JPH06303535A - 焦平面における電荷スキミングと可変蓄積時間 - Google Patents
焦平面における電荷スキミングと可変蓄積時間Info
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- JPH06303535A JPH06303535A JP5146795A JP14679593A JPH06303535A JP H06303535 A JPH06303535 A JP H06303535A JP 5146795 A JP5146795 A JP 5146795A JP 14679593 A JP14679593 A JP 14679593A JP H06303535 A JPH06303535 A JP H06303535A
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-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
- H01L27/148—Charge coupled imagers
- H01L27/14875—Infrared CCD or CID imagers
-
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 従来の回路設計において必要であった追加的
な読みだし回路構成を必要としない電荷スキミング及び
可変蓄積時間をもつショットキバリアダイオード焦平面
と、ショットキバリアダイオード焦平面における電荷ス
キミングと可変蓄積時間を提供するための方法とを提供
することである。 【構成】 Ｐ型シリコン基板１２内に形成された焦平面
アレイ（１０）内で電荷スキミングと可変蓄積時間をを
実施する方法及び装置。
な読みだし回路構成を必要としない電荷スキミング及び
可変蓄積時間をもつショットキバリアダイオード焦平面
と、ショットキバリアダイオード焦平面における電荷ス
キミングと可変蓄積時間を提供するための方法とを提供
することである。 【構成】 Ｐ型シリコン基板１２内に形成された焦平面
アレイ（１０）内で電荷スキミングと可変蓄積時間をを
実施する方法及び装置。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、概してショットキバリ
ア形焦平面に関し、さらに詳しく言うと、電荷スキミン
グと可変蓄積時間をもつショットキバリア形焦平面アレ
イと、この電荷スキミングと可変蓄積時間を達成する方
法とに関する。
ア形焦平面に関し、さらに詳しく言うと、電荷スキミン
グと可変蓄積時間をもつショットキバリア形焦平面アレ
イと、この電荷スキミングと可変蓄積時間を達成する方
法とに関する。
【０００２】
【従来技術と解決課題】ショットキバリアダイオード上
の白金シリサイドは、赤外放射線（ＩＲ）を検出するた
めに１９７３年から提案された。大きな二次元の焦平面
アレイは、この技術分野では決まった手順で製造され
る。ショットキバリアダイオードは、１９７３年IEDM T
ech. Dig. の310 〜313 頁にF.D.Shepherd他による "Si
licon Schottky retinas" と題する論文と、１９８４年
IEDM Tech. Dig. の370 〜373 頁にF.D.Shepherdによる
"Recent advances in platinum silicide infrared fo
calplane arrays."と題する論文とに開示されている。
このような装置の組立ては、１９８５年のIEEE Trans.
Electron Devices誌のvol.ED-32 の1564〜1573頁にW.F.
Kosonocky による"160x244-element PtSi Schottky bar
rier IR-CCD image sensor" と題する論文と、１９８９
年のIEEE J. Solid-State Curcuits誌のvol.SC-22 の11
24〜1129頁にM.Kimata他による"512x512-element PtSi
Schottky barrier infrared image sensor" と題する論
文と、１９８９年のProc.SPIE 誌のvol.1107にE.Elabd
他による"488x512-244x256-element monolithic PtSi S
chottkyIR focal plane arrays." と題する論文と、１
９９０年のProc.SPIE 誌のvol.1308の36〜44頁にE.T.Ne
lson他による"Wide field of view PtSi infrared foca
lplane array"と題する論文と、１９９０年のIEEE J. S
olid-State Curcuits誌のvol.25の602 〜608 頁にM.J.M
cNutt他による"Schottky barrier infrared focalplane
arrays with novel readout structures"と題する論文
とに開示されている。
の白金シリサイドは、赤外放射線（ＩＲ）を検出するた
めに１９７３年から提案された。大きな二次元の焦平面
アレイは、この技術分野では決まった手順で製造され
る。ショットキバリアダイオードは、１９７３年IEDM T
ech. Dig. の310 〜313 頁にF.D.Shepherd他による "Si
licon Schottky retinas" と題する論文と、１９８４年
IEDM Tech. Dig. の370 〜373 頁にF.D.Shepherdによる
"Recent advances in platinum silicide infrared fo
calplane arrays."と題する論文とに開示されている。
このような装置の組立ては、１９８５年のIEEE Trans.
Electron Devices誌のvol.ED-32 の1564〜1573頁にW.F.
Kosonocky による"160x244-element PtSi Schottky bar
rier IR-CCD image sensor" と題する論文と、１９８９
年のIEEE J. Solid-State Curcuits誌のvol.SC-22 の11
24〜1129頁にM.Kimata他による"512x512-element PtSi
Schottky barrier infrared image sensor" と題する論
文と、１９８９年のProc.SPIE 誌のvol.1107にE.Elabd
他による"488x512-244x256-element monolithic PtSi S
chottkyIR focal plane arrays." と題する論文と、１
９９０年のProc.SPIE 誌のvol.1308の36〜44頁にE.T.Ne
lson他による"Wide field of view PtSi infrared foca
lplane array"と題する論文と、１９９０年のIEEE J. S
olid-State Curcuits誌のvol.25の602 〜608 頁にM.J.M
cNutt他による"Schottky barrier infrared focalplane
arrays with novel readout structures"と題する論文
とに開示されている。
【０００３】同時に、後ろ側のイルミネーションと前側
の反射キャビティとは、１９８２年のRCA Rev.誌のvol.
43の569 〜589 頁の"Theory and measurements of phot
oresponse for thin film PdSi and PtSi infrared Sch
ottky barrier detectors with optical cavity." にH.
Elabd 他によって開示されているように０．１Ｋよりす
ぐれた温度分解能が達成される点までダイオードの量子
効率を改善した。最近、珪化イリジウムが波長の感度を
広げるのに提案された。それから大きなアレイが長い波
長の赤外線スペクトルにおいて論証された。これらは、
１９８２年IEDMTech.Dig.誌157 〜160 頁の"IrSi Schot
tky-barrier diodes for infrared detection" と題す
るP.W.Pellegrini他による論文と、１９８８年IEEE Ele
ctron Device Lett 誌vol.9 の650 〜653 頁の"IrSi Sc
hottky-barrier infrared detectors with 10-μm cuto
ff wavelength"と題するB.-Y.Tsaur他による論文と、１
９８９年IEEE Electron Device Lett 誌vol.10の361 〜
363 頁の"128x128-elemntIrSi Schottky-barrier focal
plane array for long-wavelength infrared imaging"
と題するB.-Y.Tsaur他による論文との中で論じられて
いる。
の反射キャビティとは、１９８２年のRCA Rev.誌のvol.
43の569 〜589 頁の"Theory and measurements of phot
oresponse for thin film PdSi and PtSi infrared Sch
ottky barrier detectors with optical cavity." にH.
Elabd 他によって開示されているように０．１Ｋよりす
ぐれた温度分解能が達成される点までダイオードの量子
効率を改善した。最近、珪化イリジウムが波長の感度を
広げるのに提案された。それから大きなアレイが長い波
長の赤外線スペクトルにおいて論証された。これらは、
１９８２年IEDMTech.Dig.誌157 〜160 頁の"IrSi Schot
tky-barrier diodes for infrared detection" と題す
るP.W.Pellegrini他による論文と、１９８８年IEEE Ele
ctron Device Lett 誌vol.9 の650 〜653 頁の"IrSi Sc
hottky-barrier infrared detectors with 10-μm cuto
ff wavelength"と題するB.-Y.Tsaur他による論文と、１
９８９年IEEE Electron Device Lett 誌vol.10の361 〜
363 頁の"128x128-elemntIrSi Schottky-barrier focal
plane array for long-wavelength infrared imaging"
と題するB.-Y.Tsaur他による論文との中で論じられて
いる。
【０００４】それにもかかわらず、ショットキバリアダ
イオードの比較的低い量子効率は、相対ダイオード領域
もしくは完全因子上にプレミアムを位置付ける。反射プ
レートは、１９８８年IEEE Electron Device Lett 誌vo
l.9 の394 〜396 頁の"Edge-leakage control in plati
num silicide schottky-barrier diodes used for infr
ared detection" と題するB.-Y.Tsaur他による論文と、
M.J.McNuttに付与された"Platinum Silicide Imager"と
題する米国特許第4,857,979 号とに開示されているよう
にダイオードの端部漏れを制御するフィールドプレート
として直流バイアスできる。これにより、上記参照例の
いくつかにおいて説明されているように一般に漏れ抑制
に使用されるＮ型保護リング構造の必要がなくなり、セ
ンサーダイオードとして入手できる焦平面アレイ領域を
増大する。増大された完全要素は、より多くの光子を補
足し焦平面アレイの感度を改善する。
イオードの比較的低い量子効率は、相対ダイオード領域
もしくは完全因子上にプレミアムを位置付ける。反射プ
レートは、１９８８年IEEE Electron Device Lett 誌vo
l.9 の394 〜396 頁の"Edge-leakage control in plati
num silicide schottky-barrier diodes used for infr
ared detection" と題するB.-Y.Tsaur他による論文と、
M.J.McNuttに付与された"Platinum Silicide Imager"と
題する米国特許第4,857,979 号とに開示されているよう
にダイオードの端部漏れを制御するフィールドプレート
として直流バイアスできる。これにより、上記参照例の
いくつかにおいて説明されているように一般に漏れ抑制
に使用されるＮ型保護リング構造の必要がなくなり、セ
ンサーダイオードとして入手できる焦平面アレイ領域を
増大する。増大された完全要素は、より多くの光子を補
足し焦平面アレイの感度を改善する。
【０００５】可変蓄積時間の提供は、ある焦平面アレイ
への望ましい追加である電子的なシャッター機能をもた
らす。しかしながら、これは、ダイオードの電位を維持
しかつ信号電荷の蓄積を一時的に抑制するように、各セ
ンサーダイオードに隣接する電荷を排出するための共通
のゲート及びドレインを通常必要とする。これには、ダ
イオードに配置できたチップ領域を使用する欠点があ
り、このため完全要素を制限する。別の従来の方法が、
K.Konuma他による１９９０年のIEEE Trans. Electron D
evices誌vol.37の 629〜 635頁の"324x487 Schottky-ba
rrier infrared imager " と題する論文の中に説明され
ている。この論文の中で、デバイスは、別個の読み出し
サイクルによって過剰の電荷を掃引することが論じられ
ているが、しかしこれは、高いクロック周波数が必要と
なり、蓄積時間が変化できる範囲を制限する。普通の読
み出しと電荷掃引機能とは時間に圧縮されさもなければ
読み出しだけ考慮に入れなければならない。
への望ましい追加である電子的なシャッター機能をもた
らす。しかしながら、これは、ダイオードの電位を維持
しかつ信号電荷の蓄積を一時的に抑制するように、各セ
ンサーダイオードに隣接する電荷を排出するための共通
のゲート及びドレインを通常必要とする。これには、ダ
イオードに配置できたチップ領域を使用する欠点があ
り、このため完全要素を制限する。別の従来の方法が、
K.Konuma他による１９９０年のIEEE Trans. Electron D
evices誌vol.37の 629〜 635頁の"324x487 Schottky-ba
rrier infrared imager " と題する論文の中に説明され
ている。この論文の中で、デバイスは、別個の読み出し
サイクルによって過剰の電荷を掃引することが論じられ
ているが、しかしこれは、高いクロック周波数が必要と
なり、蓄積時間が変化できる範囲を制限する。普通の読
み出しと電荷掃引機能とは時間に圧縮されさもなければ
読み出しだけ考慮に入れなければならない。
【０００６】Audierに付与された米国特許第4,866,496
号は、本発明の電荷スキミング機能の概念に類似する電
荷スキミング機能を開示している。しかしながら、Audi
erの特許の電荷スキミングは、信号電荷をセーブされる
部分と廃棄する部分とに分割する多数の追加ゲートの使
用によって達成される。この回路は、卓越して水銀−カ
ドミウム−テルル化物検出器を企図される。しかしなが
ら、可変蓄積時間の追加的な機能を提供することを除い
て、本発明はAudierによって要求される追加的なゲート
の回路素子の必要性を取り除く。空間の効率的な使用が
一体の焦平面（例えば、ショットキバリア形アレイ）に
おいて重要である。
号は、本発明の電荷スキミング機能の概念に類似する電
荷スキミング機能を開示している。しかしながら、Audi
erの特許の電荷スキミングは、信号電荷をセーブされる
部分と廃棄する部分とに分割する多数の追加ゲートの使
用によって達成される。この回路は、卓越して水銀−カ
ドミウム−テルル化物検出器を企図される。しかしなが
ら、可変蓄積時間の追加的な機能を提供することを除い
て、本発明はAudierによって要求される追加的なゲート
の回路素子の必要性を取り除く。空間の効率的な使用が
一体の焦平面（例えば、ショットキバリア形アレイ）に
おいて重要である。
【０００７】Caroに付与された米国特許第4,896,340 号
は、電荷結合デバイスへの信号電荷の部分的な入力のた
めの一般的な設計を開示している。この発明は、ダイオ
ードをバイアスすることと大きな電流を取扱うための特
定の入力用件をもつハイブリッド水銀−カドミウム−テ
ルル化物製焦平面アレイに方向づけられる。このCaroの
発明は、それが信号電荷の一部を取り除くAudierのもの
と類似している。そのため、この電荷スキミング機能に
類似する機能をもつが、しかし実行には追加的な回路素
子が必要でありかつその実施がまったく異なる。
は、電荷結合デバイスへの信号電荷の部分的な入力のた
めの一般的な設計を開示している。この発明は、ダイオ
ードをバイアスすることと大きな電流を取扱うための特
定の入力用件をもつハイブリッド水銀−カドミウム−テ
ルル化物製焦平面アレイに方向づけられる。このCaroの
発明は、それが信号電荷の一部を取り除くAudierのもの
と類似している。そのため、この電荷スキミング機能に
類似する機能をもつが、しかし実行には追加的な回路素
子が必要でありかつその実施がまったく異なる。
【０００８】Hisaに付与された米国特許第4,994,876 号
は、読み出し回路の記憶容量を増大するために使用され
る三次元格納構造を開示している。この発明は、扱うこ
とのできる量もしくは電荷の増大を開示していて、ハイ
ブリッド型水銀−カドミウム−テルル化物アレイであ
る。
は、読み出し回路の記憶容量を増大するために使用され
る三次元格納構造を開示している。この発明は、扱うこ
とのできる量もしくは電荷の増大を開示していて、ハイ
ブリッド型水銀−カドミウム−テルル化物アレイであ
る。
【０００９】Yoshida に付与された米国特許第5,003,56
5 号は、アレイ内の各センサー位置で個々の制御電圧を
電荷スキミング回路に供給するための方法を開示してい
る。これは、ダイオードの感度における違いをなくすの
に有用である。この電荷スキミング技術は、この技術分
野において普通に使用されている。本発明は、各ダイオ
ードにおいて電荷スキミングを同調することではない。
本発明の主旨は、Yoshida 他で使用される電荷スキミン
グ装置を除去することにある。
5 号は、アレイ内の各センサー位置で個々の制御電圧を
電荷スキミング回路に供給するための方法を開示してい
る。これは、ダイオードの感度における違いをなくすの
に有用である。この電荷スキミング技術は、この技術分
野において普通に使用されている。本発明は、各ダイオ
ードにおいて電荷スキミングを同調することではない。
本発明の主旨は、Yoshida 他で使用される電荷スキミン
グ装置を除去することにある。
【００１０】したがって、本発明の目的は、焦平面を提
供することであり、さらに詳しく言えば、従来の回路設
計において必要であった追加的な読みだし回路構成の必
要のない電荷スキミング及び可変蓄積時間とをもつしシ
ョットキバリアダイオード焦平面と、ショットキバリア
ダイオード焦平面における電荷スキミングと可変蓄積時
間を提供するための方法とを提供することである。
供することであり、さらに詳しく言えば、従来の回路設
計において必要であった追加的な読みだし回路構成の必
要のない電荷スキミング及び可変蓄積時間とをもつしシ
ョットキバリアダイオード焦平面と、ショットキバリア
ダイオード焦平面における電荷スキミングと可変蓄積時
間を提供するための方法とを提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記及び他の目的を達成
するために、本発明は、追加的な読み出し回路構成を必
要としない電荷スキミングと可変蓄積時間をもつ焦平面
アレイと、このような電荷スキミングと可変蓄積時間と
を達成するための方法とを提供する。本発明において、
フィールドプレートは、浮動ゲート（センサー）のショ
ットキバリアダイオードと容量的に結合されている。負
の電圧でフィールドプレートをパルス作動することによ
って、ショットキバリアダイオードが一時的に短絡され
て電荷を基板上にダンプし、電位をリセットし、この部
分の電荷の蓄積を抑制する。フレーム周期内のパルスの
位置が電荷蓄積のための始動時間を決定する。パルスの
電圧は、ダンプされる電荷の量を決定し、蓄積された信
号電荷の一部だけが焦平面アレイの読み出し回路へ転送
される電荷スキミングを発生するのに使用できる。
するために、本発明は、追加的な読み出し回路構成を必
要としない電荷スキミングと可変蓄積時間をもつ焦平面
アレイと、このような電荷スキミングと可変蓄積時間と
を達成するための方法とを提供する。本発明において、
フィールドプレートは、浮動ゲート（センサー）のショ
ットキバリアダイオードと容量的に結合されている。負
の電圧でフィールドプレートをパルス作動することによ
って、ショットキバリアダイオードが一時的に短絡され
て電荷を基板上にダンプし、電位をリセットし、この部
分の電荷の蓄積を抑制する。フレーム周期内のパルスの
位置が電荷蓄積のための始動時間を決定する。パルスの
電圧は、ダンプされる電荷の量を決定し、蓄積された信
号電荷の一部だけが焦平面アレイの読み出し回路へ転送
される電荷スキミングを発生するのに使用できる。
【００１２】本発明の利点は、読み出し回路に何らかの
構成を追加せずに電荷スキミングと可変蓄積時間が達成
するということである。本発明は、ショットキバリアダ
イオードの上方にあるフィールドプレートへパルスを送
ることにより達成される。フィールドプレートは、本発
明の焦平面アレイ構造の空間を節約する様相である追加
的な横方向の空間を占有しない。
構成を追加せずに電荷スキミングと可変蓄積時間が達成
するということである。本発明は、ショットキバリアダ
イオードの上方にあるフィールドプレートへパルスを送
ることにより達成される。フィールドプレートは、本発
明の焦平面アレイ構造の空間を節約する様相である追加
的な横方向の空間を占有しない。
【００１３】
【実施例】図面を参照すると、図１は、本発明の原理に
よるショットキバリア形焦平面アレイ１０の一部分の複
数のピクセル要素１１の平面図を示す。図２は、ピクセ
ル要素１１の断面図を示す。ピクセル要素１１は、一つ
のショットキバリアダイオードと一つの電荷読み出しセ
ルとを有する。ピクセル要素１１は、カソードプレート
１５に接触するＮ+ 添加領域１３をもつＰ型シリコン基
板１２を含んでいる。カソードプレート１５は例えば白
金シリサイド（ＰｔＳｉ）材料から成り、Ｐ型シリコン
基板１２の面上に配置され、そして、厚い（〜５０００
Å）酸化物の誘電体アイソレーション層１６がカソード
プレート１５とフィールドプレート１７との間に配置さ
れる。フィールドプレート１７は、例えばアルミニウム
のような相互連結材料から構成される。カソードプレー
ト１５とＰ型シリコン基板１２とは、白金シリコン形セ
ンサーダイオード１８としても本明細書で言及されてい
るショットキバリアダイオード１８を形成する。フィー
ルドプレート１７は、ショットキバリアダイオード１８
の上方にある。（図１及び２で示すように）ショットキ
バリアダイオード１８の左側には、ダイオードのＰ型シ
リコン基板１２から隔絶されているダイオードの転送ゲ
ート２０がある。読み出しゲート２１は、（図２に示す
ように）ダイオードの転送ゲート２０の左側に配置され
る。ダイオード転送ゲート２０は、読み出しゲート２１
と重複している。ダイオード転送ゲート２０と読み出し
ゲート２１とは、標準的にポリシリコン材料から形成さ
れる。誘電体アイソレーションの層が、転送ゲート２０
と読み出しゲート２１を包囲している。このような転送
ゲート２０と読み出しゲート２１とを組み入れる標準的
な電荷読み出しもしくは出力の回路２２は、例えばMich
ael J. McNutt に付与された米国特許第4,857979号に開
示されている。転送ゲート及びフィールドプレート用パ
ルス制御器２３は、転送ゲート２０とフィールドプレー
ト１７とに結合される。
よるショットキバリア形焦平面アレイ１０の一部分の複
数のピクセル要素１１の平面図を示す。図２は、ピクセ
ル要素１１の断面図を示す。ピクセル要素１１は、一つ
のショットキバリアダイオードと一つの電荷読み出しセ
ルとを有する。ピクセル要素１１は、カソードプレート
１５に接触するＮ+ 添加領域１３をもつＰ型シリコン基
板１２を含んでいる。カソードプレート１５は例えば白
金シリサイド（ＰｔＳｉ）材料から成り、Ｐ型シリコン
基板１２の面上に配置され、そして、厚い（〜５０００
Å）酸化物の誘電体アイソレーション層１６がカソード
プレート１５とフィールドプレート１７との間に配置さ
れる。フィールドプレート１７は、例えばアルミニウム
のような相互連結材料から構成される。カソードプレー
ト１５とＰ型シリコン基板１２とは、白金シリコン形セ
ンサーダイオード１８としても本明細書で言及されてい
るショットキバリアダイオード１８を形成する。フィー
ルドプレート１７は、ショットキバリアダイオード１８
の上方にある。（図１及び２で示すように）ショットキ
バリアダイオード１８の左側には、ダイオードのＰ型シ
リコン基板１２から隔絶されているダイオードの転送ゲ
ート２０がある。読み出しゲート２１は、（図２に示す
ように）ダイオードの転送ゲート２０の左側に配置され
る。ダイオード転送ゲート２０は、読み出しゲート２１
と重複している。ダイオード転送ゲート２０と読み出し
ゲート２１とは、標準的にポリシリコン材料から形成さ
れる。誘電体アイソレーションの層が、転送ゲート２０
と読み出しゲート２１を包囲している。このような転送
ゲート２０と読み出しゲート２１とを組み入れる標準的
な電荷読み出しもしくは出力の回路２２は、例えばMich
ael J. McNutt に付与された米国特許第4,857979号に開
示されている。転送ゲート及びフィールドプレート用パ
ルス制御器２３は、転送ゲート２０とフィールドプレー
ト１７とに結合される。
【００１４】ショットキバリア形焦平面アレイ１０のピ
クセル要素１１の動作を図３を参照して説明する。図３
は、図１及び２のショットキバリア形焦平面アレイ１０
での一連の電荷スキミングと可変蓄積時間との機能の動
作を表す電子の電位図を示す。さらに詳しく言うと、図
３は、図１の焦平面アレイのピクセル要素１１の構造体
の関連部についての一連の電子電位図を示す。図３に示
す電位は、Ｐ型シリコン基板１２の表面における電位で
ある。読み出しゲート２１は、通常、（電位差として表
され斜線で示される）電荷２５がショットキバリアダイ
オード１８のカソードプレート１５とこれに接触するＮ
+ 領域１３とから転送される電荷結合デバイス（ＣＣ
Ｄ）のゲートである。一連（図示なし）のゲートは、通
常ダイオードの信号電荷を焦平面アレイ読み出しもしく
は出力回路２２へ転送する。ダイオードの転送ゲート２
０は、フレーム毎に一回パルスを作動せられて電荷２５
を読み出し回路２２へ転送する。ダイオードの転送ゲー
ト２０がオフのとき、転送ゲート２０は信号電荷２５の
蓄積中で浮動ショットキバリアダイオード１８を隔絶し
ている。
クセル要素１１の動作を図３を参照して説明する。図３
は、図１及び２のショットキバリア形焦平面アレイ１０
での一連の電荷スキミングと可変蓄積時間との機能の動
作を表す電子の電位図を示す。さらに詳しく言うと、図
３は、図１の焦平面アレイのピクセル要素１１の構造体
の関連部についての一連の電子電位図を示す。図３に示
す電位は、Ｐ型シリコン基板１２の表面における電位で
ある。読み出しゲート２１は、通常、（電位差として表
され斜線で示される）電荷２５がショットキバリアダイ
オード１８のカソードプレート１５とこれに接触するＮ
+ 領域１３とから転送される電荷結合デバイス（ＣＣ
Ｄ）のゲートである。一連（図示なし）のゲートは、通
常ダイオードの信号電荷を焦平面アレイ読み出しもしく
は出力回路２２へ転送する。ダイオードの転送ゲート２
０は、フレーム毎に一回パルスを作動せられて電荷２５
を読み出し回路２２へ転送する。ダイオードの転送ゲー
ト２０がオフのとき、転送ゲート２０は信号電荷２５の
蓄積中で浮動ショットキバリアダイオード１８を隔絶し
ている。
【００１５】図３ａの電位図は、電荷蓄積時間の終了を
表す。斜線領域は、特定のピクセル要素１１についての
蓄積された光誘導電荷２５である。この電荷は、ダイオ
ードの転送ゲート２０とＰ型シリコン基板１２との間に
閉じ込められている。図３ｂにおいて、ダイオードの転
送ゲート２０はオンにされて信号電荷２５をＣＣＤ読み
出しゲート２１へ転送する。電荷２５のいくらかあるい
は全部は、パルス作動された転送ゲート２０の電位レベ
ルに従って転送できる。これは、可変の電荷スキミング
を提供するものである。転送ゲート２０は、図３ｃに示
されるように、元の電位へ戻されると再び読み出しゲー
ト２１からＰｔＳｉセンサーダイオード１８を隔絶す
る。
表す。斜線領域は、特定のピクセル要素１１についての
蓄積された光誘導電荷２５である。この電荷は、ダイオ
ードの転送ゲート２０とＰ型シリコン基板１２との間に
閉じ込められている。図３ｂにおいて、ダイオードの転
送ゲート２０はオンにされて信号電荷２５をＣＣＤ読み
出しゲート２１へ転送する。電荷２５のいくらかあるい
は全部は、パルス作動された転送ゲート２０の電位レベ
ルに従って転送できる。これは、可変の電荷スキミング
を提供するものである。転送ゲート２０は、図３ｃに示
されるように、元の電位へ戻されると再び読み出しゲー
ト２１からＰｔＳｉセンサーダイオード１８を隔絶す
る。
【００１６】図３ｄにおいて、フィールドプレート１７
は負方向にパルス作動されて焦平面アレイ１０の全ダイ
オード１８を基板１２に短絡して電荷２５を基板１２へ
とダンプする。ダイオード１８と基板１２との短絡はエ
ッジ漏れ降伏により生じるが、それ以外はフィールドプ
レート１７を適当にバイアスすることにより除去され
る。この短絡には、読み出しゲート２１（図３ｂ）へ転
送されなかった信号電荷２５に転送時間経過後に蓄積さ
れたいずれの光誘導電荷をも加えたものを取り除く効果
がある。パルスは、標準的には幅が１０μ秒以下であっ
て、そのため３０Ｈｚのフレームレートの焦平面アレイ
１０で１／３２００のデューティサイクルをもつ。
は負方向にパルス作動されて焦平面アレイ１０の全ダイ
オード１８を基板１２に短絡して電荷２５を基板１２へ
とダンプする。ダイオード１８と基板１２との短絡はエ
ッジ漏れ降伏により生じるが、それ以外はフィールドプ
レート１７を適当にバイアスすることにより除去され
る。この短絡には、読み出しゲート２１（図３ｂ）へ転
送されなかった信号電荷２５に転送時間経過後に蓄積さ
れたいずれの光誘導電荷をも加えたものを取り除く効果
がある。パルスは、標準的には幅が１０μ秒以下であっ
て、そのため３０Ｈｚのフレームレートの焦平面アレイ
１０で１／３２００のデューティサイクルをもつ。
【００１７】フィールドプレート１７は普通ＰｔＳｉ製
カソードプレート１５のエッジのＰ型基板をわずかに空
乏状態にしエッジ漏れ降伏を阻止するようにバイアスさ
れる。フィールドプレート１７は負方向にパルス作動さ
れると、過剰の正孔が高い横方向電界のためにカソード
プレート１５のエッジに隣接するＰ型基板内に蓄積され
てエッジ漏れ降伏を促す。これにより、ダイオード１８
を基板１２に短絡してＰｔＳｉ製カソードプレート１５
からの過剰の電子を基板１２に供給する。パルスが取り
除かれてフィールドプレート１７がそのより高い正電位
に戻ると、エッジ降伏は除去され、ダイオード１８は逆
方向にバイアスされ、隔絶されたカソードプレート１５
はもとのパルスの高さにより決まるレベルに容量的に戻
される。
カソードプレート１５のエッジのＰ型基板をわずかに空
乏状態にしエッジ漏れ降伏を阻止するようにバイアスさ
れる。フィールドプレート１７は負方向にパルス作動さ
れると、過剰の正孔が高い横方向電界のためにカソード
プレート１５のエッジに隣接するＰ型基板内に蓄積され
てエッジ漏れ降伏を促す。これにより、ダイオード１８
を基板１２に短絡してＰｔＳｉ製カソードプレート１５
からの過剰の電子を基板１２に供給する。パルスが取り
除かれてフィールドプレート１７がそのより高い正電位
に戻ると、エッジ降伏は除去され、ダイオード１８は逆
方向にバイアスされ、隔絶されたカソードプレート１５
はもとのパルスの高さにより決まるレベルに容量的に戻
される。
【００１８】フィールドプレート１７からのパルスの大
きさは、転送ゲート２０が図３ｂのオンのパルス作動さ
れるときに図３ｅのダイオード１８の電子の電位が、パ
ルスの後で、転送ゲート２０の真下の電位（電荷スキミ
ングの全くない間）あるいはこの電位以下（所望の電荷
スキミングだけ）のレベルに戻るように同調される。こ
のとき、電荷の蓄積化が再び始まる。このように、フレ
ーム時間内でのフィールドプレートのパルスの後縁を移
動させることにより、蓄積化時間の開始を効果的に設定
し、そして最終的にダイオードの転送ゲートのパルスで
終わらせる。これは、蓄積時間の可変制御を可能にし
て、電子シャッターとして動作させる。フィールドプレ
ート１７とダイオードの転送ゲート２０と上のパルスの
高さの相対値が電荷スキミングの量を制御する。
きさは、転送ゲート２０が図３ｂのオンのパルス作動さ
れるときに図３ｅのダイオード１８の電子の電位が、パ
ルスの後で、転送ゲート２０の真下の電位（電荷スキミ
ングの全くない間）あるいはこの電位以下（所望の電荷
スキミングだけ）のレベルに戻るように同調される。こ
のとき、電荷の蓄積化が再び始まる。このように、フレ
ーム時間内でのフィールドプレートのパルスの後縁を移
動させることにより、蓄積化時間の開始を効果的に設定
し、そして最終的にダイオードの転送ゲートのパルスで
終わらせる。これは、蓄積時間の可変制御を可能にし
て、電子シャッターとして動作させる。フィールドプレ
ート１７とダイオードの転送ゲート２０と上のパルスの
高さの相対値が電荷スキミングの量を制御する。
【００１９】実験は、本発明のショットキバリア形焦平
面アレイ１０上で行われた。その結果を参考図を参照し
つつ次に説明する。参考図は、本発明により提供される
可変電荷スキミングと可変蓄積時間との動作を確証する
図１及び２のショットキバリア形焦平面アレイ１０から
の出力のオシロスコープの軌跡を図示する。参考図１ａ
は焦平面アレイ１０の基線出力を図示しており、参考図
１ｂは半分の蓄積時間での出力を図示しており、参考図
１ｃは半分のバックグランドの電荷スキミングでの出力
を図示する。しかしながら、蓄積もしくは電荷スキミン
グのいずれの部分をも提供できることは理解できるであ
ろう。
面アレイ１０上で行われた。その結果を参考図を参照し
つつ次に説明する。参考図は、本発明により提供される
可変電荷スキミングと可変蓄積時間との動作を確証する
図１及び２のショットキバリア形焦平面アレイ１０から
の出力のオシロスコープの軌跡を図示する。参考図１ａ
は焦平面アレイ１０の基線出力を図示しており、参考図
１ｂは半分の蓄積時間での出力を図示しており、参考図
１ｃは半分のバックグランドの電荷スキミングでの出力
を図示する。しかしながら、蓄積もしくは電荷スキミン
グのいずれの部分をも提供できることは理解できるであ
ろう。
【００２０】参考図は、本発明の１２８ｘ１２８ＰｔＳ
ｉ焦平面アレイの単一の像の行についての出力を表す三
つのオシロスコープの写真を図示する。この像は、四つ
の垂直な３３０Ｋのバーを除いては均一な３００Ｋをも
つ黒体源の像である。出力信号が修正されないため、ピ
クセル間の不均一性がエッジ付近の強度の低下と共に顕
現する。ＣＣＤの読み出し効率を改善するために使用さ
れる絶対零電荷レベルと、相対零レベルの送り込みファ
ット零レベルと、３００Ｋのバックグランドの信号レベ
ルと、バックグランド温度以上の四つの垂直な３０Ｋの
バーを表す信号との四つの電荷レベルが、出力において
示される。参考図１ａは、電荷スキミングなしに完全な
蓄積時間を使用する出力を示す。
ｉ焦平面アレイの単一の像の行についての出力を表す三
つのオシロスコープの写真を図示する。この像は、四つ
の垂直な３３０Ｋのバーを除いては均一な３００Ｋをも
つ黒体源の像である。出力信号が修正されないため、ピ
クセル間の不均一性がエッジ付近の強度の低下と共に顕
現する。ＣＣＤの読み出し効率を改善するために使用さ
れる絶対零電荷レベルと、相対零レベルの送り込みファ
ット零レベルと、３００Ｋのバックグランドの信号レベ
ルと、バックグランド温度以上の四つの垂直な３０Ｋの
バーを表す信号との四つの電荷レベルが、出力において
示される。参考図１ａは、電荷スキミングなしに完全な
蓄積時間を使用する出力を示す。
【００２１】参考図１ｂにおいて、フィールドプレート
１７でのパルスはフレーム時間の始まりからフレーム時
間のほぼ中間まで遅延された。別言すれば、蓄積時間
は、図３ａで示される曲線の約半分の時間である。この
出力は、３００Ｋのバックグランド信号とデルタ３０Ｋ
の垂直バー信号とが半分に切られていることをはっきり
と示す。これは、信号に関する乗算効果である。参考図
１ｃにおいて、フィールドプレート１７のパルスは、フ
レームの始動時に戻されたが、しかし負のパルスの高さ
は増大された。デルタ３０Ｋバーの信号は、参考図１ａ
から変ってないが、しかし３００Ｋのバックグランド信
号は半分に切られた。これは、本発明によって提供され
た減算の電荷スキミング効果である。
１７でのパルスはフレーム時間の始まりからフレーム時
間のほぼ中間まで遅延された。別言すれば、蓄積時間
は、図３ａで示される曲線の約半分の時間である。この
出力は、３００Ｋのバックグランド信号とデルタ３０Ｋ
の垂直バー信号とが半分に切られていることをはっきり
と示す。これは、信号に関する乗算効果である。参考図
１ｃにおいて、フィールドプレート１７のパルスは、フ
レームの始動時に戻されたが、しかし負のパルスの高さ
は増大された。デルタ３０Ｋバーの信号は、参考図１ａ
から変ってないが、しかし３００Ｋのバックグランド信
号は半分に切られた。これは、本発明によって提供され
た減算の電荷スキミング効果である。
【００２２】このように、本発明は、焦平面アレイ１０
の読み出し回路内に追加的構造を必要とせず読み出しク
ロッキング率の増加も必要としない可変蓄積時間と電荷
スキミングとを達成するための手段を提供する。可変蓄
積時間と電荷スキミング効果は、互いに独立であり、フ
ィールドプレート１７のパルスの高さ及び位置を単に変
更することによって何らかの結合で使用できる。ＰｔＳ
ｉ焦平面アレイ１０が制限されて実行し実験もこれを使
って行われたけれども、本発明の方法は、あるインター
ライン転送焦平面アレイにおいて使用される。電荷スキ
ミングを使用することによって、特に赤外線検出器にお
いて、バックグランド信号が大量に除去でき、そうし
て、読み出し回路の入手可能な電荷コンデンサ内のダイ
ナミックレンジを増大させる。可変蓄積時間の特徴は、
対象と利得調整を提供することである。これは、速く動
いているターゲットもしくは対象物を含む情景におい
て、スミアーを抑制するために使用できる電子工学的に
可変のシャッター速度を提供する。
の読み出し回路内に追加的構造を必要とせず読み出しク
ロッキング率の増加も必要としない可変蓄積時間と電荷
スキミングとを達成するための手段を提供する。可変蓄
積時間と電荷スキミング効果は、互いに独立であり、フ
ィールドプレート１７のパルスの高さ及び位置を単に変
更することによって何らかの結合で使用できる。ＰｔＳ
ｉ焦平面アレイ１０が制限されて実行し実験もこれを使
って行われたけれども、本発明の方法は、あるインター
ライン転送焦平面アレイにおいて使用される。電荷スキ
ミングを使用することによって、特に赤外線検出器にお
いて、バックグランド信号が大量に除去でき、そうし
て、読み出し回路の入手可能な電荷コンデンサ内のダイ
ナミックレンジを増大させる。可変蓄積時間の特徴は、
対象と利得調整を提供することである。これは、速く動
いているターゲットもしくは対象物を含む情景におい
て、スミアーを抑制するために使用できる電子工学的に
可変のシャッター速度を提供する。
【００２３】電荷スキミングと可変蓄積時間とをもつ新
規の改良された焦平面アレイ、特にショットキバリア型
焦平面アレイを記述した。本発明の主要な利点は、（電
子的シャッターを提供する）電荷スキミングと可変蓄積
時間とがある構成を読み出し回路に追加することなしに
達成されるという事実である。本発明は、ダイオードの
上方にあるフィールドプレートをパルス作動することに
よって達成される。フィールドプレートは、追加的な横
方向の空間を占有せず、本発明のショットキバリア焦平
面アレイ構造の空間を節約する様相の一つである。上述
の実施例が単に本発明の原理の応用を表す多くの特定の
実施例の内のいくつかを図示したものにすぎないという
ことは理解されるべきである。詳しく言うと、多数の他
の調節は、当業者によって本発明の範囲から逸脱するこ
となしに容易に発明できる。
規の改良された焦平面アレイ、特にショットキバリア型
焦平面アレイを記述した。本発明の主要な利点は、（電
子的シャッターを提供する）電荷スキミングと可変蓄積
時間とがある構成を読み出し回路に追加することなしに
達成されるという事実である。本発明は、ダイオードの
上方にあるフィールドプレートをパルス作動することに
よって達成される。フィールドプレートは、追加的な横
方向の空間を占有せず、本発明のショットキバリア焦平
面アレイ構造の空間を節約する様相の一つである。上述
の実施例が単に本発明の原理の応用を表す多くの特定の
実施例の内のいくつかを図示したものにすぎないという
ことは理解されるべきである。詳しく言うと、多数の他
の調節は、当業者によって本発明の範囲から逸脱するこ
となしに容易に発明できる。
【図１】本発明の原理に従うショットキバリア形焦平面
アレイの平面図である。
アレイの平面図である。
【図２】図１のショットキバリア形焦平面アレイのある
一部のピクセル要素の断面図である。
一部のピクセル要素の断面図である。
【図３】図１及び２のショットキバリア焦平面アレイ内
での電荷スキミング及び可変蓄積時間機能を示す一連の
電子電位図であり、３（ａ）は電荷蓄積時間の終了を示
し、３（ｂ）は読み出し回路への信号電荷の転送を示
し、３（ｃ）はダイオードを読み出し回路から絶縁して
いる状態を示し、３（ｄ）はフィールドプレートが負で
パルス作動されて焦平面の全てのダイオードをオンにし
て電荷を基板へダンプしている状態を示し、３（ｅ）は
ダイオードの電位をリセットし電荷スキミングを提供す
るようにフィールドプレートからのパルスの大きさを同
調していることを示している。
での電荷スキミング及び可変蓄積時間機能を示す一連の
電子電位図であり、３（ａ）は電荷蓄積時間の終了を示
し、３（ｂ）は読み出し回路への信号電荷の転送を示
し、３（ｃ）はダイオードを読み出し回路から絶縁して
いる状態を示し、３（ｄ）はフィールドプレートが負で
パルス作動されて焦平面の全てのダイオードをオンにし
て電荷を基板へダンプしている状態を示し、３（ｅ）は
ダイオードの電位をリセットし電荷スキミングを提供す
るようにフィールドプレートからのパルスの大きさを同
調していることを示している。
１０ ショットキバリア形焦平面アレイ １１ ピクセル要素 １２ Ｐ型シリコン基板 １３ Ｎ+ 添加領域 １５ カソードプレート １６ 誘電体アイソレーション層 １７ フィールドプレート １８ ショットキバリアダイオード ２０ ダイオードの転送ゲート ２１ 読み出しゲート ２２ 読み出し回路 ２３ 転送ゲート及びフィールドプレート用パルス制御
器 ２５ 電荷
器 ２５ 電荷
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成５年７月６日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１９】 実験は、本発明のショットキバリア形焦
平面アレイ１０上で行われた。その結果を図４を参照し
つつ次に説明する。図４は、本発明により提供される可
変電荷スキミングと可変蓄積時間との動作を確証する図
１及び２のショットキバリア形焦平面アレイ１０からの
出力のオシロスコープの軌跡を図示する。図４ａは焦平
面アレイ１０の基線出力を図示しており、図４ｂは半分
の蓄積時間での出力を図示しており、図４ｃは半分のバ
ックグランドの電荷スキミングでの出力を図示する。し
かしながら、蓄積もしくは電荷スキミングのいずれの部
分をも提供できることは理解できるであろう。
平面アレイ１０上で行われた。その結果を図４を参照し
つつ次に説明する。図４は、本発明により提供される可
変電荷スキミングと可変蓄積時間との動作を確証する図
１及び２のショットキバリア形焦平面アレイ１０からの
出力のオシロスコープの軌跡を図示する。図４ａは焦平
面アレイ１０の基線出力を図示しており、図４ｂは半分
の蓄積時間での出力を図示しており、図４ｃは半分のバ
ックグランドの電荷スキミングでの出力を図示する。し
かしながら、蓄積もしくは電荷スキミングのいずれの部
分をも提供できることは理解できるであろう。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２０】 図４は、本発明の１２８ｘ１２８ＰｔＳ
ｉ焦平面アレイの単一の像の行についての出力を表す三
つのオシロスコープの写真を図示する。この像は、四つ
の垂直な３３０Ｋのバーを除いては均一な３００Ｋをも
つ黒体源の像である。出力信号が修正されないため、ピ
クセル間の不均一性がエッジ付近の強度の低下と共に顕
現する。ＣＣＤの読み出し効率を改善するために使用さ
れる絶対零電荷レベルと、相対零レベルの送り込みファ
ット零レベルと、３００Ｋのバックグランドの信号レベ
ルと、バックグランド温度以上の四つの垂直な３０Ｋの
バーを表す信号との四つの電荷レベルが、出力において
示される。図４ａは、電荷スキミングなしに完全な蓄積
時間を使用する出力を示す。
ｉ焦平面アレイの単一の像の行についての出力を表す三
つのオシロスコープの写真を図示する。この像は、四つ
の垂直な３３０Ｋのバーを除いては均一な３００Ｋをも
つ黒体源の像である。出力信号が修正されないため、ピ
クセル間の不均一性がエッジ付近の強度の低下と共に顕
現する。ＣＣＤの読み出し効率を改善するために使用さ
れる絶対零電荷レベルと、相対零レベルの送り込みファ
ット零レベルと、３００Ｋのバックグランドの信号レベ
ルと、バックグランド温度以上の四つの垂直な３０Ｋの
バーを表す信号との四つの電荷レベルが、出力において
示される。図４ａは、電荷スキミングなしに完全な蓄積
時間を使用する出力を示す。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２１】 図４ｂにおいて、フィールドプレート１
７でのパルスはフレーム時間の始まりからフレーム時間
のほぼ中間まで遅延された。別言すれば、蓄積時間は、
図３ａで示される曲線の約半分の時間である。この出力
は、３００Ｋのバックグランド信号とデルタ３０Ｋの垂
直バー信号とが半分に切られていることをはっきりと示
す。これは、信号に関する乗算効果である。図４ｃにお
いて、フィールドプレート１７のパルスは、フレームの
始動時に戻されたが、しかし負のパルスの高さは増大さ
れた。デルタ３０Ｋバーの信号は、図４ａから変ってな
いが、しかし３００Ｋのバックグランド信号は半分に切
られた。これは、本発明によって提供された減算の電荷
スキミング効果である。
７でのパルスはフレーム時間の始まりからフレーム時間
のほぼ中間まで遅延された。別言すれば、蓄積時間は、
図３ａで示される曲線の約半分の時間である。この出力
は、３００Ｋのバックグランド信号とデルタ３０Ｋの垂
直バー信号とが半分に切られていることをはっきりと示
す。これは、信号に関する乗算効果である。図４ｃにお
いて、フィールドプレート１７のパルスは、フレームの
始動時に戻されたが、しかし負のパルスの高さは増大さ
れた。デルタ３０Ｋバーの信号は、図４ａから変ってな
いが、しかし３００Ｋのバックグランド信号は半分に切
られた。これは、本発明によって提供された減算の電荷
スキミング効果である。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図面の簡単な説明
【補正方法】変更
【補正内容】
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の原理に従うショットキバリア形焦平
面アレイの平面図である。
面アレイの平面図である。
【図２】 図１のショットキバリア形焦平面アレイのあ
る一部のピクセル要素の断面図である。
る一部のピクセル要素の断面図である。
【図３】 図１及び２のショットキバリア焦平面アレイ
内での電荷スキミング及び可変蓄積時間機能を示す一連
の電子電位図であり、３（ａ）は電荷蓄積時間の終了を
示し、３（ｂ）は読み出し回路への信号電荷の転送を示
し、３（ｃ）はダイオードを読み出し回路から絶縁して
いる状態を示し、３（ｄ）はフィールドプレートが負で
パルス作動されて焦平面の全てのダイオードをオンにし
て電荷を基板へダンプしている状態を示し、３（ｅ）は
ダイオードの電位をリセットし電荷スキミングを提供す
るようにフィールドプレートからのパルスの大きさを同
調していることを示している。
内での電荷スキミング及び可変蓄積時間機能を示す一連
の電子電位図であり、３（ａ）は電荷蓄積時間の終了を
示し、３（ｂ）は読み出し回路への信号電荷の転送を示
し、３（ｃ）はダイオードを読み出し回路から絶縁して
いる状態を示し、３（ｄ）はフィールドプレートが負で
パルス作動されて焦平面の全てのダイオードをオンにし
て電荷を基板へダンプしている状態を示し、３（ｅ）は
ダイオードの電位をリセットし電荷スキミングを提供す
るようにフィールドプレートからのパルスの大きさを同
調していることを示している。
【図４】
電荷スキミング及び可変蓄積時間の機能の動
作を確証する図１及び２のショットキバリア焦平面アレ
イからの出力のオシロスコープの軌跡であり、図４
（ａ）は基線出力を示し、図４（ｂ）は半分の集積時間
での出力を示し、図４（ｃ）は半分のバックグランドの
電荷スキミングでの出力を示す。
作を確証する図１及び２のショットキバリア焦平面アレ
イからの出力のオシロスコープの軌跡であり、図４
（ａ）は基線出力を示し、図４（ｂ）は半分の集積時間
での出力を示し、図４（ｃ）は半分のバックグランドの
電荷スキミングでの出力を示す。
【符号の説明】 １０ ショットキバリア形焦平面アレイ １１ ピクセル要素 １２ Ｐ型シリコン基板 １３ Ｎ＋添加領域 １５ カソードプレート １６ 誘電体アイソレーション層 １７ フィールドプレート １８ ショットキバリアダイオード ２０ ダイオードの転送ゲート ２１ 読み出しゲート ２２ 読み出し回路 ２３ 転送ゲート及びフィールドプレート用パルス制御
器 ２５ 電荷
器 ２５ 電荷
【手続補正５】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図４
【補正方法】追加
【補正内容】
【図４】
Claims (10)
- 【請求項１】 各ピクセル要素（１１）が、 基板（１２）と、 前記基板（１２）内に配されたダイオード（１８）に接
続された添加領域（１３）と、 前記基板（１２）の表面上に形成されたカソードプレー
ト（１５）と、 前記カソードプレート（１５）と前記添加領域（１３）
と前記基板（１２）の上方に配された絶縁層と、 前記カソードプレート（１５）の上方に配され且つ前記
絶縁層により前記カソードプレート（１５）から分離さ
れたフィールドプレート（１７）と、 前記カソードプレート（１５）と前記添加領域（１３）
と前記フィールドプレート（１７）とから横方向に分離
され、且つ前記絶縁層により分離される、前記基板（１
２）上方に配された転送ゲート（２０）と、 前記転送ゲート（２０）から横方向に分離される前記基
板（１２）上方に配置され、且つ前記絶縁層により前記
基板（１２）から分離される読み出しゲート（２１）
と、 前記フィールドプレート（１７）と前記転送ゲート（２
０）とに接続され、前記フィールドプレート（１７）と
前記基板（２０）との電位と比較して前記転送ゲート
（２０）を所定の電位にパルス作動して電荷を読み出し
回路に転送し前記焦平面（１０）内で所定量の電荷スキ
ミングを発生させるように、且つ前記フィールドプレー
ト（１７）を所定の電圧でパルス作動してダイオード
（１８）を順方向にバイアスし電荷を前記基板（１２）
にダンプしその電位をリセットしその部分の電荷蓄積を
抑制するように適合される制御器（２３）とによって特
徴付けられ、 なお、前記基板（１２）と前記添加領域（１３）と前記
カソードプレート（１５）とは前記ダイオード（１８）
を形成していて、前記転送ゲート２０は前記読み出しゲ
ート（２１）に重複していて、前記制御器（２３）がフ
ィールドプレートパルスを発生するように適合されてフ
レーム時間内のフィールドプレートパルスの相対位置が
電荷蓄積時間の開始時間を決定し、そして前記転送ゲー
ト（２０）と前記基板（１２）との電位と比較して前記
フィールドプレートパルスの大きさがダンプされる電荷
の量を決定する複数のピクセル要素（１１）を有する焦
平面アレイ（１０）。 - 【請求項２】 電荷スキミング及び可変蓄積時間は前記
制御器（２３）を使用して負の電圧で前記フィールドプ
レート（１７）をパルス作動することによって達成さ
れ、その後前記ダイオード（１８）が一時的に順方向に
バイアスされて電荷を前記基板（１２）にダンプし、そ
の電位をリセットし、その部分の電荷の蓄積を抑制し、 フレーム周期内のパルスの位置が電荷蓄積の開始時間を
決定し、 パルスの大きさは、ダンプされる電荷の量を決定し、そ
して蓄積された信号電荷の一部が焦平面アレイ（１０）
の読み出しゲート（２１）に転送される電荷スキミング
を発生する、請求項１に記載の焦平面アレイ（１０）。 - 【請求項３】 フレーム周期中の所定の時間に負の電圧
で前記フィールドプレート（１７）をパルス作動させて
所定の電圧レベルで前記ダイオード（１８）を順方向に
バイアスし電荷を基板（１２）にダンプしその電位をリ
セットし電荷蓄積を抑制して可変蓄積時間を提供しかつ
前記焦平面アレイ（１０）内に所定量の電荷スキミング
を発生させるための手段によってさらに特徴づけられる
請求項１に記載の焦平面アレイ（１０）。 - 【請求項４】 電荷蓄積の開始を決定するフレーム周期
内のパルスの位置を制御するための手段を有する前記焦
平面アレイ（１０）内で電荷スキミングを発生させるた
めの、かつパルスの大きさを制御してダンプされる電荷
の量を決定するための電荷スキミング手段によってさら
に特徴づけられる請求項３に記載の焦平面アレイ（１
０）。 - 【請求項５】 フレーム時間内の前記フィールドプレー
ト（１７）に供給される前記フィールドプレートパルス
の後縁の位置を制御して蓄積時間の開始を制御しかつ焦
平面アレイ（１０）の蓄積時間の可変制御を提供するた
めの手段を有する前記焦平面アレイ（１０）内で可変電
荷蓄積時間を提供するための手段によってさらに特徴づ
けられる請求項３に記載の焦平面アレイ（１０）。 - 【請求項６】 基板と（１２）と、上方に配されるフィ
ールドプレート（１７）をそれぞれもち隣接して配され
る転送ゲート（２０）をもつ複数のダイオード（１８）
と、各ダイオード（１８）に接続された読み出し回路と
を有する焦平面アレイ（１０）を使用する方法であっ
て、 前記フィールドプレート（１７）及び基板（１２）の電
位と比較して所定の電位に前記転送ゲート（２０）をパ
ルス作動して電荷を読み出し回路に転送し前記焦平面内
に所定の量の電荷スキミングを発生させることと、フレ
ーム周期中の所定時間に所定電圧で複数のダイオード
（１８）各々の上方のフィールドプレート（１７）をパ
ルス作動して電荷蓄積の開始時間を提供して前記転送ゲ
ート（２０）及び基板（１２）の電位と比較した所定の
電圧レベルでそこと関連づけられた前記ダイオード（１
８）を順方向にバイアスして電荷を前記基板（１２）に
ダンプしその電位をリセットしその部分の電荷蓄積を抑
制することと、 によって特徴づけられる前記方法。 - 【請求項７】 フレーム周期内のパルスの位置が電荷蓄
積の開始を決定し、パルスの大きさがダンプされる電荷
の量を決定し、そして前記焦平面アレイ（１０）内の電
荷スキミングを発生させる請求項６に記載の方法。 - 【請求項８】 フレーム時間内にフィールドプレート
（１７）に供給されたフィールドプレートパルスの後縁
の位置を制御して蓄積時間の開始を制御し、こうして前
記焦平面アレイ（１０）の蓄積時間の可変制御を提供す
る段階によってさらに特徴づけられる請求項６に記載の
方法。 - 【請求項９】 前記フィールドプレート（１７）へのパ
ルスの大きさは、ダイオード（１８）の電子電位が、パ
ルスの後で、転送ゲート（２０）の真下の電位あるいは
この電位以下のレベルに戻して非電荷スキミングあるい
は所望量の電荷スキミングそれぞれを提供するように同
調される請求項６に記載の方法。 - 【請求項１０】 前記フィールドプレート（１７）と前
記転送ゲート（２０）と上のパルスの高さの相対値が電
荷スキミングの量を制御する請求項９に記載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US89001692A | 1992-05-27 | 1992-05-27 | |
| US890016 | 1992-05-27 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06303535A true JPH06303535A (ja) | 1994-10-28 |
Family
ID=25396115
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5146795A Withdrawn JPH06303535A (ja) | 1992-05-27 | 1993-05-27 | 焦平面における電荷スキミングと可変蓄積時間 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5326996A (ja) |
| EP (1) | EP0572137A1 (ja) |
| JP (1) | JPH06303535A (ja) |
| CA (1) | CA2095739A1 (ja) |
Families Citing this family (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5596284A (en) * | 1994-11-10 | 1997-01-21 | Brooktree Corporation | System for, and method of, minimizing noise in an integrated circuit chip |
| US5808726A (en) * | 1995-02-28 | 1998-09-15 | Canon Kabushiki Kaisha | Distance measurement apparatus |
| JP3559640B2 (ja) * | 1996-02-27 | 2004-09-02 | キヤノン株式会社 | 光電変換装置 |
| IL119075A (en) * | 1996-08-14 | 1999-11-30 | Imarad Imaging Systems Ltd | Semiconductor detector |
| US6034373A (en) * | 1997-12-11 | 2000-03-07 | Imrad Imaging Systems Ltd. | Semiconductor radiation detector with reduced surface effects |
| US6665468B2 (en) * | 2002-04-30 | 2003-12-16 | The Curators Of The University Of Missouri | Focal plane array optical data extraction and memory |
| ES2532906T5 (es) † | 2002-10-25 | 2022-03-23 | Foamix Pharmaceuticals Ltd | Espuma cosmética y farmacéutica |
| KR100870821B1 (ko) * | 2007-06-29 | 2008-11-27 | 매그나칩 반도체 유한회사 | 후면 조사 이미지 센서 |
| US11092701B1 (en) | 2020-07-07 | 2021-08-17 | GE Precision Healthcare LLC | Systems and methods for improved medical imaging |
| US11320545B2 (en) | 2020-07-07 | 2022-05-03 | GE Precision Healthcare LLC | Systems and methods for improved medical imaging |
Family Cites Families (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3845295A (en) * | 1973-05-02 | 1974-10-29 | Rca Corp | Charge-coupled radiation sensing circuit with charge skim-off and reset |
| US3969634A (en) * | 1975-07-31 | 1976-07-13 | Hughes Aircraft Company | Bucket background subtraction circuit for charge-coupled devices |
| US4040076A (en) * | 1976-07-28 | 1977-08-02 | Rca Corporation | Charge transfer skimming and reset circuit |
| JPS55163882A (en) * | 1979-06-06 | 1980-12-20 | Nec Corp | System for driving charge transfer element |
| US4375597A (en) * | 1980-09-25 | 1983-03-01 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force | Method of implementing uniform background charge subtraction in a radiation sensing array |
| GB2248341B (en) * | 1982-07-28 | 1992-08-19 | Philips Electronic Associated | Infra-red radiation imaging device arrangements |
| US4672412A (en) * | 1983-11-09 | 1987-06-09 | General Electric Company | High fill-factor ac-coupled x-y addressable Schottky photodiode array |
| US4866497A (en) * | 1984-06-01 | 1989-09-12 | General Electric Company | Infra-red charge-coupled device image sensor |
| US4866496A (en) * | 1986-06-24 | 1989-09-12 | U.S. Philips Corp. | Charger transfer device (CTD), eliminating the background level of a detected signal, detection structure and method of using such a CTD |
| US4875100A (en) * | 1986-10-23 | 1989-10-17 | Sony Corporation | Electronic shutter for a CCD image sensor |
| JPS6451880A (en) * | 1987-08-24 | 1989-02-28 | Fujitsu Ltd | Solid-state image pickup device |
| US4894701A (en) * | 1988-05-09 | 1990-01-16 | General Electric Company | Semiconductor device detector and method of forming same |
| US4857979A (en) * | 1988-06-20 | 1989-08-15 | Ford Aerospace & Communications Corporation | Platinum silicide imager |
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| JPH0748826B2 (ja) * | 1988-12-01 | 1995-05-24 | 三菱電機株式会社 | 固体撮像装置 |
| FR2748183B1 (fr) * | 1996-04-29 | 1998-05-22 | Inst Francais Du Petrole | Hydrophone et procede pour sa fabrication |
-
1993
- 1993-05-07 CA CA002095739A patent/CA2095739A1/en not_active Abandoned
- 1993-05-12 EP EP93303658A patent/EP0572137A1/en not_active Withdrawn
- 1993-05-27 JP JP5146795A patent/JPH06303535A/ja not_active Withdrawn
- 1993-07-06 US US08/087,034 patent/US5326996A/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5326996A (en) | 1994-07-05 |
| CA2095739A1 (en) | 1993-11-28 |
| EP0572137A1 (en) | 1993-12-01 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20000801 |