JP5083982B2 - 光センサーアレイ、光センサーアレイデバイス、撮像装置、及び光センサーアレイの検出方法 - Google Patents
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1つのグループの複数接続手段が第1グループ複数接続手段及び第2グループ複数接続手段から選択され、選択されたグループの複数接続手段の一つが更に選択され、第1電位から第2電位に駆動され、一方、選択されたグループの複数接続手段の残りは第1電位に維持され、選択されていないグループの複数接続手段を各々一つを第3電位から第4電位に駆動して後第4電位から第3電位に逐次駆動する一方、選択されていないグループの複数接続手段の残りを第3電位に維持することによって、選択されたグループの複数接続手段の選択された一つに接続されている光センサーからの光電電流が、選択されたグループの複数接続手段の選択された一つを通して、おおよそ第2電位において逐次検出される。
その一方において光電変換が行なわれる一対のバック・ツー・バックダイオード、
フォトトランジスタ、
光電変換効果を有し、ダイオード又は付加的な電界効果トランジスタのような選択素子を有する電界効果トランジスタ、
選択素子を有する光伝導体、
後に記述される、新提案のセンサー等、
を用いることができる。
第1グループ複数接続手段の選択された一つと、第2グループ複数接続手段の選択された一つとの交差位置によって、複数の光センサーから1つの光センサーが選択され、
第1グループ複数接続手段及び第2グループ複数接続手段から、1つのグループの複数接続手段を選択し、
選択されたグループの複数接続手段から、1つの接続手段を更に選択し、
選択されたグループの接続手段の選択された一つを第1電位から第2電位に駆動する一方で、選択されたグループの複数接続手段の残りは第1電位に維持され、
選択されていないグループの複数接続手段の各々一つを第3電位から第4電位に駆動して後第4電位から第3電位に逐次駆動する一方、選択されていないグループの複数接続手段の残りを第3電位に維持することによって、選択されたグループの複数接続手段の選択された一つを通して、おおよそ第2電位において、選択されたグループの複数接続手段の選択された一つに接続されている光センサーからの光電電流を逐次検出する。第1、第2、第3及び第4電位の間の関係は前述のように特徴付けられている。
第1駆動手段であって、選択されたグループの複数接続手段の一つを第1電位から第2電位に駆動し、そして、第2電位から第1電位に駆動する一方、選択されたグループの複数接続手段の当該一つ以外の接続手段の電位は第1電位に維持し、
選択されたグループの複数接続手段の一つを第1電位から第2電位に駆動した後、第1駆動手段は選択された複数の光センサーからの光電電流が検出されている間は電気的に高インピーダンスである、第1駆動手段。
電流検出手段であって、非反転入力及び反転入力を有し、
非反転入力は第2電位に接続され、反転入力は選択されたグループの複数接続手段の選択された接続手段にスイッチされ、選択された光センサーからの光電電流は、第1駆動手段が電気的に高インピーダンスである間に検出される、電流検出手段。電流検出手段が差動増幅器からなるときに、反転入力における電位は、電流検出手段のフィードバック効果によって、おおよそ第2電位に維持される。
第2駆動手段であって、上記の電流検出手段が選択された光センサーからの光電電流を検出する間に、選択されていないグループの複数接続手段の各々一つを第3電位から第4電位に、そして第4電位から第3電位に逐次駆動する一方、選択されていないグループの複数接続手段の残りを第3電位に維持する、第2駆動手段。
第1方向と第2方向とは互いに交差しており、
各々第2厚さと第2表面を持ち、各々の第1半導体領域と接し、かつ、互いに離間して設けられている逆導電形の第2半導体領域と、
各々第3厚さと第3表面を持ち、各々の第2半導体領域と接して設けられている第1導電形の第3半導体領域とから構成され、
第3半導体領域は第1方向と第2方向に配置されており、
第1半導体領域とも、第2半導体領域とも絶縁されており、かつ、第1方向に配置された第3半導体領域とは各々接続されており、更に、互いに絶縁されている第1グループ複数接続手段と、
第2半導体領域とも、第3半導体領域とも絶縁されており、かつ、第2方向に配置された第1半導体領域とは各々接続されており、かつ、互いに絶縁されておりかつ第1グループ複数接続手段とも絶縁されている第2グループ複数接続手段と、
から構成される光センサーアレイであって、第1半導体領域、第2半導体領域及び第3半導体領域を有する光センサーが、第1グループ複数接続手段の選択された一つと第2グループ複数接続手段の選択された一つとの交差位置で選択される光センサーアレイ。
各々第1厚さと第1表面を持ち、第1方向と第2方向に配置され、かつ、各々が少なくとも前記第1方向において離間している第1導電形の第1半導体領域と、
各々第2厚さと第2表面を持ち、各々の第1半導体領域と接して設けられ、かつ、互いに離間して配置されている逆導電形の第2半導体領域と、
各々第3厚さと第3表面を持ち、各々の前記第2半導体領域と接して設けられている第1導電形の第3半導体領域と、
各々前記第2半導体領域とは近いが離間して配置され、かつ、各々の前記第2半導体領域と接した第3半導体領域と接続され、更に、各々前記第1半導体領域と接して設けられた逆導電形の第4半導体領域と、
各々の前記第4半導体領域と接して設けられた第1導電形の第5半導体領域と、
前記第4半導体領域と前記第5半導体領域は前記第1方向と前記第2方向に配置されており、
各々絶縁され、かつ、第1半導体領域、第2半導体領域、第3半導体領域及び第4半導体領域とも絶縁され、更に、前記複数の第3半導体領域の代わりに第1方向に配置された前記第5半導体領域と各々接続している第1グループ複数接続手段と、
各々が絶縁され、前記第1グループ複数接続手段と絶縁され、そして、第2半導体領域、第3半導体領域、第4半導体領域及び第5半導体領域と絶縁され、そして、各々が第2方向に配置された前記第1半導体領域と接続している第2グループ複数接続手段とを備え、
第1グループ複数接続手段の一つと第2グループ複数接続手段の一つの交差位置において、第1、第2、第3、第4及び第5半導体領域を含む1つの光センサーが選択される、光センサーアレイ。
第2及び第4半導体領域の各々とは近いが離間して各々配置され、かつ、第4半導体領域の各々と接して設けられた第5半導体領域と各々接続され、更に、第1半導体領域の各々と各々接して設けられた逆導電形の第6半導体領域と、
各々の第6半導体領域と各々接して設けられた第1導電形の第7半導体領域とから構成され、
第6半導体領域と第7半導体領域が第1方向と第2方向に配置され、
第1グループ複数接続手段は、各々絶縁され、かつ、第1、第2、第3、第4、第5と第6半導体領域とも絶縁され、更に、第5半導体領域の代わりに第1方向に配置された第7半導体領域と各々接続している、光センサーアレイ。
前記第2、第4と第6半導体領域の各々とは離間して各々配置され、かつ、前記第6半導体領域の前記各々と接して設けられた各々の第7半導体領域と各々接続され、更に、前記第1半導体領域と各々接して設けられた逆導電形の第8半導体領域と、
各々の前記第8半導体領域と各々接して設けられた第1導電形の第9半導体領域とから構成され、
前記第8半導体領域と前記第9半導体領域が前記第1方向と前記第2方向に配置され、
前記第1グループ複数接続手段は、各々絶縁され、かつ、第1、第2、第3、第4、第5、第6、第7と第8半導体領域とも絶縁され、更に、前記第7半導体領域の代わりに第1方向に配置された複数の第9半導体領域と各々接続している、光センサーアレイ。
一対又は複数対の半導体領域とから構成され、
一対又は複数対の半導体領域は、
第2及び第4半導体領域の各々と離間して配置され、第1半導体領域の各々と接して設けられた逆導電形の第6から第n半導体領域、及び、第6から第n半導体領域とそれぞれ接して設けられた第1導電形の第7から第(n+1)半導体領域と、
「n」は6以上の偶数を示し、対の数はnが6に等しい時に1、nが8に等しい時に2、nが10に等しい時に3、nが12に等しい時に4となり、
第3半導体領域は第4半導体領域に代わって第6半導体領域と接続され、
第4半導体領域は第3半導体領域に代わって第(n+1)半導体領域と接続され、
前記第(n+1)半導体領域以外の半導体領域の複数対の一対からなる奇数番目の半導体領域は半導体領域の複数対の他の一対からなる偶数番目の半導体領域と各々接続されている、光センサーアレイ。
光センサーアレイと、
光センサーアレイ内の各々光センサーを駆動し、各々の光センサーからの各電気情報を検出する周辺回路と、
参照光像の下で、光センサーアレイ内の各々の光センサーからの各々の参照電気情報を記憶するメモリーブロックと、
各電気情報をメモリーに記憶される各々の参照電気情報で割り算して、各々の割り算された各値を出力する校正回路とを備え、
各々の割り算された値は、光センサーの校正された電気情報として各々用いられる、光センサーアレイデバイス。
暗電流補償は下記の光センサーアレイデバイスで実現することが出来る。
光センサーアレイ内の各々の光センサーを駆動し、各々の光センサーからの各々の電気情報を検出する周辺回路と、
照明しない場合の光センサーアレイ内の各々の光センサーからの各々の暗電気情報を記憶するメモリーブロックと、
各電気情報からメモリーに記憶されている各暗電気情報を引き算し、引き算された各々の値を出力する校正回路とを備え、
各々の引き算された値は、光センサーアレイの補償された電気情報として各々用いられる。
1.改善された応答時間(検出速度)
2.改善された混合問題
3.低光量の光学像を検出する改善された能力(より高い感度)
4.2次元光センサーアレイにおける改善された信号対雑音比
本発明によれば、改善された性能、たとえば、改善された応答時間、改善された混合問題、改善されたダイナミックレンジ、低光量の光学像を検出する改善された能力、及び改善された信号対雑音比のうちの少なくとも1つを有する2次元光センサーアレイが得られる。更に、光アレイ及びその周辺回路によって改善された光アレイデバイスが得られ、光アレイデバイス及び結像手段を用いる改善された撮像装置が実現される。
図3は、光センサーアレイ10と、第1駆動手段20−1、第2駆動手段20−2及び電流検出手段20−3を含む周辺回路20とを備える、本発明による光センサーアレイデバイスを示す。
高忠実度の画像情報が要求される用途の場合、図3に示されるアーキテクチャに加えて、アナログ−デジタルコンバータ23と、メモリーブロック30と、校正回路40とを更に含む光センサーアレイデバイスが提供される。図4に示されるように、電流検出手段の出力端子20−3−3が、アナログ−デジタルコンバータの入力端子23−0−1に接続され、アナログ−デジタルコンバータの出力端子23−0−3がメモリーブロックの入力端子30−0−1及び校正回路の入力端子40−0−2に接続されている。メモリーブロックの出力端子30−0−3が校正回路の入力端子40−0−1に接続されている。端子40−0−3は校正回路の出力端子である。
図5は、光センサーアレイ10と、第1駆動手段20−1、第2駆動手段20−2、電流検出回路20−3、ダミー電流検出回路20−4及び差動増幅器20−5を含む周辺回路20とを備える、本発明による別の光センサーアレイデバイスを示す。
図6は、本発明の第1構造の第1例を示す。図6aは、第1例の平面図を示す。図6bは、図6aの横断線3−3に沿った第1例の断面図を示し、図6cは、図6aの横断線4−4に沿った第1例の断面図を示す。その図では、第1導電形(たとえば、n形)の第1半導体領域が基板110上に配置される。第1半導体領域は、第1方向において並んで配置され、第21領域210によって互いに離間される。第2方向では、第1半導体領域の表面領域が、第22領域220によって分離される。なお、第22領域は、各光センサー間の光発生キャリアの混合が問題にならない場合は必ずしも必要でない。
100−1−1、100−1−2、−−−、100−1−k、−−−、100−1−n、100−2−1、100−2−2、−−−、100−2−k、−−−、100−2−n、−−−、
100−j−1、100−j−2、−−−、100−j−k、−−−、100−j−n、
−−−、
100−m−1、100−m−2、−−−、100−m−k、−−−、100−m−n、
は各々第1表面及び第1厚みを有する。ここで、100−j−kの文字j及びkは任意の数を表す。100−m−kの文字mは、第1方向に向かって配置される領域100の全数を表し、100−j−n、101−j−n、103−j−nの文字nは、第2方向に向かって配置される領域100の全数を表す。文字j、k、m及びnは本発明において他実施形態でも同じように用いられる。
200−1−1、200−1−2、−−−、200−1−k、−−−、200−1−n、200−2−1、200−2−2、−−−、200−2−k、−−−、200−2−n、−−−、
200−j−1、200−j−2、−−−、200−j−k、−−−、200−j−n、
−−−、
200−m−1、200−m−2、−−−、200−m−k、−−−、200−m−n、
は各々第2表面及び第2厚みを有する。
300−1−1、300−1−2、−−−、300−1−k、−−−、300−1−n、300−2−1、300−2−2、−−−、300−2−k、−−−、300−2−n、−−−、
300−j−1、300−j−2、−−−、300−j−k、−−−、300−j−n、
−−−、
300−m−1、300−m−2、−−−、300−m−k、−−−、300−m−n、
は各々第3表面及び第3厚みを有する。
以下の記述は、選択されたグループの複数接続手段が第1グループ複数接続手段である場合の、本発明の光センサーアレイの光センサー内の光学情報から変換される1組の光電電流を読み出すための電気的な駆動シーケンスの一例である。最初に、第2グループ複数接続手段(実施形態4の第1半導体領域)が全て第3電位に設定され、第1グループ複数接続手段が全て第1電位に設定される。次に、第1グループ複数接続手段の選択された一つが第2電位に駆動され、第1グループ複数接続手段の選択された一つの中の過渡電流が減らされた後に、第2グループ複数接続手段(実施形態4では第1半導体領域が相当)の各々が、第4電位に駆動された後再び第3電位に逐次駆動される。第2グループ複数接続手段(実施形態4では第1半導体領域が相当)が各々第4電位に駆動されている間に、各々の駆動された第1半導体領域を有し、かつ第1グループ複数接続手段の選択された一つに接続されている各々の光センサーからの光電電流が、第1グループ複数接続手段の選択された一つを通して検出される。
選択された光センサーからの光電電流を効率的に読み出すために好ましい、第1電位と第3電位との間の関係、及び第2電位と第4電位との間の関係からなる1番目の関係は以下のように特徴付けられる。第2電位に関して第4電位は、第2半導体領域を第3半導体領域に対して順バイアスとする極性である。そして、第1電位に関して第3電位は、第3半導体領域を第2半導体領域に対して逆バイアス又はゼロバイアスとする極性である。この第1組の関係は、第3及び第2領域が選択ダイオード又はトランジスタのエミッタ・ベースを形成する事例に相当する。
以下の記述は、選択されたグループの複数接続手段が第2グループ複数接続手段である場合の、本発明の光センサーアレイの光センサー内の光学情報から変換される1組の光電電流を読み出すための電気的な駆動シーケンスの別の例である。最初に、第2グループ複数接続手段(実施形態4の第1半導体領域)が全て第1電位に設定され、第1グループ複数接続手段が全て第3電位に設定される。次に、第2複数のグループの接続手段の選択された一つ(実施形態4の第1半導体領域のうちの選択された一つ)が第2電位に駆動され、第2グループ複数接続手段の選択された一つ(実施形態4の第1半導体領域の選択された一つ)の中の過渡電流が減らされた後に、第1グループ複数接続手段の各々が、第4電位に逐次駆動され、その後、再び第3電位に駆動される。第1グループ複数接続手段の各々が第4電位に駆動されている間に、第2グループ複数接続手段の選択された一つに接続され(実施形態4において第1半導体領域のうちの選択された一つと接して配置され)、かつ駆動された第1グループ複数接続手段の各々に接続されている各々の光センサーからの光電電流が、第2グループ複数接続手段の選択された一つを通して検出される。
選択された光センサーからの光電電流を効率的に読み出すために好ましい、第1電位と第3電位との間の関係、及び第2電位と第4電位との間の関係からなる1番目の関係は以下のように特徴付けられる。第2電位に関して第4電位は、第2半導体領域を第3半導体領域に対して順バイアスとする極性である。そして、第1電位に関して第3電位は、第3半導体領域から第2半導体領域に対して逆バイアス又はゼロバイアスとする極性である。この第1組の関係は、第3及び第2領域が選択ダイオード又はトランジスタのエミッタ・ベースを形成する事例に相当する。
第1駆動手段は、1番目の例として、図7aに示されるようなFET(電界効果トランジスタ)回路によって実現することができる。それは、
第1グループFET5100−1、−−−、5100−i、−−−、5100−pであって、各々のFETのソース及びドレインのうちの一方には第1電位91が供給され、各々のFETのソース及びドレインの他方は、選択されたグループの複数接続手段4000−1、−−−、4000−i、−−−、4000−pに接続されている、第1グループFETと、
第2グループFET5200−1、−−−、5200−i、−−−、5200−pであって、各々のFETのソース及びドレインのうちの一方には第2電位92が供給され、各FETのソース及びドレインの他方は、選択されたグループの複数接続手段に各々接続されている、第2グループFETと、
第3グループFET5300−1、−−−、5300−i、−−−、5300−pであって、各FETのソース及びドレインのうちの一方は電流検出手段20−3の反転入力20−3−1に接続され、各々のFETのソース及びドレインのうちの他方は選択されたグループの複数接続手段の各々に接続されている、第3グループFETとを備えている。
次に、
選択されたグループの複数接続手段の選択された一つ(4000−i)に接続されている第2グループFETの一つ(5200−i)が「オフ」から「オン」にされる一方、他の第2グループFETは「オフ」とされ、
その後、選択されたグループの複数接続手段の選択された一つ(4000−i)に接続されている第3グループFETの一つ(5300−i)が「オフ」から「オン」にされる一方、他の第3グループFETは「オフ」とされ、
選択されたグループの複数接続手段の選択された一つ(4000−i)に接続されている第2グループFETの一つ(5200−i)が「オン」から「オフ」にされ、
その後、選択されていないグループの複数接続手段の各々1つを第3電位から第4電位に駆動した後再び第4電位から第3電位に逐次駆動する一方、選択されていないグループの複数接続手段の残りを第3電位に維持することによって、選択されたグループの複数接続手段の選択された一つに接続されている光センサーからの光電電流の検出が開始される。
第4FET5400は「オフ」から「オン」にされ、
選択されたグループの複数接続手段の選択された一つ(4000−i)に接続されている第3グループFETの一つ(5300−i)が「オフ」から「オン」にされる一方、他の第3グループFETは「オフ」とされ、
第4トランジスタを「オフ」にした後に、選択されていないグループの複数接続手段の各々1つを第3電位から第4電位に駆動した後、第4電位から第3電位に逐次駆動する一方、選択されていないグループの複数接続手段の残りを第3電位に維持することによって、選択されたグループの複数接続手段の選択された一つに接続されている光センサーからの光電電流の検出が開始される。
図8は、本発明の第2構造の一例を示す。図6に示される領域に加えて、第4半導体領域及び第5半導体領域が更に設けられる。
図9は、本発明の第3構造の一例を示す。図8に示される領域に加えて、第6半導体領域及び第7半導体領域が更に設けられる。
図10は、本発明の第4構造の一例を示す。図9に示される領域に加えて、第8半導体領域及び第9半導体領域が更に設けられる。
上記の構造は、検出される光学像の波長、並びに利用可能な製造工程及び製造コストに応じて、シリコン(Si)、ゲルマニウム(Ge)、Si1−xGex、ガリウムヒ素(GaAs)及びその格子整合ファミリ(GaAlAs等)、インジウムリン(InP)及びその格子整合ファミリ(InxGayAszPqSbr、ただし、x、y、z、q及びrは0から1の実数である)を用いることによって形成することができる。図11a、図11b及び図11cは、本発明による第5構造の一例を製造するための工程ステップを示しており、図11d、図11e及び図11fは、こうして得られた第5構造の断面図及び平面図を示す。この実施形態では、以下のような、小さなフォトリソグラフィ工程ステップの少ない製造工程で得られる長波長光の光センサーアレイが開示される。
2.厚さが5〜7マイクロメートルで、第1導電形の高い不純物濃度(たとえば、5×1018atoms/cc)のInP層(100−0)をウェーハ110上にエピタキシャル成長させる。
3.サブマイクロメートルの厚みを有し、中程度から低い不純物濃度(たとえば、1×1017atoms/cc)の逆導電形を有する第1In0.53Ga0.47As層200−0のエピタキシャル成長を続ける。
5.数マイクロメートルの厚みを有し、不純物濃度が低い(たとえば、2〜5×1016atoms/cc)が、最終段階では高い不純物濃度(たとえば、2×1018atoms/cc)の第1導電形を有する第2In0.53Ga0.47As層300−0のエピタキシャル成長を更に続ける(図11aを参照)。
7.パターニングされたフォトレジスト層をエッチングマスクとして用いて、第1及び第2In0.53Ga0.47As層を選択的にエッチングし(たとえば、リン酸及び過酸化水素の混合物によるか、又はドライエッチングによる)、In0.53Ga0.47As/InP界面においてエッチングを停止し、トレンチ321を形成する(図11bを参照)。
8.上記のフォトレジスト層を除去し、ウェーハ表面を洗浄する。
10.パターニングされたフォトレジスト層をエッチングマスクとして用いて、エピタキシャル成長したInP層を基板の表面まで下方にエッチングし(たとえば、塩酸及びリン酸の希薄混合物による)、第21領域のためのトレンチ3210を形成する。
11.上記のフォトレジスト層を除去し、ウェーハ表面を洗浄する。
12.ウェーハ上に半絶縁性InP層を成長させるか、又は絶縁層(ポリイミド若しくはエポキシ化合物、又は窒化シリコン等の有機薄膜)を被着する。
13.上記のウェーハ上にフォトレジスト層を被着し、コンタクトパターンを露出させる。
15.上記のフォトレジスト層を除去し、ウェーハ表面を洗浄する。
16.コンタクトホールを有するウェーハ上に金属層(複数可)(たとえば、Al/Ti)を堆積する。
17.上記の堆積されたウェーハ上にフォトレジスト層を被着し、相互接続パターンを露出させる。
19.上記のフォトレジスト層を除去し、ウェーハ表面を洗浄する。
光センサーアレイは、
半絶縁性基板と、
基板上に成長した第1導電形の第1半導体領域であって、第1方向において互いに離間して配置される、第1半導体領域と、
第1半導体領域上にエピタキシャル成長し、互いに交差する第1方向及び第2方向に配置される逆導電形の第2半導体領域と、
第2半導体領域の各々の上に各々エピタキシャル成長し、第1方向及び第2方向に配置される第3半導体領域と、
第1方向において第3半導体領域を相互接続する第1接続手段とを備える。
実施形態4及び11では第2及び第3領域を各々有する第1半導体領域のグループ、実施形態8では第2、第3、第4及び第5領域を各々有する第1半導体領域のグループ、実施形態9では、第2、第3、第4、第5、第6及び第7領域を各々有する第1半導体領域のグループ、又は実施形態10では、第2、第3、第4、第5、第6、第7、第8及び第9領域を各々有する第1半導体領域のグループが形成される半導体ウェーハが、絶縁性基板に付着され、基板まで貫通してダイシングされ、基板上で互いに離間し、互いに絶縁される各々の第1半導体領域が分離される。更に、第1半導体領域は、第1表面と対向する第1対向表面を有し、第1対向表面上の第1半導体領域に導電層が付着される。第1半導体領域は各々、絶縁性基板上に互いに離間して配置される各導電層にも付着させることができる。
第1、第2、第3又は第4構造では、複数接続手段は、導電性薄膜層又は金属ワイヤーとすることができる。少ないピクセル数を有するアレイを少数のフォトマスク若しくは工程ステップで、又はワイヤーボンディング技術による任意のワイヤリングで完成させるのに、金属ワイヤーは好都合である。
シリコンによって形成される上記の構造及び暗電流補償を用いることによって、表1に示されるように、各光センサーの以下の感度が得られる。
第1電位=3.5ボルト
第2電位=0ボルト
第3電位=0ボルト
第4電位=3ボルト、かつ
第2駆動手段によって第2複数接続手段を第3電位から第4電位に駆動し、再び第3電位に駆動する本発明の駆動方法において、パルス幅が20マイクロ秒の短いパルスを用いることによって、1ピコワットの光強度であっても、長いパルス又は静的な検出方法に対して30倍感度が改善されることがわかり、実施形態3のような光アレイセンサーによって、9E−17W/Hz1/2以下の雑音等価電力(NEP)が達成された。
実施形態1、実施形態2、実施形態3及びそれらの変形形態から選択されたものよる光センサーアレイデバイスを用いて、撮像装置が提供される。図12に示されるように、その装置は、少なくとも撮像デバイス4000と、撮像デバイス上に対象物6000の光学像を合焦する結像手段5000とを備える。その装置は、電流検出手段又は校正回路若しくは差動回路からのデータに従って画像を表示する表示手段7000を更に備えることができる。
10−j−k(ただし、j=1〜m、k=1〜n) 光センサー
20 周辺回路
20−1 第1駆動手段
20−2 第2駆動手段
20−3 電流検出手段
20−4 ダミー電流検出手段
20−5 差動増幅器
20−3−1 電流検出手段20−3の反転入力
20−3−2 電流検出手段20−3の非反転入力
20−3−3 電流検出手段20−3の出力端子
23 アナログ−デジタルコンバータ
23−0−1 アナログ−デジタルコンバータ23の入力端子
23−0−3 アナログ−デジタルコンバータ23の出力端子
30 メモリーブロック
30−0−1 メモリーブロック30の入力端子
30−0−3 メモリーブロック30の出力端子
40 校正回路
40−0−1 校正回路の入力端子
40−0−2 校正回路の入力端子
40−0−3 校正回路の出力端子
91 第1電位
92 第2電位
1000−k(ただし、k=1〜n) 第1グループ接続手段
2000−j(ただし、j=1〜m) 第2グループ接続手段
100−j−k(ただし、j=1〜m、k=1〜n) 第1半導体領域
101 第1表面領域
103−j−k 第1半導体領域へのコンタクトホール
105j(ただし、j=1〜m) 導電性電極
110 基板
123 絶縁層
200−j−k(ただし、j=1〜m、k=1〜n) 第2半導体領域
210 第21領域
220 第22領域
300−j−k(ただし、j=1〜m、k=1〜n) 第3半導体領域
321 トレンチ
303−j−k(ただし、j=1〜m、k=1〜n) 第3半導体領域へのコンタクトホール
400−j−k(ただし、j=1〜m、k=1〜n) 第4半導体領域
403−j−k(ただし、j=1〜m、k=1〜n) 第4半導体領域へのコンタクトホール
500−j−k(ただし、j=1〜m、k=1〜n) 第5半導体領域
503−j−k(ただし、j=1〜m、k=1〜n) 第5半導体領域へのコンタクトホール
600−j−k(ただし、j=1〜m、k=1〜n) 第6半導体領域
603−j−k(ただし、j=1〜m、k=1〜n) 第6半導体領域へのコンタクトホール
700−j−k(ただし、j=1〜m、k=1〜n) 第7半導体領域
703−j−k(ただし、j=1〜m、k=1〜n) 第7半導体領域へのコンタクトホール
800−j−k(ただし、j=1〜m、k=1〜n) 第8半導体領域
800−j−k(ただし、j=1〜m、k=1〜n) 第8半導体領域へのコンタクトホール
3210 トレンチ
4000 結像手段
4000−i(ただし、i=1〜p) 複数接続手段
5000 結像手段
5100−i(ただし、i=1〜p) 第1グループFET
5200−i(ただし、i=1〜p) 第2グループFET
5300−i(ただし、i=1〜p) 第3グループFET
5400 第4グループFET
6000 対象物
7000 表示手段
Claims (90)
- 第1方向と第2方向に配置される複数の光センサーと;
前記第1方向に延在する第1グループ複数接続手段と;
前記第2方向に延在する第2グループ複数接続手段とから構成され;
前記第1グループ複数接続手段と前記第2グループ複数接続手段は互いに絶縁され、互いに交差しており;
前記複数の光センサーの各々は前記第1グループ複数接続手段の一つと前記第2グループ複数接続手段の一つとに接続され;
前記前記第1グループ複数接続手段の選択された一つと前記第2グループ複数接続手段の選択された一つの交差位置において、1つの光センサーが前記複数の光センサーから選択される、光センサーアレイであって;
前記第1グループ複数接続手段と前記複数第2グループ複数接続手段から一つのグループの複数接続手段が選択され、前記選択されたグループの複数接続手段から一つがさらに選択され、第1電位から第2電位に駆動される一方、前記選択されたグループの複数接続手段の残りが第1電位に維持され;
前記選択されていないグループの複数接続手段の各々一つを、前記第3電位から第4電位に駆動した後前記第4電位から前記第3電位に逐次駆動する一方、選択されていないグループの複数接続手段の残りを第3電位に維持することによって、前記選択されたグループの複数接続手段の前記選択された一つに接続されている光センサーからの光電電流は、前記選択されたグループの複数接続手段の前記選択された一つを通して、おおよそ前記第2電位において逐次検出され;
前記選択されていないグループの複数接続手段の前記一つを通じて前記光センサーに供給される前記第4電位と前記選択されたグループの複数接続手段の前記選択された一つの接続手段を通じて前記選択された光センサーに供給される前記第2電位とにより前記選択された光センサーからの前記光電電流を読み出せるようにし;
前記選択されていないグループの複数接続手段の前記一つを通じて前記光センサーに供給される前記第3電位と前記選択されたグループの複数接続手段の前記選択された一つを通じて前記選択された光センサーに供給される前記第1電位とで、前記選択された光センサーからの光電電流はリーク電流以外は読み出せないようにしたことを特徴とする光センサーアレイ。 - 請求項1記載の光センサーアレイは更に第1駆動手段からなり、
該第1駆動手段は前記選択されたグループの複数接続手段の一つを第1電位から第2電位に駆動し、そして、前記第2電位から前記第1電位に駆動する一方、前記選択されたグループの複数接続手段の該一つ以外の接続手段の電位は前記第1電位に維持し;
前記選択されたグループの複数の接続手段の前記一つを前記第1電位から前記第2電位に駆動した後、前記第1駆動手段は前記選択された複数の光センサーからの光電電流が検出されている間は電気的に高インピーダンスである;
ことを特徴とする請求項1記載の光センサーアレイ。 - 各々第1厚さと第1表面を持ち、第1方向と第2方向に配置され、かつ、各々が前記第1方向と前記第2方向の少なくとも一方向において離間している第1導電形の第1半導体領域と;
前記第1方向と前記第2方向とは互いに交差しており;
各々第2厚さと第2表面を持ち、各々の第1半導体領域と接し、かつ、互いに離間して設けられている逆導電形の第2半導体領域と;
各々第3厚さと第3表面を持ち、各々の前記第2半導体領域と接して設けられている第1導電形の第3半導体領域と;
前記第3半導体領域は前記第1方向と第2方向に配置されており;
第1半導体領域とも、第2半導体領域とも絶縁されており、かつ、第1方向に配置された前記第3半導体領域とは各々接続されており、更に、互いに絶縁されている第1グループ複数接続手段と;
第2半導体領域とも、第3半導体領域とも絶縁されており、かつ、第2方向に配置された前記第1半導体領域とは各々接続されており、かつ、互いに絶縁されておりかつ前記第1グループ複数接続手段とも絶縁されている第2グループ複数接続手段と;
から構成され、
光センサーが前記第1グループ複数接続手段の一つと前記第2グループ複数接続手段の一つとの交差位置で選択され;
該光センサーは前記第1半導体領域、前記第1半導体領域と接している前記第2半導体領域、および、前記第2半導体領域と接している前記第3半導体領域から構成される光センサーであって;
前記第1グループ複数接続手段と前記第2グループ複数接続手段から一つのグループの複数接続手段が選択され、かつ、前記選択された一つのグループの複数接続手段からさらに一つの接続手段が選択され、第1電位から第2電位に駆動される一方、前記選択されたグループの複数接続手段の残余の接続手段が前記第1電位に維持され;
前記選択されていないグループの複数接続手段の各々一つを、前記第3電位から第4電位に駆動した後前記第4電位から前記第3電位に逐次駆動する一方、選択されていないグループの複数接続手段の残余の接続手段を第3電位に維持することによって、
前記選択されたグループの複数接続手段の前記選択された一つに接続されている光センサーからの光電電流は、前記選択されたグループの複数接続手段の前記選択された一つを通して、おおよそ前記第2電位において逐次検出され;
前記第2電位に関して前記第4電位は第2半導体領域を第3半導体領域に対して順バイアスとする極性であり、かつ、前記第1電位に関して前記第3電位は第3半導体領域から第2半導体領域に対して逆バイアスまたはゼロバイアスとする極性であり;
又は、
前記第2電位に関して前記第4電位は第2半導体領域を第1半導体領域に対して順バイアスとする極性であり、かつ、前記第1電位に関して前記第3電位は第1半導体領域から第2半導体領域に対して逆バイアスまたはゼロバイアスとする極性である;
ことを特徴とする光センサーアレイ。 - 請求項3記載の光センサーアレイはさらに第1駆動手段からなり、
該第1駆動手段は前記選択されたグループの複数接続手段の一つを第1電位から第2電位に、そして、前記第2電位から前記第1電位に駆動する一方、前記選択されたグループの複数接続手段の残余の接続手段の電位を前記第1電位に維持し;
前記選択されたグループの複数接続手段の前記選択された一つが前記第1電位から第2電位に駆動された後、前記第1駆動手段は前記選択されたグループの複数接続手段の前記選択された一つから光電電流が検出されている間は電気的に高インピーダンスである;
ことを特徴とする請求項3記載の光センサーアレイ。 - 第2方向に配置された前記第1半導体領域が第2方向において各々接して、少なくとも前記第2グループ複数接続手段の一つの少なくとも一部として各々が相互接続している;
ことを特徴とする請求項3記載の光センサーアレイ。 - 請求項3記載の光センサーアレイは更に、
各々前記第2半導体領域とは近いが離間して配置され、かつ、各々の前記第2半導体領域と接した第3半導体領域と接続され、さらに、各々前記第1半導体領域と接して設けられた逆導電型の第4半導体領域と;
各々の前記第4半導体領域と接して設けられた第1導電形の第5半導体領域とから構成され;
前記第4半導体領域と前記第5半導体領域は前記第1方向と前記第2方向に配置され;
前記光センサーは更に
前記第1半導体領域と接して設けられた前記第4半導体領域と、前記第4半導体領域と接して設けられた前記第5半導体領域とから構成され;
前記第1グループ複数接続手段は、各々絶縁され、かつ、第1、第2、第3と第4半導体領域とも絶縁され、さらに、前記複数の第3半導体領域の代わりに第1方向に配置された前記第5半導体領域と各々接続している
ことを特徴とする請求項3記載の光センサーアレイ。 - 第2方向に配置された前記第1半導体領域が第2方向において各々接して、少なくとも前記第2グループ複数接続手段の一つの少なくとも一部として各々が相互接続している;
ことを特徴とする請求項6記載の光センサーアレイ。 - 請求項6記載の光センサーアレイは更に、
各々の前記第2および第4半導体領域とは離間して各々配置され、かつ、各々の前記第4半導体領域と接して設けられた各々の第5半導体領域と接続され、さらに、前記第1半導体領域と接して設けられた逆導電形の第6半導体領域と;
各々の前記第6半導体領域と接して設けられた第1導電型の第7半導体領域とから構成され;
前記第6半導体領域と前記第7半導体領域が前記第1方向と前記第2方向に配置され;
前記光センサーは更に、
前記第1半導体領域と接して設けられた前記第6半導体領域と、前記第6半導体領域と接して設けられた前記第7半導体領域とにより構成され;
前記第1グループ複数接続手段は、各々絶縁され、かつ、前記第1、第2、第3、第4、第5と第6半導体領域とも絶縁され、さらに、前記第5半導体領域の代わりに第1方向に配置された複数の第7半導体領域と各々接続している;
ことを特徴とする請求項6記載の光センサーアレイ。 - 第2方向に配置された前記第1半導体領域が第2方向において各々接して、少なくとも前記第2グループ複数接続手段の一つの少なくとも一部として各々が相互接続している;
ことを特徴とする請求項8記載の光センサーアレイ。 - 請求項8記載の光センサーアレイは更に、
前記第2、第4と第6半導体領域の各々とは離間して各々配置され、かつ、前記第6半導体領域の前記各々と接して設けられた各々の第7半導体領域と接続され、さらに、前記第1半導体領域と接して設けられた逆導電形の第8半導体領域と;
各々の前記第8半導体領域と接して設けられた第1導電型の第9半導体領域とから構成され;
前記第8半導体領域と前記第9半導体領域が前記第1方向と前記第2方向に配置され;
前記光センサーは更に、
前記第1半導体領域と接して設けられた前記第8半導体領域と前記第8半導体領域と接して設けられた前記第9半導体領域とから構成され;
前記第1グループ複数接続手段は、各々絶縁され、かつ、第1、第2、第3、第4、第5、第6、第7と第8半導体領域とも絶縁され、さらに、前記第7半導体領域の代わりに第1方向に配置された複数の第9半導体領域と各々接続している;
ことを特徴とする請求項8記載の光センサーアレイ。 - 第2方向に配置された前記第1半導体領域が第2方向において各々接して、少なくとも前記第2グループ複数接続手段の一つの少なくとも一部として各々が相互接続している;
ことを特徴とする請求項10記載の光センサーアレイ。 - 請求項2記載の光センサーアレイは更に
非反転入力と反転入力とを有する電流検出手段とから構成され;
前記非反転入力は前記第2電位に接続され、かつ、前記反転入力は前記選択されたグループの複数接続手段の前記選択された一つに切り替えて接続され、そして、前記第1駆動手段が電気的に高インピーダンスである間に選択された光センサーからの光電電流が検出される;
ことを特徴とする請求項2記載の光センサーアレイ。 - 請求項4記載の光センサーアレイは更に
非反転入力と反転入力とを有する電流検出手段とから構成され;
前記非反転入力は前記第2電位に接続され、かつ、前記反転入力は前記選択されたグループの複数接続手段の前記選択された一つに切り替えて接続され、そして、前記第1駆動手段が電気的に高インピーダンスである間に選択された光センサーからの光電電流が検出される;
ことを特徴とする請求項4記載の光センサーアレイ。 - 選択されたグループの接続手段の前記一つの電位が前記第1電位から前記第2電位へ電位遷移した後に、前記電流検出手段が前記選択されたグループの複数接続手段の前記一つに遅延して切り替えて接続されて、選択された光センサーからの光電電流の検出を開始する;
ことを特徴とする請求項12記載の光センサーアレイ。 - 選択されたグループの接続手段の前記一つの電位が前記第1電位から前記第2電位へ電位遷移した後に、前記電流検出手段が前記選択されたグループの複数接続手段の前記一つに遅延して切り替えて接続されて、選択された光センサーからの光電電流の検出を開始する;
ことを特徴とする請求項13記載の光センサーアレイ。 - 各々のソースとドレインの一つに前記第1電位が印加され、そして、各々のソースとドレインの他の一つが前記選択されたグループの複数接続手段の各々と接続されている第1グループ電界効果トランジスタと;
各々のソースとドレインの一つに前記第2電位が印加され、そして、各々のソースとドレインの他の一つが前記選択されたグループの複数接続手段各々と接続されている第2グループ電界効果トランジスタと;
各々のソースとドレインの一つが前記電流検出手段の反転入力に接続され、そして、各々のソースとドレインの他の一つが前記選択されたグループの複数接続手段各々と接続されている第3グループ電界効果トランジスタとから構成され;
選択されたグループの複数接続手段の一つの選択が第1電界効果トランジスタの選択された一つを「オン」から「オフ」にすることによって行われる一方、他の(選択されていない)第1グループ電界効果トランジスタは「オン」であり;
そして、選択されたグループの複数接続手段の前記選択された一つに接続されている第2グループ電界効果トランジスタの一つを「オフ」から「オン」とする一方、他の(選択されていない)第2グループ電界効果トランジスタは「オフ」であり;
更に、選択されたグループの複数接続手段の前記選択された一つに接続されている第3グループ電界効果トランジスタの選択された一つを「オフ」から「オン」にする一方、他の(選択されていない)第3グループ電界効果トランジスタは「オフ」であり;
選択されたグループの複数接続手段の前記選択された一つに接続されている第2グループ電界効果トランジスタの選択された前記一つが「オン」から「オフ」になり;
その後、選択されていないグループの複数接続手段の各々を第3電位から第4電位に駆動した後前記第4電位から前記第3電位に逐次駆動する一方、前記選択されていないグループの複数接続手段の残りを第3電位に維持することによって、選択されたグループの複数接続手段の選択された一つに接続された複数の光センサーからの光電電流の検出が開始される;
ことを特徴とする請求項1または3記載の光センサーアレイの駆動手段。 - 請求項16記載の駆動手段はさらに、
第2グループ電界効果トランジスタに代わって、ソースとドレインの一つに前記第2電位が印加され、そして、ソースとドレインの他の一つが電流検出手段の反転入力に接続されている第4グループ電界効果トランジスタから構成され;
第1グループ電界効果トランジスタの選択された一つを「オン」から「オフ」にする一方、他の(選択されていない)第1グループ電界効果トランジスタは「オン」であり;
それから、第4トランジスタを「オフ」から「オン」にし;
更に、前記選択されたグループの複数接続手段の前記選択された一つに接続されている第3グループ電界効果トランジスタの一つを「オフ」から「オン」にする一方、他の第3グループ電界効果トランジスタは「オフ」であり;
前記第4グループ電界効果トランジスタを「オフ」にした後に、選択されていないグループの複数接続手段の各々を第3電位から第4電位に駆動した後前記第4電位から前記第3電位に逐次駆動する一方、前記選択されていないグループの複数接続手段の残りを第3電位に維持することによって、選択されたグループの複数接続手段の選択された一つに接続された複数の光センサーからの光電電流の検出が開始される;
ことを特徴とする請求項16記載の駆動手段。 - 各々第1厚さと第1表面を持ち、第1方向と第2方向に配置され、かつ、各々が前記第1方向と前記第2方向の少なくとも一方向において離間している第1導電形の第1半導体領域と;
前記第1方向と前記第2方向とは互いに交差しており;
各々第2厚さと第2表面を持ち、各々の第1半導体領域と接して設けられ、かつ、互いに離間して配置されている逆導電形の第2半導体領域と;
各々第3厚さと第3表面を持ち、各々の前記第2半導体領域と接して設けられた第1導電形の第3半導体領域と;
前記第3半導体領域は前記第1方向と第2方向に配置されており;
各々前記第1半導体領域の各々と接して設けられ、各々は前記第2半導体領域の各々と近いが離間して配置され、かつ、各々が前記第2半導体領域の各々と接して設けられている前記第3半導体領域の各々と接続されている逆導電形の第4半導体領域と;
各々が前記第4半導体領域の各々と接して設けられている第1導電形の第5半導体領域と;
前記第5半導体領域は前記第1方向と前記第2方向に配置されており;
各々が絶縁され、第1半導体領域、第2半導体領域、第3半導体領域及び第4半導体領域と絶縁され、そして、各々が第1方向に配置された第5半導体領域と接続している第1グループ複数接続手段と;
各々が絶縁され、前記第1グループ複数接続手段と絶縁され、そして、第2半導体領域、第3半導体領域、第4半導体領域及び第5半導体領域と絶縁され、そして、各々が第2方向に配置された前記第1半導体領域と接続している第2グループ複数接続手段とから構成される;
ことを特徴とする光センサーアレイ。 - 第2方向に配置された前記第1半導体領域が第2方向において各々接して、少なくとも前記第2グループ複数接続手段の一つの少なくとも一部として各々が相互接続している;
ことを特徴とする請求項18記載の光センサーアレイ。 - 請求項18記載の光センサーアレイは更に、
一対又は複数対の半導体領域とから構成され;
前記一対又は複数対の半導体領域は;
前記第2及び第3半導体領域の各々と離間して配置され、前記第1半導体領域の各々と接して設けられた逆導電形の第6から第n半導体領域、及び、前記第6から第n半導体領域と順次接して設けられた第7から(n+1)半導体領域と;
前記「n」は6以上の偶数を示し、前記対の数はnが6に等しい時に1、nが8に等しい時に2、nが10に等しい時に3、nが12に等しい時に4等々となり;
前記第3半導体領域は前記第4半導体領域に代わって第6半導体領域と接続され;
前記第4半導体領域は前記第3半導体領域に代わって前記第(n+1)半導体領域と接続され;
前記第(n+1)半導体領域以外の前記半導体の複数対の一対からなる奇数番目の半導体領域は前記半導体の複数対の他の一対からなる偶数番目の半導体領域と各々接続される;
ことを特徴とする請求項18記載の光センサーアレイ。 - 第2方向に配置された前記第1半導体領域が第2方向において各々接して、少なくとも前記第2グループ複数接続手段の一つの少なくとも一部として各々が相互接続している;
ことを特徴とする請求項20記載の光センサーアレイ。 - 前記第3半導体領域のエネルギーバンドギャップが前記第2半導体領域のエネルギーバンドギャップよりも大きいことを特徴とする請求項3記載の光センサーアレイ。
- 前記第3半導体領域のエネルギーバンドギャップが前記第2半導体領域のエネルギーバンドギャップよりも大きいことを特徴とする請求項18記載の光センサーアレイ。
- 前記第2半導体領域のエネルギーバンドギャップが前記第1半導体領域のエネルギーバンドギャップよりも大きいことを特徴とする請求項3記載の光センサーアレイ。
- 前記第2半導体領域のエネルギーバンドギャップが前記第1半導体領域のエネルギーバンドギャップよりも大きいことを特徴とする請求項18記載の光センサーアレイ。
- 前記第1半導体領域が1.1エレクトロンボルトより小さいエネルギーバンドギャップを持つ半導体材料であることを特徴とする請求項3記載の光センサーアレイ。
- 前記第1半導体領域が1.1エレクトロンボルトより小さいエネルギーバンドギャップを持つ半導体材料であることを特徴とする請求項18記載の光センサーアレイ。
- 前記第1半導体領域が半絶縁性半導体基板上で成長したInxGayAszPqSbr,、但し、x、y、z、qとrは0から1の実数、であることを特徴とする請求項3記載の光センサーアレイ。
- 前記第1半導体領域が半絶縁性半導体基板上で成長したInxGayAszPqSbr,、但し、x、y、z、qとrは0から1の実数、であることを特徴とする請求項18記載の光センサーアレイ。
- 前記第1半導体領域が化合物半導体であり、そして、第3領域半導体がInxGayAszPqSbr,、但し、x、y、z、qとrは0から1の実数、であることを特徴とする請求項3記載の光センサーアレイ。
- 前記第3半導体領域の厚さが検出される光の光吸収係数の逆数の3倍以上であることを特徴とする請求項30記載の光センサーアレイ。
- 前記第1半導体領域が基板表面と接触して配置され、そして、各々が第21領域によって分離されている;
ことを特徴とする請求項3記載の光センサーアレイ。 - 前記第1半導体領域が基板表面と接触して配置され、そして、各々が第21領域によって分離されている;
ことを特徴とする請求項18記載の光センサーアレイ。 - 第22領域が2つの前記第2半導体領域の間に配置されている;
ことを特徴とする請求項3記載の光センサーアレイ。 - 第22領域が2つの前記第2半導体領域の間に配置されている;
ことを特徴とする請求項18記載の光センサーアレイ。 - 前記第1半導体領域は第1表面と対向する第1対向表面を持ち、そして、導電層が前記第1対向表面上の第1半導体領域に付着されている;
ことを特徴とする請求項5記載の光センサーアレイ。 - 前記第1半導体領域は第1表面と対向する第1対向表面を持ち、そして、導電層が前記第1対向表面上の第1半導体領域に付着されている;
ことを特徴とする請求項19記載の光センサーアレイ。 - 前記第1グループ複数接続手段と第2グループ複数接続手段の一方が導電性薄膜である;
ことを特徴とする請求項3記載の光センサーアレイ。 - 前記第1グループ複数接続手段と第2グループ複数接続手段の一方が導電性薄膜である;
ことを特徴とする請求項18記載の光センサーアレイ。 - 前記第1グループ複数接続手段と第2グループ複数接続手段の一方が金属ワイヤーである;
ことを特徴とする請求項3記載の光センサーアレイ。 - 前記第1グループ複数接続手段と第2グループ複数接続手段の一方が金属ワイヤーである;
ことを特徴とする請求項18記載の光センサーアレイ。 - 半絶縁性の半導体基板と;
前記基板上に成長した第1導電形の第1半導体領域と;
前記第1半導体領域上にエピタキシャル成長され、そして、前記第1方向と第2方向に配置された逆導電形の第2半導体領域と;
前記第2半導体領域の各々の上にエピタキシャル成長され、そして、第1及び第2方向に配置されている第3半導体領域と;
第1方向に前記第3半導体領域を接続している第1接続手段とからなり;
該第1半導体領域は第1方向に各々離間して配置され;
前記第1方向と前記第2方向が互いに交差した、
ことを特徴とする光センサーアレイ。 - 前記基板は半絶縁性のInPからなり;
前記第1半導体領域はInPからなり;
前記第3半導体領域はInxGayAszSbr,、但し、x、y、zとrは0以上1以下の実数、からなる;
ことを特徴とする請求項42記載の光センサーアレイ。 - 光センサーアレイと;
第1駆動手段、第2駆動手段及び電流検出手段からなる周辺回路と;
複数の光センサー、第1グループ複数接続手段、第2グループ複数接続手段からなる前記光センサーアレイと;
前記光センサーアレイは、前記第1グループ複数接続手段と前記第2グループ複数接続手段と前記複数の光センサーとから構成され;
前記複数の光センサーの各々1つは前記第1グループ複数接続手段の1つと前記第2グループ複数接続手段の1つと接続され、
前記第1グループ複数接続手段から選択された一つと前記第2グループ複数接続手段の選択された一つとの交点で前記複数の光センサーから一つの光センサーが選択され;
前記第1グループ複数接続手段と前記第2グループ複数接続手段から複数接続手段の一つ
が選択され、そして、前記選択されたグループの複数接続手段から一つがさらに選択され;
前記第1駆動手段が選択された一つの接続手段を第1電位から第2電位に駆動する一方、前記選択されたグループの複数接続手段の残りが前記第1電位に維持され、その後、前記第1駆動手段は高インピーダンス出力状態とされ;
逐次検出のために、前記第2駆動手段は選択されていないグループの複数接続手段を第3電位から第4電位に駆動した後前記第4電位から前記第3電位に逐次駆動する一方、前記選択されていないグループの複数接続手段の残りは前記第3電位に維持され;
前記電流検出手段が前記選択されたグループの複数接続手段の前記選択された一つに接続された複数の光センサーからの光電電流を前記選択されたグループの複数接続手段の前記選択された一つを通して、おおよそ前記第2電位で逐次検出し;
前記選択されていないグループの複数接続手段の前記一つを通じて前記光センサーに供給される前記第4電位と、前記選択されたグループの複数接続手段の前記選択された一つの接続手段を通じて前記選択された光センサーに供給される前記第2電位とにより前記選択された光センサーからの前記光電電流を読み出せるようにし;
前記選択されていないグループの複数接続手段の前記一つを通じて前記光センサーに供給される前記第3電位と前記選択されたグループの複数接続手段の前記選択された一つを通じて前記選択された光センサーに供給される前記第1電位とで、前記選択された光センサーからの光電電流はリーク電流を除いて読み出せないようにした;
ことを特徴とする光センサーアレイデバイス。 - アナログ―デジタルコンバータ、メモリーブロック及び校正回路を更に備え;
最初に、前記逐次検出を用いて、参照光像の下で、光センサーアレイ内の各々の光センサーからの各々の参照電気情報が検出され;
検出された前記各々の参照電気情報は前記アナログ―デジタルコンバータによって各々のデジタルデータに変換され、そして、前記メモリーブロックに参照デジタルデータとして記憶され;
次に、前記逐次検出を用いて、目標光学像の下で、光センサーアレイ内の各々の光センサーからの各々の電気情報が検出され;
検出された各々の電気情報は前記アナログ―デジタルコンバータによって各々のデジタルデータに変換され、そして、前記校正回路においてメモリーブロックに記憶されている各々の参照デジタルデータで割り算が行われ;
前記校正回路が各々の参照デジタルデータで割り算した値を各々のデジタルデータとして出力する;
ことを特徴とする請求項44記載の光センサーアレイデバイス。 - 前記参照光像の数が複数であり、そして、前記複数の参照光像が各々の光量の水準を持ち、参照デジタルデータの複数の組が前記メモリーブロックに記憶されており;
各々の光センサーからの前記各々のデジタルデータが前記各々のデジタルデータに最も近い参照水準を持つ前記光センサーからの参照デジタルデータによって割り算され;
前記割り算されたデータが更に前記光量水準を掛け算される;
ことを特徴とする請求項45記載の光センサーアレイデバイス。 - メモリーブロック及び校正回路を更に備え;
最初に、前記逐次検出を用いて、「暗」環境下で、光センサーアレイ内の各々の光センサーからの各々の「暗」電気情報が検出され;
検出された各々の「暗」電気情報はアナログ―デジタルコンバータによって各々の「暗」デジタルデータに変換されて前記メモリーブロックに記憶され;
次に、前記逐次検出を用いて、目標光学像の下で、光センサーアレイ内の各々の光センサーからの各々の電気情報が検出され;
検出された各々の電気情報はアナログ―デジタルコンバータによって各々のデジタルデータに変換され、該各々のディジタルデータからメモリーブロックに記憶されている各々の「暗」デジタルデータを校正回路において引き算し;
前記校正回路が各々の「暗」デジタルデータを引き算した値を各々のデジタルデータとして出力する;
ことを特徴とする請求項44記載の光センサーアレイデバイス。 - 前記メモリーブロックのメモリー素子が不揮発性メモリーであることを特徴とする請求項45記載の光センサーアレイデバイス。
- 前記メモリーブロックのメモリー素子が不揮発性メモリーであることを特徴とする請求項47記載の光センサーアレイデバイス。
- 光センサーアレイと;
第1駆動手段、第2駆動手段;電流検出手段;ダミー電流検出手段及び差動増幅器からなる周辺回路とから構成され;
前記光センサーアレイは
複数の光センサー、
第1グループ複数接続手段、
複数のダミー光センサーが接続されている少なくとも一つのダミー接続手段、
及び、第2グループ複数接続手段とから構成され;
前記複数の光センサーの各々が前記第1グループ複数接続手段の一つ、及び、前記第2複数接続手段に接続されていて;
前記光センサーアレイの光センサーは前記第1グループ複数接続手段の選択された一つと前記第2グループ複数接続手段の選択された一つの交点で選択され;
前記第1グループ複数接続手段、及び、前記第2グループ複数接続手段から一つのグループの複数接続手段が選択され;
更に一つの接続手段が前記選択されたグループの複数接続手段から選択され、第1駆動手段によって第1電位から第2電位に駆動され、一方、前記選択されたグループの複数接続手段の残りが前記第1電位に維持され、その後、前記第1駆動手段が高インピーダンス出力状態になり;
前記ダミー接続手段は前記選択されたグループの複数接続手段に平行に配置され、そして、前記と同時に第1駆動手段によって第1電位から第2電位に駆動され、その後、前記第1駆動手段が高インピーダンス出力状態になり;
選択されていないグループの複数接続手段が前記第2駆動手段によって、第3電位から第4電位に駆動された後第4電位から該第3電位に逐次駆動される一方、前記選択されていないグループの複数接続手段の残りが前記第3電位に維持され;
前記選択されたグループの複数接続手段の選択された一つに接続されている複数の光センサーからの光電電流が前記選択されたグループの複数接続手段の前記選択された一つを通して、前記電流検出手段によっておおよそ前記第2電位で逐次検出され、
そして、前記ダミー接続手段と接続している複数のダミー光センサーからの光電電流が前記ダミー接続手段を通して、前記ダミー電流検出手段によっておおよそ前記第2電位で逐次検出され、
前記選択されていないグループの複数接続手段の前記一つを通して、前記第4電位が前記光センサーに供給され、そして、前記選択されたグループの複数接続手段の前記一つを通して、前記第2電位が前記光センサーに供給されることにより、前記選択された光センサーから前記光電電流を読み出せるようにし;
前記選択されていないグループの複数接続手段の前記一つを通して、前記第3電位が前記光センサーに供給され、前記選択されたグループの複数接続手段の前記選択された一つを通して、前記第1電位が前記選択された光センサーへ供給されることにより、前記選択された光センサーからの漏れ電流以外の前記光電電流を読み出せないようにし;
一つの入力へ前記電流検出手段からの電子情報が供給され、他方の入力へ前記ダミー電流検出手段からの電子情報が供給された差動増幅器の出力から補償された電子情報がえられる、
ことを特徴とする光センサーアレイデバイス。 - 各々のソースとドレインの一方に前記第1電位が印加され、そして、各々のソースとドレインの他方が前記選択されたグループの複数接続手段の各々と接続されている第1グループ電界効果トランジスタと;
各々のソースとドレインの一方に前記第2電位が印加され、そして、各々のソースとドレインの他方が前記選択されたグループの複数接続手段の各々と接続されている第2グループ電界効果トランジスタと;
各々のソースとドレインの一方が前記電流検出手段の反転入力に接続され、そして、各々のソースとドレインの他方が前記選択されたグループの複数接続手段の各々と接続されている第3グループ電界効果トランジスタとから構成され;
選択されたグループの複数接続手段の一つの選択が前記第1グループ電界効果トランジスタの選択された一つを「オン」から「オフ」にすることによって行われる一方、他の(選択されていない)第1グループ電界効果トランジスタは「オン」であり;
そして、選択されたグループの複数接続手段の前記選択された一つに接続されている第2グループ電界効果トランジスタの前記一つが「オフ」から「オン」になる一方、他の(選択されていない)第2グループ電界効果トランジスタは「オフ」であり;
更に、選択されたグループの複数接続手段の前記選択された一つに接続されている第3グループ電界効果トランジスタの選択された一つを「オフ」から「オン」にする一方、他の(選択されていない)第3グループ電界効果トランジスタは「オフ」であり;
そして、選択されたグループの複数接続手段の前記選択された一つに接続されている第2グループ電界効果トランジスタの選択された前記一つを「オン」から「オフ」とし;
その後、選択されていないグループの複数接続手段の各々を第3電位から第4電位に駆動した後前記第4電位から前記第3電位に逐次駆動する一方、前記選択されていないグループの複数接続手段の残り第3電位に維持することによって、選択されたグループの複数接続手段の選択された一つに接続された複数の光センサーからの光電電流の読み出しが開始される;
ことを特徴とする請求項44記載の光センサーアレイデバイス用第1駆動手段。 - 各々のソースとドレインの一方に前記第1電位が印加され、そして、各々のソースとドレインの他方が前記選択されたグループの複数接続手段の各々と接続されている第1グループ電界効果トランジスタと;
各々のソースとドレインの一方に前記第2電位が印加され、そして、各々のソースとドレインの他方が前記選択されたグループの複数接続手段の各々と接続されている第2グループ電界効果トランジスタと;
各々のソースとドレインの一方が前記電流検出手段の反転入力に接続され、そして、各々のソースとドレインの他方が前記選択されたグループの複数接続手段の各々と接続されている第3グループ電界効果トランジスタとから構成され;
選択されたグループの複数接続手段の一つの選択が前記第1グループ電界効果トランジスタの選択された一つを「オン」から「オフ」にすることによって行われる一方、他の(選択されていない)第1グループ電界効果トランジスタは「オン」であり;
そして、選択されたグループの複数接続手段の前記選択された一つに接続されている第2グループ電界効果トランジスタの一つが「オフ」から「オン」になる一方、他の(選択されていない)第2グループ電界効果トランジスタは「オフ」であり;
更に、選択されたグループの複数接続手段の前記選択された一つに接続されている第3グループ電界効果トランジスタの選択された一つを「オフ」から「オン」にする一方、他の(選択されていない)第3グループ電界効果トランジスタは「オフ」であり;
そして、選択されたグループの複数接続手段の前記選択された一つに接続されている第2グループ電界効果トランジスタの選択された前記一つを「オン」から「オフ」とし;
その後、選択されていないグループの複数接続手段の各々を第3電位から第4電位に駆動して後前記第4電位から前記第3電位に逐次駆動する一方、前記選択されていないグループの複数接続手段の残りを第3電位に維持することによって、選択されたグループの複数接続手段の選択された一つに接続された複数の光センサーからの光電電流の読み出しが開始される;
ことを特徴とする請求項50記載の光センサーアレイデバイス用第1駆動手段。 - 第2グループ電界効果トランジスタに代わって、ソースとドレインの一方に前記第2電位が印加され、そして、ソースとドレインの他方が電流検出手段の反転入力に接続されている第4グループ電界効果トランジスタから構成され;
第1電界効果トランジスタの選択された一つを「オン」から「オフ」にする一方、他の(選択されていない)第1グループ電界効果トランジスタは「オン」とすることにより、前記選択されたグループの複数接続手段から1つを選択し;
それから、第4トランジスタを「オフ」から「オン」にし;
更に、選択されたグループの複数接続手段の前記選択された一つに接続されている第3グループ電界効果トランジスタの一つを「オフ」から「オン」とする一方、他の第3グループ電界効果トランジスタは「オフ」であり;
第4トランジスタを「オフ」にした後に、選択されていないグループの複数接続手段の各々を第3電位から第4電位に駆動した後前記第4電位から前記第3電位に逐次駆動する一方、前記選択されていないグループの複数接続手段の残りを第3電位に維持することによって、選択されたグループの複数接続手段の選択された一つに接続された複数の光センサーからの光電電流の読み出しが開始される;
ことを特徴とする請求項51記載の第1駆動手段。 - 第2グループ電界効果トランジスタに代わって、ソースとドレインの一つに前記第2電位が印加され、そして、ソースとドレインの他の一つが電流検出手段の反転入力に接続されている第4グループ電界効果トランジスタから構成され;
第1電界効果トランジスタの選択された一つを「オン」から「オフ」にする一方、他の(選択されていない)第1グループ電界効果トランジスタは「オン」とすることにより、前記選択されたグループの複数接続手段から1つを選択し;
それから、第4トランジスタを「オフ」から「オン」にし;
更に、選択されたグループの複数接続手段の前記選択された一つに接続されている第3グループ電界効果トランジスタの一つを「オフ」から「オン」にする一方、他の第3グループ電界効果トランジスタは「オフ」であり;
第4トランジスタを「オフ」にした後に、選択されていないグループの複数接続手段の各々を第3電位から第4電位に駆動して後それから、前記第4電位から前記第3電位に逐次駆動する一方、前記選択されていないグループの複数接続手段の残りを第3電位に維持することによって、選択されたグループの複数接続手段の選択された一つに接続された複数の光センサーからの光電電流の検出が開始される;
ことを特徴とする請求項52記載の第1駆動手段。 - 請求項44記載の光センサーアレイデバイスと;
前記光センサーアレイデバイス上に対象物の光学像を結ぶための結像手段とから構成される;
ことを特徴とする撮像装置。 - 請求項45記載の光センサーアレイデバイスと;
前記光センサーアレイデバイス上に対象物の光学像を結ぶための結像手段とから構成される;
ことを特徴とする撮像装置。 - 請求項47記載の光センサーアレイデバイスと;
前記光センサーアレイデバイス上に対象物の光学像を結ぶための結像手段とから構成される;
ことを特徴とする撮像装置。 - 請求項50記載の光センサーアレイデバイスと;
前記光センサーアレイデバイス上に対象物の光学像を結ぶための結像手段とから構成される;
ことを特徴とする撮像装置。 - 更に前記電流検出手段からの出力に従って像を表示する表示手段から構成される;
ことを特徴とする請求項55記載の撮像装置。 - 更に前記校正回路からのデータに従って像を表示する表示手段から構成される;
ことを特徴とする請求項56記載の撮像装置。 - 更に前記校正回路からのデータに従って像を表示する表示手段から構成される;
ことを特徴とする請求項57記載の撮像装置。 - 更に前記差動回路からのデータに従って像を表示する表示手段から構成される;
ことを特徴とする請求項58記載の撮像装置。 - 複数の光センサー、第1グループ複数接続手段、第2グループ複数接続手段から構成された光センサーアレイの検出法であって;
前記光センサーの各々は前記第1グループ複数接続手段の各々と前記第2グループ複数接続手段の各々と接続され;
前記光センサーは前記第1グループ複数接続手段と前記第2グループ複数接続手段との交点で前記複数の光センサーから選択され;
前記第1グループ複数接続手段と前記複数第2グループ複数接続手段から一つのグループの複数接続手段が選択され、そして、前記選択されたグループの複数接続手段から一つの接続手段がさらに選択され、第1電位から第2電位に駆動される一方、前記選択されたグループの複数接続手段の残りが第1電位に維持され;
前記選択されていないグループの複数接続手段の各々一つを、前記第3電位から第4電位に駆動した後前記第4電位から前記第3電位に逐次駆動する一方、選択されていないグループの複数接続手段の残りを第3電位に維持ことによって;
前記選択されたグループの複数接続手段の前記選択された一つに接続されている複数の光センサーからの光電電流は、前記選択されたグループの複数接続手段の前記選択された一つを通して、おおよそ前記第2電位において逐次検出され;
前記選択されていないグループの複数接続手段の前記一つを通じて前記光センサーに供給される前記第4電位と前記選択されたグループの複数接続手段の前記選択された一つの接続手段を通じて前記選択された光センサーに供給される前記第2電位とにより前記選択された光センサーからの前記光電電流を読み出せるようにし;
前記選択されていないグループの複数接続手段の前記一つを通じて前記光センサーに供給される前記第3電位と前記選択されたグループの複数接続手段の前記選択された一つを通じて前記選択された光センサーに供給される前記第1電位とで、前記選択された光センサーからの光電電流はリーク電流以外は読み出せないようにした
ことを特徴とする光センサーアレイの検出方法。 - 前記選択されたグループの複数接続手段の前記一つが第1駆動手段によって前記第1電位から第2電位に駆動され、そして、前記第2電位から第1電位に駆動される一方、前記選択されたグループの複数接続手段の残余の接続手段の電位は前記第1電位に維持され;
前記選択されたグループの複数接続手段の前記一つを前記第1電位から前記第2電位に駆動した後、前記第1駆動手段は前記選択された複数の光センサーからの光電電流が読み出されている間は電気的に高インピーダンスである;
ことを特徴とする請求項63記載の光センサーアレイの検出方法。 - 前記電流検出手段は非反転入力と反転入力とを有し;
前記非反転入力は前記第2電位に接続され、かつ、前記反転入力は前記選択されたグループの複数接続手段の前記選択された一つに切り換えられ、そして、前記第1駆動手段が電気的に高インピーダンスである間に選択された光センサーからの光電電流が読み出される;
ことを特徴とする請求項64記載の光センサーアレイの検出方法。 - 前記選択されたグループの複数接続手段の前記一つの電圧が前記第1電位から前記第2電位へ遷移した後に、前記電流検出手段が前記選択されたグループの複数接続手段の前記一つに前記電流検出手段の反転入力が遅延して切り換えられ、前記選択された光センサーからの光電電流の読み出しを開始する;
ことを特徴とする請求項65記載の光センサーアレイの検出方法。 - 前記第2電位に関して前記第4電位は第2半導体領域を第3半導体領域に対して順バイアスとする極性であり、かつ、前記第1電位に関して前記第3電位は第3半導体領域を第2半導体領域に対して逆バイアスまたはゼロバイアスとする極性である;
ことを特徴とする請求項3記載の光センサーアレイ。 - 前記第2電位に関して前記第4電位は第2半導体領域を第1半導体領域に対して順バイアスとする極性であり、かつ、前記第1電位に関して前記第3電位は第1半導体領域を第2半導体領域に対して逆バイアスまたはゼロバイアスとする極性である;
ことを特徴とする請求項3記載の光センサーアレイ。 - 前記基板が逆導電形の半導体であることを特徴とする請求項32記載の光センサーアレイ。
- 前記基板が逆導電形の半導体であることを特徴とする請求項33記載の光センサーアレイ。
- 前記第21領域が逆導電形の半導体であることを特徴とする請求項32記載の光センサーアレイ。
- 前記第21領域が逆導電形の半導体であることを特徴とする請求項33記載の光センサーアレイ。
- 前記第22領域が逆導電形の半導体であることを特徴とする請求項34記載の光センサーアレイ。
- 前記第22領域が逆導電形の半導体であることを特徴とする請求項35記載の光センサーアレイ。
- 前記基板が半絶縁性半導体であることを特徴とする請求項32記載の光センサーアレイ。
- 前記基板が半絶縁性半導体であることを特徴とする請求項33記載の光センサーアレイ。
- 前記第21領域が半絶縁性半導体であることを特徴とする請求項32記載の光センサーアレイ。
- 前記第21領域が半絶縁性半導体であることを特徴とする請求項33記載の光センサーアレイ。
- 前記第22領域が半絶縁性半導体であることを特徴とする請求項34記載の光センサーアレイ。
- 前記第22領域が半絶縁性半導体であることを特徴とする請求項35記載の光センサーアレイ。
- 前記基板が絶縁体であることを特徴とする請求項32記載の光センサーアレイ。
- 前記基板が絶縁体であることを特徴とする請求項33記載の光センサーアレイ。
- 前記第21領域が絶縁体であることを特徴とする請求項32記載の光センサーアレイ。
- 前記第21領域が絶縁体であることを特徴とする請求項33記載の光センサーアレイ。
- 前記第22領域が絶縁体であることを特徴とする請求項34記載の光センサーアレイ。
- 前記第22領域が絶縁体であることを特徴とする請求項35記載の光センサーアレイ。
- 前記第21領域が空気間隙であることを特徴とする請求項32記載の光センサーアレイ。
- 前記第21領域が空気間隙であることを特徴とする請求項33記載の光センサーアレイ。
- 前記第22領域が空気間隙であることを特徴とする請求項34記載の光センサーアレイ。
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