JP5557795B2 - 固体撮像素子及び撮像装置 - Google Patents
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Description
101 画素
10 電荷蓄積部
11 第一の電荷蓄積領域
12 分離/接続領域
13 第二の電荷蓄積領域
21 画素電極
22 光電変換層
23 対向電極
30 半導体基板
31 リセットトランジスタ
32 出力トランジスタ
Claims (12)
- 半導体基板上方に形成された光電変換部と、前記光電変換部で発生した電荷に応じた信号を読みだす前記半導体基板に形成されたMOS型の信号読出し回路とを含む画素がアレイ状に配置された固体撮像素子であって、
前記光電変換部は、前記半導体基板上方に形成され前記画素毎に分割される画素電極と、前記画素電極上方に形成される対向電極と、前記画素電極と前記対向電極との間に形成される光電変換層とを含み、
前記光電変換層で発生した電荷のうちの正孔が前記画素電極に移動するよう、前記信号読出し回路の電源電圧よりも高いバイアス電圧が前記対向電極には印加され、
前記信号読出し回路は、前記半導体基板内に形成され前記画素電極に移動した正孔が蓄積される電荷蓄積部と、前記電荷蓄積部の電位に応じた信号を出力する出力トランジスタと、前記電荷蓄積部の電位を所定のリセット電位にリセットするためのリセットトランジスタとを含み、
前記電荷蓄積部は、前記画素電極と電気的に接続されるn型不純物領域からなる第一の電荷蓄積領域と、前記第一の電荷蓄積領域の隣に離間して形成されるn型不純物領域からなる第二の電荷蓄積領域と、前記第一の電荷蓄積領域と前記第二の電荷蓄積領域とを、断面ポテンシャルにおいて所定の電位よりも高い電位においては電気的に分離し、前記所定の電位以下の電位においては電気的に接続する分離/接続領域とにより構成され、前記画素電極に移動する正孔の量が所定量までは前記第一の電荷蓄積領域、前記第二の電荷蓄積領域、及び前記分離/接続領域の各々に前記画素電極から移動する正孔を蓄積し、前記画素電極に移動する正孔の量が前記所定量を越えてからは前記第一の電荷蓄積領域のみに前記画素電極から移動する正孔を蓄積するものであり、
前記出力トランジスタは、前記第二の電荷蓄積領域の電位に応じた信号を出力するものである固体撮像素子。 - 請求項1記載の固体撮像素子であって、
前記所定の電位は前記リセット電位よりも高い固体撮像素子。 - 半導体基板上方に形成された光電変換部と、前記光電変換部で発生した電荷に応じた信号を読みだす前記半導体基板に形成されたMOS型の信号読出し回路とを含む画素がアレイ状に配置された固体撮像素子であって、
前記光電変換部は、前記半導体基板上方に形成され前記画素毎に分割される画素電極と、前記画素電極上方に形成される対向電極と、前記画素電極と前記対向電極との間に形成される光電変換層とを含み、
前記光電変換層で発生した電荷のうちの電子が前記画素電極に移動するよう、前記信号読出し回路の基準電圧よりも低いバイアス電圧が前記対向電極には印加され、
前記信号読出し回路は、前記半導体基板内に形成され前記画素電極に移動した電子が蓄積される電荷蓄積部と、前記電荷蓄積部の電位に応じた信号を出力する出力トランジスタと、前記電荷蓄積部の電位を所定のリセット電位にリセットするためのリセットトランジスタとを含み、
前記電荷蓄積部は、前記画素電極と電気的に接続されるp型不純物領域からなる第一の電荷蓄積領域と、前記第一の電荷蓄積領域の隣に離間して形成されるp型不純物領域からなる第二の電荷蓄積領域と、前記第一の電荷蓄積領域と前記第二の電荷蓄積領域とを、断面ポテンシャルにおいて所定の電位よりも低い電位においては電気的に分離し、前記所定の電位以上の電位においては電気的に接続する分離/接続領域とにより構成され、前記画素電極に移動する電子の量が所定量までは前記第一の電荷蓄積領域、前記第二の電荷蓄積領域、及び前記分離/接続領域の各々に前記画素電極から移動する電子を蓄積し、前記画素電極に移動する電子の量が前記所定量を越えてからは前記第一の電荷蓄積領域のみに前記画素電極から移動する電子を蓄積するものであり、
前記出力トランジスタは、前記第二の電荷蓄積領域の電位に応じた信号を出力するものである固体撮像素子。 - 請求項3記載の固体撮像素子であって、
前記所定の電位は前記リセット電位よりも低い固体撮像素子。 - 請求項1又は2記載の固体撮像素子であって、
前記分離/接続領域は、前記第一の電荷蓄積領域と前記第二の電荷蓄積領域の間の前記半導体基板上方に形成された、固定電圧が印加されるゲート電極によって形成される固体撮像素子。 - 請求項3又は4記載の固体撮像素子であって、
前記分離/接続領域は、前記第一の電荷蓄積領域と前記第二の電荷蓄積領域の間の前記半導体基板上方に形成された、固定電圧が印加されるゲート電極によって形成される固体撮像素子。 - 請求項5記載の固体撮像素子であって、
前記固定電圧は、前記電源電圧である固体撮像素子。 - 請求項6記載の固体撮像素子であって、
前記固定電圧は、前記基準電圧である固体撮像素子。 - 請求項1〜8のいずれか1項記載の固体撮像素子であって、
前記分離/接続領域は、前記半導体基板内の前記第一の電荷蓄積領域と前記第二の電荷蓄積領域との間に形成された不純物領域により構成される固体撮像素子。 - 請求項9記載の固体撮像素子であって、
前記不純物領域は、前記第一の電荷蓄積領域及び前記第二の電荷蓄積領域の各々と同一導電型であり、
前記不純物領域の不純物濃度は、前記第一の電荷蓄積領域及び前記第二の電荷蓄積領域の各々よりも低い固体撮像素子。 - 請求項10記載の固体撮像素子であって、
前記不純物領域の表面に、前記不純物領域と逆導電型の別の不純物領域を備える固体撮像素子。 - 請求項1〜11のいずれか1項記載の固体撮像素子を備える撮像装置。
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