JPS58210662A - 電荷転送装置 - Google Patents
電荷転送装置Info
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- JPS58210662A JPS58210662A JP57093466A JP9346682A JPS58210662A JP S58210662 A JPS58210662 A JP S58210662A JP 57093466 A JP57093466 A JP 57093466A JP 9346682 A JP9346682 A JP 9346682A JP S58210662 A JPS58210662 A JP S58210662A
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- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 2
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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
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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】
（ａ） 発明の技術分野
本発明はパラレルイン・シリアルアウト形（以下ＰＩＳ
Ｏと略称する）の赤外検知型電荷転送装置（以下Ｉ Ｒ
ＣＣＤと略称する）瘉こ係り、特にその電荷入力部にお
ける入力コンダクタンスを大きくする虚ｗ番こ団す為Ｊ
、のである− （ｂ） 技術の背景 近年、赤外線の応用が盛んに行なわれるようになるにつ
れ、例えば多素子赤外線検知素子（以下受光素子と呼ぶ
）のマｐチブレヂサとしてＣＣＤが用い、られて来てい
るが、最近ではＰＩＳＯ型ＩＲＣＣＤの各入力部におけ
る入力コンダクタンスを増大せしめることが要求されて
来ている。
Ｏと略称する）の赤外検知型電荷転送装置（以下Ｉ Ｒ
ＣＣＤと略称する）瘉こ係り、特にその電荷入力部にお
ける入力コンダクタンスを大きくする虚ｗ番こ団す為Ｊ
、のである− （ｂ） 技術の背景 近年、赤外線の応用が盛んに行なわれるようになるにつ
れ、例えば多素子赤外線検知素子（以下受光素子と呼ぶ
）のマｐチブレヂサとしてＣＣＤが用い、られて来てい
るが、最近ではＰＩＳＯ型ＩＲＣＣＤの各入力部におけ
る入力コンダクタンスを増大せしめることが要求されて
来ている。
（ｃ） 従来技術と問題点
現在のところでは、光電変換素子としての高感度受光素
子は、例えばインジウムアンチモン（Ｉｎｓｂ）、鉛錫
テルル（Ｐｂ Ｓｎ Ｔｅ） 、水銀カドミウムテルル
（Ｈｇ Ｃｄ Ｔｅ ） などの多元半導体を用い、マ
ルチプレクサとしてのＣＣＤはシリコン（Ｓｔ）を基板
として構成するいわゆるハイブリッド方式が採られてい
る。
子は、例えばインジウムアンチモン（Ｉｎｓｂ）、鉛錫
テルル（Ｐｂ Ｓｎ Ｔｅ） 、水銀カドミウムテルル
（Ｈｇ Ｃｄ Ｔｅ ） などの多元半導体を用い、マ
ルチプレクサとしてのＣＣＤはシリコン（Ｓｔ）を基板
として構成するいわゆるハイブリッド方式が採られてい
る。
第１図は従来のＩＲＣＣＤの構造を示す要部平面図であ
って１点鎖線オから左側が受光部であり、右側が信号処
理部である。この図においてＤは受光素子、ＩＤは人力
ダイオードを示し、ｉおよびｉ＋１はそれぞれｉ番目な
らびにｉ＋１番目を示す副号である。
って１点鎖線オから左側が受光部であり、右側が信号処
理部である。この図においてＤは受光素子、ＩＤは人力
ダイオードを示し、ｉおよびｉ＋１はそれぞれｉ番目な
らびにｉ＋１番目を示す副号である。
受光素子り、、 Ｉ）ｌ＋１で光電変換されて生じた電
荷は矢印イの方向に流れて入力ダイオードＩＤｉ、 Ｉ
Ｄ、＋１にそれぞれ流入し、入力ゲートｌ直下を通って
蓄積ゲート２直下をこあらかじめ作られていた電位の井
戸（以下単に井戸と称する）中をこ蓄積される。
荷は矢印イの方向に流れて入力ダイオードＩＤｉ、 Ｉ
Ｄ、＋１にそれぞれ流入し、入力ゲートｌ直下を通って
蓄積ゲート２直下をこあらかじめ作られていた電位の井
戸（以下単に井戸と称する）中をこ蓄積される。
ところが入射赤外線による発生電荷のうち、観測対象物
に基づく電荷ＱＢは１０％以下であり、残りの９０％程
度は背景に基づく電荷Ｑ。であって不要なものである。
に基づく電荷ＱＢは１０％以下であり、残りの９０％程
度は背景に基づく電荷Ｑ。であって不要なものである。
このため蓄積ゲート直下の井戸中に蓄えられた電荷ＱＢ
＋Ｑｏのうち対象物に基づく電荷へのみを移送ゲート３
を介して矢印口方向に流してＣＣＤの転送電極４直下の
井戸に流入させ、残りの背景に基づく電荷ＱＢを矢印へ
方向に流し、排出ゲート６を介して排出ドレイン５から
排出するようＧこなっている。そして各電荷入力部から
ＣＣＤの転送電極４直下に並列に導入された電荷は例え
ば矢印二方向に転送され、図示しない出力ダイオードか
ら時系列信号として読み出される。そしてこうした電荷
がすべて読み出されると引き続いてまた同じシーケンス
が繰返される。
＋Ｑｏのうち対象物に基づく電荷へのみを移送ゲート３
を介して矢印口方向に流してＣＣＤの転送電極４直下の
井戸に流入させ、残りの背景に基づく電荷ＱＢを矢印へ
方向に流し、排出ゲート６を介して排出ドレイン５から
排出するようＧこなっている。そして各電荷入力部から
ＣＣＤの転送電極４直下に並列に導入された電荷は例え
ば矢印二方向に転送され、図示しない出力ダイオードか
ら時系列信号として読み出される。そしてこうした電荷
がすべて読み出されると引き続いてまた同じシーケンス
が繰返される。
ところでＩＲＣＣＤのこのような構成では蓄積ゲート２
の面積はＣＯＤの転送電極のピッチによって制限されて
しまい、これを大きくすることは困難である。また入力
グー）１の輻Ｗも同様の理由によって大きくできず、こ
のために信号処理部中における電荷入力部の入力コンダ
クタンスＧ、を大きくすることは難しい。しかしＩＲＣ
ＣＤを効率良く働かせるためにはこの入力コンダクタン
スＧ玉を充分に大きくしておく必要がある。
の面積はＣＯＤの転送電極のピッチによって制限されて
しまい、これを大きくすることは困難である。また入力
グー）１の輻Ｗも同様の理由によって大きくできず、こ
のために信号処理部中における電荷入力部の入力コンダ
クタンスＧ、を大きくすることは難しい。しかしＩＲＣ
ＣＤを効率良く働かせるためにはこの入力コンダクタン
スＧ玉を充分に大きくしておく必要がある。
（ｄ） 発明の目的
本発明は上記従来の欠点に鑑みてなされたもので、電荷
入力部の構成に改造を加えて入力コンダクタンスＧ１を
大きくしうるＣＣＤを提供することを目的とする。
入力部の構成に改造を加えて入力コンダクタンスＧ１を
大きくしうるＣＣＤを提供することを目的とする。
（ｅ） 発明の構成
そしてこの目的は、本発明によれば、信号電荷を導入す
る人力ダイオードと、それ（こ隣接して順次配設された
入力ゲート、蓄積ゲートを主体とする電防入力部ならび
に電荷転送部を備えると共に、底荷排出ゲート電荷排出
ドレインからなる電荷排出部を有する構成において、上
記人力ダイオードの周囲を取り囲む形で上記人力ゲート
と蓄積ゲートを配設し、かつ該蓄積ゲートの一部に隣接
する形で電荷排出部を形成したことを特徴とする電荷転
送装置を提供することによって達成される。
る人力ダイオードと、それ（こ隣接して順次配設された
入力ゲート、蓄積ゲートを主体とする電防入力部ならび
に電荷転送部を備えると共に、底荷排出ゲート電荷排出
ドレインからなる電荷排出部を有する構成において、上
記人力ダイオードの周囲を取り囲む形で上記人力ゲート
と蓄積ゲートを配設し、かつ該蓄積ゲートの一部に隣接
する形で電荷排出部を形成したことを特徴とする電荷転
送装置を提供することによって達成される。
（ｆ） 発明の実施例
以下本発明の★施例を図面番こよって詳述する。
第２図は本発明番こよるＣＯＤの特に電荷入力部を中心
とした一実施例を示す構造図（平面図）であって、前記
第１図と同等部位には同一符号を付して示しである。
とした一実施例を示す構造図（平面図）であって、前記
第１図と同等部位には同一符号を付して示しである。
本発明が前記第１翻に示した従来のものと異なるところ
は、入力ダイオードＩＤのまわりを取り囲６形で入力ゲ
ートｌが配設されており、そのさらに外周に第１の蓄積
グー）２ａが布設されている他に、当該第１の蓄積ゲー
トの１辺の右側をこスプリ、トゲ−トロを有し、さらに
その左番こ隣接しブリットゲート６と第２の蓄積ゲート
２ｂは必ずしも必要でない）、上記第１の蓄積ゲート２
ａの左側の１辺に電荷排出ゲート７およびそれに隣接Ｌ
″′Ｃ１４を荷排出ドレイン８を備えている点である。
は、入力ダイオードＩＤのまわりを取り囲６形で入力ゲ
ートｌが配設されており、そのさらに外周に第１の蓄積
グー）２ａが布設されている他に、当該第１の蓄積ゲー
トの１辺の右側をこスプリ、トゲ−トロを有し、さらに
その左番こ隣接しブリットゲート６と第２の蓄積ゲート
２ｂは必ずしも必要でない）、上記第１の蓄積ゲート２
ａの左側の１辺に電荷排出ゲート７およびそれに隣接Ｌ
″′Ｃ１４を荷排出ドレイン８を備えている点である。
この場合、第２の蓄積グー１−２ｂの寸法は！Ｊ１の蓄
積ゲート２ａの例えば１／１０程度に選んでおけばよい
。
積ゲート２ａの例えば１／１０程度に選んでおけばよい
。
次にこの第２図の電荷入力部の動作について述べる。
まず電荷排出ドレイン８と基板との間には例えば１０Ｖ
程度の逆バイアス電圧Ｖｍが印加されているが、電荷排
出ゲート７の電圧ＶＧＤを零番こしておく。
程度の逆バイアス電圧Ｖｍが印加されているが、電荷排
出ゲート７の電圧ＶＧＤを零番こしておく。
今、図示しない受光素子から光電変換された結果の電荷
が矢印イに沿って入力ダイオードＩＤに入力されたとす
る。こうなれば入力ゲート１に対し【数Ｖの電圧を印加
するだけで上記入力ダイオードＩＤ中の電荷はすべて当
該入力ゲート１直下を矢印小方向に流れ、第１の蓄積グ
ー）２ａ直下にあらかじめ作られていた井戸中に蓄えら
れる４、荷もと背景に基づく電荷Ｑ１１との合計である
から、このα十偽なる全電荷をそのままＣＣＤの転送電
極４直下に送り込むわけにはいかない したがってここでスプリットゲート６に対してわずかな
電圧を与え、該ゲート６直下にチャンネルを形成すれば
、上記全電荷へ＋モのうちの上ずみ成分すなわち対象物
に基づく電荷へのみが矢印へで示したようにこのチャン
ネルを通って第２の蓄積グー）２ｂ直下の井戸中をこ蓄
積される。
が矢印イに沿って入力ダイオードＩＤに入力されたとす
る。こうなれば入力ゲート１に対し【数Ｖの電圧を印加
するだけで上記入力ダイオードＩＤ中の電荷はすべて当
該入力ゲート１直下を矢印小方向に流れ、第１の蓄積グ
ー）２ａ直下にあらかじめ作られていた井戸中に蓄えら
れる４、荷もと背景に基づく電荷Ｑ１１との合計である
から、このα十偽なる全電荷をそのままＣＣＤの転送電
極４直下に送り込むわけにはいかない したがってここでスプリットゲート６に対してわずかな
電圧を与え、該ゲート６直下にチャンネルを形成すれば
、上記全電荷へ＋モのうちの上ずみ成分すなわち対象物
に基づく電荷へのみが矢印へで示したようにこのチャン
ネルを通って第２の蓄積グー）２ｂ直下の井戸中をこ蓄
積される。
このようにして全電荷Ｑ＋ものうちから対象物に基づく
電荷へのみが分離できたので、次には電・ 荷排出ゲー
ト７に電圧を与えて該ゲート７直下にチャンネルを作っ
てやれば前記第１の蓄積ゲート２ａ直下に残された背景
に基づく電荷Ｑ、は矢印へで示したように電荷排出ドレ
イン８中に流入し、捨てられる。この後、移送ゲート３
に電圧を与えて当該ゲート３直下にチャンネルを作れば
、ここに得られた電荷Ｑ。は矢印トで、示したようにＣ
ＣＤの転送電極４直下に送り込まれるのであるが、この
電荷らは第１図で説明したと同様に矢印二方向列信号と
して読み出される。
電荷へのみが分離できたので、次には電・ 荷排出ゲー
ト７に電圧を与えて該ゲート７直下にチャンネルを作っ
てやれば前記第１の蓄積ゲート２ａ直下に残された背景
に基づく電荷Ｑ、は矢印へで示したように電荷排出ドレ
イン８中に流入し、捨てられる。この後、移送ゲート３
に電圧を与えて当該ゲート３直下にチャンネルを作れば
、ここに得られた電荷Ｑ。は矢印トで、示したようにＣ
ＣＤの転送電極４直下に送り込まれるのであるが、この
電荷らは第１図で説明したと同様に矢印二方向列信号と
して読み出される。
ところで第２図中の端子ＩＯから矢印イ方向に流れて入
力ダイオードＩＤ中をこ流入した受光素子からの電荷（
ｑａ＋ＱＱ）で構成される入力電流１１は、受光素子の
出力端に並列に存在する漏洩インピーダンスを２゜とじ
て表わすならば、 で表わされる。ここでｉ。は受光素子の両端を短絡した
場合・こ得られる電流であり、ｇｍは第２図の構成の電
荷人力部が呈する人力コンダクタンスであるが、電荷入
力部の構成を第３図に示したように、本カダイオードの
まわりを入力グー）１と第１の蓄積グー）２ｍとで囲む
形にしておくならば、上記入力ゲートの幅は第３図中で
示したＷなる長さの４倍程度となる。
力ダイオードＩＤ中をこ流入した受光素子からの電荷（
ｑａ＋ＱＱ）で構成される入力電流１１は、受光素子の
出力端に並列に存在する漏洩インピーダンスを２゜とじ
て表わすならば、 で表わされる。ここでｉ。は受光素子の両端を短絡した
場合・こ得られる電流であり、ｇｍは第２図の構成の電
荷人力部が呈する人力コンダクタンスであるが、電荷入
力部の構成を第３図に示したように、本カダイオードの
まわりを入力グー）１と第１の蓄積グー）２ｍとで囲む
形にしておくならば、上記入力ゲートの幅は第３図中で
示したＷなる長さの４倍程度となる。
周知のように、入力コンダクタンスｇｍは、石ｐｎｃき
＝／・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・（２ンで表わされる。ただしＬは人力ゲ
ート１の実効長さでありＷ′は該ゲート１の実効幅であ
って、当然Ｗ’：４Ｗ ・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・（３）である。
＝／・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・（２ンで表わされる。ただしＬは人力ゲ
ート１の実効長さでありＷ′は該ゲート１の実効幅であ
って、当然Ｗ’：４Ｗ ・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・（３）である。
（２）式、（３）式から容易に判るように第３図の構成
の電荷入力部にあける入力ゲート１の実効幅Ｗ′は第１
図に示した従来のものの電荷入力部における入力ゲート
ｌの幅Ｗよりも大きくなっているので、（２）式に与え
られた入力コンダクタンスｇｒｎは必然的に大きくなり
、このため、受光部で生じた電荷は効率よく信号処理部
へ導入されることになる。このことは実質的にはＩＲＣ
ＣＤの実効端比を高めることにもなり、再生画像の質の
改善に大きく貢献する。
の電荷入力部にあける入力ゲート１の実効幅Ｗ′は第１
図に示した従来のものの電荷入力部における入力ゲート
ｌの幅Ｗよりも大きくなっているので、（２）式に与え
られた入力コンダクタンスｇｒｎは必然的に大きくなり
、このため、受光部で生じた電荷は効率よく信号処理部
へ導入されることになる。このことは実質的にはＩＲＣ
ＣＤの実効端比を高めることにもなり、再生画像の質の
改善に大きく貢献する。
入力コンダクタンス馳を更に大きくするには入力グー１
−１の長さＬを一層短くすればよいことになるが、これ
は製造プロセス上の制限から、２〜３声以下に作ること
は困離である。したがってこうした要求を満足させるた
めには、入力ゲートｌの実効長Ｗ′を大にするという方
法を採ればよい。
−１の長さＬを一層短くすればよいことになるが、これ
は製造プロセス上の制限から、２〜３声以下に作ること
は困離である。したがってこうした要求を満足させるた
めには、入力ゲートｌの実効長Ｗ′を大にするという方
法を採ればよい。
って、電荷入力部の構造としては電荷排出ゲート７が第
１の蓄積グー）２ａの３辺を囲むコの字形に形成されて
おり、しかも電荷排出ドレイン８が上記の電荷排出ゲー
ト７と同じ形のコの字形に隣接して配設されている。こ
のような構造を採ることによって、背景をこ基づく不要
な電荷のもの排出効率を向上せしヤ矛ことができる。
１の蓄積グー）２ａの３辺を囲むコの字形に形成されて
おり、しかも電荷排出ドレイン８が上記の電荷排出ゲー
ト７と同じ形のコの字形に隣接して配設されている。こ
のような構造を採ることによって、背景をこ基づく不要
な電荷のもの排出効率を向上せしヤ矛ことができる。
（２））発明の効果
以上、詳細に説明ｔたように、本発明の電荷転送装置で
はその電荷入力部の構造において、入力ゲートならびに
第１蓄積ゲートが入力ダイオードの周囲を取り囲む構成
となっているために入力コンダクタンスを大きくするこ
とができ、したがって受光素子から供給される電荷の効
率的な利用が可能となって実質的にシヘ比も向上するの
で、実用上、多大の効果が期待できる。
はその電荷入力部の構造において、入力ゲートならびに
第１蓄積ゲートが入力ダイオードの周囲を取り囲む構成
となっているために入力コンダクタンスを大きくするこ
とができ、したがって受光素子から供給される電荷の効
率的な利用が可能となって実質的にシヘ比も向上するの
で、実用上、多大の効果が期待できる。
第１図は従来の構造を有する電荷入力部を備えたＣＣＤ
の構造を示す図、第２図は本発明に係る形実施例である
。 図面において、１は人力ゲート、２は蓄積ゲート、３は
移送ゲート、４は電荷転送電極、５は電荷排出ドレイン
、６は電荷排出ゲートをそれぞれ示す。 第ｉｖＢ
の構造を示す図、第２図は本発明に係る形実施例である
。 図面において、１は人力ゲート、２は蓄積ゲート、３は
移送ゲート、４は電荷転送電極、５は電荷排出ドレイン
、６は電荷排出ゲートをそれぞれ示す。 第ｉｖＢ
Claims (1)
- 信号電荷を導入する入力ダイオードと、それに隣接して
順次配設された入力ゲート、蓄積ゲートを主体とする電
荷入力部ならびに電荷転送部を備えると共に、電荷排出
ゲート、電荷排出ドレインからなる電荷排出部を有する
構成において、上記入力ダイオードの周囲を取り、囲む
形で上記入力ゲートと蓄積ゲートを配設し、かつ該蓄積
ゲートの一部奢こ隣接する形で電荷排出部を形成したこ
とを特徴とする電荷転送装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57093466A JPS58210662A (ja) | 1982-05-31 | 1982-05-31 | 電荷転送装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57093466A JPS58210662A (ja) | 1982-05-31 | 1982-05-31 | 電荷転送装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58210662A true JPS58210662A (ja) | 1983-12-07 |
Family
ID=14083108
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57093466A Pending JPS58210662A (ja) | 1982-05-31 | 1982-05-31 | 電荷転送装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58210662A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60225465A (ja) * | 1984-04-23 | 1985-11-09 | Nec Corp | 固体撮像索子 |
| JPH0284767A (ja) * | 1988-03-11 | 1990-03-26 | Toshiba Corp | 固体撮像装置 |
| US5164807A (en) * | 1988-03-15 | 1992-11-17 | U.S. Philips Corp. | Charge-coupled devices with locally widened electrodes |
-
1982
- 1982-05-31 JP JP57093466A patent/JPS58210662A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60225465A (ja) * | 1984-04-23 | 1985-11-09 | Nec Corp | 固体撮像索子 |
| JPH0284767A (ja) * | 1988-03-11 | 1990-03-26 | Toshiba Corp | 固体撮像装置 |
| US5164807A (en) * | 1988-03-15 | 1992-11-17 | U.S. Philips Corp. | Charge-coupled devices with locally widened electrodes |
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