JPS6373658A - 固体撮像装置 - Google Patents
固体撮像装置Info
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- JPS6373658A JPS6373658A JP61218802A JP21880286A JPS6373658A JP S6373658 A JPS6373658 A JP S6373658A JP 61218802 A JP61218802 A JP 61218802A JP 21880286 A JP21880286 A JP 21880286A JP S6373658 A JPS6373658 A JP S6373658A
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- Japan
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- semiconductor substrate
- solid
- diffusion layer
- type impurity
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- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims abstract description 28
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 claims description 44
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 claims description 26
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 8
- 239000012535 impurity Substances 0.000 abstract description 18
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 abstract description 5
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 51
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- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 2
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- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
- H01L27/148—Charge coupled imagers
- H01L27/14831—Area CCD imagers
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- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は半導体基板上に光電変換素子および走査回路を
集積化した固体撮像装置に関するものである。
集積化した固体撮像装置に関するものである。
本発明はテレビカメラ等を構成する固体撮像装置におい
て、固体撮像装置の雑晋除去を特許請求の範囲の第1項
に記述した如くすることによって撮順特住の向上?計っ
たものである。
て、固体撮像装置の雑晋除去を特許請求の範囲の第1項
に記述した如くすることによって撮順特住の向上?計っ
たものである。
従来O技術の概要を第2図及び第3図金円いて説明する
。
。
第2図は二次元固体撮像装置の構成列を示す。
光電変換素子は光ダイオード1を用いておフ、光ダイオ
ード1はマトリックス状に配置されている。
ード1はマトリックス状に配置されている。
たとえば光ダイオード1を選択するスイッチMO8トラ
ンジスタ2および3であp、MOE+)ライジスタ2お
よび3は各々垂直走査回路9及び水平走査回路lOによ
シ垂直走査ゲート4及び水平走査ゲート5を通じ制御さ
れている。すなわち垂直走査回路9により選択された光
ダイオード1の光情報は垂直信号線6にスイッチ用MO
8トランジスタ2を通じ読み出される1次に水平走査回
路lOによシ選択されたスイッチ用M08トランジスタ
3は垂直信号fi16にある光情報を水平信号線7に読
み出し、出力端8に光情報を出力する。
ンジスタ2および3であp、MOE+)ライジスタ2お
よび3は各々垂直走査回路9及び水平走査回路lOによ
シ垂直走査ゲート4及び水平走査ゲート5を通じ制御さ
れている。すなわち垂直走査回路9により選択された光
ダイオード1の光情報は垂直信号線6にスイッチ用MO
8トランジスタ2を通じ読み出される1次に水平走査回
路lOによシ選択されたスイッチ用M08トランジスタ
3は垂直信号fi16にある光情報を水平信号線7に読
み出し、出力端8に光情報を出力する。
このようにマトリックス状に配置された光ダイオード1
に蓄積された情報を順次選択及び走査することによシ1
画像信号として取り出すものである。
に蓄積された情報を順次選択及び走査することによシ1
画像信号として取り出すものである。
スイッチ用MO8)ランジスタ2及び3または垂直走査
ゲート4.水平走査ゲート5または垂直信号線6.水平
信号線7.出力端8は目的に応じ複数になっている場合
もある。
ゲート4.水平走査ゲート5または垂直信号線6.水平
信号線7.出力端8は目的に応じ複数になっている場合
もある。
第3図は光電変換部の単位画素の断面構造を示す、以下
説明の便宜上、電子を信号電荷とするNチャンネル型の
撮像装置について述べるが、正孔を信号電荷とするPチ
ャンネル型の撮[IVc置においても以下の説明は極性
および導電型を逆にするのみで、同様に適用できるもの
である。
説明の便宜上、電子を信号電荷とするNチャンネル型の
撮像装置について述べるが、正孔を信号電荷とするPチ
ャンネル型の撮[IVc置においても以下の説明は極性
および導電型を逆にするのみで、同様に適用できるもの
である。
単位画素は、P型81単結晶からなるs7基板14とn
型拡散層11で形成される光ダイオード。
型拡散層11で形成される光ダイオード。
と同時に形成されるn型拡散層11をソースとして多結
晶s4からなるゲート電極13及びn型拡、数層12t
−ドレインとするMO13型電界効果トランジスタで形
成される。ドレイン12はALなどの金属からなる電極
15と接続され第1図に示す垂直信号線6を形成する。
晶s4からなるゲート電極13及びn型拡、数層12t
−ドレインとするMO13型電界効果トランジスタで形
成される。ドレイン12はALなどの金属からなる電極
15と接続され第1図に示す垂直信号線6を形成する。
光17が撮像面に入射するとル型拡散層11およびp型
s4基板14内で電子−正孔対音発生し、この内電子が
信号電荷として外型拡散層11に注入され、n型拡散層
11とp型B<基板14で形成される接合容量によシ蓄
積される。垂直走査ゲート13に正のパルスが印加され
ると、正電位となりているn型拡散層12(ドレイン)
に上記電子すなわち信号電荷が電極15(第2図では垂
直信号線6)に読み出され、第2図で説明し九如く出力
端8まで読み出される。このときn型拡散層11(ソー
ス)は正の電位とな#)%次に走査されるまで光17に
よフ発生する電子を蓄積しつづけ正の電位が低下する。
s4基板14内で電子−正孔対音発生し、この内電子が
信号電荷として外型拡散層11に注入され、n型拡散層
11とp型B<基板14で形成される接合容量によシ蓄
積される。垂直走査ゲート13に正のパルスが印加され
ると、正電位となりているn型拡散層12(ドレイン)
に上記電子すなわち信号電荷が電極15(第2図では垂
直信号線6)に読み出され、第2図で説明し九如く出力
端8まで読み出される。このときn型拡散層11(ソー
ス)は正の電位とな#)%次に走査されるまで光17に
よフ発生する電子を蓄積しつづけ正の電位が低下する。
このように各単位画素を選択走査し画滓信号として出力
端8に取り出す。
端8に取り出す。
しかし以下の欠点を有しているため実用化がはばまれて
いる。
いる。
光17によジ発生した電子−正孔対は、信号電荷となる
。その信号電荷は光ダイオードlを形成する。拡散層1
1及び拡散層11の近辺の半導体基板14で発生する。
。その信号電荷は光ダイオードlを形成する。拡散層1
1及び拡散層11の近辺の半導体基板14で発生する。
しかし拡散層11の近辺の半導体基板14以外の半導体
基板14(半導体基板14の深部及び酸化模16の下方
及び拡散層12及び拡散層12の下方の半導体基板14
)においても、光17によシミ子−正孔対が発生する。
基板14(半導体基板14の深部及び酸化模16の下方
及び拡散層12及び拡散層12の下方の半導体基板14
)においても、光17によシミ子−正孔対が発生する。
信号電荷の貴重は次式に示される。
工=Aλ6″″a8
λは光の波長、αは半導体基板の吸収係数、Xは拡散層
11を含めた半導体基板の深さ、Aは定Wv−fa!、
L>/TSF ^ W%41kt、M I A
σ)m W B rc酸化@16の下方及び拡散
層12の下方の半導体基板14で発生した電子−正孔対
は再結合して消滅してしまえば1問題とならないが、拡
散層12もしくは、隣接する画素の拡散層(ダイオード
1及び垂直信号線6に接続するドレイン)に混入してし
まい、真の信号電荷にまざってしまう、このことは固体
撮像装置の解像度の低下をもたらし。
11を含めた半導体基板の深さ、Aは定Wv−fa!、
L>/TSF ^ W%41kt、M I A
σ)m W B rc酸化@16の下方及び拡散
層12の下方の半導体基板14で発生した電子−正孔対
は再結合して消滅してしまえば1問題とならないが、拡
散層12もしくは、隣接する画素の拡散層(ダイオード
1及び垂直信号線6に接続するドレイン)に混入してし
まい、真の信号電荷にまざってしまう、このことは固体
撮像装置の解像度の低下をもたらし。
強いスポット光等の光の入射に対し垂直方向に白もしく
は輝度の高い線が発生してしまう、(以上をスミアと呼
ぶ) ス171d固体撮慮装置の撮像特性と非常に画質を低下
させるばかりでなく、垂直方向に白あるいは輝度の高い
線を発生させてしまうため、実用と問題となシ、また固
体撮像装置の実用をさまたげているという問題を有して
いる。そこf本発明は従来のこのような問題点を解決す
るため、スミア成分を除去するための、構造を備えるこ
とにより、固体撮像装置の解は度の向上及びスミアをな
くすことにより、撮像特性を改善及び向上させることを
目的とする。
は輝度の高い線が発生してしまう、(以上をスミアと呼
ぶ) ス171d固体撮慮装置の撮像特性と非常に画質を低下
させるばかりでなく、垂直方向に白あるいは輝度の高い
線を発生させてしまうため、実用と問題となシ、また固
体撮像装置の実用をさまたげているという問題を有して
いる。そこf本発明は従来のこのような問題点を解決す
るため、スミア成分を除去するための、構造を備えるこ
とにより、固体撮像装置の解は度の向上及びスミアをな
くすことにより、撮像特性を改善及び向上させることを
目的とする。
本発明の固体撮像装置は、第1導電型の半導体基板と、
該半導体基板の1主表面に1次元あるいは2次元状に配
置された上記半導体基板と逆の導電型を有する複数個の
第1拡散層と、からなる複数個の光電変換素子と、該光
電変換素子の光の情報を順次読み出すと把手導体基板の
上記1主表面に設けられたスイッチ用MO8)ランジス
タと、走査回路と、全備えた固体撮像装置において。
該半導体基板の1主表面に1次元あるいは2次元状に配
置された上記半導体基板と逆の導電型を有する複数個の
第1拡散層と、からなる複数個の光電変換素子と、該光
電変換素子の光の情報を順次読み出すと把手導体基板の
上記1主表面に設けられたスイッチ用MO8)ランジス
タと、走査回路と、全備えた固体撮像装置において。
l)上記光電変換素子と上記スイッチ用MO8)ランラ
スタft構成する複数個の上記第1拡散層の横方向及び
各第1拡散層の間に同じ導電型の第2拡散層を第1拡散
層と接続することなく設けたことを特徴とする。
スタft構成する複数個の上記第1拡散層の横方向及び
各第1拡散層の間に同じ導電型の第2拡散層を第1拡散
層と接続することなく設けたことを特徴とする。
2)第2拡散層に上記半導体基板と逆方向の電圧を加え
たことを特徴とする。
たことを特徴とする。
本発明のと記の構成にすることによって1次の作用を得
る。J=記第2拡散層(不純物層)Kよシスミアとなる
電荷を吸収してしまい、垂直信号線に混入するスミア電
荷を低減することによって。
る。J=記第2拡散層(不純物層)Kよシスミアとなる
電荷を吸収してしまい、垂直信号線に混入するスミア電
荷を低減することによって。
固体機ま装置特有のスミアを低減でき、しいては解像度
の向上にりながシ撮壕特性を向上させることが可能にな
るのである。
の向上にりながシ撮壕特性を向上させることが可能にな
るのである。
本発明の固体撮像装置の実施例を第1図に示す第3図に
示した従来の固体撮像装置と比較して異なる点は、従来
は素子分離のなめP型不純物層19を形成している所に
1本発明においてはP型不純物層四と、界型不純物層刀
で形成している。
示した従来の固体撮像装置と比較して異なる点は、従来
は素子分離のなめP型不純物層19を形成している所に
1本発明においてはP型不純物層四と、界型不純物層刀
で形成している。
n型拡散層21とア型半導体基板スで形成するフォトダ
イオードに入射した光17は、を子−正孔対を生成し、
その内篭子はn型拡散層21とP型半導体基板あの接合
容量に光信号として蓄積する。しかしフォトダイオード
外の部分1例えば酸化膜に及びP型半導体基板スの深部
にも光が入り込み。
イオードに入射した光17は、を子−正孔対を生成し、
その内篭子はn型拡散層21とP型半導体基板あの接合
容量に光信号として蓄積する。しかしフォトダイオード
外の部分1例えば酸化膜に及びP型半導体基板スの深部
にも光が入り込み。
電子が生成される。この電子のほとんどのものがスミア
電荷となりてしまう、このスミア電荷は外型不純物層3
0により捕獲してしまいか型拡散層η(第2図に示すよ
うIfCn型拡散型上散層信号線6に接続されている。
電荷となりてしまう、このスミア電荷は外型不純物層3
0により捕獲してしまいか型拡散層η(第2図に示すよ
うIfCn型拡散型上散層信号線6に接続されている。
)に混入するのを防止している。
すなわち本発明は、スミア電荷が垂直信号線に接続され
ている?S型拡散層22に混入することを防止する九め
に、外型不純物層30を酸化膜あの下部に形成してスミ
ア電荷ftts型不純物層加で捕獲してしまいスミアを
低減し、しいてはスミア電荷が他の画素に混入しなくな
るため解像度が向上する。
ている?S型拡散層22に混入することを防止する九め
に、外型不純物層30を酸化膜あの下部に形成してスミ
ア電荷ftts型不純物層加で捕獲してしまいスミアを
低減し、しいてはスミア電荷が他の画素に混入しなくな
るため解像度が向上する。
l)本発明は固体撮像装置の単体画朦を分離する酸化膜
直下でP型不純物層の間Ks梨不純物層を形成すること
によって、スきアミ荷ftn型不純物層へ掃き出してし
まうため、スミアが低減し。
直下でP型不純物層の間Ks梨不純物層を形成すること
によって、スきアミ荷ftn型不純物層へ掃き出してし
まうため、スミアが低減し。
しいては解像度が上がシ、固体撮鐵装置の撮慮特性が向
とするという効果が得られる。
とするという効果が得られる。
2)本発明は固体機lf装置特有の現象であるブルーミ
ングを抑制する効果が得られる。ブルーミングとはフォ
トダイオードに飽和光量板との光が入射したときフォト
ダイオードの電位はI′型半導体基板以下罠なり、フォ
トダイオードを構成する外型拡散層21をエミッタ、n
型拡散層22をコレクタ、PW半導体基板24t−ベー
スとするラテラルトランジスタが順方向バイアスが印加
シた状態となルn型拡散層22(コレクタ)からn型拡
散層21(エミッタ)に電流が流れてしまう。
ングを抑制する効果が得られる。ブルーミングとはフォ
トダイオードに飽和光量板との光が入射したときフォト
ダイオードの電位はI′型半導体基板以下罠なり、フォ
トダイオードを構成する外型拡散層21をエミッタ、n
型拡散層22をコレクタ、PW半導体基板24t−ベー
スとするラテラルトランジスタが順方向バイアスが印加
シた状態となルn型拡散層22(コレクタ)からn型拡
散層21(エミッタ)に電流が流れてしまう。
この電流をブルーミングと呼ぶ1本発明の外型拡散層(
不純物層)31形成することによりn型拡散層加がコレ
クタとして働くためブルーミングを起す電流をn型拡散
層Iよシ流すことによりブルーミングを制御する効果が
得られる。
不純物層)31形成することによりn型拡散層加がコレ
クタとして働くためブルーミングを起す電流をn型拡散
層Iよシ流すことによりブルーミングを制御する効果が
得られる。
第1図は本発明による固体撮像装置の単位画素の溝数図
であり、第2図は従来の固体撮像装置の回路図であ)、
第3図は従来の固体機(2装置の単位画素のlll収図
である。 1、・・光ダイオード 2、・Φ垂直スイッチ用MO8)ランジスタ3、・Φ水
平スイッチ用M08トランジスタ4、・・垂直走査ゲー
ト及び配線 5、・命水平走査ゲート及び配線 6.・・垂直信号線 7、@・水平信号線 8、・・出力端 9、・・垂直走査回路 10 、・・水平走査回路 11 、21・・n型拡散層(ソース)12’、’22
・・n型拡散層(ドレイン)13 、 Z3・・垂直走
査ゲート(ゲート)14 、24・・P型半導体基板 15 、25・・垂直信号線(AI+)16 、26・
・酸化膜 17 、27・・光 18 、28・・層間膜 19 、29・・P型不純物層 刀、・・外型不純物層 以 上
であり、第2図は従来の固体撮像装置の回路図であ)、
第3図は従来の固体機(2装置の単位画素のlll収図
である。 1、・・光ダイオード 2、・Φ垂直スイッチ用MO8)ランジスタ3、・Φ水
平スイッチ用M08トランジスタ4、・・垂直走査ゲー
ト及び配線 5、・命水平走査ゲート及び配線 6.・・垂直信号線 7、@・水平信号線 8、・・出力端 9、・・垂直走査回路 10 、・・水平走査回路 11 、21・・n型拡散層(ソース)12’、’22
・・n型拡散層(ドレイン)13 、 Z3・・垂直走
査ゲート(ゲート)14 、24・・P型半導体基板 15 、25・・垂直信号線(AI+)16 、26・
・酸化膜 17 、27・・光 18 、28・・層間膜 19 、29・・P型不純物層 刀、・・外型不純物層 以 上
Claims (2)
- (1)第1導電型の半導体基板と、該半導体基板の1主
表面に1次元あるいは2次元状に配置された上記半導体
基板と逆の導電型を有する複数個の第1拡散層と、から
なる複数個の光電変換素子と、該光電変換素子の光の情
報を順次読み出す上記半導体基板の上記1主表面に設け
られたスイッチ用MOSトランジスタと、走査回路と、
を備えた固体撮像装置において、 上記光電変換素子と上記スイッチ用MOSトランジスタ
を構成する複数個の上記第1拡散層の横方向及び各第1
拡散層の間に同じ導電型の第2拡散層を第1拡散層と接
続することなく設けたことを特徴とする固体撮像装置。 - (2)第2拡散層に上記半導体基板と逆方向の電圧を加
えたことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の固体
撮像装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP61218802A JPS6373658A (ja) | 1986-09-17 | 1986-09-17 | 固体撮像装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP61218802A JPS6373658A (ja) | 1986-09-17 | 1986-09-17 | 固体撮像装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6373658A true JPS6373658A (ja) | 1988-04-04 |
Family
ID=16725586
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP61218802A Pending JPS6373658A (ja) | 1986-09-17 | 1986-09-17 | 固体撮像装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS6373658A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002110955A (ja) * | 2000-09-28 | 2002-04-12 | Nec Corp | Cmosイメージセンサ及びcmosイメージセンサの製造方法 |
KR20020058457A (ko) * | 2000-12-30 | 2002-07-12 | 박종섭 | 포토다이오드와 필드산화막 계면의 반도체 기판 내에고농도 불순물 도핑영역을 구비하는 이미지 센서 |
KR100841208B1 (ko) * | 2002-07-19 | 2008-06-24 | 매그나칩 반도체 유한회사 | 암신호 감소를 위한 이미지센서 제조 방법 |
-
1986
- 1986-09-17 JP JP61218802A patent/JPS6373658A/ja active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002110955A (ja) * | 2000-09-28 | 2002-04-12 | Nec Corp | Cmosイメージセンサ及びcmosイメージセンサの製造方法 |
KR20020058457A (ko) * | 2000-12-30 | 2002-07-12 | 박종섭 | 포토다이오드와 필드산화막 계면의 반도체 기판 내에고농도 불순물 도핑영역을 구비하는 이미지 센서 |
KR100841208B1 (ko) * | 2002-07-19 | 2008-06-24 | 매그나칩 반도체 유한회사 | 암신호 감소를 위한 이미지센서 제조 방법 |
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