JPS58220574A - 固体撮像装置 - Google Patents

固体撮像装置

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JPS58220574A
JPS58220574A JP57104319A JP10431982A JPS58220574A JP S58220574 A JPS58220574 A JP S58220574A JP 57104319 A JP57104319 A JP 57104319A JP 10431982 A JP10431982 A JP 10431982A JP S58220574 A JPS58220574 A JP S58220574A
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Masaharu Imai
今井 正晴
Osamu Onizuka
修 鬼塚
Ikuo Toufukuji
東福寺 幾夫
Akimasa Morita
晃正 森田
Shunpei Tanaka
俊平 田中
Hiroshi Matsui
宏 松井
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    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/76Unipolar devices, e.g. field effect transistors
    • H01L29/762Charge transfer devices
    • H01L29/765Charge-coupled devices
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    • HELECTRICITY
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    • H01L27/144Devices controlled by radiation
    • H01L27/146Imager structures
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、固体撮像装置に関する。
従来の固体撮像装置によると、電荷蓄積部がCCDまた
はRFID等の電荷転送装置によって構成され、この電
荷蓄積部から蓄積′1荷ケ読み出丁読み出し部がMO8
電界効果トランジスタ(MO8F]1iiT)によって
構成されている。との読み出し部の出力トランジスタ、
即ちMOSFETの出力電圧Vou tはこのMOS 
F ETが飽和領域で動作しているとき近似的にT式で
表・わされる。即ち、 Vout = PL、−Id = RL−β((Voo
−Vout) −VT但し、Id  :出力トランジス
タのドレイン電流Voo :出力トランジスタのケ°−
ト電圧■T:出カドラン・ゾスタの閾値電圧 β :出力トランジスタの電流増幅率 前記出力電圧に応じた信号電荷に対する感度は次式によ
って表わされる。
但し、Qs:信号電向 CF:接地極に対する出カゲート電榛 の容量 この式から出カゲート電極容1が最も感度に影響してい
ることがわかるが実際には出カゲート容jiは出力拡散
層の容量と出方トランジスタのケート電極界1との和で
ある。しかし感度に影w’r与えるのはゲートを極容1
である。従って、 CF=A  @ COX 但し、COX:出方トランジスタのゲート容覇Aニゲ−
ト1!極面積 また、(1)式より他の要素として出カトランジ)い スタのI(L及びβ(Voo −QT” )が大きい方
が艮いが1(Li1.c読み出し速度の関係で余り大き
くできず従って(Voo −VT )もさはと変えよう
かない。従って結局βr大きくし、CFi小さくするし
かない。この場合、βは次式で表わされる。
β−−−C0X−μ 但し、L:出力トランジスタのチャンネル長W:出力ト
ランジスタのチャンネル幅 COX :ゲート電極の単位容l゛ μ:モビリテ1 上記式からβ音大きくするにはLi小さくすることが最
も有効である。これによりAも小さくなるのでCF?小
さくすることにもなる。このCFケ小さくするためには
COXも小さくすればよい。このcox ’1小さくす
るためには例えば酸化膜?厚くすることが考えられるが
この酸化膜?厚くするとβが低下してし1うので好壕し
くない。従って、最終的にはLi小さくするし −かな
い。Lは現在1′(・2:、!乃至3μmに1で短縮さ
れるようになったがLが4μmのときに比べて感度は1
.5乃至2倍程度しか上らない。
他方、現在では固体撮像装置の高密夏化が進み、1つの
セルの面積が1丁1丁小さくなり検出すべき出力信号電
荷が小さくなっている。この之め、騎、み出し回路部の
筒感朋化が望1れている。しかし上述したようにMO8
型トランジスタ會用いた読み出し回路部では大幅な感度
向上が望めない。
従って、この発明の目的に接合型電界効果トランジスタ
により出方トランジスタ全構成し高感度化全実現する固
体撮像装W?提供することにある。
以下図面を参照してこの発明の実施例?詩明する。
第1図に示す固体撮像装置によると、電荷蓄積部?構成
する電荷転送素子JIVC@、み出し回路の出力トラン
ジスタ12が接続されている。
電荷転送素子11は第2図に示すように構成ばれる。即
ち、P型基板13にN 型拡散領域14及び15が形成
される。基板13上には絶縁層16が形成され、この絶
縁層16には出力ゲートft極17及びリセット電極が
形成される。この場合、出力ゲート′電極17は出力拡
散領域14に近接して形成きれリセットを極18はNf
i出力拡散佃域14とN 型リセット電極づン拡散飴域
15との間に形成される。転y*極19は出力ゲートを
極17の側において絶縁層16上に形成される。出力拡
散領域14は接合型電界効果トランジスタで構成される
出力トランジスタ12のゲート領域23に接続される。
出力トランジスタ12は第3図に示すようにP型基板2
1に形成されたN型拡散領域22會有し、このN型拡散
領域22にPあるいにP 型ゲート領域23が形成され
る。このゲート領域23の両側にN 型拡散佃域24及
び25が形成される。P 型拡散仰域27が領域23.
24及び25に囲繞するようにN型拡散領域22内に形
成される。
ところで、通常の接合型FBTによるとそのコンダクタ
ンスは次のよりになる。即ち、Vdニドレイン電圧 ■g:ゲート電圧 ■p:FETのピンチオフ′屯圧 q:単位電荷像 μ:チャンネル部でのモビリティ 2a:ゲート深さ W:ゲート拡散幅 L:ゲート拡散長 N:チャンネル不純物濃度 しかし第3図に示す構造の接合型FET l 2では、
通常の接合型I”E’l’とtrL異なりチャンネル電
位を制御するゲート拡散層が拡散層23のみによって形
成されチャンネル電位が基板2191jlから制御され
るため第3図の接合型FBT 12のコンダクタンスは
通常の接合型F’BTのtよは−に低下する。しかしM
O8型トランジスタに比べてFET J 2のコンダク
タンスは通常の動作条件及び同じW/Lとした場合に有
利である、他方、ゲート容量に関しては、ゲート酸化膜
の膜厚TOXが例えば100OAであるとすると単位面
積当υの容量coxはほぼ3.54 X 10−’ F
A市である。これに対し接合型FETのゲート容量CJ
td、但し、V h =3V 、 V B=0.5VN
に1016 Csi :シリコンの誘電率 となり、MO8型トランジスタの容量・coxの約1/
8である。第1図及び第3図に示されるように特性向上
のため接合型FET 12のゲート領域23がチャンネ
ルバリア領域27と導通されているのでチャンネルバリ
ア細板27の接合各賞もゲート容lに加算される。しか
しこれでもMOS m ?ランジス゛りに対しゲート各
1は1/3程度になる。このゲート容奮比?更に小さく
しようとすれは第3図のFET 12においてチャンネ
ルバリア領域27ケゲート拡散佃域23と導通きせない
で他の電位、例えばVHDにノ(イアスする構造に変形
てれてもよい。また、第4図に示すように拡散領域22
がエピタキシャル廣によって形成され、フローティング
ゲート拡散領域29が設けられ、チャンネルバリア細板
27?経由して表面のゲート傾城23に接続されるよう
にしてもよい。尚、第4図のFET J 2には基板2
1と同−導゛1型のアイソレーション拡散弔自埴30が
形成されている。この場合、電荷転送素子11とPET
 l 2と會構造上調整する次めには、CCD 4@影
装置の場合、・電荷転送素子11に埋込チャンネル型C
CDレジスタとして構成され、その埋込拡散領域がエピ
タキシャル層15によって形成されればよい。例えばC
CI)撮像装置it、は次の条件に基すいて構成される
。即ち、埋込チャンネルCCDの拡散領域の深さは1乃
至1.5μm1不純物濃度i10”/cr1前後、接合
1i’gT (1)ゲート拡散領域の間隔2霞は略0.
6乃至1.0μn】、その不純物濃度は10′6/cr
n3前後である。
上記実施例で説明したようにこの発明によると信号電荷
読み出し部の出力トランゾスタが接合型FETによって
構成されているのでゲート入力容1°が従来のMO8型
トランジスタ會用いた固体撮像装置に比べ1/3乃至1
/5程度に抑えられ、′!!几コンタークタンスに関し
てはMO8型トランジスタに比較して第3図の構造では
172強稈度、第4図の構造でははは同等以上になり、
最終的に出力電圧に対するゲート入力容量及びコンダク
タンスの影響の度合?考えれば第3図の接合型1’ET
でも2乃至3倍程度の感度向上が藺待できる。このこと
は、固体撮像装置において受光セルの面積が172乃至
1/3に減ぜられても初期のレベルの信号が得られるこ
とケ意味し大きな利点となっている。特に、高品位テレ
ビジョンの仕様でに、走査線本数が現行NTSC方式の
525本に比べ倍以上の1125本となる。従って、高
品位仕様の固体撮像装置の画素数は1000X 100
0以上、例えば垂直方向1100 X水平方向1800
、計200万と想定される。このような大規Wな固体撮
像装置においては、′電荷蓄積部の全体の面積が173
以下に縮小できるということは固体撮像装置の歩留りの
点で)らも非常に有効である。また、高品位テレビジョ
ンと同程度の画質會有する電子スチールカメラ用固体撮
像装置としても電荷蓄積部の面積の縮/卦化及び秒み一
出一し速度の高速化が大きな利点となる。更に、付随的
効果として接合型FITは多数キャリア半導体装置であ
るので高速読み出しに適している。
尚、上記実施例では、通常の接合型FETが出力トラン
ジスタとして用いられているが接合型トランジスタに属
する靜1を誘導トランジスタ(BIT)が出力トランジ
スタとして用いられてもよい。この場合、SITの非飽
和性によって出力電圧のダイナミックレンジが太きくな
り、更に大きな効果が得られる。但し、このSITにお
いては・拡散領域22の丙5.−物議度に通常の接合型
FITに比べ約2ケタ程度下げ、例えば10”/dとし
なけれはならないので埋込型電荷転送素子の埋込み拡散
と同一工程で81T y<形r&尤することは困難であ
る。尚、実施例では電荷転送型固体撮像装置が示されて
いるがこの発明にx−Yアドレス型のような他の型式の
固体撮像装置にも適用できる。更に撮像装置に限らず、
例えばCCU 金一時記憶用メモリとして用いる場合に
も読み出し回路の高感度化によジCCDの微弱な信号會
確実に斬み出すことができる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例に従った固体撮像装置の概
略平面図、第2図は第1図の2−2線に沿った固体撮像
装置の断面図、第3図に第1図の3−3線に沿った固体
撮像装置の断面図、そして第4図は他の実施例の固体撮
像装置の出力トランジスタの断面図である。 11・・・電荷転送素子、12・・・接合型戒界効果ト
ランジスタ、13・・・基板、14・・・出力拡散領域
、15・・・リセットドレイン領域、17・・・出力ゲ
ート電極、18・・・リセット1!極、19・・・転送
電極、21・・・基板、22・・・N型拡散領域、23
・・・ゲート領域、24.25・・・N 型拡散領域、
27・・・チャンネルバリア領域、29・・・フローテ
ィングゲート拡散領域。 出願人代理人  弁理士 鈴 江 武 彦E 第1・図 1フ 第3図 第4図 第1頁の続き 0発 明 者 田中俊平 東京都渋谷区幡ケ谷2丁目43番 2号才リンパス光学工業株式会 社内 0発 明 者 松井宏 東京都渋谷区幡ケ谷2丁目43番 2号才リンパス光学工業株式会 社内 特5 1、事件の表示 特願昭57−104319号 2、発明の名称 固体撮像装置 3、補正をする者   − 事件との関係 特許出願人 (037)  オリンパス元学工業株式会社4、代理人 5、自発補正 6゜ 7゜ 特許庁長官   若 杉 和 夫 殿 1.事件の表示 特願昭57−104319号 2、発明の名称 固体撮像装置 3、補正をする者 事件との関係 特許出願人 (037)  オリンパス光学工呆株式・)社4、代理
人 う□; 、、□゛1L 6、補正の対象        □ i7+補正の内容 (1)  明細書中の第2頁第6行目に「Voui =
 P、−Id = R,−β((VOG ”Out )
−”T Jとあるのを 「■out=RL−1d=RL−β((VOG −vo
ut)  ”TJJと訂正する。 (2)  同第2頁第14行目に (3)同第3頁第1行目に 正する。 (4)  同第7頁第1行目に 386

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1) 撮像パターンに対応する電荷會蓄積する電荷蓄積
    部と、前記電荷蓄積部の出力に接続される接合型電界効
    果トランジスタ紫有し前記蓄積部の蓄積電荷ケ画像信号
    として読み出す手段とで構成される固体撮像装置。 2)前記)ランジスタにフローティングケート拡散層7
    有する特許請求の範囲第1項記載の固体撮像装置。 3) 前記トランジスタに静電誘導トランジスタである
    特許請求の範囲第1項記載の固体撮像装置。
JP57104319A 1982-06-17 1982-06-17 固体撮像装置 Granted JPS58220574A (ja)

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US06/500,303 US4611221A (en) 1982-06-17 1983-06-02 Solid state image pick-up device

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS615680A (ja) * 1984-06-20 1986-01-11 Hitachi Ltd 固体撮像装置
JPS6146680A (ja) * 1984-08-10 1986-03-06 Shoichi Tanaka 電荷検出回路
JP2007278760A (ja) * 2006-04-04 2007-10-25 Toyohashi Univ Of Technology 化学・物理現象検出装置

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6442992A (en) * 1987-08-08 1989-02-15 Olympus Optical Co Solid-state image pickup device
JP2727584B2 (ja) * 1988-09-20 1998-03-11 ソニー株式会社 固体撮像装置
JP3036175B2 (ja) * 1991-11-11 2000-04-24 日本電気株式会社 電荷転送装置
US5563429A (en) * 1994-06-14 1996-10-08 Nikon Corp. Solid state imaging device
US5712498A (en) * 1996-08-26 1998-01-27 Massachusetts Institute Of Technology Charge modulation device

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3721839A (en) * 1971-03-24 1973-03-20 Philips Corp Solid state imaging device with fet sensor
US3886582A (en) * 1972-04-05 1975-05-27 Sony Corp Field effect transistor
NL7308240A (ja) * 1973-06-14 1974-12-17
US4427990A (en) * 1978-07-14 1984-01-24 Zaidan Hojin Handotai Kenkyu Shinkokai Semiconductor photo-electric converter with insulated gate over p-n charge storage region

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS615680A (ja) * 1984-06-20 1986-01-11 Hitachi Ltd 固体撮像装置
JPS6146680A (ja) * 1984-08-10 1986-03-06 Shoichi Tanaka 電荷検出回路
JPH0515345B2 (ja) * 1984-08-10 1993-03-01 Shoichi Tanaka
JP2007278760A (ja) * 2006-04-04 2007-10-25 Toyohashi Univ Of Technology 化学・物理現象検出装置

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JPH0412068B2 (ja) 1992-03-03

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