【手続補正書】
【提出日】平成20年3月31日(2008.3.31)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１導電型領域を有する半導体基板と、
前記半導体基板の第１導電型領域の上に形成された第１導電型と逆の第２導電型を有する第２導電型領域と、
前記第２導電型領域の中に形成され、第２導電型領域と共にホトダイオードを構成する第１の第１導電型領域と、
前記第１の第１導電型領域の一部に隣接して、半導体基板表面上に形成され、電荷蓄積領域と、コントロールゲートとを含む第１ゲート構造と、
前記第１ゲート構造の、前記第１の第１導電型領域と逆側に隣接して形成され、前記第１の第１導電型領域、前記第１ゲート構造と共に、不揮発性メモリ素子を構成する第２の第１導電型領域と、
前記第１ゲート構造のコントロールゲートに、前記第１の第１導電型領域に蓄積された電荷が前記電荷蓄積領域にトンネルする書きこみ電圧を印加する、第１の書きこみ電圧印加を行うとともに、前記第１の書きこみ電圧印加に続いて、前記第１ゲート構造のコントロールゲートおよび前記第２の第１導電型領域に、前記第１の第１導電型領域に蓄積された電荷が前記電荷蓄積領域にホットエレクトロンとして注入される書きこみ電圧を印加する、第２の書きこみ電圧印加を行う制御回路と
を含む固体撮像装置。
【請求項２】
さらに、前記第１の第１導電型領域の他の一部に隣接して形成された絶縁ゲート型の第２ゲート構造と、
前記第２ゲート構造の、前記第１の第１導電型領域と逆側に隣接して形成され、前記第１の第１導電型領域、第２ゲート構造と共に絶縁ゲート型トランジスタを構成する第３の第１導電型領域と、
を含む請求項１記載の固体撮像装置。
【請求項３】
前記半導体基板の第１導電型領域の上面から前記第２導電型領域の中に突出する第３の第１導電型領域を含む請求項１記載の固体撮像装置。
【請求項４】
前記不揮発性メモリ素子が有する前記電荷蓄積領域が、フローティングゲートを有する請求項１〜３のいずれか１項記載の固体撮像装置。
【請求項５】
前記不揮発性メモリ素子が有する前記電荷蓄積領域が、窒化シリコン膜と酸化シリコン膜との界面を有する請求項１〜３のいずれか１項記載の固体撮像装置。
【請求項６】
第１導電型領域を有する半導体基板と、
前記半導体基板の第１導電型領域の上に形成された第１導電型と逆の第２導電型を有する第２導電型領域と、
前記第２導電型領域の中に形成され、第２導電型領域と共にホトダイオードを構成し、電荷を蓄積する第１の第１導電型領域と、
前記第１の第１導電型領域の一部に隣接して、半導体基板表面上に形成され、前記第１の第１導電型領域と電気的に絶縁される電荷蓄積領域と、コントロールゲートとを含む第１ゲート構造と、
前記第１ゲート構造の、前記第１の第１導電型領域と逆側に隣接して前記第２導電型領域の中に形成され、前記第１の第１導電型領域、前記第１ゲート構造と共に、不揮発性メモリ素子を構成する第２の第１導電型領域と、
前記第２の第１導電型領域に接続し、該第２の第１導電型領域に電圧を印加する第１の配線と、
前記第１ゲート構造の上方に形成され、前記第１の第１導電型領域上方に開口を有する遮光膜と、
前記半導体基板表面上に前記第１の第１導電型領域の他の一部に隣接して形成された絶縁ゲート型の第２ゲート構造と、
前記第２ゲート構造の、前記第１の第１導電型領域と逆側に隣接して前記第２導電型領域の中に形成され、前記第１の第１導電型領域、第２ゲート構造と共に絶縁ゲート型トランジスタを構成する第３の第１導電型領域と
を含む固体撮像装置。
【請求項７】
さらに、前記第２ゲート構造にバイアス電圧を印加し、前記絶縁ゲート型トランジスタをオンにして、前記不揮発性メモリ素子に電流を供給する制御回路を含む請求項６記載の固体撮像装置。
【請求項８】
前記不揮発性メモリ素子が有する前記電荷蓄積領域が、フローティングゲートを有する請求項６または７記載の固体撮像装置。
【請求項９】
前記不揮発性メモリ素子が有する前記電荷蓄積領域が、窒化シリコン膜と酸化シリコン膜との界面を有する請求項６または７記載の固体撮像装置。
【請求項１０】
第１導電型領域を有する半導体基板と、
前記半導体基板の第１導電型領域の上に形成された第１導電型と逆の第２導電型を有する第２導電型領域と、
前記第２導電型領域の中に形成され、第２導電型領域と共にホトダイオードを構成し、電荷を蓄積する第１の第１導電型領域と、
前記第１の第１導電型領域の一部に隣接して、半導体基板表面上に形成され、前記第１の第１導電型領域と電気的に絶縁される電荷蓄積領域と、コントロールゲートとを含む第１ゲート構造と、
前記第１ゲート構造の、前記第１の第１導電型領域と逆側に隣接して前記第２導電型領域の中に形成され、前記第１の第１導電型領域、前記第１ゲート構造と共に、不揮発性メモリ素子を構成する第２の第１導電型領域と、
前記第２の第１導電型領域に接続し、該第２の第１導電型領域に電圧を印加する第１の配線と、
前記第１ゲート構造の上方に形成され、前記第１の第１導電型領域上方に開口を有する遮光膜と、
前記半導体基板の第１導電型領域に順バイアス電圧を印加し、前記不揮発性メモリ素子に電流を供給する制御回路と
を含む固体撮像装置。
【請求項１１】
さらに、前記半導体基板の第１導電型領域の上面から前記第２導電型領域の中に突出する第３の第１導電型領域を含む請求項１０記載の固体撮像装置。
【請求項１２】
前記不揮発性メモリ素子が有する前記電荷蓄積領域が、フローティングゲートを有する請求項１０または１１記載の固体撮像装置。
【請求項１３】
前記不揮発性メモリ素子が有する前記電荷蓄積領域が、窒化シリコン膜と酸化シリコン膜との界面を有する請求項１０または１１記載の固体撮像装置。
【請求項１５】
第１導電型領域を有する半導体基板と、前記半導体基板の第１導電型領域の上に形成された第１導電型と逆の第２導電型を有する第２導電型領域と、前記第２導電型領域の中に形成され、第２導電型領域と共にホトダイオードを構成し、電荷を蓄積する第１の第１導電型領域と、前記第１の第１導電型領域の一部に隣接して、半導体基板表面上に形成され、前記第１の第１導電型領域と電気的に絶縁される電荷蓄積領域と、コントロールゲートとを含む第１ゲート構造と、前記第１ゲート構造の、前記第１の第１導電型領域と逆側に隣接して前記第２導電型領域の中に形成される第１導電型のドレイン領域と、前記ドレイン領域に接続する第１の配線と、前記半導体基板に接続される第２の配線と、前記半導体基板の上方に形成され、前記第１の第１導電型領域上方に開口を有する遮光膜とを有する固体撮像装置の駆動方法であって、
（ａ）行列状に分布した前記ホトダイオードに、光を入射し、画像情報を表わす電荷を蓄積する工程と、
（ｂ）前記コントロールゲートに、第１の書きこみ制御電圧を印加し、前記画像情報を表わす電荷の少なくとも一部を信号電荷として前記電荷蓄積領域へトンネルさせて注入する第１の書きこみ工程と、
（ｃ）前記コントロールゲートと、前記ドレイン領域に前記第１の配線を介して読み取り制御電圧を印加し、前記工程（ｂ）において前記電荷蓄積領域へ注入された信号電荷の量に対応する閾値電圧を検出する工程と
を含む固体撮像装置の駆動方法。
【請求項１５】
さらに、前記工程（ｃ）の前に、
（ｄ）前記コントロールゲートおよびドレイン領域に、前記第１の配線を介して第２の書きこみ制御電圧を印加し、前記画像情報を表わす電荷の少なくとも一部を信号電荷として前記電荷蓄積領域へホットエレクトロンとして注入する第２の書きこみ工程を含む請求項１４記載の固体撮像装置の駆動方法。
【請求項１６】
前記工程（ｃ）が、
（ｅ）前記ホトダイオードの他の一部に隣接して形成された絶縁ゲート型トランジスタにバイアス電圧を印加してオンにし、前記第１の第１導電型領域にチャネル電流を供給する工程を含む請求項１４または１５記載の固体撮像装置の駆動方法。
【請求項１７】
前記工程（ｃ）が、
（ｆ）前記半導体基板の第１導電型領域に前記第２の配線を介して順バイアス電圧を印加し、前記第１の第１導電型領域にチャネル電流を供給する工程を含む請求項１４または１５記載の固体撮像装置の駆動方法。
【請求項１８】
前記工程（ｃ）が、
（ｇ）前記半導体基板の第１導電型領域の上面から前記第２導電型領域の中に突出するように形成された第１導電型領域に前記第２の配線を介して順バイアス電圧を印加し、前記第１の第１導電型領域にチャネル電流を供給する工程を含む請求項１４または１５記載の固体撮像装置の駆動方法。
【請求項１９】
前記工程（ａ）の前に、
（ｈ）前記半導体基板の第１導電型領域に前記第２の配線を介して逆バイアス電圧を印加し、前記ホトダイオードに予め蓄積されていた電荷を基板側に引き抜く工程を含む請求項１４〜１８のいずれか１項記載の固体撮像装置の駆動方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２２】
【課題を解決するための手段】
本発明の１観点によれば、第１導電型領域を有する半導体基板と、前記半導体基板の第１導電型領域の上に形成された第１導電型と逆の第２導電型を有する第２導電型領域と、前記第２導電型領域の中に形成され、第２導電型領域と共にホトダイオードを構成する第１の第１導電型領域と、前記第１の第１導電型領域の一部に隣接して、半導体基板表面上に形成され、電荷蓄積領域と、コントロールゲートとを含む第１ゲート構造と、前記第１ゲート構造の、前記第１の第１導電型領域と逆側に隣接して形成され、前記第１の第１導電型領域、前記第１ゲート構造と共に、不揮発性メモリ素子を構成する第２の第１導電型領域と、前記第１ゲート構造のコントロールゲートに、前記第１の第１導電型領域に蓄積された電荷が前記電荷蓄積領域にトンネルする書きこみ電圧を印加する、第１の書きこみ電圧印加を行うとともに、前記第１の書きこみ電圧印加に続いて、前記第１ゲート構造のコントロールゲートおよび前記第２の第１導電型領域に、前記第１の第１導電型領域に蓄積された電荷が前記電荷蓄積領域にホットエレクトロンとして注入される書きこみ電圧を印加する、第２の書きこみ電圧印加を行う制御回路とを含む固体撮像装置が提供される。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２３】
本発明の他の観点によれば、第１導電型領域を有する半導体基板と、前記半導体基板の第１導電型領域の上に形成された第１導電型と逆の第２導電型を有する第２導電型領域と、前記第２導電型領域の中に形成され、第２導電型領域と共にホトダイオードを構成し、電荷を蓄積する第１の第１導電型領域と、前記第１の第１導電型領域の一部に隣接して、半導体基板表面上に形成され、前記第１の第１導電型領域と電気的に絶縁される電荷蓄積領域と、コントロールゲートとを含む第１ゲート構造と、前記第１ゲート構造の、前記第１の第１導電型領域と逆側に隣接して前記第２導電型領域の中に形成され、前記第１の第１導電型領域、前記第１ゲート構造と共に、不揮発性メモリ素子を構成する第２の第１導電型領域と、前記第２の第１導電型領域に接続し、該第２の第１導電型領域に電圧を印加する第１の配線と、前記第１ゲート構造の上方に形成され、前記第１の第１導電型領域上方に開口を有する遮光膜と、前記半導体基板表面上に前記第１の第１導電型領域の他の一部に隣接して形成された絶縁ゲート型の第２ゲート構造と、前記第２ゲート構造の、前記第１の第１導電型領域と逆側に隣接して前記第２導電型領域の中に形成され、前記第１の第１導電型領域、第２ゲート構造と共に絶縁ゲート型トランジスタを構成する第３の第１導電型領域とを含む固体撮像装置が提供される。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２４】
本発明のさらに他の観点によれば、第１導電型領域を有する半導体基板と、前記半導体基板の第１導電型領域の上に形成された第１導電型と逆の第２導電型を有する第２導電型領域と、前記第２導電型領域の中に形成され、第２導電型領域と共にホトダイオードを構成し、電荷を蓄積する第１の第１導電型領域と、前記第１の第１導電型領域の一部に隣接して、半導体基板表面上に形成され、前記第１の第１導電型領域と電気的に絶縁される電荷蓄積領域と、コントロールゲートとを含む第１ゲート構造と、前記第１ゲート構造の、前記第１の第１導電型領域と逆側に隣接して前記第２導電型領域の中に形成される第１導電型のドレイン領域と、前記ドレイン領域に接続する第１の配線と、前記半導体基板に接続される第２の配線と、前記半導体基板の上方に形成され、前記第１の第１導電型領域上方に開口を有する遮光膜とを有する固体撮像装置の駆動方法であって、（ａ）行列状に分布した前記ホトダイオードに、光を入射し、画像情報を表わす電荷を蓄積する工程と、（ｂ）前記コントロールゲートに、第１の書きこみ制御電圧を印加し、前記画像情報を表わす電荷の少なくとも一部を信号電荷として前記電荷蓄積領域へトンネルさせて注入する第１の書きこみ工程と、（ｃ）前記コントロールゲートと、前記ドレイン領域に前記第１の配線を介して読み取り制御電圧を印加し、前記工程（ｂ）において前記電荷蓄積領域へ注入された信号電荷の量に対応する閾値電圧を検出する工程とを含む固体撮像装置の駆動方法が提供される。