DE4215027A1

DE4215027A1 - Festkoerper-abbildungsvorrichtung

Info

Publication number: DE4215027A1
Application number: DE4215027A
Authority: DE
Inventors: Tatsuo Nagasaki; Hideo Adachi; Takeshi Mori
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1991-05-07
Filing date: 1992-05-07
Publication date: 1992-11-12
Also published as: US5307169A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Festkörper-Abbildungs vorrichtung bzw. Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung, die auf dem Gebiet der Abbildungstechniken und dem Gebiet der Meßinstrumente verwendet wird und beispielsweise bei einem XY-Adressierungs-MOS-Abbildungselement angewendet wird.

Bei einer Festkörper-Abbildungsvorrichtung zum Umwandeln ei nes Bilds eines Objekts in ein elektrisches Bildsignal wird der dynamische Bereich vergrößert, um verschiedene Objekte mit breiter Luminanz- bzw. Helligkeitsverteilung erfassen zu können.

Eine Vorrichtung zum Erhöhen des dynamischen Bereichs der Festkörper-Abbildungsvorrichtung ist in der ungeprüften ja panischen Patentanmeldungsveröffentlichung (PUJPA) Nr. 63- 2 32 591 offenbart. Bei einem in dieser Anmeldung beschriebe nen Verfahren zum Vergrößern des dynamischen Bereichs wird eine Vielzahl von Bildern, die jeweils unterschiedliche Be lichtungsdauer erhalten, nicht-zerstörend aus nicht zer störend auslesbaren Abbildungselementen ausgelesen und die mehreren Bilder werden außerhalb der Bildelemente miteinan der addiert. Folglich hat das aus der Vielzahl vom Bildern erhaltene Bild einen erhöhten dynamischen Bereich und eine breite Helligkeitsinformation von niedriger bis zu hoher Helligkeit bzw. Luminanz.

Wenn jedoch der dynamische Bereich durch das vorgenannte Verfahren vergrößert wird, sind eine Treiberschaltung zum aufeinanderfolgenden Verändern des Belichtungsintervalls und eine Schaltung zum Summieren einer Vielzahl von Bildern er forderlich, wodurch der Aufbau der Vorrichtung komplex wird und sich die Größe des Elements erhöht.

Die erste Aufgabe vorliegender Erfindung besteht in der Be reitstellung einer Festkörper-Abbildungs- bzw. -Bildaufnah mevorrichtung, bei der die Kapazität eines Bildelements er höht und ein dynamischer Bereich vergrößert werden kann, ohne daß ein komplexer Auslesevorgang oder ein Bildsummier prozeß notwendig sind.

Eine zweite Aufgabe der Erfindung besteht in der Bereitstel lung einer Festkörper-Abbildungsvorrichtung, bei der die Ka pazität eines Bildelements (Pixels) erhöht und ein dynami scher Bereich ohne Beeinflussung des S/N-Verhältnisses (Störabstands) oder der Zuverlässigkeit vergrößert werden kann.

Gemäß einem Aspekt vorliegender Erfindung umfaßt eine Fest körper-Abbildungsvorrichtung bzw. -Bildaufnahmevorrichtung ein Halbleitersubstrat, eine Mehrzahl von auf dem Halblei tersubstrat ausgebildeten und Bildelementsignale bzw. Pixel- Signale erzeugenden Bildelementen (Pixeln) und einen Ausgangsverstärker zum Umwandeln der von den vorstehend ge nannten Bildelementen (Pixeln) erzeugten Bildelementsignale in Bildsignale und zum Abgeben der Bildsignale.

Das Bildelement (Pixel) weist einen fotoelektrischen Umwand lungsabschnitt zum Erzeugen einer Ladung in Übereinstimmung mit einer empfangenen Lichtmenge, eine Kapazität zum Spei chern der vom fotoelektrischen Umwandlungsabschnitt erzeug ten Ladung und einen Schaltabschnitt zum Auslesen der in der Kapazität gespeicherten Ladung als das Bildelementsignal auf.

Die Kapazität umfaßt einen Speicherbereich, der auf einem Teil oder einem benachbarten Abschnitt des fotoelektrischen Abschnitts gebildet ist, eine Kapazitäts-Isolatorschicht, die auf dem Speicherbereich ausgebildet ist und aus einem hochdielektrischen Material mit einer hohen relativen Di elektrizitätskonstante hergestellt ist, und eine Kapazitätselektrode, die in Kontakt mit der Kapazitäts- Isolatorschicht steht, um letztere mit einem festen Potential zu speisen.

Bei der erfindungsgemäßen Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung des XY-Adressierungstyps ist eine Mehrzahl von Bildelementen (Pixeln) in einer Matrix in der ersten und der zweiten Rich tung angeordnet.

Die Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung umfaßt eine Mehrzahl von Horizontal-Wählleitungen, die mit einer Mehrzahl von eine Mehrzahl von Reihen in der ersten Richtung bildenden Bilde lementen (Pixeln) verbunden sind, eine Mehrzahl von Vertikal- Wählleitungen, die mit den eine Mehrzahl von Reihen in der zweiten Richtung bildenden Bildelementen (Pixeln) verbunden sind, eine Bildelement-Adressierschaltung zum Adressieren eines spezifischen Bildelements (Pixels) durch Anlegen eines Auslesesignals an die Horizontal- und Vertikal-Wählleitungen und zum Auslesen des Bildelementsignals aus dem adressierten Bildelement (Pixel), und eine auf bzw. an der Vertikalleitung gebildete Leitungskapazität, die einen Leitungskapazitäts- Isolator aus hochdielektrischem Material mit hoher relativer Dielektrizitätskonstante aufweist und ein aus der Kapazität ausgelesenes Bildelementsignal speichert.

Bei der erfindungsgemäßen Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung wird eine Kapazitäts-Isolatorschicht aus hochdielektrischem Material als die auf dem Bildelement ausgebildete Kapazität verwendet, wobei die vom fotoelektrischen Umwandlungsabschnitt erzeugte Ladung in der Kapazität korrekt bzw. zugeordnet gespeichert wird. Da diese Kapazität eine hohe rela tive Dielektrizitätskonstante besitzt, kann ihre Kapazität verglichen mit einem herkömmlichen Material wie etwa SiO₂ usw. erhöht werden. Daher kann die Kapazität des Bildele ments (Pixels) vergrößert und auch der dynamische Bereich ohne die Addition von Bildern verbreitert werden.

Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung haben sowohl die Kapazität, die die vom fotoelektrischen Umwandlungsabschnitt des Bildelements erzeugte Ladung speichert, als auch die Leitungskapazität, die ein aus der Kapazität des Bildele ments ausgelesenes Bildelementsignal speichert, jeweils eine hohe relative Dielektrizitätskonstante, so daß es möglich ist, die Kapazität des Bildelements (Pixels) und den dynami schen Bereich ohne Addition von Bildern zu vergrößern.

Da bei vorliegender Erfindung, genauer gesagt, das aus dem Bildelement ausgelesene Bildelementsignal mittels eines sta tischen Induktionstransistors (static induced transistor) mit einem Sourcefolger-Aufbau und einem MOS-Transistor ver stärkt wird, ist es möglich, ein Bildsignal zu erhalten, bei dem das S/N-Verhältnis bzw. der Störabstand verbessert ist.

Im folgenden wird das Prinzip der Erhöhung der Bildelement kapazität durch Verwendung eines hochdielektrischen Materi als bei der vorstehend erwähnten Kapazitäts-Isolatorschicht beschrieben.

Wenn die im Kondensator bzw. in der Kapazität gespeicherte Ladungsmenge als Q, die Kapazität des Kondensators bzw. der Kapazität als C und die angelegte Spannung als V bezeichnet wird, wird bekanntlich die Beziehung zwischen Q und C durch die Gleichung Q=CV ausgedrückt. Um die Menge der gespei cherten Ladung "Q" zu erhöhen, ist es notwendig, die Kapazi tät "C" zu vergrößern. Die Kapazität "Co" je Einheitsfläche der Kapazität "C" läßt sich durch folgende Gleichung aus drücken:

Co = (∈r · ∈o)/Xo (1)

Dabei bezeichnet "∈r" die relative Dielektrizitätskonstante von SiO₂, das ein isolierender Oxidfilm ist, "∈o" die rela tive Dielektrizitätskonstante im Vacuum und "X" die Dicke des Oxidfilms SiO₂.

Ein generelles bzw. allgemeines MOS-Bildaufnahmeelement be nutzt SiO₂ als isolierenden Oxidfilm, so daß die Kapazität "Co" einer Einheitsfläche durch Gleichung (1) beschrieben ist. Um die Kapazität "Co" vergrößern zu können, ist es bes ser, ein Material zu verwenden, das eine große relative Di elektrizitätskonstante "∈r", siehe Gleichung (1), besitzt.

Die photoelektrische Umwandlungsfähigkeit eines Elements, dessen Kapazität vergrößert ist, ist in Fig. 17 gezeigt. Die photoelektrische Umwandlungsfähigkeit eines normalen MOS- Bildaufnahmeelements ist durch die durchgezogene Linie dar gestellt, während diejenige eines MOS-Bildaufnahmeelements, dessen Kapazität vergrößert ist, durch eine strichpunktierte Linie repräsentiert ist. Folglich kann ein Sättigungspegel durch Vergrößerung der Kapazität angehoben werden. Allgemein wird die relative Dielektrizitätskonstante des isolierenden Films, der als Kapazitäts-Isolatorschicht verwendet wird, in der nachfolgenden Tabelle 1 beschrieben:

Tabelle 1

Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel wird eine dielektri sche Substanz mit einer relativen Dielektrizitätskonstante von 20 oder weniger als schwach dielektrisches Material be zeichnet, während eine dielektrische Substanz mit einer re lativen Dielektrizitätskonstante von 20 oder mehr als hoch dielektrisches Material bezeichnet wird. Dieses hochdielek trische Material umfaßt antiferroelektrische Materialien, Pb(Mg_0,5W_0,5)O₃ und PbZrO₃, ferroelektrische Materialien, PZT und BaTiO₃, und dielektrische Materialien (soweit weder ferroelektrisch noch antiferroelektrisch), Ta₂O₅, TiO₂ und SrTiO₃ usw.

Die Grundzüge der Erfindung werden nachfolgend unter Bezug nahme auf die beiliegenden Zeichnungen, die einen Teil der Beschreibung bzw. Offenbarung bilden und hiermit ausdrück lich in die Offenbarung mit einbezogen werden sowie gegen wärtig bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung zeigen, zusammen mit der vorstehenden allgemeinen Beschreibung und der nachfolgenden detaillierten Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 eine Querschnittsansicht eines Bildelements (Pi xels) der Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung gemäß einem er sten Ausführungsbeispiel,

Fig. 2 eine erste Modifikation des Aufbaus des Bildele ments (Pixels), wobei die Struktur der Kapazität modifiziert ist,

Fig. 3 eine zweite Modifikation des Aufbaus des Bilde lements (Pixels), wobei eine transparente Elektrode als eine Kapazitäts-Elektrode verwendet wird,

Fig. 4 eine dritte Modifikation des Aufbaus des Bilde lements (Pixels), bei der ein Oxidfilm als ein Isolatorfilm einer Fotodiode und eines Schaltelements verwendet ist,

Fig. 5 eine vierte Modifikation des Aufbaus des Bilde lements (Pixels), bei der der Aufbau der Kapazität verändert ist und der Oxidfilm als isolierender Film der Fotodiode und des Schaltelements eingesetzt ist,

Fig. 6 eine fünfte Modifikation des Aufbaus des Bilde lements (Pixels), bei dem eine transparente Elektrode als Kapazitäts-Elektrode dient und der Oxidfilm als isolierender Film der Fotodiode oder des Schaltelements eingesetzt wird,

Fig. 7 eine Ansicht der Schaltungsstruktur einer Fest körper-Bildaufnahmevorrichtung, die mit einem zweiten Aus führungsbeispiel vorliegender Erfindung in Beziehung steht,

Fig. 8 die Zeitsteuerung des Ladungsübertragungsvor gangs bei der mit dem zweiten Ausführungsbeispiel zusammen hängenden Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung,

Fig. 9 ein Prinzip der Reduzierung des Stör koeffizienten,

Fig. 10 eine Ansicht einer auf das zweite Ausführungs beispiel bezogenen Modifikation,

Fig. 11 eine Ansicht des Aufbaus eines bei der in Fig. 10 gezeigten Modifikation verwendeten MOS-Transistors,

Fig. 12 im Querschnitt eine Ansicht des Aufbaus eines Bildelements (Pixels) einer auf ein drittes Ausführungsbei spiel vorliegender Erfindung bezogenen Festkörper-Bildauf nahmevorrichtung,

Fig. 13 ein Potential oder den Potentialverlauf von ei ner Gate-Elektrode zu einem Substrat bei dem in Fig. 12 ge zeigten Bildelement (Pixel),

Fig. 14 eine Polarisation-beaufschlagte Spannungs-Kenn linie von ferroelektrischen Materialien (ferroelectrics),

Fig. 15 eine Ansicht zur Beschreibung der Polarisation beaufschlagten Spannungs-Kennlinie von antiferroelektrischen Materialien (antiferroelectrics),

Fig. 16 eine Äquivalenzschaltung des in Fig. 1 darge stellten Bildelements (Pixels), und

Fig. 17 eine fotoelektrische Umwandlungskennlinie jedes Bildelements.

Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele vorlie gender Erfindung detailliert beschrieben.

Unter Bezugnahme auf Fig. 1 wird nun eine Festkörper-Bild aufnahmevorrichtung des MOS-Typs gemäß einem ersten Ausfüh rungsbeispiel vorliegender Erfindung beschrieben. Fig. 1 zeigt einen Querschnittsaufbau eines Bildelements (Pixels) bei der MOS-Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung bzw. -Abbil dungsvorrichtung oder -Bildsensor.

Dieses Ausführungsbeispiel der Bildaufnahmevorrichtung um faßt ein Siliziumsubstrat, eine Mehrzahl von Bildelementen (Pixeln), die voneinander getrennt und auf dem Siliziumsub strat in Form einer Matrix angeordnet sind, eine Mehrzahl von XY-Wählleitungen, die entsprechend mit in X-Richtung bzw. Y-Richtung angeordneten Bildelementen (Pixeln) verbun den sind, Vertikal- und Horizontal-Übertragungsschalter zum Wählen eines Bildelements (Pixels) durch Anlegen eines aus gewählten Impulses an irgendeine der XY-Wählleitungen und zum Übertragen eines aus dem gewählten Bildelement ausgele senen Bildelementsignals, und einen Ausgangsverstärker zum Umwandeln eines mittels der Vertikal- und Horizontal-Über tragungsschalter übertragenen Bildelementsignals in ein Bildsignal.

Der Aufbau eines Bildelements (Pixels) wird im folgenden im Detail unter Bezugnahme auf Fig. 1 erläutert:

Das Bezugszeichen 1 in Fig. 1 bezeichnet ein p-Siliziumsub strat. Ein MOS-Transistor 5, eine Fotodiode 8 und eine Kapa zität bzw. ein Kondensator 10 sind in dem Bereich eines sol chen Bildelements des Siliziumsubstrats 1 ausgebildet.

Ein n-Sourcebereich 2 und n-Drainbereich 3 sind separat an der Oberfläche des Siliziumsubstrats 1 gebildet. Ein aus einem hochdielektrischen Material hergestellter isolierender Film 4 ist auf dem Substrat 1 ausgebildet. Auf dem isolierenden Film 4 ist zwischen dem Sourcebereich 2 und dem Drainbereich 3 eine Gateelektrode 6 des MOS-Transistors zum Einschalten/Ausschalten des Abschnitts zwischen dem Source bereich 2 und dem Drainbereich 3 gebildet. Ein auf dem Drainbereich 3 angeordneter Teil des isolierenden Films 4 ist geöffnet. Eine Drainelektrode 7 ist derart ausgebildet, daß sie den Drainbereich 3 über diesen Öffnungsabschnitt kontaktiert.

Ein Teil der oberen Oberfläche des auf dem Sourcebereich 3 gebildeten isolierenden Films 4 bildet eine Lichtemp fangsoberfläche bzw. -fläche. Der Sourcebereich 2 und das Substrat 1, die unterhalb der Lichtempfangsfläche liegen, bilden eine Fotodiode 8.

Eine Kapazitätselektrode oder Kondensatorelektrode 9, die aus polykristallinem Silizium in dem Bereich benachbart zu der vorstehend erwähnten Lichtempfangsfläche gefer tigt ist, ist auf der oberen Oberfläche des auf dem Source bereich 2 gebildeten isolierenden Films 4 vorgesehen. Die Kapazitäts-Elektrode 9, der isolierende Kapazitäts-Film 4 (ein Teil des isolierenden Films 4) und der unterhalb dieser Kapazitäts-Elektrode 9 angeordnete Sourcebereich 2 bilden zusammen die vorstehend erwähnte Kapazität bzw. den Konden sator 10.

Fig. 16 zeigt eine Äquivalenzschaltung eines Bildelements der Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung mit einem derartigen Auf bau. Die Drainelektrode 7 des MOS-Transistors 5 ist mit einem Ausgangsverstärker 11 verbunden. Dieser Ausgangsverstärker 11 gibt ein Bildelementsignal, das aus der in der Kapazität 10 des Bildelements gespeicherten Ladung besteht, aus einem Element als Bildsignal unter Strom-Spannungs-Wandlung ab.

Die Arbeitsweise dieses Ausführungsbeispiels mit dem vorste hend beschriebenen Aufbau wird nun beschrieben. Wenn Licht auf eine Lichtempfangsfläche der Fotodiode 8 einfällt, wird eine Ladung, deren Größe von der Menge des in der Fotodiode 8 empfangenen Lichts abhängt, erzeugt und in der Kapazität 10 gespeichert. In diesem Fall wird der Kapazitäts-Elektrode 9 ein festes Potential von außen zugeführt, so daß an den Kapazitätsisolatorfilm 4 ein festes Potential angelegt wird und das Potential der Kapazitäts-Elektrode 9 und das des Siliziumsubstrats auf dem gleichen Potential wie das feste Potential gehalten werden. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Kapazitäts-Elektrode 9 auf der Kapazitätsisolatorschicht 4 vorgesehen. Es ist aber auch möglich, die Kapazitäts-Elektrode 9 am seitlichen Abschnitt der Kapazitätsisolatorschicht 4 derart vorzusehen, daß sie in Kontakt mit der Kapazitätsisolatorschicht steht.

Wenn ein Wählimpuls gleichzeitig an die Gateelektrode 6 über eine XY-Wählleitung angelegt wird, wird ein Gate des MOS- Transistors eingeschaltet. Demzufolge wird die in der Kapa zität 10 gespeicherte Ladung über die Drainelektrode 7 als Bildelementsignal ausgelesen. Nach Übertragung dieses ausge lesenen Bildelementsignals unter Synchronisierung mit anderen Bildelementen mittels der Vertikal- und Horizontal-Über tragungsschalter wird das Signal in den Ausgangsverstärker 11 eingegeben. Danach wird es vom Element als ein strom spannnungs-gewandeltes Bildsignal abgegeben.

Bei diesem Ausführungsbeispiel wird ein Material hoher Di elektrizitätskonstante als Kapazitätsisolatorfilm 4 der be nachbart zur Fotodiode 8 ausgebildeten Kapazität 10 einge setzt. Daher kann die Kapazität der Kapazität bzw. des Kon densators 10 erhöht werden. Da die in der Fotodiode 8 er zeugte Ladung in einer solchen Kapazität 10 gespeichert wird, kann die Kapazität der Bildelemente gleichfalls ver größert werden. Als Ergebnis kann der dynamische Bereich er höht und der Aufbau des Elements vereinfacht werden, ohne daß eine Treiberschaltung zum Verändern der Belichtungszeit oder ein Speicher zum Addieren einer Vielzahl von Bildele menten erforderlich ist.

Die relative Dielektrizitätskonstante des Kapazitätsisolatorfilms, der aus einem Material hoher rela tiver Dielektrizitätskonstante besteht, beträgt das mehrere zehn- bis mehrere hundertfache, verglichen mit der relativen Dielektrizitätskonstante des als herkömmlicher Kapazitäts isolatorfilm verwendeten SiO₂. Daher ist die Speicherkapazi tät der Kapazität 10 in Verbindung mit bzw. entsprechend der vorstehend genannten Dielektrizitätskonstante erhöht.

Bei dem ersten Ausführungsbeispiel wird eine hochdielektri sche Substanz als Kapazitätsisolatorfilm verwendet. Das hochdielektrische Material umfaßt ferroelektrische Substan zen, bspw. PZT mit Pyroelektrizität und Piezoelektrizität.

Als Pyroelektrizität wird die Erscheinung bezeichnet, daß bei Veränderung der Temperatur eines festen Materials eine Ladung in Elektroden erzeugt wird, die das feste Material sandwichartig umgeben. Je größer dieser Effekt ist, desto dünner ist das Material. Weiterhin wird, wenn Licht sich fortpflanzt/abgeschaltet bzw. blockiert wird, das Licht in dem Material in Wärme umgewandelt und eine Ladung an der Elektrode erzeugt. Dies ist ein thermischer Effekt und ar beitet ohne Wellenlängen-Eigenschaften oder -abhängigkeit von Ultraviolett bis Infrarot.

Genauer gesagt wird, wenn Licht in eine Gate-Einheit eines MOS-Transistors eintritt, eine Ladung nicht nur durch den fotoelektrischen Effekt, sondern auch durch den pyroelektri schen Effekt erzeugt, falls eine ferroelektrische Kondensa toreinheit direkt unterhalb oder nahe der Gate-Elektrode zum Speichern von Ladungen angeordnet ist. Die Erzeugung einer solchen pyroelektrischen Ladung ist nicht bevorzugt, da sie eine Störungsquelle für ein eingegebenes Bildsignal bildet.

Als Piezoelektrizität wird die Erscheinung bezeichnet, bei der eine Ladung in Elektroden, die ein festes Material sand wichartig umfassen, erzeugt wird, wenn ein Beanspruchungs wechsel, eine Vibration oder eine akustische Welle auf das feste Material wirkt. Wenn der piezoelektrische Effekt auf tritt, wird die Ladung wie beim pyroelektrischen Effekt eine Störungsquelle für ein eingegebenes Signal.

Weiterhin tritt der umgekehrte piezoelektrische Effekt un trennbar vom piezoelektrischen Effekt auf, wobei der fol gende Nachteil entsteht. Wenn die durch den fotoelektrischen Effekt aufgrund einfallenden Lichts erzeugte Ladungsmenge Q in dem pyroelektrischen Kondensator gespeichert wird, wird die Spannung V=Q/C zwischen Elektroden dieses ferroelek trischen Kondensators erzeugt (das Symbol C bezeichnet die elektrische Kapazität des ferroelektrischen Kondensators). Diese Spannung V bewirkt eine Ermüdung des Elements aufgrund der Erzeugung einer Formänderung im ferroelektrischen Kon densator aufgrund des umgekehrten piezoelektrischen Effekts.

Wie vorstehend erwähnt, ist es bei Verwendung des ferroelek trischen Kondensators als Ladungsspeichereinheit möglich, den dynamischen Bereich des Bildaufnahmeelements des XY- Adressierungstyps wie etwa des MOS-Bildaufnahmeelements usw. durch Ausnutzung seiner hohen Dielektrizitätskonstante zu erhöhen. Gleichzeitig treten jedoch neue Probleme wie etwa eine Verschlechterung des Störabstands und die Beein trächtigung der Zuverlässigkeit auf.

Fig. 14 zeigt Polarisation-aufgeprägte Spannung-Eigen schaften (Hysterese-Eigenschaften) eines pyroelektrischen Materials wie etwa PZT mit Pyroelektrizität und Piezoelek trizität.

Fig. 15 zeigt Polarisation-aufgeprägte Spannung-Eigenschaf ten von anti-ferroelektrischen Materialien (Hysterese-Eigen schaften).

Diese unterscheiden sich voneinander im Vorhandensein der Remanenz Pr. Der pyroelektrische Effekt bewirkt die Verände rung der Remanenz Pr in Abhängigkeit von einer Veränderung der Temperatur. Der piezoelektrische Effekt bewirkt die Ver änderung der Remanenz Pr auf der Basis der Beanspruchung (stress). Demgegenüber besitzt das anti-ferroelektrische Ma terial weder den pyroelektrischen Effekt noch den piezoelek trischen Effekt, da es keine spontane Polarisation zeigt.

Wenn ein starkes elektrisches Feld an das anti-ferroelektri sche Material angelegt wird, bewirkt das anti-ferroelektri sche Material einen Phasenübergang in die ferroelektrische Phase, während das starke elektrische Feld anliegt. In die sem Fall zeigt es den pyroelektrischen Effekt und den piezo elektrischen Effekt in dem Zustand, bei dem eine Vorspannung angelegt ist. Soweit eine Vorspannung nicht angelegt ist, tritt der Phasenübergang in die ferroelektrische Phase nicht auf.

Daher ist es bevorzugt, als für einen Kapazitätsisolatorfilm zu verwendendes Material hoher Dielektrizität eine anti ferroelektrische Substanz, eine dielektrische Substanz (ohne schwachdielektrisches Material) und ferroelektrische Mate rialien, die keine Remanenzeigenschaften haben, zu verwen den. Bei Verwendung eines solchen bevorzugten hochdielektri schen Materials als Kapazitätsisolatorfilm ist es möglich, die Vorteile der Vergrößerung des dynamischen Bereichs und der Vereinfachung des Aufbaus des Elements zu erhalten, ohne daß die durch den vorstehend erwähnten pyroelektrischen Ef fekt und piezoelektrischen Effekt begründeten Nachteile auf treten, d. h. ohne daß eine Beeinträchtigung des Störabstands eines Bildsignals eintritt.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 2 bis 4 werden nun Modifika tionen bzw. Abänderungen beschrieben, die sich auf den Auf bau der Kapazität bzw. des Kondensators beziehen.

Fig. 2 zeigt eine erste Abänderung, die sich auf den Bilde lement-Aufbau bezieht. Da sich diese Abänderung vom ersten Ausführungsbeispiel lediglich hinsichtlich des Aufbaus der Kapazität unterscheidet, werden dieselben Bezugszeichen zur Bezeichnung der anderen gemeinsamen Abschnitte verwendet und diese Teile nicht erneut beschrieben. Dies trifft auch für die weiteren Abänderungen zu.

Bei der vorliegenden Abänderung ist im Siliziumsubstrat 1 eine V-förmige Rille oder Rinne ausgebildet. Eine Kapazität bzw. ein Kondensator 20a, die bzw. der unter Verwendung ei nes aus hochdielektrischem Material hergestellten Kapazi tätsisolatorfilms 4 hergestellt ist, ist in der V-förmigen Rille gebildet. Die Kapazität 20a ist derartig ausgebildet, daß sie die Rille des Kapazitätsisolatorfilms 4 füllt. Bei dieser Abänderung ist es möglich, das Verhältnis der Fläche der Kapazitätselektrode 9a auf dem isolierenden Film 4 zu verringern, wodurch die Verringerung des Öffnungsverhältnis ses der Empfangsfläche beseitigt werden kann. Weiterhin kann die Größe des Elements verringert werden, da aus einem schmalen, flachen Bereich ein großer Ladungsspeicherbereich erhalten werden kann.

Fig. 3 zeigt eine zweite Abänderung, die sich auf den Bilde lement-Aufbau bezieht.

Bei der vorliegenden Abänderung wird eine transparente Elek trode 21 als eine Kapazitätselektrode einer Kapazität 20b eingesetzt.

Bei dieser Abänderung kann die Verringerung des Öffnungsver hältnisses des Licht empfangenden Abschnitts ohne Verwendung der in der Fig. 2 gezeigten V-förmigen Struktur verhindert werden, da Licht durch die transparente Elektrode 21 hin durchtritt.

Fig. 4 zeigt eine dritte Abänderung, die sich auf den Bilde lement-Aufbau bezieht.

Ein hochdielektrisches Material wird nur für den Kapazitäts isolatorfilm 4 der Kapazität 20 eingesetzt, während ein aus SiO₂ hergestellter Oxidfilm 22 als ein Isolatorfilm sowohl für einen MOS-Transistor 5′ als auch für eine Fotodiode 8′ eingesetzt wird.

Fig. 5 zeigt eine vierte Abänderung, die sich auf den Bilde lement-Aufbau bezieht.

Ein hochdielektrisches Material wird lediglich für den Kapa zitätsisolatorfilm 4 der V-förmigen Kapazität 20a verwendet, während ein aus SiO₂ bestehender Oxidfilm 22 als ein Isolatorfilm sowohl für den MOS-Transistor 5′ als auch für die Fotodiode 8′ eingesetzt wird.

Fig. 6 zeigt eine fünfte Abänderung, die sich auf den Bilde lement-Aufbau bezieht.

Die transparente Elektrode 21 ist als eine Kapazitätselek trode der Kapazität 20b gebildet, während ein aus SiO₂ be stehender Oxidfilm 22 als isolierender Film des MOS-Transi stors 5′ eingesetzt wird.

Im folgenden wird ein zweites Ausführungsbeispiel vorliegen der Erfindung beschrieben.

Fig. 7 zeigt einen Schaltungsaufbau einer auf das zweite Ausführungsbeispiel vorliegender Erfindung bezogenen Fest körper-Bildaufnahmevorrichtung des XY-Adressierungstyps. Dieses Ausführungsbeispiel umfaßt eine Vielzahl von in einer Matrix angeordneten Bildelementen bzw. Pixeln (in Fig. 7 sind vier repräsentative Bildelemente beschrieben bzw. ge zeigt), wobei die vorstehend genannten Bildelemente ein fo toelektrisches Übertragungselement SIT (statischer Indukti onstransistor) 24 der Sourcefolger-Struktur mit beiden Funk tionen, einen Ausleseschalter und eine bildelementseitige Kapazität 23 mit einem Kapazitätsisolatorfilm aus hochdi elektrischem Material aufweisen.

Die vorstehend erwähnten Bildelemente sind jeweils mit einer Horizontalleitung L1 bzw. L2 und einer Vertikalleitung L3 bzw. L4 verbunden. Jede Zeilenkapazität 31a und 31b mit ei nem Kapazitätsisolatorfilm aus hochdielektrischem Material ist in bzw. an jeder der Vertikalleitungen L3 bzw. L4 vorge sehen.

Eine Elektrode der bildelementseitigen Kapazität 23 ist mit deren entsprechender Horizontalleitung L1 oder L2 verbunden, während die andere Elektrode mit ihrer entsprechenden Verti kalleitung L3 oder L4 über einen Gate-Drain-Pfad verbunden ist.

Der statische Induktionstransistor SIT 24 übt eine Funktion als fotoelektrisches Umwandlungselement unter Einsatz einer pn-Verbindung aus. Daher ist das fotoelektrische Umwand lungselement in dieser Figur nicht gezeigt.

Ein Anschluß jeder Horizontalleitung L1 und L2 ist mit einem Vertikalschiebewiderstand oder Vertikalschieberegister 25 verbunden. Ein Anschluß jeder Horizontalleitung L3 und L4 ist über eine Drain-Gate-Strecke des entsprechenden der MOS- Schalter 26a und 26b mit einem Horizontalschiebewiderstand oder Horizontalschieberegister 27 verbunden. Der andere An schluß jeder Vertikalleitung L3 und L4 ist mit einem Drain jedes MOS-Schalters 29a und 29b verbunden, deren Source auf Massepotential liegt.

Zeilen- oder Leitungskapazitäten 31a und 31b, bei denen Ka pazitätsisolatorfilme aus einem hochdielektrischen Material eingesetzt sind, sind entsprechend mit den Vertikalleitungen L3 bzw. L4 verbunden.

Die Source-Seite jedes MOS-Schalters 26a und 26b ist mit ei nem Ausgangsverstärker 28 verbunden.

Im folgenden wird die Funktionsweise des vorliegenden Aus führungsbeispiels mit dem beschriebenen Aufbau näher erläu tert.

In jedem Bildelement tritt eine mit der Menge des einfallen den Lichts in Beziehung stehende Ladung auf. Die auftretende Ladung wird in der entsprechenden bildelementseitigen Kapa zität 23 gespeichert. Die in der Kapazität 23 gespeicherte Ladung wird mittels des statischen Induktionstransistors 24 über eine durch das Vertikalschieberegister 25 ausgewählte Horizontalleitung ausgelesen und zur Leitungskapazität 31a oder 31b der Vertikalleitung L3 oder L4 übertragen.

Der Übertragungsvorgang des Bildelementsignals wird unter Bezugnahme auf Fig. 8 in größeren Einzelheiten beschrieben.

Während des Horizontalaustastintervalls der in Fig. 8 ge zeigten Zeitsteuerung wird jede Leitungskapazität 31a, 31b durch ein an die MOS-Schalter 29a und 29b angelegtes Rück setzsignal gesetzt. Dann wird ein Vertikal-Gate-Impuls c vom Vertikalschieberegister 25 an das Gate des statischen Induk tionstransistors SIT 24 angelegt. Demzufolge wird eine La dung einer Horizontalleitung unter der in der bildelementseitigen Kapazität 23 gespeicherten Ladung durch den statischen Induktionstransistor SIT 24 stromverstärkt und zu der Leitungskapazität 31a oder 31b übertragen. Danach fällt der Pegel des Vertikal-Gate-Impulses c ab und der sta tische Induktionstransistor SIT 24 wird abgeschaltet.

Wenn das Horizontalaustastintervall beendet ist, wird vom Horizontalschieberegister 27 ein Ausleseimpuls an die Gates der MOS-Schalter 26a und 26b angelegt und die MOS-Schalter aufeinanderfolgend mit hoher Geschwindigkeit ausgekehrt bzw. ausgeschaltet. Demzufolge wird die in den Leitungskapazitä ten 31a und 31b gespeicherte Ladung zum Ausgangsverstärker übertragen und in ein Spannungssignal umgewandelt.

Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel besitzt der stati sche Induktionstransistor SIT 24 einen Sourcefolger-Aufbau unter Anlegen einer niedrigen Spannung Vcc an das Drain des statischen Induktionstransistors SIT 24. Der statische In duktionstransistor SIT 24 arbeitet daher nicht nur als Schaltelement, sondern auch als Stromverstärkungsschaltung.

Genauer gesagt wird der Vertikal-Gate-Impuls c an das Gate des statischen Induktionstransistors SIT 24 mit der in Fig. 8 gezeigten Zeitgabe angelegt, so daß der statische Indukti onstransistor SIT 24 als Sourcefolger-Schalltung arbeitet. Danach wird die aus der bildelementseitigen Kapazität 23 ausgelesene Ladung stromverstärkt und in der Leitungskapazi tät 31a oder 31b gespeichert. Die Beeinträchtigung des S/N- Verhältnisses bzw. Störaufstands der im Bildelement gespei cherten Ladung ist aus folgendem Grund auf ein Mindestmaß verringert:

Bei einer in Fig. 9 gezeigten Serienschaltung ist eine Ver stärkung in jedem Block mit Gm ("m" bezeichnet die Reihen folge der Blöcke in einem Schaltungssystem) und der Rausch- bzw. Störkoeffizient mit Fm bezeichnet. In diesem Fall ent spricht der gesamte Rauschkoeffizient F im System der fol genden Gleichung (2):

F = F1 + (F2 - 1)/G1 + (F3 - 1)/(G1 · G2) + (Fm - 1)/(G1 · G2 · G3 . . .Gm_-1) (2)

Der Rauschkoeffizient ist der durch Division des Eingangssi gnals-Störabstands in jedem Block durch den Ausgangssignal- Störabstand erhaltene Wert.

Gemäß Gleichung (2) wird der Rauschkoeffizient des Gesamt schaltungssytems durch Vergrößerung der Verstärkung des Schaltungsblocks der ersten Stufe verringert. Wie bei dem vorigen Ausführungsbeispiel dargestellt, wird die Ladung der bildelementseitigen Kapazität 23 durch den statischen Induk tionstransistor SIT 24 stromverstärkt und zur Leitungskapa zität 31a bzw. 31b, die ein Schaltungssystem in der nächsten Stufe darstellt, übertragen, so daß eine Verschlechterung des Rauschverhältnisses bzw. Störabstands der gespeicherten Ladung auf ein Mindestmaß verringert ist.

Da die bildelementseitige Kapazität 23 und die Leitungskapa zität 31 hochdielektrisches Material als einen Isolierfilm einsetzen, ist die Kapazität der bildelementseitigen Kapazi tät 23 und der Leitungskapazität 31 erhöht und die Bela stungsimpedanz verringert. Als Ergebnis ist die Rate der Stromverstärkung des statischen Induktionstransistors SIT 24 erhöht und der Rauschkoeffizient aus dem vorstehend genann ten Grund erniedrigt.

Bei der in den Leitungskapazitäten 31a und 31b gespeicherten Ladung tritt thermisches Rauschen aufgrund des Einschalt-Wi derstands des durch das Horizontalschieberegister ausgewähl ten MOS-Schalters 26 auf.

Wie durch die vorstehende Gleichung (2) repräsentiert, kann die durch diese Störungen hervorgerufene Verschlechterung des Störabstands vernachlässigt werden. Jedoch wird das auf tretende thermische Rauschen in der Leitungskapazität 31 ge speichert, wenn der MOS-Schalter 26 geöffnet ist (wenn der Leitungszustand freigegeben bzw. beendet ist). Da die Kapa zität der Leitungskapazität 31 größer ist als die der bilde lementseitigen Kapazität 23, speichert die Leitungskapazität 31 eine hohe Störenergie in Relation zum kleinen Lichtemp fangssignal. Wenn dann der MOS-Schalter 26 nach einem Hori zontalintervall geschlossen wird, wird die Rausch- bzw. Stö rungsenergie einem Horizontalzeilensignal als Störung über lagert.

Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der MOS-Schal ter 29 am anderen Ende der Vertikalleitung L3 oder L4 vorge sehen. Wie in Fig. 8 gezeigt, wird während des Horizontal austastintervalls unmittelbar vor Anlegen des Vertikal-Gate- Impulses c zum Auslesen eines Lichtempfangssignals ein Rück setz-Impuls b an den MOS-Schalter 29 an die Leitungskapazi tät 31 angelegt, um das vorstehend erwähnte thermische Rau schen zu verlassen oder zu beseitigen.

Weiterhin tritt thermisches Rauschen aufgrund des Leitzu stands des MOS-Schalters 29 auf. Um das thermische Rauschen zu verringern, ist es notwendig, dem Einschalt- bzw. Durch schalt-Widerstand (on-resistance) zu reduzieren. Um den Ein schalt- bzw. Durchschalt-Widerstand zu verringern, ist es wirkungsvoll, die Fläche des Gates des MOS-Transistors zu vergrößern. Im Fall der Vergrößerung des Gate-Bereichs ver ringert sich die Schaltgeschwindigkeit. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist es jedoch möglich, während des Horizontalaustastintervalls rückzusetzen, so daß ausreichend hohe Schaltgeschwindigkeit in der Fläche des Gates, die thermisches Rauschen vollständig unterdrücken kann, erzielt werden kann.

Bei diesem Ausführungsbeispiel wird hochdielektrisches Mate rial als Kapazitätsisolatorfilm der bildelementseitigen Ka pazität 23 und der Leitungskapazität 31 eingesetzt und die Ladung der bildelementseitigen Kapazität 23 wird durch den als Sourcefolger geschalteten statischen Induktionstransi stor SIT 24 stromverstärkt und in der Leitungskapazität 31 gespeichert. Daher ist es möglich, den dynamischen Bereich des Bildsignals zu vergrößern, den Rauschkoeffizienten zu verringern und ein Signal mit einem verbesserten Störabstand abzugeben.

Während der ersten Hälfte des Horizontalaustastintervalls wird ein Rücksetzimpuls c oder b vom MOS-Schalter 29 gerade unmittelbar vor Zuführung des Vertikal-Gate-Impulses c zum Auslesen eines Lichtempfangssignals an die Leitungskapazität 31 angelegt. Daher kann beim Schließen des MOS-Schalters 26 auftretendes thermisches Rauschen beseitigt werden.

Bei dem vorstehend erwähnten zweiten Ausführungsbeispiel wird eine Sourcefolgerschaltung nicht nur durch den stati schen Induktionstransistor SIT, sondern auch durch einen MOS-Transistor erhalten. Wenn der MOS-Transistor als Source folgerschaltung eingesetzt wird, ist es notwendig, einen Schalter zum Rücksetzen einer in der bildelementseitigen Ka pazität 23 gespeicherten Ladung vorzusehen.

Fig. 10 zeigt eine Abänderung einer Festkörper-Bildaufnahme vorrichtung, bei der ein MOS-Transistor anstelle des stati schen Induktionstransistors SIT 24 eingesetzt wird.

Bei dieser Abänderung sind ähnlich wie beim ersten Ausfüh rungsbeispiel ein Lichtempfangsabschnitt und ein Speicherab schnitt als einziger bzw. einheitlicher Körper ausgebildet, wobei die Sourcefolgerschaltung aus einem MOS-Transistor 33 zusammengesetzt ist. Wie in Fig. 11 gezeigt, wird bei dem MOS-Transistor hochdielektrisches Material 34 als MOS-Oxid film-Abschnitt eingesetzt, so daß der Lichtempfangsabschnitt und der Speicherabschnitt als einheitlicher oder integraler Körper gebildet sind. Wie vorstehend angegeben, erfordert der MOS-Transistor 33 einen Rücksetzschalter, der in Fig. 10 nicht gezeigt ist.

Bei einer solchen Abänderung kann der Störungskoeffizient reduziert und der Störabstand (S/N-Verhältnis) durch densel ben Betrieb wie beim zweiten Ausführungsbeispiel verbessert werden.

Ein drittes Ausführungsbeispiel wird nun unter Bezugnahme auf Fig. 12 beschrieben.

Dieses Ausführungsbeispiel betrifft eine Bildspeicherein richtung, die als Ladungsmodulationseinrichtung (CMD, charge modulation device) bezeichnet wird.

In Fig. 12 bezeichnet das Bezugszeichen 31 ein p⁻-Substrat, 32 eine n⁻-Epitaxialschicht, 33 eine n⁺-Sourceregion, 34 eine n⁺-Drainregion, 35 einen isolierenden Film, 36 eine Sourceelektrode, 37 eine Gateelektrode, 38 einen aus einem hochdielektrischen Material bestehenden isolierenden Film und 39 eine isolierende Schicht.

Das Prinzip der Arbeitsweise des vorliegenden Ausführungs beispiels wird unter Bezugnahme auf das Diagramm der Poten tialverteilung gemäß Fig. 13 beschrieben.

Dieses Ausführungsbeispiel ist ein Volumenkanal- bzw. Groß kanal-Bauelement mit einer negativen Schwellenspannung. Zum Zeitpunkt der Speicherung einer Fotoladung ist die Gateelek trode 37 durch eine große negative Spannung vorgespannt.

Fig. 13 zeigt ein Potential zwischen der Gateelektrode und dem Substrat 31 sowie den Zustand der gespeicherten Fotola dung (Löcher).

Ein durch den fotoelektrischen Effekt erzeugtes Loch wird durch eine an die Gateelektrode 37 angelegte große Vorspan nung zur Feldoberfläche des isolierenden Films 38 angezogen und die Ladung in der Feldoberfläche gespeichert. Die Menge der darin gespeicherten Ladung Q wird durch die folgende Gleichung ausgedrückt, wobei die an die Gateelektrode 37 an gelegte große negative Vorspannung als "Vg", die Fläche der Gateelektrode 37 als "Ag", die Dicke des isolierenden Films 38 als "T" und das Verhältnis oder die Größe der Dielektri zitätskonstante als "ε₁" bezeichnet ist:

Q = ∈₀∈_r · Ag/T · Vg

Bei dieser Formel ist es nicht möglich, den Wert sowohl von Ag als auch von Vg allzusehr zu vergrößern. Weiterhin be steht eine Beschränkung bezüglich der Verringerung der Dicke T der isolierenden Schicht wegen des Drucks usw. Daher ist es eine unausweichliche Maßnahme zur Vergrößerung des dyna mischen Bereichs, ein Material mit einer großen Dielektrizi tätskonstante für einen isolierenden Film zu verwenden.

Bei dem derart aufgebauten Festkörper-Bildaufnahmeelement tritt aufgrund des fotoelektrischen Effekts eine Ladung im Grenzabschnitt der epitaxialen Schicht 32 und des isolieren den Films 38, die unterhalb des Gateabschnitts angeordnet sind, auf, wenn Licht, das ein Bild bildet, auf den Gateab schnitt gerichtet wird. Da zu diesem Zeitpunkt die Gateelek trode 37 durch eine große negative Spannung vorgespannt ist, wird eine positive Ladung zur Feldoberfläche des isolieren den Films 38 angezogen. Da der isolierende Film 38 bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel aus hochdielektrischem Ma terial besteht, kann eine große Ladungsmenge in diesem iso lierenden Film 38 gespeichert werden.

Zusätzliche Vorteile und Modifikationen sind für den Fach mann leicht ersichtlich. Die Erfindung ist daher in ihren breiteren Aspekten nicht auf die beschriebenen und gezeigten spezifischen Details und repräsentativen Bauelemente be schränkt. Demgemäß können verschiedene Abänderungen durchge führt werden, ohne die Essenz oder den Rahmen des allgemei nen erfinderischen Konzepts zu verlassen, wie es durch die beigefügten Ansprüche und deren Äquivalente definiert ist.

Claims

1. Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung, gekennzeichnet durch:
ein Halbleitersubstrat (1);
eine Mehrzahl von auf bzw. in dem Halbleitersub strat (1) ausgebildeten Bildelementen, die Bildelement signale erzeugen, und
eine Ausgangsverstärkereinrichtung (11, 28) zum Umwandeln des von jedem der Bildelemente erzeugten Bildelementsignals in ein Bildsignal und zum Ausgeben des Bildsignals,
wobei das Bildelement
einen fotoelektrischen Umwandlungsabschnitt (8) zum Erzeugen einer Ladung in Übereinstimmung mit der empfangenen Lichtmenge,
eine Kapazität (10, 20) zum Speichern der vom fotoelektrischen Umwandlungsabschnitt (8) erzeugten La dung und
einen Schaltabschnitt (5) zum Auslesen der in der Kapazität (10, 20) gespeicherten Ladung als Bildelementsignal aufweist, und
wobei die Kapazität (10, 20)
einen Speicherbereich, der aus zumindest einem Teil und/oder einem benachbarten Bereich des fotoelek trischen Umwandlungsabschnitts (8) gebildet ist,
eine Kapazitätsisolatorschicht (4), die auf dem Speicherbereich gebildet ist und aus einem hochdielektrischen Material mit einer großen relativen Dielektrizitätskonstanten besteht, und
eine mit der Kapazitätsisolatorschicht (4) in Kon takt befindliche Kapazitätselektrode (9, 21) umfaßt.

2. Bildaufnahmevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kapazitätsisolatorschicht (4) aus hochdielektrischem Material mit einer relativen Dielektrizitätskonstante von 20 oder mehr besteht.

3. Bildaufnahmevorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das hochdielektrische Material aus einer Gruppe, die Si₃N₄, TiO₂, SrTiO₃, Pb(Mg_0,5W_0,5)O₃ und PbZrO₃ umfaßt, gewählt ist.

4. Bildaufnahmevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kapazitätsisolatorschicht (4) eine relative Dielektri zitätskonstante gleich oder größer als 20 besitzt und aus hochdielektrischem Material ohne Remanenz (Pr) be steht.

5. Bildaufnahmevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kapazität (10, 20) an der Innenseite einer am oder im Halbleiter substrat (1) ausgebildeten V-förmigen Rille gebildet ist.

6. Bildaufnahmevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaltab schnitt (5)
eine auf oder im Halbleitersubstrat (1) ausgebil dete n-Sourceregion (2),
eine auf oder im Halbleitersubstrat (1) entfernt von der Sourceregion (2) ausgebildete n-Drainregion (3),
eine isolierende Schicht (4, 22), die auf dem Halbleitersubstrat einschließlich der Sourceregion (2) und der Drainregion (3) gebildet ist,
eine auf der isolierenden Schicht (4, 22) zwischen der Sourceregion (2) und der Drainregion (3) gebildete Gate-Elektrode (6) und
eine Drainelektrode (7) umfaßt, die die Drainre gion (3) durch einen Öffnungsabschnitt hindurch kontak tiert, der einen Teil der auf der Drainregion (3) ange ordneten isolierenden Schicht (4, 22) bildet.

7. Bildaufnahmevorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der fotoelektrische Umwandlungsab schnitt (8)
das Halbleitersubstrat (1),
die Sourceregion (2) und
die auf der Sourceregion (2) gebildete isolierende Schicht (4, 22) umfaßt.

8. Bildaufnahmevorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil der Sourceregion (2) als Speicherbereich der Kapazität (10, 20) dient.

9. Bildaufnahmevorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die isolierende Schicht (4, 22) aus dem hochdielektrischen Material durch denselben Prozeß wie die Kapazitätsisolatorschicht (4) hergestellt ist.

10. Bildaufnahmevorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die isolierende Schicht (4, 22) aus einem Oxidfilm (22) besteht.

11. Bildaufnahmevorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Kapazitätselektrode (9, 21) aus einer transparenten Elektrode (21) besteht.

12. Bildaufnahmevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Mehrzahl von Bildelementen in einer Matrix in ersten und zweiten Richtungen angeordnet ist und
daß die Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung weiter hin eine Mehrzahl von Horizontal-Wählleitungen (L1, L2), die mit Bildelementen, die eine Mehrzahl von Zei len in der ersten Richtung bilden, verbunden sind,
eine Mehrzahl von Vertikal-Wählleitungen (L3, L4), die mit Bildelementen, die eine Mehrzahl von Zeilen in der zweiten Richtung bilden, verbunden sind,
eine Bildelement-Adressiereinrichtung (25, 27) zum Adressieren der Bildelemente (24, 33) durch Anlegen ei nes Auslesesignals an die Horizontal- und Vertikal- Wählleitungen (L1 bis L4) und zum Auslesen des Bildelementsignals aus dem adressierten Bildelement (24, 33), und
eine Leitungskapazitätseinrichtung (31a, 31b) auf weist, die mit den Vertikalleitungen (L3, L4) verbunden ist und einen Leitungskapazitäts-Isolator aus hochdielektrischem Material mit hoher relativer Dielektrizitätskonstante besitzt sowie das aus dem Bildelement (24, 33) ausgelesene Bildelementsignal speichert.

13. Bildaufnahmevorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der fotoelektrische Umwandlungsab schnitt (8) und der Schaltabschnitt (5) des Bildele ments (24, 33) einen statischen Induktionstransistor (24) aufweisen, der einen mit einer entsprechenden der Horizontal-Wählleitungen (L1, L2) über die Kapazität (23) des Bildelements verbundenen Gate-Anschluß, einen mit einer entsprechenden der Vertikal-Wählleitungen (L3, L4) verbundenen Source-Anschluß und einen Drain- Anschluß, an den eine vorbestimmte Spannung angelegt ist, umfaßt, und daß der statische Induktionstransistor (24) das aus der Kapazität (23) ausgelesene Bildelementsignal stromverstärkt, wobei die stromverstärkten Bildsignale zur Leitungskapazitätseinrichtung (31a, 31b) übertragen werden.

14. Bildaufnahmevorrichtung nach Anspruch 13, gekennzeich net durch eine Mehrzahl von Ausleseschaltern (26a, 26b), von denen jeder auf einer Ausleseseite jeder der Vertikal-Wählleitungen (L3, L4) angeordnet ist, an die das Auslesesignal von der Bildelement-Adressiereinrich tung (27) angelegt wird, die das in der Leitungskapazitätseinrichtung (31a, 31b) gespeicherte Bildelementsignal auslesen und die das ausgelesene Bildelementsignal an den Ausgangsverstärker (28) geben, und eine Mehrzahl von Rücksetzschaltern (29a, 29b), von denen jeder an einer Seite gegenüberliegend zur Ausleseseite an jeder der Vertikal-Wählleitungen (L3, L4) angeordnet ist und einen Rücksetz-Impuls zum Besei tigen thermischen Rauschens in der Leitungskapazitäts einrichtung (31a, 31b) unmittelbar vor Anlegen des Aus lesesignals an die Ausleseschalter (26a, 26b) anlegt.

15. Bildaufnahmevorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der fotoelektrische Umwandlungsab schnitt (8), ein Schaltabschnitt (5) und eine Kapazität des Bildelements einen MOS-Transistor (33) umfassen, der einen mit einer entsprechenden der Horizontal-Wähl leitungen (L1, L2) über die Kapazität des Bildelements verbundenen Gate-Anschluß, einen mit einer entsprechen den der Vertikal-Wählleitungen (L3, L4) verbundenen Source-Anschluß und einen Drain-Anschluß aufweist, an den eine vorbestimmte Spannung angelegt ist, und daß das aus der Kapazität ausgelesene Bildelement signal durch den MOS-Transistor (33) stromverstärkt und zur Leitungskapazitäteinrichtung (31a, 31b) übertragen wird.

16. Bildaufnahmevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kapazitäts elektrode (9, 21) auf der Kapazitätsisolatorschicht (4) gebildet ist.