JP3049930B2 - 非破壊読み出し型固体撮像素子 - Google Patents
非破壊読み出し型固体撮像素子Info
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- JP3049930B2 JP3049930B2 JP4067343A JP6734392A JP3049930B2 JP 3049930 B2 JP3049930 B2 JP 3049930B2 JP 4067343 A JP4067343 A JP 4067343A JP 6734392 A JP6734392 A JP 6734392A JP 3049930 B2 JP3049930 B2 JP 3049930B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、増幅型の固体撮像素子
に関するものである。
に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来の固体撮像素子は、ＣＣＤ型撮像素
子と増幅型撮像素子とに大別される。ＣＣＤ型撮像素子
の単位画素は、入射光を信号電荷に変換するための光電
変換部としての埋込フォトダイオ−ド（以下、ＢＰＤと
略称する）と、信号電荷を転送して読み出すための転送
部とから構成されている。ＢＰＤは、ＰＮ接合領域上に
反対導電型（Ｐ型フォトダイオ−ドであればＮ型、Ｎ型
フォトダイオ−ドであればＰ型）の浅い拡散領域が設け
られた構造をなしている。
子と増幅型撮像素子とに大別される。ＣＣＤ型撮像素子
の単位画素は、入射光を信号電荷に変換するための光電
変換部としての埋込フォトダイオ−ド（以下、ＢＰＤと
略称する）と、信号電荷を転送して読み出すための転送
部とから構成されている。ＢＰＤは、ＰＮ接合領域上に
反対導電型（Ｐ型フォトダイオ−ドであればＮ型、Ｎ型
フォトダイオ−ドであればＰ型）の浅い拡散領域が設け
られた構造をなしている。
【０００３】一方、増幅型固体撮像素子の単位画素は、
ＭＯＳ型静電誘導トランジスタ（以下、ＭＯＳ・ＳＩＴ
と略称する）、接合型電界効果トランジスタ（以下、Ｊ
・ＦＥＴと略称する）、バイポ−ラトランジスタなどの
トランジスタからなり、光電変換部は各トランジスタの
構成要素の一部であるＭＯＳダイオ−ド、ＰＮ接合ダイ
オ−ドで構成されていた。
ＭＯＳ型静電誘導トランジスタ（以下、ＭＯＳ・ＳＩＴ
と略称する）、接合型電界効果トランジスタ（以下、Ｊ
・ＦＥＴと略称する）、バイポ−ラトランジスタなどの
トランジスタからなり、光電変換部は各トランジスタの
構成要素の一部であるＭＯＳダイオ−ド、ＰＮ接合ダイ
オ−ドで構成されていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記のような
従来の固体撮像素子においては次のような問題点があっ
た。まず、ＣＣＤ型撮像素子は、光電変換部に埋込フォ
トダイオ−ドを備えているので、量子効率が高い、残像
が少ない、暗電流が小さく、暗電流のばらつきによる固
定パタ−ンノイズ（以下、ＦＰＮという）が小さい、と
いう長所を持つが、個々の画素単位で信号電荷が増幅さ
れずに転送されるため、増幅型撮像素子に比べて感度が
低いという問題がある。
従来の固体撮像素子においては次のような問題点があっ
た。まず、ＣＣＤ型撮像素子は、光電変換部に埋込フォ
トダイオ−ドを備えているので、量子効率が高い、残像
が少ない、暗電流が小さく、暗電流のばらつきによる固
定パタ−ンノイズ（以下、ＦＰＮという）が小さい、と
いう長所を持つが、個々の画素単位で信号電荷が増幅さ
れずに転送されるため、増幅型撮像素子に比べて感度が
低いという問題がある。
【０００５】一方、増幅型撮像素子においては、増幅型
トランジスタの構成要素の一部であるダイオ−ドで光電
変換が行われるため、光電変換用の埋込フォトダイオ−
ドを備えるＣＣＤ撮像素子のような優れた光電変換特性
が得られない。たとえば、ＭＯＳダイオ−ドでは、ゲ−
ト電極となるポリシリコン層の透過率が低いことから量
子効率が小さくなってしまう上、表面リ−ク電流が大き
いという欠点があり、ＦＰＮが大きくなってしまうとい
う問題がある。また、ＰＮ接合ダイオ−ドでは、そのリ
セット動作が不完全であるために残像が発生してしま
う。この残像を減らそうとして、フォトダイオ−ド領域
を低濃度化し、完全なリセット動作を実現しようとする
と、今度は表面リ−ク電流が大きくなってしまうという
不都合が生じる。
トランジスタの構成要素の一部であるダイオ−ドで光電
変換が行われるため、光電変換用の埋込フォトダイオ−
ドを備えるＣＣＤ撮像素子のような優れた光電変換特性
が得られない。たとえば、ＭＯＳダイオ−ドでは、ゲ−
ト電極となるポリシリコン層の透過率が低いことから量
子効率が小さくなってしまう上、表面リ−ク電流が大き
いという欠点があり、ＦＰＮが大きくなってしまうとい
う問題がある。また、ＰＮ接合ダイオ−ドでは、そのリ
セット動作が不完全であるために残像が発生してしま
う。この残像を減らそうとして、フォトダイオ−ド領域
を低濃度化し、完全なリセット動作を実現しようとする
と、今度は表面リ−ク電流が大きくなってしまうという
不都合が生じる。
【０００６】本出願人は、すでに特願平３−６９４０５
において、上記問題点を解決するための固体撮像素子を
提案した。図２は、特願平３−６９４０５において提案
した固体撮像素子の構成を示す平面図（図２（ａ））、
断面図（図２（ｂ））である。図２（ａ）において、２
０は光電変換部となる埋込フォトダイオ−ド（ＢＰ
Ｄ）、１０は転送ゲ−ト、３０は信号電荷増幅用のＭＯ
Ｓ型静電誘導トランジスタ（ＭＯＳ・ＳＩＴ）である。
において、上記問題点を解決するための固体撮像素子を
提案した。図２は、特願平３−６９４０５において提案
した固体撮像素子の構成を示す平面図（図２（ａ））、
断面図（図２（ｂ））である。図２（ａ）において、２
０は光電変換部となる埋込フォトダイオ−ド（ＢＰ
Ｄ）、１０は転送ゲ−ト、３０は信号電荷増幅用のＭＯ
Ｓ型静電誘導トランジスタ（ＭＯＳ・ＳＩＴ）である。
【０００７】図２に示した固体撮像素子は、光電変換部
がＢＰＤであるため、ＭＯＳダイオ−ドに比べて、量子
効率が高い、暗電流が小さいため、そのばらつきによる
固定パタ−ンノイズが小さい、通常のＰＮ接合にみられ
るような残像がない、さらに、発生した信号電荷をＭＯ
Ｓ・ＳＩＴで増幅してから読み出すため感度が高い、と
いう長所を持っている。
がＢＰＤであるため、ＭＯＳダイオ−ドに比べて、量子
効率が高い、暗電流が小さいため、そのばらつきによる
固定パタ−ンノイズが小さい、通常のＰＮ接合にみられ
るような残像がない、さらに、発生した信号電荷をＭＯ
Ｓ・ＳＩＴで増幅してから読み出すため感度が高い、と
いう長所を持っている。
【０００８】さらに、ＭＯＳ・ＳＩＴでは信号の読み出
しは非破壊で行われるため、リセット動作を行わない限
り何度でも読み出し動作を行うことができる。この特性
を積極的に利用する技術として、本出願人は、特願平３
−１３７０５において、高ダイナミックレンジ撮像装置
を提案した。これは、非破壊読み出しを利用して、実効
的な蓄積時間を画素ごとに最適化し、高ダイナミックレ
ンジを得るものである。図２に示した固体撮像素子を、
上記のような高ダイナミックレンジを得る技術に適用し
ようとすると、光電変換部のＢＰＤの特性が良好である
にもかかわらず、信号電荷増幅用ＭＯＳ・ＳＩＴの暗電
流が大きいために固定パタ−ンノイズが大きくなってし
まうという問題点がある。
しは非破壊で行われるため、リセット動作を行わない限
り何度でも読み出し動作を行うことができる。この特性
を積極的に利用する技術として、本出願人は、特願平３
−１３７０５において、高ダイナミックレンジ撮像装置
を提案した。これは、非破壊読み出しを利用して、実効
的な蓄積時間を画素ごとに最適化し、高ダイナミックレ
ンジを得るものである。図２に示した固体撮像素子を、
上記のような高ダイナミックレンジを得る技術に適用し
ようとすると、光電変換部のＢＰＤの特性が良好である
にもかかわらず、信号電荷増幅用ＭＯＳ・ＳＩＴの暗電
流が大きいために固定パタ−ンノイズが大きくなってし
まうという問題点がある。
【０００９】これは、ある時間間隔で非破壊読み出しを
繰り返し行うためには、ＢＰＤに蓄積された電荷をその
都度、順次ＭＯＳ・ＳＩＴに転送して読み出し動作を行
い、最終的にリセットされるまで信号電荷を保持するこ
とになるため、ＭＯＳ・ＳＩＴ自身の暗電流も信号電荷
に加算されてしまうためである。本発明は、上記問題点
を解決するためのものであり、増幅用トランジスタ自身
の暗電流を小さくし、非破壊読み出しをある時間間隔で
繰り返し行っても、固定パタ−ンノイズの小さい固体撮
像素子を提供することを目的とする。
繰り返し行うためには、ＢＰＤに蓄積された電荷をその
都度、順次ＭＯＳ・ＳＩＴに転送して読み出し動作を行
い、最終的にリセットされるまで信号電荷を保持するこ
とになるため、ＭＯＳ・ＳＩＴ自身の暗電流も信号電荷
に加算されてしまうためである。本発明は、上記問題点
を解決するためのものであり、増幅用トランジスタ自身
の暗電流を小さくし、非破壊読み出しをある時間間隔で
繰り返し行っても、固定パタ−ンノイズの小さい固体撮
像素子を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、入射
光を受光して信号電荷を発生する光電変換部と、増幅用
トランジスタを有する信号読み出し部と、前記光電変換
部で発生した信号電荷を前記信号読み出し部に転送する
転送手段とを構成要素とする画素を複数備えた非破壊読
み出し型固体撮像素子において、前記光電変換部は埋め
込みフォトダイオードを有し、前記転送手段は前記光電
変換部と隣接配置され且つパルス電圧が印加される転送
ゲート電極を有し、前記増幅用トランジスタは、半導体
中に形成されたソース領域、ゲート領域、及びドレイン
領域を備えた接合型電界効果トランジスタであり、前記
半導体中に形成された前記ゲート領域は、その表面がす
べて絶縁膜で被われており、少なくとも前記ゲート領域
の一部は前記転送ゲート電極と隣接配置され、前記転送
ゲート電極にパルス電圧が印加されると前記光電変換部
で発生した信号電荷が前記接合型電界効果トランジスタ
のゲート領域に完全転送されることを特徴とする。ま
た、請求項２の発明は請求項１の非破壊読み出し型固体
撮像素子において、前記埋め込みフォトダイオードは、
一導電型のウエル領域と、該ウエル領域中に配置された
反対導電型のフォトダイオード領域と、該フォトダイオ
ード領域の表面に配置された一導電型拡散領域からな
り、前記ウエル領域は、反対導電型の半導体層によって
取り囲まれて配置されることを特徴とする。また、請求
項３の発明は、請求項１又は２のいずれかに記載された
非破壊読み出し型固体撮像素子において、前記接合型電
界効果トランジスタのゲート領域上には、絶縁膜を介し
てゲート電極が配置されることを特徴とする。また、請
求項４の発明は、請求項３に記載された非破壊読み出し
型固体撮像素子において、ゲート領域上の前記ゲート電
極は、パルス電圧が印加されることにより前記接合型電
界効果トランジスタを動作状態にさせ前記ゲート領域に
転送された前記信号電荷に応じて信号を増幅して非破壊
読み出しを行うことを特徴とする。
光を受光して信号電荷を発生する光電変換部と、増幅用
トランジスタを有する信号読み出し部と、前記光電変換
部で発生した信号電荷を前記信号読み出し部に転送する
転送手段とを構成要素とする画素を複数備えた非破壊読
み出し型固体撮像素子において、前記光電変換部は埋め
込みフォトダイオードを有し、前記転送手段は前記光電
変換部と隣接配置され且つパルス電圧が印加される転送
ゲート電極を有し、前記増幅用トランジスタは、半導体
中に形成されたソース領域、ゲート領域、及びドレイン
領域を備えた接合型電界効果トランジスタであり、前記
半導体中に形成された前記ゲート領域は、その表面がす
べて絶縁膜で被われており、少なくとも前記ゲート領域
の一部は前記転送ゲート電極と隣接配置され、前記転送
ゲート電極にパルス電圧が印加されると前記光電変換部
で発生した信号電荷が前記接合型電界効果トランジスタ
のゲート領域に完全転送されることを特徴とする。ま
た、請求項２の発明は請求項１の非破壊読み出し型固体
撮像素子において、前記埋め込みフォトダイオードは、
一導電型のウエル領域と、該ウエル領域中に配置された
反対導電型のフォトダイオード領域と、該フォトダイオ
ード領域の表面に配置された一導電型拡散領域からな
り、前記ウエル領域は、反対導電型の半導体層によって
取り囲まれて配置されることを特徴とする。また、請求
項３の発明は、請求項１又は２のいずれかに記載された
非破壊読み出し型固体撮像素子において、前記接合型電
界効果トランジスタのゲート領域上には、絶縁膜を介し
てゲート電極が配置されることを特徴とする。また、請
求項４の発明は、請求項３に記載された非破壊読み出し
型固体撮像素子において、ゲート領域上の前記ゲート電
極は、パルス電圧が印加されることにより前記接合型電
界効果トランジスタを動作状態にさせ前記ゲート領域に
転送された前記信号電荷に応じて信号を増幅して非破壊
読み出しを行うことを特徴とする。
【００１１】
【作用】本発明の固体撮像素子においては、信号電荷を
増幅するための増幅用トランジスタに接合型電界効果ト
ランジスタを使用しているので、ゲ−ト電極下部のＳｉ
表面の空乏化を防ぐことができ、暗電流が小さくなる。
これは、ＪＦＥＴにおいては、ゲ−ト電極下部のＳｉ表
面にチャネル領域と反対導電型の高濃度拡散層（ゲ−ト
領域となる）を形成するため、このゲ−ト領域とチャネ
ル領域とで構成されるＰＮ接合を逆バイアス状態として
も、ゲ−ト領域の表面まで空乏層が延びるのを防ぐこと
ができるためである。
増幅するための増幅用トランジスタに接合型電界効果ト
ランジスタを使用しているので、ゲ−ト電極下部のＳｉ
表面の空乏化を防ぐことができ、暗電流が小さくなる。
これは、ＪＦＥＴにおいては、ゲ−ト電極下部のＳｉ表
面にチャネル領域と反対導電型の高濃度拡散層（ゲ−ト
領域となる）を形成するため、このゲ−ト領域とチャネ
ル領域とで構成されるＰＮ接合を逆バイアス状態として
も、ゲ−ト領域の表面まで空乏層が延びるのを防ぐこと
ができるためである。
【００１２】
【実施例】図１(a) は本発明の実施例による固体撮像素
子の模式的な平面図、図１(b) は、図１(a) の固体撮像
素子のＡＡ’断面図である。図１(a) では、便宜上、Ａ
ｌ膜１３を除去してソ−ス電極より下方を示し、各領域
とも実線で示す。まず、図１(a) において、固体撮像素
子の単位画素は、埋込フォトダイオ−ドを備えた光電変
換部２０、転送ゲ−ト１０、接合型電界効果トランジス
タ（以下、Ｊ・ＦＥＴと略称する）を備えた信号読み出
し部３０から構成されており、Ｌ字形に設けられた光電
変換部２０と正方形状の信号読み出し部３０は、転送ゲ
−ト１０で接続されている。
子の模式的な平面図、図１(b) は、図１(a) の固体撮像
素子のＡＡ’断面図である。図１(a) では、便宜上、Ａ
ｌ膜１３を除去してソ−ス電極より下方を示し、各領域
とも実線で示す。まず、図１(a) において、固体撮像素
子の単位画素は、埋込フォトダイオ−ドを備えた光電変
換部２０、転送ゲ−ト１０、接合型電界効果トランジス
タ（以下、Ｊ・ＦＥＴと略称する）を備えた信号読み出
し部３０から構成されており、Ｌ字形に設けられた光電
変換部２０と正方形状の信号読み出し部３０は、転送ゲ
−ト１０で接続されている。
【００１３】次に、図１(b) において、単位画素の断面
構造を説明する。図において、Ｐ型基板１上にはＮ型半
導体層２が積層されており、Ｎ型半導体層２の表面近傍
にはＮ型ソ−ス領域３とＮ型ドレイン領域４が形成され
ている。Ｎ型ドレイン領域４は、図１(a) に示されるよ
うに、Ｎ型ソ−ス領域３の外側に、単位画素を取り囲む
ように形成されており、後述するフォトダイオ−ドのＮ
型拡散領域７と連続している。また、Ｎ型ソ−ス領域３
にはポリシリコンからなるソ−ス電極８が設けられてい
る。
構造を説明する。図において、Ｐ型基板１上にはＮ型半
導体層２が積層されており、Ｎ型半導体層２の表面近傍
にはＮ型ソ−ス領域３とＮ型ドレイン領域４が形成され
ている。Ｎ型ドレイン領域４は、図１(a) に示されるよ
うに、Ｎ型ソ−ス領域３の外側に、単位画素を取り囲む
ように形成されており、後述するフォトダイオ−ドのＮ
型拡散領域７と連続している。また、Ｎ型ソ−ス領域３
にはポリシリコンからなるソ−ス電極８が設けられてい
る。
【００１４】Ｎ型ソ−ス領域３とＮ型ドレイン領域４の
間の領域上には、絶縁層１４を介してゲ−ト電極９がＮ
型ソ−ス領域３を囲むように設けられ、ゲ−トライン１
２および転送ゲ−トライン１１は、絶縁層１４を介して
Ｎ型ドレイン領域４上に重なるように設けられている。
以上は、図２に示した固体撮像素子の構成と同様であ
る。本実施例においては、ゲ−ト電極９の下部にＰ型ゲ
−ト領域１５が設けられている。ゲ−ト電極９とＰ型ゲ
−ト領域１５の間には、絶縁層１４が介されている。
間の領域上には、絶縁層１４を介してゲ−ト電極９がＮ
型ソ−ス領域３を囲むように設けられ、ゲ−トライン１
２および転送ゲ−トライン１１は、絶縁層１４を介して
Ｎ型ドレイン領域４上に重なるように設けられている。
以上は、図２に示した固体撮像素子の構成と同様であ
る。本実施例においては、ゲ−ト電極９の下部にＰ型ゲ
−ト領域１５が設けられている。ゲ−ト電極９とＰ型ゲ
−ト領域１５の間には、絶縁層１４が介されている。
【００１５】上述したＮ型ソ−ス領域３、ゲ−ト電極
９、Ｎ型ドレイン領域４、Ｐ型ゲ−ト領域１５でＪ・Ｆ
ＥＴが構成されている。このＪ・ＦＥＴは信号電荷の増
幅専用に設けられているので、Ｊ・ＦＥＴに光が入射し
て電荷が発生しないように信号読み出し部３０の最上層
は、遮光用のＡｌ膜１３で覆われている。一方、光電変
換部２０のＮ型半導体層２には、下からＮ型ウエル領域
５、Ｐ型フォトダイオ−ド領域６、浅いＮ型拡散領域７
が形成されており、Ｎ型拡散領域７、Ｐ型フォトダイオ
−ド領域６、Ｎ型ウエル領域５、Ｐ型半導体基板１とい
う縦構造でＮＰＮＮＰ型埋込フォトダイオ−ドが構成さ
れている。
９、Ｎ型ドレイン領域４、Ｐ型ゲ−ト領域１５でＪ・Ｆ
ＥＴが構成されている。このＪ・ＦＥＴは信号電荷の増
幅専用に設けられているので、Ｊ・ＦＥＴに光が入射し
て電荷が発生しないように信号読み出し部３０の最上層
は、遮光用のＡｌ膜１３で覆われている。一方、光電変
換部２０のＮ型半導体層２には、下からＮ型ウエル領域
５、Ｐ型フォトダイオ−ド領域６、浅いＮ型拡散領域７
が形成されており、Ｎ型拡散領域７、Ｐ型フォトダイオ
−ド領域６、Ｎ型ウエル領域５、Ｐ型半導体基板１とい
う縦構造でＮＰＮＮＰ型埋込フォトダイオ−ドが構成さ
れている。
【００１６】光電変換部２０と信号読み出し部３０を接
続する転送ゲ−ト１０は、埋込フォトダイオ−ドのＰ型
フォトダイオ−ド領域６とＪ・ＦＥＴのゲ−ト電極９の
間に、絶縁層１４を介して跨がるように設けられてお
り、フォトダイオ−ドに蓄積された電荷をＪ・ＦＥＴの
ゲ−ト電極９下部に転送する働きをする。上述の図１の
固体撮像素子の動作は次のようになる。
続する転送ゲ−ト１０は、埋込フォトダイオ−ドのＰ型
フォトダイオ−ド領域６とＪ・ＦＥＴのゲ−ト電極９の
間に、絶縁層１４を介して跨がるように設けられてお
り、フォトダイオ−ドに蓄積された電荷をＪ・ＦＥＴの
ゲ−ト電極９下部に転送する働きをする。上述の図１の
固体撮像素子の動作は次のようになる。
【００１７】まず、光電変換部で一定時間受光された入
射光は、埋込みフォトダイオ−ドで光電変換され、発生
した電荷はフォトダイオ−ド領域６に蓄積される。その
後、転送ゲ−ト電極１０にパルス電圧を加えることによ
り、蓄積されていた電荷はＪ・ＦＥＴのゲ−ト電極９の
下部に転送される。電荷が転送された後は、フォトダイ
オ−ド領域６には全く電荷が残らないので、残像が発生
することがない。
射光は、埋込みフォトダイオ−ドで光電変換され、発生
した電荷はフォトダイオ−ド領域６に蓄積される。その
後、転送ゲ−ト電極１０にパルス電圧を加えることによ
り、蓄積されていた電荷はＪ・ＦＥＴのゲ−ト電極９の
下部に転送される。電荷が転送された後は、フォトダイ
オ−ド領域６には全く電荷が残らないので、残像が発生
することがない。
【００１８】次に、ゲ−ト電極９にパルス電圧を加え
て、Ｊ・ＦＥＴを動作状態とすることで、転送された電
荷に応じて、増幅された信号がソ−ス電極８から得られ
る。この際、信号の読み出しは非破壊で行われるため
（ソ−ス電極８から信号を読み出しても、ゲ−ト電極９
の下部に転送された電荷はそのまま残る）、ゲ−ト電極
９にリセット用のパルス電圧を加えて、電荷を吐き出し
てから、次の電荷転送動作に入る。この際、電荷がフォ
トダイオ−ド領域６からゲ−ト電極９の下部に転送され
た後は、フォトダイオ−ド領域６には全く電荷が残らな
いので、残像が発生がない。
て、Ｊ・ＦＥＴを動作状態とすることで、転送された電
荷に応じて、増幅された信号がソ−ス電極８から得られ
る。この際、信号の読み出しは非破壊で行われるため
（ソ−ス電極８から信号を読み出しても、ゲ−ト電極９
の下部に転送された電荷はそのまま残る）、ゲ−ト電極
９にリセット用のパルス電圧を加えて、電荷を吐き出し
てから、次の電荷転送動作に入る。この際、電荷がフォ
トダイオ−ド領域６からゲ−ト電極９の下部に転送され
た後は、フォトダイオ−ド領域６には全く電荷が残らな
いので、残像が発生がない。
【００１９】
【００２０】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、光電変換
部にフォトダイオ−ドを備えており、発生した電荷を信
号読み出し部の増幅用トランジスタに転送する構成をと
っているので、量子効率が高く、暗電流に起因するＦＰ
Ｎが小さいというすぐれた特性を有する。また、フォト
ダイオ−ドから増幅用トランジスタへ電荷が転送された
後は、フォトダイオ−ドには電荷が残らず、完全転送が
可能になるので残像がきわめて少ない。さらに、転送さ
れた電荷は、個々の画素単位の増幅用トランジスタで増
幅されてから読み出されるので、高い感度が確保され
る。
部にフォトダイオ−ドを備えており、発生した電荷を信
号読み出し部の増幅用トランジスタに転送する構成をと
っているので、量子効率が高く、暗電流に起因するＦＰ
Ｎが小さいというすぐれた特性を有する。また、フォト
ダイオ−ドから増幅用トランジスタへ電荷が転送された
後は、フォトダイオ−ドには電荷が残らず、完全転送が
可能になるので残像がきわめて少ない。さらに、転送さ
れた電荷は、個々の画素単位の増幅用トランジスタで増
幅されてから読み出されるので、高い感度が確保され
る。
【００２１】さらに、本発明においては、増幅用トラン
ジスタに接合型電界効果トランジスタを用いているの
で、ゲ−ト電極下部のＳｉ表面の空乏化を防ぐことがで
き、暗電流が小さくなるので、非破壊読み出しをある時
間間隔で繰り返し行ってもＦＰＮが小さいという効果が
ある。
ジスタに接合型電界効果トランジスタを用いているの
で、ゲ−ト電極下部のＳｉ表面の空乏化を防ぐことがで
き、暗電流が小さくなるので、非破壊読み出しをある時
間間隔で繰り返し行ってもＦＰＮが小さいという効果が
ある。
【図１】図１(a) は本発明の実施例による固体撮像素子
の模式的な平面図、図１(b) は、図１(a) の固体撮像素
子のＡＡ’断面図である。
の模式的な平面図、図１(b) は、図１(a) の固体撮像素
子のＡＡ’断面図である。
【図２】図２（ａ）は特願平３−６９４０５において提
案した固体撮像素子の模式的な平面図、図２(b) は、図
２(a) の固体撮像素子のＡＡ’断面図である。
案した固体撮像素子の模式的な平面図、図２(b) は、図
２(a) の固体撮像素子のＡＡ’断面図である。
１ Ｐ型半導体基板 ２ Ｎ型半導体層 ３ Ｎ型ソ−ス領域 ４ Ｎ型ドレイン領域 ５ Ｎ型ウエル領域 ６ Ｐ型フォトダイオ−ド領域 ７ Ｎ型拡散領域 ８ ソ−ス電極 ９ ゲ−ト電極 １０ 転送ゲ−ト電極 １１ 転送ゲ−トライン １２ ゲ−トライン １３ 遮光用Ａｌ膜 １５ Ｐ型ゲ−ト領域
Claims (4)
- 【請求項１】 入射光を受光して信号電荷を発生する光
電変換部と、増幅用トランジスタを有する信号読み出し
部と、前記光電変換部で発生した信号電荷を前記信号読
み出し部に転送する転送手段とを構成要素とする画素を
複数備えた非破壊読み出し型固体撮像素子において、 前記光電変換部は埋め込みフォトダイオードを有し、 前記転送手段は、前記光電変換部と隣接配置され、且
つ、パルス電圧が印加される転送ゲート電極を有し、 前記増幅用トランジスタは、半導体中に形成されたソー
ス領域、ゲート領域、及びドレイン領域を備えた接合型
電界効果トランジスタであり、前記半導体中に形成された前記ゲート領域は、その表面
がすべて絶縁膜で被われており、 少なくとも前記ゲート領域の一部は前記転送ゲート電極
と隣接配置され、 前記転送ゲート電極にパルス電圧が印加されると、前記
光電変換部で発生した信号電荷が前記接合型電界効果ト
ランジスタのゲート領域に完全転送されることを特徴と
する非破壊読み出し型固体撮像素子。 - 【請求項２】 前記埋め込みフォトダイオードは、一導
電型のウエル領域と、該ウエル領域中に配置された反対
導電型のフォトダイオード領域と、該フォトダイオード
領域の表面に配置された一導電型拡散領域からなり、前記ウエル領域は、反対導電型の半導体層によって取り
囲まれて配置される ことを特徴とする請求項１に記載さ
れた非破壊読み出し型固体撮像素子。 - 【請求項３】 前記接合型電界効果トランジスタのゲー
ト領域上には、絶縁膜を介してゲート電極が配置される
ことを特徴とする請求項１または請求項２のいずれかに
記載された非破壊読み出し型固体撮像素子。 - 【請求項４】 ゲート領域上の前記ゲート電極は、パル
ス電圧が印加されることにより前記接合型電界効果トラ
ンジスタを動作状態にさせ前記ゲート領域に転送された
前記信号電荷に応じて信号を増幅して非破壊読み出しを
行うことを特徴とする請求項３に記載された非破壊読み
出し型固体撮像素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4067343A JP3049930B2 (ja) | 1992-03-25 | 1992-03-25 | 非破壊読み出し型固体撮像素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4067343A JP3049930B2 (ja) | 1992-03-25 | 1992-03-25 | 非破壊読み出し型固体撮像素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05275670A JPH05275670A (ja) | 1993-10-22 |
| JP3049930B2 true JP3049930B2 (ja) | 2000-06-05 |
Family
ID=13342287
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4067343A Expired - Fee Related JP3049930B2 (ja) | 1992-03-25 | 1992-03-25 | 非破壊読み出し型固体撮像素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3049930B2 (ja) |
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-
1992
- 1992-03-25 JP JP4067343A patent/JP3049930B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
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| JPH05275670A (ja) | 1993-10-22 |
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