JPH04144169A - 光電変換装置 - Google Patents
光電変換装置Info
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- JPH04144169A JPH04144169A JP2266330A JP26633090A JPH04144169A JP H04144169 A JPH04144169 A JP H04144169A JP 2266330 A JP2266330 A JP 2266330A JP 26633090 A JP26633090 A JP 26633090A JP H04144169 A JPH04144169 A JP H04144169A
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- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 43
- 239000000969 carrier Substances 0.000 claims description 4
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 abstract description 20
- 230000003071 parasitic effect Effects 0.000 abstract description 10
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 10
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 1
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-
- 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
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- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
本発明は光電変換装置に係り、特に受光領域への光照射
により生じたキャリアに対応する信号を出力する第１の
光電変換要素と、 受光領域に遮光領域を形成し、前記第１の光電変換要素
の暗時出力と同等の出力を得るための第２の光電変換要
素と、を有する光電変換装置に関する。
により生じたキャリアに対応する信号を出力する第１の
光電変換要素と、 受光領域に遮光領域を形成し、前記第１の光電変換要素
の暗時出力と同等の出力を得るための第２の光電変換要
素と、を有する光電変換装置に関する。
［従来の技術］
一般に、複数個の画素から構成されるリニアセンサ又は
エリアセンサにおいては、画素に生ずる暗時電圧成分を
除去するために、複数の画素の一部を暗電圧発生用とし
て使用しくこのような画素を暗画素と呼ぶ）、通常の開
口画素からの出力から暗画素からの出力を減算処理する
ことで光信号出力を得ていた。
エリアセンサにおいては、画素に生ずる暗時電圧成分を
除去するために、複数の画素の一部を暗電圧発生用とし
て使用しくこのような画素を暗画素と呼ぶ）、通常の開
口画素からの出力から暗画素からの出力を減算処理する
ことで光信号出力を得ていた。
第４図は充電変換装置の一例を示す回路構成図である。
同図に示すように、ｎビットの画素を有する光電変換装
置では、１ビツト目を暗画素、２〜ｎビツトを開口画素
としている。Ｔ、、Ｔ、〜Ｔ ｎ−１はバイポーラ型の
光センサであり、ベース（図中Ｂ）に蓄積された電荷に
対応する信号をエミッタ（図中Ｅ）から出力するもので
ある。
置では、１ビツト目を暗画素、２〜ｎビツトを開口画素
としている。Ｔ、、Ｔ、〜Ｔ ｎ−１はバイポーラ型の
光センサであり、ベース（図中Ｂ）に蓄積された電荷に
対応する信号をエミッタ（図中Ｅ）から出力するもので
ある。
Ｍ、＊、Ｍ□〜Ｍ□−１はパルスφ□３によって制御さ
れるベースリセット用のＭＯＳ ）−ランジスタ、Ｍ
ａ−ｒ、 ＭＴＩ〜ＭＴＩ＋−１はパルスφアによって
制御される信号転送用のＭＯＳ トランジスタ、ＣＴｄ
＋０７．１〜Ｃ□ｌ１１−１は蓄積容量である。
れるベースリセット用のＭＯＳ ）−ランジスタ、Ｍ
ａ−ｒ、 ＭＴＩ〜ＭＴＩ＋−１はパルスφアによって
制御される信号転送用のＭＯＳ トランジスタ、ＣＴｄ
＋０７．１〜Ｃ□ｌ１１−１は蓄積容量である。
上記光電変換装置において、暗時では、暗画素、開ロ画
素ともに暗時電圧が発生し、各蓄積容量ＣＴ−，Ｃ□１
〜Ｃｔｓｎ−＋に暗時出力が蓄積される。一方、光照射
時では、暗画素には暗時電圧が発生して蓄積容量ＣＴｄ
には暗時出力が蓄積され、開口画素には（暗時電圧＋光
信号電圧）が発生して蓄積容量Ｃ７ｍ ＋〜ＣＴｌｎ−
１には（暗時出力＋光信号出力）が蓄積される。
素ともに暗時電圧が発生し、各蓄積容量ＣＴ−，Ｃ□１
〜Ｃｔｓｎ−＋に暗時出力が蓄積される。一方、光照射
時では、暗画素には暗時電圧が発生して蓄積容量ＣＴｄ
には暗時出力が蓄積され、開口画素には（暗時電圧＋光
信号電圧）が発生して蓄積容量Ｃ７ｍ ＋〜ＣＴｌｎ−
１には（暗時出力＋光信号出力）が蓄積される。
従って、光照射時において、（開口画素の出カー暗画素
の出力）をとることにより、暗時出力を含まない光信号
出力を得ることができる。
の出力）をとることにより、暗時出力を含まない光信号
出力を得ることができる。
なお、光信号出力成分を正確に得るためには、暗画素の
暗時電圧と開口画素の暗時電圧成分とが等しいことが重
要な前提条件となる。
暗時電圧と開口画素の暗時電圧成分とが等しいことが重
要な前提条件となる。
以下、暗画素及び開口画素の構成について説明する。
第５図（Ａ） 、 ＣＢ）は、それぞれ従来の光電変換
装置の暗画素、開ロ画素の構成を示す概略的平面図であ
る。
装置の暗画素、開ロ画素の構成を示す概略的平面図であ
る。
第６図（Ａ）、ＣＢ）は、第５図（Ａ）、（Ｂ）に示し
た上配暗画素、開ロ画素のｘ−ｘｇ縦断面図である。
た上配暗画素、開ロ画素のｘ−ｘｇ縦断面図である。
第５図（Ａ）、（Ｂ）及び第６図（Ａ） 、 （Ｂ）に
おいて、２はエミッタ領域となるｎ′″半導体領域、３
はベース領域となるｐ半導体領域、４はエミッタコンタ
クトホール、５は遮光領域となるＡ１等の遮光層、６．
７はコレクタ領域を構成するｎ゛半導体領域、ｎ半導体
領域である。８，９は絶縁層であり、ｌＯはＡβ等の導
電層でエミッタ配線となり、コンタクトホールを介して
ｎ°半導体領域２と接続されている。なお、第５図（Ａ
）には、００半導体領域６、ｎ半導体領域７、絶縁層８
、絶縁層９、導電層１０は簡易化のため省略されている
。
おいて、２はエミッタ領域となるｎ′″半導体領域、３
はベース領域となるｐ半導体領域、４はエミッタコンタ
クトホール、５は遮光領域となるＡ１等の遮光層、６．
７はコレクタ領域を構成するｎ゛半導体領域、ｎ半導体
領域である。８，９は絶縁層であり、ｌＯはＡβ等の導
電層でエミッタ配線となり、コンタクトホールを介して
ｎ°半導体領域２と接続されている。なお、第５図（Ａ
）には、００半導体領域６、ｎ半導体領域７、絶縁層８
、絶縁層９、導電層１０は簡易化のため省略されている
。
第６図（Ａ）に示すように、従来、暗画素を構成するに
は、開口領域（受光領域）をＡＪ２等の遮光層５で遮光
するのが一般的に行われていた。なお、開口領域は不図
示の遮光層を開口することで形成される。
は、開口領域（受光領域）をＡＪ２等の遮光層５で遮光
するのが一般的に行われていた。なお、開口領域は不図
示の遮光層を開口することで形成される。
ここで、暗時電圧■６は、暗電流をＩ６、蓄積時間をＴ
ｌ１ｌｔ、ベース容量をＣ３をすると、で与えられる。
ｌ１ｌｔ、ベース容量をＣ３をすると、で与えられる。
なお、バイポーラ型センサが順方向蓄積動作を行ってい
る場合、ベース容量Ｃ１の構成要素は、ベース・エミッ
タ間容量Ｃ０を除（全ての寄生容量の和となる。
る場合、ベース容量Ｃ１の構成要素は、ベース・エミッ
タ間容量Ｃ０を除（全ての寄生容量の和となる。
［発明が解決しようとする課題］
しかしながら、上述した画素構成の光電変換装置におい
ては、暗画素が遮光層５とｎ半導体領域３との間で余分
な寄生容量を持つことから、暗画素と開口画素との間で
、ベース容量Ｃ３の大きさに差が生じる。その結果、暗
画素の暗時電圧と開口画素の暗時電圧成分とに差が生ず
ることとなり、前述した前提条件が満たされず、光信号
出力成分を正確に得ることができなくなるという課題が
あった。
ては、暗画素が遮光層５とｎ半導体領域３との間で余分
な寄生容量を持つことから、暗画素と開口画素との間で
、ベース容量Ｃ３の大きさに差が生じる。その結果、暗
画素の暗時電圧と開口画素の暗時電圧成分とに差が生ず
ることとなり、前述した前提条件が満たされず、光信号
出力成分を正確に得ることができなくなるという課題が
あった。
［課題を解決するための手段］
本発明の光電変換装置は、受光領域への光照射により生
じたキャリアを蓄積する制御電極領域、及びこの制御電
極領域に蓄積されたキャリアに対応する信号を出力する
主電極領域を有する第１の光電変換要素と、 前記制御電極領域及び前記主電極領域を有し、前記受光
領域に遮光領域を形成することで、前記第１の光電変換
要素の暗時出力と同等の出力を得る第２の光電変換要素
と、を有する光電変換装置において、 前記第２の光電変換要素の制御電極領域と前記遮光領域
との間に導電層を設け、 この導電層と前記第２の光電変換要素の主電極領域とを
電気的に接続したことを特徴とする。
じたキャリアを蓄積する制御電極領域、及びこの制御電
極領域に蓄積されたキャリアに対応する信号を出力する
主電極領域を有する第１の光電変換要素と、 前記制御電極領域及び前記主電極領域を有し、前記受光
領域に遮光領域を形成することで、前記第１の光電変換
要素の暗時出力と同等の出力を得る第２の光電変換要素
と、を有する光電変換装置において、 前記第２の光電変換要素の制御電極領域と前記遮光領域
との間に導電層を設け、 この導電層と前記第２の光電変換要素の主電極領域とを
電気的に接続したことを特徴とする。
［作用］
本発明の光電変換装置は、暗時出力用の第２の光電変換
要素の制御電極領域と遮光領域との間に導電層を設け、 前記導電層と前記第２の光電変換要素の主電極領域とを
電気的に接続することで、従来の光電変換装置において
問題となっていた、遮光領域と制御電極領域との間の寄
生容量をなくすものである。
要素の制御電極領域と遮光領域との間に導電層を設け、 前記導電層と前記第２の光電変換要素の主電極領域とを
電気的に接続することで、従来の光電変換装置において
問題となっていた、遮光領域と制御電極領域との間の寄
生容量をなくすものである。
［実施例］
以下、本発明の実施例を図面を用いて詳細に説明する。
第１図（Ａ） 、 （Ｂ）は本発明の光電変換装置の一
実施例の暗画素、開ロ画素の構成を示す概略的平面図で
ある。
実施例の暗画素、開ロ画素の構成を示す概略的平面図で
ある。
第２図（Ａ）、（Ｂ）は、第１図（Ａ）、ＣＢ）に示し
た上記暗画素、開ロ画素のＸ−Ｘ線縦断面図である。
た上記暗画素、開ロ画素のＸ−Ｘ線縦断面図である。
なお、第５図（Ａｌ 、 （Ｂ）及び第６図（Ａ）、（
Ｂ）において示した構成部材と同一構成部材については
、同一符号を用いて説明を省略するものとする。
Ｂ）において示した構成部材と同一構成部材については
、同一符号を用いて説明を省略するものとする。
暗画素は、第１図（Ａ）及び第２図（＾）に示すように
、ベース領域となるｐ半導体領域３上には絶縁層９を介
して、Ａｌ２等の導電層１が設けられており、導電層１
はコンタクトホールを介してエミッタ領域となるｎ′″
半導体領域２と接続されている。導電層１上には、更に
絶縁層８を介して遮光領域となるＡｌ等の遮光層５が設
けられている。
、ベース領域となるｐ半導体領域３上には絶縁層９を介
して、Ａｌ２等の導電層１が設けられており、導電層１
はコンタクトホールを介してエミッタ領域となるｎ′″
半導体領域２と接続されている。導電層１上には、更に
絶縁層８を介して遮光領域となるＡｌ等の遮光層５が設
けられている。
導電層１は、エミッタ配線を形成するとともに、絶縁層
９を介してベース領域となるｐ半導体領域３を覆うこと
でシールド機能を果たしている。
９を介してベース領域となるｐ半導体領域３を覆うこと
でシールド機能を果たしている。
開口画素は、第１図ＣＢ）及び第２図（Ｂ）に示すよう
に、開口領域以外のｐ半導体領域３上に絶縁層９を介し
て、Ａｌ２等の導電層１が設けられている。なお、開口
画素は遮光層が設けられないため、必ずしも第１図（Ｂ
）及び第２図（Ｂ）に示すように、導電層１でベース領
域となるｐ半導体領域３の一部を覆う必要はないが、本
実施例では、暗画素と開口画素との、ベース・エミッタ
間での寄生容量ＣＩｌｌ！の差を小さくするために、導
電層１でベース領域となるｐ半導体領域３の一部を覆っ
ている。
に、開口領域以外のｐ半導体領域３上に絶縁層９を介し
て、Ａｌ２等の導電層１が設けられている。なお、開口
画素は遮光層が設けられないため、必ずしも第１図（Ｂ
）及び第２図（Ｂ）に示すように、導電層１でベース領
域となるｐ半導体領域３の一部を覆う必要はないが、本
実施例では、暗画素と開口画素との、ベース・エミッタ
間での寄生容量ＣＩｌｌ！の差を小さくするために、導
電層１でベース領域となるｐ半導体領域３の一部を覆っ
ている。
本実施例においては、暗画素に設けられた導電層ｌと開
口画素に設けられた導電層１との大きさが異なるために
、暗画素と開口画素とでは、ベース・エミッタ間での寄
生容量Ｃ１に関しては差異が生じるが、第２図（Ａ）に
示すように、Ａｌ等の遮光層５とｐ半導体領域３（ベー
ス領域）との間の寄生容量は、導電層１を遮光Ｍ５とｐ
半導体領域３（ベース領域）との間に設けているために
ほとんど無視することができ、暗電圧に影響を及ぼすベ
ース寄生容量の和Ｃ３に関しては、暗画素と開口画素と
の差をほぼ無くすことができる。
口画素に設けられた導電層１との大きさが異なるために
、暗画素と開口画素とでは、ベース・エミッタ間での寄
生容量Ｃ１に関しては差異が生じるが、第２図（Ａ）に
示すように、Ａｌ等の遮光層５とｐ半導体領域３（ベー
ス領域）との間の寄生容量は、導電層１を遮光Ｍ５とｐ
半導体領域３（ベース領域）との間に設けているために
ほとんど無視することができ、暗電圧に影響を及ぼすベ
ース寄生容量の和Ｃ３に関しては、暗画素と開口画素と
の差をほぼ無くすことができる。
従って、本実施例によれば、暗画素と開口画素との間で
暗時電圧に差が生ずることがほぼ無くなり、光信号出力
成分を正確に得ることができる。
暗時電圧に差が生ずることがほぼ無くなり、光信号出力
成分を正確に得ることができる。
第３図は、本発明を適用した固体擬像装置の概略的構成
図である。
図である。
同図において、光センサがエリア状に配列された撮像素
子２０１は、垂直走査部２０２及び水平走査部２０３に
よってテレビジョン走査が行なわれる。
子２０１は、垂直走査部２０２及び水平走査部２０３に
よってテレビジョン走査が行なわれる。
水平走査部２０３から出力された信号は、処理回路２０
４を通して標準テレビジョン信号として出力される。
４を通して標準テレビジョン信号として出力される。
垂直および水平走査部２０２及び２０３の駆動パルスψ
Ｍｇ＋ φ旧ツ φＨＲ，φＶｌ、 φＶｌ、φｖ２
等はドライバ２０５によって供給される。またドライバ
２０５はコントローラ２０６によって制限される。
Ｍｇ＋ φ旧ツ φＨＲ，φＶｌ、 φＶｌ、φｖ２
等はドライバ２０５によって供給される。またドライバ
２０５はコントローラ２０６によって制限される。
［発明の効果］
以上詳細に説明したように、本発明の光電変換装置によ
れば、第２の光電変換要素の制御電極領域と遮光領域と
の間に導電層を設け、 この導電層と前記第２の光電変換要素の主電極領域とを
電気的に接続することで、遮光領域と制御電極領域との
間の寄生容量をほぼなくし、第１の光電変換要素と、暗
時出力用の第２の充電変換要素との暗時電圧の差をほぼ
なくすことができるので、光信号出力成分を正確に得る
ことが可能となる。
れば、第２の光電変換要素の制御電極領域と遮光領域と
の間に導電層を設け、 この導電層と前記第２の光電変換要素の主電極領域とを
電気的に接続することで、遮光領域と制御電極領域との
間の寄生容量をほぼなくし、第１の光電変換要素と、暗
時出力用の第２の充電変換要素との暗時電圧の差をほぼ
なくすことができるので、光信号出力成分を正確に得る
ことが可能となる。
第１図（Ａ） 、 ＣＢ）は本発明の光電変換装置の一
実施例の暗画素、開ロ画素の構成を示す概略的平面図で
ある。 第２図（Ａ） 、 （Ｂ）は、第１図（Ａ）、（Ｂ）に
示した上記暗画素、開ロ画素のＸ−Ｘ線縦断面図である
。 第３図は、本発明を適用した固体撮像装置の概略的構成
図である。 第４図は光電変換装置の一例を示す回路構成図である。 第５図（Ａｌ、（Ｂ）は、それぞれ従来の光電変換装置
の暗画素、開ロ画素の構成を示す概略的平面図である。 第６図（Ａ）、（Ｂ）は、第５図（Ａ）、（Ｂ）に示し
た上記暗画素、開ロ画素のＸ−Ｘ線縦断面図である。 １．１０：導電層、２：ｎ゛半導体領域、３：ｎ半導体
領域、４：エミッタコンタクト、５：遮光層、６：ｎ゛
半導体領域、７：ｎ半導体領域、８．９：絶縁層。
実施例の暗画素、開ロ画素の構成を示す概略的平面図で
ある。 第２図（Ａ） 、 （Ｂ）は、第１図（Ａ）、（Ｂ）に
示した上記暗画素、開ロ画素のＸ−Ｘ線縦断面図である
。 第３図は、本発明を適用した固体撮像装置の概略的構成
図である。 第４図は光電変換装置の一例を示す回路構成図である。 第５図（Ａｌ、（Ｂ）は、それぞれ従来の光電変換装置
の暗画素、開ロ画素の構成を示す概略的平面図である。 第６図（Ａ）、（Ｂ）は、第５図（Ａ）、（Ｂ）に示し
た上記暗画素、開ロ画素のＸ−Ｘ線縦断面図である。 １．１０：導電層、２：ｎ゛半導体領域、３：ｎ半導体
領域、４：エミッタコンタクト、５：遮光層、６：ｎ゛
半導体領域、７：ｎ半導体領域、８．９：絶縁層。
Claims (2)
- （１）受光領域への光照射により生じたキャリアを蓄積
する制御電極領域、及びこの制御電極領域に蓄積された
キャリアに対応する信号を出力する主電極領域を有する
第１の光電変換要素と、前記制御電極領域及び前記主電
極領域を有し、前記受光領域に遮光領域を形成すること
で、前記第１の光電変換要素の暗時出力と同等の出力を
得る第２の光電変換要素と、を有する光電変換装置にお
いて、 前記第２の光電変換要素の制御電極領域と前記遮光領域
との間に導電層を設け、 この導電層と前記第２の光電変換要素の主電極領域とを
電気的に接続したことを特徴とする光電変換装置。 - （２）前記第１の光電変換要素の一部の制御電極領域上
に絶縁層を介して導電層を設け、この導電層と前記第１
の光電変換要素の主電極領域とを電気的に接続した請求
項１記載の光電変換装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2266330A JP2690612B2 (ja) | 1990-10-05 | 1990-10-05 | 光電変換装置 |
| US07/767,637 US5159186A (en) | 1990-10-05 | 1991-09-30 | Photoconversion device with capacitive compensation in shielded dark current element |
| EP91308947A EP0479534B1 (en) | 1990-10-05 | 1991-09-30 | Photoelectric conversion device |
| DE69128402T DE69128402T2 (de) | 1990-10-05 | 1991-09-30 | Fotovoltaischer Wandler |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2266330A JP2690612B2 (ja) | 1990-10-05 | 1990-10-05 | 光電変換装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04144169A true JPH04144169A (ja) | 1992-05-18 |
| JP2690612B2 JP2690612B2 (ja) | 1997-12-10 |
Family
ID=17429433
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2266330A Expired - Fee Related JP2690612B2 (ja) | 1990-10-05 | 1990-10-05 | 光電変換装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5159186A (ja) |
| EP (1) | EP0479534B1 (ja) |
| JP (1) | JP2690612B2 (ja) |
| DE (1) | DE69128402T2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012093365A (ja) * | 1999-07-29 | 2012-05-17 | Toshiba Medical System Co Ltd | 放射線検出器および放射線診断装置 |
Families Citing this family (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3031756B2 (ja) * | 1990-08-02 | 2000-04-10 | キヤノン株式会社 | 光電変換装置 |
| US5345075A (en) * | 1990-11-13 | 1994-09-06 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Semiconductor photodetector with dielectric shielding |
| US5453611A (en) * | 1993-01-01 | 1995-09-26 | Canon Kabushiki Kaisha | Solid-state image pickup device with a plurality of photoelectric conversion elements on a common semiconductor chip |
| US5633679A (en) * | 1995-05-19 | 1997-05-27 | Xerox Corporation | Photosensitive chip having transfer circuits which compensate for shielded test photosensors |
| DE19612660A1 (de) * | 1996-03-29 | 1997-10-02 | Fraunhofer Ges Forschung | Optische Sensorvorrichtung mit Störsignalkompensation |
| US6169317B1 (en) | 1998-02-13 | 2001-01-02 | Canon Kabushiki Kaisha | Photoelectric conversion device and image sensor |
| US6326601B1 (en) | 1999-07-19 | 2001-12-04 | Agilent Technologies, Inc. | Optical barrier |
| DE19945023C2 (de) * | 1999-09-20 | 2003-04-24 | Siemens Ag | Flächenhafter Bilddetektor für elektromagnetische Strahlen, insbesondere Röntgenstrahlen |
| US8081837B2 (en) * | 2006-02-07 | 2011-12-20 | Intel Corporation | Image sensor array leakage and dark current compensation |
| US8760543B2 (en) | 2011-09-26 | 2014-06-24 | Truesense Imaging, Inc. | Dark reference in CCD image sensors |
Citations (2)
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