JP2009296016A - 固体撮像素子 - Google Patents
固体撮像素子 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2009296016A JP2009296016A JP2009217465A JP2009217465A JP2009296016A JP 2009296016 A JP2009296016 A JP 2009296016A JP 2009217465 A JP2009217465 A JP 2009217465A JP 2009217465 A JP2009217465 A JP 2009217465A JP 2009296016 A JP2009296016 A JP 2009296016A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- photoelectric conversion
- transistor
- conversion unit
- solid
- imaging device
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
Abstract
【解決手段】複数の画素セルを行方向または列方向に並べた固体撮像素子において、各画素セルは、光電変換部と、転送トランジスタと、フローティングディフュージョン部と、ソースフォロアトランジスタと、選択トランジスタと、リセットトランジスタとを備える。ここで、ある1つの光電変換部につながり、リセットトランジスタ、ソースフォロアトランジスタ及びスイッチトランジスタを形成する拡散領域が、その光電変換部に隣接した光電変換部の近傍に形成され、また、上記の転送トランジスタ、リセットトランジスタ、ソースフォロアトランジスタ及び選択トランジスタが互いに並行に配置される。
【選択図】図2
Description
以下に、画素ピッチをたとえば4μm程度に縮小したレイアウトを備える固体撮像素子を説明する。図2〜5は、図1に示した固体撮像回路を実現するための実施の形態1の固体撮像素子のレイアウト構造を示している。図2において、固体撮像素子の中の4つの隣り合う画素における各構成要素が示される。各画素は、光電変換部(フォトダイオード)1、転送トランジスタ2、ソースフォロアトランジスタ3、リセットトランジスタ4、選択トランジスタ5及びフローティングディフュージョン部6を形成する。図2に示すレイアウト構造において、ウェハにポリゲート、拡散領域及びコンタクトが形成されている。1つの光電変換部1につながり、リセットトランジスタ4、ソースフォロアトランジスタ3及び選択(スイッチ)トランジスタ5を形成する拡散領域が、1つの光電変換部1に隣接した別の光電変換部1の近傍に配置される。また、上記の転送トランジスタ2、リセットトランジスタ4、ソースフォロアトランジスタ3、選択トランジスタ5がすべて互いに並行に配置されている。すなわち、これらのトランジスタ2〜5のポリゲートは、ほぼ長方形の形状で形成されるが、その長手方向が平行である。さらに、フローティングディフュージョン部6の面積を小さくするために、光電変換部1の、図における上辺において、拡散領域を、転送トランジスタ2の下部より右斜め下方向に曲げて配置して、3種類のトランジスタ3〜5は隣の光電変換部1の下側に位置される。
4*Smin+4*Lmin
となる。一方、特開平11−195776号公報の図11に記載された従来の画素レイアウト構成においては、ポリゲート間に許容されている最小間隔をSmin、トランジスタを形成するゲート長の最小値をLmin、ゲート幅の最小値をWmin、拡散領域からのゲート拡張長の最小値をWEXTminとすると、画素ピッチ縮小の限界値は、
4*Smin+3*Lmin+Wmin+2*WEXTmin
となる。第1の実施の形態のレイアウト構成と従来例との差を求めると、画素ピッチ縮小の限界値は、
Wmin+2*WEXTmin−Lmin
となる。一般的なCMOS微細化プロセスにおいては、
Wmin+2*WEXTmin>>Lmin
が成り立つので、上述の差(Wmin+2*WEXTmin)だけ画素ピッチ縮小が実現される。
フローティングディフュージョン部では、信号電荷が電圧に変換されるが、変換の際、フローティングディフュージョンの寄生容量が小さいほど、単位信号電荷量に対する電圧変化量が大きく、センサの感度が高くなる。このため、一般にフローティングディフュージョン部の容量は小さくなるように設計する。しかし、画素ピッチが縮小するに従ってトランジスタのゲート幅が小さくなり、トランジスタの周辺効果が大きくなり、実効的なチャネル幅が小さくなる傾向がある。従って、フローティングディフュージョン部の容量が小さくできても、電荷転送効率が悪いと転送残りによるノイズが発生し、結果としてセンサのS/N比を低下させる可能性がある。
図8は、図1に示す固体撮像素子の回路構成を実現する実施の形態1のレイアウト(図2)で、A−A’方向に切ったときの断面を示す。撮像の際は、光電変換部(フォトダイオード)1のリセット動作において、転送トランジスタ2とリセットトランジスタ4をオン状態にして光電変換部1の電荷をフローティングディフュージョン部6側に引き抜き、光電変換部1を完全空乏化(電荷が存在しない状態)する。その後、転送トランジスタ2とリセットトランジスタ4をオフ状態にして、光電変換部1をフロート状態として入射光を光電変換して電荷を蓄積する。一定の蓄積時間が経過した後、光電変換部1に蓄積された電荷をフローティングディフュージョン部6に転送し、その電位変化を読み出すことにより画像信号を得る。
固体撮像素子において、光電変換部で光電変換され、蓄積期間中に蓄積された信号電荷を、転送トランジスタを通してフローティングディフュージョン部ヘ転送する電荷転送を行う。完全電荷転送を実現するために、転送トランジスタと光電変換部との間に転送チャネルを形成する。この転送チャネルを形成するために、光電変換部1を形成するためのイオン注入工程を、注入イオンを一定の角度で注入することが提案されていた。この方法では、転送トランジスタのゲートに対して垂直方向からイオン注入を行う。イオン注入の際に、フォトレジストで注入領域を制限するが、一定角度でイオン注入を行うため、フォトレジストの厚みによりイオン注入されない領域が発生する。
Claims (4)
- 複数の画素セルを行方向または列方向に並べた固体撮像素子であって、
各画素セルは、光信号を電気信号に変換する光電変換部と、光電変換部に蓄積された信号電荷を保持し電圧に変換して出力する転送トランジスタと、転送トランジスタにより転送された電荷を保持し電圧に変換して出力するフローティングディフュージョン部と、フローティングディフュージョン部の信号電位を増幅して外部に読み出すソースフォロアトランジスタと、信号電位を外部に読み出す画素を選択する選択トランジスタと、光電変換部をリセットするリセットトランジスタとを備え、
ある1つの光電変換部につながり、リセットトランジスタ、ソースフォロアトランジスタ及びスイッチトランジスタを形成する拡散領域が、その光電変換部に隣接した光電変換部の近傍に形成され、
上記の転送トランジスタ、リセットトランジスタ、ソースフォロアトランジスタ及び選択トランジスタが互いに並行に配置される
ことを特徴とする固体撮像素子。 - 請求項1に記載された固体撮像素子において、
フローティングディフュージョン部を1つの光電変換部とそれに隣接する光電変換部との間に配置することを特徴とする固体撮像素子。 - 請求項1に記載された固体撮像素子において、
転送トランジスタのゲート幅を、光電変換部を形成している拡散領域の幅と実質的に同じにすることを特徴とする固体撮像素子。 - 請求項1から3のいずれかに記載された固体撮像素子において、
光電変換部で電荷を蓄積する期間において、光電変換部のリセットの後にリセットトランジスタをオフ状態にした後に再びオン状態として、フローティングディフュージョン部のリセット電源に固定することを特徴とする固体撮像素子の動作方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009217465A JP2009296016A (ja) | 2009-09-18 | 2009-09-18 | 固体撮像素子 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009217465A JP2009296016A (ja) | 2009-09-18 | 2009-09-18 | 固体撮像素子 |
Related Parent Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2003027404A Division JP2004241498A (ja) | 2003-02-04 | 2003-02-04 | 固体撮像素子とその動作方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2009296016A true JP2009296016A (ja) | 2009-12-17 |
JP2009296016A5 JP2009296016A5 (ja) | 2010-04-02 |
Family
ID=41543863
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2009217465A Pending JP2009296016A (ja) | 2009-09-18 | 2009-09-18 | 固体撮像素子 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2009296016A (ja) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2018101809A (ja) * | 2018-03-12 | 2018-06-28 | 株式会社ニコン | 撮像素子、撮像素子の製造方法、及び電子機器 |
JP2021063822A (ja) * | 2012-03-09 | 2021-04-22 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 半導体装置 |
JP2021121798A (ja) * | 2010-10-07 | 2021-08-26 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 撮像装置、表示装置、電子機器 |
JP2022000665A (ja) * | 2012-03-21 | 2022-01-04 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 装置 |
WO2023074461A1 (ja) * | 2021-10-25 | 2023-05-04 | ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 | 撮像装置 |
JP7454636B2 (ja) | 2014-10-31 | 2024-03-22 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 半導体装置 |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH11195776A (ja) * | 1997-12-26 | 1999-07-21 | Canon Inc | 固体撮像装置 |
JPH11274443A (ja) * | 1998-03-19 | 1999-10-08 | Canon Inc | 固体撮像装置及びその製造方法 |
JP2000260971A (ja) * | 1999-03-09 | 2000-09-22 | Canon Inc | 撮像装置 |
JP2002043557A (ja) * | 2000-07-21 | 2002-02-08 | Mitsubishi Electric Corp | 固体撮像素子を有する半導体装置およびその製造方法 |
JP2002329855A (ja) * | 2001-05-02 | 2002-11-15 | Victor Co Of Japan Ltd | Cmosイメージセンサ |
JP2003031785A (ja) * | 2001-07-11 | 2003-01-31 | Sony Corp | X−yアドレス型固体撮像素子およびその製造方法 |
-
2009
- 2009-09-18 JP JP2009217465A patent/JP2009296016A/ja active Pending
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH11195776A (ja) * | 1997-12-26 | 1999-07-21 | Canon Inc | 固体撮像装置 |
JPH11274443A (ja) * | 1998-03-19 | 1999-10-08 | Canon Inc | 固体撮像装置及びその製造方法 |
JP2000260971A (ja) * | 1999-03-09 | 2000-09-22 | Canon Inc | 撮像装置 |
JP2002043557A (ja) * | 2000-07-21 | 2002-02-08 | Mitsubishi Electric Corp | 固体撮像素子を有する半導体装置およびその製造方法 |
JP2002329855A (ja) * | 2001-05-02 | 2002-11-15 | Victor Co Of Japan Ltd | Cmosイメージセンサ |
JP2003031785A (ja) * | 2001-07-11 | 2003-01-31 | Sony Corp | X−yアドレス型固体撮像素子およびその製造方法 |
Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2021121798A (ja) * | 2010-10-07 | 2021-08-26 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 撮像装置、表示装置、電子機器 |
JP2022008626A (ja) * | 2010-10-07 | 2022-01-13 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 撮像装置、表示装置、電子機器 |
JP7016986B2 (ja) | 2010-10-07 | 2022-02-07 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 撮像装置、表示装置、電子機器 |
JP2021063822A (ja) * | 2012-03-09 | 2021-04-22 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 半導体装置 |
JP2022000665A (ja) * | 2012-03-21 | 2022-01-04 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 装置 |
JP6999062B2 (ja) | 2012-03-21 | 2022-01-18 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 装置 |
JP7454636B2 (ja) | 2014-10-31 | 2024-03-22 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 半導体装置 |
JP2018101809A (ja) * | 2018-03-12 | 2018-06-28 | 株式会社ニコン | 撮像素子、撮像素子の製造方法、及び電子機器 |
WO2023074461A1 (ja) * | 2021-10-25 | 2023-05-04 | ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 | 撮像装置 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5292787B2 (ja) | 固体撮像装置及びカメラ | |
TWI412271B (zh) | 固態成像裝置、相機、及電子裝置 | |
JP5328224B2 (ja) | 固体撮像装置 | |
US7709869B2 (en) | Photoelectric conversion device, method of manufacturing the same, and image sensing system | |
US10332928B2 (en) | Solid-state imaging device, method for manufacturing solid-state imaging device, and electronic apparatus | |
US9466641B2 (en) | Solid-state imaging device | |
JP5995457B2 (ja) | 撮像装置、撮像システム、および撮像装置の駆動方法。 | |
JP6004665B2 (ja) | 撮像装置、および撮像システム。 | |
JP2009296574A (ja) | 固体撮像装置 | |
WO2009136655A1 (en) | Photoelectric conversion apparatus and imaging system using the same | |
JP2009253149A (ja) | 光電変換装置及びそれを用いた撮像システム | |
JP2009296016A (ja) | 固体撮像素子 | |
JP2013026264A (ja) | 固体撮像素子、固体撮像素子の製造方法、及び、電子機器 | |
JP2015130533A (ja) | 固体撮像装置及びカメラ | |
JP5531081B2 (ja) | 固体撮像装置及びカメラ | |
JP2004241498A (ja) | 固体撮像素子とその動作方法 | |
US9431456B2 (en) | Image sensor with doped transfer gate | |
JP2014216469A (ja) | 固体撮像装置 | |
JP5896776B2 (ja) | 撮像装置、撮像システム、および撮像装置の製造方法。 | |
JP5274118B2 (ja) | 固体撮像装置 | |
JP2020065050A (ja) | 撮像装置 | |
JP2010016113A (ja) | 固体撮像装置及び電子機器 | |
JP6536627B2 (ja) | 固体撮像装置及び電子機器 | |
JP5725232B2 (ja) | 固体撮像装置及びカメラ | |
JP2008016612A (ja) | 固体撮像素子 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20090918 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20090918 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20100210 |
|
A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712 Effective date: 20100514 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20120611 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20120626 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20120824 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20120918 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20121204 |