JPS61289659A - 固体撮像装置 - Google Patents
固体撮像装置Info
- Publication number
- JPS61289659A JPS61289659A JP60130738A JP13073885A JPS61289659A JP S61289659 A JPS61289659 A JP S61289659A JP 60130738 A JP60130738 A JP 60130738A JP 13073885 A JP13073885 A JP 13073885A JP S61289659 A JPS61289659 A JP S61289659A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- electrodes
- electrode
- main surface
- substrate
- channel
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- Pending
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- 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】
１１欠１
本発明は固体撮像装置に関し、特に電荷転送型の固体撮
像素子たる電荷結合素子（ＣＯＤ）を用いた固体撮像装
置に関する。
像素子たる電荷結合素子（ＣＯＤ）を用いた固体撮像装
置に関する。
１夏韮１
ＣＯＤを用いた固体撮像装置は、例えば行列状に配列さ
れた感光領域にＭ２Ｒされた光電荷を、垂直転送用のＣ
ＯＤにより垂直転送し、さらに水平転送用のＣＣＯによ
り水平に転送して出力する。
れた感光領域にＭ２Ｒされた光電荷を、垂直転送用のＣ
ＯＤにより垂直転送し、さらに水平転送用のＣＣＯによ
り水平に転送して出力する。
感光領域は半導体基板の一方の主面に形成されこの感光
領域に入射光に応じて励起された光電荷がＣＯＤに転送
され、ＣＯＤにより垂直および水平に転送される。
領域に入射光に応じて励起された光電荷がＣＯＤに転送
され、ＣＯＤにより垂直および水平に転送される。
ＣＯＤは半導体基板の表面に複数の電極を配列しこれら
の電極に駆動クロックを印加して蓄積された電荷を転送
する。これらの電極は従来、半導体基板の一方の主面上
に複数の列に配列され、電極の面は前記主面に平行に配
置されていた。
の電極に駆動クロックを印加して蓄積された電荷を転送
する。これらの電極は従来、半導体基板の一方の主面上
に複数の列に配列され、電極の面は前記主面に平行に配
置されていた。
固体撮像装置は主面のうち電極により被覆されていない
部分に感光領域が形成されていた。
部分に感光領域が形成されていた。
従来のような電極の配置によるＣＯＤを用いた固体撮像
装置は、ＣＣＤの電極の面が基板の主面に平行なため、
配列された電極が主面を被覆する面積が大きく、したが
って主面のうち感光領域を形成できる部分の面積の割合
（光学開口率）が小さくなり、例えば２５〜３０１程度
の光学開口率しか得られない欠点があった。
装置は、ＣＣＤの電極の面が基板の主面に平行なため、
配列された電極が主面を被覆する面積が大きく、したが
って主面のうち感光領域を形成できる部分の面積の割合
（光学開口率）が小さくなり、例えば２５〜３０１程度
の光学開口率しか得られない欠点があった。
１−負
本発明はこのような従来技術の欠点を解消し。
光学開口率を大きくすることのできる固体撮像装置を提
供することを目的とする。
供することを目的とする。
発明の開示
本発明によれば、半導体基板と、半導体基板の一方の主
面に形成され、入射光を受けて該入射光に応じた光電荷
を励起するように配列された複数の感光領域と、感光領
域に蓄積された電荷を転送するため、感光領域に隣接し
て配列された複数の電極を有する電荷転送手段とを有し
、入射光によって励起された光電荷を電荷転送手段を通
して読み出す固体撮像装−は、複数の電極が基板の主面
に垂直に配置され、電荷転送手段により形成されるチャ
ネルが基板の主面に垂直に形成されるものである。
面に形成され、入射光を受けて該入射光に応じた光電荷
を励起するように配列された複数の感光領域と、感光領
域に蓄積された電荷を転送するため、感光領域に隣接し
て配列された複数の電極を有する電荷転送手段とを有し
、入射光によって励起された光電荷を電荷転送手段を通
して読み出す固体撮像装−は、複数の電極が基板の主面
に垂直に配置され、電荷転送手段により形成されるチャ
ネルが基板の主面に垂直に形成されるものである。
ｘｌ」（先墓男
次に添付図面を参照して本発明による固体撮像装置の実
施例を詳細に説明する。
施例を詳細に説明する。
第１図に本発明の一実施例が示されている。感光領域ｌ
Ｏを含む撮像セルが多数行列状に配列され、２次元の撮
像セルアレイを構成している。この感光領域１０は入射
した光により光電荷が励起され蓄積される。
Ｏを含む撮像セルが多数行列状に配列され、２次元の撮
像セルアレイを構成している。この感光領域１０は入射
した光により光電荷が励起され蓄積される。
第１図の２点ｍ線Ａ−Ａにおける断面を示す第２図から
れかるように、感光領域１０は本実施例ではｐ型シリコ
ン基板１２の一方の主表面の上にｎ５１不純物の拡散に
よって形成されたｎ◆領領域含み、基板１２のｐ型材料
との間にｐｎ接合を形成している。感光領域１０に入射
した光によって励起された光電荷の一部は、この接合領
域に蓄積される。
れかるように、感光領域１０は本実施例ではｐ型シリコ
ン基板１２の一方の主表面の上にｎ５１不純物の拡散に
よって形成されたｎ◆領領域含み、基板１２のｐ型材料
との間にｐｎ接合を形成している。感光領域１０に入射
した光によって励起された光電荷の一部は、この接合領
域に蓄積される。
感光領域１０に隣接して２種類の電極２０．３０が列方
向に交互に配列され、垂直転送用のＣＣＤを構成してい
る。電Ｊｌｉ２０．３０の周囲およびｎ◆領領域表面に
は二酸化シリコンの絶縁層１４が設けられている。
向に交互に配列され、垂直転送用のＣＣＤを構成してい
る。電Ｊｌｉ２０．３０の周囲およびｎ◆領領域表面に
は二酸化シリコンの絶縁層１４が設けられている。
第３図に電極２０．３０の配置を示す、電極２０．３０
は多結晶シリコンにより有利に形成される。電極２０は
、転送電極部２２とゲート電極部２４とを有し、リード
２Ｂにより行方向の他の電極２０と接続されている。転
送電極部２２は電極３ｏとともに電荷をＣＯＤのチャネ
ル内で転送するためのものであり、ゲート電極部２４は
感光領域１０に蓄積された電荷をＣＣＤに転送するため
のゲートを制御するものである。
は多結晶シリコンにより有利に形成される。電極２０は
、転送電極部２２とゲート電極部２４とを有し、リード
２Ｂにより行方向の他の電極２０と接続されている。転
送電極部２２は電極３ｏとともに電荷をＣＯＤのチャネ
ル内で転送するためのものであり、ゲート電極部２４は
感光領域１０に蓄積された電荷をＣＣＤに転送するため
のゲートを制御するものである。
転送電極部２２は第２劇、第３図かられかるように基板
１２の主面と垂直に配置され、ゲート電極部２４は転送
電極部２２の上端に連設され、基板１２の主面と平行に
配置されている。リード２８は転送電極部２２の上端部
およびゲート電極部２４の側端部に接続されている。
１２の主面と垂直に配置され、ゲート電極部２４は転送
電極部２２の上端に連設され、基板１２の主面と平行に
配置されている。リード２８は転送電極部２２の上端部
およびゲート電極部２４の側端部に接続されている。
電極３０はその配列方向の中央部が電極２０の転送電極
部２２と同一平面上に配置され、その端部が電極２０の
転送電極部２２の端部に対し感光領域１０と反対側に隙
間を保って平行に重なるように、中央部の両側を折り曲
げられている。このように電極３０の端部を電極２０の
端部と電極の面の間に隙間を保って重ねるのはＣＯＤの
電荷転送の効率を上げるためである。電極３０はリード
３２により他の電極３０と接続されている。
部２２と同一平面上に配置され、その端部が電極２０の
転送電極部２２の端部に対し感光領域１０と反対側に隙
間を保って平行に重なるように、中央部の両側を折り曲
げられている。このように電極３０の端部を電極２０の
端部と電極の面の間に隙間を保って重ねるのはＣＯＤの
電荷転送の効率を上げるためである。電極３０はリード
３２により他の電極３０と接続されている。
電極２０および電極３０には正の電圧が印加され電極２
０の転送電極部２２および電極３０の近傍にはｎチャネ
ルが基板１２の主面と垂直な方向に深く形成される。
０の転送電極部２２および電極３０の近傍にはｎチャネ
ルが基板１２の主面と垂直な方向に深く形成される。
動作を説明する。
感光領域１Ｇに入射した光により光電荷が励起され、前
記のようにｐｎ接合領域に蓄積される。
記のようにｐｎ接合領域に蓄積される。
電極２０に正のパルス電圧が印加されるとゲート電極部
２４の下部の基板１２内にｎチャネルが形成され、感光
領域ｌＯに蓄積された電荷はこのｎチャネルを通過して
ＣＯＤのｎチャネルに転送される。
２４の下部の基板１２内にｎチャネルが形成され、感光
領域ｌＯに蓄積された電荷はこのｎチャネルを通過して
ＣＯＤのｎチャネルに転送される。
電極２０および電極３０に駆動クロック信号が印加され
、ＣＯＤのｎチャネルに蓄積された電荷が一斉にｎチャ
ネルを通過して垂直（列方向）に転送される。垂直に１
画素分だけすべての電荷が転送されると、水平転送用の
ＣＣＯ（図示せず）側の端部の１画素分の電荷は水平転
送用のＣＯＤに転送され、水平転送用のＣＯＤにより水
平（行方向）に転送され順次出力される。
、ＣＯＤのｎチャネルに蓄積された電荷が一斉にｎチャ
ネルを通過して垂直（列方向）に転送される。垂直に１
画素分だけすべての電荷が転送されると、水平転送用の
ＣＣＯ（図示せず）側の端部の１画素分の電荷は水平転
送用のＣＯＤに転送され、水平転送用のＣＯＤにより水
平（行方向）に転送され順次出力される。
水平転送用のＣＣＤに転送された電荷がすべて水平に転
送されて出力されると再び電極２０および電極３０に駆
動クロック信号が印加されてすべての電荷が１画素分だ
け垂直に転送され、水平転送用のＣＣＤ側の端部の１画
素分の電荷は水平転送用のＣＯＤに転送され、水平転送
用のＣＣ口により水平に転送され出力される。同様の動
作を繰り返して感光領域ｌＯに照射された光により形成
された光像に応じた出力信号が得られる。
送されて出力されると再び電極２０および電極３０に駆
動クロック信号が印加されてすべての電荷が１画素分だ
け垂直に転送され、水平転送用のＣＣＤ側の端部の１画
素分の電荷は水平転送用のＣＯＤに転送され、水平転送
用のＣＣ口により水平に転送され出力される。同様の動
作を繰り返して感光領域ｌＯに照射された光により形成
された光像に応じた出力信号が得られる。
本実施例によればＣＯＤの転送電極が前記のように主面
と垂直に形成されているため、電極により基板１２の主
表面を被覆する面積が小さくてすみ、感光領域ｌＯを形
成する面積を大きくすることができる。したがって光学
開口率が向上する。
と垂直に形成されているため、電極により基板１２の主
表面を被覆する面積が小さくてすみ、感光領域ｌＯを形
成する面積を大きくすることができる。したがって光学
開口率が向上する。
本実施例の効果を明確にするため従来例と比較して説明
する。
する。
第４図、第５図に従来例が示されている。
感光領域１Ｇに隣接して２種類の電極１２０ 、１３０
が列方向に交互に配列され、垂直転送用のＣＣＤを構成
している。第６図に従来例の電極１２０ 、１３０の配
置を示す、電極１２０は、転送電極部１２２とゲート電
極部１２４とを有し、リード１２Ｂにより行方向の他の
電極１２０と接続されている。転送電極部１２２および
ゲート電極部１２４は第５図、第６図かられかるように
基板１２の主面と平行に配置され、基板１２の主表面を
被覆している。リード１２８は転送電極部１２２および
ゲート電極部１２４の側端部に接続されている・ 電極１３０は基板１２の主面と平行に配置されて基板１
２の主表面を被覆し、その端部は電極１２０の転送電極
部１２２の端部と、基板１２の主表面上に重なるように
配置されている。電極１３０は、リード＋３２により他
の電Ｊ４ｉ１３０と接続されている。
が列方向に交互に配列され、垂直転送用のＣＣＤを構成
している。第６図に従来例の電極１２０ 、１３０の配
置を示す、電極１２０は、転送電極部１２２とゲート電
極部１２４とを有し、リード１２Ｂにより行方向の他の
電極１２０と接続されている。転送電極部１２２および
ゲート電極部１２４は第５図、第６図かられかるように
基板１２の主面と平行に配置され、基板１２の主表面を
被覆している。リード１２８は転送電極部１２２および
ゲート電極部１２４の側端部に接続されている・ 電極１３０は基板１２の主面と平行に配置されて基板１
２の主表面を被覆し、その端部は電極１２０の転送電極
部１２２の端部と、基板１２の主表面上に重なるように
配置されている。電極１３０は、リード＋３２により他
の電Ｊ４ｉ１３０と接続されている。
ＣＯＤに形成されるｎチャネルは電極１２０および１３
Ｇの下部に形成されるから基板１２の主表面に広く形成
される。したがって感光領域１０の面積が狭くなり、光
学開口率が小さいため、微細な撮像セル構造をとると光
電荷蓄積容量が小さくなり、ダイナミックレンジが小さ
くなる。
Ｇの下部に形成されるから基板１２の主表面に広く形成
される。したがって感光領域１０の面積が狭くなり、光
学開口率が小さいため、微細な撮像セル構造をとると光
電荷蓄積容量が小さくなり、ダイナミックレンジが小さ
くなる。
これに対して第１図〜第３図に示す実施例によれば電極
２０および３０が基板１２の主面に垂直に形成されてい
るから基板１２の主表面のうち電極が配置される部分の
面積が小さい、またｎチャネルは主面と垂直な方向に深
く、主面の方向には狭く形成されるから、ｎチャネルの
形成のために必要な主表面の面積も小さい。
２０および３０が基板１２の主面に垂直に形成されてい
るから基板１２の主表面のうち電極が配置される部分の
面積が小さい、またｎチャネルは主面と垂直な方向に深
く、主面の方向には狭く形成されるから、ｎチャネルの
形成のために必要な主表面の面積も小さい。
したがって第１図〜第３図の実施例によれば、第４図〜
第６図の従来例に比較して感光領域ｌＯの面積を大きく
することができる。
第６図の従来例に比較して感光領域ｌＯの面積を大きく
することができる。
このように本実施例によれば光学開口率が向上するから
、微細な撮像セル構造をとって高い解像度を得ながら大
きな光電荷蓄積容量を有し、大きなダイナミックレンジ
が達成される。
、微細な撮像セル構造をとって高い解像度を得ながら大
きな光電荷蓄積容量を有し、大きなダイナミックレンジ
が達成される。
第７図〜第９図に本発明の他の実施例を示す。
この実施例においては、感光領域１０に隣接して列方向
に交互に配列される２種類の電極２０．３０が、形成さ
れるｎチャネルを挟んで反対側に配置されている。
に交互に配列される２種類の電極２０．３０が、形成さ
れるｎチャネルを挟んで反対側に配置されている。
電極２０は、第１図〜第３図の実施例と同様に転送電極
部２２とゲート電極部２４とを有し、転送電極部２２は
主面と垂直に形成され、ゲート電極部２４は主面と平行
に形成されている。電極３０は主面と垂直に形成され、
電極２０の転送電極部２２に対し感光領域１０側に距離
を隔てて転送電極部２２と平行に配置され、その端部が
転送電極部２２の端部と重なるようになっている。電極
３０はｔ５１図、第２図の実施例のように折り曲げられ
ることなく平面状に形成されている。
部２２とゲート電極部２４とを有し、転送電極部２２は
主面と垂直に形成され、ゲート電極部２４は主面と平行
に形成されている。電極３０は主面と垂直に形成され、
電極２０の転送電極部２２に対し感光領域１０側に距離
を隔てて転送電極部２２と平行に配置され、その端部が
転送電極部２２の端部と重なるようになっている。電極
３０はｔ５１図、第２図の実施例のように折り曲げられ
ることなく平面状に形成されている。
この実施例においてはｎチャネルが電極２０と電極３０
の間に形成される。この実施例においても電極２０およ
び３０が基板１２の主面に垂直に形成されているから基
板１２の主表面のうち電極が配置される部分の面積が小
さい、またｎチャネルは主通と垂直な方向に深く、主面
の方向には狭く形成されるから、ｎチャネルの形成のた
めに必要な主表面の面積も小さい。
の間に形成される。この実施例においても電極２０およ
び３０が基板１２の主面に垂直に形成されているから基
板１２の主表面のうち電極が配置される部分の面積が小
さい、またｎチャネルは主通と垂直な方向に深く、主面
の方向には狭く形成されるから、ｎチャネルの形成のた
めに必要な主表面の面積も小さい。
したがってこの実施例も、第４図〜第６図の従来例に比
較して感光領域ｌＯの面積を大きくすることができる。
較して感光領域ｌＯの面積を大きくすることができる。
以上のような本発明の実施例によれば光学開口率が向上
するから、微細な撮像セル構造をとって高い解像度を得
ながら大きな光電荷蓄積容量を有し、大きなダイナミッ
クレンジが達成される。
するから、微細な撮像セル構造をとって高い解像度を得
ながら大きな光電荷蓄積容量を有し、大きなダイナミッ
クレンジが達成される。
幼−一釆
このように本発明では、ＣＣＤの電極が基板の主面に垂
直に形成されているから、撮像セルアレイの光学開口率
を向上でき、微細な撮像セル構造をとって高い解像度を
得ながら大きな光電荷蓄積容量を有し、大きなダイナミ
ックレンジが達成される。
直に形成されているから、撮像セルアレイの光学開口率
を向上でき、微細な撮像セル構造をとって高い解像度を
得ながら大きな光電荷蓄積容量を有し、大きなダイナミ
ックレンジが達成される。
第１図は本発明による固体撮像装置の実施例の構造を概
念的に示す平面図、 第２図は第１図における二点鎖線Ａ−Ａにおける断面を
示す図、 第３図は第１図におけ・る電極の配置を示す斜視図、 第４図は従来例の固体撮像装置の構造を概念的に示す平
面図。 第５図は第４図における二点Ｓ線Ｂ−Ｂにおける断面を
示す図、 第６図は第４図における電極の配置を示す斜視図。 第７図は本発明による固体撮像装置の他の実施例の構造
を概念的に示す平面図、 第８図は第７図における二点鋼線Ｃ−Ｃにおける断面を
示す図、 第９図は第７図における電極の配置を示す斜視図である
。 、 ）の の １０、、、感光領域 １２、、、基板 ２０．３０．電極 特許出願人 富士写真フィルム株式会社嶌／Ｅｌ 葬、２０ 葬、３１２１ 本６図 算、５ＷＪ ＆８凹 秦ｑ凹
念的に示す平面図、 第２図は第１図における二点鎖線Ａ−Ａにおける断面を
示す図、 第３図は第１図におけ・る電極の配置を示す斜視図、 第４図は従来例の固体撮像装置の構造を概念的に示す平
面図。 第５図は第４図における二点Ｓ線Ｂ−Ｂにおける断面を
示す図、 第６図は第４図における電極の配置を示す斜視図。 第７図は本発明による固体撮像装置の他の実施例の構造
を概念的に示す平面図、 第８図は第７図における二点鋼線Ｃ−Ｃにおける断面を
示す図、 第９図は第７図における電極の配置を示す斜視図である
。 、 ）の の １０、、、感光領域 １２、、、基板 ２０．３０．電極 特許出願人 富士写真フィルム株式会社嶌／Ｅｌ 葬、２０ 葬、３１２１ 本６図 算、５ＷＪ ＆８凹 秦ｑ凹
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、半導体基板と、 該半導体基板の一方の主面に形成され、入射光を受けて
該入射光に応じた光電荷を励起するように配列された複
数の感光領域と、 該感光領域に蓄積された電荷を転送するため、該感光領
域に隣接して配列された複数の電極を有する電荷転送手
段とを有し、 前記入射光によって励起された光電荷を該電荷転送手段
を通して読み出す固体撮像装置において、該装置は、 前記複数の電極が前記基板の主面に垂直に配置され、前
記電荷転送手段により形成されるチャネルが前記基板の
主面に垂直に形成されることを特徴とする固体撮像装置
。 ２、特許請求の範囲第１項記載の装置において、前記複
数の電極は、２種類の電極を交互に配置してなり、一方
の電極は、その中央部が他方の電極と略同一平面に配置
され、その端部が他方の電極の端部に対し前記感光領域
と反対側に平行に重なるように、中央部の両側を折り曲
げられていることを特徴とする固体撮像装置。 ３、特許請求の範囲第１項記載の装置において、前記複
数の電極は、２種類の電極を交互に配置してなり、該２
種類の電極はその電極面が間隔を保って配置され、前記
電荷転送手段により形成されるチャネルが該２種類の電
極の間に形成されることを特徴とする固体撮像装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60130738A JPS61289659A (ja) | 1985-06-18 | 1985-06-18 | 固体撮像装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60130738A JPS61289659A (ja) | 1985-06-18 | 1985-06-18 | 固体撮像装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61289659A true JPS61289659A (ja) | 1986-12-19 |
Family
ID=15041443
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60130738A Pending JPS61289659A (ja) | 1985-06-18 | 1985-06-18 | 固体撮像装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61289659A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62296547A (ja) * | 1986-06-17 | 1987-12-23 | Matsushita Electronics Corp | 固体撮像装置 |
| US4926225A (en) * | 1988-06-29 | 1990-05-15 | Texas Instruments Incorporated | High performance extended wavelength imager and method of use |
| US5051798A (en) * | 1989-04-07 | 1991-09-24 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Solid state image sensing device having an overflow drain structure |
| US5083173A (en) * | 1986-11-28 | 1992-01-21 | Matsushita Electronics Corporation | Charge coupled device for a solid state image pick-up device |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59104180A (ja) * | 1982-12-06 | 1984-06-15 | Clarion Co Ltd | 可変容量ダイオ−ド |
-
1985
- 1985-06-18 JP JP60130738A patent/JPS61289659A/ja active Pending
Patent Citations (1)
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|---|---|---|---|---|
| JPS59104180A (ja) * | 1982-12-06 | 1984-06-15 | Clarion Co Ltd | 可変容量ダイオ−ド |
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| US5083173A (en) * | 1986-11-28 | 1992-01-21 | Matsushita Electronics Corporation | Charge coupled device for a solid state image pick-up device |
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