JPH0661465A - 赤外線撮像素子 - Google Patents
赤外線撮像素子Info
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- JPH0661465A JPH0661465A JP4236555A JP23655592A JPH0661465A JP H0661465 A JPH0661465 A JP H0661465A JP 4236555 A JP4236555 A JP 4236555A JP 23655592 A JP23655592 A JP 23655592A JP H0661465 A JPH0661465 A JP H0661465A
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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
- H01L27/14643—Photodiode arrays; MOS imagers
- H01L27/14649—Infrared imagers
- H01L27/1465—Infrared imagers of the hybrid type
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
- H04N25/70—SSIS architectures; Circuits associated therewith
- H04N25/76—Addressed sensors, e.g. MOS or CMOS sensors
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N3/00—Scanning details of television systems; Combination thereof with generation of supply voltages
- H04N3/10—Scanning details of television systems; Combination thereof with generation of supply voltages by means not exclusively optical-mechanical
- H04N3/14—Scanning details of television systems; Combination thereof with generation of supply voltages by means not exclusively optical-mechanical by means of electrically scanned solid-state devices
- H04N3/15—Scanning details of television systems; Combination thereof with generation of supply voltages by means not exclusively optical-mechanical by means of electrically scanned solid-state devices for picture signal generation
- H04N3/1575—Picture signal readout register, e.g. shift registers, interline shift registers
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 電荷蓄積部の蓄積ゲートから出力部への電荷
の読み出し時間を短縮することができる赤外線撮像素子
を得る。 【構成】 電荷蓄積部４０Ａを構成する蓄積ゲート４０
を階段状に形成し、この蓄積ゲート４０とＰ−シリコン
基板５０ａとの間の絶縁膜６０ａを、その膜厚が、電荷
の転送方向（水平スキャナゲート５側）に向けて段階的
に小さくなるように形成する。
の読み出し時間を短縮することができる赤外線撮像素子
を得る。 【構成】 電荷蓄積部４０Ａを構成する蓄積ゲート４０
を階段状に形成し、この蓄積ゲート４０とＰ−シリコン
基板５０ａとの間の絶縁膜６０ａを、その膜厚が、電荷
の転送方向（水平スキャナゲート５側）に向けて段階的
に小さくなるように形成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は赤外線撮像素子に関
し、特に、電荷蓄積部からの電荷転送時間を短縮するこ
とができる赤外線撮像素子に関するものである。
し、特に、電荷蓄積部からの電荷転送時間を短縮するこ
とができる赤外線撮像素子に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図６は従来の赤外線撮像素子の概略構成
を示すブロック図である。図において、５０は赤外線撮
像素子であり、該赤外線撮像素子５０は、２次元のアレ
イ状に配設された複数のフォトダイオード１ａ〜１ｉ，
該フォトダイオード１ａ〜１ｉから送られてきた電荷を
一定時間蓄積する複数の電荷蓄積部４ｘ〜４ｚ，該複数
の電荷蓄積部４ｘ〜４ｚから送られてきた電荷に基づい
て出力信号発生するフローティング・ディフュージョン
・アンプ（以下、ＦＤＡと称す。）出力回路７，そのゲ
ートに垂直スキャナ３からクロックが与えられ、上記フ
ォトダイオード１ａ〜１ｉで発生した電荷を、各列のフ
ォトダイオード毎に、上記複数の電荷蓄積部４ｘ〜４ｚ
のそれぞれの手前に形成される図示しないダイオードの
電位の井戸に転送するための複数の垂直スキャナゲート
２ａ〜２ｉ，そのゲートに水平スキャナ６からクロック
が与えられ、上記複数の電荷蓄積部４ｘ〜４ｚに蓄積さ
れた電荷を、各蓄積部毎にＦＤＡ出力回路７の手前に形
成された図示しないダイオードの電位の井戸に転送する
ための複数の水平スキャナゲート５ａ〜５ｃとから構成
されている。尚、図中８は出力端子であり、また、上記
図では説明の都合上３個×３個の画素（フォトダイオー
ド）が形成されているが、実際は、これ以上の個数の画
素（フォトダイオート）がアレイ状に配設されている。
を示すブロック図である。図において、５０は赤外線撮
像素子であり、該赤外線撮像素子５０は、２次元のアレ
イ状に配設された複数のフォトダイオード１ａ〜１ｉ，
該フォトダイオード１ａ〜１ｉから送られてきた電荷を
一定時間蓄積する複数の電荷蓄積部４ｘ〜４ｚ，該複数
の電荷蓄積部４ｘ〜４ｚから送られてきた電荷に基づい
て出力信号発生するフローティング・ディフュージョン
・アンプ（以下、ＦＤＡと称す。）出力回路７，そのゲ
ートに垂直スキャナ３からクロックが与えられ、上記フ
ォトダイオード１ａ〜１ｉで発生した電荷を、各列のフ
ォトダイオード毎に、上記複数の電荷蓄積部４ｘ〜４ｚ
のそれぞれの手前に形成される図示しないダイオードの
電位の井戸に転送するための複数の垂直スキャナゲート
２ａ〜２ｉ，そのゲートに水平スキャナ６からクロック
が与えられ、上記複数の電荷蓄積部４ｘ〜４ｚに蓄積さ
れた電荷を、各蓄積部毎にＦＤＡ出力回路７の手前に形
成された図示しないダイオードの電位の井戸に転送する
ための複数の水平スキャナゲート５ａ〜５ｃとから構成
されている。尚、図中８は出力端子であり、また、上記
図では説明の都合上３個×３個の画素（フォトダイオー
ド）が形成されているが、実際は、これ以上の個数の画
素（フォトダイオート）がアレイ状に配設されている。
【０００３】図７は、上記従来の赤外線撮像素子５０の
外観構成を模式的に示した斜視図であり、図において、
１はフォトダイオード１ａ〜１ｉ全てを含むフォトダイ
オード部であり、また、５０ａはこれらフォトダイオー
ド１ａ〜１ｉ以外の上述した赤外線撮像素子５０を構成
する構成要素が形成されたｐ型シリコン基板、３０はイ
ンジウムパンプである。そして、図に示すように、上記
従来の赤外線撮像素子５０は、Ｐ型シリコン基板５０ａ
内の垂直スキャナゲート２ａ〜２ｉとフォトダイオード
１ａ〜１ｉとがインジウムバンプ３０によって電気的及
び機械的に接続されている。尚、上記フォトダイオード
部１を構成する材料としては、一般に、１０μｍ帯の赤
外線を扱うために従来よりＣｄ0.2 Ｈｇ0.8 Ｔｅが用い
られている。
外観構成を模式的に示した斜視図であり、図において、
１はフォトダイオード１ａ〜１ｉ全てを含むフォトダイ
オード部であり、また、５０ａはこれらフォトダイオー
ド１ａ〜１ｉ以外の上述した赤外線撮像素子５０を構成
する構成要素が形成されたｐ型シリコン基板、３０はイ
ンジウムパンプである。そして、図に示すように、上記
従来の赤外線撮像素子５０は、Ｐ型シリコン基板５０ａ
内の垂直スキャナゲート２ａ〜２ｉとフォトダイオード
１ａ〜１ｉとがインジウムバンプ３０によって電気的及
び機械的に接続されている。尚、上記フォトダイオード
部１を構成する材料としては、一般に、１０μｍ帯の赤
外線を扱うために従来よりＣｄ0.2 Ｈｇ0.8 Ｔｅが用い
られている。
【０００４】図９は、上記従来の赤外撮像素子５０の構
造を、Ｐ型シリコン基板５０ａ内に形成される電位ポテ
ンシャル（電位の井戸）とともに示した等価回路図であ
り、この図では、Ｐ型シリコン基板５０ａ内での電荷の
転送過程を同時に示している。図において、図６と同一
符号は同一または相当する部分を示し、１Ａはフォトダ
イオード１ａ〜１ｉの内の任意の１個のフォトダイオー
ドを示し、４は該フォトダイオード１Ａに対応する電荷
蓄積部４ｘ〜４ｚの内の任意の１個の電荷蓄積部、５は
該電荷蓄積部４に対応する水平スキャナゲート５ａ〜５
ｃの内の任意の１個の水平スキャナゲートを示してい
る。また、４ａ，４ｂは電荷蓄積部４を構成する注入ゲ
ートと蓄積ゲート、１１は上記図６では図示しなかった
入力ダイオード、１２は上記図６では図示しなかった出
力ダイオードである。また、７ａはＦＤＡ出力ゲート，
７ｂはＦＤＡ出力ゲート７ａに接続されたＦＤＡソース
フォロア，７ｃはその一端がＦＤＡ出力ゲート７ｂに接
続され、他端が接地された抵抗であり、これらＦＤＡ出
力ゲート７ａ，ＦＤＡソースフォロア７ｂ、抵抗７ｃに
よりＦＤＡ出力回路７が構成されている。また、９は出
力ダイオード１２に蓄積された電荷をＦＤＡリセットド
レイン１０に捨てるＦＤＡオーバフローリセットゲー
ト、１３は出力ダイオート１２に蓄積された電荷をオー
バフロードレイン１４に捨てるＦＤＡオーバーフローリ
セットゲートである。尚、上記何れのゲートもＭＯＳス
イッチによって構成されており、また、この図では、便
宜上、垂直スキャナゲート２，ＦＤＡオーバフローリセ
ットゲート９，ＦＤＡリセットドレイン１０，ＦＤＡ出
力回路７，ＦＤＡオーバフローリセットゲート１３，オ
ーバフロードレイン１４は何れもＰ型シリコン基板５０
ａから離れた位置に図示しているが、通常、これらは、
上述したように、Ｐ型シリコン基板５０ａに対して形成
されている。
造を、Ｐ型シリコン基板５０ａ内に形成される電位ポテ
ンシャル（電位の井戸）とともに示した等価回路図であ
り、この図では、Ｐ型シリコン基板５０ａ内での電荷の
転送過程を同時に示している。図において、図６と同一
符号は同一または相当する部分を示し、１Ａはフォトダ
イオード１ａ〜１ｉの内の任意の１個のフォトダイオー
ドを示し、４は該フォトダイオード１Ａに対応する電荷
蓄積部４ｘ〜４ｚの内の任意の１個の電荷蓄積部、５は
該電荷蓄積部４に対応する水平スキャナゲート５ａ〜５
ｃの内の任意の１個の水平スキャナゲートを示してい
る。また、４ａ，４ｂは電荷蓄積部４を構成する注入ゲ
ートと蓄積ゲート、１１は上記図６では図示しなかった
入力ダイオード、１２は上記図６では図示しなかった出
力ダイオードである。また、７ａはＦＤＡ出力ゲート，
７ｂはＦＤＡ出力ゲート７ａに接続されたＦＤＡソース
フォロア，７ｃはその一端がＦＤＡ出力ゲート７ｂに接
続され、他端が接地された抵抗であり、これらＦＤＡ出
力ゲート７ａ，ＦＤＡソースフォロア７ｂ、抵抗７ｃに
よりＦＤＡ出力回路７が構成されている。また、９は出
力ダイオード１２に蓄積された電荷をＦＤＡリセットド
レイン１０に捨てるＦＤＡオーバフローリセットゲー
ト、１３は出力ダイオート１２に蓄積された電荷をオー
バフロードレイン１４に捨てるＦＤＡオーバーフローリ
セットゲートである。尚、上記何れのゲートもＭＯＳス
イッチによって構成されており、また、この図では、便
宜上、垂直スキャナゲート２，ＦＤＡオーバフローリセ
ットゲート９，ＦＤＡリセットドレイン１０，ＦＤＡ出
力回路７，ＦＤＡオーバフローリセットゲート１３，オ
ーバフロードレイン１４は何れもＰ型シリコン基板５０
ａから離れた位置に図示しているが、通常、これらは、
上述したように、Ｐ型シリコン基板５０ａに対して形成
されている。
【０００５】一方、図８は上記赤外線撮像素子５０から
得られる出力信号を映像信号に変換し、ＴＶモニタに画
像を映し出すように構成された赤外線撮像装置の構成を
示すブロック図であり、図において、１００は赤外撮像
装置であり、該赤外撮像装置１００は、赤外線撮像素子
５０，赤外線撮像素子５０における電荷の蓄積と転送
（出力）のタイミイングを決定するタイミイグジェネレ
ータ５３、赤外線撮像素子５０から出力された電荷を映
像信号に変換するスキャンコンバータ５１，スキャンコ
ンバータ５１からの映像信号を可視画像として映し出す
ＴＶモニタ８とから構成されている。
得られる出力信号を映像信号に変換し、ＴＶモニタに画
像を映し出すように構成された赤外線撮像装置の構成を
示すブロック図であり、図において、１００は赤外撮像
装置であり、該赤外撮像装置１００は、赤外線撮像素子
５０，赤外線撮像素子５０における電荷の蓄積と転送
（出力）のタイミイングを決定するタイミイグジェネレ
ータ５３、赤外線撮像素子５０から出力された電荷を映
像信号に変換するスキャンコンバータ５１，スキャンコ
ンバータ５１からの映像信号を可視画像として映し出す
ＴＶモニタ８とから構成されている。
【０００６】図１０は、上記赤外線撮像素子５０の各ゲ
ートに与えられるクロックφＶ，クロックφＲＳ，クロ
ックφＲ，クロックφＨのタイミングチャートと出力端
子８から得られる出力信号の電圧波形とを示した図であ
る。尚、クロックφＶ，クロックφＨはそれぞれ垂直ス
キャナゲート３，水平スキャナゲート６から発生し、ク
ロックφＲＳ，クロックφＲは図示しない他のスキャナ
からぞれぞれ発生する。また、これらクロックのタイミ
ングは、例えば、上述した図８のた赤外線撮像装置１０
０では、タイミイグジェネレータ５３によって決定され
る。
ートに与えられるクロックφＶ，クロックφＲＳ，クロ
ックφＲ，クロックφＨのタイミングチャートと出力端
子８から得られる出力信号の電圧波形とを示した図であ
る。尚、クロックφＶ，クロックφＨはそれぞれ垂直ス
キャナゲート３，水平スキャナゲート６から発生し、ク
ロックφＲＳ，クロックφＲは図示しない他のスキャナ
からぞれぞれ発生する。また、これらクロックのタイミ
ングは、例えば、上述した図８のた赤外線撮像装置１０
０では、タイミイグジェネレータ５３によって決定され
る。
【０００７】次に、これらの図に基づいて動作を説明す
る。例えば、垂直スキャナゲート２に与えられるクッロ
クφＶにより、図６に示す複数のフォトダイード１ａ〜
１ｉから、電荷蓄積部４ｘ〜４ｙに電荷を転送する所定
の１行のフォトダイードが選択される（例えば、図６の
最上部の１行のフォトダイオート１ａ〜１ｃが選択され
る）。
る。例えば、垂直スキャナゲート２に与えられるクッロ
クφＶにより、図６に示す複数のフォトダイード１ａ〜
１ｉから、電荷蓄積部４ｘ〜４ｙに電荷を転送する所定
の１行のフォトダイードが選択される（例えば、図６の
最上部の１行のフォトダイオート１ａ〜１ｃが選択され
る）。
【０００８】そして、図９(a) に示すように、選択され
た１行のフォトダイオードの各フォトダイオード１Ａで
発生した電荷は、オーバーフロー電極１３に与えられる
クロックφＲＳと垂直スキャナゲート２に与えられるク
ロックφＶが共にＨｉｇｈレベルの間は、垂直スキャナ
ゲート２，入力ダイオート１１の電位の井戸を通って蓄
積ゲート４ｂ下に形成された電位の井戸に転送され、オ
ーバーフロー電極１３を通して、オーバーフロードレイ
ン１４に捨てられる。次に、クロックφＲＳがＬｏｗレ
ベルになっオーバーフロー電極１３が閉じられると、図
９(b) に示すように、垂直スキャナゲート２を通って蓄
積ゲート４ｂ下に転送される電荷は、該蓄積ゲート４ｂ
下に形成された電位の井戸に蓄積されていく。そして、
この電位の井戸に電荷が蓄積された後、ＦＤＡリセット
ゲート９に与えられるクロックφＲがＨｉｇｈレベルに
なり、ＦＤＡリセットゲート９のゲートが開くと、ＦＤ
Ａリセットドレイン１０に図示しない定電圧源が接続さ
れていることから、出力ダイオード１２の電位が高くな
り、出力端子８の電圧も立ち上がる。この後、このクロ
ックφＲがＨｉｇｈレベルからＬｏｗレベルに変わり、
再び、出力ダイオード１２に電位の井戸が形成され、こ
の状態で水平スキャナゲート５に、図１０に示す一定の
繰り返し周期と一定のパルス幅からなる読み出しクロッ
クφＨが与えられると、蓄積ゲート４ｂ下の電位の井戸
に蓄積された電荷は、このクッロクがＨｉｇｈレベルに
ある間、即ち、水平スキャナゲート５のゲートが開いて
いる間、図９(c) に示すように、出力ダイオード１２の
電位の井戸に転送される（読み出される）。ここで、読
み出しクロックφＨの１パルスは、１個の水平スキャナ
ゲート５のゲートを開く時間に相当し、この読み出しク
ロックφＨにより、図６に示すＦＤＡ出力回路７から遠
い位置にある水平スキャナゲート５ａのゲートから水平
スキャナゲート５ｂ，水平スキャナゲート５ｃの順にゲ
ートが開かれて、順次電荷が読み出される。そして、こ
のようにして、電荷蓄積部４に蓄積された各フォトダイ
オードの電荷が出力ダイオード１２に読み出される度毎
に、ＦＤＡ出力ゲート７ａのゲート電圧が変動し、ＦＤ
Ａソースフォロア７ｂに接続された図示しない定電圧源
から該ＦＤＡ出力ゲート７ａに流れる電流値が低下し、
出力端子８からは、図１０に示す電圧波形を有する出力
信号ＤＶO が得られる。
た１行のフォトダイオードの各フォトダイオード１Ａで
発生した電荷は、オーバーフロー電極１３に与えられる
クロックφＲＳと垂直スキャナゲート２に与えられるク
ロックφＶが共にＨｉｇｈレベルの間は、垂直スキャナ
ゲート２，入力ダイオート１１の電位の井戸を通って蓄
積ゲート４ｂ下に形成された電位の井戸に転送され、オ
ーバーフロー電極１３を通して、オーバーフロードレイ
ン１４に捨てられる。次に、クロックφＲＳがＬｏｗレ
ベルになっオーバーフロー電極１３が閉じられると、図
９(b) に示すように、垂直スキャナゲート２を通って蓄
積ゲート４ｂ下に転送される電荷は、該蓄積ゲート４ｂ
下に形成された電位の井戸に蓄積されていく。そして、
この電位の井戸に電荷が蓄積された後、ＦＤＡリセット
ゲート９に与えられるクロックφＲがＨｉｇｈレベルに
なり、ＦＤＡリセットゲート９のゲートが開くと、ＦＤ
Ａリセットドレイン１０に図示しない定電圧源が接続さ
れていることから、出力ダイオード１２の電位が高くな
り、出力端子８の電圧も立ち上がる。この後、このクロ
ックφＲがＨｉｇｈレベルからＬｏｗレベルに変わり、
再び、出力ダイオード１２に電位の井戸が形成され、こ
の状態で水平スキャナゲート５に、図１０に示す一定の
繰り返し周期と一定のパルス幅からなる読み出しクロッ
クφＨが与えられると、蓄積ゲート４ｂ下の電位の井戸
に蓄積された電荷は、このクッロクがＨｉｇｈレベルに
ある間、即ち、水平スキャナゲート５のゲートが開いて
いる間、図９(c) に示すように、出力ダイオード１２の
電位の井戸に転送される（読み出される）。ここで、読
み出しクロックφＨの１パルスは、１個の水平スキャナ
ゲート５のゲートを開く時間に相当し、この読み出しク
ロックφＨにより、図６に示すＦＤＡ出力回路７から遠
い位置にある水平スキャナゲート５ａのゲートから水平
スキャナゲート５ｂ，水平スキャナゲート５ｃの順にゲ
ートが開かれて、順次電荷が読み出される。そして、こ
のようにして、電荷蓄積部４に蓄積された各フォトダイ
オードの電荷が出力ダイオード１２に読み出される度毎
に、ＦＤＡ出力ゲート７ａのゲート電圧が変動し、ＦＤ
Ａソースフォロア７ｂに接続された図示しない定電圧源
から該ＦＤＡ出力ゲート７ａに流れる電流値が低下し、
出力端子８からは、図１０に示す電圧波形を有する出力
信号ＤＶO が得られる。
【０００９】尚、上記動作において、上述したように、
読み出しクロックφＨのパルス幅が１個のフォトダイオ
ード（画素）から電荷を読み出すための読み出し時間に
なり、そして、この読み出し時間は、通常、図１０の出
力信号の出力電圧に示した水平スキャナゲート５のゲー
トを開いた後、蓄積ゲート４ｂ下の電位の井戸から、電
荷が実際に出力ダイオード１２に形成された電位の井戸
に完全に転送されるまでの時間（以下、実読み出し時間
と呼ぶ。）と同じか或いは若干大きくなるように決めら
れている。
読み出しクロックφＨのパルス幅が１個のフォトダイオ
ード（画素）から電荷を読み出すための読み出し時間に
なり、そして、この読み出し時間は、通常、図１０の出
力信号の出力電圧に示した水平スキャナゲート５のゲー
トを開いた後、蓄積ゲート４ｂ下の電位の井戸から、電
荷が実際に出力ダイオード１２に形成された電位の井戸
に完全に転送されるまでの時間（以下、実読み出し時間
と呼ぶ。）と同じか或いは若干大きくなるように決めら
れている。
【００１０】また、上記動作において、出力ダイオード
１２の電位の井戸に電荷を転送する前に、ＦＤＡリセッ
トゲート９にＨｉｇｈレベルのパルスを与えるのは、１
画素分の電荷を読み出す毎に、出力ダイオード１２（に
形成される電位の井戸に）電荷が残らないようにするた
めである。
１２の電位の井戸に電荷を転送する前に、ＦＤＡリセッ
トゲート９にＨｉｇｈレベルのパルスを与えるのは、１
画素分の電荷を読み出す毎に、出力ダイオード１２（に
形成される電位の井戸に）電荷が残らないようにするた
めである。
【００１１】一方、図１１は上記従来の赤外線撮像素子
５０の電荷蓄積部４とその周辺部の構造を示す平面図と
断面図で、図１１(a) はｐ型シリコン基板５０ａの上面
に対する垂直方向から見た平面図、図１１(b) は図１１
(a) のXIb −XIb 線における断面図である。図におい
て、図６〜９と同一符号は同一または相当する部分を示
し、６０はその膜厚が５００オングストローム程度のシ
リコン酸化膜からなる絶縁膜である。この図から分かる
ように、従来の赤外線撮像素子５０の電荷蓄積部４を構
成する蓄積ゲート４ｂは、フォトダイオード自体が、そ
の特性上、多量の電荷を発生することから、多量の電荷
が蓄積できるように、例えば、その幅が８０μｍ程度，
長さが３００μｍ程度となるように出力方向に対して細
長く形成し、ゲート下に形成される電位の井戸を拡大さ
せている。また、この蓄積ゲート４ｂ下の電位の井戸か
ら出力ダイオード１２の電位の井戸への電荷の転送は、
その電荷自体がもつ自己電界によるドリフト（ｓｅｉｆ
ｉｎｄｕｃｅｄ ｄｒｉｆｔ）とこの電荷のその周囲
（即ち、ｐ型基板自体）の熱による熱拡散（ｔｈｅｒｍ
ａｌ ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ）とによって行われ、電荷が
蓄積ゲート下の電位の井戸に多くある転送の初期段階で
は、電荷が持つ自己電界によるドリフト効果が大きく、
電荷は速やかに出力ダイオード１２の電位の井戸に転送
される。しかしながら、電荷がある程度転送された転送
の後半段階では、自己電界によるドリフト効果が低下
し、熱拡散のみによって転送が行われため、蓄積ゲート
４ｂ下の出力方向への長さが増大するにつれて、この転
送の後半段階における転送時間が長くなり、電荷の転送
に要する時間（即ち、実読み出し時間）が長くなる。こ
のため、上記のように、多くの電荷が蓄積できるように
蓄積ゲート４ｂを出力方向に対して長く形成した場合
は、この電荷を完全に出力ダイオードの電位の井戸に転
送する（読み出す）ためには、水平スキャナゲート５に
与える読み出しクロックφＨのパルス幅を長くして、水
平スキャナゲート５のゲートを開く時間、即ち、読み出
し時間を長くしなければならない。
５０の電荷蓄積部４とその周辺部の構造を示す平面図と
断面図で、図１１(a) はｐ型シリコン基板５０ａの上面
に対する垂直方向から見た平面図、図１１(b) は図１１
(a) のXIb −XIb 線における断面図である。図におい
て、図６〜９と同一符号は同一または相当する部分を示
し、６０はその膜厚が５００オングストローム程度のシ
リコン酸化膜からなる絶縁膜である。この図から分かる
ように、従来の赤外線撮像素子５０の電荷蓄積部４を構
成する蓄積ゲート４ｂは、フォトダイオード自体が、そ
の特性上、多量の電荷を発生することから、多量の電荷
が蓄積できるように、例えば、その幅が８０μｍ程度，
長さが３００μｍ程度となるように出力方向に対して細
長く形成し、ゲート下に形成される電位の井戸を拡大さ
せている。また、この蓄積ゲート４ｂ下の電位の井戸か
ら出力ダイオード１２の電位の井戸への電荷の転送は、
その電荷自体がもつ自己電界によるドリフト（ｓｅｉｆ
ｉｎｄｕｃｅｄ ｄｒｉｆｔ）とこの電荷のその周囲
（即ち、ｐ型基板自体）の熱による熱拡散（ｔｈｅｒｍ
ａｌ ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ）とによって行われ、電荷が
蓄積ゲート下の電位の井戸に多くある転送の初期段階で
は、電荷が持つ自己電界によるドリフト効果が大きく、
電荷は速やかに出力ダイオード１２の電位の井戸に転送
される。しかしながら、電荷がある程度転送された転送
の後半段階では、自己電界によるドリフト効果が低下
し、熱拡散のみによって転送が行われため、蓄積ゲート
４ｂ下の出力方向への長さが増大するにつれて、この転
送の後半段階における転送時間が長くなり、電荷の転送
に要する時間（即ち、実読み出し時間）が長くなる。こ
のため、上記のように、多くの電荷が蓄積できるように
蓄積ゲート４ｂを出力方向に対して長く形成した場合
は、この電荷を完全に出力ダイオードの電位の井戸に転
送する（読み出す）ためには、水平スキャナゲート５に
与える読み出しクロックφＨのパルス幅を長くして、水
平スキャナゲート５のゲートを開く時間、即ち、読み出
し時間を長くしなければならない。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】ところで、ＴＶモニタ
によって出力画像を得る場合、その規格上１フレームを
得るための時間は１／６０秒であり、上述した従来の赤
外線撮像素子から得られる出力信号を、ＴＶモニタによ
り出力画像として得る場合、通常、上記の読み出しクロ
ックのパルス幅、即ち、読み出し時間は、１μｓ程度に
規定されることになる。また、近年、高速で動く被写体
の動きをより忠実に画像として捕らえるとができるよ
う、フレームレートを向上させる（１／６０秒より短縮
した時間で１フレームが得られにようにする）ことが行
われているが、この場合は、上記読み出し時間は、１μ
ｓより更に短くすることが必要になる。
によって出力画像を得る場合、その規格上１フレームを
得るための時間は１／６０秒であり、上述した従来の赤
外線撮像素子から得られる出力信号を、ＴＶモニタによ
り出力画像として得る場合、通常、上記の読み出しクロ
ックのパルス幅、即ち、読み出し時間は、１μｓ程度に
規定されることになる。また、近年、高速で動く被写体
の動きをより忠実に画像として捕らえるとができるよ
う、フレームレートを向上させる（１／６０秒より短縮
した時間で１フレームが得られにようにする）ことが行
われているが、この場合は、上記読み出し時間は、１μ
ｓより更に短くすることが必要になる。
【００１３】しかしながら、従来の赤外線撮像素子で
は、上述したように、蓄積ゲート４ｂに蓄積する電荷量
を増大するために、蓄積ゲート４ｂを出力方向に長く形
成すると、それに応じて、蓄積ゲート４ｂ下の電位の井
戸から出力ダイオード１２に電荷を転送するための時間
（実読み出し時間）が長くなり、ＴＶフレームで動作さ
させるために、水平スキャナゲート５に与える読み出し
クロックφＨのパルス幅（読み出し時間）を１μｓ或い
はそれより短くすると、蓄積ゲート下の電位の井戸から
出力ダイオードに読み出される電荷量が減少してしま
い、得られる画像の分解能を低下させてしまうという問
題点があった。
は、上述したように、蓄積ゲート４ｂに蓄積する電荷量
を増大するために、蓄積ゲート４ｂを出力方向に長く形
成すると、それに応じて、蓄積ゲート４ｂ下の電位の井
戸から出力ダイオード１２に電荷を転送するための時間
（実読み出し時間）が長くなり、ＴＶフレームで動作さ
させるために、水平スキャナゲート５に与える読み出し
クロックφＨのパルス幅（読み出し時間）を１μｓ或い
はそれより短くすると、蓄積ゲート下の電位の井戸から
出力ダイオードに読み出される電荷量が減少してしま
い、得られる画像の分解能を低下させてしまうという問
題点があった。
【００１４】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、電荷蓄積部の蓄積ゲートから出
力部（出力ダイオード）への電荷の転送時間、即ち、実
読み出し時間を、従来に比べて短縮することができる赤
外線撮像素子を得ることを目的とする。
ためになされたもので、電荷蓄積部の蓄積ゲートから出
力部（出力ダイオード）への電荷の転送時間、即ち、実
読み出し時間を、従来に比べて短縮することができる赤
外線撮像素子を得ることを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】この発明にかかる赤外線
撮像素子は、電荷蓄積部の蓄積ゲート下に、電荷の転送
の方向に向かってその深さが段階的に深くなる電位の井
戸を形成するようにしたものである。
撮像素子は、電荷蓄積部の蓄積ゲート下に、電荷の転送
の方向に向かってその深さが段階的に深くなる電位の井
戸を形成するようにしたものである。
【００１６】
【作用】この発明においては、蓄積ゲート下に、電荷の
転送方向に向かってその深さが段階的に深くなる電位の
井戸を形成するようにしたから、この井戸内にポテンシ
ャルの傾きを形成することができ、その結果、このポテ
ンシャルの傾きによって出力方向に向かう電界が形成さ
れ、井戸内の電荷量が少なくなっても、この電界によっ
て電荷がドリフトし、転送速度を速めることができる。
転送方向に向かってその深さが段階的に深くなる電位の
井戸を形成するようにしたから、この井戸内にポテンシ
ャルの傾きを形成することができ、その結果、このポテ
ンシャルの傾きによって出力方向に向かう電界が形成さ
れ、井戸内の電荷量が少なくなっても、この電界によっ
て電荷がドリフトし、転送速度を速めることができる。
【００１７】
【実施例】以下、この発明の実施例を図について説明す
る。 （実施例１）図３は、この発明の第１の一実施例による
赤外線撮像素子の電荷蓄積部とその周辺部の構造を示す
断面図であり、図１はこの赤外線撮像素子の構成をＰ型
シリコン基板５０ａ内に形成される電位ポテンシャル
（電位の井戸）とともに示した等価回路図である。これ
らの図において、図９，１１と同一符号は同一または相
当する部分を示し、この赤外線撮像素子では、電荷蓄積
部４０Ａの蓄積ゲート４０が、出力方向に、即ち、注入
ゲート４ａ側から水平スキャナゲート５側に向けて階段
状に形成され、該蓄積ゲート４０下の絶縁膜６０ａが、
注入ゲート４ａ側から水平スキャナゲート５側に向けて
その厚みが段階的に小さくなるように形成されている。
そして、この蓄積ゲート４０に、定電圧ＶS が印加され
ると、この絶縁膜６０ａの厚みの差により、蓄積ゲート
４０下の電界強度が、注入ゲート４ａ側で小さく、水平
スキャナゲート５側で大きくなり、その深さが注入ゲー
ト４ａ側で浅く，水平スキャナゲート５側で深くなるよ
う段階的に変化した電位の井戸が形成される。ここで、
絶縁膜６０ａは、ゲートに印加される電圧ＶS によって
も異なるが、例えば、５００オングストロームを中心の
膜厚としてその両サイドの膜厚を、５００オングストロ
ームより±３００オングストームの範囲で厚く及び薄く
なるよう形成されている。
る。 （実施例１）図３は、この発明の第１の一実施例による
赤外線撮像素子の電荷蓄積部とその周辺部の構造を示す
断面図であり、図１はこの赤外線撮像素子の構成をＰ型
シリコン基板５０ａ内に形成される電位ポテンシャル
（電位の井戸）とともに示した等価回路図である。これ
らの図において、図９，１１と同一符号は同一または相
当する部分を示し、この赤外線撮像素子では、電荷蓄積
部４０Ａの蓄積ゲート４０が、出力方向に、即ち、注入
ゲート４ａ側から水平スキャナゲート５側に向けて階段
状に形成され、該蓄積ゲート４０下の絶縁膜６０ａが、
注入ゲート４ａ側から水平スキャナゲート５側に向けて
その厚みが段階的に小さくなるように形成されている。
そして、この蓄積ゲート４０に、定電圧ＶS が印加され
ると、この絶縁膜６０ａの厚みの差により、蓄積ゲート
４０下の電界強度が、注入ゲート４ａ側で小さく、水平
スキャナゲート５側で大きくなり、その深さが注入ゲー
ト４ａ側で浅く，水平スキャナゲート５側で深くなるよ
う段階的に変化した電位の井戸が形成される。ここで、
絶縁膜６０ａは、ゲートに印加される電圧ＶS によって
も異なるが、例えば、５００オングストロームを中心の
膜厚としてその両サイドの膜厚を、５００オングストロ
ームより±３００オングストームの範囲で厚く及び薄く
なるよう形成されている。
【００１８】尚、上記蓄積ゲート４０下の絶縁膜６０ａ
の形成は、例えば、予め水平スキャナゲート５，注入ゲ
ート４ａとこれらの周囲部のシリコン酸化膜を形成した
状態で、Ｐ−シリコン基板５０ａ上の蓄積ゲート４０が
形成されるべき所定位置に、所定膜厚の第１層目のシリ
コン酸化膜を堆積形成し、次いで、この膜の所定部分を
レジストパターンで被覆した後、所定膜厚の第２層目の
シリコン酸化膜を堆積形成し、この後、リフトオフによ
り、上記レジトパターンとともにこのレジストパターン
上に堆積した第２層目のシリコン酸化膜を除去すること
により、最も小さい膜厚部分と中間の膜厚部分を形成す
ることができ、続いて、同様に、レジストパターンの形
成，所定膜厚の第３層目のシリコン酸化膜の堆積形成，
リフトオフを行うことで、最も大きい膜厚部分を形成す
ることができる。
の形成は、例えば、予め水平スキャナゲート５，注入ゲ
ート４ａとこれらの周囲部のシリコン酸化膜を形成した
状態で、Ｐ−シリコン基板５０ａ上の蓄積ゲート４０が
形成されるべき所定位置に、所定膜厚の第１層目のシリ
コン酸化膜を堆積形成し、次いで、この膜の所定部分を
レジストパターンで被覆した後、所定膜厚の第２層目の
シリコン酸化膜を堆積形成し、この後、リフトオフによ
り、上記レジトパターンとともにこのレジストパターン
上に堆積した第２層目のシリコン酸化膜を除去すること
により、最も小さい膜厚部分と中間の膜厚部分を形成す
ることができ、続いて、同様に、レジストパターンの形
成，所定膜厚の第３層目のシリコン酸化膜の堆積形成，
リフトオフを行うことで、最も大きい膜厚部分を形成す
ることができる。
【００１９】また、この赤外線撮像素子の全体構成は、
図６，７に示した従来の赤外線撮像素子と基本的に同じ
であり、図６中の電荷蓄積部４ｘ〜４ｙが、この電荷蓄
積４０Ａに置き換えられて構成されている。
図６，７に示した従来の赤外線撮像素子と基本的に同じ
であり、図６中の電荷蓄積部４ｘ〜４ｙが、この電荷蓄
積４０Ａに置き換えられて構成されている。
【００２０】また、この赤外線撮像素子をＴＶフレーム
で動作させる場合は、図８に示した赤外線撮像装置と同
様にして構成される。
で動作させる場合は、図８に示した赤外線撮像装置と同
様にして構成される。
【００２１】次に、動作について説明する。ここでは、
フォトダィオードから発生する電荷量，蓄積ゲート下に
蓄積される電荷量，蓄積ゲートの幅と長さが従来とほぼ
同じであることを前提として動作を説明する。
フォトダィオードから発生する電荷量，蓄積ゲート下に
蓄積される電荷量，蓄積ゲートの幅と長さが従来とほぼ
同じであることを前提として動作を説明する。
【００２２】尚、基本的な動作は従来の赤外線撮像素子
と同じであり、垂直スキャナゲート２，オーバーフロー
電極１３，水平スキャナゲー５，ＦＤＡリセットゲート
に与えられる各クロックのタイミングチャートも、図１
０に示す従来のクロックのそれと基本的に同じである。
と同じであり、垂直スキャナゲート２，オーバーフロー
電極１３，水平スキャナゲー５，ＦＤＡリセットゲート
に与えられる各クロックのタイミングチャートも、図１
０に示す従来のクロックのそれと基本的に同じである。
【００２３】図５は、この赤外線撮像素子の水平スキャ
ナゲート５に与えられる読み出しクッロクφＨ2 の１パ
ルスの波形（図５(a) ）と、出力端子８から得られる出
力信号の１画素分の電圧波形ＤＶO2（図５(b）とを示し
た図であり、図中符号Ａ，Ｂは実読み出し時間を示して
いる。
ナゲート５に与えられる読み出しクッロクφＨ2 の１パ
ルスの波形（図５(a) ）と、出力端子８から得られる出
力信号の１画素分の電圧波形ＤＶO2（図５(b）とを示し
た図であり、図中符号Ａ，Ｂは実読み出し時間を示して
いる。
【００２４】以下、図１，図５に基づき、且つ、図１０
を参照して動作を説明する。フォトダイード１Ａから電
荷蓄積部４０Ａの蓄積ゲート４０下に電荷が転送され、
該蓄積ゲート４０下の電位の井戸に電荷が蓄積されるま
では従来と同じであり、垂直スキャナゲート２，オーバ
ーフロー電極１３に、それぞれ図１０に示すクロックφ
ＶとφＲＳと同じクロックが与えられ、オーバーフロー
電極１３に与えられるクロックφＲＳがＨｉｇｈレベル
の間は、フォトダイード１Ａから電荷蓄積部４０Ａの蓄
積ゲート４０下に転送される電荷は、蓄積ゲート４０下
の電位の井戸から、オーバーフロー電極１３を通ってオ
ーバーフロードレインに捨てられる。次に、クロックφ
ＲＳがＬｏｗレベルになると、フォトダイード１Ａから
電荷蓄積部４０Ａの蓄積ゲート４０下に転送される電荷
は、図１(a) に示すように、該蓄積ゲート４０下のその
深さが、水平スキャナゲート５側に向けて次第に深くな
るよう形成された電位の井戸に蓄積される。次いで、一
定時間経過後、ＦＤＡリセットゲート９に図１０に示す
クロックφＲと同じクロックが与えられると、ＦＤＡリ
セットゲート９のゲートが開き、ＦＤＡリセットドレイ
ン１０には図示しない定電圧源が接続されていることか
ら、出力ダイオード１２の電位が高くなり、出力端子８
の電圧も立ち上がる。この後、ＦＤＡリセットゲート９
に与えられるがクロックφＲがＨｉｇｈレベルからＬｏ
ｗレベルに変わり、出力ダイオード１２に電位の井戸が
形成される。そして、この状態で水平スキャナゲート５
に、図５に示す、従来の読み出しクロックφＨ1 に比べ
て、そのパルス幅の短くなった読み出しクロックφＨ2
が与えられると、図１(c) に示すように、このパルス幅
に対応する期間（読み出し時間）だけ、水平スキャナゲ
ート５が開き（水平スキャナゲート５下の電位が深くな
り）、蓄積ゲート４０下の電位の井戸に蓄積された電荷
は、出力ダイオード１２の電位の井戸に転送される（読
み出される）。ここで、転送される電荷には電荷自体に
よって得られる自己電界作用と熱拡散作用以外に、蓄積
ゲート４０下の電位の井戸の深さの変化によって形成さ
れる転送方向への電界が作用し、この間の転送速度、特
に、電荷が井戸内に少なくなった転送の後半段階におけ
る転送速度が速くなる。このようにして、出力ダイオー
ド１２の電位の井戸に電荷が転送されると、出力端子８
から図５に示す出力信号ＤＶO2が得られる。この出力信
号ＤＶO2は、上記出力ダイオード１２に形成された電位
の井戸に転送される電荷の電荷量に応じて、その電圧レ
ベルが低下することにより得られるもので、従来に比べ
て電荷の転送速度（読み出し速度）が速くなることか
ら、図５に示すように、従来の赤外線撮像素子から得ら
れる出力信号ＤＶO1に比べて、その電圧レベルの低下
（減衰）のしかたが急峻になり、実読み出し時間（図中
符号Ａ）が従来のそれ（図中符号Ｂ）に比べて短くな
る。
を参照して動作を説明する。フォトダイード１Ａから電
荷蓄積部４０Ａの蓄積ゲート４０下に電荷が転送され、
該蓄積ゲート４０下の電位の井戸に電荷が蓄積されるま
では従来と同じであり、垂直スキャナゲート２，オーバ
ーフロー電極１３に、それぞれ図１０に示すクロックφ
ＶとφＲＳと同じクロックが与えられ、オーバーフロー
電極１３に与えられるクロックφＲＳがＨｉｇｈレベル
の間は、フォトダイード１Ａから電荷蓄積部４０Ａの蓄
積ゲート４０下に転送される電荷は、蓄積ゲート４０下
の電位の井戸から、オーバーフロー電極１３を通ってオ
ーバーフロードレインに捨てられる。次に、クロックφ
ＲＳがＬｏｗレベルになると、フォトダイード１Ａから
電荷蓄積部４０Ａの蓄積ゲート４０下に転送される電荷
は、図１(a) に示すように、該蓄積ゲート４０下のその
深さが、水平スキャナゲート５側に向けて次第に深くな
るよう形成された電位の井戸に蓄積される。次いで、一
定時間経過後、ＦＤＡリセットゲート９に図１０に示す
クロックφＲと同じクロックが与えられると、ＦＤＡリ
セットゲート９のゲートが開き、ＦＤＡリセットドレイ
ン１０には図示しない定電圧源が接続されていることか
ら、出力ダイオード１２の電位が高くなり、出力端子８
の電圧も立ち上がる。この後、ＦＤＡリセットゲート９
に与えられるがクロックφＲがＨｉｇｈレベルからＬｏ
ｗレベルに変わり、出力ダイオード１２に電位の井戸が
形成される。そして、この状態で水平スキャナゲート５
に、図５に示す、従来の読み出しクロックφＨ1 に比べ
て、そのパルス幅の短くなった読み出しクロックφＨ2
が与えられると、図１(c) に示すように、このパルス幅
に対応する期間（読み出し時間）だけ、水平スキャナゲ
ート５が開き（水平スキャナゲート５下の電位が深くな
り）、蓄積ゲート４０下の電位の井戸に蓄積された電荷
は、出力ダイオード１２の電位の井戸に転送される（読
み出される）。ここで、転送される電荷には電荷自体に
よって得られる自己電界作用と熱拡散作用以外に、蓄積
ゲート４０下の電位の井戸の深さの変化によって形成さ
れる転送方向への電界が作用し、この間の転送速度、特
に、電荷が井戸内に少なくなった転送の後半段階におけ
る転送速度が速くなる。このようにして、出力ダイオー
ド１２の電位の井戸に電荷が転送されると、出力端子８
から図５に示す出力信号ＤＶO2が得られる。この出力信
号ＤＶO2は、上記出力ダイオード１２に形成された電位
の井戸に転送される電荷の電荷量に応じて、その電圧レ
ベルが低下することにより得られるもので、従来に比べ
て電荷の転送速度（読み出し速度）が速くなることか
ら、図５に示すように、従来の赤外線撮像素子から得ら
れる出力信号ＤＶO1に比べて、その電圧レベルの低下
（減衰）のしかたが急峻になり、実読み出し時間（図中
符号Ａ）が従来のそれ（図中符号Ｂ）に比べて短くな
る。
【００２５】このような本実施例の赤外線撮像素子で
は、蓄積ゲート４０下の絶縁膜６０ａが、その膜厚が、
出力方向、即ち、注入ゲート４ａ側から水平スキャナゲ
ート５側に向けて段階的に小さくなるよう形成されてい
るので、該蓄積ゲート４０に所定電圧ＶS が印加されて
形成される電位の井戸は、その深さが注入ゲート４ａ側
から水平スキャナゲート５側に向けて段階的に深くな
る。このため、この蓄積ゲート４０下の電位の井戸に蓄
積された電荷を、出力ダイオード１２の電位の井戸に転
送する際（読み出す際）、電荷には自己電界によるドリ
フト作用と熱拡散作用以外に、電位の井戸の深さの変化
によって形成される電界によるドリフト作用が加わり、
この間の転送速度が速くなって、転送時間（実読み出し
時間）を短縮することがてきる。従って、例えば、水平
スキャナゲート５にそのパルス幅が１μｓ或いはそれよ
り小さい読み出しクロックを与え、この赤外線撮像素子
をＴＶフレームで動作して、ＴＶモニタから出力画像を
得る場合、蓄積ゲート４０下の電位の井戸から出力ダイ
オード１２の電位の井戸に転送される（読み出される）
電荷量は従来に比べて増大し、分解能が劣化しない良好
な画像を得ることができる。
は、蓄積ゲート４０下の絶縁膜６０ａが、その膜厚が、
出力方向、即ち、注入ゲート４ａ側から水平スキャナゲ
ート５側に向けて段階的に小さくなるよう形成されてい
るので、該蓄積ゲート４０に所定電圧ＶS が印加されて
形成される電位の井戸は、その深さが注入ゲート４ａ側
から水平スキャナゲート５側に向けて段階的に深くな
る。このため、この蓄積ゲート４０下の電位の井戸に蓄
積された電荷を、出力ダイオード１２の電位の井戸に転
送する際（読み出す際）、電荷には自己電界によるドリ
フト作用と熱拡散作用以外に、電位の井戸の深さの変化
によって形成される電界によるドリフト作用が加わり、
この間の転送速度が速くなって、転送時間（実読み出し
時間）を短縮することがてきる。従って、例えば、水平
スキャナゲート５にそのパルス幅が１μｓ或いはそれよ
り小さい読み出しクロックを与え、この赤外線撮像素子
をＴＶフレームで動作して、ＴＶモニタから出力画像を
得る場合、蓄積ゲート４０下の電位の井戸から出力ダイ
オード１２の電位の井戸に転送される（読み出される）
電荷量は従来に比べて増大し、分解能が劣化しない良好
な画像を得ることができる。
【００２６】尚、上記実施例では、絶縁膜６０ａの厚さ
を三段階に変化させているが、本発明では、これより多
い段階数だけ膜厚を変化させてもよいことは言うまでも
ない。
を三段階に変化させているが、本発明では、これより多
い段階数だけ膜厚を変化させてもよいことは言うまでも
ない。
【００２７】また、上記実施例では絶縁膜６０ａの膜厚
を段階的に変えているが、絶縁膜をテーパ状に形成し
て、その膜厚が連続的に変わるように形成してもよい。
を段階的に変えているが、絶縁膜をテーパ状に形成し
て、その膜厚が連続的に変わるように形成してもよい。
【００２８】（実施例２）図４は、この発明の第２の実
施例による赤外線撮像素子の電荷蓄積部とその周辺部の
構造を示す断面図であり、図２はこの赤外線撮像素子の
構成をＰ型シリコン基板５０ａ内に形成される電位ポテ
ンシャル（電位の井戸）とともに示した等価回路図であ
る。これらの図において、図９，１１と同一符号は同一
または相当する部分を示し、この赤外線撮像素子では、
電荷蓄積部４０Ｂが、注入ゲート４ａと、複数に分割さ
れた蓄積ゲート４０ａ，４０ｂ，４０ｃとから構成さ
れ、各蓄積ゲート４０ａ，４０ｂ，４０ｃに異なる値の
定電圧ＶS1，ＶS2，ＶS3がそれぞれ印加されるようにな
っている。そして、この蓄積ゲート４０ａ，４０ｂ，４
０ｃに、ＶS1＜ＶS2＜ＶS3の関係でこれら定電圧ＶS1，
ＶS2，ＶS3が各蓄積ゲート４０ａ，４０ｂ，４０ｃに対
して印加されると、蓄積ゲート４０ａ，４０ｂ，４０ｃ
のそれぞれのゲート下の電界強度が、蓄積ゲート４０ａ
下で一番小さく、蓄積ゲート４０ｂ下，蓄積ゲート４０
ｃ下の順に大きくなり、図に示すような、その深さが蓄
積ゲート４０ａ下が一番浅く、蓄積ゲート４０ｂ下，蓄
積ゲート４０ｃ下の順に深くなる電位の井戸が形成され
る。
施例による赤外線撮像素子の電荷蓄積部とその周辺部の
構造を示す断面図であり、図２はこの赤外線撮像素子の
構成をＰ型シリコン基板５０ａ内に形成される電位ポテ
ンシャル（電位の井戸）とともに示した等価回路図であ
る。これらの図において、図９，１１と同一符号は同一
または相当する部分を示し、この赤外線撮像素子では、
電荷蓄積部４０Ｂが、注入ゲート４ａと、複数に分割さ
れた蓄積ゲート４０ａ，４０ｂ，４０ｃとから構成さ
れ、各蓄積ゲート４０ａ，４０ｂ，４０ｃに異なる値の
定電圧ＶS1，ＶS2，ＶS3がそれぞれ印加されるようにな
っている。そして、この蓄積ゲート４０ａ，４０ｂ，４
０ｃに、ＶS1＜ＶS2＜ＶS3の関係でこれら定電圧ＶS1，
ＶS2，ＶS3が各蓄積ゲート４０ａ，４０ｂ，４０ｃに対
して印加されると、蓄積ゲート４０ａ，４０ｂ，４０ｃ
のそれぞれのゲート下の電界強度が、蓄積ゲート４０ａ
下で一番小さく、蓄積ゲート４０ｂ下，蓄積ゲート４０
ｃ下の順に大きくなり、図に示すような、その深さが蓄
積ゲート４０ａ下が一番浅く、蓄積ゲート４０ｂ下，蓄
積ゲート４０ｃ下の順に深くなる電位の井戸が形成され
る。
【００２９】この赤外線撮像素子の動作は上記第１の実
施例と基本的に同じであり、ここでは簡単に説明する。
施例と基本的に同じであり、ここでは簡単に説明する。
【００３０】オーバーフロー電極１３に与えられるクロ
ックφＲＳがＬｏｗレベルになると、フォトダイード１
Ａから電荷蓄積部４０Ａの蓄積ゲート４０ａ，４０ｂ，
４０ｃの下に下に転送される電荷は、図２(b) に示すよ
うに、互いに異なる電圧値の定電圧ＶS1，ＶS2，ＶS3が
蓄積ゲート４０ａ，４０ｂ，４０ｃに対して印加され
て、これらゲート４０ａ，４０ｂ，４０ｃ下に、その深
さが水平スキャナゲート５の方向に向かって段階的に深
く形成された電位の井戸に蓄積される。そして、この
後、上記第１の実施例と同様に、出力ダイオード１２の
電位の井戸がリセットされ、出力端子８の電圧が立ち上
げられた後、ＦＤＡリセットゲート９に与えられるクロ
ックφＲがＨｉｇｈレベルからＬｏｗレベルに変わり、
出力ダイオード１２に再び電位の井戸が形成されると、
水平スキャナゲート５に、図５に示す、読み出しクロッ
クφＨ2 が与えられ、図２(c) に示すように、このパル
ス幅に対応する期間、水平スキャナゲート５が開き（水
平スキャナゲート５下の電位のポテンシャルが深くな
り）、蓄積ゲート４０ａ，４０ｂ，４０ｃの下の電位の
井戸に蓄積された電荷は、出力ダイオード１２の電位の
井戸に転送されて蓄積される（読み出される）。
ックφＲＳがＬｏｗレベルになると、フォトダイード１
Ａから電荷蓄積部４０Ａの蓄積ゲート４０ａ，４０ｂ，
４０ｃの下に下に転送される電荷は、図２(b) に示すよ
うに、互いに異なる電圧値の定電圧ＶS1，ＶS2，ＶS3が
蓄積ゲート４０ａ，４０ｂ，４０ｃに対して印加され
て、これらゲート４０ａ，４０ｂ，４０ｃ下に、その深
さが水平スキャナゲート５の方向に向かって段階的に深
く形成された電位の井戸に蓄積される。そして、この
後、上記第１の実施例と同様に、出力ダイオード１２の
電位の井戸がリセットされ、出力端子８の電圧が立ち上
げられた後、ＦＤＡリセットゲート９に与えられるクロ
ックφＲがＨｉｇｈレベルからＬｏｗレベルに変わり、
出力ダイオード１２に再び電位の井戸が形成されると、
水平スキャナゲート５に、図５に示す、読み出しクロッ
クφＨ2 が与えられ、図２(c) に示すように、このパル
ス幅に対応する期間、水平スキャナゲート５が開き（水
平スキャナゲート５下の電位のポテンシャルが深くな
り）、蓄積ゲート４０ａ，４０ｂ，４０ｃの下の電位の
井戸に蓄積された電荷は、出力ダイオード１２の電位の
井戸に転送されて蓄積される（読み出される）。
【００３１】このような本実施例の赤外線撮像素子で
は、電荷蓄積部４０Ｂに３つに分割された蓄積ゲート４
０ａ，４０ｂ、４０ｃが形成されているので、ＶS1＜Ｖ
S2＜ＶS3の関係にある定電圧ＶS1，ＶS2，ＶS3を、蓄積
ゲート４０ａに対してＶS1、蓄積ゲート４０ｂに対して
ＶS2、蓄積ゲート４０ｃに対してＶS3が対応するように
印加すると、図２に示すように、これら蓄積ゲート４０
ａ，４０ｂ、４０ｃ下には、水平スキャナゲート５の方
向に段階的に次第にその深さが深くなる電位の井戸を形
成することができる。従って、蓄積ゲート４０ａ，４０
ｂ、４０ｃ下の電位の井戸に蓄積された電荷を、出力ダ
イオード１２の電位の井戸に転送する際、転送される電
荷には、上記第１の実施例と同様に、電荷の転送方向に
向かう電界を形成することができ、上記第１の実施例と
同様の作用，効果を得ることができる。
は、電荷蓄積部４０Ｂに３つに分割された蓄積ゲート４
０ａ，４０ｂ、４０ｃが形成されているので、ＶS1＜Ｖ
S2＜ＶS3の関係にある定電圧ＶS1，ＶS2，ＶS3を、蓄積
ゲート４０ａに対してＶS1、蓄積ゲート４０ｂに対して
ＶS2、蓄積ゲート４０ｃに対してＶS3が対応するように
印加すると、図２に示すように、これら蓄積ゲート４０
ａ，４０ｂ、４０ｃ下には、水平スキャナゲート５の方
向に段階的に次第にその深さが深くなる電位の井戸を形
成することができる。従って、蓄積ゲート４０ａ，４０
ｂ、４０ｃ下の電位の井戸に蓄積された電荷を、出力ダ
イオード１２の電位の井戸に転送する際、転送される電
荷には、上記第１の実施例と同様に、電荷の転送方向に
向かう電界を形成することができ、上記第１の実施例と
同様の作用，効果を得ることができる。
【００３２】また、本実施例の赤外線撮像素子では、各
ゲート４０ａ，４０ｂ、４０ｃに与える電圧値を、動作
時にその都度変更することで、上記電荷の転送方向に向
かう電界の強さと方向性を制御することができるため、
井戸内の電荷量等に応じて、より高精度に最適な読み出
し時間（転送時間）を設定することができる。
ゲート４０ａ，４０ｂ、４０ｃに与える電圧値を、動作
時にその都度変更することで、上記電荷の転送方向に向
かう電界の強さと方向性を制御することができるため、
井戸内の電荷量等に応じて、より高精度に最適な読み出
し時間（転送時間）を設定することができる。
【００３３】尚、上記実施例では、蓄積ゲートを３つに
分割して、電位の井戸の深さの変化を三段階にしてある
が、蓄積ゲートを４つ以上に分割して、各ゲートに異な
った電圧を印加して、電位の井戸の深さを４段階以上に
変化させるようにしてもよい。
分割して、電位の井戸の深さの変化を三段階にしてある
が、蓄積ゲートを４つ以上に分割して、各ゲートに異な
った電圧を印加して、電位の井戸の深さを４段階以上に
変化させるようにしてもよい。
【００３４】
【発明の効果】以上のように、この発明にかかる赤外線
撮像素子によれば、電荷蓄積部の蓄積ゲート下に、電荷
の転送方向に向かってその深さが段階的に深くなる電位
の井戸を形成したので、この井戸内に電荷の転送方向に
向かう電界が形成され、その結果、該蓄積ゲート下の電
位の井戸に蓄積された電荷を出力ダイオードへ読み出す
際の読み出し速度が速くなり、読み出し時間を短縮する
ことができる。従って、この赤外線撮像素子をＴＶフレ
ームで動作する際、従来にくらべて短い読み出し時間内
に多くの電荷を読み出すことが可能になり、画像劣化を
生ずることなくフレームレートを向上できる効果があ
る。
撮像素子によれば、電荷蓄積部の蓄積ゲート下に、電荷
の転送方向に向かってその深さが段階的に深くなる電位
の井戸を形成したので、この井戸内に電荷の転送方向に
向かう電界が形成され、その結果、該蓄積ゲート下の電
位の井戸に蓄積された電荷を出力ダイオードへ読み出す
際の読み出し速度が速くなり、読み出し時間を短縮する
ことができる。従って、この赤外線撮像素子をＴＶフレ
ームで動作する際、従来にくらべて短い読み出し時間内
に多くの電荷を読み出すことが可能になり、画像劣化を
生ずることなくフレームレートを向上できる効果があ
る。
【００３５】また、この発明にかかる赤外線撮像素子に
よれば、電荷蓄積部から出力ダイオードへ電荷を読み出
す際の、読み出し速度が速くなることから、一定時間内
に多くの電荷を読み出すことができ、濃淡の変化が明確
な分解能に優れた出力画像を得ることができる効果があ
る。
よれば、電荷蓄積部から出力ダイオードへ電荷を読み出
す際の、読み出し速度が速くなることから、一定時間内
に多くの電荷を読み出すことができ、濃淡の変化が明確
な分解能に優れた出力画像を得ることができる効果があ
る。
【図１】この発明の第１の実施例による赤外線撮像素子
の構成をＰ型シリコン基板内に形成される電位ポテンシ
ャル（電位の井戸）とともに示した等価回路図である。
の構成をＰ型シリコン基板内に形成される電位ポテンシ
ャル（電位の井戸）とともに示した等価回路図である。
【図２】この発明の第２の実施例による赤外線撮像素子
の構成をＰ型シリコン基板内に形成される電位ポテンシ
ャル（電位の井戸）とともに示した等価回路図である。
の構成をＰ型シリコン基板内に形成される電位ポテンシ
ャル（電位の井戸）とともに示した等価回路図である。
【図３】この発明の第１の実施例による赤外線撮像素子
の電荷蓄積部とその周辺部の構造を示す断面図と平面図
である。
の電荷蓄積部とその周辺部の構造を示す断面図と平面図
である。
【図４】この発明の第２の実施例による赤外線撮像素子
の電荷蓄積部とその周辺部の構造を示す断面図と平面図
である。
の電荷蓄積部とその周辺部の構造を示す断面図と平面図
である。
【図５】この発明の実施例による赤外線撮像素子の読み
出しクロックφＨ2 のパルス波形と出力信号ＤＶO2の電
圧波形とを示す図である。
出しクロックφＨ2 のパルス波形と出力信号ＤＶO2の電
圧波形とを示す図である。
【図６】従来の赤外線撮像素子の概略構成を示すブロッ
ク図である。
ク図である。
【図７】従来の赤外線撮像素子の外観構成をを示す模式
図である。
図である。
【図８】従来の赤外線撮像素子を備えた赤外線撮像値装
置の構成を示すブロック図である。
置の構成を示すブロック図である。
【図９】従来の赤外線撮像素子の構成をＰ型シリコン基
板内に形成される電位ポテンシャル（電位の井戸）とと
もに示した等価回路図である。
板内に形成される電位ポテンシャル（電位の井戸）とと
もに示した等価回路図である。
【図１０】従来の赤外線撮像素子のゲートに与えられる
クロックのタイミングチャートと出力信号の電圧波形と
を示した図である。
クロックのタイミングチャートと出力信号の電圧波形と
を示した図である。
【図１１】従来の赤外線撮像素子の電荷蓄積部とその周
辺部の構造を示す断面図と平面図である。
辺部の構造を示す断面図と平面図である。
１ａ〜１ｉ，１Ａ フォトダイオード ２，２ａ〜２ｉ 垂直スキャナゲート ３ 垂直スキャナ ４ａ 注入ゲート ４ｂ，４０ ，４０ａ〜４０ｃ 蓄積ゲート ４，４ｘ〜４ｙ，４０Ａ，４０ｂ 電荷蓄積部 ５ 水平スキャナゲート ６ 水平スキャナ ７ ＦＤＡ出力回路 ７ａ ＦＤＡ出力ゲート ７ｂ ＦＤＡソースフォロア ７ｃ 抵抗 ８ 出力端子 ９ ＦＤＡリセットゲート １０ ＦＤＡリセットドレイン １１ 入力ダイオード １２ 出力ダイオード １３ オーバフロー電極 １４ オーバフロードレイン ５０ 赤外線撮像素子 ５０ａ Ｐ−シリコン基板 ５１ スキャンコンバータ ５２ ＴＶモニタ ５３ タイミングジェネレータ ６０，６０ａ 絶縁膜 １００ 赤外線撮像装置 Ａ，Ｂ 実読み出し時間
【手続補正書】
【提出日】平成５年１月１８日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００５】一方、図８は上記赤外線撮像素子５０から
得られる出力信号を映像信号に変換し、ＴＶモニタに画
像を映し出すように構成された赤外線撮像装置の構成を
示すブロック図であり、図において、１００は赤外撮像
装置であり、該赤外撮像装置１００は、赤外線撮像素子
５０，赤外線撮像素子５０における電荷の蓄積と転送
（出力）のタイミイングを決定するタイミイグジェネレ
ータ５３、赤外線撮像素子５０から出力された電荷を映
像信号に変換するスキャンコンバータ５１，スキャンコ
ンバータ５１からの映像信号を可視画像として映し出す
ＴＶモニタ５２とから構成されている。
得られる出力信号を映像信号に変換し、ＴＶモニタに画
像を映し出すように構成された赤外線撮像装置の構成を
示すブロック図であり、図において、１００は赤外撮像
装置であり、該赤外撮像装置１００は、赤外線撮像素子
５０，赤外線撮像素子５０における電荷の蓄積と転送
（出力）のタイミイングを決定するタイミイグジェネレ
ータ５３、赤外線撮像素子５０から出力された電荷を映
像信号に変換するスキャンコンバータ５１，スキャンコ
ンバータ５１からの映像信号を可視画像として映し出す
ＴＶモニタ５２とから構成されている。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００６】図１０は、上記赤外線撮像素子５０の各ゲ
ートに与えられるクロックφＶ，クロックφＲＳ，クロ
ックφＲ，クロックφＨ１のタイミングチャートと出力
端子８から得られる出力信号の電圧波形とを示した図で
ある。尚、クロックφＶ，クロックφＨ１はそれぞれ垂
直スキャナ３，水平スキャナ６から発生し、クロックφ
ＲＳ，クロックφＲは図示しない他のスキャナからぞれ
ぞれ発生する。また、これらクロックのタイミングは、
例えば、上述した図８の赤外線撮像装置１００では、タ
イミイグジェネレータ５３によって決定される。
ートに与えられるクロックφＶ，クロックφＲＳ，クロ
ックφＲ，クロックφＨ１のタイミングチャートと出力
端子８から得られる出力信号の電圧波形とを示した図で
ある。尚、クロックφＶ，クロックφＨ１はそれぞれ垂
直スキャナ３，水平スキャナ６から発生し、クロックφ
ＲＳ，クロックφＲは図示しない他のスキャナからぞれ
ぞれ発生する。また、これらクロックのタイミングは、
例えば、上述した図８の赤外線撮像装置１００では、タ
イミイグジェネレータ５３によって決定される。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００８】そして、図９(a) に示すように、選択され
た１行のフォトダイオードの各フォトダイオード１Ａで
発生した電荷は、オーバーフロー電極１３に与えられる
クロックφＲＳと垂直スキャナゲート２に与えられるク
ロックφＶが共にＨｉｇｈレベルの間は、垂直スキャナ
ゲート２，入力ダイオート１１の電位の井戸を通って蓄
積ゲート４ｂ下に形成された電位の井戸に転送され、オ
ーバーフロー電極１３を通して、オーバーフロードレイ
ン１４に捨てられる。次に、クロックφＲＳがＬｏｗレ
ベルになっオーバーフロー電極１３が閉じられると、図
９(b) に示すように、垂直スキャナゲート２を通って蓄
積ゲート４ｂ下に転送される電荷は、該蓄積ゲート４ｂ
下に形成された電位の井戸に蓄積されていく。そして、
この電位の井戸に電荷が蓄積された後、ＦＤＡリセット
ゲート９に与えられるクロックφＲがＨｉｇｈレベルに
なり、ＦＤＡリセットゲート９のゲートが開くと、ＦＤ
Ａリセットドレイン１０に図示しない定電圧源が接続さ
れていることから、出力ダイオード１２の電位が高くな
り、出力端子８の電圧も立ち上がる。この後、このクロ
ックφＲがＨｉｇｈレベルからＬｏｗレベルに変わり、
再び、出力ダイオード１２に電位の井戸が形成され、こ
の状態で水平スキャナゲート５に、図１０に示す一定の
繰り返し周期と一定のパルス幅からなる読み出しクロッ
クφＨ１が与えられると、蓄積ゲート４ｂ下の電位の井
戸に蓄積された電荷は、このクッロクがＨｉｇｈレベル
にある間、即ち、水平スキャナゲート５のゲートが開い
ている間、図９(c) に示すように、出力ダイオード１２
の電位の井戸に転送される（読み出される）。ここで、
読み出しクロックφＨ１の１パルスは、１個の水平スキ
ャナゲート５のゲートを開く時間に相当し、この読み出
しクロックφＨ１により、図６に示すＦＤＡ出力回路７
から遠い位置にある水平スキャナゲート５ａのゲートか
ら水平スキャナゲート５ｂ，水平スキャナゲート５ｃの
順にゲートが開かれて、順次電荷が読み出される。そし
て、このようにして、電荷蓄積部４に蓄積された各フォ
トダイオードの電荷が出力ダイオード１２に読み出され
る度毎に、ＦＤＡ出力ゲート７ａのゲート電圧が変動
し、ＦＤＡソースフォロア７ｂに接続された図示しない
定電圧源から該ＦＤＡ出力ゲート７ａに流れる電流値が
低下し、出力端子８からは、図１０に示す電圧波形を有
する出力信号ＤＶ0 １が得られる。
た１行のフォトダイオードの各フォトダイオード１Ａで
発生した電荷は、オーバーフロー電極１３に与えられる
クロックφＲＳと垂直スキャナゲート２に与えられるク
ロックφＶが共にＨｉｇｈレベルの間は、垂直スキャナ
ゲート２，入力ダイオート１１の電位の井戸を通って蓄
積ゲート４ｂ下に形成された電位の井戸に転送され、オ
ーバーフロー電極１３を通して、オーバーフロードレイ
ン１４に捨てられる。次に、クロックφＲＳがＬｏｗレ
ベルになっオーバーフロー電極１３が閉じられると、図
９(b) に示すように、垂直スキャナゲート２を通って蓄
積ゲート４ｂ下に転送される電荷は、該蓄積ゲート４ｂ
下に形成された電位の井戸に蓄積されていく。そして、
この電位の井戸に電荷が蓄積された後、ＦＤＡリセット
ゲート９に与えられるクロックφＲがＨｉｇｈレベルに
なり、ＦＤＡリセットゲート９のゲートが開くと、ＦＤ
Ａリセットドレイン１０に図示しない定電圧源が接続さ
れていることから、出力ダイオード１２の電位が高くな
り、出力端子８の電圧も立ち上がる。この後、このクロ
ックφＲがＨｉｇｈレベルからＬｏｗレベルに変わり、
再び、出力ダイオード１２に電位の井戸が形成され、こ
の状態で水平スキャナゲート５に、図１０に示す一定の
繰り返し周期と一定のパルス幅からなる読み出しクロッ
クφＨ１が与えられると、蓄積ゲート４ｂ下の電位の井
戸に蓄積された電荷は、このクッロクがＨｉｇｈレベル
にある間、即ち、水平スキャナゲート５のゲートが開い
ている間、図９(c) に示すように、出力ダイオード１２
の電位の井戸に転送される（読み出される）。ここで、
読み出しクロックφＨ１の１パルスは、１個の水平スキ
ャナゲート５のゲートを開く時間に相当し、この読み出
しクロックφＨ１により、図６に示すＦＤＡ出力回路７
から遠い位置にある水平スキャナゲート５ａのゲートか
ら水平スキャナゲート５ｂ，水平スキャナゲート５ｃの
順にゲートが開かれて、順次電荷が読み出される。そし
て、このようにして、電荷蓄積部４に蓄積された各フォ
トダイオードの電荷が出力ダイオード１２に読み出され
る度毎に、ＦＤＡ出力ゲート７ａのゲート電圧が変動
し、ＦＤＡソースフォロア７ｂに接続された図示しない
定電圧源から該ＦＤＡ出力ゲート７ａに流れる電流値が
低下し、出力端子８からは、図１０に示す電圧波形を有
する出力信号ＤＶ0 １が得られる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００９】尚、上記動作において、上述したように、
読み出しクロックφＨ１のパルス幅が１個のフォトダイ
オード（画素）から電荷を読み出すための読み出し時間
になり、そして、この読み出し時間は、通常、図１０の
出力信号の出力電圧に示した水平スキャナゲート５のゲ
ートを開いた後、蓄積ゲート４ｂ下の電位の井戸から、
電荷が実際に出力ダイオード１２に形成された電位の井
戸に完全に転送されるまでの時間（以下、実読み出し時
間と呼ぶ。）と同じか或いは若干大きくなるように決め
られている。
読み出しクロックφＨ１のパルス幅が１個のフォトダイ
オード（画素）から電荷を読み出すための読み出し時間
になり、そして、この読み出し時間は、通常、図１０の
出力信号の出力電圧に示した水平スキャナゲート５のゲ
ートを開いた後、蓄積ゲート４ｂ下の電位の井戸から、
電荷が実際に出力ダイオード１２に形成された電位の井
戸に完全に転送されるまでの時間（以下、実読み出し時
間と呼ぶ。）と同じか或いは若干大きくなるように決め
られている。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１１】一方、図１１は上記従来の赤外線撮像素子
５０の電荷蓄積部４とその周辺部の構造を示す平面図と
断面図で、図１１(a) はｐ型シリコン基板５０ａの上面
に対する垂直方向から見た平面図、図１１(b) は図１１
(a) のXIb −XIb 線における断面図である。図におい
て、図６〜９と同一符号は同一または相当する部分を示
し、６０はその膜厚が５００オングストローム程度のシ
リコン酸化膜からなる絶縁膜である。この図から分かる
ように、従来の赤外線撮像素子５０の電荷蓄積部４を構
成する蓄積ゲート４ｂは、フォトダイオード自体が、そ
の特性上、多量の電荷を発生することから、多量の電荷
が蓄積できるように、例えば、その幅が８０μｍ程度，
長さが３００μｍ程度となるように出力方向に対して細
長く形成し、ゲート下に形成される電位の井戸を拡大さ
せている。また、この蓄積ゲート４ｂ下の電位の井戸か
ら出力ダイオード１２の電位の井戸への電荷の転送は、
その電荷自体がもつ自己電界によるドリフト（ｓｅｌｆ
ｉｎｄｕｃｅｄ ｄｒｉｆｔ）とこの電荷のその周囲
（即ち、ｐ型基板自体）の熱による熱拡散（ｔｈｅｒｍ
ａｌ ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ）とによって行われ、電荷が
蓄積ゲート下の電位の井戸に多くある転送の初期段階で
は、電荷が持つ自己電界によるドリフト効果が大きく、
電荷は速やかに出力ダイオード１２の電位の井戸に転送
される。しかしながら、電荷がある程度転送された転送
の後半段階では、自己電界によるドリフト効果が低下
し、熱拡散のみによって転送が行われため、蓄積ゲート
４ｂ下の出力方向への長さが増大するにつれて、この転
送の後半段階における転送時間が長くなり、電荷の転送
に要する時間（即ち、実読み出し時間）が長くなる。こ
のため、上記のように、多くの電荷が蓄積できるように
蓄積ゲート４ｂを出力方向に対して長く形成した場合
は、この電荷を完全に出力ダイオードの電位の井戸に転
送する（読み出す）ためには、水平スキャナゲート５に
与える読み出しクロックφＨ１のパルス幅を長くして、
水平スキャナゲート５のゲートを開く時間、即ち、読み
出し時間を長くしなければならない。
５０の電荷蓄積部４とその周辺部の構造を示す平面図と
断面図で、図１１(a) はｐ型シリコン基板５０ａの上面
に対する垂直方向から見た平面図、図１１(b) は図１１
(a) のXIb −XIb 線における断面図である。図におい
て、図６〜９と同一符号は同一または相当する部分を示
し、６０はその膜厚が５００オングストローム程度のシ
リコン酸化膜からなる絶縁膜である。この図から分かる
ように、従来の赤外線撮像素子５０の電荷蓄積部４を構
成する蓄積ゲート４ｂは、フォトダイオード自体が、そ
の特性上、多量の電荷を発生することから、多量の電荷
が蓄積できるように、例えば、その幅が８０μｍ程度，
長さが３００μｍ程度となるように出力方向に対して細
長く形成し、ゲート下に形成される電位の井戸を拡大さ
せている。また、この蓄積ゲート４ｂ下の電位の井戸か
ら出力ダイオード１２の電位の井戸への電荷の転送は、
その電荷自体がもつ自己電界によるドリフト（ｓｅｌｆ
ｉｎｄｕｃｅｄ ｄｒｉｆｔ）とこの電荷のその周囲
（即ち、ｐ型基板自体）の熱による熱拡散（ｔｈｅｒｍ
ａｌ ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ）とによって行われ、電荷が
蓄積ゲート下の電位の井戸に多くある転送の初期段階で
は、電荷が持つ自己電界によるドリフト効果が大きく、
電荷は速やかに出力ダイオード１２の電位の井戸に転送
される。しかしながら、電荷がある程度転送された転送
の後半段階では、自己電界によるドリフト効果が低下
し、熱拡散のみによって転送が行われため、蓄積ゲート
４ｂ下の出力方向への長さが増大するにつれて、この転
送の後半段階における転送時間が長くなり、電荷の転送
に要する時間（即ち、実読み出し時間）が長くなる。こ
のため、上記のように、多くの電荷が蓄積できるように
蓄積ゲート４ｂを出力方向に対して長く形成した場合
は、この電荷を完全に出力ダイオードの電位の井戸に転
送する（読み出す）ためには、水平スキャナゲート５に
与える読み出しクロックφＨ１のパルス幅を長くして、
水平スキャナゲート５のゲートを開く時間、即ち、読み
出し時間を長くしなければならない。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１３】しかしながら、従来の赤外線撮像素子で
は、上述したように、蓄積ゲート４ｂに蓄積する電荷量
を増大するために、蓄積ゲート４ｂを出力方向に長く形
成すると、それに応じて、蓄積ゲート４ｂ下の電位の井
戸から出力ダイオード１２に電荷を転送するための時間
（実読み出し時間）が長くなり、ＴＶフレームで動作さ
させるために、水平スキャナゲート５に与える読み出し
クロックφＨ１のパルス幅（読み出し時間）を１μｓ以
下にすると、蓄積ゲート下の電位の井戸から出力ダイオ
ードに読み出される電荷量が減少してしまい、得られる
画像の分解能を低下させてしまうという問題点があっ
た。
は、上述したように、蓄積ゲート４ｂに蓄積する電荷量
を増大するために、蓄積ゲート４ｂを出力方向に長く形
成すると、それに応じて、蓄積ゲート４ｂ下の電位の井
戸から出力ダイオード１２に電荷を転送するための時間
（実読み出し時間）が長くなり、ＴＶフレームで動作さ
させるために、水平スキャナゲート５に与える読み出し
クロックφＨ１のパルス幅（読み出し時間）を１μｓ以
下にすると、蓄積ゲート下の電位の井戸から出力ダイオ
ードに読み出される電荷量が減少してしまい、得られる
画像の分解能を低下させてしまうという問題点があっ
た。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１７】
【実施例】以下、この発明の実施例を図について説明す
る。 （実施例１）図３は、この発明の第１の一実施例による
赤外線撮像素子の電荷蓄積部とその周辺部の構造を示す
断面図であり、図１はこの赤外線撮像素子の構成をＰ型
シリコン基板５０ａ内に形成される電位ポテンシャル
（電位の井戸）とともに示した等価回路図である。これ
らの図において、図９，１１と同一符号は同一または相
当する部分を示し、この赤外線撮像素子では、電荷蓄積
部４０Ａの蓄積ゲート４０が、出力方向に、即ち、注入
ゲート４ａ側から水平スキャナゲート５側に向けて階段
状に形成され、該蓄積ゲート４０下の絶縁膜６０ａが、
注入ゲート４ａ側から水平スキャナゲート５側に向けて
その厚みが段階的に小さくなるように形成されている。
そして、この蓄積ゲート４０に、定電圧ＶS が印加され
ると、この絶縁膜６０ａの厚みの差により、蓄積ゲート
４０下の電界強度が、注入ゲート４ａ側で小さく、水平
スキャナゲート５側で大きくなり、その深さが注入ゲー
ト４ａ側で浅く，水平スキャナゲート５側で深くなるよ
う段階的に変化した電位の井戸が形成される。ここで、
絶縁膜６０ａは、ゲートに印加される電圧ＶS によって
も異なるが、例えば、５００オングストロームを中心の
膜厚としてその両サイドの膜厚を、５００オングストロ
ームより±３００オングストロームの範囲で厚く及び薄
くなるよう形成されている。
る。 （実施例１）図３は、この発明の第１の一実施例による
赤外線撮像素子の電荷蓄積部とその周辺部の構造を示す
断面図であり、図１はこの赤外線撮像素子の構成をＰ型
シリコン基板５０ａ内に形成される電位ポテンシャル
（電位の井戸）とともに示した等価回路図である。これ
らの図において、図９，１１と同一符号は同一または相
当する部分を示し、この赤外線撮像素子では、電荷蓄積
部４０Ａの蓄積ゲート４０が、出力方向に、即ち、注入
ゲート４ａ側から水平スキャナゲート５側に向けて階段
状に形成され、該蓄積ゲート４０下の絶縁膜６０ａが、
注入ゲート４ａ側から水平スキャナゲート５側に向けて
その厚みが段階的に小さくなるように形成されている。
そして、この蓄積ゲート４０に、定電圧ＶS が印加され
ると、この絶縁膜６０ａの厚みの差により、蓄積ゲート
４０下の電界強度が、注入ゲート４ａ側で小さく、水平
スキャナゲート５側で大きくなり、その深さが注入ゲー
ト４ａ側で浅く，水平スキャナゲート５側で深くなるよ
う段階的に変化した電位の井戸が形成される。ここで、
絶縁膜６０ａは、ゲートに印加される電圧ＶS によって
も異なるが、例えば、５００オングストロームを中心の
膜厚としてその両サイドの膜厚を、５００オングストロ
ームより±３００オングストロームの範囲で厚く及び薄
くなるよう形成されている。
【手続補正９】
【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】また、この赤外線撮像素子の全体構成は、
図６，７に示した従来の赤外線撮像素子と基本的に同じ
であり、図６中の電荷蓄積部４ｘ〜４ｙが、この電荷蓄
積部４０Ａに置き換えられて構成されている。
図６，７に示した従来の赤外線撮像素子と基本的に同じ
であり、図６中の電荷蓄積部４ｘ〜４ｙが、この電荷蓄
積部４０Ａに置き換えられて構成されている。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２３】図５は、この赤外線撮像素子の水平スキャ
ナゲート５に与えられる読み出しクッロクφＨ２の１パ
ルスの波形（図５(a) ）と、出力端子８から得られる出
力信号の１画素分の電圧波形ＤＶO ２（図５(b）とを示
した図であり、図中符号Ａ，Ｂは実読み出し時間を示し
ている。
ナゲート５に与えられる読み出しクッロクφＨ２の１パ
ルスの波形（図５(a) ）と、出力端子８から得られる出
力信号の１画素分の電圧波形ＤＶO ２（図５(b）とを示
した図であり、図中符号Ａ，Ｂは実読み出し時間を示し
ている。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２４
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２４】以下、図１，図５に基づき、且つ、図１０
を参照して動作を説明する。フォトダイード１Ａから電
荷蓄積部４０Ａの蓄積ゲート４０下に電荷が転送され、
該蓄積ゲート４０下の電位の井戸に電荷が蓄積されるま
では従来と同じであり、垂直スキャナゲート２，オーバ
ーフロー電極１３に、それぞれ図１０に示すクロックφ
ＶとφＲＳと同じクロックが与えられ、オーバーフロー
電極１３に与えられるクロックφＲＳがＨｉｇｈレベル
の間は、フォトダイオード１Ａから電荷蓄積部４０Ａの
蓄積ゲート４０下に転送される電荷は、蓄積ゲート４０
下の電位の井戸から、オーバーフロー電極１３を通って
オーバーフロードレインに捨てられる。次に、クロック
φＲＳがＬｏｗレベルになると、フォトダイオード１Ａ
から電荷蓄積部４０Ａの蓄積ゲート４０下に転送される
電荷は、図１(a) に示すように、該蓄積ゲート４０下の
その深さが、水平スキャナゲート５側に向けて次第に深
くなるよう形成された電位の井戸に蓄積される。次い
で、一定時間経過後、ＦＤＡリセットゲート９に図１０
に示すクロックφＲと同じクロックが与えられると、Ｆ
ＤＡリセットゲート９のゲートが開き、ＦＤＡリセット
ドレイン１０には図示しない定電圧源が接続されている
ことから、出力ダイオード１２の電位が高くなり、出力
端子８の電圧も立ち上がる。この後、ＦＤＡリセットゲ
ート９に与えられるがクロックφＲがＨｉｇｈレベルか
らＬｏｗレベルに変わり、出力ダイオード１２に電位の
井戸が形成される。そして、この状態で水平スキャナゲ
ート５に、図５に示す、従来の読み出しクロックφＨ１
に比べて、そのパルス幅の短くなった読み出しクロック
φＨ２が与えられると、図１(c) に示すように、このパ
ルス幅に対応する期間（読み出し時間）だけ、水平スキ
ャナゲート５が開き（水平スキャナゲート５下の電位が
深くなり）、蓄積ゲート４０下の電位の井戸に蓄積され
た電荷は、出力ダイオード１２の電位の井戸に転送され
る（読み出される）。ここで、転送される電荷には電荷
自体によって得られる自己電界作用と熱拡散作用以外
に、蓄積ゲート４０下の電位の井戸の深さの変化によっ
て形成される転送方向への電界が作用し、この間の転送
速度、特に、電荷が井戸内に少なくなった転送の後半段
階における転送速度が速くなる。このようにして、出力
ダイオード１２の電位の井戸に電荷が転送されると、出
力端子８から図５に示す出力信号ＤＶO ２が得られる。
この出力信号ＤＶO ２は、上記出力ダイオード１２に形
成された電位の井戸に転送される電荷の電荷量に応じ
て、出力端子８の電圧レベルが低下することにより得ら
れるもので、従来に比べて電荷の転送速度（読み出し速
度）が速くなることから、図５に示すように、従来の赤
外線撮像素子から得られる出力信号ＤＶO １に比べて、
その電圧レベルの低下（減衰）のしかたが急峻になり、
実読み出し時間（図中符号Ａ）が従来のそれ（図中符号
Ｂ）に比べて短くなる。
を参照して動作を説明する。フォトダイード１Ａから電
荷蓄積部４０Ａの蓄積ゲート４０下に電荷が転送され、
該蓄積ゲート４０下の電位の井戸に電荷が蓄積されるま
では従来と同じであり、垂直スキャナゲート２，オーバ
ーフロー電極１３に、それぞれ図１０に示すクロックφ
ＶとφＲＳと同じクロックが与えられ、オーバーフロー
電極１３に与えられるクロックφＲＳがＨｉｇｈレベル
の間は、フォトダイオード１Ａから電荷蓄積部４０Ａの
蓄積ゲート４０下に転送される電荷は、蓄積ゲート４０
下の電位の井戸から、オーバーフロー電極１３を通って
オーバーフロードレインに捨てられる。次に、クロック
φＲＳがＬｏｗレベルになると、フォトダイオード１Ａ
から電荷蓄積部４０Ａの蓄積ゲート４０下に転送される
電荷は、図１(a) に示すように、該蓄積ゲート４０下の
その深さが、水平スキャナゲート５側に向けて次第に深
くなるよう形成された電位の井戸に蓄積される。次い
で、一定時間経過後、ＦＤＡリセットゲート９に図１０
に示すクロックφＲと同じクロックが与えられると、Ｆ
ＤＡリセットゲート９のゲートが開き、ＦＤＡリセット
ドレイン１０には図示しない定電圧源が接続されている
ことから、出力ダイオード１２の電位が高くなり、出力
端子８の電圧も立ち上がる。この後、ＦＤＡリセットゲ
ート９に与えられるがクロックφＲがＨｉｇｈレベルか
らＬｏｗレベルに変わり、出力ダイオード１２に電位の
井戸が形成される。そして、この状態で水平スキャナゲ
ート５に、図５に示す、従来の読み出しクロックφＨ１
に比べて、そのパルス幅の短くなった読み出しクロック
φＨ２が与えられると、図１(c) に示すように、このパ
ルス幅に対応する期間（読み出し時間）だけ、水平スキ
ャナゲート５が開き（水平スキャナゲート５下の電位が
深くなり）、蓄積ゲート４０下の電位の井戸に蓄積され
た電荷は、出力ダイオード１２の電位の井戸に転送され
る（読み出される）。ここで、転送される電荷には電荷
自体によって得られる自己電界作用と熱拡散作用以外
に、蓄積ゲート４０下の電位の井戸の深さの変化によっ
て形成される転送方向への電界が作用し、この間の転送
速度、特に、電荷が井戸内に少なくなった転送の後半段
階における転送速度が速くなる。このようにして、出力
ダイオード１２の電位の井戸に電荷が転送されると、出
力端子８から図５に示す出力信号ＤＶO ２が得られる。
この出力信号ＤＶO ２は、上記出力ダイオード１２に形
成された電位の井戸に転送される電荷の電荷量に応じ
て、出力端子８の電圧レベルが低下することにより得ら
れるもので、従来に比べて電荷の転送速度（読み出し速
度）が速くなることから、図５に示すように、従来の赤
外線撮像素子から得られる出力信号ＤＶO １に比べて、
その電圧レベルの低下（減衰）のしかたが急峻になり、
実読み出し時間（図中符号Ａ）が従来のそれ（図中符号
Ｂ）に比べて短くなる。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３０
【補正方法】変更
【補正内容】
【００３０】オーバーフロー電極１３に与えられるクロ
ックφＲＳがＬｏｗレベルになると、フォトダイード１
Ａから電荷蓄積部４０Ａの蓄積ゲート４０ａ，４０ｂ，
４０ｃの下に下に転送される電荷は、図２(b) に示すよ
うに、互いに異なる電圧値の定電圧ＶS1，ＶS2，ＶS3が
蓄積ゲート４０ａ，４０ｂ，４０ｃに対して印加され
て、これらゲート４０ａ，４０ｂ，４０ｃ下に、その深
さが水平スキャナゲート５の方向に向かって段階的に深
く形成された電位の井戸に蓄積される。そして、この
後、上記第１の実施例と同様に、出力ダイオード１２の
電位の井戸がリセットされ、出力端子８の電圧が立ち上
げられた後、ＦＤＡリセットゲート９に与えられるクロ
ックφＲがＨｉｇｈレベルからＬｏｗレベルに変わり、
出力ダイオード１２に再び電位の井戸が形成されると、
水平スキャナゲート５に、図５に示す、読み出しクロッ
クφＨ２が与えられ、図２(c) に示すように、このパル
ス幅に対応する期間、水平スキャナゲート５が開き（水
平スキャナゲート５下の電位のポテンシャルが深くな
り）、蓄積ゲート４０ａ，４０ｂ，４０ｃの下の電位の
井戸に蓄積された電荷は、出力ダイオード１２の電位の
井戸に転送されて蓄積される（読み出される）。
ックφＲＳがＬｏｗレベルになると、フォトダイード１
Ａから電荷蓄積部４０Ａの蓄積ゲート４０ａ，４０ｂ，
４０ｃの下に下に転送される電荷は、図２(b) に示すよ
うに、互いに異なる電圧値の定電圧ＶS1，ＶS2，ＶS3が
蓄積ゲート４０ａ，４０ｂ，４０ｃに対して印加され
て、これらゲート４０ａ，４０ｂ，４０ｃ下に、その深
さが水平スキャナゲート５の方向に向かって段階的に深
く形成された電位の井戸に蓄積される。そして、この
後、上記第１の実施例と同様に、出力ダイオード１２の
電位の井戸がリセットされ、出力端子８の電圧が立ち上
げられた後、ＦＤＡリセットゲート９に与えられるクロ
ックφＲがＨｉｇｈレベルからＬｏｗレベルに変わり、
出力ダイオード１２に再び電位の井戸が形成されると、
水平スキャナゲート５に、図５に示す、読み出しクロッ
クφＨ２が与えられ、図２(c) に示すように、このパル
ス幅に対応する期間、水平スキャナゲート５が開き（水
平スキャナゲート５下の電位のポテンシャルが深くな
り）、蓄積ゲート４０ａ，４０ｂ，４０ｃの下の電位の
井戸に蓄積された電荷は、出力ダイオード１２の電位の
井戸に転送されて蓄積される（読み出される）。
【手続補正１３】
【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】この発明の第１の実施例による赤外線撮像素子
の構成をＰ型シリコン基板内に形成される電位ポテンシ
ャル（電位の井戸）とともに示した等価回路図である。
の構成をＰ型シリコン基板内に形成される電位ポテンシ
ャル（電位の井戸）とともに示した等価回路図である。
【図２】この発明の第２の実施例による赤外線撮像素子
の構成をＰ型シリコン基板内に形成される電位ポテンシ
ャル（電位の井戸）とともに示した等価回路図である。
の構成をＰ型シリコン基板内に形成される電位ポテンシ
ャル（電位の井戸）とともに示した等価回路図である。
【図３】この発明の第１の実施例による赤外線撮像素子
の電荷蓄積部とその周辺部の構造を示す断面図と平面図
である。
の電荷蓄積部とその周辺部の構造を示す断面図と平面図
である。
【図４】この発明の第２の実施例による赤外線撮像素子
の電荷蓄積部とその周辺部の構造を示す断面図と平面図
である。
の電荷蓄積部とその周辺部の構造を示す断面図と平面図
である。
【図５】この発明の実施例による赤外線撮像素子の読み
出しクロックφＨ２のパルス波形と出力信号ＤＶO ２の
電圧波形とを示す図である。
出しクロックφＨ２のパルス波形と出力信号ＤＶO ２の
電圧波形とを示す図である。
【図６】従来の赤外線撮像素子の概略構成を示すブロッ
ク図である。
ク図である。
【図７】従来の赤外線撮像素子の外観構成をを示す模式
図である。
図である。
【図８】従来の赤外線撮像素子を備えた赤外線撮像値装
置の構成を示すブロック図である。
置の構成を示すブロック図である。
【図９】従来の赤外線撮像素子の構成をＰ型シリコン基
板内に形成される電位ポテンシャル（電位の井戸）とと
もに示した等価回路図である。
板内に形成される電位ポテンシャル（電位の井戸）とと
もに示した等価回路図である。
【図１０】従来の赤外線撮像素子のゲートに与えられる
クロックのタイミングチャートと出力信号の電圧波形と
を示した図である。
クロックのタイミングチャートと出力信号の電圧波形と
を示した図である。
【図１１】従来の赤外線撮像素子の電荷蓄積部とその周
辺部の構造を示す断面図と平面図である。
辺部の構造を示す断面図と平面図である。
【符号の説明】 １ａ〜１ｉ，１Ａ フォトダイオード ２，２ａ〜２ｉ 垂直スキャナゲート ３ 垂直スキャナ ４ａ 注入ゲート ４ｂ，４０ ，４０ａ〜４０ｃ 蓄積ゲート ４，４ｘ〜４ｙ，４０Ａ，４０ｂ 電荷蓄積部 ５ 水平スキャナゲート ６ 水平スキャナ ７ ＦＤＡ出力回路 ７ａ ＦＤＡ出力ゲート ７ｂ ＦＤＡソースフォロア ７ｃ 抵抗 ８ 出力端子 ９ ＦＤＡリセットゲート １０ ＦＤＡリセットドレイン １１ 入力ダイオード １２ 出力ダイオード １３ オーバフロー電極 １４ オーバフロードレイン ５０ 赤外線撮像素子 ５０ａ Ｐ−シリコン基板 ５１ スキャンコンバータ ５２ ＴＶモニタ ５３ タイミングジェネレータ ６０，６０ａ 絶縁膜 １００ 赤外線撮像装置 Ａ，Ｂ 実読み出し時間
【手続補正１４】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１
【補正方法】変更
【補正内容】
【図１】
【手続補正１５】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２
【補正方法】変更
【補正内容】
【図２】
【手続補正１６】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図３
【補正方法】変更
【補正内容】
【図３】
【手続補正１７】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図５
【補正方法】変更
【補正内容】
【図５】
【手続補正１８】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図６
【補正方法】変更
【補正内容】
【図６】
【手続補正１９】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図９
【補正方法】変更
【補正内容】
【図９】
【手続補正２０】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１０
【補正方法】変更
【補正内容】
【図１０】
Claims (3)
- 【請求項１】 アレイ状に配設された複数のフォトダイ
オードからなる受光部と、そのゲートに与えられる所定
クロックにより、上記複数のフォトダイオードで発生し
た電荷を、選択された１行のフォトダイオード毎に読み
出す第１の電荷読み出しゲートと、該第１の電荷読み出
しゲートによって読み出された電荷をその内部の蓄積ゲ
ート下の電位の井戸に蓄積する電荷蓄積部と、そのゲー
トに与えられる所定クロックにより、上記電荷蓄積部に
蓄積された電荷を、フォトダイオード１個分の電荷毎に
出力ダイオードに読み出す第２の電荷読み出しゲート
と、上記出力ダイオードに接続され、上記出力ダイオー
ドに読み出される電荷により、その電荷量に応じた出力
信号を発生する出力回路とを備えてなる赤外線撮像素子
において、 上記蓄積ゲート下の電位の井戸が、その底が電荷の読み
出し方向に向けて段階的に深くなるよう形成されている
ことを特徴とする赤外線撮像素子。 - 【請求項２】 請求項１に記載の赤外線撮像素子におい
て、 上記蓄積ゲート下の絶縁膜の膜厚が、上記電荷の読み出
し方向に向けて段階的に小さくなっていることを特徴と
する赤外線撮像素子。 - 【請求項３】 請求項１に記載の赤外線撮像素子におい
て、 上記蓄積ゲートが上記電荷の読み出し方向に複数に分割
され、各ゲートに印加される電圧が、電荷の読み出し方
向のゲートほど高くなっていることを特徴とする赤外線
撮像素子。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4236555A JPH0661465A (ja) | 1992-08-11 | 1992-08-11 | 赤外線撮像素子 |
| GB9305480A GB2270228B (en) | 1992-08-11 | 1993-03-17 | Infrared imaging array |
| US08/034,124 US5304803A (en) | 1992-08-11 | 1993-03-18 | Infrared imaging array |
| FR9303687A FR2694859B1 (fr) | 1992-08-11 | 1993-03-30 | Imageur à infrarouge. |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4236555A JPH0661465A (ja) | 1992-08-11 | 1992-08-11 | 赤外線撮像素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0661465A true JPH0661465A (ja) | 1994-03-04 |
Family
ID=17002387
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4236555A Pending JPH0661465A (ja) | 1992-08-11 | 1992-08-11 | 赤外線撮像素子 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5304803A (ja) |
| JP (1) | JPH0661465A (ja) |
| FR (1) | FR2694859B1 (ja) |
| GB (1) | GB2270228B (ja) |
Cited By (1)
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1992
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