JPH02105461A - Solid-state image sensing device - Google Patents

Solid-state image sensing device

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Publication number
JPH02105461A
JPH02105461A JP63257014A JP25701488A JPH02105461A JP H02105461 A JPH02105461 A JP H02105461A JP 63257014 A JP63257014 A JP 63257014A JP 25701488 A JP25701488 A JP 25701488A JP H02105461 A JPH02105461 A JP H02105461A
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JP
Japan
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region
gate
reset switch
reset
solid
Prior art date
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Pending
Application number
JP63257014A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kazuya Matsumoto
一哉 松本
Etsuro Shimizu
悦朗 清水
Yoshinori Ota
好紀 太田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Olympus Corp
Original Assignee
Olympus Optical Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Olympus Optical Co Ltd filed Critical Olympus Optical Co Ltd
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Publication of JPH02105461A publication Critical patent/JPH02105461A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To eliminate an irregularity between picture elements, to reduce a residual image by maintaining a picture-element size and to realize many picture elements by a method wherein diffusion regions whose type is identical to that of a gate diffusion region or a base diffusion region are formed inside an electrical isolation region surrounding a phototransistor or on this region and a reset switch control part used to conduct or break a part between these diffusion regions is formed between both diffusion regions. CONSTITUTION:A gate electrode 35, of a MOS transistor for reset switch use, formed so as to overlap a gate region 32 and a trench isolation region 34 is provided. Said gate electrode 35 is arranged on a gate insulating film 38 of the MOS transistor for reset switch use. A region 43, composed of a conductor, filled and formed inside a trench has a structure which is separated from an n<-> epitaxial layer 33 by an insulating film 42. The MOS transistor for reset switch use is constituted of the p<+> gate region 32, a p<+> type semiconductor region 40, the gate electrode 35 and an n-type channel doped region 36. Thereby, it is possible to prevent a picture-element size from being increased and to realize many picture elements.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、内部増幅型ホトトランジスタを画素として
用いた固体11%像装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to an 11% solid state image device using an internally amplified phototransistor as a pixel.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

近年、固体撮像装置に関しては、例えば高品位テレビジ
ョン用への応用等に対処するため、多画素化、更には高
感度化の方向へと開発が進められているが、従来のCO
D、MO3型撮像素子では、ランダムノイズ、アンプノ
イズ、転送ノイズ等の問題により、その開発は限界に達
しつつある。これを打開するために、画素内に増幅機能
を有する撮像素子を用いて、感度やS/N比を向上させ
ることが研究されている。かがる内部増幅機能を有する
光電変換素子を用いた固体撮像装置の一つとして、静電
誘導トランジスタ (Static Inductio
ntransistor、以下SITと略称する)を用
いたイメージセンサがある。
In recent years, solid-state imaging devices have been developed in the direction of increasing the number of pixels and even higher sensitivity in order to cope with applications such as high-definition televisions.
The development of D and MO3 type image sensors is reaching its limits due to problems such as random noise, amplifier noise, and transfer noise. In order to overcome this problem, research is underway to improve the sensitivity and S/N ratio by using an image sensor having an amplification function within the pixel. Static induction transistors are one of the solid-state imaging devices that use photoelectric conversion elements with internal amplification functions.
There is an image sensor using an SIT (transistor, hereinafter abbreviated as SIT).

第5図^は、SIT二次元イメージセンサの平面構造を
示す図で、第5回出)は、そのA−A ’線に沿った断
面構造を示す図である0図において、lはn6ソース領
域、2はn0ソース領域1を囲むように配置されたp°
ゲートaM域、3はn−エピタキシャル領域、4はn9
拡散層あるいは絶縁膜で形成された画素を分離するため
のアイソレーション領域であり、また5はドレイン領域
を構成する01基板で、6は単位画素を示している。
Figure 5^ is a diagram showing the planar structure of the SIT two-dimensional image sensor, and Figure 5) is a diagram showing the cross-sectional structure along the line A-A'. The region 2 is p° arranged so as to surround the n0 source region 1.
Gate aM region, 3 is n-epitaxial region, 4 is n9
This is an isolation region for isolating pixels formed of a diffusion layer or an insulating film, and 5 is an 01 substrate constituting a drain region, and 6 is a unit pixel.

そして、このように構成された単位画素6を構成するS
ITは、トランジスタ動作としてはn゛ソース領領域法
り出てn−エピタキシャル領域3を通りn゛ ドレイン
領域5に流れる電子電流を、p゛ゲーHI域2電位で変
調するようになっている。SITは通常のバイポーラト
ランジスタよりも高増幅率、低雑音性等の種々の優れた
特性を有しているものである。
Then, S constituting the unit pixel 6 configured in this way
The transistor operation of the IT is such that an electron current that protrudes from the n' source region, passes through the n' epitaxial region 3, and flows into the n' drain region 5 is modulated by the p' game HI region 2 potential. SIT has various superior characteristics such as higher amplification factor and lower noise than ordinary bipolar transistors.

またこのSITの光センサーとしての動作は、p゛ゲー
ト領域2に容量を介して結合した図示しないゲート電極
に、リセット時にn゛゛ソース域1に印加されたバイア
スより正のバイアスを印加し、このp゛ゲート領域2を
n°ソース領域1に対して順バイアスにして、正孔をn
゛ソース頌境域1掃き出す、その後ゲート電極に負バイ
アスを印加し、p“ゲート領域2をn°ソース領域1に
対して逆バイアスにする。そして光入射により発生した
正孔をp9ゲート領域2に蓄積する。この際、光発生電
子はn゛゛ソース域1又はn゛ ドレイン領域5に流れ
出る。読み出し時には、ゲート電位を正札蓄積状態の電
位より正にバイアスする。
In addition, the operation of this SIT as a photosensor involves applying a bias more positive than the bias applied to the n' source region 1 at the time of reset to a gate electrode (not shown) coupled to the p' gate region 2 through a capacitance. The p゛ gate region 2 is forward biased with respect to the n° source region 1, and the holes are
゛The source boundary region 1 is swept out, and then a negative bias is applied to the gate electrode, and the p'' gate region 2 is reverse biased with respect to the n° source region 1.Then, the holes generated by light incidence are transferred to the p9 gate region 2. At this time, the photogenerated electrons flow into the n' source region 1 or the n' drain region 5. At the time of reading, the gate potential is biased more positively than the potential in the genuine bill accumulation state.

これにより光発生電荷によるp゛ゲート電位変化分によ
って、n゛ソース領領域法らn゛ ドレイン領域へ流れ
る電子電流量が変調される。この電流の変化により、入
射光量を検出するのが、このSITの光センサとしての
光受光動作原理である。
As a result, the amount of electron current flowing from the n' source region to the n' drain region is modulated by the p' gate potential change due to photogenerated charges. The light receiving operation principle of this SIT as a photosensor is to detect the amount of incident light based on changes in this current.

この際、問題となるのは、リセット時の正孔のp゛ゲー
ト領域ら、n゛ソース領域の掃き出し動作である。一般
に拡散領域を正孔蓄積部としている縦形SIT、バイポ
ーラホトトランジスタ等においては、他の導電型の拡散
層に対するゲート又はベース拡散層が順方向バイアスと
なるように、容量を介してゲート電極に、あるいはベー
ス拡散層にパルス電圧を印加することにより、ゲートあ
るいはベース拡散層に蓄積された光発生[tiは、他の
導電型の拡散層に排出される。その際、ゲートあるいは
ベース拡散層に蓄積された電荷量が大きいほど、ゲート
あるいはベース拡散層と他の拡散層の順バイアスが大き
くなり、蓄積電荷は最初は大量に他の拡散層へ流出する
。十分長時間後には、ゲートあるいはベース拡散層と他
の拡散層はビルトイン電圧になり、リセットが終了する
が、ビルトイン電圧近くになると、順方向バイアスは小
さくなり、蓄積電荷の掃き出しも少なくなる。
At this time, the problem is the operation of sweeping out holes from the p gate region to the n source region at the time of reset. In general, in vertical SITs, bipolar phototransistors, etc. in which the diffusion region is used as a hole storage region, the gate electrode is connected to the gate electrode via a capacitor so that the gate or base diffusion layer is forward biased with respect to the diffusion layer of another conductivity type. Alternatively, by applying a pulse voltage to the base diffusion layer, the generated light [ti accumulated in the gate or base diffusion layer is discharged to the diffusion layer of another conductivity type. At this time, the larger the amount of charge accumulated in the gate or base diffusion layer, the greater the forward bias between the gate or base diffusion layer and other diffusion layers, and a large amount of accumulated charge initially flows out to other diffusion layers. After a sufficiently long period of time, the gate or base diffusion layer and other diffusion layers reach the built-in voltage and the reset is completed, but when the voltage approaches the built-in voltage, the forward bias becomes smaller and the amount of discharge of accumulated charges becomes smaller.

通常のTVモードのIHは約60μsecであり、この
時間では上記ホトトランジスタにおいては、リセット動
作が完了せず、蓄積電荷がゲートあるいはベース拡散層
に残ることになり、これは結局固体逼像装置としてみる
と、残像という現象になこの残像は固体撮像装置におけ
る問題点の一つであるが、従来よりこの残像の除去に関
しては種々の提案がなされている。例えば特開昭60−
232788号公報には、第6図へ〜(C1に示すよう
なプルーミング及び残、像に関する改善手段が開示され
ている。この公報開示のものは、SITホトトランジス
タを用いた固体撮像装置に関するものであるが、信号を
変調するための光発生電荷蓄積拡散領域を有する点では
、バイポーラホトトランジスタ等と同等なものである。
IH in normal TV mode is about 60 μsec, and in this time the reset operation is not completed in the above phototransistor, and accumulated charges remain in the gate or base diffusion layer, which ultimately causes the solid-state imaging device to fail. As can be seen, the phenomenon of afterimages is one of the problems in solid-state imaging devices, and various proposals have been made in the past regarding the removal of this afterimage. For example, JP-A-60-
No. 232788 discloses means for improving pluming, image retention, and imaging as shown in FIGS. However, it is equivalent to a bipolar phototransistor or the like in that it has a photogenerated charge accumulation/diffusion region for signal modulation.

第6図へにおいて、11−1.11−2.・・・・・・
11−翔nはマトリックス状に配置された画素であり、
12は各画素を構成する光信号増幅用SITで、そのゲ
ート13はキャパシタ14を介してゲート選択線16−
1゜・・・・・・16−mにつながっている。またゲー
ト13にはリセット動作を確実にするためのPMOSリ
セットトランジスタ15が接続されている。そしてこの
リセットトランジスタ15は、リセット電圧あるいはオ
ーバフロー電圧が印加されている線24に接続されてい
る、そして5IT12の電荷蓄積時あるいはリセット時
にリセットトランジスタ15のゲート電極に接続されて
いるゲート選択線23に印加される電圧と、線24の電
圧を適切に選定することにより、オーバフロー動作及び
リセット動作を確実にできるようにしている。なお第6
図^において、18−1  ・・・・・・1B−nはソ
ースライン、19−1.・・・・・19−nはソースラ
イン選択スイッチ、17は垂直走査回路、22は水平走
査回路、20は出力線を示している。
11-1.11-2.・・・・・・
11-Sho n is a pixel arranged in a matrix,
Reference numeral 12 denotes an optical signal amplification SIT constituting each pixel, and its gate 13 is connected to a gate selection line 16- through a capacitor 14.
1°...Connected to 16-m. Further, a PMOS reset transistor 15 is connected to the gate 13 to ensure a reset operation. The reset transistor 15 is connected to a line 24 to which a reset voltage or an overflow voltage is applied, and to a gate selection line 23 connected to the gate electrode of the reset transistor 15 during charge accumulation or resetting of the 5IT12. Appropriate selection of the applied voltages and the voltages on line 24 ensure overflow and reset operations. Furthermore, the 6th
In the figure ^, 18-1...1B-n are source lines, 19-1. ...19-n is a source line selection switch, 17 is a vertical scanning circuit, 22 is a horizontal scanning circuit, and 20 is an output line.

第6回出)は、画素の平面構造を示す図で、第6図(C
)は、そのA−A ’線に沿った断面図であり、図にお
いて、25はp゛ゲート拡散層、26はn9ソ一ス拡散
層、27はリセットトランジスタ15のドレイン用拡散
層、28はリセットトランジスタゲート電極、29は分
離領域である。
Figure 6 (C) is a diagram showing the planar structure of a pixel.
) is a cross-sectional view taken along the line A-A', and in the figure, 25 is a p gate diffusion layer, 26 is an n9 source diffusion layer, 27 is a drain diffusion layer of the reset transistor 15, and 28 is a The reset transistor gate electrode 29 is an isolation region.

この改善例においては、画素内にリセットトランジスタ
を配置してSIT受光素子のリセット動作を確実にする
ようにし、更に画素内にリセットトランジスタを形成し
た場合に画素寸法が大きくなり多画素化が困難になる欠
点を回避するため、4画素に対して1個のリセットトラ
ンジスタを配置するようにしている。
In this improvement example, a reset transistor is placed inside the pixel to ensure the reset operation of the SIT light-receiving element, and furthermore, when the reset transistor is formed inside the pixel, the pixel size increases and it is difficult to increase the number of pixels. In order to avoid this drawback, one reset transistor is arranged for four pixels.

(発明が解決しようとする課題〕 上記のようにSIT受光素子のリセット動作を確実にす
るためのリセットトランジスタを、4画素毎に1個形成
して共用させるように構成することにより、画素寸法の
増大を防止し多画素化を計ることは可能であるけれども
、プロセス上のホトリソグラフィー工程の位置合わせの
ばらつき等により、4個のSIT受光素子のゲート拡散
層と、リセットトランジスタのドレイン拡散層の距離が
ばらつき、それによりリセット、オーバフローの効率が
、4個の画素間においてそれぞれ変わってしまうという
欠点があった。
(Problems to be Solved by the Invention) As described above, by forming one reset transistor for every four pixels to ensure the reset operation of the SIT light-receiving element and making them shared, the pixel size can be reduced. Although it is possible to prevent the increase in pixels and increase the number of pixels, due to variations in alignment in the photolithography process, etc., the distance between the gate diffusion layer of the four SIT photodetectors and the drain diffusion layer of the reset transistor may vary. This has the disadvantage that the reset and overflow efficiencies vary among the four pixels.

本発明は、従来の内部増幅型ホトトランジスタを受光素
子として用いた固体撮像装置における上記問題点を解消
するためになされたもので、画素間のばらつきがなく、
且つ画素サイズを維持したまま残像が少なく多画素化を
可能とした固体撮像装置を提供することを目的とする。
The present invention has been made to solve the above-mentioned problems in solid-state imaging devices that use conventional internally amplified phototransistors as light receiving elements, and there is no variation between pixels.
Another object of the present invention is to provide a solid-state imaging device that has few afterimages while maintaining the pixel size and can have a large number of pixels.

〔課題を解決するための手段及び作用〕上記問題点を解
決するため、本発明は、光発生電荷を蓄積するゲート又
はベース拡散領域を有する内部増幅型ホトトランジスタ
からなる固体撮像装置において、前記ホトトランジスタ
を囲む電気的分離領域内又は該領域上に、前記ゲート又
はベース拡散領域と同型の拡散領域を形成し、これらの
拡散領域間に再拡散領域間を導通又は遮断するためのリ
セットスイッチ制御部を形成するものである。
[Means and operations for solving the problems] In order to solve the above problems, the present invention provides a solid-state imaging device comprising an internally amplified phototransistor having a gate or base diffusion region for accumulating photogenerated charges. A reset switch control unit that forms a diffusion region of the same type as the gate or base diffusion region in or on the electrical isolation region surrounding the transistor, and connects or disconnects the rediffusion region between these diffusion regions. It forms the

このように構成することにより、ゲート又はベース拡散
領域と、分II!l 61域内又は該領域上に形成され
た拡散領域と、再拡散領域間に形成されたリセットスイ
ッチ制御部とでリセットスイッチ用トランジスタが形成
されるので、リセットスイッチ用トランジスタを設ける
ことによる画素サイズの増大は防止され、多画素化が計
れる。またリセットスイッチ制御部により画素的開口部
の一部は遮蔽されるが、該制御部面積は画素面積に対し
て十分小さいため、開口率の低下は問題とならない。
By configuring it in this way, the gate or base diffusion region and the portion II! Since a reset switch transistor is formed by the diffusion region formed in or on the 61 area and the reset switch control section formed between the re-diffusion region, the pixel size can be reduced by providing the reset switch transistor. The increase in the number of pixels is prevented, and it is possible to increase the number of pixels. Further, although a part of the pixel-like aperture is blocked by the reset switch control section, the area of the control section is sufficiently small compared to the pixel area, so a reduction in the aperture ratio does not pose a problem.

また上記構成により形成されるリセットトランジスタは
、各画素毎に形成されるため各画素間における特性上の
ばらつきの発生は低減される。
Further, since the reset transistor formed with the above configuration is formed for each pixel, the occurrence of variations in characteristics between each pixel is reduced.

〔実施例〕〔Example〕

以下実施例について説明する。第1図(8)〜(C1は
、本発明に係る固体撮像装置に関する第1実施例を示す
図で、この実施例は、トレンチ分離領域を用いてリセッ
トスイッチ用トランジスタを形成するようにしたもので
ある。第1図^は、この実施例の平面図であり、31は
n”sITソース領域、32はp”sITゲート領域、
33はn−エピタキシャル層、34はトレンチ分離領域
であり、点線で囲んだ領域が単位画素を構成している点
は従来例と同じである。35はゲート領域32とトレン
チ分離領域34にオーバラップするように形成されたリ
セットスイッチ用MO3)ランジスタのゲート電極であ
り、36はリセットスイッチ用MO3)ランジスタのn
型チャネルドープ領域で、表面濃度は、l×1QI4〜
1.x 1Qlffc、−ff程度トナッテイル。
Examples will be described below. FIGS. 1(8) to (C1) are diagrams showing a first embodiment of the solid-state imaging device according to the present invention. In this embodiment, a reset switch transistor is formed using a trench isolation region. FIG. 1 is a plan view of this embodiment, in which 31 is an n"sIT source region, 32 is a p"sIT gate region,
33 is an n-epitaxial layer, 34 is a trench isolation region, and the region surrounded by dotted lines constitutes a unit pixel, which is the same as in the conventional example. 35 is the gate electrode of the reset switch MO3) transistor formed to overlap the gate region 32 and the trench isolation region 34, and 36 is the n of the reset switch MO3) transistor.
type channel doped region, the surface concentration is l×1QI4~
1. x 1Qlffc, -ff degree tonatail.

第1回出)は、第1図へのA−A’線に沿った断面図で
、37はn’sITドレイン用基板である。
1) is a sectional view taken along line AA' in FIG. 1, and 37 is a substrate for n'sIT drain.

第1図tB)において円で囲んだ領域内にリセットスイ
ッチ用MO3)ランジスタが形成されているが、その部
分の拡大図を第1図(C1に示す、第1図C+において
、38はリセットスイッチ用MOSトランジスタのゲー
ト寒色縁膜で、その上に前記ゲート電極35が配置され
ている。40は選択的に埋め込まれたp゛型半導体領域
、41はトレンチ、42はトレンチ内面に形成された絶
縁膜、43はトレンチ内に埋め込み形成された導電体よ
りなる領域で、n−エピタキシャル層33とは絶縁膜4
2で分離された構造となっている。そしてp°ゲーHp
域32.p”型半導体領域40.ゲート電極35.n型
チャネルドープ領域36とでリセットスイッチ用MO3
)ランジスタが構成されている。
In Fig. 1 tB), a reset switch MO3) transistor is formed in the circled area, and an enlarged view of that part is shown in Fig. 1 (C1). In Fig. 1 C+, 38 is a reset switch. 40 is a selectively buried p-type semiconductor region, 41 is a trench, and 42 is an insulating film formed on the inner surface of the trench. The film 43 is a region made of a conductor buried in the trench, and the n-epitaxial layer 33 is the insulating film 4.
It has a structure separated by 2. And p° game HP
Area 32. P'' type semiconductor region 40, gate electrode 35, n type channel doped region 36 and MO3 for reset switch.
) consists of transistors.

次にこのように構成された固体撮像装置における光電変
換動作について説明する。まず信号読み出し時には、p
′″ゲート領域32のゲート電位を蓄積時よりも上げ、
SITを導通状態とする。この時、リセットスイッチ用
MOSトランジスタのゲート電極35に印加する電位は
、このリセットスイッチ用MO3)ランジスタが非導通
状態になる電位に設定する。
Next, a photoelectric conversion operation in the solid-state imaging device configured as described above will be explained. First, when reading the signal, p
''The gate potential of the gate region 32 is raised higher than during storage,
Make SIT conductive. At this time, the potential applied to the gate electrode 35 of the reset switch MOS transistor is set to a potential at which the reset switch MO3) transistor becomes non-conductive.

信号読み出し後は、画素SITが新たに光電荷蓄積可能
状態になるようにリセットされる。画素SITのリセッ
トは、通常はゲート領域32の電位を上昇させることに
より行われるが、本発明においては、リセットスイッチ
用MOSトランジスタのゲート電極35に印加する電位
を、該MO3)ランジスタがオン状態になるように設定
して行う。
After reading out the signal, the pixel SIT is reset to a new state in which photocharge accumulation is possible. The pixel SIT is normally reset by increasing the potential of the gate region 32, but in the present invention, the potential applied to the gate electrode 35 of the reset switch MOS transistor is changed so that the MO3) transistor is turned on. Set it so that it is done.

この時S[Tのp゛ゲート領域32はトレンチ内の導電
体領域43の電位(リセット電位)となる。またこの際
、リセットに要する時間は、リセットスイッチ用MO3
)ランジスタがオフからオンに遷移する時間、及びゲー
ト領域32がリセット電位に充電される時間の和となる
が、数n sec程度であり、十分高速にリセット可能
となる。
At this time, the p gate region 32 of S[T becomes the potential of the conductor region 43 in the trench (reset potential). In addition, at this time, the time required for reset is MO3 for the reset switch.
) The sum of the time for the transistor to transition from OFF to ON and the time for the gate region 32 to be charged to the reset potential is approximately several nanoseconds, and can be reset at a sufficiently high speed.

光信号蓄積時は、通常のSITの動作と同しく、ゲート
領域32はn゛ソースSN域31に対して逆バイアス状
態に保たれる。この時、リセットスイッチ用MO5)ラ
ンジスタのゲート電位は、ゲーHI域32に蓄積された
過剰な正札を分離領域34の導電体領域43に排出する
電位に設定しておく、このように設定することにより、
本実施例の画素構造は、画素サイズを増加させることな
く耐ブルーミング特性に対しても優れた特性を得ること
ができる。
During optical signal accumulation, the gate region 32 is maintained in a reverse bias state with respect to the n' source SN region 31, as in normal SIT operation. At this time, the gate potential of the MO5 transistor for the reset switch is set to a potential that discharges the excess genuine bills accumulated in the gate HI region 32 to the conductor region 43 of the separation region 34. According to
The pixel structure of this example can also provide excellent blooming resistance without increasing the pixel size.

上記実施例において、トレンチ内の導電体領域43は、
p゛型半導体領域40が十分低抵抗の場合には、絶縁体
であってもよい、またトレンチ内の絶縁膜42は、この
絶縁膜42に起因する応力、及び導電体領域43がn−
エピタキシャル層33に及ぼす電位等を考慮した最適な
厚さに設定される。
In the above embodiment, the conductor region 43 in the trench is
If the p-type semiconductor region 40 has a sufficiently low resistance, it may be an insulator, and the insulating film 42 in the trench is free from the stress caused by this insulating film 42 and the conductive region 43 from n-
The optimum thickness is set in consideration of the potential exerted on the epitaxial layer 33, etc.

この実施例特有の効果としては、トレンチ41内に埋め
込まれる導電体領域43はシリコンに限る必要はなく、
高融点金属等のシリコンより抵抗率の低い物質が使用可
能であり、したがってかかる物質を用いた場合には、よ
り高速に安定してリセット電位の印加が可能になる点が
あげられる。またトレンチ分離法は、メモリー分野で高
度な技術開発が行われており、その(# II性のある
プロセスが使えるという利点も有する。
The unique effect of this embodiment is that the conductor region 43 buried in the trench 41 is not limited to silicon;
It is possible to use a substance having a resistivity lower than that of silicon, such as a high melting point metal, and therefore, when such a substance is used, it is possible to apply a reset potential more quickly and stably. In addition, the trench isolation method has been highly developed in the memory field, and has the advantage of being able to use a process that is compatible with this technology.

第2図へ〜(C1は、本発明の第2実施例を示す図で、
この実施例も、トレンチ分itI eI域を用いてリセ
ットスイッチ用トランジスタを形成するようにしたもの
である。第2図^は、この実施例の平面図であり、51
はn″SITSITソース領域p0SITゲート領域、
53はn−エピタキシャル層、54はトレンチ分#領域
であり、点線で囲んだ領域が単位画素を構成している点
は従来例と同じである。第2回出)は、第2図四のA−
A ’線に沿った断面図で、55はn”sITドレイン
用基板基板る。
To Figure 2 ~ (C1 is a diagram showing the second embodiment of the present invention,
This embodiment also uses the trench itI eI region to form a reset switch transistor. Figure 2 is a plan view of this embodiment, with 51
is n″SITSIT source region p0SIT gate region,
53 is an n-epitaxial layer, 54 is a trench region #, and the point that the region surrounded by the dotted line constitutes a unit pixel is the same as in the conventional example. 2nd issue) is A- in Figure 2, 4.
In the cross-sectional view taken along line A', 55 denotes an n''sIT drain substrate.

第2回出)において円で囲んだ領域内にリセットスイッ
チ用MO3)ランジスタが形成されているが、その部分
の拡大図を第2図(C1に示す、第2図(C1において
、56a、56bは、トレンチ分離領域54内において
離間して配置された2つのトレンチであり、57は該ト
レンチ内面に形成された絶縁膜で、該絶縁膜57はリセ
ットスイッチ用MOSトランジスタのゲート絶縁膜とし
て機能させるため、p・ゲート絶縁膜52と接触して形
成される。58はトレンチ内に形成された導電体よりな
る領域であり、リセ。
The reset switch MO3) transistor is formed in the area surrounded by a circle in the second issue), and an enlarged view of that part is shown in Figure 2 (C1). are two trenches arranged apart from each other in the trench isolation region 54, and 57 is an insulating film formed on the inner surface of the trench, and the insulating film 57 functions as a gate insulating film of a MOS transistor for a reset switch. Therefore, it is formed in contact with the p-gate insulating film 52. Reference numeral 58 is a region made of a conductor formed in the trench, and is a recess.

トスイッチ用MO3I−ランジスタのゲー)111jと
して機能する。59は2つのトレンチ56a、56bに
接触して形成されたリセットスイッチ用MOSトランジ
スタのドレイン層で、p1ゲート6N域52と同タイプ
の不純物拡散層で形成されている。60はリセットスイ
ッチ用MOSトランジスタの闇値電圧■ア調整用イオン
注入拡散層である。
MO3I-transistor gate 111j for switching. Reference numeral 59 denotes a drain layer of a reset switch MOS transistor formed in contact with the two trenches 56a and 56b, and is formed of the same type of impurity diffusion layer as the p1 gate 6N region 52. 60 is an ion-implanted diffusion layer for adjusting the dark voltage of the reset switch MOS transistor.

このように構成された固体撮像装置の動作は、第1実施
例と同様に、光電荷蓄積期間中は読み出し時に不要な正
孔を、ゲート領域52からリセットスイッチ用MOSト
ランジスタのドレイン層59へ該トランジスタを介して
オーバフローさせ、またリセット時には、ゲート領域5
2とドレイン層59の電位を同じにしてリセットを行う
The operation of the solid-state imaging device configured as described above is similar to the first embodiment, in which holes unnecessary during readout are transferred from the gate region 52 to the drain layer 59 of the reset switch MOS transistor during the photocharge accumulation period. overflow through the transistor, and at the time of reset, the gate region 5
Resetting is performed by making the potentials of the drain layer 59 and the drain layer 59 the same.

この実施例の特有の効果としては、リセットスイッチ用
MO3)ランジスタのゲート電極を2つの隣接したトレ
ンチ内に形成し、隣接した2つのトレンチ間に形成した
ドレイン層を隣接した2画素のリセットスイッチ用MO
3)ランジスタに共用させているため、−層画素内開口
面積を大きくできる点があげられる。
A unique effect of this embodiment is that the gate electrode of the MO3) transistor for the reset switch is formed in two adjacent trenches, and the drain layer formed between the two adjacent trenches is used for the reset switch of two adjacent pixels. M.O.
3) Since it is shared by the transistor, the aperture area within the negative layer pixel can be increased.

第3図^、cB)は、本発明の第3実施例を示す図で、
この実施例は拡散層分離領域を用いてリセットスイッチ
用MOSトランジスタを形成するようにしたものである
。第3図囚は、この実施例の平面図であり、61はn″
SITSITソース領域pゝSITゲート領域、63は
n−エピタキシャル層、64は拡散層分離領域であり、
点線で囲んだ領域が単位画素を構成している点は従来例
と同じである。
FIG. 3^, cB) is a diagram showing a third embodiment of the present invention,
In this embodiment, a reset switch MOS transistor is formed using a diffusion layer isolation region. Figure 3 is a plan view of this embodiment, and 61 is n''
SITSIT source region pSIT gate region, 63 is an n-epitaxial layer, 64 is a diffusion layer isolation region,
The point that the area surrounded by the dotted line constitutes a unit pixel is the same as in the conventional example.

65はゲート領域62と拡散層分離領域64にオーバラ
ップするように形成されたリセットスイッチ用MOSト
ランジスタのゲート電極である。
65 is a gate electrode of a reset switch MOS transistor formed so as to overlap the gate region 62 and the diffusion layer isolation region 64.

第3図(B+は、第31囚のA−A ’線に沿った断面
図で、66はn”sITドレイン用基板基板7はリセッ
トスイッチ用MOSトランジスタのゲート絶縁膜、68
は拡散層分離領域64中に形成された、ゲート領域62
と同じタイプのりセントスイッチ用MOSトランジスタ
のドレイン層である。また69はリセットスイッチ用M
OSトランジスタの閾値電圧■ア調整用イオン注入拡散
層であり、ゲート領域62.ドレイン層68.ゲート電
極65.拡散層69等によりリセットスイッチ用MOS
トランジスタを構成している。
FIG. 3 (B+ is a cross-sectional view taken along the line A-A' of the 31st prisoner, 66 is the n''sIT drain substrate substrate 7 is the gate insulating film of the reset switch MOS transistor, 68
is the gate region 62 formed in the diffusion layer isolation region 64.
This is the drain layer of the same type of MOS transistor for the centrifugal switch. Also, 69 is M for the reset switch.
This is an ion implantation diffusion layer for adjusting the threshold voltage of the OS transistor, and the gate region 62. Drain layer 68. Gate electrode 65. MOS for reset switch by diffusion layer 69 etc.
It constitutes a transistor.

このように構成された固体撮像装置の動作は、第1実施
例と同様に、光電荷蓄積期間中は、読み出し時に不要な
正札を、ゲート領域62から該ゲート領域62と同種の
拡散ドレイン層68へ、リセットスイッチ用MO3)ラ
ンジスタを介してオーバフローさせ、またリセット時に
は、ゲート領域62とドレインl16Bの電位を同じに
して、リセットを行う。
The operation of the solid-state imaging device configured in this way is similar to that of the first embodiment. During the photocharge accumulation period, an unnecessary genuine tag is transferred from the gate region 62 to the diffused drain layer 68 of the same type as the gate region 62. (2) Overflow is caused through the reset switch MO3) transistor, and at the time of reset, the potentials of the gate region 62 and the drain l16B are made the same, and the reset is performed.

この実施例特有の効果としては、実績のある拡散法のみ
で形成可能であり、安定性に優れた固体撮像装置が得ら
れる点があげられる。
A unique advantage of this embodiment is that it can be formed using only the well-proven diffusion method and that a solid-state imaging device with excellent stability can be obtained.

第4図は、本発明の第4実施例のリセットスイッチ用M
OSトランジスタ部分の構成を示す断面図である。この
実施例は第3実施例と同様に拡散要分M6M域を用いて
リセットスイッチ用MOSトランジスタを形成するもの
であるが、そのトランジスタの構成が第3実施例と相違
するものである。
FIG. 4 shows a reset switch M according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a cross-sectional view showing the configuration of an OS transistor portion. In this embodiment, like the third embodiment, a reset switch MOS transistor is formed using the M6M diffusion region, but the structure of the transistor is different from the third embodiment.

すなわち第4図に示すように、第3実施例との差異は、
リセットスイッチ用MO3)ランジスタのドレイン層6
8を、拡散層分離領域64の外部に一部突出して形成さ
せている点である。このようにドレイン層68を形成す
ることにより、リセットスイッチ用MO3)ランジスタ
の闇値電圧■、が正確にイオン注入拡散層69により制
御できるようになる。その他の動作については第3実施
例と全く同様であるので省略する。
That is, as shown in FIG. 4, the difference from the third embodiment is as follows.
MO3 for reset switch) Drain layer 6 of transistor
8 is formed so as to partially protrude outside the diffusion layer separation region 64. By forming the drain layer 68 in this manner, the dark voltage (2) of the reset switch MO3 transistor can be accurately controlled by the ion implantation diffusion layer 69. The other operations are completely the same as those in the third embodiment, and will therefore be omitted.

以上第1〜第4実施例においては、光電変換素子として
SITを用いたものを示したが、拡散層構造をもつゲー
トあるいはベース部を有する他の光電変換素子を用いた
固体撮像装置にも、同様に通用可能である。またリセッ
トスイッチ用MOSトランジスタの形成位置は、第1回
^、第2図八。
In the first to fourth embodiments above, an SIT was used as the photoelectric conversion element, but solid-state imaging devices using other photoelectric conversion elements having a gate or base portion with a diffusion layer structure may also be used. It is equally applicable. Also, the formation position of the reset switch MOS transistor is shown in Figure 1 ^ and Figure 2 8.

第3図囚に示した位置に限定されるものではなく、画素
の開口率が上がるように適当な位置に変えられるもので
ある。
The position is not limited to the one shown in FIG. 3, but can be changed to an appropriate position so as to increase the aperture ratio of the pixel.

また各実施例におけるリセットスイッチ用MOSトラン
ジスタのゲート電掻の配線は、バイアスを適切に選択す
れば、SITゲート領域に容量を介して接続する画素用
の本来のゲート電極線と共通にすることも可能である。
Furthermore, if the bias is appropriately selected, the wiring for the gate electrode of the MOS transistor for the reset switch in each embodiment can be made common to the original gate electrode line for the pixel that is connected to the SIT gate region via a capacitor. It is possible.

また上記各実施例においては、リセット時にSITゲー
ト領域に印加される電圧をリセット電位としたが、SI
Tを容量的にリセットする従来方法と組み合わせること
により、必ずしもリセット電位にする必要はなく、要は
一定電位にSITゲートjiJt域が充電されるように
構成すれば十分である。
Further, in each of the above embodiments, the voltage applied to the SIT gate region at the time of reset was set as the reset potential;
By combining this with the conventional method of capacitively resetting T, it is not necessarily necessary to set it to a reset potential; in short, it is sufficient to configure the SIT gate jiJt region to be charged to a constant potential.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上実施例に基づいて説明したように、本発明によれば
、各画素を構成する内部増幅型ホトトランジスタをリセ
ットするためのリセットスイッチ手段を各画素に形成し
たので、残像がなくなり高速読み出しにおいても良好な
画像が得られる。
As described above based on the embodiments, according to the present invention, a reset switch means is formed in each pixel for resetting the internal amplification type phototransistor that constitutes each pixel, so that there is no afterimage and even in high-speed readout. A good image can be obtained.

また分離領域内又はその上部にリセットスイッチ手段の
一部を配置するようにしたので、画素寸法はリセットス
イッチ手段を設けない構成のものと殆ど変わらず、した
がって多画素化が可能である。
Further, since a part of the reset switch means is disposed within or above the separation region, the pixel size is almost the same as that of a configuration in which no reset switch means is provided, and therefore, it is possible to increase the number of pixels.

またリセットスイッチ手段は各画素毎に形成されるため
各画素間における特性上のばらつきの発生は低減される
Further, since the reset switch means is formed for each pixel, the occurrence of variations in characteristics between each pixel is reduced.

更にまたリセットスイッチ手段をMOSトランジスタで
構成し、ゲート電位を適切に選定することにより耐ブル
ーミング性も向上させることができる。
Furthermore, blooming resistance can also be improved by configuring the reset switch means with a MOS transistor and appropriately selecting the gate potential.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図^は、本発明に係る固体撮像装置の第1実施例の
平面図、第1図(Blは、第1図へのA−A ’線に沿
った断面図、第1図FC+は、第3図+81の一部拡大
図、第2図^は、本発明の第2実施例の平面間、第2図
(Blは、第2図へのA−A ’線に沿った断面図、第
2図(C)は、第2図(Blの一部拡大図、第3図へは
、本発明の第3実施例の平面図、第3図+81は、第3
図(8)のA−A ’線に沿った断面図、第4図は、本
発明の第4実施例の主要部の断面図、第5図(1’ll
、fBlは、一般のSIT二次元イメージセンサの平面
図及び断面図、第6図^は、従来の残像を改善した固体
撮像装置の回路構成図、第6図tB+は、その画素の平
面構造図、第6図(C1は、第6図FB)のA−A ’
線に沿った断面図である。 図において、31.51.61はn’ S ITソース
81域、32.52.62はp”SITゲ−1−領域、
33.53゜63はn−エピタキシャル層、34.54
はトレンチ分!領域、35.65はリセットスインチ用
Mosトランジスタゲート電極、36はn型チャネルド
ープhI域、40はp゛半導体領域、41.56a、 
56bはトレンチ、42は絶縁膜、43はトレンチ内導
電体領域、58はゲート電極、59はドレイン領域、6
8はドレイン層を示す。 特許出願人 オリンパス光学工業株式会社第5図 (B) 第3図 第4図 第6図 (A) 2フ
FIG. 1^ is a plan view of the first embodiment of the solid-state imaging device according to the present invention, FIG. , FIG. 3 is a partially enlarged view of 81, and FIG. , FIG. 2(C) is a partially enlarged view of FIG. 2 (Bl), FIG. 3 is a plan view of the third embodiment of the present invention, and FIG.
FIG. 4 is a cross-sectional view of the main part of the fourth embodiment of the present invention, and FIG.
, fBl are a plan view and a cross-sectional view of a general SIT two-dimensional image sensor, FIG. 6 is a circuit configuration diagram of a conventional solid-state imaging device with improved afterimages, and FIG. 6 tB+ is a planar structural diagram of its pixel. , A-A' in Fig. 6 (C1 is Fig. 6 FB)
It is a sectional view along the line. In the figure, 31.51.61 is the n' SIT source 81 area, 32.52.62 is the p'' SIT source 81 area,
33.53°63 is n-epitaxial layer, 34.54
is for trench! 35.65 is a reset switch Mos transistor gate electrode, 36 is an n-type channel doped hI region, 40 is a p semiconductor region, 41.56a,
56b is a trench, 42 is an insulating film, 43 is a conductor region in the trench, 58 is a gate electrode, 59 is a drain region, 6
8 indicates a drain layer. Patent applicant: Olympus Optical Industry Co., Ltd. Figure 5 (B) Figure 3 Figure 4 Figure 6 (A) 2nd floor

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、光発生電荷を蓄積するゲート又はベース拡散領域を
有する内部増幅型ホトトランジスタからなる固体撮像装
置において、前記ホトトランジスタを囲む電気的分離領
域内又は該領域上に、前記ゲート又はベース拡散領域と
同型の拡散領域を形成し、これらの拡散領域間に両拡散
領域間を導通又は遮断するためのリセットスイッチ制御
部を形成したことを特徴とする固体撮像装置。 2、前記電気的分離領域は、トレンチ法により形成され
た溝分離部で構成されていることを特徴とする請求項1
記載の固体撮像装置。 3、前記電気的分離領域は、前記ゲート又はベース拡散
領域と逆タイプの拡散層で構成されていることを特徴と
する請求項1記載の固体撮像装置。 4、前記リセットスイッチ制御部は、MOSトランジス
タのゲート部で構成されていることを特徴とする請求項
1記載の固体撮像装置。
[Scope of Claims] 1. In a solid-state imaging device consisting of an internally amplified phototransistor having a gate or base diffusion region for accumulating photogenerated charges, in or on an electrical isolation region surrounding the phototransistor, the A solid-state imaging device characterized in that a diffusion region of the same type as a gate or base diffusion region is formed, and a reset switch control section is formed between these diffusion regions to conduct or cut off conduction between both diffusion regions. 2. Claim 1, wherein the electrical isolation region is comprised of a groove isolation portion formed by a trench method.
The solid-state imaging device described. 3. The solid-state imaging device according to claim 1, wherein the electrical isolation region is comprised of a diffusion layer of a type opposite to that of the gate or base diffusion region. 4. The solid-state imaging device according to claim 1, wherein the reset switch control section is comprised of a gate section of a MOS transistor.
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