JPS59108344A - 固体撮像素子 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、光電変換作用及び光電荷増幅作用を併有する
静電誘導トランジスタ（５ｔａｌｏ　Ｉｎｄｕｃｔ　−
１ｏｎ　Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ　、以下ＳＩＴという）
を利用した固体撮像素子に関するものである。

従来、固体撮像素子としては、ＣＯＤ等の電荷　□゛□
転送素子やＭＱＳ　）ランジスタがあるが、これら素子
は電荷転送時に電荷の洩れがあること、光検出感度が低
いこと、集積度が上がらないなどの間顕があつ友。これ
ら問題を解決するものとして、最近、ＳＩＴを用いた固
体撮像素子が提案されて　１いる。

ＳＩＴを用いた代表的なゲートキャパシタ型の固体撮像
素子を第１−に示す。ＳＩＴのソース領域を構成するｎ
型基板１上にｎ−型チャンネル領域２を形成し、このチ
ャンネル領域の表面にｎ型−・・・ドレイン領域８と戸
型信号蓄積ゲート領蛾４とを′設ける。チャンネル領域
ｚ上には絶縁膜５を形成し、信号蓄積ゲート領域４上に
は、透明絶縁膜６を設け、この透明絶縁膜上に透明電極
７を設ける。

また、ドレイン領域Ｂ上に電極８を形成する。信号蓄積
ゲート端子４と透明絶縁膜６と透明電極７とによってゲ
ートコンデンサ９が形成される。

このような構造のゲートキャパシタ型の固体撮像素子に
おいて、チャンネル領域２は、光入力のない定常状態に
おいて既に空乏化されており、ソ゛−スートレイン間が
順方向にバイアスされてもソース−ドレイン間に電流が
流れないようになっている。

透明電極７および透明絶縁膜６全経て光ＩＯが入射する
と、チャンネル領域２内に電子−正孔対１・が発生し、
このうち電子は接地されたソース領域１に流れ、正孔は
信号蓄積ゲート領域番に蓄積される。その結果、ゲート
コンデンサ９を充電し、信号蓄積ゲート端子１１の電位
をΔＶ、だけ変化させる。ゲートコンデンサ９の容ｉｉ
：ｔ−ｏＧとし、光！・・入力によって発生され、信号
蓄積ゲート領域４に□蓄積された電荷をＱ、とすると、
Δｖ、　＝　Ｑｒ、１０Ｇである。成る蓄積時間が経過
した後、信号蓄積ゲート端子１１にゲート読み出しパル
スが与えられると、ゲート電位はこのパルスの値にΔＶ
Ｇが加わったものとなり、信号蓄積ゲート領域４とドレ
イン領域８との間の電位は低下して、空乏層が減少しソ
ース−ドレイン間に光入力に対応したドレイン電流が流
れドレイン端子１２から取り出される。このドレイン電
流はＳＩＴの増幅作用のためΔＶＧが増”１幅度倍され
たものとなり、大きなものとなる。

以上のような固体撮像素子は、構成が簡単であり、また
、ＳＩＴによる増幅作用がある等の優れた特徴を有して
いる。この固体撮像素子において、信号蓄積ゲート領域
４に蓄積された電荷をリセツ１卜する方法としては、ゲ
ート端子】１に読み出しパルスを加えて同時にリセット
する方法や、蓄積電荷をスイッチングトランジスタを介
して抜き出す方法（特開昭５５−１．１５２２９号公報
参照）袴が考案されている。しかし、ゲートにパルスヲ
加工・・・る方法では、読み出しとリセットが同時に行
なわ□れるという本質的な問題があるほか、パルスの条
件によっては充分なリセット動作が行わわない可能性が
あり、またスイッチングトランジスタを用いる方法では
リセットは確実に行われるが、構造□が複雑に々るので
高集積化に適さないという欠点があった。

本発明の目的は、集積度を損わず簡単な構成でゲート領
域に蓄積された電荷を確実にリセットできるように構成
した固体撮像素子を提供すること１パにある。

本発明は第１および第２主電極領域と、副電極領域と、
第１主電極領域と第２主電極領域との間のチャンネル領
域とを有する静電誘導トランジスタを具える固体撮像素
子において、前記副電極領１・域内に副電極領域とは異
なる導電型を有する領域を設けてｐｎ接合を形成し、こ
のｐｎ接合のバイアスを変化させることにより、前記副
電極領域に蓄積された電荷をリセットできるように構成
したことを特徴とするものである。

また、隣接するＳＩＴを互いに電気的に分離す　□るた
めの分離ゲート領域を有する固体撮像素子においては、
サイリスタを構成しこのサイリスタをオンにすることに
よってゲート領域に蓄積さ１１た電荷をリセットさせる
ことができる。

この他の本発明によれば、第１お工び第Ｂ主電する静電
誘導トランジスタを具える固体撮像素子において、第１
副電極領域内に、第１お↓び第２パ副電極領蛾とは異な
る導電型を有する領域を設けてｐｎ接合を形成し、この
ｐｎ接合のバイアスを変化させることにより、第２副電
極領域に蓄積された電荷をリセットできるように構成し
たこと全特徴とする。

以下、本発明を図面に基いて説明する。

第２図は、本発明の一実施例を示す図である。

この図において、第１図と同じ要素には同じ番号を付し
て示す。

この固体撮像素子では、第１主電極領域をｎ＋型ソース
領域ｌとし、このソース領域上にｎ−型”チャンネル領
域２を形成し、このチャンネル領域の表面に、第２主電
極領域としてｎ　型ドレイン領域８と、副電極領域とし
てＰ型信号蓄積ゲート領域４を設ける。このゲート領域
内に、このゲ−ト領域内導電型とは異なるｎ　型領域１
８を形成して、ｐｎ接合が得られるようにする。チャン
ネル領域ｚ上には絶縁膜５を形成し、信号蓄積ゲート領
域４の一部上には透明絶縁膜６を設け、この透明絶縁膜
上に透明電極７を設ける。信号蓄積゛ゲート領域４と透
明絶縁膜６と透明電極７とによってゲートコンデンサ９
が形成される。

また、ドレイン領域Ｂ上に電極８を形成し、訂型領域】
８上に電極１４ｆ：形成する。

このような固体撮像素子において、ｎ型領域１１８を、
信号蓄積ゲート番に電荷を蓄積している期間および読み
出し期間中は、フローティングしておくか、信号蓄積ゲ
ート領域４に対してｎ　型領域１８を逆バイアスに設定
しておく。このような状態では、固体撮像素子の電荷蓄
積および読み−・・・出しの動作は、第１図に示す撮像
素子と同様であ′る。

リセット時には、ｎ　型領域１８と信号蓄積ゲート領域
４とによって構成されるｐｎ接合をリセット端子１５を
経て順方向にバイアスすることによって、ゲート領域４
に蓄積された電荷を、ｎ＋型領領域１Ｂ電極１４および
端子１１Ｓを経て抜きとることができる。そして固体撮
像素子は次の露光にそなえることができる。

本発明固体撮像素子によれば、リセット端子の１゛電位
を切換えるだけで確実なリセット動作が可能である。

第８図は、隣接するＳＩＴ　ｔ−互いに電気的に分離す
るための分離ゲート領域を有する固定撮像素子を示す。

この図において、第１図および第２図１・と同じ要素に
は同じ番号を付して示す。

この固体撮像素子では、第１主電極領蛾をｎ＋＋ソース
領域１とし、このソース領域上にｎ−型チャンネル領域
２を形成し、このチャンネル領域の表面に、第２主電極
領域としてｎ型ドレイン−・・領域８を設ける。さらに
、第１副電極領域として１Ｐ　型分離ゲート領域１６と
、第２副電極領域としてＰ＋型信号蓄積ゲート領域４を
設ける。分離ゲート領域１６内に、この分離ゲート領域
およびゲート領域４の導電型とは異なるｎ　型領域１７
　′を形成して、ｐｎ接合が得られるようにする。チャ
ンネル領域２上には絶縁膜５を形成し、信号蓄積ゲート
領域４上には透明絶縁［６を設け、この透明絶縁膜上に
透明電極７を設ける。信号蓄積ゲート領域４と透明絶縁
膜６と透明電極７とによつ１゛。

てゲートコンデンサ９が形成される。

また、ドレイン領域８上に電極８を、分離ゲート領域１
６の一部上に電極１８を、ｎ　型領域１７上に電極１９
を形成する。

この固体撮像素子の電気的等価回路を、第４図１・に示
す。ドレイン端子１２とソース端子２０との間には、２
個のＳＩＴ　２１および２２が並列に存在し、ＢＩＴ　
２１は信号電極ゲート領域４を有する方であり、５ＩＴ
２Ｂは分離ゲート領域１６を有する方である。信号蓄積
ゲート領域４と、チャー・・ンネル領域２と、分離ゲー
ト領域１６と、領域　・１７とによって、Ｐ−ｎ−Ｐ−
ｎ型のサイリスタが構成され、これを第４図の等何回路
において２８で示す。

このような固体撮像素子において、ｎ＋型領領域１７、
信月蓄積ゲート４に電荷を蓄積している期間および読み
出し期間中は、フローティングしておくか、分離ゲート
領域１６に対してｎ＋型領領域１７逆バイアスに設定し
ておく。このような状態では、固体撮像素子の電荷蓄積
および読み出ｌ・・しの動作は、第１因に示す撮像素子
と同様である。

リセット時には、ドレイン領域８の電位をフローティン
グしておき、信号蓄積ゲート領域４の電位に対し、分離
ゲート端子２４を経て分離ゲート領域１６を充分に低く
バイアスし、がっ、分離ゲト一ト領域１６とｎ型領域１
７とで構成されるｐｎ接合をリセット端子２５を経て順
方向にバイアスすることによって、信号蓄積ゲート領域
４とチャンネル領域２と分離ゲート領域１６とｎ＋型領
領域１７によって構成されるＰ＋−ｎ−Ｐ”−ｎ＋型の
　−・、。

サイリスタ２８がオン状態となり、信号蓄積ゲー□ト領
域４に蓄積された電荷を、チャンネル領域２、分離ゲー
ト領域１６、ｎ型領域１７および電極１９を経て、リセ
ット端子２５から抜きとるととができる。この場合、分
離ゲート領域１６とｎ型領域１７とで構成されるｐｎ接
合が順方向にバイアスされているので、分離ゲート領域
１６に蓄積されている電荷も抜きとることができるので
、分離ゲートのリセットも同時に完了する。そして、固
体撮像素子は次の露光にそなえることができるよ゛本発
明固体撮像索子によれば、集積度を損うことなく、サイ
リスタ動作により信号蓄積ゲートおよび分離ゲートのリ
セツ）を確実に行うことができる。

本発明は以上説明した実施例にのみ限定されるＩ・もの
ではなく、本発明の範囲内で種々の変更・変形が可能な
ことはもちろんである。たとえば、第１主電極領域をド
レイン領域とし、第２主電極領域をソース領域とするこ
とができる。また、本発明はゲートコンデンサを形成し
ない固体撮像素子！・・１１− ２５・・・リセット端子。

に本適用することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来のゲートキャパシタ型の固体撮像素子の
断面を示す図、 第２図は、本発明の固体撮像素子の断面を示す図、 第８図は、他の本発明の固体撮像素子の断面を示す図、 第４図は、第８図の固体撮像素子の等価回路図である。 １・・・ソース領域、　　　　２・・・チャンネル領域
、８・・・ドレイン領域、　　　４・・・信号蓄積ゲー
ト領域、５・・・絶縁膜、　　　　　　６・・・透明絶
縁膜、？・・・透明電極、　　　　、８．１４・・・電
極、９・・・ケートコンデン？、１０・・・光、１１・
・・信号蓄積ゲート端子、１２・・・ドレイン端子、１
８・・・ｎ型領域、　　　　１５・・・リセット端子、
１６・・・分離ゲート領域、　１７・・・ｎ型領域、２
０・・・ソース端子、　　　２１．２２・・・ＳＩＴ。 ２８・・・サイリスタ、　　　２４・・・分離ゲートａ
子、０（１２） 特許出願人　　オリンパス光学工業株式会社手続補正書 昭和５９年　３　月　８　日 １、事件の表示 昭和５７年　特　許　願第２．１．７７１５　号２、発
明の名称 固体撮像素子 ３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 ＋０３７）　　オリンパス光学工業株式会社６、補正。 対象　　明細書の「発明の詳細な説明」の欄７、補正の
内容　（別紙の通り） １、明細書第８頁第１４〜１５行の［固定撮像素子ｉを
「固体撮像素子」に訂正する。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　第１および第２主電極領域と、副電極領域と、第１
   主電極領域と第２主電極領竣との間のチャンネル領域と
   を有する静電誘導トランジスタを具える固体撮像素子に
   おいて、前記副電極領域内に副電極領域とは異なる導電
   型を有する領域を設けてｐｎ接合を形成し、このｐｎ接
   合のバイアス全変化させることにより、前記副電極領域
   に蓄積された電荷をリセットできるように構成したこと
   を特徴とする固体撮像素子。 λ　第１および第２主電極領域と、第１および第２副電
   極領域と、第１主電極領域と第２主電極領域との間のチ
   ャンネル領域とを有する静電誘導トランジスタを具える
   固体撮像素子において、第１副電極領域内に、第１およ
   び第２副電極領域とは異なる導電型を有する領域を設け
   てｐｎ接合を形成し、このｐｎ接合。 のバイアスを変化させることにより、第２副□電極領域
   に蓄積された重荷をリセットできるように構成したこと
   を特徴とする固体撮像素子。