JPH11233747A - Mosイメージセンサ - Google Patents
MosイメージセンサInfo
- Publication number
- JPH11233747A JPH11233747A JP10031402A JP3140298A JPH11233747A JP H11233747 A JPH11233747 A JP H11233747A JP 10031402 A JP10031402 A JP 10031402A JP 3140298 A JP3140298 A JP 3140298A JP H11233747 A JPH11233747 A JP H11233747A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- conductive region
- impurity concentration
- image sensor
- signal
- photoelectric conversion
- 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.)
- Granted
Links
Landscapes
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
Abstract
OSイメージセンサを提供すること。 【解決手段】 半導体基板上に光電変換部と信号走査回
路を含む単位セルを行列2次元状に配置してなる撮像領
域と、この撮像領域の各セルからの信号を読み出す信号
線とからなり、前記半導体基板は、信号電荷と逆の導電
型を有し、かつ層状に形成された第1、第2および第3
の導電領域(41,42,43)を有し、前記第3の導電領域上に
前記光電変換部(44)が配置されており、隣接する前記光
電変換部の間には第4の導電領域(21)が設けられ、前記
第2の導電領域(42)の不純物濃度が前記第1導電領域(4
1)の不純物濃度より小であり、前記第3の導電領域の不
純物濃度(43)が前記第4導電領域(21)の不純物濃度より
小さい。
Description
て2次元画像を得るMOS型イメージセンサに関する。
3は、増幅型MOSイメージセンサと呼ばれる固体撮像
素子の回路図の一例を示す図である。図3において、ホ
トダイオード1−1−1、1−1−2、…、1−3−3
の信号を読み出す増幅トランジスタ2−1−1、2−1
−2、…、2−3−3と、信号を読み出すラインを選択
する垂直選択トランジスタ3−1−1、3−1−2、
…、3−3−3と、信号電荷をリセットするリセットト
ランジスタ4−1−1、4−1−2、…、4−3−3と
からなる単位セル3×3が二次元状に配列されている。
実際のセンサではこれより多くの単位セルが配列されて
いる。
されている水平アドレス線6−1、…、6−3は垂直選
択トランジスタのゲートに接続され、信号を読み出すラ
インを決めている。リセット線7−1、…、7−3はリ
セットトランジスタ4−1−1、…、4−3−3のゲー
トに接続されている。増幅トランジスタ2−1−1、
…、2−3−3のソースは垂直信号線8−1、…、8−
3に接続されている。なお、垂直信号線8−1、…、8
−3の一端にはそれぞれ負荷トランジスタ9−1、…、
9−3が設けられている。垂直信号線8−1、…、8−
3の他端は、水平シフトレジスタ10から供給される選
択パルスにより選択される水平選択トランジスタ19−
1、…、19−3を介して水平信号線11に接続されて
いる。
面図である。図4において、従来のMOSイメージセン
サは、第1の導電領域(p++)41と、第2の導電領域
(p+)42と、第3の導電領域(p)43と、からな
る半導体基板と、P−N接合型光電変換部(ホトダイオ
ード)44−1、44−2、44−3とからなる。な
お、この例では信号電荷は電子である。
が入射した場合を考える。前記ホトダイオード44−2
下の第3の導電領域で発生した信号電荷e-は、領域4
2と領域43境界の濃度勾配によって押し戻され(例え
ば、経路45で示す)、一部、前記ホトダイオード44
−2に収集される。しかし、例えば、経路46−1、4
6−2に示すように、隣接ホトダイオードに向かって横
方向に拡散して逃げていく信号電荷や、経路47−1、
47−2に示すように、領域42と領域43境界の濃度
勾配によって押し戻された後に、前記ホトダイオード4
4−2の方向ではなく、その横の隣接ホトダイオード
(例えば、ホトダイオード44−1、44−3)方向に
拡散する信号電荷も存在する。その結果、信号電荷が当
該ホトダイオード44−2に十分集められないために十
分な感度が得られないと同時に、隣接ホトダイオード4
4−1、44−3に信号電荷が一部漏れ込みやすいので
混色が生じるという問題があった。
MOSイメージセンサでは十分な感度が得られないと同
時に混色が生じるという問題があった。本発明は、上記
事情を考慮してなされたものであり、その目的とすると
ころは隣接ホトダイオードヘの信号電荷の拡散を防止し
て最大限の信号電荷を信号光が入射したホトダイオード
に集めることにより、することにある。
解決するために次のような手段を講じた。本発明のMO
Sイメージセンサは、半導体基板上に光電変換部と信号
走査回路を含む単位セルを行列2次元状に配置してなる
撮像領域と、この撮像領域の各セルからの信号を読み出
す信号線とからなるMOSイメージセンサであって、前
記半導体基板は、信号電荷と逆の導電型を有し、かつ層
状に形成された第1、第2および第3の導電領域を有
し、前記第3の導電領域上に前記光電変換部が配置され
ており、隣接する前記光電変換部の間には第4の導電領
域が設けられ、前記第2の導電領域の不純物濃度が前記
第1導電領域の不純物濃度より小であり、前記第3の導
電領域の不純物濃度が前記第4導電領域の不純物濃度よ
り小さいことを特徴とする。
向かって拡散した信号電荷は、第3の導電領域と第4の
導電領域の不純物濃度勾配によって押し戻されて、当該
ホトダイオードに再収集される。
記の構成に加え、前記第2の導電領域と前記第3の導電
領域の接触部に第5の導電領域が設けられており、前記
第5の導電領域の不純物濃度が前記第2の導電領域より
小さいことを特徴とする。
部方向に拡散する信号電荷を前記第5の導電領域内の不
純物濃度勾配により当該ホトダイオードに向かって押し
戻すことができる。
ある。 (1) 前記第4の導電領域が前記第2の導電領域と接
していること。本構成によれば、横方向に拡散する信号
電荷を押し戻す効果はさらに増す。
濃度が、第3の導電領域に向かって次第に小さくなって
いること。本構成によれば、当該ホトダイオード下部方
向に拡散した信号電荷を一種の凹面鏡効果によって当該
ホトダイードにほぼすべて再収集することができる。
‘上記したように、本発明によれば、感度増加と混色抑
制を同時に実現できるMOSイメージセンサを提供する
ことができる。
態を説明する。図1は、本発明の第1の実施形態に係る
MOSイメージセンサの断面図である。なお、図4と同
じ部分には同じ符号を付してある。
1と、第2の導電領域(p+)42と、第3の導電領域
(p)43と、からなる半導体基板と、P−N接合型光
電変換部(ホトダイオード)44−1、44−2、44
−3とからなる。なお、この例では信号電荷は電子であ
る。
ダイオード44−1、44−2、44−3の間にそれぞ
れ例えばLOCOS法で形成された素子分離膜22−
1、22−2を有し、その下に、第4の導電領域
(p+)21−1、21−2が形成されている。
は、前記第4の導電領域21−1及び21−2の不純物
濃度よりも小さくなっている。なお、第2の導電領域4
2と第3の導電領域43の不純物濃度の大小関係は任意
である。また、第4の導電領域21−1、21−2は第
2の導電領域42と接して形成されている。なお、第4
の導電領域21−1、21−2は通常のイオン注入法
(P型領域の場合は例えばB)により形成すればよい。
ード44−2に信号光が入射した場合を考慮する。ホト
ダイオード44−2に入射した信号光により発生した信
号電荷e-は、従来と同様に、ホトダイオード44−2
に入射するのみではなく、隣接するホトダイオード44
−1、4−4−3方向にも進行する。しかし、隣接する
ホトダイオード44−1、44−3の方向に進んだ信号
電荷e-は、第4の導電領域21−1、21−2及び素
子分離膜22−1、22−2により押し戻されて、最終
的にホトダイオード44−2に捕獲される。
ば、信号電荷e-の横方向拡散を防止できるので感度増
加と混色抑制を同時に実現できる。図2は、本発明の第
2の実施形態に係るMOSイメージセンサの断面図であ
る。なお、図1と同じ部分には同じ符号を付し、詳細な
説明は省略する。
イメージセンサに第5の導電領域(p)11−1、11
−2、11−3を追加したことである。第5の導電領域
(p)11−1、11−2、11−3の不純物濃度は第
2の導電領域42より小さくなっている。また、第2の
導電領域42内の不純物濃度は第3の導電領域43に向
かって次第に小さくなるように構成されている。すなわ
ち、第2の導電領域42では、不純物濃度分布に傾斜を
持たせている。不純物濃度分布に傾斜を持たせるために
は、例えば、高温熱アニールにより高濃度不純物領域の
第1導電領域41から不純物を熱拡散させればよい。
に傾斜濃度構成を有する場合には、ホトダイオード44
−1、44−2、44−3下の第2の導電領域42と第
3の導電領域43の境界近傍に(望ましくは第2の導電
領域42内に)第2及び第3の導電領域と反対の導電型
の不純物をイオン注入した後に適当な熱処理を加える
と、第2の導電領域42と第3の導電領域43の境界に
凹面鏡状の第5導電領域11−1、11−2、11−3
を設けることができる。なお、該凹面鏡の焦点が当該ホ
トダイオードのN型領域内に位置するように第5導電領
域を設計することが望ましいが、そうでなくとも本発明
の効果は有効なのは言うまでもない。
した当該ホトダイオード下部から基板方向に拡散する信
号電荷をほぼすべて当該ホトダイオードに向かって収束
させて集めることができる。更に、隣接ホトダイオード
に対して、信号電荷の横方向拡散を抑制する第4の導電
領域21−1、21−2が設けられているので、当該ホ
トダイオード部から拡散して逃げていく信号電荷をほぼ
すべて再収集することができる。
感度向上と混色抑制を実現できる。なお、本発明の構成
に用いた第2の導電領域の厚さは1から15μmの範
囲、第3の導電領域43の厚さは1から10μm(望ま
しくは1から3μm)の範囲であることが望ましい。特
に第3の導電領域の厚さが上記範囲以上である場合に
は、該凹面鏡部とホトダイオードの距離が離れすぎるた
め当該ホトダイオードに信号で電荷を収集する確率が小
さくなってしまうので注意を要する。本発明は、上記の
発明の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の
要旨を変更しない範囲で種々変形して実施できるのは勿
論である。
感度増加と低混色を同時に実現したMOSイメージセン
サを提供することができる。
ジセンサの断面図。
ジセンサの断面図
撮像素子の回路図の一例を示す図。
部(ホトダイオード)
Claims (4)
- 【請求項1】 半導体基板上に光電変換部と信号走査回
路を含む単位セルを行列2次元状に配置してなる撮像領
域と、この撮像領域の各セルからの信号を読み出す信号
線とからなるMOSイメージセンサにおいて、 前記半導体基板は、信号電荷と逆の導電型を有し、かつ
層状に形成された第1、第2および第3の導電領域を有
し、前記第3の導電領域上に前記光電変換部が配置され
ており、隣接する前記光電変換部の間には第4の導電領
域が設けられ、前記第2の導電領域の不純物濃度が前記
第1導電領域の不純物濃度より小であり、前記第3の導
電領域の不純物濃度が前記第4導電領域の不純物濃度よ
り小さいことを特徴とするMOSイメージセンサ。 - 【請求項2】 半導体基板上に光電変換部と信号走査回
路を含む単位セルを行列2次元状に配置してなる撮像領
域と、この撮像領域の各セルからの信号を読み出す信号
線とからなるMOSイメージセンサにおいて、 前記半導体基板は、信号電荷と逆の導電型を有し、かつ
層状に形成された第1、第2および第3の導電領域を有
し、前記第3の導電領域上に前記光電変換部が配置され
ており、隣接する前記光電変換部の間には第4の導電領
域が設けられ、前記第2の導電領域の不純物濃度が前記
第1導電領域の不純物濃度より小であり、前記第3の導
電領域の不純物濃度が前記第4導電領域の不純物濃度よ
り小であり、前記第2の導電領域と前記第3の導電領域
の接触部に第5の導電領域が設けられており、前記第5
の導電領域の不純物濃度が前記第2の導電領域より小さ
いことを特徴とするMOSイメージセンサ。 - 【請求項3】 請求項1又は請求項2記載のMOSイメ
ージセンサにおいて、前記第4の導電領域が前記第2の
導電領域と接していることを特徴とするMOSイメージ
センサ。 - 【請求項4】 請求項1から請求項3のいずれかに記載
のMOSイメージセンサにおいて、前記第2の導電領域
における不純物濃度が、第3の導電領域に向かって次第
に小さくなっていることを特徴とするMOSイメージセ
ンサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03140298A JP3617917B2 (ja) | 1998-02-13 | 1998-02-13 | Mosイメージセンサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03140298A JP3617917B2 (ja) | 1998-02-13 | 1998-02-13 | Mosイメージセンサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11233747A true JPH11233747A (ja) | 1999-08-27 |
| JP3617917B2 JP3617917B2 (ja) | 2005-02-09 |
Family
ID=12330276
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP03140298A Expired - Lifetime JP3617917B2 (ja) | 1998-02-13 | 1998-02-13 | Mosイメージセンサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3617917B2 (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6639293B2 (en) * | 2000-11-30 | 2003-10-28 | Nec Electronics Corporation | Solid-state imaging device |
| US6885047B2 (en) | 2002-06-27 | 2005-04-26 | Canon Kabushiki Kaisha | Solid-state image sensing device having pixels with barrier layer underneath transistor regions and camera using said device |
| US7382009B2 (en) | 2003-08-07 | 2008-06-03 | Canon Kabushiki Kaisha | Solid state image pickup device including an amplifying MOS transistor having particular conductivity type semiconductor layers, and camera using the same device |
| WO2008125986A3 (en) * | 2007-03-01 | 2008-12-24 | Hiok Nam Tay | Image sensor with position dependent shift of inter-pixel isolation structure |
| US7824944B2 (en) | 2006-01-31 | 2010-11-02 | Hiok Nam Tay | Image sensor with inter-pixel isolation |
| US7964928B2 (en) | 2005-11-22 | 2011-06-21 | Stmicroelectronics S.A. | Photodetector with an improved resolution |
| EP2075842A3 (en) * | 2007-12-28 | 2012-04-04 | Cmosis NV | Semiconductor detector for electromagnetic or particle radiation |
-
1998
- 1998-02-13 JP JP03140298A patent/JP3617917B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6639293B2 (en) * | 2000-11-30 | 2003-10-28 | Nec Electronics Corporation | Solid-state imaging device |
| US6885047B2 (en) | 2002-06-27 | 2005-04-26 | Canon Kabushiki Kaisha | Solid-state image sensing device having pixels with barrier layer underneath transistor regions and camera using said device |
| US7423305B2 (en) | 2002-06-27 | 2008-09-09 | Canon Kabushiki Kaisha | Solid-state image sensing device having high sensitivity and camera system using the same |
| US8580595B2 (en) | 2002-06-27 | 2013-11-12 | Canon Kabushiki Kaisha | Solid-state image sensing device and camera system the same |
| US8436406B2 (en) | 2002-06-27 | 2013-05-07 | Canon Kabushiki Kaisha | Solid-state image sensing device and camera system using the same |
| US7705381B2 (en) | 2002-06-27 | 2010-04-27 | Canon Kabushiki Kaisha | Solid-state image sensing device and camera system using the same |
| US7723766B2 (en) | 2002-06-27 | 2010-05-25 | Canon Kabushiki Kaisha | Solid-state image sensing device and camera system using the same |
| US8183604B2 (en) | 2003-08-07 | 2012-05-22 | Canon Kabushiki Kaisha | Solid state image pickup device inducing an amplifying MOS transistor having particular conductivity type semiconductor layers, and camera using the same device |
| US7382009B2 (en) | 2003-08-07 | 2008-06-03 | Canon Kabushiki Kaisha | Solid state image pickup device including an amplifying MOS transistor having particular conductivity type semiconductor layers, and camera using the same device |
| US7964928B2 (en) | 2005-11-22 | 2011-06-21 | Stmicroelectronics S.A. | Photodetector with an improved resolution |
| US7824944B2 (en) | 2006-01-31 | 2010-11-02 | Hiok Nam Tay | Image sensor with inter-pixel isolation |
| JP2010520614A (ja) * | 2007-03-01 | 2010-06-10 | テー,ヒョク,ナム | 画素間分離されたイメージセンサ |
| GB2460010B (en) * | 2007-03-01 | 2011-08-17 | Hiok Nam Tay | Image sensor with inter-pixel isolation |
| GB2460010A (en) * | 2007-03-01 | 2009-11-18 | Candela Microsystems Inc | Image sensor with inter-pixel isolation |
| WO2008125986A3 (en) * | 2007-03-01 | 2008-12-24 | Hiok Nam Tay | Image sensor with position dependent shift of inter-pixel isolation structure |
| EP2075842A3 (en) * | 2007-12-28 | 2012-04-04 | Cmosis NV | Semiconductor detector for electromagnetic or particle radiation |
| EP2075843A3 (en) * | 2007-12-28 | 2012-04-04 | CMOSIS nv | Semiconductor detector for electromagnetic or particle radiation |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3617917B2 (ja) | 2005-02-09 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3457551B2 (ja) | 固体撮像装置 | |
| JP3410016B2 (ja) | 増幅型固体撮像装置 | |
| TW517388B (en) | Solid-state imaging device | |
| JP4208559B2 (ja) | 光電変換装置 | |
| JP4413940B2 (ja) | 固体撮像素子、単板カラー固体撮像素子及び電子機器 | |
| JP3584196B2 (ja) | 受光素子及びそれを有する光電変換装置 | |
| JP3372216B2 (ja) | 増幅型固体撮像装置 | |
| JPH1126741A (ja) | 固体撮像装置 | |
| JPH1098176A (ja) | 固体撮像装置 | |
| JP5980269B2 (ja) | 撮像装置及び撮像システム | |
| JP4810806B2 (ja) | 固体撮像装置 | |
| JP4798205B2 (ja) | 固体撮像装置とその製造方法、及び撮像装置 | |
| JPH11233747A (ja) | Mosイメージセンサ | |
| US5932873A (en) | Capacitor-coupled bipolar active pixel sensor with integrated electronic shutter | |
| JP2004312039A (ja) | 光電変換素子 | |
| CN110581190B (zh) | 一种适应亚微米像素的utbb光电探测器、阵列和方法 | |
| JP2006054262A (ja) | 固体撮像装置 | |
| JPH05235317A (ja) | 固体撮像素子 | |
| JP4317280B2 (ja) | 半導体エネルギー検出器 | |
| TW200421604A (en) | Solid state imaging device and manufacturing method of solid state imaging device | |
| US7808022B1 (en) | Cross talk reduction | |
| JP3084108B2 (ja) | 赤外固体撮像素子 | |
| JPS6021680A (ja) | 固体撮像素子とその製造方法 | |
| JPS6045056A (ja) | 光検出器 | |
| JP2002368204A (ja) | 固体撮像素子及びその製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040803 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20040915 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20041102 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20041105 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20071119 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081119 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091119 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101119 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101119 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111119 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121119 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131119 Year of fee payment: 9 |
|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |