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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- Japan
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- substrate
- solid
- selecting
- photoelectric
- switching transistor
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- Pending
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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JP2006173351A (ja) * | 2004-12-15 | 2006-06-29 | Sony Corp | 裏面入射型固体撮像装置及びその製造方法 |
JP2007019540A (ja) * | 2006-09-20 | 2007-01-25 | Sharp Corp | イメージセンサ |
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JP2010045843A (ja) * | 1996-08-20 | 2010-02-25 | Thomson Licensing | 高感度イメージセンサアレイ |
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