JP2006319184A - Solid-state imaging device and camera - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えば、CCD(Charge Coupled Device)型の固体撮像装置、および当該固体撮像装置を備えたカメラに関する。 The present invention relates to, for example, a CCD (Charge Coupled Device) type solid-state imaging device and a camera including the solid-state imaging device.
従来、CCD型の固体撮像装置の転送電極として、隣接する転送電極の一部を重ね合わせた状態で配置した多層構造のものと、隣接する転送電極を重ね合わせない状態で配置した単層構造のものが実用されている。単層電極構造の転送電極としては、例えば特許文献1に開示されている。
Conventionally, as a transfer electrode of a CCD type solid-state imaging device, a multi-layer structure in which a part of adjacent transfer electrodes is arranged in a superimposed state and a single layer structure in which adjacent transfer electrodes are arranged in a non-overlapped state. Things are in practical use. A transfer electrode having a single-layer electrode structure is disclosed in, for example,
図9は、単層電極構造の固体撮像装置の転送電極を示す平面図である。図10は、図9のB−B’線における断面図である。 FIG. 9 is a plan view showing a transfer electrode of a solid-state imaging device having a single-layer electrode structure. 10 is a cross-sectional view taken along line B-B ′ of FIG. 9.
固体撮像装置は、水平および垂直方向に配置された複数の光電変換部105と、読み出しゲート部106と、垂直転送部107とを有する。光電変換部105は、n型の基板110のp型ウェル111に形成されたn型の信号電荷蓄積領域112と、p+領域からなる正孔蓄積領域113によって構成される。
The solid-state imaging device includes a plurality of
光電変換部105に対して所定間隔を空けて、n型の転送チャネル114が形成されている。転送チャネル114下には、p+領域115が形成されている。
An n-
転送チャネル114と、読み出し対象となる一方側(図中右側)の光電変換部105との間に、p−領域からなる読み出しゲート部106が形成されている。転送チャネル114と、読み出し対象でない他方側(図中左側)の光電変換部105との間には、p+領域からなる画素分離部108が形成されている。
Between the
読み出しゲート部106および転送チャネル114上には、絶縁膜120を介して第1転送電極121および第2転送電極122が形成されている。垂直転送部107は、転送チャネル114、第1転送電極121および第2転送電極122により構成される。
A
図9に示すように、第1転送電極121および第2転送電極122は、上面からみると矩形状に形成されており、水平方向の第1転送電極121同士および第2転送電極122同士は接続されている。垂直方向に隣接する第1転送電極121と第2転送電極122は分離されている。
As shown in FIG. 9, the
転送電極121,122上には、絶縁膜120を介して、転送電極121,122を被覆する遮光膜124が形成されている。遮光膜124には光電変換部105を露出させる開口部124aが形成されている。
A
上記の固体撮像装置では、光電変換部105により光電変換された信号電荷を転送チャネル114に読み出す際には、光電変換部105に対して接する辺が長い第1転送電極121に正の読み出し電圧が印加される。
In the above-described solid-state imaging device, when the signal charge photoelectrically converted by the
図11は、電荷読み出し時の電位分布を示す図である。図11において、P0は読み出し電圧印加前の電位分布であり、P1は読み出し電圧印加後の電位分布を示す。 FIG. 11 is a diagram illustrating a potential distribution during charge reading. In FIG. 11, P0 is a potential distribution before the read voltage is applied, and P1 is a potential distribution after the read voltage is applied.
図11に示すように、読み出し電圧印加前には転送チャネル114と、信号電荷蓄積領域112との間には、読み出しゲート部106によるポテンシャル障壁が存在しており、信号電荷は信号電荷蓄積領域112内に留まる。
As shown in FIG. 11, a potential barrier due to the
読み出し電圧を印加すると、読み出しゲート部106によるポテンシャル障壁が下がり、信号電荷蓄積領域112に蓄積された信号電荷は、転送チャネル114へ読み出される(図中、矢印参照)。
ところで、近年の画素サイズの縮小化に伴って、第1転送電極121により電位が制御される読み出しゲート部106の幅Wが狭くなっている(図9参照)。
By the way, with the recent reduction in pixel size, the width W of the
読み出しゲート部106の幅Wが狭くなると、電荷読み出し効率が悪化する。この電荷読み出し効率の悪化を防ぐために、読み出し電圧を高くする必要があり、固体撮像装置の消費電力の増大に繋がる。
When the width W of the
また、画素サイズの縮小化によって、信号電荷蓄積領域112に蓄積可能な信号電荷の減少を防ぐため、信号電荷蓄積領域112の電位井戸を深くする必要が生じる。信号電荷蓄積領域112の電位井戸を深くすると、読み出し電圧の高電圧化に繋がる。
In addition, in order to prevent a decrease in signal charge that can be accumulated in the signal
本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、読み出し電圧を低減することができる固体撮像装置およびカメラを提供することにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a solid-state imaging device and a camera capable of reducing a readout voltage.
上記の目的を達成するため、本発明の固体撮像装置は、基板に水平方向および垂直方向に複数形成された光電変換部と、前記光電変換部の間の基板領域に形成された、垂直方向に伸びる転送チャネルと、前記転送チャネルと一方側の前記光電変換部の間の基板領域に形成された読み出しゲート部と、前記転送チャネルと他方側の前記光電変換部の間の基板領域に形成された画素分離部と、各光電変換部に隣接して配置され、前記転送チャネルおよび前記読み出しゲート部上に形成された第1転送電極および第2転送電極とを有し、前記第1転送電極は、読み出しゲート部側における前記垂直方向の長さが、前記画素分離部側における前記垂直方向の長さよりも長く、前記第2転送電極は、前記画素分離部側における前記垂直方向の長さが、前記読み出しゲート部側における前記垂直方向の長さよりも長い。 In order to achieve the above object, a solid-state imaging device of the present invention includes a plurality of photoelectric conversion units formed in a horizontal direction and a vertical direction on a substrate, and a vertical direction formed in a substrate region between the photoelectric conversion units. An extending transfer channel; a read gate portion formed in a substrate region between the transfer channel and the one photoelectric conversion portion; and a substrate region formed between the transfer channel and the other photoelectric conversion portion. A pixel separation unit; and a first transfer electrode and a second transfer electrode which are disposed adjacent to each photoelectric conversion unit and formed on the transfer channel and the readout gate unit, and the first transfer electrode includes: The length in the vertical direction on the readout gate portion side is longer than the length in the vertical direction on the pixel separation portion side, and the second transfer electrode has a length in the vertical direction on the pixel separation portion side. Longer than the length of the vertical direction in the reading gate portion.
上記の本発明の固体撮像装置では、第1転送電極は、読み出しゲート部側における垂直方向の長さが、画素分離部側における垂直方向の長さよりも長く形成され、第2転送電極は、画素分離部における垂直方向の長さが、読み出しゲート部側における垂直方向の長さよりも長く形成されている。このため、第1転送電極により電位が制御される読み出しゲート部の垂直方向長さ、すなわち読み出しゲート幅が大きくなる。 In the above-described solid-state imaging device of the present invention, the first transfer electrode is formed such that the length in the vertical direction on the readout gate portion side is longer than the length in the vertical direction on the pixel separation portion side. The vertical length of the separation part is formed longer than the vertical length of the read gate part. For this reason, the length in the vertical direction of the readout gate portion whose potential is controlled by the first transfer electrode, that is, the readout gate width is increased.
上記の目的を達成するため、本発明のカメラは、固体撮像装置と、前記固体撮像装置の撮像面に光を結像させる光学系と、前記固体撮像装置からの出力信号に対して所定の信号処理を行う信号処理回路とを有し、前記固体撮像装置は、基板に水平方向および垂直方向に複数形成された光電変換部と、前記光電変換部の間の基板領域に形成された、垂直方向に伸びる転送チャネルと、前記転送チャネルと一方側の前記光電変換部の間の基板領域に形成された読み出しゲート部と、前記転送チャネルと他方側の前記光電変換部の間の基板領域に形成された画素分離部と、各光電変換部に隣接して配置され、前記転送チャネルおよび前記読み出しゲート部上に形成された第1転送電極および第2転送電極とを有し、前記第1転送電極は、読み出しゲート部側における前記垂直方向の長さが、前記画素分離部側における前記垂直方向の長さよりも長く、前記第2転送電極は、前記画素分離部側における前記垂直方向の長さが、前記読み出しゲート部側における前記垂直方向の長さよりも長い。 In order to achieve the above object, a camera of the present invention includes a solid-state imaging device, an optical system that focuses light on the imaging surface of the solid-state imaging device, and a predetermined signal with respect to an output signal from the solid-state imaging device. A signal processing circuit that performs processing, and the solid-state imaging device includes a plurality of photoelectric conversion units formed in a horizontal direction and a vertical direction on a substrate, and a vertical direction formed in a substrate region between the photoelectric conversion units. Formed in a substrate region between the transfer channel and the photoelectric conversion unit on the other side, a transfer gate extending to the transfer channel, a readout gate unit formed in a substrate region between the transfer channel and the photoelectric conversion unit on one side, A pixel separation unit, and a first transfer electrode and a second transfer electrode that are disposed adjacent to each photoelectric conversion unit and formed on the transfer channel and the readout gate unit, wherein the first transfer electrode is Read out The vertical length on the side of the pixel separation portion is longer than the length of the vertical direction on the side of the pixel separation portion, and the second transfer electrode has a length in the vertical direction on the side of the pixel separation portion. It is longer than the length in the vertical direction on the gate side.
上記の本発明のカメラでは、当該カメラを構成する固体撮像装置の第1転送電極は、読み出しゲート部側における垂直方向の長さが、画素分離部側における垂直方向の長さよりも長く形成され、第2転送電極は、画素分離部における垂直方向の長さが、読み出しゲート部側における垂直方向の長さよりも長く形成されている。このため、第1転送電極により電位が制御される読み出しゲート部の垂直方向長さ、すなわち読み出しゲート幅が大きくなる。 In the camera of the present invention described above, the first transfer electrode of the solid-state imaging device constituting the camera is formed such that the vertical length on the readout gate portion side is longer than the vertical length on the pixel separation portion side, The second transfer electrode is formed such that the vertical length of the pixel separation portion is longer than the vertical length of the readout gate portion. For this reason, the length in the vertical direction of the readout gate portion whose potential is controlled by the first transfer electrode, that is, the readout gate width is increased.
本発明によれば、読み出し電圧を低減した固体撮像装置およびカメラを実現することができる。 According to the present invention, it is possible to realize a solid-state imaging device and a camera with a reduced readout voltage.
以下に、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。本実施形態では、本発明をインターライントランスファ方式のCCD(Charge Coupled Device)型の固体撮像装置に適用した例について説明する。ただし、転送方式に特に限定はない。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the present embodiment, an example in which the present invention is applied to an interline transfer type CCD (Charge Coupled Device) type solid-state imaging device will be described. However, there is no particular limitation on the transfer method.
図1は、本実施形態に係る固体撮像装置の概略構成図である。 FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a solid-state imaging apparatus according to the present embodiment.
本実施形態に係る固体撮像装置1は、撮像部2と、水平転送部3と、出力部4とを有する。
The solid-
撮像部2には、画素毎に行列状に配置された複数の光電変換部5と、光電変換部5の垂直列ごとに配置された複数本の垂直転送部7と、光電変換部5と垂直転送部7との間に配置された読み出しゲート部6とを有する。
The
光電変換部5は、例えばフォトダイオードからなり、被写体から入射する像光(入射光)をその光量に応じた電荷量の信号電荷に光電変換して蓄積する。光電変換部5に蓄積された信号電荷は、読み出しゲート部6を介して垂直転送部7に読み出される。
The
垂直転送部7は、4相のクロック信号φV1,φV2,φV3,φV4によって駆動され、光電変換部5から読み出された信号電荷を垂直方向(図中、下方向)に転送する。なお、クロック信号としては、4相に限定されるものではない。
The
水平転送部3は、2相のクロック信号φH1,φH2によって駆動され、垂直転送部7から垂直転送された信号電荷を、水平方向(図中、左方向)に転送する。
The horizontal transfer unit 3 is driven by the two-phase clock signals φH1 and φH2, and transfers the signal charges vertically transferred from the
垂直転送部7および水平転送部3は、基板に形成された転送方向に伸びる転送チャネルと、転送チャネル上に絶縁膜を介在させた状態で、転送方向に並べて形成された複数の転送電極とを有する。
The
出力部4は、例えば、フローティングディフュージョンにて構成された電荷−電圧変換部4aを有し、水平転送部3により水平転送された信号電荷を電気信号に変換して、アナログ画像信号として出力する。
The output unit 4 includes, for example, a charge-
図2は、撮像部2に配置された転送電極の平面図である。
FIG. 2 is a plan view of the transfer electrode arranged in the
水平方向および垂直方向に複数の光電変換部5が配置されている。1つの光電変換部5の垂直方向の寸法Lは例えば1.5μmであり、水平方向の寸法Hは例えば1.0μmである。
A plurality of
光電変換部5の両側には、転送方向(垂直方向)に伸びる転送チャネル14が形成されている。転送チャネル14と、読み出し対象となる一方側(図中右側)の光電変換部5との間には、読み出しゲート部6が形成されている。読み出しゲート部6の水平方向における寸法dは、例えば0.1〜0.5μmである。転送チャネル14と、読み出し対象でない他方側(図中左側)の光電変換部5との間には、画素分離部8が形成されている。
転送チャネル14および読み出しゲート部6上には、第1転送電極21および第2転送電極22が転送方向に交互に繰り返し並んでいる。転送チャネル14と、第1転送電極21および第2転送電極22により垂直転送部7が構成される。
On the
第1転送電極21および第2転送電極22は、互いに所定間隔を空けて並んでいる。すなわち、第1転送電極21および第2転送電極22は、単層電極構造である。水平方向における第1転送電極21および第2転送電極22は、互いに接続されている。第1転送電極21および第2転送電極22は、同一のポリシリコン層をパターニングして形成される。
The
第1転送電極21および第2転送電極22の端部は、光電変換部5に隣接する領域において、水平方向に対して傾いて形成されている。この結果、第1転送電極21は、読み出しゲート部6側における垂直方向の長さ(読み出しゲート幅Wに相当)が、画素分離部8側における垂直方向の長さよりも長く形成されている。また、第2転送電極22は、画素分離部8側における垂直方向の長さが、読み出しゲート部6側における垂直方向の長さよりも長く形成されている。
End portions of the
図3は、図2のA−A’線における断面図である。 FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line A-A ′ of FIG. 2.
例えばn型のシリコン基板(以下、基板10という)に、p型ウェル11が形成されている。p型ウェル11は、オーバーフローバリアを形成する。 For example, a p-type well 11 is formed on an n-type silicon substrate (hereinafter referred to as substrate 10). The p-type well 11 forms an overflow barrier.
光電変換部5には、n型の信号電荷蓄積領域12と、信号電荷蓄積領域12の表層に形成されたp+領域からなる正孔蓄積領域13が形成されている。n型の信号電荷蓄積領域12とp型ウェル11とのpn接合によりフォトダイオードが形成される。信号電荷蓄積領域12の表層に正孔蓄積領域13が形成されていることで、暗電流を抑制した埋め込み型のフォトダイオードとなる。
In the
光電変換部5には、信号電荷蓄積領域12、p型ウェル11および基板10により、npn構造が形成されている。このnpn構造は、光電変換部5に強い光が入射して過剰に発生した信号電荷が、p型ウェル11により形成されるオーバーフローバリアを超えると、当該信号電荷を基板10側に排出する縦型オーバーフロードレイン構造を構成する。
In the
光電変換部5の両側に配置された転送チャネル14は、n型領域により形成されており、転送チャネル14下にはp+領域15が形成されている。p+領域15は、スミアの発生を防止するために設けられる。
The
転送チャネル14と一方側の光電変換部5との間の読み出しゲート部6は、p−領域により形成される。転送チャネル14と他方側の光電変換部5との間の画素分離部8は、p型不純物濃度の高いp+領域により形成される。
The read
転送チャネル14および読み出しゲート部6上には、絶縁膜20を介在させた状態で、第1転送電極21および第2転送電極22が形成されている。転送チャネル14上には、読み出しゲート部6側に第1転送電極21が形成され、画素分離部8側に第2転送電極22が形成されている。転送チャネル14と、第1転送電極21および第2転送電極22により垂直転送部7が構成される。
A
第1転送電極21および第2転送電極22上には、絶縁膜20を介在させた状態で、アルミニウムなどからなる遮光膜24が形成されている。遮光膜24には、光電変換部5を露出させる開口部24aが形成されている。
A
図示はしないが、遮光膜24上には、層間絶縁膜が形成されており、層間絶縁膜上には、必要に応じてカラーフィルタやオンチップレンズが形成されている。
Although not shown, an interlayer insulating film is formed on the
図4は、本実施形態に係る固体撮像装置において、信号電荷の読み出し時の電位分布を示す図である。図中、P0が読み出し電圧印加前の電位分布であり、P1が読み出し電圧印加後の電位分布である。 FIG. 4 is a diagram illustrating a potential distribution at the time of reading signal charges in the solid-state imaging device according to the present embodiment. In the figure, P0 is a potential distribution before the read voltage is applied, and P1 is a potential distribution after the read voltage is applied.
読み出し電圧印加前では、信号電荷蓄積領域12と転送チャネル14との間には、読み出しゲート部6によるポテンシャル障壁が形成されている。このため、信号電荷は、信号電荷蓄積領域12に蓄積されている状態にある。
Before the read voltage is applied, a potential barrier formed by the read
信号電荷の読み出し時には、第1転送電極21に正電圧を印加し、第2転送電極22に負電圧を印加する。第1転送電極21に印加する正電圧は、例えば0V〜20V(0Vは除く)とする。第2転送電極22に印加する負電圧は、例えば0V〜−20V(0Vは除く)とする。
At the time of reading signal charges, a positive voltage is applied to the
第1転送電極21に正電圧を印加することにより、p型の読み出しゲート部6の電位が高くなり(電位障壁が下がる)、信号電荷蓄積領域12中に蓄積されている信号電荷は、転送チャネル14へ移される(図中、矢印参照)。
By applying a positive voltage to the
また、信号電荷蓄積領域12に近い側(右側)の第2転送電極22に負電圧が印加されていることにより、信号電荷蓄積領域12において、読み出される側とは反対側の電位が下がる(電位井戸が浅くなる)。このため、信号電荷蓄積領域12中に電位勾配(電界)が生じ、読み出し方向に電荷が移動されやすくなる。
Further, since a negative voltage is applied to the
垂直転送部7に信号電荷が読み出された後、クロック信号φV1,V2,V3,V4が、転送方向に並べられた各転送電極21,22に対して位相をずらして印加されることで(図2参照)、垂直方向に伸びる転送チャネル14の電位井戸の分布が順次変化し、電位井戸内の電荷が転送方向に沿って転送される。
After the signal charges are read out to the
水平転送部3に転送された信号電荷は、水平転送部3により水平方向に転送され、出力部4により水平転送された信号電荷が電気信号に変換されて、アナログ画像信号として出力される。 The signal charge transferred to the horizontal transfer unit 3 is transferred in the horizontal direction by the horizontal transfer unit 3, and the signal charge transferred horizontally by the output unit 4 is converted into an electrical signal and output as an analog image signal.
次に、上記の本実施形態に係る固体撮像装置の効果について説明する。 Next, effects of the solid-state imaging device according to the above-described embodiment will be described.
本実施形態では、第1転送電極21は、読み出しゲート部6側における垂直方向の長さが、画素分離部8側における垂直方向の長さよりも長く形成され、第2転送電極22は、画素分離部8における垂直方向の長さが、読み出しゲート部6側における垂直方向の長さよりも長く形成されている。
In the present embodiment, the
このため、第1転送電極21により電位が制御される読み出しゲート部6の垂直方向長さ(読み出しゲート幅W)を大きくすることができる。読み出しゲート幅Wの拡大により、読み出し効率を向上させることができるため、読み出し電圧を低減することができる。
For this reason, the vertical length (read gate width W) of the read
また、読み出し時には、第1転送電極21に正電圧を印加する一方で、第2転送電極22に負電圧を印加することにより、光電変換部5において、読み出しゲート部6側とは反対側の部位の電位が低くなり、読み出しゲート部6側に電荷が移動されやすくなる電位勾配が生じる。この結果、さらに読み出し効率を向上させることができるため、読み出し電圧をさらに低減することができる。
Further, at the time of reading, a positive voltage is applied to the
また、従来、図10に示すように、読み出し時に転送チャネル114上の第1転送電極121に正電圧が印加されることにより、n型の転送チャネル114とp型の画素分離部108とのpn接合に逆バイアスがかかり、この部分での電位勾配が急になり(電界が大きくなり)、アバランシェブレイクダウンにより電荷の湧き出しが生じ、ノイズが発生するという問題もあった。
Conventionally, as shown in FIG. 10, when a positive voltage is applied to the
これに対して、本実施形態では、p型の画素分離部8とのpn接合の近傍における転送チャネル14上には、第2転送電極22が形成されており、読み出し時に第2転送電極22に負電圧が印加されることにより、pn接合における電位勾配を従来よりも緩やかにすることができる。この結果、アバランシェブレイクダウンを抑制することができ、ノイズを低減することができる。
On the other hand, in the present embodiment, the
上記の固体撮像装置は、例えば、ビデオカメラ、デジタルスチルカメラ、あるいは電子内視鏡用カメラなどのカメラに組み込まれて用いられる。 The solid-state imaging device is used by being incorporated in a camera such as a video camera, a digital still camera, or an electronic endoscope camera, for example.
図5は、上記の固体撮像装置が用いられるカメラの概略構成図である。 FIG. 5 is a schematic configuration diagram of a camera in which the above-described solid-state imaging device is used.
カメラ30は、固体撮像装置(CCD)1と、光学系32と、駆動回路33と、信号処理回路34とを有する。
The
光学系32は、被写体からの像光(入射光)を固体撮像装置1の撮像面上に結像させる。これにより、固体撮像装置1の各光電変換部5において、入射光は入射光量に応じた信号電荷に変換され、光電変換部5の信号電荷蓄積領域12において、一定期間当該信号電荷が蓄積される。
The
駆動回路33は、上述した4相のクロック信号φV1,φV2,φV3,φV4および2相のクロック信号φH1,φH2などの各種のタイミング信号を固体撮像装置1に与える。これにより、固体撮像装置1の信号電荷の読み出し、垂直転送、水平転送などの各種の駆動が行われる。また、この駆動により、固体撮像装置1の出力部4からアナログ画像信号が出力される。
The
信号処理回路34は、固体撮像装置1から出力されたアナログ画像信号に対して、ノイズ除去や、ディジタル信号に変換するといった各種の信号処理を行う。信号処理回路34による信号処理が行われた後に、メモリなどの記憶媒体に記憶される。
The
このように、ビデオカメラやデジタルスチルカメラなどのカメラ30において、読み出し電圧を低減した上記の固体撮像装置1を用いることにより、消費電力の小さいカメラ30を実現することができる。
As described above, in the
(第2実施形態)
図6は、撮像部2に配置された転送電極の平面図である。本実施形態では、第1転送電極21および第2転送電極22は単層電極構造であるが、第1転送電極21および第2転送電極22の平面形状が第1実施形態とは異なる。
(Second Embodiment)
FIG. 6 is a plan view of the transfer electrode arranged in the
第1転送電極21の読み出しゲート部6側における垂直方向の長さは、光電変換部5の垂直方向の寸法Lと同じとなるまで拡大されている。この結果、光電変換部5に隣接する領域における第1転送電極21は、三角形状となっている。
The length of the
第2転送電極22の画素分離部8側における垂直方向の長さは、光電変換部5の垂直方向の寸法Lと同じとなるまで拡大されている。この結果、光電変換部5に隣接する領域における第2転送電極22は、三角形状となっている。
The vertical length of the
本実施形態に係る固体撮像装置では、第1実施形態よりも読み出しゲート幅Wを大きくすることができる。この結果、読み出し効率をさらに向上させることができ、読み出し電圧の低電圧化を図ることができる。 In the solid-state imaging device according to the present embodiment, the read gate width W can be made larger than that in the first embodiment. As a result, the read efficiency can be further improved, and the read voltage can be lowered.
なお、読み出し効率と、電荷転送効率とのバランスを考慮して、第1実施形態の転送電極形状と、第2実施形態の転送電極形状の中間の電極形状をもつ第1転送電極21および第2転送電極22を形成してもよい。また、第1転送電極21および第2転送電極22において、長い側の電極の辺の長さは同じである必要は無い。
In consideration of the balance between the read efficiency and the charge transfer efficiency, the
(第3実施形態)
図7は、撮像部2に配置された転送電極の平面図である。本実施形態では、第1転送電極21および第2転送電極22は単層電極構造であるが、第1転送電極21および第2転送電極22の平面形状が第1実施形態とは異なる。
(Third embodiment)
FIG. 7 is a plan view of the transfer electrode arranged in the
本実施形態では、第1転送電極21および第2転送電極22の端部は、光電変換部5に隣接する領域において、階段状に形成されている。この結果、第1転送電極21は、読み出しゲート部6側における垂直方向の長さ(読み出しゲート幅Wに相当)が、画素分離部8側における垂直方向の長さよりも長く形成されている。また、第2転送電極22は、画素分離部8側における垂直方向の長さが、読み出しゲート部6側における垂直方向の長さよりも長く形成されている。
In the present embodiment, end portions of the
本実施形態に係る固体撮像装置によっても、第1実施形態と同様の効果を奏することができる。 Also by the solid-state imaging device according to the present embodiment, the same effects as those of the first embodiment can be obtained.
(第4実施形態)
図8は、撮像部2に配置された転送電極の平面図である。本実施形態では、第1転送電極21および第2転送電極22が2層電極構造の場合について説明する。
(Fourth embodiment)
FIG. 8 is a plan view of the transfer electrode arranged in the
垂直方向に隣接する第1転送電極21および第2転送電極22は、互いの端部を重ね合わせるようにして配置されている。水平方向における第1転送電極21および第2転送電極22は、互いに接続されている。
The
本例では、第2転送電極22の上層に第1転送電極21が形成されている例を示すが、第2転送電極22の下層に第1転送電極21が形成されていてもよい。第2転送電極22は、例えば1層目のポリシリコン層により形成され、第1転送電極21は例えば2層目のポリシリコン層により形成される。
In this example, the
互いに重ね合わせられた第1転送電極21および第2転送電極22の端部は、光電変換部5に隣接する領域において、水平方向に対して傾いて形成されている。なお、第1転送電極21および第2転送電極22の端部は、第3実施形態のように階段状に形成されていてもよい。
The ends of the
上記の2層電極構造の固体撮像装置においても、読み出し電圧が印加される第1転送電極21の読み出しゲート部6側の長さを大きくすることにより、第1実施形態と同様の効果を奏することができる。
Also in the solid-state imaging device having the above two-layer electrode structure, the same effect as that of the first embodiment can be obtained by increasing the length of the
本発明は、上記の実施形態の説明に限定されない。
例えば、本実施形態では、単層電極構造あるいは2層電極構造の固体撮像装置について説明したが、本発明は3層以上の電極構造の固体撮像装置についても適用可能である。また、本実施形態では、インターライントランスファ方式のCCD固体撮像装置について説明したが、フレームインターライントランスファ方式等の他の転送方式のCCD固体撮像装置であってもよい。
The present invention is not limited to the description of the above embodiment.
For example, in the present embodiment, a solid-state imaging device having a single-layer electrode structure or a two-layer electrode structure has been described. However, the present invention can also be applied to a solid-state imaging device having an electrode structure having three or more layers. In this embodiment, the interline transfer type CCD solid-state image pickup device has been described. However, another transfer type CCD solid-state image pickup device such as a frame interline transfer type may be used.
また、読み出しゲート部6側における垂直方向の長さが、画素分離部8側における垂直方向の長さよりも長い第2転送電極22を形成してもよい。この場合には、画素分離部8における垂直方向の長さが、読み出しゲート部6側における垂直方向の長さよりも長い第1転送電極21を形成する。また、第1転送電極21および第2転送電極22の材料に限定はない。
その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の変更が可能である。
Alternatively, the
In addition, various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.
1…固体撮像装置、2…撮像部、3…水平転送部、4…出力部、4a…電荷−電圧変換部、5…光電変換部、6…読み出しゲート部、7…垂直転送部、8…画素分離部、10…基板、11…p型ウェル、12…信号電荷蓄積領域、13…正孔蓄積領域、14…転送チャネル、15…p型領域、20…絶縁膜、21…第1転送電極、22…第2転送電極、24…遮光膜、24a…開口部、30…カメラ、32…光学系、33…駆動回路、34…信号処理回路、105…光電変換部、106…読み出しゲート部、107…垂直転送部、108…画素分離部、110…基板、111…p型ウェル、112…信号電荷蓄積領域、113…正孔蓄積領域、114…転送チャネル、115…p型領域、120…絶縁膜、121…第1転送電極、122…第2転送電極、124…遮光膜、124a…開口部
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記光電変換部の間の基板領域に形成された、垂直方向に伸びる転送チャネルと、
前記転送チャネルと一方側の前記光電変換部の間の基板領域に形成された読み出しゲート部と、
前記転送チャネルと他方側の前記光電変換部の間の基板領域に形成された画素分離部と、
各光電変換部に隣接して配置され、前記転送チャネルおよび前記読み出しゲート部上に形成された第1転送電極および第2転送電極と
を有し、
前記第1転送電極は、読み出しゲート部側における前記垂直方向の長さが、前記画素分離部側における前記垂直方向の長さよりも長く、
前記第2転送電極は、前記画素分離部側における前記垂直方向の長さが、前記読み出しゲート部側における前記垂直方向の長さよりも長い
固体撮像装置。 A plurality of photoelectric conversion portions formed in the horizontal and vertical directions on the substrate;
A transfer channel extending in a vertical direction formed in a substrate region between the photoelectric conversion units;
A readout gate part formed in a substrate region between the transfer channel and the photoelectric conversion part on one side;
A pixel separation part formed in a substrate region between the transfer channel and the photoelectric conversion part on the other side;
A first transfer electrode and a second transfer electrode which are arranged adjacent to each photoelectric conversion unit and formed on the transfer channel and the read gate unit;
The first transfer electrode has a length in the vertical direction on the readout gate portion side that is longer than a length in the vertical direction on the pixel separation portion side,
The solid-state imaging device, wherein the second transfer electrode has a length in the vertical direction on the pixel separation portion side that is longer than a length in the vertical direction on the readout gate portion side.
請求項1記載の固体撮像装置。 The solid-state imaging device according to claim 1, wherein end portions of the first transfer electrode and the second transfer electrode are formed to be inclined with respect to the horizontal direction in a region adjacent to the photoelectric conversion unit.
請求項1記載の固体撮像装置。 The solid-state imaging device according to claim 1, wherein end portions of the first transfer electrode and the second transfer electrode are formed in a step shape in a region adjacent to the photoelectric conversion unit.
請求項1記載の固体撮像装置。 The solid-state imaging device according to claim 1, wherein when a read voltage is applied to the first transfer electrode, a voltage having a polarity opposite to the read voltage is applied to the second transfer electrode.
請求項1記載の固体撮像装置。 The solid-state imaging device according to claim 1, wherein the first transfer electrode and the second transfer electrode are formed of the same layer.
前記固体撮像装置の撮像面に光を結像させる光学系と、
前記固体撮像装置からの出力信号に対して所定の信号処理を行う信号処理回路と
を有し、
前記固体撮像装置は、
基板に水平方向および垂直方向に複数形成された光電変換部と、
前記光電変換部の間の基板領域に形成された、垂直方向に伸びる転送チャネルと、
前記転送チャネルと一方側の前記光電変換部の間の基板領域に形成された読み出しゲート部と、
前記転送チャネルと他方側の前記光電変換部の間の基板領域に形成された画素分離部と、
各光電変換部に隣接して配置され、前記転送チャネルおよび前記読み出しゲート部上に形成された第1転送電極および第2転送電極と
を有し、
前記第1転送電極は、読み出しゲート部側における前記垂直方向の長さが、前記画素分離部側における前記垂直方向の長さよりも長く、
前記第2転送電極は、前記画素分離部側における前記垂直方向の長さが、前記読み出しゲート部側における前記垂直方向の長さよりも長い
カメラ。
A solid-state imaging device;
An optical system for imaging light on the imaging surface of the solid-state imaging device;
A signal processing circuit that performs predetermined signal processing on an output signal from the solid-state imaging device;
The solid-state imaging device
A plurality of photoelectric conversion portions formed in the horizontal and vertical directions on the substrate;
A transfer channel extending in a vertical direction formed in a substrate region between the photoelectric conversion units;
A readout gate part formed in a substrate region between the transfer channel and the photoelectric conversion part on one side;
A pixel separation part formed in a substrate region between the transfer channel and the photoelectric conversion part on the other side;
A first transfer electrode and a second transfer electrode which are arranged adjacent to each photoelectric conversion unit and formed on the transfer channel and the read gate unit;
The first transfer electrode has a length in the vertical direction on the readout gate portion side that is longer than a length in the vertical direction on the pixel separation portion side,
The second transfer electrode is a camera in which a length in the vertical direction on the pixel separation portion side is longer than a length in the vertical direction on the readout gate portion side.
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2005141246A JP2006319184A (en) | 2005-05-13 | 2005-05-13 | Solid-state imaging device and camera |
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Cited By (2)
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EP2166572A2 (en) | 2008-09-18 | 2010-03-24 | Sony Corporation | Solid-state imaging device, method of manufacturing solid-state imaging device, and electronic apparatus |
WO2012081139A1 (en) * | 2010-12-17 | 2012-06-21 | パナソニック株式会社 | Solid-state image pickup device |
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US8319877B2 (en) | 2008-09-18 | 2012-11-27 | Sony Corporation | Solid-state imaging device, method of manufacturing solid-state imaging device, and electronic apparatus |
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