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
Application number
JP10031402A
Other languages
English (en)
Other versions
JP3617917B2 (ja
Inventor
Hidetoshi Nozaki
秀俊 野崎
Tetsuya Yamaguchi
鉄也 山口
Hisanori Ihara
久典 井原
Hiroshi Yamashita
浩史 山下
Ikuko Inoue
郁子 井上
Nobuo Nakamura
信男 中村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP03140298A priority Critical patent/JP3617917B2/ja
Publication of JPH11233747A publication Critical patent/JPH11233747A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP3617917B2 publication Critical patent/JP3617917B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 感度の増加と混色の抑制を同時に実現したM
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

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は光電変換効果を用い
て2次元画像を得るMOS型イメージセンサに関する。
【0002】
【従来の技術】従来技術を図面を参照して説明する。図
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。
【0003】垂直シフトレジスタ5から水平方向に配線
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。
【0004】図4は、従来のMOSイメージセンサの断
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。
【0005】ホトダイオード44−2領域のみに信号光
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。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上記のように、従来の
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。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記の課題を
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。
【0008】上記の構成により、隣接ホトダイオードに
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。
【0009】本発明の他のMOSイメージセンサは、上
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。
【0010】本構成により、上記の効果に加え、基板下
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。
【0011】本発明の好ましい実施態様は以下の通りで
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。
【0012】(2)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。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。
【0013】
【発明の実施の形態】図面を参照して本発明の実施の形
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。
【0014】図1において、第1の導電領域(p++)4
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。
【0015】本発明では、上記の構成に加えて、各ホト
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。
【0016】第3の導電領域(p)43の不純物濃度
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。
【0017】上記のように構成した場合に、ホトダイオ
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。
【0018】従って、本発明の第1の実施形態によれ
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。
【0019】本実施形態では、第1の実施形態のMOS
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。
【0020】そして、第2の導電領域42が上記のよう
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。
【0021】この凹面鏡状の構成により、信号光が入射
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。
【0022】このように、本実施形態によれば、更に、
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。
【0023】
【発明の効果】上記詳述したように、本発明によれば、
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。
【図面の簡単な説明】
【図1】 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。
【図2】 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
【図3】 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。
【図4】 従来のMOSイメージセンサの断面図。
【符号の説明】
11−1、11−2、11−3…第5の導電領域(p) 21−1、21−2…第4の導電領域(p+) 22−1、22−2…素子分離膜 41…第1の導電領域(p++) 42…第2の導電領域(p+) 43…第3の導電領域(p) 44−1、44−2、44−3…P−N接合型光電変換
部(ホトダイオード)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山下 浩史 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1番地 株 式会社東芝研究開発センター内 (72)発明者 井上 郁子 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1番地 株 式会社東芝研究開発センター内 (72)発明者 中村 信男 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1番地 株 式会社東芝研究開発センター内

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【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。
  2. 【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。
  3. 【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。
  4. 【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。
JP03140298A 1998-02-13 1998-02-13 Mosイメージセンサ Expired - Lifetime JP3617917B2 (ja)

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)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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

Cited By (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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