JPS58125974A - 固体撮像装置の光電変換制御方法 - Google Patents
固体撮像装置の光電変換制御方法Info
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- JPS58125974A JPS58125974A JP57008447A JP844782A JPS58125974A JP S58125974 A JPS58125974 A JP S58125974A JP 57008447 A JP57008447 A JP 57008447A JP 844782 A JP844782 A JP 844782A JP S58125974 A JPS58125974 A JP S58125974A
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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
- H01L27/148—Charge coupled imagers
- H01L27/14887—Blooming suppression
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は固体撮像装置Ｏ光電変換特性を制御する方法に
＠するものである。
＠するものである。
一般に撮＊装置においてダイナミックレンジ！大暑くす
るために充電変換のガンマ特性！変化させる方法は信号
処理または光学素子部！用いて行なわれている。
るために充電変換のガンマ特性！変化させる方法は信号
処理または光学素子部！用いて行なわれている。
従来電荷転送装置Ｉ＃Ｐに電荷結合素子（ＣＣＤ）ｔＩ
＠％／−ｈた撮會襞置Ｏ光電変換特性制御方法について
は善躇昭５０−７！９１８号、或いは１９７６年アイイ
ーイーイ インターナシ璽ナル ソリシトステート ナ
ーキット カンファレンスＣＩ Ｉｌｌ Ｉｍ
ｔｅｒｎａｔｉｅｍａ璽 ８ｏ１凰ｄ−８ｔａｔｅＣｉ
ｒｃｕｉｔｓ Ｃｏｍｆ＠ｒｅａｃｅ） ０ダイジエス
ト オプテクニカル ペーパー（Ｄｉｇｅｓｔ ｏｆ
ＴｅｃｈｎｉｃａｌＰａｐｅｒｔ）第３８頁乃至第３９
頁（Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒＶａｒｙｉｎｇ Ｇａｍａ
ａ ｉｓ Ｃｈａｒｇｅ−ＣｏｕｐｌｅｄＩｕｔｇ
ｅｔ協）に見られるようにＣＣＤ撮儂装置の光情報を蓄
積する電荷蓄積電ＩＩＯバイアス電圧を電荷蓄積期間の
初期より終点時の電極電位を大暑（することにより電荷
転送撮儂装置のダイナミックレンジを広げる１式が提案
されている。しかしこの従来Ｏ方式において蓄積期間に
おける量大蓄積電荷量は蓄積電極電位によって決ま９％
最大蓄積電！量以上の電荷が発生した場合、その電荷は
基板内に播き出される。しかしこの掃き出された過剰電
荷は基板内！拡散して飽和した絵素近傍の電位井戸へ吸
収される。これは自業者にお−で知られているプルーミ
ング現象で撮像装置としては好鷹しくない、蓄積期間の
終点近ぐで蓄積電極の電位！大きくすると丁でに飽和し
ている電位井戸は再び電荷蓄積髪する。従って従来０撮
僚万式による撮像画面を観察すると光強ｆｏ高い入射像
ではプルーミング現象（完全に飽Ｓはして−な％Ａ）０
上に光の強い部分ｏｗｅが現れるため見苦しい装置画面
になる欠点ｆ％６った・ 本発明Ｏ目的はかかる欠点ｔ−ｍＩ／％た新規の固体撮
像装置の光電変換特性制御方法ｔＩＩ供することＫＴｏ
る― 不発明和よれば、半導体基［Ｏ主面に、前記基′［亡反
対の導電ｉｌｔ形成してな゛る接合領域で、前記接合深
さが浅いｌＩｌの領域と、前記接合深さが＃ｌ−纂２の
領域を設け、前記第１０領域Ｏ主画に光電変換素子群を
形成し、前記＠１０領域の主面に前記光電変換素子群か
らＯ信号を絖拳出す装置を形成し、前記＠１の領域及び
ＩＩＩ雪Ｏ領域と前記半導体基板間に逆バイアス電圧を
印加することによって、前記光電変換素子群の各々の電
位井戸に蓄積で暑る最大電荷量以上の過剰電荷！前記半
導体基板に吸収する固体撮像装置において、電荷蓄積期
間の初期における前記ＩＥＩＯ領域の障壁電位Ｏ高＠を
電荷蓄積期間の終点時の前記障壁電位より低（すること
ｔ４Ｉ黴とする固体撮像装置の光電変換制御方法が得ら
れる。′ｇらに具体的＃Ｃは、逆バイアス電圧を蓄積期
間Ｖ初期より終点時の万を低くすること罠より光電変換
特性が制御され、さらには逆バイアス電圧を電荷蓄積期
間中に順次低くするように複数回階段状に変化させるか
、あるいは任意の時刻から直線状に低ぐすることによっ
て固体撮＊＊置υ党電変換特性が制御される。
＠％／−ｈた撮會襞置Ｏ光電変換特性制御方法について
は善躇昭５０−７！９１８号、或いは１９７６年アイイ
ーイーイ インターナシ璽ナル ソリシトステート ナ
ーキット カンファレンスＣＩ Ｉｌｌ Ｉｍ
ｔｅｒｎａｔｉｅｍａ璽 ８ｏ１凰ｄ−８ｔａｔｅＣｉ
ｒｃｕｉｔｓ Ｃｏｍｆ＠ｒｅａｃｅ） ０ダイジエス
ト オプテクニカル ペーパー（Ｄｉｇｅｓｔ ｏｆ
ＴｅｃｈｎｉｃａｌＰａｐｅｒｔ）第３８頁乃至第３９
頁（Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒＶａｒｙｉｎｇ Ｇａｍａ
ａ ｉｓ Ｃｈａｒｇｅ−ＣｏｕｐｌｅｄＩｕｔｇ
ｅｔ協）に見られるようにＣＣＤ撮儂装置の光情報を蓄
積する電荷蓄積電ＩＩＯバイアス電圧を電荷蓄積期間の
初期より終点時の電極電位を大暑（することにより電荷
転送撮儂装置のダイナミックレンジを広げる１式が提案
されている。しかしこの従来Ｏ方式において蓄積期間に
おける量大蓄積電荷量は蓄積電極電位によって決ま９％
最大蓄積電！量以上の電荷が発生した場合、その電荷は
基板内に播き出される。しかしこの掃き出された過剰電
荷は基板内！拡散して飽和した絵素近傍の電位井戸へ吸
収される。これは自業者にお−で知られているプルーミ
ング現象で撮像装置としては好鷹しくない、蓄積期間の
終点近ぐで蓄積電極の電位！大きくすると丁でに飽和し
ている電位井戸は再び電荷蓄積髪する。従って従来０撮
僚万式による撮像画面を観察すると光強ｆｏ高い入射像
ではプルーミング現象（完全に飽Ｓはして−な％Ａ）０
上に光の強い部分ｏｗｅが現れるため見苦しい装置画面
になる欠点ｆ％６った・ 本発明Ｏ目的はかかる欠点ｔ−ｍＩ／％た新規の固体撮
像装置の光電変換特性制御方法ｔＩＩ供することＫＴｏ
る― 不発明和よれば、半導体基［Ｏ主面に、前記基′［亡反
対の導電ｉｌｔ形成してな゛る接合領域で、前記接合深
さが浅いｌＩｌの領域と、前記接合深さが＃ｌ−纂２の
領域を設け、前記第１０領域Ｏ主画に光電変換素子群を
形成し、前記＠１０領域の主面に前記光電変換素子群か
らＯ信号を絖拳出す装置を形成し、前記＠１の領域及び
ＩＩＩ雪Ｏ領域と前記半導体基板間に逆バイアス電圧を
印加することによって、前記光電変換素子群の各々の電
位井戸に蓄積で暑る最大電荷量以上の過剰電荷！前記半
導体基板に吸収する固体撮像装置において、電荷蓄積期
間の初期における前記ＩＥＩＯ領域の障壁電位Ｏ高＠を
電荷蓄積期間の終点時の前記障壁電位より低（すること
ｔ４Ｉ黴とする固体撮像装置の光電変換制御方法が得ら
れる。′ｇらに具体的＃Ｃは、逆バイアス電圧を蓄積期
間Ｖ初期より終点時の万を低くすること罠より光電変換
特性が制御され、さらには逆バイアス電圧を電荷蓄積期
間中に順次低くするように複数回階段状に変化させるか
、あるいは任意の時刻から直線状に低ぐすることによっ
て固体撮＊＊置υ党電変換特性が制御される。
次に本発明による固体撮像装置の光電変換特性の制御方
法について、ｍｍｖ用いて詳細に説明する。なおここで
は説明を簡単にするためＮチャネルの半導体装置につい
て述べることにする一１ｌＩＩｍは本出願人による特願
５５−１３０５１７によって提案したインターライン転
送方式と呼ばれてＶ％る固体撮像装置Ｏ平面図でＴｏｏ
、同一電荷転送電極群で駆動する複数列の垂直シフトレ
ジスタ１０（！：、各垂直シフトレジスＩの一側に隣接
し。
法について、ｍｍｖ用いて詳細に説明する。なおここで
は説明を簡単にするためＮチャネルの半導体装置につい
て述べることにする一１ｌＩＩｍは本出願人による特願
５５−１３０５１７によって提案したインターライン転
送方式と呼ばれてＶ％る固体撮像装置Ｏ平面図でＴｏｏ
、同一電荷転送電極群で駆動する複数列の垂直シフトレ
ジスタ１０（！：、各垂直シフトレジスＩの一側に隣接
し。
且つ互いに電気的に分離された光電変換部１１．！：。
垂直シフトレジスタと光電変換部間Ｏ信号電荷転送を制
御するトランスブッダート電＠１２と、各垂直シフトレ
ジスタの一端に電気的結合した電荷転送水平シフトレジ
スタ１３と、水平シフトレジスタの一端に信号電荷！検
出する装置１４が設けられて−る。
御するトランスブッダート電＠１２と、各垂直シフトレ
ジスタの一端に電気的結合した電荷転送水平シフトレジ
スタ１３と、水平シフトレジスタの一端に信号電荷！検
出する装置１４が設けられて−る。
第２図は第１図に示す撮像装置におけるｌ−１線上にお
ける断面を模式的に示したｔので６９゜Ｎ型半導体基板
１５の主面には仁の基［１１亡ｐ−ｎ接合！形成し且つ
、接合ＩＮ−！が異なる二つＯＰ型領領域２２２３が形
ｌＥ＠れて−る自またｐＨ領域２２．２８の上面には絶
縁層１６ｖｔ介して垂直シフトレジスタの電荷転送電極
１７％党電変換部から垂直シフトレジスタへのｌ１勺電
荷転送を制御するトランスフ１ゲート電極１ｇ、領域！
２゜２３と異った導電層層１９で構成される光電変換部
が形成されており、光電変換Ｓ轄隣接する働直シフトレ
ジスタと１例えば領域２２．２ Ｓｔ）不純物＊＊より
高い不純物層ｔもつチャネルストップ領域２０によって
分離されている。また、光電変換部以外は例えは金属層
２１で光遮蔽されている。
ける断面を模式的に示したｔので６９゜Ｎ型半導体基板
１５の主面には仁の基［１１亡ｐ−ｎ接合！形成し且つ
、接合ＩＮ−！が異なる二つＯＰ型領領域２２２３が形
ｌＥ＠れて−る自またｐＨ領域２２．２８の上面には絶
縁層１６ｖｔ介して垂直シフトレジスタの電荷転送電極
１７％党電変換部から垂直シフトレジスタへのｌ１勺電
荷転送を制御するトランスフ１ゲート電極１ｇ、領域！
２゜２３と異った導電層層１９で構成される光電変換部
が形成されており、光電変換Ｓ轄隣接する働直シフトレ
ジスタと１例えば領域２２．２ Ｓｔ）不純物＊＊より
高い不純物層ｔもつチャネルストップ領域２０によって
分離されている。また、光電変換部以外は例えは金属層
２１で光遮蔽されている。
ｃのようなインターライン転送方式＃Ｃよる撮像装置は
、光電変換１１１１で入も光量に応じて蓄積した信号電
荷！１例えばトランスフアゲー）１２を介してそれぞれ
対応する垂直シフトレジスタ１０へ転送する一喬直シフ
トレジスタへ信号電荷を転送した後、トランスブッダー
トが閉じらｒＬ、光電変換１ｇ１１は次の周期の信号電
荷を蓄積する一一万、喬Ｉ［￥フトレジスー１０へ転送
された信号電荷は並列に垂直方向に転送し、各垂直シフ
トレジスタの一水平ライン毎に、水平シフトレジスタ１
３に転送される。水平Ｖ７）レジスタへ送られ几電荷は
次Ｏ垂直シフトレジスタから信号が転送窟れて来る間に
水平方向に信号電荷を転送し電荷検出＄１４から信号と
して外部に取り出される・第３図は、不発明に最も関係
の深い光電変換部１９０動作！さらに詳細に説明するた
め°の図で。
、光電変換１１１１で入も光量に応じて蓄積した信号電
荷！１例えばトランスフアゲー）１２を介してそれぞれ
対応する垂直シフトレジスタ１０へ転送する一喬直シフ
トレジスタへ信号電荷を転送した後、トランスブッダー
トが閉じらｒＬ、光電変換１ｇ１１は次の周期の信号電
荷を蓄積する一一万、喬Ｉ［￥フトレジスー１０へ転送
された信号電荷は並列に垂直方向に転送し、各垂直シフ
トレジスタの一水平ライン毎に、水平シフトレジスタ１
３に転送される。水平Ｖ７）レジスタへ送られ几電荷は
次Ｏ垂直シフトレジスタから信号が転送窟れて来る間に
水平方向に信号電荷を転送し電荷検出＄１４から信号と
して外部に取り出される・第３図は、不発明に最も関係
の深い光電変換部１９０動作！さらに詳細に説明するた
め°の図で。
第２図に示す光電変換部の１−１線上、丁なわち光電変
換部の深さ方向の電位分布を示している。
換部の深さ方向の電位分布を示している。
１１ｇ３図の横軸は深さ方向の距離、縦軸は電位を表わ
している。青域２図に示すチャネルストップ領域ｔ、ｏ
ｏ電位を基準電位、（この場合Ｏボルト）とする、ＮＩ
！充電変換！＋１９はトランスフアゲー）１８の電位ｔ
ｖＴａ、トランスフγゲートの閾値電圧ｔｖＴとすると
ＶＴＧ −ＶＴ Ｏ電位でセットされる。またｐＨ領域
２２と基板１５に印加する逆バイアス電圧を曲線３１で
示す低い電圧Ｖ、から、より高い逆バイアス電圧Ｖ、
Ｋすると曲線３２のようＵＰ型領領域２２完全に空乏化
する。光電変換領域１９に光が照射さ几信号電荷が蓄積
すると。
している。青域２図に示すチャネルストップ領域ｔ、ｏ
ｏ電位を基準電位、（この場合Ｏボルト）とする、ＮＩ
！充電変換！＋１９はトランスフアゲー）１８の電位ｔ
ｖＴａ、トランスフγゲートの閾値電圧ｔｖＴとすると
ＶＴＧ −ＶＴ Ｏ電位でセットされる。またｐＨ領域
２２と基板１５に印加する逆バイアス電圧を曲線３１で
示す低い電圧Ｖ、から、より高い逆バイアス電圧Ｖ、
Ｋすると曲線３２のようＵＰ型領領域２２完全に空乏化
する。光電変換領域１９に光が照射さ几信号電荷が蓄積
すると。
光電変換領域１９の電位は曲線３２゛から曲ｌ５３３の
！５に小さくなってゆき最終的には曲１ｓ３４のように
光電変換部１９とＰ型領竣２２の接合は順方向と１にり
、これ以上光電変換部１９で発生した電荷はＰｆｆｉ領
域２２に介して基板半導体１５へ流れ込む畠丁なわち第
２図で示すトランスフアゲ−）１８［下、チャネルスト
ップ領域２０直下、シ工び図示していないが光電変換部
１９’ｌ＠む全ての領域の表面電位より光電変換部１９
とｒ型領域２２の接合電位が高くなるよ５に基板半導体
とＰ型領域２２ｆＩＣ逆バイアス電圧を印加することに
より、光電変換部１９で発生する過剰電荷は完全に基板
半導体へ掃き重子ことができ、高輝度被写体装備時のプ
ルーミング現象を完全に抑制することができる。また蓄
積時間を一定とし友ときの入射光量に応じて光電変換部
１９に発生蓄積＠詐る備考電荷量とは比例する−すなわ
ちガンマは１であることも知られている。
！５に小さくなってゆき最終的には曲１ｓ３４のように
光電変換部１９とＰ型領竣２２の接合は順方向と１にり
、これ以上光電変換部１９で発生した電荷はＰｆｆｉ領
域２２に介して基板半導体１５へ流れ込む畠丁なわち第
２図で示すトランスフアゲ−）１８［下、チャネルスト
ップ領域２０直下、シ工び図示していないが光電変換部
１９’ｌ＠む全ての領域の表面電位より光電変換部１９
とｒ型領域２２の接合電位が高くなるよ５に基板半導体
とＰ型領域２２ｆＩＣ逆バイアス電圧を印加することに
より、光電変換部１９で発生する過剰電荷は完全に基板
半導体へ掃き重子ことができ、高輝度被写体装備時のプ
ルーミング現象を完全に抑制することができる。また蓄
積時間を一定とし友ときの入射光量に応じて光電変換部
１９に発生蓄積＠詐る備考電荷量とは比例する−すなわ
ちガンマは１であることも知られている。
次に、Ｆｉｌ領域２２と基［１５に印加する逆バイアス
電圧を曲線３４で示す高い電圧Ｖ、から低いバイアス電
圧Ｖ、にすると、光電変換部の深さ゛方向の電位分布は
一＄Ｉ３５のよ５ＩＣなる。すなわち、―線３５の状態
で框曲線３４ｅ）状ＩＩに比べて。
電圧を曲線３４で示す高い電圧Ｖ、から低いバイアス電
圧Ｖ、にすると、光電変換部の深さ゛方向の電位分布は
一＄Ｉ３５のよ５ＩＣなる。すなわち、―線３５の状態
で框曲線３４ｅ）状ＩＩに比べて。
光電変換部１９にさらに多くの信号電荷が蓄積可能であ
る。このことは、ｐＨ領域２２と基板１５に印加する逆
バイアス電圧を適切に変化させることによＶ、光電変換
８１９に蓄積畜れる最大電荷量を任意に制御できること
ｔ示している・ただし曲線３５υ状態においても、ブル
ーミング現象會抑制するためには、光電変換部１９を囲
む全ての領域の表面電位工９光電変換部１９とＰ型領域
２２（Ｊ！１合電位の万が高くなるように、前記逆バイ
アス電圧を選ばねばならな−。
る。このことは、ｐＨ領域２２と基板１５に印加する逆
バイアス電圧を適切に変化させることによＶ、光電変換
８１９に蓄積畜れる最大電荷量を任意に制御できること
ｔ示している・ただし曲線３５υ状態においても、ブル
ーミング現象會抑制するためには、光電変換部１９を囲
む全ての領域の表面電位工９光電変換部１９とＰ型領域
２２（Ｊ！１合電位の万が高くなるように、前記逆バイ
アス電圧を選ばねばならな−。
次に、前述した光電変換１１に蓄積される最大電荷量が
任意に制御できる機能を使って、光ＩＥ変換特性を制御
する方法について説明する。′ｔず、ｌＩ４図は前記２
Ｍ領域２２と基板１５間に印加すべき逆バイアス電圧υ
変化を示す図で、電荷蓄積期間の初期では％３図に示す
電圧Ｖ、に保持されているが、蓄積期間の途中の任意の
時刻１． で同図の実線で示すごとぐ前記電圧Ｖ、よ
りも低い電圧ＶｓＫ変化する。第５図は第４図に示す逆
バイアス電圧が印加さルたときに光電変換ｌ１１９に蓄
積石れる電荷量と蓄積時間の関係を示す図で、逆バイア
ス電圧Ｖ、ｋＶ、のそ几ぞｆＬに対応して蓄積されうる
最大電荷量ｔ” Ｑｔ 、Ｑｓとして−る。またｄ！１
ｌＩ５０．５１．５２はそれぞれ異なる入射光量に応じ
て蓄積される電荷量の時間変化を示すものであり、それ
ぞれの傾きが入射光量に対応している。
任意に制御できる機能を使って、光ＩＥ変換特性を制御
する方法について説明する。′ｔず、ｌＩ４図は前記２
Ｍ領域２２と基板１５間に印加すべき逆バイアス電圧υ
変化を示す図で、電荷蓄積期間の初期では％３図に示す
電圧Ｖ、に保持されているが、蓄積期間の途中の任意の
時刻１． で同図の実線で示すごとぐ前記電圧Ｖ、よ
りも低い電圧ＶｓＫ変化する。第５図は第４図に示す逆
バイアス電圧が印加さルたときに光電変換ｌ１１９に蓄
積石れる電荷量と蓄積時間の関係を示す図で、逆バイア
ス電圧Ｖ、ｋＶ、のそ几ぞｆＬに対応して蓄積されうる
最大電荷量ｔ” Ｑｔ 、Ｑｓとして−る。またｄ！１
ｌＩ５０．５１．５２はそれぞれ異なる入射光量に応じ
て蓄積される電荷量の時間変化を示すものであり、それ
ぞれの傾きが入射光量に対応している。
丁なわち傾きが大きいほど入射光量が大きいこと管示し
でｉる。同図において、Ｉ！１９５０に示す入射光量以
下の光照射に対しては、入射光量と蓄積電荷量に比例し
て−る０丁なわちガンーＶ社１である。ところが曲＠５
０と５１の間の入射光量に対する蓄積電荷量は、最大電
荷量Ｑ、で一旦飽和したのち１時刻ｔｌ 以降で再び蓄
積が開始され、蓄積期間の終了時刻ｔ、で最大電荷量Ｑ
、以下の電衛量亡なる。このこ亡は、入射光量に対する
蓄積電荷量の割合が１曲線５０に示す入射光量以下の場
合に比べてＥｍさｎていることを示している―次に１曲
線５１に示す入射光量以上の光照射１例えば曲線５２に
対する蓄積電荷量は、最大電荷量Ｑ、で必ず飽和する１
以上に述べた入射光量と蓄積電荷量の閤係奮まとめると
第６図の実線のどと〈字る・ここでは比較のため、従来
の光電変換特性を破線で示している。同図に示すごとく
１本発明ＩＣよる光電変換特性方ｇ＆によれば、入射光
景に対して蓄積電荷量が圧縮された領域６０が存在する
ため、装備可能な入射光量範！！ｌ’ｌｅ拡大するこｔ
ができる１丁なわち、被写体コントラスト比が非常和犬
１−場合でも、出力される映像損幅は規定値に抑えられ
るので、固体撮像装置の後攻に設けられる映憎信号処理
回路で白圧縮、白クリップ等を行なう必！！框ない、な
お第４図において、逆バイアス電圧上蓄積期間の時刻ｔ
、から蓄積期間の終了時刻ｔ、の間で破線で示すととく
直線状に低くして本、前述したのと全く同様な光電変換
特性が得られる− 第７図は到発明の他の実施例Ｗ？説明する九めの図で、
Ｐ型領域２２と基板１５間に印加する逆バイアス電圧を
蓄積期間中の時刻ｔ、と竜、とで、実線で示すご亡く２
回階段上に変化させるか、あるいは破線で示すごとく直
線状の電圧変化ｅｙｌｉ［き１２回変化ざぜている。＃
１５図の説明に従うと。
でｉる。同図において、Ｉ！１９５０に示す入射光量以
下の光照射に対しては、入射光量と蓄積電荷量に比例し
て−る０丁なわちガンーＶ社１である。ところが曲＠５
０と５１の間の入射光量に対する蓄積電荷量は、最大電
荷量Ｑ、で一旦飽和したのち１時刻ｔｌ 以降で再び蓄
積が開始され、蓄積期間の終了時刻ｔ、で最大電荷量Ｑ
、以下の電衛量亡なる。このこ亡は、入射光量に対する
蓄積電荷量の割合が１曲線５０に示す入射光量以下の場
合に比べてＥｍさｎていることを示している―次に１曲
線５１に示す入射光量以上の光照射１例えば曲線５２に
対する蓄積電荷量は、最大電荷量Ｑ、で必ず飽和する１
以上に述べた入射光量と蓄積電荷量の閤係奮まとめると
第６図の実線のどと〈字る・ここでは比較のため、従来
の光電変換特性を破線で示している。同図に示すごとく
１本発明ＩＣよる光電変換特性方ｇ＆によれば、入射光
景に対して蓄積電荷量が圧縮された領域６０が存在する
ため、装備可能な入射光量範！！ｌ’ｌｅ拡大するこｔ
ができる１丁なわち、被写体コントラスト比が非常和犬
１−場合でも、出力される映像損幅は規定値に抑えられ
るので、固体撮像装置の後攻に設けられる映憎信号処理
回路で白圧縮、白クリップ等を行なう必！！框ない、な
お第４図において、逆バイアス電圧上蓄積期間の時刻ｔ
、から蓄積期間の終了時刻ｔ、の間で破線で示すととく
直線状に低くして本、前述したのと全く同様な光電変換
特性が得られる− 第７図は到発明の他の実施例Ｗ？説明する九めの図で、
Ｐ型領域２２と基板１５間に印加する逆バイアス電圧を
蓄積期間中の時刻ｔ、と竜、とで、実線で示すご亡く２
回階段上に変化させるか、あるいは破線で示すごとく直
線状の電圧変化ｅｙｌｉ［き１２回変化ざぜている。＃
１５図の説明に従うと。
この場合Ｏ入射光量に対する蓄積電荷量の関係は。
ｍｓ図に示すように３点の折れａｌｌが９点鳳％ ｂｌ
ｉＣがで春、装備可能な入射光量範Ｈｅさらに拡大する
ことができる。
ｉＣがで春、装備可能な入射光量範Ｈｅさらに拡大する
ことができる。
以上説明したｘ５に本発明によ几ば、光電変換特性に蓄
積できる最大電荷量以上の過剰電衡逆バイアス電圧を使
って半導体基板に吸収する機能ｔ７備えた固体撮像装＆
において、電荷蓄積期間初期の逆バイアス電圧を蓄積期
間終点時の電圧より大ｌくすることにエリ、ブルーきン
グ現象のない撮像ＩＩ置の光電変換特性を任意に制御で
きる。
積できる最大電荷量以上の過剰電衡逆バイアス電圧を使
って半導体基板に吸収する機能ｔ７備えた固体撮像装＆
において、電荷蓄積期間初期の逆バイアス電圧を蓄積期
間終点時の電圧より大ｌくすることにエリ、ブルーきン
グ現象のない撮像ＩＩ置の光電変換特性を任意に制御で
きる。
なお、本発明に、、Ｃろ撮像装置の駆動にお−て。
再生画像の雑音を少なくするためＶＣ，は、＄４図あ４
−は第７図に示す逆バイアス電圧の変化を水平プラン午
ング期間中で行なわぜるのが好ましい−また、本実施例
では二次元の１ンタ一ライン転送万式撮像Ｗ＆鎗につい
て説明したが他の１式の二次元撮像ｉｒＩ置または一次
元固体装置装電にも適用で＠ることは明らかである。
−は第７図に示す逆バイアス電圧の変化を水平プラン午
ング期間中で行なわぜるのが好ましい−また、本実施例
では二次元の１ンタ一ライン転送万式撮像Ｗ＆鎗につい
て説明したが他の１式の二次元撮像ｉｒＩ置または一次
元固体装置装電にも適用で＠ることは明らかである。
名もに、実施例ではＮチャネル型半導体装置にライて説
明したが咎領域の導電ｉＩｔ反対にすることでＰチャネ
ル半導体装置に適用で１！ることは言う筐でもない。
明したが咎領域の導電ｉＩｔ反対にすることでＰチャネ
ル半導体装置に適用で１！ることは言う筐でもない。
第１図は電荷転送装置Ｔ？月い九装置装置の平面図、第
２図は第１図に示す１４線上の断層図、第３ＩｌＩはＩ
Ｆ！２図に示す１４線上の電位分布模式図、第４図と第
７図は不発明に用いる逆バイアス電圧の時間変化を示す
図、第５図は蓄積時間と蓄積電荷量の関係を示した本発
明の詳細な説明するための図、第６図と第８図に不発明
により得られた撮像装置の光電を換特性の一例である。 ８ｉｌｌにおいて、１０に垂直シフトレジスタ、１１１
１９Ｆ！光電変換素子＆１２．１８はトランスブッダー
ト電極、１３は水平シフトレジスタ、１４は信号電荷検
出装置、１５は半導体基板、１６は絶縁層、１７は垂直
シフトレジスタの電荷転送電極、２０はチャネルストッ
プ領域、２１は金属＠、 ２２は基板と反対０導電型’
ｔｅＴｏ％接合が浅い領域、２３は基板と反対の導電型
ｔもち接合が深い領域を示第２図 第３図 Ｙ５４図 第５図 第４図 入射Ｌｆ 第３図
２図は第１図に示す１４線上の断層図、第３ＩｌＩはＩ
Ｆ！２図に示す１４線上の電位分布模式図、第４図と第
７図は不発明に用いる逆バイアス電圧の時間変化を示す
図、第５図は蓄積時間と蓄積電荷量の関係を示した本発
明の詳細な説明するための図、第６図と第８図に不発明
により得られた撮像装置の光電を換特性の一例である。 ８ｉｌｌにおいて、１０に垂直シフトレジスタ、１１１
１９Ｆ！光電変換素子＆１２．１８はトランスブッダー
ト電極、１３は水平シフトレジスタ、１４は信号電荷検
出装置、１５は半導体基板、１６は絶縁層、１７は垂直
シフトレジスタの電荷転送電極、２０はチャネルストッ
プ領域、２１は金属＠、 ２２は基板と反対０導電型’
ｔｅＴｏ％接合が浅い領域、２３は基板と反対の導電型
ｔもち接合が深い領域を示第２図 第３図 Ｙ５４図 第５図 第４図 入射Ｌｆ 第３図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、半導体基板の主面に、前記基板ご反対の導電ｍを形
成してなる接合領域で、前記接合深さが浅％Ａ弗１の領
域と、前記接合深嘔が深い第２の領域を設け、前記ｗＬ
ｌの領域の主面に光電変換素子群を形成し、前記第２０
領域の主面に前記光電変換素子群から４！Ｊ＠号ｗｉｔ
み出丁＊ｔ’ｒ形成し、前記＠１ｔ）領域及び＠２ｔ）
領域と前記半導体基板間に逆バイアス電圧を印加するこ
とによって、前記光電変換素子群の各々の電位井戸に蓄
積できる最大電荷量以上の過剰電荷を前記半導体基板に
吸収丁ｈＩｉＩ体撮像装置において、電荷蓄積期間の初
期におけｈｌ！ＩＩ記第１の記載１障壁電位の高さｔ電
荷蓄積期間の終点時の前記障壁電位より低（すること１
０黴とする固体撮像装置の光電変換制御方法２、、
箒ｌの領域及びＩＩ２の領域と半導体基板間に印加する
逆バイアス電圧において電荷蓄積期間の初期より電荷蓄
積期間ＯＩＩ点時ｏ７Ｆｔ低くする仁とｔ特徴とする特
許請求の範囲第１項記載の固体撮像装置Ｏ光電変換制御
方法。 １ 逆バイアス電圧で電荷蓄積期間中に順次低くするよ
５に僚数回階段状に変化させること！特徴とする特許請
求の範ｌｌ！第２項配軟の固体撮像装置の光電変換制御
方法。 ４、逆バイアス電圧を電荷蓄積期間中の任意の時刻から
直線状に低くすること！特徴とする特許請求の範囲第２
項記載の固体撮像装置Ｏ光電変換制御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57008447A JPS58125974A (ja) | 1982-01-22 | 1982-01-22 | 固体撮像装置の光電変換制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57008447A JPS58125974A (ja) | 1982-01-22 | 1982-01-22 | 固体撮像装置の光電変換制御方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58125974A true JPS58125974A (ja) | 1983-07-27 |
| JPH0377711B2 JPH0377711B2 (ja) | 1991-12-11 |
Family
ID=11693374
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57008447A Granted JPS58125974A (ja) | 1982-01-22 | 1982-01-22 | 固体撮像装置の光電変換制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58125974A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6020687A (ja) * | 1983-07-15 | 1985-02-01 | Nippon Kogaku Kk <Nikon> | 電子スチルカメラ |
| JPS60136158U (ja) * | 1984-02-20 | 1985-09-10 | ソニー株式会社 | 半導体イメ−ジセンサ− |
| US7787038B2 (en) | 2002-10-04 | 2010-08-31 | Sony Corporation | Solid-state image pickup device and driving method therefor |
-
1982
- 1982-01-22 JP JP57008447A patent/JPS58125974A/ja active Granted
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6020687A (ja) * | 1983-07-15 | 1985-02-01 | Nippon Kogaku Kk <Nikon> | 電子スチルカメラ |
| JPH0432589B2 (ja) * | 1983-07-15 | 1992-05-29 | ||
| JPS60136158U (ja) * | 1984-02-20 | 1985-09-10 | ソニー株式会社 | 半導体イメ−ジセンサ− |
| US7787038B2 (en) | 2002-10-04 | 2010-08-31 | Sony Corporation | Solid-state image pickup device and driving method therefor |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0377711B2 (ja) | 1991-12-11 |
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