本發(fā)明涉及一種光傳感器及其信號(hào)讀出方法、以及固體攝像裝置及其信號(hào)讀出方法。

背景技術(shù)：

隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)展、網(wǎng)絡(luò)社會(huì)的滲透，光傳感器、固體攝像裝置的需求正在飛躍性地?cái)U(kuò)大。另一方面，應(yīng)對高靈敏度/高速/寬動(dòng)態(tài)范圍/寬光波長頻帶的光傳感器、應(yīng)對靜止圖像/動(dòng)態(tài)圖像的固體攝像裝置作為開拓新市場的必須項(xiàng)目而受到市場強(qiáng)烈需求。特別是動(dòng)態(tài)范圍更寬的光傳感器、固體攝像裝置在醫(yī)用/醫(yī)藥/健康/護(hù)理市場、生命科學(xué)市場、形成放心安全社會(huì)所需的防災(zāi)、防止犯罪市場等中受到迫切期待。

作為動(dòng)態(tài)范圍寬的光傳感器/固體攝像裝置的例子，例如記載于專利文獻(xiàn)1。

專利文獻(xiàn)1：日本特開2005-328493號(hào)公報(bào)

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

發(fā)明要解決的問題

然而，專利文獻(xiàn)1所記載的光傳感器/固體攝像裝置確實(shí)具有比以往更寬的動(dòng)態(tài)范圍，但是動(dòng)態(tài)范圍的擴(kuò)大區(qū)域是高照度側(cè)，低照度側(cè)沒有超出以前的區(qū)域。因而，針對有時(shí)也要求微光量區(qū)域中的應(yīng)對這部分的市場對策還未被開拓。因此，進(jìn)一步發(fā)展產(chǎn)業(yè)、實(shí)現(xiàn)更放心更安全的社會(huì)依然是國際社會(huì)中的大問題。

本發(fā)明是鑒于上述的點(diǎn)而完成的，其主要目的在于提供一種對進(jìn)一步發(fā)展產(chǎn)業(yè)、實(shí)現(xiàn)更放心更安全的社會(huì)作出大的貢獻(xiàn)的光傳感器和固體攝像裝置以及它們的信號(hào)讀出方法驅(qū)動(dòng)。

本發(fā)明的其它目的在于提供一種能夠基于單光子進(jìn)行檢測的、具備寬動(dòng)態(tài)范圍性能的光傳感器和固體攝像裝置以及它們的信號(hào)讀出方法。

本發(fā)明的另一個(gè)其它目的在于提供一種具備從單光子光量區(qū)域至高照度光量區(qū)域的動(dòng)態(tài)范圍的、應(yīng)對高靈敏度/高速/寬光波長頻帶的光傳感器和固體攝像裝置以及它們的信號(hào)讀出方法。

本發(fā)明的另一個(gè)其它目的在于提供一種兼顧了能夠進(jìn)行單光子檢測的高靈敏度性能和充足的高飽和性能的具備寬范圍的動(dòng)態(tài)范圍性能的、應(yīng)對高靈敏度/高速/寬光波長頻帶的光傳感器和固體攝像裝置以及它們的信號(hào)讀出方法。

用于解決問題的方案

本發(fā)明是鑒于上述的點(diǎn)而刻苦努力研究開發(fā)出的結(jié)果，其一個(gè)特征是一種光傳感器，具有受光元件、用于蓄積電荷的蓄積電容、以及用于將通過輸入到所述受光元件的光所產(chǎn)生的電荷傳送到所述蓄積電容的傳送開關(guān)，在該光傳感器中，所述蓄積電容是浮動(dòng)擴(kuò)散電容和橫向溢出蓄積電容，所述傳送開關(guān)是非輕摻雜漏極的金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管，且該傳送開關(guān)的漏極區(qū)域中的雜質(zhì)的濃度為1×10²⁰個(gè)/cm³以下。

本發(fā)明的其它特征是一種光傳感器，按受光元件(pd)、傳送用的開關(guān)(t)、溢出用的開關(guān)(s)、復(fù)位用的開關(guān)(r)的順序?qū)⑺鼈兇?lián)連接，該光傳感器具有：浮動(dòng)擴(kuò)散電容(cfd)，其連接于所述傳送開關(guān)(t)與所述開關(guān)(s)之間的連線；源極跟隨型的開關(guān)(sf)，其連接于所述傳送開關(guān)(t)與所述開關(guān)(s)之間的連線；以及橫向溢出蓄積電容(clofic)，其連接于所述開關(guān)(s)與所述復(fù)位開關(guān)(r)之間的連線，其中，所述源極跟隨型的開關(guān)(sf)是金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管，所述傳送開關(guān)(t)是漏極區(qū)域的雜質(zhì)濃度為比所述源極跟隨型的開關(guān)(sf)的源極區(qū)域的雜質(zhì)濃度少50％的濃度的非輕摻雜漏極的金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管。

本發(fā)明的另外其它特征在于一種光傳感器，在每個(gè)像素中具有受光元件、用于蓄積電荷的蓄積電容、用于將通過輸入到所述受光元件的光所產(chǎn)生的電荷傳送到所述蓄積電容的傳送開關(guān)以及像素信號(hào)輸出線，對所述像素信號(hào)輸出線連接信號(hào)讀出路徑，其中，所述蓄積電容是浮動(dòng)擴(kuò)散電容和橫向溢出蓄積電容，所述傳送開關(guān)是非輕摻雜漏極的金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管，且該傳送開關(guān)的漏極區(qū)域中的雜質(zhì)的濃度為1×10²⁰個(gè)/cm³以下，所述信號(hào)讀出路徑被輸入第一像素輸出信號(hào)和第二像素輸出信號(hào)，其中，該第一像素輸出信號(hào)是利用所述浮動(dòng)擴(kuò)散電容進(jìn)行電荷電壓變換而得到的像素輸出信號(hào)，該第二像素輸出信號(hào)是使所述浮動(dòng)擴(kuò)散電容和橫向溢出蓄積電容耦合并進(jìn)行電荷電壓變換而得到的像素輸出信號(hào)，所述第一像素輸出信號(hào)在所述信號(hào)讀出路徑中被多個(gè)放大器放大，該多個(gè)放大器包含至少一個(gè)放大率大于1的放大器。

本發(fā)明的另一個(gè)其它特征是多像素的光傳感器，具備：像素列部，其平面地配置有像素部，各像素部具有受光元件、用于蓄積電荷的蓄積電容、以及用于將通過輸入到所述受光元件的光所產(chǎn)生的電荷傳送到所述蓄積電容的傳送開關(guān)，其中，所述蓄積電容是浮動(dòng)擴(kuò)散電容和橫向溢出蓄積電容，所述傳送開關(guān)是非輕摻雜漏極的金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管，且該傳送開關(guān)的漏極區(qū)域中的雜質(zhì)的濃度為1×10²⁰個(gè)/cm³以下；像素信號(hào)輸出線，其依次連接所述像素列部；以及信號(hào)讀出路徑部，在所述像素信號(hào)輸出線的比連接有所述像素列部的排列中的最后的像素部的位置靠下游的位置，該信號(hào)讀出路徑部與所述像素信號(hào)輸出連接，其中，所述信號(hào)讀出路徑部具有多個(gè)信號(hào)路徑，在該多個(gè)信號(hào)路徑中的至少兩個(gè)信號(hào)路徑中分別具備放大率不同的放大功能，所述放大功能中的至少一個(gè)放大功能的放大率大于1。

本發(fā)明的另外其它一個(gè)特征是一種光傳感器的信號(hào)讀出方法，使用光傳感器，該光傳感器具備：傳感器部，其在每個(gè)像素部中具有受光元件、用于蓄積電荷的蓄積電容、以及用于將通過輸入到所述受光元件的光所產(chǎn)生的電荷傳送到所述蓄積電容的傳送開關(guān)，其中，所述蓄積電容是浮動(dòng)擴(kuò)散電容和橫向溢出蓄積電容，所述傳送開關(guān)是非輕摻雜漏極的金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管，且該傳送開關(guān)的漏極區(qū)域中的雜質(zhì)的濃度為1×10²⁰個(gè)/cm³以下；像素信號(hào)輸出線，其連接各像素部；以及信號(hào)讀出路徑，其與該像素信號(hào)輸出線連接，在該光傳感器的信號(hào)讀出方法中，利用所述浮動(dòng)擴(kuò)散電容將對讀出有貢獻(xiàn)的電荷量的電荷進(jìn)行電荷電壓變換來形成第一像素輸出信號(hào)，將所述浮動(dòng)擴(kuò)散電容和橫向溢出蓄積電容耦合來將對讀出有貢獻(xiàn)的電荷量的電荷進(jìn)行電荷電壓變換從而形成第二像素輸出信號(hào)，將這兩個(gè)像素輸出信號(hào)輸入到所述信號(hào)讀出路徑，所述第一像素輸出信號(hào)在所述信號(hào)讀出路徑中被多個(gè)放大器放大，該多個(gè)放大器包含至少一個(gè)放大率大于1的放大器。

本發(fā)明的另外其它一個(gè)特征是一種攝像裝置，具有多個(gè)像素部，在各像素部中，按受光元件(pd)、傳送用的開關(guān)(t)、溢出用的開關(guān)(s)、復(fù)位用的開關(guān)(r)的順序?qū)⑺鼈兇?lián)連接，各像素部具有：浮動(dòng)擴(kuò)散電容(cfd)，其連接于所述傳送開關(guān)(t)與所述開關(guān)(s)之間的連線；源極跟隨型的開關(guān)(sf)，其連接于所述傳送開關(guān)(t)與所述開關(guān)(s)之間的連線；以及橫向溢出蓄積電容(clofic)，其連接于所述開關(guān)(s)與所述復(fù)位開關(guān)(r)之間的連線，其中，所述源極跟隨型的開關(guān)(sf)是金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管，所述傳送開關(guān)(t)是漏極區(qū)域的雜質(zhì)濃度為比所述源極跟隨型的開關(guān)(sf)的源極區(qū)域的雜質(zhì)濃度少50％的濃度的非輕摻雜漏極的金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管，該多個(gè)像素部的所述受光元件(pd)二維地配置而構(gòu)成像素陣列，該攝像裝置具有像素列輸出信號(hào)線，該像素列輸出信號(hào)線依次連接所述多個(gè)像素部，該攝像裝置具有連接于該像素列輸出信號(hào)線的列電路部，該列電路部被輸入第一像素輸出信號(hào)和第二像素輸出信號(hào)，該第一像素輸出信號(hào)是利用所述浮動(dòng)擴(kuò)散電容進(jìn)行電荷電壓變換而得到的像素輸出信號(hào)，該第二像素輸出信號(hào)是使所述浮動(dòng)擴(kuò)散電容和橫向溢出蓄積電容耦合并進(jìn)行電荷電壓變換而得到的像素輸出信號(hào)，所述第一像素輸出信號(hào)在所述信號(hào)讀出路徑中被多個(gè)放大器放大，該多個(gè)放大器包含至少一個(gè)放大率大于1的放大器。

本發(fā)明的另外其它一個(gè)特征在于一種攝像裝置的信號(hào)讀出方法，準(zhǔn)備攝像裝置，該攝像裝置具有多個(gè)像素部，在各像素部中，按受光元件(pd)、傳送用的開關(guān)(t)、溢出用的開關(guān)(s)、復(fù)位用的開關(guān)(r)的順序?qū)⑺鼈兇?lián)連接，各像素部具有：浮動(dòng)擴(kuò)散電容(cfd)，其連接于所述傳送開關(guān)(t)與所述開關(guān)(s)之間的連線；源極跟隨型的開關(guān)(sf)，其連接于所述傳送開關(guān)(t)與所述開關(guān)(s)之間的連線；以及橫向溢出蓄積電容(clofic)，其連接于所述開關(guān)(s)與所述復(fù)位開關(guān)(r)之間的連線，其中，所述源極跟隨型的開關(guān)(sf)是金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管，所述傳送開關(guān)(t)是漏極區(qū)域的雜質(zhì)濃度為比所述源極跟隨型的開關(guān)(sf)的源極區(qū)域的雜質(zhì)濃度少50％的濃度的非輕摻雜漏極的金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管，該多個(gè)像素部的所述受光元件(pd)二維地配置而構(gòu)成像素陣列，該攝像裝置具備：像素列輸出信號(hào)線，其依次連接所述多個(gè)像素部，以及列電路部，其連接于該像素列輸出信號(hào)線，在攝像裝置的信號(hào)讀出方法中，利用所述浮動(dòng)擴(kuò)散電容將對讀出有貢獻(xiàn)的電荷量的電荷進(jìn)行電荷電壓變換來形成第一像素輸出信號(hào)，使所述浮動(dòng)擴(kuò)散電容和橫向溢出蓄積電容耦合來將對讀出有貢獻(xiàn)的電荷量的電荷進(jìn)行電荷電壓變換從而形成第二像素輸出信號(hào)，將這兩個(gè)像素輸出信號(hào)向所述信號(hào)讀出路徑輸入，所述第一像素輸出信號(hào)在所述信號(hào)讀出路徑中被多個(gè)放大器放大，該多個(gè)放大器包含至少一個(gè)放大率大于1的放大器。

發(fā)明的效果

根據(jù)本發(fā)明，能夠提供一種具備從單光子光量區(qū)域至高照度光量區(qū)域的寬范圍的動(dòng)態(tài)范圍性能的、應(yīng)對高靈敏度/高速/寬光波長頻帶的光傳感器和固體攝像裝置以及它們的驅(qū)動(dòng)方法，能夠?qū)M(jìn)一步發(fā)展產(chǎn)業(yè)、實(shí)現(xiàn)更放心更安全的社會(huì)作出大的貢獻(xiàn)。

附圖說明

圖1是示出本發(fā)明所涉及的cmos圖像傳感器的像素電路和一列讀出電路的優(yōu)選實(shí)施方式的一例的電路圖。

圖2是從圖1所示的電路圖抽出像素電路部示出的等效電路圖。

圖3a是用于說明通常的mostr的構(gòu)造的示意性構(gòu)造截面圖。

圖3b是用于說明本發(fā)明所涉及的mostr的構(gòu)造的示意性構(gòu)造截面圖。

圖4a是示意性地示出在設(shè)置有通常的雜質(zhì)濃度的擴(kuò)散層的情況下所形成的耗盡層的寬度w的擴(kuò)展?fàn)顟B(tài)的示意性構(gòu)造截面圖。

圖4b是示意性地示出在如本發(fā)明那樣設(shè)置有使雜質(zhì)濃度與通常相比低濃度化的擴(kuò)散層的情況下的耗盡層的寬度w的擴(kuò)展?fàn)顟B(tài)的示意性構(gòu)造截面圖。

圖5是用于說明將省略ldd形成和使擴(kuò)散層低濃度化應(yīng)用于具有圖2所示的像素電路部101的器件的情況下的器件構(gòu)造布局的示意性變形截面圖。

圖6a是用于說明光輸入傳感器像素部500的制造例的示意性工序圖。

圖6b是繼圖6a之后的示意性工序圖。

圖6c是繼圖6b之后的示意性工序圖。

圖6d是繼圖6c之后的示意性工序圖。

圖6e是繼圖6d之后的示意性工序圖。

圖6f是繼圖6e之后的示意性工序圖。

圖6g是繼圖6f之后的示意性工序圖。

圖6h是繼圖6g之后的示意性工序圖。

圖6i是繼圖6h之后的示意性工序圖。

圖6j是繼圖6i之后的示意性工序圖。

圖6k是繼圖6j之后的示意性工序圖。

圖6l是繼圖6k之后的示意性工序圖。

圖7是用于說明第1-1信號(hào)、第1-2信號(hào)、第2信號(hào)的光電變換特性的示意性說明概念圖。

圖8是示出浮動(dòng)擴(kuò)散輸入換算的噪聲電子數(shù)量與誤讀出概率的關(guān)系的曲線。

圖9是示出輸入換算噪聲電子數(shù)量與電荷電壓變換增益的關(guān)系的曲線。

圖10是讀出一個(gè)像素的信號(hào)的情況下的時(shí)序圖。

圖11是用于說明讀出一個(gè)像素的信號(hào)的情況下的過程的流程圖。

圖12是示出在將發(fā)明所涉及的cmos圖像傳感器應(yīng)用于攝像裝置的情況下的傳感器部的優(yōu)選實(shí)施方式的一例，是示出第一列的n個(gè)像素電路和一列讀出電路的電路圖。

圖13是示意性地示出圖12所示的攝像裝置的傳感器部整體的整體框圖。

圖14是示出像素選擇開關(guān)單元(x)207和源極跟隨開關(guān)單元(sf)208的示意性的布局圖案的一例的圖。

圖15是示出像素選擇開關(guān)單元(x)207和源極跟隨開關(guān)單元(sf)208的示意性的布局圖案的其它例子的圖。

圖16是示出像素選擇開關(guān)單元(x)207和源極跟隨開關(guān)單元(sf)208的示意性的布局圖案的另一個(gè)其它例子的圖。

具體實(shí)施方式

圖1中示出作為示出本發(fā)明所涉及的cmos光輸入傳感器的像素電路和一列讀出電路的優(yōu)選實(shí)施方式的一例(實(shí)施方式例1)的電路圖。

通過設(shè)為圖1的電路結(jié)構(gòu)且設(shè)為后述的器件結(jié)構(gòu)，能夠兼顧光子檢測的高靈敏度和高飽和性。

為了避免附圖和說明變得復(fù)雜，圖1圖示了所需最小限度的部分以利用所需最小限度的說明來清晰地理解本發(fā)明的特征。

圖1的電路100包括像素電路部101和列電路部102。

像素電路部101和列電路部102經(jīng)由像素列輸出信號(hào)線103電連接。在像素列輸出信號(hào)線103的下方設(shè)置有電流源108。電流源108例如由mos晶體管構(gòu)成。

像素電路部101的等效電路圖與專利文獻(xiàn)1的圖21的像素等效電路圖相同。在圖1的例子中，列電路部102包括三個(gè)列讀出電路。用于輸出第1-1信號(hào)102s1的第一列讀出電路102hg成為如下結(jié)構(gòu)：從上游側(cè)起，第1-1信號(hào)102s1讀出用的開關(guān)單元(sw/ampen)104hg、高增益放大器105hg、模擬存儲(chǔ)器電路部106hg按該順序排列并通過信號(hào)線107hg電連接。

關(guān)于模擬存儲(chǔ)器電路部106hg，第1-1信號(hào)102s1用的開關(guān)單元(ns1h)106hg-1和電容(n1h)106hg-2在電氣上串聯(lián)連接，另外開關(guān)單元(ss1h)106hg-3和電容(s1h)106hg-4在電氣上串聯(lián)連接，并分別如圖所示連接于信號(hào)線107hg。

用于輸出第1-2信號(hào)102s2的第二列讀出電路102lg也成為如下結(jié)構(gòu)：從上游側(cè)起，第1-2信號(hào)102s2讀出用的開關(guān)單元(sw/ampen)104lg、低增益放大器105lg、模擬存儲(chǔ)器電路部106lg按該順序排列并通過信號(hào)線107lg電連接。

關(guān)于模擬存儲(chǔ)器電路部106lg，開關(guān)單元(ns1)106lg-1和電容(n1)106lg-2在電氣上串聯(lián)連接，另外開關(guān)單元(ss1)106lg-3和電容(s1)106lg-4在電氣上串聯(lián)連接，并分別如圖所示連接于信號(hào)線107lg。

輸出第2信號(hào)102sn的第三列讀出電路102n同所述第一列讀出電路102hg和所述第二列讀出電路102lg不同，模擬存儲(chǔ)器電路部106n經(jīng)由信號(hào)線107n1而與像素輸出信號(hào)線103電連接。

關(guān)于模擬存儲(chǔ)器電路部106n，開關(guān)單元(ns2)106n-1和電容(n2)106n-2在電氣上串聯(lián)連接，另外開關(guān)單元(ss2)106n-3和電容(s2)106n-4在電氣上串聯(lián)連接，并分別如圖所示連接于信號(hào)線107n2。

列電路部102在一列的各像素電路部中共用。

通過設(shè)為圖1的電路結(jié)構(gòu)，能夠提供一種能夠兼顧單光子檢測的高靈敏度特性和高飽和特性且具有寬動(dòng)態(tài)范圍性能的高靈敏度圖像傳感器。

在圖1的例子中，在各列設(shè)置經(jīng)由高增益放大器的路徑(第一列讀出電路部102hg)、經(jīng)由低增益放大器的路徑(第二列讀出電路部102lg)、直接連接像素信號(hào)輸出線的路徑(第三列讀出電路部102n)共計(jì)三個(gè)信號(hào)路徑，在各個(gè)路徑中配置有兩個(gè)模擬存儲(chǔ)器。

配置在列中的兩個(gè)增益放大器在從像素電路部101讀出高靈敏度的第1信號(hào)時(shí)使用，能夠通過生成放大振幅而降低了后級(jí)的噪聲的第1-1信號(hào)和原來的信號(hào)振幅的第1-2信號(hào)來獲得超高靈敏度信號(hào)、高靈敏度信號(hào)。另外，能夠使用直接連接像素信號(hào)輸出線的路徑以原來的信號(hào)振幅讀出由像素電路部101獲得的高飽和的第2信號(hào)來獲得高飽和信號(hào)。即，基于上述說明過的三個(gè)信號(hào)，通過在極低照度的像素中使用超高靈敏度的第1-1信號(hào)、在高照度的像素中使用第2信號(hào)、在它們中間的照度的像素中使用第1-2信號(hào)，能夠在從極低照度區(qū)域至高照度的范圍內(nèi)使用單一的曝光期間線性地獲得影像信號(hào)。

在圖1的說明中，標(biāo)記序號(hào)前的“()”中的英文字母表示以下的技術(shù)意義。

ampen：“第1-1信號(hào)”和“第1-2信號(hào)”讀出用開關(guān)

ns1h：“第1-1bg信號(hào)”采樣用開關(guān)

ss1h：“第1-1光信號(hào)”采樣用開關(guān)

n1h：“第1-1bg信號(hào)”保持用電容

s1h：“第1-1光信號(hào)”保持用電容

ns1：“第1-2bg信號(hào)”采樣用開關(guān)

ss1：“第1-2光信號(hào)”采樣用開關(guān)

n1：“第1-2bg信號(hào)”保持用電容

s1：“第1-2光信號(hào)”保持用電容

ns2：“第2bg信號(hào)”采樣用開關(guān)

ss2：“第2光信號(hào)”采樣用開關(guān)

n2：“第2bg信號(hào)”保持用電容

s2：“第2光信號(hào)”保持用電容

按照圖2、圖3a、圖3b、圖4a、圖4b來說明本發(fā)明的特征。

圖2是示出圖1所示的電路100中的像素電路部101的圖。

像素電路部101由光電二極管(pd)201、傳送用開關(guān)單元(t)202、進(jìn)行電荷電壓變換的浮動(dòng)擴(kuò)散電容(cfd)(非固定浮動(dòng)電容：floatingdiffusioncapacitor，有時(shí)也記為“cfd電容”)203、橫向溢出蓄積電容(clofic)(lateraloverflowintegrationcapacitor)204、溢出用開關(guān)單元(s)205、復(fù)位用開關(guān)單元(r)206、像素選擇開關(guān)單元(x)207、源極跟隨開關(guān)單元(sf)208構(gòu)成。

溢出用開關(guān)單元(s)205是將cfd電容203和橫向溢出蓄積電容(clofic)204的電勢耦合或者分開的溢出用的開關(guān)。

在圖2中，“vr”意味著復(fù)位電壓，“vdd”意味著電源電壓。

在本發(fā)明中，像素電路部101中具有clofic電容204，因此，像素電路部101以后有時(shí)也稱為“l(fā)ofic像素部”。

期望本發(fā)明中的像素電路101中的各開關(guān)單元優(yōu)選是由mos(metaloxidesemiconductor：金屬氧化物半導(dǎo)體)晶體管(mostr)等的fet(fieldeffecttransistor：場效應(yīng)晶體管)構(gòu)成。

在圖2中，傳送用開關(guān)單元(t)202、溢出用開關(guān)單元(s)205、復(fù)位用開關(guān)單元(r)206、像素選擇開關(guān)單元(x)207、源極跟隨開關(guān)單元(sf)208的各開關(guān)單元由mostr構(gòu)成。

本發(fā)明中的基本的信號(hào)路徑如下。

即，輸入到pd201的光產(chǎn)生光電荷，產(chǎn)生的光電荷通過cfd203的電容和cfd203與clofic204的合計(jì)電容分別進(jìn)行了電荷電壓變換后經(jīng)由sf208向模擬存儲(chǔ)器電路部106hg、106lg、106n中相應(yīng)的模擬存儲(chǔ)器電路部讀出，在該模擬存儲(chǔ)器電路部的模擬存儲(chǔ)器中以電壓信號(hào)被保持。之后，電壓信號(hào)從模擬存儲(chǔ)器被電容分開，經(jīng)由輸出緩沖器(未圖示)向器件外部讀出，通過adc(analog-digitalconvertor：模擬數(shù)字變換器)(未圖示)向數(shù)字信號(hào)變換。

在該一系列的信號(hào)路徑中，越到讀出的后級(jí)而噪聲越重疊，s/n越低，因此在本發(fā)明中，通過使讀出路徑的盡可能靠前級(jí)、特別是cfd203中的電荷電壓變換增益盡可能高增益化，來相對地減小讀出路徑后級(jí)的噪聲，實(shí)現(xiàn)高s/n化。

本發(fā)明是基于以下內(nèi)容而完成的：重復(fù)進(jìn)行基于圖2所示的像素電路部101，實(shí)際以輸入傳感器/器件進(jìn)行器件設(shè)計(jì)/制造，測量傳感器的靈敏度特性，分析/研究其結(jié)果，并將該研究結(jié)果反饋給設(shè)計(jì)/制造，在重復(fù)進(jìn)行的過程中發(fā)現(xiàn)如果實(shí)現(xiàn)圖2中用虛線○示出的位置的(柵極)交疊電容的最優(yōu)化則能夠達(dá)成本發(fā)明的目的。

構(gòu)成電容(cfd)203的電容能夠大致區(qū)分為如下五種：形成在器件的布線部的(1)布線寄生電容、在fd擴(kuò)散層部中形成的(2)pn結(jié)電容、在像素sf部中形成的(3)柵極/基板寄生電容、(4)溝道電容、在fd擴(kuò)散層部和像素sf部中形成的(5)柵極交疊電容。

在構(gòu)成電容(cfd)203的五種電容中，布線寄生電容(1)能夠通過將fd擴(kuò)散層部504和像素sf部505接近地配置來縮短布線的距離且將相鄰的金屬布線盡可能分開配置而在一定程度上被縮小。但是，當(dāng)從器件的高密度化的要求考慮必須進(jìn)行像素電路部101的尺寸(以后也稱為“像素尺寸”)縮小時(shí)，布線寄生電容(1)的低電容化也存在界限。

作為柵極/基板寄生電容(3)的改善方法，能夠通過將“wellinwell”(阱中阱)這樣的特殊工藝應(yīng)用于像素sf部505來降低柵極/基板寄生電容(3)。但是，存在工藝變得復(fù)雜化、并且像素尺寸變大這樣的問題，因此在采用“wellinwell”工藝的情況下，不適合兼顧像素尺寸縮小和低電容化。

除此之外，基于本申請的發(fā)明人的研究，目前柵極/基板寄生電容(3)相比于其它電容是小的電容，因此得出現(xiàn)在沒有必要改善柵極/基板寄生電容(3)這樣的結(jié)論。

溝道電容(4)是用于在像素sf部505中使固定電流流過的溝道所需要的，因此實(shí)際上無法期待電容降低化。

當(dāng)將源極跟隨型的開關(guān)單元208的溝道電容表述為“cchl”時(shí)，電容(cchl)對電容(cfd)203產(chǎn)生影響的是鏡像效應(yīng)，因此實(shí)際效果上溝道電容(4)成為“1-源極跟隨型的開關(guān)單元208的增益”的倍數(shù)。

因而，如果與所述同樣地采用“wellinwell”工藝來排除基板偏置效應(yīng)并將源極跟隨型的開關(guān)單元208的增益設(shè)為“1”，則能夠抑制溝道電容(4)。但是，在采用“wellinwell”工藝的情況下，不適合兼顧像素大小縮小和低電容化。

另一方面，pn結(jié)電容(2)和柵極交疊電容(3)是無法期待通過器件的布局、讀出方法的研究來降低的電容，因此在本發(fā)明中如以下所說明那樣變更制造工藝來實(shí)現(xiàn)降低。即，在本發(fā)明中，如以后對柵極交疊電容(5)的形成工藝和形成條件進(jìn)行說明那樣通過大幅度變更現(xiàn)有方法來實(shí)現(xiàn)cfd203的電容的降低最優(yōu)化。

在說明本發(fā)明的特征時(shí)，首先，使用圖3a、圖3b說明用于降低柵極交疊電容所進(jìn)行的、ldd(lightlydopeddrain：輕摻雜漏極)的省略。

圖3a是用于說明通常的mostr301a1、301a2的構(gòu)造的示意性構(gòu)造截面圖。

圖3b是用于說明本發(fā)明所涉及的mostr301b1、301b2的構(gòu)造的示意性構(gòu)造截面圖。

通常，在柵極電極303a、303b的制作與側(cè)壁304a、304b1、304b2的制作之間首先進(jìn)行l(wèi)dd305的形成。

接著，按照側(cè)壁304a、304b1、304b2的形成、擴(kuò)散層302的形成的順序來形成。設(shè)置ldd305的理由是防止所形成的mostr的熱載流子劣化。即，從源極向漏極行進(jìn)的電子的一部分被漏極附近的高的電場加速，成為具有高能量的熱載流子。熱載流子由于沖擊離子化產(chǎn)生具有高能量的電子/空穴、或者在柵極絕緣膜與半導(dǎo)體的界面附近生成缺陷、或者注入到柵極絕緣膜中并被柵極絕緣膜中的缺陷捕捉而成為固定電荷，從而引起晶體管電氣特性的經(jīng)時(shí)劣化。該熱載流子的產(chǎn)生在溝道長度為1μm以下的晶體管中是顯著的，成為一般的邏輯lsi(large-scaleintegratedcircuit大規(guī)模集成電路)的微細(xì)化中的大問題。

為了抑制該熱載流子的產(chǎn)生，形成用于緩和漏極附近的電場的濃度薄的擴(kuò)散層。一般將形成有該擴(kuò)散層的晶體管稱為“l(fā)dd構(gòu)造的晶體管”。另外，在本申請中，有時(shí)將不具有l(wèi)dd構(gòu)造的晶體管稱為“非ldd構(gòu)造晶體管”。

在這種ldd構(gòu)造的晶體管的情況下，產(chǎn)生如下問題。

如圖3a所示，形成有擴(kuò)散層302部分中的ldd305部分向柵極電極303a、303b側(cè)突出的部分(被示出為ldd305在擴(kuò)散層302的兩側(cè)突出的部分)，這成為使柵極交疊電容增大的主要因素。

因此，在本發(fā)明中，能夠?qū)⑹÷詌dd305的形成作為大幅度地減輕交疊電容的一個(gè)主要因素。并且，通過晶體管的試制和測量的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)了即使省略了ldd305的形成，在光傳感器的動(dòng)作電壓條件下，所述的熱載流子的影響也足夠小而不會(huì)產(chǎn)生問題。

圖3b中示出省略了ldd305的形成的柵極交疊部的放大圖。

以下敘述用于降低電容而進(jìn)行的工藝變更。

pn結(jié)電容是由遍及p-外延層和n⁺層(擴(kuò)散層)而形成的耗盡層的寬度而決定的。即，耗盡層的寬度w越大，pn結(jié)的電容越小。該耗盡層的寬度w是由p-外延層和n⁺層的雜質(zhì)的濃度而決定的。

在本發(fā)明中，通過減小n⁺層的雜質(zhì)的濃度來加大耗盡層的寬度w從而減小pn結(jié)電容。

圖4a中示意性地示出設(shè)置有通常的雜質(zhì)濃度的擴(kuò)散層402a的情況下的耗盡層的寬度w的擴(kuò)展?fàn)顟B(tài)，圖4b中示意性地示出設(shè)置有如本發(fā)明那樣使雜質(zhì)濃度與通常相比低濃度化的擴(kuò)散層402b的情況下的耗盡層的寬度w的擴(kuò)展?fàn)顟B(tài)。

圖4a是示意性地示出在省略了ldd形成的mostr中設(shè)置有通常的雜質(zhì)濃度的擴(kuò)散層的情況下所形成的耗盡層的寬度w的擴(kuò)展?fàn)顟B(tài)的示意性構(gòu)造截面圖。

圖4b是示意性地示出如本發(fā)明那樣在省略了ldd形成的mostr中設(shè)置有使雜質(zhì)濃度與通常相比低濃度化的擴(kuò)散層的情況下的耗盡層的寬度w的擴(kuò)展?fàn)顟B(tài)的示意性構(gòu)造截面圖。

在圖4a中示出mostr401a1和mostr401a2的結(jié)構(gòu)的一部分。

擴(kuò)散層402a兼?zhèn)鋗ostr401a1的漏極區(qū)域(在圖中擴(kuò)散層402a的左側(cè)部分)和mostr401a2的源極區(qū)域(在圖中擴(kuò)散層402a的右側(cè)部)。

當(dāng)如通常那樣擴(kuò)散層402a中的雜質(zhì)的濃度高時(shí)，如圖4a所示那樣耗盡層的寬度w變小，當(dāng)如本申請那樣擴(kuò)散層402b中的雜質(zhì)的濃度低時(shí)，如圖4b所示那樣耗盡層的寬度w變大。

n⁺層(擴(kuò)散層)的雜質(zhì)的低濃度化能夠擴(kuò)大pn結(jié)的耗盡層寬度，因此具有降低pn結(jié)電容的效果。并且，n⁺層中的電荷與柵極電極的距離變大，因此與省略ldd形成同樣地具有降低柵極交疊電容的效果。

在圖5中示出以上在圖3a至圖4b中說明的、應(yīng)用了省略ldd形成和使擴(kuò)散層低濃度化的情況下的本發(fā)明的實(shí)施方式的一個(gè)優(yōu)選例。

圖5是用于說明在形成具有與圖2所示的像素電路部101的電路結(jié)構(gòu)同等的電路結(jié)構(gòu)的光輸入傳感器像素部500的器件構(gòu)造時(shí)應(yīng)用了省略ldd形成和使擴(kuò)散層低濃度化的情況下的器件構(gòu)造布局的示意性變形截面圖。

在圖5中，引出電極(用實(shí)線表示)記載為虛擬電極。另外，在表示與圖1、圖2相同的內(nèi)容的情況下，用圖1、圖2的標(biāo)記序號(hào)來表示。

關(guān)于光輸入傳感器像素部500，在n^-型硅(n-si)襯底500-1上使p型硅層500-2外延生長，利用該p型硅層500-2，基于圖2所示的電路設(shè)計(jì)來制作感光二極管、晶體管、電容元件等各電子元件和布線。

在圖5中，用標(biāo)記序號(hào)501-1、501-2、501-3表示使雜質(zhì)的摻雜量比以往減少以形成低電容fd的n型區(qū)域。

如以往那樣以高濃度摻雜雜質(zhì)量的是n⁺型區(qū)域502-1、502-2、502-3、502-4、502-5。

如以往那樣作為ldd形成的是n型區(qū)域503-1、503-2、503-3、503-4、503-5、503-6。

在本發(fā)明中，上述n型區(qū)域(503-1～503-6)、n⁺型區(qū)域(502-1～502-5)有時(shí)也記為“擴(kuò)散層502-1～502-5”。

在各電子元件中的、使元件可靠分離對實(shí)現(xiàn)高器件性能化有貢獻(xiàn)的相應(yīng)電子元件中，分別設(shè)置有所需的性能特性的元件分離區(qū)域506-1、506-2、506-3、506-4。

在p型硅層500-2的規(guī)定的位置處設(shè)置有p型嵌入?yún)^(qū)域507-1、507-2、507-3。

在圖5中，光電二極管(pd)201具有將n^-區(qū)域508和p⁺區(qū)域509層疊而成的二極管構(gòu)造。

在本發(fā)明中，光電二極管(pd)201也能夠變更為光電晶體管。

傳送用開關(guān)單元t202的電極202-1連接布線φt，溢出用開關(guān)單元s205的電極205-1連接布線φs，復(fù)位用開關(guān)單元r206的電極206-1連接布線φr，像素選擇開關(guān)單元(x)207的電極207-1連接布線φx。

n⁺型區(qū)域502-1作為復(fù)位用開關(guān)單元(r)206的漏極來發(fā)揮功能，連接提供復(fù)位電壓的布線vr。

源極跟隨開關(guān)單元(sf)208的電極208-1與n型區(qū)域501-1電連接。

橫向溢出蓄積電容(clofic)204的電極204-1作為電容(clofic)204的一個(gè)電極來發(fā)揮功能，與n型區(qū)域501-2電連接。

n⁺型區(qū)域502-2、502-3與布線gnd直接電連接。

n⁺型區(qū)域502-5與像素輸出信號(hào)線103直接電連接。

圖5所記載的各開關(guān)單元由mostr構(gòu)成。

在本發(fā)明中具有特征的是fd擴(kuò)散部504、像素sf部505。

關(guān)于fd擴(kuò)散部504，省略了以前的ldd且使n型區(qū)域501-1的雜質(zhì)濃度比以前減少。由此，有效地實(shí)現(xiàn)電容(cfd)203的電容降低。

關(guān)于像素sf部505的n型區(qū)域501-3，省略了ldd并且使雜質(zhì)濃度比以前減少以使電容(cfd)203的電容降低。

n型區(qū)域(擴(kuò)散層)501-2是與電容(clofic)204連接的擴(kuò)散層，因此與其說實(shí)現(xiàn)了低濃度化以使電容(cfd)的電容降低，倒不如說實(shí)現(xiàn)了低濃度化以使向電容(clofic)204的泄漏電流降低。

在本發(fā)明中，對于n型區(qū)域501-1、501-3的雜質(zhì)濃度的降低化的程度，期望相對于以前實(shí)際使用元件中的雜質(zhì)含有量(n⁺型區(qū)域502-1～502-5的雜質(zhì)含有量)通常減少50％，優(yōu)選是減少70％，更優(yōu)選是減少90％。

具體地說，期望是1×10²⁰個(gè)/cm³以下，優(yōu)選是6×10¹⁹個(gè)/cm³以下，更優(yōu)選是2×10¹⁹個(gè)/cm³以下。

在本發(fā)明中，如上所述利用n型區(qū)域501-1、501-3的雜質(zhì)濃度的降低化來有效地實(shí)現(xiàn)電容(cfd)203的電容降低化。但是，例如n型區(qū)域502-1、502-4、502-5的雜質(zhì)濃度的降低化會(huì)引起串聯(lián)電阻的增加，其結(jié)果，使像素信號(hào)輸出電壓范圍縮小而使動(dòng)態(tài)范圍降低，或者使源極跟隨電路的增益降低而使s/n比降低，或者成為暗影的原因，因此使n型區(qū)域502-1、502-4、502-5的雜質(zhì)濃度比以前的實(shí)際使用元件的雜質(zhì)濃度降低在器件的總體設(shè)計(jì)上不理想。

從這種視角考慮，在本發(fā)明中優(yōu)選是將n型區(qū)域501-1、501-3的雜質(zhì)濃度設(shè)為n⁺型區(qū)域502-1至502-5中的雜質(zhì)濃度的50％以下。

通過設(shè)為如以上那樣的器件結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)電容(cfd)的低電容化，兼顧單光子檢測的高靈敏度特性和高飽和特性，能夠提供具有寬范圍的動(dòng)態(tài)范圍的高靈敏度圖像傳感器。

認(rèn)為由于省略了ldd，因此接通電阻變大，圖5所示的晶體管中流過的電流變小。

特別是，源極跟隨型的開關(guān)單元(sf)208需要流過用于對模擬存儲(chǔ)器進(jìn)行充電放電的大約幾10μa的電流，確認(rèn)了由該接通電阻變大引起的影響，確認(rèn)出在實(shí)際使用上沒有問題。

傳送用開關(guān)單元(t)202、溢出用開關(guān)單元(s)205、復(fù)位用開關(guān)單元(r)206只分別在蓄積于光電二極管(pd)201的電荷的傳送、以及光電二極管(pd)201的電容、電容(cfd)203的電容、電容(clofic)204的電容(電容的合計(jì)量10ff左右)的復(fù)位中使用，因此不需要流過大電流，因此不受上述的影響。

當(dāng)源極跟隨型的開關(guān)單元(sf)208的串聯(lián)電阻變大時(shí)，導(dǎo)致增益下降。因此，在本發(fā)明中，如圖5所示在作為開關(guān)單元208的mos晶體管的源極部不省略ldd的形成，如以往那樣設(shè)置從而阻止增益的下降。

這樣，在本發(fā)明中，通過在構(gòu)成電容(cfd)203的mos晶體管中選擇性地省略ldd的形成來降低柵極交疊電容。

接著，參照圖6a至圖6l來說明圖5所示的光輸入傳感器像素部500的制造例。

所使用的制造技術(shù)是通常的半導(dǎo)體制造技術(shù)，因此在如果是本領(lǐng)域技術(shù)人員則能夠容易理解的程度的范圍內(nèi)進(jìn)行省略(材料、藥品、制造條件、制造裝置等)地進(jìn)行說明。

以下的工序表是示出制造工序的主要工序的表。

其中，在以下的工序中，工序(9)如到此為止所說明那樣在本發(fā)明中被省略。另外，工序(12)、(13)是用于電容(cfd)203的電容降低的工序。

“工序表”

工序(1)：元件分離(shallowtrenchisolation：sti(淺溝槽隔離))(506-1～506-4)形成

工序(2)：阱/溝道阻擋層(507-1～507-3、510)形成離子注入

工序(3)：活化退火

工序(4)：柵極絕緣膜形成

工序(5)：形成柵極電極膜

工序(6)：柵極電極圖案形成

工序(7)：pd嵌入n^-層(508)形成離子注入

工序(8)：pd表面p⁺層(509)形成離子注入

工序(9)：輕摻雜漏極(lightlydopeddrain(ldd))形成離子注入

“光刻離子注入抗蝕劑去除”

工序(10)：活化退火

工序(11)：側(cè)壁形成

工序(12)：s/d擴(kuò)散層(501-1～501-3、502-1～502-5)形成離子注入(1)

光刻離子注入抗蝕劑去除

工序(13)：s/d高濃度擴(kuò)散層(502-1～502-5)形成離子注入(2)

“光刻離子注入抗蝕劑去除”

工序(14)：活化退火

工序(15)：第一層間膜(605-1)形成

工序(16)：接觸孔形成

工序(17)：接觸電極(606-1～606-3)形成

工序(18)：金屬電極(607-1、607-2)形成

工序(19)：氫氣燒結(jié)

按照上述工序順序，在圖6a至6l中示出主要部分的工序圖。

圖6a：緊接在pd表面p⁺層(509)形成的離子注入之后

圖6b：緊接在用于ldd形成的離子注入的光刻之后

圖6c：緊接在ldd形成的離子注入之后

圖6d：緊接在進(jìn)行l(wèi)dd形成的離子注入、抗蝕劑去除之后

圖6e：緊接在側(cè)壁(602-1～602-11)形成之后

圖6f：緊接在用于擴(kuò)散層(501-1～501-3、502-1～502-5)形成時(shí)進(jìn)行的第一次離子注入的光刻之后

圖6g：緊接在為了形成擴(kuò)散層(501-1～501-3、502-1～502-5)而進(jìn)行的第一次離子注入之后

圖6h：緊接在進(jìn)行第一次離子注入、抗蝕劑去除之后

圖6i：緊接在用于擴(kuò)散層(502-1～502-5)形成時(shí)進(jìn)行的第二次離子注入的光刻之后

圖6j：緊接在為了形成擴(kuò)散層(502-1～502-5)而進(jìn)行的第二次離子注入之后

圖6k：緊接在進(jìn)行第二次離子注入、抗蝕劑去除之后

圖6l：制造工藝完成時(shí)(相當(dāng)于圖5的器件構(gòu)造)

接著，利用圖1、2來記述將本發(fā)明應(yīng)用到作為圖像輸入器件的高靈敏度cmos圖像傳感器(固體攝像裝置)的情況下的一個(gè)優(yōu)選例。

在此，記述光電子檢測型，但是即使元件構(gòu)造的極性是逆極性也在本發(fā)明的范疇內(nèi)，這是毋庸置疑的。

在蓄積期間(st)(將通過接受攝像光所產(chǎn)生的光電荷蓄積到規(guī)定的電容的期間)中，向光電二極管(pd)201和浮動(dòng)擴(kuò)散電容(cfd)203的蓄積超過它們的電容而成為過飽和狀態(tài)從而流出的過飽和電荷經(jīng)由溢出用開關(guān)單元(s)205蓄積到橫向溢出蓄積電容(clofic)204中。

在電容值小的電容(cfd)203中進(jìn)行電荷電壓變換，從像素電路部輸出第一信號(hào)a1-1。接著在將浮動(dòng)擴(kuò)散電容(cfd)203的電容和橫向溢出蓄積電容(clofic)204的電容相加得到的電容值大的電容中進(jìn)行電荷電壓變換，從像素電路部203輸出第二信號(hào)a1-2。

在此，通過在電容值小的電容(cfd)203中進(jìn)行電荷電壓變換就完成的從像素電路部a1輸出的第一信號(hào)a1-1在攝像信號(hào)中使用。

如前所述那樣從過飽和電荷多的像素電路部a2輸出的第二信號(hào)a1-2在攝像信號(hào)中使用。

所述第一信號(hào)a1-1經(jīng)由第一列讀出電路102hg、第二列讀出電路102lg分別作為第1-1信號(hào)102s1、第1-2信號(hào)102s2而從列電路部102輸出。

在本發(fā)明的試制器件中，例如高增益放大器105hg的放大率設(shè)為16倍，低增益放大器105lg的放大率設(shè)為1倍。

其中，如果處于將高增益放大器105hg與低增益放大器105lg的放大率之差保持在固定以內(nèi)的范圍以使在將第1-1信號(hào)102s1和第1-2信號(hào)102s2合成時(shí)第1-1信號(hào)102s1的信號(hào)/噪聲比和第1-2信號(hào)102s2的信號(hào)/噪聲比均為固定值以上，則期望將高增益放大器105hg的信號(hào)放大率設(shè)得高以降低在列電路部102的下游的電路中產(chǎn)生的噪聲的影響。

所述第二信號(hào)a1-2是從第三列讀出電路102n作為第2信號(hào)102sn來輸出的信號(hào)。

來自列電路部102的信號(hào)輸出是利用沿水平方向設(shè)置的掃描電路(未圖示)依次選擇列而讀出的。

在此，也可以在各列讀出電路設(shè)置adc(a/d變換單元)，在器件芯片內(nèi)按列對各信號(hào)進(jìn)行模擬-數(shù)字變換，將數(shù)字信號(hào)讀出到器件芯片外。

根據(jù)以上，能夠?qū)㈧`敏度高的第1-1信號(hào)102s1、靈敏度第二高的第1-2信號(hào)102s2、以及高飽和的第2信號(hào)102n合成來獲得第1-1信號(hào)102s1的高靈敏度信號(hào)，并且在一次曝光期間內(nèi)獲得寬動(dòng)態(tài)范圍的攝像信號(hào)。

即，將“第1-1信號(hào)102s1”“第1-2信號(hào)102s2”“第2信號(hào)102n”合成而得到的信號(hào)是“攝像信號(hào)”，該“攝像信號(hào)”是在一次曝光時(shí)間內(nèi)以高靈敏度在寬動(dòng)態(tài)內(nèi)獲得的，也就是說，“攝像信號(hào)”是在一次曝光期間內(nèi)在從來自單光子程度的暗部像素的信號(hào)至來自高照度的像素的信號(hào)的寬范圍內(nèi)獲得的。用于概念性地說明這點(diǎn)的圖是圖7。

圖7是用于說明第1-1信號(hào)102s1、第1-2信號(hào)102s2、第2信號(hào)102n的光電變換特性的示意性的說明概念圖。

圖8是示出浮動(dòng)擴(kuò)散輸入換算的噪聲電子數(shù)量與誤讀出概率的關(guān)系的曲線。

在此，將能夠一個(gè)一個(gè)地讀出浮動(dòng)擴(kuò)散地輸入的光電荷的情況定義為正確讀出。

發(fā)現(xiàn)當(dāng)使輸入換算噪聲電子數(shù)量為0.26個(gè)以下時(shí)能夠使誤讀出概率小于5％，且能夠?qū)嶋H上沒有問題地以每個(gè)單光子的精確度來讀出信號(hào)。另外，還發(fā)現(xiàn)當(dāng)進(jìn)一步使輸入換算噪聲電子數(shù)量優(yōu)選地為0.20個(gè)以下時(shí)能夠使誤讀出概率小于1％。

以上這些是通過各種反復(fù)進(jìn)行器件設(shè)計(jì)/仿真/制造/器件驅(qū)動(dòng)/分析/研究來取得確認(rèn)的。

圖9是示出輸入換算噪聲電子數(shù)量與電荷電壓變換增益的關(guān)系的曲線。

以下，使用圖10、圖11來說明通過本發(fā)明所涉及的攝像裝置來拍攝并讀出基于該拍攝出的圖像的圖像信號(hào)的方法。

在此，以下所記載的本發(fā)明中的器件的像素信號(hào)輸出方法是基于包括源極跟隨型的開關(guān)(sf)208和列電流源108的源極跟隨電路的像素信號(hào)輸出方法。

在本發(fā)明中，不限于該像素信號(hào)輸出方法，也可以使用如下的浮動(dòng)電容負(fù)荷讀出方法：在將像素輸出線103復(fù)位之后設(shè)為浮動(dòng)狀態(tài)，利用像素輸出線103中寄生的電容負(fù)荷來驅(qū)動(dòng)源極跟隨型的開關(guān)(sf)從而進(jìn)行像素信號(hào)輸出。

圖10是讀出一個(gè)像素的信號(hào)的情況下的時(shí)序圖。

在圖10中，在傳送用開關(guān)單元(t)202接通斷開(脈沖st1)、接著接通斷開(脈沖st2)時(shí)，從最初的接通斷開的斷開時(shí)間點(diǎn)起至下一個(gè)接通斷開的接通時(shí)間點(diǎn)為止的期間是蓄積期間(st)。

t1～t5是向模擬存儲(chǔ)器的信號(hào)采樣結(jié)束的定時(shí)。

在相應(yīng)脈沖接通時(shí)開始向模擬存儲(chǔ)器的信號(hào)采樣。

在溢出用開關(guān)單元(s)205、像素選擇開關(guān)單元(x)207分別將接通狀態(tài)維持規(guī)定時(shí)間(t1、t2)的期間內(nèi)使復(fù)位用開關(guān)單元(r)206、傳送用開關(guān)單元(t)202依次接通，將接通狀態(tài)維持各自的規(guī)定時(shí)間(t3、t4)。

在溢出用開關(guān)單元(s)205、像素選擇開關(guān)單元(x)207斷開的定時(shí)，在斷開溢出用開關(guān)單元(s)205之后，斷開像素選擇開關(guān)單元(x)207。

在斷開溢出用開關(guān)單元(s)205之前使復(fù)位用開關(guān)單元(r)206、傳送用開關(guān)單元(t)202接通斷開(脈沖sr1、脈沖st1)。

傳送用開關(guān)單元(t)202的接通斷開的定時(shí)設(shè)為在復(fù)位用開關(guān)單元(r)206的接通斷開期間(“規(guī)定時(shí)間(t3)”)內(nèi)。

在依次斷開傳送用開關(guān)單元(t)202、復(fù)位用開關(guān)單元(r)206、溢出用開關(guān)單元(s)205之后，使開關(guān)單元(ns2)106n-1接通規(guī)定時(shí)間(t5)。在經(jīng)過該規(guī)定時(shí)間(t5)之后，斷開開關(guān)單元(ns2)106n-1。

該開關(guān)單元(ns2)106n-1斷開的定時(shí)在斷開溢出用開關(guān)單元(s)205之前。之后，斷開像素選擇開關(guān)單元(x)207。

當(dāng)再次接通像素選擇開關(guān)單元(x)207時(shí)，首先使開關(guān)單元(sw/ampen)104hg、開關(guān)單元(sw/ampen)104lg接通。

接著，開關(guān)單元(ns1h)106hg-1和開關(guān)單元(ns1)106lg-1同時(shí)接通斷開(脈沖shg1、脈沖slg1)。

接著，傳送用開關(guān)單元(t)202接通斷開(脈沖st2)，之后開關(guān)單元(ss1h)106hg-3和開關(guān)單元(ss1)106lg-3同時(shí)接通。

在開關(guān)單元(ss1h)106hg-3和開關(guān)單元(ss1)106lg-3從該接通狀態(tài)同時(shí)斷開之后的定時(shí)，開關(guān)單元(sw/ampen)104hg、開關(guān)單元(sw/ampen)104lg斷開(脈沖sam1、脈沖sam2)。

在該開關(guān)單元(sw/ampen)104hg、開關(guān)單元(sw/ampen)104lg斷開之后，溢出用開關(guān)單元(s)205接通(脈沖ss2)，接著開關(guān)單元(ss2)106n-3接通斷開(脈沖sss2)。

接著，復(fù)位用開關(guān)單元(r)206、傳送用開關(guān)單元(t)202依次變成接通。

在該溢出用開關(guān)單元(s)205處于接通狀態(tài)的期間(脈沖ss2的寬度t1)內(nèi)，傳送用開關(guān)單元(t)202、復(fù)位用開關(guān)單元(r)206依次變成斷開(脈沖st3、脈沖sr2)。

接著，開關(guān)單元(ns2)106n-1接通斷開(脈沖sns22)。在該開關(guān)單元(ns2)106n-1斷開(脈沖sns22)之后，溢出開關(guān)單元(s)205斷開(脈沖ss2)。

在此，在蓄積期間(st)內(nèi)pd201中產(chǎn)生超過pd201的飽和電荷量的光電荷量的情況下，光電荷從pd201超過傳送用開關(guān)單元(t)202的勢壘而向電容fd203溢出。并且，在超過電容fd203的飽和電荷量的光電荷量向電容fd203溢出的情況下，光電荷從電容(cfd)203超過開關(guān)單元(s)205的勢壘而向蓄積電容(clofic)204溢出。

在開關(guān)單元(x)207接通的期間內(nèi)(相當(dāng)于脈沖sx1、脈沖sx2的脈寬t2)，該像素與列輸出線103耦合，依次輸出以下的信號(hào)。

在開關(guān)單元(sw/ampen)104hg、開關(guān)單元(sw/ampen)104lg接通時(shí)，增益放大器105hg和增益放大器105lg變成有效。

在傳送用開關(guān)單元(t)202接通之前且在蓄積期間(st)內(nèi)，使開關(guān)單元(sw/ampen)104hg和開關(guān)單元(sw/ampen)104lg接通。

之后，使開關(guān)單元(ns1h)106hg-1和開關(guān)單元(ns1)106lg-1接通斷開(脈沖shg1、脈沖slg1)來分別讀出第1-1bg信號(hào)、第1-2bg信號(hào)，將各自的信號(hào)保持于相應(yīng)的電容(n1h)106hg-2和電容(n1)106lg-2。

在此，在第1-1信號(hào)、第1-2信號(hào)中包含電容(cfd)203的復(fù)位噪聲、開關(guān)單元(sf)208的閾值偏差以及相當(dāng)于增益放大器105hg、增益105lg的偏移電壓信號(hào)(噪聲信號(hào))。

接著，使傳送用開關(guān)單元(t)202接通斷開(脈沖st2)，來使由于受光而在pd201內(nèi)產(chǎn)生的電荷(也有時(shí)稱為“光電荷”)向浮動(dòng)擴(kuò)散電容(cfd)203完全傳送。

此時(shí)，在光電荷的電荷量大于電容(cfd)203的飽和電荷量的情況下，超過開關(guān)單元(s)205的勢壘而向蓄積電容(clofic)204溢出過飽和量的光電荷。與電容(cfd)203的電容值相應(yīng)地對傳送到電容(cfd)203的電荷量的光電荷進(jìn)行電荷電壓變換。

在傳送用開關(guān)單元(t)202斷開(脈沖st2的斷開)之后，使開關(guān)單元(ss1h)106hg-3和開關(guān)單元(ss1)106lg-3接通斷開(脈沖shg3、脈沖slg3)，分別讀出第1-1光信號(hào)、第1-2光信號(hào)，分別保持于相應(yīng)的電容(s1h)106hg-4、電容(s1)106lg-4。該信號(hào)讀出結(jié)束定時(shí)t3是開關(guān)單元(ss1h)106hg-3和開關(guān)單元(ss1)106lg-3斷開時(shí)。

在此，第1-1光信號(hào)、第1-2光信號(hào)中除了分別加上第1-1bg信號(hào)、第1-2bg信號(hào)之外，還加上與被傳送到電容(cfd)203的光電荷的電荷量相應(yīng)地產(chǎn)生的信號(hào)，在后級(jí)的電路中進(jìn)行相關(guān)雙采樣處理、即從第1-1光信號(hào)減去第1-1bg信號(hào)且從第1-2光信號(hào)減去第1-2bg信號(hào)，由此分別只獲得與光電荷的電荷量相應(yīng)地產(chǎn)生的信號(hào)。當(dāng)然，增益放大器105hg、105lg也可以使用具有相關(guān)雙采樣功能的增益放大器。

在將第1-1光信號(hào)向電容(s1h)106hg-4讀出、將第1-2光信號(hào)向電容(s1)106lg-4讀出之后，分別斷開開關(guān)單元(sw/ampen)104hg、開關(guān)單元(sw/ampen)104lg，將增益放大器105hg和105lg設(shè)為非有效。

之后，使開關(guān)單元(s)205接通來使電容(cfd)203和蓄積電容(clofic)204的電勢耦合。

此時(shí)，當(dāng)在蓄積期間(st)內(nèi)或者在蓄積期間(st)內(nèi)和傳送期間(tt)內(nèi)有從電容(cfd)203溢出而蓄積到蓄積電容(clofic)204的電荷的情況下，蓄積在蓄積電容(clofic)204的電荷量的電荷和傳送到電容(cfd)203蓄積的電荷量的電荷經(jīng)由開關(guān)單元(s)205而被混合，通過蓄積電容(clofic)204和電容(cfd)203的合計(jì)的電容來進(jìn)行電荷電壓變換。

在沒有從電容(cfd)203溢出而在蓄積電容(clofic)204中沒有蓄積電荷的情況下，被傳送到電容(cfd)203的電荷量的電荷通過蓄積電容(clofic)204和電容(cfd)203的合計(jì)的電容來進(jìn)行電荷電壓變換。

在此，也可以在開關(guān)單元(s)205接通的狀態(tài)下進(jìn)行使傳送用開關(guān)單元(t)202接通斷開的動(dòng)作，以從傳送用開關(guān)單元(t)202由于以脈沖st2進(jìn)行接通斷開的動(dòng)作而被斷開的時(shí)間點(diǎn)起使蓄積在光電二極管(pd)201中的光電荷傳送到電容(cfd)203和蓄積電容(clofic)204。

之后，在開關(guān)單元(s)205為接通的期間(t1)內(nèi)，通過使開關(guān)單元(ss2)106n-3接通斷開(脈沖sss2)來將第2光信號(hào)讀出到電容(s2)106n-4并進(jìn)行保持。此時(shí)的讀出結(jié)束定時(shí)是t4。

接著，使開關(guān)單元(r)206接通以開始蓄積電容(clofic)204和電容(cfd)203的復(fù)位。

之后，使傳送用開關(guān)單元(t)205接通以開始pd201的復(fù)位。

接著，使開關(guān)單元(r)206斷開以完成蓄積電容(clofic)204和電容(cfd)203的復(fù)位。

此時(shí)，在蓄積電容(clofic)204和電容(cfd)203中分別取入復(fù)位噪聲，但是能夠如上所述那樣消除來獲得只與受光量相應(yīng)的信號(hào)。

之后，通過使開關(guān)單元(ns2)106n-1接通斷開(脈沖sns22)來將第2bg信號(hào)讀出到電容(n2)106n-2并進(jìn)行保持。

之后，使開關(guān)單元(s)205斷開來使蓄積電容(clofic)204和電容(cfd)203的電勢非耦合。

接著，使開關(guān)單元(x)207斷開，將像素從輸出線切離，移到其它行的像素的讀出期間。

圖11是用于說明讀出一個(gè)像素的信號(hào)的情況下的過程的流程圖。

當(dāng)開始拍攝時(shí)(步驟801)，判斷是否是信號(hào)輸出的準(zhǔn)備前(步驟802)。如果是信號(hào)輸出的準(zhǔn)備前，則轉(zhuǎn)移到第1-1信號(hào)102s1、第1-2信號(hào)102s2、第2信號(hào)102n的光電變換特性的獲取步驟803。當(dāng)各信號(hào)的光電變換特性的獲取完成時(shí)，轉(zhuǎn)移到步驟804。如果在步驟80中不是信號(hào)輸出的準(zhǔn)備前，則轉(zhuǎn)移到步驟804。在步驟804中，判斷像素信號(hào)的獲取是否開始。當(dāng)像素信號(hào)的獲取開始時(shí)，在步驟805中蓄積所獲取的像素信號(hào)。在像素信號(hào)的獲取開始為否的情況下，再次回到步驟804來判斷像素信號(hào)的獲取是否開始。在步驟806中輸出步驟804中蓄積的各信號(hào)(第1-1信號(hào)102s1、第1-2信號(hào)102s2、第2信號(hào)102n)以向下級(jí)電路傳送。

接著，從第1-1信號(hào)102s1、第1-2信號(hào)102s2、第2信號(hào)102n的輸出的組合中導(dǎo)出表示攝像面的照度的信號(hào)(步驟807)。之后，輸出所導(dǎo)出的信號(hào)以傳送到規(guī)定的電路(步驟808)，完成一系列的讀取動(dòng)作(步驟809)。

在本發(fā)明所涉及的試制器件a中，通過在列電路部102中使用高增益放大器能夠使浮動(dòng)擴(kuò)散輸入換算的噪聲電壓為60μv。

當(dāng)將電荷電壓變換增益設(shè)為230μv/e-時(shí)能夠使輸入換算噪聲電子數(shù)量為0.26個(gè)，能夠?qū)嶋H上沒有問題地以每個(gè)單光子的精確度讀出信號(hào)。

另外，當(dāng)將電荷電壓變換增益設(shè)為300μv/e-時(shí)能夠使輸入換算噪聲電子數(shù)量為0.20個(gè)。

在此，電荷電壓變換增益與浮動(dòng)擴(kuò)散電容的關(guān)系由以下的式來提供。

cg=q/cfd……(1)

此外，“cg”表示電荷電壓變換增益，“q”表示元電荷，“cfd”表示浮動(dòng)擴(kuò)散電容。

在上述的試制器件a的試制中，如目前為止所說明那樣，使用不形成被稱為通常ldd的、在柵極電極的側(cè)壁形成前注入n型的雜質(zhì)來形成的n型區(qū)域(ldd)的制作流程以在物理上將柵極電極和n型擴(kuò)散層的交疊縮小。

另外，在側(cè)壁形成后變更以10¹⁵cm^-2等級(jí)的高劑量打進(jìn)n型雜質(zhì)的離子注入的工序來將n型雜質(zhì)的劑量低劑量化為6×10¹⁴cm^-2，降低了規(guī)定的n型擴(kuò)散層(n型區(qū)域501-1、501-2、501-3)的濃度。

由此，柵極交疊電容被進(jìn)一步降低，另外還能夠降低pn結(jié)電容。即，在試制器件a中，能夠使浮動(dòng)擴(kuò)散電容為0.5ff，電荷電壓變換增益為320μv/e-，輸入換算噪聲電子數(shù)量為0.19個(gè)，能夠以單光子的精確度讀出信號(hào)。另外，通過將第1-1信號(hào)、第1-2信號(hào)、第2信號(hào)合成，能夠在一次曝光期間內(nèi)在1個(gè)電子～74000個(gè)電子之間線性地獲得攝像信號(hào)。

接著，通過圖12、圖13示出將本發(fā)明應(yīng)用到攝像裝置的情況下的優(yōu)選實(shí)施方式的一例。

圖12是示出將發(fā)明所涉及的cmos圖像傳感器應(yīng)用到攝像裝置的情況下的傳感器部的優(yōu)選實(shí)施方式的一例，是示出第一列的n個(gè)像素電路和一列讀出電路的電路圖。

在圖12中，示出第一列的列像素電路部1200-1和第一列的列電路部102-1。

在列像素電路部1200-1中，n個(gè)像素(電路)部(101-1～101-n)如圖所示地排列，像素(電路)部(101-1～101-n)的各個(gè)像素(電路)部按照列的順序連接于第一列像素列信號(hào)線103-1。

在圖12中，只記載了一列列像素電路部，但是實(shí)際上排列有m列(1200-1～1200-m)(1200-2～1200-m未圖示)。

與圖1的情況同樣地，電流源108-1連接于像素列信號(hào)線103-1的下游。

列電路部102-1與圖1的情況同樣地包括具備高增益放大器的第一列讀出電路102hg-1、具備低增益放大器的第二列讀出電路102lg-1、第三列讀出電路102n。

另外，在列讀出電路(102hg-1、102lg-1、102n)的各個(gè)列讀出電路中與圖1的情況同樣地設(shè)置有模擬存儲(chǔ)器電路部。

圖12的情況下的信號(hào)的讀出方法除了重復(fù)進(jìn)行n行讀出以外，其他與前述的方法相同。

圖13是示意性地示出圖12所示的攝像裝置的例子的傳感器部整體的整體框圖。

傳感器部1300具備由“nxm”個(gè)具有圖1所示的像素電路部(相當(dāng)于一個(gè)像素)101的像素二維排列而得到的像素陣列1301、垂直(行)移位寄存器部1302、以及水平(列)移位寄存器部1303。

沿著像素陣列1301的行方向，分別設(shè)置有配設(shè)了m個(gè)電流源108的電流源列部1304、配設(shè)了m個(gè)像素輸出線復(fù)位用開關(guān)單元的復(fù)位開關(guān)列部1305、配設(shè)了m個(gè)模擬存儲(chǔ)器電路部106hg的第1-1信號(hào)用模擬存儲(chǔ)器部1307、配設(shè)了m個(gè)模擬存儲(chǔ)器電路部106lg的第1-2信號(hào)用模擬存儲(chǔ)器部1309、配設(shè)了m個(gè)模擬存儲(chǔ)器電路部106n的第2信號(hào)用模擬存儲(chǔ)器部1309。

在列復(fù)位開關(guān)部1305與第1-1信號(hào)用模擬存儲(chǔ)器部1307之間設(shè)置有16倍放大器部1306，另外，在第1-1信號(hào)用模擬存儲(chǔ)器部1307與第2信號(hào)用模擬存儲(chǔ)器部1309之間設(shè)置有1倍放大器列部1308。

在此，16倍放大器列部1306意味著采用放大率為16倍的放大器來作為高增益放大器，1倍放大器列部1308意味著采用放大率為1倍的放大器來作為低增益放大器。

最末級(jí)緩沖器1311是用于將由水平移位寄存器依次選擇的列中的模擬存儲(chǔ)器的保持信號(hào)以低輸出阻抗輸出到芯片外部的緩沖器。

接著，說明本發(fā)明的光傳感器的最優(yōu)設(shè)計(jì)的一例。

圖14至圖16是示出像素選擇開關(guān)單元(x)207和源極跟隨開關(guān)單元(sf)208的示意性的布局圖案的圖。

(1)作為浮動(dòng)擴(kuò)散電容的構(gòu)成因子的、源極跟隨器柵極的漏極側(cè)的柵極交疊電容與源極跟隨器柵極的漏極側(cè)的寬度(wsf_d)成比例，因此期望減小源極跟隨器柵極的寬度。

圖14是以將源極跟隨器柵極的寬度最小化來降低交疊電容為優(yōu)先而得到的布局圖案的優(yōu)選的一例。

期望以最小加工尺寸來設(shè)計(jì)wsf_d，在本發(fā)明的優(yōu)選具體例中設(shè)為0.34μm。

(2)期望增加源極跟隨器柵極的柵極寬度以增加源極跟隨電路的增益并降低包括1/f噪聲和隨機(jī)電報(bào)(randomtelegraph)噪聲的低頻噪聲。

圖15是以將源極跟隨器柵極的寬度增大來使源極跟隨電路的增益增加和低頻噪聲降低為優(yōu)先而得到的布局圖案的優(yōu)選一例。

在本發(fā)明的優(yōu)選具體例中，wsf_s與wsf_d都設(shè)為0.60μm。

(3)圖16中示出在覆蓋柵極多晶硅和活性si的溝道區(qū)域中非對稱地配置活性si的例子(將非對稱形狀活性si應(yīng)用到源極跟隨器柵極的優(yōu)點(diǎn))。

在將活性si寬度從wsf_d向wsf_s擴(kuò)寬來形成非對稱形狀時(shí)，期望以向柵極寬度方向直行的電流流過的方向?yàn)榛€以緩慢的角度來布局使得通過緩慢地拓寬電流路徑來使載流子的散亂變少。

在本發(fā)明的優(yōu)選具體例中，以電流流過的方向?yàn)榛€以±45°的斜率來布局。

另外，柵極多晶硅與活性si由于光刻法的對準(zhǔn)偏差而相對于設(shè)計(jì)值發(fā)生偏差，需要保持余量以使即使發(fā)生對準(zhǔn)偏差wsf_d和wsf_s的值各自也不會(huì)變動(dòng)。因此，

wsf_s的可設(shè)計(jì)的范圍由以下的式(2)來提供。

wsf_d≤wsf_s≤wsf_d+2·(lsf-2·lm)

……式(2)

這里，lm是對準(zhǔn)偏差余量的最小值。

在圖16中，lm是通過lm1、lm2表示。

在本發(fā)明的優(yōu)選具體例中，lm(lm1，lm2)＝0.10μm。

期望以最小加工尺寸來設(shè)計(jì)wsf_d。

在本發(fā)明的優(yōu)選具體例中，設(shè)為0.34μm。另外，lsf設(shè)為0.55μm。由此，此時(shí)wsf_s的可設(shè)計(jì)的最大值是1.04μm。

在本發(fā)明的優(yōu)選具體例中，wsf_s設(shè)為0.60μm。

在本發(fā)明中，通過滿足上述“(1)～(3)”的條件地進(jìn)行布局設(shè)計(jì)，能夠?qū)崿F(xiàn)最優(yōu)化。

在最優(yōu)例中，能夠非對稱地配置活性si，使漏極側(cè)的柵極寬度(wsf_d)最小化來降低柵極交疊電容，并且加大源極側(cè)的柵極寬度(wsf_s)來兼顧源極跟隨電路的增益增加和低頻噪聲降低。

附圖標(biāo)記說明

100：像素電路和一列讀出電路；101：像素電路部；101-1～101-n：像素部；102、102-1：列電路部；102hg、102hg-1：第一列讀出電路；102lg，102lg-1：第二列讀出電路；102n、102n-1：第三列讀出電路；102s1：第1-1信號(hào)；102s2：第1-2信號(hào)；102s3：第2信號(hào)；103、103-1：像素列輸出信號(hào)線；104hg：開關(guān)單元(sw/ampen)；104lg：開關(guān)單元(sw/ampen)；105hg：高增益放大器；105lg：低增益放大器；106hg：模擬存儲(chǔ)器電路部；106lg：模擬存儲(chǔ)器電路部；106n：模擬存儲(chǔ)器電路部；106hg-1：開關(guān)單元(ns1h)；106lg-1：開關(guān)單元(ns1)；106n-1：開關(guān)單元(ns2)；106hg-2：電容(n1h)；106lg-2：電容(n1)；106n-2：電容(n2)；106hg-3：開關(guān)單元(ss1h)；106lg-3：開關(guān)單元(ss1)；106n-3：開關(guān)單元(ss2)；106hg-4：電容(s1h)；106lg-4：電容(s1)；106n-4：電容(s2)；107hg：第1-1信號(hào)用信號(hào)線；107lg：第1-2信號(hào)用信號(hào)線；107n1：從像素列輸出信號(hào)線分支出的第2信號(hào)用信號(hào)線；108、108-1：電流源；201：光電二極管(pd)；202：傳送用開關(guān)單元(t)；202-1：傳送用開關(guān)單元(t)的電極；203：浮動(dòng)擴(kuò)散電容(cfd)；204：橫向溢出蓄積電容(clofic)；205：溢出用開關(guān)單元(s)；205-1：溢出用開關(guān)單元(s)的電極；206：復(fù)位用開關(guān)單元(r)；206-1：復(fù)位用開關(guān)單元(r)的電極；207：像素選擇開關(guān)單元(x)；207-1：像素選擇開關(guān)單元(x)的電極；208：源極跟隨型的開關(guān)單元(sf)；208-1：源極跟隨型的開關(guān)單元(sf)的電極；300：p^-型外延基板；301a1、301a2、301b1、301b2：mos晶體管；302：擴(kuò)散層(n⁺型區(qū)域)；303a、303b：柵極電極；304a、304b1、304b2：側(cè)壁；305：ldd；306：絕緣膜層；400：p^-型外延基板；401a1、401a2：mos晶體管；402a：擴(kuò)散層(n⁺型區(qū)域)；403a、403b：柵極電極；404a、404b1、403b2：側(cè)壁；500：光輸入傳感器像素部；500-1：n^-型硅(n-si)襯底；500-2：p型硅層；501-2～501-3：雜質(zhì)量減少化n型區(qū)域；502-1～502-5：n⁺型區(qū)域；503-1～503-6：ldd；504：fd擴(kuò)散層部；505：像素sf部；506-1～506-4：元件分離區(qū)域；507-1～507-3：p型嵌入?yún)^(qū)域；508：n^-型區(qū)域；509：p+型區(qū)域；510：sti周邊p+型區(qū)域；601-1～601-3：ldd形成用光致抗蝕劑；602-1～602-11：側(cè)壁；603-1～603-2：s/d擴(kuò)散層形成用光致抗蝕劑；604-1～604-3：s/d高濃度擴(kuò)散層形成用光致抗蝕劑；605-1～605-2：布線層間絕緣體層；606-1～606-3：接觸電極；607-1～607-2：金屬布線；801～809：信號(hào)讀出步驟；1200-1：第一列的列電路部；1300：傳感器部；1301：像素陣列；1302：垂直移位寄存器；1303：水平移位寄存器；1304：電流源列部；1305：像素輸出線復(fù)位開關(guān)列部；1306：16倍放大器部；1307：第1-1信號(hào)用模擬存儲(chǔ)器部；1308：1倍放大器列部；1309：第1-2信號(hào)用模擬存儲(chǔ)器部；1310：第2信號(hào)用模擬存儲(chǔ)器部；1311：最末級(jí)緩沖器。