JP4514188B2 - 光電変換装置及び撮像装置 - Google Patents
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Description
本発明の第2の側面は、第1導電型の第1の半導体領域と、前記第1の半導体領域中に配され、該第1の半導体領域と共に光電変換素子を構成する第2導電型の第2の半導体領域と、前記第1の半導体領域中に配された第2導電型の第3の半導体領域と、前記第2の半導体領域の電荷を前記第3の半導体領域に転送するゲート電極と、前記ゲート電極の一部が上部に配された素子分離領域とを有する光電変換装置において、前記ゲート電極には、前記第1の半導体領域中における前記素子分離領域の下の領域における多数キャリア濃度を高める電位が印加され、前記素子分離領域上に配されている前記ゲート電極の前記一部は、前記第1の半導体領域と第3の半導体領域との接合面に形成される空乏層上に配されていないことを特徴とする。
本発明の第3の側面は、第1導電型の第1の半導体領域と、前記第1の半導体領域中に配され、該第1の半導体領域と共に光電変換素子を構成する第2導電型の第2の半導体領域と、前記第1の半導体領域中に配された第2導電型の第3の半導体領域と、前記第3の半導体領域をリセットする電圧を供給するためのゲート電極と、前記ゲート電極の一部が上部に配された素子分離領域と、
を有する光電変換装置であって、前記第1の半導体領域中における前記素子分離領域の下の領域と前記ゲート電極とは、該領域における多数キャリア濃度を高める仕事関数差を有し、前記素子分離領域上に配されている前記ゲート電極の前記一部は、前記第1の半導体領域と第3の半導体領域との接合面に形成される空乏層上に配されていないことを特徴とする。
本発明の第4の側面は、第1導電型の第1の半導体領域と、前記第1の半導体領域中に配され、該第1の半導体領域と共に光電変換素子を構成する第2導電型の第2の半導体領域と、前記第1の半導体領域中に配された第2導電型の第3の半導体領域と、前記第3の半導体領域をリセットする電圧を供給するためのゲート電極と、前記ゲート電極の一部が上部に配された素子分離領域と、
を有する光電変換装置であって、前記ゲート電極には、前記第1の半導体領域中における前記素子分離領域の下の領域における多数キャリア濃度を高める電位が印加され、前記素子分離領域上に配されている前記ゲート電極の前記一部は、前記第1の半導体領域と第3の半導体領域との接合面に形成される空乏層上に配されていないことを特徴とする。
図1に本発明の第一の実施形態の平面図を示す。図1において101は光電変換をするためのフォトダイオード、102はフォトダイオード101及びフローティングディフュージョン(FD)領域106をリセットするためのリセットトランジスタ、103はフォトダイオード101の信号電荷を読み出すための転送MOSトランジスタ、104は読み出した電荷を電圧変換するためのソースフォロアアンプであり、106のFD領域とゲート電極で接続されている。また、105は行選択MOSトランジスタであり、ソースフォロアアンプの出力を信号線に接続している。
図3は、本発明の撮像装置として、前述した各実施形態の光電変換装置を用いた撮像装置のシステムの構成図である。撮像装置は、レンズのプロテクトとメインスイッチを兼ねるバリア1、被写体の光学像を固体撮像素子4に結像させるレンズ2、レンズ2を通った光量を調整するための絞り3、レンズ2で結像された被写体を画像信号として取り込むための固体撮像素子4(上記の各実施形態で説明した光電変換装置に相当する)、固体撮像素子4から出力される画像信号に各種の補正、クランプ等の処理を行う撮像信号処理回路5、固体撮像素子4より出力される画像信号のアナログ−ディジタル変換を行うA/D変換器6、A/D変換器6より出力された画像データに各種の補正を行ったりデータを圧縮する信号処理部7、固体撮像素子4、撮像信号処理回路5、A/D変換器6及び信号処理部7に各種タイミング信号を出力するタイミング発生部8で構成される。なお、5〜8の各回路は固体撮像素子4と同一チップ上に形成しても良い。また、各種演算とスチルビデオカメラ全体を制御する全体制御・演算部9、画像データを一時的に記憶するためのメモリ部10、記録媒体に対して記録又は読み出しを行うための記録媒体制御インターフェース部11、画像データの記録又は読み出しを行うための半導体メモリ等の着脱可能な記録媒体12、外部コンピュータ等と通信するための外部インターフェース(I/F)部13で固体撮像システムは構成される。
2 レンズ
3 絞り
4 固体撮像素子
5 撮像信号処理回路
6 A/D変換器
7 信号処理部
8 タイミング発生部
9 全体制御・演算部
10 メモリ部
11 記録媒体制御インターフェース(I/F)部
12 記録媒体
13 外部インターフェース(I/F)部
101 フォトダイオード
102 リセットトランジスタ
103 転送MOSトランジスタ
104 ソースフォロアアンプ
105 行選択MOSトランジスタ
106 フローティングディフュージョン(FD)領域
201 シリコンN基板
202 Pウエル
203 P+チャネルストップ層
204 LOCOS酸化膜
205 N+拡散層
206 ゲート電極
207 ゲート絶縁膜
208 空乏層
2101 フォトダイオード
2102 リセットトランジスタ
2103 転送MOSトランジスタ
2104 ソースフォロアアンプ
2105 行選択MOSトランジスタ
2106 フローティングディフュージョン(FD)領域
2201 シリコンN基板
2202 Pウエル
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2204 LOCOS酸化膜
2205 N+拡散層
2206 ゲート電極
2207 ゲート絶縁膜
2208 空乏層
Claims (11)
- 第1導電型の第1の半導体領域と、
前記第1の半導体領域中に配され、該第1の半導体領域と共に光電変換素子を構成する第2導電型の第2の半導体領域と、
前記第1の半導体領域中に配された第2導電型の第3の半導体領域と、
前記第2の半導体領域の電荷を前記第3の半導体領域に転送するゲート電極と、
前記ゲート電極の一部が上部に配された素子分離領域と、
を有する光電変換装置において、
前記第1の半導体領域中における前記素子分離領域の下の領域と前記ゲート電極とは、該領域における多数キャリア濃度を高める仕事関数差を有し、
前記素子分離領域上に配されている前記ゲート電極の前記一部は、前記第1の半導体領域と第3の半導体領域との接合面に形成される空乏層上に配されていないことを特徴とする光電変換装置。 - 第1導電型の第1の半導体領域と、
前記第1の半導体領域中に配され、該第1の半導体領域と共に光電変換素子を構成する第2導電型の第2の半導体領域と、
前記第1の半導体領域中に配された第2導電型の第3の半導体領域と、
前記第2の半導体領域の電荷を前記第3の半導体領域に転送するゲート電極と、
前記ゲート電極の一部が上部に配された素子分離領域と、
を有する光電変換装置において、
前記ゲート電極には、前記第1の半導体領域中における前記素子分離領域の下の領域における多数キャリア濃度を高める電位が印加され、
前記素子分離領域上に配されている前記ゲート電極の前記一部は、前記第1の半導体領域と第3の半導体領域との接合面に形成される空乏層上に配されていないことを特徴とする光電変換装置。 - 請求項1又は2に記載の光電変換装置において、前記光電変換素子が電荷を蓄積している状態にあるときに、前記ゲート電極の電位が前記多数キャリア濃度を高める電位であることを特徴とする光電変換装置。
- 第1導電型の第1の半導体領域と、
前記第1の半導体領域中に配され、該第1の半導体領域と共に光電変換素子を構成する第2導電型の第2の半導体領域と、
前記第1の半導体領域中に配された第2導電型の第3の半導体領域と、
前記第3の半導体領域をリセットする電圧を供給するためのゲート電極と、
前記ゲート電極の一部が上部に配された素子分離領域と、
を有する光電変換装置であって、
前記第1の半導体領域中における前記素子分離領域の下の領域と前記ゲート電極とは、該領域における多数キャリア濃度を高める仕事関数差を有し、
前記素子分離領域上に配されている前記ゲート電極の前記一部は、前記第1の半導体領域と第3の半導体領域との接合面に形成される空乏層上に配されていないことを特徴とする光電変換装置。 - 第1導電型の第1の半導体領域と、
前記第1の半導体領域中に配され、該第1の半導体領域と共に光電変換素子を構成する第2導電型の第2の半導体領域と、
前記第1の半導体領域中に配された第2導電型の第3の半導体領域と、
前記第3の半導体領域をリセットする電圧を供給するためのゲート電極と、
前記ゲート電極の一部が上部に配された素子分離領域と、
を有する光電変換装置であって、
前記ゲート電極には、前記第1の半導体領域中における前記素子分離領域の下の領域における多数キャリア濃度を高める電位が印加され、
前記素子分離領域上に配されている前記ゲート電極の前記一部は、前記第1の半導体領域と第3の半導体領域との接合面に形成される空乏層上に配されていないことを特徴とする光電変換装置。 - 請求項1乃至5の何れか1項に記載の光電変換装置において、前記素子分離領域の下の前記領域は、前記第1の半導体領域に比べて不純物濃度が高い第1導電型の領域であることを特徴とする光電変換装置。
- 請求項1乃至6の何れか1項に記載の光電変換装置において、前記第1導電型はP型であり、前記ゲート電極がN型のポリシリコンで形成されていることを特徴とする光電変換装置。
- 請求項3に記載の光電変換装置において、前記第1導電型はP型であり、前記ゲート電極の電位が負であることを特徴とする光電変換装置。
- 請求項1乃至8の何れか1項に記載の光電変換装置において、前記光電変換素子が1次元又は2次元のアレイ状に配置されていることを特徴とする光電変換装置。
- 請求項1乃至9のいずれか1項に記載の光電変換装置において、前記ゲート電極は、前記第2の半導体領域をソース、前記第3の半導体領域をドレインとするMOSトランジスタのゲートとして機能しており、前記素子分離領域は、前記MOSトランジスタのチャネル幅を規定していることを特徴とする光電変換装置。
- 請求項1乃至10の何れか1項に記載の光電変換装置と、前記光電変換装置に画像を結像するレンズと、前記光電変換装置からの画像信号を記憶する手段と、を有することを特徴とする撮像装置。
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