JPH0644621B2 - Solid-state imaging device and driving method thereof - Google Patents

Solid-state imaging device and driving method thereof

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JPH0644621B2
JPH0644621B2 JP60053479A JP5347985A JPH0644621B2 JP H0644621 B2 JPH0644621 B2 JP H0644621B2 JP 60053479 A JP60053479 A JP 60053479A JP 5347985 A JP5347985 A JP 5347985A JP H0644621 B2 JPH0644621 B2 JP H0644621B2
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type region
photoelectric conversion
shift register
schottky barrier
barrier diode
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保雄 石原
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Nippon Electric Co Ltd
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14Devices 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
    • H01L27/144Devices controlled by radiation
    • H01L27/146Imager structures
    • H01L27/148Charge coupled imagers
    • H01L27/14831Area CCD imagers

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、固体撮像装置及びその駆動方法に関するもの
である。
The present invention relates to a solid-state imaging device and a driving method thereof.

〔従来技術とその問題点〕[Prior art and its problems]

赤外固体撮像装置は、小型化,軽量化,高信頼性化,量
産化が可能であるなど多くの利点を生かして急速に開発
が進められている。特にシリコンショットキバリアダイ
オードを光電変換部とした一次元或いは二次元の赤外電
荷結合装置(CCD)型の固体撮像装置では、特性の揃
った多素子アレイを比較的容易に得られる点で技術的に
確立されたシリコン集積回路技術によって周辺回路が同
一チップに集積化できることが特徴となっている。
Infrared solid-state imaging devices have been rapidly developed by taking advantage of many advantages such as miniaturization, weight reduction, high reliability, and mass production. In particular, in a one-dimensional or two-dimensional infrared charge coupled device (CCD) type solid-state imaging device using a silicon Schottky barrier diode as a photoelectric conversion unit, a multi-element array having uniform characteristics can be relatively easily obtained. It is characterized by the fact that peripheral circuits can be integrated on the same chip by the silicon integrated circuit technology established in.

光電変換部にシリコンショットキバリアダイオードを用
たこの赤外CCD型の固体撮像装置(以後単にSBCC
Dと略記する)に関しては、1981年12月に開催さ
れた国際電子デバイスミーティング(International E
lectron Devices Meeting)においてW.F.コソノ
キー(W.F.Kosoncky)等によって“64×128
Element High−Performance PtSi IR−CCD Image
Senser(64×128素子高性能白金シリサイド赤外C
CDイメージセンサ)”と題して発表されている。また
一次元のSBCCDに関しては、F.B.ワーレン
(F.B.Warren)等がアール・シー・エイ・エンジニ
ーア(RCA Engineer),5/6号,1982年に“Spa
ce Applications,for RCAInfrared Technology(R
CA赤外技術の宇宙応用)”と題してパラジュウムシリ
サイドショットキバリアダイオードによる一次元CCD
撮像装置を発表している。しかし、これらのSBCCD
には以下のような欠点がある。
This infrared CCD type solid-state image pickup device (hereinafter simply referred to as SBCC) using a silicon Schottky barrier diode in a photoelectric conversion unit.
Abbreviated as D), International Electronic Device Meeting (International E Device Meeting) held in December 1981.
lectron Devices Meeting). F. “64 x 128” by Kosonky (WF Kosoncky)
Element High-Performance PtSi IR-CCD Image
Senser (64 x 128 element high performance platinum silicide infrared C
CD image sensor) ". Regarding one-dimensional SBCCD, FB Warren et al., RCA Engineer, 5/6 Issue, 1982 "Spa
ce Applications, for RCAInfrared Technology (R
One-dimensional CCD with palladium silicide Schottky barrier diode
An imaging device has been announced. However, these SBCCDs
Has the following drawbacks.

CCDを用いた固体撮像装置は雑音が小さく、きわめて
低照度での撮像が可能であるが、従来のショットキバリ
アダイオードを光電変換部とした一次元および二次元C
CD撮像装置では低照度ほど残像が目立つようになり、
この残像が低照度限界を決めることになる。また、TD
I(Time Delay and Integration)動作によって感
度向上を図る方法も残像現象のために利用できない。こ
の残像現象を従来のCCDセンサを用いて説明する。
A solid-state image pickup device using a CCD has a small noise and can take an image with extremely low illuminance, but one-dimensional and two-dimensional C using a conventional Schottky barrier diode as a photoelectric conversion unit.
In a CD image pickup device, afterimages become more visible as the illuminance becomes lower,
This afterimage determines the low illuminance limit. Also, TD
The method of improving the sensitivity by the I (Time Delay and Integration) operation cannot be used due to the afterimage phenomenon. This afterimage phenomenon will be described using a conventional CCD sensor.

従来のショットキバリアダイオードを用いた一次元撮像
装置の構成図を第4図に示す。10はショットキバリア
ダイオード、11はトランスファゲート、12はショッ
トキバリアダイオード10に蓄積した信号電荷を読み出
すCCDレジスタである。CCDレジスタ12に読み出
された信号電荷はクロックパルスφ,φにより出力
増幅器13から時系列の信号として外部に取り出され
る。
FIG. 4 shows a configuration diagram of a conventional one-dimensional imaging device using a Schottky barrier diode. Reference numeral 10 is a Schottky barrier diode, 11 is a transfer gate, and 12 is a CCD register for reading out signal charges accumulated in the Schottky barrier diode 10. The signal charge read out to the CCD register 12 is taken out from the output amplifier 13 as a time-series signal by the clock pulses φ 1 and φ 2 .

第5図は従来のインターライン転送方式のSBCCDの
構成図である。このSBCCDは、同一の電荷転送電極
(図示せず)で駆動する複数列のCCD垂直シフトレジ
スタ14と、各垂直シフトレジスタの一側に隣接し且つ
互いに電気的に分離されたショットキバリアダイオード
10と、垂直シフトレジスタ14及び光電変換部である
ショットキバリアダイオード10間に設けられ、これら
の間の信号電荷転送を制御するトランスファゲート15
と、各垂直シフトレジスタの一端に電気的に結合した電
荷転送水平シフトレジスタ16と、この水平シフトレジ
スタの一端で信号電荷を検出する出力増幅器13とから
構成されている。
FIG. 5 is a block diagram of a conventional interline transfer SBCCD. The SBCCD includes a plurality of columns of CCD vertical shift registers 14 driven by the same charge transfer electrodes (not shown), and a Schottky barrier diode 10 adjacent to one side of each vertical shift register and electrically separated from each other. , A transfer gate 15 provided between the vertical shift register 14 and the Schottky barrier diode 10, which is a photoelectric conversion unit, and controls signal charge transfer between them.
And a charge transfer horizontal shift register 16 electrically coupled to one end of each vertical shift register, and an output amplifier 13 for detecting a signal charge at one end of the horizontal shift register.

第6図は第5図に示す撮像装置のVI−VI線上の単位素子
の断面図である。この単位素子は第4図に示す一次元の
SBCCDにおいても同一の構成要素でできている。
FIG. 6 is a sectional view of a unit element taken along line VI-VI of the image pickup apparatus shown in FIG. This unit element is also made of the same constituent elements in the one-dimensional SBCCD shown in FIG.

P型シリコン基板17の主表面に白金,パラジウム等の
金属層18を被着することによりショットキバリアダイ
オードを形成する。ショットキバリアダイオードの周辺
は暗電流を低減せしめるためにN型領域19,20で囲
まれている。特にトランスファゲート電極21の下方の
トランスファゲート領域に隣接するN型領域20は高い
不純物濃度でショットキバリアダイオードを形成する金
属層18とはオーム接触状態になる。ショットキバリア
ダイオードで光電変換された赤外画像の信号電荷はシリ
サイド側とN型領域19,20に蓄えられる。この信号
電荷はトランスファゲート領域を介して垂直シフトレジ
スタ22に読み出される。垂直シフトレジスタ22へ読
み出された信号電荷はこの垂直シフトレジスタでの転送
を制御する転送電極23に印加するパルスによって出力
部へ転送されてゆく。この単位素子はチャネルストッパ
領域24によって隣接素子と電気的に分離されている。
A Schottky barrier diode is formed by depositing a metal layer 18 of platinum, palladium or the like on the main surface of the P-type silicon substrate 17. The periphery of the Schottky barrier diode is surrounded by N-type regions 19 and 20 in order to reduce dark current. In particular, the N-type region 20 adjacent to the transfer gate region below the transfer gate electrode 21 is in ohmic contact with the metal layer 18 forming the Schottky barrier diode with a high impurity concentration. The signal charge of the infrared image photoelectrically converted by the Schottky barrier diode is stored in the silicide side and the N-type regions 19 and 20. This signal charge is read out to the vertical shift register 22 via the transfer gate region. The signal charges read to the vertical shift register 22 are transferred to the output section by the pulse applied to the transfer electrode 23 that controls the transfer in the vertical shift register. The unit element is electrically separated from the adjacent element by the channel stopper region 24.

第7図は第6図の単位素子の横方向電位分布を模式的に
示したものである。縦軸は電圧を、横軸は距離をそれぞ
れ示す。25はショットキバリアダイオード領域、26
はトランスファゲート領域、27は垂直シフトレジスタ
領域の電圧分布をそれぞれ示す。トランスファゲートが
オフ状態の時電圧分布は破線28のようになり、ショッ
トキバリアダイオード領域25と垂直シフトレジスタ領
域27との間に電位障壁ができる。このためショットキ
バリアダイオードは浮遊状態となり、信号の蓄積が始ま
る。ショットキバリアダイオードの電圧は信号電荷の増
加と共に小さくなり、例えば29で示す電圧になる。次
にトランスファゲートがオン状態になると、トランスフ
ァゲート直下の電圧は実線30で示した電圧になる。こ
れと同時にショットキバリアダイオードに蓄積された信
号電荷は垂直シフトレジスタ領域に移り始める。ショッ
トキバリアダイオードの電圧29は信号電荷の読み出し
量に従って大きくなる。しかし、ショットキバリアダイ
オードの電圧29が大きくなり、トランスファゲート領
域の電圧30と電位差が小さくなると、トランスファゲ
ート領域のチャネルが弱反転状態になり、信号電荷の読
み出し速度が遅くなる。従ってショットキバリアダイオ
ードの電圧は最終到達値であるトランスファゲート領域
の電圧30までにはなかなか到達しない。例えばトラン
スファゲート領域26のチャネル長を5μm,チャネル
幅を5μm、ショットキバリアダイオードの容量を0.
03pFとすると、ショットキバリアダイオードの電圧
がトランスファゲート領域の電圧30に達するまで数1
0m秒である。しかしながら標準テレビジョン方式にお
けるトランスファゲートのオン状態期間は通常1μ秒か
ら500μ秒である。このため通常のトランスファゲー
トのオン時間では信号電荷はショットキバリアダイオー
ドから垂直シフトレジスタへ完全に読み出すことができ
ず、一部の電荷はショットキバリアダイオードに取り残
される。この取り残された電荷は以後のトランスファゲ
ートがオン状態になったとき読み出され、再生画像では
残像となって表れる欠点があった。
FIG. 7 schematically shows a lateral potential distribution of the unit element shown in FIG. The vertical axis represents voltage and the horizontal axis represents distance. 25 is a Schottky barrier diode region, 26
Is a transfer gate area and 27 is a voltage distribution in the vertical shift register area. When the transfer gate is in the off state, the voltage distribution is as shown by the broken line 28, and a potential barrier is formed between the Schottky barrier diode region 25 and the vertical shift register region 27. Therefore, the Schottky barrier diode is in a floating state, and signal accumulation starts. The voltage of the Schottky barrier diode decreases as the signal charge increases, and becomes a voltage indicated by 29, for example. Next, when the transfer gate is turned on, the voltage immediately below the transfer gate becomes the voltage shown by the solid line 30. At the same time, the signal charges accumulated in the Schottky barrier diode start to move to the vertical shift register area. The voltage 29 of the Schottky barrier diode increases with the read amount of the signal charge. However, when the voltage 29 of the Schottky barrier diode becomes large and the potential difference from the voltage 30 in the transfer gate region becomes small, the channel in the transfer gate region is in a weak inversion state, and the signal charge reading speed becomes slow. Therefore, the voltage of the Schottky barrier diode does not easily reach the voltage 30 of the transfer gate region, which is the final reached value. For example, the channel length of the transfer gate region 26 is 5 μm, the channel width is 5 μm, and the capacitance of the Schottky barrier diode is 0.
Assuming that the voltage of the Schottky barrier diode reaches 03 pF, it takes several 1
It is 0 msec. However, the on-state period of the transfer gate in the standard television system is usually 1 μsec to 500 μsec. Therefore, the signal charges cannot be completely read from the Schottky barrier diode to the vertical shift register during the normal transfer gate on-time, and some charges are left behind in the Schottky barrier diode. This residual charge is read out after the transfer gate is turned on, and there is a drawback that it appears as an afterimage in a reproduced image.

〔発明の目的〕[Object of the Invention]

本発明の目的、上記のような欠点をなくした固体撮像装
置を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a solid-state imaging device that eliminates the above-mentioned drawbacks.

本発明の他の目的は、本発明に係る固体撮像装置の駆動
方法を提供することにある。
Another object of the present invention is to provide a method for driving a solid-state imaging device according to the present invention.

〔発明の構成〕[Structure of Invention]

本発明は、光電変換素子の列と、該光電変換素子の列に
沿って設けたシフトレジスタと、前記光電変換素子の列
及び前記シフトレジスタ間に設けられ、前記光電変換素
子に蓄積された信号電荷を前記シフトレジスタに移すト
ランスファゲートとを備える固体撮像装置において、前
記光電変換素子を、N型半導体基板上に形成したP型領
域と、このP型領域上に設けた金属層とで形成したショ
ットキバリアダイオードを以て構成し、前記ショットキ
バリアダイオードの金属側の周囲の少なくとも一部を前
記N型半導体基板に接続する手段を備えたことを特徴と
している。
The present invention provides a photoelectric conversion element column, a shift register provided along the photoelectric conversion element column, a signal provided between the photoelectric conversion element column and the shift register, and accumulated in the photoelectric conversion element. In a solid-state imaging device including a transfer gate that transfers charges to the shift register, the photoelectric conversion element is formed of a P-type region formed on an N-type semiconductor substrate and a metal layer provided on the P-type region. A Schottky barrier diode is provided, and a means for connecting at least a part of the metal-side periphery of the Schottky barrier diode to the N-type semiconductor substrate is provided.

他の本発明は、光電変換素子の列と、該光電変換素子の
列に沿って設けたシフトレジスタと、前記光電変換素子
の列及び前記シフトレジスタ間に設けられ、前記光電変
換素子に蓄積された信号電荷を前記シフトレジスタに移
すトランスファゲートとを備え、前記光電変換素子を、
N型半導体基板上に形成したP型領域と、このP型領域
上に設けた金属層とで形成したショットキバリアダイオ
ードを以て構成し、前記ショットキバリアダイオードの
金属側の周囲の少なくとも一部を前記N型半導体基板に
接続する手段を備え、前記光電変換素子に蓄積された信
号電荷が読み出された後に、前記P型領域が完全に空乏
化されるように前記P型領域の不純物濃度が調節されて
いる固体撮像装置において、トランスファゲート領域の
電圧が前記P型領域を完全に空乏化する電圧より高い電
圧を前記トランスファゲートに印加することによって前
記P型領域から前記シフトレジスタへ電荷を移すこを特
徴としている。
Another aspect of the present invention is to provide a row of photoelectric conversion elements, a shift register provided along the row of photoelectric conversion elements, a row of the photoelectric conversion elements and the shift register, and store the photoelectric conversion elements in the row. And a transfer gate for transferring the signal charge to the shift register, the photoelectric conversion element,
A Schottky barrier diode formed by a P-type region formed on an N-type semiconductor substrate and a metal layer provided on the P-type region is formed, and at least a part of the periphery of the metal side of the Schottky barrier diode is formed by the N-type semiconductor region. Means for connecting to the P-type semiconductor substrate, the impurity concentration of the P-type region is adjusted so that the P-type region is completely depleted after the signal charges accumulated in the photoelectric conversion element are read out. In the solid-state imaging device, the transfer gate region has a voltage higher than a voltage that completely depletes the P-type region, and a voltage is applied to the transfer gate to transfer charges from the P-type region to the shift register. It has a feature.

〔実施例〕〔Example〕

次に本発明の実施例について図面を用いて説明する。 Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

第1図は本発明の実施例を構成する単位素子を示す断面
図で従来例の第6図に対応するものである。シリコン基
板31は従来と異なりN型の導電体から成る。赤外光の
検出部分を形成するためN型シリコン基板の主表面にP
型領域32を形成する。P型領域32の主表面にはP型
シリコンとショットキバリアダイオードを形成する白
金、パラジウム、インジウム、ニッケル、タングステ
ン、チタン等の金属層33を被着し、その後、熱処理に
よりショットキバリアダイオードを形成する。ショット
キバリアダイオードの金属側の周囲の少なくとも一部は
P型領域32に隣接する高濃度N型領域(チャネルスト
ップ領域)34にオーム接続されている。35はトラン
スファゲート電極、36は垂直CCDレジスタの転送電
極である。CCDは表面チャネル型としても良いが、本
例ではP型領域37を有する埋込みチャネル型とする。
FIG. 1 is a sectional view showing a unit element constituting an embodiment of the present invention and corresponds to FIG. 6 of a conventional example. Unlike the prior art, the silicon substrate 31 is made of an N-type conductor. P is formed on the main surface of the N-type silicon substrate to form an infrared light detecting portion.
A mold region 32 is formed. A metal layer 33 of platinum, palladium, indium, nickel, tungsten, titanium or the like forming a Schottky barrier diode is deposited on the main surface of the P type region 32, and then a Schottky barrier diode is formed by heat treatment. . At least a part of the metal-side periphery of the Schottky barrier diode is ohmically connected to the high-concentration N-type region (channel stop region) 34 adjacent to the P-type region 32. Reference numeral 35 is a transfer gate electrode, and 36 is a transfer electrode of a vertical CCD register. The CCD may be a surface channel type, but in this example, it is a buried channel type having a P-type region 37.

第2図は第1図のII−II線上のエネルギーバンド図であ
る。
FIG. 2 is an energy band diagram on the line II-II of FIG.

第3図は第1図の単位素子の横方向電位分布を模式的に
示したもので従来例の第7図に対応する。第7図との相
違は信号電荷が電子からホール変わっているため電圧軸
の極性が反対になっていることである。
FIG. 3 schematically shows the lateral potential distribution of the unit element shown in FIG. 1 and corresponds to FIG. 7 of the conventional example. The difference from FIG. 7 is that the polarities of the voltage axes are opposite because the signal charges change from electrons to holes.

次に第1,2及び3図を用いて本実施例の動作を説明す
る。
Next, the operation of this embodiment will be described with reference to FIGS.

トランスファゲート電極35にパルスが供給され、トラ
ンスファゲートがオン状態になると、P型領域32の電
荷であるホールが垂直CCDレジスタへ読み出される。
第2図の実線はP型領域32からホールが読み出された
直後のエネルギーバンド図である。ここで、38はシフ
トレジスタの価電子帯の電位、39は伝導帯の電位をそ
れぞれ示している。第2図の右側はショットキバリアダ
イオード部であり、金属とP型領域32との接触部でV
sの障壁電位をもっている。また40はフエルミレベル
を示している。図から明らかなようにP型領域32は、
ショットキバリアダイオード及び基板に対して逆バイア
スされる。本発明の重要な点は、信号が読み出された後
P型領域32が完全に空乏化するようにこのP型領域3
2の不純物濃度を低濃度に調節することである。具体的
には、N型基板31の不純物濃度を1014〜5×10
16/cm3とすると、P型領域32の面濃度を1011
〜5×1012/cm2の範囲で形成する。この濃度範囲
では30ボルト以下の逆バイアス電圧でP型領域32を
空乏化することができる。尚、ショトキバリアダイオー
ドの障壁電位Vsは0.15〜0.4eVの範囲とする
のが好ましい。
When a pulse is supplied to the transfer gate electrode 35 and the transfer gate is turned on, holes which are electric charges in the P-type region 32 are read out to the vertical CCD register.
The solid line in FIG. 2 is an energy band diagram immediately after the holes are read from the P-type region 32. Here, 38 indicates the potential of the valence band of the shift register, and 39 indicates the potential of the conduction band. The right side of FIG. 2 is the Schottky barrier diode portion, and the contact portion between the metal and the P-type region 32 is V
It has a barrier potential of s. Moreover, 40 has shown the felt level. As is clear from the figure, the P-type region 32 is
Reverse biased to the Schottky barrier diode and the substrate. An important point of the present invention is that the P-type region 3 is completely depleted after the signal is read out.
2 is to adjust the impurity concentration to a low concentration. Specifically, the impurity concentration of the N-type substrate 31 is set to 10 14 to 5 × 10.
16 / cm 3 , the surface density of the P-type region 32 is 10 11
It is formed in the range of up to 5 × 10 12 / cm 2 . In this concentration range, the P-type region 32 can be depleted with a reverse bias voltage of 30 V or less. The barrier potential Vs of the Schottky barrier diode is preferably in the range of 0.15 to 0.4 eV.

次に、トランスファゲートがオフ状態になると、P型領
域32は浮遊状態になる。この状態で赤外光が入射する
と障壁電位Vsより大きいエネルギーの赤外光はショッ
トキバリアダイオードの金属側で吸収され金属側から半
導体へホールが放出される。このホールはP型領域32
で蓄えられる。P型領域32の電位は信号電荷であるホ
ールの量に依存して浅くなり、価電子帯のエネルギーバ
ンドは破線41のようになる。
Next, when the transfer gate is turned off, the P-type region 32 becomes in a floating state. When infrared light enters in this state, infrared light having an energy larger than the barrier potential Vs is absorbed by the metal side of the Schottky barrier diode and holes are emitted from the metal side to the semiconductor. This hole is a P-type region 32
Stored in. The potential of the P-type region 32 becomes shallow depending on the amount of holes that are signal charges, and the energy band of the valence band is as shown by the broken line 41.

再びトランスファゲートがオン状態になるとP型領域3
2に蓄えられていた信号電荷は垂直CCDレジスタへ完
全に読み出され、P型領域32は完全空乏化の状態にな
る。前記P型領域から前記垂直CCDレジスタへ電荷を
移すには、トランスファゲート領域の電圧が前記P型領
域を完全に空乏化する電圧より300mV以上高くなる
ような電圧を前記トランスファゲート電極に印加する。
これにより、トランスファゲート領域のチャネルを常に
強反転状態にすることができる。すなわちトランスファ
ゲートパルスの波高値を調整することで、赤外光によっ
て発生した信号を完全に垂直CCDレジスタへ転送する
ことができる。
When the transfer gate is turned on again, the P-type region 3
The signal charge stored in 2 is completely read out to the vertical CCD register, and the P-type region 32 is completely depleted. To transfer charges from the P-type region to the vertical CCD register, a voltage is applied to the transfer gate electrode such that the voltage of the transfer gate region is higher than the voltage that completely depletes the P-type region by 300 mV or more.
As a result, the channel in the transfer gate region can always be in the strong inversion state. That is, by adjusting the peak value of the transfer gate pulse, the signal generated by the infrared light can be completely transferred to the vertical CCD register.

以上、本発明の一実施例を説明したが、本発明は上述し
た例のみに限定されず、幾多の変更を加えうること勿論
である。例えば本発明の実施例をCCD型センサについ
て説明したが本発明をMOS型センサにも適用すること
ができる。
Although one embodiment of the present invention has been described above, it is needless to say that the present invention is not limited to the above-described example and many modifications can be made. For example, although the embodiment of the present invention has been described with respect to the CCD type sensor, the present invention can be applied to a MOS type sensor.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上、本発明のようにN型シリコン基板上に低濃度のP
型領域を形成し、このP型領域上にショットキバリアダ
イオードを形成し、かつこのショットキバリアダイオー
ドの金属側を表面に露出している基板表面とオーム接触
する構造からなる赤外固体撮像素子装置において、トラ
ンスファゲートを導通状態にして信号電荷をCCDへ読
み出した後に前記P型領域が完全に空乏化するようにP
型不純物濃度を薄くすると共に、空乏化したP型領域の
電圧よりトランスファゲート領域の電圧が大きくなるよ
うにトランスファゲートパルスの波高値を選ぶことによ
り従来問題となったショットキバリア型赤外撮像装置の
残像を低減することができる。
As described above, the low concentration of P on the N-type silicon substrate as in the present invention.
In an infrared solid-state imaging device having a structure in which a mold region is formed, a Schottky barrier diode is formed on the P-type region, and the metal side of the Schottky barrier diode is in ohmic contact with a substrate surface exposed on the surface. , P is set so that the P-type region is completely depleted after the transfer gate is turned on and the signal charge is read out to the CCD.
Of the Schottky barrier infrared imaging device, which has been a problem in the past, by reducing the type impurity concentration and selecting the peak value of the transfer gate pulse so that the voltage of the transfer gate region becomes larger than the voltage of the depleted P type region. Afterimages can be reduced.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は、本発明による固体撮像装置の一例を示す断面
図、 第2図は、第1図のII−II線上のエネルギーバンドを示
す説明図、 第3図は、第1図の固体撮像装置における電位分布を示
す線図、 第4図及び第5図は、それぞれ一次元及び二次元の従来
の固体撮像装置を示す構成図、 第6図は、第5図のVI−VI線上を断面とし単位素子を示
す断面図、 第7図は、第6図の単位素子の電位分布を示す線図であ
る。 10,18……ショットキバリアダイオード 11,15,21……トランスファゲート 12……CCDレジスタ 13……出力増幅器 14,22……垂直シフトレジスタ 16……水平シフトレジスタ 17……P型シリコン基板 19,20……N型領域 23,36……転送電極 24……チャネルストップ領域 25……ショットキバリアダイオード領域 26……トランスファゲート領域 27……垂直シフトレジスタ領域 31……N型シリコン基板 32,37……P型領域 33……金属層 34……高濃度N型領域(チャネルストップ領域) 35……トランスファゲート電極
FIG. 1 is a sectional view showing an example of a solid-state image pickup device according to the present invention, FIG. 2 is an explanatory view showing an energy band on a line II-II of FIG. 1, and FIG. 3 is a solid-state image pickup of FIG. 4 and 5 are configuration diagrams showing a conventional one-dimensional and two-dimensional solid-state imaging device, respectively. FIG. 6 is a sectional view taken along line VI-VI in FIG. FIG. 7 is a sectional view showing the unit element, and FIG. 7 is a diagram showing the potential distribution of the unit element of FIG. 10, 18 ...... Schottky barrier diode 11, 15, 21 ...... Transfer gate 12 ...... CCD register 13 ...... Output amplifier 14, 22 ...... Vertical shift register 16 ...... Horizontal shift register 17 ...... P-type silicon substrate 19, 20 ... N-type region 23, 36 ... Transfer electrode 24 ... Channel stop region 25 ... Schottky barrier diode region 26 ... Transfer gate region 27 ... Vertical shift register region 31 ... N-type silicon substrate 32, 37 ... ... P-type region 33 ... metal layer 34 ... high-concentration N-type region (channel stop region) 35 ... transfer gate electrode

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】光電変換素子の列と、該光電変換素子の列
に沿って設けたシフトレジスタと、前記光電変換素子の
列及び前記シフトレジスタ間に設けられ、前記光電変換
素子に蓄積された信号電荷を前記シフトレジスタに移す
トランスファゲートとを備える固体撮像装置において、
前記光電変換素子を、N型半導体基板上に形成したP型
領域と、このP型領域上に設けた金属層とで形成したシ
ョットキバリアダイオードを以て構成し、前記ショット
キバリアダイオードの金属側の周囲の少なくとも一部を
前記N型半導体基板に接続する手段を備えたことを特徴
とする固体撮像装置。
1. A row of photoelectric conversion elements, a shift register provided along the row of photoelectric conversion elements, and a row of the photoelectric conversion elements and the shift register, and accumulated in the photoelectric conversion elements. In a solid-state imaging device comprising a transfer gate that transfers signal charges to the shift register,
The photoelectric conversion element is composed of a Schottky barrier diode formed of a P-type region formed on an N-type semiconductor substrate and a metal layer provided on the P-type region, and a metal-side periphery of the Schottky barrier diode is formed. A solid-state imaging device comprising means for connecting at least a part to the N-type semiconductor substrate.
【請求項2】特許請求の範囲第1項に記載の固体撮像装
置において、前記光電変換素子に蓄積された信号電荷が
読み出された後に、前記P型領域が完全に空乏化される
ように前記P型領域の不純物濃度が調節されていること
を特徴とする固体撮像装置。
2. The solid-state image pickup device according to claim 1, wherein the P-type region is completely depleted after the signal charge accumulated in the photoelectric conversion element is read out. A solid-state imaging device, wherein the impurity concentration of the P-type region is adjusted.
【請求項3】光電変換素子の列と、該光電変換素子の列
に沿って設けたシフトレジスタと、前記光電変換素子の
列及び前記シフトレジスタ間に設けられ、前記光電変換
素子に蓄積された信号電荷を前記シフトレジスタに移す
トランスファゲートとを備え、前記光電変換素子を、N
型半導体基板上に形成したP型領域と、このP型領域上
に設けた金属層とで形成したショットキバリアダイオー
ドを以て構成し、前記ショットキバリアダイオードの金
属側の周囲の少なくとも一部を前記N型半導体基板に接
続する手段を備え、前記光電変換素子に蓄積された信号
電荷が読み出された後に、前記P型領域が完全に空乏化
されるように前記P型領域の不純物濃度が調節されてい
る固体撮像装置において、トランスファゲート領域の電
圧が前記P型領域を完全に空乏化する電圧より高い電圧
を前記トランスファゲートに印加することによって前記
P型領域から前記シフトレジスタへ電荷を移すことを特
徴とする固体撮像装置の駆動方法。
3. A row of photoelectric conversion elements, a shift register provided along the row of photoelectric conversion elements, and a row of the photoelectric conversion elements and the shift register, and accumulated in the photoelectric conversion elements. A transfer gate for transferring signal charges to the shift register,
A Schottky barrier diode formed by a P-type region formed on a P-type semiconductor substrate and a metal layer provided on the P-type region, and at least a part of the metal-side periphery of the Schottky barrier diode is formed by the N-type region. A means for connecting to the semiconductor substrate is provided, and after the signal charge accumulated in the photoelectric conversion element is read out, the impurity concentration of the P-type region is adjusted so that the P-type region is completely depleted. In the solid-state imaging device, the voltage of the transfer gate region is higher than the voltage that completely depletes the P-type region, and the charge is transferred from the P-type region to the shift register by applying the voltage to the transfer gate. Driving method for solid-state imaging device.
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