JP5956840B2 - 固体撮像装置及びカメラ - Google Patents
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Description
ΔV=(Vres−Qsat/Cfd)−Vdep
ここで、Vresはリセット電圧であり、QsatはフォトダイオードPDの飽和電荷量であり、CfdはフローティングディフュージョンFDの容量であり、Vdepは電荷蓄積領域22の空乏化電圧である。また、電荷がポテンシャルポケットに捕獲されず、高速且つ完全に転送されるためには、ΔVの値をできるだけ大きくして電荷の転送効率を上げる必要がある。
この表から読み取れるように、どちらの構成も転送効率は100%であるが、本実施形態の方が比較例よりも飽和電子量及び感度の両面で優れている。
ここで、図2(c)に示すように、X1は電荷が発生した場所から平坦なポテンシャルが傾斜し始める部分までの距離であり、X2は領域21aと領域21bとの境界のポテンシャルが傾斜した部分の幅である。μeは電子の移動度である。この式に従う電荷の移動は、電荷のMOSトランジスタM1が非導通状態にある蓄積期間においても発生する。そのため、ΔVabの値を十分に大きくすれば、領域21aで発生した電荷を、蓄積期間の後の読出し期間の開始前に、領域21bまで移動することができ、電荷の転送効率を向上でき、読出し期間における電荷の完全転送を実現できる。
Claims (10)
- 電荷蓄積領域を有し、入射光に応じて発生した電荷を前記電荷蓄積領域に蓄積する光電変換部と、
前記電荷蓄積領域に蓄積された電荷を前記電荷蓄積領域から転送する転送部とを有する固体撮像装置であって、
前記電荷蓄積領域には複数の段差を有するポテンシャル分布が形成され、
前記光電変換部は、前記電荷蓄積領域の上に前記電荷蓄積領域とは逆の導電型の半導体領域を更に有し、
前記半導体領域の不純物濃度分布は複数の段差を有し、前記不純物濃度分布の複数の段差の大きさが前記転送部から遠くにある段差ほど大きいことによって前記電荷蓄積領域に前記ポテンシャル分布が形成されることを特徴とする固体撮像装置。 - 前記複数の段差によって分割されたポテンシャル分布の複数の部分に対応する前記電荷蓄積領域の複数の部分領域の面積は、前記転送部から遠くにある部分領域ほど大きいことを特徴とする請求項1に記載の固体撮像装置。
- 前記転送部は転送電極で覆われたチャネル領域を含み、
前記複数の段差によって分割されたポテンシャル分布の複数の部分に対応する前記電荷蓄積領域の複数の部分領域の少なくとも1つにおいて、チャネル領域の幅方向における当該部分領域の幅は、前記転送部から遠ざかるほど狭くな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。 - 前記ポテンシャル分布の前記複数の段差の大きさは前記転送部から遠くにある段差ほど大きいことを特徴とする請求項1乃至3の何れか1項に記載の固体撮像装置。
- 前記電荷蓄積領域の前記ポテンシャル分布は平坦な部分を含むことを特徴とする請求項1乃至4の何れか1項に記載の固体撮像装置。
- 前記半導体領域のうち前記複数の段差によって分割されたそれぞれの部分が前記電荷蓄積領域とPN接合を形成することを特徴とする請求項1乃至5の何れか1項に記載の固体撮像装置。
- 電荷蓄積領域と、前記電荷蓄積領域の上にあり、前記電荷蓄積領域とは逆の導電型の半導体領域とを有し、入射光に応じて発生した電荷を前記電荷蓄積領域に蓄積する光電変換部と、
前記電荷蓄積領域に蓄積された電荷を前記電荷蓄積領域から転送する転送部とを有する固体撮像装置であって、
前記半導体領域は、第1部分と、前記第1部分よりも前記転送部の近くにあり、前記第1部分に隣接する第2部分と、前記第1部分よりも前記転送部から遠くにあり、前記第1部分に隣接する第3部分とを含み、
前記第1部分の不純物濃度と前記第3部分の不純物濃度との差が、前記第1部分の不純物濃度と前記第2部分の不純物濃度との差よりも大きく、
前記第1部分と、前記第2部分と、前記第3部分とのそれぞれが、前記電荷蓄積領域とPN接合を形成することを特徴とする固体撮像装置。 - 前記半導体領域は、高濃度の部分ほど基板の深い位置まで広がることを特徴とする請求項1乃至7の何れか1項に記載の固体撮像装置。
- 電荷を電気信号に変換する信号変換部を更に有し、
前記転送部は、前記電荷蓄積領域に蓄積された前記電荷を前記信号変換部へ転送することを特徴とする請求項1乃至8の何れか1項に記載の固体撮像装置。 - 請求項1乃至9の何れか1項に記載の固体撮像装置と、
前記固体撮像装置によって得られた信号を処理する信号処理部と
を備えることを特徴とするカメラ。
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