JPS63266875A - Solid-state image sensing device - Google Patents

Solid-state image sensing device

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Publication number
JPS63266875A
JPS63266875A JP62099859A JP9985987A JPS63266875A JP S63266875 A JPS63266875 A JP S63266875A JP 62099859 A JP62099859 A JP 62099859A JP 9985987 A JP9985987 A JP 9985987A JP S63266875 A JPS63266875 A JP S63266875A
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JP
Japan
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photoelectric conversion
solid
conversion element
state imaging
imaging device
Prior art date
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Pending
Application number
JP62099859A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Toshio Miyazawa
敏夫 宮沢
Koji Yamada
山田 光司
Katsumi Matsumoto
克巳 松本
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
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Filing date
Publication date
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Publication of JPS63266875A publication Critical patent/JPS63266875A/en
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    • 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

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)

Abstract

PURPOSE:To enhance a dynamic range and to improve an SN ratio by a method wherein a device is constituted by a switch MOS, a first photoelectric converter and a second photoelectric converter and the first photoelectric converter or the second photoelectric converter is constituted by a P-N junction whose impurity concentration is high as compared with the second photoelectric converter or the first photoelectric converter. CONSTITUTION:Semiconductor regions N<+> constituting a photoelectric converter PD1 are formed at an impurity concentration of, e.g., about 10<20> [atoms/cm<2>]; semiconductor regions P<+>PD of a photoelectric converter PD2 are formed at a high impurity concentration, e.g., at an impurity concentration of about 10<17> atoms/cm<2>. That is to say, if the photoelectric converter PD2 constituted by a P-N junction whose impurity concentration is high as compared with that of the photoelectric converter PD1, it is possible to obtain a high saturation point pd2 in the PD2 as compared with a saturation point pd1 of the photoelectric converter PD1. When the information is read out, an added-up signal current Ipd of the photoelectric converters PD1 and PD2 is read out. That is to say, if a standard light quantity is set near a knee point K, it is made possible to improve an SN ratio by increasing the standard light quantity and to enhance a dynamic range.

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、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 MOS solid-state imaging device.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

ビデオカメラ等の撮像装置に使用されるMOS型固体撮
像装置は、基本的に、スイッチM OSと光電変換素子
(フォトダイオード素子)との直列回路で固体撮像素子
を構成している。光電変換素子は、光電子の入射量に対
して発生する信号電流h[つまり光電変換特性が直線的
であり、飽和容量値に基づいた光電子を蓄積することが
できる。
MOS type solid-state imaging devices used in imaging devices such as video cameras basically consist of a series circuit of a switch MOS and a photoelectric conversion element (photodiode element). The photoelectric conversion element has a linear photoelectric conversion characteristic, and can accumulate photoelectrons based on a saturated capacitance value, based on a signal current h generated with respect to the amount of incident photoelectrons.

人間の目は、暗い時には感度が高く明るい時に、は感度
が低くなり、明るさにより雑音に対する検知感度が変化
する。このような人間の検知感度を利用し、検知限界で
ある光電変換特性の低い所に光電変換素子の標準光量を
設定し、暗い時の感度を高め、明るい時の感度を低くし
てビデオカメラ等の撮像装置はダイナミックレンジを向
上している。この撮像装置のダイナミックレンジの向上
は回路的に行っている。
The human eye has high sensitivity when it is dark and low sensitivity when it is bright, and the detection sensitivity to noise changes depending on the brightness. Taking advantage of this human detection sensitivity, the standard light amount of the photoelectric conversion element is set at the detection limit, where the photoelectric conversion characteristics are low, increasing the sensitivity in dark conditions and lowering the sensitivity in bright conditions, such as in video cameras, etc. imaging devices have improved dynamic range. The dynamic range of this imaging device is improved through circuitry.

なお、固体撮像装置については、例えば、日経マイクロ
デバイス、1986年6月号、pp59〜86に記載さ
れている。
The solid-state imaging device is described in, for example, Nikkei Microdevice, June 1986 issue, pp. 59-86.

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

しかしながら、本発明者の検討の結果、MOS型固体撮
像装置は、前述のように、光電変換素子の光電変換特性
の低い所に標準光量を設定しているので、標準光量での
信号出力と暗時の雑音レベルとの比(S/N比)が悪く
なるという問題を生じる。
However, as a result of the inventor's study, as mentioned above, the standard light amount of the MOS solid-state imaging device is set at a location where the photoelectric conversion characteristics of the photoelectric conversion element are low. A problem arises in that the ratio (S/N ratio) between the noise level and the noise level (S/N ratio) deteriorates.

本発明の目的は、固体撮像装置のダイナミックレンジを
向上すると共に、S/N比を向上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 technique that can improve the dynamic range of a solid-state imaging device and improve the S/N ratio.

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]

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。
A brief overview of typical inventions disclosed in this application is as follows.

スイッチMOSと、夫々独立に光電子を蓄積する第1光
電変換素子及び第2光電変換素子とで構成される固体撮
像素子を有する固体撮像装置において、第1又は第2光
電変換素子を第2又は第1光電変換素子に比べて高不純
物濃度のPN接合で構成する。
In a solid-state imaging device having a solid-state imaging device including a switch MOS and a first photoelectric conversion element and a second photoelectric conversion element that independently accumulate photoelectrons, the first or second photoelectric conversion element is connected to the second or second photoelectric conversion element. It is composed of a PN junction with a higher impurity concentration than that of a single photoelectric conversion element.

〔作用〕[Effect]

上述した手段によれば、光電子の蓄積時の第1又は第2
光電変換素子の飽和点を第2又は第1光電変換素子のそ
れに比べて高くし、情報読出時の第1及び第2光電変換
素子の合計の光電変換効率を暗い時に感度を高く、明る
い時に感度を低くすることができるので、標準光量を高
くしてS/N比を向上できると共に、ダイナミックレン
ジを向上することができる。
According to the above-mentioned means, the first or second
The saturation point of the photoelectric conversion element is made higher than that of the second or first photoelectric conversion element, and the total photoelectric conversion efficiency of the first and second photoelectric conversion elements when reading information is increased so that the sensitivity is high when it is dark and the sensitivity is high when it is bright. Since it is possible to lower the standard light amount, the S/N ratio can be improved by increasing the standard light amount, and the dynamic range can also be improved.

以下、本発明の構成について、ビデオカメラ等の撮像装
置に使用される水平続出(TSL:工ransvers
al Signal Line)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。
The configuration of the present invention will be explained below regarding horizontal transversal (TSL) used in imaging devices such as video cameras.
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An example in which the present invention is applied to a MOS type solid-state imaging device of the Al Signal Line method will be described.

なお、実施例を説明するための全図において、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。
In addition, in all the figures for explaining the embodiment, parts having the same functions are given the same reference numerals, and repeated explanations thereof will be omitted.

〔実施例〕〔Example〕

本発明の実施例である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。
The first embodiment of the TSL type solid-state imaging device of the present invention
(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)C:HI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−ドアレイARRが構成
されている。
As shown in FIG. 1, the TSL type solid-state imaging device (solid-state imaging chip) C:HI includes a photodiode array ARR in which a plurality of cells (pixels) are arranged in rows and columns in the center.

フォトダイオードアレイARR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 photodiode 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(水平走査用回路)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 (horizontal 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。水平走査線I−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HS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 horizontal scanning lines I-IL extend in the column direction and are arranged in plural in the row direction. The output signal line HS is
They extend in the same row direction as the vertical scanning lines VL, and a plurality of them are arranged in the column 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MOS Q h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
PDIは、垂直スイッチM OS Q v 1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M OS Q v 2の一方の半導体領域に接続
されている。
One semiconductor region of the horizontal switch MOS Q h and the other semiconductor region of the vertical switch MOS Q v are connected, and both are connected in series. The photoelectric conversion element PDI is connected to the other semiconductor region of the vertical switch M OS Q v 1, and the photoelectric conversion element PD2 is connected to one semiconductor region of the vertical switch M OS Q v 2.

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
φtLt+φh、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 section 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 φtLt+φh.

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VL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VrB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Vin及び
クロック信号φV□、φv2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R11R21・・・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 (Qvl and Qv2, respectively) 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 VrB with an interlaced scanning control section INT interposed therebetween. The vertical scanning shift register section Vreg performs interlaced scanning control of selection signals R11R21, . Department INT
is configured to output to .

インタレース走査制御部INTは、フィールド選択信号
Fe又はFOでスイッチM OS Q F e又はQF
oを制御し、選択信号Rを伝達する駆動用MOSQdを
選択するように構成されている。駆動用MOSQd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MOS
Qdの他方の半導体領域には、垂直走査信号φ3又はφ
、が印加されている。つまり、垂直走査信号φ3又はφ
4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MO3Qd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φ3又はφ4を
垂直走査線VLに印加することができる。
The interlace scan control unit INT switches the switch MOS Q Fe or QF using the field selection signal Fe or FO.
The driving MOS Qd that transmits the selection signal R is selected. A boosting capacitor is provided between the gate electrode of the driving MOSQd and one semiconductor region (vertical scanning line VL). Drive MOS
Vertical scanning signal φ3 or φ is applied to the other semiconductor region of Qd.
, is applied. In other words, the vertical scanning signal φ3 or φ
4 is applied to the vertical scanning line VL by the driving MOS Qd based on the selection signal R. The driving MO3Qd can apply the vertical scanning signal φ3 or φ4 to the vertical scanning line VL without causing a voltage drop corresponding to the threshold voltage due to the boosting capacitor.

このインタレース走査制御部INTは、2行間時読出及
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VL
(例えば、VL2とVL3、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-line interval readout 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 VL of even field B shifted by a row
(For example, VL2 and VL3, VL4 and VL5).

垂直走査線VLの他端は、出力回路OUTの出力制御用
MOSQSye、QScy、QSw、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HSの一端と出力回路OUTの各色毎の出力線SY
e、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 electrodes of output control MOS QSye, QScy, QSw, and QSg of the output circuit OUT. The output control MOSQS connects one end of the output signal line HS and the output line SY for each color of the output circuit OUT.
e, 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H8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(ビデオ信
号線)Vrに接続されている。リセット用MOSQr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 H8 is the reset MO of the horizontal retrace period reset section RES.
It is connected to a reset output line (video signal line) Vr with SQr interposed therebetween. The gate electrode of the reset MOSQr 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CI−I Iの基体的
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
−vf切断線で切った断面図である。
Next, the basic device structure of the TSL type solid-state image sensor CI-II 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 is a sectional view taken along the section line ■-■ in Figure 3, and Figure 6 is the VI in Figure 3.
It is a sectional view taken along the -vf cutting line.

第3図乃至第6図に示すように、受光部、オプチカルブ
ラック部OBの夫々の画素は、基本的には同一構造で構
成されている。
As shown in FIGS. 3 to 6, each pixel in the light receiving section and the optical black section OB basically has 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MOSFET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 MOSFET. Note that when the well region WELL is not provided, a P-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LOG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MOSQh形成領域の面積は小さく、光電変換素子
PDの開口面積(開口率)を大きくするために、垂直ス
イッチM OS Q v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 LOG is shown in Figures 3 and 4.
As shown in the figure, the pixel forming area is configured in a U-shape. Specifically, in the element isolation insulating film LOG, the area of the horizontal switch MOSQh formation region is small, and the area of the vertical switch MOSQv formation region is small in order to increase the aperture area (aperture ratio) of the photoelectric conversion element PD. It is configured in a U-shape so that it 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+) that 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=11− シリコン膜P−8iは、例えば、 3000〜4000
[人コ程度の膜厚で形成する。また、ゲート電極は、高
融点金属(Mo、Ti、Ta、W)膜若しくは高融点金
属シリサイド(MoSi、TiSi2.TaSi2.W
Si2)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 = 11- Silicon film P-8i is, for example, 3000-4000
[Form the film with a thickness similar to that of a human body.] In addition, the gate electrode is made of a high melting point metal (Mo, Ti, Ta, W) film or a high melting point metal silicide (MoSi, TiSi2.TaSi2.W).
It may be formed of a Si2) 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WEI、L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 portions of the well regions WEI, L 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N1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P゛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 N1, 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 P' 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PD側から出力信号線H8に
移動することを低減するように構成されて一12= いる。
In other words, the semiconductor region P''' is configured to reduce the movement of electrons that would cause blooming from the photoelectric conversion element PD side to the output signal line H8.

垂直スイッチM OS Q v 1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 M OS Q v 1 is horizontal switch M
Substantially similar to OSQh, mainly the well region WELL
, a gate insulating film, a gate electrode, and a pair of semiconductor regions N+, which are a source region or a drain region.

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 M OS Q v 2 is horizontal switch M
Substantially similar to OSQh, mainly the well region WELL
, a gate insulating film, a gate electrode, and a pair of semiconductor regions N+, which 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M OS Q 
v 1、Qv2の夫々のゲート電極は、フォトダイオー
ド形成領域(戒は受光部)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。
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 M OS Q
Each of the gate electrodes v1 and Qv2 extends in the row direction across the center of the photodiode formation region (the photodiode is the light receiving section), and is integrally (commonly) configured.

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■L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、光電変換素子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の夫々の近傍)に延在するように
構成されている。
Further, each gate electrode of the vertical switches M OS Qv1 and Qv2 is connected to a vertical scanning line VL extending in the row direction.
It is integrated with. In other words, the vertical scanning line ■L is
It 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, the photoelectric conversion element PDI
and the photoelectric conversion element PD2 (in the vicinity of each of the photoelectric conversion elements PDI and PD2 in the solid-state image sensor).

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虻と一
体に構成(共有)されている。つまり、垂直スイッチM
OSQvl、Qv2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 M OS Q v 2. In other words, the vertical switch M
Each of OSQvl and Qv2 has a common gate electrode,
and connected in series.

光電変換素子PDIは、特に、第5図に示すように、垂
直スイッチM OS Q v 1の他方の半導体領域N
゛又は垂直スイッチM OS Q v 2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。なお、スイッチMOSQvlの一方の半導体領
域N゛又は水平スイッチMOSQhの一方の半導体領域
N゛とウェル領域WELLとのPN接合部にも光電変換
素子(フォトダイオード素子)は形成されるが、MOS
Qhは毎水平走査(H)ごとにON状態となるためQv
l・Qh共通のN゛領域蓄えられた情報は毎Hごとにリ
セットされIH分のみが出力に寄与するので無視できる
In particular, the photoelectric conversion element PDI is connected to the other semiconductor region N of the vertical switch M OS Q v 1, as shown in FIG.
It is constituted by a PN junction between the other semiconductor region N' of the vertical switch MOS Qv2 and the well region WELL. Note that a photoelectric conversion element (photodiode element) is also formed at the PN junction between one semiconductor region N' of the switch MOSQvl or one semiconductor region N' of the horizontal switch MOSQh and the well region WELL.
Since Qh is in the ON state for every horizontal scan (H), Qv
The information stored in the N area common to I and Qh is reset every H, and only IH contributes to the output, so it can be ignored.

例えば、もしホトダイオードPDと、」二言己Qvl・
Qh共通のN4領域が同じ面積だとしても、Qvl・Q
h共通の1領域はPDに比べて21525の情報しか蓄
えることができない。前記光電変換素子PDIを構成す
る半導体領域N+は、例えば1020[atoms/ 
an 3]程度の不純物濃度で形成し、ウェル領域はW
ELL例えば101″’〜10”[atoms/an3
コ程度の不純物濃度で形成する。
For example, if a photodiode PD and
Even if the common N4 region of Qh has the same area, Qvl・Q
h common area can only store 21525 pieces of information compared to PD. The semiconductor region N+ constituting the photoelectric conversion element PDI has, for example, 1020 [atoms/
an 3], and the well region is formed with an impurity concentration of about W an 3].
ELL e.g. 101″~10″ [atoms/an3
It is formed with an impurity concentration of approximately .

光電変換素子PD2は、垂直スイッチMOSQv2の一
方の半導体領域N゛とウェル領域W E L LとのP
N接合部と、垂直スイッチM OS Q v 2の一方
の半導体領域N゛とP゛型半心体領域(p’ 、 、 
)とのPN接合部とで構成されている。半導体領域P“
p。
The photoelectric conversion element PD2 connects one semiconductor region N' of the vertical switch MOSQv2 and the well region WELL.
N junction, one semiconductor region N′ of vertical switch MOS Q v 2, and P′ type half-center region (p′, ,
) and a PN junction. Semiconductor region P"
p.

−15= は、第3図乃至第5図、及び第7図に点線で示す(P型
不純物導入用マスクの開ロバターンを表す)ように、少
なくとも、半導体領域N゛とウェル領域WELLとで形
成されるPN接合部に(半導体領域N゛に沿って)極部
的に形成される。半導体領域P”poは、ウェル領域W
ELLと同一導電型であり、それより高不純物濃度例え
ば101’ [atoms/ cm3]程度の不純物濃
度で形成する。半導体領域P″FDは、半導体領域N4
を形成するN型不純物を導入(イオン打込み或は拡散)
する前又は後に、P型不純物を導入する(イオン打込み
或は拡散)ことで形成できる。また、半導体領域P″P
Dは、水平スイッチMOSQh側に形成される半導体領
域P1と同一製造工程でかつ同一不純物濃度で形成して
もよいし、夫々異なる条件で形成することもできる。
-15= is formed by at least the semiconductor region N' and the well region WELL, as shown by dotted lines in FIGS. 3 to 5 and FIG. (along the semiconductor region N'). The semiconductor region P"po is a well region W
It has the same conductivity type as the ELL, and is formed with a higher impurity concentration, for example, about 101' [atoms/cm3]. The semiconductor region P″FD is the semiconductor region N4
Introducing N-type impurities to form (ion implantation or diffusion)
It can be formed by introducing P-type impurities (ion implantation or diffusion) before or after. In addition, the semiconductor region P″P
D may be formed in the same manufacturing process and with the same impurity concentration as the semiconductor region P1 formed on the horizontal switch MOSQh side, or may be formed under different conditions.

光電変換素子PDI、PD2の夫々は、前述のように、
垂直スイッチM OS Q v 2を介在させて接続さ
れている。つまり、1つの固体撮像素子において、光電
子の蓄積時には、垂直スイッチMOSQv2を非動作状
態(OF F状態)にすることが−16= できるので、光電変換素子PDI、PD2の夫々は独立
に光電子を蓄積することができる。
As described above, each of the photoelectric conversion elements PDI and PD2 is
They are connected via a vertical switch M OS Q v 2. In other words, in one solid-state image sensor, when photoelectrons are accumulated, the vertical switch MOSQv2 can be put into a non-operating state (OFF state), so each of the photoelectric conversion elements PDI and PD2 independently accumulates photoelectrons. can do.

このように、固体撮像装置において、夫々独立に光電子
を蓄積する光電変換素子PD1及びPD2を有する固体
撮像素子は、垂直スイッチMOSQ v 2の一方の半
導体領域N゛とウェル領域WELLとの間(PN接合部
)に半導体領域p’ 、 1.、を設けることにより、
光電変換素子PD2を光電変換素子PDIに比べて高不
純物濃度のPN接合で構成することができる。この光電
変換素子PD2は、第8図(入射光量とそれに基づいて
発生する信号電流量との関係を示す光電変換特性図)に
示すように、光電変換素子PDIの飽和点pds に比
べ、飽和容量(接合容量)の増加により高い飽和点pd
2 を得ることができる。光電変換素子PD2の飽和容
量は、単に、光電変換素子PDIとの面積比を変えただ
けでは実効的な変化がなく、本発明のように、半導体領
域P″、。を設けて単位面積当りの光電変換特性を変化
させないと実効的に増加することができない。
As described above, in the solid-state imaging device, the solid-state imaging device having the photoelectric conversion elements PD1 and PD2 that independently accumulate photoelectrons is connected between one semiconductor region N' of the vertical switch MOSQ v 2 and the well region WELL (PN a semiconductor region p' at the junction); 1. By providing ,
The photoelectric conversion element PD2 can be configured with a PN junction with a higher impurity concentration than the photoelectric conversion element PDI. As shown in FIG. 8 (a photoelectric conversion characteristic diagram showing the relationship between the amount of incident light and the amount of signal current generated based on it), this photoelectric conversion element PD2 has a saturated capacity that is lower than the saturation point pds of the photoelectric conversion element PDI. (junction capacitance) increases saturation point pd
2 can be obtained. The saturation capacitance of the photoelectric conversion element PD2 does not change effectively by simply changing the area ratio with the photoelectric conversion element PDI, and as in the present invention, the saturation capacity per unit area can be increased by providing the semiconductor region P''. It cannot be effectively increased unless the photoelectric conversion characteristics are changed.

具体的には、例えば、光電変換素子PDIの飽和容量を
Cpdl、この時の飽和信号電流1pdを1、光電変換
素子PD2の飽和容量をCpd2、この時の飽和信号電
流をIpd2とし、飽和信号電流Ipd2が次式〈1〉
を満すように、光電変換素子PD2の飽和容量Cpd2
を半導体領域P”FDで増加したとする。
Specifically, for example, the saturation capacity of the photoelectric conversion element PDI is Cpdl, the saturation signal current 1pd at this time is 1, the saturation capacity of the photoelectric conversion element PD2 is Cpd2, the saturation signal current at this time is Ipd2, and the saturation signal current is Ipd2 is the following formula <1>
The saturation capacitance Cpd2 of the photoelectric conversion element PD2 is set so as to satisfy
Suppose that P is increased in the semiconductor region P''FD.

Ipd2  =  2・I pd 1     ・・・
〈1〉また、光電変換素子PDIの感度S1、FD2の
感度S2は簡単化のため次式〈2〉に示すように設定す
る。
Ipd2 = 2・Ipd1...
<1> Furthermore, the sensitivity S1 of the photoelectric conversion element PDI and the sensitivity S2 of the FD2 are set as shown in the following equation <2> for simplification.

s  =  Sl  =  s2     ・・・〈2
〉前記式〈1〉及び式〈2〉から、光電変換素子PDI
の飽和光量L1、光電変換素子PD2の飽和光量L2の
夫々は、次式〈3〉、〈4〉に示すように表すことがで
きる。
s = Sl = s2 ...〈2
> From the above formulas <1> and formulas <2>, the photoelectric conversion element PDI
The saturated light amount L1 of the photoelectric conversion element PD2 and the saturated light amount L2 of the photoelectric conversion element PD2 can be expressed as shown in the following equations <3> and <4>, respectively.

LL  =Ipdl / S        ・・・〈
3〉L2 =Ipd2/S  =2・Ll ・・・〈4
〉したがって、第8図に示すように、固体撮像素子の情
報続出時は、垂直スイッチM OS Q v 1、Qv
2の夫々が動作状態(ON状態)になり、光電変換素子
PDIとFD2との合計の信号電流1pdが読出される
ので、暗い時に感度が高く、明るい時に感度が低くなる
光電変換特性を得ることができる。つまり、光電変換特
性に、ニー(knee)ポイントKを形成することがで
きる。このように構成される固体撮像装置は、標準光量
をニーポイントK或はその近傍に設定することにより、
標準光量を高くしてS/N比を向上することができると
共に、ダイナミックレンジ(特に、光量L1〜L2間)
を向上することができる。
LL=Ipdl/S...<
3>L2 =Ipd2/S =2・Ll...<4
〉 Therefore, as shown in FIG.
2 are in the operating state (ON state), and the total signal current of 1 pd of the photoelectric conversion elements PDI and FD2 is read out, so that a photoelectric conversion characteristic is obtained in which the sensitivity is high when it is dark and the sensitivity is low when it is bright. Can be done. In other words, a knee point K can be formed in the photoelectric conversion characteristics. The solid-state imaging device configured in this way has a standard light amount set at or near the knee point K.
The standard light amount can be increased to improve the S/N ratio, and the dynamic range (especially between light amounts L1 and L2) can be improved.
can be improved.

水平走査線HLは、第9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]程度の膜厚で形成されている。アルミニウムmA
−lソー Ll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. 9 (a plan view of the main part in a predetermined manufacturing process), the horizontal scanning line HL is formed between the solid-state image sensor forming 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 of about [a person]. aluminum mA
-l saw Ll 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MOSQb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、中間導電層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ML1、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 conductive layer MLI or ML2 is connected to the semiconductor region N+, which is the drain region of the horizontal switch MOSQb, 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 ML1 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、l−l53.・・・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HS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 over the semiconductor region N+.
I, l-l53. It is configured to connect... 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 a horizontal switch MOSQh
The semiconductor region N1 is connected to output signal lines H82, H84, . . . extending in a layer above a region different from that region. The intermediate conductive layer ML2 is mainly configured to improve the reliability of the connection and to connect the semiconductor region N'' in a different region and the output signal line HS.

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)」二に行方向に延
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A
L2で構成されている。
Output signal lines H8I, H83, . . . extending in the row direction are connected to the intermediate conductive layer MLI between the solid-state imaging devices arranged in the column direction (inter-element isolation insulating film LOG). . The output signal line H8 is connected to a conductive layer above the aluminum ALL, for example, a second layer of aluminum film A.
It consists of L2.

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)IBIに設けられている。出力信号線HS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) provided in IBI. The output signal line HS is connected to the intermediate conductive layer MLI through a 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」二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、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HS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H82,H84,・・・は、光電
変換素子(光重変換領域)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v
Lと出力信号線H82,H84,・・・とを重ね合わせ
ている。
As shown in FIGS. 3 and 4, in the intermediate conductive layer ML2, there is formed a layer approximately at the center of the solid-state image sensors arranged in the column direction, and a layer overlapping the vertical scanning line VL in the row direction. Extending output signal lines H82, H84, . . . are connected. The output signal line HS is made of, for example, a second layer of aluminum film AL2. The output signal line HS is connected to the intermediate conductive layer ML2 through the connection hole C3. The output signal lines H82, H84, .
L and output signal lines H82, H84, . . . are overlapped.

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HSの」二部に、層間絶縁膜(例えば、
PSG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
AL3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[人コ程度の膜
厚で形成する。
In the optical black part OB region, as shown in FIG. 4, an interlayer insulating film (for example,
PSG film) A light shielding film SF is provided with an IC interposed therebetween. The light shielding film SF is formed of, for example, a third layer of aluminum film AL3. The aluminum film AL3 is, for example,
It is formed by vapor deposition or sputtering to a film thickness of about 10,000 mm.

なお、本発明は、前述のTSL方式の固体撮像装置にお
いて、固体撮像素子の光電変換素子PD2を光電変換素
子PDIに比べて飽和容量が大きくなるように、垂直ス
イッチM OS Q v 2の一方の半導体領域N゛と
ウェル領域WELLとの接合部に、半導体領域N+と同
一導電型でかつそれよりも高不純物濃度の半導体領域N
″“を設けてもよい。
Note that, in the above-mentioned TSL type solid-state imaging device, the present invention provides that one of the vertical switches M OS At the junction between the semiconductor region N' and the well region WELL, a semiconductor region N having the same conductivity type as the semiconductor region N+ and having a higher impurity concentration than the semiconductor region N+ is provided.
"" may be provided.

なお、本発明は、前述のTSL方式の固体撮像装置にお
いて、固体撮像素子の光電変換素子PD1を光電変換素
子PD2に比べて飽和容量が大きくなるように、垂直ス
イッチM OS Q v 2の他方の半導体領域N゛と
ウェル領域WELLとの接合部に半導体領域P″poを
設けてもよい。
Note that, in the above-mentioned TSL type solid-state imaging device, the present invention provides that the other of the vertical switches M OS A semiconductor region P''po may be provided at the junction between the semiconductor region N'' and the well region WELL.

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、前述のTSL方式の固体撮像装置に限定され
ず、スイッチMOSと夫々独立に光電子を蓄積できる複
数の光電変換素子とで形成される固体撮像素子を有する
固体撮像装置に適用することができる。例えば、前述の
実施例において、本発明は、1個の水平スイッチMOS
と1個の垂直スイッチMOSとを有し、前記垂直スイッ
チMOSのソース領域、ドレイン領域の夫々とウェル領
域とで形成される2個の光電変換素子を有する固体撮像
素子で構成される固体撮像装置に適用することができる
The present invention is not limited to the above-mentioned TSL type solid-state imaging device, but can be applied to a solid-state imaging device having a solid-state imaging device formed of a switch MOS and a plurality of photoelectric conversion elements each capable of independently accumulating photoelectrons. can. For example, in the embodiment described above, the present invention provides a single horizontal switch MOS
and one vertical switch MOS, and includes two photoelectric conversion elements each formed by a source region, a drain region, and a well region of the vertical switch MOS. It can be applied to

〔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.

スイッチMOSと夫々独立に光電子を蓄積できる2個の
光電変換素子とで形成される固体撮像素子を有する固体
撮像装置において、S/N比を向上できると共に、ダイ
ナミックレンジを向上することができる。
In a solid-state imaging device having a solid-state imaging device formed of a switch MOS and two photoelectric conversion elements each capable of independently accumulating photoelectrons, it is possible to improve the S/N ratio and the dynamic range.

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

第1−図は、本発明の実施例である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、受光部の固体撮像索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VI−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固体撮像素子の光電変換
特性図、 第9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
、ML・・・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M
OS,PD・・・光電変換素子、ML・・・中間導電層
、SF・・・遮光膜、P+FD・・・半導体領域である
。 5A・・・受光部 OB・・・オプチカル・ブラック部 Vreg・・・垂直走査用シフトレづスタ部Hreq・
・・水平走査用シフトレ公夕部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・・・固体撮像チップ。
Fig. 1 is a schematic configuration diagram showing a TSL type solid-state imaging device which is an embodiment 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. Figure 4 is a plan view of the main part showing the solid-state imaging device in the optical black part, Figure 5 is a cross section taken along the section line ■-■ in Figure 3. 6 is a sectional view taken along the line VI-VI in FIG. 3, FIG. 7 is a plan view of the main part of the solid-state imaging device in a predetermined manufacturing process, and FIG. 8 is a cross-sectional view taken along the line VI-VI in FIG. Photoelectric conversion characteristic diagram of the solid-state imaging device of the device. FIG. 9 is a plan view of a main part of the solid-state imaging device in a predetermined manufacturing process. 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...shift register section for vertical scanning, Hreg...shift register section for horizontal scanning, OUT...output circuit, VL...vertical scanning line, ML...horizontal scanning line , H8...output signal line, Qh
...Horizontal switch MOS, Qv...Vertical switch M
OS, PD...photoelectric conversion element, ML...intermediate conductive layer, SF...light shielding film, P+FD...semiconductor region. 5A... Light receiving part OB... Optical black part Vreg... Vertical scanning shift register part Hreq.
...Horizontal scanning shift register section RES...Horizontal retrace period reset section INT...Interlace scan control section OUT...Output circuit CHI...Solid-state imaging chip.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、スイッチMOSと、夫々独立に光電子を蓄積できる
第1光電変換素子及び第2光電変換素子とで構成される
固体撮像素子を有する固体撮像装置であって、前記第1
光電変換素子を、第2光電変換素子に比べて高不純物濃
度のPN接合で構成したことを特徴とする固体撮像装置
。 2、前記固体撮像素子の第1光電変換素子と第2光電変
換素子とは、前記スイッチMOSと異なる他のスイッチ
MOSを介在させて接続されてい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、前記第1光電変換素子は、PN接合間に、少なくと
も極部的に、高不純物濃度のP型又はN型半導体領域を
介在させて構成した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、前記半導体領域は、前記第1光電変換素子の単位面
積当りの光電変換特性を変化させるように構成されてい
ることを特徴とする特許請求の範囲第3項に記載の固体
撮像装置。5、前記半導体領域は、前記基板又はウェル
領域に比べて高不純物濃度で構成されていることを特徴
とする特許請求の範囲第3項又は第4項に記載の固体撮
像装置。
[Scope of Claims] 1. A solid-state imaging device having a solid-state imaging device composed of a switch MOS, and a first photoelectric conversion element and a second photoelectric conversion element each capable of independently accumulating photoelectrons, wherein the first
A solid-state imaging device characterized in that a photoelectric conversion element is formed of a PN junction with a higher impurity concentration than a second photoelectric conversion element. 2. Claim 1, characterized in that the first photoelectric conversion element and the second photoelectric conversion element of the solid-state image sensor are connected through another switch MOS different from the switch MOS. The solid-state imaging device described in . 3. The first photoelectric conversion element is constructed by interposing a P-type or N-type semiconductor region with a high impurity concentration at least partially between the PN junctions. Or the solid-state imaging device according to item 2. 4. The solid-state imaging device according to claim 3, wherein the semiconductor region is configured to change photoelectric conversion characteristics per unit area of the first photoelectric conversion element. 5. The solid-state imaging device according to claim 3 or 4, wherein the semiconductor region has a higher impurity concentration than the substrate or well region.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10062718B2 (en) 2016-01-29 2018-08-28 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Imaging device
US11637976B2 (en) 2016-01-22 2023-04-25 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Imaging device
US11895419B2 (en) 2014-10-08 2024-02-06 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Imaging device

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11895419B2 (en) 2014-10-08 2024-02-06 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Imaging device
US11637976B2 (en) 2016-01-22 2023-04-25 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Imaging device
US12022215B2 (en) 2016-01-22 2024-06-25 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Imaging device
US10062718B2 (en) 2016-01-29 2018-08-28 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Imaging device
US10707248B2 (en) 2016-01-29 2020-07-07 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Imaging device
US11552115B2 (en) 2016-01-29 2023-01-10 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Imaging device including photoelectric converters and capacitive element
US12021094B2 (en) 2016-01-29 2024-06-25 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Imaging device including photoelectric converters and capacitor

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