JP3028550B2 - 固体撮像素子 - Google Patents
固体撮像素子Info
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching, or capacitors or resistors with at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
- H01L29/76—Unipolar devices, e.g. field effect transistors
- H01L29/762—Charge transfer devices
- H01L29/765—Charge-coupled devices
- H01L29/768—Charge-coupled devices with field effect produced by an insulated gate
- H01L29/76808—Input structures
Description
センサ等のCCDによる固体撮像素子に関する。
号電荷をレジスタへ読み出す読み出しゲート部を有し、
読み出しゲート部には読み出し方向にポテンシャル段差
を形成し、センサ部の信号電荷を、読み出しゲート部を
オンして読み出しゲート部に蓄積した後、読み出しゲー
ト部をオフしてレジスタ部へ読み出すようにした構成と
することによって、センサ部の低ノイズ化を図ると共
に、より信号負荷を読み出し易くしたものである。
においては、例えば第3図のポテンシャル図で示すよう
に、センサ部(1)と、ゲート電極(2)を有する読み
出しゲート部(3)と、転送電極(4)を有するCCD構
造のレジスタ部(5)を有して成り、センサ部(1)の
信号電荷(6)を読み出しゲート部(3)を通してレジ
スタ部(5)に読み出し、さらにレジスタ部(5)内を
転送して最終的に出力するようになされる。第3図での
信号電荷の読み出し転送は、センサ部(1)の信号電荷
(6)を一旦読み出しゲート部(3)をオンして読み出
しゲート部(3)に蓄積した後、読み出しゲート部
(3)をオフにしてレジスタ部(5)へ読み出す方式で
ある。その他、信号電荷の読み出し転送としては、第4
図に示すように、読み出しゲート部(3)をオンするこ
とによってセンサ部(1)の信号電荷(6)を直ちにレ
ジスタ部(5)へ読み出す方式も知られている。
したときの出力を零レベルとして、信号出力を得てい
る。
センサ部(1)がラインセンサ部に相当し、レジスタ部
(5)がラインセンサ部に並列に設けられた出力シフト
レジスタ部に相当する。また、2次元センサでは、セン
サ部(1)が2次元配列されたセンサ部に相当し、レジ
スタ部(5)がセンサ部の各列に配されセンサ部からの
信号電荷を垂直方向に転送する垂直シフトレジスタ部に
相当する。
読み出しゲート部(3)がオフ状態(即ち受光期間)の
ときに読み出しゲート部(3)の表面で発生した不要電
荷(所謂ノイズ)(6a)がセンサ部(1)に入り込む。
このため、読み出しゲート部(3)でのノイズは各セン
サ部(1)の信号電荷に加わった形でレジスタ部(5)
に読み出され、転送される。したがって、通常のノイズ
測定の場合(即ちレジスタ部(5)を空転送したときの
出力と、センサ部(1)から読み出した後、レジスタ部
(5)で転送したときの出力の差を暗時において測定す
る)、読み出しゲート部(3)でのノイズがそのまま固
体撮像素子としてのノイズとして現われる。
図った2次元センサ、リニアセンサ等に適用される固体
撮像素子を提供するものである。
ンサ部(1)の信号電荷(6)をレジスタ部(5)へ読
み出し転送する読み出しゲート部(13)を有し、読み出
しゲート部(13)には読み出し転送方向に向かうポテン
シャル段差(14)を形成し、センサ部(1)の信号電荷
(6)を、読み出しゲート部(13)をオンして読み出し
ゲート部(13)に蓄積した後、読み出しゲート部(13)
をオフしてレジスタ部(5)へ読み出すように構成す
る。
面で発生した不要電荷(ノイズ)(6a)は読み出しゲー
ト部(13)でのポテンシャル段差(14)によって、その
大部分が常にレジスタ部(5)に転送される。したがっ
て読み出しゲート部(13)で発生した不要電荷はセンサ
部(1)のノイズとして測定されない。その結果、セン
サ部(1)のノイズ低減が図れる。
荷(6)を、読み出しゲート部(13)をオンして読み出
しゲート部(13)に蓄積した後、読み出しゲート部(1
3)をオフしてレジスタ部(5)へ読み出すように構成
するので、レジスタ部(5)のポテンシャルに制約され
ることなく、読み出しゲート部(13)のポテンシャル段
差を大きくすることが可能となり、且つより深いところ
までポテンシャル段差が存するように読み出しゲート部
(13)をオンさせることが可能となる。従って、より信
号電荷(6)が読み出し易くなる。
体撮像素子の実施例を説明する。
たセンサ部(1)と、転送電極(4)を有するCCD構造
のレジスタ部(5)と、センサ部(1)の信号電荷
(6)をレジスタ部(5)へ読み出し転送するゲート電
極(12)を有した読み出しゲート部(13)を備え、読み
出しゲート部(13)に読み出し転送方向に向ってポテン
シャル井戸が深くなるようなポテンシャル段差(14)を
形成するように構成する。ポテンシャル段差(14)の形
成は、例えばゲート電極(12)下のゲート絶縁膜の膜厚
に差をもたせる方法或はゲート電極(12)の下の半導体
基体表面の濃度に差をもたせる方法により達成できる。
そして、第1図ではセンサ部(1)の信号電荷(6)
を、一旦読み出しゲート部(13)をオンして読み出しゲ
ート部(13)に蓄積した後、読み出しゲート部(13)を
オフしてレジスタ部(5)へ読み出す方法である。
は、センサ部(1)がラインセンサ部に相当し、レジス
タ部(5)がラインセンサ部に並列して設けられた出力
シフトレジスタ部に相当する。また、2次元センサに適
用した場合には、センサ部(1)が2次元配列されたセ
ンサ部に相当し、レジスタ部(5)がセンサ部の各列に
配されセンサ部からの信号電荷を垂直方向に転送する垂
直シフトレジスタ部に相当する。
状態のとき、読み出しゲート部(13)の表面で発生した
不要電荷(6a)は、ポテンシャル段差(14)によってそ
の大部分がレジスタ部(5)に常に流れる。このため、
読み出しゲート部(13)で発生する不要電極(6a)はセ
ンサ部(1)のノイズとして測定されない。一方、第1
図では読み出しゲート部(13)をオンして一旦この読み
出しゲート部(13)にセンサ部(1)の信号電荷(6)
を蓄積するが、この蓄積期間では読み出しゲート部(1
3)で発生した不要電荷(6a)は信号電荷(6)に加わ
ることになる。ところで、本例では読み出しゲート部
(13)でのポテンシャルがポテンシャル段差(14)を有
しているので、第3図の従来例と比較してポテンシャル
井戸が深くなった分(14a)だけ電荷蓄積量が増すの
で、電荷蓄積量を従来例と同じにするとすれば、読み出
しゲート部(13)の面積を小さくすることができる。従
って、読み出しゲート部(3)の面積が小さくなった分
不要電極(6a)の発生が減少することになり、従来例に
比して、上記蓄積期間での信号電荷に加わる不要電荷は
少なくなる。従って、全体として、センサ部のノイズを
低減することができる。
み出しゲート部(13)をオンして読み出しゲート部(1
3)に蓄積した後、読み出しゲート部(13)をオフして
レジスタ部(5)へ読み出す構成であるので、レジスタ
部(5)のポテンシャルに制約されることなく読み出し
ゲート部(13)のポテンシャル段差を大きくすることが
可能となり、且つレジスタ部(5)のポテンシャル段差
に制約されることなく、より深いところまでポテンシャ
ル段差が存するように読み出しゲート部(13)をオンさ
せることができる。
とができ、センサ部(1)からレジスタ部(5)へより
信号電荷(6)を読み出し易くすることができる。
(6)の読み出し転送として、読み出しゲート部(13)
をオンすることによって、センサ部(1)の信号電荷
(6)を直ちにレジスタ部(5)に読み出す方式の固体
撮像素子に適用した場合である。この読み出し方式の固
体撮像素子においても、上例と同じように読み出しゲー
ト部(13)のオフ状態で発生する不要電荷(6a)は大部
分レジスタ部(5)に流れる。従って、この場合にも読
み出しゲート部(13)で発生する不要電荷(6a)はセン
サ部(1)のノイズとして測定されず、結果としてセン
サ部のノイズを低減することができる。しかし、この読
み出しゲート部(13)のオンと同時に信号電荷(6)を
センサ部(1)からレジスタ部(5)へ直入する方式で
は、レジスタ部(5)のポテンシャルに制約されて、読
み出しゲート部(13)に思い切った量のポテンシャル段
差がつけにくくなり、第1図の例に比べて信号電荷を読
み出しにくくする。
部間の読み出しゲート部にポテンシャル段差を形成する
ことにより、センサ部のノイズを低減することができ
る。センサ部の信号電荷を、読み出しゲート部をオンし
て読み出しゲート部に蓄積した後、読み出しゲート部を
オフしてレジスタ部へ読み出す構成であるので、レジス
タ部のポテンシャルに制約されずに、読み出し部のポテ
ンシャル段差を大きくすることが可能となり、且つレジ
スタ部のポテンシャルに制約されずに、より深いところ
までポテンシャル段差が存するように読み出しゲートを
オンさせることができるので、より読み出し易い読み出
し動作を行わせることができ、センサ部からレジスタ部
へより信号電荷を読み出し易くすることができる。従っ
て、2次元センサ、リニアセンサ等のCCD固体撮像素子
に適用して好適ならしめるものである。
シャル図、第2図は参考例の固体撮像素子を示す要部の
ポテンシャル図、第3図及び第4図は夫々従来の固体撮
像素子の例を示す要部のポテンシャル図である。 (1)はセンサ部、(3)(13)は読み出しゲート部、
(5)はレジスタ部、(6)は信号電荷、(6a)は不要
電荷(ノイズ)、(14)はポテンシャル段差である。
Claims (1)
- 【請求項1】センサ部と、レジスタ部と、前記センサ部
の信号電荷を前記レジスタ部へ読み出す読み出しゲート
部を有し、 前記読み出しゲート部には読み出し方向にポテンシャル
段差が形成され、 前記センサ部の信号電荷を、前記読み出しゲート部をオ
ンして該読み出しゲート部に蓄積した後、前記読み出し
ゲート部をオフして前記レジスタ部へ読み出すようにし
て成る ことを特徴とする固体撮像素子。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2081706A JP3028550B2 (ja) | 1990-03-29 | 1990-03-29 | 固体撮像素子 |
US07/677,120 US5298776A (en) | 1990-03-29 | 1991-03-29 | CCD line sensor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2081706A JP3028550B2 (ja) | 1990-03-29 | 1990-03-29 | 固体撮像素子 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH03280577A JPH03280577A (ja) | 1991-12-11 |
JP3028550B2 true JP3028550B2 (ja) | 2000-04-04 |
Family
ID=13753826
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2081706A Expired - Lifetime JP3028550B2 (ja) | 1990-03-29 | 1990-03-29 | 固体撮像素子 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5298776A (ja) |
JP (1) | JP3028550B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6376868B1 (en) | 1999-06-15 | 2002-04-23 | Micron Technology, Inc. | Multi-layered gate for a CMOS imager |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4173765A (en) * | 1978-05-26 | 1979-11-06 | Eastman Kodak Company | V-MOS imaging array |
US4500924A (en) * | 1979-11-16 | 1985-02-19 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Solid state imaging apparatus |
US4375086A (en) * | 1980-05-15 | 1983-02-22 | Ncr Corporation | Volatile/non-volatile dynamic RAM system |
-
1990
- 1990-03-29 JP JP2081706A patent/JP3028550B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1991
- 1991-03-29 US US07/677,120 patent/US5298776A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH03280577A (ja) | 1991-12-11 |
US5298776A (en) | 1994-03-29 |
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