JP5247829B2 - Solid-state imaging device, manufacturing method thereof, and camera - Google Patents
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Description
本発明は、光電変換により電荷を生成して蓄積する光電変換部を有する固体撮像装置及びその製造方法、並びに、当該固体撮像装置を有するカメラに関する。 The present invention relates to a solid-state imaging device having a photoelectric conversion unit that generates and accumulates charges by photoelectric conversion, a manufacturing method thereof, and a camera having the solid-state imaging device.
近年、MOS型センサが固体撮像装置として用いられている。このMOS型センサは、CCDと比較して、消費電力が小さくなる、駆動電力が低くなる、高速化が可能になるなどの利点を有している。したがって、今後は、このMOS型センサの需要が拡大することが予想される。 In recent years, MOS type sensors have been used as solid-state imaging devices. This MOS sensor has advantages such as lower power consumption, lower driving power, and higher speed compared with a CCD. Therefore, it is expected that the demand for this MOS sensor will increase in the future.
そして、このようなMOS型センサを利用して、固体撮像装置のダイナミックレンジを拡大するという提案がなされている(特許文献1を参照)。かかる提案におけるMOS型センサは、各画素が、フォトダイオードと、フローティングディフュージョン(floating diffusion;浮遊拡散、以下では必要に応じてFDと略称する)領域と、前記フォトダイオードから前記FD領域に電荷を転送するための転送トランジスタと、前記FD領域を所定の電位にリセットするためのリセットトランジスタとを有する複数の画素を、マトリックス(行列)状に形成して構成される。 A proposal has been made to expand the dynamic range of a solid-state imaging device using such a MOS sensor (see Patent Document 1). In the MOS type sensor in this proposal, each pixel transfers a charge from a photodiode, a floating diffusion (floating diffusion, hereinafter abbreviated as FD if necessary), and the photodiode to the FD region. A plurality of pixels each having a transfer transistor for resetting and a reset transistor for resetting the FD region to a predetermined potential are formed in a matrix shape.
このMOS型センサでは、まず、前記フォトダイオードに蓄積された電荷に基づく信号を読み出した後に、前記フォトダイオードからあふれて前記FD領域に蓄積された電荷に基づく信号を読み出す。そして、読み出した信号をアナログアンプを通して出力するようにしている。 In this MOS type sensor, first, after reading a signal based on the charge accumulated in the photodiode, a signal based on the charge overflowing from the photodiode and accumulated in the FD region is read. The read signal is output through an analog amplifier.
しかしながら、前述した従来の技術では、光電変換部(フォトダイオード)、及び、光電変換部から電荷があふれ出る場合に当該電荷を蓄積する電荷保持部(FD領域)を備えた固体撮像装置において、その製造プロセスを煩雑化することなく作製するという観点について、全く考慮されていなかった。このため、当該固体撮像装置における生産性の向上を実現できなかった。 However, in the conventional technique described above, in a solid-state imaging device including a photoelectric conversion unit (photodiode) and a charge holding unit (FD region) that accumulates the charge when the photoelectric conversion unit overflows, The viewpoint of manufacturing without complicating the manufacturing process has not been considered at all. For this reason, productivity improvement in the solid-state imaging device cannot be realized.
本発明は上述の問題点にかんがみてなされたものであり、光電変換部及び電荷保持部を備えた固体撮像装置の製造プロセスを簡素なものにして、当該固体撮像装置の生産性の向上を実現する固体撮像装置及びその製造方法、並びに、カメラを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems, simplifying the manufacturing process of a solid-state imaging device including a photoelectric conversion unit and a charge holding unit, and improving the productivity of the solid-state imaging device. An object of the present invention is to provide a solid-state imaging device, a manufacturing method thereof, and a camera.
本発明の固体撮像装置は、電荷を蓄積する第1導電型の電荷蓄積領域を有する光電変換部と、前記光電変換部から前記電荷があふれ出る場合に前記電荷を蓄積する第1導電型の半導体領域を有する電荷保持部と、ゲート電極とゲート絶縁膜とを有するMOSトランジスタと、を含む固体撮像装置において、前記電荷保持部は、前記半導体領域上に形成された第1の誘電体膜と、前記第1の誘電体膜上に形成された第1の導電膜と、前記第1の導電膜上に形成された第2の誘電体膜と、前記第2の誘電体膜上に形成された第2の導電膜とを有し、前記半導体領域と前記第1の導電膜とは容量を構成し、前記ゲート絶縁膜は、前記第1の誘電体膜と同一の膜からなり、前記ゲート電極は、前記第1の導電膜と同一の膜からなり、前記第2の誘電体膜は、シリコン窒化膜からなり、前記光電変換部の上部にまで延在していることを特徴とする。
また、本発明は、上述した固体撮像装置の製造方法、及び、上述した固体撮像装置と当該固体撮像装置からの信号を処理する信号処理部とを有するカメラを含む。
A solid-state imaging device according to the present invention includes a photoelectric conversion unit having a charge accumulation region of a first conductivity type for accumulating charge, and a first conductivity type semiconductor for accumulating the charge when the charge overflows from the photoelectric conversion unit. In a solid-state imaging device including a charge holding portion having a region, and a MOS transistor having a gate electrode and a gate insulating film , the charge holding portion includes a first dielectric film formed on the semiconductor region , A first conductive film formed on the first dielectric film; a second dielectric film formed on the first conductive film; and formed on the second dielectric film . A second conductive film, wherein the semiconductor region and the first conductive film constitute a capacitor, and the gate insulating film is formed of the same film as the first dielectric film, and the gate electrode consists of the first conductive film identical to the film, the second dielectric Is made of a silicon nitride film, characterized in that it extends to the upper portion of the photoelectric conversion unit.
The present invention also includes a method for manufacturing the above-described solid-state imaging device, and a camera having the above-described solid-state imaging device and a signal processing unit that processes a signal from the solid-state imaging device.
本発明によれば、光電変換部及び電荷保持部を備えた固体撮像装置の製造プロセスを簡素なものにして、当該固体撮像装置の生産性の向上を実現することができる。 According to the present invention, it is possible to simplify the manufacturing process of the solid-state imaging device including the photoelectric conversion unit and the charge holding unit, and to improve the productivity of the solid-state imaging device.
(第1の実施形態)
図1は、本発明の第1の実施形態による固体撮像装置の構成例を示す図である。
固体撮像装置は、図1に示す画素100が2次元配列されて構成されている。また、これらの画素100は、信号出力線401を介して画素信号生成部400に接続されている。以下、nチャネルMOS電界効果トランジスタを単にMOSトランジスタという。1つの画素100は、転送MOSトランジスタTx−MOS,Ty−MOS、リセットMOSトランジスタRES−MOS、ソースフォロアMOSトランジスタSF−MOS及びセレクトMOSトランジスタSEL−MOSを有する。
(First embodiment)
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration example of a solid-state imaging device according to the first embodiment of the present invention.
The solid-state imaging device is configured by two-dimensionally arranging the
転送MOSトランジスタTx−MOSのソース及びドレインは、それぞれ光電変換部(フォトダイオード)101及び浮遊拡散部(フローティングディフュージョン)FDに接続する。転送MOSトランジスタTy−MOSのソース及びドレインは、それぞれ電荷保持部102及び浮遊拡散部FDに接続する。
The source and drain of the transfer MOS transistor Tx-MOS are connected to the photoelectric conversion unit (photodiode) 101 and the floating diffusion unit (floating diffusion) FD, respectively. The source and drain of the transfer MOS transistor Ty-MOS are connected to the
光電変換部101は、その周囲を素子分離部103により囲まれている。素子分離部103は、光電変換部101に蓄積される電荷から見て、光電変換部101よりもポテンシャル障壁が高いので、光電変換部101は所定量の電荷を蓄積することができる。光電変換部101は、素子分離部103を介して、図1でいうと、下方に電荷保持部102が設けられる。光電変換部101は開口され、電荷保持部102は遮光されている。また、光電変換部101及び電荷保持部102の周囲には、素子分離部105が設けられている。素子分離部105は、自己の画素から隣接画素への電荷の漏れを防止する。
The periphery of the
光電変換部101は、光電変換により電荷を生成して蓄積する。浮遊拡散部FDは、電荷を蓄積し、電圧に変換するための拡散領域である。転送MOSトランジスタTx−MOSのゲートは、光電変換部101により生成された電荷を浮遊拡散部FDに転送するためのゲートである。その転送ゲートを閉じることにより、光電変換部101は光電変換により電荷を生成して蓄積することができる。その蓄積時間が終了すると、転送ゲートを開けることにより、光電変換部101に蓄積された電荷を浮遊拡散部FDに転送する(読み出す)ことができる。
The
画素信号生成部400は、光電変換部101に蓄積された電荷及び電荷保持部102に蓄積された電荷に応じて画素信号を生成する。
The pixel signal generation unit 400 generates a pixel signal according to the charge accumulated in the
図2は、光電変換部101の光量と信号電荷との関係を示す特性図である。
光電変換部101は、蓄積できる信号電荷量A1が決まっている。したがって、光電変換部101に強い光が照射されると、光電変換部101から電荷があふれ出て、光量t1で光電変換部101は飽和する。光電変換部101からあふれ出た電荷は、電荷保持部102に流入する。
FIG. 2 is a characteristic diagram showing the relationship between the light amount of the
The
光電変換部101に光が照射されると、光量t1までは光電変換部101に電荷が蓄積され、電荷保持部102には電荷が蓄積されない。光量t1になると、光電変換部101は飽和し、光電変換部101からあふれ出た電荷が電荷保持部102に流入し、電荷保持部102は電荷を蓄積し始める。ここで、電荷保持部102は、トレンチ構造で形成されているため、小さな占有面積で大きな容量が得られるようになっている。
When the
光電変換部101で光電変換された負電荷は、光電変換部101の第1導電型(n型)の電荷蓄積領域に蓄積される。光電変換部101は、第1の転送部(転送MOSトランジスタTx−MOS)を介し、ソースフォロアアンプを構成するソースフォロアMOSトランジスタSF−MOSに接続されている。電荷保持部102は、第2の転送部(転送MOSトランジスタTy−MOS)を介し、ソースフォロアアンプを構成するソースフォロアMOSトランジスタSF−MOSに接続されている。ソースフォロアアンプは、光電変換部101及び電荷保持部102の信号電荷を増幅する。
The negative charges photoelectrically converted by the
図3は、本発明の第1の実施形態による固体撮像装置の等価回路図である。
ここで、図3には、図1で示した画素100と、光電変換部101に蓄積された電荷及び電荷保持部102に蓄積された電荷に応じて画素信号を生成する画素信号生成部400が示されている。具体的に、本実施形態では、画素信号生成部400は、以下に示す411〜413、421〜426及び容量CtsFD、CtsPD、Ctnを備えて構成されている。また、図4は、図3に示した固体撮像装置の等価回路図の動作例を示すタイミングチャートである。
FIG. 3 is an equivalent circuit diagram of the solid-state imaging device according to the first embodiment of the present invention.
Here, FIG. 3 includes the
電位φresはリセットMOSトランジスタRES−MOSのゲート電位、電位φtxは転送MOSトランジスタTx−MOSのゲート電位、電位φtyは転送MOSトランジスタTy−MOSのゲート電位、電位φselはセレクトMOSトランジスタSEL−MOSのゲート電位、電位φCtsFDはMOSトランジスタ411のゲート電位、電位φCtsPDはMOSトランジスタ412のゲート電位、電位φCtnはMOSトランジスタ413のゲート電位を示す。
The potential φres is the gate potential of the reset MOS transistor RES-MOS, the potential φtx is the gate potential of the transfer MOS transistor Tx-MOS, the potential φty is the gate potential of the transfer MOS transistor Ty-MOS, and the potential φsel is the gate of the select MOS transistor SEL-MOS. The potential, potential φCtsFD indicates the gate potential of the
図4において、タイミングT1より前では、電位φresは正電位であり、電位φtx,φty,φsel,φCtsFD,φCtn,φCtsPDは0Vである。リセットMOSトランジスタRES−MOSがオンし、浮遊拡散部FDに電源電位VDDが供給される。 In FIG. 4, before the timing T1, the potential φres is a positive potential, and the potentials φtx, φty, φsel, φCtsFD, φCtn, and φCtsPD are 0V. The reset MOS transistor RES-MOS is turned on, and the power supply potential VDD is supplied to the floating diffusion portion FD.
次に、タイミングT1では、電位φtx及びφtyとして正パルスを印加する。転送MOSトランジスタTx−MOS及びTy−MOSはオンし、浮遊拡散部FD、光電変換部101及び電荷保持部102に電源電位VDDが印加されてリセットされる。リセット後、電位φresを0Vに下げ、リセットMOSトランジスタRES−MOSをオフにする。そして、電位φtx及びφtyを例えば−1.3Vにし、光電変換部101、電荷保持部102及び浮遊拡散部FDをフローティング状態にする。ただし、このとき外部の機械的なシャッタはまだ開いておらず、光電変換部101において光電荷の蓄積は始まっていない。
Next, at timing T1, positive pulses are applied as potentials φtx and φty. The transfer MOS transistors Tx-MOS and Ty-MOS are turned on, and the power supply potential VDD is applied to the floating diffusion unit FD, the
次に、タイミングT2では、機械的なシャッタ53(図14)が開き、光電変換部101に光が照射され、光電変換部101は光電荷の生成及び蓄積を開始する。光電変換部101に弱い光が照射されたときには、光電変換部101は飽和せず、光電変換部101から電荷保持部102に電荷が流入しない。これに対し、光電変換部101に強い光が照射されたときには、光電変換部101は飽和し、光電変換部101から電荷保持部102に電荷が流入する。
Next, at timing T2, the mechanical shutter 53 (FIG. 14) is opened, the light is irradiated to the
次に、タイミングT3では、シャッタ53が閉じ、光電変換部101は遮光され、光電変換部101の光電荷の生成が終了する。
Next, at timing T <b> 3, the
次に、タイミングT4では、電位φtyとして正パルスを印加する。転送MOSトランジスタTy−MOSはオンし、電荷保持部102に蓄積された負電荷が浮遊拡散部FDに読み出される。浮遊拡散部FDの電位の実線は、弱い光が照射され、光電変換部101から電荷保持部102に電荷があふれ出なかった場合を示す。浮遊拡散部FDの電位の点線は、強い光が照射され、光電変換部101から電荷保持部102に電荷があふれ出た場合を示す。電荷保持部102から浮遊拡散部FDに負電荷が読み出されると、浮遊拡散部FDの電位が下がる。
Next, at timing T4, a positive pulse is applied as the potential φty. The transfer MOS transistor Ty-MOS is turned on, and the negative charge accumulated in the
次に、タイミングT5では、電位φselを0Vから正電位にする。セレクトMOSトランジスタSEL−MOSはオンし、図3の信号出力線401をアクティブ状態にする。ソースフォロアMOSトランジスタSF−MOSは、ソースフォロアアンプを構成し、浮遊拡散部FDの電位に応じて、信号出力線401に出力電圧を出力する。
Next, at the timing T5, the potential φsel is changed from 0V to a positive potential. The select MOS transistor SEL-MOS is turned on, and the
次に、タイミングT6では、電位φCtsFDとして正パルスが印加される。トランジスタ411がオンし、容量CtsFDに浮遊拡散部FDの電位に応じた信号出力線401の電位が蓄積される。光電変換部101が飽和していない画素には、電荷保持部102に電荷があふれ出ないので、浮遊拡散部FDのリセット電圧VDDに応じた出力が容量CtsFDに蓄積される。また、光電変換部101に強い光が照射され、光電変換部101が飽和した場合は、浮遊拡散部FDのリセット電圧VDDより低い出力が容量CtsFDに蓄積される。
Next, at timing T6, a positive pulse is applied as the potential φCtsFD. The
次に、タイミングT7では、電位φresとして正パルスを印加する。リセットMOSトランジスタRES−MOSはオンし、浮遊拡散部FDは再度電源電位VDDにリセットされる。 Next, at timing T7, a positive pulse is applied as the potential φres. The reset MOS transistor RES-MOS is turned on, and the floating diffusion FD is reset to the power supply potential VDD again.
次に、タイミングT8では、電位φCtnとして正パルスを印加する。MOSトランジスタ413はオンし、浮遊拡散部FDがリセットされた状態での信号出力線401のオフセットノイズ電圧が容量Ctnに蓄積される。
Next, at timing T8, a positive pulse is applied as the potential φCtn. The
次に、タイミングT9では、電位φtxとして正パルスを印加する。転送MOSトランジスタTx−MOSはオンし、光電変換部101に蓄積された電荷が浮遊拡散部FDに読み出される。
Next, at timing T9, a positive pulse is applied as the potential φtx. The transfer MOS transistor Tx-MOS is turned on, and the charge accumulated in the
次に、タイミングT10では、電位φCtsPDとして正パルスを印加する。MOSトランジスタ412はオンし、光電変換部101から浮遊拡散部FDに読み出された電荷に応じた信号出力線401の電圧が容量CtsPDに蓄積される。
Next, at timing T10, a positive pulse is applied as the potential φCtsPD. The
次に、タイミングT11では、電位φselを0Vにする。セレクトMOSトランジスタSEL−MOSはオフし、信号出力線401は非アクティブ状態になる。
Next, at the timing T11, the potential φsel is set to 0V. The select MOS transistor SEL-MOS is turned off and the
次に、タイミングT12では、電位φresを正電位にする。リセットMOSトランジスタRES−MOSはオンし、浮遊拡散部FDの電位を電源電位VDDに固定する。 Next, at timing T12, the potential φres is set to a positive potential. The reset MOS transistor RES-MOS is turned on, and the potential of the floating diffusion portion FD is fixed to the power supply potential VDD.
以上の処理により、容量Ctnにはオフセットノイズに対応する電圧が蓄積され、容量CtsFDには光電変換部101から電荷保持部102にあふれ出た電荷に対応する電圧が蓄積され、容量CtsPDには光電変換部101の蓄積電荷に対応する電圧が蓄積される。
As a result of the above processing, a voltage corresponding to the offset noise is accumulated in the capacitor Ctn, a voltage corresponding to the charge overflowing from the
図3において、差動アンプ421は、容量CtsFDの信号電圧から容量Ctnのノイズ電圧を引いた電圧を出力する。差動アンプ422は、容量CtsPDの信号電圧から容量Ctnのノイズ電圧を引いた電圧を出力する。アンプ423は、差動アンプ421の出力信号を増幅する。アンプ424は、差動アンプ422の出力信号を増幅する。
In FIG. 3, the
電荷保持部102の信号と光電変換部101の信号を読み出す画素内の増幅回路を共通にする、即ち読み出し経路を同一にすることで、経路の違いによるわずかな感度のズレ、オフセットズレを抑制することができる。この結果、後段アンプでの増幅も可能となる。特に、ダイナミックレンジを拡大するためには、この後段アンプでの増幅を大きくする必要があり、経路を同一にすることで増幅が可能となる。
By making the amplifier circuit in the pixel that reads the signal of the
加算器425は、アンプ423及び424の出力信号を加算して画素信号を出力する。画素信号は、光電変換部101の蓄積電荷及び電荷保持部102にあふれ出た電荷を基に生成されるので、光電変換部101の蓄積電荷のみを用いる場合に比べ、画素信号のダイナミックレンジを拡大することができる。
The
アンプ426は、ISO感度に応じて、加算器425の出力信号を増幅して出力する。ISO感度値が小さいときには増幅度が小さく、ISO感度値が大きいときには増幅度が大きい。
The
次に、固体撮像装置の製造方法について説明する。 Next, a method for manufacturing the solid-state imaging device will be described.
図5及び図6は、本発明の第1の実施形態における固体撮像装置の製造方法を示す概略断面図である。ここで、図5及び図6には、図1に示したI−Iにおける断面図示す。また、図5及び図6において、画素信号生成部400の形成領域に形成されるpチャネルMOS電界効果トランジスタ(PMOSトランジスタ)は、例えば、図3に示す421〜426を構成するものに対応する。 5 and 6 are schematic cross-sectional views illustrating the method for manufacturing the solid-state imaging device according to the first embodiment of the present invention. 5 and 6 are cross-sectional views taken along the line II shown in FIG. 5 and FIG. 6, p-channel MOS field effect transistors (PMOS transistors) formed in the formation region of the pixel signal generation unit 400 correspond to, for example, those constituting 421 to 426 shown in FIG.
図5(a)の工程について、以下に説明する。
まず、半導体基板110の画素100の形成領域にP-領域からなるPウエル層111を形成するとともに、半導体基板110の画素信号生成部400の形成領域にn-領域からなるNウエル層112を形成する。そして、電荷保持部102の形成領域、光電変換部101及び転送MOSトランジスタTx−MOSの形成領域、画素信号生成部400の形成領域を画定するための素子分離部形成領域にトレンチを形成する。そして、画素100の形成領域のトレンチの内壁面に不純物を導入し、P+層113を形成する。このp+層113は、チャネルストップ領域として機能する。
The process of FIG. 5A will be described below.
First, a
続いて、各形成領域を画定するために、前記トレンチを埋める例えばシリコン酸化膜からなる素子分離部114を形成する。ここで、光電変換部101及び転送MOSトランジスタTx−MOSの形成領域と画素信号生成部400の形成領域とを画定する素子分離部114は、図1の素子分離部105に相当する。また、光電変換部101及び転送MOSトランジスタTx−MOSの形成領域と電荷保持部102の形成領域とを画定する素子分離部114は、図1の素子分離部103に相当する。
Subsequently, in order to demarcate each formation region, an
続いて、電荷保持部102の形成領域の半導体基板110表面に不純物を導入し、n+層115を形成する。このn+層115は、下部電極として機能する。続いて、光電変換部101及び転送MOSトランジスタTx−MOSの形成領域における半導体基板110表面の所定の領域(埋め込み型の光電変換部101の形成領域)にn-層116を形成する。
Subsequently, impurities are introduced into the surface of the
続いて、半導体基板110上にシリコン酸化膜117、ポリシリコン膜118を順次形成し、各形成領域において、これらを所定形状にパターニングする。これにより、電荷保持部102の形成領域には電極となるポリシリコン膜118が形成され、光電変換部101及び転送MOSトランジスタTx−MOSの形成領域、画素信号生成部400の形成領域には、ゲート電極となるポリシリコン膜118が形成される。
Subsequently, a
続いて、光電変換部101及び転送MOSトランジスタTx−MOSの形成領域におけるポリシリコン膜118の画素信号生成部400の形成領域側の半導体基板110表面に不純物を導入し、n-層119を形成する。続いて、光電変換部101及び転送MOSトランジスタTx−MOSの形成領域におけるポリシリコン膜118の電荷保持部102の形成領域側の半導体基板110表面に不純物を導入し、p+層120を形成する。このp+層120は、埋め込み型構造の光電変換部(フォトダイオード)101における暗電流の発生を防止するために機能する。
Subsequently, an impurity is introduced into the surface of the
次に、図5(b)では、基板110の全面にシリコン窒化膜121、シリコン酸化膜122を順次形成する。
Next, in FIG. 5B, a
次に、図5(c)では、n-層116の上方を覆うレジストパターン(不図示)を形成した後、シリコン酸化膜122に対してエッチングを行う。これにより、各形成領域のポリシリコン膜118の側壁にのみシリコン酸化膜122が残る。続いて、レジストパターン(不図示)及びシリコン酸化膜122をマスクとして、シリコン窒化膜121に対してエッチングを行う。その後、レジストパターン(不図示)を除去する。
Next, in FIG. 5C, after forming a resist pattern (not shown) that covers the n − layer 116, the
この結果、光電変換部101及び転送MOSトランジスタTx−MOSの形成領域には、n-層116の上方を覆うようにシリコン窒化膜121及びシリコン酸化膜122が形成され、ポリシリコン膜118における画素信号生成部400の形成領域側の側壁には、シリコン窒化膜121及びシリコン酸化膜122が残る。ここで、n-層116の上方を覆うように形成されたシリコン窒化膜121は、埋め込み型構造の光電変換部(フォトダイオード)101の受光面を覆うものである。そして、このシリコン窒化膜121は、外部から入射した入射光の半導体基板110の界面での反射を低減し、入射光を半導体基板110内部の埋め込み型構造の光電変換部(フォトダイオード)101へ効率良く入射させるための反射防止膜として機能するものである。また、電荷保持部102の形成領域及び画素信号生成部400の形成領域には、ポリシリコン膜118の側壁にのみシリコン窒化膜121及びシリコン酸化膜122が残る。
As a result, a
次に、図6(a)では、画素信号生成部400の形成領域におけるPMOSトランジスタ形成領域に不純物を導入し、p+層123を形成する。このp+層123は、PMOSトランジスタにおけるソース/ドレインとして機能する。また、他のNMOSトランジスタ形成領域に対しても不純物を導入してn+層を形成し、NMOSトランジスタにおけるソース/ドレインを形成する。 Next, in FIG. 6A, impurities are introduced into the PMOS transistor formation region in the formation region of the pixel signal generation unit 400 to form the p + layer 123. The p + layer 123 functions as a source / drain in the PMOS transistor. Impurities are also introduced into other NMOS transistor formation regions to form n + layers to form source / drains in the NMOS transistors.
次に、図6(b)では、基板110の全面にシリコン窒化膜124、ポリシリコン膜125を順次形成する。
Next, in FIG. 6B, a
次に、図6(c)では、電荷保持部102の形成領域のみを覆うレジストパターン(不図示)を形成した後、ポリシリコン膜125に対してエッチングを行う。これにより、電荷保持部102の形成領域のみにポリシリコン膜125が残る。続いて、シリコン窒化膜124に対してエッチングを行う。その後、レジストパターン(不図示)を除去する。しかる後に、層間絶縁膜やコンタクト孔、各種の配線層等の形成工程を経て、第1の実施形態における固体撮像装置が形成される。
Next, in FIG. 6C, after forming a resist pattern (not shown) that covers only the formation region of the
図7は、第1の実施形態における電荷保持部102の概略断面図である。
第1の実施形態における電荷保持部102において、シリコン酸化膜117は、下部電極であるn+層115と、第1の導電膜であるポリシリコン膜118との間で第1の誘電体膜として機能する。シリコン窒化膜124は、第1の導電膜であるポリシリコン膜118と、第2の導電膜であるポリシリコン膜125との間で第2の誘電体膜として機能する。また、各構成部の主な膜厚としては、例えば、シリコン酸化膜117は15.5nm程度、シリコン窒化膜121は50.0nm程度、シリコン窒化膜124は10nm程度である。また、製造プロセスによっては、シリコン窒化膜121とシリコン窒化膜124との間にシリコン酸化膜が形成される場合もある。このシリコン酸化膜は、例えば、膜厚2.0nm程度である。なお、本実施形態では、電荷保持部102の上部電極を2層構造(ポリシリコン膜118及び125)で形成しているため、接続によって容量を増加させることが可能である。
FIG. 7 is a schematic cross-sectional view of the
In the
第1の実施形態における固体撮像装置の製造方法では、図6(c)に示すように、転送MOSトランジスタTx−MOSのゲート電極は、ポリシリコン膜118で形成されており、電荷保持部102の電極を形成するポリシリコン膜118(第1の導電膜)と同一の工程(図5(a))で形成される。
In the method of manufacturing the solid-state imaging device according to the first embodiment, as shown in FIG. 6C, the gate electrode of the transfer MOS transistor Tx-MOS is formed of the
第1の実施形態によれば、転送MOSトランジスタTx−MOSのゲート電極を、電荷保持部102の第1の導電膜であるポリシリコン膜118と同一の工程で形成するようにしたので、MOS型トランジスタを有する画素を備えた固体撮像装置の製造プロセスを簡素なものにして、当該固体撮像装置の生産性の向上を実現することができる。
According to the first embodiment, since the gate electrode of the transfer MOS transistor Tx-MOS is formed in the same process as the
(第2の実施形態)
図8及び図9は、本発明の第2の実施形態における固体撮像装置の製造方法を示す概略断面図である。ここで、図8及び図9には、図1に示したI−Iにおける断面図示す。また、図8及び図9において、画素信号生成部400の形成領域に形成されるpチャネルMOS電界効果トランジスタ(PMOSトランジスタ)は、例えば、図3に示す421〜426を構成するものに対応する。
(Second Embodiment)
8 and 9 are schematic cross-sectional views illustrating a method for manufacturing a solid-state imaging device according to the second embodiment of the present invention. 8 and 9 are cross-sectional views taken along the line II shown in FIG. 8 and 9, the p-channel MOS field effect transistors (PMOS transistors) formed in the formation region of the pixel signal generator 400 correspond to, for example, those constituting 421 to 426 shown in FIG.
図8(a)の工程について、以下に説明する。
まず、半導体基板210の画素100の形成領域にP-領域からなるPウエル層211を形成するとともに、半導体基板210の画素信号生成部400の形成領域にn-領域からなるNウエル層212を形成する。そして、電荷保持部102の形成領域、光電変換部101及び転送MOSトランジスタTx−MOSの形成領域、画素信号生成部400の形成領域を画定するための素子分離部形成領域にトレンチを形成する。そして、画素100の形成領域のトレンチの内壁面に不純物を導入し、P+層213を形成する。このp+層213は、チャネルストップ領域として機能する。
The process of FIG. 8A will be described below.
First, a
続いて、各形成領域を画定するために、前記トレンチを埋める例えばシリコン酸化膜からなる素子分離部214を形成する。ここで、光電変換部101及び転送MOSトランジスタTx−MOSの形成領域と画素信号生成部400の形成領域とを画定する素子分離部214は、図1の素子分離部105に相当する。また、光電変換部101及び転送MOSトランジスタTx−MOSの形成領域と電荷保持部102の形成領域とを画定する素子分離部214は、図1の素子分離部103に相当する。
Subsequently, in order to define each formation region, an
続いて、電荷保持部102の形成領域の半導体基板210表面に不純物を導入し、n+層215を形成する。このn+層215は、下部電極として機能する。続いて、光電変換部101及び転送MOSトランジスタTx−MOSの形成領域における半導体基板210表面の所定の領域(埋め込み型の光電変換部101の形成領域)にn-層216を形成する。続いて、半導体基板210上にシリコン酸化膜217、シリコン窒化膜218及びポリシリコン膜219を順次形成する。
Subsequently, impurities are introduced into the surface of the
次に、図8(b)では、電荷保持部102の形成領域を覆うレジストパターン(不図示)を形成した後、ポリシリコン膜219及びシリコン窒化膜218に対してエッチングを行う。これにより、電荷保持部102の形成領域にのみポリシリコン膜219及びシリコン窒化膜218が残る。その後、レジストパターン(不図示)を除去する。
Next, in FIG. 8B, after forming a resist pattern (not shown) that covers the formation region of the
次に、図8(c)では、基板210の全面にシリコン窒化膜220を形成する。
Next, in FIG. 8C, a
次に、図9(a)では、電荷保持部102の形成領域を覆うレジストパターン(不図示)を形成した後、シリコン窒化膜220及びシリコン酸化膜217に対してエッチングを行う。その後、レジストパターン(不図示)を除去する。
Next, in FIG. 9A, after forming a resist pattern (not shown) covering the formation region of the
次に、図9(b)では、光電変換部101及び転送MOSトランジスタTx−MOSの形成領域及び画素信号生成部400の形成領域にシリコン酸化膜221を形成する。続いて、基板210の全面にポリシリコン膜222を形成する。
Next, in FIG. 9B, a
次に、図9(c)では、転送MOSトランジスタTx−MOS及び画素信号生成部400におけるMOSトランジスタのゲート電極の形成領域、並びに電荷保持部102の形成領域を覆うレジストパターン(不図示)を形成した後、ポリシリコン膜222及びシリコン酸化膜217に対してエッチングを行って、転送MOSトランジスタTx−MOS及び画素信号生成部400におけるMOSトランジスタのゲート電極となるポリシリコン膜222を作成する。その後、レジストパターン(不図示)を除去する。
Next, in FIG. 9C, a resist pattern (not shown) that covers the transfer MOS transistor Tx-MOS and the gate electrode formation region of the MOS transistor in the pixel signal generation unit 400 and the formation region of the
続いて、光電変換部101及び転送MOSトランジスタTx−MOSの形成領域におけるポリシリコン膜222の画素信号生成部400の形成領域側の半導体基板210表面に不純物を導入し、n-層223を形成する。続いて、光電変換部101及び転送MOSトランジスタTx−MOSの形成領域におけるポリシリコン膜222の電荷保持部102の形成領域側の半導体基板210表面に不純物を導入し、p+層224を形成する。このp+層224は、埋め込み型構造の光電変換部(フォトダイオード)101における暗電流の発生を防止するために機能する。
Subsequently, an impurity is introduced into the surface of the
続いて、画素信号生成部400の形成領域におけるPMOSトランジスタ形成領域に不純物を導入し、p+層225を形成する。このp+層225は、PMOSトランジスタにおけるソース/ドレインとして機能する。また、他のNMOSトランジスタ形成領域に対しても不純物を導入してn+層を形成し、NMOSトランジスタにおけるソース/ドレインを形成する。しかる後に、層間絶縁膜やコンタクト孔、各種の配線層等の形成工程を経て、第2の実施形態における固体撮像装置が形成される。 Subsequently, impurities are introduced into the PMOS transistor formation region in the formation region of the pixel signal generation unit 400 to form the p + layer 225. This p + layer 225 functions as a source / drain in the PMOS transistor. Impurities are also introduced into other NMOS transistor formation regions to form n + layers to form source / drains in the NMOS transistors. Thereafter, the solid-state imaging device according to the second embodiment is formed through steps for forming an interlayer insulating film, contact holes, various wiring layers, and the like.
図10は、第2の実施形態における電荷保持部102の概略断面図である。
第2の実施形態における電荷保持部102において、シリコン酸化膜217及びシリコン窒化膜218は、下部電極であるn+層215と、第1の導電膜であるポリシリコン膜219との間で第1の誘電体膜として機能する。シリコン窒化膜220は、第1の導電膜であるポリシリコン膜219と、第2の導電膜であるポリシリコン膜222との間で第2の誘電体膜として機能する。また、各構成部の主な膜厚としては、例えば、シリコン酸化膜217は2.0nm程度、シリコン窒化膜218は10.0nm程度、シリコン窒化膜220は10.0nm程度である。なお、本実施形態では、電荷保持部102の上部電極を2層構造(ポリシリコン膜219及び222)で形成しているため、接続によって容量を増加させることが可能である。
FIG. 10 is a schematic cross-sectional view of the
In the
第2の実施形態における固体撮像装置の製造方法では、図9(c)に示すように、転送MOSトランジスタTx−MOSのゲート電極は、ポリシリコン膜222で形成されており、電荷保持部102の電極を形成するポリシリコン膜222(第2の導電膜)と同一の工程(図9(b))で形成される。
In the method of manufacturing the solid-state imaging device according to the second embodiment, as shown in FIG. 9C, the gate electrode of the transfer MOS transistor Tx-MOS is formed of the
第2の実施形態によれば、転送MOSトランジスタTx−MOSのゲート電極を、電荷保持部102の第2の導電膜であるポリシリコン膜222と同一の工程で形成するようにしたので、MOS型トランジスタを有する画素を備えた固体撮像装置の製造プロセスを簡素なものにして、当該固体撮像装置の生産性の向上を実現することができる。
According to the second embodiment, since the gate electrode of the transfer MOS transistor Tx-MOS is formed in the same process as the
(第3の実施形態)
図11及び図12は、本発明の第2の実施形態における固体撮像装置の製造方法を示す概略断面図である。ここで、図11及び図12には、図1に示したI−Iにおける断面図示す。また、図11及び図12において、画素信号生成部400の形成領域に形成されるpチャネルMOS電界効果トランジスタ(PMOSトランジスタ)は、例えば、図3に示す421〜426を構成するものに対応する。
(Third embodiment)
11 and 12 are schematic cross-sectional views illustrating a method for manufacturing a solid-state imaging device according to the second embodiment of the present invention. Here, in FIG.11 and FIG.12, sectional drawing in II shown in FIG. 1 is shown. 11 and 12, the p-channel MOS field effect transistors (PMOS transistors) formed in the formation region of the pixel signal generation unit 400 correspond to, for example, those constituting 421 to 426 shown in FIG.
図11(a)の工程について、以下に説明する。
まず、半導体基板310の画素100の形成領域にP-領域からなるPウエル層311を形成するとともに、半導体基板310の画素信号生成部400の形成領域にn-領域からなるNウエル層312を形成する。そして、電荷保持部102の形成領域、光電変換部101及び転送MOSトランジスタTx−MOSの形成領域、画素信号生成部400の形成領域を画定するための素子分離部形成領域にトレンチを形成する。そして、画素100の形成領域のトレンチの内壁面に不純物を導入し、P+層313を形成する。このp+層313は、チャネルストップ領域として機能する。
The process of FIG. 11A will be described below.
First, a
続いて、各形成領域を画定するために、前記トレンチを埋める例えばシリコン酸化膜からなる素子分離部314を形成する。ここで、光電変換部101及び転送MOSトランジスタTx−MOSの形成領域と画素信号生成部400の形成領域とを画定する素子分離部314は、図1の素子分離部105に相当する。また、光電変換部101及び転送MOSトランジスタTx−MOSの形成領域と電荷保持部102の形成領域とを画定する素子分離部314は、図1の素子分離部103に相当する。
Subsequently, in order to demarcate each formation region, an
続いて、電荷保持部102の形成領域の半導体基板310表面に不純物を導入し、n+層315を形成する。このn+層315は、下部電極として機能する。続いて、光電変換部101及び転送MOSトランジスタTx−MOSの形成領域における半導体基板310表面の所定の領域(埋め込み型の光電変換部101の形成領域)にn-層316を形成する。
Subsequently, impurities are introduced into the surface of the
続いて、半導体基板310上にシリコン酸化膜317、ポリシリコン膜318を順次形成し、各形成領域において、これらを所定形状にパターニングする。これにより、電荷保持部102の形成領域には電極となるポリシリコン膜318が形成され、光電変換部101及び転送MOSトランジスタTx−MOSの形成領域、画素信号生成部400の形成領域には、ゲート電極となるポリシリコン膜318が形成される。
Subsequently, a
続いて、光電変換部101及び転送MOSトランジスタTx−MOSの形成領域におけるポリシリコン膜318の画素信号生成部400の形成領域側の半導体基板310表面に不純物を導入し、n-層319を形成する。続いて、光電変換部101及び転送MOSトランジスタTx−MOSの形成領域におけるポリシリコン膜318の電荷保持部102の形成領域側の半導体基板310表面に不純物を導入し、p+層320を形成する。このp+層320は、埋め込み型構造の光電変換部(フォトダイオード)101における暗電流の発生を防止するために機能する。
Subsequently, impurities are introduced into the surface of the
次に、図11(b)では、基板310の全面にシリコン窒化膜321、シリコン酸化膜322を順次形成する。
Next, in FIG. 11B, a
次に、図11(c)では、シリコン酸化膜322に対してエッチングを行う。これにより、各形成領域のポリシリコン膜318の側壁にのみシリコン酸化膜322が残る。続いて、電荷保持部102の形成領域及びn-層316の上方を覆うレジストパターン(不図示)を形成した後、シリコン窒化膜321に対してエッチングを行う。その後、レジストパターン(不図示)を除去する。
Next, in FIG. 11C, the
この結果、光電変換部101及び転送MOSトランジスタTx−MOSの形成領域には、n-層316の上方を覆うようにシリコン窒化膜321が形成され、ポリシリコン膜318の両方の側壁には、シリコン窒化膜321及びシリコン酸化膜322が残る。ここで、n-層316の上方を覆うように形成されたシリコン窒化膜321は、埋め込み型構造の光電変換部(フォトダイオード)101の受光面を覆うものである。そして、このシリコン窒化膜321は、外部から入射した入射光の半導体基板310の界面での反射を低減し、入射光を半導体基板310内部の埋め込み型構造の光電変換部(フォトダイオード)101へ効率良く入射させるための反射防止膜として機能するものである。また、電荷保持部102の形成領域には、ポリシリコン膜318の両方の側壁にのみシリコン窒化膜321を介してシリコン酸化膜322が残る。また、画素信号生成部400の形成領域には、ポリシリコン膜318の側壁にのみシリコン窒化膜321及びシリコン酸化膜322が残る。
As a result, the
次に、図12(a)では、基板310の全面にポリシリコン膜323を形成する。
Next, in FIG. 12A, a
次に、図12(b)では、電荷保持部102の形成領域のみを覆うレジストパターン(不図示)を形成した後、ポリシリコン膜323に対してエッチングを行う。これにより、電荷保持部102の形成領域のみにポリシリコン膜323が残る。その後、レジストパターン(不図示)を除去する。続いて、画素信号生成部400の形成領域におけるPMOSトランジスタ形成領域に不純物を導入し、p+層324を形成する。このp+層324は、PMOSトランジスタにおけるソース/ドレインとして機能する。また、他のNMOSトランジスタ形成領域に対しても不純物を導入してn+層を形成し、NMOSトランジスタにおけるソース/ドレインを形成する。しかる後に、層間絶縁膜やコンタクト孔、各種の配線層等の形成工程を経て、第3の実施形態における固体撮像装置が形成される。
Next, in FIG. 12B, after forming a resist pattern (not shown) that covers only the formation region of the
図13は、第3の実施形態における電荷保持部102の概略断面図である。
第3の実施形態における電荷保持部102において、シリコン酸化膜317は、下部電極であるn+層315と、第1の導電膜であるポリシリコン膜318との間で第1の誘電体膜として機能する。シリコン窒化膜321は、第1の導電膜であるポリシリコン膜318と、第2の導電膜であるポリシリコン膜323との間で第2の誘電体膜として機能する。また、各構成部の主な膜厚としては、例えば、シリコン酸化膜317は15.5nm程度、シリコン窒化膜321は40.0nm程度である。なお、本実施形態では、電荷保持部102の上部電極を2層構造(ポリシリコン膜315及び321)で形成しているため、接続によって容量を増加させることが可能である。
FIG. 13 is a schematic cross-sectional view of the
In the
第3の実施形態における固体撮像装置の製造方法では、図12(b)に示すように、埋め込み型構造の光電変換部(フォトダイオード)101の受光面を覆うように形成され、外部から入射した入射光の半導体基板310の界面での反射を防止する反射防止膜は、シリコン窒化膜321で形成されており、電荷保持部102において第2の誘電体膜として機能するシリコン窒化膜321と同一の工程(図11(c))で形成される。なお、前記反射防止膜は、電荷保持部102において第1の誘電体膜と同一の工程で形成される形態も本発明に含まれる。
In the method of manufacturing the solid-state imaging device according to the third embodiment, as shown in FIG. 12B, the solid-state imaging device is formed so as to cover the light receiving surface of the embedded type photoelectric conversion unit (photodiode) 101 and is incident from the outside. The antireflection film that prevents reflection of incident light at the interface of the
第3の実施形態によれば、転送MOSトランジスタTx−MOSのゲート電極を、電荷保持部102の第1の導電膜であるポリシリコン膜318と同一の工程で形成するとともに、光電変換部101の上方を覆い、半導体基板310の界面での入射光の反射を防止する反射防止膜を、電荷保持部102において第2の誘電体膜として機能するシリコン窒化膜321と同一の工程で形成するようにしたので、第1の実施形態における効果に加え、埋め込み型構造で形成された光電変換部(フォトダイオード)101へ入射光を効率良く入射させることができる。また、MOSトランジスタをLDD構造とするために、ゲート電極に形成されるサイドウォールを形成するシリコン窒化膜を、付加容量を形成するための誘電体膜として用いることも可能である。更に、反射防止膜とサイドウォールを形成するシリコン窒化膜を同一工程で形成しても良い。
According to the third embodiment, the gate electrode of the transfer MOS transistor Tx-MOS is formed in the same process as the
(第4の実施形態)
図14は、本発明の第4の実施形態によるスチルビデオカメラの構成例を示すブロック図である。図14に基づいて、第1及び第2の実施形態の固体撮像装置をスチルビデオカメラに適用した場合の一例について詳述する。ここで、第1及び第2の実施形態の固体撮像装置は、固体撮像素子54及び撮像信号処理回路55に対応する。
(Fourth embodiment)
FIG. 14 is a block diagram showing a configuration example of a still video camera according to the fourth embodiment of the present invention. Based on FIG. 14, an example when the solid-state imaging devices of the first and second embodiments are applied to a still video camera will be described in detail. Here, the solid-state imaging devices of the first and second embodiments correspond to the solid-
図14において、51はレンズのプロテクトとメインスイッチを兼ねるバリア、52は被写体の光学像を固体撮像素子54に結像させるレンズ、53はレンズ52を通った光量を可変するための絞り及びシャッタ、54はレンズ52で結像された被写体を画像信号として取り込むための固体撮像素子、55は固体撮像素子54より出力される撮像信号(画像信号)をアナログ信号処理する撮像信号処理回路、56は撮像信号処理回路55より出力される画像信号のアナログ−ディジタル変換を行うA/D変換部、57はA/D変換部56より出力された画像データに各種の補正を行ったりデータを圧縮する信号処理部、58は固体撮像素子54、撮像信号処理回路55、A/D変換部56、信号処理部57に、各種タイミング信号を出力するタイミング発生部、59は各種演算とスチルビデオカメラ全体を制御する全体制御・演算部、60は画像データを一時的に記憶する為のメモリ部、61は記録媒体62に記録又は読み出しを行うためのインタフェース部、62は画像データの記録又は読み出しを行う為の半導体メモリ等の着脱可能な記録媒体、63は外部コンピュータ等と通信する為のインタフェース部である。
In FIG. 14, 51 is a barrier that serves as a lens switch and a main switch, 52 is a lens that forms an optical image of a subject on the solid-
次に、前述の構成における撮影時のスチルビデオカメラの動作について説明する。
バリア51がオープンされるとメイン電源がオンされ、次にコントロール系の電源がオンし、更にA/D変換部56などの撮像系回路の電源がオンされる。それから、露光量を制御する為に、全体制御・演算部59は絞り53を開放にし、固体撮像素子54から出力された信号は撮像信号処理回路55を介してA/D変換部56で変換された後、信号処理部57に入力される。そのデータを基に露出の演算を全体制御・演算部59で行う。この測光を行った結果により明るさを判断し、その結果に応じて全体制御・演算部59は絞り53を制御する。
Next, the operation of the still video camera at the time of shooting in the above configuration will be described.
When the
次に、固体撮像素子54から出力された信号を基に、高周波成分を取り出し被写体までの距離の演算を全体制御・演算部59で行う。その後、レンズを駆動して合焦か否かを判断し、合焦していないと判断した時は、再びレンズを駆動し測距を行う。そして、合焦が確認された後に、シャッタ53を開いて本露光が始まる。露光が終了すると、固体撮像素子54から出力された画像信号は撮像信号処理回路55を介してA/D変換部56でA/D変換され、信号処理部57を通り全体制御・演算部59によりメモリ部60に書き込まれる。その後、メモリ部60に蓄積されたデータは、全体制御・演算部59の制御により記録媒体制御I/F部61を通り半導体メモリ等の着脱可能な記録媒体62に記録される。また、外部I/F部63を通り直接コンピュータ等に入力して画像の加工を行ってもよい。
Next, based on the signal output from the solid-
タイミング発生部58は、図4の電位φres、φtx、φty、φsel、φCtsFD、φCtn、φCtsPD等の信号を制御する。
The
(第5の実施形態)
図15は、本発明の第5の実施形態によるビデオカメラの構成例を示すブロック図である。図15に基づいて、第1及び第2の実施形態の固体撮像装置をビデオカメラに適用した場合の一実施例について詳述する。ここで、第1及び第2の実施形態の固体撮像装置は、固体撮像素子3に対応する。
(Fifth embodiment)
FIG. 15 is a block diagram showing a configuration example of a video camera according to the fifth embodiment of the present invention. Based on FIG. 15, an example when the solid-state imaging device of the first and second embodiments is applied to a video camera will be described in detail. Here, the solid-state imaging devices of the first and second embodiments correspond to the solid-state imaging device 3.
1は撮影レンズで焦点調節を行うためのフォーカスレンズ1A、ズーム動作を行うズームレンズ1B、結像用のレンズ1Cを備えている。2は絞り及びシャッタ、3は撮像面に結像された被写体像を光電変換して電気的な撮像信号に変換する固体撮像素子、4は固体撮像素子3より出力された撮像信号をサンプルホールドし、さらに、レベルをアンプするサンプルホールド回路(S/H回路)であり、映像信号を出力する。
Reference numeral 1 includes a
5はサンプルホールド回路4から出力された映像信号にガンマ補正、色分離、ブランキング処理等の所定の処理を施すプロセス回路で、輝度信号Yおよびクロマ信号Cを出力する。プロセス回路5から出力されたクロマ信号Cは、色信号補正回路21で、ホワイトバランス及び色バランスの補正がなされ、色差信号R−Y,B−Yとして出力される。
A
また、プロセス回路5から出力された輝度信号Yと、色信号補正回路21から出力された色差信号R−Y,B−Yは、エンコーダ回路(ENC回路)24で変調され、標準テレビジョン信号として出力される。そして、図示しないビデオレコーダ、あるいはモニタ電子ビューファインダ(EVF)等の電子ビューファインダへと供給される。
Also, the luminance signal Y output from the
次いで、6はアイリス制御回路で有り、サンプルホールド回路4から供給される映像信号に基づいてアイリス駆動回路7を制御し、映像信号のレベルが所定レベルの一定値となるように、絞り2の開口量を制御すべくigメータ8を自動制御するものである。
Next, reference numeral 6 denotes an iris control circuit, which controls the iris driving circuit 7 based on the video signal supplied from the sample and hold circuit 4 and opens the
13及び14は、サンプルホールド回路4から出力された映像信号中より合焦検出を行うために必要な高周波成分を抽出する異なった帯域制限のバンドパスフィルタ(BPF)である。第1のバンドパスフィルタ13(BPF1)、及び第2のバンドパスフィルタ14(BPF2)から出力された信号は、ゲート回路15及びフォーカスゲート枠信号で各々でゲートされ、ピーク検出回路16でピーク値が検出されてホールドされると共に、論理制御回路17に入力される。この信号を焦点電圧と呼び、この焦点電圧によってフォーカスを合わせている。
また、18はフォーカスレンズ1Aの移動位置を検出するフォーカスエンコーダ、19はズームレンズ1Bの焦点距離を検出するズームエンコーダ、20は絞り2の開口量を検出するアイリスエンコーダである。これらのエンコーダの検出値は、システムコントロールを行う論理制御回路17へと供給される。
論理制御回路17は、設定された合焦検出領域内に相当する映像信号に基づいて、被写体に対する合焦検出を行い焦点調節を行う。即ち、各々のバンドパスフィルタ13、14より供給された高周波成分のピーク値情報を取り込み、高周波成分のピーク値が最大となる位置へとフォーカスレンズ1Aを駆動すべくフォーカス駆動回路9にフォーカスモーター10の回転方向、回転速度、回転/停止等の制御信号を供給し、これを制御する。
The
ズーム駆動回路11は、ズームが指示されると、ズームモーター12を回転させる。ズームモーター12が回転すると、ズームレンズ1Bが移動し、ズームが行われる。
The
以上のように、第1〜第5の実施形態によれば、光電変換部101は、光電変換により電荷を生成して蓄積する。電荷保持部102は、トレンチ構造で形成されており、光電変換部101が電荷を生成して蓄積している期間において、光電変換部101からあふれ出る電荷を蓄積する。転送MOSトランジスタTx−MOSは、光電変換部101に蓄積された電荷をソースフォロアアンプSF−MOSに転送する第1の転送部である。転送MOSトランジスタTy−MOSは、電荷保持部102に蓄積された電荷をソースフォロアアンプSF−MOSに転送する第2の転送部である。
As described above, according to the first to fifth embodiments, the
なお、前述した実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその技術思想、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。 The above-described embodiments are merely examples of implementation in carrying out the present invention, and the technical scope of the present invention should not be construed as being limited thereto. That is, the present invention can be implemented in various forms without departing from the technical idea or the main features thereof.
100 画素、101 光電変換部、102 電荷保持部、103、105 素子分離部、110 半導体基板、111 Pウエル層、112 Nウエル層、113 P+層、114 素子分離部、115 n+層、116 n-層、117 シリコン酸化膜、118 ポリシリコン膜、119 n-層、120 p+層、121 シリコン窒化膜、122 シリコン酸化膜、123 p+層、124 シリコン窒化膜、125 ポリシリコン膜、Tx−MOS 転送MOSトランジスタ、Ty−MOS 転送MOSトランジスタ、RES−MOS リセットMOSトランジスタ、SF−MOS ソースフォロアMOSトランジスタ、SEL−MOS セレクトMOSトランジスタ、400 画素信号生成部、401 信号出力線、411〜413 MOSトランジスタ、421、422 差動アンプ、423、424、426 アンプ、425 加算器 100 pixels, 101 photoelectric conversion unit, 102 charge holding unit, 103, 105 element isolation unit, 110 semiconductor substrate, 111 P well layer, 112 N well layer, 113 P + layer, 114 element isolation unit, 115 n + layer, 116 n − layer, 117 silicon oxide film, 118 polysilicon film, 119 n − layer, 120 p + layer, 121 silicon nitride film, 122 silicon oxide film, 123 p + layer, 124 silicon nitride film, 125 polysilicon film, Tx -MOS transfer MOS transistor, Ty-MOS transfer MOS transistor, RES-MOS reset MOS transistor, SF-MOS source follower MOS transistor, SEL-MOS select MOS transistor, 400 pixel signal generation unit, 401 signal output line, 411-413 MOS Transistor, 421, 422 Differential amplifier, 423, 424, 426 amplifier, 425 adder
Claims (9)
前記光電変換部から前記電荷があふれ出る場合に前記電荷を蓄積する第1導電型の半導体領域を有する電荷保持部と、
ゲート電極とゲート絶縁膜とを有するMOSトランジスタと、
を含む固体撮像装置において、
前記電荷保持部は、前記半導体領域上に形成された第1の誘電体膜と、前記第1の誘電体膜上に形成された第1の導電膜と、前記第1の導電膜上に形成された第2の誘電体膜と、前記第2の誘電体膜上に形成された第2の導電膜とを有し、前記半導体領域と前記第1の導電膜とは容量を構成し、
前記ゲート絶縁膜は、前記第1の誘電体膜と同一の膜からなり、
前記ゲート電極は、前記第1の導電膜と同一の膜からなり、
前記第2の誘電体膜は、シリコン窒化膜からなり、前記光電変換部の上部にまで延在していることを特徴とする固体撮像装置。 A photoelectric conversion unit having a charge accumulation region of a first conductivity type for accumulating charges ;
A charge holding unit having a first conductivity type semiconductor region for storing the charge when the charge overflows from the photoelectric conversion unit;
A MOS transistor having a gate electrode and a gate insulating film;
In a solid-state imaging device including:
The charge holding portion includes: a first dielectric film formed on said semiconductor region, a first conductive film formed on the first dielectric film, formed on the first conductive film a second dielectric film, and a second conductive film formed over the second dielectric layer, said semiconductor region and said first conductive film forming the capacitor,
The gate insulating film is made of the same film as the first dielectric film,
The gate electrode is made of the same film as the first conductive film,
The solid-state imaging device, wherein the second dielectric film is made of a silicon nitride film and extends to an upper part of the photoelectric conversion unit.
前記第2の誘電体膜は、前記サイドウォールと同一の膜からなることを特徴とする請求項1に記載の固体撮像装置。 The MOS transistor has a sidewall,
The solid-state imaging device according to claim 1 , wherein the second dielectric film is made of the same film as the sidewall.
前記固体撮像装置からの信号を処理する信号処理部と、
を有することを特徴とするカメラ。 A solid-state imaging device according to any one of claims 1 to 5 ,
A signal processing unit for processing a signal from the solid-state imaging device;
A camera characterized by comprising:
前記光電変換部から前記電荷があふれ出る場合に前記電荷を蓄積する第1導電型の半導体領域を有する電荷保持部と、A charge holding unit having a first conductivity type semiconductor region for storing the charge when the charge overflows from the photoelectric conversion unit;
ゲート電極とゲート絶縁膜とを有するMOSトランジスタと、A MOS transistor having a gate electrode and a gate insulating film;
を含む固体撮像装置の製造方法において、In a manufacturing method of a solid-state imaging device including:
前記半導体領域上に、第1の誘電体膜と、第1の導電膜と、第2の誘電体膜と、第2の導電膜とを、この順に形成し、前記電荷保持部を形成する工程と、Forming a first dielectric film, a first conductive film, a second dielectric film, and a second conductive film in this order on the semiconductor region to form the charge holding portion; When,
前記ゲート絶縁膜と、前記ゲート電極とを形成し、前記MOSトランジスタを形成する工程とForming the gate insulating film and the gate electrode, and forming the MOS transistor;
を有し、Have
前記第1の誘電体膜と前記ゲート絶縁膜は、同時に形成され、The first dielectric film and the gate insulating film are formed simultaneously,
前記第1の導電膜と前記ゲート電極は、同時に形成され、The first conductive film and the gate electrode are formed simultaneously,
前記第2の誘電体膜は、シリコン窒化膜からなり、前記光電変換部の上部にまで延在して形成されることを特徴とする固体撮像装置の製造方法。The method of manufacturing a solid-state imaging device, wherein the second dielectric film is formed of a silicon nitride film and extends to an upper portion of the photoelectric conversion unit.
前記第2の誘電体膜は、前記サイドウォールと同時に形成されることを特徴とする請求項7に記載の固体撮像装置の製造方法。8. The method of manufacturing a solid-state imaging device according to claim 7, wherein the second dielectric film is formed simultaneously with the sidewall.
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