JPS63266874A - Solid-state image sensing device - Google Patents

Solid-state image sensing device

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Publication number
JPS63266874A
JPS63266874A JP62099858A JP9985887A JPS63266874A JP S63266874 A JPS63266874 A JP S63266874A JP 62099858 A JP62099858 A JP 62099858A JP 9985887 A JP9985887 A JP 9985887A JP S63266874 A JPS63266874 A JP S63266874A
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JP
Japan
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solid
vertical
state imaging
imaging device
horizontal
Prior art date
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Pending
Application number
JP62099858A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Toshio Miyazawa
敏夫 宮沢
Yoshiharu Owaku
芳治 大和久
Shigeo Nakamura
重雄 中村
Kayao Takemoto
一八男 竹本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Hitachi Consumer Electronics Co Ltd
Japan Display Inc
Original Assignee
Hitachi Device Engineering Co Ltd
Hitachi Ltd
Hitachi Consumer Electronics Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Device Engineering Co Ltd, Hitachi Ltd, Hitachi Consumer Electronics Co Ltd filed Critical Hitachi Device Engineering Co Ltd
Priority to JP62099858A priority Critical patent/JPS63266874A/en
Publication of JPS63266874A publication Critical patent/JPS63266874A/en
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • 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
    • H01L27/14643Photodiode arrays; MOS imagers
    • H01L27/14654Blooming suppression

Abstract

PURPOSE:To reduce the generation of blooming by installing a capacitive device where one electrode is connected to a semiconductor region in a photoelectric converter of a vertical switch MOS for a solid-state image sensor and the other electrode is connected to a gate electrode of this vertical switch MOS. CONSTITUTION:A capacitive device PC is installed in such a way that one electrode is connected to semiconductor regions N<+> of a photoelectric converter for a solid-state image sensor and that the other electrode is connected to a gate electrode of a vertical switch MOS. When the photoelectric converter is irradiated with the light, the information is stored therein. Then, if a reset signal line RP is selected during a horizontal retrace period, it is made possible to prevent one part of surplus photoelectrons from leaking to output signal lines HS when the strong light enters. If vertical scanning lines VL are selected in order to read out the information, an increase in a potential of the vertical scanning lines VL increases the potential of the photoelectric converter due to a coupling action of the capacitive device PC; accordingly, it is made possible to keep the photoelectric converter in a momentary unsaturated state; the surplus photoelectrons do not leak to the output signal lines HS; thereby it is made possible to reduce the blooming.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、固体撮像装置に関し、特に、水平読出方式の
MOS型固体撮像装置に適用して有効な技術に関するも
のである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a solid-state imaging device, and particularly to a technique that is effective when applied to a horizontal readout type MOS solid-state imaging device.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

水平読出(T S L : 7ransvcrsa] 
Sjgna]l、jnc)方式のMOS型固体撮像装置
が知られている。この固体撮像装置の受光部の固体撮像
素子は、水平スイッチMOS型電界効果トランジスタ(
以上MOSと称す)、垂直スイッチMOS、光電変換素
子(フォトダイオード素子)の夫々を直列に接続して構
成されている。
Horizontal readout (TSL: 7ransvcrsa)
A MOS type solid-state imaging device of the Sjgna]l,jnc) type is known. The solid-state image sensor in the light receiving section of this solid-state image sensor is a horizontal switch MOS field effect transistor (
It is constructed by connecting in series a MOS (hereinafter referred to as MOS), a vertical switch MOS, and a photoelectric conversion element (photodiode element).

水平スイッチMOSは、列方向に延在する水平走査線を
介在させ、水平走査用シフトレジスタ部(水平走査回路
)で制御される。垂直スイッチMOSは、水平走査線と
交差する行方向に延在する垂直走査線及びインタレース
走査制御部を介在させ、垂直走査用シフトレジスタ部(
垂直走査回路)で制御される。このTSL方式の固体撮
像装置は、フィールド残像を防止するために、インタレ
ース走査制御部によって2行同時続出及びインタレース
走査を行い、固体撮像素子の情報を読出している。
The horizontal switch MOS is controlled by a horizontal scanning shift register section (horizontal scanning circuit) with a horizontal scanning line extending in the column direction interposed therebetween. The vertical switch MOS has a vertical scanning line extending in the row direction intersecting the horizontal scanning line and an interlace scanning control section, and a vertical scanning shift register section (
vertical scanning circuit). In order to prevent field afterimages, this TSL type solid-state imaging device reads information from the solid-state imaging device by performing simultaneous two-row scanning and interlace scanning by an interlace scanning control section.

前記水平スイッチMOSのドレイン領域には、垂直走査
線と同一行方向に延在する出力信号線が接続されている
。出力信号線は、出力回路(読出回路)、水平帰線期間
リセット部の夫々に接続されている。水平帰線期間リセ
ット部は、水平帰線期間内に出力信号線に蓄えられた偽
信号をリセットするように構成されている。また出力信
号線は水平走査期間内にホトダイオードの読み出し毎に
高速にリセットされている。つまり、このTSL方式の
固体撮像装置は、スミアを低減して高画質を得ることが
できる特徴がある。
An output signal line extending in the same row direction as the vertical scanning line is connected to the drain region of the horizontal switch MOS. The output signal line is connected to each of the output circuit (readout circuit) and the horizontal retrace period reset section. The horizontal retrace period reset section is configured to reset false signals accumulated in the output signal line during the horizontal retrace period. Further, the output signal line is reset at high speed every time the photodiode is read out during the horizontal scanning period. In other words, this TSL type solid-state imaging device has the feature of being able to reduce smear and obtain high image quality.

一方、従来、各列共通に設けられている水平スイッチM
OSに代えて、前述のように、TSL方式の固体撮像装
置は、セル(画素)毎にそれに比べて小さな水平スイッ
チMOSを設けている。この固体撮像装置は、水平スイ
ッチM、O8のスイッチング時に発生するスパイク雑音
のばらつきによる固定雑音を低減できる特徴がある。
On the other hand, conventionally, the horizontal switch M that is commonly provided in each column
Instead of the OS, as described above, the TSL type solid-state imaging device provides a horizontal switch MOS, which is smaller than the OS, for each cell (pixel). This solid-state imaging device has a feature that it can reduce fixed noise caused by variations in spike noise that occur during switching of the horizontal switches M and O8.

なお、TSL方式の固体撮像装置については、例えば、
映像情報(L L 1986年5月号、p19〜p24
に記載されている。
For TSL type solid-state imaging devices, for example,
Video information (LL May 1986 issue, p19-p24
It is described in.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

前記TSL方式の固体撮像装置は、前記受光部の固体撮
像素子の光電変換素子を、垂直スイッチMOSの一方の
N1型半導体領域とそれが設けられたP型半導体領域と
で形成されるPN接合で構成している。この光電変換素
子は、強い光が入射した揚台に飽和状態になり、飽和状
態になると光電子(信号)の蓄積が停止し過剰な光電子
を蓄積することができなくなる。この過剰な光電子の一
部は、垂直スイッチMOS及び水平スイッチMOSを越
えて出力信号線に漏れ、ブルーミングを生じる。
In the TSL type solid-state imaging device, the photoelectric conversion element of the solid-state imaging element of the light receiving section is formed by a PN junction formed by one N1 type semiconductor region of a vertical switch MOS and a P type semiconductor region in which it is provided. It consists of This photoelectric conversion element becomes saturated when the platform receives strong light, and when the photoelectric conversion element reaches the saturated state, it stops accumulating photoelectrons (signals) and becomes unable to accumulate excessive photoelectrons. A part of these excess photoelectrons leaks to the output signal line beyond the vertical switch MOS and horizontal switch MOS, causing blooming.

従来のTSL方式の固体撮像装置においては、光電変換
素子が飽和状態になり易く(ブルーミングマージンが小
さく)、前述のブルーミングが多発するという問題点が
あった。
In the conventional TSL type solid-state imaging device, there is a problem in that the photoelectric conversion element tends to be saturated (the blooming margin is small), and the above-mentioned blooming occurs frequently.

本発明の目的は、TSL方式の固体撮像装置において、
ブルーミングを低減することが可能な技術を提供するこ
とにある。
An object of the present invention is to provide a TSL type solid-state imaging device.
The object of the present invention is to provide a technology that can reduce blooming.

本発明の他の目的は、TSL方式の固体撮像装置におい
て、少なくとも、同体撮像素子の信号の続出動作時に、
ブルーミングを低減することが可能な技術を提供するこ
とにある。
Another object of the present invention is to provide a TSL type solid-state imaging device, at least when the solid-state imaging device is operating a signal continuously.
The object of the present invention is to provide a technology that can reduce blooming.

本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本
明細書の記述及び添付図面によって明らかになるであろ
う。
The above and other objects and novel features of the present invention will become apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

4一 本願において開示される発明のうち、代表的なものの概
要を簡単に説明すれば、下記のとおりである。
41 A brief summary of typical inventions disclosed in this application is as follows.

TSL方式の固体撮像装置において、固体撮像素子の垂
直スイッチMOSの光電変換素子側の半導体領域に一方
の電極が接続され、この垂直スイッチMOSのゲート電
極に他方の電極が接続された容量素子を設ける。
In a TSL type solid-state imaging device, a capacitive element is provided in which one electrode is connected to the semiconductor region on the photoelectric conversion element side of a vertical switch MOS of the solid-state imaging device, and the other electrode is connected to the gate electrode of the vertical switch MOS. .

前記容量素子は、ゲート電極を共通にし、かつ直列に接
続した複数の垂直スイッチMOSで構成する。
The capacitive element is composed of a plurality of vertical switch MOSs having a common gate electrode and connected in series.

また、前記容量素子は、前記光電変換素子の上部に、前
記垂直スイッチMOSのゲート電極に接続される垂直走
査線の一部を延在させて構成する。
Further, the capacitive element is configured by extending a part of a vertical scanning line connected to the gate electrode of the vertical switch MOS above the photoelectric conversion element.

〔作用〕[Effect]

上述した手段によれば、前記垂直スイッチMOSのゲー
ト電極を選択した時に、この選択信号による前記容量素
子のカップリング作用で前記光電変換素子を非飽和状態
にすることができるので、この非飽和状態の時に固体撮
像素子の情報を読出すことにより、ブルーミングを低減
することができる。
According to the above-mentioned means, when the gate electrode of the vertical switch MOS is selected, the photoelectric conversion element can be brought into a non-saturated state by the coupling action of the capacitive element by this selection signal, so that this non-saturated state Blooming can be reduced by reading information from the solid-state image sensor at this time.

以下、本発明の構成について、TSL方式のMOS型固
体撮像装置に本発明を適用した一実施例とともに説明す
る。
Hereinafter, the configuration of the present invention will be described together with an embodiment in which the present invention is applied to a TSL type MOS type solid-state imaging device.

なお、実施例を説明するための全回において、同一機能
を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は
省略する。
Note that throughout the description of the embodiments, parts having the same functions are given the same reference numerals, and repeated explanations thereof will be omitted.

〔実施例〕〔Example〕

(実施例■) 本発明の実施例IであるTSL方式の固体撮像装置を第
1図(概略構成図)及び第2図(等価回路図)で示す。
(Embodiment 2) A TSL type solid-state imaging device which is Embodiment I of the present invention is shown in FIG. 1 (schematic configuration diagram) and FIG. 2 (equivalent circuit diagram).

第1図に示すように、TSL方式の固体撮像装置(固体
撮像チップ)CHIは、中央部にセル(画素)を行列状
に複数配置したフォトダイオードアレイA RRが構成
されている。
As shown in FIG. 1, the TSL type solid-state imaging device (solid-state imaging chip) CHI includes a photodiode array ARR in which a plurality of cells (pixels) are arranged in rows and columns in the center.

フ第1・ダイオードアレイA RRは、受光部SAとオ
プチカルブラック部OBとで構成されている。
The first diode array ARR is composed of a light receiving section SA and an optical black section OB.

受光部SAは、光学レンズを通して入射された光信号を
電荷に変換して蓄積できるように構成されている。オプ
チカルブラック部OBは、暗電流成分によるノイズを補
正するために基準値(光学的黒レベル)を形成するよう
に構成されている。
The light receiving section SA is configured to convert an optical signal incident through an optical lens into an electric charge and store the electric charge. The optical black section OB is configured to form a reference value (optical black level) in order to correct noise due to dark current components.

フォトダイオードアレイARRの右側の周辺には、水平
帰線期間リセット部RES、インタレース走査制御部I
NT、垂直走査用シフトレジスタ部(垂直走査用回路)
Vregが設けられている。下側周辺には、水平走査用
シフトレジスタ部(水」l走査用回路)Hreg、左側
には、出力回路(続出回路)OUTが設けられている。
Around the right side of the photodiode array ARR, there is a horizontal retrace period reset section RES and an interlace scan control section I.
NT, vertical scanning shift register section (vertical scanning circuit)
Vreg is provided. A horizontal scanning shift register section (water scanning circuit) Hreg is provided around the lower side, and an output circuit (continuation circuit) OUT is provided on the left side.

第2図に示すように、前記フォトダイオードアレイAR
Rの受光部SA、垂直走査線VLI、VL2.・・・、
水平走査線HLI、HL2.・・・、出力信号線H8I
、H82,・・・の夫々の交差部に配置されている。垂
直走査線VLは、行方向に延在し、列方向に複数本配置
されている。水NIL走査線1−I Lは、列方向に延
在し、行方向に複数本配置されている。出力信号線I−
I Sは、垂直走査線VLと同一・の行方向に延在し、
列方向に複数本配置されてい一$1− る。
As shown in FIG. 2, the photodiode array AR
R light receiving section SA, vertical scanning lines VLI, VL2 . ...,
Horizontal scanning lines HLI, HL2. ..., output signal line H8I
, H82, . . . The vertical scanning lines VL extend in the row direction, and a plurality of vertical scanning lines VL are arranged in the column direction. The water NIL scanning lines 1-IL extend in the column direction and are arranged in plural in the row direction. Output signal line I-
IS extends in the same row direction as the vertical scanning line VL,
Multiple pieces are arranged in the row direction.

前記画素は、水平スイッチMOSQh、垂直スイッチM
OSQv(Qvl、Qv2)、光電変換素子(フォトダ
イオード)PD(PDI、PD2)で構成されている。
The pixel includes a horizontal switch MOSQh and a vertical switch M
It is composed of an OSQv (Qvl, Qv2) and a photoelectric conversion element (photodiode) PD (PDI, PD2).

水平スイッチMOSQhの一方の半導体領域と垂直スイ
ッチM OS Q vの他方の半導体領域は接続されて
おり、両者は直列に接続されている。光電変換素子PD
Iは、垂直スイッチMOSQvlの他方の半導体領域に
接続され、光電変換素子PD2は、垂直スイッチMOS
QV2の一方の半導体領域に接続されている。
One semiconductor region of the horizontal switch MOSQh and the other semiconductor region of the vertical switch MOSQv are connected, and both are connected in series. Photoelectric conversion element PD
I is connected to the other semiconductor region of the vertical switch MOS Qvl, and the photoelectric conversion element PD2 is connected to the other semiconductor region of the vertical switch MOS Qvl.
It is connected to one semiconductor region of QV2.

列方向に配置された複数の固体撮像素子の水平スイッチ
MOSQhのゲート電極は、1本の水平走査線HLに接
続されている。水平走査線HLは、水平走査用シフトレ
ジスタ部Hregに接続されている。水平走査用シフト
レジスタ部Hregは、入力信号Hin及びクロック信
号φhitφh2によって、行方向に配置される複数の
水平走査線HLを順次走査し、行方向の画素を選択する
ように構成されている。
The gate electrodes of the horizontal switches MOSQh of the plurality of solid-state image sensors arranged in the column direction are connected to one horizontal scanning line HL. The horizontal scanning line HL is connected to a horizontal scanning shift register section Hreg. The horizontal scanning shift register unit Hreg is configured to sequentially scan a plurality of horizontal scanning lines HL arranged in the row direction and select pixels in the row direction using the input signal Hin and the clock signal φhitφh2.

行方向に配置された複数の画素の垂直スイッチMOSQ
v(Qvl、Qv2の夫々)のゲート電極は、1本の垂
直走査線V Lに接続されている。垂直走査線VLの一
端は、インタレース走査制御部INTを介在させて垂直
走査用シフトレジスタ部Vregに接続されている。垂
直走査用シフトレジスタ部Vregは、入力信号V j
 n及びクロック信号φVllφv2によって、列方向
に配置される複数の垂直走査線VLを順次走査するため
の選択信号■く1、、R2,・・をインタレース走査制
御部INTに出力するように構成されている。
Vertical switch MOSQ of multiple pixels arranged in row direction
The gate electrodes of v (each of Qvl and Qv2) are connected to one vertical scanning line VL. One end of the vertical scanning line VL is connected to a vertical scanning shift register section Vreg with an interlaced scanning control section INT interposed therebetween. The vertical scanning shift register section Vreg receives an input signal V j
n and a clock signal φVllφv2, the selection signal 1, R2, . ing.

インタレース走査制御部INTは、フィール1く選択信
号Fe又はFoでスイッチM、 OS Q Fe又はQ
 F oを制御し、選択信号Rを伝達する駆動用MOS
Qdを選択するように構成されている。駆動用MOSQ
dのゲート電極と一方の半導体領域(垂直走査線VL)
との間には、昇圧コンデンサが設けられている。駆動用
MOSQdの他方の半導体領域には、垂直走査信号φ3
又はφ4が印加されている。つまり、垂直走査信号φ3
又はφ4は、選択信号Rに基づき、駆動用MOSQdに
よって垂直走査線VLに印加される。駆動用MOSQd
は、前記昇圧コンデンサによって、しきい値電圧に相当
する電圧降下を生じることなく、垂直走査信号φ、又は
φ。を垂直走査線VLに印加することができる。
The interlaced scan control unit INT switches the switch M, OS Q Fe or Q by the selection signal Fe or Fo for the field 1
Driving MOS that controls F o and transmits selection signal R
It is configured to select Qd. Drive MOSQ
d gate electrode and one semiconductor region (vertical scanning line VL)
A boost capacitor is provided between the two. The other semiconductor region of the drive MOSQd receives a vertical scanning signal φ3.
Or φ4 is applied. In other words, vertical scanning signal φ3
Alternatively, φ4 is applied to the vertical scanning line VL by the driving MOS Qd based on the selection signal R. Drive MOSQd
is the vertical scanning signal φ or φ without causing a voltage drop corresponding to the threshold voltage due to the boost capacitor. can be applied to the vertical scanning line VL.

このインタレース走査制御部INTは、2折回時続出及
びインタレース走査が行えるように構成されている。す
なわち、まず、インタレース走査制御部INTは、フィ
ールド選択信号Fによって、奇数フィールドAの隣接す
る2行の垂直走査線VL(例えば、VLIとVL2、V
L3とVL4)を選択する。次に、インタレース走査制
御部INTは、他のフィールド選択信号Fによって、1
行分ずら□した偶数フィールドBの2本の垂直走査線V
L(例えば、VL2とV L ’3、VL4とVL5)
を選択するように構成されている。
This interlaced scanning control unit INT is configured to be able to perform two-fold sequential scanning and interlaced scanning. That is, first, the interlaced scanning control unit INT selects two adjacent vertical scanning lines VL (for example, VLI, VL2, V
L3 and VL4). Next, the interlaced scan control unit INT selects 1 by using another field selection signal F.
Two vertical scanning lines V of even field B shifted by a line □
L (e.g. VL2 and VL '3, VL4 and VL5)
is configured to select.

垂直走査線VLの他端は、出力回路OUTの出力制御用
MOSQSy e、QScyyQsw*Qsgのゲート
電極に接続されている。出力制御用MOSQSは、出力
信号線H8の一端と出力回路OUTの各色毎の出力線S
Ye、SCy、SW、SGとを接続するように構成され
ている。
The other end of the vertical scanning line VL is connected to the gate electrode of the output control MOS QSye, QScyyQsw*Qsg of the output circuit OUT. The output control MOS QS connects one end of the output signal line H8 and the output line S for each color of the output circuit OUT.
It is configured to connect Ye, SCy, SW, and SG.

出力信号線HSは、行方向に配置された複数の固体撮像
素子の水平スイッチMOSQhの他方の半導体領域(ド
レイン領域)に接続されている。出力信号線HSの他端
は、水平帰線期間リセット部RESのリセット用M O
S Q rを介在させて、リセット用出力線Vrに接続
されている。リセット用M OS Q rのゲート電極
は、リセット信号線RPに接続され制御されている。水
平帰線期間リセット部RESは、水平走査期間内に蓄え
られた偽信号をリセットするように構成されている。
The output signal line HS is connected to the other semiconductor region (drain region) of the horizontal switch MOSQh of the plurality of solid-state image sensors arranged in the row direction. The other end of the output signal line HS is the reset MO of the horizontal retrace period reset section RES.
It is connected to the reset output line Vr with SQr interposed therebetween. The gate electrode of the reset MOS Qr is connected to and controlled by the reset signal line RP. The horizontal retrace period reset unit RES is configured to reset false signals accumulated during the horizontal scanning period.

次に、TSL方式の固体撮像素子CHIの具体的なデバ
イス構造について、第3図乃至第6図を用いて説明する
。第3図は、受光部SAの固体撮像素子を示す要部平面
図、第4図は、オプチカルブラック部OBの固体撮像素
子を示す要部平面図である。第5図は、第3図の■−■
切断線で切った断面図、第6図は、第3図のVI−VI
切断線で切った断面図である。
Next, a specific device structure of the TSL type solid-state image sensor CHI will be explained using FIGS. 3 to 6. FIG. 3 is a plan view of the main part showing the solid-state image sensor of the light receiving section SA, and FIG. 4 is a plan view of the main part showing the solid-state image sensor of the optical black part OB. Figure 5 shows ■-■ in Figure 3.
The cross-sectional view taken along the cutting line, FIG. 6, is VI-VI in FIG. 3.
It is a sectional view taken along a cutting line.

第3図乃至第6図に示すように、受光部SA、オプチカ
ルブラック部OBの夫々の画素は、基本的には同−構造
で構成されている。
As shown in FIGS. 3 to 6, the pixels of the light receiving section SA and the optical black section OB basically have the same structure.

受光部SA、オプチカルブラック部OBの夫々の固体撮
像素子は、半導体基板SUBに設けられたウェル領域W
ELLの主面に形成され、素子間分離絶縁膜LOGにそ
の周囲を規定されている。
Each of the solid-state image sensors of the light receiving section SA and the optical black section OB is located in a well region W provided in the semiconductor substrate SUB.
It is formed on the main surface of the ELL, and its periphery is defined by the element isolation insulating film LOG.

半導体基板SUBは、単結晶シリコンからなるN型で構
成されている。ウェル領域WELLは、P型で構成され
ており、主に、NチャネルM O’ 5FETを形成す
る。なお、ウェル領域WELLを設けない場合には、P
型半導体基板SUBを使用する。
The semiconductor substrate SUB is made of N-type single crystal silicon. The well region WELL is of P type and mainly forms an N channel M O' 5FET. Note that if the well region WELL is not provided, P
A type semiconductor substrate SUB is used.

素子間分離絶縁膜LOGは、ウェル領域WELLの主面
を選択的に熱酸化して形成した酸化シリコン膜で構成さ
れている。素子間分離絶縁膜LOCは、第3図及び第4
図に示すように、画素形成領域をU字形状で構成してい
る。詳述すれば、素子間分離□絶縁膜LOGは、水平ス
イッチMOSQり形成領域の面積は小さく、垂直スイッ
チMOSQv形成領域の面積は大きくなるように、U字
形状で構成する。
The element isolation insulating film LOG is made of a silicon oxide film formed by selectively thermally oxidizing the main surface of the well region WELL. The element isolation insulating film LOC is shown in Figures 3 and 4.
As shown in the figure, the pixel forming area is configured in a U-shape. More specifically, the inter-element isolation □ insulating film LOG is configured in a U-shape so that the area of the horizontal switch MOSQ region is small and the area of the vertical switch MOSQv region is large.

画素の水平スイッチMOSQhは、第3図乃至第6図、
及び第7図(所定の製造工程における要部平面図)に示
すように、主に、ウェル領域WELL、ゲート絶縁膜、
ゲート電極、ソース領域又はドレイン領域である一対の
N+型半導体領域(N゛)で構成されている。
The horizontal switch MOSQh of the pixel is shown in FIGS. 3 to 6,
As shown in FIG. 7 (a plan view of main parts in a predetermined manufacturing process), mainly the well region WELL, the gate insulating film,
It is composed of a pair of N+ type semiconductor regions (N') which are gate electrodes, source regions, or drain regions.

ゲート絶縁膜は、例えば、ウェル領域WELL領域の主
面を酸化して形成した酸化シリコン膜を用い、300〜
500[人]程度の膜厚で形成されている。
The gate insulating film is, for example, a silicon oxide film formed by oxidizing the main surface of the well region WELL region.
It is formed with a film thickness of about 500 [people].

ゲート電極は、ゲート電極材料例えば多結晶シリコン膜
(半導体膜)P−8iで形成する。多結晶シリコン膜P
−8iは1、例えば、3000〜4000[人]程度の
膜厚で形成する。また、ゲート電極は、高融点金@(M
o、Ti、Ta、W)膜若しくは高融点金属シリサイド
(MOSi2.TiSi2.TaSi、1WSi2)膜
、或は多結晶シリコン膜とそれらとの複合膜で形成して
もよい。
The gate electrode is formed of a gate electrode material such as polycrystalline silicon film (semiconductor film) P-8i. Polycrystalline silicon film P
-8i is 1, for example, formed with a film thickness of about 3000 to 4000 [people]. In addition, the gate electrode is made of high melting point gold@(M
It may also be formed of a film of Ti, Ta, W), a high melting point metal silicide (MOSi2.TiSi2.TaSi, 1WSi2) film, or a polycrystalline silicon film and a composite film thereof.

半導体領域N゛は、ゲート電極をマスクとしたイオン打
込みでウェル領域WELLの主面部にN型不純物を導入
し、これに引き伸し拡散を施して形成する。
The semiconductor region N' is formed by introducing N-type impurities into the main surface of the well region WELL by ion implantation using the gate electrode as a mask, and by stretching and diffusing the impurities.

前記水平スイッチMOSQhのドレイン領域である半導
体領域N+は、ウェル領域WELLよりも高不純物濃度
のP’型半導体領域(P゛)の主面部に構成されている
。半導体領域P1は、水平スイッチMOSQhのチャネ
ル形成領域まで拡散されている。
The semiconductor region N+, which is the drain region of the horizontal switch MOSQh, is formed on the main surface of a P' type semiconductor region (P') having a higher impurity concentration than the well region WELL. The semiconductor region P1 is diffused to the channel forming region of the horizontal switch MOSQh.

この半導体領域P+は、水平スイッチMOSQhのしき
い値電圧を上昇するように構成されている。
This semiconductor region P+ is configured to increase the threshold voltage of the horizontal switch MOSQh.

つまり、半導体領域P“は、ブルーミングを生じるよう
な電子が光電変換素子FD側から出力信号線HSに移動
することを低減するように構成されている。
In other words, the semiconductor region P'' is configured to reduce the movement of electrons that cause blooming from the photoelectric conversion element FD side to the output signal line HS.

垂直スイッチMOSQvlは、水平スイッチMOSQh
と実質的に同様に、主に、ウェル領域WELL、ゲート
絶縁膜、ゲート電極、ソース領域又はドレイン領域であ
る一対の半導体領域N゛で構成されている。
Vertical switch MOSQvl is horizontal switch MOSQh
Substantially the same as above, it is mainly composed of a pair of semiconductor regions N' which are a well region WELL, a gate insulating film, a gate electrode, and a source region or a drain region.

−七 − 垂直スイッチM OS Q v 2は、水平スイッチM
OSQhと実質的に同様に、主に、ウェル領域WELL
、ゲート絶縁;模、ゲート電極、ソース領域又はドレイ
ン領域である一対の半導体領域N゛で構成されている。
-7- Vertical switch M OS Q v 2 is horizontal switch M
Substantially similar to OSQh, mainly the well region WELL
, a gate insulator, a gate electrode, and a pair of semiconductor regions N' that are a source region or a drain region.

垂直スイッチMOSQvl、Q v 2の夫々のゲート
電極は、水平スイッチMOSQhのゲート電極と同一製
造工程で形成されている。垂直スイッチMOSQvl、
Q v 2の夫々のゲート電極は、フォトダイオード形
成領域(或は受光部)の中央部を行方向に横切るように
延在し、かつ、一体に(共通に)構成されている。さら
に、垂直スイッチM OS Q v 1、Qv2の夫々
のゲート電極は、行方向に延在する垂直走査線VLと一
体に構成されている。つまり、垂直走査線VLは、実質
的に固体撮像素子の中央上部を行方向に延在するように
構成されている。実際には、垂直走査線VLは、光電変
換素子PDの上部、詳細には、光電変換索子PDIと光
電変換素子PD2との間(固体撮像素子内の光電変換素
子PDI、PD2の夫々の近 1G − 傍)に延在するように構成されている。
The gate electrodes of the vertical switches MOSQvl and Qv2 are formed in the same manufacturing process as the gate electrode of the horizontal switch MOSQh. vertical switch MOSQvl,
The respective gate electrodes of Q v 2 extend across the center of the photodiode formation region (or light receiving section) in the row direction, and are integrally (commonly) configured. Further, each gate electrode of the vertical switches M OS Q v 1 and Qv2 is configured integrally with a vertical scanning line VL extending in the row direction. That is, the vertical scanning line VL is configured to extend substantially in the upper center of the solid-state image sensor in the row direction. In reality, the vertical scanning line VL is located above the photoelectric conversion element PD, specifically between the photoelectric conversion element PDI and the photoelectric conversion element PD2 (near each of the photoelectric conversion elements PDI and PD2 in the solid-state image sensor). 1G-side).

垂直スイッチM OS Q v 1の一方の半導体領域
N゛は、水平スイッチMOSQhの一方の半導体領域N
゛と一体に構成(共有)されている。垂直スイッチM 
OS Q v 1の他方の半導体領域N+は、垂直スイ
ッチM OS Q v 2の他方の半導体領域N+と一
体に構成(共有)されている。つまり、垂直スイッチM
 OS Q v 1 、 Q v 2の夫々は、ゲート
電極を共通にし、かつ直列に接続されている。
One semiconductor region N′ of the vertical switch MOS Q v 1 is the same as one semiconductor region N of the horizontal switch MOS Qh.
It is integrally configured (shared) with ゛. Vertical switch M
The other semiconductor region N+ of the OS Q v 1 is integrally configured (shared) with the other semiconductor region N+ of the vertical switch MOS Q v 2. That is, vertical switch M
The OS Q v 1 and Q v 2 share a common gate electrode and are connected in series.

光電変換素子PDIは、スイッチMOSQvlの他方の
半導体領域N+又は垂直スイッチMOSQv2の他方の
半導体領域N゛とウェル領域WELLとのPN接合部で
構成される。光電変換素子PD2は、垂直スイッチM 
OS Q v 2の一方の半導体領域虻とウェル領域W
ELLとのPN接合部で構成される。
The photoelectric conversion element PDI is constituted by a PN junction between the other semiconductor region N+ of the switch MOSQvl or the other semiconductor region N' of the vertical switch MOSQv2 and the well region WELL. The photoelectric conversion element PD2 is a vertical switch M
One semiconductor region and well region W of OS Q v 2
It consists of a PN junction with ELL.

水平走査線HLは、第8図(所定の製造工程における要
部平面図)に詳細に示すように、行方向に配置された固
体撮像素子形成領域間(素子間分離絶縁膜LOG)上に
、列方向に延在するように構成されている。水平走査線
HLは、前述の多結晶シリコン膜P−8iよりも上層の
導電層、例えば第1層目のアルミニウム膜ALLで構成
されている。アルミニウム膜ALLは、例えば5000
[人コ程度の膜厚で形成されている。アルミニウム膜A
L1は、水平スイッチMOSQh等を覆う層間絶縁膜(
例えば、PSG膜)IA上に設けられている。
As shown in detail in FIG. 8 (a plan view of main parts in a predetermined manufacturing process), the horizontal scanning line HL is formed between the solid-state image sensor formation regions (element isolation insulating film LOG) arranged in the row direction. It is configured to extend in the column direction. The horizontal scanning line HL is composed of a conductive layer above the polycrystalline silicon film P-8i, for example, the first aluminum film ALL. For example, the aluminum film ALL is 5000
[It is formed with a film thickness comparable to that of a human. Aluminum film A
L1 is an interlayer insulating film (
For example, the PSG film is provided on the IA.

水平走査線HLは、前記層間絶縁膜IAに形成された接
続孔C2を通して、水平スイッチMOSQhのゲート電
極(多結晶シリコン膜P−8i)に接続されている。
The horizontal scanning line HL is connected to the gate electrode (polycrystalline silicon film P-8i) of the horizontal switch MOSQh through the connection hole C2 formed in the interlayer insulating film IA.

水平スイッチMOSQhのドレイン領域である半導体領
域N+には、接続孔C1を通して、中間尊重層MLI又
はML2が接続されている。本実施例の固体撮像装置C
HIは、カラー用素子(又はモノクロ用素子であっても
よい)で構成されており、中間導電層MLIは、黄Ye
、白Wの夫々のカラーフィルタが設けられる固体撮像素
子に設けられ、中間導電層ML2は、シアンCy、緑G
の夫々のカラーフィルタが設けられる固体撮像素子に設
けられている。中間導電層MLI、ML2の夫々は、水
平走査線HLと同一導電層で形成されている。
The intermediate layer MLI or ML2 is connected to the semiconductor region N+, which is the drain region of the horizontal switch MOSQh, through the connection hole C1. Solid-state imaging device C of this embodiment
HI is composed of a color element (or may be a monochrome element), and the intermediate conductive layer MLI is made of yellow Ye.
, white W, and the intermediate conductive layer ML2 is provided with color filters of cyan Cy and green G.
A solid-state image sensor is provided with each color filter. Each of the intermediate conductive layers MLI and ML2 is formed of the same conductive layer as the horizontal scanning line HL.

中間導電層MLIは、水平スイッチMOSQhの半導体
領域N゛と実質的にその上層に延在する出力信号線H8
I、H83,・・・とを接続するように構成されている
。中間導電層MLIは、主に、前記接続の際の段差形状
を低減し、接続の信頼性を向上するように構成されてい
る。中間導電層ML2は、水平スイッチMOSQhの半
導体領域N1とその領域と異なる領域の上層に延在する
出力信号線H82,H84,、・・・とを接続するよう
に構成されている。中間導電層ML2は、主に、前記接
続の信頼性を向上すると共に、異なる領域の半導体領域
N+と出力信号線H8とを接続するように構成されてい
る。
The intermediate conductive layer MLI includes the semiconductor region N' of the horizontal switch MOSQh and the output signal line H8 extending substantially above the semiconductor region N'.
I, H83, . . . The intermediate conductive layer MLI is mainly configured to reduce the step shape during the connection and improve the reliability of the connection. The intermediate conductive layer ML2 is configured to connect the semiconductor region N1 of the horizontal switch MOSQh to the output signal lines H82, H84, . . . extending in an upper layer in a different region from the semiconductor region N1. The intermediate conductive layer ML2 is mainly configured to improve the reliability of the connection and to connect the semiconductor region N+ of different regions and the output signal line H8.

前記中間導電層MLIには、列方向に配置された固体撮
像素子間(素子間分離絶縁膜LOG)上に行方向に延在
する出力信号線H8I、H83,・・・が接続されてい
る。出力信号線H8は、前述のアルミニウムALLより
も上層の導電層、例えば第2層目のアルミニウム膜AL
2で構成されている。
The intermediate conductive layer MLI is connected to output signal lines H8I, H83, . . . extending in the row direction between the solid-state image sensors (element isolation insulating film LOG) arranged in the column direction. The output signal line H8 is connected to a conductive layer above the aluminum ALL, for example, a second layer of aluminum film AL.
It consists of 2.

アルミニウム膜AL2は、例えば8000〜9000[
人]程度の膜厚で形成する。アルミニウム膜AL2は、
アルミニウム膜ALLを覆う層間絶縁膜(例えば、PS
G膜)IB上に設けられている。出力信号線H8は、前
記層間絶縁膜IBに形成された接続孔C3を通して、中
間導電層MLIに接続されている。
The aluminum film AL2 has a thickness of, for example, 8000 to 9000[
The thickness of the film is approximately the same as that of a human. The aluminum film AL2 is
An interlayer insulating film (for example, PS
G film) is provided on the IB. The output signal line H8 is connected to the intermediate conductive layer MLI through the connection hole C3 formed in the interlayer insulating film IB.

中間導電層ML2には、第3図及び第4図に示すように
、列方向に配置された固体撮像素子の略中央部に、垂直
走査線VLの上部にそれと重ね合わされて行方向に延在
する出力信号線H82,H84、・・・が接続されてい
る。出力信号線HSは。
As shown in FIGS. 3 and 4, the intermediate conductive layer ML2 includes a layer extending in the row direction approximately at the center of the solid-state image sensors arranged in the column direction, overlapping the vertical scanning line VL, and extending in the row direction. Output signal lines H82, H84, . . . are connected thereto. The output signal line HS is.

例えば第2層目のアルミニウム膜AL2で構成されてい
る。出力信号線H8は、接続孔C3を通して中間導電層
ML2に接続されている。受光部SAの出力信号線H8
2,1(84,・・・は、光電変換素子(光電変換領域
)PDの開口面積を可能な限り大きく形成できるように
、前述のように、垂直走査線VLと出力信号線H82,
H84,・・・とを重ね合わせている。
For example, it is composed of a second layer of aluminum film AL2. The output signal line H8 is connected to the intermediate conductive layer ML2 through the connection hole C3. Output signal line H8 of light receiving section SA
2, 1 (84, . . . ) are vertical scanning lines VL and output signal lines H82, .
H84,... are superimposed.

オプチカルブラック部OB領域には、第4図に示すよう
に、出力信号線H8の上部に、層間絶縁膜(例えば、P
SG膜)ICを介在させて遮光膜SFが設けられている
。遮光膜SFは、例えば、第3層目のアルミニウム膜A
L3で形成する。アルミニウム膜AL3は、例えば、蒸
着やスパッタで形成し、10000[人]程度の膜厚で
形成する。
In the optical black part OB region, as shown in FIG. 4, an interlayer insulating film (for example, P
SG film) A light shielding film SF is provided with an IC interposed therebetween. The light shielding film SF is, for example, a third layer aluminum film A.
Formed by L3. The aluminum film AL3 is formed, for example, by vapor deposition or sputtering, and has a thickness of about 10,000 [layers].

このように構成されるTSL方式の固体撮像装置CHI
は、第3図、第4図の夫々に示すように、固体撮像素子
の垂直スイッチM OS Q vの光電変換素子PDが
接続される側の半導体領域N1に一方の電極が接続され
、この垂直スイッチMOSのゲート電極に他方の電極が
接続される容量素子PCを設けている。前記容量素子P
Cは、垂直スイッチM OS Q v 1の光電変換素
子PDIが接続される側の半導体領域N゛に一方の電極
が接続され、そのゲート電極に他方の電極が接続される
容量素子PCIと、垂直スイッチM OS Q v 2
の光電変換素子PD2が接続される側の半導体領域N゛
に一方の電極が接続され、そのゲート電極に他方の電極
が接続される容量素子PC2とで構成されている。
The TSL type solid-state imaging device CHI configured as described above
As shown in FIGS. 3 and 4, one electrode is connected to the semiconductor region N1 on the side to which the photoelectric conversion element PD of the vertical switch MOS Qv of the solid-state image sensor is connected, and this vertical A capacitive element PC is provided, the other electrode of which is connected to the gate electrode of the switch MOS. The capacitive element P
C has one electrode connected to the semiconductor region N' on the side to which the photoelectric conversion element PDI of the vertical switch MOS Q v 1 is connected, and the capacitive element PCI whose gate electrode is connected to the other electrode, and the vertical switch C. Switch M OS Q v 2
One electrode is connected to the semiconductor region N' on the side to which the photoelectric conversion element PD2 is connected, and the capacitive element PC2 has the other electrode connected to its gate electrode.

容量素子pc(容量素子PCI、PC2の夫々)は、寄
生容量(又はミラー容量或はカップリング容jt)で構
成されている。つまり、容量素子PCは、ゲート電極を
共通にし、かつ直列に接続した2個の垂直スイッチM 
OS Q v 1及びQv2で垂直スイッチM OS 
Q vを構成することにより、夫々の容量素子PCI、
PC2を結合し、積極的に容量値を増加するように構成
されている。
The capacitive element pc (each of the capacitive elements PCI and PC2) is composed of a parasitic capacitor (or a Miller capacitor or a coupling capacitor jt). In other words, the capacitive element PC consists of two vertical switches M that have a common gate electrode and are connected in series.
Vertical switch M OS with OS Qv 1 and Qv2
By configuring Q v, each capacitive element PCI,
It is configured to connect PC2 and actively increase the capacitance value.

次に、このように構成されるTSL方式の固体撮像装置
CHIの情報読出動作について、第9図乃至第14図を
用いて簡単に説明する。第9図乃至第13図は、情報読
出動作工程毎に示す固体撮像装置CHIの簡略化した等
価回路図(1個の固体撮像素子を示している)である。
Next, the information reading operation of the TSL type solid-state imaging device CHI configured as described above will be briefly explained using FIGS. 9 to 14. 9 to 13 are simplified equivalent circuit diagrams (one solid-state image sensor is shown) of the solid-state image sensor CHI shown for each information read operation step.

第14図は、情報読出動作のタイムチャート図である。FIG. 14 is a time chart of the information read operation.

まず、第9図に示すように、垂直走査線VL、水平走査
線HLを夫々選択(ハイレベル:Hに)して所定の固体
撮像素子を選択し、この選択された固体撮像素子の情報
Sを読出す。つまり、選択された固体撮像素子は、垂直
スイッチM OS Q v(Qvl及びQv2)、水平
スイッチMOSQh。
First, as shown in FIG. 9, a predetermined solid-state image sensor is selected by selecting the vertical scanning line VL and the horizontal scanning line HL (to high level: H), and information S of the selected solid-state image sensor is selected. Read out. That is, the selected solid-state image sensors are the vertical switch MOS Qv (Qvl and Qv2) and the horizontal switch MOSQh.

出力回路OUTの出力制御用MOSQSを動作(ON状
態に)させることができ、光電変換素子PD(PDI、
PD2の夫々)に蓄積された情報(光電子)Sは、出力
信号線H8を介して読出すことができる。
The output control MOSQS of the output circuit OUT can be operated (ON state), and the photoelectric conversion element PD (PDI,
The information (photoelectrons) S stored in each of the PDs (PD2) can be read out via the output signal line H8.

次に、第10図に示すように、垂直走査線VL、水平走
査線HLを夫々非選択(ロウレベル:Lに)して固体撮
像素子を非選択状態にする。つまり、固体撮像素子は、
垂直スイッチMOSQv(Qvl及びQv2)、水平ス
イッチMOSQh、出力制御用MOSQSの夫々が動作
しない(OFF状態になる)。また、この時、水平帰線
期間リセット部RESのリセット用M OS Q rは
動作していない。この非選択状態から、固体撮像素子の
光電変換素子PD(PDI、PD2の夫々)は、光Ph
の入射によって、情報(光電子)の蓄積が始まる。
Next, as shown in FIG. 10, the vertical scanning line VL and horizontal scanning line HL are each unselected (low level: L) to bring the solid-state image sensor into a non-selected state. In other words, the solid-state image sensor is
Vertical switch MOSQv (Qvl and Qv2), horizontal switch MOSQh, and output control MOSQS do not operate (become OFF state). Further, at this time, the reset MOS Qr of the horizontal retrace period reset unit RES is not operating. From this non-selected state, the photoelectric conversion element PD (PDI, PD2, respectively) of the solid-state image sensor
The accumulation of information (photoelectrons) begins with the incidence of light.

次に、第11図に示すように、固体撮像素子が非選択状
態において、水平帰線期間リセット部RESのリセット
信号線RPを選択(Hに)し、リセット用MOSQrを
動作(ON状態に)させる。このリセット用M OS 
Q rの動作期間中に、固体撮像素子の光電変換素子P
D(PDI、PD2)に強い光phが入射した場合、光
電変換素子FDは飽和状態となって光電子の蓄積が停止
し、過剰な光電子の一部(偽信号S′)は垂直スイッチ
MOSQV及び水平スイッチMOSQhを越えて出力信
号線H8に漏れる。この過剰な光電子の一部は、ブルー
ミングの原因となるが、前記リセット用MOSQrが動
作しているので、リセット用出力線■rに引き抜かれる
。    □ 次に、第12図及び第14図(タイミングa)に示すよ
うに、水平帰線期間リセット部RESのリセット用M 
OS Q rの動作が停止(OF F状態)した後、固
体撮像素子の情報を読出すために、再び垂直走査線VL
を選択する。垂直走査線VLの選択は、垂直スイッチM
OSQv(Qvl及びQv2)、出力制御用MOSQS
の夫々を同時に動作(ON状態に)させる。この垂直走
査線VLの選択においては、垂直スイッチMOSQv 
(Qvl。
Next, as shown in FIG. 11, when the solid-state image sensor is in a non-selected state, the reset signal line RP of the horizontal retrace period reset unit RES is selected (to H), and the reset MOSQr is activated (turned to ON state). let This reset MOS
During the operation period of Qr, the photoelectric conversion element P of the solid-state image sensor
When strong light ph is incident on D (PDI, PD2), the photoelectric conversion element FD becomes saturated and stops accumulating photoelectrons, and a part of the excess photoelectrons (false signal S') is transferred to the vertical switch MOSQV and the horizontal The signal leaks beyond the switch MOSQh to the output signal line H8. Some of these excess photoelectrons cause blooming, but since the reset MOSQr is operating, they are drawn out to the reset output line . □ Next, as shown in FIGS. 12 and 14 (timing a), the reset M of the horizontal retrace period reset section RES is
After the operation of the OS Qr stops (OF state), the vertical scanning line VL is turned on again to read out the information from the solid-state image sensor.
Select. The vertical scanning line VL is selected using the vertical switch M.
OSQv (Qvl and Qv2), MOSQS for output control
simultaneously operate (turn on) each of them. In selecting this vertical scanning line VL, the vertical switch MOSQv
(Qvl.

Qv2)と光電変換素子PD(PDI、PD2)との間
に積極的に設けられた容量素子PC(PCI。
Qv2) and the photoelectric conversion element PD (PDI, PD2).

PC2)のカップリング作用により、垂直走査線VLの
電位上昇が光電変換素子の電位を上昇させるため、光電
変換素子PDをこの瞬間非飽和状態にすることができる
。非飽和状態では、見かけ上、光電変換素子PDの光電
子の蓄積量が増加した状態であり、過剰な光電子の出力
信号線H8への漏れがなくなる。
Due to the coupling effect of PC2), an increase in the potential of the vertical scanning line VL increases the potential of the photoelectric conversion element, so that the photoelectric conversion element PD can be brought into a non-saturated state at this moment. In the non-saturated state, the amount of photoelectrons accumulated in the photoelectric conversion element PD appears to be increased, and leakage of excessive photoelectrons to the output signal line H8 is eliminated.

この非飽和状態において、第13図及び第14図(タイ
ミングb)に示すように、水平走査線HLを選択し、水
平スイッチMOSQhを動作させることにより、ブルー
ミングが生じない状態で固体撮像素子の情報Sを読出す
ことができる。
In this non-saturated state, as shown in FIGS. 13 and 14 (timing b), by selecting the horizontal scanning line HL and operating the horizontal switch MOSQh, the information of the solid-state image sensor is stored without blooming. S can be read.

このように、TSL方式の固体撮像装置CHIにおいて
、固体撮像素子の垂直スイッチMOSQVと光電変換素
子PDとの間に容量素子PCを設けることにより、前記
垂直スイッチM OS Q vのゲート電極を選択した
時に、この選択信号による前記容量素子PCのカップリ
ング作用で前記光電変換素子PDを非飽和状態にするこ
とができるので、この非飽和状態の時に固体撮像素子の
情報Sを読出すことにより、ブルーミングを低減するこ
とができる。
In this way, in the TSL type solid-state imaging device CHI, by providing the capacitive element PC between the vertical switch MOSQV of the solid-state imaging device and the photoelectric conversion element PD, the gate electrode of the vertical switch MOSQv can be selected. Sometimes, the photoelectric conversion element PD can be brought into a non-saturated state by the coupling effect of the capacitive element PC by this selection signal, so that blooming can be prevented by reading out the information S of the solid-state image sensor when it is in this unsaturated state. can be reduced.

(実施例■) 本実施例■は、TSL方式の固体撮像装置において、さ
らにブルーミングを低減した、本発明の他の実施例であ
る。
(Example 2) Example 2 is another example of the present invention in which blooming is further reduced in a TSL type solid-state imaging device.

本発明の実施例■であるTSL方式の固体撮像装置を第
15図(受光部SAの固体撮像素子を示す要部平面図)
で示す。
FIG. 15 shows a TSL type solid-state imaging device which is Embodiment 2 of the present invention (a plan view of the main part showing the solid-state imaging device of the light receiving section SA).
Indicated by

本実施例■の固体撮像装置CHIは、固体撮像素子の垂
直スイッチMOSQv(Qvl、Qv2)と光電変換素
子PD(PDI、PD2)との間に設けられる容量素子
PC(PCI、PC2)の容量値を増加するように構成
されている。この容量素子PDの増加は、垂直スイッチ
M OS Q v 2のゲート幅が長くなるように、固
体撮像素子形成領域を素子間分離絶縁膜LOGで規定す
ることで行われている。つまり、前記実施例Iにおいて
、光電変換素子PDIとPO2との間の垂直走査線VL
下に突出していた素子間分離絶縁膜LOGを凹ますこと
により、本実施例■では、容量素子PCの容量値を増加
している。
The solid-state imaging device CHI of this embodiment is configured to increase This increase in the number of capacitive elements PD is achieved by defining the solid-state image sensor forming region with an inter-element isolation insulating film LOG so that the gate width of the vertical switch M OS Q v 2 becomes longer. That is, in the embodiment I, the vertical scanning line VL between the photoelectric conversion elements PDI and PO2
In this embodiment (2), the capacitance value of the capacitive element PC is increased by recessing the element isolation insulating film LOG that was protruding downward.

このように構成されるTSL方式の固体撮像装置CHI
は、前記光電変換素子PDの非飽和状態を高いレベルに
向上することができるので、さらに、ブルーミングを低
減することができる。
The TSL type solid-state imaging device CHI configured as described above
Since the non-saturation state of the photoelectric conversion element PD can be improved to a high level, blooming can be further reduced.

(実施例■) 本実施例■は、TSL方式の固体撮像装置において、構
成(レイアウト)が異なる他の固体撮像素子に本発明を
適用した、本発明の他の実施例である。
(Example 2) Example 2 is another example of the present invention in which the present invention is applied to another solid-state image sensor having a different configuration (layout) in a TSL type solid-state imaging device.

本発明の実施例■であるTSL方式の固体撮像装置を第
16図(受光部SAの固体撮像素子を示す要部平面図)
で示す。
FIG. 16 shows a TSL type solid-state imaging device which is Embodiment ① of the present invention (a plan view of the main part showing the solid-state imaging device of the light receiving section SA).
Indicated by

本実施例■の固体撮像装置CHIは、水平スイッチMO
SQh、垂直スイッチM OS Q v、光電変換素子
PDの夫々を直列に接続して固体撮像素子を構成してい
る。垂直スイッチM OS Q vと光電変換素子PD
との間に積極的に設ける容量素子PCは、垂直走査線V
Lの一部を光電変換素子PD(半導体領域N”)の上部
に延在させ、実質的に、この垂直走査線VLの延在させ
た一部と半導体領域N1とで形成される寄生容量(ミラ
ー容#、)で構成されている(垂直走査線VLの延在さ
せた一部の下部にはゲート絶縁膜が設けられている)。
The solid-state imaging device CHI of this embodiment (■) has a horizontal switch MO
SQh, vertical switch MOS Qv, and photoelectric conversion element PD are connected in series to form a solid-state image sensor. Vertical switch MOS Qv and photoelectric conversion element PD
The capacitive element PC actively provided between the vertical scanning line V
A part of the vertical scanning line VL is extended above the photoelectric conversion element PD (semiconductor region N''), and a parasitic capacitance (substantially formed by the extended part of the vertical scanning line VL and the semiconductor region N1) is (a gate insulating film is provided below a portion of the vertical scanning line VL).

このように構成されるTSL方式の固体撮像装置CHI
は、前記実施例Iと同様に、ブルーミングを低減するこ
とができる。
The TSL type solid-state imaging device CHI configured as described above
Similarly to Example I, blooming can be reduced.

以上、本発明者によってなされた発明を、前記実施例に
基づき具体的に説明したが、本発明は、前記実施例に限
定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲にお
いて種々変更可能であることは勿論である。
As above, the invention made by the present inventor has been specifically explained based on the above embodiments, but the present invention is not limited to the above embodiments, and can be modified in various ways without departing from the gist thereof. Of course.

本発明は、TSL方式の固体撮像装置において、1行読
出方式の固体撮像装置に適用することがで一、Z/  
− きる。
The present invention can be applied to a single line readout type solid-state imaging device in a TSL type solid-state imaging device.
- I can.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本願において開示される発明のうち代表的なものによっ
て得られる効果を簡単に説明すれば、下記のとおりであ
る。
A brief explanation of the effects obtained by typical inventions disclosed in this application is as follows.

TSL方式の固体撮像装置において、固体撮像素子の垂
直スイッチMOSと光電変換素子との間に容量素子を設
けることにより、ブルーミングを低減することができる
In a TSL type solid-state imaging device, blooming can be reduced by providing a capacitive element between the vertical switch MOS of the solid-state imaging element and the photoelectric conversion element.

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

第1図は、本発明の実施例IであるTSL方式の固体撮
像装置を示す概略構成図、 第2図は、前記第1図に示す固体撮像装置の等価回路図
、 第3図は、受光部の固体撮像素子を示す要部平面図。 第4図は、オプチカルブラック部の固体撮像素子を示す
要部平面図、 第5図は、第3図の■−■切断線で切った断面図、 第6図は、第3図のVl−VI切断線で切った断面図、 第7図は、前記固体撮像装置の所定の製造工程における
要部平面図、 第8図は、前記固体撮像装置の所定の製造工程における
要部平面図、 第9図乃至第13図は、情報読出動作工程毎に示す固体
撮像装置の簡略化した等価回路図。 第14図は、情報読出動作のタイムチャート図、第15
図は、本発明の実施例■であるTSL方式の固体撮像装
置の受光部の固体撮像素子を示す要部平面図、 第16図は1本発明の実施例■であるTSL方式の固体
撮像装置の受光部の固体撮像素子を示す要部平面図であ
る。 図中、CHI・・・固体撮像装置(固体撮像チップ)、
ARR・・・フォトダイオードアレイ、SA・・・受光
部、OB・・・オプチカルブラック部1.INT・・イ
ンタレース走査制御部、Vreg・・・垂直走査用シフ
トレジスタ部、Hreg・・・水平走査用シフトレジス
タ部、OUT・・・出力回路、VL ・垂直走査線、H
L・・・水平走査線、H8・・出力信号線、Qh・・・
水平スイッチMOS,Qv・・・垂直スイッチMOS,
PD・・光電変換素子、ML・・中間導電層、SF・・
・遮光膜、PC・・・容量素子である。 =31− 5A・・・受光部 OB・・・オプチカル・ブラック部 Vreq・・・垂直走査用シフトレジスタ部1−1re
9・・・水平短資用シフトレラスタ部RES・・・水平
帰線期間リセット部 INT・・・インタレース走査制御部 OUT・・・出力回路 CHI・・・固体撮像チッソ。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a TSL type solid-state imaging device which is Embodiment I of the present invention, FIG. 2 is an equivalent circuit diagram of the solid-state imaging device shown in FIG. 1, and FIG. 3 is a light receiving device. FIG. FIG. 4 is a plan view of the main part showing the solid-state image sensor in the optical black section, FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the line ■--■ in FIG. 3, and FIG. 7 is a plan view of the main part of the solid-state imaging device in a predetermined manufacturing process; FIG. 8 is a plan view of the main part of the solid-state imaging device in a predetermined manufacturing process; 9 to 13 are simplified equivalent circuit diagrams of the solid-state imaging device shown for each information read operation process. FIG. 14 is a time chart of the information read operation;
The figure is a plan view of a main part showing the solid-state image sensor of the light receiving part of a TSL type solid-state imaging device which is an embodiment (■) of the present invention, and FIG. FIG. 2 is a plan view of main parts showing a solid-state image sensor of a light receiving section of FIG. In the figure, CHI... solid-state imaging device (solid-state imaging chip),
ARR...Photodiode array, SA...Light receiving section, OB...Optical black section1. INT...Interlace scan control section, Vreg...Vertical scanning shift register section, Hreg...Horizontal scanning shift register section, OUT...Output circuit, VL・Vertical scanning line, H
L...Horizontal scanning line, H8...Output signal line, Qh...
Horizontal switch MOS, Qv...vertical switch MOS,
PD...Photoelectric conversion element, ML...Intermediate conductive layer, SF...
- Light shielding film, PC... Capacitive element. =31-5A... Light receiving section OB... Optical black section Vreq... Vertical scanning shift register section 1-1re
9...Horizontal short term shift raster section RES...Horizontal retrace period reset section INT...Interlace scan control section OUT...Output circuit CHI...Solid-state imaging chisso.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、水平スイッチMOS、垂直スイッチMOS、光電変
換素子の夫々を直列に接続した固体撮像素子を有する水
平読出方式のMOS型固体撮像装置において、前記垂直
スイッチMOSの光電変換素子が接続される側の半導体
領域に一方の電極が接続され、該垂直スイッチMOSの
ゲート電極に他方の電極が接続される容量素子を設けた
ことを特徴とする固体撮像装置。 2、前記容量素子は、垂直スイッチMOSの半導体領域
とゲート電極との間に形成される寄生容量であることを
特徴とする特許請求の範囲第1項に記載の固体撮像装置
。 3、前記容量素子は、ゲート電極を共通にし、かつ直列
に接続した複数の垂直スイッチMOSで構成されている
ことを特徴とする特許請求の範囲第1項又は第2項に記
載の固体撮像装置。 4、前記光電変換素子は、垂直スイッチMOSの半導体
領域とこの半導体領域が設けられた基板又はウェル領域
とで形成されるPN接合部で構成されていることを特徴
とする特許請求の範囲第1項乃至第3項に記載の夫々の
固体撮像装置。 5、前記容量素子は、前記光電変換素子の上部に、前記
垂直スイッチMOSのゲート電極に接続される垂直走査
線の一部を延在させて構成されていることを特徴とする
特許請求の範囲第1項乃至第4項に記載の夫々の固体撮
像装置。
[Claims] 1. In a horizontal readout type MOS type solid-state imaging device having a solid-state imaging device in which a horizontal switch MOS, a vertical switch MOS, and a photoelectric conversion element are each connected in series, the photoelectric conversion element of the vertical switch MOS 1. A solid-state imaging device comprising a capacitive element having one electrode connected to a semiconductor region to which the vertical switch MOS is connected and the other electrode connected to a gate electrode of the vertical switch MOS. 2. The solid-state imaging device according to claim 1, wherein the capacitive element is a parasitic capacitance formed between a semiconductor region of a vertical switch MOS and a gate electrode. 3. The solid-state imaging device according to claim 1 or 2, wherein the capacitive element is composed of a plurality of vertical switch MOSs having a common gate electrode and connected in series. . 4. The photoelectric conversion element is comprised of a PN junction formed by a semiconductor region of a vertical switch MOS and a substrate or well region provided with this semiconductor region. Each of the solid-state imaging devices described in Items 1 to 3. 5. The capacitive element is configured by extending a part of a vertical scanning line connected to the gate electrode of the vertical switch MOS above the photoelectric conversion element. Each of the solid-state imaging devices described in Items 1 to 4.
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