CN101542734B - 固体摄像元件 - Google Patents

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Abstract

固体摄像元件(1),具备:按规定的方向进行排列并且在与规定的方向交叉的方向上朝着一边电位被升高的多个光电变换部(2)、在与规定的方向交叉的方向上被配设于光电变换部(2)的一侧并将由光电变换部(2)所产生的电荷向规定的方向进行传送的传送部(6)、以沿着与规定的方向交叉的方向并与光电变换部(2)邻接的方式进行配设并从光电变换部(2)将由光电变换部(2)所产生的不要电荷进行排出的不要电荷排出漏极部(7)、被配设于光电变换部(2)和不要电荷排出漏极部(7)之间并有选择性地实行从光电变换部(2)向不要电荷排出漏极部(7)的不要电荷的流动的切断以及开放的不要电荷排出栅极部(8)。

Description

固体摄像元件
技术领域
本发明涉及固体摄像元件,更为详细的是涉及线传感器。
背景技术
已知有将固体摄像元件中的电荷的读出速度的高速化作为目的,将光电二极管的扩散层分成多个区域,通过改变各杂质的浓度以形成电位梯度结构的固体摄像元件(例如参照专利文献1)。另外,已知有作为同样的目的,将电荷传送用的电极设置于光电二极管的上层,并通过将更加高的电压施加于该电极的电荷读出侧的一边以形成电位梯度的固体摄像元件(例如参照专利文献2)。
还已知有将光电二极管中的电荷积蓄时间的控制作为目的,沿着多个光电二极管的排列方向形成电荷扫除栅极和用于扫除不要电荷的电荷扫除漏极区域的固体摄像元件(例如参照专利文献3)。
专利文献1:日本专利申请公开2002-231926号公报
专利文献2:日本专利申请公开2005-268564号公报
专利文献3:日本专利申请公开2002-135660号公报
发明内容
可是,对线传感器,期望实现电荷的读出速度的高速化和电荷积蓄时间的控制的两个方面。为了实现这个要求,例如虽然考虑了将上述专利文献3所记载的发明适用于上述专利文献1或者上述专利文献2所记载的发明,但是在以下的几方面仍然存在着问题。
正如上述专利文献1或者专利文献2所记载的发明那样,如果在光电二极管等当中,以朝着读出栅极方向电位变高的方式设置电位的梯度,那么由光电二极管产生的电荷通常朝着读出栅极方向移动。而且,对于具有这样的光电二极管的线传感器,正如上述专利文献3所记载的发明那样,即使将电荷扫除漏极设置于与读出栅极相反的一侧,但使所产生的电荷,逆着电位的梯度而移动并扫除不要的电荷仍然存在困难。
因此,本发明以提供一种可以实现电荷读出速度的高速化且可以控制电荷积蓄时间的固体摄像元件为目的。
本发明的固体摄像元件,其特征为:具备按规定的方向进行排列并且在与规定的方向交叉的方向上朝着一边电位被升高的多个光电变换部、在与规定的方向交叉的方向上被配设于光电变换部的一侧、并将由光电变换部所产生的电荷向规定的方向进行传送的传送部、以沿着与规定的方向交叉的方向并与光电变换部邻接的方式进行配设并从光电变换部将由光电变换部所产生的不要电荷进行排出的不要电荷排出漏极部、以及被配设于光电变换部和不要电荷排出漏极部之间、并有选择性地实行从光电变换部向不要电荷排出漏极部的不要电荷的流动的切断以及开放的不要电荷排出栅极部。
在该固体摄像元件中,光电变换部按规定的方向进行排列,并在与规定的方向交叉的方向上,朝着一边电位被升高。另外,传送部在与规定的方向交叉的方向上被配设于光电变换部的一侧,并将由光电变换部所产生的电荷向规定的方向传送。因此,由光电变换部所产生的电荷朝着电位高的一边快速移动并从传送部向外部被读出。再有,从光电变换部排出不要电荷的不要电荷排出漏极部以沿着与规定的方向交叉的方向并与光电变换部相邻接的方式被配设,有选择性地实行从光电变换部向不要电荷排出漏极部的不要电荷的流动的切断以及开放的不要电荷排出栅极部被配设于光电变换部和不要电荷排出漏极部之间。因此,在积蓄电荷的情况下,将电位障壁形成于不要电荷排出栅极部,从而能够将必要的电荷传送到传送部。另一方面,在不积蓄电荷的情况下,通过除掉不要电荷排出栅极部的电位障壁,从而能够经过与光电变换部的规定方向交叉的方向,一下子将作为不要的电荷排出至不要电荷排出漏极部。因此,可以实现电荷读出速度的高速化,并控制电荷积蓄时间。
另外,优选,本发明的固体摄像元件,具备在与规定的方向交叉的方向上被配设于光电变换部的另一侧、并且从光电变换部排出由光电变换部所产生的饱和电荷的饱和电荷排出漏极部、以及被配设于光电变换部和饱和电荷排出漏极部之间、并且有选择性地实行从光电变换部向饱和电荷排出漏极部的饱和电荷的流动的切断以及开放的饱和电荷排出栅极部。根据该固体摄像元件,由于通过饱和电荷排出漏极部排出饱和电荷,因此,即使通过过度曝光或者通过瞬间地强光强度的光入射到光电变换部而产生饱和电荷,也能够有效地防止白化现象。
另外,优选,本发明的固体摄像元件,光电变换部的最低电位的高度和不要电荷排出栅极部的电位障壁的高度基本上相同。根据该固体摄像元件,在产生饱和电荷的情况下,饱和电荷不仅仅只是超过光电变换部的最低电位而向饱和电荷排出漏极部排出,而且超过不要电荷排出栅极部的电位障壁而向不要电荷排出漏极部排出。因此,由于能够有效地排出饱和电荷,即使通过过度曝光或者通过瞬间地入射强光强度的光而产生饱和电荷,也能够更加有效地防止白化现象。
另外,优选,本发明的固体摄像元件,不要电荷排出漏极部在邻接的光电变换部之间的区域上每隔2个区域设置。根据该固体摄像元件,邻接的光电变换部共有被设置于其间的区域上的不要电荷排出漏极,能够确保最低必要的不要电荷排出漏极部的区域,并且能够获得比较大的开口率。
另外,优选,本发明的固体摄像元件,在邻接的光电变换部之间的区域中,隔离部被设置于没有配设有不要电荷排出漏极部的区域。根据该固体摄像元件,能够防止由光电变换部所产生的电荷流向其它的光电变换部。
另外,优选,本发明的固体摄像元件,传送部对应于规定数目的光电变换部而一个一个地设置,从而在整体上被设置多个,并且与不要电荷排出漏极部电连接的漏极端子和与不要电荷排出栅极部电连接的栅极端子被配设于每个传送部上。根据该固体摄像元件,可以控制每个传送部(输出口)中的电荷积蓄时间,即曝光时间。
另外,本发明的固体摄像元件也可以具备在与规定的方向交叉的方向上被设置于光电变换部的另一侧、并且从光电变换部排出由光电变换部所产生的饱和电荷的饱和电荷排出漏极部、以及被设置于光电变换部和饱和电荷排出漏极部之间、并且将饱和电荷从光电变换部流向饱和电荷排出漏极部的饱和电荷排出部。
根据本发明,能够提供一种可以实现电荷读出速度的高速化且能够控制电荷积蓄时间的固体摄像元件。
附图说明
图1是表示本发明的固体摄像元件的一个实施方式的大致结构图。
图2是沿着图1中的固体摄像元件的沿II-II线的截面图。
图3是表示图2中的固体摄像元件的截面结构的电位高低的图。
图4是沿着图1中的固体摄像元件的IV-IV线的截面图。
图5是表示图4中的固体摄像元件的截面结构的电位高低的图。
图6是表示本发明的固体摄像元件的其它的实施方式的大致结构图。
图7是沿着图6中的固体摄像元件的VII-VII线的截面图。
图8是表示图7中的固体摄像元件的截面结构的电位高低的图。
图9是表示漏极端子D和栅极端子G的连接的图。
符号说明
1,10.固体摄像元件
2.光电变换部
3.阻抗性电极部
4.读出栅极部
6.传送部
7.不要电荷排出漏极部
8.不要电荷排出栅极部
9.隔离部
23.饱和电荷排出漏极部
24.饱和电荷排出栅极部
具体实施方式
本发明的见解能够通过参照仅仅为了例示而表示的附图并参阅以下的详细叙述,而容易地被理解。接着,参照附图,对本发明的实施方式加以说明。在可能的情况下,在相同的部分上标注相同的符号,省略重复说明。
参照图1~图5,对本发明的固体摄像元件的一个实施方式进行说明。如图1所示,固体摄像元件1具备光电变换部2、阻抗性电极部3、读出栅极部4、传送部6、不要电荷排出漏极部7、不要电荷排出栅极部8、以及隔离部9。
光电变换部2感应能量线(紫外线、红外线、可见光以及电子线等)的入射而产生电荷。光电变换部2从能量线的入射方向看,呈现矩形形状(在此为13μm×18μm)。另外,沿着其宽度方向(矩形形状的短边方向)将多个(在此为4096个)光电变换部2排列成1列,从而构成线传感器。在此,在图中,仅仅表示4个光电变换部2。
另外,阻抗性电极部3被配置于光电变换部2的表面的一侧。在与光电变换部2的排列方向交叉的方向上的阻抗性电极部3的两端,配设有施加规定的电压的电压施加部(图中没有表示)。而且,以在该电压施加部上,成为规定的电位差的方式,例如,将负的电压施加到图中的上侧,并将正的电压施加到图中的下侧,从而,在光电变换部2上,形成在与排列方向交叉的方向上、朝着图中的下侧电位被升高那样的电位梯度。结果,由光电变换部所产生的电荷朝着由图中的虚线箭头所表示的方向被传送。
读出栅极部4对应于各个光电变换部2而被配设于光电变换部2的电荷传送方向的一侧。读出栅极部4通过降低电位从而堵住并积蓄由光电变换部2所产生并被传送的电荷,通过提高电位从而将该被积蓄的电荷输出到传送部6。
传送部6与多个读出栅极部4连接,并接受从读出栅极部4被输出的电荷,在水平方向(由图中的点划线所表示的箭头)上传送该电荷,从输出部5依次输出,利用包含于输出部的放大器部(图中没有表示)变换成电压,从而作为每个光电变换部2即每列的电压,被输出至固体摄像元件1的外部。
不要电荷排出漏极部7为用于从光电变换部2向外部排出由光电变换部2所产生的不要电荷的部分。不要电荷排出漏极部7以沿着与光电变换部2的排列方向交叉的方向即光电变换部2的电荷传送方向并与光电变换部2邻接的方式被配设。在此,不要电荷排出漏极部7被配设于光电变换部2a和2b之间的区域以及光电变换部2c和2d之间的区域。即,不要电荷排出漏极部7在邻接的光电变换部2之间的区域每隔2个区域进行设置。因此,1个不要电荷排出漏极部7排出邻接的2个光电变换部2a,2b或者光电变换部2c,2d之间的不要电荷。
不要电荷排出栅极部8被配设于光电变换部2和不要电荷排出漏极部7之间。不要电荷排出栅极部8作为选择性地实行从光电变换部2向不要电荷排出漏极部7的不要电荷流动的切断以及开放的开闭器(shutter)而起作用。因此,在积蓄电荷的时候,切断不要电荷排出栅极部8,在不进行积蓄电荷的时候,开放不要电荷排出栅极部8从而将不要电荷向不要电荷排出漏极部7排出。在此,不要电荷排出栅极部8相对于1个不要电荷排出漏极部7,被设置在与其相邻的两边。
隔离部9为用于分离光电变换部2,以不使所产生的电荷相互混杂在一起的部分。隔离部9被设置在邻接的光电变换部2之间的没有设置不要电荷排出漏极部7的区域。在此,隔离部9被设置于光电变换部2b与2c之间以及光电变换部2a,2d的侧端部。
另外,在固体摄像元件1中,传送部6被设置于每个32像素的光电变换部2,每一个传送部6配设一个输出部5(出入口)。即,具有4096像素/32像素=128出入口的输出部5,即所谓的构成了多出入口的元件。
图9是表示漏极端子D和栅极端子G的连接的图。如图9所示,每个上述出入口都配设有与不要电荷排出漏极部7电连接的漏极端子D和与不要电荷排出栅极部8电连接的栅极端子G。由此,每个出入口相互独立并可以控制电荷积蓄时间。
如图2~图5所示,光电变换部2、阻抗性电极部3、读出栅极部4、传送部(图中没有表示)、不要电荷排出漏极部7、不要电荷排出栅极部8以及隔离部9被形成在半导体基板11上。半导体基板11包含:导电型为P型并作为半导体基板11的基体的P型Si基板12;被形成于其表面的一侧的N型半导体层13、N+型半导体层14、P型半导体层16以及P+型半导体层17。
如图2所示,P型Si基板12和N型半导体层13构成pn接合,N型半导体层13构成通过能量线的入射而产生电荷的光电变换部2。另外,在半导体基板11的表面上通过绝缘层18配设阻抗性电极部3。阻抗性电极部3和绝缘层18由透过能量线的材料形成,在此,阻抗性电极部3由多晶硅膜形成,绝缘层18由硅氧化膜形成。
另外,在半导体基板11的光电变换部2的电荷传送方向(图中的虚线箭头方向)一侧的表面上,通过绝缘层18而配设有读出栅电极19以及传送电极组(图中没有表示)。读出栅电极19被设置为:将光电变换部2的排列方向作为长边方向,并在阻抗性电极部3的电荷传送方向上看,与最下游的一侧邻接。而且,阻抗性电极部3和读出栅电极19彼此不电接触。读出栅电极19通过读出栅极端子(图中没有表示)输入电压水准为H水准或者L水准的时钟信号。由读出栅电极19以及读出栅电极19下的N型半导体层13构成读出栅极部4。
传送电极组邻接于读出栅电极19,并沿着光电变换部2的排列方向进行整列。由传送电极组以及传送电极组下的N型半导体层(图中没有表示)等构成传送部。
如图3所示,光电变换部2的电荷传送方向上的电位结构为:例如将-5V的电压施加于阻抗性电极部3的一端(与电荷传送方向相反的一侧的端部)、并将+5V的电压施加于阻抗性电极部3的另一端(电荷传送方向一侧的端部),从而,在阻抗性电极部3上产生电位分布,并形成电位从一端向另一端变高的梯度。
还有,在图3中,表示对应于图2的各个位置L1,L2,L3的位置L1,L2,L3上的电位。在位置L1~L2上,电位随着接近于位置L2而上升。位置L2~L3的电位通过向读出栅电极19施加的电压而可以有选择性地取为H水准(HL)以及L水准(LL)。
电荷沿着位置L1~L2的梯度移动。另外,对应于被施加于读出栅电极19的电压水准,读出栅极部4的电位的高低发生变动。如果施加H水准(例如+8V)的电压,则为比光电变换部2的电位更加高的电位,在光电变换部2上所产生的电荷流入到读出栅极部4中。另一方面,如果施加L水准(例如-8V)的电压,则为比光电变换部2的电位更加低的电位,形成电位障壁,并将电荷积蓄到光电变换部2。
另外,光电变换部2中的电位梯度的形成不局限于将阻抗性电极3设置于光电变换部2的表面的一侧,并以成为规定的电位差的方式施加电压的手段。也可以构成为将构成光电变换部2的扩散层分为多个区域、并改变各个区域的杂质的浓度。例如,构成为:将N型半导体层分成4个区域,并在各个区域中N型杂质浓度在一个方向上按顺序变高。由于光电变换部2的电位的高低依存于N型杂质浓度,所以,在光电变换部2中,形成随着杂质浓度变高而电位阶段性地变高那样的电位梯度。
另外,如图4所示,在光电变换部2的排列方向上,半导体基板11的扩散层按N型半导体层13、P型半导体层16、N+型半导体层14、P型半导体层16、N型半导体层13、P+型半导体层17的顺序重复配设。N型半导体层13如以上所述,构成通过能量线的入射而产生电荷的光电变换部2。P型半导体层16作为不要电荷排出栅极部8而起作用,N+型半导体层14作为不要电荷排出漏极部7而起作用。P+型半导体层17作为分离光电变换部2的隔离部9而起作用。
另外,在半导体基板11的表面上,通过绝缘层18而配设不要电荷排出栅电极21。而且,不要电荷排出栅电极21和与它邻接配设地阻抗性电极部3彼此不电接触。由不要电荷排出栅电极21和不要电荷排出栅电极21下的P型半导体层16构成不要电荷排出栅极部8。不要电荷排出栅电极21通过不要电荷排出栅极端子(图中没有表示)输入电压水准为H水准或者L水准的时钟信号。
如图5所示,光电变换部2的排列方向上的电位结构为:对应于被施加于不要电荷排出栅电极21的电压水准,不要电荷排出栅极部8的电位的高低发生变动。
还有,在图5中,表示对应于图4的各个位置L10~L15的位置L10~L15上的电位。位置L11~L12、L13~L14的电位根据向不要电荷排出栅电极21施加的电压,而可以有选择性地取为H水准(HL)以及L水准(LL)。
如果在不要电荷排出栅电极21上施加H水准(例如+8V)的电压,则为比光电变换部2的电位更加高的电位,由光电变换部2所产生的电荷流入到电位最高的不要电荷排出漏极部7中。另一方面,如果在不要电荷排出栅电极21上施加L水准(例如-8V)的电压,则为比光电变换部2的电位更加低的电位,在光电变换部2与漏极部7之间形成电位障壁,并将电荷积蓄到光电变换部2。而且,隔离部9的电位构成为最低,从而防止电荷被流入到其它的像素。
如上所述,在固体摄像元件1中,光电变换部2按规定的方向被排列,并在与规定的方向交叉的方向上电位朝着一边升高。另外,传送部6在与规定的方向交叉的方向上被配设于光电变换部2的一侧,并按规定的方向传送由光电变换部2所产生的电荷。因此,由光电变换部2所产生的电荷,沿着电位梯度快速向传送部6移动并从传送部6向外部读出。再有,从光电变换部2排出不要电荷的不要电荷排出漏极部7以沿着与规定的方向交叉的方向并与光电变换部2邻接的方式被配设,有选择性地实行从光电变换部2向不要电荷排出漏极部7的不要电荷的流动的切断以及开放的不要电荷排出栅极部8被配设于光电变换部2和不要电荷排出漏极部7之间。因此,在积蓄电荷的期间,能够形成不要电荷排出栅极部8的电位障壁并将电荷传送到传送部6。另一方面,在不积蓄电荷的情况下,通过除掉不要电荷排出栅极部8的电位障壁,从而,经过与光电变换部2的规定的方向交叉的方向,能够将积蓄的电荷一下子排出至不要电荷排出漏极部7。因此,可以实现电荷读出速度的高速化并控制电荷积蓄时间。
另外,本发明的固体摄像元件1,其不要电荷排出漏极部7在邻接的光电变换部2之间的区域每隔2区域进行设置。因此,能够确保最低必要的不要电荷排出漏极部7的区域,并获得比较大的开口率。
另外,本发明的固体摄像元件1在邻接的光电变换部2之间的区域中,在没有配设不要电荷排出漏极部7的区域里设置隔离部9。因此,能够防止由光电变换部2所产生的电荷向其它的光电变换部2流出。
另外,本发明的固体摄像元件1,其传送部6对应于规定数目的光电变换部2,一个一个地进行配设,从而在整体上被设置为多个,与不要电荷排出漏极部7电连接的漏极端子D和与不要电荷排出栅极部8电连接的栅极端子G在每多个传送部6上设置(参照图9)。因此,可以控制每个传送部6(输出口)的电荷积蓄时间即曝光时间。
接着,参照图6、图7以及图8,对本发明的固体摄像元件的其它实施方式进行说明,如图6所示,固体摄像元件10具备光电变换部2、阻抗性电极3、读出栅极部4、传送部6、不要电荷排出漏极部7、不要电荷排出栅极部8、隔离部9、饱和电荷排出漏极部23、以及饱和电荷排出栅极部24。本实施方式是在上述的一个实施方式的固体摄像元件1中配设了用于将饱和电荷排出的装置(饱和电荷排出漏极部23以及饱和电荷排出栅极部24)的固体摄像元件。
饱和电荷排出漏极部23在光电变换部2的电荷传送方向上,被配设于与配设有读出栅极部4的一侧相反的一侧,将由光电变换部2所产生的饱和电荷排出至外部。
饱和电荷排出栅极部24被配设于光电变换部2和饱和电荷排出漏极部23之间。饱和电荷排出栅极部24虽然具有作为有选择性地实行从光电变换部2向饱和电荷排出漏极部23的饱和电荷的流动的切断以及开放的开闭器的功能,但是,在光电变换部2的电荷传送方向上看,通常被赋予了比位于最上游(在电荷传送部2中最低电位的位置)的电位更高的电位,从而,能够作为将饱和电荷排出至饱和电荷排出漏极部23的饱和电荷排出部而起作用。
图7是沿着图6中的固体摄像元件的VII-VII箭头的截面图。图8是表示图7中的固体摄像元件的截面结构的电位高低的图。
如图7所示,半导体基板11在光电变换部2的电荷传送方向上,含有N型半导体层13和N+半导体层26。N型半导体层13如上所述,作为光电变换部2和读出栅极部4而起作用。另外,在半导体基板11的与光电变换部2的电荷传送方向相反的一侧(与配设有读出栅电极19的一侧相反的一侧)的表面上,通过绝缘层18而配设有饱和电荷排出栅电极27。饱和电荷排出栅电极27设置为:将光电变换部2的排列方向作为长边方向,并且在阻抗性电极部3的电荷传送方向上看,与最上游侧邻接。而且,饱和电荷排出栅电极27和读出栅电极19无论哪一个,都与阻抗性电极部3不电接触。由饱和电荷排出栅电极27和饱和电荷排出栅电极27下的N型半导体13构成饱和电荷排出漏极部24。N+半导体层26被配设为与构成饱和电荷排出栅极部24的N型半导体13邻接,并作为饱和电荷排出漏极部23而起作用。
如图8所示,光电变换部2的电荷传送方向上的电位结构为:饱和电荷排出漏极部24的电位,在光电变换部2的电传送方向上看,比位于最上游(电荷变换部2中最低电位的位置)的电位高。
还有,在图8中,是表示对应于图7的各个位置L20~L24的位置L20~L24上的电位。位置L23~L24的电位与图3的情况相同,根据向读出栅电极19施加的电压,而可以有选择性地取为H水准(HL)以及L水准(LL)。
再有,饱和电荷排出漏极部23的电位比饱和电荷排出栅极部24的电位高。因此,由光电变换部2所产生的饱和电荷能够通过饱和电荷排出栅极部24流入到饱和电荷排出漏极部23并排出至外部。
另外,如图8所示,在光电变换部2的梯度电位当中,以最低电位的高度2a和不要电荷排出栅极部的电位障壁的高度21a基本上相同(电位的高度21a的高低是电位的高度2a的100±10%)的方式调整施加于阻抗性电极部3以及不要电荷排出栅电极的电压。例如可以将-5V的电压施加于阻抗性电极部3的一端(与电荷传送方向相反的一侧的端部),同样地将-5V的电压施加于不要电荷排出栅电极8。
如上所述,根据该固体摄像元件10,由于通过饱和电荷排出栅极部24并由饱和电荷排出漏极部23排出饱和电荷,因此,即使过度曝光或者强光强度的光瞬间入射到光电变换部2而产生饱和电荷,也能够有效地防止白化现象。
另外,根据该固体摄像元件10,由于光电变换部2的最低电位的高低和不要电荷排出栅极部8的电位障壁的高度基本上相同,因此,在产生饱和电荷的情况下,饱和电荷不仅仅是超过光电变换部2的最低电位而被排出至饱和电荷排出漏极部23,而且超过不要电荷排出栅极部8的电位障壁而被排出至不要电荷排出漏极部7。因此,由于能够有效地排出饱和电荷,即使过度曝光或者强光强度的光瞬间入射而产生饱和电荷,也能够更加有效地防止白化现象。
另外,在光电变换部2的电荷传送方向上看,通过使饱和电荷排出栅极部24的电位为比位于最上游(电荷变换部2中最低电位的位置)的电位更低,从而能够切断饱和电荷的流动。与此同时,以饱和电荷排出栅极部24的电位和不要电荷排出栅极部的电位障壁的高度21a基本上相同(电位高度21a的高度是电位高度2a的100±10%)的方式调整施加于阻抗性电极部3以及不要电荷排出栅电极的电压,从而,同时也切断了饱和电荷向不要电荷排出漏极部的流动。于是,能够提高在光电变换部2中可积蓄的电荷量,即能够提高饱和的水准。总之,通过增大传送部所能够接受的电荷量,从而,能够扩大动态范围。
产业上的利用可能性
本发明能够被利用于线传感器等的固体摄像元件中。

Claims (7)

1.一种固体摄像元件,其特征在于:
具备:
多个光电变换部,从能量线的入射方向来看,各个所述光电变换部的形状为矩形形状,所述光电变换部沿着矩形形状的短边方向排列成1列,从而构成线传感器;
阻抗性电极部,被配置于所述光电变换部各自的表面的一侧;
电压施加部,被配置于在与所述光电变换部的短边方向交叉的方向上的所述阻抗性电极部的两端,并施加规定的电压;
传送部,在与所述短边方向交叉的方向上被配设于所述光电变换部的一侧、取得由所述光电变换部所产生的电荷、并向所述规定的方向进行传送;
不要电荷排出漏极部,以沿着与所述短边方向交叉的方向并与所述光电变换部邻接的方式进行配设并从所述光电变换部将由所述光电变换部所产生的不要电荷进行排出;以及
不要电荷排出栅极部,被配设于所述光电变换部和所述不要电荷排出漏极部之间并有选择性地实行从所述光电变换部向所述不要电荷排出漏极部的不要电荷的流动的切断以及开放。
2.如权利要求1所述的固体摄像元件,其特征在于:
具备:
饱和电荷排出漏极部,在与所述短边方向交叉的方向上被配设于所述光电变换部的另一侧、并且从所述光电变换部排出由所述光电变换部所产生的饱和电荷;以及
饱和电荷排出栅极部,被配设于所述光电变换部和所述饱和电荷排出漏极部之间、并且有选择性地实行从所述光电变换部向所述饱和电荷排出漏极部的饱和电荷的流动的切断以及开放。
3.如权利要求2所述的固体摄像元件,其特征在于:
所述光电变换部的最低电位的高度与所述不要电荷排出栅极部的电位障壁的高度基本上相同。
4.如权利要求1所述的固体摄像元件,其特征在于:
不要电荷排出漏极部在邻接的所述光电变换部之间的区域上每隔2区域进行设置。
5.如权利要求4所述的固体摄像元件,其特征在于:
在邻接的光电变换部之间的区域中,隔离部被设置在没有配设有不要电荷排出漏极部的区域上。
6.如权利要求1所述的固体摄像元件,其特征在于:
所述传送部对应于规定数目的光电变换部而一个一个地设置,从而在整体上被设置为多个,并且与所述不要电荷排出漏极部电连接的漏极端子和与所述不要电荷排出栅极部电连接的栅极端子被配设于每个所述传送部上。
7.如权利要求1所述的固体摄像元件,其特征在于:
具备:
饱和电荷排出漏极部,在与所述规定的方向交叉的方向上被设置于所述光电变换部的另一侧、并且从所述光电变换部排出由所述光电变换部所产生的饱和电荷;以及
饱和电荷排出部,被设置于所述光电变换部和所述饱和电荷排出漏极部之间、并且将饱和电荷从所述光电变换部流向所述饱和电荷排出漏极部。
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Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010123707A (ja) * 2008-11-19 2010-06-03 Sony Corp 固体撮像装置およびその読み出し方法
JP5302073B2 (ja) * 2009-04-01 2013-10-02 浜松ホトニクス株式会社 固体撮像装置
JP5452511B2 (ja) * 2011-01-14 2014-03-26 浜松ホトニクス株式会社 固体撮像装置
JP5485919B2 (ja) * 2011-01-14 2014-05-07 浜松ホトニクス株式会社 固体撮像装置
JP5680979B2 (ja) * 2011-01-20 2015-03-04 浜松ホトニクス株式会社 固体撮像装置
JP6211898B2 (ja) * 2013-11-05 2017-10-11 浜松ホトニクス株式会社 リニアイメージセンサ
JP6348272B2 (ja) 2013-11-05 2018-06-27 浜松ホトニクス株式会社 電荷結合素子及びその製造方法、並びに固体撮像装置
JP6739891B2 (ja) * 2014-09-01 2020-08-12 浜松ホトニクス株式会社 固体撮像装置
US11185919B2 (en) 2018-01-12 2021-11-30 Hammond Group, Inc. Methods and systems for forming mixtures of lead oxide and lead metal particles

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5424530A (en) * 1977-07-26 1979-02-23 Matsushita Electronics Corp Solidstate pick up unit
EP0059547B1 (en) * 1981-03-02 1985-10-02 Texas Instruments Incorporated Clock controlled anti-blooming for virtual phase ccd's
JPS6039257A (ja) 1983-08-11 1985-03-01 Toshimasa Niijima プログラムファイル構成方法
JPS6039257U (ja) * 1983-08-25 1985-03-19 ソニー株式会社 固体センサ
JPS6437177A (en) * 1987-08-03 1989-02-07 Canon Kk Image pickup device
JP3297947B2 (ja) * 1993-03-24 2002-07-02 ソニー株式会社 固体撮像素子
JPH07130977A (ja) 1993-11-08 1995-05-19 Nikon Corp 固体撮像装置
JP3318814B2 (ja) * 1995-03-15 2002-08-26 ソニー株式会社 固体撮像装置及びその駆動方法
JP2871640B2 (ja) 1996-12-18 1999-03-17 日本電気株式会社 固体撮像素子の駆動方法
JP2937192B1 (ja) 1998-06-19 1999-08-23 富士電機株式会社 Ccdイメージセンサ
JP2000058810A (ja) * 1998-08-12 2000-02-25 Sony Corp 固体撮像装置
JP4338298B2 (ja) * 2000-10-04 2009-10-07 富士フイルム株式会社 電荷転送装置およびその駆動方法
JP4515617B2 (ja) * 2000-10-23 2010-08-04 富士フイルム株式会社 固体撮像素子およびその駆動方法
JP2002135660A (ja) 2000-10-25 2002-05-10 Sony Corp 固体撮像素子及びその電荷蓄積時間制御方法
JP2002231926A (ja) 2001-02-01 2002-08-16 Fuji Photo Film Co Ltd ラインセンサおよびそれを用いた放射線画像情報読取装置
JP2004165479A (ja) * 2002-11-14 2004-06-10 Sanyo Electric Co Ltd 固体撮像素子及びその製造方法
JP2005268564A (ja) * 2004-03-19 2005-09-29 Ricoh Co Ltd 固体撮像素子及び固体撮像素子の製造方法
EP1583150A1 (en) 2004-03-31 2005-10-05 CSEM Centre Suisse d'Electronique et de Microtechnique SA Image sensor with large-area, high-sensitivity and high-speed pixels

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