JP5564874B2 - 固体撮像装置、及び電子機器 - Google Patents
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Description
本発明は、かかる固体撮像装置を備えた、カメラなどに適用される電子機器を提供するものである。
画素トランジスタとして、少なくとも転送トランジスタ、増幅トランジスタ、及び、選択トランジスタを有し、少なくとも2個以上の光電変換部が、増幅トランジスタ及び選択トランジスタを共有する。
画素は、光電変換部とフローティングディフュージョンとを含む転送トランジスタが並ぶ第1行、及び、増幅トランジスタと選択トランジスタとが並ぶ第2行からなる平面配置を有する。
第2行に絶縁膜を有しない素子分離領域が設けられ、絶縁膜を有していない素子分離領域に、半導体ウェル領域に固定電圧を印加するためのウェルコンタクト部が設けられている。
ウェルコンタクト部は、周辺回路部のCMOSトランジスタの第1導電型のソース/ドレイン領域と同時に形成することが好ましい。
第1導電型のウェルコンタクト部を、周辺回路部のCMOSトランジスタの第1導電型のソース/ドレイン領域と同時に形成することにより、イオン注入工程が削減される。
1.MOS固体撮像装置の概略構成例
2.第1実施の形態(固体撮像装置の構成例と製造方法例)
3.第2実施の形態(固体撮像装置の構成例と製造方法例)
4.第3実施の形態(固体撮像装置の構成例)
5.第4実施の形態(固体撮像装置の構成例)
6.第5実施の形態(電子機器の構成例)
図16に、本発明の各実施の形態に適用されるMOS固体撮像装置の一例の概略構成を示す。本例の固体撮像装置41は、図16に示すように、半導体基板51例えばシリコン基板に光電変換部を含む複数の画素42が規則的に2次元的に配列された画素領域(いわゆる撮像領域)43と、周辺回路部とを有して構成される。画素42としては、1つの光電変換部と複数の画素トランジスタからなる単位画素を適用することができる。また、画素42としては、複数の光電変換部が転送トランジスタを除く他の画素トランジスタを共有し、且つフローティングディフージョンを共有する、いわゆる画素共有の構造を適用することができる。複数の画素トランジスタは、前述したように、3トランジスタ、4トランジスタで構成することができる。
[固体撮像装置の構成例]
図1〜図3に、本発明に係る固体撮像装置の第1実施の形態の概略構成を示す。本実施の形態は、CMOS固体撮像装置であって、4画素共有の固体撮像装置に適用した場合である。図1は画素領域の要部の概略平面図、図2は図1のA−A線上の断面図、図3は図1のB−B線上の断面図を示す。
図4〜図8を用いて、第1実施の形態に係る固体撮像装置61の製造方法の概略を説明する。図4〜図8では、フローティングディフージョン部FDを含むフォトダイオードPDの領域95、画素トランジスタTr2〜Tr4の領域96及び周辺回路のpチャネルトランジスタの領域97を模式的に示す。
この構成により、ウェルコンタクト用領域88がフォトダイオードPDに悪影響を与えることがなく、画素特性を向上することができる。トランジスタ形成領域64にウェルコンタクト用領域88が形成されて、絶縁膜を有しない素子分離領域が形成されるので、素子分離領域の絶縁膜の占有面積が減り、その分、暗電流や白点の発生を抑制でき、画素特性を向上することができる。ウェルコンタクト用領域88を通じて半導体ウェル領域76にウェル電位が与えられるので、有効画素領域内のウェル電位の安定化を図ることができる。
[固体撮像装置の構成例]
図10〜図13に、本発明に係る固体撮像装置の第2実施の形態を示す。本実施の形態は、CMOS固体撮像装置であって、4画素共有の固体撮像装置に適用した場合である。図10は画素領域の要部の概略平面図、図11は図10のA−A線上の断面図、図12は図10のB−B線上の断面図、図13は図10のC−C線上の断面図を示す。
第2実施の形態に係る固体撮像装置105の製造方法は、第1実施の形態の図4の転送ゲート電極65を形成するときに、同時にダミー電極106を形成する。その他の工程は第1実施の形態の固体撮像装置の製造方法で説明したと同様であるので、重複説明を省略する。
[固体撮像装置の構成例]
図14に、本発明に係る固体撮像装置の第3実施の形態を示す。本実施の形態は、CMOS固体撮像装置であって、4画素共有の固体撮像装置に適用した場合である。第3実施の形態に係る固体撮像装置108は、各フォトダイオードPD[PD1〜PD4]の転送ゲート電極65[651〜654]が配置される1つのコーナ部を除く他の3つのコーナ部にダミー電極106を配置して構成される。すなわち、ダミー電極1063つ配置される。その他の構成は、第2実施の形態で説明したと同様であるので、図10と対応する部分には同一符号を付して重複説明を省略する。
[固体撮像装置の構成例]
図15に、本発明に係る固体撮像装置の第4実施の形態の概略構成を示す。本実施の形態は、CMOS固体撮像装置であって、単位画素を2次元アレイ状に配列した固体撮像装置に適用した場合である。第4実施の形態に係る固体撮像装置111は、光電変換部となる1つのフォトダイオードPDと複数の画素トランジスタとからなる単位画素が2次元アレイ状に配列された画素領域113と、周辺回路部(図示せず)とを有して構成される。画素トランジスタは、本例では転送トランジスタTr1と、リセットトランジスタTr2と、増幅トランジスタTr3とからなる3トランジスタで構成される。
例えば素子分離領域121がSTI構造で構成されたときには、STI構造の素子分離領域122の一部が、素子分離領域を兼ねるp型のウェルコンタクト用領域に置き換えられる。
[電子機器の構成例]
上述の本発明に係る固体撮像装置は、例えばデジタルカメラやビデオカメラ等のカメラシステムや、カメラ付き携帯電話、あるいは撮像機能を備えた他の機器、などの電子機器に適用することができる。
Claims (5)
- 第1導電型の半導体ウェル領域と、
前記半導体ウェル領域に形成された、光電変換部と画素トランジスタから成る複数の画素と、
画素間及び画素内の素子分離領域と、を備え、
前記画素トランジスタとして、少なくとも転送トランジスタ、増幅トランジスタ、及び、選択トランジスタを有し、
少なくとも2個以上の前記光電変換部が、前記増幅トランジスタ及び前記選択トランジスタを共有し、
前記画素は、前記光電変換部とフローティングディフュージョンとを含む前記転送トランジスタが並ぶ第1行、及び、前記増幅トランジスタと前記選択トランジスタとが並ぶ第2行からなる平面配置を有し、
前記第2行に絶縁膜を有しない前記素子分離領域が設けられ、
前記絶縁膜を有していない前記素子分離領域に、前記半導体ウェル領域に固定電圧を印加するためのウェルコンタクト部が設けられている
固体撮像装置。 - 前記ウェルコンタクト部が、少なくとも、前記画素間及び前記画素内の前記素子分離領域を形成する不純物拡散領域に接続されている請求項1記載の固体撮像装置。
- 前記ウェルコンタクト部は、前記素子分離領域を形成する前記不純物拡散領域よりも高不純物濃度に形成されている請求項2記載の固体撮像装置。
- 周辺回路部のCMOSトランジスタの第1導電型のソース/ドレイン領域と同時工程で形成された第1導電型の前記ウェルコンタクト部を有する請求項1記載の固体撮像装置。
- 光学系と、
固体撮像装置と、
前記固体撮像装置の出力信号を処理する信号処理回路を備え、
前記固体撮像装置は、
第1導電型の半導体ウェル領域と、
前記半導体ウェル領域に形成された、光電変換部と画素トランジスタから成る複数の画素と、
画素間及び画素内の素子分離領域と、を含み、
前記画素トランジスタとして、少なくとも転送トランジスタ、増幅トランジスタ、及び、選択トランジスタを有し、
少なくとも2個以上の前記光電変換部が、前記増幅トランジスタ及び前記選択トランジスタを共有し、
前記画素は、前記光電変換部とフローティングディフュージョンとを含む前記転送トランジスタが並ぶ第1行、及び、前記増幅トランジスタと前記選択トランジスタとが並ぶ第2行からなる平面配置を有し、
前記第2行に絶縁膜を有しない前記素子分離領域が設けられ、
前記絶縁膜を有していない前記素子分離領域に、前記半導体ウェル領域に固定電圧を印加するためのウェルコンタクト部が設けられている
電子機器。
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