FR2672759A1 - Image sensor with semiconductors, with charge storage - Google Patents
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Abstract
Description
CAPTEUR D'IMAGES A SEMICONDUCTEURS,. SEMICONDUCTOR IMAGE SENSOR ,.
A STOCKAGE DE CHARGE
La présente invention concerne des capteurs d'images à semlconduc- teurs, et elle porte plus particulièrement sur un capteur d'images à semiconducteurs de type MOS.LOAD STORAGE
The present invention relates to semiconductor image sensors, and it relates more particularly to a MOS type semiconductor image sensor.
Un capteur d'images à semiconducteurs convertit de la lumière visible ou de la lumière Invisible telle que de la lumière infrarouge, de la lumière ultrovlolette, ou des rayons X, en signaux électriques qui représentent une image d'un objet matériel, et ce capteur est largement utilisé dans divers domaines, tels que des caméras de télévision ou pour la lecture de données dans des appareils de télécopie.On appelle plus particulièrement capteur d'images à semiconducteurs de type MOS un capteur d'images à semiconducteurs dans lequel un élément de conversion de lumière en électricité, qui convertit des signaux lumineux en signaux électriques, et un élément de commutation qui lit sélectivement les signaux électriques issus de l'élément- de conversion de lumière en électricité, sont formés sur un substrat semiconducteur par l'utilisation de la technique de fabrication de circuits intégrés complexes MOS. A semiconductor image sensor converts visible light or Invisible light such as infrared light, ultraviolet light, or X-rays, into electrical signals that represent an image of a material object, and the sensor is widely used in various fields, such as television cameras or for reading data in facsimile apparatuses. More particularly called MOS type semiconductor image sensor a semiconductor image sensor in which an element of conversion of light to electricity, which converts light signals into electrical signals, and a switching element which selectively reads the electrical signals from the light-to-electricity conversion element, are formed on a semiconductor substrate by the use of the technique of manufacturing complex MOS integrated circuits.
La figure 5 est un schéma synoptique montrant un capteur d'images
Infrarouge de type MOS de l'art antérieur, qui convertit de la lumière infrarouge en signaux électriques. Sur la figure 5, la référence 1 désigne une photodiode dont l'anode est connectée à la masse. La photodiode 1 est connectée à un transistor MOS de commutation vertical 2, par 1' intermédiaire d'une bosse d'indium 3. Un pixel 4 comprend la photodiode 1, le transistor MOS vertical 2 et la bosse d'indium 3. Un réseau de pixels 5 comprend un ensemble de pixels 4 disposés dans les directions des lignes et des colonnes, c'est-à-dlre en une matrice. La référence 6 désigne un transistor MOS de commutation horizontal.Un réseau de tran sistors MOS horizontaux 7 comprend un ensemble de transistors MOS horizontaux 6 disposés dans la direction des colonnes. Des conducteurs de signaux de grille 81 à 8m sont disposés dans les lignes correspondantes et sont connectés aux électrodes de grille des pixels 4. Des conducteurs de signaux 91 à 9n sont disposés dans les colonnes correspondantes et sont connectés aux régions de drain des pixels 4 et aux régions de source des transistors MOS horizontaux 6. Des conducteurs de signaux de grille 101 à 10n sont disposés dans les colonnes correspondantes et sont connectés aux électrodes de grille des transistors MOS horizontaux. Les régions de drain des transistors MOS horizontaux 6 sont connectées à une sortie d'image 11.Un registre à décalage vertical 12 applique des signaux aux électrodes de grille respectives des transistors MOS verticaux 2 par l'intermédiaire des conducteurs de signaux de grille 81 à 8m.Figure 5 is a block diagram showing an image sensor
Prior art MOS infrared, which converts infrared light into electrical signals. In FIG. 5, the reference 1 designates a photodiode the anode of which is connected to ground. The photodiode 1 is connected to a vertical switching MOS transistor 2, by means of an indium bump 3. A pixel 4 comprises the photodiode 1, the vertical MOS transistor 2 and the indium bump 3. A network of pixels 5 comprises a set of pixels 4 arranged in the directions of the rows and columns, that is to say in a matrix. The reference 6 designates a horizontal switching MOS transistor. A network of horizontal MOS transistor transistors 7 comprises a set of horizontal MOS transistors 6 arranged in the direction of the columns. Grid signal conductors 81 to 8m are arranged in the corresponding lines and are connected to the pixel grid electrodes 4. Signal conductors 91 to 9n are arranged in the corresponding columns and are connected to the drain regions of pixels 4 and to the source regions of the horizontal MOS transistors 6. Gate signal conductors 101 to 10n are arranged in the corresponding columns and are connected to the gate electrodes of the horizontal MOS transistors. The drain regions of the horizontal MOS transistors 6 are connected to an image output 11. A vertical shift register 12 applies signals to the respective gate electrodes of the vertical MOS transistors 2 via the gate signal conductors 81 to 8m.
Un registre à décalage horizontal 13 applique des signaux aux électrodes de grille respectives des transistors MOS horizontaux 6 par 1' intermé- diaire des conducteurs de signaux de grille 101 à 10n. La référence 20 désigne une puce de semiconducteur dans laquelle les composants décrits ci-dessus, allant de la photodiode 1 au registre à décalage horizontal 13, sont formés sur le même substrat semiconducteur.A horizontal shift register 13 applies signals to the respective gate electrodes of the horizontal MOS transistors 6 through the gate signal conductors 101 to 10n. The reference 20 designates a semiconductor chip in which the components described above, going from the photodiode 1 to the horizontal shift register 13, are formed on the same semiconductor substrate.
La figure 6 est une coupe montrant le pixel et le transistor MOS horizontal qui constituent le capteur d'images infrarouge de type MOS de la figure 5. Sur la figure 6, la référence 21 désigne un substrat semiconducteur en silicium de type p. Des couches d'oxyde de champ 22 sont disposées sur une surface principale du substrat en silicium de type p 21, pour diviser la surface du substrat 21 en un ensemble de régions consistant en îlots. Une région de source de type n 23 et une région de drain + de type n 24 sont disposées dans un îlot, tandis qu'une région de sour- ce de type n+ 25 et une région de drain de type n 26 sont disposées dans l'autre région d'îlot.Une couche d'oxyde de grille est formée entre la région de source 23 et la région de drain 24, et une électrode de grille 29 est formée sur la couche d'oxyde de grille 27. Une couche d'oxyde de grille 28 est formée entre la région de source 25 et la région de drain 26, et une électrode de grille 30 est formée sur la couche d'oxyde de grille 28. Un transistor MOS vertical 2 comprend les régions de source et de drain de type n+ 23 et 24, la couche d'oxyde de grille 27 et l'électrode de grille 29, tandis qu'un transistor MOS horizontal 6 comprend les régions de source et de drain de type n 25 et 26, la couche d'oxyde de grille 28 et l'électrode de grille 30. FIG. 6 is a section showing the pixel and the horizontal MOS transistor which constitute the infrared image sensor of the MOS type of FIG. 5. In FIG. 6, the reference 21 designates a semiconductor substrate of p-type silicon. Field oxide layers 22 are disposed on a main surface of the p-type silicon substrate 21, to divide the surface of the substrate 21 into a set of regions consisting of islands. A source region of type n 23 and a drain region of type n 24 are arranged in an island, while a source region of type n + 25 and a drain region of type n 26 are arranged in l another island region. A gate oxide layer is formed between the source region 23 and the drain region 24, and a gate electrode 29 is formed on the gate oxide layer 27. A layer of gate oxide 28 is formed between the source region 25 and the drain region 26, and a gate electrode 30 is formed on the gate oxide layer 28. A vertical MOS transistor 2 includes the source and n-type drain 23 and 24, the gate oxide layer 27 and the gate electrode 29, while a horizontal MOS transistor 6 includes the n-type source and drain regions 25 and 26, the layer d gate oxide 28 and gate electrode 30.
On va maintenant décrire le fonctionnement. Lorsque de la lumière infrarouge qui tombe sur la photodiode 1 est convertie en signaux électriques ayant une quantité de charges proportionnelle à la quantité de la lumière infrarouge, le registre à décalage vertical 12 sélectionne successivement les conducteurs de signaux de grille 81 à 8m. Par exemple, lorsque le conducteur de signal de grille 81 est sélectionné, une tension de 10 V est appliquée à l'électrode de grille 29 du transistor MOS vertical 2 qui est connecté au conducteur de signal de grille 81, et la valeur de seuil est basse, ce qui fait que le transistor MOS vertical 2 est débloqué. A ce moment, des charges provenant de la photodiode 1 entrent dans les conducteurs de signaux verticaux 91 à 9n par l'intermédiaire du transistor MOS vertical 2. We will now describe the operation. When infrared light falling on the photodiode 1 is converted into electrical signals having an amount of charges proportional to the amount of infrared light, the vertical shift register 12 successively selects the gate signal conductors 81 to 8m. For example, when the gate signal conductor 81 is selected, a voltage of 10 V is applied to the gate electrode 29 of the vertical MOS transistor 2 which is connected to the gate signal conductor 81, and the threshold value is low, which causes the vertical MOS transistor 2 to be turned on. At this time, charges coming from photodiode 1 enter the vertical signal conductors 91 to 9n via the vertical MOS transistor 2.
Ensuite, le registre à décalage horizontal 13 sélectionne successivement les conducteurs de signaux verticaux 101 à IOn. Lorsque le conducteur de signal vertical 101 est sélectionné, une tension de 10 V est appliquée à l'électrode de grille 30 du transistor MOS horizontal 6 qui est connecté au conducteur de signal vertical 101 et la valeur de seuil est basse, ce qui fait que le transistor MOS horizontal 6 est débloqué. Then, the horizontal shift register 13 successively selects the vertical signal conductors 101 to IOn. When the vertical signal conductor 101 is selected, a voltage of 10 V is applied to the gate electrode 30 of the horizontal MOS transistor 6 which is connected to the vertical signal conductor 101 and the threshold value is low, which means that the horizontal MOS transistor 6 is turned on.
A ce moment, des charges emmagasinées dans le conducteur de signal vertical 91 sont transférées vers la sortie d'image 11 par l'intermédiaire du transistor MOS horizontal 6, et elles sont lues à titre de signaux de sortie. Ensuite, des charges correspondant aux conducteurs de signaux verticaux 102 à 10n, qui sont sélectionnés dans l'ordre, sont lues successivement à titre de signaux de sortie. De cette manière, les charges de la photodiode 1 sont lues et présentées en sortie par l'intermédiaire de tous les transistors MOS verticaux 2 qui sont connectés au conducteur de signal de grille 81.At this time, charges stored in the vertical signal conductor 91 are transferred to the image output 11 via the horizontal MOS transistor 6, and they are read as output signals. Next, loads corresponding to the vertical signal conductors 102 to 10n, which are selected in order, are successively read as output signals. In this way, the charges of the photodiode 1 are read and presented at the output via all the vertical MOS transistors 2 which are connected to the gate signal conductor 81.
Ensuite, le registre à décalage vertical 12 sélectionne successivement les conducteurs de signaux de grille 82 à 8m, et des charges correspondant aux conducteurs de signaux verticaux 101 à 10n sont lues successivement à titre de signal de sortie. Ainsi, les signaux de l'ensemble des pixels 4 constituant le réseau de pixels 5 sont émis successivement pour chaque pixel. Next, the vertical shift register 12 successively selects the gate signal conductors 82 to 8m, and charges corresponding to the vertical signal conductors 101 to 10n are successively read as an output signal. Thus, the signals of all the pixels 4 constituting the array of pixels 5 are transmitted successively for each pixel.
La figure 7 est un diagramme temporel dans le cas où le réseau de pixels 5 émet successivement des signaux. Sur la figure 7, une période de trame est une période au cours de laquelle tous les pixels 4 émettent une fois des signaux. Cette période est égale au temps nécessaire pour balayer de façon grossière des lignes horizontales alternées (une période de trame = 1/60 seconde) dans un système NTSC,quiestunsastème de transmission de signaux de chrominance en télévision, employé par exemple au Japon et aux E.U.A.. De plus, une période horizontale (H) correspond à la durée au cours de laquelle tous les pixels 4, qui sont connectés à l'un des conducteurs de signaux de grille 81 à 8m, émettent des signaux une fois. Cette durée est égale au temps nécessaire pour lire n pixels 4. FIG. 7 is a time diagram in the case where the array of pixels 5 successively transmits signals. In FIG. 7, a frame period is a period during which all the pixels 4 transmit signals once. This period is equal to the time necessary to roughly scan alternating horizontal lines (a frame period = 1/60 second) in an NTSC system, which is a system of chrominance signal transmission in television, used for example in Japan and the USA In addition, a horizontal period (H) corresponds to the time during which all the pixels 4, which are connected to one of the gate signal conductors 81 to 8 m, transmit signals once. This duration is equal to the time necessary to read n pixels 4.
Dans le capteur d'images infrarouge du type MOS décrit ci-dessus, du bruit apparaît pendant la conversion de la lumière infrarouge en signaux électriques, et pendant le transfert des signaux électriques en vue de leur lecture. In the MOS type infrared image sensor described above, noise appears during the conversion of infrared light into electrical signals, and during the transfer of electrical signals for reading.
Plus précisément, dans la conversion de lumière en électricité, du bruit de grenaille est occasionné par la fluctuation naturelle du courant qui est due à des mouvements indépendants et aléatoires de particules chargées, c'est-à-dire des électrons et des trous, dans une couche de désertion de la photodiode 1. Dans le transfert de signal, des électrons libres, qui sont présents dans des composantes résistives des conducteurs de signaux verticaux 91 à 9n, accomplissent des mouvements thermiques aléatoires sous la dépendance de la température et ils génèrent une tension alternative, ce qui fait qu'un courant alternatif circule entre les composantes résistives et les composantes capacitives parasites des conducteurs de signaux verticaux 91 à 9n, ce qui produit du bruit thermique. More precisely, in the conversion of light into electricity, noise of shot is caused by the natural fluctuation of the current which is due to independent and random movements of charged particles, i.e. electrons and holes, in a desertion layer of photodiode 1. In signal transfer, free electrons, which are present in resistive components of vertical signal conductors 91 to 9n, perform random thermal movements under temperature dependence and they generate a alternating voltage, which causes an alternating current to flow between the resistive components and the parasitic capacitive components of the vertical signal conductors 91 to 9n, which produces thermal noise.
Le bruit de grenaille et le bruit thermique qui sont ainsi produits sont appliqués à la sortie d'image 11 en compagnie des signaux électriques, ce qui produit une scintillation des images lorsque cette sortie est connectée à un récepteur de télévision. The shot noise and the thermal noise which are thus produced are applied to the image output 11 together with the electrical signals, which produces a scintillation of the images when this output is connected to a television receiver.
Pour résoudre ce problème, on a développé un capteur d'images infrarouge de type MOS perfectionné, qui comporte un condensateur stockant des charges qui sont transférées à partir du pixel 4 vers les conducteurs de signaux verticaux 91 à 9n. To solve this problem, an improved MOS type infrared image sensor has been developed, which comprises a capacitor storing charges which are transferred from pixel 4 to the vertical signal conductors 91 to 9n.
La figure 8 est un schéma synoptique montrant la structure d'en semble du capteur d'images infrarouge de type MOS qui est décrit par exemple dans le document SPIE Vol. 819, Infrared Technology XIII (1987), page 224. Sur la figure 8, un condensateur de stockage de charge 14 est placé entre les conducteurs de signaux verticaux 91 à 9n et le réseau de transistors MOS horizontaux 7. Une entrée de tension de référence 37 applique une tension constante (4 V) au condensateur de stockage de charge 14. FIG. 8 is a block diagram showing the overall structure of the MOS type infrared image sensor which is described for example in the document SPIE Vol. 819, Infrared Technology XIII (1987), page 224. In FIG. 8, a charge storage capacitor 14 is placed between the vertical signal conductors 91 to 9n and the network of horizontal MOS transistors 7. A reference voltage input 37 applies a constant voltage (4 V) to the charge storage capacitor 14.
La figure 9 est une coupe du capteur d'images infrarouge de type
MOS qui est représenté sur la figure 8. Sur la figure 9, des régions de diffusion de type n+ 31 et 32 sont formées dans une région d'îlot qui est isolée par les couches d'oxyde de champ 22. Une couche d'oxyde de grille 33 est formée entre les régions de diffusion de type n+ 31 et 32, et une électrode de grille 34 est formée sur la couche d'oxyde de grille 33.FIG. 9 is a section of the infrared image sensor of the type
MOS which is shown in Figure 8. In Figure 9, n + 31 and 32 type diffusion regions are formed in an island region which is isolated by the field oxide layers 22. An oxide layer of gate 33 is formed between the n + 31 and 32 type diffusion regions, and a gate electrode 34 is formed on the gate oxide layer 33.
Le condensateur de stockage de charge 14 comprend le substrat semiconducteur en silicium de type p 21, la couche d'oxyde de grille 33 et l'électrode de grille 34.The charge storage capacitor 14 comprises the p-type silicon semiconductor substrate 21, the gate oxide layer 33 and the gate electrode 34.
On va maintenant décrire le fonctionnement. Comme dans le cas du capteur d'images infrarouge de type MOS qui est représenté sur les figures 5 et 6, le conducteur de signal de grille 81 est sélectionné et des charges du pixel 4 qui est connecté au conducteur de signal de grille 81 circulent vers les conducteurs de signaux verticaux 91 à 9n. We will now describe the operation. As in the case of the MOS type infrared image sensor which is represented in FIGS. 5 and 6, the gate signal conductor 81 is selected and charges from pixel 4 which is connected to the gate signal conductor 81 flow towards the vertical signal conductors 91 to 9n.
Du fait qu'une tension de 4 V est appliquée à l'entrée de tension de référence 37, une couche de désertion s'étend dans la région de surface du substrat en silicium de type p 21, au-dessous de l'électrode de grille 34 du condensateur de stockage de charge 14, et un puits de potentiel est formé. Dans ces conditions, les charges qui sont entrées dans les conducteurs de signaux verticaux 91 à 9n circulent vers le puits de potentiel et elles sont stockées dans le condensateur de stockage de charge 14. Because a voltage of 4 V is applied to the reference voltage input 37, a desertion layer extends in the surface region of the p-type silicon substrate 21, below the electrode. grid 34 of the charge storage capacitor 14, and a potential well is formed. Under these conditions, the charges which have entered the vertical signal conductors 91 to 9n flow towards the potential well and they are stored in the charge storage capacitor 14.
Dans cet état, lorsque les conducteurs de signaux verticaux 101 à 10n sont successivement sélectionnés, les charges qui sont stockées dans le condensateur de stockage de charge 14 sont transférées vers la sortie d'image 11 par l'intermédiaire des transistors MOS horizontaux respectifs 6, qui sont dans l'état conducteur, et ces charges sont lues sous la forme de signaux de sortie. Ensuite, les conducteurs de signaux de grille 82 à 8m sont successivement sélectionnés, et les charges qui correspondent aux conducteurs de signaux verticaux 101 à 10n sont lues sous la forme de signaux de sortie. In this state, when the vertical signal conductors 101 to 10n are successively selected, the charges which are stored in the charge storage capacitor 14 are transferred to the image output 11 via the respective horizontal MOS transistors 6, which are in the conductive state, and these charges are read in the form of output signals. Then, the gate signal conductors 82 to 8m are successively selected, and the charges which correspond to the vertical signal conductors 101 to 10n are read in the form of output signals.
La figure 10 est un diagramme temporel montrant la condition dans laquelle des signaux sont émis successivement par le réseau de pixels 5. FIG. 10 is a time diagram showing the condition under which signals are transmitted successively by the array of pixels 5.
Sur la figure 10, une période horizontale est égale à la somme d'une durée pour le stockage dans le condensateur de stockage de charge 14 des charges de tous les pixels 4 (au nombre de n), qui sont connectés à l'un des conducteurs de signaux de grille 81 à 8m, et d'une durée pour la lecture des charges stockées. La figure 11 est un diagramme montrant des impulsions d'horloge qui sont appliquées à ce moment aux électrodes respectives. On peut voir que des signaux des pixels sélectionnés par les registres à décalage respectifs au cours d'une période horizontale sont lus dans la même période horizontale.In FIG. 10, a horizontal period is equal to the sum of a duration for the storage in the charge storage capacitor 14 of the charges of all the pixels 4 (the number of n), which are connected to one of the gate signal conductors 81 to 8m, and of a duration for reading the stored charges. Figure 11 is a diagram showing clock pulses which are applied at that time to the respective electrodes. It can be seen that signals from the pixels selected by the respective shift registers during a horizontal period are read in the same horizontal period.
Dans ce capteur d'images infrarouge de type MOS, les charges qui sont entrées dans les conducteurs de signaux verticaux 91 à 9n sont stockées dans le condensateur de stockage de charge 14 avant d'être lues sous la forme de signaux de sortie. Alors que la quantité de charges stockées pour les signaux de sortie augmente proportionnellement à la durée de stockage, le bruit de grenaille et le bruit thermique augmentent proportionnellement à la racine carrée de la durée de stockage. Plus précisément, lorsque la durée de stockage augmente, la quantité de charges correspondant aux bruits diminue par rapport à la quantité de charges des signaux de sortie, ce qui fait que le rapport signal à bruit (rapport
S/B) augmente. Par conséquent, le niveau du bruit de grenaille et du bruit thermique qui sont lus conjointement aux signaux de sortie est abaissé, ce qui améliore les caractéristiques de sortie.In this MOS type infrared image sensor, the charges which have entered the vertical signal conductors 91 to 9n are stored in the charge storage capacitor 14 before being read in the form of output signals. As the amount of charge stored for the output signals increases in proportion to the storage time, shot noise and thermal noise increase in proportion to the square root of the storage time. More precisely, when the duration of storage increases, the quantity of charges corresponding to the noises decreases compared to the quantity of charges of the output signals, so that the signal to noise ratio (ratio
S / B) increases. Therefore, the level of shot noise and thermal noise which are read in conjunction with the output signals is lowered, which improves the output characteristics.
Cependant, dans le capteur d'images infrarouge de type MOS décrit ci-dessus, il est nécessaire d'effectuer séparément l'une de l'autre les opérations de stockage des charges et de lecture des charges, pendant une période horizontale. Par conséquent, dans le système NTSC dans lequel une période de trame est égale à 1/60 seconde, le temps nécessaire pour lire des charges dans une période horizontale augmente avec l'augmentation du nombre de pixels, et le temps disponible pour le stockage des charges diminue relativement. Ainsi, le temps de stockage des charges est restreint par le temps de lecture des charges, ce qui fait qu'il est difficile d'obtenir une quantité suffisante de charges stockées, ce qui conduit à de mauvaises caractéristiques de sortie.Lorsque ce capteur d'images infrarouge est connecté à un récepteur de télévision, on n'obtient pas des images distinctes. However, in the MOS type infrared image sensor described above, it is necessary to carry out separately the operations of storage of the charges and reading of the charges, during a horizontal period. Therefore, in the NTSC system in which a frame period is 1/60 second, the time required to read loads in a horizontal period increases with the increase in the number of pixels, and the time available for storing the charges decreases relatively. Thus, the charge storage time is limited by the charge read time, which makes it difficult to obtain a sufficient amount of stored charge, which leads to poor output characteristics. infrared images is connected to a television receiver, you do not get separate images.
Un but de l'invention est de procurer un capteur d'images à semiconducteurs qui permette d'obtenir une quantité suffisante de charges stockées et qui ait des meilleures caractéristiques de sortie. An object of the invention is to provide a semiconductor image sensor which makes it possible to obtain a sufficient quantity of stored charges and which has better output characteristics.
Selon un aspect de l'invention, un capteur d'images à semiconducteurs comprend une partie de stockage de charge comportant un premier condensateur, pour stocker des charges de signal qui sont lues dans une partie de pixels, des moyens de commande qui sont destinés à commander le transfert de charges de signal stockées dans le premier condensateur, et qui se trouvent dans l'étage qui suit le premier condensateur, et un second condensateur qui est destiné à stocker les charges de signal transférées par les moyens de commande. Dans cette structure, des charges stockées par le premier condensateur pendant une période horizontale sont lues à partir du second condensateur au cours de la période horizontale suivante.Par conséquent, les opérations de stockage des charges et de lecture des charges sont accomplies simultanément et de façon mutuellement parallèle au cours d'une période horizontale, ce qui fait que le temps de stockage des charges n'est pas restreint par le temps de lecture des charges, ce qui permet d'obtenir une quantité suffisante de charges stockées. According to one aspect of the invention, a semiconductor image sensor comprises a charge storage part comprising a first capacitor, for storing signal charges which are read in a part of pixels, control means which are intended for controlling the transfer of signal charges stored in the first capacitor, which are located in the stage which follows the first capacitor, and a second capacitor which is intended to store the signal charges transferred by the control means. In this structure, charges stored by the first capacitor during a horizontal period are read from the second capacitor during the next horizontal period, therefore the charge storage and charge reading operations are performed simultaneously and in a manner mutually parallel during a horizontal period, which means that the charge storage time is not restricted by the charge read time, which makes it possible to obtain a sufficient quantity of stored charges.
D'autres buts et avantages de l'invention ressortiront de la description détaillée qui suit, donnée à titre d'exemple non limitatif. La suite de la description se réfère aux dessins annexés dans lesquels
la figure 1 est un schéma synoptique montrant un capteur d'images infrarouge de type MOS conforme à un mode de réalisation de la présente invention
la figure 2 est une coupe du capteur d'images infrarouge de type
MOS de la figure 1
la figure 3 est un diagramme montrant une transition de potentiel conforme au mode de réalisation de la présente invention
la figure 4 est un diagramme temporel relatif à l'opération de sor tie conforme au mode de réalisation de la présente invention
la figure 5 est un schéma synoptique montrant un capteur d'images infrarouge de type MOS de l'art antérieur
la figure 6 est une coupe du capteur d'images infrarouge de type
MOS de l'art antérieur qui est représenté sur la figure 5
la figure 7 est un diagramme temporel relatif à l'opération de sortie du capteur d'images infrarouge de type MOS de l'art antérieur qui est représenté sur la figure 5
la figure 8 est un schéma synoptique montrant un autre capteur d'images infrarouge de type MOS de l'art antérieur
la figure 9 est une coupe du capteur d'images infrarouge de type
MOS de l'art antérieur qui est représenté sur la figure 8
la figure 10 est un diagramme temporel relatif à l'opération de sortie du capteur d'images infrarouge de type MOS de l'art antérieur qui est représenté sur la figure 8
la figure 11 est un diagramme montrant des impulsions d'horloge dans le fonctionnement du capteur d'images infrarouge de type MOS de l'art antérieur, représenté sur la figure 8 ; et
la figure 12 est un diagramme montrant des impulsions d'horloge dans le fonctionnement du capteur d'images infrarouge de type MOS conforme à la présente invention.Other objects and advantages of the invention will emerge from the detailed description which follows, given by way of nonlimiting example. The following description refers to the accompanying drawings in which
FIG. 1 is a block diagram showing an MOS type infrared image sensor according to an embodiment of the present invention
Figure 2 is a section of the type infrared image sensor
Figure 1 MOS
Figure 3 is a diagram showing a potential transition according to the embodiment of the present invention
FIG. 4 is a time diagram relating to the exit operation in accordance with the embodiment of the present invention
Figure 5 is a block diagram showing a prior art MOS type infrared image sensor
Figure 6 is a section of the type infrared image sensor
MOS of the prior art which is shown in Figure 5
FIG. 7 is a time diagram relating to the output operation of the infrared image sensor of the MOS type of the prior art which is represented in FIG. 5
FIG. 8 is a block diagram showing another prior art MOS type infrared image sensor
Figure 9 is a section of the type infrared image sensor
MOS of the prior art which is shown in Figure 8
FIG. 10 is a time diagram relating to the output operation of the MOS type infrared image sensor of the prior art which is represented in FIG. 8
FIG. 11 is a diagram showing clock pulses in the operation of the prior art MOS type infrared image sensor, shown in FIG. 8; and
FIG. 12 is a diagram showing clock pulses in the operation of the MOS type infrared image sensor according to the present invention.
La figure 1 est un schéma synoptique montrant la structure d'ensemble d'un capteur d'images infrarouge de type MOS conforme à un mode de réalisation de la présente invention. Sur la figure 1, un réseau de condensateurs de lecture de charge 15 est placé entre le réseau de condensateurs de stockage de charge 14 précité et le réseau de transistors
MOS horizontaux 7. Un réseau de condensateurs de commande de transfert de charge 16, remplissant la fonction d'une porte de commande, est placé entre le réseau de condensateurs de stockage de charge 14 et le réseau de condensateurs de lecture de charge 15.Une entrée d'horloge XST1 17 applique une tension impulsionnelle à des électrodes du réseau de condensateurs de stockage de charge 14, une entrée d'horloge #ST2 18 applique une tension impulsionnelle à des électrodes du réseau de condensateurs de lecture de charge 15, et une entrée d'horloge #SC 19 applique une tension impulsionnelle à des électrodes du réseau de condensateurs de com mande de transfert de charge 16.FIG. 1 is a block diagram showing the overall structure of an MOS type infrared image sensor according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, a network of charge read capacitors 15 is placed between the above-mentioned network of charge storage capacitors 14 and the network of transistors
Horizontal MOS 7. A network of charge transfer control capacitors 16, fulfilling the function of a control gate, is placed between the network of charge storage capacitors 14 and the network of charge read capacitors 15.A clock input XST1 17 applies a pulse voltage to electrodes of the charge storage capacitor array 14, a clock input # ST2 18 applies a pulse voltage to electrodes of the charge read capacitor array 15, and a clock input #SC 19 applies a pulse voltage to electrodes of the charge transfer control capacitor network 16.
La figure 2 est une coupe du capteur d'images infrarouge de type
MOS qui est représenté sur la figure 1. Sur la figure 2, une électrode de grille 35, à laquelle est appliqué un signal de l'entrée d'horloge #ST2 est formée sur la couche d'oxyde de grille 33. La largeur de l'électrode de grille 35 est approximativement égale à celle de l'électrode de grille 34. Une électrode de grille 36, à laquelle est appliqué un signal de l'entrée d'horloge Xsc, est formée entre les électrodes de grille 34 et 35.Figure 2 is a section of the type infrared image sensor
MOS which is shown in Figure 1. In Figure 2, a gate electrode 35, to which a signal from clock input # ST2 is applied is formed on the gate oxide layer 33. The width of the gate electrode 35 is approximately equal to that of the gate electrode 34. A gate electrode 36, to which a signal from the clock input Xsc is applied, is formed between the gate electrodes 34 and 35 .
La largeur de l'électrode de grille 36 est inférieure à celle de l'élec- trode de grille 35. Le condensateur de lecture de charge 15 comprend le substrat en silicium de type p 21, la couche d'oxyde de grille 33 et l'électrode de grille 35. Le condensateur de commande de transfert de charge 16 comprend le substrat en silicium de type p 21, la couche d'oxyde de grille 33 et l'électrode de grille 36.The width of the gate electrode 36 is less than that of the gate electrode 35. The charge reading capacitor 15 comprises the p-type silicon substrate 21, the gate oxide layer 33 and 1. gate electrode 35. The charge transfer control capacitor 16 comprises the p-type silicon substrate 21, the gate oxide layer 33 and the gate electrode 36.
Plus précisément, le condensateur de stockage de charge 14, le condensateur de commande de transfert de charge 16 et le condensateur de lecture de charge 15 dans la même colonne sont formés dans la même région d'îlot entourée par la couche d'oxyde de champ 22. De plus, l'élec- trode de grille 34 du condensateur de stockage de charge 14, l'électrode de grille 36 du condensateur de commande de transfert de charge 16 et l'électrode de grille 35 du condensateur de lecture de charge 15, sont formées dans cet ordre à partir du côté de la région de diffusion de type n 31 qui est connectée à la région de drain 24 du transistor MOS vertical 2, en direction du côté de la région de diffusion de type n+ 32 qui est connectée à la région de source 25 du transistor MOS horizontal 6, sur la couche d'oxyde de grille 33 qui est formée sur la surface du substrat semiconducteur 21 entre les régions de diffusion n 31 et 32. More specifically, the charge storage capacitor 14, the charge transfer control capacitor 16 and the charge read capacitor 15 in the same column are formed in the same island region surrounded by the field oxide layer. 22. In addition, the gate electrode 34 of the charge storage capacitor 14, the gate electrode 36 of the charge transfer control capacitor 16 and the gate electrode 35 of the charge read capacitor 15 , are formed in this order from the side of the n-type diffusion region 31 which is connected to the drain region 24 of the vertical MOS transistor 2, towards the side of the n + 32-type diffusion region which is connected at the source region 25 of the horizontal MOS transistor 6, on the gate oxide layer 33 which is formed on the surface of the semiconductor substrate 21 between the diffusion regions n 31 and 32.
Ces électrodes sont séparées électriquement les unes des autres.These electrodes are electrically separated from each other.
Cette structure réalise un circuit intégré ayant une structure simple, sans réduire notablement la densité d'intégration. This structure achieves an integrated circuit having a simple structure, without significantly reducing the integration density.
Les parties (a)-(d) de la figure 3 sont des diagrammes qui montrent une transition des potentiels du condensateur de stockage de charge 14, du condensateur de lecture de charge 15 et du condensateur de commande de transfert de charge 16 à des instants tl à t4. Parts (a) - (d) of Figure 3 are diagrams which show a transition of the potentials of the charge storage capacitor 14, the charge read capacitor 15 and the charge transfer control capacitor 16 at times. tl to t4.
On décrira le fonctionnement du capteur d'images infrarouge de la figure 1 en référant aux parties (a)-(d) de la figure 3. The operation of the infrared image sensor of FIG. 1 will be described with reference to parts (a) - (d) of FIG. 3.
En premier lieu, comme dans le cas du capteur d'images infrarouge de type MOS qui est représenté sur les figures 5 et 6, le conducteur de signal de grille 81 est sélectionné, et des charges du pixel 4 connecté au conducteur de signal de grille 81 circulent vers les conducteurs de signaux verticaux 91 à 9n. Dans cet état, lorsqu'une tension de 4 V est appliquée à l'entrée d'horloge s6ST1 17, une couche de désertion s'étend dans la région de surface du substrat semiconducteur en silicium de type p 21, au-dessous de l'électrode de grille 34 du condensateur de stockage de charge 14, et un puits de potentiel est formé, comme représenté dans la partie (a) de la figure 3. Les charges qui entrent dans les conducteurs de signaux verticaux 91 à 9n sont transférées vers le puits de potentiel et elles sont stockées dans le condensateur de stockage de charge 14. First, as in the case of the MOS type infrared image sensor which is shown in FIGS. 5 and 6, the gate signal conductor 81 is selected, and charges of pixel 4 connected to the gate signal conductor 81 circulate towards the vertical signal conductors 91 to 9n. In this state, when a voltage of 4 V is applied to the clock input s6ST1 17, a desertion layer extends in the surface region of the p-type silicon semiconductor substrate 21, below the the gate electrode 34 of the charge storage capacitor 14, and a potential well is formed, as shown in part (a) of FIG. 3. The charges which enter the vertical signal conductors 91 to 9n are transferred to the potential well and they are stored in the charge storage capacitor 14.
Lorsqu'une tension de 4 V est appliquée à l'entrée d'horloge #ST2 18 et à l'entrée d'horloge BSC 19, une couche de désertion s'étend dans la région de surface du substrat semiconducteur en silicium de type p, au-dessous de l'électrode de grille 35 du condensateur de lecture de charge 15 et de l'électrode de grille 36 du condensateur de commande de transfert de charge 16, et un puits de potentiel est formé, comme représenté dans la partie (b) de la figure 3.A ce moment, aucune barrière de potentiel n'est formée entre le condensateur de stockage de charge 14 et le condensateur de commande de transfert de charge 16, ce qui fait qu'une partie des charges qui sont stockées dans le condensateur de stockage de charge 14 sont transférées vers le condensateur de commande de transfert de charge 16 et le condensateur de lecture de charge 15, et elles sont stockées dans ceux-ci. Les potentiels du condensateur de stockage de charge 14, du condensateur de commande de transfert de charge 16 et du condensateur de lecture de charge 15 sont dans le même état. When a voltage of 4 V is applied to clock input # ST2 18 and to clock input BSC 19, a desertion layer extends in the surface region of the p-type silicon semiconductor substrate , below the gate electrode 35 of the charge read capacitor 15 and the gate electrode 36 of the charge transfer control capacitor 16, and a potential well is formed, as shown in part ( b) of FIG. 3. At this time, no potential barrier is formed between the charge storage capacitor 14 and the charge transfer control capacitor 16, so that part of the charges which are stored in the charge storage capacitor 14 are transferred to the charge transfer control capacitor 16 and the charge read capacitor 15, and they are stored therein. The potentials of the charge storage capacitor 14, the charge transfer control capacitor 16 and the charge read capacitor 15 are in the same state.
Lorsqu'une tension de 0 V est appliquée à l'entrée d'horloge ~ST1 17 et à l'entrée d'horloge Xsc 19, la couche de désertion qui se trouve sous l'électrode de grille 34 du condensateur de stockage de charge 14 et l'électrode de grille 36 du condensateur de commande de transfert de charge 16 est réduite, et le puits de potentiel disparaît, comme le montre la partie (c) de la figure 3. A ce moment, une barrière de potentiel est formée entre le condensateur de lecture de charge 15 et le condensateur de commande de transfert de charge 16, et les charges qui sont stockées dans le condensateur de stockage de charge 14 et le condensateur de commande de transfert de charge 16 sont transférées vers le condensateur de lecture de charge 15 et sont stockées dans ce dernier. When a voltage of 0 V is applied to the clock input ~ ST1 17 and to the clock input Xsc 19, the desertion layer which is located under the gate electrode 34 of the charge storage capacitor 14 and the gate electrode 36 of the charge transfer control capacitor 16 is reduced, and the potential well disappears, as shown in part (c) of Figure 3. At this time, a potential barrier is formed between the charge read capacitor 15 and the charge transfer control capacitor 16, and the charges which are stored in the charge storage capacitor 14 and the charge transfer control capacitor 16 are transferred to the read capacitor 15 and are stored therein.
Lorsqu'une tension de 4 V est appliquée à l'entrée d'horloge XST1 17, une couche de désertion s'étend sous l'électrode de grille 34 du condensateur de stockage de charge 14 et un puits de potentiel est formé comme le montre la partie (d) de la figure 3. A ce moment, une barrière de potentiel est formée entre le condensateur de stockage de charge 14 et le condensateur de commande de transfert de charge 16, et le condensateur de stockage de charge 14 et le condensateur de lecture de charge 15 sont mutuellement séparés, avec le condensateur de commande de transfert de charge 16 entre eux. When a voltage of 4 V is applied to the clock input XST1 17, a desertion layer extends under the gate electrode 34 of the charge storage capacitor 14 and a potential well is formed as shown part (d) of FIG. 3. At this moment, a potential barrier is formed between the charge storage capacitor 14 and the charge transfer control capacitor 16, and the charge storage capacitor 14 and the capacitor load reading 15 are mutually separate, with the charge transfer control capacitor 16 therebetween.
Dans cet état, les conducteurs de signaux verticaux 101 à 10n sont successivement sélectionnés. Lorsque le conducteur de signal vertical 101 est sélectionné, le transistor MOS horizontal 6 qui est connecté au conducteur de signal vertical 101 est débloqué. Par conséquent, les charges qui sont stockées dans le condensateur de lecture de charge 15 correspondant au transistor MOS horizontal 6, sont transférées vers la sortie d'image 11 par l'intermédiaire du transistor horizontal 6, et elles sont lues sous la forme de signaux de sortie. Lorsque les conducteurs de signaux verticaux 102 à 10n sont successivement sélectionnés, les charges stockées dans les condensateurs de lecture de charge 15 correspondant aux conducteurs de signaux verticaux 102 à 10n sont successivement lues à titre de signaux de sortie.De cette manière, des charges de tous les pixels connectés au conducteur de signal de grille 81 sont stockées dans le condensateur de stockage de charge 14, et elles sont ensuite lues à partir du condensateur de lecture de charge 15. In this state, the vertical signal conductors 101 to 10n are successively selected. When the vertical signal conductor 101 is selected, the horizontal MOS transistor 6 which is connected to the vertical signal conductor 101 is turned on. Consequently, the charges which are stored in the charge reading capacitor 15 corresponding to the horizontal MOS transistor 6, are transferred to the image output 11 via the horizontal transistor 6, and they are read in the form of signals. Release. When the vertical signal conductors 102 to 10n are successively selected, the charges stored in the load read capacitors 15 corresponding to the vertical signal conductors 102 to 10n are successively read as output signals. all the pixels connected to the gate signal conductor 81 are stored in the charge storage capacitor 14, and they are then read from the charge read capacitor 15.
De plus, lorsque le conducteur de signal de grille 82 est sélectionné simultanément à la lecture de charges dans le condensateur de lecture de charge 15, les charges du pixel 4 connecté au conducteur de signal de grille 82 sont transférées vers le condensateur de stockage de charge 14, par l'intermédiaire des conducteurs de signaux verticaux 91 à 9n, et elles sont stockées dans ce condensateur. La quantité des charges stockées augmente proportionnellement à la durée consacrée à la lecture, à titre de signaux de sortie, de toutes les charges qui sont stockées dans le condensateur de lecture de charge 15. In addition, when the gate signal conductor 82 is selected simultaneously with the reading of charges in the charge read capacitor 15, the charges of the pixel 4 connected to the gate signal conductor 82 are transferred to the charge storage capacitor 14, via the vertical signal conductors 91 to 9n, and they are stored in this capacitor. The quantity of stored charges increases in proportion to the time spent reading, as output signals, all the charges which are stored in the charge reading capacitor 15.
Lorsqu'une tension de 4 V est appliquée à l'entrée d'horloge BSC 19, une couche de désertion s'étend dans la région de surface du substrat en silicium de type p 21, au-dessous de l'électrode de grille 34 du condensateur de stockage de charge 14, et un puits de potentiel est formé. When a voltage of 4 V is applied to the clock input BSC 19, a desertion layer extends in the surface region of the p-type silicon substrate 21, below the gate electrode 34 charge storage capacitor 14, and a potential well is formed.
A ce moment, une partie des charges qui sont stockées dans le condensateur de stockage de charge 14 est transférée vers le condensateur de commande de transfert de charge 16, et le condensateur de lecture de charge 15. Ensuite, les opérations qui sont représentées dans les parties (b) à (d) de la figure 3 sont répétées. De cette manière, les conducteurs de signaux de grille 83 à 8m sont successivement sélectionnés et les charges correspondant aux conducteurs de signaux verticaux 101 à 10n sont lues successivement à titre de signaux de sortie.At this time, part of the charges which are stored in the charge storage capacitor 14 is transferred to the charge transfer control capacitor 16, and the charge read capacitor 15. Next, the operations which are represented in the parts (b) to (d) of Figure 3 are repeated. In this way, the gate signal conductors 83 to 8m are successively selected and the charges corresponding to the vertical signal conductors 101 to 10n are successively read as output signals.
La figure 4 est un diagramme temporel pour la condition dans laquelle des signaux sont émis successivement par le réseau de pixels 5. FIG. 4 is a time diagram for the condition in which signals are transmitted successively by the array of pixels 5.
Sur la figure 4, une période horizontale est égale à la durée nécessaire pour stocker dans le condensateur de stockage de charge 14 les charges de l'ensemble des pixels 4 (au nombre de n) qui sont connectés à l'un des conducteurs de signaux de grille 81 à 8m. De plus, une période horizontale est aussi égale à la durée nécessaire pour lire successivement les charges qui sont stockées dans le condensateur de lecture de charge 15.In FIG. 4, a horizontal period is equal to the time necessary to store in the charge storage capacitor 14 the charges of all the pixels 4 (the number of n) which are connected to one of the signal conductors grid 81 to 8m. In addition, a horizontal period is also equal to the time necessary to successively read the charges which are stored in the charge reading capacitor 15.
La figure 12 représente des impulsions d'horloge qui sont appliquées aux électrodes respectives à ce moment. Pendant une période horizontale (1H), lorsque le signal d'attaque du registre à décalage vertical 12 et l'entrée d'horloge #STl sont au niveau haut, des charges sont stockées dans le condensateur de stockage de charge 14, et lorsque l'entrée d'horloge Xsc est au niveau bas, les charges sont transférées vers le condensateur de lecture de charge 16. Pendant la période horizontale suivante (2H), des charges sont stockées dans le condensateur de stockage de charge 14 d'une manière identique à celle décrite ci-dessus, et les charges qui sont stockées dans le condensateur de lecture de charge 15 jusqu'à ce que l'entrée d'horloge XST2 passe au niveau bas, sont lues successivement dans les conditions temporelles établies par le signal d'attaque du registre à décalage horizontal 13, dans l'ordre des pixels respectifs (81, 101), (81, 102), ... (81, 10n). Figure 12 shows clock pulses which are applied to the respective electrodes at this time. During a horizontal period (1H), when the drive signal of the vertical shift register 12 and the clock input #STl are at the high level, charges are stored in the charge storage capacitor 14, and when l the clock input Xsc is at a low level, the charges are transferred to the charge reading capacitor 16. During the following horizontal period (2H), charges are stored in the charge storage capacitor 14 in an identical manner to that described above, and the charges which are stored in the charge reading capacitor 15 until the clock input XST2 goes low, are successively read under the time conditions established by the signal d attack of the horizontal shift register 13, in the order of the respective pixels (81, 101), (81, 102), ... (81, 10n).
Dans le capteur d'images infrarouge de type MOS ayant la structure décrite ci-dessus, le stockage de charges et la lecture de charges sont accomplis simultanément et en parallèle pendant une seule période horizontale, ce qui fait que la durée de stockage de charge n'est pas restreinte par la durée de lecture de charge. Il est donc possible d'étendre la durée de stockage de charge jusqu'à une période horizontale, en augmentant le nombre de pixels, et on peut ainsi obtenir une quantité suffisante de charges stockées, ce qui conduit à un capteur d'images infrarouge de type MOS ayant de meilleures caractéristiques de sortie, qui fournit des images nettes lorsqu'il est connecté à un récepteur de télévision. In the MOS type infrared image sensor having the structure described above, the storage of charges and the reading of charges are performed simultaneously and in parallel for a single horizontal period, so that the charge storage time n is not restricted by the charging reading time. It is therefore possible to extend the charge storage duration up to a horizontal period, by increasing the number of pixels, and it is thus possible to obtain a sufficient quantity of stored charges, which leads to an infrared image sensor of MOS type with better output characteristics, which provides clear images when connected to a television receiver.
Bien que dans le mode de réalisation qui est décrit ci-dessus, le condensateur de stockage de charge 14 et le condensateur de lecture de charge 15 soient incorporés dans un capteur d'images infrarouge de type
MOS qui convertit de la lumière infrarouge en signaux électriques, les condensateurs 14 et 15 peuvent être incorporés dans un capteur d'images à semiconducteurs qui convertit en signaux électriques de la lumière invisible, comme de la lumière ultraviolette, ou des rayons X, ou dans un capteur d'images à semiconducteurs qui convertit de la lumière visible en signaux électriques. On peut obtenir dans les deux cas des effets identiques à ceux décrits ci-dessus.Although in the embodiment which is described above, the charge storage capacitor 14 and the charge read capacitor 15 are incorporated in an infrared image sensor of the type
MOS which converts infrared light into electrical signals, capacitors 14 and 15 can be incorporated into a semiconductor image sensor which converts invisible light, such as ultraviolet light, or X-rays, into electrical signals, or in a semiconductor image sensor that converts visible light into electrical signals. In both cases, effects identical to those described above can be obtained.
Comme il ressort de façon évidente de la description précédente, et conformément à la présente invention, un capteur d'images à semiconducteurs comprend une partie de stockage de charge comportant un premier condensateur destiné à stocker des charges de signal qui sont lues dans une partie de pixels, des moyens de commande destinés à commander le transfert de charges de signal stockées dans le premier condensateur, et se trouvant dans ltétage qui fait suite au premier condensateur, et un second condensateur destiné à stocker les charges de signal qui sont transférées par les moyens de commande. Dans cette structure, des charges qui sont stockées par le premier condensateur pendant une période horizontale sont lues à partir du second condensateur pendant la période horizontale suivante. Par conséquent, le stockage de charge et la lecture de charge: sont accomplis simultanément et en parallèle pendant une période horizontale, ce qui fait la durée de stockage de charge n'est pas restreinte par la durée de lecture de charge, et on peut obtenir une durée de stockage de charge suffisante. Il en résulte qu'on peut réaliser un capteur d'images à semiconducteurs ayant de meilleures caractéristiques de sortie. As is evident from the foregoing description, and in accordance with the present invention, a semiconductor image sensor comprises a charge storage part comprising a first capacitor for storing signal charges which are read in a part of pixels, control means for controlling the transfer of signal charges stored in the first capacitor, and located in the stage which follows the first capacitor, and a second capacitor for storing the signal charges which are transferred by the means control. In this structure, charges which are stored by the first capacitor during a horizontal period are read from the second capacitor during the next horizontal period. Therefore, charge storage and charge reading: are performed simultaneously and in parallel for a horizontal period, which makes the charge storage time is not restricted by the charge reading time, and can be obtained sufficient charge storage time. As a result, a semiconductor image sensor can be made having better output characteristics.
Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées au dispositif décrit et représenté, sans sortir du cadre de l'invention. It goes without saying that numerous modifications can be made to the device described and shown, without departing from the scope of the invention.
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