JPS63224483A - 固体撮像装置の信号読み出し方法 - Google Patents

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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は固体撮像装置の信号読み出し方法に関するもの
で、さらに詳しくは、ＳＩＴイメージセンサにおいて、
静電誘導ホトトランジスタ（Ｓ　Ｉ　ＰＴ）の主電極の
全てがアドレスライン又は信号読み出しラインとなる固
体撮像装置Ｉこ、特に微弱光検、比感度に優れ、より安
定で均一１こ画像を検出し、低消費電力、高速な信号読
み出し方法を与えるものである。

本発明では、放送局用のテレビカメラ、家庭向ビデオカ
メラ、電子スチルカメラなどの他、高感度なことを利用
した天体観測器や高速なことを利用した理化学測定器１
こ応用できる。

〔従来の技術〕

従来の静電誘導ホトトラ〉シ゛スタ　（以下５ＩＰＴと
称す。）を用いたゲート蓄積方式による２次元間体撮像
装置において、５ＩＰＴのソース及びドレインがそれぞ
れ信号読み出しライン又はアドレスラインとなる２次元
間体撮像装置の構成及び信号読み出し方法については特
開昭６０−１９９２７７号「２次元間体撮像装置」に開
示されているものなど、各種提案されている。

第４図（ａｌに従来の２次元間体撮像装置の構成及び信
号読み出し方法の１例を上げる。第４図（ｂｌにはその
読み出しパルスのタイミングチャートを示す。

２次元マトリクス状に並べられたｎｘｍ個の画素の一つ
Ｃ１」は、一つの５ＩＰＴとキャパシタから成る。画素
Ｃｉ　ｊの５ＩＰＴのドレインは信号読み出しライン５
Ｌｉｌζ、ソースは埋め込みラインＢＬｉに、ゲートは
キャパシタを通して垂直アドレスラインＧＬＪに接続さ
れている。信号読み出しラインＳＬＩにはプリチャージ
トランジスタＱｐが接続され、　このＱｐを通してプリ
チャージ電源に接続されている。このＱｐはゲートが全
て共通になされ、プリチャージパルスＯＰ　が印加され
る。さらにＳＬｉはトランスファートランジスタＱＴ　
を通してスイッチトランジスタＱｓに接続され、Ｑｓは
さらに、共通な負荷抵抗ＲＬを通してビデオ電源Ｖｖに
接続され、ＱｓがＲＬに接続している点が出力端子Ｖｏ
ｕｔとなっている。

ＱＴ　はゲートが全て共通になされ、トランスファーパ
ルスＯＴが印加される。Ｑｓ　のゲートは水平シフトレ
ジスタ４２に導かれている。出力はＱＴとＱｓ　　に共
通して接続されたトランスファーキャパシタＣＴを、Ｑ
ｓを導通状態にしてＶＶｔこより充電することによるＲ
Ｌ　の電圧降下によって得られる。さらに、埋め込みラ
インＢＬｊは埋め込みライン選択トランジスタＱＢ　を
通して接地され、ＢＬＩに接続されたＱＢ　のゲートは
ＧＬｊに接続され、ＧＬＪは垂直シフトレジスタ４１に
導かれている。

第４図（ｂｌを参照して、読み出し方法を説明する。ま
ず時刻ｔ１においてトランスファーパルスＯｒ　　によ
ってトランスファートランジスタＱＴが導通状態となり
、信号読み出しラインＳＬｉはトランスファーキャパシ
タＣＴ　　と接続される。

時刻ｔ２　　においてプリチャージパルスによってプリ
チャージトランジスタＱｐ　　を通して、信号読み出し
ラインＳＬｉとトランスファーキャパシタＣＴをｖＰに
よって充電する。次に時刻ｔ、で、垂直シフトレジスタ
３１から垂直アドレスパルスＯＧｊが出力され、これに
よって垂直アドレスプインＧＬｊに接続された画素Ｃｘ
）〜ＣｎＪ　は入射光量に応じた放電をする。このとき
、埋め込みライン選択トランジスタＱＢ　　は選択され
たＢＬＩに接続されたもののみが導通状態となり、他は
全て遮断状態となっている。時刻ｔ４でＯａｊ　　とＯ
Ｔ　が同時に切れることで、画素Ｃ１ｊ、・・・、Ｃｎ
ｊの光情報はトランスファーキャパシタＣＴの放電量と
して記憶される。ｔ６、ｔ６、ｔ７１１１０、ｔ６で水
平シフトレジスタ４２からの読み出しパルスＯｓ１、・
・・。

Ｊ２’ＳｎによってＶｏｕｔ端子から順次、−水平ライ
ンの出力が得られる。次に別の水平ラインを読み出すべ
く、同様の手順が繰り返される。

第４図ｆｃｌに従来の２次元固体撮像装置の構成及び信
号読み出し方法の別の例を上げる。第４図（ｄｌにはそ
の読み出しパルスのタイミングチャートを示す。

２次元マトリクス状に並べられたｎｘｍ個の画素の一つ
Ｃｉ４は−っの５ＩＰＴとキャパシタから成る。画素Ｃ
＋４の５ＩＰＴのソースは信号読み出しラインＳＬｉに
、ドレインは埋め込みラインＢＬｊに、ゲートはキャパ
シタを通して垂直アドレスラインＧＬｊに接続している
。信号読み出しラインＳＬｉ　Ｐ！リセットトランジス
タＱＲを通して接地され、ＱＲのゲートは全て共通にな
ｒ−れリセットパルスＯＲが印加される。さらにＳＬｉ
はトランスファートランジスタＱＴを通して、スイッチ
トランジスタＱｓに接続され、Ｑｓはさらに共通な負荷
抵抗ＲＬを通してビデオ電源ＶＶに接続され、ＱｓがＲ
Ｌに接続している点が出力端子Ｖｏｕｔとなっている。

ＱＴはゲートが全て共通になされ、トランスファーパル
スＯＴが印加される。Ｑｓのゲートは水平シフトレジス
タ４２に導かれている。出力はＱＴとＱｓに共通して接
続されたトランスファーキャパシタＣＴを、Ｑｓを導通
状態にしてＲＬを通して放電するときに、ＲＬの電圧降
下１こよって得られる。さらに埋め込みラインＢＬｊは
埋め込みライン選択トランジスタＱＢを通して電源ＶＤ
Ｄに接続されている。ＱＢのゲートはＧＬｊに接続され
、ＧＬｊは垂直シフトレジスタ３１に導かれ、垂直アド
レスパルスＯＧ　］が印加される。

第４図（ｄｌを参照して、読み出し方法を説明する。＊
　ｆ　時刻ｔ　１　においてトランスファーパルスによ
ってトランスファートランジスタＱＴ　　が導通状態と
なり、信号読み出しラインＳＬｉはトランスファーキャ
パシタＣＴと接続される。時刻ｔ、においてリセッにパ
ルス）ｄ’ｇによって、ＩＩ　ｔットトランジスタＱＲ
を通して、信号読み出しラインＳＬｉとトランスファー
書ヤパシタＣＴ８１如電１立に牛嘉曇する。次に時刻ｔ
３で、垂直シフトレジスタ３１から垂直アドレスパルス
ｙＧｊが出力され、これによって垂直アドレスラインＧ
Ｌｊに接続された画素Ｃ１ｊ、・・・、ＣｎＸめ込みラ
インＢＬｊに接続された埋め込みライン選択トランジス
タＱａを通しヤ嘱つアスされ、入射光量に応じて、ＣＴ
を充電する。時刻ｔ４で１１ｃ　］とＯＴが同時に切れ
ることで、画素Ｃ＋１、・・・、Ｃｎｊの光情赫 報トランスファーキャパシタＣＴの充電量として記憶さ
れる。ｔ５、ｔ６、ｔ７、−、ｔａで水平シフトレジス
タ４２からの読み出しパルス１８　ｓ　ｌ、・・・、Ｊ
２’Ｓｎ　ＫよってＶｏｕｔ端子から順次、−水平ライ
ンの出力が得られる。次に別の水平ラインを読み出すべ
く、同様の手順が繰り返される。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上述の５ＩＰＴを用いた２次元面体撮像装置は、５ＩＰ
Ｔが本来持っている高い光感度を利用できるもので、微
弱光検出感度に優れた。高速、低消費電力、大容量の固
体撮像装置である。

それは画素を構成する５ＩＰＴの３つの主電極の３つ全
てがアドレスライン又は信号読み出しラインとなってい
るからである。このアドレスパルスタＱＢ　のゲートは
垂直アドレスラインＧＬｊに接続されている。この様子
を第５図に示す。（ａ）は第４図（ａ）に示した読み出
し方法の例に対応し、（ｂ）は第４図ｆｃ）に示した読
み出し方法の例に対応する。第５図に詔いてＣＢＬは一
列の埋め込みラインの接地に対して持つ容量を表わして
いる。第５図ｆａ）、ｆｂｌのいずれの場合も、垂直ア
ドレスラインＧＬｊには、（Ｃ）に示すような垂直アド
レスパルスＯａｊが加えられる。Ｊｌａｌが加わると５
ＩＰＴは、ゲートが光励起によるホールの蓄積によっで
ある電位になっているところへＤａｊがゲートキャパシ
タを通して加わり、入射光量に応じた電流がソース−ド
レイン間に流れる。同時に０ＧｊＩとよって、ＱＢも導
通状態となるが、５ＩＰＴの動作にくらべてＱｓの動作
速度は遅い。さらに埋め込みラインＢＬｊが接地に対し
て持つ容量ＣＢＬの影響による遅延もある。っまりＯＧ
ｊによる選択の時、ｆａ）ではＣＢＬを放電してＢＬｊ
の電位を接地電位としなければならなく、（ｂｌではＣ
ＢＬを充電しなければならない。またｆｂｌの場合、Ｑ
Ｂの電位は基板バイアス効果もあって、ｖＧを大きくし
なければ十分バイアスされない。

一画素の５ＩＰＴの特性上からｖＧは１．５ｖカ）・ら
３ｖが最適であるから、ＱＢ　　のしきい値を１′妙と
すると、５ＩＰＴへのバイアス電圧ＶＤｓはＶＤＤが十
分大きくても、１ｖ程度でしかない。

５ＩＰＴの動作はゲートへのアドレスパルスとバイアス
電圧ｖｎｓとに大きく依存しており、５ＩＰＴを最適条
件で動作できないという問題があった。つまり、ｖＧの
値を大きくとり過ぎると暗状態での出力が増大し、ダイ
ナミックレンジを大きくとれなくなり、ＶＤＳが小さく
ても同様である。さらに５ＩＰＴの電流増幅率はＶＤＳ
に従って大きくなる。

〔問題点を解決するための手段〕

上述の問題点、埋め込みライン選択トランジスタＱＢと
埋め込みラインが接地に対して持つ容ｆｆ１ｃＢｔ、に
よる５ＩＰＴの動作に対する遅れと、５ＩＰＴが十分に
バイアスされないこと―を解決するために、垂直アドレ
スラインと埋め込みライン選択トランジスタＱＢのゲー
トアドレスを分離して行う。

ている。垂直アドレスラインＧＬｊには垂直アドレスパ
ルスｌａｊが印加され、埋め込みライン選択トランジス
タＱａのゲートには９１　ａ　ｊが印加される。このと
き１ｆＢ３はＱＢの遅延に対して補償する分、だけＪｌ
ａｊより早く入力する。この様子を第４図（Ｃ１に示す
。さらにＥｆ　ｃ　）　のパルス高さＶｃと、１１　Ｂ
　］のパルス高さＶＢとをそれぞれ適当に決めである。

特に（ｂｌの場合、５ＩＰＴのゲートへのアドレスパル
スのパルス高さＶＧとバイアス電圧ｖＤｓとを独立して
制御できる。

〔作　用〕

本発明の固体撮像装置の信号読み出し方法では、従来の
ものに比べて、読み出し回路が複雑となるものの、画素
を構成する５ＩＰＴを最適の条件で動作させることがで
き、特に第２図ｆｂｌでは５ＩＰＴのゲートへ入力され
るパルス（Ｏｃｊ）と５ＩＰＴのバイアス電圧（Ｖ　Ｄ
Ｓ　）が独立して行なえる。従ってより高感度な固体撮
像装置を提供し得るものである。

〔実施例〕

本発明、の固体撮像装置の信号読み出し方法の実施例を
第１図に示す。

第１図（ａｌは実施例の一つで、（ｂ）に読み出しのパ
ルスのタイミングチャートを示す。−まずこの固体撮像
装置の構成について説明する。２次元マトリクス状に並
べられたｎｘｍ個の画素の一つＣ１Ｊは一つのＳ−Ｉ　
Ｐ　Ｔ　１とゲートキャパシタ２から成る。この画素Ｃ
＋４のＳ　Ｉ　ＰＴのドレインは信号読み出しラインＳ
Ｌ１に、ソースは埋め込みラインＢＬｊに、ゲートはゲ
ートキャパシタを通して垂直アドレスラインＧＬｊに接
続している。ＢＬｊとＧＬｊは並行でＳＬＩに直交して
いる。

信号読み出しラインＳＬｉはプリチャージトランジスタ
Ｑｐ＋が接続され、このＱｔＩを通してプリチャージ電
源ＶＰ　　に接続されている。ＱＰＩはゲートが共通に
なされ、プリチャージパルスＯＰが印加される。さらに
ＳＬＩはトランスファートランジスタＱＴＩを通して、
スイッチトランジスタＱＳｉに接続されている。ＱＴＩ
のゲートは全て共通になされ、トランスファーパルスｊ
！Ｉ’ｒ　力印加される。ＱＴＩとＱＳｉの接続部には
適当なキャパシタＣＴＩが設けられ、ＱＳｉは共通の負
荷抵抗ＲＬ　を通してビデオ電源Ｖｖに接続されている
。

Ｑｓ　　ゲートは水平シフトレジスタ１２に導びかれ、
読み出しパルスＪ’Ｓ　＋が印加される。出力はＣＴ　
ｉをＱ　ｓ　＋を導通状態にしてＶＶによって充電する
ときにＲＬの電圧降下によってＶｏｕｔ端子から得られ
る。埋め込みラインＢＬＩは埋め込みライン選択トラン
ジスタＱＢｊを通して接地されている。Ｑｓ４のゲート
は垂直シフトレジスタ１２に導かれ、埋め込みライン選
択パルスｐｆＢ４が印加される。垂直アドレス線ＧＬｊ
は垂直シフトレジスタ１１に導かれ、垂直アドレスパル
スＯＧ、が印加される。

次１こ、第１図（ｂｌを参照して、動作について説明す
る。垂直シフトレジスタ１１は垂直アドレスパルスＪ２
１’Ｑｌ、・・・、Ｊ’Ｇｍを順次出力するが、第１図
（ｂ−）ではちょうどＤａ）とそれにっづ＜＊Ｃｊ＋Ｘ
のところを示している。時刻ｔ７で、トランスファーハ
ルスＯＴカ入す、トランスファートランジスタＱＴＩが
導通状態になった後、時刻ｔ２で、プリチャージパルス
ＯＰによってプリチャージトランジスタＱｐを通して信
号読み出しラインＳＬＩ及びトランスファーキャパシタ
ＣＴＩをＶｐによって充電する。次に、時刻ｔ、でまず
埋め込みライン選択パルスＪＩＢｊによって埋め込みラ
インＢＬＩだけが接地電位となる。それにつづいてすぐ
に時刻ｔ４において垂直アドレスパルス〆Ｇｊによって
垂直アドレスラインＧＬｊ　　に接続された画素Ｃ１４
〜Ｃｎｊの各５ＩＰＴは入射光量に応じた放電をする。

ここでｔｓとｔ４の間隔はＢＬＩがＱＢＨによって接地
となる時間程度′とする◎時刻ｔ６にＯｃｊ、Ｏｎ＋％
ＯＴ　　が同時に切れることによって画素ＣＩＪ〜Ｃｎ
＋の光情報はそれぞれに対応するトランスファーキャパ
シタＣ７ｔ〜ＣＴｍ　　にその放電量として記憶される
。その後時刻ｔ６．ｔ７．ｔ、　　、、、、ｔｓ、に水
平シフトレジスタ１３は読み出しパルスＪ２’ｓｘ、Ｊ
２’ｓ＊、０ｓｓ−１Ｏ８ｎを順次発生させ、ＱＳｉ１
．、、　、Ｑ５ｎを順次導通させて。

ＣＴＩを負荷抵抗Ｒｔ、を通してビデオ電源Ｖｖにより
充電することで、Ｖｏｕｔ端子から順次出力が得られる
。このように水平−列の光情報が出力し終ると、次にＣ
＋Ｉ＋ｓ、・・・、Ｃｎｊ＋ｔの光情報を読み出すべく
、同様の手順が繰返される。

第１図（Ｃ１に別の実施例を示す。（ｄｌはその読み出
しのパルスのタイミングチャートを示す。まずこの固体
撮像装置の構成について説明する。

２次元マトリクス状に並べられたｎｘｍ個の画素の一つ
Ｃ１は−っの５ＩＰＴＩとゲートキャパシタ２から成る
。この画素Ｃ目の５ＩＰＴのソースは信号読み出しライ
ンＳＬｉに、ドレインは埋め込みラインＢＬｊに、ゲー
トはゲートキャパシタを通して垂直アドレスラインＧＬ
ｊに接続している。ＢＬｊとＧＬＪは平行で、ＳＬｉに
直交している。信号読み出しラインＳＬｉはリセットト
ランジスタＱ旧を通して接地され、ＱＲｉのゲートは全
て共通になされリセットパルスＯＲが印加される。さら
にＳＬＩはトランスファートランジスタＱＴＩを通して
、スイッチトランジスタＱ　ｓ　＋に接続されている。

ＱＴＩのゲートは全て共通になされ、トランスファーパ
ルスＯＴが印加され畢 る。ＱＴＩとＱＳｉの接続部は適当なキャパシタＣＴＩ
が設けられ、ＱＳｉはさらに全てのＱＳｉに共通して適
当な負荷抵抗ＲＬによって接地され、この負荷抵抗が全
てのＱＳｉに接続している点が出力端子Ｖｏｕｔとなる
。スイッチトランジスタＱＳｉ　のゲートには水平シフ
トレジスタ１３に導かれ、読み出しパルスＪ’Ｓｉが印
加される。埋め込みラインＢＬｊは埋め込みライン選択
トランジスタ。ＢＪを通して、電源ＶＤＤに接続されて
いる。ＱＢＩのゲートは垂直シフトレジスタ１２に導か
れ、埋め込みライン選択パルスＯａ３が印加される。垂
直アドレス線ＧＬｊは垂直シフトレジスタ１１に導かれ
、垂直アドレスパルスｙＧｊが印加される。

第１図ｆｄｌに読み出しのパルスのタイミングチャート
を参照して、動作について説明する。垂直シフトレジス
タ１１は垂直アドレスパルスＯａｌ。

・・・、Ｊ２’Ｇｍを順次出力するが、第１図ｆｄｌで
はちょうどＤａｊとそれにっづ＜Ｏａ＋＋ｘのところを
示しＯＲによってリセットトランジスタＱＲｉを通して
信号読み出しラインＳＬｉ１とＣＴ、はともに接地電位
となる。時刻　ｔ３でまず埋め込みライン選択パルスＯ
ａ　ｊによってＢＬｊだけがＶＤＤ　ｌとよってＱｓｊ
を通してバイアスされる。このとき、ＢＬｊの電位が所
定の値となるようにＪ２１’ｓｊの値及びＶＤＤが決め
られる。それにつづいてすぐに時刻ｔ４１こおいて垂直
アドレスパルス０ａｊｌこよって垂直アドレスラインＧ
Ｌｊに接続された画素Ｃ１１−Ｃｎｌの各５ＩＰＴは入
射光量に応じた放電をする。

ここでｔ３とｔ４の間隔はＢＬＩの電位が前述の所定の
値に充電されるのに要する時間程度とする。

時刻ｔ５にｆｌａｊ、Ｏａｊ、Ｑ７　が同暗に切れるこ
と１とよって画素Ｃ目〜ＣｎＩの光情報はそれぞれに対
応するＣＴＩ　、・・・　、ＣＴｎに記憶される。その
後、ｔｏ、ｔ７、ｔｏ、・・・、ｔｏに水平シフトレジ
スタ１３は読み出しパルスＪ２’Ｓ１　、　Ｏｓｚ、Ｊ
２’ｓ３、−　、ＪＺ’ｓｎを順次発生させ、ＱＳｌ、
・・・、Ｑｓｎを順次導通させて、ＣＴＩ　に蓄えられ
た電荷をＲＬを通して放電させることによってＣｘ３．
・・・、Ｃｎｊの光情報が出力される。このように水平
−列の光情報が出力し終ると・次にＣｘｊ＋ｚ、・・・
、Ｃｎｊ＋ｕの光情報を読み出すべ（、同様の手順が繰
返される。

第１図Ｃａｌ、（ｄｌにおいて、Ｑｐ＋−ＱＲｉ−ＱＴ
Ｉ−ＱＳＩ、ＱＢｊ　ｉｔ全ｒＭＯ３ｌ−ｔｙジ風ケへ
示し工あ、が、これらはいずれも全てＭＯＳ）ランジス
タである必要はなく、ＳＩＴ、バイポーラトランジスタ
、ＪＦＥＴなどのスイッチングトランジスタであっても
よいことはもちろんである。

第３図にこの固体撮像装置を構成する一画素の構造を示
す一例を上げる。（ａｌはその表面構造を、（ｂ）はｆ
ａｌにおいてＡ−Ａ’で示される線での断面構造を、そ
れぞれ模式的に現わしている。ここに示した構造の例で
は、ｐ型Ｓｔ基板３１８上に作られたｎチャンネル５Ｉ
ＰＴと、ドープトポリシリコンなどの導電性透明電極３
１１とＳ　ｉｏｚなどの透明絶繕膜３１２と５ＩＰＴの
ｐ＋アゲート１６によって構造されるＭＯＳキャパシタ
によって一画素が構成されている。

第３図（ａ）において、垂直アドレスラインＧＬｊ３５
はＳＬｉ３９４＋と直交しているので、ＳＬｉ３９合が
一信号読み出しラインとなる。従ってこの構成例では、
第１図（ａ）（こ示した実施例では５ＩＰＴは倒立動作
、第１図ｔｃ＋に示した実施例では５ＩＰＴは王立動作
となる。ＧＬｊが埋め込みラインに直交するような構成
をとれば、逆に、第１図（ａｌに示した実施例では５Ｉ
ＰＴは正立動作、第１図（Ｃ）に示した実施例ではＳ　
Ｉ　ＰＴは倒立動作となる。このときは、もちろん、埋
め込みラインが信号読み出しラインとなる。

以下、Ｓ　Ｉ　ＰＴは王立動作として説明する。

第３図（ａｌは画素Ｃ＋４を中心に一画素の表面構造を
示して、いる。図中一点鎖線で囲まれた部分がそれに相
当する。３５は垂直アドレスラインＧＬｊ、３４は埋め
込みラインＢＬＪ、３９は信号読み出しラインＳＬｉを
表す。ＢＬｊ３４とＧＬＪ３５は平行に、そしてＳＬｉ
３９には直交している。それぞれの交差部分は５ｉＣｈ
　　やＰＳＧなどの絶縁物によって、互いに絶縁されて
いる。さらに図中には信号読み出しラインＳ　Ｌ　ｌ−
１３１、埋め込みラインＢＬ３−ｘ３３、垂直アドレス
ラインＧＬｊ＋＋３７も示されている。３２．３６．３
８．３１０はＡｌ−５ｉのような高い導電性の物質で、
それぞれＳＬ＝、３１、ＧＬｊ３５、ＧＬｊ＋１３７、
ＳＬｉ３９の抵抗を減少させるために設けである。

第３図Ｆｂ）において、ｎ十領域３１４は５ＩＰＴのソ
ース領域で、ｎ＋領域３１５はドレイン領域、ｎ＋領域
３１７はチャンネル領域、領域３１３は分離領域で隣り
合う画素を互いに分離している。図には示されないが、
第３図（ａｌにおいて縦に隣り合う画素も同様に分離領
域が設けられている。

ソース領域３１４はドープトポリシリコンなどの導電性
透明電極３１９によって電極がとられ信号読み出しライ
ン３９へと接続される。埋め込まれたドレイン領域３１
５は図中紙面に垂直な方向に連続していて、埋め込みラ
インとなっているが、表面からＡｌ−３ｉのような高い
導電性の電極３４をつけることによって、この埋め込み
ラインの抵抗を小さくしている。ゲートキャパシタの電
極３１１は、これと同一の物質で構成される垂直アドレ
スライン３５に接続されている。

画素の構成が上で説明したように、全ての配線が表面で
取られているので、読み出しの為に設けられるスイッチ
トランジスタを同一チップ上に製作することは容易にで
きる。スイッチトランジスタをｐウェル上にｎチャンネ
ルＭＯＳトランジスタとして構成する場合、ｐウェルの
電位はｐ基板３１８と同じになる。ｐ基板には幕扶深＜
へ侵入する長波長光によって励起されたホールを拡散さ
せない為に、逆バイアスがかけられることもある。この
ような場合も１本発明ではＯＢのパルス電圧によって基
板バイアス効果を補償できる。

〔発明の効果〕

本発明の固体撮像装置の信号読み出し方法は、埋め込み
ライン選択トランジスタのアドレスパルスを、垂直アド
レスラインとは独立にすることによって、アドレスパル
スに対する埋め込みライン選択トランジスタと埋め込み
ラインの持つ容量による遅れを補償し、さらに基板バイ
アスの効果を補償することができる。これによって５Ｉ
ＰＴを最適な条件で利用でき、高感度で広いダイナミッ
クレンジの読み出し方法である。

第６図は発明の効果を示すための図で、第３図に示した
構造のものを第１図（Ｃ１及び第４図（Ｃ１に示し泗？
法で動作させたときの、一画素の光電変換特性の例を示
している。一画素の寸法は６５　ｐ　ｍ　Ｘ　６５　μ
ｍ　テ、電源電圧ＶＤＤ＝３Ｖ、負荷抵抗Ｒ，＝１０ｋ
Ｑ、光積分時間（アドレスから次のアドレスまでの周期
）　ＴｔＩ＝１１ｒｙｌｓで、波長６５５ｎｍ（赤）の
光を照射しており、横軸はその入射光量ｐＩ〔μＷ／Ｃ
ＰＩＩ２〕、たて軸は暗状態との出力電圧Ｖｏｕｔの差
ΔＶｏｕ　ｔ　（ｍ　Ｖ　）を示している。本発明の読
み出し方法でへらに０ｎ＝５ＶとしＯＧに対して１００
ｎｓ速（入力する。、Ｉｃ−３Ｖのときは従来例に対し
て本発明では飽和出力で２倍以上大きい出力が得られて
いる。さらに従来例で０′Ｇ＝５ｖとすると、感度が約
０．７倍と小さくなってしまい、５ＩＰＴが最適動作と
なってい妙ないことがわかる。埋め込みライン選択トラ
ンジスタのしきい値電圧は、この例では１ｖであるが、
強い入射光による誤動作を防ぐ為にも、しきい値電圧は
ある程度大きいことが望ましい。

このように本発明では５ＩＰＴの持つ高い光感度を利用
でき、この例では１０−２μｗ／ｃＩＲ２）微弱光から
工０μＷ／ｆｆｉ”　　以上の光まで直線性よく読み出
す乙と〆で芝τいる・

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例で、（ａ）は構成の一例を、（
ｂ）はその読み出しの動、作波形を示し、（Ｃ）は別の
例で、（ｄ）はその読み出しの動作波形を示す図、第２
図は本発明の詳細な説明するための図で、（ａ）は第１
図（ａｌ　＋ｃ相当Ｌ　、　（ｂ）　ハ第１図（ｃｌ　
＋ｃ相当し、（Ｃ）は垂直アドレスパルスを示す図、第
３図は一画素の構成例で、（ａｌは表面構造、（ｂｌは
断面構造を示す図、第４図は従来の技術を説明するため
の図で、（ａ）は構成例、（ｂ）はその読み出しの動作
波形を示し、（Ｃ）は別の構成例で、（ｄ）はその読み
出しの動作波形を示す図、第５図は従来の技術の持つ問
題点を説明するための図で、（ａ）は第４図（ａｌに相
当し、（ｂ）は第４図（Ｃ１に相当し、（Ｃ）は垂直ア
ドレスパルスを示す図、第６図は本発明の効果を示すた
めの図で、試作及び実験で確かめられたものである。 １・・・静電誘導ホトトランジスタ、２・・・ゲートキ
ャパシタ、ＣＨｊ（ｉ　−１〜ｎ　、　Ｊ　−１〜ｅ　
”）−”画素、ＧＬｊ（ｊ＝１〜ｍ）・・・垂直アドレ
スライン、ＳＬｉ　　（ｉ−１〜ｎ）・・・信号読み出
しライン、ＢＬｊ（ｊ＝１〜ｍ）・・・埋め込みライン
、ＱＢＪ（ｊ−１〜ｍ）・・・埋め込みライン選択トラ
ンジスタ、Ｑｐｌｉ−１〜ｎ）・・・プリチャージトラ
ンジスタ、ＶＰ・・・プリチャージ電源、Ｑ丁＋（ｉ−
１〜ｎ）・・・トランスファートランジスタ、ＱＳｉ＜
ｉ−１〜ｎ）・・・スイッチトランジスタ、Ｖ　ｏｕｔ
　・・・出力端子、ＲＬ・・・負荷抵抗、Ｖｖ・・・ビ
デオ電源、φＢ７（ｊ−１〜層）・・・埋め込みライン
選択パルス、φ４）（ｊ−１〜ｍ）・・・垂直アドレス
パルス、ＱＲ；　（ｉ　−１〜ｎ）・・・リセットトラ
ンジスタ、Ｖｐｏ・・・電源 （Ｑ）（Ｆ）） →←セー τ （Ｃ） １１２　口

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）静電誘導ホトトランジスタとゲートキャパシタか
   ら構成された画素Ｃ＿ｉ＿ｊをｎ×ｍのマトリクスに構
   成し、垂直アドレスラインＧＬ＿ｊ（ｊ＝１〜ｍ）は前
   記画素Ｃ＿ｉ＿ｊ（ｉ＝１〜ｎ）を構成する前記静電誘
   導トランジスタのゲートに前記ゲートキャパシタを介し
   て共通に接続され、信号読み出しラインＳＬ＿ｉ（ｉ＝
   １〜ｎ）は前記画素Ｃ＿ｉ＿ｊ（ｊ＝１〜ｍ）を構成す
   る前記静電誘導ホトトランジスタのドレインに共通に接
   続され、埋め込みラインＢＬ＿ｊ（ｊ＝１〜ｍ）は前記
   画素Ｃ＿ｉ＿ｊ（ｉ＝１〜ｎ）を構成する前記静電誘導
   ホトトランジスタのソースに共通に接続され、前記埋め
   込みラインＢＬ＿ｊ（ｊ＝１〜ｍ）はスイッチトランジ
   スタＱＢ＿ｊを通して接地され、前記信号読み出しライ
   ンＳＬ＿ｉ（ｉ＝１〜ｎ）はスイッチトランジスタＱＰ
   ＿ｉを通して共通にプリチャージ電源に接続され、前記
   スイッチトランジスタＱＰ＿ｉのゲートは共通になされ
   、さらに前記信号読み出しラインＳＬ＿ｉ、（ｉ＝１〜
   ｎ）は二つの直列に接続されたスイッチトランジスタＱ
   Ｔ＿ｉ及びスイッチトランジスタＱＳ＿ｉを介して共通
   に出力端子に接続され、前記出力端子は接地との間に一
   つの負荷抵抗及びビデオ電源が接続され、前記スイッチ
   トランジスタＱＴ＿ｉ（ｉ＝１〜ｎ）はゲートが全て共
   通になされた固体撮像装置において、垂直アドレスのと
   きにまず前記埋め込みラインＢＬ＿ｊ（ｊ＝１〜ｍ）に
   接続された前記スイッチトランジスタＱＢ＿ｊへのアド
   レスパルスが前記垂直アドレスラインＧＬ＿ｊへのアド
   レスパルスとは独立してかつ所定の時間 だけ早く入力することを特徴とする固体撮像装置の信号
   読み出し方法。
2. （２）静電誘導ホトトランジスタとゲートキャパシタか
   ら構成された画素Ｃ＿ｉ＿ｊをｎ×ｍのマトリクスに構
   成し、垂直アドレスラインＧＬ＿ｊ（ｊ＝１〜ｍ）は前
   記画素Ｃ＿ｉ＿ｊ（ｉ＝１〜ｎ）を構成する前記静電誘
   導ホトトランジスタのゲートに前記ゲートキャパシタを
   介して共通に接続され、信号読み出しラインＳＬ＿ｉ（
   １＝１〜ｎ）は前記画素Ｃ＿ｉ＿ｊ（ｊ＝１〜ｍ）を構
   成する前記静電誘導ホトトランジスタのソースに共通に
   接続され、埋め込みラインＢＬ＿ｊ（ｊ＝１〜ｍ）は前
   記画素Ｃ＿ｉ＿ｊ（ｉ＝１〜ｎ）を構成する前記静電誘
   導ホトトランジスタのドレインに共通に接続され、前記
   埋め込みラインＢＬ＿ｊ（ｊ＝１〜ｍ）はスイッチトラ
   ンジスタＱＢ＿ｊを通して共通して所定の電源に接続さ
   れ、前記信号読み出しラインＳＬ＿ｉ（ｉ＝１〜ｎ）は
   スイッチトランジスタＱＲ＿ｉを通して接地され、前記
   スイッチトランジスタＱＲ＿ｉのゲートは共通になされ
   、さらに前記信号読み出しラインＳＬ＿ｉ（ｉ＝１〜ｎ
   ）は二つの直列に接線されたスイッチトランジスタＱＴ
   ＿ｉ及びスイッチトランジスタＱＳ＿ｉを介して共通に
   出力端子に接続され、前記出力端子は接地との間に一つ
   の負荷抵抗が接続され、前記スイッチトランジスタＱＴ
   ＿ｉ（ｉ＝１〜ｎ）はゲートが全て共通になされた固体
   撮像装置において、垂直アドレスのときにまず前記埋め
   込みライン ＢＬ＿ｊ（ｊ＝１〜ｍ）に接続された前記スイッチトラ
   ンジスタＱＢ＿ｊへのアドレスパルスが前記垂直アドレ
   スラインＧＬ＿ｊへのアドレスパルスとは独立してかつ
   所定の時間だけ早く入力することを特徴とする固体撮像
   装置の信号読み出し方法。