KR0119803B1 - 고체촬상장치 - Google Patents

고체촬상장치

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Description

고체촬상장치
제1도는 2차원 고체촬상장치를 나타낸 개략 회로도.
제2도는 종래의 MOS형 고체촬상장치의 화소영역의 소자구성을 나타낸 단면도.
제3도는 본 발명의 MOS형 고체촬상장치의 화소영역의 소자구성을 나타낸 단면도.
본 발명은 반도체 기판상에 광전변환소자 및 주사회로를 집적화한 고체촬상장치에 관한 것으로서, 특히 MOS트랜지스터를 화소로 이용한 고체촬상장치에 관한 것이다.
제1도는 종래의 2차원 고체촬상장치의 원리도로서, 매트릭상으로 배열된 다수의 광전다이오드(7)로 이루어지는 감광부와, 광전다이오드(7)에 축적된 광신호를 독출하기 위한 스위치용 MOS 트랜지스터(3) 및 수평 스위치 MOS 트랜지스터(4)와, 각각의 스위치를 순서적으로 절환하기 위한 수직주사회로의 시프트 레지스터(2) 및 수평주사회로의 시트프 레지스트(1)로 이루어지고, (6)은 수직출력선, (6')는 수직주사선, (5)는 수평출력선, (5')는 수평주사선, (8)은 출력부하저항, (8')는 비데호 전압원, (9)는 증폭기이고 (9')는 출력단이다.
수직, 수형의 절환스위치용 MOS 트랜지스터의 게이트에는 시프트 레지스터의 각단의 출력으로부터 얻어지는 주사펄스가 인가되어 각 MOS 트랜지스터는 스위치동작을 행하고 있다.
그래서 이 고체촬상장치에 있어서는 입사광량이 일정량 이상의 강한 광이 닿아 있는 광전다이오드(7)에 축적되는 전하가 포화하여 수직출력선(6)에 초과되어 흘러서 동일 출력선(6)에 연결되어 있는 다른 광전다이오드(7)의 독출한 영향을 주어 화면상에 흰 세로줄 무늬가 있는 블루밍이라 불리는 현상이 발생하여 화질이 현저하게 저하되는 결점이 있었다. 그리고, 제2도는 상기 화소구조에 있어 종래의 MOS형 고체촬상장치의 화소영역의 소자구성을 나타낸 단면도로서, 광전변환소자, 주사회로 등을 직접화하기 위한 N형 반도체기판(10) 위에 P형 웰(11)이 형성되어 있다. 또, 수직주사회로부터의 수직주사펄스가 인가되는 게이트전극(14)을 구비한 수직 스위치 MOS 트랜지스터(15)가 형성되어 있다. MOS 트랜지스터(15)의 소오스(12)인 고농도N형 불순물영역은 P형 웰(11)과의 사이의 접합으로 광전다이오드(20)를 구성한다.
모스트랜지스터(15)의 드레인(13)은 고농도 N형 불순물영역으로서, 수직신호 출력선이 되는 도체층(16)에 접속되어 있다.
복수의 스위치용 MOS 트랜지스터의 드레인이 공동으로 연결된 출력선의 일단은 수평주사회로로부터의 수평주사펄스에 의해 개폐되는 수평스위치 MOS 트랜지스터에 연결되고, 스위치용 MOS 트랜지스터의 타단에는 수평신호 출력선에 접속되어 있다.
그리고 (17),(18)은 통상 SiO2로 된 절연막이고, (19)는 웰(11)과 동일한 도전층으로서 도전율이 높다.
상기 도전층(19)을 이용하는 것은 광전다이오드(20)의 접합용량을 크게 하여 최대 축적 전하량을 향상시키기 위한 것이나, 반도체 기판(10)과 도전층(19) 및 MOS 트랜지스터의 소오스(12)와 드레인(13)에 의해 이루어지는 종방향 바이오폴라 트랜지스터의 베이스 불순물 농도가 높아지므로 기판쪽에서 제거할 수 있는 전류의 양이 감소되어 블루밍 억제라는 면에서는 문제가 발생되었다. 즉, 블루밍이란 광전다이오드(20)에서 발생된 신호전하가 축적 가능한 신호전하량보다 많을 때 다른 화소로 흘러 넘쳐 잡음이 되는 현상이다.
따라서, 본 발명의 목적은 상기한 결점을 해결하기 위해, 종래의 고체촬상장치의 화소구조에 비해 접합용량을 증가시켜 포화용량을 증가시키고, 단파장광을 높이고 종방향 바이폴라 트랜지스터의 베이스 불순물 농도를 낮추어 블루밍 억제효과를 향상시키는 고체촬상장치를 제공하는데 있다.
이하 제3도를 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세히 설명한다.
제3도는 본 발명에 따른 MOS형 고체촬상장치의 화소영역의 소자구성을 나타내는 단면도로서, 도면에 도시한 번호중 제2도와 일치하는 번호는 동일기능을 갖는 영역이다.
제3도에 도시한 고체촬상장치의 화소단면도에 있어, 제2도의 화소 구성단면도와 다른 것은 반도체기판(10) 상에 형성한 웰(11)과 동일한 도전형을 갖고, 그러나 웰(11)보다 도전율이 높은 도전층(19′)이 절연막(18)과 MOS 트랜지스터(15)의 소오스 상에 형성된 것이다.
따라서, MOS 트랜지스터(15)의 소오스영역(12)과 드레인 영역(13), 반도체기판(10) 및 웰(11)로 이루어진 종방향 바이폴라 트랜지스터 베이스 영역의 불순물 농도가 낮아서 광전다이오드(20)에서 발생된 과잉신호 전하를 재결합시키지 않고 효율적으로 축적할 수 있다.
또한, 상기 소오스영역(12)의 표면부근에 얕은 도전층(19')을 설치함으로써 단차장 광에 의해 생성된 신호전하를 재결합시키지 않고 효율적으로 축적할 수 있다.
그리고, 도전층(19')과 MOS 트랜지스터의 소오스영역(12), 또는 트레인영역(13)과 웰(11)사이의 접합용량이 병렬로 형성되어 있어서 접합용량을 크게 하여 최대 축적신호 전하량도 증가시킬 수 있다.
이상과 같이 본 발명에 의하면,
첫째, 접합용량이 감소시키지 않고서도 종방향의 바이폴라 트랜지스터의 베이스의 불순물 농도를 낮추어서 효과적으로 블루밍을 억제할 수 있고,
둘째, 단파장에 의해 광전다이오드 표면에서 발생된 신호전하를 효율적으로 축적할 수 있기 때문에 청색 감도를 향상시킬 수 있으며,
셋째, 광전다이오드에서 2개의 접합이 병렬로 형성되어 있어 접합용량을 증가시켜 최대 축적신호 전하량을 증가시킬 수 있다.

Claims (1)

  1. 반도체 기판위에 광전변환소자 및 주사회로 등을 집적화시킨 고체촬상장치에 있어서, 반도체기판(10)상에 형성한 웰(11)과 동일한 도전형을 갖고 웰(11)보다 도전율이 높은 도전층(19')을 절연막(18)과 MOS 트랜지스터(15)의 소오스영역(12)사이에 형성하고, 상기 도전층(19')과 소오스영역(12), 소오스영역(12) 또는 드레인영역(13)과 웰(11)사이의 접합용량이 병렬로 형성시킴을 특징으로 하는 고체촬상장치.
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