JP2624145B2 - 電荷転送型固体撮像装置の撮像部とその駆動方法 - Google Patents
電荷転送型固体撮像装置の撮像部とその駆動方法Info
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- JP2624145B2 JP2624145B2 JP5240979A JP24097993A JP2624145B2 JP 2624145 B2 JP2624145 B2 JP 2624145B2 JP 5240979 A JP5240979 A JP 5240979A JP 24097993 A JP24097993 A JP 24097993A JP 2624145 B2 JP2624145 B2 JP 2624145B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、電荷転送型固体撮像装
置、特に電荷転送型固体撮像装置の撮像部とその駆動方
法に関する。
置、特に電荷転送型固体撮像装置の撮像部とその駆動方
法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の電荷転送型固体撮像装置には、フ
レーム転送型とインターライン転送型とがある。図７は
典型的なフレーム転送型撮像装置の撮像部の垂直レジス
タの断面構造と静電電位を示す。
レーム転送型とインターライン転送型とがある。図７は
典型的なフレーム転送型撮像装置の撮像部の垂直レジス
タの断面構造と静電電位を示す。
【０００３】この撮像部は、Ｎ型半導体基板（シリコン
基板）７０１、この半導体基板７０１よりややドナー濃
度の高い領域７０２、絶縁膜７０３、絶縁膜中に等間隔
に形成された電極７０４、電極７０４の間に形成された
電極７０５、電極７０４を駆動する配線７０６、電極７
０５を駆動する配線７０７よりなる。また電極７０４下
の絶縁膜７０３の一部は他の部分より厚くなっている。
また点線７０８は、配線７０７に配線７０６より大きな
電圧が印加されている場合の絶縁膜直下の電位分布を示
している。
基板）７０１、この半導体基板７０１よりややドナー濃
度の高い領域７０２、絶縁膜７０３、絶縁膜中に等間隔
に形成された電極７０４、電極７０４の間に形成された
電極７０５、電極７０４を駆動する配線７０６、電極７
０５を駆動する配線７０７よりなる。また電極７０４下
の絶縁膜７０３の一部は他の部分より厚くなっている。
また点線７０８は、配線７０７に配線７０６より大きな
電圧が印加されている場合の絶縁膜直下の電位分布を示
している。
【０００４】次に、この撮像部の動作について説明す
る。今、電極７０４、７０５に前記のような電圧が与え
られ、点線７０８で示すような界面電位が発生している
と考える。そして一定期間（約１／６０秒）、この素子
の表面より光が入射するとする。この時、入射光によっ
てシリコン基板中で電子、正孔対が発生する。そして、
電子は最も電位の高いＡ部に蓄えられ、正孔は基板５０
１を通って外部回路に逃げる。このようにして蓄えられ
た電子は、配線７０６、７０７に与えられた電圧を反転
することによって半ビット下方に移動する。従って、こ
の反転を繰り返せば、更に下方に移動することができ
る。
る。今、電極７０４、７０５に前記のような電圧が与え
られ、点線７０８で示すような界面電位が発生している
と考える。そして一定期間（約１／６０秒）、この素子
の表面より光が入射するとする。この時、入射光によっ
てシリコン基板中で電子、正孔対が発生する。そして、
電子は最も電位の高いＡ部に蓄えられ、正孔は基板５０
１を通って外部回路に逃げる。このようにして蓄えられ
た電子は、配線７０６、７０７に与えられた電圧を反転
することによって半ビット下方に移動する。従って、こ
の反転を繰り返せば、更に下方に移動することができ
る。
【０００５】典型的なフレーム転送型電荷撮像装置にお
いては（ここでは図示しないが）、今説明したような撮
像部の下にフレームメモリを持ち、更にこの下には電荷
検出部に電荷を転送するための電荷転送型水平シフトレ
ジスタを持っている。
いては（ここでは図示しないが）、今説明したような撮
像部の下にフレームメモリを持ち、更にこの下には電荷
検出部に電荷を転送するための電荷転送型水平シフトレ
ジスタを持っている。
【０００６】撮像部でＡ点に蓄積されたすべての電荷
は、上述したような方法でフレームメモリに移される。
この移動は、通常、テレビジョンの垂直ブランキング期
間に行われる。このようにしてフレームメモリに移され
た電荷は、次のフレームの信号読み出し期間に一水平ラ
インずつ電荷転送型の水平シフトレジスタの電荷検出部
から読み出される。
は、上述したような方法でフレームメモリに移される。
この移動は、通常、テレビジョンの垂直ブランキング期
間に行われる。このようにしてフレームメモリに移され
た電荷は、次のフレームの信号読み出し期間に一水平ラ
インずつ電荷転送型の水平シフトレジスタの電荷検出部
から読み出される。
【０００７】上の説明からも解る通り、配線７０６、７
０７は撮像部からフレームメモリへの転送に用いられ、
かつこの電荷転送は短い垂直ブランキング期間に行われ
なければならない。従って配線７０６、７０７に与えら
れるシフトパルスは非常に高速になる。
０７は撮像部からフレームメモリへの転送に用いられ、
かつこの電荷転送は短い垂直ブランキング期間に行われ
なければならない。従って配線７０６、７０７に与えら
れるシフトパルスは非常に高速になる。
【０００８】一方、配線７０６、７０７は、装置の水平
方向と同じ長さを持ち、その抵抗が大きい場合には、配
線７０６、７０７に与えられるパルスには伝播遅延が発
生する。従って十分抵抗を低くする必要がある。しか
し、抵抗を低くすると電極の厚さが増すため電極での光
の吸収が大きくなるという欠点を生ずる。一般に、光の
吸収は短波長光に対して著しく、色再現に対して問題を
生ずる。
方向と同じ長さを持ち、その抵抗が大きい場合には、配
線７０６、７０７に与えられるパルスには伝播遅延が発
生する。従って十分抵抗を低くする必要がある。しか
し、抵抗を低くすると電極の厚さが増すため電極での光
の吸収が大きくなるという欠点を生ずる。一般に、光の
吸収は短波長光に対して著しく、色再現に対して問題を
生ずる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】以上説明したように、
フレーム転送型固体撮像装置の撮像部においては、それ
を駆動するための電極によって光の吸収が起こり、光電
変換効率が低下するという欠点がある。この欠点は短波
長光に対して著しい。
フレーム転送型固体撮像装置の撮像部においては、それ
を駆動するための電極によって光の吸収が起こり、光電
変換効率が低下するという欠点がある。この欠点は短波
長光に対して著しい。
【００１０】本発明の目的は、このような電極による光
吸収が全くないフレーム転送型固体撮像装置の撮像部と
その駆動方法を提供することにある。
吸収が全くないフレーム転送型固体撮像装置の撮像部と
その駆動方法を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明の電荷転送型固体
撮像装置の撮像部は、第１導電型半導体基板の表面に低
濃度の第２導電型半導体よりなる第１のバリアと高濃度
の第２導電型半導体よりなる第２のバリアとを前記基板
に平行な方向に交互に繰り返し形成し、前記第１のバリ
アの上に前記基板に平行な方向に順に低濃度の第１導電
型層よりなる第１の蓄積領域と、これよりやや濃度の高
い低濃度の第１導電型層よりなる第２の蓄積領域を形成
し、更に前記第２のバリア上に前記基板に平行な方向に
順に高濃度の第１導電型層よりなる第３の蓄積領域と、
これより更に濃度の高い高濃度の第１導電型層よりなる
第４の蓄積領域を形成し、前記蓄積領域上に第２導電型
表面層を形成し、かつ、前記第２導電型表面層から前記
導電型半導体へかけて等間隔に高濃度の第２導電型層よ
りなる分離領域をスリット状に設けたことを特徴とす
る。
撮像装置の撮像部は、第１導電型半導体基板の表面に低
濃度の第２導電型半導体よりなる第１のバリアと高濃度
の第２導電型半導体よりなる第２のバリアとを前記基板
に平行な方向に交互に繰り返し形成し、前記第１のバリ
アの上に前記基板に平行な方向に順に低濃度の第１導電
型層よりなる第１の蓄積領域と、これよりやや濃度の高
い低濃度の第１導電型層よりなる第２の蓄積領域を形成
し、更に前記第２のバリア上に前記基板に平行な方向に
順に高濃度の第１導電型層よりなる第３の蓄積領域と、
これより更に濃度の高い高濃度の第１導電型層よりなる
第４の蓄積領域を形成し、前記蓄積領域上に第２導電型
表面層を形成し、かつ、前記第２導電型表面層から前記
導電型半導体へかけて等間隔に高濃度の第２導電型層よ
りなる分離領域をスリット状に設けたことを特徴とす
る。
【００１２】また本発明の電荷転送型固体撮像装置の撮
像部の第１駆動方法は、前記基板に基準位を与え、前記
表面層がＮ型の場合、それよりも正の大きい電圧を一定
期間前記表面層に与えて固体撮像装置に光を入射し、発
生した正孔を前記蓄積転送領域に蓄え、蓄積期間が終わ
ったら、前記表面層に前記正の電圧と、基準電位より約
１ボルト高い電圧を交互に与えることを特徴とする。
像部の第１駆動方法は、前記基板に基準位を与え、前記
表面層がＮ型の場合、それよりも正の大きい電圧を一定
期間前記表面層に与えて固体撮像装置に光を入射し、発
生した正孔を前記蓄積転送領域に蓄え、蓄積期間が終わ
ったら、前記表面層に前記正の電圧と、基準電位より約
１ボルト高い電圧を交互に与えることを特徴とする。
【００１３】また、本発明の第２の駆動方法は、前記基
板に基準電位を与え、前記表面層がＮ型の場合それより
も正の大きい電圧を一定期間前記表面層に与えて固体撮
像装置に光を入射し、発生した正孔を前記蓄積転送領域
に蓄え、蓄積期間終了後、前記Ｎ型表面層に前記正の電
圧とこれよりも負の電圧を交互に加えると同時に、前記
基板には前記基準電圧とこれよりも高い電圧を逆位相で
交互に加えることを特徴とする。
板に基準電位を与え、前記表面層がＮ型の場合それより
も正の大きい電圧を一定期間前記表面層に与えて固体撮
像装置に光を入射し、発生した正孔を前記蓄積転送領域
に蓄え、蓄積期間終了後、前記Ｎ型表面層に前記正の電
圧とこれよりも負の電圧を交互に加えると同時に、前記
基板には前記基準電圧とこれよりも高い電圧を逆位相で
交互に加えることを特徴とする。
【００１４】
【実施例】次に本発明の実施例について図面を用いて説
明する。
明する。
【００１５】図１は本発明によるフレーム転送型固体撮
像装置の撮像部の構造を示す（便宜上、２行、２列のセ
ンサアレイを示す）。図１（ａ）は上面図、図１
（ｂ）、（ｃ）は各々図１（ａ）のＡ−Ａ′ラインおよ
びＢ−Ｂ′ラインに沿った断面図である。
像装置の撮像部の構造を示す（便宜上、２行、２列のセ
ンサアレイを示す）。図１（ａ）は上面図、図１
（ｂ）、（ｃ）は各々図１（ａ）のＡ−Ａ′ラインおよ
びＢ−Ｂ′ラインに沿った断面図である。
【００１６】図１において、１０１はＮ層、１０２、１
０３、１０４、１０５はＰ層で１０４、１０５、１０
２、１０３の順で濃度が高くなっている。１０７はＮ+
領域、１０８はＮ領域である。１０９はＰ基板、１１０
はＮ+ 領域である。
０３、１０４、１０５はＰ層で１０４、１０５、１０
２、１０３の順で濃度が高くなっている。１０７はＮ+
領域、１０８はＮ領域である。１０９はＰ基板、１１０
はＮ+ 領域である。
【００１７】さらに詳しく説明する。Ｐ基板１０９の上
に、光電変換によって電荷を発生・蓄積または転送する
領域（蓄積転送領域）１０２、１０３、１０４、１０５
と基板１０９との間の電荷の移動のバリアとなる領域
（バリア領域）１０７、１０８が形成されている。基板
１０９には装置を駆動するための電圧が与えられる。
に、光電変換によって電荷を発生・蓄積または転送する
領域（蓄積転送領域）１０２、１０３、１０４、１０５
と基板１０９との間の電荷の移動のバリアとなる領域
（バリア領域）１０７、１０８が形成されている。基板
１０９には装置を駆動するための電圧が与えられる。
【００１８】Ｎ+ 領域１０７は、その上に形成された蓄
積転送領域１０２、１０３の電荷量や電位分布を基板１
０９から制御できないようにする領域である。一方、Ｎ
領域１０８は、その上に形成された蓄積転送領域１０
４、１０５の電位分布や電荷量を制御できる領域であ
る。
積転送領域１０２、１０３の電荷量や電位分布を基板１
０９から制御できないようにする領域である。一方、Ｎ
領域１０８は、その上に形成された蓄積転送領域１０
４、１０５の電位分布や電荷量を制御できる領域であ
る。
【００１９】Ｎ層１０１は、蓄積転送領域１０２、１０
３、１０４、１０５の上に一面に形成された領域で、こ
こにも、装置を駆動するための電圧が与えられる。また
Ｎ+領域１１０は分離領域で蓄積転送領域１０２、１０
３、１０４、１０５を縦方向にバリア領域１０７、１０
８まで分断している。従って基板１０９の上に図１
（ｃ）の構造が作られたものが水平方向に多数配列され
ていることになる。
３、１０４、１０５の上に一面に形成された領域で、こ
こにも、装置を駆動するための電圧が与えられる。また
Ｎ+領域１１０は分離領域で蓄積転送領域１０２、１０
３、１０４、１０５を縦方向にバリア領域１０７、１０
８まで分断している。従って基板１０９の上に図１
（ｃ）の構造が作られたものが水平方向に多数配列され
ていることになる。
【００２０】なお、Ｎ層１０１に与えられる電圧は分離
領域１１０から供給される。従ってＮ層１０１上に電極
を形成する必要はない。なお、Ｎ領域１０１およびバリ
アー領域１０７、１０８の不純物濃度は蓄積・転送領域
１０２〜１０５に応じて別々に定めてもよい。こうした
方が素子の製造方法は複雑になるが素子の性能は向上す
る。
領域１１０から供給される。従ってＮ層１０１上に電極
を形成する必要はない。なお、Ｎ領域１０１およびバリ
アー領域１０７、１０８の不純物濃度は蓄積・転送領域
１０２〜１０５に応じて別々に定めてもよい。こうした
方が素子の製造方法は複雑になるが素子の性能は向上す
る。
【００２１】次に、図１の撮像部で光電変換・蓄積およ
び信号電荷の転送を行う場合の駆動方法を説明する。
び信号電荷の転送を行う場合の駆動方法を説明する。
【００２２】図２（ａ）は電荷蓄積中のセルの深さ方向
の電位分布であり、図２（ｂ）は電荷蓄積を行うための
駆動パルス波形である。図３（ａ）は撮像部で電荷転送
を行うときのセルの深さ方向の電位分布であり、図３
（ｂ）は電荷電送を行うための駆動波形を示す。図４は
図３に示した電位分布によって信号電荷が、蓄積転送領
域をシフトしていく様子を示したものである。図５
（ａ）は撮像部で電荷転送を行なう時のセルの深さ方向
の電位分布の別の例であり、図５（ｂ）は電荷転送を行
なうための駆動波形を示す。図６は図５に示した電位分
布によって信号電荷が蓄積転送領域をシフトしていく様
子を示したものである。
の電位分布であり、図２（ｂ）は電荷蓄積を行うための
駆動パルス波形である。図３（ａ）は撮像部で電荷転送
を行うときのセルの深さ方向の電位分布であり、図３
（ｂ）は電荷電送を行うための駆動波形を示す。図４は
図３に示した電位分布によって信号電荷が、蓄積転送領
域をシフトしていく様子を示したものである。図５
（ａ）は撮像部で電荷転送を行なう時のセルの深さ方向
の電位分布の別の例であり、図５（ｂ）は電荷転送を行
なうための駆動波形を示す。図６は図５に示した電位分
布によって信号電荷が蓄積転送領域をシフトしていく様
子を示したものである。
【００２３】今、蓄積領域１０２〜１０５は完全に空乏
化しているとする。図２（ｂ）に示すように基板１０９
には、ＶS T R のレベル（負で絶対値大）が与えられ、
Ｎ領域１０１にはＶG - H I G H の電圧が与えられる。
本出願ではＶG - H I G H を基準電圧と考えゼロボルト
とする。図２（ａ）において２０３、２０４は領域１０
２、１０３に対応した電位分布を示し、２０５、２０６
は領域１０４、１０５に対応する電位分布を示す。この
とき領域１０２〜１０５付近で発生した電子、正孔対の
うち正孔は、最も電位の低い領域１０５に蓄積され、あ
る一定量以上蓄積すると、制御ゲートに流出して、ブル
ーミングが起こらないようになっている。一方、電子は
Ｎ領域１０１或いは分離領域１１０、バリア１０７、１
０８を通って、外部回路へ抜ける。このような蓄積動作
が図２（ｂ）の蓄積期間の間行われる。
化しているとする。図２（ｂ）に示すように基板１０９
には、ＶS T R のレベル（負で絶対値大）が与えられ、
Ｎ領域１０１にはＶG - H I G H の電圧が与えられる。
本出願ではＶG - H I G H を基準電圧と考えゼロボルト
とする。図２（ａ）において２０３、２０４は領域１０
２、１０３に対応した電位分布を示し、２０５、２０６
は領域１０４、１０５に対応する電位分布を示す。この
とき領域１０２〜１０５付近で発生した電子、正孔対の
うち正孔は、最も電位の低い領域１０５に蓄積され、あ
る一定量以上蓄積すると、制御ゲートに流出して、ブル
ーミングが起こらないようになっている。一方、電子は
Ｎ領域１０１或いは分離領域１１０、バリア１０７、１
０８を通って、外部回路へ抜ける。このような蓄積動作
が図２（ｂ）の蓄積期間の間行われる。
【００２４】図３は、このようにして蓄積した正孔を図
１の下方に転送する方法を示す。図３（ａ）は電荷転送
の際のセル内の電位分布である。図３（ａ）における曲
線３０３〜３０６はそれぞれ図２の曲線２０３〜２０６
に対応している。
１の下方に転送する方法を示す。図３（ａ）は電荷転送
の際のセル内の電位分布である。図３（ａ）における曲
線３０３〜３０６はそれぞれ図２の曲線２０３〜２０６
に対応している。
【００２５】今、Ｎ領域１０１の電圧を図３（ｂ）のＶ
G - L O W にすると電位分布３０３、３０４、３０５、
３０６はそれぞれ電位分布３０９、３１０、３０７、３
０８になる。
G - L O W にすると電位分布３０３、３０４、３０５、
３０６はそれぞれ電位分布３０９、３１０、３０７、３
０８になる。
【００２６】この理由はＶG - L O W とＶS T R の間の
電位差が小さいため、バリア領域１０７、１０８中に中
性領域が残るためである。
電位差が小さいため、バリア領域１０７、１０８中に中
性領域が残るためである。
【００２７】この時の電荷転送の様子を示したものが図
４である。すなわちＮ領域１０１の電圧をＶ
G - H I G H からＶG - L O W にすると、セルの電荷転
送方向に沿った電位分布が（ｂ）の状態から（ａ）の状
態に変り、蓄積転送領域１０５に存在した電荷が１／２
転送段だけ下方の蓄積転送領域１０３に移る。
４である。すなわちＮ領域１０１の電圧をＶ
G - H I G H からＶG - L O W にすると、セルの電荷転
送方向に沿った電位分布が（ｂ）の状態から（ａ）の状
態に変り、蓄積転送領域１０５に存在した電荷が１／２
転送段だけ下方の蓄積転送領域１０３に移る。
【００２８】図３（ｂ）に示したようなパルスを制御電
極１０９に印加すると、パルスがＶG - L O W 、Ｖ
G - H I G H の間で変化する度に信号電荷は半ビットず
つ下方に移動する。なおＶG - L O W の電位はＶS T R
より少くとも約１ボルト高くする。
極１０９に印加すると、パルスがＶG - L O W 、Ｖ
G - H I G H の間で変化する度に信号電荷は半ビットず
つ下方に移動する。なおＶG - L O W の電位はＶS T R
より少くとも約１ボルト高くする。
【００２９】もし、この撮像部の下にフレームメモリ
部、さらに電荷検出部を持った水平レジスタが設けられ
ているならば、従来技術の項で説明したように、撮像部
に蓄積した電荷をフレームメモリに移し、更に一水平ラ
インずつ読み出すことができる。
部、さらに電荷検出部を持った水平レジスタが設けられ
ているならば、従来技術の項で説明したように、撮像部
に蓄積した電荷をフレームメモリに移し、更に一水平ラ
インずつ読み出すことができる。
【００３０】なお、撮像部とフレームメモリ部の接続は
撮像部に存在する信号電荷を通常の電荷電送装置で受け
取るようにすればよい。このことは公知の技術で容易に
実行できる。
撮像部に存在する信号電荷を通常の電荷電送装置で受け
取るようにすればよい。このことは公知の技術で容易に
実行できる。
【００３１】上述した駆動方法では簡単のため、蓄積領
域１０２〜１０５付近で発生した正孔が１０５に蓄積す
ると述べた。これをさらに正確に表現すれば、Ｎ領域１
０１の中性領域で発生した正孔の一部は拡散によって領
域１０５に蓄積され、Ｎ領域１０１の空乏層と蓄積転送
領域１０２〜１０５で発生したものはすべて領域１０５
に蓄積され、バリア領域のうち蓄積転送領域に接して空
乏化している領域で発生した正孔はすべて領域１０５に
蓄積される。
域１０２〜１０５付近で発生した正孔が１０５に蓄積す
ると述べた。これをさらに正確に表現すれば、Ｎ領域１
０１の中性領域で発生した正孔の一部は拡散によって領
域１０５に蓄積され、Ｎ領域１０１の空乏層と蓄積転送
領域１０２〜１０５で発生したものはすべて領域１０５
に蓄積され、バリア領域のうち蓄積転送領域に接して空
乏化している領域で発生した正孔はすべて領域１０５に
蓄積される。
【００３２】従って光電変換時の損失は中性Ｎ領域１０
１で発生した正孔のうち、このＮ領域中で再結合するも
のと、表面で再結合するものであり、これらは非常に小
さくすることができる。従って表面に電極が存在する場
合に比べてきわめて高い光電変換高率が得られる。この
効果は特に短波長光で著しい。
１で発生した正孔のうち、このＮ領域中で再結合するも
のと、表面で再結合するものであり、これらは非常に小
さくすることができる。従って表面に電極が存在する場
合に比べてきわめて高い光電変換高率が得られる。この
効果は特に短波長光で著しい。
【００３３】図５は、図２のようにして蓄積した正孔を
図１の下方に転送する別の方法を示す。図５（ａ）は電
荷転送の際のセル内の電位分布である。図５（ａ）にお
ける曲線５０３、５０４、５０５、５０６はそれぞれ図
２の曲線２０３〜２０６に対応している。
図１の下方に転送する別の方法を示す。図５（ａ）は電
荷転送の際のセル内の電位分布である。図５（ａ）にお
ける曲線５０３、５０４、５０５、５０６はそれぞれ図
２の曲線２０３〜２０６に対応している。
【００３４】今、Ｎ領域１０１の電圧を図５（ｂ）のＶ
G - L O W にすると同時に基板１０９の電圧を図５
（ｂ）のＶS U B - H I G H にすると電位分布５０３、
５０４、５０５、５０６はそれぞれ５０９、５１０、５
０７、５０８になる。この理由はＬG - L O W とＶ
S U B - H I G H の間の電位差が小さいため、バリア領
域１０７、１０８中に中性領域が残るためである。
G - L O W にすると同時に基板１０９の電圧を図５
（ｂ）のＶS U B - H I G H にすると電位分布５０３、
５０４、５０５、５０６はそれぞれ５０９、５１０、５
０７、５０８になる。この理由はＬG - L O W とＶ
S U B - H I G H の間の電位差が小さいため、バリア領
域１０７、１０８中に中性領域が残るためである。
【００３５】この時の電荷転送の様子を示したものが図
６である。すなわちＮ領域１０１の電圧をＶ
G - H I G H からＶG - L O W にすると同時に基板１０
９の電圧をＶST R からＶS U B - H I G H にするとセ
ルの電荷転送方向に沿った電位分布が（ｂ）の状態から
（ａ）の状態に変り、蓄積転送領域１０５に存在した電
荷が、１／２転送段だけ下方の蓄積転送領域１０３に移
る。
６である。すなわちＮ領域１０１の電圧をＶ
G - H I G H からＶG - L O W にすると同時に基板１０
９の電圧をＶST R からＶS U B - H I G H にするとセ
ルの電荷転送方向に沿った電位分布が（ｂ）の状態から
（ａ）の状態に変り、蓄積転送領域１０５に存在した電
荷が、１／２転送段だけ下方の蓄積転送領域１０３に移
る。
【００３６】図５（ｂ）に示したようなパルスをＮ領域
１０１に印加し、図５（ｃ）に示したようなパルスを基
板１０１に印加するとそれぞれのパルスの位相が反転す
る度に信号電荷は半ビットずつ下方に移動する。なおＶ
G - L O W の電位はＶS U B- H I G H より少くとも約
１ボルト高くする。
１０１に印加し、図５（ｃ）に示したようなパルスを基
板１０１に印加するとそれぞれのパルスの位相が反転す
る度に信号電荷は半ビットずつ下方に移動する。なおＶ
G - L O W の電位はＶS U B- H I G H より少くとも約
１ボルト高くする。
【００３７】もし、この撮像部の下にフレームメモリ
部、さらに電荷検出部を持った水平レジスタが設けられ
ているならば、従来技術の項で説明したように、撮像部
に蓄積した電荷をフレームメモリに移し、更に一水平ラ
インずつ読み出すことができる。
部、さらに電荷検出部を持った水平レジスタが設けられ
ているならば、従来技術の項で説明したように、撮像部
に蓄積した電荷をフレームメモリに移し、更に一水平ラ
インずつ読み出すことができる。
【００３８】なお、撮像部とフレームメモリ部の接続は
撮像部に存在する信号電荷を通常の電荷電送装置で受け
取るようにすればよい。このことは公知の技術で容易に
実行できる。
撮像部に存在する信号電荷を通常の電荷電送装置で受け
取るようにすればよい。このことは公知の技術で容易に
実行できる。
【００３９】上述した駆動方法では簡単のため、蓄積転
送領域１０２〜１０５付近で発生した正孔が１０５に蓄
積すると述べた。これをさらに正確に表現すれば、Ｎ領
域１０１の中性領域で発生した正孔の一部は拡散によっ
て領域１０５に蓄積され、Ｎ領域１０１の空乏層と蓄積
転送領域１０２〜１０５で発生したものはすべて領域１
０５に蓄積され、バリア領域のうち蓄積転送領域に接し
て空乏化している領域で発生した正孔はすべて領域１０
５に蓄積される。
送領域１０２〜１０５付近で発生した正孔が１０５に蓄
積すると述べた。これをさらに正確に表現すれば、Ｎ領
域１０１の中性領域で発生した正孔の一部は拡散によっ
て領域１０５に蓄積され、Ｎ領域１０１の空乏層と蓄積
転送領域１０２〜１０５で発生したものはすべて領域１
０５に蓄積され、バリア領域のうち蓄積転送領域に接し
て空乏化している領域で発生した正孔はすべて領域１０
５に蓄積される。
【００４０】従って光電変換時の損失は中性Ｎ領域１０
１で発生した正孔のうち、このＮ領域中で再結合するも
のと、表面で再結合するものであり、これらは非常に小
さくすることができる。従って表面に電極が存在する場
合に比べてきわめて高い光電変換効率が得られる。この
効果は特に短波長光で著しい。
１で発生した正孔のうち、このＮ領域中で再結合するも
のと、表面で再結合するものであり、これらは非常に小
さくすることができる。従って表面に電極が存在する場
合に比べてきわめて高い光電変換効率が得られる。この
効果は特に短波長光で著しい。
【００４１】
【発明の効果】本発明によれば、電極による光吸収が全
くないフレーム転送型固体撮像装置の撮像部とその駆動
方法を実現できる。
くないフレーム転送型固体撮像装置の撮像部とその駆動
方法を実現できる。
【図１】本発明による固体撮像装置の撮像部を示す図で
あり、（ａ）は上面図、（ｂ）、（ｃ）はそれぞれ
（ａ）のＡ−Ａ′断面図、Ｂ−Ｂ′断面図である。
あり、（ａ）は上面図、（ｂ）、（ｃ）はそれぞれ
（ａ）のＡ−Ａ′断面図、Ｂ−Ｂ′断面図である。
【図２】（ａ）は電荷蓄積中のセルの深さ方向の電位分
布を示す図であり、（ｂ）は電荷蓄積を行うための駆動
パルス波形である。
布を示す図であり、（ｂ）は電荷蓄積を行うための駆動
パルス波形である。
【図３】（ａ）は撮像部で電荷転送を行う時のセルの深
さ方向の電位分布を示す図であり、（ｂ）は電荷転送を
行うための駆動波形である。
さ方向の電位分布を示す図であり、（ｂ）は電荷転送を
行うための駆動波形である。
【図４】図３に示した電位分布によって信号電荷が、蓄
積転送領域をシフトしていく様子を示した図である。
積転送領域をシフトしていく様子を示した図である。
【図５】（ａ）は
【図３】とは異った方法で電荷転送を行う時のセルの深
さ方向の電位分を示す図であり、（ｂ）および（ｃ）は
電荷転送を行なうための駆動波形である。
さ方向の電位分を示す図であり、（ｂ）および（ｃ）は
電荷転送を行なうための駆動波形である。
【図６】図５に示した電位分布によって信号電荷が、蓄
積領域をシフトしていく様子を示した図である。
積領域をシフトしていく様子を示した図である。
【図７】従来例を説明するための図である。
１０１ Ｎ型表面層 １０２，１０３，１０４，１０５ Ｐ型蓄積転送領域 １０７，１０８ Ｎ型バリア層 １０９ Ｐ型基板 １１０ Ｎ型分離領域 ３０３，３０４，３０５，３０６ 電荷蓄積時の電位分
布 ３０７，３０８，３０９，３１０ 電荷転送時の電位分
布 ５０３，５０４，５０５，５０６ 電荷蓄積時の電位分
布 ５０７，５０８，５０９，５１０ 電荷転送時の電位分
布
布 ３０７，３０８，３０９，３１０ 電荷転送時の電位分
布 ５０３，５０４，５０５，５０６ 電荷蓄積時の電位分
布 ５０７，５０８，５０９，５１０ 電荷転送時の電位分
布
Claims (4)
- 【請求項１】第１導電型半導体基板の表面に低濃度の第
２導電型半導体と高濃度の第２導電型半導体とを前記基
板に平行な方向に交互に繰り返し形成し、前記の低濃度
の第２導電型半導体上に前記基板に平行な方向に順に低
濃度の第１導電型層と、これよりやや濃度の高い低濃度
の第１導電型層を形成し、更に前記の高濃度の第２導電
型半導体上に前記基板に平行な方向に順に高濃度の第１
導電型層と、これより更に濃度の高い高濃度の第１導電
型層を形成し、前記低濃度の第１導電型層および前記高
濃度の第１導電型層上に第２導電型表面層を形成し、か
つ、前記第２導電型表面層から前記第２導電型半導層へ
かけて等間隔に高濃度の第２導電型層をスリット状に設
けたことを特徴とする電荷転送型固体撮像装置の撮像
部。 - 【請求項２】第１導電型半導体基板の表面に低濃度の第
２導電型半導体よりなる第１のバリアと高濃度の第２導
電型半導体よりなる第２のバリアとを前記基板に平行な
方向に交互に繰り返し形成し、前記第１のバリアの上に
前記基板に平行な方向に順に低濃度の第１導電型層より
なる第１の蓄積転送領域と、これよりやや濃度の高い低
濃度の第１導電型層よりなる第２の蓄積転送領域を形成
し、更に前記第２のバリア上に前記基板に平行な方向に
順に高濃度の第１導電型層よりなる第３の蓄積転送領域
と、これより更に濃度の高い高濃度の第１導電型層より
なる第４の蓄積転送領域を形成し、前記蓄積領域上に第
２導電型表面層を形成し、かつ、前記第２導電型表面層
から前記第１および第２のバリア層へかけて等間隔に高
濃度の第２導電型層よりなる分離領域をスリット状に設
けたことを特徴とする電荷転送型固体撮像装置の撮像
部。 - 【請求項３】 請求項２記載の電荷転送型固体撮像装置
の駆動方法であって、前記基板に基準電圧を与え、前記
表面層がＮ型の場合、それよりも正の大きい電圧を一定
時間前記表面層に与えて固体撮像装置に光を入射し、発
生した正孔を前記蓄積転送領域に蓄え、蓄積期間が終わ
ったら、前記Ｎ型表面層に前記正の電圧と、基準電位よ
り約１ボルト高電圧を交互に与えることを特徴とする電
荷転送型固体撮像装置の撮像部の駆動方法。 - 【請求項４】 請求項２記載の電荷転送型固体撮像装置
の駆動方法であって、前記基板に基準電位を与え、前記
表面層がＮ型の場合、それよりも正の大きい電圧を一定
期間前記表面層に与えて光を入射し、発生した正孔を前
記蓄積転送領域に蓄え、蓄積終了後、前記Ｎ型表面層に
前記正の電圧とこれよりも負の電圧を交互に加えると同
時に、前記基板には前記基準電圧とこれよりも高い電圧
を逆位相で交互に加えることを特徴とする電荷転送型固
体撮像装置の駆動方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5240979A JP2624145B2 (ja) | 1993-09-28 | 1993-09-28 | 電荷転送型固体撮像装置の撮像部とその駆動方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5240979A JP2624145B2 (ja) | 1993-09-28 | 1993-09-28 | 電荷転送型固体撮像装置の撮像部とその駆動方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0799299A JPH0799299A (ja) | 1995-04-11 |
| JP2624145B2 true JP2624145B2 (ja) | 1997-06-25 |
Family
ID=17067515
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5240979A Expired - Lifetime JP2624145B2 (ja) | 1993-09-28 | 1993-09-28 | 電荷転送型固体撮像装置の撮像部とその駆動方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2624145B2 (ja) |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH088348B2 (ja) * | 1986-02-01 | 1996-01-29 | 富士写真フイルム株式会社 | 電荷転送デバイス |
-
1993
- 1993-09-28 JP JP5240979A patent/JP2624145B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0799299A (ja) | 1995-04-11 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 19970204 |