JPH04180676A - 固体撮像素子 - Google Patents
固体撮像素子Info
- Publication number
- JPH04180676A JPH04180676A JP2310564A JP31056490A JPH04180676A JP H04180676 A JPH04180676 A JP H04180676A JP 2310564 A JP2310564 A JP 2310564A JP 31056490 A JP31056490 A JP 31056490A JP H04180676 A JPH04180676 A JP H04180676A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- region
- floating diffusion
- substrate
- type
- solid
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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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
この発明は固体撮像素子に関する。
固体撮像素子は、第４図に示すように、ＦＤＡ（７０−
ティング・テ′イフニージョン・アンブリファイア）と
呼ばれる検出部１０２を有するものが多い。この検出部
１０２は、ｐ型Ｓ１基板１００の表面に形成されたｎ型
の浮遊拡散領域（フローティング・デイフュージョン）
ＦＤと、リセットゲートＲ３と、ｎ型のドレイン領域Ｒ
Ｄと、増幅用トランジスタＴＲとからなっている。転送
部ｌｏｔからの信号電荷は出力ゲー）ＯＧの下を通って
フローティング・デイフュージョンＦＤに流入する。 そして、この信号電荷量に応じたフローティング・デイ
フュージョンＦＤの電位変化Ｖ ｏｕｔが増幅用トラン
ジスタＴＲを介して出力信号Ｄｏｕｔとして取り出され
る。リセットケートＲ８には転送部１０１と同期したク
ロック信号が印加される。これにより、上記フローティ
ング・タイオートＦＤは、ドレイン領域ＲＤと導通され
、周期的にドレイン電圧Ｖｒｄにリセットされる。 ここで、フローティング・デイフュージョンＦＤの電位
変化Ｖ ｏｕｔは、信号電荷量をＱｓｉｇ、 フロー
ティング・デイフュージョンＦＤに関する静電容量をＣ
ｆｄとすると、 Ｖ ｏｕｔ＝ Ｑ ｓｉｇ／ Ｃｆｄ −Ｑｓｉｇ／（Ｃ，＋Ｃ？＋Ｃｄ＋Ｃｇ）・・・・・（
］） と表わされる。ただし、Ｃ３はＦＤと○Ｇとの間の静電
容量、Ｃ２はＦＤとＲ５との間の静電容量。 ＣｄはＦＤとＳｉ基板１００との間の静電容量、Ｃｇは
トランジスタＴＲのケートに関する静電容量をそれぞれ
表わしている。式（１）から明らかなように、出力信号
Ｄｏｕｔを大きくするためには、静電容量Ｃｆｄを小さ
くするのが望ましい。そこで、従来より、第３図（ａ）
、（ｂ）、 （ｃ）に示すように、フローティング・デ
ィフュージョンＦＤは高濃度のｎ°型領領域１周囲を低
濃度のｎ〜型領領域２囲んだ構造が採用されている（同
図（ａ）、 （ｂ）は平面パターンを示し、同図（ｃ）
は同図（ａ）、 （ｂ）におけるＢＢ線断面を示してい
る）。このようにした場合、フローティング・デイフユ
ージヨンＦＤのｎ−型領域２で空乏層が広がり易くなっ
て第４図に示した静電容量ｃｄを低減することができ、
静電容量Ｃｆｄを小さくすることができる。なお、第３
図（ａ）、 （ｂ）、 （ｃ）に示すように、フローテ
ィング・ティフュージョンＦＤに隣接して両側に、非活
性領域１０が設けられている。非活性領域１０は、８１
基板１００よりも高濃度のｐ゛型不純物層４とこの不純
物層４上に形成された局所酸化膜５とからなり、Ｓｉ基
板１００の表面を非活性な状態にしている。
ティング・テ′イフニージョン・アンブリファイア）と
呼ばれる検出部１０２を有するものが多い。この検出部
１０２は、ｐ型Ｓ１基板１００の表面に形成されたｎ型
の浮遊拡散領域（フローティング・デイフュージョン）
ＦＤと、リセットゲートＲ３と、ｎ型のドレイン領域Ｒ
Ｄと、増幅用トランジスタＴＲとからなっている。転送
部ｌｏｔからの信号電荷は出力ゲー）ＯＧの下を通って
フローティング・デイフュージョンＦＤに流入する。 そして、この信号電荷量に応じたフローティング・デイ
フュージョンＦＤの電位変化Ｖ ｏｕｔが増幅用トラン
ジスタＴＲを介して出力信号Ｄｏｕｔとして取り出され
る。リセットケートＲ８には転送部１０１と同期したク
ロック信号が印加される。これにより、上記フローティ
ング・タイオートＦＤは、ドレイン領域ＲＤと導通され
、周期的にドレイン電圧Ｖｒｄにリセットされる。 ここで、フローティング・デイフュージョンＦＤの電位
変化Ｖ ｏｕｔは、信号電荷量をＱｓｉｇ、 フロー
ティング・デイフュージョンＦＤに関する静電容量をＣ
ｆｄとすると、 Ｖ ｏｕｔ＝ Ｑ ｓｉｇ／ Ｃｆｄ −Ｑｓｉｇ／（Ｃ，＋Ｃ？＋Ｃｄ＋Ｃｇ）・・・・・（
］） と表わされる。ただし、Ｃ３はＦＤと○Ｇとの間の静電
容量、Ｃ２はＦＤとＲ５との間の静電容量。 ＣｄはＦＤとＳｉ基板１００との間の静電容量、Ｃｇは
トランジスタＴＲのケートに関する静電容量をそれぞれ
表わしている。式（１）から明らかなように、出力信号
Ｄｏｕｔを大きくするためには、静電容量Ｃｆｄを小さ
くするのが望ましい。そこで、従来より、第３図（ａ）
、（ｂ）、 （ｃ）に示すように、フローティング・デ
ィフュージョンＦＤは高濃度のｎ°型領領域１周囲を低
濃度のｎ〜型領領域２囲んだ構造が採用されている（同
図（ａ）、 （ｂ）は平面パターンを示し、同図（ｃ）
は同図（ａ）、 （ｂ）におけるＢＢ線断面を示してい
る）。このようにした場合、フローティング・デイフユ
ージヨンＦＤのｎ−型領域２で空乏層が広がり易くなっ
て第４図に示した静電容量ｃｄを低減することができ、
静電容量Ｃｆｄを小さくすることができる。なお、第３
図（ａ）、 （ｂ）、 （ｃ）に示すように、フローテ
ィング・ティフュージョンＦＤに隣接して両側に、非活
性領域１０が設けられている。非活性領域１０は、８１
基板１００よりも高濃度のｐ゛型不純物層４とこの不純
物層４上に形成された局所酸化膜５とからなり、Ｓｉ基
板１００の表面を非活性な状態にしている。
ところで、近年の固体撮像素子の性能競争には非常に厳
しいものがあり、上記フローティング・デイフュージョ
ンＦＤの電位変化Ｖｏｕｔヲ１０％。 ２０％と少しでも大きくすることが要求されている。し
かしながら、上記従来の固体撮像素子は、第３図（ｃ）
に示したように、フローティング・デイフュージョンＦ
Ｄのれ一型領域２の周辺部２ａと非活性領域１０のｐ゛
型不純物層４の端部４ａとが接しているため、接してい
る箇所て空乏層が広がり難くなっている。このため、静
電容量Ｃｄを十分に低減できず、電位変化Ｖｏｕｔを大
きくできないという問題があった。 そこで、この発明の目的は、静電容量Ｃｄを十分に低減
することができ、したかってフローティング・デイフュ
ージョンＦＤの電位変化Ｖｏｕｔを大きくすることがで
きる固体撮像素子を提供することにある。
しいものがあり、上記フローティング・デイフュージョ
ンＦＤの電位変化Ｖｏｕｔヲ１０％。 ２０％と少しでも大きくすることが要求されている。し
かしながら、上記従来の固体撮像素子は、第３図（ｃ）
に示したように、フローティング・デイフュージョンＦ
Ｄのれ一型領域２の周辺部２ａと非活性領域１０のｐ゛
型不純物層４の端部４ａとが接しているため、接してい
る箇所て空乏層が広がり難くなっている。このため、静
電容量Ｃｄを十分に低減できず、電位変化Ｖｏｕｔを大
きくできないという問題があった。 そこで、この発明の目的は、静電容量Ｃｄを十分に低減
することができ、したかってフローティング・デイフュ
ージョンＦＤの電位変化Ｖｏｕｔを大きくすることがで
きる固体撮像素子を提供することにある。
上記目的を達成するために、この発明は、ｐ型またはｎ
型のうち一方の導電型の半導体基板の表面に、上記基板
と反対の導電型で電気的に浮遊状態にある浮遊拡散領域
を備え、この浮遊拡散領域の両側に、上記基板と同じ導
電型で上記基板よりも高濃度の不純物層とこの不純物層
上に形成された局所酸化膜とからなる非活性化領域を備
えて、転送部から信号電荷を受けた上記浮遊拡散領域の
電位変化を出力信号として検出すると共に、上記浮遊拡
散領域の両側部を上記非活性化領域によって非活性化す
るようにした固体撮像素子において、上記浮遊拡散領域
が中央部の高濃度領域周辺部の低濃度領域からなり当該
領域の周辺部と上記非活性領域の上記不純物層の端部と
の間に基板領域を設けたことを特徴としている。
型のうち一方の導電型の半導体基板の表面に、上記基板
と反対の導電型で電気的に浮遊状態にある浮遊拡散領域
を備え、この浮遊拡散領域の両側に、上記基板と同じ導
電型で上記基板よりも高濃度の不純物層とこの不純物層
上に形成された局所酸化膜とからなる非活性化領域を備
えて、転送部から信号電荷を受けた上記浮遊拡散領域の
電位変化を出力信号として検出すると共に、上記浮遊拡
散領域の両側部を上記非活性化領域によって非活性化す
るようにした固体撮像素子において、上記浮遊拡散領域
が中央部の高濃度領域周辺部の低濃度領域からなり当該
領域の周辺部と上記非活性領域の上記不純物層の端部と
の間に基板領域を設けたことを特徴としている。
浮遊拡散領域の周辺部と非活性化領域の不純物層の端部
との間に基板領域からなる低濃度領域が設けられた場合
、上記浮遊拡散領域の周りの上記領域において空乏層が
広がり易くなる。したがって、上記浮遊拡散領域と上記
基板との間の静電容量Ｃｄが従来に比して低減される。 したかって、既に示した式（１）に基づいて上記浮遊拡
散領域の電位変化Ｖｏｕｔが大きくなる。
との間に基板領域からなる低濃度領域が設けられた場合
、上記浮遊拡散領域の周りの上記領域において空乏層が
広がり易くなる。したがって、上記浮遊拡散領域と上記
基板との間の静電容量Ｃｄが従来に比して低減される。 したかって、既に示した式（１）に基づいて上記浮遊拡
散領域の電位変化Ｖｏｕｔが大きくなる。
以下、この発明の固体撮像素子を実施例により詳細に説
明する。 第り図は一実施例の固体撮像素子の断面を示している。 この固体撮像素子は、ｐ型Ｓｉ基板１００の表面に、高
濃度のｎ°型領領域１１周囲を低濃度のｎ−型領域１２
で囲んで構成された浮遊拡散領域（フローティング・デ
イフュージョン）ＦＤを備えている。このフローティン
グ・ディフューゾョンＦＤの両側には、非活性領域２０
か設けられている。この非活性領域２０は、Ｓｉ基板１
００よりも高濃度のｐ゛゛不純物層１４とこの不純物層
１４上に形成された局所酸化膜１５とからなり、基板１
００の表面を非活性な状態にしている。また、図に示す
ように、上記フローティング・デイフコ−ジョンＦＤの
周辺部１２ａと上記非活性領域２０の不純物層１４の端
部１４ａとの間に、隙間Ａが設けられている。なお、こ
の隙間Ａは、第３図（Ｃ）に示した従来のフローティン
グ・デイフュージョンＦＤのｎ−型領域２の面積を縮小
して設けている。また、この固体撮像素子の他の構成部
分は第４図に示したものと同一構成となっている。 フローティング・デイフュージョンＦＤの周辺部１２ａ
と非活性化領域２０の不純物層１４の端部１４ａとの間
に隙間Ａが設けられた場合、上記フローティング・デイ
フュージョンＦＤは周辺部１２ｇが基板１００に囲まれ
た状態となる。上記Ｓｉ基板＋００は上記不純物層１４
よりも低濃度であるから、上記フローティング・ディフ
ューゾョンＦＤの周りの上記隙間Ａにおいて空乏層か広
かり易くなる。したがって、上記フローティング・ディ
フューゾョンＦＤと上記８１基１ｆｌｏｏとの間の静電
容量Ｃｄを従来に比して低減することができる。したが
って、既に示した式（１）に基ついて上記フローティン
グ・ディフューゾョンＦＤの電位変化Ｖｏｕｔを大きく
することかできる。 なお、上記隙間Ａはフローティング・ティフュージョン
ＦＤのパターン面積を縮小して設けたか、これに限られ
るものではない。第２図に示すように、フローティング
・デイフュージョンＦＤのノくターン面積は第３図（Ｃ
）に示したもの（従来例）と同一とし、非活性領域２０
の不純物層１４の端部１４ａをフローティング・デイフ
ュージョンＦＤから遠ざけるようにしても良い。このよ
うにして隙間Ｂを設けた場合も全く同様の効果を奏する
ことができる。 実際に実験したところ、接合容量Ｃｆｄを２〜４％減少
でき、出力ゲートＧ、ＩＪセットゲートＲ８のアルミ配
線幅を低減する手段と併せて全体として電位変化Ｖｏｕ
ｔを約１０％大きくすることかできた。
明する。 第り図は一実施例の固体撮像素子の断面を示している。 この固体撮像素子は、ｐ型Ｓｉ基板１００の表面に、高
濃度のｎ°型領領域１１周囲を低濃度のｎ−型領域１２
で囲んで構成された浮遊拡散領域（フローティング・デ
イフュージョン）ＦＤを備えている。このフローティン
グ・ディフューゾョンＦＤの両側には、非活性領域２０
か設けられている。この非活性領域２０は、Ｓｉ基板１
００よりも高濃度のｐ゛゛不純物層１４とこの不純物層
１４上に形成された局所酸化膜１５とからなり、基板１
００の表面を非活性な状態にしている。また、図に示す
ように、上記フローティング・デイフコ−ジョンＦＤの
周辺部１２ａと上記非活性領域２０の不純物層１４の端
部１４ａとの間に、隙間Ａが設けられている。なお、こ
の隙間Ａは、第３図（Ｃ）に示した従来のフローティン
グ・デイフュージョンＦＤのｎ−型領域２の面積を縮小
して設けている。また、この固体撮像素子の他の構成部
分は第４図に示したものと同一構成となっている。 フローティング・デイフュージョンＦＤの周辺部１２ａ
と非活性化領域２０の不純物層１４の端部１４ａとの間
に隙間Ａが設けられた場合、上記フローティング・デイ
フュージョンＦＤは周辺部１２ｇが基板１００に囲まれ
た状態となる。上記Ｓｉ基板＋００は上記不純物層１４
よりも低濃度であるから、上記フローティング・ディフ
ューゾョンＦＤの周りの上記隙間Ａにおいて空乏層か広
かり易くなる。したがって、上記フローティング・ディ
フューゾョンＦＤと上記８１基１ｆｌｏｏとの間の静電
容量Ｃｄを従来に比して低減することができる。したが
って、既に示した式（１）に基ついて上記フローティン
グ・ディフューゾョンＦＤの電位変化Ｖｏｕｔを大きく
することかできる。 なお、上記隙間Ａはフローティング・ティフュージョン
ＦＤのパターン面積を縮小して設けたか、これに限られ
るものではない。第２図に示すように、フローティング
・デイフュージョンＦＤのノくターン面積は第３図（Ｃ
）に示したもの（従来例）と同一とし、非活性領域２０
の不純物層１４の端部１４ａをフローティング・デイフ
ュージョンＦＤから遠ざけるようにしても良い。このよ
うにして隙間Ｂを設けた場合も全く同様の効果を奏する
ことができる。 実際に実験したところ、接合容量Ｃｆｄを２〜４％減少
でき、出力ゲートＧ、ＩＪセットゲートＲ８のアルミ配
線幅を低減する手段と併せて全体として電位変化Ｖｏｕ
ｔを約１０％大きくすることかできた。
以上より明らかなように、この発明の固体撮像素子は、
フローティング・デイフュージョンの周辺部と非活性領
域の不純物層の端部との間に基板領域からなる低濃度領
域を設けているので、空乏層を広がり易くして静電容！
ｃｄを低減することがでキ、上記フローティング・デイ
フュージョンＦＤの電位変化Ｖ ｏｕｔを大きくするこ
とができる。
フローティング・デイフュージョンの周辺部と非活性領
域の不純物層の端部との間に基板領域からなる低濃度領
域を設けているので、空乏層を広がり易くして静電容！
ｃｄを低減することがでキ、上記フローティング・デイ
フュージョンＦＤの電位変化Ｖ ｏｕｔを大きくするこ
とができる。
第１図、２図はそれぞれこの発明の一実施例の固体撮像
素子の要部の構造を示す断面図、第３図（ａ）、 （ｂ
）は従来の固体撮像素子の要部の構造を示す平面図、同
図（ｃ）は同図（ａ）、 （ｂ）におけるＢＢ線断面図
、第４図は従来の固体撮像素子の検出部の構成を示す図
である。 １１・・・ｎ゛型領領域 １２・・・ｎ−型領域、
１４・・ｐ゛゛不純物層、１５・・局所酸化膜、２０・
・・非活性領域、 １００・ｐ型Ｓｉ基板、Ａ、Ｂ・隙
間、 ＦＤ フローティング・デイフュージョン、ＯＧ・・
出力ゲート、ＲＤ・・・ドレイン領域、Ｒ５・・・リセ
ットケート、ＴＲ・トランジスタ。
素子の要部の構造を示す断面図、第３図（ａ）、 （ｂ
）は従来の固体撮像素子の要部の構造を示す平面図、同
図（ｃ）は同図（ａ）、 （ｂ）におけるＢＢ線断面図
、第４図は従来の固体撮像素子の検出部の構成を示す図
である。 １１・・・ｎ゛型領領域 １２・・・ｎ−型領域、
１４・・ｐ゛゛不純物層、１５・・局所酸化膜、２０・
・・非活性領域、 １００・ｐ型Ｓｉ基板、Ａ、Ｂ・隙
間、 ＦＤ フローティング・デイフュージョン、ＯＧ・・
出力ゲート、ＲＤ・・・ドレイン領域、Ｒ５・・・リセ
ットケート、ＴＲ・トランジスタ。
Claims (1)
- （１）ｐ型またはｎ型のうち一方の導電型の半導体基板
の表面に、上記基板と反対の導電型で電気的に浮遊状態
にある浮遊拡散領域を備え、この浮遊拡散領域の両側に
、上記基板と同じ導電型で上記基板よりも高濃度の不純
物層とこの不純物層上に形成された局所酸化膜とからな
る非活性化領域を備えて、転送部から信号電荷を受けた
上記浮遊拡散領域の電位変化を出力信号として検出する
と共に、上記浮遊拡散領域の両側部を上記非活性化領域
によって非活性化するようにした固体撮像素子において
、 上記浮遊拡散領域が中央部の高濃度領域と周辺部の低濃
度領域よりなり当該領域の周辺部と上記非活性領域の上
記不純物層の端部との間に基板領域を設けたことを特徴
とする固体撮像素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2310564A JPH04180676A (ja) | 1990-11-15 | 1990-11-15 | 固体撮像素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2310564A JPH04180676A (ja) | 1990-11-15 | 1990-11-15 | 固体撮像素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04180676A true JPH04180676A (ja) | 1992-06-26 |
Family
ID=18006764
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2310564A Pending JPH04180676A (ja) | 1990-11-15 | 1990-11-15 | 固体撮像素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04180676A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6310933B1 (en) | 1997-10-31 | 2001-10-30 | Nec Corporation | Charge transferring device and charge transferring method which can reduce floating diffusion capacitance |
| KR100440775B1 (ko) * | 2001-06-28 | 2004-07-21 | 주식회사 하이닉스반도체 | 이미지센서 제조 방법 |
| KR100851497B1 (ko) * | 2002-07-05 | 2008-08-08 | 매그나칩 반도체 유한회사 | 저조도 특성을 향상시킬 수 있는 이미지센서 및 그 제조방법 |
-
1990
- 1990-11-15 JP JP2310564A patent/JPH04180676A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6310933B1 (en) | 1997-10-31 | 2001-10-30 | Nec Corporation | Charge transferring device and charge transferring method which can reduce floating diffusion capacitance |
| KR100440775B1 (ko) * | 2001-06-28 | 2004-07-21 | 주식회사 하이닉스반도체 | 이미지센서 제조 방법 |
| KR100851497B1 (ko) * | 2002-07-05 | 2008-08-08 | 매그나칩 반도체 유한회사 | 저조도 특성을 향상시킬 수 있는 이미지센서 및 그 제조방법 |
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