JP2818214B2 - 固体撮像装置 - Google Patents
固体撮像装置Info
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- 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
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
- H01L27/148—Charge coupled imagers
- H01L27/14831—Area CCD imagers
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
- H04N25/70—SSIS architectures; Circuits associated therewith
- H04N25/701—Line sensors
Description
【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） この発明は、感度が得られる入射光の波長領域が広い
固体撮像装置に関する。
固体撮像装置に関する。
（従来の技術） 従来から用いられている例えば４相転送型のCCD（固
体撮像装置）としては、例えば第７図及び第８図に示す
ように構成されたものがある。
体撮像装置）としては、例えば第７図及び第８図に示す
ように構成されたものがある。
第７図はCCDの平面図であり、第８図（ａ）は第７図
のＸ−Ｘ線に沿った断面図、第８図（ｂ）乃至同図
（ｄ）は同図（ａ）のポテンシャルエネルギー図であ
る。
のＸ−Ｘ線に沿った断面図、第８図（ｂ）乃至同図
（ｄ）は同図（ａ）のポテンシャルエネルギー図であ
る。
第７図及び第８図（ａ）において、Ｐ型の半導体基板
例えばシリコン基板１には、その表層部にn-型の第１の
不純物領域２が所定の間隔で複数形成され、それぞれの
不純物領域２とシリコン基板１とで形成されたフォトダ
イオード３が、複数個配列されて設けられている。ま
た、基板１には、それぞれの第１の不純物領域２と所定
距離だけ離間して、CCDの電荷転送路（チャネル領域）
４となる第２の不純物領域４が形成されている。
例えばシリコン基板１には、その表層部にn-型の第１の
不純物領域２が所定の間隔で複数形成され、それぞれの
不純物領域２とシリコン基板１とで形成されたフォトダ
イオード３が、複数個配列されて設けられている。ま
た、基板１には、それぞれの第１の不純物領域２と所定
距離だけ離間して、CCDの電荷転送路（チャネル領域）
４となる第２の不純物領域４が形成されている。
第１の不純物領域２と第２の不純物領域４間の基板１
上には、フォトダイオード３に蓄積された信号電荷をチ
ャネル領域４に移送制御する移送電極５が連続して形成
されている。また、チャネル領域４上には、チャネル領
域４に移送された信号電荷を外部に読出すための転送を
制御する転送電極６が、１つのフォトダイオード３に対
して４つの割合でそれぞれのフォトダイオード３に対応
して形成されている。
上には、フォトダイオード３に蓄積された信号電荷をチ
ャネル領域４に移送制御する移送電極５が連続して形成
されている。また、チャネル領域４上には、チャネル領
域４に移送された信号電荷を外部に読出すための転送を
制御する転送電極６が、１つのフォトダイオード３に対
して４つの割合でそれぞれのフォトダイオード３に対応
して形成されている。
このような構成において、入射光はフォトダイオード
３内で光電変換され、入射光に応じて光電変換された信
号電荷は、第８図（ｂ）に示すように、フォトダイオー
ド３に蓄積される。この時に、フォトダイオード３は、
そのPN接合における伝導体が自由電荷で満たされていな
い状態において、光の吸収により発生した電子が価電子
帯から伝導帯に遷移する基礎吸収により信号電荷を得て
蓄積するようにしている。
３内で光電変換され、入射光に応じて光電変換された信
号電荷は、第８図（ｂ）に示すように、フォトダイオー
ド３に蓄積される。この時に、フォトダイオード３は、
そのPN接合における伝導体が自由電荷で満たされていな
い状態において、光の吸収により発生した電子が価電子
帯から伝導帯に遷移する基礎吸収により信号電荷を得て
蓄積するようにしている。
フォトダイオード３に蓄積された信号電荷は、第８図
（ｃ）に示すように、移送電極５に電圧を印加してフォ
トダイオード３とチャネル領域４間に形成されていた電
位障壁を低下させることにより、チャネル領域４に移送
される。チャネル領域４に信号電荷が移送されると、第
８図（ｃ）に示すように、移送電極５への電圧の印加を
やめて、フォトダイオード３とチャネル領域４との間に
再度電位障壁が形成される。そして、チャネル領域４に
移送された信号電荷は、転送電極６に順次転送信号を印
加することによってチャネル領域４を転送され、出力回
路（図示せず）により電圧変換されて出力される。この
ような動作を繰り返し行なうことにより、入射光は信号
電荷に光電変換されて外部に読出される。
（ｃ）に示すように、移送電極５に電圧を印加してフォ
トダイオード３とチャネル領域４間に形成されていた電
位障壁を低下させることにより、チャネル領域４に移送
される。チャネル領域４に信号電荷が移送されると、第
８図（ｃ）に示すように、移送電極５への電圧の印加を
やめて、フォトダイオード３とチャネル領域４との間に
再度電位障壁が形成される。そして、チャネル領域４に
移送された信号電荷は、転送電極６に順次転送信号を印
加することによってチャネル領域４を転送され、出力回
路（図示せず）により電圧変換されて出力される。この
ような動作を繰り返し行なうことにより、入射光は信号
電荷に光電変換されて外部に読出される。
（発明が解決しようとする課題） 以上説明したように、入射光を光電変換して信号電荷
を得るCCDにあっては、半導体による光の基礎吸収によ
って生成される電子の価電子帯から伝導帯への遷移より
信号電荷を得ている。
を得るCCDにあっては、半導体による光の基礎吸収によ
って生成される電子の価電子帯から伝導帯への遷移より
信号電荷を得ている。
このため、信号電荷を生成して蓄積するフォトダイオ
ードを形成する半導体の帯制帯幅（バンドギャップ）よ
りも大きなフォトンエネルギーを有する入射光を受光し
なければ、基礎吸収は起らず信号電荷は生成されなかっ
た。このため、第７図及び第８図に示した従来のCCDの
ように、フォトダイオードがシリコンのPN接合により形
成されている場合には、シリコンの禁制帯幅以上のエネ
ルギーを有する入射光でなければ感度が得られない。す
なわち、シリコンの場合には、1.2μｍより長い波長の
入射光では、感度を得ることができなかった。
ードを形成する半導体の帯制帯幅（バンドギャップ）よ
りも大きなフォトンエネルギーを有する入射光を受光し
なければ、基礎吸収は起らず信号電荷は生成されなかっ
た。このため、第７図及び第８図に示した従来のCCDの
ように、フォトダイオードがシリコンのPN接合により形
成されている場合には、シリコンの禁制帯幅以上のエネ
ルギーを有する入射光でなければ感度が得られない。す
なわち、シリコンの場合には、1.2μｍより長い波長の
入射光では、感度を得ることができなかった。
そこで、この発明は、上記に鑑みてなされたものであ
り、その目的とするところは、入射光の波長に対して感
度が得られる領域が広い固体撮像装置を提供することに
ある。
り、その目的とするところは、入射光の波長に対して感
度が得られる領域が広い固体撮像装置を提供することに
ある。
［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 上記目的を達成するために、第１の発明は、受光期間
内に自由電荷で満たされた状態で入射光を受光し、入射
光による自由キャリア吸収によってエネルギーを得た自
由電荷を信号電荷として排出する受光手段と、前記受光
手段から排出された信号電荷を受けて読み出し転送する
転送手段と、受光期間終了後に自由電荷を前記受光手段
に供給して、前記受光手段を自由電荷で満たした状態と
し、前記受光手段を受光可能状態に設定する設定手段と
から構成される。
内に自由電荷で満たされた状態で入射光を受光し、入射
光による自由キャリア吸収によってエネルギーを得た自
由電荷を信号電荷として排出する受光手段と、前記受光
手段から排出された信号電荷を受けて読み出し転送する
転送手段と、受光期間終了後に自由電荷を前記受光手段
に供給して、前記受光手段を自由電荷で満たした状態と
し、前記受光手段を受光可能状態に設定する設定手段と
から構成される。
一方、第２の発明は、受光期間内に自由電荷で満たさ
れた状態で入射光を受光し、入射光による自由キャリア
吸収によってエネルギーを得た自由電荷及び、受光期間
終了後に残存する自由電荷の一部を信号電荷として排出
する受光手段と、前記受光手段から受光期間内に排出さ
れた自由電荷を蓄積する第１の蓄積手段と、前記受光手
段から受光期間終了後に排出された自由電荷を蓄積する
第２の蓄積手段と、前記第１の蓄積手段及び前記第２の
蓄積手段に蓄積されたそれぞれの信号電荷を読み出し転
送する転送手段と、受光期間終了後に自由電荷を前記受
光手段に供給して、前記受光手段を自由電荷で満たした
状態とし、前記受光手段を受光可能状態に設定する設定
手段とから構成される。
れた状態で入射光を受光し、入射光による自由キャリア
吸収によってエネルギーを得た自由電荷及び、受光期間
終了後に残存する自由電荷の一部を信号電荷として排出
する受光手段と、前記受光手段から受光期間内に排出さ
れた自由電荷を蓄積する第１の蓄積手段と、前記受光手
段から受光期間終了後に排出された自由電荷を蓄積する
第２の蓄積手段と、前記第１の蓄積手段及び前記第２の
蓄積手段に蓄積されたそれぞれの信号電荷を読み出し転
送する転送手段と、受光期間終了後に自由電荷を前記受
光手段に供給して、前記受光手段を自由電荷で満たした
状態とし、前記受光手段を受光可能状態に設定する設定
手段とから構成される。
（作用） 上記一方の構成において、第１の発明は、受光手段を
自由電荷で満たされた状態で入射光を受光して、自由キ
ャリア吸収によって受光手段から排出された自由電荷を
信号電荷として読出すようにしている。
自由電荷で満たされた状態で入射光を受光して、自由キ
ャリア吸収によって受光手段から排出された自由電荷を
信号電荷として読出すようにしている。
一方、上記他方の構成において、第２の発明は、受光
手段を自由電荷で満たされた状態で入射光を受光して、
自由キャリア吸収によって得られた自由電荷と、この自
由電荷が排出された後に残存する自由電荷の一部とから
信号電荷を得るようにしている。
手段を自由電荷で満たされた状態で入射光を受光して、
自由キャリア吸収によって得られた自由電荷と、この自
由電荷が排出された後に残存する自由電荷の一部とから
信号電荷を得るようにしている。
（実施例） 以下、図面を用いてこの発明の実施例を説明する。
第１図はこの発明の一実施例に係わる固体撮像装置の
構成を示す平面図であり、第２図（ａ）は第１図に示す
装置のＹ−Ｙ線に沿った断面図、第２図（ｂ）は同図
（ａ）のポテンシャルエネルギー図である。
構成を示す平面図であり、第２図（ａ）は第１図に示す
装置のＹ−Ｙ線に沿った断面図、第２図（ｂ）は同図
（ａ）のポテンシャルエネルギー図である。
第１図及び第２図（ａ）において、固体撮像装置は、
第７図及び第８図（ａ）に示した従来の装置と同様に、
フォトダイオード３、チャネル領域４、移送電極５及び
転送電極６が形成されている。
第７図及び第８図（ａ）に示した従来の装置と同様に、
フォトダイオード３、チャネル領域４、移送電極５及び
転送電極６が形成されている。
さらに、第１図に示す装置にあっては、フォトダイオ
ード３の一方の接合領域となる第１の不純物領域２と所
定の間隔だけ離間して、基板１中の表装部にn+型の第３
の不純物領域が形成されている。この第３の不純物領域
11は、第２の不純物領域２に自由電荷を供給するソース
領域11となる。このソース領域11と第１の不純物領域２
に挾まれるようにして基板１上には、注入電極12が形成
されている。この注入電極12は、ソース電極11からフォ
トダイオード３への自由電荷の供給を制御するゲート電
極として機能する。すなわち、この注入電極12は、印加
される電位によってソース領域11と第１の不純物領域２
間のポテンシャルを変えて、ソース領域11から第１の不
純物領域２への自由電荷の供給を制御している。
ード３の一方の接合領域となる第１の不純物領域２と所
定の間隔だけ離間して、基板１中の表装部にn+型の第３
の不純物領域が形成されている。この第３の不純物領域
11は、第２の不純物領域２に自由電荷を供給するソース
領域11となる。このソース領域11と第１の不純物領域２
に挾まれるようにして基板１上には、注入電極12が形成
されている。この注入電極12は、ソース電極11からフォ
トダイオード３への自由電荷の供給を制御するゲート電
極として機能する。すなわち、この注入電極12は、印加
される電位によってソース領域11と第１の不純物領域２
間のポテンシャルを変えて、ソース領域11から第１の不
純物領域２への自由電荷の供給を制御している。
このような構成にあって、この実施例の装置の特徴と
するところは、第２図（ｂ）のポテンシャルエネルギー
図に示すように、移送電極５下の基板１中に形成される
ポテンシャルで決まる電位までフォトダイオード３を自
由電荷でほぼ満した状態で入射光を受光して、信号電荷
を得るようにしたことにある。
するところは、第２図（ｂ）のポテンシャルエネルギー
図に示すように、移送電極５下の基板１中に形成される
ポテンシャルで決まる電位までフォトダイオード３を自
由電荷でほぼ満した状態で入射光を受光して、信号電荷
を得るようにしたことにある。
次に、第１図に示した装置にあって、入射光を受光し
てから信号電荷を得る駆動シーケンスを、第３図を参照
して説明する。
てから信号電荷を得る駆動シーケンスを、第３図を参照
して説明する。
まず、フォトダイオード３を移送電極５に電圧を印加
することにより移送電極５下のポテンシャル14で決まる
電位まで自由電荷で満たした状態とする。ここで、フォ
トダイオード３のポテンシャル13を移送電極５下のポテ
ンシャル14で決まる電位にまで自由電荷で完全に満たし
た状態であっても、時間の経過とともに、ポテンシャル
14の最上位レベル付近のフォトダイオード３内の自由電
荷は、熱振動によりポテンシャル14を越えてチャネル領
域４のポテンシャル15内にリークする。これにより、フ
ォトダイオード３のポテンシャル13の電位は減少する。
この減少量は温度に依存し、常温（300K）では25〜26mV
程度の熱雑音として表われ、77Kの極低温では７〜8mV程
度となる。したがって、このような状態をフォトダイオ
ード３を自由電荷で満たした状態として、受光開始状態
とする（第３図（ａ））。
することにより移送電極５下のポテンシャル14で決まる
電位まで自由電荷で満たした状態とする。ここで、フォ
トダイオード３のポテンシャル13を移送電極５下のポテ
ンシャル14で決まる電位にまで自由電荷で完全に満たし
た状態であっても、時間の経過とともに、ポテンシャル
14の最上位レベル付近のフォトダイオード３内の自由電
荷は、熱振動によりポテンシャル14を越えてチャネル領
域４のポテンシャル15内にリークする。これにより、フ
ォトダイオード３のポテンシャル13の電位は減少する。
この減少量は温度に依存し、常温（300K）では25〜26mV
程度の熱雑音として表われ、77Kの極低温では７〜8mV程
度となる。したがって、このような状態をフォトダイオ
ード３を自由電荷で満たした状態として、受光開始状態
とする（第３図（ａ））。
次に、このような受光開始状態にあって、入射光がフ
ォトダイオード３で受光されると、この入射光のフォト
エネルギによって、フォトダイオードの一方の接合領域
となるn-型の半導体における伝導帯の自由電荷がエネル
ギーを得る。すなわち、伝導帯の自由電荷は、自由キャ
リア吸収（プラズマ吸収）によってエネルギーが増加す
る。これにより、フォトダイオード３におけるポテンシ
ャル13の上部の自由電荷は、移送電極５下のポテンシャ
ルを越えてチャネル領域４のポテンシャル15内に移送さ
れる。フォトダイオード３からチャネル領域４に移送さ
れる自由電荷の数は、フォトダイオード３で受光された
入射光の強弱に対応した量となる。したがって、チャネ
ル領域４に移送された自由電荷は、フォトダイオード３
によって受光された入射光に対応した信号電荷となる。
なお、吸収される光の波長（プラズマ波長）は、第４図
に示すように、自由キャリア密度に依存する。（第３図
（ｂ））、 次に、移送電極５への電圧の印加をやめて、移送電極
５下に形成されるポテンシャル14の電位を上昇させる。
その後、チャネル領域４に移送された信号電荷を、転送
電極６に順次転送信号を印加することにより読出す。さ
らに、この読み出し動作と同時に、注入電極12に電圧を
印加して、注入電極12下のポテンシャル16を低下させ
る。これにより、自由電荷をソース領域11からフォトダ
イオード３に供給する。これは、電気的にフローティン
グ状態にあるフォトダイオード３から移送電極５下のポ
テンシャルを越えてチャネル領域４に自由電荷が移送さ
れたために、自由電荷が減少したフォトダイオード３内
に自由電荷を供給するためである（第３図（ｃ））。
ォトダイオード３で受光されると、この入射光のフォト
エネルギによって、フォトダイオードの一方の接合領域
となるn-型の半導体における伝導帯の自由電荷がエネル
ギーを得る。すなわち、伝導帯の自由電荷は、自由キャ
リア吸収（プラズマ吸収）によってエネルギーが増加す
る。これにより、フォトダイオード３におけるポテンシ
ャル13の上部の自由電荷は、移送電極５下のポテンシャ
ルを越えてチャネル領域４のポテンシャル15内に移送さ
れる。フォトダイオード３からチャネル領域４に移送さ
れる自由電荷の数は、フォトダイオード３で受光された
入射光の強弱に対応した量となる。したがって、チャネ
ル領域４に移送された自由電荷は、フォトダイオード３
によって受光された入射光に対応した信号電荷となる。
なお、吸収される光の波長（プラズマ波長）は、第４図
に示すように、自由キャリア密度に依存する。（第３図
（ｂ））、 次に、移送電極５への電圧の印加をやめて、移送電極
５下に形成されるポテンシャル14の電位を上昇させる。
その後、チャネル領域４に移送された信号電荷を、転送
電極６に順次転送信号を印加することにより読出す。さ
らに、この読み出し動作と同時に、注入電極12に電圧を
印加して、注入電極12下のポテンシャル16を低下させ
る。これにより、自由電荷をソース領域11からフォトダ
イオード３に供給する。これは、電気的にフローティン
グ状態にあるフォトダイオード３から移送電極５下のポ
テンシャルを越えてチャネル領域４に自由電荷が移送さ
れたために、自由電荷が減少したフォトダイオード３内
に自由電荷を供給するためである（第３図（ｃ））。
次に、注入電極12及び移送電極５下のポテンシャルを
第３図（ａ）に示した状態に戻す。これにより、フォト
ダイオード３のポテンシャル13は、移送電極５下に形成
されるポテンシャルで決まる電位にまで自由電荷で満た
された状態となる。また、注入電極12及び移送電極５下
のポテンシャルを第３図（ａ）に示した状態に戻すこと
により、フォトダイオード３内の余分な自由電荷17をフ
ォトダイオード３からチャネル領域４に排出する（第３
図（ｄ））。
第３図（ａ）に示した状態に戻す。これにより、フォト
ダイオード３のポテンシャル13は、移送電極５下に形成
されるポテンシャルで決まる電位にまで自由電荷で満た
された状態となる。また、注入電極12及び移送電極５下
のポテンシャルを第３図（ａ）に示した状態に戻すこと
により、フォトダイオード３内の余分な自由電荷17をフ
ォトダイオード３からチャネル領域４に排出する（第３
図（ｄ））。
次に、チャネル領域４に排出された余分な自由電荷を
例えば排出ドレイン（図示せず）に排出して、第３図
（ａ）に示したと同様の受光開始状態とする（第３図
（ｅ））、 このような動作を繰り返し行なうことによって、入射
光に対応した信号電荷が得られて読出すことができる。
したがって、上記したような駆動シーケンスでもって第
１図に示した構成の装置を駆動して、従来のように基礎
吸収ではなくプラズマ吸収により信号電荷を得るように
しているので、フォトダイオード３の一方の接合を構成
するシリコンの帯制帯幅よりも小さなエネルギーの入射
光に対しても信号電荷を得ることが可能となる。すなわ
ち、1.2μｍ以上の波長の入射光に対しても感度を得る
ことができるようになる。
例えば排出ドレイン（図示せず）に排出して、第３図
（ａ）に示したと同様の受光開始状態とする（第３図
（ｅ））、 このような動作を繰り返し行なうことによって、入射
光に対応した信号電荷が得られて読出すことができる。
したがって、上記したような駆動シーケンスでもって第
１図に示した構成の装置を駆動して、従来のように基礎
吸収ではなくプラズマ吸収により信号電荷を得るように
しているので、フォトダイオード３の一方の接合を構成
するシリコンの帯制帯幅よりも小さなエネルギーの入射
光に対しても信号電荷を得ることが可能となる。すなわ
ち、1.2μｍ以上の波長の入射光に対しても感度を得る
ことができるようになる。
第５図は第１図に示した装置における第３図に示した
駆動方法とは異なる他の駆動方法に対応したポテンシャ
ルエネルギー図である。
駆動方法とは異なる他の駆動方法に対応したポテンシャ
ルエネルギー図である。
第５図に示す駆動シーケンスの特徴は、フォトダイオ
ード３からチャネル領域４に信号電荷が移送され（第５
図（ａ））、チャネル領域４に移送された信号電荷を読
出した後（第５図（ｂ））、移送電極５にさらに高い電
圧を印加することにより移送電極５下のポテンシャルを
低下させて、フォトダイオード３内の自由電荷をチャネ
ル領域４に移送することにある。ここで、移送電極５下
のポテンシャルを低下させた後にチャネル領域４に移送
された自由電荷は、プラズマ吸収によってフォトダイオ
ード３からチャネル領域４に移送されて読出された自由
電荷に対して、逆特性をもった信号電荷なる。したがっ
て、フォトダイオード３から２度にわたって読出される
互いに逆特性となる自由電荷によって、入射光に対する
信号電荷を得るようにすれば、信号電荷のS/N比を大き
くとることが可能となり、鮮明な画像を得ることができ
るようになる。
ード３からチャネル領域４に信号電荷が移送され（第５
図（ａ））、チャネル領域４に移送された信号電荷を読
出した後（第５図（ｂ））、移送電極５にさらに高い電
圧を印加することにより移送電極５下のポテンシャルを
低下させて、フォトダイオード３内の自由電荷をチャネ
ル領域４に移送することにある。ここで、移送電極５下
のポテンシャルを低下させた後にチャネル領域４に移送
された自由電荷は、プラズマ吸収によってフォトダイオ
ード３からチャネル領域４に移送されて読出された自由
電荷に対して、逆特性をもった信号電荷なる。したがっ
て、フォトダイオード３から２度にわたって読出される
互いに逆特性となる自由電荷によって、入射光に対する
信号電荷を得るようにすれば、信号電荷のS/N比を大き
くとることが可能となり、鮮明な画像を得ることができ
るようになる。
第６図はこの発明の他の実施例に係わる固体撮像装置
の構成を示す平面図である。この実施例の特徴とすると
ころは、第１図に示した構成に対して、移送電極５と転
送電極６下のチャネル領域４との間に、第１の蓄積部17
と第２の蓄積部18をそれぞれが入力電極19と出力電極20
に挾まれるように基板１に１つのフォトダイオード３に
対して並行に形成し、入力電極19及び出力電極20への印
加電圧により、第１の蓄積部17にプラズマ吸収により得
られた信号電荷を蓄積し、第２の蓄積部18に第５図
（ｃ）に示したプラズマ吸収で得られた信号電荷とは逆
特性の信号電荷を蓄積して、両蓄積部に蓄積された信号
電荷から入射光に対応した信号電荷を得るようにしたこ
とにある。このような構成にあっては、１回の受光期間
に第３図及び第４図に示した駆動シーケンスを複数回繰
り返して行なうことが可能となるため、入射光に対して
感度及びS/N比を向上させることができるようになる。
の構成を示す平面図である。この実施例の特徴とすると
ころは、第１図に示した構成に対して、移送電極５と転
送電極６下のチャネル領域４との間に、第１の蓄積部17
と第２の蓄積部18をそれぞれが入力電極19と出力電極20
に挾まれるように基板１に１つのフォトダイオード３に
対して並行に形成し、入力電極19及び出力電極20への印
加電圧により、第１の蓄積部17にプラズマ吸収により得
られた信号電荷を蓄積し、第２の蓄積部18に第５図
（ｃ）に示したプラズマ吸収で得られた信号電荷とは逆
特性の信号電荷を蓄積して、両蓄積部に蓄積された信号
電荷から入射光に対応した信号電荷を得るようにしたこ
とにある。このような構成にあっては、１回の受光期間
に第３図及び第４図に示した駆動シーケンスを複数回繰
り返して行なうことが可能となるため、入射光に対して
感度及びS/N比を向上させることができるようになる。
［発明の効果］ 以上説明したように、第１の発明によれば、受光手段
に自由電荷で満たした状態で入射光を受光して、自由キ
ャリア吸収によって受光手段から排出された自由電荷を
信号電荷として読出すようにしているので、小さなフォ
トエネルギーで感度を得ることが可能となり、入射光の
波長に対して感度が得られる領域が広い固体撮像装置を
提供することができるようになる。
に自由電荷で満たした状態で入射光を受光して、自由キ
ャリア吸収によって受光手段から排出された自由電荷を
信号電荷として読出すようにしているので、小さなフォ
トエネルギーで感度を得ることが可能となり、入射光の
波長に対して感度が得られる領域が広い固体撮像装置を
提供することができるようになる。
一方、第２の発明によれば、自由キャリア吸収によっ
て得られた自由電荷と、この自由電荷が読出された後に
受光手段に残存する自由電荷の一部とから信号電荷を得
るようにしているので、第１の発明で得られる感度をさ
らに向上させることができるとともに、S/N比を向上さ
せた固体撮像装置を提供することができる。
て得られた自由電荷と、この自由電荷が読出された後に
受光手段に残存する自由電荷の一部とから信号電荷を得
るようにしているので、第１の発明で得られる感度をさ
らに向上させることができるとともに、S/N比を向上さ
せた固体撮像装置を提供することができる。
第１図はこの発明の一実施例に係わる固体撮像装置の構
成を示す平面図、第２図（ａ）は第１図におけるＹ−Ｙ
線に沿った断面図、第２図（ｂ）は同図（ａ）のポテン
シャルエネルギー図、第３図は第１図に示す装置の動作
説明図、第４図は自由キャリア吸収における自由キャリ
ア密度とプラズマ波長の関係を示す図、第５図は第１図
に示す装置の他の動作説明図、第６図はこの発明の他の
実施例に係る固体撮像装置の構成を示す平面図、第７図
は従来の固体撮像装置の一構成を示す平面図、第８図
（ａ）は第７図におけるＸ−Ｘ線に沿った断面図、第８
図（ｂ）乃至同図（ｄ）は第８図（ａ）のポテンシャル
エネルギー図である。 １……シリコン基板、 ２……第１の不純物領域、 ３……フォトダイオード、 ４……チャネル領域、 ５……移送電極、 ６……転送電極、 11……ソース領域、 12……注入電極、 17……第１の蓄積部、 18……第２の蓄積部、 19……入力電極、 20……出力電極。
成を示す平面図、第２図（ａ）は第１図におけるＹ−Ｙ
線に沿った断面図、第２図（ｂ）は同図（ａ）のポテン
シャルエネルギー図、第３図は第１図に示す装置の動作
説明図、第４図は自由キャリア吸収における自由キャリ
ア密度とプラズマ波長の関係を示す図、第５図は第１図
に示す装置の他の動作説明図、第６図はこの発明の他の
実施例に係る固体撮像装置の構成を示す平面図、第７図
は従来の固体撮像装置の一構成を示す平面図、第８図
（ａ）は第７図におけるＸ−Ｘ線に沿った断面図、第８
図（ｂ）乃至同図（ｄ）は第８図（ａ）のポテンシャル
エネルギー図である。 １……シリコン基板、 ２……第１の不純物領域、 ３……フォトダイオード、 ４……チャネル領域、 ５……移送電極、 ６……転送電極、 11……ソース領域、 12……注入電極、 17……第１の蓄積部、 18……第２の蓄積部、 19……入力電極、 20……出力電極。
Claims (3)
- 【請求項１】受光期間内に自由電荷で満たされた状態で
入射光を受光し、入射光による自由キャリア吸収によっ
てエネルギーを得た自由電荷を信号電荷として排出する
受光手段と、 前記受光手段から排出された信号電荷を受けて読み出し
転送する転送手段と、 受光期間終了後に自由電荷を前記受光手段に供給して、
前記受光手段を自由電荷で満たした状態とし、前記受光
手段を受光可能状態に設定する設定手段と を有することを特徴とする固体撮像装置。 - 【請求項２】前記受光手段は、受光期間終了後に残存す
る自由電荷の一部を排出することを特徴とする請求項１
記載の固体撮像装置。 - 【請求項３】受光期間内に自由電荷で満たされた状態で
入射光を受光し、入射光による自由キャリア吸収によっ
てエネルギーを得た自由電荷及び、受光期間終了後に残
存する自由電荷の一部を信号電荷として排出する受光手
段と、 前記受光手段から受光期間内に排出された自由電荷を蓄
積する第１の蓄積手段と、 前記受光手段から受光期間終了後に排出された自由電荷
を蓄積する第２の蓄積手段と、 前記第１の蓄積手段及び前記第２の蓄積手段に蓄積され
たそれぞれの信号電荷を読み出し転送する転送手段と、 受光期間終了後に自由電荷を前記受光手段に供給して、
前記受光手段を自由電荷で満たした状態とし、前記受光
手段を受光可能状態に設定する設定手段と を有することを特徴とする固体撮像装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1222903A JP2818214B2 (ja) | 1989-08-31 | 1989-08-31 | 固体撮像装置 |
| US07/514,035 US5053872A (en) | 1989-08-31 | 1990-04-27 | Solid state camera device having free carrier absorption |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1222903A JP2818214B2 (ja) | 1989-08-31 | 1989-08-31 | 固体撮像装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0388367A JPH0388367A (ja) | 1991-04-12 |
| JP2818214B2 true JP2818214B2 (ja) | 1998-10-30 |
Family
ID=16789673
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1222903A Expired - Fee Related JP2818214B2 (ja) | 1989-08-31 | 1989-08-31 | 固体撮像装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5053872A (ja) |
| JP (1) | JP2818214B2 (ja) |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5504527A (en) * | 1994-06-28 | 1996-04-02 | Eastman Kodak Company | Image sensor with improved charge transfer inefficiency characteristics |
| US5710446A (en) * | 1996-05-13 | 1998-01-20 | National Semiconductor Corporation | Active pixel sensor cell that utilizes a parasitic transistor to reset the photodiode of the cell |
| JP3214428B2 (ja) * | 1998-01-05 | 2001-10-02 | 日本電気株式会社 | カラーリニアイメージセンサおよびその駆動方法 |
| JP3647390B2 (ja) | 2000-06-08 | 2005-05-11 | キヤノン株式会社 | 電荷転送装置、固体撮像装置及び撮像システム |
| JP3978197B2 (ja) | 2004-05-31 | 2007-09-19 | 株式会社日立製作所 | ダビング機能付レコーダ |
| JP4734992B2 (ja) | 2005-03-28 | 2011-07-27 | 船井電機株式会社 | 番組記録装置、および番組記録方法 |
| KR100818922B1 (ko) * | 2006-04-05 | 2008-04-03 | 삼성전자주식회사 | 시리즈 컨텐츠의 시청 포인트를 기초로 컨텐츠를재생시키는 장치 및 그 방법 |
| DE112014001833T5 (de) * | 2013-04-04 | 2015-12-17 | Hamamatsu Photonics K.K. | Halbleiterphotosensor für Infrarotstrahlung |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4696021A (en) * | 1982-06-03 | 1987-09-22 | Nippon Kogaku K.K. | Solid-state area imaging device having interline transfer CCD means |
| JPS5977776A (ja) * | 1982-10-25 | 1984-05-04 | Mitsubishi Electric Corp | 固体撮像素子 |
| JPS6043857A (ja) * | 1983-08-20 | 1985-03-08 | Mitsubishi Electric Corp | 固体撮像装置とその製造方法 |
| JPS614376A (ja) * | 1984-06-19 | 1986-01-10 | Olympus Optical Co Ltd | 固体撮像装置 |
| US4952995A (en) * | 1986-05-08 | 1990-08-28 | Santa Barbara Research Center | Infrared imager |
| US4851915A (en) * | 1986-08-11 | 1989-07-25 | Xian Northwest Telecommunication Engineering Inst. | Method and apparatus for obtaining clear images of high speed moving objects |
| US4831453A (en) * | 1987-04-10 | 1989-05-16 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Solid-state imaging device having high-speed shutter function and method of realizing high-speed function in solid-state imaging device |
| JPS63294183A (ja) * | 1987-05-27 | 1988-11-30 | Hitachi Ltd | 固体撮像素子 |
-
1989
- 1989-08-31 JP JP1222903A patent/JP2818214B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1990
- 1990-04-27 US US07/514,035 patent/US5053872A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5053872A (en) | 1991-10-01 |
| JPH0388367A (ja) | 1991-04-12 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |