JPH023973A - 固体撮像装置 - Google Patents
固体撮像装置Info
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- JPH023973A JPH023973A JP63152756A JP15275688A JPH023973A JP H023973 A JPH023973 A JP H023973A JP 63152756 A JP63152756 A JP 63152756A JP 15275688 A JP15275688 A JP 15275688A JP H023973 A JPH023973 A JP H023973A
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- photosensitive pixel
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- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 8
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 8
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims description 4
- 239000000049 pigment Substances 0.000 abstract 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 8
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 7
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 2
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
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- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
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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、特に感光画素及びその周
辺の構造に関する。
辺の構造に関する。
第３図（ａ）は従来の固体撮像装置の感光画素付近の平
面図、第３図（ｂ）、 （ｃ）はそれぞれ同図（ａ）の
Ｃ−Ｃ’線断面図及び同線下のポテンシャル図である。
面図、第３図（ｂ）、 （ｃ）はそれぞれ同図（ａ）の
Ｃ−Ｃ’線断面図及び同線下のポテンシャル図である。
第３図においてたとえば１はＰ型半導体基板、２は絶縁
膜、３は転送チャネル、４〜１０は転送電極、１１はト
ランスファーゲート電極、１２はストレージ電極、１３
はバリアゲート電極、１４はＮ型拡散層、３０１は感光
画素である。また電極１２．１３には直流電圧が印加さ
れている。
膜、３は転送チャネル、４〜１０は転送電極、１１はト
ランスファーゲート電極、１２はストレージ電極、１３
はバリアゲート電極、１４はＮ型拡散層、３０１は感光
画素である。また電極１２．１３には直流電圧が印加さ
れている。
Ｐ型半導体基板１とＮ型拡散層１４のＰＮ接合からなる
感光画素に光が入射することによって生じた信号電荷Ｑ
はバリアゲート電極１３下の転送チャネルを通して蓄積
ゲート電極に形成されたポテンシャル井戸に蓄積される
。所定の蓄積時間後クロック信号φア。を「高」レベル
にし、信号電荷Ｑを転送電極９下のポテンシャル井戸に
流入さる。
感光画素に光が入射することによって生じた信号電荷Ｑ
はバリアゲート電極１３下の転送チャネルを通して蓄積
ゲート電極に形成されたポテンシャル井戸に蓄積される
。所定の蓄積時間後クロック信号φア。を「高」レベル
にし、信号電荷Ｑを転送電極９下のポテンシャル井戸に
流入さる。
第４図（ａ）は固体撮像装置の出力部の断面図、同図（
ｂ）、 （ｃ）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。転送電極４０１〜４０４に与えられて
いるクロック信号φ１．φ２を変化させることにより、
信号電荷Ｑを出力部ゲート電極４０５の下にまで転送す
る。転送された信号電荷Ｑは第４図（ｃ）に示すように
浮遊拡散層４０９下に形成されたポテンシャルの井戸に
流入し、浮遊拡散層４０９の静電容量によって電荷電圧
変換され電位変化ΔＶとして出力される。その後リセッ
トゲート電極４０６にリセットパルスが与えられてリセ
ットドレイン４１０に電荷は捨てられる。
ｂ）、 （ｃ）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。転送電極４０１〜４０４に与えられて
いるクロック信号φ１．φ２を変化させることにより、
信号電荷Ｑを出力部ゲート電極４０５の下にまで転送す
る。転送された信号電荷Ｑは第４図（ｃ）に示すように
浮遊拡散層４０９下に形成されたポテンシャルの井戸に
流入し、浮遊拡散層４０９の静電容量によって電荷電圧
変換され電位変化ΔＶとして出力される。その後リセッ
トゲート電極４０６にリセットパルスが与えられてリセ
ットドレイン４１０に電荷は捨てられる。
上述した従来の固体撮像素子には次のような欠点があっ
た。出力部の浮遊拡散層４０９に多量の信号電荷Ｑが流
入するとリセットゲート電極４０６下に形成されている
ポテンシャル障壁を越えて信号電荷の一部が電源に流出
していまい、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感光画素の面積を大
きくすると高照度の場合に信号電荷量が非常に大きくな
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大きくとるため
に感光画素の面積を小さくすると低照度の場合の信号電
荷量が小さくなってしまう。
た。出力部の浮遊拡散層４０９に多量の信号電荷Ｑが流
入するとリセットゲート電極４０６下に形成されている
ポテンシャル障壁を越えて信号電荷の一部が電源に流出
していまい、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感光画素の面積を大
きくすると高照度の場合に信号電荷量が非常に大きくな
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大きくとるため
に感光画素の面積を小さくすると低照度の場合の信号電
荷量が小さくなってしまう。
本発明の固体撮像装置は感光画素上に絶縁膜を介して１
個以上のゲート電極を設け、さらに前記感光画素で発生
した電荷を排出するためのドレイン領域と、このドレイ
ン領域と前記感光画素との間に設けられ電荷のドレイン
領域への排出を制御するゲート電圧を有している。
個以上のゲート電極を設け、さらに前記感光画素で発生
した電荷を排出するためのドレイン領域と、このドレイ
ン領域と前記感光画素との間に設けられ電荷のドレイン
領域への排出を制御するゲート電圧を有している。
次に、本発明について図面を参照して説明する。
第１図（ａ）は本発明の一実施例の平面図、第１図（ｂ
）は同図（ａ）のＡ−Ａ’線断面図、第１図（ｃ）、
（ｄ）は本実施例の動作を説明するためのポテンシャル
図である。第１図においてたとえば１はＰ型半導体基板
、２は絶縁膜、３は転送チャネル、４〜１０は転送電極
、１１はトランスファーゲート電極、１２はストレージ
電極、１３はバリアゲート電極、１４はＮ型拡散層、１
５はＮ型拡散層からなるドレイン領域、１０１，１０２
はそれぞ九感光画素工及び感光画素■、１０３，１０４
はゲート電極である。今、信号ＳＥＬを「高」 レベノ
ペ信号ＣＧを［低コレベルにすると第１図（ｃ）に示す
ように感光画素上と感光画素■とはオンし、感光画素■
とドレイン領域１５はオフする。
）は同図（ａ）のＡ−Ａ’線断面図、第１図（ｃ）、
（ｄ）は本実施例の動作を説明するためのポテンシャル
図である。第１図においてたとえば１はＰ型半導体基板
、２は絶縁膜、３は転送チャネル、４〜１０は転送電極
、１１はトランスファーゲート電極、１２はストレージ
電極、１３はバリアゲート電極、１４はＮ型拡散層、１
５はＮ型拡散層からなるドレイン領域、１０１，１０２
はそれぞ九感光画素工及び感光画素■、１０３，１０４
はゲート電極である。今、信号ＳＥＬを「高」 レベノ
ペ信号ＣＧを［低コレベルにすると第１図（ｃ）に示す
ように感光画素上と感光画素■とはオンし、感光画素■
とドレイン領域１５はオフする。
したがって光の入射によって感光画素Ｉ及び感光画素■
で発生した信号電荷Ｑ１及びＱ２は両方ともバリアケー
ト電極１３下の転送チャネルを通りストレージゲー）１
２下に形成されたポテンシャルの井戸に蓄積される。
で発生した信号電荷Ｑ１及びＱ２は両方ともバリアケー
ト電極１３下の転送チャネルを通りストレージゲー）１
２下に形成されたポテンシャルの井戸に蓄積される。
又、第１図（ｄ）に示すように信号ＳＥＬを「低」レベ
ルに、信号ＣＧを「高」レベルにすると感光画素上と感
光画素■はオフし、感光画素■とドレイン領域１５はオ
ンする。この場合は光の入射によって感光画素上で発生
した電荷Ｑ工はバリアゲート電極１３下の転送チャネル
を通りストレージゲー）［極１２下に形成されたポテン
シャルの井戸に蓄積される。−力感光画素■で発生した
電荷ＱＩは直流電圧Ｖ、が印加されているドレイン領域
１５へ排出されストレージゲート電極側へは流入しない
ようになっている。
ルに、信号ＣＧを「高」レベルにすると感光画素上と感
光画素■はオフし、感光画素■とドレイン領域１５はオ
ンする。この場合は光の入射によって感光画素上で発生
した電荷Ｑ工はバリアゲート電極１３下の転送チャネル
を通りストレージゲー）［極１２下に形成されたポテン
シャルの井戸に蓄積される。−力感光画素■で発生した
電荷ＱＩは直流電圧Ｖ、が印加されているドレイン領域
１５へ排出されストレージゲート電極側へは流入しない
ようになっている。
以上のように本実施例では感光画素の有効画素面積を切
り替えることにより照度により発生する信号電荷量を制
御し、低照度時の信号電荷量を減少させることなく高照
度時の信号電荷量を減少させ、出力のダイナミックレン
ジを大きくとることができる。
り替えることにより照度により発生する信号電荷量を制
御し、低照度時の信号電荷量を減少させることなく高照
度時の信号電荷量を減少させ、出力のダイナミックレン
ジを大きくとることができる。
第２図（ａ）は本発明の他の実施例の平面図、第２図（
ｂ）は同図（ａ）のＢ−Ｂ’線断面図、第２図（ｃ）、
（ｄ）、 （ｅ）は本実施例の動作を説明するための
ポテンシャル図である。第１図と同じ部分には同じ番号
が付されている。２０１，２０２，２０３はそれぞれ感
光画素工、感光画素■、感光画素■、２０４〜２０６は
ゲート電極である。
ｂ）は同図（ａ）のＢ−Ｂ’線断面図、第２図（ｃ）、
（ｄ）、 （ｅ）は本実施例の動作を説明するための
ポテンシャル図である。第１図と同じ部分には同じ番号
が付されている。２０１，２０２，２０３はそれぞれ感
光画素工、感光画素■、感光画素■、２０４〜２０６は
ゲート電極である。
令弟２図（ｃ）に示すように信号５ＥＬ１及び信号５Ｅ
Ｌ２を「高」レベルとし、信号ＣＧを「低コレベルとす
ると、感光画素■と感光画素■と感光画素３はそれぞれ
オンし、感光画素■とドレイン領域１５はオフする。こ
の場合は光の入射によって感光画素工、感光画素■及び
感光画素■で発生した信号電荷Ｑ１．Ｑ２．Ｑｓはすべ
てストレージゲート電極１２下に蓄積される。
Ｌ２を「高」レベルとし、信号ＣＧを「低コレベルとす
ると、感光画素■と感光画素■と感光画素３はそれぞれ
オンし、感光画素■とドレイン領域１５はオフする。こ
の場合は光の入射によって感光画素工、感光画素■及び
感光画素■で発生した信号電荷Ｑ１．Ｑ２．Ｑｓはすべ
てストレージゲート電極１２下に蓄積される。
又、第２図（ｄ）に示すように信号ＳＥＬ １ 、信号
ＣＧを「高ｊレベルにし、信号５ＥＬ２を低レベルにす
ると感光側素工と感光画素■がオンし、感光画素３とド
レイン領域１５もオンし、感光画素■と感光画素■はオ
フする。この場合は光の入射によって感光側素工及び感
光画素■で発生した信号電荷Ｑ、及びＱｉがストレージ
ゲート電極１２下に蓄積される。−力感光画素■で発生
した信号電荷Ｑ、はドレイン領域へ排出される。
ＣＧを「高ｊレベルにし、信号５ＥＬ２を低レベルにす
ると感光側素工と感光画素■がオンし、感光画素３とド
レイン領域１５もオンし、感光画素■と感光画素■はオ
フする。この場合は光の入射によって感光側素工及び感
光画素■で発生した信号電荷Ｑ、及びＱｉがストレージ
ゲート電極１２下に蓄積される。−力感光画素■で発生
した信号電荷Ｑ、はドレイン領域へ排出される。
又、第２図（ｅ）に示すように信号ＳＥＬを「低」レベ
ルにし、信号５ＥＬ２と信号ＣＧを「高」レベルにする
と感光画素■と感光画素■はオフし、感光画素■と感光
画素■、感光画素■とドレイン領域１５はそれぞれオン
する。この場合は光の入射によって感光側素工で発生し
た信号電荷Ｑ１のみがストレージゲート電極下に蓄積さ
れ、感光画素■及び感光画素■で発生した信号電極Ｑ１
とＱ、はともにドレイン領域に排出される。
ルにし、信号５ＥＬ２と信号ＣＧを「高」レベルにする
と感光画素■と感光画素■はオフし、感光画素■と感光
画素■、感光画素■とドレイン領域１５はそれぞれオン
する。この場合は光の入射によって感光側素工で発生し
た信号電荷Ｑ１のみがストレージゲート電極下に蓄積さ
れ、感光画素■及び感光画素■で発生した信号電極Ｑ１
とＱ、はともにドレイン領域に排出される。
以上のように本実施例では感光画素の有効画素面積を３
通りに切り替えることにより照度により発生する信号電
荷量を制御し低照度時の信号電荷量を減少させることな
く高照度時の信号電荷量を減少させ、出力のダイナミッ
クレンジを大きくとることができる。
通りに切り替えることにより照度により発生する信号電
荷量を制御し低照度時の信号電荷量を減少させることな
く高照度時の信号電荷量を減少させ、出力のダイナミッ
クレンジを大きくとることができる。
以上説明したように本発明は有効画素面積を切り替える
ことが可能であり低照度時、単位面積当りに発生する信
号電荷量が小さい場合には有効画素面積を大きくし、全
信号電荷量が小さくなるのを防ぎ、高照度時単位面積当
りに発生する信号電荷量が大きい場合には有効画素面積
を小さくし、全信号電荷量が過大になり出力が飽和する
のを防ぎダイナミックレンジを大きくとることができる
という効果がある。
ことが可能であり低照度時、単位面積当りに発生する信
号電荷量が小さい場合には有効画素面積を大きくし、全
信号電荷量が小さくなるのを防ぎ、高照度時単位面積当
りに発生する信号電荷量が大きい場合には有効画素面積
を小さくし、全信号電荷量が過大になり出力が飽和する
のを防ぎダイナミックレンジを大きくとることができる
という効果がある。
なお、以上の説明ではＰＮ接合型の感光画素を用い、表
面チャネル固体撮像装置について行なったが、ＰＮＰ接
合型の感光画素を用いても良く、装置の一部あるいは全
ての部分が埋込みチャネルであるような固体撮像装置に
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型半導体基板にも適用できる。
面チャネル固体撮像装置について行なったが、ＰＮＰ接
合型の感光画素を用いても良く、装置の一部あるいは全
ての部分が埋込みチャネルであるような固体撮像装置に
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型半導体基板にも適用できる。
第１図（ａ）は本発明の一実施例の平面図、第１図（ｂ
）は同図（ａ）のＡ−Ａ’’断面図、第１図（ｃ）、
（ｄ）は一実施例の動作を説明するためのポテンシャル
図、第２図（ａ）は本発明の他の実施例の平面図、第２
図（ｂ）は同図（ａ）のＢ−Ｂ’線線断 面図、第よ図（ｃ）、 （ｄ）、 （ｅ）はこの他の実
施例の動作を説明するためのポテンシャル図、第３図（
ａ）は従来例の平面図、第３図（ｂ）は同図（ａ）のＣ
−Ｃ′線断面図、第３図（ｃ）は従来例の動作を説明す
るためのポテンシャル図、第４図（ａ）は従来の固体撮
像装置の出力回路の断面図、第４図（ｂ）。 （Ｃ）は出力回路の動作を示すポテンシャル図である。 １・・・・・・Ｐ型半導体基板、２・・・・・・絶縁膜
、３・・・・・・転送チャネル、４〜１０・・・・・・
転送電極、１１・・団・トランスファーゲートｔＬ１２
・・・・・・ストレージ電極、１３・・・・・・バリア
ゲート電極、１４・・・・・・Ｎ型拡散層、１５・・・
・・・ドレイン領域、１０１，１０２゜２０１〜２０３
，３０１・・・・・・感光画素、１０３〜１０４．２０
４〜２０６・・・・・・ゲート電極、４０１〜４０４・
・・・・・転送電極、１６・・・・・・しゃ光アルミニ
ウム層 代理人 弁理士 内 原 晋 矛３図 グ４ｇ
）は同図（ａ）のＡ−Ａ’’断面図、第１図（ｃ）、
（ｄ）は一実施例の動作を説明するためのポテンシャル
図、第２図（ａ）は本発明の他の実施例の平面図、第２
図（ｂ）は同図（ａ）のＢ−Ｂ’線線断 面図、第よ図（ｃ）、 （ｄ）、 （ｅ）はこの他の実
施例の動作を説明するためのポテンシャル図、第３図（
ａ）は従来例の平面図、第３図（ｂ）は同図（ａ）のＣ
−Ｃ′線断面図、第３図（ｃ）は従来例の動作を説明す
るためのポテンシャル図、第４図（ａ）は従来の固体撮
像装置の出力回路の断面図、第４図（ｂ）。 （Ｃ）は出力回路の動作を示すポテンシャル図である。 １・・・・・・Ｐ型半導体基板、２・・・・・・絶縁膜
、３・・・・・・転送チャネル、４〜１０・・・・・・
転送電極、１１・・団・トランスファーゲートｔＬ１２
・・・・・・ストレージ電極、１３・・・・・・バリア
ゲート電極、１４・・・・・・Ｎ型拡散層、１５・・・
・・・ドレイン領域、１０１，１０２゜２０１〜２０３
，３０１・・・・・・感光画素、１０３〜１０４．２０
４〜２０６・・・・・・ゲート電極、４０１〜４０４・
・・・・・転送電極、１６・・・・・・しゃ光アルミニ
ウム層 代理人 弁理士 内 原 晋 矛３図 グ４ｇ
Claims (1)
- 少なくとも半導体基板と該半導体基板に設けられ入射し
た光により信号電荷を発生する感光画素を備えた固体撮
像装置において、前記感光画素上に絶縁膜を介して設け
られた１個以上のゲート電極と、前記感光画素で発生し
た信号電荷の一部を排出するためのドレイン領域と、前
記感光画素と前記ドレイン領域の間に設けられ信号電荷
の前記ドレイン領域への排出を制御するための第２のゲ
ート電極とを備えたことを特徴とする固体撮像装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63152756A JPH023973A (ja) | 1988-06-20 | 1988-06-20 | 固体撮像装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63152756A JPH023973A (ja) | 1988-06-20 | 1988-06-20 | 固体撮像装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH023973A true JPH023973A (ja) | 1990-01-09 |
Family
ID=15547473
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63152756A Pending JPH023973A (ja) | 1988-06-20 | 1988-06-20 | 固体撮像装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH023973A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0818921A1 (fr) * | 1996-07-12 | 1998-01-14 | Commissariat A L'energie Atomique | Dispositif d'intégration séquentielle et de lecture séquentielle pour une mosaique de détecteurs électro-magnétiques |
| DE102015109811A1 (de) * | 2014-06-20 | 2015-12-24 | Faurecia Sièges d'Automobile | Einsatz für Kraftfahrzeugbezug |
| DE102019119374A1 (de) * | 2019-07-17 | 2021-01-21 | Strähle + Hess GmbH | Keder, Verfahren zur Herstellung und dessen Verwendung |
-
1988
- 1988-06-20 JP JP63152756A patent/JPH023973A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0818921A1 (fr) * | 1996-07-12 | 1998-01-14 | Commissariat A L'energie Atomique | Dispositif d'intégration séquentielle et de lecture séquentielle pour une mosaique de détecteurs électro-magnétiques |
| FR2751155A1 (fr) * | 1996-07-12 | 1998-01-16 | Commissariat Energie Atomique | Dispositif de lecture pour une mosaique de detecteurs electromagnetiques, et systeme de detection equipe d'un tel dispositif |
| DE102015109811A1 (de) * | 2014-06-20 | 2015-12-24 | Faurecia Sièges d'Automobile | Einsatz für Kraftfahrzeugbezug |
| DE102019119374A1 (de) * | 2019-07-17 | 2021-01-21 | Strähle + Hess GmbH | Keder, Verfahren zur Herstellung und dessen Verwendung |
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