JPS61228668A - 固体撮像装置 - Google Patents
固体撮像装置Info
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- JPS61228668A JPS61228668A JP60068823A JP6882385A JPS61228668A JP S61228668 A JPS61228668 A JP S61228668A JP 60068823 A JP60068823 A JP 60068823A JP 6882385 A JP6882385 A JP 6882385A JP S61228668 A JPS61228668 A JP S61228668A
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- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 30
- 230000003321 amplification Effects 0.000 claims abstract description 6
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 claims abstract description 6
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 21
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 claims description 15
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 8
- 239000007787 solid Substances 0.000 abstract description 2
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 abstract 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 5
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 4
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
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-
- 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
- H01L27/14643—Photodiode arrays; MOS imagers
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- Physics & Mathematics (AREA)
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- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
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〕
この発明は、ＭＯＳ型の固体撮像装置に関するものであ
る。
る。
し、第６図は第５図の等価回路を示している。第５図に
おいて、１０１はｐ型半導体基板、３１゜３２はｎ型半
導体領域、５０はＭＯＳトランジスタ、７はゲート電極
、４は遮光膜、１０６はＡＪ＋等による金属配線、１１
はフィールド酸化膜、１１０は透明絶縁膜である。また
第６図において、第５図と同一符号は同一部分を示し、
Ａは電流計、Ｅは直流電圧源を示す。
おいて、１０１はｐ型半導体基板、３１゜３２はｎ型半
導体領域、５０はＭＯＳトランジスタ、７はゲート電極
、４は遮光膜、１０６はＡＪ＋等による金属配線、１１
はフィールド酸化膜、１１０は透明絶縁膜である。また
第６図において、第５図と同一符号は同一部分を示し、
Ａは電流計、Ｅは直流電圧源を示す。
次に動作について説明する。第６図において、ＭＯＳト
ランジスタ５０のゲート端子７に電圧がかかると直流電
圧源Ｅから電流が流れ込み、ｎ型半導体領域３２とｐ型
半導体領域１０１との間に逆バイアスがかかり、電荷が
貯えられる０次にゲート端子７の電圧を下げゲートをオ
フしそこへ光が照射されると、ｎ型半導体領域３２に貯
えられていた電荷の放電が起こり、ｎ型領域３２の電位
は下がる。
ランジスタ５０のゲート端子７に電圧がかかると直流電
圧源Ｅから電流が流れ込み、ｎ型半導体領域３２とｐ型
半導体領域１０１との間に逆バイアスがかかり、電荷が
貯えられる０次にゲート端子７の電圧を下げゲートをオ
フしそこへ光が照射されると、ｎ型半導体領域３２に貯
えられていた電荷の放電が起こり、ｎ型領域３２の電位
は下がる。
この状態でゲート端子７に電圧をかけると、直流電圧源
Ｅから電流計Ａを介して電流が流れ込み、このときの電
流量は照射された光量に比例するので、電流量を読むこ
とにより照射光量を知ることができる。
Ｅから電流計Ａを介して電流が流れ込み、このときの電
流量は照射された光量に比例するので、電流量を読むこ
とにより照射光量を知ることができる。
従来の固体撮像装置は、以上のように構成されているの
で、高品位テレビのように映像面積が大きくなりレンズ
も大きくなると、レンズの歪により、光検出領域の周辺
と中央部とで光量に変化がある場合には、素子の受光面
の面積を変える等の手段をとらねばならなかった。
で、高品位テレビのように映像面積が大きくなりレンズ
も大きくなると、レンズの歪により、光検出領域の周辺
と中央部とで光量に変化がある場合には、素子の受光面
の面積を変える等の手段をとらねばならなかった。
この発明は、上記のような問題点を解消するためになさ
れたもので、レンズの歪による光検出領域の光量の相異
を、受光面の面積を変えることなく均一に補正できる固
体撮像装置を得ることを目を増幅機能を奏する光検出素
子とその負荷抵抗とから構成し、負荷抵抗の抵抗値を光
電変換素子の位置に応じて異ならしめたものである。
れたもので、レンズの歪による光検出領域の光量の相異
を、受光面の面積を変えることなく均一に補正できる固
体撮像装置を得ることを目を増幅機能を奏する光検出素
子とその負荷抵抗とから構成し、負荷抵抗の抵抗値を光
電変換素子の位置に応じて異ならしめたものである。
この発明においては、負荷抵抗の値が光電変換素子の位
置に応じて異なるから、各光検出素子の増幅度が光電変
換素子の位置に応じて異なり、光量の相異が補正される
。
置に応じて異なるから、各光検出素子の増幅度が光電変
換素子の位置に応じて異なり、光量の相異が補正される
。
以下、この発明の一実施例を図について説明する。第１
図は本発明の一実施例による固体撮像装置を示し、その
一画素に相当する部分の断面を示す０図において、１は
ｎ型半導体基板、２２はｐ型半導体領域、２１はｐ型半
導体領域による抵抗素子、３１．３２はｎ１Ｎ域、Ｔｒ
はｎチャネルＭＯ３Ｉ−ランジスタ（光検出素子）、４
は金属による遮光膜、５１．５２．５３．５４．５５は
Ａ１等の金属配線、６は電源ＶＤＤ端子、７はゲート電
圧端子、８はソース端子、１０はｐ型半導体領域２２を
リセットするための端子、１１は絶縁膜、１２は出力端
子である。
図は本発明の一実施例による固体撮像装置を示し、その
一画素に相当する部分の断面を示す０図において、１は
ｎ型半導体基板、２２はｐ型半導体領域、２１はｐ型半
導体領域による抵抗素子、３１．３２はｎ１Ｎ域、Ｔｒ
はｎチャネルＭＯ３Ｉ−ランジスタ（光検出素子）、４
は金属による遮光膜、５１．５２．５３．５４．５５は
Ａ１等の金属配線、６は電源ＶＤＤ端子、７はゲート電
圧端子、８はソース端子、１０はｐ型半導体領域２２を
リセットするための端子、１１は絶縁膜、１２は出力端
子である。
第２図は第１図の等価回路を示しており、図中第１図と
同一符号は同一部分を示しており、Ｅは直流電圧源、Ｓ
ｌは上記トランジスタＴｒの基板電位をリセットするた
めのスイッチ、Ｓ２は光電変換素子１００の光電変換信
号を読出すためのスイッチであり、該両スイッチＳｌ、
Ｓ２及びこれらを開閉するための制御回路（図示せず）
により読出し手段１２０が構成されている。なお、光電
変換素子１００は上記ＭＯＳトランジスタＴｒと負荷抵
抗２１とから構成されている。
同一符号は同一部分を示しており、Ｅは直流電圧源、Ｓ
ｌは上記トランジスタＴｒの基板電位をリセットするた
めのスイッチ、Ｓ２は光電変換素子１００の光電変換信
号を読出すためのスイッチであり、該両スイッチＳｌ、
Ｓ２及びこれらを開閉するための制御回路（図示せず）
により読出し手段１２０が構成されている。なお、光電
変換素子１００は上記ＭＯＳトランジスタＴｒと負荷抵
抗２１とから構成されている。
なお、第１図、第２図とも１つの光電変換素子を示して
おり、２次元面体撮像装置の場合は、上記光電変換素子
が２次元状に並べられている。
おり、２次元面体撮像装置の場合は、上記光電変換素子
が２次元状に並べられている。
また本実施例装置の動作を説明するためのタイムチャー
トを第４図に示す。第４図において、同図（ａ）は第２
図におけるスイッチＳ１の開閉の行なの開閉タイ・ミン
グを示し、同図（ｄ）は出力端子１２の電位を、同図（
ｅ）は入射光量の変化を示す。
トを第４図に示す。第４図において、同図（ａ）は第２
図におけるスイッチＳ１の開閉の行なの開閉タイ・ミン
グを示し、同図（ｄ）は出力端子１２の電位を、同図（
ｅ）は入射光量の変化を示す。
次に動作について第４図を用いて説明する。スイッチＳ
１が閉じられるとトランジスタＴｒの基板電位は負に固
定されるためにソース・基板間電圧が大きくなり、トラ
ンジスタＴｒのしきい値電圧ＶＴＲが高くなる。このた
めトランジスタＴｒのドレイン電流が流れなくなり、ｐ
型半導体領域２２とｎ型半導体領域１，３１．３２とは
逆バイアスにセントされる。
１が閉じられるとトランジスタＴｒの基板電位は負に固
定されるためにソース・基板間電圧が大きくなり、トラ
ンジスタＴｒのしきい値電圧ＶＴＲが高くなる。このた
めトランジスタＴｒのドレイン電流が流れなくなり、ｐ
型半導体領域２２とｎ型半導体領域１，３１．３２とは
逆バイアスにセントされる。
次に光を照射すると、ｎ°半導体領域（ソース。
ドレイン）３１．３２のそれぞれとｐ型半導体領域（バ
ックゲート部）２２とで形成されたＰＮ接合ダイオード
（図示せず）により光電変換が行なわれる。より詳しく
はｎ型半導体領域１．３１゜３２とｐ型半導体領域２２
との間に存在する各空乏層において電子・正孔対が発生
して光電変換が行なわれ、これがｐ型半導体領域２２の
電位を上昇させ、ＭＯＳトランジスタＴｒのソース・基
板間電圧ＶＨ３が小さくなる。その結果トランジスタＴ
ｒのしきい値電圧ＶＴＲが減少して、ドレイン電流が流
れやすくなり、この電流が抵抗素子２１を流れることに
より、出力端子１２に電圧降下をひきおこす。
ックゲート部）２２とで形成されたＰＮ接合ダイオード
（図示せず）により光電変換が行なわれる。より詳しく
はｎ型半導体領域１．３１゜３２とｐ型半導体領域２２
との間に存在する各空乏層において電子・正孔対が発生
して光電変換が行なわれ、これがｐ型半導体領域２２の
電位を上昇させ、ＭＯＳトランジスタＴｒのソース・基
板間電圧ＶＨ３が小さくなる。その結果トランジスタＴ
ｒのしきい値電圧ＶＴＲが減少して、ドレイン電流が流
れやすくなり、この電流が抵抗素子２１を流れることに
より、出力端子１２に電圧降下をひきおこす。
上記ドレイン電流の変化は照射された光量に比例しかつ
電圧降下に比例しているので、上記電圧降下は照射光量
に比例したものとなる。従って出力端子１２に現れる電
圧を読みとることにより照射光量を知ることができる。
電圧降下に比例しているので、上記電圧降下は照射光量
に比例したものとなる。従って出力端子１２に現れる電
圧を読みとることにより照射光量を知ることができる。
ところで上記ドレイン電流Ｉｄｓと電圧降下ΔＶは次式
で関係づけられる。
で関係づけられる。
ΔＶ冨Ｒ−１ｄｓ
なおＲは抵抗素子２１の抵抗値である。
従って、抵抗素子２１の抵抗値を変えることにより光電
変換素子の利得を自由に変えることができ、光電変換素
子の位置に応じてその利得を異ならしめることにより、
レンズの歪による光電変換信号の不均一を補正すること
ができる。
変換素子の利得を自由に変えることができ、光電変換素
子の位置に応じてその利得を異ならしめることにより、
レンズの歪による光電変換信号の不均一を補正すること
ができる。
このように本実施例によれば、高品位テレビのように撮
像素子が太き（なり、映像領域の中央部と周辺部とで、
光の強度が異なる場合には、あらかじめ抵抗素子２１の
抵抗値を映像領域の各部位に応じて異ならしめることに
より、その増幅度を光電変換素子の位置に応じて異なら
しめることができ、均一な光強度に相当する信号を得る
ことができる。
像素子が太き（なり、映像領域の中央部と周辺部とで、
光の強度が異なる場合には、あらかじめ抵抗素子２１の
抵抗値を映像領域の各部位に応じて異ならしめることに
より、その増幅度を光電変換素子の位置に応じて異なら
しめることができ、均一な光強度に相当する信号を得る
ことができる。
また本実施例の光検出素子は従来のものではソース領域
３２のみが光電変換領域、該領域３２下のＰＮ接合容量
のみが信号蓄積領域であったのが、光電変換領域がｎ型
半導体領域１．３１．３２とｐ型半導体領域２２との間
にある各空乏層、信号蓄積領域がｐ型半導体領域２２で
あるために、従来のものに比し開口率が大きく、しかも
飽和信号量を大きくできるものである。
３２のみが光電変換領域、該領域３２下のＰＮ接合容量
のみが信号蓄積領域であったのが、光電変換領域がｎ型
半導体領域１．３１．３２とｐ型半導体領域２２との間
にある各空乏層、信号蓄積領域がｐ型半導体領域２２で
あるために、従来のものに比し開口率が大きく、しかも
飽和信号量を大きくできるものである。
なお、上記実施例では、抵抗素子２１として拡散抵抗を
用いたものを示したが、この代わりとして第３図に示す
ように光電変換トランジスタと同じ構造のＭＯ３Ｉ−ラ
ンジスタロ０を用いるようにしても良く、上記実施例と
同様の効果を奏する。
用いたものを示したが、この代わりとして第３図に示す
ように光電変換トランジスタと同じ構造のＭＯ３Ｉ−ラ
ンジスタロ０を用いるようにしても良く、上記実施例と
同様の効果を奏する。
なおこの場合、ＭＯＳトランジスタのＷ／Ｌ比を異なら
しめることによりその抵抗値を異ならしめることができ
る。
しめることによりその抵抗値を異ならしめることができ
る。
また上記実施例では固体撮像装置の場合について説明し
たが、−次元固体撮像装置であってもよく、上記実施例
と同様の効果を奏する。
たが、−次元固体撮像装置であってもよく、上記実施例
と同様の効果を奏する。
以上のように、この発明に係る固体撮像装置によれば、
光電変換素子を増幅機能を有する光検出素子とその負荷
抵抗とから構成し、該負荷抵抗の値を光電変換素子の位
置に応じて変えることにより光検出素子の利得を異なら
しめ、光電変換感度を変えるようにしたので、素子の面
積をほとんど変えることな（入射光量の相異を補正でき
る効果がある。
光電変換素子を増幅機能を有する光検出素子とその負荷
抵抗とから構成し、該負荷抵抗の値を光電変換素子の位
置に応じて変えることにより光検出素子の利得を異なら
しめ、光電変換感度を変えるようにしたので、素子の面
積をほとんど変えることな（入射光量の相異を補正でき
る効果がある。
第１図はこの発明の一実施例による固体撮像装置を示す
図、第２図は第１図の等価回路図、第３図は第１図の負
荷抵抗の別の実施例を示す図、第４図は第１図の装置の
動作を示すタイミングチャート図、第５図は従来の固体
撮像装置を示す図、第６図はその等価回路を示す図であ
る。 １・・・ｎ型半導体基板、２１・”ｐ壁領域（負荷抵抗
）、２２・・・ｐ壁領域、３１．３２・・・ｎ゛型領領
域４・・・遮光膜、５１，５２．５３，５４．５５・・
・金属電極、６・・・電源端子、１１・・・絶縁膜、１
２・・・出力端子、８・・・ソース端子、ｌＯ・・・ｐ
型頭域リセット端子、Ｔｒ・・・トランジスタ（光検出
素子）、１００・・・光電変換素子、３１．Ｓ２・・・
スイッチ、１２０・・・読出し手段１．１０１・・・ｐ
型半導体基板、１０６・・・金属配線。
図、第２図は第１図の等価回路図、第３図は第１図の負
荷抵抗の別の実施例を示す図、第４図は第１図の装置の
動作を示すタイミングチャート図、第５図は従来の固体
撮像装置を示す図、第６図はその等価回路を示す図であ
る。 １・・・ｎ型半導体基板、２１・”ｐ壁領域（負荷抵抗
）、２２・・・ｐ壁領域、３１．３２・・・ｎ゛型領領
域４・・・遮光膜、５１，５２．５３，５４．５５・・
・金属電極、６・・・電源端子、１１・・・絶縁膜、１
２・・・出力端子、８・・・ソース端子、ｌＯ・・・ｐ
型頭域リセット端子、Ｔｒ・・・トランジスタ（光検出
素子）、１００・・・光電変換素子、３１．Ｓ２・・・
スイッチ、１２０・・・読出し手段１．１０１・・・ｐ
型半導体基板、１０６・・・金属配線。
Claims (3)
- （１）増幅機能を有する光検出素子とその負荷抵抗とを
有する光電変換素子を１次元または２次元状に配置して
なる固体撮像装置において、上記負荷抵抗は光電変換素
子の位置に応じて異なる抵抗値を有するものであること
を特徴とする固体撮像装置。 - （２）上記光検出素子は、ソース部、ドレイン部のそれ
ぞれとバックゲート部とで形成されるＰＮ接合ダイオー
ドにより光電変換を行ないフローティング状態のバック
ゲート部の入射光による電位変化により上記光電変換信
号を蓄積するＭＯＳトランジスタからなるものであり、
上記バックゲート部は読出し手段により順次フローティ
ング状態とされ該バックゲート部の電位変化によって上
記ＭＯＳトランジスタのしきい値が変化したときの、所
定のゲート電圧に対応して流れる電流が信号電流として
読出されるものであることを特徴とする特許請求の範囲
第１項記載の固体撮像装置。 - （３）上記ＭＯＳトランジスタは、第１導電型の上記半
導体基板上に画素毎に対応して形成された第２導電型領
域内に形成されたものであることを特徴とする特許請求
の範囲第２項記載の固体撮像装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60068823A JPS61228668A (ja) | 1985-04-01 | 1985-04-01 | 固体撮像装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60068823A JPS61228668A (ja) | 1985-04-01 | 1985-04-01 | 固体撮像装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61228668A true JPS61228668A (ja) | 1986-10-11 |
Family
ID=13384815
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60068823A Pending JPS61228668A (ja) | 1985-04-01 | 1985-04-01 | 固体撮像装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61228668A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2017076797A (ja) * | 2015-10-14 | 2017-04-20 | キム，フン | ソーラーセルの機能を持つイメージセンサー |
| KR20170044007A (ko) * | 2015-01-15 | 2017-04-24 | 김훈 | 솔라 셀 기능을 갖는 이미지 센서 |
-
1985
- 1985-04-01 JP JP60068823A patent/JPS61228668A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20170044007A (ko) * | 2015-01-15 | 2017-04-24 | 김훈 | 솔라 셀 기능을 갖는 이미지 센서 |
| US9985057B2 (en) | 2015-01-15 | 2018-05-29 | Hoon Kim | Image sensor with solar cell function and electronic device thereof |
| US9997549B2 (en) | 2015-01-15 | 2018-06-12 | Hoon Kim | Image sensor with solar cell function and electronic device thereof |
| US10020329B2 (en) | 2015-01-15 | 2018-07-10 | Hoon Kim | Image sensor with solar cell function |
| JP2017076797A (ja) * | 2015-10-14 | 2017-04-20 | キム，フン | ソーラーセルの機能を持つイメージセンサー |
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