JPH04207043A - 電荷転送装置 - Google Patents
電荷転送装置Info
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- JPH04207043A JPH04207043A JP2340371A JP34037190A JPH04207043A JP H04207043 A JPH04207043 A JP H04207043A JP 2340371 A JP2340371 A JP 2340371A JP 34037190 A JP34037190 A JP 34037190A JP H04207043 A JPH04207043 A JP H04207043A
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- JP
- Japan
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- insulating film
- gate insulating
- transistor
- mos transistor
- gate
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- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 5
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［発明の目的］
（産業上の利用分野）
本発明は、電荷結合素子（以下、ＣＣＤと略記する）を
用いた電荷転送装置に係わり、特に出力アンプ部の改良
をはかった電荷転送装置に関する。
用いた電荷転送装置に係わり、特に出力アンプ部の改良
をはかった電荷転送装置に関する。
（従来の技術）
近年、ビデオカメラや電子スチルカメラ等の撮像デバイ
スとして、ＣＣＤを用いた固体撮像装置が使用されてい
る。この装置は、光を電気信号（信号電荷）に変換する
光電変換部、光電変換部で得られた信号電荷を転送する
電荷転送部、及び電荷転送部により転送された信号電荷
を取出す信号出力部とからなり、電荷転送部としてＣＣ
Ｄが用いられている。
スとして、ＣＣＤを用いた固体撮像装置が使用されてい
る。この装置は、光を電気信号（信号電荷）に変換する
光電変換部、光電変換部で得られた信号電荷を転送する
電荷転送部、及び電荷転送部により転送された信号電荷
を取出す信号出力部とからなり、電荷転送部としてＣＣ
Ｄが用いられている。
この種の固体撮像装置では、特に高感度化が望まれてお
り、高感度化の一貫として、ＣＣＤの出力アンプとして
用いられるフローティング・デイフュージョン・アンプ
（以下、ＦＤＡと略記する）の高感度化が考えられる。
り、高感度化の一貫として、ＣＣＤの出力アンプとして
用いられるフローティング・デイフュージョン・アンプ
（以下、ＦＤＡと略記する）の高感度化が考えられる。
従来、ＦＤＡを構成するＭＯＳトランジスタは、ＣＯＤ
の転送電極と同時にゲート電極が形成され、そのゲート
絶縁膜はＣＣＤのゲート絶縁膜と共通である。ＣＣＤの
ゲート絶縁膜は耐圧、その他の理由によりあまり薄くす
ることはできず、このためＭＯＳトランジスタのゲート
絶縁膜もあまり薄くすることはできない。
の転送電極と同時にゲート電極が形成され、そのゲート
絶縁膜はＣＣＤのゲート絶縁膜と共通である。ＣＣＤの
ゲート絶縁膜は耐圧、その他の理由によりあまり薄くす
ることはできず、このためＭＯＳトランジスタのゲート
絶縁膜もあまり薄くすることはできない。
感度を高める手法として、ＦＤＡのＭＯＳトランジスタ
の微細化を行い、不要容量（感度は不要容量に反比例す
る）を小さくすることが考えられる。ところが、ゲート
絶縁膜を薄くてきないことから、トランジスタの設計ル
ールに基づいてトランジスタを微細化することはできな
い。つまり、ゲート絶縁膜を薄くできないことから、Ｍ
ＯＳトランジスタの微細化を行って全体の不要容量を小
さくすることはできず、これが固体撮像装置の高感度化
を妨げる要因となっていた。また、ＭＯＳトランジスタ
におけるゲートとドレイン間の寄生容量も、固体撮像装
置の高感度化を妨げる要因となっていた。
の微細化を行い、不要容量（感度は不要容量に反比例す
る）を小さくすることが考えられる。ところが、ゲート
絶縁膜を薄くてきないことから、トランジスタの設計ル
ールに基づいてトランジスタを微細化することはできな
い。つまり、ゲート絶縁膜を薄くできないことから、Ｍ
ＯＳトランジスタの微細化を行って全体の不要容量を小
さくすることはできず、これが固体撮像装置の高感度化
を妨げる要因となっていた。また、ＭＯＳトランジスタ
におけるゲートとドレイン間の寄生容量も、固体撮像装
置の高感度化を妨げる要因となっていた。
（発明が解決しようとする課題）
このように従来、ＣＣＤ及び信号出力部からなる電荷転
送装置の出力アンプとして用いられるＦＤＡの出力感度
を高めるには限界かあり、これが固体撮像装置の高感度
化を妨げる要因となっていた。
送装置の出力アンプとして用いられるＦＤＡの出力感度
を高めるには限界かあり、これが固体撮像装置の高感度
化を妨げる要因となっていた。
本発明は、上記事情を考慮してなされたもので、その目
的とするところは、出力アンプとして用いるＦＤＡの出
力感度の向上をはかることができ、固体撮像装置の高感
度化等に寄与し得る電荷転送装置を提供することにある
。
的とするところは、出力アンプとして用いるＦＤＡの出
力感度の向上をはかることができ、固体撮像装置の高感
度化等に寄与し得る電荷転送装置を提供することにある
。
［発明の構成コ
（課題を解決するための手段）
本発明は、ＣＣＤの出力アンプとして用いられるＦＤＡ
の改良により出力感度の向上をはかることにある。
の改良により出力感度の向上をはかることにある。
即ち本発明は、半導体基板上にゲート絶縁膜を介して複
数の転送電極を配列してなる電荷結合素子と、この電荷
結合素子の転送電荷を電圧信号に変換する浮遊拡散層と
、この浮遊拡散層で得られた電圧信号を増幅して出力す
るＭＯＳトランジスタからなる浮遊拡散層型増幅器とを
備えた電荷転送装置において、浮遊拡散層型増幅器を構
成するＭＯＳ）ランジスタのゲート絶縁膜の厚さを、電
荷結合素子のゲート絶縁膜の厚さよりも薄く形成してな
ることを特徴としている。
数の転送電極を配列してなる電荷結合素子と、この電荷
結合素子の転送電荷を電圧信号に変換する浮遊拡散層と
、この浮遊拡散層で得られた電圧信号を増幅して出力す
るＭＯＳトランジスタからなる浮遊拡散層型増幅器とを
備えた電荷転送装置において、浮遊拡散層型増幅器を構
成するＭＯＳ）ランジスタのゲート絶縁膜の厚さを、電
荷結合素子のゲート絶縁膜の厚さよりも薄く形成してな
ることを特徴としている。
また、本発明の望ましい実施態様としては、ＭＯ５Ｉ−
ランジスタのチャネルとソース・ドレイン領域の少なく
とも一方との間に、ソース・ドレイン領域よりも薄い濃
度の低濃度拡散層を形成したＬＤＤ構造を採用すること
を特徴としている。
ランジスタのチャネルとソース・ドレイン領域の少なく
とも一方との間に、ソース・ドレイン領域よりも薄い濃
度の低濃度拡散層を形成したＬＤＤ構造を採用すること
を特徴としている。
（作用）
本発明によれば、ＦＤＡを構成するＭＯＳ）ランジスタ
のゲート絶縁膜をＣＣＤのゲート絶縁膜よりも薄く形成
しているので、設計ルールに基づいてトランジスタの微
細化をはかることかでき、不要容量を小さくすることが
できる。
のゲート絶縁膜をＣＣＤのゲート絶縁膜よりも薄く形成
しているので、設計ルールに基づいてトランジスタの微
細化をはかることかでき、不要容量を小さくすることが
できる。
さらに、トランジスタとしてＬＤＤ構造を用いれば、不
要容量をさらに小さくすることができる。従って、ＦＤ
Ａにおける出力感度の向上をはかることができ、固体撮
像装置に適用すれば、感度の大幅な向上を達成すること
が可能となる。
要容量をさらに小さくすることができる。従って、ＦＤ
Ａにおける出力感度の向上をはかることができ、固体撮
像装置に適用すれば、感度の大幅な向上を達成すること
が可能となる。
（実施例）
以下、本発明の詳細を図示の実施例によって説明する。
第１図は本発明の一実施例に係わる電荷転送装置の出力
部の構成を示す模式図であり、ＦＤＡの初段ＭＯＳトラ
ンジスタとＣＣＤの基本構成を示している。
部の構成を示す模式図であり、ＦＤＡの初段ＭＯＳトラ
ンジスタとＣＣＤの基本構成を示している。
半導体基板１０の表面層には、浮遊拡散層用及びリセッ
トドレイン１２が形成されている。
トドレイン１２が形成されている。
基板１０上には、ＣＣＤの転送電極１３の最終段と浮遊
拡散層１１との間に出力ゲート１４が形成され、さらに
浮遊拡散層１１とリセットドレイン１２との間にリセッ
トゲート１５が形成されている。そして、浮遊拡散層１
１にはＦＤＡの初段ＭＯＳトランジスタ２０のゲート電
極２１が接続されている。
拡散層１１との間に出力ゲート１４が形成され、さらに
浮遊拡散層１１とリセットドレイン１２との間にリセッ
トゲート１５が形成されている。そして、浮遊拡散層１
１にはＦＤＡの初段ＭＯＳトランジスタ２０のゲート電
極２１が接続されている。
第２図は上記実施例装置に用いるＣＣＤの転送部とＭＯ
Ｓトランジスタ２０の具体的構造を示す断面図である。
Ｓトランジスタ２０の具体的構造を示す断面図である。
ＣＣＤ部には、第２図（ａ）に示すように、５ｉ０２膜
３１．ＳｉＮ膜３２及びＳｉＯ□膜３３の３層構造から
なるゲート絶縁膜の上に転送ゲート１３が設けられてい
る。
３１．ＳｉＮ膜３２及びＳｉＯ□膜３３の３層構造から
なるゲート絶縁膜の上に転送ゲート１３が設けられてい
る。
これに対し、ＭＯＳトランジスタ２０においては、第２
図（ｂ）に示すように、ＳｉＯ２膜３１の１層からなる
ゲート絶縁膜ρ上にゲート電極２１が設けられている。
図（ｂ）に示すように、ＳｉＯ２膜３１の１層からなる
ゲート絶縁膜ρ上にゲート電極２１が設けられている。
つまり、ＭＯＳトランジスタ２０においては、ゲート絶
縁膜がＣＣＤ部よりも薄くなっている。また、側壁絶縁
膜３４を形成して、ソース・ドレイン領域２２（２２ａ
、２２ｂ ）とチャネル領域との間に低濃度拡散層２３
（２３ａ、２３ｂ ）を形成したＬＤＤ構造のトラン
ジスタとなっている。
縁膜がＣＣＤ部よりも薄くなっている。また、側壁絶縁
膜３４を形成して、ソース・ドレイン領域２２（２２ａ
、２２ｂ ）とチャネル領域との間に低濃度拡散層２３
（２３ａ、２３ｂ ）を形成したＬＤＤ構造のトラン
ジスタとなっている。
なお、ＭＯＳトランジスタ２０の形成に際しては、トラ
ンジスタ形成領域の絶縁膜３２．３３を除去したのちゲ
ート電極２１を形成し、ゲート電極２１をマスクとして
イオン注入によりｎ−層２３を形成する。そして、絶縁
膜の堆積。
ンジスタ形成領域の絶縁膜３２．３３を除去したのちゲ
ート電極２１を形成し、ゲート電極２１をマスクとして
イオン注入によりｎ−層２３を形成する。そして、絶縁
膜の堆積。
全面エッチバック等により側壁絶縁膜３４を形成したの
ち、ゲート電極２１及び側壁絶縁膜３４をマスクとして
イオン注入によりｎ＋層２２を形成すればよい。
ち、ゲート電極２１及び側壁絶縁膜３４をマスクとして
イオン注入によりｎ＋層２２を形成すればよい。
ここで、ＬＤＤ構造とそうでないトランジスタの作用に
ついて、第３図を参照して説明する。
ついて、第３図を参照して説明する。
ＬＤＤ構造でないトランジスタは、第３図（ａ）に示す
ようにゲート電極２１の端部とｎ゛領域２２の端部とが
一致している。これに対して、ＬＤＤ構造のトランジス
タは、第３図（ｂ）に示すように、ゲート電極２１の端
部がｎ゛領域２２の端部よりも内側に位置する。このた
め、（ｂ）のトランジスタは （ａ）に比べて、ゲート
電極２１の端部における電気力線の数が少なくなるので
、寄生容量が小さいといえる。なお、従来のＬＤＤ構成
は微細化が目的であるか、本発明では初段トランジスタ
の寄生容量の緩和を目的としている。
ようにゲート電極２１の端部とｎ゛領域２２の端部とが
一致している。これに対して、ＬＤＤ構造のトランジス
タは、第３図（ｂ）に示すように、ゲート電極２１の端
部がｎ゛領域２２の端部よりも内側に位置する。このた
め、（ｂ）のトランジスタは （ａ）に比べて、ゲート
電極２１の端部における電気力線の数が少なくなるので
、寄生容量が小さいといえる。なお、従来のＬＤＤ構成
は微細化が目的であるか、本発明では初段トランジスタ
の寄生容量の緩和を目的としている。
第４図及び第５図は、それぞれＭＯＳトランジスタの端
部における平面図及び断面図を示している。第４図はゲ
ート絶縁膜の膜厚が厚く微細化できない従来のトランジ
スタであり、第５図は本実施例により１／に倍に微細化
されたトランジスタを示している。Ｗはトランジスタの
ゲート幅、Ｌはトランジスタのゲート長、Ｔはゲート絶
縁膜の厚さを表わす。トランジスタのゲート絶縁膜容量
はＷＸＬＸＩ／Ｔに正比例する。従って、１／に倍に微
細化されたトランジスタのゲート絶縁膜容量は ＷＬＫ １ １ ＥＯＸＸ Ｘ−Ｘ ＝ （Ｗｘ Ｌ Ｘ
Ｘ ＥＯｘ）ＫＫＴ Ｋ Ｔ で従来のトランジスタの１／に倍に減少する。
部における平面図及び断面図を示している。第４図はゲ
ート絶縁膜の膜厚が厚く微細化できない従来のトランジ
スタであり、第５図は本実施例により１／に倍に微細化
されたトランジスタを示している。Ｗはトランジスタの
ゲート幅、Ｌはトランジスタのゲート長、Ｔはゲート絶
縁膜の厚さを表わす。トランジスタのゲート絶縁膜容量
はＷＸＬＸＩ／Ｔに正比例する。従って、１／に倍に微
細化されたトランジスタのゲート絶縁膜容量は ＷＬＫ １ １ ＥＯＸＸ Ｘ−Ｘ ＝ （Ｗｘ Ｌ Ｘ
Ｘ ＥＯｘ）ＫＫＴ Ｋ Ｔ で従来のトランジスタの１／に倍に減少する。
但し、ＩＥｏｘはＳｉＯ２膜の誘電率とする。
このように本実施例によれば、ＣＣＤのゲート絶縁膜は
Ｓ ｉ ０２膜３１．ＳｉＮ膜３２及び５ｆ０２膜３３
の３層で形成し、ＦＤＡを構成する初段ＭＯ８）ランジ
スタ２０のゲート絶縁膜は５ｉＯｚ膜３１の１層で形成
しているので、ＭＯＳ）ランジスタ２０のゲート絶縁膜
はＣＯＤのゲート絶縁膜よりも薄くなる。このため、Ｌ
ＳＩの設計ルールに従ってトランジスタの微細化を容易
に達成することができ、トランジスタ２０における不要
容量を十分に小さくすることができる。さらに、トラン
ジスタ２０としてＬＤＤ構造を用いているので、寄生容
量等の不要容量をさらに小さくすることができる。従っ
て、ＦＤＡの出力感度の向上をはかることができ、これ
を固体撮像装置に適用すれば感度の大幅な向上を達成す
ることが可能となる。
Ｓ ｉ ０２膜３１．ＳｉＮ膜３２及び５ｆ０２膜３３
の３層で形成し、ＦＤＡを構成する初段ＭＯ８）ランジ
スタ２０のゲート絶縁膜は５ｉＯｚ膜３１の１層で形成
しているので、ＭＯＳ）ランジスタ２０のゲート絶縁膜
はＣＯＤのゲート絶縁膜よりも薄くなる。このため、Ｌ
ＳＩの設計ルールに従ってトランジスタの微細化を容易
に達成することができ、トランジスタ２０における不要
容量を十分に小さくすることができる。さらに、トラン
ジスタ２０としてＬＤＤ構造を用いているので、寄生容
量等の不要容量をさらに小さくすることができる。従っ
て、ＦＤＡの出力感度の向上をはかることができ、これ
を固体撮像装置に適用すれば感度の大幅な向上を達成す
ることが可能となる。
なお、本発明は上述した実施例に限定されるものではな
い。実施例では、ＣＣＤのゲート絶縁膜を３層構造にし
、ＭＯＳ）ランジスタのゲート絶縁膜を単層にしたが、
ＣＣＤのゲート絶縁膜は２層であってもよい。また、Ｃ
ＣＤ及びトランジスタの各ゲート絶縁膜を別工程により
形成して、トランジスタのゲート絶縁膜をＣＣＤのゲー
ト絶縁膜よりも薄く形成すれば、ＣＣＤのゲート絶縁膜
は単層であってもよい。その他、本発明の要旨を逸脱し
ない範囲で、種々変形して実施することができる。
い。実施例では、ＣＣＤのゲート絶縁膜を３層構造にし
、ＭＯＳ）ランジスタのゲート絶縁膜を単層にしたが、
ＣＣＤのゲート絶縁膜は２層であってもよい。また、Ｃ
ＣＤ及びトランジスタの各ゲート絶縁膜を別工程により
形成して、トランジスタのゲート絶縁膜をＣＣＤのゲー
ト絶縁膜よりも薄く形成すれば、ＣＣＤのゲート絶縁膜
は単層であってもよい。その他、本発明の要旨を逸脱し
ない範囲で、種々変形して実施することができる。
［発明の効果〕
以上詳述したように本発明によれば、ＣＣＤの出力アン
プとして用いられるＦＤＡを構成するＭＯＳトランジス
タのゲート絶縁膜をＣＣＤのゲート絶縁膜よりも薄く形
成し、該トランジスタの微細化をはかつているので、Ｆ
ＤＡの出力感度の向上をはかることができ、固体撮像装
置の高感度化等に寄与し得る電荷転送装置を実現するこ
とが可能となる。
プとして用いられるＦＤＡを構成するＭＯＳトランジス
タのゲート絶縁膜をＣＣＤのゲート絶縁膜よりも薄く形
成し、該トランジスタの微細化をはかつているので、Ｆ
ＤＡの出力感度の向上をはかることができ、固体撮像装
置の高感度化等に寄与し得る電荷転送装置を実現するこ
とが可能となる。
第１図は本発明の一実施例に係わる電荷転送装置の出力
部の構成を示す模式図、第２図は上記実施例装置に用い
たＣＣＤの転送部とＭＯＳトランジスタの構造を示す断
面図、第３図はＬＤＤ構造とそうでないトランジスタの
作用を説明するための模式図、第４図はＬＤＤ構造でな
いＭＯＳ）ランジスタの構成を示す図、第５図はＬＤＤ
構造のＭＯＳ）ランジスタの構成を示す図である。 １０・・・半導体基板、 １１・・・浮遊拡散層、 １２・・・リセットドレイン、− １３・・・転送電極、 １４・・・出力ゲート、 １５・・・リセットゲート、 ２０・・・ＭＯＳトランジスタ、 ２１・・・ゲート、 ２２・・・ソース・ドレイン領域、 ２３・・・低濃度拡散層、 ３１．３３・・・５ｉ０２膜、 ３２・・・ＳｉＮ膜、 ３４・・・側壁絶縁膜。 出願人代理人 弁理士 鈴 江 武 彦ＲＤ
Ｒ３ＯＧ 第１図 第２図 第 ３ 図 ＋ （ａ） 第４ □ （ａ） 第５ （ｂ） 図 （ｂ） 図
部の構成を示す模式図、第２図は上記実施例装置に用い
たＣＣＤの転送部とＭＯＳトランジスタの構造を示す断
面図、第３図はＬＤＤ構造とそうでないトランジスタの
作用を説明するための模式図、第４図はＬＤＤ構造でな
いＭＯＳ）ランジスタの構成を示す図、第５図はＬＤＤ
構造のＭＯＳ）ランジスタの構成を示す図である。 １０・・・半導体基板、 １１・・・浮遊拡散層、 １２・・・リセットドレイン、− １３・・・転送電極、 １４・・・出力ゲート、 １５・・・リセットゲート、 ２０・・・ＭＯＳトランジスタ、 ２１・・・ゲート、 ２２・・・ソース・ドレイン領域、 ２３・・・低濃度拡散層、 ３１．３３・・・５ｉ０２膜、 ３２・・・ＳｉＮ膜、 ３４・・・側壁絶縁膜。 出願人代理人 弁理士 鈴 江 武 彦ＲＤ
Ｒ３ＯＧ 第１図 第２図 第 ３ 図 ＋ （ａ） 第４ □ （ａ） 第５ （ｂ） 図 （ｂ） 図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 半導体基板上にゲート絶縁膜を介して複数の転送電極を
配列してなる電荷結合素子と、この電荷結合素子により
転送された信号電荷を電圧信号に変換する浮遊拡散層と
、この浮遊拡散層で得られた電圧信号を増幅して出力す
るＭＯＳトランジスタからなる浮遊拡散層型増幅器とを
備えた電荷転送装置において、 前記ＭＯＳトランジスタのゲート絶縁膜の厚さを前記電
荷結合素子のゲート絶縁膜の厚さよりも薄く形成してな
ることを特徴とする電荷転送装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2340371A JP2991488B2 (ja) | 1990-11-30 | 1990-11-30 | 電荷転送装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2340371A JP2991488B2 (ja) | 1990-11-30 | 1990-11-30 | 電荷転送装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04207043A true JPH04207043A (ja) | 1992-07-29 |
| JP2991488B2 JP2991488B2 (ja) | 1999-12-20 |
Family
ID=18336306
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2340371A Expired - Fee Related JP2991488B2 (ja) | 1990-11-30 | 1990-11-30 | 電荷転送装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2991488B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5357129A (en) * | 1992-12-28 | 1994-10-18 | Sharp Kabushiki Kaisha | Solid state imaging device having high-sensitivity and low-noise characteristics by reducing electrostatic capacity of interconnection |
| US6465819B2 (en) | 1998-08-25 | 2002-10-15 | Nec Corporation | Solid state imaging apparatus with transistors having different gate insulating film thickness and manufacturing method for the same |
| US6472255B1 (en) | 1998-02-04 | 2002-10-29 | Nec Corporation | Solid-state imaging device and method of its production |
-
1990
- 1990-11-30 JP JP2340371A patent/JP2991488B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5357129A (en) * | 1992-12-28 | 1994-10-18 | Sharp Kabushiki Kaisha | Solid state imaging device having high-sensitivity and low-noise characteristics by reducing electrostatic capacity of interconnection |
| US6472255B1 (en) | 1998-02-04 | 2002-10-29 | Nec Corporation | Solid-state imaging device and method of its production |
| US6465819B2 (en) | 1998-08-25 | 2002-10-15 | Nec Corporation | Solid state imaging apparatus with transistors having different gate insulating film thickness and manufacturing method for the same |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2991488B2 (ja) | 1999-12-20 |
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