JP5245267B2 - Solid-state imaging device - Google Patents

Solid-state imaging device Download PDF

Info

Publication number
JP5245267B2
JP5245267B2 JP2007076106A JP2007076106A JP5245267B2 JP 5245267 B2 JP5245267 B2 JP 5245267B2 JP 2007076106 A JP2007076106 A JP 2007076106A JP 2007076106 A JP2007076106 A JP 2007076106A JP 5245267 B2 JP5245267 B2 JP 5245267B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
modulation
source
well portion
substrate
transistor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2007076106A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2008235748A (en
Inventor
頼人 坂野
哲男 多津田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Seiko Epson Corp filed Critical Seiko Epson Corp
Priority to JP2007076106A priority Critical patent/JP5245267B2/en
Priority to US12/052,958 priority patent/US7649165B2/en
Publication of JP2008235748A publication Critical patent/JP2008235748A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5245267B2 publication Critical patent/JP5245267B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Description

本発明は、固体撮像装置に関する。   The present invention relates to a solid-state imaging device.

固体撮像装置を含む画素をマトリクス状に配置して得られる固体撮像基板は例えば携帯電話などに搭載されている。固体撮像基板の種類としては例えばCCD(キャリア結合素子)型の固体撮像装置を含む固体撮像基板と、MOS型の固体撮像装置を含む固体撮像基板がある。CCD型の固体撮像基板は画質に優れ、MOS型の固体撮像基板は消費電力が少なく、プロセスコストが低い。近年、高画質と低消費電力とを共に兼ね備えた閾値電圧変調方式のMOS型固体撮像基板が提案されている。閾値電圧変調方式のMOS型固体撮像基板については、例えば、特許文献1に開示されている。   A solid-state imaging substrate obtained by arranging pixels including a solid-state imaging device in a matrix is mounted on, for example, a mobile phone. Examples of the solid-state imaging substrate include a solid-state imaging substrate including a CCD (carrier coupling element) type solid-state imaging device and a solid-state imaging substrate including a MOS type solid-state imaging device. The CCD type solid-state imaging substrate has excellent image quality, and the MOS type solid-state imaging substrate has low power consumption and low process cost. In recent years, a MOS type solid-state imaging substrate of a threshold voltage modulation method that has both high image quality and low power consumption has been proposed. A threshold voltage modulation type MOS solid-state imaging substrate is disclosed in, for example, Patent Document 1.

固体撮像基板は、画素をマトリクス状に配列し、各画素がクリア、蓄積、読み出しを含む状態を繰り返すことで、画像出力を得ている。特許文献1によって開示された固体撮像基板は、各画素が、蓄積を行うためのフォトダイオードと、読み出し(光発生キャリアによる閾値変調分を抽出する動作を指し示す動作であるため、以下変調と呼ぶ。)を行うためのトランジスタとを有している。   The solid-state imaging substrate obtains an image output by arranging pixels in a matrix and repeating a state in which each pixel includes clear, accumulation, and readout. The solid-state imaging substrate disclosed in Patent Document 1 is hereinafter referred to as modulation because each pixel indicates a photodiode for accumulation and readout (operation indicating extraction of threshold modulation by light-generated carriers). ).

図8は、特許文献1に示されたフォトダイオードPDと、変調トランジスタTMとが一体化されたVMIS型固体撮像素子120を含む画素3をマトリクス状に配列した固体撮像基板100の模式配線図である(後述する伝達トランジスタTSを用いない構造に強い光SLが入射された場合の状態を示す等価回路図としても用いている。)。同一列に配列された画素3のソース部7からの出力は、共通のソースライン66を介して取り出される。ゲートライン67の1つにオン信号を供給することで、共通のソースライン66に接続された画素3のうちオン信号が供給されたゲートライン67につながる1つの画素3のソース部7からの信号のみを読み出すことを可能としている。この場合では、非選択画素3aの非選択変調トランジスタTMaの非選択リングゲート電極6aよりも高い電位を、読み出しを行う(選択された)画素3の変調トランジスタTMのリングゲート電極6に印加することで画素3を選択している。
オン信号として、高いゲート電位が印加された変調トランジスタTMのソース部7の出力は、低いゲート電位を印加した非選択変調トランジスタTMaの非選択ソース部7aの出力よりも高くなる。オン信号により選択されたゲートライン67に対応する、選択された画素3のソース部7からの出力はソースライン66xから得ることができる。
ここで、図8での信号抽出手順として、例えばソースライン66xに着目する。光発生キャリアを蓄積した後の選択した画素3のソース部7から供給される電位に支配されるソースライン66xの電位と、クリアを行った後の画素3のソース部7が出力する電位に支配されるソースライン66xの電位との差分を抽出する。蓄積後のソースライン66xの電位とクリアを行った後のソースライン66xの電位との差分を抽出することで個々の画素3が有する、例えば閾値などの特性分布に起因するばらつきを打ち消すことができ、より高いSN比を有する画像信号の抽出を可能としている。
FIG. 8 is a schematic wiring diagram of the solid-state imaging substrate 100 in which the pixels 3 including the VMIS type solid-state imaging device 120 in which the photodiode PD and the modulation transistor TM disclosed in Patent Document 1 are integrated are arranged in a matrix. (It is also used as an equivalent circuit diagram showing a state when strong light SL is incident on a structure that does not use a transfer transistor TS described later.) Outputs from the source section 7 of the pixels 3 arranged in the same column are taken out through a common source line 66. By supplying an ON signal to one of the gate lines 67, a signal from the source unit 7 of one pixel 3 connected to the gate line 67 to which the ON signal is supplied among the pixels 3 connected to the common source line 66. It is possible to read only. In this case, a potential higher than that of the non-selection ring gate electrode 6a of the non-selection modulation transistor TMa of the non-selection pixel 3a is applied to the ring gate electrode 6 of the modulation transistor TM of the pixel 3 to be read (selected). The pixel 3 is selected.
As an ON signal, the output of the source part 7 of the modulation transistor TM to which a high gate potential is applied becomes higher than the output of the non-selection source part 7a of the non-selection modulation transistor TMa to which a low gate potential is applied. The output from the source section 7 of the selected pixel 3 corresponding to the gate line 67 selected by the ON signal can be obtained from the source line 66x.
Here, as a signal extraction procedure in FIG. 8, attention is paid to the source line 66x, for example. Dominated by the potential of the source line 66x governed by the potential supplied from the source portion 7 of the selected pixel 3 after accumulating photogenerated carriers and the potential output by the source portion 7 of the pixel 3 after clearing. The difference from the potential of the source line 66x to be extracted is extracted. By extracting the difference between the potential of the source line 66x after the accumulation and the potential of the source line 66x after the clearing, it is possible to cancel the variation caused by the characteristic distribution such as the threshold value of each pixel 3. Therefore, it is possible to extract an image signal having a higher SN ratio.

特許第3313683号公報Japanese Patent No. 3313683 特許第3720014号公報Japanese Patent No. 372002014

差分抽出を行う場合に、特許文献1で提示されている構成では、図8に示すように選択されたゲートライン67で画素3を選択し、選択された画素3のソース部7からの電位を各ソースライン66に伝達することで選択された画素3のソース部7からの電位を検出している。ここで、ソースライン66xにつながる非選択画素3aの非選択フォトダイオードPDaに強い光SLが入射されると、選択された画素3のソース部7からの電位よりも大きな電位を発生する場合がある。これは、非選択変調トランジスタTMaの非選択ソース部7aの電位が上昇し、リングゲート電極6への電位の印加によりソース電位をシフトすることで選択された変調トランジスタTMのソース電位を上回ることで生じるものと考えられている。   When performing the difference extraction, in the configuration presented in Patent Document 1, the pixel 3 is selected by the selected gate line 67 as shown in FIG. 8, and the potential from the source unit 7 of the selected pixel 3 is set. By transmitting to each source line 66, the potential from the source portion 7 of the selected pixel 3 is detected. Here, when strong light SL is incident on the non-selected photodiode PDa of the non-selected pixel 3a connected to the source line 66x, a potential larger than the potential from the source portion 7 of the selected pixel 3 may be generated. . This is because the potential of the non-selected source portion 7a of the non-selected modulation transistor TMa rises and exceeds the source potential of the modulation transistor TM selected by shifting the source potential by applying the potential to the ring gate electrode 6. It is thought to occur.

この場合、クリアを行った後のソース部7の電位よりも、強い光SLが入射される非選択画素3aに属する非選択ソース部7aの電位は高くなる。即ち、選択された画素3のソースライン66xの電位は、クリアを行った後の選択された画素3のソース部7の電位よりも高い、非選択画素3aの非選択ソース部7aの電位までにしか低下しない。そのため、この場合には選択された画素3のソース部7が出力する光発生キャリアを蓄積した後の当該ソース部7の電位と、クリアを行った後の当該ソース部7の電位との差分は得られない。
これに代わって光発生キャリアを蓄積した後のソース部7の電位と、強い光SLが照射された非選択画素3aの非選択ソース部7aの電位との差分が出力されるため、光強度が見かけ上小さくなって出力され、黒スミアと呼ばれる現象が発生する。
この黒スミアを防止するため、特許文献2に示すようにトランジスタを3つ用いて画素を形成する技術が提示されているが、1画素あたりのトランジスタ数が3つに増えるため開口率が低下し光感度が低下するという課題がある。
そこで、本発明は、1画素あたりのトランジスタ数の増加を抑え、さらに黒スミアの発生を防止し得る固体撮像装置を提供することを目的としている。
In this case, the potential of the non-selected source unit 7a belonging to the non-selected pixel 3a to which the strong light SL is incident becomes higher than the potential of the source unit 7 after clearing. That is, the potential of the source line 66x of the selected pixel 3 is higher than the potential of the source portion 7 of the selected pixel 3 after clearing, and reaches the potential of the unselected source portion 7a of the unselected pixel 3a. It will only drop. Therefore, in this case, the difference between the potential of the source unit 7 after accumulating the photogenerated carriers output from the source unit 7 of the selected pixel 3 and the potential of the source unit 7 after clearing is I can't get it.
Instead, since the difference between the potential of the source unit 7 after accumulating the photogenerated carriers and the potential of the non-selected source unit 7a of the non-selected pixel 3a irradiated with the strong light SL is output, the light intensity is increased. The output appears to be small, and a phenomenon called black smear occurs.
In order to prevent this black smear, a technique for forming a pixel using three transistors as shown in Patent Document 2 has been proposed. However, since the number of transistors per pixel increases to three, the aperture ratio decreases. There is a problem that the photosensitivity is lowered.
Accordingly, an object of the present invention is to provide a solid-state imaging device capable of suppressing an increase in the number of transistors per pixel and preventing the occurrence of black smear.

本出願では、「上」とは基板の第1面を介して、当該基板を構成する物体から離れて行く方向と定義する。そして「下」とは「上」と反対方向を指すものと定義する。また、「開口率」とは、光発生キャリアを発生可能な領域の面積と、画素の面積との比率と定義する。   In the present application, “upper” is defined as a direction away from an object constituting the substrate through the first surface of the substrate. And “down” is defined as pointing in the opposite direction to “up”. The “aperture ratio” is defined as the ratio of the area of a region capable of generating photogenerated carriers to the area of a pixel.

上記課題を解決するために、本発明に係る固体撮像装置は、第1導電型の基板と、前記基板の第1面側に配置される第2導電型のPDウェル部と、第1導電型を有し、前記PDウェル部内に位置する収集ウェル部と、を含むフォトダイオードと、第2導電型を有し、前記PDウェル部と接続される、前記PDウェル部の接合深さと比べ浅い接合深さを有するTRウェル部と、第1導電型を有し、前記収集ウェル部と接続され、前記TRウェル部内に位置する変調ウェル部と、平面視にて前記変調ウェル部内に配置され、第2導電型を有し前記基板の前記第1面と接する領域を含むソース部と、平面視にて前記変調ウェル部の少なくとも一部を覆う領域に配置され、前記ソース部を囲うゲート電極と、前記ゲート電極と前記基板の前記第1面との間に挟まれる位置に配置されるゲート絶縁層と、平面視にて、前記ゲート電極を挟み前記ソース部と対向する位置の少なくとも一部に配置され、第2導電型を有し前記基板の前記第1面と接する領域を含むドレイン部と、を含む変調トランジスタと、隣接する画素に配置される2つの前記変調トランジスタを一組として、電気的に接続された一組の前記ソース部と、ソースラインの間に一組あたり一つ接続され、選択信号により前記ソース部と前記ソースラインとの導通状態を制御する伝達トランジスタと、を含むことを特徴とする。
上記課題を解決するために、本発明に係る固体撮像装置は、第1導電型の基板と、前記基板の第1面側に配置される第2導電型のPDウェル部と、第1導電型を有し、前記PDウェル部内に位置する収集ウェル部と、を含むフォトダイオードと、第2導電型を有し、前記PDウェル部と接続される、前記PDウェル部の接合深さと比べ浅い接合深さを有するTRウェル部と、第1導電型を有し、前記収集ウェル部と接続され、前記TRウェル部内に位置する変調ウェル部と、平面視にて前記変調ウェル部内に配置され、第2導電型を有し前記基板の前記第1面と接する領域を含むソース部と、平面視にて、前記変調ウェル部の少なくとも一部を覆う領域に配置され、前記ソース部の一部を囲うゲート電極と、平面視にて、前記ゲート電極と協働して前記ソース部を囲う素子分離層と、前記ゲート電極と前記基板の前記第1面との間に挟まれる位置に配置されるゲート絶縁層と、平面視にて、前記ゲート電極を挟み前記ソース部と対向する位置に少なくとも一部に配置され、第2導電型を有し前記基板の前記第1面と接する領域を含むドレイン部と、を含む変調トランジスタと、隣接する画素に配置される2つの前記変調トランジスタを一組として、電気的に接続された一組の前記ソース部と、ソースラインの間に一組あたり一つ接続され、選択信号により前記ソース部と前記ソースラインとの導通状態を制御する伝達トランジスタと、を含むことを特徴とする。
上記の固体撮像装置において、前記画素の前記変調トランジスタ及び前記フォトダイオードのレイアウトを一列毎に前記ソースラインと交差する方向に鏡像反転させて配置し、前記変調トランジスタが近接して配置される領域に伝達トランジスタを配置することが好ましい。
上記の固体撮像装置において、前記画素の前記変調トランジスタ及び前記フォトダイオードのレイアウトを一列毎に前記ソースラインと交差する方向に鏡像反転させ、更に、前記ソースラインを挟む位置にある前記変調トランジスタ及び前記フォトダイオードのレイアウトを、一行毎に前記ソースラインと並ぶ方向に鏡像反転させて配置し、前記変調トランジスタが近接して配置された領域に伝達トランジスタを配置することが好ましい。
上記の固体撮像装置において、前記フォトダイオードの位置する領域での、前記基板表面を含む前記基板表面と前記収集ウェル部との間、及び/又は、前記ゲート絶縁層と前記基板との界面を含む前記ゲート絶縁層と前記変調ウェルとの間に、第2導電型を有するピニング層をさらに含むことが好ましい。
上記の固体撮像装置において、前記変調ウェル部内で、平面視にて前記ゲート電極の少なくとも一部と重なる領域に、周辺の前記変調ウェル部よりも高い第1導電型の不純物濃度を有するキャリアポケット部をさらに含むことが好ましい。
上記課題を解決するために、本発明に係る固体撮像装置は、第1導電型の基板と、前記基板の第1面側に配置される第2導電型のPDウェル部と、第1導電型を有し、前記PDウェル部内に位置する収集ウェル部と、を含むフォトダイオードと、第2導電型を有し、前記PDウェル部と接続される、前記PDウェル部の接合深さと比べ浅い接合深さを有するTRウェル部と、第1導電型を有し、前記収集ウェル部と接続され、前記TRウェル部内に位置する変調ウェル部と、平面視にて前記変調ウェル部内に配置され、第2導電型を有し前記基板の前記第1面と接する領域を含むソース部と、平面視にて前記変調ウェル部の少なくとも一部を覆う領域に配置され、前記ソース部を囲うゲート電極と、前記ゲート電極と前記基板の前記第1面との間に挟まれる位置に配置されるゲート絶縁層と、平面視にて、前記ゲート電極を挟み前記ソース部と対向する位置の少なくとも一部に配置され、第2導電型を有し前記基板の前記第1面と接する領域を含むドレイン部と、を含む変調トランジスタと、隣接する画素に配置される2つの前記変調トランジスタを一組として、電気的に接続された一組の前記ソース部と、ソースラインの間に一組あたり一つ接続され、選択信号により前記ソース部と前記ソースラインとの導通状態を制御する伝達トランジスタと、を含むことを特徴とする。
In order to solve the above problems, a solid-state imaging device according to the present invention includes a first conductivity type substrate, a second conductivity type PD well portion disposed on the first surface side of the substrate, and a first conductivity type. A junction well having a second conductivity type and connected to the PD well portion, the junction depth being shallower than the junction depth of the PD well portion. A TR well portion having a depth; a modulation well portion having a first conductivity type; connected to the collection well portion; positioned in the TR well portion; and disposed in the modulation well portion in plan view; A source part including a region having two conductivity types and in contact with the first surface of the substrate; a gate electrode disposed in a region covering at least a part of the modulation well part in plan view; and surrounding the source part; The gate electrode and the first surface of the substrate; A gate insulating layer disposed at a position sandwiched therebetween, and disposed in at least a part of a position facing the source portion with the gate electrode interposed therebetween in plan view, and having a second conductivity type, A modulation transistor including a drain portion including a region in contact with the first surface, and a pair of the electrically connected source portion and the source, the two modulation transistors arranged in adjacent pixels as a set A transmission transistor is connected between the lines, and is connected to each other, and controls a conduction state between the source unit and the source line by a selection signal.
In order to solve the above problems, a solid-state imaging device according to the present invention includes a first conductivity type substrate, a second conductivity type PD well portion disposed on the first surface side of the substrate, and a first conductivity type. A junction well having a second conductivity type and connected to the PD well portion, the junction depth being shallower than the junction depth of the PD well portion. A TR well portion having a depth; a modulation well portion having a first conductivity type; connected to the collection well portion; positioned in the TR well portion; and disposed in the modulation well portion in plan view; A source part having a two-conductivity type and including a region in contact with the first surface of the substrate and a region covering at least a part of the modulation well part in a plan view and surrounding a part of the source part In cooperation with the gate electrode in plan view. And an element isolation layer surrounding the source portion, a gate insulating layer disposed at a position sandwiched between the gate electrode and the first surface of the substrate, and sandwiching the gate electrode in plan view, A modulation transistor including at least a portion disposed at a position facing the source portion and having a second conductivity type and a drain portion including a region in contact with the first surface of the substrate; and disposed in an adjacent pixel. A pair of the two modulation transistors as a set, the set of electrically connected source units, and one set connected between the source lines, and conduction between the source unit and the source line by a selection signal And a transmission transistor for controlling the state.
In the solid-state imaging device, the layout of the modulation transistor and the photodiode of the pixel is arranged by mirror-inverting in a direction intersecting the source line for each column, and the modulation transistor is arranged in an adjacent region. A transmission transistor is preferably arranged.
In the solid-state imaging device, the modulation transistor and the photodiode layout of the pixel are mirror-inverted in a direction intersecting the source line for each column, and the modulation transistor at a position sandwiching the source line and the It is preferable that the layout of the photodiodes is arranged by mirror-inverting each row in a direction aligned with the source line, and the transmission transistors are arranged in a region where the modulation transistors are arranged close to each other.
In the solid-state imaging device, the region where the photodiode is located includes the interface between the substrate surface including the substrate surface and the collection well portion and / or the interface between the gate insulating layer and the substrate. Preferably, a pinning layer having a second conductivity type is further included between the gate insulating layer and the modulation well.
In the solid-state imaging device, in the modulation well portion, in a region overlapping with at least a part of the gate electrode in plan view, a carrier pocket portion having an impurity concentration of the first conductivity type higher than that of the surrounding modulation well portion It is preferable that it is further included.
In order to solve the above problems, a solid-state imaging device according to the present invention includes a first conductivity type substrate, a second conductivity type PD well portion disposed on the first surface side of the substrate, and a first conductivity type. A junction well having a second conductivity type and connected to the PD well portion, the junction depth being shallower than the junction depth of the PD well portion. A TR well portion having a depth; a modulation well portion having a first conductivity type; connected to the collection well portion; positioned in the TR well portion; and disposed in the modulation well portion in plan view; A source part including a region having two conductivity types and in contact with the first surface of the substrate; a gate electrode disposed in a region covering at least a part of the modulation well part in plan view; and surrounding the source part; The gate electrode and the first surface of the substrate; A gate insulating layer disposed at a position sandwiched therebetween, and disposed in at least a part of a position facing the source portion with the gate electrode interposed therebetween in plan view, and having a second conductivity type, A modulation transistor including a drain portion including a region in contact with the first surface, and a pair of the electrically connected source portion and the source, the two modulation transistors arranged in adjacent pixels as a set A transmission transistor is connected between the lines, and is connected to each other, and controls a conduction state between the source unit and the source line by a selection signal.

この構成によれば、各画素に配置されるトランジスタは1つ半(変調トランジスタ1つに加え変調トランジスタ2画素に対して1つの伝達トランジスタが配置される。)で済むため、高い開口率を確保することができる。
また、隣接する2つのソース部を対にして1つの伝達トランジスタを有し、当該伝達トランジスタを介してソースラインと接続されるため、一方のソース部で生じた黒スミアは、対をなす他方のトランジスタのソース部への伝播のみに制限できる。ソースラインへの黒スミア伝播は、対をなすトランジスタのソース部とソースラインとの間に介在する伝達トランジスタにより抑制されるため、開口率を確保した状態で黒スミアの伝播を抑制することができる。
According to this configuration, since only one and a half of the transistors are arranged in each pixel (one transmission transistor is arranged for two modulation transistors in addition to one modulation transistor), a high aperture ratio is secured. can do.
In addition, since the two adjacent source parts are paired to have one transmission transistor and connected to the source line via the transmission transistor, the black smear generated in one source part is the other of the other pair. It can be limited only to propagation to the source part of the transistor. Black smear propagation to the source line is suppressed by the transfer transistor interposed between the source part of the paired transistor and the source line, so that the black smear propagation can be suppressed with the aperture ratio secured. .

また、本発明に係る固体撮像装置は、第1導電型の基板と、前記基板の第1面側に配置される第2導電型のPDウェル部と、第1導電型を有し、前記PDウェル部内に位置する収集ウェル部と、を含むフォトダイオードと第2導電型を有し、前記PDウェル部と接続される、前記PDウェル部の接合深さと比べ浅い接合深さを有するTRウェル部と、第1導電型を有し、前記収集ウェル部と接続され、前記TRウェル部内に位置する変調ウェル部と、平面視にて前記変調ウェル部内に配置され、第2導電型を有し前記基板の前記第1面と接する領域を含むソース部と、平面視にて、前記変調ウェル部の少なくとも一部を覆う領域に配置され、前記ソース部の一部を囲うゲート電極と、平面視にて、前記ゲート電極と協働して前記ソース部を囲う素子分離層と、前記ゲート電極と前記基板の前記第1面との間に挟まれる位置に配置されるゲート絶縁層と、平面視にて、前記ゲート電極を挟み前記ソース部と対向する位置に少なくとも一部に配置され、第2導電型を有し前記基板の前記第1面と接する領域を含むドレイン部と、を含む変調トランジスタと、隣接する画素に配置される2つの前記変調トランジスタを一組として、電気的に接続された一組の前記ソース部と、ソースラインの間に一組あたり一つ接続され、選択信号により前記ソース部と前記ソースラインとの導通状態を制御する伝達トランジスタと、を含むことを特徴とする。   The solid-state imaging device according to the present invention includes a first conductivity type substrate, a second conductivity type PD well portion disposed on the first surface side of the substrate, and a first conductivity type. A TR well portion having a photodiode and a second conductivity type including a collection well portion located in the well portion and having a junction depth shallower than a junction depth of the PD well portion connected to the PD well portion A modulation well portion connected to the collection well portion and located in the TR well portion, and disposed in the modulation well portion in plan view, and having a second conductivity type A source part including a region in contact with the first surface of the substrate; and a gate electrode disposed in a region covering at least a part of the modulation well part in a plan view; Enclosing the source part in cooperation with the gate electrode. An element isolation layer, a gate insulating layer disposed at a position sandwiched between the gate electrode and the first surface of the substrate, and a position facing the source portion across the gate electrode in plan view A modulation transistor including at least a portion, a drain portion having a second conductivity type and including a region in contact with the first surface of the substrate, and two modulation transistors disposed in adjacent pixels. As a set, a pair of electrically connected source units, and a transmission transistor connected between source lines, one per set, and controlling a conduction state between the source unit and the source line by a selection signal; , Including.

この構成によれば、各画素に配置されるトランジスタは1つ半(変調トランジスタ1つに加え変調トランジスタ2画素に対して1つの伝達トランジスタが配置される。)で済むため、高い開口率を確保することができる。
また、隣接する2つのソース部を対にして1つの伝達トランジスタを有し、当該伝達トランジスタを介してソースラインと接続されるため、一方のソース部で生じた黒スミアは、当該対をなす他方のトランジスタのソース部への伝播のみに制限できる。ソースラインへの黒スミア伝播は、対をなすトランジスタのソース部とソースラインとの間に介在する伝達トランジスタにより抑制されるため、開口率を確保した状態で黒スミアの伝播を抑制することができる。
また、ソース部は、ゲート電極と素子分離層とを併用して電気的に独立するよう囲われている。ソース部を電気的に独立させるために素子分離層を併用することでパターンレイアウトの自由度が大きくなる。そのため、伝達トランジスタを含むパターンレイアウトを行う場合に、フォトダイオードの形状の自由度も向上するため、より受光効率の高い形状にレイアウトすることができ、高感度の固体撮像装置を構成する固体撮像素子を提供することができる。
According to this configuration, since only one and a half of the transistors are arranged in each pixel (one transmission transistor is arranged for two modulation transistors in addition to one modulation transistor), a high aperture ratio is secured. can do.
In addition, since a pair of adjacent two source portions has one transfer transistor and is connected to the source line via the transfer transistor, the black smear generated in one source portion is the other that forms the pair. It is possible to limit the propagation to the source part of the transistor. Black smear propagation to the source line is suppressed by the transfer transistor interposed between the source part of the paired transistor and the source line, so that the black smear propagation can be suppressed with the aperture ratio secured. .
In addition, the source portion is enclosed so as to be electrically independent by using the gate electrode and the element isolation layer in combination. By using the element isolation layer in combination to make the source part electrically independent, the degree of freedom in pattern layout is increased. Therefore, when performing pattern layout including a transfer transistor, the degree of freedom of the shape of the photodiode is also improved, so that it can be laid out in a shape with higher light receiving efficiency, and a solid-state imaging device constituting a highly sensitive solid-state imaging device Can be provided.

また、本発明に係る固体撮像装置は、共通のソースラインを有する前記画素のレイアウトを一列毎に前記ソースラインと交差する方向に鏡像反転させて配置し、前記変調トランジスタが近接して配置される領域に伝達トランジスタを配置することを特徴とする。   In the solid-state imaging device according to the present invention, the layout of the pixels having a common source line is arranged in a mirror image inverted in a direction intersecting the source line for each column, and the modulation transistors are arranged close to each other. A transmission transistor is arranged in the region.

この構成によれば、変調トランジスタが近接して配置された領域にソースが配置されるため、2つのソース部を結ぶ配線長を抑えることができる。そのため、配線面積を削減することが可能となり、開口部を大きくとることが可能となる。   According to this configuration, since the source is arranged in a region where the modulation transistors are arranged close to each other, the wiring length connecting the two source portions can be suppressed. Therefore, the wiring area can be reduced and the opening can be made large.

また、本発明に係る電気光学基板は、共通の前記ソースラインを有する前記画素のレイアウトを一列毎に、前記ソースラインと交差する方向に鏡像反転させる配置に加え、前記ソースラインを挟む位置にある前記画素のレイアウトを、一行毎に前記ソースラインと並ぶ方向に鏡像反転させて配置し、前記変調トランジスタが近接して配置された領域に伝達トランジスタを配置することを特徴とする。   In addition, the electro-optic substrate according to the present invention is in a position to sandwich the source line in addition to an arrangement in which the layout of the pixels having the common source line is mirror-inverted in a direction intersecting the source line for each column. The layout of the pixels is arranged by mirror-inverting in a direction aligned with the source line for each row, and a transmission transistor is arranged in a region where the modulation transistors are arranged close to each other.

この構成によれば、伝達トランジスタのゲートコンタクトを共用できるため、伝達トランジスタの面積をさらに削減することが可能となり、開口部をさらに大きくとることが可能となる。   According to this configuration, since the gate contact of the transmission transistor can be shared, the area of the transmission transistor can be further reduced, and the opening can be further increased.

また、本発明に係る固体撮像装置は、前記フォトダイオードの位置する領域での、前記基板表面を含む前記基板表面と前記収集ウェル部との間、及び/又は、前記ゲート絶縁層と前記基板との界面を含む前記ゲート絶縁層と前記変調ウェルとの間に、第2導電型を有するピニング層をさらに含むことを特徴とする。   Further, in the solid-state imaging device according to the present invention, in the region where the photodiode is located, between the substrate surface including the substrate surface and the collection well portion, and / or the gate insulating layer and the substrate, A pinning layer having a second conductivity type is further included between the gate insulating layer including the interface and the modulation well.

この構成によれば、基板内部と比べ基板表面に多量に存在する生成/再結合中心を第2導電型を有するピニング層で埋めることで、雑音となるキャリアの発生を抑制し、より高い画質を持つ固体撮像基板を構成する固体撮像装置を提供することができる。   According to this configuration, generation / recombination centers that are present in a large amount on the surface of the substrate compared with the inside of the substrate are filled with the pinning layer having the second conductivity type, thereby suppressing generation of noise carriers and higher image quality. A solid-state imaging device constituting a solid-state imaging substrate can be provided.

また、本発明に係る固体撮像装置は、前記変調ウェル部内で、平面視にて前記ゲート電極の少なくとも一部と重なる領域に、周辺の前記変調ウェル部よりも高い第1導電型の不純物濃度を有するキャリアポケット部をさらに含むことを特徴とする。   In the solid-state imaging device according to the present invention, an impurity concentration of the first conductivity type higher than that of the surrounding modulation well portion is formed in a region overlapping with at least a part of the gate electrode in plan view in the modulation well portion. It further includes a carrier pocket portion having the same.

この構成によれば、周辺の変調ウェル部よりも高い第1導電型の不純物濃度を有するキャリアポケットが平面視にてゲート電極の少なくとも一部と重なる領域に形成される。この構造を用いて変調トランジスタの変調ウェル部を空乏化した場合、高い不純物濃度を有する領域では、より大きなポテンシャル井戸が形成され光発生キャリアを引き込む機能が備えられる。そのため、フォトダイオードで発生した光発生キャリアが変調トランジスタのキャリアポケットに効率的に収集され、特に光強度が弱い場合により高い画質を有する固体撮像装置を構成する固体撮像素子を提供することができる。   According to this configuration, the carrier pocket having the first conductivity type impurity concentration higher than that of the peripheral modulation well portion is formed in a region overlapping with at least a part of the gate electrode in plan view. When the modulation well portion of the modulation transistor is depleted using this structure, a larger potential well is formed in a region having a high impurity concentration and a function of drawing photogenerated carriers is provided. Therefore, it is possible to provide a solid-state imaging device that constitutes a solid-state imaging device having higher image quality when light-generated carriers generated by the photodiode are efficiently collected in the carrier pocket of the modulation transistor and particularly when the light intensity is weak.

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。説明手順として、まずリングゲート電極構造を有する(ゲート電極に囲われるソース部を有する。)VMIS型固体撮像素子の基本構造について説明する。次に、基板変調MOS型(ゲート電極と素子分離層によって囲われるソース部を有する。)固体撮像素子の基本構造について説明する。そして、黒スミアの発生理由について説明し、この黒スミアを抑えるために伝達トランジスタを付与した固体撮像装置の動作について説明する。ここでは、VMIS型、及び基板変調MOS型固体撮像素子にNMOS構造を用いた例について説明する。ここで、NMOS構造に代えてPMOS構造を用いても良く、この場合には不純物の極性と駆動電位の極性を反転させることで同様の動作が可能となる。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. As an explanation procedure, a basic structure of a VMIS type solid-state imaging device having a ring gate electrode structure (having a source part surrounded by a gate electrode) will be described first. Next, the basic structure of a substrate modulation MOS type (having a source part surrounded by a gate electrode and an element isolation layer) solid-state imaging device will be described. Then, the reason for the occurrence of black smear will be described, and the operation of the solid-state imaging device provided with a transfer transistor to suppress this black smear will be described. Here, an example in which an NMOS structure is used for the VMIS type and the substrate modulation MOS type solid-state imaging device will be described. Here, a PMOS structure may be used instead of the NMOS structure. In this case, the same operation can be performed by inverting the polarity of the impurity and the polarity of the driving potential.

<VMIS型固体撮像素子の基本構造>
以下、図1(a),(b)を用いてVMIS型固体撮像素子の基本構造について説明する。図1(a)はVMIS型固体撮像素子120を含む画素3をアレイ状に配置した固体撮像基板100の部分平面図である。図1(b)は、図1(a)をA−A’線で切断したVMIS型固体撮像素子120の断面構造を示す断面図である。以下、図1(a),(b)を用いてVMIS型固体撮像素子の基本構造について説明する。
<Basic structure of VMIS type solid-state imaging device>
Hereinafter, the basic structure of the VMIS type solid-state imaging device will be described with reference to FIGS. FIG. 1A is a partial plan view of a solid-state imaging substrate 100 in which pixels 3 including a VMIS type solid-state imaging device 120 are arranged in an array. FIG. 1B is a cross-sectional view showing a cross-sectional structure of the VMIS type solid-state imaging device 120 obtained by cutting FIG. 1A along the line AA ′. Hereinafter, the basic structure of the VMIS type solid-state imaging device will be described with reference to FIGS.

図1(a)に示すように、画素3内に、フォトダイオードPDと変調トランジスタTMとが隣接して設けられている。変調トランジスタTMとしては、例えば、NチャネルディプレッションMOSトランジスタが用いられる。また、画素3内にはVMIS型固体撮像素子120と、伝達トランジスタTSが配置されている。伝達トランジスタTSは例えばPMOS構造を用いることができる。伝達トランジスタTSの役割については後述する。なお、図1(a)に示されている金属配線60は、図1(b)に示される断面図では簡略化のため省略している。   As shown in FIG. 1A, the photodiode PD and the modulation transistor TM are provided adjacent to each other in the pixel 3. As the modulation transistor TM, for example, an N-channel depletion MOS transistor is used. Further, a VMIS type solid-state imaging device 120 and a transfer transistor TS are arranged in the pixel 3. The transfer transistor TS can use, for example, a PMOS structure. The role of the transfer transistor TS will be described later. Note that the metal wiring 60 shown in FIG. 1A is omitted in the cross-sectional view shown in FIG.

光電変換素子であるフォトダイオードPD領域では、基板1の表面に開口領域2が配置され、基板1表面の比較的浅い位置には、光電変換素子によって発生した光発生キャリアを収集する収集ウェル部4が配置されている。収集ウェル部4と基板1表面との間には、N型の拡散層がピニング層32として配置されている。   In the photodiode PD region which is a photoelectric conversion element, an opening region 2 is disposed on the surface of the substrate 1, and a collection well portion 4 that collects photogenerated carriers generated by the photoelectric conversion element at a relatively shallow position on the surface of the substrate 1. Is arranged. An N-type diffusion layer is disposed as a pinning layer 32 between the collection well 4 and the surface of the substrate 1.

変調ウェル部5は収集ウェル部4と隣接して配置されている。そして収集ウェル部4に蓄えられた光発生キャリアは、変調トランジスタTM領域に位置する変調ウェル部5に転送される。変調ウェル部5に光発生キャリアが蓄えられることで、変調トランジスタTMの閾値は変化し、変調トランジスタTMの閾値は蓄積された光発生キャリアの量(フォトダイオードPD領域に入射した光の量)に対応する値をとる。
変調ウェル部5上には、ゲート絶縁層11を介して基板1表面にリング状のゲート電極であるリングゲート電極6が配置されている。そしてゲート絶縁層11に覆われる基板1の表面近傍にはチャネルを構成するN型拡散層27が配置される。N型拡散層27は同時にピニング層32としての機能も果たしている。チャネルを構成するN型拡散層27はソース部7とドレイン部8とに接続される。そして、各々のVMIS型固体撮像素子120はN型の素子分離領域115により分離されている。
The modulation well portion 5 is disposed adjacent to the collection well portion 4. Then, the light generation carriers stored in the collection well portion 4 are transferred to the modulation well portion 5 located in the modulation transistor TM region. By storing photogenerated carriers in the modulation well section 5, the threshold value of the modulation transistor TM changes, and the threshold value of the modulation transistor TM depends on the amount of accumulated photogenerated carriers (the amount of light incident on the photodiode PD region). Take the corresponding value.
On the modulation well portion 5, a ring gate electrode 6, which is a ring-shaped gate electrode, is disposed on the surface of the substrate 1 through a gate insulating layer 11. An N-type diffusion layer 27 constituting a channel is disposed in the vicinity of the surface of the substrate 1 covered with the gate insulating layer 11. The N-type diffusion layer 27 also functions as the pinning layer 32 at the same time. The N type diffusion layer 27 constituting the channel is connected to the source part 7 and the drain part 8. Each VMIS type solid-state imaging device 120 is separated by an N-type element isolation region 115.

リングゲート電極6に囲まれる領域には、高濃度N型領域であるソース部7が配置されている。そしてリングゲート電極6の少なくとも一部を囲うようにN型のドレイン部8が配置されている。ドレイン部8の所定位置には、高濃度のN型領域であるドレインコンタクト領域12が配置される。   In a region surrounded by the ring gate electrode 6, a source portion 7 that is a high concentration N-type region is disposed. An N-type drain portion 8 is disposed so as to surround at least a part of the ring gate electrode 6. A drain contact region 12, which is a high concentration N-type region, is disposed at a predetermined position of the drain portion 8.

変調ウェル部5は変調トランジスタTMの閾値電圧を制御するものである。変調ウェル部5内には、リングゲート電極6の下方にP型の高濃度領域を構成するキャリアポケット10が配置されている。変調トランジスタTMは、変調ウェル部5、キャリアポケット10、リングゲート電極6、ソース部7及びドレイン部8によって構成される。そして変調ウェル部5(キャリアポケット10)に蓄積された光発生キャリアに応じてチャネルの閾値電圧が変化する。   The modulation well section 5 controls the threshold voltage of the modulation transistor TM. In the modulation well portion 5, a carrier pocket 10 constituting a P-type high concentration region is disposed below the ring gate electrode 6. The modulation transistor TM includes a modulation well portion 5, a carrier pocket 10, a ring gate electrode 6, a source portion 7 and a drain portion 8. Then, the threshold voltage of the channel changes according to the photogenerated carriers accumulated in the modulation well portion 5 (carrier pocket 10).

ドレイン部8及びピニング層32がドレイン電位の印加によって正の電位にバイアスされることによって、フォトダイオードPDの開口領域2下方においては、ピニング層32と収集ウェル部4との境界面から空乏層が収集ウェル部4の全体に広がってPDウェル部21に達する。一方、基板1とPDウェル部21との境界面から空乏層がPDウェル部21全体に広がって、収集ウェル部4に達する。空乏層において、開口領域2を介して入射した光による光発生キャリアが生じる。そして、上述したように、発生した光発生キャリアは収集ウェル部4に収集される。収集ウェル部4に収集された光発生キャリアは、変調ウェル部5に転送されてキャリアポケット10に保持される。これにより、変調トランジスタTMのソース電位は、変調ウェル部5に転送された光発生キャリアの量、即ち、フォトダイオードPDへの入射光に応じたものとなる。   When the drain portion 8 and the pinning layer 32 are biased to a positive potential by applying a drain potential, a depletion layer is formed from the boundary surface between the pinning layer 32 and the collection well portion 4 below the opening region 2 of the photodiode PD. It spreads over the entire collection well 4 and reaches the PD well 21. On the other hand, a depletion layer extends from the boundary surface between the substrate 1 and the PD well portion 21 to the entire PD well portion 21 and reaches the collection well portion 4. In the depletion layer, photogenerated carriers are generated by the light incident through the opening region 2. As described above, the generated light generation carriers are collected in the collection well section 4. The photogenerated carriers collected in the collection well portion 4 are transferred to the modulation well portion 5 and held in the carrier pocket 10. As a result, the source potential of the modulation transistor TM is in accordance with the amount of photogenerated carriers transferred to the modulation well portion 5, that is, the incident light to the photodiode PD.

PDウェル部21は基板1の比較的深い位置に配置されている。PDウェル部21内には、P型の収集ウェル部4が配置されている。PDウェル部21は基板1の比較的深い位置まで配置されており、基板1中での侵入深さが大きい長い波長(例えば赤色)の光を光電変換可能にしている。   The PD well portion 21 is disposed at a relatively deep position on the substrate 1. A P-type collection well portion 4 is disposed in the PD well portion 21. The PD well portion 21 is disposed up to a relatively deep position of the substrate 1 so that light having a long wavelength (for example, red) having a large penetration depth in the substrate 1 can be photoelectrically converted.

一方、変調トランジスタTM領域には、P型埋込層23が配置されている。P型埋込層23によってTRウェル部50が占める深さは基板1の比較的浅い位置に制限される。TRウェル部50は比較的浅い位置に形成されるため、リングゲート電極6に電位を与えた場合に変調ウェル部5内の電界強度を大きくすることができ、リングゲート電極6に電位を印加することで変調ウェル部5内に蓄積された光発生キャリアを基板1に放出することを可能としている。   On the other hand, a P-type buried layer 23 is disposed in the modulation transistor TM region. The depth occupied by the TR well portion 50 by the P-type buried layer 23 is limited to a relatively shallow position of the substrate 1. Since the TR well portion 50 is formed at a relatively shallow position, the electric field strength in the modulation well portion 5 can be increased when a potential is applied to the ring gate electrode 6, and the potential is applied to the ring gate electrode 6. As a result, the photogenerated carriers accumulated in the modulation well portion 5 can be emitted to the substrate 1.

ここで、VMIS型固体撮像素子120の基本構造としてピニング層32は省略可能である。また、キャリアポケット10についても省略可能である。キャリアポケット10を省略した場合には、変調ウェル部5に電荷が蓄積され、この電荷により閾値電圧が制御される。ピニング層32及び/又はキャリアポケット10を省略することで、製造工程を短縮することができる。特に、比較的高い照度を有する被写体を扱う用途に対しては画像雑音は大きな問題にならない。これらの構成を省略することで製造工程の短縮によるTAT短縮、不良率の低減とそれに伴い低コスト化されたVMIS型固体撮像素子120を提供することができる。   Here, the pinning layer 32 can be omitted as a basic structure of the VMIS type solid-state imaging device 120. The carrier pocket 10 can also be omitted. When the carrier pocket 10 is omitted, charges are accumulated in the modulation well portion 5, and the threshold voltage is controlled by the charges. By omitting the pinning layer 32 and / or the carrier pocket 10, the manufacturing process can be shortened. In particular, image noise is not a big problem for applications that handle subjects with relatively high illuminance. By omitting these configurations, it is possible to provide a VMIS type solid-state imaging device 120 which is shortened in TAT by shortening the manufacturing process, reduced in defective rate, and cost is reduced accordingly.

<基板変調MOS型固体撮像素子の基本構造>
以下、図2(a),(b)を用いて基板変調MOS型固体撮像素子の基本構造について説明する。図2(a)は基板変調MOS型固体撮像素子120bを含む画素3をアレイ状に配置した固体撮像基板100の部分平面図である。図2(b)は、図2(a)をA−A’線で切断した基板変調MOS型固体撮像素子120bの断面構造を示す断面図である。以下、図2(a),(b)を用いて基板変調MOS型固体撮像素子の基本構造について説明する。
<Basic structure of substrate modulation MOS type solid-state imaging device>
The basic structure of the substrate modulation MOS type solid-state imaging device will be described below with reference to FIGS. 2 (a) and 2 (b). FIG. 2A is a partial plan view of the solid-state imaging substrate 100 in which the pixels 3 including the substrate modulation MOS type solid-state imaging device 120b are arranged in an array. FIG. 2B is a cross-sectional view showing a cross-sectional structure of the substrate modulation MOS type solid-state imaging device 120b obtained by cutting FIG. 2A along the line AA ′. The basic structure of the substrate modulation MOS type solid-state imaging device will be described below with reference to FIGS. 2 (a) and 2 (b).

図2(a)に示すように、画素3内に、フォトダイオードPDと変調トランジスタTMとが隣接して設けられている。変調トランジスタTMとしては、例えば、NチャネルディプレッションMOSトランジスタが用いられる。また、画素3内には基板変調MOS型固体撮像素子120bと、伝達トランジスタTSが配置されている。伝達トランジスタTSは例えばPMOS構造を用いることができる。伝達トランジスタTSの役割については後述する。なお、図2(a)に示されている金属配線60は、図2(b)に示される断面図では簡略化のため省略している。   As shown in FIG. 2A, the photodiode PD and the modulation transistor TM are provided adjacent to each other in the pixel 3. As the modulation transistor TM, for example, an N-channel depletion MOS transistor is used. Further, a substrate modulation MOS type solid-state imaging device 120b and a transfer transistor TS are disposed in the pixel 3. The transfer transistor TS can use, for example, a PMOS structure. The role of the transfer transistor TS will be described later. Note that the metal wiring 60 shown in FIG. 2A is omitted in the cross-sectional view shown in FIG.

光電変換素子であるフォトダイオードPD領域では、基板1の表面に開口領域2が配置され、基板1表面の比較的浅い位置には、光電変換素子によって発生した光発生キャリアを収集する収集ウェル部4が配置されている。収集ウェル部4と基板1表面との間には、ピニング層32としてN型の拡散層が配置されている。   In the photodiode PD region which is a photoelectric conversion element, an opening region 2 is disposed on the surface of the substrate 1, and a collection well portion 4 that collects photogenerated carriers generated by the photoelectric conversion element at a relatively shallow position on the surface of the substrate 1. Is arranged. An N-type diffusion layer is disposed as the pinning layer 32 between the collection well portion 4 and the surface of the substrate 1.

変調ウェル部5は収集ウェル部4と隣接して配置されている。そして収集ウェル部4に蓄えられた光発生キャリアは、変調トランジスタTM領域に位置する変調ウェル部5に転送される。変調ウェル部5に光発生キャリアが蓄えられることで、変調トランジスタTMの閾値は制御され、変調トランジスタTMの閾値は蓄積された光発生キャリアの量(フォトダイオードPD領域に入射した光の量)に対応する値をとる。
変調ウェル部5上には、基板1の表面側にゲート絶縁層11を介してL形のゲート電極6bが配置されており、ゲート電極6bとLOCOSによる素子分離層52とに囲われた領域には、高濃度N型領域であるソース部7が配置されている。ここで素子分離層52はLOCOSに限定されることなく例えばSTI構造を有していても良い。
The modulation well portion 5 is disposed adjacent to the collection well portion 4. Then, the light generation carriers stored in the collection well portion 4 are transferred to the modulation well portion 5 located in the modulation transistor TM region. By storing photogenerated carriers in the modulation well portion 5, the threshold value of the modulation transistor TM is controlled, and the threshold value of the modulation transistor TM depends on the amount of accumulated photogenerated carriers (the amount of light incident on the photodiode PD region). Take the corresponding value.
On the modulation well portion 5, an L-shaped gate electrode 6 b is disposed on the surface side of the substrate 1 via a gate insulating layer 11, and in a region surrounded by the gate electrode 6 b and the element isolation layer 52 by LOCOS. Is provided with a source portion 7 which is a high concentration N-type region. Here, the element isolation layer 52 is not limited to LOCOS, and may have, for example, an STI structure.

そしてゲート絶縁層11に覆われる基板1の表面近傍にはチャネルを構成するN型拡散層27が配置される。N型拡散層27は同時に、ピニング層32としての機能も果たしている。チャネルを構成するN型拡散層27はソース部7とドレイン部8とに接続される。そして、各々の基板変調MOS型固体撮像素子120bはN型の素子分離領域115、素子分離層52により分離されている。   An N-type diffusion layer 27 constituting a channel is disposed in the vicinity of the surface of the substrate 1 covered with the gate insulating layer 11. At the same time, the N-type diffusion layer 27 also functions as the pinning layer 32. The N type diffusion layer 27 constituting the channel is connected to the source part 7 and the drain part 8. Each substrate modulation MOS type solid-state imaging element 120 b is separated by an N-type element isolation region 115 and an element isolation layer 52.

ゲート電極6bを介してソース部7と対向する位置にはN型のドレイン部8が配置されている。ドレイン部8の所定位置には、高濃度のN型領域であるドレインコンタクト領域12が配置される。
変調ウェル部5は変調トランジスタTMの閾値電圧を制御するものである。変調ウェル部5内には、ゲート電極6bの下方にP型の高濃度領域を構成するキャリアポケット10が配置されている。変調トランジスタTMは、変調ウェル部5、キャリアポケット10、素子分離層52、ゲート電極6b、ソース部7及びドレイン部8によって構成される。そして変調ウェル部5(キャリアポケット10)に蓄積された光発生キャリアに応じてチャネルの閾値電圧が変化する。
An N-type drain portion 8 is disposed at a position facing the source portion 7 through the gate electrode 6b. A drain contact region 12, which is a high concentration N-type region, is disposed at a predetermined position of the drain portion 8.
The modulation well section 5 controls the threshold voltage of the modulation transistor TM. In the modulation well portion 5, a carrier pocket 10 constituting a P-type high concentration region is disposed below the gate electrode 6b. The modulation transistor TM includes a modulation well portion 5, a carrier pocket 10, an element isolation layer 52, a gate electrode 6b, a source portion 7 and a drain portion 8. Then, the threshold voltage of the channel changes according to the photogenerated carriers accumulated in the modulation well portion 5 (carrier pocket 10).

ドレイン部8及びピニング層32がドレイン電位の印加によって正の電位にバイアスされることによって、フォトダイオードPDの開口領域2下方においては、ピニング層32と収集ウェル部4との境界面から空乏層が収集ウェル部4の全体に広がってPDウェル部21に達する。一方、基板1とPDウェル部21との境界面から空乏層がPDウェル部21全体に広がって、収集ウェル部4に達する。空乏層において、開口領域2を介して入射した光による光発生キャリアが生じる。そして、上述したように、発生した光発生キャリアは収集ウェル部4に収集される。収集ウェル部4に収集された光発生キャリアは、変調ウェル部5に転送されてキャリアポケット10に保持される。これにより、変調トランジスタTMのソース電位は、変調ウェル部5に転送された光発生キャリアの量、即ち、フォトダイオードPDへの入射光に応じたものとなる。   When the drain portion 8 and the pinning layer 32 are biased to a positive potential by applying a drain potential, a depletion layer is formed from the boundary surface between the pinning layer 32 and the collection well portion 4 below the opening region 2 of the photodiode PD. It spreads over the entire collection well 4 and reaches the PD well 21. On the other hand, a depletion layer extends from the boundary surface between the substrate 1 and the PD well portion 21 to the entire PD well portion 21 and reaches the collection well portion 4. In the depletion layer, photogenerated carriers are generated by the light incident through the opening region 2. As described above, the generated light generation carriers are collected in the collection well section 4. The photogenerated carriers collected in the collection well portion 4 are transferred to the modulation well portion 5 and held in the carrier pocket 10. As a result, the source potential of the modulation transistor TM is in accordance with the amount of photogenerated carriers transferred to the modulation well portion 5, that is, the incident light to the photodiode PD.

PDウェル部21は、基板1の比較的深い位置に配置されている。PDウェル部21上には、P型の収集ウェル部4が配置されている。収集ウェル部4上の基板表面側には、N型の拡散層を含むピニング層32が配置されている。PDウェル部21は基板1の比較的深い位置まで配置されており、基板1中での侵入深さが大きい長い波長(例えば赤色)の光を光電変換可能にしている。   The PD well portion 21 is disposed at a relatively deep position on the substrate 1. A P-type collection well section 4 is disposed on the PD well section 21. A pinning layer 32 including an N type diffusion layer is disposed on the substrate surface side on the collection well portion 4. The PD well portion 21 is disposed up to a relatively deep position of the substrate 1 so that light having a long wavelength (for example, red) having a large penetration depth in the substrate 1 can be photoelectrically converted.

一方、変調トランジスタTM領域には、P型埋込層23が配置されている。P型埋込層23によってTRウェル部50は基板1の比較的浅い位置までに制限される。TRウェル部50は比較的浅い位置に形成されるため、ゲート電極6bに電位を与えた場合に変調ウェル部5内の電界強度を大きくすることができ、ゲート電極6bに電位を印加することで変調ウェル部5内に蓄積された光発生キャリアを基板1に放出することを可能としている。   On the other hand, a P-type buried layer 23 is disposed in the modulation transistor TM region. The TR well portion 50 is limited to a relatively shallow position of the substrate 1 by the P-type buried layer 23. Since the TR well portion 50 is formed at a relatively shallow position, the electric field strength in the modulation well portion 5 can be increased when a potential is applied to the gate electrode 6b, and the potential is applied to the gate electrode 6b. It is possible to discharge the photogenerated carriers accumulated in the modulation well portion 5 to the substrate 1.

ここで、基板変調MOS型固体撮像素子120bの基本構造としてピニング層32は省略可能である。また、キャリアポケット10についても省略可能である。キャリアポケット10を省略した場合には、変調ウェル部5に電荷が蓄積され、この電荷により閾値電圧が制御される。ピニング層32及び/又はキャリアポケット10を省略することで、製造工程を短縮することができる。特に、比較的高い照度を有する被写体を扱う用途に対しては画像雑音は大きな問題にならない。これらの構成を省略することで製造工程の短縮によるTAT短縮、不良率の低減とそれに伴い低コスト化された基板変調MOS型固体撮像素子を提供することができる。   Here, the pinning layer 32 can be omitted as a basic structure of the substrate modulation MOS type solid-state imaging device 120b. The carrier pocket 10 can also be omitted. When the carrier pocket 10 is omitted, charges are accumulated in the modulation well portion 5, and the threshold voltage is controlled by the charges. By omitting the pinning layer 32 and / or the carrier pocket 10, the manufacturing process can be shortened. In particular, image noise is not a big problem for applications that handle subjects with relatively high illuminance. By omitting these configurations, it is possible to provide a substrate modulation MOS type solid-state imaging device that reduces TAT by shortening the manufacturing process, reduces the defect rate, and lowers the cost.

<固体撮像装置の構成>
次に、図1(a)及び(b)を参照して本実施の形態に係る固体撮像装置の構成について説明する。ここでの説明はVMIS型固体撮像素子を用いた場合について行うが、これは基板変調MOS型固体撮像素子を用いる場合には、VMIS型固体撮像素子と基板変調MOS型固体撮像素子とを差し替えることで対応することができる。基板変調MOS型固体撮像素子を用いた場合の平面レイアウト図は、例えば図2(a)に示す構造を用いることができる。
<Configuration of solid-state imaging device>
Next, the configuration of the solid-state imaging device according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. The description here is for the case of using a VMIS type solid-state image pickup device. However, in the case of using a substrate modulation MOS type solid-state image pickup device, the VMIS type solid-state image pickup device and the substrate modulation MOS type solid-state image pickup device are replaced. Can respond. For example, the structure shown in FIG. 2A can be used as the planar layout diagram when the substrate modulation MOS type solid-state imaging device is used.

固体撮像基板100は、VMIS型固体撮像素子120を含む画素3をマトリクス状に配置して構成されている。固体撮像基板100は例えば、640×480の画素3と、オプティカルブラック(OB)のための領域(OB領域)を含む。OB領域を含めると、固体撮像基板100は例えば712×500の画素3を含む。   The solid-state imaging substrate 100 is configured by arranging pixels 3 including a VMIS type solid-state imaging device 120 in a matrix. The solid-state imaging substrate 100 includes, for example, a 640 × 480 pixel 3 and a region (OB region) for optical black (OB). Including the OB region, the solid-state imaging substrate 100 includes, for example, 712 × 500 pixels 3.

固体撮像装置130は画素3中に配置されており、光電変換を行うフォトダイオードPDと、光信号を検出して読み出すための変調トランジスタTMと、伝達トランジスタTSと、を含む。フォトダイオードPDは入射光に応じた光発生キャリアを生じさせ、収集ウェル部4内に収集する。収集ウェル部4に収集された光発生キャリアは、変調トランジスタTMの閾値変調用の変調ウェル部5内のキャリアポケット10に転送される。
変調トランジスタTMは、キャリアポケット10に光発生キャリアが蓄積されることでバックゲート電位が変化し、キャリアポケット10内の光発生キャリア量に応じて変調トランジスタTMの閾値電圧が変化する。これにより、変調トランジスタTMのソース電位は、キャリアポケット10内の光発生キャリアに応じたもの、即ち、フォトダイオードPDの入射光量に対応したものとなる。
伝達トランジスタTSは、伝達TRゲート電極70、伝達TRソース部71、伝達TRドレイン部72を含む(図3参照)。伝達TRゲート電極70のゲート電位を制御することで伝達TRソース部71、伝達TRドレイン部72の導通/遮断が制御される。そのため、伝達TRドレイン部72と接続される変調トランジスタTMのソース部7と、伝達TRソース部71と接続されるソースライン66との接続状態を制御することができる。
このように画素3内部では、伝達トランジスタTSの伝達TRゲート電極70、変調トランジスタTMのリングゲート電極6、ソース部7及びドレイン部8に駆動信号が印加されることで、蓄積、転送、変調及びクリア等の動作を行っている。
The solid-state imaging device 130 is disposed in the pixel 3 and includes a photodiode PD that performs photoelectric conversion, a modulation transistor TM for detecting and reading an optical signal, and a transmission transistor TS. The photodiode PD generates photogenerated carriers corresponding to incident light and collects them in the collection well section 4. The photogenerated carriers collected in the collection well portion 4 are transferred to the carrier pocket 10 in the modulation well portion 5 for threshold modulation of the modulation transistor TM.
In the modulation transistor TM, the back gate potential is changed by accumulating photogenerated carriers in the carrier pocket 10, and the threshold voltage of the modulation transistor TM is changed in accordance with the amount of photo generated carriers in the carrier pocket 10. As a result, the source potential of the modulation transistor TM corresponds to the photogenerated carrier in the carrier pocket 10, that is, corresponds to the incident light amount of the photodiode PD.
The transmission transistor TS includes a transmission TR gate electrode 70, a transmission TR source part 71, and a transmission TR drain part 72 (see FIG. 3). By controlling the gate potential of the transmission TR gate electrode 70, conduction / cutoff of the transmission TR source part 71 and the transmission TR drain part 72 is controlled. Therefore, the connection state between the source part 7 of the modulation transistor TM connected to the transmission TR drain part 72 and the source line 66 connected to the transmission TR source part 71 can be controlled.
As described above, in the pixel 3, the drive signal is applied to the transmission TR gate electrode 70 of the transmission transistor TS, the ring gate electrode 6 of the modulation transistor TM, the source unit 7, and the drain unit 8, thereby storing, transferring, modulating, and An operation such as clearing is performed.

次に、図3を用いて黒スミアの発生機構とその発生を防止するための機構について説明する。図3は図1に示す固体撮像基板100の等価回路図である。ここで便宜上、図3での位置関係と合わせて、水平、垂直などの方向を示すものとする。   Next, a black smear generation mechanism and a mechanism for preventing the generation will be described with reference to FIG. FIG. 3 is an equivalent circuit diagram of the solid-state imaging substrate 100 shown in FIG. Here, for convenience, the directions such as horizontal and vertical are shown together with the positional relationship in FIG.

VMIS型固体撮像素子120と伝達トランジスタTSとを含む固体撮像装置130が配置される画素3は、垂直方向に配列された複数のソースライン66と水平方向に配列された複数のゲートライン67との交点に対応して設けられている。また、水平方向に配列される、画素3に含まれる変調トランジスタTMのリングゲート電極6は各々ゲートライン67に接続される。共通ドレインライン68は、垂直方向に配置され、マトリクス状に配置される画素3に含まれるドレイン部8(図1(b)参照)の電位が全て共通の電位を持つよう配列される。そして画素3に含まれる変調トランジスタTMのソース部7は伝達トランジスタTSの伝達TRゲート電極70を介して各々ソースライン66に接続される。この場合、変調トランジスタTMはソースフォロワで動作している。ここで伝達トランジスタTSにはPMOS構造を用いており伝達TRゲートライン69の電位を下げることで伝達トランジスタTSはオンする。   The pixel 3 in which the solid-state imaging device 130 including the VMIS type solid-state imaging device 120 and the transfer transistor TS is arranged includes a plurality of source lines 66 arranged in the vertical direction and a plurality of gate lines 67 arranged in the horizontal direction. It is provided corresponding to the intersection. Further, the ring gate electrodes 6 of the modulation transistors TM included in the pixels 3 arranged in the horizontal direction are each connected to a gate line 67. The common drain lines 68 are arranged in the vertical direction, and are arranged so that all the potentials of the drain portions 8 (see FIG. 1B) included in the pixels 3 arranged in a matrix have a common potential. The source part 7 of the modulation transistor TM included in the pixel 3 is connected to the source line 66 via the transmission TR gate electrode 70 of the transmission transistor TS. In this case, the modulation transistor TM operates as a source follower. Here, the transmission transistor TS uses a PMOS structure, and the transmission transistor TS is turned on by lowering the potential of the transmission TR gate line 69.

ゲートライン67の1つにオン信号を供給し、さらに伝達トランジスタTSの伝達TRゲートライン69にオン信号(PMOS構造のため低電位信号。)を供給することで、オン信号が供給されたゲートライン67に共通接続された画素3が同時に選択される。これらの選択された画素3の各ソース部7から伝達トランジスタTSを介して画素信号が出力される。そしてゲートライン67にオン信号を順次シフトさせながら供給することで、オン信号が供給された画素3からの画素信号がゲートライン67の一行分同時にソースライン66から読み出される。   By supplying an ON signal to one of the gate lines 67 and further supplying an ON signal (low potential signal due to the PMOS structure) to the transmission TR gate line 69 of the transmission transistor TS, the gate line to which the ON signal is supplied The pixels 3 commonly connected to 67 are simultaneously selected. A pixel signal is output from each source section 7 of these selected pixels 3 via the transfer transistor TS. Then, by supplying an ON signal to the gate line 67 while sequentially shifting, the pixel signal from the pixel 3 to which the ON signal is supplied is simultaneously read from the source line 66 for one row of the gate line 67.

各画素3が有するばらつきや、各種ノイズの除去のために、読出し動作において、選択行の光信号の読出し動作に続いて、非選択行の画素3への電位付与状態はそのままにして、その選択行の画素3をクリアする。そして、引き続き、クリアした状態での閾値電圧を読み出す。そして、光発生キャリア量に対応する閾値電圧とクリアした状態での閾値電圧の差分信号を算出し、映像信号として出力することで各画素3が有する閾値の分布などに起因するばらつきなどを打ち消す。この処理により高いSN比を有する画像信号の抽出を可能としている。   In order to remove variations and various noises of each pixel 3, in the read operation, following the read operation of the optical signal of the selected row, the potential application state to the pixel 3 of the non-selected row is left as it is and the selection is performed. Clear pixel 3 in the row. Subsequently, the threshold voltage in the cleared state is read out. Then, a difference signal between the threshold voltage corresponding to the light generation carrier amount and the threshold voltage in the cleared state is calculated, and output as a video signal, thereby canceling variations caused by the distribution of thresholds of each pixel 3 and the like. This processing enables extraction of an image signal having a high S / N ratio.

図4は光強度に応じた出力電位を示すグラフである。ポイントa,bは各々通常量の入射光が入射される選択行の画素3(図3参照:以下同様)の出力電位及びそのクリア後のノイズ成分による画素3の出力電位Vsa,Vnbを示している。また、ポイントcは通常量の入射光が入射される非選択画素3aに基づく出力電位Vscを示している。ポイントdは、強い光SLが入射された場合の非選択画素3aに基づく出力電位Vsdを示している。選択行の画素3に通常量の入射光が入射した場合には、選択行の画素3の画素信号として、電位差が(Vsa−Vnb)(矢印の範囲)の信号が得られる。上記したように、通常の強さの光が非選択行の画素3に照射された場合、ポイントcでの出力電位Vscはポイントbでの出力電位Vnbより低くなり、選択行の動作には影響を与えない。   FIG. 4 is a graph showing the output potential according to the light intensity. Points a and b indicate the output potential Vsa and Vnb of the pixel 3 due to the noise component after clearing the output potential of the pixel 3 in the selected row (see FIG. 3; the same applies hereinafter) to which a normal amount of incident light is incident. Yes. Point c indicates the output potential Vsc based on the non-selected pixel 3a on which the normal amount of incident light is incident. Point d indicates the output potential Vsd based on the non-selected pixel 3a when the strong light SL is incident. When a normal amount of incident light is incident on the pixels 3 in the selected row, a signal having a potential difference of (Vsa−Vnb) (range of arrows) is obtained as the pixel signal of the pixel 3 in the selected row. As described above, when light of normal intensity is irradiated to the pixels 3 in the non-selected row, the output potential Vsc at the point c becomes lower than the output potential Vnb at the point b, which affects the operation of the selected row. Not give.

ここで、伝達トランジスタTSを用いない場合に生じる黒スミアの発生機構について説明する。まず、所定の列において、選択行の画素3には通常量の入射光が入射し、非選択画素3aの1つに強い光SLが入射された場合、選択行の画素3に基づくクリア前の状態では出力電位Vsaが出力される。一方、選択行のクリア後の出力電位Vnbは、強い光SLが入射した場合の非選択画素3aに基づく出力電位Vsdよりも低くなる。同一列ではソース部は共通接続されていることから、クリア後の変調(読み出し)を行う場合には、より高い出力電位Vsdがクリア後の画素信号として得られる。そのため、選択行の画素3の画素信号として、(Vsa−Vsd)の信号が出力されることになる。(Vsa−Vsd)は(Vsa−Vnb)と比べ小さい値であり、この画素信号出力に基づく表示は黒くなる。   Here, a generation mechanism of black smear that occurs when the transmission transistor TS is not used will be described. First, in a predetermined column, when a normal amount of incident light is incident on the pixels 3 in the selected row and strong light SL is incident on one of the non-selected pixels 3a, the pre-clearing based on the pixels 3 in the selected row is performed. In the state, the output potential Vsa is output. On the other hand, the output potential Vnb after clearing the selected row is lower than the output potential Vsd based on the non-selected pixel 3a when the strong light SL is incident. Since the source sections are commonly connected in the same column, a higher output potential Vsd is obtained as a pixel signal after clearing when modulation (reading) after clearing is performed. Therefore, a signal (Vsa−Vsd) is output as the pixel signal of the pixel 3 in the selected row. (Vsa−Vsd) is a smaller value than (Vsa−Vnb), and the display based on this pixel signal output is black.

図8は、伝達トランジスタTSを用いない構造に強い光SLが入射された場合の状態を示す等価回路図である。非選択画素3aに強い光が入射した場合、非選択画素3aのクリアが行われるまでは、当該ソースライン66xに接続された画素3からの全ての差分信号は、本来の(Vsa−Vnb)よりも小さい値である(Vsa−Vsd)の値をとるため、画面表示に垂直方向の黒スミアが発生する。   FIG. 8 is an equivalent circuit diagram showing a state when strong light SL is incident on a structure that does not use the transfer transistor TS. When strong light is incident on the non-selected pixel 3a, all the differential signals from the pixel 3 connected to the source line 66x are from the original (Vsa−Vnb) until the non-selected pixel 3a is cleared. Since the value of (Vsa−Vsd), which is also a small value, takes a black smear in the vertical direction on the screen display.

これに対し、本実施の形態においては、図3に示すように、変調トランジスタTMのソース部7は、伝達トランジスタTSで選択される2つの変調トランジスタTMのソース部7の電位のみがソースライン66に伝達される。そのため、非選択フォトダイオードPDaに強い光SLが入射され、非選択変調トランジスタTMaの非選択ソース部7aからの出力信号が、選択された変調トランジスタTMのクリア後のソース部7よりも高くなる場合においても、非選択伝達トランジスタTSaによりソースライン66xへの伝達を防止することができる。そのため、画面全域に影響する黒スミアの発生を防止することができる。   On the other hand, in the present embodiment, as shown in FIG. 3, the source part 7 of the modulation transistor TM has only the potential of the source part 7 of the two modulation transistors TM selected by the transmission transistor TS as the source line 66. Is transmitted to. For this reason, strong light SL is incident on the non-selected photodiode PDa, and the output signal from the non-selected source unit 7a of the non-selected modulation transistor TMa is higher than the source unit 7 after clearing the selected modulation transistor TM. Even in the case, transmission to the source line 66x can be prevented by the non-selective transmission transistor TSa. Therefore, it is possible to prevent the occurrence of black smear that affects the entire screen.

<レイアウト例>
図1(a)にVMIS型固体撮像素子を用いる場合のレイアウト例を示す。このレイアウトでは、共通のソースライン66を有する画素3のレイアウトをソースライン66と交差する方向(この場合では直交している)に対して一列毎に鏡像反転させて配置している。鏡像反転に伴い近接した変調トランジスタTMのソース部7同士は例えばアルミニウムを含む金属配線60により接続される。そして、接続された金属配線60とソースライン66とは伝達トランジスタTSを介して接続されている。この場合、フォトダイオードPDの開口部を避けて金属配線60を配置することが可能となり、フォトダイオードPDの開口部の面積の減少を抑えて伝達トランジスタTSを配置することができる。
<Example layout>
FIG. 1A shows a layout example when a VMIS type solid-state imaging device is used. In this layout, the layout of the pixels 3 having the common source line 66 is arranged so as to be mirror-inverted for each column with respect to the direction intersecting the source line 66 (in this case, orthogonal). The source portions 7 of the modulation transistors TM that are close to each other as the mirror image is inverted are connected to each other by a metal wiring 60 containing, for example, aluminum. The connected metal wiring 60 and the source line 66 are connected via the transmission transistor TS. In this case, the metal wiring 60 can be disposed avoiding the opening of the photodiode PD, and the transfer transistor TS can be disposed while suppressing a reduction in the area of the opening of the photodiode PD.

図2(a)に、基板変調MOS型固体撮像素子を用いる場合のレイアウト例を示す。このレイアウトでは、共通のソースライン66を有する画素3のレイアウトをソースライン66と交差する方向(この場合では直交している)に対して一列毎に鏡像反転させて配置している。鏡像反転に伴い近接した2つの変調トランジスタTMのソース部7同士は例えばアルミニウムを含む金属を用いた金属配線60により接続される。そして、接続された金属配線60とソースライン66とは伝達トランジスタTSを介して接続されている。このレイアウト例でも同様に、フォトダイオードPDの開口部の面積の減少を抑えて配置することができる。また、ゲート電極6bと素子分離層52を用いてソース部7とドレイン部8とを分離するためレイアウトの自由度が高くなり、図1に示したリングゲート電極6を用いてソース部7とドレイン部8を分離する場合と比べ、より高い開口率を得ることができる。   FIG. 2A shows a layout example in the case of using a substrate modulation MOS type solid-state imaging device. In this layout, the layout of the pixels 3 having the common source line 66 is arranged so as to be mirror-inverted for each column with respect to the direction intersecting the source line 66 (in this case, orthogonal). The source portions 7 of the two modulation transistors TM that are close to each other as the mirror image is inverted are connected to each other by a metal wiring 60 using a metal including aluminum, for example. The connected metal wiring 60 and the source line 66 are connected via the transmission transistor TS. Similarly, in this layout example, the reduction in the area of the opening of the photodiode PD can be suppressed. Further, since the source part 7 and the drain part 8 are separated by using the gate electrode 6b and the element isolation layer 52, the degree of freedom in layout becomes high. By using the ring gate electrode 6 shown in FIG. A higher aperture ratio can be obtained compared to the case where the portion 8 is separated.

そして、図7にVMIS型固体撮像素子を用いる場合の別のレイアウト例を示す。このレイアウトでは、共通のソースライン66を有する画素3のレイアウトをソースライン66と交差する方向(この場合では直交している)に対して一列毎に鏡像反転させ、さらに、隣り合うソースライン66を用いる画素3のレイアウトをソースライン66を挟む位置にある画素3を一行毎に鏡像反転させるレイアウトで配置している。鏡像反転に伴い近接した4つの変調トランジスタTMのソース部7同士は例えばアルミニウムを含む金属を用いた金属配線60により接続される。そして、接続された金属配線60とソースライン66とは伝達トランジスタTSを介して接続されている。このレイアウト例では図1(a)で示したレイアウトと同様にフォトダイオードPDの開口部の面積の減少を抑えて配置することができる。
さらに伝達トランジスタTSに伝達TRゲート電極70のコンタクトを4つの変調トランジスタTMで共用するため、開口率を向上させることができる。加えて、このレイアウトを用いることで、伝達トランジスタTSのゲートを駆動する伝達TRゲートライン69を一行毎に配置することが可能となるため、さらに開口率を向上させることができる。
FIG. 7 shows another layout example in the case of using the VMIS type solid-state imaging device. In this layout, the layout of the pixels 3 having the common source line 66 is mirror-inverted for each column with respect to the direction intersecting the source line 66 (in this case, orthogonal), and the adjacent source lines 66 are further inverted. The layout of the pixels 3 to be used is arranged in such a manner that the pixels 3 at positions sandwiching the source line 66 are mirror-inverted for each row. The source portions 7 of the four modulation transistors TM that are close to each other as the mirror image is inverted are connected to each other by a metal wiring 60 using a metal containing aluminum, for example. The connected metal wiring 60 and the source line 66 are connected via the transmission transistor TS. In this layout example, similarly to the layout shown in FIG. 1A, it is possible to dispose the photodiode PD while reducing the area of the opening.
Furthermore, since the contact of the transmission TR gate electrode 70 is shared by the four modulation transistors TM to the transmission transistor TS, the aperture ratio can be improved. In addition, by using this layout, the transmission TR gate line 69 for driving the gate of the transmission transistor TS can be arranged for each row, so that the aperture ratio can be further improved.

そして、図5に基板変調MOS型固体撮像素子を用いる場合の別のレイアウト例を示す。このレイアウトは、共通のソースラインを有する画素3のレイアウトを一列毎に鏡像反転させる配置に加え、ソースラインを挟む位置にある画素3のレイアウトを一行毎に鏡像反転させて配置している。鏡像反転に伴い近接した4つの変調トランジスタTMのソース部7同士は例えばアルミニウムを含む金属を用いた金属配線60により接続される。そして、接続された金属配線60とソースライン66とは伝達トランジスタTSを介して接続されている。このレイアウト例では図2(a)で示したレイアウトと同様にフォトダイオードPDの開口部の面積の減少を抑えて配置することができる。
さらに伝達トランジスタTSの伝達TRゲート電極70(図3参照)のコンタクトを4つの変調トランジスタTMで共用するため、開口率を向上させることができる。加えて、このレイアウトを用いることで、伝達トランジスタTSのゲートを駆動する伝達TRゲートライン69を一行毎に配置することが可能となるため、さらに開口率を向上させることができる。
FIG. 5 shows another layout example in the case of using the substrate modulation MOS type solid-state imaging device. In this layout, in addition to an arrangement in which the layout of the pixels 3 having a common source line is mirror-inverted for each column, the layout of the pixels 3 at positions sandwiching the source lines is inverted for each row. The source portions 7 of the four modulation transistors TM that are close to each other as the mirror image is inverted are connected to each other by a metal wiring 60 using a metal containing aluminum, for example. The connected metal wiring 60 and the source line 66 are connected via the transmission transistor TS. In this layout example, similarly to the layout shown in FIG. 2A, the reduction in the area of the opening of the photodiode PD can be suppressed.
Furthermore, since the contact of the transmission TR gate electrode 70 (see FIG. 3) of the transmission transistor TS is shared by the four modulation transistors TM, the aperture ratio can be improved. In addition, by using this layout, the transmission TR gate line 69 for driving the gate of the transmission transistor TS can be arranged for each row, so that the aperture ratio can be further improved.

以上、図1(a)、図2(a)、図7、図5と鏡像反転を行うことでより高い開口率を実現するレイアウトについて説明したが、鏡像反転は必須な処理ではなく、通常の繰り返しを用いたレイアウトを用いても良い。   As described above, the layout that realizes a higher aperture ratio by performing mirror image inversion with FIGS. 1A, 2A, 7, and 5 has been described. However, mirror image inversion is not an essential process. A layout using repetition may be used.

<駆動シーケンス>
次に、図1(b)、図3を参照して駆動シーケンスとして画素3のフォトダイオードPDの光検出及び光発生キャリアの収集動作並びに変調トランジスタTMの動作について説明する。まず、光発生キャリアの蓄積動作について説明する。続けて、光発生キャリア量の検出を行うシグナル変調動作、クリア(光発生キャリアの排出)動作を説明し、最後にノイズ変調動作について説明する。ここでの説明はVMIS型固体撮像素子を用いた場合について行うが、これは基板変調MOS型固体撮像素子を用いた場合でも同様に対応可能である。
<Drive sequence>
Next, with reference to FIG. 1B and FIG. 3, the light detection and light generation carrier collection operation of the photodiode PD of the pixel 3 and the operation of the modulation transistor TM will be described as a drive sequence. First, the accumulation operation of photogenerated carriers will be described. Subsequently, a signal modulation operation for detecting the amount of light-generated carriers and a clear (discharge of light-generated carriers) operation will be described, and finally a noise modulation operation will be described. The description here will be made in the case of using the VMIS type solid-state image pickup device, but this can be similarly applied to the case of using the substrate modulation MOS type solid-state image pickup device.

最初に光発生キャリアの蓄積動作について説明する。この場合には、ゲートライン67を介して変調トランジスタTMのリングゲート電極6に低いゲート電位を印加し、共通ドレインライン68を介してドレイン部8に例えば約2〜4Vの電位を印加する。これにより、PDウェル部21が空乏化する。また、ドレイン部8とソース部7との間に電界が生じる。
フォトダイオードPDの開口領域2を介して入射した光が、空乏化したPDウェル部21に入射することで、電子−正孔対(光発生キャリア)が生じる。P型の収集ウェル部4は高濃度のP型不純物が導入されてポテンシャルが低くなっており、PDウェル部21に発生した光発生キャリアのうち正孔が収集ウェル部4に収集される。さらに、光発生キャリアは収集ウェル部4から変調トランジスタTM領域内の変調ウェル部5に転送されて、キャリアポケット10に蓄積される。図6は駆動シーケンスの一例を示すものである。この動作は図6に示す駆動シーケンスでの蓄積期間の動作にあたる。
First, the accumulation operation of photogenerated carriers will be described. In this case, a low gate potential is applied to the ring gate electrode 6 of the modulation transistor TM via the gate line 67, and a potential of about 2 to 4 V, for example, is applied to the drain portion 8 via the common drain line 68. Thereby, the PD well portion 21 is depleted. An electric field is generated between the drain portion 8 and the source portion 7.
The light incident through the opening region 2 of the photodiode PD is incident on the depleted PD well portion 21 to generate electron-hole pairs (photogenerated carriers). The P-type collection well section 4 has a low potential due to the introduction of high-concentration P-type impurities, and holes among the photogenerated carriers generated in the PD well section 21 are collected in the collection well section 4. Further, the photogenerated carriers are transferred from the collection well portion 4 to the modulation well portion 5 in the modulation transistor TM region and accumulated in the carrier pocket 10. FIG. 6 shows an example of the drive sequence. This operation corresponds to the operation of the accumulation period in the drive sequence shown in FIG.

次に、光キャリア量の検出を行うシグナル変調動作について説明する。キャリアポケット10に蓄積された光発生キャリアによって、変調トランジスタTMの閾値電圧が変化する。この状態で、選択された画素3のリングゲート電極6にゲートライン67を介して例えば約2〜4Vの選択ゲート電位を印加し、ドレイン部8に例えば約2〜4Vの電位を印加する。非選択画素3aには非選択ゲートライン67aを介して非選択リングゲート電極6aに選択されたリングゲート電極6に印加する電位未満の電位を供給する。そして、ゲート電位と連動して変化する非選択ソース部7aの電位を、選択された画素3のソース部7の電位よりも低下させることで画素3を選択し、画素3からの信号を検出する。   Next, a signal modulation operation for detecting the optical carrier amount will be described. The threshold voltage of the modulation transistor TM is changed by the photogenerated carriers accumulated in the carrier pocket 10. In this state, a selection gate potential of about 2 to 4 V, for example, is applied to the ring gate electrode 6 of the selected pixel 3 via the gate line 67, and a potential of about 2 to 4 V, for example, is applied to the drain portion 8. A potential lower than the potential applied to the selected ring gate electrode 6 is supplied to the non-selected pixel 3a via the non-selected gate line 67a. Then, the pixel 3 is selected by lowering the potential of the non-selected source portion 7a that changes in conjunction with the gate potential to be lower than the potential of the source portion 7 of the selected pixel 3, and a signal from the pixel 3 is detected. .

さらに、選択された画素3のソース部7とソースライン66との間に、例えばPMOS構造を用いた伝達トランジスタTSが配置されている。伝達トランジスタTSはソースライン66とソース部7との導通/遮断が行えるよう、伝達TRゲートライン69を介して制御信号が供給される。伝達トランジスタTSのゲート電位がシグナル変調とノイズ変調を行う場合には低電位(PMOS構造のオン)、その他の場合にはオフ状態に保たれる。
この場合、選択されていない非選択画素3aに対しては、非選択伝達トランジスタTSaのゲート電位は高電位(PMOS構造のオフ)に保たれ、選択された変調トランジスタTMのソース部7の電位のみがソースライン66に伝達される。そのため、非選択フォトダイオードPDaに強い光が入射され、非選択変調トランジスタTMaの非選択ソース部7aからの出力信号が、選択された変調トランジスタTMのクリア後のソース部7よりも高くなる場合においても、伝達トランジスタTSによりソースライン66への伝達を防止することができる。
そのため、黒スミアの発生を防止することができる。選択された変調トランジスタTMのソース部7は伝達トランジスタTSを介して、ソースライン66に接続される。ソースライン66には定電流源(図示せず)が配置され一定の電流を流している。この定電流源と変調トランジスタTMとでソースフォロワ回路が形成される。光発生キャリアによる変調トランジスタTMの閾値電圧の変動に追随してソース電位が変化して入射光に対応する出力電位が得られる。この動作は図6に示す駆動シーケンスのシグナル変調に対応する。
Further, a transfer transistor TS using, for example, a PMOS structure is disposed between the source portion 7 of the selected pixel 3 and the source line 66. The transmission transistor TS is supplied with a control signal via a transmission TR gate line 69 so that the source line 66 and the source unit 7 can be connected / disconnected. When the gate potential of the transmission transistor TS performs signal modulation and noise modulation, the transmission transistor TS is kept at a low potential (PMOS structure is on), and is otherwise kept off.
In this case, for the non-selected non-selected pixel 3a, the gate potential of the non-selected transmission transistor TSa is kept at a high potential (PMOS structure off), and only the potential of the source section 7 of the selected modulation transistor TM is selected. Is transmitted to the source line 66. Therefore, when strong light is incident on the non-selected photodiode PDa and the output signal from the non-selected source part 7a of the non-selected modulation transistor TMa is higher than the source part 7 after clearing the selected modulation transistor TM. However, transmission to the source line 66 can be prevented by the transmission transistor TS.
Therefore, generation of black smear can be prevented. The source part 7 of the selected modulation transistor TM is connected to the source line 66 via the transmission transistor TS. A constant current source (not shown) is disposed in the source line 66 and allows a constant current to flow. A source follower circuit is formed by the constant current source and the modulation transistor TM. The source potential changes following the change in the threshold voltage of the modulation transistor TM due to the photogenerated carrier, and an output potential corresponding to the incident light is obtained. This operation corresponds to the signal modulation of the drive sequence shown in FIG.

次に、クリア(光発生キャリアの排出)動作について説明する。クリアではキャリアポケット10、及び変調ウェル部5内に残留する光発生キャリアをクリアする。例えば、変調トランジスタTMのリングゲート電極6に5〜7V程度の高い電位を印加する。TRウェル部50の厚さは薄く、また、TRウェル部50の下方には高濃度のP型埋込層23が形成されている。
そのため、変調ウェル部5に急激なポテンシャル変化が生じ、光発生キャリアを基板1側に掃き出すような強い電界が主として変調ウェル部5に印加されて、残留した光発生キャリアは、低いリセット電位でより確実に基板1にクリアされる。なお、リングゲート電極6の電位を上昇させる方法として、一旦変調トランジスタTMのリングゲート電極6に正電位を与え、次にリングゲート電極6をフローティング動作させる。そしてドレイン部8及び/又はソース部7に正電位を与え、容量性結合で昇圧させるブートストラップ動作を行わせ、直接高い電位を印加することなくクリアを行うことができる。この動作は図6に示す駆動シーケンスのクリアに対応する。
Next, a clear (discharge of light-generating carrier) operation will be described. Clearing clears the photogenerated carriers remaining in the carrier pocket 10 and the modulation well portion 5. For example, a high potential of about 5 to 7 V is applied to the ring gate electrode 6 of the modulation transistor TM. The TR well portion 50 is thin, and a high-concentration P-type buried layer 23 is formed below the TR well portion 50.
Therefore, a sudden potential change occurs in the modulation well portion 5, and a strong electric field that sweeps out the photogenerated carriers to the substrate 1 side is mainly applied to the modulation well portion 5, and the remaining photogenerated carriers are more at a low reset potential. Clear to the substrate 1 without fail. As a method of increasing the potential of the ring gate electrode 6, a positive potential is once applied to the ring gate electrode 6 of the modulation transistor TM, and then the ring gate electrode 6 is operated in a floating manner. Then, a positive potential is applied to the drain portion 8 and / or the source portion 7 to perform a bootstrap operation in which the voltage is boosted by capacitive coupling, and clearing can be performed without directly applying a high potential. This operation corresponds to clearing of the drive sequence shown in FIG.

次に、ノイズ変調動作について説明する。ノイズ変調は、クリア後、光発生キャリアが未だ蓄積されていない状態でシグナル変調動作を行うものである。バイアス条件その他、シグナル変調動作と同等のことを行う。この動作は図6のノイズ変調に対応する。
このノイズ変調動作を行うことで、各画素3が有する閾値のばらつきなどをノイズ信号として得ることが可能となる。上記したシーケンスで求めたシグナル変調信号からここで求めたノイズ変調信号を引き算することで、正味の光発生キャリア信号を抽出することができる。ノイズ変調動作終了後には、再び蓄積動作が行われ、このサイクルを繰り返すことで画像信号が出力される。
Next, the noise modulation operation will be described. In the noise modulation, after clearing, a signal modulation operation is performed in a state in which light-generating carriers are not yet accumulated. Performs equivalent to the signal modulation operation, such as bias conditions. This operation corresponds to the noise modulation of FIG.
By performing this noise modulation operation, it is possible to obtain a variation in threshold value of each pixel 3 as a noise signal. By subtracting the noise modulation signal obtained here from the signal modulation signal obtained in the above sequence, a net light-generating carrier signal can be extracted. After the noise modulation operation is completed, the accumulation operation is performed again, and an image signal is output by repeating this cycle.

(a)はVMIS型固体撮像素子を含む画素をアレイ状に配置した固体撮像基板の部分平面図、(b)は、(a)をA−A’線で切断したVMIS型固体撮像素子の断面図。(A) is a partial plan view of a solid-state imaging substrate in which pixels including a VMIS type solid-state imaging device are arranged in an array, and (b) is a cross section of the VMIS type solid-state imaging device obtained by cutting (a) along the line AA ′. Figure. (a)は基板変調MOS型固体撮像素子を含む画素をアレイ状に配置した固体撮像基板の部分平面図、(b)は、(a)をA−A’線で切断した基板変調MOS型固体撮像素子の断面図。(A) is a partial plan view of a solid-state imaging substrate in which pixels including a substrate-modulation MOS type solid-state imaging device are arranged in an array, and (b) is a substrate-modulation MOS type solid obtained by cutting (a) along the line AA ′. Sectional drawing of an image pick-up element. 図1に示す固体撮像基板の等価回路図。FIG. 2 is an equivalent circuit diagram of the solid-state imaging substrate shown in FIG. 光強度に応じた出力電位を示すグラフ。The graph which shows the output electric potential according to light intensity. 基板変調MOS型固体撮像素子を用いる場合のレイアウト例。The layout example in the case of using a substrate modulation MOS type solid-state image sensor. 駆動シーケンスの一例。An example of a drive sequence. VMIS型固体撮像素子を用いる場合のレイアウト例。6 is a layout example when a VMIS type solid-state imaging device is used. 伝達トランジスタを用いない構造に強い光が入射された場合の状態を示す等価回路図。The equivalent circuit diagram which shows the state when strong light injects into the structure which does not use a transmission transistor.

符号の説明Explanation of symbols

1…基板、2…開口領域、3…画素、3a…非選択画素、4…収集ウェル部、5…変調ウェル部、6…リングゲート電極、6a…非選択リングゲート電極、6b…ゲート電極、7…ソース部、7a…非選択ソース部、8…ドレイン部、10…キャリアポケット、11…ゲート絶縁層、12…ドレインコンタクト領域、21…PDウェル部、23…P型埋込層、27…N型拡散層、32…ピニング層、50…TRウェル部、52…素子分離層、60…金属配線、66…ソースライン、66x…ソースライン、67…ゲートライン、68…共通ドレインライン、69…伝達TRゲートライン、70…伝達TRゲート電極、71…伝達TRソース部、72…伝達TRドレイン部、100…固体撮像基板、115…素子分離領域、120…VMIS型固体撮像素子、120b…基板変調MOS型固体撮像素子、130…固体撮像装置、PD…フォトダイオード、PDa…非選択フォトダイオード、TM…変調トランジスタ、TMa…非選択変調トランジスタ、TS…伝達トランジスタ、TSa…非選択伝達トランジスタ、SL…強い光。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Substrate, 2 ... Opening area, 3 ... Pixel, 3a ... Non-selection pixel, 4 ... Collection well part, 5 ... Modulation well part, 6 ... Ring gate electrode, 6a ... Non-selection ring gate electrode, 6b ... Gate electrode, 7 ... Source part, 7a ... Unselected source part, 8 ... Drain part, 10 ... Carrier pocket, 11 ... Gate insulating layer, 12 ... Drain contact region, 21 ... PD well part, 23 ... P-type buried layer, 27 ... N-type diffusion layer, 32 ... pinning layer, 50 ... TR well portion, 52 ... element isolation layer, 60 ... metal wiring, 66 ... source line, 66x ... source line, 67 ... gate line, 68 ... common drain line, 69 ... Transmission TR gate line, 70 ... Transmission TR gate electrode, 71 ... Transmission TR source part, 72 ... Transmission TR drain part, 100 ... Solid-state imaging substrate, 115 ... Element isolation region, 120 ... VMIS type Body imaging element, 120b ... substrate modulation MOS type solid-state imaging element, 130 ... solid-state imaging device, PD ... photodiode, PDa ... non-selection photodiode, TM ... modulation transistor, TMa ... non-selection modulation transistor, TS ... transmission transistor, TSa ... non-selective transmission transistor, SL ... strong light.

Claims (6)

第1導電型の基板と、
前記基板の第1面側に配置される第2導電型のPDウェル部と、
第1導電型を有し、前記PDウェル部内に位置する収集ウェル部と、
を含むフォトダイオードと、
第2導電型を有し、前記PDウェル部と接続される、前記PDウェル部の接合深さと比べ浅い接合深さを有するTRウェル部と、
第1導電型を有し、前記収集ウェル部と接続され、前記TRウェル部内に位置する変調ウェル部と、
平面視にて前記変調ウェル部内に配置され、第2導電型を有し前記基板の前記第1面と接する領域を含むソース部と、
平面視にて前記変調ウェル部の少なくとも一部を覆う領域に配置され、前記ソース部を囲うゲート電極と、
前記ゲート電極と前記基板の前記第1面との間に挟まれる位置に配置されるゲート絶縁層と、
平面視にて、前記ゲート電極を挟み前記ソース部と対向する位置の少なくとも一部に配置され、第2導電型を有し前記基板の前記第1面と接する領域を含むドレイン部と、
を含む変調トランジスタと、
隣接する画素に配置される2つの前記変調トランジスタを一組として、電気的に接続された一組の前記ソース部と、ソースラインの間に一組あたり一つ接続され、選択信号により前記ソース部と前記ソースラインとの導通状態を制御する伝達トランジスタと、
を含むことを特徴とする固体撮像装置。
A first conductivity type substrate;
A PD well portion of a second conductivity type disposed on the first surface side of the substrate;
A collection well portion having a first conductivity type and located in the PD well portion;
A photodiode including:
A TR well portion having a second conductivity type and connected to the PD well portion and having a junction depth shallower than that of the PD well portion;
A modulation well portion having a first conductivity type, connected to the collection well portion and located in the TR well portion;
A source part disposed in the modulation well part in plan view and having a second conductivity type and a region in contact with the first surface of the substrate;
A gate electrode disposed in a region covering at least a part of the modulation well portion in plan view and surrounding the source portion;
A gate insulating layer disposed at a position sandwiched between the gate electrode and the first surface of the substrate;
A drain part including a region having a second conductivity type and in contact with the first surface of the substrate, disposed in at least a part of a position facing the source part across the gate electrode in plan view;
A modulation transistor comprising:
A set of two modulation transistors arranged in adjacent pixels as a set, the set of electrically connected source units, and one set connected between source lines, and the source unit by a selection signal And a transmission transistor for controlling a conduction state between the source line and the source line,
A solid-state imaging device comprising:
第1導電型の基板と、
前記基板の第1面側に配置される第2導電型のPDウェル部と、
第1導電型を有し、前記PDウェル部内に位置する収集ウェル部と、
を含むフォトダイオードと、
第2導電型を有し、前記PDウェル部と接続される、前記PDウェル部の接合深さと比べ浅い接合深さを有するTRウェル部と、
第1導電型を有し、前記収集ウェル部と接続され、前記TRウェル部内に位置する変調ウェル部と、
平面視にて前記変調ウェル部内に配置され、第2導電型を有し前記基板の前記第1面と接する領域を含むソース部と、
平面視にて、前記変調ウェル部の少なくとも一部を覆う領域に配置され、前記ソース部の一部を囲うゲート電極と、
平面視にて、前記ゲート電極と協働して前記ソース部を囲う素子分離層と、
前記ゲート電極と前記基板の前記第1面との間に挟まれる位置に配置されるゲート絶縁層と、
平面視にて、前記ゲート電極を挟み前記ソース部と対向する位置に少なくとも一部に配置され、第2導電型を有し前記基板の前記第1面と接する領域を含むドレイン部と、
を含む変調トランジスタと、
隣接する画素に配置される2つの前記変調トランジスタを一組として、電気的に接続された一組の前記ソース部と、ソースラインの間に一組あたり一つ接続され、選択信号により前記ソース部と前記ソースラインとの導通状態を制御する伝達トランジスタと、
を含むことを特徴とする固体撮像装置。
A first conductivity type substrate;
A PD well portion of a second conductivity type disposed on the first surface side of the substrate;
A collection well portion having a first conductivity type and located in the PD well portion;
A photodiode including:
A TR well portion having a second conductivity type and connected to the PD well portion and having a junction depth shallower than that of the PD well portion;
A modulation well portion having a first conductivity type, connected to the collection well portion and located in the TR well portion;
A source part disposed in the modulation well part in plan view and having a second conductivity type and a region in contact with the first surface of the substrate;
A gate electrode that is disposed in a region covering at least a part of the modulation well part in a plan view and surrounds a part of the source part;
An element isolation layer surrounding the source part in cooperation with the gate electrode in plan view;
A gate insulating layer disposed at a position sandwiched between the gate electrode and the first surface of the substrate;
A drain part including a region having a second conductivity type and being in contact with the first surface of the substrate, at least partially disposed at a position facing the source part across the gate electrode in plan view;
A modulation transistor comprising:
A set of two modulation transistors arranged in adjacent pixels as a set, the set of electrically connected source units, and one set connected between source lines, and the source unit by a selection signal And a transmission transistor for controlling a conduction state between the source line and the source line,
A solid-state imaging device comprising:
前記画素の前記変調トランジスタ及び前記フォトダイオードのレイアウトを一列毎に前記ソースラインと交差する方向に鏡像反転させて配置し、前記変調トランジスタが近接して配置される領域に伝達トランジスタを配置することを特徴とする請求項1又は2に記載の固体撮像装置。
The layout of the modulation transistor and the photodiode of the pixel is arranged by inverting the mirror image in a direction intersecting the source line for each column, and the transmission transistor is arranged in a region where the modulation transistor is arranged in proximity. The solid-state imaging device according to claim 1, wherein the solid-state imaging device is characterized.
前記画素の前記変調トランジスタ及び前記フォトダイオードのレイアウトを一列毎前記ソースラインと交差する方向に鏡像反転させ更に、前記ソースラインを挟む位置にある前記変調トランジスタ及び前記フォトダイオードのレイアウトを、一行毎に前記ソースラインと並ぶ方向に鏡像反転させて配置し、前記変調トランジスタが近接して配置された領域に伝達トランジスタを配置することを特徴とする請求項1又は2に記載の固体撮像装置。
Is mirror-reversing the direction intersecting with the source line layout of the modulation transistor and the photodiode of the pixel for each one row, further, the layout of the modulation transistor and the photodiode in a position sandwiching the source lines, one line 3. The solid-state imaging device according to claim 1, wherein a mirror image is inverted in a direction aligned with the source line every time, and a transmission transistor is arranged in a region where the modulation transistor is arranged close to the source line.
前記フォトダイオードの位置する領域での、前記基板表面を含む前記基板表面と前記収集ウェル部との間、及び/又は、前記ゲート絶縁層と前記基板との界面を含む前記ゲート絶縁層と前記変調ウェルとの間に、第2導電型を有するピニング層をさらに含むことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一項に記載の固体撮像装置。   In the region where the photodiode is located, between the substrate surface including the substrate surface and the collection well portion, and / or including the interface between the gate insulating layer and the substrate, and the modulation 5. The solid-state imaging device according to claim 1, further comprising a pinning layer having a second conductivity type between the well and the well. 前記変調ウェル部内で、平面視にて前記ゲート電極の少なくとも一部と重なる領域に、周辺の前記変調ウェル部よりも高い第1導電型の不純物濃度を有するキャリアポケット部をさらに含むことを特徴とする請求項1乃至5のいずれか一項に記載の固体撮像装置。   In the modulation well portion, a region overlapping with at least a part of the gate electrode in plan view further includes a carrier pocket portion having an impurity concentration of the first conductivity type higher than that of the surrounding modulation well portion. The solid-state imaging device according to any one of claims 1 to 5.
JP2007076106A 2007-03-23 2007-03-23 Solid-state imaging device Expired - Fee Related JP5245267B2 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007076106A JP5245267B2 (en) 2007-03-23 2007-03-23 Solid-state imaging device
US12/052,958 US7649165B2 (en) 2007-03-23 2008-03-21 Image capturing apparatus

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007076106A JP5245267B2 (en) 2007-03-23 2007-03-23 Solid-state imaging device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2008235748A JP2008235748A (en) 2008-10-02
JP5245267B2 true JP5245267B2 (en) 2013-07-24

Family

ID=39908163

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2007076106A Expired - Fee Related JP5245267B2 (en) 2007-03-23 2007-03-23 Solid-state imaging device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5245267B2 (en)

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3559714B2 (en) * 1998-09-02 2004-09-02 キヤノン株式会社 Imaging device and imaging system using the same
JP2002057315A (en) * 2000-08-15 2002-02-22 Innotech Corp Solid state image sensing device and its driving method
JP2002300589A (en) * 2001-01-29 2002-10-11 Konica Corp Photographing apparatus
JP2005302769A (en) * 2004-04-06 2005-10-27 Seiko Epson Corp Solid-state imaging apparatus
JP4389720B2 (en) * 2004-08-09 2009-12-24 セイコーエプソン株式会社 Solid-state imaging device and driving method of solid-state imaging device
JP4389737B2 (en) * 2004-09-22 2009-12-24 セイコーエプソン株式会社 Solid-state imaging device and driving method thereof
DE102005060518B4 (en) * 2004-12-16 2015-02-19 Samsung Electronics Co., Ltd. Image capture device and manufacturing process

Also Published As

Publication number Publication date
JP2008235748A (en) 2008-10-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101163624B1 (en) Solid-state imager device, drive method of solid-state imager device and camera apparatus
US20190019820A1 (en) Solid-state imaging device and electronic apparatus
JP4208559B2 (en) Photoelectric conversion device
JP4752926B2 (en) Solid-state imaging device, manufacturing method of solid-state imaging device, driving method of solid-state imaging device, electronic apparatus
KR101631326B1 (en) Photoelectric conversion apparatus and radiographic imaging apparatus
CN100442530C (en) Solid-state imager device, drive method of solid-state imager device and camera apparatus
JP2008244021A (en) Solid state imaging device and camera using it
US8089543B2 (en) Solid-state image pickup element and solid-state image pickup device
JP2006245499A (en) Solid state imaging apparatus
US7649165B2 (en) Image capturing apparatus
JP5326507B2 (en) Solid-state imaging device, driving method of solid-state imaging device, and electronic apparatus
US20130056619A1 (en) Solid-state image pickup apparatus and drive method therefor
JP4165250B2 (en) Solid-state imaging device
CN101931759B (en) Solid-state imaging apparatus
KR101613343B1 (en) Solid-state imaging element and imaging device
JP4474962B2 (en) Back-illuminated solid-state imaging device, electronic device module, and camera module
JP2005197352A (en) Solid-state image pickup device
JP5581698B2 (en) Solid-state image sensor
JP2006041189A (en) Solid-state image pickup element
JP2005191362A (en) Solid-state imaging apparatus
JP2010141045A (en) Solid state imaging apparatus
JP5245267B2 (en) Solid-state imaging device
JP2005197350A (en) Solid-state image pickup device
JP3891125B2 (en) Solid-state imaging device
JP2008235747A (en) Solid-state imaging apparatus

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20100318

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20120816

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20120820

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20120912

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20130312

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20130325

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20160419

Year of fee payment: 3

S531 Written request for registration of change of domicile

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees