JP7019743B2 - Solid-state image sensor and image sensor - Google Patents

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Description

本発明は、固体撮像装置及び撮像システムに関する。 The present invention relates to a solid-state image sensor and an image pickup system.

CCDイメージセンサやCMOSイメージセンサに代表される固体撮像装置において、信号キャリアを生成する光電変換部の感度や電荷蓄積量を向上するための様々な検討がなされている。固体撮像装置の光電変換部としては、半導体基板の表面部に設けられたp型半導体領域と電荷蓄積領域をなすn型半導体領域とのpn接合からなる埋め込みフォトダイオード構造を用いるのが主流になっている。この場合、光電変換部で生成される信号キャリアは電子である。 In a solid-state image sensor represented by a CCD image sensor or a CMOS image sensor, various studies have been made to improve the sensitivity and the amount of charge storage of the photoelectric conversion unit that generates a signal carrier. As the photoelectric conversion unit of the solid-state imaging device, it has become mainstream to use an embedded photodiode structure composed of a pn junction between a p-type semiconductor region provided on the surface portion of a semiconductor substrate and an n-type semiconductor region forming a charge storage region. ing. In this case, the signal carrier generated by the photoelectric conversion unit is an electron.

特許文献1には、電荷蓄積領域をなすn型半導体領域の下部にウェルよりも高濃度のp型半導体領域を配置してpn接合容量を増加することにより、光電変換部の電荷蓄積量を増加することが記載されている。また、特許文献1には、電荷蓄積領域としてのn型半導体領域の下部にp型半導体領域を設けたことによる感度の低下を防ぐために、p型半導体領域に開口部を設けることが記載されている。 In Patent Document 1, the charge storage amount of the photoelectric conversion unit is increased by arranging a p-type semiconductor region having a concentration higher than that of the well under the n-type semiconductor region forming the charge storage region to increase the pn junction capacity. It is stated that it should be done. Further, Patent Document 1 describes that an opening is provided in the p-type semiconductor region in order to prevent a decrease in sensitivity due to the provision of the p-type semiconductor region below the n-type semiconductor region as the charge storage region. There is.

近年、CMOSイメージセンサにおいて、グローバル電子シャッタ動作により撮像を行うことが提案されている。グローバル電子シャッタ動作とは、複数の画素の間で露光期間が一致するように撮像を行う駆動方法であり、動きの速い被写体を撮影する場合でも被写体像が歪みにくいという利点がある。上述した光電変換部の感度や電荷蓄積量を向上する課題は、グローバル電子シャッタの機能を備えた固体撮像装置においても同様である。 In recent years, it has been proposed to perform imaging by a global electronic shutter operation in a CMOS image sensor. The global electronic shutter operation is a driving method for taking an image so that the exposure periods match among a plurality of pixels, and has an advantage that the subject image is not easily distorted even when a fast-moving subject is photographed. The above-mentioned problem of improving the sensitivity and the amount of charge storage of the photoelectric conversion unit is the same in the solid-state image pickup device provided with the function of the global electronic shutter.

特開2014-165286号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2014-165286

グローバル電子シャッタの機能を備えた固体撮像装置の画素は、光電変換部とは別に、信号キャリアを一時的に保持するための保持部を備えている。この保持部は、光電変換部が保持する信号キャリアとは異なる露光期間の間に生成された信号キャリアを保持するため、光電変換部から保持部への信号キャリアの漏れ込みを抑制することは非常に重要である。 The pixel of the solid-state image sensor having the function of the global electronic shutter includes a holding unit for temporarily holding the signal carrier, in addition to the photoelectric conversion unit. Since this holding unit holds the signal carriers generated during the exposure period different from the signal carriers held by the photoelectric conversion unit, it is extremely difficult to suppress the leakage of the signal carriers from the photoelectric conversion unit to the holding unit. Is important to.

しかしながら、特許文献1では、グローバル電子シャッタの機能を備えた固体撮像装置への適用については考慮されていなかった。このため、特許文献1に記載の構成は、グローバル電子シャッタの機能を備えた固体撮像装置において、光電変換部から保持部への信号キャリアの漏れ込みを抑制するには不十分であった。 However, Patent Document 1 does not consider application to a solid-state image sensor having a function of a global electronic shutter. Therefore, the configuration described in Patent Document 1 is insufficient to suppress leakage of the signal carrier from the photoelectric conversion unit to the holding unit in the solid-state image sensor provided with the function of the global electronic shutter.

本発明の目的は、光電変換部から別の保持部に信号キャリアが漏れ込むことによるノイズを低減しつつ光電変換部の感度や電荷蓄積量を向上しうる固体撮像装置及び撮像システムを提供することにある。 An object of the present invention is to provide a solid-state image pickup device and an image pickup system capable of improving the sensitivity and charge storage amount of the photoelectric conversion unit while reducing noise caused by leakage of a signal carrier from the photoelectric conversion unit to another holding unit. It is in.

本発明の一観点によれば、光電変換により電荷を生成する光電変換部と、前記光電変換部から転送される電荷を保持する第1の保持部と、前記第1の保持部から転送される電荷を保持する第2の保持部と、前記第2の保持部が保持する電荷の量に基づく信号を出力する増幅部と、をそれぞれが含む複数の画素を有する固体撮像装置であって、前記光電変換部は、生成された電荷を蓄積する第2導電型の第2の半導体領域と、前記第2の半導体領域の下部に設けられた第1導電型の第3の半導体領域と、前記第3の半導体領域の下部に設けられた前記第2導電型の第4の半導体領域と、を有し、前記第1の保持部は、前記第2の半導体領域から離間して設けられた前記第2導電型の第5の半導体領域と、前記第5の半導体領域の下部であって、前記第3の半導体領域が設けられた深さに設けられた前記第1導電型の第6の半導体領域と、を有し、前記第3の半導体領域と前記第6の半導体領域との間に、前記第3の半導体領域と前記第6の半導体領域のそれぞれよりもポテンシャルが低い半導体領域を有し、前記第3の半導体領域と前記第6の半導体領域のそれぞれよりもポテンシャルが低い前記半導体領域は、平面視において前記第2の半導体領域及び前記第4の半導体領域と重なる領域であって、前記光電変換部と平面視で重なり配線によって遮られていない開口領域の中心部と前記第1の保持部との間の範囲内に配されている固体撮像装置が提供される。
また、本発明の他の一観点によれば、光電変換により電荷を生成する光電変換部と、前記光電変換部から転送される電荷を保持する第1の保持部と、前記第1の保持部から転送される電荷を保持する第2の保持部と、前記第2の保持部が保持する電荷の量に基づく信号を出力する増幅部と、をそれぞれが含む複数の画素を有する固体撮像装置であって、前記光電変換部は、生成された電荷を蓄積する第2導電型の第2の半導体領域を有し、前記第1の保持部は、前記第2の半導体領域から離間して設けられた前記第2導電型の第5の半導体領域を有し、前記第2の半導体領域及び前記第5の半導体領域の下部に設けられた第1導電型の第3の半導体領域と、前記第3の半導体領域の下部に設けられた前記第2導電型の第4の半導体領域と、を更に有し、前記第2の半導体領域と前記第4の半導体領域とは少なくとも一部が繋がっており、前記第2の半導体領域と前記第4の半導体領域とが繋がる部分は、平面視において前記第2の半導体領域と前記第4の半導体領域とが重なる領域であって、前記光電変換部と平面視で重なり配線によって遮られていない開口領域の中心部と前記第1の保持部との間の範囲内に配されている固体撮像装置が提供される。
According to one aspect of the present invention, a photoelectric conversion unit that generates a charge by photoelectric conversion, a first holding unit that holds the charge transferred from the photoelectric conversion unit, and a first holding unit that is transferred from the first holding unit. A solid-state imaging device having a plurality of pixels including a second holding unit that holds a charge and an amplification unit that outputs a signal based on the amount of the charge held by the second holding unit. The photoelectric conversion unit includes a second conductive type second semiconductor region for accumulating the generated charge, a first conductive type third semiconductor region provided below the second semiconductor region, and the first conductive type region. It has a fourth semiconductor region of the second conductive type provided at the lower part of the semiconductor region of 3, and the first holding portion is provided at a distance from the second semiconductor region. 2 Conductive type 5th semiconductor region and the 1st conductive type 6th semiconductor region provided at a depth provided in the lower part of the 5th semiconductor region and provided with the 3rd semiconductor region. And, between the third semiconductor region and the sixth semiconductor region, there is a semiconductor region having a lower potential than each of the third semiconductor region and the sixth semiconductor region. The semiconductor region having a lower potential than each of the third semiconductor region and the sixth semiconductor region is a region that overlaps with the second semiconductor region and the fourth semiconductor region in a plan view, and is the photoelectric region. Provided is a solid-state imaging device arranged within a range between a central portion of an opening region that overlaps with a conversion unit in a plan view and is not obstructed by a wiring and the first holding portion.
Further, according to another aspect of the present invention, a photoelectric conversion unit that generates a charge by photoelectric conversion, a first holding unit that holds the charge transferred from the photoelectric conversion unit, and the first holding unit. A solid-state imaging device having a plurality of pixels, each of which includes a second holding unit that holds the charge transferred from the second holding unit and an amplifying unit that outputs a signal based on the amount of the charge held by the second holding unit. Therefore, the photoelectric conversion unit has a second conductive type second semiconductor region for accumulating the generated charge, and the first holding unit is provided apart from the second semiconductor region. A third semiconductor region of the first conductive type, which has a fifth semiconductor region of the second conductive type and is provided below the second semiconductor region and the fifth semiconductor region, and the third semiconductor region. It further has a fourth semiconductor region of the second conductive type provided in the lower part of the semiconductor region of the above, and at least a part of the second semiconductor region and the fourth semiconductor region is connected. The portion where the second semiconductor region and the fourth semiconductor region are connected is a region where the second semiconductor region and the fourth semiconductor region overlap in a plan view, and is a region in which the photoelectric conversion unit and the fourth semiconductor region are connected. Provided is a solid-state imaging device arranged within a range between a central portion of an opening region unobstructed by overlapping wires and the first holding portion.

本発明によれば、光電変換部の感度及び飽和電荷量を向上するとともに、意図しない電荷が保持部に漏れ込みノイズの原因になることを防止することができる。 According to the present invention, it is possible to improve the sensitivity and saturated charge amount of the photoelectric conversion unit and prevent unintended charges from leaking into the holding unit and causing noise.

本発明の第1実施形態による固体撮像装置の概略構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the schematic structure of the solid-state image sensor according to 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態による固体撮像装置の画素の等価回路図である。It is an equivalent circuit diagram of the pixel of the solid-state image sensor according to 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態による固体撮像装置の画素の平面図(その1)である。It is a top view (the 1) of the pixel of the solid-state image sensor according to 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態による固体撮像装置の画素の断面図である。It is sectional drawing of the pixel of the solid-state image sensor according to 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態による固体撮像装置の画素の平面図(その2)である。ある。FIG. 2 is a plan view (No. 2) of pixels of the solid-state image sensor according to the first embodiment of the present invention. be. 本発明の第2実施形態による固体撮像装置の画素の平面図である。It is a top view of the pixel of the solid-state image sensor according to the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2実施形態による固体撮像装置の画素の断面図である。It is sectional drawing of the pixel of the solid-state image sensor according to 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2実施形態の変形例による固体撮像装置の画素の平面図である。It is a top view of the pixel of the solid-state image sensor according to the modification of 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3実施形態による固体撮像装置の画素の平面図である。It is a top view of the pixel of the solid-state image sensor according to the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第3実施形態による固体撮像装置の画素の断面図である。It is sectional drawing of the pixel of the solid-state image sensor according to 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第4実施形態による撮像システムの概略構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the schematic structure of the image pickup system according to 4th Embodiment of this invention. 本発明の第5実施形態による撮像システム及び移動体の構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the image pickup system and the moving body according to 5th Embodiment of this invention.

[第1実施形態]
本発明の第1実施形態による固体撮像装置について、図1乃至図5を用いて説明する。図1は、本実施形態による固体撮像装置の概略構成を示すブロック図である。図2は、本実施形態による固体撮像装置の画素の等価回路図である。図3及び図5は、本実施形態による固体撮像装置の画素の平面図である。図4は、本実施形態による固体撮像装置の画素の断面図である。
[First Embodiment]
The solid-state image sensor according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 5. FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a solid-state image sensor according to the present embodiment. FIG. 2 is an equivalent circuit diagram of pixels of a solid-state image sensor according to the present embodiment. 3 and 5 are plan views of the pixels of the solid-state image sensor according to the present embodiment. FIG. 4 is a cross-sectional view of the pixels of the solid-state image sensor according to the present embodiment.

本実施形態による固体撮像装置100は、図1に示すように、画素領域10と、垂直走査回路20と、列読み出し回路30と、水平走査回路40と、制御回路50と、出力回路60とを有している。 As shown in FIG. 1, the solid-state image sensor 100 according to the present embodiment includes a pixel region 10, a vertical scanning circuit 20, a column readout circuit 30, a horizontal scanning circuit 40, a control circuit 50, and an output circuit 60. Have.

画素領域10には、複数行及び複数列に渡ってマトリクス状に配された複数の画素12が設けられている。画素領域10の画素アレイの各行には、行方向(図1において横方向)に延在して、制御信号線14が配されている。制御信号線14は、行方向に並ぶ画素12にそれぞれ接続され、これら画素12に共通の信号線をなしている。また、画素領域10の画素アレイの各列には、列方向(図1において縦方向)に延在して、垂直出力線16が配されている。垂直出力線16は、列方向に並ぶ画素12にそれぞれ接続され、これら画素12に共通の信号線をなしている。 The pixel region 10 is provided with a plurality of pixels 12 arranged in a matrix over a plurality of rows and a plurality of columns. A control signal line 14 is arranged in each row of the pixel array in the pixel region 10 extending in the row direction (horizontal direction in FIG. 1). The control signal line 14 is connected to each of the pixels 12 arranged in the row direction, and forms a signal line common to these pixels 12. Further, in each row of the pixel array in the pixel region 10, vertical output lines 16 are arranged so as to extend in the row direction (vertical direction in FIG. 1). The vertical output lines 16 are connected to the pixels 12 arranged in the column direction, respectively, and form a signal line common to these pixels 12.

各行の制御信号線14は、垂直走査回路20に接続されている。垂直走査回路20は、画素12から画素信号を読み出す際に画素12内の読み出し回路を駆動するための制御信号を、制御信号線14を介して画素12に供給する回路部である。各列の垂直出力線16の一端は、列読み出し回路30に接続されている。画素12から読み出された画素信号は、垂直出力線16を介して列読み出し回路30に入力される。列読み出し回路30は、画素12から読み出された画素信号に対して所定の信号処理、例えば増幅処理やAD変換処理等の信号処理を実施する回路部である。列読み出し回路30は、差動増幅回路、サンプル・ホールド回路、AD変換回路等を含み得る。 The control signal line 14 of each line is connected to the vertical scanning circuit 20. The vertical scanning circuit 20 is a circuit unit that supplies a control signal for driving the reading circuit in the pixel 12 to the pixel 12 via the control signal line 14 when the pixel signal is read from the pixel 12. One end of the vertical output line 16 of each row is connected to the row readout circuit 30. The pixel signal read from the pixel 12 is input to the column reading circuit 30 via the vertical output line 16. The column reading circuit 30 is a circuit unit that performs predetermined signal processing such as amplification processing and AD conversion processing on the pixel signal read from the pixel 12. The column readout circuit 30 may include a differential amplifier circuit, a sample hold circuit, an AD conversion circuit, and the like.

水平走査回路40は、列読み出し回路30において処理された画素信号を列毎に順次、出力回路60に転送するための制御信号を、列読み出し回路30に供給する回路部である。制御回路50は、垂直走査回路20、列読み出し回路30及び水平走査回路40の動作やそのタイミングを制御する制御信号を供給するための回路部である。出力回路60は、バッファアンプ、差動増幅器などから構成され、列読み出し回路30から読み出された画素信号を固体撮像装置100の外部の信号処理部に出力するための回路部である。 The horizontal scanning circuit 40 is a circuit unit that supplies a control signal for sequentially transferring the pixel signals processed by the column readout circuit 30 to the output circuit 60 for each column to the column readout circuit 30. The control circuit 50 is a circuit unit for supplying a control signal for controlling the operation and timing of the vertical scanning circuit 20, the column readout circuit 30, and the horizontal scanning circuit 40. The output circuit 60 is composed of a buffer amplifier, a differential amplifier, and the like, and is a circuit unit for outputting a pixel signal read from the column reading circuit 30 to an external signal processing unit of the solid-state image pickup device 100.

図2は、画素領域10を構成する画素回路の一例を示す回路図である。図2には、画素領域10を構成する画素12のうち、2行×2列に配列された4個の画素12を示しているが、画素領域10を構成する画素12の数は、特に限定されるものではない。 FIG. 2 is a circuit diagram showing an example of a pixel circuit constituting the pixel region 10. FIG. 2 shows four pixels 12 arranged in 2 rows × 2 columns among the pixels 12 constituting the pixel area 10, but the number of pixels 12 constituting the pixel area 10 is particularly limited. It is not something that will be done.

複数の画素12の各々は、光電変換部Dと、転送トランジスタM1,M2と、リセットトランジスタM3と、増幅トランジスタM4と、選択トランジスタM5と、オーバーフロートランジスタM6とを含む。光電変換部Dは、例えばフォトダイオードである。光電変換部Dのフォトダイオードは、アノードが接地電圧線に接続され、カソードが転送トランジスタM1のソース及びオーバーフロートランジスタM6のソースに接続されている。転送トランジスタM1のドレインは、転送トランジスタM2のソースに接続されている。転送トランジスタM1のドレインと転送トランジスタM2のソースとの接続ノードに寄生する容量は、電荷の保持部としての機能を備える。図2には、この容量を容量素子(C1)で表している。以後の説明では、この容量素子を、保持部C1と表記することがある。 Each of the plurality of pixels 12 includes a photoelectric conversion unit D, transfer transistors M1 and M2, a reset transistor M3, an amplification transistor M4, a selection transistor M5, and an overflow transistor M6. The photoelectric conversion unit D is, for example, a photodiode. In the photodiode of the photoelectric conversion unit D, the anode is connected to the ground voltage line, and the cathode is connected to the source of the transfer transistor M1 and the source of the overflow transistor M6. The drain of the transfer transistor M1 is connected to the source of the transfer transistor M2. The capacitance parasitic on the connection node between the drain of the transfer transistor M1 and the source of the transfer transistor M2 has a function as a charge holding portion. In FIG. 2, this capacitance is represented by a capacitive element (C1). In the following description, this capacitive element may be referred to as a holding unit C1.

転送トランジスタM2のドレインは、リセットトランジスタM3のソース及び増幅トランジスタM4のゲートに接続されている。転送トランジスタM2のドレイン、リセットトランジスタM3のソース及び増幅トランジスタM4のゲートの接続ノードは、いわゆる浮遊拡散(フローティングディフュージョン:FD)領域である。FD領域に寄生する容量(浮遊拡散容量)は、電荷の保持部としての機能を備える。図2には、この容量を、FD領域に接続された容量素子(C2)で表している。以後の説明では、FD領域を、保持部C2と表記することがある。リセットトランジスタM3のドレイン及び増幅トランジスタM4のドレインは、電源電圧線(VDD)に接続されている。なお、リセットトランジスタM3のドレインに供給される電圧と増幅トランジスタM4のドレインに供給される電圧とは、同じであってもよいし、異なっていてもよい。増幅トランジスタM4のソースは、選択トランジスタM5のドレインに接続されている。選択トランジスタM5のソースは、垂直出力線16に接続されている。 The drain of the transfer transistor M2 is connected to the source of the reset transistor M3 and the gate of the amplification transistor M4. The connection node of the drain of the transfer transistor M2, the source of the reset transistor M3, and the gate of the amplification transistor M4 is a so-called floating diffusion (FD) region. The capacity parasitizing the FD region (floating diffusion capacity) has a function as a charge holding portion. In FIG. 2, this capacitance is represented by a capacitance element (C2) connected to the FD region. In the following description, the FD region may be referred to as a holding portion C2. The drain of the reset transistor M3 and the drain of the amplification transistor M4 are connected to the power supply voltage line (SiO). The voltage supplied to the drain of the reset transistor M3 and the voltage supplied to the drain of the amplification transistor M4 may be the same or different. The source of the amplification transistor M4 is connected to the drain of the selection transistor M5. The source of the selection transistor M5 is connected to the vertical output line 16.

画素領域10の画素アレイの各行には、行方向(図2において横方向)に延在して、制御信号線14が配されている。各行の制御信号線14は、制御線GS、制御線TX、制御線RES、制御線SEL、制御線OFGを含む。制御線GSは、行方向に並ぶ画素12の転送トランジスタM1のゲートにそれぞれ接続され、これら画素12に共通の信号線をなしている。制御線TXは、行方向に並ぶ画素12の転送トランジスタM2のゲートにそれぞれ接続され、これら画素12に共通の信号線をなしている。制御線RESは、行方向に並ぶ画素12のリセットトランジスタM3のゲートにそれぞれ接続され、これら画素12に共通の信号線をなしている。制御線SELは、行方向に並ぶ画素12の選択トランジスタM5のゲートにそれぞれ接続され、これら画素12に共通の信号線をなしている。制御線OFGは、行方向に並ぶ画素12のオーバーフロートランジスタM6のゲートにそれぞれ接続され、これら画素12に共通の信号線をなしている。なお、図2には、各制御線の名称に、対応する行番号をそれぞれ付記している(例えば、GS(n),GS(n+1))。 A control signal line 14 is arranged in each row of the pixel array in the pixel region 10 extending in the row direction (horizontal direction in FIG. 2). The control signal line 14 of each line includes a control line GS, a control line TX, a control line RES, a control line SEL, and a control line OFG. The control line GS is connected to the gate of the transfer transistor M1 of the pixels 12 arranged in the row direction, and forms a signal line common to these pixels 12. The control line TX is connected to each gate of the transfer transistor M2 of the pixels 12 arranged in the row direction, and forms a signal line common to these pixels 12. The control line RES is connected to the gate of the reset transistor M3 of the pixels 12 arranged in the row direction, and forms a signal line common to these pixels 12. The control line SEL is connected to the gate of the selection transistor M5 of the pixels 12 arranged in the row direction, and forms a signal line common to these pixels 12. The control line OFG is connected to the gate of the overflow transistor M6 of the pixels 12 arranged in the row direction, and forms a signal line common to these pixels 12. In FIG. 2, a corresponding line number is added to the name of each control line (for example, GS (n), GS (n + 1)).

制御線GS、制御線TX、制御線RES、制御線SEL、制御線OFGは、垂直走査回路20に接続されている。制御線GSには、垂直走査回路20から、転送トランジスタM1を制御するための駆動パルスが出力される。制御線TXには、垂直走査回路20から、転送トランジスタM2を制御するための駆動パルスが出力される。制御線RESには、垂直走査回路20から、リセットトランジスタM3を制御するための駆動パルスが出力される。制御線SELには、垂直走査回路20から、選択トランジスタM5を制御するための駆動パルスが出力される。制御線OFGには、垂直走査回路20から、オーバーフロートランジスタM6を制御するための駆動パルスが出力される。これら制御信号は、制御回路50からの所定のタイミング信号に応じて、垂直走査回路20から供給される。垂直走査回路20には、シフトレジスタやアドレスデコーダなどの論理回路が用いられる。 The control line GS, control line TX, control line RES, control line SEL, and control line OFG are connected to the vertical scanning circuit 20. A drive pulse for controlling the transfer transistor M1 is output from the vertical scanning circuit 20 to the control line GS. A drive pulse for controlling the transfer transistor M2 is output from the vertical scanning circuit 20 to the control line TX. A drive pulse for controlling the reset transistor M3 is output from the vertical scanning circuit 20 to the control line RES. A drive pulse for controlling the selection transistor M5 is output from the vertical scanning circuit 20 to the control line SEL. A drive pulse for controlling the overflow transistor M6 is output from the vertical scanning circuit 20 to the control line OFG. These control signals are supplied from the vertical scanning circuit 20 in response to a predetermined timing signal from the control circuit 50. A logic circuit such as a shift register or an address decoder is used in the vertical scanning circuit 20.

画素領域10の画素アレイの各列には、列方向(図2において縦方向)に延在して、垂直出力線16が配されている。垂直出力線16は、列方向に並ぶ画素12の選択トランジスタM5のソースにそれぞれ接続され、これら画素12に共通の信号線をなしている。垂直出力線16には、電流源18が接続されている。 Vertical output lines 16 are arranged in each row of the pixel array in the pixel region 10 extending in the row direction (vertical direction in FIG. 2). The vertical output lines 16 are connected to the sources of the selection transistors M5 of the pixels 12 arranged in the column direction, and form a signal line common to these pixels 12. A current source 18 is connected to the vertical output line 16.

光電変換部Dは、入射光をその光量に応じた量の電荷に変換(光電変換)するとともに、生じた電荷を蓄積する。オーバーフロートランジスタM6は、光電変換部Dに蓄積された電荷をドレインに排出する。この際、オーバーフロートランジスタM6のドレインOFDは、電源電圧線(VDD)に接続されていてもよい。 The photoelectric conversion unit D converts the incident light into an amount of electric charge corresponding to the amount of light (photoelectric conversion), and accumulates the generated electric charge. The overflow transistor M6 discharges the electric charge accumulated in the photoelectric conversion unit D to the drain. At this time, the drain OFD of the overflow transistor M6 may be connected to the power supply voltage line (SiO).

転送トランジスタM1は、光電変換部Dが保持する電荷を保持部C1に転送する。転送トランジスタM1が、グローバル電子シャッタとして動作する。保持部C1は、光電変換部Dで生成された電荷を、光電変換部Dとは異なる場所で保持する。転送トランジスタM2は、保持部C1が保持する電荷を保持部C2に転送する。保持部C2は、保持部C1から転送された電荷を保持するとともに、増幅部の入力ノード(増幅トランジスタM4のゲート)の電圧を、その容量と転送された電荷の量とに応じた電圧に設定する。 The transfer transistor M1 transfers the electric charge held by the photoelectric conversion unit D to the holding unit C1. The transfer transistor M1 operates as a global electronic shutter. The holding unit C1 holds the electric charge generated by the photoelectric conversion unit D at a place different from that of the photoelectric conversion unit D. The transfer transistor M2 transfers the electric charge held by the holding unit C1 to the holding unit C2. The holding unit C2 holds the charge transferred from the holding unit C1 and sets the voltage of the input node (gate of the amplification transistor M4) of the amplification unit to a voltage corresponding to the capacity and the amount of the transferred charge. do.

リセットトランジスタM3は、保持部C2を電圧VDDに応じた所定の電圧にリセットする。その際、転送トランジスタM2もオンにすることで、保持部C1をリセットすることも可能である。更には、転送トランジスタM1もオンにすることで、光電変換部Dをリセットすることも可能である。 The reset transistor M3 resets the holding portion C2 to a predetermined voltage corresponding to the voltage VDD. At that time, it is also possible to reset the holding portion C1 by turning on the transfer transistor M2 as well. Further, the photoelectric conversion unit D can be reset by turning on the transfer transistor M1 as well.

選択トランジスタM5は、垂直出力線16に信号を出力する画素12を選択する。増幅トランジスタM4は、ドレインに電圧VDDが供給され、ソースに選択トランジスタM5を介して電流源18からバイアス電流が供給される構成となっており、ゲートを入力ノードとする増幅部(ソースフォロワ回路)を構成する。これにより増幅トランジスタM4は、入射光によって生じた電荷に基づく信号Voutを、垂直出力線16に出力する。なお、図2には、信号Voutに、対応する列番号をそれぞれ付記している(Vout(m),Vout(m+1))。 The selection transistor M5 selects the pixel 12 that outputs a signal to the vertical output line 16. The amplification transistor M4 has a configuration in which a voltage VDD is supplied to the drain and a bias current is supplied from the current source 18 to the source via the selection transistor M5, and an amplification unit (source follower circuit) having a gate as an input node. To configure. As a result, the amplification transistor M4 outputs the signal Vout based on the electric charge generated by the incident light to the vertical output line 16. In addition, in FIG. 2, a corresponding column number is added to the signal Vout, respectively (Vout (m), Vout (m + 1)).

このような構成により、保持部C1が電荷を保持している間に光電変換部Dで生じた電荷は、光電変換部Dに蓄積することができる。これにより、複数の画素12の間で露光期間が一致するような撮像動作、いわゆるグローバル電子シャッタ動作を行うことが可能となる。なお、電子シャッタとは、入射光によって生じた電荷の蓄積を電気的に制御することである。 With such a configuration, the electric charge generated in the photoelectric conversion unit D while the holding unit C1 holds the electric charge can be accumulated in the photoelectric conversion unit D. This makes it possible to perform an imaging operation, that is, a so-called global electronic shutter operation, in which the exposure periods match among the plurality of pixels 12. The electronic shutter is to electrically control the accumulation of electric charges generated by the incident light.

図3は、本実施形態による固体撮像装置における画素12の平面レイアウトの一例を示している。図3では簡略化のため、画素12の各要素が設けられる領域をそれぞれ矩形のブロックで記載しているが、これらは各要素の形状を表すものではなく、各領域内に対応する要素の少なくとも一部が配置されていることを表している。例えば、転送トランジスタM1,M2及びオーバーフロートランジスタM6に対応する領域は、概ね各トランジスタのゲートが配される領域に相当する。また、リセットトランジスタM3、増幅トランジスタM4及び選択トランジスタM5が設けられる領域は、1つの領域として表している。 FIG. 3 shows an example of the planar layout of the pixels 12 in the solid-state image sensor according to the present embodiment. In FIG. 3, for simplification, the areas where each element of the pixel 12 is provided are described by rectangular blocks, but these do not represent the shape of each element and at least the corresponding elements in each area. It shows that a part is arranged. For example, the region corresponding to the transfer transistors M1 and M2 and the overflow transistor M6 generally corresponds to the region where the gate of each transistor is arranged. Further, the region where the reset transistor M3, the amplification transistor M4 and the selection transistor M5 are provided is represented as one region.

光電変換部D、転送トランジスタM1、保持部C1、転送トランジスタM2、保持部C2は、この順番で隣接するように画素12の単位領域内に配されている。オーバーフロートランジスタM6は、光電変換部Dに隣接して配されている。図3に記載の矢印は、転送トランジスタM1,M2及びオーバーフロートランジスタM6を駆動したときの電荷の転送方向を示している。すなわち、転送トランジスタM1を駆動することにより、光電変換部Dの電荷は保持部C1に転送される。転送トランジスタM2を駆動することにより、保持部C1の電荷は保持部C2に転送される。オーバーフロートランジスタM6を駆動することにより、光電変換部Dの電荷はオーバーフロートランジスタM6のドレインOFDに転送(排出)される。 The photoelectric conversion unit D, the transfer transistor M1, the holding unit C1, the transfer transistor M2, and the holding unit C2 are arranged in the unit region of the pixel 12 so as to be adjacent to each other in this order. The overflow transistor M6 is arranged adjacent to the photoelectric conversion unit D. The arrow shown in FIG. 3 indicates the charge transfer direction when the transfer transistors M1 and M2 and the overflow transistor M6 are driven. That is, by driving the transfer transistor M1, the electric charge of the photoelectric conversion unit D is transferred to the holding unit C1. By driving the transfer transistor M2, the electric charge of the holding unit C1 is transferred to the holding unit C2. By driving the overflow transistor M6, the electric charge of the photoelectric conversion unit D is transferred (discharged) to the drain OFD of the overflow transistor M6.

図4は、図3のA-A′線に沿った概略断面図である。n型の半導体基板110の表面部には、ウェルを構成するp型半導体領域112(第7の半導体領域)が設けられている。なお、一例では、p型が第1導電型であり、n型が第2導電型である。p型半導体領域112の表面部には、光電変換部Dと、保持部C1と、n型半導体領域122と、n型半導体領域124とが、互いに離間して配されている。なお、ここでは、図4の断面に現れないリセットトランジスタM3、増幅トランジスタM4及び選択トランジスタM5の説明は省略する。 FIG. 4 is a schematic cross-sectional view taken along the line AA'of FIG. A p-type semiconductor region 112 (seventh semiconductor region) constituting a well is provided on the surface of the n-type semiconductor substrate 110. In one example, the p-type is the first conductive type and the n-type is the second conductive type. A photoelectric conversion unit D, a holding unit C1, an n-type semiconductor region 122, and an n-type semiconductor region 124 are arranged on the surface portion of the p-type semiconductor region 112 so as to be separated from each other. Here, the description of the reset transistor M3, the amplification transistor M4, and the selection transistor M5 that do not appear in the cross section of FIG. 4 will be omitted.

光電変換部Dは、半導体基板110の表面に接するp型半導体領域114(第1の半導体領域)と、p型半導体領域114の下部に設けられたn型半導体領域116(第2の半導体領域)とを含む埋め込みフォトダイオードである。n型半導体領域116は、光電変換部Dで生じた信号電荷(電子)を蓄積するための電荷蓄積層である。保持部C1は、半導体基板110の表面に接するp型半導体領域118(第8の半導体領域)と、p型半導体領域118の下部に設けられたn型半導体領域120(第5の半導体領域)とを含む埋め込みダイオード構造を有している。n型半導体領域122は、保持部C2を構成する。n型半導体領域124は、オーバーフロートランジスタM6のドレインOFDを構成する。 The photoelectric conversion unit D has a p-type semiconductor region 114 (first semiconductor region) in contact with the surface of the semiconductor substrate 110 and an n-type semiconductor region 116 (second semiconductor region) provided below the p-type semiconductor region 114. It is an embedded photodiode including and. The n-type semiconductor region 116 is a charge storage layer for accumulating signal charges (electrons) generated in the photoelectric conversion unit D. The holding portion C1 includes a p-type semiconductor region 118 (eighth semiconductor region) in contact with the surface of the semiconductor substrate 110 and an n-type semiconductor region 120 (fifth semiconductor region) provided below the p-type semiconductor region 118. It has an embedded diode structure including. The n-type semiconductor region 122 constitutes the holding portion C2. The n-type semiconductor region 124 constitutes the drain OFD of the overflow transistor M6.

n型半導体領域116とn型半導体領域120との間の半導体基板110の上には、ゲート絶縁膜126を介してゲート電極128が設けられている。これにより、n型半導体領域116をソース、n型半導体領域120をドレイン、ゲート電極128をゲートとする転送トランジスタM1が構成されている。また、n型半導体領域120とn型半導体領域122との間の半導体基板110の上には、ゲート絶縁膜130を介してゲート電極132が設けられている。これにより、n型半導体領域120をソース、n型半導体領域122をドレイン、ゲート電極132をゲートとする転送トランジスタM2が構成されている。また、n型半導体領域116とn型半導体領域124との間の半導体基板110の上には、ゲート絶縁膜134を介してゲート電極136が設けられている。これにより、n型半導体領域116をソース、n型半導体領域124をドレイン、ゲート電極136をゲートとするオーバーフロートランジスタM6が構成されている。 A gate electrode 128 is provided on the semiconductor substrate 110 between the n-type semiconductor region 116 and the n-type semiconductor region 120 via a gate insulating film 126. As a result, the transfer transistor M1 having the n-type semiconductor region 116 as the source, the n-type semiconductor region 120 as the drain, and the gate electrode 128 as the gate is configured. Further, a gate electrode 132 is provided on the semiconductor substrate 110 between the n-type semiconductor region 120 and the n-type semiconductor region 122 via a gate insulating film 130. As a result, the transfer transistor M2 having the n-type semiconductor region 120 as the source, the n-type semiconductor region 122 as the drain, and the gate electrode 132 as the gate is configured. Further, a gate electrode 136 is provided on the semiconductor substrate 110 between the n-type semiconductor region 116 and the n-type semiconductor region 124 via a gate insulating film 134. As a result, the overflow transistor M6 having the n-type semiconductor region 116 as the source, the n-type semiconductor region 124 as the drain, and the gate electrode 136 as the gate is configured.

光電変換部Dは、n型半導体領域116の下部に設けられたp型半導体領域138(第3の半導体領域)を更に有している。また、保持部C1は、n型半導体領域120の下部に設けられたp型半導体領域138(第6の半導体領域)を更に有している。p型半導体領域138は、n型半導体領域116,120から下方に空乏層が広がるのを抑制するための空乏化抑制層としての役割を備えており、p型半導体領域112よりも不純物濃度が高い。p型半導体領域138(第3の半導体領域)には、平面視においてn型半導体領域116と重なる領域の一部に開口部140が設けられている。なお、本明細書において平面視とは、固体撮像装置の各構成部分を半導体基板110の表面に平行な面に投影することにより得られる2次元平面図であり、例えば図3の平面レイアウト図に対応する。 The photoelectric conversion unit D further has a p-type semiconductor region 138 (third semiconductor region) provided below the n-type semiconductor region 116. Further, the holding portion C1 further has a p-type semiconductor region 138 (sixth semiconductor region) provided below the n-type semiconductor region 120. The p-type semiconductor region 138 has a role as a depletion suppressing layer for suppressing the depletion layer from spreading downward from the n-type semiconductor regions 116 and 120, and has a higher impurity concentration than the p-type semiconductor region 112. .. The p-type semiconductor region 138 (third semiconductor region) is provided with an opening 140 in a part of a region overlapping the n-type semiconductor region 116 in a plan view. In the present specification, the plan view is a two-dimensional plan view obtained by projecting each component of the solid-state imaging device onto a plane parallel to the surface of the semiconductor substrate 110, and is, for example, in the plan layout view of FIG. handle.

p型半導体領域138は、その電位を固定できるように構成されていることが好ましい。このような観点から、本実施形態では、p型半導体領域138を半導体基板110の表面に平行な方向に延在し、p型半導体領域138とp型半導体領域112とを接続している。このように構成することで、p型半導体領域138を、ウェルとしてのp型半導体領域112の電位、例えばグラウンド電位に固定することができる。なお、p型半導体領域138とp型半導体領域112とを接続する態様は、本実施形態の例に限定されるものではない。例えば、p型半導体領域138の底面の一部を、n型半導体領域142を貫くように深さ方向に伸ばし、p型半導体領域112に接続するようにしてもよい。 The p-type semiconductor region 138 is preferably configured so that its potential can be fixed. From such a viewpoint, in the present embodiment, the p-type semiconductor region 138 extends in a direction parallel to the surface of the semiconductor substrate 110, and the p-type semiconductor region 138 and the p-type semiconductor region 112 are connected to each other. With this configuration, the p-type semiconductor region 138 can be fixed to the potential of the p-type semiconductor region 112 as a well, for example, the ground potential. The mode of connecting the p-type semiconductor region 138 and the p-type semiconductor region 112 is not limited to the example of the present embodiment. For example, a part of the bottom surface of the p-type semiconductor region 138 may be extended in the depth direction so as to penetrate the n-type semiconductor region 142 and connected to the p-type semiconductor region 112.

図5(a)は、図3の平面図にp型半導体領域138が設けられた領域を重ねて示したものである。p型半導体領域138は概ね、光電変換部D、保持部C1、転送トランジスタM1,M2及びオーバーフロートランジスタM6のゲート部の下方に配される。開口部140は、光電変換部Dの中心部144よりも保持部C1側に配されていることが望ましい。なお、ここでいう光電変換部Dの中心部144とは、平面視におけるn型半導体領域116の重心でもよく、配線等により遮られていない開口領域の中心でもよく、光電変換部Dの上に光導波路が配される場合にあっては光導波路の中心でもよい。通常、いずれの定義でも光電変換部Dの中心部144はほぼ同じ位置になる。画素12に入射する光は、光電変換部Dの上方に設けられる不図示のマイクロレンズによって光電変換部Dの中心部144に集められる。 FIG. 5A is a plan view of FIG. 3 in which a region provided with a p-type semiconductor region 138 is superimposed. The p-type semiconductor region 138 is generally arranged below the photoelectric conversion unit D, the holding unit C1, the transfer transistors M1 and M2, and the gate portion of the overflow transistor M6. It is desirable that the opening 140 is arranged on the holding portion C1 side of the central portion 144 of the photoelectric conversion unit D. The central portion 144 of the photoelectric conversion unit D referred to here may be the center of gravity of the n-type semiconductor region 116 in a plan view, or may be the center of an opening region that is not blocked by wiring or the like, and may be on the photoelectric conversion unit D. When the optical waveguide is arranged, it may be the center of the optical waveguide. Normally, in any definition, the central portion 144 of the photoelectric conversion unit D is at substantially the same position. The light incident on the pixel 12 is collected in the central portion 144 of the photoelectric conversion unit D by a microlens (not shown) provided above the photoelectric conversion unit D.

光電変換部Dは、p型半導体領域138の下部に設けられたn型半導体領域142(第4の半導体領域)を更に有している。n型半導体領域142は、少なくとも平面視においてn型半導体領域116と重なる領域に設けられている。図4に示す例では、n型半導体領域142は、平面視においてn型半導体領域116と重なる領域から、平面視において保持部C1のn型半導体領域120に重なる領域まで延在するように設けられている。n型半導体領域116とn型半導体領域142とは、開口部140を介して繋がっており、連続する1つのn型半導体領域を構成している。一方、n型半導体領域120とn型半導体領域142とは、p型半導体領域138によって互いに分離されている。隣接する画素12のn型半導体領域142は、p型半導体領域112によって分離されている。 The photoelectric conversion unit D further has an n-type semiconductor region 142 (fourth semiconductor region) provided below the p-type semiconductor region 138. The n-type semiconductor region 142 is provided in a region that overlaps with the n-type semiconductor region 116 at least in a plan view. In the example shown in FIG. 4, the n-type semiconductor region 142 is provided so as to extend from a region overlapping the n-type semiconductor region 116 in a plan view to a region overlapping the n-type semiconductor region 120 of the holding portion C1 in a plan view. ing. The n-type semiconductor region 116 and the n-type semiconductor region 142 are connected to each other via an opening 140, and form one continuous n-type semiconductor region. On the other hand, the n-type semiconductor region 120 and the n-type semiconductor region 142 are separated from each other by the p-type semiconductor region 138. The n-type semiconductor region 142 of the adjacent pixel 12 is separated by the p-type semiconductor region 112.

光電変換部D以外の部位は、光電変換部Dになるべく近い位置から遮光膜146によって遮光されていることが好ましい。図4には、半導体基板110の上に設けられた、遮光膜146を示している。例えば、光電変換部Dの少なくとも中心部144を含む中心領域に開口部148を有する金属膜で、少なくとも保持部C1の全体を覆うように遮光膜146を配置する。なお、ゲート電極128,132,136やn型半導体領域122,124に接続するコンタクト部の近傍は遮光膜146で覆うことができず光が漏れる虞があるので、このような遮光膜146の隙間はなるべく保持部C1から離すことが好ましい。 It is preferable that the portion other than the photoelectric conversion unit D is shielded from light by the light-shielding film 146 from a position as close as possible to the photoelectric conversion unit D. FIG. 4 shows a light-shielding film 146 provided on the semiconductor substrate 110. For example, a light-shielding film 146 is arranged so as to cover at least the entire holding portion C1 with a metal film having an opening 148 in the central region including at least the central portion 144 of the photoelectric conversion unit D. Since the vicinity of the contact portion connected to the gate electrodes 128, 132, 136 and the n-type semiconductor regions 122, 124 cannot be covered with the light-shielding film 146 and light may leak, there is a gap between the light-shielding films 146. Is preferably separated from the holding portion C1 as much as possible.

図5(b)は、図3の平面図に遮光膜146が設けられた領域を重ねて示したものである。なお、図5(b)では、ゲート電極128,132,136やn型半導体領域122,124に接続するコンタクト部の記載は省略している。本実施形態による固体撮像装置において、p型半導体領域138に設けられた開口部140は、例えば図5(b)に示すように、遮光膜146で覆われていることが好ましい。 FIG. 5B is a plan view of FIG. 3 in which a region provided with the light-shielding film 146 is superimposed. In FIG. 5B, the description of the contact portion connected to the gate electrodes 128, 132, 136 and the n-type semiconductor regions 122, 124 is omitted. In the solid-state image sensor according to the present embodiment, the opening 140 provided in the p-type semiconductor region 138 is preferably covered with a light-shielding film 146, for example, as shown in FIG. 5 (b).

本実施形態による固体撮像装置において、n型半導体領域142は、n型半導体領域116に電子が蓄積されている場合であっても大部分が空乏化するように濃度設計をする。一方、p型半導体領域138は、全体が空乏化することのないように濃度設計をする。例えば、各部の不純物濃度は、以下のように設定することができる。p型半導体領域112は、不純物濃度(硼素濃度)を1.0E15[cm-3]とする。n型半導体領域116は、不純物濃度(砒素濃度)を2.5E17[cm-3]、不純物濃度のピーク位置を深さ0.2[μm]とする。n型半導体領域120は、不純物濃度(砒素濃度)を2.5E17[cm-3]、不純物濃度のピーク位置を深さ0.2[μm]とする。p型半導体領域138は、不純物濃度(硼素濃度)を1.0E16[cm-3]、不純物濃度のピーク位置を深さ0.7[μm]、厚さを0.8[μm]とする。n型半導体領域142は、不純物濃度(燐濃度)を4.0E14[cm-3]、底部(p型半導体領域112との界面)の深さを3.0[μm]とする。このように各部の不純物濃度を設定することで、n型半導体領域142の大部分が空乏化し、p型半導体領域138の全体が空乏化しない状態を実現することができる。 In the solid-state image sensor according to the present embodiment, the concentration of the n-type semiconductor region 142 is designed so that most of the n-type semiconductor region 142 is depleted even when electrons are accumulated in the n-type semiconductor region 116. On the other hand, the concentration of the p-type semiconductor region 138 is designed so that the entire region is not depleted. For example, the impurity concentration of each part can be set as follows. In the p-type semiconductor region 112, the impurity concentration (boron concentration) is 1.0E15 [cm -3 ]. In the n-type semiconductor region 116, the impurity concentration (arsenic concentration) is 2.5E17 [cm -3 ], and the peak position of the impurity concentration is 0.2 [μm] in depth. In the n-type semiconductor region 120, the impurity concentration (arsenic concentration) is 2.5E17 [cm -3 ], and the peak position of the impurity concentration is 0.2 [μm] in depth. In the p-type semiconductor region 138, the impurity concentration (boron concentration) is 1.0E16 [cm -3 ], the peak position of the impurity concentration is 0.7 [μm] in depth, and the thickness is 0.8 [μm]. In the n-type semiconductor region 142, the impurity concentration (phosphorus concentration) is 4.0E14 [cm -3 ], and the depth of the bottom (interface with the p-type semiconductor region 112) is 3.0 [μm]. By setting the impurity concentration of each part in this way, it is possible to realize a state in which most of the n-type semiconductor region 142 is depleted and the entire p-type semiconductor region 138 is not depleted.

このように、本実施形態による固体撮像装置は、光電変換部Dの電荷蓄積層を構成するn型半導体領域116の下部に、p型半導体領域138を設けている。p型半導体領域138を設けることの1つの目的は、電荷蓄積層としてのn型半導体領域116の飽和電荷量を増加することである。 As described above, in the solid-state image sensor according to the present embodiment, the p-type semiconductor region 138 is provided below the n-type semiconductor region 116 constituting the charge storage layer of the photoelectric conversion unit D. One purpose of providing the p-type semiconductor region 138 is to increase the saturated charge amount of the n-type semiconductor region 116 as the charge storage layer.

n型半導体領域116の下部にp型半導体領域138を設けることで、n型半導体領域116とp型半導体領域138との間にはpn接合容量が形成される。Q=CVで表される関係式から明らかなように、光電変換部Dのpn接合にある決まった逆バイアス電圧Vを印加した場合、pn接合容量Cが大きいほどに蓄積電荷量Qは大きくなる。n型半導体領域116に蓄積された信号電荷は信号出力部に転送されるが、n型半導体領域116の電位が電源電圧等によって決まるある所定の電位に達すると、n型半導体領域116の信号電荷は転送されなくなる。つまり、信号電荷の転送に伴う電圧Vの変動量は決まっているので、光電変換部Dのpn接合容量に比例して飽和電荷量は大きくなる。したがって、p型半導体領域138を設けることで、電荷蓄積層としてのn型半導体領域116の飽和電荷量を増加することができる。 By providing the p-type semiconductor region 138 below the n-type semiconductor region 116, a pn junction capacitance is formed between the n-type semiconductor region 116 and the p-type semiconductor region 138. As is clear from the relational expression expressed by Q = CV, when a fixed reverse bias voltage V in the pn junction of the photoelectric conversion unit D is applied, the larger the pn junction capacitance C, the larger the accumulated charge amount Q. .. The signal charge accumulated in the n-type semiconductor region 116 is transferred to the signal output unit, but when the potential of the n-type semiconductor region 116 reaches a predetermined potential determined by the power supply voltage or the like, the signal charge of the n-type semiconductor region 116 is reached. Will not be transferred. That is, since the amount of fluctuation of the voltage V due to the transfer of the signal charge is fixed, the amount of saturated charge increases in proportion to the pn junction capacitance of the photoelectric conversion unit D. Therefore, by providing the p-type semiconductor region 138, the saturated charge amount of the n-type semiconductor region 116 as the charge storage layer can be increased.

ただし、保持部C1を有する固体撮像装置においては、p型半導体領域138を設けることによって保持部C1に漏れ込むノイズ成分が増加する懸念がある。例えば、保持部C1は、光電変換部Dの露光期間の間、前のフレームの信号電荷を蓄積していることがある。このため、光電変換部Dに入射した光に基づく信号電荷がn型半導体領域120に漏れ込むと、前のフレームの信号にノイズとして重畳することになる。 However, in the solid-state image sensor having the holding portion C1, there is a concern that the noise component leaking into the holding portion C1 increases by providing the p-type semiconductor region 138. For example, the holding unit C1 may accumulate the signal charge of the previous frame during the exposure period of the photoelectric conversion unit D. Therefore, when the signal charge based on the light incident on the photoelectric conversion unit D leaks into the n-type semiconductor region 120, it is superimposed as noise on the signal of the previous frame.

光電変換部Dの中心部144に集められた光は、波長と同程度の広がりを有する。デバイス内に侵入した光は、その大部分が光電変換部Dのn型半導体領域116とp型半導体領域114とで吸収されるが、無視できない量の光がp型半導体領域138に入射する。その結果、p型半導体領域138でも光電変換により電子・正孔対が発生する。p型半導体領域138の内部は中性領域であり電界は存在しないが、p型半導体領域138で発生した電子のうちごく一部は拡散して保持部C1に漏れ込む。p型半導体領域138で発生した電子が保持部C1に漏れ込むと、ノイズが生じる原因となる。このため、保持部C1を有する固体撮像装置においては、p型半導体領域138から保持部C1に漏れ込む信号電荷を如何にして低減するかが重要である。 The light collected in the central portion 144 of the photoelectric conversion unit D has a spread as wide as the wavelength. Most of the light that has penetrated into the device is absorbed by the n-type semiconductor region 116 and the p-type semiconductor region 114 of the photoelectric conversion unit D, but a non-negligible amount of light is incident on the p-type semiconductor region 138. As a result, electron-hole pairs are generated by photoelectric conversion even in the p-type semiconductor region 138. The inside of the p-type semiconductor region 138 is a neutral region and no electric field exists, but a small part of the electrons generated in the p-type semiconductor region 138 diffuses and leaks into the holding portion C1. If the electrons generated in the p-type semiconductor region 138 leak into the holding portion C1, it causes noise. Therefore, in a solid-state image pickup device having the holding portion C1, it is important how to reduce the signal charge leaking from the p-type semiconductor region 138 to the holding portion C1.

このような観点から、本実施形態による固体撮像装置においては、p型半導体領域138の下部にn型半導体領域142を設けている。前述のように、本実施形態による固体撮像装置では、n型半導体領域142の大部分が空乏化するように濃度設計されている。また、p型半導体領域138は全体が空乏化することのないように濃度設計されている。その結果、p型半導体領域138とn型半導体領域142との間には半導体基板110の表面に垂直な方向に電界が生じ、p型半導体領域138で生じた電子はn型半導体領域116又はn型半導体領域142に引き寄せられ、保持部C1に到達する割合が減る。これにより、保持部C1に漏れ込むノイズ成分を低減することができる。 From this point of view, in the solid-state image sensor according to the present embodiment, the n-type semiconductor region 142 is provided below the p-type semiconductor region 138. As described above, in the solid-state image sensor according to the present embodiment, the concentration is designed so that most of the n-type semiconductor region 142 is depleted. Further, the concentration of the p-type semiconductor region 138 is designed so that the entire region is not depleted. As a result, an electric field is generated between the p-type semiconductor region 138 and the n-type semiconductor region 142 in the direction perpendicular to the surface of the semiconductor substrate 110, and the electrons generated in the p-type semiconductor region 138 are the n-type semiconductor region 116 or n. The ratio of being attracted to the type semiconductor region 142 and reaching the holding portion C1 is reduced. As a result, the noise component leaking into the holding portion C1 can be reduced.

なお、特許文献1には、光電変換部の電荷蓄積層を構成するn型半導体領域の下にp型半導体領域を配置することが記載されている。しかしながら、特許文献1では、このp型半導体領域の下はp型半導体領域(p型ウェル)であり、これらp型半導体領域は空乏化しない。そのため、特許文献1に記載の構造をそのまま保持部C1を有する固体撮像装置に適用した場合、電荷蓄積層の下のp型半導体領域で発生した電子が拡散により保持部C1に漏れ込むのを防止することはできない。 In addition, Patent Document 1 describes that the p-type semiconductor region is arranged under the n-type semiconductor region constituting the charge storage layer of the photoelectric conversion unit. However, in Patent Document 1, below this p-type semiconductor region is a p-type semiconductor region (p-type well), and these p-type semiconductor regions are not depleted. Therefore, when the structure described in Patent Document 1 is applied to a solid-state imaging device having a holding portion C1 as it is, it is possible to prevent electrons generated in the p-type semiconductor region under the charge storage layer from leaking into the holding portion C1 due to diffusion. You can't.

開口部140は、n型半導体領域116よりも深い領域、例えばn型半導体領域142内で発生した信号電荷をn型半導体領域116に集める際の信号電荷の移動経路となる。したがって、p型半導体領域138に開口部140を設けることにより、開口部140を設けない場合よりも受光感度を向上することができる。 The opening 140 serves as a movement path for signal charges when collecting signal charges generated in a region deeper than the n-type semiconductor region 116, for example, the n-type semiconductor region 142, in the n-type semiconductor region 116. Therefore, by providing the opening 140 in the p-type semiconductor region 138, the light receiving sensitivity can be improved as compared with the case where the opening 140 is not provided.

開口部140は、平面視において、光電変換部Dの中心部144を含まず、保持部C1に近い場所に配置するのが好ましい。光電変換部Dの中心部144には最も強い光が入るため、p型半導体領域138で発生する電荷も多い。光電変換部Dの中心部144よりも保持部C1に近い場所に開口部140を設けることで、光電変換部Dの中心部144の近傍のp型半導体領域138で発生した電子は、保持部C1に到達する前に開口部140の電位に引き込まれる。開口部140の電位に引き込まれた電子は、n型半導体領域116又はn型半導体領域142に捕獲される。したがって、このような配置とすることで、保持部C1に漏れ込むノイズ成分を更に低減することができる。 In a plan view, the opening 140 does not include the central portion 144 of the photoelectric conversion portion D, and is preferably arranged at a location close to the holding portion C1. Since the strongest light enters the central portion 144 of the photoelectric conversion unit D, a large amount of electric charge is generated in the p-type semiconductor region 138. By providing the opening 140 closer to the holding portion C1 than the central portion 144 of the photoelectric conversion unit D, the electrons generated in the p-type semiconductor region 138 near the central portion 144 of the photoelectric conversion unit D can be generated by the holding portion C1. Is drawn into the potential of the opening 140 before reaching. The electrons drawn into the potential of the opening 140 are captured by the n-type semiconductor region 116 or the n-type semiconductor region 142. Therefore, with such an arrangement, the noise component leaking into the holding portion C1 can be further reduced.

同様の観点から、開口部140は、光が入射する領域とは重ならない場所に配置にすると更に好ましい。例えば、本実施形態による固体撮像装置のように、開口部140の上を遮光膜146や配線等により遮光する構成とすることが好ましい。 From the same viewpoint, it is more preferable to arrange the opening 140 in a place where it does not overlap with the region where the light is incident. For example, as in the solid-state image sensor according to the present embodiment, it is preferable to have a configuration in which the top of the opening 140 is shielded from light by a light-shielding film 146, wiring, or the like.

n型半導体領域142は、前述の通り、保持部C1の下まで延在するように配置してもよい。画素12に入射した光のうちごくわずかな光は散乱等によって保持部C1の下にも入射する。n型半導体領域142を保持部C1の下まで延在することで深部の光電変換領域が広がり、保持部C1の下で発生した電荷をもn型半導体領域116に収集することが可能となる。これにより、受光感度を更に向上することができる。 As described above, the n-type semiconductor region 142 may be arranged so as to extend below the holding portion C1. A very small amount of the light incident on the pixel 12 is also incident under the holding portion C1 due to scattering or the like. By extending the n-type semiconductor region 142 to the bottom of the holding portion C1, the deep photoelectric conversion region expands, and the electric charge generated under the holding portion C1 can also be collected in the n-type semiconductor region 116. Thereby, the light receiving sensitivity can be further improved.

p型半導体領域138をn型半導体領域120の下部に延在することには、n型半導体領域116の場合と同様、保持部C1における電荷蓄積層としてのn型半導体領域120の飽和電荷量を増加する効果がある。ただし、n型半導体領域120とn型半導体領域142との間のp型半導体領域138には開口部は設けず、n型半導体領域120はn型半導体領域142から分離する。このように構成することで、n型半導体領域142及びそれよりも深い領域で生じた電荷がn型半導体領域120に流入することを防止することができる。 In order to extend the p-type semiconductor region 138 to the lower part of the n-type semiconductor region 120, the saturated charge amount of the n-type semiconductor region 120 as the charge storage layer in the holding portion C1 is determined as in the case of the n-type semiconductor region 116. It has the effect of increasing. However, the p-type semiconductor region 138 between the n-type semiconductor region 120 and the n-type semiconductor region 142 is not provided with an opening, and the n-type semiconductor region 120 is separated from the n-type semiconductor region 142. With such a configuration, it is possible to prevent the electric charge generated in the n-type semiconductor region 142 and the region deeper than the n-type semiconductor region 142 from flowing into the n-type semiconductor region 120.

p型半導体領域138は、所定の領域を開口するフォトレジストをマスクとして不純物イオンをイオン注入することにより形成することができる。この際、平面視においてn型半導体領域116と重なる領域の一部をフォトレジストで覆っておくことにより、開口部140を形成することができる。n型半導体領域116の下の領域とn型半導体領域120の下の領域とで、p型半導体領域138の不純物濃度や深さを変えるようにしてもよい。このようにすることで、光電変換部D及び保持部C1に求められる特性に応じてp型半導体領域138をそれぞれ設計することができ、設計の自由度が向上する。ただし、この場合には2度のフォトリソグラフィ工程が必要となるため、製造コストを低減する観点からはn型半導体領域116の下の領域とn型半導体領域120の下の領域とに同時にp型半導体領域138を形成する方が好ましい。この場合、n型半導体領域116の下のp型半導体領域138とn型半導体領域120の下のp型半導体領域138とは、半導体基板の同じ深さに同じ不純物濃度で形成されることになる。 The p-type semiconductor region 138 can be formed by ion-implanting impurity ions using a photoresist that opens a predetermined region as a mask. At this time, the opening 140 can be formed by covering a part of the region overlapping with the n-type semiconductor region 116 in a plan view with a photoresist. The impurity concentration and depth of the p-type semiconductor region 138 may be changed between the region below the n-type semiconductor region 116 and the region below the n-type semiconductor region 120. By doing so, the p-type semiconductor region 138 can be designed according to the characteristics required for the photoelectric conversion unit D and the holding unit C1, respectively, and the degree of freedom in design is improved. However, in this case, two photolithography steps are required. Therefore, from the viewpoint of reducing the manufacturing cost, the region below the n-type semiconductor region 116 and the region below the n-type semiconductor region 120 are simultaneously p-typed. It is preferable to form the semiconductor region 138. In this case, the p-type semiconductor region 138 under the n-type semiconductor region 116 and the p-type semiconductor region 138 under the n-type semiconductor region 120 are formed at the same depth of the semiconductor substrate and at the same impurity concentration. ..

このように、本実施形態によれば、p型半導体領域138で生じた電荷を光電変換部Dのn型半導体領域116に収集することができる。これにより、光電変換部Dの感度を向上するとともに、意図しない電荷が保持部C1に漏れ込むことを防止することができる。 As described above, according to the present embodiment, the electric charge generated in the p-type semiconductor region 138 can be collected in the n-type semiconductor region 116 of the photoelectric conversion unit D. This makes it possible to improve the sensitivity of the photoelectric conversion unit D and prevent unintended charges from leaking into the holding unit C1.

[第2実施形態]
本発明の第2実施形態による固体撮像装置について、図6乃至図8を用いて説明する。図6は、本実施形態による固体撮像装置の画素の平面図である。図7は、本実施形態による固体撮像装置の画素の断面図である。図8は、本実施形態の変形例による固体撮像装置の画素の平面図である。第1実施形態による固体撮像装置と同様の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略し或いは簡潔にする。
[Second Embodiment]
The solid-state image sensor according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 6 to 8. FIG. 6 is a plan view of the pixels of the solid-state image sensor according to the present embodiment. FIG. 7 is a cross-sectional view of the pixels of the solid-state image sensor according to the present embodiment. FIG. 8 is a plan view of the pixels of the solid-state image sensor according to the modified example of the present embodiment. The same components as those of the solid-state image sensor according to the first embodiment are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted or simplified.

第1実施形態では1つの画素12内におけるp型半導体領域138から保持部C1への信号電荷の漏れ込みを考慮したが、p型半導体領域138から保持部C1への信号電荷の漏れ込みは、隣接する画素12の間でも発生しうる。本実施形態では、一の画素(画素12A)のp型半導体領域138から、これに隣接する他の画素(画素12B)の保持部C1への信号電荷の漏れ込みを抑制しうる固体撮像装置を示す。 In the first embodiment, the leakage of the signal charge from the p-type semiconductor region 138 to the holding portion C1 in one pixel 12 is considered, but the leakage of the signal charge from the p-type semiconductor region 138 to the holding portion C1 is considered. It can also occur between adjacent pixels 12. In the present embodiment, a solid-state imaging device capable of suppressing leakage of signal charges from the p-type semiconductor region 138 of one pixel (pixel 12A) to the holding portion C1 of another pixel (pixel 12B) adjacent thereto is provided. show.

本実施形態による固体撮像装置においては、図6に示すように、図3に示す平面レイアウトの画素12が図面において縦方向に隣接して配置されている。図6において上側の画素12を画素12A、下側の画素12を画素12Bと表記すると、画素12Aの光電変換部Dと画素12Bの保持部C1とは隣接して配置されることになる。このようなレイアウトの場合、画素12Aの光電変換部Dのp型半導体領域138から画素12Bの保持部C1への信号電荷の漏れ込みが起こりうる。 In the solid-state image sensor according to the present embodiment, as shown in FIG. 6, the pixels 12 having the planar layout shown in FIG. 3 are arranged adjacent to each other in the vertical direction in the drawing. When the upper pixel 12 is referred to as the pixel 12A and the lower pixel 12 is referred to as the pixel 12B in FIG. 6, the photoelectric conversion unit D of the pixel 12A and the holding unit C1 of the pixel 12B are arranged adjacent to each other. In such a layout, the signal charge may leak from the p-type semiconductor region 138 of the photoelectric conversion unit D of the pixel 12A to the holding unit C1 of the pixel 12B.

このような観点から、本実施形態による固体撮像装置では、一の画素(画素12A)の光電変換部Dの中心部144と、これに隣接する他の画素(画素12B)の保持部C1との間にも、開口部140を設けている。図7は、図6のB-B′線に沿った概略断面図である。図7に示すように、n型半導体領域116は、光電変換部Dの中心部144よりも外側において、2つの開口部140を介してn型半導体領域142に接続されている。このように構成することで、光電変換部Dの下のp型半導体領域138から保持部C1への電荷の漏れ込みをより確実に低減することができる。 From this point of view, in the solid-state image sensor according to the present embodiment, the central portion 144 of the photoelectric conversion unit D of one pixel (pixel 12A) and the holding unit C1 of another pixel (pixel 12B) adjacent to the central portion 144 thereof. An opening 140 is also provided between them. FIG. 7 is a schematic cross-sectional view taken along the line BB'of FIG. As shown in FIG. 7, the n-type semiconductor region 116 is connected to the n-type semiconductor region 142 via two openings 140 outside the central portion 144 of the photoelectric conversion unit D. With such a configuration, it is possible to more reliably reduce the leakage of electric charge from the p-type semiconductor region 138 under the photoelectric conversion unit D to the holding unit C1.

なお、本実施形態では平面視においてn型半導体領域116に重なる領域内に2つの開口部140を配置したが、例えば図8に示すように、平面視において光電変換部Dの中心部144を含む領域を囲うように開口部140を配置してもよい。この場合、p型半導体領域138への固定電圧の供給は、第1実施形態で述べたように、p型半導体領域138の底部の一部を深さ方向に延伸してp型半導体領域112に接続することにより、実現できる。 In the present embodiment, the two openings 140 are arranged in the region overlapping the n-type semiconductor region 116 in the plan view, but as shown in FIG. 8, for example, the central portion 144 of the photoelectric conversion unit D is included in the plan view. The opening 140 may be arranged so as to surround the area. In this case, the supply of the fixed voltage to the p-type semiconductor region 138 extends a part of the bottom of the p-type semiconductor region 138 in the depth direction to the p-type semiconductor region 112 as described in the first embodiment. This can be achieved by connecting.

このように、本実施形態によれば、p型半導体領域138で生じた電荷を光電変換部Dのn型半導体領域116に収集することができる。これにより、光電変換部Dの感度を向上するとともに、意図しない電荷が保持部C1に漏れ込むことを防止することができる。 As described above, according to the present embodiment, the electric charge generated in the p-type semiconductor region 138 can be collected in the n-type semiconductor region 116 of the photoelectric conversion unit D. This makes it possible to improve the sensitivity of the photoelectric conversion unit D and prevent unintended charges from leaking into the holding unit C1.

[第3実施形態]
本発明の第3実施形態による固体撮像装置について、図9及び図10を用いて説明する。図9は、本実施形態による固体撮像装置の画素の平面図である。図10は、本実施形態による固体撮像装置の画素の断面図である。第1及び第2実施形態による固体撮像装置と同様の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略し或いは簡潔にする。
[Third Embodiment]
The solid-state image sensor according to the third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 9 and 10. FIG. 9 is a plan view of the pixels of the solid-state image sensor according to the present embodiment. FIG. 10 is a cross-sectional view of the pixels of the solid-state image sensor according to the present embodiment. The same components as those of the solid-state image sensor according to the first and second embodiments are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted or simplified.

本実施形態による固体撮像装置においては、図9に示すように、図3に示す平面レイアウトの画素12が図面において横方向に隣接して鏡像対称に配置されている。図9において左側の画素を画素12A、右側の画素を画素12Bと表記すると、画素12Aの光電変換部Dと画素12Bの光電変換部Dとは隣接して配置されることになる。 In the solid-state image sensor according to the present embodiment, as shown in FIG. 9, the pixels 12 having the planar layout shown in FIG. 3 are arranged horizontally adjacent to each other in the drawing symmetrically in a mirror image. When the pixel on the left side is referred to as the pixel 12A and the pixel on the right side is referred to as the pixel 12B in FIG. 9, the photoelectric conversion unit D of the pixel 12A and the photoelectric conversion unit D of the pixel 12B are arranged adjacent to each other.

平面視において光電変換部Dの中心部144を含む領域を囲うように開口部140を配置した場合、第2実施形態の変形例で説明したように、p型半導体領域138の底部を深さ方向に延伸してp型半導体領域112に接続するなどの工夫が必要である。 When the opening 140 is arranged so as to surround the region including the central portion 144 of the photoelectric conversion unit D in a plan view, the bottom portion of the p-type semiconductor region 138 is set in the depth direction as described in the modified example of the second embodiment. It is necessary to devise such as stretching to the p-type semiconductor region 112 and connecting to the p-type semiconductor region 112.

一方、図9に示すレイアウトのように隣接する画素12の光電変換部Dが向き合って配置される場合、これら2つの画素12の光電変換部Dに設けられたp型半導体領域138は、連続する1つのパターンで形成することができる。画素12Aと画素12Bとの間には画素間を分離するための図示しないp型半導体領域が設けられているため、画素12を跨いで形成されるp型半導体領域138は、分離用のp型半導体領域を介して或いは直接にp型半導体領域112に接続することができる。図10は、図9のC-C′線に沿った概略断面図である。図10には、画素12Aと画素12Bとの境界部分で、p型半導体領域138とp型半導体領域112とが接続された状態を示している。 On the other hand, when the photoelectric conversion units D of adjacent pixels 12 are arranged facing each other as in the layout shown in FIG. 9, the p-type semiconductor regions 138 provided in the photoelectric conversion units D of these two pixels 12 are continuous. It can be formed with one pattern. Since a p-type semiconductor region (not shown) for separating the pixels is provided between the pixels 12A and the pixels 12B, the p-type semiconductor region 138 formed across the pixels 12 is a p-type for separation. It can be connected to the p-type semiconductor region 112 via or directly to the semiconductor region. FIG. 10 is a schematic cross-sectional view taken along the line CC'of FIG. FIG. 10 shows a state in which the p-type semiconductor region 138 and the p-type semiconductor region 112 are connected at the boundary portion between the pixel 12A and the pixel 12B.

なお、本実施形態のレイアウトは、焦点検出用の画素に適用することも可能である。この場合、画素12に光を集光する図示しないマイクロレンズは、画素12Aの光電変換部D及び画素12Bの光電変換部Dに対して1つ配置する。マイクロレンズで集光される光の中心部150は、画素12Aの光電変換部Dと画素12Bの光電変換部Dとの間に配置する。このようにすることで、画素12A及び画素12Bから、光学系の異なる瞳領域を通過した光に基づく信号を検出することができ、焦点検出用信号として利用することができる。 The layout of this embodiment can also be applied to pixels for focus detection. In this case, one microlens (not shown) that collects light on the pixel 12 is arranged with respect to the photoelectric conversion unit D of the pixel 12A and the photoelectric conversion unit D of the pixel 12B. The central portion 150 of the light collected by the microlens is arranged between the photoelectric conversion unit D of the pixel 12A and the photoelectric conversion unit D of the pixel 12B. By doing so, it is possible to detect a signal based on light that has passed through different pupil regions of the optical system from the pixels 12A and 12B, and it can be used as a focus detection signal.

このように、本実施形態によれば、p型半導体領域138で生じた電荷を光電変換部Dのn型半導体領域116に収集することができる。これにより、光電変換部Dの感度を向上するとともに、意図しない電荷が保持部C1に漏れ込むことを防止することができる。 As described above, according to the present embodiment, the electric charge generated in the p-type semiconductor region 138 can be collected in the n-type semiconductor region 116 of the photoelectric conversion unit D. This makes it possible to improve the sensitivity of the photoelectric conversion unit D and prevent unintended charges from leaking into the holding unit C1.

[第4実施形態]
本発明の第4実施形態による撮像システムについて、図11を用いて説明する。第1乃至第3実施形態による固体撮像装置と同様の構成要素には同一の符号を付し説明を省略し或いは簡潔にする。図11は、本実施形態による撮像システムの概略構成を示すブロック図である。
[Fourth Embodiment]
The imaging system according to the fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The same components as those of the solid-state image pickup apparatus according to the first to third embodiments are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted or simplified. FIG. 11 is a block diagram showing a schematic configuration of an imaging system according to the present embodiment.

上記第1乃至第3実施形態で述べた固体撮像装置100は、種々の撮像システムに適用可能である。適用可能な撮像システムの例としては、デジタルスチルカメラ、デジタルカムコーダ、監視カメラ、複写機、ファックス、携帯電話、車載カメラ、観測衛星などが挙げられる。また、レンズなどの光学系と撮像装置とを備えるカメラモジュールも、撮像システムに含まれる。図11には、これらのうちの一例として、デジタルスチルカメラのブロック図を例示している。 The solid-state image sensor 100 described in the first to third embodiments is applicable to various image pickup systems. Examples of applicable imaging systems include digital still cameras, digital camcorders, surveillance cameras, copiers, fax machines, mobile phones, in-vehicle cameras, observation satellites and the like. The image pickup system also includes a camera module including an optical system such as a lens and an image pickup device. FIG. 11 illustrates a block diagram of a digital still camera as an example of these.

図11に例示した撮像システム200は、撮像装置201、被写体の光学像を撮像装置201に結像させるレンズ202、レンズ202を通過する光量を可変にするための絞り204、レンズ202の保護のためのバリア206を有する。レンズ202及び絞り204は、撮像装置201に光を集光する光学系である。撮像装置201は、第1乃至第3実施形態で説明した固体撮像装置100であって、レンズ202により結像された光学像を画像データに変換する。 The image pickup system 200 illustrated in FIG. 11 includes an image pickup device 201, a lens 202 for forming an optical image of a subject on the image pickup device 201, a diaphragm 204 for varying the amount of light passing through the lens 202, and a lens 202 for protection. Has a barrier 206 of. The lens 202 and the aperture 204 are optical systems that collect light on the image pickup apparatus 201. The image pickup device 201 is the solid-state image pickup device 100 described in the first to third embodiments, and converts the optical image formed by the lens 202 into image data.

撮像システム200は、また、撮像装置201より出力される出力信号の処理を行う信号処理部208を有する。信号処理部208は、撮像装置201が出力するアナログ信号をデジタル信号に変換するAD変換を行う。また、信号処理部208はその他、必要に応じて各種の補正、圧縮を行って画像データを出力する動作を行う。信号処理部208の一部であるAD変換部は、撮像装置201が設けられた半導体基板に形成されていてもよいし、撮像装置201とは別の半導体基板に形成されていてもよい。また、撮像装置201と信号処理部208とが同一の半導体基板に形成されていてもよい。 The image pickup system 200 also has a signal processing unit 208 that processes an output signal output from the image pickup apparatus 201. The signal processing unit 208 performs AD conversion that converts the analog signal output by the image pickup apparatus 201 into a digital signal. In addition, the signal processing unit 208 also performs various corrections and compressions as necessary to output image data. The AD conversion unit, which is a part of the signal processing unit 208, may be formed on a semiconductor substrate provided with the image pickup device 201, or may be formed on a semiconductor substrate different from the image pickup device 201. Further, the image pickup apparatus 201 and the signal processing unit 208 may be formed on the same semiconductor substrate.

撮像システム200は、さらに、画像データを一時的に記憶するためのメモリ部210、外部コンピュータ等と通信するための外部インターフェース部(外部I/F部)212を有する。さらに撮像システム200は、撮像データの記録又は読み出しを行うための半導体メモリ等の記録媒体214、記録媒体214に記録又は読み出しを行うための記録媒体制御インターフェース部(記録媒体制御I/F部)216を有する。なお、記録媒体214は、撮像システム200に内蔵されていてもよく、着脱可能であってもよい。 The image pickup system 200 further includes a memory unit 210 for temporarily storing image data, and an external interface unit (external I / F unit) 212 for communicating with an external computer or the like. Further, the imaging system 200 includes a recording medium 214 such as a semiconductor memory for recording or reading imaging data, and a recording medium control interface unit (recording medium control I / F unit) 216 for recording or reading on the recording medium 214. Have. The recording medium 214 may be built in the image pickup system 200 or may be detachable.

さらに撮像システム200は、各種演算とデジタルスチルカメラ全体を制御する全体制御・演算部218、撮像装置201と信号処理部208に各種タイミング信号を出力するタイミング発生部220を有する。ここで、タイミング信号などは外部から入力されてもよく、撮像システム200は少なくとも撮像装置201と、撮像装置201から出力された出力信号を処理する信号処理部208とを有すればよい。 Further, the image pickup system 200 has an overall control / calculation unit 218 that controls various calculations and the entire digital still camera, and a timing generation unit 220 that outputs various timing signals to the image pickup device 201 and the signal processing unit 208. Here, a timing signal or the like may be input from the outside, and the image pickup system 200 may have at least an image pickup device 201 and a signal processing unit 208 that processes an output signal output from the image pickup device 201.

撮像装置201は、撮像信号を信号処理部208に出力する。信号処理部208は、撮像装置201から出力される撮像信号に対して所定の信号処理を実施し、画像データを出力する。信号処理部208は、撮像信号を用いて、画像を生成する。 The image pickup device 201 outputs an image pickup signal to the signal processing unit 208. The signal processing unit 208 performs predetermined signal processing on the image pickup signal output from the image pickup apparatus 201, and outputs image data. The signal processing unit 208 uses the image pickup signal to generate an image.

第1乃至第3実施形態による固体撮像装置100を適用することにより、高感度で飽和信号量が大きい良質な画像を取得しうる撮像システムを実現することができる。 By applying the solid-state image sensor 100 according to the first to third embodiments, it is possible to realize an image pickup system capable of acquiring a high-quality image having high sensitivity and a large saturation signal amount.

[第5実施形態]
本発明の第5実施形態による撮像システム及び移動体について、図12を用いて説明する。図12は、本実施形態による撮像システム及び移動体の構成を示す図である。
[Fifth Embodiment]
The image pickup system and the moving body according to the fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 12 is a diagram showing a configuration of an imaging system and a moving body according to the present embodiment.

図12(a)は、車戴カメラに関する撮像システムの一例を示したものである。撮像システム300は、撮像装置310を有する。撮像装置310は、上記第1乃至第3実施形態のいずれかに記載の固体撮像装置100である。撮像システム300は、撮像装置310により取得された複数の画像データに対し、画像処理を行う画像処理部312と、撮像システム300により取得された複数の画像データから視差(視差画像の位相差)の算出を行う視差算出部314を有する。また、撮像システム300は、算出された視差に基づいて対象物までの距離を算出する距離計測部316と、算出された距離に基づいて衝突可能性があるか否かを判定する衝突判定部318と、を有する。ここで、視差算出部314や距離計測部316は、対象物までの距離情報を取得する距離情報取得手段の一例である。すなわち、距離情報とは、視差、デフォーカス量、対象物までの距離等に関する情報である。衝突判定部318はこれらの距離情報のいずれかを用いて、衝突可能性を判定してもよい。距離情報取得手段は、専用に設計されたハードウェアによって実現されてもよいし、ソフトウェアモジュールによって実現されてもよい。また、FPGA(Field Programmable Gate Array)やASIC(Application Specific Integrated Circuit)等によって実現されてもよいし、これらの組合せによって実現されてもよい。 FIG. 12A shows an example of an imaging system related to a vehicle-mounted camera. The image pickup system 300 includes an image pickup device 310. The image pickup device 310 is the solid-state image pickup device 100 according to any one of the first to third embodiments. The image pickup system 300 has an image processing unit 312 that performs image processing on a plurality of image data acquired by the image pickup device 310, and a parallax (phase difference of the parallax image) from the plurality of image data acquired by the image pickup system 300. It has a parallax calculation unit 314 that performs calculation. Further, the imaging system 300 includes a distance measuring unit 316 that calculates the distance to the object based on the calculated parallax, and a collision determination unit 318 that determines whether or not there is a possibility of collision based on the calculated distance. And have. Here, the parallax calculation unit 314 and the distance measurement unit 316 are examples of distance information acquisition means for acquiring distance information to an object. That is, the distance information is information related to parallax, defocus amount, distance to an object, and the like. The collision determination unit 318 may determine the possibility of collision by using any of these distance information. The distance information acquisition means may be realized by hardware specially designed, or may be realized by a software module. Further, it may be realized by FPGA (Field Programmable Gate Array), ASIC (Application Specific Integrated Circuit), or the like, or may be realized by a combination thereof.

撮像システム300は車両情報取得装置320と接続されており、車速、ヨーレート、舵角などの車両情報を取得することができる。また、撮像システム300は、衝突判定部318での判定結果に基づいて、車両に対して制動力を発生させる制御信号を出力する制御装置である制御ECU330が接続されている。また、撮像システム300は、衝突判定部318での判定結果に基づいて、ドライバーへ警報を発する警報装置340とも接続されている。例えば、衝突判定部318の判定結果として衝突可能性が高い場合、制御ECU330はブレーキをかける、アクセルを戻す、エンジン出力を抑制するなどして衝突を回避、被害を軽減する車両制御を行う。警報装置340は音等の警報を鳴らす、カーナビゲーションシステムなどの画面に警報情報を表示する、シートベルトやステアリングに振動を与えるなどしてユーザに警告を行う。 The image pickup system 300 is connected to the vehicle information acquisition device 320, and can acquire vehicle information such as vehicle speed, yaw rate, and steering angle. Further, the image pickup system 300 is connected to a control ECU 330, which is a control device that outputs a control signal for generating a braking force to the vehicle based on the determination result of the collision determination unit 318. The image pickup system 300 is also connected to an alarm device 340 that issues an alarm to the driver based on the determination result of the collision determination unit 318. For example, when the possibility of a collision is high as a result of the collision determination unit 318, the control ECU 330 controls the vehicle to avoid the collision and reduce the damage by applying the brake, returning the accelerator, suppressing the engine output, and the like. The alarm device 340 warns the user by sounding an alarm such as a sound, displaying alarm information on the screen of a car navigation system, or giving vibration to the seat belt or steering.

本実施形態では、車両の周囲、例えば前方又は後方を撮像システム300で撮像する。図12(b)に、車両前方(撮像範囲350)を撮像する場合の撮像システムを示した。車両情報取得装置320が、撮像システム300ないしは撮像装置310に指示を送る。このような構成により、測距の精度をより向上させることができる。 In the present embodiment, the surroundings of the vehicle, for example, the front or the rear, are imaged by the image pickup system 300. FIG. 12B shows an imaging system for imaging the front of the vehicle (imaging range 350). The vehicle information acquisition device 320 sends an instruction to the image pickup system 300 or the image pickup device 310. With such a configuration, the accuracy of distance measurement can be further improved.

上記では、他の車両と衝突しないように制御する例を説明したが、他の車両に追従して自動運転する制御や、車線からはみ出さないように自動運転する制御などにも適用可能である。さらに、撮像システムは、自車両等の車両に限らず、例えば、船舶、航空機あるいは産業用ロボットなどの移動体(移動装置)に適用することができる。加えて、移動体に限らず、高度道路交通システム(ITS)等、広く物体認識を利用する機器に適用することができる。 In the above, an example of controlling so as not to collide with another vehicle has been described, but it can also be applied to control for automatically driving following other vehicles and control for automatically driving so as not to go out of the lane. .. Further, the image pickup system can be applied not only to a vehicle such as a own vehicle but also to a moving body (moving device) such as a ship, an aircraft, or an industrial robot. In addition, it can be applied not only to mobile objects but also to devices that widely use object recognition, such as intelligent transportation systems (ITS).

[変形実施形態]
本発明は、上記実施形態に限らず種々の変形が可能である。
[Modification Embodiment]
The present invention is not limited to the above embodiment and can be modified in various ways.

例えば、いずれかの実施形態の一部の構成を他の実施形態に追加した例や、他の実施形態の一部の構成と置換した例も、本発明の実施形態である。 For example, an example in which a partial configuration of any of the embodiments is added to another embodiment or an example in which a partial configuration of another embodiment is replaced with another embodiment is also an embodiment of the present invention.

また、上記実施形態では、信号電荷として電子を生成する光電変換部Dを用いた固体撮像装置を例にして説明したが、信号電荷として正孔を生成する光電変換部Dを用いた固体撮像装置についても同様に適用可能である。この場合、画素12の各部を構成する半導体領域の導電型は、逆導電型になる。なお、上記実施形態に記載したトランジスタのソースとドレインの呼称は、トランジスタの導電型や着目する機能等に応じて異なることもあり、上述のソース及びドレインの全部又は一部が逆の名称で呼ばれることもある。 Further, in the above embodiment, a solid-state image sensor using a photoelectric conversion unit D that generates electrons as a signal charge has been described as an example, but a solid-state image sensor using a photoelectric conversion unit D that generates holes as a signal charge has been described. The same applies to. In this case, the conductive type of the semiconductor region constituting each part of the pixel 12 is a reverse conductive type. The names of the source and drain of the transistor described in the above embodiment may differ depending on the conductive type of the transistor, the function of interest, and the like, and all or part of the above source and drain are referred to by the opposite names. Sometimes.

また、上記実施形態では、保持部C1をp型半導体領域118とn型半導体領域120とを含む埋め込みダイオード構造としたが、保持部C1の構成はこれに限定されるものではない。例えば、半導体基板110の表面部にp型半導体領域118を配置せず、半導体基板110の上に絶縁膜を介して電極を配置し、当該電極とn型半導体領域120との間にMOS容量を形成するように構成してもよい。この電極は、転送トランジスタM1のゲート電極128に接続することもできる。 Further, in the above embodiment, the holding portion C1 has an embedded diode structure including a p-type semiconductor region 118 and an n-type semiconductor region 120, but the configuration of the holding portion C1 is not limited to this. For example, instead of arranging the p-type semiconductor region 118 on the surface of the semiconductor substrate 110, an electrode is arranged on the semiconductor substrate 110 via an insulating film, and a MOS capacity is provided between the electrode and the n-type semiconductor region 120. It may be configured to form. This electrode can also be connected to the gate electrode 128 of the transfer transistor M1.

また、上記実施形態では、グローバル電子シャッタの機能を備えた固体撮像装置を例に挙げて説明したが、本発明は、光電変換部とは別に信号キャリアを一時的に保持するための保持部を備えた固体撮像装置に広く適用可能である。 Further, in the above embodiment, the solid-state image sensor provided with the function of the global electronic shutter has been described as an example, but the present invention has a holding unit for temporarily holding the signal carrier separately from the photoelectric conversion unit. It can be widely applied to a solid-state image sensor provided.

また、上記実施形態に示した撮像システムは、本発明の固体撮像装置を適用しうる撮像システム例を示したものであり、本発明の固体撮像装置を適用可能な撮像システムは図11及び図12に示した構成に限定されるものではない。 Further, the image pickup system shown in the above embodiment shows an example of an image pickup system to which the solid-state image pickup device of the present invention can be applied, and the image pickup systems to which the solid-state image pickup device of the present invention can be applied are shown in FIGS. 11 and 12. It is not limited to the configuration shown in.

なお、上記実施形態は、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、又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。 It should be noted that the above embodiments are merely examples of embodiment of the present invention, and the technical scope of the present invention should not be construed in a limited manner by these. That is, the present invention can be implemented in various forms without departing from the technical idea or its main features.

D…光電変換部
C1,C2…保持部
110…半導体基板
112,114,118,138…p型半導体領域
116,118,122,124,142…n型半導体領域
140…開口部
144…光電変換部の中心部
146…遮光膜
D ... Photoelectric conversion unit C1, C2 ... Holding unit 110 ... Semiconductor substrate 112, 114, 118, 138 ... P-type semiconductor region 116, 118, 122, 124, 142 ... n-type semiconductor region 140 ... Opening 144 ... Photoelectric conversion unit Central part 146 ... Light-shielding film

Claims (21)

光電変換により電荷を生成する光電変換部と、前記光電変換部から転送される電荷を保持する第1の保持部と、前記第1の保持部から転送される電荷を保持する第2の保持部と、前記第2の保持部が保持する電荷の量に基づく信号を出力する増幅部と、をそれぞれが含む複数の画素を有する固体撮像装置であって、
前記光電変換部は、生成された電荷を蓄積する第2導電型の第2の半導体領域と、前記第2の半導体領域の下部に設けられた第1導電型の第3の半導体領域と、前記第3の半導体領域の下部に設けられた前記第2導電型の第4の半導体領域と、を有し、
前記第1の保持部は、前記第2の半導体領域から離間して設けられた前記第2導電型の第5の半導体領域と、前記第5の半導体領域の下部であって、前記第3の半導体領域が設けられた深さに設けられた前記第1導電型の第6の半導体領域と、を有し、
前記第3の半導体領域と前記第6の半導体領域との間に、前記第3の半導体領域と前記第6の半導体領域のそれぞれよりもポテンシャルが低い半導体領域を有し、
前記第3の半導体領域と前記第6の半導体領域のそれぞれよりもポテンシャルが低い前記半導体領域は、平面視において前記第2の半導体領域及び前記第4の半導体領域と重なる領域であって、前記光電変換部と平面視で重なり配線によって遮られていない開口領域の中心部と前記第1の保持部との間の範囲内に配されている
ことを特徴とする固体撮像装置。
A photoelectric conversion unit that generates an electric charge by photoelectric conversion, a first holding unit that holds the electric charge transferred from the photoelectric conversion unit, and a second holding unit that holds the electric charge transferred from the first holding unit. A solid-state image pickup device having a plurality of pixels, each of which includes an amplification unit that outputs a signal based on the amount of electric charge held by the second holding unit.
The photoelectric conversion unit includes a second conductive type second semiconductor region for accumulating generated charges, a first conductive type third semiconductor region provided below the second semiconductor region, and the above-mentioned. It has a fourth semiconductor region of the second conductive type provided at the lower part of the third semiconductor region, and has.
The first holding portion is a fifth semiconductor region of the second conductive type provided apart from the second semiconductor region, and a lower portion of the fifth semiconductor region, wherein the third holding portion is the third. It has a sixth semiconductor region of the first conductive type provided at a depth provided with a semiconductor region, and has.
Between the third semiconductor region and the sixth semiconductor region, there is a semiconductor region having a lower potential than each of the third semiconductor region and the sixth semiconductor region.
The semiconductor region having a lower potential than each of the third semiconductor region and the sixth semiconductor region is a region that overlaps with the second semiconductor region and the fourth semiconductor region in a plan view, and is the photoelectric region. A solid-state image pickup device characterized in that it is arranged within a range between a central portion of an opening region that overlaps with a conversion unit in a plan view and is not obstructed by wiring and the first holding portion.
前記第2の半導体領域と前記第4の半導体領域とは少なくとも一部が繋がっている
ことを特徴とする請求項1記載の固体撮像装置。
The solid-state image pickup apparatus according to claim 1, wherein at least a part of the second semiconductor region and the fourth semiconductor region are connected to each other.
前記第3の半導体領域と前記第6の半導体領域のそれぞれよりもポテンシャルが低い前記半導体領域は、前記第2導電型を有する
ことを特徴とする請求項1記載の固体撮像装置。
The solid-state image pickup device according to claim 1, wherein the semiconductor region having a lower potential than each of the third semiconductor region and the sixth semiconductor region has the second conductive type.
前記第3の半導体領域と前記第6の半導体領域のそれぞれよりもポテンシャルが低い前記半導体領域は、平面視における前記光電変換部の前記中心部と隣接する他の画素の前記第1の保持部との間の範囲内にも配されている
ことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の固体撮像装置。
The semiconductor region having a lower potential than each of the third semiconductor region and the sixth semiconductor region is the first holding portion of another pixel adjacent to the central portion of the photoelectric conversion portion in a plan view. The solid-state image pickup device according to any one of claims 1 to 3, wherein the solid-state image pickup device is also arranged within the range between the two.
前記第1の保持部を覆う遮光膜を更に有し、
前記遮光膜は、前記第3の半導体領域と前記第6の半導体領域のそれぞれよりもポテンシャルが低い前記半導体領域の上に延在している
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。
Further having a light-shielding film covering the first holding portion,
One of claims 1 to 4, wherein the light-shielding film extends over the semiconductor region having a lower potential than each of the third semiconductor region and the sixth semiconductor region. The solid-state image sensor according to the section.
前記第4の半導体領域は、前記第6の半導体領域の下部に延在して設けられている
ことを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の固体撮像装置。
The solid-state image sensor according to any one of claims 1 to 5, wherein the fourth semiconductor region extends to the lower portion of the sixth semiconductor region.
前記第3の半導体領域と前記第6の半導体領域とは、半導体基板の同じ深さに設けられており、不純物濃度が同じである
ことを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載の固体撮像装置。
The third semiconductor region and the sixth semiconductor region are provided at the same depth of the semiconductor substrate, and the impurity concentration is the same, according to any one of claims 1 to 6. The solid-state image sensor described.
一の画素の前記光電変換部と他の画素の前記光電変換部とが隣接して配されており、前記一の画素の前記第3の半導体領域と前記他の画素の前記第3の半導体領域とが繋がっている
ことを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載の固体撮像装置。
The photoelectric conversion unit of one pixel and the photoelectric conversion unit of another pixel are arranged adjacent to each other, and the third semiconductor region of the one pixel and the third semiconductor region of the other pixel are arranged adjacent to each other. The solid-state image pickup device according to any one of claims 1 to 7, wherein the solid-state image pickup device is connected to the image sensor.
前記第3の半導体領域は、全体が空乏化することのないように不純物濃度が設定されており、
前記第4の半導体領域は、前記第2の半導体領域に電荷が蓄積されているときにも空乏化するように不純物濃度が設定されている
ことを特徴とする請求項1乃至8のいずれか1項に記載の固体撮像装置。
The impurity concentration of the third semiconductor region is set so that the entire semiconductor region is not depleted.
One of claims 1 to 8, wherein the fourth semiconductor region has an impurity concentration set so as to be depleted even when charges are accumulated in the second semiconductor region. The solid-state image sensor according to the section.
前記光電変換部及び前記第1の保持部は、前記第1導電型の第7の半導体領域に設けられており、
前記第3の半導体領域及び前記第6の半導体領域は、前記第7の半導体領域と繋がっている
ことを特徴とする請求項1乃至9のいずれか1項に記載の固体撮像装置。
The photoelectric conversion unit and the first holding unit are provided in the seventh semiconductor region of the first conductive type.
The solid-state image sensor according to any one of claims 1 to 9, wherein the third semiconductor region and the sixth semiconductor region are connected to the seventh semiconductor region.
前記第3の半導体領域及び前記第6の半導体領域は、前記第7の半導体領域よりも不純物濃度が高い
ことを特徴とする請求項10記載の固体撮像装置。
The solid-state image sensor according to claim 10, wherein the third semiconductor region and the sixth semiconductor region have a higher impurity concentration than the seventh semiconductor region.
前記第1の保持部は、半導体基板の表面部に設けられた前記第1導電型の第8の半導体領域を更に有し、
前記第5の半導体領域は、前記第8の半導体領域の下部に設けられている
ことを特徴とする請求項1乃至11のいずれか1項に記載の固体撮像装置。
The first holding portion further has an eighth semiconductor region of the first conductive type provided on the surface portion of the semiconductor substrate.
The solid-state image sensor according to any one of claims 1 to 11, wherein the fifth semiconductor region is provided below the eighth semiconductor region.
光電変換により電荷を生成する光電変換部と、前記光電変換部から転送される電荷を保持する第1の保持部と、前記第1の保持部から転送される電荷を保持する第2の保持部と、前記第2の保持部が保持する電荷の量に基づく信号を出力する増幅部と、をそれぞれが含む複数の画素を有する固体撮像装置であって、
前記光電変換部は、生成された電荷を蓄積する第2導電型の第2の半導体領域を有し、
前記第1の保持部は、前記第2の半導体領域から離間して設けられた前記第2導電型の第5の半導体領域を有し、
前記第2の半導体領域及び前記第5の半導体領域の下部に設けられた第1導電型の第3の半導体領域と、前記第3の半導体領域の下部に設けられた前記第2導電型の第4の半導体領域と、を更に有し、
前記第2の半導体領域と前記第4の半導体領域とは少なくとも一部が繋がっており、
前記第2の半導体領域と前記第4の半導体領域とが繋がる部分は、平面視において前記第2の半導体領域と前記第4の半導体領域とが重なる領域であって、前記光電変換部と平面視で重なり配線によって遮られていない開口領域の中心部と前記第1の保持部との間の範囲内に配されている
ことを特徴とする固体撮像装置。
A photoelectric conversion unit that generates an electric charge by photoelectric conversion, a first holding unit that holds the electric charge transferred from the photoelectric conversion unit, and a second holding unit that holds the electric charge transferred from the first holding unit. A solid-state image pickup device having a plurality of pixels, each of which includes an amplification unit that outputs a signal based on the amount of electric charge held by the second holding unit.
The photoelectric conversion unit has a second conductive type second semiconductor region for accumulating the generated charges.
The first holding portion has a fifth semiconductor region of the second conductive type provided apart from the second semiconductor region.
The third semiconductor region of the first conductive type provided below the second semiconductor region and the fifth semiconductor region, and the second conductive type provided below the third semiconductor region. Further has 4 semiconductor regions,
At least a part of the second semiconductor region and the fourth semiconductor region are connected to each other.
The portion where the second semiconductor region and the fourth semiconductor region are connected is a region where the second semiconductor region and the fourth semiconductor region overlap in a plan view, and is a region in which the photoelectric conversion unit and the fourth semiconductor region are connected in a plan view. A solid-state image sensor, characterized in that it is arranged within a range between a central portion of an opening region not blocked by overlapping wiring and the first holding portion.
前記第2の半導体領域と前記第4の半導体領域とが繋がる前記部分は、前記第3の半導体領域よりもポテンシャルが低い半導体領域を有する
ことを特徴とする請求項13記載の固体撮像装置。
The solid-state image sensor according to claim 13, wherein the portion connecting the second semiconductor region and the fourth semiconductor region has a semiconductor region having a lower potential than the third semiconductor region.
前記第3の半導体領域よりもポテンシャルが低い前記半導体領域は、前記第2導電型を有する
ことを特徴とする請求項14記載の固体撮像装置。
The solid-state image sensor according to claim 14, wherein the semiconductor region having a lower potential than the third semiconductor region has the second conductive type.
平面視において、前記光電変換部の前記中心部は、前記第2の半導体領域の重心に位置している
ことを特徴とする請求項1乃至15のいずれか1項に記載の固体撮像装置。
The solid-state image pickup device according to any one of claims 1 to 15, wherein the central portion of the photoelectric conversion unit is located at the center of gravity of the second semiconductor region in a plan view.
前記光電変換部の上に配された光導波路を更に有し、
平面視において、前記光電変換部の前記中心部は、前記光導波路の中心に位置している
ことを特徴とする請求項1乃至16のいずれか1項に記載の固体撮像装置。
Further having an optical waveguide arranged on the photoelectric conversion unit,
The solid-state image pickup device according to any one of claims 1 to 16, wherein the central portion of the photoelectric conversion unit is located at the center of the optical waveguide in a plan view.
半導体基板の表面部に設けられた前記第1導電型の第1の半導体領域を更に有し、
前記第2の半導体領域は、前記第1の半導体領域の下部に設けられている
ことを特徴とする請求項1乃至17のいずれか1項に記載の固体撮像装置。
It further has a first semiconductor region of the first conductive type provided on the surface portion of the semiconductor substrate.
The solid-state image sensor according to any one of claims 1 to 17, wherein the second semiconductor region is provided below the first semiconductor region.
前記開口領域の前記中心部と平面視における前記光電変換部の中心部とは、平面視で同じ位置である
ことを特徴とする請求項1乃至18のいずれか1項に記載の固体撮像装置。
The solid-state image pickup apparatus according to any one of claims 1 to 18, wherein the central portion of the aperture region and the central portion of the photoelectric conversion portion in a plan view are at the same position in a plan view.
請求項1乃至19のいずれか1項に記載の固体撮像装置と、
前記固体撮像装置の前記画素から出力される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撮像システム。
The solid-state image sensor according to any one of claims 1 to 19.
An image pickup system characterized by having a signal processing unit for processing a signal output from the pixel of the solid-state image pickup device.
移動体であって、
請求項1乃至19のいずれか1項に記載の固体撮像装置と、
前記固体撮像装置からの信号に基づく視差画像から、対象物までの距離情報を取得する距離情報取得手段と、
前記距離情報に基づいて前記移動体を制御する制御手段と
を有することを特徴とする移動体。
It ’s a mobile body,
The solid-state image sensor according to any one of claims 1 to 19.
A distance information acquisition means for acquiring distance information to an object from a parallax image based on a signal from the solid-state image sensor, and
A moving body having a control means for controlling the moving body based on the distance information.
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