JPS6338256A - イメ−ジセンサ - Google Patents
イメ−ジセンサInfo
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- JPS6338256A JPS6338256A JP61181523A JP18152386A JPS6338256A JP S6338256 A JPS6338256 A JP S6338256A JP 61181523 A JP61181523 A JP 61181523A JP 18152386 A JP18152386 A JP 18152386A JP S6338256 A JPS6338256 A JP S6338256A
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- Pending
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Classifications
-
- 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
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
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- Electromagnetism (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
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- Computer Hardware Design (AREA)
- 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）
本発明は、入射光量に対し電を１蓄積吊を可変してダイ
ナミックレンジを拡入りるようにしたイメージセンサに
関する。
ナミックレンジを拡入りるようにしたイメージセンサに
関する。
（従来技術）
従来のイメージセンサにあっては、一般に、複数個のフ
ォトダイオードを半導体基板上に配列し、各フォトダイ
オードの接合容量で定まる蓄積電荷のへ躬先による放電
量あるいは充電量を順次読出すことにより、入射光量を
電気信号に変換して外部に出力する構造となっている。
ォトダイオードを半導体基板上に配列し、各フォトダイ
オードの接合容量で定まる蓄積電荷のへ躬先による放電
量あるいは充電量を順次読出すことにより、入射光量を
電気信号に変換して外部に出力する構造となっている。
（発明が解決しようとづる問題点〉
しかしながら、このＪ、うな従来のイメージセンサにあ
っては、）７Ｉ−１〜ダイＡ−ドの接合容量が小さいと
電荷蓄積量が小さく’Ｘるため、明るい像を受光すると
蓄積電荷が飽和状態となり、往確な受光出力を得ること
ができなくなる。
っては、）７Ｉ−１〜ダイＡ−ドの接合容量が小さいと
電荷蓄積量が小さく’Ｘるため、明るい像を受光すると
蓄積電荷が飽和状態となり、往確な受光出力を得ること
ができなくなる。
そこで、フォトダイオートの受光面積を一定にしてフォ
トダイオードの接合面積を大きくする等の方法により接
合容量をを大きく１ノて蓄積電イＳｉ １？！を増加さ
せ、明るい像を受光しても蓄積電６ｉｒが飽相状態にな
らないようにすることが必要となる。
トダイオードの接合面積を大きくする等の方法により接
合容量をを大きく１ノて蓄積電イＳｉ １？！を増加さ
せ、明るい像を受光しても蓄積電６ｉｒが飽相状態にな
らないようにすることが必要となる。
しかし、接合容量を大きくして蓄積電荷量を増加させる
と、暗い像を受光した時にＳ／Ｎ比が低くなってしまい
、入射光量に対する広いダイナミックレンジをもつイメ
ージセンサを）ｑることは回動であるという問題があっ
た。
と、暗い像を受光した時にＳ／Ｎ比が低くなってしまい
、入射光量に対する広いダイナミックレンジをもつイメ
ージセンサを）ｑることは回動であるという問題があっ
た。
（問題点を解決するための手段）
本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたも
ので、入射光量に対し広いダイナミックレンジをもって
受光出力を得ることのできるイメージセンサを提供づ−
ることを目的とする。
ので、入射光量に対し広いダイナミックレンジをもって
受光出力を得ることのできるイメージセンサを提供づ−
ることを目的とする。
この目的を達成するため本発明にあっては、フ７１ ｔ
−ダイオードに隣接して所定ゲート電極電圧の印１１０
で半々体表面に電荷蓄積機能をもつ反転層を形成するＭ
ＯＳ容量をフォトダイオードの接合容量に並列接続する
ように設（プ、入射光量に応じたＭＯ８容爪グート電極
電圧の制御で蓄積電荷量を増減さシ県るようにした：乙
のである。
−ダイオードに隣接して所定ゲート電極電圧の印１１０
で半々体表面に電荷蓄積機能をもつ反転層を形成するＭ
ＯＳ容量をフォトダイオードの接合容量に並列接続する
ように設（プ、入射光量に応じたＭＯ８容爪グート電極
電圧の制御で蓄積電荷量を増減さシ県るようにした：乙
のである。
（作用）
このＪ、うな本発明の構成によれば、入射光量が大きい
時には、ＭＯＳＯ３容量−１へ電極に所定電圧を印加し
て反転層を形成さけることで蓄積電荷量を増加させ、一
方、入射光量が小さいときにはＭＯＳＯ３容量のゲート
電極電圧を反転層を形成しない電圧に下げることで蓄積
電荷量を減少させ、このようなＭＯＳＯ３容量変で入射
光量が大きい時の蓄積電荷の飽和を防ぐと共に人ＧｆＪ
光Ｈ１が小さいときのＳ／Ｎ比の低下を防ぎ、入射光量
に対し広いダイナミックレンジをもつイメージセンサ゛
を実現したものである。
時には、ＭＯＳＯ３容量−１へ電極に所定電圧を印加し
て反転層を形成さけることで蓄積電荷量を増加させ、一
方、入射光量が小さいときにはＭＯＳＯ３容量のゲート
電極電圧を反転層を形成しない電圧に下げることで蓄積
電荷量を減少させ、このようなＭＯＳＯ３容量変で入射
光量が大きい時の蓄積電荷の飽和を防ぐと共に人ＧｆＪ
光Ｈ１が小さいときのＳ／Ｎ比の低下を防ぎ、入射光量
に対し広いダイナミックレンジをもつイメージセンサ゛
を実現したものである。
（実施例）
第１図はＭＯ８形イメージセン］Ｊを例に取って本発明
の一実施例を示した断面ＷＪ造図である。
の一実施例を示した断面ＷＪ造図である。
まず構成を説明すると、８１Ｊ： Ｐ形基板であり、こ
のＰ形基板８にＮ 拡散でフッ１１ヘダイＡ−ドロとス
イッチングＭＯＳトランジスタのソース７を形成し、Ｎ
拡散で７７Ｉｌ〜ダイオード６とスイッチングＭＯＳ
トランジスタのソース７を形成したＰ形基板８の表面に
はＳｉＯ２でなる酸化膜４が形成され、更に酸化膜４上
に形成された信号取り出し用のソース電極３をソース７
に接続すると共に、酸化膜４上のフォトダイオード６と
ソース７との間にスイッチングＭＯＳトランジスタのゲ
ート電極２を形成している。
のＰ形基板８にＮ 拡散でフッ１１ヘダイＡ−ドロとス
イッチングＭＯＳトランジスタのソース７を形成し、Ｎ
拡散で７７Ｉｌ〜ダイオード６とスイッチングＭＯＳ
トランジスタのソース７を形成したＰ形基板８の表面に
はＳｉＯ２でなる酸化膜４が形成され、更に酸化膜４上
に形成された信号取り出し用のソース電極３をソース７
に接続すると共に、酸化膜４上のフォトダイオード６と
ソース７との間にスイッチングＭＯＳトランジスタのゲ
ート電極２を形成している。
通常のイメージセンサは以上の半導体構造で構成されて
いるが、本発明にあっては、更にフォトダイオード６に
隣接した酸化膜４上にＭＯ８容量のグー１〜電極１を設
け、ゲート電極１に対する所定電圧の印加でＰ形基板８
の界面に電荷蓄積機能を持つ反転層５を形成できるよう
にしており、この反転層５の形成によるＭＯＳ容量はフ
ォトダイオ−ドロの接合容量に対し並列接続されるよう
になる。
いるが、本発明にあっては、更にフォトダイオード６に
隣接した酸化膜４上にＭＯ８容量のグー１〜電極１を設
け、ゲート電極１に対する所定電圧の印加でＰ形基板８
の界面に電荷蓄積機能を持つ反転層５を形成できるよう
にしており、この反転層５の形成によるＭＯＳ容量はフ
ォトダイオ−ドロの接合容量に対し並列接続されるよう
になる。
第２図は第１図の実施例に示した構造の等価回路を示し
ており、第１図のフォトダイオード６は接合ダイオード
９と接合容ｆｆ１１０との並列回路で示され、フォトダ
イオード６に隣接して設けられたＭＯ８Ｏ８容量のゲー
ト電極１によるＭＯ８容量１１はフォトダイオード６の
接合容量１０に対し並列接続される。又、ＭＯ８容量１
１はＭＯＳ容量のゲート電極１に所定電圧を印加したと
きの反転層５の形成で作り出されることから、ゲート電
極１によるＭＯ８容量１の形成のイ１照はスイッチ１２
で示している。
ており、第１図のフォトダイオード６は接合ダイオード
９と接合容ｆｆ１１０との並列回路で示され、フォトダ
イオード６に隣接して設けられたＭＯ８Ｏ８容量のゲー
ト電極１によるＭＯ８容量１１はフォトダイオード６の
接合容量１０に対し並列接続される。又、ＭＯ８容量１
１はＭＯＳ容量のゲート電極１に所定電圧を印加したと
きの反転層５の形成で作り出されることから、ゲート電
極１によるＭＯ８容量１の形成のイ１照はスイッチ１２
で示している。
次に上記の実施例の作用を説明する。
まず入射光量の少い口ｎい像を受光するときには、ＭＯ
８容量のゲート７Ｉｉ極１の電位を反転層５が形成され
ないよいうな電位とし、反転層５が形成されないことか
ら第２図の等価回路に於いては、スイッチ１２を開いた
状態と見なりことができ、蓄積電荷はフォトダイオード
６の接合容量１０のみに蓄積されるようになり、暗い像
であっても蓄積電荷量が小さいことからＳ／Ｎ比の低下
が無いＪ：うにできる。
８容量のゲート７Ｉｉ極１の電位を反転層５が形成され
ないよいうな電位とし、反転層５が形成されないことか
ら第２図の等価回路に於いては、スイッチ１２を開いた
状態と見なりことができ、蓄積電荷はフォトダイオード
６の接合容量１０のみに蓄積されるようになり、暗い像
であっても蓄積電荷量が小さいことからＳ／Ｎ比の低下
が無いＪ：うにできる。
一方、入射光量の大きい明るい像を受光するときには、
ＭＯ８Ｏ８容量のゲート電極１の電位を反転層５が形成
される電位とすることにより、第２図の等価回路に於い
て見掛ｔプ上スイッヂ１２が閉じ、反転層５の形成で得
られたＭＯＳ容ｆｆ１１１がフォトダイオード６の接合
容ｆｆ１１０に並列接続されるため、蓄積電荷量を増加
させることができ、明るい像を受光しても飽和状態にな
りにくくすることができる。
ＭＯ８Ｏ８容量のゲート電極１の電位を反転層５が形成
される電位とすることにより、第２図の等価回路に於い
て見掛ｔプ上スイッヂ１２が閉じ、反転層５の形成で得
られたＭＯＳ容ｆｆ１１１がフォトダイオード６の接合
容ｆｆ１１０に並列接続されるため、蓄積電荷量を増加
させることができ、明るい像を受光しても飽和状態にな
りにくくすることができる。
このようにしてフォトダイオード６に隣接してＭＯ８Ｏ
８容量け、ＭＯＳ容量のゲート電極１の電位を変えるこ
とにより、暗い像を受光するときには電荷蓄積量を減少
させてＳ／Ｎ比の低下を防ぎ、目つ明るい像を受光する
ときには電荷蓄積量を増加させて蓄積電荷の飽和状態を
防ぎ、結果として入射光ｍに対し広いダイナミックレン
ジを有するイメージセンサが実現される。
８容量け、ＭＯＳ容量のゲート電極１の電位を変えるこ
とにより、暗い像を受光するときには電荷蓄積量を減少
させてＳ／Ｎ比の低下を防ぎ、目つ明るい像を受光する
ときには電荷蓄積量を増加させて蓄積電荷の飽和状態を
防ぎ、結果として入射光ｍに対し広いダイナミックレン
ジを有するイメージセンサが実現される。
（発明の効果）
以上説明してきたように本発明によれば、イメージセン
サのフォトダイオードに隣接してＭＯＳＯ３容量り、Ｍ
ＯＳ容量のゲート電極の電位を入射光量に応じて蓄積電
荷量を増減するように切り換えるようにしたため、入射
光量が小さいときのＳ／Ｎ比の低下を防ぐと共に入射光
量が大きいときの蓄積電荷の飽和を防ぎ、ＭＯ８容量を
フォトダイオードに隣接して設けるという簡単な構造に
より入射光量に対し広いダイナミックレンジを１ｉｌる
ことができる。
サのフォトダイオードに隣接してＭＯＳＯ３容量り、Ｍ
ＯＳ容量のゲート電極の電位を入射光量に応じて蓄積電
荷量を増減するように切り換えるようにしたため、入射
光量が小さいときのＳ／Ｎ比の低下を防ぐと共に入射光
量が大きいときの蓄積電荷の飽和を防ぎ、ＭＯ８容量を
フォトダイオードに隣接して設けるという簡単な構造に
より入射光量に対し広いダイナミックレンジを１ｉｌる
ことができる。
第１図はＭＯＳ形イメージセンリ゛を例にとって本発明
の一実施例を示した断ぼＩｆ ４Ｍ ３青図、第２図は
第１図の等価回路図である。 １：ＭＯＳ容量のゲート電極 ２ニスイツチングＭＯＳトランジスタのゲート電極 ３ニスイツチングＭＯＳＩ−ランジスタのソース電極（
信号取出用） ４：酸化膜 ５：反転層 ６：フォトダイオード ７：スイッチングＭＯＳｌ〜ランジスタのソース８：Ｐ
形基板 ９：接合ダイオード １０：接合容量 １１：ＭＯ８容量 １２ニスイツチ
の一実施例を示した断ぼＩｆ ４Ｍ ３青図、第２図は
第１図の等価回路図である。 １：ＭＯＳ容量のゲート電極 ２ニスイツチングＭＯＳトランジスタのゲート電極 ３ニスイツチングＭＯＳＩ−ランジスタのソース電極（
信号取出用） ４：酸化膜 ５：反転層 ６：フォトダイオード ７：スイッチングＭＯＳｌ〜ランジスタのソース８：Ｐ
形基板 ９：接合ダイオード １０：接合容量 １１：ＭＯ８容量 １２ニスイツチ
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 半導体基板上に複数個のフオトダイオードを配列し、各
フォトダイオードの接合容量の蓄積電荷の入射光による
放電量あるいは充電量を順次読出すイメージセンサに於
いて、 前記フォトダイオードに隣接して所定のゲート電極電圧
の印加で半導体表面に電荷蓄積機能をもつ反転層を形成
して前記フォトダイオードの接合容量に並列接続される
ＭＯＳ容量を設け、入射光量が大きい時に前記ＭＯＳ容
量のゲート電極に所定電圧を印加して前記反転層の形成
で蓄積電荷量を増加させ、入射光量が小さい時には前記
反転層が形成されないように前記ＭＯＳ容量のゲート電
極電圧を低下して蓄積電荷量を減少させる容量可変手段
を設けたことを特徴とするイメージセンサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61181523A JPS6338256A (ja) | 1986-08-01 | 1986-08-01 | イメ−ジセンサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61181523A JPS6338256A (ja) | 1986-08-01 | 1986-08-01 | イメ−ジセンサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6338256A true JPS6338256A (ja) | 1988-02-18 |
Family
ID=16102250
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61181523A Pending JPS6338256A (ja) | 1986-08-01 | 1986-08-01 | イメ−ジセンサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6338256A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006022163A1 (ja) * | 2004-08-26 | 2006-03-02 | Hamamatsu Photonics K.K. | 光検出装置 |
| WO2018155297A1 (ja) * | 2017-02-27 | 2018-08-30 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 固体撮像装置 |
| JP2018201046A (ja) * | 2018-09-18 | 2018-12-20 | キヤノン株式会社 | 撮像装置並びにその駆動方法 |
-
1986
- 1986-08-01 JP JP61181523A patent/JPS6338256A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006022163A1 (ja) * | 2004-08-26 | 2006-03-02 | Hamamatsu Photonics K.K. | 光検出装置 |
| US7679663B2 (en) | 2004-08-26 | 2010-03-16 | Hamamatsu Photonics K.K. | Photodetection apparatus |
| WO2018155297A1 (ja) * | 2017-02-27 | 2018-08-30 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 固体撮像装置 |
| JP2018201046A (ja) * | 2018-09-18 | 2018-12-20 | キヤノン株式会社 | 撮像装置並びにその駆動方法 |
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