JPH10256520A - Amplification type solid state image sensor - Google Patents
Amplification type solid state image sensorInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は画素内部に増幅機
能を有する固体撮像装置、いわゆる増幅型固体撮像装置
に関するものであり、より詳細には閾値の異なる複数種
のMOSトランジスタを同時に形成司能なMOSトラン
ジスタ構造を有して、そのために製造工程の大幅な短縮
が可能な増幅型固体撮像装置を提供するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a solid-state image pickup device having an amplifying function inside a pixel, that is, a so-called amplification type solid-state image pickup device. It is an object of the present invention to provide an amplification type solid-state imaging device having a MOS transistor structure, whereby the manufacturing process can be significantly reduced.
【0002】[0002]
【従来の技術】近年、光電変換により発生した信号電荷
で信号電荷蓄積部の電位を変調し、その電位変化により
単位画素内部の増幅トランジスタを変調することで画素
内部に信号増幅機能を持たせた固体撮像装置が開発され
ている。この固体撮像装置は増幅型固体撮像装置と称さ
れるもので、画素数の増加やイメージサイズの縮小、そ
して低消費電力化に適した固体撮像装置として期待され
ている。2. Description of the Related Art In recent years, the potential of a signal charge accumulating section has been modulated with signal charges generated by photoelectric conversion, and a change in the potential has modulated an amplifying transistor inside a unit pixel, thereby providing a signal amplification function inside the pixel. Solid state imaging devices have been developed. This solid-state imaging device is called an amplification type solid-state imaging device, and is expected as a solid-state imaging device suitable for increasing the number of pixels, reducing the image size, and reducing power consumption.
【0003】増幅型固体撮像装置に於ける単位画素の基
本構成は、例えば、光電変換のためのフォトダイオード
と、このフォトダイオードで生成した信号電荷を一時蓄
積するための電荷蓄積部と、上記フォトダイオードから
電荷蓄積部へ信号電荷を転送するための転送ゲートと、
フォトダイオード及び電荷蓄積部の電位を初期化するた
めのリセットゲート及びリセットドレインと、電荷蓄積
部の電位変化により変調するためにゲートが該電荷蓄積
部に接続された増幅トランジスタと、画素を選択するた
めの選択ゲートとから成っている。したがって、現在の
増幅型固体撮像装置の標準構成ともいえる、上記の例に
於いては、転送ゲート、リセットゲート、増幅トランジ
スタゲート、選択ゲートという4個ものMOSトランジ
スタを単位画素内部に形成する必要がある。The basic configuration of a unit pixel in an amplification type solid-state imaging device includes, for example, a photodiode for photoelectric conversion, a charge storage unit for temporarily storing signal charges generated by the photodiode, and A transfer gate for transferring signal charges from the diode to the charge storage unit;
A reset gate and a reset drain for initializing the potentials of the photodiode and the charge storage unit, an amplification transistor whose gate is connected to the charge storage unit for modulation by a change in potential of the charge storage unit, and a pixel are selected. Consists of a selection gate and Therefore, in the above example, which can be said to be the standard configuration of the current amplification type solid-state imaging device, it is necessary to form as many as four MOS transistors, ie, a transfer gate, a reset gate, an amplification transistor gate, and a selection gate inside a unit pixel. is there.
【0004】また、選択ゲートに代わる画素選択方法と
して容量結合を利用する方法や、リセットゲートを介し
てリセットドレイン電位によりアドレスする方法も考え
られる。しかしながら、この場合にも、単位画素内部に
は3個のトランジスタを形成する必要がある。As a pixel selection method instead of the selection gate, a method using capacitive coupling or a method of addressing with a reset drain potential via a reset gate can be considered. However, also in this case, it is necessary to form three transistors inside the unit pixel.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】このように、単位画素
内部に複数のトランジスタを形成することが、増幅型固
体撮像装置には必要となっている。ところが、各々のト
ランジスタの機能が異なることと、駆動電源電圧の制限
上の理由から、単位画素内部の複数種のトランジスタの
閾値を異なる値に制御する必要がある。As described above, it is necessary for an amplification type solid-state imaging device to form a plurality of transistors inside a unit pixel. However, the threshold values of a plurality of types of transistors in a unit pixel need to be controlled to different values because of the different functions of the transistors and the limitation of the drive power supply voltage.
【0006】一方、上述したトランジスタは同一層のゲ
ート材料により構成されるのが一般的であり、したがっ
て等しい厚さのゲート酸化膜を有している。そのため、
これらのトランジスタの閾値の制御には、各トランジス
タのゲート領域の不純物濃度を変化させることが必要で
あった。On the other hand, the above-described transistor is generally formed of the same layer of gate material, and therefore has a gate oxide film of equal thickness. for that reason,
Controlling the threshold value of these transistors required changing the impurity concentration in the gate region of each transistor.
【0007】それ故、固体撮像装置の製造工程的には、
閾値の異なるトランジスタの種類とほぼ同数のフォトリ
ソグラフィー工程と不純物制御工程、例えばイオン注入
工程が必要となっていた。Therefore, in the manufacturing process of the solid-state imaging device,
A photolithography process and an impurity control process, for example, an ion implantation process, which are almost as many as the types of transistors having different threshold values, have been required.
【0008】上述した単位画素構成を例にとれぱ、4種
類のトランジスタの閾値を独立に制御するためには、通
常のMOSトランジスタ形成工程の他に3回のフォトリ
ソグラフィー工程と3回のイオン注入工程、及びこれら
に付随する工程が必要となる。Taking the above-described unit pixel configuration as an example. In order to independently control the threshold values of the four types of transistors, three photolithography steps and three ion implantation steps in addition to a normal MOS transistor formation step Steps and steps accompanying these steps are required.
【0009】図3は、従来の増幅型固体撮像装置の構造
の一例を示した平面図である。図3に於いて、この増幅
型固体撮像装置は、増幅トランジスタと、リセットトラ
ンジスタと、選択トランジスタ及び混合(転送)トラン
ジスタという4種類のトランジスタを有しており、図中
1、2、3及び4a、4bはそれぞれのトランジスタの
ゲートを表している。また、図中5a、5b、5cはフ
ォトダイオードであり、6は下層配線としての第1アル
ミニウム配線、7は上層配線としての第2アルミニウム
配線、8は第1層目の第1ポリシリコンゲート、そして
9は第2層目の第2ポリシリコンゲートである。FIG. 3 is a plan view showing an example of the structure of a conventional amplification type solid-state imaging device. In FIG. 3, this amplification type solid-state imaging device has four types of transistors, namely, an amplification transistor, a reset transistor, a selection transistor, and a mixing (transfer) transistor. And 4b represent the gates of the respective transistors. In the figures, 5a, 5b and 5c are photodiodes, 6 is a first aluminum wiring as a lower wiring, 7 is a second aluminum wiring as an upper wiring, 8 is a first polysilicon gate of a first layer, Reference numeral 9 denotes a second polysilicon gate of the second layer.
【0010】上記第1のアルミニウム配線はドレイン線
を、第2のアルミニウム配線は信号線を構成している。
また、第1及び第2のアルミニウム配線6及び7、第1
ポリシリコンゲート8との接続部には、コンタクトホー
ル10が設けられている。これらのコンタクトホール
は、接続部によってドレイン線コンタクト部10a、信
号線コンタクト部10bに分けられる。The first aluminum wiring forms a drain line, and the second aluminum wiring forms a signal line.
In addition, the first and second aluminum wirings 6 and 7,
A contact hole 10 is provided at a connection portion with the polysilicon gate 8. These contact holes are divided into a drain line contact portion 10a and a signal line contact portion 10b by a connection portion.
【0011】ここで、上記4種類のトランジスタ、すな
わち増幅トランジスタ、リセットトランジスタ、選択ト
ランジスタ及び転送トランジスタは、各々機能が異なる
ものであり、従って上述したように独立にその閾値を制
御することが望ましい。Here, the four types of transistors, namely, the amplifying transistor, the reset transistor, the selection transistor, and the transfer transistor have different functions, and therefore it is desirable to independently control the thresholds as described above.
【0012】特に、図3に示される構造の固体撮像装置
の場合には、混合(転送)トランジスタは選択トランジ
スタと共通の配線を有しているので、その閾値を高く制
御する必要がある。仮に、図3に示されるような構造の
配線の共有が存在しなくとも、閾値の制御は重要であ
る。In particular, in the case of the solid-state imaging device having the structure shown in FIG. 3, since the mixing (transfer) transistor has a common wiring with the selection transistor, its threshold value needs to be controlled to be high. Even if there is no sharing of wiring having a structure as shown in FIG. 3, control of the threshold value is important.
【0013】また、リセットトランジスタは、ローレベ
ルに於いて確実にゲートが閉じる必要があり、閾値はあ
る程度高く制御する必要がある。転送トランジスタは、
フォトダイオード5a、5b、5cと検出ノード(蓄積
ダイオード)とを分離するために、やはりその閾値を高
くする必要があり、リセットトランジスタ2よりも高い
閾値を有することが望ましい。Further, the gate of the reset transistor needs to be surely closed at the low level, and the threshold value needs to be controlled to a certain high level. The transfer transistor is
In order to separate the photodiodes 5a, 5b, 5c from the detection nodes (storage diodes), it is necessary to increase the threshold value, and it is desirable to have a threshold value higher than that of the reset transistor 2.
【0014】更に、増幅トランジスタは、増幅機能に十
分な幅を持たせるために低く制御することが望ましい。
一方、選択ゲート(選択トランジスタ3のゲート)は増
幅トランジスタと同様の理由で、ある程度低い閾値であ
ることが望ましい。Further, it is desirable to control the amplifying transistor low so as to have a sufficient width for the amplifying function.
On the other hand, the selection gate (the gate of the selection transistor 3) desirably has a somewhat lower threshold value for the same reason as the amplification transistor.
【0015】したがって、上述した従来構造では、4種
類のトランジスタの閾値を各々異なる値に制御するため
の工程として、少なくとも3回のフォトリソグラフィー
工程と、3回の不純物拡散(若しくはイオン注入)工程
と、これらに付随する工程が必要であり、製造工程数を
短縮するうえで大きな障害となっていた。Therefore, in the above-described conventional structure, at least three photolithography steps and three impurity diffusion (or ion implantation) steps are performed as steps for controlling the threshold values of the four types of transistors to different values. However, the accompanying steps are required, which has been a major obstacle in reducing the number of manufacturing steps.
【0016】この発明は、上記実状を考慮してなされた
もので、その目的とするところは、閾値の異なる複数種
のMOSトランジスタを、各々のトランジスタのゲート
領域の不純物濃度を異ならせることなく同時に形成し、
製造工程数の大幅な短縮が可能な増幅型固体撮像装置を
提供することにある。The present invention has been made in consideration of the above-mentioned circumstances, and an object of the present invention is to simultaneously provide a plurality of types of MOS transistors having different threshold values without making the impurity concentration of the gate region of each transistor different. Forming
An object of the present invention is to provide an amplification type solid-state imaging device capable of greatly reducing the number of manufacturing steps.
【0017】[0017]
【課題を解決するための手段】すなわちこの発明は、半
導体基板と、この半導体基板上に形成された光電変換手
段と、上記半導体基板上に形成され、上記光電変換手段
により発生した信号電荷を蓄積する蓄積手段と、上記半
導体基板上に形成され、上記蓄積手段に蓄積された信号
電荷を増幅する増幅トランジスタと、上記半導体基板上
に形成され、上記蓄積手段に蓄積された信号電荷をリセ
ットするリセットトランジスタとを有し、上記増幅トラ
ンジスタ及びリセットトランジスタは等しい不純物濃度
のゲート領域を有し、且つ、異なる閾値を有することを
特徴とする。That is, the present invention relates to a semiconductor substrate, photoelectric conversion means formed on the semiconductor substrate, and accumulation of signal charges generated on the semiconductor substrate and generated by the photoelectric conversion means. Storage means, amplifying transistor formed on the semiconductor substrate and amplifying signal charges stored in the storage means, and resetting resetting signal charges formed on the semiconductor substrate and stored in the storage means Wherein the amplifying transistor and the reset transistor have gate regions having the same impurity concentration and different threshold values.
【0018】この発明にあっては、増幅型固体撮像装置
に於ける閾値の異なる複数種のMOSトランジスタを、
各々のトランジスタのゲート領域の不純物濃度が等しい
状態で、各々のトランジスタのゲート寸法を制御し、い
わゆる短チャネル効果による閾値の低下や、いわゆる狭
チャネル効果による閾値の上昇を積極的に利用すること
で形成する。したがって、各々のトランジスタのゲート
領域の不純物濃度を独立に制御するための工程が不要と
なるので、増幅型固体撮像装置の製造工程を大幅に短縮
することが可能となる。According to the present invention, a plurality of types of MOS transistors having different threshold values in the amplification type solid-state imaging device are
By controlling the gate size of each transistor in a state where the impurity concentration of the gate region of each transistor is equal, by actively using the decrease in the threshold value by the so-called short channel effect and the increase in the threshold value by the so-called narrow channel effect. Form. Therefore, a process for independently controlling the impurity concentration of the gate region of each transistor is not required, and the manufacturing process of the amplification type solid-state imaging device can be significantly reduced.
【0019】[0019]
【発明の実施の形態】以下、図面を参照してこの発明の
実施の形態を説明する。図1は、この発明の一実施形態
に係る増幅型固体撮像装置の単位画素の平面構造を示す
模式図であり、垂直方向に配列された隣接2画素により
1セルを構成する構造の5.6μmX5.6μmサイズ
画素の一例である。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic diagram showing a planar structure of a unit pixel of an amplification type solid-state imaging device according to an embodiment of the present invention, and has a structure in which one cell is composed of two adjacent pixels arranged in a vertical direction. This is an example of a pixel having a size of 0.6 μm.
【0020】図1に於いて、光電変換を行うフォトダイ
オード11a、11bが、該フォトダイオード11a、
11bにより光電変換された信号電荷を蓄積する蓄積ダ
イオード12を間にして配置されている。そして、同図
に於いて左右方向には、第1ポリシリコン配線13a〜
13d、及び13eが配列されて成る。また、上記フォ
トダイオード11a、11bと蓄積ダイオード12の間
で上記第1ポリシリコン配線13b、13cとが交差す
る部分には、上記蓄積ダイオード12に蓄積された信号
電荷を転送するための転送トランジスタのゲート14
a、14bが構成されている。In FIG. 1, photodiodes 11a and 11b for performing photoelectric conversion are replaced with the photodiodes 11a and 11b.
The storage diode 12 that stores the signal charges photoelectrically converted by 11b is disposed therebetween. Then, in the left-right direction in FIG.
13d and 13e are arranged. A transfer transistor for transferring signal charges stored in the storage diode 12 is provided at a portion where the first polysilicon wirings 13b and 13c intersect between the photodiodes 11a and 11b and the storage diode 12. Gate 14
a and 14b are configured.
【0021】上記第1ポリシリコン配線13〜13eと
直交する方向には、第2ポリシリコン配線15及びドレ
イン線の拡散層16a、16bが設けられている。上記
第2ポリシリコン配線15と、ドレイン線の拡散層16
a、蓄積ダイオード12、第1ポリシリコン配線13e
との交差部分には、それぞれ第1、第2、及び第3のコ
ンタクト部17a、17b、17cが設けられる。In the direction orthogonal to the first polysilicon wirings 13 to 13e, a second polysilicon wiring 15 and diffusion layers 16a and 16b for drain lines are provided. The second polysilicon wiring 15 and the diffusion layer 16 of the drain line
a, storage diode 12, first polysilicon wiring 13e
Are provided with first, second, and third contact portions 17a, 17b, and 17c, respectively.
【0022】更に、ドレイン線の拡散層16aと第1ポ
リシリコン配線13aとの交差部分にはリセットトラン
ジスタのゲート18が構成される。同様に、ドレイン線
の拡散層16bと第1ポリシリコン配線13eとの交差
部分には増幅トランジスタのゲート19が、ドレイン線
の拡散層16bと第1ポリシリコン配線13dとの交差
部分には選択トランジスタのゲート20が構成されてい
る。Further, the gate 18 of the reset transistor is formed at the intersection of the drain line diffusion layer 16a and the first polysilicon wiring 13a. Similarly, the gate 19 of the amplification transistor is provided at the intersection of the drain line diffusion layer 16b and the first polysilicon wiring 13e, and the selection transistor is provided at the intersection of the drain line diffusion layer 16b and the first polysilicon wiring 13d. Gate 20 is formed.
【0023】尚、21a、21bはドレイン線コンタク
ト部、22は信号線コンタクト部である。このように、
この増幅型固体撮像装置は、転送トランジスタ、増幅ト
ランジスタ、選択トランジスタ、リセットトランジスタ
という4種類のトランジスタにより構成される、いわゆ
る4トランジスタ型画素となっている。Incidentally, 21a and 21b are drain line contact portions, and 22 is a signal line contact portion. in this way,
This amplification type solid-state imaging device is a so-called four-transistor type pixel which is configured by four types of transistors, that is, a transfer transistor, an amplification transistor, a selection transistor, and a reset transistor.
【0024】そして、図1に示される増幅型固体撮像装
置の特徴は、単位画素を構成する複数種のトランジスタ
の閾値が、ゲート寸法により変調していることである。
すなわち、転送トランジスタ、増幅トランジスタ、選択
トランジスタ、リセットトランジスタの4種類のトラン
ジスタは、上述したように、その閾値は独立に制御され
ることが望ましいもので、同実施の形態に於いては、下
記表1に示されるように、ゲート寸法による変調が用い
られて所望の閾値が実現されている。The feature of the amplification type solid-state imaging device shown in FIG. 1 is that the threshold values of a plurality of types of transistors constituting a unit pixel are modulated by the gate size.
That is, as described above, it is desirable that the threshold values of the four types of transistors, ie, the transfer transistor, the amplification transistor, the selection transistor, and the reset transistor, are independently controlled. As shown in FIG. 1, modulation by gate dimensions has been used to achieve the desired threshold.
【0025】[0025]
【表1】 [Table 1]
【0026】表1は、同実施の形態に係る増幅型固体撮
像装置の単位画素を構成する複数種のMOSトランジス
タのゲート寸法と閾値の一覧表である。これによれば、
何れのトランジスタもゲート幅は0.9μmに設定され
ているが、ゲート長の寸法が増幅トランジスタで0.9
μm、選択トランジスタで0.4μm、リセットトラン
ジスタで0.5μm、そして転送トランジスタで0.8
μmに設定されている。このように、各トランジスタの
ゲート長を変えることにより、それぞれの閾値も異なる
値に制御することができる。Table 1 is a list of gate dimensions and threshold values of a plurality of types of MOS transistors constituting a unit pixel of the amplification type solid-state imaging device according to the embodiment. According to this,
The gate width of each transistor is set to 0.9 μm.
μm, 0.4 μm for the select transistor, 0.5 μm for the reset transistor, and 0.8 for the transfer transistor.
It is set to μm. As described above, by changing the gate length of each transistor, the respective thresholds can be controlled to different values.
【0027】上述した従来構造では、4種類のトランジ
スタの閾値を各々異なる値に制御するために、各トラン
ジスタのゲート領域の不純物濃度を変化させていた。そ
の際の各トランジスタのゲート寸法は、下記表2に示さ
れるような値に設定されていた。In the above-described conventional structure, the impurity concentration in the gate region of each transistor is changed in order to control the threshold values of the four types of transistors to different values. At this time, the gate dimensions of each transistor were set to values as shown in Table 2 below.
【0028】[0028]
【表2】 表2は、従来の増幅型固体撮像装置の単位画素を構成す
る複数種のMOSトランジスタのゲート寸法の一覧表で
ある。[Table 2] Table 2 is a list of gate dimensions of a plurality of types of MOS transistors constituting a unit pixel of the conventional amplification type solid-state imaging device.
【0029】尚、本実施の形態に於いては、増幅トラン
ジスタについてのみ、独立の不純物濃度制御工程によっ
てトランジスタ閾値が制御されているが、ゲート加工精
度の向上が可能であれぱ、増幅トランジスタについても
ゲート寸法による閾値変調で所望の閾値を得ることは可
能である。In this embodiment, the transistor threshold value is controlled by an independent impurity concentration control step only for the amplifying transistor. However, if the gate processing accuracy can be improved, the amplifying transistor is also used. It is possible to obtain a desired threshold by threshold modulation based on the gate size.
【0030】また、上述した実施の形態では、ボロン濃
度が1×1017(cm-2)の半導体基板が使用されて、
MOSトランジスタのゲート酸化膜厚が140オングス
トロームであり、ゲート材料として比抵抗が1.6(m
Ω・cm)のリンドープドポリシリコンが用いられて、
LDD(Lightly Doped Drain)構
造のためのSiN側壁が1500オングストローム形成
され、nMOSトランジスタが形成されている。In the above-described embodiment, a semiconductor substrate having a boron concentration of 1 × 10 17 (cm −2 ) is used.
The MOS transistor has a gate oxide film thickness of 140 angstroms and a specific resistance of 1.6 (m) as a gate material.
Ω · cm) phosphorus-doped polysilicon is used,
The SiN side wall for an LDD (Lightly Doped Drain) structure is formed at 1500 Å, and an nMOS transistor is formed.
【0031】この条件下での、MOSトランジスタ閾値
が、ゲート長によりどの程度変調されるかを表したも
の、すなわち短チャネル効果の特性図が図2に示され
る。図2の特性図及び上記表1を参照すると、増幅型固
体撮像装置の画素を構成する4種類のトランジスタが、
各々所望の閾値に制御されることがわかる。FIG. 2 shows how the threshold value of the MOS transistor is modulated by the gate length under this condition, that is, a characteristic diagram of the short channel effect. Referring to the characteristic diagram of FIG. 2 and Table 1 described above, four types of transistors constituting the pixel of the amplification type solid-state imaging device include:
It can be seen that each is controlled to a desired threshold.
【0032】一方、上述したように、図3に示された従
来例では、単位画素内部の複数種のトランジスタは、上
記表1に表されるように、そのゲート寸法(ゲート幅)
が各々異なっているものの、何れも短チャネル効果或い
は狭チャネル効果が現れない範囲に設計されている。こ
れは、本発明に於けるゲート寸法設計とは全く異なるも
のであることは言うまでもない。On the other hand, as described above, in the conventional example shown in FIG. 3, a plurality of types of transistors in the unit pixel have their gate dimensions (gate width) as shown in Table 1 above.
Are different from each other, but each is designed in a range where the short channel effect or the narrow channel effect does not appear. Needless to say, this is completely different from the gate size design in the present invention.
【0033】したがって、図3に示した従来の増幅型固
体撮像装置の構造と比較して、その製造工程からは、画
素内部のトランジスタの閾値制御のための工程が不要と
なる。Therefore, as compared with the structure of the conventional amplifying type solid-state imaging device shown in FIG. 3, the manufacturing process does not require a process for controlling the threshold value of the transistor inside the pixel.
【0034】具体的には、図1及び表1に示されるよう
に、本実施の形態では、増幅トランジスタを除く3種類
のトランジスタ(選択トランジスタ、転送トランジス
タ、リセットトランジスタ)が同時に形成可能である。
したがって、2回分のフォトリソグラフィー工程とイオ
ン注入工程、及びこれらに付随する工程、例えばレジス
ト剥離工程等が不要となり、その製造工程を大幅に短縮
することができる。Specifically, as shown in FIG. 1 and Table 1, in this embodiment, three types of transistors (selection transistor, transfer transistor, and reset transistor) except for the amplification transistor can be formed simultaneously.
Accordingly, two photolithography steps and ion implantation steps, and steps accompanying these steps, such as a resist stripping step, are not required, and the manufacturing steps can be greatly reduced.
【0035】ところで、上述した短チャネル効果及び狭
チャネル効果の積極的利用に於いては、加工ばらつきが
直接これらの効果を引き起こし、閾値ばらつきが発生す
る可能性が指摘される。しかし、本出願人の実験によれ
ば、例えばゲート長の短縮の場合では、0.41μm程
度まではその閾値ばらつきの増加量は十分許容範囲内に
あることが確認されている。By the way, in the active use of the short channel effect and the narrow channel effect described above, it is pointed out that there is a possibility that processing variations directly cause these effects and threshold variations occur. However, according to an experiment conducted by the present applicant, for example, in the case of shortening the gate length, it is confirmed that the increase in the variation in threshold value is within a sufficiently allowable range up to about 0.41 μm.
【0036】上述した実施の形態に於いては、短チャネ
ル効果のみにより画素内部のトランジスタの閾値を変調
したが、これに限られず、ゲート幅を短縮することによ
り閾値を上昇させる、いわゆる狭チャネル効果を積極的
に利用しても、同様の効果が得られることは言うまでも
ない。In the above-described embodiment, the threshold value of the transistor inside the pixel is modulated only by the short channel effect. However, the present invention is not limited to this, and the threshold value is increased by shortening the gate width. It goes without saying that the same effect can be obtained even if the user actively uses.
【0037】また、上述した実施の形態に於いては、n
MOSトランジスタを用いた構造で説明したが、pMO
Sトランジスタを用いても同様の効果が得られる。尚、
この発明は、上述した各実施の形態に限定されるもので
はなく、その要旨を逸脱しない範囲で、種々変形して実
施し得ることができる。In the above embodiment, n
Although the structure using the MOS transistor has been described, the pMO
Similar effects can be obtained by using an S transistor. still,
The present invention is not limited to the above-described embodiments, and can be variously modified and implemented without departing from the gist thereof.
【0038】[0038]
【発明の効果】以上のようにこの発明によれぱ、閾値の
異なる複数種のMOSトランジスタを、各々のトランジ
スタのゲート領域の不純物濃度を異ならせることなく同
時に形成し、製造工程数の大幅な短縮が可能になる。As described above, according to the present invention, a plurality of types of MOS transistors having different threshold values are simultaneously formed without changing the impurity concentration of the gate region of each transistor, thereby greatly reducing the number of manufacturing steps. Becomes possible.
【図1】この発明の一実施形態に係る増幅型固体撮像装
置の単位画素の平面構造を説明するための模式図であ
る。FIG. 1 is a schematic diagram for explaining a planar structure of a unit pixel of an amplification type solid-state imaging device according to an embodiment of the present invention.
【図2】図1の構成の増幅型固体撮像装置の短チャネル
効果に於ける、ゲート長によるMOSトランジスタ閾値
変化を説明する特性図である。FIG. 2 is a characteristic diagram illustrating a change in a threshold value of a MOS transistor depending on a gate length in a short channel effect of the amplification type solid-state imaging device having the configuration of FIG. 1;
【図3】従来の増幅型固体撮像装置の単位画素の平面構
造を説明するための模式図である。FIG. 3 is a schematic diagram for explaining a planar structure of a unit pixel of a conventional amplification type solid-state imaging device.
1、19 増幅トランジスタのゲート、 2、18 リセットトランジスタのゲート、 3、20 選択トランジスタのゲート、 4a、4b、14a、14b 混合(転送)トランジス
タのゲート、 5a、5b、5c、11a、11b フォトダイオー
ド、 6 第1アルミニウム配線、 7 第2アルミニウム配線、 8、13a、13b、13c、13d、13e 第1ポ
リシリコン配線、 9、15 第2ポリシリコン配線、 12 蓄積ダイオード、 16a、16b ドレイン線の拡散層、 17a 第1のコンタクト部、 17b 第2のコンタクト部、 17c 第3のコンタクト部、 21a、21b ドレイン線コンタクト部、 22 信号線コンタクト部。1, 19 Gate of amplifying transistor, 2, 18 Gate of reset transistor, 3, 20 Gate of selection transistor, 4a, 4b, 14a, 14b Gate of mixed (transfer) transistor, 5a, 5b, 5c, 11a, 11b Photodiode 6 1st aluminum wiring, 7 2nd aluminum wiring, 8, 13a, 13b, 13c, 13d, 13e 1st polysilicon wiring, 9, 15 2nd polysilicon wiring, 12 storage diode, 16a, 16b Diffusion of drain line Layers, 17a first contact portion, 17b second contact portion, 17c third contact portion, 21a, 21b drain line contact portion, 22 signal line contact portion.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 宮川 良平 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1番地 株 式会社東芝研究開発センター内 (72)発明者 馬渕 圭司 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1番地 株 式会社東芝研究開発センター内 (72)発明者 山下 浩史 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1番地 株 式会社東芝研究開発センター内 (72)発明者 大場 英史 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1番地 株 式会社東芝研究開発センター内 (72)発明者 田中 長孝 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1番地 株 式会社東芝研究開発センター内 (72)発明者 井原 久典 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1番地 株 式会社東芝研究開発センター内 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Ryohei Miyagawa 1st Toshiba R & D Center, Komukai-shi, Kawasaki-shi, Kanagawa Prefecture (72) Inventor Keiji Mabuchi Toshiba Komukai, Yuki-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa No. 1 in the Toshiba R & D Center, Inc. (72) Inventor Hiroshi Yamashita 1 in Komukai Toshiba, Koyuki-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa Prefecture In-Toshiba R & D Center Inc. (72) Inventor Eiji Oba, Kawasaki-shi, Kanagawa No. 1, Komukai Toshiba-cho, Ward, Tokyo Toshiba R & D Center (72) Inventor Nagataka Nagataka 1, Kosuka Toshiba-cho, Kawasaki-shi, Kanagawa, Japan Toshiba R & D Center (72) Inventor, Hisanori Ihara 1 Toshiba R & D Center, Komukai Toshiba-cho, Kawasaki-shi, Kanagawa
Claims (5)
発生した信号電荷を蓄積する蓄積手段と、 上記半導体基板上に形成され、上記蓄積手段に蓄積され
た信号電荷を増幅する増幅トランジスタと、 上記半導体基板上に形成され、上記蓄積手段に蓄積され
た信号電荷をリセットするリセットトランジスタとを有
し、 上記増幅トランジスタ及びリセットトランジスタは等し
い不純物濃度のゲート領域を有し、且つ、異なる閾値を
有することを特徴とする増幅型固体撮像装置。A semiconductor substrate; a photoelectric conversion unit formed on the semiconductor substrate; a storage unit formed on the semiconductor substrate and storing signal charges generated by the photoelectric conversion unit; And a reset transistor formed on the semiconductor substrate and resetting the signal charges stored in the storage means, the amplification transistor being configured to amplify the signal charges stored in the storage means. And an amplifying solid-state imaging device, wherein the reset transistor and the reset transistor have gate regions having the same impurity concentration and different threshold values.
変換手段と上記蓄積手段を接続する転送トランジスタを
更に有し、 上記増幅トランジスタ、リセットトランジスタ及び転送
トランジスタは等しい不純物濃度のゲート領域を有し、
且つ、異なる閾値を有することを特徴とする請求項1に
記載の増幅型固体撮像装置。2. The semiconductor device according to claim 1, further comprising a transfer transistor formed on said semiconductor substrate and connecting said photoelectric conversion means and said storage means, wherein said amplification transistor, reset transistor and transfer transistor have gate regions having the same impurity concentration. ,
The amplification type solid-state imaging device according to claim 1, wherein the amplification type solid-state imaging device has different threshold values.
トランジスタの増幅出力を選択的に出力する選択トラン
ジスタを更に有し、 上記増幅トランジスタ、リセットトランジスタ及び選択
トランジスタは等しい不純物濃度のゲート領域を有し、
且つ、異なる閾値を有することを特徴とする請求項1に
記載の増幅型固体撮像装置。3. The semiconductor device according to claim 1, further comprising a selection transistor formed on the semiconductor substrate and selectively outputting an amplified output of the amplification transistor, wherein the amplification transistor, the reset transistor, and the selection transistor have gate regions having the same impurity concentration. And
The amplification type solid-state imaging device according to claim 1, wherein the amplification type solid-state imaging device has different threshold values.
を有することを特徴とする請求項1乃至3の何れか1に
記載の増幅型固体撮像装置。4. The amplification type solid-state imaging device according to claim 1, wherein each of the transistors has a different gate width.
を有することを特徴とする請求項1乃至3の何れか1に
記載の増幅型固体撮像装置。5. The amplification type solid-state imaging device according to claim 1, wherein each of the transistors has a different gate length.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9061041A JPH10256520A (en) | 1997-03-14 | 1997-03-14 | Amplification type solid state image sensor |
US08/933,975 US6674470B1 (en) | 1996-09-19 | 1997-09-19 | MOS-type solid state imaging device with high sensitivity |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9061041A JPH10256520A (en) | 1997-03-14 | 1997-03-14 | Amplification type solid state image sensor |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH10256520A true JPH10256520A (en) | 1998-09-25 |
Family
ID=13159780
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP9061041A Pending JPH10256520A (en) | 1996-09-19 | 1997-03-14 | Amplification type solid state image sensor |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH10256520A (en) |
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1997
- 1997-03-14 JP JP9061041A patent/JPH10256520A/en active Pending
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