KR20010070423A - 고체 촬상 장치 및 그 구동 방법 - Google Patents
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Abstract
수광 다이오드와 광신호 검출용 MOS 트랜지스터를 포함한 단위화소를 갖고, MOS 트랜지스터가 수광 다이오드로 광조사에 의해서 발생한 캐리어를 축적하는 고농도 매립층을 갖는 고체 촬상소자와, 게이트 전극에 주사신호를 출력하는 수직 주사신호 구동주사회로와, 소스 영역에 전원전압보다 높은 승압 전압을 출력하는 승압 주사회로를 갖고, 승압 주사회로로부터 소스영역에 승압 전압을 인가하고, 승압 전압에 의해서 게이트 전압을 올려서 소스 전압 및 게이트 전압에 의해서 고농도 매립층에 축적된 캐리어를 고농도 매립층으로부터 스위핑하는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 고체 촬상 장치 및 그 구동 방법에 관한 것이며, 보다 자세하게는비디오 카메라, 전자 카메라, 화상입력 카메라, 스캐너 또는 팩시밀리 등으로 사용되는 임계치 전압변조방식의 MOS(Metal-Oxide-Semiconductor)형 이미지 센서를 사용한 고체 촬상 장치 및 그 구동 방법에 관한 것이다.
CCD(Charge Coupled Device)형 이미지 센서나 MOS형 이미지 센서 등의 반도체 이미지 센서는 양산성이 우수하기 때문에 패턴의 미세화 기술의 진전에 수반되어, 대부분의 화상입력 디바이스 장치에 적용되고 있다.
특히 근년 CCD형 이미지 센서에 비해서 소비전력이 작고, 또한 센서소자와 주변 회로소자를 같은 CMOS(Complimentary Metal-Oxide-Semiconductor)기술에 의해서 제조할 수 있는 이점을 살려서 MOS형 이미지 센서가 재평가되고 있다.
이와 같은 정세동향에 비추어서 본 출원인은 MOS형 이미지 센서의 개량하여, 채널영역 아래에 캐리어 포켓(고농도 매립층)을 갖는 센서 소자에 관한 특허출원(특원평10－186453호)을 행하여 특허(등록번호 2935492호)를 얻고 있다.
본 특허(등록번호 2935492호)에 의한 발명에서는, 웰 영역에 수광 다이오드와 광신호 검출용 전계효과 트랜지스터(이하 광신호 검출용 MOS 트랜지스터, 또는 단지 MOS 트랜지스터로 칭하는 경우도 있다.)가 인접하도록 형성되어 있다. MOS 트랜지스터는 채널영역 아래의 웰 영역에 링 형상의 캐리어 포켓을 구비하고 있다. 캐리어 포켓은 주변부보다 높은 억셉터의 농도를 갖고, 정공(正孔)에 대한 전위우물(電位井戶)로 되어 있다. 그리고 캐리어 포켓을 포함한 웰 영역을 공핍화(空乏化)한 상태에서, 수광 다이오드의 웰 영역에 광조사에 의해서 정공을 발생시키고, 그 광발생 정공을 캐리어 포켓에 전송하여 캐리어 포켓의 전위우물에 축적하고 있다. 이에 의해서 캐리어 포켓 내의 억셉터로 되는 부전하를 중성화하여 임계치전압을 변조시키고 있다.
또한 이 MOS형 이미지 센서는 특허(등록번호 2935492호)의 도 8에 나타낸 회로구성을 갖고, 그 동작에 있어서는 CMOS 회로로부터 제어신호가 공급되어서 초기화기간－축적기간－판독기간을 거친다. 초기화기간에 각 전극에 정(正)의 전압을 인가하여, 캐리어 포켓(25)에 남는 광발생 정공을 기판(11)에 방출시킨다. 축적기간에 광조사에 의해서 광발생 정공을 생기게 하여 캐리어 포켓(25)에 축적시키고, 판독기간에 광발생 정공의 축적량에 비례한 광신호를 검출한다.
그러나 CMOS 회로로부터 출력되는 제어신호는 저전압화의 방향으로 향하고 있으며, 초기화기간에 고전압을 인가하여 초기화를 확실하게 행하고자 하는 요구와 상반된다.
본 발명의 제 1 목적은 CMOS 회로의 저전압화를 유지하면서 초기화를 확실하게 행할 수 있는 고체 촬상 장치 및 그 구동 방법을 제공하는 데에 있다.
그런데 상기와 같은 MOS형 이미지 센서의 구조에서는, 캐리어 포켓(25) 내의 억셉터 농도나, 패턴형상이 균일하지 않는 경우에는, 도 10a에 나타낸 것과 같이 캐리어 포켓(25)의 전역에 걸쳐서 포텐셜이 균일하지 않아, 부분적으로 포텐셜의 고저(高低), 즉 전위 우물의 깊고 얕음이 생길 경우가 있다.
이와 같은 경우 도 10c에 나타낸 것과 같이 캐리어 포켓(25)에의 저(低) 레벨의 광발생 정공의 주입에 대하여는 광발생 정공이 깊은 전위우물에 편재되고, 이편재에 대응하여 채널영역 내의 전위도 산포된다. 이 때문에 임계치 전압의 변조가 채널영역 내에서 균일하지 않게 되고, 소자 전류분포는 광발생 정공의 축적분포를 반영하지 않아 선형성이 상실되어서, 소위 화상의 블랙 배터(black batter)가 생기는 등의 문제가 있다.
따라서 본 발명의 제 2 목적은 광검출용 절연게이트형 전계효과 트랜지스터의 채널영역의 전역에 걸쳐서 임계치전압을 균일하게 변조시킬 수 있는 고체 촬상 장치의 구동 방법을 제공하는 데에 있다.
본 발명은 고체 촬상 장치에 관련되어, 그 기본구성으로서, 도 3에 나타낸 것과 같이 수광 다이오드(111)와 수광 다이오드(111)에 인접하는 광신호 검출용 MOS 트랜지스터(112)를 포함한 단위화소(101)를 갖고, MOS 트랜지스터(112)의 게이트 전극은 수직 주사신호 구동주사회로(VSCAN 구동주사회로)(102)에 접속하고, 소스영역은 승압주사회로(108)와 접속되어 있는 것을 특징으로 하고 있다. 또한 상기의 구성에 또 드레인 영역은 드레인전압 구동주사회로(VDD 구동주사회로)(103)에 접속되어 있는 것을 특징으로 하고 있다.
또한 단위화소(101)에 있어서는 도 1 및 도 2a에 나타낸 것과 같이, 수광 다이오드(111)와 MOS 트랜지스터(112)는 서로 접속한 웰 영역(15a, 15b)에 형성되고, MOS 트랜지스터(112)의 소스영역(16)의 주변부의 웰 영역(15b) 내에 광발생 전하를 축적하는 고농도 매립층(캐리어 포켓)(25)을 갖고 있는 것을 특징으로 하고 있다.
본 발명의 구동 방법에 있어서는, 승압 주사회로(108)를 광신호 검출용의 MOS 트랜지스터(112)의 소스영역(16)에 접속하고, 초기화기간에 있어서, VSCAN 구동 주사회로(102)를 게이트 전극(19)으로부터 분리시킨 상태에서, 또는 이에 더하여 VDD 구동주사회로(103)를 드레인 영역(17a)으로부터 분리한 상태에서 승압 주사회로(108)로부터 소스영역(16)에 승압전압을 인가하고 있다. 이에 의해서 게이트 전극(19)에는, 소스영역(16)과 게이트전극(19) 사이의 용량을 통해서 축적기간에 인가하고 있었던 게이트전압에 또 승압 주사회로(108)에서 VSCAN 구동주사회로(102)의 전원전압보다 높은 승압전압이 가해진다. 즉 소스영역(16) 및 게이트 전극(19)에 고전압이 가해지기 때문에 캐리어 포켓(25)으로부터의 캐리어 스위핑(sweeping) 동작을 확실하게 행할 수 있다.
이상과 같이 본 발명의 고체 촬상 장치는 승압 주사회로(108)를 갖기 때문에 외부 공급전압의 저전압화를 유지하면서, 초기화를 확실하게 행한다고 하는 제 1 목적을 달성할 수 있다.
또한 본 발명은 고체 촬상 장치의 구동 방법에 관련된 것으로, 도 8에 나타낸 것과 같이 초기화기간에, 캐리어 포켓(25)에 축적된 광발생 전하 중 대부분이 캐리어 포켓(25) 내로부터 배출되어, 소정량이 캐리어 포켓(25) 내에 잔류하도록 광신호 검출용 절연 게이트형 전계효과 트랜지스터(112)의 소스영역(16) 및 게이트 전극(19)에 전압을 인가하는 것을 특징으로 하고 있다.
즉 본 발명에서는 특히 소스영역(16) 및 게이트 전극(19)에 적당한 전압을 인가함으로써 도 9b의 실선으로 나타낸 것과 같이 캐리어 포켓(25)의 전위우물을 얕게, 또한 적당한 깊이로 하여, 캐리어 포켓(25)으로부터 대부분의 광발생 전하를 배출하는 동시에, 캐리어 포켓(25)의 전역에 걸쳐서 포텐셜 분포가 평탄화되는 소정량의 광발생 전하만을 캐리어 포켓(25)에 남기도록 하고 있다. 이 때의 캐리어 포켓(25) 전역에 걸쳐서 잔류된 광발생 정공 분포와, 이 캐리어 포켓(25) 전역에 걸치는 포텐셜 분포를 모델화하여 나타낸 것이 도 10b이다. 이와 같은 상태에서 그 이상으로 광발생 전하를 축적시킨 경우, 광발생 전하는 치우치지 않고 캐리어 포켓(25)에 축적되고 있기 때문에 임계치전압의 변조는 균일하게 된다.
이상과 같이 본 발명의 고체 촬상 장치의 구동 방법에서는, 초기화동작시에 캐리어 포켓(25)의 전역에 걸쳐서 포텐셜 분포가 평탄화될 만큼의 전하량을 캐리어 포켓(25)에 잔류시키고 있으므로, 축적동작시에 광검출용 절연게이트형 전계효과 트랜지스터의 채널영역의 전역에 걸쳐서 임계치전압을 균일하게 변조시킨다는 제 2 목적을 달성할 수 있다.
또한 웰영역 등이 상기와 반대의 도전형인 경우, 즉 고농도 매립층(25)이 n형인 경우, 고농도 매립층(25)은 일렉트론 포켓(캐리어 포켓)으로 되어, 광발생 전자를 축적하게 된다. 이 경우 게이트 전극(19)에 부(負)의 큰 전압을 인가함으로써 웰 영역(15b) 표면측의 전위를 인하하고, 캐리어 포켓(25)의 전위우물을 얕게 하여 캐리어 포켓(25)으로부터 광발생 전하를 배출한다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시형태에 의한 고체 촬상 장치에 사용되는 고체 촬상 소자의 단위화소 내의 소자 레이아웃을 나타낸 평면도.
도 2a는 똑 같이 고체 촬상 소자의 단위화소 내의 소자의 단면구조를 나타낸 도 1의 I－I선을 따른 단면도.
도 2b는 광발생 정공(正孔)이 캐리어 포켓에 축적되고, 채널영역에 전자가 유기(誘起)되어서 전자의 축적영역이 생기고 있는 상태의 포텐셜의 모양을 나타낸 도면.
도 3은 본 발명의 제 1 실시형태에 의한 고체 촬상 장치의 전체의 회로구성을 나타낸 도면.
도 4a, 도 4b는 각각 도 3의 고체 촬상 장치의 신호출력회로의 상세구성을 나타낸 회로도.
도 5는 도 3의 고체 촬상 장치의 승압 주사회로를 포함한 구동회로의 상세를 나타낸 회로도.
도 6은 제 2 실시형태인 고체 촬상 장치의 구동 방법에 대하여 나타낸 타이밍 차트.
도 7은 도 6의 타이밍 차트 중 판독기간에서 초기화기간으로의 전환시의 동작을 상세하게 나타낸 타이밍 차트.
도 8은 본 발명의 제 3 실시형태에 의한 고체 촬상 장치의 구동 방법에 대하여 나타낸 타이밍 차트.
도 9a는 본 발명의 제 3 실시형태에 의한 고체 촬상 장치의 구동 방법을 설명하기 위한 소자단면도이고, 도 9b는 본 발명의 제 3 실시형태에 의한 고체 촬상 장치의 구동 방법의 초기화기간에 있어서의, 광검출용 MOS 트랜지스터의 캐리어 포켓을 통하는 깊이 방향, 즉 도 9a의 II－II선을 따른 포텐셜 분포를 나타낸 도면.
도 10a는 본 발명의 제 3 실시형태에 의한 고체 촬상 장치의 구동 방법의 초기화기간에 있어서의, 캐리어 포켓 내에서 정공을 완전하게 배출시킨 경우에 있어서의 광검출용 MOS 트랜지스터의 캐리어 포켓을 따른 캐리어 포켓 내의 억셉터 농도분포 및 대응하는 포텐셜 분포를 나타낸 도면.
도 10b는 똑 같이 캐리어 포켓 내에 적당량의 정공을 잔류시킨 경우에 있어서의 캐리어 포켓 내의 포텐셜 분포를 나타낸 도면.
도 10c는 비교예에 의한 캐리어 포켓에의 정공의 축적량에 따라서 캐리어 포켓 내의 포텐셜 분포가 변화되는 상태를 나타낸 도면.
실시예
(제 1 실시예)
이하에 본 발명의 제 1 실시형태에 대하여 도면을 참조하면서 설명한다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시형태에 의한 승압 주사회로를 갖는 MOS형 이미지센서에 있어서, 단위화소 내의 소자 레이아웃에 대하여 나타낸 평면도이다.
도 1에 나타낸 것과 같이 단위화소(101) 내에 수광 다이오드(111)와 광신호 검출용 전계효과 트랜지스터(이하 광신호 검출용 MOS 트랜지스터, 또는 단지 MOS 트랜지스터로 칭하는 경우도 있다.)(112)가 인접하여 설치되어 있다. MOS 트랜지스터(112)로서, 디플리션형의 n채널 MOS(nMOS)을 사용하고 있다.
이들 수광 다이오드(111)와 MOS 트랜지스터(112)는, 각각 다른 웰 영역, 즉 제 1 웰 영역(15a)과 제 2 웰 영역(15b)에 형성되고, 그들 웰 영역(15a, 15b)은 서로 접속되어 있다. 수광 다이오드(111) 부분의 제 1 웰 영역(15a)은 광조사에 의한 전하의 발생 영역의 일부를 구성하고 있다. MOS 트랜지스터(112) 부분의 제 2 웰 영역(15b)은 이 영역(15b)의 포텐셜에 의해서 채널의 임계치전압을 변화시킬 수 있는 게이트 영역을 구성하고 있다.
MOS 트랜지스터(112) 부분은 저농도 드레인(LDD)구조를 갖고 있다. 드레인 영역(17a, 17b)은 링형상의 게이트 전극(19)의 외주부를 둘러싸도록 형성되고, 소스영역(16)은 링형상의 게이트 전극(19)의 내주(內周)에 둘러싸이도록 형성되어 있다.
저농도의 드레인 영역(17a)이 뻗어나와서 저농도의 드레인 영역(17a)과 거의 같은 불순물 농도를 갖는 수광 다이오드(111)의 불순물 영역(17)이 형성되어 있다. 즉 불순물 영역(17)과 저농도의 드레인 영역(17a)과는 서로 접속한 제 1 및 제 2 웰 영역(15a, 15b)의 표층에 대부분의 영역이 걸리도록 일체적으로 형성되어 있다. 그리고 불순물 영역(17)과 저농도의 드레인 영역(17a)의 외측 주변부에는 수광부를피하여 저농도 드레인 영역(17a)에 접속하도록 콘택트층으로서의 고농도의 드레인 영역(17b)이 형성되어 있다.
또한 이 MOS형 이미지 센서의 특징인 캐리어 포켓(고농도 매립층)(25)은 게이트 전극(19) 아래의 제 2 웰 영역(15b) 내로서 소스영역(16)의 주변부에 소스영역(16)을 둘러싸도록 형성되어 있다.
드레인 영역(17a, 17b)은 저저항의 콘택트층(17b)을 통하여 드레인 전압(VDD) 공급선(또는 드레인 전극)(22)과 접속되고, 게이트 전극(19)은 수직 주사신호(VSCAN) 공급선(21)에 접속되고, 소스영역(16)은 수직 출력선(또는 소스전극)(20)에 접속되어 있다.
또한 수광 다이오드(111)의 위쪽에 수광창(24)을 갖는다.
다음에 상기한 MOS형 이미지 센서의 단위 화소(101)의단면구조를 설명한다.
도 2a는 도 1의 I－I선을 따른 단면도이다.
도 2a에 나타낸 것과 같이 불순물 농도 1×1018cm-3이상의 p형(제 1 도전형)실리콘으로 되는 기판(제 1 반도체층)(11) 상에 불순물 농도 1×1015cm-3정도의 n형(제 2 도전형)실리콘을 에피택셜 성장하여, 에피택셜층(제 2 반도체층)(12)을 형성한다.
이 에피택셜층(12)에 수광 다이오드(111)와 광신호 검출용 MOS 트랜지스터(112)를 포함한 단위 화소(101)가 복수 형성되어 있다.
화소(101) 전체는 절연막(28)에 의하여 덮어지고, 수광 다이오드(111)의 수광창(24) 이외의 영역은 절연막(28) 상의 금속층(차광막)(23)에 의해서 차광되어 있다.
다음에 수광 다이오드(111)의 상세에 대하여 도 2a에 의하여 설명한다.
수광 다이오드(111)는 에피택셜층(12)과, 에피택셜층(12)의 표층에 형성된 p형의 제 1 웰 영역(15a)과, 제 1 웰 영역(15a)의 표층으로부터 에피택셜층(12)의 표층으로 뻗어나와 있는 n형의 불순물 영역(17)으로 구성되어 있다. p형의 기판(11)은 수광 다이오드(111)부의 제 1 도전형의 제 1 반도체층을 구성한다. n형의 에피택셜층(12)은 똑 같이 제 2 도전형의 제 2 반도체층을 구성한다.
불순물 영역(17)은 광신호 검출용 MOS 트랜지스터(112)의 저농도의 드레인 영역(17a)으로부터 뻗어나도록 형성되어 있고, 저농도의 드레인 영역(17a)과 거의 똑같은 불순물 농도를 갖고 있다.
그리고 축적기간에 있어서 불순물 영역(17)은 드레인 전압 공급선(22)에 접속되어서 정(正)의 전위로 바이어스된다. 이 때, 불순물 영역(17)과 제 1 웰 영역(15a)과의 경계면으로부터 공핍층이 제 1 웰 영역(15a) 전체로 확대되어, n형의 에피택셜층(12)에 달한다. 한편 기판(11)과 에피택셜층(12)과의 경계면에서 공핍층이 에피택셜층(12)으로 확대되어, 제 1 웰 영역(15a)에 달한다.
제 1 웰 영역(15a) 및 에피택셜층(12)에서는 포텐셜이 기판(11)측으로부터 표면측을 향해서 점감(漸減)되는 포텐셜 분포로 되므로, 제 1 웰 영역(15a) 내와 에피택셜층(12) 내에서 광에 의하여 발생한 정공(홀)은 기판(11)측에 유출하지 않고 제 1 웰 영역(15a)이나 에피택셜층(12) 내에 멈추게 된다. 제 1 웰 영역(15a)이나 에피택셜층(12)은 MOS 트랜지스터(112)의 게이트 영역(15b)과 연결되어 있기 때문에, 광에 의해서 발생한 이들 정공을 MOS 트랜지스터(112)의 임계치 전압변조용의 전하로서 유효하게 사용할 수 있다. 바꾸어 말하면, 제 1 웰 영역(15a) 및 에피택셜층(12) 전체가 광에 의한 캐리어 발생영역으로 된다.
그리고 상기의 수광 다이오드(111)에 있어서는 불순물 영역(17)의 아래에 광에 의한 캐리어 발생영역이 배치되어 있는 점에서, 수광 다이오드(111)는 광에 의해서 발생한 정공(홀)에 대한 매립구조를 갖고 있다. 따라서 포획준위(捕獲準位)가 많은 반도체층 표면에 영향을 받지 않아, 잡음의 저감을 도모할 수 있다.
다음으로 광신호 검출용 MOS 트랜지스터(112)의 상세에 대하여 도 2a에 의해서 설명한다.
MOS 트랜지스터(112) 부분은 아래로부터 차례로 p형의 기판(11)과, 이 기판(11) 상에 형성된 n형의 에피택셜층(12)과, 이 에피택셜층(12) 내에 형성된 p형의 제 2 웰 영역(15b)을 갖고 있다. p형의 기판(11)은 MOS 트랜지스터(112)부의 반대도전형의 제 1 반도체층을 구성하고, 에피택셜층(12)은 똑 같이 MOS 트랜지스터(112)부의 1도전형의 제 2 반도체층을 구성하고 있다.
이 MOS 트랜지스터(112)는 링형상의 게이트 전극(19)의 외주를 n형의 저농도의 드레인 영역(17a)이 둘러싸는 구조를 갖는다. n형의 저농도의 드레인 영역(17a)은 n형의 불순물 영역(17)과 일체적으로 형성되어 있다. 저농도의 드레인 영역(17a)으로부터 뻗어나는 불순물 영역(17)의 외측 주변부에는, 이 불순물 영역(17)과 접속하고, 소자 분리영역(13) 및 소자분리 절연막(14)까지 뻗어나는 고농도의 드레인 영역(17b)이 형성되어 있다. 고농도의 드레인 영역(17b)은 드레인 전극(22)의 콘택트층으로 된다.
그리고 링형상의 게이트 전극(19)에 의해서 둘러싸도록 n형의 소스영역(16)이 형성되어 있다. 소스영역(16)은 중앙부가 고농도로 되어 있고, 주변부는 저농도로 되어 있다. 소스 전극(20)은 소스영역(16)에 접속되어 있다.
게이트 전극(19)은 드레인 영역(17a)과 소스영역(16) 사이의 채널영역 위에 게이트 절연막(18)을 개재시켜 형성되어 있다. 게이트 전극(19) 아래의 제 2 웰 영역(15b)의 표층이 채널영역으로 된다. 또한 통상의 동작전압에 있어서, 채널영역을 반전상태 또는 디플레이션 상태로 유지하기 위해서 채널영역에 적당한 농도의 n형 불순물을 도입하여 채널 도프층(15c)을 형성하고 있다.
그 채널영역 아래의 제 2 웰 영역(15b) 내에 있어서 채널의 긴 쪽 방향의 일부 영역에, 소스영역(16)을 둘러싸도록 p+형의 고농도 매립층(캐리어 포켓)(25)이 형성되어 있다. 이 p+형의 고농도 매립층(25)은 예를 들면 이온 주입법에 의해 형성할 수 있다. 고농도 매립층(25)은 채널영역에 걸리지 않도록 형성하는 것이 바람직하다.
상기한 p+형의 고농도 매립층(캐리어 포켓)(25)에서는 광발생 전하 중 광발생 정공에 대한 포텐셜이 고농도 매립층(25)의 주변부의 포텐셜보다도 낮아지므로, 광발생 정공을 이 고농도 매립층(25)에 모이게 할 수 있다. 또한 드레인 영역(17a, 17b)에 게이트 전압보다 높은 전압을 인가했을 때에, 고농도 매립층(25)에의 광발생 정공의 수집을 보다 촉진시킬 수 있다.
도 2b는 광발생 정공이 캐리어 포켓(25)에 축적되고, 채널영역에 전자가 유기되어서 전자의 축적영역이 생기고 있는 상태의 포텐셜도이다. 이 캐리어 포켓(25)에의 축적전하에 의하여, MOS 트랜지스터(112)의 임계치전압이 변화된다. 따라서 광신호의 검출은 이 임계치전압의 변화를 검출함으로써 행할 수 있다.
그런데 초기화기간에 있어서는, 소스영역(16) 및 게이트 전극(19)에 높은 전압을 인가하고, 그것에 의해서 생기는 전계에 의해서 제 2 웰 영역(15b)에 남는 캐리어를 기판(11)측에 스위핑하고 있다. 이 경우 인가된 전압에 의하여, 채널 영역의 채널 도프층(15c)과 제 2 웰 영역(15b)과의 경계면에서 공핍층이 제 2 웰 영역(15b)으로 확대되고, 또한 p형의 기판(11)과 에피택셜층(12)과의 경계면에서 공핍층이 제 2 웰 영역(15b) 아래의 에피택셜층(12)으로 확대된다.
따라서 소스영역(16) 및 게이트 전극(19)에 인가한 전압에 의한 전계가 미치는 범위는, 주로 제 2 웰 영역(15b) 및 제 2 웰 영역(15b) 아래의 에피택셜층(12)에 걸친다.
다음으로 도 3을 참조하여 상기의 구조의 단위화소를 사용한 MOS형 이미지 센서의 전체의 구성에 대하여 설명한다. 도 3은 본 발명의 제 1 실시형태에 있어서의 MOS형 이미지 센서의 회로구성도를 나타낸다.
도 3에 나타낸 것과 같이 이 MOS형 이미지 센서는, 2차원 어레이 센서의 구성을 채용하고 있고, 상기한 구조의 단위화소(101)는 열방향 및 행방향으로 매트릭스 모양으로 배열되어 있다.
또한 수직 주사신호(VSCAN)의 구동주사회로(이하 VSCAN 구동주사회로라 한다.)(102) 및 드레인 전압(VDD)의 구동주사회로(이하 VDD 구동주사회로라 한다.)(103)가 화소영역을 끼고 그 좌우에 배치되어 있다.
수직 주사신호 공급선(이하 VSCAN 공급선이라 한다.)(21a , 21b)은 VSCAN 구동주사회로(102)로부터 행마다 하나씩 나와 있다. 각 VSCAN 공급선(21a, 21b)은 행방향으로 배열되는 모든 화소(101) 내의 MOS 트랜지스터(112)의 게이트에 접속되어 있다.
그리고 드레인 전압공급선(이하 VDD 공급선이라고 한다.)(22a, 22b)은 VDD구동 주사회로(103)로부터 행마다 하나씩 나와 있다. 각 VDD 공급선(22a, 22b)은 행방향으로 배열되는 모든 단위화소(101) 내의 광신호 검출용 MOS 트랜지스터(112)의 드레인 전극(22)에 접속되어 있다.
그리고 열마다에 다른 수직 출력선(20a, 20b)이 설치되고, 각 수직 출력선(20a, 20b)은 열방향으로 배열되는 모든 단위화소(101) 내의 MOS 트랜지스터(112)의 소스 전극(20)에 각각 접속되어 있다.
또한 MOS 트랜지스터(112)의 소스 전극(20)은 열마다 수직 출력선(20a, 20b)을 통해서 신호 출력회로(105)와 접속되어 있다.
수직 주사신호(VSCAN) 및 수평 주사신호(HSCAN)에 의해서, 차례로 각 화소(101)의 MOS 트랜지스터(112)를 구동하여 광의 입사량에 비례한 잔류전하에 의한 노이즈 성분을 포함하지 않은 영상신호(Vout)가 신호 출력회로(105)로부터 판독된다.
상기의 신호 출력회로(105)의 상세를 도 4a, 4b에 나타낸다.
도 4a에서는 소스 전극(20)은 상기의 신호 출력회로(105) 내의 입력 커패시터로 되는 라인 메모리와 직결되어 있다. 소스 전극(20)에 정전류원 등의 능동부하를 접속하고 있지 않는 것을 특징으로 하고 있다.
도 4a에 나타낸 것과 같이 광신호 검출용 MOS 트랜지스터(112)의 소스 전극(20)과 제 1 스위치(CK1)를 통해서 접속한 제 1 라인 메모리(Lms)는 광신호 전압과 광발생 전하의 축적전의 잔류 전하에 의한 잡음 전압을 포함한 소스전위를 기억하고, 똑 같이 제 2 스위치(CK2)를 통해서 소스 전극(20)과 접속한 제 2 라인 메모리(Lmn)는 상기 잡음 전압만을 포함한 소스 전위를 기억한다. 그리고 기억된 각 소스전위는 각각 제 3 스위치(CK3) 및 제 4 스위치(CK4)를 통해서 연산 증폭회로(31)에 입력되고, 차전압인 광신호 전압이 수평출력선(26)을 통해서 영상 신호출력단자(107)로 출력된다. 연산 증폭회로(31)는 메모리 커패시터(Lms, Lmn)와 조합하여 스위치 커패시터 회로를 구성하는 회로구성을 갖는다.
도 4b 다른 신호 출력회로(105)의 예를 나타낸 회로도이다. 도 4a에서는 신호 출력회로(105) 내에서 소스 전극(20)에 입력 커패시터로 되는 라인 메모리(Lms, Lmn)를 직결하고 있지만, 도 4b에서는 소스 전극(20)에 정전류원(부하회로)(106)을 접속하여, 소스 폴로어 접속으로 하고 있다.
또한 상기 신호 출력회로(105) 내의 스위치류(CK1∼CK6)는 해당 배선로를 도통 또는 비도통으로 하는 것을 기능적으로 나타내기 때문에, 도 4와 같은 형태로 모식적으로 나타내고 있으나, 실제에는 이 제 2 실시형태에서 설명한 회로동작이 적절하게 행하여지도록 MOS 트랜지스터 등을 단독으로 또는 조합하여 사용한다.
또한 본 실시형태의 고체 촬상 장치는 도 3에 나타낸 것과 같이 승압 주사회로(108)를 갖고, 승압 주사회로(108)로부터의 각 승압전압 출력선(30a, 30b)이 각 수직 출력선(20a, 20b)에 접속되어 있다. 즉 열마다 각 화소(101)의 MOS 트랜지스터(112)의 소스영역에 승압된 전압이 인가된다. 승압된 전압은 또 게이트－소스간의 용량을 통해서 결과적으로 게이트에 걸린다. 이에 의해서 웰 영역(15b)에 걸리는 전계강도를 늘려서, 캐리어의 스위핑을 확실하게 행할 수 있다.
도 5는 도 3의 승압 주사회로(108)를 포함한 구동회로의 상세를 나타낸 회로도이다.
도 5에 나타낸 것과 같이 승압 주사회로(108)는 클록발생회로(121)와, 승압회로(122)와, 프리 차지회로(123)로 구성된다.
클록 발생회로(121)에 있어서는 클록 입력단자(CL／)에 인버터(G1) 내지 (G4)가 직렬 접속되어 있다. 인버터(G4)의 출력단자가 클록발생회로(121)의 출력단부로 되어 있으며, 승압회로(122)의 입력단에 접속되어 있다.
인버터(G1)의 출력단자는 한쪽에서 인버터(G2)의 입력단자와 접속하고, 다른 한쪽에서 클록발생회로(121)의 반전출력단부로서 VSCAN 구동주사회로(102)와 접속되어 있다. 그리고 인버터(G2)와 (G3) 사이에 클록 펄스지연을 위한 용량(C1)이 병렬접속되어 있다.
클록입력단자(CL/)로부터 입력된 클록 펄스는 인버터(G1) 내지 (G4)에 의하여 증폭되어, 클록발생회로(121)의 출력단에서 반전하지 않고, 그대로의 극성으로 출력되어 승압회로(122)에 입력된다.
승압 회로(122)에 있어서 입력단은 3방향으로 분기된다.
첫번째는 승압전압을 만드는 용량(C2)의 일단에 인버터(G9)를 통해서 접속되어 있다. 용량(C2)의 다른 단부는 수직 출력선(20a)과 연결된 승압 전압출력선(30a)에 접속되어 있다.
두번째는 용량(C2)의 다른 단부로의 전압 3.3V의 공급을 제어하는 트랜지스터(T4) 의 게이트에 접속되어 있다. 트랜지스터(T4)의 드레인은 3.3V의 전원에 접속되고, 출력단인 소스는 용량(C2)의 다른 단부에 접속되어 있다.
세번째는 용량(C2)의 다른 단부와 승압 전압출력선(30a)의 접속을 제어하는 트랜지스터(T5)의 게이트에 접속되어 있다. 트랜지스터(T5)가 ON, OFF됨으로써 용량(C2)의 다른 단부와 승압 전압출력선(30a) 사이가 접속되거나, 또는 분리된다.
인버터(G9)의 출력단의 전위를 CLD로 나타내고, 수직 출력선(20a) 및 승압전압 출역선(30a)의 전위를 VPSn로 나타낸다.
클록입력단자(CL/)에 클록펄스의 High레벨(이하, H라 칭한다.)이 입력되면, 트랜지스터(T4)는 ON되어, 트랜지스터(T4)를 통해서 C2에 3.3V가 충전된다. 또한 Low레벨(이하 L이라 칭한다.)이 입력되면, 인버터(G9)를 통해서 (C2)의 인버터(G9)측이 3.3V로 올려진다. 이 때 직전에 (C2)에 3.3V가 충전되어 있는 경우, (C2)의 인버터(G9)와 반대측의 단자 전압은 6.6V로 된다. 또한 클록입력단자(CL/)에 (L)이 입력되면, 트랜지스터(T5)가 ON되므로, (C2)의 단자전압 6.6V는 승압 전압출력선(30a)에 전해진다.
프리 차지회로(123)에 있어서는, 입력단(PR/)에 인버터(G10)가 접속되고, 인버터(G10)의 출력단에 승압 전압출력선(30a)에의 접지전위의 인가를 제어하는 트랜지스터(T6)의 게이트가 접속되어 있다. 인버터(G10)의 출력단의 전위를 PR로 나타낸다. 트랜지스터(T6)의 드레인은 접지되어 있다. 트랜지스터(T6)의 출력단인 소스는 프리 차지회로(123)의 출력단이며, 승압전압 출력선(30a)에 접속되어 있다.
프리 차지회로(123)의 입력단(PR/)에 H가 입력되었을 때, 트랜지스터(T6)는 OFF되고, L이 입력되었을 때, 트랜지스터(T6)는 ON된다. 따라서 입력단(PR/)이 L인 때에 접지전위는 승압 전압출력선(30a)에 출력된다.
다음으로 똑 같이 도 5를 참조하여, VSCAN 구동주사회로(102)와 VDD 구동주사회로(103)의 상세한 회로의 일례에 대하여 설명한다. VSCAN 구동주사회로(102)와 VDD 구동주사회로(103)는 입력단을 공유하여, 이 입력단으로부터 똑 같은 주사신호(VSCNn)가 입력된다.
우선 VSCAN 구동주사회로(102)의 상세에 대하여 이하에 설명한다.
입력단은 2방향으로 분기되고, VSCAN 공급선(21a)에의 제어전압의 공급을 제어하는 트랜지스터(T1) 및 (T2)에 제어전압을 공급하는 배선로에 연결되어 있다.
한쪽은 인버터(G8)의 입력단과 접속되고, 인버터(G8)의 출력단은 VSCAN 공급선(21a)에의 제어전압의 공급을 제어하는 트랜지스터(T2)의 게이트에 접속되어 있다.
다른 한쪽은 더욱 분기되어 2입력단을 갖는 인버터(G5) 및 (G6)의 한쪽 입력단에 각각 접속되어 있다. 인버터(G6)의 다른 쪽 입력단에는 클록발생회로(121)의 반전출력단이 접속되어 있다. 인버터(G6)의 출력단은 분기되어, 한 쪽이인버터(G5)의 다른 쪽의 입력단과 접속되고, 다른 쪽은 VDD 구동주사회로(103)의 트랜지스터(T3)의 게이트와 접속되어 있다. 트랜지스터(T3)의 게이트의 전위를 Spdn으로 나타낸다.
인버터(G5)의 출력단은 인버터(G7)의 입력단과 접속하고, 인버터(G7)의 출력단은 트랜지스터(T1)의 게이트와 접속되어 있다. 인버터(G7)의 출력단의 전위를 Vspn으로 나타낸다.
트랜지스터(T1) 및 (T2)의 출력단인 드레인끼리는 접속되고, 트랜지스터(T1)의 소스는 2V의 전원에 접속되고, 트랜지스터(T2)의 소스는 접지되어 있다. 트랜지스터(T1) 및 (T2)의 출력단이 VSCAN 구동주사회로(102)의 출력단으로 되어, VSCAN 공급선(21a)에 접속되어 있다. VSCAN 공급선(21a)의 전위를 VPGn(VSCAN)으로 나타낸다. 축적기간에 있어서 트랜지스터(T1) 및 (T2) 중 트랜지스터(T1)가 OFF인 때에 트랜지스터(T2)가 ON으로 되어 접지전위가 나타나고, 판독기간에 있어서 트랜지스터(T1)가 ON인 때에 트랜지스터(T2)는 OFF로 되어서 출력단에 대략 2V가 나타난다. 그리고 초기화기간에 있어서 트랜지스터(T1) 및 (T2)는 모두 OFF로 되어서 VSCAN 공급선(21a)은 VSCAN 구동주사회로(102)로부터 분리되어서, VSCAN 공급선(21a)에는 MOS 트랜지스터(112)의 게이트 전위가 나타난다.
VDD 구동주사회로(103)에는 VDD 공급선(22a)에의 전압 3.3V의 인가를 제어하는 트랜지스터(T3)가 설치되어 있다. 트랜지스터(T3)의 게이트는 인버터(G6)의 출력단과 접속되고, 드레인은 3.3V의 전원에 접속되고, 출력단인 소스는 VDD 공급선(22a)과 접속되어 있다. 그 VDD 공급선(22a)은 화소(101) 중의 MOS 트랜지스터(112)의 드레인과 연결되어 있다. VDD 공급선(22a)의 전위를 Vpdn(VDD)으로 나타낸다.
상기한 여러 가지의 구동 주사회로(102, 103, 104, 108)나 신호 출력회로(105) 등은 주로 CMOS 트랜지스터에 의해서 회로 구성되어 있다.
다음에 상기의 MOS형 이미지센서에 있어서의 광신호검출을 위한 소자동작에 대하여 간단하게 설명한다.
즉 그 소자동작에 있어서는, 스위핑기간(초기화기간)－축적기간－판독기간－스위핑기간(초기화기간)－··와 같이, 스위핑기간(초기화)－축적기간－판독기간이라는 일련의 과정이 반복된다.
스위핑기간(초기화기간)에는, 광발생 전하(광발생 캐리어)를 축적하기 전에, 판독이 끝나고 잔류하는 광발생 전하나, 억셉터나 도너 등을 중성화하고, 또는 표면준위에 포획되어 있는 정공이나 전자 등, 광신호의 판독전의 잔류전하를 반도체 내로부터 배출하여, 캐리어 포켓(25)을 비우게 한다. 이 경우 승압주사회로(108)는 CMOS 회로로부터 출력되는 낮은 제어 전압을 수배 정도, 예를 들면 약 ＋5V 이상, 통상 7∼8V 정도의 정의 고전압으로 승압하여 출력한다. 이 승압전압을 소스영역(16) 및 게이트 전극(19)에 인가한다.
축적기간에는 광조사에 의하여 캐리어를 발생시키고, 캐리어 중 정공(홀)을 제 1 및 제 2 웰 영역(15a, 15b) 내를 이동시켜서 캐리어 포켓(25)에 축적시킨다. 드레인 영역(17a, 17b)에 대략 ＋2∼3V의 정의 전압을 인가하는 동시에 게이트 전극(19)에 MOS 트랜지스터(112)가 절단상태를 유지하는 낮은 정 또는 부의 전압을인가한다.
판독기간에는 캐리어 포켓(25)에 축적된 광발생 전하에 의한 MOS 트랜지스터(112)의 임계치전압의 변화를 소스 전위의 변화로서 판독한다. MOS 트랜지스터(112)가 포화상태로 동작하도록, 드레인 영역(17a, 17b)에 대략 ＋2∼3V의 정의 전압을 인가하는 동시에, 게이트 전극(19)에 대략 ＋2∼3V의 정의 전압을 인가한다.
이상과 같이 제 1 실시형태의 고체 촬상 장치에 의하면, 소스 전극(20)과 접속된 승압 주사회로(108)를 갖고, 승압 주사회로(108)는 CMOS 회로로부터 출력되는 낮은 제어전압을 수배 정도 승압하여 출력한다. 따라서 소스영역(16)을 통해서 게이트 전극(19)에 높은 전압을 인가하는 것이 가능하게 된다.
이에 의해서 CMOS 회로의 저전압화를 유지하면서 초기화를 확실하게 행하는 것이 가능하게 된다.
이상 제 1 실시형에 의해서 본 발명을 상세하게 설명했으나, 본 발명의 범위는 상기 제 1 실시형태에 구체적으로 나타낸 예에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위의 상기 제 1 실시형태의 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.
예를 들면 상기의 제 1 실시형에서는, 승압 주사회로(108)로서 도 5에 나타낸 것을 사용하고 있지만, 이에 한정되지 않는다. CMOS 회로로부터 출력되는 낮은 제어 전압을 수배정도 승압하여 출력할 수 있는 것이면 좋다.
또한 p형의 기판(11) 상의 n형의 에피택셜층(12) 내에 제 1 및 제 2 웰영역(15a, 15b)을 형성하고 있지만, n형의 에피택셜층(12)의 대신으로, p형의 에피택셜층에 n형 불순물을 도입하여 n형 웰층을 형성하고, 이 n형 웰층 내에 제 1 및 제 2 웰 영역(15a, 15b)을 형성하여도 좋다.
또한 본 발명이 적용되는 고체 촬상소자의 구조로서 여러 가지의 변형예를 생각할 수 있으나, 다른 구조는 어떻게 되거나 수광 다이오드와 광신호 검출용의 MOS 트랜지스터가 인접하여 단위화소를 구성하고, 또한 MOS 트랜지스터의 채널영역하의 p형 웰 영역 내에서 소스영역 근방에 고농도 매립층(캐리어 포켓)이 설치되어 있으면 좋다.
또한 p형의 기판(11)을 사용하고 있지만, 대신에 n형의 기판을 사용하여도 좋다. 이 경우 상기 제 1 실시형태와 같은 효과를 얻기 위해서는, 상기 제 1 실시의 형태 등에서 설명한 각 층 및 각 영역의 도전형을 모두 역전시키면 된다. 이 경우 캐리어 포켓(25)에 축적할 캐리어는 전자 및 정공 중 전자이다.
제 2 실시예
다음에 도 3 내지 도 6을 참조하여, 제 2 실시형태인 초기화동작을 포함한 일련의 연속된 광검출동작에 대하여 설명한다.
그 광검출동작을 적용하는 고체 촬상 장치로서 제 1 실시형태의 고체 촬상 장치를 사용하여, 신호 출력회선(105)으로서 도 4b에 나타낸 것을 사용한다. 도 3 내지 도 5의 설명은 이미 하였으므로 생략한다.
도 6은 본 발명의 제 2 실시형태인 초기화동작을 포함한 일련의 연속된 광검출동작에 대하여 나타낸 타이밍 차트이다.
광검출동작은 상기한 바와 같이 스위핑기간(초기화)－축적기간－판독기간으로 되는 일련의 과정을 반복해서 행한다. 여기에서는 편의상 축적기간부터 설명을 시작한다.
우선 축적기간에 있어서, 광신호 검출용 MOS 트랜지스터(112)의 게이트전극(19)에 낮은 게이트 전압을 인가하고, 드레인 영역(17a, 17b)에 약 2∼3V의 전압(VDD)을 인가한다. 이 때 제 1 웰 영역(15a), 제 2 웰 영역(15b) 및 에피택셜층(12)이 공핍화된다. 그리고 드레인 영역(17a, 17b)에서 소스영역(16)을 향하는 전계가 생긴다.
계속해서 수광 다이오드(111)에 광을 조사하면, 전자－정공쌍(광발생 전하)이 발생한다.
이 광발생 전하 중 광발생 정공이 상기 전계에 의해서, 광신호 검출용 MOS 트랜지스터(112)의 게이트 영역(15b)에 주입되고, 또한 캐리어 포켓(25)에 축적되어 간다.
그리고 판독기간 직전의 축적기간에 있어서, 프리 차지회로(123)의 입력단(PR/)에 클록 펄스의 L을 입력하고, 같은 회로의 (123)의 출력단을 접지전위로서 MOS 트랜지스터(112)의 소스를 구동한다. 이 때 VSCAN 구동주사회로(102)의 입력단에 클록 펄스(VSCNn)의 L이 입력되어 있고, VSCAN 구동주사회로(102)의 출력은 접지전위로 되어, MOS 트랜지스터(112)의 게이트를 구동한다. VDD 구동주사회로(103)의 출력(Vpdn)은 대략 3.3V로 되어 있다. 즉 소스영역(16) 및 게이트 전극(19)의 전위를 낮게 하여 캐리어 포켓(25)으로의 광발생 정공의 전송을 촉진시켜서, 보다 완전하게 광발생 정공을 캐리어 포켓(25)에 축적시킨다.
캐리어 포켓(25)에의 광발생 정공의 축적에 의해서, 채널영역에서 그 아래의 게이트 영역(15b)에 확대되는 공핍층폭이 제한되는 동시에, 그 소스영역(16) 부근의 포텐셜이 변조되어서, MOS 트랜지스터(112)의 임계치전압이 변화된다.
다음에 판독기간에 있어서, VSCAN 구동주사회로(102)의 입력단에 클록펄스(VSCNn)의 H를 입력한다. 이에 의해서 VSCAN 구동주사회로(102)의 출력(VPGn)은 대략 2V로 되어, MOS 트랜지스터(112)의 게이트를 구동한다. 동시에 프리 차지회로(123)의 입력단(PR/)에 클록 펄스의 H를 입력하여 트랜지스터(T6)를 OFF하여, MOS 트랜지스터(112)의 소스 전극(20)을 프리 차지회로(123)로부터 분리한다. 한편 VDD 구동주사선(22a)은 대략 3.3V로 유지되고 있다.
즉 게이트 전극(19)에 약 2V의 게이트 전압을 인가하고, 드레인 영역(17a, 17b)에 약 3V의 전압 VDD를 인가하여, MOS 트랜지스터(112)가 포화상태로 동작할 수 있도록 한다. 이에 의해서 캐리어 포켓(25) 위쪽의 채널영역의 일부에 저전계 반전영역이 형성되고, 나머지 부분에 고전계 영역이 형성된다.
또한 MOS 트랜지스터(112)의 소스영역(16)에 신호 출력회로(105)의 정전류원(106)을 접속하여 일정한 전류를 흘린다. 이에 의해서 MOS 트랜지스터(112)는 소스 폴로어 회로를 형성하고, 따라서 광발생 정공에 의한 MOS 트랜지스터(112)의 임계치전압의 변동에 추종하여 소스전위가 변화되고, 출력전압의 변화를 가져온다.
이와 같이 하여 광조사량에 비례한 영상신호(Vout)를 꺼낼 수 있다.
다음으로 초기화동작으로 옮긴다. 초기화동작에 있어서는 캐리어 포켓(25) 중, 제 1 및 제 2 웰 영역(15a, 15b) 내에 남는 전하를 배출한다.
우선 판독기간 직후의 초기화기간(T기간)을 도 7의 타이밍 차트를 참조하여 설명한다.
또한 도 7 중 (TW)는 인버터(G10)의 반전출력(PR)의 상승에서 승압출력선(30a)에 승압전압이 출력될 때까지의 기간이다. (TW0)는 인버터(G10)의 반전출력(PR)이 H로 상승할 때이다. (TW1)은 프리 차지회로(123)의 입력단(PR/)에 입력하는 클록 펄스의 전압이 L에서 H로 상상할 때, 및 클록 발생회로(121)의 입력단(CL/)에 입력하는 클록 펄스의 전압이 H에서 L로 하강할 때이다. (TW2)는 프리 차지회로(123)의 인버터(G10)의 반전출력이 L로 하강할 때이고, (TW3)은 승압 전압출력선(30a)에 승압 전압이 출력되는 때이다.
도 7에 나타낸 것과 같이, 승압 주사회로(108)의 프리 차지회로(123)의 입력단(PR/)에 L의 클록 펄스를 입력한다. 이에 대응하여 인버터(G10)의 반전출력(PR)은 (TW0)인 때에 H로 상승한다. 입력단(PR/)으로부터의 클록 펄스는 (TW1)인 때 H로 상승하지만, 이에 대응하여 인버터(G10)의 반전출력(PR)은 (TW1)에서 지연하여 (TW2)인 때 L로 하강한다. 그리고 (TW1)인 때에 입력단(PR/)으로부터의 클록 펄스의 상승에 대응시켜서 클록발생회로(121)의 입력단(CL/)에 입력하는 클록 펄스의 전압을 H에서 L로 전환한다. 이에 의해서 트랜지스터(T3)는 OFF되고, MOS 트랜지스터(112)의 드레인 전극(22)은 VDD 구동 주사회로(103)로부터 분리된다. 그리고 클록펄스(VSCNn)의 H가 입력되어 있기 때문에 트랜지스터(T2)는 이미 OFF되어 있고, 입력단(CL/)에 입력되는 클록 펄스의 하강에 의해서 또 트랜지스터(T1)가 OFF되어 MOS 트랜지스터(112)의 게이트 전극(19)은 VSCAN 구동 주사회로(102)로부터 분리된다.
한편 (TW0)로부터 (TW1) 사이에서 클록 발생회로(121)의 입력단(CL/)으로부터의 클록 펄스의 H에 의해서 트랜지스터(T4)는 ON되어 있고, (C2)에는 3.3V가 충전되어 있다.
입력단(CL/)으로부터의 클록 펄스의 하강에 의해서, 인버터(G9) 측의 (C2)의 단자는 3.3V 정도 올려지는 동시에, 트랜지스터(T5)는 ON되어 승압 전압출력선(30a)과 수직 출력선(20a)이 연결된다. 또한 프리 차지회로(123)의 인버터(G10)의 반전출력(PR)의 하강에 대응하여 트랜지스터(T6)가 OFF되고, 수직 출력선(20a)은 프리 차지회로(123)로부터 분리된다. 이에 의해서 수직 출력선(20a)에는 6.6V가 나타난다.
이 때 게이트 전극(19)은 VSCAN 구동 주사회로(102)로부터 분리되어 있기 때문에, 소스가 6.6V로 됨으로써 소스 게이트간의 용량을 통해서 게이트 전극(19)의 전위는 이미 충전되어 있는 2V에 더하여 대략 8.6V로 된다.
이와 같이 하여 소스 전극(20) 및 게이트 전극(19)에 인가한 전압은 제 2 웰 영역(15b) 및 제 2 웰 영역(15b) 아래의 에피택셜층(12)에 걸린다. 이 때 발생하는 고전계에 의해서 제 2 웰 영역(15b)으로부터 확실하게 캐리어를 스위핑할 수 있다. 이와 같이 승압 주사회로(108)를 구비함으로써 제어회로로부터의 낮은 제어전압을 승압시켜 보다 확실하게 캐리어를 스위핑할 수 있다.
이상과 같이 본 발명의 제 2 실시형태에 의하면, 광신호 검출용 MOS 트랜지스터(112)의 소스영역에 승압 회로(122)를 접속함으로써 제어회로의 전원전압이 낮아도 보다 확실하게 캐리어를 스위핑할 수 있다.
이에 의해서 CMOS회로로 구성되는 제어회로의 저전압화를 유지하면서, 초기화를 확실하게 행할 수 있다.
이상 제 2 실시형태에 의해서 본 발명을 상세하게 설명하였으나, 본 발명의 범위는 상기 제 2 실시형태에 구체적으로 나타낸 예에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위의 상기 제 1 실시형태의 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.
예를 들면 상기의 제 2 실시형태에서는, 신호 출력회로(108) 중 도 4b에 나타낸 회로에 제 2 실시형태인 고체 촬상 장치의 구동 방법을 적용하고 있지만, 도 4a에 나타낸 회로에 적용하여도 좋다.
(제 3 실시예)
이하에 본 발명의 제 3 실시형태인, 고체 촬상 장치의 구동 방법에 대하여 도면을 참조하면서 설명한다.
도 8은 각 입출력신호의 타이밍 차트이다.
본 제 3 실시형태에서는, 이 구동 방법을 적용하는 고체 촬상 장치로서 제 1 실시형에서 설명한 고체 촬상 장치를 사용하고, 또한 신호 출력회로(105)로서 도 4a에 나타낸 것을 사용하고 있다. 그리고 초기화기간과 축적기간 사이에 블랭킹기간을 넣고 있다.
즉 광검출 동작은 축적기간－판독기간－스위핑기간(초기화기간)－블랭킹기간으로 되는 일련의 과정을 반복 행한다.
판독기간에 광신호에 의해서 변조된 제 1 소스 전위를 제 1 라인 메모리에 기억시키는 동시에, 블랭킹기간에 캐리어 포켓(25)을 초기화한 상태에서의 제 2 소스 전위를 제 2 라인 메모리에 기억시킨다. 그리고 축적기간에 전 기간에 제 1 및 제 2 라인 메모리에 각각 기억시킨 제 1 소스 전위와 제 2 소스 전위와의 차이의 전압을 출력시킨다.
여기에서는 편의상 축적기간부터 설명을 시작한다.
우선 축적기간에 있어서 광신호 검출용 MOS 트랜지스터(112)의 드레인 영역(17a, 17b) 및 소스영역(16)에 전압(Vpdn, VPSn), 예를 들면 약 3.3V를 인가하는 동시에 게이트 전극(19)을 접지전위(VPGn)로 한다.
이 때 제 1 웰 영역(15a), 제 2 웰 영역(15b) 및 에피택셜층(12)의 내부가 공핍화된다. 그리고 제 1 및 제 2 웰 영역(15a, 15b) 내에는 고농도 매립층(25)과 그 주변부의 웰 영역(15a, 15b) 사이의 불순물 농도의 차이에 의해서 고농도 매립층(25)을 향하는 전계가 생긴다.
계속해서 수광 다이오드(111)에 광을 조사하여, 전자－정공쌍(광발생 전하)을 발생시킨다.
상기 전계에 의해서 이 광발생 전하 중 광발생 정공이 광신호 검출용 MOS 트랜지스터(112)의 게이트 영역(15b)에 주입되고, 또한 캐리어 포켓(25)에 축적되어 간다. 이에 의해서 채널영역으로부터 그 아래의 게이트 영역(15b)으로 확대되는공핍층 폭이 제한되는 동시에, 그 소스영역(16) 부근의 포텐셜이 변조되어서 MOS 트랜지스터(112)의 임계치전압이 변화된다.
이 때 캐리어 포켓(25) 내에서 억셉터 농도의 산포가 있었든 경우, 이하에서 설명하는 초기화기간에 있어서 모든 광발생 전하를 스위핑하고 있다고 하면, 도 10a에 나타낸 것과 같이 억셉터 농도에 대응하여 포텐셜의 고저가 생기고 있으며, 정공의 주입량이 적은 동안에는 포텐셜의 낮은 곳에 치우쳐서 축적되므로, 광신호를 판독했을 때에 화상의 블랙 배터가 생긴다. 한편 본 발명의 제 3 실시형태에서는 도 10b에 나타낸 것과 같이 직전의 초기화기간에 있어서, 캐리어 포켓(25)에는 캐리어 포켓(25) 내의 포텐셜 분포가 평탄화될 만큼의 양의 광발생 전하를 잔류시키고 있다. 따라서 이와 같은 상태에서 그 이상으로 광발생 전하를 축적시킨 경우, 임계치전압의 변조는 채널영역 전역에 걸쳐서 균일하게 된다. 이 때문에 광신호를 판독했을 때에 소위 화상의 블랙 배터의 발생을 방지할 수 있다.
다음으로 축적기간의 종료시의 기간에 있어서, VSCAN 구동 주사회로(102)의 출력(VPGn)을 접지전위 그대로 MOS 트랜지스터(112)의 게이트를 구동하는 동시에, 소스를 접지전위로 구동한다. 한편 VDD 구동 주사선(22a)은 대략 3.3V로 유지되어 있다. 이와 같이 소스영역(16) 및 게이트 전극(19)의 전위를 낮게 하여 캐리어 포켓(25)에의 광발생 정공의 전송을 촉진시켜서, 보다 완전하게 광발생 정공을 캐리어 포켓(25)에 축적시킨다. 이 때 동시에 신호출력회로(105)의 제 1 스위치(CK1)를 ON한다.
또한 축적기간에 있어서, 앞의 기간에 제 1 및 제 2 라인 메모리(Lms, Lmn)에 기억된 소스전위 차이의 전압이 영상신호출력단자(107)로 출력되지만, 이 동작에 관하여는 블랭킹기간 후에 설명하도록 한다.
다음으로 판독기간에 있어서 신호 출력회로(105)의 제 1 스위치(CK1)를 ON으로 유지한 상태에서, VSCAN 구동 주사회로(102)의 출력(VPGn)을 대략 2.2V로 하여 MOS 트랜지스터(112)의 게이트를 구동한다. 한편 VDD 구동 주사선(22a)을 대략 3.3V로 유지하여 MOS 트랜지스터(112)의 드레인을 구동한다.
즉 게이트 전극(19)에 약 2∼3V의 게이트 전압을 인가하고, 드레인 영역(17a, 17b)에 약 3.3V의 전압(VDD)을 인가하여, MOS 트랜지스터(112)가 포화상태에서 동작할 수 있도록 한다.
이에 의해서 캐리어 포켓(25) 위쪽의 채널영역의 일부에 저전계의 반전영역이 형성되고, 채널영역의 나머지 부분에 고전계 영역이 형성되어서 MOS 트랜지스터(112)가 ON되어, 제 1 라인 메모리(Lms)가 충전되어 간다.
그리고 충전이 진행함에 따라 소스전위가 상승하고, 소스 전위가 임계치전압과 같아진 점에서 드레인 전류가 흐르지 않게 된다. 이에 의해서 충전은 완료되고, 제 1 라인 메모리(Lms)에 광변조된 임계치 전압(소스 전위Vouts)이 기억된다. 이 임계치전압에는 광발생 전하에 의해서만 전압의 다른 광발생 전하에 의하지 않는 전하(직전의 초기화동작에 있어서 적당량 잔류시킨 전하도 포함함)에 기인한 전압(즉 잡음전압(Voutn)이라 칭한다.)도 포함되어 있다.
판독기간의 종료 후, 제 1 스위치(CK1)를 OFF한다.
다음으로 초기화동작으로 옮긴다. 초기화동작에 있어서는 캐리어 포켓(25)내, 제 1 및 제 2 웰 영역(15a, 15b) 내에 남는 전하를 배출한다.
이 때문에 소스영역(16)을 통해서 게이트 전극(19)에 승압 전압을 인가한다. 게이트 전극(19)에 인가된 승압 전압은 제 2 웰 영역(15b) 및 제 2 웰 영역(15b) 아래의 에피택셜층(12)에 걸린다. 이 때 도 9a의 II－II선을 따른 깊이 방향의 포텐셜 분포를 도 9b의 실선으로 나타내고, 링형상의 캐리어 포켓(25)을 따른 캐리어 포켓(25) 내의 포텐셜 분포를 도 10b에 나타낸다.
즉 게이트 전극(19)에 도 8의 실선으로 나타낸 적당한 승압 전압을 인가함으로써 도 9Bb의 실선으로 나타낸 것과 같이, 캐리어 포켓(25)의 전위우물을 얕게, 또한 적당한 깊이로 하고, 대부분의 광발생 전하를 배출하는 동시에, 도 10b에 나타낸 것과 같이 캐리어 포켓(25) 내의 포텐셜 분포를 평탄화할 수 있는 소정량의 광발생 전하만을 남기도록 한다.
또한 비교를 위해서 캐리어 포켓(25) 내의 캐리어를 남기지 않고 완전하게 배출하고자 한 경우의, 도 9a의 II－II선을 따른 깊이 방향의 포텐셜 분포를 도 9b의 점선으로 나타내고, 그 결과 캐리어 포켓(25)이 비워졌을 때의 링형상의 캐리어 포켓(25)을 따른 캐리어 포켓(25) 내의 포텐셜 분포를 도 10a에 나타낸다.
게이트 전극(19)에 도 8의 점선으로 나타낸 것과 같은 보다 높은 전압을 인가함으로써, 도 9b의 점선으로 나타낸 것과 같이 캐리어 포켓(25) 내의 포텐셜의 우물이 소실되어, 광발생 전하가 완전히 배출되어 있다. 이 경우 축적기간에 있어서 도 10c에 나타낸 것과 같이 캐리어 포켓(25) 내에 포텐셜의 기울기가 생기고 있기 때문에, 광발생 전하가 포텐셜의 낮은 곳으로부터 차례로 편재(偏在)하여 축적된다.
상기와 같이 캐리어 포켓(25)에 축적된 광발생 전하를 캐리어 포켓(25) 내의 포텐셜 분포를 평탄화할 수 있는 소정량만 남겨서 배출한 후, 블랭킹기간의 전반의 기간에 있어서 VSCAN 구동 주사회로(102)의 출력(VPGn)을 접지 전위로 하여, MOS 트랜지스터(112)의 게이트를 구동한다. 동시에 VDD 구동 주사회로(103)의 출력(Vpdn)을 3.3V로 하고, MOS 트랜지스터(112)의 드레인을 구동한다. 그리고 제 3 스위치(CK3)를 ON하여 절연 게이트형 전계효과 트랜지스터(112)의 소스영역에 제 2 라인 메모리(Lmn)를 접속한다.
다음으로 블랭킹 기간의 후반 기간에 있어서, VSCAN 구동 주사회로(102)의 출력(VPGn)을 대략 2.2V로 하고, MOS 트랜지스터(112)의 게이트를 구동한다. 한편 VDD 구동 주사선(22a)은 대략 3.3V로 유지되어 있다.
이에 의해서 캐리어 포켓(25) 위쪽의 채널영역의 일부에 저전계의 반전영역이 형성되고, 채널영역의 나머지 부분에 고전계 영역이 형성되어서 MOS 트랜지스터(112)가 ON되고, 제 2 라인 메모리(Lmn)가 충전되어 간다. 충전이 진행함에 따라서 소스 전위는 상승되고, 소스전위가 임계치전압에 똑 같아진 시점에서 MOS 트랜지스터(112)가 OFF된다. 이에 의해서 충전은 완료되고 , 제 2 라인 메모리(Lmn)에 광발생 전하에 의하지 않는 잔류전하에 기인한 잡음전압(Voutn)이 기억된다.
블랭킹기간의 종료 후, 제 2 스위치(CK2)를 OFF한다.
그 다음에 축적기간으로 되돌아오지만, 이 때에 축적동작을 행하는 동시에,전(前) 기간에 제 1 및 제 2 라인 메모리(Lms, Lmn)에 기억되어 있는 소스전위(Vouts, Voutn)의 차이의 전압을 출력하는 동작을 행한다. 이와 같이 하여 광조사량에 비례한 영상신호(Vout＝Vouts－Voutn)를 꺼낼 수 있다.
이상과 같이 본 발명의 제 3 실시형태에 의하면, 초기화기간에 있어서 도 9b의 실선으로 나타낸 것과 같이, 게이트 전극(19)에 적당한 전압을 인가함으로써 캐리어 포켓(25)의 전위 우물을 얕게, 또한 적당한 깊이로 하여, 대부분의 광발생 전하를 배출하는 동시에 캐리어 포켓(25) 내의 포텐셜 분포가 평탄화되도록 소정량의 광발생 전하만을 남기도록 하고 있다. 따라서 이와 같은 상태에서 그 이상으로 광발생 전하를 축적시킨 경우, 임계치전압의 변조는 체넬영역 전역에 걸쳐서 균일하게 된다. 따라서 광신호를 판독했을 때에 소위 화상의 블랙 배터를 방지할 수 있다.
또한 축적동작－판독동작－스위핑동작(초기화 동작)－블랭킹 동작의 일련의 과정에 있어서, 광발생 정공이 이동할 때에 반도체 표면이나 채널영역 내의 잡음원과 상호 작용하지 않는 이상적인 광전변환기구를 실현할 수 있다.
이상 제 3 실시형태에 의해서 본 발명을 상세하게 설명했으나, 본 발명의 범위는 상기 제 3 실시형태에 구체적으로 나타낸 예에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위의 상기 제 3 실시형태의 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.
예를 들면 상기의 제 3 실시형태에서는, 초기화기간에 소정량의 광발생 전하를 남겨서 대부분의 광발생 전하를 배출하기 위한 적당한 전압은 게이트절연막(18)의 두께나 캐리어 포켓(25)의 농도 등, 소자 파라미터에 의해서 달라지는 것은 말할 것도 없다. 따라서 소자 파라미터에 의해서 인가되는 전압치를 적당하게 바꾸어간다.
그리고 본 발명을 도 5와 같은 승압 주사회로(108)를 갖는 고체 촬상 장치에 적용하고 있으나, 승압 주사회로(108)를 갖고 있지 않은 고체 촬상 장치에도 적용 가능하다.
본 발명에서는, CMOS 회로의 저전압화를 유지하면서 초기화를 확실하게 행할 수 있는 고체 촬상 장치 및 그 구동 방법, 및 광검출용 절연게이트형 전계효과 트랜지스터의 채널영역의 전역에 걸쳐서 임계치전압을 균일하게 변조시킬 수 있는 고체 촬상 장치의 구동 방법이 제공된다.
Claims (10)
- (i) 화소와 이 화소는(a) 수광 다이오드와,(b) 이 수광 다이오드에 인접하는 광신호 검출용의 절연게이트형 전계효과 트랜지스터를 갖고, 상기 절연게이트형 전계효과 트랜지스터는(1) 소스영역의 근방이며 게이트 전극 아래의 웰 영역내에 설치된 상기 수광 다이오드에서 발생한 광발생 전하를 축적하는 고농도 매립층을 갖고,(ii) 상기 게이트 전극에 주사신호를 출력하는 수직 주사신호구동 주사회로와,(iii) 상기 소스영역에 승압전압을 공급하는 승압 주사회로를 갖는 것을 특징으로 하는 고체 촬영장치.
- (i) 화소와, 이 화소는(a) 수광 다이오드와,(b) 이 수광 다이오드에 인접하는 광신호 검출용의 절연게이트형 전계효과 트랜지스터를 갖고, 상기 절연게이트형 전계효과 트랜지스터는(1) 제 1 도전형 웰영역의 표층에 형성된 제 2 도전형의 소스영역과,(2) 상기 웰영역의 표층에 형성된 제 2 도전형의 드레인 영역과,(3) 상기 소스영역과 상기 드레인 영역 사이의 채널영역과,(4) 상기 채널영역 상에 게이트 절연막을 개재하여 형성된 게이트 전극과,(5) 상기 채널영역 아래의 소스영역 근처의 상기 웰 영역내부에 형성된 상기 수광 다이오드에서 발생한 광발생 전하를 축적하는 제 1 도전형의 고농도 매립층을 갖고,(ii) 상기 드레인 영역에 드레인 전압을 공급하는 드레인 전압 구동주사회로와,(iii) 상기 게이트전극에 수직 주사신호 공급선을 통해서 접속된, 수직 주사신호를 출력하는 수직 주사신호구동 주사회로와,(iv) 상기 소스영역에 승압전압을 공급하는 승압주사회로를 갖는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치.
- 제 2항에 있어서,상기 절연게이트형 전계효과 트랜지스터의 게이트 전극은 링형상을 갖고, 상기 소스영역은 상기 게이트 전극에 의해서 둘러싸인 상기 웰 영역의 표층에 형성되고, 상기 드레인 영역은 상기 게이트 전극을 둘러싸도록 상기 웰 영역의 표층에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치.
- 제 2항에 있어서,상기 고농도 매립층은, 상기 드레인 영역으로부터 상기 소스영역에 이르는채널의 길이 방향의 일부 영역에, 또한 채널 폭방향의 전역에 걸쳐서 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치.
- 제 2항에 있어서,상기 고농도 매립층에 축적된 광발생 전하에 대응하는 소스 전압을 기억하고, 또 상기 소스 전압에 대응한 광신호를 출력하는 신호 출력회로와,상기 광신호를 출력하는 타이밍을 제어하는 주사신호를 공급하는 수평 주사신호입력 주사회로를 갖는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치.
- (1) 청구항 1 기재의 고체 촬영장치를 준비하는 스텝과,(2) 광조사에 의해서 상기 웰 영역 내에 발생한 광발생 전하를 상기 고농도 매립층에 전송하여 축적시키는 스텝과,(3) 축적된 광발생 전하의 양에 의해서 상기 절연게이트형 전계효과 트랜지스터의 임계치를 변화시키고, 그 임계치의 변화량을 수광량으로서 검출하는 스텝과,(4) 상기 게이트 전극을 상기 수직 주사신호 구동주사회로로부터 분리된 상태에서, 상기 승압 주사회로로부터 상기 승압 전압을 출력하고, 상기 절연게이트 전계효과 트랜지스터의 소스영역에 상기 승압 전압을 인가함으로써 상기 소스영역과 상기 게이트전극 사이의 용량을 통해서 상기 승압전압을 상기 게이트 전극에 인가하고, 이 승압전압에 의해서 상승된 소스 전압 및 게이트 전압에 의해서 상기 고농도 매립층에 축적된 캐리어를 상기 고농도 매립층으로부터 스위핑(sweeping)하는 스텝을 갖고,상기 (2), (3), (4)의 스텝을 이 순서로 반복하는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치의 구동 방법.
- (1) 청구항 2 기재의 고체 촬영장치를 준비하는 스텝과,(2) 광조사에 의해서 상기 웰 영역 내에 발생한 광발생 전하를 상기 고농도 매립층에 전송하여 축적시키는 스텝과,(3) 축적된 광발생 전하의 양에 의해서 상기 절연게이트형 전계효과 트랜지스터의 임계치를 변화시키고, 그 임계치의 변화량을 수광량으로서 검출하는 스텝과,(4) 상기 게이트 전극을 상기 수직 주사신호 구동주사회로로부터 분리하는 동시에, 상기 드레인 영역을 상기 드레인 전압구동주사회로로부터 분리한 상태에서 상기 승압 주사회로로부터 상기 승압전압을 출력하고, 상기 절연게이트 전계효과 트랜지스터의 소스영역에 상기 승압전압을 인가함으로써, 상기 소스영역과 상기 게이트 전극 사이의 용량을 통해서 상기 승압전압을 상기 게이트 전극에 인가하고, 그 승압전압에 의해서 상승된 소스전압 및 게이트 전압에 의해서 상기 고농도 매립층에 축적된 캐리어를 상기 고농도 매립층으로부터 스위핑하는 스텝을 갖고,상기 (2), (3), (4)의 스텝을 이 순서로 반복하는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치의 구동 방법.
- 웰 영역에 형성된 수광 다이오드와 절연게이트형 전계트랜지스터를 구비한 화소를 갖고, 그 절연게이트형 전계효과 트랜지스터의 소스영역 부근의 채널영역 아래의 상기 웰 영역 내에 고농도 매립층이 설치된 고체 촬영장치를 사용하고,광조사에 의해서 상기 수광 다이오드의 웰 영역 내에 발생한 광발생 전하를 상기 고농도 매립층에 전송하여 축적시키는 스텝과, 축적된 광발생 전하의 양에 의해서 상기 절연 게이트형 전계효과 트랜지스터의 임계치를 변화시키고, 그 임계치의 변화량을 수광량으로서 검출하는 스텝과, 상기 고농도 매립층에 축적되는 광발생 전하를 배출하는 스텝을 이 순서로 반복하는 고체 촬상 장치의 구동 방법으로서,상기 고농도 매립층에 축적되는 광발생 전하를 배출하는 스텝에서, 상기 고농도 매립층에 축적되는 광발생 전하 중 대부분을 배출하고, 소정량을 상기 고농도 매립층에 잔류시키는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치의 구동 방법.
- 제 8항에 있어서,상기 고농도 매립층에 축적되는 광발생 전하를 배출하는 스텝에서, 상기 고농도 매립층 전역의 포텐셜 분포가 평탄화되도록, 상기 고농도 매립층에 축적된 광발생 전하 중 대부분을 상기 고농도 매립층으로부터 배출하고, 소정량을 상기 고농도 매립층에 잔류시키는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치의 구동 방법.
- 제 8항에 있어서,고체 촬상 장치의 구동 방법에 사용되는 고체 촬상 장치는, 또 상기 광신호 검출용 절연게이트형 전계효과 트랜지스터의 게이트 전극에 주사신호를 공급하는 수직 주사신호 구동주사회로와, 상기 소스영역에 승압된 전압을 공급하는 승압주사회로와, 상기 절연 게이트형 전계효과 트랜지스터의 드레인 영역에 드레인 전압을 공급하는 드레인 전압구동 주사회로와, 상기 고농도 매립층에 축적된 광발생 전하에 대응하는 소스 전압을 기억하고, 또 상기 소스 전압에 대응한 광신호를 출력하는 신호출력회로와, 상기 광신호를 출력하는 타이밍을 제어하는 주사신호를 공급하는 수평 주사신호 입력주사회로를 갖고,상기 고농도 매립층에 축적되는 광발생 전하를 배출하는 스텝에서, 상기 게이트 전극을 상기 수직 주사신호 구동 주사회로로부터 분리하고, 또한 상기 드레인 영역을 상기 드레인전압 구동주사회로로부터 분리된 상태에서, 상기 승압 주사회로로부터 상기 승압전압을 출력하고, 상기 절연 게이트 전계효과 트랜지스터의 소스영역에 상기 승압전압을 인가함으로써, 상기 소스영역과 상기 게이트 전극 사이의 용량을 통해서 상기 승압 전압을 상기 게이트 전극에 인가하고, 그 승압 전압에 의해서 상승된 소스 전압 및 게이트 전압에 의해서 상기 고농도 매립층에 축적되는 광발생 전하 중 대부분을 배출하고, 소정량을 상기 고농도 매립층에 잔류시키는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치의 구동 방법.
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