JPS62291059A - Solid state color image sensing device - Google Patents

Solid state color image sensing device

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JPS62291059A
JPS62291059A JP61135137A JP13513786A JPS62291059A JP S62291059 A JPS62291059 A JP S62291059A JP 61135137 A JP61135137 A JP 61135137A JP 13513786 A JP13513786 A JP 13513786A JP S62291059 A JPS62291059 A JP S62291059A
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Hidenobu Ishikura
石倉 秀信
Satoshi Hirose
広瀬 諭
Shigeto Maekawa
繁登 前川
Tadahiko Hamaguchi
浜口 忠彦
Masatoshi Kato
雅敏 加藤
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    • H01L27/14Devices 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
    • H01L27/144Devices controlled by radiation
    • H01L27/146Imager structures
    • H01L27/148Charge coupled imagers
    • H01L27/14868CCD or CID colour imagers

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Abstract

PURPOSE:To obtain a solid state color image sensing device which facilitates reading signal charges created in a photodiode region directly with high accuracy without using a CCD and simplifying an external color signal processing circuit by a method wherein a specific photodetector, charge transfer control gate electrode, charge storing gate electrode, floating gate electrode and so forth are provided. CONSTITUTION:2nd conductivity type semiconductor region 3 is formed in the surface of 1st conductivity type semiconductor substrate 1 and a photodetector is constituted by the region 3 and the substrate 1 and a color separation filter 3a is formed on the region 3 with an insulating film between. Further, 2nd semiconductor region 2 of the 2nd conductivity type for storing signal charges is formed in the surface of the substrate 1 with an interval between the region 3 and itself. A charge transfer control gate electrode 14 which controls the transfer of the signal charges to the region 2 and whose potential is fixed to the 1st potential is formed on the substrate 1 between the regions 3 and 2. A charge storing part gate electrode 15 whose potential is fixed to the 2nd potential is formed on the region 2 on the region 2 with an insulating film 46 between. Further, a floating gate electrode 16 for detecting the signal charges stored in the region 2 is formed between the region 2 and the charge storing part gate electrode 15.

Description

【発明の詳細な説明】 3、発明の詳細な説明 [産業上の利用分野] この発明はカラー囚体搬象装置に関し、特に信号電荷蓄
積領域の上部にフローティングゲート電極を設けたカラ
ー固体&Iil像装置に関するものである。
[Detailed Description of the Invention] 3. Detailed Description of the Invention [Field of Industrial Application] The present invention relates to a color prison imaging device, and particularly to a color solid-state &Iil imaging device in which a floating gate electrode is provided above a signal charge storage region. It is related to the device.

[従来の技術] 第4図は、従来のCharge −8kle+5ino
 −M odeで動作づる固体搬像装置のフォトダイオ
ード領域からCCI)(電荷結合素子)に至る一画素分
の構造をポリ断面図である。
[Prior art] Fig. 4 shows the conventional Charge-8kle+5ino
FIG. 2 is a poly cross-sectional view of the structure of one pixel from the photodiode region to the CCI (charge coupled device) of the solid-state image transfer device operating in -Mode.

図において、0形シリコン領域1表面に0+形シリコン
領11163およびn−形シリコン領域62が互いに間
隔を隔てて形成されている。n+形シリコン領域63と
、その周辺のp形シリコン基板1とによりpnフA1へ
ダイオード領域71を構成する。このpnノAトダイオ
ード領域71は入射した光を信@電伺に変yI!′する
。p形シリコン基板1およびn−形シリコン領域62上
にグー[・酸化膜91を介してゲート電極64.65.
66.67゜68が形成されている。84,85,86
.87゜88はゲート電圧入力端子である。特にゲート
電極88はCODの電極であり、このゲート電極88に
COD信号が入力される。n−形シリコン領域62は電
荷転送に適したベリラドチャンネル領域となっており、
pnフォトダイオード領域71からの信号電荷はゲート
電極64,65,66.67下の領域を通ってCODの
ゲート電極68下の領域に転送され、信号電荷はCOD
で外部に読出される。
In the figure, a 0+ type silicon region 11163 and an n- type silicon region 62 are formed on the surface of a 0 type silicon region 1 at a distance from each other. The n+ type silicon region 63 and the surrounding p type silicon substrate 1 form a diode region 71 in the pn filter A1. This pn-A diode region 71 converts the incident light into a signal. 'do. Gate electrodes 64, 65, .
66.67°68 is formed. 84, 85, 86
.. 87° and 88 are gate voltage input terminals. In particular, the gate electrode 88 is a COD electrode, and a COD signal is input to this gate electrode 88. The n-type silicon region 62 serves as a Verirad channel region suitable for charge transfer.
The signal charge from the pn photodiode region 71 is transferred to the region under the gate electrode 68 of the COD through the region under the gate electrodes 64, 65, 66, and 67, and the signal charge is transferred to the region under the gate electrode 68 of the COD.
is read externally.

第5図(a)、(b)、(c)、(d)は、第4図の一
画素分の構造のChargo −3klnu++ing
 −M ode動作を説明するための各部のポテンシャ
ルを示す図である。図において、(a)、(b)。
Figures 5(a), (b), (c), and (d) show the Chargo -3klnu++ing structure for one pixel in Figure 4.
-Mode It is a figure which shows the potential of each part for demonstrating operation|movement. In the figure, (a) and (b).

(C)、(d)はそれぞれ各時刻における各部の動作に
対応する図である。71は、第4図に示したpnフォト
ダイオード領域71に対応しており、72.73.74
.75.76は、それぞれ第4図に示したp形シリコン
基・板1およびn−形シリコン領域62のゲート電極6
4.65.66.67.68下の領域を示している。ま
た、78.79.77は、ぞれぞれゲート電極64.6
6.68下の領域に蓄積された信号電荷を示している。
(C) and (d) are diagrams each corresponding to the operation of each part at each time. 71 corresponds to the pn photodiode region 71 shown in FIG. 4, and 72.73.74
.. 75 and 76 are the gate electrodes 6 of the p-type silicon substrate/plate 1 and the n-type silicon region 62 shown in FIG. 4, respectively.
It shows the area under 4.65.66.67.68. In addition, 78, 79, and 77 are gate electrodes 64, 6, respectively.
6.68 shows signal charges accumulated in the area below.

次に第4図の一画素分の構造のCharge −S k
ialIing−Modo動作について第5図を参照し
て説明する。第4図に示したゲート電極64〜68に加
える電圧を^くすると、第5図に示した各部のボデフシ
11ルは低くなる。これは、第5図において電子に対り
るポテンシャルを正にとっているためである。まず、(
a )は電荷蓄積状態を示している。グー1へ電極67
はOFF状態であり、領域75もOF F状態を示して
いる。このとき、CODの転送部である領域76と領域
74とは遮断されている。グー1へ電極64には常にD
C電圧が印加されており、領IA72のポテンシャルは
変化しない。そして、グー]・電極65.66はON状
態で、グー1〜?!慟66上の領域74には深い蓄積ウ
ェルが形成されている。pnフォトダイオード領域71
の電位は、ゲート電極64に印加されるDC電圧による
領域72の固定ボテフシ1?ルによって固定される。す
なわち、入射光によってpnフォトダイオード領域71
内に発生した信号電荷(電子)によってこのpnフォト
ダイオード領域71のポテンシャルが上がっても、pn
フォトダダイ−ド領域71から信号電荷は領wt72の
固定電位のバリアを越えて溢れ出し、pnフォトダイオ
ード領tii!271の電位は元に戻る。この溢れ出し
た信号電荷は、領域72のウェルに流れ込むが、この時
刻では、このウェルは既に信号電荷78で満されている
ため、信号電荷は領域74のウェル内に移され信号電荷
79として蓄積される。次に、信号電荷79の一定の蓄
積時間を経た後、ゲート電極67をON状態にし、ゲー
ト電極65.66をOFF状態にすることにより、領域
66のつ■ル内の信号電荷79はCODの転送部である
領域76のウェル内に移される。またこのとき、入射光
によってpnフォトダイオード領域71で発生した信号
電荷は、領域72のウェル内に蓄積される(第5図(b
))−〇− 。次に、グー1〜電極67は01F状態になり、領域7
6のつ1ル内のイ11号霞荷77はCODで外部に転送
される(第5図(C))。次に、ゲート電極65.66
番;10 N状態に戻され、領域72のつIル内に蓄積
されでいた信号電荷は領域74のウェル内に流れ込む(
第5図(d))。
Next, Charge −S k of the structure for one pixel in FIG.
The ialIing-Modo operation will be explained with reference to FIG. When the voltages applied to the gate electrodes 64 to 68 shown in FIG. 4 are increased, the body deficiencies 11 of each part shown in FIG. 5 are lowered. This is because the potential for electrons in FIG. 5 is assumed to be positive. first,(
a) shows the charge accumulation state. Electrode 67 to goo 1
is in the OFF state, and area 75 also shows the OFF state. At this time, the area 76 and area 74, which are the COD transfer sections, are cut off. The electrode 64 to goo 1 is always D.
C voltage is applied, and the potential of area IA72 does not change. Then, the electrodes 65 and 66 are in the ON state, and the goo 1~? ! A deep storage well is formed in region 74 above the basin 66. pn photodiode region 71
The potential of the region 72 is fixed by the DC voltage applied to the gate electrode 64. fixed by the That is, the pn photodiode region 71 is
Even if the potential of this pn photodiode region 71 increases due to signal charges (electrons) generated within the pn
The signal charge overflows from the photodiode region 71 over the fixed potential barrier of the region wt72, and is transferred to the pn photodiode region tii! The potential of 271 returns to its original state. This overflowing signal charge flows into the well in region 72, but at this time, this well is already filled with signal charge 78, so the signal charge is transferred to the well in region 74 and accumulated as signal charge 79. be done. Next, after a certain accumulation time of the signal charge 79 has elapsed, the gate electrode 67 is turned ON and the gate electrodes 65 and 66 are turned OFF, so that the signal charge 79 in the loop of the region 66 becomes COD. It is transferred into the well of region 76, which is the transfer section. Also, at this time, signal charges generated in the pn photodiode region 71 by the incident light are accumulated in the well of the region 72 (Fig. 5(b)
))−〇−. Next, the goo 1 to electrode 67 are in the 01F state, and the area 7
The No. 11 Kasumi cargo 77 in No. 6 is transferred to the outside by COD (Fig. 5 (C)). Next, the gate electrode 65.66
No. 10 is returned to the N state, and the signal charges that had been accumulated in the well of region 72 flow into the well of region 74 (
Figure 5(d)).

この方115 (Chargo  −311i1111
110Q  M ode )はpnフォトダダイ−ド領
域71の電位を一定に保つことができるという利点を持
っている。pnフォトダイオード領域71の電位を隣接
したゲート領域の電位に固定することにより、p If
フォトダイオード領域71J、り渦れ出た信号電荷は、
入射光によって発生した正味の信号電荷となり、入射光
量と領tjI74のつ]ル内に蓄積される信号電荷lと
の間には優れた線型性が成立する。
This person 115 (Chargo -311i1111
110Q mode) has the advantage that the potential of the pn photodade region 71 can be kept constant. By fixing the potential of the pn photodiode region 71 to the potential of the adjacent gate region, p If
The signal charge leaking out from the photodiode region 71J is
This is the net signal charge generated by the incident light, and excellent linearity is established between the amount of incident light and the signal charge l accumulated in the area TjI74.

第6図は、第4図の一画素分の構造を複数個1列に配列
し、CODによっC順次信号電荷を読出ずようにしたリ
ニアイメージセンサの構成例を示す図である、。
FIG. 6 is a diagram showing an example of the configuration of a linear image sensor in which a plurality of structures for one pixel in FIG. 4 are arranged in one line so that C sequential signal charges are not read out by COD.

図において、82は、134図のゲート電極64゜65
.66.67と、これらゲート電極の下にあるゲート酸
化!1191とp形シリコンM板61と0−形シリコン
領域62とから構成される信号電荷転送領域であり、8
3は、グー1〜′N極68と、このグー1〜電極の下に
あるゲート酸化膜91とp形シリコン領域1とn−形シ
リコン領域62とから構成されるCODを示している。
In the figure, 82 is the gate electrode 64°65 in Figure 134.
.. 66.67 and the gate oxidation below these gate electrodes! 1191, a p-type silicon M plate 61, and a 0-type silicon region 62.
3 shows a COD composed of the N electrodes 68, the gate oxide film 91, the p-type silicon region 1, and the n-type silicon region 62 under the N-electrodes.

また、89は信号増幅回路であり、90は出力端子であ
る。各pnフォトダイオード領域71からの信号電荷は
、第4図および第5図で説明した方法を使用して信号電
荷転送領域82を通ってCCD83に移動され、この信
号電荷はCCD83により信号増幅回路89に転送され
て増幅された後出力端子90から読出される。
Further, 89 is a signal amplification circuit, and 90 is an output terminal. The signal charge from each pn photodiode region 71 is transferred to the CCD 83 through the signal charge transfer region 82 using the method described in FIGS. After being transferred to and amplified, it is read out from the output terminal 90.

ところで、CODにおいて、転送される信号電荷量を固
定電位ゲート電極と転送領域との間に設けたフローティ
ングゲート電極によって感知するという方法が過去にあ
り、たとえば文献W、E。
By the way, in COD, there has been a method in the past in which the amount of signal charge to be transferred is sensed by a floating gate electrode provided between a fixed potential gate electrode and a transfer region, for example, as disclosed in Documents W and E.

Engeler、 J、 J、Tie+mann、  
R,D、 Baertsch著の“3 urface 
 Charge丁ransport tn 5i1ic
on”   Δpp1.Phys、LOtt、17  
pll、  469−472(1070)に記載されて
いる。
Engeler, J., Tie+mann,
“3 surface” by R, D, Baertsch
Charge transport tn 5i1ic
on” Δpp1.Phys, LOtt, 17
pll, 469-472 (1070).

第7図は、上記文献に記載されたCODに用いられてい
るフ+」−)−イングゲー1−構造を示す断面図である
。図にJノいC,p形ンリニJン基板1表面に0゛形シ
リ−]ノfil’f域20が形成されている。p形シリ
ニ1ンIt板1(1jよび0 形シリ」ン領域20上に
5102からなるグー1−酸化膜39を介してフロー”
i−rングゲーー1〜?a IM 3−7が形成されて
おり、このフローティングゲート1’44A+ 3−/
土に酸化膜40を介しで固定電位ゲート電極38が形成
されている。
FIG. 7 is a sectional view showing the structure used in the COD described in the above-mentioned document. In the figure, a 0'-type series field 20 is formed on the surface of a p-type linear substrate 1. The p-type silicon 1-It board 1 (1j and 0-type silicon regions 20 have a flow through the goo 1-oxide film 39 consisting of 5102).
i-rng game 1~? a IM 3-7 is formed, and this floating gate 1'44A+ 3-/
A fixed potential gate electrode 38 is formed on the soil with an oxide film 40 interposed therebetween.

今、n−形シリ」ン領域20は空乏化さローた状態にあ
るとりる。Jなわち、n−形シリコン領域20内には情
JJ N向(w1子)がなく、固定正電荷(ドナー)の
みが存在する。このとき一点鎖線A−A上の電位分布は
第8図<a >のようになる。
It is now assumed that the n-type silicon region 20 is in a low depleted state. That is, in the n-type silicon region 20, there is no information JJN direction (w1 child), and only fixed positive charges (donors) exist. At this time, the potential distribution on the dashed-dotted line A-A becomes as shown in FIG. 8<a>.

この電位分布はボワソン方程式を解くことによって得ら
れ、文献どして、たとえばS、 M、 5ZOWの”P
L+ysics of 3emlconductor 
[)ovices”−9= 3econti  FdiNOn  pp、423〜 
(7,4、4。
This potential distribution is obtained by solving Boisson's equation, and in the literature, for example, "P" of S, M, 5ZOW.
L+physics of 3eml conductor
[)ovices”-9= 3econti FdiNOn pp, 423~
(7, 4, 4.

B uried  Channel  CCD )があ
る。また、信号電荷がn−形シリコン領域20に注入さ
れたときの一点鎖線A−A上の電位分布4J、第8図(
b)のようになる。信号電荷は固定正電荷に1itIえ
られ、固定正電荷分布が一定であるとすると、fH号電
荷が蓄積されている領域では電界は衆どなり電位は一定
となる。信号電荷が蓄積されている領域内の電位は固定
正電荷による電位から信号電荷(電子少による電位を引
いたものと考えられ、固定電位ゲー+−X極38と信号
電荷が蓄積されているfl域間の電界は、n−形シリコ
ン領域20に経稍された信号電荷量に依存して変化づる
。したか−〉で、フローディンググー1〜電極38の電
位も、整積信号電荷量に対して変化することになり、フ
ローティングゲ−1へ電極38を信号電荷量の検出に用
いることができる。
Buried Channel CCD). Further, the potential distribution 4J on the dashed-dotted line A-A when signal charges are injected into the n-type silicon region 20 is shown in FIG.
b) Assuming that the signal charge is divided into fixed positive charges and the fixed positive charge distribution is constant, the electric field is uniform and the potential is constant in the region where fH charges are accumulated. The potential in the region where signal charges are accumulated is considered to be the potential due to the fixed positive charges minus the signal charge (potential due to the small number of electrons), and the potential in the region where the signal charges are accumulated is the same as the fixed potential gate +-X pole 38 and the fl where the signal charges are accumulated. The electric field between the regions changes depending on the amount of signal charge applied to the n-type silicon region 20. Then, the potential of the floating group 1 to electrode 38 also changes depending on the amount of integrated signal charge. Therefore, the electrode 38 of the floating gate 1 can be used for detecting the amount of signal charge.

このフローディングゲート構造の原理は、高感度でS/
Nが高いためにCODの転送中の(M号電荷検出法とし
て有効である。しかし、」−述のCharge −3k
iiming−jylodeにおいて信号電荷蓄積領域
上に70−テイングゲ−1〜m極を設は信号電荷の検出
を行なうという手法に関しては未だ報告はない。
The principle of this floating gate structure is to achieve high sensitivity and S/
Due to the high N, it is effective as a method for detecting the M charge during COD transfer.
There has been no report yet on a method of detecting signal charges by providing 70-signal gates 1 to m poles on the signal charge storage region in the IIMING-JYLODE.

[発明が解決しようとする問題点コ 従来のCharoe −Sklwvina −Mode
 テ動作する固体撮像装置の一画素分の構造は以上のよ
うに構成されており、入射光と線型関係を持った信号電
荷をCODで読出し信号出力線は1本であった。
[Problems to be solved by the invention] Conventional Charoe-Sklwvina-Mode
The structure of one pixel of an operating solid-state imaging device is constructed as described above, and a signal charge having a linear relationship with incident light is read out by COD and there is only one signal output line.

したがって、CODでの信号電荷の転送効率が悪い場合
やCODの段数が多くなった場合には、信号電荷が正確
に外部に読出されず、Charge −8kissin
g−Modeの利点が生かされず、またカラー化したと
きには信号出力線が1本であるため外部の色信号処理回
路が複雑であるという問題点があった。
Therefore, if the signal charge transfer efficiency in the COD is poor or if the number of stages in the COD increases, the signal charges will not be read out accurately and the Charge -8kissin
There were problems in that the advantages of g-Mode were not fully utilized, and when colorization was used, the external color signal processing circuit was complicated because there was only one signal output line.

この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、CODを用いないでフォトダイオードft4
域ぐ発生した信号電荷を精度良く直接読出すことができ
、かつ外部の色信号処理回路の簡素化が可能となるカラ
ー固体m像装置を得ることを目的とする。
This invention was made in order to solve the above-mentioned problems.
It is an object of the present invention to provide a color solid-state m-image device that can directly read signal charges generated in a range with high precision and that can simplify an external color signal processing circuit.

[問題点を解決するための手段] この発明に係るカラー固体撮像装置は、第1導電形の半
導体基板表面に第2導電形の第1の半導体領域を形成し
、第1の半導体領域と、その周辺の半導体基板とにより
入射された光を信号電荷に変換する光検出部を構成し、
第1の半導体領域上に絶縁膜を介して色分解フィルタを
形成し、半導体基板表面に第1の半導体領域と間隔を隔
てて光検出部からの信号電荷を蓄積するための第2導電
形の第2の半導体領域を形成し、第1の半導体領域と第
2の半導体領域間の半導体基板上に絶縁膜を介して、そ
の電位が第1の電位に固定され光検出部で発生した信号
電荷の第2の半導体領域への移動を制御するための電荷
移動制御ゲート電極を形成し、第2の半導体領域上に絶
縁膜を介して、その電位が第2の電位に固定される電荷
蓄積部ゲート電極を形成し、第2の半導体領域と電荷蓄
積部ゲート電極間に、第2の半導体領域に蓄積された信
号電萄場を検出するためのフローティングゲート電極を
形成したものである。
[Means for Solving the Problems] A color solid-state imaging device according to the present invention includes a first semiconductor region of a second conductivity type formed on a surface of a semiconductor substrate of a first conductivity type, the first semiconductor region; The surrounding semiconductor substrate constitutes a photodetection section that converts incident light into signal charges,
A color separation filter is formed on the first semiconductor region via an insulating film, and a second conductivity type filter is formed on the surface of the semiconductor substrate at a distance from the first semiconductor region for accumulating signal charges from the photodetector. A second semiconductor region is formed on the semiconductor substrate between the first semiconductor region and the second semiconductor region through an insulating film, the potential of which is fixed at the first potential, and signal charges generated in the photodetector are fixed. A charge storage section in which a charge transfer control gate electrode is formed to control the movement of the charge to the second semiconductor region, and the potential thereof is fixed at a second potential through an insulating film on the second semiconductor region. A gate electrode is formed, and a floating gate electrode for detecting a signal voltage field accumulated in the second semiconductor region is formed between the second semiconductor region and the charge storage portion gate electrode.

[作用] この発明にJjいては、第1の電位に固定される電荷移
動制御ゲート電極により光検出部の電位を一定の電位に
固定しているので、入射光によって光検出部で発生した
信号電荷はこの光検出部より溢れ出して第2の半導体領
域に蓄積される。そして、この溢れ出した信号電荷は入
射光によって発生した正味の信号電荷となり、入射光量
と第2の半導体領域に蓄積された信号電荷量との間に優
れた線型性が成立する。
[Function] According to the present invention, since the potential of the photodetector is fixed at a constant potential by the charge transfer control gate electrode fixed at the first potential, the signal generated in the photodetector by incident light is Charge overflows from this photodetector and is accumulated in the second semiconductor region. Then, this overflowing signal charge becomes a net signal charge generated by the incident light, and excellent linearity is established between the amount of incident light and the amount of signal charge accumulated in the second semiconductor region.

また、フローティングゲート電極は第2の電位に固定さ
れる電荷蓄積部ゲート電極と第2の半導体領域間に形成
されているので、このフローティングゲート電極の電位
は第2の半導体領域の電位によって決まる。そして、こ
の第2の半導体領域の電位はこれにlii稙された信号
電荷量で決まるので、フローj(ングゲート電極の電位
は蓄積された信号電荷量を表わすことになる。このため
、フローティングゲート電極の電位を検出することによ
って、転送効率や段数が問題となるCODを用いずに光
検出部で発生した信号電荷を感度良く直接読出すことが
できる。
Furthermore, since the floating gate electrode is formed between the charge storage section gate electrode fixed at the second potential and the second semiconductor region, the potential of the floating gate electrode is determined by the potential of the second semiconductor region. Since the potential of this second semiconductor region is determined by the amount of signal charge added to it, the potential of the floating gate electrode represents the amount of accumulated signal charge. By detecting the potential of the photodetector, the signal charge generated in the photodetector can be directly read out with high sensitivity without using COD, which poses problems in transfer efficiency and the number of stages.

また、走査回路を利用してフローティングゲート電極の
電位を直接読出すため、各色分解フィルタごとの信号出
力線に分けることができ、外部の色信号処理回路の簡素
化が可能となる。
Furthermore, since the potential of the floating gate electrode is directly read out using the scanning circuit, it is possible to separate signal output lines for each color separation filter, and it is possible to simplify the external color signal processing circuit.

[実施例] 以下、この発明の実施例を図について説明する。[Example] Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

なお、この実施例の説明において、従来の技術の説明と
重襖する部分については適宜その説明を省略する。
In the description of this embodiment, the description of parts that overlap with the description of the conventional technology will be omitted as appropriate.

第1図は、この発明の実施例である固体撮像装置の一画
素分の構造を示す断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing the structure of one pixel of a solid-state imaging device according to an embodiment of the present invention.

初めにこの一画素分の構造の構成について説明する。図
において、p形シリコン基板1表面に、n+形シリコン
領域3、ロー形シリコン領域2およびn+形シリコン領
域41.42.43,44゜45が互いに間隔を隔てて
形成されている。n+形シリコン領域3上にゲート酸化
wA46を介して色分解フィルタ3aが形成されている
。n+十形リコン領域3ど0−形シリコン領域2間のp
形シリコン基板1上にゲート酸化膜46を介してポリシ
リコンからなる電荷移動制御ゲート電極14が形成され
ている。また、n−形シリコン領域2上にゲート酸化膜
46を介してポリシリコンからなるフローティングゲー
ト電極16が形成されている。15はポリシリコンから
なる電荷蓄積部ゲート電極であり、その一部はれ一部シ
リコン領域2上にグー1〜m化膜46を介して形成され
ており、残りの一部はフローティングゲート電極16上
に酸化膜47を介して形成されている。p形シリコン基
板1と04形シリコン領域3とn−形シリコン領域2と
グー1〜酸化膜46と電荷移動制御ゲート電極14とは
MOSトランジスタ23を構成する。n+十形リコン領
域3と、その周辺のp形シリコン基板1とにより入射し
た光を信号電荷に変換するためのpnフォトダイオード
領域20を構成する。n−形シリコン領域2はpnフォ
トダイオード領域20で発生した信号電荷を蓄積するだ
めの領域である。電荷移動制御ゲート電極14の電位は
ゲート電圧入力端子5より与えられる電荷移動制御電圧
(VGPO)によって一定の電位に固定され、これによ
ってpnフォトダダイ−ド領域20の電位を一定の電位
に固定してpnフォトダイオード領域20で発生した信
号電荷のn−形シリコン領域2への移動を制御する。電
荷蓄積部ゲート電極15の電位はゲート電圧入力端子6
より与えられる蓄積ゲート電圧(v、T)によって固定
されるaMOSトランジスタ25はn−形シリコン領域
2に蓄積された信号電荷のオーバフロー用のものであり
、このMoSトランジスタ25の一方電極には端子7よ
りオーバフロードレイン電圧〈Voro)が与えられ、
その他方電極はn−形シリコン領wt2に接続され、そ
のゲート電極にはゲート電圧入力端子8よりオーバフロ
ー制部クロック(VGoro)が与えられる。また、n
十形シリコン領域41と42間のp形シリコン基板1上
にゲート酸化膜46を介してポリシリコンからなるゲー
ト電極17が形成されており、n十形シリコン領域42
と431!Iのp形シリコン基板1上にゲート酸化膜4
6を介してポリシリコンからなるゲート電極18が形成
されている。p形シリコン基板1とn十形シリコン領域
41とn十形シリコン領域42とゲート酸化膜46とゲ
ートi!!ti17とはMOSトランジスタ28を構成
し、フローテイングゲー1− ′R極16はゲート電極
17に接続されている。また、p形シリコン基板1とn
十形シリコン領域42とn十形シリコン領域43とゲー
ト酸化膜46どゲートN極18とはMOSトランジスタ
29を構成する。n1形シリコン領域41には端子9よ
りドレイン電圧(VDD)が与えられる。ゲートli!
m18にはゲート電圧入力端子10よりアンプ負荷電圧
(VG L )が与えられる。D1形シリコン領111
43には端子11より接地電圧であるアンプソース電圧
(V、 S )が与えられる。
First, the configuration of this one pixel structure will be explained. In the figure, an n+ type silicon region 3, a row type silicon region 2, and n+ type silicon regions 41, 42, 43, 44.degree. 45 are formed at intervals on the surface of a p-type silicon substrate 1. A color separation filter 3a is formed on the n+ type silicon region 3 via a gate oxidation wA46. p between n+ 10-type silicon region 3 and 0-type silicon region 2
A charge transfer control gate electrode 14 made of polysilicon is formed on a shaped silicon substrate 1 with a gate oxide film 46 interposed therebetween. Further, a floating gate electrode 16 made of polysilicon is formed on the n-type silicon region 2 with a gate oxide film 46 interposed therebetween. Reference numeral 15 denotes a charge storage gate electrode made of polysilicon, which is partially formed on the silicon region 2 via a film 46 made of goo 1 to m, and the remaining part is formed on the floating gate electrode 16. It is formed thereon with an oxide film 47 interposed therebetween. The p-type silicon substrate 1, the 04-type silicon region 3, the n-type silicon region 2, the goo 1 to oxide film 46, and the charge transfer control gate electrode 14 constitute a MOS transistor 23. A pn photodiode region 20 for converting incident light into signal charges is formed by the n+ 10-type silicon region 3 and the p-type silicon substrate 1 around it. The n-type silicon region 2 is a region for accumulating signal charges generated in the pn photodiode region 20. The potential of the charge transfer control gate electrode 14 is fixed at a constant potential by the charge transfer control voltage (VGPO) applied from the gate voltage input terminal 5, thereby fixing the potential of the pn photodiode region 20 at a constant potential. The movement of signal charges generated in the pn photodiode region 20 to the n-type silicon region 2 is controlled. The potential of the charge storage section gate electrode 15 is determined by the gate voltage input terminal 6.
The aMOS transistor 25, which is fixed by the storage gate voltage (v, T) given by The overflow drain voltage (Voro) is given by
The other electrode is connected to the n-type silicon region wt2, and an overflow control clock (VGoro) is applied to the gate electrode from the gate voltage input terminal 8. Also, n
A gate electrode 17 made of polysilicon is formed on the p-type silicon substrate 1 between the 10-shaped silicon regions 41 and 42 with a gate oxide film 46 interposed therebetween.
And 431! A gate oxide film 4 is formed on a p-type silicon substrate 1 of I.
A gate electrode 18 made of polysilicon is formed through the gate electrode 6 . P-type silicon substrate 1, n-type silicon region 41, n-type silicon region 42, gate oxide film 46, and gate i! ! Ti17 constitutes a MOS transistor 28, and floating gate 1-'R pole 16 is connected to gate electrode 17. In addition, p-type silicon substrate 1 and n
The 10-shaped silicon region 42, the n-10 silicon region 43, the gate oxide film 46, and the gate N pole 18 constitute a MOS transistor 29. A drain voltage (VDD) is applied to the n1 type silicon region 41 from the terminal 9. Gate li!
The amplifier load voltage (VGL) is applied to m18 from the gate voltage input terminal 10. D1 type silicon region 111
43 is supplied with an amplifier source voltage (V, S), which is a ground voltage, from the terminal 11.

MO8I〜ランジスタ28はフローティングゲート電極
16の電圧を電流に変換し、MO8I−ランジスタ29
は負傭トランジスタである。また、n+形シリコン領域
44と45間のp形シリコン基板1上にゲート酸化膜4
6を介して出力制御ゲート電極19が形成されており、
n4形シリコン領域42はn十形シリコン領域44に接
続されている。
MO8I - transistor 28 converts the voltage of floating gate electrode 16 into a current, MO8I - transistor 29
is a negative transistor. Further, a gate oxide film 4 is formed on the p-type silicon substrate 1 between the n+-type silicon regions 44 and 45.
An output control gate electrode 19 is formed via 6,
The n4 type silicon region 42 is connected to the n+ type silicon region 44.

p形シリコン基板1とn十形シリコン領域44とn十形
シリコン領域45とゲート酸化膜46と出力制御ゲート
電極19とは出力制御用のMOSトランジスタ30を構
成する。出力M御ゲート電極19にはゲート電圧入力端
子12より走査回路からの入力クロック(V=oAN)
が与えられる。
The p-type silicon substrate 1, the n-type silicon region 44, the n-type silicon region 45, the gate oxide film 46, and the output control gate electrode 19 constitute a MOS transistor 30 for output control. The output M control gate electrode 19 receives an input clock (V=oAN) from the scanning circuit from the gate voltage input terminal 12.
is given.

n十形シリコン領域45は出力端子13に接続され、こ
の出力端子13から信号電荷出力が得られる。
The n-type silicon region 45 is connected to the output terminal 13, from which a signal charge output is obtained.

第2図は、第1図の一画素分の構造の回路図である。FIG. 2 is a circuit diagram of the structure of one pixel in FIG. 1.

図において、番号を付した部分はiI図で周じ番号を付
した部分に対応している。そして、pnフォトダイオー
ド21はpOフォトダイオード領域20に対応し、信号
電荷蓄積領域22はn−形シリコン領域2に対応してい
る。また、コンデンサ48はロー形シυ」ン領域2とゲ
ート酸化#Ii!46とフローティングゲート電極16
とから構成されるコンデン童すに対応し、コンデンサ4
9はフローティンググー1− ′i@極16と酸化膜4
7と電荷蓄積部ゲート電極15とから構成されるコンデ
ンサに対応している。直流電源50はゲート電圧入力端
子6に:wr積ゲート電圧(V−T)を与えるためのも
のであり、直流if!If!51は端子9にドレイン電
圧(Voo)を与えるしのであり、直流電源52はグー
1〜wl圧入力端子10にアンプ負荷電圧(VaL)を
与えるものである。ここで、33を信号処理回路と称す
゛る。
In the figure, the numbered parts correspond to the numbered parts in the ii diagram. The pn photodiode 21 corresponds to the pO photodiode region 20, and the signal charge storage region 22 corresponds to the n-type silicon region 2. In addition, the capacitor 48 is connected to the low-type silicon region 2 and the gate oxidation #Ii! 46 and floating gate electrode 16
Corresponding to the capacitor device consisting of the capacitor 4
9 is floating goo 1-'i @ pole 16 and oxide film 4
7 and a charge storage gate electrode 15. The DC power supply 50 is for supplying the :wr product gate voltage (V-T) to the gate voltage input terminal 6, and the DC power supply 50 is for applying the :wr product gate voltage (V-T) to the gate voltage input terminal 6. If! Reference numeral 51 provides a drain voltage (Voo) to the terminal 9, and a DC power supply 52 provides an amplifier load voltage (VaL) to the input terminals 10 to 10. Here, 33 is referred to as a signal processing circuit.

次にこの一画素分の構造の動作について説明する。入射
された光は色分解フィルタ3aで色分解された後ゲート
酸化膜46を介してn+形シリコン領域3に人!)j 
i3−れる。pnフAトダイオード領域20で発生した
信号電荷が電荷移動制御ゲート電極14下の領域を通っ
て信号電荷6M領域であるn−形シリコン領域2に至る
過程は、従来技術で述べたCharoe−8kimmi
ng−Modeと同様であり、n−形シリニフン領域2
に岳f貨Jれる4m号電荷mは、電荷移動11.lJ御
グーi〜電極1・1によりpnフォトダイオード領域2
0の電位を一定の電位に固定しているため、入射光間と
正確に比例し、信号電荷が蓄積された領域の電位は藝積
された信@電荷徂に応じて変化する。このとき、電荷蓄
積部グー1〜電極15の電位を蓄積グー1−電圧(Vs
y)により一定の電位に固定しているため、フローティ
ングケ−1・電極16の電位は、第8図(a)。
Next, the operation of this structure for one pixel will be explained. The incident light is color separated by the color separation filter 3a and then transmitted to the n+ type silicon region 3 via the gate oxide film 46! )j
i3-reru. The process in which the signal charge generated in the pn photodiode region 20 passes through the region under the charge transfer control gate electrode 14 and reaches the n-type silicon region 2, which is the signal charge 6M region, is similar to the Charoe-8kimmi described in the prior art.
Same as ng-Mode, n-type silicone region 2
The 4m charge m that is transferred to the top is the charge transfer 11. pn photodiode region 2 by lJ goo i~electrode 1・1
Since the potential of 0 is fixed at a constant potential, it is accurately proportional to the amount of incident light, and the potential of the region where signal charges are accumulated changes according to the accumulated signals@charges. At this time, the potential of the charge storage part 1 to the electrode 15 is changed from the storage part 1 to the voltage (Vs
y), the potential of the floating cable 1/electrode 16 is as shown in FIG. 8(a).

(b)で説明したように信号電荷がV1i積された領域
の電位で決まる。したがって、フL」−ディングゲート
電極16の電位を検出することによって、n″′形シリ
コン領域2に蓄積された信号電荷量を検出づることがで
きる。イし又、このフローティングゲート電極16の電
位をMO3I〜ランジスタ28のゲート電極17に接続
し、直流電源51によってMOSトランジスタ28を流
れる電流を制御する。このとき、MOSトランジスタ2
9は負荷どして働き、MO3I〜ランジスタ28を流れ
る電流は電圧に変換され、この電圧は、スイッチングト
ランジスタとして用いているMOS l−ランジスタ3
0のゲート電極19にゲート電圧入力端子12より走査
回路からの入力クロック(v、cA、i)が与えられた
ときに、出力端子3oにより信@電荷出力とし−で取出
される。
As explained in (b), it is determined by the potential of the region where the signal charges are multiplied by V1i. Therefore, by detecting the potential of the floating gate electrode 16, the amount of signal charge accumulated in the n"' type silicon region 2 can be detected. is connected to MO3I to the gate electrode 17 of the transistor 28, and the current flowing through the MOS transistor 28 is controlled by the DC power supply 51. At this time, the MOS transistor 2
9 acts as a load, and the current flowing through MO3I to transistor 28 is converted into a voltage, and this voltage is applied to the MOS transistor 3 used as a switching transistor.
When the input clock (v, cA, i) from the scanning circuit is applied to the gate electrode 19 of 0 from the gate voltage input terminal 12, the signal is output from the output terminal 3o as a signal@charge output.

このように、この実施例では、Charoe −S k
ivsing−Modeにおけるフォトダイオード領域
から信号電荷蓄積領域への信号電荷の移動方法を用いて
いるため、入射光層と信号電荷量との間に優れた線型性
が成立し、さらに、フローティングゲート電極の電位を
検出づることによって、転送効率や段数が問題となるC
ODを用いることなくフォトダイオード領域で発生した
信号電荷を精度良く直接読出すことかでき、より正確な
画像情報が得られる。
Thus, in this example, Charoe −S k
Since the method of transferring signal charges from the photodiode region to the signal charge storage region in ivsing-Mode is used, excellent linearity is established between the incident light layer and the amount of signal charges, and furthermore, the floating gate electrode By detecting the potential, transfer efficiency and number of stages become a problem.
The signal charges generated in the photodiode region can be directly read out with high precision without using an OD, and more accurate image information can be obtained.

第3図は、第1図の一画素分の構造を複数個1列に配列
したリニアイメージセンサの構成例を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing an example of the configuration of a linear image sensor in which a plurality of structures for one pixel in FIG. 1 are arranged in one line.

図において、51はシフトレジスタ、21Rは赤色透過
の色分解フィルタを持つpnフォトダイオ一ド、21G
は緑色透過の色分解フィルタを持つpnフォトダイオー
ド、21Bは青色透過の色分解フィルタを持つpnフォ
トダイオード、52R,52G、52Bはそれぞれpn
フォトダイオード21R,21G、21Bに対応した赤
色用信9出力線。
In the figure, 51 is a shift register, 21R is a pn photodiode with a color separation filter that transmits red, and 21G
is a pn photodiode with a color separation filter that transmits green; 21B is a pn photodiode with a color separation filter that transmits blue; 52R, 52G, and 52B are pn photodiodes, respectively.
Red signal 9 output line corresponding to photodiodes 21R, 21G, and 21B.

緑色用信号出力線、青色用信号出力線である。各pOフ
ォトダイオード21R,21G、21B上に入射した光
量を以上に述べた方法で精度良く検出し、シフトレジス
タ51の出力で各MOSトランジスタ30を走査し、各
信号処理回路33出力を順次赤色用信号出力線52R9
緑色用信号出力線52G、青色用信号出力線52Bより
各色独立の信号として取出す。
These are the green signal output line and the blue signal output line. The amount of light incident on each pO photodiode 21R, 21G, and 21B is detected with high accuracy using the method described above, each MOS transistor 30 is scanned with the output of the shift register 51, and the output of each signal processing circuit 33 is sequentially set for red color. Signal output line 52R9
Independent signals for each color are extracted from the green signal output line 52G and the blue signal output line 52B.

このように、各色信号ごとに信号出力線を分け、走査回
路を利用して各画素の情報を各色独立に取出すことによ
り、従来の信号出力線が1本である場合に比べて外部の
色信号処理回路の簡素化を図ることができる。
In this way, by dividing the signal output line for each color signal and using a scanning circuit to extract information about each pixel independently for each color, the external color signal The processing circuit can be simplified.

なお、上記実施例では、受光部が1列の1次元イメージ
センサについて示したが、この発明は、受光部が複数列
の1次元イメージセンサや2次元イメージセンサに6適
用することができる。
In the above embodiment, a one-dimensional image sensor having one row of light-receiving sections has been described, but the present invention can be applied to a one-dimensional image sensor or a two-dimensional image sensor having multiple rows of light-receiving sections.

また、上記実施例では、色分解フィルタが原色系のR,
G、Bフィルタである場合について示したが、色分解フ
ィルタとしては補色系フィルタまたは透明フィルタを含
む補色系フィルタであってもよい。また、色分解フィル
タの配列に関しては、1次元イメージ廿ンザ配列でも2
×2のマトリックスを単位とするii!ii素配列で心
配列、色分解フィルタの種類の数だけ信号出力線があれ
ばいかなる配列でもよい。
In addition, in the above embodiment, the color separation filter is the primary color system R,
Although the case where G and B filters are used is shown, the color separation filter may be a complementary color filter or a complementary color filter including a transparent filter. In addition, regarding the array of color separation filters, even if it is a one-dimensional image array, two
x2 matrix as a unit ii! ii) Any array may be used as long as it is a prime array and has the same number of signal output lines as the number of types of color separation filters.

[発明の効果] 以上のJ、うにこの発明によれば、第1導電形の半導体
基板表面に第2導1u形の第1の半導体領域を形成し、
この第1の半導体領域と、その周辺の半導体基板とによ
り入射された光を信号電荷に変換する光検出部を構成し
、第1の半導体領域上に絶縁膜を介して色分解フィルタ
を形成し、半導体基板表面に第1の半導体領域と間隔を
隔てて光検出部からの信号電荷を蓄積するだめの第2導
電形の第2の半導体領域を形成し、第1の半導体領域と
第2の半導体領域間の半導体基板上に絶縁膜を介して、
その電位が第1の電位に固定され光検出部で発生した信
号電荷の第2の半導体領域への移動を制御するための電
荷移動制御ゲート電極を形成し、第2の半導体領域上に
絶縁膜を介して、その電位が第2の電位に固定される電
荷蓄積部ゲート電極を形成し、第2の半導体領域と電荷
蓄積部ゲート電極間に、第2の半導体領域に蓄積された
信号電荷量を検出するためのフローティングゲート電極
を形成したので、入射光量と第2の半導体領域に蓄積さ
れる信号電荷量との間には優れた線型性が得られる。ま
た、フローティングゲート電極の電位を検出することに
よって蓄積信号電荷口を検出することができ、CODを
用いないでフォトダイオード領域で発生した信号電荷を
精度良く直接読出すことができる。このため、CODの
転送効率や段数に影響されずCharga−3kimn
ing−M odeの利点を生かした精度の高い信号電
荷読出ができ、かつ外部の色信号処理回路の簡素化を図
ることができるノJラー固体撮像装置を得ることができ
る。
[Effects of the Invention] According to the present invention, a first semiconductor region of a second conductivity type is formed on the surface of a semiconductor substrate of a first conductivity type,
The first semiconductor region and the surrounding semiconductor substrate constitute a photodetection section that converts incident light into signal charges, and a color separation filter is formed on the first semiconductor region via an insulating film. , a second semiconductor region of a second conductivity type for accumulating signal charges from the photodetector is formed on the surface of the semiconductor substrate at a distance from the first semiconductor region; via an insulating film on the semiconductor substrate between the semiconductor regions,
A charge transfer control gate electrode whose potential is fixed at a first potential and which controls the movement of signal charges generated in the photodetector to a second semiconductor region is formed, and an insulating film is formed on the second semiconductor region. A charge storage part gate electrode whose potential is fixed at a second potential is formed between the second semiconductor region and the charge storage part gate electrode, and the amount of signal charge stored in the second semiconductor region is Since a floating gate electrode is formed for detecting , excellent linearity can be obtained between the amount of incident light and the amount of signal charge accumulated in the second semiconductor region. Further, the accumulated signal charge port can be detected by detecting the potential of the floating gate electrode, and the signal charge generated in the photodiode region can be directly read out with high accuracy without using a COD. Therefore, Charga-3kimn is not affected by COD transfer efficiency or the number of stages.
It is possible to obtain a solid-state imaging device that can read out signal charges with high precision by taking advantage of the ing-mode, and can simplify the external color signal processing circuit.

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

第1図は、この発明の実施例であるカラー固体顕像装置
の一画素分の構造を示す断面図である。 第2図は、第1図の一画素分の構造の回路図である。 第3図は、第1図の一画素分の構造を複数個1列に配列
したリニアイメージセンサの構成例を示す図である。 第4図は、従来のCharae−8kllino −M
 odeで動作する固体*a装置の一画素分の構造を示
す断面図である。 第5図は、第4図の一画素分の構造のCharge−8
kin+ming−M ode動作を説明するための各
部のボテフシ1シルを示す図である。 第6図は、第4図の一画素分の構造を複数個1列に配列
したリニアイメージセンサの構成例を示す図である。 第7図は、CCDに用いられているフローティングゲー
ト構造を示す断面図である。 第8図は、第7図のフローティ25−−1へ構造におい
てフローティングゲート電極の電位の変化を説明するた
めの図である。 図において、1はp形シリコン領域、2はn−形シリコ
ン領域、3.41〜45はn+形シリコン領域、3aは
色分解フィルタ、14は電荷移動制御ゲート電極、15
は電荷蓄積部ゲート電極、16はフローティングゲート
電極、17.18はゲート電極、19は出力制御グー1
〜電極、20はpn7 、tトダイオード領域、21.
21R,21G。 21Bはpnフォトダイオード、22は信号電荷蓄積領
域、23.25.28〜30はMOS l−ランジスタ
、33は信号処理回路、46はゲート酸化層、47は酸
化層、48.49はコンデンサ、51はシフトレジスタ
、52Rは赤色用信号出力線、52Gは緑色用信号出力
線、52 B 1.を青色用信号出力線である。 なお、各図中同一符号は同一または相当部分を示す。 唸、い 第2図 33 : イS 号叉告工監Lia、ffイ←48.4
’l;コンデンサ so、 sl、s2:L:/L市汐、
FIG. 1 is a sectional view showing the structure of one pixel of a color solid-state imaging device according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a circuit diagram of the structure of one pixel in FIG. 1. FIG. 3 is a diagram showing an example of the configuration of a linear image sensor in which a plurality of structures for one pixel in FIG. 1 are arranged in one line. Figure 4 shows the conventional Charae-8kllino-M
FIG. 2 is a cross-sectional view showing the structure of one pixel of a solid-state*a device that operates in ode mode. Figure 5 shows the structure of Charge-8 for one pixel in Figure 4.
FIG. 3 is a diagram illustrating the shavings of each part for explaining the kin+ming-mode operation. FIG. 6 is a diagram showing an example of the configuration of a linear image sensor in which a plurality of structures for one pixel in FIG. 4 are arranged in one line. FIG. 7 is a cross-sectional view showing a floating gate structure used in a CCD. FIG. 8 is a diagram for explaining changes in the potential of the floating gate electrode in the structure of the floating gate electrode 25--1 in FIG. 7. In the figure, 1 is a p-type silicon region, 2 is an n-type silicon region, 3.41 to 45 are n+-type silicon regions, 3a is a color separation filter, 14 is a charge transfer control gate electrode, 15
is a charge storage part gate electrode, 16 is a floating gate electrode, 17.18 is a gate electrode, 19 is an output control group 1
~electrode, 20 is pn7, t diode region, 21.
21R, 21G. 21B is a pn photodiode, 22 is a signal charge storage region, 23.25.28-30 is a MOS l-transistor, 33 is a signal processing circuit, 46 is a gate oxide layer, 47 is an oxide layer, 48.49 is a capacitor, 51 is a shift register, 52R is a red signal output line, 52G is a green signal output line, 52 B 1. This is the signal output line for the blue color. Note that the same reference numerals in each figure indicate the same or corresponding parts. Wow, Figure 2 33: IS Forklift Supervisor Lia, ff I←48.4
'l; Capacitor so, sl, s2: L:/L Ichishio,

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)カラー固体撮像装置の一画素分の構造に関するも
のであつて、 第1導電形の半導体基板と、 前記半導体基板表面に形成される第2導電形の第1の半
導体領域とを備え、 前記第1の半導体領域と、その周辺の前記半導体基板と
により入射された光を信号電荷に変換する光検出部を構
成し、 前記半導体基板表面に前記第1の半導体領域と間隔を隔
てて形成され、前記光検出部からの信号電荷を蓄積する
ための第2導電形の第2の半導体領域と、 前記第1の半導体領域上に絶縁膜を介して形成される色
分解フィルタと、 前記第1の半導体領域と前記第2の半導体領域間の前記
半導体基板上に絶縁膜を介して形成され、その電位が第
1の電位に固定され前記光検出部で発生した信号電荷の
前記第2の半導体領域への移動を制御するための電荷移
動制御ゲート電極と、前記第2の半導体領域上に絶縁膜
を介して形成され、その電位が第2の電位に固定される
電荷蓄積部ゲート電極と、 前記第2の半導体領域と前記電荷蓄積部ゲート電極間に
形成され、前記第2の半導体領域に蓄積された信号電荷
量を検出するためのフローティングゲート電極とを備え
たカラー固体撮像装置。
(1) A structure for one pixel of a color solid-state imaging device, comprising: a semiconductor substrate of a first conductivity type; and a first semiconductor region of a second conductivity type formed on a surface of the semiconductor substrate; The first semiconductor region and the semiconductor substrate surrounding the first semiconductor region constitute a photodetection section that converts incident light into signal charges, and is formed on the surface of the semiconductor substrate at a distance from the first semiconductor region. a second semiconductor region of a second conductivity type for accumulating signal charges from the photodetection section; a color separation filter formed on the first semiconductor region with an insulating film interposed therebetween; is formed on the semiconductor substrate between the first semiconductor region and the second semiconductor region via an insulating film, the potential of which is fixed at the first potential, and the second semiconductor region of the signal charge generated in the photodetector is a charge transfer control gate electrode for controlling transfer to the semiconductor region; and a charge storage gate electrode formed on the second semiconductor region via an insulating film, the potential of which is fixed at the second potential. . A color solid-state imaging device, comprising: a floating gate electrode formed between the second semiconductor region and the charge storage section gate electrode for detecting the amount of signal charge accumulated in the second semiconductor region.
(2)さらに、前記半導体基板表面に前記第2の半導体
領域と間隔を隔てて形成される第2導電形の第3の半導
体領域と、 前記半導体基板表面に前記第3の半導体領域と間隔を隔
てて形成される第2導電形の第4の半導体領域と、 前記第3の半導体領域と前記第4の半導体領域間の前記
半導体基板上に絶縁膜を介して形成される別のゲート電
極とを備え、 前記フローティングゲート電極は前記別のゲート電極に
接続されている特許請求の範囲第1項記載のカラー固体
撮像装置。
(2) Further, a third semiconductor region of a second conductivity type formed on the surface of the semiconductor substrate at a distance from the second semiconductor region; and a third semiconductor region of a second conductivity type formed on the surface of the semiconductor substrate at a distance from the third semiconductor region. a fourth semiconductor region of a second conductivity type formed apart from each other; and another gate electrode formed on the semiconductor substrate between the third semiconductor region and the fourth semiconductor region with an insulating film interposed therebetween. The color solid-state imaging device according to claim 1, further comprising: the floating gate electrode being connected to the other gate electrode.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH0965210A (en) * 1995-08-23 1997-03-07 Canon Inc Photoelectric converter
JP2006262388A (en) * 2005-03-18 2006-09-28 Canon Inc Solid state imaging device and camera

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