JPH11274456A - 固体撮像装置 - Google Patents
固体撮像装置Info
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- JPH11274456A JPH11274456A JP10070808A JP7080898A JPH11274456A JP H11274456 A JPH11274456 A JP H11274456A JP 10070808 A JP10070808 A JP 10070808A JP 7080898 A JP7080898 A JP 7080898A JP H11274456 A JPH11274456 A JP H11274456A
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- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 15
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
- H01L27/14601—Structural or functional details thereof
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
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-
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- H01L31/035272—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by their shape or by the shapes, relative sizes or disposition of the semiconductor regions characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
- H01L31/03529—Shape of the potential jump barrier or surface barrier
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
Abstract
(57)【要約】
【課題】トランジスタのウェルの濃度を高くしても接合
リーク電流が高くならずに、再生画面の画質を劣化させ
ることのない固体撮像装置を提供すること。 【解決手段】ｐ型基板２０上にフォトダイオードの光電
変換部のｐ型ウェル２２と、信号走査回路部のｐ型ウェ
ル２４が形成される。ｐ型ウェル２２及び２４の表面部
には、ｎ型拡散層２５、２６が形成される。ｎ型拡散層
２６を構成しているリセットトランジスタのドレインと
増幅トランジスタ３０のドレインは、電源線３３に接続
される。また、ｎ型拡散層２６であるアドレストランジ
スタ３１のソースは、垂直信号線３４に接続される。増
幅トランジスタ３０及びアドレストランジスタ３１のゲ
ート３０ａ及び３１ａは、ｐ型ウェル２４の表面上で所
定間隔がおかれて配置されたｎ型拡散層２６の間に形成
される。
リーク電流が高くならずに、再生画面の画質を劣化させ
ることのない固体撮像装置を提供すること。 【解決手段】ｐ型基板２０上にフォトダイオードの光電
変換部のｐ型ウェル２２と、信号走査回路部のｐ型ウェ
ル２４が形成される。ｐ型ウェル２２及び２４の表面部
には、ｎ型拡散層２５、２６が形成される。ｎ型拡散層
２６を構成しているリセットトランジスタのドレインと
増幅トランジスタ３０のドレインは、電源線３３に接続
される。また、ｎ型拡散層２６であるアドレストランジ
スタ３１のソースは、垂直信号線３４に接続される。増
幅トランジスタ３０及びアドレストランジスタ３１のゲ
ート３０ａ及び３１ａは、ｐ型ウェル２４の表面上で所
定間隔がおかれて配置されたｎ型拡散層２６の間に形成
される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明はＭＯＳ型固体撮像
装置に関し、より詳細には再生画面の画質を改善するこ
とが可能な固体撮像装置に関するものである。
装置に関し、より詳細には再生画面の画質を改善するこ
とが可能な固体撮像装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図８は、増幅型ＭＯＳセンサと称される
固体撮像素子の回路構成の一例を示した図である。図８
に於いて、この固体撮像素子は、フォトダイオード１
1 、１2 、１3 と、該フォトダイオード１1 、１2 、１
3 からの信号を読み出す増幅トランジスタ２1 、２2 、
２3 と、信号を読み出すラインを選択する垂直選択トラ
ンジスタ３1、３2 、３3 と、信号荷電をリセットする
リセットトランジスタ４1 、４2 、４3 から成る単位セ
ルが、３×３二次元状に配列されている。尚、ここでは
３×３としたが、実際には、これより多くの単位セルが
配列される。
固体撮像素子の回路構成の一例を示した図である。図８
に於いて、この固体撮像素子は、フォトダイオード１
1 、１2 、１3 と、該フォトダイオード１1 、１2 、１
3 からの信号を読み出す増幅トランジスタ２1 、２2 、
２3 と、信号を読み出すラインを選択する垂直選択トラ
ンジスタ３1、３2 、３3 と、信号荷電をリセットする
リセットトランジスタ４1 、４2 、４3 から成る単位セ
ルが、３×３二次元状に配列されている。尚、ここでは
３×３としたが、実際には、これより多くの単位セルが
配列される。
【０００３】垂直シフトレジスタ５から水平方向に配線
されている水平アドレス線６1 、６2 、６3 は、上記垂
直選択トランジスタ３1 、３2 、３3 のゲートに接続さ
れて、信号を読み出すラインを決定する。リセット線７
1 、７2 、７3 はリセットトランジスタ４1 、４2 、４
3 のゲートに結線されている。
されている水平アドレス線６1 、６2 、６3 は、上記垂
直選択トランジスタ３1 、３2 、３3 のゲートに接続さ
れて、信号を読み出すラインを決定する。リセット線７
1 、７2 、７3 はリセットトランジスタ４1 、４2 、４
3 のゲートに結線されている。
【０００４】上記増幅トランジスタ２1 、２2 、２3 の
ソースは垂直信号線８1 、８2 、８3 に接続されてお
り、その一端には負荷トランジスタ１１1 、１１2 、１
１3 が設けられている。垂直信号線８1 、８2 、８3 の
他端は、水平シフトレジスタ１３から供給される選択パ
ルスにより選択される水平選択トランジスタ１２1 、１
２2 、１２3 を介して水平信号線１４に結線されてい
る。
ソースは垂直信号線８1 、８2 、８3 に接続されてお
り、その一端には負荷トランジスタ１１1 、１１2 、１
１3 が設けられている。垂直信号線８1 、８2 、８3 の
他端は、水平シフトレジスタ１３から供給される選択パ
ルスにより選択される水平選択トランジスタ１２1 、１
２2 、１２3 を介して水平信号線１４に結線されてい
る。
【０００５】このように構成された回路の動作は、以下
の通りである。すなわち、水平アドレス線６1 、６2 、
６3 をハイレベルにするアドレスパルスが印加され、該
ラインの垂直選択トランジスタ３のみがオンされる。す
ると、選択されたラインの増幅トランジスタと負荷トラ
ンジスタでソースフォロワ回路が構成され、増幅トラン
ジスタのゲート電圧、すなわちフォトダイオードの電圧
とほぼ同等の電圧が垂直信号線に現れる。
の通りである。すなわち、水平アドレス線６1 、６2 、
６3 をハイレベルにするアドレスパルスが印加され、該
ラインの垂直選択トランジスタ３のみがオンされる。す
ると、選択されたラインの増幅トランジスタと負荷トラ
ンジスタでソースフォロワ回路が構成され、増幅トラン
ジスタのゲート電圧、すなわちフォトダイオードの電圧
とほぼ同等の電圧が垂直信号線に現れる。
【０００６】次に、水平シフトレジスタ１３から水平選
択パルスが水平選択トランジスタ１２1 、１２2 、１２
3 に順次印加され、水平信号線１５から１ライン分の信
号が順次取り出される。この動作を、次のライン、更に
次のラインと、順次続けることにより、二次元状の全て
の信号を読み出すことができる。
択パルスが水平選択トランジスタ１２1 、１２2 、１２
3 に順次印加され、水平信号線１５から１ライン分の信
号が順次取り出される。この動作を、次のライン、更に
次のラインと、順次続けることにより、二次元状の全て
の信号を読み出すことができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】ところが、この種の装
置にあっては、次のような課題を有している。すなわ
ち、各セルに配置された増幅トランジスタをはじめとす
るトランジスタは、セルの微細化と共にそのディメンジ
ョンが小さくなるが、そのようにトランジスタの微細化
が進むと、トランジスタを作り込んでいるウェの濃度を
高くせざるを得なくなっていく。そうしないと、いわゆ
る短チャネル効果や狭チャネル効果等の微細化に伴い生
ずる課題がより顕著になってしまうからである。
置にあっては、次のような課題を有している。すなわ
ち、各セルに配置された増幅トランジスタをはじめとす
るトランジスタは、セルの微細化と共にそのディメンジ
ョンが小さくなるが、そのようにトランジスタの微細化
が進むと、トランジスタを作り込んでいるウェの濃度を
高くせざるを得なくなっていく。そうしないと、いわゆ
る短チャネル効果や狭チャネル効果等の微細化に伴い生
ずる課題がより顕著になってしまうからである。
【０００８】一方で、光電変換部であるフォトダイオー
ドでは、このようなセルの微細化により信号走査部と同
様ウェル濃度を高くしていくと、次のような課題が生ず
ることがわかった。
ドでは、このようなセルの微細化により信号走査部と同
様ウェル濃度を高くしていくと、次のような課題が生ず
ることがわかった。
【０００９】図９は、こうしたフォトダイオードのウェ
ル濃度と接合リーク電流との関係を表す特性図である。
図示されるように、フォトダイオードでは、ウェルの濃
度が高くなると共に、その接合リーク電流が高くなって
しまうことがわかる。接合リーク電流が高くなってしま
うと、素子の信号量が少ない、いわゆる暗時状態でそれ
が雑音となり、著しく再生画面の画質が劣化してしまう
ことになる。
ル濃度と接合リーク電流との関係を表す特性図である。
図示されるように、フォトダイオードでは、ウェルの濃
度が高くなると共に、その接合リーク電流が高くなって
しまうことがわかる。接合リーク電流が高くなってしま
うと、素子の信号量が少ない、いわゆる暗時状態でそれ
が雑音となり、著しく再生画面の画質が劣化してしまう
ことになる。
【００１０】すなわち、従来のＭＯＳセンサに於いて
は、画素微細化と共に信号走査回路を構成するトランジ
スタを微細化する必要がある。そして、微細なトランジ
スタを二次元効果の影響無く動作させるためには、トラ
ンジスタを作り込んでいるウェルの濃度高くする必要が
あった。
は、画素微細化と共に信号走査回路を構成するトランジ
スタを微細化する必要がある。そして、微細なトランジ
スタを二次元効果の影響無く動作させるためには、トラ
ンジスタを作り込んでいるウェルの濃度高くする必要が
あった。
【００１１】ところが、光電変換部であるフォトダイオ
ードでは、上述したように、ウェルの濃度を高くすると
接合リーク電流が高くなってしまい、それが再生画面上
で雑音となって再生画面の画質を著しく劣化させてしま
うという課題があった。
ードでは、上述したように、ウェルの濃度を高くすると
接合リーク電流が高くなってしまい、それが再生画面上
で雑音となって再生画面の画質を著しく劣化させてしま
うという課題があった。
【００１２】したがってこの発明は、上記課題に鑑みて
なされたものであり、セル微細化に伴うトランジスタを
微細化するにあたって、トランジスタのウェルの濃度を
高くしても接合リーク電流が高くなることなく、再生画
面上で雑音となって再生画面の画質を著しく劣化させる
ことのない固体撮像装置を提供することを目的とする。
なされたものであり、セル微細化に伴うトランジスタを
微細化するにあたって、トランジスタのウェルの濃度を
高くしても接合リーク電流が高くなることなく、再生画
面上で雑音となって再生画面の画質を著しく劣化させる
ことのない固体撮像装置を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】すなわち、第１の発明
は、半導体基板上に、光電変換部及び信号走査回路部を
含む単位セル行列を二次元状に配置して成る撮像領域
と、この撮像領域の信号走査回路を駆動するための素子
駆動回路を配置して成る駆動回路領域と、上記撮像領域
の各セルからの信号を読み出す信号線とを備える固体撮
像装置に於いて、上記光電変換部は、信号電荷と同一の
導電型の第１の導電型領域と、この第１の導電型とは反
対の第２の導電型のウェル領域とから成り、上記信号走
査回路は少なくとも１つのトランジスタで構成されるも
ので、このトランジスタは該トランジスタの導電型とは
反対導電型のウェル領域内に形成され、上記光電変換部
のウェルの不純物濃度と上記信号走査回路のウェルの不
純物濃度が異なることを特徴とする。
は、半導体基板上に、光電変換部及び信号走査回路部を
含む単位セル行列を二次元状に配置して成る撮像領域
と、この撮像領域の信号走査回路を駆動するための素子
駆動回路を配置して成る駆動回路領域と、上記撮像領域
の各セルからの信号を読み出す信号線とを備える固体撮
像装置に於いて、上記光電変換部は、信号電荷と同一の
導電型の第１の導電型領域と、この第１の導電型とは反
対の第２の導電型のウェル領域とから成り、上記信号走
査回路は少なくとも１つのトランジスタで構成されるも
ので、このトランジスタは該トランジスタの導電型とは
反対導電型のウェル領域内に形成され、上記光電変換部
のウェルの不純物濃度と上記信号走査回路のウェルの不
純物濃度が異なることを特徴とする。
【００１４】第２の発明は、上記第１の発明に於いて、
上記光電変換部のウェル濃度が上記信号走査回路のウェ
ル濃度より低いことを特徴とする。第３の発明は、上記
第２の発明に於いて、上記光電変換部のウェルの接合深
さが上記信号走査回路のウェル濃度より低いことを特徴
とする。
上記光電変換部のウェル濃度が上記信号走査回路のウェ
ル濃度より低いことを特徴とする。第３の発明は、上記
第２の発明に於いて、上記光電変換部のウェルの接合深
さが上記信号走査回路のウェル濃度より低いことを特徴
とする。
【００１５】第４の発明は、半導体基板上に、光電変換
部及び信号走査回路部を含む単位セル行列を二次元状に
配置して成る撮像領域と、この撮像領域の信号走査回路
を駆動するための素子駆動回路を配置して成る駆動回路
領域と、上記撮像領域の各セルからの信号を読み出す信
号線とを備える固体撮像装置に於いて、上記撮像領域の
うち少なくとも光電変換部には第１のウェルが形成さ
れ、上記信号走査回路部には第２のウェルが形成され、
上記素子駆動回路部には第３のウェルが形成され、上記
第１乃至第３のウェルの濃度がそれぞれ異なることを特
徴とする。
部及び信号走査回路部を含む単位セル行列を二次元状に
配置して成る撮像領域と、この撮像領域の信号走査回路
を駆動するための素子駆動回路を配置して成る駆動回路
領域と、上記撮像領域の各セルからの信号を読み出す信
号線とを備える固体撮像装置に於いて、上記撮像領域の
うち少なくとも光電変換部には第１のウェルが形成さ
れ、上記信号走査回路部には第２のウェルが形成され、
上記素子駆動回路部には第３のウェルが形成され、上記
第１乃至第３のウェルの濃度がそれぞれ異なることを特
徴とする。
【００１６】第５の発明は、上記第４の発明に於いて、
上記第１のウェルの不純物濃度は上記第２のウェルの不
純物濃度より低く設定され、上記第２のウェルの不純物
濃度は上記第３のウェルの不純物濃度より低く設定され
ていることを特徴とする。
上記第１のウェルの不純物濃度は上記第２のウェルの不
純物濃度より低く設定され、上記第２のウェルの不純物
濃度は上記第３のウェルの不純物濃度より低く設定され
ていることを特徴とする。
【００１７】第６の発明は、半導体基板上に、光電変換
部及び信号走査回路部を含む単位セル行列を二次元状に
配置して成る撮像領域と、この撮像領域の信号走査回路
を駆動するための素子駆動回路を配置して成る駆動回路
領域と、上記撮像領域の各セルからの信号を読み出す信
号線とを備える固体撮像装置に於いて、上記撮像領域の
素子を構成するウェルは、少なくとも上記光電変換部と
上記信号走査回路部に共通に設けられる第１のウェル
と、上記光電変換部に設けられる第２のウェルと、上記
信号走査部に設けられる第３のウェルと、上記素子駆動
回路部に設けられる第４のウェルとを有することを特徴
とする。
部及び信号走査回路部を含む単位セル行列を二次元状に
配置して成る撮像領域と、この撮像領域の信号走査回路
を駆動するための素子駆動回路を配置して成る駆動回路
領域と、上記撮像領域の各セルからの信号を読み出す信
号線とを備える固体撮像装置に於いて、上記撮像領域の
素子を構成するウェルは、少なくとも上記光電変換部と
上記信号走査回路部に共通に設けられる第１のウェル
と、上記光電変換部に設けられる第２のウェルと、上記
信号走査部に設けられる第３のウェルと、上記素子駆動
回路部に設けられる第４のウェルとを有することを特徴
とする。
【００１８】第７の発明は、上記第１のウェル、第２の
ウェル、第３のウェル及び第４のウェルの不純物濃度が
それぞれ異なり、濃度の薄い方から順に、第２のウェ
ル、第３のウェル、第４のウェル、第１のウェルに設定
されていることを特徴とする。
ウェル、第３のウェル及び第４のウェルの不純物濃度が
それぞれ異なり、濃度の薄い方から順に、第２のウェ
ル、第３のウェル、第４のウェル、第１のウェルに設定
されていることを特徴とする。
【００１９】この発明の固体撮像装置にあっては、光電
変換部のウェル濃度が信号走査回路部のウェル濃度より
も低く構成されている。そのため、信号走査回路部のウ
ェル濃度を、トランジスタが二次元効果の影響無く動作
させるために十分な高さの濃度で構成した場合でも、光
電変換部のウェル濃度が信号走査回路部のウェル濃度よ
り低くなるよう構成することができる。したがって、光
電変換部のフォトダイオードの接合リーク電流を低く抑
圧することができ、接合リーク電流による暗時雑音を低
くしたままセルを微細化することができる。
変換部のウェル濃度が信号走査回路部のウェル濃度より
も低く構成されている。そのため、信号走査回路部のウ
ェル濃度を、トランジスタが二次元効果の影響無く動作
させるために十分な高さの濃度で構成した場合でも、光
電変換部のウェル濃度が信号走査回路部のウェル濃度よ
り低くなるよう構成することができる。したがって、光
電変換部のフォトダイオードの接合リーク電流を低く抑
圧することができ、接合リーク電流による暗時雑音を低
くしたままセルを微細化することができる。
【００２０】
【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、この発明の固体撮像装
置の第１の実施の形態に係る単位セルの構成を示した平
面図、図２は図１に対応する単位セルの構成を示した回
路図、図３は図１のＡ−Ａ′線に沿った断面図である。
実施の形態を説明する。図１は、この発明の固体撮像装
置の第１の実施の形態に係る単位セルの構成を示した平
面図、図２は図１に対応する単位セルの構成を示した回
路図、図３は図１のＡ−Ａ′線に沿った断面図である。
【００２１】図１乃至図３に於いて、ｐ型基板２０上に
フォトダイオード２１が作り込まれるべく光電変換部の
ｐ型ウェル２２と、走査回路領域２３が作り込まれてい
る信号走査回路部のｐ型ウェル２４が形成されている。
上記ｐ型ウェル２２及び２４の表面部には、ｎ型拡散層
２５、２６が図示の如く形成されている。
フォトダイオード２１が作り込まれるべく光電変換部の
ｐ型ウェル２２と、走査回路領域２３が作り込まれてい
る信号走査回路部のｐ型ウェル２４が形成されている。
上記ｐ型ウェル２２及び２４の表面部には、ｎ型拡散層
２５、２６が図示の如く形成されている。
【００２２】上記フォトダイオード２１のカソードは、
転送トランジスタ２８のソースに接続されている。そし
て、この転送トランジスタ２８のドレインは、リセット
トランジスタ２９のソース及び増幅トランジスタ３０の
ゲートに接続されている。また、この増幅トランジスタ
３０のソースには、アドレストランジスタ３１のドレイ
ンが接続されている。
転送トランジスタ２８のソースに接続されている。そし
て、この転送トランジスタ２８のドレインは、リセット
トランジスタ２９のソース及び増幅トランジスタ３０の
ゲートに接続されている。また、この増幅トランジスタ
３０のソースには、アドレストランジスタ３１のドレイ
ンが接続されている。
【００２３】ｎ型拡散層２６を構成している上記リセッ
トトランジスタ２９のドレインと増幅トランジスタ３０
のドレインは、電源線３３に接続されている。また、ｎ
型拡散層２６であるアドレストランジスタ３１のソース
は、垂直信号線３４に接続されている。尚、上記増幅ト
ランジスタ３０及びアドレストランジスタ３１のゲート
３０ａ及び３１ａは、ｐ型ウェル２４の表面上で所定間
隔がおかれて配置された上記ｎ型拡散層２６の間に形成
される。また、３５は層間膜である。
トトランジスタ２９のドレインと増幅トランジスタ３０
のドレインは、電源線３３に接続されている。また、ｎ
型拡散層２６であるアドレストランジスタ３１のソース
は、垂直信号線３４に接続されている。尚、上記増幅ト
ランジスタ３０及びアドレストランジスタ３１のゲート
３０ａ及び３１ａは、ｐ型ウェル２４の表面上で所定間
隔がおかれて配置された上記ｎ型拡散層２６の間に形成
される。また、３５は層間膜である。
【００２４】図４（ａ）は、図３の光電変換部たるフォ
トダイオード２１の矢印Ｂ−Ｂ′での断面に於ける不純
物濃度プロファイルを示した図、図４（ｂ）は、走査回
路部２３の矢印Ｃ−Ｃ′での断面に於ける不純物濃度プ
ロファイルを示した図である。
トダイオード２１の矢印Ｂ−Ｂ′での断面に於ける不純
物濃度プロファイルを示した図、図４（ｂ）は、走査回
路部２３の矢印Ｃ−Ｃ′での断面に於ける不純物濃度プ
ロファイルを示した図である。
【００２５】図４（ｂ）に示されるように、信号走査回
路部のｐ型型ウェル２４のホウ素濃度は１０17代の濃度
である。この濃度は、設計基準０．７μｍのＭＯＳ回路
がショートチャネル効果等を起こさず動作する濃度であ
る。したがって、このｐ型ウェル濃度では、信号走査回
路は問題無く動作し、信号を読み出すことができる。
路部のｐ型型ウェル２４のホウ素濃度は１０17代の濃度
である。この濃度は、設計基準０．７μｍのＭＯＳ回路
がショートチャネル効果等を起こさず動作する濃度であ
る。したがって、このｐ型ウェル濃度では、信号走査回
路は問題無く動作し、信号を読み出すことができる。
【００２６】一方で、例えば光電変換部（フォトダイオ
ード２１）のウェルの濃度は１０15代の濃度である。こ
の濃度では、図４（ｃ）に示されるように、ｐｎジャン
クションのリーク電流は十分に小さくなる。したがっ
て、暗時の雑音が問題になることも無く、感度の高い撮
像素子を実現することができる。
ード２１）のウェルの濃度は１０15代の濃度である。こ
の濃度では、図４（ｃ）に示されるように、ｐｎジャン
クションのリーク電流は十分に小さくなる。したがっ
て、暗時の雑音が問題になることも無く、感度の高い撮
像素子を実現することができる。
【００２７】このように、画面内の信号走査回路部に於
いては、ウェルの濃度を、微細な画素内に組み込まれた
ＭＯＳ回路でショートチャネル効果が起こらずに動作で
きるのに十分な高さの濃度にし、且つ光電変換部ではリ
ーク電流が十分に低くなるウェル濃度まで下げることに
より、微細な画素で雑音が低い撮像素子を実現すること
ができる。
いては、ウェルの濃度を、微細な画素内に組み込まれた
ＭＯＳ回路でショートチャネル効果が起こらずに動作で
きるのに十分な高さの濃度にし、且つ光電変換部ではリ
ーク電流が十分に低くなるウェル濃度まで下げることに
より、微細な画素で雑音が低い撮像素子を実現すること
ができる。
【００２８】図５は、この発明の固体撮像装置の第２の
実施の形態に係る単位セルの構成を示した断面図であ
る。尚、以下に述べる実施の形態に於いて、上述した第
１の実施の形態と同じ部分には同一の参照番号を付して
その説明を省略する。
実施の形態に係る単位セルの構成を示した断面図であ
る。尚、以下に述べる実施の形態に於いて、上述した第
１の実施の形態と同じ部分には同一の参照番号を付して
その説明を省略する。
【００２９】この図５に示される第２の実施の形態に於
いて、図３に示される第１の実施の形態と異なるのは、
光電変換部に設けられたｐ型ウェル３７が、信号走査回
路部と共通に設けられていることである。
いて、図３に示される第１の実施の形態と異なるのは、
光電変換部に設けられたｐ型ウェル３７が、信号走査回
路部と共通に設けられていることである。
【００３０】また図３、図５に示されるセルの構造で
は、基板１０の導電型がウェルの導電型と同一のｐ型と
しているが、基板の導電型はｎ型であっても良い。図６
は、この発明の固体撮像装置の第３の実施の形態に係る
ウェル構造を示した素子構成の断面図である。
は、基板１０の導電型がウェルの導電型と同一のｐ型と
しているが、基板の導電型はｎ型であっても良い。図６
は、この発明の固体撮像装置の第３の実施の形態に係る
ウェル構造を示した素子構成の断面図である。
【００３１】図６に於いて、ｐ型基板４１の撮像領域に
は、ｐ型ウェル４２が形成されており、このｐ型ウェル
４２の表面部の信号走査回路部には、所定間隔をおいて
ｐ型ウェル４３が複数設けられている。一方、型ｐウェ
ル３１の外側の素子駆動領域で、ｐ型基板４１の表面部
には、それぞれｐ型ウェル４４及びｎ型ウェル４５が形
成されている。
は、ｐ型ウェル４２が形成されており、このｐ型ウェル
４２の表面部の信号走査回路部には、所定間隔をおいて
ｐ型ウェル４３が複数設けられている。一方、型ｐウェ
ル３１の外側の素子駆動領域で、ｐ型基板４１の表面部
には、それぞれｐ型ウェル４４及びｎ型ウェル４５が形
成されている。
【００３２】図７は、この発明の固体撮像装置の第４の
実施の形態に係るウェル構造を示した図である。図７に
於いて、ｐ型基板５１の表面部から所定距離をおいて、
光電変換部と信号走査回路部に共通にｐ型ウェル５２が
形成されている。そして、撮像領域５３に於ける上記ｐ
型基板５１の表面部には、光電変換部内のｐ型ウェル５
４と、信号走査回路部内のｐ型ウェル５５が設けられて
いる。
実施の形態に係るウェル構造を示した図である。図７に
於いて、ｐ型基板５１の表面部から所定距離をおいて、
光電変換部と信号走査回路部に共通にｐ型ウェル５２が
形成されている。そして、撮像領域５３に於ける上記ｐ
型基板５１の表面部には、光電変換部内のｐ型ウェル５
４と、信号走査回路部内のｐ型ウェル５５が設けられて
いる。
【００３３】一方、素子駆動回路部５６に於ける上記ｐ
型基板５１の表面部には、素子駆動回路部のｐ型ウェル
５７と、素子駆動回路部のｎ型ウェル５８が、それぞれ
形成されている。尚、５９は単位画素を表している。
型基板５１の表面部には、素子駆動回路部のｐ型ウェル
５７と、素子駆動回路部のｎ型ウェル５８が、それぞれ
形成されている。尚、５９は単位画素を表している。
【００３４】また、この第４の実施の形態に於いては、
基板５１の導電型はｐ型であるが、これはｎ型の基板で
も良い。尚、この発明は上述した実施の形態に限定され
ることなく、種々変形して実施可能である。
基板５１の導電型はｐ型であるが、これはｎ型の基板で
も良い。尚、この発明は上述した実施の形態に限定され
ることなく、種々変形して実施可能である。
【００３５】
【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、セル微
細化に伴うトランジスタを微細化するにあたって、トラ
ンジスタのウェルの濃度を高くしても接合リーク電流が
高くなることなく、再生画面上で雑音となって再生画面
の画質を著しく劣化させることのない固体撮像装置を提
供することができる。
細化に伴うトランジスタを微細化するにあたって、トラ
ンジスタのウェルの濃度を高くしても接合リーク電流が
高くなることなく、再生画面上で雑音となって再生画面
の画質を著しく劣化させることのない固体撮像装置を提
供することができる。
【図１】この発明の固体撮像装置の第１の実施の形態に
係る単位セルの構成を示した平面図である。
係る単位セルの構成を示した平面図である。
【図２】図１に対応する単位セルの構成を示した回路図
である。
である。
【図３】図１のＡ−Ａ′線に沿った断面図である。
【図４】（ａ）は図３の光電変換部たるフォトダイオー
ド２１の矢印Ｂ−Ｂ′での断面に於ける不純物濃度プロ
ファイルを示した図、（ｂ）は走査回路部２３の矢印Ｃ
−Ｃ′での断面に於ける不純物濃度プロファイルを示し
た図、（ｃ）は図３の矢印Ｂ−Ｂ′線、Ｃ−Ｃ′線の部
分の断面の不純物濃度プロファイル及びそれぞれのｐウ
ェル濃度での逆バイアスリーク電流の様子を示した図で
ある。
ド２１の矢印Ｂ−Ｂ′での断面に於ける不純物濃度プロ
ファイルを示した図、（ｂ）は走査回路部２３の矢印Ｃ
−Ｃ′での断面に於ける不純物濃度プロファイルを示し
た図、（ｃ）は図３の矢印Ｂ−Ｂ′線、Ｃ−Ｃ′線の部
分の断面の不純物濃度プロファイル及びそれぞれのｐウ
ェル濃度での逆バイアスリーク電流の様子を示した図で
ある。
【図５】この発明の固体撮像装置の第２の実施の形態に
係る単位セルの構成を示した断面図である。
係る単位セルの構成を示した断面図である。
【図６】この発明の固体撮像装置の第３の実施の形態に
係るウェル構造を示した素子構成の断面図である。
係るウェル構造を示した素子構成の断面図である。
【図７】この発明の固体撮像装置の第４の実施の形態に
係るウェル構造を示した図である。
係るウェル構造を示した図である。
【図８】従来の増幅型ＭＯＳセンサと称される固体撮像
素子の回路構成の一例を示した図である。
素子の回路構成の一例を示した図である。
【図９】従来固体撮像素子のフォトダイオードのウェル
濃度と接合リーク電流との関係を表す特性図である。
濃度と接合リーク電流との関係を表す特性図である。
２０ ｐ型基板、 ２１ フォトダイオード、 ２２、２４ ｐ型ウェル、 ２３ 走査回路領域、 ２５、２６ ｎ型拡散層、 ２８ 転送トランジスタ、 ２９ リセットトランジスタ、 ３０ 増幅トランジスタ、 ３１ アドレストランジスタ、 ３３ 電源線、 ３４ 垂直信号線。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山口 鉄也 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 野崎 秀俊 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
Claims (3)
- 【請求項１】 半導体基板上に、光電変換部及び信号走
査回路部を含む単位セル行列を二次元状に配置して成る
撮像領域と、この撮像領域の信号走査回路を駆動するた
めの素子駆動回路を配置して成る駆動回路領域と、上記
撮像領域の各セルからの信号を読み出す信号線とを備え
る固体撮像装置に於いて、 上記光電変換部は、信号電荷と同一の導電型の第１の導
電型領域と、この第１の導電型とは反対の第２の導電型
のウェル領域とから成り、 上記信号走査回路は少なくとも１つのトランジスタで構
成されるもので、このトランジスタは該トランジスタの
導電型とは反対導電型のウェル領域内に形成され、 上記光電変換部のウェルの不純物濃度と上記信号走査回
路のウェルの不純物濃度が異なることを特徴とする固体
撮像装置。 - 【請求項２】 半導体基板上に、光電変換部及び信号走
査回路部を含む単位セル行列を二次元状に配置して成る
撮像領域と、この撮像領域の信号走査回路を駆動するた
めの素子駆動回路を配置して成る駆動回路領域と、上記
撮像領域の各セルからの信号を読み出す信号線とを備え
る固体撮像装置に於いて、 上記撮像領域のうち少なくとも光電変換部には第１のウ
ェルが形成され、上記信号走査回路部には第２のウェル
が形成され、上記素子駆動回路部には第３のウェルが形
成され、上記第１乃至第３のウェルの濃度がそれぞれ異
なることを特徴とする固体撮像装置。 - 【請求項３】 半導体基板上に、光電変換部及び信号走
査回路部を含む単位セル行列を二次元状に配置して成る
撮像領域と、この撮像領域の信号走査回路を駆動するた
めの素子駆動回路を配置して成る駆動回路領域と、上記
撮像領域の各セルからの信号を読み出す信号線とを備え
る固体撮像装置に於いて、 上記撮像領域の素子を構成するウェルは、少なくとも上
記光電変換部と上記信号走査回路部に共通に設けられる
第１のウェルと、上記光電変換部に設けられる第２のウ
ェルと、上記信号走査部に設けられる第３のウェルと、
上記素子駆動回路部に設けられる第４のウェルとを有す
ることを特徴とする固体撮像装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP07080898A JP4109743B2 (ja) | 1998-03-19 | 1998-03-19 | 固体撮像装置 |
| US09/272,339 US6072206A (en) | 1998-03-19 | 1999-03-19 | Solid state image sensor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP07080898A JP4109743B2 (ja) | 1998-03-19 | 1998-03-19 | 固体撮像装置 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2006013996A Division JP2006128724A (ja) | 2006-01-23 | 2006-01-23 | 固体撮像装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11274456A true JPH11274456A (ja) | 1999-10-08 |
| JP4109743B2 JP4109743B2 (ja) | 2008-07-02 |
Family
ID=13442247
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP07080898A Expired - Lifetime JP4109743B2 (ja) | 1998-03-19 | 1998-03-19 | 固体撮像装置 |
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| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6072206A (ja) |
| JP (1) | JP4109743B2 (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6455909B1 (en) | 1999-12-03 | 2002-09-24 | Nec Corporation | Image sensor |
| US6605850B1 (en) * | 1998-03-19 | 2003-08-12 | Canon Kabushiki Kaisha | Solid-state image pickup device using layers having different refractive indices |
| JP2004111871A (ja) * | 2002-09-20 | 2004-04-08 | Canon Inc | 半導体集積回路装置及びその素子配置方法 |
| JP2004282036A (ja) * | 2003-03-13 | 2004-10-07 | Hynix Semiconductor Inc | Ｃｍｏｓイメージセンサの製造方法 |
| JP2004336017A (ja) * | 2003-04-30 | 2004-11-25 | Hynix Semiconductor Inc | イメージセンサ |
| JP2009158988A (ja) * | 2004-05-06 | 2009-07-16 | Canon Inc | 光電変換装置及び撮像システム |
| JP2010520614A (ja) * | 2007-03-01 | 2010-06-10 | テー，ヒョク，ナム | 画素間分離されたイメージセンサ |
| JP2015076453A (ja) * | 2013-10-07 | 2015-04-20 | キヤノン株式会社 | 固体撮像装置、その製造方法及び撮像システム |
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|---|---|---|---|---|
| US6674470B1 (en) * | 1996-09-19 | 2004-01-06 | Kabushiki Kaisha Toshiba | MOS-type solid state imaging device with high sensitivity |
| KR100278285B1 (ko) * | 1998-02-28 | 2001-01-15 | 김영환 | 씨모스 이미지센서 및 그 제조방법 |
| JP3410016B2 (ja) * | 1998-03-31 | 2003-05-26 | 株式会社東芝 | 増幅型固体撮像装置 |
| US6310366B1 (en) * | 1999-06-16 | 2001-10-30 | Micron Technology, Inc. | Retrograde well structure for a CMOS imager |
| US7133074B1 (en) | 1999-09-28 | 2006-11-07 | Zoran Corporation | Image sensor circuits including sampling circuits used therein for performing correlated double sampling |
| US6465862B1 (en) * | 1999-10-05 | 2002-10-15 | Brannon Harris | Method and apparatus for implementing efficient CMOS photo sensors |
| JP3884600B2 (ja) * | 1999-11-29 | 2007-02-21 | 富士通株式会社 | 光電変換装置及びその製造方法 |
| JP4703815B2 (ja) | 2000-05-26 | 2011-06-15 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | Ｍｏｓ型センサの駆動方法、及び撮像方法 |
| JP3688980B2 (ja) * | 2000-06-28 | 2005-08-31 | 株式会社東芝 | Ｍｏｓ型固体撮像装置及びその製造方法 |
| FR2820882B1 (fr) * | 2001-02-12 | 2003-06-13 | St Microelectronics Sa | Photodetecteur a trois transistors |
| US6545258B2 (en) | 2001-03-30 | 2003-04-08 | Pixim, Inc. | Photo-sensor cross-section for increased quantum efficiency |
| JP3988189B2 (ja) * | 2002-11-20 | 2007-10-10 | ソニー株式会社 | 固体撮像装置 |
| US7087944B2 (en) | 2003-01-16 | 2006-08-08 | Micron Technology, Inc. | Image sensor having a charge storage region provided within an implant region |
| JP4679340B2 (ja) * | 2005-11-11 | 2011-04-27 | 株式会社東芝 | 固体撮像装置 |
| US7442974B2 (en) * | 2006-01-31 | 2008-10-28 | Hiok Nam Tay | Image sensor with inter-pixel isolation |
| JP2015035449A (ja) * | 2013-08-07 | 2015-02-19 | 株式会社東芝 | 固体撮像装置および固体撮像装置の製造方法 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5625210A (en) * | 1995-04-13 | 1997-04-29 | Eastman Kodak Company | Active pixel sensor integrated with a pinned photodiode |
| JPH09246514A (ja) * | 1996-03-12 | 1997-09-19 | Sharp Corp | 増幅型固体撮像装置 |
-
1998
- 1998-03-19 JP JP07080898A patent/JP4109743B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1999
- 1999-03-19 US US09/272,339 patent/US6072206A/en not_active Expired - Lifetime
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US6605850B1 (en) * | 1998-03-19 | 2003-08-12 | Canon Kabushiki Kaisha | Solid-state image pickup device using layers having different refractive indices |
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| JP2004111871A (ja) * | 2002-09-20 | 2004-04-08 | Canon Inc | 半導体集積回路装置及びその素子配置方法 |
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| US8546902B2 (en) | 2004-05-06 | 2013-10-01 | Canon Kabushiki Kaisha | Photoelectric conversion device and manufacturing method thereof |
| JP2010520614A (ja) * | 2007-03-01 | 2010-06-10 | テー，ヒョク，ナム | 画素間分離されたイメージセンサ |
| JP2015076453A (ja) * | 2013-10-07 | 2015-04-20 | キヤノン株式会社 | 固体撮像装置、その製造方法及び撮像システム |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US6072206A (en) | 2000-06-06 |
| JP4109743B2 (ja) | 2008-07-02 |
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