JPH06236987A - 固体撮像装置 - Google Patents
固体撮像装置Info
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- JPH06236987A JPH06236987A JP5024393A JP2439393A JPH06236987A JP H06236987 A JPH06236987 A JP H06236987A JP 5024393 A JP5024393 A JP 5024393A JP 2439393 A JP2439393 A JP 2439393A JP H06236987 A JPH06236987 A JP H06236987A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 光電変換部に蓄積された信号電荷を高速に電
荷読み出し部に読み出すことができるようにする。 【構成】 半導体基板１の表面部には、入射した光を信
号電荷に変換して蓄積する不純物拡散領域２と、該不純
物拡散領域２に蓄積された信号電荷が読み出される読み
出し領域７と、不純物拡散領域２に蓄積された信号電荷
の読み出し領域７への読み出しを制御する電荷読み出し
ゲート８とが形成されている。不純物拡散領域２と電荷
読み出しゲート８との間に、不純物拡散領域２よりもポ
テンシャルが低く設定され蓄積期間中に信号電荷が不純
物拡散領域２から流入して蓄積される高濃度不純物拡散
領域９が形成されている。
荷読み出し部に読み出すことができるようにする。 【構成】 半導体基板１の表面部には、入射した光を信
号電荷に変換して蓄積する不純物拡散領域２と、該不純
物拡散領域２に蓄積された信号電荷が読み出される読み
出し領域７と、不純物拡散領域２に蓄積された信号電荷
の読み出し領域７への読み出しを制御する電荷読み出し
ゲート８とが形成されている。不純物拡散領域２と電荷
読み出しゲート８との間に、不純物拡散領域２よりもポ
テンシャルが低く設定され蓄積期間中に信号電荷が不純
物拡散領域２から流入して蓄積される高濃度不純物拡散
領域９が形成されている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は光電変換を行なう固体撮
像装置、特に文字・図形の光学的読み取りに用いられる
イメージセンサに関するものである。
像装置、特に文字・図形の光学的読み取りに用いられる
イメージセンサに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、信号処理の高速化に伴って固体撮
像装置における信号電荷の読み出し時間が短くなってき
ている。このため光電変換部に信号電荷が読み残される
ことに起因して起きる残像現象が問題となってきてお
り、固体撮像装置における信号電荷読み出しの高速化及
び低残像化が望まれている。
像装置における信号電荷の読み出し時間が短くなってき
ている。このため光電変換部に信号電荷が読み残される
ことに起因して起きる残像現象が問題となってきてお
り、固体撮像装置における信号電荷読み出しの高速化及
び低残像化が望まれている。
【０００３】以下、図７〜図９を用いて従来の固体撮像
装置を説明する。
装置を説明する。
【０００４】図７は、従来の光電変換部の構造を示す断
面図である。図７において、１は半導体基板、２は半導
体基板１の表面部に選択的に形成された光電変換部とし
ての不純物拡散領域、３は金属や高濃度に不純物を添加
され導電率が高められた半導体等からなる読み出し用ゲ
ート電極、４は遮光膜、５は周囲を遮光膜４で囲まれた
開口領域、６は各層の絶縁と保護を行なう光透過性物
質、７は不純物拡散領域２よりも低いポテンシャルにな
るように形成され不純物拡散領域２から信号電荷を読み
出す先である電荷読み出し部としての読み出し領域、８
は不純物拡散領域２に蓄積された信号電荷の読み出し領
域７への読み出しを制御する電荷読み出しゲートであっ
て、図７は読み出し期間中の信号電荷が左側から右側へ
転送される場合の断面構造を表している。
面図である。図７において、１は半導体基板、２は半導
体基板１の表面部に選択的に形成された光電変換部とし
ての不純物拡散領域、３は金属や高濃度に不純物を添加
され導電率が高められた半導体等からなる読み出し用ゲ
ート電極、４は遮光膜、５は周囲を遮光膜４で囲まれた
開口領域、６は各層の絶縁と保護を行なう光透過性物
質、７は不純物拡散領域２よりも低いポテンシャルにな
るように形成され不純物拡散領域２から信号電荷を読み
出す先である電荷読み出し部としての読み出し領域、８
は不純物拡散領域２に蓄積された信号電荷の読み出し領
域７への読み出しを制御する電荷読み出しゲートであっ
て、図７は読み出し期間中の信号電荷が左側から右側へ
転送される場合の断面構造を表している。
【０００５】以下、図７の断面図と対応するポテンシャ
ル図である図８に基づき、不純物拡散領域２における信
号電荷の蓄積動作及び信号電荷の蓄積期間から読み出し
期間へ移る一連の動作について説明する。尚、図８にお
いて、斜線部はポテンシャルの底に存在する信号電荷の
集合を表しており、図面の下方ほど信号電荷に対して低
いポテンシャルとなるように表している。
ル図である図８に基づき、不純物拡散領域２における信
号電荷の蓄積動作及び信号電荷の蓄積期間から読み出し
期間へ移る一連の動作について説明する。尚、図８にお
いて、斜線部はポテンシャルの底に存在する信号電荷の
集合を表しており、図面の下方ほど信号電荷に対して低
いポテンシャルとなるように表している。
【０００６】信号電荷の蓄積期間においては、読み出し
用ゲート電極３に読み出し制御電圧が印加されておら
ず、ポテンシャルは図８（ａ）のようになっている。開
口領域５を通過した光信号が不純物拡散領域２で光電変
換を起こし、発生した信号電荷は半導体基板１と不純物
拡散領域２との境界であるｐｎ接合に逆バイアスをかけ
ておくことにより不純物拡散領域２に蓄積されていく。
用ゲート電極３に読み出し制御電圧が印加されておら
ず、ポテンシャルは図８（ａ）のようになっている。開
口領域５を通過した光信号が不純物拡散領域２で光電変
換を起こし、発生した信号電荷は半導体基板１と不純物
拡散領域２との境界であるｐｎ接合に逆バイアスをかけ
ておくことにより不純物拡散領域２に蓄積されていく。
【０００７】読み出し期間への移行時においては、不純
物拡散領域２に隣接する電荷読み出しゲート８の読み出
し用ゲート電極３に読み出し制御電圧を加えることによ
り、図８（ｂ）に示すように、電荷読み出しゲート８の
ポテンシャルが不純物拡散領域２のポテンシャルよりも
低くなる。
物拡散領域２に隣接する電荷読み出しゲート８の読み出
し用ゲート電極３に読み出し制御電圧を加えることによ
り、図８（ｂ）に示すように、電荷読み出しゲート８の
ポテンシャルが不純物拡散領域２のポテンシャルよりも
低くなる。
【０００８】読み出し期間中においては、図８（ｃ）に
示すように、不純物拡散領域２に蓄積された信号電荷
は、順次電荷読み出しゲート８を通過して読み出し領域
７に転送される。通常、不純物拡散領域２のポテンシャ
ル構造は電荷読み出し方向に平坦であるから不純物拡散
領域２に蓄えられた信号電荷の読み出し領域７への転送
速度は遅く、完全に信号電荷が読み出されるためには時
間が掛かる。
示すように、不純物拡散領域２に蓄積された信号電荷
は、順次電荷読み出しゲート８を通過して読み出し領域
７に転送される。通常、不純物拡散領域２のポテンシャ
ル構造は電荷読み出し方向に平坦であるから不純物拡散
領域２に蓄えられた信号電荷の読み出し領域７への転送
速度は遅く、完全に信号電荷が読み出されるためには時
間が掛かる。
【０００９】そこで、信号電荷の転送速度の向上を図る
ために、図９に示すように、不純物拡散領域２のポテン
シャルを転送方向に向かって低くなるように傾斜させる
方法がとられる。
ために、図９に示すように、不純物拡散領域２のポテン
シャルを転送方向に向かって低くなるように傾斜させる
方法がとられる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記の固体
撮像装置においては、不純物拡散領域２のポテンシャル
に傾斜をもたせるために製造時にポテンシャル制御を行
なう追加工程が必要となるばかりでなく、光を電気信号
に変換する光電変換の特性のバラツキを引き起こす原因
にもなる。
撮像装置においては、不純物拡散領域２のポテンシャル
に傾斜をもたせるために製造時にポテンシャル制御を行
なう追加工程が必要となるばかりでなく、光を電気信号
に変換する光電変換の特性のバラツキを引き起こす原因
にもなる。
【００１１】また、信号読み出し期間は非常に短いの
で、ポテンシャルに傾斜をもたせた不純物拡散領域２で
あっても、不純物拡散領域２の大きさが読み出し方向に
長くなるほど全ての信号電荷を読み出すことは困難であ
る。
で、ポテンシャルに傾斜をもたせた不純物拡散領域２で
あっても、不純物拡散領域２の大きさが読み出し方向に
長くなるほど全ての信号電荷を読み出すことは困難であ
る。
【００１２】上記に鑑みて本発明は、光電変換部に蓄積
された信号電荷を高速に読み出し領域に読み出すことが
できるようにすることを目的とする。
された信号電荷を高速に読み出し領域に読み出すことが
できるようにすることを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明は、光電変換部における電荷読み出しゲート
と隣接する領域に、信号電荷の蓄積期間において他の領
域から信号電荷を流入せしめて蓄積しておく電荷蓄積領
域を設けるものである。
め、本発明は、光電変換部における電荷読み出しゲート
と隣接する領域に、信号電荷の蓄積期間において他の領
域から信号電荷を流入せしめて蓄積しておく電荷蓄積領
域を設けるものである。
【００１４】具体的に本発明が講じた解決手段は、半導
体基板の表面部に形成され入射した光を信号電荷に変換
して蓄積する光電変換部と、半導体基板の表面部におけ
る上記光電変換部の近傍に形成され該光電変換部に蓄積
された信号電荷が読み出される電荷読み出し部と、半導
体基板の表面部における上記光電変換部と上記電荷読み
出し部との間に形成され上記光電変換部に蓄積された信
号電荷の上記電荷読み出し部への読み出しを制御する電
荷読み出しゲートとを備えた固体撮像装置を前提とし、
上記光電変換部における上記電荷読み出しゲートと隣接
する領域に、上記光電変換部における他の領域よりもポ
テンシャルが低く設定され信号電荷が上記他の領域から
流入して蓄積される電荷蓄積領域が形成されている構成
とするものである。
体基板の表面部に形成され入射した光を信号電荷に変換
して蓄積する光電変換部と、半導体基板の表面部におけ
る上記光電変換部の近傍に形成され該光電変換部に蓄積
された信号電荷が読み出される電荷読み出し部と、半導
体基板の表面部における上記光電変換部と上記電荷読み
出し部との間に形成され上記光電変換部に蓄積された信
号電荷の上記電荷読み出し部への読み出しを制御する電
荷読み出しゲートとを備えた固体撮像装置を前提とし、
上記光電変換部における上記電荷読み出しゲートと隣接
する領域に、上記光電変換部における他の領域よりもポ
テンシャルが低く設定され信号電荷が上記他の領域から
流入して蓄積される電荷蓄積領域が形成されている構成
とするものである。
【００１５】
【作用】上記の構成により、信号電荷の蓄積期間におい
て光電変換により光電変換部に生成された信号電荷は、
電荷読み出しゲートと隣接する領域に隣接して形成され
光電変換部における他の領域よりもポテンシャルが低く
設定された電荷蓄積領域に流入し蓄積されるので、信号
電荷の読み出し期間において電荷蓄積領域に蓄積された
信号電荷は速やかに電荷読み出しゲートに流出する。
て光電変換により光電変換部に生成された信号電荷は、
電荷読み出しゲートと隣接する領域に隣接して形成され
光電変換部における他の領域よりもポテンシャルが低く
設定された電荷蓄積領域に流入し蓄積されるので、信号
電荷の読み出し期間において電荷蓄積領域に蓄積された
信号電荷は速やかに電荷読み出しゲートに流出する。
【００１６】
【実施例】以下、本発明の一実施例について図面を参照
しながら説明する。
しながら説明する。
【００１７】図１は本発明の第１実施例に係る固体撮像
装置における光電変換部の信号電荷読み出し方向に沿っ
た断面図であって、同図において、１は半導体基板、２
は半導体基板１上に選択的に形成された不純物拡散領
域、３は金属や高濃度に不純物を添加され導電率が高め
られた半導体等からなる読み出し用ゲート電極、４は遮
光膜、５は周囲を遮光膜４で囲まれた開口領域、６は各
層の絶縁と保護を行なう光透過性絶縁材料、７は不純物
拡散領域２よりも低いポテンシャルになるように形成さ
れ不純物拡散領域２から信号電荷を読み出す先である電
荷読み出し部としての読み出し領域、８は不純物拡散領
域２に蓄積された信号電荷の読み出し領域７への読み出
しを制御する電荷読み出しゲートであって、いずれも従
来技術と同様のものである。尚、図１は読み出し期間中
の信号電荷が左側から右側へ転送される場合の断面構造
を表している。
装置における光電変換部の信号電荷読み出し方向に沿っ
た断面図であって、同図において、１は半導体基板、２
は半導体基板１上に選択的に形成された不純物拡散領
域、３は金属や高濃度に不純物を添加され導電率が高め
られた半導体等からなる読み出し用ゲート電極、４は遮
光膜、５は周囲を遮光膜４で囲まれた開口領域、６は各
層の絶縁と保護を行なう光透過性絶縁材料、７は不純物
拡散領域２よりも低いポテンシャルになるように形成さ
れ不純物拡散領域２から信号電荷を読み出す先である電
荷読み出し部としての読み出し領域、８は不純物拡散領
域２に蓄積された信号電荷の読み出し領域７への読み出
しを制御する電荷読み出しゲートであって、いずれも従
来技術と同様のものである。尚、図１は読み出し期間中
の信号電荷が左側から右側へ転送される場合の断面構造
を表している。
【００１８】第１実施例の特徴として、不純物拡散領域
２と電荷読み出しゲート８との間にそれぞれに隣接して
高濃度不純物拡散領域９が選択的に形成されており、不
純物拡散領域２及び高濃度不純物拡散領域９によって光
電変換部が構成され、高濃度不純物拡散領域９によって
電荷蓄積領域１０が構成されている。
２と電荷読み出しゲート８との間にそれぞれに隣接して
高濃度不純物拡散領域９が選択的に形成されており、不
純物拡散領域２及び高濃度不純物拡散領域９によって光
電変換部が構成され、高濃度不純物拡散領域９によって
電荷蓄積領域１０が構成されている。
【００１９】図２は図１と対応するポテンシャル図であ
って、同図において、斜線部は信号電荷の集合を表して
いる。
って、同図において、斜線部は信号電荷の集合を表して
いる。
【００２０】以下、第１実施例に係る固体撮像装置にお
ける信号電荷読み出し動作について説明する。
ける信号電荷読み出し動作について説明する。
【００２１】この第１実施例では、高濃度不純物拡散領
域９のポテンシャルは、図２（ａ）に示すように、光電
変換を行なう不純物拡散領域２のポテンシャルよりも低
くなるように設定されており、信号電荷蓄積期間中にお
いて、信号電荷は不純物拡散領域２から高濃度不純物拡
散領域９に流入して蓄積される。
域９のポテンシャルは、図２（ａ）に示すように、光電
変換を行なう不純物拡散領域２のポテンシャルよりも低
くなるように設定されており、信号電荷蓄積期間中にお
いて、信号電荷は不純物拡散領域２から高濃度不純物拡
散領域９に流入して蓄積される。
【００２２】読み出し用ゲート電極３に読み出し制御電
圧が印加されていないときには、図２（ａ）に示すよう
に、不純物拡散領域２で発生した信号電荷は、蓄積期間
中に隣接している高濃度不純物拡散領域９へ流入し、読
み出し用ゲート電極３の下の電荷読み出しゲート８でせ
き止められる。尚、以下においては、読み出し用ゲート
電極３に読み出し制御電圧が印加されている状態を読み
出しゲート電圧がＶHIであると称し、読み出し用ゲート
電極３に読み出し制御電圧が印加されていない状態を読
み出しゲート電圧がＶLOW であると称する。
圧が印加されていないときには、図２（ａ）に示すよう
に、不純物拡散領域２で発生した信号電荷は、蓄積期間
中に隣接している高濃度不純物拡散領域９へ流入し、読
み出し用ゲート電極３の下の電荷読み出しゲート８でせ
き止められる。尚、以下においては、読み出し用ゲート
電極３に読み出し制御電圧が印加されている状態を読み
出しゲート電圧がＶHIであると称し、読み出し用ゲート
電極３に読み出し制御電圧が印加されていない状態を読
み出しゲート電圧がＶLOW であると称する。
【００２３】次に、信号電荷の読み出しを行なうため
に、読み出し用ゲート電極３に読み出し制御電圧を印加
し、読み出し用ゲート電極３の下の電荷読み出しゲート
８のポテンシャルを下げる。
に、読み出し用ゲート電極３に読み出し制御電圧を印加
し、読み出し用ゲート電極３の下の電荷読み出しゲート
８のポテンシャルを下げる。
【００２４】光信号を受け光電変換を行なっている蓄積
期間は充分に長いので、読み出し期間の開始時つまり読
み出しゲート電圧がＶHIになるときには既に信号電荷の
ほぼ全てが高濃度不純物拡散領域９に集められている。
期間は充分に長いので、読み出し期間の開始時つまり読
み出しゲート電圧がＶHIになるときには既に信号電荷の
ほぼ全てが高濃度不純物拡散領域９に集められている。
【００２５】以上のように、本第１実施例によると、不
純物拡散領域２と電荷読み出しゲート８との間にそれぞ
れに隣接して高濃度不純物拡散領域９が形成されている
ため、光電変換部に蓄えられた信号電荷が読み出し期間
中に移動しなくてはならない距離が、従来の光電変換部
に蓄えられた信号電荷に較べて非常に短くなる。平坦な
ポテンシャルの底を信号電荷が移動する速度は基本的に
変わらないので、移動距離の短縮がそのまま移動に要す
る時間の短縮となって現れる。
純物拡散領域２と電荷読み出しゲート８との間にそれぞ
れに隣接して高濃度不純物拡散領域９が形成されている
ため、光電変換部に蓄えられた信号電荷が読み出し期間
中に移動しなくてはならない距離が、従来の光電変換部
に蓄えられた信号電荷に較べて非常に短くなる。平坦な
ポテンシャルの底を信号電荷が移動する速度は基本的に
変わらないので、移動距離の短縮がそのまま移動に要す
る時間の短縮となって現れる。
【００２６】図３は本発明の第２実施例に係る固体撮像
装置における光電変換部の信号電荷読み出し方向に沿っ
た断面図であって、半導体基板１、不純物拡散領域２、
読み出し用ゲート電極３、遮光膜４、開口領域５、光透
過性絶縁材料６、読み出し領域７及び電荷読み出しゲー
ト８については、第１実施例と同様であるので、同一の
符号を付すことにより説明は省略する。
装置における光電変換部の信号電荷読み出し方向に沿っ
た断面図であって、半導体基板１、不純物拡散領域２、
読み出し用ゲート電極３、遮光膜４、開口領域５、光透
過性絶縁材料６、読み出し領域７及び電荷読み出しゲー
ト８については、第１実施例と同様であるので、同一の
符号を付すことにより説明は省略する。
【００２７】第２実施例の特徴として、不純物拡散領域
２における電荷読み出しゲート８側の領域の上側には、
金属や高濃度に不純物を添加され導電率が高められた半
導体等からなる蓄積用ゲート電極１１が形成されてい
る。
２における電荷読み出しゲート８側の領域の上側には、
金属や高濃度に不純物を添加され導電率が高められた半
導体等からなる蓄積用ゲート電極１１が形成されてい
る。
【００２８】以下、第２実施例に係る固体撮像装置にお
ける信号電荷読み出し動作について説明する。尚、図４
は図３と対応するポテンシャル図である。
ける信号電荷読み出し動作について説明する。尚、図４
は図３と対応するポテンシャル図である。
【００２９】第２実施例においては、第１実施例におい
て設けられていた高濃度不純物拡散領域９の代わりに、
不純物拡散領域２における電荷読み出しゲート８側の領
域の上側に蓄積用ゲート電極１１を設け、蓄積制御電圧
の印加により蓄積用ゲート電極１１の下のポテンシャル
が不純物拡散領域２のポテンシャルよりも低くなるよう
に設定されている。従って、不純物拡散領域２における
電荷読み出しゲート８側の領域によって電荷蓄積領域１
０が構成されている。
て設けられていた高濃度不純物拡散領域９の代わりに、
不純物拡散領域２における電荷読み出しゲート８側の領
域の上側に蓄積用ゲート電極１１を設け、蓄積制御電圧
の印加により蓄積用ゲート電極１１の下のポテンシャル
が不純物拡散領域２のポテンシャルよりも低くなるよう
に設定されている。従って、不純物拡散領域２における
電荷読み出しゲート８側の領域によって電荷蓄積領域１
０が構成されている。
【００３０】図５は本発明の第３実施例に係る固体撮像
装置における光電変換部の信号電荷読み出し方向に沿っ
た断面図であって、半導体基板１、不純物拡散領域２、
読み出し用ゲート電極３、遮光膜４、開口領域５、光透
過性物質６、読み出し領域７及び電荷読み出しゲート８
については、第１実施例と同様であるので、同一の符号
を付すことにより説明は省略する。
装置における光電変換部の信号電荷読み出し方向に沿っ
た断面図であって、半導体基板１、不純物拡散領域２、
読み出し用ゲート電極３、遮光膜４、開口領域５、光透
過性物質６、読み出し領域７及び電荷読み出しゲート８
については、第１実施例と同様であるので、同一の符号
を付すことにより説明は省略する。
【００３１】第３実施例の特徴として、第１実施例と同
様に、不純物拡散領域２と電荷読み出しゲート８との間
にそれぞれに隣接して高濃度不純物拡散領域９が選択的
に形成されており、また、高濃度不純物拡散領域９の上
側に蓄積制御電圧が印加される蓄積用ゲート電極１１が
形成されている。このようにすることにより、後に説明
するように、蓄積用ゲート電極１１に負の電圧（−Ｖ）
を印加することによって高濃度不純物拡散領域９からの
信号電荷読み出し速度をさらに高めることができる。
尚、蓄積用ゲート電極１１の機能は、第２実施例におい
ては、該蓄積用ゲート電極１１の下のポテンシャルを不
純物拡散領域２のポテンシャルよりも低くするためであ
ったが、第３実施例においては、負の電圧を印加して高
濃度不純物拡散領域９からの信号電荷読み出し速度を高
めるためである。
様に、不純物拡散領域２と電荷読み出しゲート８との間
にそれぞれに隣接して高濃度不純物拡散領域９が選択的
に形成されており、また、高濃度不純物拡散領域９の上
側に蓄積制御電圧が印加される蓄積用ゲート電極１１が
形成されている。このようにすることにより、後に説明
するように、蓄積用ゲート電極１１に負の電圧（−Ｖ）
を印加することによって高濃度不純物拡散領域９からの
信号電荷読み出し速度をさらに高めることができる。
尚、蓄積用ゲート電極１１の機能は、第２実施例におい
ては、該蓄積用ゲート電極１１の下のポテンシャルを不
純物拡散領域２のポテンシャルよりも低くするためであ
ったが、第３実施例においては、負の電圧を印加して高
濃度不純物拡散領域９からの信号電荷読み出し速度を高
めるためである。
【００３２】以下、第３実施例に係る固体撮像装置にお
ける信号電荷読み出し動作について説明する。尚、図６
は図５と対応するポテンシャル図である。
ける信号電荷読み出し動作について説明する。尚、図６
は図５と対応するポテンシャル図である。
【００３３】まず、図６（ａ）に示すように、信号電荷
は蓄積期間中に高濃度不純物拡散領域９に集められる。
このとき、読み出し用ゲート電極３及び蓄積用ゲート電
極１１に印加される電圧は共にＶLOW である。
は蓄積期間中に高濃度不純物拡散領域９に集められる。
このとき、読み出し用ゲート電極３及び蓄積用ゲート電
極１１に印加される電圧は共にＶLOW である。
【００３４】次に、読み出し用ゲート電極３のみをＶHI
にすると、ポテンシャル構造は図６（ｂ）に示すように
なり、高濃度不純物拡散領域９に蓄積された信号電荷は
電荷読み出しゲート８に流入し始める。その後、蓄積用
ゲート電極１１に負の電圧を印加すると、ポテンシャル
構造は図６（ｃ）に示すようになり、高濃度不純物拡散
領域９に蓄積された信号電荷は高速に電荷読み出しゲー
ト８に流入する。
にすると、ポテンシャル構造は図６（ｂ）に示すように
なり、高濃度不純物拡散領域９に蓄積された信号電荷は
電荷読み出しゲート８に流入し始める。その後、蓄積用
ゲート電極１１に負の電圧を印加すると、ポテンシャル
構造は図６（ｃ）に示すようになり、高濃度不純物拡散
領域９に蓄積された信号電荷は高速に電荷読み出しゲー
ト８に流入する。
【００３５】信号電荷の移動速度はポテンシャル差が大
きいほど高くなることから、高濃度不純物領域９の上側
に蓄積用ゲート電極１１を設け、該蓄積用ゲート電極１
１に負の電圧を印加し、高濃度不純物拡散領域９のポテ
ンシャルの底を持ち上げることにより、読み出し期間中
における高濃度不純物拡散領域９から電荷読み出しゲー
ト８への信号電荷の移動を早くすることができる。
きいほど高くなることから、高濃度不純物領域９の上側
に蓄積用ゲート電極１１を設け、該蓄積用ゲート電極１
１に負の電圧を印加し、高濃度不純物拡散領域９のポテ
ンシャルの底を持ち上げることにより、読み出し期間中
における高濃度不純物拡散領域９から電荷読み出しゲー
ト８への信号電荷の移動を早くすることができる。
【００３６】尚、本第３実施例においては、電荷蓄積領
域１０を形成するために高濃度不純物拡散領域９を用い
たが、これに代えて、第２実施例の様に、蓄積用ゲート
電極１１によって実現してもよいことは明白である。こ
のように電荷蓄積領域１０を構成する方法は蓄積用ゲー
ト電極１１と高濃度不純物拡散領域９との組合せから成
り、構成例は事実上無限に存在することは言うまでもな
い。
域１０を形成するために高濃度不純物拡散領域９を用い
たが、これに代えて、第２実施例の様に、蓄積用ゲート
電極１１によって実現してもよいことは明白である。こ
のように電荷蓄積領域１０を構成する方法は蓄積用ゲー
ト電極１１と高濃度不純物拡散領域９との組合せから成
り、構成例は事実上無限に存在することは言うまでもな
い。
【００３７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る固体
撮像装置によると、光電変換部における読み出しゲート
と隣接する領域に、光電変換部における他の領域よりも
ポテンシャルが低く設定され信号電荷が上記他の領域か
ら流入して蓄積される電荷蓄積領域を設けたため、信号
電荷の蓄積期間に光電変換部に生成された信号電荷を電
荷蓄積領域に流入させて蓄積しておくことができ、信号
電荷の移動距離を短くできるので、信号電荷の読み出し
期間において電荷蓄積領域に蓄積された信号電荷は速や
かに電荷読み出しゲートに流出する。
撮像装置によると、光電変換部における読み出しゲート
と隣接する領域に、光電変換部における他の領域よりも
ポテンシャルが低く設定され信号電荷が上記他の領域か
ら流入して蓄積される電荷蓄積領域を設けたため、信号
電荷の蓄積期間に光電変換部に生成された信号電荷を電
荷蓄積領域に流入させて蓄積しておくことができ、信号
電荷の移動距離を短くできるので、信号電荷の読み出し
期間において電荷蓄積領域に蓄積された信号電荷は速や
かに電荷読み出しゲートに流出する。
【００３８】このため、本発明によると、光電変換部か
ら電荷読み出しゲートへの読み出し動作が速く、残像現
象を起こし難い優れた固体撮像装置を実現できる。
ら電荷読み出しゲートへの読み出し動作が速く、残像現
象を起こし難い優れた固体撮像装置を実現できる。
【図１】本発明の第１実施例に係る固体撮像装置の断面
図である。
図である。
【図２】上記第１実施例に係る固体撮像装置のポテンシ
ャル構造と信号電荷の移動を説明する模式図であって、
（ａ）は読み出しゲート電圧がＶLOW である信号電荷の
蓄積期間中の状態を示し、（ｂ）は読み出しゲート電圧
がＶHIになった信号電荷の読み出し期間中の状態を示
し、（ｃ）は充分な読み出し期間が経過し信号電荷の移
動が完了したときの状態を示している。
ャル構造と信号電荷の移動を説明する模式図であって、
（ａ）は読み出しゲート電圧がＶLOW である信号電荷の
蓄積期間中の状態を示し、（ｂ）は読み出しゲート電圧
がＶHIになった信号電荷の読み出し期間中の状態を示
し、（ｃ）は充分な読み出し期間が経過し信号電荷の移
動が完了したときの状態を示している。
【図３】本発明の第２実施例に係る固体撮像装置の断面
図である。
図である。
【図４】上記第２実施例に係る固体撮像装置のポテンシ
ャル構造を説明する模式図であって、（ａ）は信号電荷
の蓄積期間中の状態を示し、（ｂ）は信号電荷の読み出
し期間中の状態を示している。
ャル構造を説明する模式図であって、（ａ）は信号電荷
の蓄積期間中の状態を示し、（ｂ）は信号電荷の読み出
し期間中の状態を示している。
【図５】本発明の第３実施例に係る固体撮像装置の断面
図である。
図である。
【図６】上記第３実施例に係る固体撮像装置のポテンシ
ャル構造と信号電荷の移動を説明する模式図であって、
（ａ）は信号電荷の蓄積期間中の状態を示し、（ｂ）は
読み出し用ゲート電圧だけがＶHIとなったときの状態を
示し、（ｃ）は読み出し用ゲート電圧がＶHI、蓄積用ゲ
ート電圧が−Ｖとなったときの状態を示している。
ャル構造と信号電荷の移動を説明する模式図であって、
（ａ）は信号電荷の蓄積期間中の状態を示し、（ｂ）は
読み出し用ゲート電圧だけがＶHIとなったときの状態を
示し、（ｃ）は読み出し用ゲート電圧がＶHI、蓄積用ゲ
ート電圧が−Ｖとなったときの状態を示している。
【図７】従来の固体撮像装置の断面図である。
【図８】上記従来の固体撮像装置のポテンシャル構造と
信号電荷の移動を説明する模式図であって、（ａ）は信
号電荷の蓄積期間中の状態を示し、（ｂ）は信号電荷の
読み出し期間中の状態を示し、（ｃ）は充分な読み出し
期間が経過し信号電荷の移動が完了したときの状態を示
している。
信号電荷の移動を説明する模式図であって、（ａ）は信
号電荷の蓄積期間中の状態を示し、（ｂ）は信号電荷の
読み出し期間中の状態を示し、（ｃ）は充分な読み出し
期間が経過し信号電荷の移動が完了したときの状態を示
している。
【図９】従来の固体撮像装置において、光電変換部にポ
テンシャルの傾斜をもたせた場合の信号電荷の移動の様
子を説明する模式図である。
テンシャルの傾斜をもたせた場合の信号電荷の移動の様
子を説明する模式図である。
１ 半導体基板 ２ 不純物拡散領域（光電変換部） ３ 読み出し用ゲート電極 ４ 遮光膜 ５ 開口領域 ６ 光透過性絶縁材料 ７ 読み出し領域（電荷読み出し領域） ８ 電荷読み出しゲート ９ 高濃度不純物拡散領域 １０ 電荷蓄積領域 １１ 蓄積用ゲート電極
Claims (1)
- 【請求項１】 半導体基板の表面部に形成され入射した
光を信号電荷に変換して蓄積する光電変換部と、半導体
基板の表面部における上記光電変換部の近傍に形成され
該光電変換部に蓄積された信号電荷が読み出される電荷
読み出し部と、半導体基板の表面部における上記光電変
換部と上記電荷読み出し部との間に形成され上記光電変
換部に蓄積された信号電荷の上記電荷読み出し部への読
み出しを制御する電荷読み出しゲートとを備えた固体撮
像装置において、上記光電変換部における上記電荷読み
出しゲートと隣接する領域に、上記光電変換部における
他の領域よりもポテンシャルが低く設定され信号電荷が
上記他の領域から流入して蓄積される電荷蓄積領域が形
成されていることを特徴とする固体撮像装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5024393A JPH06236987A (ja) | 1993-02-12 | 1993-02-12 | 固体撮像装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5024393A JPH06236987A (ja) | 1993-02-12 | 1993-02-12 | 固体撮像装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06236987A true JPH06236987A (ja) | 1994-08-23 |
Family
ID=12136927
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5024393A Withdrawn JPH06236987A (ja) | 1993-02-12 | 1993-02-12 | 固体撮像装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06236987A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7514729B2 (en) | 2005-09-29 | 2009-04-07 | Nec Electronics Corporation | Solid-state imaging device and method of driving the same |
| WO2009136665A1 (en) * | 2008-05-09 | 2009-11-12 | Canon Kabushiki Kaisha | Photoelectric conversion apparatus and imaging system using the same |
| JP2012151364A (ja) * | 2011-01-20 | 2012-08-09 | Hamamatsu Photonics Kk | 固体撮像装置 |
| US8841714B2 (en) | 2011-01-14 | 2014-09-23 | Hamamatsu Photonics K.K. | Solid state imaging device |
| WO2016035494A1 (ja) * | 2014-09-01 | 2016-03-10 | 浜松ホトニクス株式会社 | 固体撮像装置 |
-
1993
- 1993-02-12 JP JP5024393A patent/JPH06236987A/ja not_active Withdrawn
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7842979B2 (en) | 2005-09-29 | 2010-11-30 | Nec Electronics Corporation | Solid-state imaging device and method of driving the same |
| US7514729B2 (en) | 2005-09-29 | 2009-04-07 | Nec Electronics Corporation | Solid-state imaging device and method of driving the same |
| WO2009136665A1 (en) * | 2008-05-09 | 2009-11-12 | Canon Kabushiki Kaisha | Photoelectric conversion apparatus and imaging system using the same |
| JP2009272538A (ja) * | 2008-05-09 | 2009-11-19 | Canon Inc | 光電変換装置及びそれを用いた撮像システム |
| US8981438B2 (en) | 2008-05-09 | 2015-03-17 | Canon Kabushiki Kaisha | Photoelectric conversion apparatus and imaging system using the same |
| US8400541B2 (en) | 2008-05-09 | 2013-03-19 | Canon Kabushiki Kaisha | Photoelectric conversion apparatus and imaging system using the same |
| US8841714B2 (en) | 2011-01-14 | 2014-09-23 | Hamamatsu Photonics K.K. | Solid state imaging device |
| CN103329271A (zh) * | 2011-01-20 | 2013-09-25 | 浜松光子学株式会社 | 固体摄像装置 |
| JP2012151364A (ja) * | 2011-01-20 | 2012-08-09 | Hamamatsu Photonics Kk | 固体撮像装置 |
| US9419051B2 (en) | 2011-01-20 | 2016-08-16 | Hamamatsu Photonics K.K. | Solid-state imaging device |
| WO2016035494A1 (ja) * | 2014-09-01 | 2016-03-10 | 浜松ホトニクス株式会社 | 固体撮像装置 |
| JP2016051852A (ja) * | 2014-09-01 | 2016-04-11 | 浜松ホトニクス株式会社 | 固体撮像装置 |
| US10483302B2 (en) | 2014-09-01 | 2019-11-19 | Hamamatsu Photonics K.K. | Solid-state imaging device |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
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