(57)【要約】【課題】固体撮像装置の各画素における光電変換部に蓄積された信号電荷を短時間で読み出す。【解決手段】複数の単位画素を２次元アレイ状に備える固体撮像装置であって、各単位画素は、光電変換を行うフォトダイオードと、前記フォトダイオードに蓄積された信号電荷を読出す読出しゲートと、前記読出しゲートによって読み出された信号電荷を検出する検出部等を備え、前記フォトダイオードは、第１導電型の半導体基板と、前記半導体基板の内部に形成された第２導電型の第１不純物拡散領域とにより形成され、前記検出部は、前記第１不純物拡散領域と基板面に平行方向に離間して前記半導体基板の表面領域に形成された第２導電型の第２不純物拡散領域として形成され、前記読出しゲートは、前記第１不純物拡散領域と前記第２不純物拡散領域との間における前記半導体基板上に絶縁膜を介して形成され、前記第１不純物拡散領域側に、平面的に９０度以下の角度部分を有する。【選択図】  図１
2004281443.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の単位画素を２次元アレイ状に備える固体撮像装置であって、
各単位画素は、光電変換を行うフォトダイオードと、前記フォトダイオードに蓄積された信号電荷を読出す読出しゲートと、前記読出しゲートによって読み出された信号電荷を検出する検出部と、前記検出部によって検出された信号電荷に対応した信号を出力する増幅トランジスタと、前記増幅トランジスタによって出力された出力信号を信号線に取り出す選択トランジスタとを備え、
前記フォトダイオードは、第１導電型の半導体基板と、前記半導体基板の内部に形成された第２導電型の第１不純物拡散領域とにより形成され、
前記検出部は、前記第１不純物拡散領域と基板面に平行方向に離間して前記半導体基板の表面領域に形成された第２導電型の第２不純物拡散領域として形成され、
前記読出しゲートは、前記第１不純物拡散領域と前記第２不純物拡散領域との間における前記半導体基板上に絶縁膜を介して形成され、前記第１不純物拡散領域側に、平面的に９０度以下の角度部分を有するものであることを特徴とする固体撮像装置。
【請求項２】
前記読出しゲートは、前記９０度以下の角度部分を複数有することを特徴とする請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項３】
前記読出しゲートには前記第１不純物拡散領域側に突起部が形成され、前記突起部に、前記９０度以下の角度部分が複数形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の固体撮像装置。
【請求項４】
複数の単位画素を２次元アレイ状に備える固体撮像装置であって、
各単位画素は、光電変換を行うフォトダイオードと、前記フォトダイオードに蓄積された信号電荷を読出す読出しゲートと、前記読出しゲートによって読み出された信号電荷を検出する検出部と、前記検出部によって検出された信号電荷に対応した信号を出力する増幅トランジスタと、前記増幅トランジスタによって出力された出力信号を信号線に取り出す選択トランジスタとを備え、
前記フォトダイオードは、第１導電型の半導体基板と、前記半導体基板の内部に形成された第２導電型の第１不純物拡散領域とにより形成され、
前記検出部は、前記第１不純物拡散領域と基板面に平行方向に離間して前記半導体基板の表面領域に形成された第２導電型の第２不純物拡散領域として形成され、
前記読出しゲートは、前記第１不純物拡散領域と前記第２不純物拡散領域との間における前記半導体基板上に絶縁膜を介して形成され、前記読出しゲートのオン時に、前記第１不純物拡散領域と前記第２不純物拡散領域との間に形成されるチャネル領域内に、前記信号電荷を加速する電界集中部を形成するゲート部分を備えることを特徴とする固体撮像装置。
【請求項５】
複数の単位画素を２次元アレイ状に備える固体撮像装置であって、
各単位画素は、光電変換を行うフォトダイオードと、前記フォトダイオードに蓄積された信号電荷を読出す読出しゲートと、前記読出しゲートによって読み出された信号電荷を検出する検出部と、前記検出部によって検出された信号電荷に対応した信号を出力する増幅トランジスタと、前記増幅トランジスタによって出力された出力信号を信号線に取り出す選択トランジスタとを備え、
前記フォトダイオードは、第１導電型の半導体基板と、前記半導体基板の内部に形成された第２導電型の第１不純物拡散領域とにより形成され、
前記検出部は、前記第１不純物拡散領域と基板面に平行方向に離間して前記半導体基板の表面領域に形成された第２導電型の第２不純物拡散領域として形成され、
前記読出しゲートは、前記第１不純物拡散領域と前記第２不純物拡散領域との間における前記半導体基板上に絶縁膜を介して形成され、平面的に前記第２不純物拡散領域側に９０度以下の角度で屈曲されたことを特徴とする固体撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、固体撮像装置の単位画素構造に関し、特に、単位画素構造における、フォトダイオード及びその周辺の構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
固体撮像装置は、入射した光画像情報を電気画像情報に変換するフォトダイオード（光電変換部）を含む画素を、２次元アレイ状に配設している。
【０００３】
各画素におけるフォトダイオード及びその周辺の構造について簡単に説明すると以下の通りである。
【０００４】
各画素は、上述の通り、光電変換により入射光を信号電荷に変換し、この信号電荷を一定期間蓄積するフォトダイオードを有している。このフォトダイオードは、例えばｐ型半導体基板と、ｐ型半導体基板内に埋め込み形成されたｎ型不純物拡散領域との間で形成されたｐｎ接合によりなる。また、各画素は、このフォトダイオードに生成及び蓄積された信号電荷を読み出すための読出しゲートと、読出しゲートにより読み出された信号電荷を検出する信号検出部（ｎ型不純物拡散領域）とを有している。
【０００５】
以上の構造において、フォトダイオードに蓄積された信号電荷を信号検出部に読み出すときの動作について説明すると以下の通りである。
【０００６】
即ち、上述した読出しトランジスタのゲート電極（読み出しゲート）に、例えば正電位を印加すると、読み出しゲートの下方に電子が誘起される（ポテンシャルが高くなる）。この誘起された電子により、フォトダイオードと信号検出部との間にはｎ型のチャネル領域が形成される。フォトダイオードに蓄積された信号電荷は、このｎ型のチャネル領域を移動して、信号検出部へと読み出される。
【０００７】
【特許文献１】
特開平１０−０９３０７０号公報
【特許文献２】
特開平１１−２８４１６６号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、近年、携帯電話やデジタルカメラ等の各種機器における表示部は、より高精細な画像表示が要求されており、このような高精細な画像表示を行うためには、各機器はより多くの画素を搭載する必要がある。
【０００９】
しかし、画素数が増加すると、同じ撮像間隔を維持する場合（例えば毎秒３０フレーム）、各画素におけるフォトダイオードからの信号電荷の読み出し時間はより短いものに制限される。つまり、同じ撮像間隔を維持する場合、１フレーム時間内に読み出す画素数が増加すれば、１画素当たりの読み出し時間はそれだけ短くなる。例えば、画素数３００万の場合、１フレーム時間に３００万の画素から信号電荷を読み出せば良いが、画素数が５００万の場合、同じ１フレーム時間内で、画素数３００万より２００万多い５００万の画素から信号電荷を読み出す必要がある。
【００１０】
しかしながら、上述した固体撮像装置の画素構造では、画素数の増加に伴って、所定の読出し時間内に各画素内の蓄積信号電荷を読み出すことが困難になり、この結果、残存電荷により、例えば残像が発生するという問題が生じた。
【００１１】
この問題に対して、例えば、上述した読出しゲートに印加する電圧を高くすることも考えられるが、これでは低消費電力化の傾向に反する。
【００１２】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、各画素における光電変換部に蓄積された信号電荷を、ゲート電圧を高くすることなく、短時間で読み出せるようにした固体撮像装置を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の固体撮像装置は、複数の単位画素を２次元アレイ状に備える固体撮像装置であって、各単位画素は、光電変換を行うフォトダイオードと、前記フォトダイオードに蓄積された信号電荷を読出す読出しゲートと、前記読出しゲートによって読み出された信号電荷を検出する検出部と、前記検出部によって検出された信号電荷に対応した信号を出力する増幅トランジスタと、前記増幅トランジスタによって出力された出力信号を信号線に取り出す選択トランジスタとを備え、  前記フォトダイオードは、第１導電型の半導体基板と、前記半導体基板の内部に形成された第２導電型の第１不純物拡散領域とにより形成され、前記検出部は、前記第１不純物拡散領域と基板面に平行方向に離間して前記半導体基板の表面領域に形成された第２導電型の第２不純物拡散領域として形成され、前記読出しゲートは、前記第１不純物拡散領域と前記第２不純物拡散領域との間における前記半導体基板上に絶縁膜を介して形成され、前記第１不純物拡散領域側に、平面的に９０度以下の角度部分を有するものとして構成される。
【００１４】
前記読出しゲートは、前記９０度以下の角度部分を複数有することが望ましい。
【００１５】
また、前記読出しゲートには前記第１不純物拡散領域側に突起部が形成され、前記突起部に、前記９０度以下の角度部分が複数形成されていてもよい。
【００１６】
本発明の第２の固体撮像装置は、複数の単位画素を２次元アレイ状に備える固体撮像装置であって、各単位画素は、光電変換を行うフォトダイオードと、前記フォトダイオードに蓄積された信号電荷を読出す読出しゲートと、前記読出しゲートによって読み出された信号電荷を検出する検出部と、前記検出部によって検出された信号電荷に対応した信号を出力する増幅トランジスタと、前記増幅トランジスタによって出力された出力信号を信号線に取り出す選択トランジスタとを備え、前記フォトダイオードは、第１導電型の半導体基板と、前記半導体基板の内部に形成された第２導電型の第１不純物拡散領域とにより形成され、前記検出部は、前記第１不純物拡散領域と基板面に平行方向に離間して前記半導体基板の表面領域に形成された第２導電型の第２不純物拡散領域として形成され、前記読出しゲートは、前記第１不純物拡散領域と前記第２不純物拡散領域との間における前記半導体基板上に絶縁膜を介して形成され、前記読出しゲートのオン時に、前記第１不純物拡散領域と前記第２不純物拡散領域との間に形成されるチャネル領域内に、前記信号電荷を加速する電界集中部を形成するゲート部分を備えるものとして構成される。
【００１７】
本発明の第３の固体撮像装置は、複数の単位画素を２次元アレイ状に備える固体撮像装置であって、各単位画素は、光電変換を行うフォトダイオードと、前記フォトダイオードに蓄積された信号電荷を読出す読出しゲートと、前記読出しゲートによって読み出された信号電荷を検出する検出部と、前記検出部によって検出された信号電荷に対応した信号を出力する増幅トランジスタと、前記増幅トランジスタによって出力された出力信号を信号線に取り出す選択トランジスタとを備え、前記フォトダイオードは、第１導電型の半導体基板と、前記半導体基板の内部に形成された第２導電型の第１不純物拡散領域とにより形成され、前記検出部は、前記第１不純物拡散領域と基板面に平行方向に離間して前記半導体基板の表面領域に形成された第２導電型の第２不純物拡散領域として形成され、前記読出しゲートは、前記第１不純物拡散領域と前記第２不純物拡散領域との間における前記半導体基板上に絶縁膜を介して形成され、平面的に前記第２不純物拡散領域側に９０度以下の角度で屈曲されたものとして構成される。
【００１８】
【発明の実施の形態】
（第１の実施の形態）
図３は、本発明の実施の形態としての増幅型固体撮像装置を構成する単位画素１の等価回路図を示す。この単位画素１は、２次元アレイ状に配列されており、ここではそのうちの１つに着目している。
【００１９】
この単位画素１は、フォトダイオード３に蓄積された信号電荷を検出部４へと読み出す際に、この信号電荷を、読み出し通路（チャネル領域）内に形成した、電界集中による強い電界によって加速し、これにより信号電荷を短時間で検出部４に取り出そうとするものである。以下、この単位画素１について詳しく述べる。
【００２０】
まず、この単位画素１の構成について説明する。
【００２１】
図３に示すように、各単位画素１は、外部からの入射光を光電変換して信号電荷として蓄積するフォトダイオード３を備える。このフォトダイード３のアノード側は接地されている。一方、フォトダイオード３のカソード側には、フォトダイオード３に蓄積された電荷を読み出す読出しトランジスタ５の一端側が接続されている。読出しトランジスタ５の他端側は、フォトダイオード８から読み出された電荷を検出するためのｎ＋領域である検出部４が接続されている。
【００２２】
この検出部４は、検出部４によって検出された信号電荷を増幅して画素信号として出力する増幅トランジスタ６のゲート電極に接続されている。また、この検出部４は、単位画素１内の不要電荷を排出するリセットトランジスタ９の一端側に接続されている。このリセットランジスタ９の他端側及び上述の増幅トランジスタ６の一端側は、所定の基準電位ＶＤＤに共通に接続されている。
【００２３】
一方、上述の増幅トランジスタの他端側は、画素信号が読み出される単位画素１を選択する選択トランジスタ８の一端側に接続されている。この選択トランジスタ８の他端側には、上述の画素信号を外部に取り出すための信号線１３が接続されている。
【００２４】
同一行の各読出しトランジスタ５のゲート電極には読出し線１０が共通に接続されている。また、同一行の各選択トランジスタ８のゲート電極には選択線１１が共通に接続されている。また、同一行の各リセットトランジスタ９のゲート電極にはリセット線１２が共通に接続されている。
【００２５】
以上の構成を有する単位画素１において、フォトダイオード３、読出しトランジスタ５、検出部４（以下これらを要部２と称する）の構成ついてさらに詳しく説明する。
【００２６】
図２は、要部２の具体的構造を示す断面図である。
【００２７】
図２に示すように、ｐ型半導体基板２１内にｎ型不純物拡散領域２２が形成されている。このｎ型不純物拡散領域２２とｐ型半導体基板２１との間で形成されるｐｎ接合によりフォトダイオード３が形成される。このフォトダイオード３において光電変換により生成されたキャリア（電子）は信号電荷としてｎ型不純物拡散領域２２内に蓄積される。
【００２８】
このｎ型不純物拡散領域２２に蓄積された信号電荷を読み出すための読出しゲート（ゲート電極）２４が、ｐ型半導体基板２１上に絶縁膜２５を介して形成されている。ゲート電極２４は、例えばドープされたポリシリコンにより、また、ゲート絶縁膜２５は、例えば酸化物により形成される。
【００２９】
このゲート電極２４により読み出された信号電荷を検出するｎ型不純物拡散領域（検出部）４が、ｎ型不純物拡散領域２２と基板面に平行方向に離間してｐ型半導体基板２１の表面領域に形成されている。つまり、この検出部４をドレイン領域、ｎ型不純物拡散領域２２をソース領域とする読出しトランジスタ５がｐ型半導体基板２１に形成されている。
【００３０】
この読出しトランジスタ５との間でｎ型不純物拡散領域２２を挟む側においては、ｐ型半導体基板２１の表面領域に、例えば酸化物による素子分離領域２６が形成されている。
【００３１】
この素子分離領域２６とｐ型半導体基板２１との界面、及びｎ型不純物拡散領域２２の上方におけるｐ型半導体基板２１の表面には、ｐ型半導体基板２１表面における暗電流を抑制するｐ＋型不純物拡散領域２８がそれぞれ一体に形成されている。このｐ＋型不純物拡散領域２８は、隣の単位画素との間にチャネルが形成されることを防ぐチャネルストッパとしても機能するものである。
【００３２】
上述したｎ型不純物拡散領域（検出部）４の下側には、ｐ＋型不純物拡散領域（パンチスルー防止領域）２９が形成されている。このパンチスルー防止領域２９は、ｎ型不純物拡散領域４から信号電荷を読み出す時間外において、ｎ型不純物拡散領域４周りのｐｎ接合による空乏層が、ｎ型不純物拡散領域２２周りのｐｎ接合による空乏層に達して、ｎ型不純物拡散領域４内の信号電荷が検出部４に流出することを防ぐものである。
【００３３】
上述した構成を有する単位画素のゲート電極２４を覆うように層間絶縁膜３０が形成されている。
【００３４】
以上の構成において、フォトダイオード３に蓄積された信号電荷を検出部４に読み出すときの各単位画素の動作について説明すると以下の通りである。
【００３５】
即ち、ゲート電極２４に例えば正の電圧を印加すると、絶縁膜２５の下側に電子が誘起され（ポテンシャルが高くなり）、ｎ型不純物拡散領域２２とｎ型不純物拡散領域４との間に、誘起された電子によるｎ型のチャネル領域が形成される。ｎ型不純物拡散領域２２内の蓄積信号電荷（電子）は、このｎ型のチャネル領域を移動して、ｎ型不純物拡散領域４へと読み出される。このとき、以下に詳述するように、このｎ型のチャネル領域内（ゲート電極の入口付近）には、電界集中による強い電界が形成されるため、チャネル領域を移動中の信号電荷は、この強い電界において加速される。この結果、信号電荷は短時間で検出部４へと読み出されることとなる。
【００３６】
ここで、チャネル領域内に強い電界が形成される理由について以下に詳しく述べる。
【００３７】
図１は、図２に示すフォトダイオード３、ゲート電極２４、検出部４（図２参照）の平面構造を概略的に示す図である。
【００３８】
図１に示すように、ゲート電極２４は、先の尖った突起部３１を、フォトダイオードの一部を覆った状態で有している。ゲート電極２４の幅Ｌ１は、例えば０．０１μｍ〜１μｍであり、突起部３１の幅Ｌ２は、例えば０．００５μｍ〜０．５μｍである。突起部３１の先端は尖っているため、ゲート電極２４のオン時においては、突起部３１の先端部Ｔ１付近に、電界の集中部が形成される。つまり、ゲート電極２４のオン時においては、先端部Ｔ１の近傍におけるチャネル領域内に電界の集中部が形成される。この結果、このチャネル領域内を移動中の信号電荷は、この電界の集中部における強い電界によってその速度を加速され、短時間で検出部４へと読み出される。ここで、特に、この突起部３１の角度θ１（相隣接する２辺３１ａ、３１ｂにより形成される角度θ１）を９０度以下とすることで（図１参照）、電界の強度は、残像の発生防止に有効な程度になる。
【００３９】
以下、これについて詳しく述べる。
【００４０】
図４（ａ）は、突起部３１における先端部Ｔ１の角度θ１（図１参照）と、残像レベルとの関係を示すグラフ図である。図４（ｂ）は、突起部３１における先端部Ｔ１の角度θ１と、先端部Ｔ１における電界強度との関係を示すグラフ図である。図４（ｃ）は、図４（ａ）及び図４（ｂ）に示されるグラフ図の内容を表にて示した図である。これらの図４（ａ）〜（ｃ）は、本発明者による独自の実験の結果に基づいて作成されたものである。
【００４１】
図４（ａ）に示すように、先端部Ｔ１の角度θ１が小さくなるほど残像レベルは低下する。そして、先端部Ｔ１の角度θ１が９０度以下になると、特に図４（ｃ）に示すように、残像レベルは０．０１（％）でほぼ一定となる。この値（０．０１％）は、例えば角度θ１が１５０度のときの残像レベル（１％）（図４（ｃ）参照）の１００分の１であり、先端部Ｔ１の角度θ１が９０度以下で残像レベルが大きく改善されることが分かる。残像レベルが大きく改善される角度９０度のときの先端部Ｔ１における電界強度は、図４（ｂ）及び図４（ｃ）に示すように、特に図４（ｃ）に示すように、６．００×１０４（Ｖ／ｃｍ）である。先端部Ｔ１における角度θ１が９０度以下では、図４（ｂ）に示すように、角度θ１が小さくなるに従い、電界強度は高くなるものの、残像レベルは、上述から分かるように、さほど変わらなかった（図４（ｃ）参照）。
【００４２】
以上の実験結果から、本発明者は、突起部３１における先端部Ｔ１の角度θ１が９０度以下、即ち、先端部Ｔ１の電界強度が６．００×１０４（Ｖ／ｃｍ）以上で、残像レベルが大きく低下することを知得した。
【００４３】
以上のように、本実施の形態によれば、９０度以下の角度を有する突起部をゲート電極に形成することにより、ゲート電極の下方におけるチャネル領域（ゲート電極の入口）内に電界集中による強い電界を形成したので、チャネル領域内を移動する信号電荷はこの強い電界によって十分に加速される。従って、信号電荷を短時間で検出部へと読み出すことができる。つまり、フォトダイオード内に蓄積された信号電荷を、所定の読み出し時間内で確実に読み出して、フォトダイードを空乏化することができる。これにより、所定の読み出し時間内における信号電荷の読み出し不足による残像の発生を可及的に低減することができる。
【００４４】
（第２の実施の形態）
本実施の形態が、第１の実施の形態と異なる点は以下の点にある。
【００４５】
即ち、第１の実施の形態では、図１に示したように、９０度以下の角度を有する突起部を１つ形成したが、本実施の形態では、９０度以下の角度を有する突起部分を複数形成した点が異なる。
【００４６】
以下、本実施の形態について詳しく述べる。但し、第１の実施の形態で用いた図面中の部分と同じ部分には同一の符号を付して説明を省略する。
【００４７】
図５は、本発明の第２の実施の形態としての増幅型固体撮像装置を構成する各単位画素におけるフォトダイオード３、ゲート電極２４、検出部４を平面的に示す図である。
【００４８】
図５に示すように、ゲート電極２４は、例えば２つの突起部３３（１）、３３（２）を有している。各突起部３３（１）、３３（２）における先端部Ｔ２（１）、Ｔ２（２）の角度θ２（１）、θ２（２）はそれぞれ９０度以下である。従って、ゲート電極２４のオン時には、各突起部３３（１）、３３（２）に対応して、強い電界が例えば２つ形成される。即ち、チャネル領域の幅方向（ゲート電極の長さ方向）において、広い範囲にわたる強い電界が形成される。
【００４９】
このように、本実施の形態によれば、９０度以下の角度を有する突起部を複数形成して、チャネル領域の幅方向に、広範囲に強い電界を形成したので、信号電荷をより広い範囲にわたって加速することができる。
【００５０】
また、このように突起部分を複数個存在させることにより、例えばそのうちの１個の突起部分に、角度が９０度を超えたり、破損したりするなどの不具合が生じても、本発明の効果を確実に得ることができる。
【００５１】
（第３の実施の形態）
本実施の形態が、第１の実施の形態と異なる点は以下の点にある。
【００５２】
即ち、第１の実施の形態では、ゲート電極の突起部分に９０度以下の角度部分を１つだけ形成したが（図１参照）、本実施の形態では、ゲート電極の突起部分に、９０度以下の角度部分を複数形成した点が異なる。
【００５３】
以下、本実施の形態について詳しく述べる。但し、第１の実施の形態で用いた図面中の部分と同じ部分には同一の符号を付して説明を省略する。
【００５４】
図６は、本発明の第３の実施の形態としての増幅型固体撮像装置を構成する各単位画素におけるフォトダイオード３、ゲート電極２４、検出部４を平面的に示す概略図である。
【００５５】
図６に示すように、ゲート電極２４のフォトダイオード３側には例えば１つの突起部３４が形成され、この突起部３４には、例えば２つの角度部分Ｔ３（１）、Ｔ３（２）が形成されている。各角度部分Ｔ３（１）、Ｔ３（２）の角度θ３（１）、θ３（２）はそれぞれほぼ９０度である。従って、上述したように、ゲート電極２４のオン時には、角度部分Ｔ３（１）、Ｔ３（２）付近に、電界集中による強い電界が形成される。
【００５６】
以上のように、本実施の形態によれば、１つの突起部に、９０度以下の角度を有する角度部分を複数形成して、チャネル領域の幅方向に広い範囲に強い電界を形成したので、信号電荷を広い範囲で加速し、これにより残像の発生は可及的に低減することができる。
【００５７】
（第４の実施の形態）
本実施の形態が、第１の実施の形態と異なる点は以下の点にある。
【００５８】
即ち、第１の実施の形態では、図１に示したように、ゲート電極に９０度以下の角度を有する突起部分を形成することにより強い電界を形成したが、本実施の形態では、ゲート電極自体を９０度以下の角度で屈曲させることにより強い電界を形成する点が異なる。
【００５９】
以下、本実施の形態について詳しく述べる。但し、第１の実施の形態で用いた図面中の部分と同一部分には同一の符号を付して説明を省略する。
【００６０】
図７は、本発明の第４の実施の形態としての増幅型固体撮像装置を構成する各単位画素におけるフォトダイオード３、ゲート電極２４、検出部４を平面的に示す図である。
【００６１】
図７に示すように、ゲート電極２４は、検出部４の側に９０度以下の角度θ４にて屈曲されたＶ字形を有する。従って、９０度以下の角度を有する屈曲部Ｔ４には、ゲート電極２４のオン時において、電界集中による強い電界が形成される。
【００６２】
以上のように、本実施の形態によれば、ゲート電極自体を９０度以下の角度で屈曲して、９０度以下の角度部分に、ゲート電極のオン時において、強い電界を形成するようにしたので、フォトダイオードから読み出した信号電荷を、この強い電界よって加速して、短時間で検出部に読み出すことができる。従って、フォトダイード内の残存電荷に基づく残像の発生を可及的に低減することができる。
【００６３】
【発明の効果】
本発明によれば、ゲート電極のフォトダイオード側に平面的に９０度以下の角度を有する角度部分を形成して、ゲート電極のオン時に、チャネル領域内に電界集中による強い電界を形成するようにしたので、フォトダイオードから読み出した信号電荷をこの強い電界によって加速し、短時間で検出部へと取り出すことができる。これによりフォトダイオード内の残存電荷に基づく残像の発生を可及的に低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図２の要部における、フォトダイオード、ゲート電極、検出部の平面構造を概略的に示す図である。
【図２】各単位画素における要部の構造を示す断面図である。
【図３】本発明の実施の形態としての増幅型固体撮像装置を構成する単位画素の回路図を示す。
【図４】残像レベルを調べた実験の結果を示す図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態としての増幅型固体撮像装置を構成する各単位画素におけるフォトダイオード、ゲート電極、検出部を示す平面図である。
【図６】本発明の第３の実施の形態としての増幅型固体撮像装置を構成する各単位画素におけるフォトダイオード、ゲート電極、検出部を示す平面図である。
【図７】本発明の第４の実施の形態としての増幅型固体撮像装置を構成する各単位画素におけるフォトダイオード、ゲート電極、検出部を示す平面図である。
【符号の説明】
１  単位画素
２  要部
３  フォトダイオード
４  検出部（ドレイン領域）
５  読出しトランジスタ
６  増幅トランジスタ
８  選択トランジスタ
９  リセットトランジスタ
１０  読出し線
１１  選択線
１２  リセット線
１３  信号線
２１  ｐ型半導体基板
２２  ｎ型不純物拡散領域（ソース領域）
２４  ゲート電極
２４ａ、３２、３３、３４  突起部（ゲート部分）
２５  絶縁膜
２６  素子分離領域
２８  ｐ＋型不純物拡散領域
２９  パンチスル−防止領域
３０  層間絶縁膜
３１ａ、３１ｂ  辺
Ｔ１〜Ｔ４  角度部分
θ１〜θ４  角度
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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