JP3031105B2 - 電荷検出装置 - Google Patents
電荷検出装置Info
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- JP3031105B2 JP3031105B2 JP5046194A JP4619493A JP3031105B2 JP 3031105 B2 JP3031105 B2 JP 3031105B2 JP 5046194 A JP5046194 A JP 5046194A JP 4619493 A JP4619493 A JP 4619493A JP 3031105 B2 JP3031105 B2 JP 3031105B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、フローティングダイオ
ード増幅器型電荷検出装置に関し、特に初段のソースホ
ロワアンプのゲート・ドレイン間容量の低減によるフロ
ーティングダイオードの容量低減に伴なう感度向上に関
する。
ード増幅器型電荷検出装置に関し、特に初段のソースホ
ロワアンプのゲート・ドレイン間容量の低減によるフロ
ーティングダイオードの容量低減に伴なう感度向上に関
する。
【０００２】
【従来の技術】固体撮像装置、例えば電荷転送機能を利
用したＣＣＤ固体撮像装置の代表的な電荷検出装置につ
いて図面を参照しながら従来の構成および動作を説明す
る。図３はその代表的な電荷検出装置であるフローティ
ングダイオード増幅器型電荷検出装置の構成図である。
図３において、３５はｎ型基板、３１は固体撮像装置
（図示せず）からの信号電荷をこの電荷検出装置に注入
する固体撮像装置の出力ゲート電極、３２はｎ+ 領域、
３３はｎウェル領域、３４はｐウェル領域でこのｎ+ 領
域３２，ｎウェル領域３３，ｐウェル領域３４にてフロ
ーティングダイオードを形成している。３７は信号電荷
の出力動作後不用となった信号電荷をフローティングダ
イオードからリセットトランジスタのドレイン３６に排
出するリセットトランジスタのゲート電極、３８はソー
スホロワアンプである。
用したＣＣＤ固体撮像装置の代表的な電荷検出装置につ
いて図面を参照しながら従来の構成および動作を説明す
る。図３はその代表的な電荷検出装置であるフローティ
ングダイオード増幅器型電荷検出装置の構成図である。
図３において、３５はｎ型基板、３１は固体撮像装置
（図示せず）からの信号電荷をこの電荷検出装置に注入
する固体撮像装置の出力ゲート電極、３２はｎ+ 領域、
３３はｎウェル領域、３４はｐウェル領域でこのｎ+ 領
域３２，ｎウェル領域３３，ｐウェル領域３４にてフロ
ーティングダイオードを形成している。３７は信号電荷
の出力動作後不用となった信号電荷をフローティングダ
イオードからリセットトランジスタのドレイン３６に排
出するリセットトランジスタのゲート電極、３８はソー
スホロワアンプである。
【０００３】まずリセットトランジスタのゲート３７を
オンしてフローティングダイオードに蓄積されている信
号電荷を排出し、フローティングダイオードの表面電位
Ｖをリセットトランジスタのドレイン３６の電位ＶRDに
保つ。その後リセットトランジスタのゲート３７をオフ
してフローティングダイオードをフロートの状態にす
る。続いて出力ゲートを通して固体撮像装置から信号電
荷Ｑをこのフローティングダイオードの電位井戸に転送
する。この時のフローティングダイオードの表面電位の
変化がソースホロワアンプ３８を通して出力される。こ
こで出力Ｖout はソースホロワアンプの伝達コンダクタ
ンスをｇm ，ソース抵抗をＲs とすると Ｖout ＝（Ｑ／ＣFJ）・（ｇm Ｒs ／１＋ｇm Ｒs ）……（１） と書ける。ただしＣFJはフローティングダイオードの全
容量であり、フローティングダイオードの接合容量
Ｃ1 ，ｎ+ 領域３２と出力ゲート電極３１との間の容量
Ｃ2 ，ｎ+ 領域３２とリセットトランジスタのゲート電
極３７との間の容量Ｃ3 ，フローティングダイオードか
らソースホロワアンプ３８のゲート電極までの配線容量
Ｃ4 およびソースホロワアンプ３８の能動ＭＯＳトラン
ジスタのゲート・ドレイン間容量Ｃgd，ゲート・ソース
間容量Ｃgs，ゲート・バルク間容量Ｃgbからなる。すな
わち ＣFJ＝Ｃ1 ＋Ｃ2 ＋Ｃ3 ＋Ｃ4 ＋Ｃgd＋Ｃgs＋Ｃgb ……（２） である。さらにソースホロワアンプ３８でのミラー効果
を考慮すると、Ｃgsは（１−Ａ）Ｃgs（Ａはソースホロ
ワアンプ３８のゲイン。すなわちＡ＝ｇm Ｒs ／１＋ｇ
m Ｒs ）となり、Ａ≒１であるので ＣFJ≒Ｃ1 ＋Ｃ2 ＋Ｃ3 ＋Ｃ4 ＋Ｃgd＋Ｃgb ……（３） となる。
オンしてフローティングダイオードに蓄積されている信
号電荷を排出し、フローティングダイオードの表面電位
Ｖをリセットトランジスタのドレイン３６の電位ＶRDに
保つ。その後リセットトランジスタのゲート３７をオフ
してフローティングダイオードをフロートの状態にす
る。続いて出力ゲートを通して固体撮像装置から信号電
荷Ｑをこのフローティングダイオードの電位井戸に転送
する。この時のフローティングダイオードの表面電位の
変化がソースホロワアンプ３８を通して出力される。こ
こで出力Ｖout はソースホロワアンプの伝達コンダクタ
ンスをｇm ，ソース抵抗をＲs とすると Ｖout ＝（Ｑ／ＣFJ）・（ｇm Ｒs ／１＋ｇm Ｒs ）……（１） と書ける。ただしＣFJはフローティングダイオードの全
容量であり、フローティングダイオードの接合容量
Ｃ1 ，ｎ+ 領域３２と出力ゲート電極３１との間の容量
Ｃ2 ，ｎ+ 領域３２とリセットトランジスタのゲート電
極３７との間の容量Ｃ3 ，フローティングダイオードか
らソースホロワアンプ３８のゲート電極までの配線容量
Ｃ4 およびソースホロワアンプ３８の能動ＭＯＳトラン
ジスタのゲート・ドレイン間容量Ｃgd，ゲート・ソース
間容量Ｃgs，ゲート・バルク間容量Ｃgbからなる。すな
わち ＣFJ＝Ｃ1 ＋Ｃ2 ＋Ｃ3 ＋Ｃ4 ＋Ｃgd＋Ｃgs＋Ｃgb ……（２） である。さらにソースホロワアンプ３８でのミラー効果
を考慮すると、Ｃgsは（１−Ａ）Ｃgs（Ａはソースホロ
ワアンプ３８のゲイン。すなわちＡ＝ｇm Ｒs ／１＋ｇ
m Ｒs ）となり、Ａ≒１であるので ＣFJ≒Ｃ1 ＋Ｃ2 ＋Ｃ3 ＋Ｃ4 ＋Ｃgd＋Ｃgb ……（３） となる。
【０００４】さて、式（１）からわかるように一定の信
号電荷容量に対して、なるべく出力を大きくし感度を上
げるためには、ＣFJをなるべく小さくする必要がある。
またリセットトランジスタで発生するｋＴＣノイズはＣ
に比例して小さくなることが知られており、Ｓ／Ｎ向上
のためにもＣFJの低減は必要である。さらに固体撮像装
置の高画素化およびチップサイズの縮少化に伴なって、
今後ますます単位画素あたりの信号電荷量が減少するこ
とが予想されるので、ＣFJの低減は必要不可欠なものと
なっており、ＣFJの各容量に対してそれぞれ低減のため
の工夫がなされている。
号電荷容量に対して、なるべく出力を大きくし感度を上
げるためには、ＣFJをなるべく小さくする必要がある。
またリセットトランジスタで発生するｋＴＣノイズはＣ
に比例して小さくなることが知られており、Ｓ／Ｎ向上
のためにもＣFJの低減は必要である。さらに固体撮像装
置の高画素化およびチップサイズの縮少化に伴なって、
今後ますます単位画素あたりの信号電荷量が減少するこ
とが予想されるので、ＣFJの低減は必要不可欠なものと
なっており、ＣFJの各容量に対してそれぞれ低減のため
の工夫がなされている。
【０００５】例えば、Ｃ1〜Ｃ3については図４に示すよ
うに、ｎ+領域４２を配線とのコンタクトマージンの許
す限り小さくして、フローティングダイオードの接合容
量Ｃ1を低減するとともに、出力ゲート電極４１および
リセットトランジスタのゲート電極４７からなるべく離
してＣ2およびＣ3の容量を低減している。また、配線容
量Ｃ4はフローティングダイオードから初段のソースホ
ロワアンプのゲート電極までの配線長をなるべく短かく
して低減を計っている。また、Ｃgbについては、初段の
ソースホロワアンプの能動ＭＯＳトランジスタのゲート
電極サイズをなるべく小さくして低減を計っている。な
お、図４の４１〜４８は図３の３１〜３８と全く同じも
のである。
うに、ｎ+領域４２を配線とのコンタクトマージンの許
す限り小さくして、フローティングダイオードの接合容
量Ｃ1を低減するとともに、出力ゲート電極４１および
リセットトランジスタのゲート電極４７からなるべく離
してＣ2およびＣ3の容量を低減している。また、配線容
量Ｃ4はフローティングダイオードから初段のソースホ
ロワアンプのゲート電極までの配線長をなるべく短かく
して低減を計っている。また、Ｃgbについては、初段の
ソースホロワアンプの能動ＭＯＳトランジスタのゲート
電極サイズをなるべく小さくして低減を計っている。な
お、図４の４１〜４８は図３の３１〜３８と全く同じも
のである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たＣFJの各容量のうちＣ1，Ｃ2，Ｃ3，Ｃ4，Ｃgbについ
ては、現状のフローティングダイオード増幅器型電荷検
出装置においては上述のように設計ルール上で充分に低
減の工夫がなされており、これ以上低減することは難し
い。また、初段のソースホロワアンプの能動ＭＯＳトラ
ンジスタのゲート・ドレイン間容量Ｃgｄについては、
イオン注入によって形成されたドレインが、その後の熱
工程によってゲート電極下部へ拡散することによって生
じるゲート電極とドレインの重なり部分の容量が支配的
である。したがって、通常のように半導体基板表面に対
してソースホロワを構成するトランジスタのゲート電極
をマスクにしてイオン注入し、そのソース・ドレインを
形成したトランジスタの場合、Ｃgdの低減は難しい。こ
の様子を図を用いて説明する。
たＣFJの各容量のうちＣ1，Ｃ2，Ｃ3，Ｃ4，Ｃgbについ
ては、現状のフローティングダイオード増幅器型電荷検
出装置においては上述のように設計ルール上で充分に低
減の工夫がなされており、これ以上低減することは難し
い。また、初段のソースホロワアンプの能動ＭＯＳトラ
ンジスタのゲート・ドレイン間容量Ｃgｄについては、
イオン注入によって形成されたドレインが、その後の熱
工程によってゲート電極下部へ拡散することによって生
じるゲート電極とドレインの重なり部分の容量が支配的
である。したがって、通常のように半導体基板表面に対
してソースホロワを構成するトランジスタのゲート電極
をマスクにしてイオン注入し、そのソース・ドレインを
形成したトランジスタの場合、Ｃgdの低減は難しい。こ
の様子を図を用いて説明する。
【０００７】図５（ａ）は、ゲート電極５１をマスクに
して半導体基板表面に対して真上からイオン注入（矢印
で示す）してソース５３およびドレイン５４をｐウェル
領域５５上に形成した直後のＭＯＳトランジスタであ
る。通常、量産時の素子特性のばらつきを抑えるためこ
のようにゲート電極をマスクにしてイオン注入を行ない
セルフアラインにてソース・ドレインを形成する。
して半導体基板表面に対して真上からイオン注入（矢印
で示す）してソース５３およびドレイン５４をｐウェル
領域５５上に形成した直後のＭＯＳトランジスタであ
る。通常、量産時の素子特性のばらつきを抑えるためこ
のようにゲート電極をマスクにしてイオン注入を行ない
セルフアラインにてソース・ドレインを形成する。
【０００８】図５（ｂ）は、このＭＯＳトランジスタが
イオン注入後配線コンタクト形成等の熱工程によってソ
ース５３およびドレイン５４がｐウェル領域５５内部に
拡散したことを示す図である。
イオン注入後配線コンタクト形成等の熱工程によってソ
ース５３およびドレイン５４がｐウェル領域５５内部に
拡散したことを示す図である。
【０００９】この場合ゲート・ドレイン間の容量Ｃgdは
ゲート電極５１とドレイン５４のゲート電極下に拡散し
た部分との間の容量（オーバーラップ容量）Ｃgd1 とそ
れ以外の部分との間の容量Ｃgd2 からなり Ｃgd＝Ｃgd1 ＋Ｃgd2 ……（４） となる。ここで、ドレイン５４のゲート電極下への拡散
は通常１μｍ程度であり、ゲート電極の幅Ｗ（図５
（ｂ）において紙面に対して垂直方向のゲート電極の長
さ）は初段のソースホロワアンプの能動ＭＯＳトランジ
スタの場合、通常６μｍ〜１０μｍであることから、シ
リコン酸化膜５２の膜厚をｄ＝１０００オングストロー
ム、比誘電率をεr ＝４．５，真空の誘電率をε0 ＝
８．８５×１０-12 Ｆ／ｍとすると Ｃgd1 ＝εｒ・ε0 ・１μｍ×Ｗμｍ／ｄ≒４．０×Ｗ×１０-4（ｐＦ） ……（５） となって、Ｃgd1 は約０．００２４〜０．００４ｏｐＦ
となる。これは現状のＣFJの値約０．０１５PFの中で約
１６〜２７％を占めており無視できないものである。
ゲート電極５１とドレイン５４のゲート電極下に拡散し
た部分との間の容量（オーバーラップ容量）Ｃgd1 とそ
れ以外の部分との間の容量Ｃgd2 からなり Ｃgd＝Ｃgd1 ＋Ｃgd2 ……（４） となる。ここで、ドレイン５４のゲート電極下への拡散
は通常１μｍ程度であり、ゲート電極の幅Ｗ（図５
（ｂ）において紙面に対して垂直方向のゲート電極の長
さ）は初段のソースホロワアンプの能動ＭＯＳトランジ
スタの場合、通常６μｍ〜１０μｍであることから、シ
リコン酸化膜５２の膜厚をｄ＝１０００オングストロー
ム、比誘電率をεr ＝４．５，真空の誘電率をε0 ＝
８．８５×１０-12 Ｆ／ｍとすると Ｃgd1 ＝εｒ・ε0 ・１μｍ×Ｗμｍ／ｄ≒４．０×Ｗ×１０-4（ｐＦ） ……（５） となって、Ｃgd1 は約０．００２４〜０．００４ｏｐＦ
となる。これは現状のＣFJの値約０．０１５PFの中で約
１６〜２７％を占めており無視できないものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明は、半導体基板上
に形成され、電荷転送装置から注入された信号電荷を蓄
積するフローティングダイオードと、このフローティン
グダイオードに接続され、信号電荷が注入される際のフ
ローティングダイオードの表面電位の時間的変化を感知
し出力する一段以上のソースホロワアンプと、信号電荷
の出力動作後、不用となった信号電荷を外部に捨てるた
めのリセットトランジスタとを含むフローティングダイ
オード増幅器型電荷検出装置において、ソースホロワア
ンプの初段の能動ＭＯＳトランジスタのゲート電極とド
レインの間に、ゲート電極に隣接し水平方向に隙間をあ
けて単数もしくは複数個の第１の補助電極を設け、さら
にゲート電極および第１の補助電極の間にある隙間を覆
うように第2の補助電極を設け、第2の補助電極は能動Ｍ
ＯＳトランジスタのソースに接続されていることを特徴
とする。
に形成され、電荷転送装置から注入された信号電荷を蓄
積するフローティングダイオードと、このフローティン
グダイオードに接続され、信号電荷が注入される際のフ
ローティングダイオードの表面電位の時間的変化を感知
し出力する一段以上のソースホロワアンプと、信号電荷
の出力動作後、不用となった信号電荷を外部に捨てるた
めのリセットトランジスタとを含むフローティングダイ
オード増幅器型電荷検出装置において、ソースホロワア
ンプの初段の能動ＭＯＳトランジスタのゲート電極とド
レインの間に、ゲート電極に隣接し水平方向に隙間をあ
けて単数もしくは複数個の第１の補助電極を設け、さら
にゲート電極および第１の補助電極の間にある隙間を覆
うように第2の補助電極を設け、第2の補助電極は能動Ｍ
ＯＳトランジスタのソースに接続されていることを特徴
とする。
【００１１】
【実施例】次に本発明について図面を参照しながら説明
する。図１（ａ），（ｂ）は本発明の参考例の電荷検出
装置の初段のソースホロワアンプの能動ＭＯＳトランジ
スタである。なお、本発明の電荷検出装置の全体構成は
図３に示す従来例と同じである。図１（ａ）において、
１１はゲート電極、１２はシリコン酸化膜、１５はＰウ
ェル領域、１６はｎ型基板である。ソース１３およびド
レイン１４は、ゲート電極１１と形成すべきドレイン１
４がオフセットになるように補助電極１７を用い、ゲー
ト電極１１と補助電極１７のすきまをフォトレジスト１
８でおおいゲート電極１１，補助電極１７，フォトレジ
スト１８をマスクにして半導体基板表面よりリン等のｎ
型不純物をイオン注入（矢印で示す。）することにより
形成する。この際、補助電極１７はゲート電極１１と同
一の工程にて形成し、両者のすきまは１μｍ程度とす
る。
する。図１（ａ），（ｂ）は本発明の参考例の電荷検出
装置の初段のソースホロワアンプの能動ＭＯＳトランジ
スタである。なお、本発明の電荷検出装置の全体構成は
図３に示す従来例と同じである。図１（ａ）において、
１１はゲート電極、１２はシリコン酸化膜、１５はＰウ
ェル領域、１６はｎ型基板である。ソース１３およびド
レイン１４は、ゲート電極１１と形成すべきドレイン１
４がオフセットになるように補助電極１７を用い、ゲー
ト電極１１と補助電極１７のすきまをフォトレジスト１
８でおおいゲート電極１１，補助電極１７，フォトレジ
スト１８をマスクにして半導体基板表面よりリン等のｎ
型不純物をイオン注入（矢印で示す。）することにより
形成する。この際、補助電極１７はゲート電極１１と同
一の工程にて形成し、両者のすきまは１μｍ程度とす
る。
【００１２】このようにすることでＭＯＳトランジスタ
形成後の熱工程によってソースおよびドレインがＰウェ
ル領域１５に１μｍ程度拡散して（図１（ｂ）に示
す。）もゲート電極１１とドレイン１４は必ずオフセッ
トをもつことができる。また、ソース１３はゲート電極
１１に対して、またドレイン１４は補助電極１７に対し
てそれぞれセルフアラインにて形成されるため、ゲート
電極１１と補助電極１７を同一工程にて形成した場合、
ＭＯＳトランジスタのゲート長およびゲート電極１１と
ドレイン１４のオフセット量は常に一定となり量産時に
その特性がばらつくことを防ぐことができる。さらに、
補助電極１７とゲート電極１１間の間隔は１μｍ程度で
あるため、両者の間に発生する容量Ｃ5 は従来のゲート
・ドレイン間のオーバラップ容量Ｃgd1 に比べて１／１
０程度となり、本実施例の場合、ＣFJの成分にＣ5 が付
加してもＣgd1 を０にできることからＣFJ全体では約１
４〜２４％の低減になる。
形成後の熱工程によってソースおよびドレインがＰウェ
ル領域１５に１μｍ程度拡散して（図１（ｂ）に示
す。）もゲート電極１１とドレイン１４は必ずオフセッ
トをもつことができる。また、ソース１３はゲート電極
１１に対して、またドレイン１４は補助電極１７に対し
てそれぞれセルフアラインにて形成されるため、ゲート
電極１１と補助電極１７を同一工程にて形成した場合、
ＭＯＳトランジスタのゲート長およびゲート電極１１と
ドレイン１４のオフセット量は常に一定となり量産時に
その特性がばらつくことを防ぐことができる。さらに、
補助電極１７とゲート電極１１間の間隔は１μｍ程度で
あるため、両者の間に発生する容量Ｃ5 は従来のゲート
・ドレイン間のオーバラップ容量Ｃgd1 に比べて１／１
０程度となり、本実施例の場合、ＣFJの成分にＣ5 が付
加してもＣgd1 を０にできることからＣFJ全体では約１
４〜２４％の低減になる。
【００１３】なお、補助電極１７には図１（ｂ）に示す
ように、補助電極下の電位がドレインの電位より高く、
なおかつゲート電極１１との縁電界によってゲート電極
１１と補助電極１７の間のすきまの下のＰウェル領域１
５表面の電位が、常にゲート電極下の電位より高くなる
ようにバイアスＶB を印加しておく。
ように、補助電極下の電位がドレインの電位より高く、
なおかつゲート電極１１との縁電界によってゲート電極
１１と補助電極１７の間のすきまの下のＰウェル領域１
５表面の電位が、常にゲート電極下の電位より高くなる
ようにバイアスＶB を印加しておく。
【００１４】図２（ａ），（ｂ）は本発明の電荷検出装
置の実施例の初段ソースホロワアンプの能動ＭＯＳトラ
ンジスタである。この実施例の全体構成も図３に示す従
来例と同じである。図２（ａ）において、２１〜２７は
図１（ａ）における１１〜１７と同じである。本実施例
では、図１（ａ）のフォトレジスト１８に代わり、ゲー
ト電極２１，第１の補助電極２７とは別工程で形成する
第２の補助電極２９を用いてゲート電極２１と第１の補
助電極２７の間のすきまをおおい、ゲート電極２１，第
１の補助電極２７，第２の補助電極２９をマスクにして
イオン注入（矢印で示す）することにより、ソース２
３，ドレイン２４を形成する点が参考例と異なる。図２
（ｂ）はＭＯＳトランジスタ形成後の熱工程によってソ
ース２３およびドレイン２４がＰウェル領域２５に１μ
ｍ程度拡散した最終的なトランジスタを示す図である。
置の実施例の初段ソースホロワアンプの能動ＭＯＳトラ
ンジスタである。この実施例の全体構成も図３に示す従
来例と同じである。図２（ａ）において、２１〜２７は
図１（ａ）における１１〜１７と同じである。本実施例
では、図１（ａ）のフォトレジスト１８に代わり、ゲー
ト電極２１，第１の補助電極２７とは別工程で形成する
第２の補助電極２９を用いてゲート電極２１と第１の補
助電極２７の間のすきまをおおい、ゲート電極２１，第
１の補助電極２７，第２の補助電極２９をマスクにして
イオン注入（矢印で示す）することにより、ソース２
３，ドレイン２４を形成する点が参考例と異なる。図２
（ｂ）はＭＯＳトランジスタ形成後の熱工程によってソ
ース２３およびドレイン２４がＰウェル領域２５に１μ
ｍ程度拡散した最終的なトランジスタを示す図である。
【００１５】本実施例では参考例と同様にゲート電極２
１と第１の補助電極２７を同一の工程で形成し、そのす
きまは１μｍ程度とする。その効果は参考例と同じであ
る。また第１の補助電極２７には参考例と同様のバイア
スＶBを印加しておく。さらに第２の補助電極２９はソ
ース２３と接続する。このようにすればゲート電極２１
と第２の補助電極２９との間の付加容量Ｃ6 は成分的に
ゲート・ソース間容量Ｃgsと同じであるから先述のミラ
ー効果によってせいぜい１／１０〜１／２０程度の影響
しかない。
１と第１の補助電極２７を同一の工程で形成し、そのす
きまは１μｍ程度とする。その効果は参考例と同じであ
る。また第１の補助電極２７には参考例と同様のバイア
スＶBを印加しておく。さらに第２の補助電極２９はソ
ース２３と接続する。このようにすればゲート電極２１
と第２の補助電極２９との間の付加容量Ｃ6 は成分的に
ゲート・ソース間容量Ｃgsと同じであるから先述のミラ
ー効果によってせいぜい１／１０〜１／２０程度の影響
しかない。
【００１６】さて、本実施例はＣFJ低減の効果の上では
参考例と同等であるが、製造上ゲート電極および第１の
補助電極の形成工程とソース・ドレイン形成工程の相対
的な位置精度αμｍが、ゲート電極および第１の補助電
極の形成工程と第２の補助電極の形成工程の相対的な位
置精度βμｍに比べて悪い（α＞β）場合、本実施例の
方がゲート電極２１の長さを小さくできるという利点が
ある。すなわち、参考例ではソース１３をゲート電極１
１の端に合わせて形成するために、フォトレジスト１８
のゲート電極１１側の端からゲート電極１１のソース１
３側の端までの距離は上述の位置精度αμｍ以上に大き
くとる必要がある。また、ゲート電極１１のソース１３
と反対側の端までの距離も、ゲート電極１１と補助電極
１７の間のすきまを完全におおうためにαμｍ以上の値
にする必要がある。したがって、ゲート電極の長さは２
αμｍ以上となる。本実施例の場合、同様にしてゲート
電極の長さは２βμｍ以上必要であるが、α＞βである
からこちらの方がゲート電極の長さを短くでき、ＣFJ成
分のうちゲート・バルク容量Ｃgbを低減できる。
参考例と同等であるが、製造上ゲート電極および第１の
補助電極の形成工程とソース・ドレイン形成工程の相対
的な位置精度αμｍが、ゲート電極および第１の補助電
極の形成工程と第２の補助電極の形成工程の相対的な位
置精度βμｍに比べて悪い（α＞β）場合、本実施例の
方がゲート電極２１の長さを小さくできるという利点が
ある。すなわち、参考例ではソース１３をゲート電極１
１の端に合わせて形成するために、フォトレジスト１８
のゲート電極１１側の端からゲート電極１１のソース１
３側の端までの距離は上述の位置精度αμｍ以上に大き
くとる必要がある。また、ゲート電極１１のソース１３
と反対側の端までの距離も、ゲート電極１１と補助電極
１７の間のすきまを完全におおうためにαμｍ以上の値
にする必要がある。したがって、ゲート電極の長さは２
αμｍ以上となる。本実施例の場合、同様にしてゲート
電極の長さは２βμｍ以上必要であるが、α＞βである
からこちらの方がゲート電極の長さを短くでき、ＣFJ成
分のうちゲート・バルク容量Ｃgbを低減できる。
【００１７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明はフローテ
ィングダイオード増幅器型電荷検出装置において、初段
のソースホロワアンプの能動ＭＯＳトランジスタのドレ
インを、ゲート電極に隣接した単数もしくは複数個の補
助電極をマスクにして、半導体基板表面よりゲート電極
とドレインがオフセットを持つようにイオン注入するこ
とにより形成することで、フローティングダイオードの
容量ＣFJを大幅に低減できる。すなわち、前述のように
ゲート・ドレイン間のオーバラップ容量Ｃgd1 の値を現
状の約０．０１５ＰＦに対して約０．０１１〜０．０１
３ＰＦまで低減することができ、感度の向上に対して有
効であり、しかもゲート電極および補助電極をマスクに
してセルフアラインにてドレイン・ソースを形成するた
め素子特性のばらつきが少なく量産を考えた場合その効
果は大きい。
ィングダイオード増幅器型電荷検出装置において、初段
のソースホロワアンプの能動ＭＯＳトランジスタのドレ
インを、ゲート電極に隣接した単数もしくは複数個の補
助電極をマスクにして、半導体基板表面よりゲート電極
とドレインがオフセットを持つようにイオン注入するこ
とにより形成することで、フローティングダイオードの
容量ＣFJを大幅に低減できる。すなわち、前述のように
ゲート・ドレイン間のオーバラップ容量Ｃgd1 の値を現
状の約０．０１５ＰＦに対して約０．０１１〜０．０１
３ＰＦまで低減することができ、感度の向上に対して有
効であり、しかもゲート電極および補助電極をマスクに
してセルフアラインにてドレイン・ソースを形成するた
め素子特性のばらつきが少なく量産を考えた場合その効
果は大きい。
【図１】（ａ），（ｂ）は本発明の電荷検出装置の参考
例の初段のソースホロワアンプの能動ＭＯＳトランジス
タを示す断面図である。
例の初段のソースホロワアンプの能動ＭＯＳトランジス
タを示す断面図である。
【図２】（ａ），（ｂ）は本発明の電荷検出装置の実施
例の初段のソースホロワアンプの能動ＭＯＳトランジス
タを示す断面図である。
例の初段のソースホロワアンプの能動ＭＯＳトランジス
タを示す断面図である。
【図３】従来のフローティングダイオード増幅器型電荷
検出装置の断面図である。
検出装置の断面図である。
【図４】従来の他のフローティングダイオード増幅器型
電荷検出装置の断面図である。
電荷検出装置の断面図である。
【図５】（ａ），（ｂ）は従来のフローティングダイオ
ード増幅器型電荷検出装置の初段のソースホロワアンプ
の能動ＭＯＳトランジスタを示す断面図である。
ード増幅器型電荷検出装置の初段のソースホロワアンプ
の能動ＭＯＳトランジスタを示す断面図である。
１１，２１，５１ ゲート電極 １２，２２，５２ シリコン酸化膜 １３，２３，５３ ソース １４，２４，５４ ドレイン １５，２５，３４，４４，５５ Ｐウェル領域 １６，２６，３５，４５ ｎ型基板 １７ 補助電極 １８ フォトレジスト２７ 第１の補助電極 ２９ 第２の補助電極 ３１，４１ 出力ゲート電極 ３２，４２ ｎ+領域 ３３，４３ ｎウェル領域 ３６，４６ リセットトランジスタのドレイン ３７，４７ リセットトランジスタのゲート電極 ３８，４８ ソースホロワアンプ
Claims (1)
- 【請求項１】 半導体基板上に形成され、電荷転送装置
から注入された信号電荷を蓄積するフローティングダイ
オードと、前記フローティングダイオードに接続され、
前記信号電荷が注入される際の前記フローティングダイ
オードの表面電位の時間的変化を感知し出力する一段以
上のソースホロワアンプと、前記信号電荷の出力動作
後、不用となった前記信号電荷を外部に捨てるためのリ
セットトランジスタとを含むフローティングダイオード
増幅器型電荷検出装置において、前記ソースホロワアン
プの初段の能動ＭＯＳトランジスタのゲート電極とドレ
インの間に、前記ゲート電極に隣接し水平方向に隙間を
あけて単数もしくは複数個の第１の補助電極を設け、さ
らに前記ゲート電極および前記第１の補助電極の間にあ
る隙間を覆うように第2の補助電極を設け、前記第2の補
助電極は前記能動ＭＯＳトランジスタのソースに接続さ
れていることを特徴とする電荷検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5046194A JP3031105B2 (ja) | 1993-03-08 | 1993-03-08 | 電荷検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5046194A JP3031105B2 (ja) | 1993-03-08 | 1993-03-08 | 電荷検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06260513A JPH06260513A (ja) | 1994-09-16 |
| JP3031105B2 true JP3031105B2 (ja) | 2000-04-10 |
Family
ID=12740262
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5046194A Expired - Lifetime JP3031105B2 (ja) | 1993-03-08 | 1993-03-08 | 電荷検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3031105B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CA2842582C (en) * | 2011-07-21 | 2016-07-12 | Teikoku Seiyaku Co., Ltd. | Water-based plaster |
| JP5955005B2 (ja) * | 2012-01-31 | 2016-07-20 | キヤノン株式会社 | 固体撮像装置、及び固体撮像装置の製造方法 |
-
1993
- 1993-03-08 JP JP5046194A patent/JP3031105B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06260513A (ja) | 1994-09-16 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20000111 |