JP4583565B2 - 電荷結合素子 - Google Patents
電荷結合素子 Download PDFInfo
- Publication number
- JP4583565B2 JP4583565B2 JP2000275878A JP2000275878A JP4583565B2 JP 4583565 B2 JP4583565 B2 JP 4583565B2 JP 2000275878 A JP2000275878 A JP 2000275878A JP 2000275878 A JP2000275878 A JP 2000275878A JP 4583565 B2 JP4583565 B2 JP 4583565B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- charge
- gate electrode
- electrode
- source
- coupled device
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は電荷結合素子(以下CCDという)に関し、特にフローティングディフュージョンに残っている電荷をリセットするためのFETスイッチ部の改良に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
図3は従来のCCDの構造を示す図であり、11はHJFET構造の2相駆動のCCD電荷転送部、12は電荷リセット用のデュアルゲートFETスイッチ部である。
【0003】
本CCDは、GaAs半絶縁性基板13に、厚さ2000ÅのAlGaAsのバッファ層14、厚さ150ÅのノンドープGaAs層15、電子供給層となるSiを3×1017cm-3ドープした厚さ300Åのn−AlGaAs層16、及び厚さ300ÅのノンドープAlGaAs層17を順にエピタキシャル成長で形成して、その基板の2カ所にオーミック接合を形成するためSiイオン打ち込みによるn+ 領域18,19を基板13に達するよう形成している。
【0004】
そして、その領域18,19の上にAu/Geのオーミックメタル20を被着してソース電極33とドレイン電極36を形成し、またこの電極33,36の間にはTi/Pt/Auなどのショットキメタル21を被着して、第1ゲート電極34’、第2ゲート電極35を形成している。これらの部分でFETスイッチ部12が形成されている。
【0005】
ソース電極33の図3において左側は2相駆動のCCD電荷転送部11となっており、選択エッチングで残されたi−GaAs層22の上にTi/Pt/Auなどのショットキーメタル21を被着して段差のある転送電極31,32を形成している。
【0006】
41,42は2相駆動のCCD電荷転送部11を駆動する互いに逆相の転送クロック信号φ1,φ2を供給するクロック信号源、43はソース電極33で検出された電荷信号を増幅する高入力インピーダンスの増幅器、44はバイアス電源、45はリセット信号φ3のリセット信号源、46は電源である。
【0007】
図示しない電荷入力機構から半導体内部に注入された電荷は、クロック信号源41,42による2相の転送クロック信号φ1,φ2により電荷転送部11を図3の左側から右側へと転送される。転送された電荷は最終的にフローティング電極であるソース電極33に到達する。到達した電荷は、そのソース電極33の周辺の寄生容量を充電し、電圧に変換されて増幅器43から出力端子OUTへと出力される。
【0008】
ソース電極33の周辺に充電された電荷は、電荷転送部11から次に到来する電荷を受け入れ可能にするために、前述したFETスイッチ部12によりリセットされる。
【0009】
まず、ソース電極33に近い第1ゲート電極34’は、後述する第2ゲート電極35のリセット信号φ3のソース電極33方向へのフィードスルー(漏れ)を防ぐためのガード電極として機能し、バイアス電源44により直流電圧V1を与えておく。この直流電圧V1は、ソース電極33の電位より低く、かつFETスイッチ部12のON抵抗が大きくならないようにピンチオフ電圧よりも十分高く設定する。第2ゲート電極35に印加するリセット信号φ3は、そのハイレベルがピンチオフ電圧よりも高く、ローレベルがピンチオフ電圧よりも低くなるよう設定する。ドレイン電極36は電源46に接続されている。
【0010】
この状態で第2ゲート電極35のリセット信号φ3をハイレベルにして、FETスイッチ部12を導通させると、ソース電極33に蓄えられた電荷は、ドレイン電極36に到達しそこから電源46に除去され、リセットが行われる。この後に、このソース電極33に電荷転送部11からの次の電荷を受け入れ可能にするために、第2ゲート電極35に印加しているリセット信号φ3をローレベルにしてFETスイッチ部12を遮断する。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】
この従来例のCCDの場合、送られてくる電荷は電子であり、したがってフローティング電極であるソース電極33に現れる信号は、リセットレベル(大略電源46の電圧V0に一致する)から負の側に振れることになる(図4,図5参照)。
【0012】
ところが、HJFETやMESFETなどの半導体障壁を利用したFETの場合、信号源(ソース電極33側)の信号Vinが大きく負(n型FETの場合)の方向に振れると、ソース電極33と第1ゲート電極34’の間のダイオードが導通してしまい、ソース電極33に蓄えられた電荷が失われてしまうという問題がある(図4の破線の信号Vin参照。なおVG1は第1ゲート電極44によるバイアス値、VTHはFETのしきい値電圧である)。
【0013】
そこで、これを回避するためには、図5に示すように十分にピンチオフ電圧の深いFETを設計すればよいが、今度はFETスイッチをオン/オフするリセット信号φ3を大きく負に持っていく必要があり、システムを設計する上で使い難くくなるという問題がある。特にCCDでは、転送クロック信号とリセット信号を共用する場合があるが、これができなくなる。
【0014】
本発明は以上のような点に鑑みてなされたもので、その目的は、FETスイッチ部の負側への入力範囲を広くして上記した問題を解決した電荷結合素子を提供することである。
【0015】
【課題を解決するための手段】
このために第1の発明は、電荷転送部と、該電荷転送部から転送されてきた電荷信号を出力側に取り出した後に残留している電荷を電源に除去する半導体障壁を利用したFETスイッチ部とを具備する電荷結合素子において、前記FETスイッチ部を、前記電荷転送部から転送されてきた電荷を取り出すための取出電極として機能するフローティングのソース電極と、電源に接続されたドレイン電極と、該ドレイン電極と前記ソース電極の間に設けられ直流バイアスが印加される第1ゲート電極と、該第1ゲート電極と前記ドレイン電極の間に設けられリセット信号が印加される第2ゲート電極とから構成し、前記第1ゲート電極のピンチオフ電圧を、入力信号よりも深く、且つ前記第2ゲート電極のピンチオフ電圧よりも深く設定した。
【0016】
第2の発明は、第1の発明において、前記第1ゲート電極の活性層を前記第2ゲート電極の活性層より厚く形成した。
【0017】
【発明の実施の形態】
本発明の1つの実施形態を図1に示す。図1において、11は2相駆動のCCD電荷転送部、12は電荷リセット用のデュアルゲートFETスイッチ部、13はGaAs半絶縁性基板、14は厚さ2000ÅのAlGaAsのバッファ層、15は厚さ150ÅのノンドープGaAs層、16は電子供給層となるSiを3×1017cm-3ドープした厚さ300Åのn−AlGaAs層、17は厚さ300ÅのノンドープAlGaAs層、18,19はSiイオン打ち込みによるn+ 領域、20はAu/Geのオーミックメタル、21はTi/Pt/Auなどのショットキメタル、22はi−GaAs層である。また、31,32は転送電極、33はソース電極、35は第2ゲート電極、36はドレイン電極である。さらに、41,42は2相駆動のCCD電荷転送部11を駆動する互いに逆相の第1,第2の転送クロックφ1,φ2のクロック信号源、43は検出された電荷信号を増幅する高入力インピーダンスの増幅器、44はバイアス電源、45はリセット信号φ3のリセット信号源、46は電源である。以上は、図3に示したものと同じである。
【0018】
本発明が図3の従来例と異なるところは、第1ゲート電極34として、図3で説明したノンドープAlGaAs層17の上に厚さ約600ÅのノンドープGaAs層22を積み、この後に第2ゲート電極35の直下に位置するそのGaAs層22をそのゲート電極35の形成前に選択エッチングで除去して、その後に転送電極31,32用、第1ゲート電極34用、第2ゲート電極35用として使用するTi/Pt/Auなどのショットキメタル21を被着した点である。なお、この第1ゲート電極34のGaAs層22の形成時は、転送電極31,32のGaAs層22も同時に形成する。
【0019】
このようにして、本発明は、ストッパ層を用いた選択エッチングなどの半導体プロセス手段で活性層厚を変える(第1ゲート電極34部分の活性層を、GaAs層22の分だけ第2ゲート電極35部分の活性層より厚くする)ことにより、ピンチオフ電圧を部分的に変化させる。
【0020】
以上によって、第1ゲート電極34のピンチオフ電圧は負の側により深くなり、バイアス源44によるバイアスVG1を深くしても、FETのON抵抗はさほど大きくならず、FETスイッチ部12のしきい値電圧VTHは図2に示すようなプロフィールを示すようになり、フローティング電極であるソース電極33への入力範囲が拡がることになる。一方、第2ゲート電極35のピンチオフ電圧は従来と同様に浅くなる。このため、ソース電位に近い側で大きく振ることができるで、システム全体の電源設計等の制約が小さくなる。
【0021】
本発明者が実測したピンチオフ電圧は、第1ゲート電極34が−1.2V、第2ゲート電極35が−0.2Vであった。図1の構造において、FETのゲート幅が50μmで、ソース電極33と転送電極32との間、ソース電極33と増幅器43の出力端子OUTとの間、及びソース電極33と第1ゲート電極34との間の合計容量が0.6pFのとき、0Vから−0.6V振幅の信号をソース電極33からドレイン電極36側にリセットする時間として600psを実現できた。
【0022】
【発明の効果】
以上から本発明によれば、第1ゲート電極のしきい値電圧が部分的に低くなるので負側への入力範囲が大きくなり、また、第2ゲート電極のしきい値は従来と同じであるので従来と同様なリセット信号を利用できる。よって、入力範囲を拡大できると同時に、リセット信号として転送クロックを転用することも可能となり、使い易く駆動の容易なFETスイッチ部を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態のCCDの説明図である。
【図2】図1のCCDのFETスイッチ部の動作説明図である。
【図3】従来のCCDの説明図である。
【図4】図3のCCDのFETスイッチ部の動作説明図である。
【図5】図3のCCDのFETスイッチ部の別の動作説明図である。
【符号の説明】
11:2相駆動のCCD電荷転送部、12:電荷リセット用FETスイッチ部、13:半絶縁性基板、14:バッファ層、15:GaAs層、16:電子供給層、17:AlGaAs層、18,19:n+ 領域、20:オーミックメタル、21:ショットキメタル、22:i−GaAs層
31,32:転送電極、33:ソース電極、34’,34:第1ゲート電極、35:第2ゲート電極、36:ドレイン電極
41,42:クロック信号源、43:増幅器、44:バイアス電源、45:リセット信号源、46:電源
Claims (2)
- 電荷転送部と、該電荷転送部から転送されてきた電荷信号を出力側に取り出した後に残留している電荷を電源に除去する半導体障壁を利用したFETスイッチ部とを具備する電荷結合素子において、
前記FETスイッチ部を、前記電荷転送部から転送されてきた電荷を取り出すための取出電極として機能するフローティングのソース電極と、電源に接続されたドレイン電極と、該ドレイン電極と前記ソース電極の間に設けられ直流バイアスが印加される第1ゲート電極と、該第1ゲート電極と前記ドレイン電極の間に設けられリセット信号が印加される第2ゲート電極とから構成し、
前記第1ゲート電極のピンチオフ電圧を、入力信号よりも深く、且つ前記第2ゲート電極のピンチオフ電圧よりも深く設定したことを特徴とする電荷結合素子。 - 請求項1に記載の電荷結合素子において、
前記第1ゲート電極の活性層を前記第2ゲート電極の活性層より厚く形成したことを特徴とする電荷結合素子。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000275878A JP4583565B2 (ja) | 2000-09-12 | 2000-09-12 | 電荷結合素子 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000275878A JP4583565B2 (ja) | 2000-09-12 | 2000-09-12 | 電荷結合素子 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2002094043A JP2002094043A (ja) | 2002-03-29 |
JP4583565B2 true JP4583565B2 (ja) | 2010-11-17 |
Family
ID=18761428
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2000275878A Expired - Fee Related JP4583565B2 (ja) | 2000-09-12 | 2000-09-12 | 電荷結合素子 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4583565B2 (ja) |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6265571A (ja) * | 1985-09-13 | 1987-03-24 | ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ | 出力ビデオ信号発生回路 |
JPS63209175A (ja) * | 1987-02-26 | 1988-08-30 | Toshiba Corp | 電荷検出回路 |
JPH06151798A (ja) * | 1992-11-09 | 1994-05-31 | Mitsubishi Electric Corp | 電荷転送装置 |
JPH11150685A (ja) * | 1997-11-14 | 1999-06-02 | Sony Corp | 固体撮像装置およびその駆動方法、並びにカメラ |
JP2001060683A (ja) * | 1999-08-23 | 2001-03-06 | New Japan Radio Co Ltd | 電荷結合装置 |
JP2001119015A (ja) * | 1999-10-22 | 2001-04-27 | New Japan Radio Co Ltd | 電荷結合素子及びその製造方法 |
-
2000
- 2000-09-12 JP JP2000275878A patent/JP4583565B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6265571A (ja) * | 1985-09-13 | 1987-03-24 | ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ | 出力ビデオ信号発生回路 |
JPS63209175A (ja) * | 1987-02-26 | 1988-08-30 | Toshiba Corp | 電荷検出回路 |
JPH06151798A (ja) * | 1992-11-09 | 1994-05-31 | Mitsubishi Electric Corp | 電荷転送装置 |
JPH11150685A (ja) * | 1997-11-14 | 1999-06-02 | Sony Corp | 固体撮像装置およびその駆動方法、並びにカメラ |
JP2001060683A (ja) * | 1999-08-23 | 2001-03-06 | New Japan Radio Co Ltd | 電荷結合装置 |
JP2001119015A (ja) * | 1999-10-22 | 2001-04-27 | New Japan Radio Co Ltd | 電荷結合素子及びその製造方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2002094043A (ja) | 2002-03-29 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5821575A (en) | Compact self-aligned body contact silicon-on-insulator transistor | |
JP3082671B2 (ja) | トランジスタ素子及びその製造方法 | |
US8969964B2 (en) | Embedded silicon germanium N-type field effect transistor for reduced floating body effect | |
JP2001085670A (ja) | 電界効果型トランジスタ及びその製造方法 | |
US8664071B2 (en) | Castellated gate MOSFET tetrode capable of fully-depleted operation | |
WO2009003012A1 (en) | Junction field effect transistor with a hyperabrupt junction | |
US8067788B2 (en) | Semiconductor device | |
FR2649828A1 (fr) | Circuit integre vdmos/logique comprenant un transistor vertical deplete et une diode zener | |
JP4670121B2 (ja) | 半導体装置 | |
Hua et al. | E-mode p-GaN gate HEMT with p-FET bridge for higher V TH and enhanced V TH stability | |
US20110049626A1 (en) | Asymmetric embedded silicon germanium field effect transistor | |
US4264915A (en) | Charge-coupled component formed on gallium arsenide | |
JP4583565B2 (ja) | 電荷結合素子 | |
US7268378B1 (en) | Structure for reduced gate capacitance in a JFET | |
JPH11150124A (ja) | 電界効果トランジスタおよびその製造方法 | |
JPS63244779A (ja) | 電界効果トランジスタ | |
JP3062421B2 (ja) | 半導体装置及びその製造方法 | |
JP2921930B2 (ja) | 電界効果トランジスタ、その製造方法およびこれを用いた半導体集積回路 | |
JP4536234B2 (ja) | 電荷結合素子 | |
JPH0883808A (ja) | 半導体装置 | |
JP2001524759A (ja) | ガリウムひ素ベースのエピタキシャル電界効果トランジスタの選択性凹部用InxGa1−xPエッチング停止層及びその製造方法 | |
JPH09283536A (ja) | 電界効果トランジスタおよびその製造方法 | |
JPH0590572A (ja) | 半導体装置 | |
JPH0298170A (ja) | 電界効果トランジスタ集積装置 | |
JPH0119274B2 (ja) |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20070702 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20100609 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20100615 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20100716 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20100824 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20100901 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130910 Year of fee payment: 3 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |