JPS59228756A - 固体撮像素子 - Google Patents

固体撮像素子

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Publication number
JPS59228756A
JPS59228756A JP58103777A JP10377783A JPS59228756A JP S59228756 A JPS59228756 A JP S59228756A JP 58103777 A JP58103777 A JP 58103777A JP 10377783 A JP10377783 A JP 10377783A JP S59228756 A JPS59228756 A JP S59228756A
Authority
JP
Japan
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section
light receiving
photoreceptor
region
area
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
Application number
JP58103777A
Other languages
English (en)
Inventor
Yukio Kinoshita
幸男 木下
Maki Sato
真木 佐藤
Takeo Hashimoto
橋本 武夫
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Sony Corp filed Critical Sony Corp
Priority to JP58103777A priority Critical patent/JPS59228756A/ja
Publication of JPS59228756A publication Critical patent/JPS59228756A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14Devices 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
    • H01L27/144Devices controlled by radiation
    • H01L27/146Imager structures
    • H01L27/148Charge coupled imagers
    • H01L27/14887Blooming suppression

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。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、ライン・イメージセンサ或は2次元イメージ
センサ等の如きCCDを用いた固体撮像素子に関する。
背景技術とその問題点 CCD撮像素子においては、その感度を向上させるため
に例えば1絵素の受光部の面積を大きくすることが考え
られる。しかし、この場合受光部の面積が大きくなるに
つれて受光部での信号電圧は小さくなってゆく。このた
め、オーバーフローコントロールゲート部のゲート電圧
の設定が極めて微妙で難かしくなる。即ち受光部の面積
を大きくした場合、受光部の取扱い電イiη量を通常の
CCD撮像素子の如き構成で決めようとすると、受光部
下とオーバーフローコントロールゲー1一部−トのポテ
ンシャル差を20mV程度以下に設定しなけれはならな
い。しかし、この20mV程度以]・のエネルギーは電
子の熱エネルギーとほぼ同じであるために正電に取扱い
電萄量を設定することが困難となる。
発明の目的 本発明は上述の点に鑑み、l絵素の受光部の面積を大き
くして高感度化した場合に於て、オーハーフローコント
ロールゲー1一部のゲート電圧の設定を容易ならしめた
固体撮像素子を提供するものである。
発明の概要 本発明は、受光部より小面積で且つ受光部からの電荷を
一時蓄積する蓄積領域を有し、ごの蓄積領域の近傍にオ
ーハーフローコントロールゲー1〜部及びオーバーフロ
ードレイン領域を設ける。蓄積領域は電荷を一方向に転
送するための転送レジスタ部と兼用するか、もしくは別
個に設けるようになす。
この発明の固体撮像素子では、小面積の蓄積領域で取扱
い電荷量が制御されるので信号電圧を大きくとることが
できる。従って、オーバーフローコントロールゲート部
のケート電圧を容易に設定することができる。
実施例 以下、図面を参照して本発明の実hIIi例を説明する
第1図乃至第3図は本発明による固体撮像素子の一実施
例を示すものである。第1図は平面図、第2図はそのA
−A線上の断面図及び第3は1ばそのB−B線上の1i
li面図である。同図において、(1)は絵素となる複
数の受光部を示し、チャンネルストップ領域(2)にて
区分される。各受光部(1)の−側に読み出しゲート部
(3)を介して受光部(11からの信号電荷を一方向に
転送する共通の転送レジスフ部(4)が設けられる。こ
の場合、各受光ft1((11は感度を上げるために大
きな面積に形成される。またチャンネルストップ領域(
2)にて区分された各受光部を含む領域内では、夫々受
光部(1)と読め出しゲート部(3)間に受光部fll
からの信号型(!iJを一時蓄積するだめの蓄積領域(
5)が形成されると共にオーバーフロードレイン領域(
6)が形成され、この傍Ul領域(5)とオーバーフロ
ードレイン領域(6)間にオーバーフローコントロール
ゲート部(7)が形成される。蓄積領域(5)は受光部
より小さい面積に形成され且つ受光部(1)より深いポ
テンシャル111戸が形成される。
この場合蓄積領域(5)は受光部(1)の一部として構
成されてもよい。これら受光部(1)、チャンネルスト
ップ領域(2)、読み出しゲート部(3)、転送レジス
タ部(4)、蓄積領域(5)、オーバーフロードレイン
領域(6)及びオーバーフローコントロールゲート部(
7)は共通の半導体基体、例えはP形のシリコン半導体
基体(11)上に形成される。受光部+1)は例えば基
体(11)上に5t02又は/及びS i3N 4等に
よる所定の厚さの絶縁層(12)を介してセンザ電圧φ
Sが与えられる透明電極(13)を被着して構成される
蓄積領域(5)は所謂埋込みチャンネル型に構成される
もので、基体(11)にN影領域(13)を形成し、こ
の上に絶縁層(12)を介し”ζ電極、この場合透明電
極(14)を延長して構成される。
転送レジスタ部(4)は基体(11)の所要領域にN形
の埋込め領域(15)を形成し、この上に絶縁層(12
)を介し゛ζ一方向に沿う複数の転送電極(16)を被
着して構成される。この転送電極(16)は通電のよう
に4相あるいは2相のクロックパルスφVが与えられる
。読み出しゲート部(3)は基体(11)上に絶縁層(
12)を介して所要の電圧φ8がり、えられるゲート電
極(17)を被着して形成される。
なお、このゲート電極(17)は転送レジスフ部(4)
へ印加するクロックパルスφVによつζは省略でき、電
極(17)を省略した場合には転送電極(■5)が読み
出しゲート部(3)上まで延長される。オーバーフロー
ドレイン領域(6)は基体(11)上に形成したN+形
領領域工8)によって形成され、また、オーバーフロー
コントロールゲート部(7)は基体(11)上に絶縁層
(12)を介してゲート電圧φopcが与えられる電極
(19)を被着して形成される。
次にかかる構成の動作を説明する。
第4図は受光期間での各部分即ち受光部(1)、蓄積領
域(5)、読み出しケート部(3)、オーバーフローコ
ントロールゲート部(7)及びオーバーフロードレイン
領1Ij2(61の表面ポテンシャルを模式的に示した
斜視図である。受光期間においては、第2図及び第3図
の表面ポテンシャル分布(実線)  (20)で示すよ
うに、広い面積の受光部(1)で発生した信号電荷eは
一旦面積が小さい蓄積領域(5)士の深いポテンシャル
の井戸(21)に築められる。このとき、オーバーフロ
ーコントロールゲート部(7)下の表面ポテンシャルΦ
Cは受光部(1)及び読め出しケート部(3)下の表面
ポテンシャルΦS及びΦ1より深く設定されているため
、この表面ポテンシャルΦCを越える電荷Cは蓄積領域
(5)よりオーバーフローコントロールゲート部(7)
を通じてオーバーフロードレイン領域(6)へ排出され
る(第3図参照)。従って信号電荷Cの取扱い電荷量は
ごのdf禎領領域5)によっ゛ζ決定される。
次で、受光期間の終了後に第2図の点線で示す如く読み
出しゲート部(3)が開き、蓄積領域(5)の信号型(
!iJ Oが転送レジスタ部(4)へ転送される。以後
は通常の如くクロックパルスφVにて転送レジスタ部(
4)内を一方向に信号電荷eが転送される。
この構成では、受光部fl)で発生した電荷が一旦蓄積
領域(5)に集められ、ここでオーバーフローコントロ
ールゲート部(7)によってその信号電荷の取扱い電荷
量が制御される。蓄積領域(5)においてはその面積が
受光部(1)に比して十分小さいの一乙信号電圧を大き
くとることができる。従って、受光部の面積が非常に大
きい場合にもオーバーフローコントロールゲート部(7
)のゲート電圧φopcはボルト単位で容易に設定する
ことができる。また受光部(1)から転送レジスタ部(
4)への電荷転送の際に、信号型(6J Cのほとんど
が読み出しゲート部(3)のすぐ隣りの小面積の合積領
域(5)に在るために転送効率が良好となる。
第5図及び第6図は本発明の他の実施例である。
本例では前述の蓄積領域を転送レジスタ部で兼用した場
合である。
即し本例においてはチャンネルストップ領域(2)にて
区分される如く複数配列された広い面積の受光部(1)
の−側に読み出しゲート部(3)を介して相幻的に小面
積とされた転送レジスタ部(4)が設けられる。この転
送レジスタ部(4)の受光部(1)側とは反対側にこれ
に近接して各受光部(1)に共通ずる如きオーハーフ0
−)−レイン領域(θ)が形成され、このオーバーフロ
ードレイン領域(6)と転送レジスタ部(4)間にオー
ハーフローコントロールゲー(・部(7)が形成される
。転送レジスタ部(4)は前述と同様にI〕形の基体(
11)にN形の埋込め領域(15)を形成し、この上に
絶縁1腎(12)を介して2相或いは4相のクロックパ
ルスφVがI:i−えられる複数の転送電極(16)を
被着して構成されるが、この場合転送レジスタ部(4)
を構成する各転送部(2相駆動の場合は所謂そのストレ
ージ部)即ら第5図の♀・1線で示す部分(30)の面
積が受光部(1)の面積に比し”ζ十分小さいものであ
る。読め出しデー1一部(3)は基体(11)上に絶縁
1mf(12)を介し一ζ例えば転送電極(16)を延
長して構成される。オーバーフローコントロールゲート
部(7)は基体(11)上に絶縁層(12)を介して電
圧φOFCが与えられるゲート電極(19)を被着して
構成される。また受光部(1)は前述と同様に基体(1
1)上に絶縁層(12)を介して透明電極(13)を被
着し゛ζ構成される。
かかる構成において、受光期間では第7図Aのポテンシ
ャル図に示すように受光量に応じた電4iηCが受講部
(1)に溜められる。次で、受光期間の終了後に第7図
Bのポテンシャル図に示すように読め出しゲート部(3
)が開き、受光部(1)の電荷Cが一且面積の小さい転
送レジスタ部の転送部(30)に転送される。このとき
同時に、オーバーフローコントロールゲー1一部(7)
に晶電位状憇のゲート電圧φOFCが与えられるごとに
より、転送レジスタ部に転送された電荷量が制御される
。すなわち、オーバーフロm:2ントロールゲート部の
ポテンシャルΦCかΦ01に1・げられるために転送レ
ジスタ部(4)の転送部(30)へ転送された電荷のう
ちボテンシャルφc1を越える電荷はオーバーフローコ
ントロールゲート部(7)を通してオーバーフロードレ
イン領域(6)へ排出される。従っ“ζ、信号型(ji
J Cの取扱い電荷量はこの転送レジスタ部の転送部(
30)によって決定される(第7図13及びC参照、但
し第7図Cは転送レジスタ部の転送方向に関するポテン
シャル図)。以後は読め出しゲート部(3)が閉じラレ
、オーバーフローコントロールゲート部(7)に低電位
状態のゲート電圧φopcが与えられ、通常の如くクロ
ックパルスφVにて転送レジスフ部(4)内を一方向に
信号電荷が転送される。
この構成によれば、受光部(1)で発生した電荷Cが一
且転送レジスタ部(4)の転送部(30)に蓄積され、
ごごでオーバーフローコントロールゲート部(7)によ
って信号電荷の取扱い電(!iJ量が制御される。
転送レジスタ部の転送部(30)は受光部(1)の面積
に比して十分小さい面積であるために、信号電圧を大き
くとることができ、従って前述の実施例と同様に受光部
面積を大きくした場合にもオーハーフローコントロール
ゲー1一部(7)のゲーI−電圧を容易に設定すること
ができる。
マタ、この構成におていはオーバーフロードレイン領域
(6)が転送レジスタ部側に設けられるので、所謂デュ
アル・ラインセンサに通用した場合には両列の受光部間
隔を狭くすることができる。
尚、上述の各実施例における固体撮像素子は、受光部及
び転送レジスタ部を含む要部の構成のみを示したが、ラ
イン・イメージセンサ、2次元イメージセンサ等に適用
できること勿論である。
また、受光部としては、上剥の他例えばPN接合型、仮
想ゲート(ν1rtual 、Gate)構造のセンサ
ー等を適用することもできる。
発明の効果 上述の本発明によれば、受光部で発生した電荷を受光部
より小面積の蓄積領域に一時集め、この蓄積領域で取扱
い電荷量を制御するようにしたので、信号電圧を大きく
とることができ、オーバーフローコントロールゲート部
のゲート電圧を容易に設定することができる。
従って、受光部の面積を大きくした高感度のライン・イ
メージセンサ、2次ルイメージセンザ等に適用して好適
ならしめるものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の固体撮像素子の一実施例を示す平面図
、第2図はそのA−A線上の断面図、第3図はそのB−
B線上の断面図、第4図は受光期間での各部分の表面ポ
テンシャルを模式的に示した斜視図、第5図及び第6図
は本発明の他の実施例を示す平面図及びそのC−C線上
の断面図、第7図A、B、Cは夫々その動作説明に供す
るポテンシャル図である。 (1)は受光部、(2)はチャンネルストップ領域、(
3)は読み出しゲート部、(4)は転送レジスタ部、(
5)は蓄積領域、(6)はオーバーフロードレイン領域
、(7)はオーバーフローコントロールゲート部である
。 第2図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 受光部より小面積で且つ該受光部からの電荷を一時蓄積
    する蓄積領域を有し、該蓄積領域の近傍にオーバーフロ
    ーコントロールゲート部及びオーバーフロードレイン領
    域が設けられ、上記蓄積領域は転送レジスタ部と兼用さ
    れ若しくは別個に設けられて成る固体撮像素子。
JP58103777A 1983-06-10 1983-06-10 固体撮像素子 Pending JPS59228756A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP58103777A JPS59228756A (ja) 1983-06-10 1983-06-10 固体撮像素子

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JP58103777A JPS59228756A (ja) 1983-06-10 1983-06-10 固体撮像素子

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JPS59228756A true JPS59228756A (ja) 1984-12-22

Family

ID=14362861

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JP58103777A Pending JPS59228756A (ja) 1983-06-10 1983-06-10 固体撮像素子

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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61225865A (ja) * 1985-03-30 1986-10-07 Toshiba Corp 固体イメ−ジセンサ
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EP0607874A1 (en) * 1993-01-13 1994-07-27 Nec Corporation Solid state image sensor

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