JP2000133791A - 固体撮像装置 - Google Patents

固体撮像装置

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JP2000133791A JP10303451A JP30345198A JP2000133791A JP 2000133791 A JP2000133791 A JP 2000133791A JP 10303451 A JP10303451 A JP 10303451A JP 30345198 A JP30345198 A JP 30345198A JP 2000133791 A JP2000133791 A JP 2000133791A
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Koichi Harada
耕一 原田
Yasuhiro Ueda
康弘 上田
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Sony Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 電気的に分光感度を変更して装置の小型化、
コストダウンおよび信頼性を向上させること。 【解決手段】 本発明の固体撮像装置1は、n型半導体
から成る基板10上に形成されたn型の光電変換部11
と、光電変換部11に蓄積された電荷を転送する電荷転
送部12と、基板10に対する印加電圧を調整する電圧
調整部13とを備えているものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、分光感度を切替え
ることができる固体撮像装置に関する。
【0002】
【従来の技術】近赤外線領域にも感度を持つ固体撮像素
子を用いて昼間のような明るい場所で画像を取り込むに
は、赤外線除去フィルタを用いて近赤外線領域の光を遮
断し、夜間のように暗い場所で画像を取り込むには、そ
の赤外線除去フィルタを外して高感度白黒カメラとして
使用するものが考えられている。
【0003】このような観点から、特開昭62−204
77号公報においては、少なくとも2つ以上の波長帯を
選択できる可変フィルタを用いて、昼間と夜間の両方で
感度良く撮影できる装置が開示されている。
【0004】また、特開昭63−167577号公報や
特開平7−250276号公報においては、可視画像を
取り込むための固体撮像素子と赤外画像を取り込むため
の固体撮像素子とを用意し、各々切替えることで可視画
像と赤外画像とを選択的または同時に撮影できる装置が
開示されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、可変フ
ィルタによって受光波長帯を選択するには、機械的にフ
ィルタを切替える機構が必要となり、装置の小型化およ
びコストダウンの妨げになっている。しかも、メカニカ
ルな部分が有ることに起因する信頼性の低下も生じてい
る。また、取り込む波長帯に応じて複数の固体撮像素子
を用意する場合も同様に、装置の小型化やコストダウン
の妨げになる問題が生じる。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明はこのような課題
を解決するために成された固体撮像装置である。すなわ
ち、本発明の固体撮像装置は、半導体基板上に形成され
た前記半導体基板と同導電型の光電変換部と、光電変換
部に蓄積された電荷を転送する電荷転送部と、半導体基
板に対する印加電圧を調整する電圧調整部とを備えてい
る。
【0007】このような本発明では、電圧調整部で半導
体基板に対する印加電圧を調整していることから、この
印加電圧によって光電変換部の空乏層の長さを制御制御
することができ、電気的に分光感度を変えることができ
るようになる。
【0008】
【発明の実施の形態】以下、本発明の固体撮像装置にお
ける実施の形態を図に基づき説明する。図1は、本実施
形態における固体撮像装置を説明する概略図である。す
なわち、本実施形態の固体撮像装置1は、n型半導体か
ら成る基板10のpウェル領域10aの基板表面側にn
+ 領域で構成された光電変換部11と、光電変換部11
で蓄積された電荷を転送する電荷転送部12と、基板1
0に対して印加する電圧を調整する電圧調整部13とを
備えた構成となっている。
【0009】また、本実施形態の固体撮像装置1では、
光電変換部11を間にして、その光電変換部11に対応
する電荷転送部12と反対側にオーバーフロードレイン
14が設けられている。このオーバーフロードレイン1
4は、基板10へのバリアとは独立に設けられており、
光電変換部11の飽和信号量を設定するのに用いられ
る。
【0010】なお、図1に示す固体撮像装置1の構成の
他、図4や図5に示す構成を用いてもよい。すなわち、
図4および図5に示す固体撮像装置1は、いずれもオー
バーフロードレイン14に所定のバイアス電圧を印加で
きる構成となっている。
【0011】このうち、図4に示す固体撮像装置1は、
オーバーフロードレイン14に絶縁層を介してバイアス
電極$からバイアス電圧を印加する構成であり、図5に
示す固体撮像装置1は、オーバーフロードレイン14に
バイアス電極$が接続され、直接バイアス電圧を印加で
きる構成である。
【0012】このように、オーバーフロードレイン14
に所定のバイアス電圧を印加することで、そのバイアス
電圧に応じて光電変換部11における飽和信号量を調整
できるようになる。
【0013】このような構成から成る固体撮像装置1に
おいては、光電変換部11で受けた光を電荷として蓄積
し、ポリシリコンから成る転送電極15から所定のタイ
ミングで印加される電圧に基づき電荷の読み出しおよび
電荷転送部12での電荷転送を行っている。
【0014】ここで、電圧調整部13からは切替え信号
Sに基づき基板10に対して所定の電圧が印加されてお
り、この電圧によって光電変換部11のオーバーフロー
バリアの高さを調整し、ひいては光電変換部11の空乏
層の長さを調整することで分光感度を制御している。
【0015】図2は、基板に印加される電圧とポテンシ
ャルとの関係を説明する図である。この図では、縦軸方
向がポテンシャル(低い程、電圧が高い)、横方向が基
板深さを示している。
【0016】すなわち、基板に印加する電圧としてVSU
B1とVSUB2との2通りある場合、電圧の低いVSUB2に比
べ、電圧の高いVSUB1の方がオーバーフローバリアの高
さを浅くすることができる。つまり、基板に印加する電
圧が高い程、光電変換部11の空乏層の長さを短くする
ことができる。
【0017】図3は、波長と感度との関係を基板への印
加電圧をパラメータとして表した図である。このよう
に、基板に対して電圧VSUB2を印加すると、可視光領域
から近赤外領域を含む範囲で感度を有する。この固体撮
像装置の基板に電圧VSUB2より高い電圧VSUB1を印加す
ると、先に説明したようにオーバーフローバリアの高さ
が低くなり、ひいては空乏層の長さを短くすることがで
きるので、近赤外領域での感度を低下させることができ
る。
【0018】本実施形態の固体撮像装置は、このような
特性を利用して、図1に示す電圧調整部13から基板1
0に印加する電圧を調整することにより、波長に対する
感度を制御し、種々の条件でも最適な画質を得るように
している。
【0019】例えば、昼間のような明るい場所で撮影を
行う場合、切替え信号Sに基づき電圧調整部13から基
板10に対して高めの電圧(例えばVSUB1)を印加する
ようにする。これにより、光電変換部11の分光感度と
して、近赤外線領域の感度を低下させて(図3参照)、
可視光領域のみの画像を得ることが可能となる。
【0020】一方、夜間のように暗い場所での撮影を行
う場合、先とは反対に切替え信号Sに基づき電圧調整部
13から基板10に対して低めの電圧(例えばVSUB2)
を印加するようにする。これにより、光電変換部11の
分光感度として、可視光領域から近赤外線領域を含む範
囲で感度を高め(図3参照)、高感度撮影を行うことが
可能となる。
【0021】すなわち、このような電圧調整部13から
基板10に対する印加電圧の調整で、メカニカルな赤外
線除去フィルタを用いることなく、電気的に近赤外線領
域の感度を制御し、分光感度を変化させて撮影を行うこ
とができるようになる。
【0022】上記の例では、切替え信号Sに基づき電圧
調整部13から基板10に対してVSUB1またはVSUB2を
印加して2つ感度を切替えることを説明したが、電圧調
整部13から基板10に対して連続的に印加電圧を切替
えるようにして、分光感度を連続的に可変できるように
してもよい。
【0023】この場合、光電変換部11で得た電荷に対
応する出力画像を参照しながら、所望の感度を得られる
よう切替え信号Sを調整し、電圧調整部13から基板1
0に与える電圧を可変する。このように、電圧調整部1
3から基板10に対して連続的に印加電圧を切替えられ
るようにすることで、所望の分光感度を容易に選択し
て、最適な条件で撮影を行うことが可能となる。
【0024】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の固体撮像
装置によれば次のような効果がある。すなわち、半導体
基板に対する印加電圧を調整することで光電変換部のオ
ーバーフローバリアの高さを変化させ、ひいては空乏層
の長さを制御していることから、メカニカルな機構でフ
ィルタを切替えることなく電気的に分光感度を変えるこ
とが可能となる。これにより、可視光領域/赤外線領域
の撮影切替え可能なカメラの小型化、コストダウンおよ
び信頼性向上を図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本実施形態における固体撮像装置を説明する概
略図である。
【図2】基板に印加される電圧とポテンシャルとの関係
を説明する図である。
【図3】波長と感度との関係を示す図である。
【図4】固体撮像装置の他の構成を説明する概略図(そ
の1)である。
【図5】固体撮像装置の他の構成を説明する概略図(そ
の2)である。
【符号の説明】
1…固体撮像装置、10…基板、11…光電変換部、1
2…電荷転送部、13…電圧調整部、14…オーバーフ
ロードレイン、15…転送電極
フロントページの続き Fターム(参考) 4M118 AA10 AB01 BA10 CA03 FA06 FA13 FA16 FA17 FA35 5C024 AA01 AA06 CA26 EA10 FA01 GA01 GA22 GA43 JA21

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体基板上に形成された前記半導体基
    板と同導電型の光電変換部と、 前記光電変換部に蓄積された電荷を転送する電荷転送部
    と、 前記半導体基板に対する印加電圧を調整する電圧調整部
    とを備えていることを特徴とする固体撮像装置。
  2. 【請求項2】 前記光電変換部を間にして前記電荷転送
    部と反対側に前記光電変換部の飽和信号量を設定するオ
    ーバーフロードレインが設けられていることを特徴とす
    る請求項1記載の固体撮像装置。
  3. 【請求項3】 前記電圧調整部により前記半導体基板に
    対する印加電圧を連続的に可変することを特徴とする請
    求項1記載の固体撮像装置。
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