JPH0698266A - 固体撮像装置 - Google Patents
固体撮像装置Info
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- JPH0698266A JPH0698266A JP4242376A JP24237692A JPH0698266A JP H0698266 A JPH0698266 A JP H0698266A JP 4242376 A JP4242376 A JP 4242376A JP 24237692 A JP24237692 A JP 24237692A JP H0698266 A JPH0698266 A JP H0698266A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 ＣＣＤ駆動パルスの周波数可変手段を用いる
ことなく、固体撮像装置の信号電荷電圧変換部の高感度
化を図る。 【構成】 Ｎ型の半導体基板１の表面部に形成されたＰ
型ウェル領域３上には、電荷結合素子（ＣＣＤ）よりな
る電荷転送部としてのＮ型埋め込みチャネル３、ポテン
シャルバリアによって互いに分離された第１分離浮遊拡
散領域５Ａ及び第２分離浮遊拡散領域５Ｂがそれぞれ形
成されている。上記ポテンシャルバリアの上側には該ポ
テンシャルバリアを開閉する浮遊拡散領域用ゲート電極
６が設けられている。第１分離浮遊拡散領域５Ａと第２
分離浮遊拡散領域５Ｂとをポテンシャルバリアにより分
離しておくと浮遊拡散領域の電気容量が小さくなって感
度が高くなり、第１分離浮遊拡散領域５Ａと第２分離浮
遊拡散領域５Ｂとを互いに連通させると浮遊拡散領域の
電気容量が大きくなって飽和し難くなる。
ことなく、固体撮像装置の信号電荷電圧変換部の高感度
化を図る。 【構成】 Ｎ型の半導体基板１の表面部に形成されたＰ
型ウェル領域３上には、電荷結合素子（ＣＣＤ）よりな
る電荷転送部としてのＮ型埋め込みチャネル３、ポテン
シャルバリアによって互いに分離された第１分離浮遊拡
散領域５Ａ及び第２分離浮遊拡散領域５Ｂがそれぞれ形
成されている。上記ポテンシャルバリアの上側には該ポ
テンシャルバリアを開閉する浮遊拡散領域用ゲート電極
６が設けられている。第１分離浮遊拡散領域５Ａと第２
分離浮遊拡散領域５Ｂとをポテンシャルバリアにより分
離しておくと浮遊拡散領域の電気容量が小さくなって感
度が高くなり、第１分離浮遊拡散領域５Ａと第２分離浮
遊拡散領域５Ｂとを互いに連通させると浮遊拡散領域の
電気容量が大きくなって飽和し難くなる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は光電変換を行なう固体撮
像装置、特に被写体の照度が著しく変化する文字・図形
・映像の光学的読み取りに用いられる固体撮像装置に関
するものである。
像装置、特に被写体の照度が著しく変化する文字・図形
・映像の光学的読み取りに用いられる固体撮像装置に関
するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、固体撮像装置の高感度化が活発に
進められているのに伴って、フローティングディフュー
ジョンアンプ（ＦＤＡ：Ｆｌｏａｔｉｎｇ Ｄｉｆｆｕ
ｓｉｏｎ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）は信号電荷の電圧変換
効率を高くする方向に進んでいる。信号電荷電圧変換部
の高感度化が進められた固体撮像装置は、その特性の一
つとして飽和光量が低くなるという問題がある。固体撮
像装置を飽和しない光量で使用するためには、被写体の
照度に合わせて固体撮像装置への入射光量を飽和光量以
下に調整する必要があるため、飽和光量が低下すると入
射光量の調節が困難になる。
進められているのに伴って、フローティングディフュー
ジョンアンプ（ＦＤＡ：Ｆｌｏａｔｉｎｇ Ｄｉｆｆｕ
ｓｉｏｎ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）は信号電荷の電圧変換
効率を高くする方向に進んでいる。信号電荷電圧変換部
の高感度化が進められた固体撮像装置は、その特性の一
つとして飽和光量が低くなるという問題がある。固体撮
像装置を飽和しない光量で使用するためには、被写体の
照度に合わせて固体撮像装置への入射光量を飽和光量以
下に調整する必要があるため、飽和光量が低下すると入
射光量の調節が困難になる。
【０００３】そこで、従来、固体撮像装置本体つまりイ
メージセンサ本体の感度は変えることができなかったの
で、入射光量の調節は、光の入射時間（信号電荷蓄積時
間）が短くなるように駆動パルスの周期を短くしたり、
或いはシステムの光学系部分に設けられた絞りによって
行なっていた。
メージセンサ本体の感度は変えることができなかったの
で、入射光量の調節は、光の入射時間（信号電荷蓄積時
間）が短くなるように駆動パルスの周期を短くしたり、
或いはシステムの光学系部分に設けられた絞りによって
行なっていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところが、固体撮像装
置の信号電荷蓄積時間の下限は固体撮像装置の画素数と
駆動周波数特性により一義的に決まるため、入射光量の
調整には限度がある。
置の信号電荷蓄積時間の下限は固体撮像装置の画素数と
駆動周波数特性により一義的に決まるため、入射光量の
調整には限度がある。
【０００５】また、光学系の絞りは入射光量を無段階的
に調整可能である代わりに、光学装置のコストが上昇す
るというデメリットがある。
に調整可能である代わりに、光学装置のコストが上昇す
るというデメリットがある。
【０００６】そこで、従来の固体撮像装置においては、
信号電荷電圧変換部の高感度化に伴って生じる飽和光量
の低下に対処するために、固体撮像装置における信号電
荷蓄積時間を短くできるＣＣＤ駆動パルスの周波数可変
装置が必要になるばかりでなく、高いＣＣＤ駆動周波数
での動作を可能にするためには固体撮像装置の周波数特
性も高くすることが必要になる。
信号電荷電圧変換部の高感度化に伴って生じる飽和光量
の低下に対処するために、固体撮像装置における信号電
荷蓄積時間を短くできるＣＣＤ駆動パルスの周波数可変
装置が必要になるばかりでなく、高いＣＣＤ駆動周波数
での動作を可能にするためには固体撮像装置の周波数特
性も高くすることが必要になる。
【０００７】上記に鑑みて、本発明は、ＣＣＤ駆動パル
スの周波数可変装置を用いることなく、固体撮像装置の
信号電荷電圧変換部の高感度化を図ることを目的とす
る。
スの周波数可変装置を用いることなく、固体撮像装置の
信号電荷電圧変換部の高感度化を図ることを目的とす
る。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明は、浮遊拡散領域を、ゲート電極により開閉
可能なポテンシャルバリアによって複数個に分離すると
共に、上記ポテンシャルバリアを開放することにより分
離された浮遊拡散領域同士を連通可能にし、浮遊拡散領
域の面積つまり浮遊拡散領域の電気的容量を可変にする
ものである。
め、本発明は、浮遊拡散領域を、ゲート電極により開閉
可能なポテンシャルバリアによって複数個に分離すると
共に、上記ポテンシャルバリアを開放することにより分
離された浮遊拡散領域同士を連通可能にし、浮遊拡散領
域の面積つまり浮遊拡散領域の電気的容量を可変にする
ものである。
【０００９】具体的に本発明が講じた解決手段は、入射
光を信号電荷に変換して蓄積する光電変換部と、該光電
変換部に蓄積された信号電荷を転送する電荷転送部と、
該電荷転送部の信号電荷転送方向終端部に隣接して設け
られ上記電荷転送部により転送されてきた信号電荷を電
圧に変換する浮遊拡散領域からなる信号電荷電圧変換部
とを備えた固体撮像装置を前提とし、上記浮遊拡散領域
はポテンシャルバリアによって互いに分離された複数個
の分離浮遊拡散領域からなると共に、上記ポテンシャル
バリアには該ポテンシャルバリアを開閉するゲート電極
が設けられている構成とするものである。
光を信号電荷に変換して蓄積する光電変換部と、該光電
変換部に蓄積された信号電荷を転送する電荷転送部と、
該電荷転送部の信号電荷転送方向終端部に隣接して設け
られ上記電荷転送部により転送されてきた信号電荷を電
圧に変換する浮遊拡散領域からなる信号電荷電圧変換部
とを備えた固体撮像装置を前提とし、上記浮遊拡散領域
はポテンシャルバリアによって互いに分離された複数個
の分離浮遊拡散領域からなると共に、上記ポテンシャル
バリアには該ポテンシャルバリアを開閉するゲート電極
が設けられている構成とするものである。
【００１０】
【作用】上記の構成により、浮遊拡散領域はポテンシャ
ルバリアによって互いに分離された複数個の分離浮遊拡
散領域からなると共に、ポテンシャルバリアには該ポテ
ンシャルバリアを開閉するゲート電極が設けられている
ため、浮遊拡散領域をポテンシャルバリアにより分離し
ておくと、浮遊拡散領域の電気容量が小さくなって感度
が高くなり、ゲート電極によりポテンシャルバリアを開
放し分離浮遊拡散領域を互いに連通させると、浮遊拡散
領域の電気容量が大きくなって飽和し難くなる。
ルバリアによって互いに分離された複数個の分離浮遊拡
散領域からなると共に、ポテンシャルバリアには該ポテ
ンシャルバリアを開閉するゲート電極が設けられている
ため、浮遊拡散領域をポテンシャルバリアにより分離し
ておくと、浮遊拡散領域の電気容量が小さくなって感度
が高くなり、ゲート電極によりポテンシャルバリアを開
放し分離浮遊拡散領域を互いに連通させると、浮遊拡散
領域の電気容量が大きくなって飽和し難くなる。
【００１１】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照しながら
説明する。
説明する。
【００１２】図１は本発明の第１実施例に係る固体撮像
装置の信号電荷電圧変換部の平面図であり、図２は図１
における信号電荷転送方向であるＩ−Ｉ線に沿った断面
図であり、図３（ａ），（ｂ）は上記Ｉ−Ｉ線に沿った
断面におけるポテンシャル図である。
装置の信号電荷電圧変換部の平面図であり、図２は図１
における信号電荷転送方向であるＩ−Ｉ線に沿った断面
図であり、図３（ａ），（ｂ）は上記Ｉ−Ｉ線に沿った
断面におけるポテンシャル図である。
【００１３】図１及び図２において、１はＮ型の半導体
基板、２は半導体基板１の表面部に形成されたＰ型ウェ
ル領域、３はＰ型ウェル領域２上に形成された電荷結合
素子（ＣＣＤ）よりなる電荷転送部としてのＮ型埋め込
みチャネルであって、信号電荷は図１及び図２における
左方から右方に転送される。
基板、２は半導体基板１の表面部に形成されたＰ型ウェ
ル領域、３はＰ型ウェル領域２上に形成された電荷結合
素子（ＣＣＤ）よりなる電荷転送部としてのＮ型埋め込
みチャネルであって、信号電荷は図１及び図２における
左方から右方に転送される。
【００１４】また、同図において、４はＮ型埋め込みチ
ャネル３上に形成されたＰ型高濃度不純物領域、５Ａ及
び５ＢはそれぞれＰ型ウェル領域２上に形成された第１
分離浮遊拡散領域及び第２分離浮遊拡散領域であって、
第１分離浮遊拡散領域５Ａと第２分離浮遊拡散領域５Ｂ
とはポテンシャルバリアによって互いに分離されてい
る。６は第１分離浮遊拡散領域５Ａと第２分離浮遊拡散
領域５Ｂとを分離するポテンシャルバリアの上側に形成
され該ポテンシャルバリアを開閉する浮遊拡散領域用ゲ
ート電極であって、該浮遊拡散領域用ゲート電極６によ
り上記ポテンシャルバリアが開放されると、第１分離浮
遊拡散領域５Ａと第２分離浮遊拡散領域５Ｂとは互いに
連通する。７はＮ型埋め込みチャネル３の上側における
信号電荷転送方向終端部の上側に設けられたＣＣＤアウ
トプット用ゲート電極、８はＣＣＤ駆動用１層目第１電
極、９はＣＣＤ駆動用２層目第１電極、１０はＣＣＤ駆
動用１層目第２電極、１１はＣＣＤ駆動用２層目第２電
極、１２は不要になった信号電荷を吸い出し、第１及び
第２分離浮遊拡散領域５Ａ及び５Ｂに基準電位を与える
リセットドレイン領域、１３は第１及び第２分離浮遊拡
散領域５Ａ及び５Ｂとリセットドレイン領域１２とを分
離しているポテンシャルバリアを開閉するリセット用ゲ
ート電極である。尚、図１及び図２においては、外部か
らの入射光を信号電荷に変換して蓄積する光電変換部は
周知構造のものと同様であるため、図示は省略してい
る。
ャネル３上に形成されたＰ型高濃度不純物領域、５Ａ及
び５ＢはそれぞれＰ型ウェル領域２上に形成された第１
分離浮遊拡散領域及び第２分離浮遊拡散領域であって、
第１分離浮遊拡散領域５Ａと第２分離浮遊拡散領域５Ｂ
とはポテンシャルバリアによって互いに分離されてい
る。６は第１分離浮遊拡散領域５Ａと第２分離浮遊拡散
領域５Ｂとを分離するポテンシャルバリアの上側に形成
され該ポテンシャルバリアを開閉する浮遊拡散領域用ゲ
ート電極であって、該浮遊拡散領域用ゲート電極６によ
り上記ポテンシャルバリアが開放されると、第１分離浮
遊拡散領域５Ａと第２分離浮遊拡散領域５Ｂとは互いに
連通する。７はＮ型埋め込みチャネル３の上側における
信号電荷転送方向終端部の上側に設けられたＣＣＤアウ
トプット用ゲート電極、８はＣＣＤ駆動用１層目第１電
極、９はＣＣＤ駆動用２層目第１電極、１０はＣＣＤ駆
動用１層目第２電極、１１はＣＣＤ駆動用２層目第２電
極、１２は不要になった信号電荷を吸い出し、第１及び
第２分離浮遊拡散領域５Ａ及び５Ｂに基準電位を与える
リセットドレイン領域、１３は第１及び第２分離浮遊拡
散領域５Ａ及び５Ｂとリセットドレイン領域１２とを分
離しているポテンシャルバリアを開閉するリセット用ゲ
ート電極である。尚、図１及び図２においては、外部か
らの入射光を信号電荷に変換して蓄積する光電変換部は
周知構造のものと同様であるため、図示は省略してい
る。
【００１５】また、図２において、１４はＣＣＤ駆動用
１層目第１電極８及びＣＣＤ駆動用２層目第１電極９に
ＣＣＤ駆動用パルスを出力する第１ＣＣＤ駆動パルスラ
イン、１５はＣＣＤ駆動用１層目第２電極１０及びＣＣ
Ｄ駆動用２層目第２電極１１にＣＣＤ駆動用パルスを出
力する第２ＣＣＤ駆動パルスラインである。
１層目第１電極８及びＣＣＤ駆動用２層目第１電極９に
ＣＣＤ駆動用パルスを出力する第１ＣＣＤ駆動パルスラ
イン、１５はＣＣＤ駆動用１層目第２電極１０及びＣＣ
Ｄ駆動用２層目第２電極１１にＣＣＤ駆動用パルスを出
力する第２ＣＣＤ駆動パルスラインである。
【００１６】図３（ａ）は、第１ＣＣＤ駆動パルスライ
ン１４にＨｉｇｈレベル、第２ＣＣＤ駆動パルスライン
１５にＬｏｗレベルの電圧が印加される駆動タイミング
におけるポテンシャルを示し、図３（ｂ）は、次のタイ
ミングにおいて第１ＣＣＤ駆動パルスライン１４にＬｏ
ｗレベル、第２ＣＣＤ駆動パルスライン１５にＨｉｇｈ
レベルの電圧が印加される駆動タイミングにおけるポテ
ンシャルを示しており、それぞれ信号電荷Ｑ及びＱ´の
転送と電圧変換の仕組みを示している。尚、図３（ａ）
及び（ｂ）においては、図面の下方ほど信号電荷に対し
てポテンシャルが低くなるように表している。
ン１４にＨｉｇｈレベル、第２ＣＣＤ駆動パルスライン
１５にＬｏｗレベルの電圧が印加される駆動タイミング
におけるポテンシャルを示し、図３（ｂ）は、次のタイ
ミングにおいて第１ＣＣＤ駆動パルスライン１４にＬｏ
ｗレベル、第２ＣＣＤ駆動パルスライン１５にＨｉｇｈ
レベルの電圧が印加される駆動タイミングにおけるポテ
ンシャルを示しており、それぞれ信号電荷Ｑ及びＱ´の
転送と電圧変換の仕組みを示している。尚、図３（ａ）
及び（ｂ）においては、図面の下方ほど信号電荷に対し
てポテンシャルが低くなるように表している。
【００１７】一般に固体撮像装置においては、ＣＣＤ信
号電荷転送部により転送されてきた信号電荷を信号電荷
電圧変換部である浮遊拡散領域に蓄え、蓄えられた信号
電荷を電圧として取り出している。信号電荷を電圧に変
換する効率である電圧変換効率は浮遊拡散領域の電気的
容量に反比例するため、浮遊拡散領域の電気的容量を左
右する拡散領域面積は固体撮像装置の感度を決定すると
いえる。このため、固体撮像装置においては、高感度化
を図るため、浮遊拡散領域の電気的容量を小さくする
と、浮遊拡散領域に蓄積できる信号電荷の量が減少す
る。
号電荷転送部により転送されてきた信号電荷を信号電荷
電圧変換部である浮遊拡散領域に蓄え、蓄えられた信号
電荷を電圧として取り出している。信号電荷を電圧に変
換する効率である電圧変換効率は浮遊拡散領域の電気的
容量に反比例するため、浮遊拡散領域の電気的容量を左
右する拡散領域面積は固体撮像装置の感度を決定すると
いえる。このため、固体撮像装置においては、高感度化
を図るため、浮遊拡散領域の電気的容量を小さくする
と、浮遊拡散領域に蓄積できる信号電荷の量が減少す
る。
【００１８】浮遊拡散領域の容量を越える信号電荷が信
号電荷電圧変換部に送られてきた場合、浮遊拡散領域か
ら溢れた信号電荷は電圧に変換されないため、信号電荷
電圧変換部唐の出力電圧は入射光量に対応しなくなる。
この現象が浮遊拡散領域における飽和であり、固体撮像
装置は非飽和領域での使用が条件になる。光電変換部に
おいては入射光量に応じて信号電荷を発生するので、高
感度の固体撮像装置においては低い入射光量で飽和する
ことになる。すなわち、固体撮像装置の感度を高くする
ためには浮遊拡散領域の電気的容量を小さくすればよ
く、逆に浮遊拡散領域の電気的容量を増やして固体撮像
装置の感度を下げると固体撮像装置の飽和光量は高くな
る。
号電荷電圧変換部に送られてきた場合、浮遊拡散領域か
ら溢れた信号電荷は電圧に変換されないため、信号電荷
電圧変換部唐の出力電圧は入射光量に対応しなくなる。
この現象が浮遊拡散領域における飽和であり、固体撮像
装置は非飽和領域での使用が条件になる。光電変換部に
おいては入射光量に応じて信号電荷を発生するので、高
感度の固体撮像装置においては低い入射光量で飽和する
ことになる。すなわち、固体撮像装置の感度を高くする
ためには浮遊拡散領域の電気的容量を小さくすればよ
く、逆に浮遊拡散領域の電気的容量を増やして固体撮像
装置の感度を下げると固体撮像装置の飽和光量は高くな
る。
【００１９】ところが、上記実施例においては、第１分
離浮遊拡散領域５Ａと第２分離浮遊拡散領域５Ｂとは浮
遊拡散領域用ゲート電極６を備えたポテンシャルバリア
によって互いに分離されており、浮遊拡散領域用ゲート
電極６により上記ポテンシャルバリアが開放されると、
第１分離浮遊拡散領域５Ａと第２分離浮遊拡散領域５Ｂ
とは互いに連通するように構成されている。
離浮遊拡散領域５Ａと第２分離浮遊拡散領域５Ｂとは浮
遊拡散領域用ゲート電極６を備えたポテンシャルバリア
によって互いに分離されており、浮遊拡散領域用ゲート
電極６により上記ポテンシャルバリアが開放されると、
第１分離浮遊拡散領域５Ａと第２分離浮遊拡散領域５Ｂ
とは互いに連通するように構成されている。
【００２０】いま、第１分離浮遊拡散領域５Ａの電気的
容量がＣ１であり、第２分離浮遊拡散領域５Ｂの電気的
容量がＣ２であるとする。図３（ａ）の様に信号電荷Ｑ
がＣＣＤ転送部で運ばれてきたとき、浮遊拡散領域用ゲ
ート電極６に電圧の印加が無い場合には、第１分離浮遊
拡散領域５Ａと第２分離浮遊拡散領域５Ｂとは互いに分
離されているため、信号電荷Ｑは第１分離浮遊拡散領域
５Ａのみにおいて電圧変換され、変換された電圧Ｖは、
Ｖ＝Ｑ／Ｃ１の式で与えられる。この電圧変換された信
号が電圧Ｖ１として取り出せるとすれば、第１分離浮遊
拡散領域５Ａと第２分離浮遊拡散領域５Ｂとの間のポテ
ンシャルバリアを完全に開くのに十分に高い電圧を浮遊
拡散領域用ゲート電極６に印加した場合には、図３
（ｂ）に示す様に信号電圧Ｖ２は、 Ｖ２＝Ｑ／（Ｃ１＋Ｃ２） ＝Ｖ１×Ｃ１／（Ｃ１＋Ｃ２） として表され、感度がＣ１／（Ｃ１＋Ｃ２）に減少して
いることが分かる。
容量がＣ１であり、第２分離浮遊拡散領域５Ｂの電気的
容量がＣ２であるとする。図３（ａ）の様に信号電荷Ｑ
がＣＣＤ転送部で運ばれてきたとき、浮遊拡散領域用ゲ
ート電極６に電圧の印加が無い場合には、第１分離浮遊
拡散領域５Ａと第２分離浮遊拡散領域５Ｂとは互いに分
離されているため、信号電荷Ｑは第１分離浮遊拡散領域
５Ａのみにおいて電圧変換され、変換された電圧Ｖは、
Ｖ＝Ｑ／Ｃ１の式で与えられる。この電圧変換された信
号が電圧Ｖ１として取り出せるとすれば、第１分離浮遊
拡散領域５Ａと第２分離浮遊拡散領域５Ｂとの間のポテ
ンシャルバリアを完全に開くのに十分に高い電圧を浮遊
拡散領域用ゲート電極６に印加した場合には、図３
（ｂ）に示す様に信号電圧Ｖ２は、 Ｖ２＝Ｑ／（Ｃ１＋Ｃ２） ＝Ｖ１×Ｃ１／（Ｃ１＋Ｃ２） として表され、感度がＣ１／（Ｃ１＋Ｃ２）に減少して
いることが分かる。
【００２１】また、第１分離浮遊拡散領域５Ａが飽和す
る電荷量である飽和電荷量をＱsat１とし、そのときの
出力電圧である飽和出力電圧をＶsat １とすると、第２
分離浮遊拡散領域用ゲート電極６に十分に高い電圧を印
加しているときの飽和電荷量Ｑsat ２及び飽和出力電圧
Ｖsat ２は、 Ｖsat ２＝Ｖsat １及びＱ＝Ｖ×Ｃより Ｑsat ２＝Ｖsat １×（Ｃ１＋Ｃ２） ＝Ｑsat １×（Ｃ１＋Ｃ２）／Ｃ１ と表せる。
る電荷量である飽和電荷量をＱsat１とし、そのときの
出力電圧である飽和出力電圧をＶsat １とすると、第２
分離浮遊拡散領域用ゲート電極６に十分に高い電圧を印
加しているときの飽和電荷量Ｑsat ２及び飽和出力電圧
Ｖsat ２は、 Ｖsat ２＝Ｖsat １及びＱ＝Ｖ×Ｃより Ｑsat ２＝Ｖsat １×（Ｃ１＋Ｃ２） ＝Ｑsat １×（Ｃ１＋Ｃ２）／Ｃ１ と表せる。
【００２２】信号電荷は入射光量に比例するので、感度
を下げたことにより飽和光量は、（Ｃ１＋Ｃ２）／Ｃ１
になることが分かる。
を下げたことにより飽和光量は、（Ｃ１＋Ｃ２）／Ｃ１
になることが分かる。
【００２３】尚、本発明は上記実施例に限定されるもの
ではなく、種々の変形が可能であることは言うまでもな
い。
ではなく、種々の変形が可能であることは言うまでもな
い。
【００２４】図４は本発明の第２実施例に係る固体撮像
装置における信号電荷電圧変換部の平面図を示してお
り、同図において、５Ａ、５Ｂ、５Ｃ及び５Ｄはそれぞ
れポテンシャルバリアによって互いに分離されている第
１、第２、第３及び第４分離浮遊拡散領域、６Ａは第１
分離浮遊拡散領域５Ａと第２分離浮遊拡散領域５Ｂとの
間のポテンシャルバリアを開閉する第１の浮遊拡散領域
用ゲート電極、６Ｂは第２分離浮遊拡散領域５Ｂと第３
分離浮遊拡散領域５Ｃとの間のポテンシャルバリアを開
閉する第２の浮遊拡散領域用ゲート電極、６Ｃは第２分
離浮遊拡散領域５Ｂと第３分離浮遊拡散領域５Ｃとの間
のポテンシャルバリアを開閉する第３の浮遊拡散領域用
ゲート電極である。尚、ＣＣＤアウトプット用ゲート電
極７、ＣＣＤ駆動用１層目第１電極８、ＣＣＤ駆動用２
層目第１電極９、リセットドレイン領域１２及びリセッ
ト用ゲート電極１３はそれぞれ第１実施例と同様である
ので、同一の符号を付すことにより詳細な説明は省略す
る。
装置における信号電荷電圧変換部の平面図を示してお
り、同図において、５Ａ、５Ｂ、５Ｃ及び５Ｄはそれぞ
れポテンシャルバリアによって互いに分離されている第
１、第２、第３及び第４分離浮遊拡散領域、６Ａは第１
分離浮遊拡散領域５Ａと第２分離浮遊拡散領域５Ｂとの
間のポテンシャルバリアを開閉する第１の浮遊拡散領域
用ゲート電極、６Ｂは第２分離浮遊拡散領域５Ｂと第３
分離浮遊拡散領域５Ｃとの間のポテンシャルバリアを開
閉する第２の浮遊拡散領域用ゲート電極、６Ｃは第２分
離浮遊拡散領域５Ｂと第３分離浮遊拡散領域５Ｃとの間
のポテンシャルバリアを開閉する第３の浮遊拡散領域用
ゲート電極である。尚、ＣＣＤアウトプット用ゲート電
極７、ＣＣＤ駆動用１層目第１電極８、ＣＣＤ駆動用２
層目第１電極９、リセットドレイン領域１２及びリセッ
ト用ゲート電極１３はそれぞれ第１実施例と同様である
ので、同一の符号を付すことにより詳細な説明は省略す
る。
【００２５】上記第１実施例においては、分離浮遊拡散
領域は２個であるから固体撮像装置の感度は２種類しか
選ぶことができなかったが、第２実施例のように分離浮
遊拡散領域を４個設けると固体撮像装置の感度は４種類
選ぶことができ、また、同様にして浮遊拡散領域を開閉
可能なポテンシャルにより多数の領域に分離することに
より、固体撮像装置の感度を多種類に亘って選択するこ
とが可能になる。
領域は２個であるから固体撮像装置の感度は２種類しか
選ぶことができなかったが、第２実施例のように分離浮
遊拡散領域を４個設けると固体撮像装置の感度は４種類
選ぶことができ、また、同様にして浮遊拡散領域を開閉
可能なポテンシャルにより多数の領域に分離することに
より、固体撮像装置の感度を多種類に亘って選択するこ
とが可能になる。
【００２６】図５は本発明の第３実施例に係る固体撮像
装置における信号電荷電圧変換部の平面図を示してお
り、同図において、５Ａ、５Ｂ、５Ｃ及び５Ｄはそれぞ
れポテンシャルバリアによって互いに分離されている第
１、第２、第３及び第４分離浮遊拡散領域、６Ａは第１
分離浮遊拡散領域５Ａと第２分離浮遊拡散領域５Ｂとの
間のポテンシャルバリアを開閉する第１の浮遊拡散領域
用ゲート電極、６Ｂは第２分離浮遊拡散領域５Ｂと第３
分離浮遊拡散領域５Ｃとの間のポテンシャルバリアを開
閉する第２の浮遊拡散領域用ゲート電極、６Ｃは第２分
離浮遊拡散領域５Ｂと第３分離浮遊拡散領域５Ｃとの間
のポテンシャルバリアを開閉する第３の浮遊拡散領域用
ゲート電極、６Ｄは第３分離浮遊拡散領域５Ｃとリセッ
トドレイン領域１２との間のポテンシャルバリアを開閉
する第４の浮遊拡散領域用ゲート電極である。尚、ＣＣ
Ｄアウトプット用ゲート電極７、ＣＣＤ駆動用１層目第
１電極８及びＣＣＤ駆動用２層目第１電極９はそれぞれ
第１実施例と同様であるので、同一の符号を付すことに
より詳細な説明は省略する。
装置における信号電荷電圧変換部の平面図を示してお
り、同図において、５Ａ、５Ｂ、５Ｃ及び５Ｄはそれぞ
れポテンシャルバリアによって互いに分離されている第
１、第２、第３及び第４分離浮遊拡散領域、６Ａは第１
分離浮遊拡散領域５Ａと第２分離浮遊拡散領域５Ｂとの
間のポテンシャルバリアを開閉する第１の浮遊拡散領域
用ゲート電極、６Ｂは第２分離浮遊拡散領域５Ｂと第３
分離浮遊拡散領域５Ｃとの間のポテンシャルバリアを開
閉する第２の浮遊拡散領域用ゲート電極、６Ｃは第２分
離浮遊拡散領域５Ｂと第３分離浮遊拡散領域５Ｃとの間
のポテンシャルバリアを開閉する第３の浮遊拡散領域用
ゲート電極、６Ｄは第３分離浮遊拡散領域５Ｃとリセッ
トドレイン領域１２との間のポテンシャルバリアを開閉
する第４の浮遊拡散領域用ゲート電極である。尚、ＣＣ
Ｄアウトプット用ゲート電極７、ＣＣＤ駆動用１層目第
１電極８及びＣＣＤ駆動用２層目第１電極９はそれぞれ
第１実施例と同様であるので、同一の符号を付すことに
より詳細な説明は省略する。
【００２７】本第３実施例のように電圧変換に関与しな
い分離浮遊拡散領域をリセットドレイン領域の一部とし
て利用することにより、図５に示すようにレイアウトの
簡素化を図ることができる。すなわち第３実施例におい
て、最も感度を高くする場合には第１の浮遊拡散領域用
ゲート電極６Ａをリセットゲート電極として用い、第２
〜第４の浮遊拡散領域用ゲート電極６Ｂ〜６Ｄを開放し
ておく。この場合には、第２〜第４分離浮遊拡散領域５
Ｂ〜５Ｃはリセットドレイン領域として機能することに
なる。また、第１〜第３の浮遊拡散領域用ゲート電極６
Ａ〜６Ｃを開放しておく一方、第４の浮遊拡散領域用ゲ
ート電極６Ｄをリセットゲート電極として用いることも
できる。このように本第３実施例によると、レイアウト
が簡略で且つ感度切り替えが可能な固体撮像装置を実現
することができる。
い分離浮遊拡散領域をリセットドレイン領域の一部とし
て利用することにより、図５に示すようにレイアウトの
簡素化を図ることができる。すなわち第３実施例におい
て、最も感度を高くする場合には第１の浮遊拡散領域用
ゲート電極６Ａをリセットゲート電極として用い、第２
〜第４の浮遊拡散領域用ゲート電極６Ｂ〜６Ｄを開放し
ておく。この場合には、第２〜第４分離浮遊拡散領域５
Ｂ〜５Ｃはリセットドレイン領域として機能することに
なる。また、第１〜第３の浮遊拡散領域用ゲート電極６
Ａ〜６Ｃを開放しておく一方、第４の浮遊拡散領域用ゲ
ート電極６Ｄをリセットゲート電極として用いることも
できる。このように本第３実施例によると、レイアウト
が簡略で且つ感度切り替えが可能な固体撮像装置を実現
することができる。
【００２８】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る固体
撮像装置によると、浮遊拡散領域はポテンシャルバリア
によって互いに分離された複数個の分離浮遊拡散領域か
らなると共に、ポテンシャルバリアには該ポテンシャル
バリアを開閉するゲート電極が設けられているため、浮
遊拡散領域をポテンシャルバリアにより分離することに
より浮遊拡散領域の電気容量を小さくして感度を高くす
ることができると共に、ポテンシャルバリアを開放し分
離浮遊拡散領域を互いに連通させることにより浮遊拡散
領域の電気容量を大きくして飽和し難くさせることもで
きる。従って、被写体の照度にあわせて固体撮像装置の
感度を電気的に変えることができるため、被写体照度に
対する固体撮像装置の有効動作範囲が広がる。
撮像装置によると、浮遊拡散領域はポテンシャルバリア
によって互いに分離された複数個の分離浮遊拡散領域か
らなると共に、ポテンシャルバリアには該ポテンシャル
バリアを開閉するゲート電極が設けられているため、浮
遊拡散領域をポテンシャルバリアにより分離することに
より浮遊拡散領域の電気容量を小さくして感度を高くす
ることができると共に、ポテンシャルバリアを開放し分
離浮遊拡散領域を互いに連通させることにより浮遊拡散
領域の電気容量を大きくして飽和し難くさせることもで
きる。従って、被写体の照度にあわせて固体撮像装置の
感度を電気的に変えることができるため、被写体照度に
対する固体撮像装置の有効動作範囲が広がる。
【００２９】このため、本発明によると、ＣＣＤ駆動パ
ルスの周波数可変手段を用いることなく、固体撮像装置
の信号電荷電圧変換部の高感度化を低コストにより実現
することができる。
ルスの周波数可変手段を用いることなく、固体撮像装置
の信号電荷電圧変換部の高感度化を低コストにより実現
することができる。
【図１】本発明の第１実施例に係る固体撮像装置におけ
る電荷転送部及び信号電荷電圧変換部の平面図である。
る電荷転送部及び信号電荷電圧変換部の平面図である。
【図２】図１におけるＩ−Ｉ線の断面図である。
【図３】（ａ）及び（ｂ）は図１におけるＩ−Ｉ線に沿
ったポテンシャル図である。
ったポテンシャル図である。
【図４】本発明の第２実施例に係る固体撮像装置におけ
る電荷転送部及び信号電荷電圧変換部の平面図である。
る電荷転送部及び信号電荷電圧変換部の平面図である。
【図５】本発明の第３実施例に係る固体撮像装置におけ
る電荷転送部及び信号電荷電圧変換部の平面図である。
る電荷転送部及び信号電荷電圧変換部の平面図である。
１ 半導体基板 ２ Ｐ型ウェル領域 ３ Ｎ型埋め込み領域（電荷転送部） ４ Ｐ型高濃度不純物領域 ５Ａ 第１分離浮遊領域 ５Ｂ 第２分離浮遊領域 ５Ｃ 第３分離浮遊領域 ５Ｄ 第４分離浮遊領域 ６ 分離浮遊領域用ゲート電極 ６Ａ 第１の分離浮遊領域用ゲート電極 ６Ｂ 第２の分離浮遊領域用ゲート電極 ６Ｃ 第３の分離浮遊領域用ゲート電極 ６Ｄ 第４の分離浮遊領域用ゲート電極 ７ ＣＣＤアウトプット用ゲート電極 ８ ＣＣＤ駆動用１層目第１電極 ９ ＣＣＤ駆動用２層目第１電極 １０ ＣＣＤ駆動用１層目第２電極 １１ ＣＣＤ駆動用２層目第２電極 １２ リセットドレイン領域 １３ リセットゲート用電極 １４ 第１ＣＣＤ駆動パルスライン １５ 第２ＣＣＤ駆動パルスライン Ｑ 信号電荷 Ｑ’信号電荷 Ｃ１ 第１分離浮遊拡散領域の電気的容量 Ｃ２ 第２分離浮遊拡散領域の電気的容量 Ｖ１ 電荷Ｑが第１分離浮遊拡散領域で電圧変換された
ときの出力電圧 Ｖ２ 電荷Ｑが第１分離浮遊拡散領域と第２分離拡散浮
遊領域との容量結合時 に電圧変換されたときの出力電圧
ときの出力電圧 Ｖ２ 電荷Ｑが第１分離浮遊拡散領域と第２分離拡散浮
遊領域との容量結合時 に電圧変換されたときの出力電圧
Claims (1)
- 【請求項１】 入射光を信号電荷に変換して蓄積する光
電変換部と、該光電変換部に蓄積された信号電荷を転送
する電荷転送部と、該電荷転送部の信号電荷転送方向終
端部に隣接して設けられ上記電荷転送部により転送され
てきた信号電荷を電圧に変換する浮遊拡散領域からなる
信号電荷電圧変換部とを備えた固体撮像装置において、
上記浮遊拡散領域はポテンシャルバリアによって互いに
分離された複数個の分離浮遊拡散領域からなると共に、
上記ポテンシャルバリアには該ポテンシャルバリアを開
閉するゲート電極が設けられていることを特徴とする固
体撮像装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4242376A JPH0698266A (ja) | 1992-09-10 | 1992-09-10 | 固体撮像装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4242376A JPH0698266A (ja) | 1992-09-10 | 1992-09-10 | 固体撮像装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0698266A true JPH0698266A (ja) | 1994-04-08 |
Family
ID=17088253
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4242376A Pending JPH0698266A (ja) | 1992-09-10 | 1992-09-10 | 固体撮像装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0698266A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011066259A (ja) * | 2009-09-18 | 2011-03-31 | Toshiba Corp | マスク洗浄方法及びマスク洗浄装置 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01166561A (ja) * | 1987-12-22 | 1989-06-30 | Nec Corp | 電荷転送装置 |
-
1992
- 1992-09-10 JP JP4242376A patent/JPH0698266A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01166561A (ja) * | 1987-12-22 | 1989-06-30 | Nec Corp | 電荷転送装置 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011066259A (ja) * | 2009-09-18 | 2011-03-31 | Toshiba Corp | マスク洗浄方法及びマスク洗浄装置 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 19971202 |