JPS61127164A - 固体撮像装置 - Google Patents

固体撮像装置

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JPS61127164A
JPS61127164A JP59248118A JP24811884A JPS61127164A JP S61127164 A JPS61127164 A JP S61127164A JP 59248118 A JP59248118 A JP 59248118A JP 24811884 A JP24811884 A JP 24811884A JP S61127164 A JPS61127164 A JP S61127164A
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blooming
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JP59248118A
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Masaaki Nakai
中井 正章
Toshibumi Ozaki
俊文 尾崎
Hideyuki Ono
秀行 小野
Norio Koike
小池 紀雄
Haruhisa Ando
安藤 治久
Shinya Oba
大場 信弥
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Hitachi Ltd
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は固体撮像素子に係り、特に強い光照射に発生す
るブルーミングを抑圧するに好適な画素構成に関する。
〔発明の背景〕
固体@像装置においては入射光量が一定量以上になると
画面上に白い縦縞の入るブルーミングと呼ばれる現象が
生じ、画質を著しく劣化させる。。
このブルーミングを抑圧するために、特開昭57−19
7966号公報に示される固体撮像素子が提案されてい
る。しかし、この従来例では蓄積電荷量の多い受光素子
から、その電荷の一部(余剰電荷)を読み出すため、垂
直読み出しスイッチMO8トランジスタ(以下MO8T
と略記する)を飽和動作領域で動作させざるを得ない。
その結果、垂直読み出しスイッチMO8Tのしきい電圧
のばらつきにより、飽和信号電荷が各受光素子でばらつ
き、2次元のばらつき(一種の雑音)となる。又、従来
例では垂直読み出しMO8Tのゲートが垂直走査回路と
別のスイッチMO8Tとから選択されるため、両方の動
作が誤動作しないような垂直走査回路を考慮する必要が
あり、走査回路が複雑になってしまうという問題がある
第1図は従来のMO8fi固体撮像装置の原理図である
。マトリックス状に配列された光ダイオード1からなる
感光部9と、光ダイオードに蓄積された光信号t−読み
出すための垂直読出しスイッチ用MO8T91〜9nお
よび水平続出しスイッチ用MO8T81〜8mと、それ
ぞれのスイッチを順序よく切換えるための垂直シフトレ
ジスタ3および水平シフトレジスタ2と、出力信号線4
から成っている。垂直、水平の切換えスイッチ用MO8
Tは、シフトレジスタの各段の出力から得られる出力パ
ルスによってMO8Tのゲート電圧を制御し、スイッチ
動作?得ている。
ところでこの固体撮像装置においては、入射光量が一定
量以上になると画面上に白い縦縞の入るブルーミングと
呼はれる現象が生じ、画質金儲しく劣化させる。これは
以下に述べる原因によると考えられる。すなわち第2図
および第3図に示すように2強い光の当っている光ダイ
オード1はそれに蓄積された多量の電荷12によって順
方向にバイアスされる。そn以後光邂流によって生じる
電荷は、垂直続出しスイッチ用MO8T9 iの下に構
成される寄生トランジスタflit通して水平出力線1
0にあふれだす。l水子期間に水平出力線lOにあふれ
だした電荷13は、同じ水平出力線lOにつながる他の
光ダイオードの電荷ft読出すとき同時に続出され、ブ
ルーミングを生じる。
したがって、第3図に示すように1水平期間にあふれだ
す電荷に相当する電荷量13を水平プラ/キ/グ期間に
続出しておき、1水平期間後においても元ダイオードか
ら水平出力線に電荷がめふれださぬようにすればブルー
ミング?防止することができる。
〔発明の目的〕
本発明の目的はブルーミングの抑圧を可能とする固体撮
像装置を提供することにある。
〔発明の概要〕
本発明は、同一半導体基板上に、少なくとも光電変換素
子および、該素子に蓄積した光信号電荷を読み出し回路
に転送する転送素子からなる1fIxを複数個集積化し
た固体撮像素子において、所定の交番電圧を印加する事
により、咳充電変換素子の読み出し時には該光電変換素
子の蓄積可能容量を増加させるように働き、非読み出し
時には該光電変換素子の蓄積可能容量を増やさないよう
に働く機能を備えた可変容量素子を該元′1変換素子に
設けるものである。
〔発明の実施例〕
まず、本発明を第1図の従来例に適用した実施例、第4
図〜4c6図を用いて説明する。21は1水平走査期間
中に発生するブルーミング電荷を掃き出すためのへ(O
8Tであり、22.23はゲート電極端子、ドレイン電
極端子である。41は本発明のIVIO8容量31〜3
nt−設けたI[f11素であり、51はMO8容量の
ゲートである、本発明の画素の断面を第5図に示してろ
る。52はP形3i基板、53.54はN形波散層であ
り、54はホトダイオードでもめる。55は受光領域で
ある。このMO8容量に所定のe圧が印刀目された時、
ホトダイオード54の蓄積容量にこのMC)8容量が加
わるため、ホトダイオード54の蓄積容量が増加する。
この実施例の動作全第6図のパルメタ1ミングチヤート
を用いて説明する。HB Lは水平グラ/キングパルス
でるり、t、は水平走査期間でめる。Vlはめる行の垂
直読み出しMOSゲートに印加するための垂直走査回路
の出力パルスであり、Hlは1列目の水平出力+@10
’i選択するための水平走査回路の出力でめる。■1=
1.;MO8T21が導通し、一括してMOS T 8
1〜8 mが選択され、水平出力線に混入しているブル
ーミング電荷が外部に掃き出される。■1==1.;M
O8容量がホトダイオードの容量に付加されるため、ホ
トダイオードの蓄積可能電荷量が増加するため、これ以
後、ホトダイオード54からは電荷が水平出力線にりふ
れてこなくなり、ブルーミング現象が発生していない状
態となる。例えばホトダイオードの容量t Cp%MO
8容量をCMとすると近似的に(1)式で示されるよう
に最後のm列のダイオードにおいてもn倍の飽和光量ま
でブルーミングは発生しない。
てもブルーミングは発生しない事になる。
■t=t3;i行のホトダイオードの信号を水平出力線
に読み込む。■t=t、;1列目の水平信号線の信号電
荷を外部に読み出す。
以上述べたように、本発明によればブルーミング現象を
簡単に抑圧でき、「発明の背景」で述べた従来例の配慮
されなかった点も解決できる。
第7図は本発明を、ブルーミングについて本発明のよう
な点は配慮されていない別の従来例に適用した実施例で
るる。この素子においては第4図のような水平信号線が
ないため、さらに簡単に適用でき、ブルーミングを抑圧
できる。111゜112は垂直、水平走査回路、113
はホトダイオード、117はインタレーススイッチ、1
31゜132は水平MO8T、垂直MO8T、133は
垂直走査線、135は水平走査線、136は水平信号線
、137は垂直スイッチMO8T、140はビデオ遡源
、141,142は垂直信号線、143゜144は負荷
抵抗、145,146はプリアンプ、147はリセット
ライン、148はリセットMO8T% 149,150
は出力である。160が本発明の付加容量でめる。この
素子の動作を説明する。水平グラ/キング期間の前半に
水平信号線に混入しているブルーミング電荷はり七ツ)
 MOSトランジスタ148t−介して外部に掃き出さ
れる。
その後、垂直走IE151が選択されると同時に本発明
のMO3容量160がホトダイオード容量に付加される
。その後、水平走査期間に水平走査線が順次走査され1
6号′1荷が読み出される。この読み出し時選択行のホ
トダイオードからはブルーミング電荷は発生しない。一
方、非選択行のホトダイオードからはブルーミング電荷
が発生するが、水平信号線が異なるため、読み行し行の
信号電荷には混入せず、次の水平ブランキング期間に外
部に帰き出される。例えば、この素子においても近似的
に(1)式が適用でき、CHaCpとすると飽和光量の
約300倍の光に対してもブルーミングは発生しない事
となる。さらに理解を深めるためにこの素子の画素平面
を用いて説明する。第9図は本発明を適用しない従来例
のものでめり、200は活性領域を示し、135,13
3はゲートα極用の配線でおり、113がホトダイオー
ドである。
tVO8T131.132はスイッチ機能を待てば良く
、a−eの寸法は試作技術の許す限り最小の寸法に設計
する( スlfl常ホトダイオード容址が小さく、読み
出しスピードに対し、画素領域の時定数は無視できるた
めン。
410図は本発明の画素平面図でるり、斜線領域201
が本発明の容i160t−m成している。
なお動作的にはMO8T l 32のゲート容量(縦縞
領域202)も本発明の容量160の一部として働く。
さらにこの素子においては、MO8容量160と垂直M
O8T 132とのそれぞれの機能を兼ねそなえた、新
たな垂直+VfO8T 162をmいた第8図の実施例
においてはホトダイオードの開口率taに大きくできる
。なお、この垂直MO8)ランジスタ162は本発明の
ブルーミング抑圧効果を考慮したMO8容量をもち、か
つ、信号電荷を水平MO,9T 131を介して外部読
み出す機能をもつものでおる。この実施例の画素平面図
を第11図〜第13図に示す。斜線領域203,204
,205が本発明の容量として働く。なお、第13図に
おいては、ブルーミング強度金考、えると、fの寸法は
最小加工寸法eよりも一般に大きくしなければならない
、J 以と述べた本発明の実施例によれば、ブルーミング現象
を実用上間@ないレベルまで抑圧する事ができる。さら
に、走査回路の複雑さが解消される事はあきらかである
〔発明の効果〕
本発明によればホトダイオードの信号?外部に読み出す
期間にホトダイオードの蓄積可能電荷を増加させる事が
でき、ホトダイオードからの過剰の1荷(ブルーミング
電荷)を発生しないようにできるのでブルーミング現象
ヲ実用上問題のないレベルまで抑圧できる効果がめる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来例の回路構成図、第2図はブルーミング現
尿勿祝明する漢式回路図、43図はボテンシャル図、@
4図は本発明の実施例の回路構成図、凋35図はI11
!+素の断面図、第6図はクロックタイミングチャート
図、第7図、第8図は本発明の実施例の回路・4成図=
中垢;、略9図はイ乏釆タジのφ l!!!!素手Fr7D■、堵roFfnか5体13囚
は木施明の画素平手 1 ロ 第 4 目 第 7 口 第 8 圓 早 9 口 第1O凪 2′O0

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1.  同一半導体基板上に、少なくとも光電変換素子および
    、該素子に蓄積した光信号電荷を読み出し回路に転送す
    る転送素子からなる画素を複数個集積化した固体撮像素
    子において、所定の交番電圧を印加する事により、該光
    電変換素子の読み出し時には該光電変換素子の蓄積可能
    容量を増加させるように働き、非読み出し時には該光電
    変換素子の蓄積可能容量を増やさないように働く機能を
    備えた可変容量素子を該光電変換素子に設ける事を特徴
    とした固体撮像装置。
JP59248118A 1984-11-26 1984-11-26 固体撮像装置 Expired - Lifetime JPH0720215B2 (ja)

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JPH0720215B2 (ja) 1995-03-06

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