JPH04274367A - 固体撮像装置 - Google Patents

固体撮像装置

Info

Publication number
JPH04274367A
JPH04274367A JP3036408A JP3640891A JPH04274367A JP H04274367 A JPH04274367 A JP H04274367A JP 3036408 A JP3036408 A JP 3036408A JP 3640891 A JP3640891 A JP 3640891A JP H04274367 A JPH04274367 A JP H04274367A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
photodiode
charge
solid
layer
type diffusion
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP3036408A
Other languages
English (en)
Inventor
Masao Uehara
上原 正男
Kayao Takemoto
一八男 竹本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP3036408A priority Critical patent/JPH04274367A/ja
Publication of JPH04274367A publication Critical patent/JPH04274367A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
  • Light Receiving 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。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、固体撮像装置に係り、
特に、高照度被写体撮像時に発生する過剰電荷、あるい
は可変電子シャッタ動作時の不要電荷等を半導体基板側
に掃出す構成からなる、いわゆるVOD(縦型オーバフ
ロードレイン)方式の固体撮像装置に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、固体撮像装置は、たとえばN型
半導体基板の上面に濃度の低いP型Well層が形成さ
れ、このP型Well層の表面において光像投影領域と
なる領域内にマトリックス状に配置された複数のフォト
ダイオードと、これら各フォトダイオードにて発生した
電荷を前記光像投影領域外に転送させて出力として取り
出すためのCCD素子とが形成されている。
【0003】そして、各フォトダイオードは、前記We
ll層と、このWell層に形成されたN型拡散層とで
構成されている。また、CCD素子は、Well層面に
N型拡散層が形成されて電荷転送路が構成されている。
【0004】なお、前記フォトダイオード側の電荷をC
CD素子側に読出す電荷読出手段が設けられ、この電荷
読出手段は、フォトダイオードを構成するN型拡散層お
よびCCD素子を構成するN型拡散層間にN型反転層を
生じさせるための読出しゲートが設けられて構成されて
いる。
【0005】そして、このような構成において、VOD
方式のものは、前記Well層の不純物濃度との関係か
ら半導体基板に印加する電圧を設定することにより、前
記Well層を空乏層化させ、これによりフォトダイオ
ードにて発生した過剰電荷を半導体基板側に掃出すよう
しているものである。
【0006】このような構成からなる固体撮像装置にお
いて、フォトダイオード側の電荷をCCD素子側に読み
だす場合の状態は、図4に示すポテンシャル分布図に示
すようになっている。
【0007】なお、同図において、I−IIの範囲の分
布はフォトダイオードのN型拡散層からCCD素子のN
型拡散層に至る水平方向の分布を示し、またI−III
の範囲の分布はフォトダイオードのN型拡散層からN型
半導体基板に至る垂直方向の分布を示している。
【0008】すなわち、電荷読出手段における読出しゲ
ートに電圧が印加されていない場合、読出しゲート下に
おいてポテンシャルレベルが高くなっており(図中点線
で示す部分)、フォトダイオード側に発生している電荷
は、読出しゲート下における高いポテンシャルレベルに
よって妨げられ、CCD素子側に読みだされないように
なっている。
【0009】そして、電荷読出手段における読出しゲー
トに電圧が印加された場合、読出しゲート下においてポ
テンシャルレベルが低くなり(図中実線で示す部分)、
これにより、フォトダイオード側の電荷は、読出しゲー
ト下におけるポテンシャルレベルを超えて、フォトダイ
オード側より低いポテンシャルレベルにあるCCD素子
側に読みだされるようになる。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】しかし、このような固
体撮像装置においては、CCD素子への電荷読みだしが
充分になされていないことが判明した。
【0011】すなわち、Well層を空乏層化するため
に半導体基板に一定の電圧を付与しておく場合、フォト
ダイオード側のポテンシャルレベルが低く(深く)なり
、これにともない、読みだしの際における読出しゲート
下のポテンシャルレベルがフォトダイオード側のポテン
シャルレベルより高くなってしまっていたからである。
【0012】これによって、読みだしの際においてもフ
ォトダイオード側の電荷が残留してしまうこととなり、
映像装置において残像の原因となってしまっていた。
【0013】また、シャッタ動作時において、該残留さ
れた電荷がフォトダイオード毎にばらつくようになり、
これによりいわゆる面ざらが生じるようになっていた。
【0014】なお、この場合において、読出しゲートに
高い電圧を印加することにより、上記弊害を除去できる
ことが考えられる。しかし、CCD素子側で保持される
電荷量を多くするために厚さが制限される絶縁膜を破壊
してしまうという問題を免れることはできないものとな
っている。
【0015】それ故、本発明は、このような事情に基づ
いてなされたものであり、その目的とするところのもの
は、いわゆるVOD方式の固体撮像装置において、フォ
トダイオードに発生する電荷のCCD素子への読みだし
を残留させることなく充分に行なわせることのできるも
のを提供するにある。
【0016】
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、本発明は、基本的には、N型半導体基板上に
P型半導体層が形成され、この半導体層の表面に、N型
拡散層を形成することにより得られるフォトダイオード
と、このフォトダイオードにて発生した電荷を転送する
CCD素子と、前記フォトダイオード側の電荷をCCD
素子側に読出す電荷読出手段とが形成され、前記半導体
層の不純物濃度との関係から半導体基板に印加する電圧
を設定することにより、前記半導体層を空乏層化させて
なる固体撮像装置において、前記電荷読出手段による電
荷読出しの際に、それに伴って前記フォトダイオードを
構成するN型拡散層のポテンシャルレベルを高くするよ
うにしたポテンシャル向上手段を設けたことを特徴とす
るものである。
【0017】そして、上記構成において、前記ポテンシ
ャル向上手段として、半導体基板に印加する電圧を低減
させるようにしたことを特徴とするものである。
【0018】
【作用】このように構成した固体撮像装置は、電荷読出
手段による電荷読出しの際に、それに伴って前記フォト
ダイオードを構成するN型拡散層のポテンシャルレベル
を高くするようにしたポテンシャル向上手段を設けるよ
うにしたものである。
【0019】このため、読出しゲート下におけるポテン
シャルレベルは、フォトダイオード側のポテンシャルレ
ベルよりも低くなり、フォトダイオードからCCD素子
への電荷読出しにおいて何ら妨げとなることはなくなる
【0020】したがって、フォトダイオードに発生する
電荷のCCD素子への読みだしを残留させることなく充
分に行なわせることができるようになる。
【0021】そして、前記ポテンシャル向上手段として
、半導体基板に印加する電圧を低減させるようにすれば
、極めて簡単な構成で上記効果を達成させることができ
るようになる。
【0022】
【実施例】図2は、本発明による固体撮像装置の一実施
例を示す構成図である。
【0023】同図において、濃度の低いN型半導体基板
1上に不純物濃度の低いP型半導体層からなるWell
層2が設けられている。
【0024】このWell層2の主表面における光投影
領域には、マトリックス状に濃度の高いN型拡散層3が
形成されて複数のフォトダイオード5が形成されている
。前記Well層2とN型拡散層3とで該フォトダイオ
ード5を構成するようになっているが、ここで、前記N
型拡散層3の主表面には、濃度の高いP型拡散層4が形
成されている。このP型拡散層4は暗電流発生防止のた
めに設けられたものである。
【0025】そして、光像が投影されることにより、各
フォトダイオード5において発生した電荷を前記光投影
領域外に転送させるためのCCD素子6が形成されてい
る。
【0026】このCCD素子6は、電荷転送路となる濃
度の高いN型拡散層7を備えている。このN型拡散層7
は、前記Well層2に濃度の高いP型拡散層8が形成
され、このP型拡散層7内に形成されたものとなってい
る。このP型拡散層8は、Well層2との間の接合に
電位障壁を形成して光励起電子が前記N型拡散層7に拡
散していくのを防ぐものである。
【0027】N型拡散層7は、図中紙面裏から紙面表を
向かって延在しており、酸化膜9を介した表面には、図
示されていないが、該N型拡散層7の延在方向に複数の
転送電極が形成されたものとなっている。
【0028】すなわち、CCD素子は、該転送電極に順
次電圧を印加していくと、その直下のN型拡散層7に移
動するポテンシャル井戸が形成され、このポテンシャル
井戸内に蓄えられている電荷がそれにともなって転送で
きる構成となっている。
【0029】なお、このCCD素子は、マトリックス状
に配列されたフォトダイオードのうち、それぞれ列方向
に配列された各フォトダイオードからの電荷を光投影領
域外に転送させる垂直シフトレジスタとなっているもの
である。
【0030】また、前記フォトダイオード5の電荷をC
CD素子6側に読みだすための電荷読出手段が備えられ
ている。この電荷読出手段は、前記絶縁膜9の上面に読
出しゲート11が設けられ、この読出しゲート11に電
圧を印加することにより、Well層2の表面において
、フォトダイオード5を構成するN型拡散層3およびC
CD素子6を構成するN型拡散層7との間を結ぶN型反
転層を形成するようになっている。
【0031】そして、このように構成される固体撮像装
置において、N型半導体基板1には、通常10Vないし
20Vの電圧が印加されるようになっており、前記読出
しゲート11に電圧を印加してフォトダイオード5の電
荷をCCD素子6側に読みだす際に、それに伴って5V
ないし15Vに電圧を低減させるようになっている。
【0032】ここで、N型半導体基板1に10Vないし
20Vの電圧を印加させておくのは、Well層を空乏
層化させておき、これにより、強い入射光によって発生
した過剰電荷等をN型半導体基板1側に掃出すようにす
るためである。そして、電荷読出しの際において、5V
ないし15Vに低減させるのはフォトダイオード側のポ
テンシャルレベルを向上させるためである。
【0033】なお、この場合におけるタイミングチャー
トを図3に示している。同図の(a)は、読出しゲート
11に印加する読みだしパルスを示し、同図の(b)は
、N型半導体基板1に印加する電圧を示している。
【0034】次に、図1のポテンシャル分布図を用いて
、フォトダイオード側の電荷をCCD素子側に読みだす
場合の状態を示す。
【0035】同図において、I−IIの範囲の分布、お
よびI−IIIの範囲の分布は、それぞれ図1に示すI
−IIの範囲およびI−IIIの範囲に対応づけられて
いる。
【0036】図1から明らかなように、電荷読出しの際
において、N型半導体基板1に印加させている電圧を5
Vないし15Vに低減させることによって、フォトダイ
オード5の付近のポテンシャルレベルが向上しているこ
とが判る。したがって、読出しゲート11下におけるポ
テンシャルレベルは、フォトダイオード5側のポテンシ
ャルレベルよりも低くなり、フォトダイオード5からC
CD素子6への電荷読出しにおいて何ら妨げとなること
はなくなる。
【0037】このことから、いわゆるVOD方式の固体
撮像装置において、フォトダイオードに発生する電荷の
CCD素子への読みだしを残留させることなく充分に行
なわせることができるようになる。
【0038】なお、図1において、N型半導体基板1に
印加させている電圧を5Vないし15Vに低減させても
、CCD素子6側のポテンシャルレベルがそれにつれて
向上しないのは、読出しゲート11に印加する電圧に影
響され、N型半導体基板1に印加される電圧に影響され
ないからである。
【0039】上述した実施例では、N型半導体基板1の
上面に形成される濃度の低いP型半導体層をWell層
2として説明したものであるが、このP型半導体層は必
ずしもWell層でなくてもよいことはもちろんである
【0040】
【発明の効果】以上説明したことから明らかなように、
本発明による固体撮像装置によれば、いわゆるVOD方
式の固体撮像装置において、フォトダイオードに発生す
る電荷のCCD素子への読みだしを残留させることなく
充分に行なわせることができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による固体撮像装置の電荷読出しの際に
おける状態を示すポテンシャル分布図である。
【図2】本発明による固体撮像装置の一実施例を示す構
成図である。
【図3】(a)および(b)は、本発明による固体撮像
装置の駆動方法の一実施例を示すタイミングチャートで
ある。
【図4】従来の固体撮像装置の読出しの際における状態
を示すポテンシャル分布図である。
【符号の説明】
1  N型半導体基板 2  Well層 3  N型拡散層 5  フォトダイオード 6  CCD素子 7  N型拡散層 10  電荷読出手段 11  読出しゲート

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  N型半導体基板上にP型半導体層が形
    成され、この半導体層の表面に、N型拡散層を形成する
    ことにより得られるフォトダイオードと、このフォトダ
    イオードにて発生した電荷を転送するCCD素子と、前
    記フォトダイオード側の電荷をCCD素子側に読出す電
    荷読出手段とが形成され、前記半導体層の不純物濃度と
    の関係から半導体基板に印加する電圧を設定することに
    より、前記半導体層を空乏層化させてなる固体撮像装置
    において、前記電荷読出手段による電荷読出しの際に、
    それに伴って前記フォトダイオードを構成するN型拡散
    層のポテンシャルレベルを高くするようにしたポテンシ
    ャル向上手段を設けたことを特徴とする固体撮像装置。
  2. 【請求項2】  請求項1記載の発明において、電荷読
    出手段は、フォトダイオードを構成するN型拡散層およ
    びCCD素子を構成するN型拡散層間を結ぶN型反転層
    を形成する読出しゲートを備えてなることを特徴とする
    固体撮像装置。
  3. 【請求項3】  請求項1記載の発明において、ポテン
    シャル向上手段として、半導体基板に印加する電圧を低
    減させるようにしたことを特徴とする固体撮像装置。
  4. 【請求項4】  N型半導体基板上にP型半導体層が形
    成され、この半導体層の表面に、N型拡散層を形成する
    ことにより得られるフォトダイオードと、このフォトダ
    イオードにて発生した電荷を転送するCCD素子と、前
    記フォトダイオード側の電荷をCCD素子側に読出す電
    荷読出手段とが形成され、前記半導体層の不純物濃度と
    の関係から半導体基板に印加する電圧を設定することに
    より、前記半導体層を空乏層化させてなる固体撮像装置
    において、前記電荷読出手段による電荷読出しの際に、
    それに伴って前記フォトダイオードを構成するN型拡散
    層のポテンシャルレベルを高くするようにしたことを特
    徴とする固体撮像装置の駆動方法。
JP3036408A 1991-03-01 1991-03-01 固体撮像装置 Pending JPH04274367A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP3036408A JPH04274367A (ja) 1991-03-01 1991-03-01 固体撮像装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP3036408A JPH04274367A (ja) 1991-03-01 1991-03-01 固体撮像装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH04274367A true JPH04274367A (ja) 1992-09-30

Family

ID=12469011

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP3036408A Pending JPH04274367A (ja) 1991-03-01 1991-03-01 固体撮像装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH04274367A (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100521972B1 (ko) * 2000-12-30 2005-10-17 매그나칩 반도체 유한회사 광감지 영역에 연결된 전원공급선을 구비하는 이미지 센서
JP2006120804A (ja) * 2004-10-20 2006-05-11 Sony Corp 撮像装置及び駆動制御方法
WO2008152770A1 (ja) * 2007-06-14 2008-12-18 Panasonic Corporation 固体撮像装置の駆動方法、固体撮像装置

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100521972B1 (ko) * 2000-12-30 2005-10-17 매그나칩 반도체 유한회사 광감지 영역에 연결된 전원공급선을 구비하는 이미지 센서
JP2006120804A (ja) * 2004-10-20 2006-05-11 Sony Corp 撮像装置及び駆動制御方法
WO2008152770A1 (ja) * 2007-06-14 2008-12-18 Panasonic Corporation 固体撮像装置の駆動方法、固体撮像装置
JP2008311970A (ja) * 2007-06-14 2008-12-25 Panasonic Corp 固体撮像装置の駆動方法、固体撮像装置

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5619049A (en) CCD-type solid state image pickup with overflow drain structure
JPH0410785B2 (ja)
US20060103750A1 (en) Imaging device
JPH02168670A (ja) 固体撮像装置およびその製造方法
EP1058313A2 (en) Solid-state imaging device
EP0453530B1 (en) Solid-state image sensor
JPH02304973A (ja) 固体撮像装置
JPH04274367A (ja) 固体撮像装置
JP2006210680A (ja) 固体撮像素子
JPS6160592B2 (ja)
JPH0425714B2 (ja)
JPH04260370A (ja) 固体撮像装置
JPH0135546B2 (ja)
KR100236070B1 (ko) 고체 촬상 소자
TW425563B (en) Solid state image pickup device and driving method therefore
WO2023079795A1 (ja) 撮像装置
JP2563826Y2 (ja) 固体撮像素子
JP2758739B2 (ja) 固体撮像装置の駆動方法
JPH04218966A (ja) 固体撮像装置
US4661830A (en) Solid state imager
JPH02105463A (ja) 固体撮像装置
JPH0682823B2 (ja) 固体撮像装置
JP2903008B2 (ja) 固体撮像素子の駆動方法
JPH0318059A (ja) 固体撮像装置の製造方法
JPH04162672A (ja) 固体撮像素子