JPS61145974A - 固体撮像装置およびその駆動方法 - Google Patents
固体撮像装置およびその駆動方法Info
- Publication number
- JPS61145974A JPS61145974A JP59269116A JP26911684A JPS61145974A JP S61145974 A JPS61145974 A JP S61145974A JP 59269116 A JP59269116 A JP 59269116A JP 26911684 A JP26911684 A JP 26911684A JP S61145974 A JPS61145974 A JP S61145974A
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- Japan
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- voltage
- type
- semiconductor substrate
- solid
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- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は固体撮像装置およびその駆動方法に関するもの
である。
である。
従来例の構成とその問題点
固体撮像素子は撮像管と比較して多くの利点を有する次
め盛んに開発がすすめられている。なかんずくインター
ライン転送方式ｃａｎ型固体撮像素子（以下ＩＴ−ＣＯ
Ｄと略記する）は、その低雑音性によ゛る高感度特性等
の優れた特性のために特に力が注がれている。
め盛んに開発がすすめられている。なかんずくインター
ライン転送方式ｃａｎ型固体撮像素子（以下ＩＴ−ＣＯ
Ｄと略記する）は、その低雑音性によ゛る高感度特性等
の優れた特性のために特に力が注がれている。
以下に図面を参照しながら説明する。
まず、第１図にＩＴ−ＣＯＤの全体構成図を示す。光電
変換素子１に蓄積された信号電荷は垂直方向に転送する
ｃａｎ（以下ｖ−ｃａｎと略記する）２に転送され、そ
れから水平方向に転送するＣ０Ｄ（以下Ｈ−ＣＯＤと略
記する）３に転送される。更にＨ−ＣＣＤ３の中を転送
され、順次、電荷検知部４に送られ検知出力される。前
述のように優れた特性を有するＩＴ−１ｃｉＤではある
が、欠点も有している。その一つがダイナミックレンジ
である。固体撮像素子は一般に撮像領域内に光電変換素
子と垂直転送部を設ける必要がある。工Ｔ−ＣＯＤにお
いても第１図に示すように光電変換素子１とＶ−ＣＣＤ
２が撮像領域内に設けられている。また従来のＩＴ−Ｃ
ＯＤは標準テレビジョン方式（ＮＴＳＣ）では、一本の
ｖ−ＣＣＤ内を同時に約２６０組の信号電荷を独立に転
送する必要がある。この之めｖ−ｃｃＤの転送電荷量を
確保するためには通常４〜６μのチャンネル幅が必要で
あるが、それでも、まだ充分とは言えず、素子のダイナ
ミックレンジは通常ｖ−ｃａｎの転送電荷量で制限され
ている。またチャンネル幅を拡げることは光電変換部の
面積を狭めることとなシ感度の低下をもたらす。このよ
うに素子の小型化や、解像度向上のための多画素化が進
むと、感度とダイナミックレンジの両立が一層難しくな
る。
変換素子１に蓄積された信号電荷は垂直方向に転送する
ｃａｎ（以下ｖ−ｃａｎと略記する）２に転送され、そ
れから水平方向に転送するＣ０Ｄ（以下Ｈ−ＣＯＤと略
記する）３に転送される。更にＨ−ＣＣＤ３の中を転送
され、順次、電荷検知部４に送られ検知出力される。前
述のように優れた特性を有するＩＴ−１ｃｉＤではある
が、欠点も有している。その一つがダイナミックレンジ
である。固体撮像素子は一般に撮像領域内に光電変換素
子と垂直転送部を設ける必要がある。工Ｔ−ＣＯＤにお
いても第１図に示すように光電変換素子１とＶ−ＣＣＤ
２が撮像領域内に設けられている。また従来のＩＴ−Ｃ
ＯＤは標準テレビジョン方式（ＮＴＳＣ）では、一本の
ｖ−ＣＣＤ内を同時に約２６０組の信号電荷を独立に転
送する必要がある。この之めｖ−ｃｃＤの転送電荷量を
確保するためには通常４〜６μのチャンネル幅が必要で
あるが、それでも、まだ充分とは言えず、素子のダイナ
ミックレンジは通常ｖ−ｃａｎの転送電荷量で制限され
ている。またチャンネル幅を拡げることは光電変換部の
面積を狭めることとなシ感度の低下をもたらす。このよ
うに素子の小型化や、解像度向上のための多画素化が進
むと、感度とダイナミックレンジの両立が一層難しくな
る。
発明の目的
本発明は上記従来技術の欠点に鑑み、素子のダイナミッ
クレンジと感度を高めることができる固体撮像装置およ
びその駆動方法を提供するものである。
クレンジと感度を高めることができる固体撮像装置およ
びその駆動方法を提供するものである。
発明の構成
この目的を達成するために本発明の固体撮像装置は半導
体基板の主面に前記半導体基板と反対の導電型で、かつ
互いに分離された第一および第二の不純物層が形成ｊれ
るとともに、前記第一の不純物層の中に光電変換素子群
および垂直転送部が形成され、前記第二の不純物層の中
に、前記垂直転送部に印加されるクロックパルスを発生
するシフトレジスタ部が形成されており、かつ前記第一
および第二の不純物層が、それぞれ第一、第二のバイア
ス供給手段をそなえて構成されている。また前記第一の
バイアス供給手段と、前記半導体基板との間に印加され
る逆バイアス電圧よりも、第二のバイアス供給手段と前
記半導体基板の間に印加される逆バイアス電圧の方を高
くして駆動される。
体基板の主面に前記半導体基板と反対の導電型で、かつ
互いに分離された第一および第二の不純物層が形成ｊれ
るとともに、前記第一の不純物層の中に光電変換素子群
および垂直転送部が形成され、前記第二の不純物層の中
に、前記垂直転送部に印加されるクロックパルスを発生
するシフトレジスタ部が形成されており、かつ前記第一
および第二の不純物層が、それぞれ第一、第二のバイア
ス供給手段をそなえて構成されている。また前記第一の
バイアス供給手段と、前記半導体基板との間に印加され
る逆バイアス電圧よりも、第二のバイアス供給手段と前
記半導体基板の間に印加される逆バイアス電圧の方を高
くして駆動される。
実施例の説明
本発明の実施例を第２図に示して説明する。同図では光
電変換素子１０を二次元状に（同図は４×４の列）配置
し、そこに蓄積された信号電荷をシフトレジスタ１１よ
り一水平期間に一桁分の読み出しゲート１２にパルスを
印加し垂直転送チャンネルに信号電荷を移送する。
電変換素子１０を二次元状に（同図は４×４の列）配置
し、そこに蓄積された信号電荷をシフトレジスタ１１よ
り一水平期間に一桁分の読み出しゲート１２にパルスを
印加し垂直転送チャンネルに信号電荷を移送する。
読み出された信号電荷は、シフトレジスタ１１からの出
力を順次−桁分の転送電極１４へ印加することによって
垂直転送チャンネル１３内のポテンシャル井戸をＨ−Ｃ
ＣＤ１５の方向へ移動させ、Ｈ−ＣＣＤ１５を経て電荷
検知部１６に転送され出力される。同図に示すように本
素子はｎ型基板１７の表面にｐ型領域を複数個（１８と
１９）形成し、ｐ型領域１８の中に、光電変換素子１０
゜垂直転送チャンネル１３およびＨ−０００１８、電荷
検知部１６を形成し、ｐ型領域１９の中にシフトレジス
タ１１を形成する。更にｐ型領域１８には０電位２０を
印加し、ｎ基板１７には正電圧２１を印加し、ｐ型領域
１９には負電圧番印加する。
力を順次−桁分の転送電極１４へ印加することによって
垂直転送チャンネル１３内のポテンシャル井戸をＨ−Ｃ
ＣＤ１５の方向へ移動させ、Ｈ−ＣＣＤ１５を経て電荷
検知部１６に転送され出力される。同図に示すように本
素子はｎ型基板１７の表面にｐ型領域を複数個（１８と
１９）形成し、ｐ型領域１８の中に、光電変換素子１０
゜垂直転送チャンネル１３およびＨ−０００１８、電荷
検知部１６を形成し、ｐ型領域１９の中にシフトレジス
タ１１を形成する。更にｐ型領域１８には０電位２０を
印加し、ｎ基板１７には正電圧２１を印加し、ｐ型領域
１９には負電圧番印加する。
次に垂直転送チャンネル内を転送される様子を第３図を
用いて説明する。図面（、）は垂直転送チャンネルに沿
った断面模式図およびシフトレジスタ１１が示してあり
、垂直転送チャンネルは埋め込みチャンネルで形成され
ている。このとき、電荷転送は同図（ｂ）に破線と矢印
で示されるように、ポテンシャル井戸そのものが移動し
てもよいし、同じく、同図（Ｃ）に示されるように、ポ
テンシャル井戸を形成するバリヤ一部が移動してもよい
。
用いて説明する。図面（、）は垂直転送チャンネルに沿
った断面模式図およびシフトレジスタ１１が示してあり
、垂直転送チャンネルは埋め込みチャンネルで形成され
ている。このとき、電荷転送は同図（ｂ）に破線と矢印
で示されるように、ポテンシャル井戸そのものが移動し
てもよいし、同じく、同図（Ｃ）に示されるように、ポ
テンシャル井戸を形成するバリヤ一部が移動してもよい
。
しかしいずれの場合にも共通することは、ポテンシャル
井戸を形成する転送ゲート１４に印加される電圧をなる
べく低くする方が、同一電荷量でも表面チャンネルモー
ドになりにくいため転送効率が劣化しにくい。このため
には、ポテンシャル井戸の前後のバリヤ部を形成する転
送ゲート１４に印加される電圧は更に低い電圧が必要で
ある。
井戸を形成する転送ゲート１４に印加される電圧をなる
べく低くする方が、同一電荷量でも表面チャンネルモー
ドになりにくいため転送効率が劣化しにくい。このため
には、ポテンシャル井戸の前後のバリヤ部を形成する転
送ゲート１４に印加される電圧は更に低い電圧が必要で
ある。
この場合、その電圧は負電圧を印加する方がよい。
したがって転送ゲート１４に印加するパルスの低電圧側
は負電圧となる。またこのように低電圧側に負電圧を印
加することによりて、転送電荷量が増す効果もある。
は負電圧となる。またこのように低電圧側に負電圧を印
加することによりて、転送電荷量が増す効果もある。
上で述べたように転送ゲート１４に負電圧を印加スるた
めにはシフトレジスタ１１から負の電圧が出力されなけ
ればならない。そのためには第２図に示すようにシフト
レジスタが形成されているｐ領域１９の電位が、垂直転
送チャンネル１３が形成されているｐ領域１８の電位よ
りも低くなければならない。
めにはシフトレジスタ１１から負の電圧が出力されなけ
ればならない。そのためには第２図に示すようにシフト
レジスタが形成されているｐ領域１９の電位が、垂直転
送チャンネル１３が形成されているｐ領域１８の電位よ
りも低くなければならない。
そのためにはｐ領域１９はｐ領域１８とは独立に形成さ
れており、ｐ領域１９に印加される電圧２２はｐ領域１
８に印加される電圧２ｏよりも低くなければならない。
れており、ｐ領域１９に印加される電圧２２はｐ領域１
８に印加される電圧２ｏよりも低くなければならない。
この結果、上で述べたように、垂直転送チャンネルにお
ける転送効率の改善と、転送電荷量の増加を同時に実現
することができる。
ける転送効率の改善と、転送電荷量の増加を同時に実現
することができる。
発明の効果
以上のように本発明は半導体基板の主面に、前記半導体
基板と、反対導電型でかつ、互いに分離された第一およ
び第二の不純物層が形成されるとともに、前記第一の不
純物層の中に光電変換素子群および垂直転送部が形成さ
れ、前記第二の不純物層の中に前記垂直転送部に印加さ
れるりａ２クパルスを発生するシフトレジスタ部が形成
されており、かつ、前記第一および第二の不純物層が、
それぞれ第一、第二のバイアス供給手段をそなえている
固体撮像装置で、第一のバイアス供給手段と前記半導体
基板の間に印加される逆バイアス電圧よりも第二のバイ
アス供給手段と、前記半導体基板の間に印加される逆バ
イアス電圧の方を高くすることによって、垂直転送部の
転送電荷量を増加させることができるので、素子のダイ
ナミックレンジを向上させることができるとともに、転
送効率の向上および感度を向上させることができ、その
工業上の効果は極めて大なるものがある。
基板と、反対導電型でかつ、互いに分離された第一およ
び第二の不純物層が形成されるとともに、前記第一の不
純物層の中に光電変換素子群および垂直転送部が形成さ
れ、前記第二の不純物層の中に前記垂直転送部に印加さ
れるりａ２クパルスを発生するシフトレジスタ部が形成
されており、かつ、前記第一および第二の不純物層が、
それぞれ第一、第二のバイアス供給手段をそなえている
固体撮像装置で、第一のバイアス供給手段と前記半導体
基板の間に印加される逆バイアス電圧よりも第二のバイ
アス供給手段と、前記半導体基板の間に印加される逆バ
イアス電圧の方を高くすることによって、垂直転送部の
転送電荷量を増加させることができるので、素子のダイ
ナミックレンジを向上させることができるとともに、転
送効率の向上および感度を向上させることができ、その
工業上の効果は極めて大なるものがある。
第１図は従来のインターライン転送方式ＣＣＤの全体構
成図、第２図は本発明の実施例を示す構成図、第３図は
本発明の詳細な説明するための模式図である。 １・・・・・・光電変換素子、２・・・・・・垂直方向
に転送するＯＣＤ、３・・・・・・水平方向に転送する
ＣＯＤ、４・・・・・・電荷検知部、１ｏ・・・・・・
光電変換素子、１１・・・・・・シフトレジスタ、１２
・・・・・・読み出しゲート、１３・・・・・・垂直転
送チャンネル、１４・・・・・・転送電極、１６・・・
・・・Ｈ−ＣＯＤ、１６・・・・・・電荷検知部、１７
・・・・・・ｎ型基板、１８．１９・・・・・・ｐ型頭
域。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名第１
図 第 ２１２１ 第３図
成図、第２図は本発明の実施例を示す構成図、第３図は
本発明の詳細な説明するための模式図である。 １・・・・・・光電変換素子、２・・・・・・垂直方向
に転送するＯＣＤ、３・・・・・・水平方向に転送する
ＣＯＤ、４・・・・・・電荷検知部、１ｏ・・・・・・
光電変換素子、１１・・・・・・シフトレジスタ、１２
・・・・・・読み出しゲート、１３・・・・・・垂直転
送チャンネル、１４・・・・・・転送電極、１６・・・
・・・Ｈ−ＣＯＤ、１６・・・・・・電荷検知部、１７
・・・・・・ｎ型基板、１８．１９・・・・・・ｐ型頭
域。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名第１
図 第 ２１２１ 第３図
Claims (2)
- （１）半導体基板の主面に、前記半導体基板と反対導電
型で、かつ互いに分離された第一および第二の不純物層
が形成されるとともに、前記第一の不純物層の中に光電
変換素子群および垂直転送部が形成され、前記第二の不
純物層の中に、前記垂直転送部に印加されるクロックパ
ルスを発生するシフトレジスタ部が形成されており、か
つ、前記第一および第二の不純物層がそれぞれ第一、第
二のバイアス供給手段をそなえていることを特徴とする
固体撮像装置。 - （２）半導体基板の主面に、前記半導体基板と反対導電
型でかつ互いに分離された第一および第二の不純物層が
形成されるとともに、前記第一の不純物層の中に光電変
換素子群および垂直転送部が形成され、前記第二の不純
物層の中に、前記垂直転送部に印加されるクロックパル
スを発生するシフトレジスタ部が形成されており、かつ
前記第一および第二の不純物層が、それぞれ第一、第二
のバイアス供給手段をそなえている固体撮像装置で、第
一のバイアス供給手段と前記半導体基板の間に印加され
る逆バイアス電圧よりも第二のバイアス供給手段と前記
半導体基板の間に印加される逆バイアス電圧の方が高い
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 |
|---|---|---|---|
| JP59269116A JPS61145974A (ja) | 1984-12-19 | 1984-12-19 | 固体撮像装置およびその駆動方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59269116A JPS61145974A (ja) | 1984-12-19 | 1984-12-19 | 固体撮像装置およびその駆動方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61145974A true JPS61145974A (ja) | 1986-07-03 |
Family
ID=17467895
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59269116A Pending JPS61145974A (ja) | 1984-12-19 | 1984-12-19 | 固体撮像装置およびその駆動方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61145974A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003535160A (ja) * | 2000-05-02 | 2003-11-25 | スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー | 接着シート及び接着構造体 |
-
1984
- 1984-12-19 JP JP59269116A patent/JPS61145974A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003535160A (ja) * | 2000-05-02 | 2003-11-25 | スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー | 接着シート及び接着構造体 |
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