JPH02122668A - 固体撮像装置 - Google Patents
固体撮像装置Info
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- JPH02122668A JPH02122668A JP63277829A JP27782988A JPH02122668A JP H02122668 A JPH02122668 A JP H02122668A JP 63277829 A JP63277829 A JP 63277829A JP 27782988 A JP27782988 A JP 27782988A JP H02122668 A JPH02122668 A JP H02122668A
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- 238000003384 imaging method Methods 0.000 claims description 10
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 10
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 10
- 238000007599 discharging Methods 0.000 abstract description 5
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 abstract description 4
- 238000009413 insulation Methods 0.000 abstract 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 20
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 8
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
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- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 2
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Landscapes
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は固体撮像装置に関し、特に固体撮像装置の電荷
転送部に関する。
転送部に関する。
第５図（ａ）は従来の固体撮像装置の電荷転送装置の出
力部近傍の平面模式図、第５図（ｂ）は第５図（ａ）の
ｘ−ｘ’線断面模式図、第６図（ａ）、（ｂ）は出力部
の動作を説明するためのポテンシャル図である。
力部近傍の平面模式図、第５図（ｂ）は第５図（ａ）の
ｘ−ｘ’線断面模式図、第６図（ａ）、（ｂ）は出力部
の動作を説明するためのポテンシャル図である。
第５図及び第６図において、たとえば１はＰ型半導体基
板、２は転送チャネル、３〜９は信号電荷を出力部の電
荷部へ転送するための転送電極、９は出力ゲート電極、
１０は電荷電圧変換部の電位をリセットするためのリセ
ットゲート電極、１１は電荷電圧変換を行なうＮ型拡散
層、１２はリセットドレイン電圧ＶＲＤの印加されたＮ
型拡散層、１３．１４は信号電荷の転送方向を決めるＰ
型拡散層である。
板、２は転送チャネル、３〜９は信号電荷を出力部の電
荷部へ転送するための転送電極、９は出力ゲート電極、
１０は電荷電圧変換部の電位をリセットするためのリセ
ットゲート電極、１１は電荷電圧変換を行なうＮ型拡散
層、１２はリセットドレイン電圧ＶＲＤの印加されたＮ
型拡散層、１３．１４は信号電荷の転送方向を決めるＰ
型拡散層である。
第６図（ａ）、（ｂ）に示すように互いに逆相のタロツ
クφｌ、φ２によって信号電荷Ｑを出力部へ転送する。
クφｌ、φ２によって信号電荷Ｑを出力部へ転送する。
転送された信号電荷Ｑは出力ゲート電極９下を通ってあ
らかじめ■。。と同電位に設定されたＮ型拡散層１１に
流入する。そうして、公知の浮遊拡散増幅法（ＦＤＡ法
）により出力される。
らかじめ■。。と同電位に設定されたＮ型拡散層１１に
流入する。そうして、公知の浮遊拡散増幅法（ＦＤＡ法
）により出力される。
上述した従来の固体撮像装置には、次のような欠点があ
った。出力部の浮遊拡散層に多量の信号電荷が流入する
と、リセットゲート電極下のポテンシャル障壁を越えて
信号電荷の一部がリセットドレイン電源に流出してしま
い出力が飽和してしまう。したがって低照度での信号電
荷量が大きくなるようにたとえば感光画素の面積を大き
くすると、高照度時に信号電荷が非常に大きくなり出力
が飽和してしまいダイナミックレンジが狭くなってしま
う、逆にダイナミックレンジを広くとるためにたとえば
感光画素の面積を小さくすると低照度時の信号電荷量が
小さくなってしまう。
った。出力部の浮遊拡散層に多量の信号電荷が流入する
と、リセットゲート電極下のポテンシャル障壁を越えて
信号電荷の一部がリセットドレイン電源に流出してしま
い出力が飽和してしまう。したがって低照度での信号電
荷量が大きくなるようにたとえば感光画素の面積を大き
くすると、高照度時に信号電荷が非常に大きくなり出力
が飽和してしまいダイナミックレンジが狭くなってしま
う、逆にダイナミックレンジを広くとるためにたとえば
感光画素の面積を小さくすると低照度時の信号電荷量が
小さくなってしまう。
本発明の目的は高感度でかつダイナミックレンジの広い
固体撮像装置を提供することにある。
固体撮像装置を提供することにある。
本発明は、半導体基板表面上に絶縁膜を介して列状に配
置された複数の転送電極と、前記転送電極下の前記半導
体基板の表面部分である転送チャネルとを有する電荷転
送装置を備えた固体撮像装置において、前記転送チャネ
ルを複数に分割するチャネル分割領域と、前記転送チャ
ネルの分割されたものの少なくとも一つに連結する分岐
チャネルと、前記分岐チャネルの開閉により信号電荷の
排出を制御するバイパス手段とを含むというものである
。
置された複数の転送電極と、前記転送電極下の前記半導
体基板の表面部分である転送チャネルとを有する電荷転
送装置を備えた固体撮像装置において、前記転送チャネ
ルを複数に分割するチャネル分割領域と、前記転送チャ
ネルの分割されたものの少なくとも一つに連結する分岐
チャネルと、前記分岐チャネルの開閉により信号電荷の
排出を制御するバイパス手段とを含むというものである
。
次に本発明について図面を参照して説明する。
第１図（ａ）は本発明の第１の実施例を示す電荷転送装
置の出力部近傍の平面模式図、第１図（ｂ）は第１図（
ａ）のＹ−Ｙ’線で切断した断面模式図である。
置の出力部近傍の平面模式図、第１図（ｂ）は第１図（
ａ）のＹ−Ｙ’線で切断した断面模式図である。
この実施例は、シリコンからなるＰ型半導体基板１表面
上に絶縁膜（図示せず）を介して列状に配置された複数
の転送電極・・・３，４，５，６，７．８と、前記転送
電極下のＰ型半導体基板１の表面部分である転送チャネ
ル２とを有するＣＣＤ型電荷転送装置を備えた固体撮像
装置において、転送チャネル２を２つ（２ａ、２ｂ）に
分割するＰ＋型チャネル分割領域１７と、転送チャネル
２ｂに連結する分岐チャネル２１（Ｐ＋型拡散層（図示
しない）で区画された領域）と、分岐チャネル２１の開
閉により信号電荷の排出を制御するバイパス手段（分岐
チャネル２１の上に絶縁膜（図示しない）を介して設け
られたクリアゲート電極１５．クリアゲートパルスφｃ
ｏを印加する端子及びドレイン電圧ＶＤに接続されたＮ
型拡散層１６からなっている）とを含んでいる。
上に絶縁膜（図示せず）を介して列状に配置された複数
の転送電極・・・３，４，５，６，７．８と、前記転送
電極下のＰ型半導体基板１の表面部分である転送チャネ
ル２とを有するＣＣＤ型電荷転送装置を備えた固体撮像
装置において、転送チャネル２を２つ（２ａ、２ｂ）に
分割するＰ＋型チャネル分割領域１７と、転送チャネル
２ｂに連結する分岐チャネル２１（Ｐ＋型拡散層（図示
しない）で区画された領域）と、分岐チャネル２１の開
閉により信号電荷の排出を制御するバイパス手段（分岐
チャネル２１の上に絶縁膜（図示しない）を介して設け
られたクリアゲート電極１５．クリアゲートパルスφｃ
ｏを印加する端子及びドレイン電圧ＶＤに接続されたＮ
型拡散層１６からなっている）とを含んでいる。
互いに逆相のクロック電圧φｌ、φ２の印加された転送
電極３〜８によって信号電荷Ｑは出力部へ転送される。
電極３〜８によって信号電荷Ｑは出力部へ転送される。
途中Ｐ＋型チャネル分割領域１７により信号電荷ＱはＱ
−、Ｑｂに分割されそれぞれ転送チャネル２−．２ｂを
通って出力ゲート電極９の直前の転送電極８下に転送さ
れる。転送電極８はクリアゲート電極１５を介してＮ型
拡散層１６に接続されている。このＮ型拡散層１６は電
源ＶＤに接続されており、定電位となっている。
−、Ｑｂに分割されそれぞれ転送チャネル２−．２ｂを
通って出力ゲート電極９の直前の転送電極８下に転送さ
れる。転送電極８はクリアゲート電極１５を介してＮ型
拡散層１６に接続されている。このＮ型拡散層１６は電
源ＶＤに接続されており、定電位となっている。
φ１を「低」レベルとすると転送電極８下に蓄積されて
いた信号電荷は定電位ＶｏＧの出力ゲート電極下を通っ
てＮ型拡散層１１に流入する。そうして、ＦＤＡ法によ
り電荷電圧変換され出力される。
いた信号電荷は定電位ＶｏＧの出力ゲート電極下を通っ
てＮ型拡散層１１に流入する。そうして、ＦＤＡ法によ
り電荷電圧変換され出力される。
第２図（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は第１の実施例の電荷転
送装置の動作を説明するためのポテンシャル図である。
送装置の動作を説明するためのポテンシャル図である。
第２図（ａ）に示すように転送電極８下に転送された信
号電荷Ｑは転送チャネル２ａ、２ｂにそれぞれＱａ、Ｑ
ｂとして分割転送される。ここで第２図（ｂ）に示すよ
うにクロック電圧φＣＧを「高」レベルとすると、信号
電荷Ｑｂはクリアゲート電極１５下の分岐チャネルを通
ってＮ型拡散Ｎ１６に流入する。さらにφｃｏを「低」
レベルにし、φｌを「低」レベルとすると信号電荷Ｑ。
号電荷Ｑは転送チャネル２ａ、２ｂにそれぞれＱａ、Ｑ
ｂとして分割転送される。ここで第２図（ｂ）に示すよ
うにクロック電圧φＣＧを「高」レベルとすると、信号
電荷Ｑｂはクリアゲート電極１５下の分岐チャネルを通
ってＮ型拡散Ｎ１６に流入する。さらにφｃｏを「低」
レベルにし、φｌを「低」レベルとすると信号電荷Ｑ。
のみがＮ型拡散層１１に流入する。もちろんφｃ。
を「高」レベルにせず、「低」レベルにしたままφ１を
「低」レベルにすれば信号電荷Ｑ−＋Ｑｂ（＝Ｑ）がＮ
型拡散層に流入するので、φｃｏの電圧を制御すること
により、出力部のＮ型拡散層に流入させる信号電荷量を
制御することができる。
「低」レベルにすれば信号電荷Ｑ−＋Ｑｂ（＝Ｑ）がＮ
型拡散層に流入するので、φｃｏの電圧を制御すること
により、出力部のＮ型拡散層に流入させる信号電荷量を
制御することができる。
以上のように本発明では、たとえば、感光画素の面積を
大きくして低照度の信号電荷量を多くした時にも、高照
度時に発生した多量の信号電荷の一部を排出することに
より電荷電圧変換部に流入させる信号電荷量を少なくし
、出力の飽和を防ぎ、ダイナミックレンジが狭くなるこ
とを防ぐことができる。
大きくして低照度の信号電荷量を多くした時にも、高照
度時に発生した多量の信号電荷の一部を排出することに
より電荷電圧変換部に流入させる信号電荷量を少なくし
、出力の飽和を防ぎ、ダイナミックレンジが狭くなるこ
とを防ぐことができる。
第３図（ａ）は本発明の第２の実施例を示す平面模式図
、第３図（ｂ）は第３図（ａ）のＹ−Ｙ′線で切断した
断面模式図である。
、第３図（ｂ）は第３図（ａ）のＹ−Ｙ′線で切断した
断面模式図である。
本実施例では出力部近傍で転送チャネル２はＰ＋型チャ
ネル分割領域１７．１８により、２．。
ネル分割領域１７．１８により、２．。
２ｂ 、２ｂに３分割されている。また転送電極８の転
送チャネル２．側と２゜側がそれぞれクリアゲート電極
１９．１５を介してＮ型拡散層２０゜１６に接続されて
いる。
送チャネル２．側と２゜側がそれぞれクリアゲート電極
１９．１５を介してＮ型拡散層２０゜１６に接続されて
いる。
第４図（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）はそれぞれ第２
の実施例の電荷転送装置の動作を示すポテンシャル図で
ある。
の実施例の電荷転送装置の動作を示すポテンシャル図で
ある。
φ１を「低」レベルにして信号電荷を出力部の電荷電圧
変換部へ流入させる前に第４図（ａ）のようにφＣＧＩ
、φＣＯ２ともに「低」レベルのままだと、電荷Ｑ
ａ ＋ Ｑ ｂ ＋ Ｑ ０が出力部へ流入する。第４
図（ｂ）のようにφＣＧ２を「高」レベルにし、Ｑｃを
排出した後にφＣＱ２を「低」レベルにするとＱ−＋Ｑ
ｂが流入する。第４図（ｃ）のようにφＣＧＩを「高」
レベルにし、Ｑ、を排出した後にφＣＧＩを「低」レベ
ルにすると、Ｑｂ＋Ｑ、が流入する。第４図（ｄ）のよ
うにφ。。１゜φＣＧ２をともにｒ高ｊレベルにし、Ｑ
、、Ｑｃを排出した後にφＣＧ１＋φＣＧ２を「低」レ
ベルにするとＱｂのみが流入する。
変換部へ流入させる前に第４図（ａ）のようにφＣＧＩ
、φＣＯ２ともに「低」レベルのままだと、電荷Ｑ
ａ ＋ Ｑ ｂ ＋ Ｑ ０が出力部へ流入する。第４
図（ｂ）のようにφＣＧ２を「高」レベルにし、Ｑｃを
排出した後にφＣＱ２を「低」レベルにするとＱ−＋Ｑ
ｂが流入する。第４図（ｃ）のようにφＣＧＩを「高」
レベルにし、Ｑ、を排出した後にφＣＧＩを「低」レベ
ルにすると、Ｑｂ＋Ｑ、が流入する。第４図（ｄ）のよ
うにφ。。１゜φＣＧ２をともにｒ高ｊレベルにし、Ｑ
、、Ｑｃを排出した後にφＣＧ１＋φＣＧ２を「低」レ
ベルにするとＱｂのみが流入する。
以上のようにφ。Ｇ１＋φＣＧ２を制御すると電荷電圧
変換部へ流入させる信号電荷量を４通りに制御すること
ができるので、前述の実施例に比べて感度をより細かく
制御することができる。
変換部へ流入させる信号電荷量を４通りに制御すること
ができるので、前述の実施例に比べて感度をより細かく
制御することができる。
以上説明したように本発明は、転送チャネルを途中で複
数に分割して信号電荷の一部をドレイン部に排出するこ
とにより、信号電荷量に応じて、出力部の電荷電圧変換
部に流入させる電荷量を制御することができ、固体撮像
装置の低照度時の感度を低下させることなく、高照度時
のダイナミックレンジを広げることができる効果がある
。
数に分割して信号電荷の一部をドレイン部に排出するこ
とにより、信号電荷量に応じて、出力部の電荷電圧変換
部に流入させる電荷量を制御することができ、固体撮像
装置の低照度時の感度を低下させることなく、高照度時
のダイナミックレンジを広げることができる効果がある
。
なお以上の説明では信号電荷の一部を排出するためのク
リアゲート極及びドレイン部を出力ゲート電極直前の転
送電極に隣接して設けたがそれ以前の転送電極に設けて
もよく、また複数の転送電極に設けても良い、また表面
チャネル型の電荷転送装置を持いて説明を行なったが、
埋込みチャネル型の電荷転送装置に適用しうろことはい
うまでもない。また半導体基板もＰ型に限らず、導電型
の極性を逆にし、電位の正負を逆にすればＮ型半導体基
板のものにも適用できる。
リアゲート極及びドレイン部を出力ゲート電極直前の転
送電極に隣接して設けたがそれ以前の転送電極に設けて
もよく、また複数の転送電極に設けても良い、また表面
チャネル型の電荷転送装置を持いて説明を行なったが、
埋込みチャネル型の電荷転送装置に適用しうろことはい
うまでもない。また半導体基板もＰ型に限らず、導電型
の極性を逆にし、電位の正負を逆にすればＮ型半導体基
板のものにも適用できる。
第１図（ａ）は本発明の第１の実施例を示す平面模式図
、第１図（ｂ）は第１図（ａ）のＹ−Ｙ′線で切断した
断面模式図、第２図（ａ〉。 （ｂ）、（ｃ）は第１の実施例の電荷転送装置の動作を
説明するためのポテンシャル図、第３図（ａ）は第２の
実施例を示す平面模式図、第３図（ｂ）は第３図（ａ）
のＹ−Ｙ’線で切断した断面模式図、第４図（ａ）〜（
ｄ）は第２の実施例の電荷転送装置の動作を説明するた
めのポテンシャル図、第５図（ａ）は従来例を示す平面
模式図、第５図（ｂ）は第５図（ａ）のｘ−ｘ’線で切
断した断面模式図、第６図（ａ）、（ｂ）は従来例の電
荷転送装置の動作を説明するためのポテンシャル図であ
る。 １−Ｐ型半導体基板、２，２．．２ｔ、、２．・・・転
送電極、３〜８・・・転送電極、９・・・出力ゲート電
極、１０・・・リセットゲート電極、１１．１２・・・
Ｎ型拡散層、１３．１４・・・Ｐ＋型拡散層、１５゜１
９・・・クリアゲート電極、１６．２０・・・Ｎ型拡散
層、１７．１８・・・Ｐ＋型チャネル分割領域、２１〜
２３・・・分岐チャネル、２４・・・転送チャネルを区
画するチャネルストッパ。
、第１図（ｂ）は第１図（ａ）のＹ−Ｙ′線で切断した
断面模式図、第２図（ａ〉。 （ｂ）、（ｃ）は第１の実施例の電荷転送装置の動作を
説明するためのポテンシャル図、第３図（ａ）は第２の
実施例を示す平面模式図、第３図（ｂ）は第３図（ａ）
のＹ−Ｙ’線で切断した断面模式図、第４図（ａ）〜（
ｄ）は第２の実施例の電荷転送装置の動作を説明するた
めのポテンシャル図、第５図（ａ）は従来例を示す平面
模式図、第５図（ｂ）は第５図（ａ）のｘ−ｘ’線で切
断した断面模式図、第６図（ａ）、（ｂ）は従来例の電
荷転送装置の動作を説明するためのポテンシャル図であ
る。 １−Ｐ型半導体基板、２，２．．２ｔ、、２．・・・転
送電極、３〜８・・・転送電極、９・・・出力ゲート電
極、１０・・・リセットゲート電極、１１．１２・・・
Ｎ型拡散層、１３．１４・・・Ｐ＋型拡散層、１５゜１
９・・・クリアゲート電極、１６．２０・・・Ｎ型拡散
層、１７．１８・・・Ｐ＋型チャネル分割領域、２１〜
２３・・・分岐チャネル、２４・・・転送チャネルを区
画するチャネルストッパ。
Claims (1)
- 半導体基板表面上に絶縁膜を介して列状に配置された
複数の転送電極と、前記転送電極下の前記半導体基板の
表面部分である転送チャネルとを有する電荷転送装置を
備えた固体撮像装置において、前記転送チャネルを複数
に分割するチャネル分割領域と、前記転送チャネルの分
割されたものの少なくとも一つに連結する分岐チャネル
と、前記分岐チャネルの開閉により信号電荷の排出を制
御するバイパス手段とを含むことを特徴とする固体撮像
装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63277829A JPH02122668A (ja) | 1988-11-01 | 1988-11-01 | 固体撮像装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63277829A JPH02122668A (ja) | 1988-11-01 | 1988-11-01 | 固体撮像装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02122668A true JPH02122668A (ja) | 1990-05-10 |
Family
ID=17588847
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63277829A Pending JPH02122668A (ja) | 1988-11-01 | 1988-11-01 | 固体撮像装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02122668A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010103494A (ja) * | 2008-09-29 | 2010-05-06 | Sony Corp | 固体撮像装置とその駆動方法、並びに電子機器 |
| US7952629B2 (en) | 2007-09-24 | 2011-05-31 | Arnold & Richter Cine Technik Gmbh & Co. Betriebs Kg | Image sensor |
-
1988
- 1988-11-01 JP JP63277829A patent/JPH02122668A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7952629B2 (en) | 2007-09-24 | 2011-05-31 | Arnold & Richter Cine Technik Gmbh & Co. Betriebs Kg | Image sensor |
| JP2010103494A (ja) * | 2008-09-29 | 2010-05-06 | Sony Corp | 固体撮像装置とその駆動方法、並びに電子機器 |
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