JPH07297295A - Mos transistor structure and charge transfer device with it - Google Patents

Mos transistor structure and charge transfer device with it

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JPH07297295A
JPH07297295A JP6106034A JP10603494A JPH07297295A JP H07297295 A JPH07297295 A JP H07297295A JP 6106034 A JP6106034 A JP 6106034A JP 10603494 A JP10603494 A JP 10603494A JP H07297295 A JPH07297295 A JP H07297295A
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Abstract

PURPOSE:To provide a MOS transistor structure that realize a lower drain voltage without decrease of conversion ratio of output voltage to input voltage and decrease of margin of the output voltage. CONSTITUTION:An enhancement MOS transistor (A) is structured by forming a P type well region 14 that comprises a substrate with a two-layer structure of upper and lower layers, forming two N<++> type impurity regions 15 and 16 on a substrate surface side of P<+> type impurity region 14b of the upper layer of two layer structured P-type well region 14 and arranging a gate electrode 18 at the upper part of a channel region between these regions 15 and 16. A depletion type MOS transistor (B) is structured by forming 2 N<++> type impurity region 19 and 20 on the substrate surface side of P<+> type impurity region 14b, forming N<+> type impurity region 21 on the substrate surface side of channel region between these regions 15 and 16 and arranging a gate electrode 22 on it.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、MOSトランジスタ構
造およびこれを用いた電荷転送装置に関し、特にエンハ
ンスメント型MOSトランジスタとデプレッション型M
OSトランジスタとが同一の基板上に形成されたMOS
トランジスタ構造およびこれを用いて出力部を構成した
電荷転送装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a MOS transistor structure and a charge transfer device using the same, and more particularly to an enhancement type MOS transistor and a depletion type M transistor.
MOS with OS transistor formed on the same substrate
The present invention relates to a transistor structure and a charge transfer device having an output section using the transistor structure.

【0002】[0002]

【従来の技術】エンハンスメント型MOSトランジスタ
とデプレッション型MOSトランジスタとの組合せから
なるMOSトランジスタ回路は、一例として、固体撮像
装置の出力部を構成するソースフォロワ回路として用い
られている。ここで、エンハンスメント型MOSトラン
ジスタとは、ゲート電圧を閾値電圧以上に加えたとき、
はじめてドレイン電流が流れるタイプのMOSトランジ
スタであり、デプレッション型MOSトランジスタと
は、ゲートに電圧を加えなくてもドレイン電流が流れる
タイプのMOSトランジスタである。
2. Description of the Related Art A MOS transistor circuit composed of a combination of an enhancement type MOS transistor and a depletion type MOS transistor is used as a source follower circuit forming an output section of a solid-state image pickup device, for example. Here, the enhancement type MOS transistor means that when a gate voltage is applied to a threshold voltage or more,
It is a MOS transistor of a type in which a drain current flows for the first time, and a depletion type MOS transistor is a type of MOS transistor in which a drain current flows even if a voltage is not applied to the gate.

【0003】このエンハンスメント型MOSトランジス
タおよびデプレッション型MOSトランジスタを製造す
る場合、製造工程を共通化してコスト低減を図る狙いか
ら、両タイプのトランジスタを同一の基板上に形成した
MOSトランジスタ構造が一般的である。また、このM
OSトランジスタ構造において、エンハンスメント型M
OSトランジスタおよびデプレッション型MOSトラン
ジスタを形成するP型基板は単層で形成されていた。
In the case of manufacturing the enhancement type MOS transistor and the depletion type MOS transistor, a MOS transistor structure in which both types of transistors are formed on the same substrate is generally used in order to make the manufacturing process common and to reduce the cost. is there. Also, this M
Enhancement type M in the OS transistor structure
The P-type substrate forming the OS transistor and the depletion type MOS transistor is formed of a single layer.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】ところで、固体撮像装
置においては、商品価値を高めるために、その出力部で
最も電圧の高いドレイン電圧の低電圧化を図っている。
しかしながら、エンハンスメント型MOSトランジスタ
およびデプレッション型MOSトランジスタを同一の基
板上に形成した従来のMOSトランジスタ構造では、ド
レイン電圧の低電圧化を図ると、ゲート電圧も低電圧に
なることから、特にエンハンスメント型MOSトランジ
スタにおいて、ゲート下のポテンシャルも浅くなるの
で、ホールのアキュムレーション化が生じることにな
る。
By the way, in the solid-state image pickup device, in order to increase the commercial value, the drain voltage having the highest voltage at the output portion is made to be low.
However, in the conventional MOS transistor structure in which the enhancement-type MOS transistor and the depletion-type MOS transistor are formed on the same substrate, when the drain voltage is reduced, the gate voltage also becomes low. In the transistor, the potential under the gate also becomes shallow, which causes accumulation of holes.

【0005】ここに、アキュムレーションとは、MOS
構造において、酸化膜に接する半導体界面に多数キャリ
アが多く集まる現象を言う。したがって、従来のMOS
トランジスタ構造では、ドレイン電圧の低電圧化を図る
と、入力電圧に対する出力電圧の変換割合(ゲイン)が
大幅に低下するという問題があった。また、ドレイン電
圧の電源バラツキおよびポテンシャルバラツキ等による
出力電圧のマージンが無くなり、安定した出力電圧が保
証できなくなるという問題もあった。
Here, accumulation means MOS.
In the structure, this is a phenomenon in which majority carriers are concentrated at the semiconductor interface in contact with the oxide film. Therefore, conventional MOS
In the transistor structure, when the drain voltage is lowered, the conversion ratio (gain) of the output voltage with respect to the input voltage is significantly reduced. In addition, there is a problem that the output voltage margin due to the power supply variation of the drain voltage, the potential variation, and the like disappears, and a stable output voltage cannot be guaranteed.

【0006】本発明は、上記課題に鑑みてなされたもの
であり、その目的とするところは、入力電圧に対する出
力電圧の変換割合を低下させたり、出力電圧のマージン
を無くすことなくドレイン電圧の低電圧化を可能とした
MOSトランジスタ構造を提供することにある。
The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to reduce the drain voltage without decreasing the conversion ratio of the output voltage to the input voltage or eliminating the output voltage margin. It is to provide a MOS transistor structure capable of voltage conversion.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明によるMOSトラ
ンジスタ構造では、基板が上下2層構造のP型基板から
なり、この2層構造のP型基板の上層の表面側に形成さ
れた2つのN型不純物領域およびこの2つのN型不純物
領域間のチャネル領域の上方に配されたゲート電極によ
ってエンハンスメント型MOSトランジスタが構成され
る一方、2層構造のP型基板の上層の表面側に形成され
た2つのN型不純物領域、この2つのN型不純物層間の
チャネル領域の表面側に形成されたN型不純物領域およ
びこのN型不純物領域の上方に配されたゲート電極によ
ってデプレッション型MOSトランジスタが構成されて
いる。
In the MOS transistor structure according to the present invention, the substrate is a P-type substrate having an upper and lower two-layer structure, and two Ns formed on the surface side of the upper layer of the P-type substrate having the two-layer structure. An enhancement-type MOS transistor is formed by the gate-type impurity region and the gate electrode disposed above the channel region between the two N-type impurity regions, while it is formed on the surface side of the upper layer of the P-type substrate having the two-layer structure. A depletion type MOS transistor is constituted by the two N-type impurity regions, the N-type impurity region formed on the surface side of the channel region between the two N-type impurity layers, and the gate electrode arranged above the N-type impurity region. ing.

【0008】[0008]

【作用】上記構成のMOSトランジスタ構造において、
例えば2層構造の上層の不純物濃度が下層のそれよりも
濃く設定されていると、ドレイン電圧を低電圧化したと
き、エンハンスメント型MOSトランジスタでは、上層
の作用によってゲート下のポテンシャルが変化しない。
したがって、ホールのアキュムレーション化を防止でき
る。一方、デプレッション型MOSトランジスタでは、
2層化構造により、基板電圧を一定としたときの最大ポ
テンシャルと最小ポテンシャルの合わせ込みが容易にな
る。
In the MOS transistor structure having the above structure,
For example, if the impurity concentration of the upper layer of the two-layer structure is set higher than that of the lower layer, the potential under the gate does not change in the enhancement type MOS transistor due to the action of the upper layer when the drain voltage is lowered.
Therefore, it is possible to prevent accumulation of holes. On the other hand, in the depletion type MOS transistor,
The two-layer structure facilitates matching of the maximum potential and the minimum potential when the substrate voltage is constant.

【0009】[0009]

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細
に説明する。図6は、本発明が適用される例えばインタ
ーライン転送方式のCCD型固体撮像装置の一例を示す
構成図である。図6において、2次元配列されて入射光
を光電変換し、これによって得られる信号電荷を蓄積す
る複数個の光電変換素子61と、この複数個の光電変換
素子61の垂直列毎に配されて光電変換素子61から読
み出された信号電荷を垂直方向に転送する垂直転送レジ
スタ62とによって撮像部63が構成されている。
Embodiments of the present invention will now be described in detail with reference to the drawings. FIG. 6 is a configuration diagram showing an example of an interline transfer type CCD solid-state imaging device to which the present invention is applied. In FIG. 6, a plurality of photoelectric conversion elements 61 that are arranged two-dimensionally and photoelectrically convert incident light, and accumulate the signal charges obtained by the photoelectric conversion elements 61, and the plurality of photoelectric conversion elements 61 are arranged in each vertical column. An image pickup unit 63 is configured by a vertical transfer register 62 that vertically transfers the signal charges read from the photoelectric conversion element 61.

【0010】この撮像部63において、光電変換素子6
1は例えばフォトダイオードによって構成され、垂直転
送レジスタ62はCCDによって構成される。垂直転送
レジスタ62に移された信号電荷は、1走査線に相当す
る部分ずつ順に水平転送レジスタ64へ転送される。こ
の1走査線分の信号電荷は、水平転送レジスタ64によ
って順次水平方向に転送される。水平転送レジスタ64
の最終端には、転送されてきた信号電荷を検出する例え
ばFDA(Floating DiffusionAmplifier)からなる電荷
検出部65が配されている。
In this image pickup section 63, the photoelectric conversion element 6
1 is composed of a photodiode, for example, and the vertical transfer register 62 is composed of a CCD. The signal charges transferred to the vertical transfer register 62 are sequentially transferred to the horizontal transfer register 64 in units corresponding to one scanning line. The signal charges for one scanning line are sequentially transferred in the horizontal direction by the horizontal transfer register 64. Horizontal transfer register 64
A charge detection unit 65, which is, for example, an FDA (Floating Diffusion Amplifier) for detecting the transferred signal charges, is arranged at the final end of the.

【0011】この電荷検出部65において、水平転送レ
ジスタ64によって転送された信号電荷は、出力ゲート
OGを介してフローティング・ディフュージョンFDに
転送される。このフローティング・ディフュージョンF
Dの電位は、リセットパルスφRGによって所定の周期で
リセットドレイン電圧VRDにリセットされる。電荷検出
部65の後段には、電荷検出部65のフローティング・
ディフュージョンFDに転送された信号電荷を電圧に変
換して出力する出力部66が配されている。
In the charge detector 65, the signal charges transferred by the horizontal transfer register 64 are transferred to the floating diffusion FD via the output gate OG. This floating diffusion F
The potential of D is reset to the reset drain voltage V RD in a predetermined cycle by the reset pulse φ RG . In the subsequent stage of the charge detection unit 65, the floating
An output unit 66 that converts the signal charges transferred to the diffusion FD into a voltage and outputs the voltage is arranged.

【0012】この出力部66は、駆動側MOSトランジ
スタQ1D,Q2Dおよび負荷側MOSトランジスタQ1L
2Lからなる2段のソースフォロワ回路によって構成さ
れている。そして、負荷側MOSトランジスタQ1L,Q
2Lの各ゲートは、直流電源67によって共通にバイアス
されており、初段の駆動側MOSトランジスタQ1Dのゲ
ートは、電荷検出部65のフローティング・ディフュー
ジョンFDに接続されている。
The output section 66 includes drive-side MOS transistors Q 1D and Q 2D and load-side MOS transistors Q 1L and
It is configured by a two-stage source follower circuit composed of Q 2L . Then, the load side MOS transistors Q 1L , Q
The gates of 2L are commonly biased by the DC power supply 67, and the gate of the driving MOS transistor Q 1D at the first stage is connected to the floating diffusion FD of the charge detection unit 65.

【0013】この出力部66において、初段の駆動側M
OSトランジスタQ1Dはエンハンスメント型MOSトラ
ンジスタ構成となっており、2段目の駆動側MOSトラ
ンジスタQ2Dおよび負荷側MOSトランジスタQ1L,Q
2Lはデプレッション型MOSトランジスタ構成となって
いる。以下、このCCD型固体撮像装置の出力部66を
構成するソースフォロワ回路に適用された本発明の実施
例について説明する。なお、出力部66は、CCD型固
体撮像装置の装置本体と同一の基板上に形成されるもの
として説明する。
In the output section 66, the drive side M of the first stage is
The OS transistor Q 1D has an enhancement type MOS transistor configuration, and has a second-stage drive-side MOS transistor Q 2D and load-side MOS transistors Q 1L , Q.
2L has a depletion type MOS transistor configuration. An embodiment of the present invention applied to the source follower circuit that constitutes the output unit 66 of this CCD type solid-state image pickup device will be described below. The output unit 66 will be described as being formed on the same substrate as the main body of the CCD solid-state imaging device.

【0014】図1は、本発明によるMOSトランジスタ
構造の第1実施例を示す断面図であり、(A)はエンハ
ンスメント型MOSトランジスタの断面構造を、(B)
はデプレッション型MOSトランジスタの断面構造をそ
れぞれ示している。図1において、装置本体と同一のN
型シリコン基板11上に第1のP型ウエル領域12が形
成され、さらにN型不純物領域13を介して第2のP型
ウエル領域14が出力部66のP型基板として形成され
ている。
FIG. 1 is a sectional view showing a first embodiment of a MOS transistor structure according to the present invention. FIG. 1A shows a sectional structure of an enhancement type MOS transistor, and FIG.
Shows the cross-sectional structure of the depletion type MOS transistor. In FIG. 1, the same N as the apparatus main body
The first P-type well region 12 is formed on the type silicon substrate 11, and the second P-type well region 14 is formed as the P-type substrate of the output section 66 via the N-type impurity region 13.

【0015】この第2のP型ウエル領域14は、下層の
P型不純物領域14aと、この下層のP型不純物領域1
4aよりも濃度の濃い上層のP+ 型不純物領域14bと
からなる2層構造となっている。この第2のP型ウエル
領域14を形成するに当たっては、第2のP型ウエル領
域14を形成する領域に、マスクを用いて薄い濃度の不
純物イオンを高エネルギーでイオン注入し、続いて同じ
マスクを用いて濃い濃度の不純物イオンを低エネルギー
でイオン注入する。これにより、第2のP型ウエル領域
14を容易に2層化できる。
The second P-type well region 14 includes a P-type impurity region 14a in the lower layer and a P-type impurity region 1 in the lower layer.
It has a two-layer structure including an upper P + type impurity region 14b having a higher concentration than 4a. In forming the second P-type well region 14, a thin concentration of impurity ions is ion-implanted into the region where the second P-type well region 14 is formed with a high energy, and then the same mask is used. Is used to implant a high concentration of impurity ions at low energy. As a result, the second P-type well region 14 can be easily doubled.

【0016】図1(A)において、第2のP型ウエル領
域14の上層のP+ 型不純物領域14bの基板表面側に
は、ドレイン領域およびソース領域となる2つのN++
不純物領域15,16が形成されている。そして、2つ
のN++型不純物領域15,16間のチャネル領域の上方
には、ゲート酸化膜17を介してゲート電極18が配さ
れている。これにより、エンハンスメント型MOSトラ
ンジスタが構成されている。
In FIG. 1A, on the substrate surface side of the P + type impurity region 14b in the upper layer of the second P type well region 14, two N ++ type impurity regions 15 serving as a drain region and a source region are formed. , 16 are formed. A gate electrode 18 is provided above the channel region between the two N ++ type impurity regions 15 and 16 with a gate oxide film 17 interposed therebetween. This forms an enhancement type MOS transistor.

【0017】図1(B)において、第2のP型ウエル領
域14の上層のP+ 型不純物領域14bの基板表面側に
は、ドレイン領域およびソース領域となる2つのN++
不純物領域19,20が形成され、さらにこの2つのN
++型不純物領域15,16間のチャネル領域の基板表面
側にはN+ 型不純物領域21が形成されている。そし
て、N+ 型不純物領域21の上方には、ゲート酸化膜1
7を介してゲート電極22が配されている。これによ
り、デプレッション型MOSトランジスタが構成されて
いる。
In FIG. 1B, two N ++ type impurity regions 19 serving as a drain region and a source region are formed on the substrate surface side of the P + type impurity region 14b in the upper layer of the second P type well region 14. , 20 are formed, and these two N
An N + type impurity region 21 is formed on the substrate surface side of the channel region between the ++ type impurity regions 15 and 16. The gate oxide film 1 is formed above the N + type impurity region 21.
A gate electrode 22 is arranged via 7. This constitutes a depletion type MOS transistor.

【0018】ここで、従来例について考察すると、従来
のMOSトランジスタ構造においては、P型基板である
第2のP型ウエル領域14が単層構造であった。このた
め、ドレイン電圧VD を低電圧化した場合、ゲート電圧
G も低電圧となるが、従来のエンハンスメント型MO
Sトランジスタでは、図3(A)に破線で示すように、
ゲート下のポテンシャルも浅くなるので、ホールのアキ
ュムレーション化が生じる問題があった。なお、実線
は、低電圧化前のポテンシャルを示している。
Considering the conventional example, in the conventional MOS transistor structure, the second P-type well region 14 which is a P-type substrate has a single layer structure. Therefore, when the drain voltage V D is lowered, the gate voltage V G is also lowered, but the conventional enhancement MO
In the S transistor, as shown by the broken line in FIG.
Since the potential under the gate also becomes shallow, there is a problem that accumulation of holes occurs. The solid line shows the potential before lowering the voltage.

【0019】一方、デプレッション型MOSトランジス
タでも、エンハンスメント型MOSトランジスタと同条
件で第2のP型ウエル領域14を形成していることによ
り、図3(B)に示すように、基板電圧を一定としたと
きの最大ポテンシャルと最小ポテンシャルのポテンシャ
ルの合わせ込みが難しいため、デプレッション型MOS
トランジスタで支配的となるドレイン電流およびN型シ
リコン基板11〜ゲート電極間で生じるパンチスルーが
問題となる。
On the other hand, even in the depletion type MOS transistor, the second P type well region 14 is formed under the same conditions as those of the enhancement type MOS transistor, so that the substrate voltage is kept constant as shown in FIG. 3B. Since it is difficult to match the maximum potential and the minimum potential of the depletion type MOS
Drain current that is dominant in the transistor and punch through that occurs between the N-type silicon substrate 11 and the gate electrode poses a problem.

【0020】これに対し、上記構成の第1実施例による
MOSトランジスタ構造では、第2のP型ウエル領域1
4の基板表面側が濃度の濃いP+ 型不純物領域14bと
なっていることにより、エンハンスメント型MOSトラ
ンジスタ(A)において、ドレイン電圧VD を低電圧化
し、ゲート電圧VG も低電圧となっても、図2(A)に
破線で示すように、ゲート下のポテンシャルが変化しな
いので、第2のP型ウエル領域14のホールのアキュム
レーション化を防止できる。
On the other hand, in the MOS transistor structure according to the first embodiment having the above structure, the second P-type well region 1 is formed.
In the enhancement type MOS transistor (A), the drain voltage V D is lowered and the gate voltage V G is also lowered due to the P + -type impurity region 14 b having a high concentration on the substrate surface side of 4. As shown by the broken line in FIG. 2A, since the potential under the gate does not change, accumulation of holes in the second P-type well region 14 can be prevented.

【0021】これにより、ドレイン電圧VD を低電圧化
しても、入力電圧に対する出力電圧の変換割合が大幅に
低下したり、ドレイン電圧の電源バラツキおよびポテン
シャルバラツキ等により出力電圧のマージンが無くなっ
たりすることもない。一方、デプレッション型MOSト
ランジスタ(B)では、第2のP型ウエル領域14を2
層構造としたことにより、図2(B)に示すように、最
大ポテンシャルと最小ポテンシャルの合わせ込みが容易
になるため、N型シリコン基板11〜ゲート電極22間
で生じるパンチスルーを防止できる。
As a result, even if the drain voltage V D is lowered, the conversion ratio of the output voltage with respect to the input voltage is significantly reduced, and the output voltage margin is lost due to the power source variation and the potential variation of the drain voltage. Nothing. On the other hand, in the depletion type MOS transistor (B), the second P-type well region 14 is
Since the layered structure facilitates matching of the maximum potential and the minimum potential as shown in FIG. 2B, punch-through that occurs between the N-type silicon substrate 11 and the gate electrode 22 can be prevented.

【0022】図4は、本発明によるMOSトランジスタ
構造の第2実施例を示す断面図であり、(A)はエンハ
ンスメント型MOSトランジスタの断面構造を、(B)
はデプレッション型MOSトランジスタの断面構造をそ
れぞれ示している。なお、図中、図1と同等部分には同
一符号を付して示してある。図4において、装置本体と
同一のN型シリコン基板11上に第1のP型ウエル領域
12が形成され、さらにN型不純物領域13を介して第
2のP型ウエル領域24が図6に示す出力部66のP型
基板として形成されている点は、第1実施例の場合と同
様である。
FIG. 4 is a sectional view showing a second embodiment of the MOS transistor structure according to the present invention. FIG. 4A is a sectional view of an enhancement type MOS transistor, and FIG.
Shows the cross-sectional structure of the depletion type MOS transistor. In the figure, the same parts as those in FIG. 1 are designated by the same reference numerals. In FIG. 4, the first P-type well region 12 is formed on the same N-type silicon substrate 11 as the device body, and the second P-type well region 24 is shown in FIG. 6 via the N-type impurity region 13. The point that the output portion 66 is formed as a P-type substrate is the same as in the first embodiment.

【0023】この第2のP型ウエル領域24は、下層の
+ 型不純物領域24aと、この下層のP型不純物領域
24aよりも濃度の薄い上層のP型不純物領域24bと
からなる2層構造となっている。この第2のP型ウエル
領域24を形成するに当たっては、第2のP型ウエル領
域24を形成する領域に、マスクを用いて濃い濃度の不
純物イオンを高エネルギーでイオン注入し、続いて同じ
マスクを用いて薄い濃度の不純物イオンを低エネルギー
でイオン注入する。これにより、第2のP型ウエル領域
24を容易に2層化できる。
The second P-type well region 24 has a two-layer structure consisting of a lower P + -type impurity region 24a and an upper-layer P-type impurity region 24b having a lower concentration than the lower P-type impurity region 24a. Has become. In forming the second P-type well region 24, a high concentration of high-energy impurity ions are implanted into the region where the second P-type well region 24 is formed using a mask, and then the same mask is used. Is used to implant a low concentration of impurity ions at low energy. As a result, the second P-type well region 24 can be easily doubled.

【0024】図4(A)において、第2のP型ウエル領
域24の上層のP型不純物領域24bの基板表面側に
は、ドレイン領域およびソース領域となる2つのN++
不純物領域15,16が形成されている。そして、2つ
のN++型不純物領域15,16間のチャネル領域の上方
には、ゲート酸化膜17を介してゲート電極18が配さ
れている。これにより、エンハンスメント型MOSトラ
ンジスタが構成されている。
In FIG. 4A, on the substrate surface side of the P type impurity region 24b in the upper layer of the second P type well region 24, two N ++ type impurity regions 15 serving as a drain region and a source region, 16 are formed. A gate electrode 18 is provided above the channel region between the two N ++ type impurity regions 15 and 16 with a gate oxide film 17 interposed therebetween. This forms an enhancement type MOS transistor.

【0025】図4(B)において、第2のP型ウエル領
域24の上層のP型不純物領域24bの基板表面側に
は、ドレイン領域およびソース領域となる2つのN++
不純物領域19,20が形成され、さらにこの2つのN
++型不純物領域15,16間のチャネル領域の基板表面
側にはN+ 型不純物領域21が形成されている。そし
て、N+ 型不純物領域21の上方には、ゲート酸化膜1
7を介してゲート電極22が配されている。これによ
り、デプレッション型MOSトランジスタが構成されて
いる。
In FIG. 4B, on the substrate surface side of the P type impurity region 24b in the upper layer of the second P type well region 24, two N ++ type impurity regions 19 serving as a drain region and a source region, 20 are formed, and the two N
An N + type impurity region 21 is formed on the substrate surface side of the channel region between the ++ type impurity regions 15 and 16. The gate oxide film 1 is formed above the N + type impurity region 21.
A gate electrode 22 is arranged via 7. This constitutes a depletion type MOS transistor.

【0026】上記構成の第2実施例によるMOSトラン
ジスタ構造においては、第2のP型ウエル領域24を2
層化し、濃度の濃いP+ 型不純物領域24aが形成した
ことにより、エンハンスメント型MOSトランジスタ
(A)では、図5(A)に実線で示すように、ゲート下
のポテンシャルが浅くなり、ホールのアキュムレーショ
ン化に対して十分なマージンがあるため、ドレイン電圧
D を低電圧化しても、同図に破線で示す如くホールの
アキュムレーション化が生じない。
In the MOS transistor structure according to the second embodiment having the above-described structure, the second P-type well region 24 has two
In the enhancement type MOS transistor (A), the potential under the gate becomes shallow as shown by the solid line in FIG. 5A because the P + type impurity region 24a having a high concentration is formed by layering, and the accumulation of holes is reduced. Since there is a sufficient margin for increasing the drain voltage V D , the accumulation of holes does not occur even if the drain voltage V D is lowered, as indicated by the broken line in FIG.

【0027】一方、デプレッション型MOSトランジス
タ(B)では、第2のP型ウエル領域24を2層化し、
ゲート下の深い位置に上層よりも濃度の高いP+ 型不純
物領域24aを形成したことにより、基板電圧を従来と
同じ電圧に設定した場合、P+ 型不純物領域24aのポ
テンシャルが従来よりも浅くなる。これにより、ドレイ
ン電圧を低電圧化した場合、図5(B)に破線で示すよ
うに、ゲート下のポテンシャルがより浅くなるため、N
型シリコン基板11〜ゲート電極22間で生じるパンチ
スルーの問題を改善できる。
On the other hand, in the depletion type MOS transistor (B), the second P-type well region 24 is formed into two layers,
By forming the P + -type impurity region 24a having a higher concentration than the upper layer at a deep position under the gate, the potential of the P + -type impurity region 24a becomes shallower than before when the substrate voltage is set to the same voltage as before. . As a result, when the drain voltage is lowered, the potential under the gate becomes shallower as indicated by the broken line in FIG.
The problem of punch through that occurs between the type silicon substrate 11 and the gate electrode 22 can be improved.

【0028】なお、上記実施例においては、本発明によ
るMOSトランジスタ構造を、光電変換素子が2次元配
列されたいわゆるCCDエリアセンサにおける出力部に
適用した場合について説明したが、光電変換素子が一列
に配列されたいわゆるCCDラインセンサにおける出力
部や、CCD型遅延素子における出力部にも同様に適用
可能である。
In the above embodiment, the MOS transistor structure according to the present invention is applied to the output section of a so-called CCD area sensor in which photoelectric conversion elements are two-dimensionally arranged, but the photoelectric conversion elements are arranged in a line. The present invention can be similarly applied to the output section of the arranged so-called CCD line sensor and the output section of the CCD type delay element.

【0029】さらには、本発明は、電荷転送装置におけ
る出力部への適用に限定されるものではなく、エンハン
スメント型MOSトランジスタとデプレッション型MO
Sトランジスタとが同一の基板上に形成されたMOSト
ランジスタ構造全般に適用し得るものである。
Furthermore, the present invention is not limited to the application to the output section of the charge transfer device, but an enhancement type MOS transistor and a depletion type MO transistor.
The S transistor can be applied to all MOS transistor structures formed on the same substrate.

【0030】[0030]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
エンハンスメント型MOSトランジスタとデプレッショ
ン型MOSトランジスタとが同一のP型基板上に形成さ
れたMOSトランジスタ構造において、P型基板を上下
2層構造とし、例えば上層の不純物濃度を下層のそれよ
りも濃く設定することにより、ドレイン電圧を低電圧化
したとき、エンハンスメント型MOSトランジスタで
は、ゲート下のポテンシャルが変化しないので、ホール
のアキュムレーション化を防止でき、デプレッション型
MOSトランジスタでは、基板電圧を一定としたときの
最大ポテンシャルと最小ポテンシャルの合わせ込みが容
易になるので、基板〜ゲート間で生じるパンチスルーを
防止できることになる。
As described above, according to the present invention,
In a MOS transistor structure in which an enhancement-type MOS transistor and a depletion-type MOS transistor are formed on the same P-type substrate, the P-type substrate has an upper and lower two-layer structure, for example, the impurity concentration of the upper layer is set to be higher than that of the lower layer. As a result, when the drain voltage is lowered, the potential under the gate does not change in the enhancement-type MOS transistor, so that accumulation of holes can be prevented, and in the depletion-type MOS transistor, the maximum when the substrate voltage is constant is set. Since it is easy to match the potential and the minimum potential, it is possible to prevent punch-through between the substrate and the gate.

【0031】このように、ドレイン電圧を低電圧化した
際に、ゲート電圧も低電圧となって特にエンハンスメン
ト型MOSトランジスタで問題となるホールのアキュム
レーション化を防止できることにより、入力電圧に対す
る出力電圧の変換割合を低下させたり、出力電圧のマー
ジンを無くすことなくドレイン電圧の低電圧化が可能と
なる。
As described above, when the drain voltage is lowered, the gate voltage is also lowered, and it is possible to prevent accumulation of holes, which is a problem especially in the enhancement type MOS transistor, so that the output voltage is converted into the input voltage. The drain voltage can be lowered without lowering the ratio or eliminating the output voltage margin.

【0032】また、固体撮像装置における電荷転送部や
遅延素子などの電荷転送装置の出力部を、本発明による
MOSトランジスタ構造を用いて構成することにより、
入力電圧に対する出力電圧の変換割合を低下させたり、
出力電圧のマージンを無くすことなくドレイン電圧の低
電圧化が可能となるので、出力部で最も高いドレイン電
圧の低電圧化によって固体撮像装置や遅延素子などの商
品価値を高めることができることにもなる。
Further, by configuring the output part of the charge transfer device such as the charge transfer part and the delay element in the solid-state image pickup device by using the MOS transistor structure according to the present invention,
Decrease the conversion ratio of the output voltage to the input voltage,
Since the drain voltage can be lowered without losing the output voltage margin, it is possible to enhance the commercial value of the solid-state imaging device, the delay element, etc. by lowering the drain voltage which is the highest in the output section. .

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の第1実施例を示す断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view showing a first embodiment of the present invention.

【図2】第1実施例に係るポテンシャル図である。FIG. 2 is a potential diagram according to the first embodiment.

【図3】従来例に係るポテンシャル図である。FIG. 3 is a potential diagram according to a conventional example.

【図4】本発明の第2実施例を示す断面図である。FIG. 4 is a sectional view showing a second embodiment of the present invention.

【図5】第2実施例に係るポテンシャル図である。FIG. 5 is a potential diagram according to the second embodiment.

【図6】CCD型固体撮像装置の一例の構成図である。FIG. 6 is a configuration diagram of an example of a CCD solid-state imaging device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11 N型シリコン基板 12 第1のPウエル領域 14,24 第2のPウエル領域(P型基板) 15,16,19,20 N++型不純物領域 21 N+ 型不純物領域 18,22 ゲート電極11 N-type silicon substrate 12 First P-well region 14, 24 Second P-well region (P-type substrate) 15, 16, 19, 20 N ++ -type impurity region 21 N + -type impurity region 18, 22 Gate electrode

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 21/339 29/78 H01L 29/78 301 H ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Internal reference number FI Technical indication H01L 21/339 29/78 H01L 29/78 301 H

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 エンハンスメント型MOSトランジスタ
とデプレッション型MOSトランジスタとが同一の基板
上に形成されたMOSトランジスタ構造であって、 前記基板は上下2層構造のP型基板からなり、 前記エンハンスメント型MOSトランジスタは、前記2
層構造のP型基板の上層の表面側に形成された2つのN
型不純物領域と、この2つのN型不純物領域間のチャネ
ル領域の上方に配されたゲート電極とからなり、 前記デプレッション型MOSトランジスタは、前記2層
構造のP型基板の上層の表面側に形成された2つのN型
不純物領域と、この2つのN型不純物層間のチャネル領
域の表面側に形成されたN型不純物領域と、このN型不
純物領域の上方に配されたゲート電極とからなることを
特徴とするMOSトランジスタ構造。
1. An enhancement type MOS transistor having a depletion type MOS transistor and an enhancement type MOS transistor formed on the same substrate, wherein the substrate is a P type substrate having a two-layer structure. Is the above 2
Two Ns formed on the surface side of the upper layer of the layered P-type substrate
Type impurity region and a gate electrode disposed above the channel region between the two N type impurity regions, the depletion type MOS transistor is formed on the surface side of the upper layer of the P type substrate of the two-layer structure. Two N-type impurity regions, an N-type impurity region formed on the surface side of the channel region between the two N-type impurity layers, and a gate electrode disposed above the N-type impurity region. MOS transistor structure characterized by.
【請求項2】 前記2層構造のP型基板は、その上層の
不純物濃度が下層の不純物濃度よりも濃く設定されてい
ることを特徴とする請求項1記載のMOSトランジスタ
構造。
2. The MOS transistor structure according to claim 1, wherein the impurity concentration of the upper layer of the P-type substrate having the two-layer structure is set higher than that of the lower layer.
【請求項3】 前記2層構造のP型基板は、その上層の
不純物濃度が下層の不純物濃度よりも薄く設定されてい
ることを特徴とする請求項1記載のMOSトランジスタ
構造。
3. The MOS transistor structure according to claim 1, wherein the P-type substrate having the two-layer structure has an upper layer impurity concentration set lower than an impurity concentration of the lower layer.
【請求項4】 信号電荷を転送する電荷転送部と、この
電荷転送部によって転送された信号電荷を検出する電荷
検出部と、この電荷検出部で検出された信号電荷を電気
信号に変換して出力する出力部とを備えた電荷転送装置
であって、 前記出力部が請求項1,2又は3記載のMOSトランジ
スタ構造を用いて構成されたことを特徴とする電荷転送
装置。
4. A charge transfer section for transferring signal charge, a charge detection section for detecting the signal charge transferred by the charge transfer section, and a signal charge detected by the charge detection section for converting into an electric signal. A charge transfer device comprising an output part for outputting, wherein the output part is constituted by using the MOS transistor structure according to claim 1, 2, or 3.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004017416A1 (en) * 2002-08-19 2004-02-26 Sony Corporation Insulated gate field-effect transistor and its manufacturing method, and imaging device and its manufacturing method
KR100404169B1 (en) * 1996-01-26 2004-07-01 엘지전자 주식회사 Method for fabricating semiconductor device to reduce fabricating cost and increase yield
JP2007158105A (en) * 2005-12-06 2007-06-21 Matsushita Electric Ind Co Ltd Integrated circuit and manufacturing method therefor
US7687299B2 (en) 2004-03-30 2010-03-30 Canon Kabushiki Kaisha Semiconductor apparatus, solid state image pickup device using the same, and method of manufacturing them
US8525239B2 (en) 2010-05-27 2013-09-03 Panasonic Corporation Semiconductor device and method for driving same

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100404169B1 (en) * 1996-01-26 2004-07-01 엘지전자 주식회사 Method for fabricating semiconductor device to reduce fabricating cost and increase yield
WO2004017416A1 (en) * 2002-08-19 2004-02-26 Sony Corporation Insulated gate field-effect transistor and its manufacturing method, and imaging device and its manufacturing method
US7374961B2 (en) 2002-08-19 2008-05-20 Sony Corporation Insulated gate field-effect transistor and its manufacturing method, and imaging device and its manufacturing method
US8188523B2 (en) 2002-08-19 2012-05-29 Sony Corporation Insulated gate field effect transistor and method of manufacturing same, and image pickup device and method of manufacturing same
US7687299B2 (en) 2004-03-30 2010-03-30 Canon Kabushiki Kaisha Semiconductor apparatus, solid state image pickup device using the same, and method of manufacturing them
US7968922B2 (en) 2004-03-30 2011-06-28 Canon Kabushiki Kaisha Semiconductor apparatus, solid state image pickup device using the same, and method of manufacturing them
JP2007158105A (en) * 2005-12-06 2007-06-21 Matsushita Electric Ind Co Ltd Integrated circuit and manufacturing method therefor
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