TW510059B - Photoelectric conversion apparatus, driving method thereof, and information processing apparatus - Google Patents

Photoelectric conversion apparatus, driving method thereof, and information processing apparatus Download PDF

Info

Publication number
TW510059B
TW510059B TW090128828A TW90128828A TW510059B TW 510059 B TW510059 B TW 510059B TW 090128828 A TW090128828 A TW 090128828A TW 90128828 A TW90128828 A TW 90128828A TW 510059 B TW510059 B TW 510059B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
semiconductor region
photoelectric conversion
conversion device
electrode
read
Prior art date
Application number
TW090128828A
Other languages
English (en)
Inventor
Hiraku Kozuka
Original Assignee
Canon Kk
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Canon Kk filed Critical Canon Kk
Application granted granted Critical
Publication of TW510059B publication Critical patent/TW510059B/zh

Links

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
    • H01L27/14601—Structural or functional details thereof
    • H01L27/14609—Pixel-elements with integrated switching, control, storage or amplification elements
    • 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
    • H01L27/14601—Structural or functional details thereof
    • H01L27/14603—Special geometry or disposition of pixel-elements, address-lines or gate-electrodes
    • 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
    • H01L27/14658—X-ray, gamma-ray or corpuscular radiation imagers
    • H01L27/14663—Indirect radiation imagers, e.g. using luminescent members
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices 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; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/0248—Semiconductor devices 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; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies
    • H01L31/0352—Semiconductor devices 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; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by their shape or by the shapes, relative sizes or disposition of the semiconductor regions
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices 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; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/0248—Semiconductor devices 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; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies
    • H01L31/0352—Semiconductor devices 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; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by their shape or by the shapes, relative sizes or disposition of the semiconductor regions
    • H01L31/035272—Semiconductor devices 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; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by their shape or by the shapes, relative sizes or disposition of the semiconductor regions characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
    • H01L31/035281—Shape of the body

Landscapes

  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
  • Facsimile Heads (AREA)
  • Light Receiving Elements (AREA)
  • Measurement Of Radiation (AREA)

Description

510059 Α7 Β7 五、發明説明（1 ) 發明背景 發明領域 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本發明係關於一種資訊處理裝置’如影像掃瞄器，傳 真機，影印機，無線電圖像影像之影像感應裝置等，使用 該資訊處理裝置之光電轉換裝置，和其驅動方法。 相關技藝之說明 在線性光電轉換裝置之領域中，已積極的硏發使用還 原光學系統之C C D影像感應器，和1 : 1型接觸感應器 ，其中多數半導體光感應器多重的‘安裝成一線或成鋸齒圖 樣。一般使用以半導體之Ρ η接面組成之光二極體當成光 電轉換裝置之受光元件。 在放大型光電轉換裝置之例中，其中每一 Ρ η接面部 份儲存由光電轉換所獲得之電荷，即藉由接收光而產生之 .光產生載子，且其中一訊號電壓由電荷電壓轉換器所讀出 ，爲了達成高靈敏度，需要有效的儲存光產生載子和儘可 能降低光電轉換部份儲存載子之電容至愈小的値。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 但是，在使用由形成在相對導電型之第一導電型區域 之半導體基底中而獲得之光二極體受光元件之接觸影像感 應器中，當解析度爲3 0 0 d p i時，圖素節距變成約 8 4 · 7 // m，爲了有效的抽取光載子，最好形成每個 ρ η接面在約等於孔洞部份之面積中。但是，如此會導致 增加每一光二極體部份之ρ η接面電容。 另一方面，如果ρ η接面之面積較小以降低在光二極 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐) ^ 510059 Α7 Β7 五、發明説明（2 ) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 體部份中之ρ η接面之電容時，由ρ η接面所形成之空乏 層區域相對於孔洞變成太小，因此無法增加儲存在ρ η接 面部份中之載子。 爲了解決上述問題，本發明之發明人在歐洲專利申請 案第1 0 3 2 0 4 9號案中提出可具有大的受光面積而具 有小的接面電容之受光元件。 圖1 8 Α爲上述歐洲專利之光電轉換裝置之受光元件 部份之平面圖。圖1 8 B爲沿圖1 8 A之1 8 B — 1 8 B 線所截取之橫截面構造。圖1 8 C爲在沿圖1 8 A之線 1 8 B — 1 8 B方向之電位輪廓圖。圖1 8D爲在沿圖 1 8 B之線1 8 D — 1 8 D方向之電位輪廓圖。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 在圖1 8A至1 8D中，參考數字1表示電極區域， 2爲受光面，3爲ρ型半導體基底，4爲η型半導體區域 ，和5爲Ρ型半導體區域，且於此之構造爲光經由受光面 2入射至具有Ρ型半導體基底3，η型半導體區域4，和 ρ型半導體區域5之光二極體區域。電極區域1爲η型高 濃度雜質區域，且爲產生在光二極體區域中之載子（於此 爲電子）所聚集以傳送之電極區域。
如圖1 8 Β所示，由於習知光電轉換裝置乃構造成一 構造，其中相當高濃度之Ρ型半導體區域5形成在ρ型半 導體基底3之表面上和其中η型半導體區域4垂直的夾在 ρ型半導體區域5和Ρ型半導體基底3之表面間，η型半 導體區域4具有空乏層在兩側，亦即在Ρ型半導體區域5 側和Ρ型半導體基底3側，藉以形成電位構造如圖1 8 D 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210x297公釐） M0059 A7 B7 五、發明説明（3) 所示。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 結果，從所產生電子電洞對出來之電子聚集在此電位 構造之通道中且最後以相對於所儲存載子最低的電位集中 在電極區域1中。 但是，由於產生在受光元件中之光載子之傳送特性， 習知技藝有時會遭受到強烈的後影像。其原因如下。產生 在空乏區域之深度方向中之載子擴散以到達具有最低電位 之電極區域，但是，擴散率會隨著在深度方向之電位輪廓 而改變。因此，如果電位輪廓爲使擴散率變慢者時，在某 些例中，因爲載子無法到達電極區域，在次一場中會呈現 —後影像。 特別的，當受光元件具有相當大面積之受光表面時， 如3 0 /zmx 3 0 //m，或大於等效於此之面積時，如用 於接觸影像感應器之受光元件時，因爲載子無法從儲存以 讀出之端在一週期中到達電極區域，在次一場中會呈現一 後影像。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 在歐洲專利第1 〇 3 2 0 4 9號案中揭示之構造爲具 有不同電位之平坦區域提供環繞電極區域，其可改善後影 像特性。但是，於此仍需要完全移除後影像且降低後影像 而不增加在光微顯影中之光罩數目。 發明槪要 因此，本發明之目的乃在改善在光電轉換裝置中之受 光元件之後影像特性。 張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 一 510059 A7 __B7_ 五、發明説明（4 ) 本發明之另一目的乃在改善在光電轉換裝置中之受光 元件之後影像特性，而未增加光罩數目。 本發明之又一目的乃在降低在光電轉換裝置中之能量 耗損，且具有良好的後影像特性。. 本發明之一觀點爲一種光電轉換裝置，包含： 一受光元件，具有第一導電型之第一半導體區域，和 第二導電型之第二半導體區域用以儲存由鄰近第一半導體 區域之光電轉換所產生之電荷； 一讀出電極，其使用以根據儲存在該第二半導體區域 中之電荷而讀取一訊號； 至少一對電極部份沿一受光表面而互相隔離，以設置 第二半導體區域之受光部份於其間，和連接至該第一半導 體區域， 其中一電壓，其完全的空乏該第二半導體區域之受光 部份且可產生用以移動儲存在該第二半導體區域之受光部 份中之電荷之電位梯度，至該讀出電極側，乃施加在該對 電極部份間。 較佳的是，該第一半導體區域形成一半導體層以設置 在該第二半導體區域和位在第二半導體區域上方之一絕緣 層間，和該對電極部份之每一者接觸該半導體層。 較佳的是，該半導體層覆蓋第二半導體區域之受光表 面。 較佳的是，位在半導體層下方之第二半導體區域由從 在第二半導體區域之上和下側上之ρ η接面延伸之空乏層 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210><297公釐） I---.——^f ^ ! (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 510059 A7 _ _B7_ 五、發明説明（5) 所空乏。 較佳的是，該對電極部份由遮光層所遮蔽。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 較佳的是，位在該對電極部份外之讀出電極側上之一 電極部份設置成一分裂形式以沿受光表面夾住讀出電極。 較佳的是，該讀出電極爲一傳送閘電極以傳送一電荷 至一浮動擴散區域。 較佳的是，該讚出電極爲連接至一放大電晶體之閘極 之一陽極或一陰極。 較佳的是，剛好在傳送操作以傳送儲存在第二半導體 區域或讀出操作以根據該電荷讀出訊號之前或之時，可產 生該電位梯度之電壓施加一段預定期間。 較佳的是，在該光電轉換裝置之大部份操作週期時， 該對電極部份保持在一相等電位。 較佳的是，施加至第一半導體區域之電壓爲至第二半 導體區域之反向偏壓。 本發明之另一觀點爲一種光電轉換裝置，包含： 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 一受光元件，具有第一導電型之第一半導體區域，和 第二導電型之第二半導體區域用以儲存由鄰近第一半導體 區域之光電轉換所產生之電荷； -讀出電極，其使用以根據儲存在該第二半導體區域 中之電荷而讀取一訊號； 至少一對電極部份沿一受光表面而互相隔離以設置第 二半導體區域之受光部份於其間，和連接至該第一半導體 區域，和 本纸張尺度ϋ用中.國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公麓) ~ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 510059 A7 —B7 五、發明説明（6) 一電路用以在第一週期保持該對電極在一相等電位， 和在第二週期在該對電極間施加可產生用以移動儲存在第 二半導體區域之受光部份中之電荷之電位梯度之電壓至讀 出電極側。 • 較佳的是，該第二週期爲在傳送操作以傳送儲存在第 二半導體區域之電荷或讀出操作以根據該電荷經由讀出電 極讀取訊號時或剛好之前之週期。 較佳的是，第一週期比第二週期長。 本發明之又一觀點爲一種光電轉換裝置之驅動方法， 該光電轉換裝置，包含一受光元件，具有第一導電型之第 一半導體區域，和第二導電型之第二半導體區域用以儲存 由鄰近第一半導體區域之光電轉換所產生之電荷；和一讀 ‘出電極，其使用以根據儲存在該第二半導體區域中之電荷 而讀取一訊號，該方法包含： 在第一週期時，保持至少一對電極部份沿包括一受光 表面之表面而互相隔離，和連接至該第一半導體區域，在 一相等電位；和 在第二週期時，在該對電極間施加可產生用以移動儲 存在第二半導體區域之電荷之電位梯度之電壓至讀出電極 側。 此外’本發明之另一觀點爲一種資訊處理裝置，包含 如前述之光電轉換裝置； 一驅動電路用以驅動該光電轉換裝置；和 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐）' -----1---i--裝--- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 ,0 510059 A7 B7____ 五、發明説明（7 ) 一訊號處理電路用以處理從光電轉換裝置輸出之訊號 〇 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 前述之資訊處理裝置可爲一種無線電影像感應裝置’ 具有一轉換器用以轉換一無線電圖像影像爲一可見光影像 圖式簡單說明 圖1爲依照本發明之一實施例之光電轉換裝置之示意 頂視圖； 圖2爲沿圖1之2 - 2線所截取之橫截面圖； 圖3爲沿圖1之3 — 3線所截取之橫截面圖； 圖4爲沿圖1之4 一 4線所截取之橫截面圖； 圖5爲依照本發明之一實施例之光電轉換裝置之受光 部份之厚度方向中之電位輪廓圖； 圖6 A和6 B爲在沿依照本發明之一實施例之光電轉 換裝置之受光部份之方向中之電位輪廓圖； 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 圖7爲依照本發明之一實施例之光電轉換裝置之電路 構造圖； 圖8爲說明依照本發明之光電轉換裝置之驅動方法之 實施例之時間圖； 圖9爲說明依照本發明之光電轉換裝置之驅動方法之 另一實施例之時間圖； 圖1 0爲依照本發明之一實施例之資訊處理裝置之構 造之示意圖； 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） 510059 A7 ________ B7 ___ 五、發明説明（8 ) 圖1 1爲安裝在本發明之光電轉換裝置中之影像感應 器之橫截面圖； (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 圖1 2爲依照本發明之另一實施例之光電轉換裝置之 示意頂視圖； 圖1 3爲沿圖1 2之1 3 - 1 3線所截取之橫截面圖 圖1 4爲沿圖1 2之1 4 一 1 4線所截取之橫截面圖 圖1 5爲沿圖1 2之1 5 - 1 5線所截取之橫截面圖 ’ 圖1 6爲說明依照本發明之光電轉換裝置之驅動方法 之另一實施例之時間圖； 圖1 7爲依照本發明之又一實施例之光電轉換裝置之 示意橫截面圖； 圖1 8 A爲在習知光電轉換裝置之受光元件之示意頂 視圖； 圖18B爲沿圖18A之18B—18B線所截取之 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 橫截面圖； 圖1 8 C爲沿圖1 8 A之1 8 B — 1 8 B線之方向之 電位輪廓圖；和 圖1 8 D爲沿圖1 8 B之1 8 D — 1 8 D線之方向之 電位輪廓圖。 元件對照表 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐) ~ 1 510059 Α7 Β7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 五、發明説明（9 ) 1:電極區域 3:p型半導體基底 5:p型半導體區域 1 4: p型區域 ll.:p型區域 103:重置MOS電晶體 2 2:光遮蔽層 13:n型丼區域 17:場絕緣膜 19:第二電源線 2 1:絕緣膜 107:雜訊保持電容 1 0 6: Μ 0 S 開關 111:雜訊共同輸出線 115:緩衝放大器 344:圖素 40:影像讀取系統 44:訊號處理單元 32:安裝基底 41:光電轉換裝置晶片 34:透鏡陣列 37:殻 25:閘極絕緣膜 26:源動擴散區域 2 :受光面 4:η型半導體區域 1 01:受光元件 12:孔洞部份 24:接線 102:源極從動MOS電晶體 20:第一電源線 1 5 :表面區域 I 8:絕緣膜 23:保護膜 3 0:圖素 108:光訊號保持電容 113:移位暫存器 II 2:光訊號共同輸出線 116:差動放大器 11 7:電壓應用電路 38:接觸影像感應器 43:感應器驅動單元 35:發光裝置 3 6:透光支持 33:晶片塗覆 42:LED發光控制單元 27:傳送閘電極 51:轉換器 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明説明（1〇) 較佳實施例之詳細說明 以下參考圖式，說明本發明之較佳實施例。 (第〜實施例） ® 1至4爲說明依照本發明之第一實施例之光電轉換 裝置之圖。 如圖1所示，依照本實施例之受光元件1 〇 1之構造 爲當成光二極體之陽極之P型區域1 4形成在孔洞部份 1 2中和p+型區域1 1形成在p型區域14中。包含鋁等 導電層之接線2 4電連接p +型區域1 1至用以重置受光元 件1 0 1之電位之重置Μ 0 S電晶體1 〇 3之汲極和至用 以轉換訊號電荷爲電壓訊號之源極從動Μ〇S電晶體 1 0 2之閘極。孔洞部份1 2之尺寸由在遮光層2 2中之 孔洞之側緣2 2 Α所界定，遮光層2 2包含鋁等之導電層 且其固定在所需電位上。 於此，P +型區域1 1設置在設置有重置Μ〇S電晶體 1 0 3之汲極和源極從動Μ 0 S電晶體1 〇 2之側，其從 孔洞部份1 2中央移位。第一電源線2 0，其爲用以供應 第一電壓至η型井區域1 3之電極部份，乃設置在相對於 設置孔洞部份1 2之ρ +區域11側之相對側上。參考數字 1 3 Α表不η型井區域1 3之緣，1 4Α爲ρ型區域1 4 之緣，和1 5 Α爲表面區域1 5之內側緣。參考數字 1 7 A表示場絕緣膜1 7之內側緣，且換言之，表示形成 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -裝· 訂 —0 510059 A7 _____B7 五、發明説明（n) 元件之主動區域之緣。參考數字1 8表示氧化矽之絕緣膜 〇 再者’第二電源線1 9，其爲用以供應第二電壓至η 型井區域1 3之電極部份，乃設置在圖1之ρ +型區域1 1 之左右兩側，且ρ +型區域1 1和第二電源線1 9兩者經由 一中間層絕緣膜而形成在遮蔽層2 2下方。孔洞部份1 2 之尺寸爲例如4 0 //mx 6 。 如圖2，3 ’和4所示，η型井區域1 3和其它部份 形成在Ρ型半導體基底1 〇上，ρ型區域1 4設置在η型 井區域1 3中，和ρ +型區域1 1以島形設置在ρ型區域 1 4中。 以η型半導體層構成之表面區域15提供在ρ型區域 1 4之受光表面1 4 Β上，且電連接至η型井區域1 3。 再者，η型表面區域1 5和η型井區域1 3電連接至第一 電源線2 0和至第二電源線1 9。 光二極體之光電伏打接面包含由ρ型區域1 4所形成 之上Ρ η接面和由ρ型區域1 4和η型表面區域1 5所形 成之下ρ η接面，和從在光二極體中光電轉換而離開光載 子之電洞收集入Ρ +型區域1 1以改變接線2 4之電位。 圖5爲在受光部份之厚度方向中之電位輪廓。ρ型區 域1 4在無中性區域之狀態，即，在完全空乏狀態，因爲 從下冶金Ρ η接面Ρ Ν 1延伸之空乏層和從上冶金ρ ^接 面ΡΝ 2延伸之空乏層之重疊。DP 1和Dp 2表示相關 空乏層之緣（空間電荷區域）。此種電位構造使由光電轉 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐) 'Γ^ζ - (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) •裝· 、1Τ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 510059 A7 ___ B7_ 五、發明説明（12) 換所產生之電洞因爲後述之側電位梯度而 快速的滲入P +型區域1 1。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 再者’ P +型區域1 1以歐姆接觸電連接接線2 4，和 氮化矽等之保護膜2 3和氧化矽等之絕緣膜2 1分別提供 在遮蔽層2 2上。N型井區域1 3之週緣由構成元件隔離 區域之P型井區域1 6所圍繞，和區域1 3在每一圖素上 電隔離。 以下表列圖2，3，和4所示之相關區域之雜質表面 濃度/接面深度。 P 型基底 10:ca.lxl〇15cm~3 η 型井區域 13 : ca . Ixl017cm 一 3/ca · 4 . 0 β m P 型區域 14 : ca · 2xl017cm 一 3/ca · 0 . 3 5 // m η 型表面區域 15 : ca . 3x l〇i3cm 一 3/ca • 0 . 2 0 # m 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 P+型區域ll:ca.3xlOi9cm—3 在本實施例中，P型區域1 4之完全空乏電壓約爲一 1 · 0 V。 圖.6 A和6 B爲在完全空乏受光部份中沿受光表面方 向之電位輪廓，且爲用以說明電位梯度形成在第一電 '源線 2 0上之η型區域2 0 B和在第二電源線1 9側上之η型 區域1 9 Β間之狀態。 如圖6 Α所示，當第一電源線2 0和第二電源線1 9 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -15 - 510059 A7 B7 五、發明説明（13) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 在相等電位時，除了 p +型區域1 1附近之p型區域1 4， 即，P型區域之受光部份具有實質均勻的平面電位分佈， 因此，離開產生在P型區域1 4中之光載子之電洞只藉由 擴散而收集入P +型區域1 1。因此，後影像特性變差。 另一方面，如果第二電源線1 9之電位低於第一電源 線2 0之電位（△ V )，如圖6 B所示，在第一電源線 2 0向著第二電源線1 9之方向形成一電位梯度，因此， 從所產生光載子離開之電洞最好滲入P +型區域1 1 ，如此 使得難以殘餘電洞。結果，可顯著改善後影像特性。 藉由選擇施加至第一和第二電源線2 0，1 9之電壓 爲η型井區域1 3和η型表面區域1 5相對於P型區域 1 4之偏壓，和設定此電壓値以完全空乏ρ型區域1 4之 受光部份如上所述在施加電壓之狀態，可完成大面積且低 電容之受光元件101。 經濟部智慧財產局8工消費合作社印製 在本實施例中，由於Ρ +型區域1 1形成在遮蔽層2 2 之遮蔽部份下方，光載子可免於產生在ρ +型區域1 1附近 ，藉此不只可藉由前述漂移效應，且可藉由擴散效應而改 善後影像特性。 再者’由於η型井區域1 3形成在Ρ型基底1 〇中且 在每一圖素上由ρ型井區域1 6所圍繞，因此可易於完全 抑制由光載子·混合相鄰圖素所引起之串音，且因此，可獲 得具有高品質之解析圖樣。 即使在某些圖素上，光載子儲存超過一飽和量時，過 多的載子會由圍繞之ρ型井區域1 6或基底1 〇所吸收， 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210 X297公釐） 510059 A7 _B7_ 五、發明説明（14) 且因此對其它圖素沒有影響，因此可獲得無模糊之高品質 影像。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 此外，於此易於增加介於第一電源線2 0和第二電源 線1 9間之阻抗’且因此可降低電流汲入。 如上詳細說明，本實施例之光電轉換裝置包含受光元 件1 〇 1，其具有第一導電型之第一半導體區域1 3， 1 5，和第二導電型之第二半導體區域1 1 ，1 4，其鄰 近第一半導體區域1 3，1 5，以儲存由光電轉換所獲得 之電荷；讀出電極2 4用以根據儲存在第二半導體區域 1 1，1 4中之電荷而讀取訊號；和至少一對電極部份 1 9，2 0沿一受光表面1 4 B而互相隔離以設置第二半 導體區域1 1 ，1 4之受光部份於其間’和連接至該第一 半導體區域13，15。 而後，電壓△ V施加在電極部份1 9，2 0間，其可 完全空乏第二半導體區域1 1 ，1 4 (圖5 )之受光部份 和可產生用以移動儲存在第二半導體區域1 1 ，1 4中之 電荷（電洞）至讀出電極側1 9 B之電位梯度（圖6 B ) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 〇 以此方式，本實施例之光電轉換裝置可改善受光元件 之後影像特性。 圖7爲本發明之光電轉換裝置之電路構造。此構造顯 示與一圖素3 0相連之部份。在圖7中，顯示一受光元件 1 0 1，其中爲受光元件1 0 1之光二極體之陰極具有兩 電極以對應於第一電源線2 0和第二電源線1 9。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐〉 510059 Α7 Β7 五、發明説明（15) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 如圖7所示，在本實施例之光電轉換裝置中之一圖素 3 0之構造具有一雜訊保持電容1 〇 7以根據剛好在重置 後之雜訊電荷而保持一訊號，一 Μ 0 S開關1 〇 5用以根 據雜訊電荷而傳送訊號至雜訊保持電容1 0 7，一光訊號 保持電容1 0 8用以根據在光訊號儲存後之光訊號電荷而 保持一訊號，和一 Μ 0 S開關1 〇 6用以根據光訊號電荷 而傳送訊號。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 再者，本實施例之光電轉換裝置提供有一移位暫存器 (傳送機構）1 1 3用以循序的傳送分別保持在雜訊保持 電容1 0 7和訊號保持電容1 0 8中之訊號至雜訊共同輸 出線1 1 1和至光訊號共同輸出線1 1 2 ;兩緩衝放大器 1 1 5用以阻抗轉換雜訊共同輸出線1 1 1和光訊號共同 輸出線1 1 2之電壓；一差動放大器1 1 6用以形成介於 雜訊共同輸出線1 1 1和至光訊號共同輸出線1 1 2間之 電壓差異和放大此電壓差異；.和一共同輸出線重置單元 1 1 4以在一圖素之每一傳送後重置雜訊共同輸出線 1 1 1和至光訊號共同輸出線1 1 2。在本實施例中，線 性光電轉換裝置構造成3 4 4個圖素安排成一線在如圖7 所示之構造中。 T S表示一閘極控制線（控制端），而用以控制 Μ〇S開關Γ 〇 6之脈衝經由此供應；Τ Ν爲一閘極控制 線（控制端），而用以控制Μ〇S開關1 0 5之脈衝經由 此供應；V P D 1爲一電源線（電源端），用以供應一電 壓至電極部份2 0 ; V P D 2爲一電源線（電源端）’用 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210x297公釐） 510059 A7 B7 五、發明説明（16) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 以供應一電壓至電極部份1 9 ;和R E S爲一重置閘極控 制線（控制端），而用以控制重置Μ 0 S開關1 〇 3之脈 衝經由此供應。參考數字1 1 7表示一電壓應用電路，用 以施加所需電壓至電源線（電源端）P D 1 ，P D 2，其 可單石整合受光元件在相同晶片上或亦可設置在與受光元 件分離之晶片上。 (光電轉換裝置之驅動方法1 ) 圖8爲用以驅動圖7之光電轉換裝置之時間圖。首先 ，當高位準之啓始脈衝Φ S Ρ在完成在受光元件1 〇 1中 之所需儲存後饋入時，供應至控制線T S之脈衝訊號 Φ T S轉換爲高位準以應用至Μ〇S開關1 〇 6之閘極， •以啓動Μ 0 S開關1 〇 6 ，於此，根據受光元件1 〇 1之 光訊號電荷之訊號，在Μ〇S源極從動電晶體1 〇 2中轉 換爲電壓後，乃傳送至光訊號保持電容1 0 8且保持於此 〇 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 而後，當供應至重置控制線R E S之重置脈衝訊號 Φ R E S變成高位準時，其施加至重置Μ〇S 1 0 3之閘 極以啓動重置Μ 0 S，以初始受光元件1 〇 1之重置操作 。而後，供應至控制線Τ Ν之脈衝訊號Φ Τ Ν轉爲高位準 ，且施加至Μ 0 S開關1 〇 5之閘極以啓動Μ〇S開關 1 0 5，於此，根據剛好在受光元件1 0 1之重置後之雜 訊電荷之訊號，在Μ 0 S源極從動電晶體1 〇 2中轉換爲 電壓後，乃傳送至雜訊保持電容1 0 7且保持於此。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（2Η)Χ297公釐） ;19 : 510059 A7 B7 五、發明説明（17) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 上述操作在所有圖素中同時執行，而後，移位暫存器 1 1 3受到致動以循序的傳送根據雜訊電荷保持在相關雜 訊保持電容1 0 7中之訊號和根據光訊號電荷保持在相關 光訊號保持電容1 0 8中之訊號，經由雜訊共同輸出線 1 1 1和光訊號共同輸出線1 1 2。在此週期中，在受光 元件1 0 1中進一步執行光訊之儲存。 無關於高位準之啓始脈衝S P之輸入是否存在，電源 供應電壓V C C經由電源線P D 1供應至在受光元件 1 0 1中之第一電極部份2 0以將其固定在預定電位上。 在電荷儲存在受光元件1 0 1之每一主週期T 1時，電源 供應電壓V C C經由電源線P D 2施加至第二電極部份。 在包括用以從受光元件1 0 1傳送訊號之傳送週期之每一 週期T 2時，除了週期T 1外，電壓（V C C — △ V )經 由電源線P D 2施加至第二電極部份1 9，因此，第二電 極部份1 9之電位比第一電極部份2 0低△ V。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 因此，在受光元件1 0 1中之光載子在週期T 1中並 未到達受光元件1 0 1之陽極電極側，如圖6 A所示，而 在週期T 2中，如圖6 B所示，在沿受光表面向著受光元 件1 0 1之陽極電極側方向建立起電位梯度，且因此，在 受光元件1 0 1中之光載子可到達陽極電極側。而後，此 裝置執行傳送根據受光元件1 0 1之光訊號電荷之訊號至 在此狀態中之光訊號保持電容1 0 8側之讀出操作。而後 ，此裝置可顯著的改善後影像特性。 在每一週期T 2時，電流Δν/R，其由η型井區域 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） 510059 A7 _ B7 五、發明説明（18) 1 3和η型表面區域1 5之電阻分量R和介於電極部份 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 2 0 ’ 1 9間之電位差異ΔΥ之値所決定’乃在第一電極 部份2 0和第二電極部份1 9間流動，但是此電流之流動 時間可藉由改變施加至介於V C C和V C C — △ V間之一 電極部份之電壓而降低’如圖8所不。
由於光電轉換裝置之大部份操作週期（Τ 1 + Τ 2 ) 爲不具有電位差異△ V之週期Τ 1 ，相較於電位差異△ V 在操作週期時保持在電極部份間之例，可降低電流漏。 在VCC = 5V，Δν=1 〇 〇mV，和受光元件之 .重置電壓V R E S = 1 V之條件下，比較介於本實施例和 比較例（其中V C C保持施加至每一電極對1 9，2 0 ) 間之後影像特性。從比較可知，在本實施例中之後影像約 爲1 / 5 0，且因此本實施例可進一步改善後影像特性。 在此例中，受光元件1 0 1之完全空乏電壓約爲1 V ’和 約4 V之逆偏壓在重置後施加至受光元件1 0 1。由於充 分大的偏壓相對於空乏電壓1 V而施加，本實施例可展現 等效於比較例之靈敏度。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 (光電轉換裝置之驅動方法2 ) 圖9爲用以說明依照本發明之光電轉換裝置之另一驅 動方法之時間圖。此驅動方法和前述驅動方向不同點在於 週期Τ 1和T 2之傳送時間，而其它部份則相同。 在本實施例中，V P D 2 = V C C - △ V乃在啓始脈 衝S P之輸入和根據受光元件1 0 1之光訊號電荷之號 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 510059 A7 B7五、發明説明（19) 之傳送之啓始間之每一週期T 2經由源極從動Μ 0 S 1 0 2施加至光訊號保持電容1 〇 8側。 因此，本實施例可進一'步縮短施加V P D 2二 VC C - ΔΥ之週期，且因此，進一步降低發生在 V. P D 2 = V C C - △ V之週期Τ 2時之電流漏。 由於在本實施例中，施加至受光元件1 〇 1之陰極電 極部份1 9之電壓V P D 2受到控制以抵銷剛好在訊號傳 送至光訊號保持電容1 0 8前之電位梯度△ V ’亦即，岡!1 好在訊號之讀出操作之前，該訊號之狀態爲其中光載子領 先陽極電位一電位梯度△ V，該電位梯度△ V在根據受光 元件1 0 1之光訊號電荷傳送至光訊號保持電容1 0 8 ill 前充分的建立，因此，可降低後影像並儘可能降低電流漏 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 上述本發明之驅動方法爲光電轉換裝置之驅動方法， 包含·· 在第一週期τ 1時，保持至少一對電極部份1 9， 2 0沿一受光表面1 4 B而互相隔離以設置第二半導體區 域1 1 ，1 4之受光部份於其間，和連接至該第一半導體 區域1 3，1 5，在一*相等電位V c c ;和 在第二週期T 2時，在該對電極部份1 9，2 0間施 加可產生用以移動儲存在第二半導體區域11 ， 14之電 荷之電位梯度（圖6 A和6 B )之電壓△ V至讀出電極側 1 9 B 〇 此驅動方法可降低後影像，並可更降低電流漏。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 510059 Μ Β7___ 五、發明説明（20) (資訊處理裝置） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 在本發明上述實施例中，說明具有受光元件1 0 1陣 列在一線上之光電轉換裝置之例，但是，在如受光元件陣 列在二維中之光電轉換裝置或固態影像感應裝置亦可達成 相似的效果。 當使用依照本發明之實施例之光電轉換裝置構成一接 觸影像感應器和當其安裝在例如傳真機，掃瞄器等之影像 讀取系統（資訊處理裝置）中時，因爲即使在高速操作時 ’後影像特性亦是良好的，因此可輕易完成具高品質之影 像之讀取。 圖1 0爲具有使用本發明之光電轉換裝置所構成之接 觸影像感應器之影像讀取系統之構造平面圖。圖1 1爲接 觸影像感應器之橫截面圖。以下參考圖1 0和1 1說明本 .實施例之影像讀取系統。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 如圖1 0所示，影像讀取系統4 0包含一接觸影像感 應器3 8，以電子電路構成之訊號處理單元4 4，以電子 電路構成之感應驅動單元4 3，以陶瓷材料等構成之安裝 基底3 2，和以L ED等（包括L ED驅動單元）之發光 裝置3 5。而後，影像感應模組藉由多重安裝含有L S I 晶片以線圖樣或鋸齒圖樣在陶瓷安裝基底3 2上之光電轉 換裝置而構成。每一光電轉換裝置晶片4 1經由結合接線 連接至在安裝基底3 2上之線。 圖10爲致動在圖10平面上之最左光電轉換裝置晶 本紙張尺度適用中國國家標準( CNS ) A4規格（210X297公釐） -23 - — 510059 A7 __ B7 ___ 五、發明説明（21) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 片4 1之移位暫存器1 1 3之I / 〇端和啓始訊號S I之 匯流排，從最右光電轉換裝置晶片4 1之移位暫存器 1 1 3輸出之終止訊號S〇（其爲下一晶片之啓始訊號） ，一訊號輸出V 〇 u t ，和依照需要而使用之解析開關控 制.訊號Μ〇D E。感應驅動單元4 3供應啓始訊號S I和 解析控制訊號Μ 0 D Ε當成感應器驅動訊號至接觸影像感 應器3 8以控制於此之操作。 如圖1 1所示，接觸影像感應器包含一透光支持3 6 ，L E D光源3 5用以發射紅，綠，藍色之光向著支持 3 6，一透鏡陣列3 4用以聚集來自原始件之反射光以將 其聚焦在受光元件之表面上，在陶瓷基底3 2上之光電轉 換裝置晶片4 1用以光電轉換由透鏡陣列3 4所聚集之反 射光，矽酮樹脂等製成之晶片塗覆3 3用以保護光電轉換 裝置晶片4 1，和一殼3 7。這些元件組裝成接觸影像感 應器。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 接觸影像感應·器3 8之輸出訊號V 〇 u t連接至訊號 處理單元4 4，和訊號處理單元4 4作用如A / D轉換， 遮蔽校正，暗校正，顏色合成等之處理以產生最終影像訊 號。 再者，提供在接觸影像感應器3 8中之L E D光源 3 5連接至L E D發光控制單元.4 2 ’和L E D發光控制 單元4 2根據從感應驅動單元4 3供應而來之啓始訊號 S I和從在圖1 〇中之最右光電轉換裝置晶片4 1而來之 晶片啓始訊號S 0而控制發光時間。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） 510059 A7 B7 五、發明説明（22) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 因此，在從L E D光源3 5只發出紅光時’光電轉換 裝置晶片4 1受驅動以讀取紅色資訊。而後’以相似方式 接續讀取綠色資訊和藍色資訊。原始件之顏色資訊以影像 處理結合，藉此，在無需使用濾色器下可讀取私色原始件 〇 在本實施例中，來自用以控制接觸影像感應器之驅動 之單元之啓始訊號S I乃使用當成一訊號以控制L E D光 源3 5之啓始發光，和終止訊號S ◦當成用以控制L E D 光源3 5之終止發光之訊號。因此，L E D光源3 5實質 點亮只在安裝基底3 2上之所有光電轉換裝置晶片4 1之 操作週期。 本實施例以光源開關型之彩色接觸影像感應器爲例說 '明，但是，並不限於光源開關型，本發明亦可應用至黑白 接觸影像感應器或具有濾色器之接觸影像感應器。 (第二實施例） 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 以下參考圖1 2至1 5說明依照本發明之另一實施例 之光電轉換裝置。 此實施例之光電轉換裝置和圖1至4所示者之主要不 同點爲一傳送閘電極（讀出電極）設置在接近p型區域 1 4之端和Μ 0 S型電荷傳送元件形成接近受光元件。 參考數字2 5表示一閘極絕緣膜和數字2 7表示前述 傳送閘電極。數字2 6表示一浮動擴散區域，其以電極 2 4連接至源極從動Μ〇S電晶體1 〇 2之閘極，且以ρ 本紙張尺度適^國國家標準（〇奶）八4規格（210/297公釐）二二 麵~' 510059 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A 7 B7___— 一五、發明説明（23) 型半導體製成。 產生在爲受光元件之光二極體之P型區域1 4之受光 部份中之電洞儲存在P型區域1 4。P型區域1 4在其厚 度方向和在圖1 5所示之構造相似的完全空乏，和一電位 梯度在至少一預定週期產生在沿受光表面之方向，如圖 6 A和6 B所示。 此完全空乏和電位梯度使電洞滲入傳送閘電極2 7側 0 當在此狀態下，用以啓動傳送開關之一脈衝施加至一 傳送控制端（傳送控制線）T時，已儲存在傳送閘電極 2 7側上之p型區域1 4之部份中之電洞完全傳送至浮動 擴散區域2 Θ 〇 依照浮動擴散區域2 6，電極2 4，和根據所傳送之 電洞之Μ〇S電晶體1 0 2之閘極之電位之訊號可讀出’ 而由Μ〇S電晶體1 〇 2放大。 如上所述，此實施例之光電轉換裝置包含一受光元件 101 ，其具有第一導電型之第一半導體區域13 ’ I5 ，和第二導電型之第二半導體區域1 4，其鄰近第一半導 體區域，用以儲存由光電轉換所產生之電荷；讀出電極 2 7，其使用以根據儲存在該第二半導體區域中之鼇荷而 讀取一訊號；和至少一對電極部份2 0，1 9沿一受光表 面而互相隔離以設置第二半導體區域之受光部份於其間’ 和連接至該第一半導體區域。 再者，施加至電極部份1 9，2 0間之電壓爲Δ V ’ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210 X 297公釐） (请先閱讀背面之注意事項存填寫本10 •装·
1T
LP 510059 A7
五、發明説明（24) 其完全的空乏該第二半導體區域（圖5 )之受光部份且可 產生用以移動儲存在該第二半導體區域之電荷之電位梯度 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本貢) ’至該讀出電極側1 9 B。 此構造允許此裝置抑制後影像。 (光電轉換裝置之驅動方法3 ) 圖1 6爲用以說明依照本發明之光電轉換裝置之驅動 方法之另一實施例之時間圖。 例如’準備具有傳送閘電極當成讀出電極之光電轉換 裝置，如圖12至15所示。‘ 在光電轉換裝置之受光元件1 〇丨中完成所需儲存後 ’高位準之啓始脈衝Φ S P饋入，而後施加至電極部份 1 9之電壓VPD2從VCC切換至VCC - ΔΥ。 當重置脈衝Φ R E S供應至重置控制線R E S，而後 轉爲低位準時，其應用至以P Μ〇S電晶體構成之重置 MOS10 3之閘極，以啓動重置MOS103 ，以重置 浮動擴散區域2 6之電位至一重置電位。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 當供應至控制線Τ Ν之脈衝訊號φ Τ Ν轉爲高位準以 應用至Μ〇S開關1 0 5之閘極，以啓動Μ〇S開關 1 0 5時，在Μ〇S源極從動器1 〇 2中轉換至一電壓後 ，一雜訊傳送至光訊號保持電容1 0 7且保持於此。 當供應至傳送閘極控制線Τ之傳送控制脈衝Φ Τ轉爲 低位準時，其應用至傳送Μ 0 S開關（1 4，2 7，2 6 )之閘極以啓動傳送Μ 0 S開關，以藉由電位差異△ V之 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） 510059 A7 B7 五、發明説明（25) 電位梯度傳送.已儲存在受光元件1 〇 1之P型區域1 4中 且已滲入接近傳送閘電極2 7之側（靠近介於分裂電極部 份1 9間之P型區域1 4 )之所有電洞之電荷至浮動擴散 區域2 6。 當供應至控制線T S之脈衝Φ T S而後轉爲高位準以 應用至Μ〇S開關1 0 6以啓動Μ〇S開關1 0 6時，根 據儲存在受光元件1 0 1中之光產生電洞之訊號，在 Μ〇S源極從動器1 0 2中轉換爲電壓後，乃傳送至光訊 號保持電容1 〇 8且保持於此。 於此，電源供應電壓V C C經由電源線p D 1施加至 在受光元件1 0 1中之第一電極部份2 0，而無關於高位 準之啓始脈衝S Ρ.之輸入是否存在，以固定第一電極部份 2 0在一預定電位。電源供應電壓V C C在電荷儲存在受 光元件1 0 1中之每一主週期Τ 1時經由電源線Τ 2施加 至第二電極部份1 9。在包括重置操作，雜訊之讀出轉換 ，電荷至浮動擴散區域2 6之轉換，和光訊號之讀出轉換 之每一週期Τ 2時，除了週期Τ 1外，電壓（ν c C — △ V )經由電源線P D 2施加至第二電極部份1 9，因此 ，第二電極部份1 9之電位變成低於第一電極部份2 0低 △ V。 因此，在週期Τ 1，在受光元件1 〇 1中之光載子並 未到達傳送閘極電極2 7側，如同在圖6 Α所示之例，而 是在週期T 2中，在沿受光表面向著傳送閘電極2 7側之 方向建立電位梯度，如圖6 B之例所示，因此，在受光元 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) •裝·
、1T 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 510059 A7 B7__ 五、發明説明（26) 件1 0 1中之光載子受引導至傳送閘電極2 7側。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁} 而後，消除電位梯度以降低能量耗損。週期τ 1爲充 分大於週期τ 2之時間。 遷移入週期Τ 2之時間亦可受到控制，如圖1 6之括 號中所示之時間，因此，電位差異△ V之電位梯度只在一 時串基礎上由傳送閫電極2 7所含有之週期時（脈衝φ τ 之低位準之週期）產生在第一電極部份2 0和第二電極部 份1 9間。用於週期Τ 2之充分時間爲例如3 // m或更大 〇 如上所述，本發明之驅動方法爲一種光電轉換裝置之 驅動方法，包含： 在第一週期τ 1時，保持至少一對電極部份1 9 ’ 2 0沿一受光表面而互相隔離以設置第二半導體區域1 4 之受光部份於其間，和連接至該第一半導體區域1 3 ’ 1 5，在一相等電位V C C上；和 在第二週期T 2時，在該對電極1 9 ，2 〇間施加可 產生用以移動儲存在第二半導體區域11 ’ 14之電荷之 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 電壓△至讀出電極側之電位梯度。 此驅動方法可降低後影像，而更可降低電流漏。 (第三實施例） 以下參考圖1 7說明本發明之又一實施例之光電轉換 裝置。 圖17所示之光電轉換裝置和圖3所示之光電轉換裝 本紙張尺度適用中周國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） 510059 A7 _____ ___B7 五、發明説明（27) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 置之差異主要在於不同雜質濃度之區域1 4 C，1 4D存 在於P型區域1 4和內電場產生一電位輪廓，其使電洞可 更輕易滲入至讀出電極側。有鑒於生產成本下，只要在光 微顯影中之曝光數目（光罩數目）.無嚴格限制，此爲一有 效的構造。 其它的構造和操作皆和上述每一實施例相同。 較佳的，可依照需要使用下述構造。 以圖1 7之構造爲例說明，參考數字5 1表示依照需 要而提供之轉換器，其爲所謂的波長轉換元件，以在接收 到如X射線’ α射線，或τ射線時發出可見光等。轉換器 最好爲所謂的閃爍器之材料或如碘化鉋（C s I )等之螢 光材料。在結合此種材料下，最好設置以一光學板，該光 學板由可引導從轉換器發出至受光表面之可見光和可截斷 由轉換器所傳送之輻射之材料（如錯玻璃）所構成，在轉 換器和光電轉換裝置之受光表面間。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 當轉換器5 1整合設置或如一獨立個體設置在本發明 之光電轉換裝置之受光表面上時，此裝置可作用當成無線 圖像影像之影像感應裝置，且其最好應用在醫學和無損壞 檢查上。 在上述每一實施例中，藉由改變ρ型部份爲η型部份 ，而改變η型部份爲ρ型部份，可使電晶體之導電型式反 向。在此例中，相關電位大小關係亦變成相反。 在本發明中，如上所述，電壓應用至光電轉換裝置， 而電荷保持於此，以移動保持在光電轉換裝置中之電荷至 本紙張尺度適用中國國家標準（CN$ ) Μ規格（210Χ297公釐） 510059 A7 B7 五、發明説明（2δ) 接線側，且在此狀態下，電荷等經由接線傳送至外側，因 此，在傳送後，在光電轉換裝置中未殘餘電荷，如此可改 善光電轉換裝置之後影像特性。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐）

Claims (1)

  1. 510059 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 1 . 一種光電轉換裝置，包含： (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 一受光元件，具·有第一導電型之第一半導體區域，和 第二導電型之第二半導體區域用以儲存由鄰近第一半導體 區域之光電轉換所產生之電荷； 一讀出電極，其使用以根據儲存在該第二半導體區域 中之電荷而讀取一訊號； 至少一對電極部份沿包括一受光表面之表面而互相隔 離，和連接至該第一半導體區域， 其中一電壓，其完全的空乏該第二半導體區域之受光 部份且可產生用以移動儲存在該第二半導體區域之受光部 份中之電荷之電位梯度，至該讀出電極側，乃施加在該對 電極部份間。 2 .如申請專利範圍第1項之光電轉換裝置，其中該 第一半導體區域形成一半導體層以設置在該第二半導體區 域和位在第二半導體區域上方之一絕緣層間，和該對電極 部份之每一者接觸該半導體層。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 3 ·如申請專利範圍第2項之光電轉換裝置，其中·該 半導體層覆蓋第二半導體區域之受光表面。 4 ·如申請專利範圍第2項之光電轉換裝置，其中位 在半導體層下方之第二半導體區域·由從在第二半導體區域 之上和下側上之ρ η接面延伸之空乏層所空乏。 5 ·如申請專利範圍第1項之光電轉換裝置，其中該 對電極部份由遮光層所遮蔽。 6 .如申請專利範圍第1項之光電轉換裝置，其中位 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） 510059 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 在該對電極部份外之讀出電極側上之一電極部份設置成一 分裂形式以沿受光表面夾住讀出電極。 裝-I (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 7 ·如申請專利範圍第1項之光電轉換裝置，其中該 讀出電極爲一傳送閘電極以傳送一電荷至一浮動擴散區域 〇 8 ·如申請專利範圍第1項之光電轉換裝置，其中該 讀出電極爲連接至一放大電晶體之閘極之一陽極或一陰極 〇 9 ·如申請專利範圍第1項之光電轉換裝置，其中剛 好在傳送操作以傳送儲存在第二半導體區域或讀出操作以 根據該電荷讀出訊號之前或之時，可產生該電位梯度之電 壓施加一段預定期間。 1 〇 ·如申請專利範圍第1或9項之光電轉換裝置， 其中在該光電轉換裝置之大部份操作週期時，該對電極部 份保持在一相等電位。 1 1 ·如申請專利範圍第1項之光電轉換裝置，其中 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 施加至第一半導體區域之電壓爲至第二半導體區域之反.向 偏壓。 12.—種光電轉換裝置，包含： 一受光元件，具有第一導電型‘之第一半導體區域，和 第二導電型之第二半導體區域用以儲存由鄰近第.一半導體 區域之光電轉換所產生之電荷； 一讀出電極，其使用以根據儲存在該第二半導體區域 中之電荷而讀取一訊號； 本紙張尺度適用中國國家棵準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 510059 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 至少一對電極部份沿包括一受光表面之表面而互相隔 離，和連接至該第一半導體區域；和 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 一電路用以在第一週期保持該對電極在一相等電位’ 和在第二週期在該對電極間施加可產生用以移動儲存在第 二半導體區域之受光部份中之電荷之電壓至讀出電極側之 電位梯度。 3 .如申請專利範圍第1 2項之光電轉換裝置，其 中該第二週期爲在傳送操作以傳送儲存在第二半導體區域 之電荷或讀出操作以根據該電荷經由讀出電極讀取訊號時 或剛好之前之週期。 4 .如申請專利範圍第1 2或1 3項之光電轉換裝 置，其中第一週期比第二週期長。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 1 5 . —種光電轉換裝置之驅動方法，該光電轉換裝 置，包含一受光元件，具有第一導電型之第一半導體區域 ，和第二導電型之第二半導體區域用以儲存由鄰近第一半 導體區域之光電轉換所產生之電荷；和一讀出電極，其使 用以根據儲存在該第二半導體區域中之電荷而讀取一訊.號 ，該方法包含： 在第一週期時，保持至少一對電極部份沿包括一受光 表面之表面而互相隔離，和連接至·該第一半導體區域，在 一相等電位；和 在第二週期時，在該對電極間施加可產生用以移動儲 存在第二半導體區域之電荷之電壓至讀出電極側之電位梯 度。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -34- 510059 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 1 6 · —種資訊處理裝置，包含： 如申請專利範圍第1項之光電轉換裝置； 一驅動電路用以驅動該光電轉換裝置；和 一訊號處理電路用以處理從光電轉換裝置輸出之訊號 〇 1 7 . —種資訊處理裝置，包含： 如申請專利範圍第1項之光電轉換裝置； 一驅動電路用以驅動該光電轉換裝置； 一訊號處理電路用以處理從光電轉換裝置輸出之訊號 ;和 一轉換器用以轉換一無線電圖像影像爲一可見光影像 ------ 裝丨丨 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -35-
TW090128828A 2000-11-28 2001-11-21 Photoelectric conversion apparatus, driving method thereof, and information processing apparatus TW510059B (en)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000361677 2000-11-28
JP2000361678 2000-11-28
JP2001348894A JP2002237614A (ja) 2000-11-28 2001-11-14 光電変換装置及びその駆動方法並びに情報処理装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
TW510059B true TW510059B (en) 2002-11-11

Family

ID=27345284

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW090128828A TW510059B (en) 2000-11-28 2001-11-21 Photoelectric conversion apparatus, driving method thereof, and information processing apparatus

Country Status (3)

Country Link
US (1) US6608299B2 (zh)
JP (1) JP2002237614A (zh)
TW (1) TW510059B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI608244B (zh) * 2015-08-07 2017-12-11 佳能股份有限公司 光電轉換設備、測距裝置、及資訊處理系統

Families Citing this family (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040164331A1 (en) * 2002-06-11 2004-08-26 Chih-Wei Hung CMOS image sensor device and process of producing the same
JP4391079B2 (ja) * 2002-11-28 2009-12-24 浜松ホトニクス株式会社 固体撮像装置及び放射線撮像装置
JP4322166B2 (ja) * 2003-09-19 2009-08-26 富士フイルム株式会社 固体撮像素子
US7067817B2 (en) * 2004-01-29 2006-06-27 Hamamatsu Photonics K.K. Radiation image sensor and making method of same
JP4441294B2 (ja) * 2004-03-12 2010-03-31 キヤノン株式会社 放射線撮像装置及びその制御方法
US7423790B2 (en) * 2004-03-18 2008-09-09 Canon Kabushiki Kaisha Photoelectric conversion apparatus and contact-type image sensor
KR101097920B1 (ko) * 2004-12-10 2011-12-23 삼성전자주식회사 광 센서와, 이를 구비한 표시 패널 및 표시 장치
JP2006202984A (ja) * 2005-01-20 2006-08-03 Hamamatsu Photonics Kk 検出器
JP4751395B2 (ja) * 2005-08-31 2011-08-17 富士通セミコンダクター株式会社 フォトダイオード、固体撮像装置、およびその製造方法
JP5159161B2 (ja) * 2006-06-26 2013-03-06 キヤノン株式会社 放射線撮像装置、放射線撮像システム及びその制御方法
JP2008211591A (ja) * 2007-02-27 2008-09-11 Seiko Instruments Inc 光電変換装置
EP2556536B1 (en) * 2010-04-09 2018-03-14 Scint-X AB Pixel structures for optimized x-ray noise performance
JP5763474B2 (ja) * 2010-08-27 2015-08-12 株式会社半導体エネルギー研究所 光センサ
JP5766062B2 (ja) 2011-08-05 2015-08-19 キヤノン株式会社 軟ｘ線検出装置、及び軟ｘ線検出システム
JP6518076B2 (ja) 2015-02-16 2019-05-22 エイブリック株式会社 受光素子を有する光検出半導体装置
JP2017220616A (ja) * 2016-06-09 2017-12-14 キヤノン株式会社 撮像装置および放射線撮像システム
US11368045B2 (en) 2017-04-21 2022-06-21 Nimbus Engineering Inc. Systems and methods for energy storage using phosphorescence and waveguides
CA3128635A1 (en) 2018-03-05 2019-09-12 Alex DIGGINS Systems and methods for energy storage using phosphorescence and waveguides
WO2019213655A1 (en) 2018-05-04 2019-11-07 Nimbus Engineering Inc. Regenerative braking using phosphorescence

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3870887A (en) * 1973-10-10 1975-03-11 Mc Donnell Douglas Corp Optical image position indicator means using time and phase delay sensing
JPH04123473A (ja) * 1990-09-14 1992-04-23 Hitachi Ltd 半導体装置
US6087703A (en) * 1994-06-07 2000-07-11 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Photodetector and photodetection circuit
JPH09246512A (ja) * 1996-03-06 1997-09-19 Sharp Corp 増幅型固体撮像素子
JPH10135437A (ja) * 1996-11-01 1998-05-22 Sharp Corp 増幅型光電変換素子及びその製造方法、及び増幅型固体撮像装置
US5969337A (en) * 1997-04-29 1999-10-19 Lucent Technologies Inc. Integrated photosensing device for active pixel sensor imagers
US6590242B1 (en) 1999-02-25 2003-07-08 Canon Kabushiki Kaisha Light-receiving element and photoelectric conversion device
US6455833B1 (en) * 1999-03-09 2002-09-24 Micron Technology, Inc. Superposed multi-junction color APS
JP3647390B2 (ja) * 2000-06-08 2005-05-11 キヤノン株式会社 電荷転送装置、固体撮像装置及び撮像システム

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI608244B (zh) * 2015-08-07 2017-12-11 佳能股份有限公司 光電轉換設備、測距裝置、及資訊處理系統
US10468439B2 (en) 2015-08-07 2019-11-05 Canon Kabushiki Kaisha Photoelectric conversion device, ranging apparatus, and information processing system

Also Published As

Publication number Publication date
JP2002237614A (ja) 2002-08-23
US6608299B2 (en) 2003-08-19
US20020063199A1 (en) 2002-05-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TW510059B (en) Photoelectric conversion apparatus, driving method thereof, and information processing apparatus
JP3552233B2 (ja) 周辺回路素子を集積化した画像形成ピクセル素子を有するピクセルアレイ
JP5016746B2 (ja) 撮像装置及びその駆動方法
US8575662B2 (en) Solid state imaging device having high pixel density
TW425716B (en) Photodiode having charge transfer function and image sensor using the same
US7151287B1 (en) Minimizing the effect of directly converted x-rays in x-ray imagers
JP5180537B2 (ja) 光電変換装置及びマルチチップイメージセンサ
US6774453B2 (en) Semiconductor device, image pickup device using the same, and photoelectric conversion device
US7151305B2 (en) Photoelectric conversion device, and image sensor and image input system making use of the same
CN104517983B (zh) 固态成像装置、其制造方法和成像系统
CN104979365B (zh) 图像传感器像素及图像传感器
JP3727639B2 (ja) 固体撮像装置
KR100237133B1 (ko) 광전 변환 장치 및 화상 판독 장치
KR20110011542A (ko) 고체 촬상 장치와 그 제조 방법, 및 전자기기
US20180190709A1 (en) Image sensors
JP2000312024A (ja) 受光素子及びそれを有する光電変換装置
WO2010090104A1 (en) Image sensing device and camera
JP2008187169A (ja) シアン−タイプとイエロータイプのカラー特性を有するピクセルを含むカラーイメージセンサ
JPH04196168A (ja) 固体撮像素子
JPH04357873A (ja) 固体撮像装置
KR101594634B1 (ko) 고체 촬상 장치
CN115663003A (zh) 彩色像素单元结构、电路、图像传感器和驱动方法
JPH05235317A (ja) 固体撮像素子
JP3424360B2 (ja) 固体撮像装置
CN108933149B (zh) 成像传感器像素及系统

Legal Events

Date Code Title Description
GD4A Issue of patent certificate for granted invention patent