JP4155568B2 - 固体撮像装置及びカメラ - Google Patents
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Description
図1は本発明の特徴をもっとも良く表す画素の一部の断面図であってフォトダイオード、増幅用MOSトランジスタ、素子分離部の断面構造を示すものであり、同図において図5、図6と同じ部材については同じ番号を付して説明を省略する。図1における24はN型のウエルまたはN基板15の上層部である。25はN基板15とN層24とのあいだにあるP型の層であり、フォトダイオードはN型の層24とP型層25とで形成される。N層17の不純物濃度はN層24の不純物濃度よりも高く設定され、信号電子は17に集まる。26は画素内N型MOSトランジスタの少なくともゲート部直下にあり、ソース、ドレインよりもさらに深い場所に形成されるP型半導体層、27は増幅用MOSトランジスタ3のチャンネル部に形成する24よりも不純物濃度の高いN型半導体層である。なおP型半導体層26はフォトダイオードを形成しているN型半導体24と画素内N型MOSトランジスタのソース、ドレインとを電気的に分離するために前記ソース、ドレイン領域の少なくとも一部の直下にも形成されている。
図3は本発明第二の実施形態を説明するための画素の断面図である。同図において、図1と同じ部材については同じ番号を付しているが、図3においては図1におけるN型半導体層27がない。よって、ソースフォロワ動作させた時、増幅用MOSトランジスタに形成されるチャンネルの埋め込み度合いは第一の実施形態に比べると弱く、表面チャンネルに近いが、チャンネル部への不純物イオン導入がないため、1/fノイズの原因となるチャンネル、およびシリコン界面における欠陥が少ない。また、基板バイアス効果が小さいのは、第一の実施形態と同じである。よってP型半導体層中に形成された通常構造のN型MOSトランジスタに比べて1/fノイズが小さく、ソースフォロワ動作のゲインが高い。フォトダイオードの感度が高いのは第一の実施形態と同じであるが、N型半導体層27を形成するプロセス工程がないため、本実施形態を応用したCMOS型固体撮像装置をより安価に提供することができる。
図4に基づいて、本発明の固体撮像装置をスチルビデオカメラに適用した場合の一実施形態について詳述する。
バリア101がオープンされるとメイン電源がオンされ、次にコントロール系の電源がオンし、更にA/D変換器106などの撮像系回路の電源がオンされる。
2 フォトダイオード
3 増幅用MOSトランジスタ
4フローティングディフュージョン
5 信号電荷転送用MOSトランジスタ
6リセット用MOSトランジスタ
7選択用MOSトランジスタ
8ゲート制御線
9ゲート制御線
10ゲート制御線
11電源線
12 画素出力線
13 定電流供給用MOSトランジスタ
14 ゲート制御線
15 半導体基板
16 半導体ウエル
17 フォトダイオード領域
18 ドレイン領域
19 ソース領域
20 ゲート
21 素子分離領域
22 チャネルストッパー
23 配線
24 N型半導体層
25 P型半導体層
26 型半導体層
27 N型半導体層
104 固体撮像素子(固体撮像装置)
Claims (2)
- 入射光によって発生した信号電荷を蓄積するためのフォトダイオードと、
該信号電荷を制御電極に受けて増幅して出力する増幅用MOSトランジスタとを少なくとも備えた単位画素を複数配列して成る固体撮像装置において、
該増幅用MOSトランジスタは、該増幅用MOSトランジスタのソース及びドレインと同一導電型の第1導電型であり、かつ、該ソース及びドレインよりも不純物濃度が低い第1の半導体領域中に配されており、
少なくとも該増幅用MOSトランジスタのゲートの下部であって、前記ソース及びドレインよりも下部に第2導電型の第2の半導体領域が配され、
少なくとも該増幅用MOSトランジスタの増幅動作時には、該ソース及びドレインの間であって前記第2の半導体領域との間の該第1の半導体領域が空乏化していることを特徴とする固体撮像装置。 - 請求項1に記載の固体撮像装置を備えることを特徴とするカメラ。
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