JPH0590564A - Signal charge detector - Google Patents
Signal charge detectorInfo
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- JPH0590564A JPH0590564A JP3247336A JP24733691A JPH0590564A JP H0590564 A JPH0590564 A JP H0590564A JP 3247336 A JP3247336 A JP 3247336A JP 24733691 A JP24733691 A JP 24733691A JP H0590564 A JPH0590564 A JP H0590564A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、ＣＣＤ型の固体撮像素
子に使用される信号電荷検出器に係わり、特にフローテ
ィングディフュージョン型の信号電荷検出器に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a signal charge detector used in a CCD type solid-state image pickup device, and more particularly to a floating diffusion type signal charge detector.
【０００２】[0002]
【従来の技術】近年、被写体を撮像して画像信号を得る
ものとして、ＣＣＤ型の固体撮像素子が用いられてい
る。ＣＣＤ型の固体撮像素子において信号電荷を検出す
るには、一般に、図６に示すようなフローティングディ
フュージョン型の信号電荷検出器が使用されている。2. Description of the Related Art In recent years, a CCD type solid-state image pickup device has been used as an image pickup device for obtaining an image signal of a subject. A floating diffusion type signal charge detector as shown in FIG. 6 is generally used to detect a signal charge in a CCD type solid-state imaging device.
【０００３】図６において、ＣＣＤチャネル９を転送さ
れてきた信号電荷は、最終転送ゲート２，最終出力ゲー
ト３下を通って浮遊拡散層１２に転送され、浮遊拡散層
１２の電位を変動させる。この電位変化は、配線６を通
して出力回路へと伝達され、信号電位の変化として検出
される。なお、信号電荷を検出したのちにリセットゲー
ト５をＯＮすることで、信号電荷はリセットドレイン１
３に排出される。In FIG. 6, the signal charges transferred through the CCD channel 9 are transferred to the floating diffusion layer 12 under the final transfer gate 2 and the final output gate 3 to change the potential of the floating diffusion layer 12. This potential change is transmitted to the output circuit through the wiring 6 and detected as a change in signal potential. By turning on the reset gate 5 after detecting the signal charge, the signal charge is reset by the reset drain 1.
It is discharged to 3.
【０００４】図７は、図６の矢視Ｂ−Ｂ′断面を示す図
である。ｎ型基板１１上にｐ型ウェル１０，ＣＣＤチャ
ネル９，浮遊拡散層１２及びリセットドレイン１３が形
成され、これらの上にゲート絶縁膜２１を介して最終転
送ゲート２，最終出力ゲート３，リセットゲート５及び
配線６が配置される。ゲート間は絶縁膜２２で分離さ
れ、またゲートと配線６は絶縁膜２３で分離されてい
る。FIG. 7 is a view showing a cross section taken along the line BB 'of FIG. A p-type well 10, a CCD channel 9, a floating diffusion layer 12, and a reset drain 13 are formed on an n-type substrate 11, and a final transfer gate 2, a final output gate 3, and a reset gate 3 are formed on the p-type well 10, CCD channel 9, floating diffusion layer 12, and reset drain 13. 5 and the wiring 6 are arranged. The gate is separated by an insulating film 22, and the gate and the wiring 6 are separated by an insulating film 23.
【０００５】図８は、図７の各部（ｎ層，ｎ+ 層）にお
ける電位分布を示す模式図である。最終転送ゲート２の
電位をＬレベルにすることで、信号電荷は最終出力ゲー
ト３下を通って浮遊拡散層１２へと転送され、前記した
ように出力回路にて検出される。そして、リセットゲー
ト５の電位をＨレベルにすることにより、信号電荷はリ
セットドレイン１３に排出される。FIG. 8 is a block diagram showing each part (n layer, n + ) of FIG. It is a schematic diagram which shows the electric potential distribution in (layer). By setting the potential of the final transfer gate 2 to the L level, the signal charge is transferred to the floating diffusion layer 12 through the bottom of the final output gate 3 and is detected by the output circuit as described above. Then, by setting the potential of the reset gate 5 to the H level, the signal charges are discharged to the reset drain 13.
【０００６】このとき、浮遊拡散層１２の面積は、該層
１２と配線６とのコンタクト部８に加えて、コンタクト
部８とゲート３，５及びチャネル９との合わせ余裕が必
要なため、あまり小さくすることはできない。このた
め、浮遊拡散層１２における検出容量を小さくすること
ができず、信号検出感度を大きくすることが困難であっ
た。At this time, the area of the floating diffusion layer 12 is not much because the contact portion 8 between the layer 12 and the wiring 6 and the contact portion 8 and the gates 3 and 5 and the channel 9 need to have a margin. It cannot be made smaller. Therefore, the detection capacitance in the floating diffusion layer 12 cannot be reduced, and it is difficult to increase the signal detection sensitivity.
【０００７】[0007]
【発明が解決しようとする課題】このように、従来のフ
ローティングディフュージョン型の信号電荷検出器にお
いては、浮遊拡散層と配線（コンタクト部）との合わせ
余裕が必要なために、浮遊拡散層の面積を小さくするこ
とができず、従って信号検出感度を大きくできないとい
う問題があった。As described above, in the conventional floating diffusion type signal charge detector, since the floating diffusion layer and the wiring (contact portion) need to be aligned with each other, the area of the floating diffusion layer is increased. However, there is a problem that the signal detection sensitivity cannot be increased.
【０００８】本発明は、上記事情を考慮してなされたも
ので、その目的とするところは、浮遊拡散層における検
出容量を小さくすることができ、信号検出感度の向上を
はかり得る信号電荷検出器を提供することにある。The present invention has been made in consideration of the above circumstances. An object of the present invention is to reduce the detection capacitance in the floating diffusion layer and to improve the signal detection sensitivity. To provide.
【０００９】[0009]
【課題を解決するための手段】本発明の骨子は、フロー
ティングディフュージョン型の信号電荷検出器の検出容
量を下げるために、浮遊拡散層の面積を小さくすること
にある。The essence of the present invention is to reduce the area of the floating diffusion layer in order to reduce the detection capacitance of the floating diffusion type signal charge detector.
【００１０】即ち本発明は、信号電荷転送部の出力端と
信号電荷を排出するためのリセットドレインとの間に設
けられた浮遊拡散層と、この浮遊拡散層に配線を介して
接続された出力トランジスタとを具備し、浮遊拡散層に
一時的に蓄積された信号電荷を検出するフローティング
ディフュージョン型の信号電荷検出器において、浮遊拡
散層を配線とのコンタクト部にセルフアラインで形成
し、且つ浮遊拡散層の周囲の電位を固定するための電位
固定用電極を設けるようにしたものである。That is, according to the present invention, the floating diffusion layer provided between the output end of the signal charge transfer section and the reset drain for discharging the signal charge, and the output connected to the floating diffusion layer via a wiring. In a floating diffusion type signal charge detector that includes a transistor and detects the signal charge temporarily accumulated in the floating diffusion layer, the floating diffusion layer is formed in the contact portion with the wiring by self-alignment and the floating diffusion is performed. A potential fixing electrode for fixing the potential around the layer is provided.
【００１１】[0011]
【作用】本発明によれば、浮遊拡散層を配線とのコンタ
クト部にセルフアラインで形成しているので、浮遊拡散
層と配線との合わせ余裕が不用となり、浮遊拡散層の面
積を小さくすることができる。従って、検出容量を小さ
くすることができ、信号検出感度を大きくすることが可
能となる。According to the present invention, since the floating diffusion layer is formed in the contact portion with the wiring by self-alignment, the alignment margin between the floating diffusion layer and the wiring becomes unnecessary, and the area of the floating diffusion layer is reduced. You can Therefore, the detection capacitance can be reduced, and the signal detection sensitivity can be increased.
【００１２】[0012]
【実施例】以下、本発明の詳細を図示の実施例によって
説明する。The details of the present invention will be described below with reference to the illustrated embodiments.
【００１３】図１は本発明の一実施例に係わる信号電荷
検出器の概略構成を示す平面図、図２は図１の矢視Ａ−
Ａ′断面図である。基本的な構成は図６及び図７に示し
た従来装置と同様であるが、本装置が従来装置と異なる
点は、浮遊拡散層１２を電極６とのコンタクト部８のみ
に形成したこと、さらに電位固定用電極４を設けたこと
にある。FIG. 1 is a plan view showing a schematic structure of a signal charge detector according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a view taken along the line A-- in FIG.
It is an A'sectional view. Although the basic configuration is the same as the conventional device shown in FIGS. 6 and 7, the present device is different from the conventional device in that the floating diffusion layer 12 is formed only in the contact portion 8 with the electrode 6. This is because the potential fixing electrode 4 is provided.
【００１４】即ち、ｎ型のＣＣＤチャネル９の最終段に
ゲート絶縁膜２１を介して、最終転送ゲート２，最終出
力ゲート３，電位固定用電極４及びリセットゲート５が
配置され、電位固定用電極４の中央部にはエッチングに
よるコンタクト部８が設けられている。そして、このコ
ンタクト部８に露出した部分に、ｎ+ 型の浮遊拡散層１
２が形成されている。ここで、浮遊拡散層１２はコンタ
クト部８にセルフアラインで形成されているので、浮遊
拡散層１２とコンタクト部８の合わせ余裕は不用とな
り、浮遊拡散層１２の面積を十分小さくすることができ
る。That is, the final transfer gate 2, the final output gate 3, the potential fixing electrode 4 and the reset gate 5 are arranged at the final stage of the n-type CCD channel 9 with the gate insulating film 21 interposed therebetween. A contact portion 8 by etching is provided in the central portion of 4. Then, at the exposed portion of the contact portion 8, n + Type floating diffusion layer 1
2 is formed. Here, since the floating diffusion layer 12 is formed in the contact portion 8 by self-alignment, the alignment margin between the floating diffusion layer 12 and the contact portion 8 becomes unnecessary, and the area of the floating diffusion layer 12 can be made sufficiently small.
【００１５】なお、各種ゲート間並びに電位固定用電極
と配線６の間は絶縁膜２２で分離され、各種ゲートと配
線６は絶縁膜２３で分離されている。また、図には示さ
ないが、配線６には出力トランジスタが接続されるもの
となっている。The various gates and the potential fixing electrode and the wiring 6 are separated by an insulating film 22, and the various gates and the wiring 6 are separated by an insulating film 23. Although not shown in the figure, an output transistor is connected to the wiring 6.
【００１６】このような構成において、ＣＣＤチャネル
９を転送されてきた信号電荷は、最終転送ゲート２，最
終出力ゲート３下を通り、さらに電位固定用電極４を通
って浮遊拡散層１２へと転送され、浮遊拡散層１２の電
位を変動させる。そして、この電位変化が出力トランジ
スタで検出されることになる。また、電位固定用電極４
及びリセットゲート５をＯＮすることで、浮遊拡散層１
２に一時的に蓄積された信号電荷はドレイン１３へと排
出されていく。In such a structure, the signal charges transferred through the CCD channel 9 pass under the final transfer gate 2 and the final output gate 3 and further through the potential fixing electrode 4 to the floating diffusion layer 12. Then, the potential of the floating diffusion layer 12 is changed. Then, this potential change is detected by the output transistor. In addition, the potential fixing electrode 4
And by turning on the reset gate 5, the floating diffusion layer 1
The signal charge temporarily stored in 2 is discharged to the drain 13.
【００１７】図３は、図２に示す各部（ｎ層及びｎ
+ 層）おける電位分布を示す模式図である。図中実線で
示すように最終転送ゲート２の電位をＬレベルにするこ
とで、信号電荷は、最終出力ゲート３，電位固定用電極
４下を通り、浮遊拡散層１２へ転送されて一時的に蓄積
される。この状態で、前述したように信号電荷の検出に
供される。そして、信号電荷の検出後に、図中破線で示
すように電極４，リセットゲート５の電位をＨレベルに
することで、信号電荷はリセットドレイン１３へと排出
されていく。なお、電位固定用電極４下のポテンシャル
は、信号電荷の蓄積時はゲート３，５下よりも高くし、
信号電荷の排出時はゲート３下よりも高くゲート５下よ
りも低くなるようにする。図４，図５は、本実施例装置
の製造工程を示す断面図である。FIG. 3 is a block diagram showing each part (n layers and n) shown in FIG.
+ It is a schematic diagram which shows the electric potential distribution in a (layer). By setting the potential of the final transfer gate 2 to the L level as shown by the solid line in the figure, the signal charges are transferred to the floating diffusion layer 12 temporarily under the final output gate 3 and the potential fixing electrode 4. Accumulated. In this state, the signal charge is detected as described above. After the signal charge is detected, the signal charge is discharged to the reset drain 13 by setting the potentials of the electrode 4 and the reset gate 5 to the H level as shown by the broken line in the figure. The potential under the potential fixing electrode 4 is set higher than under the gates 3 and 5 when the signal charges are accumulated,
At the time of discharging the signal charge, it is set higher than the gate 3 and below the gate 5. 4 and 5 are cross-sectional views showing the manufacturing process of the device of this embodiment.
【００１８】まず、図４（ａ）に示すように、ｎ型半導
体基板１１上にｐ型ウェル１０，ｎ型ＣＣＤチャネル９
を形成し、この上にゲート絶縁膜２１を介して各種電極
（ゲート）２〜５を形成する。次いで、図４（ｂ）に示
すように、電極間の層間絶縁膜２２を形成し、さらに平
坦化用の絶縁膜２３を形成する。次いで、図４（ｃ）に
示すように、電極４を貫通してコンタクト部８を形成
し、同時にリセットドレインとなるべき領域上にもコン
タクト部を形成する。First, as shown in FIG. 4A, a p-type well 10 and an n-type CCD channel 9 are formed on an n-type semiconductor substrate 11.
And various electrodes (gates) 2 to 5 are formed on the gate insulating film 21. Next, as shown in FIG. 4B, an interlayer insulating film 22 between the electrodes is formed, and further an insulating film 23 for planarization is formed. Next, as shown in FIG. 4C, a contact portion 8 is formed penetrating the electrode 4, and at the same time, a contact portion is formed also on a region to be the reset drain.
【００１９】次いで、図５（ａ）に示すように、絶縁膜
２３をマスクとして不純物拡散により、ｎ+ 型のリセッ
トドレイン１３と共にｎ+ 型の浮遊拡散層１２を形成
し、電極４の側部の層間絶縁膜２２を新しく作り直し、
このとき同時にゲート絶縁膜１００を形成する。次い
で、図５（ｂ）に示すようにコンタクト部８、リセット
ドレイン１３上の絶縁膜１００を除去し、配線６及びド
レイン電極７をパターニング形成する。なお、図には示
さないが、ｐ型ウェル１０の一部に出力トランジスタと
して例えばＭＯＳトランジスタを形成する。そして、こ
のトランジスタのゲートと配線６を接続することによっ
て、フローティングディフュージョン型の信号電荷検出
器が完成することになる。Then, as shown in FIG. 5A, n + is formed by impurity diffusion using the insulating film 23 as a mask. Type reset drain 13 together with n + Type floating diffusion layer 12 is formed, and the interlayer insulating film 22 on the side of the electrode 4 is newly formed.
At this time, the gate insulating film 100 is simultaneously formed. Next, as shown in FIG. 5B, the insulating film 100 on the contact portion 8 and the reset drain 13 is removed, and the wiring 6 and the drain electrode 7 are patterned and formed. Although not shown in the drawing, for example, a MOS transistor is formed as an output transistor in a part of the p-type well 10. Then, by connecting the gate of this transistor and the wiring 6, the floating diffusion type signal charge detector is completed.
【００２０】このように本実施例によれば、浮遊拡散層
１２を配線６とのコンタクト部８とセルフアラインで形
成しているので、浮遊拡散層と配線６との合わせ余裕が
不用となり、浮遊拡散層１２を十分小さくすることがで
きる。従って、検出容量の大幅な低減をはかることがで
き、信号検出感度の向上をはかることが可能となる。ま
た、従来構造に加え電位固定用電極４を設ける必要があ
るが、この電極４は他のゲートと同時に形成することが
できるので、製造工程の複雑化を招くこともない。な
お、本発明は上述した実施例に限定されるものではな
く、その要旨を逸脱しない範囲で、種々変形して実施す
ることができる。As described above, according to this embodiment, since the floating diffusion layer 12 is formed in self-alignment with the contact portion 8 with the wiring 6, the alignment margin between the floating diffusion layer and the wiring 6 becomes unnecessary, and the floating diffusion layer 12 is floating. The diffusion layer 12 can be made sufficiently small. Therefore, the detection capacity can be significantly reduced, and the signal detection sensitivity can be improved. Further, in addition to the conventional structure, it is necessary to provide the potential fixing electrode 4, but since this electrode 4 can be formed at the same time as other gates, the manufacturing process is not complicated. It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be carried out without departing from the scope of the invention.
【００２１】[0021]
【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、浮
遊拡散層を該層と出力トランジスタとを接続するための
配線とセルフアラインで形成することにより、浮遊拡散
層の面積を小さくして検出容量を小さくすることができ
るので、信号検出感度の向上をはかることが可能とな
る。As described in detail above, according to the present invention, the area of the floating diffusion layer is reduced by forming the floating diffusion layer by self-alignment with the wiring for connecting the layer and the output transistor. Since it is possible to reduce the detection capacitance, it is possible to improve the signal detection sensitivity.
【図１】本発明の一実施例に係わる信号電荷検出器の概
略構成を示す平面図、FIG. 1 is a plan view showing a schematic configuration of a signal charge detector according to an embodiment of the present invention,
【図２】図１の矢視Ａ−Ａ′断面図、FIG. 2 is a sectional view taken along the line AA ′ of FIG.
【図３】図２における各部の電位分布を示す模式図、FIG. 3 is a schematic diagram showing the potential distribution of each part in FIG.
【図４】実施例に係わる信号電荷検出器の製造工程の前
半を示す断面図、FIG. 4 is a cross-sectional view showing the first half of the manufacturing process of the signal charge detector according to the embodiment.
【図５】実施例に係わる信号電荷検出器の製造工程の後
半を示す断面図、FIG. 5 is a cross-sectional view showing the latter half of the manufacturing process of the signal charge detector according to the embodiment,
【図６】従来の信号電荷検出器の概略構成を示す平面
図、FIG. 6 is a plan view showing a schematic configuration of a conventional signal charge detector,
【図７】図６の矢視Ａ−Ａ′断面図、7 is a sectional view taken along the line AA ′ of FIG.
【図８】図７における各部の電位分布を示す模式図、8 is a schematic diagram showing the potential distribution of each part in FIG. 7,
２…最終転送ゲート、 ３…最終出力ゲート、 ４…電位固定用電極、 ５…リセットゲート、 ６…配線、 ７…ドレイン電極、 ８…コンタクト部、 ９…ｎ型ＣＣＤチャネル、 １０…ｐ型ウェル、 １１…ｎ型シリコン基板、 １２…浮遊拡散層、 １３…リセットドレイン、 ２１…ゲート絶縁膜、 ２２…層間絶縁膜、 ２３…平坦化用絶縁膜。 2 ... Final transfer gate, 3 ... Final output gate, 4 ... Potential fixing electrode, 5 ... Reset gate, 6 ... Wiring, 7 ... Drain electrode, 8 ... Contact part, 9 ... N-type CCD channel, 10 ... P-type well , 11 ... N-type silicon substrate, 12 ... Floating diffusion layer, 13 ... Reset drain, 21 ... Gate insulating film, 22 ... Interlayer insulating film, 23 ... Planarizing insulating film.
Claims (1)
のリセットドレインとの間に設けられた浮遊拡散層と、
この浮遊拡散層に配線を介して接続された出力トランジ
スタとを具備し、浮遊拡散層に一時的に蓄積された信号
電荷を検出するフローティングディフュージョン型の信
号電荷検出器において、 前記浮遊拡散層を前記配線とのコンタクト部にセルフア
ラインで形成し、且つ該浮遊拡散層の周囲の電位を固定
するための電位固定用電極を設けてなることを特徴とす
る信号電荷検出器。1. A floating diffusion layer provided between an output end of a signal charge transfer section and a reset drain for discharging a signal charge,
An output transistor connected to the floating diffusion layer via a wiring, and a floating diffusion type signal charge detector for detecting signal charges temporarily accumulated in the floating diffusion layer, wherein the floating diffusion layer is A signal charge detector, characterized in that it is formed in a self-aligned manner in a contact portion with a wiring and is provided with a potential fixing electrode for fixing a potential around the floating diffusion layer.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3247336A JPH0590564A (en) | 1991-09-26 | 1991-09-26 | Signal charge detector |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3247336A JPH0590564A (en) | 1991-09-26 | 1991-09-26 | Signal charge detector |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0590564A true JPH0590564A (en) | 1993-04-09 |
Family
ID=17161894
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3247336A Pending JPH0590564A (en) | 1991-09-26 | 1991-09-26 | Signal charge detector |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0590564A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002231935A (en) * | 2001-02-06 | 2002-08-16 | Sony Corp | Method of solid-state image pickup device |
-
1991
- 1991-09-26 JP JP3247336A patent/JPH0590564A/en active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002231935A (en) * | 2001-02-06 | 2002-08-16 | Sony Corp | Method of solid-state image pickup device |
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