JPS58139465A - 固体撮像素子の駆動方法 - Google Patents
固体撮像素子の駆動方法Info
- Publication number
- JPS58139465A JPS58139465A JP57022328A JP2232882A JPS58139465A JP S58139465 A JPS58139465 A JP S58139465A JP 57022328 A JP57022328 A JP 57022328A JP 2232882 A JP2232882 A JP 2232882A JP S58139465 A JPS58139465 A JP S58139465A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- charge
- pulse
- read
- transfer
- photoelectric film
- Prior art date
- 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.)
- Pending
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 11
- 238000003860 storage Methods 0.000 claims abstract description 19
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 5
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 5
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 abstract 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 abstract 1
- 239000010408 film Substances 0.000 description 16
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 3
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 description 1
- 239000012788 optical film Substances 0.000 description 1
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 1
- 230000002250 progressing effect Effects 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 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
- H01L27/14875—Infrared CCD or CID imagers
- H01L27/14881—Infrared CCD or CID imagers of the hybrid type
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
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】
本発明は固体撮像素子の駆動方法、特に光電膜を有する
固体撮像素子の駆動方法に関する。
固体撮像素子の駆動方法に関する。
近年半導体基板上に信号電荷蓄積用ダイオード二次元ア
レイと、これに結合をもってなるゲート及び信号・電荷
転送ラインを具備し、且つ上記ダイオードと結合をもっ
て成る光電膜を積層し、光電膜上面に形成された透明電
極とを構成素子とする光電膜積層型固体撮像素子の開発
が進められている。
レイと、これに結合をもってなるゲート及び信号・電荷
転送ラインを具備し、且つ上記ダイオードと結合をもっ
て成る光電膜を積層し、光電膜上面に形成された透明電
極とを構成素子とする光電膜積層型固体撮像素子の開発
が進められている。
この様な光電膜を積層した構造故に、高感度であり撮像
管のような真空部分がなく振動に強く、１だ電子ビーム
も使用していないために、ビームの発生源である電子銃
の寿命によるケアの必要もなく長寿命が期待できる。更
に、上述の光電膜を有する固体撮像素子は、固体撮像素
子の最大の短所といわれる強い光の被写体を撮像した場
合の画像欠陥も、光電膜の自己バイアス機能により防ぐ
ことが可能である。ただし上述の半導体基板上の電荷転
送ラインの転送容量が、光電膜で発生する信号電荷の容
量よりも小さい時は信号電荷が転送ラインにあふれてし
まい重大な画像欠陥となる。
管のような真空部分がなく振動に強く、１だ電子ビーム
も使用していないために、ビームの発生源である電子銃
の寿命によるケアの必要もなく長寿命が期待できる。更
に、上述の光電膜を有する固体撮像素子は、固体撮像素
子の最大の短所といわれる強い光の被写体を撮像した場
合の画像欠陥も、光電膜の自己バイアス機能により防ぐ
ことが可能である。ただし上述の半導体基板上の電荷転
送ラインの転送容量が、光電膜で発生する信号電荷の容
量よりも小さい時は信号電荷が転送ラインにあふれてし
まい重大な画像欠陥となる。
本発明はかかる問題点に鑑み新規な固体撮像素子の駆動
方法を提案するものである。以下本発明を従来の例と比
較して述べる。
方法を提案するものである。以下本発明を従来の例と比
較して述べる。
まず最初に本発明の実施例中に現われる電荷転送ライン
の概念を第１図に示す。図中１〜５は各々ゲート電極を
表わし、半導体基板６上に順次形成されており、そのゲ
ート直下にはリンやボロンなどの適当な不純物分布によ
り７で示されるような電位の井戸が形成されている（以
下図中下方が高い電位とする）。斜線８はこの井戸の中
に信号電荷が入った状態であり、電極３に転送パルス電
圧が加えられると、９の点線で示すように電位の井戸が
ゲート３の直下だけ低くなりゲート２直下の電荷８はゲ
ート３の直下の深い井戸に移動しパルスが取り除かれる
と結局、信号電荷はゲート３の下に移動している。この
ように順次ゲートにパルス電圧を印加することにより信
号電荷を図中の右へ移動する。これが電荷転送ラインの
概念である。
の概念を第１図に示す。図中１〜５は各々ゲート電極を
表わし、半導体基板６上に順次形成されており、そのゲ
ート直下にはリンやボロンなどの適当な不純物分布によ
り７で示されるような電位の井戸が形成されている（以
下図中下方が高い電位とする）。斜線８はこの井戸の中
に信号電荷が入った状態であり、電極３に転送パルス電
圧が加えられると、９の点線で示すように電位の井戸が
ゲート３の直下だけ低くなりゲート２直下の電荷８はゲ
ート３の直下の深い井戸に移動しパルスが取り除かれる
と結局、信号電荷はゲート３の下に移動している。この
ように順次ゲートにパルス電圧を印加することにより信
号電荷を図中の右へ移動する。これが電荷転送ラインの
概念である。
二相駆動の電荷転送ラインの概念を示したものが第２図
で、偶数番目のゲート１ｏおよび奇数番目のゲート１１
が各々共通電極となっており、各々のゲートには第２図
の紙面に垂直な方向に電荷蓄積ダイオードおよび読み込
みゲートが付けられである。従って電荷蓄積ダイオード
からの信号電荷１２は奇数ゲート１１下、偶数ゲート１
０下のいずれかに交互に一匿に読み込まれ、奇数ゲート
１１および偶数ゲート１ｏに順次転送パルス電圧が印加
され転送される。この時電荷蓄積ダイオードからの信１
号量が電荷転送ラインの電位の井戸より太きいとすると
、信号電荷は両隣りの電位の井戸にまでもれ込み、次の
転送パルスが加わった時に隣りの信号と混信を起こす。
で、偶数番目のゲート１ｏおよび奇数番目のゲート１１
が各々共通電極となっており、各々のゲートには第２図
の紙面に垂直な方向に電荷蓄積ダイオードおよび読み込
みゲートが付けられである。従って電荷蓄積ダイオード
からの信号電荷１２は奇数ゲート１１下、偶数ゲート１
０下のいずれかに交互に一匿に読み込まれ、奇数ゲート
１１および偶数ゲート１ｏに順次転送パルス電圧が印加
され転送される。この時電荷蓄積ダイオードからの信１
号量が電荷転送ラインの電位の井戸より太きいとすると
、信号電荷は両隣りの電位の井戸にまでもれ込み、次の
転送パルスが加わった時に隣りの信号と混信を起こす。
これ故電荷蓄積ダイオードからの信号電荷は転送ライン
の井戸容量（最大転送容量）以下に制限してやる必要が
ある。
の井戸容量（最大転送容量）以下に制限してやる必要が
ある。
従来はこの方法として第３図に示すように電荷転送ライ
ンに平行′してオーバー電荷のはき出しドレイン１３が
つけられており、このドレイン形成にはｎ＋拡散層を転
送ラインに平行に直線的に配置し外部でこの部分の電位
を決定しオーバー電荷を掃き出すものである。第３図は
第２図を紙面に垂直な平面で切った断面図であり１４が
電荷転送ゲート、１６が信号読み込みゲート、１６が電
荷蓄積ダイオードである。光ｌの照射により信号が蓄積
される電荷蓄積ダイオード１６からの信号電荷読み込み
時のオーバー電荷は、掃き出しドレインのボテン／ヤル
レペル１７でしきられ電荷制御がなされる。しかしなが
ら、この第３図の構造をとると、掃き出しドレイン１３
の部分が電荷転送ラインの面積を狭めてしまい転送ライ
ンの最大電荷転送量を大きくできない欠点があった。
ンに平行′してオーバー電荷のはき出しドレイン１３が
つけられており、このドレイン形成にはｎ＋拡散層を転
送ラインに平行に直線的に配置し外部でこの部分の電位
を決定しオーバー電荷を掃き出すものである。第３図は
第２図を紙面に垂直な平面で切った断面図であり１４が
電荷転送ゲート、１６が信号読み込みゲート、１６が電
荷蓄積ダイオードである。光ｌの照射により信号が蓄積
される電荷蓄積ダイオード１６からの信号電荷読み込み
時のオーバー電荷は、掃き出しドレインのボテン／ヤル
レペル１７でしきられ電荷制御がなされる。しかしなが
ら、この第３図の構造をとると、掃き出しドレイン１３
の部分が電荷転送ラインの面積を狭めてしまい転送ライ
ンの最大電荷転送量を大きくできない欠点があった。
そこで本発明は従来より高感度および高いプルーミング
抑圧効果をもつ素子として提案されている電荷蓄積ダイ
オード部に光電膜を結合する光電膜積層型固体撮像素子
において、掃き出しドレイン部を形成せずに特有の駆動
方法により電荷蓄積ダイオード部からの信号電荷を転送
ライン容量以下に制御するものである。
抑圧効果をもつ素子として提案されている電荷蓄積ダイ
オード部に光電膜を結合する光電膜積層型固体撮像素子
において、掃き出しドレイン部を形成せずに特有の駆動
方法により電荷蓄積ダイオード部からの信号電荷を転送
ライン容量以下に制御するものである。
第４図は光電膜積層型固体撮像素子の単位絵素あたりの
等価回路であり、１７は光電膜の等価モデル、１日は光
電膜上の電極端子、また斜線部１９はホトダイオードに
蓄積された信号電荷である。
等価回路であり、１７は光電膜の等価モデル、１日は光
電膜上の電極端子、また斜線部１９はホトダイオードに
蓄積された信号電荷である。
掃き出しドレイン部がないために転送ゲート１４直下の
電位の井戸の容量が大きくなっていることがわかる。
電位の井戸の容量が大きくなっていることがわかる。
次に本発明の新駆動モードをパルスタイミングチャート
に基づいて述べる。第６図においてφＲ９φＴおよびφ
工は読み込みゲート１６、電荷転送ゲート１４および光
電膜上の電極端子１８に加える信号電荷読み込み時のパ
ルスである。
に基づいて述べる。第６図においてφＲ９φＴおよびφ
工は読み込みゲート１６、電荷転送ゲート１４および光
電膜上の電極端子１８に加える信号電荷読み込み時のパ
ルスである。
第６図中のｔ。、ｔ１１ｔ２．ｔ３およびｔ４の各タイ
ミングにおける内部電位の様子を示したものが第６図（
ａ） 、 （ｂ） 、 （Ｃ）および（ｄ）である。第
６図（、）のｔ＝ｔｏで光電膜により発生する光信号電
荷１９は蓄積ダイオード１６に蓄積されている。（ｂ）
のｔ＝ｔ１で読み込みゲート１５および電荷転送ゲート
１４にパルスが加わると、電位の井戸は図のように下に
さがり信号電荷１９が井戸に満たされる。この時電位の
井戸以上に電荷が電荷転送ゲート１４下に読み込まれて
すぐに読み込みパルスが取り除かれると電荷転送容量以
上の電荷が転送ラインに読み込まれ前述の理由により信
号混信をまねく。従って読み込みパルスが取り除かれる
前に、即ちｔ−１２において光１膜１７の−Ｆ面の電極
１８に電荷制御パルスを加えることにより、霜荷蓄積ダ
イオードｎ加１位を（ｃ）のように引き上げて、余剰電
荷２ｏを電荷蓄積ダイオード２０側に呼びもどす。この
時ｌ荷転送ゲート１４下には最大転送電荷２１が残こさ
れており、同図（ｄ）のｔ−ｔ３で電荷量を最大転送電
荷量以下に制限された新駆動読み込み方法が達成される
。
ミングにおける内部電位の様子を示したものが第６図（
ａ） 、 （ｂ） 、 （Ｃ）および（ｄ）である。第
６図（、）のｔ＝ｔｏで光電膜により発生する光信号電
荷１９は蓄積ダイオード１６に蓄積されている。（ｂ）
のｔ＝ｔ１で読み込みゲート１５および電荷転送ゲート
１４にパルスが加わると、電位の井戸は図のように下に
さがり信号電荷１９が井戸に満たされる。この時電位の
井戸以上に電荷が電荷転送ゲート１４下に読み込まれて
すぐに読み込みパルスが取り除かれると電荷転送容量以
上の電荷が転送ラインに読み込まれ前述の理由により信
号混信をまねく。従って読み込みパルスが取り除かれる
前に、即ちｔ−１２において光１膜１７の−Ｆ面の電極
１８に電荷制御パルスを加えることにより、霜荷蓄積ダ
イオードｎ加１位を（ｃ）のように引き上げて、余剰電
荷２ｏを電荷蓄積ダイオード２０側に呼びもどす。この
時ｌ荷転送ゲート１４下には最大転送電荷２１が残こさ
れており、同図（ｄ）のｔ−ｔ３で電荷量を最大転送電
荷量以下に制限された新駆動読み込み方法が達成される
。
以上のように本発明の駆動方法をとることにより、電荷
転送型固体撮像素子構成の上で従来より必要とされてい
た過剰電荷掃き出しドレインの形成が不要となり、デバ
イス製作プロセス上の簡略化および電荷転送ラインの幅
をより広くとることを可能ならしめ、信号電荷の増大に
大きく寄与することができる。
転送型固体撮像素子構成の上で従来より必要とされてい
た過剰電荷掃き出しドレインの形成が不要となり、デバ
イス製作プロセス上の簡略化および電荷転送ラインの幅
をより広くとることを可能ならしめ、信号電荷の増大に
大きく寄与することができる。
第１図は１作転送ラインの概念図、第２図は固体撮像素
子の二相駆動電荷転送ラインの概念図、第３図は単位絵
素の電荷蓄積ダイオード、読み込みゲート、掃き出しド
レインおよび転送ラインの断面電位図、第４図は光電膜
積層型固体撮像素子の単位絵素あたりの断面電位図、第
５図は本発明の一実施例にかかる駆動パルスのタイミン
グチャートの一例を示す図、第６図（、）〜（ｄ）は各
タイミングにおける単位絵素あたりの断面電位図である
。 ６・・・・・・半導体基板、１４・・・・・・電荷転送
ゲート、１６・・・・・・信号読み込みゲート、１６−
・−・・・電荷蓄積ダイオード、１８・・・・・・光市
膜十の電極端子、１９・・・・・・光信号電荷。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名ＩＩ
図 ＩＰ１２図 ０ 第 ４ 図 ｔＱ １１５ 図 ！ＩＡ６図
子の二相駆動電荷転送ラインの概念図、第３図は単位絵
素の電荷蓄積ダイオード、読み込みゲート、掃き出しド
レインおよび転送ラインの断面電位図、第４図は光電膜
積層型固体撮像素子の単位絵素あたりの断面電位図、第
５図は本発明の一実施例にかかる駆動パルスのタイミン
グチャートの一例を示す図、第６図（、）〜（ｄ）は各
タイミングにおける単位絵素あたりの断面電位図である
。 ６・・・・・・半導体基板、１４・・・・・・電荷転送
ゲート、１６・・・・・・信号読み込みゲート、１６−
・−・・・電荷蓄積ダイオード、１８・・・・・・光市
膜十の電極端子、１９・・・・・・光信号電荷。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名ＩＩ
図 ＩＰ１２図 ０ 第 ４ 図 ｔＱ １１５ 図 ！ＩＡ６図
Claims (2)
- （１）半導体基板上に電荷蓄積ダイオードと電荷転送ラ
インを形成し、前記電荷蓄積ダイオードからの電荷を前
記転送ラインに読み込むだめの読み込みゲートと、前記
電荷蓄積ダイオードに結合をもってなる光信号を電気信
号に変換する光電膜とを備え、前記電荷蓄積ダイオード
からの光信号電荷を電荷転送ラインに読み込む時、前記
光電膜に電荷制御用パルスを印加することを特徴とする
固体撮像素子の駆動方法。 - （２） ！荷制°御用パルスは、読み込みゲートに読
み込みパルスが印加されている期間に加わりかつ読み込
みパルスが取り除かれて後に取り除かれることを特徴と
する特許請求の範囲１項に記載の固体撮像素Ｊ蓋動方法
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57022328A JPS58139465A (ja) | 1982-02-15 | 1982-02-15 | 固体撮像素子の駆動方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57022328A JPS58139465A (ja) | 1982-02-15 | 1982-02-15 | 固体撮像素子の駆動方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58139465A true JPS58139465A (ja) | 1983-08-18 |
Family
ID=12079638
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57022328A Pending JPS58139465A (ja) | 1982-02-15 | 1982-02-15 | 固体撮像素子の駆動方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58139465A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2557372A1 (fr) * | 1983-12-27 | 1985-06-28 | Thomson Csf | Procede d'ebasage d'un dispositif photosensible a l'etat solide |
| JPH02205359A (ja) * | 1989-02-03 | 1990-08-15 | Sharp Corp | 固体撮像装置 |
| FR2682814A1 (fr) * | 1982-07-28 | 1993-04-23 | Philips Electronic Associated | Dispositif de visualisation de rayonnements infra-rouges. |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5672582A (en) * | 1979-11-16 | 1981-06-16 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Solid-state image pickup device |
| JPS56102170A (en) * | 1980-01-18 | 1981-08-15 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Solid image pickup device |
-
1982
- 1982-02-15 JP JP57022328A patent/JPS58139465A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5672582A (en) * | 1979-11-16 | 1981-06-16 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Solid-state image pickup device |
| JPS56102170A (en) * | 1980-01-18 | 1981-08-15 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Solid image pickup device |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2682814A1 (fr) * | 1982-07-28 | 1993-04-23 | Philips Electronic Associated | Dispositif de visualisation de rayonnements infra-rouges. |
| FR2557372A1 (fr) * | 1983-12-27 | 1985-06-28 | Thomson Csf | Procede d'ebasage d'un dispositif photosensible a l'etat solide |
| EP0148086A2 (fr) * | 1983-12-27 | 1985-07-10 | Thomson-Csf | Procédé de suppression de charge de fond d'un dispositif photosensible à l'état solide |
| US4685117A (en) * | 1983-12-27 | 1987-08-04 | Thomson-Csf | Base clipping process for a solid state photosensitive device |
| JPH02205359A (ja) * | 1989-02-03 | 1990-08-15 | Sharp Corp | 固体撮像装置 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JPS58139465A (ja) | 固体撮像素子の駆動方法 | |
| JP3718103B2 (ja) | 固体撮像装置とその駆動方法、およびこれを用いたカメラ | |
| JPS6084868A (ja) | 電荷転送装置 | |
| JP2777162B2 (ja) | 固体撮像装置の駆動方法 | |
| JPH07105919B2 (ja) | 固体撮像装置の駆動方法 | |
| JPS5888976A (ja) | 電荷転送撮像装置 | |
| JPH044684A (ja) | 固体撮像素子 | |
| JP2903008B2 (ja) | 固体撮像素子の駆動方法 | |
| JP2818193B2 (ja) | Ｃｃｄ固体撮像装置の駆動方法 | |
| JPS6251254A (ja) | 固体撮像装置 | |
| JPH025473A (ja) | 固体撮像装置の製造方法 | |
| JP2838816B2 (ja) | 固体撮像装置及びその製造方法 | |
| JPS6211832B2 (ja) | ||
| JPH0322755B2 (ja) | ||
| JPS60254888A (ja) | 固体撮像装置及びその駆動方法 | |
| JPS59132655A (ja) | 固体撮像装置 | |
| JPS599963A (ja) | 固体撮像素子の駆動方法 | |
| JP2987844B2 (ja) | 固体撮像装置及びその駆動方法 | |
| JPH06339084A (ja) | 固体撮像素子 | |
| JPH0775405B2 (ja) | 固体撮像素子の駆動方法 | |
| JP2000101060A (ja) | 固体撮像素子及びその制御方法 | |
| JPS63234677A (ja) | 電荷結合素子の駆動方法 | |
| JPS60105271A (ja) | 電荷注入装置 | |
| JPH09135014A (ja) | 固体撮像装置 | |
| JPH02161879A (ja) | 固体撮像装置の駆動方法 |