JPH03183279A - 固体撮像装置 - Google Patents
固体撮像装置Info
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- JPH03183279A JPH03183279A JP2011281A JP1128190A JPH03183279A JP H03183279 A JPH03183279 A JP H03183279A JP 2011281 A JP2011281 A JP 2011281A JP 1128190 A JP1128190 A JP 1128190A JP H03183279 A JPH03183279 A JP H03183279A
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- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims abstract description 13
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 claims description 12
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 claims description 10
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 abstract description 8
- 206010047571 Visual impairment Diseases 0.000 abstract description 6
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 abstract description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 101100166427 Arabidopsis thaliana CCD4 gene Proteins 0.000 description 1
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
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- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
- Solid State Image Pick-Up Elements (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】
本発明は、固体撮像装置に関するもので、゛１ｉ導体八
板上に、電荷走査機能を有する回路素子と入射光により
生じる信号電荷を蓄積するソース領域（以下余白） 明細書の浄書（内容に変更なし） を形成した固体撮像素子において、上記ソース領域中の
余分な過剰電荷のみを半導体基板側に確実に流出させ、
走査回路部における電荷のオーバーフローや残像のない
固体撮像装置を提供するものである。
板上に、電荷走査機能を有する回路素子と入射光により
生じる信号電荷を蓄積するソース領域（以下余白） 明細書の浄書（内容に変更なし） を形成した固体撮像素子において、上記ソース領域中の
余分な過剰電荷のみを半導体基板側に確実に流出させ、
走査回路部における電荷のオーバーフローや残像のない
固体撮像装置を提供するものである。
従来、電荷走査機能を有する固体撮像板には種種のもの
があるが、特に雑音の少ない電荷転送機能を有するもの
としては、ＣＣＤ４たはＢＢＤ等の自己走査機能をもつ
回路素子が提案されている（特開昭６１−９５７２１号
参照）。
があるが、特に雑音の少ない電荷転送機能を有するもの
としては、ＣＣＤ４たはＢＢＤ等の自己走査機能をもつ
回路素子が提案されている（特開昭６１−９５７２１号
参照）。
しかしながら、上記のような楡戊において、ＣＯＤ又は
ＢＢＤで構成される電荷転送段の取扱い電荷量が、入射
光によう生威されソース領域に蓄積される電荷量よシ少
ない場合、強い入射光により生成された過剰電荷は走査
回路部でオーバーフローが生じたり光電変換部に印加さ
れる電圧が制限をうけ、焼きっけや７リツカ等が生じて
いた。
ＢＢＤで構成される電荷転送段の取扱い電荷量が、入射
光によう生威されソース領域に蓄積される電荷量よシ少
ない場合、強い入射光により生成された過剰電荷は走査
回路部でオーバーフローが生じたり光電変換部に印加さ
れる電圧が制限をうけ、焼きっけや７リツカ等が生じて
いた。
本発明は、半導体基板に信号電荷を蓄積するソース領域
を設け、基板とソース領域でダイオードを形成し、この
ダイオードに電荷転送機能を有す生成したとき、ソース
領域の電荷の回路素子への読み込みを防止しつつダイオ
ードを順バイアス状態とし、光電変換部で生ずる余分な
過剰電荷をソース領域下の半導体基板に流出させること
により、オーバーフローによる不要信号の転送部へのも
れによる疑似信号の発生ならびに残像等の生じない固体
撮像装置を提供するものである。
を設け、基板とソース領域でダイオードを形成し、この
ダイオードに電荷転送機能を有す生成したとき、ソース
領域の電荷の回路素子への読み込みを防止しつつダイオ
ードを順バイアス状態とし、光電変換部で生ずる余分な
過剰電荷をソース領域下の半導体基板に流出させること
により、オーバーフローによる不要信号の転送部へのも
れによる疑似信号の発生ならびに残像等の生じない固体
撮像装置を提供するものである。
以下図面に従って本発明の一実施例にかかる固体撮像装
置を説明する。走査回路としては雑音の少ない電荷転送
型で説明する。電荷転送型としてのＣＯＤ又はＢＢＤは
、電荷の蓄積が空乏層か、不純物領域かの差はあるが、
動作は本質的に同一である。従って今後ＢＢＤにて説明
する。
置を説明する。走査回路としては雑音の少ない電荷転送
型で説明する。電荷転送型としてのＣＯＤ又はＢＢＤは
、電荷の蓄積が空乏層か、不純物領域かの差はあるが、
動作は本質的に同一である。従って今後ＢＢＤにて説明
する。
第１図は、ｓｉ基板上に形成したＢＢＤとその転送段を
ドレインとしグー）１１Ｅｉとソース領域を設けこれら
の領域上に光導電体と電極を形成した固体撮像装置の一
単位を示したものである。
ドレインとしグー）１１Ｅｉとソース領域を設けこれら
の領域上に光導電体と電極を形成した固体撮像装置の一
単位を示したものである。
ｐ型半導体基板１０にソース領域となるｎ＋型領領域１
１形成しダイオードを設ける。１２はｎ＋＋細書の浄書
（内容に変更なし） 型領域で電位の井戸であう、電荷転送回路素子となる。
１形成しダイオードを設ける。１２はｎ＋＋細書の浄書
（内容に変更なし） 型領域で電位の井戸であう、電荷転送回路素子となる。
１３はゲート電極であう、ｎ＋型領領域１１重なり部分
を有している。１４は、半導体基板１０とグー）’ＱＥ
極１３との間の絶縁体膜で、ゲート酸化膜である。１６
は、第一電極１６と半導体基板１０およびゲート電極１
３とを電気的に分離するための絶縁体層である。１６は
第一電極で、ｎ＋型領領域１１Ｗ気的に接続したダイオ
ードの電極であるとともに正孔阻止層１７の電極ともな
っている。１８は、（Ｚｎ １−ｘｃｄｘＴｅ ） 、
＋＋ ｙ （Ｉ ｎ２Ｔ” ３ ）ｙ（ただしＯ＜！＜
１ 、 ｏ（ｙ（ｏ、ｓ ）よシなる光導電体であう、
その上に透明電極（第二電極）１９が形成されており、
透明電極１９側より入射光２゜が照射される。
を有している。１４は、半導体基板１０とグー）’ＱＥ
極１３との間の絶縁体膜で、ゲート酸化膜である。１６
は、第一電極１６と半導体基板１０およびゲート電極１
３とを電気的に分離するための絶縁体層である。１６は
第一電極で、ｎ＋型領領域１１Ｗ気的に接続したダイオ
ードの電極であるとともに正孔阻止層１７の電極ともな
っている。１８は、（Ｚｎ １−ｘｃｄｘＴｅ ） 、
＋＋ ｙ （Ｉ ｎ２Ｔ” ３ ）ｙ（ただしＯ＜！＜
１ 、 ｏ（ｙ（ｏ、ｓ ）よシなる光導電体であう、
その上に透明電極（第二電極）１９が形成されており、
透明電極１９側より入射光２゜が照射される。
１ず本発明を用いない場合の光情報読み込み動作につい
て説明する。
て説明する。
上記第１図の輛戊において、第２図（ａ）に示すような
駆動パルスをゲート電極１３に印加する。時ｌ５Ｉｊｔ
Ｔにおいて電極１６は、第２図（ロ）に示した如＜ （
ｖＣＨ”Ｔ）に設定される。ここでｖＴは、ｎ＋＋細書
の浄？！：（内容に変更なし） 領域１１．１２およびゲート電極１３よシ構成されるＭ
Ｏ８型電界効果型トランジスタ（ＦＥＴ ）のしきい値
電圧である。全入射光２１があると光導電体１８におい
て電子・正孔対が生威し、それぞれ′ｆＩＬ極１６，１
９に到達してソース領域１０に信号電荷が蓄積され電ｉ
１６の電位が低下する。
駆動パルスをゲート電極１３に印加する。時ｌ５Ｉｊｔ
Ｔにおいて電極１６は、第２図（ロ）に示した如＜ （
ｖＣＨ”Ｔ）に設定される。ここでｖＴは、ｎ＋＋細書
の浄？！：（内容に変更なし） 領域１１．１２およびゲート電極１３よシ構成されるＭ
Ｏ８型電界効果型トランジスタ（ＦＥＴ ）のしきい値
電圧である。全入射光２１があると光導電体１８におい
て電子・正孔対が生威し、それぞれ′ｆＩＬ極１６，１
９に到達してソース領域１０に信号電荷が蓄積され電ｉ
１６の電位が低下する。
さらに時間ｔ２においてゲート電極１３にｖｃＨを印加
するとｎ＋＋域１１からｎ＋＋域１２に信号電荷の移送
が行なわれる。その結果ｎ＋領領域１の電位は再び上昇
しくｖＣＨ−ｖＴ）となる。ｎ＋＋域１２に移送された
信号電荷は、その後第２図（ａ）に示した転送パルス■
。によシ出力部へ転送される。
するとｎ＋＋域１１からｎ＋＋域１２に信号電荷の移送
が行なわれる。その結果ｎ＋領領域１の電位は再び上昇
しくｖＣＨ−ｖＴ）となる。ｎ＋＋域１２に移送された
信号電荷は、その後第２図（ａ）に示した転送パルス■
。によシ出力部へ転送される。
以上が本発明を用いない場合の光情報読み込み動作であ
り、光導電体に印加される電圧は、第二電極１９を接地
電位に保った場合（ｖＣＭ−ｖＴ ）となる。
り、光導電体に印加される電圧は、第二電極１９を接地
電位に保った場合（ｖＣＭ−ｖＴ ）となる。
しかしながら、転送回路素子であるＣＣＤｔたはＢＢＤ
で構成される電荷転送段の取扱い電荷量が光電変換部で
ある光導電体で生成する最大電荷で電荷が基板に流出す
る。
で構成される電荷転送段の取扱い電荷量が光電変換部で
ある光導電体で生成する最大電荷で電荷が基板に流出す
る。
このとき、ゲート電極１３には第３Ｖ（、）に示される
制御パルス３０が印加される。このパルス３０は、転送
およびリードパルスとは逆極性であう、当然ゲート電極
１３直下に位置する信号電荷の読み込み部の障壁電位が
、基板の他の部分すなわちソース領域１１直下の障壁電
位よシも高くなる。
制御パルス３０が印加される。このパルス３０は、転送
およびリードパルスとは逆極性であう、当然ゲート電極
１３直下に位置する信号電荷の読み込み部の障壁電位が
、基板の他の部分すなわちソース領域１１直下の障壁電
位よシも高くなる。
このような手段によシ、順バイアス状態で基板１０に流
出した過剰電荷は転送段の領域１２には読み込筐れず、
不要な疑似信号は出力されない。こうした流出の後、第
二％！ＦＭ１９のパルスがｏＶに戻るとダイオード電位
は、ｖｃに設定され、その後リードパルスにより Ｉ（
ＶｃＨ−ＶＴ）−Ｖｃｌの電位に相当する信号電荷が転
送段である領域１２に読み込まれる。時間Ｔ において
ダイオード電位がｙｃｔ 以上の場合すなわち転送取扱い電荷量以下の信号電荷の
場合には、第二ｍ：ｉのパルスによって、ＯＶ以下には
ならず、ダイオードは順バイアスとはならない。従って
ダイオード電位が７０以上の場さくするしかなく、そう
すると焼きつけ、フリッカ等が生じる。一方、光導電体
に十分な電圧を印加すると、−回の読み込み動作では信
号を読み込むことができず、発生した過剰電荷（オーバ
ーフロー電荷）が転送段にもれ込み、不要な信号が出力
され、残像も生じる。
出した過剰電荷は転送段の領域１２には読み込筐れず、
不要な疑似信号は出力されない。こうした流出の後、第
二％！ＦＭ１９のパルスがｏＶに戻るとダイオード電位
は、ｖｃに設定され、その後リードパルスにより Ｉ（
ＶｃＨ−ＶＴ）−Ｖｃｌの電位に相当する信号電荷が転
送段である領域１２に読み込まれる。時間Ｔ において
ダイオード電位がｙｃｔ 以上の場合すなわち転送取扱い電荷量以下の信号電荷の
場合には、第二ｍ：ｉのパルスによって、ＯＶ以下には
ならず、ダイオードは順バイアスとはならない。従って
ダイオード電位が７０以上の場さくするしかなく、そう
すると焼きつけ、フリッカ等が生じる。一方、光導電体
に十分な電圧を印加すると、−回の読み込み動作では信
号を読み込むことができず、発生した過剰電荷（オーバ
ーフロー電荷）が転送段にもれ込み、不要な信号が出力
され、残像も生じる。
次に本発明の過剰電荷の流出の一例としての動作を説明
する。第３図は、半導体基板とソース領域で形成される
ダイオードを、順バイアス状態にし不要な電荷の読み込
みを生ずることなく基板に過剰電荷を流出させる方法の
一例として、第二Ｎ極１９へのパルス印加およびゲート
電極への制御パルスを利用する方法を示したものである
。時間Ｔ１ において入射光による過剰電荷（転送取扱
い電荷量ようも多い生成電荷）が発生しダイオード電位
がＶｃ以下になった場合、第二Ｎ極１９に印加する外部
電圧すなわち負のパルス（−ｙｃｔ ）によりダイオー
ド電位（ソース領域１１の電位）は、基板に対してＶＣ
分負に引き下げられ順バイアス明ｍ書の浄覆（内容に変
更なし） 合、光情報は入射光強度に比例するが、ｖｃ以下の場合
、すなわち入射光強度がより強い場合には、払送段に不
要な読み込みを生じることなく余分な過￥ｌｌｔ’ｌｔ
荷を基板に流出させることによシ、光情報はある値で一
定（白クリップ）となる。以上が本発明を用いた場合の
光情報読み込み動作の一例である。
する。第３図は、半導体基板とソース領域で形成される
ダイオードを、順バイアス状態にし不要な電荷の読み込
みを生ずることなく基板に過剰電荷を流出させる方法の
一例として、第二Ｎ極１９へのパルス印加およびゲート
電極への制御パルスを利用する方法を示したものである
。時間Ｔ１ において入射光による過剰電荷（転送取扱
い電荷量ようも多い生成電荷）が発生しダイオード電位
がＶｃ以下になった場合、第二Ｎ極１９に印加する外部
電圧すなわち負のパルス（−ｙｃｔ ）によりダイオー
ド電位（ソース領域１１の電位）は、基板に対してＶＣ
分負に引き下げられ順バイアス明ｍ書の浄覆（内容に変
更なし） 合、光情報は入射光強度に比例するが、ｖｃ以下の場合
、すなわち入射光強度がより強い場合には、払送段に不
要な読み込みを生じることなく余分な過￥ｌｌｔ’ｌｔ
荷を基板に流出させることによシ、光情報はある値で一
定（白クリップ）となる。以上が本発明を用いた場合の
光情報読み込み動作の一例である。
以上は光導電体として（Ｚｎ １− 、Ｃｄ ｘＴ ｅ
）１− 、 （Ｉ ｎ２Ｔａ３）ｙを用いた場合につ
いて説明したが、光導電体としては、他の材料、例えば
アモールフ７シリコン等を用いたものでもか１わない。
）１− 、 （Ｉ ｎ２Ｔａ３）ｙを用いた場合につ
いて説明したが、光導電体としては、他の材料、例えば
アモールフ７シリコン等を用いたものでもか１わない。
さらに、光電変換部として半導体基板とソース領域で構
成されるダイオードを用いてもよい。さらには光導電体
のかわシに絶縁物を用いても同様の効果が得られる。
成されるダイオードを用いてもよい。さらには光導電体
のかわシに絶縁物を用いても同様の効果が得られる。
以上述べて来たように、本発明の固体撮像装置は半導体
基板と信号電荷を蓄積するソース領域で構成されるダイ
オードを、順バイアスとすることが可能な機構を有し、
かつ信号電荷の読み込み部の障壁電位を高くする手段を
有するもので、本発明を用いるなら、ＣＣＤ″！ｌたは
ＢＢＤでＰＩＩｌ戒され或する最大電荷量よう小さい場
合でも、電荷転送段に過剰電荷をオーバーフローさせる
ことなく基板に確実に流出することができ、過剰電荷に
よる不要な疑似信号の出力が発生せず、残像も防止でき
、入射光に忠実な信号電荷を出力することが可能となう
、高性能な固体撮像装置の実現に大きく寄与するもので
ある。
基板と信号電荷を蓄積するソース領域で構成されるダイ
オードを、順バイアスとすることが可能な機構を有し、
かつ信号電荷の読み込み部の障壁電位を高くする手段を
有するもので、本発明を用いるなら、ＣＣＤ″！ｌたは
ＢＢＤでＰＩＩｌ戒され或する最大電荷量よう小さい場
合でも、電荷転送段に過剰電荷をオーバーフローさせる
ことなく基板に確実に流出することができ、過剰電荷に
よる不要な疑似信号の出力が発生せず、残像も防止でき
、入射光に忠実な信号電荷を出力することが可能となう
、高性能な固体撮像装置の実現に大きく寄与するもので
ある。
第１図は電荷転送機能を有する回路素子上に光導電体を
設けた固体撮像装置の一単位の断面構造図、第２図は第
１図の固体撮像装置の動作を説明するための図でクロッ
クパルスの時間関係と光導電体の電位関係を示す波形図
、第３図は本発明の一実施例の固体撮像装置における半
導体基板とノース領域で構成されるダイオードを順バイ
アス状態にする時の動作を説明するための電位波形図で
ある。 １０・・・・・・ｐ型半導体基板、１１・・・・・・ソ
ース領域となるｎ＋型領領域１２・・・・・・電位の井
戸となる転絶縁体膜、 １６・・・・・・絶縁体層。
設けた固体撮像装置の一単位の断面構造図、第２図は第
１図の固体撮像装置の動作を説明するための図でクロッ
クパルスの時間関係と光導電体の電位関係を示す波形図
、第３図は本発明の一実施例の固体撮像装置における半
導体基板とノース領域で構成されるダイオードを順バイ
アス状態にする時の動作を説明するための電位波形図で
ある。 １０・・・・・・ｐ型半導体基板、１１・・・・・・ソ
ース領域となるｎ＋型領領域１２・・・・・・電位の井
戸となる転絶縁体膜、 １６・・・・・・絶縁体層。
Claims (2)
- （１）一方の導電型を有する半導体基板に他方の導電型
を有し入射光により生じる信号電荷を蓄積し、ダイオー
ドを形成するソース領域と、上記基板のソース領域以外
の部分に、信号電荷を転送する回路素子と、上記ソース
領域の信号電荷を上記回路素子に読み込むためのＭＯＳ
ＦＥＴと、上記ＭＯＳＦＥＴのゲート電極に印加する電
圧により上記ＭＯＳＦＥＴのチャンネル領域の電位を高
くする障壁手段とを有し、上記障壁手段により上記チャ
ンネル領域の電位を上記ＭＯＳＦＥＴのゲート電極下の
上記ソース領域と上記回路素子間の障壁電位より高くし
、上記ダイオードを順バイアス状態とする固体撮像装置
。 - （２）一方の導電型を有する半導体基板に他方の導電型
を有し入射光により生じる信号電荷を蓄積し、ダイオー
ドを形成するソース領域と、上記基板のソース領域以外
の部分に、信号電荷を転送する回路素子と、上記ソース
領域の信号電荷を上記回路素子に読み込むためのＭＯＳ
ＦＥＴと、上記ＭＯＳＦＥＴのゲート電極に印加する電
圧により上記ＭＯＳＦＥＴのチャンネル領域の電位を高
くする障壁手段とを有し、上記回路素子の取り扱い電荷
量よりを多い電荷が上記ソース領域に蓄積された時、上
記障壁手段により上記チャンネル領域の電位を上記ＭＯ
ＳＦＥＴのゲート電極下の上記ソース領域と上記回路素
子間の障壁電位より高くし、上記ダイオードを順バイア
ス状態とする固体撮像装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2011281A JPH03183279A (ja) | 1980-01-18 | 1990-01-19 | 固体撮像装置 |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP485980A JPS56102169A (en) | 1980-01-18 | 1980-01-18 | Solid image pickup device |
| JP2011281A JPH03183279A (ja) | 1980-01-18 | 1990-01-19 | 固体撮像装置 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP485980A Division JPS56102169A (en) | 1980-01-18 | 1980-01-18 | Solid image pickup device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03183279A true JPH03183279A (ja) | 1991-08-09 |
| JPH0549150B2 JPH0549150B2 (ja) | 1993-07-23 |
Family
ID=26338709
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2011281A Granted JPH03183279A (ja) | 1980-01-18 | 1990-01-19 | 固体撮像装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03183279A (ja) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5495116A (en) * | 1978-01-13 | 1979-07-27 | Toshiba Corp | Solid image pickup unit |
| JPS54124480U (ja) * | 1978-02-20 | 1979-08-31 | ||
| JPS551151A (en) * | 1978-06-19 | 1980-01-07 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Photoconductive element |
| JPS56102169A (en) * | 1980-01-18 | 1981-08-15 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Solid image pickup device |
-
1990
- 1990-01-19 JP JP2011281A patent/JPH03183279A/ja active Granted
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5495116A (en) * | 1978-01-13 | 1979-07-27 | Toshiba Corp | Solid image pickup unit |
| JPS54124480U (ja) * | 1978-02-20 | 1979-08-31 | ||
| JPS551151A (en) * | 1978-06-19 | 1980-01-07 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Photoconductive element |
| JPS56102169A (en) * | 1980-01-18 | 1981-08-15 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Solid image pickup device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0549150B2 (ja) | 1993-07-23 |
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