JP5312492B2 - 固体撮像装置 - Google Patents
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Description
以下の発明を実施するための形態の欄には、上記の発明のほか、入射した光によって発生した信号電荷を蓄積するフォトダイオードと、該信号電荷を転送するための転送手段と、該信号電荷が転送されるフローティングディフュージョン領域と、該フローティングディフュージョン領域に転送された信号電荷に基づいて増幅された信号を出力するための増幅手段とを備えた単位画素を複数配列して構成される固体撮像装置において、前記転送手段の転送ゲートの下のチャネルの一部に設けられた前記信号電荷を保持する信号電荷保持領域と、該信号電荷保持領域と前記フローティングディフュージョン領域との間にポテンシャル障壁を提供するポテンシャル障壁部とを備えていることを特徴とする発明が記載されている。
(第1の実施の形態)
図1は本発明の特徴を最も良く表す画素の一部の断面図であってフォトダイオード、転送手段としての電荷転送MOSトランジスタ、増幅手段(不図示)の入力ノードに接続されるフローティングディフュージョンの部分の構造を示すものであり、図4と同一の部材には同一の番号を付して説明を省略する。図1において21は転送ゲート19の直下のチャネル部に形成された信号電荷保持部となるN型の半導体領域、22は前記電荷保持領域21とフローティングディフュージョン領域18との間に形成され、フローティングディフュージョン領域18の電位がP型ウエル16に対して十分逆バイアスされる時には完全に空乏化されるようにその不純物濃度が制御されたN型半導体領域、23は電荷保持領域21への光入射をさえぎるように形成された遮光層である。
ォトダイオードに蓄積された信号電荷を電荷保持領域21に転送する」という動作は全画素同時に行うことができ、したがって信号蓄積動作の開始、終了タイミングは全画素同時となるため、ゆがみのない画像を得ることができる。また、図1からわかるように、フローティングディフュージョン領域18は転送ゲート19と接していないので、フローティングディフュージョン部4の全寄生容量は、従来構成のように転送ゲートとの容量を含まない。その分従来よりもフローティングディフュージョン部の全寄生容量が小さくでき、電荷変換係数が大きくしたがって感度が高くなるという効果がある。
(第2の実施の形態)
図2は本発明の第2の実施の形態を表す画素の一部の断面図であってフォトダイオード、転送手段としての電荷転送MOSトランジスタ、増幅手段(不図示)の入力ノードに接続されるフローティングディフュージョンの部分の構造を示すものであり、図1と同一の部材には同一の番号を付して説明を省略する。図2において、24は第1のP型ウエル、25は第2のP型ウエルであり、24中にはフォトダイオード17が形成され、25中には電荷保持領域21が形成される。
(第3の実施の形態)
次に上記第1及び第2の実施の形態の固体撮像装置を用いた撮像システムについて説明する。
2:フォトダイオード
3:増幅用MOSトランジスタ
4:フローティングディフージョン部
5:信号電荷用MOSトランジスタ
6:リセット用MOSトランジスタ
7:選択用MOSトランジスタ
8:ゲート制御線
9:ゲート制御線
10:ゲート制御線
11:電源線
12:画素出力線
13:定電流供給用MOSトランジスタ
14:ゲート制御線
15:半導体基板
16:半導体ウエル
17:フォトダイオード領域
18:フローティングディフージョン領域
19:転送ゲート
20:配線
21:電荷保持領域
22:完全空乏領域
23:遮光層
24:第1のウエル
25:第2のウエル
Claims (5)
- 入射した光によって信号電荷を生じさせるフォトダイオードと、該信号電荷を転送するための転送ゲートと、該信号電荷が転送されるフローティングディフュージョン領域と、該フローティングディフュージョン領域に転送された信号電荷に基づいて増幅された信号を出力するための増幅手段と、を備えた単位画素を複数配列して構成される固体撮像装置において、
前記転送ゲートの下に設けられていて前記信号電荷を保持する信号電荷保持領域と、
前記信号電荷保持領域と前記フローティングディフュージョン領域との間にポテンシャル障壁を提供するポテンシャル障壁部とを備えており、
前記転送ゲートの電位が第1の電位であるときは前記フォトダイオードから前記信号電荷保持領域へ信号電荷が転送され、前記転送ゲートの電位が第2の電位であるときは前記信号電荷保持領域において信号電荷が保持され、前記転送ゲートの電位が第3の電位であるときは前記信号電荷保持領域から前記フローティングディフュージョンへ信号電荷が転送され、前記第2の電位は、前記第1の電位と前記第3の電位との間の電位である、
ことを特徴とする固体撮像装置。 - 複数の前記単位画素において前記フォトダイオードから前記信号電荷保持領域への信号電荷の転送が同時に行われる、
ことを特徴とする請求項1に記載の固体撮像装置。 - 前記信号電荷保持領域がN型半導体領域を含み、前記ポテンシャル障壁部がN型半導体領域を含む、
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。 - 前記フローティングディフュージョン領域が、P型ウエルに形成されたN型半導体領域を含み、前記フローティングディフュージョン領域が前記P型ウエルに対して逆バイアスされているときに前記ポテンシャル障壁部が空乏化される、
ことを特徴とする請求項3に記載の固体撮像装置。 - 前記信号電荷保持領域が遮光されている、
ことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の固体撮像装置。
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