JPS6048109B2 - 固体撮像装置の駆動方法 - Google Patents
固体撮像装置の駆動方法Info
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- JPS6048109B2 JPS6048109B2 JP55004858A JP485880A JPS6048109B2 JP S6048109 B2 JPS6048109 B2 JP S6048109B2 JP 55004858 A JP55004858 A JP 55004858A JP 485880 A JP485880 A JP 485880A JP S6048109 B2 JPS6048109 B2 JP S6048109B2
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
- H01L27/14665—Imagers using a photoconductor layer
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- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、固体撮像装置に関するもので、電荷転送機能
あるいはＸ−Ｙアドレス機能等を有する回路素子上に光
導電体と電極を設け、上記電極により、光導電体に印加
される電圧をパルス状に変化させ、光強度に応じて上記
パルスの巾を変えることにより、光導電体で得られる光
情報の積分期間を制御し、電気的な自動感度調整機構を
具備した固体撮像装置を提供するものである。
あるいはＸ−Ｙアドレス機能等を有する回路素子上に光
導電体と電極を設け、上記電極により、光導電体に印加
される電圧をパルス状に変化させ、光強度に応じて上記
パルスの巾を変えることにより、光導電体で得られる光
情報の積分期間を制御し、電気的な自動感度調整機構を
具備した固体撮像装置を提供するものである。
以下、図面に従つて従来技術を説明する。
ＣＣＤとＢＢＤは、電荷の蓄積が空乏層か、不純物領域
かの差はあるが、動作は本質的に同一である。
かの差はあるが、動作は本質的に同一である。
従つて今後ＢＢＤにて説明する。第１図は、５１基板上
に形成したＢＢＤとの転送段をドレインとしゲート電極
とソース領域を設けこれら回路素子上に光導電体と電極
を形成した固体撮像装置の一単位を示したものである。
に形成したＢＢＤとの転送段をドレインとしゲート電極
とソース領域を設けこれら回路素子上に光導電体と電極
を形成した固体撮像装置の一単位を示したものである。
ｐ型半導体基板１０にソース領域となるｎ１厘領域１１
を形成しダイオードを設ける。
を形成しダイオードを設ける。
１２はｎ１厘領域で電位の井戸てある。
１３は第一ゲート電極であり、ｎ１厘領域１１と重なり
部分を有している。
部分を有している。
１４は半導体基板１０とゲート電極１３との間の絶縁体
膜で、ゲート酸化膜である。
膜で、ゲート酸化膜である。
１５は第一電極１６と半導体基板１０およびゲート電極
１３とを電気的に分離するための絶縁体層である。
１３とを電気的に分離するための絶縁体層である。
１６は第一電極で、ｎ１厘領域１１と電気的に接続した
ダイオードの電極であるとともに正孔阻止層１７の電極
ともなつている。
ダイオードの電極であるとともに正孔阻止層１７の電極
ともなつている。
１８は（Ｚｎ、−ｘＣｄｘＴｅ）、−、（Ｉ馬Ｔｅ。
）、（ただし、０＜Ｘ＜″１、９＜ｙ≦０．３）よりな
る光導電体であり、その上に透明電極１９が形成されて
おり、透明電極（第二電極）１９側より入射光２１が照
射される。２０は本発明にかかる光導電体の光情報の積
分期間を制御する機構を含む部分であり、詳細に；つい
ては後述する。
る光導電体であり、その上に透明電極１９が形成されて
おり、透明電極（第二電極）１９側より入射光２１が照
射される。２０は本発明にかかる光導電体の光情報の積
分期間を制御する機構を含む部分であり、詳細に；つい
ては後述する。
次にＸ−Ｙアドレス型の場合について述べる。
第３図は、ＭＯＳスイッチ上に光導電体と電極を形成し
た固体撮像装置の一単位を示したものである。ｐ型半導
体基板３０にｎ＋型領域３１，３２を形成し、それぞれ
ソース、ドレインとする。
た固体撮像装置の一単位を示したものである。ｐ型半導
体基板３０にｎ＋型領域３１，３２を形成し、それぞれ
ソース、ドレインとする。
３４は上記ソース３１及びドレイン３２のゲート電極で
あり、半導体基板とは、ゲート酸化膜３３で絶縁されて
いる。
あり、半導体基板とは、ゲート酸化膜３３で絶縁されて
いる。
上記ゲート電極はまた列方向の各絵素のゲートと接続さ
れている。ドレイン３２は電極３５により行方向の絵素
のドレインと共通接続されている。３６は絶縁体層で、
第一電極３７とゲート電極を電気的に分離している。
れている。ドレイン３２は電極３５により行方向の絵素
のドレインと共通接続されている。３６は絶縁体層で、
第一電極３７とゲート電極を電気的に分離している。
上記第一電極３７はソース領域３１と電気的に接続され
ているとともに正孔阻止層３８の電極ともなつている。
３９は（Ｚｎｌ−、ＣｄＯＴｅ）１−，・（Ｉｒｘ２Ｔ
ｅ３）ｙ（ただし、０くｘく１、０くｙ≦０．３）より
なる光導電体であり、その上に透明電極４０が形成され
ており、上記透明電極４０側より入射光４２が照射され
る。
ているとともに正孔阻止層３８の電極ともなつている。
３９は（Ｚｎｌ−、ＣｄＯＴｅ）１−，・（Ｉｒｘ２Ｔ
ｅ３）ｙ（ただし、０くｘく１、０くｙ≦０．３）より
なる光導電体であり、その上に透明電極４０が形成され
ており、上記透明電極４０側より入射光４２が照射され
る。
４１は本発明にかかる光導電体の光情報の積分期間を制
御する機構を含む部分であり、詳細は後述する。
御する機構を含む部分であり、詳細は後述する。
つぎに動作について説明する。
まずＣＣＤ及びＢＢＤ上に光導電体と電極とを設けた構
成における光情報読み込み動作を説明する。
成における光情報読み込み動作を説明する。
上記第１図の構成において、第２図ａに示すような駆動
パルスを印加する。
パルスを印加する。
時間ｔ１において電極１６は、第２図ｂに示した如く（
■ＣＨ−■Ｔ）に設定される。ここで■τは、忙領域１
１，１２およびゲート電極１３より構成される電界効果
型トランジスタ（ＥＥＴ）のしきい値電圧である。今人
射光２１があると光導電体１８において電子・正孔対が
生成し、それぞれ電極１６，１９に到達して電極１６の
電位が低下する。さらに時間Ｔ２においてゲート電極１
３にＶ．Ｃ，Ｈを印加するとｎ＋領２域１１からｎ＋領
域１２に信号電荷の移送が行なわれる。その結果ｎ＋領
域１１の電位は再び上昇し（■Ｃ８−■Ｔ）となる。ｎ
＋領域１２に移送された信号電荷は、その後第２図ａに
示した転送パルス■φにより出力部へ転送される。以上
がＣＣＤ４及びＢＢＤの光情報読み込み動作である。次
にＭＯＳスイッチ上に光導電体と電極を設けた構成にお
ける光情報読み込み動作を第４図及び第５図を用いて説
明する。
■ＣＨ−■Ｔ）に設定される。ここで■τは、忙領域１
１，１２およびゲート電極１３より構成される電界効果
型トランジスタ（ＥＥＴ）のしきい値電圧である。今人
射光２１があると光導電体１８において電子・正孔対が
生成し、それぞれ電極１６，１９に到達して電極１６の
電位が低下する。さらに時間Ｔ２においてゲート電極１
３にＶ．Ｃ，Ｈを印加するとｎ＋領２域１１からｎ＋領
域１２に信号電荷の移送が行なわれる。その結果ｎ＋領
域１１の電位は再び上昇し（■Ｃ８−■Ｔ）となる。ｎ
＋領域１２に移送された信号電荷は、その後第２図ａに
示した転送パルス■φにより出力部へ転送される。以上
がＣＣＤ４及びＢＢＤの光情報読み込み動作である。次
にＭＯＳスイッチ上に光導電体と電極を設けた構成にお
ける光情報読み込み動作を第４図及び第５図を用いて説
明する。
第４図は第３図の単位素子をＸ−Ｙ方向に各々複数個づ
つ形成した場合の回路構成を示している。
つ形成した場合の回路構成を示している。
５１〜６２はＦＥＴであり、Ｑｎｍは、半導体基板とｎ
＋領域で形成されるダイオードである。
＋領域で形成されるダイオードである。
−Ｑ″Ｎｍは光導電体で形成されるダイオードであり、
一方の端子には、第３図４１の回路より、本発明にかか
るパルスが印加される。また６３は出力端子、ＲＬは負
荷抵抗、ＶＯは電源である。第５図はＸ−Ｙ走査回路か
ら上記ＦＥＴに印加されるパルスの時間変化を示したも
のである。時間Ｔ。でラインＹ１にパルスが印加される
と、ＦＥＴ５４〜５６はオン状態となる。このときＸ走
査回路はＸ１から順にパルスが印加されるため、負荷抵
抗ＲＬ，を通して電源Ｖ。によりダイオードＱｌ．７Ｑ
″１．，はＱｌｌ，Ｑ″，，から順に逆バイアスされる
。時間ちにおいてはラインＹ２にパルスが印加され、Ｑ
．２ｎ，，Ｑ″２．．は順次逆バイアスされる。以下同
様にすべてのダイオードが逆バイアスされる。さて、ダ
イオードＱ″Ｎｍに光が入射すると、光導電体中に電子
・正孔対が生成し、電子は第一電極３７に集められダイ
オードＱ″Ｎｍ，Ｑｎｍの電位は低下する。
一方の端子には、第３図４１の回路より、本発明にかか
るパルスが印加される。また６３は出力端子、ＲＬは負
荷抵抗、ＶＯは電源である。第５図はＸ−Ｙ走査回路か
ら上記ＦＥＴに印加されるパルスの時間変化を示したも
のである。時間Ｔ。でラインＹ１にパルスが印加される
と、ＦＥＴ５４〜５６はオン状態となる。このときＸ走
査回路はＸ１から順にパルスが印加されるため、負荷抵
抗ＲＬ，を通して電源Ｖ。によりダイオードＱｌ．７Ｑ
″１．，はＱｌｌ，Ｑ″，，から順に逆バイアスされる
。時間ちにおいてはラインＹ２にパルスが印加され、Ｑ
．２ｎ，，Ｑ″２．．は順次逆バイアスされる。以下同
様にすべてのダイオードが逆バイアスされる。さて、ダ
イオードＱ″Ｎｍに光が入射すると、光導電体中に電子
・正孔対が生成し、電子は第一電極３７に集められダイ
オードＱ″Ｎｍ，Ｑｎｍの電位は低下する。
この電位低下は入射光量に比例し、１フィールド又は１
フレーム期間光情報は蓄積される。次にダイオードＱ″
Ｎｍ，ＱｎｍがＸ−Ｙ走査回路によるパルスで逆バイア
スにされるとき、光量に比例して低下した電位分が電源
Ｖ。より負荷抵抗Ｒしを通して供給される。従つて、出
力端子６３には光量に比例した電位が出力される。以上
がＸ−Ｙアドレス機能を有する回路素子上に光導電体と
電極を設けた構成における光情報読み込み動作である。
上記の様な、光導電膜を半導体回路基板上に積層した構
成の固体撮像装置において、光導電体上の電極は半導体
基板と同電位（接地電位）に保たれていた。（特開昭５
１−９５７２１参照）この場合、被写体照度の変化に追
随してカメラの感度補正をするためにはレンズ絞り調整
が必要であり、絞り機構を自動にするにしろ応答が遅く
さらにレンズも大きくなる欠点があつた。本発明は、上
記のような構成の固体撮像装置において、光導電体が印
加される電位により光感度の変化することを利用し、通
常光情報の積分期間は、１フレーム期間であるのを、光
導電体上の電極にパルス状の電圧を印加することにより
、１フレーム期間中に積分期間と不感期間を設け、上記
二つの期間の比率により、光導電体で得られる光情報量
を制御するものてある。
フレーム期間光情報は蓄積される。次にダイオードＱ″
Ｎｍ，ＱｎｍがＸ−Ｙ走査回路によるパルスで逆バイア
スにされるとき、光量に比例して低下した電位分が電源
Ｖ。より負荷抵抗Ｒしを通して供給される。従つて、出
力端子６３には光量に比例した電位が出力される。以上
がＸ−Ｙアドレス機能を有する回路素子上に光導電体と
電極を設けた構成における光情報読み込み動作である。
上記の様な、光導電膜を半導体回路基板上に積層した構
成の固体撮像装置において、光導電体上の電極は半導体
基板と同電位（接地電位）に保たれていた。（特開昭５
１−９５７２１参照）この場合、被写体照度の変化に追
随してカメラの感度補正をするためにはレンズ絞り調整
が必要であり、絞り機構を自動にするにしろ応答が遅く
さらにレンズも大きくなる欠点があつた。本発明は、上
記のような構成の固体撮像装置において、光導電体が印
加される電位により光感度の変化することを利用し、通
常光情報の積分期間は、１フレーム期間であるのを、光
導電体上の電極にパルス状の電圧を印加することにより
、１フレーム期間中に積分期間と不感期間を設け、上記
二つの期間の比率により、光導電体で得られる光情報量
を制御するものてある。
以下、図面に従つて本発明にかかる固体撮像装置の駆動
方法の一実施例を説明する。
方法の一実施例を説明する。
本動作は、ＢＢＤ．ＣＣＤ等の電荷転送型の場合も、Ｘ
−Ｙアドレス型のいずれの場合も同様である。第６図に
光導電体の光感度の印加電圧依存性を示した。
−Ｙアドレス型のいずれの場合も同様である。第６図に
光導電体の光感度の印加電圧依存性を示した。
印加電圧が高い程光感度は増加するが、より高い電圧を
印加すると飽和する。光導電体で形成されたダイオード
はＢＢＤ，．ＣＣＤの場合、リードパルスにより、また
Ｘ−Ｙアドレス型の場合走査パルスと電河■。により逆
バイアス状態、すなわち第６図のＶ１の点まで電圧が印
加される。このとき光導電体上の電極に、上記の逆バイ
アス状態を打ち消すような正の電位を印加してやると、
光感度は実質零となる。このことから、第８図のような
パルスを上記電極に印加すると、光導電体の積分期間中
に蓄積時間と不感時間を設けることが可能となる。従つ
て、光導電体上の電極の一部を接地電位に保つておき、
この領域を測光部とし、上記測光部の出力に応じて蓄積
時間と不感時間の比を決め光導電体上の測光部以外の電
極にフィードバックしてやると電気的な自動感度調整が
できる。このことを具体的に示したものが第７図であり
、自動感度調整パルスの巾を広くするに比例して出力値
は減少する。以上述べてきたように、本発明は電気的な
自動感度調整機構を有する固体撮像装置の駆動方法に関
するもので、本発明を用いると、急激（こ．人射光量が
変化してもそれに伴なつて光情報の蓄積期間も自動的に
変化し、常に一定の状態で撮像可能であるとともに、光
導電体の光感度の零と飽和の部分を使用するため、焼き
つけ等の発生は皆無である。
印加すると飽和する。光導電体で形成されたダイオード
はＢＢＤ，．ＣＣＤの場合、リードパルスにより、また
Ｘ−Ｙアドレス型の場合走査パルスと電河■。により逆
バイアス状態、すなわち第６図のＶ１の点まで電圧が印
加される。このとき光導電体上の電極に、上記の逆バイ
アス状態を打ち消すような正の電位を印加してやると、
光感度は実質零となる。このことから、第８図のような
パルスを上記電極に印加すると、光導電体の積分期間中
に蓄積時間と不感時間を設けることが可能となる。従つ
て、光導電体上の電極の一部を接地電位に保つておき、
この領域を測光部とし、上記測光部の出力に応じて蓄積
時間と不感時間の比を決め光導電体上の測光部以外の電
極にフィードバックしてやると電気的な自動感度調整が
できる。このことを具体的に示したものが第７図であり
、自動感度調整パルスの巾を広くするに比例して出力値
は減少する。以上述べてきたように、本発明は電気的な
自動感度調整機構を有する固体撮像装置の駆動方法に関
するもので、本発明を用いると、急激（こ．人射光量が
変化してもそれに伴なつて光情報の蓄積期間も自動的に
変化し、常に一定の状態で撮像可能であるとともに、光
導電体の光感度の零と飽和の部分を使用するため、焼き
つけ等の発生は皆無である。
従つてその産業上の意義は極めて大きいと言える。
第１図は電荷転送機能を有する回路素子上に光導電体を
設けた固体撮像装置の一単位の断面構造を示す図、第２
図は第１図の固体撮像装置の動作を説明するための図で
、クロックパルスの時間関係と光導電体の電位変化を示
す図、第３図はＭＯＳスイッチ上に光導電体を設けた固
体撮像装置の一単位の断面構造を示す図、第４図は第３
図の単位素子をＸ−Ｙ方向に各数個づつ形成したときの
回路構成を示す図、第５図は第３図、第４図の固体撮像
装置の動作説明のための図で、Ｘ−Ｙ各走査パルスと光
導電体の電位変化を示す図、第６図は光導電体の光感度
の印加電圧依存性を示す゛図、第７図は本発明の効果を
示す図で、自動感度調整パルスの巾に対する出力値の変
化を示す図、第８図は本発明の特徴である光情報の蓄積
時間を制御する自動感度調整パルスを示す図である。 １０・・・・・・ｐ型半導体基板、１１・・・・・・ソ
ース領域７となるｎ＋型領域、１２・・・・・・電位の
井戸となるｎ＋型領域、１３・・・・・・ゲート電極、
１４・・・・・・絶縁体膜、１５・・・・・絶縁体層、
１６・・・・・・第一電極、１７・・・正孔阻止層、１
８・・・・・・光導電体、１９・・・・・・透明電極（
第二電極）。
設けた固体撮像装置の一単位の断面構造を示す図、第２
図は第１図の固体撮像装置の動作を説明するための図で
、クロックパルスの時間関係と光導電体の電位変化を示
す図、第３図はＭＯＳスイッチ上に光導電体を設けた固
体撮像装置の一単位の断面構造を示す図、第４図は第３
図の単位素子をＸ−Ｙ方向に各数個づつ形成したときの
回路構成を示す図、第５図は第３図、第４図の固体撮像
装置の動作説明のための図で、Ｘ−Ｙ各走査パルスと光
導電体の電位変化を示す図、第６図は光導電体の光感度
の印加電圧依存性を示す゛図、第７図は本発明の効果を
示す図で、自動感度調整パルスの巾に対する出力値の変
化を示す図、第８図は本発明の特徴である光情報の蓄積
時間を制御する自動感度調整パルスを示す図である。 １０・・・・・・ｐ型半導体基板、１１・・・・・・ソ
ース領域７となるｎ＋型領域、１２・・・・・・電位の
井戸となるｎ＋型領域、１３・・・・・・ゲート電極、
１４・・・・・・絶縁体膜、１５・・・・・絶縁体層、
１６・・・・・・第一電極、１７・・・正孔阻止層、１
８・・・・・・光導電体、１９・・・・・・透明電極（
第二電極）。
Claims (1)
- １ 一つの導電型を有する半導体基板上に、反応の導電
型を有するソース領域を設け、上記ソース領域の一部を
除き絶縁体層を形成し、上記絶縁体層上に、上記ソース
領域と電気的に結合した第一電極を形成し、上記第一電
極及び絶縁体層上に光導電体を形成し、さらに上記光導
電体上に第二電極を形成し、上記光導電体を光検出部と
する固体素子を一単位として半導体基板上に複数個配列
し、上記各ソース領域以外の部分に電荷転送機能あるい
はＸ−Ｙアドレス機能を有する回路素子と上記ソース領
域の電荷を上記回路素子に読み込む機能を設けた固体撮
像板において、上記第二電極に印加する電位により光電
変換で得られる光情報の蓄積期間を制御することを特徴
とする固体撮像装置の駆動方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP55004858A JPS6048109B2 (ja) | 1980-01-18 | 1980-01-18 | 固体撮像装置の駆動方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP55004858A JPS6048109B2 (ja) | 1980-01-18 | 1980-01-18 | 固体撮像装置の駆動方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS56101783A JPS56101783A (en) | 1981-08-14 |
| JPS6048109B2 true JPS6048109B2 (ja) | 1985-10-25 |
Family
ID=11595365
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP55004858A Expired JPS6048109B2 (ja) | 1980-01-18 | 1980-01-18 | 固体撮像装置の駆動方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6048109B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0610723B2 (ja) * | 1983-06-23 | 1994-02-09 | コニカ株式会社 | カラーネガフィルムの撮像装置 |
| JPS6052173A (ja) * | 1983-09-01 | 1985-03-25 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 電子スチルカメラ |
-
1980
- 1980-01-18 JP JP55004858A patent/JPS6048109B2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS56101783A (en) | 1981-08-14 |
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