子を蓄積することができ
る。
A MOS solid-state imaging device used for an imaging device such as a video camera basically includes a series circuit of a switch MOS and a photoelectric conversion element (photodiode element) to constitute a solid-state imaging element. The photoelectric conversion element has a linear signal current amount generated with respect to the incident amount of photoelectrons, that is, a photoelectric conversion characteristic, and can accumulate photoelectrons based on the saturation capacitance value.

人間の目は、暗い時には感度が高く明るい時には感度
が低くなり、明るさにより雑音に対する検知感度が変化
する。このような人間の検知感度を利用し、検知限界で
ある光電変換特性の低い所に光電変換素子の標準光量を
設定し、暗い時の感度を高め、明るい時の感度を低くし
てビデオカメラ等の撮像装置はダイナミックレンジを向
上している。この撮像装置のダイナミックレンジの向上
は回路的に行っている。
The human eye has high sensitivity when dark and low sensitivity when bright, and the detection sensitivity to noise changes depending on the brightness. Utilizing such human detection sensitivity, the standard light amount of the photoelectric conversion element is set at a place where the photoelectric conversion characteristic is low, which is the detection limit, to increase the sensitivity in darkness and to lower the sensitivity in bright light, such as a video camera. The imaging device of the above has improved the dynamic range. The improvement of the dynamic range of this imaging apparatus is performed in a circuit.

なお、固体撮像装置については、例えば、日経マイク
ロデバイス、1986年6月号、pp59〜86に記載されてい
る。
The solid-state imaging device is described in, for example, Nikkei Microdevice, June 1986, pp. 59-86.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problems to be solved by the invention]

しかしながら、本発明者の検討の結果、MOS型固体撮
像装置は、前述のように、光電変換素子の光電変換特性
の低い所に標準光量を設定しているので、標準光量での
信号出力と暗時の雑音レベルとの比(S/N比)が悪くな
るという問題を生じる。
However, as a result of the study by the present inventor, the MOS type solid-state imaging device sets the standard light amount at a place where the photoelectric conversion characteristic of the photoelectric conversion element is low as described above, so that the signal output at the standard light amount and the darkness are set. There is a problem that the ratio (S / N ratio) to the noise level at the time becomes worse.

本発明の目的は、固体撮像装置のダイナミックレンジ
を向上すると共に、S/N比を向上することが可能な技術
を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a technique capable of improving the dynamic range of a solid-state imaging device and improving the S / N ratio.

本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、
本明細書の記述及び添付図面によって明らかになるであ
ろう。
The above and other objects and novel features of the present invention are as follows.
It will become apparent from the description of the present specification and the accompanying drawings.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving the problem]

本願において開示される発明のうち、代表的なものの
概要を簡単に説明すれば、下記のとおりである。
The outline of a typical invention disclosed in the present application is briefly described as follows.

水平走査線と垂直走査線との交差部に固体撮像素子を
配置する固体撮像装置において、第1飽和光量を有する
第1光電変換素子で構成される第1固体撮像素子と、前
記第1飽和光量と異なる第2飽和光量を有する第2光電
変換素子で構成される第2固体撮像素子とを、垂直走査
線の延在する方向に交互に配置する。
In a solid-state imaging device in which a solid-state imaging device is arranged at an intersection of a horizontal scanning line and a vertical scanning line, a first solid-state imaging device including a first photoelectric conversion element having a first saturation light amount; And a second solid-state imaging device including a second photoelectric conversion element having a different second saturated light amount are alternately arranged in the direction in which the vertical scanning lines extend.

〔作用〕[Action]

上述した手段によれば、前記飽和光量の異なる第1光
電変換素子の信号電流、第2光電変換素子の信号電流の
夫々を交互に読出し、見かけ上、両者の信号電流を合成
し、暗い時に感度を高く、明るい時に感度を低くするこ
とができるので、標準光量を高くしてS/N比を向上でき
ると共に、ダイナミックレンジを向上することができ
る。
According to the above-described means, the signal currents of the first photoelectric conversion element and the signal currents of the second photoelectric conversion element having different saturation light amounts are alternately read, and apparently, the two signal currents are combined, and the sensitivity in darkness is reduced. And the sensitivity can be reduced when the image is bright, so that the standard light amount can be increased to improve the S / N ratio and the dynamic range.

以下、本発明の構成について、ビデオカメラ等の撮像
装置に使用される水平読出(TSL:ransversal ignal
ine)方式のモノクロ用MOS型固体撮像装置に本発明
を適用した一実施例とともに説明する。
Hereinafter, the configuration of the present invention, horizontal read (TSL for use in an image pickup apparatus such as a video camera: T ransversal S ignal
L ine) will be described with an example in which the present invention is applied to monochrome MOS type solid-state imaging apparatus of a system.

なお、実施例を説明するための全図において、同一機
能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明
は省略する。
In all the drawings for describing the embodiments, components having the same function are denoted by the same reference numerals, and their repeated description will be omitted.

〔実施例〕〔Example〕

本発明の実施例であるTSL方式のモノクロ用固体撮像
装置を第1図(概略構成図)及び第2図(等価回路図)
で示す。
FIGS. 1 (schematic diagram) and 2 (equivalent circuit diagram) of a TSL type monochrome solid-state imaging device according to an embodiment of the present invention.
Indicated by

第1図に示すように、TSL方式の固体撮像装置(固体
撮像チップ)CHIは、中央部にセル(画素)を行列状に
複数配置したフォトダイオードアレイARRが構成されて
いる。
As shown in FIG. 1, the TSL type solid-state imaging device (solid-state imaging chip) CHI has a photodiode array ARR in which a plurality of cells (pixels) are arranged in a matrix at a central portion.

フォトダイオードアレイARRは、受光部SAとオプチカ
ルブラック部OBとで構成されている。受光部SAは、光学
レンズを通して入射された光信号を電荷に変換して蓄積
できるように構成されている。オプチカルブラック部OB
は、暗電流によるノイズを補正する基準値(光学的黒レ
ベル)を構成するように構成されている。
The photodiode array ARR includes a light receiving section SA and an optical black section OB. The light receiving unit SA is configured to convert an optical signal incident through the optical lens into electric charges and accumulate the electric charges. Optical black part OB
Are configured to constitute a reference value (optical black level) for correcting noise due to dark current.

フォトダイオードアレイARRの右側の周辺には、水平
帰線期間リセット部RES、インタレース走査制御部INT、
垂直走査用シフトレジスタ部(垂直走査用回路)Vregが
設けられている。下側周辺には、水平走査用シフトレジ
スタ部(水平走査用回路)Hreg、左側には、出力回路
(読出回路)OUTが設けられている。
Around the right side of the photodiode array ARR, a horizontal flyback period reset unit RES, an interlace scanning control unit INT,
A vertical scan shift register section (vertical scan circuit) Vreg is provided. A horizontal scanning shift register section (horizontal scanning circuit) Hreg is provided around the lower side, and an output circuit (readout circuit) OUT is provided on the left side.

第2図に示すように、前記フォトダイオードアレイAR
Rの受光部SA、垂直走査線VL1,VL2,…、水平走査線HL1,H
L2,…、出力信号線HS1,HS2,…の夫々の交差部に配置さ
れている。垂直走査線VLは、行方向に延在し、列方向に
複数本配置されている。水平走査線HLは、列方向に延在
し、行方向に複数本配置されている。出力信号線HSは、
垂直走査線VLと同一の行方向に延在し、列方向に複数本
配置されている。
As shown in FIG. 2, the photodiode array AR
R light receiving section SA, vertical scanning lines VL1, VL2, ..., horizontal scanning lines HL1, H
, L2,... And output signal lines HS1, HS2,. The vertical scanning lines VL extend in the row direction, and a plurality of the vertical scanning lines VL are arranged in the column direction. The horizontal scanning lines HL extend in the column direction, and a plurality of the horizontal scanning lines HL are arranged in the row direction. The output signal line HS
A plurality of the scanning lines extend in the same row direction as the vertical scanning lines VL, and are arranged in the column direction.

前記画素は、水平スイッチMOSQh、垂直スイッチMOSQv
(Qv1,Qv2)、光電変換素子(フォトダイオード)PD(P
D1,PD2)で構成されている。水平スイッチMOSQhの一方
の半導体領域と垂直スイッチMOSQvの他方の半導体領域
は接続されており、両者は直列に接続されている。光電
変換素子PD1は、垂直スイッチMOSQv1の他方の半導体領
域に接続され、光電変換素子PD2は、垂直スイッチMOSQv
2の一方の半導体領域に接続されている。
The pixel has a horizontal switch MOSQh, a vertical switch MOSQv
(Qv1, Qv2), photoelectric conversion element (photodiode) PD (P
D1, PD2). One semiconductor region of the horizontal switch MOSQh and the other semiconductor region of the vertical switch MOSQv are connected, and both are connected in series. The photoelectric conversion element PD1 is connected to the other semiconductor region of the vertical switch MOSQv1, and the photoelectric conversion element PD2 is connected to the vertical switch MOSQv
2 is connected to one of the semiconductor regions.

列方向に配置された複数の固体撮像素子の水平スイッ
チMOSQhのゲート電極は、1本の水平走査線HLに接続さ
れている。水平走査線HLは、水平走査用シフトレジスタ
部Hregに接続されている。水平走査用シフトレジスタ部
Hregは、入力信号Hin及びクロック信号φh1,φh2によっ
て、行方向に配置される複数の水平走査線HLを順次走査
し、行方向の画素を選択するように構成されている。
The gate electrodes of the horizontal switches MOSQh of the plurality of solid-state imaging devices arranged in the column direction are connected to one horizontal scanning line HL. The horizontal scanning line HL is connected to the horizontal scanning shift register Hreg. Horizontal scan shift register
Hreg is configured to sequentially scan a plurality of horizontal scanning lines HL arranged in the row direction by an input signal Hin and clock signals φh 1 and φh 2 to select a pixel in the row direction.

行方向に配置された複数の画素の垂直スイッチMOSQv
(Qv1,Qv2の夫々)のゲート電極は、1本の垂直走査線V
Lに接続されている。垂直走査線VLの一端は、インタレ
ース走査制御部INTを介在させて垂直走査用シフトレジ
スタ部Vregに接続されている。垂直走査用シフトレジス
タ部Vregは、入力信号Vin及びクロック信号φv1,φv2
よって、列方向に配置される複数の垂直走査線VLを順次
走査するための選択信号R1,R2,…をインタレース走査制
御部INTに出力するように構成されている。
Vertical switch MOSQv of multiple pixels arranged in the row direction
The gate electrode of each (Qv1 and Qv2) has one vertical scanning line V
Connected to L. One end of the vertical scanning line VL is connected to a vertical scanning shift register unit Vreg via an interlaced scanning control unit INT. The vertical scanning shift register unit Vreg outputs selection signals R 1 , R 2 ,... For sequentially scanning a plurality of vertical scanning lines VL arranged in the column direction according to the input signal Vin and the clock signals φv 1 , φv 2 . It is configured to output to the interlace scanning control unit INT.

インタレース走査制御部INTは、フィールド選択信号F
e又はFoでスイッチMOSQFe又はQFoを制御し、選択信号R
を伝達する駆動用MOSQdを選択するように構成されてい
る。駆動用MOSQdのゲート電極と一方の半導体領域(垂
直走査線VL)との間には、昇圧コンデンサが設けられて
いる。駆動用MOSQdの他方の半導体領域には、垂直走査
信号φ又はφが印加されている。つまり、垂直走査
信号φ又はφは、選択信号Rに基づき、駆動用MOSQ
dによって垂直走査線VLに印加される。駆動用MOSQdは、
前記昇圧コンデンサによって、しきい値電圧に相当する
電圧降下を生じることなく、垂直走査信号φ又はφ
を垂直走査線VLに印加することができる。
The interlace scanning control unit INT outputs the field selection signal F
The switch MOSQFe or QFo is controlled by e or Fo, and the selection signal R
Is configured to select the driving MOSQd transmitting the signal. A boost capacitor is provided between the gate electrode of the driving MOS Qd and one semiconductor region (vertical scanning line VL). The other semiconductor region of the drive MOSQd, vertical scanning signals phi 3 and phi 4 is applied. That is, the vertical scanning signal phi 3 or phi 4, based on the selection signal R, driving MOSQ
d is applied to the vertical scanning line VL. The driving MOSQd is
By the boosting capacitor, without causing a voltage drop corresponding to the threshold voltage, the vertical scanning signal phi 3 or phi 4
Can be applied to the vertical scanning line VL.

このインタレース走査制御部INTは、2行同時読出及
びインタレース走査が行えるように構成されている。す
なわち、まず、インタレース走査制御部INTは、フィー
ルド選択信号Fによって、奇数フィールドAの隣接する
2行の垂直走査線VL(例えば、VL1とVL2、VL3とVL4)を
選択する。次に、インタレース走査制御部INTは、他の
フィールド選択信号Fによって、1行分ずらした偶数フ
ィールドBの2本の垂直走査線VL(例えば、VL2とVL3、
VL4とVL5)を選択するように構成されている。
The interlace scanning control unit INT is configured to perform two-line simultaneous reading and interlace scanning. That is, first, the interlace scanning control unit INT selects two adjacent vertical scanning lines VL (for example, VL1 and VL2, VL3 and VL4) of the odd field A according to the field selection signal F. Next, the interlaced scanning control unit INT generates two vertical scanning lines VL (eg, VL2 and VL3,
VL4 and VL5).

垂直走査線VLの他端は、出力回路のOUTの出力制御用M
OSQS1,QS2,…のゲート電極に接続されている。出力制御
用MOSQSは、出力信号線HSの一端と出力回路OUTの出力線
S1又はS2とを接続するように構成されている。
The other end of the vertical scanning line VL is the output control M of the output circuit.
Are connected to the gate electrodes of OSQS1, QS2,. The output control MOSQS is connected to one end of the output signal line HS and the output line of the output circuit OUT.
It is configured to connect to S1 or S2.

出力信号線HSは、行方向に配置された複数の固体撮像
素子の水平スイッチMOSQhの他方の半導体領域(ドレイ
ン領域)に接続されている。出力信号線HSの他端は、水
平帰線期間リセット部RESのリセット用MOSQrを介在させ
て、リセット用出力線(ビデオ信号線)Vrに接続されて
いる。リセット用MOSQrのゲート電極は、リセット信号
線RPに接続され制御されている。水平帰線期間リセット
部RESは、水平走査期間内に蓄えられた偽信号をリセッ
トするように構成されている。
The output signal line HS is connected to the other semiconductor region (drain region) of the horizontal switch MOSQh of the plurality of solid-state imaging devices arranged in the row direction. The other end of the output signal line HS is connected to the reset output line (video signal line) Vr via the reset MOS Qr of the horizontal blanking period reset section RES. The gate electrode of the reset MOSQr is connected to and controlled by the reset signal line RP. The horizontal blanking period reset unit RES is configured to reset the false signal stored during the horizontal scanning period.

次に、TSL方式の固体撮像素子のCHIの具体的なデバイ
ス構造について、第3図乃至第6図を用いて説明する。
第3図は、受光部SAの固体撮像素子を示す要部平面図、
第4図は、オプチカルブラック部OBの固体撮像素子を示
す要部平面図である。第5図は、第3図のV−V切断線
で切った断面図、第6図は、第3図のVI−VI切断線で切
った断面図である。
Next, a specific device structure of the CHI of the TSL type solid-state imaging device will be described with reference to FIGS.
FIG. 3 is a main part plan view showing a solid-state imaging device of the light receiving unit SA,
FIG. 4 is a plan view of a main part showing a solid-state image sensor of the optical black section OB. 5 is a cross-sectional view taken along the line VV in FIG. 3, and FIG. 6 is a cross-sectional view taken along the line VI-VI in FIG.

第3図乃至第6図に示すように、受光部、オプチカル
ブラック部OBの夫々の画素は、基本的には同一構造で構
成されている。
As shown in FIGS. 3 to 6, each pixel of the light receiving section and the optical black section OB has basically the same structure.

受光部SA、オプチカルブラック部OBの夫々の固体撮像
素子は、半導体基板SUBに設けられたウエル領域WELLの
主面に形成され、素子間分離絶縁膜LOCにその周囲を規
定されている。
Each solid-state image sensor of the light receiving section SA and the optical black section OB is formed on the main surface of the well region WELL provided on the semiconductor substrate SUB, and the periphery thereof is defined by the element isolation insulating film LOC.

半導体基板SUBは、単結晶シリコンからなるN型で構
成されている。ウエル領域WELLは、P型で構成されてお
り、主に、NチヤネルMOSFETを形成する。なお、ウエル
領域WELLを設けない場合には、P型半導体基板SUBを使
用する。
The semiconductor substrate SUB is formed of an N type made of single crystal silicon. The well region WELL is formed of a P-type and mainly forms an N-channel MOSFET. When the well region WELL is not provided, the P-type semiconductor substrate SUB is used.

素子間分離絶縁膜LOCは、ウエル領域WELLの主面を選
択的に熱酸化して形成した酸化シリコン膜で構成されて
いる。素子間分離絶縁膜LOCは、第3図及び第4図に示
すように、画素形成領域をU字形状で構成している。詳
述すれば、素子間分離絶縁膜LOCは、水平スイッチMOSQh
形成領域の面積は小さく、光電変換素子PDの開口面積
(開口率)を大きくするために、垂直スイッチMOSQv形
成領域の面積は大きくなるように、U字形状で構成す
る。
The element isolation insulating film LOC is composed of a silicon oxide film formed by selectively thermally oxidizing the main surface of the well region WELL. As shown in FIGS. 3 and 4, the inter-element isolation insulating film LOC has a pixel forming region formed in a U-shape. More specifically, the element isolation insulating film LOC is a horizontal switch MOSQh
The area of the formation region is small, and in order to increase the opening area (opening ratio) of the photoelectric conversion element PD, the vertical switch MOSQv formation region is formed in a U-shape so as to have a large area.

画素の水平スイッチMOSQhは、第3図乃至第6図、及
び第7図(所定の製造工程における要部平面図)に示す
ように、主に、ウエル領域WELL、ゲート絶縁膜、ゲート
電極、ソース領域又はドレイン領域である一対のN+型半
導体領域(N+)で構成されている。
As shown in FIG. 3 to FIG. 6 and FIG. 7 (main part plan view in a predetermined manufacturing process), the horizontal switch MOSQh of the pixel mainly includes a well region WELL, a gate insulating film, a gate electrode, and a source. It is composed of a pair of N + type semiconductor regions (N + ) which are regions or drain regions.

ゲート絶縁膜は、例えば、ウエル領域WELL領域の主面
を酸化して形成した酸化シリコン膜を用い、300〜500
[Å]程度の膜厚で形成されている。
The gate insulating film is, for example, a silicon oxide film formed by oxidizing the main surface of the well region WELL region, 300 to 500
It is formed with a thickness of about [Å].

ゲート電極は、ゲート電極材料例えば多結晶シリコン
膜(半導体膜)P−Siで形成する。多結晶シリコン膜P
−Siは、例えば、3000〜4000[Å]程度の膜厚で形成す
る。また、ゲート電極は、高融点金属(Mo,Ti,Ta,W)膜
若しくは高融点金属シリサイド(MoSi2,TiSi2,TaSi2,WS
i2)膜、或は多結晶シリコン膜とそれらとの複合膜で形
成してもよい。
The gate electrode is formed of a gate electrode material, for example, a polycrystalline silicon film (semiconductor film) P-Si. Polycrystalline silicon film P
-Si is formed with a film thickness of, for example, about 3000 to 4000 [Å]. The gate electrode is made of a refractory metal (Mo, Ti, Ta, W) film or refractory metal silicide (MoSi 2 , TiSi 2 , TaSi 2 , WS).
i 2 ) It may be formed of a film or a polycrystalline silicon film and a composite film thereof.

半導体領域N+は、ゲート電極をマスクとしたイオン打
込みでウエル領域WELLの主面部にN型不純物を導入し、
これに引き伸し拡散を施して形成する。
In the semiconductor region N + , an N-type impurity is introduced into the main surface portion of the well region WELL by ion implantation using the gate electrode as a mask.
This is formed by stretching and diffusing.

前記水平スイッチMOSQhのドレイン領域である半導体
領域N+は、ウエル領域WELLよりも高不純物濃度のP+型半
導体領域(P+)の主面部に構成されている。半導体領域
P+は、水平スイッチMOSQhのチャネル形成領域まで拡散
されている。この半導体領域P+は、水平スイッチMOSQh
のしきい値電圧を上昇するように構成されている。つま
り、半導体領域P+、ブルーミングを生じるような電子が
光電変換素子PD側から出力信号線HSに移動することを低
減するように構成されている。
The semiconductor region N +, which is the drain region of the horizontal switch MOSQh, is formed on the main surface of a P + type semiconductor region (P + ) having a higher impurity concentration than the well region WELL. Semiconductor area
P + is diffused to the channel formation region of the horizontal switch MOSQh. This semiconductor region P + is connected to the horizontal switch MOSQh
Is configured to increase the threshold voltage. In other words, the semiconductor region P + is configured to reduce the movement of electrons that cause blooming from the photoelectric conversion element PD to the output signal line HS.

垂直スイッチMOSQv1は、水平スイッチMOSQhと実質的
に同様に、主に、ウエル領域WELL、ゲート絶縁膜、ゲー
ト電極、ソース領域又はドレイン領域である一対の半導
体領域N+で構成されている。
Like the horizontal switch MOSQh, the vertical switch MOSQv1 mainly includes a well region WELL, a gate insulating film, a gate electrode, and a pair of semiconductor regions N + that are a source region or a drain region.

垂直スイッチMOSQv2は、水平スイッチMOSQhと実質的
に同様に、主に、ウエル領域WELL、ゲート絶縁膜、ゲー
ト電極、ソース領域又はドレイン領域である一対の半導
体領域N+で構成されている。
Like the horizontal switch MOSQh, the vertical switch MOSQv2 mainly includes a well region WELL, a gate insulating film, a gate electrode, and a pair of semiconductor regions N + that are a source region or a drain region.

垂直スイッチMOSQv1、Qv2の夫々のゲート電極は、水
平スイッチMOSQhのゲート電極と同一製造工程で形成さ
れている。垂直スイッチMOSQv1、Qv2の夫々のゲート電
極は、フォトダイオード形成領域(或は受光部)の中央
部を行方向に横切るように延在し、かつ、一体に(共通
に)構成されている。さらに、垂直スイッチMOSQv1、Qv
2の夫々のゲート電極は、行方向に延在する垂直走査線V
Lと一体に構成されている。つまり、垂直走査線VLは、
実質的に固体撮像素子の中央上部を行方向に延在するよ
うに構成されている。実際には、垂直走査線VLは、光電
変換素子PDの上部、詳細には、光電変換素子PD1と光電
変換素子PD2との間(固体撮像素子内の光電変換素子PD
1、PD2の夫々の近傍)に延在するように構成されてい
る。
The gate electrodes of the vertical switches MOSQv1 and Qv2 are formed in the same manufacturing process as the gate electrodes of the horizontal switch MOSQh. The respective gate electrodes of the vertical switches MOSQv1 and Qv2 extend in the row direction across the center of the photodiode forming region (or the light receiving unit), and are formed integrally (commonly). In addition, vertical switches MOSQv1, Qv
Each gate electrode 2 has a vertical scanning line V extending in the row direction.
It is configured integrally with L. That is, the vertical scanning line VL is
The solid-state imaging device is configured to extend substantially in the upper center in the row direction. Actually, the vertical scanning line VL is located above the photoelectric conversion element PD, specifically, between the photoelectric conversion element PD1 and the photoelectric conversion element PD2 (the photoelectric conversion element PD in the solid-state imaging element).
1, near each of PD2).

垂直スイッチMOSQv1の一方の半導体領域N+は、水平ス
イッチMOSQhの一方の半導体領域N+と一体に構成(共
有)されている。垂直スイッチMOSQv1の他方の半導体領
域N+は、垂直スイッチMOSQv2の他方の半導体領域N+と一
体に構成(共有)されている。つまり、垂直スイッチMO
SQv1,Qv2の夫々は、ゲート電極を共通にし、かつ直列に
接続されている。
One semiconductor region N + is the vertical switch MOSQv1, is configured (shared) in one semiconductor region N + integral horizontal switches MOSQh. Other semiconductor region N + is the vertical switch MOSQv1, are other semiconductor region N + and constructed integrally of a vertical switch MOSQv2 (shared). That is, the vertical switch MO
Each of SQv1 and Qv2 has a common gate electrode and is connected in series.

光電変換素子PD1は、特に、第5図に示すように、垂
直スイッチMOSQv1の他方の半導体領域N+又は垂直スイッ
チMOSQv2の他方の半導体領域N+とウエル領域WELLとのPN
接合部で構成される。なお、スイッチMOSQv1の一方の半
導体領域N+又は水平スイッチMOSQhの一方の半導体領域N
+とウエル領域WELLとのPN接合部にも光電変換素子(フ
ォトダイオード素子)は形成されるが、MOSQhは毎水平
走査(H)ごとにON状態となるためQv1・Qh共通のN+
域に蓄えられた情報は毎Hごとにリセットされ1H分のみ
が出力に寄与するので無視できる。例えば、もしホトダ
イオードPDと、上記Qv1・Qh共通のN+領域が同じ面積だ
としても、Qv1・Qh共通のN+領域はPDに比べて2/525の情
報しか蓄えることができない。前記光電変換素子PD1を
構成する半導体領域N+は、例えば1020[atoms/cm3]程
度の不純物濃度で形成し、ウエル領域WELLは例えば1015
〜1016[atoms/cm3]程度の不純物濃度で形成する。
The photoelectric conversion element PD1 is particularly, as shown in FIG. 5, PN of the other semiconductor region N + and the well region WELL in other semiconductor region N + or vertical switch MOSQv2 vertical switch MOSQv1
It consists of a joint. Note that one semiconductor region N + of the switch MOSQv1 or one semiconductor region N of the horizontal switch MOSQh
A photoelectric conversion element (photodiode element) is also formed at the PN junction between the + and the well region WELL, but since the MOS Qh is turned on for each horizontal scan (H), it is in the N + region common to Qv1 and Qh. The stored information is reset every H and only 1H contributes to the output and can be ignored. For example, even if the photodiode PD and the N + region common to Qv1 and Qh have the same area, the N + region common to Qv1 and Qh can store only 2/525 information compared to PD. The semiconductor region N + constituting the photoelectric conversion element PD1 is formed with an impurity concentration of, for example, about 10 20 [atoms / cm 3 ], and the well region WELL is formed of, for example, 10 15
It is formed with an impurity concentration of about 10 16 [atoms / cm 3 ].

光電変換素子PD2は、垂直スイッチMOSQv2の一方の半
導体領域N+とウエル領域WELLとのPN接合部と、垂直スイ
ッチMOSQv2の一方の半導体領域N+とP+型半導体領域(P+
PD)とのPN接合部とで構成されている。半導体領域P+ PD
は、第3図、第4図及び第7図に点線で示す(P型不純
物導入用マスクの開口パターンを表す)ように、少なく
とも、半導体領域N+とウエル領域WELLとで形成されるPN
接合部に(半導体領域N+に沿って)極部的に形成され
る。半導体領域P+ PDは、ウエル領域WELLと同一導電型で
あり、それより高不純物濃度例えば1017[atoms/cm3
程度の不純物濃度で形成する。半導体領域P+ PDは、半導
体領域N+を形成するN型不純物を導入(イオン打込み或
は拡散)する前又は後に、P型不純物を導入する(イオ
ン打込み或は拡散)ことで形成できる。また、半導体領
域P+ PDは、水平スイッチMOSQh側に形成される半導体領
域P+と同一製造工程でかつ同一不純物濃度で形成しても
よいし、夫々異なる条件で形成することもできる。
The photoelectric conversion element PD2 includes a PN junction between one of the semiconductor regions N + and the well region WELL vertical switch MOSQv2, one semiconductor region N + and P + -type semiconductor region of a vertical switch MOSQv2 (P +
PD ) and a PN junction. Semiconductor area P + PD
Is a PN formed by at least the semiconductor region N + and the well region WELL as shown by a dotted line in FIG. 3, FIG. 4 and FIG. 7 (representing the opening pattern of the P-type impurity introduction mask).
Extremely formed at the junction (along the semiconductor region N + ). The semiconductor region P + PD has the same conductivity type as the well region WELL, and has a higher impurity concentration, for example, 10 17 [atoms / cm 3 ].
It is formed with an impurity concentration of the order. The semiconductor region P + PD can be formed by introducing (ion implantation or diffusion) a P-type impurity before or after introduction (ion implantation or diffusion) of an N-type impurity forming the semiconductor region N + . Further, the semiconductor region P + PD may be formed in the same manufacturing process and at the same impurity concentration as the semiconductor region P + formed on the horizontal switch MOSQh side, or may be formed under different conditions.

光電変換素子PD1、PD2の夫々は、前述のように、垂直
スイッチMOSQv2を介在させて接続されており、光電子の
蓄積時には垂直スイッチMOSQv2を非動作状態(OFF状
態)にして夫々独立に光電子を蓄積し、読出時には垂直
スイッチMOSQv2を動作状態(ON状態)にして夫々を同時
に読出すことができるので、1つの固体撮像素子の1つ
の光電変換素子PDと見なすことができる。
As described above, each of the photoelectric conversion elements PD1 and PD2 is connected via the vertical switch MOSQv2, and during accumulation of photoelectrons, the vertical switch MOSQv2 is set to a non-operating state (OFF state) to accumulate photoelectrons independently. However, at the time of reading, since the vertical switch MOSQv2 is in the operating state (ON state), each can be read simultaneously, it can be regarded as one photoelectric conversion element PD of one solid-state imaging device.

光電変換素子PD2のPN接合部に極部的に設けられた半
導体領域P+ PDは、第3図、第4図、第7図及び第8図
(フォトダイオードアレイの模写レイアウト図)に示す
ように、隣接する他の光電変換素子PD2のそれと異なる
面積で構成されている。光電変換素子PD2に大面積の半
導体領域P+ PDが設けられた光電変換素子PDAは、接合容
量の増加で飽和信号電流が増加するので、感度が高くな
ると共に飽和光量が小さくなる。一方、光電変換素子PD
2に小面積の半導体領域P+ PDが設けられた光電変換素子P
DBは、光電変換素子PDAに比べて、接合容量が小さく飽
和信号電流が小さいので、感度が低くなると共に飽和光
量が大きくなる。この飽和光量が小さな光電変換素子PD
Aを有する固体撮像素子と、飽和光量が大きな光電変換
素子PDBを有する固体撮像素子とは、垂直走査線VLの延
在する方向に交互に配置されている。また、光電変換素
子PDAを有する固体撮像素子と、光電変換素子PDBを有す
る固体撮像素子とは、レイアウト上、水平走査線HLの延
在する方向にも交互に配置されている。すなわち、固体
撮像素子は、市松模様で配置されている。飽和光量は、
単に、光電変換素子PDAと光電変換素子PDBとの面積比を
変えただけでは実効的な変化がなく、本発明のように、
半導体領域P+ PDを設けて単位面積当りの光電変換特性を
変化させないと実効的に変化が生じない。
The semiconductor region P + PD provided extremely at the PN junction of the photoelectric conversion element PD2 is shown in FIGS. 3, 4, 7, and 8 (schematic layout diagram of the photodiode array). The area is different from that of the other adjacent photoelectric conversion element PD2. The photoelectric conversion element PD A semiconductor regions P + PD of large area photoelectric conversion element PD2 is provided, since the saturation signal current with increasing junction capacitance increases, the saturation amount of light with sensitivity is high is reduced. On the other hand, the photoelectric conversion element PD
Photoelectric conversion element P provided with semiconductor area P + PD with small area 2
D B is compared to the photoelectric conversion element PD A, since the junction capacitance is small saturation signal current is small, the saturation amount of light with sensitivity is lowered increases. This photoelectric conversion element PD with a small amount of saturated light
A solid-state imaging device having A, and the solid-state imaging device saturation amount has a large photoelectric conversion element PD B, they are arranged alternately in the extending direction of the vertical scanning lines VL. Further, the solid-state imaging device having a photoelectric conversion element PD A, a solid-state imaging device having a photoelectric conversion element PD B is the layout, are arranged alternately in the extending direction of the horizontal scanning lines HL. That is, the solid-state imaging devices are arranged in a checkered pattern. The saturation light amount is
Simply, simply changing the area ratio of the photoelectric conversion element PD A and the photoelectric conversion element PD B has no effective change, as in the present invention,
Unless the semiconductor region P + PD is provided to change the photoelectric conversion characteristics per unit area, no effective change occurs.

前記光電変換素子PDAの飽和光量LAは<1>式、光電
変換素子PDBの飽和光量LBは<2>式で夫々求めること
ができる。
Saturated amount L A is <1> type of the photoelectric conversion element PD A, saturated amount L B of the photoelectric conversion element PD B can be obtained respectively in <2> equation.

LA=IAsat/SA ……<1> LB=IBsat/SB ……<2> 但し、IAsat:PDAの飽和信号電流 IBsat:PDBの飽和信号電流 SA:PDAの感度 SB:PDBの感度 前記<1>式、<2>式の夫々から、IAsat、SA、IBs
at、SBを前記半導体領域P+ PDの面積で制御することによ
って、光電変換素子PDAの飽和光量LAと光電変換素子PDB
の飽和光量LBとを適正に設定することができる。
L A = I A sat / S A ...... <1> L B = I B sat / S B ...... <2> However, I A sat: PD A saturated signal current I B sat: saturation signal current PD B S a: sensitivity of PD a S B: sensitivity said PD B <1> expression from each of <2> formula, I a sat, S a, I B s
at, by controlling the S B by the area of the semiconductor region P + PD, saturated amount of the photoelectric conversion element PD A L A and the photoelectric conversion element PD B
It is possible to set the the saturation amount of light L B properly.

このように構成されるTSL方式のモノクロ用固体撮像
装置CHIは、所定の垂直走査線VLを選択すると、順次水
平走査線HLを選択して前記垂直走査線VLに接続される固
体撮像素子の光電変換素子PDの信号電流(情報)を順次
読出すので、光電変換素子PDAの信号電流と光電変換素
子PDBの信号電流とが交互に読出される。この読出され
る信号電流は、人間の目の感知能力において、第9図
(入射光量とそれに基づいて発生する信号電流量との関
係を示す光電変換特性図)に示すように、見かけ上、光
電変換素子PDAの信号電流と光電変換素子PDBの信号電流
とを合成した形で見ることができる。第9図には、飽和
光量LBを2倍の飽和光量LAで設定した場合を示してい
る。つまり、第9図に示すように、光電変換特性にニー
(knee)ポイントKを形成することができ、このニーポ
イントK或はその近傍に標準光量を設定することによ
り、飽和光量LAが小さく暗い時には感度を高く(SA
SB)、飽和光量LBが大きく明るい時には感度を低く
(SB)することができる。したがって、固体撮像装置CH
Iは、信号電流の高い所に標準光量を設定することがで
きるのでS/N比を向上することができ、標準光量から飽
和光量までを広くすることができるのでダイナミックレ
ンジを向上することができる。
When the predetermined vertical scanning line VL is selected, the monochrome solid-state imaging device CHI of the TSL system configured as described above sequentially selects the horizontal scanning line HL to select the photoelectric conversion of the solid-state imaging device connected to the vertical scanning line VL. since reads the signal current of the conversion element PD (information) sequentially and the signal current of the signal current and the photoelectric conversion element PD B of the photoelectric conversion element PD a are read alternately. The read signal current is apparently photoelectrically sensitive to the human eye as shown in FIG. 9 (a photoelectric conversion characteristic diagram showing the relationship between the amount of incident light and the amount of signal current generated based on it). You can see the signal current conversion element PD a and the signal current of the photoelectric conversion element PD B in synthesized form. The Figure 9 shows a case of setting the saturation amount of light L B at twice the saturated amount L A. That is, as shown in FIG. 9, the photoelectric conversion characteristics can be formed knee (knee) point K, by setting the standard quantity to the knee point K or the vicinity thereof, a small saturation amount of light L A High sensitivity when dark (S A +
S B ), when the saturation light amount L B is large and bright, the sensitivity can be lowered (S B ). Therefore, the solid-state imaging device CH
For I, the standard light quantity can be set at a place where the signal current is high, so that the S / N ratio can be improved. .

水平走査線HLは、第10図(所定の製造工程における要
部平面図)に詳細に示すように、行方向に配置された固
体撮像素子形成領域間(素子間分離絶縁膜LOC)上に、
列方向に延在するように構成されている。水平走査線HL
は、前述の多結晶シリコン膜P−Siよりも上層の導電
層、例えば第1層目のアルミニウム膜AL1で構成されて
いる。アルミニウム膜AL1は、例えば5000[Å]程度の
膜厚で形成されている。アルミニウム膜AL1は、水平ス
イッチMOSQh等を覆う層間絶縁膜(例えば、PSG膜)IA上
に設けられている。水平走査線HLは、前記層間絶縁膜IA
に形成された接続孔C2を通して、水平スイッチMOSQhの
ゲート電極(多結晶シリコン膜P−Si)に接続されてい
る。
As shown in detail in FIG. 10 (a plan view of a main part in a predetermined manufacturing process), the horizontal scanning line HL is formed between solid-state imaging element formation regions (element isolation insulating film LOC) arranged in the row direction.
It is configured to extend in the column direction. Horizontal scanning line HL
Is formed of a conductive layer above the polycrystalline silicon film P-Si, for example, a first aluminum film AL1. The aluminum film AL1 is formed to a thickness of, for example, about 5000 [Å]. The aluminum film AL1 is provided on an interlayer insulating film (for example, a PSG film) IA that covers the horizontal switch MOSQh and the like. The horizontal scanning line HL is connected to the interlayer insulating film IA.
Is connected to the gate electrode (polycrystalline silicon film P-Si) of the horizontal switch MOSQh through the connection hole C2 formed in the first switch.

水平スイッチMOSQhのドレイン領域である半導体領域N
+には、接続孔C1を通して、中間導電層ML1又はML2が接
続されている。
Semiconductor region N which is the drain region of horizontal switch MOSQh
The intermediate conductive layer ML1 or ML2 is connected to + through the connection hole C1.

中間導電層ML1は、水平スイッチMOSQhの半導体領域N+
と実質的にその上層に延在する出力信号線HS1,HS3,…と
を接続するように構成されている。中間導電層ML1は、
主に、前記接続の際の段差形状を低減し、接続の信頼性
を向上するように構成されている。中間導電層ML2は、
水平スイッチMOSQhの半導体領域N+とその領域と異なる
領域の上層に延在する出力信号線HS2,HS4,…とを接続す
るように構成されている。中間導電層ML2は、主に、前
記接続の信頼性を向上すると共に、異なる領域の半導体
領域N+と出力信号線HSとを接続するように構成されてい
る。
The intermediate conductive layer ML1 is connected to the semiconductor region N + of the horizontal switch MOSQh.
, And output signal lines HS1, HS3,... Extending substantially above it. The intermediate conductive layer ML1 is
It is mainly configured to reduce the step shape at the time of the connection and to improve the reliability of the connection. The intermediate conductive layer ML2 is
It is configured to connect the semiconductor region N + of the horizontal switch MOSQh and the output signal lines HS2, HS4,. The intermediate conductive layer ML2 is mainly configured to improve the reliability of the connection and connect the semiconductor region N + in a different region to the output signal line HS.

前記中間導電層ML1には、列方向に配置された固体撮
像素子間(素子間分離絶縁膜LOC)上に行方向に延在す
る出力信号線HS1,HS3,…が接続されている。出力信号線
HSは、前述のアルミニウムAL1よりも上層の導電層、例
えば第2層目のアルミニウム膜AL2で構成されている。
アルミニウム膜AL2は、例えば8000〜9000[Å]程度の
膜厚で形成する。アルミニウム膜AL2は、アルミニウム
膜AL1を覆う層間絶縁膜(例えば、PSG膜)IB上に設けら
れている。出力信号線HSは、前記層間絶縁膜IBに形成さ
れた接続孔C3を通して、中間導電層ML1に接続されてい
る。
The intermediate conductive layer ML1 is connected to output signal lines HS1, HS3,... Extending in the row direction between the solid-state imaging devices (element isolation insulating films LOC) arranged in the column direction. Output signal line
HS is formed of a conductive layer above the above-described aluminum AL1, for example, a second-layer aluminum film AL2.
The aluminum film AL2 is formed to a thickness of, for example, about 8000 to 9000 [Å]. The aluminum film AL2 is provided on an interlayer insulating film (for example, a PSG film) IB covering the aluminum film AL1. The output signal line HS is connected to the intermediate conductive layer ML1 through a connection hole C3 formed in the interlayer insulating film IB.

中間導電層ML2には、第3図及び第4図に示すよう
に、列方向に配置された固体撮像素子の略中央部に、垂
直走査線VLの上部にそれと重ね合わされて行方向に延在
する出力信号線HS2,HS4,…が接続されている。出力信号
線HSは、例えば第2層目のアルミニウム膜AL2で構成さ
れている。出力信号線HSは、接続孔C3を通して中間導電
層ML2に接続されている。受光部SAの出力信号線HS2,HS
4,…は、光電変換素子(光電変換領域)PDの開口面積を
可能な限り大きく形成できるように、前述のように、垂
直走査線VLと出力信号線HS2,HS4,…とを重ね合わせてい
る。
As shown in FIGS. 3 and 4, the intermediate conductive layer ML2 extends in the row direction over the vertical scanning line VL substantially at the center of the solid-state imaging device arranged in the column direction. Output signal lines HS2, HS4,. The output signal line HS is made of, for example, a second aluminum film AL2. The output signal line HS is connected to the intermediate conductive layer ML2 through the connection hole C3. Output signal line HS2, HS of light receiving section SA
As described above, the vertical scanning lines VL and the output signal lines HS2, HS4,... Are overlapped so that the opening area of the photoelectric conversion element (photoelectric conversion region) PD can be formed as large as possible. I have.

オプチカルブラック部OB領域には、第4図に示すよう
に、出力信号線HSの上部に、層間絶縁膜(例えば、PSG
膜)ICを介在させて遮光膜SFが設けられている。遮光膜
SFは、例えば、第3層目のアルミニウム層AL3で形成す
る。アルミニウム膜AL3は、例えば、蒸着やスパッタで
形成し、10000[Å]程度の膜厚で形成する。
In the optical black part OB area, as shown in FIG. 4, an interlayer insulating film (for example, PSG
Film) A light shielding film SF is provided with an IC interposed. Light shielding film
SF is formed of, for example, a third aluminum layer AL3. The aluminum film AL3 is formed, for example, by vapor deposition or sputtering, and has a thickness of about 10,000 [Å].

なお、本発明は、前述のTSL方式の固体撮像装置にお
いて、固体撮像素子の光電変換素子PDAの飽和光量を隣
接する他の光電変換素子PDBの飽和光量に比べて小さく
なるように、半導体領域N+とウエル領域WELLとの接合部
に、半導体領域N+と同一導電型でかつそれよりも高不純
物濃度の半導体領域N++を設けてもよい。
The present invention, as in the solid-state imaging device of the aforementioned TSL system is smaller than other saturated amount of the photoelectric conversion elements PD B adjacent the saturation amount of the photoelectric conversion elements PD A solid-state imaging device, a semiconductor the junction between the region N + and the well region wELL, and a semiconductor region N + of the same conductivity type than that may be provided with semiconductor regions N ++ of high impurity concentration.

また、本発明は、前述のTSL方式の固体撮像装置にお
いて、固体撮像素子の光電変換素子PDAの飽和光量を隣
接する他の光電変換素子PDBの飽和光量に比べて小さく
なるように、光電変換素子PDAに半導体領域P+ PDを設
け、光電変換素子PDBに半導体領域P+ PDを設けなくても
よい。
The present invention, in a solid-state imaging device of the aforementioned TSL system, so as to reduce as compared with the saturated amount of another photoelectric conversion element PD B adjacent the saturation amount of the photoelectric conversion elements PD A solid-state imaging device, the photoelectric the semiconductor regions P + PD provided in the conversion element PD a, may not be provided a semiconductor region P + PD in the photoelectric conversion element PD B.

以上、本発明者によってなされた発明を、前記実施例
に基づき具体的に説明したが、本発明は、前記実施例に
限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲に
おいて種々変更可能であることは勿論である。
As described above, the invention made by the inventor has been specifically described based on the embodiment. However, the present invention is not limited to the embodiment, and can be variously modified without departing from the gist thereof. Of course.

本発明は、前述のTSL方式の固体撮像装置に限定され
ず、スイッチMOSと光電変換素子とで形成される固体撮
像素子を有する固体撮像装置に広く適用することができ
る。
The present invention is not limited to the solid-state imaging device of the TSL system described above, and can be widely applied to a solid-state imaging device having a solid-state imaging device formed by a switch MOS and a photoelectric conversion element.

また、本発明は、モノクロ用MOS型固体撮像装置に限
定されず、カラー用MOS型固体撮像装置に適用すること
ができる。
Further, the present invention is not limited to a monochrome MOS solid-state imaging device, but can be applied to a color MOS solid-state imaging device.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

本願において開示される発明のうち代表的なものによ
って得られる効果を簡単に説明すれば、下記のとおりで
ある。
The effects obtained by the representative inventions among the inventions disclosed in the present application will be briefly described as follows.

スイッチMOSと光電変換素子とで形成される固体撮像
素子を有する固体撮像装置において、S/N比を向上でき
ると共に、ダイナミックレンジを向上することができ
る。
In a solid-state imaging device having a solid-state imaging device formed by a switch MOS and a photoelectric conversion element, the S / N ratio can be improved and the dynamic range can be improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は、本発明の実施例であるTSL方式の固体撮像装
置を示す概略構成図、 第2図は、前記第1図に示す固体撮像装置の等価回路
図、 第3図は、受光部の固体撮像素子を示す要部平面図、 第4図は、オプチカルブラック部の固体撮像素子を示す
要部平面図、 第5図は、第3図のV−V切断線で切った断面図、 第6図は、第3図のVI−VI切断線で切った断面図、 第7図は、前記固体撮像装置の所定の製造工程における
要部平面図、 第8図は、前記固体撮像装置のフォトダイオードアレイ
の模写レイアウト図、 第9図は、前記固体撮像装置の固体撮像素子の光電変換
特性図、 第10図は、前記固体撮像装置の所定の製造工程における
要部平面図である。 図中、CHI……固体撮像装置(固体撮像チップ)、ARR…
…フォトダイオードアレイ、SA……受光部、OB……オプ
チカルブラック部、INT……インタレース走査制御部、V
reg……垂直走査用シフトレジスタ部、Hreg……水平走
査用シフトレジスタ部、OUT……出力回路、VL……垂直
走査線、HL……水平走査線、HS……出力信号線、Qh……
水平スイッチMOS、Qv……垂直スイッチMOS、PD……光電
変換素子、ML……中間導電層、SF……遮光膜、P+ PD……
半導体領域である。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a TSL type solid-state imaging device according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is an equivalent circuit diagram of the solid-state imaging device shown in FIG. 1, and FIG. FIG. 4 is a main part plan view showing the solid-state imaging device of the optical black portion, FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the line VV in FIG. 3, 6 is a cross-sectional view taken along the line VI-VI of FIG. 3, FIG. 7 is a plan view of a main part in a predetermined manufacturing process of the solid-state imaging device, and FIG. FIG. 9 is a schematic layout diagram of a photodiode array, FIG. 9 is a photoelectric conversion characteristic diagram of a solid-state imaging device of the solid-state imaging device, and FIG. 10 is a plan view of a main part in a predetermined manufacturing process of the solid-state imaging device. In the figure, CHI ... solid-state imaging device (solid-state imaging chip), ARR ...
... Photodiode array, SA ... Light receiving section, OB ... Optical black section, INT ... Interlaced scanning control section, V
reg: Shift register for vertical scanning, Hreg: Shift register for horizontal scanning, OUT: Output circuit, VL: Vertical scanning line, HL: Horizontal scanning line, HS: Output signal line, Qh:
Horizontal switch MOS, Qv: Vertical switch MOS, PD: Photoelectric conversion element, ML: Intermediate conductive layer, SF: Light-shielding film, P + PD ...
It is a semiconductor region.

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】水平走査線と垂直走査線との交差部に、ス
イッチMOSと光電変換素子とで構成される固体撮像素子
を配置する固体撮像装置において、第1飽和光量を有す
る第1光電変換素子で第1固体撮像素子を構成し、前記
第1飽和光量と異なる第2飽和光量を有する第2光電変
換素子で第2固体撮像素子を構成し、前記第1固体撮像
素子の第1光電変換素子と第2固体撮像素子の第2光電
変換素子とを、垂直走査線の延在する方向に交互に配置
したことを特徴とする固体撮像装置。
1. A solid-state imaging device in which a solid-state imaging device including a switch MOS and a photoelectric conversion element is arranged at an intersection of a horizontal scanning line and a vertical scanning line, the first photoelectric conversion having a first saturated light amount. A first solid-state imaging device comprising the first solid-state imaging device; a second solid-state imaging device comprising a second photoelectric conversion device having a second saturation light amount different from the first saturation light amount; and a first photoelectric conversion device of the first solid-state imaging device. A solid-state imaging device, wherein the elements and the second photoelectric conversion elements of the second solid-state imaging element are alternately arranged in a direction in which the vertical scanning line extends.
【請求項2】前記第1光電変換素子と第2光電変換素子
とは、市松模様で配置されていることを特徴とする特許
請求の範囲第1項に記載の固体撮像装置。
2. The solid-state imaging device according to claim 1, wherein said first photoelectric conversion element and said second photoelectric conversion element are arranged in a checkered pattern.
【請求項3】前記第1固体撮像素子の第1光電変換素子
は、前記第2固体撮像素子の第2光電変換素子と異なる
不純物濃度のPN接合で構成されていることを特徴とする
特許請求の範囲第1項又は第2項に記載の固体撮像装
置。
3. The device according to claim 1, wherein the first photoelectric conversion element of the first solid-state imaging device is formed of a PN junction having an impurity concentration different from that of the second photoelectric conversion element of the second solid-state imaging device. Item 3. The solid-state imaging device according to Item 1 or 2.
【請求項4】前記第1又は第2光電変換素子は、PN接合
部に、少なくとも極部的に、高不純物濃度のP型又はN
型半導体領域を導入することで構成されていることを特
徴とする特許請求の範囲第3項に記載の固体撮像装置。
4. The high-impurity-concentration P-type or N-type photoelectric conversion element is formed at least partially at the PN junction.
4. The solid-state imaging device according to claim 3, wherein the solid-state imaging device is configured by introducing a type semiconductor region.
【請求項5】前記半導体領域は、前記第1又は第2光電
変換素子の単位面積当りの光電変換特性を変化させるよ
うに構成されていることを特徴とする特許請求の範囲第
4項に記載の固体撮像装置。
5. The semiconductor device according to claim 4, wherein said semiconductor region is configured to change a photoelectric conversion characteristic per unit area of said first or second photoelectric conversion element. Solid-state imaging device.
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