JPS6012761A - Photoelectric conversion device - Google Patents

Photoelectric conversion device

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JPS6012761A
JPS6012761A JP58120753A JP12075383A JPS6012761A JP S6012761 A JPS6012761 A JP S6012761A JP 58120753 A JP58120753 A JP 58120753A JP 12075383 A JP12075383 A JP 12075383A JP S6012761 A JPS6012761 A JP S6012761A
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    • 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
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    • H01L27/14681Bipolar transistor imagers

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Abstract

PURPOSE:To obtain the titled device sufficiently responding to high resolution by a method wherein the potential of a control electrode region of floating state providing in a semiconductor transistor is controlled via capacitor, where the potential is then controlled by means of a clamping diode during the action of carrier accumulation, read-out, and refreshing. CONSTITUTION:An n<-> type layer 5 is epitaxially grown on an n<+> type Si sunstrate 1 and formed into island form by means of an SiO2 or Si3N4 film 4 for element isolation, the base region 6 of a p type bi-polar transistor is diffusion- formed in the surface layer part of the island-formed layer 5, and an n<+> emitter region 7 is provided therein. Next, after the entire surface of covered with an SiO3 film 3, an aperture is bored, an Al wiring 8 to lead out signals is connected to the region 7, a floated electrode 9 whereon pulses are impressed via film 3 is provided on the region 6. Besides, an Al collector electrode 12 is adhered to the back surface of a substrate 1 via n<+> type layer 11, and then the surface of the device is irradiated with a light 20 while the potential of the electrode 9 is controlled by the clamping diode via capacitor generating in the element.

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は光電変換装置に関する。[Detailed description of the invention] The present invention relates to a photoelectric conversion device.

近年光電変換装置殊に、固体撮像装置に関する研究が、
半導体技術の進展と共に積極的に行なわれ、一部では実
用化され始めている。
In recent years, research on photoelectric conversion devices, especially solid-state imaging devices, has been
With the progress of semiconductor technology, this has been actively carried out, and in some cases it has begun to be put into practical use.

これらの固体撮像装置は、大きく分けるとCCD型とM
OS型の2つに分類される。CCD型撮像装置は、MO
Sキャパシタ電極下にポテンシャルの井戸を形成し、光
の入射により発生した電荷をこの井戸に蓄積し、読出し
時には、これらのポテンシャルの井戸を、電極にかける
パルスにより順次動かして、蓄積された電荷を出力アン
プ部まで転送して読出すという原理を用いている。また
CCD型撮像装置の中には、受光部はpn接合ダイオー
ド構造を使い、転送部はCCD構造で行なうというタイ
プのものもある。また一方、lVtO3型撮像装置は、
受光部を構成するpn接合よりなるフォトダイオードの
夫々に光の入射により発生した電荷を蓄積し、読出し時
には、それぞれのフォトダイオードに接続されたMOS
スイッチングトランジスタを順次オンすることにより蓄
積された電荷を出力アンプ部に読出すという原理を用い
ている。“ CCD型撮像装置は、比較的簡単な構造をもち、また1
発生し得る雑音からみても、最終段におけるフローティ
ング・ディフュージョンよりなる電荷検出器の容に値だ
けがランダム雑音に寄与するので、比較的低雑音の撮像
装置であり、低照度撮影が可能である。ただし、CCD
型撮像装置を作るプロセス的ル1約から、出力アンプと
してMO8型アンプがオンチップ化されるため、シリコ
ンと、 SiO2膜との界面から両像り、目につきゃす
いI/f I音が発生する。従って、低雑音とはいいな
がら、その性能に限界が存在している。また、高解像度
化を図るためにセル数を増加させて高密度化すると、一
つのポテンシャル井戸に蓄積できる般大の電荷績が減少
し、ダイナミックレンジがとれなくなるので、今後、固
体撮像装置が高−解像度化されていくとで大きな問題と
なる。また、CCD型の撮像装置は、ポテンシャルの井
戸を順次動かしながら#植電荷を転送していくわけであ
るから、セルの一つに欠陥が存在してもそこで電荷転送
がストップしたり、あるいは、極端に悪くなってしまい
、製造歩留りが上がらないという欠点も有している。
These solid-state imaging devices can be roughly divided into CCD type and M
It is classified into two types of OS. The CCD type imaging device is MO
A potential well is formed under the S capacitor electrode, and charges generated by incident light are accumulated in this well. During readout, these potential wells are sequentially moved by a pulse applied to the electrode to remove the accumulated charges. It uses the principle of transferring the data to the output amplifier section and reading it out. Furthermore, some CCD type imaging devices use a pn junction diode structure for the light receiving section and a CCD structure for the transfer section. On the other hand, the lVtO3 type imaging device is
The charge generated by the incidence of light is accumulated in each of the photodiodes made of pn junctions that make up the light receiving section, and during readout, the MOS connected to each photodiode is
It uses the principle that the accumulated charge is read out to the output amplifier section by sequentially turning on the switching transistors. “The CCD type imaging device has a relatively simple structure and
In terms of the noise that can be generated, only the value in the capacity of the charge detector consisting of a floating diffusion in the final stage contributes to random noise, so it is a relatively low-noise imaging device and is capable of low-light photography. However, CCD
Since the MO8 type amplifier is on-chip as the output amplifier due to the process of making a type imaging device, the interface between the silicon and the SiO2 film generates both images and noticeable I/F I sound. do. Therefore, although it is said to have low noise, there are limits to its performance. Furthermore, if the number of cells is increased to achieve higher density in order to achieve higher resolution, the general charge that can be stored in one potential well will decrease, making it impossible to maintain a dynamic range. -This becomes a big problem as the resolution increases. In addition, since CCD-type imaging devices transfer charge while sequentially moving potential wells, even if there is a defect in one of the cells, charge transfer may stop there, or It also has the disadvantage that it becomes extremely poor and the manufacturing yield cannot be improved.

これに対してMOS型撮像装置は、構造的にはCCD型
撮像装置、特にフレーム転送型の装置に比較して少し複
雑ではあるが、蓄積8礒を大きくし得る様に構成でき、
ダイナミックレンジを広くとれるという優位性をもつ。
On the other hand, MOS type imaging devices are structurally a little more complex than CCD type imaging devices, especially frame transfer type devices, but they can be configured to increase the storage capacity.
It has the advantage of having a wide dynamic range.

また、たとえセルの1つに欠陥が存在しても、X−Yア
ドレス力式のためその欠陥による他のセルへの影響がな
く、製6歩留り的には有利である。しかしながら、この
MOS型撮像装置では、信号読出し時に各フォトダイオ
ードに配線容ψが接続されるため、きわめて大きな信号
電圧ドロップが発生し、出力電圧がドがってしまうこと
、配線8績が大きく、これによるランダム雑音の発生が
大きいこと、また各フォトダイオードおよび水平スキャ
ン用のMOSスイッチングトランジスタの寄生古漬のば
らつきによる固定パターン雑音の混入等があり、CCD
型撮像装置に比較して低照度撮影はむずかしいこと等の
欠点を有している。
Further, even if one of the cells has a defect, the defect does not affect other cells because of the X-Y addressing method, which is advantageous in terms of manufacturing yield. However, in this MOS type imaging device, since a wiring capacitor ψ is connected to each photodiode during signal readout, an extremely large signal voltage drop occurs, resulting in a droop in the output voltage. This causes a large amount of random noise, and fixed pattern noise is mixed in due to variations in parasitic noise in each photodiode and horizontal scanning MOS switching transistor.
Compared to conventional imaging devices, these devices have drawbacks such as difficulty in low-light photography.

また、将来の撮像装置の高解像度化においては各セルの
サイズが縮小され、蓄積電荷が減少していく。これに対
しチップサイズから決まってくる配線古墳は、たとえ線
幅を細くしてもあまり下がらない、このため、MOS型
撮像装置は、ますますS/N的に不利になる。
Furthermore, in the future, as the resolution of imaging devices increases, the size of each cell will be reduced and the amount of accumulated charge will decrease. On the other hand, the wiring density, which is determined by the chip size, does not decrease much even if the line width is made thinner, so the MOS type imaging device becomes increasingly disadvantageous in terms of S/N.

CCD型およびMOS型撮像装置は、以1−の様な一長
一短を有しながらも次第に実用化レベルに近すいてきて
はいる。しかし、さらに将来必要とされる高解像度化を
進めていくうえで木質的に大きな問題を有しているとい
える。
Although CCD type and MOS type image pickup devices have advantages and disadvantages as described in 1-1 above, they are gradually approaching a level of practical use. However, it can be said that there are major problems with the quality of the wood in order to further increase the resolution that will be required in the future.

それらの固体撮像装置に閣し、特開昭58−15087
8 ゛半導体撮像装置゛、時開閉58−157073 
“半導体撮像装置”、特開昭58−185473 “半
導体撮像装置°′に新しい方式が提案されている。CC
D型。
In honor of those solid-state imaging devices, Japanese Patent Application Laid-Open No. 58-15087
8 ゛Semiconductor imaging device゛, open/close 58-157073
“Semiconductor imaging device”, JP 58-185473 “A new method has been proposed for semiconductor imaging device. CC
D type.

MOS型の撮像装置が、光入射により発生した電荷を主
’It極(例えばMOS)ランジスタのソース)に蓄積
するのに対して、ここで提案されている方式は、光入射
により発生した電荷を、制御電極(例えばバイポーラ・
トランジスタのベース。
While MOS-type imaging devices accumulate charges generated by incident light in the main 'It pole (e.g. source of a MOS transistor), the method proposed here accumulates charges generated by incident light. , control electrode (e.g. bipolar
base of the transistor.

SIT (静電誘導トランジスタ)あるいはMOSトラ
ンジスタのゲート)に蓄積し、光により発生した電荷に
より、流れる電流をコントロールするという新しい考え
方にもとすくものである。すなわち、CCD型、MOS
型が、蓄積された電荷そのものヲ外部へ読出してくるの
に対して、ここで提案されている方式は、各セルの増幅
機能により電荷増幅してから蓄積された電荷を読出すわ
けであり、また見方を変えるとインピーダンス変換によ
り低インビダンス出力として読出すわけである。従って
、ここで提案されている方式は、高出力、広ダイナミツ
クレンジ、低雑音であり、かつ、光信号により励起され
たキャリア(電m)は制御電極に蓄積することから、非
破壊読出しができる等のいくつかのメリットを有してい
る。さら。
The new idea of controlling the flowing current using the charges accumulated in the SIT (static induction transistor) or the gate of a MOS transistor and generated by light is also promising. That is, CCD type, MOS
Whereas the conventional type reads out the accumulated charge itself to the outside, the method proposed here uses the amplification function of each cell to amplify the charge and then reads out the accumulated charge. Also, looking at it from another perspective, it is read out as a low impedance output by impedance conversion. Therefore, the method proposed here has high output, wide dynamic range, and low noise, and since the carriers (electrons m) excited by the optical signal accumulate in the control electrode, non-destructive readout is possible. It has several advantages such as: Sara.

に将来の高解像度化に対しても可能性を有する方式であ
るといえる。
It can be said that this method has the potential for higher resolution in the future.

しかしながら、この方式は、基本的にX−Yアドレス方
式であり、L記公報に記載されている素子構造は、従来
のMO3型撮像装置の各セルにバイポーラトランジスタ
、5IT)ランジスタ等の増幅素子を複合化したものを
基本構成としている。そのため、比較的複雑な構造をし
ており、高解像化の可能性を有しながらも、そのままで
は高解像化には′限界が存在する。
However, this method is basically an X-Y address method, and the element structure described in the L publication is an amplification element such as a bipolar transistor or a 5IT) transistor in each cell of a conventional MO3 type imaging device. The basic structure is a composite one. Therefore, although it has a relatively complex structure and has the potential for high resolution, there is a limit to high resolution as it is.

本発明は、各セルに増幅機能を有するもきわめて筒中な
構造であり、将来の高解像度化にも十分対処しうる新し
い光電変換装置を提供することを目的とする。
An object of the present invention is to provide a new photoelectric conversion device that has an amplification function in each cell but has an extremely compact structure and can sufficiently cope with future increases in resolution.

かかる目的は、同導電型領域よりなる2個の主電極領域
と該主電極領域と反対導電型の制御電極領域よりなる半
導体トランジスタの該制御電極領域を浮遊状!息にし、
該浮遊状態にした制御電極領域の電位を、キャパシタを
介して制御することにより、該浮遊状態にした制御電極
領域に、光により発生したキャリアを蓄積する蓄積動作
、蓄積動作により該制御電極領域に発生した蓄積電圧な
読出す読出し動作、該制御電極領域に蓄積されたキャリ
アを消滅させるリフレッシュ動作をそれぞれさせる構造
の光電変換装置において、該浮遊状態になされた制御電
極領域の電位を制御するクランプダイオードを設けたこ
とを#徴とする光電変換装置により達成される。
This purpose is to make the control electrode region of a semiconductor transistor, which consists of two main electrode regions of the same conductivity type and a control electrode region of the opposite conductivity type to the main electrode region, into a floating state! Breathe,
By controlling the potential of the control electrode region in the floating state through a capacitor, an accumulation operation is performed in which carriers generated by light are accumulated in the control electrode region in the floating state. In a photoelectric conversion device having a structure that performs a read operation to read out the generated accumulated voltage and a refresh operation to eliminate carriers accumulated in the control electrode region, a clamp diode controls the potential of the control electrode region in a floating state. This is achieved by a photoelectric conversion device having the following feature:

以下に未発り1の実施例を図面を用いて詳細に説明する
Hereinafter, the first embodiment will be described in detail with reference to the drawings.

第1図は、本発明の−・実施例に係る光電変換装置を構
成する光センサセルの基本構造および動作を説明する図
である。
FIG. 1 is a diagram illustrating the basic structure and operation of a photosensor cell that constitutes a photoelectric conversion device according to an embodiment of the present invention.

第1図(a)は、光センサセルの1L面図を、0′S1
図(b)は、第1図(a)平面図のAA′部分の断面I
Aを、第1図(C)は、それの等価回路をそれぞれ示す
。なお、各部位において第1図(a)、 (b) 、 
(c)にノl:仙するものについては同一の番号をつけ
ている。
FIG. 1(a) shows the 1L side view of the optical sensor cell at 0'S1
Figure (b) shows the cross section I of the AA' section in the plan view of Figure 1 (a).
A, and FIG. 1(C) shows its equivalent circuit. In addition, in each part, Fig. 1 (a), (b),
(c) No.1: The same numbers are given to those that are sent.

第1図では、整列配置方式の平面図を示したが、水41
方向解像度を高くするために、画素ずらし方式(補間配
置方式)にも配置できることはもちろんのことである。
In Figure 1, a plan view of the alignment arrangement method is shown.
Of course, in order to increase the directional resolution, it is also possible to arrange using a pixel shifting method (interpolation arrangement method).

この光センサセルは、ff11図(a)、(b)に示す
ごとく。
This optical sensor cell is as shown in ff11 figures (a) and (b).

リン (P)、アンチモン(sb) 、 ヒ素(A*)
等の不純物をドープしてn型又はn+型とされたシリコ
ン基板1の七に、通常PSG膜等で構成されるパシベー
ション11り2; シリコン酸化膜(Si02 )より成る絶縁酸化膜3; となり合う光センサセルとの間を電気的に絶縁するため
のSiO、あるいはSjl N a等よりなる絶縁膜又
はポリシリコン膜等で構成される素子分離領域4; エピタキシャル技術等で形成される不純物濃度の低いn
−領域5; その」−の例えば不純物拡散技術又はイオン注入技術を
用いてポロン(B)等の不純物をドープしたバイポーラ
トランジスタのベースとなるp領域6; 不純物拡散技術、イオン注入技術等で形成されるバイポ
ーラトランジスタのエミッタとなるn+領域7: 信号を外部へ読出すための、例えばアルミニラl、(A
I)、^l−9i、AIJ:u−9i等の導電材料で形
成される配置i8゜ 絶縁膜3を通して、浮遊状態になされたp領域6にパル
スを印加するための電Ij9:それの配線10: ノ、(板lの裏面にオーミックコンタクトをとるために
不純物拡散技術等で形成された不純物濃度の高いn+領
領域l; 基板の電位を与える、すなわちバイポーラトランジスタ
のコレクタ電位を与えるためのアルミニウム等の導電材
料で形成される゛1tt極12゜より構成されている。
Phosphorus (P), antimony (sb), arsenic (A*)
A passivation layer 11 usually made of a PSG film or the like is formed on a silicon substrate 1 which is doped with impurities such as n-type or n+ type; and an insulating oxide film 3 made of a silicon oxide film (Si02). An element isolation region 4 made of an insulating film made of SiO or SjlNa, or a polysilicon film, etc. for electrically insulating between it and the photosensor cell;
-region 5; The p region 6, which is the base of a bipolar transistor doped with an impurity such as poron (B) using an impurity diffusion technique or an ion implantation technique; n+ region 7, which becomes the emitter of the bipolar transistor:
I), ^l-9i, AIJ: Arrangement i8° formed of a conductive material such as u-9i Electric Ij9: its wiring for applying a pulse to the p region 6 in a floating state through the insulating film 3 10: (N+ region l with high impurity concentration formed by impurity diffusion technology etc. in order to make ohmic contact with the back surface of the plate l; aluminum to give the potential of the substrate, that is, the collector potential of the bipolar transistor) It consists of a 1tt pole and 12° made of a conductive material such as.

なお、第1図(a)の19はn+領域7と配線8の接続
をとるためのコンタクト部分である。又配線8および配
線10の交互する部分はいわゆる2層配線となっており
、 SiO、等の絶縁材料で形成される絶縁領域で、そ
れぞれ互いに絶縁されている。すなわち、金属の2層配
線構造になっている。
Note that 19 in FIG. 1(a) is a contact portion for connecting the n+ region 7 and the wiring 8. Further, the alternating portions of the wirings 8 and 10 are so-called two-layer wirings, and are insulated from each other by insulating regions formed of an insulating material such as SiO. That is, it has a two-layer metal wiring structure.

fI%1図(C)の等価回路のコンデンサCo!13は
電極9.絶縁膜3、p領域6のMO3構造より構成され
、又バイポーラトランジスタ14はエミッタとしてのn
1領域7.ベースとしてのp領域6、不純物欲度の小さ
いn−領域5.コレクタとしてのn又はn+領領域の各
部分より構成されている。これらの図面から明らかなよ
うに、p領域6は浮遊領域になされている。
fI%1 Capacitor Co of the equivalent circuit in Figure (C)! 13 is the electrode 9. It is composed of an MO3 structure with an insulating film 3 and a p-region 6, and a bipolar transistor 14 has an n-type emitter.
1 area7. p region 6 as a base, n- region 5 with low impurity greed. It is composed of each part of the n or n+ region as a collector. As is clear from these drawings, p region 6 is made into a floating region.

第1図(C)の第2の等価回路は、バイポーラトランジ
スタ14をベース・エミッタの接合容蟻Cbe15、ベ
ース・エミッタのpn接合ダイオードDbe16.ベー
ス・コレクタの接合部JiCbc17、ベース・コレク
タのpn接合ダイオードDbclBを用いて表現したも
のである。
The second equivalent circuit in FIG. 1(C) consists of a bipolar transistor 14, a base-emitter junction capacitor Cbe15, a base-emitter pn junction diode Dbe16. This is expressed using a base-collector junction JiCbc17 and a base-collector pn junction diode DbclB.

以下、光センサセルの基本動作を第1図を用いて説明す
る。
The basic operation of the optical sensor cell will be explained below with reference to FIG.

この光センサセルの基本動作は、光入射による電荷蓄積
動作、読出し動作およびリフレッシュ動作より構成され
る。電荷蓄積動作においては、例えばエミー、夕は、配
線8を通して接地され、コレクターは配線12を通して
正電位にバイアスされている。またベースは、あらかじ
めコンデンサーCo!13に、配線lOを通して正のパ
ルス電圧を印加することにより負電位、すなわち、エミ
ッタ7に封して逆バイアス状態にされているものとする
。このCox13にパルスを印加してベース6を負電位
にイ(イアスする動作については、後にリフレッシュ動
作の説明のとき、くわしく説明する。
The basic operation of this photosensor cell consists of a charge accumulation operation by light incidence, a read operation, and a refresh operation. In the charge storage operation, for example, the collectors are grounded through the wire 8, and the collector is biased to a positive potential through the wire 12. Also, the base is pre-condenser Co! It is assumed that the emitter 7 is sealed to a negative potential by applying a positive pulse voltage to the emitter 13 through the wiring 10, thereby making it in a reverse bias state. The operation of applying a pulse to Cox 13 to lower the base 6 to a negative potential will be explained in detail later when the refresh operation is explained.

この状態において、第1図に示す様に光センサセルの表
側から光20が入射してくると、半導体内においてエレ
クトロン・ホール対が発生する。
In this state, when light 20 enters from the front side of the photosensor cell as shown in FIG. 1, electron-hole pairs are generated within the semiconductor.

この内、エレクトロンは、n領域lが正電位にバイアス
されているのでn領域1偏に流れだしていってしまうが
、ホールはp領域6にどんどん蓄積されていく、このホ
ールのp領域への蓄積によりp領域6の電位は次第に正
電位に向かって変化していく。
Among these electrons, the electrons flow to the n region 1 because the n region l is biased to a positive potential, but the holes accumulate in the p region 6 more and more. Due to the accumulation, the potential of p region 6 gradually changes toward a positive potential.

第1図(a)、(b)でも各センサセルの受光面下面は
、はとんどp領域で占られており、一部n+領領域とな
っている。当然のことながら、光により励起されるエレ
クトロン・ホール対濃度は表面に近い程大きい、このた
めp領域6中にも多くのエレクトロン・ホール対が光に
より励起される。p領域中に光励起されたエレクトロン
が再結合することなくp領域6からただちに流れ出て、
n領域に吸収されるような構造にしておけば、p領域6
で励起されたホールはそのまま蓄積されて、pTr域6
を正電位方向に変化させる。P領域6の不純物濃度が均
一になされている場合には、光で励起されたエレクトロ
ンは拡散で、P領域6とn−領域5とのpn−接合部ま
で流れ、その後はn−領域に加わっている強い電界によ
るドリフトでnコレクタ領域lに吸収される。もちろん
、P領域6内の電子の走行を拡散だけで行なってもよい
わけであるが1表面から内部に行くほどPベースの不純
物濃度が減少するように構成しておけば、この不縫物濃
度差により、ベース内に内部から表面に向う電界Ed、 が発生する。ここで、W・はp領域6の光入射側表面か
らの深さ、kはボルツマン定数、Tは絶対温度、qは単
位電−荷、PJAsはpベース領域6の表面不純物濃度
、N Aiはp9n城6のn−高抵抗領域5との界面に
おける不純物濃度である。
In FIGS. 1(a) and 1(b), the lower surface of the light-receiving surface of each sensor cell is mostly occupied by the p-region, and is partially occupied by the n+ region. As a matter of course, the concentration of electron-hole pairs excited by light increases the closer to the surface, and therefore many electron-hole pairs are excited in the p-region 6 as well. Electrons photoexcited in the p region immediately flow out of the p region 6 without recombining,
If the structure is such that it is absorbed in the n region, the p region 6
Holes excited in the pTr region 6 are accumulated as they are and
changes towards positive potential. When the impurity concentration in the P region 6 is made uniform, electrons excited by light diffuse to the pn-junction between the P region 6 and the n-region 5, and then join the n-region. It is absorbed by the n collector region l due to the drift caused by the strong electric field. Of course, electrons may travel within the P region 6 by diffusion alone, but if the structure is configured so that the P-based impurity concentration decreases from the surface to the inside, this impurity concentration can be reduced. The difference generates an electric field Ed, in the base from the inside toward the surface. Here, W is the depth from the light incident surface of the p region 6, k is the Boltzmann constant, T is the absolute temperature, q is the unit charge, PJAs is the surface impurity concentration of the p base region 6, and N Ai is the This is the impurity concentration at the interface of the p9n castle 6 with the n- high resistance region 5.

ここで、N As / N At > 3とすれば、p
@域6内の’F;、f−の走行は、拡散よりはドリフト
により行′なわれるようになる。すなわち、P領域6内
に光により励起されるキャリアを信号として有効に動作
させるためには、p領域6の不純物濃度は光入射側表面
から内部に向って減少しているようになっていることが
望ましい、拡散でp領域6を形成すれば、その不純物濃
度は光入射側表面にくらべ内部に行くほど減少している
Here, if N As / N At > 3, then p
The movement of 'F; and f- in @ area 6 is carried out by drift rather than diffusion. That is, in order to effectively operate the carriers excited by light in the P region 6 as a signal, the impurity concentration of the P region 6 must decrease from the light incident surface toward the inside. If the p region 6 is formed by diffusion, the impurity concentration decreases toward the inside compared to the surface on the light incident side.

センサセルの受光面ドの一部は、n+領域7により占ら
れている。n“領域7の深さは1通常0.2〜0.3用
腸程度、あるいはそれ以下に設計されるから、n”領域
7で吸収される光の量は、もともとあまり多くはないの
でそれ程問題はない。
A part of the light-receiving surface of the sensor cell is occupied by the n+ region 7. The depth of the n" region 7 is usually designed to be about 0.2 to 0.3 mm or less, so the amount of light absorbed by the n" region 7 is not that large to begin with. No problem.

ただ、短波長側の光、特に青色光に対しては、n4領域
7−の存在は感度低下の原因になるan”領域7の不純
物濃度は通常I X 10” cm−’程度あるいはそ
れ以上に設計される。こうした高濃度に不純物がドープ
されたn1領域7におけるホールの拡散距離は0.15
〜0.2 JLII程度である。したがって、n +<
TI域7内で光励起されたホールを有効にp領域6に流
し込むには、n+領域7も光入射表面から内部に向って
不純物濃度が減少する構造になっていることが望ましい
。n+領域7の不純物濃度分布が上記の様になっていれ
ば、光入射側表面から内部に向う強いドリフト電界が発
生して、n+領域7に光励起されたホールはドリフトに
よりただちにp領域6に流れ込む n+領域7. p領
域6の不純物濃度がいずれも光入射側表面から内部に向
って減少するように構成されていれば、センサセルの光
入射側表面側に存在するn4″領域7、p領域6におい
て光励起されたキャリアはすべて光信号として有効に働
くのである。^S又はPを高濃度にドープしたシリコン
酸化膜あるいはポリシリコン膜からの不純物拡散により
、このn+領域7を形成すると、上記に述べたような望
ましい不純物傾斜をもつn+領領域得ることがu■簡で
ある。
However, for light on the short wavelength side, especially blue light, the presence of the n4 region 7- causes a decrease in sensitivity.The impurity concentration of the an" region 7 is usually around I x 10"cm-' or more. Designed. The diffusion distance of holes in the n1 region 7 doped with impurities at such a high concentration is 0.15
It is approximately 0.2 JLII. Therefore, n +<
In order to effectively flow the holes optically excited in the TI region 7 into the p region 6, it is desirable that the n+ region 7 also have a structure in which the impurity concentration decreases from the light incident surface toward the inside. If the impurity concentration distribution in the n+ region 7 is as described above, a strong drift electric field will be generated from the light incident surface toward the inside, and the holes optically excited in the n+ region 7 will immediately flow into the p region 6 due to the drift. n+ region7. If the impurity concentration of the p-region 6 is configured such that it decreases from the light-incidence side surface toward the inside, the n4'' region 7 and the p-region 6 existing on the light-incidence side surface of the sensor cell will be optically excited. All of the carriers function effectively as optical signals.^ If this n+ region 7 is formed by impurity diffusion from a silicon oxide film or a polysilicon film heavily doped with S or P, the desired effect as described above can be achieved. It is very easy to obtain an n+ region with an impurity gradient.

最終的には、ホールの蓄積によζリベース電位はエミッ
タ電位まで変化し、この場合は接地電位まで変化して、
そこでクリップされることになる。
Eventually, due to the accumulation of holes, the ζ rebase potential changes to the emitter potential, in this case to the ground potential,
It will be clipped there.

より厳密に汀うと、ベース・エミッタ間が順方向に深く
バイアスされて、ベースに蓄積されたホールがエミッタ
に流出し始める電圧でクリップされる。つまり、この場
合の光センサセルの飽和電位は、最初にp領域6を負電
位にバイアスしたときのバイアス電位と接JI!!電位
との電位差で略々与えられるわけである n+領域7が
接地されず、浮遊状態において光入力によって発生した
電荷の蓄積を行なう場合には、p領域6はn領域lと略
々同゛電位まで電荷を#積することができる。
If the condition is set more strictly, the base-emitter region will be biased deeply in the forward direction, and the holes accumulated in the base will be clipped at a voltage at which they begin to flow to the emitter. In other words, the saturation potential of the photosensor cell in this case is close to the bias potential when the p region 6 is initially biased to a negative potential JI! ! When n+ region 7 is not grounded and accumulates charges generated by optical input in a floating state, p region 6 has approximately the same potential as n region l. Charges can be multiplied up to #.

以1;は電荷蓄積動作の定性的な概略説明であるが、以
下に少し其体的かつ定量的に説明する。
The following is a qualitative summary of the charge storage operation, but a more specific and quantitative explanation will be given below.

この先センサセルの分光感度分布は次式で与えられる。The spectral sensitivity distribution of the sensor cell is given by the following equation.

λ S(入)= □・exp(−αX) 1.24 X (1−exp<−ay) ] ・T [A/Wl但
し、入は光の波& [gml、αはシリコン結晶中での
光の減衰係数 [IL■−1]、xは半導体表面におけ
る、I’) #i合損失を起こ1.感度に寄与しない”
dead 1ayer” (不感領域)の厚さ [gm
l、yはエビ層の厚さ [pLm]、Tは透過率すなわ
ち。
λ S (input) = □・exp(-αX) 1.24 Light attenuation coefficient [IL■-1], x is I') on the semiconductor surface; Does not contribute to sensitivity”
Dead 1ayer” thickness [gm
l, y are the thickness of the shrimp layer [pLm], and T is the transmittance.

入射してくる光r4に対して反射等を考慮して有効に諺
導体中に入射する光4L、の割合をそれぞれン1<シて
いる。この先センサセルの分光感IJ¥ S(入)およ
び放射照度 Ee(入)を用いて光電流Ipは次式で計
算され る。
The ratio of the light 4L that effectively enters the conductor to the incident light r4 is set to be less than 1, taking into account reflection and the like. The photocurrent Ip is then calculated using the following formula using the spectral sensitivity IJ\S (on) and the irradiance Ee (on) of the sensor cell.

!p= f″ S(入)・Ee(入)−d入[ルA/c
m’] イロし放射照度E’e(入)、 [gW ’l cll
−211nfil−’ ] は次式で与えられる。
! p= f'' S (in)・Ee (in) - d in [le A/c
m'] Erotic irradiance E'e (in), [gW 'l cll
-211nfil-' ] is given by the following equation.

[ILW * am−2@ nm−’ ]但しEマはセ
ンサの受光面の照度[し■]、P(入)はセンサの受光
面に入射している光の分光分布、■ (八)は人間の目
の比視感度である。
[ILW * am-2@nm-' ] However, Ema is the illuminance of the sensor's light-receiving surface [shi■], P (on) is the spectral distribution of the light incident on the sensor's light-receiving surface, and ■ (8) is This is the relative luminous sensitivity of the human eye.

これらの式を用いると、エビ厚の層4#LIlをもつ光
センサセルでは、A光&1f(2854°K)で照射さ
れ、センサ受光面照度がl [Luxlのとき、約28
0n^/cm ”の光電流が流れ、入射してくるフォト
ンの数あるいは発生するエレクトロン働ホール対の数は
1.8 XIO”ケ/cm ’ a see程度である
Using these formulas, an optical sensor cell with a layer 4 #LIl of shrimp thickness is irradiated with A light & 1f (2854°K), and the sensor light receiving surface illuminance is l [Luxl, approximately 28
A photocurrent of 0 n^/cm 2 flows, and the number of incident photons or the number of generated electron-active hole pairs is about 1.8 XIO 2/cm 2 a see.

又、この時、光により励起されたホールがベースに蓄積
することにより発生する電位VpはVp=Q/Cで与え
られる#Qは蓄積されるホールの電荷量であり、CはC
bel、5とCbel7を加算した接合容量である。
Also, at this time, the potential Vp generated by the accumulation of holes excited by light in the base is given by Vp = Q/C, #Q is the amount of charge of the accumulated holes, and C is C
This is the junction capacitance that is the sum of bel,5 and Cbel7.

いま n+領域7の不純物濃度を102fic園−3、
p領域6の不純物濃度を5 X 1,0” Cm−’ 
、n−領域5の不純物一度を10 cta ”、n+領
域7の面積を16pm2.p領域6の面積を1114g
m’、n−領域5の厚さを3gm+にしたときの接合容
量は、約0.014pF位に雇り、一方、p領域6に蓄
積されるホールの個数は、蓄積時間1/1llQsec
 、有効受光面積、すなわちp領域6の面積から電極8
およ・び9の面積を引いた面積を58g12程度とする
と、1.7 X 1G’ケとなる。従って光入射により
発生する電位Vpは 190mV位になる。
Now, the impurity concentration of n+ region 7 is 102fic-3,
The impurity concentration of p region 6 is 5 x 1,0"Cm-'
, the impurity of n- region 5 is 10 cta'', the area of n+ region 7 is 16 pm2, the area of p region 6 is 1114 g
When the thickness of the m', n- region 5 is 3 gm+, the junction capacitance is about 0.014 pF, and the number of holes accumulated in the p region 6 is determined by the accumulation time 1/1 lQsec.
, from the effective light-receiving area, that is, the area of the p region 6, the electrode 8
If the area obtained by subtracting the areas of Therefore, the potential Vp generated by light incidence is about 190 mV.

ここで注1−1すべきことは、高解像度化され、セルサ
・fズが縮小化されていった時に、−っの光センサセル
あたりに入射する光!−が減少し、蓄積゛電荷量Qが共
に減少していくが、セルの縮小化に伴ない接合容にもセ
ルサイズに比例して減少してぃくので、光入射により発
生する電位Vpはほぼ一定にたもたれるということであ
る。これは本発明における光センサセルが第1図に示す
ごとく、きわめて簡単な構造をしており有効受光面がき
わめて大きくとれるril能性を有しているからである
Note 1-1 here: When the resolution is increased and the cell sensor/fs is downsized, the light that will be incident on the photo sensor cell! - decreases, and the accumulated charge Q decreases as well, but as the cell becomes smaller, the junction capacitance also decreases in proportion to the cell size, so the potential Vp generated by light incidence decreases. This means that you can lean almost constantly. This is because the optical sensor cell according to the present invention has an extremely simple structure as shown in FIG. 1, and has a ril ability that allows an extremely large effective light-receiving surface.

インターラインタイプのCODの場合と比較して本発明
における光電変換装置が有利な理由の一つはここにあり
、高解像度化にともない、インターラインタイプのCC
D型撮像装置では、転送する電荷量を確保しようとする
と転送部の面積が相対的に大きくなり、このため有効受
光面が減少するので、感度、すなわち光入射による発生
電圧が減少してしまうことになる。また、インターライ
ンタイプのCCDを撮像装置では、飽和電圧が転送部の
大きさにより制限され、どんどん低ドしていってしまう
のに対し1本発明における光センサセルでは、先にも占
いた様に、最初にp領域6を負電位にバイアスした時の
バイアス電圧により飽和電圧は決まるわけであり、大き
な飽和電圧を確保することができる。
This is one of the reasons why the photoelectric conversion device of the present invention is advantageous compared to interline type COD.
In a D-type imaging device, in order to secure the amount of charge to be transferred, the area of the transfer section becomes relatively large, which reduces the effective light-receiving surface, resulting in a decrease in sensitivity, that is, the voltage generated by incident light. become. In addition, in an imaging device using an interline type CCD, the saturation voltage is limited by the size of the transfer section and gradually decreases, whereas in the optical sensor cell of the present invention, as mentioned earlier, The saturation voltage is determined by the bias voltage when the p-region 6 is initially biased to a negative potential, and a large saturation voltage can be ensured.

以トの様にしてp領域6に蓄積された電荷により発生し
た電圧を外部へ読出す動作について次に説明する。
The operation of reading out the voltage generated by the charges accumulated in p region 6 as described above to the outside will be described next.

読出し動作状態では、エミフタ、配線8は浮遊状態に、
コレクターは正電位Vccに保持される。
In the read operation state, the emifter and wiring 8 are in a floating state,
The collector is held at a positive potential Vcc.

第2図に等価回路をポす、今、光を照射する前に、ベー
ス6を負電位にバイアスした時の電位を−V@ とじ、
光照射により発生した蓄積電圧をVpとすると、ベース
電位は、−v、+Vpなる電位になっている。この状態
で配線lOを通して電極9に読出し用の正の電圧V、を
印加すると、このIEの′電位vI+は酸化膜容JiC
ox13とベース・エミンタ間接合容1cbe15、ベ
ース・コレクタ間接合容量Cbc7により容量分割され
、ベースには電圧 が加算される。従ってベース電位は 0X −V暑+Vp十 □・v、l CO1+ Cbe+ Cbe となる。ここで、 −v、+ −−シと一一一−* v = 。
The equivalent circuit is shown in Figure 2. Before irradiating light, the potential when the base 6 is biased to a negative potential is -V@.
If the accumulated voltage generated by light irradiation is Vp, the base potential is -v, +Vp. In this state, when a positive voltage V for reading is applied to the electrode 9 through the wiring lO, the 'potential vI+ of this IE changes to the oxide film capacity JiC
The capacitance is divided by ox13, the base-eminter junction capacitance 1cbe15, and the base-collector junction capacitance Cbc7, and a voltage is added to the base. Therefore, the base potential becomes 0X -V+Vp1□·v,l CO1+ Cbe+ Cbe. Here, −v, + −shi and 111 −* v = .

Cox+ Cbe+ Cbc となる条件が成立するようにしておくと、ベース電位は
光照射により発生した。¥:積電圧Vpそのものとなる
。このようにしてエミッタ電位に対してベース電位がI
E方向にバイアスされると、エレクトロンは、エミッタ
からベースに注入され、コレクタ電位が正電位になって
いるので、ドリフト電界により加速されて、コレクタに
到達する。この時に流れる電流は1次式で!j−えられ
る。
When conditions such as Cox+ Cbe+ Cbc were established, a base potential was generated by light irradiation. ¥: Becomes the product voltage Vp itself. In this way, the base potential is I with respect to the emitter potential.
When biased in the E direction, electrons are injected from the emitter to the base, and since the collector potential is positive, they are accelerated by the drift electric field and reach the collector. The current flowing at this time is a linear equation! j - can be obtained.

x (exp −ミコ T (vp −■e) −11
但しAjはベース・エミッタ間の接合面積、qは単位電
荷It (1,8x 1g−+qクーロン)、Dnはベ
ース中におけるエレクトロンの拡散定数、n、。はpベ
ースのエミッタ端における少数キャリヤとしてのエレク
トロン濃度、WIはベース幅、NA2はベースのエミン
ク端におけるアクセプタ濃度、NACはベースのコレク
タ端におけるアクセプタ嬌度、kはポルツマン定数、T
は絶対温度、Veはエミッタ電位である。
x (exp - Miko T (vp -■e) -11
Here, Aj is the junction area between the base and emitter, q is the unit charge It (1,8x 1g-+q coulombs), and Dn is the electron diffusion constant in the base, n. is the electron concentration as minority carriers at the emitter end of the p base, WI is the base width, NA2 is the acceptor concentration at the Emink end of the base, NAC is the acceptor sensitivity at the collector end of the base, k is the Portzmann constant, and T
is the absolute temperature and Ve is the emitter potential.

この電流は、エミッタ電位Veがベース電位、すなわち
ここでは光照射により発生した蓄積電圧Vpに等しくな
るまで流れることは上式から明らかである。この時エミ
ッタ電位Veの時間的変化は次式で111算される。
It is clear from the above equation that this current flows until the emitter potential Ve becomes equal to the base potential, that is, the accumulated voltage Vp generated by light irradiation here. At this time, the temporal change in the emitter potential Ve is calculated by 111 using the following equation.

但し、ここで配線要領Csはエミ・ンタに接続されてい
る配線8のもつ容量21である。
However, here, the wiring length Cs is the capacitance 21 of the wiring 8 connected to the emitter and the terminal.

第3図は、1一式を用いて計算したエミンタ電位の時間
変化の一例を示している。
FIG. 3 shows an example of a temporal change in the eminter potential calculated using Set 1.

第3図によればエミッタ電位がベース電位に等しくなる
ためには、約1秒位を要することになる。これはエミッ
タ電位 VeがVpに近くなるとあまり電流が流れなく
なることに起因しているわけである。したがって、これ
を解決するL段は、先に電極9に正電圧■ρを印加する
ときに、 なる条件を設定したが、この条件の代わりになる条件を
入れ、ベース電位をv[1Iasだけ、余分に順方向に
バイアスしてやる方法が考えられる。
According to FIG. 3, it takes about 1 second for the emitter potential to become equal to the base potential. This is because when the emitter potential Ve approaches Vp, less current flows. Therefore, in the L stage that solves this problem, when applying the positive voltage ρ to the electrode 9, we set the following condition, but by inserting a condition to replace this condition, the base potential is changed by v[1Ias, One possible method is to apply an extra forward bias.

この時に流れる電流は次式で!j−えられる。The current flowing at this time is given by the following formula! j - can be obtained.

X (exp −(Vp + VIltas −V e
) −11T 第4図(a)に、V e+ as= 0.8 Vとした
場合、ある一定時間の後、IUJ4i9に印加していた
Vl!をゼロボルトにもどし、流れる゛電流を停止させ
たときの蓄積電圧Vpに対する、読出し電圧、すなわち
エミンタ電位の関係を示す。但し、第4図(a)では、
読出し電圧はバイアス電圧成分による読出し時間に依存
する一定の電位が必ず加算されてくるがそのゲタ分をさ
し引いたイ4をプロットしている。電極9に印加してい
る市電圧vlIをゼロボルトにもどした時には、印加し
たときとは逆になる電圧がベース電位に加算されるので
、ベース市位は、11:電圧VIIを印加する前の状態
、すなわち=V8になり、エミッタに対し逆バイアスさ
れるので電流の流れが停止するわけである。第4図(a
)によれば+00ns程度以上の読出し時間(すなわち
■Rを電極9に印加している時間)をとれば、蓄積電圧
Vpと読出し電圧は4桁程度の範囲にわたって直線性は
確保され、高速の読出しが=r能であることを示してい
る。第4図(a)で、456の線は読出しに1−分の時
間をかけた場合の結果での線は読出しに十分の時間をか
けた場合の結果であり、L記の計算例では、配線8の容
量 Csを4pFとしているが、これはCbe+Cbc
の接合容量の0.014p Fと比較して約300倍も
大きいにもかかわらず、p領域6に発生した蓄積電圧V
pが何らのM衰も受けず、かつ、バイアス屯圧の効果に
より、きわめて高速に読出されるでいることを第4図(
a)は示している。これは−1−記構成に係る光センサ
セルのもつ増幅機能、すなわち電荷増幅R催が有効に働
らいているからである。
X (exp −(Vp + VIltas −V e
) -11T In Fig. 4(a), when V e+ as = 0.8 V, after a certain period of time, the Vl! applied to IUJ4i9! The relationship between the read voltage, that is, the emitter potential, and the accumulated voltage Vp is shown when the voltage is returned to zero volts and the flowing current is stopped. However, in Figure 4(a),
As for the read voltage, a constant potential depending on the read time due to the bias voltage component is always added, but the value A4 obtained by subtracting the gain is plotted. When the voltage vlI applied to the electrode 9 is returned to zero volts, a voltage opposite to that when applied is added to the base potential, so the base voltage is 11: the state before voltage VII is applied. , that is, = V8, and the emitter is reverse biased, so the current flow stops. Figure 4 (a
), if the readout time is about +00ns or more (that is, the time during which ■R is applied to the electrode 9), the linearity of the storage voltage Vp and the readout voltage is ensured over a range of about 4 digits, and high-speed readout is possible. This shows that = r ability. In FIG. 4(a), the line 456 is the result when 1 minute is taken for reading, and the line is the result when sufficient time is taken for reading, and in the calculation example in L, The capacitance Cs of wiring 8 is set to 4pF, which is Cbe+Cbc.
Although it is approximately 300 times larger than the junction capacitance of 0.014 pF, the accumulated voltage V generated in the p region 6
Figure 4 shows that p is not subject to any M attenuation and can be read out at extremely high speed due to the effect of bias pressure.
a) shows. This is because the amplification function of the photosensor cell according to the configuration described in -1-, that is, the charge amplification R function is working effectively.

これに対して従来のMO5型撮像装置では、蓄積電圧V
pは、このような読出し過程において配線容Qj Cs
の影響でCj ・Vp / (Cj +Cs )(ゼロ
しCjはMO3O3型撮像装置光部のpn接合容量)と
なり、2桁位読出し電圧イ1が下がってしまうという欠
点を有していた。このためMO5型撮像装置では、外部
へ読出すためのメインラングMO3)ランジスタの寄生
容置のばらつきによる固定パターンn印、あるいは配線
容量すなわち出力客層が大きいことにより発生するラン
グJ、 Gl[音が大きく、S/N比がとれなI/%と
l、%う13+ 8があったが、第1図(a)、(b)
、(C)で示す構成の光センサセルでは、p領域6に発
生した蓄積電圧モのものが外部に読出されるわけであり
、この電圧εより)なり大きいため固定パターンa*1
f、r”力容量に起因するランダム雑音が相対的に小さ
くなり、きわめてS/N比の良い信号を得ることが0■
能である。
On the other hand, in the conventional MO5 type imaging device, the accumulated voltage V
p is the wiring capacitance Qj Cs in such a read process
Due to the influence of Cj.Vp/(Cj +Cs) (zero, Cj is the pn junction capacitance of the optical part of the MO3O3 type image pickup device), which has the drawback of lowering the readout voltage I1 by about two orders of magnitude. For this reason, in the MO5 type imaging device, the fixed pattern n mark due to variations in the parasitic capacity of the main rung MO3) transistor for reading out to the outside, or the rung J, Gl [sound] caused by the large wiring capacitance, that is, the output customer base. There was a large I/% and l,% 13+8 with poor S/N ratio, but Fig. 1 (a) and (b)
, (C), the accumulated voltage generated in the p region 6 is read out to the outside, and since this voltage ε) is considerably larger than the fixed pattern a*1.
Random noise caused by f, r'' force capacity becomes relatively small, making it possible to obtain a signal with an extremely good S/N ratio.
It is Noh.

先に、バイアス電圧V s+ asを0.8vにaQ定
したとき、4桁程度の直線性が100nsec程度の高
速読出し時間で得られることを示した力鳴、この11線
性および読出し時間とI(イアスミ圧 Visasの関
係を計算した結果をさらにくわしく、第4図(b)に示
す。
Previously, when the bias voltage V s+ as was set at 0.8 V, a linearity of about 4 orders of magnitude could be obtained with a high-speed readout time of about 100 nsec. The results of calculating the relationship between Iasumi pressure and Visas are shown in more detail in FIG. 4(b).

第4図(b)において横軸は/(イアスミ11:Vua
sであり、また、縦軸は読出し時間をとってし翫る。
In Fig. 4(b), the horizontal axis is /(Iasumi 11: Vua
s, and the vertical axis represents the readout time.

またパラメータは、蓄積電圧力(1■Vのときに、読出
し電圧が1 mVの80%、90%、95%。
The parameters are: when the stored voltage is 1 V, the read voltage is 80%, 90%, and 95% of 1 mV.

98%になるまでの時間依存性を示してl、%る。第4
図(a)に示される様に、蓄積電圧l 勤Vにおし1て
、それぞれ80%、90%、95%、98%になってい
る時は、それ以にの蓄積電圧では、さらに良い伯を示し
ていることは明らかである。
It shows the time dependence until it reaches 98%. Fourth
As shown in Figure (a), when the accumulated voltage l and V are 80%, 90%, 95%, and 98%, respectively, the accumulated voltage is even better. It is clear that he is referring to Haku.

このwS4図(b)によれば、バイアス電圧Visas
が0.8vでは、読11jシ電圧が蓄積電圧の80%に
なるのは読出し時間が0.12μs、90%になるのは
0.27終S、95%になるのは0.541Ls 、9
8%になるのは 1.4μsであるのがわかる。また、
バイアス電圧V it asを 0.6vより大きくす
れば、さらに高速の読出しがfil能であることを示し
ている。この様に、撮像装置の全体の設計から読出し時
間および必要な直線性が決定されると、必要とされるバ
イアス電圧v@tasが第4図(b)のグラフを用いる
ことにより決定することができる。
According to this wS4 diagram (b), the bias voltage Visas
When the voltage is 0.8V, the readout time becomes 80% of the accumulated voltage in 0.12μs, 90% in 0.27S, and 95% in 0.541Ls, 9
It can be seen that it takes 1.4 μs to reach 8%. Also,
It is shown that if the bias voltage V it as is made larger than 0.6 V, even faster readout is possible. In this way, once the readout time and required linearity are determined from the overall design of the imaging device, the required bias voltage v@tas can be determined using the graph in FIG. 4(b). can.

上記構成に係る光センサセルのもう一つの利点は、p領
域6に蓄積されたホールはp領域6におけるエレクトロ
ンとホールの1r+結合確率がきわめて小さいことから
非破壊的に読出し可能なことである。すなわち読出し時
に電極9に印加していた電圧v責をゼロボルトにもどし
た時、p領域6の電位は電圧V、を印加する前の逆バイ
アス状態になり、光照射により発生した蓄積電圧Vpは
、新しく光が照射されない限り、そのまま保存されるわ
けである。このことは、上記構成に係る光センサセルを
光電変換装置として構成したときに、システム動作上、
新しい機能を提供することができることを意味する。
Another advantage of the optical sensor cell having the above configuration is that the holes accumulated in the p region 6 can be read out non-destructively since the 1r+ coupling probability of electrons and holes in the p region 6 is extremely small. That is, when the voltage V applied to the electrode 9 during reading is returned to zero volts, the potential of the p region 6 becomes the reverse bias state before applying the voltage V, and the accumulated voltage Vp generated by light irradiation becomes It will remain as it is unless exposed to new light. This means that when the optical sensor cell according to the above configuration is configured as a photoelectric conversion device, system operation
This means that new functionality can be provided.

このp領域6に蓄積電圧Vpを保持できる時間は、きわ
めて長く、緑大の保持時間は、むしろ。
The time during which the accumulated voltage Vp can be held in this p region 6 is extremely long, and the holding time is rather long.

接合の空乏層中において熱的に発生する暗電流によって
制限を受ける。すなわち、この熱的に発生する暗電流に
より光センサセルが飽和してしまうからである。しかし
ながら、上記構成に係る光センサセルでは、空乏層の広
がってI/する領域t±、低不純物濃度領域であるn−
領域5であり、このn−領域5は10” am−’ 〜
10” am−”程度と、きわめて不純物濃度が低いた
め、その結晶性力を良1であり、MOS型、CCD型撮
像装置に比較して熱的に発生するエレクトロン・ホール
対Cよ少なI/)。
It is limited by the thermally generated dark current in the junction depletion layer. In other words, this thermally generated dark current saturates the optical sensor cell. However, in the optical sensor cell according to the above configuration, the depletion layer spreads out to the region t±, which is I/, and the region n−, which is the low impurity concentration region.
region 5, and this n-region 5 is 10"am-' ~
Since the impurity concentration is extremely low at about 10"am-", its crystallinity is excellent, and compared to MOS type and CCD type imaging devices, thermally generated electron-hole pairs and I/C are less. ).

このため、暗電流は、他の従来の装置に比較して小さい
、すなわち、上記構成に係る光センサセルは本質的に暗
電流雑音の小さい構造をしているわけである。
For this reason, the dark current is small compared to other conventional devices, that is, the optical sensor cell according to the above configuration has an essentially low dark current noise structure.

次いでp領域6に蓄積された電荷をリフレッシュする動
作について説明する。
Next, the operation of refreshing the charges accumulated in p region 6 will be explained.

L記構成に係る光センサセルでは、すでに述べたごとく
、p領域6に蓄積された電荷は、読出し動作では消滅し
ない、このため新しい光情報を人力するためには、 +
iijに蓄積されていた電荷を消滅させるためのリフレ
ッシュ動作が必要である。また同時に、浮遊状態になさ
れているp領域6の゛電位を所定の負電圧に帯電させて
おく必要がある。
In the optical sensor cell according to the L configuration, as already mentioned, the charge accumulated in the p region 6 does not disappear in the readout operation. Therefore, in order to manually input new optical information, +
A refresh operation is required to eliminate the charge accumulated in iij. At the same time, it is necessary to charge the potential of the p region 6 which is in a floating state to a predetermined negative voltage.

上記構成に係る光センサセルでは、リフレッシュ動作も
読出し動作と同様、配線lOを通して電極9に正電圧を
印加することにより行なう、このとき、配線8を通して
エミッタを接地する。コレクタは、電極12を通して接
地又はIF電位にしておく、第5図にリフレッシュ動作
の等価回路を示す、但しコレクタ側を接地した状態の例
を示している。
In the optical sensor cell having the above configuration, the refresh operation is also performed by applying a positive voltage to the electrode 9 through the wiring 10, similarly to the reading operation. At this time, the emitter is grounded through the wiring 8. The collector is grounded or set to an IF potential through the electrode 12. FIG. 5 shows an equivalent circuit for a refresh operation, with the collector side being grounded.

この状態で正電圧V四なる電圧が電極9に印加されると
、ベース22には、酸化膜容1icox13、ベース・
エミッタ間接合8峻cbe15、ベース・フレフタ間接
合容礒Cbc17の容に分割により、 なる電圧が、前の読出し動作のときと同様瞬時的にかか
る。この゛電圧により、ベース拳エミッタ間接合ダイオ
ードDbe16およびベース・コレクタ間接合ダイオ−
)”DbclBは順方向バイアスされて導通状態となり
、電流が流れ始め、ベース電位は次第に低下していく。
When a positive voltage V4 is applied to the electrode 9 in this state, the base 22 has an oxide film capacitor 1icox13 and a base
By dividing the capacitances of the emitter junction 8cbe15 and the base-flefter junction capacitance Cbc17, a voltage of 0 is instantaneously applied as in the previous read operation. This voltage causes the base-to-emitter junction diode Dbe16 and the base-to-collector junction diode to
)" DbclB is forward biased and becomes conductive, current begins to flow, and the base potential gradually decreases.

この時、浮遊状態にあるベースの電位Vの変化は近似的
に次式で表わされる。
At this time, the change in the potential V of the base in a floating state is approximately expressed by the following equation.

但し、 X(e菫p (−V ) −1) T qDIlnp* +2 =Ae I X(e菖p(−ニー V)−1) T ilはダイオードDbcを泣れる電流、I2はダイオー
ドDbeを流れる電流である。A−はベース面積、Ae
はエミッタ面積、opはコレクタ中におけるホールの拡
散定D−Pneはコレクタ中における熱平衡状態のホー
ル濃度、t、pはコレクタ中におけるホールの平均自由
行程、I2.はベース中における熱−1i衡状IEでの
エレクトロン濃度である。i、で、ベース側からエミッ
タへのホール注入による電流は、エミッタの不純物濃度
がベースの不純物濃度にくらべて充分高いので、無視で
きる。
However, X(e(-V) -1) T qDIlnp* +2 = Ae I It is an electric current. A- is the base area, Ae
is the emitter area, op is the hole diffusion constant in the collector, D-Pne is the hole concentration at thermal equilibrium in the collector, t, p are the mean free path of holes in the collector, I2. is the electron concentration at thermal-1i equilibrium IE in the base. In i, the current due to hole injection from the base side to the emitter can be ignored because the impurity concentration of the emitter is sufficiently higher than that of the base.

1−にボした式は1段階接合近似のものであり実際のデ
バイスでは段階接合からはずれており、又ベースの厚さ
が薄く、かつ複雑な濃度分布をイjしているので厳密な
ものではないが、リフレッシュ動作をかなりの近似で説
明可能である。
The equation shown in 1- is an approximation of a one-step junction, which deviates from the step-junction in actual devices, and the base is thin and has a complex concentration distribution, so it is not a strict one. However, the refresh operation can be explained with a fair approximation.

上式中のベースeコレクタ間に流才・る電流11の内、
q・DP・P II@ / L Pはホールによる電流
、すなわちベースからホールがコレクタ側へ流れだす成
分を示している。このホールによる電流が流れやすい様
に上記構成に係る光センサセルでは、コレクタの不純物
濃度は、通常のバイポーラトランジスタに比較して少し
低めに設計される。
Of the current 11 flowing between the base and collector in the above formula,
q・DP・P II@/LP indicates a current due to holes, that is, a component where holes flow from the base to the collector side. In order to facilitate the flow of current due to these holes, in the optical sensor cell having the above configuration, the impurity concentration of the collector is designed to be a little lower than that of a normal bipolar transistor.

この式を用いて計算した、ベース屯位の時間依存性の一
例を第6図に示す。横軸は、リフレッシュ′市用■1が
電極9に印加された瞬間からの時間経過すなわちリフレ
ッシュ時間を、縦軸は、ベース電位をそれぞれ示す、ま
た、ベースの初期電位をパラメータにしている。ベース
の初期電位とは、リフレッシュ電圧VIIHが加わった
瞬間に、浮遊状mにあるベースが示す電位であり、VT
IH。
An example of the time dependence of the base height calculated using this formula is shown in FIG. The horizontal axis represents the elapse of time from the moment when the refresh 1 was applied to the electrode 9, that is, the refresh time, and the vertical axis represents the base potential, and the initial potential of the base is used as a parameter. The initial potential of the base is the potential exhibited by the base in the floating state m at the moment refresh voltage VIIH is applied, and VT
IH.

CO!、 Cbe、 Cbc及びベースに蓄積されてい
る電荷によってきまる。
CO! , Cbe, Cbc and the charge stored in the base.

この第6図をみれば、ベースの電位は初期電位によらず
、ある時間経過後には必ず、片対数グラフ上で−・つの
直線にしたがって下がっていく。
Looking at this FIG. 6, the potential of the base always falls along the -· straight line on the semi-logarithmic graph after a certain period of time, regardless of the initial potential.

第6図(b)に、リフレッシュ時間に対するベース電位
変化の実験値を示す、第6図(a)に示した計算例に比
較して、この実験で用いたテストデバイスは、ディメン
ションがかなり大きいため1.計算例とはその絶対値は
一致しないが、リフレッシュ時間に対するベース電(h
変化が片対数グラフ上で直線的に変化していることが実
ル[されている。この実験例ではコレクタおよびエミッ
タの両者を接地したときの値を示している。
Figure 6(b) shows experimental values of base potential change with respect to refresh time.Compared to the calculation example shown in Figure 6(a), the test device used in this experiment has considerably larger dimensions. 1. Although the absolute value does not match the calculation example, the base voltage (h
It is true that the change is linear on a semi-logarithmic graph. This experimental example shows values when both the collector and emitter are grounded.

今、光照射による蓄積電圧Vpの最大値を0.4[V]
 、リフレッシユ電圧V gHによりベースに印加され
る電圧■ を0.4[V] とすると、第6図に示すご
とく初期ベース電位の最大値は0.8[V]となり、リ
フレッシュ”重圧印加後10 [sec]後には直線に
のってベース電位がドがり始め、 10−’[5ecl
後には、光があたらなかった時、すなわち初期ベース電
位が0.4[V]のときの電位変化と一致する。
Now, the maximum value of the accumulated voltage Vp due to light irradiation is 0.4 [V]
, the voltage applied to the base by the refresh voltage V gH is 0.4 [V], the maximum value of the initial base potential is 0.8 [V] as shown in Fig. 6, and the maximum value of the initial base potential is 0.8 [V]. After [sec], the base potential starts to drop in a straight line, and becomes 10-'[5ecl
After that, the potential change coincides with that when no light was applied, that is, when the initial base potential was 0.4 [V].

p領域6が、MOSキャパシタCotを通してiE電圧
をある時間印加し、その正電圧を除去すると負電位に帯
電する仕方には、2通りの仕方がある。一つは、p領域
6から正電荷を持つホールが、主として接地状態にある
n領域lに流れ出すことによって、負電荷が蓄積される
動作である。
There are two ways in which the p region 6 can be charged to a negative potential by applying the iE voltage for a certain period of time through the MOS capacitor Cot and removing the positive voltage. One is an operation in which holes with positive charges flow from the p region 6 to the n region l, which is mainly in a grounded state, thereby accumulating negative charges.

p領域6からホールが、n領域lに一方的に流れ、n領
域lの電子があまりp領域6内に流れ込まないようにす
るためには、p領域6の不純物密度をn領域lの不純物
密度より高くしておけばよい。一方 n +領域7やn
領域lからの電子が、p領域6に流れ込み、ホールと再
結合することによって、p領域6に負電荷がMaする動
作も行なえる。この場合には、n領域lの不純物密度は
p領域6より高くなされている。p領域6からホールが
流出することによって、負電荷が蓄積する動作の方が、
p領域6ペースに電子が流れ込んでホールと再結合する
ことにより負電荷が蓄積する動作よりはるかに速い、し
かし、これまでの実験によれば、電子をp領域6に流し
込むリフレッシュ動作でも、光電変換装置の動作に対し
ては。
In order to prevent holes from flowing unilaterally from p-region 6 to n-region l and to prevent electrons from n-region l from flowing too much into p-region 6, the impurity density of p-region 6 must be set to the impurity density of n-region l. It should be higher. On the other hand, n + area 7 and n
Electrons from the region 1 flow into the p region 6 and recombine with holes, so that negative charges Ma can be added to the p region 6. In this case, the impurity density of n region l is higher than that of p region 6. The operation in which negative charges are accumulated due to the outflow of holes from the p region 6 is more
This is much faster than the operation in which negative charges are accumulated by electrons flowing into the p-region 6 and recombining with holes, but according to previous experiments, even the refresh operation in which electrons flow into the p-region 6 does not result in photoelectric conversion. For the operation of the device.

十分に速い時間応答を示すことが確認されている。It has been confirmed that the time response is sufficiently fast.

上記構成に係る光センサセルをxY方向に多数ならべて
光1[変換装置を構成したとき、画像により各センサセ
ルで、蓄積電圧Vpは、上記の例では θ〜0.4 [
V] の間でばらついているが、リフレッシュ電圧VR
H印加後’O−” [sec]には、全てのセンサセル
のベースには約0.3[V]程度の一定電圧は残るもの
の、画像による蓄積電圧Vpの変化分は全て消えてしま
うことがわかる。すなわち、上記構成に係る光センサセ
ルによる光電変換装置では、リフレッシュ動作により全
てのセンサセルのベース電位をゼロボルトまで持ってい
く完全リフレッシュモードと(このときは第6図(a)
の例ではlo[5eclを要する)、ベース電位にはあ
る一定電圧は残るものの蓄積電圧Vpによる変動成分が
消えてしまう過渡的リフレシュモードの−5つが存在す
るわけである(このときは第6IM(a)の例では、1
0 [μ5ecJ 〜10EsecJのリフレッシュパ
ルス)、以1−の例では、リフレッシュ電圧V 111
+によりベースに印加される電圧V を0.4[V]と
したが、この電圧■^を0.13[V]とすれば、■−
記、過渡的リフレッシュモードは、第6図によれば、l
 [n5eclでおこり、きわめて高速にリフレッシュ
することができる。完全リフレッシュモードで動作させ
るか、過渡的リフレッシュモードで動作させるかの選択
は光電変!:!装置の使用目的によって決定される。
When a large number of optical sensor cells according to the above configuration are arranged in the x and Y directions to construct a light 1 [conversion device, the accumulated voltage Vp in each sensor cell is determined to be θ~0.4 [in the above example] according to the image.
V], but the refresh voltage VR
Although a constant voltage of about 0.3 [V] remains at the base of all sensor cells 'O-'' [sec] after H is applied, the change in the accumulated voltage Vp caused by the image may completely disappear. That is, in the photoelectric conversion device using optical sensor cells according to the above configuration, there is a complete refresh mode in which the base potential of all sensor cells is brought to zero volts by a refresh operation (in this case, as shown in FIG. 6(a)).
In the example, there are lo [5 ecl required) and -5 transient refresh modes in which a certain constant voltage remains at the base potential but the fluctuation component due to the accumulated voltage Vp disappears (in this case, the 6th IM ( In example a), 1
0 [refresh pulse of μ5ecJ to 10EsecJ), in the following example 1-, the refresh voltage V 111
The voltage V applied to the base by + is set to 0.4 [V], but if this voltage ■^ is set to 0.13 [V], then ■-
According to FIG. 6, the transient refresh mode is
[Occurs in n5ecl and can be refreshed very quickly. The choice between operating in complete refresh mode or transient refresh mode is photoelectric conversion! :! Determined by the intended use of the device.

この過渡的リフレッシュモードにおいてベースに残る電
圧をvKとすると、リフレッシュ電圧V□を印加後、V
 pHをゼロボルトにもどす瞬間の過渡的状態において
If the voltage remaining at the base in this transient refresh mode is vK, after applying the refresh voltage V□, V
In the momentary transient state of returning the pH to zero volts.

なる負電圧がベースに加算されるので、リフレッシュパ
ルスによるリフレッシュ動作後のベース電5位は OX V、−□・V□ CO重+ Cbe+ Cbe となり、ベースはエミッタに対して逆バイアス状態にな
る。
Since a negative voltage is added to the base, the base potential 5 after the refresh operation by the refresh pulse becomes OX V, -□·V□ CO+Cbe+Cbe, and the base becomes reverse biased with respect to the emitter.

先に光により励起されたキャリアを蓄積する蓄積動作の
とき、苓積状態ではベースは逆バイアス状態で行なわれ
るという説す1をしたが、このリフレッシュ動作により
、す2レツシユおよびベースを逆バイアス状態に持って
いくことの2つの動作が同時に行なわれるわけである。
Earlier, it was explained that during the accumulation operation of accumulating carriers excited by light, the base is in a reverse bias state in the accumulation state, but this refresh operation puts the charge and the base in a reverse bias state. The two actions of bringing it to the surface are performed at the same time.

第6図(C)にリフレッシュ電圧vIII+に対するリ
フレッシュ動作後のベース電位 yK−−Colt 、 v*u CO!+ Cbe+ Cbc の変化の実験値を示す、パラメータとしてCowの値を
5pFから100pFまでとっている。丸印は実験値で
あり、実線は Cow VK−□・VRH Cox+ Cbe+ Cbe より計算される計算値を示している。このときV K 
= 0.52V テあり、また、Cbc+ Cbe= 
4pFである。但し観測用オシロスコープのプローグ容
φ13pFがCbc+Cbeに並列に接続されている。
FIG. 6(C) shows the base potential yK--Colt, v*u CO! after the refresh operation with respect to the refresh voltage vIII+. The value of Cow is set from 5 pF to 100 pF as a parameter indicating the experimental value of the change in +Cbe+Cbc. The circles are experimental values, and the solid lines are calculated values calculated from Cow VK-□・VRH Cox+Cbe+Cbe. At this time VK
= 0.52V Te, and Cbc+ Cbe=
It is 4pF. However, the probe capacitor φ13 pF of the observation oscilloscope is connected in parallel to Cbc+Cbe.

この様に、計算イ1と実験値は完全に一致しており、リ
フレッシュ動作が実験的にも一認されている。
In this way, the calculation A1 and the experimental values are in complete agreement, and the refresh operation has been experimentally confirmed.

以I―のリフレ・ンシュ動作においては、第5図に示す
様に、コレクタを接地したときの例について説明したが
、コレクタを面電位にした状態で行なうこともiff能
である。このときは、ベース・コレクタ間接合タイオー
ドDbc18が、リフレッシュパルスが印加されても、
このリフレッシュパルスによりベースに印加される′取
位よりも、コレクタに印加されているilE電位の方が
大きいと非導通状態のままなので、電流はベース・エミ
ッタ間接合ダイオードDbe16だけを通して論れる。
In the refresh operation described in I- below, an example has been described in which the collector is grounded as shown in FIG. 5, but it is also possible to perform the refresh operation with the collector at surface potential. At this time, even if a refresh pulse is applied to the base-collector junction diode Dbc18,
If the ilE potential applied to the collector is greater than the voltage level applied to the base by this refresh pulse, it remains non-conductive, so current can flow only through the base-emitter junction diode Dbe16.

このため、ベース電位の低下は、よりゆっくりしたもの
になるが、基本的には、前に説明したのと、まったく回
様な動作が行なわれるわけである。
Therefore, the base potential decreases more slowly, but basically the operation is completely the same as that described above.

すなわち第6図(a)のリフレッシュ時間に対するベー
ス電位の関係は、第6図(a)のベース電位が低下する
時の斜めの直線が右側の方、つまり、より時間の要する
方向ヘシフトすることになる。
In other words, the relationship between the base potential and the refresh time in FIG. 6(a) is such that the diagonal straight line when the base potential decreases in FIG. 6(a) shifts to the right, that is, in the direction that requires more time. Become.

したがって、コレクタを接地した時と同じリフレッシュ
電圧VRHを用いると、リフレッシュに時間を要するこ
とになるが、リフレッシュ電圧7曲をわずか高めてやれ
ばコレクタを接地した時と同様、高速のりフレンシュ動
作が=f能である。
Therefore, if you use the same refresh voltage VRH as when the collector is grounded, it will take time to refresh, but if you slightly increase the refresh voltage 7 songs, you can achieve the same high-speed refresh operation as when the collector is grounded. f ability.

以りが光入射による電荷蓄積動作、読出し動作、リフレ
ッシュ動作よりなるト記構成に係る光センサセルの基本
動作の説明である。
The following is an explanation of the basic operation of the photosensor cell according to the above configuration, which includes a charge accumulation operation, a readout operation, and a refresh operation by light incidence.

以1−説明したごとく、16記構成に係る尤センサセル
の基本構造は、すでにあげた特開昭56−150878
、特開昭50−157073 、特開昭56− IE1
5473と比較してきわめて簡単な構造であり、将来の
高解像度化に十分対応できるとともに、それらのもつ優
れた特徴である増幅機使からくる低雑rf、高出力、広
ダイナミツクレンジ、非破壊読出し等のメリットをその
まま保存している。
As explained in 1-1 below, the basic structure of the sensor cell according to the configuration in Section 16 is disclosed in the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No. 56-150878.
, JP-A-50-157073, JP-A-56-IE1
Compared to 5473, it has an extremely simple structure and can fully support future higher resolutions, and its excellent features include low noise RF, high output, wide dynamic range, and non-destructive power from the amplifier. The advantages of reading etc. are preserved as they are.

次に、以−1−説明した構成に係る光センサセルを二次
元に配列して構成した本発明の光電変換装置の−・実施
例について図面を用いて説す1する。
Next, an embodiment of a photoelectric conversion device of the present invention, which is constructed by two-dimensionally arranging optical sensor cells according to the configuration described below, will be described with reference to the drawings.

ノS本光センサセル構造を乙次元的に3×3に配列した
光電変換装の回路MFj戊図図を第7図に示す。
FIG. 7 shows a circuit MFj diagram of a photoelectric conversion device in which optical sensor cell structures are arranged in a 3×3 dimension.

すでに説明した点線でかこまれた基本光センサセル30
(この時へイボーラトランジスタのコレクタは基板およ
び基板電極に接続されることを示している。)、読出し
パルスおよびリフレッシュパルスを印加するための水−
+1ライン31゜31 ’ 、 31 ”、読出しパル
スを発生させるための垂直シフトレジスタ32、重置シ
フトレジスタ32と水平ライン31.31’、31”の
間のlへ、ファMO3)ラノジスタ33.33′。
The basic optical sensor cell 30 surrounded by the dotted line already explained
(At this time, the collector of the Ibora transistor is shown to be connected to the substrate and the substrate electrode.) Water for applying read pulses and refresh pulses
+1 line 31° 31', 31'', vertical shift register 32 for generating readout pulses, to l between superimposed shift register 32 and horizontal lines 31.31', 31'', F MO3) lano register 33.33 '.

33 ” 、 /ヘッファMO3)ランジスタ33゜3
3′、33″のゲートにパルスを印加するための端子3
4、リフレッシュパルスを印加するためのバッフγMO
5)ランジスタ35.35′、35″、それのゲートに
パルスを印加するための端子36、リフレッシュパルス
を印・加するための端子37.基本光センサセル 30
から蓄積゛電圧を読出すための垂直ライン38.38′
、38″、各取直ラインを選択するためのパルスを発生
する水41シフトレジスタ39.各垂直ラインを開閉す
るためのゲー)1t1MO3)ランンシスタ40゜40
 ’ 、 40 ″、 蓄1n’n1JEtc7 yプ
部ニ読出すための出力ライン41、読出し後に、出力ラ
インに蓄積した電荷をリフレッシュするためのMOSト
ランジスタ42、MOS)ランジメタ42ヘリフレンシ
ユパルスを印加するための端子43、出力信号を増幅す
るための/へイボーラ、MOS、FET、J−FET等
のトランジスタ44.負荷抵抗45、トランジスタと電
源を接続するための端f−46、トランジスタの出力端
子47、読出し動作において前向ライン40.40′、
40”に蓄積された電荷をリフレッシュするためのMO
S)ランシスタ48.j8 ′、48″、およびMOS
トランジスタ48.48′、48”のゲートにパルスを
印加するための端子49によりこの光電変換装置は構成
されている。
33”, /Heffer MO3) transistor 33°3
Terminal 3 for applying pulses to gates 3' and 33''
4. Buffer γMO for applying refresh pulses
5) Transistor 35. 35', 35'', terminal 36 for applying a pulse to its gate, terminal 37 for applying a refresh pulse. Basic photosensor cell 30
Vertical lines 38, 38' for reading out the accumulated voltage from
, 38'', Water 41 Shift register 39 which generates pulses to select each take line. Game) 1t1MO3) Run sister 40°40 to open and close each vertical line.
', 40'', storage 1n'n1JEtc7 yp part 2 output line 41 for reading, MOS transistor 42 for refreshing the charge accumulated in the output line after reading, MOS) range meta 42 Heli frequency pulse is applied. Terminal 43 for amplifying the output signal, transistor 44 such as MOS, FET, J-FET, etc. for amplifying the output signal.Load resistor 45, terminal f-46 for connecting the transistor and power supply, output terminal 47 of the transistor. , forward line 40.40' in a read operation,
MO for refreshing the charge accumulated in 40”
S) Runcissta48. j8′, 48″, and MOS
This photoelectric conversion device is constituted by a terminal 49 for applying a pulse to the gates of transistors 48, 48', 48''.

この光電変換装置の動作について第7図および第8図に
示すパルスタイミング図を用いて説明する。
The operation of this photoelectric conversion device will be explained using pulse timing diagrams shown in FIGS. 7 and 8.

t58図において1区間61はリフレッシュ動作、区間
62は11M動作、区間63は読出し動作にそれぞれ対
応している。
In the diagram t58, one section 61 corresponds to a refresh operation, one section 62 corresponds to an 11M operation, and one section 63 corresponds to a read operation.

時刻t1において、基板電位、すなわち光センサセル部
のコレクタ電位64は、接地電位まだは正電位に保たれ
るが、第8図では接地電位に保たれているものを示して
いる。接地電位又は正電位のいずれにしても、すでに説
明した様に、リフレッシュに要する時間が異なってくる
だけであり、基本動作に変化はない、端子49の電位6
5はhigh状態であり、Mo3)ランジスタ48゜4
8’、48″は導通状態に保たれ、各光センサセルは、
垂直ライン38.38’、38″を通して接地されてい
る。また端子36には、波形66のごとくバッファMO
3)ランジスタが導通する電圧が印加されており、全画
面一括すフレフシュ用バッファMO3)ランジスタ35
.35’、35″は導通状態となっている。この状態で
端子37に波形 67のごとくパルスが印加されると、
水平ライン31.31’、31”を通して各光センサセ
ルのベースに電圧ががかり、すでに説明した様に、リフ
レッシュ動作に入り、それ以1iiに蓄積されていたT
rt、r4が、完全リフレッシュモード又は過渡的リフ
ツレシュモードにしたがってリフレッシュされる。完全
リフシー2シユモードになるか又は過渡的リフレッシュ
モードになるかは波形67のパルス幅により決定される
わけである。
At time t1, the substrate potential, that is, the collector potential 64 of the photosensor cell portion is still kept at a positive potential, but FIG. 8 shows that it is kept at the ground potential. Regardless of whether it is a ground potential or a positive potential, as already explained, the time required for refreshing differs, and there is no change in the basic operation.
5 is in the high state, Mo3) transistor 48°4
8', 48'' are kept conductive, and each photosensor cell is
It is grounded through the vertical lines 38, 38', 38''.
3) A voltage is applied that makes the transistor conductive, and the refresh buffer MO3) transistor 35 is applied to refresh the entire screen at once.
.. 35' and 35'' are in a conductive state. When a pulse as shown in waveform 67 is applied to the terminal 37 in this state,
A voltage is applied to the base of each photosensor cell through the horizontal lines 31, 31' and 31'', and as explained above, a refresh operation is initiated, and the T that has been accumulated in 1ii since then is
rt, r4 are refreshed according to full refresh mode or transient refresh refresh mode. The pulse width of the waveform 67 determines whether the complete refresh mode or the transient refresh mode is entered.

t!時刻において、すでに説明したごとく、各光センサ
セルのトランジスタのベースはエミッタに対して逆バイ
アス状態となり、次の蓄積区間62へ移る。このリフレ
ッシュ区Ill 61においては1図に示すように、他
の印加パルスは全てloe+状態に保たれている。
T! At that time, the base of the transistor of each photosensor cell is reverse biased with respect to the emitter, as previously described, and the next storage interval 62 is entered. In this refresh section Ill 61, as shown in FIG. 1, all other applied pulses are kept in the loe+ state.

蓄積動作区間62においては、基板電圧、すなわちトラ
ンジスタのコレクタ電位波形 64はrE電位にする。
In the accumulation operation period 62, the substrate voltage, that is, the collector potential waveform 64 of the transistor is set to rE potential.

これにより光隔射により発生したエレクトロン−ホール
対のうちのエレクトロンを、コレクタ側へ早く流してし
まうことができる。しかし、このコレクタ電位を正電位
に保つことはSベースをエミッタに対して逆方向バイア
ス状態、すなわち負電位にして撮像しているので必須条
件ではな(、接地電位あるいは若干負電位状態にしても
基本的な5lAvJ作に変化はない。
This allows electrons of the electron-hole pairs generated by optical separation to quickly flow toward the collector side. However, keeping this collector potential at a positive potential is not an essential condition because the S base is reverse biased with respect to the emitter, that is, images are taken with a negative potential (even if it is kept at ground potential or a slightly negative potential) There is no change in the basic 5lAvJ production.

蓄積動作状態においては、Mo3)ランジスタ4B、4
8’、48”のゲート端子49の電&65は、リフレッ
シュ区間と同様、 highに保たれ、各MO3)ラン
ジスタは導通状態に保たれる。このため、各光センサセ
ルのエミッタは垂直ライン38.38’、38″を通し
て接地されている0強い光の照射により、ベースにホー
ルが蓄積され、ヤ和してくると、すなわちベース電位が
エミッタ電位(接地電位)に対して順方向バイアス状態
になってぐると、ホールは垂直ライン38.38″、 
38 ”を通して流れ、そこでベース電位変化は停止し
、はクツリプされることになる。
In the storage operation state, Mo3) transistors 4B, 4
The voltage at the gate terminal 49 of 8', 48'' is kept high, as in the refresh interval, and each MO3) transistor is kept conductive. Therefore, the emitter of each photosensor cell is connected to the vertical line 38.38. When holes are accumulated in the base due to the irradiation of strong light that is grounded through ', 38'', the base potential becomes forward biased with respect to the emitter potential (ground potential). All around, the hole is a vertical line of 38.38″,
38'', where the base potential change stops and is clipped.

したがって、垂直方向にとなり合う光センサセルのエミ
ッタが垂直ライン38.38’、3B”により共通に接
続されていても、この様に垂直ライン38.38’、3
8″を接地しておくと、ブルーミング現象を生ずること
はない。
Therefore, even if the emitters of vertically adjacent photosensor cells are commonly connected by the vertical lines 38.38', 3B'', the vertical lines 38.38', 3B''
If 8'' is grounded, no blooming phenomenon will occur.

このプルーミング現象をさける方法は、MOSトランジ
スタ48.48’、48″を非導通状態にして、垂直ラ
イン38.38’、38″を浮遊状態にしていても、基
板電位、すなわちコレクタ電位64を若干負電位にして
おき、ホールの蓄積によりベース電位が正電位方向に変
化してきたとき、エミッタより先にコレクタ側の方へ流
れだす様にすることにより達成することもIIr能であ
る。
To avoid this pluming phenomenon, even if the MOS transistors 48, 48', 48'' are in a non-conductive state and the vertical lines 38, 38', 38'' are in a floating state, the substrate potential, that is, the collector potential 64, can be slightly reduced. It is also possible to achieve this by setting the potential to be negative, and when the base potential changes to a positive potential due to accumulation of holes, the potential flows to the collector side before the emitter.

蓄積区間62に次いで、時刻t、より読出し区間63に
なる。この時刻t3において、Mo3)ランジスタ48
.48’、48″のゲート端f・49の電位65をlo
wにし、かっ水fライン31.31′、31”のバー/
 77−Mo S ) 57ジスタ33,33’、33
″のゲート端子の電位68をhighにし、それぞれの
Mo3)ランジスタを導通状態とする。但し、このゲー
ト端子34の電位68をhighにするタイミングは、
時刻t3であることは必須条件ではなく、それより早い
時刻であれば良い。
Following the accumulation section 62, a readout section 63 begins at time t. At this time t3, Mo3) transistor 48
.. 48', 48'' gate end f・49 potential 65 is lo
w, water repellent f line 31.31', 31" bar/
77-Mo S) 57 Jister 33, 33', 33
The potential 68 of the gate terminal 34 is set high, and each Mo3) transistor is made conductive. However, the timing at which the potential 68 of the gate terminal 34 is set high is as follows.
It is not an essential condition that it is time t3, but any earlier time is sufficient.

時刻t4では、垂直シフトレジスター32の出力のうち
、水平ライン31に接続されたものが波形69のごと(
highとなり、このとき1M03)ランジスタ33が
導通状態であるから、この水平ライン31に接続された
3つの各光センサセルの読出しが行なわれる。この読出
し動作はすでに前に説明した通りであり、各光センサセ
ルのベース領域に蓄積された信号電荷により発生した@
号電圧は、そのまま、垂直ライン38.38’。
At time t4, among the outputs of the vertical shift register 32, those connected to the horizontal line 31 have a waveform 69 (
At this time, the 1M03) transistor 33 is in a conductive state, so each of the three photosensor cells connected to this horizontal line 31 is read out. This readout operation is as already explained earlier, and is generated by the signal charges accumulated in the base region of each photosensor cell.
The voltage is the same as the vertical line 38.38'.

38″に現われる。このときの垂直シフトレジスター3
2からのパルス電圧のパルス幅は、第4図に示した様に
、蓄積電圧に対する読出し電圧が、ト分直線性を保つ関
係になるパルス幅に設定される。またパルス電圧は先に
説明した様に、v@tas分だけエミッタに対して順方
向バイアスがか力9る様調整、される。
38". Vertical shift register 3 at this time
As shown in FIG. 4, the pulse width of the pulse voltage from 2 is set to a pulse width that maintains linearity between the read voltage and the accumulated voltage. Further, as explained earlier, the pulse voltage is adjusted so that a forward bias is applied to the emitter by v@tas.

次いで、時刻t、において、水qtシフトレジスタ39
の出力のうち、垂直ライン38に接続されたMOS)ラ
ンジスタ40のゲートへの出力だけが波形70のごと(
highとなり、MOS)ランジスタ40が導通状態と
なり、出力信号は出力ライン41を通して、出力トラン
ジスタ44に入り。
Then, at time t, the water qt shift register 39
Among the outputs of , only the output to the gate of the MOS transistor 40 connected to the vertical line 38 is as shown in the waveform 70 (
becomes high, the MOS transistor 40 becomes conductive, and the output signal enters the output transistor 44 through the output line 41.

電流増幅されて出力端子47から出力される。この様に
信号が読出された後、出力ライン41には配線容婿に起
因する信号電荷が残っているので、II M t 、に
おいて、MOS)ランジスタ42のケート端子43にパ
ルス波形71のごとくパルスを印加しlMOSトランジ
スタ42を導通状態にして出力ライン41を接地して、
この残留した信号電荷をリフレッシュしてやるわけであ
る。以下同様にして、スイッチングMO3Lランジスタ
40′、40″を順次導通させて垂直ライン3B’、3
8”の信号出力を読出す、この様にして水平に並んだ−
ライン分の各光センサセルからの信号を読出した後、@
直うイン38.38′。
The current is amplified and output from the output terminal 47. After the signal is read out in this way, signal charge due to the wiring remains in the output line 41, so in II Mt, a pulse is generated at the gate terminal 43 of the MOS transistor 42 as shown in the pulse waveform 71. is applied to turn on the IMOS transistor 42 and ground the output line 41.
This residual signal charge is refreshed. Thereafter, in the same manner, the switching MO3L transistors 40', 40'' are sequentially made conductive, and the vertical lines 3B', 3
Read out the signal output of 8", lined up horizontally like this -
After reading the signals from each optical sensor cell for the line, @
Correct in 38.38'.

38″には、出力ライン41と同様、それの配線容にに
起因する信号電荷が残留しているので、各垂直ライン3
8.38’、38”に接続されたMOS)ランジスタ4
8.48’、48.”を、それのゲート端子49に波形
65で示される様にhighにして導通させ、この残留
信号゛電荷をリフレッシュする・ 次いで1時刻t、において、1T!直シフトレジスター
32の出力のうち、水平ライン31′に接続された出力
が波形69′のごと(highとなり、水4Lライン3
1 ′に接続された各光センサセルの蓄積電圧が、各垂
直ライン38.38′、38”に読出されるわけである
。以下、W1次前と同様の動作により、出力端子47か
ら信号が読出される。
38'', similar to the output line 41, there remains signal charge due to its wiring capacity, so each vertical line 3
8. MOS) transistor 4 connected to 38', 38"
8.48', 48. ” is made high and conductive at its gate terminal 49 as shown by the waveform 65, and this residual signal ``charge is refreshed.Next, at 1 time t, among the outputs of the 1T! direct shift register 32, the horizontal The output connected to line 31' becomes high as shown in waveform 69', and water 4L line 3
The accumulated voltage of each photosensor cell connected to W1' is read out to each vertical line 38, 38', 38''.Hereafter, a signal is read out from the output terminal 47 by the same operation as before W1'. be done.

以にの説明においては、蓄積区間62と読出し区間63
が明確に区分される様な応用分野1例えばNZ近研究開
発が積極的に行なわれているスチルビデオに適用される
動作状態について説明したが、テレビカメラの様に蓄積
区間62における動作と読出し区間63における動作が
同時に行なわれている様な応用分野に関しても、第8図
のパルスタイミングを変更することにより適用1■能で
ある。但し、この時のリフレッシュは全画面一括リフレ
ッシュではなく、−ライン毎のリフレッシュ機能が必要
である0例えば、水平ライン31に接続された各光セン
サセルの信号が読出された後、時刻t1において各垂直
ラインに残留した電荷を清缶するためMOSトランジス
タ48.48′。
In the following explanation, the storage section 62 and the readout section 63 are
We have explained the operating conditions applied to application field 1, for example, still video, which is actively being researched and developed in New Zealand. Even in the field of application where the operations in 63 are performed at the same time, application 1 can be made by changing the pulse timing shown in FIG. However, the refresh at this time is not a one-time refresh of the entire screen, but requires a line-by-line refresh function.For example, after the signals of each photosensor cell connected to the horizontal line 31 are read out, each vertical MOS transistors 48 and 48' to remove the charge remaining on the line.

48″を導通にするが、このとき水平ライン31にリフ
レッシュパルスを印加する。すなわち、波形69におい
て時刻1.においても時刻t4と同様、パルス電圧、パ
ルス幅、の異なるのパルスを発生する様な構成の垂直シ
フトレジスタを使用することにより達成することができ
る。この様にダブルパルス的妨作以外には、第7図の右
側に設置した一括リフレッシュパルスを印加する機器の
代りに、左側と同様の第2の垂直シフトレジスタを右側
にも設け、タイミングを左側に設けられた垂直レジスタ
とずらせながら動作させることにより達成させることも
可能である。
48'' is made conductive, and at this time a refresh pulse is applied to the horizontal line 31. That is, in the waveform 69, at time 1., pulses with different pulse voltages and pulse widths are generated as at time t4. This can be achieved by using a vertical shift register with the same configuration as the one on the left. It is also possible to achieve this by providing a second vertical shift register on the right side and operating it with a timing shift from that of the vertical register provided on the left side.

このときは、すでに説IjI した様な蓄積状態におい
て、各光センサセルのエミッタおよびコレクタの各電位
を操作してブルーミングを押さえるという動作の自由度
が少なくなる。しかし、基本動作の所で説明した様に、
読出し状態では、ベースにVitasなるバイアス電圧
を印加したときに始めて高速読出しができる様な構成と
しているので、第3図のグラフかられかる様に、vIl
taSを印加しない時に、各光センサセルの飽和により
、垂直ライン28.28′、28”に流れだす信号型荷
分はきわめてわずかであり、ブルーミング現象は。
In this case, in the accumulation state as described above, the degree of freedom in controlling blooming by controlling the potentials of the emitter and collector of each photosensor cell is reduced. However, as explained in the basic operation,
In the read state, the configuration is such that high-speed reading is possible only when a bias voltage called Vitas is applied to the base, so as can be seen from the graph in Figure 3, vIl
When taS is not applied, due to the saturation of each photosensor cell, the signal type load flowing into the vertical lines 28, 28', 28'' is extremely small, and the blooming phenomenon occurs.

まったく問題にはならない。No problem at all.

また、スミア現象に対しても、本実施例に係る光電変換
装置は、きわめて優れた特性を得ることができる。スミ
ア現象は、CCD型撮像装置、特にフレーム転送型にお
いては、光の照射されている所を電荷転送されるという
、動作および構造上発生する問題であり、インクライン
型においては1、特に長波長の光により半導体の深部で
発生したキャリアが電荷転送部に蓄積されるために発生
する問題である。
Moreover, the photoelectric conversion device according to this embodiment can obtain extremely excellent characteristics with respect to the smear phenomenon. Smear phenomenon is an operational and structural problem that occurs in CCD type imaging devices, especially frame transfer type, in which charge is transferred to the area irradiated with light. This problem occurs because carriers generated deep in the semiconductor due to the light are accumulated in the charge transfer section.

また、MO3型撮像装置においては、各光センサセルに
接地されたスイッチングMO3)ランジスタのドレイン
側に、やはり長波長の光により半導体深部で発生したキ
ャリアが蓄積されるために生じる問題である。
Furthermore, in the MO3 type imaging device, this problem arises because carriers generated deep in the semiconductor due to long wavelength light are accumulated on the drain side of the switching MO3) transistor grounded to each photosensor cell.

これに対して未実施例に係る光電変換装置では、動作お
よび構造」−発生するスミア現象はまったくなく、また
長波長の光により半導体深部で発生したキャリアが蓄積
されるという現象もまったく生じない。但し、光センサ
セルのエミッタにおいて比較的表面近傍で発生したエレ
クトロンとホールのうち、エレクトロンが蓄積されると
いう現象が心配されるが、これは、一括りフレッシュ動
作のときは蓄積動作状態において、エミッタが接地され
ているため、エレクトロンは蓄積されず、スミア現象が
生じない、また通常のテレビカメラのとき応用されるラ
インリフレッシュ動作のときは、水平ブランキングの期
間において、垂直ラインに蓄積電圧を読出す前に、垂直
ラインを接地してリフレッシュするので、この時同時に
エミッタに一水平走査期間に蓄積されたエレクトロンは
流れ出してしまい、このため、スミア現象はほとんど発
生しない、この様に、本実施例に係る光電変換装置では
、その構造−ヒおよび動作−E、スミア現象はほとん木
質的に無視し得る程度しか発生せず1本実施例に係る光
電変換装置の大きな利点の−・つである。
In contrast, in the photoelectric conversion device according to the non-example, there is no smear phenomenon that occurs at all, and there is no phenomenon in which carriers generated deep in the semiconductor are accumulated due to long wavelength light. However, there is a concern that electrons are accumulated among the electrons and holes generated relatively near the surface of the emitter of the optical sensor cell. Since it is grounded, electrons are not accumulated and smear phenomenon does not occur. Also, during line refresh operation, which is applied in normal TV cameras, the accumulated voltage is read out on the vertical line during the horizontal blanking period. Since the vertical line is grounded and refreshed beforehand, the electrons accumulated in the emitter during one horizontal scanning period flow out at the same time, so that almost no smear phenomenon occurs. In such a photoelectric conversion device, the smear phenomenon occurs only to a negligible extent due to its structure and operation, which is one of the major advantages of the photoelectric conversion device according to this embodiment.

また、蓄積動作状態において、エミッタおよびコレクタ
の各電位を操作して、ブルーミング現象を押さえるとい
う動作について前に記述したが。
In addition, as previously described, in the storage operation state, the emitter and collector potentials are manipulated to suppress the blooming phenomenon.

これを利用してγ特性を制御することも可能である。It is also possible to control the γ characteristics using this.

すなわち、蓄積動作の途中おいて、一時的にエミッタま
たはコレクタの電位をある一定の負電位にし、ベースに
蓄積されたキャリアのうち、この負電位を与えるキャリ
ア数より多く蓄積されているホールをエミッタまたはコ
レクタ側へ流してしまうという動作をさせる。これによ
り、蓄積電圧と入射光値に対する関係は、入射光量の小
さいときはシリコン結晶のもつγ=1の特性な示し、入
射光量の大きい所では、γが1より小さくなる様な特性
を示す。つまり、折線近似的に通常テレビカメラで要求
されるγ= 0.45の特性をもたせることが可能であ
る。蓄積動作の途中において1−記動作を一度やれば一
折線近似となり、エミッタ又はコレクタに印加する負電
位を二度適宜変更して行なえば、二折線タイプのγ特性
を持たせることもat能である・ また、以]〕の実施例においては、シリコン基板を共通
コレクタとしているが通常バイポーラトランジスタのご
とく埋込n+領領域設け、各ライン毎にコレクタを分割
させる様な構造としてもよい。
In other words, during the accumulation operation, the potential of the emitter or collector is temporarily set to a certain negative potential, and of the carriers accumulated in the base, holes that are accumulated in a greater number than the number of carriers that give this negative potential are transferred to the emitter. Alternatively, the data may be flowed to the collector side. As a result, the relationship between the accumulated voltage and the incident light value shows the characteristic of γ=1 of silicon crystal when the amount of incident light is small, and shows the characteristic that γ becomes smaller than 1 when the amount of incident light is large. In other words, it is possible to provide the characteristic of γ=0.45, which is normally required for television cameras, using a polygonal line approximation. If the operation 1- is performed once in the middle of the storage operation, it becomes a one-fold line approximation, and if the negative potential applied to the emitter or collector is changed twice as appropriate, it is also possible to have a two-fold line type γ characteristic. In the embodiments described above, the silicon substrate is used as a common collector, but a buried n+ region may be provided like a normal bipolar transistor, and the collector may be divided for each line.

なお、実際の動作には第8図に示したパルスタイミング
以外に、垂直シフトレジスタ32、水ILシフトレジス
39を駆動するためのクロックパルスが必要である。
Note that, in addition to the pulse timing shown in FIG. 8, clock pulses for driving the vertical shift register 32 and the water IL shift register 39 are required for actual operation.

第9図に出力信号に関係する等価回路を示す。FIG. 9 shows an equivalent circuit related to the output signal.

容量Cマ80は、垂直ライン38.38′。Capacitor Cma 80 is vertical line 38.38'.

38″の配線容量であり、容“睦’cHatは出力ライ
ン41の配線容量をそれぞれ示している。また019図
右側の等価回路は、読出し状態におけるものであり、ス
イッチング用MOSトランジスタ40.40’、40”
は導通状!島であり、それの導通状態における抵抗値を
抵抗RM82で示している。また増幅用トランジスタ4
4を抵抗r183および電流源84を用いた等価回路で
示している。出力ライン41の配線容量に起因する電荷
蓄積をリフレッシュするためのMOS)ランジスタ42
は、読出し状態では非導通状態であり、インピーダンス
が高いので、右側の等価回路では省略している。
The wiring capacitance is 38", and the capacitance "cHat" indicates the wiring capacitance of the output line 41, respectively. The equivalent circuit on the right side of Figure 019 is in the read state, and the switching MOS transistors 40, 40', 40''
is a continuity letter! It is an island, and its resistance value in a conductive state is shown by resistor RM82. Also, the amplification transistor 4
4 is shown as an equivalent circuit using a resistor r183 and a current source 84. MOS) transistor 42 for refreshing charge accumulation caused by wiring capacitance of the output line 41
is in a non-conducting state in the read state and has high impedance, so it is omitted in the equivalent circuit on the right side.

等価回路の各パラメータは、実際に構成する光電変換装
置の大きさにより決定されるわけであるが、例えば、容
にCマ80は約4 pF位、容量C,81は約4 pF
位、MOS)ランジスタの導通状!Eの抵抗RM82は
3にΩ程度、バイポーラトランジスタ44の電波増幅率
βは約100程度として、出力端子47において観測さ
れる出力信号波形を計算した例を第10図に示す。
Each parameter of the equivalent circuit is determined by the size of the photoelectric conversion device actually constructed. For example, the capacitance C 80 is about 4 pF, and the capacitance C 81 is about 4 pF.
(MOS) transistor continuity! FIG. 10 shows an example of calculating the output signal waveform observed at the output terminal 47, assuming that the resistor RM82 of E is about 3Ω, and the radio wave amplification factor β of the bipolar transistor 44 is about 100.

第1O図において横軸はスインラングMOSトランジス
タ40.40’、40″が導通した瞬間からの時間 [
gslを、縦軸は垂直ライン38゜38′、38”の配
線容量Cマ80に、各光センサセルから信号電荷が読出
されて1ボルトの電圧がかかっているときの出力端子4
7に現われる出力電圧 [V] をそれぞれ示している
In Fig. 1O, the horizontal axis represents the time from the moment when the swing-lung MOS transistors 40, 40', 40'' become conductive.
gsl, the vertical axis is a vertical line 38° 38', 38'' wiring capacitance Cma 80, output terminal 4 when a signal charge is read out from each photosensor cell and a voltage of 1 volt is applied.
The output voltage [V] appearing at 7 is shown, respectively.

出力信号波形85は負荷抵抗R645がIOKΩ、86
は負荷抵抗Rε45が5にΩ、87は負荷抵抗R□45
が2にΩのときのものであり、いずれにおいてもピーク
値は、Cマ80とCn81の容量分割により0.5v程
度になっている。当然のことながら、負荷抵抗Rε45
が大きい方が減衰場は小さく、望ましい出力波形になっ
ている。
The output signal waveform 85 shows that the load resistance R645 is IOKΩ, 86
is load resistance Rε45 is 5Ω, 87 is load resistance R□45
The peak value in both cases is about 0.5 V due to the capacitance division between Cn 80 and Cn 81. Naturally, the load resistance Rε45
The larger the value, the smaller the attenuation field, resulting in a desirable output waveform.

)γ上り時間は、」−記のパラメータ値のとき、約20
 n5ecと高速である。スイ・ンラングMO5)ラノ
ジスタ40.40′、40″′の導通状態における抵抗
RMを小さくすることにより、および、配線容tCv 
、CHを小さくすることにより、さらに高速の読出しも
可能である。
) γ rise time is approximately 20 when the parameter values are
It is fast as n5ec. Sui Nlang MO5) By reducing the resistance RM in the conducting state of the lano resistors 40, 40' and 40'', and the wiring capacitance tCv
, CH can be made smaller, even faster reading is possible.

−に記構成に係る光センサセルを利用した光電変換装置
では、各光センサセルのもつ増幅機能により、出力に現
れる電圧が大きいため、最終段の増幅アンプも、MOS
型撮像装置に比較してかなり簡単なもので良い。ヒ記例
ではバイポーラトランジスタ1段のタイプのものを使用
した例について説明したが、2段構成のもの等、他の方
式を使うことも当然のことながらof能である。この例
の様にバイポーラトランジスタを用いると、CCD撮像
装置における最終段のアンプのMOSトランジスタから
発生する画像1−目につきゃすいI/f雑音の問題が1
本実施例の光電変換装置では発生せず、きわめてS/M
比の良い画質を得ることがUf能である。
- In the photoelectric conversion device using the photosensor cells according to the configuration described above, the voltage appearing at the output is large due to the amplification function of each photosensor cell, so the final stage amplification amplifier is also MOS
It can be a fairly simple device compared to a type imaging device. Although the example described above uses a single-stage bipolar transistor type, it is of course possible to use other systems, such as a two-stage configuration. When bipolar transistors are used as in this example, the problem of I/F noise that is easily noticeable in the image 1 and generated from the MOS transistor of the final stage amplifier in a CCD imaging device can be solved.
This does not occur in the photoelectric conversion device of this example, and the S/M
Uf ability is to obtain a good image quality.

ヒに述べた様に、上記構成に係る光センサセルを利用し
た充電変換装置では、最終段の増幅アンプがきわめて簡
単なもので良いことから、最終段の増幅アンプを一つだ
け設ける第7図に示した−・実施例のごときタイプでは
なく、増幅アンプを複数個設置して、一つの画面を複数
に分割して読出す様な構成とすることも++l能である
As mentioned in Section H, in the charging conversion device using the optical sensor cell of the above configuration, the amplification amplifier in the final stage can be extremely simple, so it is preferable to provide only one amplification amplifier in the final stage. Instead of the type shown in the embodiment shown, it is also possible to install a plurality of amplification amplifiers and configure one screen to be divided into a plurality of parts and read out.

tjSl1図に、分割読出し方式の一例を示す。第11
図に示す実施例は、水平方向を3分割とし最終段アンプ
を3つ設置した例である。基本的な動作は第7r;4の
実施例および第8図のタイミング図を用いて説明したも
のとほとんど同じであるが、このfJSl1図の実施例
では、3つの等価な水1Lシフトレジスタtoo 、1
01.102を設け、これらの始動パルスを印加するた
めの端子103に始動パルスが入ると、1列+1.(n
+1)列[1゜(2n+1)列目(nは整数であり、こ
の実施例では水平方向絵素数は31個である。)に接続
された各センサセルの出力が同時に読出されることにな
る。次の時点では、2列目、(n+2)列目、(2n+
2)列目が読出されることになる。
Figure tjSl1 shows an example of the divided readout method. 11th
The embodiment shown in the figure is an example in which the horizontal direction is divided into three parts and three final stage amplifiers are installed. The basic operation is almost the same as that described using the embodiment of Section 7r;4 and the timing diagram of FIG. 8, but in the embodiment of this fJSl1 diagram, three equivalent water 1L shift registers 1
01, 102 are provided, and when a starting pulse is input to the terminal 103 for applying these starting pulses, 1 column + 1 . (n
+1) column [1° (2n+1) column (n is an integer, and in this embodiment, the number of horizontal picture elements is 31), the outputs of each sensor cell are read out simultaneously. At the next point in time, the second column, (n+2) column, (2n+
2) The column will be read.

この実施例によれば、−木の水平ライン分を読出す時間
が固定されている時は、水平方向のスキャニング周波数
は、一つの最終段アンプをつけた方式に比較して!/3
の周波数で良く、水平シフトレジスターが簡単になり、
かつ光電変換装置からの出力信号をアナログディジタル
変換して、信号処理する様な用途には、高速のアナログ
争ディジタル変換器は不必要であり1分割読出し方式の
大きな利点である。
According to this embodiment, when the time to read out the horizontal line of -tree is fixed, the horizontal scanning frequency is lower than that of the system with one final stage amplifier! /3
, the horizontal shift register is easy to use,
In addition, for applications in which the output signal from a photoelectric conversion device is converted into analog-to-digital and signal processing is performed, a high-speed analog-to-digital converter is unnecessary, which is a great advantage of the one-division readout method.

第11図に示した実施例では゛、等価な水平シフトレジ
スターを3つ設けた方式であったが、同様な機能は、水
平レジスター1つだけでももたせることがr’iJ能で
ある。この場合の実施例を第12図に示す。
In the embodiment shown in FIG. 11, three equivalent horizontal shift registers are provided, but it is possible to provide the same function with only one horizontal register. An example in this case is shown in FIG.

第12図の実施例は、第11図に示した実施例のうちの
水fスイッチングMOSトランジスターと、最終段アン
プの中間の部分だけを書いたものであり、他の部分は、
第11図の実施例と同じであるから省略している。
The embodiment shown in FIG. 12 depicts only the middle part of the water f switching MOS transistor and the final stage amplifier of the embodiment shown in FIG. 11, and the other parts are as follows.
Since it is the same as the embodiment shown in FIG. 11, it is omitted.

この実施例では、1つの水tシフトレジスター104か
らの出力を1列目、(n+1)列目、(2n+ 1)列
[lのスイッチングMO3)ランシスターのゲートに接
続し、それらのラインを同時に読出す様にしている0次
の時点では、2列F−1,(n+2)列目、(2n+2
)列目が読出されるわけである。
In this embodiment, the output from one watert shift register 104 is connected to the gates of the first, (n+1), and (2n+1) column [l switching MO3] run registers, and those lines are simultaneously connected. At the 0th order point in time, the 2nd column F-1, (n+2)th column, (2n+2
) column is read out.

この実施例によれば、各スイッチングMOSトランジス
ターのゲートへの配線は増加するものの、水平シフトレ
ジスターとしては1つだけで動作がIil能である。
According to this embodiment, although the number of wirings to the gates of each switching MOS transistor increases, only one horizontal shift register is required for operation.

第11図、12図の例では出力アンプを3個設けた例を
示したが、この数はその目的に応じてさらに多くしても
よいことはもちろんである。
In the examples shown in FIGS. 11 and 12, three output amplifiers are provided, but it goes without saying that this number may be increased depending on the purpose.

第11図、第12図の実施例ではいずれも、水fシフト
レジスター、垂直シフトレジスターの始動パルスおよび
クロックパルスは省略しているが、これらは、他のリフ
レッシュパルスと同様。
In both the embodiments shown in FIGS. 11 and 12, the starting pulses and clock pulses for the water f shift register and vertical shift register are omitted, but these are similar to other refresh pulses.

同一・チップ内に設けたクロックパルス発生器あるいは
、他のチップ、にに設けられたクロックパルス発生器か
ら供給される。
It is supplied from a clock pulse generator provided in the same chip or from a clock pulse generator provided in another chip.

この分割読出し方式では、水平ライン一括又は全画面一
括リフレッシュを行なうと、n列目と (n+1 )列
目の光センサセル間では、わずか蓄積時間が異なり、こ
れにより、te電流成分および信号成分に、わずかの不
連続性が生じ1画像上目についてくるOf能性も考えら
れるが、これの量はわずかであり、実用ヒ問題はない、
また、これが、許容限度以上になってきた場合でも、外
部回路を用いて、それを補正することは、キ目シ状波を
発生させ、これと暗電流成分との減算およびこれと信号
成分の乗除算により行なう従来の補正技術を使用するこ
とにより容易にHf能である。
In this split readout method, when horizontal lines or all screens are refreshed at once, the storage time is slightly different between the n-th and (n+1)-th column photosensor cells, which causes the te current component and signal component to Although it is possible that a slight discontinuity may occur and appear on the top of one image, the amount of this is small and there is no problem in practical use.
Furthermore, even if this exceeds the allowable limit, correcting it using an external circuit will generate a serrated wave, subtracting this from the dark current component, and subtracting this from the signal component. Hf is easily achieved using conventional correction techniques using multiplication and division.

この様な充電変換装置を用いて、カラー画像を撮像する
時は、光電変換装置の上に、ストライプフィルターある
いは、モザイクフィルター等をオンチップ化したり、又
は、別に作ったカラーフィルターを貼合せることにより
カラー信号を得ることが可能である。
When capturing color images using such a charging conversion device, it is possible to create a stripe filter, mosaic filter, etc. on-chip on top of the photoelectric conversion device, or to attach a separately made color filter to the photoelectric conversion device. It is possible to obtain color signals.

一例としてR,G、Hのストライプ争フィルターを使□
用した時は、L記構成に係る光センサセルを利用した光
電変換装置ではそれぞれ別々の最終段アンプよりR信号
、G信号、B信号を得ることがHf能である。これの一
実施例を第13図に示す、この第13図も第12図と同
様、水平レジスターのまわりだけを示している。他は第
7図および第1’1図と同じであり、ただ1列目はRの
カラーフィルター、2列【lはGのカラーフィルター、
3列11はBのカラーフィルター、4列目はHのカラー
フィルターという様にカラーフィルターがついているも
のとする。第13図に示すごとく1列0.4列1]、7
列tJ−−−−−−の各車i([ラインは出力ラインl
lOに接続され、これはR信号をとりだす、又2列目、
5列tJ、8列11−−−−−一の各垂直ラインは出力
ライン111に接続され、これはG信号をとりだす、又
同様にして、3列目。
As an example, use R, G, and H stripe competition filters.
When used, it is possible to obtain the R signal, G signal, and B signal from separate final-stage amplifiers in a photoelectric conversion device using the optical sensor cell according to the configuration described in L. An example of this is shown in FIG. 13, which, like FIG. 12, only shows the area around the horizontal register. The rest is the same as Fig. 7 and Fig. 1'1, except that the first column is an R color filter, the second column [l is a G color filter,
It is assumed that color filters are provided in the third column 11, such as a B color filter and an H color filter in the fourth column. As shown in Figure 13, 1 column 0.4 column 1], 7
Each car i in column tJ ([line is output line l
connected to lO, which takes out the R signal, and the second column,
Each vertical line of column 5 tJ, column 8 11--1 is connected to an output line 111, which takes out the G signal, and similarly for column 3.

6列目、9列目−一一一一一の各垂直ラインは出力ライ
ン112に接続されB信号をとりだす、出力ライン11
0.lll、112はそれぞれオンチップ化されたリフ
レッシュ用MO5)ランジスタおよび最終段アンプ、例
えばエミッタフォロアタイプのバイポーラトランジスタ
に#ti統され、各カラー信号が別々に出力されるわけ
である。
Each vertical line of the 6th column and 9th column - 11111 is connected to the output line 112 and takes out the B signal, the output line 11
0. Ill and 112 are connected to an on-chip refresh MO5) transistor and a final stage amplifier, for example, an emitter follower type bipolar transistor, and each color signal is output separately.

本発明の他の実施例に係る光電変換装置を構成する光セ
ンサセルの他の例の基本構造および動作を説明するため
の図を第14図に示す、またそれの等価回路および全体
の回路構成図を第15図(a)に示す。
FIG. 14 shows a diagram for explaining the basic structure and operation of another example of a photosensor cell constituting a photoelectric conversion device according to another example of the present invention, and its equivalent circuit and overall circuit configuration diagram. is shown in FIG. 15(a).

第14図に示す光センサセルは、同一の水平スキャンパ
ルスにより読出し動作、およびラインリフレッシュを同
時に行なうことを可能とした光センサセルである。第1
4図において、すでに第1図で示した構成と異なる点は
、第1図の場合水平ライン配線10に接続されるMOS
キャパシタ電極9が−・つだけであったものが−ヒトに
隣接する光センサ−セルの側にもMOSキャパシタ?1
4i120が接続され、1つの光センサセルからみた時
に、ダブルコンデンサータイプとなっていること、およ
び図において上下に隣接する光センサセルのエミッタ7
、 は2層配線にされた配線(1)8、および配線■1
21 (第14図では、垂直ラインが1木に見えるが、
絶縁層を介して2木のラインが配置されている)に交I
fに接続、すなわちエミッタ7はコンタクトホール19
を通して配線(1)8に、エミッタ はコンタクトホー
ルl を通して配線■121にそれぞれ接続されている
ことが異なっている。
The photosensor cell shown in FIG. 14 is an photosensor cell that can simultaneously perform a read operation and a line refresh using the same horizontal scan pulse. 1st
4, the difference from the configuration already shown in FIG. 1 is that the MOS connected to the horizontal line wiring 10 in FIG.
What used to be the only capacitor electrode 9 was a MOS capacitor on the side of the optical sensor cell adjacent to the human? 1
4i120 is connected, and when viewed from one photosensor cell, it is a double capacitor type, and in the figure, the emitter 7 of the vertically adjacent photosensor cell
, are two-layer wiring (1) 8, and wiring ■1
21 (In Figure 14, the vertical line looks like one tree, but
2 lines are placed through the insulating layer)
f, that is, the emitter 7 is connected to the contact hole 19
The difference is that the emitter is connected to the wiring (1) 8 through the contact hole 1, and the emitter is connected to the wiring (1) 121 through the contact hole l.

これは第15図(a)の等価回路をみるとより明らかと
なる。すなわち、光センサセル152のベースに接続さ
れたMOSキャパシタ150は水平ライン31に接続さ
れ、MOSキャパシタ151は水平ライン3 に接続さ
れている。また光センサセル152の図においてドに隣
接する光センサセル15 のMOSキャパシタ15 は
共通する水平ライン3 に接続されている。
This becomes clearer when looking at the equivalent circuit shown in FIG. 15(a). That is, the MOS capacitor 150 connected to the base of the photosensor cell 152 is connected to the horizontal line 31, and the MOS capacitor 151 is connected to the horizontal line 3. Further, in the diagram of the optical sensor cell 152, the MOS capacitors 15 1 of the adjacent optical sensor cells 15 1 are connected to a common horizontal line 3 2 .

光センサセル152のエミッタは垂直ライン38に、光
センサセル15 のエミー、夕は垂直ライン138に、
光センサセル15 のエミッタは皓直ライン38という
様にそれぞれ交Wに接続されている。
The emitter of the photosensor cell 152 is placed on the vertical line 38, the emitter of the photosensor cell 15 is placed on the vertical line 138,
The emitters of the optical sensor cells 15 are each connected to an alternating current W as a line 38.

第15図(a)の等価回路では、以上述べた基本の光セ
ンサーセル部以外で、第7図の撮像装置と異なるのは1
垂直ライン38をリフレッシュするためのスイッチング
MO5)ランジスタ48のほかに垂直ライン138をリ
フレッシュするためのスイッチングMOSトランジスタ
148、および前置ライン38を選択するスイッチング
MO3)ランジスタ40のほか垂直ライン138を選択
するためのスイッチングMO3)ランジスタ140が追
加され、また出力アンプ系が一つ増設されている。この
出力系の構成は、各ラインをリフレッシュするためのス
イッチングMO3)ランジスタ48、および148が接
続されている様な構成とし、さらに水11Lスキャン用
のスイッチングMOSトランジスタを用いる第15図(
b)に示す様にして出力アンプを一つだけにする構成も
また可能である。第151m(b)では第15図(a)
の垂直ライン選択および出力アンプ系の部分だけを示し
ている。
In the equivalent circuit of FIG. 15(a), other than the basic photosensor cell section described above, the only difference from the imaging device of FIG.
Switching MO5) Switching MOS transistor 148 for refreshing the vertical line 138 in addition to the transistor 48 and selecting the front line 38 Switching MO3) Selecting the vertical line 138 in addition to the transistor 40 for refreshing the vertical line 38 A switching MO3) transistor 140 has been added, and one output amplifier system has been added. The configuration of this output system is such that switching MO3) transistors 48 and 148 are connected to refresh each line, and a switching MOS transistor for scanning the water 11L is used as shown in FIG.
A configuration with only one output amplifier as shown in b) is also possible. Fig. 15(a) in Fig. 151m(b)
Only the vertical line selection and output amplifier system parts are shown.

この第14図の光センサセル及び第15図(a)に示す
実施例によれば、次の様な動作がnj能である。すなわ
ち、今水平ライン31に接続された各光センサセルの読
出し動作が終−rし、テレビ動作における水fブランキ
ング期間にある時、垂直シフトレジスター32からの出
力パルスが水1Lライン3 に出力゛されるとMOSキ
ャパシタ151を通して、読出しの終了した光センサセ
ル152をリフレッシュする。このとき、スイッチング
MOSトランジスタ48は導通状態にされ、垂直ライン
38は接地されている。
According to the optical sensor cell shown in FIG. 14 and the embodiment shown in FIG. 15(a), the following operations are possible. That is, when the readout operation of each optical sensor cell connected to the horizontal line 31 is finished and the water f blanking period in the TV operation is in progress, the output pulse from the vertical shift register 32 is output to the water 1L line 3. Then, the optical sensor cell 152 from which reading has been completed is refreshed through the MOS capacitor 151. At this time, the switching MOS transistor 48 is rendered conductive, and the vertical line 38 is grounded.

また水平ライン3 に接続されたMOSキャパシタ15
 を通して光センサ−セル15 の出力が垂直ライン1
38に読出される。このとき当然のことながらスイッチ
ングMOSトランジスタ148は非導通状態になされ、
垂直ライン138は浮遊状態となっているわけである。
Also, a MOS capacitor 15 connected to the horizontal line 3
Through the vertical line 1, the output of the optical sensor cell 15
38. At this time, the switching MOS transistor 148 is naturally rendered non-conductive,
This means that the vertical line 138 is in a floating state.

この様に一つの垂直スキャンパルスにより、すでに読出
しを終rした光センサ−セルのリフレッシュと、次のラ
インの光センサ−セルの読出しが同一・のパルスで同時
的に行なうことが可能である。このときすでに説すノし
た様にリフレッシュする時の電圧と読出しの時の電圧は
、読出し時には、高速読出しの必要性からバイアス電圧
をかけるので異なってくるが、これは第14図に示すご
と<、MOSキャパシタ電J4i9およびMOSキャパ
シタ電極12017)面積を変えることにより各゛電極
に同一の電圧が印加されても各光センサ−セルのベース
には異なる電圧がかかる様な構成をとることにより達J
&キれている。
In this way, with one vertical scan pulse, it is possible to simultaneously refresh the photosensor cells that have already finished reading and read out the photosensor cells of the next line using the same pulse. At this time, as already explained, the voltage for refreshing and the voltage for reading differ because a bias voltage is applied during reading due to the necessity of high-speed reading, but this is as shown in FIG. This is achieved by changing the area of the MOS capacitor electrode (J4i9 and MOS capacitor electrode 12017) so that even if the same voltage is applied to each electrode, a different voltage is applied to the base of each photosensor cell.
&I'm pissed.

すなわち、リフレッシュ用MOSキャパシタの面積は、
読出し用MOSキャパシタの面積にくらへて小さくなっ
ている。この例のように、センサセル全部を一括リフレ
ッシュするのではなく、ムラインずつリフレッシュして
いく場合には、第1図(b)に示されるよう、にコレク
タをn型あるいはn J、Li板で構成しておいてもよ
いが、水1Lラインごとにコレクタを分離して設けた方
が望ましいことがある。コレクタが基板になっている場
合には、全光センサセルのコレクタが共通領域となって
いるため、蓄積および受光読出し状態ではコレクタに一
定のバイアス電圧が加わった状態になっている。もちろ
ん、すでに説明したようにコレクタにバイアス電圧が加
わった状態でも浮遊ベースのリフレッシュは、エミッタ
の間で行なえる。ただし、この場合には、ペース領域の
リフレッシュが行なわれると同時に、リフレーアシュパ
ルスが印加されたセルのエミッタコレクタ間に無駄な電
流が流れ、消費電力を大きくするという欠点が伴なう。
In other words, the area of the refresh MOS capacitor is
The area is smaller than that of the readout MOS capacitor. As in this example, when refreshing the sensor cells one by one rather than all at once, the collector is constructed of an n-type or nJ, Li plate, as shown in Figure 1(b). However, it may be desirable to separately provide a collector for each 1L water line. When the collector is a substrate, the collectors of all the photosensor cells are a common area, so that a constant bias voltage is applied to the collectors in the storage and light reception/readout states. Of course, as already explained, floating base refresh can be performed between the emitters even with a bias voltage applied to the collector. However, in this case, there is a drawback that at the same time that the pace region is refreshed, a wasteful current flows between the emitter and collector of the cell to which the refresh pulse has been applied, increasing power consumption.

こうした欠点を克服するためには、全センサセルのコレ
クタを共通領域とせずに、各水11ラインに並ぶセンサ
セルのコレクタはJ(通になるが、各水平ラインごとの
コレクタはtCいに分離された構造にする。すなわち、
第1図の構造に関連させて説明すれば、基板はp塑にし
て、p型基板中にコレクター各水平ラインごとに類いに
分離されたn 埋込領域を、;!けた構造にする。隣り
合う水11う・インのn 埋込領域の分離は、p9Ir
城をulに介在させる構造でもよい、水平ラインに沿っ
て埋込まれるコレクタのキャパシタを減少させるには、
絶縁物分離の方が優れている。第1図では、コレクタが
基板で構成されているから、センサセルを囲む分離領域
はすべてほとんど回し深さまで設けられている。一方、
各水平ラインごとのコレクタを暖いに分離するには、水
平ライン方向の分離領域を垂直ライン方向の分#領域よ
り必要な値だけ深くしておくことになる。
In order to overcome these drawbacks, instead of making the collectors of all the sensor cells a common area, the collectors of the sensor cells lined up in each of the 11 water lines are J (wide), but the collectors of each horizontal line are separated into structure, i.e.
To explain this in relation to the structure shown in FIG. 1, the substrate is made of p-type plastic, and there are n embedded regions in the p-type substrate, which are separated in the same manner for each horizontal line of the collector; Create a digit structure. Separation of adjacent water 11u/in n embedded regions is p9Ir
In order to reduce the collector capacitor buried along the horizontal line, it is possible to have a structure in which the castle is interposed in the UL.
Insulator isolation is better. In FIG. 1, since the collector is constituted by the substrate, all isolation regions surrounding the sensor cell are provided almost to the depth. on the other hand,
In order to warmly separate the collectors for each horizontal line, the separation area in the horizontal line direction is made deeper than the vertical line area by a necessary value.

各水fラインごとにコレクタが分離されていれば、読出
しが終って、リフレーアシュ動作が始まる時に、その水
平ラインのコレクタの電圧を接地すれば、前述したよう
なエミッタコレクタ間電流は流れず、消費電力の増加を
もたらさない。リフレッシュが終って光信号による電荷
蓄積動作に入る時に、ふたたびコレクタ領域には所定の
バイアス電圧を印加する。
If the collector is separated for each water f line, if the voltage of the collector of that horizontal line is grounded when reading is finished and the refresh operation starts, the emitter-collector current as described above will not flow, and the consumption will be reduced. Does not result in an increase in power. When refreshing is completed and a charge storage operation based on an optical signal begins, a predetermined bias voltage is applied to the collector region again.

また第15図(a)の等価回路によれば、各水平ライン
毎に出力は出力端子47および147に交qに出力され
ることになる。これは、すでに説明したごとく、第15
図(b)の様な構成にすることにより一つのアンプから
出力をとりだすことも可能である。
Further, according to the equivalent circuit shown in FIG. 15(a), outputs are output to the output terminals 47 and 147 in q directions for each horizontal line. As already explained, this is the 15th
It is also possible to take out the output from one amplifier by using a configuration as shown in FIG. 2(b).

以1;説明した様に本実施例によれば、比較的簡単な構
成で、ラインリフレッシュがOI能となり、通常のテレ
ビカメラ等の応用分野にも適用することがデできる。
1. As explained above, according to this embodiment, line refreshing becomes OI function with a relatively simple structure, and it can be applied to ordinary application fields such as television cameras.

未発り1の他の実施例としては、光センサセルに複数の
エミッタを設けた構成あるいは、一つのエミッタに複数
のコンタクトを設けた構成により。
Other embodiments of the non-emission 1 include a structure in which the optical sensor cell is provided with a plurality of emitters, or a structure in which one emitter is provided with a plurality of contacts.

−・つの光センサセルから複数の出力をとりだすタイプ
が考えられる。
- A type that takes out multiple outputs from one optical sensor cell is considered.

これは本発明による光電変換装置の各光センサセルが増
幅機部をもつことから、〜つの光センサセルから複数の
出力をとりだすために、各光センサセルに複数の配線容
蟻が接続されても、光センサセルの内部で発生した蓄積
電圧Vpが、まったく減衰することなしに各出力に読出
すことがI+7能であることに起因している。
This is because each optical sensor cell of the photoelectric conversion device according to the present invention has an amplifier section, so even if multiple wiring ants are connected to each optical sensor cell in order to extract multiple outputs from ~1 optical sensor cell, the optical This is due to the fact that the accumulated voltage Vp generated inside the sensor cell can be read out to each output without being attenuated at all.

この様に、各光センサセルから複数の出力をとりだすこ
とができる構成により、各光センサセルを多数配列して
なる光電変換装置に対して信号処理あるいは雑音対策等
に対して多くの利点を付加することが可能である。
In this way, by having a configuration in which multiple outputs can be taken out from each optical sensor cell, many advantages can be added to the photoelectric conversion device formed by arranging a large number of each optical sensor cell in terms of signal processing, noise countermeasures, etc. is possible.

次に本発明に係る光゛屯変摸装置の一製法例について説
明する。第16図に、11択エピタキシヤル成ff1(
N、Endo et at、 ”Novel devi
ce isolationtechnology wi
th 5elected epitaxial gro
wth”Tech、 Dig、 of 1982 I 
EDM、 PP、 241−244 参照)を用いたそ
の製法の一例を小す6 1−10 X 10 ” c「3程IWの不純物濃度の
n形S1基板1のW面側に、コンタクト用のn4領域1
1を、^SあるいはPの拡散で設ける。n+領領域らの
オートドーピングを防ぐために、図には示さないが酸化
膜及び窒化膜を表101に通常は設けておく。
Next, an example of a manufacturing method of the optical tunnel conversion device according to the present invention will be explained. FIG. 16 shows the 11-choice epitaxial formation ff1 (
N, Endo et at, “Novel devi
ce isolation technology
th 5elected epitaxial gro
wth"Tech, Dig, of 1982 I
An example of the manufacturing method using EDM, PP, 241-244) is shown below. On the W side of the n-type S1 substrate 1 with an impurity concentration of about 3 IW, an n4 for contact is formed. Area 1
1 is provided by ^S or P diffusion. In order to prevent auto-doping in the n+ regions, an oxide film and a nitride film are usually provided in Table 101, although not shown.

711(板lは、不純物濃度及び酸素濃度が均一に制御
されたものを用いる。すなわち、キャリアラインタイム
がウェハで1−分に長くかつ均一な結晶ウェハを用いる
。その様なものとしては例えばMCZ法による結晶が適
している。基板10表ICIに略々Igm程度の酸化1
19をウニ・ント酸化により形成する。すなわち、)1
.OX囲気かあるいは(H2+O7)雰囲気で酸化する
。積層欠陥等を生じさせずに良好な酸化膜を得るには、
800℃程度の温度での高圧酸化が適している。
711 (For the plate l, use one in which the impurity concentration and oxygen concentration are controlled uniformly. In other words, use a crystal wafer with a long and uniform carrier line time of 1 minute per wafer. For example, MCZ A crystal produced by the method is suitable.The substrate 10 has an oxidation level of approximately Igm on the ICI.
19 is formed by sea urchin oxidation. That is, )1
.. Oxidize in an OX atmosphere or (H2+O7) atmosphere. To obtain a good oxide film without causing stacking faults, etc.,
High pressure oxidation at a temperature of about 800°C is suitable.

その−■二に、たとえば2〜4pLs程度の厚さの31
0、膜をCV D −11’ jlI積する。(N2 
+ SiH4+02)カス系で、300〜500℃程度
の温度で所望の厚さの5i021りを堆積する。Ot 
/ SiH4のモル比は温度にもよるが4〜40程度に
設定する。フォトリングラフィに程tこより、セル間の
分#領域となる部分の酸化膜を残しぞ他の領域の酸化膜
は、 (CF4 + I2 ) −C2Fg 、 CH
2F2等のガスを用いたリアクティブイオンエツチング
で除ノくする( i 16図の1−程(a))、例えば
、10×lO終m 2に1画素を設ける場合には、IO
ILmピンチのメンンユ状に9102膜を残す。5iO
z Diの幅はたとえば2μ腸程度に選ばれる。リアク
ティブイオンエツチングによる表面のダメージ層及び汚
染層を、Ar/Cl 2 ガス系プラズマエツチングか
ウエントエンチングによって除去した後、超高真空中に
おける法着かもしくは、ロードロック形式で十分に雰囲
気が清浄になされたスパッタ、あるいは、5IH4カス
にC02レーザ光線を照射する減IE光CV Dで、ア
モルファスシリコン301を堆積する(第16図の工程
(b))。CBrF、、CG12F2 、CI2等のカ
スを用いたりアクティブイオンエツチングによる異方性
エッチにより。
Second, for example, 31 with a thickness of about 2 to 4 pLs.
0, membrane is subjected to CV D -11' jlI product. (N2
+SiH4+02) scum system, and deposit 5i021 to a desired thickness at a temperature of about 300 to 500°C. Ot
/SiH4 molar ratio is set to about 4 to 40, depending on the temperature. During the photolithography process, only the oxide film in the area between the cells is left, and the oxide film in other areas is as follows: (CF4 + I2) -C2Fg, CH
Remove by reactive ion etching using a gas such as 2F2 (step 1-(a) in Figure 16). For example, if one pixel is provided in 10×10 m2,
The 9102 film is left in the form of a meningle of ILm pinch. 5iO
The width of z Di is selected to be, for example, about 2 μm. After removing the damaged layer and contamination layer on the surface caused by reactive ion etching by Ar/Cl 2 gas-based plasma etching or wet etching, it is deposited in an ultra-high vacuum or in a load-lock format to ensure a sufficient atmosphere. Amorphous silicon 301 is deposited using cleaned sputtering or reduced IE light CVD in which the 5IH4 residue is irradiated with a CO2 laser beam (step (b) in FIG. 16). Anisotropic etching using CBrF, CG12F2, CI2, etc., or active ion etching.

5IOz層(+11而に堆積している以外のアモルファ
スシリコンを除去する(第16図の工程(C))。曲と
同様に、タメージと汚染層を十分除去した後、シリコン
基板表面を十分清浄に洗浄し、(I2 十SiH,,C
文、十FICKL)カス系によりシリコン層の選択成長
を1rう。数10Torrの減圧状!、町で成長は行い
、基板3!度は900〜1000℃、till:iのモ
ル比をある程爪以り高い値に設定する。110文の17
1が少なすぎるとiff 4J、!成長は起こらない。
Remove the amorphous silicon other than that deposited on the 5IOz layer (+11) (step (C) in Figure 16).Similar to the song, after sufficiently removing the damage and contamination layer, thoroughly clean the silicon substrate surface. Washed and (I2 SiH,,C
(Text, 10FICKL) Selective growth of the silicon layer is carried out for 1r using a dregs system. Decompression of several tens of Torr! , Growth takes place in town, board 3! The temperature is set at 900 to 1000°C, and the molar ratio of till:i is set to a value that is somewhat higher than that of the nail. 17 of 110 sentences
If 1 is too small, 4J,! Growth does not occur.

シリコノ基板上にはシリコン結晶層が成長するが、 S
iO2層1=のシリコンは[1によってエツチングされ
てしまうため、 5102層ヒにはシリコンは堆積しな
い(第16図(d))。n一層5の厚さはたとえば3〜
5用而程面である。
A silicon crystal layer grows on the silicon substrate, but S
Since the silicon of the iO2 layer 1= is etched by [1], no silicon is deposited on the 5102 layer 1 (FIG. 16(d)). The thickness of the n single layer 5 is, for example, 3~
5 It is a practical matter.

不純物濃度は、&Iましくは1012〜1g +s c
 m−3程度に設定する。もちろん、この範囲をずれて
もよいが、pn−接合の拡散電位で完全に空乏化するか
もし−〈はコレクタに動作電圧を印加した状態で゛は、
少なくともn−領域が完全に空乏化するような不純物濃
度および厚さに選ぶのが望ましい。
The impurity concentration is &I or preferably 1012~1g +sc
Set it to about m-3. Of course, it is possible to deviate from this range, but it may be completely depleted at the diffusion potential of the pn-junction (with the operating voltage applied to the collector).
It is desirable to select an impurity concentration and thickness such that at least the n-region is completely depleted.

通常入手できるIJCIガスには人聞の水分が含まれて
いるため、シリコン基板表面で常に酸化膜が形成される
というようなことになって、到底高品質のエピタキシャ
ルIBMは望めない、水分の多いHClは、ボンベに入
っている状態でボンベの材ネ1と反応し鉄分を中心とす
る重金属を大量に含むことになって1重金属汚染の多い
エビ層になり易い、光センサ−セルに使用するエビ層は
、[11電流成分が少ない程望ましいわけであるから、
重金属による汚染は極限まで抑える必要がある。 Si
H。
Usually available IJCI gas contains human moisture, so an oxide film is constantly formed on the surface of the silicon substrate, making it impossible to expect high-quality epitaxial IBM. HCl reacts with the material in the cylinder when it is in the cylinder, and contains a large amount of heavy metals, mainly iron, so it is used in optical sensor cells that tend to become contaminated with heavy metals. The shrimp layer has [11] The smaller the current component, the more desirable it is.
Heavy metal pollution must be suppressed to the absolute minimum. Si
H.

C1,に超高純度の材料を、使用することはもちろんで
あるが、HCiには特に水分の少ない、望ましくは少な
くとも水分含有量が0.5pp腸以下のものを使用する
。もちろん、水分含有量は少ない程よい。
Of course, an ultra-high purity material is used for C1, but for HCi, a material with particularly low water content, preferably at least 0.5 pp or less water content, is used. Of course, the lower the water content, the better.

エピタキシャル成長層をさらに高品買犀するには、基板
をまず1150〜1250℃程度の高温処理で表面近傍
から酸素を除去して、その後800℃程度の長時間熱処
理により基板内部にマイクロディフェクトを多数発生さ
せ、デヌーデットゾーンを有するインドリシックゲッタ
リングの行える基板にしておくこともきわめてイ■効で
ある0分離領域としての 5i02層4が存在した状!
Lでのエピタキシャル成長を行うわけであるから、Si
n、からの酸素のとり込みを少なくするため、成長湿度
は低い程望ましい0通常よく使われる高周波加熱法では
、カーボンサセプタからの汚染が多くて、より一層の低
温化、は難しい0反応室内にカーボンサセプタなど持込
まないランプ加熱によるウェハ直接加熱法が成長雰囲気
をもっともクリーンにできて、高品質エビ層を低温で成
長させられる。
In order to obtain an even higher quality epitaxial growth layer, the substrate is first treated at a high temperature of about 1150 to 1250°C to remove oxygen from near the surface, and then heat treated for a long time at about 800°C, which generates many micro-defects inside the substrate. It is also extremely effective to use a substrate that has a denuded zone and is capable of indolithic gettering.
Since epitaxial growth is performed using L, Si
In order to reduce the uptake of oxygen from n, the lower the growth humidity, the better. In the commonly used high-frequency heating method, there is a lot of contamination from the carbon susceptor, and it is difficult to lower the temperature further. The wafer direct heating method using lamp heating without using a carbon susceptor provides the cleanest growth atmosphere and allows high-quality shrimp layers to grow at low temperatures.

反応室におけるウェハ支持具は、より屏気圧の低い超高
純度溶融サファイアが適している。原材料ガスの予熱が
容易に行え、かつ大流量のガスが流れている状態でもウ
ニ八面内温度を均一化し易い、すなわちサーマルストレ
スがほとんど発生しないランプ加熱によるウェハ1a接
加熱法は、高品質エピ層を得るのに適している。成長時
にウェハ表面への紫外線照射は、エビ層の品質をさらに
向にさせる。
For the wafer support in the reaction chamber, ultra-high purity fused sapphire, which has a lower folding pressure, is suitable. The wafer 1a contact heating method using lamp heating, which allows easy preheating of the raw material gas and makes it easy to equalize the temperature within the eight surfaces of the urchin even when a large flow of gas is flowing, produces almost no thermal stress, and produces high-quality epitaxial layers. Good for getting layers. Ultraviolet irradiation of the wafer surface during growth further improves the quality of the shrimp layer.

分離領域4となるSin、層の側壁にはアモルファスシ
リコンが堆積している(第16図のr程(C) 、アモ
ルファスシリコンは固相成長で単結晶化し易いため、S
in、分離領域4との界面近傍の結晶が非常に優れたも
のになる。高抵抗n−゛層5を選択エピタキシャル成長
により形成した後(ff$16図ノシ稈(d))、表面
濃度1〜20X 10”C11程度のP領域6を、ドー
プトオキサイドからの拡散か、あるいは低ドーズのイオ
ン注入層をソースとした拡散により所定の深さまで形成
する。
Amorphous silicon is deposited on the sidewalls of the Sin layer, which will become the isolation region 4 (see r (C) in Figure 16).
In, the crystal near the interface with the separation region 4 becomes very good. After forming the high resistance n-layer 5 by selective epitaxial growth (FIG. 16 (d)), a P region 6 with a surface concentration of about 1 to 20×10”C11 is formed by diffusion from doped oxide or It is formed to a predetermined depth by diffusion using a low-dose ion-implanted layer as a source.

p領域6の深さはたとえば0.6〜1路−程度である。The depth of p region 6 is, for example, about 0.6 to 1 path.

P領域6の厚さと不純物濃度は以下のような考えで決定
する。感度をLげようとすれば、p領域6の不純物濃度
なFげてCbeを小さくすることがψましい、Cbeは
咄々次のように与えられる。
The thickness and impurity concentration of P region 6 are determined based on the following considerations. In order to increase the sensitivity, it is desirable to reduce Cbe by lowering the impurity concentration of the p region 6. Cbe is given as follows.

ただし、Vbiはエミッタeベース間拡散電位であり、 で榮えられる。ここで、εはシリコン結晶の誘電率、N
 はエミッタの不純物’tta庶、N はベースのエミ
9夕に隣接する部分の不純物密度、Di は真性キャリ
ア濃度である。N を小さくする程Cb@は小さくなっ
て、感度はLJfするが、N をあまり小さくしすぎる
とベース領域が動作状態で完全に空乏化してパンチング
スルー状態になってしまうため、あまり低くはできない
、ベース領域が完全に空乏化してパンチングスルー状態
にならない程度に設定する。
However, Vbi is the emitter-e-base diffusion potential, which can be expressed as follows. Here, ε is the dielectric constant of silicon crystal, N
is the impurity concentration of the emitter, N is the impurity density of the portion of the base adjacent to the emitter, and Di is the intrinsic carrier concentration. The smaller N is, the smaller Cb@ is, and the sensitivity is LJf. However, if N is made too small, the base region will be completely depleted in the operating state, resulting in a punch-through state, so it cannot be made too low. It is set to such an extent that the base region is not completely depleted and a punch-through state occurs.

その後、シリコン基板表tTH(l(t +o、 ) 
カス系スチーム酸化により数1OAから数100A程度
の厚さの熱酸化膜3を、aOO〜900”C程度の温度
で形成する一層(7)+=ニ、(9iH4+ NH3)
系ガスのCvDで窒化膜(sts N4)302を50
0〜1500A程度の厚さで形成する。形成温度は70
0〜900℃程度である。Nil、ガスも、nciガス
と並んで通常人手できる袈品は、大鱗に水分を含んでい
る。水分の多いNil、ガスを原材料に使うと、酸素濃
度の多い窒化膜となり、再現性に乏しくなると同時に、
その後のSin、膜との選択エツチングで選択比が取れ
ないという結果を招く。
After that, the silicon substrate surface tTH(l(t +o, )
A thermal oxide film 3 with a thickness of several 1 OA to several 100 Å is formed by dregs-based steam oxidation at a temperature of about aOO to 900''C.
Nitride film (STS N4) 302 is 50%
It is formed with a thickness of about 0 to 1500A. Formation temperature is 70
The temperature is about 0 to 900°C. Nil and gas, as well as NCI gas, are usually made by hand and contain a large amount of water. If Nil or gas with a high moisture content is used as a raw material, the result will be a nitride film with a high oxygen concentration, resulting in poor reproducibility.
The subsequent selective etching with the Sin and film results in an inability to obtain a selectivity.

NH,ガスも、少なくとも水分含有にが0.5pp■以
下のものにする。水分含右破は少ない程望ましいことは
いうまでもない、窒化膜302の上にさらにPSGII
Q300をCVDにより堆積する。ガス系は、たとえば
、(My + 5IHa + 02 + PHi )を
用いて、300〜450℃程度の温度で2000〜30
00A程度の厚さのPSG膜をCVDにより堆積する(
第16図の工程(e))、2度のマスク合せ工程を含む
フォトリソグラフィーに程により、n+領域7 J−と
、リフレッシュ及び読み出しノくパルス印加電極りに、
^Sドープのポリシリコン膜304を堆積する。この場
合Pドープのポリシリコン膜を使ってもよい、たとえば
、2回のフォトリソグラフィ一工程により、エミッタ[
ユは p S G llu 。
NH and gas should also have a water content of at least 0.5 pp■ or less. It goes without saying that it is more desirable to have less moisture content.
Deposit Q300 by CVD. For example, the gas system uses (My + 5IHa + 02 + PHi) at a temperature of about 300 to 450 °C and a temperature of 2000 to 30 °C.
A PSG film with a thickness of about 00A is deposited by CVD (
In step (e) of FIG. 16, photolithography including two mask alignment steps is performed to form the n+ region 7 J- and the refresh and readout pulse application electrodes.
A S-doped polysilicon film 304 is deposited. In this case, a P-doped polysilicon film may be used. For example, the emitter [
Yu is p S G llu.

Si3 N 4膜1 sho、 aをすべて除去し、リ
フレッシュおよび及び読み出しパルス印加電極を設ける
部分にはF地の5i02膜を残して、PSG膜とSil
 N 、膜のみエツチングする。その後、^Sドープの
ポリシリコンを、(N2 +5ill 4 +AsH1
)もしくは(H,+ SiH4+ AsH,) カス−
cCVD法により堆積する。堆積温度は550°C〜7
00°C程度、膜厚は 1000〜2000 Aである
。ノンドープのポリシリコンをCVD法で堆積しておい
て、その後^S又はPを拡散してももちろんよい。エミ
ッタとリフレッシュ及び読み出しパルス印加重4% I
Zを除いた他の部分のポリシリコン膜をマスク合わせフ
ォトリソグラフィ一工程の後エツチングで除去する。さ
らに、PSGFfAをエツチングすると、リフトオフに
よりPSGllliに堆積していたポリシリコンはセル
ファライン的に除去されてしまう(第16図の工程(f
))、ポリシリコン膜のニー2チングはC2C1t F
< 、(CB r F5 +c 12 )等のガス系で
エツチングし、5ilN4aはCH。
All of the Si3N4 film 1sho, a is removed, and the 5i02 film of F is left in the area where refresh and read pulse application electrodes are provided, and the PSG film and Sil
N, etching only the film. After that, ^S-doped polysilicon was added to (N2 +5ill 4 +AsH1
) or (H, + SiH4+ AsH,) Cas-
Deposited by cCVD method. Deposition temperature is 550°C~7
The temperature is about 00°C and the film thickness is 1000-2000A. Of course, non-doped polysilicon may be deposited by CVD and then S or P may be diffused. Emitter and refresh and read pulse application weight 4% I
The other portions of the polysilicon film except for Z are removed by etching after one step of mask alignment photolithography. Furthermore, when PSGFfA is etched, the polysilicon deposited on PSGFlli is removed in a self-aligned manner due to lift-off (step (f) in Figure 16).
)), kneeling of polysilicon film is C2C1t F
Etching is performed using a gas system such as (CB r F5 + c 12 ), and 5ilN4a is CH.

F7等のガスでエツチングする。Etch with gas such as F7.

次に、PSGl151305を、すでに述べたようなガ
ス系のCVD法で堆積した後、マスク合わせ工程とエツ
チングr二稈とにより、リフレッシュパルス及び読み出
しパルス電極用ポリシリコン股上にコンタクトホールを
開ける。こうした状態で、AI、^1−3i、A交−C
u−9i等の金属を真空蒸着もしくはスパッタによって
堆積するか、あるいは(C:Hff) i A文やA1
C11を原材料ガスとするプラズマCVD法、あるいは
またト記原材料ガスのへ交−Cポンドやへ文−01ポン
ドを直接光照射によりν」断する光照射CVD法により
 lを堆積する。(CL ) x A gLや^2C1
,を原材料ガスとして■二足のようなCVD法を行う場
合には、大過剰に水素を流しておく、細くてかつ急峻な
コンタクトホールにAnを堆積するには、水分や酸素混
入のまったくないクリーン雰囲気の中で300〜400
℃膜厚に基板温度を」;げたCVD法が優れている。第
1図に示された金属配線lOのパターニングを終えた後
1層間絶縁18i306をCVD法で堆積する。306
は、前述したPSG膜、あるいはCVDVD法02膜、
あるいは耐水性等を考慮しする必黄がある場合には、(
Sil!、 +NII、 )カス系のプラズマCVD法
によて形成したSi:+ N41sJである。5i3N
41FJ中の水素の含有酸を低く抑えるためには、(5
il14 + N2 )ガス系でのプラズマCVD法を
使用する。
Next, after PSGl 151305 is deposited by the gas-based CVD method as described above, a contact hole is formed on the polysilicon ridge for the refresh pulse and read pulse electrodes by a mask alignment process and an etching process. In this state, AI, ^1-3i, A-C
Deposit metal such as u-9i by vacuum evaporation or sputtering, or (C:Hff) i A sentence or A1
1 is deposited by the plasma CVD method using C11 as the raw material gas, or by the light irradiation CVD method in which the raw material gases listed above, such as 1-C pounds and 1-01 pounds, are cut by direct light irradiation. (CL) x A gL and ^2C1
, is used as the raw material gas. ■ When performing a CVD method such as Nisashi, a large excess of hydrogen is allowed to flow. In order to deposit An into a narrow and steep contact hole, there is no need for moisture or oxygen to be mixed in. 300-400 in a clean atmosphere
The CVD method, which increases the substrate temperature to the film thickness in °C, is superior. After patterning the metal wiring 10 shown in FIG. 1, one interlayer insulation layer 18i 306 is deposited by CVD. 306
is the above-mentioned PSG film or CVDVD method 02 film,
Or, if yellow is required due to water resistance etc., (
Sil! , +NII, ) Si:+N41sJ formed by a dregs-based plasma CVD method. 5i3N
In order to suppress the hydrogen-containing acid in 41FJ, (5
A plasma CVD method in a gas system (il14 + N2) is used.

プラズマCVD法によるダメージを現象させ形成された
Si3 N 4脱の電気的耐圧を大きくし、かつリーク
電流を小さくするには光CVD法によるSi3N 4膜
がすぐれている。光CVD法には2通りの方法がある。
The Si3N4 film formed by the photo-CVD method is excellent in increasing the electrical breakdown voltage of the Si3N4 film formed by the plasma CVD method and reducing the leakage current. There are two types of photo-CVD methods.

 (SiH4+Nlh +8g)ガス系で外部から水銀
ランプの2537への紫外線を照射する方法と、 (S
iH4+NH) 1ガス系に水銀ランプの1848Aの
紫外線を照射する方法である。いずれも基板温度は15
0〜350℃程度である。
(SiH4+Nlh +8g) A method of irradiating ultraviolet rays from the outside to 2537 of a mercury lamp in a gas system, and (S
iH4+NH) 1 gas system is irradiated with 1848A ultraviolet light from a mercury lamp. In both cases, the substrate temperature is 15
The temperature is about 0 to 350°C.

マスク合わせ工程及びエツチング[程により、エミッタ
7ヒのポリシリコンに、絶縁膜305.30flを貫通
したコンタクトホールをリアクティブイオンエッチで開
けた後、前述した方法でA5L、A交−S i、A 1
−Cu−3i等の金14を堆積する。この場合には、コ
ンタクトホールのアスペクト比が大きいので、CVD法
による堆積の力がすぐれて113る。第1図における金
属配線8のノくターニングを終えた後、般終パツシベー
シゴン膜としてのSi、Nn膜あるいはPSG膜2をC
VD法により堆積する(第16図(g))。
Mask alignment process and etching [Depending on the process, a contact hole penetrating the insulating film 305. 1
- Deposit gold 14 such as Cu-3i. In this case, since the aspect ratio of the contact hole is large, the deposition force by the CVD method is excellent113. After completing the turning of the metal wiring 8 shown in FIG.
It is deposited by the VD method (FIG. 16(g)).

この場合も、光CVD法による膜がすぐれて(、%る。In this case as well, the film produced by the photo-CVD method is superior.

12は裏面のA1.^1−5i 等による金属電極であ
る。
12 is A1 on the back side. This is a metal electrode made by ^1-5i etc.

本発明の光電変換装置の製法には、実に多彩な、[程が
あり、第16図はほんの一例を述べたに過ぎない。
There are many different methods for manufacturing the photoelectric conversion device of the present invention, and FIG. 16 shows only one example.

本発明の光電変換装置の重要な点は、p領域6とn−領
域5の間及びp領域6とn+領域7のI!1のリーク電
流を如何に小さく抑えるかにある。
The important point of the photoelectric conversion device of the present invention is that I! between p region 6 and n- region 5 and between p region 6 and n+ region 7! The problem lies in how to keep the leakage current of No. 1 to a minimum.

n−領域5の品質を良好にして暗電流を少なくすること
はもちろんであるが、酸化膜などよりなる分離領域4と
n−領域5の界面こそう(l1m題である。第16図で
は、そのために、あらカ)じめ分離領域4の側壁にアモ
ルファスSiを堆積しておいてエビ成長を行う方法を説
明した。この場合には、エビ成長中に基板Siからの固
相成長でアモルファスSiは単結晶化されるわけである
。エビ成長は、850°〜l000°C程爪と比較的高
い温四で行われる。そのため、基板Siからの固相成長
によりアモルファスSiが単結晶化される前に、アモル
ファスSi中に微結晶が成長し始めてしまうことが多く
、結晶性を悪くする原因になる。一度が低い力が。
In addition to improving the quality of the n-region 5 and reducing dark current, the interface between the isolation region 4 and the n-region 5 made of an oxide film, etc. (this is a 1m problem. In FIG. 16, To this end, a method has been described in which amorphous Si is first deposited on the side wall of the separation region 4 and then shrimp growth is performed. In this case, amorphous Si is made into a single crystal by solid phase growth from the Si substrate during growth. Shrimp growth takes place at a relatively high temperature of about 850° to 1000°C. Therefore, microcrystals often begin to grow in the amorphous Si before the amorphous Si is made into a single crystal by solid-phase growth from the Si substrate, which causes poor crystallinity. Once the power is low.

固相成長する速爪がアモルファスSi中に微結晶が成長
し始める速度より相対的にずっと大きくなるから、選択
エピタキシャル成長を行う前に、550℃〜7−00℃
程度の低温処理で、アモルファスSiを単結晶しておく
と、界面の特性は改善される。この時、基板Siとアモ
ルファスS1の間に酸化l15!等の層があると固相成
長の開始が遅れるため、両名の境界にはそうした層が含
まれないような超高清浄プロセスが必要である。
Since the speed at which solid phase growth occurs is relatively much higher than the speed at which microcrystals begin to grow in amorphous Si, the temperature at 550°C to 7-00°C before selective epitaxial growth is
If amorphous Si is made into a single crystal using a low-temperature process, the characteristics of the interface will be improved. At this time, oxidation l15! between the substrate Si and the amorphous S1! If such a layer exists, the start of solid-phase growth will be delayed, so an ultra-high cleanliness process that does not include such a layer at the boundary between the two is required.

アモルファスSiの固相成長には上述したファーナス成
長の他に、基板をある程度の温度に保っておいて フッ
シュランプ加熱あるいは赤外線ランプによる、たとえば
数秒から910秒程程度ラピッドアニール技術も有効で
ある。こうした技術を使う時には、 Sin、層側壁に
堆積するSiは、多結晶でもよい、ただし、非常にクリ
ーンなプロセスで堆積し、多結晶体の結晶粒界に酸素、
炭素等の含まれない多結晶Siにしておく必要がある。
In addition to the above-mentioned furnace growth, for solid phase growth of amorphous Si, a rapid annealing technique is also effective, which involves keeping the substrate at a certain temperature and using flash lamp heating or an infrared lamp, for example, for about a few seconds to 910 seconds. When using these techniques, the Si deposited on the sidewalls of the layer may be polycrystalline, but it is deposited in a very clean process, with oxygen and oxygen at the grain boundaries of the polycrystalline material.
It is necessary to use polycrystalline Si that does not contain carbon or the like.

こうしたSiO2側面のSiが単結晶化された後、Si
の選択成長を行うことになる。
After the Si on the SiO2 side is single crystallized, the Si
This will result in selective growth.

SiO2分離領域4と高抵抗n−領域5界面のリーク電
流がどうしても問題になる時は、高抵抗n−領域5のS
in、分離領域4に隣接する部lJ≧だけ、n形の不純
物濃度を高くしておくとこのリーク電流の問題はさけら
れる。たとえば、分@ Sin、領域4に接触するn−
領域5の0.3〜1#Lm程度の厚さの領域だけ、たと
え、ばl −10X 10” c翳−3程度にn形の不
純物製置を高くするのである。この構造は比較的容易に
形成できる。基板n−ヒに略々lIL霞程度熱酸化膜を
形成した後、モのヒにCVD法で堆積するSin、膜を
まず所要の厚さだけ、所定の酸のPを含んだ5iOz 
IIAにしておく。さらにその4二にSin、をCVD
法で堆積するということで分離領域4を作っておく。そ
の後の高温プロセスで分離領域4中にサンドイッチ状に
存在する燐を含んだSin、膜から、燐が高抵抗n−領
域5申に拡散して、界面がもっとも不純物濃度が+(7
+いという良好な不純物分布を作る。
When leakage current at the interface between the SiO2 isolation region 4 and the high resistance n-region 5 becomes a problem, the S of the high resistance n-region 5
This problem of leakage current can be avoided by increasing the n-type impurity concentration in the portion lJ≧adjacent to the isolation region 4. For example, min @ Sin, n- touching region 4
The n-type impurity placement is increased only in the region 5 with a thickness of about 0.3 to 1 #Lm, for example, about 1 -10 x 10" c -3. This structure is relatively easy. After forming a thermal oxide film of about 1L haze on the substrate, the film is first deposited by CVD on the substrate to the required thickness, containing P of a predetermined acid. 5iOz
Set it to IIA. Furthermore, CVD of Sin in 42
Separation regions 4 are created by depositing by a method. In the subsequent high-temperature process, phosphorus diffuses from the phosphorus-containing Sin film present in a sandwich form in the separation region 4 into the high resistance n-region 5, and the impurity concentration at the interface is the highest (+(7).
Creates a good impurity distribution.

すなわち、第17図のような構造に構成するわけである
。分離領域4が、3層構造に構成されていて、308は
熱酸化膜Sin、、309は燐を含んだCVD法SiO
を膜、301はCVD法Si02膜である0分離領域4
に隣接して、n−領域5中との間に、n領域307が、
燐を含んだSiO、膜309からの拡散で形成される。
In other words, the structure is as shown in FIG. 17. The isolation region 4 has a three-layer structure, in which 308 is a thermal oxide film of Sin, and 309 is a CVD SiO film containing phosphorus.
0 separation region 4, where 301 is a CVD Si02 film.
Adjacent to and between the n-region 5, an n-region 307,
It is formed by diffusion of SiO containing phosphorus from the film 309.

307はセル周辺全部に形成されている。この構造にす
ると、ベース・コレクタ間合1l−Cbcは大きくなる
が、ベース・コレクタ間リーク電流は激減する。
307 is formed all around the cell. With this structure, the base-collector distance 1l-Cbc becomes large, but the base-collector leakage current is drastically reduced.

第16図では、あらかじめ分離用絶縁領域4を作7てお
いて1選択エピタキシャル成長を行なう例について説明
したが、基板Eに必要な高低抗n一層のエピタキシャル
成Uをしておいてから、分#領域となるべき部分をリア
クティブイオンエツチングによりメツシュ状に切り込ん
で分離領域を形成する、Uグループ分離技術(^、Ha
yasakaet at、”U −groove 1s
olation technique forhigh
 5peed bipolar VLSI’S ” 、
 Tech、 Dig、 ofIEDM、 P、B2.
 +982.参照)を使って行うこともできる。
In FIG. 16, an example was explained in which the isolation insulating region 4 is formed in advance and one selective epitaxial growth is performed. U group separation technology (^, Ha
yasakaet at, “U-groove 1s
olation technique forhigh
5peed bipolar VLSI'S'',
Tech, Dig, ofIEDM, P, B2.
+982. This can also be done using (see).

本発明に係る光電変換装置は、絶縁物より構成される分
離領域に取り囲まれた領域に、その大部分の領域が半導
体ウニ八表面に隣接するベース領域が浮遊状態になされ
たバイポーラトランジスタを形成し、浮遊状態になされ
たベース領域の′面位を薄い絶縁層を介して+111記
ベース領域の一部に設けた電極により制御することによ
って、光情報を光゛屯変換する装置である。高不純物濃
度領域よりなるエミッタ領域が、ベース領域の一部に設
けられており、このエミッタは水1Lスキャンパルスに
より動作するMOSトランジスタに接続されている。前
述した、浮遊ベース領域の一部に薄い絶縁層を介して設
けられた電極は、水ゼラインに接続されている。ウェハ
内部に設けられるコレクタは、基板で構成されることも
あるし、l]的によっては反対導電型高抵抗基板に、各
木1tラインごとに分離された高a度不純物理込み領域
で構成される場合もある。絶縁層を介して設けられた゛
電極で 浮遊ベース領域のリフ−、レフシュを行なう時
のパルス電圧に対して、信号を読出す時の印加パルス電
圧は実質的に大きい。実際に、2種類の電圧を持つパル
ス列を用いてもよいし、ダブ1レキャパシタ措造で説明
したように、リフレッシュ川MOSキャパシタ電極の容
量Coxにくらべて読出し用MOSキャパシタ電極の容
量Cowを大きくしておいてもよい。リフレッシュノく
ルス印加により、逆バイアス状態になされた浮遊ベース
領域に光励起されたキャリアを蓄積して光信号に基ずし
)た信号を記taさせ、該信号読出し時には、ベース・
エミッタ間が順方向に深くノクイアスされるように読出
し用パルス電圧を印加して、高速度で信号を読出せるよ
うにしたことが特徴である。こうした1N徴を備えてい
れば1本発明の光電変換装置はI/1カ)なる構造で実
現してもよく、前記の実施例に述べられた構造に限定さ
れないことはもちろんである。
The photoelectric conversion device according to the present invention forms a bipolar transistor in which the base region, most of which is adjacent to the surface of the semiconductor, is in a floating state in a region surrounded by an isolation region made of an insulator. This device converts optical information into optical units by controlling the plane position of the floating base region with an electrode provided on a part of the +111 base region via a thin insulating layer. An emitter region made of a high impurity concentration region is provided in a part of the base region, and this emitter is connected to a MOS transistor operated by a water 1L scan pulse. The aforementioned electrode provided on a portion of the floating base region via a thin insulating layer is connected to the water gel line. The collector provided inside the wafer may be composed of a substrate, or depending on the purpose, it may be composed of a high-a-grade impurity physico-containing region separated for each tree 1t line on a high-resistance substrate of the opposite conductivity type. In some cases. The pulse voltage applied when reading out a signal is substantially larger than the pulse voltage when refreshing the floating base region with the electrode provided through the insulating layer. In fact, a pulse train with two types of voltages may be used, and as explained in the Dub 1 Recapacitor Construction, the capacitance Cow of the readout MOS capacitor electrode can be made larger than the capacitance Cox of the refresh river MOS capacitor electrode. You can leave it as is. By applying a refresh pulse, photoexcited carriers are accumulated in the floating base region which is in a reverse bias state, and a signal (based on the optical signal) is recorded, and when reading out the signal, the base region is
The feature is that a reading pulse voltage is applied so that the space between the emitters is deeply noisy in the forward direction, so that signals can be read out at high speed. As long as such a 1N characteristic is provided, the photoelectric conversion device of the present invention may be realized with a structure of I/1, and it is needless to say that it is not limited to the structure described in the above embodiments.

たとえば、iii記の実施例で説明した構造と導電型が
まったく反転した構造でも、もちろん同様である。ただ
し、この時には印加電圧の極性を完全に反転する必要が
ある。導電型がまったく反転した構造では、領域はn型
になる。すなわち、ベースを構成する不純物は^SやP
になる。^SやPを含む領域の表面を酸化すると、As
やPはS+/ S+02界面のSi側にパイルアップす
る。すなわち、ベース内部に表面から内部に向う強いド
リフト屯界が生じて、光励起されたホールはただちにベ
ースからコレクタ側に扶け、ベースにはエレクトロンが
効率よく蓄積される。
For example, the same applies to a structure in which the conductivity type is completely reversed to that described in the embodiment described in iii. However, at this time, it is necessary to completely reverse the polarity of the applied voltage. In a structure where the conductivity types are completely reversed, the region would be n-type. In other words, the impurities that make up the base are ^S and P.
become. ^When the surface of a region containing S and P is oxidized, As
and P pile up on the Si side of the S+/S+02 interface. That is, a strong drift field is generated inside the base from the surface toward the inside, and the optically excited holes immediately move from the base to the collector side, and electrons are efficiently accumulated in the base.

・\−スがp型の場合には、通常使われる不純物はポロ
ンである。ポロンを含むp領域表面を/′8酸化すると
、ポロンは酸化膜中に取り込まれるため、Si/Si 
02界面近傍のSi中におけるポロン濃度はやや内部の
ポロン濃度より低くなる。この深さは、酸化IBt!厚
にもよるが、通常数100人である。この界面近傍には
、エレクトロンに対する逆ドリフト電界が生じ、この領
域に光励起されたエレクトロンは、表面に集められる傾
向にあるにのままだと、この逆ドリフト電界を生じてい
る領域は不感領域になるが、表面に沿った一部にn+領
領域、本発明の光電変換装置では存在しているため、p
9n域のSi/Sing界面に集まったエレクトロンは
、このn1領域に+l)結合される前に流れ込む、その
ために、たとえボロンがSi/Sio、界面近傍で減少
していて、逆ドリフト電界が生じるような領域が存在し
ても、はとんど不感領域にはならない、むしろ、こうし
た領域がSi/5i02界面に存在すると、#積された
ホールをSi/5i02界面から中き離して内部に存在
させるようにするために、ホールが界面で消滅する効果
が無くなり、patのベースにおけるホール#端効果が
良好となり、きわめて望ましい゛。
・When the \-s is p-type, the impurity usually used is poron. When the p-region surface containing poron is oxidized by /'8, poron is incorporated into the oxide film, so Si/Si
The poron concentration in the Si near the 02 interface is slightly lower than the poron concentration inside. This depth is IBt oxide! Depending on the thickness, there are usually several hundred people. A reverse drift electric field for electrons is generated near this interface, and if the electrons that are photoexcited in this region tend to be collected on the surface, the region that generates this reverse drift electric field will become an insensitive region. However, in the photoelectric conversion device of the present invention, an n+ region exists in a part along the surface;
Electrons gathered at the Si/Sing interface in the 9n region flow into this n1 region before being coupled to +l). Therefore, even if boron is reduced near the Si/Sio interface, a reverse drift electric field will occur. Even if such a region exists, it will hardly become a dead region.In fact, if such a region exists at the Si/5i02 interface, the accumulated holes will be separated from the Si/5i02 interface and exist inside. In order to do this, the effect of holes disappearing at the interface is eliminated, and the hole # end effect at the base of the pat becomes good, which is extremely desirable.

以−1−説明してきたように、本発明に光電変検装置は
、浮遊状態になされたflj制御電極m城であるベース
領域に光により励起されたキャリアをJ積するもノテあ
る。すなわち、Ba5e 5tore ImageSe
nsor と呼ばれるべき・装置であり、BASISと
略称する。
As described above, the photoelectric substation device of the present invention has a feature in which carriers excited by light are multiplied in the base region, which is the flj control electrode in a floating state. That is, Ba5e 5tore ImageSe
It is a device that should be called NSOR and is abbreviated as BASIS.

本発明の光電変換装置は、1個のトランジスタでli!
素を構成できるため高密度化がきわめて容易であり、同
時にその構造からブルーミング、スミアが少なく、かつ
高感度である。そのダイナミックレンジは広く取れ、内
部増幅機能を41する′ ため配線容量によらず大きな
信号電圧を発生するため低雑音でかつ周辺回路が容易に
なるという特徴を有している0例えば将来の高品質固体
撮像装置として、その工業的価値はきわめて高い。
The photoelectric conversion device of the present invention uses one transistor to achieve li!
It is extremely easy to increase the density because it can be composed of elements, and at the same time, its structure causes less blooming and smearing, and it has high sensitivity. Its dynamic range is wide, and its internal amplification function generates a large signal voltage regardless of the wiring capacitance, so it has the characteristics of low noise and easy peripheral circuitry. As a solid-state imaging device, its industrial value is extremely high.

なお、未発IIIに係る光電変換装置は以上述べた固体
撮像装置の外に、たとえば、画像人力装蹄、ファクシミ
リ、ワークスティジョン、デジタル複写機、ワープロ等
の画像入力装置、OCR、バーコード読取り装置、カメ
ラ、ビデオカメラ、8ミリカメラ等のオートフォーカス
川の光電変換被写体検出装置等にも応用できる。
In addition to the above-mentioned solid-state imaging device, the photoelectric conversion device related to Unreleased III can also be used, for example, image input devices such as manual image processing, facsimiles, workstations, digital copying machines, word processors, OCR, and bar code reading. It can also be applied to photoelectric conversion object detection devices for autofocus devices, cameras, video cameras, 8mm cameras, etc.

第8図(b)に、過渡的リフレッシュ動作、蓄積動作、
続出し動作、そして過渡的リフレフシュ動作と巡回する
ときの、エミッタ、ベース、コレクタ各部における電位
レベルを表したものを示す。
FIG. 8(b) shows a transient refresh operation, an accumulation operation,
The graph shows the potential levels at each part of the emitter, base, and collector during the continuous operation and the transient refresh operation.

各部位の電圧レベルは外部的に見た電位であり。The voltage level of each part is the potential seen externally.

内部のポテンシャルレベルとは一部一致していない所も
ある。
There are some areas that do not match the internal potential level.

説明を簡単にするためにエミッタ・ベース間の拡散電位
は除いである。したがって、ff18図【b)でエミン
タとベースが同一・レベルで表される時には、実際には
エミッタ・ベース間に で与えられる拡散電位が存在するわけである。
To simplify the explanation, the emitter-base diffusion potential is excluded. Therefore, when the emitter and base are represented at the same level in the FF18 diagram [b], there actually exists a diffusion potential applied between the emitter and the base.

m81刈(b)において、状態Φ、悸)はリフレー。In m81 (b), the state Φ, palpitation) is a reflation.

シュ動作を、状態[相]は蓄積動作を、状S@、@は読
出し動作を、状態くψはエミッタを接地したときの動作
状態をそれぞれ示す、また電位レベルは0ポルトを境に
して上側が負、下側が正電位をそれぞれ示す、状態■に
なる曲のベース電位はゼロボルトであったとし、またコ
レクタ電位は状態Φから(艶まで全てiF、 itt位
にバイアスされているものとする。
The state [phase] indicates the storage operation, the state S@, @ indicates the read operation, and the state ψ indicates the operating state when the emitter is grounded.The potential level increases from 0 port. It is assumed that the base potential of the song in state 2, where the side indicates negative potential and the bottom indicates positive potential, is zero volts, and the collector potential is biased from state Φ to state Φ (all the way to iF, itt).

に記の一連の動作を第8図(a)のタイミング図と共に
説明する。
The series of operations described below will be explained with reference to the timing diagram of FIG. 8(a).

第8図(a)の波形67のごとく、時刻t1において、
端子37にLTE電川、用なわちリフシー。lシュ電圧
vlllHが印加されると、第81,4(b)の状態(
〕)に1C位200のごとくベースには、すでに説1j
1シた様に。
As shown in the waveform 67 in FIG. 8(a), at time t1,
Terminal 37 uses LTE Denkawa, ie Lift Sea. When the voltage vllllH is applied, the 81st, 4th (b) state (
]) There is already a theory 1j on the base like 1C 200
Like 1.

なる分圧がかかる。この電位は時刻t1からt2の間に
、次第にゼロ電位に向かって減少してい3、時刻t、で
は、第8図(b)の1!夫線で示した電位201となる
。この電位は前に説明した様に、’djr 渡的なリフ
レッシュモードにおいて、ベースに残る電位vkである
。lI!FMt、において、波形6?のごとく、リフレ
ッシュ屯+t v 四がゼロ電圧にもどる瞬間に、ベー
スには、 −、V曲 Cox+ Cbe+ Cbe なる1E圧が+iijと同様、容に分割により発生する
ので、ペースは残っていた電圧VKと新しく発生した電
圧との加算された電位となる。すなわち、状fil: 
LR月こおいて示されるペース電位202であり、これ
は。
A partial pressure is applied. This potential gradually decreases toward zero potential between time t1 and t2, and at time t, 1! of FIG. 8(b)! The potential becomes the potential 201 shown by the vertical line. As explained earlier, this potential is the potential vk that remains at the base in the 'djr transient refresh mode. lI! At FMt, waveform 6? As shown, at the moment when the refresh +t v 4 returns to zero voltage, 1E voltage of −, V Cox + Cbe + Cbe is generated in the base by division in the same way as +iij, so the pace is the remaining voltage VK The potential is the sum of the voltage and the newly generated voltage. That is, the state fil:
This is the pace potential 202 shown in the LR month.

で与えられる。is given by

この様なエミッタに対して逆バイアス状態において光が
入射してくると、この光により発生したホールがペース
領域に蓄積されるので、状態■のごと〈、入射してくる
光の強さに応じて、ベース電位202はベース電位20
3,203’ 。
When light enters such an emitter in a reverse bias state, holes generated by this light are accumulated in the pace area, so that Therefore, the base potential 202 is the base potential 20
3,203'.

203 ”のごとく次第に正電位に向って変化す。203'', the potential gradually changes toward positive potential.

る。この光により発生する°電圧をVpとする。Ru. Let the voltage generated by this light be Vp.

次いで鼓形69のごとく、水平ラインに垂直シフトレジ
スタより電圧、すなわち読出し電圧V。
Next, as shown in the hourglass shape 69, a voltage is applied to the horizontal line from the vertical shift register, that is, a read voltage V.

が印加されると、ベースには なる電圧が加ηされるので、光がまったく照射されない
ときのベース電位204は となる。このときの電位204は前に説明したごとく、
エミッタに対して0.5〜o、e v程度順方向にバイ
アス状態になる様に、設定される。また。
When is applied, a voltage η is applied to the base, so the base potential 204 when no light is irradiated is as follows. As explained earlier, the potential 204 at this time is
It is set so that the emitter is biased in the forward direction by about 0.5 to 0.ev. Also.

ベース電位2051,205′、205”はそれぞれ でり、えられる。The base potentials 2051, 205', and 205'' are respectively You can get it, you can get it.

ベース電位が、この様に、エミッタに対して。The base potential is thus relative to the emitter.

順方向バイアスされると、エミッタ側からエレクGロン
の注入がおこり、エミッタ電位は次第に正電位方向に動
いていイことになる。光が照射されなかったときのベー
ス゛電位204に対するエミッタ電位206は、順方向
バイアスを0.5〜0.6vに設定した時読出しパルス
幅が1〜2p−s位のとき、約50〜l OOm V程
度であり、この電圧をvI とすルト、エミッタ電位2
07.207′。
When forward biased, electron G is injected from the emitter side, and the emitter potential gradually moves toward a positive potential. The emitter potential 206 with respect to the base potential 204 when no light is irradiated is approximately 50 to 1 OOm when the forward bias is set to 0.5 to 0.6 V and the read pulse width is about 1 to 2 ps. V, and if this voltage is vI, the emitter potential 2
07.207'.

207 ″は前の例の様に0.1 JLs以1−のパル
ス幅であれば直線性は十分確保されるので、それぞれV
p 十V@ +、Vp ’+−vll、vp ”+ V
B 、!:なる。
207'', as in the previous example, linearity is sufficiently ensured if the pulse width is less than 0.1 JLs, so each V
p 10V@+, Vp '+-vll, vp ''+V
B,! :Become.

ある一定の読出し時間の後、波形69のごとく読出し電
圧V、がゼロ°電位になった時点で、ベースには なる電圧が加算されるので、状fr¥ (%)のごとく
ベース電位は 読出しパルスが印加される前の状態。
After a certain readout time, when the readout voltage V reaches zero degree potential as shown in waveform 69, the voltage that becomes the base is added, so the base potential becomes the readout pulse as shown in fr\(%). The state before is applied.

すなわち逆バイアス状itになり、エミッタの′電位斐
化は停止する。すなわち、このときのベース電位20B
は ベース゛電位209,209’、209″はそれぞれ、 CO翼 V(+vp −−、VRH Cox+Cbe+ Cbc ow v、+vp ′ −□ ・ V曲 Cox+ Cbe+ Cbe CO翼 V(+Vp”−□ ・ V四 Cox+ Cbe+ Cbe でq−えられる。これは読出しが始まる前の状態43)
とまったく回しである。
In other words, it becomes a reverse bias state, and the emitter stops increasing its potential. That is, the base potential 20B at this time
The base potentials 209, 209', and 209'' are respectively, q- is obtained by Cbe. This is the state 43) before reading starts.
It's a complete turn of events.

この状7!? tIj)において、エミ1.タ側の光情
報411号が外部へ読出されるわけである。この読出し
が終った後、各スイッチングMO3)ランシスタ48.
48′、4B”が4通状態となり、エミ。
This situation is 7! ? In tIj), Emi 1. The optical information No. 411 on the data side is read out to the outside. After this reading is completed, each switching MO3) run transistor 48.
48', 4B" became 4 letters, Emi.

りが接地されて状態(山のごとく、エミッタはゼロ°電
位となる。これで、リフレ・ンシュ動作、蓄積動作、読
出し動作と一巡し、次に状態■にもどるわけであるが、
この時、最初にリフレッシュ動作に入る前は、ベース電
位がゼロ電位からスタートしたのに対して、−gしてき
た後は、ペース1[位が ot V、−□会 VRH CO!+ Cbe+ Cbc およびそれに、それぞれVp 、Vp ′、Vp ”が
加算された゛電位に変化していることになる。したがっ
て、この状態で、リフレッシュi[(圧VIIHが印加
されたとしてもベース電位はそれぞれv(。
The emitter is grounded and the emitter is at zero potential (like a mountain). This completes a cycle of refresh operation, storage operation, and readout operation, and then returns to state (2).
At this time, before starting the refresh operation for the first time, the base potential started from zero potential, but after reaching -g, the pace 1 [position is ot V, -□ meeting VRH CO! +Cbe+Cbc and Vp, Vp', Vp'' are added to it, respectively. Therefore, in this state, even if refresh i[(voltage VIIH is applied, the base potential is v(.

Vy +Vp 、V(+Vp ′、V(+Vp ″にな
るだけであり、これでは、ベースに、十分な順方向バイ
アスがかからず、光の強くあたった所は順方向バイアス
量が大きいので光情報は消えるものの、光の弱い部分の
情報は消えずに残るということが生ずることはfjS6
図に示したリフレッシュ動作の、;1算例から見てもあ
きらかである。
Vy +Vp , V(+Vp ′, V(+Vp ″). In this case, sufficient forward bias is not applied to the base, and the amount of forward bias is large in areas that are strongly hit by light, so optical information is lost. It is fjS6 that although the information in the weak light area disappears, the information in the weak light area remains.
This is clear from the example of the refresh operation shown in the figure.

この様な現象は過渡的リフレッシュモード独特のもので
あり、完全」ノフレッシュモードでは、ベース電位が必
ずゼロ電位になるまで長いリフレ・ンシュ昨間をとるた
めに、この様な問題は生じない。
Such a phenomenon is unique to the transient refresh mode, and in the complete refresh mode, such a problem does not occur because a long refresh interval is taken until the base potential always reaches zero potential.

高速リフレフシュが可能な過渡的リフレッシュモードを
使い、かつこの様な不都合の生しない方法について以下
に述べる。
A method that uses a transient refresh mode capable of high-speed refresh and that does not cause such inconvenience will be described below.

この不都合は、リフレッシュパルスが印加された時、お
よび、読出しパルスが印加された時に、パルスの先端お
よび後端において正および負の容量分割によって生じた
同一の電圧値がベース領域にかかることにより生ずる現
象であるから、ベース領域に負電圧がかかる峙、これの
値を何らかの方法で、一定の値にクランプすることによ
りこれは解決される。
This disadvantage is caused by the same voltage value being applied to the base region when the refresh pulse is applied and when the read pulse is applied, caused by the positive and negative capacitance division at the leading and trailing ends of the pulse. Since this is a phenomenon, this problem can be solved by somehow clamping the value to a constant value when a negative voltage is applied to the base region.

第18図にこれを達成するための一実施例を示す。第1
8図(a)はセンサセルの断面図を、第18図(b)は
(a)の等価回路をそれぞれ示している。
FIG. 18 shows an embodiment for achieving this. 1st
FIG. 8(a) shows a cross-sectional view of a sensor cell, and FIG. 18(b) shows an equivalent circuit of FIG. 18(a).

第18図(a)では、すでに説明した第1図の基本のセ
ンサセルにおいて、センサセルと分離するためのS10
.領域250、p+ n+接合ダイオードを形成してい
るp4″領域251およびn+領域252が余分に付加
され、このn1領域252は、アルミ配線253により
センサセルのベース領域6と接続されており、また p
 +)領域はアルミ配線254により外部電源と接続さ
れる構造をしている。他の部分は、第1図に示した基本
のセンサセルとまったく同じである。第18図(b)の
等価回路では、p+領域251およびn+領域252よ
りなるp +−n+接合ダイオード255が、そのアノ
ード側(p”領域側)が外部電源と接続されるための配
線254につながれ、そのカソード側(n+領域側)が
基本光センサセルのベース側に接続されている。他は第
1図に示した基本光センサセルの等価回路と同じである
In FIG. 18(a), in the basic sensor cell of FIG. 1 already explained, S10 is used to separate the sensor cell.
.. A p4'' region 251 and an n+ region 252 forming a p+ n+ junction diode are additionally added, and this n1 region 252 is connected to the base region 6 of the sensor cell by an aluminum wiring 253, and a p+ region 250 is added.
+) region has a structure in which it is connected to an external power source by an aluminum wiring 254. The other parts are exactly the same as the basic sensor cell shown in FIG. In the equivalent circuit of FIG. 18(b), a p+-n+ junction diode 255 consisting of a p+ region 251 and an n+ region 252 has its anode side (p'' region side) connected to a wiring 254 for connecting to an external power supply. The cathode side (n+ region side) is connected to the base side of the basic photosensor cell.The other parts are the same as the equivalent circuit of the basic photosensor cell shown in FIG.

この構成によれば、第8図(b)の状態う)において、
リフレッシュパルスの後端で、ベース領域の負電位20
2が ” Cox+Cbe+Cbc ”” となったものが、配線254より供給される電圧−Vc
になされることになる。すなわち、クランプ電圧−Vc
より電位が低くなろうとするとダイオード255が4通
して電流が流れ、最絆的にクランプ電圧−Vcにクラン
プされるわけである。
According to this configuration, in the state (c) of FIG. 8(b),
At the end of the refresh pulse, the negative potential of the base region 20
2 becomes "Cox+Cbe+Cbc"" is the voltage -Vc supplied from the wiring 254.
It will be done. That is, the clamp voltage -Vc
When the potential becomes lower, current flows through the four diodes 255, and the voltage is finally clamped to the clamp voltage -Vc.

このときのクランプ屯位−Vcは、過渡的リフレッシュ
モード動作におけるリフレッシュの速度、読出し動作に
おけるIF方向バイアス、光信号のダイナミ・ンクレン
ジ等を考慮して最適なイ1に設定される。
The clamp level -Vc at this time is set to the optimum level -Vc in consideration of the refresh speed in the transient refresh mode operation, the IF direction bias in the read operation, the dynamic range of the optical signal, etc.

クランプ電圧−Vcは適宜設定されるが、n+領域25
2及びp”251の不純物密度を制御することによって
所望の電圧−Vcは得られる。
The clamp voltage -Vc is set appropriately, but in the n+ region 25
A desired voltage -Vc can be obtained by controlling the impurity density of 2 and p''251.

以−Lに示した。クランプ用pn接合タイオートを付加
した光センサセルによれば、 1fiW的リフレツシユ
モ一ド動作において生ずる問題点を確実に解決すること
ができ、高速リフレッシュがIrf能な撮像素子を提供
することが1杜能である。
It is shown below. An optical sensor cell with a pn junction tie-out for clamping can reliably solve the problems that occur in 1fiW refresh mode operation, making it possible to provide an image sensor capable of high-speed refresh using IRF. It is.

第18図に示した実施例においては、MOSキャパシタ
′電極電極エミッタ7からの配線8、ベース6とpn接
合タイオードのn+領域252を接続するための配線2
53、pn接合タイオードのp+領域251へ電圧を供
給するための配線254等を説明の都合]二、全て回−
の断面内に書いており、光の入射する窓がきわめて少な
い古き方をしているが、実際には、同一の光センサセル
の中の他の部分へそれぞれを、入射する窓の形状、配線
の都合等を考慮して配置することが可能である。
In the embodiment shown in FIG. 18, a wiring 8 from the MOS capacitor' electrode emitter 7, a wiring 2 for connecting the base 6 and the n+ region 252 of the pn junction diode.
53. Wiring 254 etc. for supplying voltage to the p+ region 251 of the pn junction diode for convenience of explanation] 2. All times -
This is an old-fashioned model with very few windows through which light enters, but in reality, each light enters other parts of the same optical sensor cell depending on the shape of the window and the wiring. It is possible to arrange them in consideration of convenience and the like.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

m1図から第6図までは、本発明の一実施例に係る光セ
ンサセルの主要構造及び基本動作を説明するための図で
ある。第1図(a)は1L面図、(b)は断面図、(C
)は等価回路図であり、第2図は読出し動作時の等価回
路図、tJS3図は読出し時間と読出し1v、圧との関
係を示すグラフ、第4図(a)は蓄積電圧と読出し時間
との関係を、第4図(b)はバイアス電圧と読出し時間
との関係をそれぞれ示すグラフ、第5図はリフレッシュ
動作時の等価回路図、第6図(a)〜(C)はリフレッ
シュ時間とベース電位との関係を示すグラフである。第
714から第1O図までは、第1図に示す光センサセル
を用いた光電変換装置の説明図であり、第7図は回路図
、第8図(a)はパルスタイミング図、第8図(b)は
各動作時のt位分/ltを示すグラフである。第9図j
よ出力信号に関係する等価回路図、第10図は導通した
瞬間からの出力電圧を時間との関係で示すグラフである
。第11.12及び13図は他の光電変換装置を示す回
路図である。第14図は未発IJIの実施例に係る光セ
ンサセルの変形例を説明するための平面図である。第1
5図は、第14図に示す光センサセルを用いた光電変換
装置の回路図である。第16図及び17図は本発明の光
電変換装置の一製造方法例を示すための断面図である。 第18図は本発明の実施例に係る光センサセルを示し、
(a)は断面図、(b)はその等価回路−子件用 − である。 l・・・シリコン基板、2・・・PSG膜、3・・・絶
縁酸化!1り、4・・・素子分離領域、5・・・n−領
域(コレクタ<(I域)、6・・・p領域(ベース領域
)、7.7′・・・n+領領域エミッタ領域)、8・・
・配線、9・・・電極、10・・・配線、11・・・n
+領領域12・・・電極、13・・・コンデンサ、14
・・・バイポーラトランジスタ、15,17・・・接合
vg量、16 、18−1’4オード、19.19′・
・・コンタクト部、20・・・光、28・・・垂直ライ
ン、30・・・光センサセル、31・・・水平ライン、
32・・・垂直シフトレジスタ、33.35・・・MO
S)ランジスタ、36.37・・・端子、38・・・垂
直ライン、39・・・水平シフトレジスタ、40・・・
MOS)ランジスタ、41・・・出力ライン、42・・
・MOS)ランジスタ、43・・・端r−144・・・
トランジスタ、44.45・・・負荷抵抗 。 46・・・端子、47・・・端f−,48・・・MOS
トランジスタ、49・・・端子、61.62.63・・
・区間、64・・・コレクタ′改位、67・・・波形、
80.81・・・容量、82.83・・・抵抗、84・
・・電流源、100.101,102・・・水・ドシフ
トレジスタ、111.112・・・出力ライン、138
・・・垂直ライン、140・・・MOSタランシスタ、
148・・・MOSトランジスタ、15θ、150′・
・・MOSコンデンサ、152,152′・・・光セン
サセル、202.203,205・・・ベース電位、2
20・・・P+領域、222,225・・・配線、25
1・・・P+領域、252n+領域、253・・・配線
、300・・・アモルファスシリコン、302・・・窒
化n9.303・・・P S G It!2.304・
・・ポリシルコン、305・・・PSG膜、306・・
・層間絶縁1り。 第1図 第1図 第2図 第5図 第4図(b) /(づ了7禰ト−5二 第12図 第13図 第14図 第16図(9) 3θ! 1 第17図 フ ル / ルナ // 手続補正書 昭和59年 5月23日 特許庁長官 若杉和夫殿 1、 事件の表示 特願昭58−120753号 2、 発明の名称 光電変換装置 3、 補正をする者 事件との関係 特許出願人 氏名 大 見 忠 弘 4、代理人 住所 東京都港区虎ノ門五丁目13番1号虎ノ門40森
ビル明細書の発明の詳細な説明の欄 6、補正の内容 (1) 明細書第19頁第12行のrlocm”Jを「
1QI31″3」と補正する。 (2) 明細書第22頁第6行の と補正する。 (3) 明細書第34頁第14行のrl O[sec]
 Jをr l O”[5ecl Jと補正する。 (0明細書第36頁下から1行目の「電圧V を」を[
電圧V^を」と補正する。 (5) 明細書第41頁下から5行目〜4行目の「、バ
ッファMOSトランジスタ33.33’、33″Jを削
除する。 (B) 明細書第45頁下から2行目の「はクツリプ」
を「クリップ」と補正する。 (7) 明細書第53頁第6行の「本質的に」の前に「
ど」を挿入する。 (8) 明細書第53頁下から7行目の「途中」の後に
「に」を挿入する。 (8) 明細書第64頁第1行の「エミッタ7、 は」
を「エミッタ7.7′は」と補正する。 (lO)明細書第64頁第6行の [エミッタ はコンタクトホールl を」を「エミッタ
7はコンタクトホール19″を」と補正する。 (11)明細書第64頁下から8行目の「水平ライン3
 に」を「水平ライン31′に」と補正する。 (12)明細書第64頁下から6行目の「セル15 の
」を「セル152′の」と補正する。 (!3)明細書第64頁下から6行目のrMoSキャパ
シタ15 は」をrMOsキャパシタ150は」と補正
する。 (14)明細書第64頁下から5行目の「水平ライン3
 に」を「水平ライン31’に」と補正する。 (15)明細書第64頁下から3行目の「光センサセル
15 のノを「光センサセル152′の」と補正する。 (16)明細書第64頁下から2行目の「光センサセル
15 の」を[光センサセルl 52 ”の」と補正す
る。 (17)明細書第66頁第6行〜7行および第12行の
「水平ライン3 に」を「水平ライン31’に」と補正
する。 (18)明細書第66頁第12行〜13行のrMOsキ
ャパシタ15 を通して光センサ−セル15 の」をr
MoSキャパシタ150′を通して光センサセル152
′の」と補正する。 (18)明細書第66頁下から2行目および1行目と、
第67頁第8行目の[光センサ−セルJを「光ヤンサセ
ル」に補正する。 (20)明細書第68頁下から5行目の「コレクター」
を「コレクタ」と補正する。 (21)明細書第68頁下から4行目および下から3行
目の「n 埋込領域」を「n+埋込領域」と補正する。 (22)明細書第77頁第7行の「(C)。」をr (
C) )。」と補正する。 (23)明細書第78頁第1行の と補正する。 (24)明細書第78頁第4行の と補正する。 (25)明細書第78頁第6行の「N はエミッタの不
純物濃度、N はベース」を「Noはエミッタの不純物
濃度、N^はベース」と補正する。 (2B) FIA細書第78頁第8行および9行の「N
 」を「N^」と補正する。 (27) 明細書第53頁下10行c7) rsio 
2 、309は」をrsi02.309は」と補正する
。 (28)明細書第91頁第12行のr本発明に」をr本
発明の」と補正する。 (28)明細書第96頁下から4行目の「Gロン」を「
トロン」と補正する。 (30)明細書第97頁第6行のrVp+V@+Jをr
VP+V@Jと補正する。 (31)明細書第102頁第1θ行のrp”251Jを
「p中領域251」と補正する。
FIG. m1 to FIG. 6 are diagrams for explaining the main structure and basic operation of an optical sensor cell according to an embodiment of the present invention. Figure 1 (a) is a 1L side view, (b) is a sectional view, (C
) is an equivalent circuit diagram, Fig. 2 is an equivalent circuit diagram during readout operation, tJS3 is a graph showing the relationship between readout time, readout 1V, and voltage, and Fig. 4(a) is a graph showing the relationship between storage voltage and readout time. Figure 4 (b) is a graph showing the relationship between bias voltage and read time, Figure 5 is an equivalent circuit diagram during refresh operation, and Figures 6 (a) to (C) are graphs showing the relationship between bias voltage and read time. It is a graph showing the relationship with the base potential. 714 to 10 are explanatory diagrams of a photoelectric conversion device using the optical sensor cell shown in FIG. 1, FIG. 7 is a circuit diagram, FIG. 8(a) is a pulse timing diagram, and FIG. b) is a graph showing t position/lt during each operation. Figure 9j
FIG. 10, an equivalent circuit diagram related to the output signal, is a graph showing the output voltage from the moment of conduction in relation to time. 11.12 and 13 are circuit diagrams showing other photoelectric conversion devices. FIG. 14 is a plan view for explaining a modification of the optical sensor cell according to the embodiment of unoccurred IJI. 1st
FIG. 5 is a circuit diagram of a photoelectric conversion device using the optical sensor cell shown in FIG. 14. FIGS. 16 and 17 are cross-sectional views showing an example of a method for manufacturing a photoelectric conversion device of the present invention. FIG. 18 shows a photosensor cell according to an embodiment of the present invention,
(a) is a cross-sectional view, and (b) is its equivalent circuit - for children. l...Silicon substrate, 2...PSG film, 3...Insulating oxidation! 1, 4...element isolation region, 5...n- region (collector<(I region), 6...p region (base region), 7.7'...n+ region emitter region) , 8...
・Wiring, 9...electrode, 10...wiring, 11...n
+ region 12...electrode, 13...capacitor, 14
... Bipolar transistor, 15, 17... Junction vg amount, 16, 18-1'4 ode, 19.19'.
... Contact portion, 20... Light, 28... Vertical line, 30... Optical sensor cell, 31... Horizontal line,
32...Vertical shift register, 33.35...MO
S) transistor, 36.37...terminal, 38...vertical line, 39...horizontal shift register, 40...
MOS) transistor, 41...output line, 42...
・MOS) transistor, 43... end r-144...
Transistor, 44.45...Load resistance. 46...Terminal, 47...End f-, 48...MOS
Transistor, 49...terminal, 61.62.63...
・Section, 64...Collector' shift, 67...Waveform,
80.81... Capacity, 82.83... Resistance, 84.
...Current source, 100.101,102...Water shift register, 111.112...Output line, 138
...Vertical line, 140...MOS tarantista,
148...MOS transistor, 15θ, 150'・
...MOS capacitor, 152,152'...Photo sensor cell, 202.203,205...Base potential, 2
20...P+ region, 222, 225... Wiring, 25
1...P+ region, 252n+ region, 253...wiring, 300...amorphous silicon, 302...nitride n9.303...P S G It! 2.304・
...Polysilcon, 305...PSG film, 306...
・1 layer insulation. Fig. 1 Fig. 1 Fig. 2 Fig. 5 Fig. 4 (b) / Luna // Procedural amendment May 23, 1980 Kazuo Wakasugi, Commissioner of the Patent Office1, Indication of the case, Patent Application No. 1982-1207532, Name of the invention, photoelectric conversion device3, Relationship of the person making the amendment to the case Patent applicant name: Tadahiro Oomi 4, agent address: 40 Toranomon, 5-13-1 Toranomon, Minato-ku, Tokyo Mori Building Detailed explanation of the invention in the specification Column 6, Contents of amendment (1) Specification No. 19 Change rlocm”J in line 12 of the page to “
1QI31″3”. (2) Amend the statement on page 22, line 6 of the specification. (3) rl O [sec] on page 34, line 14 of the specification
Correct J to r l O”[5ecl J.
Correct the voltage V^. (5) Delete the buffer MOS transistors 33, 33' and 33''J from the 5th line to the 4th line from the bottom of page 41 of the specification. (B) “Hakutsurip” on page 45 of the specification, second line from the bottom
Correct as "clip". (7) On page 53, line 6 of the specification, before “essentially”, “
Insert "Do". (8) Insert "ni" after "midway" in the seventh line from the bottom of page 53 of the specification. (8) “Emitter 7, wa” on page 64, line 1 of the specification
is corrected as "emitter 7.7'is". (lO) In the specification, page 64, line 6, "emitter has contact hole 1" is corrected to "emitter 7 has contact hole 19". (11) “Horizontal line 3” on page 64 of the specification, line 8 from the bottom
"to" is corrected to "to horizontal line 31'." (12) "In cell 15" in the sixth line from the bottom on page 64 of the specification is corrected to "in cell 152'." (!3) "rMoS capacitor 15" on the sixth line from the bottom of page 64 of the specification is corrected to "rMOs capacitor 150". (14) “Horizontal line 3” on page 64 of the specification, line 5 from the bottom
"to" is corrected to "to horizontal line 31'." (15) In the third line from the bottom of page 64 of the specification, "photo sensor cell 15" is corrected to "photo sensor cell 152'". (16) "Photosensor cell 15" in the second line from the bottom on page 64 of the specification is corrected to "Photosensor cell 152". (17) "On horizontal line 3" in lines 6 to 7 and line 12 on page 66 of the specification is corrected to "on horizontal line 31'." (18) The optical sensor cell 15 is
Photosensor cell 152 through MoS capacitor 150'
Correct it with 'no'. (18) Second and first lines from the bottom of page 66 of the specification,
Page 67, line 8: [Correct optical sensor cell J to "optical sensor cell". (20) “Collector” on page 68 of the specification, line 5 from the bottom
is corrected as "collector". (21) "n embedded area" in the fourth line from the bottom and third line from the bottom of page 68 of the specification is corrected to "n+ embedded area". (22) Replace “(C).” on page 77, line 7 of the specification with r (
C) ). ” he corrected. (23) Amend the statement on page 78, line 1 of the specification. (24) Amend the statement on page 78, line 4 of the specification. (25) "N is the impurity concentration of the emitter, N is the base" on page 78, line 6 of the specification is corrected to "No is the impurity concentration of the emitter, N^ is the base". (2B) “N” on page 78, lines 8 and 9 of the FIA specifications
" is corrected to "N^". (27) Specification page 53 bottom line 10 c7) rsio
2, 309 is corrected to ``rsi02.309''. (28) In page 91, line 12 of the specification, ``r of the present invention'' is amended to ``r of the present invention''. (28) Change “Gron” in the fourth line from the bottom of page 96 of the specification to “
"Tron," he corrected. (30) rVp+V@+J on page 97, line 6 of the specification
Correct as VP+V@J. (31) Correct “rp” 251J on page 102, line 1θ of the specification to “p middle region 251”.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 同導電型領域よりなる2個の主電極領域と該主電極
領域と反対導電型の制御電極領域よりなる半導体トラン
ジスタの該制御電極領域を浮遊状態にし、該浮遊状態に
した制御電極領域の電位を、キャパシタを介して制御す
ることにより、該浮遊状態にした制御電極領域に、光に
より発生したキャリアを’JFIする蓄積動作、蓄積動
作により該制御電極領域に発生した蓄積電圧を読出す読
出し動作、該制御電極領域に蓄積されたキャリアを消滅
させるリフレッシュ動作をそれぞれさせる構造の光電変
換装置において、該浮遊状態になされた制御電極領域の
電位を制御するクランプダイオードを設けたことを特徴
とする光電変換装置。
1 The control electrode region of a semiconductor transistor consisting of two main electrode regions of the same conductivity type and the control electrode region of the opposite conductivity type to the main electrode region is brought into a floating state, and the potential of the control electrode region brought into the floating state is controlled via a capacitor to 'JFI' carriers generated by light into the floating control electrode region, and a readout operation to read out the accumulated voltage generated in the control electrode region by the accumulation operation. A photoelectric conversion device having a structure in which a refresh operation is performed to eliminate carriers accumulated in the control electrode region, characterized in that a clamp diode is provided to control the potential of the control electrode region in a floating state. conversion device.
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