JPH0289368A - 固体撮像装置 - Google Patents
固体撮像装置Info
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- JPH0289368A JPH0289368A JP63241778A JP24177888A JPH0289368A JP H0289368 A JPH0289368 A JP H0289368A JP 63241778 A JP63241778 A JP 63241778A JP 24177888 A JP24177888 A JP 24177888A JP H0289368 A JPH0289368 A JP H0289368A
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- substrate
- solid
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- photoelectric
- switching transistor
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Links
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Landscapes
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は光電変換素子からの信号を画素毎に増幅して出
力する構造の固体撮像装置に関し、特にその３次元化を
図った固体撮像装置に関する。
力する構造の固体撮像装置に関し、特にその３次元化を
図った固体撮像装置に関する。
［発明の概要〕
本発明は、光電変換素子からの信号を画素毎に増幅して
出力する構造の固体撮像装置において、充電変換を行う
基板と電気信号を選択するための基板とを別個に形成し
た後、これら各基板を重ねて形成する構造にすることに
より、高感度化や高解像度化等を実現するものである。
出力する構造の固体撮像装置において、充電変換を行う
基板と電気信号を選択するための基板とを別個に形成し
た後、これら各基板を重ねて形成する構造にすることに
より、高感度化や高解像度化等を実現するものである。
最近の撮像技術においては、光電荷信号を低雑音で増幅
して、高感度化や高Ｓ／Ｎ化を図ろうとする技術が検討
されており、例えば「テレビジョン学会誌Ｊ、１９８８
年８月号、７８７頁〜７９３頁（Ｖｏｌ。
して、高感度化や高Ｓ／Ｎ化を図ろうとする技術が検討
されており、例えば「テレビジョン学会誌Ｊ、１９８８
年８月号、７８７頁〜７９３頁（Ｖｏｌ。
４２、社団法人テレビジョン学会発行）に記載されるよ
うに、その１つに画素の中に増幅回路を入れたＡＭ Ｉ
（Ａｍｐｌｉｆｉｅｄ ＭＯＳ Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅ
ｎｔ Ｉｍａｇｅｒ）等の画素内で信号を増幅し、これ
を走査して取り出す装置が知られている。
うに、その１つに画素の中に増幅回路を入れたＡＭ Ｉ
（Ａｍｐｌｉｆｉｅｄ ＭＯＳ Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅ
ｎｔ Ｉｍａｇｅｒ）等の画素内で信号を増幅し、これ
を走査して取り出す装置が知られている。
このような増幅型固体撮像素子を用いることで、小さな
面積で大きなダイナツクレンジを得ることが可能となる
。
面積で大きなダイナツクレンジを得ることが可能となる
。
しかしながら、増幅型とするためには、例えばその単位
画素を１つのフォトダイオードと３つのＭＯＳ）ランジ
スタで構成する必要があり、高密度に配置することが困
難となっている。
画素を１つのフォトダイオードと３つのＭＯＳ）ランジ
スタで構成する必要があり、高密度に配置することが困
難となっている。
そこで、本発明は高感度化を図ると共にその高密度化も
１テうような固体；心像装置の提供を目的とする。
１テうような固体；心像装置の提供を目的とする。
（課題を解決するための手段〕
上述の目的を達成するために、本発明の固体撮像装置は
、光電変換素子の一方の領域から延在するゲート電極を
層間絶縁膜中に形成し、且つそのゲート電極により増幅
された信号を取り出す取り出し部とからなる光電変１０
Ｍ板を有し、その光電変換基板上に、上記取り出し部
からの信号を選択するスイッチングトランジスタを形成
した選択用基板を形成したことを特徴とする。
、光電変換素子の一方の領域から延在するゲート電極を
層間絶縁膜中に形成し、且つそのゲート電極により増幅
された信号を取り出す取り出し部とからなる光電変１０
Ｍ板を有し、その光電変換基板上に、上記取り出し部
からの信号を選択するスイッチングトランジスタを形成
した選択用基板を形成したことを特徴とする。
ここで、上記光電変換基板における回路構成は、フォト
ダイオード等の光電変換素子に増幅用のトランジスタの
ゲート電極が接続したものとなり、その増幅した信号が
取り出し部に供給される。その回路には所要のリセット
するための素子を設けることもでき、フォトダイオード
のリセットを基板に特定の電位を与え、基板から電荷を
抜き出すように行うこともできる。また、基板の一方の
面に光電変換素子を配列させ、他方の面に取り出し部を
配列させるような構成にすることもできる。
ダイオード等の光電変換素子に増幅用のトランジスタの
ゲート電極が接続したものとなり、その増幅した信号が
取り出し部に供給される。その回路には所要のリセット
するための素子を設けることもでき、フォトダイオード
のリセットを基板に特定の電位を与え、基板から電荷を
抜き出すように行うこともできる。また、基板の一方の
面に光電変換素子を配列させ、他方の面に取り出し部を
配列させるような構成にすることもできる。
さらに、取り出し部として特に選択成長層を用いるよう
な構成でも良い、選択成長層としては、選択エピタキシ
ャル層や選択シリサイド層２選択タングステン層等の各
種材料を用いることができる。
な構成でも良い、選択成長層としては、選択エピタキシ
ャル層や選択シリサイド層２選択タングステン層等の各
種材料を用いることができる。
上記スイッチングトランジスタが形成された基板は、特
に７ｉＪ膜のものとすることができ、その場合にはスイ
ッチングトランジスタを薄膜トランジスタにすることが
できる。
に７ｉＪ膜のものとすることができ、その場合にはスイ
ッチングトランジスタを薄膜トランジスタにすることが
できる。
（作用〕
光電変換基板上に選択用基板を形成することで、素子の
構造を３次元化することが可能となる。従って、高密度
化が可能となり、高解像度化を図ることができる。また
、光電変換基板には、スイッチングトランジスタ等が設
けられず、その光電変換基板には信号の選択のための機
構が不要となり、その分だけ光電変換素子の面積等を増
大させて、高感度化を図ることができる。
構造を３次元化することが可能となる。従って、高密度
化が可能となり、高解像度化を図ることができる。また
、光電変換基板には、スイッチングトランジスタ等が設
けられず、その光電変換基板には信号の選択のための機
構が不要となり、その分だけ光電変換素子の面積等を増
大させて、高感度化を図ることができる。
（実施例〕
本発明の好適な実施例を図面を参照しながら説明する。
本実施例の固体撮像装置は、各画素毎に信号の増幅機能
を有した固体撮像装置の例である。
を有した固体撮像装置の例である。
まず、その模式的な断面構造は、第１図に模式的に示す
ように、主に光電変ＩＡ基板ｌと選択用基（反２が張り
合わされた構造とされている。
ように、主に光電変ＩＡ基板ｌと選択用基（反２が張り
合わされた構造とされている。
まず、光電変換基板１は、ｒＩ型のシリコンｙ！Ｅ阪１
１にｐ型のウェル領域１２が形成された構造を有し、そ
のｐ型のウェル領域１２の主面１２ａには、ｎ−型の不
純物領域１３．チャンネル形成領域１４．ｎ’型の不純
物領域１５．チャンネルストッパー領域１６が形成され
ている。なお、図示を省略するが、ｎ型のシリコン基板
１１の裏面１１ａには遮光膜が形成される。上記ｒ１−
型の不純物領域１３はｐ型のウェル領域１２とｐｎ接合
を形成し、フォトダイオードの一部として機能する。
１にｐ型のウェル領域１２が形成された構造を有し、そ
のｐ型のウェル領域１２の主面１２ａには、ｎ−型の不
純物領域１３．チャンネル形成領域１４．ｎ’型の不純
物領域１５．チャンネルストッパー領域１６が形成され
ている。なお、図示を省略するが、ｎ型のシリコン基板
１１の裏面１１ａには遮光膜が形成される。上記ｒ１−
型の不純物領域１３はｐ型のウェル領域１２とｐｎ接合
を形成し、フォトダイオードの一部として機能する。
チャンネル形成領域１４は、増幅用トランジスタのチャ
ンネルとなる領域であり、第２図に示すように、ｎ゛型
の不純物領域１５と電圧Ｖａａが供給されるｎ゛型の不
純′＋！Ａ領域１９の間に延在される。
ンネルとなる領域であり、第２図に示すように、ｎ゛型
の不純物領域１５と電圧Ｖａａが供給されるｎ゛型の不
純′＋！Ａ領域１９の間に延在される。
チャンネルストンパー領域１６は各画素間の分離を行う
ための領域である。上記ｎ−型の不純物領域１３の表面
からは、シリコン酸化膜等の層間絶縁膜１７中にゲート
電極１８が取り出されている。
ための領域である。上記ｎ−型の不純物領域１３の表面
からは、シリコン酸化膜等の層間絶縁膜１７中にゲート
電極１８が取り出されている。
このゲート電極１８は上記チャンネル形成領域１４に！
ｆ！！縁膜を介して臨み、増幅用トランジスタのゲート
として機能する。従って、フォトダイオードに光が入射
することで、ゲート電極１８の電位が高くなり、チャン
ネル形成領域１４にチャンネルが形成され、上記ｎ゛型
の不純物領域１９と上記ｎ゛型の不純物領域１５の間が
導通ずる。そのｎ°型の不純物領域１５の表面には層間
絶縁膜！７を開口してコンタクトホール２１が形成され
、そのコンタクトホール シリサイド石からなる選択成長層２０が形成されている
。この選択成長層２０は選択用基板２と光電変換基板ｌ
の間の界面１ａまで選択成長により形成され、増幅され
た信号の取り出し部取り出し部として機能する。
ｆ！！縁膜を介して臨み、増幅用トランジスタのゲート
として機能する。従って、フォトダイオードに光が入射
することで、ゲート電極１８の電位が高くなり、チャン
ネル形成領域１４にチャンネルが形成され、上記ｎ゛型
の不純物領域１９と上記ｎ゛型の不純物領域１５の間が
導通ずる。そのｎ°型の不純物領域１５の表面には層間
絶縁膜！７を開口してコンタクトホール２１が形成され
、そのコンタクトホール シリサイド石からなる選択成長層２０が形成されている
。この選択成長層２０は選択用基板２と光電変換基板ｌ
の間の界面１ａまで選択成長により形成され、増幅され
た信号の取り出し部取り出し部として機能する。
このような光電変換基板ｌと選択用基板２の間の界面１
ａは極めて平坦な面とされる。そして、上記選択用基板
２は、その界面１ａで張り合わされている。この選択用
基板２の界面ｌａ上にはシリコン薄膜が形成され、一部
がスイッチングトランジスタ（Ｙ選択トランジスタ）の
活性領域として機能する。すなわち、上記選択成長層２
０に接続Ｖる領域にｎ°型の半導体領域２２が形成され
、このｎ゛型の半導体領域２２と隣接してｐ型の半導体
領域２３が設けられる。このｐ型の半導体領域２３の上
部には絶縁膜２４を介してゲート電極２５が形成される
。そのｐ型の半導体領域２３を間に挟んでｎ°型の半導
体領域２２と対向するようにｎ゛型の半導体領域２６が
形成される。これらｎ゛型の半導体領域２２．２６は素
子分離のためのＰ゛型の半導体領域２７に囲まれる。そ
して、これらの各半導体領域２２，２３，２６．２７の
上部には絶縁膜２８が形成され、その絶縁膜２８の上部
には上記ゲート電極２５と接続するアルミ配線層２９が
形成される。このアルミ配線層２９はＹ選択用の信号Φ
Ｙをゲート電極２５に伝え、選択用基板２では、その信
号ΦＹに基づいて薄膜トランジスタからなるスイッチン
グトランジスタが作動することになる。
ａは極めて平坦な面とされる。そして、上記選択用基板
２は、その界面１ａで張り合わされている。この選択用
基板２の界面ｌａ上にはシリコン薄膜が形成され、一部
がスイッチングトランジスタ（Ｙ選択トランジスタ）の
活性領域として機能する。すなわち、上記選択成長層２
０に接続Ｖる領域にｎ°型の半導体領域２２が形成され
、このｎ゛型の半導体領域２２と隣接してｐ型の半導体
領域２３が設けられる。このｐ型の半導体領域２３の上
部には絶縁膜２４を介してゲート電極２５が形成される
。そのｐ型の半導体領域２３を間に挟んでｎ°型の半導
体領域２２と対向するようにｎ゛型の半導体領域２６が
形成される。これらｎ゛型の半導体領域２２．２６は素
子分離のためのＰ゛型の半導体領域２７に囲まれる。そ
して、これらの各半導体領域２２，２３，２６．２７の
上部には絶縁膜２８が形成され、その絶縁膜２８の上部
には上記ゲート電極２５と接続するアルミ配線層２９が
形成される。このアルミ配線層２９はＹ選択用の信号Φ
Ｙをゲート電極２５に伝え、選択用基板２では、その信
号ΦＹに基づいて薄膜トランジスタからなるスイッチン
グトランジスタが作動することになる。
おおむね上述の如き構成を有する固体撮像装置の各画素
の回路を第３図に示す。１つの画素は１つのフォトダイ
オード３１と２つのＭＯＳトランジスタ３２．３３とか
らなり、ＭＯＳトランジスタ３２は信号の増幅用に用い
られ、ＭＯＳ）ランジスタ３３は画素の選択用に用いら
れる。第１図の対応する部分については、フォトダ・イ
オード３１の一端が上記ｎ゛型の不純物領域１３となり
、これがＭＯＳ）ランジスタ３２のゲートとなるゲート
電１順１８に接続する。２つのＭＯＳトランジスタ３２
．３３の接続点３４は、第１図の選択成長層２０が該当
し、ＭＯＳトランジスタ３３のゲートは上記ゲートｉ極
２５が対応する。」−記ｎ゛型の半導体領域２６がＸ選
択のために用いられる。
の回路を第３図に示す。１つの画素は１つのフォトダイ
オード３１と２つのＭＯＳトランジスタ３２．３３とか
らなり、ＭＯＳトランジスタ３２は信号の増幅用に用い
られ、ＭＯＳ）ランジスタ３３は画素の選択用に用いら
れる。第１図の対応する部分については、フォトダ・イ
オード３１の一端が上記ｎ゛型の不純物領域１３となり
、これがＭＯＳ）ランジスタ３２のゲートとなるゲート
電１順１８に接続する。２つのＭＯＳトランジスタ３２
．３３の接続点３４は、第１図の選択成長層２０が該当
し、ＭＯＳトランジスタ３３のゲートは上記ゲートｉ極
２５が対応する。」−記ｎ゛型の半導体領域２６がＸ選
択のために用いられる。
ここで、本実施例の固体撮像装置が選択用基板２と光電
変換基板１の張り合わせからなるために、上記〜１０Ｓ
トランジスタ３２．３３は、基板の主面に垂直な方向に
重なって配せられることになる。
変換基板１の張り合わせからなるために、上記〜１０Ｓ
トランジスタ３２．３３は、基板の主面に垂直な方向に
重なって配せられることになる。
このため各画素の面積をそれほど大きく採ることなく増
幅型の素子構成にすることができ、高感度化を図ると同
時に、高密度化，高解像度化を図ることができる。また
、本実施例の固体撮像装置では、画素の回路にリセット
用の素子が設けられないが、フォトダイオード３１のす
七ノドは、ｐ型のウェル領域１２やｎ型のシリコン基１
ｆｉ１１等に所要の電位を与え、電荷を基板側へ引き出
すことで行うことができる。このためリセット用の素子
が設けられない分だけ、素子の面積を有効に用いること
ができ、高密度化．高解像度化を図ることができる。
幅型の素子構成にすることができ、高感度化を図ると同
時に、高密度化，高解像度化を図ることができる。また
、本実施例の固体撮像装置では、画素の回路にリセット
用の素子が設けられないが、フォトダイオード３１のす
七ノドは、ｐ型のウェル領域１２やｎ型のシリコン基１
ｆｉ１１等に所要の電位を与え、電荷を基板側へ引き出
すことで行うことができる。このためリセット用の素子
が設けられない分だけ、素子の面積を有効に用いること
ができ、高密度化．高解像度化を図ることができる。
このような固体撮像装置の製逍方法について節単に説明
すれば、フォトダイオードと増幅用トランジスタを有し
た光電変ＩＡ基板１を形成し、その界面１ａを十分に平
坦化する。また、この時ス沢的な成長方法によって、取
り出し部としての選択成長層２０を形成する。十分な平
１！ｌ！化を図った後、シリコン薄膜を有した選択用基
板２を玉り合わせる。この選択用基板２は、通常のウェ
ハをグラ・インディング、ラシピング，ポリッシング、
等を施したようなものであっても良い。そして、その選
択用）ｉ：仮２にスイッチングトランジスタ等を作るこ
とで、スイッチング（・ランジスクはＳＯ［構造となり
、固体ｔｉ像装置の画素の選択用の回路の部分が製造さ
れることになる。
すれば、フォトダイオードと増幅用トランジスタを有し
た光電変ＩＡ基板１を形成し、その界面１ａを十分に平
坦化する。また、この時ス沢的な成長方法によって、取
り出し部としての選択成長層２０を形成する。十分な平
１！ｌ！化を図った後、シリコン薄膜を有した選択用基
板２を玉り合わせる。この選択用基板２は、通常のウェ
ハをグラ・インディング、ラシピング，ポリッシング、
等を施したようなものであっても良い。そして、その選
択用）ｉ：仮２にスイッチングトランジスタ等を作るこ
とで、スイッチング（・ランジスクはＳＯ［構造となり
、固体ｔｉ像装置の画素の選択用の回路の部分が製造さ
れることになる。
本発明の固体撮像装置は、光電変換基板−トに選沢用益
板を形成するため、素子の構造を３次元化することがで
き、従って、高密度化、高感度化。
板を形成するため、素子の構造を３次元化することがで
き、従って、高密度化、高感度化。
高解像度化を図ることができる。また、実施例に説明し
たように、２つのＭＯＳＬランジスタで画素の回路を構
成することもでき、撮像素子の特性向上を図ることがで
きる。
たように、２つのＭＯＳＬランジスタで画素の回路を構
成することもでき、撮像素子の特性向上を図ることがで
きる。
第１図は本発明の固体ｉｉ像装置の一例の模式的な断面
図、第２図はその一例の模式的な平面図、第３図はその
一例の画素の回路構成を示す回路図である。 ｌ・・・光電変換基板 ２・・・選択用基板 特許出願人 ソニー株式会社 代理人弁理士 小池 晃（１山２名）
図、第２図はその一例の模式的な平面図、第３図はその
一例の画素の回路構成を示す回路図である。 ｌ・・・光電変換基板 ２・・・選択用基板 特許出願人 ソニー株式会社 代理人弁理士 小池 晃（１山２名）
Claims (1)
- 光電変換素子の一方の領域から延在するゲート電極を
層間絶縁膜中に形成し、且つそのゲート電極により増幅
された信号を取り出す取り出し部を有する光電変換基板
上に、上記取り出し部からの信号を選択するスイッチン
グトランジスタを形成した選択用基板を形成してなる固
体撮像装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63241778A JPH0289368A (ja) | 1988-09-27 | 1988-09-27 | 固体撮像装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63241778A JPH0289368A (ja) | 1988-09-27 | 1988-09-27 | 固体撮像装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0289368A true JPH0289368A (ja) | 1990-03-29 |
Family
ID=17079380
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63241778A Pending JPH0289368A (ja) | 1988-09-27 | 1988-09-27 | 固体撮像装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0289368A (ja) |
Cited By (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JP2002246580A (ja) * | 2001-02-16 | 2002-08-30 | Sharp Corp | イメージセンサおよびその製造方法 |
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