JP5348176B2 - 固体撮像装置、固体撮像装置の駆動方法、及び電子機器 - Google Patents
固体撮像装置、固体撮像装置の駆動方法、及び電子機器 Download PDFInfo
- Publication number
- JP5348176B2 JP5348176B2 JP2011109926A JP2011109926A JP5348176B2 JP 5348176 B2 JP5348176 B2 JP 5348176B2 JP 2011109926 A JP2011109926 A JP 2011109926A JP 2011109926 A JP2011109926 A JP 2011109926A JP 5348176 B2 JP5348176 B2 JP 5348176B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- substrate
- storage capacitor
- charge storage
- solid
- imaging device
- 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.)
- Active
Links
Images
Description
1.第1の実施形態:固体撮像装置
1.1 固体撮像装置全体の構成
1.2 要部の構成
1.3 固体撮像装置の製造方法
1.4 固体撮像装置の回路構成
1.5 固体撮像装置の駆動方法
2.第2の実施形態:固体撮像装置
3.第3の実施形態:電子機器
[1.1 固体撮像装置全体の構成]
図1は、本発明の第1の実施形態に係る固体撮像装置1の全体を示す概略構成図である。
本実施形態例の固体撮像装置1は、シリコンからなる基板11上に配列された複数の画素2から構成される画素部3と、垂直駆動回路4と、カラム信号処理回路5と、水平駆動回路6と、出力回路7と、制御回路8等を有して構成される。
次に、図2〜図3を用いて、本実施形態例の固体撮像装置1の要部の概略構成について説明する。図2は、本実施形態例に係る固体撮像装置1の1画素分の概略断面構成図であり、図3A,Bは、図2に示す固体撮像装置1の製造途中における概略断面構成図である。
第1の基板80は、図3Aに示すように、光電変換部PDと、第1転送トランジスタTr1のドレインとされる不純物領域16が形成された半導体基板12と、その半導体基板12上部に形成された、多層配線層17とから構成されている。
このような構成を有する光電変換部PDでは、入射した光Lの光量に応じた信号電荷が生成され、P+型不純物領域15とN型ウェル層14との間に形成された空乏層に光電変換された信号電荷が蓄積される。
本実施形態例では、光電変換部PDと不純物領域16との間の領域が、第1転送トランジスタTr1のチャネル部とされる。
第2の基板81は、図3Bに示すように、複数のMOSトランジスタのソース・ドレインとされる不純物領域30,31,32,34,35が形成された半導体基板28と、その半導体基板28上部に形成された多層配線層36とから構成されている。そして、多層配線層36には、電荷蓄積容量部61が形成されている。本実施形態例において、第2の基板81において形成される複数のMOSトランジスタは、第2転送トランジスタTr2と、リセットトランジスタTr3と、増幅トランジスタTr4と、選択トランジスタTr5である。
第2転送トランジスタTr2、リセットトランジスタTr3、増幅トランジスタTr4、選択トランジスタTr5を構成する各不純物領域30,31,32,34,35は、P型ウェル層29表面側の所望の領域に、それぞれ形成されている。これらの不純物領域30,31,32,34,35は、P型ウェル層29の所望の領域にN型の不純物を高濃度にイオン注入することにより形成されるものである。
図4A,図5A,図6Aは、第1の基板80における第1接続電極27及び第2接続電極26の製造工程図であり、図4B,図5B,図6Bは、第2の基板81における第1接続電極56及び第2接続電極57の製造工程図である。また、図7、及び図8は、第1接続電極27,56及び第2接続電極26,57同士の接着方法を示す図である。なお、第1の基板80における第1接続電極27及び第2接続電極26、及び、第2の基板81における第1接続電極56及び第2接続電極57を形成する前段の工程は、通常の固体撮像装置の製造方法と同様であるから説明を省略する。また、図4〜図8において、図2、及び図3に対応する部分には同一符号を付す。
第2の基板81においても同様に、図4Bに示すように、第2配線層M2’を被覆する層間絶縁膜37を形成した後第3配線層M3’からなる第1接続電極56及び第2接続電極57を形成する。第1接続電極56は、コンタクト部55を介して第3接続配線52に接続されるように形成され、また、第2接続電極57は、電荷保持用電極51にコンタクト部54を介して接続されるように形成する。
そして、本実施形態例では、これらの第1接続電極27,56、及び第2接続電極26,57はそれぞれアルミニウムにより形成されている。
同様に、図5Bに示すように、第2の基板81において、アルミニウムから成る第1接続電極56及び第2接続電極57を形成した後、第1接続電極56及び第2接続電極57を被覆するように接着剤を塗布し、接着剤層37aを形成する。
この接着剤層18a,37aは、層間絶縁膜18,37を兼ねるものである。
次に、図9を用いて、本実施形態例の固体撮像装置1の駆動方法について説明する。図9は、本実施形態例の固体撮像装置1の1画素分の回路構成であり、図10は、隣接する2行2列、4画素分の回路構成である。
垂直信号線9の後段には、列ごとに設けられたカラム信号処理回路5が接続されている。そして、カラム信号処理回路5の後段には水平駆動回路6からの水平選択パルスが入力される水平トランジスタTr7が接続されている。
次に、以上の回路構成を有する固体撮像装置1における駆動方法を、図11に示すタイミングチャート及び、図10の回路構成を用いて説明する。
このように、本実施形態例では、工程数は変わらず、1枚のウェハーからとれるチップ数を増やすことができるので、理論上は、チップ単体のコストを安くすることができる。
次に、本発明の第2の実施形態に係る固体撮像装置について説明する。図12は、本発明の第2の実施形態に係る固体撮像装置90の全体を示す概略構成図である。
本実施形態例の固体撮像装置90は、第1の実施形態における固体撮像装置1と、電荷蓄積容量部の構成が異なるものである。また、本実施形態例の固体撮像装置90の全体構成は、図1と同様であるから、重複説明を省略する。図12において、図2に対応する部分には同一符号付し、重複説明を省略する。
不純物領域31は、第2転送トランジスタTr2のドレインと、リセットトランジスタTr3のソースに共用される、信号電荷が読み出されるフローティングディフュージョン領域として用いられる。また、不純物領域32は、リセットトランジスタTr3のドレインと、増幅トランジスタTr4のソースに共用される。また、不純物領域34は、増幅トランジスタTr4のドレインと、選択トランジスタTr5のソースに共用される。また、不純物領域35は、選択トランジスタTr5のドレインとされる。
なお、固体撮像装置はワンチップとして形成された形態であってもよいし、画素部と、信号処理部または光学系とがまとめてパッケージングされた撮像機能を有するモジュール状の形態であってもよい。
次に、本発明の第3の実施形態に係る電子機器について説明する。図13は、本発明の第3の実施形態に係る電子機器200の概略構成図である。
本実施形態例の電子機器200は、上述した本発明の第1の実施形態における固体撮像装置1を電子機器(カメラ)に用いた場合の実施形態を示す。
シャッタ装置211は、固体撮像装置1への光照射期間および遮光期間を制御する。
駆動回路212は、固体撮像装置1の転送動作およびシャッタ装置211のシャッタ動作を制御する駆動信号を供給する。駆動回路212から供給される駆動信号(タイミング信号)により、固体撮像装置1の信号転送を行なう。信号処理回路213は、各種の信号処理を行う。信号処理が行われた映像信号は、メモリなどの記憶媒体に記憶され、あるいはモニタに出力される。
2 画素
3 画素部
4 垂直駆動回路
5 カラム信号処理回路
6 水平駆動回路
7 出力回路
8 制御回路
9 垂直信号線
10 水平信号線
11 基板
12 半導体基板
13 P型ウェル層
14 N型ウェル層
15 P+型不純物領域
16 不純物領域
17 多層配線層
18 層間絶縁膜
18a 接着剤層
18b 活性化層
19 ゲート電極
22 第2接続配線
23 第1接続配線
26 第2接続電極
27 第1接続電極
28 半導体基板
29 P型ウェル層
30〜35 不純物領域
36 多層配線層
37 層間絶縁膜
37a 接着剤層
37b 活性化層
38〜41 ゲート電極
48 選択配線
49 第2接続配線
50 第1接続配線
51 電荷保持用電極
52 第3接続配線
53 誘電体層
56 第1接続電極
57 第2接続電極
59 カラーフィルタ
60 オンチップレンズ
61 電荷蓄積容量部
80 第1の基板
81 第2の基板
Claims (13)
- 第1の基板に形成された光電変換部であって、入射光に応じた信号電荷を生成して蓄積する光電変換部と、第2の基板側に形成された電荷蓄積容量部であって、前記光電変換部から転送される信号電荷を一時的に保持する電荷蓄積容量部と、
前記第1の基板に形成され、前記光電変換部に蓄積された信号電荷を前記電荷蓄積容量部に転送する第1転送トランジスタと、
を有する複数の画素と、
前記第1の基板に形成された第1接続電極と、
前記第1の基板に形成された第1接続電極と電気的に接続される前記第2の基板に形成された第2接続電極と、
を含み、
前記電荷蓄積容量部は、誘電体層と、前記誘電体層を狭持して形成される2つの配線層とにより形成され、
前記電荷蓄積容量部を構成する一方の配線層は前記第1接続電極と該第1接続電極に接続された前記第2接続電極で構成された2層の配線層であって、前記第1転送トランジスタのドレインに接続され、
前記電荷蓄積容量部を構成する他方の配線層は前記第2の基板に形成された配線層で構成され、前記第1転送トランジスタのゲート電極に接続されている
固体撮像装置。 - 前記誘電体層は、TaO、HfO、AlOのいずれかで構成される
請求項1に記載の固体撮像装置。 - 更に、前記第2の基板に形成され、前記電荷蓄積容量部に蓄積された信号電荷を読み出す第2転送トランジスタを含む複数のMOSトランジスタを有し、
前記第1の基板に形成される第1接続電極は前記第2転送トランジスタのソースとなる領域を遮光するための遮光膜を兼ねる
請求項1又は2に記載の固体撮像装置。 - 前記第1の基板に形成された第1接続電極と、前記第2の基板に形成された第2接続電極との電気的接続は、前記第1の基板が光入射側にくるように、前記第1の基板と前記第2の基板を貼り合わせることによってなされている
請求項1〜3のいずれか1項に記載の固体撮像装置。 - 前記第1の基板は、光電変換部で生成され、蓄積された信号電荷を前記電荷蓄積容量部に転送する第1転送トランジスタを有し、
前記第2の基板は、前記電荷蓄積容量部に蓄積された信号電荷をフローティングディフュージョン領域に転送する第2転送トランジスタを有し、
前記第1転送トランジスタのドレインと、前記電荷蓄積容量部と、前記第2転送トランジスタのソースは電気的に接続されている
請求項1〜4のいずれか1項に記載の固体撮像装置。 - 第1の基板に形成された光電変換部であって、入射光に応じた信号電荷を生成して蓄積する光電変換部と、第2の基板側に形成された電荷蓄積容量部であって、前記光電変換部から転送される信号電荷を一時的に保持する電荷蓄積容量部と、
前記第1の基板に形成され、前記光電変換部に蓄積された信号電荷を前記電荷蓄積容量部に転送する第1転送トランジスタと、
を有する複数の画素と、
前記第1の基板に形成された第1接続電極と、
前記第1の基板に形成された第1接続電極と電気的に接続される前記第2の基板に形成された第2接続電極と、
を含み、
前記電荷蓄積容量部は、誘電体層と、前記誘電体層を狭持して形成される2つの配線層とにより形成され、
前記電荷蓄積容量部を構成する一方の配線層は前記第1転送トランジスタのドレインに接続され、
前記電荷蓄積容量部を構成する他方の配線層は前記第1転送トランジスタのゲート電極に接続されている固体撮像装置において、
全画素同時刻に、前記光電変換部に蓄積された信号電荷をリセットし、信号電荷の蓄積を開始する工程、
全画素同時刻に、前記光電変換部において蓄積された信号電荷を前記電荷蓄積容量部に転送することで露光期間を終了する工程、
画素毎に、前記電荷蓄積容量部に蓄積された信号電荷を前記複数のMOSトランジスタを介して順次転送する工程、
を含む固体撮像装置の駆動方法。 - 更に、前記第2の基板に形成され、前記電荷蓄積容量部に蓄積された信号電荷を読み出す第2転送トランジスタを含む複数のMOSトランジスタを有し、
前記第1転送トランジスタのドレインと、前記電荷蓄積容量部と、前記第2転送トランジスタのソースは電気的に接続されており、
前記露光期間の終了では、前記第1転送トランジスタをオンすることで、光電変換部に蓄積された信号電荷を前記電荷蓄積容量部に転送し、
前記画素毎の信号電荷の転送では、前記第2転送トランジスタをオンすることで、前記電荷蓄積容量部に蓄積された信号電荷を前記第2の基板のフローティングディフュージョン領域に転送する
請求項6に記載の固体撮像装置の駆動方法。 - 前記画素毎の信号電荷の転送では、第2転送トランジスタをオンする前に、前記フローティングディフュージョン領域の信号電荷をリセットし、前記フローティングディフュージョン領域のリセット信号を取得する
請求項7に記載の固体撮像装置の駆動方法。 - 光学レンズと、
第1の基板に形成された光電変換部であって、入射光に応じた信号電荷を生成して蓄積する光電変換部と、第2の基板側に形成された電荷蓄積容量部であって、前記光電変換部から転送される信号電荷を一時的に保持する電荷蓄積容量部と、
前記第1の基板に形成され、前記光電変換部に蓄積された信号電荷を前記電荷蓄積容量部に転送する第1転送トランジスタと、
を有する複数の画素と、
前記第1の基板に形成された第1接続電極と、
前記第1の基板に形成された第1接続電極と電気的に接続される前記第2の基板に形成された第2接続電極と、
を含み、
前記電荷蓄積容量部は、誘電体層と、前記誘電体層を狭持して形成される2つの配線層とにより形成され、
前記電荷蓄積容量部を構成する一方の配線層は前記第1接続電極と該第1接続電極に接続された前記第2接続電極で構成された2層の配線層であって、前記第1転送トランジスタのドレインに接続され、
前記電荷蓄積容量部を構成する他方の配線層は前記第2の基板に形成された配線層で構成され、前記第1転送トランジスタのゲート電極に接続されている固体撮像装置と、
前記固体撮像装置から出力される出力信号を処理する信号処理回路と、
を含む電子機器。 - 前記誘電体層は、TaO、HfO、AlOのいずれかで構成される
請求項9に記載の電子機器。 - 更に、前記第2の基板に形成され、前記電荷蓄積容量部に蓄積された信号電荷を読み出
す第2転送トランジスタを含む複数のMOSトランジスタを有し、
前記第1の基板に形成される第1接続電極は前記第2転送トランジスタのソースとなる
領域を遮光するための遮光膜を兼ねる
請求項9又は10に記載の電子機器。 - 前記第1の基板に形成された第1接続電極と、前記第2の基板に形成された第2接続電
極との電気的接続は、前記第1の基板が光入射側にくるように、前記第1の基板と前記第
2の基板を貼り合わせることによってなされている
請求項9〜11のいずれか1項に記載の電子機器。 - 前記第1の基板は、光電変換部で生成され、蓄積された信号電荷を前記電荷蓄積容量部
に転送する第1転送トランジスタを有し、
前記第2の基板は、前記電荷蓄積容量部に蓄積された信号電荷をフローティングディフュージョン領域に転送する第2転送トランジスタを有し、
前記第1転送トランジスタのドレインと、前記電荷蓄積容量部と、前記第2転送トランジスタのソースは電気的に接続されている
請求項9〜12のいずれか1項に記載の電子機器。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2011109926A JP5348176B2 (ja) | 2011-05-16 | 2011-05-16 | 固体撮像装置、固体撮像装置の駆動方法、及び電子機器 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2011109926A JP5348176B2 (ja) | 2011-05-16 | 2011-05-16 | 固体撮像装置、固体撮像装置の駆動方法、及び電子機器 |
Related Parent Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2009064956A Division JP4835710B2 (ja) | 2009-03-17 | 2009-03-17 | 固体撮像装置、固体撮像装置の製造方法、固体撮像装置の駆動方法、及び電子機器 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2011166170A JP2011166170A (ja) | 2011-08-25 |
JP5348176B2 true JP5348176B2 (ja) | 2013-11-20 |
Family
ID=44596400
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2011109926A Active JP5348176B2 (ja) | 2011-05-16 | 2011-05-16 | 固体撮像装置、固体撮像装置の駆動方法、及び電子機器 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5348176B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2015095468A (ja) | 2013-11-08 | 2015-05-18 | ソニー株式会社 | 固体撮像素子および固体撮像素子の製造方法、並びに電子機器 |
CN116995084A (zh) * | 2016-03-31 | 2023-11-03 | 株式会社尼康 | 摄像元件以及摄像装置 |
CN111630843B (zh) * | 2018-02-01 | 2023-06-16 | 索尼半导体解决方案公司 | 固态摄像装置、其制造方法和电子设备 |
WO2021106732A1 (ja) * | 2019-11-29 | 2021-06-03 | ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 | 撮像装置および電子機器 |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4006207B2 (ja) * | 2001-09-27 | 2007-11-14 | シャープ株式会社 | 電荷検出装置並びにそれを含むmos型固体撮像装置およびccd型固体撮像装置 |
JP4497366B2 (ja) * | 2005-02-04 | 2010-07-07 | 国立大学法人東北大学 | 光センサおよび固体撮像装置 |
JP2008277511A (ja) * | 2007-04-27 | 2008-11-13 | Fujifilm Corp | 撮像素子及び撮像装置 |
-
2011
- 2011-05-16 JP JP2011109926A patent/JP5348176B2/ja active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2011166170A (ja) | 2011-08-25 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4835710B2 (ja) | 固体撮像装置、固体撮像装置の製造方法、固体撮像装置の駆動方法、及び電子機器 | |
JP4941490B2 (ja) | 固体撮像装置、及び電子機器 | |
JP6024103B2 (ja) | 撮像素子、撮像素子の駆動方法、撮像素子の製造方法、および電子機器 | |
US9936150B2 (en) | Image sensors with a rolling shutter scanning mode and high dynamic range | |
JP4799594B2 (ja) | 固体撮像装置およびその製造方法 | |
JP5257176B2 (ja) | 固体撮像装置、固体撮像装置の駆動方法および電子機器 | |
JP5476745B2 (ja) | 固体撮像装置とその製造方法、及び電子機器 | |
KR20160030139A (ko) | 고체 촬상 센서, 고체 촬상 센서의 구동 방법, 촬상 장치 및 전자 기기 | |
JP2010213140A (ja) | 固体撮像装置、固体撮像装置の駆動方法および電子機器 | |
JP5332572B2 (ja) | 固体撮像装置、及び電子機器 | |
JP2012199489A (ja) | 固体撮像装置、固体撮像装置の製造方法、及び電子機器 | |
WO2015125611A1 (ja) | 固体撮像素子および製造方法、並びに電子機器 | |
JP2010177321A (ja) | 固体撮像装置、固体撮像装置の駆動方法および電子機器 | |
TWI709235B (zh) | 固體攝像元件、其製造方法及電子機器 | |
JP2011066241A (ja) | 固体撮像装置とその製造方法、及び電子機器 | |
JP2021097241A (ja) | 固体撮像素子および電子機器 | |
JP5348176B2 (ja) | 固体撮像装置、固体撮像装置の駆動方法、及び電子機器 | |
CN211208448U (zh) | 堆叠芯片图像传感器和固态堆叠芯片图像传感器 | |
JP5278491B2 (ja) | 固体撮像装置、固体撮像装置の駆動方法、及び電子機器 | |
US20150146062A1 (en) | Solid-state imaging device | |
JP2015142067A (ja) | 固体撮像装置およびその製造方法、半導体装置、並びに電子機器 | |
JP2014078869A (ja) | 固体撮像素子および撮像装置並びに固体撮像素子の駆動制御方法 | |
JP4985862B2 (ja) | 固体撮像装置の駆動方法 | |
JP5213969B2 (ja) | 固体撮像装置及びカメラ |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20110517 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20130212 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20130214 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20130412 |
|
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: 20130723 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20130805 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 5348176 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |