JPH03280577A - 固体撮像素子 - Google Patents
固体撮像素子Info
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- JPH03280577A JPH03280577A JP2081706A JP8170690A JPH03280577A JP H03280577 A JPH03280577 A JP H03280577A JP 2081706 A JP2081706 A JP 2081706A JP 8170690 A JP8170690 A JP 8170690A JP H03280577 A JPH03280577 A JP H03280577A
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- 238000003384 imaging method Methods 0.000 claims description 7
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 abstract 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
- H01L29/76—Unipolar devices, e.g. field effect transistors
- H01L29/762—Charge transfer devices
- H01L29/765—Charge-coupled devices
- H01L29/768—Charge-coupled devices with field effect produced by an insulated gate
- H01L29/76808—Input structures
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- Computer Hardware Design (AREA)
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- 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、２次元センサ（所謂イメージヤ）、リニアセ
ンサ等のＣＣＤによる固体撮像素子に関する。
ンサ等のＣＣＤによる固体撮像素子に関する。
本発明は、センサ部と、レジスタ部と、センサ部の信号
電荷をレジスタ部へ読み出し転送する読み出しゲート部
を有する固体撮像素子において、読み出しゲート部に読
み出し転送方向のポテンシャル段差を形成することによ
って、センサ部の低ノイズ化を図るようにしたものであ
る。
電荷をレジスタ部へ読み出し転送する読み出しゲート部
を有する固体撮像素子において、読み出しゲート部に読
み出し転送方向のポテンシャル段差を形成することによ
って、センサ部の低ノイズ化を図るようにしたものであ
る。
リニアセンサ或は２次元センサ等のＣＣＤ固体撮像素子
においては、例えば第３図のポテンシャル図で示すよう
に、センサ部（１）と、ゲート電極（２）を有する読み
出しゲート部（３）と、転送電極−（４）を有するＣＣ
Ｄ構造のレジスタ部（５）を有して成り、センサ部（１
）の信号電荷（６）を読み出しゲート部（３）を通して
レジスタ部（５）に読み出し、さらにレジスタ部（５）
内を転送して最終的に出力するようになされる。
においては、例えば第３図のポテンシャル図で示すよう
に、センサ部（１）と、ゲート電極（２）を有する読み
出しゲート部（３）と、転送電極−（４）を有するＣＣ
Ｄ構造のレジスタ部（５）を有して成り、センサ部（１
）の信号電荷（６）を読み出しゲート部（３）を通して
レジスタ部（５）に読み出し、さらにレジスタ部（５）
内を転送して最終的に出力するようになされる。
第３図での信号電荷の読み出し転送は、センサ部（１）
の信号電荷（６）を−旦読み出しゲート部（３）をオン
して読み出しゲート部（３）に蓄積した後、読み出しゲ
ート部（３）をオフにしてレジスタ部（５）へ読み出す
方式である。その他、信号電荷の読み出し転送としては
、第４図に示すように、読み出しゲート部（３）をオン
することによってセンサ部（１）の信号電荷（６）を直
ちにレジスタ部（５）へ読み出す方式も知られている。
の信号電荷（６）を−旦読み出しゲート部（３）をオン
して読み出しゲート部（３）に蓄積した後、読み出しゲ
ート部（３）をオフにしてレジスタ部（５）へ読み出す
方式である。その他、信号電荷の読み出し転送としては
、第４図に示すように、読み出しゲート部（３）をオン
することによってセンサ部（１）の信号電荷（６）を直
ちにレジスタ部（５）へ読み出す方式も知られている。
通常、出力部においては、レジスタ部（５）を空送りし
たときの出力を零レベルとして、信号出力を得ている。
たときの出力を零レベルとして、信号出力を得ている。
尚、第３図及び第４図において、リニアセンサでは、セ
ンサ部（１）がラインセンサ部に相当し、レジスタ部（
５）がラインセンサ部に並列に設けられた出力シフトレ
ジスタ部に相当する。また、２次元センサでは、センサ
部（１）が２次元配列されたセンサ部に相当し、レジス
タ部（５）がセンサ部の各列の１側に配されセンサ部か
らの信号電荷を垂直方向に転送する垂直シフトレジスタ
部に相当する。
ンサ部（１）がラインセンサ部に相当し、レジスタ部（
５）がラインセンサ部に並列に設けられた出力シフトレ
ジスタ部に相当する。また、２次元センサでは、センサ
部（１）が２次元配列されたセンサ部に相当し、レジス
タ部（５）がセンサ部の各列の１側に配されセンサ部か
らの信号電荷を垂直方向に転送する垂直シフトレジスタ
部に相当する。
ところで、上述した従来の固体撮像素子においては、読
み出しゲート部（３）がオフ状態（即ち受光期間〉のと
きに読み出しゲート部（３）の表面で発生した不要電荷
（所謂ノイズ） （６ａ）がセンサａｆｓ （１）に入
り込む。このため、読み出しゲート部（３）でのノイズ
は各センサ部（１）の信号電荷に加わった形でレジスタ
部（５）に読み出され、転送される。したがって、通常
のノイズ測定の場合（即ちレジスタ（３）を空転送した
ときの出力と、センサ部（１）から読み出した後、レジ
スタ部（５）で転送したときの出力の差を暗時において
測定する）、読み出しゲート部（３）でのノイズがその
まま固体撮像素子としてのノイズとして現われる。
み出しゲート部（３）がオフ状態（即ち受光期間〉のと
きに読み出しゲート部（３）の表面で発生した不要電荷
（所謂ノイズ） （６ａ）がセンサａｆｓ （１）に入
り込む。このため、読み出しゲート部（３）でのノイズ
は各センサ部（１）の信号電荷に加わった形でレジスタ
部（５）に読み出され、転送される。したがって、通常
のノイズ測定の場合（即ちレジスタ（３）を空転送した
ときの出力と、センサ部（１）から読み出した後、レジ
スタ部（５）で転送したときの出力の差を暗時において
測定する）、読み出しゲート部（３）でのノイズがその
まま固体撮像素子としてのノイズとして現われる。
本発明は、上述の点に鑑み、センサ部のノイズ低減を図
った２次元センサ、リニアセンサ等に適用される固体撮
像素子を提供するものである。
った２次元センサ、リニアセンサ等に適用される固体撮
像素子を提供するものである。
本発明は、センサ部（１）とレジスタ部（５）と、セン
サ部（１）の信号電荷（６）をレジスタ部（５）へ読み
出し転送する読み出しゲート部（１３）を有する固体撮
像素子において、読み出しゲート部（１３）に読み出し
転送方向に向かうポテンシャル段差（１４）を形成して
構成する。
サ部（１）の信号電荷（６）をレジスタ部（５）へ読み
出し転送する読み出しゲート部（１３）を有する固体撮
像素子において、読み出しゲート部（１３）に読み出し
転送方向に向かうポテンシャル段差（１４）を形成して
構成する。
本発明の構成によれば、読み出しゲート部（１３）の表
面で発生した不要電荷（ノイズ”） （６ａ）は読み出
しゲート部（１３）でのポテンシャル段差（１４）によ
って、その大部分が常にレジスタ部（５）に転送される
。したがって読み出しゲート部（１３）で発生した不要
電荷はセンサ部（１）のノイズとして測定されない。そ
の結果、センサ部（１）のノイズ低減が図れる。
面で発生した不要電荷（ノイズ”） （６ａ）は読み出
しゲート部（１３）でのポテンシャル段差（１４）によ
って、その大部分が常にレジスタ部（５）に転送される
。したがって読み出しゲート部（１３）で発生した不要
電荷はセンサ部（１）のノイズとして測定されない。そ
の結果、センサ部（１）のノイズ低減が図れる。
以下、第１図及び第２図を用いて本発明によるＣＣＤ固
体撮像素子の実施例を説明する。
体撮像素子の実施例を説明する。
本例においては、第１図に示すように、画素に対応した
センサ部（１）と、転送電極（４）を有するＣＣＤＩａ
のレジスタ部（５）と、センサ部（１）の信号電荷（６
）をレジスタ部（５）へ読み出し転送するゲート電極（
１２）を有した読み出しゲート部（１３）を備え、読み
出しゲート部（１３）に読み出し転送方向に向ってポテ
ンシャル井戸が深くなるようなポテンシャル段差（１４
）を形成するように構成する。ポテンシャル段差（１４
）の形成は、例えばゲート電極（１２）下のゲート絶縁
膜の膜厚に差をもたせる方法或はゲート電極（１２）下
の半導体基体表面の濃度に差をもたせる方法により達成
できる。そして、第１図ではセンサ部（１）の信号電荷
（６）を、−旦読み出しゲート部（１３）をオンして読
み出しゲート部（１３）に蓄積した後、読み出しゲート
部（１３）をオフしてレジスタ部（５）へ読み出す方法
である。
センサ部（１）と、転送電極（４）を有するＣＣＤＩａ
のレジスタ部（５）と、センサ部（１）の信号電荷（６
）をレジスタ部（５）へ読み出し転送するゲート電極（
１２）を有した読み出しゲート部（１３）を備え、読み
出しゲート部（１３）に読み出し転送方向に向ってポテ
ンシャル井戸が深くなるようなポテンシャル段差（１４
）を形成するように構成する。ポテンシャル段差（１４
）の形成は、例えばゲート電極（１２）下のゲート絶縁
膜の膜厚に差をもたせる方法或はゲート電極（１２）下
の半導体基体表面の濃度に差をもたせる方法により達成
できる。そして、第１図ではセンサ部（１）の信号電荷
（６）を、−旦読み出しゲート部（１３）をオンして読
み出しゲート部（１３）に蓄積した後、読み出しゲート
部（１３）をオフしてレジスタ部（５）へ読み出す方法
である。
尚、前述と同様に、リニアセンサに適用した場合には、
センサ部（１）がラインセンサ部に相当し、レジスタ部
（５）がラインセンサ部に並列して設けられた出力シフ
トレジスタ部に相当する。また、２次元センサに適用し
た場合には、センサ部（１）が２次元配列されたセンサ
部に相当し、レジスタ部（５）がセンサ部の各列の１側
に配されセンサ部からの信号電荷を垂直方向に転送する
垂直ンフトレジスタ部に相当する。
センサ部（１）がラインセンサ部に相当し、レジスタ部
（５）がラインセンサ部に並列して設けられた出力シフ
トレジスタ部に相当する。また、２次元センサに適用し
た場合には、センサ部（１）が２次元配列されたセンサ
部に相当し、レジスタ部（５）がセンサ部の各列の１側
に配されセンサ部からの信号電荷を垂直方向に転送する
垂直ンフトレジスタ部に相当する。
かかる構成によれば、読み出しゲート部（１３）がオフ
状態のとき、読み出しゲート部（１３）の表面で発生し
た不要電荷（６ａ）は、ポテンシャル段差（１４）によ
ってその大部分がレジスタ部（５）に常に流れる。
状態のとき、読み出しゲート部（１３）の表面で発生し
た不要電荷（６ａ）は、ポテンシャル段差（１４）によ
ってその大部分がレジスタ部（５）に常に流れる。
このため、読み出しゲート部（１３）で発生する不要！
荷（６ａ）はセンサ部（１）のノイズとして測定され
ない。一方、第１図では読み出しゲート部（１３）をオ
ンして一旦この読み出しゲート部（１３）にセンサ部（
１）の信号電荷（６）を蓄積するが、この蓄積期間では
読み出しゲート部（１３）で発生した不要電荷（６ａ）
は信号電荷（６）に加わることになる。ところで、本例
では読み出しゲート部（１３）でのポテンシャルがポテ
ンシャル段差（１４）を有しているので、第３図の従来
例と比較してポテンシャル井戸が深くなった分（１４ａ
） だけ電荷蓄積量が増すので、電荷蓄積量を従来例と
同じにするとすれば、読み出しゲート部（１３）の面積
を小さくすることができる。従って、読み出しゲート部
（３）の面積が小さくなった分不要電荷（６ａ）の発生
が減少することになり、従来例に比して、上記蓄積期間
での信号電荷に加わる不要電荷は少なくなる。従って、
全体として、センサ部のノイズを低減することができる
。
荷（６ａ）はセンサ部（１）のノイズとして測定され
ない。一方、第１図では読み出しゲート部（１３）をオ
ンして一旦この読み出しゲート部（１３）にセンサ部（
１）の信号電荷（６）を蓄積するが、この蓄積期間では
読み出しゲート部（１３）で発生した不要電荷（６ａ）
は信号電荷（６）に加わることになる。ところで、本例
では読み出しゲート部（１３）でのポテンシャルがポテ
ンシャル段差（１４）を有しているので、第３図の従来
例と比較してポテンシャル井戸が深くなった分（１４ａ
） だけ電荷蓄積量が増すので、電荷蓄積量を従来例と
同じにするとすれば、読み出しゲート部（１３）の面積
を小さくすることができる。従って、読み出しゲート部
（３）の面積が小さくなった分不要電荷（６ａ）の発生
が減少することになり、従来例に比して、上記蓄積期間
での信号電荷に加わる不要電荷は少なくなる。従って、
全体として、センサ部のノイズを低減することができる
。
さらに、第２図に示すように信号電荷（６）の読み出し
転送として、読み出しゲート部（１３）をオンすること
によってセンサ部（１）の信号電荷（６）を直ちにレジ
スタ部（５）に読み出す方式の固体撮像素子に適用した
場合にも、上側と同じように読み出しゲート部（１３）
のオフ状態で発生する不要電荷（６ａ）は大部分レジス
タ部（５）に流れる。従って、この場合にも読み出しゲ
ート部（１３）で発生する不要電荷（６ａ〉はセンサ部
（１）のノイズとして測定されず、結果としてセンサ部
のノイズを低減することができる。
転送として、読み出しゲート部（１３）をオンすること
によってセンサ部（１）の信号電荷（６）を直ちにレジ
スタ部（５）に読み出す方式の固体撮像素子に適用した
場合にも、上側と同じように読み出しゲート部（１３）
のオフ状態で発生する不要電荷（６ａ）は大部分レジス
タ部（５）に流れる。従って、この場合にも読み出しゲ
ート部（１３）で発生する不要電荷（６ａ〉はセンサ部
（１）のノイズとして測定されず、結果としてセンサ部
のノイズを低減することができる。
本発明の固体撮像素子によれば、センサ部とレジスタ部
間の読み出しゲート部にポテンシャル段差を形成するこ
とにより、センサ部のノイズを低減することができる。
間の読み出しゲート部にポテンシャル段差を形成するこ
とにより、センサ部のノイズを低減することができる。
従って、２次元センサ、リニアセンサ等のＣＣＤ固体撮
像素子に適用して好適ならしめるものである。
像素子に適用して好適ならしめるものである。
第１図及び第２図は夫々本発明の固体撮像素子の例を示
す要部のポテンシャル図、第３図及び第４図は夫々従来
の固体撮像素子の例を示す要部のポテンシャル図である
。 （１）はセンサ部、（３）（１３）は読み出しゲート部
、（５）はレジスタ部、（６）は信号電荷、（６ａ）は
不要電荷（ノイズ） 、（１４）はポテンシャル段差で
ある。 代 理 人 松 隈 秀 盛 男１１３’西イヶｊの工°テンンヤルロ第１区 糖２を奈ト今′ｊの、ブがノ先ルア 第２図
す要部のポテンシャル図、第３図及び第４図は夫々従来
の固体撮像素子の例を示す要部のポテンシャル図である
。 （１）はセンサ部、（３）（１３）は読み出しゲート部
、（５）はレジスタ部、（６）は信号電荷、（６ａ）は
不要電荷（ノイズ） 、（１４）はポテンシャル段差で
ある。 代 理 人 松 隈 秀 盛 男１１３’西イヶｊの工°テンンヤルロ第１区 糖２を奈ト今′ｊの、ブがノ先ルア 第２図
Claims (1)
- センサ部と、レジスト部と、前記センサ部の信号電荷
を前記レジスタ部へ読み出し転送する読み出しゲート部
を有する固体撮像素子において、前記読み出しゲート部
には読み出し転送方向にポテンシャル段差が形成されて
成る固体撮像素子。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2081706A JP3028550B2 (ja) | 1990-03-29 | 1990-03-29 | 固体撮像素子 |
| US07/677,120 US5298776A (en) | 1990-03-29 | 1991-03-29 | CCD line sensor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2081706A JP3028550B2 (ja) | 1990-03-29 | 1990-03-29 | 固体撮像素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03280577A true JPH03280577A (ja) | 1991-12-11 |
| JP3028550B2 JP3028550B2 (ja) | 2000-04-04 |
Family
ID=13753826
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2081706A Expired - Lifetime JP3028550B2 (ja) | 1990-03-29 | 1990-03-29 | 固体撮像素子 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5298776A (ja) |
| JP (1) | JP3028550B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6376868B1 (en) * | 1999-06-15 | 2002-04-23 | Micron Technology, Inc. | Multi-layered gate for a CMOS imager |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4173765A (en) * | 1978-05-26 | 1979-11-06 | Eastman Kodak Company | V-MOS imaging array |
| US4500924A (en) * | 1979-11-16 | 1985-02-19 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Solid state imaging apparatus |
| US4375086A (en) * | 1980-05-15 | 1983-02-22 | Ncr Corporation | Volatile/non-volatile dynamic RAM system |
-
1990
- 1990-03-29 JP JP2081706A patent/JP3028550B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1991
- 1991-03-29 US US07/677,120 patent/US5298776A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3028550B2 (ja) | 2000-04-04 |
| US5298776A (en) | 1994-03-29 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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