KR0139314B1

KR0139314B1 - 고체촬상장치 및 그 구동방법

Info

Publication number: KR0139314B1
Application number: KR1019930025094A
Authority: KR
Inventors: 료헤이 미야가와; 신지 오사와; 히로후미 야마시타; 미치오 사사키; 요시유키 마츠나가
Original assignee: 사토 후미오; 가부시키가이샤 도시바
Priority date: 1992-11-24
Filing date: 1993-11-24
Publication date: 1998-05-15
Also published as: JPH06164826A; KR940013158A; US5504526A

Abstract

고체촬상장치는, 기판과, 이 기판상에 배치되고 각각이 입사광을 나타내는 신호전하패킷을 그 안에 저장하는 축적 다이오드를 갖춘 전하패킷 축적셀 또는 화소(pixel)의 어레이를 포함한다. 전하전송부는 화소의 어레이와 결합되어 있다. 이 전하전송부는 그 자신과 축적 다이오드 사이의 채널영역을 규정하는 공간분리 전하결합소자(CCD) 레지스터층과, 이 CCD 레지스터층과 채널영역 위에 형성되는 제1절연전극을 포함한다. 리세트장치는, 축적 다이오드와 결합되어 축적 다이오드로 과잉전하패킷을 부가적으로 주입하고 그 전하가 축적 다이오드로부터 흐로도록 함으로써 상기 축적 다이오드의 전위를 리세트한다. 또, 신호전하패킷을 축적 다이오드로부터 CCD 레지스터층쪽으로 독출하는 경우, 상기 축적 다이오드의 전위를 이 축적 다이오드가 리세트동작시에 유지하고 있던 전위와 같아지도록 전위를 저하시키는 한편, 채널영역의 전위를 독출동작과 리세트동작시에 실질적으로 같은 전위로 세트시키는 전위제어수단이 제공된다.

Description

고체촬상장치 및 그 구동방법

제1도는 본 발명의 1실시예에 따른 고체촬상장치의 평면도를 개략적으로 나타낸 도면,

제2도는 제1도의 Ⅱ-Ⅱ선에 따른 이미저의 주요부의 단면도,

제3도는 필드주기동안 제1도 및 제2도의 실시예의 동작에 대한 펄스시퀀스를 나타낸 타이밍도,

제4도는 본 발명의 다른 실시예에 따른 CCD이미저의 주요부의 단면도,

제5도는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 CCD이미저의 주요부의 단면도,

제6도(A) 내지 제6도(E)는 제5도의 실시예의 동작에 있어서 주요공정중의 몇 공정에서의 전위웰을 나타낸 도면,

제7도는 제5도의 실시예의 동작에 대한 펄스시퀀스를 나타낸 타이밍도,

제8도는 리세트동작과 독출동작간의 투명전극의 전위차를 도시하기 위한 전위웰을 나타낸 도면이다.

*도면의 주요 부분에 대한 설명*

10 --- CCD촬상장치,14 ---셀(화소),

16 --- 수직전하전송부,20 --- 수평전하전송부,

32 --- 축적 다이오드,36 --- 채널영역,

37 --- 절연층,38 --- N⁺형 층,

42 --- 독출제어게이트,44 --- 도전층,

46 --- 화소전극,48 --- 광도전층,

50 --- 투명도전층,

[산업상의 이용분야]

본 발명은 일반적으로 고체촬상장치(solid-state imaging device)에 관한 것으로, 특히 장면(scene)으로부터 도입된 입력화상을 나타내는 광전자적으로 생성된 신호전하 캐리어(signal-charge carrier)의 패킷(packet)을 저장하기 위한 다이오드를 각각 갖춘 화소(picture element) 또는 셀의 어레이를 포함하는 고집적 고체 이미지(imager)에 관한 것이다.

[종래의 기술 및 그 문제점]

고체촬상장치는, 촬상장치의 신뢰성 및 가격의 잇점이 증가함에 따라, 예컨대 비디오 무비카메라, 전자 스틸 카메라, 컴퓨터 시스템용 입력이미지 포착장치(acpuisition) 등과 같은 광전자장치의 제조에 널리 이용되고 있다. 고체이미저를 사용하는 축적(storage)의 셀당 비용은 패키지당 셀 또는 화소의 수가 증가함에 따라 저감된다.

고체촬상장치의 하나로서 전하결합소자(charge-coupled device: CCD)가 알려져 있다. 현재 이용가능한 CCD이미저는, 기판과, 이 기판상에 화소나 셀[이미지 센서분야에서는 화소(pixels)라 칭함]의 행 및 열어레이와, 상기 기판상의 셀어레이에 결합되는 전하전송부를 포함하여 배치되어 있다. 전형적으로, 각 셀은 입력 광학화상(input optical image)을 나타내는 전하 캐리어의 패킷을 저장하거나 통합하는 다이오드를 포함하고 있다, 전하전송부는 셀의 행에 결합되는 복수개의 제1병렬전하전송부를 포함하고 있다. 이들 각 전하전송부는 CCD이미저분야에서 신호전하라 불리우는 전하캐리어가 대응하는 하나의 행의 셀로부터 함께 이동하여 각 전하전송부의 출력으로 순차적으로 전송되도록 한다, 제1전하전송부는 수직전하전송 레지스터 라 한다. 또, 전하전송부는 수평전하전송 레지스터라 불리우는 제2전하전송부도 포함하고 있다. 이 수평전하전송 레지스터는 상기 수직전하전송 레지스터의 출력에 연결되어 수직전송 레지스터에 의해 공급된 신호전하가 증폭회로에 접속되는 그 출력쪽으로 순차적으로 전송되도록 하고 있다.

셀수가 증가하고 그들 셀의 사이즈가 작아짐에 따라 각 셀에서의 유효 감광영역이 축소되고, 각 셀에서의 전하축적 다이오드의 크기가 작아지고 있다. 전체적으로 이들 요인은 CCD이미저의 감도를 저감시킨다. 바꾸어 말하면, 이것은 고집적도의 달성과 고신뢰성의 달성간의 트레이드 오프(trade-off)라고 할 수 있다. 즉, 셀의 사이즈를 작게 하면 CCD의 집적도를 향상시킬 수 있지만, 너무 작게 하면 신뢰성을 떨어뜨려서 광전변환의 성능(광당 유효한 신호전하 캐리어의 발생량의 효율)을 감소시켜 신호대 잡음(Signal/Noise)비를 떨어뜨리게 된다.

종래에는 제한된 사이즈의 기판상에서 증가된 셀영역을 얻는 것으로서 고집적 CCD촬상장치가 알려져 있는데, 이것은 특히 수직전하전송 레지스터 및 수평전하전송 레지스터의 CCD소자상에 광도전층을 적층함으로써 감광영역을 증가시키는 것이다. 이러한 적층형 CCD이미저는, 전하축적 다이오드가 각 셀에서 완전히 공핍화하는 것이 없기 때문에 축적 다이오드의 정전용량에 의존하는 용량성 잔상(capacitive after image)이라 불리우는 현상이 일어난다. 이러한 잔상의 발생을 방지하기 위해서, 축적 다이오드로 신호전하의 축적주기전에 전하를 주입하여 축적 다이오드의 전위를 리세트하고 있다. 그렇지만, 이 축적 다이오드의 전위를 리세트하는 고체촬상장치에서는, 이하에 설명하는 바와 같이 고정패턴 노이즈 발생(fixed-pattern noise generation) 이라는 문제를 야기시키게 된다.

종래기술의 CCD이미저는 후술하는 바와 같이 각 셀에 배치되어 있다. P도전형 반도체기판은 그 기판과 도전형이 같은 고농도로 도프된 P형(P⁺형) 반도체 채널 스토퍼층으로 둘러싸인 소정의 표면영역을 포함하는 상부표면을 갖추고 있다. 그리고 이 소정의 영역에는 3개의 공간분리된 N형 반도체층, 즉 고농도로 도프된 N형(N⁺형) 축적 다이오드층, N형 CCD레지스터층 및 채널 스토퍼층과 결합되어 있는 N⁺형 캐리어주입 다이오드층 등이 배치되어 있다. 전송채널영역은 축적 다이오드층과 CCD레지스터층 사이에 규정된다. CCD레지스터층와 전송채널영역 위에는 전송전극으로서 기능하는 도전층이 형성되어 있고, CCD레지스터층과 주입다이오드층 사이에 규정되는 기판표면영역 위에는 게이트전극(캐리어주입전극)이 형성되어 있다. 광도전층은 기판 위의 모든 소자 위에 배치되어 축적 다이오드층과 접속되어 있다. 여기서, 광도전층의 평탄한 상부표면 위는 투명전극으로 덮여져 있다.

입사광이 광도전층으로 조사되면, 이 층은 광전변환효과에 의해 전자와 정공을 생성한다. 이중 전자는 유효한 신호전하 캐리어로서 축적 다이오드에 모아진다. 이러한 전하집적이나 축적기간동안에는, 전송전극은 접지전위로 하고 있고, 따라서 저장된 전하캐리어가 다이오드로부터 CCD레지스터층으로 독출되는 것이 차단된다. 전하축적기간의 종료시에 전송전극의 전위를 하이레벨로 하여 전송채널영역을 매개로 다이오드로부터 CCD레지스터층으로 신호전하를 전송한다. 이것은, 모든 신호전하가 동시에 축적 다이오드로부터 병렬수직 전송레지스터중 대응하는 하나로 독출된다는 것을 의미한다. 축적 다이오드는 전위적으로 전송채널영역에 접근한다. 그 사이의 전위차가 특정값으로 되면, 전송채널영역은 비교적 큰 저항값으로 된다. 이러한 큰 채널저항에 의해, 신호전하의 일부가 CCD레지스터층으로 흐르지 않고 계속해서 축적 다이오드에 남게 되고, 이러한 캐리어가 다음의 필드기간동안에 독출됨으로써 결과적인 화상이 소망하지 않는 잔상성분을 포함하게 된다.

잔상이 발행하는 것을 방지하기 위해, 각 셀의 축적 다이오드로 과잉전하 캐리어의 패킷을 주입하고 그 전하패킷이 축적 다이오드로부터 주입다이오드로 흐르도록 함으로써 축적 다이오드의 전위를 리세트하도록 종래의 CCD이미저를 배치하고 있다. 이러한 리세트동작에 의해, 매 필드기간에 최초의 축적 다이오드의 전위는 일정(一定)으로 되고, 이전의 필드기간의 화소 이미지를 나타내는 어떠한 전하도 더이상 잔존하지 않게 되어 잔상은 발생하지 않게 된다.

이와 같이 축적 다이오드를 리세트하는 고체촬상장치에 의하면, 투명전극이 전동작기간에 걸쳐 소정의 정(正)의 전위로 고정되는 한편, 전송전극의 전위가 신호전하 독출기간 및 리세트기간동안에 다른 전위레벨로 변화하게 된다. 특히, 리세트기간동안 과잉전하 캐리어의 주입이나 소비를 위해 전송전극이 정의 전위로 세트된다, 신호전하 독출기간동안, 그 전송전극은 전하를 축적 다이오드내에 저장하거나 집적시킴으로써 채널영역이 턴오프되어 전위가 떨어지게 되고, 그후 신호전하를 축적 다이오드로부터 CCD레지스터쪽으로 독출함으로써 그 전위가 재차 상승하게 된다. 이때의 전송전극의 전위은 리세트기간동안 유지되기 때문에 그 자신의 전위보다 높고, 그에 따라 전위차에 대응하는 어떠한 전하량이 신호전하에 부가되어 바이어스 전하 로서 독출되게 된다.

상술한 바와 같이 전송전극의 전위가 변화하면, 증가된 셀의 수에 대한 각 전송채널영역이 그것을 정확히 추종하도록 전위적으로 항상 변화되는 것은 아니다. 바꾸어 말하면, 전송전극의 전위가 각 셀에 대하여 미리 선택된 전위레벨로 세트되어 있어도, 전송채널영역의 전위가 상기 셀마다 일정하게 유지되지 않을 수도 있다는 것이다. 실제로, 채널영역의 전위는 CCD이미저의 동작기간동안 셀마디 변동한다. 이에 대한 이유는, 반도체기판과 전송전극 사이에 배치된 절연막의 두께, 채널영역의 불순물 도핑밀도나 채널영역의 길이 등이 CCD이미저장치 제조시의 반도체 프로세스 파라미터의 변동의 발생으로 인해 불가피하게 변동하기 때문이다. 이와 같이 전송채널의 전위가 셀마다 변동하면 셀마다 바이어스전하가 변동하게 되어 소망하지 않는 고정패턴 노이즈 발생 이라는 문제를 일으키게 된다. 따라서, 재생된 화상이 질적으로 떨어져서 신호대 잡음비를 저하시키게 된다.

적측형 고체촬상소자는, 예컨대 「United States Letters Patent 4,912,560 granted March 27,1990 under the title of Solid State Image Sensing Device」(양수인이 가부시키가이샤 도시바임)에 개시되어 있고, 여기서 이미저는 셀의 배열 위에 놓이도록 적층된 광도전막을 갖추고 있다. 이들 셀의 각각은 N형 반도체기판의 표면에 형성된 P형 웰영역내에 배치되어 있는 N형 축적 다이오드층을 포함하고 있다. 또한 축적 다이오드층과 그 자신 사이의 채널을 규정하기 위해 수직CCD 레지스터가 웰영역내에 배치되어 있다. 채널 위에는 MOS 트랜지스터구조의 절연게이트로서 기능하는 전송전극이 형성되어 있다. 전하를 주입하고 그 게이트를 하이레벨로 함으로써 과도한 바이어스 전하를 수직 CCD레지스터에 의해 배출하도록 하는 방법으로 그 전하가 흘러 나가도록 함으로써 축적 다이오드를 리세트하게 된다.

[발명의 목적]

이에 본 발명은 상기의 사정을 고려하여 이루어진 것으로, 양호한 화상재생을 위해 향상된 집적도와 극대화된 신호대 잡음비를 갖는 새롭게 개선된 고체촬상장치를 제공하고자 함에 그 목적이 있다.

[발명의 구성 및 작용]

상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 기판과, 이 기판상에 화소나 셀의 어레이를 포함하는 고체촬상장치를 제공한다. 각 셀은 입사광을 나타내는 전하를 저장하기 위한 전송축적층을 포함한다. 전하전송부는, 상기 셀어레이에 연결되어 상기 기판내에 그 자신과 상기 축적층 사이의 채널 영역을 규정하기 위한 공간분리 전하결합소자(CCD) 레지스터층을 포함한다. 투명전극은 상기 셀어레이를 덮도록 배치되어 있다. 리세트장치는, 축적층으로 전하를 부가적으로 주입하고 그 전하가 축적층으로부터 흘러 나가도록 함으로써 축적층의 전위를 리세트하도록 배치되어 있다. 전송전극의 제어하에 채널영역의 전위를 제어하기 보다는 오히려 채널영역이 일정 전위로 고정되는 동안에 축적층의 전위를 변화시킴으로써, 신호전하의 패킷이 상기채널영역을 매개로 축적층으로부터 CCD레지스터층으로 독출되게 된다. 상기 일정 전위는 상기 채널영역을 도전상태로 하기에 족할 만큼의 충분히 큰 미리 선택된 전위로 해도 좋고, 상기 기판전위와 실질적으로 같게 해도 좋다.

실시예

이하, 첨부된 예시도면을 참조하면서 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.

제1도를 참조하면, 본 발명의 1실시예에 따른 전하결합소자(CCD) 촬상장치는 일반적으로 참조부호 10으로 나타내어져 있다. 이 CCD이미저(10)는 미리 선택된 도전형의 반도체기판(12)을 갖추고 있고, 이 기판(12)은 P형 도전형의 실리콘으로 제조되어 있다. 상기 기판(12)의 표면에는 화소(14)의 행 및 열어레이가 배치되어 있는데, 이들 화소(14)는 이하의 설명에서는 화소나 더 간단히 셀이라 불리우는 전하패킷 축적셀이다. 상기 셀(14)은 기판의 표면상에 매트릭스구성을 취하고 잇다. 이들 화소(14)는 각각 PN접합 다이오드소자를 포함하고 있는데, 그 상세한 내부구조는 이후에 설명하기로 한다.

셀(14)의 각 열은 수직전하전송부(16)중 대응하는 하나와 결합되어 있다. 각 셀의 열과 그와 결합된 대응하는 수직전송부(16) 사이에는 신호캐리어 독출부(18)가 배치되어 있다. 또, 수직전송부(16)는 수직 CCD레지스터 라고 불리우는데, 어떤 상황에서는 그들을 수직CCD채널 이라고 부르기도 한다.

제1도에 나타낸 바와 같이, 수직전하전송부(16)는 신호캐리어출력을 갖고, 그 출력은 수평전하전송부(20)에 결합되어 있다. 또, 이 수평전하전송부(20)는 수평 CCD 레지스터 라 불리우기도 한다. 이 CCD 레지스터(20)가 수직전송 레지스터(16)로부터 전송되는 신호전하의 패킷을 받아서 그 패킷을 순차적으로 수평전하전송 레지스터(20)의 출력쪽으로 이동시킨다. 상기 수평전하전송 레지스터(20)의 출력에는 주지의 증폭회로(22)가 접속되어 있다. 이 증폭기(22)는 CCD이미지센서(10)의 출력단자(24)에 증폭된 화상 신호를 발생시킨다.

제2도는 제1도의 Ⅱ-Ⅱ선에 따른 이미저(10)의 단면구조를 나타낸 것으로, 이 단면구조는 셀(14)의 행 및 열어레이중의 어느 하나와, 그와 결합된 수직전송 레지스터(16)에 대응하는 것이다. 나머지 셀(14)도 마찬가지이다.

제2도에 나타낸 바와 같이, 셀(14)은 채널스토퍼로서 제공되는 고농도로 도프(dope)된 P형(P⁺형) 반도체층(30)에 의해 규정되는 기판(12)의 특정의 표면영역에 배치되어 있다. 상기 화소(14)는 고농도로 도프된 N형(N⁺형) 반도체층(32)을 포함하고 있는데, 이 반도체층(32)은 기판(12)내에 배치되어 기판(12)과 함께 PN접합 다이오드구조를 구성한다. 이후, 반도체층(32)을 전하축적 다이오드 라 부르기도 한다.

기판 표면영역에는 N형 반도체층(34)이 배치되어 있는데, 이 N형 반도체층(34)은 기판(12)내에 채널영역(36)을 규정하도록 전하축적 다이오드(32)로부터 공간분리되어 있다. 상기 반도체층(34)은 수직CCD 레지스터로서 기능한다. 절연층(37)내에는 도전층(16)이 배치되어 있는데, 이 도전층(16)은 CCD 레지스터(34)와 채널영역(36) 위에 놓이도록 제1레벨에 형성되어 있다. 이 도전층(16)은 수직전하 전송전극으로서 가능하다. 따라서, 금속산화 반도체 전계효과 트랜지스터(MOSFET) 구조가 그 소오스와 드레인으로 되는 전하축적 다이오드층(32)과 CCD 레지스터층(34) 및, 절연게이트로 되는 수직전송전극으로 구성된다.

N⁺형 반도체층(38)은, 제2도에 나타낸 바와 같이 기판표면영역에 있어서 CCD 레지스터(34)의 반대측과 공간분리되도록 배치되어 있다. N⁺형 층(38)은 전하접합 다이오드라 불리우는 다른 PN접합 다이오드를 구성한다. CCD 레지스터(34)과 N⁺형 층(38)은 그 사이에 전하접합 채널영역(39)을 규정한다. 또 다른 절연게이트전극(40)이 전하접합 채널영역(39) 위에 배치되도록 절연층(37)내에 형성되어 있다. 상기 절연게이트전극(40)은 제1레벨에 위치되어 있고, 수직전송전극(16)은 상술한 바와 같이 위치하고 있다. 이들 전극(16, 40)은 전기적으로 서로 분리되어 있다.

도전층(24)은 절연층(37)내에서 수직전송전극(16) 위의 제2레벨에 형성되어 있는데, 이 층(42)은 제2도에 나타낸 바와 같이 수직전송전극(16)의 우측에지부 위에 형성되어 있다. 특히, 도전층(42)은 전송전극(16)의 우측에지 및 N⁺형 전하 축적 다이오드층(32)의 특정 에지(제2도에서는 좌측에지)와 실질적으로 자기정합되는 제1에지부를 갖추고 있고, 채널영역(36)과 접촉하고 있다. 도전층(42)은 채널영역(36)의 거의 중간에서 종료되는 제2에지부를 갖추고 있다. 도전층(42)은 전하독출제어 게이트전극으로서 기능하는데, 그 기능에 대해서는 후술하기로 한다. 이 독출제어게이트(42)는, (각각 다른 열에 속하는) 셀의 행이 하나의 독출제어게이트(42)와 공통으로 결합되도록 제1도의 수평직CCD 레지스터(20)와 병렬방향으로 기판표면에 걸쳐 뻗어 있는 연장층이다. 이 독출제어게이트(42)는 교대로 상기 셀(14)의 모든 행 및 열과 결합되는 단일층이다.

또 다른 도전층(44)이 절연층(37)내에 배치되어 있는데, 이 층은 L자 형상의 프로파일을 갖고, 여기서 L자형상의 아랫쪽 바(bar)는 기판표면상에 탑재되어 N⁺형 전하축적 다이오드층(32)과 직접 접촉하고 있다. 또, 도전층(44)은 제2도에 나타낸 바와 같이 전하독출 제어전극(42) 위에 놓이도록 절연층(37)내에서 제3레벨에 형성되는 수평 캐노피(canopy)와 같은 층부(44a)를 갖추고 있다. 이 층부(44a)는 L의 수직 베이스(base)와 결합되어 전체적으로 계단과 같은 단면을 나타내고 있다. 상기 층부(44a)는 전하독출 제어전극(42)의 제2에지부와 실질적으로 자기정합된 에지를 갖추고 있다. 층부(44a)의 상부표면은, 그 상부표면이 제2도로부터 알 수 있는 바와 같이 절연층(37)의 표면과 같은 평면에 있도록 절연층(37)의 평탄한 표면에 배치되어 있다.

상기 절연층(37)의 전표면상에는 광도전층(48)이 화소전극(46)에 전기적으로 접속되도록 배치되고, 화소전극(46)은 계단모양의 층(44)에 의해 N⁺형 전하축적 다이오드층(32)에 접속된다. 이 점에서, 도전층(44)은 이후 독출전극이라 부르기로 한다. 광도전층(48)은 얇은 투명도전층(50)으로 도포되어 있는 평탄한 표면을 갖추고 있다. 광도전층(48)은 비정질실리콘으로 제조되어도 좋다. 여기서, 투명도전층(50)은 주지으 인듐주석 산화물(ITO)로 제조되고, 이 층(50)은 투명전극으로서 제공된다.

전하독출 제어전극(42)이 부가적인 전하독출 게이트구조를 제공하기 위해 전하축적 다이오드(32)와 용량결합하고 있다는 것이 대단히 중요한 점이다. 상기 독출제어게이트(42)의 전위를 변화시킴으로써, 축적 다이오드(32)의 전위를 변화시킬 수 있다.

CCD이미저(10)의 동작은 다음과 같다. 입사광이 이미저(10)에 조사되면, 그 광은 투명전극(50)을 통하여 광도전층(48)으로 조사되어 광전변환효과에 의해 그 안에 다수의 전자-정공쌍을 생성한다. 이중 전자는 리드(lead)전극(44)에 의해 N+형 전하축적 다이오드층(32)에 공급되어 그 안에 모이거나 집적된다.

전하집적기간동안, 기판(12)은 OV로 세트되고, 전송전극(16)도 OV[또는 부(負)전위]이며, 그에 따라 채널영역(36)이 턴오프되어 다이오드(32)로부터 CCD 레지스터(34)으로 어떠한 전하도 독출되지 않게 된다.

상기의 전하집적기간은 제3도의 타이밍도에 나타낸 바와 같이 프레임주기(Tfrm)를 구성하는 제1 및 제2필드주기(Tfld1, Tfld2)의 각각에서 Titg로 표시되어 있다. 전하집적주기(Titg)에 앞서서, 각 필드주기(Tfld)의 초기에 축적 다이오드층(32)의 전위를 리세트한다. 이와 같이 하면, 공백신호(Vbk)가 제3도의 제1필드주기(Tfld1)중의 시점 t0에서 H로 되어 이전의 필드주기(제3도에 나타냄)동안 집적되어 있던 신호전하패킷이 수직전송전극(16) 아래의 CCD 레지스터(34)으로 독출된 후, 전송전극(16)의 전압(Vtrs) 및 주입게이트전극(40)의 전압(Vig)이 시점 t1에서 +8V의 전위로 상승하고, 주입다이오드(38)의 전압(Vid)이 +10V에서 +1V로 떨어지므로, 과잉 전하 캐리어가 CCD 레지스터(34)를 매개로 주입다이오드(38)로부터 축적 다이오드(32)로 주입되게 된다. 이것은 축적 다이오드(32)가 주입다이오드(38)에 전기적으로 접속되어 있다는 것을 의미한다. 축적 다이오드 전압(Vsd)은 실제로 주입다이오드전압(Vid)과 같다.

그후, 시점 t2에서 전송전극(16) 및 주입게이트전극(40)이 고전위[통상, 전송전극전압(Vtrs)은 +2V, 주입게이트전압(Vig)은 +8V]로 유지되는 한편, 주입다이오드(38)의 전압(Vid)은 +10V의 고전위로 된다. 그 결과, 축적 다이오드(32)에 축적된 모든 전하캐리어가 역으로 흘러 그 축적 다이오드(32)로 부터 흐르게 된다. 이때, 축적 다이오드(32)의 전압(Vsd)이 리세트되어 실질적으로 전송전극전압(Vtrs)의 전위와 등가로 된다(여기서, 제3도의 타이밍도에 주목해 보면, 축적 다이오드(32)의 전위변동이 CCD장치의 기술분야에서 일반적인 관행대로 정(正)의 극성이 아래로 그려지도록 나타내어져 있다). 그러한 리세트동작에 의해, 축적 다이오드(32)의 전압(Vsd)을 각 필드주기(Tfld1, Tfld2)의 초기에 일정(一定)으로 할 수 있고, 그에 따라 어떤 소망하지 않는 전하(즉 이전의 필드주기의 잔류(remainder)전하)가 신호전하에 혼합되는 것을 방지할 수 있어서 더이상 잔상(aftimage)이 발생하지 않게 된다. 시점 t3에서는, 전송전극(16) 및 주입게이트(40)가 OV로 떨어진다. 시점 t2와 시점 t3 사이로 규정된 기간은 제 3도에 나타낸 바와 같이 리세트기간(Trst)이다.

신호전하패킷의 축적이나 집적은 시점 t3로부터 시점 t4까지 규정된 주기(Titg)동안 이루어지는데, 집적주기(Titg)동안은 전송전극(16) 및 주입게이트(40)가 OV로 유지된다. 상술한 바와 같이 광도전층(48)에서의 광전변환에 의해 생성된 전하의 패킷이 리드전극(44)을 통해 축적 다이오드(32)에 공급되어 신호전하로서 그 안에 축적되고 집적된다. 따라서, 제3도의 참조부호 52로 지시된 바와 같이 축적 다이오드의 전압(Vsd)이 점진적으로 변동하게 된다[램프드 네가티브(ramped negative)].

전하집적주기(Titg)의 끝[제1필드주기(Tfld1)의 끝이면서 제2필드주기(Tfld2)의 시작에 대응하는 시간]의 시점 t4에서는, 전송전극(16)이 리세트주기(Trst)동안 정(正)의 전위인 +2V로 세트되는데, 이것은 전송전극(16)을 게이트로서 사용하는 MOSFET를 턴온시킨다. 여기서, MOSFET는 그 소오스와 드레인으로서 축적 다이오드(32)과 CCD 레지스터(34)을 이용하고 있다. 전송전극(16) 아래의 채널영역(36)에서는, 표면전위웰[또는 버킷(bucket)]이 더 깊어진다. 이때, 축적 다이오드(32)내에 집적된 전하는 신호전하패킷으로서 수직 CCD 레지스터(34)에 전송된다. 이러한 전하독출동작은, 제3도에 나타낸 바와 같이 이어지는 제2필드기간(Tfld2)에 포함되어 있는 시점 t5에서 종료된다. 투명전극(50)의 전압(Vte)은 시점 t0와 시점 t5 사이의 기간에 걸쳐 일정하게 유지되는데, 투명전극전압(Vte)은 예컨대 -3V로 고정되어도 좋다.

기본적으로, 신호전하독출동작은 한번에 모두 도출(all-at-a-time read) 구동방법으로 수행되는 바, 즉 제1도의 모든 셀은 전하독출동작이 한번에 수행된다. 더욱이, 라인종속 시간시프트독출(line-dependent time-shift read) 방법은 신호전하 독출동작이 수평방향에 있는 셀의 행에 대하여 수행되도록 교대로 적용되고, 독출타이밍이 그들 사이에서 변화한다. 복수개의 병렬독출 제어게이트전극[42; 각각은 셀(14)의 열중 하나와 결합되어 있음]이 상술한 바와 같이 제1도의 수평 CCD 레지스터(20)에 병렬로 뻗어 있도록 배치되는 경우에는, 후자의 독출구동기술이 그 실시예에 특히 바람직하다. 각각의 셀에 관한 한, 본 발명의 전하독출개념은 실제로 선택되는 상기 기술중의 하나에 통상 관계없다는 점에 주목하자.

제1도의 각 셀로부터 수직CCD레지스터부로의 신호전하 독출동작은, 제3도의 타이밍도의 시점 t4와 시점 t5 사이로 규정된 주기(Tread)동안 이루어진다. 따라서, 신호전하는 주지의 방법으로 수직 CCD 레지스터(16)에서 수평 CCD 레지스터(20)쪽으로 순차적으로 전송되고, 그후 그 출력단자(24)에서 대응하는 출력화상신호를 발생시키는 출력증폭기(22)에 의해 증폭되고 있다.

축적 다이오드(32)와 채널영역(36) 사이의 전위차가 kT(여기서, k는 볼쯔만정수이고, T는 절대온도이다)의 수배인 특정의 값인 경우, 채널영역을 포함하는 전송 MOSFET는 약반전(weak-inversion)상태로 된다. 마찬가지로, 채널영역은 비교적 큰 저항값을 나타낸다. 이러한 채널저항의 증가에 의해, 일부의 신호전하패킷이 독출동작후에도 축적 다이오드(32)내에 잔류하게 된다. 이러한 잔류전하가 다음의 필드주기동안 독출되면, 잔상이 발생하게 되는 것이다. 각 셀의 잔류전하는 제1필드주기(Tfld1)동안 없어지거나, 이어지는 제2필드주기(Tfld2)의 초기에 축적 다이오드(32)에 대해 수행되는 리세트동작에 의해 흘러 나가게 된다. 이 리세트동작은 상술한바와 같은 원리와 유사하다.

이하에 설명하는 바와 같이, 리세트동작에 관련해서는 [초기에 언급한 바와 같이 축적 다이오드(32)와 용량결합하는] 전하독출 제어전극(42)의 존재가 본 발명에서 특히 중요하다. 독출제어전극(42)은 각 필드주기(Tfld) 동안 축적 다이오드(32)의 리세팅시에 특별히 미리 선택된 전위레벨로 고정되어 있다. 예컨대, 제3도에 나타낸 바와 같이 독출제어전극의 전압(Vrc)은 시점 t2와 시점 t3 사이로 규정된 리세트주기(Trst)동안 일정 전위(예컨대, -6V)로 유지된다. 그 게이트로서 전송전극(16)이 설치된 전송 MOSFET가 전하집적이 개시되게 하는 시점 t3에서 턴오프되어 신호전하패킷이 새로이 축적 다이오드(32)에 집적된 후에, 독출제어전극(42)의 전압(Vrc)이 시점 t4에서 부(負)로 떨어진다. 예컨대, 독출제어전극(42)은 -6.1V이다. 이 전위레벨은, 입사광이 도입되지 않아서 신호전하가 0인 경우, 소망하는 바이어스 전하량을 성공적으로 독출할 수 있도록 적절히 선택되게 된다. 제어전극전압(Vrc)이 부로 떨어짐에 따라 거기에 용량결합되는 축적 다이오드(32)의 전위도 떨어진다. 이러한 상황하에서는, 전송전극(16)이 상술한 바와 같이 정의 전위인 +2V로 상승하므로, 전송 MOSFET가 턴온된다. 이러한 포스트 전위-풀링(forced potential-pulling) 동작에 의해, 제2도에 나타낸 이 MOSFET의 채널영역(36)이 리세트주기(Trst) 및 독출주기(Tread)동안 실질적으로 같은 전위레벨을 홀드하거나 유지하게 된다. 바꾸어 말하면, 채널영역(36)이 리세트 및 신호전하 독출동작시에 특정의 전위레벨로 고정된다. 이러한 고정레벨에서의 포스드 전위풀링은 셀 사이의 물리적 및 /또는 전기적 특성의 변동에 의존하지 않고, 본래 제조공정에 의해 영향을 받는다. 전송채널영역(36)에서의 전위변동은 제1도의 증가된 셀의 수에 대하여 억제되거나 제거되므로, 셀 사이의 바이어스전하가의 변동의 발생을 성공적으로 억제할 수 있게 된다.

바꾸어 말하면, 본 발명의 전송채널 전위유지의 특성에 의해 모든 셀에 대한 바이어스전하량이 전하독출 제어전극(42)에 의해 성공적으로 제어될 수 있게 된다. 물론, 독출제어전극(42)과 축적 다이오드(32)의 사이로 규정된 고유의 정전용량이 매 셀에 대해 그 자신에 의해 변화되거나 어긋나버리면, 바이어스전하량이 변동할 가능성이 있지만, 본 발명이 절차를 줄이면 실질적으로 무시할 수 있을 정도의 충분히 작은 크기로 정전용량의 어긋남을 대단히 쉽게 줄일 수 있기 때문에, 그러한 문제는 중대한 것은 아니다. 바이어스 전하량의 변동은 각 셀에 대하여 억제할 수 있기 때문에, 고정패턴 노이즈의 발생을 억제하거나 제거할 수 있다. 이것은 고집적 CCD이미저(10)의 개선된 신호대 잡음비의 달성으로 이어진다.

제4도에 나타낸 CCD이미저(10a)는, 2개의 분리된 절연층(16a, 54)으로 세분되어 있는 전극(16)을 갖고 있는 것을 제외하면 제2도 CCD이미저와 유사하다. 절연층(16a)은 그 아래에 형성된 수직CCD 레지스터(34)와 실질적으로 자기정합되어 있고, 이 절연층(16a)이 제2도의 전송전극(16)의 기능을 한다. 층(54)은 전송채널영역(36)상에 형성되어 있는데, 그 영역을 통해서 신호전하캐리어의 패킷이 CCD 레지스터(34)쪽으로 독출된다. 또, 층(54)은 채널영역(36)과 용량결합되어 CCD 레지스터(34)와 축적 다이오드(32)에서의 채널(36)의 전위를 독립적으로 제어하는 채널전위 제어전극으로서 기능한다.

CCD이미저 10, 10a 사이의 동작의 중요한 차이점은, 전송채널영역(36)의 전위를 제어하기 보다는 전하축적 다이오드(32)의 전위를 제어함으로써 전하독출을 한다는 점에서는 이들 실시예가 유사하지만, 전자의 CCD이미저(10)는 소위 MOS전하-독출이라 불리우는 기술을 채용하고 있는 반면 후자의 CCD이미저(10a)는 바이폴라 전하독출 기술을 채용하고 있다는 것이다. CCD이미저(10)의 MOS전하독출기술에 의해, 전하독출주기(Tread)동안 전송전극의 전위(Vtrs)를 정의 전위(제3도에 나타낸 바와 같이 +2V)로 함으로써 전송채널영역(36)이 도전상태로 된다. CCD이미저(10a)의 바이폴라전하독출기술에 따르면, 독출주기(Tread)동안 채널영역(36)이 기판전위(0V, 접지전위)와 등가로 유지됨으로써 채널(36)이 턴오프된다.

제4도의 CCD이미저(10a)에서는, 축적 다이오드(32)를 리세트하는 동안 전하주입이 이루어진 경우, 채널전위 제어전극(54)이 기판(12)에 대하여 소정의 정전위로 유지되어 채널영역(36)이 도전상태로 된다. 통상적으로, 그 전위는 +8V이다. 채널전위 제어전극(54)은 리세트주기(Trst)동안 예컨대 -3V의 부(負)의 전위로 떨어지는데, 이것은 정공을 채널영역(36)과 그 위에 적층된 절연막부(즉 제4도의 참조부호 37a로 나타낸 바와 같이 전송 MOSFET의 게이트절연막) 사이의 경계면에 모이게 한다. 전송채널영역(36)은 기판(12)의 전위 즉 OV(접지전위)와 등가로 되어 턴오프된다. 이러한 조건하에서, 독출제어전극(42)의 전위가 떨어져서 축적 다이오드(32)가 OV이하로 되게 되는데[전송전극(16a)은 고전위로 되지만 반드시 그런 것은 아니다], 이것은 전하를 CCD 레지스터(34)를 매개로 축적 다이오드(32)로부터 주입 다이오드(32)쪽으로 흐르게 한다. 따라서, 축적 다이오드(32)가 실질적으로 OV로 리세트된다.

전하집적주기(Titg)에 이어지는 독출주기(Tread)동안, 채널전위 제어전극(54)이 -3V의 부의 전위로 고정되어 있는 경우, 독출제어전극이 실질적으로 상술한 실시예와 같이 부의 전위로 떨어지게 되어 축적 다이오드(32)가 채널영역(36)의 전위 이하로 된다. 채널전위 제어전극(54)이 -3V로 유지되기 때문에, 채널영역(36)의 전위가 제어되어 기판(12)과 같은 전위로 계속 유지되게 된다. 기판전위(Vsub)는 고농도로 도프된 채널스토퍼(30)의 전위와 같다. 따라서, 채널영역(36)상에서는, 정공이 채널스토퍼(30)로 부터 게이트절연막(37a)의 표면으로 주입되게 되어, 이 게이트절연표면에서의 전위가 채널스토퍼(30)의 전위와 등가로 된다. 그 결과, 채널영역(36)은 이웃하는 CCD 레지스터(34)와 축적 다이오드(32)의 전위설정상태에 관계없이 일정하게 유지되게 된다. 이에 따라, 셀의 고집적밀도의 결과로서 짧은 채널 효과(short-channel effect)의 악영향이 감소되는 한편, 채널영역(36)의 트랜지스터특성의 변동이나 어긋남이 각 셀에서 방지될 수 있게 된다. 바꾸어 말하면, 각 셀에서의 MOSFET의 상수 β(=q/kT, 여기서 q는 전하량)가 짧은 채널효과에 의해 변동하여 이상적인 값으로부터 멀어지는 일은 일어나지 않는다. 채널영역(36)내에 흐르는 전류(I)는 다음과 같이 표현된다.

I = Io ·[β(Vsd - Vch)]

여기서, Io는 실제로 제조되고 있는 MOSFET의 형상(shape) 등과 같은 정보를 포함하는 상수이고, Vsd는 축적 다이오드(32)의 전위이며, Vch는 채널영역(36)의 전위이다. 상기 식은, β의 변동이 억제됨에 따라 채널영역(36)내에 흐르는 전류 I가 일정하다는 사실을 나타낸다. 이것은, 셀(화소)사이의 바이어스전하량의 변동의 발생을 억제할 수 있거나 제거할 수 있음을 의미한다.

더욱이, 제4도의 CCD이미저(10a)에서는, 채널영역(36)의 전압이 바이폴라 전하독출이라 불리우는 기능을 제공하기 위한 신호전하 독출동작시에 기판전위(OV)로 고정되어 있으므로, 전송 채널영역(36)의 트랜지스터특성의 β값의 어긋남이 더이상 발생하지 않게 된다. 이것은, β값의 어긋남으로 인한 고정패턴 노이즈의 발생을 성공적으로 억제할 수 있음을 의미한다.

제5도에 나타낸 CCD이미저(10b)는, 제2도의 독출제어게이트(42)가 제거되어 있고, 전위제어회로(56)가 이미저(10b)의 모든 셀을 덮고 있는 투명전극(50)과 접속되어 있는 것을 제외하면, 제2도의 CCD이미저와 유사하다. 상기 전위제어회로(56)는, 투명전극(50)의 전위가 특히 리세트주기(Trst), 집적주기(Titg) 및 독출주기(Tread) 사이에서 변동하도록 제어하는 외부전기회로이다.

제5도의 CCD이미저(10b)의 중요성은, 제2도의 실시예가 부가적으로 축적 다이오드(32)와 용량결합하는 독출제어게이트전극(42)을 채용해서 그 전위를 제어하는데 반해, 어떤 부가적인 전극을 필요로 하지 않고서도 본래 배치된 바와 같이 투명전극(50)을 이용하여 동일한 전위제어기능을 달성할 수 있다는 것이다. 투명전극(50)을 이용한 본 발명의 전송채널전위홀딩 특성을 얻기 위한 그러한 리세트/독출구동기술은, 고집적 CCD이미저의 제조업자에게 있어서는 대단히 매력적이며 이로운 것이다. 이것은, 상기 CCD이미저(10b)가 그 제조시에 리스크(risk)가 증가하지 않도록 부가소자를 추가함으로써 그 장치의 구조를 복잡하게 하는 일없이 현재 이용가능한 고체촬상장치와 원리적으로 구조면에서 등가이기 때문이다.

제6도(A) 내지 제6도(E)의 전위웰 도와 제7도의 펄싱시퀀스도를 참조해서 본 발명의 제3실시예(10b)에 따른 리세트/독출 구동동작을 설명한다.

제6도(A) 내지 제6도(E)에서 주목해야 할 점은, 전위웰이 버킷과 같이 도시되어 있고, 전하가 종래의 CCD장치의 기술분야에서 알반적인 관행대로 버킷내에 물이 있는 것처럼 기능한다고 가정한 것이다. 또한, 전위 프로파일 즉 경계면 전위분포를 정(正)의 값이 아랫쪽으로 증가하도록 도시하고 있는 점에 주목해야 한다.

이 실시예에서는, 전송전극의 전압(Vtrs)과 주입게이트(40)의 전압(Vig)을 제7도의 시점 t1에서 고전위 +8V로 하고, 동시에 주입다이오드(38)의 전압(Vid)을 +1V 로 떨어뜨림으로써, 제6도(A)에 나타낸 바와 같이 과잉전하패킷이 주입다이오드(38)로부터 축적 다이오드(38)로 주입된다. 주입주기(Tinj)동안 투명전극(50)의 전압은 -3V로 세트된다. 전하를 주입함으로써, 축적 다이오드(32)가 주입다이오드(38)의 전위와 등가로 된다.

제7도의 시점 t2에서는, 주입게이트전압(Vig)이 +8V로 유지되는 한편, 축적 다이오드(32)의 전위를 리세트하기 위해 주입다이오드전압(Vid)이 고전위 +10V로 되고, 전송전극전압(Vtrs)은 앞의 실시예와 마찬가지로 +2V이다. 이러한 조건하에서는, 제5도의 전위제어회로(56)가 투명전극(50)의 전압(Vte)을 -3V로부터 -9V로 강압시킨다. 투명전극의 전위(Vte)가 더 낮아지면, 투명전극(50)과 용량결합하는 축적 다이오드(32)의 전압(Vsd)이 떨어지게 된다. 채널영역(36)과 축적 다이오드(32) 사이의 전위차의 양에 대응하는 전하는 축적 다이오드(32)로부터 흘러 나간다.

제7도의 시점 t3에서는, 제6도(C)에 나타낸 바와 같이 투명전극전압(Vte)이 재차 -3V로 상승하게 된다. 이 전위변화에 따라, 축적 다이오드(32)의 전압(Vsd)이 상승한다. 신호전하패킷(56)의 집적은 제6도(D)에 나타낸 바와 같이 이루어진다. 시점 t4[즉 축적 주기(Titg)의 끝]에서는, 투명전극(50)의 전압(Vte)이 -9.1V로 떨어지고, 그에 따라 신호전하(56)는 축적 다이오드(32)로부터 수직 CCD 레지스터(34)로 이동하여 독출된다. 이때에, 투명전극전압(Vte)이 +2V이므로, 전송채널영역(36)이 도전상태(턴온)로 된다. 독출주기(Tread)동안의 투명전극의 전압(Vte)은 특히 일정 전위값에 의한 리세트주기(Trst)동안의 전압이하로 되는 바, 예컨대 투명전극의 전압(Vte)은 리세트주기(Trst)동안 -9V인 반면, 그 사이의 0.1V(=100mV)의 전위차에 따라 독출주기(Tread)동안 -9.1V로 세트된다. 이러한 전위차에 의해, 그후 제6도(E)에 나타낸 바와 같이 바이어스전하가 신호전하(56)에 부가되어 독출되게 된다.

CCD이미저(10b)에 따르면, 전송전극(16)의 전압(Vtrs)은 각 필드주기(Tfld)의 초기에 축적 다이오드(32)를 리세팅하기 위한 리세트주기(Trst) 및 독출주기(Tread)동안 일정 전위(이 경우 +2V)로 고정되어 있다. 이러한 CCD구동기술에 의해, 제8도에 나타낸 바와 같이 축적 다이오드(32)의 리세트동작 및 신호전하독출동작동안, 전송전극(50)의 전압(Vte)이 상술한 바와 같이 전위적으로 변화함으로써 바이어스전하량이 제어되고, 그에 따라 축적 다이오드(32)의 전위가 마찬가지로 변화하게 된다. 바꾸어 말하면, 상술한 실시예(10, 10a)에서와 마찬가지로 전송채널영역(36)의 전위를 조정하기 보다는 축적 다이오드(32)와 용량결합하는 투명전극(50)에 의해 축적 다이오드(32)의 전위를 조정함으로써, 특히 신호전하(56)(및 바이어스전하(58))의 독출이 수행된다.

이러한 구성에 의해, 종래의 전송채널영역(36)에서의 고유전위변동으로 인한 소망하지 않는 고정패턴 노이즈의 발생을 억제 또는 제거할 수 있게 된다.

본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 않고, 그 요지를 이탈하지 않는 범위내에서 여러가지로 변형하여 실시할 수 있다.

예컨대, 상술한 제1실시예(10)에서는, 신호전하패킷이 독출주기(Tread) 동안 축적 다이오드(32)로부터 독출되면, 독출 제어게이트전압(Vrc)의 전위강하 및 전송전극전압(Vtrs)의 전위상승이 실질적으로 동시에(제3도에 나타낸 바와 같이 시점 t4에서) 발생하도록 구성되어 있다. 또한, 본 발명의 절차의 축소로 그러한 전압의 전위변화가 타이밍 시퀸스에서 조금 시프트되도록 해도 좋디.

더욱이, CCD이미저(10b)가 MOS전하독출 방법에 따라 동작하도록 설명되는 한편, CCD이미저(10b)는 필요하다면 제4도의 체널전위 제어전극(54)을 추가함으로써 CCD이미저(10a)와 관련하여 설명한 바와 같이 바이폴라 전하독출 기술을 교대로 적용하도록 변형해도 좋다.

Claims

기판과, 이 기판상에 배치되고 각각이 입사광을 나타내는 전하패킷을 그 안에 저장하기 위한 축적층을 갖춘 전하패킷 축적 셀의 어레이, 상기 셀어레이에 연결되어 상기 기판내에 그 자신과 상기 축적층 사이의 채널영역을 규정하기 위한 공간분리 전하결합소자(CCD) 레지스터층을 포함하는 전하전송부, 상기 레지스터층과 상기 채널영역 위에 형성되는 절연전송전극, 상기 기판상에 설치되어 상기 셀어레이를 덮기 위한 투명전극 및, 상기 축적층에 과잉전하를 주입, 배출함으로써 상기 축적층의 전위를 리세트하기 위한 리세트수단을 갖춘 고체촬상장치의 구동방법에 있어서,

상기 채널영역이 일정 전위로 세트되는 동안에 상기 축적층의 전위를 변화시킴으로써, 상기 축적층의 전하를 상기 채널영역을 매개로 상기 CCD 레지스터층으로 독출하는 공정을 구비하고,

상기 전하를 독출하는 공정이, 상기 채널영역의 전위를 상기 축적층에 대한 리세트동작시에 세트되는 전위와 실질적으로 같은 일정 전위로 고정시키는 공정과, 그와 동시에 상기 축적층의 전위를 전하가 상기 축적층으로부터 상기 레지스터층으로 흐르도록 함으로써 저하시키는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 고체촬상장치의 구동방법.
제1항에 있어서, 상기 축적층의 전위를 저하시키는 공정은, 상기 축적층과 용량결합하는 전극의 전위를 제어함으로써 달성되는 것을 특징으로 하는 고체촬상장치의 구동방법.
제1항에 있어서, 상기 축적층의 전위를 저하시키는 공정은, 상기 투명전극의 전위를 제어함으로써 달성되는 것을 특징으로 하는 고체촬상장치의 구동방법.
제1항에 있어서, 상기 축적층의 전위를 저하시키는 공정은, 상기 축적층과 용량결합하는 부가전극의 전위를 제어함으로써 달성되는 것을 특징으로 하는 고체촬상장치의 구동방법
제1항에 있어서, 상기 일정 전위는 실질적으로 상기 기판의 전위와 같은 것을 특징으로 하는 고체촬상장치의 구동방법.
제5항에 있어서,상기 기판의 전위는 접지전위인 것을 특징으로 하는 고체촬상장치의 구동방법.
제1항에 있어서, 상기 일정 전위는 상기 채널영역을 도전상태로 하기에 족할 만큼의 충분히 큰 미리 선택된 전위인 것을 특징으로 하는 고체촬상장치의 구동방법.
제6항에 있어서, 상기 전하를 독출하는 공정이, 적어도 전하독출동작중에 상기 채널영역을 상기 축적층과 상기 CCD레지스터층에 관계없이 상기 미리 선택된 전위로 고정시키는 공정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고체촬상장치의 구동방법.
제8항에 있어서, 상기 채널영역은 리세트동작과 전하독출동작중에 상기 미리 선택된 전위로 세트되는 것을 특징으로 하는 고체촬상장치의 구동방법.
제9항에 있어서, 상기 미리 선택된 전위는 정(正)의 전위인 것을 특징으로 하는 고체촬상장치의 구동방법.
기판과,

각각이 입사광을 나타내는 전하패킷을 그 안에 저장하기 위한 축적층을 갖춘 셀의 어레이,

상기 셀어레이에 연결되고, 상기 기판내에 상기 레지스터층과 상기 축적층 사이의 채널영역을 규정하기 위한 공간분리 전하결합소자(CCD) 레지스터층과, 이 레지스터층과 상기 채널영역 위에 형성된 제1절연전극을 포함하는 전하전송부,

상기 축적층과 결합되어 상기 축적층에 과잉전하를 주입, 배출함으로써 상기 축적층의 전위를 리세트하기 위한 리세트수단 및,

상기 채널영역이 일정 전위로 세트되는 동안에 상기 축적층의 전위를 변화시킴으로써, 상기 축적층의 전하를 상기 채널영역을 매개로 상기 CCD레지스터층으로 독출하는 전위제어수단을 구비하고,

상기 전위제어수단이, 상기 채널영역의 전위를 상기 축적층에 대한 리세트동작시에 세트되는 전위와 실질적으로 같은 일정 전위로 고정시키고, 그와 동시에 상기 축적층의 전위를 전하가 상기 축적층으로부터 상기 레지스터층으로 흐르도록 함으로써 저하시키는 것을 특징으로 하는 고체촬상장치.
제11항에 있어서, 상기 기판상에 설치되어 상기 셀어레이를 덮는 투명전극을 더구비하고,

상기 전위제어수단이, 상기 투명전극에 접속되어 상기 투명전극의 전위를 변화시킴으로써 상기 축적층의 전위를 저하시키기 위한 전기회로수단으로 구성된 것을 특징으로 하는 고체촬상장치.
제11항에 있어서, 상기 전위제어수단이 상기 축적층과 용량 결합하는 상기 기판상에 배치된 제2절연전극으로 구성된 것을 특징으로 하는 고체촬상장치.
제13항에 있어서, 상기 제2전극이 도전층을 포함하는 것을 특징으로 하는 고체촬상장치.
제14항에 있어서, 상기 제1전극이 상기 기판상의 제1레벨에 배치되어 있고, 상기 제2전극이 상기 기판상의 제2레벨에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 고체촬상장치.
제15항에 있어서, 상기 셀중의 하나에 대응하는 면적을 점유하도록 상기 제1전극과 상기 제2전극 위에 형성되고, 상부표면을 갖춘 셀전극과,

상기 셀전극의 상부표면을 덮는 광도전층 및,

상기 광도전층을 상기 축적층과 전기적으로 접속시키는 도전수단을 더 구비한 것을 특징으로 하는 고체촬상장치.
제16항에 있어서, 상기 기판은 제1도전형의 반도체재료로 제조되고, 상기 축적층은 제2도전형의 제1불순물도프 반도체층을 포함하며, 상기 CCD레지스터층은 제2도전형의 제2불순물도프 반도체층을 포함하는 것을 특징으로 하는 고체촬상장치.
제17항에 있어서, 상기 제1반도체층이 제2반도체층보다 불순물농도가 높은 것을 특징으로 하는 고체촬상장치.
제15항에 있어서, 상기 제1전극은 전기적으로 서로 분리되는 제1 및 제2전극부로 분할되어 있고, 상기 제1전극부는 상기 전하전송부의 전하전송전극으로서 기능하기 위해 상기 CCD레지스터층 위에 형성되어 있으며, 상기 제2전극부는 상기 축적층과 상기 CCD레지스터층에 관계없이 상기 채널영역의 전위를 제어하기 위한 채널전위 제어전극으로서 기능하기 위해 상기 채널영역 위에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 고체촬상장치.
제13항에 있어서, 상기 기판상에 배치되어 상기 셀어레이를 덮는 투명전극을 더 구비하고,

상기 전위제어수단이 상기 투명전극을 상기 제2절연전극으로서 이용하는 것을 특징으로 하는 고체촬상장치.