JPH07130977A - 固体撮像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】低いポテンシャルのレベルで光電変換部を動作
させても、オーバーフローした電荷がブルーミングを生
じさせない「感度向上タイプ」の固体撮像装置を提供す
る。なお、ここで、「感度向上タイプ」とは、光電変換
部の逆バイアス電圧を大きくさせると、感度も向上する
タイプをいう。 【構成】「感度向上タイプ」の光電変換部と、電荷転送
部と、それらの間に転送するためのトランスファゲート
と、光電変換部をソースとするオーバーフロー用ＭＯＳ
トランジスタとから構成される。オーバーフローする電
荷は、オーバーフロー用ＭＯＳトランジスタより排出さ
れるため、光電変換部を低いポテンシャルのレベルで動
作させてもブルーミングが生じない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、新規な固体撮像装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】固体撮像装置は、光電変換部と電荷転送
部を有し、ラインセンサやエリアセンサ等に広く使用さ
れている。光電変換する光は、可視光ばかりでなく、赤
外線、紫外線、Ｘ線等もある。それぞれ、目的と光の種
類により、当然に光電変換部の構造も変わる。

【０００３】図３（配置概念図）に示すラインセンサを
引用し、従来の固体撮像装置を説明する。図３では、簡
略のため光電変換部１及び電荷転送部５を４個で示し
た。また、図３には示されていないが、光電変換部１と
電荷転送部５との間には、電荷を前記光電変換部から電
荷転送部に転送するためのトランスファゲート（図４参
照）が配置されている。トランスファゲートには、ポテ
ンシャルの障壁（以下、障壁と称す）が形成される。ト
ランスファゲートの障壁を高くすれば、光電変換部１と
電荷転送部５とは、電気的に遮断される。そして、光電
変換部１に光が入射すると光電変換され電荷が生じ、生
じた電荷は、光電変換部１に蓄積される。この期間が電
荷蓄積期間である。次に、トランスファゲートの障壁を
低くする。光電変換部１で生じ蓄積された電荷は、それ
に隣接する電荷転送部５に転送され蓄積される。電荷転
送部５には、駆動パルスがパルス入力端子８、９から入
力され、電荷転送部５に蓄積された電荷を順次出力アン
プ６に転送する。そして、これらの電荷は、出力端子７
から外部に出力される。

【０００４】図４（ａ）は、従来の固体撮像装置の断面
図である。図３のＢ−Ｂ’矢印断面に相当する（ただ
し、左右は逆転している）。 Ｓｉ基板１０には、光電
変換部１３、１４と電荷転送部１１、１６とトランスフ
ァゲート１０ａ、１７が配置されている。光電変換部
は、暗電流を低減させ、また、転送を容易にするため
に、その周囲（１４）の拡散を深く形成するのが一般的
である。電荷転送部は、電極１６と酸化膜１２を介して
Ｓｉ基板中の拡散部１１から成り、電極１６に印加する
電圧の変化により拡散部１１に電荷を蓄積し、または、
図示されていないが電荷転送部や出力アンプに電荷を転
送する。光電変換部１３、１４と電荷転送部の拡散部１
１とは、Ｓｉ基板の一部１０ａにより分離されており、
この部分１０ａと、その表面に酸化膜１２を介して配置
されるトランスファゲート電極１７により、トランスフ
ァゲートが形成されている。トランスファゲート電極１
７に印加する電圧を変化させると、トランスファゲート
１０ａに生ずる障壁の高さが変化する。

【０００５】図４（ｂ）から（ｄ）は、従来の固体撮像
装置のポテンシャル図である。図４を引用して、その駆
動方法を説明する。なお、図４では、蓄積された電荷を
電子で示した。従って、ポテンシャルが低いほど電圧は
高くなる。図４（ｂ）は、装置の初期状態を示すポテン
シャル図である。 Ｓｉ基板には、一定電圧を印加す
る。光電変換部のポテンシャルはＰ3 であり、このポテ
ンシャルに相当する電荷（電子、斜線部）がすでに光電
変換部に存在している。トランスファゲート電極１７に
は、この時、低レベルの電圧が印加されており、Ｐ0 の
高さの障壁がトランスファゲートに生ずる。また、電荷
転送部１１は、電荷が空の状態である。電荷蓄積期間に
おいて、光電変換部に光が入射すると、電荷が生じ光電
変換部に蓄積される。そして、光電変換部のポテンシャ
ルは、ここに蓄積された電荷によって増大しＰ4 になる
〔図４（ｃ）〕。次に、電荷転送期間において、トラン
スファゲート電極１７に高レベルの電圧を印加し、トラ
ンスファゲートの障壁をＰ3の高さに落とす。すると、
Ｐ4 とＰ3 の差に相当する量の電荷Ｑ2 が光電変換部か
ら電荷転送部１１に転送される。 このポテンシャルの
状態を示したのが図４（ｄ）である。そして、再度
（ｂ）から（ｄ）の動作が繰り返される。光電変換部の
ポテンシャルは、Ｐ0 からＰ3 の範囲で動作する。言い
換えれば、Ｓｉ基板と光電変換部とは、Ｐ0 とＰ3 とに
相当する電圧の範囲で逆バイアスされた状態にある。一
般には、この電圧の範囲は、Ｓｉ基板電圧０Ｖから３Ｖ
程度の範囲である。

【０００６】トランスファゲートのポテンシャル障壁
は、Ｓｉ基板１０への印加電圧と、トランスファゲート
電極１７への印加電圧とで決定される。蓄積され転送さ
れる電荷を電子とするなら、一般には、Ｓｉ基板はＰ
型、光電変換部１３、１４、及び、電荷転送部１１はＮ
型の半導体であり、例えば、Ｓｉ基板１０への印加電圧
を一定とするなら、トランスファゲート電極１７の印加
電圧が大きいほど、このポテンシャル障壁は低くなる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】従来の固体撮像装置の
中には、光電変換部のポテンシャルの上下動作を図４に
示すＰ3 及びＰ0 より低いポテンシャルのレベルで動作
させると、感度が改善される「感度向上タイプ」（後述
する）がある。低いポテンシャルのレベルで動作させる
には、光電変換部と基板との逆バイアス電圧を大きくす
ればよい。 しかし、従来の装置では、逆バイアス電圧
を大きくすると、電荷が電荷転送部の最大電荷転送量を
越えて電荷転送部より漏れて（オーバーフローし）、ブ
ルーミングを生じさせるという問題が発生する。ブルー
ミングとは、漏れた（オーバーフローした）電荷が隣接
する電荷転送部に入り、偽の電荷信号として作用する現
象を言う。そして、ブルーミングは、入射した光によっ
て生じた電荷信号とは著しく異なる電荷信号を出力して
しまったのである。そのため、感度を高くできる潜在能
力が有りながら、同装置を低い感度で使用せざるを得な
かった。

【０００８】本発明の目的は、低いポテンシャルのレベ
ルで動作させても、オーバーフローした電荷がブルーミ
ングを生じさせない「感度向上タイプ」を提供すること
にある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明者は、鋭意研究の
結果、新たにＭＯＳトランジスタを配置して、オーバー
フローした電荷をこのトランジスタを介して排出すれ
ば、上記問題点の解決に有効であることを初めて見出
し、本発明を成すに至った。即ち、本発明は、「半導体
基板上に、複数の『感度向上タイプ』の光電変換部、前
記光電変換部に隣接して配置した電荷転送部、及び、前
記光電変換部と前記電荷転送部の間に前記電荷を前記光
電変換部から電荷転送部に転送するためのトランスファ
ゲートを形成してなる固体撮像装置において、前記光電
変換部をソースとするオーバーフロー用ＭＯＳトランジ
スタを配置したことを特徴とする固体撮像装置」を提供
する。

【００１０】

【作用】固体撮像装置は、かつて可視光線を感知（光電
変換）するために使用されるのが一般的であった。しか
し、技術の発達に伴って、可視光線以外にも使用される
ようになった。例えば、赤外線、紫外線、Ｘ線等であ
る。これらの固体撮像装置の光電変換部は、一般に可視
光線を感知するものとは異なる。

【００１１】ＰｔシリサイドからなるＰｉ−Ｓｉショッ
トキー接合は、赤外線を感知する光電変換部である。図
５は、Ｐｔ−Ｓｉショットキー接合からなる光電変換部
について、これとＳｉ基板との逆バイアス電圧を変化さ
せたときの光電変換の感度特性を示す。このように、逆
バイアス電圧が増大するに伴い、感度が向上する光電変
換部の物質がある。このような物質を光電変換部に用い
るなら、大きな逆バイアス電圧で使用すると感度が向上
するのである。

【００１２】Ｐｔ−Ｓｉショットキー接合に限らず、こ
のように逆バイアス電圧を単調に大きくすると、感度も
単調に向上するタイプの光電変換部を本発明では、「感
度向上タイプ」の光電変換部と定義する。このタイプの
光電変換部には、金属シリサイドからなるＳｉと金属と
のショットキー接合がある。 その内、赤外線を感知す
る事で注目されているのは、Ｐｔ−Ｓｉショットキー接
合の他、Ｐｄ−ＳｉやＩｒ−Ｓｉ等のショットキー接合
である。しかし、これら以外の光電変換部においても、
前記定義の「感度向上タイプ」に相当すれば、本発明の
範疇である。

【００１３】光電変換部から金属配線等により、直接電
荷を導き出す構造の装置ならば、大きな逆バイアス電圧
で使用して差し支えない。しかし、固体撮像装置は、ト
ランスファゲートを配置し、このポテンシャルの障壁を
変化させることにより、光電変換部から電荷転送部に電
荷を転送するものである。単純に逆バイアスを増大でき
るものではない。図４を引用し、これを式にて説明す
る。

【００１４】Ｓｉ基板１０への印加電圧を０Ｖとする。
また、光電変換部のポテンシャルＰ3 に相当する電圧を
Ｖ3 とし、Ｐ4 に相当する電圧をＶ4 とする。逆バイア
ス電圧は、Ｖ3 からＶ4 の範囲で変化することになる。
光電変換部の静電容量をＣP とすれば、電荷転送部に
転送される電荷量Ｑ2 は、式１で表される。 Ｑ2 ＝ ＣP ×（Ｖ3 −Ｖ4 ） 式１ 光電変換部から電荷転送部に転送され得る電荷量の最大
値Ｑ2 _max は、Ｐ4 がＰ0 となったときであり、この電
圧は、Ｓｉ基板電圧０Ｖに相当する。従って、Ｑ2 _max
は式２で示される。

【００１５】 Ｑ2 _max ＝ ＣP ×Ｖ3 式２ 電荷転送部にも、当然ながら受け入れられる電荷量には
限界がある。電荷転送部の静電容量をＣT 、電荷転送部
の底のポテンシャルＰ10に相当する電圧をＶ10とすれ
ば、電荷転送部の最大電荷転送量Ｑ0 _max は、式３で表
される。 Ｑ0 _max ＝ ＣT ×Ｖ10 式３ なお、Ｖ10は、電極１６に印加する電圧によって決定さ
れる有限の値であり、およそ５Ｖ前後が一般的である。

【００１６】ここで、Ｑ2 _max は、Ｑ0 _max より小さく
しなければならない。Ｑ2 _max がＱ0 _max より大きいな
らば、電荷は、電荷転送部より漏れてしまう（オーバー
フローする）。 そして、その漏れた電荷がブルーミン
グを生じさてしまうのである。そこで、Ｑ2 _max は、Ｑ
0 _max より小さくしなければならない。

【００１７】

【数１】

【００１８】図５の特性を示す「感度向上タイプ」を光
電変換部に使用し、逆バイアスを大きくすれば、感度は
向上する。 これを実現するには、式４を成立させ、か
つ、Ｖ₃ を大きくする（逆バイアスを大きくする）ため
に、Ｑ0 _max をより大きくするか、又は、ＣP を小さく
すればよい。 しかし、Ｑ0 _max を大きくするために
は、ＣT を大きくせねばならないことが式３より明らか
である。これは、電荷転送部面積を大きくすることに相
当し、装置を大型にしなければならない。大型にすれ
ば、製造コストの悪化と言う問題へと発展する。また、
ＣP を小さくするには、光電変換部の面積を小さくする
ことに相当する。これは、感度を低下させてしまうので
ある。

【００１９】従って、従来の固体撮像装置は、光電変換
部のポテンシャルの動作範囲を基板電圧に相当するポテ
ンシャルと、Ｐ3 の範囲にする必要があった。これは、
基板電圧からＰ3 に相当する電圧の範囲で光電変換部と
基板とが逆バイアス（小さい逆バイアス電圧）されるこ
とに相当する。そのため、折角「感度向上タイプ」であ
りながら、低い感度で使用しなければならなかった。

【００２０】それに対して、本発明の装置は、感度を向
上させることができる。図２（ａ）は、本発明の代表的
な装置の概略断面図である。この装置の特徴は、新たに
オーバーフロー用のＭＯＳトランジスタを配置た点にあ
る。このトランジスタは、光電変換部１３ａ、１４をソ
ースとして、ドレイン１５、ドレイン電極１９、ゲート
電極１８の各部分から成る（以下、各々オーバーフロー
ドレイン、オーバーフロードレイン電極、オーバーフロ
ーゲート電極と称す）。オーバーフローゲート電極１８
には、一定の電圧が印加され、常に一定の障壁を光電変
換部とオーバーフロードレインの間（Ｓｉ基板の一部１
０ｂ）に形成する。この障壁は、電荷蓄積期間にトラン
スファゲートに生ずる障壁より低く、また、電荷転送期
間にトランスファゲートに生ずる障壁より高く形成す
る。

【００２１】次に、図２を引用して本発明の装置の駆動
方法を説明する。図２（ｂ）から（ｄ）は、ポテンシャ
ル図である。なお、図２においても、蓄積された電荷
は、電子で示した。従って、ポテンシャルが低いほど電
圧は高くなる。 図２（ｂ）は、初期状態を示す。Ｓｉ
基板には、常に一定の電圧を印加する。光電変換部のポ
テンシャルはＰ2 であり、このポテンシャルに相当する
電荷（電子、斜線部）がすでに光電変換部に存在してい
る。オーバーフロー電極１８にも常に一定の電圧を印加
する。これにより、常に一定の高さの障壁がオーバーフ
ローゲートに生ずる。トランスファゲート電極１７に
は、この時、低レベルの電圧が印加されている。そし
て、このためにＰ0 の高さの障壁がトランスファゲート
に生じ、これは、Ｐ1 より低く形成する。電荷転送部１
１は、電荷が空の状態である。電荷蓄積期間において、
光電変換部に光が入射すると、光電変換された電荷は光
電変換部に蓄積される。そして、光電変換部のポテンシ
ャルは、光電変換され蓄積された電荷によって増大す
る。図２（ｃ）は、この期間に光電変換され蓄積された
電荷によって、光電変換部のポテンシャルがオーバーフ
ローゲート電極１８により生じたポテンシャルと同じＰ
1 になり、さらに、電荷が生じた様子を示す。Ｐ1以上
に生じた電荷は、オーバーフローゲート電極１８により
生ずる障壁を乗り越えてオーバーフロードレイン１５に
流れ、電極１９を介して外部に排出（廃棄）される。従
って、電荷転送部にはオーバーフローしないので、オー
バーフローした電荷が電荷転送部に転送されてブルーミ
ングを生じるさせることは無い。 次に、電荷転送期間
において、トランスファゲート電極１７に高レベルの電
圧を印加し、トランスファゲートの障壁をＰ2 にする。
すると、Ｐ1 −Ｐ2 に相当する電荷は、光電変換部から
電荷転送部１１に転送される。このポテンシャルの状態
を示したのが図２（ｄ）である。そして、再度（ｂ）か
ら（ｄ）の動作が繰り返される。光電変換部のポテンシ
ャルは、Ｐ1 からＰ2 の範囲で動作する。言い換えれ
ば、基板と光電変換部とは、Ｐ1 とＰ2 とに相当する電
圧の範囲で逆バイアスされた状態にある。

【００２２】次に、式を引用して本発明を説明する。Ｐ
1 に相当する電圧をＶ1 とし、Ｐ2に相当する電圧をＶ2
とする。逆バイアス電圧は、Ｖ1 からＶ2 の範囲で変
化することになる。なお、Ｓｉ基板への印加電圧は、０
Ｖとする。光電変換部から電荷転送部に転送され得る電
荷量の最大値Ｑ1 _max は、式５で示される。

【００２３】 Ｑ1 _max ＝ ＣP ×（Ｖ2 −Ｖ1 ） 式５ Ｑ1 _max は、電荷転送部の最大電荷転送量Ｑ0 _max より
小さくなくてはならない。もし、Ｑ0 _max より大きい
と、電荷は、電荷転送部より漏れてしまい、ブルーミン
グを生じさせるのである。式で示すと、式６である。 ＣP ×（Ｖ1 −Ｖ2 ） ＜ Ｑ0 _max 式６ Ｐ1 、Ｐ2 は、図４（従来の装置）のＰ4 、Ｐ3 にそれ
ぞれ相当し、逆バイアス電圧の範囲Ｖ2 −Ｖ1 は、Ｖ3
−Ｖ4 と一致する。しかし、オーバーフローする電圧
は、ＶO からＶ1 に高く（ポテンシャルは低く）なって
おり、それに伴って、Ｖ2 、Ｖ1 の電圧は、Ｖ3 、Ｖ4
に比べて低く出来る。これは、高い逆バイアス電圧を印
加できることを意味する。

【００２４】従って、本発明の装置は、電荷転送部の面
積を大きくしたりＣT を小さくしなくとも、高い逆バイ
アス電圧下でオーバーフローによるブルーミングを生ず
ること無く動作させることが出来るのである。なお、オ
ーバーフローゲートやトランスファゲートの障壁の高さ
Ｐ1 、Ｐ2 、Ｐ3 に相当する電圧Ｖ1 、Ｖ2 、Ｖ3 は、
各ゲート電極１８、１７に印加する電圧の値とは一致し
ない。これらの電極１７、１８は、直接Ｓｉ基板にオー
ミック接合しているのではない。酸化膜１２を介してＳ
ｉ基板の一部に電圧を印加するＭＯＳ構造を形成してい
る。この構造では、しきい電圧や基板バイアス効果によ
って、Ｐ0 、Ｐ1 、Ｐ3 に相当する電圧は、各電極（１
７、１８）に印加する電圧より絶対値でやや小さくな
る。しきい電圧とは、ドレイン電流が流れはじめるゲー
ト電圧と定義されるが、酸化膜中の固定電荷により消費
される電圧である。また、基板バイアス効果とは、ソー
ス（光電変換部）とＳｉ基板との間の空乏層によって、
固定電荷が増大し、しきい電圧を上げる効果を言う。

【００２５】

【実施例】以下、図を引用して本発明の一実施例を示
す。しかし、本発明は、これに限られるものではない。
図１は、本実施例の固体撮像装置（赤外線用）を説明す
る各構成要件の配置概念図である。幅Ｗを８μｍ、長さ
Ｌを１６μｍの光電変換部１を４個１列に配置した。光
電変換部１は、トランスファゲート（図示されていな
い）を介し、隣接して配置した電荷転送部５に接続し
た。電荷転送部５には、駆動パルスがパルス入力端子
８、９から入力される。出力側には出力アンプ６と出力
端子７が配置されている。光電変換部の反対側には、光
電変換部１個につき１個のオーバーフロー用ＭＯＳトラ
ンジスタ２を形成し、光電変換部をそのソースとした。
端子３はオーバーフローゲート電極に、端子４は、オー
バーフロードレインに接続した。本実施例では、光電変
換部及び電荷転送部を４個としたが、何個でも構わな
い。また、このように１次元的配列ではなく、２次元的
配列にしてもよい。オーバーフロー用ＭＯＳトランジス
タと光電変換部の接続は、電荷転送部の反対側でなくて
もどこでも良く、可能ならば電荷転送部と同じ側でも良
い。 また、ドレインに適切な電圧が印加されるなら
ば、端子４のような外部端子を形成しなくても良い。

【００２６】図２（ａ）は、本実施例の固体撮像装置の
概略断面図である。図１のＡ−Ａ’矢印断面に相当す
る。Ｓｉ基板１０は、Ｐ型の基板を用いた。 光電変換
部は、１３ａと１４の各部分から成る。光電変換部の
内、内側の部分１３ａは、Ｐｉシリサイドにて形成され
ている。その膜厚はおよそ３０Åである。光電変換部１
３ａの周囲には、リンの拡散によって、濃度５×１０¹⁶
／cm³ 、深さ１μｍの光電変換部１４が形成されてい
る。 これは、転送を容易にするばかりでなく、暗電流
も低減させる作用がある。そして、光電変換部１４と隣
接して、拡散部１１と電極１６からなる電荷転送部が配
置されている。拡散部１１は、リンの拡散によって形成
し、その濃度は１×１０¹⁶／cm³ 、深さは１．５μｍで
ある。電極１６は、リン拡散により抵抗値をおよそ５０
Ω／□にされたポリシリコンである。光電変換部１４と
電荷転送部１１の間にはトランスファゲートが配置され
ている。このゲートは、抵抗値をおよそ５０Ω／□にさ
れたポリシリコンからなるトランスファゲート電極１７
と、 これと酸化膜１２を介して対峙するＳｉ基板の一
部１０ａからなる。電荷転送部の反対側にはオーバーフ
ロー用ＭＯＳトランジスタが配置されている。オーバー
フロードレイン１５は、リンの拡散で形成し、その濃度
は１×１０¹⁹／cm³ 深さは１μｍであり、それと光電変
換部１４との間に、酸化膜１２を介して抵抗値をおよそ
５０Ω／□にされたポリシリコンからなるオーバーフロ
ーゲート電極１８が形成されている。光電変換部１３
ａ、１４がオーバーフロー用ＭＯＳトランジスタソース
を兼用している。オーバーフロードレイン１５には膜厚
１μｍのアルミニウムからなる電極１９が接続されてい
る。 なお、ポリシリコン電極１６、１７、１８は、い
ずれも膜厚を３０００Åとした。電極物質は、ポリシリ
コン、アルミニウム以外の物質でも構わず、例えば、ア
ルミニウム合金、タングステン、銅、等でもよい。拡散
部１１、１４、１５は、上記実施例以外の条件でも構わ
ず、電荷転送部１１は濃度が１〜５×１０¹⁶／cm³深さ
０．５〜３μｍ、光電変換部１４は濃度が５×１０¹⁶／
cm³ 以上、オーバーフロードレイン１５は濃度が１×１
０¹⁹／cm³ 以上あればよい。

【００２７】次に、この装置の駆動例を説明する。Ｓｉ
基板１０の電圧は、常に０Ｖとした。また、オーバーフ
ローゲート電極１８には、常に５Ｖの電圧を印加した。
これにより、常に一定の高さＰ1 の障壁が光電変換部１
３ａ、１４とオーバーフロードレイン１５の間の１０ｂ
の部分に形成された。 そして、蓄積期間中、トランス
ファゲート電極１７には、０Ｖの電圧を印加し、Ｐ0 の
高さの障壁を形成した。これにより、オーバーフローゲ
ートに生ずる障壁は、トランスファゲートに生ずる障壁
より低くなった。この状態を示したのが図２（ｂ）であ
る。光電変換され蓄積された電荷（電子）により、光電
変換部のポテンシャルは増大する。ここで、もし、Ｐ1
以上に電荷が生じたならば、電荷は、オーバーフローゲ
ートに生じた障壁を乗り越えて、オーバーフローしてオ
ーバーフロードレイン１５に移動する。この状態を示し
たのが図２（ｃ）である。電極１９には、１５Ｖの電圧
を印加した。そのため、オーバーフローすべき電荷は、
この電極を介し、外部に排出された。光電変換部のポテ
ンシャルがＰ1 以下であるならば、オーバーフローは生
じない。次の電荷転送期間には、トランスファゲート電
極１７に１２Ｖの電圧を印加した。これにより、トラン
スファゲートの障壁が低くなり、蓄積された電荷は、電
荷転送部１１に転送された。この状態を示したのが図２
（ｄ）である。その後は、図示されていないが、電荷転
送部に転送された電荷Ｑ1 は、端子８、９に５Ｖ、０Ｖ
を順次印加され、アンプ６に送られ、そして、増幅され
出力端子７より順次出力された。

【００２８】光電変換部のポテンシャルは、Ｐ1 からＰ
2 の範囲で動作した。すなわち、Ｓｉ基板と光電変換部
とは、Ｐ1 とＰ2 に相当する電圧の範囲で逆バイアスさ
れた状態にあった。Ｐ1 とＰ2 に相当する電圧は、しき
い電圧や基板バイアス効果が生ずるため、オーバーフロ
ーゲート電極に印加する電圧（５Ｖ）と電荷転送期間に
トランスファゲート電極に印加する電圧（１２Ｖ）には
ならない。これらの電極に印加する電圧より、やや小さ
くなり、それぞれ、およそ、３Ｖ、８Ｖであった。従来
の装置は、０Ｖから５Ｖの範囲で逆バイアスされてい
た。従って、本発明の装置は、従来の装置に比べて大き
な逆バイアス電圧（ポテンシャルの低いレベル）での動
作が実施できた。

【００２９】感度は、２０％ほど従来の装置より改善さ
れた。Ｓ／Ｎ比は、主にショットノイズの影響により、
１０％の改善となった。各電極に印加する電圧は、上記
駆動例に限られるものではない。基板電圧を０Ｖとする
なら、オーバーフローゲート電極には２〜５Ｖが、トラ
ンスファゲート電極には５〜１５Ｖが、そして、オーバ
ーフロードレインには、電極１９を介して１０〜１５Ｖ
の電圧の範囲が適切である。

【００３０】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、オーバ
ーフローによるブルーミングを生ずること無く、従来の
装置に比べて高い逆バイアス電圧の範囲で動作させるこ
とが出来る。従って、感度が向上する。また、電荷転送
部の面積を増大すること無しに、オーバーフローによる
ブルーミングを防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例にかかる固体撮像装置の各構成
要件の配置概念図

【図２】（ａ）図１のＡ−Ａ’矢印断面図 （ｂ）〜（ｄ）図１の装置のポテンシャル図

【図３】従来の固体撮像装置の各構成要件の配置概念図

【図４】（ａ）図３のＢ−Ｂ’矢印断面図 （ｂ）〜（ｄ）図３の装置のポテンシャル図

【図５】Ｐｔ−Ｓｉショットキー接合からなる光電変換
部についての、Ｓｉ基板との逆バイアス電圧を変化させ
たときの光電変換の感度特性を示すグラフ

【符号の説明】

１ 光電変換部 ２ オーバーフロー用ＭＯＳトランジスタ ３ 端子（オーバーフローゲート電極用） ４ 端子（オーバーフロードレイン用） ５ 電荷転送部 ６ 出力アンプ ７ 出力端子 ８、９パルス入力端子 １０ Ｐ型のＳｉ基板 １０ａ Ｓｉ基板の一部（トランスファゲート） １０ｂ Ｓｉ基板の一部（オーバーフローゲート） １１ 電荷転送部（Ｓｉ基板内拡散部） １２ 酸化膜 １３ 光電変換部（内側） １３ａ Ｐｔシリサイドからなる光電変換部 １４ 光電変換部（周辺） １５ オーバーフロードレイン（オーバーフロー用Ｍ
ＯＳトランジスタのドレイン） １６ 電荷転送部（電極） １７ トランスファゲート電極 １８ オーバーフローゲート電極（オーバーフロー用
ＭＯＳトランジスタのゲート電極） １９ オーバーフロードレイン電極 （同ドレイン電
極） 以上

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体基板上に、複数の「感度向上タイ
   プ」の光電変換部、前記光電変換部に隣接して配置した
   電荷転送部、及び、前記光電変換部と前記電荷転送部の
   間に前記電荷を前記光電変換部から電荷転送部に転送す
   るためのトランスファゲートを形成してなる固体撮像装
   置において、 前記光電変換部をソースとするオーバーフロー用ＭＯＳ
   トランジスタを配置したことを特徴とする固体撮像装
   置。