JP5709944B2 - 固体撮像装置 - Google Patents
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Description
電子シャッタ機能のために、画素内には、光電変換を行う光電変換部とは別に、光電変換された電荷をある程度の時間保持しておく電荷保持部が設けられている。
図1は本実施形態の固体撮像装置の画素回路図の例である。
図4は本実施形態の固体撮像装置の断面図である。平面レイアウトは、図2のレイアウトを用いることができる。図3と同様の機能を有する部分には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
102 電荷保持部
103 電荷電圧変換部
104 第1の転送部
105 第2の転送部
303,304、407 遮光部
Claims (9)
- 光電変換部と、
前記光電変換部で生じた信号電荷を保持可能な第1導電型の半導体領域と、該半導体領域上に絶縁膜を介して配された制御電極とを含み、前記信号電荷を保持可能な電荷保持部と、
第1導電型のフローティングディフュージョン領域と、
前記第1導電型の半導体領域と前記フローティングディフュージョン領域との導通を制御する転送部と、
前記光電変換部をソースとし、前記光電変換部の電荷を排出するオーバーフロードレインMOSトランジスタと、
を含む画素が二次元状に複数配され、
前記複数の画素は、
第1の画素と、
前記第1の画素と第1の方向において隣接して配置される第2の画素と、
前記第1の画素と前記第1の方向に直交する第2の方向において隣接して配置される第3の画素とを含み、
同一画素において、
前記第1導電型の半導体領域は前記光電変換部に対して第1の方向に配置され、前記フローティングディフュージョン領域は前記第1導電型の半導体領域に対して、前記第2の方向に前記転送部を介して配置されており、
前記第1の画素の前記フローティングディフュージョン領域は、前記第1の画素の前記電荷保持部と、前記第3の画素の前記電荷保持部との間の領域に配置され、前記第1の画素の前記オーバーフロードレインMOSトランジスタのドレインは、前記第1の画素の前記光電変換部と、前記第3の画素の前記光電変換部との間の領域に配置され、
前記第1の画素の前記第1導電型の半導体領域は、前記第1の画素の前記光電変換部と前記第2の画素の前記光電変換部との間の領域に配置され、
前記第1の画素の前記電荷保持部は遮光部で覆われており、前記遮光部は、前記第1の画素の前記光電変換部及び前記第2の画素の前記光電変換部の一部の上部まで延在して配置され、
前記第1の画素の前記第1導電型の半導体領域と前記第2の画素の前記光電変換部との間に、絶縁体を含んで構成される素子分離領域が配されており、
前記遮光部は、前記第1の画素に含まれる前記光電変換部の上面から、前記素子分離領域の絶縁体により形成される段差に沿って且つ前記段差を乗り越えて、前記第2の画素の前記光電変換部の上面まで延在していることを特徴とする固体撮像装置。 - 前記オーバーフロードレインMOSトランジスタを導通状態から非導通状態とすることで、前記光電変換部における露光期間を開始することを特徴とする請求項1に記載の固体撮像装置。
- 前記露光期間終了後は、前記オーバーフロードレインMOSトランジスタを導通させ、前記光電変換部と前記オーバーフロードレインMOSトランジスタのドレインとの間の電荷の経路のポテンシャルを、前記光電変換部と前記電荷保持部との間の電荷の経路のポテンシャルよりも低い状態とすることを特徴とする請求項2に記載の固体撮像装置。
- 前記複数の光電変換部の電荷を同時に読み出すことで、グローバル電子シャッタ動作を行なうことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の固体撮像装置。
- 前記第1導電型の半導体領域の不純物濃度は、前記オーバーフロードレインMOSトランジスタのドレインの不純物濃度よりも低いことを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の固体撮像装置。
- 前記第1導電型の半導体領域及び前記ドレインは、第2導電型の半導体領域とPN接合を形成しており、前記第1導電型の半導体領域から伸びる空乏層の幅が、前記フローティングディフュージョン領域から伸びる空乏層の幅よりも小さいことを特徴とする請求項5に記載の固体撮像装置。
- 前記画素は、増幅部を有しており、前記フローティングディフュージョン領域と、前記増幅部とが電気的に接続されていることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の固体撮像装置。
- 前記画素は、前記フローティングディフュージョン領域の電位をリセットする、リセットトランジスタを有することを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載の固体撮像装置。
- 前記光電変換部の露光期間において、前記光電変換部で生じた電荷を前記電荷保持部に転送して蓄積することを特徴とする請求項1〜8のいずれか1項に記載の固体撮像装置。
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