WO2008010292A1 - Photoelectric conversion device and imaging device - Google Patents

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Kohji Shinomiya
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    • H10F77/146—Superlattices; Multiple quantum well structures

Definitions

  • the present invention relates to a photoelectric conversion device used for color image detection, and relates to a technique that is effective when applied to an image input device such as a camera or a solid-state imaging device.
  • a photodiode (hereinafter referred to as PD) formed in a pixel by inserting a color filter (hereinafter referred to as CF) that transmits red, green, and blue (hereinafter referred to as RGB) light into the optical path on the pixel.
  • CF color filter
  • RGB red, green, and blue
  • RGB-CF color separation method requires a dedicated pixel for each color, at least three RGB pixels are used as a set to obtain a color electrical signal. Pixels were needed.
  • RGB-CF since it is necessary to transmit light to RGB-CF, the light energy is converted to heat by RGB-CF and attenuated, and the transmitted light energy is reduced and irradiated to PD, so photoelectrically converted photoelectrons
  • the thickness of the RGB-CF layer reduces the light incident angle, which reduces the light utilization efficiency.
  • pigments are used in RGB-CF materials, it is necessary to provide a dedicated production line for RGB-CF that is separate from the conventional wafer manufacturing process line due to contamination by heavy metals contained in the pigment.
  • Patent Documents 1 and 2 propose a method of obtaining a color electric signal such as RGB without using an optical color filter such as RGB-CF.
  • a plurality of PN junctions having a plurality of depths are formed by alternately stacking a plurality of semiconductor regions having different conductivity types, and light of a plurality of different wavelength bands is photoelectrically generated by the PN junctions having the plurality of depths.
  • a color image detection device for conversion is proposed.
  • Patent Document 2 discloses that an RGB color signal is obtained with only one pixel without using RGB-CF.
  • a color image detection apparatus that forms a plurality of depth PN junctions by alternately stacking multiple layers of semiconductor regions of different types, and photoelectrically converts light in a plurality of different wavelength bands respectively by the plurality of depth PN junctions. Proposed.
  • Patent Document 1 a plurality of layers of PN junctions having a plurality of depths are formed by alternately stacking a plurality of semiconductor regions having different conductivity types, and a plurality of light beams having a plurality of different wavelength bands are transmitted.
  • Devices have been proposed for photoelectric conversion at PN junctions of different depths. According to these, since R GB CF is not used and the semiconductor is irradiated with light, there is no attenuation of light in RGB-CF compared to the RGB-CF method, and there is a feature that the effective use efficiency of light is high. .
  • the RGB three-color signal can be extracted independently from a single pixel that does not need to form two-dimensionally independent three pixels for each RGB, the pixel's PD occupation area is the same as that of the RGB-CF system. In comparison, since the PD-occupied pixel area can be reduced to about 1Z3, it is possible to obtain about 3 times the resolution of the RGB-CF system and about 3 times the sensitivity of the RGB-CF system.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Laid-Open No. 61-187282
  • Patent Document 2 Japanese Patent Laid-Open No. 2003-298038
  • Patent Document 1! / A semiconductor layer having a plurality of depths is formed by alternately stacking a plurality of semiconductor regions having different conductivity types in the semiconductor depth direction, and each semiconductor layer of each PD. Since the signal electrons photoelectrically converted in each PD are affected by each other, it is difficult to independently extract the signal electrons of each PD. In addition, there is a problem in that leakage current generated in each PD flows into other PDs, resulting in errors in color signals such as RGB.
  • Patent Document 2 is an improvement by providing a semiconductor region for separation between PDs so that each PD can operate independently. Seven junctions of PNPNPNPN are provided in the depth direction of the semiconductor. Because of the structure in which the structure of 8 semiconductor regions is overlapped, the structure is complicated and there is a drawback that it is extremely difficult to actually manufacture as a product.
  • the present invention has been made in view of the above problems, and without using an optical color filter such as RGB-CF, semiconductor regions having different conductivity types are alternately stacked in the depth direction of the semiconductor.
  • an optical color filter such as RGB-CF
  • semiconductor regions having different conductivity types are alternately stacked in the depth direction of the semiconductor.
  • this invention is providing the imaging device using such a photoelectric conversion apparatus.
  • the color separation by photoelectric conversion due to the difference in the PN junction depth of the semiconductor region is easy to separate the B signal, but the color separation of the G signal and the R signal is incomplete.
  • the structure reflects the results of finding the property of strong tendency.
  • the PD for the G light is composed of two PDs, the R light and the B light, with the PN junction surface superimposed in the depth direction. Single placement.
  • the shallowest B light power signal that can be obtained is a B light conversion signal with high accuracy.
  • the signal obtained by the second deepest G light PD includes the B light conversion signal.
  • the G light conversion signal can be obtained with high accuracy.
  • the signal obtained in the deepest R light PD includes the B light conversion signal and the G light conversion signal. Therefore, by subtracting the conversion signal obtained by PD of B light from the conversion signal obtained by PD of R light in the subsequent circuit, and further subtracting the signal of G light obtained by the above subtraction, The converted signal can be obtained with high accuracy.
  • each RGB wavelength band can be improved, and the area can be reduced compared to the case where each PD of RGB light is dispersedly arranged in the plane direction, and all the PDs of RGB light are arranged in the depth direction.
  • the semiconductor stacked structure can be simplified.
  • a photoelectric conversion device includes a first conductivity type (for example, P type) first semiconductor region (1) and a second conductivity type (for example, N type) formed in the first semiconductor region.
  • the first semiconductor region and the second semiconductor region constitute a first photodiode (PDG), and the first semiconductor region and the first photodiode force sword constituting the anode of the first photodiode.
  • the junction surface with the second semiconductor region constituting the first semiconductor region has a first depth (DP-G) for photoelectric conversion with respect to light in the medium wavelength band incident on the surface force of the first semiconductor region.
  • the fourth semiconductor region and the third semiconductor region constitute a second photodiode (PDR), and constitute the force sword of the fourth semiconductor region and the second photodiode constituting the anode of the second photodiode.
  • the junction surface with the third semiconductor region has a second depth (DP-R) for photoelectric conversion with respect to light in a long wavelength band incident from the surface of the first semiconductor region.
  • the fourth semiconductor region and the fifth semiconductor region constitute a third photodiode (PDB), and a force sword of the fourth semiconductor region and the third photodiode constituting the anode of the third photodiode is used.
  • the junction surface with the fifth semiconductor region to be formed has a third depth (DP-B) for photoelectric conversion with respect to light in a short wavelength band incident from the surface of the first semiconductor region.
  • the light in the long wavelength region is red light
  • the light in the medium wavelength region is green light
  • the light in the short wavelength region is blue light.
  • the PN connection surfaces of three types of PDs corresponding to RGB light wavelengths are overlapped in the depth direction, the color separation performance of G signal and R signal is the worst due to color separation imperfection for G light
  • a single PD is arranged, and for the two types of PD of R light and B light, the PN connection surface is overlapped in the depth direction to reduce the area.
  • the diodes and the first photodiodes are preferably arranged in a matrix pattern.
  • a pixel is assigned to each photodiode in the planar arrangement of the photodiodes arranged in a matrix.
  • the first to fifth semiconductor regions have a high-concentration impurity layer of the first conductivity type on the surface, and the high-concentration impurity layer is connected to the first semiconductor region.
  • the high-concentration impurity layer is connected to the anodes (A-C) of the first to third photodiodes due to undesired current flowing in the surface portion of the semiconductor region due to contamination of the surface of the semiconductor region due to the semiconductor process. Therefore, it is possible to suppress a situation in which the dark current flows to the force sword and the photoelectric conversion accuracy is lowered.
  • a semiconductor region of a second conductivity type in which one of the source and the drain is used as the second semiconductor region and the other of the source and the drain is provided in the first semiconductor region.
  • the first transfer MOS transistor (Ml) formed in step 2 and a second conductivity type semiconductor region in which one of the source and drain is also used as the third semiconductor region and the other of the source and drain is provided in the first semiconductor region.
  • the second transfer MOS transistor (Mi 1) formed in step 2 and a second conductivity type semiconductor region in which one of the source and drain is also used as the fifth semiconductor region and the other of the source and drain is provided in the first semiconductor region.
  • Imaging cycles using photoelectric conversion elements are roughly divided into reset cycles, exposure cycles, and transfer cycles.
  • the reset cycle the transfer MOS transistor is turned on, and initial charges are accumulated in the charge accumulation output section and the photodiode power sword.
  • the transfer MOS transistor is turned off and the photodiode is photoelectrically converted.
  • the transfer MOS transistor is turned on, the photoelectrons accumulated in the photodiode cathode (electrons obtained by photoelectric conversion) are transferred to the charge storage output section, and then the transfer MOS transistor is turned off. Then, the conversion signal is taken out from the force charge accumulation output section.
  • Transfer MOS transistor between charge storage output and photodiode power sword Since the transistors are arranged, it is possible to prevent the conversion signal from becoming unstable due to the influence of noise when the conversion signal is extracted from the charge storage output unit.
  • the charge accumulation output unit can be operated in parallel to output detection signals for R, G, and B wavelengths in parallel.
  • the charge storage output section may be provided in common with the first selection transistor and the second selection transistor (ACCRB), and may be dedicated to the third selection transistor (ACCG). !
  • the occupied area can be made smaller than the above.
  • the charge storage output unit may be provided in common with the first to third selection transistors (ACCR BG)! The occupied area can be further reduced.
  • the charge storage output unit includes a source follower output transistor (M2, M12, M22, M32, M42) having a gate coupled to the other of the source and drain of the transfer MOS transistor, Reset MOS transistors (M4, M14, M24, M34, M44) for selectively charging the path from the gate of the source follower output transistor to the corresponding force sword.
  • the reset MOS transistor is turned on during the reset cycle, and otherwise remains off.
  • a Baltha type MOS transistor may be employed for all or part of the first to third transfer MOS transistors, the source follower output transistor, and the reset MOS transistor.
  • the Baltha type MOS transistor has an impurity region having a higher impurity concentration than the channel forming layer at the interface under the gate.
  • a Balta type MOS transistor a channel is not formed on the surface directly under the gate, and even if the surface is undesirably contaminated, the channel current is not easily affected by the noise current, so that there is a noise reduction effect.
  • a light-shielding film having openings formed above the second semiconductor region and above the fifth semiconductor region is provided, and a transparent material is formed in each of the openings.
  • the formed concave lens (23) is disposed, and the convex lens (24) formed of a translucent material is disposed on the concave lens.
  • the convex lens converges the incident light on the photodiode to improve the light condensing property, and the concave lens can convert the collected light into parallel light and make it perpendicularly incident on the photodiode. Color separation performance can be obtained.
  • a light shielding film (22) having openings (21) formed above the second semiconductor region and above the fifth semiconductor region is provided, and the periphery of the opening
  • the second to fifth semiconductor regions are formed so as to have the first to third depths in the same manner as the direction of light perpendicularly incident on the opening with respect to the direction of the light diffracted outward at the portion. Is done. Even if the incident light of the photodiode is diffracted at the periphery of the aperture and becomes oblique, the optical path length does not change much compared to vertical light, and the deterioration of the accuracy of wavelength separation or color separation in one photodiode is suppressed. be able to.
  • the solid-state imaging device is formed by arraying the first photodiode and the superimposed second photodiode and third photodiode constituting the photoelectric conversion device on one semiconductor substrate. .
  • the imaging apparatus generates the image data by performing digital signal processing on the output data of the solid-state imaging device, the analog front-end unit that digitizes the imaging signal from the solid-state imaging device, and the analog front-end unit And a digital signal processor.
  • a photoelectric conversion device includes a first conductivity type first semiconductor region (1), and a second conductivity type second semiconductor region arranged in the first semiconductor region. (2) and the third semiconductor region (3A) and a second conductivity type disposed in the first semiconductor region and partially overlapping with the third semiconductor region in the depth direction. And a fourth semiconductor region (5A).
  • the first semiconductor region and the second semiconductor region constitute a first photodiode, and the first semiconductor region constituting the anode of the first photodiode and the second semiconductor constituting the cathode of the first photodiode
  • the junction surface with the region has a first depth for photoelectric conversion with respect to light in the medium wavelength band incident on the surface force of the first semiconductor region.
  • the first semiconductor region and the third semiconductor region constitute a second photodiode, and the third semiconductor constitutes a force sword of the first semiconductor region and the second photodiode constituting the anode of the second photodiode.
  • the junction surface with the region has a second depth for photoelectric conversion with respect to light in a long wavelength band incident from the surface of the first semiconductor region.
  • the first semiconductor region and the fourth semiconductor region constitute a third photodiode, and a force sword of the first semiconductor region and the third photodiode constituting the anode of the third photodiode is used.
  • the junction surface with the fourth semiconductor region to be formed has a third depth for photoelectric conversion with respect to light in a short wavelength band incident from the surface of the first semiconductor region.
  • This structure differs from the photoelectric conversion device in that a part of the third semiconductor region has a structure embedded in the first semiconductor region so that the front and back surfaces are in contact with the first semiconductor region. The same effect is obtained.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a photoelectric conversion element constituting a solid-state imaging device.
  • FIG. 2 is an explanatory diagram schematically representing the distance at which light vertically incident on the surface of the Si semiconductor region is absorbed in Si, in contrast to the device cross-sectional structure of FIG.
  • FIG. 3 is an explanatory diagram of a comparative example in which each PD of RGB light is dispersedly arranged in the plane direction.
  • FIG. 4 is an explanatory view of a comparative example in which all PDs of RGB light are arranged in the depth direction.
  • FIG. 5 shows a green photodiode and a photoelectric conversion signal detection circuit using the green photodiode.
  • FIG. 6 is a schematic plan layout diagram illustrating a planar configuration of the circuit of FIG.
  • FIG. 7 is a schematic plan layout diagram illustrating a planar configuration of a blue photodiode, a red photodiode, and a photoelectric conversion signal detection circuit using the blue photodiode and the red photodiode.
  • FIG. 8 is a schematic plan layout diagram showing an overall planar configuration of one photoelectric conversion element constituted by the green photodiode of FIG. 6, the blue photodiode of FIG. 7, and the red photodiode.
  • FIG. 9 is an overall layout diagram of one photoelectric conversion device according to a comparative example in which the green photodiode, the blue photodiode, and the red photodiode corresponding to FIG.
  • FIG. 10 is a circuit configuration diagram when a charge storage output unit ACCRB shared by a blue photodiode and a red photodiode is employed.
  • FIG. 11 is a layout diagram illustrating a planar configuration of the circuit of FIG.
  • FIG. 12 is a circuit configuration diagram when a charge storage output unit ACCRBG common to a green photodiode, a blue photodiode and a red photodiode is employed.
  • FIG. 13 is a layout diagram illustrating the planar configuration of the circuit of FIG.
  • FIG. 14 is a longitudinal sectional view illustrating a more detailed longitudinal sectional structure of a photoelectric conversion device to which a transfer MOS transistor is added.
  • FIG. 15 is a longitudinal cross-sectional view illustrating another schematic cross-sectional structure of a photoelectric conversion device that constitutes a solid-state imaging device.
  • FIG. 16 is a vertical cross-sectional view illustrating still another schematic cross-sectional structure of a photoelectric conversion device constituting a solid-state imaging device.
  • FIG. 17 is a longitudinal sectional view showing an arcuate longitudinal sectional structure at both ends of the third to fifth semiconductor regions as another example of the shape of the stacked semiconductor regions.
  • FIG. 18 is a vertical cross-sectional view showing a vertical cross-sectional structure in which a lens is combined with a red light photodiode and a blue light photodiode that are vertically stacked as another example in which a lens is arranged in front of a photoelectric conversion element.
  • FIG. 18 is a vertical cross-sectional view showing a vertical cross-sectional structure in which a lens is combined with a red light photodiode and a blue light photodiode that are vertically stacked as another example in which a lens is arranged in front of a photoelectric conversion element.
  • FIG. 19 is a system configuration diagram of an imaging apparatus using the photoelectric conversion device according to the present invention.
  • FIG. 20 is a longitudinal sectional view of a Balta type MOS transistor.
  • FIG. 21 is an explanatory diagram exemplifying a checkered array arrangement of photodiodes and a form of interpolation color calculation.
  • Second semiconductor region of second conductivity type (for example, P type)
  • Figure 1 shows the basic structure of the photoelectric conversion element that constitutes a solid-state imaging device as a photoelectric conversion device. A schematic cross-sectional view is illustrated.
  • An imaging device is configured by arranging a large number of photoelectric conversion elements in an array on a single semiconductor silicon substrate.
  • the semiconductor silicon substrate is, for example, an N + type, and an N ⁇ type region is formed there by epitaxy. A large number of photoelectric conversion elements are formed in a matrix at a predetermined pitch in this N-type region.
  • the photoelectric conversion device includes a first conductivity type, for example, a P-type first semiconductor region 1 formed in an N-type region, and a second conductivity type, for example, an N-type, disposed in the first semiconductor region.
  • the first semiconductor region 1 and the second semiconductor region 2 constitute a green photodiode (first photodiode), and the fourth semiconductor region 4 and the third semiconductor region 3 are red photodiodes (second photodiodes).
  • the fourth semiconductor region 4 and the fifth semiconductor region 5 constitute a blue photodiode (third photodiode).
  • K—G is the force sword terminal of the green photodiode
  • KR is the force sword terminal of the red photodiode
  • K—B is the force sword terminal of the blue photodiode.
  • the first semiconductor region 1 to the fifth semiconductor region 5 have a P-type high concentration impurity layer (cap layer) 6 on the surface, and the high concentration impurity layer 6 includes the first semiconductor region 1 and the fourth semiconductor region 4.
  • junction surface JNC-G between the first semiconductor region 1 constituting the anode of the green photodiode and the second semiconductor region 2 constituting the force sword of the green photodiode is the same as that of the first semiconductor region 1.
  • Surface force It has a first depth (DP_G) for photoelectric conversion of incident mid-wavelength light (for example, green light (G light) represented by a wavelength of 520 nanometers (nm)).
  • junction surface JNC-R between the fourth semiconductor region 4 constituting the anode of the red photodiode and the third semiconductor region 3 constituting the force sword of the red photodiode is the surface force of the first semiconductor region 1 It has a second depth (DP-R) for photoelectric conversion of incident long-wavelength light (for example, red light (R light) represented by a wavelength of 660 nm).
  • incident long-wavelength light for example, red light (R light) represented by a wavelength of 660 nm.
  • the junction surface JNC-B with the fifth semiconductor region 5 constituting the diode force sword is the surface force of the first semiconductor region 1 and is incident on a short wavelength band light (for example, blue light (B light represented by a wavelength of 450 nm) ))
  • a short wavelength band light for example, blue light (B light represented by a wavelength of 450 nm)
  • a third depth (DP-B) for photoelectric conversion.
  • the depth of the first semiconductor region 1 is 8.0 microns (meters)
  • the second depth (DP-R) is 4.0 m
  • the first depth (DP-G) is 2.
  • the depth is 0 m and the third depth (DP-B) is 0.5 ⁇ m.
  • Each of the green photodiode, the red photodiode, and the blue photodiode constitutes a photoelectric conversion element, and the red photodiode and the blue photodiode are arranged in the depth direction.
  • FIG. 2 schematically shows the distance by which light perpendicularly incident on the surface of the Si semiconductor region is absorbed in Si in comparison with the device cross-sectional structure of FIG.
  • B light is absorbed from the surface of the Si semiconductor region to approximately 2.0 m
  • G light is absorbed by the surface force of the Si semiconductor region to approximately 3.5 ⁇ m
  • R light is absorbed by Si.
  • Absorption is approximately 5.5 ⁇ m from the surface of the semiconductor region. Therefore, if the PN junction depth of the semiconductor region is made different, color separation by photoelectric conversion can be performed even if the PN junction surfaces of RGB lights are overlapped in the depth direction. More specifically, the B light conversion signal can be obtained with high accuracy in the shallowest B light power obtained signal.
  • the signal obtained by the next deep G light PD includes the B light conversion signal. Therefore, by subtracting the conversion signal obtained with the B light PD from the conversion signal obtained with the G light PD in the subsequent circuit, the G light conversion signal can be obtained with high accuracy.
  • the signal obtained in the deepest R light PD includes the B light conversion signal and the G light conversion signal. Therefore, by subtracting the conversion signal obtained by PD of B light from the conversion signal obtained by PD of R light in the subsequent circuit, and further subtracting the signal of G light obtained by the above subtraction, The conversion signal can be obtained with high accuracy.
  • color separation by photoelectric conversion according to the difference in the PN junction depth tends to separate B light, but G light and R light tend to be incompletely separated.
  • the device structure in Fig. 1 is configured by overlapping the PN junction surface in the depth direction for two types of PDs, R light and B light, against the tendency of color separation imperfection of G signal and R signal,
  • the PD for G light is a single arrangement.
  • the color separation characteristics of each RGB wavelength band can be improved, and the area can be reduced compared to the case where each PD of RGB light in Fig. 3 is distributed in the plane direction.
  • the semiconductor multilayer structure can be simplified.
  • the high-concentration impurity layer 6 causes an undesired dark current flowing in the surface portion of the semiconductor region due to contamination of the surface of the semiconductor region due to the semiconductor process to the anodes (A to C) of the first to third photodiodes. It works to be pulled to the common potential or ground potential to which is connected, and contributes to suppressing the situation where such dark current flows to the force sword and degrades the photoelectric conversion accuracy.
  • the color separation performance is the worst due to the color separation imperfection of the G and R signals.
  • a single PD is arranged, and for the two types of PD of R light and B light, the PN connection surface is overlapped in the depth direction to reduce the area.
  • the second photodiode (R), the third photodiode (B), and the first photodiode (G) are preferably arranged in a matrix in a checkered pattern.
  • the photodiodes arranged in a matrix are arranged. Images can be detected with the same number of pixels as the size of the array. For example, as shown in FIG. 21, the interpolation calculation can be performed very easily and with high accuracy using the arithmetic average of the color signals obtained by the photodiodes corresponding to the surrounding four pixels.
  • An outline of the method for producing the photoelectric conversion element of FIG. 1 will be described.
  • An N + type silicon semiconductor wafer is prepared, and an N ⁇ type semiconductor region is formed on the main surface by epitaxial growth.
  • a P-type semiconductor region 1 is formed in the N-type semiconductor region by ion implantation and annealing.
  • An N-type semiconductor region 3 is formed in the P-type semiconductor region 1 by ion implantation and annealing.
  • a P-type semiconductor region 4 is formed in the N-type semiconductor region 3 by ion implantation and annealing.
  • an N-type semiconductor region 2 is formed in the P-type semiconductor region 1 by ion implantation and annealing.
  • An N-type semiconductor region 5 is formed in the P-type semiconductor region 4 by ion implantation and annealing. Then, a thin P + type semiconductor layer is formed as a high concentration impurity layer 6 on the surface by ion implantation and annealing (for example, a thickness of about 0.2 m).
  • FIG. 5 illustrates the green photodiode and a photoelectric conversion signal detection circuit using the green photodiode. It is.
  • FIG. 6 illustrates a planar configuration of the circuit of FIG. Ml is a first transfer MOS transistor connected in series to one of the source and drain of the power sword terminal KG of the green photodiode PDG.
  • This first transfer MOS transistor Ml has a charge accumulation output unit ACCG that accumulates and outputs charge information due to the current flowing through the junction surface JNC-G of the green photodiode PDG by photoelectric conversion via the transfer MOS transistor Ml. .
  • the charge storage output unit ACCG includes an N-channel source follower output MOS transistor M2 having a gate coupled to the other of the source and drain of the transfer MOS transistor Ml and a drain coupled to the power supply voltage VDD, and a source follower output MOS transistor.
  • An N-channel type select MOS transistor M3 that selects the output of M2, and an N-channel type reset MOS transistor M4 that selectively charges the path from the gate of the source follower output MOS transistor M2 to the corresponding force sword.
  • the path from the gate of the source follower output MOS transistor M2 to the transfer MOS transistor Ml is configured as a floating diffusion (FD) having a relatively large parasitic capacitance.
  • the reset MOS transistor M4 supplies the power supply voltage VDD to the charging node according to the high level of the reset signal RST.
  • the selection MOS transistor M3 is switch-controlled by a selection signal SEL.
  • Imaging cycles using photoelectric conversion elements are roughly divided into reset cycles, exposure cycles, and transfer cycles.
  • the selection MOS transistor M3 is turned off, the transfer MOS transistor Ml and the reset MOS transistor M4 are turned on, and the path from the gate of the source follower output MOS transistor M2 to the force sword K-G is the power supply voltage. Charged with VDD, initial charge is accumulated in the force sword.
  • the MOS transistors Ml, M3, and M4 are turned off and photoelectrically converted to the photodiode PDG.
  • transfer MOS transistor Ml is turned on, and the photoelectrons accumulated in the power sword of photodiode PDG are transferred to FD.
  • the transfer MOS transistor Ml is turned off, the force selection MOS transistor M3 is turned on, and the detection signal OUT amplified by the source follower output transistor M2 whose mutual conductance is controlled by the voltage of FD is output from the selection MOS transistor M3. Is output.
  • a transfer MOS transistor Ml is placed between the charge storage output AC CG and the power sword KG of the photodiode PDG. Therefore, when the detection signal OUT is taken out from the charge accumulation output unit ACCG, it is possible to suppress the detection signal from becoming unstable due to the influence of noise due to exposure.
  • FIG. 7 illustrates a planar configuration of the blue photodiode PDB and the red photodiode PDR and a photoelectric conversion signal detection circuit based thereon.
  • the photoelectric conversion signal detection circuit connected to the blue photodiode PDB has a transfer MOS transistor Mil and a charge storage output unit ACCB.
  • the charge storage output unit ACCB is a source follower output MOS transistor M12, a selection MOS transistor M13, and The reset MOS transistor M14 operates in the same manner as described in FIG.
  • the photoelectric conversion signal detection circuit connected to the red photodiode PDR has a transfer MOS transistor M21 and a charge accumulation output unit ACCR.
  • the charge accumulation output unit ACCB is a source follower output MOS transistor M22, a selection MOS transistor M23, and a reset MOS. It consists of transistor M24 and operates in the same way as described in FIG.
  • FIG. 8 shows an overall layout of one photoelectric conversion element constituted by the PDG of FIG. 6 and the PDB and PDR of FIG.
  • Fig. 9 shows the overall layout of one photoelectric conversion element in which PDG, PDB, and PDR corresponding to Fig. 3 are separated and arranged in a plane. The occupied area is smaller in Fig. 8.
  • the charge storage output sections ACCR, ACCG, and ACC B are provided for each photodiode PDR, PDG, and PDB, so that the charge storage output sections ACCR, A CCG, and ACCB are operated in parallel to each wavelength of R, G, and B. It is possible to output the detection signal for in parallel.
  • FIG. 10 shows a circuit configuration when the charge storage output unit ACCRB shared by the photodiodes PDR and PDB is employed
  • FIG. 11 illustrates a planar configuration of the circuit of FIG.
  • the charge storage output section ACCRB is composed of a source follower output MOS transistor M32, a selection MOS transistor M33, and a reset MOS transistor M34.
  • the source follower output MOS transistor M32 gate and the reset MOS transistor M34 source are photodiodes. Commonly connected to PDR floating 'Diffusion FD' and PDB's floating 'Diffusion FD'.
  • the transfer cycle using the charge storage output unit ACCRB is performed in a time-sharing manner between the PDB transfer cycle and the PDR transfer cycle. Compared to Fig. 7, the occupied area can be reduced.
  • Fig. 12 shows the charge storage output ACC shared by the photodiodes PDR, PDB, and PDG.
  • the circuit configuration when the RBG is adopted is shown.
  • FIG. 13 shows an example of the planar configuration of the circuit of FIG.
  • the charge storage output section ACCRBG is composed of a source follower output MOS transistor M42, a selection MOS transistor M43, and a reset MOS transistor M44, and the source follower output MOS transistor M42 and the source of the reset MOS transistor M44 are the photodiode PDR, PDG and PDB are commonly connected to the floating 'Diffusion FD'.
  • the PDB transfer cycle and the PDR transfer cycle PDG transfer cycle are performed in a time-sharing manner. Compared to Fig. 11, the occupied area can be reduced.
  • FIG. 14 shows a more detailed vertical sectional structure of a photoelectric conversion element to which a transfer MOS transistor is added.
  • Reference numeral 10 denotes a gate oxide film, and a gate (GT) of a transfer MOS transistor is formed through the gate oxide film 10.
  • a light shielding film 12 and a floating diffusion FD are formed thereon via an interlayer insulating film 11.
  • FIG. 15 illustrates another schematic cross-sectional structure of the photoelectric conversion element constituting the solid-state imaging device.
  • the semiconductor silicon substrate is, for example, an N + type, and an N ⁇ type region is formed there by epitaxy.
  • a large number of photoelectric conversion elements are formed in a matrix at a predetermined pitch in this N-type region.
  • the photoelectric conversion element includes a first conductivity type, for example, a P-type first semiconductor region 1 formed in an N-type region, and a second conductivity type, for example, an N-type, disposed in the first semiconductor region 1.
  • the second semiconductor region 2 has a columnar shape as described above.
  • the third semiconductor region 3A has a stepped columnar shape stepped in the depth direction, and a cross section of a shallow portion having a shallow cross-sectional area.
  • the surface area of the third semiconductor region 3A is in contact with the first semiconductor region 1 in the deep part of the third semiconductor region 3A.
  • the first semiconductor region and the fourth semiconductor region are integrally formed.
  • the same N-type semiconductor region 5A as the fifth semiconductor region is formed at a position overlapping the deep part of the third semiconductor region 3A.
  • a blue photodiode is formed by the junction surface JNC-B of the semiconductor region 5A and the first semiconductor region 1.
  • the junction surface JNC-R between the third semiconductor region 3 and the first semiconductor region 1 constitutes a red photodiode.
  • the junction surface JNC-G between the first semiconductor region 1 and the second semiconductor region 2 constitutes a green photodiode.
  • the other configuration is the same as that of the photoelectric conversion element described in FIG. 1, and thus detailed description thereof is omitted.
  • the photoelectric conversion element having this structure also functions in the same manner as described above.
  • FIG. 16 illustrates still another schematic cross-sectional structure of the photoelectric conversion element constituting the solid-state imaging device.
  • the photoelectric conversion element shown in the figure is configured such that a force sword terminal K-B of a blue photodiode is arranged next to a cathode terminal KG of a green photodiode with respect to the structure of FIG.
  • a force sword terminal K-B of a blue photodiode is arranged next to a cathode terminal KG of a green photodiode with respect to the structure of FIG.
  • the other configuration is the same as that of FIG. 15, its detailed description is omitted.
  • the photoelectric conversion element having this structure also functions in the same manner as described above.
  • FIG. 17 shows, as another example of the shape of the stacked semiconductor regions, an arcuate vertical cross-sectional structure at both ends of the third to fifth semiconductor regions 3 to 5 in FIG.
  • An antireflection film 20 is formed on the surface of the semiconductor region, and a light shielding film 22 having an opening 21 formed above the fifth semiconductor region 5 is provided.
  • the second depth (DP-R) and the third depth (DP) are the same as the direction of light perpendicularly incident on the opening 21 with respect to the direction of light diffracted outward at the peripheral portion of the opening 21.
  • the third to fifth semiconductor regions 3 to 5 are formed so as to have B).
  • the optical path length does not change much compared to the vertical light, and it is possible to suppress deterioration in accuracy of wavelength separation or color separation in one photodiode. it can.
  • the shape of both ends of the second semiconductor region 2 may be formed in an arc shape with the second depth with respect to the PN connection surface JNC-G of the green photodiode.
  • the antireflection film 20 also functions as a protective film (passivation film), for example, and can be formed by depositing at least one of SiO, SiON, and SiN by a molecular deposition method.
  • the light shielding film 22 can be formed, for example, by applying a pigment resin containing a black pigment and photolithography.
  • FIG. 18 shows another example in which a lens is arranged in front of the photoelectric conversion element.
  • a vertical cross-sectional structure in which a lens is combined with a color photodiode and a blue photodiode is shown.
  • a light shielding film 22 having an opening 21 formed above the fifth semiconductor region 5 is formed on the antireflection film 20.
  • a concave lens 23 formed of a translucent material is disposed in the opening 21, and a convex lens 24 formed of a translucent material is disposed on the concave lens 23.
  • the convex lens 24 converges the light incident on the photodiode to improve the light collecting property.
  • the concave lens 23 converts the collected light into parallel light and vertically enters the photodiode.
  • the concave lens 23 is coated with a light-transmitting resin for the upper force of the light shielding film 22 and the antireflection film 20, and the resin in the opening 21 (light receiving part) is removed by a photoengraving method.
  • the concave lens 23 can also be formed by rounding the shape by heating and melting to form a concave shape.
  • a light-transmitting resin is applied on the concave lens 23 to form a flattened layer (flattened film) 25.
  • the convex lens 24 is formed by applying a light-transmitting grease on the upper surface of the flat coating layer 25, shaping the receiving portion into a cylindrical shape by a photoengraving method, and heating and melting.
  • the convex lens 24 can be made by rounding the shape and forming a convex shape.
  • the light shielding film 22 is a metal silicide film such as tungsten silicide (WSi), molybdenum silicide (MoSi), titanium silicide (TiSi), or tungsten (W), molybdenum (Mo), titanium (Ti), You may form with metal films, such as metal aluminum (A1) for wiring. Sputtering or CVD will be used. When the light shielding film is formed of the above metal silicide film or metal film, boron phosphorous silicide glass (BPSG) should be formed on the surface of the light shielding film by the CVD method.
  • BPSG boron phosphorous silicide glass
  • FIG. 19 illustrates a system configuration of the imaging apparatus.
  • Reference numeral 30 denotes a solid-state imaging device, which is formed by, for example, a CMOS integrated circuit manufacturing method.
  • the solid-state imaging device 30 is configured by arranging the photoelectric conversion elements in an array on a single semiconductor substrate.
  • An optical image (light) is incident on the solid-state imaging device 30 through a lens 31, an aperture 32, an infrared cut filter, and an optical LPF 33.
  • the individual imaging device 30 performs RGB color conversion on incident light and outputs a detection signal (imaging signal).
  • CDS correlated double sampling circuit
  • GCA gain control port
  • ADC analog 'digital converter
  • the output of the ADC 36 is subjected to digital signal processing by a DSP (digital signal processor) 38, thereby generating image data.
  • Image data can be displayed on a DISP (LCD display) 39, and can be stored in a flash memory (FLASH) 41 or the like via a media interface (MDAIZF) 40.
  • Image data can be output to an external PC (personal computer) or the like via an external interface (EXIZ F) 42.
  • the entire system is controlled by the data processor (MCU) 43, the timing control for the analog front end is performed by the timing generator (TGEN) 45, the drive of the aperture 32 is driven by the aperture driver (APDRV) 46 power S row, and the lens Focus control is performed by the lens movement driver (LZ DRV) 47.
  • TGEN timing generator
  • ADRV aperture driver
  • LZ DRV lens movement driver
  • a P-type substrate may be used as the silicon semiconductor substrate.
  • the MOS transistors that make up the charge storage output section are not limited to the N-channel type, and some P-channel type MOS transistors may be used. Needless to say, the PN junction depth of each RGB photodiode is not limited to the above description and can be changed as appropriate.
  • the present invention can be widely applied to solid-state imaging devices and photoelectric conversion elements that constitute an image input or image capturing apparatus such as a video camera, a digital still camera, and a scanner.

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Description

光電変換装置及び撮像装置
技術分野
[0001] 本発明はカラー画像の検出に用いる光電変換装置に関し、例えば、カメラ若しくは 固体撮像装置等の画像入力装置に適用して有効な技術に関する。
背景技術
[0002] 従来は、赤緑青（以下 RGBと表記）の光を透過させるカラーフィルタ（以下 CFと表 記）を画素上の光路に挿入して画素内に形成したフォトダイオード（以下 PDと表記） で光電変換して、画素毎に赤 ·緑，青 (RGB)電気信号をそれぞれ独立して取り出す 構成でカラー画像を得て 、た。
[0003] この RGB— CFで色分離する方式は、色毎に専用の画素を必要とするため、少なく とも RGB等の 3画素を一組として色電気信号を得るため、 RGBそれぞれ 3個分の画 素が必要であった。
[0004] また、 RGB— CFに光を透過させる必要があるため、光エネルギーは RGB— CFで 熱に変換されて減衰し透過光エネルギーが減少されて PDに照射されるので光電変 換した光電子が少なくなり出力色信号を低下させる問題と共に、 RGB— CFでの発 熱で RGB— CFの分光特性を変動させる問題もあった。さらに、 RGB— CF層の厚み が光の入射角度を狭めるため光利用効率を減少させる問題もあった。さらに RGB - CFの材料に顔料が使われるため、顔料に含まれる重金属による汚染から、従来から のウェハ製造プロセスラインと分離した RGB— CF専用の製造ラインを設ける必要が めつに。
[0005] これらの問題を解決する手段として、特許文献 1、特許文献 2では RGB— CFなど の光学色フィルタを使わな 、で RGBなどの色電気信号を得る方式が提案されて 、る 。特許文献 1は、導電型の異なる半導体領域を交互に複数層重ねて複数の深さの P N接合を構成し、異なる複数の波長帯域の光を前記複数の深さの PN接合でそれぞ れ光電変換を行うカラー画像検出装置を提案する。
[0006] 特許文献 2は、 RGB— CFを使わずに 1画素だけで RGB色信号を得るため、導電 型の異なる半導体領域を交互に複数層重ねて複数の深さの PN接合を構成し、異な る複数の波長帯域の光を前記複数の深さの PN接合でそれぞれ光電変換するカラー 画像検出装置が提案されている。
[0007] これら特許文献 1と特許文献 2は、いずれも導電型の異なる半導体領域を交互に複 数層重ねて複数の深さの PN接合を構成し、異なる複数の波長帯域の光を前記複数 の深さの PN接合でそれぞれ光電変換する素子が提案されて ヽる。これらによれば R GB CFを使わな 、で半導体に光を照射するので RGB— CF方式と比較して RGB —CFでの光の減衰がないため、光の有効利用効率が高いという特徴がある。また、 RGB毎に 2次元的に独立した 3画素を構成する必要がなぐひとつの画素から RGB の 3色信号を独立して取り出すことができるので、画素の PD占有面積は、 RGB— C F方式と比較して、 PD占有画素面積を約 1Z3にできるので、 RGB— CF方式の約 3 倍の解像度が得られると共に、 RGB— CF方式の約 3倍の感度を得ることができる。
[0008] 特許文献 1：特開昭 61— 187282号公報
特許文献 2：特開 2003 - 298038号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0009] 特許文献 1につ!/、ては、半導体の深さ方向に導電型の異なる半導体領域を交互に 複数層重ねて複数の深さの PN接合を構成し、各 PDの各半導体層が深さ方向に交 互に共用して構成されているため、各 PDでの光電変換した信号電子は相互に影響 を受けてしまうため、各 PDの信号電子を独立して取り出すのが難 、と 、う欠点があ り、さらに各 PDで発生するリーク電流が他の PDへ流れ込み RGBなどの色信号に誤 差を生じてしまう問題があった。
[0010] 特許文献 2は、各 PDを独立させて動作できるように各 PD間に分離を目的とした半 導体領域を設けて改善を図ったもので、半導体の深さ方向に PNPNPNPNの 7接合 による 8半導体領域の構造を重ねて形成する構造であるため、構造が複雑で実際に 製品として製造することは、極めて困難さを伴うという欠点があった。
[0011] 更に本発明者の検討によれば、遮光膜の開口直下に配置された PDの入射光が前 記開口周縁で回折すると向きが斜めになつて垂直光に比べ光路長が長くなり、同じ P Dで波長の異なる光を検出することになり、波長分離若しくは色分離精度が低下する ことが明らかにされた。さらに半導体プロセスに起因して半導体領域表面の汚れによ つて半導体領域の表面部分に不所望な暗電流が流れて光電変換精度を低下される ことが明らかにされた。
[0012] 本発明は、上記問題点を鑑みてなされたものであり、 RGB— CFなどの光学色フィ ルタを使わないで、半導体の深さ方向に導電型の異なる半導体領域を交互に重ね て複数の深さの PN接合を構成する構造にお ヽて、各波長光帯域の色分離特性を 改善してノイズの少な 、電気信号を取り出すことができ、構造をできるだけ単純ィ匕し て実際に製品として製造できるようにした光電変換装置を提供することを目的とする ものである。更に本発明はそのような光電変換装置を用いた撮像装置を提供すること にある。
[0013] 本発明の前記並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 力 明らかになるであろう。
課題を解決するための手段
[0014] 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 の通りである。
[0015] 本発明に係る光電変換装置は、半導体領域の PN接合深さの相違による光電変換 による色分離は、 B信号は分離し易いが、 G信号と R信号は色分離が不完全になる 傾向が強いという性質を見出した結果を反映した構造とされる。即ち、 G信号と R信号 の色分離不完全性の傾向に対し、 R光と B光の 2種の PDに対して PN接合面を深さ 方向に重ねて構成して、 G光に対する PDは単独配置とする。最も浅い B光力 得ら れる信号には B光の変換信号が高い精度で得られる。次に深い G光の PDに得られ る信号には B光の変換信号も含まれる。従って後段の回路で G光の PDで得られる変 換信号カゝら B光の PDで得られる変換信号を減算することによって G光の変換信号を 高い精度で得ることができる。同様に、最も深い R光の PDに得られる信号には B光の 変換信号と G光の変換信号も含まれる。従って後段の回路で R光の PDで得られる変 換信号カゝら B光の PDで得られる変換信号を減算し、更に前記減算によって得られた G光の信号を減算することによって R光の変換信号を高い精度で得ることができる。こ れにより、 RGB各波長光帯域の色分離特性を改善し、 RGB光の各 PDを平面方向 に分散配置する場合に比べて面積を縮小でき、 RGB光の各 PDを全て深さ方向に 配置する場合に比べて半導体積層構造の簡素化を実現することができる。
[0016] 更にその構造を詳述する。本発明に係る光電変換装置は、第 1導電型 (例えば P型 )の第 1半導体領域 (1)と、前記第 1半導体領域の中に形成された第 2導電型 (例え ば N型)の第 2半導体領域 (2)及び第 3半導体領域 (3)と、前記第 3半導体領域の中 に形成された第 1導電型の第 4半導体領域 (4)と、前記第 4半導体領域の中に形成 された第 2導電型の第 5半導体領域 (5)とを有する。前記第 1半導体領域と前記第 2 半導体領域は第 1フォトダイオード (PDG)を構成し、前記第 1フォトダイオードのァノ ードを構成する前記第 1半導体領域と前記第 1フォトダイオードの力ソードを構成する 第 2半導体領域との接合面は前記第 1半導体領域の表面力 入射する中波長帯域 の光に対する光電変換のための第 1深 (DP— G)さを有する。前記第 4半導体領域と 前記第 3半導体領域は第 2フォトダイオード (PDR)を構成し、前記第 2フォトダイォー ドのアノードを構成する前記第 4半導体領域と前記第 2フォトダイオードの力ソードを 構成する第 3半導体領域との接合面は前記第 1半導体領域の表面から入射する長 波長帯域の光に対する光電変換のための第 2深 (DP— R)さを有する。前記第 4半 導体領域と前記第 5半導体領域は第 3フォトダイオード (PDB)を構成し、前記第 3フ オトダイオードのアノードを構成する前記第 4半導体領域と前記第 3フォトダイオード の力ソードを構成する第 5半導体領域との接合面は前記第 1半導体領域の表面から 入射する短波長帯域の光に対する光電変換のための第 3深 (DP— B)さを有する。
[0017] 前記長波長領域の光は赤色光であり、前記中波長領域の光は緑色光であり、前記 短波長領域の光は青色光である。
[0018] RGBの光波長に対応した 3種の PDの PN接続面を深さ方向に重ねたときの G信号 と R信号の色分離不完全性に対し最も色分離性能が悪くなる G光に対する PDを単 独配置とし、 R光と B光の 2種の PDに対しては PN接続面を深さ方向に重ねて面積の 縮小を図るが、重ねられた前記第 2フォトダイオード及び第 3フォトダイオードと前記 第 1フォトダイオードとを巿松模様状にマトリクス配置するのがよい。これにより、マトリ タス配置されたフォトダイオードの平面的な配置のフォトダイオード毎に画素を割り当 て、相互に縦と横に隣接する画素を用いた補間色演算を行うことによって、マトリクス 配置されたフォトダイオードのアレイの規模と同じ画素数で画像を検出することができ る。
[0019] 本発明の具体的な一つの形態として、前記第 1乃至第 5半導体領域は表面に第 1 導電型の高濃度不純物層を有し、前記高濃度不純物層は前記第 1半導体領域と第
4半導体領域とを電気的に導通させる。高濃度不純物層は、半導体プロセスに起因 して半導体領域表面の汚れによって半導体領域の表面部分に流れる不所望な喑電 流を第 1乃至第 3のフォトダイオードのアノード (A—C)が接続されるコモン電位若しく はグランド電位に引き込むように作用し、そのような暗電流が力ソードに流れて光電 変換精度を低下させる事態を抑制することができる。
[0020] 本発明の別の具体的な形態として、ソース及びドレインの一方を前記第 2半導体領 域で兼用しソース及びドレインの他方を前記第 1半導体領域に設けた第 2導電型の 半導体領域で形成した第 1の転送 MOSトランジスタ（Ml)と、ソース及びドレインの 一方を前記第 3半導体領域で兼用しソース及びドレインの他方を前記第 1半導体領 域に設けた第 2導電型の半導体領域で形成した第 2の転送 MOSトランジスタ (Mi l )と、ソース及びドレインの一方を前記第 5半導体領域で兼用しソース及びドレインの 他方を前記第 1半導体領域に設けた第 2導電型の半導体領域で形成した第 3の転 送 MOSトランジスタ（M21)と、を有し、光電変換によって前記接合面に流れる電流 による電荷情報を前記転送 MOSトランジスタを経由して蓄積し出力する電荷蓄積出 力部を前記第 1乃至第 3の選択トランジスタ毎に設ける (ACCG、 ACCR、 ACCB)。 光電変換素子を用いた撮像サイクルはリセットサイクル、露光サイクル及び転送サイ クルに大別される。リセットサイクルにおいて転送 MOSトランジスタはオン状態にされ 、電荷蓄積出力部とフォトダイオードの力ソードに初期電荷が蓄積される。露光サイク ルでは転送 MOSトランジスタをオフ状態とし、フォトダイオードに光電変換させる。次 の転送サイクルでは転送 MOSトランジスタをオン状態とし、フォトダイオードのカソー ドに蓄積された光電子 (光電変換によって得られた電子)を電荷蓄積出力部に転送 し、この後、転送 MOSトランジスタをオフ状態にして力 電荷蓄積出力部より変換信 号を取り出す。電荷蓄積出力部とフォトダイオードの力ソードとの間に転送 MOSトラ ンジスタが配置されるので、電荷蓄積出力部より変換信号を取り出すときノイズの影 響によって変換信号が不安定になるのを抑制することができる。電荷蓄積出力部を 第 1乃至第 3フォトダイオード毎に設けた構成においては、電荷蓄積出力部を並列動 作させて R、 G、 Bの各波長に対する検出信号を並列出力することができる。
[0021] 前記電荷蓄積出力部を前記第 1の選択トランジスタ及び第 2の選択トランジスタに共 通化して設ける (ACCRB)と共に、前記第 3の選択トランジスタに専用化して (ACC G)設けてもよ!、。上記よりも占有面積を小さくすることができる。
[0022] 前記電荷蓄積出力部を前記第 1乃至第 3の選択トランジスタに共通化して (ACCR BG)設けてもよ!、。占有面積を更に小さくすることができる。
[0023] 更に具体的な形態として、前記電荷蓄積出力部は、前記転送 MOSトランジスタの ソース及びドレインの他方にゲートが結合されたソースフォロア出力トランジスタ（M2 , M12, M22, M32, M42)と、前記ソースフォロア出力トランジスタのゲートから対 応する力ソードに至る経路を選択的に充電するリセット MOSトランジスタ（M4, M14 , M24, M34, M44)とを有する。リセット MOSトランジスタはリセットサイクルにオン 状態にされ、それ以外オフ状態を保つ。
[0024] 更に具体的な形態として、前記第 1乃至第 3の転送 MOSトランジスタ、前記ソース フォロア出力トランジスタ及びリセット MOSトランジスタの全部又は一部にバルタ型の MOSトランジスタを採用してよい。前記バルタ型 MOSトランジスタは、ゲート下の界 面にチャンネル形成層よりも不純物濃度の濃 、不純物領域を有する。バルタ型 MO Sトランジスタではゲート直下の表面にチャネルが形成されず、当該表面に不所望な 汚染があってもチャネル電流はそれによるノイズ電流の影響を受け難 、ため、ノイズ 低減効果がある。
[0025] 本発明の別の具体的な形態として、前記第 2半導体領域の上方と前記第 5半導体 領域の上方に開口を形成した遮光膜を有し、前記夫々の開口に透光性材料で形成 した凹レンズ（23)が配置され、前記凹レンズの上に透光性材料で形成した凸レンズ (24)が配置される。凸レンズはフォトダイオードへの入射光を収束して、集光性を向 上させ、凹レンズは集光された光を平行光に直してフォトダイオードに垂直入射させ ることができ、集光性と共に優れた色分離性能を得ることができる。 [0026] 本発明の別の具体的な形態として、前記第 2半導体領域の上方と前記第 5半導体 領域の上方に開口（21)を形成した遮光膜 (22)を有し、前記開口の周縁部分で外 側に回折した光の向きに対しても、前記開口に垂直に入射する光の向きと同様に前 記第 1乃至第 3深さを有するように第 2乃至第 5半導体領域が形成される。フォトダイ オードの入射光が前記開口周縁で回折して向きが斜めになつても垂直光に比べ光 路長が大きく変化せず、一つのフォトダイオードにおける波長分離若しくは色分離の 精度劣化を抑制することができる。
[0027] 固体撮像デバイスは、 1個の半導体基板に光電変換装置を構成する前記第 1フォト ダイオードと前記重ねられた前記第 2フォトダイオード及び第 3フォトダイオードとがァ レイ状に配置されて成る。
[0028] 撮像装置は、前記固体撮像デバイスと、前記固体撮像デバイスによる撮像信号を ディジタル化するアナログフロントエンド部と、アナログフロントエンド部の出力データ に対してディジタル信号処理を行なって画像データを生成するディジタル信号処理 プロセッサと、を有する。
[0029] 本発明の別の構造に係る光電変換装置は、第 1導電型の第 1半導体領域 (1)と、 前記第 1半導体領域の中に配置された第 2導電型の第 2半導体領域 (2)及び第 3半 導体領域 (3A)と、前記第 1半導体領域の中に配置され一部が前記第 3半導体領域 と深さ方向に重なりを有して配置された第 2導電型の第 4半導体領域 (5A)とを有す る。前記第 1半導体領域と前記第 2半導体領域は第 1フォトダイオードを構成し、前記 第 1フォトダイオードのアノードを構成する前記第 1半導体領域と前記第 1フォトダイォ 一ドのカソードを構成する第 2半導体領域との接合面は前記第 1半導体領域の表面 力 入射する中波長帯域の光に対する光電変換のための第 1深さを有する。前記第 1半導体領域と前記第 3半導体領域は第 2フォトダイオードを構成し、前記第 2フォト ダイオードのアノードを構成する前記第 1半導体領域と前記第 2フォトダイオードの力 ソードを構成する第 3半導体領域との接合面は前記第 1半導体領域の表面から入射 する長波長帯域の光に対する光電変換のための第 2深さを有する。前記第 1半導体 領域と前記第 4半導体領域は第 3フォトダイオードを構成し、前記第 3フォトダイォー ドのアノードを構成する前記第 1半導体領域と前記第 3フォトダイオードの力ソードを 構成する第 4半導体領域との接合面は前記第 1半導体領域の表面から入射する短 波長帯域の光に対する光電変換のための第 3深さを有する。この構造では第 3半導 体領域の一部は表裏面が第 1半導体領域に接するように第 1半導体領域に埋め込ま れた構造を有する点が上記光電変換装置と相違される点であり、それと同様の作用 効果を得る。
発明の効果
[0030] 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 明すれば下記の通りである。
[0031] すなわち、 RGB— CFなどの光学色フィルタを使わないで、半導体の深さ方向に導 電型の異なる半導体領域を交互に重ねて複数の深さの PN接合を構成する構造を 簡素化することができ、たま、各波長光帯域の色分離特性を改善してノイズの少ない 電気信号を取り出すことができる。
図面の簡単な説明
[0032] [図 1]図 1は固体撮像デバイスを構成する光電変換素子の概略断面図である。
[図 2]図 2は Si半導体領域表面に垂直に入射した光が Si中で吸収される距離を図 1 のデバイス断面構造と対比して模式的に表現した説明図である。
[図 3]図 3は RGB光の各 PDを平面方向に分散配置した比較例の説明図である。
[図 4]図 4は RGB光の各 PDを全て深さ方向に配置した比較例の説明図である。
[図 5]図 5は緑色フォトダイオードとそれによる光電変換信号の検出回路である。
[図 6]図 6は図 5の回路の平面的構成を例示する概略平面レイアウト図である。
[図 7]図 7は青色フォトダイオード及び赤色フォトダイオードとそれによる光電変換信 号の検出回路の平面的構成を例示する概略平面レイアウト図である。
[図 8]図 8は図 6の緑色フォトダイオードと図 7の青色フォトダイオード及び赤色フォトダ ィオードによって構成される 1つの光電変換素子の全体的な平面構成を示す概略平 面レイアウト図である。
[図 9]図 9は図 3に対応される緑色フォトダイオード、青色フォトダイオード及び赤色フ オトダイオードを平面的に分離配置した比較例に係る 1つの光電変換素子の全体的 なレイアウト図である。 [図 10]図 10は青色フォトダイオード及び赤色フォトダイオードに共通化した電荷蓄積 出力部 ACCRBを採用したときの回路構成図である。
[図 11]図 11は図 10の回路の平面的構成を例示するレイアウト図である。
[図 12]図 12は緑色フォトダイオード、青色フォトダイオード及び赤色フォトダイオード に共通化した電荷蓄積出力部 ACCRBGを採用したときの回路構成図である。
[図 13]図 13は図 12の回路の平面的構成が例示するレイアウト図である。
[図 14]図 14は転送 MOSトランジスタを加えた更に詳細な光電変換装置の縦断面構 造を例示する縦断面図である。
[図 15]図 15は固体撮像デバイスを構成する光電変換装置の別の概略断面構造を例 示する縦断面図である。
[図 16]図 16は固体撮像デバイスを構成する光電変換装置の更に別の概略断面構造 を例示する縦断面図である。
[図 17]図 17は積層された半導体領域の形状についての別の例として第 3乃至第 5半 導体領域の両端部における円弧状の縦断面構造について示す縦断面図である。
[図 18]図 18は光電変換素子の前方にレンズを配置した別の例として縦方向に重ね た赤色光フォトダイオード及び青色光フォトダイオードにレンズを組合わせた縦断面 構造につ 、て示す縦断面図である。
[図 19]図 19は本発明に係る光電変換装置を用いた撮像装置のシステム構成図であ る。
[図 20]図 20はバルタ型 MOSトランジスタの縦断面図である。
[図 21]図 21はフォトダイオードを市松模様状のアレイ配置と補間色演算の形態を例 示する説明図である。
符号の説明
1 第 1導電型 (例えば N型)の第 1半導体領域
2 第 2導電型 (例えば P型)の第 2半導体領域
3、3A 第 2導電型 (例えば P型)の第 3半導体領域
4 第 1導電型の第 4半導体領域
5 第 2導電型の第 5半導体領域 5A 第 2導電型の第 4半導体領域
6 高濃度不純物層
JNC— R 赤色フォトダイオードの PN接合面
JNC— G 緑色フォトダイオードの PN接合面
JNC— B 青色フォトダイオードの PN接合面
K_R 赤色フォトダイオードの力ソード端子
K_G 緑色フォトダイオードの力ソード端子
K_B 青色フォトダイオードの力ソード端子
A_C 共通アノード端子
M1、M11、M21 転送 MOSトランジスタ
M2、 M12、 M22、 M32、 M42 ソースフォロア出力 MOSトランジスタ
M3、 M13、 M23、 M33、 M43 選択 MOSトランジスタ
M4、 M14、 M24、 M34、 M44 リセット MOSトランジスタ
ACCR、 ACCG、 ACCB 電荷蓄積出力部
10 ゲート酸化膜
12 遮光膜
20 反射防止膜
21 開口
22 遮光膜
23 凹レンズ
24 凸レンズ
30 個体撮像デバイス
34 CDS (相関 2重サンプリング回路）
35 GCA (ゲインコントロールアンプ）
36 ADC (アナログ 'ディジタルコンバータ)
38 DSP (ディジタル信号処理プロセッサ）
発明を実施するための最良の形態
図 1には光電変換装置として固体撮像デバイスを構成する光電変換素子の基本的 な概略断面図が例示される。撮像デバイスは 1個の半導体シリコン基板に多数の光 電変換素子をアレイ状に配置して構成される。
[0035] 半導体シリコン基板は例えば N+型とされ、そこに、 N—型領域をェピタキシャル成長 で形成する。この N—型領域に多数の光電変換素子が所定ピッチでマトリクス状に形 成される。
[0036] 光電変換装置は、 N—型領域に形成された第 1導電型例えば P型の第 1半導体領域 1と、前記第 1半導体領域の中に配置された第 2導電型例えば N型の第 2半導体領 域 2及び第 3半導体領域 3と、前記第 3半導体領域の中に配置された第 1導電型の 第 4半導体領域 4と、前記第 4半導体領域の中に配置された第 2導電型の第 5半導 体領域 5とを有する。前記第 1半導体領域 1と前記第 2半導体領域 2は緑色フォトダイ オード (第 1フォトダイオード)を構成し、前記第 4半導体領域 4と前記第 3半導体領域 3は赤色フォトダイオード (第 2フォトダイオード)を構成し、前記第 4半導体領域 4と前 記第 5半導体領域 5は青色フォトダイオード (第 3フォトダイオード)を構成する。 K—G は緑色フォトダイオードの力ソード端子、 K—Rは赤色フォトダイオードの力ソード端子 、 K—Bは青色フォトダイオードの力ソード端子である。前記第 1半導体領域 1乃至第 5半導体領域 5は表面に P型の高濃度不純物層（キャップ層） 6を有し、前記高濃度 不純物層 6は前記第 1半導体領域 1と第 4半導体領域 4とを電気的に導通させ、前記 緑色フォトダイオード（PDG)、赤色フォトダイオード（PDR)、及び青色フォトダイォー ド (PDB)の共通アノード端子 A—Cに接続される。
[0037] 前記緑色フォトダイオードのアノードを構成する前記第 1半導体領域 1と前記緑色フ オトダイオードの力ソードを構成する第 2半導体領域 2との接合面 JNC—Gは前記第 1 半導体領域 1の表面力 入射する中波長帯域の光 (例えば波長 520ナノ'メートル (n m)に代表される緑色光 (G光)）に対する光電変換のための第 1深さ（DP_G)を有 する。前記赤色フォトダイオードのアノードを構成する前記第 4半導体領域 4と前記赤 色フォトダイオードの力ソードを構成する第 3半導体領域 3との接合面 JNC—Rは前 記第 1半導体領域 1の表面力 入射する長波長帯域の光 (例えば波長 660nmに代 表される赤色光 (R光) )に対する光電変換のための第 2深さ（DP— R)を有する。前 記青色フォトダイオードのアノードを構成する前記第 4半導体領域 4と前記青色フォト ダイオードの力ソードを構成する第 5半導体領域 5との接合面 JNC—Bは前記第 1半 導体領域 1の表面力 入射する短波長帯域の光 (例えば波長 450nmに代表される 青色光 (B光)）に対する光電変換のための第 3深さ（DP— B)を有する。例えば第 1 半導体領域 1の深さを 8. 0ミクロン 'メートル（ m)とするとき、第 2深さ（DP— R)を 4 . 0 m、第 1深さ（DP— G)を 2. 0 m、第 3深さ（DP— B)を 0. 5 μ mとする。
[0038] 緑色フォトダイオード、赤色フォトダイオード、及び青色フォトダイオードは夫々光電 変換素子を構成し、赤色フォトダイオードと青色フォトダイオードは深さ方向に重ねら れた配置を有する。
[0039] 図 2には Si半導体領域表面に垂直に入射した光が Si中で吸収される距離を図 1の デバイス断面構造と対比して模式的に表現されている。図 2の例によれば、 B光は Si 半導体領域表面から大凡 2. 0 m迄で吸収され、 G光は Si半導体領域表面力 大 凡 3. 5 μ m迄で吸収され、 R光は Si半導体領域表面から大凡 5. 5 μ m迄で吸収さ れている。したがって、半導体領域の PN接合深さを相違させれば RGB各光の PN接 合面を深さ方向に重ねても光電変換による色分離を行うことができる。更に詳しくは、 最も浅い B光力 得られる信号には B光の変換信号が高い精度で得られる。次に深 い G光の PDに得られる信号には B光の変換信号も含まれる。従って後段の回路で G 光の PDで得られる変換信号カゝら B光の PDで得られる変換信号を減算することによつ て G光の変換信号を高い精度で得ることができる。同様に、最も深い R光の PDに得 られる信号には B光の変換信号と G光の変換信号も含まれる。従って後段の回路で R光の PDで得られる変換信号カゝら B光の PDで得られる変換信号を減算し、更に前 記減算によって得られた G光の信号を減算することによって R光の変換信号を高い 精度で得ることができる。図 2より明らかなように、 PN接合深さの相違に応じた光電変 換による色分離は、 B光は分離し易いが、 G光と R光は色分離が不完全になる傾向が 強い。即ち、 G光が吸収される PN接合深さの全域において多くの R光も吸収されるこ とになる。図 1のデバイス構造は、 G信号と R信号の色分離不完全性の傾向に対し、 R光と B光の 2種の PDに対して PN接合面を深さ方向に重ねて構成して、 G光に対す る PDは単独配置とするものである。これにより、 RGB各波長光帯域の色分離特性を 改善でき、図 3の RGB光の各 PDを平面方向に分散配置する場合に比べて面積を縮 小でき、図 4の RGB光の各 PDを全て深さ方向に配置する場合に比べて半導体積層 構造の簡素化を実現することができる。
[0040] 高濃度不純物層 6は、半導体プロセスに起因して半導体領域表面の汚れによって 半導体領域の表面部分に流れる不所望な暗電流を第 1乃至第 3のフォトダイオード のアノード (A— C)が接続されるコモン電位若しくはグランド電位に引き込むように作 用し、そのような暗電流が力ソードに流れて光電変換精度を低下させる事態を抑制 するのに寄与する。
[0041] RGBの光波長に対応した 3種の PDの PN接続面を深さ方向に重ねたときの G信号 と R信号の色分離不完全性に対し最も色分離性能が悪くなる G光に対する PDを単 独配置とし、 R光と B光の 2種の PDに対しては PN接続面を深さ方向に重ねて面積の 縮小を図るが、図 21に例示されるように重ねられた前記第 2フォトダイオード (R)及び 第 3フォトダイオード (B)と前記第 1フォトダイオード (G)とを市松模様状にマトリクス配 置するのがよい。これにより、マトリクス配置されたフォトダイオードの平面的な配置の フォトダイオード毎に画素を割り当て、相互に縦と横に隣接する画素を用いた補間色 演算を行うことによって、マトリクス配置されたフォトダイオードのアレイの規模と同じ画 素数で画像を検出することができる。補間演算は例えば図 21に例示されるように周り の 4個の画素に対応するフォトダイォーによって得られる色信号の算術平均を用いて 極めて簡単且つ高精度に行うことができる。
[0042] 図 1の光電変換素子の製造方法についてその概略を説明する。 N+型シリコン半導 体ゥエーハを用意し、その主面にェピタキシャル成長にて N—型半導体領域を形成す る。 N—型半導体領域にイオン注入とァニールにて P型半導体領域 1を形成する。 P 型半導体領域 1にイオン注入とァニールにて N型半導体領域 3を形成する。 N型半 導体領域 3にイオン注入とァニールにて P型半導体領域 4を形成する。次に前記 P型 半導体領域 1にイオン注入とァニールにて N型半導体領域 2を形成する。前記 P型半 導体領域 4にイオン注入とァニールにて N型半導体領域 5を形成する。そして表面に 高濃度不純物層 6として P+型半導体層をイオン注入とァニールにて薄く（例えば厚さ 0. 2 m程度)形成する。
[0043] 図 5には前記緑色フォトダイオードとそれによる光電変換信号の検出回路が例示さ れる。図 6には図 5の回路の平面的構成が例示される。 Mlは緑色フォトダイオード P DGの力ソード端子 K—Gにソース及びドレインの一方に直列接続された第 1転送 M OSトランジスタである。この第 1転送 MOSトランジスタ Mlには光電変換によって緑 色フォトダイオード PDGの接合面 JNC—Gに流れる電流による電荷情報を前記転送 MOSトランジスタ Mlを経由して蓄積し出力する電荷蓄積出力部 ACCGを有する。 電荷蓄積出力部 ACCGは、前記転送 MOSトランジスタ Mlのソース及びドレインの 他方にゲートが結合されドレインが電源電圧 VDDに結合された Nチャンネル型のソ 一スフォロア出力 MOSトランジスタ M2と、ソースフォロア出力 MOSトランジスタ M2 の出力を選択する Nチャンネル型の選択 MOSトランジスタ M3と、前記ソースフォロ ァ出力 MOSトランジスタ M2のゲートから対応する力ソードに至る経路を選択的に充 電する Nチャンネル型のリセット MOSトランジスタ M4とを有する。ソースフォロア出力 MOSトランジスタ M2のゲートから転送 MOSトランジスタ Mlに至る経路は比較的大 きな寄生容量有するフローティング 'ディフージョン (FD)として構成される。リセット M OSトランジスタ M4はリセット信号 RSTのハイレベルによって電源電圧 VDDを充電ノ ードに供給する。選択 MOSトランジスタ M3は選択信号 SELによってスィッチ制御さ れる。
光電変換素子を用いた撮像サイクルはリセットサイクル、露光サイクル及び転送サ イタルに大別される。リセットサイクルにお 、て選択 MOSトランジスタ M3がオフ状態 、転送 MOSトランジスタ Ml及びリセット MOSトランジスタ M4がオン状態にされ、ソ 一スフォロア出力 MOSトランジスタ M2のゲートから力ソード K—Gに至る経路が電源 電圧 VDDで充電され力ソードに初期電荷が蓄積される。露光サイクルでは MOSトラ ンジスタ Ml, M3, M4をオフ状態とし、フォトダイオード PDGに光電変換させる。次 の転送サイクルでは転送 MOSトランジスタ Mlをオン状態とし、フォトダイオード PDG の力ソードに蓄積された光電子を FDに転送する。この後、転送 MOSトランジスタ Ml をオフ状態にして力 選択 MOSトランジスタ M3をオン状態にし、 FDの電圧によって 相互コンダクタンスが制御されるソースフォロア出力トランジスタ M2によって増幅され た検出信号 OUTが選択 MOSトランジスタ M3から出力される。電荷蓄積出力部 AC CGとフォトダイオード PDGの力ソード K Gとの間に転送 MOSトランジスタ Mlが配 置されるので、電荷蓄積出力部 ACCGより検出信号 OUTを取り出すとき露光による ノイズの影響によって検出信号が不安定になるのを抑制することができる。
[0045] 図 7には前記青色フォトダイオード PDB及び赤色フォトダイオード PDRとそれによる 光電変換信号の検出回路の平面的構成が例示される。青色フォトダイオード PDBに 接続される光電変換信号の検出回路は転送 MOSトランジスタ Mi lと電荷蓄積出力 部 ACCBを有し、電荷蓄積出力部 ACCBはソースフォロア出力 MOSトランジスタ M 12、選択 MOSトランジスタ M13、及びリセット MOSトランジスタ M14から成り、図 5 の説明と同様に作用する。赤色フォトダイオード PDRに接続される光電変換信号の 検出回路は転送 MOSトランジスタ M21と電荷蓄積出力部 ACCRを有し、電荷蓄積 出力部 ACCBはソースフォロア出力 MOSトランジスタ M22、選択 MOSトランジスタ M23、及びリセット MOSトランジスタ M24から成り、図 5の説明と同様に作用する。
[0046] 図 8には図 6の PDGと図 7の PDB, PDRによって構成される 1つの光電変換素子 の全体的なレイアウトが示される。図 9には図 3に対応される PDG, PDB, PDRを平 面的に分離配置した 1つの光電変換素子の全体的なレイアウトが示される。占有面 積は図 8の方が小さくなる。図 8においては電荷蓄積出力部 ACCR, ACCG, ACC Bをフォトダイオード PDR, PDG, PDB毎に設けたから、電荷蓄積出力部 ACCR, A CCG, ACCBを並列動作させて R、 G、 Bの各波長に対する検出信号を並列出力す ることがでさる。
[0047] 図 10にはフォトダイオード PDR, PDBに共通化した電荷蓄積出力部 ACCRBを採 用したときの回路構成が示され、図 11には図 10の回路の平面的構成が例示される。 ここでは、電荷蓄積出力部 ACCRBはソースフォロア出力 MOSトランジスタ M32、選 択 MOSトランジスタ M33、及びリセット MOSトランジスタ M34から成り、ソースフォロ ァ出力 MOSトランジスタ M32のゲートとリセット MOSトランジスタ M34のソースはフ オトダイオード PDRのフローティング 'ディフュージョン FDと PDBのフローティング 'デ ィフュージョン FDに共通接続される。光電変換動作において電荷蓄積出力部 ACC RBを用いた転送サイクルは、 PDBの転送サイクルと PDRの転送サイクルを時分割 で行う。図 7に比べて占有面積を小さくすることができる。
[0048] 図 12にはフォトダイオード PDR, PDB, PDGに共通化した電荷蓄積出力部 ACC RBGを採用したときの回路構成が示され、図 13には図 12の回路の平面的構成が例 示される。ここでは、電荷蓄積出力部 ACCRBGはソースフォロア出力 MOSトランジ スタ M42、選択 MOSトランジスタ M43、及びリセット MOSトランジスタ M44から成り 、ソースフォロア出力 MOSトランジスタ M42のゲートとリセット MOSトランジスタ M44 のソースはフォトダイオード PDR、 PDG, PDBの夫々のフローティング 'ディフュージ ヨン FDに共通接続される。光電変換動作にお！ヽて電荷蓄積出力部 ACCRBGを用 V、た転送サイクルは、 PDBの転送サイクルと PDRの転送サイクル PDGの転送サイク ルを時分割で行う。図 11に比べて占有面積を小さくすることができる。
[0049] 図 14には転送 MOSトランジスタを加えた更に詳細な光電変換素子の縦断面構造 が示される。 10はゲート酸ィ匕膜であり、このゲート酸ィ匕膜 10を介して転送 MOSトラン ジスタのゲート (GT)が形成される。その上には層間絶縁膜 11を介して遮光膜 12及 びフローティング.ディフュージョン FDが形成される。
[0050] また、前記の転送 MOSトランジスタ Ml, Mi l, M21、選択トランジスタ M3, M13 , M23, M33, M43、ソースフォロワ出力トランジスタ M2, M12, M22, M32, M4 2、リセット MOSトランジスタ M4, M14, M24, M34, M44、の全てまたは一部に、 図 20のバルタ型 MOSトランジスタ、即ち、ゲート下の界面にチャンネル形成層より不 純物濃度の濃い拡散層を設けて、界面をキャリアが通過することなぐバルタのみを キャリアが通過するようにした構造を採用して雑音を低減することができる。
[0051] 図 15には固体撮像デバイスを構成する光電変換素子の別の概略断面構造が例示 される。半導体シリコン基板は例えば N+型とされ、そこに、 N—型領域をェピタキシャ ル成長で形成する。この N—型領域に多数の光電変換素子が所定ピッチでマトリクス 状に形成される。
[0052] 光電変換素子は、 N—型領域に形成された第 1導電型例えば P型の第 1半導体領域 1と、前記第 1半導体領域 1の中に配置された第 2導電型例えば N型の第 2半導体領 域 2及び第 3半導体領域 3Aとを有する。第 2半導体領域 2は前記同様に柱状である 力 第 3半導体領域 3Aはその深さ方向途中で段付きにされた段付き柱状を成し、深 い部分の横断面の面積が浅い部分の横断面の面積よりも大きくされ、第 3半導体領 域 3Aの深部ではその表裏面が第 1半導体領域 1に接する。要するに、図 1において 第 1半導体領域と第 4半導体領域が一体的に形成されて ヽる。第 1半導体領域 1中 において第 3半導体領域 3Aの深部と重なる位置には第 5半導体領域と同じ N型の 半導体領域 5Aが形成される。半導体領域 5Aと第 1半導体領域 1の接合面 JNC— B によって青色フォトダイオードが構成される。第 3半導体領域 3と第 1半導体領域 1の 接合面 JNC—Rによって赤色フォトダイオードが構成される。第 1半導体領域 1と第 2 半導体領域 2の接合面 JNC—Gによって緑色フォトダイオードが構成される。その他 の構成は図 1で説明した光電変換素子と同じであるからその詳細な説明は省略する 。この構造の光電変換素子についても上記と同様に機能する。
[0053] 図 16には固体撮像デバイスを構成する光電変換素子の更に別の概略断面構造が 例示される。同図に示される光電変換素子は図 14の構造に対して緑色フォトダイォ 一ドのカソード端子 K—Gの隣に青色フォトダイオードの力ソード端子 K—Bが配置さ れるように構成されている点が相違し、その他の構成は図 15と同一であるからその詳 細な説明は省略する。この構造の光電変換素子についても上記同様に機能する。
[0054] 図 17には積層された半導体領域の形状についての別の例とし、図 1の第 3乃至第 5半導体領域 3〜5の両端部における円弧状の縦断面構造について示す。半導体領 域に表面には反射防止膜 20が形成され、前記第 5半導体領域 5の上方に開口 21を 形成した遮光膜 22を有する。前記開口 21の周縁部分で外側に回折した光の向きに 対しても、前記開口 21に垂直に入射する光の向きと同様に前記第 2深さ（DP— R) 及び第 3深さ（DP— B)を有するように第 3乃至第 5半導体領域 3〜5が形成されて ヽ る。入射光が前記開口 21の周縁で回折して向きが斜めになつても垂直光に比べ光 路長が大きく変化せず、一つのフォトダイオードにおける波長分離若しくは色分離の 精度劣化を抑制することができる。特に図示はしな 、が緑色フォトダイオードの PN接 続面 JNC—Gに関しても第 2半導体領域 2の両端部形状も第 2の深さで円弧状に形 成すればよい。反射防止膜 20は例えば保護膜 (パッシベーシヨン膜)としても機能し 、 SiO、 SiON、 SiNの少なくとも一つを分子堆積法により堆積して形成することがで
2
きる。遮光膜 22は例えば黒色素を入れた顔料の榭脂を塗布して写真製版工法により 形成することができる。
[0055] 図 18には光電変換素子の前方にレンズを配置した別の例とし、縦方向に重ねた赤 色フォトダイオード及び青色フォトダイオードにレンズを組合わせた縦断面構造につ いて示す。反射防止膜 20の上層には前記第 5半導体領域 5の上方位置に開口 21を 形成した遮光膜 22が形成される。前記開口 21には透光性材料で形成した凹レンズ 23が配置され、前記凹レンズ 23の上には透光性材料で形成した凸レンズ 24が配置 される。凸レンズ 24はフォトダイオードへの入射光を収束して集光性を向上させる。 凹レンズ 23は集光された光を平行光に直してフォトダイオードに垂直入射させる。凹 レンズ 23と凸レンズ 24の組合せにより、集光性と共に優れた色分離性能を得ること ができる。
[0056] 凹レンズ 23は、遮光膜 22と反射防止膜 20の上力も光透過性の榭脂を塗布し、開 口 21 (受光部）内の該榭脂を写真製版工法でえぐり、この後、加熱溶融で形状に丸 みを持たせて凹型に形成し、凹レンズ 23を作り込むこともできる。該凹レンズ 23の上 部には光透過性の榭脂を塗布し、平坦化層（平坦化膜) 25を作る。凸レンズ 24は、 前記平坦ィ匕層 25の上部には光透過性の榭脂を塗布し、塗布した榭脂を用いて、受 光部に写真製版工法で円筒形等に整形し、加熱溶融で形状に丸みを持たせて凸型 に形成することによって、凸レンズ 24を作ることができる。
[0057] 尚、遮光膜 22は、タングステンシリサイド (WSi)、モリブデンシリサイド (MoSi)、チ タンシリサイド (TiSi)等の金属シリサイド膜、又はタングステン (W)、モリブデン (Mo) 、チタン (Ti)、配線用金属アルミ (A1)等の金属膜で形成してもよい。スパッタリングま たは CVD法を用いることになる。遮光膜を上記の金属シリサイド膜、または金属膜で 形成する場合には、遮光膜の表層にボロンリンシリサイドガラス (BPSG)を CVD法で 形成してちょい。
[0058] 図 19には撮像装置のシステム構成が例示される。 30は個体撮像デバイスであり、 例えば CMOS集積回路製造方法によって形成される。固体撮像デバイス 30は、 1個 の半導体基板に上記光電変換素子がアレイ状に配置されて構成される。個体撮像 デバイス 30にはレンズ 31、絞り 32、赤外線カットフィルタ及び光学 LPF33を介して 光学画像 (光）が入射される。個体撮像デバイス 30は入射光に対して RGBの色変変 換を行って、検出信号 (撮像信号)を出力する。撮像信号をディジタル化するアナ口 グフロントエンド部として、 CDS (相関 2重サンプリング回路） 34、 GCA (ゲインコント口 ールアンプ） 35、 ADC (アナログ 'ディジタルコンバータ） 36を有する。 ADC36の出 力は DSP (ディジタル信号処理プロセッサ） 38でディジタル信号処理が行なわれ、こ れによって画像データが生成される。画像データは DISP (LCDディスプレイ） 39で 表示可能にされる、また、メディアインタフェース（MDAIZF) 40を介してフラッシュメ モリ（FLASH) 41等に格納可能にされる。画像データは外部インタフェース (EXIZ F) 42を介して外部の PC (パーソナルコンピュータ)等に出力することも可能にされる 。システム全体の制御はデータプロセッサ（MCU) 43が行い、アナログフロントエンド 部に対するタイミング制御はタイミングジェネレータ (TGEN) 45が行う、絞り 32の駆 動は絞りドライバ (APDRV) 46力 S行 、、レンズの焦点制御はレンズ移動ドライバ (LZ DRV) 47が行う。
[0059] 以上本発明者によってなされた発明を実施形態に基づいて具体的に説明したが、 本発明はそれに限定されるものではなぐ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言うまでもな 、。
[0060] 例えばシリコン半導体基板には P型基板を用いてもよい。電荷蓄積出力部を構成 する MOSトランジスタは Nチャンネル型に限定されず、一部に Pチャンネル型 MOSト ランジスタを用いてもょ 、。 RGBの各フォトダイオードの PN接合深さにつ 、ては今ま での説明に限定されず適宜変更可能であることは言うまでもない。
産業上の利用可能性
[0061] 本発明は、ビデオカメラ、ディジタルスチルカメラ、スキャナ一等の画像入力若しくは 画像撮像装置を構成する固体撮像デバイス及び光電変換素子に広く適用すること ができる。

Claims

請求の範囲
[1] 第 1導電型の第 1半導体領域と、前記第 1半導体領域の中に配置された第 2導電型 の第 2半導体領域及び第 3半導体領域と、前記第 3半導体領域の中に配置された第 1導電型の第 4半導体領域と、前記第 4半導体領域の中に配置された第 2導電型の 第 5半導体領域とを有し、
前記第 1半導体領域と前記第 2半導体領域は第 1フォトダイオードを構成し、前記 第 1フォトダイオードのアノードを構成する前記第 1半導体領域と前記第 1フォトダイォ 一ドのカソードを構成する第 2半導体領域との接合面は前記第 1半導体領域の表面 力 入射する中波長帯域の光に対する光電変換のための第 1深さを有し、
前記第 4半導体領域と前記第 3半導体領域は第 2フォトダイオードを構成し、前記 第 2フォトダイオードのアノードを構成する前記第 4半導体領域と前記第 2フォトダイォ 一ドのカソードを構成する第 3半導体領域との接合面は前記第 1半導体領域の表面 力 入射する長波長帯域の光に対する光電変換のための第 2深さを有し、
前記第 4半導体領域と前記第 5半導体領域は第 3フォトダイオードを構成し、前記 第 3フォトダイオードのアノードを構成する前記第 4半導体領域と前記第 3フォトダイォ 一ドのカソードを構成する第 5半導体領域との接合面は前記第 1半導体領域の表面 力 入射する短波長帯域の光に対する光電変換のための第 3深さを有する、光電変 換装置。
[2] 重ねられた前記第 2フォトダイオード及び第 3フォトダイオードと前記第 1フォトダイォ 一ドとは市松模様状にマトリクス配置された請求項 1記載の光電変換装置。
[3] 前記長波長領域の光は赤色光であり、前記中波長領域の光は緑色光であり、前記 短波長領域の光は青色光である、請求項 1記載の光電変換装置。
[4] 前記第 1乃至第 5半導体領域は表面に第 1導電型の高濃度不純物層を有し、前記 高濃度不純物層は前記第 1半導体領域と第 4半導体領域とを電気的に導通させる、 請求項 1記載の光電変換装置。
[5] ソース及びドレインの一方を前記第 2半導体領域で兼用しソース及びドレインの他 方を前記第 1半導体領域に設けた第 2導電型の半導体領域で形成した第 1の転送 M OSトランジスタと、ソース及びドレインの一方を前記第 3半導体領域で兼用しソース 及びドレインの他方を前記第 1半導体領域に設けた第 2導電型の半導体領域で形成 した第 2の転送 MOSトランジスタと、ソース及びドレインの一方を前記第 5半導体領 域で兼用しソース及びドレインの他方を前記第 1半導体領域に設けた第 2導電型の 半導体領域で形成した第 3の転送 MOSトランジスタとを有し、光電変換によって前記 接合面に流れる電流による電荷情報を前記転送 MOSトランジスタを経由して蓄積し 出力する電荷蓄積出力部を前記第 1乃至第 3の選択トランジスタ毎に設けた、請求項 1記載の光電変換装置。
[6] ソース及びドレインの一方を前記第 2半導体領域で兼用しソース及びドレインの他 方を前記第 1半導体領域に設けた第 2導電型の半導体領域で形成した第 1の転送 M OSトランジスタと、ソース及びドレインの一方を前記第 3半導体領域で兼用しソース 及びドレインの他方を前記第 1半導体領域に設けた第 2導電型の半導体領域で形成 した第 2の転送 MOSトランジスタと、ソース及びドレインの一方を前記第 5半導体領 域で兼用しソース及びドレインの他方を前記第 1半導体領域に設けた第 2導電型の 半導体領域で形成した第 3の転送 MOSトランジスタとを有し、光電変換によって前記 接続面に流れる電流による電荷情報を前記転送 MOSトランジスタを経由して蓄積し 出力する電荷蓄積出力部を前記第 1の選択トランジスタ及び第 2の選択トランジスタ に共通化して設けると共に、前記第 3の選択トランジスタに専用化して設けた、請求 項 1記載の光電変換装置。
[7] ソース及びドレインの一方を前記第 2半導体領域で兼用しソース及びドレインの他 方を前記第 1半導体領域に設けた第 2導電型の半導体領域で形成した第 1の転送 M OSトランジスタと、ソース及びドレインの一方を前記第 3半導体領域で兼用しソース 及びドレインの他方を前記第 1半導体領域に設けた第 2導電型の半導体領域で形成 した第 2の転送 MOSトランジスタと、ソース及びドレインの一方を前記第 5半導体領 域で兼用しソース及びドレインの他方を前記第 1半導体領域に設けた第 2導電型の 半導体領域で形成した第 3の転送 MOSトランジスタとを有し、光電変換によって前記 接続面に流れる電流による電荷情報を前記転送 MOSトランジスタを経由して蓄積し 出力する電荷蓄積出力部を前記第 1乃至第 3の選択トランジスタに共通化して設け た、請求項 1記載の光電変換装置。
[8] 前記第 1乃至第 3の転送 MOSトランジスタの全部又は一部はバルタ型の MOSトラ ンジスタであり、
前記バルタ型 MOSトランジスタは、ゲート下の界面にチャンネル形成層よりも不純 物濃度の濃い不純物領域を有する、請求項 5乃至 7の何れか 1項記載の光電変換装 置。
[9] 前記電荷蓄積出力部は、前記転送 MOSトランジスタのソース及びドレインの他方 にゲートが結合されたソースフォロア出力トランジスタと、前記ソースフォロア出力トラ ンジスタのゲートから対応する力ソードに至る経路を選択的に充電するリセット MOS トランジスタとを有する請求項 5乃至 7の何れか 1項記載の光電変換装置。
[10] 前記第 1乃至第 3の転送 MOSトランジスタ、前記ソースフォロア出力トランジスタ及 びリセット MOSトランジスタの全部又は一部はバルタ型の MOSトランジスタであり、 前記バルタ型 MOSトランジスタは、ゲート下の界面にチャンネル形成層よりも不純 物濃度の濃い不純物領域を有する、請求項 9記載の光電変換装置。
[11] 前記第 2半導体領域の上方と前記第 5半導体領域の上方に開口を形成した遮光 膜を有し、前記夫々の開口に透光性材料で形成した凹レンズが配置され、前記凹レ ンズの上に透光性材料で形成した凸レンズが配置された、請求項 1記載の光電変換 装置。
[12] 前記第 2半導体領域の上方と前記第 5半導体領域の上方に開口を形成した遮光 膜を有し、前記開口の周縁部分で外側に回折した光の向きに対しても、前記開口に 垂直に入射する光の向きと同様に前記第 1乃至第 3深さを有するように第 2乃至第 5 半導体領域が形成された、請求項 1記載の光電変換装置。
[13] 1個の半導体基板に請求項 1乃至 12の何れか 1項記載の光電変換装置を構成す る前記第 1フォトダイオードと前記重ねられた前記第 2フォトダイオード及び第 3フォト ダイオードとがアレイ状に配置されて成る固体撮像デバイス。
[14] 請求項 13記載の固体撮像デバイスと、前記固体撮像デバイスによる撮像信号をデ イジタル化するアナログフロントエンド部と、アナログフロントエンド部の出力データに 対してディジタル信号処理を行なって画像データを生成するディジタル信号処理プ 口セッサと、を有する撮像装置。 第 1導電型の第 1半導体領域と、前記第 1半導体領域の中に配置された第 2導電型 の第 2半導体領域及び第 3半導体領域と、前記第 1半導体領域の中に配置され一部 が前記第 3半導体領域と深さ方向に重なりを有して配置された第 2導電型の第 4半導 体領域とを有し、
前記第 1半導体領域と前記第 2半導体領域は第 1フォトダイオードを構成し、前記 第 1フォトダイオードのアノードを構成する前記第 1半導体領域と前記第 1フォトダイォ 一ドのカソードを構成する第 2半導体領域との接合面は前記第 1半導体領域の表面 から入射する中波長帯域の光に対する光電変換のための第 1深さを有し、
前記第 1半導体領域と前記第 3半導体領域は第 2フォトダイオードを構成し、前記 第 2フォトダイオードのアノードを構成する前記第 1半導体領域と前記第 2フォトダイォ 一ドのカソードを構成する第 3半導体領域との接合面は前記第 1半導体領域の表面 から入射する長波長帯域の光に対する光電変換のための第 2深さを有し、
前記第 1半導体領域と前記第 4半導体領域は第 3フォトダイオードを構成し、前記 第 3フォトダイオードのアノードを構成する前記第 1半導体領域と前記第 3フォトダイォ 一ドのカソードを構成する第 4半導体領域との接合面は前記第 1半導体領域の表面 から入射する短波長帯域の光に対する光電変換のための第 3深さを有する、光電変 換装置。
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Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012231026A (ja) * 2011-04-26 2012-11-22 Toshiba Corp 固体撮像装置
JP2013516078A (ja) * 2010-06-01 2013-05-09 博立▲碼▼杰通▲訊▼（深▲せん▼）有限公司 マルチスペクトル感光部材
WO2014027588A1 (ja) * 2012-08-14 2014-02-20 ソニー株式会社 固体撮像装置および電子機器
JP2014056259A (ja) * 2013-11-05 2014-03-27 Ricoh Imaging Co Ltd 焦点検出装置
JP2014078011A (ja) * 2013-11-05 2014-05-01 Ricoh Imaging Co Ltd 焦点検出装置
JP2014103347A (ja) * 2012-11-22 2014-06-05 Sharp Corp 受光素子
JP2015162580A (ja) * 2014-02-27 2015-09-07 ルネサスエレクトロニクス株式会社 半導体装置およびその製造方法、ならびに半導体装置の制御方法
JP2025024005A (ja) * 2010-08-27 2025-02-19 株式会社半導体エネルギー研究所 入出力装置

Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008133016A1 (ja) * 2007-04-13 2008-11-06 Sharp Kabushiki Kaisha 光センサ及び表示装置
US8648288B2 (en) * 2010-03-18 2014-02-11 California Institute Of Technology Pixels, imagers and related fabrication methods
US8368160B2 (en) * 2010-10-05 2013-02-05 Himax Imaging, Inc. Image sensing device and fabrication thereof
WO2012174751A1 (zh) * 2011-06-24 2012-12-27 博立码杰通讯(深圳)有限公司 一种混合多光谱感光象素组、感光器件、及感光系统
JP2015228388A (ja) * 2012-09-25 2015-12-17 ソニー株式会社 固体撮像装置、電子機器
KR20140055538A (ko) * 2012-10-31 2014-05-09 삼성전자주식회사 이미지 장치 및 이미지 처리 방법
KR102114343B1 (ko) 2013-11-06 2020-05-22 삼성전자주식회사 센싱 픽셀 및 이를 포함하는 이미지 센서
JP6557455B2 (ja) * 2014-06-25 2019-08-07 キヤノン株式会社 撮像装置及びその制御方法、プログラム、記憶媒体
DE102014218772A1 (de) * 2014-09-18 2016-03-24 Technische Universität Dresden Photovoltaisches Element
US10254160B2 (en) 2016-05-16 2019-04-09 Apple Inc. Color ambient light sensor circuitry for electronic devices
CN110312088B (zh) * 2019-06-10 2021-11-16 Oppo广东移动通信有限公司 一种像素单元电路及图像处理方法、存储介质
CN110336964B (zh) * 2019-06-11 2022-03-25 Oppo广东移动通信有限公司 一种cmos图像传感器及图像处理方法、存储介质
CN110290334B (zh) * 2019-06-26 2021-11-12 Oppo广东移动通信有限公司 像素单元电路及图像处理方法、存储介质及cmos图像传感器
CN110784634B (zh) * 2019-11-15 2021-10-29 Oppo广东移动通信有限公司 图像传感器、控制方法、摄像头组件及移动终端
CN111031297B (zh) * 2019-12-02 2021-08-13 Oppo广东移动通信有限公司 图像传感器、控制方法、摄像头组件和移动终端

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6149464A (ja) * 1984-08-17 1986-03-11 Matsushita Electronics Corp 固体撮像装置
JPH0774340A (ja) * 1993-09-01 1995-03-17 Toshiba Corp 固体撮像装置
JP2003298038A (ja) * 2002-04-05 2003-10-17 Canon Inc 光電変換素子及びそれを用いた固体撮像装置
JP2004165242A (ja) * 2002-11-11 2004-06-10 Canon Inc カラー撮像素子及びカラー受光素子
JP2004186311A (ja) * 2002-12-02 2004-07-02 Fuji Film Microdevices Co Ltd Ｍｏｓ型イメージセンサ及びデジタルカメラ
JP2006120845A (ja) * 2004-10-21 2006-05-11 Canon Inc 光電変換装置およびその製造方法

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61187282A (ja) 1985-02-14 1986-08-20 Mitsubishi Electric Corp 光検出素子
JPH04124883A (ja) * 1990-09-15 1992-04-24 Matsushita Electric Works Ltd 光電変換装置
US7129466B2 (en) 2002-05-08 2006-10-31 Canon Kabushiki Kaisha Color image pickup device and color light-receiving device
US7742088B2 (en) 2002-11-19 2010-06-22 Fujifilm Corporation Image sensor and digital camera
JP4507769B2 (ja) * 2004-08-31 2010-07-21 ソニー株式会社 固体撮像素子、カメラモジュール及び電子機器モジュール
JP2006165362A (ja) * 2004-12-09 2006-06-22 Sony Corp 固体撮像素子
JP4839008B2 (ja) * 2005-03-28 2011-12-14 富士フイルム株式会社 単板式カラー固体撮像素子
US7470946B2 (en) * 2006-03-17 2008-12-30 Sharp Laboratories Of America, Inc. Triple-junction filterless CMOS color imager cell

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6149464A (ja) * 1984-08-17 1986-03-11 Matsushita Electronics Corp 固体撮像装置
JPH0774340A (ja) * 1993-09-01 1995-03-17 Toshiba Corp 固体撮像装置
JP2003298038A (ja) * 2002-04-05 2003-10-17 Canon Inc 光電変換素子及びそれを用いた固体撮像装置
JP2004165242A (ja) * 2002-11-11 2004-06-10 Canon Inc カラー撮像素子及びカラー受光素子
JP2004186311A (ja) * 2002-12-02 2004-07-02 Fuji Film Microdevices Co Ltd Ｍｏｓ型イメージセンサ及びデジタルカメラ
JP2006120845A (ja) * 2004-10-21 2006-05-11 Canon Inc 光電変換装置およびその製造方法

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013516078A (ja) * 2010-06-01 2013-05-09 博立▲碼▼杰通▲訊▼（深▲せん▼）有限公司 マルチスペクトル感光部材
JP2025024005A (ja) * 2010-08-27 2025-02-19 株式会社半導体エネルギー研究所 入出力装置
JP2012231026A (ja) * 2011-04-26 2012-11-22 Toshiba Corp 固体撮像装置
WO2014027588A1 (ja) * 2012-08-14 2014-02-20 ソニー株式会社 固体撮像装置および電子機器
US9601547B2 (en) 2012-08-14 2017-03-21 Sony Corporation Solid-state image pickup device and electronic apparatus
US10096657B2 (en) 2012-08-14 2018-10-09 Sony Semiconductor Solutions Corporation Solid-state image pickup device and electronic apparatus
JP2014103347A (ja) * 2012-11-22 2014-06-05 Sharp Corp 受光素子
JP2014056259A (ja) * 2013-11-05 2014-03-27 Ricoh Imaging Co Ltd 焦点検出装置
JP2014078011A (ja) * 2013-11-05 2014-05-01 Ricoh Imaging Co Ltd 焦点検出装置
JP2015162580A (ja) * 2014-02-27 2015-09-07 ルネサスエレクトロニクス株式会社 半導体装置およびその製造方法、ならびに半導体装置の制御方法
US9894293B2 (en) 2014-02-27 2018-02-13 Renesas Electronics Corporation Semiconductor device, method of manufacturing same, and method of controlling semiconductor device

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