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JPH03253074A - Solid-state image sensing device - Google Patents

Solid-state image sensing device

Info

Publication number
JPH03253074A
JPH03253074A JP2049364A JP4936490A JPH03253074A JP H03253074 A JPH03253074 A JP H03253074A JP 2049364 A JP2049364 A JP 2049364A JP 4936490 A JP4936490 A JP 4936490A JP H03253074 A JPH03253074 A JP H03253074A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
conductivity type
region
regions
solid
imaging device
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
Application number
JP2049364A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kazuya Tokumasu
徳升 一也
Toshibumi Ozaki
俊文 尾崎
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.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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 Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP2049364A priority Critical patent/JPH03253074A/en
Publication of JPH03253074A publication Critical patent/JPH03253074A/en
Pending legal-status Critical Current

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

Abstract

PURPOSE:To increase an amplification factor and to prevent a picture quality from being deteriorated by an irregularity in a signal output at each picture- element cell by a method wherein one part of a channel region of a JFET is set as a long and narrow high-concentration region and other regions are set as low-concentration regions in which depletion layers always exist. CONSTITUTION:At a JEET, a feedback capacity is formed of a junction capacity between n<+> semiconductor regions 4 at the upper part of a photodiode region; adjacent picture-element cells are isolated by a field plate 7. A control gate region 3 is connected to a poly-Si interconnection 12 via a contact 5; the drain region 4 is connected to an Al interconnection 11 via a contact 6. A highconcentration region 1 as a channel is formed to be narrow as compared with an n-type semiconductor region between a p<-> semiconductor region 2 and the control-gate p<+> semiconductor region 3. The region 1 is formed in a uniform width along the region 3; an n<-> semiconductor region exists between the regions 1 and 2 and is depleted. A drain current flows as shown by an arrow, and a channel length L is longer than a channel width 2.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention] 【産業上の利用分野】[Industrial application field]

本発明は固体撮像装置に関するものであり、更に詳しく
は、ドレイン電極及びソース電極の一方を半導体基板表
面に、他方を基板内部に設置した縦形チャネルの接合型
電界効果トランジスタ(縦型JFET)によって構成さ
れる画素セルを複数配列して成る画素増幅型の2次元固
体撮像装置に関する。 [従来の技術] 従来の固体撮像装置の一種として、画素セル毎に光検出
機能及び増幅機能を有する増幅素子を設けた画素増幅固
体撮像装置が知られている。 この様な画素増幅固体撮像装置のひとつに、アイ・イー
・デイ−・エム テクニカル ダイジェスト、 16.
4(1985年)、第440頁カラ第443頁(■ED
MTechnical Digest、 16.4(1
985)、 pp、440−443)で論じられた各画
素セルを静電誘導トランジスタ(S I T)で構成し
たものがある。その画素セルを第11図に示す。 同図において、54はSITのドレインとなるn+半導
体基板、53はゲートとなる p+半導体領域、52は
ソースとなる n+半導体領域、5工は素子選択を行な
うゲート容量を形成する導電性膜、55は隣接画素セル
間を分離するトレンチアイソレーションである。 この固体撮像装置において、ゲート領域53に高い電圧
、を印加すると、その画素セルのソース電圧が光の照射
量に応じた信号出方電圧となる。 上記の画素セルの信号出力電圧は αGLA/Ca に比例する。ここで、Ccはゲート容量値、Aは画素セ
ルの光利用領域の面積、GLは光による電荷の発生率、
αはSITの特性によって決定する係数である。 (発明が解決しようとする課題] 上述の画素セルを多数、−半導体基板上に製造する場合
、各画素セルを均一に製造することは困難であり、素子
特性のばらつきが生じる。 上記従来の技術は出力信号の均一性という点について配
慮されておらず、各画素セルの光に対する感度のばらつ
きが大きく、再生画像の画質を劣化させるという問題が
あった。即ち、均一な光を照射した場合にも、光利用領
域Aのばらつき及び蓄積容量値Ccのばらつきによって
、各画素セルのゲート電圧は均一な変化をしない。更に
ゲート電圧の変化が均一であっても、各画素セルに設け
られたSITの特性αのばらつきによって、信号出力電
圧は均一にならない。 そこで、本願出願人は上記各画素セルを構成する増幅素
子を構成要素として反転増幅回路を構成し、上記増幅素
子の出力端と上記光電変換素子との間に帰還容量を設け
、更にその帰還容量の形成領域と光利用領域を一致させ
ることによって、上記各画素セルの増幅素子の特性のば
らつき及び光利用領域の面積のばらつきによらず、均一
な信号出力を得ることができる固体撮像装置を特願平1
43025号により既に出願している。 第9図及び第10図はかかる固体撮像装置の回路構成図
及び画素セルの一例である。この画素セルにおいて増幅
素子は完全空乏化デュアルゲート縦型JFET (特願
昭62−153292)である。 第9図において、完全空乏化デュアルゲート縦型JFE
T21は、負荷となるMO8FET22とともにホトダ
イオード領域の電位を検知し、増幅する反転増幅器を構
成している。23はホトダイオードと増幅素子との間に
設けられた帰還容量である。 第10図において、20はJFETのソースとなるn型
半導体基板、41はチャネルとなる n半導体領域、4
2はホトダイオードとなる P−半導体領域、43はコ
ントロールゲートとなる p◆半導体領域、45はドレ
インとなり更に帰還容量を形成する薄膜ポリシリコンの
透明電極である。 第9図の帰還容量23は、薄膜ポリシリコン電極45と
ホトダイオード p−半導体領域42の間のMO3容量
である。また、光利用領域はp−半導体領域42であり
、その平面領域は上記帰還容量の形成領域とほぼ一致し
ている。 このJFETのコントロールゲートには常に基板より低
い電圧が印加される。このJFETの空乏状態のホトダ
イオード電圧Vpo、コントロールゲート P+半導体
領域43−ホトダイオード P半導体領域42間のパン
チスルー電圧VPTに対して、コントロールゲート領域
43に VH< Vpo −VPT であるような負の最低電圧VHを印加すると、上記JF
ETのドレイン−ソース間は非導通となるとともに、コ
ントロールゲート−ホトダイオード間が導通して、ホト
ダイオード領域42の蓄積電荷のリフレッシュ動作が行
なわれる。 コントロールゲート領域43により高い電圧VMを印加
すると、上記JFETの全端子は非導通となり、その画
素セルは非選択の状態となる6また、コントロールゲー
ト領域43に更に高い電圧VLを印加すると、チャネル
領域41に電流が流れ、その画素セルのドレイン電圧が
光の照射量に対応した信号電圧として出力される。 このように全画素セルを順次選択して画像信号を得るこ
とができる。 上記の画素セルの信号出力電圧VSは CF+(CF十〇P)/G となる。ここで、Qsは信号電荷量、CFは帰還容量の
容量値、Cpは増幅素子入力端に付く帰還容量以外の容
量値、Gは増幅素子のオープンループでの増幅率である
。従って増幅率Gが大きいとき、上記の式は CF となる。 また、信号電荷量Qsは各画素セルの光利用領域の面積
Aに比例し、帰還容量の値CFは帰還容量の形成領域の
面積に比例するから、更に帰還容量の形成領域を光利用
領域に一致させることによって、信号出力電圧は画素セ
ルによらず均一となる。 しかし、先に出願した画素セルの構造には反転増幅器の
増幅率Gが高くならないという問題があり、増幅率Gが
2にも達しなかった。これはコントロールゲート領域4
3及びホトダイオード領域42を不純物拡散によって形
成したJ F E Tでは、不純物の横方向拡散によっ
てチャネル領域の幅が基板内部に行くほど広くなるため
、JFETのチャネル長りをチャネルの幅Zより長くで
きず、低いドレイン電圧からドレイン−ソース間のパン
チスルー電流が発生し、JFETの静特性の飽和動作時
のトレインコンダクタンスが大きくなるためである。 本発明の目的は、縦形JFETの増幅率を高くし、画素
セル毎の信号出力電圧のばらつきによる再生画像の画質
の劣化を生しない固体撮像装置を提供することにある。
The present invention relates to a solid-state imaging device, and more specifically, it is constructed by a vertical channel junction field effect transistor (vertical JFET) in which one of a drain electrode and a source electrode is placed on the surface of a semiconductor substrate, and the other is placed inside the substrate. The present invention relates to a pixel amplification type two-dimensional solid-state imaging device formed by arranging a plurality of pixel cells. [Prior Art] As a type of conventional solid-state imaging device, a pixel amplification solid-state imaging device is known in which each pixel cell is provided with an amplification element having a photodetection function and an amplification function. One such pixel amplification solid-state imaging device is the IDM Technical Digest, 16.
4 (1985), page 440, page 443 (■ED
MTechnical Digest, 16.4(1
985), pp. 440-443) in which each pixel cell is composed of a static induction transistor (SIT). The pixel cell is shown in FIG. In the same figure, 54 is an n+ semiconductor substrate that becomes the drain of the SIT, 53 is a p+ semiconductor region that becomes a gate, 52 is an n+ semiconductor region that becomes a source, 5 is a conductive film that forms a gate capacitor for element selection, 55 is trench isolation that isolates adjacent pixel cells. In this solid-state imaging device, when a high voltage is applied to the gate region 53, the source voltage of the pixel cell becomes a signal output voltage corresponding to the amount of light irradiation. The signal output voltage of the above pixel cell is proportional to αGLA/Ca. Here, Cc is the gate capacitance value, A is the area of the light utilization area of the pixel cell, GL is the generation rate of charge due to light,
α is a coefficient determined by the characteristics of SIT. (Problems to be Solved by the Invention) When manufacturing a large number of the above-mentioned pixel cells on a semiconductor substrate, it is difficult to manufacture each pixel cell uniformly, resulting in variations in device characteristics. did not take into account the uniformity of the output signal, and there was a problem that the sensitivity of each pixel cell to light varied greatly, degrading the quality of the reproduced image.In other words, when uniform light was irradiated, Also, the gate voltage of each pixel cell does not change uniformly due to variations in the light utilization area A and variations in the storage capacitance value Cc.Furthermore, even if the gate voltage changes uniformly, the SIT provided in each pixel cell The signal output voltage is not uniform due to variations in the characteristic α of By providing a feedback capacitance between the conversion element and matching the formation area of the feedback capacitance with the light use area, it is possible to eliminate variations in the characteristics of the amplifying element of each pixel cell and the area of the light use area. Patent application No. 1 was filed for a solid-state imaging device that can obtain uniform signal output.
An application has already been filed under No. 43025. FIG. 9 and FIG. 10 are an example of a circuit configuration diagram and a pixel cell of such a solid-state imaging device. In this pixel cell, the amplification element is a fully depleted dual gate vertical JFET (Japanese Patent Application No. 153292/1982). In Figure 9, a fully depleted dual-gate vertical JFE
T21 and MO8FET 22 serving as a load constitute an inverting amplifier that detects and amplifies the potential of the photodiode region. 23 is a feedback capacitor provided between the photodiode and the amplification element. In FIG. 10, 20 is an n-type semiconductor substrate that becomes a source of the JFET, 41 is an n-semiconductor region that becomes a channel, and 4
2 is a P-semiconductor region which becomes a photodiode, 43 is a p◆semiconductor region which becomes a control gate, and 45 is a thin film polysilicon transparent electrode which becomes a drain and further forms a feedback capacitor. Feedback capacitance 23 in FIG. 9 is an MO3 capacitance between thin film polysilicon electrode 45 and photodiode p-semiconductor region 42. Feedback capacitance 23 in FIG. Further, the light utilization region is a p-semiconductor region 42, whose planar region almost coincides with the formation region of the feedback capacitor. A voltage lower than that of the substrate is always applied to the control gate of this JFET. With respect to the photodiode voltage Vpo in the depletion state of this JFET and the punch-through voltage VPT between the control gate P+ semiconductor region 43 and the photodiode P semiconductor region 42, a negative minimum voltage such that VH < Vpo - VPT is applied to the control gate region 43. When VH is applied, the above JF
The drain and source of the ET are rendered non-conductive, and the control gate and the photodiode are rendered conductive, thereby refreshing the charges accumulated in the photodiode region 42. When a higher voltage VM is applied to the control gate region 43, all the terminals of the JFET become non-conductive, and the pixel cell becomes non-selected.6 Furthermore, when a higher voltage VL is applied to the control gate region 43, the channel region A current flows through the pixel cell 41, and the drain voltage of the pixel cell is output as a signal voltage corresponding to the amount of light irradiation. In this way, image signals can be obtained by sequentially selecting all pixel cells. The signal output voltage VS of the above pixel cell is CF+(CF10P)/G. Here, Qs is the signal charge amount, CF is the capacitance value of the feedback capacitor, Cp is the capacitance value other than the feedback capacitor attached to the input terminal of the amplification element, and G is the amplification factor in the open loop of the amplification element. Therefore, when the amplification factor G is large, the above equation becomes CF. Furthermore, since the signal charge amount Qs is proportional to the area A of the light use area of each pixel cell, and the value CF of the feedback capacitance is proportional to the area of the feedback capacitance formation area, the feedback capacitance formation area is further changed to the light use area. By matching, the signal output voltage becomes uniform regardless of the pixel cells. However, the structure of the pixel cell filed earlier had a problem in that the amplification factor G of the inverting amplifier could not be increased, and the amplification factor G did not even reach 2. This is control gate area 4
In the JFET in which 3 and the photodiode region 42 are formed by impurity diffusion, the width of the channel region becomes wider toward the inside of the substrate due to lateral diffusion of impurities, so the channel length of the JFET can be made longer than the channel width Z. First, a drain-source punch-through current occurs due to a low drain voltage, and the train conductance increases when the static characteristics of the JFET are saturated. An object of the present invention is to provide a solid-state imaging device in which the amplification factor of a vertical JFET is increased and the quality of a reproduced image does not deteriorate due to variations in signal output voltage from pixel cell to pixel cell.

【課題を解決するための手段】[Means to solve the problem]

上記の目的を達成するために、上記完全空乏化デュアル
ゲート縦型JFETのチャネル領域の一部を長くて幅が
狭い高濃度領域として、チャネルの他の領域を常に空乏
層が存在するような低濃度領域とする構造とする。 また、上記に加えて、基板深部を高不純物濃度として、
上記チャネルの一部の高濃度領域と基板の高濃度領域が
直接つながった構造とする。 また、上記チャネル領域の濃度及び幅がチャネルに沿っ
て均一であり、チャネル領域の長さが幅よりも長い構造
とする。 (作用] 上記第1の手段により、上記JFETのチャネルの低濃
度領域にはチャネル電流が流れないため、チャネル領域
の幅が狭くなる。 更に、上記第2の手段により、上記JFETのソース端
子の寄生抵抗が小さくなるため、相互コンダクタンス 
glが大きくなる。 また、上記第3の手段により、チャネルの幅が基板内部
でも広くならないため、チャネル領域の長さが長くなる
In order to achieve the above objective, a part of the channel region of the fully depleted dual-gate vertical JFET is made into a long and narrow high concentration region, and the other region of the channel is made into a low concentration region where a depletion layer is always present. The structure is defined as a concentration region. In addition to the above, by setting the deep part of the substrate to a high impurity concentration,
A structure is adopted in which a part of the high concentration region of the channel and a high concentration region of the substrate are directly connected. Further, the concentration and width of the channel region are uniform along the channel, and the length of the channel region is longer than the width. (Function) By the first means, no channel current flows through the low concentration region of the channel of the JFET, so the width of the channel region becomes narrow.Furthermore, by the second means, the width of the source terminal of the JFET is reduced. Transconductance due to lower parasitic resistance
gl increases. Further, with the third means, the width of the channel does not increase even inside the substrate, so the length of the channel region increases.

【実施例] 本発明による固体撮像装置の第1の実施例を第1図から
第3図を用いて説明する。第工図(a)は本実施例によ
る固体撮像装置に用いる画素セルの平面構造図、第1図
(b)は上記画素セルの第1図(a)中の折線AA’ 
における断面構造図、第2図は上記画素セルの製造過程
を示す図、第3図は上記画素セルの増幅素子であるJF
ETの静特性及び該JFETによって構成される反転増
幅器の入出力特性である。 第1図の画素セルに設けられた増幅素子は前記の完全空
乏化デュアルゲート縦型JFETであり、このJFET
は、帰還容量23をホトダイオードp−半導体領域2と
該ホトダイオード領域上部のn+半導体領域4の間の接
合容量によって形成しており、隣接画素セル間の分離を
フィールドプレート7で行なっている。コントロールゲ
ート領域3はコンタクト5を介してポリシリコン配線上
2と接続され、ドレイン領域4はコンタクト6を介して
アルミ配線11と接続されている。 本実施例はホトダイオード p−半導体領域2とコント
ロールゲート p+半導体領域3の間のn型半導体領域
に較べて、チャネルである高濃度領域1が狭く形威され
ている縦型JFETの一構造である。高濃度領域1はコ
ントロールゲート領域3との境界に沿って均一な幅で形
成されており、その高濃度領域1とホトダイオード領域
2との間には n−半導体領域が存在しており、そこは
空乏化している。 上記JFETにおいて、ドレイン電流は第1図(b)中
の矢印の経路で流れ、チャネル長りはチャネル幅Zより
も長い。 上記の画素セルを用いて第9図の回路構成の容量帰還型
の画素増幅固体撮像装置を構成する。 以下、第2図を用いて本実施例による画素セルの製造方
法について説明する・ まず、n−半導体基板上に5i3N4(窒化珪素)膜1
5を形威し、JFETのチャネル及びコントロールゲー
トを形成する領域1aのSi、N4膜を除去する(第2
図(a))。 次いで、このSi、N、膜15をホトマスクとしてP(
燐)イオンを注入した後、Si、N4膜を付着したまま
熱拡散を行なう(第2図(b))。 更に、上記のSi3N4膜工5をマスクとしてB(硼素
)イオンを注入する。813N4膜を除去し、熱拡散工
程を経た後、5in2(酸化珪素)膜18及びフィール
ドプレート7を形威し、更にホトダイオード p−半導
体領域2aを設定するホトレジストエ6を塗布する(第
2図(C))。 更に、上記フィールドプレート7及びレジスト16をマ
スクとして、Bイオンを注入する。レジストを除去した
後、熱拡散工程を経て、ホトダイオード領域上部の n
+半導体領域4を設定するレジスト17を塗布する(第
2図(d))。 この後、フィールドプレート7とレジスト17をマスク
として、As(砒素)イオンを注入する。 更に、ポリシリコン配線、アルミ配線及び各層間の絶縁
層を形成し完成する(第2図(e))。 こうして完成した画素セル中の完全空乏化デュアルゲー
ト縦型JFETはコントロールゲート領域に前記の電圧
VLを印加する時、第3図(a)の静特性を示す。同図
の縦軸は上記JFETのドレイン電流 i4、横軸はド
レイン−ソース間の電圧■dsであり、上記JFETの
ホトダイオード領域−ソー入間の電圧Vgsをパラメー
タとしている。 コントロールゲート領域に電圧VLを印加している時、
ホトダイオード電圧は光の照射量に応じたバイアス電圧
Vaとなり、出力電圧は前記の式で示される電圧Vsだ
けリセット時の電圧よりも低くなっている。 第3図(b)は上記の静特性を持つJ FET21と第
3図(a)中の破線に示す負荷曲線で表される負荷22
から構成される反転増幅器の入出力特性であり、図の横
軸は入力電圧、縦軸は出力電圧である。この反転増幅器
の増幅率は2〜3であり、第9図の構造における増幅率
約1.5より高くなる。 ところで、前記第9図の縦型JFETにおいて、その特
性ばらつきの要因はコントロールゲート領域及びホトダ
イオード領域を形成する不純物注入領域の境界のばらつ
き、不純物拡散長のばらつき、単位面積当注入不純物量
のばらつきであった。 しかし、第1図の縦型JFETでは、チャネル領域1と
ホトダイオード領域2の間に低濃度のn型半導体領域が
存在するように、チャネル幅よりもコントロールゲート
 p+半導体領域3の境界とホトダイオード p−半導
体領域2の境界の間の距離が長く設定されており、そこ
に空乏層が存在している。そのため、従来量も特性への
影響が大きかったコントロールゲート及びチャネルを形
成する不純物注入領域の境界1aとホトダイオードを形
成する不純物注入領域の境界2aとの距離のばらつきに
よって、電流が流れる領域の形状は殆ど変化せず、素子
の特性は殆ど変化しない。 その結果、本構造のJFETでは増幅率のばらつきが更
に低減される。 尚、第3図において、コントロールゲート及びチャネル
を形成する不純物注入領域は同一であるが、JFETの
チャネルが形成される境界以外は上記2領域は同一であ
る必要はなく、Si、N、膜の他にホトレジスト等を用
いてどちらか一方の不純物注入領域を制限することも可
能である。 更に、上記2領域のJFETのチャネルが形成される境
界を同一としない方が高特性のJ FETが得られる場
合がある。この場合、上記Si3N。 膜15の側面に酸化膜等を成長させた後、一方の不純物
を注入することにより、精度よくチャネル領域を形成す
ることができる。 また、第2図にはコントロールゲートを形成する不純物
拡散長がホトダイオードを形成する不純物拡散長よりも
長い場合を示したが、不純物注入の順序或いは不純物種
を変えて、その逆の関係にすることも可能である。 次に、第4図を用いて本発明の第2の実施例を説明する
。 本実施例もホトダイオード p−半導体領域2とコント
ロールゲート P1半導体領域3の間のn型半導体領域
に較べてチャネルの高濃度領域61が狭い縦型JFET
の一構造である。そして、その高濃度領域61は基板表
面から深部まで均一な幅で垂直に形成されており、その
高濃度領域の両側には n−半導体領域が存在しており
、そこは空乏化している。 本実施例ではチャネル領域61を、狭い間隙に注入エネ
ルギーを少しずつ変えてn型不純物を複数回注入するこ
とによって形成している。この点以外は第1図の画素セ
ルと同じである。第4図のチャネル領域1中の水平な破
線は上記各々の不純物注入によるn型不純物濃度が最大
となる位置を示している。また、上記の不純物は注入時
からごく短距離しか拡散されていない。 コントロールゲート及びホトダイオード領域を熱拡散工
程によって形成すると、横方向拡散によってn型不純物
領域が吊り鐘状に広がった形状になる。しかし、幅及び
濃度が均一な高濃度のn型半導体領域61が深くまで形
成されており、この高濃度領域の両側の領域が空乏化し
ているので、ドレイン電流は上記高濃度領域を通り、J
 FETのチャネルは長く、幅が狭いものとなる。 次に、第5図を用いて本発明の第3の実施例を説明する
。 本実施例ではチャネル領域71の境界はホトダイオード
 p−半導体領域72及びコントロールゲート p+半
導体領域73とのpn接合面であり、チャネル長が長く
、その幅及び濃度が均一な縦型JFETの一構造である
。上記JFETでは、ホトダイオード領域72とコント
ロールゲート領域73がともに基板表面付近から深くま
で均一な不純物濃度であり、上記2領域とその間のチャ
ネルn型半導体領域71の境界が基板と垂直に形成され
ている。 本実施例ではホトダイオード領域72及びコントロール
ゲート領域73をともに注入エネルギーを少しずつ変え
た同じ領域への複数回のp型不純物注入によって形成し
ている。第5図中の水平な破線は上記の不純物注入によ
る不純物濃度が最大となる位置を示している。そして、
上記の不純物は注入時からごく短距離しか拡散されてい
ない。 この方法により、殆ど不純物の横方向拡散を生ぜずに、
ホトダイオード領域72及びコントロールゲート領域7
3を形成できる。この構造では、JPETのチャネルは
明らかに上記ホトダイオード領域72とコントロールゲ
ート領域73に挾まれたn型半導体領域であり、その境
界はほぼ基板に対して垂直に形成されているから、JF
ETのチャネルは長く、幅が狭いものとなる。 本実施例ではチャネル領域71の不純物濃度は基板濃度
をそのまま用いているが、この領域を予め基板より高濃
度として、その上に上記J FETを形成してもよい。 次に、第6図を用いて本発明の第4の実施例を説明する
。 本実施例でもチャネル領域81の境界はホトダイオード
 P−半導体領域82及びコントロールゲート p+半
導体領域83とのpm接合面であり、チャネル長が長く
、その幅及び濃度が均一な縦型JFETの一構造である
。 本実施例ではチャネル領域81の境界であるpn接合面
を、n型及びP型不純物の互いに対向した方向への横方
向拡散の合成によって形成している。即ち、ホトダイオ
ード領域82とチャネル領域81の境界はp不純物拡散
領域82aと n不純物拡散領域81aとのpn接合で
あり、コントロールゲート領域83とチャネル領域81
の境界は p+不純物拡散領域83bとn不純物拡散領
域81bとのpn接合である。尚、第6図中の破線は各
不純物の拡散領域の境界である。 この方法により、チャネル領域81の境界がほぼ基板に
対して垂直に形成され、チャネルの幅がほぼ均一なJF
ETとなる。 次に、第7図及び第8図を用いて本発明の第5の実施例
を説明する。第7図は各々本実施例による固体換像装置
の画素セルの断面構造図、第8図は第7図(a)の画素
セル中のJFETの静特性及び上記JFETを用いて構
成した反転増幅器の入出力特性である。 第1図の画素セル中のJFETの様に、ホトダイオード
 P−半導体領域2とコントロールゲートル生学導体領
域3の間のn型半導体領域中に幅が狭い高濃度領域を設
けて、そこをチャネルとし、それ以外の領域が空乏化し
ている構造とすることによって、素子の形状ばらつきが
低減することを既に述人た。 しかし、素子の形状ばらつきを低減するために。 基板不純物濃度が低濃度であると、基板抵抗値が大きく
なり、JPETの相互コンダクタンス g。 を低下させ、増幅率の低下を招く。しかしながら、第7
図(a)の様に基板表面を n−半導体領域とする一方
、基板の奥深くを n+半導体領域とし、その高濃度領
域を前述のチャネルの高濃度のn型半導体領域とつなげ
ると、JFETのチャネル付近の不純物濃度と基板中の
不純物濃度を別に設定することが可能となる。そのため
、不純物注入領域の境界ばらつきによる素子特性のばら
つきを抑えながら、基板抵抗値を低くして、上記の相互
コンダクタンス gmを大きく設定できる。その結果、
増幅率が2.5〜4に向上する。 上記の基板濃度分布はエピタキシャル成長や少量のp型
不純物の拡散によって形成する。 また、不純物注入領域の境界ばらつきによる素子特性の
ばらつきを抑えるための基板表面付近の低濃度領域は基
板全面である必要はなく、第7図(b)の様にJFET
のチャネル周辺のみにP型不純物を注入して低濃度n型
半導体領域を形成することも可能である。 更に、第7図(a)及び(b)はチャネル領域1とホト
ダイオード領域2の間が低濃度のn型半導体領域であっ
たが、この領域が真性半導体領域或いは低濃度のp型半
導体領域であってもよい。この構造では、チャネル領域
の境界はpn接合位置によって定まっており、これを第
7図(c)に示すが、やはり上記チャネル領域lとホト
ダイオード領域2の間の領域は空乏化しており、JFE
Tのチャネルは高濃度のn型半導体領域の形状によって
定まるため、素子の特性は殆ど変わらない。 また、上記の基板濃度分布によって、チャネル領域の一
部分を高濃度領域として、そこに電流を流す全ての縦型
、J F E Tにおいて、増幅率が向上する。 尚、上記第1から第5の全ての実施例では各画素セル中
にnチャネルのJPETを設けた固体撮像装置について
述べたが、pチャネルのJ FETを設けることも可能
である。また、n型半導体基板上のn型ウェル内、或い
はP型半導体基板上のn型ウェル内に上&JFETを形
成することも可能である。本実施例では上記JFETの
ドレイン電極が半導体基板表面に設置されており、基板
をソース電極としているが、基板をトレイン電極として
、基板表面にソース電極を設置することも可能である。 帰還容量23をpn接合容量とせず、絶縁ゲート容量と
することも可能である。 また、本発明を帰還容量を有しない画素増幅固体撮像装
置の画素セル中の増幅素子に適用して、素子の構造ばら
つきを低減することもできる。 更に、本発明はホトダイオード領域を唯一の制御端子と
する構造のJFETにも適用できる。 【発明の効果】 本発明によれば、ドレイン−ソース間のパンチスルー現
象が起こらない縦型JFETを形成し、増幅率の高い反
転増幅器を構成できる。 更に、上記JFETの形状ばらつきを低減することがで
きる。 上記の増幅素子を用いた容量帰還回路を画素セル毎に設
けることにより、光感度が高く、各画素セルの光利用領
域、蓄積容量、増幅素子の特性のばらつきによらず均一
な信号出力が得られ、高画質の再生画像が得られる固体
撮像装置を提供できる。
[Example] A first example of a solid-state imaging device according to the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 3. Fig. 1(a) is a planar structural diagram of a pixel cell used in the solid-state imaging device according to this embodiment, and Fig. 1(b) is a broken line AA' in Fig. 1(a) of the pixel cell.
FIG. 2 is a diagram showing the manufacturing process of the pixel cell, and FIG.
These are the static characteristics of the ET and the input/output characteristics of the inverting amplifier configured by the JFET. The amplification element provided in the pixel cell of FIG. 1 is the aforementioned fully depleted dual-gate vertical JFET,
The feedback capacitance 23 is formed by the junction capacitance between the photodiode p-semiconductor region 2 and the n+ semiconductor region 4 above the photodiode region, and the field plate 7 separates adjacent pixel cells. Control gate region 3 is connected to polysilicon wiring 2 through contact 5, and drain region 4 is connected to aluminum wiring 11 through contact 6. This embodiment is a structure of a vertical JFET in which a high concentration region 1 serving as a channel is narrower than an n-type semiconductor region between a photodiode p-semiconductor region 2 and a control gate p+ semiconductor region 3. . The high concentration region 1 is formed with a uniform width along the boundary with the control gate region 3, and an n-semiconductor region exists between the high concentration region 1 and the photodiode region 2. It is becoming depleted. In the above JFET, the drain current flows along the path indicated by the arrow in FIG. 1(b), and the channel length is longer than the channel width Z. A capacitive feedback type pixel amplification solid-state imaging device having the circuit configuration shown in FIG. 9 is constructed using the above pixel cells. The method for manufacturing the pixel cell according to this example will be described below with reference to FIG. 2. First, a 5i3N4 (silicon nitride) film 1
5, and remove the Si and N4 films in the region 1a forming the channel and control gate of the JFET (Second
Figure (a)). Next, using this Si, N, film 15 as a photomask, P(
After implanting phosphorus ions, thermal diffusion is performed with the Si and N4 films still attached (FIG. 2(b)). Furthermore, B (boron) ions are implanted using the Si3N4 film 5 as a mask. After removing the 813N4 film and undergoing a thermal diffusion process, a 5in2 (silicon oxide) film 18 and a field plate 7 are formed, and a photoresist 6 for setting the photodiode p-semiconductor region 2a is applied (see FIG. 2). C)). Furthermore, B ions are implanted using the field plate 7 and resist 16 as masks. After removing the resist, a thermal diffusion process is performed to remove the n
+A resist 17 for setting the semiconductor region 4 is applied (FIG. 2(d)). Thereafter, As (arsenic) ions are implanted using the field plate 7 and resist 17 as masks. Furthermore, polysilicon wiring, aluminum wiring, and insulating layers between each layer are formed to complete the process (FIG. 2(e)). The fully depleted dual-gate vertical JFET in the pixel cell thus completed exhibits the static characteristics shown in FIG. 3(a) when the voltage VL is applied to the control gate region. The vertical axis of the figure is the drain current i4 of the JFET, and the horizontal axis is the drain-source voltage ds, with the voltage Vgs between the photodiode region and the source input of the JFET as a parameter. When applying voltage VL to the control gate region,
The photodiode voltage becomes a bias voltage Va depending on the amount of light irradiation, and the output voltage is lower than the voltage at reset by the voltage Vs shown by the above equation. Figure 3(b) shows the J FET 21 having the above static characteristics and the load 22 represented by the load curve shown by the broken line in Figure 3(a).
The horizontal axis of the figure is the input voltage, and the vertical axis is the output voltage. The amplification factor of this inverting amplifier is 2 to 3, which is higher than the amplification factor of about 1.5 in the structure of FIG. Incidentally, in the vertical JFET shown in FIG. 9, the causes of characteristic variations are variations in the boundaries of the impurity implanted regions forming the control gate region and the photodiode region, variations in the impurity diffusion length, and variations in the amount of implanted impurities per unit area. there were. However, in the vertical JFET shown in FIG. 1, the control gate p+ boundary between the control gate p+ semiconductor region 3 and the photodiode p- The distance between the boundaries of the semiconductor regions 2 is set to be long, and a depletion layer exists there. Therefore, due to variations in the distance between the boundary 1a of the impurity implanted region forming the control gate and channel and the boundary 2a of the impurity implanted region forming the photodiode, which had a large influence on the characteristics in the conventional amount, the shape of the region where the current flows is There is almost no change, and the characteristics of the element are almost unchanged. As a result, in the JFET having this structure, variations in amplification factor are further reduced. In FIG. 3, the impurity implantation regions forming the control gate and the channel are the same, but the two regions do not need to be the same except for the boundary where the JFET channel is formed, and Si, N, and film Alternatively, it is also possible to limit one of the impurity implantation regions using photoresist or the like. Furthermore, a JFET with higher characteristics may be obtained if the boundaries where the channels of the JFETs in the two regions are formed are not the same. In this case, the above Si3N. By growing an oxide film or the like on the side surface of the film 15 and then implanting one of the impurities, a channel region can be formed with high precision. Furthermore, although Fig. 2 shows a case where the impurity diffusion length that forms the control gate is longer than the impurity diffusion length that forms the photodiode, it is also possible to create the opposite relationship by changing the order of impurity implantation or the type of impurity. is also possible. Next, a second embodiment of the present invention will be described using FIG. 4. This embodiment is also a vertical JFET in which the highly doped channel region 61 is narrower than the n-type semiconductor region between the photodiode p-semiconductor region 2 and the control gate P1 semiconductor region 3.
This is a structure of The high concentration region 61 is formed vertically with a uniform width from the surface of the substrate to the deep part, and n-semiconductor regions exist on both sides of the high concentration region, which are depleted. In this embodiment, the channel region 61 is formed by implanting n-type impurities into a narrow gap a plurality of times while gradually changing the implantation energy. Other than this point, the pixel cell is the same as the pixel cell shown in FIG. The horizontal broken line in the channel region 1 in FIG. 4 indicates the position where the n-type impurity concentration due to each of the above-mentioned impurity implantations is maximum. Moreover, the above impurities are diffused only over a very short distance from the time of implantation. When the control gate and photodiode regions are formed by a thermal diffusion process, the n-type impurity region expands into a bell shape due to lateral diffusion. However, since the highly doped n-type semiconductor region 61 with uniform width and concentration is formed deep and the regions on both sides of this highly doped region are depleted, the drain current passes through the highly doped region and J
The FET channel will be long and narrow. Next, a third embodiment of the present invention will be described using FIG. In this embodiment, the boundary of the channel region 71 is the pn junction between the photodiode p-semiconductor region 72 and the control gate p+ semiconductor region 73, and is a structure of a vertical JFET with a long channel length and uniform width and concentration. be. In the above JFET, both the photodiode region 72 and the control gate region 73 have a uniform impurity concentration from near the substrate surface to deep, and the boundary between the two regions and the channel n-type semiconductor region 71 between them is formed perpendicular to the substrate. . In this embodiment, both the photodiode region 72 and the control gate region 73 are formed by implanting p-type impurities into the same region a plurality of times with slightly different implantation energy. The horizontal broken line in FIG. 5 indicates the position where the impurity concentration due to the above-mentioned impurity implantation is maximum. and,
The above impurities are diffused only over a very short distance from the time of implantation. With this method, almost no lateral diffusion of impurities occurs,
Photodiode region 72 and control gate region 7
3 can be formed. In this structure, the channel of the JPET is clearly an n-type semiconductor region sandwiched between the photodiode region 72 and the control gate region 73, and since the boundary is formed almost perpendicular to the substrate, the JF
The ET channel will be long and narrow. In this embodiment, the impurity concentration of the channel region 71 is the same as the substrate concentration, but this region may be made to have a higher impurity concentration than the substrate in advance and the J FET described above may be formed thereon. Next, a fourth embodiment of the present invention will be described using FIG. 6. In this embodiment as well, the boundary of the channel region 81 is the pm junction surface with the photodiode P-semiconductor region 82 and the control gate P+ semiconductor region 83, and is one structure of a vertical JFET with a long channel length and uniform width and concentration. be. In this embodiment, the pn junction surface, which is the boundary of the channel region 81, is formed by lateral diffusion synthesis of n-type and p-type impurities in mutually opposing directions. That is, the boundary between the photodiode region 82 and the channel region 81 is a pn junction between the p impurity diffusion region 82a and the n impurity diffusion region 81a, and the boundary between the control gate region 83 and the channel region 81
The boundary is a pn junction between the p+ impurity diffusion region 83b and the n impurity diffusion region 81b. Note that the broken lines in FIG. 6 are the boundaries of the respective impurity diffusion regions. By this method, the boundary of the channel region 81 is formed substantially perpendicular to the substrate, and the channel width is substantially uniform.
It becomes ET. Next, a fifth embodiment of the present invention will be described using FIGS. 7 and 8. FIG. 7 is a cross-sectional structural diagram of a pixel cell of a solid-state conversion device according to the present embodiment, and FIG. 8 shows static characteristics of the JFET in the pixel cell of FIG. 7(a) and an inverting amplifier constructed using the JFET described above. is the input/output characteristic of Like the JFET in the pixel cell in Figure 1, a narrow high concentration region is provided in the n-type semiconductor region between the photodiode P-semiconductor region 2 and the control gaiter bioconductor region 3, and this region is used as a channel. It has already been mentioned that by forming a structure in which other regions are depleted, variations in the shape of the element are reduced. However, in order to reduce the shape variations of the elements. When the substrate impurity concentration is low, the substrate resistance value increases and the transconductance of JPET g. This causes a decrease in the amplification factor. However, the seventh
As shown in Figure (a), if the surface of the substrate is an n- semiconductor region, the deep part of the substrate is an n+ semiconductor region, and the high concentration region is connected to the high concentration n-type semiconductor region of the channel mentioned above, the channel of the JFET will be formed. It becomes possible to set the nearby impurity concentration and the impurity concentration in the substrate separately. Therefore, while suppressing variations in device characteristics due to boundary variations in the impurity implanted regions, the substrate resistance value can be lowered and the above-mentioned mutual conductance gm can be set to a large value. the result,
The amplification factor improves to 2.5-4. The above substrate concentration distribution is formed by epitaxial growth or diffusion of a small amount of p-type impurity. In addition, the low concentration region near the substrate surface to suppress variations in device characteristics due to boundary variations of impurity implanted regions does not need to be the entire surface of the substrate;
It is also possible to form a low concentration n-type semiconductor region by implanting P-type impurities only around the channel. Furthermore, in FIGS. 7(a) and 7(b), the region between the channel region 1 and the photodiode region 2 is a lightly doped n-type semiconductor region, but this region is an intrinsic semiconductor region or a lightly doped p-type semiconductor region. There may be. In this structure, the boundary of the channel region is determined by the pn junction position, as shown in FIG.
Since the T channel is determined by the shape of the heavily doped n-type semiconductor region, the characteristics of the device hardly change. Moreover, the above substrate concentration distribution improves the amplification factor in all vertical type JFETs in which a part of the channel region is made into a high concentration region and a current flows there. In all of the first to fifth embodiments described above, a solid-state imaging device is described in which an n-channel JPET is provided in each pixel cell, but it is also possible to provide a p-channel JFET. It is also possible to form the upper &JFET in an n-type well on an n-type semiconductor substrate or in an n-type well on a p-type semiconductor substrate. In this embodiment, the drain electrode of the JFET is placed on the surface of the semiconductor substrate, and the substrate serves as the source electrode, but it is also possible to use the substrate as a train electrode and place the source electrode on the substrate surface. It is also possible to use an insulated gate capacitor instead of a pn junction capacitor as the feedback capacitor 23. Furthermore, the present invention can be applied to an amplification element in a pixel cell of a pixel amplification solid-state imaging device that does not have a feedback capacitance, thereby reducing variations in the structure of the element. Furthermore, the present invention can also be applied to a JFET having a structure in which the photodiode region is the only control terminal. Effects of the Invention According to the present invention, it is possible to form a vertical JFET in which no punch-through phenomenon occurs between the drain and source, and to configure an inverting amplifier with a high amplification factor. Furthermore, variations in the shape of the JFET can be reduced. By providing a capacitive feedback circuit using the above amplification element for each pixel cell, it is possible to achieve high photosensitivity and uniform signal output regardless of variations in the light utilization area of each pixel cell, storage capacitance, and characteristics of the amplification element. Therefore, it is possible to provide a solid-state imaging device that can obtain high-quality reproduced images.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図(a)は本発明の一実施例の画素セルの平面図、
第1図(b)、第4図、第5図、第6図および第7図は
本発明の実施例による固体撮像装置に用いる画素セルの
断面図、第2図(a)ないしくe)は第工図の画素セル
の製造過程を示す断面図、第3図(a)は第1図の画素
セル中の縦型J F E Tの静特性図、第3図(b)
は上記JFETを増幅素子とする反転増幅器の入出力特
性図、第8図(a)は第7図(a)の画素セル中のJ 
FETの静特性図上記反転増幅器の入出力特性、第8図
(b)は上記画素セルの反転増幅器の入出力特性図、第
9図は容量帰還型の画素増幅固体撮像装置の回路構成図
、第10図(a)は容量帰還型の画素増幅固体撮像装置
の画素セルの平面図、同図(b)は上記セルの断面図、
第11図は従来例のSITを増幅素子とする画素増幅固
体撮像装置の画素セルの透視図である。 符号の説明 1.41,61,71.81 ・・・チャネルとなるn型半導体領域 2.42,72.82 ・・・ホトダイオードとなる p−半導体領域3.43
,73.83 ・・・コントロールゲートとなる p+半導体領域4 
・・・ドレインとなり、且つ帰還容量を形成するn+半
導体装置 44・ トレインとなり、且つ帰還容量を形成する薄膜
ポリシリコン 5.6・・・コンタクト 7 ・・・フィールドプレート11・・・アルミ配線1
2゜45・・・ポリシリコン配線 20・・・ソースとなるn型半導体基板21・・・完全
空乏化デュアルゲート縦型J FET22・・・負荷ト
ランジスタ 23・・・帰還容量   24・・・結合容量25・・
・クランプスイッチ   26・・・メモリ容量27・
・・信号書き込みスイッチ 28・・・信号読み出しスイッチ 29・・・増幅器   30・・・水平信号線31・・
・リセットスイッチ (0) 2 図 <e) 冨 1 図 53−・−ゲ゛−ト 図 (□) (b) 入力電性VgsCV) 不 7 閃 (1) (ト) Cc/) 第 図 不 図 (丈) (b) 人力を反y了sCV〕 lρ 図 45−−−ホ9リシ2ノコシ酌乙酎(
FIG. 1(a) is a plan view of a pixel cell according to an embodiment of the present invention;
FIG. 1(b), FIG. 4, FIG. 5, FIG. 6, and FIG. 7 are cross-sectional views of pixel cells used in solid-state imaging devices according to embodiments of the present invention, and FIG. 2(a) to e) is a cross-sectional view showing the manufacturing process of the pixel cell shown in Fig. 1, Fig. 3 (a) is a static characteristic diagram of the vertical JFET in the pixel cell shown in Fig. 1, and Fig. 3 (b)
is an input/output characteristic diagram of the inverting amplifier using the JFET as the amplifying element, and FIG. 8(a) is the JFET in the pixel cell of FIG. 7(a).
A static characteristic diagram of the FET; an input/output characteristic diagram of the inverting amplifier; FIG. 8(b) is an input/output characteristic diagram of the inverting amplifier of the pixel cell; FIG. 9 is a circuit configuration diagram of a capacitive feedback type pixel amplification solid-state imaging device; FIG. 10(a) is a plan view of a pixel cell of a capacitive feedback type pixel amplification solid-state imaging device, and FIG. 10(b) is a cross-sectional view of the cell.
FIG. 11 is a perspective view of a pixel cell of a pixel amplification solid-state imaging device using a conventional SIT as an amplifying element. Explanation of symbols 1.41, 61, 71.81 ... N-type semiconductor region that becomes a channel 2.42, 72.82 ... P- semiconductor region that becomes a photodiode 3.43
,73.83...p+ semiconductor region 4 that becomes a control gate
...N+ semiconductor device 44 which becomes a drain and forms a feedback capacitance Thin film polysilicon 5.6 which becomes a train and forms a feedback capacitance...Contact 7...Field plate 11...Aluminum wiring 1
2゜45... Polysilicon wiring 20... N-type semiconductor substrate serving as source 21... Fully depleted dual gate vertical J FET 22... Load transistor 23... Feedback capacitance 24... Coupling capacitance 25...
・Clamp switch 26...Memory capacity 27・
...Signal write switch 28...Signal read switch 29...Amplifier 30...Horizontal signal line 31...
・Reset switch (0) 2 Figure <e) 1 Figure 53 - Gate diagram (□) (b) Input voltage VgsCV) No 7 Flash (1) (G) Cc/) Figure 53 - Gate diagram (□) (b) Input voltage VgsCV) (Length) (b) Manpower is reversedCV〕lρ

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、第一導電型半導体基板表面上に第二導電型領域を対
向して設けて成り、該第二導電型領域の間の第一導電型
領域の少なくとも一部の領域を電流の経路とする接合型
電界効果トランジスタから構成される画素セルを複数配
列した固体撮像装置において、上記第二導電型領域の間
の第一導電型領域の一部が該第二導電型領域の間の第一
導電型領域の他の領域よりも高濃度の領域であり、上記
高濃度の第一導電型領域の長さが該高濃度の第一導電型
領域の幅よりも大きいことを特徴とする固体撮像装置。 2、請求項第1項において、上記高濃度の第一導電型領
域は上記第二導電型領域の一方に接していることを特徴
とする固体撮像装置。 3、請求項第2項において、該高濃度の第一導電型領域
は基板表面から上記一方の第二導電型領域の下までつな
がっており、該高濃度の第一導電型領域内で上記電流経
路に垂直な断面における該高濃度の第一導電型領域の不
純物濃度分布が該電流経路に沿って相等しいことを特徴
とする固体撮像装置。 4、請求項第3項において、該一方の第二導電型領域及
び該高濃度の第一導電型領域は、相等しい方向への第一
導電型及び第二導電型不純物の横方向拡散によって形成
されていることを特徴とする固体撮像装置。 5、請求項第1項において、該高濃度の第一導電型領域
は注入エネルギーの異なる複数の第一導電型不純物注入
によって形成されていることを特徴とする固体撮像装置
。 6、請求項第1項において、上記基板は深部に高濃度の
第一導電型領域を有し、上記第二導電型領域間の高濃度
の第一導電型領域は基板深部の高濃度の第一導電型領域
とつながっていることを特徴とする固体撮像装置。 7、第一導電型半導体基板表面上に第二導電型領域を対
向して設けて成り、該第二導電型領域の間の第一導電型
領域の少なくとも一部の領域を電流の経路とする接合型
電界効果トランジスタから構成される画素セルを複数配
列した固体撮像装置において、上記第二導電型領域の深
さが、該第二導電型領域の最深部における該第二導電型
領域間の距離よりも大きいことを特徴とする固体撮像装
置。 8、請求項第7項において、該第二導電型領域の間の第
一導電型領域は注入エネルギーの異なる複数の第一導電
型不純物注入によって形成されていることを特徴とする
固体撮像装置。 9、請求項第7項において、該第二導電型領域は注入エ
ネルギーの異なる複数の第二導電型不純物注入によって
形成されていることを特徴とする固体撮像装置。 10、請求項第7項において、該第一導電型領域の両側
の該第一導電型領域と第二導電型領域の境界は、ともに
相異なった方向への第一導電型及び第二導電型不純物の
横方向拡散によって形成されていることを特徴とする固
体撮像装置。 11、第一導電型半導体基板表面上に第二導電型領域を
対向して設けて成り、該第二導電型領域の間の第一導電
型領域の少なくとも一部の領域を電流の経路とする接合
型電界効果トランジスタから構成される画素セルを複数
配列した固体撮像装置において、上記電流経路の長さが
該電流経路の幅の最大値よりも長いことを特徴とする固
体撮像装置。
[Claims] 1. Regions of a second conductivity type are provided on the surface of a semiconductor substrate of a first conductivity type, and at least a part of the region of the first conductivity type between the second conductivity type regions. In a solid-state imaging device in which a plurality of pixel cells constituted by junction field effect transistors having a current path of The region has a higher concentration than other regions of the first conductivity type region between the regions, and the length of the high concentration first conductivity type region is larger than the width of the high concentration first conductivity type region. Characteristic solid-state imaging device. 2. The solid-state imaging device according to claim 1, wherein the high concentration first conductivity type region is in contact with one of the second conductivity type regions. 3. In claim 2, the high concentration first conductivity type region is connected from the substrate surface to below the one of the second conductivity type regions, and the current flow is carried out within the high concentration first conductivity type region. A solid-state imaging device characterized in that an impurity concentration distribution of the high concentration first conductivity type region in a cross section perpendicular to the current path is equal along the current path. 4. In claim 3, the one second conductivity type region and the high concentration first conductivity type region are formed by lateral diffusion of first conductivity type impurities and second conductivity type impurities in the same direction. A solid-state imaging device characterized by: 5. The solid-state imaging device according to claim 1, wherein the high concentration first conductivity type region is formed by implanting a plurality of first conductivity type impurities with different implantation energies. 6. In claim 1, the substrate has a highly concentrated first conductivity type region in a deep portion, and the highly concentrated first conductivity type region between the second conductivity type regions has a highly concentrated first conductivity type region in a deep portion of the substrate. A solid-state imaging device characterized by being connected to a region of one conductivity type. 7. Regions of a second conductivity type are provided on the surface of a semiconductor substrate of a first conductivity type, and at least a part of the region of the first conductivity type between the second conductivity type regions is used as a current path. In a solid-state imaging device in which a plurality of pixel cells composed of junction field effect transistors are arranged, the depth of the second conductivity type region is the distance between the second conductivity type regions at the deepest part of the second conductivity type regions. A solid-state imaging device characterized by being larger than. 8. The solid-state imaging device according to claim 7, wherein the first conductivity type region between the second conductivity type regions is formed by implanting a plurality of first conductivity type impurities with different implantation energies. 9. The solid-state imaging device according to claim 7, wherein the second conductivity type region is formed by implanting a plurality of second conductivity type impurities with different implantation energies. 10. In claim 7, boundaries between the first conductivity type region and the second conductivity type region on both sides of the first conductivity type region are both of the first conductivity type and the second conductivity type in different directions. A solid-state imaging device characterized in that it is formed by lateral diffusion of impurities. 11. Regions of a second conductivity type are provided on the surface of a semiconductor substrate of a first conductivity type, and at least a part of the region of the first conductivity type between the second conductivity type regions is used as a current path. A solid-state imaging device in which a plurality of pixel cells each composed of a junction field effect transistor are arranged, wherein the length of the current path is longer than the maximum width of the current path.
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