JPH05235162A - Semiconductor device - Google Patents
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- JPH05235162A JPH05235162A JP4069864A JP6986492A JPH05235162A JP H05235162 A JPH05235162 A JP H05235162A JP 4069864 A JP4069864 A JP 4069864A JP 6986492 A JP6986492 A JP 6986492A JP H05235162 A JPH05235162 A JP H05235162A
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- insulating layer
- region
- control electrode
- semiconductor region
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は半導体装置に係り、特に
隣接する素子領域を電気的に断続する制御電極を有する
半導体装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device, and more particularly to a semiconductor device having a control electrode which electrically connects adjacent element regions.
【0002】[0002]
【従来の技術】近年、隣接する素子領域の半導体領域を
所定の電位とするため、素子領域間上に絶縁層を介して
制御電極となるゲート電極を設けてMOSトランジスタ
構成とし、該ゲート電極により素子領域間を電気的に断
続する構成が提案されており、特に、配列された画素を
一括してリセットする固体撮像装置において、かかる構
成が好適に用いられる。2. Description of the Related Art In recent years, in order to set a semiconductor region of an adjacent element region to a predetermined potential, a gate electrode serving as a control electrode is provided between the element regions via an insulating layer to form a MOS transistor, and the gate electrode is used. A configuration in which the element regions are electrically connected and disconnected has been proposed, and in particular, such a configuration is preferably used in a solid-state imaging device that collectively resets arranged pixels.
【0003】図21は上記構成の固体撮像装置の光電変
換部の平面図、図22は図21のA−A’断面図、図2
3は図21のB−B’断面図である。FIG. 21 is a plan view of the photoelectric conversion portion of the solid-state image pickup device having the above-mentioned structure, FIG. 22 is a sectional view taken along the line AA ′ of FIG. 21, and FIG.
3 is a BB 'sectional view of FIG.
【0004】各画素はバイポーラ型センサで構成されて
いる。ここでバイポーラ型センサとはバイポーラトラン
ジスタの構成と等価な構成であって、ベース領域に光照
射によって生じたキャリヤを蓄積し、該キャリアに対応
する信号をエミッタ領域から取り出すものである。Each pixel is composed of a bipolar type sensor. Here, the bipolar type sensor has a configuration equivalent to that of a bipolar transistor, in which carriers generated by light irradiation are accumulated in the base region and a signal corresponding to the carrier is taken out from the emitter region.
【0005】図21〜図23において、101はn型基
板、102はn型エピタキシャル成長層、103はp型
ベース領域、104はn型エミッタ領域、105はエミ
ッタ電極である。光照射により発生したキャリヤがp型
ベース領域103に蓄積され、かかるキャリヤ量に対応
する増幅された信号がエミッタ電極105から読み出さ
れる。21 to 23, 101 is an n-type substrate, 102 is an n-type epitaxial growth layer, 103 is a p-type base region, 104 is an n-type emitter region, and 105 is an emitter electrode. Carriers generated by light irradiation are accumulated in the p-type base region 103, and an amplified signal corresponding to the carrier amount is read out from the emitter electrode 105.
【0006】各画素のp型ベース領域103の両端部に
はソース,ドレイン領域となる高濃度p型半導体領域1
06が設けられ、隣接する高濃度p型半導体領域106
間のn型エピタキシャル層102上には絶縁層111を
介してゲート電極109が設けられており、PMOSト
ランジスタ構成部(図中、破線領域P)となっている。
このPMOSトランジスタ構成部PをON状態とする
と、各画素のp型ベース領域103は共通接続され、一
括して所定の電位にリセットすることができる。一方P
MOSトランジスタ構成部PをOFF状態とすると、各
画素のp型ベース領域103は電気的に絶縁分離された
状態となる。各画素の電荷蓄積期間及び信号読み出し期
間中はかかるPMOSトランジスタ構成部PはOFF状
態となっている。At both ends of the p-type base region 103 of each pixel, a high-concentration p-type semiconductor region 1 serving as a source / drain region is formed.
06 is provided and the adjacent high-concentration p-type semiconductor region 106 is provided.
A gate electrode 109 is provided on the n-type epitaxial layer 102 between them with an insulating layer 111 interposed therebetween, and serves as a PMOS transistor constituent portion (broken line region P in the drawing).
When the PMOS transistor structure portion P is turned on, the p-type base regions 103 of the respective pixels are commonly connected and can be collectively reset to a predetermined potential. On the other hand, P
When the MOS transistor constituent part P is turned off, the p-type base region 103 of each pixel is electrically isolated. During the charge accumulation period and the signal reading period of each pixel, the PMOS transistor constituent portion P is in the OFF state.
【0007】[0007]
【発明が解決しようとしている課題】しかしながら、上
記の固体撮像装置では、電荷蓄積期間中PMOSトラン
ジスタ構成部Pのゲート電極109下は中性領域である
ため、次のような課題があった。 (1)ゲート電極下で発生したキャリヤは左右どちらの
画素にもゆくことができクロストークの原因となる。 (2)ゲート電極下にもれこんだキャリヤは左右どちら
の画素にもゆくことができ、クロストークの原因とな
る。 (3)ゲート電極下で発生した暗電流が画素にもれこみ
ノイズの原因となる。However, the above solid-state imaging device has the following problems because the area under the gate electrode 109 of the PMOS transistor forming portion P is the neutral region during the charge accumulation period. (1) Carriers generated under the gate electrode can travel to either the left or right pixel and cause crosstalk. (2) Carriers leaking under the gate electrode can go to either the left or right pixel, which causes crosstalk. (3) The dark current generated under the gate electrode leaks into the pixel and causes noise.
【0008】[0008]
【課題を解決するための手段】本発明は上記課題に鑑み
なされたものであり、第1導電型の第1半導体領域上
に、絶縁層を介して制御電極を設けるとともに、該制御
電極の両端部下の第1半導体領域中に第2導電型の第2
半導体領域を設けた半導体装置であって、前記制御電極
の中央部直下の前記絶縁層の厚さを、該中央部以外の前
記絶縁層の厚さよりも薄くしたことを特徴とするもので
ある。The present invention has been made in view of the above problems, and a control electrode is provided on a first semiconductor region of the first conductivity type via an insulating layer, and both ends of the control electrode are provided. A second conductivity type second in the first semiconductor region under the subordinate
A semiconductor device provided with a semiconductor region is characterized in that the thickness of the insulating layer directly below the central portion of the control electrode is smaller than the thickness of the insulating layer other than the central portion.
【0009】[0009]
【作用】本発明は、第2半導体領域間の電気的な断続を
行なうトランジスタ構成部の制御電極直下の中央部のみ
絶縁層の厚さを薄くして、制御電極の中央部直下と周囲
部直下とでトランジスタ構成部のしきい値を変え、完全
リセット期間(トランジスタ構成部を全てON状態とし
て第2半導体領域の電位を所定の電位にリセットする期
間)以外は制御電極の中央部の下にだけ反転層もしくは
空乏層が形成されるように制御電極にバイアスすること
で、トランジスタ構成部下で生成した、もしくはトラン
ジスタ構成部下にもれこんだキャリヤを、その反転層
(又は空乏層)に集め、画素間のクロストークを低減す
るものである。また、制御電極中央部の直下の暗電流も
低減するものである。According to the present invention, the thickness of the insulating layer is reduced only in the central portion directly below the control electrode of the transistor constituent portion for electrically connecting and disconnecting the second semiconductor regions, so that the insulating layer is thinned just below the central portion of the control electrode and directly below the peripheral portion. Change the threshold value of the transistor configuration part with and only under the central part of the control electrode except for a complete reset period (a period in which the transistor configuration parts are all turned on and the potential of the second semiconductor region is reset to a predetermined potential). By biasing the control electrode so that an inversion layer or a depletion layer is formed, carriers generated under the transistor structure portion or spilled under the transistor structure portion are collected in the inversion layer (or depletion layer) to form a pixel. The crosstalk between them is reduced. Further, the dark current immediately below the central portion of the control electrode is also reduced.
【0010】[0010]
【実施例】以下、本発明の実施例について図面を用いて
詳細に説明する。なお、ここでは実施例として固体撮像
装置を取り上げるが、本発明はかかる用途に限定される
ものではない。Embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. Although the solid-state imaging device is taken as an example here, the present invention is not limited to such an application.
【0011】図1〜図3は本発明による固体撮像装置の
第1実施例を示す模式的構成図であり、図1は光電変換
部の平面図、図2は図1のA−A’断面図、図3は図1
のB−B’断面図である。なお、図21〜図23に示し
た構成部材と同一構成部材については同一符号を付す
る。1 to 3 are schematic configuration diagrams showing a first embodiment of a solid-state image pickup device according to the present invention. FIG. 1 is a plan view of a photoelectric conversion section, and FIG. 2 is a sectional view taken along line AA 'of FIG. Fig. 3 and Fig. 1
It is a BB 'sectional view of. The same members as those shown in FIGS. 21 to 23 are designated by the same reference numerals.
【0012】図1〜図3において、101はn型基板、
102は第1半導体領域となるn型エピタキシャル成長
層、103はp型ベース領域、104はn型エミッタ領
域、105はエミッタ電極、106はPMOSトランジ
スタ構成部(図中、破線領域P′)のソース,ドレイン
領域となるp+ 型領域(なお、このP+ 型領域106及
びp型ベース領域103は第2半導体領域となる。制御
電極の端部直下の第2半導体領域とはP+ 型領域106
を示す。)、107はゲート電極中央部直下以外の厚い
ゲート絶縁層、108はゲート電極中央部直下の薄いゲ
ート絶縁層、109はPMOSトランジスタ構成部P′
の制御電極となるゲート電極、110は層間絶縁膜であ
る。1 to 3, 101 is an n-type substrate,
102 is an n-type epitaxial growth layer to be the first semiconductor region, 103 is a p-type base region, 104 is an n-type emitter region, 105 is an emitter electrode, 106 is a source of a PMOS transistor constituent portion (broken line region P ′ in the figure), The p + -type region serving as the drain region (the P + -type region 106 and the p-type base region 103 serve as the second semiconductor region. The second semiconductor region immediately below the end of the control electrode is the P + -type region 106).
Indicates. ), 107 is a thick gate insulating layer other than directly under the central portion of the gate electrode, 108 is a thin gate insulating layer directly under the central portion of the gate electrode, and 109 is a PMOS transistor constituent portion P ′.
And a reference numeral 110 is an interlayer insulating film.
【0013】薄いゲート絶縁層(ここでは、SiO2 )
108の厚さは、900Å以下、好ましくは500Å以
下、より好ましくは350Å以下で、トンネル電流が流
れない厚さ以上、具体的には50Å以上で設定される。
厚いゲート絶縁層(ここでは、SiO2 )107の厚さ
は、薄いゲート絶縁層108の厚さよりも厚ければよい
が、より好ましくは10Å、最適には50Å以上厚いこ
とが望ましい。なお、厚いゲート絶縁層107の厚さ
と、薄いゲート絶縁層108の厚さとの具体的な比はゲ
ート電圧を考慮した設計により適宜選択される。Thin gate insulating layer (here, SiO 2 )
The thickness of 108 is 900 Å or less, preferably 500 Å or less, more preferably 350 Å or less, and is set to a thickness at which tunnel current does not flow, specifically, 50 Å or more.
The thickness of the thick gate insulating layer (here, SiO 2 ) 107 may be thicker than the thickness of the thin gate insulating layer 108, more preferably 10 Å, and optimally 50 Å or more. Note that the specific ratio between the thickness of the thick gate insulating layer 107 and the thickness of the thin gate insulating layer 108 is appropriately selected depending on the design in consideration of the gate voltage.
【0014】n型エピタキシャル成長層102をコレク
タにして、p型ベース領域103とn型エミッタ領域1
04とでバイポーラ型センサを形成している。ベース、
コレクタ間を逆バイアス状態にしておくと、ベース、コ
レクタ間に空乏層容量が形成される。バイポーラ型セン
サ部に光が入射すると、その光エネルギーによって半導
体層中に光キャリヤが生成される。生成された光キャリ
ヤのうち、正孔は、ベース、コレクタ間の電界に引かれ
てベース、コレクタ間の空乏層中にトラップされ、空乏
層容量の値に応じたベース電位変化を引き起こす。その
ベース電位変化を読出すことで、入射した光エネルギー
に応じた電気信号を取り出すことができる。Using the n-type epitaxial growth layer 102 as a collector, the p-type base region 103 and the n-type emitter region 1 are formed.
And 04 form a bipolar sensor. base,
When the collector is reversely biased, a depletion layer capacitance is formed between the base and the collector. When light is incident on the bipolar sensor unit, the light energy thereof generates photocarriers in the semiconductor layer. Among the generated photocarriers, holes are attracted by the electric field between the base and the collector and trapped in the depletion layer between the base and the collector, causing a change in the base potential according to the value of the depletion layer capacitance. By reading the change in the base potential, an electric signal according to the incident light energy can be extracted.
【0015】ここで、電界のかからない中性領域中で発
生した光キャリヤは図21〜図23に示したような従来
例においては、拡散により他画素部にまで移動し、他画
素のベース、コレクタ間空乏層にトラップされることで
クロストークを発生してしまうが、本実施例では画素間
のPMOSトランジスタ構成部の薄いゲート絶縁層10
8下に反転層、もしくは空乏層が広がっているために、
拡散してきた光キャリヤはこの電界に引かれてトラップ
され、他画素へのもれこみが抑えられる。Here, in the conventional example as shown in FIGS. 21 to 23, the photocarriers generated in the neutral region where no electric field is applied move to another pixel portion by diffusion, and the base and collector of the other pixel. Although crosstalk occurs due to being trapped in the inter-depletion layer, in the present embodiment, the thin gate insulating layer 10 of the PMOS transistor forming portion between pixels is formed.
Since the inversion layer or the depletion layer spreads under 8,
The diffused photocarriers are attracted to and trapped by this electric field, and the leakage into other pixels is suppressed.
【0016】また、PMOSトランジスタ構成部P′の
ゲート絶縁膜界面で発生した暗電流もこの空乏層にトラ
ップされ、画素部へのもれこみ量が抑えられる。Further, the dark current generated at the gate insulating film interface of the PMOS transistor constituent portion P'is also trapped in this depletion layer, and the amount of leakage into the pixel portion is suppressed.
【0017】ベース、コレクタ間の空乏層中のキャリヤ
をリセットする時には、ゲート電極109のバイアスを
さらに下げることでゲート電極中央部直下だけでなくゲ
ート電極直下の全面に反転層が形成され、p型ベース領
域103がこのMOSトランジスタ構成部P′を通して
相互に電気的につながり、画素周囲部のリセット電源に
よりリセットを行なうことができる。なお、このような
リセットを完全リセットという。この他のリセットには
バイポーラ型センサのベース,エミッタ間を順バイアス
としてリセットを行う過渡リセットがある。When resetting the carriers in the depletion layer between the base and collector, by further lowering the bias of the gate electrode 109, an inversion layer is formed not only directly under the central portion of the gate electrode but also over the entire surface immediately below the gate electrode. The base regions 103 are electrically connected to each other through the MOS transistor constituent portion P ', and resetting can be performed by the reset power supply in the pixel peripheral portion. Note that such a reset is called a complete reset. Another type of reset is a transient reset in which the base and emitter of the bipolar sensor are forward-biased.
【0018】次に本発明の第2実施例について説明を行
なう。Next, a second embodiment of the present invention will be described.
【0019】図4〜図7は本発明による固体撮像装置の
第2実施例の模式的構成図である。図4は光電変換部の
平面図、図5は図4のA−A’断面図、図6は図4のB
−B’断面図、図7は図4のC−C’断面図である。な
お、図1〜図3に示した構成部材と同一構成部材につい
ては同一符号を付して説明を省略する。FIGS. 4 to 7 are schematic configuration diagrams of the second embodiment of the solid-state image pickup device according to the present invention. 4 is a plan view of the photoelectric conversion unit, FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the line AA ′ of FIG. 4, and FIG. 6 is B of FIG.
-B 'sectional drawing, FIG. 7 is CC' sectional drawing of FIG. The same components as those shown in FIGS. 1 to 3 are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.
【0020】第1実施例では図2及び図3に示すよう
に、本発明に係るPMOSトランジスタ構成部P′を水
平方向の分離にのみ用い、垂直方向はLocos領域で
分離していたのに対し、本実施例では図5及び図6に示
すように垂直方向の分離にも本発明に係るPMOSトラ
ンジスタ構成部P′を用い、図7に示すようにLoco
s領域を極力小さくしたものである。In the first embodiment, as shown in FIGS. 2 and 3, the PMOS transistor constituent portion P'according to the present invention is used only for the horizontal separation and the vertical direction is separated by the Locos region. In this embodiment, the PMOS transistor component P'according to the present invention is used for vertical separation as shown in FIGS. 5 and 6, and as shown in FIG.
The s region is made as small as possible.
【0021】なお、Locos領域下のSi−SiO2
界面は応力の集中するところであり、暗電流の大きな発
生源となっているが、Locos領域を本発明によるP
MOSトランジスタ構成部に置き換えることにより、さ
らに暗電流を低減することができる。Note that Si-SiO 2 under the Locos region is used.
The interface is where stress concentrates and is a large source of dark current.
The dark current can be further reduced by substituting the MOS transistor constituent portion.
【0022】また、本実施例では水平、垂直両方向にチ
ャネル領域が形成され両方向よりリセットを行なうこと
ができるので、PMOSトランジスタ構成部のON抵抗
を小さくでき、結果としてリセット時間を短縮すること
ができる。Further, in this embodiment, since the channel regions are formed in both the horizontal and vertical directions and the reset can be performed from both directions, the ON resistance of the PMOS transistor constituent portion can be reduced, and as a result, the reset time can be shortened. ..
【0023】クロストークの低減に関しては第1実施例
と同様の効果を得ることができる。図8〜図11は本発
明による固体撮像装置の第3実施例の模式的構成図であ
る。図8は光電変換部の平面図、図9は図8のA−A’
断面図、図10は図8のB−B’断面図、図11は図8
のC−C’断面図である。なお、図1〜図3に示した構
成部材と同一構成部材については同一符号を付して説明
を省略する。With respect to the reduction of crosstalk, the same effect as that of the first embodiment can be obtained. 8 to 11 are schematic configuration diagrams of a third embodiment of the solid-state imaging device according to the present invention. 8 is a plan view of the photoelectric conversion unit, and FIG. 9 is AA ′ of FIG.
8 is a sectional view, FIG. 10 is a sectional view taken along the line BB ′ of FIG. 8, and FIG.
6 is a cross-sectional view taken along line CC ′ of FIG. The same components as those shown in FIGS. 1 to 3 are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.
【0024】図10及び図11において、301は、第
2のゲート電極層である。本実施例は垂直方向のPMO
Sトランジスタ構成部を2層のゲート電極層を用いて構
成したものであり(図中、破線領域P″)、また水平、
垂直の4方向が全て本発明によるPMOSトランジスタ
構成部で分離されている。第1ゲート電極109と第2
ゲート電極301は、同電位であり、リセット時、蓄積
時には同じ様に働く。本実施例のように2層のゲート電
極層を設けることにより、第2実施例の効果に加えて、
光電変換部の平坦性を改善でき、ウエハプロセス後のフ
ィルタプロセスを容易にできるという効果が得られる。In FIGS. 10 and 11, reference numeral 301 is a second gate electrode layer. In this embodiment, the vertical PMO
The S-transistor component is configured by using two gate electrode layers (in the figure, a broken line region P ″), and
All four vertical directions are separated by the PMOS transistor component according to the present invention. First gate electrode 109 and second
The gate electrodes 301 have the same potential, and work similarly during resetting and storage. By providing two gate electrode layers as in this embodiment, in addition to the effects of the second embodiment,
The flatness of the photoelectric conversion portion can be improved, and the filter process after the wafer process can be easily performed.
【0025】図12〜図14は本発明による固体撮像装
置の第4実施例の模式的構成図であり、上記第2実施例
にドレイン領域を設けたものである。図12は光電変換
部の平面図、図13は図12のA−A’断面図、図14
は図12のB−B’断面図である。なお、図1〜図3に
示した構成部材と同一構成部材については同一符号を付
して説明を省略する。12 to 14 are schematic configuration diagrams of the fourth embodiment of the solid-state image pickup device according to the present invention, in which the drain region is provided in the second embodiment. 12 is a plan view of the photoelectric conversion unit, FIG. 13 is a sectional view taken along line AA ′ of FIG. 12, and FIG.
FIG. 13 is a sectional view taken along line BB ′ of FIG. 12. The same components as those shown in FIGS. 1 to 3 are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.
【0026】401はPMOSトランジスタ(図中破線
領域Q)のドレイン領域(第3半導体領域となる)であ
り、ゲート電極109の長さ方向の端部の薄いゲート絶
縁層108下にドレイン領域401が設けられている。
厚さの薄いゲート絶縁層108下に反転層が形成される
ようゲート電極109にバイアスした時、厚さの薄いゲ
ート絶縁層108下の反転層とドレイン領域401は電
気的に接続する構造になっている。402はゲート電極
(第2制御電極となる)であり、403はソース領域
(第4半導体領域となる)、404はソース電極であ
る。Reference numeral 401 denotes a drain region (which becomes a third semiconductor region) of a PMOS transistor (a broken line region Q in the figure), and the drain region 401 is formed under the thin gate insulating layer 108 at the end of the gate electrode 109 in the length direction. It is provided.
When the gate electrode 109 is biased to form an inversion layer under the thin gate insulating layer 108, the inversion layer under the thin gate insulating layer 108 and the drain region 401 are electrically connected. ing. Reference numeral 402 denotes a gate electrode (which serves as a second control electrode), 403 denotes a source region (which serves as a fourth semiconductor region), and 404 denotes a source electrode.
【0027】405は完全リセット用PMOSトランジ
スタ構成部P′のドレイン領域、406は完全リセット
用電源へとつながるドレイン電極層である。Reference numeral 405 is a drain region of the complete reset PMOS transistor constituent portion P ', and 406 is a drain electrode layer connected to a complete reset power supply.
【0028】電荷蓄積期間中、厚さの薄いゲート絶縁層
108下に反転層が形成されるようにゲート電極109
にバイアスしておく。この反転層は画素間にまたがっ
て、画素列の終端部(図12の右側端)までつながって
形成される。また、ドレイン領域401とソース領域4
03が導通するようゲート電極402にバイアスしてお
く。ゲート電極109の下の空乏層にあつめられた不要
な電荷はゲート下の反転層とドレイン領域401とソー
ス領域403とを通して電源に捨てられる。During the charge accumulation period, the gate electrode 109 is formed so that the inversion layer is formed below the thin gate insulating layer 108.
Bias to. The inversion layer is formed so as to extend across the pixels and reach the terminal end of the pixel column (the right end in FIG. 12). In addition, the drain region 401 and the source region 4
The gate electrode 402 is biased so that the transistor 03 is conductive. Unnecessary charges collected in the depletion layer under the gate electrode 109 are discarded to the power supply through the inversion layer under the gate, the drain region 401 and the source region 403.
【0029】リセット期間中はPMOSトランジスタ構
成部P′のゲート電極全面下(厚いゲート絶縁層107
と薄いゲート絶縁層108との双方の下)に反転層が形
成されるようにゲート電極109にバイアスしておく。During the reset period, under the entire surface of the gate electrode of the PMOS transistor constituent portion P '(thick gate insulating layer 107
The gate electrode 109 is biased so that an inversion layer is formed under both the gate insulating layer 108 and the thin gate insulating layer 108.
【0030】また、この時、ドレイン領域401とソー
ス領域403が非導通であるように、ゲート電極402
をバイアスしておく。p型ベース領域103はPMOS
トランジスタ構成部P′下の反転層を通して相互に電気
的につながり、画素列の終端部分のドレイン領域405
を通して完全にリセット用電源電圧にリセットされる。At this time, the gate electrode 402 is arranged so that the drain region 401 and the source region 403 are not electrically connected.
Bias. The p-type base region 103 is a PMOS
The drain region 405 at the end portion of the pixel column is electrically connected to each other through the inversion layer below the transistor forming portion P ′.
Through, it is completely reset to the power supply voltage for reset.
【0031】第3実施例についても、同様のPMOSト
ランジスタQ、及びドレイン領域405等の構成を設け
ることが可能である。Also in the third embodiment, it is possible to provide the same structure of the PMOS transistor Q, the drain region 405 and the like.
【0032】図15〜図17は本発明による固体撮像装
置の第5実施例の模式的構成図であり、第4実施例のソ
ース領域403を相互に接続し、そのソース領域403
で画素配列の周囲を囲んでしまうように構成したもので
ある。図15は光電変換部の平面図、図16は図15の
A−A’断面図、図17は図15のB−B’断面図であ
る。なお、図1〜図3に示した構成部材と同一構成部材
については同一符号を付して説明を省略する。FIGS. 15 to 17 are schematic configuration diagrams of the fifth embodiment of the solid-state image pickup device according to the present invention, in which the source regions 403 of the fourth embodiment are connected to each other, and the source region 403 thereof is connected.
It is configured such that the pixel array is surrounded by. 15 is a plan view of the photoelectric conversion unit, FIG. 16 is a sectional view taken along line AA ′ of FIG. 15, and FIG. 17 is a sectional view taken along line BB ′ of FIG. The same components as those shown in FIGS. 1 to 3 are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.
【0033】本実施例では、第4実施例で得られる効果
に加えて、画素列の周囲を固定電位のソース領域403
で取り囲んでいるために、画素配列の周囲からもれこん
でくる電荷数を低減できるという効果を持つ。In this embodiment, in addition to the effect obtained in the fourth embodiment, the source region 403 having a fixed potential is provided around the pixel column.
Since it is surrounded by, there is an effect that the number of charges leaked from the periphery of the pixel array can be reduced.
【0034】蓄積、及びリセット時の動作は第4実施例
と同じである。また、本実施例のようなPMOSトラン
ジスタQ、ドレイン領域405、ソース領域403等は
第3実施例についても同様のものを設けることが可能で
ある。The operation at the time of storage and reset is the same as that of the fourth embodiment. Further, the PMOS transistor Q, the drain region 405, the source region 403, and the like as in the present embodiment can be provided in the same manner as in the third embodiment.
【0035】図18〜図20は本発明による固体撮像装
置の第6実施例の模式的構成図であり、不要電荷を捨て
るためのドレイン領域と完全リセット用のドレイン領域
を共通化し、かつそのドレイン領域で画素配列の周囲を
囲んでしまうように構成したものである。図18は本実
施例の光電変換部の平面図、図19は図18のA−A’
断面図、図20は図18のB−B’断面図である。18 to 20 are schematic configuration diagrams of a sixth embodiment of the solid-state image pickup device according to the present invention, in which the drain region for discarding unnecessary charges and the drain region for complete reset are made common, and the drain thereof is made common. The area is configured so as to surround the periphery of the pixel array. FIG. 18 is a plan view of the photoelectric conversion part of the present embodiment, and FIG. 19 is AA ′ of FIG.
A sectional view and FIG. 20 are sectional views taken along the line BB ′ of FIG.
【0036】ドレイン電極406につながる電源電圧は
蓄積時、リセット時に電圧を変化させることができる。The power supply voltage connected to the drain electrode 406 can be changed at the time of accumulation and reset.
【0037】電荷蓄積期間中、厚さの薄いゲート絶縁層
108下に反転層が形成されるようにゲート電極109
にバイアスしておく。この反転層は画素間にまたがっ
て、画素間の終端部までつながって形成される。終端部
分にドレイン領域405(ゲート電極の端部直下の第2
半導体領域)を設け、そこを電極406を通して電源に
つなげておくことで、ゲート電極109の下の空乏層に
あつめられた不要電荷はゲート電極下の反転層とドレイ
ン領域405を通して電源に捨てられる。During the charge accumulation period, the gate electrode 109 is formed so that the inversion layer is formed below the thin gate insulating layer 108.
Bias to. The inversion layer is formed so as to extend over the pixels and be connected to the end portions between the pixels. The drain region 405 (the second region immediately below the end of the gate electrode)
By providing a semiconductor region) and connecting it to the power supply through the electrode 406, unnecessary charges collected in the depletion layer under the gate electrode 109 are discarded to the power supply through the inversion layer under the gate electrode and the drain region 405.
【0038】リセット期間中は、ドレイン電極層406
につながる電源電圧を完全リセット電圧に変化させ、か
つPMOSトランジスタ構成部P′のゲート全面の下
(厚いゲート絶縁層107と薄いゲート絶縁層108と
の双方の下)に反転層が形成されるようにゲート電極1
09にバイアスしておく。ベース領域103はPMOS
トランジスタ構成部P′下の反転層を通して相互に電気
的につながり、画素列の終端部分のドレイン領域405
を通して完全リセット用電源電圧にリセットされる。During the reset period, the drain electrode layer 406
So as to change the power supply voltage connected to the full reset voltage to a complete reset voltage, and to form an inversion layer under the entire surface of the gate of the PMOS transistor forming portion P '(under both the thick gate insulating layer 107 and the thin gate insulating layer 108). On the gate electrode 1
Bias to 09. Base region 103 is PMOS
The drain region 405 at the end portion of the pixel column is electrically connected to each other through the inversion layer below the transistor forming portion P ′.
Is reset to the power supply voltage for complete reset.
【0039】第3実施例についても同様のドレイン領域
405及びドレイン電極層406を設けることが可能で
ある。Similar drain regions 405 and drain electrode layers 406 can be provided in the third embodiment.
【0040】[0040]
【発明の効果】以上、説明したように、本発明によれ
ば、トランジスタ構成部の制御電極直下の中央部の絶縁
層の厚さを周囲部の絶縁層の厚さよりも薄くして、制御
電極の中央部直下と周囲部直下とでトランジスタ構成部
のしきい値を変え、かつ完全リセット期間以外はその制
御電極中央部の下にだけ反転層が形成されるようにバイ
アスすることにより、クロストークを低減し、暗電流に
起因するノイズを低減し、センサの画質を向上させるこ
とができる。As described above, according to the present invention, the thickness of the central insulating layer immediately below the control electrode of the transistor forming portion is made smaller than the thickness of the peripheral insulating layer, so that the control electrode The crosstalk is changed by changing the threshold voltage of the transistor structure between directly under the central part and under the peripheral part and biasing the inversion layer to be formed only under the central part of the control electrode except during the complete reset period. Can be reduced, the noise due to dark current can be reduced, and the image quality of the sensor can be improved.
【図1】本発明による固体撮像装置の第1実施例の光電
変換部の平面図である。FIG. 1 is a plan view of a photoelectric conversion unit of a first embodiment of a solid-state image pickup device according to the present invention.
【図2】図1のA−A’断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line A-A ′ of FIG.
【図3】図1のB−B’断面図である。FIG. 3 is a sectional view taken along line B-B ′ of FIG.
【図4】本発明による固体撮像装置の第2実施例の光電
変換部の平面図である。FIG. 4 is a plan view of a photoelectric conversion unit of a second embodiment of the solid-state imaging device according to the present invention.
【図5】図4のA−A’断面図である。5 is a cross-sectional view taken along the line A-A ′ of FIG.
【図6】図4のB−B’断面図である。6 is a cross-sectional view taken along the line B-B ′ of FIG.
【図7】図4のC−C’断面図である。7 is a cross-sectional view taken along the line C-C ′ of FIG.
【図8】本発明による固体撮像装置の第3実施例の光電
変換部の平面図である。FIG. 8 is a plan view of a photoelectric conversion unit of a third embodiment of the solid-state imaging device according to the present invention.
【図9】図8のA−A’断面図である。9 is a cross-sectional view taken along the line A-A ′ of FIG.
【図10】図8のB−B’断面図である。10 is a cross-sectional view taken along the line B-B ′ of FIG.
【図11】図8のC−C’断面図である。11 is a cross-sectional view taken along the line C-C ′ of FIG.
【図12】本発明による固体撮像装置の第4実施例の光
電変換部の平面図である。FIG. 12 is a plan view of a photoelectric conversion unit of a fourth embodiment of the solid-state image pickup device according to the present invention.
【図13】図12のA−A’断面図である。13 is a cross-sectional view taken along the line A-A ′ in FIG.
【図14】図12のB−B’断面図である。14 is a cross-sectional view taken along the line B-B ′ of FIG.
【図15】本発明による固体撮像装置の第5実施例の光
電変換部の平面図である。FIG. 15 is a plan view of a photoelectric conversion part of a fifth embodiment of the solid-state imaging device according to the present invention.
【図16】図15のA−A’断面図である。16 is a cross-sectional view taken along the line A-A ′ of FIG.
【図17】図15のB−B’断面図である。17 is a cross-sectional view taken along the line B-B ′ of FIG.
【図18】本発明による固体撮像装置の第6実施例の光
電変換部の平面図である。FIG. 18 is a plan view of a photoelectric conversion section of a sixth embodiment of the solid-state imaging device according to the present invention.
【図19】図18のA−A’断面図である。19 is a cross-sectional view taken along the line A-A ′ in FIG.
【図20】図18のB−B’断面図である。20 is a cross-sectional view taken along the line B-B ′ of FIG. 18.
【図21】従来の固体撮像装置の光電変換部の平面図で
ある。FIG. 21 is a plan view of a photoelectric conversion unit of a conventional solid-state imaging device.
【図22】図21のA−A’断面図である。FIG. 22 is a cross-sectional view taken along the line A-A ′ of FIG. 21.
【図23】図21のB−B’断面図である。23 is a cross-sectional view taken along the line B-B ′ of FIG. 21.
101 n型基板 102 n型エピタキシャル成長層 103 p型ベース領域 104 n型エミッタ領域 105 エミッタ電極 106 P+ 型領域 107 厚いゲート絶縁層 108 薄いゲート絶縁層 109 ゲート電極 110 層間絶縁膜 301 第2のゲート電極層 401 ドレイン領域 402 ゲート電極 403 ソース領域 404 ソース電極 405 ドレイン領域 406 ドレイン電極層101 n-type substrate 102 n-type epitaxial growth layer 103 p-type base region 104 n-type emitter region 105 emitter electrode 106 P + type region 107 thick gate insulating layer 108 thin gate insulating layer 109 gate electrode 110 interlayer insulating film 301 second gate electrode Layer 401 Drain region 402 Gate electrode 403 Source region 404 Source electrode 405 Drain region 406 Drain electrode layer
Claims (6)
層を介して制御電極を設けるとともに、該制御電極の両
端部下の第1半導体領域中に第2導電型の第2半導体領
域を設けた半導体装置であって、 前記制御電極の中央部直下の前記絶縁層の厚さを、該中
央部以外の前記絶縁層の厚さよりも薄くしたことを特徴
とする半導体装置。1. A control electrode is provided on a first conductive type first semiconductor region via an insulating layer, and a second conductive type second semiconductor region is provided in the first semiconductor region below both ends of the control electrode. The semiconductor device, wherein the thickness of the insulating layer immediately below the central portion of the control electrode is smaller than the thickness of the insulating layer other than the central portion.
記制御電極を複数個設けたことを特徴とする半導体装
置。2. The semiconductor device according to claim 1, wherein a plurality of the control electrodes are provided.
記制御電極の長さ方向の端部の中央部直下の薄い絶縁層
下に、端部が配置された第2導電型の第3半導体領域を
設けるとともに、該第3半導体領域に隣接し固定電源と
接続される第2導電型の第4半導体領域を設け、前記隣
接する第3半導体領域と前記第4半導体領域との間に絶
縁層を介して第2制御電極を設けたことを特徴とする半
導体装置。3. The semiconductor device according to claim 1, wherein the second conductive type third semiconductor region has an end portion disposed under a thin insulating layer immediately below a central portion of an end portion in the length direction of the control electrode. And a fourth semiconductor region of the second conductivity type which is adjacent to the third semiconductor region and is connected to a fixed power source, and an insulating layer is provided between the third semiconductor region and the fourth semiconductor region which are adjacent to each other. A semiconductor device having a second control electrode provided therethrough.
記制御電極の端部直下の第2半導体領域が可変電源と接
続されるとともに、前記制御電極の長さ方向の端部の中
央部直下の薄い絶縁層下に、該第2半導体領域の端部が
配置されていることを特徴とする半導体装置。4. The semiconductor device according to claim 1, wherein a second semiconductor region immediately below an end of the control electrode is connected to a variable power source, and a second semiconductor region immediately below a center of an end of the control electrode in a length direction. A semiconductor device, wherein an end portion of the second semiconductor region is arranged under a thin insulating layer.
記第4半導体領域が半導体装置の周囲を囲む構造になっ
ていることを特徴とする半導体装置。5. The semiconductor device according to claim 3, wherein the fourth semiconductor region has a structure surrounding the periphery of the semiconductor device.
記制御電極の端部直下の第2半導体領域が半導体装置の
周囲を囲む構造になっていることを特徴とする半導体装
置。6. The semiconductor device according to claim 4, wherein the second semiconductor region immediately below the end of the control electrode has a structure surrounding the periphery of the semiconductor device.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4069864A JPH05235162A (en) | 1992-02-19 | 1992-02-19 | Semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4069864A JPH05235162A (en) | 1992-02-19 | 1992-02-19 | Semiconductor device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05235162A true JPH05235162A (en) | 1993-09-10 |
Family
ID=13415096
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP4069864A Pending JPH05235162A (en) | 1992-02-19 | 1992-02-19 | Semiconductor device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH05235162A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100828213B1 (en) * | 2001-04-18 | 2008-05-07 | 비오이 하이디스 테크놀로지 주식회사 | Thin film transistor liquid crystal display device and manufacturing method thereof |
-
1992
- 1992-02-19 JP JP4069864A patent/JPH05235162A/en active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100828213B1 (en) * | 2001-04-18 | 2008-05-07 | 비오이 하이디스 테크놀로지 주식회사 | Thin film transistor liquid crystal display device and manufacturing method thereof |
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