JPH0693505B2 - 固体イメージセンサ - Google Patents
固体イメージセンサInfo
- Publication number
- JPH0693505B2 JPH0693505B2 JP60066925A JP6692585A JPH0693505B2 JP H0693505 B2 JPH0693505 B2 JP H0693505B2 JP 60066925 A JP60066925 A JP 60066925A JP 6692585 A JP6692585 A JP 6692585A JP H0693505 B2 JPH0693505 B2 JP H0693505B2
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- JP
- Japan
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- potential
- pixel
- pixel portion
- image sensor
- solid
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- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 9
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 6
- 206010047571 Visual impairment Diseases 0.000 description 3
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 3
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 2
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- 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
- H01L27/14831—Area CCD imagers
Description
【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は固体イメージセンサに関するもので、特に大面
積を必要とする固体イメージセンサの画素部構造に使用
されるものである。
積を必要とする固体イメージセンサの画素部構造に使用
されるものである。
この種の固体イメージセンサの従来技術を第３図を用い
て説明する。第３図（ａ）は固体イメージセンサの一部
を示す概略的平面図、同図（ｂ）は同図（ａ）のB-B線
での半導体基板における電位分布、及び電荷の様子を示
す図である。即ち入射光が画素部１に当ると、画素部１
で光量に応じた信号電荷を発生し、基板電位の高い蓄積
部２で蓄積する。蓄積部２で蓄積した信号電荷を、読み
出しゲート３を開くことにより電荷転送部４へ移し、電
荷転送部４で信号電荷を出力回路５へ転送する。出力回
路５では、信号電荷に応じた電気信号を出力する。第３
図（ｂ）で６は信号電荷、波線は信号電荷の移動方向を
示し、７は画素部電位、８は蓄積部電位、９は読み出し
ゲート下の基板電位、10は電荷転送部の電位である。
て説明する。第３図（ａ）は固体イメージセンサの一部
を示す概略的平面図、同図（ｂ）は同図（ａ）のB-B線
での半導体基板における電位分布、及び電荷の様子を示
す図である。即ち入射光が画素部１に当ると、画素部１
で光量に応じた信号電荷を発生し、基板電位の高い蓄積
部２で蓄積する。蓄積部２で蓄積した信号電荷を、読み
出しゲート３を開くことにより電荷転送部４へ移し、電
荷転送部４で信号電荷を出力回路５へ転送する。出力回
路５では、信号電荷に応じた電気信号を出力する。第３
図（ｂ）で６は信号電荷、波線は信号電荷の移動方向を
示し、７は画素部電位、８は蓄積部電位、９は読み出し
ゲート下の基板電位、10は電荷転送部の電位である。
しかしながら上記のものにあっては、第３図の画素部が
大面積あるいは画素長Ｌの大きな固体イメージセンサ例
えば密着読み取り型イメージセンサの場合、画素部の一
端Ａで発生した信号電荷が、電位の高い蓄積部２へ移る
のに、画素長Ｌが長いため長い時間が必要となる。信号
電荷の蓄積部２への移動が終了しない時間に、読み出し
ゲート３を開き一定時間後に閉じると、蓄積部２に、画
素部１で発生した信号電荷の一部が取り残され、次に読
み出しゲート３を開いた時に偽信号として出力されてし
まう。例えば上記の現象が発生すると、第４図（ｂ）の
ような出力であるべきものが、第４図（ｃ）のような出
力となり、残像現象あるいは解像度の劣化として現わ
れ、センサの特性を悪くするものである。
大面積あるいは画素長Ｌの大きな固体イメージセンサ例
えば密着読み取り型イメージセンサの場合、画素部の一
端Ａで発生した信号電荷が、電位の高い蓄積部２へ移る
のに、画素長Ｌが長いため長い時間が必要となる。信号
電荷の蓄積部２への移動が終了しない時間に、読み出し
ゲート３を開き一定時間後に閉じると、蓄積部２に、画
素部１で発生した信号電荷の一部が取り残され、次に読
み出しゲート３を開いた時に偽信号として出力されてし
まう。例えば上記の現象が発生すると、第４図（ｂ）の
ような出力であるべきものが、第４図（ｃ）のような出
力となり、残像現象あるいは解像度の劣化として現わ
れ、センサの特性を悪くするものである。
本発明は上記実情に鑑みてなされたもので、画素面積が
大きくても、また画素長Ｌが長くても、画素部で発生し
た信号電荷が短時間で蓄積部側へ移れる構造とすること
により、残像現象、解像度劣化の少ない固体イメージセ
ンサを提供しようとするものである。
大きくても、また画素長Ｌが長くても、画素部で発生し
た信号電荷が短時間で蓄積部側へ移れる構造とすること
により、残像現象、解像度劣化の少ない固体イメージセ
ンサを提供しようとするものである。
本発明は、固体イメージセンサの画素部の電位に、蓄積
部に近いほど電位の高い電位段差または電位勾配を設
け、画素部で発生する信号電荷が蓄積部へ移動する際
に、前記電位段差または電位勾配により、短時間で移れ
るようにしたものである。
部に近いほど電位の高い電位段差または電位勾配を設
け、画素部で発生する信号電荷が蓄積部へ移動する際
に、前記電位段差または電位勾配により、短時間で移れ
るようにしたものである。
以下図面を参照して本発明の一実施例を説明する。第１
図（ａ）は同実施例の固体イメージセンサの要部を示す
断面図、同図（ｂ）は同断面における電位分布及び電荷
の様子を示す図であるが、これは前記従来例のものと対
応させた場合の例であるから、対応個所には同一符号を
付して説明を省略し、特徴とする点の説明を行なう。こ
の実施例の特徴は、画素部１の電位が、読み出し部に近
いほど高い電位となるように、画素部電位7aを設けたこ
とである。このように画素部電位に段差を設けるには、
例えば画素部の不純物濃度に段差を設けることにより実
現でき、例えば第１図（ａ）のようにＰ型基板11にN-層
12、Ｎ層13を設け、その半導体表面にP+層14を設けたフ
ォトダイオードとし、基板11とP+層14を接地レベルにす
ると、第１図（ｂ）のような電位分布が得られる。図中
15は蓄積ゲート、16は読み出しゲート、17は電荷転送ゲ
ート、18はゲート酸化膜である。
図（ａ）は同実施例の固体イメージセンサの要部を示す
断面図、同図（ｂ）は同断面における電位分布及び電荷
の様子を示す図であるが、これは前記従来例のものと対
応させた場合の例であるから、対応個所には同一符号を
付して説明を省略し、特徴とする点の説明を行なう。こ
の実施例の特徴は、画素部１の電位が、読み出し部に近
いほど高い電位となるように、画素部電位7aを設けたこ
とである。このように画素部電位に段差を設けるには、
例えば画素部の不純物濃度に段差を設けることにより実
現でき、例えば第１図（ａ）のようにＰ型基板11にN-層
12、Ｎ層13を設け、その半導体表面にP+層14を設けたフ
ォトダイオードとし、基板11とP+層14を接地レベルにす
ると、第１図（ｂ）のような電位分布が得られる。図中
15は蓄積ゲート、16は読み出しゲート、17は電荷転送ゲ
ート、18はゲート酸化膜である。
上記のような構成とすれば、画素部の一端Ａで発生した
信号電荷は、従来の画素長Ｌを分割したL1，L2を移動
し、蓄積部に蓄積される。この時信号電荷６の移動スピ
ードは、移動距離がL1，L2に分割されているため、従来
よりも速くなる。即ち信号電荷の移動時間は画素部の距
離の２乗できいてくるため、従来の画素長Ｌを例えばL1
とL2に分割した方が、信号電荷の移動時間が少くて済む
ものである。
信号電荷は、従来の画素長Ｌを分割したL1，L2を移動
し、蓄積部に蓄積される。この時信号電荷６の移動スピ
ードは、移動距離がL1，L2に分割されているため、従来
よりも速くなる。即ち信号電荷の移動時間は画素部の距
離の２乗できいてくるため、従来の画素長Ｌを例えばL1
とL2に分割した方が、信号電荷の移動時間が少くて済む
ものである。
第２図は本発明の他の実施例で、同図（ａ）は断面構造
図、同図（ｂ）は同図（ａ）の電位分布図である。本実
施例が前実施例と異なる点は、第２図（ａ）に示される
如く第１図（ａ）の蓄積ゲート15を取り除いた点で、画
素部で発生した信号電荷を電位7aの個所に蓄積し、読み
出すものである。画素端Ａで発生した信号電荷は、電位
の高い電位7aの個所に移動するが、移動距離はL1，L
2で、それぞれは従来のセンサの移動距離Ｌより短い距
離のため、従来より速く移動するものである。
図、同図（ｂ）は同図（ａ）の電位分布図である。本実
施例が前実施例と異なる点は、第２図（ａ）に示される
如く第１図（ａ）の蓄積ゲート15を取り除いた点で、画
素部で発生した信号電荷を電位7aの個所に蓄積し、読み
出すものである。画素端Ａで発生した信号電荷は、電位
の高い電位7aの個所に移動するが、移動距離はL1，L
2で、それぞれは従来のセンサの移動距離Ｌより短い距
離のため、従来より速く移動するものである。
以上説明した如く本発明によれば、画素部で発生した信
号電荷が従来よりも速いスピードで蓄積部へ移動するこ
とができるため、従来のセンサに比べ残像現象、解像度
劣化の少ない固体イメージセンサが得られる。しかもこ
のイメージセンサは、画素部における信号電荷が、電荷
排出時には排出されつくす構成であるため、画素部での
電位分布が不確定になるおそれもなく、また画素部での
信号電荷を小刻みに早く転送できるため、繊細な画面を
得ることも可能となる。また、画素部全体が、該画素部
で発生した信号電荷を蓄積する機能を備えているので、
何ら構造的な問題が生じることがない。つまり、画素部
のポテンシャルレベルに差がある部分（例えば第１図、
第２図のL1、L2の部分）の面積比と、相対的な井戸の深
さ（例えば第１図、第２図のL1のレベルに対するL2のレ
ベルの深さ）をどの様な形としても、本発明の電荷移動
の高速化を得る効果は、実現できるものである。
号電荷が従来よりも速いスピードで蓄積部へ移動するこ
とができるため、従来のセンサに比べ残像現象、解像度
劣化の少ない固体イメージセンサが得られる。しかもこ
のイメージセンサは、画素部における信号電荷が、電荷
排出時には排出されつくす構成であるため、画素部での
電位分布が不確定になるおそれもなく、また画素部での
信号電荷を小刻みに早く転送できるため、繊細な画面を
得ることも可能となる。また、画素部全体が、該画素部
で発生した信号電荷を蓄積する機能を備えているので、
何ら構造的な問題が生じることがない。つまり、画素部
のポテンシャルレベルに差がある部分（例えば第１図、
第２図のL1、L2の部分）の面積比と、相対的な井戸の深
さ（例えば第１図、第２図のL1のレベルに対するL2のレ
ベルの深さ）をどの様な形としても、本発明の電荷移動
の高速化を得る効果は、実現できるものである。
第１図（ａ）は本発明の一実施例の構成図、同図（ｂ）
は同構成の電位分布図、第２図（ａ）は本発明の他の実
施例の構成図、同図（ｂ）は同構成の電位分布図、第３
図（ａ）は従来センサの構成図、同図（ｂ）は同構成の
電位分布図、第４図は従来センサの信号波形図である。 １…画素部、11…Ｐ型基板、12…N-層、13…Ｎ層、14…
P+層、15…蓄積ゲート、16…読み出しゲート、17…電荷
転送ゲート。
は同構成の電位分布図、第２図（ａ）は本発明の他の実
施例の構成図、同図（ｂ）は同構成の電位分布図、第３
図（ａ）は従来センサの構成図、同図（ｂ）は同構成の
電位分布図、第４図は従来センサの信号波形図である。 １…画素部、11…Ｐ型基板、12…N-層、13…Ｎ層、14…
P+層、15…蓄積ゲート、16…読み出しゲート、17…電荷
転送ゲート。
Claims (4)
- 【請求項１】入射光量に応じた信号電荷を発生する画素
部と、この画素部に蓄積した信号電荷を読み出す読み出
し部と、この読み出し部から読み出された信号電荷量に
応じた電気信号を出力する出力回路とを具備し、前記画
素部全体が、前記画素部で発生した信号電荷の少なくと
も一部を蓄積する機能を有し、前記画素部の電位が、前
記読み出し部に近いほど高くなる電位分布となる構成と
したことを特徴とする固体イメージセンサ。 - 【請求項２】前記画素部の電位を、前記読み出し部に近
いほど階段状に高くしたことを特徴とする特許請求の範
囲第１項に記載の固体イメージセンサ。 - 【請求項３】前記画素部と読み出し部との間に、信号電
荷を蓄積する蓄積部を設けたことを特徴とする特許請求
の範囲第１項または第２項に記載の固体イメージセン
サ。 - 【請求項４】前記画素部をP+NP構造フォトダイオードで
形成し、前記画素部電位に階段状の電位段差を設けるた
めに、前記P+NP構造フォトダイオードのＮ型不純物領域
で階段状の不純物濃度差を設けたことを特徴とする特許
請求の範囲第２項に記載の固体イメージセンサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60066925A JPH0693505B2 (ja) | 1985-03-30 | 1985-03-30 | 固体イメージセンサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60066925A JPH0693505B2 (ja) | 1985-03-30 | 1985-03-30 | 固体イメージセンサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61225865A JPS61225865A (ja) | 1986-10-07 |
| JPH0693505B2 true JPH0693505B2 (ja) | 1994-11-16 |
Family
ID=13330043
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60066925A Expired - Lifetime JPH0693505B2 (ja) | 1985-03-30 | 1985-03-30 | 固体イメージセンサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0693505B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63296269A (ja) * | 1988-03-30 | 1988-12-02 | Minolta Camera Co Ltd | イメージセンサ |
| JP2969625B2 (ja) * | 1988-08-12 | 1999-11-02 | 日本電気株式会社 | 固体撮像装置 |
| JPH02105463A (ja) * | 1988-10-13 | 1990-04-18 | Nec Corp | 固体撮像装置 |
| KR970011376B1 (ko) * | 1993-12-13 | 1997-07-10 | 금성일렉트론 주식회사 | 씨씨디(ccd)형 고체촬상소자 |
| JP2002231926A (ja) * | 2001-02-01 | 2002-08-16 | Fuji Photo Film Co Ltd | ラインセンサおよびそれを用いた放射線画像情報読取装置 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57136870A (en) * | 1981-02-17 | 1982-08-24 | Fujitsu Ltd | Solid image pickup device |
| JPS59228756A (ja) * | 1983-06-10 | 1984-12-22 | Sony Corp | 固体撮像素子 |
-
1985
- 1985-03-30 JP JP60066925A patent/JPH0693505B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61225865A (ja) | 1986-10-07 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |