[go: up one dir, main page]

JP2020068369A - Semiconductor device, semiconductor memory, photoelectric conversion device, moving body, photoelectric conversion device manufacturing method, and semiconductor memory manufacturing method - Google Patents

Semiconductor device, semiconductor memory, photoelectric conversion device, moving body, photoelectric conversion device manufacturing method, and semiconductor memory manufacturing method Download PDF

Info

Publication number
JP2020068369A
JP2020068369A JP2019089187A JP2019089187A JP2020068369A JP 2020068369 A JP2020068369 A JP 2020068369A JP 2019089187 A JP2019089187 A JP 2019089187A JP 2019089187 A JP2019089187 A JP 2019089187A JP 2020068369 A JP2020068369 A JP 2020068369A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
transistor
region
photoelectric conversion
semiconductor
conversion 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
JP2019089187A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2020068369A5 (en
Inventor
淳士 鈴木
Atsushi Suzuki
淳士 鈴木
公一郎 岩田
Koichiro Iwata
公一郎 岩田
彬 大瀬戸
Akira Oseto
彬 大瀬戸
和男 山崎
Kazuo Yamazaki
和男 山崎
英明 ▲高▼田
英明 ▲高▼田
Hideaki Takada
章 大谷
Akira Otani
章 大谷
達典 加藤
Tatsunori Kato
達典 加藤
龍之介 石井
Ryunosuke Ishii
龍之介 石井
渡邉 高典
Takanori Watanabe
高典 渡邉
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.)
Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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 Canon Inc filed Critical Canon Inc
Priority to US16/600,885 priority Critical patent/US11094733B2/en
Publication of JP2020068369A publication Critical patent/JP2020068369A/en
Publication of JP2020068369A5 publication Critical patent/JP2020068369A5/ja
Priority to JP2024001514A priority patent/JP7625730B2/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
  • Semiconductor Memories (AREA)

Abstract

【課題】 トランジスタの特性を改善する。【解決手段】 第1導電型の第1トランジスタと、第2導電型の第2トランジスタを含む半導体装置であって、第1トランジスタは半導体基板の活性領域に配され、平面視においてゲート電極と活性領域とが重畳し、かつ半導体基板の第1トランジスタのソースおよびドレインの間に位置する部分を有する。チャネル幅方向において、第2導電型の不純物濃度は部分の中央部側より端部で高い。【選択図】 図3An object of the present invention is to improve the characteristics of a transistor. A semiconductor device includes a first transistor of a first conductivity type and a second transistor of a second conductivity type, wherein the first transistor is arranged in an active region of a semiconductor substrate and is active with a gate electrode in plan view. has a portion overlapping with the region and located between the source and drain of the first transistor in the semiconductor substrate. In the channel width direction, the impurity concentration of the second conductivity type is higher at the end portion than at the central portion side. [Selection diagram] Fig. 3

Description

本発明は、半導体装置、半導体メモリ、光電変換装置、移動体、光電変換装置の製造方法、および半導体メモリの製造方法に関する。   The present invention relates to a semiconductor device, a semiconductor memory, a photoelectric conversion device, a moving body, a method for manufacturing a photoelectric conversion device, and a method for manufacturing a semiconductor memory.

特許文献1には、SRAM(Static Random Access Memory)型の半導体メモリにおいて、トランジスタの閾値を使い分けることで回路動作安定性を確保する技術が示されている。また、特許文献2には、トランジスタのノイズを低減するため、ゲート電極の形状やゲート絶縁膜の膜厚を変えることが記載されている。   Patent Document 1 discloses a technique for ensuring circuit operation stability in a SRAM (Static Random Access Memory) type semiconductor memory by properly using the threshold values of transistors. Further, Patent Document 2 describes changing the shape of the gate electrode and the film thickness of the gate insulating film in order to reduce noise of the transistor.

特開2000−058675号公報JP, 2000-058675, A 特開2017−069231号公報JP, 2017-069231, A

特許文献1には、トランジスタの閾値を使い分けることについての記載があるが、トランジスタのサイズを変更する方法については詳細な検討がなされていない。トランジスタの微細化はSRAM型の半導体メモリの高集積化のためには必要な検討である。   Patent Document 1 describes that the threshold value of the transistor is used properly, but detailed examination has not been made on a method of changing the size of the transistor. Miniaturization of transistors is a necessary study for high integration of SRAM type semiconductor memories.

また、半導体回路において、トランジスタ起因のノイズの低減が求められている。しかし、特許文献2に記載のゲート電極の形状やゲート絶縁膜の膜厚を変化させることは、トランジスタの面積の増大や製造工程の増大をもたらしてしまう。   Further, in semiconductor circuits, it is required to reduce noise caused by transistors. However, changing the shape of the gate electrode and the film thickness of the gate insulating film described in Patent Document 2 leads to an increase in the area of the transistor and an increase in the manufacturing process.

本発明は、半導体装置に用いられるトランジスタのサイズやノイズなどの特性を改善する技術を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide a technique for improving characteristics such as size and noise of a transistor used in a semiconductor device.

本発明の一側面は、第1導電型の第1トランジスタと、第2導電型の第2トランジスタを含むSRAM(スタティックランダムアクセスメモリ)型の単位セルを有する半導体メモリであって、前記第1トランジスタは、半導体基板の活性領域に配され、前記活性領域は、前記第1トランジスタのゲート電極と重畳し、かつ、前記第1トランジスタのソースおよびドレインの間に位置する部分を含み、前記第1トランジスタのチャネル幅方向に沿って順に並ぶ第1位置、第2位置、および、第3位置に渡って、前記部分は配され、前記部分は、前記第1位置に配された第2導電型の第1半導体領域と、前記第2位置に配された第2導電型の第2半導体領域とを含み、前記第1半導体領域の不純物濃度は、前記第2半導体領域の不純物濃度よりも高いことを特徴とする。   One aspect of the present invention is a semiconductor memory having an SRAM (Static Random Access Memory) type unit cell including a first transistor of a first conductivity type and a second transistor of a second conductivity type, wherein the first transistor Is disposed in an active region of a semiconductor substrate, and the active region includes a portion overlapping the gate electrode of the first transistor and located between the source and the drain of the first transistor. Of the second conductivity type arranged at the first position, the second position, and the third position arranged in order along the channel width direction of the second conductive type. A first semiconductor region and a second semiconductor region of the second conductivity type disposed at the second position, and the impurity concentration of the first semiconductor region is higher than the impurity concentration of the second semiconductor region. And said that no.

本発明の別の一側面は、第1導電型の第1トランジスタと、第2導電型の第2トランジスタを含むSRAM(スタティックランダムアクセスメモリ)型の単位セルを有する半導体メモリの製造方法であって、第1領域と第2領域とを有する半導体基板を用意する工程と、第1マスクパターンを用いて、前記第1領域に第1溝を形成し、前記第2領域に第2溝を形成する工程と、前記第1マスクパターンの上に、前記第1溝を覆い、前記第2溝を露出させる開口を有する第2マスクパターンを形成する工程と、前記第1マスクパターンと前記第2マスクパターンとを用いて、前記第2溝を介して前記半導体基板に第1導電型の不純物イオンの注入を行う工程と、前記第1溝と前記第2溝に絶縁体を埋め込み、前記第1溝を有する第1素子分離部と、前記第2溝を有する第2素子分離部とを形成する工程と、前記第1領域に前記第1トランジスタを形成し、前記第2領域に前記第2トランジスタを形成する工程と、を有することを特徴とする。   Another aspect of the present invention is a method for manufacturing a semiconductor memory having an SRAM (static random access memory) type unit cell including a first transistor of a first conductivity type and a second transistor of a second conductivity type. A step of preparing a semiconductor substrate having a first region and a second region, and using a first mask pattern, forming a first groove in the first region and forming a second groove in the second region A step of forming a second mask pattern on the first mask pattern, the second mask pattern covering the first groove and having an opening exposing the second groove, the first mask pattern and the second mask pattern And a step of implanting impurity ions of the first conductivity type into the semiconductor substrate through the second groove, and filling the first groove and the second groove with an insulator to form the first groove. First element isolation part having And a step of forming a second element isolation portion having the second groove, and a step of forming the first transistor in the first region and forming the second transistor in the second region. Is characterized by.

本発明の別の一側面は、第1導電型の第1トランジスタと、第2導電型の第2トランジスタを含むSRAM(スタティックランダムアクセスメモリ)型の単位セルを有する半導体メモリの製造方法であって、第1領域と第2領域とを有する半導体基板を用意する工程と、第1マスクパターンを用いて、前記第1領域に第1溝を形成し、前記第2領域に第2溝を形成する工程と、前記第1マスクパターンの上に、前記第1溝を覆い、前記第2溝を露出させる開口を有する第2マスクパターンを形成する工程と、前記第1マスクパターンと前記第2マスクパターンとを用いて、前記第2溝を介して前記半導体基板に第1導電型の不純物イオンの注入を行う工程と、前記第1溝と前記第2溝に絶縁体を埋め込み、前記第1溝を有する第1素子分離部と、前記第2溝を有する第2素子分離部とを形成する工程と、前記第1領域に前記第1トランジスタを形成し、前記第2領域に前記第2トランジスタを形成する工程と、を有することを特徴とする。   Another aspect of the present invention is a method for manufacturing a semiconductor memory having an SRAM (static random access memory) type unit cell including a first transistor of a first conductivity type and a second transistor of a second conductivity type. A step of preparing a semiconductor substrate having a first region and a second region, and using a first mask pattern, forming a first groove in the first region and forming a second groove in the second region A step of forming a second mask pattern on the first mask pattern, the second mask pattern covering the first groove and having an opening exposing the second groove, the first mask pattern and the second mask pattern And a step of implanting impurity ions of the first conductivity type into the semiconductor substrate through the second groove, and filling the first groove and the second groove with an insulator to form the first groove. First element isolation part having And a step of forming a second element isolation portion having the second groove, and a step of forming the first transistor in the first region and forming the second transistor in the second region. Is characterized by.

本発明の他の一側面は、第1導電型の第1トランジスタと、第2導電型の第2トランジスタと、を含むCMOS回路を有する半導体装置であって、前記第1トランジスタは、半導体基板の活性領域に配され、前記第1トランジスタは、前記第1トランジスタのゲート電極と前記活性領域とが重畳し、かつ前記半導体基板の前記第1トランジスタのソースおよびドレインの間に位置する部分を有し、前記部分において、前記第1トランジスタのチャネル幅方向に沿って、第1位置に第2導電型の第1半導体領域が配され、前記第1位置と第3位置との間の第2位置に第2導電型の第2半導体領域が配され、前記第1半導体領域の不純物濃度は、前記第2半導体領域の不純物濃度よりも高いことを特徴とする。   Another aspect of the present invention is a semiconductor device having a CMOS circuit including a first conductivity type first transistor and a second conductivity type second transistor, wherein the first transistor is a semiconductor substrate. The first transistor is disposed in an active region, and the first transistor has a portion where the gate electrode of the first transistor and the active region overlap with each other and which is located between the source and the drain of the first transistor of the semiconductor substrate. In the portion, a second conductive type first semiconductor region is arranged at a first position along a channel width direction of the first transistor, and at a second position between the first position and the third position. A second semiconductor region of the second conductivity type is arranged, and an impurity concentration of the first semiconductor region is higher than an impurity concentration of the second semiconductor region.

本発明の他の一側面は、光電変換素子を有する単位セルが配された単位セル部と、前記単位セル部から信号を読み出すための信号読み出し部と、を有し、前記信号読み出し部は、少なくとも1つの第1導電型の第1トランジスタを有し、前記第1トランジスタは、半導体基板の活性領域に配され、前記活性領域は、前記第1トランジスタのゲート電極と重畳し、かつ、前記第1トランジスタのソースおよびドレインの間に位置する第1部分を含み、前記第1トランジスタのチャネル幅方向に沿って順に並ぶ第1位置、第2位置、および、第3位置に渡って、前記第1部分は配され、前記第1部分は、前記第1位置に配された第2導電型の第1半導体領域と、前記第2位置に配された第2導電型の第2半導体領域とを含み、前記第1半導体領域の不純物濃度は、前記第2半導体領域の不純物濃度よりも高いことを特徴とする。   Another aspect of the present invention has a unit cell unit in which a unit cell having a photoelectric conversion element is arranged, and a signal reading unit for reading a signal from the unit cell unit, wherein the signal reading unit is At least one first-conductivity-type first transistor, wherein the first transistor is disposed in an active region of a semiconductor substrate, the active region overlapping a gate electrode of the first transistor, and The first portion, which includes a first portion located between the source and drain of one transistor, is arranged in order along the channel width direction of the first transistor, and extends over the first position, the second position, and the third position. A portion is disposed, and the first portion includes a second conductive type first semiconductor region disposed at the first position and a second conductive type second semiconductor region disposed at the second position. , The first semiconductor region Impurity concentration being higher than the impurity concentration of said second semiconductor region.

本発明によって、トランジスタの特性を改善することが可能となる。   The present invention makes it possible to improve the characteristics of a transistor.

実施例1に係る半導体メモリの単位セルを説明する等価回路図。3 is an equivalent circuit diagram illustrating a unit cell of the semiconductor memory according to the first embodiment. FIG. 実施例1に係る半導体メモリの単位セルを説明する平面模式図。3 is a schematic plan view illustrating a unit cell of the semiconductor memory according to the first embodiment. FIG. (a)実施例1に係るトランジスタの断面模式図、(b)実施例1に係るトランジスタの断面模式図、(c)実施例1に係るトランジスタの不純物濃度を示す図。(A) Schematic cross-sectional view of the transistor according to Example 1, (b) Schematic cross-sectional view of the transistor according to Example 1, (c) Diagram showing the impurity concentration of the transistor according to Example 1. 実施例2に係る光電変換装置の製造方法を説明する断面模式図。6A and 6B are schematic cross-sectional views illustrating the method for manufacturing the photoelectric conversion device according to the second embodiment. 実施例2に係る光電変換装置の製造方法を説明する断面模式図。6A and 6B are schematic cross-sectional views illustrating the method for manufacturing the photoelectric conversion device according to the second embodiment. 実施例2に係る光電変換装置の製造方法を説明する断面模式図。6A and 6B are schematic cross-sectional views illustrating the method for manufacturing the photoelectric conversion device according to the second embodiment. 実施例3に係る光電変換装置の製造方法を説明する断面模式図。6A and 6B are schematic sectional views illustrating a method for manufacturing the photoelectric conversion device according to the third embodiment. 実施例4に係る光電変換装置を説明する断面模式図。FIG. 6 is a schematic cross-sectional view illustrating a photoelectric conversion device according to a fourth embodiment. (a)実施例5に係るトランジスタの断面模式図、(b)実施例5に係るトランジスタの不純物濃度を示す図。(A) Schematic cross-sectional view of the transistor according to the fifth embodiment, (b) A diagram showing the impurity concentration of the transistor according to the fifth embodiment. 光電変換装置の構成を示すブロック図。FIG. 3 is a block diagram illustrating a structure of a photoelectric conversion device. 実施例5に係る光電変換装置を説明する等価回路図。8 is an equivalent circuit diagram illustrating a photoelectric conversion device according to a fifth embodiment. FIG. 実施例6に係る光電変換装置を説明する等価回路図。FIG. 9 is an equivalent circuit diagram illustrating a photoelectric conversion device according to a sixth embodiment. 実施例7に係る光電変換装置を説明する等価回路図。FIG. 9 is an equivalent circuit diagram illustrating a photoelectric conversion device according to a seventh embodiment. 実施例8に係る光電変換装置を説明する表。9 is a table illustrating a photoelectric conversion device according to Example 8. 実施例9に係る光電変換装置を説明する等価回路図。9 is an equivalent circuit diagram illustrating a photoelectric conversion device according to a ninth embodiment. 積層型の光電変換装置を説明する斜視図。FIG. 3 is a perspective view illustrating a stacked photoelectric conversion device. 撮像システムの構成を示す図。The figure which shows the structure of an imaging system. (a)移動体の構成を示す図、(b)移動体の構成を示す図。(A) The figure which shows the structure of a moving body, (b) The figure which shows the structure of a moving body. 移動体の動作フローを示す図。The figure which shows the operation | movement flow of a mobile body.

以下、図面を参照しながら各実施例を説明する。各実施例の説明において、他の実施例と同一の構成については説明を省略する場合がある。以下の説明におけるN型やP型の極性は、変更することが可能である。その場合には、半導体領域の極性の変更、制御信号の電位の変更などによって適用することが可能である。以下の説明において、電気的に接続するとは共通のノードに接続することを意味する。また、回路素子同士の接続関係において、別の素子(スイッチ、バッファなど)を間に入れるなどの変更は適宜行うことが可能である。   Each embodiment will be described below with reference to the drawings. In the description of each embodiment, the description of the same configuration as the other embodiments may be omitted. The N-type and P-type polarities in the following description can be changed. In that case, it can be applied by changing the polarity of the semiconductor region, changing the potential of the control signal, or the like. In the following description, electrically connecting means connecting to a common node. Further, in the connection relationship between the circuit elements, it is possible to make appropriate changes such as inserting another element (switch, buffer, etc.) between them.

(実施例1)
図1は、本実施例に係る半導体メモリの単位セルを説明する等価回路図である。本実施例に係る半導体メモリとは、スタティックランダムアクセスメモリ(以下、SRAM)である。SRAMにおいて、単位セル100とは、1ビットの信号を保持するビットセルである。SRAMでは、複数の単位セル100が配列している。
(Example 1)
FIG. 1 is an equivalent circuit diagram illustrating a unit cell of a semiconductor memory according to this embodiment. The semiconductor memory according to this embodiment is a static random access memory (hereinafter, SRAM). In the SRAM, the unit cell 100 is a bit cell that holds a 1-bit signal. In the SRAM, a plurality of unit cells 100 are arranged.

単位セル100は、少なくとも6つのトランジスタM1〜M6を有する。2つのトランジスタM1、M2は、P型のMOSトランジスタであり、SRAMの負荷トランジスタ(ロードトランジスタ)として機能しうる。2つのトランジスタM3、M4は、N型のMOSトランジスタであり、SRAMの駆動トランジスタ(ドライバトランジスタ)として機能しうる。2つのトランジスタM5、M6は、N型のMOSトランジスタであり、SRAMの転送トランジスタ(トランスファートランジスタ)として機能しうる。各トランジスタの接続は次のようになる。   The unit cell 100 has at least six transistors M1 to M6. The two transistors M1 and M2 are P-type MOS transistors and can function as a load transistor (load transistor) of the SRAM. The two transistors M3 and M4 are N-type MOS transistors and can function as a drive transistor (driver transistor) of the SRAM. The two transistors M5 and M6 are N-type MOS transistors and can function as a transfer transistor (transfer transistor) of the SRAM. The connection of each transistor is as follows.

2つのトランジスタM1、M2のソースは電源電圧のノードVDDに電気的に接続される。2つのトランジスタM3、M4のソースは接地である電源電圧のノードGNDに電気的に接続される。極性が異なる2つのトランジスタM1、M3で1つのインバータが構成され、極性が異なる2つのトランジスタM2、M4で1つのインバータが構成される。具体的には、トランジスタM1のドレインとトランジスタM3のドレインが電気的に接続し、トランジスタM1とトランジスタM3のゲート電極が電気的に接続している。同様に、トランジスタM2のドレインとトランジスタM4のドレインが電気的に接続し、トランジスタM2とトランジスタM4のゲート電極が電気的に接続している。更に、これら2つのインバータによって、1つのフリップフロップが構成される。トランジスタM1のゲート電極とトランジスタM2のドレインが電気的に接続し、トランジスタM2のゲート電極とトランジスタM1のドレインが電気的に接続している。   The sources of the two transistors M1 and M2 are electrically connected to the node VDD of the power supply voltage. The sources of the two transistors M3 and M4 are electrically connected to the node GND of the power supply voltage which is ground. Two transistors M1 and M3 having different polarities form one inverter, and two transistors M2 and M4 having different polarities form one inverter. Specifically, the drain of the transistor M1 and the drain of the transistor M3 are electrically connected, and the gate electrodes of the transistor M1 and the transistor M3 are electrically connected. Similarly, the drain of the transistor M2 and the drain of the transistor M4 are electrically connected, and the gate electrodes of the transistor M2 and the transistor M4 are electrically connected. Further, these two inverters form one flip-flop. The gate electrode of the transistor M1 and the drain of the transistor M2 are electrically connected, and the gate electrode of the transistor M2 and the drain of the transistor M1 are electrically connected.

トランジスタM5は、1つのフリップフロップと1つのビット線BLとの間の導通を制御しうる。トランジスタM6は、1つのフリップフロップと1つのビット線BLBとの間の導通を制御しうる。2つのトランジスタM5、M6のゲート電極は1つのワード線WLに電気的に接続される。実施例1においては、これらの6個のトランジスタによりSRAMの単位セル100が構成される。   The transistor M5 can control conduction between one flip-flop and one bit line BL. The transistor M6 can control conduction between one flip-flop and one bit line BLB. The gate electrodes of the two transistors M5 and M6 are electrically connected to one word line WL. In the first embodiment, these six transistors form the SRAM unit cell 100.

図2は、図1に対応した単位セル100を説明する平面模式図である。図2は、トランジスタの配置を半導体基板の表面に投影したものとする。半導体基板の表面は、X方向と、X方向と直行するY方向を含む。単位セル100は、2つの領域210、220に配置されている。領域210はN型の半導体領域が設けられている領域であり、領域220はP型の半導体領域が設けられている領域である。これら半導体領域はウエルとも言える。領域210には2つのトランジスタM1、M2が配され、領域220には4つのトランジスタM3〜M6が配されている。   FIG. 2 is a schematic plan view illustrating the unit cell 100 corresponding to FIG. In FIG. 2, the arrangement of the transistors is projected on the surface of the semiconductor substrate. The surface of the semiconductor substrate includes the X direction and the Y direction orthogonal to the X direction. The unit cell 100 is arranged in two regions 210 and 220. The region 210 is a region in which an N-type semiconductor region is provided, and the region 220 is a region in which a P-type semiconductor region is provided. It can be said that these semiconductor regions are wells. Two transistors M1 and M2 are arranged in the region 210, and four transistors M3 to M6 are arranged in the region 220.

領域210において、半導体基板の表面は素子分離領域211と活性領域212とが設けられている。図2において、1つの活性領域212にはトランジスタM1が配され、別の活性領域212にはトランジスタM2が配されている。しかし、トランジスタM1、M2は同一の活性領域212に配されていてもよい。トランジスタM1は、ゲート電極231と、ソースおよびドレインであるP型の半導体領域250、251を有する。トランジスタM2は、ゲート電極230と、ソースおよびドレインであるP型の半導体領域252、253を有する。   In the region 210, a device isolation region 211 and an active region 212 are provided on the surface of the semiconductor substrate. In FIG. 2, the transistor M1 is arranged in one active region 212, and the transistor M2 is arranged in another active region 212. However, the transistors M1 and M2 may be arranged in the same active region 212. The transistor M1 has a gate electrode 231 and P-type semiconductor regions 250 and 251 which are a source and a drain. The transistor M2 has a gate electrode 230 and P-type semiconductor regions 252 and 253 which are a source and a drain.

領域220において、半導体基板の表面は素子分離領域221と活性領域222とが設けられている。図2において、1つの活性領域222にはトランジスタM3、M5が配され、別の活性領域222にはトランジスタM4、M6が配されている。しかし、トランジスタM3〜M6は同一の活性領域222に配されていてもよい。トランジスタM3は、ゲート電極231と、ソースおよびドレインであるN型の半導体領域254、255を有する。トランジスタM4は、ゲート電極230と、ソースおよびドレインであるN型の半導体領域256、257を有する。トランジスタM5は、ゲート電極232と、ソースおよびドレインであるN型の半導体領域255、258を有する。トランジスタM6は、ゲート電極232と、ソースおよびドレインであるN型の半導体領域256、259を有する。ここで、ゲート電極232は、トランジスタM5、M6のゲート電極として機能しつつ、図1のワード線WLとして機能しうる。ここで、図2の凡例には、活性領域を示すACTと、ゲート電極を示すGATEと、素子分離領域を示すFIELDと、コンタクトプラグの位置を示すCNTとが示されている。   In the region 220, a device isolation region 221 and an active region 222 are provided on the surface of the semiconductor substrate. In FIG. 2, transistors M3 and M5 are arranged in one active region 222, and transistors M4 and M6 are arranged in another active region 222. However, the transistors M3 to M6 may be arranged in the same active region 222. The transistor M3 has a gate electrode 231 and N-type semiconductor regions 254 and 255 which are a source and a drain. The transistor M4 has a gate electrode 230 and N-type semiconductor regions 256 and 257 which are a source and a drain. The transistor M5 has a gate electrode 232 and N-type semiconductor regions 255 and 258 which are a source and a drain. The transistor M6 has a gate electrode 232 and N-type semiconductor regions 256 and 259 which are a source and a drain. Here, the gate electrode 232 can function as the word line WL of FIG. 1 while functioning as the gate electrodes of the transistors M5 and M6. Here, the legend of FIG. 2 shows ACT indicating the active region, GATE indicating the gate electrode, FIELD indicating the element isolation region, and CNT indicating the position of the contact plug.

ゲート電極230、231、232は、例えばポリシリコンで形成され、活性領域212、222と重なる部分でトランジスタのゲート電極として機能しうる。ここで、ゲート電極231は2つのトランジスタM1、M3に共通に配され、ゲート電極230は2つのトランジスタM2、M4に共通に配され、ゲート電極232は2つのトランジスタM5、M6に共通に配されている。ゲート電極230、231は、素子分離領域211から、活性領域212と、素子分離領域211と、素子分離領域221と、活性領域222と、素子分離領域221へと延在している。ゲート電極以外のソースやドレインにおいても、各トランジスタのソースやドレインが共通のノードである場合には、それらを1つの半導体領域で構成してもよい。   The gate electrodes 230, 231, and 232 are formed of, for example, polysilicon, and can function as the gate electrodes of the transistors in a portion overlapping the active regions 212 and 222. Here, the gate electrode 231 is commonly arranged for the two transistors M1 and M3, the gate electrode 230 is commonly arranged for the two transistors M2 and M4, and the gate electrode 232 is commonly arranged for the two transistors M5 and M6. ing. The gate electrodes 230 and 231 extend from the element isolation region 211 to the active region 212, the element isolation region 211, the element isolation region 221, the active region 222, and the element isolation region 221. Also in sources and drains other than the gate electrode, if the sources and drains of the transistors are common nodes, they may be configured by one semiconductor region.

ここで、SRAMの単位セルの高集積化について説明する。SRAMでは、単位セルが繰り返し配置される。単位セルの面積をわずかでも縮小することで、SRAMの高集積化が可能となる。単位セルの面積を小さくするためには、単位セルを構成するトランジスタのサイズを小さくすることが有効である。しかし、SRAMとして動作を安定させるには、各トランジスタの電流比を所望の値に設定する必要があり、単位セルを構成するトランジスタの全てを最小寸法で形成することができない。仮に、単位セルを構成するトランジスタの全てを最小寸法で形成すると、電流比が変化するため、書き込みや読み出し動作の速度の低下や動作不良が生じてしまう。単位セルを構成するトランジスタの中で、負荷トランジスタのサイズを最も小さく設計することで、他のトランジスタのサイズも縮小することができ、所望の電流比となり動作が安定する。つまり、負荷トランジスタのサイズを規定するチャネル幅を最小値にすることが、単位セルの面積削減に有効である。ここで、一般にトランジスタのチャネルの幅は、素子分離の間の活性領域の幅として規定される。従って、素子分離の間隔は半導体のプロセスのルールによって規定されてしまう。そこで、本実施例では、負荷トランジスタが設けられた素子分離部の周囲に、負荷トランジスタの極性とは反対導電型の半導体領域を設ける。このような半導体領域を設けることで、トランジスタの実効チャネル幅を、素子分離部の間隔よりも小さく出来る。従って、負荷トランジスタのチャネル幅をプロセスのルールによって規定される最小値とした場合よりも、駆動トランジスタと転送トランジスタのチャネル幅の設計値を相対的に小さくすることが可能となる。よって、単位セルの面積の削減が可能となる。   Here, high integration of the unit cell of the SRAM will be described. In SRAM, unit cells are repeatedly arranged. The SRAM can be highly integrated by reducing the area of the unit cell even slightly. In order to reduce the area of the unit cell, it is effective to reduce the size of the transistor forming the unit cell. However, in order to stabilize the operation of the SRAM, it is necessary to set the current ratio of each transistor to a desired value, and it is not possible to form all the transistors that form the unit cell with the minimum size. If all of the transistors that form the unit cell are formed to have the minimum size, the current ratio changes, which causes a decrease in the speed of write and read operations and a malfunction. By designing the size of the load transistor to be the smallest among the transistors forming the unit cell, the size of the other transistors can be reduced, and the desired current ratio is achieved, and the operation is stabilized. That is, it is effective to reduce the area of the unit cell by minimizing the channel width that defines the size of the load transistor. Here, the channel width of a transistor is generally defined as the width of the active region during element isolation. Therefore, the element separation interval is defined by the semiconductor process rule. Therefore, in this embodiment, a semiconductor region having a conductivity type opposite to the polarity of the load transistor is provided around the element isolation portion provided with the load transistor. By providing such a semiconductor region, the effective channel width of the transistor can be made smaller than the distance between the element isolation portions. Therefore, the design value of the channel width of the drive transistor and the transfer transistor can be made relatively smaller than when the channel width of the load transistor is set to the minimum value defined by the process rule. Therefore, the area of the unit cell can be reduced.

本実施例のトランジスタの具体的な構成について、図3を用いて説明する。図3(a)と図3(b)は、負荷トランジスタであるトランジスタM1の断面模式図である。図3(a)と図3(b)は、コンタクトプラグなどの構成が省略された模式図であり、トランジスタの一部に着目した模式図である。図3(a)はトランジスタM1の図2におけるX方向に沿った断面であり、トランジスタM1のチャネル長方向での断面を示している。図3(a)には、トランジスタM1の半導体領域250、251と、ゲート絶縁膜602の上に設けられたゲート電極231が示されている。トランジスタM1は、N型の半導体領域58bに設けられている。トランジスタM1は半導体領域250と半導体領域251との間に位置する部分601を有する。部分601は、平面視においてゲート電極231と活性領域212とが重畳する部分である。   A specific structure of the transistor of this embodiment will be described with reference to FIG. 3A and 3B are schematic cross-sectional views of the transistor M1 which is a load transistor. FIG. 3A and FIG. 3B are schematic diagrams in which the configuration of contact plugs and the like are omitted, and are schematic diagrams focusing on a part of the transistor. FIG. 3A is a cross section of the transistor M1 along the X direction in FIG. 2, and shows a cross section in the channel length direction of the transistor M1. FIG. 3A shows the semiconductor regions 250 and 251 of the transistor M1 and the gate electrode 231 provided on the gate insulating film 602. The transistor M1 is provided in the N-type semiconductor region 58b. The transistor M1 has a portion 601 located between the semiconductor region 250 and the semiconductor region 251. The portion 601 is a portion where the gate electrode 231 and the active region 212 overlap in a plan view.

図3(b)は、トランジスタM1の図2におけるY方向に沿った断面であり、トランジスタM1のチャネル幅方向での断面である。2つの素子分離領域211の間にトランジスタM1が配された活性領域212が配されている。素子分離領域211は、素子分離部31が設けられている。素子分離部31は、例えば溝(トレンチ)に形成された絶縁体が配されたトレンチ分離構造を有している。トレンチ分離構造としては、STI構造(シャロートレンチアイソレーション構造)やDTI(ディープトレンチアイソレーション構造)がある。本実施例において、素子分離部31はSTIである。ゲート電極231は、素子分離領域211から活性領域212に延在する。ゲート電極231は、素子分離部31の上からゲート絶縁膜602の上へと延在している。ここで、部分601は、Z方向においてゲート電極231が重畳した活性領域212である。この部分601は、一般的にはトランジスタのチャネルが形成されうる領域である。   FIG. 3B is a cross section of the transistor M1 along the Y direction in FIG. 2, and is a cross section in the channel width direction of the transistor M1. An active region 212 in which the transistor M1 is arranged is arranged between two element isolation regions 211. The element isolation region 211 is provided with the element isolation portion 31. The element isolation portion 31 has, for example, a trench isolation structure in which an insulator formed in a trench is arranged. As the trench isolation structure, there are an STI structure (shallow trench isolation structure) and a DTI (deep trench isolation structure). In this embodiment, the element isolation section 31 is STI. The gate electrode 231 extends from the element isolation region 211 to the active region 212. The gate electrode 231 extends from above the element isolation portion 31 to above the gate insulating film 602. Here, the portion 601 is the active region 212 in which the gate electrode 231 overlaps in the Z direction. This portion 601 is generally a region where the channel of the transistor can be formed.

本実施例において、素子分離部31の溝の側面および底面に沿ってN型の半導体領域52が設けられている。N型の半導体領域52は、N型の半導体領域58bよりも高い不純物濃度を有している。図3(b)において、半導体領域52にはn+を、半導体領域58bにはnを示している。このN型の半導体領域52によって、実際に形成されうるトランジスタM1のチャネル幅、すなわち実効チャネル幅が小さくなる。素子分離部31の間の領域の幅、すなわち部分601の幅を幅W1とすると、実効チャネル幅は幅W2となる。実効チャネル幅は半導体領域52によって規定されているとも言える。例えば、幅W1が80nm以上120nm以下のとき、幅W2は例えば60nm以上100nm以下にすることができる。幅W2は、この数値に限らず、半導体領域52によって適宜設定可能である。   In this embodiment, the N-type semiconductor region 52 is provided along the side surface and the bottom surface of the groove of the element isolation portion 31. The N-type semiconductor region 52 has a higher impurity concentration than the N-type semiconductor region 58b. In FIG. 3B, n + is shown in the semiconductor region 52 and n is shown in the semiconductor region 58b. The N-type semiconductor region 52 reduces the channel width of the transistor M1 that can be actually formed, that is, the effective channel width. When the width of the region between the element isolation portions 31, that is, the width of the portion 601 is W1, the effective channel width is W2. It can be said that the effective channel width is defined by the semiconductor region 52. For example, when the width W1 is 80 nm or more and 120 nm or less, the width W2 can be, for example, 60 nm or more and 100 nm or less. The width W2 is not limited to this numerical value and can be set as appropriate by the semiconductor region 52.

図3(b)の線分ABは、ゲート幅方向に沿った線分であり、部分601の端部に位置する。線分ABは、その線分上に、位置P1と、位置P2と、位置P3を有する。位置P2は位置P1と位置P3との間の位置である。位置P1と位置P3には半導体領域52が設けられ、位置P2には半導体領域58bが設けられている。図3(c)は、図3(b)の線分ABにおけるN型半導体領域の不純物濃度を示す図である。不純物濃度とは、ここではNET濃度を示している。図3(b)では、位置P1と位置Aとが同一の位置であり、位置P2と位置Bとが同一の位置としているが、実際には位置Aと位置Bの間に位置P1〜P3が存在するものとする。位置P1における濃度をC1とし、位置P2における濃度をC2とし、位置P3における濃度をC3とする。この時、C1=C3>C2となる。すなわち、部分601の中央部分から素子分離部31と部分601との境界へ向けて不純物濃度が高くなることがわかる。   A line segment AB in FIG. 3B is a line segment along the gate width direction, and is located at the end of the portion 601. The line segment AB has a position P1, a position P2, and a position P3 on the line segment. The position P2 is a position between the position P1 and the position P3. A semiconductor region 52 is provided at the positions P1 and P3, and a semiconductor region 58b is provided at the position P2. FIG. 3C is a diagram showing the impurity concentration of the N-type semiconductor region in the line segment AB of FIG. Here, the impurity concentration means the NET concentration. In FIG. 3B, the position P1 and the position A are the same position, and the position P2 and the position B are the same position, but the positions P1 to P3 are actually between the position A and the position B. Shall exist. The density at position P1 is C1, the density at position P2 is C2, and the density at position P3 is C3. At this time, C1 = C3> C2. That is, it can be seen that the impurity concentration increases from the central portion of the portion 601 toward the boundary between the element isolation portion 31 and the portion 601.

このような構成によって、ゲート電極231がオンの状態になった際には、位置P2においてチャネルが形成され、位置P1や位置P3ではチャネルは形成されない。すなわち、位置P1や位置P3では、位置P2に比べてトランジスタの閾値が高くなる。従って、トランジスタの実効チャネル幅が素子分離部の間隔に対して小さくなる。このような不純物濃度プロファイルを有することで、実効チャネル幅を素子分離部31の間隔よりも小さくすることができる。   With such a configuration, when the gate electrode 231 is turned on, a channel is formed at the position P2 and no channel is formed at the positions P1 and P3. That is, at the position P1 and the position P3, the threshold value of the transistor becomes higher than that at the position P2. Therefore, the effective channel width of the transistor becomes smaller than the distance between the element isolation portions. By having such an impurity concentration profile, the effective channel width can be made smaller than the distance between the element isolation portions 31.

本実施例において、濃度C1と濃度C3は等しい濃度であったが、異なる濃度であってもよい。また、濃度C1と濃度C3は、濃度C2の2倍以上であると好ましい。より好ましくは、濃度C1と濃度C3は、濃度C2の10倍以上である。このような濃度関係であることで、動作電圧範囲において実効チャネル幅を確実に小さくすることができる。   In this embodiment, the concentrations C1 and C3 are equal, but may be different. Further, the concentration C1 and the concentration C3 are preferably twice or more the concentration C2. More preferably, the concentration C1 and the concentration C3 are 10 times or more the concentration C2. With such a concentration relationship, the effective channel width can be reliably reduced in the operating voltage range.

なお、本実施例において、部分601における半導体領域58bがN型であるとして説明したが、トランジスタM1が動作する構成であればよく、P型であってもよい。つまり、位置P1、P2、P3のそれぞれの、不純物濃度のうち、ドナーの濃度D1、D2、D3とアクセプター濃度A1、A2、A3とする。ここで、濃度D1、D2、D3、A1、A2、A3は0以上の値を有する。そのとき、各位置での濃度の関係はD1−A1>D2―A2、D3−A3>D2−A2となる。   Although the semiconductor region 58b in the portion 601 has been described as being N-type in this embodiment, it may be P-type as long as the transistor M1 operates. That is, among the impurity concentrations at the positions P1, P2, and P3, the donor concentrations D1, D2, and D3 and the acceptor concentrations A1, A2, and A3 are set. Here, the densities D1, D2, D3, A1, A2, and A3 have a value of 0 or more. At that time, the relationship of the densities at the respective positions is D1-A1> D2-A2, D3-A3> D2-A2.

また、位置P1は、素子分離部31のトレンチの側面と位置P2との間であり、素子分離部31に隣接しているとも言える。位置P3は、素子分離部31のトレンチの側面と位置P2との間であり、素子分離部31に隣接しているとも言える。本実施例では、線分ABの深さにおいて、半導体領域52はトレンチの側面から例えば20nmの位置まで延在しているものとする。   Further, the position P1 is between the side surface of the trench of the element isolation portion 31 and the position P2 and can be said to be adjacent to the element isolation portion 31. The position P3 is between the side surface of the trench of the element isolation portion 31 and the position P2, and can be said to be adjacent to the element isolation portion 31. In this embodiment, it is assumed that the semiconductor region 52 extends from the side surface of the trench to a position of, for example, 20 nm at the depth of the line segment AB.

本実施例ではSRAM型の半導体メモリの負荷トランジスタに適用したが、特性に合わせて他のトランジスタに適用してもよい。このような構成のトランジスタを、SRAM型の半導体メモリに適用することで、単位セルの微細化が可能となる。   Although this embodiment is applied to the load transistor of the SRAM type semiconductor memory, it may be applied to other transistors according to the characteristics. By applying the transistor having such a structure to the SRAM type semiconductor memory, the unit cell can be miniaturized.

(実施例2)
本実施例では、実施例1の半導体メモリを用いた光電変換装置300について説明する。本実施例では、SRAMと、光電変換素子が配された光電変換部とが同一の半導体基板に設けられた光電変換装置である。ここで、光電変換部は、CCDセンサやCMOSセンサなどである。本実施例の光電変換部は、光電変換素子としてフォトダイオードと、転送トランジスタと、増幅トランジスタとを有するCMOSセンサであるものとする。
(Example 2)
In this embodiment, a photoelectric conversion device 300 using the semiconductor memory of the first embodiment will be described. The present embodiment is a photoelectric conversion device in which the SRAM and the photoelectric conversion unit in which the photoelectric conversion element is arranged are provided on the same semiconductor substrate. Here, the photoelectric conversion unit is a CCD sensor, a CMOS sensor, or the like. The photoelectric conversion unit of this embodiment is a CMOS sensor having a photodiode as a photoelectric conversion element, a transfer transistor, and an amplification transistor.

図4〜図6を用いて、本実施例の光電変換装置の製造方法について説明する。図4〜図6は、光電変換装置300の製造方法を説明する断面模式図である。領域310は、SRAMが形成される領域であり、実施例1にて説明した領域210、220を含む。領域330は、光電変換部の画素が配された領域である。画素には、少なくともフォトダイオードと転送トランジスタとが含まれる。領域340は、画素を動作させるための回路や信号処理のための回路を含む処理回路部が配される。処理回路部は、例えば、論理回路などを含み、撮像装置では周辺回路とも称される。領域340は、領域350と領域360を有する。領域350は、N型のトランジスタが配される領域を示し、領域360はP型のトランジスタが配される領域を示す。   A method for manufacturing the photoelectric conversion device of this embodiment will be described with reference to FIGS. 4 to 6 are schematic cross-sectional views illustrating a method for manufacturing the photoelectric conversion device 300. The area 310 is an area in which the SRAM is formed and includes the areas 210 and 220 described in the first embodiment. The area 330 is an area in which the pixels of the photoelectric conversion unit are arranged. The pixel includes at least a photodiode and a transfer transistor. In the region 340, a processing circuit portion including a circuit for operating a pixel and a circuit for signal processing is arranged. The processing circuit unit includes, for example, a logic circuit and the like, and is also called a peripheral circuit in the imaging device. The area 340 has an area 350 and an area 360. A region 350 shows a region where N-type transistors are arranged, and a region 360 shows a region where P-type transistors are arranged.

図4(a)に示す工程を説明する。まず、基板30を用意する。基板30は、例えばシリコンの単結晶基板であるが、加工を施した後の基板であってもよい。基板30は、領域310と、領域330と、領域340とを有する。次に、基板30の上にマスクパターン32を形成する。マスクパターン32は、素子分離部となる溝を形成するためのマスクパターンである。マスクパターン32には、領域220、領域210、領域330、領域340のそれぞれにおいて、任意の位置に開口が設けられている。マスクパターン32の開口は、基板30の表面S1で、後に溝を形成する部分を露出している。そして、マスクパターン32をマスクとして、基板30をエッチングすることにより、各開口に対応した溝31a〜31dを形成する。領域220には溝31aが、領域210には溝31bが、領域330には溝31cが、領域340には溝31dが設けられている。ここで、マスクパターン32は、例えば、シリコン窒化膜やシリコン酸化膜などの無機材料で構成される。マスクパターン32は、基板30の上に無機材料の膜を形成し、無機材料の膜の上に有機材料からなるパターンを形成し、パターンをマスクとして無機材料の膜の一部をエッチングにて除去することで、形成することができる。本実施例では、無機材料としてシリコン窒化膜を用いている。有機材料からなるパターンは、例えば、フォトレジストパターンである。   The process shown in FIG. 4A will be described. First, the substrate 30 is prepared. The substrate 30 is, for example, a silicon single crystal substrate, but may be a substrate after being processed. The substrate 30 has a region 310, a region 330, and a region 340. Next, the mask pattern 32 is formed on the substrate 30. The mask pattern 32 is a mask pattern for forming a groove serving as an element isolation portion. The mask pattern 32 has openings provided at arbitrary positions in each of the region 220, the region 210, the region 330, and the region 340. The opening of the mask pattern 32 exposes a portion of the surface S1 of the substrate 30 where a groove will be formed later. Then, the substrate 30 is etched using the mask pattern 32 as a mask to form the grooves 31a to 31d corresponding to the respective openings. The region 220 is provided with the groove 31a, the region 210 is provided with the groove 31b, the region 330 is provided with the groove 31c, and the region 340 is provided with the groove 31d. Here, the mask pattern 32 is made of, for example, an inorganic material such as a silicon nitride film or a silicon oxide film. As the mask pattern 32, a film of an inorganic material is formed on the substrate 30, a pattern made of an organic material is formed on the film of the inorganic material, and a part of the film of the inorganic material is removed by etching using the pattern as a mask. By doing so, it can be formed. In this embodiment, a silicon nitride film is used as the inorganic material. The pattern made of an organic material is, for example, a photoresist pattern.

図4(b)では、マスクパターン32の上に、マスクパターン33を形成する。マスクパターン33は、領域210の溝の側面および底面にN型半導体領域を形成するためのマスクパターンである。マスクパターン33は、領域220、330、340を覆い、領域210を露出させる。つまり、マスクパターン33は、溝31a、31c、31dを覆い、溝31bを露出させている。マスクパターン33は領域210を露出させる開口51を有する。開口51は、少なくとも領域210の溝31bを露出すればよい。ここで、領域210は実施例1にて説明したように、SRAMの負荷トランジスタが形成される部分であり、P型のトランジスタが形成される領域である。マスクパターン33は、フォトレジストで形成される。マスクパターン33は、マスクパターン32の上にフォトレジストからなる膜を形成した後、露光や現像などを行うことで形成される。そして、マスクパターン32とマスクパターン33をマスクとして、基板30に対しイオン注入40を行う。イオン注入40によって、トレンチの側面と底面に沿ってN型の半導体領域52が形成される。イオン注入40のイオン種は、例えばリン(P)やヒ素(As)等のN型の半導体領域を形成するための不純物イオンである。イオン注入40の注入角度は任意に選択することが可能である。本実施例では、基板30の表面S1に対して斜めにイオン注入を行っており、そのイオン注入角度は10度程度を選択することが好ましい。ここで、イオン注入角度は、表面S1の垂線とイオン注入方向が成す角度である。このような注入角度を有することで、トレンチの側面にも効率良くイオンを注入できる。また、イオン注入40は表面S1における方向において、360度回転させて行うことで、トレンチの全側面にイオンの注入を行うことができる。その後、マスクパターン32を残し、マスクパターン33を除去する(不図示)。   In FIG. 4B, the mask pattern 33 is formed on the mask pattern 32. The mask pattern 33 is a mask pattern for forming an N-type semiconductor region on the side surface and the bottom surface of the groove of the region 210. The mask pattern 33 covers the regions 220, 330, 340 and exposes the region 210. That is, the mask pattern 33 covers the grooves 31a, 31c and 31d and exposes the groove 31b. The mask pattern 33 has an opening 51 exposing the region 210. The opening 51 may expose at least the groove 31b in the region 210. Here, as described in the first embodiment, the region 210 is a portion where the load transistor of the SRAM is formed, and is a region where the P-type transistor is formed. The mask pattern 33 is formed of photoresist. The mask pattern 33 is formed by forming a film made of a photoresist on the mask pattern 32 and then performing exposure and development. Then, using the mask pattern 32 and the mask pattern 33 as masks, ion implantation 40 is performed on the substrate 30. The ion implantation 40 forms an N-type semiconductor region 52 along the side surface and the bottom surface of the trench. The ion species of the ion implantation 40 are impurity ions such as phosphorus (P) and arsenic (As) for forming an N-type semiconductor region. The implantation angle of the ion implantation 40 can be arbitrarily selected. In this embodiment, ion implantation is performed obliquely to the surface S1 of the substrate 30, and it is preferable that the ion implantation angle be selected to be about 10 degrees. Here, the ion implantation angle is an angle formed by the perpendicular of the surface S1 and the ion implantation direction. With such an implantation angle, ions can be efficiently implanted also into the side surface of the trench. In addition, the ion implantation 40 is performed by rotating the surface S1 by 360 degrees, so that the ion implantation can be performed on all side surfaces of the trench. After that, the mask pattern 32 is left and the mask pattern 33 is removed (not shown).

図4(c)では、マスクパターン32の上に、マスクパターン34を形成する。マスクパターン34は、領域330の溝の側面および底面にP型半導体領域を形成するためのマスクパターンである。マスクパターン34は、領域210、220、340を覆い、領域330を露出させる。つまり、マスクパターン34は、溝31a、31b、31dを覆い、溝31cを露出させている。マスクパターン34は領域330を露出させる開口53を有する。開口53は、少なくとも領域330の溝31cを露出すればよい。マスクパターン34は、フォトレジストで形成される。マスクパターン34は、マスクパターン32の上にフォトレジストからなる膜を形成した後、露光や現像などを行うことで形成される。そして、マスクパターン32とマスクパターン34をマスクとして、基板30に対しイオン注入41を行う。イオン注入41によって、トレンチの側面と底面に沿ってP型の半導体領域54が形成される。イオン注入41のイオン種は、例えばホウ素(B)やフッ化ホウ素(BF)等のP型の半導体領域を形成するための不純物イオンである。イオン注入41の注入角度は任意に選択することが可能であるが、基板30の表面S1に対して10度程度を選択することが好ましい。このような注入角度を有することで、トレンチの側面にも効率良くイオンを注入できる。また、イオン注入41は表面S1における方向において、360度回転させて行うことで、トレンチの全側面にイオンの注入を行うことができる。 In FIG. 4C, the mask pattern 34 is formed on the mask pattern 32. The mask pattern 34 is a mask pattern for forming a P-type semiconductor region on the side surface and the bottom surface of the groove of the region 330. The mask pattern 34 covers the regions 210, 220, 340 and exposes the region 330. That is, the mask pattern 34 covers the grooves 31a, 31b and 31d and exposes the groove 31c. The mask pattern 34 has an opening 53 exposing the region 330. The opening 53 may expose at least the groove 31c in the region 330. The mask pattern 34 is formed of photoresist. The mask pattern 34 is formed by forming a film made of a photoresist on the mask pattern 32 and then performing exposure and development. Then, using the mask pattern 32 and the mask pattern 34 as masks, ion implantation 41 is performed on the substrate 30. By the ion implantation 41, a P-type semiconductor region 54 is formed along the side surface and the bottom surface of the trench. The ionic species of the ion implantation 41 are impurity ions such as boron (B) and boron fluoride (BF 2 ) for forming a P-type semiconductor region. The implantation angle of the ion implantation 41 can be arbitrarily selected, but it is preferable to select about 10 degrees with respect to the surface S1 of the substrate 30. With such an implantation angle, ions can be efficiently implanted also into the side surface of the trench. Further, the ion implantation 41 is performed by rotating the surface S1 by 360 degrees, so that the ion implantation can be performed on all side surfaces of the trench.

その後、マスクパターン32を残し、マスクパターン34を除去する。そして、マスクパターン32を除去し、溝31a〜溝31dに絶縁体を埋め込み、素子分離部を形成する。絶縁体は、例えば酸化シリコンや窒化シリコンである。例えば、まず、マスクパターン34を除去した後、絶縁体の膜を形成する前に、溝に生じたダメージを低減するために熱処理を行う。その際には、溝の内壁に熱酸化による膜が形成され得る。高密度プラズマCVD法などによって絶縁体の膜を、溝31a〜溝31dを覆うように形成し、エッチングやCMP法などの研磨技術を用いて余分な絶縁体膜を除去することで素子分離部31が形成される。領域210には周りに半導体領域52が形成された素子分離部31が形成され、領域330には周りに半導体領域54が形成された素子分離部31が形成される。領域220と領域340では、素子分離部31の周りには半導体領域52、54のいずれの半導体領域も形成されていない。また、後の工程のために、表面S1の上にシリコン酸化膜が形成されている(不図示)。   After that, the mask pattern 32 is left and the mask pattern 34 is removed. Then, the mask pattern 32 is removed and an insulator is embedded in the grooves 31a to 31d to form an element isolation portion. The insulator is, for example, silicon oxide or silicon nitride. For example, first, after removing the mask pattern 34 and before forming an insulating film, a heat treatment is performed to reduce damage caused in the groove. At that time, a film by thermal oxidation may be formed on the inner wall of the groove. An insulating film is formed by a high-density plasma CVD method or the like so as to cover the grooves 31a to 31d, and an excessive insulating film is removed by a polishing technique such as etching or CMP to remove the element isolation portion 31. Is formed. The element isolation portion 31 around which the semiconductor region 52 is formed is formed in the area 210, and the element isolation portion 31 around which the semiconductor region 54 is formed is formed in the area 330. In the regions 220 and 340, neither of the semiconductor regions 52 and 54 is formed around the element isolation portion 31. In addition, a silicon oxide film is formed on the surface S1 for a later process (not shown).

図5(a)では、基板30の表面S1の上に、マスクパターン35を形成する。マスクパターン35は、領域220と領域330と領域350にP型の半導体領域を形成するためのマスクパターンである。このP型の半導体領域は、例えば素子が形成されるウエルとして機能しうる。マスクパターン35は、領域210と領域360を覆い、領域320と領域330と領域350を露出させる。つまり、マスクパターン35は、領域320と領域330と領域350を露出させる開口55a、55c、55dを有する。マスクパターン35は、フォトレジストで形成され、他のマスクパターンと同様な方法によって形成される。そして、マスクパターン35をマスクとして、基板30に対しイオン注入42を行う。イオン注入42によって、P型の半導体領域56a、56c、56dが形成される。イオン注入42のイオン種は、イオン注入41と同様である。イオン注入42の注入角度は任意に選択することが可能である。なお、領域330は光電変換素子が形成される領域であるため、光電変換素子に対して適切なウエルを形成するため、追加のイオン注入を行うことや、領域330のウエルは領域220、340とは別の工程で形成するなどしてもよい。その後、マスクパターン35を除去する(不図示)。   In FIG. 5A, the mask pattern 35 is formed on the surface S1 of the substrate 30. The mask pattern 35 is a mask pattern for forming a P-type semiconductor region in the regions 220, 330, and 350. The P-type semiconductor region can function as a well in which an element is formed, for example. The mask pattern 35 covers the regions 210 and 360 and exposes the regions 320, 330 and 350. That is, the mask pattern 35 has openings 55a, 55c, and 55d that expose the regions 320, 330, and 350. The mask pattern 35 is formed of photoresist and is formed by the same method as other mask patterns. Then, using the mask pattern 35 as a mask, ion implantation 42 is performed on the substrate 30. The ion implantation 42 forms P-type semiconductor regions 56a, 56c, and 56d. The ion species of the ion implantation 42 is the same as that of the ion implantation 41. The implantation angle of the ion implantation 42 can be arbitrarily selected. Note that since the region 330 is a region where a photoelectric conversion element is formed, additional ion implantation is performed in order to form an appropriate well for the photoelectric conversion element, and the well of the region 330 is formed as the regions 220 and 340. May be formed in another step. Then, the mask pattern 35 is removed (not shown).

図5(b)では、基板30の表面S1の上に、マスクパターン36を形成する。マスクパターン36は、領域210と領域360にN型の半導体領域を形成するためのマスクパターンである。このN型の半導体領域は、例えば素子が形成されるウエルとして機能しうる。マスクパターン36は、領域220と領域330と領域350を覆い、領域210と領域360を露出させる。マスクパターン36は、領域210と領域360を露出させる開口57b、57dを有する。マスクパターン36は、フォトレジストで形成され、他のマスクパターンと同様な方法によって形成される。そして、マスクパターン36をマスクとして、基板30に対しイオン注入43を行う。イオン注入43によって、N型の半導体領域58b、58dが形成される。イオン注入43のイオン種は、イオン注入40と同様である。イオン注入43の注入角度は任意に選択することが可能である。その後、マスクパターン36を除去する(不図示)。   In FIG. 5B, the mask pattern 36 is formed on the surface S1 of the substrate 30. The mask pattern 36 is a mask pattern for forming an N-type semiconductor region in the regions 210 and 360. This N-type semiconductor region can function as a well in which an element is formed, for example. The mask pattern 36 covers the regions 220, 330 and 350 and exposes the regions 210 and 360. The mask pattern 36 has openings 57b and 57d that expose the regions 210 and 360. The mask pattern 36 is formed of photoresist and is formed by the same method as other mask patterns. Then, using the mask pattern 36 as a mask, ion implantation 43 is performed on the substrate 30. The ion implantation 43 forms N-type semiconductor regions 58b and 58d. The ion species of the ion implantation 43 is the same as that of the ion implantation 40. The implantation angle of the ion implantation 43 can be arbitrarily selected. Then, the mask pattern 36 is removed (not shown).

図5(c)では、基板30の表面S1の上に、マスクパターン37を形成する。マスクパターン37は、領域210にP型の半導体領域60を形成するためのマスクパターンである。このP型の半導体領域60は、トランジスタの閾値の調整のために設けられうる。マスクパターン37は、領域220と領域330と領域340を覆い、領域210を露出させる。マスクパターン37は、領域210を露出させる開口59を有する。マスクパターン37は、フォトレジストで形成され、他のマスクパターンと同様な方法によって形成される。そして、マスクパターン37をマスクとして、基板30に対しイオン注入44を行う。イオン注入44によって、P型の半導体領域60が形成される。イオン注入44のイオン種は、イオン注入41と同様である。イオン注入44の注入角度は任意に選択することが可能である。その後、マスクパターン37を除去する(不図示)。   In FIG. 5C, the mask pattern 37 is formed on the surface S1 of the substrate 30. The mask pattern 37 is a mask pattern for forming the P-type semiconductor region 60 in the region 210. The P-type semiconductor region 60 can be provided for adjusting the threshold value of the transistor. The mask pattern 37 covers the region 220, the region 330, and the region 340, and exposes the region 210. The mask pattern 37 has an opening 59 exposing the region 210. The mask pattern 37 is formed of photoresist and is formed by the same method as other mask patterns. Then, using the mask pattern 37 as a mask, ion implantation 44 is performed on the substrate 30. A P-type semiconductor region 60 is formed by the ion implantation 44. The ion species of the ion implantation 44 is the same as that of the ion implantation 41. The implantation angle of the ion implantation 44 can be arbitrarily selected. Then, the mask pattern 37 is removed (not shown).

図6(a)では、基板30の表面S1の上に、マスクパターン38を形成する。マスクパターン38は、領域220にN型の半導体領域62を形成するためのマスクパターンである。このN型の半導体領域62は、トランジスタの閾値の調整のために設けられうる。マスクパターン38は、領域210と領域330と領域340を覆い、領域220を露出させる。マスクパターン38は、領域210を露出させる開口61を有する。マスクパターン38は、フォトレジストで形成され、他のマスクパターンと同様な方法によって形成される。そして、マスクパターン38をマスクとして、基板30に対しイオン注入45を行う。イオン注入45によって、N型の半導体領域62が形成される。イオン注入45のイオン種は、イオン注入40と同様である。イオン注入45の注入角度は任意に選択することが可能である。その後、マスクパターン38を除去する(不図示)。   In FIG. 6A, the mask pattern 38 is formed on the surface S1 of the substrate 30. The mask pattern 38 is a mask pattern for forming the N-type semiconductor region 62 in the region 220. The N-type semiconductor region 62 can be provided for adjusting the threshold value of the transistor. The mask pattern 38 covers the region 210, the region 330, and the region 340, and exposes the region 220. The mask pattern 38 has an opening 61 that exposes the region 210. The mask pattern 38 is made of photoresist and is formed by the same method as other mask patterns. Then, using the mask pattern 38 as a mask, ion implantation 45 is performed on the substrate 30. The N-type semiconductor region 62 is formed by the ion implantation 45. The ion species of the ion implantation 45 is the same as that of the ion implantation 40. The implantation angle of the ion implantation 45 can be arbitrarily selected. Then, the mask pattern 38 is removed (not shown).

ここで、一般に、領域340に形成される回路は動作の高速化のために閾値が低いトランジスタが使用される。一方、領域310に形成される回路、SRAMは回路動作の安定化のために、比較的閾値が高いトランジスタが使用される。そこで、本実施例では図5(c)および図6(a)に示した工程を追加することにより、領域310と領域340のトランジスタを同一工程で作ることを可能にしている。このような製造方法により、光電変換装置を安価に製造することが可能となる。なお、図5(c)や図6(a)に示した工程を、領域330や領域340のトランジスタに適用してもよい。   Here, in the circuit formed in the region 340, a transistor having a low threshold value is generally used in order to speed up the operation. On the other hand, in the circuit and SRAM formed in the region 310, a transistor having a relatively high threshold value is used in order to stabilize the circuit operation. Therefore, in this embodiment, by adding the steps shown in FIGS. 5C and 6A, the transistors in the regions 310 and 340 can be manufactured in the same process. With such a manufacturing method, the photoelectric conversion device can be manufactured at low cost. Note that the steps shown in FIGS. 5C and 6A may be applied to the transistors in the regions 330 and 340.

図6(b)では、図6(a)で説明した工程の後に、素子を形成した様子を示している。領域210にはP型のトランジスタが形成され、領域220にはN型のトランジスタが形成され、領域330にはN型のトランジスタと光電変換素子などが形成され、領域340にはN型のトランジスタとP型のトランジスタが形成される。トランジスタや光電変換素子は、ゲート電極の形成やイオン注入によって、形成することができる。この後、層間絶縁膜やコンタクトプラグや配線層を形成し、カラーフィルタやマイクロレンズなどを形成することで光電変換装置が形成される。なお、光電変換装置が裏面照射型の場合には、基板30の薄化や裏面側の素子分離の形成などがなされうる。以上のように、図4〜図6に示したような工程で、光電変換装置が形成される。   FIG. 6B shows a state in which an element has been formed after the step described with reference to FIG. A P-type transistor is formed in the region 210, an N-type transistor is formed in the region 220, an N-type transistor and a photoelectric conversion element are formed in the region 330, and an N-type transistor is formed in the region 340. A P-type transistor is formed. A transistor or a photoelectric conversion element can be formed by forming a gate electrode or ion implantation. After that, an interlayer insulating film, a contact plug, and a wiring layer are formed, and a color filter, a microlens, and the like are formed, so that a photoelectric conversion device is formed. When the photoelectric conversion device is of the backside illumination type, the substrate 30 may be thinned and element isolation may be formed on the backside. As described above, the photoelectric conversion device is formed through the steps shown in FIGS.

ここで、領域210のトランジスタの特性に係るイオン注入の条件について説明する。トランジスタの特性に大きな影響を与えるのは、イオン注入40とイオン注入44である。ここで、イオン注入40のドーズは、イオン注入44のドーズよりも多い。それは、上述の不純物濃度の関係を満たすためである。このような製造方法によって、トランジスタのゲート電極の下に位置する半導体領域52にチャネルが形成されず、トランジスタの実効チャネル幅を狭くすることができる。   Here, conditions of ion implantation relating to characteristics of the transistor in the region 210 will be described. The ion implantation 40 and the ion implantation 44 have a great influence on the characteristics of the transistor. Here, the dose of the ion implantation 40 is larger than the dose of the ion implantation 44. This is because the above-mentioned relation of impurity concentration is satisfied. With such a manufacturing method, a channel is not formed in the semiconductor region 52 located below the gate electrode of the transistor, and the effective channel width of the transistor can be narrowed.

なお、図4(a)に示すマスクパターン32は、フォトレジストで形成してもよい。その場合には、例えば、フォトレジストによるマスクパターン32に対して紫外線照射を行い、フォトレジストを硬化させる。このようにフォトレジストによるマスクパターン32を形成することで、図4(b)の工程において、マスクパターン32を残したままマスクパターン33を除去することができる。なお、マスクパターン32をフォトレジストで形成することにより、無機材料で形成した場合と比べ、マスクパターン32を除去するドライエッチングなどの時間短縮が可能となる。   The mask pattern 32 shown in FIG. 4A may be formed of photoresist. In that case, for example, the mask pattern 32 made of photoresist is irradiated with ultraviolet rays to cure the photoresist. By forming the mask pattern 32 of photoresist in this manner, the mask pattern 33 can be removed while leaving the mask pattern 32 in the step of FIG. 4B. By forming the mask pattern 32 with a photoresist, it is possible to reduce the time required for dry etching for removing the mask pattern 32, etc., as compared with the case where the mask pattern 32 is formed with an inorganic material.

(実施例3)
本実施例では、実施例2の半導体メモリを用いた光電変換装置300の変形例について、図7を用いて説明する。図7は、本実施例の光電変換装置の製造方法を説明する断面模式図である。
(Example 3)
In this embodiment, a modification of the photoelectric conversion device 300 using the semiconductor memory of Embodiment 2 will be described with reference to FIG. 7. FIG. 7 is a schematic sectional view illustrating the method for manufacturing the photoelectric conversion device of this example.

本実施例では、実施例2の光電変換素子の極性を変更している。すなわち、図6(b)における半導体領域54が半導体領域52と同一の極性であるN型の半導体領域になっている。このような構成によれば、図7に示すように、半導体領域52と半導体領域54を形成する工程を同一の工程にすることができる。形成する工程とは、マスクパターンの形成やイオン注入の工程を含む。本実施例によれば、SRAMを有する光電変換装置をより少ない工程で形成可能である。   In this embodiment, the polarity of the photoelectric conversion element of the second embodiment is changed. That is, the semiconductor region 54 in FIG. 6B is an N-type semiconductor region having the same polarity as the semiconductor region 52. With such a configuration, as shown in FIG. 7, the steps of forming the semiconductor region 52 and the semiconductor region 54 can be the same step. The step of forming includes a step of forming a mask pattern and an ion implantation step. According to this embodiment, it is possible to form the photoelectric conversion device having the SRAM with fewer steps.

(実施例4)
本実施例では、実施例2の半導体メモリを用いた光電変換装置300の変形例について説明する。図8は、本実施例の光電変換装置の断面模式図である。本実施例では、領域360のトランジスタに対してN型の半導体領域801が設けられている。半導体領域801は、実施例2の半導体領域52と同様の機能を有する。このような構成によって、トランジスタの微細化が可能となる。更に、本トランジスタの構成によって、トランジスタのチャネルに起因するランダムテレグラフノイズ(Random Telegraph Noise、以下RTN)などのノイズが低減される。光電変換装置の他にも、CMOS回路であって、RTNを考慮すべき回路に適用可能である。
(Example 4)
In this example, a modification of the photoelectric conversion device 300 using the semiconductor memory of Example 2 will be described. FIG. 8 is a schematic cross-sectional view of the photoelectric conversion device of this example. In this embodiment, the N-type semiconductor region 801 is provided for the transistor in the region 360. The semiconductor region 801 has the same function as the semiconductor region 52 of the second embodiment. With such a structure, the transistor can be miniaturized. Further, the configuration of the present transistor reduces noise such as random telegraph noise (hereinafter RTN) due to the channel of the transistor. In addition to the photoelectric conversion device, it can be applied to a CMOS circuit that is a circuit in which RTN should be taken into consideration.

(実施例5)
本実施例では、好適なトランジスタを適用した光電変換装置を説明する。光電変換装置の説明の前に、ノイズを低減したトランジスタについて、図3と図9を用いて詳細に説明する。
(Example 5)
In this embodiment, a photoelectric conversion device to which a suitable transistor is applied will be described. Before the description of the photoelectric conversion device, a noise-reduced transistor will be described in detail with reference to FIGS.

図9は、図3(b)に示された半導体領域52を有していない場合の例を説明するための模式図である。図9(a)は、図3(b)に対応したトランジスタの断面模式図である。図9(b)は、図3(c)と対応し、図9(a)の線分ABにおけるN型半導体領域の不純物濃度を示す図である。図9において、図3と同一の構成には同一の符号を付し説明を省略する。図9(a)に示す比較例のトランジスタは図3(b)に示す半導体領域52を有していない。よって、図9(b)に示す図9(a)の線分ABにおける不純物濃度は濃度C2で一定となっている。図9(a)の線分ABにおけるP型の半導体領域58bの不純物濃度の変化の最大と最小の差が、図3(b)の線分ABにおけるP型の半導体領域の不純物濃度の変化の最大と最小の差より小さい。図3(b)の線分ABにおけるP型の半導体領域の不純物濃度の変化の最大と最小の差とは、半導体領域52と半導体領域58bの不純物濃度の差ともいえる。ここで、比較例のトランジスタの実効チャネル幅を幅W3とする。図3にて説明したトランジスタの実効チャネル幅が幅W2であったのに対して、比較例のトランジスタの実効チャネル幅は幅W3である。幅の関係は、W3=W1>W2となる。以降の説明において、図3に示したトランジスタを第1類のトランジスタとすると、図9に示したトランジスタを第2類のトランジスタとする。   FIG. 9 is a schematic diagram for explaining an example in which the semiconductor region 52 shown in FIG. 3B is not included. FIG. 9A is a schematic cross-sectional view of the transistor corresponding to FIG. 9B is a diagram corresponding to FIG. 3C and showing the impurity concentration of the N-type semiconductor region in the line segment AB of FIG. 9A. 9, the same components as those in FIG. 3 are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted. The transistor of the comparative example shown in FIG. 9A does not have the semiconductor region 52 shown in FIG. Therefore, the impurity concentration in the line segment AB of FIG. 9A shown in FIG. 9B is constant at the concentration C2. The difference between the maximum and the minimum change in the impurity concentration of the P-type semiconductor region 58b in the line segment AB in FIG. 9A corresponds to the change in the impurity concentration in the P-type semiconductor region in the line segment AB in FIG. 3B. Less than the difference between maximum and minimum. The difference between the maximum and minimum changes in the impurity concentration of the P-type semiconductor region along the line segment AB in FIG. 3B can be said to be the difference between the impurity concentrations of the semiconductor region 52 and the semiconductor region 58b. Here, the effective channel width of the transistor of the comparative example is W3. The effective channel width of the transistor described in FIG. 3 is W2, whereas the effective channel width of the transistor of the comparative example is W3. The width relationship is W3 = W1> W2. In the following description, assuming that the transistor shown in FIG. 3 is the first type transistor, the transistor shown in FIG. 9 is the second type transistor.

STI構造の素子分離部31に近接して配されたトランジスタには、逆狭チャネル効果が生じる場合がある。逆狭チャネル効果とは、次のようなトランジスタの動作を意味している。トランジスタのチャネル幅方向に沿ったチャネル端部は、STI構造に隣接する。このチャネル端部に、ゲート電極により発生する電界が集中する。その結果、チャネル端部にて、トランジスタの閾値が低下する。ここで、トランジスタを駆動したときには、ドレイン電流が流れる。つまり、図9の構成においては、ドレイン電流は閾値の低いチャネル端部に集中する。また、素子分離部31の近傍は、半導体基板内に酸素欠損が生じている。酸素欠損している領域においては、キャリアである電子のトラップ、放出現象が頻繁に生じる場合がある。ドレイン電流がチャネル端部、すなわち素子分離部31の近傍に集中すると、RTNの数値が増大、つまり悪化してしまう場合がある。つまり、図9に示す第2類のトランジスタは、使用する場所によっては信号にRTNが重畳してしまう。このような現状は、光電変換装置の場合には、例えば、ノイズによって画像に線状の傷があるように見えるといった、画質低下の原因となりうる。第1類のトランジスタは第2類のトランジスタに比べてRTN特性が向上し、第2類のトランジスタは第1類のトランジスタに比べて少ない工数で製造が可能であり、実効チャネル長が長いため駆動力を向上させることが可能である。次に、光電変換装置における好適なトランジスタの配置を説明する。   The reverse narrow channel effect may occur in the transistor arranged close to the element isolation portion 31 having the STI structure. The inverse narrow channel effect means the following transistor operation. The channel end portion along the channel width direction of the transistor is adjacent to the STI structure. The electric field generated by the gate electrode is concentrated at the end of the channel. As a result, the threshold value of the transistor decreases at the channel end. Here, when the transistor is driven, a drain current flows. That is, in the configuration of FIG. 9, the drain current concentrates on the channel end having a low threshold value. In the vicinity of the element isolation portion 31, oxygen deficiency occurs in the semiconductor substrate. In the region where oxygen is deficient, the electron trapping and releasing phenomenon as carriers may frequently occur. If the drain current is concentrated in the channel end portion, that is, in the vicinity of the element isolation portion 31, the value of RTN may increase, that is, deteriorate. That is, in the second type transistor shown in FIG. 9, the RTN is superimposed on the signal depending on the place of use. In the case of the photoelectric conversion device, such a current situation may cause deterioration in image quality, for example, an image looks like a linear scratch due to noise. The RTN characteristic of the first type transistor is improved as compared with the second type transistor, and the second type transistor can be manufactured with a smaller number of steps as compared with the first type transistor, and the effective channel length is long, so that driving is possible. It is possible to improve power. Next, a suitable arrangement of transistors in the photoelectric conversion device will be described.

図10は、光電変換装置の構成を示すブロック図である。単位セル部1000は、複数の単位セル1001を有する。単位セル1001は2次元に配列している。単位セル1001は、光電変換装置においては画素と称する場合もある。単位セル1001は、例えばCMOS型の光電変換装置の画素構成を有する。垂直走査回路1002は、各単位セル1001を駆動するための制御信号を出力する。制御線1012は、垂直走査回路1002と各単位セル1001とを電気的に接続し、各単位セル1001の素子に制御信号を供給する。図10において1本の制御線1012が各行に配された複数の単位セル1001に対して配されているが、実際には複数本の制御線1012が各行に配されているものとする。複数本とは、単位セル1001を制御するために必要な本数である。信号線1013は、単位セル1001からの信号が出力される。少なくとも1本の信号線1013が各列に配された複数の単位セル1001に対して電気的に接続する。信号線1013は、信号読み出し部1014に電気的に接続する。   FIG. 10 is a block diagram showing the configuration of the photoelectric conversion device. The unit cell unit 1000 has a plurality of unit cells 1001. The unit cells 1001 are arranged two-dimensionally. The unit cell 1001 may be referred to as a pixel in the photoelectric conversion device. The unit cell 1001 has, for example, a pixel configuration of a CMOS photoelectric conversion device. The vertical scanning circuit 1002 outputs a control signal for driving each unit cell 1001. The control line 1012 electrically connects the vertical scanning circuit 1002 and each unit cell 1001 and supplies a control signal to the element of each unit cell 1001. In FIG. 10, one control line 1012 is arranged for a plurality of unit cells 1001 arranged in each row, but in reality, it is assumed that a plurality of control lines 1012 are arranged in each row. The plurality of cells is the number required to control the unit cell 1001. A signal from the unit cell 1001 is output to the signal line 1013. At least one signal line 1013 is electrically connected to the plurality of unit cells 1001 arranged in each column. The signal line 1013 is electrically connected to the signal reading unit 1014.

信号読み出し部1014は、電流源回路1003、信号増幅回路1004、AD変換回路1005、メモリ回路1007を含む。電流源回路1003は、単位セル1001の信号を読み出すための定電流を信号線1013に供給する。信号線1013は、信号増幅回路1004に電気的に接続する。信号増幅回路1004は、信号線1013から入力された信号を増幅する。AD変換回路1005は、信号増幅回路1004からのアナログ信号をデジタル信号に変換する。ランプ生成回路1006は、AD変換回路1005でAD変換する信号と比較する参照信号を生成する。カウンタ回路1008は、カウント値を出力する。メモリ回路1007は、カウンタ回路1008から出力されたカウント値を保持する。水平走査回路1015は、メモリ回路1007に保持された値を、信号処理回路1010に転送するための制御信号を供給する。信号出力回路1011は、信号処理回路1010で処理された信号を光電変換装置の外部に出力する。これらの回路の駆動の制御は、タイミングジェネレータ(TG)1009からの制御信号を基に行われる。なお、信号増幅回路1004やAD変換回路1005等の回路は適宜、省略や変更が可能である。ここで、単位セル部1000以外の回路が配された部分を周辺回路部と称する場合がある。   The signal reading unit 1014 includes a current source circuit 1003, a signal amplification circuit 1004, an AD conversion circuit 1005, and a memory circuit 1007. The current source circuit 1003 supplies a constant current for reading the signal of the unit cell 1001 to the signal line 1013. The signal line 1013 is electrically connected to the signal amplifier circuit 1004. The signal amplifier circuit 1004 amplifies the signal input from the signal line 1013. The AD conversion circuit 1005 converts the analog signal from the signal amplification circuit 1004 into a digital signal. The ramp generation circuit 1006 generates a reference signal to be compared with the signal to be AD converted by the AD conversion circuit 1005. The counter circuit 1008 outputs a count value. The memory circuit 1007 holds the count value output from the counter circuit 1008. The horizontal scanning circuit 1015 supplies a control signal for transferring the value held in the memory circuit 1007 to the signal processing circuit 1010. The signal output circuit 1011 outputs the signal processed by the signal processing circuit 1010 to the outside of the photoelectric conversion device. The drive control of these circuits is performed based on the control signal from the timing generator (TG) 1009. Note that circuits such as the signal amplifier circuit 1004 and the AD converter circuit 1005 can be omitted or changed as appropriate. Here, a portion where circuits other than the unit cell portion 1000 are arranged may be referred to as a peripheral circuit portion.

図11は、光電変換装置を説明するための等価回路図である。図11は、光電変換装置の読み出し経路を示している。図11は、図10に示す単位セル1001、電流源回路1003、信号増幅回路1004、AD変換回路1005の構成を示す。単位セル1001は、フォトダイオード(以下、PD)1101、転送トランジスタ1102、フローティングディフュージョン部(以下、FD)1104、リセットトランジスタ1103、増幅トランジスタ1105、選択トランジスタ1106を含む。PD1101は、光学系を通して入射する光を光電変換する光電変換部として機能する。PD1101のアノードは接地され、カソードは転送トランジスタ1102のソースに接続される。転送トランジスタ1102は、そのゲートに入力される制御信号TXによって駆動され、PD1101で発生した電荷をFD1104に転送する。FD1104は、電荷を一時的に蓄積するとともに、蓄積した電荷を電圧信号に変換する電荷電圧変換部として機能する。増幅トランジスタ1105は、電流源回路1003とともにソースフォロアアンプを構成する。増幅トランジスタ1105のゲートにはFD1104で電荷電圧変換された電気信号が入力される。また、増幅トランジスタ1105のドレインは電源電圧VDDに接続され、そのソースは選択トランジスタ1106に接続される。リセットトランジスタ1103はFD1104と電源電圧VDDとの間を電気的に接続する。制御信号RESによって、リセットトランジスタ1103がオン状態になると、FD1104の電荷が電源電圧VDDに排出されリセットされる。ここで、電源電圧VDDは基準電圧ともいえる。選択トランジスタ1106は、増幅トランジスタ1105と信号線1107とを電気的に接続する。ある時刻に該当行が選択される際には、制御信号SELがハイレベルとなる。ハイレベルの制御信号SELが供給された選択トランジスタ1106が導通状態になり、増幅トランジスタ1105からの信号が信号線1107に出力される。単位セル1001のこれらのトランジスタは、N型のトランジスタである。信号線1107には定電流が供給され、ソースフォロワアンプが形成される。   FIG. 11 is an equivalent circuit diagram for explaining the photoelectric conversion device. FIG. 11 shows a read path of the photoelectric conversion device. FIG. 11 shows the configuration of the unit cell 1001, the current source circuit 1003, the signal amplification circuit 1004, and the AD conversion circuit 1005 shown in FIG. The unit cell 1001 includes a photodiode (hereinafter, PD) 1101, a transfer transistor 1102, a floating diffusion portion (hereinafter, FD) 1104, a reset transistor 1103, an amplification transistor 1105, and a selection transistor 1106. The PD 1101 functions as a photoelectric conversion unit that photoelectrically converts light incident through the optical system. The anode of the PD 1101 is grounded, and the cathode is connected to the source of the transfer transistor 1102. The transfer transistor 1102 is driven by the control signal TX input to its gate, and transfers the charge generated in the PD 1101 to the FD 1104. The FD 1104 temporarily accumulates electric charges, and also functions as a charge-voltage conversion unit that converts the accumulated charges into a voltage signal. The amplification transistor 1105 constitutes a source follower amplifier together with the current source circuit 1003. To the gate of the amplification transistor 1105, the electric signal which has been subjected to charge voltage conversion by the FD 1104 is input. The drain of the amplification transistor 1105 is connected to the power supply voltage VDD and the source thereof is connected to the selection transistor 1106. The reset transistor 1103 electrically connects the FD 1104 and the power supply voltage VDD. When the reset transistor 1103 is turned on by the control signal RES, the charge of the FD 1104 is discharged to the power supply voltage VDD and reset. Here, the power supply voltage VDD can also be referred to as a reference voltage. The selection transistor 1106 electrically connects the amplification transistor 1105 and the signal line 1107. When the corresponding row is selected at a certain time, the control signal SEL becomes high level. The selection transistor 1106 supplied with the high-level control signal SEL is turned on, and the signal from the amplification transistor 1105 is output to the signal line 1107. These transistors of the unit cell 1001 are N-type transistors. A constant current is supplied to the signal line 1107 to form a source follower amplifier.

電流源回路1003は、3つのN型のトランジスタ1108〜1110を含む。3つのトランジスタ1108〜1110は信号線1107とグランド電圧GNDとの間に、直接に接続するように設けられている。トランジスタ1109とトランジスタ1110はカスコード接続され、電流源として機能する。トランジスタ1108は、電流源をオンまたはオフするためのスイッチとして機能する。制御信号V1108は、トランジスタ1108のゲートに供給される。制御信号V1108がハイレベルになると定電流が信号線1107に供給され、制御信号V1108がローレベルになると信号線1107への定電流の供給が停止する。制御信号V1109は、トランジスタ1109のゲートに供給され、制御信号V1110は、トランジスタ1110のゲートに供給される。制御信号V1109と制御信号V1110はそれぞれ、トランジスタ1109とトランジスタ1110の動作点を決める固定のバイアス電圧である。   The current source circuit 1003 includes three N-type transistors 1108-1110. The three transistors 1108 to 1110 are provided so as to be directly connected between the signal line 1107 and the ground voltage GND. The transistors 1109 and 1110 are cascode-connected and function as a current source. The transistor 1108 functions as a switch for turning on and off the current source. The control signal V1108 is supplied to the gate of the transistor 1108. When the control signal V1108 becomes high level, a constant current is supplied to the signal line 1107, and when the control signal V1108 becomes low level, the supply of constant current to the signal line 1107 is stopped. The control signal V1109 is supplied to the gate of the transistor 1109, and the control signal V1110 is supplied to the gate of the transistor 1110. The control signal V1109 and the control signal V1110 are fixed bias voltages that determine the operating points of the transistors 1109 and 1110, respectively.

増幅トランジスタ1105が構成するソースフォロアアンプの出力は信号増幅回路1004に入力される。信号増幅回路1004は、反転増幅器1112、入力容量1111、帰還容量1114、スイッチ1113、スイッチ1115を含む。信号の増幅度は、スイッチ1113を用いて帰還容量1114を選択または非選択し容量値を変えることで変更できる。また、信号の増幅度は、スイッチ1113の位置を変えて入力容量1111の容量値を変えることで変更してもよい。スイッチ1115は反転増幅器1112、入力容量1111帰還容量1114をリセットする。信号増幅回路1004で増幅された信号はAD変換回路1005においてAD変換される。   The output of the source follower amplifier formed by the amplification transistor 1105 is input to the signal amplification circuit 1004. The signal amplifier circuit 1004 includes an inverting amplifier 1112, an input capacitor 1111, a feedback capacitor 1114, a switch 1113, and a switch 1115. The amplification degree of the signal can be changed by selecting or deselecting the feedback capacitor 1114 using the switch 1113 and changing the capacitance value. Further, the amplification degree of the signal may be changed by changing the position of the switch 1113 and changing the capacitance value of the input capacitance 1111. The switch 1115 resets the inverting amplifier 1112 and the input capacitor 1111 feedback capacitor 1114. The signal amplified by the signal amplification circuit 1004 is AD-converted by the AD conversion circuit 1005.

ここで、信号線1107に流れる電流と信号との関係を説明する。まず、信号線1107に流れる電流IvlがΔIvl変化したときの信号線1107の電圧Vvlの変化量ΔVvlを求める。βを増幅トランジスタ1105の電流パラメータとすると、Vvl、ΔVvlは式(1)、式(2)のようになる。
Vvl=Vfd−Vth−√2Ivl/β ・・・式(1)
ΔVvl=−√2ΔIvl/β ・・・式(2)
式(2)より、信号線1107の電流Ivlが変化すると電圧Vvlが変化することがわかる。つまり、電流Ivlは電圧Vvlの変動の要因となる。ここで、PD1101からの光信号や基準となるリセット信号が電圧Vvlに現れるため、電圧Vvlは他の要因で変動しないことが望ましい。仮に、電圧Vvlが変動すると、信号を示す電圧に変動が重畳されてしまい、ノイズとなる。つまり、電流Ivlは変動が少ない定電流であることが望ましい。そこで、図3および図9を用いて説明したように、ドレイン電流が一定となる第1類のN型のトランジスタを、電流源を構成するトランジスタ1109とトランジスタ1110に適用することが望ましい。このような構成によって、電流ΔIvlおよび電圧ΔVvlを低減し、RTNによる信号の劣化を低減することができる。
Here, the relationship between the current flowing through the signal line 1107 and the signal will be described. First, the change amount ΔVvl of the voltage Vvl of the signal line 1107 when the current Ivl flowing through the signal line 1107 changes by ΔIvl is obtained. When β is the current parameter of the amplification transistor 1105, Vvl and ΔVvl are expressed by the equations (1) and (2).
Vvl = Vfd−Vth−√2Ivl / β ... Formula (1)
ΔVvl = −√2ΔIvl / β Equation (2)
From the equation (2), it is understood that the voltage Vvl changes when the current Ivl of the signal line 1107 changes. That is, the current Ivl causes the fluctuation of the voltage Vvl. Here, since the optical signal from the PD 1101 and the reference reset signal appear in the voltage Vvl, it is desirable that the voltage Vvl does not change due to other factors. If the voltage Vvl fluctuates, the fluctuation will be superimposed on the voltage indicating the signal, resulting in noise. That is, it is desirable that the current Ivl is a constant current with little fluctuation. Therefore, as described with reference to FIGS. 3 and 9, it is desirable to apply the first type N-type transistor having a constant drain current to the transistors 1109 and 1110 that form the current source. With such a configuration, the current ΔIvl and the voltage ΔVvl can be reduced, and the deterioration of the signal due to RTN can be reduced.

(実施例6)
本実施例の光電変換装置について、図12を用いて説明する。図12は、本実施例の光電変換装置を説明する等価回路図である。図12は、図10や図11に示す信号増幅回路1004の反転増幅器1112を示している。反転増幅器1112は、少なくとも5つのトランジスタ1201〜1205を含む。P型のトランジスタ1202とP型のトランジスタ1203は、カスコード接続され、電流源回路を構成する。この電流源は、例えば6μAの定電流を流す。制御信号V1202と制御信号V1203はそれぞれ、トランジスタ1202とトランジスタ1203のゲートに供給され、各トランジスタの動作点を決める固定のバイアス電圧である。P型のトランジスタ1201は、電流源回路をオンまたはオフするためのスイッチとして機能する。制御信号V1201は、トランジスタ1201のゲートに供給され、トランジスタ1201のオンオフを制御する。N型のトランジスタ1204は、ゲート接地トランジスタである。制御信号V1204は、動作点を決める固定バイアス電圧である。N型のトランジスタ1205は、ソース接地のトランジスタである。トランジスタ1205のゲートには制御信号ではなく入力信号Vampiが入力される。反転増幅器1112の出力信号Vampoは、トランジスタ1204とトランジスタ1203の共通のノードに出力される。
(Example 6)
The photoelectric conversion device of this embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 12 is an equivalent circuit diagram illustrating the photoelectric conversion device of this embodiment. FIG. 12 shows the inverting amplifier 1112 of the signal amplification circuit 1004 shown in FIGS. The inverting amplifier 1112 includes at least five transistors 1201 to 1205. The P-type transistor 1202 and the P-type transistor 1203 are cascode-connected to form a current source circuit. This current source supplies a constant current of 6 μA, for example. The control signal V1202 and the control signal V1203 are supplied to the gates of the transistors 1202 and 1203, respectively, and are fixed bias voltages that determine the operating points of the transistors. The P-type transistor 1201 functions as a switch for turning on and off the current source circuit. The control signal V1201 is supplied to the gate of the transistor 1201 and controls on / off of the transistor 1201. The N-type transistor 1204 is a grounded-gate transistor. The control signal V1204 is a fixed bias voltage that determines the operating point. The N-type transistor 1205 is a source-grounded transistor. The input signal Vampi is input to the gate of the transistor 1205 instead of the control signal. The output signal Vampo of the inverting amplifier 1112 is output to the common node of the transistors 1204 and 1203.

ここで、反転増幅器1112の利得Aoは式(3)で表される。   Here, the gain Ao of the inverting amplifier 1112 is represented by Expression (3).

Figure 2020068369
Figure 2020068369

ここで、ソース接地のN型のトランジスタ1205の相互コンダクタンスgm、出力抵抗Rとする。仮に、トランジスタ1202やトランジスタ1203においてRTNが悪化すると、トランジスタ1205のドレイン電流が変化してしまい、トランジスタ1205の相互コンダクタンスgmが変化する。その結果、式(3)にあるように利得Aoが変化してしまう。これは、仮に、一定の信号を入力した場合に、1つの反転増幅器1112にて増幅された信号がその増幅のタイミング(時刻)によって信号の大きさにばらつきが生じうる。また、複数の反転増幅器1112がある場合に、仮に一定の信号を入力したとしても、複数の増幅された信号の大きさにばらつきが生じうる。よって、電流源回路を構成するP型のトランジスタ1202と、P型のトランジスタ1203にはP型の第1類のトランジスタを適用することが望ましい。また、トランジスタ1204やトランジスタ1205にはそれらのゲートに動作点を決める制御信号V1204とV1205が入力される。このようなトランジスタにおいても、ドレイン電流の変動は、動作の変動をもたらすため、第1類のトランジスタを適用することが望ましい。つまり、N型のトランジスタ1204と、N型のトランジスタ1205には、N型の第1類のトランジスタを適用することが好ましい。本実施例のように、信号増幅回路1004において、少なくともトランジスタ1202とトランジスタ1203に第1類のトランジスタを適用することによって、信号の劣化を抑制することが可能となる。   Here, the mutual conductance gm and the output resistance R of the source-grounded N-type transistor 1205 are set. If the RTN of the transistor 1202 or the transistor 1203 deteriorates, the drain current of the transistor 1205 changes and the transconductance gm of the transistor 1205 changes. As a result, the gain Ao changes as shown in Expression (3). This means that, if a constant signal is input, the signal amplified by one inverting amplifier 1112 may vary in signal size depending on the amplification timing (time). Further, when there are a plurality of inverting amplifiers 1112, even if a constant signal is input, the magnitudes of the plurality of amplified signals may vary. Therefore, it is desirable to apply a P-type first type transistor to the P-type transistor 1202 and the P-type transistor 1203 that form the current source circuit. Further, control signals V1204 and V1205 that determine operating points are input to the gates of the transistors 1204 and 1205. Even in such a transistor, a change in drain current causes a change in operation, and thus it is desirable to apply the first type transistor. That is, it is preferable to apply an N-type first type transistor to the N-type transistor 1204 and the N-type transistor 1205. As in this embodiment, in the signal amplifier circuit 1004, at least the transistors 1202 and 1203 are the first type transistors, so that signal deterioration can be suppressed.

(実施例7)
本実施例の光電変換装置について、図13を用いて説明する。図13は、本実施例の光電変換装置を説明する等価回路図である。図13は、図10や図11に示すAD変換回路1005を示している。AD変換回路1005は、少なくとも比較器1300を含む。比較器1300は、トランジスタ1301〜1307を含む。P型のトランジスタ1301とP型のトランジスタ1302は、カスコード接続され、電流源回路を構成する。P型のトランジスタ1303は電流源回路をオンまたはオフするためのスイッチとして機能しうる。制御信号V1303は、トランジスタ1303のゲートに供給され、トランジスタ1303の導通を制御する。P型のトランジスタ1304は、入力トランジスタとして機能する。図10に記載のランプ生成回路1006から出力されたランプ信号は、トランジスタ1304のゲートに入力される。P型のトランジスタ1305は、入力トランジスタとして機能する。図10に記載の信号増幅回路1004から出力された増幅された信号Vampoは、トランジスタ1305のゲートに入力される。図13において、トランジスタ1304のゲートは入力端INNと、トランジスタ1305のゲートは入力端INPとして示されている。トランジスタ1304のドレインはN型のトランジスタ1306のドレインに電気的に接続され、トランジスタ1305のドレインはN型のトランジスタ1307のドレインに電気的に接続される。このような回路の比較器1300は、光信号に起因する信号電圧Vampoと、参照信号となるランプ信号を比較した結果を出力する。出力は、トランジスタ1305とトランジスタ1307が接続するノードに出力され、容量、ラッチ回路論理回路を介してここで、電流源回路において、電流値が変化すると比較結果に影響を与えうる。よって、比較器1300の少なくともトランジスタ1301とトランジスタ1302には、第1類のトランジスタを適用することが望ましい。また、トランジスタ1304〜1307に第1類のトランジスタを適用してもよい。本実施例のように、AD変換回路1005において、少なくともトランジスタ1202とトランジスタ1203に第1類のトランジスタを適用することによって、信号の劣化を抑制することが可能となる。
(Example 7)
The photoelectric conversion device of this embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 13 is an equivalent circuit diagram illustrating the photoelectric conversion device of this embodiment. FIG. 13 shows the AD conversion circuit 1005 shown in FIGS. 10 and 11. The AD conversion circuit 1005 includes at least a comparator 1300. The comparator 1300 includes transistors 1301 to 1307. The P-type transistor 1301 and the P-type transistor 1302 are cascode-connected to form a current source circuit. The P-type transistor 1303 can function as a switch for turning on or off the current source circuit. The control signal V1303 is supplied to the gate of the transistor 1303 and controls the conduction of the transistor 1303. The P-type transistor 1304 functions as an input transistor. The ramp signal output from the ramp generation circuit 1006 illustrated in FIG. 10 is input to the gate of the transistor 1304. The P-type transistor 1305 functions as an input transistor. The amplified signal Vampo output from the signal amplifier circuit 1004 illustrated in FIG. 10 is input to the gate of the transistor 1305. In FIG. 13, the gate of the transistor 1304 is shown as the input terminal INN, and the gate of the transistor 1305 is shown as the input terminal INP. The drain of the transistor 1304 is electrically connected to the drain of the N-type transistor 1306, and the drain of the transistor 1305 is electrically connected to the drain of the N-type transistor 1307. The comparator 1300 of such a circuit outputs the result of comparing the signal voltage Vampo caused by the optical signal with the ramp signal serving as the reference signal. The output is output to a node where the transistor 1305 and the transistor 1307 are connected to each other, and the comparison result may be affected if the current value changes in the current source circuit through the capacitance and the latch circuit logic circuit. Therefore, it is preferable to apply a first type transistor to at least the transistor 1301 and the transistor 1302 of the comparator 1300. Further, a first type transistor may be applied to the transistors 1304 to 1307. As in this embodiment, in the AD conversion circuit 1005, by applying the first type transistor to at least the transistors 1202 and 1203, signal deterioration can be suppressed.

(実施例8)
実施例5〜7のそれぞれでは、光電変換装置において、第1類のトランジスタを設けることが望ましい回路の詳細を説明した。本実施例では、光電変換装置のどの部分に第1類のトランジスタを設けるかを説明する。図14は、本実施例に係る光電変換装置を説明する表である。図14は、図10に示した光電変換装置の各ブロックにおいて、第1類のトランジスタを適用することが望ましい部分を示している。ブロック名の列に記載されたブロックが、第1類のトランジスタを含む場合については「〇」を、含まない場合については「×」を第1類のトランジスタの列に付している。まず、単位セル部1000に第1類のトランジスタを適用することで、素子分離部の周囲で生じる暗電流(リーク電流)がPDへ与える影響を低減することができる。更に、実施例5〜7において説明したように、信号読み出し部では、電流源回路1003、信号増幅回路1004、AD変換回路1005の少なくとも1つの回路の信号にノイズが重畳しうる箇所には第1類のトランジスタを適用することが望ましい。好ましくは、3つの回路の信号にノイズが重畳しうる箇所に第1類のトランジスタを適用することが望ましい。
(Example 8)
In each of Examples 5 to 7, the details of the circuit in which it is desirable to provide the first type transistor in the photoelectric conversion device have been described. In this embodiment, description is made on which part of the photoelectric conversion device the transistor of the first type is provided. FIG. 14 is a table illustrating the photoelectric conversion device according to this embodiment. FIG. 14 shows a portion where it is desirable to apply the transistor of the first type in each block of the photoelectric conversion device shown in FIG. When the block described in the block name column includes the transistor of the first type, “◯” is added to the column of the transistor of the first type, and when not included, the column of the transistor of the first type is added. First, by applying the first type transistor to the unit cell section 1000, it is possible to reduce the influence of dark current (leakage current) generated around the element isolation section on the PD. Further, as described in the fifth to seventh embodiments, in the signal reading unit, the first portion is provided at a position where noise may be superimposed on the signal of at least one circuit of the current source circuit 1003, the signal amplification circuit 1004, and the AD conversion circuit 1005. It is desirable to apply a class of transistors. Preferably, it is desirable to apply the first type transistor to a place where noise may be superimposed on the signals of the three circuits.

一方で、信号読み出し部の回路において、完全にオン状態で使用するトランジスタ、例えば、スイッチとして機能するトランジスタには、第1類のトランジスタではなく第2類のトランジスタを適用することが好ましい。スイッチとして機能するトランジスタのオンオフする際の制御信号は、例えば、P型のトランジスタの場合にはグランド電圧GNDであり、N型のトランジスタであれば電源電圧Vddである。このような制御信号を供給されるトランジスタのチャネルには、一様な反転領域が発生するため、素子分離部近傍のチャネル端に電流が集中して流れにくい。よって、第1類のトランジスタでなく第2類のトランジスタであっても、RTNが増大しにくいため適用することが可能である。第2類のトランジスタでは、トランジスタの極性に対して反対導電型の半導体領域52、半導体領域54を設けていない。つまり、トランジスタのソースおよびドレインと反対の導電型の半導体領域52や半導体領域54とのPN接合界面が形成されない。そのため、PN接合による耐圧の低下を抑制することができる。また、トランジスタの実効チャネル幅が小さくなってしまうと、トランジスタのオン時の抵抗を増大させ、駆動速度の低下を引き起こす可能性がある。そのため、高速駆動を必要とする回路では、第1類トランジスタではなく第2類トランジスタを適用することが望ましい。高速駆動を必要とする回路とは、垂直走査回路1002、ランプ生成回路1006、メモリ回路1007、水平走査回路1015、カウンタ回路1008、TG1009、信号処理回路1010、信号出力回路1011などである。   On the other hand, in the circuit of the signal reading unit, it is preferable to apply not the first type transistor but the second type transistor to the transistor used in the completely ON state, for example, the transistor functioning as a switch. The control signal for turning on / off the transistor functioning as a switch is, for example, the ground voltage GND in the case of a P-type transistor and the power supply voltage Vdd in the case of an N-type transistor. Since a uniform inversion region is generated in the channel of the transistor to which such a control signal is supplied, it is difficult for the current to concentrate and flow at the channel end near the element isolation portion. Therefore, even if the transistor of the second class is used instead of the transistor of the first class, the RTN is unlikely to increase, so that it can be applied. In the second type transistor, the semiconductor regions 52 and 54 of opposite conductivity type to the polarity of the transistor are not provided. That is, a PN junction interface with the semiconductor region 52 or the semiconductor region 54 of the conductivity type opposite to the source and drain of the transistor is not formed. Therefore, it is possible to suppress a decrease in breakdown voltage due to the PN junction. Further, if the effective channel width of the transistor is reduced, the resistance of the transistor when it is turned on is increased, which may cause a reduction in driving speed. Therefore, it is desirable to apply the second type transistor instead of the first type transistor in a circuit that requires high speed driving. The circuits that require high speed driving include the vertical scanning circuit 1002, the ramp generation circuit 1006, the memory circuit 1007, the horizontal scanning circuit 1015, the counter circuit 1008, the TG 1009, the signal processing circuit 1010, the signal output circuit 1011 and the like.

本実施例で示したように、光電変換装置などの信号に重畳するノイズの低減が望まれる装置において、読み出し回路部の少なくとも1つの回路において、第1類のトランジスタを適用することで、信号に重畳するノイズを低減することが可能となる。   As shown in this embodiment, in a device such as a photoelectric conversion device in which noise superimposed on a signal is desired to be reduced, by applying the first type transistor in at least one circuit of the reading circuit portion, It is possible to reduce the superimposed noise.

(実施例9)
本実施例では、実施例5にて説明した図11の反転増幅器1112の変形例を示す。本実施例では、反転増幅器1112がシングル入力アンプから差動式アンプに変更されている。本実施例のその他の構成については、実施例5にて説明した構成と同様である。
(Example 9)
This embodiment shows a modification of the inverting amplifier 1112 of FIG. 11 described in the fifth embodiment. In this embodiment, the inverting amplifier 1112 is changed from a single input amplifier to a differential amplifier. The other structure of the present embodiment is the same as the structure described in the fifth embodiment.

図15は、本実施例に係る光電変換装置を説明する等価回路図である。図15は、反転増幅器1112を示している。反転増幅器1112は、差動式アンプである。P型のトランジスタ1501、P型のトランジスタ1502、N型のトランジスタ1503、N型のトランジスタ1504は、差動対を構成する。N型のトランジスタ1506は電流源回路を構成する。N型のトランジスタ1505は電流をオンまたはオフするためのスイッチとして機能する。信号は、トランジスタ1504のゲートである入力端に電圧Vampiとして入力される。他の入力端には参照信号Vrefが入力される。2つの入力端に入力された電圧の差分を増幅して出力端から電圧Vampoとして出力する。ここで、実施例5にて説明したように、トランジスタのRTNが悪化すると、差動式アンプ内の電流量が変動してしまう。その時、差動対に流れる電流のバランスが崩れると、出力信号である電圧Vampoが変動してしまう。ここで、差動式アンプを第1類のトランジスタで構成することによって、RTNを低減させ信号の質を向上することができる。また、スイッチとして機能するトランジスタ1505は、第2類のトランジスタを用いることが好ましい。   FIG. 15 is an equivalent circuit diagram illustrating the photoelectric conversion device according to the present embodiment. FIG. 15 shows the inverting amplifier 1112. The inverting amplifier 1112 is a differential amplifier. The P-type transistor 1501, the P-type transistor 1502, the N-type transistor 1503, and the N-type transistor 1504 form a differential pair. The N-type transistor 1506 constitutes a current source circuit. The N-type transistor 1505 functions as a switch for turning on and off current. The signal is input as the voltage Vampi to the input terminal which is the gate of the transistor 1504. The reference signal Vref is input to the other input terminal. The difference between the voltages input to the two input terminals is amplified and output from the output terminal as the voltage Vampo. Here, as described in the fifth embodiment, when the RTN of the transistor deteriorates, the amount of current in the differential amplifier changes. At that time, if the balance of the currents flowing through the differential pair is lost, the voltage Vampo which is the output signal fluctuates. Here, by configuring the differential amplifier with the first type transistors, RTN can be reduced and the quality of signals can be improved. In addition, as the transistor 1505 which functions as a switch, a second type transistor is preferably used.

本実施例の構成によっても、ノイズを低減した光電変換装置を提供することが可能となる。   The configuration of this embodiment also makes it possible to provide a photoelectric conversion device with reduced noise.

(実施例10)
本実施例では、光電変換装置の一例を説明する。本実施例の光電変換装置は、少なくとも2つの積層用の半導体基板が電気的に接続された状態で積層して構成されている。このような光電変換装置は、積層型の光電変換装置とも称される。ここで、半導体基板は、部材ともチップとも称する場合がある。
(Example 10)
In this embodiment, an example of a photoelectric conversion device will be described. The photoelectric conversion device of this embodiment is configured by stacking at least two semiconductor substrates for stacking in a state of being electrically connected. Such a photoelectric conversion device is also referred to as a stacked photoelectric conversion device. Here, the semiconductor substrate may be referred to as a member or a chip.

図16は、本実施例の光電変換装置3000の模式図であり、光電変換装置3000の分解斜視図である。1つの半導体基板3010には画素領域3011が設けられている。別の半導体基板3020には、制御部3021と信号処理部3022が設けられている。画素領域3011は、光電変換素子を含む単位セルが配された光電変換部である。信号処理部3022は、実施例1などで説明した半導体メモリが設けられている。制御部3021と信号処理部3022のそれぞれの半導体基板3010への正射影は、少なくとも一部が画素領域3011と重畳している。なお、本実施例の光電変換装置3000は、更に、別の処理回路を有する半導体基板を有していてもよく、3つ以上の積層用の半導体基板を有していてもよい。   FIG. 16 is a schematic diagram of the photoelectric conversion device 3000 of this embodiment, and is an exploded perspective view of the photoelectric conversion device 3000. A pixel region 3011 is provided on one semiconductor substrate 3010. A controller 3021 and a signal processor 3022 are provided on another semiconductor substrate 3020. The pixel region 3011 is a photoelectric conversion unit in which unit cells including photoelectric conversion elements are arranged. The signal processing unit 3022 is provided with the semiconductor memory described in the first embodiment and the like. At least a part of the orthogonal projections of the control unit 3021 and the signal processing unit 3022 on the semiconductor substrate 3010 overlap with the pixel region 3011. The photoelectric conversion device 3000 of this embodiment may further include a semiconductor substrate having another processing circuit, or may include three or more stacked semiconductor substrates.

制御部3021は、画素に駆動信号を供給する垂直走査回路や、電源回路を含み得る。また、制御部3021は光電変換装置を駆動するためのタイミング発生回路や、変換回路へ参照信号を供給する参照信号供給回路、増幅回路あるいは変換回路から信号を順次読み出すための水平走査回路を含み得る。   The control unit 3021 may include a vertical scanning circuit that supplies a driving signal to the pixels and a power supply circuit. Further, the control unit 3021 may include a timing generation circuit for driving the photoelectric conversion device, a reference signal supply circuit for supplying a reference signal to the conversion circuit, and a horizontal scanning circuit for sequentially reading signals from the amplification circuit or the conversion circuit. .

信号処理部3022は、画素領域で発生した信号電荷に基づく電気信号を処理する。信号処理部3022は、ノイズ除去回路、増幅回路、変換回路、画像信号処理回路を含むことができる。ノイズ除去回路は、例えば相関二重サンプリング(CDS)回路である。増幅回路は、例えば列アンプ回路である。変換回路は、例えばコンパレータとカウンタで構成されたアナログデジタル変換(ADC)回路である。画像信号処理回路は、例えばメモリとプロセッサを含み、アナログデジタル変換されたデジタル信号から画像データを生成したり、画像データに画像処理を施したりする。   The signal processing unit 3022 processes an electric signal based on the signal charge generated in the pixel area. The signal processing unit 3022 can include a noise removal circuit, an amplification circuit, a conversion circuit, and an image signal processing circuit. The noise removing circuit is, for example, a correlated double sampling (CDS) circuit. The amplifier circuit is, for example, a column amplifier circuit. The conversion circuit is, for example, an analog-digital conversion (ADC) circuit including a comparator and a counter. The image signal processing circuit includes, for example, a memory and a processor and generates image data from an analog-digital converted digital signal or performs image processing on the image data.

本実施例のような複数の半導体基板を積層する光電変換装置においても、本発明は適用可能である。   The present invention can be applied to a photoelectric conversion device in which a plurality of semiconductor substrates are laminated as in this embodiment.

(実施例11)
図17は、本実施例による撮像システム3100の構成を示すブロック図である。本実施例の撮像システム3100は、上記実施例において説明した光電変換装置3104を含む。ここで、光電変換装置3104は、上述の実施例で述べた光電変換装置のいずれかを適用することができる。撮像システム3100の具体例としては、デジタルスチルカメラ、デジタルカムコーダー、監視カメラ等が挙げられる。図10では、撮像システム3100としてデジタルスチルカメラの例を示している。
(Example 11)
FIG. 17 is a block diagram showing the configuration of the image pickup system 3100 according to the present embodiment. The imaging system 3100 of this embodiment includes the photoelectric conversion device 3104 described in the above embodiments. Here, as the photoelectric conversion device 3104, any of the photoelectric conversion devices described in the above embodiments can be applied. Specific examples of the imaging system 3100 include a digital still camera, a digital camcorder, a surveillance camera, and the like. In FIG. 10, an example of a digital still camera is shown as the imaging system 3100.

図10に例示した撮像システム3100は、光電変換装置3104、被写体の光学像を光電変換装置3104に結像させるレンズ3102、レンズ3102を通過する光量を可変にするための絞り3103、レンズ3102の保護のためのバリア3101を有する。レンズ3102および絞り3103は、光電変換装置3104に光を集光する光学系である。   The imaging system 3100 illustrated in FIG. 10 includes a photoelectric conversion device 3104, a lens 3102 for forming an optical image of a subject on the photoelectric conversion device 3104, a diaphragm 3103 for varying the amount of light passing through the lens 3102, and protection of the lens 3102. Have a barrier 3101 for. The lens 3102 and the diaphragm 3103 are an optical system that collects light on the photoelectric conversion device 3104.

撮像システム3100は、光電変換装置3104から出力される出力信号の処理を行う信号処理部3105を有する。信号処理部3105は、必要に応じて入力信号に対して各種の補正、圧縮を行って出力する信号処理の動作を行う。撮像システム3100は、更に、画像データを一時的に記憶するためのバッファメモリ部3106、外部コンピュータ等と通信するための外部インターフェース部(外部I/F部)3109を有する。更に撮像システム3100は、撮像データの記録又は読み出しを行うための半導体メモリ等の記録媒体3111、記録媒体3111に記録または読み出しを行うための記録媒体制御インターフェース部(記録媒体制御I/F部)3110を有する。なお、記録媒体3111は、撮像システム3100に内蔵されていてもよく、着脱可能であってもよい。また、記録媒体制御I/F部3110から記録媒体3111との通信や外部I/F部3109からの通信は無線によってなされてもよい。   The imaging system 3100 includes a signal processing unit 3105 that processes an output signal output from the photoelectric conversion device 3104. The signal processing unit 3105 performs a signal processing operation of performing various corrections and compressions on the input signal as necessary and outputting the corrected signal. The imaging system 3100 further includes a buffer memory unit 3106 for temporarily storing image data, and an external interface unit (external I / F unit) 3109 for communicating with an external computer or the like. Furthermore, the imaging system 3100 includes a recording medium 3111 such as a semiconductor memory for recording or reading imaging data, and a recording medium control interface unit (recording medium control I / F unit) 3110 for recording or reading on the recording medium 3111. Have. The recording medium 3111 may be built in the imaging system 3100 or may be removable. Further, the communication from the recording medium control I / F unit 3110 to the recording medium 3111 and the communication from the external I / F unit 3109 may be performed wirelessly.

更に撮像システム3100は、各種演算を行うとともにデジタルスチルカメラ全体を制御する全体制御・演算部3108、光電変換装置3104と信号処理部3105に各種タイミング信号を出力するタイミング発生部3107を有する。ここで、タイミング信号などは外部から入力されてもよく、撮像システム3100は、少なくとも光電変換装置3104と、光電変換装置3104から出力された出力信号を処理する信号処理部3105とを有すればよい。なお、実施例6にて説明したようにタイミング発生部3107は光電変換装置に搭載されていてもよい。全体制御・演算部3108およびタイミング発生部3107は、光電変換装置3104の制御機能の一部または全部を実施するように構成してもよい。   Further, the imaging system 3100 has an overall control / arithmetic unit 3108 for performing various arithmetic operations and controlling the entire digital still camera, a photoelectric conversion device 3104, and a timing generation unit 3107 for outputting various timing signals to the signal processing unit 3105. Here, a timing signal or the like may be input from the outside, and the imaging system 3100 may include at least the photoelectric conversion device 3104 and a signal processing unit 3105 which processes an output signal output from the photoelectric conversion device 3104. . The timing generator 3107 may be mounted on the photoelectric conversion device as described in the sixth embodiment. The overall control / arithmetic unit 3108 and the timing generation unit 3107 may be configured to perform some or all of the control functions of the photoelectric conversion device 3104.

光電変換装置3104は、画像用信号を信号処理部3105に出力する。信号処理部3105は、光電変換装置3104から出力される画像用信号に対して所定の信号処理を実施し、画像データを出力する。また、信号処理部3105は、画像用信号を用いて、画像を生成する。なお、信号処理部3105やタイミング発生部3107は、光電変換装置に搭載されていてもよい。つまり、信号処理部3105やタイミング発生部3107は、画素が配された基板に設けられていてもよく、図16に記載したような別の基板に設けられている構成であってもよい。上述した各実施例の光電変換装置を用いて撮像システムを構成することにより、より良質の画像が取得可能な撮像システムを実現することができる。   The photoelectric conversion device 3104 outputs the image signal to the signal processing unit 3105. The signal processing unit 3105 performs predetermined signal processing on the image signal output from the photoelectric conversion device 3104 and outputs image data. The signal processing unit 3105 also generates an image using the image signal. The signal processing unit 3105 and the timing generation unit 3107 may be mounted on the photoelectric conversion device. That is, the signal processing unit 3105 and the timing generation unit 3107 may be provided on the substrate on which the pixels are arranged, or may be provided on another substrate as shown in FIG. By configuring an image pickup system using the photoelectric conversion device of each of the above-described embodiments, it is possible to realize an image pickup system capable of obtaining a higher quality image.

(実施例12)
本実施例の移動体について、図18および図19を用いて説明する。図18は、本実施例による移動体の構成例を示す概略図である。図19は、本実施例による移動体に搭載された撮像システムの動作を示すフロー図である。本実施例では、撮像システムとして車載カメラの一例を示す。以下の説明において、撮像装置は、上述の各実施例のいずれかの光電変換装置のことである。
(Example 12)
The moving body of this embodiment will be described with reference to FIGS. 18 and 19. FIG. 18 is a schematic diagram showing a configuration example of the moving body according to the present embodiment. FIG. 19 is a flowchart showing the operation of the image pickup system mounted on the moving body according to the present embodiment. In this embodiment, an example of an in-vehicle camera is shown as an imaging system. In the following description, the image pickup device is the photoelectric conversion device according to any one of the above-described embodiments.

図18(a)は、車両システムとこれに搭載される撮像システムの一例を示したものである。撮像システム3201は、撮像装置3202、画像前処理部3215、集積回路3203、光学系3214を含む。光学系3214は、撮像装置3202に被写体の光学像を結像する。撮像装置3202は、光学系3214により結像された被写体の光学像を電気信号に変換する。画像前処理部3215は、撮像装置3202から出力された信号に対して所定の信号処理を行う。画像前処理部3215の機能は、撮像装置3202内に組み込まれていてもよい。撮像システム3201には、光学系3214、撮像装置3202及び画像前処理部3215が、少なくとも2組設けられており、各組の画像前処理部3215からの出力が集積回路3203に入力されるようになっている。   FIG. 18A shows an example of a vehicle system and an image pickup system mounted on the vehicle system. The imaging system 3201 includes an imaging device 3202, an image preprocessing unit 3215, an integrated circuit 3203, and an optical system 3214. The optical system 3214 forms an optical image of a subject on the imaging device 3202. The imaging device 3202 converts the optical image of the subject formed by the optical system 3214 into an electric signal. The image preprocessing unit 3215 performs predetermined signal processing on the signal output from the imaging device 3202. The function of the image preprocessing unit 3215 may be incorporated in the imaging device 3202. The imaging system 3201 is provided with at least two sets of an optical system 3214, an imaging device 3202, and an image preprocessing unit 3215, and an output from each set of the image preprocessing unit 3215 is input to the integrated circuit 3203. Has become.

集積回路3203は、撮像システム用途向けの集積回路であり、メモリ3205を含む画像処理部3204、光学測距部3206、視差演算部3207、物体認知部3208、異常検出部3209を含む。画像処理部3204は、画像前処理部3215の出力信号に対して、現像処理や欠陥補正等の画像処理を行う。メモリ3205は、撮像画像の一次記憶、撮像画素の欠陥位置を格納する。光学測距部3206は、被写体の合焦や、測距を行う。視差演算部3207は、複数の撮像装置3202により取得された複数の画像データから視差情報(視差画像の位相差)の算出を行う。物体認知部3208は、車、道、標識、人等の被写体の認知を行う。異常検出部3209は、撮像装置3202の異常を検出すると、主制御部3213に異常を発報する。   The integrated circuit 3203 is an integrated circuit for an imaging system application, and includes an image processing unit 3204 including a memory 3205, an optical distance measuring unit 3206, a parallax calculation unit 3207, an object recognition unit 3208, and an abnormality detection unit 3209. The image processing unit 3204 performs image processing such as development processing and defect correction on the output signal of the image preprocessing unit 3215. The memory 3205 stores the primary storage of the captured image and the defective position of the captured pixel. The optical distance measuring unit 3206 performs focusing of a subject and distance measurement. The parallax calculation unit 3207 calculates parallax information (phase difference of parallax images) from the plurality of image data acquired by the plurality of imaging devices 3202. The object recognition unit 3208 recognizes objects such as cars, roads, signs, and people. When the abnormality detection unit 3209 detects an abnormality in the imaging device 3202, the abnormality detection unit 3209 reports the abnormality to the main control unit 3213.

集積回路3203は、専用に設計されたハードウェアによって実現されてもよいし、ソフトウェアモジュールによって実現されてもよいし、これらの組合せによって実現されてもよい。また、FPGA(Field Programmable Gate Array)やASIC(Application Specific Integrated Circuit)等によって実現されてもよいし、これらの組合せによって実現されてもよい。   The integrated circuit 3203 may be realized by specially designed hardware, a software module, or a combination thereof. Further, it may be realized by FPGA (Field Programmable Gate Array), ASIC (Application Specific Integrated Circuit), or the like, or may be realized by a combination thereof.

主制御部3213は、撮像システム3201、車両センサ3210、制御ユニット3220等の動作を統括・制御する。なお、主制御部3213を持たず、撮像システム3201、車両センサ3210、制御ユニット3220が個別に通信インターフェースを有して、それぞれが通信ネットワークを介して制御信号の送受を行う(例えばCAN規格)方法も取り得る。   The main controller 3213 centralizes and controls the operations of the imaging system 3201, the vehicle sensor 3210, the control unit 3220, and the like. A method in which the main control unit 3213 is not provided and the imaging system 3201, the vehicle sensor 3210, and the control unit 3220 individually have a communication interface, and each transmits and receives a control signal via a communication network (for example, CAN standard). Can also be taken.

集積回路3203は、主制御部3213からの制御信号を受け或いは自身の制御部によって、撮像装置3202へ制御信号や設定値を送信する機能を有する。   The integrated circuit 3203 has a function of receiving a control signal from the main controller 3213 or transmitting a control signal or a set value to the imaging device 3202 by its own controller.

撮像システム3201は、車両センサ3210に接続されており、車速、ヨーレート、舵角などの自車両走行状態及び自車外環境や他車・障害物の状態を検出することができる。車両センサ3210は、視差画像から対象物までの距離情報を取得する距離情報取得手段でもある。また、撮像システム3201は、自動操舵、自動巡行、衝突防止機能等の種々の運転支援を行う運転支援制御部3211に接続されている。特に、衝突判定機能に関しては、撮像システム3201や車両センサ3210の検出結果を基に他車・障害物との衝突推定・衝突有無を判定する。これにより、衝突が推定される場合の回避制御、衝突時の安全装置起動を行う。   The imaging system 3201 is connected to the vehicle sensor 3210 and can detect the running state of the vehicle such as the vehicle speed, the yaw rate, and the steering angle, and the environment outside the vehicle and the states of other vehicles and obstacles. The vehicle sensor 3210 is also a distance information acquisition unit that acquires distance information from the parallax image to the object. The imaging system 3201 is also connected to a driving assistance control unit 3211 that performs various driving assistance such as automatic steering, automatic cruising, and a collision prevention function. In particular, regarding the collision determination function, the collision estimation / presence / absence of collision with another vehicle / obstacle is determined based on the detection results of the imaging system 3201 and the vehicle sensor 3210. As a result, avoidance control when a collision is estimated and safety device activation at the time of collision are performed.

また、撮像システム3201は、衝突判定部での判定結果に基づいて、ドライバーに警報を発する警報装置3212にも接続されている。例えば、衝突判定部の判定結果として衝突可能性が高い場合、主制御部3213は、ブレーキをかける、アクセルを戻す、エンジン出力を抑制するなどして、衝突を回避、被害を軽減する車両制御を行う。警報装置3212は、音等の警報を鳴らす、カーナビゲーションシステムやメーターパネルなどの表示部画面に警報情報を表示する、シートベルトやステアリングに振動を与えるなどしてユーザに警告を行う。   The imaging system 3201 is also connected to an alarm device 3212 that issues an alarm to the driver based on the determination result of the collision determination unit. For example, when there is a high possibility of collision as a result of the collision determination unit, the main control unit 3213 performs vehicle control for avoiding a collision and reducing damage by applying a brake, returning an accelerator, suppressing an engine output, or the like. To do. The alarm device 3212 sounds a warning such as a sound, displays alarm information on a screen of a display unit such as a car navigation system or a meter panel, and gives a warning to the user by vibrating a seat belt or a steering wheel.

本実施例では、車両の周囲、例えば前方又は後方を撮像システム3201で撮影する。図18(b)に、車両前方を撮像システム3201で撮像する場合の撮像システム3201の配置例を示す。   In this embodiment, the image capturing system 3201 captures an image around the vehicle, for example, the front or the rear. FIG. 18B shows an arrangement example of the imaging system 3201 when the imaging system 3201 images the front of the vehicle.

2つの撮像装置3202は、車両3200の前方に配置される。具体的には、車両3200の進退方位又は外形(例えば車幅)に対する中心線を対称軸に見立て、その対称軸に対して2つの撮像装置3202が線対称に配置されると、車両3200と被写対象物との間の距離情報の取得や衝突可能性の判定を行う上で好ましい。また、撮像装置3202は、運転者が運転席から車両3200の外の状況を視認する際に運転者の視野を妨げない配置が好ましい。警報装置3212は、運転者の視野に入りやすい配置が好ましい。   The two imaging devices 3202 are arranged in front of the vehicle 3200. Specifically, if the center line with respect to the advancing / retreating direction or the outer shape (for example, the vehicle width) of the vehicle 3200 is regarded as the axis of symmetry and the two image pickup devices 3202 are arranged in line symmetry with respect to the axis of symmetry, the vehicle 3200 and the object of This is preferable for obtaining distance information with the object to be photographed and for determining the possibility of collision. Further, the image pickup device 3202 is preferably arranged so as not to obstruct the driver's visual field when the driver visually recognizes the situation outside the vehicle 3200 from the driver's seat. The alarm device 3212 is preferably arranged so that it can be easily seen by the driver.

次に、撮像システム3201における撮像装置3202の故障検出動作について、図19を用いて説明する。撮像装置3202の故障検出動作は、図19に示すステップS3310〜S3380に従って実施される。   Next, the failure detection operation of the imaging device 3202 in the imaging system 3201 will be described with reference to FIG. The failure detection operation of the imaging device 3202 is performed according to steps S3310 to S3380 shown in FIG.

ステップS3310は、撮像装置3202のスタートアップ時の設定を行うステップである。すなわち、撮像システム3201の外部(例えば主制御部3213)又は撮像システム3201の内部から、撮像装置3202の動作のための設定を送信し、撮像装置3202の撮像動作及び故障検出動作を開始する。   Step S3310 is a step of making settings at startup of the image pickup apparatus 3202. That is, the setting for the operation of the imaging device 3202 is transmitted from the outside of the imaging system 3201 (for example, the main control unit 3213) or the inside of the imaging system 3201, and the imaging operation and the failure detection operation of the imaging device 3202 are started.

次いで、ステップS3320において、有効画素から画素信号を取得する。また、ステップS3330において、故障検出用に設けた故障検出画素からの出力値を取得する。この故障検出画素は、有効画素と同じく光電変換部を備える。この光電変換部には、所定の電圧が書き込まれる。故障検出用画素は、この光電変換部に書き込まれた電圧に対応する信号を出力する。なお、ステップS3320とステップS3330とは逆でもよい。   Next, in step S3320, a pixel signal is acquired from the effective pixel. Further, in step S3330, the output value from the failure detection pixel provided for failure detection is acquired. This failure detection pixel includes a photoelectric conversion unit like the effective pixel. A predetermined voltage is written in this photoelectric conversion unit. The failure detection pixel outputs a signal corresponding to the voltage written in this photoelectric conversion unit. Note that steps S3320 and S3330 may be reversed.

次いで、ステップS3340において、故障検出画素の出力期待値と、実際の故障検出画素からの出力値との該非判定を行う。ステップS3340における該非判定の結果、出力期待値と実際の出力値とが一致している場合は、ステップS3350に移行し、撮像動作が正常に行われていると判定し、処理ステップがステップS3360へと移行する。ステップS3360では、走査行の画素信号をメモリ3205に送信して一次保存する。そののち、ステップS3320に戻り、故障検出動作を継続する。一方、ステップS3340における該非判定の結果、出力期待値と実際の出力値とが一致していない場合は、処理ステップはステップS3370に移行する。ステップS3370において、撮像動作に異常があると判定し、主制御部3213、又は警報装置3212に警報を発報する。警報装置3212は、表示部に異常が検出されたことを表示させる。その後、ステップS3380において撮像装置3202を停止し、撮像システム3201の動作を終了する。   Next, in step S3340, the non-determination is performed between the expected output value of the failure detection pixel and the actual output value of the failure detection pixel. As a result of the non-judgment in step S3340, if the expected output value and the actual output value match, the process proceeds to step S3350, it is determined that the imaging operation is normally performed, and the processing step proceeds to step S3360. And transition. In step S3360, the pixel signal of the scanning row is transmitted to the memory 3205 and temporarily stored. After that, it returns to step S3320 and continues the failure detection operation. On the other hand, as a result of the non-judgment in step S3340, if the output expected value and the actual output value do not match, the processing step proceeds to step S3370. In step S3370, it is determined that the imaging operation is abnormal, and an alarm is issued to the main controller 3213 or the alarm device 3212. The alarm device 3212 displays on the display unit that the abnormality is detected. After that, in step S3380, the imaging apparatus 3202 is stopped, and the operation of the imaging system 3201 ends.

なお、本実施例では、1行毎にフローチャートをループさせる例を例示したが、複数行毎にフローチャートをループさせてもよいし、1フレーム毎に故障検出動作を行ってもよい。なお、ステップS3370の警報の発報は、無線ネットワークを介して、車両の外部に通知するようにしてもよい。   In the present embodiment, the example in which the flowchart is looped for each row is illustrated, but the flowchart may be looped for each plurality of rows, or the failure detection operation may be performed for each frame. Note that the alarm issuance in step S3370 may be notified to the outside of the vehicle via a wireless network.

また、本実施例では、他の車両と衝突しない制御を説明したが、他の車両に追従して自動運転する制御や、車線からはみ出さないように自動運転する制御などにも適用可能である。更に、撮像システム3201は、自車両等の車両に限らず、例えば、船舶、航空機或いは産業用ロボットなどの移動体(移動装置)に適用することができる。加えて、移動体に限らず、高度道路交通システム(ITS)等、広く物体認識を利用する機器に適用することができる。   Further, in the present embodiment, the control that does not collide with another vehicle has been described, but it is also applicable to a control that automatically drives by following another vehicle, a control that automatically drives the vehicle so that it does not protrude from the lane, and the like. . Furthermore, the imaging system 3201 can be applied not only to a vehicle such as the own vehicle but also to a moving body (moving device) such as a ship, an aircraft, or an industrial robot. In addition, the invention can be applied not only to mobile objects but also to devices that widely use object recognition, such as intelligent transportation systems (ITS).

本発明の光電変換装置は、更に、カラーフィルタやマイクロレンズを有する構成であってもよく、距離情報など各種情報を取得可能な構成であってもよい。例えば、1つの入力ノードに対して複数の光電変換素子を有していてもよく、複数の光電変換素子に共通の1つのマイクロレンズが設けられている構成であってもよい。また、増幅トランジスタはソースフォロワ回路の一部であるが、AD変換器の一部を構成していてもよい。具体的には、AD変換器が含む比較器の一部を増幅トランジスタが構成していてもよい。また、比較器の一部の構成が別の半導体基板に設けられている構成であってもよい。また、単位回路は転送トランジスタを有しておらず、入力ノードに直接光電変換素子が接続している構成であってもよい。更には、オーバーフロードレインといった電荷排出部が設けられていてもよい。   The photoelectric conversion device of the present invention may further have a configuration having a color filter or a microlens, and may have a configuration capable of acquiring various information such as distance information. For example, a plurality of photoelectric conversion elements may be provided for one input node, and one microlens common to the plurality of photoelectric conversion elements may be provided. Further, although the amplification transistor is a part of the source follower circuit, it may be a part of the AD converter. Specifically, the amplification transistor may constitute a part of the comparator included in the AD converter. Further, a part of the configuration of the comparator may be provided on another semiconductor substrate. Further, the unit circuit may not have a transfer transistor, and the photoelectric conversion element may be directly connected to the input node. Furthermore, a charge discharging unit such as an overflow drain may be provided.

本発明は、上記実施例に限らず種々の変形が可能である。例えば、いずれかの実施例の一部の構成を他の実施例に追加した例や、他の実施例の一部の構成と置換した例も、本発明の実施例である。上述の実施例では半導体メモリや光電変換装置などの例を挙げて説明したが、本発明のトランジスタに係る構造は他の装置へも適用可能である。上述の実施例は、いずれも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらの例示によって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならない。すなわち、本発明はその技術思想、又はその主要な特徴から逸脱することなく、様々な態様で実施することができる。   The present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made. For example, an example in which a part of the configuration of any one of the embodiments is added to another embodiment, or an example in which the configuration of a part of the other embodiment is replaced is also an embodiment of the present invention. In the above-described embodiments, the semiconductor memory, the photoelectric conversion device and the like have been described as examples, but the structure of the transistor of the present invention can be applied to other devices. The above-mentioned embodiments are merely examples of specific embodiments for carrying out the present invention, and the technical scope of the present invention should not be limitedly interpreted by these exemplifications. That is, the present invention can be implemented in various modes without departing from the technical idea or the main features thereof.

M1 トランジスタ
31 素子分離部
231 ゲート電極
601 部分
602 ゲート絶縁膜
52 第2導電型の半導体領域
58b 第2導電型の半導体領域
M1 transistor 31 element isolation part 231 gate electrode 601 part 602 gate insulating film 52 second conductivity type semiconductor region 58b second conductivity type semiconductor region

Claims (30)

第1導電型の第1トランジスタと、第2導電型の第2トランジスタを含むSRAM(スタティックランダムアクセスメモリ)型の単位セルを有する半導体メモリであって、
前記第1トランジスタは、半導体基板の活性領域に配され、
前記活性領域は、前記第1トランジスタのゲート電極と重畳し、かつ、前記第1トランジスタのソースおよびドレインの間に位置する部分を含み、
前記第1トランジスタのチャネル幅方向に沿って順に並ぶ第1位置、第2位置、および、第3位置に渡って、前記部分は配され、
前記部分は、前記第1位置に配された第2導電型の第1半導体領域と、前記第2位置に配された第2導電型の第2半導体領域とを含み、
前記第1半導体領域の不純物濃度は、前記第2半導体領域の不純物濃度よりも高いことを特徴とする半導体メモリ。
A semiconductor memory having an SRAM (Static Random Access Memory) type unit cell including a first transistor of a first conductivity type and a second transistor of a second conductivity type,
The first transistor is disposed in an active region of a semiconductor substrate,
The active region includes a portion overlapping the gate electrode of the first transistor and located between the source and drain of the first transistor,
The portion is arranged over a first position, a second position, and a third position, which are sequentially arranged along the channel width direction of the first transistor,
The portion includes a second conductivity type first semiconductor region arranged at the first position and a second conductivity type second semiconductor region arranged at the second position,
The semiconductor memory according to claim 1, wherein an impurity concentration of the first semiconductor region is higher than an impurity concentration of the second semiconductor region.
前記第2位置において前記第1トランジスタのチャネルが形成され、
前記第1位置において前記第1トランジスタのチャネルが形成されないことを特徴とする請求項1に記載の半導体メモリ。
A channel of the first transistor is formed at the second position,
2. The semiconductor memory according to claim 1, wherein the channel of the first transistor is not formed at the first position.
前記部分において、前記第3位置に第2導電型の第3半導体領域が配され、
前記第3半導体領域の不純物濃度は、前記第2半導体領域の不純物濃度よりも高いことを特徴とする請求項1または2に記載の半導体メモリ。
In the portion, a third semiconductor region of the second conductivity type is arranged at the third position,
3. The semiconductor memory according to claim 1, wherein the impurity concentration of the third semiconductor region is higher than the impurity concentration of the second semiconductor region.
前記第1導電型はP型であり、前記第2導電型はN型であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の半導体メモリ。   4. The semiconductor memory according to claim 1, wherein the first conductivity type is P type and the second conductivity type is N type. 前記単位セルは、前記第1導電型の第3トランジスタと、前記第2導電型の第4トランジスタとを含み、
前記第1トランジスタと前記第3トランジスタは負荷トランジスタとして機能し、
前記第2トランジスタと前記第4トランジスタはドライバトランジスタとして機能することを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の半導体メモリ。
The unit cell includes a third transistor of the first conductivity type and a fourth transistor of the second conductivity type,
The first transistor and the third transistor function as load transistors,
5. The semiconductor memory according to claim 1, wherein the second transistor and the fourth transistor function as a driver transistor.
前記第1トランジスタのゲート電極がオンした際に、前記第1半導体領域の不純物濃度と前記第2半導体領域の不純物濃度は、前記第2位置においてチャネルが形成され、前記第1位置においてチャネルが形成されない不純物濃度であることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の半導体メモリ。   When the gate electrode of the first transistor is turned on, the impurity concentration of the first semiconductor region and the impurity concentration of the second semiconductor region form a channel at the second position and form a channel at the first position. 6. The semiconductor memory according to claim 1, wherein the impurity concentration is not controlled. 前記第1半導体領域の不純物濃度をC1とし、前記第2半導体領域の不純物濃度をC2とすると、前記第1半導体領域の不純物濃度と前記第2半導体領域の不純物濃度はC1≧2×C2を満たすことを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載の半導体メモリ。   When the impurity concentration of the first semiconductor region is C1 and the impurity concentration of the second semiconductor region is C2, the impurity concentration of the first semiconductor region and the impurity concentration of the second semiconductor region satisfy C1 ≧ 2 × C2. 7. The semiconductor memory according to claim 1, wherein the semiconductor memory is a semiconductor memory. 前記第1半導体領域の不純物濃度と前記第2半導体領域の不純物濃度はC1≧10×C2を満たすことを特徴とする請求項7に記載の半導体メモリ。   8. The semiconductor memory according to claim 7, wherein the impurity concentration of the first semiconductor region and the impurity concentration of the second semiconductor region satisfy C1 ≧ 10 × C2. 平面視において、前記活性領域はトレンチを有する素子分離部に隣接しており、
前記第1トランジスタの前記ゲート電極は前記素子分離部の上に延在していることを特徴とする請求項1乃至8のいずれか1項に記載の半導体メモリ。
In a plan view, the active region is adjacent to the element isolation portion having a trench,
9. The semiconductor memory according to claim 1, wherein the gate electrode of the first transistor extends above the element isolation portion.
前記第1位置は、前記トレンチの側面と前記第2位置の間であることを特徴とする請求項9に記載の半導体メモリ。   10. The semiconductor memory according to claim 9, wherein the first position is between a side surface of the trench and the second position. 請求項1乃至10のいずれか1項に記載の半導体メモリと、
光電変換素子が配された光電変換部と、を同一の基板に有する光電変換装置。
A semiconductor memory according to any one of claims 1 to 10,
A photoelectric conversion device having a photoelectric conversion portion provided with a photoelectric conversion element and the same substrate.
請求項1乃至10のいずれか1項に記載の半導体メモリと、
光電変換素子が配された光電変換部が配された基板を積層した光電変換装置。
A semiconductor memory according to any one of claims 1 to 10,
A photoelectric conversion device in which a substrate on which a photoelectric conversion unit including a photoelectric conversion element is arranged is stacked.
請求項11または12に記載の光電変換装置と、
前記光電変換装置からの信号を処理する信号処理部と、を有する撮像システム。
A photoelectric conversion device according to claim 11 or 12,
A signal processing unit that processes a signal from the photoelectric conversion device.
請求項11または12に記載の光電変換装置と、
前記光電変換装置からの信号に基づく視差情報から、対象物までの距離情報を取得する距離情報取得手段と、を有する移動体であって、
前記距離情報に基づいて前記移動体を制御する制御手段をさらに有することを特徴とする移動体。
A photoelectric conversion device according to claim 11 or 12,
A parallax information based on a signal from the photoelectric conversion device, a distance information acquisition unit for acquiring distance information to the object, a moving body,
The moving body further comprising control means for controlling the moving body based on the distance information.
第1導電型の第1トランジスタと第2導電型の第2トランジスタを含むSRAM(スタティックランダムアクセスメモリ)型のメモリ部と、光電変換素子を含む光電変換部と、を有する光電変換装置の製造方法であって、
第1領域と第2領域と第3領域とを有する半導体基板を用意する工程と、
第1マスクパターンを用いて、前記第1領域と前記第2領域と前記第3領域に溝を形成する工程と、
前記第1マスクパターンの上に、前記第1領域に形成された溝を覆い、前記第2領域に形成された溝と前記第3領域に形成された溝とを露出させる第2マスクパターンを形成する工程と、
前記第1マスクパターンと前記第2マスクパターンとを用いて、前記第2領域に形成された溝と前記第3領域に形成された溝とを介して前記半導体基板に第1導電型の不純物イオンの注入を行う工程と、
前記第1領域に形成された溝と前記第2領域に形成された溝と前記第3領域に形成された溝に絶縁体を埋め込み、前記第1領域に第1素子分離部と、前記第2領域に第2素子分離部と、前記第3領域に第3素子分離部とを形成する工程と、
前記第1領域に前記第1トランジスタを形成し、前記第2領域に前記第2トランジスタを形成する工程と、
前記第3領域に前記光電変換素子を形成する工程と、を有することを特徴とする光電変換装置の製造方法。
Method of manufacturing photoelectric conversion device having SRAM (Static Random Access Memory) type memory section including first conductivity type first transistor and second conductivity type second transistor, and photoelectric conversion section including photoelectric conversion element And
Providing a semiconductor substrate having a first region, a second region, and a third region;
Forming a groove in the first region, the second region, and the third region using a first mask pattern;
A second mask pattern is formed on the first mask pattern to cover the groove formed in the first region and expose the groove formed in the second region and the groove formed in the third region. And the process of
Impurity ions of the first conductivity type are applied to the semiconductor substrate through the groove formed in the second region and the groove formed in the third region using the first mask pattern and the second mask pattern. The step of injecting
An insulator is embedded in the groove formed in the first region, the groove formed in the second region, and the groove formed in the third region, and the first element isolation portion is formed in the first region and the second region is formed. Forming a second element isolation portion in the region and a third element isolation portion in the third region,
Forming the first transistor in the first region and forming the second transistor in the second region;
And a step of forming the photoelectric conversion element in the third region, the method for manufacturing a photoelectric conversion device.
前記第3領域に第2導電型の第3トランジスタを形成する工程を有し、
前記第1トランジスタのゲート電極は前記第1素子分離部の上に延在し、
前記第2トランジスタのゲート電極は前記第2素子分離部の上に延在し、
前記第3トランジスタのゲート電極は前記第3素子分離部の上に延在することを特徴とする請求項15に記載の光電変換装置の製造方法。
Forming a second transistor of a second conductivity type in the third region,
A gate electrode of the first transistor extends over the first isolation region,
A gate electrode of the second transistor extends on the second element isolation portion,
The method of manufacturing a photoelectric conversion device according to claim 15, wherein a gate electrode of the third transistor extends above the third element isolation portion.
前記第1マスクパターンは無機材料からなり、前記第2マスクパターンは有機材料からなることを特徴とする請求項15または16に記載の光電変換装置の製造方法。   17. The method of manufacturing a photoelectric conversion device according to claim 15, wherein the first mask pattern is made of an inorganic material and the second mask pattern is made of an organic material. 前記光電変換装置は、前記第1導電型の第4トランジスタと、前記第2導電型の第5トランジスタとを含み、光電変換素子からの信号を処理する処理回路部を有し、
前記半導体基板は、第4領域と第5領域とを有し、
前記第4領域と前記第5領域に溝を形成する工程と、
前記第4領域に形成された溝と前記第5領域に形成された溝に絶縁体を埋め込み、前記第4領域に第4素子分離部と、前記第5領域に第5素子分離部とを形成する工程と、
前記第4領域に前記第4トランジスタを形成し、前記第5領域に前記第5トランジスタを形成する工程と、を有し、
前記第2マスクパターンを形成する工程は、前記第4領域と前記第5領域に溝を形成する工程の後に行われ、
前記第2マスクパターンは、前記第4領域と前記第5領域とを覆うことを特徴とする請求項15乃至17のいずれか1項に記載の光電変換装置の製造方法。
The photoelectric conversion device includes a processing circuit unit that includes a fourth transistor of the first conductivity type and a fifth transistor of the second conductivity type and that processes a signal from the photoelectric conversion element.
The semiconductor substrate has a fourth region and a fifth region,
Forming a groove in the fourth region and the fifth region,
An insulator is embedded in the groove formed in the fourth region and the groove formed in the fifth region, and a fourth element isolation part is formed in the fourth region and a fifth element isolation part is formed in the fifth region. And the process of
Forming the fourth transistor in the fourth region and forming the fifth transistor in the fifth region,
The step of forming the second mask pattern is performed after the step of forming a groove in the fourth region and the fifth region,
18. The method of manufacturing a photoelectric conversion device according to claim 15, wherein the second mask pattern covers the fourth region and the fifth region.
前記第1素子分離部と、前記第2素子分離部と、前記第3素子分離部と、前記第4素子分離部と、前記第5素子分離部は、STI構造の素子分離であることを特徴とする請求項18に記載の光電変換装置の製造方法。   The first element isolation section, the second element isolation section, the third element isolation section, the fourth element isolation section, and the fifth element isolation section are element isolations having an STI structure. The method for manufacturing a photoelectric conversion device according to claim 18. 前記不純物イオンの注入を行う工程において、前記不純物イオンの注入は前記半導体基板の表面に対して斜めに行われることを特徴とする請求項15乃至19のいずれか1項に記載の光電変換装置の製造方法。   20. The photoelectric conversion device according to claim 15, wherein in the step of implanting the impurity ions, the implanting of the impurity ions is performed obliquely with respect to the surface of the semiconductor substrate. Production method. 第1導電型の第1トランジスタと、第2導電型の第2トランジスタを含むSRAM(スタティックランダムアクセスメモリ)型の単位セルを有する半導体メモリの製造方法であって、
第1領域と第2領域とを有する半導体基板を用意する工程と、
第1マスクパターンを用いて、前記第1領域に第1溝を形成し、前記第2領域に第2溝を形成する工程と、
前記第1マスクパターンの上に、前記第1溝を覆い、前記第2溝を露出させる開口を有する第2マスクパターンを形成する工程と、
前記第1マスクパターンと前記第2マスクパターンとを用いて、前記第2溝を介して前記半導体基板に第1導電型の不純物イオンの注入を行う工程と、
前記第1溝と前記第2溝に絶縁体を埋め込み、前記第1溝を有する第1素子分離部と、前記第2溝を有する第2素子分離部とを形成する工程と、
前記第1領域に前記第1トランジスタを形成し、前記第2領域に前記第2トランジスタを形成する工程と、を有することを特徴とする半導体メモリの製造方法。
A method for manufacturing a semiconductor memory having a SRAM (static random access memory) type unit cell including a first transistor of a first conductivity type and a second transistor of a second conductivity type,
Providing a semiconductor substrate having a first region and a second region;
Forming a first groove in the first region and forming a second groove in the second region using a first mask pattern;
Forming a second mask pattern on the first mask pattern, the second mask pattern covering the first groove and having an opening exposing the second groove;
Implanting impurity ions of the first conductivity type into the semiconductor substrate through the second groove using the first mask pattern and the second mask pattern;
Filling the first groove and the second groove with an insulator to form a first element isolation portion having the first groove and a second element isolation portion having the second groove;
A step of forming the first transistor in the first region and forming the second transistor in the second region.
第1導電型の第1トランジスタと、第2導電型の第2トランジスタと、を含むCMOS回路を有する半導体装置であって、
前記第1トランジスタは、半導体基板の活性領域に配され、
前記第1トランジスタは、前記第1トランジスタのゲート電極と前記活性領域とが重畳し、かつ前記半導体基板の前記第1トランジスタのソースおよびドレインの間に位置する部分を有し、
前記部分において、前記第1トランジスタのチャネル幅方向に沿って、第1位置に第2導電型の第1半導体領域が配され、前記第1位置と第3位置との間の第2位置に第2導電型の第2半導体領域が配され、
前記第1半導体領域の不純物濃度は、前記第2半導体領域の不純物濃度よりも高いことを特徴とする半導体装置。
A semiconductor device having a CMOS circuit including a first transistor of a first conductivity type and a second transistor of a second conductivity type,
The first transistor is disposed in an active region of a semiconductor substrate,
The first transistor has a portion where the gate electrode of the first transistor and the active region overlap with each other and is located between the source and the drain of the first transistor of the semiconductor substrate,
In the portion, a second conductive type first semiconductor region is arranged at a first position along a channel width direction of the first transistor, and a second semiconductor region is provided at a second position between the first position and the third position. A second semiconductor region of two conductivity type is arranged,
A semiconductor device, wherein the impurity concentration of the first semiconductor region is higher than the impurity concentration of the second semiconductor region.
光電変換素子を有する単位セルが配された単位セル部と、
前記単位セル部から信号を読み出すための信号読み出し部と、を有し、
前記信号読み出し部は、少なくとも1つの第1導電型の第1トランジスタを有し、
前記第1トランジスタは、半導体基板の活性領域に配され、
前記活性領域は、前記第1トランジスタのゲート電極と重畳し、かつ、前記第1トランジスタのソースおよびドレインの間に位置する第1部分を含み、
前記第1トランジスタのチャネル幅方向に沿って順に並ぶ第1位置、第2位置、および、第3位置に渡って、前記第1部分は配され、
前記第1部分は、前記第1位置に配された第2導電型の第1半導体領域と、前記第2位置に配された第2導電型の第2半導体領域とを含み、
前記第1半導体領域の不純物濃度は、前記第2半導体領域の不純物濃度よりも高いことを特徴とする光電変換装置。
A unit cell portion in which a unit cell having a photoelectric conversion element is arranged,
A signal reading section for reading a signal from the unit cell section,
The signal readout unit has at least one first conductivity type first transistor,
The first transistor is disposed in an active region of a semiconductor substrate,
The active region includes a first portion that overlaps with a gate electrode of the first transistor and is located between a source and a drain of the first transistor,
The first portion is arranged over a first position, a second position, and a third position arranged in order along the channel width direction of the first transistor,
The first portion includes a second conductive type first semiconductor region arranged at the first position and a second conductive type second semiconductor region arranged at the second position,
The photoelectric conversion device, wherein the impurity concentration of the first semiconductor region is higher than the impurity concentration of the second semiconductor region.
前記信号読み出し部は、電流源回路と、信号増幅回路と、AD変換回路の少なくとも1つを含み、
前記電流源回路と、前記信号増幅回路と、前記AD変換回路の前記少なくとも1つは、前記第1トランジスタを含むことを特徴とする請求項23に記載の光電変換装置。
The signal reading unit includes at least one of a current source circuit, a signal amplification circuit, and an AD conversion circuit,
The photoelectric conversion device according to claim 23, wherein the at least one of the current source circuit, the signal amplification circuit, and the AD conversion circuit includes the first transistor.
前記信号読み出し部は、少なくとも電流源回路と、AD変換回路を含み、
前記AD変換回路は別の電流源回路を有する比較器を含み、前記電流源回路と、前記別の電流源回路は、前記第1トランジスタを含むことを特徴とする請求項23または24に記載の光電変換装置。
The signal reading unit includes at least a current source circuit and an AD conversion circuit,
The AD converter circuit includes a comparator having another current source circuit, and the current source circuit and the other current source circuit include the first transistor. 25. Photoelectric conversion device.
前記信号読み出し部は、少なくとも1つの前記第1導電型の第2トランジスタを有し、
前記第2トランジスタは、前記半導体基板の別の活性領域に配され、
前記活性領域は、前記第2トランジスタのゲート電極と重畳し、かつ、前記第2トランジスタのソースおよびドレインの間に位置する第2部分を含み、
前記第2トランジスタのチャネル幅方向に沿って順に並ぶ第4位置、第5位置、および、第6位置に渡って、前記第2部分は配され、
前記第2部分は、前記第4位置に配された第2導電型の第4半導体領域と、前記第5位置に配された第2導電型の第5半導体領域とを含み、
前記第4半導体領域と前記第5半導体領域の不純物濃度が等しいことを特徴とする請求項23乃至25のいずれか1項に記載の光電変換装置。
The signal read unit has at least one second transistor of the first conductivity type,
The second transistor is disposed in another active region of the semiconductor substrate,
The active region includes a second portion overlapping the gate electrode of the second transistor and located between the source and drain of the second transistor;
The second portion is arranged over a fourth position, a fifth position, and a sixth position, which are sequentially arranged along the channel width direction of the second transistor,
The second portion includes a fourth semiconductor region of the second conductivity type arranged in the fourth position and a fifth semiconductor region of the second conductivity type arranged in the fifth position,
26. The photoelectric conversion device according to claim 23, wherein the fourth semiconductor region and the fifth semiconductor region have the same impurity concentration.
前記信号読み出し部は、少なくとも1つの前記第1導電型の第2トランジスタを有し、
前記第2トランジスタは、前記半導体基板の別の活性領域に配され、
前記活性領域は、前記第2トランジスタのゲート電極と重畳し、かつ、前記第2トランジスタのソースおよびドレインの間に位置する第2部分を含み、
前記第2トランジスタのチャネル幅方向に沿って順に並ぶ第4位置、第5位置、および、第6位置に渡って、前記第2部分は配され、
前記第2部分は、前記第4位置に配された第2導電型の第4半導体領域と、前記第5位置に配された第2導電型の第5半導体領域とを含み、
前記第2導電型はP型で、かつ、前記第1半導体領域と前記第2半導体領域との不純物濃度の最大と最小の差が、前記第1半導体領域の不純物濃度と前記第2半導体領域の不純物濃度との差より小さいことを特徴とする請求項23乃至25のいずれか1項に記載の光電変換装置。
The signal read unit has at least one second transistor of the first conductivity type,
The second transistor is disposed in another active region of the semiconductor substrate,
The active region includes a second portion overlapping the gate electrode of the second transistor and located between the source and drain of the second transistor;
The second portion is arranged over a fourth position, a fifth position, and a sixth position, which are sequentially arranged along the channel width direction of the second transistor,
The second portion includes a fourth semiconductor region of the second conductivity type arranged in the fourth position and a fifth semiconductor region of the second conductivity type arranged in the fifth position,
The second conductivity type is P-type, and the difference between the maximum and minimum impurity concentrations of the first semiconductor region and the second semiconductor region is the impurity concentration of the first semiconductor region and the second semiconductor region. The photoelectric conversion device according to any one of claims 23 to 25, wherein the photoelectric conversion device is smaller than a difference in impurity concentration.
前記単位セルは、前記光電変換素子からの電荷を転送する転送トランジスタと、前記電荷に基づく信号を出力する増幅トランジスタと、を含み、
前記転送トランジスタと前記増幅トランジスタは、前記第1トランジスタであることを特徴とする請求項23乃至27のいずれか1項に記載の光電変換装置。
The unit cell includes a transfer transistor that transfers a charge from the photoelectric conversion element, and an amplification transistor that outputs a signal based on the charge,
28. The photoelectric conversion device according to claim 23, wherein the transfer transistor and the amplification transistor are the first transistors.
請求項23乃至28のいずれか1項に記載の光電変換装置と、
前記光電変換装置からの信号を処理する信号処理部と、を有する撮像システム。
A photoelectric conversion device according to any one of claims 23 to 28,
A signal processing unit that processes a signal from the photoelectric conversion device.
請求項23乃至28のいずれか1項に記載の光電変換装置と、
前記光電変換装置からの信号に基づく視差情報から、対象物までの距離情報を取得する距離情報取得手段と、を有する移動体であって、
前記距離情報に基づいて前記移動体を制御する制御手段をさらに有することを特徴とする移動体。
A photoelectric conversion device according to any one of claims 23 to 28,
A parallax information based on a signal from the photoelectric conversion device, a distance information acquisition unit for acquiring distance information to the object, a moving body,
The moving body further comprising control means for controlling the moving body based on the distance information.
JP2019089187A 2018-10-18 2019-05-09 Semiconductor device, semiconductor memory, photoelectric conversion device, moving body, photoelectric conversion device manufacturing method, and semiconductor memory manufacturing method Pending JP2020068369A (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US16/600,885 US11094733B2 (en) 2018-10-18 2019-10-14 Semiconductor device, semiconductor memory, photoelectric conversion device, moving unit, manufacturing method of photoelectric conversion device, and manufacturing method of semiconductor memory
JP2024001514A JP7625730B2 (en) 2018-10-18 2024-01-09 Semiconductor device, semiconductor memory, photoelectric conversion device, mobile body, method for manufacturing photoelectric conversion device, and method for manufacturing semiconductor memory

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018196846 2018-10-18
JP2018196846 2018-10-18

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2024001514A Division JP7625730B2 (en) 2018-10-18 2024-01-09 Semiconductor device, semiconductor memory, photoelectric conversion device, mobile body, method for manufacturing photoelectric conversion device, and method for manufacturing semiconductor memory

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2020068369A true JP2020068369A (en) 2020-04-30
JP2020068369A5 JP2020068369A5 (en) 2022-05-02

Family

ID=70390563

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2019089187A Pending JP2020068369A (en) 2018-10-18 2019-05-09 Semiconductor device, semiconductor memory, photoelectric conversion device, moving body, photoelectric conversion device manufacturing method, and semiconductor memory manufacturing method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2020068369A (en)

Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05136373A (en) * 1990-11-21 1993-06-01 Ricoh Co Ltd Semiconductor integrated circuit and its manufacture
JP2002076287A (en) * 2000-08-28 2002-03-15 Nec Kansai Ltd Semiconductor device and method of manufacturing the same
JP2007027711A (en) * 2005-07-19 2007-02-01 Samsung Electronics Co Ltd Image sensor and manufacturing method thereof
JP2009016810A (en) * 2007-06-04 2009-01-22 Sony Corp Semiconductor device, and manufacturing method thereof
JP2011114036A (en) * 2009-11-24 2011-06-09 Brookman Technology Inc Insulated gate type semiconductor element and insulated gate type semiconductor integrated circuit
WO2013027524A1 (en) * 2011-08-24 2013-02-28 シャープ株式会社 Solid-state imaging element
JP2013090304A (en) * 2011-10-21 2013-05-13 Sony Corp Semiconductor device, solid-state imaging device, and camera system
JP2013145952A (en) * 2012-01-13 2013-07-25 Canon Inc Solid state image pickup device
JP2014082365A (en) * 2012-10-17 2014-05-08 Canon Inc Semiconductor device
JP2016134587A (en) * 2015-01-22 2016-07-25 ソニー株式会社 Solid state image pickup device and electronic equipment
WO2016167076A1 (en) * 2015-04-16 2016-10-20 ブリルニクスインク Solid-state imaging device, method for driving solid-state imaging device, and electronic apparatus
JP2017069231A (en) * 2015-09-28 2017-04-06 ソニー株式会社 Mos field effect transistor, semiconductor integrated circuit, solid-state image sensor, and electronic apparatus
JP2017157803A (en) * 2016-03-04 2017-09-07 キヤノン株式会社 Imaging device

Patent Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05136373A (en) * 1990-11-21 1993-06-01 Ricoh Co Ltd Semiconductor integrated circuit and its manufacture
JP2002076287A (en) * 2000-08-28 2002-03-15 Nec Kansai Ltd Semiconductor device and method of manufacturing the same
JP2007027711A (en) * 2005-07-19 2007-02-01 Samsung Electronics Co Ltd Image sensor and manufacturing method thereof
JP2009016810A (en) * 2007-06-04 2009-01-22 Sony Corp Semiconductor device, and manufacturing method thereof
JP2011114036A (en) * 2009-11-24 2011-06-09 Brookman Technology Inc Insulated gate type semiconductor element and insulated gate type semiconductor integrated circuit
WO2013027524A1 (en) * 2011-08-24 2013-02-28 シャープ株式会社 Solid-state imaging element
JP2013090304A (en) * 2011-10-21 2013-05-13 Sony Corp Semiconductor device, solid-state imaging device, and camera system
JP2013145952A (en) * 2012-01-13 2013-07-25 Canon Inc Solid state image pickup device
JP2014082365A (en) * 2012-10-17 2014-05-08 Canon Inc Semiconductor device
JP2016134587A (en) * 2015-01-22 2016-07-25 ソニー株式会社 Solid state image pickup device and electronic equipment
WO2016167076A1 (en) * 2015-04-16 2016-10-20 ブリルニクスインク Solid-state imaging device, method for driving solid-state imaging device, and electronic apparatus
JP2017069231A (en) * 2015-09-28 2017-04-06 ソニー株式会社 Mos field effect transistor, semiconductor integrated circuit, solid-state image sensor, and electronic apparatus
JP2017157803A (en) * 2016-03-04 2017-09-07 キヤノン株式会社 Imaging device

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7625730B2 (en) Semiconductor device, semiconductor memory, photoelectric conversion device, mobile body, method for manufacturing photoelectric conversion device, and method for manufacturing semiconductor memory
JP5539104B2 (en) Photoelectric conversion device and imaging system using the same
CN205159323U (en) Image sensor pixel circuit and treater system
US10121816B2 (en) Imaging device and method of manufacturing imaging device
US9602750B2 (en) Image sensor pixels having built-in variable gain feedback amplifier circuitry
US8471310B2 (en) Image sensor pixels with back-gate-modulated vertical transistor
JP5688540B2 (en) Solid-state imaging device and camera
US20170324916A1 (en) Optical sensor, signal reading method therefor, solid-state imaging device, and signal reading method therefor
TWI455295B (en) Solid-state imaging device, electronic device, and method of manufacturing solid-state imaging device
US20160079297A1 (en) Imaging device
JP4426273B2 (en) MOS type solid-state imaging device and manufacturing method thereof
JP6650909B2 (en) Imaging device, imaging system, moving object, and method of manufacturing imaging device
US10559610B2 (en) Imaging device and method of manufacturing imaging device
WO2017126332A1 (en) Semiconductor device, method for manufacturing same, solid-state imaging element and electronic device
US20070263105A1 (en) Solid-state imaging device
KR20050018512A (en) CMOS image sensor and method for fabricating same
KR101003246B1 (en) CMOS image sensor
JP2019012751A (en) Imaging device, imaging system, moving body, and manufacturing method of imaging device
JP2020068369A (en) Semiconductor device, semiconductor memory, photoelectric conversion device, moving body, photoelectric conversion device manufacturing method, and semiconductor memory manufacturing method
JP2016225597A (en) Solid-state image sensor and camera
CN115148752A (en) Photoelectric conversion apparatus
JP2020057689A (en) Solid-state imaging device and manufacturing method thereof
JP2021190614A (en) Photoelectric conversion device and its manufacturing method
JP2007059447A (en) Solid-state imaging device
KR20070052024A (en) CMOS image sensor and its manufacturing method

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20220421

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20220421

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20230328

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20230502

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20230629

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20231010

RD01 Notification of change of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7421

Effective date: 20231213