JP2690612B2 - 光電変換装置 - Google Patents
光電変換装置Info
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- 239000000969 carrier Substances 0.000 claims description 3
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 20
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 8
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
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- H01L27/146—Imager structures
- H01L27/14643—Photodiode arrays; MOS imagers
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は光電変換装置に係り、特に受光領域への光照
射により生じたキャリアに対応する信号を出力する第１
の光電変換要素と、 受光領域に遮光領域を形成し、前記第１の光電変換要
素の暗時出力と同等の出力を得るための第２の光電変換
要素と、を有する光電変換装置に関する。
射により生じたキャリアに対応する信号を出力する第１
の光電変換要素と、 受光領域に遮光領域を形成し、前記第１の光電変換要
素の暗時出力と同等の出力を得るための第２の光電変換
要素と、を有する光電変換装置に関する。
［従来の技術］ 一般に、複数個の画素から構成されるリニアセンサ又
はエリアセンサにおいては、画素に生ずる暗時電圧成分
を除去するために、複数の画素の一部を暗電圧発生用と
して使用し（このような画素を暗画素と呼ぶ）、通常の
開口画素からの出力から暗画素からの出力を減算処理す
ることで光信号出力を得ていた。
はエリアセンサにおいては、画素に生ずる暗時電圧成分
を除去するために、複数の画素の一部を暗電圧発生用と
して使用し（このような画素を暗画素と呼ぶ）、通常の
開口画素からの出力から暗画素からの出力を減算処理す
ることで光信号出力を得ていた。
第４図は光電変換装置の一例を示す回路構成図であ
る。
る。
同図に示すように、ｎビットの画素を有する光電変換
装置では、１ビット目を暗画素、２〜ｎビットを開口画
素としている。Td,T1〜Tn-1はバイポーラ型の光センサ
であり、ベース（図中Ｂ）に蓄積された電荷に対応する
信号をエミッタ（図中Ｅ）から出力するものである。M
dR,MR1〜MRn-1はパルスφRESによって制御されるベース
リセット用のMOSトランジスタ、MdT,MT1〜MTn-1はパル
スφＴによって制御される信号転送用のMOSトランジス
タ、CTd,CTS1〜CTSn-1は蓄積容量である。
装置では、１ビット目を暗画素、２〜ｎビットを開口画
素としている。Td,T1〜Tn-1はバイポーラ型の光センサ
であり、ベース（図中Ｂ）に蓄積された電荷に対応する
信号をエミッタ（図中Ｅ）から出力するものである。M
dR,MR1〜MRn-1はパルスφRESによって制御されるベース
リセット用のMOSトランジスタ、MdT,MT1〜MTn-1はパル
スφＴによって制御される信号転送用のMOSトランジス
タ、CTd,CTS1〜CTSn-1は蓄積容量である。
上記光電変換装置において、暗時では、暗画素，開口
画素ともに暗時電圧が発生し、各蓄積容量CTd,CTS1〜C
TSn-1に暗時出力が蓄積される。一方、光照射時では、
暗画素には暗時電圧が発生して蓄積容量CTdには暗時出
力が蓄積され、開口画素には（暗時電圧＋光信号電圧）
が発生して蓄積容量CTS1〜CTSn-1には（暗時出力＋光信
号出力）が蓄積される。
画素ともに暗時電圧が発生し、各蓄積容量CTd,CTS1〜C
TSn-1に暗時出力が蓄積される。一方、光照射時では、
暗画素には暗時電圧が発生して蓄積容量CTdには暗時出
力が蓄積され、開口画素には（暗時電圧＋光信号電圧）
が発生して蓄積容量CTS1〜CTSn-1には（暗時出力＋光信
号出力）が蓄積される。
従って、光照射時において、（開口画素の出力−暗画
素の出力）をとることにより、暗時出力を含まない光信
号出力を得ることができる。
素の出力）をとることにより、暗時出力を含まない光信
号出力を得ることができる。
なお、光信号出力成分を正確に得るためには、暗画素
の暗時電圧と開口画素の暗時電圧成分とが等しいことが
重要な前提条件となる。
の暗時電圧と開口画素の暗時電圧成分とが等しいことが
重要な前提条件となる。
以下、暗画素及び開口画素の構成について説明する。
第５図（Ａ），（Ｂ）は、それぞれ従来の光電変換装
置の暗画素，開口画素の構成を示す概略的平面図であ
る。
置の暗画素，開口画素の構成を示す概略的平面図であ
る。
第６図（Ａ），（Ｂ）は、第５図（Ａ），（Ｂ）に示
した上記暗画素，開口画素のＸ−Ｘ線縦断面図である。
した上記暗画素，開口画素のＸ−Ｘ線縦断面図である。
第５図（Ａ），（Ｂ）及び第６図（Ａ），（Ｂ）にお
いて、２はエミッタ領域となるn+半導体領域、３はベー
ス領域となるｐ半導体領域、４はエミッタコンタクトホ
ール、５は遮光領域となるAl等の遮光層、6,7はコレク
タ領域を構成するn+半導体領域,n半導体領域である。8,
9は絶縁層であり、10はAl等の導電層でエミッタ配線と
なり、コンタクトホールを介してn+半導体領域２と接続
されている。なお、第５図（Ａ）には、n+半導体領域
６、ｎ半導体領域７、絶縁層８、絶縁層９、導電層10は
簡易化のため省略されている。
いて、２はエミッタ領域となるn+半導体領域、３はベー
ス領域となるｐ半導体領域、４はエミッタコンタクトホ
ール、５は遮光領域となるAl等の遮光層、6,7はコレク
タ領域を構成するn+半導体領域,n半導体領域である。8,
9は絶縁層であり、10はAl等の導電層でエミッタ配線と
なり、コンタクトホールを介してn+半導体領域２と接続
されている。なお、第５図（Ａ）には、n+半導体領域
６、ｎ半導体領域７、絶縁層８、絶縁層９、導電層10は
簡易化のため省略されている。
第６図（Ａ）に示すように、従来、暗画素を構成する
には、開口領域（受光領域）をAl等の遮光層５で遮光す
るのが一般的に行われていた。なお、開口領域は不図示
の遮光層を開口することで形成される。
には、開口領域（受光領域）をAl等の遮光層５で遮光す
るのが一般的に行われていた。なお、開口領域は不図示
の遮光層を開口することで形成される。
ここで、暗時電圧Vdは、暗電流をId、蓄積時間を
Tint、ベース容量をCBをすると、 で与えられる。なお、バイポーラ型センサが順方向蓄積
動作を行っている場合、ベース容量CBの構成要素は、ベ
ース・エミッタ間容量CBEを除く全ての寄生容量の和と
なる。
Tint、ベース容量をCBをすると、 で与えられる。なお、バイポーラ型センサが順方向蓄積
動作を行っている場合、ベース容量CBの構成要素は、ベ
ース・エミッタ間容量CBEを除く全ての寄生容量の和と
なる。
［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、上述した画素構成の光電変換装置にお
いては、暗画素が遮光層５とｐ半導体領域３との間で余
分な寄生容量を持つことから、暗画素と開口画素との間
で、ベース容量CBの大きさに差が生じる。その結果、暗
画素の暗時電圧と開口画素の暗時電圧成分とに差が生ず
ることとなり、前述した前提条件が満たされず、光信号
出力成分を正確に得ることができなくなるという課題が
あった。
いては、暗画素が遮光層５とｐ半導体領域３との間で余
分な寄生容量を持つことから、暗画素と開口画素との間
で、ベース容量CBの大きさに差が生じる。その結果、暗
画素の暗時電圧と開口画素の暗時電圧成分とに差が生ず
ることとなり、前述した前提条件が満たされず、光信号
出力成分を正確に得ることができなくなるという課題が
あった。
［課題を解決するための手段］ 本発明の光電変換装置は、受光領域への光照射により
生じたキャリアを蓄積する制御電極領域、及びこの制御
電極領域に蓄積されたキャリアに対応する信号を出力す
る主電極領域を有する第１の光電変換要素と、 前記制御電極領域及び前記主電極領域を有し、前記受
光領域に遮光領域を形成することで、前記第１の光電変
換要素の暗時出力と同等の出力を得る第２の光電変換要
素と、を有する光電変換装置において、 前記第２の光電変換要素の制御電極領域と前記遮光領
域との間に導電層を設け、 この導電層と前記第２の光電変換要素の主電極領域と
を電気的に接続したことを特徴とする。
生じたキャリアを蓄積する制御電極領域、及びこの制御
電極領域に蓄積されたキャリアに対応する信号を出力す
る主電極領域を有する第１の光電変換要素と、 前記制御電極領域及び前記主電極領域を有し、前記受
光領域に遮光領域を形成することで、前記第１の光電変
換要素の暗時出力と同等の出力を得る第２の光電変換要
素と、を有する光電変換装置において、 前記第２の光電変換要素の制御電極領域と前記遮光領
域との間に導電層を設け、 この導電層と前記第２の光電変換要素の主電極領域と
を電気的に接続したことを特徴とする。
［作用］ 本発明の光電変換装置は、暗時出力用の第２の光電変
換要素の制御電極領域と遮光領域との間に導電層を設
け、 前記導電層と前記第２の光電変換要素の主電極領域と
を電気的に接続することで、従来の光電変換装置におい
て問題となっていた、遮光領域と制御電極領域との間の
寄生容量をなくすものである。
換要素の制御電極領域と遮光領域との間に導電層を設
け、 前記導電層と前記第２の光電変換要素の主電極領域と
を電気的に接続することで、従来の光電変換装置におい
て問題となっていた、遮光領域と制御電極領域との間の
寄生容量をなくすものである。
［実施例］ 以下、本発明の実施例を図面を用いて詳細に説明す
る。
る。
第１図（Ａ），（Ｂ）は本発明の光電変換装置の一実
施例の暗画素，開口画素の構成を示す概略的平面図であ
る。
施例の暗画素，開口画素の構成を示す概略的平面図であ
る。
第２図（Ａ），（Ｂ）は、第１図（Ａ），（Ｂ）に示
した上記暗画素，開口画素のＸ−Ｘ線縦断面図である。
なお、第５図（Ａ），（Ｂ）及び第６図（Ａ），（Ｂ）
において示した構成部材と同一構成部材については、同
一符号を用いて説明を省略するものとする。
した上記暗画素，開口画素のＸ−Ｘ線縦断面図である。
なお、第５図（Ａ），（Ｂ）及び第６図（Ａ），（Ｂ）
において示した構成部材と同一構成部材については、同
一符号を用いて説明を省略するものとする。
暗画素は、第１図（Ａ）及び第２図（Ａ）に示すよう
に、ベース領域となるｐ半導体領域３上には絶縁層９を
介して、Al等の導電層１が設けられており、導電層１は
コンタクトホールを介してエミッタ領域となるn+半導体
領域２と接続されている。導電層１上には、更に絶縁層
８を介して遮光領域となるAl等の遮光層５が設けられて
いる。
に、ベース領域となるｐ半導体領域３上には絶縁層９を
介して、Al等の導電層１が設けられており、導電層１は
コンタクトホールを介してエミッタ領域となるn+半導体
領域２と接続されている。導電層１上には、更に絶縁層
８を介して遮光領域となるAl等の遮光層５が設けられて
いる。
導電層１は、エミッタ配線を形成するとともに、絶縁
層９を介してベース領域となるｐ半導体領域３を覆うこ
とでシールド機能を果たしている。
層９を介してベース領域となるｐ半導体領域３を覆うこ
とでシールド機能を果たしている。
開口画素は、第１図（Ｂ）及び第２図（Ｂ）に示すよ
うに、開口領域以外のｐ半導体領域３上に絶縁層９を介
して、Al等の導電層１が設けられている。なお、開口画
素は遮光層が設けられないため、必ずしも第１図（Ｂ）
及び第２図（Ｂ）に示すように、導電層１でベース領域
となるｐ半導体領域３の一部を覆う必要はないが、本実
施例では、暗画素と開口画素との、ベース・エミッタ間
での寄生容量CBEの差を小さくするために、導電層１で
ベース領域となるｐ半導体領域３の一部を覆っている。
うに、開口領域以外のｐ半導体領域３上に絶縁層９を介
して、Al等の導電層１が設けられている。なお、開口画
素は遮光層が設けられないため、必ずしも第１図（Ｂ）
及び第２図（Ｂ）に示すように、導電層１でベース領域
となるｐ半導体領域３の一部を覆う必要はないが、本実
施例では、暗画素と開口画素との、ベース・エミッタ間
での寄生容量CBEの差を小さくするために、導電層１で
ベース領域となるｐ半導体領域３の一部を覆っている。
本実施例においては、暗画素に設けられた導電層１と
開口画素に設けられた導電層１との大きさが異なるため
に、暗画素と開口画素とでは、ベース・エミッタ間での
寄生容量CBEに関しては差異が生じるが、第２図（Ａ）
に示すように、Al等の遮光層５とｐ半導体領域３（ベー
ス領域）との間の寄生容量は、導電層１を遮光層５とｐ
半導体領域３（ベース領域）との間に設けているために
ほとんど無視することができ、暗電圧に影響を及ぼすベ
ース寄生容量の和CBに関しては、暗画素と開口画素との
然をほぼ無くすことができる。
開口画素に設けられた導電層１との大きさが異なるため
に、暗画素と開口画素とでは、ベース・エミッタ間での
寄生容量CBEに関しては差異が生じるが、第２図（Ａ）
に示すように、Al等の遮光層５とｐ半導体領域３（ベー
ス領域）との間の寄生容量は、導電層１を遮光層５とｐ
半導体領域３（ベース領域）との間に設けているために
ほとんど無視することができ、暗電圧に影響を及ぼすベ
ース寄生容量の和CBに関しては、暗画素と開口画素との
然をほぼ無くすことができる。
従って、本実施例によれば、暗画素と開口画素との間
で暗時電圧に差が生ずることがほぼ無くなり、光信号出
力成分を正確に得ることができる。
で暗時電圧に差が生ずることがほぼ無くなり、光信号出
力成分を正確に得ることができる。
第３図は、本発明を適用した固体撮像装置の概略的構
成図である。
成図である。
同図において、光センサがエリア状に配列された撮像
素子201は、垂直走査部202及び水平走査部203によって
テレビジョン走査が行なわれる。
素子201は、垂直走査部202及び水平走査部203によって
テレビジョン走査が行なわれる。
水平走査部203から出力された信号は、処理回路204を
通して標準テレビジョン信号として出力される。
通して標準テレビジョン信号として出力される。
垂直および水平走査部202及び203の駆動パルスφHS,
φH1,φH2,φVS,φV1,φV2等はドライバ205によって供
給される。またドライバ205はコントローラ206によって
制限される。
φH1,φH2,φVS,φV1,φV2等はドライバ205によって供
給される。またドライバ205はコントローラ206によって
制限される。
［発明の効果］ 以上詳細に説明したように、本発明の光電変換装置に
よれば、第２の光電変換要素の制御電極領域と遮光領域
との間に導電層を設け、 この導電層と前記第２の光電変換要素の主電極領域と
を電気的に接続することで、遮光領域と制御電極領域と
の間の寄生容量をほぼなくし、第１の光電変換要素と、
暗時出力用の第２の光電変換要素との暗時電圧の差をほ
ぼなくすことができるので、光信号出力成分を正確に得
ることが可能となる。
よれば、第２の光電変換要素の制御電極領域と遮光領域
との間に導電層を設け、 この導電層と前記第２の光電変換要素の主電極領域と
を電気的に接続することで、遮光領域と制御電極領域と
の間の寄生容量をほぼなくし、第１の光電変換要素と、
暗時出力用の第２の光電変換要素との暗時電圧の差をほ
ぼなくすことができるので、光信号出力成分を正確に得
ることが可能となる。
第１図（Ａ），（Ｂ）は本発明の光電変換装置の一実施
例の暗画素，開口画素の構成を示す概略的平面図であ
る。 第２図（Ａ），（Ｂ）は、第１図（Ａ），（Ｂ）に示し
た上記暗画素，開口画素のＸ−Ｘ線縦断面図である。 第３図は、本発明を適用した固体撮像装置の概略的構成
図である。 第４図は光電変換装置の一例を示す回路構成図である。 第５図（Ａ），（Ｂ）は、それぞれ従来の光電変換装置
の暗画素，開口画素の構成を示す概略的平面図である。 第６図（Ａ），（Ｂ）は、第５図（Ａ），（Ｂ）に示し
た上記暗画素，開口画素のＸ−Ｘ線縦断面図である。 1,10:導電層、2:n+半導体領域、3:p半導体領域、4:エミ
ッタコンタクト、5:遮光層、6:n+半導体領域,7:n半導体
領域、8,9:絶縁層。
例の暗画素，開口画素の構成を示す概略的平面図であ
る。 第２図（Ａ），（Ｂ）は、第１図（Ａ），（Ｂ）に示し
た上記暗画素，開口画素のＸ−Ｘ線縦断面図である。 第３図は、本発明を適用した固体撮像装置の概略的構成
図である。 第４図は光電変換装置の一例を示す回路構成図である。 第５図（Ａ），（Ｂ）は、それぞれ従来の光電変換装置
の暗画素，開口画素の構成を示す概略的平面図である。 第６図（Ａ），（Ｂ）は、第５図（Ａ），（Ｂ）に示し
た上記暗画素，開口画素のＸ−Ｘ線縦断面図である。 1,10:導電層、2:n+半導体領域、3:p半導体領域、4:エミ
ッタコンタクト、5:遮光層、6:n+半導体領域,7:n半導体
領域、8,9:絶縁層。
Claims (2)
- 【請求項１】受光領域への光照射により生じたキャリア
を蓄積する制御電極領域、及びこの制御電極領域に蓄積
されたキャリアに対応する信号を出力する主電極領域を
有する第１の光電変換要素と、 前記制御電極領域及び前記主電極領域を有し、前記受光
領域に遮光領域を形成することで、前記第１の光電変換
要素の暗時出力と同等の出力を得る第２の光電変換要素
と、を有する光電変換装置において、 前記第２の光電変換要素の制御電極領域と前記遮光領域
との間に導電層を設け、 この導電層と前記第２の光電変換要素の主電極領域とを
電気的に接続したことを特徴とする光電変換装置。 - 【請求項２】前記第１の光電変換要素の一部の制御電極
領域上に絶縁層を介して導電層を設け、この導電層と前
記第１の光電変換要素の主電極領域とを電気的に接続し
た請求項１記載の光電変換装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2266330A JP2690612B2 (ja) | 1990-10-05 | 1990-10-05 | 光電変換装置 |
| US07/767,637 US5159186A (en) | 1990-10-05 | 1991-09-30 | Photoconversion device with capacitive compensation in shielded dark current element |
| EP91308947A EP0479534B1 (en) | 1990-10-05 | 1991-09-30 | Photoelectric conversion device |
| DE69128402T DE69128402T2 (de) | 1990-10-05 | 1991-09-30 | Fotovoltaischer Wandler |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2266330A JP2690612B2 (ja) | 1990-10-05 | 1990-10-05 | 光電変換装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04144169A JPH04144169A (ja) | 1992-05-18 |
| JP2690612B2 true JP2690612B2 (ja) | 1997-12-10 |
Family
ID=17429433
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2266330A Expired - Fee Related JP2690612B2 (ja) | 1990-10-05 | 1990-10-05 | 光電変換装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5159186A (ja) |
| EP (1) | EP0479534B1 (ja) |
| JP (1) | JP2690612B2 (ja) |
| DE (1) | DE69128402T2 (ja) |
Families Citing this family (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3031756B2 (ja) * | 1990-08-02 | 2000-04-10 | キヤノン株式会社 | 光電変換装置 |
| US5345075A (en) * | 1990-11-13 | 1994-09-06 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Semiconductor photodetector with dielectric shielding |
| US5453611A (en) * | 1993-01-01 | 1995-09-26 | Canon Kabushiki Kaisha | Solid-state image pickup device with a plurality of photoelectric conversion elements on a common semiconductor chip |
| US5633679A (en) * | 1995-05-19 | 1997-05-27 | Xerox Corporation | Photosensitive chip having transfer circuits which compensate for shielded test photosensors |
| DE19612660A1 (de) * | 1996-03-29 | 1997-10-02 | Fraunhofer Ges Forschung | Optische Sensorvorrichtung mit Störsignalkompensation |
| US6169317B1 (en) | 1998-02-13 | 2001-01-02 | Canon Kabushiki Kaisha | Photoelectric conversion device and image sensor |
| US6326601B1 (en) | 1999-07-19 | 2001-12-04 | Agilent Technologies, Inc. | Optical barrier |
| US6453008B1 (en) * | 1999-07-29 | 2002-09-17 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Radiation detector noise reduction method and radiation detector |
| DE19945023C2 (de) | 1999-09-20 | 2003-04-24 | Siemens Ag | Flächenhafter Bilddetektor für elektromagnetische Strahlen, insbesondere Röntgenstrahlen |
| US8081837B2 (en) * | 2006-02-07 | 2011-12-20 | Intel Corporation | Image sensor array leakage and dark current compensation |
| US8760543B2 (en) | 2011-09-26 | 2014-06-24 | Truesense Imaging, Inc. | Dark reference in CCD image sensors |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59129464A (ja) * | 1983-01-14 | 1984-07-25 | Rohm Co Ltd | フオトセンサ− |
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