JP2599813B2 - 固体撮像素子の駆動方法 - Google Patents
固体撮像素子の駆動方法Info
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Description
CDと呼ぶ)を用いた固体撮像素子の駆動方法の改良に関
するものである。
2次元固体撮像素子が広く開発されている。
に分けられるが、埋め込みチャネル型が一般に用いられ
る。このBCCDは転送キャリアがSi−SiO2界面より離れて
バルク中を転送されるため、転送効率がよいという利点
があるが、Si−SiO2界面が空乏化している領域が存在
し、このため表面チャネル型のものに比べ暗電流が大き
いという欠点を持つ。
ンスファ(FT)方式がイメージセンサの平面図を示す。
図において1は垂直BCCD、2は垂直BCCD1間を分離する
分離領域、3は水平CCD、4は出力アンプを示す。上記
垂直BCCD1は2つの領域A,Bに分けられ、領域Aは撮像領
域で、領域Bは遮光された蓄積領域である。
し、撮像領域(領域A)にはクロックφI1,φI2,φI3が
与えられ、蓄積領域(領域B)にはクロックφS1,φS2,
φS3が与えられる。第2図(b)にこれらクロックφI1
〜φI3,φS1〜φS3のタイミングチャートを示す。な
お、水平CCD3の構成及びそのクロックタイミングは本発
明とは直接関係しないのでここではその説明は省略す
る。
断面構造を示した図であり、5は垂直BCCD1の電極群を
示し、光透過性のある物質、例えばPoly Siなど用いて
形成されている。6は例えばSiO2からなる絶縁体膜、7
は埋め込みチャネルを形成するためのn形シリコンから
なる半導体層で、外部から印加される電圧(図示せず)
により完全空乏化している。また8はP形シリコンから
なる半導体基板である。
センサのy方向のポテンシャル分布を示した図であり、
第3図(c)はその電極φI1下の深さ方向(Z方向)バ
ンドダイヤグラムを示した図である。
領域(領域A)の垂直BCCD1にはクロックφI1がHレベ
ル、φI2がLレベル、φI3がLレベルで印加される。従
って第3図(b)に示すように、クロックφI1が印加さ
れる電極下にはポテンシャルウェルが生じ、電荷が蓄積
可能な状態となる。この状態で撮像領域に光入射がある
と、その強度に応じて発生した電子がこのポテンシャル
ウェルに蓄えられる。
FTに印加される3相クロック(詳細図示せず)により、
上記撮像領域に蓄えられた信号電荷は、蓄積領域の垂直
BCCDに転送される。
水平帰線期間THBに印加されるクロックφS1,φS2,φS3
により、1行ずつ水平CCD3に移される。そしてこの水平
CCD3は次の行の電荷を受け取るまでにこの電荷を出力ア
ンプ4に転送し、外部に出力する。
ており、第3図(c)に示すように、蓄積期間TST中で
は、クロックφI1が印加されている電極下のSi−SiO2界
面準位NSTを介しての暗電流が大きいという欠点があっ
た。
るため、界面準位NSTが、熱励起により価電子帯Evより
励起された電子でほとんど満たされた状態となってい
る。そしてこの電子は、さらに熱励起されることにより
伝導帯Ecに励起されて暗電流となる。
準位に関しては、Lレベルを充分負にすることにより、
Si−SiO2界面が反転し、正孔蓄積状態となるため、界面
準位中の電子存在確率は著しく低くなり、これらの電極
下での暗電流は無視できるほど小さくなる。
ノイズとなるため、低照度下のS/Nを著しく劣化させる
原因となる。
れたもので、装置自体は従来と同様の構成のままで暗電
流を軽減することができ、これにより低照度でもS/Nの
よいイメージセンサを得ることができる固体撮像素子の
駆動方法を提供することを目的とする。
蓄積期間と信号電荷転送期間とを順次繰り返して電荷読
み出しを行う際に、長期間Hレベルに固定されているク
ロックをなくし、上記電荷蓄積期間中に蓄積ゲートを複
数回入れ換え、一定期間Si−SiO2界面が反転状態となる
ようにしたものである。
数回入れ換えを行い、一定期間Si−SiO2界面が反転状態
となるようにしたので、長期間Hレベルが印加される電
極がなくなり、一定期間、界面準位が正孔で満たされる
期間が生じ、再び熱励起により界面準位が電子で満たさ
れるまでは、暗電流が発生することがなく、暗電流を著
しく減少させることができる。
の駆動方法による駆動クロックのタイミングチャートを
示す図である。蓄積領域BCCDに加えれるクロックφS1,
φS2,φS3に関しては従来と同じであるので省略する。
Lレベルとなり、この期間を含む期間でクロックφI2が
Hレベルになるものであり、従ってこの期間ではクロッ
クφI1が印加されている電極下に著えられていた信号電
荷は、クロックφI2が印加されている電極下に移り、そ
の後再びクロックφI1が印加されている電極下にもどる
ことになる。
Si−SiO2界面が反転するのに充分な負電圧とした場合
の、クロックφI1がLレベルになっている期間での電極
下の深さ方向のバンドダイヤグラムは、第1図(b)に
示すように、電子で満たされていた界面準位NSTは正孔
と再結合し、界面準位NST中には電子がほとんど存在し
なくなる。
流が発生するためには、再び界面準位NSTを電子で満た
されなければならなくなり、伝導帯Ecに電子が励起され
るまでの時間に遅延をもたらすことにより暗電流の発生
は抑制される。
に示したように水平帰線期間THBで行うのが望ましい。
というのは、信号出力期間に行うとクロックの切り換え
にともなうノイズが入るからである。
c毎にクロックφI1を200nsecの期間Lレベルに落とせ
ば、暗電流は1/15に減少することが確認された。なお、
この実験に用いたCCDはチャネル幅6.5μm、ピッチ8.1
μmで963段の3相BCCDである。P型基板濃度は1×10
15cm-3、埋め込みチャネルはリンのイオン注入で形成さ
れて、その注入量は1.8×1012cm-2で1000℃で1hrのドラ
イブを行っている。
レームトランスファイメージセンサについて説明した
が、本発明の固体撮像素子の駆動方法は以下に示すよう
な種々の変形例においても同様の効果を示す。
孔をキャリアとして扱う場合。
ニアイメージセンサの場合。
ム方式のイメージセンサの場合。
れ以上のゲート間で行う場合。
用いて、3つのゲート間で入れ換えを行う場合の水平帰
線期間THBに印加されるクロックφI1〜φI3の例を第4
図に示す。
ているゲート間の信号電荷は、クロックφI2が印加され
ているゲート下に移り、時刻t2になるとクロックφI3が
印加されているゲート下に移り、時刻t3になると再びク
ロックφI2が印加されているゲート下に移り、時刻t4に
なると再びクロックφI1が印加されているゲート下にも
どる。
線期間THB内で完了するのではなく、複数の水平走査期
間にまたがってに入れ換えを行う場合、例えば第5図に
示すように2水平走査期間周期毎で入れ換えを行なって
もよく、要は電子が伝導帯へ励起するのに時間的な遅延
を与え、界面準位が電子で満たされることがないように
すればよい。
法によれば、信号電荷蓄積期間と信号電荷転送期間とを
順次繰り返して電荷読み出しを行う際に、長期間Hレベ
ルに固定されているクロックをなくし、上記電荷蓄積期
間中に蓄積ゲートを複数回入れ換え、一定期間Si−SiO2
界面が反転状態となるような駆動クロックを印加するよ
うにしたので、暗電流の発生を効果的に低減することが
でき、低照度でもS/Nのよいイメージセンサを得ること
ができるという効果がある。
の駆動方法によるクロックタイミング図、第1図(b)
はこの発明の一実施例による固体撮像素子の駆動方法に
よる暗電流低減効果を説明するためのバンドダイヤグラ
ムを示す図、第2図(a)は従来のBCCDを用いた4×4
画素フレームトランスファイメージセンサの平面図、第
2図(b)は従来の固体撮像素子の駆動方法におけるク
ロックタイミング図、第3図(a)は第2図(a)のY
−Y′部の断面構造を示す図、第3図(b)は従来の固
体撮像素子の駆動方法のクロックタイミングにおける撮
像領域BCCD内のポテンシャル分布を示す図、第3図
(c)は従来の固体撮像素子の駆動方法のクロックタイ
ミングにおいて暗電流が発生するメカニズムを説明する
ための図、第4図および第5図は本発明の他の実施例に
おけるクロックタイミング図である。 1は垂直BCCD、2は分離領域、5はBCCDの電極、6は絶
縁体膜、8は半導体基板、7は埋め込みチャネルを形成
する半導体層を示す。 なお図中同一符号は同一又は相当部分を示す。
Claims (1)
- 【請求項1】第1導電型の半導体基板上に第2導電型の
半導体層を設け、その上に絶縁体膜及び導電性の電極が
設けられた埋め込み型チャネル電荷結合素子を用い、信
号電荷蓄積期間と信号電荷転送期間とを順次繰り返すこ
とにより電荷の読み出しを行う固体撮像素子の駆動方法
において、 信号電荷蓄積期間中に一定期間、蓄積電極の入れ換えを
行い、蓄積を行っていない電極下の上記絶縁体膜と上記
第2の半導体層の界面が反転状態となるようなクロック
を印加するようにしたことを特徴とする固体撮像素子の
駆動方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2138870A JP2599813B2 (ja) | 1990-05-28 | 1990-05-28 | 固体撮像素子の駆動方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2138870A JP2599813B2 (ja) | 1990-05-28 | 1990-05-28 | 固体撮像素子の駆動方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0435372A JPH0435372A (ja) | 1992-02-06 |
JP2599813B2 true JP2599813B2 (ja) | 1997-04-16 |
Family
ID=15232042
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2138870A Expired - Lifetime JP2599813B2 (ja) | 1990-05-28 | 1990-05-28 | 固体撮像素子の駆動方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2599813B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3596702B2 (ja) | 1996-04-08 | 2004-12-02 | 矢崎総業株式会社 | コネクタ嵌合検知構造 |
JP4959181B2 (ja) * | 2005-11-30 | 2012-06-20 | オンセミコンダクター・トレーディング・リミテッド | 固体撮像素子の駆動方法及び撮像装置 |
JP4330607B2 (ja) * | 2005-12-26 | 2009-09-16 | 三洋電機株式会社 | 固体撮像装置 |
-
1990
- 1990-05-28 JP JP2138870A patent/JP2599813B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0435372A (ja) | 1992-02-06 |
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