CN100379007C - 光电转换器件和使用光电转换器件的摄像*** - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种光电转换器件和使用光电转换器件的摄像***。在累积由入射光产生的电荷的光电转换区(3),并将该光电转换区来的信号电荷输入放大用场效应晶体管(7)的光电转换器件中,光电转换区(3)用势垒区(选择氧化膜(1)和沟道阻断区(2)包围其周围,在势垒区的一部分发生缺损区(溢出用沟道(9)),与缺损区相邻配置场效应晶体管的,与光电转换区的导电型同一导电型的一方主电极区。因此,不会使过剩载流子流入相邻像素或其它浮动区。
Description
技术领域
本发明涉及一种光电转换器件,特别涉及累积由入射光产生的电荷的光电转换区和将该光电转换区来的信号电荷输入放大用场效应晶体管的光电转换器件。
背景技术
图10A是表示现有CMOS传感器构成的平面图,图10B是图10A的线10B-10B处典型剖面图。如图10A和10B所示,p阱1004中形成光电二极管1003,光电二极管1003上累积的电荷由于转移电极1006的电位变成高电平,转移到浮动扩散区1011和与浮动扩散区1011连接的MOS晶体管1007栅极,由该MOS晶体管1007大而输出信号。这里,如图10B所示,对光电二极管1003而言隔着选择氧化膜1001,分别配置相邻的光电二极管1010和MOS晶体管1007的漏区1005。另外这里省略了用于读出光电二极管1010内累积电荷的MOS晶体管。光电二极管1003在与p阱1004之间构成结,因光照射产生的电子、空穴之中电子累积在光电二极管1003内,空穴由衬底1008排出。光电二极管1003构成由p阱1004和表面侧设置的p+区夹着的埋入型二极管。
在采用这种选择氧化膜1001的元件构造中,在光电二极管1003达到饱和时,电子没有泄漏到漏区而泄漏到相邻像素(本案所指是光电二极管1010)的机率大,所以变成了串扰的原因。
另外,1002是选择氧化膜1001型的沟道阻断层,1008的衬底。
因此,例如,有象日本公开专利的特开2000-260971那样,在周围配置与电源相关的扩散等,将其与横向溢出漏区(LOFD)共用例子。但是,在由光电变换所产生的载流子中一部分载流子流出到横向溢出漏区(LOFD),因此能够作为信号电荷有效利用的载流子数量减少,载流子利用效率恶化了。
发明内容
本发明的光电转换器件,具有累积由入射光产生的电荷的光电转换区并将该光电转换区来的信号电荷输入放大用场效应晶体管,其特征是
所述光电转换区以势垒区包围其周围;
在所述势垒区的一部分造成缺损区;
与所述缺损区相邻配置所述场效应晶体管的、与所述光电转换区的导电型同一导电型的一方主电极区。上述本发明为了提高发生载流子(电荷)的收集效率,用势垒包围像素周围,另外,若势垒光电转换区上累积的载流子为电子,就利用p型杂质形成势垒。因此能够抑制泄漏到相邻像素等的电流。
但是,有时使饱和以上的载流子跑到所希望的地方。因此,除去一部分上述势垒,在其对面配置场效应晶体管的主电极区(例如,漏区)。此时,仅在势垒接近效应有效的距离内除去势垒形成用的杂质就能得到其效果。而且也能通过调整除去的间隙,控制势垒高度。
并且,向除去后的区域,导入进一步降低势垒用的杂质。采用导入比势垒用杂质还低浓度的掺杂剂,或向该区域反掺杂相反导电型的掺杂剂降低该区域有效杂质浓度的办法而获得它。因此,变成饱和附近时,能够稳定流到横向溢出漏区(LOFD)摆脱过剩载流子。
如上述一样,在形成横向溢出漏区(LOFD)中,用势垒包围光电转换区,局部除去该势垒,有意地形成低势垒的部分,此前配置主电极区(漏区或源区)部分,因此,在饱和附近,因为过剩载流子不会流入相邻像素或其它浮动扩散区,所以不会发生拖尾、串扰。因此,能够形成更高灵敏度、低串扰的光电转换器件。
附图说明
图1是,图1A表示本发明第1实施方式的光电转换器件构成平面图,图1B是位于线1B-1B的典型剖面图。
图2是,图2A表示本发明第2实施方式的光电转换器件构成平面图,图2B是位于线2B-2B的典型剖面图。
图3是,图3A表示本发明第3实施方式的光电转换器件构成平面图,图3B是位于线3B-3B的典型剖面图。
图4是,图4A表示本发明第4实施方式的光电转换器件构成平面图,图4B是位于线4B-4B的典型剖面图。
图5是,图5A表示本发明第5实施方式的光电转换器件构成平面图,图5B是位于线5B-5B的典型剖面图。
图6是,图6A表示本发明第6实施方式的光电转换器件构成平面图,图6B是位于线6B-6B的典型剖面图。
图7是,图7A表示本发明第7实施方式的光电转换器件构成平面图,图7B是位于线7B-7B的典型剖面图。
图8是,图8A表示本发明第8实施方式的光电转换器件构成平面图,图8B是位于线8B-8B的典型剖面图。
图9是表示把本发明光电转换器件应用于静像电视摄像机时的框图。
图10是,图10A是表示现有光电转换器件的构成平面图,图10B是位于线10B-10B的典型剖面图。
具体实施方式
以下,利用附图对本发明的实施方式进行详细说明。
(实施方式1)
图1A是表示本发明第1实施方式的光电转换器件构成平面图,图1B是位于图1A的线1B-1B的典型剖面图。如图1A和1B所示,p阱4中形成光电二极管(成为光电转换区)3,光电二极管3内累积的电荷由于使转移电极6的电位变成高电平,浮动扩散(floating diffusion)区13和连接到浮动扩散区13的MOS晶体管7栅极,由MOS晶体管7放大输出信号。这里,如图1B所示,对光电二极管3而言,隔着选择氧化膜1(包围在光电二极管3、10的周围),配置相邻像素的光电二极管(成为光电转换区)10。2是选择氧化膜1下边的沟道阻断区(沟道阻断层)、5是作为MOS晶体管7主电极区的漏区、8是衬底、14是用于使浮动扩散区13复原为规定电位的复原用MOS晶体管的栅极。另外,作为主电极区,在本实施方式中虽然使用漏区,但是就是场效应晶体管的源区也行。又,这里省略了读出光电二极管10内累积电荷的MOS晶体管。光电二极管3累积有光照射下产生的电子和空穴之中的电子,空穴排放到衬底8一侧。光电二极管3被夹在p阱4与设于表面侧的p+区间,构成设为埋入型光电二极管。另外,本实施方式中,在p阱4内形成光电二极管3,但也可以在半导体衬底、外延层上形成。并且,漏区5同固定电位或按其基准的电位连接起来是理想的。又,9是在图10A和10B中所示光电转换器件中设置的,处于光电二极管与漏区之间的势垒(这里,是选择氧化膜1和其底下的沟道阻断区2)没有形成的缺损区(溢出用沟道)。即,通过形成缺损区(溢出用沟道)9,打算使该区域降低势垒。另外,包围光电二极管3、10周围的选择氧化膜1和及其底下的沟道阻断区2,除缺损区9外,因为从光电二极管3向浮动扩散区13转移电荷,转移电极6的一部分底下也没有形成势垒。
因此,光电二极管3达到饱和附近时,变成为通过低势垒的溢出用沟道9使过剩载流子流入漏区5,使过剩载流子不会漏到相邻像素的光电二极管10里而难以发生串扰。
另外图1B中,虽然只说明杂质分布,电位的分布为比沟道阻断区2大一圈的区域(势垒)12,阻止向相邻像素的光电二极管10泄漏。
(实施方式2)
图2A是表示本发明第2实施方式的光电转换器件构成平面图,图2B是在图2A的线2B-2B的典型剖面图。另外,图2A和2B中,对与图1A、1B的构成部件相同的部件附加相同标号并省略说明。
本实施方式与第1实施方式比较,在沟道阻断区2的下边,设置由p型形成的埋入势垒层(将变成埋入隔离区)11,并包围着光电二极管3、10。同第1实施方式的溢出用沟道9同样,29是作为缺损区的溢出用沟道。具体点说,它是没有选择氧化膜1和沟道阻断区2的区域。图2B中,虽然也用杂质分布图示出来,但是电位的分布为比沟道阻断区2和势垒层11还大一圈的区域,形成用联系沟道阻断区2和势垒层11的点划线表示的区域(势垒)12这样的纵向壁。借助于该构成,由光电二极管3溢出的载流子(电子)变得更容易溢流到漏区5,因而能够更加降低对相邻像素光电二极管10的串扰。
还有,本实施方式和以下的实施方式中,光电二极管3、10的转移晶体管的栅极是在同一层上形成的这一点虽与实施方式1不同,但象实施方式1一样也可以分别形成。还有,对于复位MOS晶体管也同样。
(实施方式3)
图3A是表示本发明第3实施方式的光电转换器件构成平面图,图3B是在图3A的线3B-3B的典型剖面图。另外,图3A和3B中,对与图2A、2B的构成部件相同的部件附加相同标号并省略说明。
本实施方式与实施方式2同样,用埋入型的势垒层11和表面的沟道阻断层2把光电二极管3、10包围起来,而且仅光电二极管3与漏区5之间的缺损区39没有配置势垒层11。
图3B中,电位的分布为比沟道阻断区2和势垒层11还大一圈的区域,形成用联系沟道阻断区2、势垒层11各自周围,或沟道阻断区2、势垒层11的点划线表示的区域(势垒)12这样的纵向壁。采用仅缺损区39不配置势垒层11的办法,通过衬底内部让过剩载流子到达漏区5,压制像素间串扰。
(实施方式4)
图4A是表示本发明第4实施方式的光电转换器件构成平面图,图4B是在图4A的线4B-4B的典型性剖面图。
本实施方式相对于第3实施方式,阱和衬底的极性相反,即,对n阱104和p衬底108而言这点不同。
如图4A和4B所示,在n阱104中形成光电二极管(将变成光电转换区)103,通过使转移电极106的电位变成高电平,将光电二极管103内累积的电荷转移到浮动扩散区113和连到浮动扩散区113的MOS晶体管107的栅极,由该MOS晶体管107放大并输出信号。这里,如图4B所示,对光电二极管103而言隔着选择氧化膜101,配置相邻像素的光电二极管(将变成光电转换区)110。102是选择氧化膜101下的漏区(将变成主电极区),108是p衬底,114是用于把浮动扩散区113复原到规定电位的复位用的MOS晶体管栅极。另外,这里省略了用于读出光电二极管110内累积电荷的MOS晶体管。另外这里,虽然在阱内形成光电二极管,但是也可以在半导体衬底、外延层上形成。将漏区连接到固定电位或按其基准的电位是理想的。虽然在光电二极管103下边配置与光电二极管103导电型不同的p衬底,但是配置与光电二极管103导电型不同的埋层、半导体衬底等的半导体区也行。
本实施方式中,为了形成三维包围沟道阻断层102、势垒层111、及衬底108上的光电二极管103、110,可使每个像素隔离。因此,能够收集更多的载流子。图4B中,电位的分布分布为比p衬底108、沟道阻断区102和势垒层111还大一圈的区域,形成用联系p、沟道阻断区102、势垒层111的图中点划线表示的这种三维电位壁112。因此每个像素都能够电隔离。这时也为了保持溢出功能,只有缺损区(溢出用沟道)109不设置势垒层111的区域,确实可使饱和电荷运送到漏区105。还有,p+区域111(将变成埋入隔离区域)
形成在转移电极106和复位电极114之下。并且,即使在浮动扩散区113下边形成也行。
(实施方式5)
图5A是表示本发明第5实施方式的光电转换器件构成平面图,图5B是在图5A的线5B-5B的典型性剖面图。还有,图5A和图5B中,对与图4A和4B同一构成部件附加同一标号并省略说明。
本实施方式控制作为缺损区域的溢出用沟道109宽度,在控制沟道势垒高度这点上与实施方式4不同。
本实施方式中,比图4A中表示溢出用沟道109宽度的间隙还要缩小其间隙是难以进行溢出的。这是利用势垒层杂质分布外也依赖于其接近效应。具体点说,通过把溢出用沟道109的间隙作成2μm以下可获得该效应,在作成0.8μm左右,可作为LOFD(横向溢出漏区)形成适当的势垒。关于像素的隔离,因为与实施方式4同样有电位壁112,不用说也能够隔离每个像素。
(实施方式6)
图6A是表示本发明第6实施方式的光电转换器件构成平面图,图6B是在图6A的线6B-6B的典型性剖面图。还有,图6A和图6B中,对与图5A和5B同一构成部件附加同一标号并省略说明。
本实施方式是通过对第4实施方式中所示的溢出用沟道109意图上形成比通常进行掺杂的势垒层111还要低浓度的杂质分布来构成LOFD的例子。或仅在溢出用沟道(将变成杂质扩散区)109的区域进行低浓度掺杂,或者对溢出用沟道109的区域反掺杂相反导电型杂质也行。关于每个像素的隔离因为与实施方式4同样具有电位壁112,不用说也能够隔离每个像素。
(实施方式7)
图7A是表示本发明第7实施方式的光电转换器件构成平面图,图7B是在图7A的线7B-7B的典型性剖面图。还有,图7A和图7B中,对与图4A和4B同一构成部件附加同一标号并省略说明。
本实施方式是在第4实施方式中形成溢出沟道缓和衬底方向势垒的例子。只在漏区105的下部(缺损区109)排除势垒层111(使势垒层111不要延伸到漏区105的下部),就可以通过缺损区109从光电二极管103向漏区105运送过剩载流子。本实施方式中也与第5实施方式同样,通过调节溢出用沟道109的宽度就能够LOFD的溢出程度。关于像素的隔离因为与实施方式4同样具有电位壁112,不用说也能够隔离每个像素。
(实施方式8)
图8A是表示本发明第8实施方式的光电转换器件构成平面图,图8B是在图8A的线8B-8B的典型性剖面图。还有,图8A和图8B中,对与图7A和7B同一构成部件附加同一标号并省略说明。
本实施方式是通过对作为第7实施方式中所示缺损区的溢出用沟道109有意地形成比通常进行掺杂的势垒层111还要低浓度的杂质分布来构成LOFD的例子。或仅在缺损区109进行低浓度掺杂,或者对缺损区109反掺杂相反导电型杂质也行。关于像素的隔离因为与实施方式4同样具有电位壁112,不用说也能够隔离每个像素。
为了以上说明的各实施方式容易理解,将杂质的导电型表记为p、n,但不言而喻,即使该极性全都反过来也得到同样的效果。
接着对利用上述各实施方式光电转换器件的摄像***进行说明。按照图9,详细说明有关把信号读出的扫描电路与本发明光电转换器件一体化后的固体摄像元件应用到静象摄影机时的一个实施方式。
图9是表示把本发明光电转换器件应用于“静象电视摄影机”时的框图。
图9中,201是兼作透镜护罩和主开关的屏蔽物;202是使被照相体的光学像成像于固体摄像元件(光电转换器件)204上的透镜;203是用于改变通过透镜202光量的光阑;204是用于收集由透镜202成像后的被照相体作为图像信号的固体摄像元件;206是对由固体摄像元件204输出的图像信号进行模拟-数字转换的A/D转换器;207是对由A/D转换器206输出的图象数据进行各种校正并压缩数据的信号处理部;208是给固体摄像元件204、摄像信号处理电路205、A/D转换器206、以及信号处理部207输出各种定时信号的定时发生部;209是控制各种运算和整个静象电视摄影机的整体控制运算部;210是暂时存储图象数据用的存储部;111是用于对记录媒体进行记录或读出的接口部;112是用于图象数据的记录或读出的半导体储存器等可装卸的记录媒体;113是用于与外部计算机等通信的接口部。
接着,说明有关上述构成中摄影时静象电视摄影机的操作。
打开屏蔽物201时,主电源接通,接着控制***的电源接通,进而,使A/D转换器206等摄像***电路的电源接通。
由此,为控制曝光量,整体控制运算部209使光阑203开放,将固体摄像元件204输出的信号由A/D转换器206进行转换以后,输入到信号处理部207。以该数据为基础,在整体控制运算部209执行曝光的运算。
根据该测光的结果判断亮度,按照其结果,整体控制运算部209控制光阑。
接着,用固体摄像元件204输出的信号,抽出高频成分在整体控制运算部209执行算出到被照相体的距离。而后,驱动透镜,判断是否对准焦点,判断为未对准焦点时,至此驱动透镜进行测距。
而且,确认对准焦点以后开始该曝光。曝光一结束,就以A/D转换器206,A-D转换固体摄像元件204输出的图象信号,通过信号处理部207由整体控制运算部209写入存储部210。而后,存入存储部210的数据,按照整体控制运算部209的控制,通过记录媒体控制I/F部,记录到半导体储存器等可装卸的记录媒体212里。又通过外部I/F部213直接输入计算机进行图象加工也行。
以上虽然对本发明的实施方式进行了说明,但是本发明的最佳实施例是以下说明的方案。
(实施例1)在具有累积由入射光产生的电荷的光电转换区,并将该光电转换区来的信号电荷输入放大用场效应晶体管的光电转换器件中,
是以所述光电转换区用势垒区包围其周围;
在所述势垒区的一部分发生缺损区;
与所述缺损区相邻配置所述场效应晶体管的、与所述光电转换区的导电型同一导电型的一方主电极区为特征的光电转换器件。
(实施例2)在实施例1所述的光电转换器件中,是以所述势垒区至少包括选择性氧化膜及其正下方的沟道阻断层为特征的光电转换器件。
(实施例3)在实施例1所述的光电转换器件中,是以所述势垒区至少包括与所述光电转换区的导电型相反导电型的埋入隔离区为特征的光电转换器件。
(实施例4)在实施例1~3任一例所述的光电转换器件中,是以所述光电转换区是在与所述光电转换区的导电型同一导电型并在杂质浓度低于所述光电转换区杂质浓度的低杂质浓度区内形成为特征的光电转换器件。
(实施例5)在实施例4所述的光电转换器件中,是以在所述场效应型晶体管的下边设置与所述光电转换区导电型相反导电型的埋入隔离区为特征的光电转换器件。
(实施例6)在实施例5所述的光电转换器件中,是以所述场效应型晶体管的下边设置的所述埋入隔离区包围比所述光电转换区还宽广的区域,由所述埋入隔离区包围的区域起感光区的作用为特征的光电转换器件。
(实施例7)在实施例1~6任一例所述的光电转换器件中,是以在所述缺损区设置与所述光电转换区的导电型相反导电型的杂质扩散区为特征的光电转换器件。
(实施例8)在实施例5所述的光电转换器件中,是以在所述场效应晶体管的所述一方主电极区下的至少一部分上不设置所述埋入隔离区为特征的光电转换器件。
(实施例9)在实施例1所述的光电转换器件中,是以所述势垒至少包括与所述光电转换区的导电型相反导电型的半导体区,在所述缺损区配置与所述半导体区导电型同一导电型并杂质浓度低于所述半导体区杂质浓度的埋入区为特征的光电转换器件。
(实施例10)在实施例4所述的光电转换器件中,是以所述低杂质浓度区是半导体衬底、外延层或阱为特征的光电转换器件。
(实施例11)在实施例1~10任一例所述的光电转换器件中,是以所述一方主电极区连接到固定电位或按其基准的电位为特征的光电转换器件。
(实施例12)在实施例1~11任一例所述的光电转换器件中,是以在所述光电转换区的正下方具有与所述光电转换区相反导电型的半导体区为特征的光电转换器件。
(实施例13)是以具有在实施例1~12任一例所述的光电转换器件、向该光电转换器件成像光的光学***、处理从该光电转换器件来的输出信号的信号处理电路为特征的摄像***。
如以上说明的那样,按照本发明,在LOFD(横向溢出漏区)形成中,采用以势垒包围光电转换区,并除去一部分该势垒有意地形成低势垒的部分,此前配置场效应晶体管的主电极区部分的办法,因为在饱和附近,过剩的载流子不会流入相邻像素或其它浮动端子,所以不发生拖尾、串扰等。因此,能够形成更高灵敏度,低串扰的光电转换器件。
Claims (23)
1.一种光电转换器件,具备具有累积由入射光产生的电荷的第一半导体区的光电转换区,并将来自该光电转换区的信号电荷输入到放大用场效应晶体管,其特征是:
用势垒区包围所述第一半导体区的周围;
使所述势垒区的一部分产生缺损以形成缺损区;
与所述缺损区相邻配置所述场效应晶体管的、与所述第一半导体区的导电型同一导电型的源极区或漏极区。
2.按照权利要求1所述的光电转换器件,其特征是所述势垒区至少包括选择性氧化膜及其正下方的沟道阻断层。
3.按照权利要求1所述的光电转换器件,其特征是所述势垒区至少包括与所述第一半导体区的导电型相反导电型的埋入隔离区。
4.按照权利要求1所述的光电转换器件,其特征是所述第一半导体区是在与所述第一半导体区的导电型同一导电型并杂质浓度低于所述第一半导体区杂质浓度的低杂质浓度区内形成的。
5.按照权利要求4所述的光电转换器件,其特征是在所述场效应晶体管的下边设置与所述第一半导体区导电型相反导电型的埋入隔离区。
6.按照权利要求5所述的光电转换器件,其特征是所述场效应晶体管的下边设置的所述埋入隔离区包围比所述第一半导体区还宽广的区域,由所述埋入隔离区包围的区域起感光区的作用。
7.按照权利要求5所述的光电转换器件,其特征是所述埋入隔离区是设置在所述场效应晶体管的所述源极区或漏极区的下面的至少一部分上。
8.按照权利要求1所述的光电转换器件,其特征是所述势垒区至少包括与所述第一半导体区的导电型相反导电型的半导体区,在所述缺损区配置与所述半导体区的导电型同一导电型并杂质浓度低于所述半导体区杂质浓度的埋入区。
9.按照权利要求4所述的光电转换器件,其特征是所述低杂质浓度区是半导体衬底、外延层或阱。
10.按照权利要求1所述的光电转换器件,其特征是所述源极区或漏极区连接到固定电位。
11.按照权利要求1所述的光电转换器件,其特征是在所述光电转换区的下方具有与所述第一半导体区相反导电型的半导体区。
12.一种摄像***,具有权利要求1所述的光电转换器件、向该光电转换器件输出光的光学***、以及处理从该光电转换器件来的输出信号的信号处理电路。
13.一种光电转换器件,包括:
多个光电转换区,每一个光电转换区具有累积由入射光产生的电荷的第一半导体区,
多个放大用场效应晶体管,来自所述光电转换区的信号电荷输入到该放大用场效应晶体管,
第二半导体区,其连接到所述放大用场效应晶体管的栅极,
势垒区,该势垒区包围每一个所述光电转换区的周围;
低势垒区,其形成在所述势垒区的一部分上,且具有低于所述势垒区的另一部分的势垒的势垒,
转移区,将每一个所述第一半导体区的所述信号电荷转移到所述第二半导体区,
与所述低势垒区相邻配置所述场效应晶体管的源极区或漏极区,所述源极区或漏极区具有与所述第一半导体区的导电型同一导电型。
14.按照权利要求13所述的光电转换器件,其特征是所述势垒区至少包括选择性氧化膜及其正下方的沟道阻断层。
15.按照权利要求13所述的光电转换器件,其特征是所述势垒区至少包括与所述第一半导体区的导电型相反导电型的埋入隔离区。
16.按照权利要求13所述的光电转换器件,其特征是所述第一半导体区是在与所述第一半导体区的导电型同一导电型并杂质浓度低于所述第一半导体区杂质浓度的低杂质浓度区内形成的。
17.按照权利要求16所述的光电转换器件,其特征是在所述场效应晶体管的下边设置与所述第一半导体区导电型相反导电型的埋入隔离区。
18.按照权利要求17所述的光电转换器件,其特征是所述场效应晶体管的下边设置的所述埋入隔离区包围比所述第一半导体区还宽广的区域,由所述埋入隔离区包围的区域起感光区的作用。
19.按照权利要求13所述的光电转换器件,其特征是所述势垒区至少包括与所述第一半导体区的导电型相反导电型的半导体区,在所述缺损区配置与所述半导体区的导电型同一导电型并杂质浓度低于所述半导体区杂质浓度的埋入区。
20.按照权利要求16所述的光电转换器件,其特征是所述低杂质浓度区是半导体衬底、外延层或阱。
21.按照权利要求13所述的光电转换器件,其特征是所述源极区或漏极区连接到固定电位。
22.按照权利要求13所述的光电转换器件,其特征是在所述第一半导体区的正下方具有与所述第一半导体区相反导电型的半导体区。
23.一种摄像***,具有权利要求13所述的光电转换器件、向该光电转换器件输出光的光学***、以及处理从该光电转换器件来的输出信号的信号处理电路。
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US7800146B2 (en) | 2005-08-26 | 2010-09-21 | Aptina Imaging Corporation | Implanted isolation region for imager pixels |
JP5272281B2 (ja) * | 2005-09-22 | 2013-08-28 | ソニー株式会社 | 固体撮像装置およびその製造方法、並びにカメラ |
JP4960058B2 (ja) * | 2006-10-04 | 2012-06-27 | 株式会社東芝 | 増幅型固体撮像素子 |
JP2008091840A (ja) * | 2006-10-05 | 2008-04-17 | Sony Corp | 固体撮像装置及び電子機器 |
JP4054839B1 (ja) * | 2007-03-02 | 2008-03-05 | キヤノン株式会社 | 光電変換装置およびそれを用いた撮像システム |
EP2037667B1 (en) * | 2007-09-14 | 2017-08-23 | Canon Kabushiki Kaisha | Image sensing apparatus and imaging system |
JP5161676B2 (ja) * | 2008-07-07 | 2013-03-13 | キヤノン株式会社 | 撮像装置及び撮像システム |
EP2320460B1 (en) * | 2008-08-11 | 2013-03-13 | Honda Motor Co., Ltd. | Pixel, pixel forming method, imaging device and image forming method |
KR20100054540A (ko) * | 2008-11-14 | 2010-05-25 | 삼성전자주식회사 | 픽셀 회로, 광전 변환장치, 및 이를 포함하는 이미지 센싱 시스템 |
JP5558857B2 (ja) * | 2009-03-09 | 2014-07-23 | キヤノン株式会社 | 光電変換装置およびそれを用いた撮像システム |
JP5489570B2 (ja) * | 2009-07-27 | 2014-05-14 | キヤノン株式会社 | 光電変換装置及び撮像システム |
JP5235814B2 (ja) * | 2009-08-04 | 2013-07-10 | キヤノン株式会社 | 固体撮像装置 |
JP5539105B2 (ja) * | 2009-09-24 | 2014-07-02 | キヤノン株式会社 | 光電変換装置およびそれを用いた撮像システム |
JP5539104B2 (ja) | 2009-09-24 | 2014-07-02 | キヤノン株式会社 | 光電変換装置およびそれを用いた撮像システム |
JP5546222B2 (ja) * | 2009-12-04 | 2014-07-09 | キヤノン株式会社 | 固体撮像装置及び製造方法 |
JP5751766B2 (ja) | 2010-07-07 | 2015-07-22 | キヤノン株式会社 | 固体撮像装置および撮像システム |
JP5645513B2 (ja) | 2010-07-07 | 2014-12-24 | キヤノン株式会社 | 固体撮像装置及び撮像システム |
JP5885401B2 (ja) | 2010-07-07 | 2016-03-15 | キヤノン株式会社 | 固体撮像装置および撮像システム |
JP5697371B2 (ja) | 2010-07-07 | 2015-04-08 | キヤノン株式会社 | 固体撮像装置および撮像システム |
JP5643555B2 (ja) | 2010-07-07 | 2014-12-17 | キヤノン株式会社 | 固体撮像装置及び撮像システム |
JP5656484B2 (ja) | 2010-07-07 | 2015-01-21 | キヤノン株式会社 | 固体撮像装置および撮像システム |
JP2012124299A (ja) * | 2010-12-08 | 2012-06-28 | Toshiba Corp | 裏面照射型固体撮像装置及びその製造方法 |
TWI505453B (zh) * | 2011-07-12 | 2015-10-21 | Sony Corp | 固態成像裝置,用於驅動其之方法,用於製造其之方法,及電子裝置 |
JP5967912B2 (ja) | 2011-12-02 | 2016-08-10 | キヤノン株式会社 | 固体撮像装置 |
JP6172888B2 (ja) * | 2012-01-18 | 2017-08-02 | キヤノン株式会社 | 撮像装置および撮像システム |
JP5956840B2 (ja) | 2012-06-20 | 2016-07-27 | キヤノン株式会社 | 固体撮像装置及びカメラ |
JP5501503B2 (ja) * | 2013-03-28 | 2014-05-21 | キヤノン株式会社 | 光電変換装置及びそれを用いた撮像システム |
JP6351789B2 (ja) * | 2017-04-27 | 2018-07-04 | キヤノン株式会社 | 光電変換装置 |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5614744A (en) * | 1995-08-04 | 1997-03-25 | National Semiconductor Corporation | CMOS-based, low leakage active pixel array with anti-blooming isolation |
CN1231516A (zh) * | 1998-02-28 | 1999-10-13 | 现代电子产业株式会社 | 互补型金属氧化物半导体图像传感器及其制造方法 |
US6281533B1 (en) * | 1996-09-19 | 2001-08-28 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Solid state imaging apparatus, and video system using such solid state imaging apparatus |
US6410901B1 (en) * | 1999-10-22 | 2002-06-25 | Hyundai Electronics Industries Co., Ltd. | Image sensor having blooming effect preventing circuitry |
Family Cites Families (24)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5352920A (en) | 1988-06-06 | 1994-10-04 | Canon Kabushiki Kaisha | Photoelectric converter with light shielding sections |
JPH05251684A (ja) | 1991-11-25 | 1993-09-28 | Eastman Kodak Co | ブルーミング防止特性を向上させたccd画像センサ |
JPH0689998A (ja) * | 1992-09-07 | 1994-03-29 | Sony Corp | 固体撮像装置 |
JP3635681B2 (ja) * | 1994-07-15 | 2005-04-06 | ソニー株式会社 | バイアス回路の調整方法、電荷転送装置、及び電荷検出装置とその調整方法 |
JP2845216B2 (ja) * | 1996-09-27 | 1999-01-13 | 日本電気株式会社 | 固体撮像装置およびその製造方法 |
US6160281A (en) | 1997-02-28 | 2000-12-12 | Eastman Kodak Company | Active pixel sensor with inter-pixel function sharing |
JP3997550B2 (ja) * | 1997-06-11 | 2007-10-24 | セイコーエプソン株式会社 | 半導体装置及び液晶表示装置並びにそれらを含む電子機器 |
JPH1174499A (ja) * | 1997-07-04 | 1999-03-16 | Toshiba Corp | 固体撮像装置及びその製造方法並びにその固体撮像装置を用いたシステム |
US6778214B1 (en) * | 1998-03-04 | 2004-08-17 | Fuji Photo Film Co., Ltd. | Charge generation of solid state image pickup device |
US6690423B1 (en) * | 1998-03-19 | 2004-02-10 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Solid-state image pickup apparatus |
JP3403062B2 (ja) | 1998-03-31 | 2003-05-06 | 株式会社東芝 | 固体撮像装置 |
JP4200545B2 (ja) | 1998-06-08 | 2008-12-24 | ソニー株式会社 | 固体撮像素子およびその駆動方法、並びにカメラシステム |
US6259124B1 (en) | 1998-08-07 | 2001-07-10 | Eastman Kodak Company | Active pixel sensor with high fill factor blooming protection |
JP3457551B2 (ja) * | 1998-11-09 | 2003-10-20 | 株式会社東芝 | 固体撮像装置 |
US6326230B1 (en) | 1999-01-06 | 2001-12-04 | California Institute Of Technology | High speed CMOS imager with motion artifact supression and anti-blooming |
JP2000260971A (ja) | 1999-03-09 | 2000-09-22 | Canon Inc | 撮像装置 |
JP3934827B2 (ja) * | 1999-06-30 | 2007-06-20 | 株式会社東芝 | 固体撮像装置 |
JP2001024041A (ja) * | 1999-07-13 | 2001-01-26 | Oki Electric Ind Co Ltd | キャリアプロファイル検出方法 |
TW494574B (en) | 1999-12-01 | 2002-07-11 | Innotech Corp | Solid state imaging device, method of manufacturing the same, and solid state imaging system |
US6710804B1 (en) | 2000-01-18 | 2004-03-23 | Eastman Kodak Company | CMOS active pixel image sensor with extended dynamic range and sensitivity |
JP2002203954A (ja) | 2000-10-31 | 2002-07-19 | Sharp Corp | 回路内蔵受光素子 |
JP3530159B2 (ja) * | 2001-08-22 | 2004-05-24 | 松下電器産業株式会社 | 固体撮像装置およびその製造方法 |
JP3840203B2 (ja) | 2002-06-27 | 2006-11-01 | キヤノン株式会社 | 固体撮像装置及び固体撮像装置を用いたカメラシステム |
US6586789B1 (en) * | 2002-10-07 | 2003-07-01 | Lixin Zhao | Pixel image sensor |
-
2002
- 2002-12-03 JP JP2002351290A patent/JP4208559B2/ja not_active Expired - Fee Related
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2003
- 2003-12-02 EP EP03027647A patent/EP1427023A3/en not_active Withdrawn
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Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5614744A (en) * | 1995-08-04 | 1997-03-25 | National Semiconductor Corporation | CMOS-based, low leakage active pixel array with anti-blooming isolation |
US6281533B1 (en) * | 1996-09-19 | 2001-08-28 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Solid state imaging apparatus, and video system using such solid state imaging apparatus |
CN1231516A (zh) * | 1998-02-28 | 1999-10-13 | 现代电子产业株式会社 | 互补型金属氧化物半导体图像传感器及其制造方法 |
US6410901B1 (en) * | 1999-10-22 | 2002-06-25 | Hyundai Electronics Industries Co., Ltd. | Image sensor having blooming effect preventing circuitry |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN1505162A (zh) | 2004-06-16 |
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JP2007318465A (ja) | 固体撮像装置 |
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