JPH04346445A - 固体撮像装置 - Google Patents
固体撮像装置Info
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- JPH04346445A JPH04346445A JP12010791A JP12010791A JPH04346445A JP H04346445 A JPH04346445 A JP H04346445A JP 12010791 A JP12010791 A JP 12010791A JP 12010791 A JP12010791 A JP 12010791A JP H04346445 A JPH04346445 A JP H04346445A
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- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims abstract description 9
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 claims description 40
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 4
- 210000003127 knee Anatomy 0.000 abstract description 19
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 18
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 2
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 2
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
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- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
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
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、信号電荷検出手段とし
て、いわゆる浮遊拡散型電荷検出器を設けて構成される
固体撮像装置に関する。
て、いわゆる浮遊拡散型電荷検出器を設けて構成される
固体撮像装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】図１１は、この種、従来の固体撮像装置
の浮遊拡散型電荷検出器付近を示す図である。図中、１
はＰ型シリコン基板、２は絶縁層、３は信号電荷転送路
（読出しレジスタ部）であり、４〜７は転送電極、φ１
〜φ３は３相のクロック・パルスである。また、８は出
力電極部であり、９は出力電極、ＶＯＧは出力電極９に
印加される直流電圧である。
の浮遊拡散型電荷検出器付近を示す図である。図中、１
はＰ型シリコン基板、２は絶縁層、３は信号電荷転送路
（読出しレジスタ部）であり、４〜７は転送電極、φ１
〜φ３は３相のクロック・パルスである。また、８は出
力電極部であり、９は出力電極、ＶＯＧは出力電極９に
印加される直流電圧である。
【０００３】また、１０は信号電荷を検出する浮遊拡散
型電荷検出器であり、１１は放電用のｎＭＯＳ、１２は
検出用のアンプ、１３は出力端子である。ここに、ｎＭ
ＯＳ１１において、１４は浮遊拡散層（ソース領域）、
１５はゲート、１６はドレイン領域、φＲはリセット・
パルス、ＶＤＤはリセット電圧である。
型電荷検出器であり、１１は放電用のｎＭＯＳ、１２は
検出用のアンプ、１３は出力端子である。ここに、ｎＭ
ＯＳ１１において、１４は浮遊拡散層（ソース領域）、
１５はゲート、１６はドレイン領域、φＲはリセット・
パルス、ＶＤＤはリセット電圧である。
【０００４】また、アンプ１２は、その断面図を図示し
ていないが、Ｐ型シリコン基板１を基体として形成され
ており、１７〜２０はｎＭＯＳ、ＶＢはｎＭＯＳ１８、
２０のバイアス電圧である。また、２１は素子分離領域
、２２はチャネルストッパ領域である。
ていないが、Ｐ型シリコン基板１を基体として形成され
ており、１７〜２０はｎＭＯＳ、ＶＢはｎＭＯＳ１８、
２０のバイアス電圧である。また、２１は素子分離領域
、２２はチャネルストッパ領域である。
【０００５】図１２は、かかる従来の固体撮像装置の表
面のポテンシャル状態を示す図であり、かかる固体撮像
装置においては、まず、ｎＭＯＳ１１がＯＮとされ、浮
遊拡散層１４がリセット電圧ＶＤＤにリセットされる。 続いて、ｎＭＯＳ１１がＯＦＦとされ、信号電荷転送路
３を転送されてきた信号電荷が出力電極部８を介して浮
遊拡散層１４に注入され、この場合に生じる浮遊拡散層
１４の表面ポテンシャルのレベル変化、即ち、浮遊拡散
層１４の電位変化がアンプ１２を介して出力信号として
出力される。その後、再び、ｎＭＯＳ１１がＯＮとされ
、浮遊拡散層１４がリセットされる。以上の動作が繰り
返されて信号電荷の検出が行われる。
面のポテンシャル状態を示す図であり、かかる固体撮像
装置においては、まず、ｎＭＯＳ１１がＯＮとされ、浮
遊拡散層１４がリセット電圧ＶＤＤにリセットされる。 続いて、ｎＭＯＳ１１がＯＦＦとされ、信号電荷転送路
３を転送されてきた信号電荷が出力電極部８を介して浮
遊拡散層１４に注入され、この場合に生じる浮遊拡散層
１４の表面ポテンシャルのレベル変化、即ち、浮遊拡散
層１４の電位変化がアンプ１２を介して出力信号として
出力される。その後、再び、ｎＭＯＳ１１がＯＮとされ
、浮遊拡散層１４がリセットされる。以上の動作が繰り
返されて信号電荷の検出が行われる。
【０００６】かかる従来の固体撮像装置においては、浮
遊拡散層１４に注入される信号電荷の量と浮遊拡散層１
４の表面ポテンシャルのレベルとの関係は図１３に示す
ようになり、したがって、浮遊拡散層１４に注入される
信号電荷の量と出力信号のレベルとの関係は図１４に示
すようになる。
遊拡散層１４に注入される信号電荷の量と浮遊拡散層１
４の表面ポテンシャルのレベルとの関係は図１３に示す
ようになり、したがって、浮遊拡散層１４に注入される
信号電荷の量と出力信号のレベルとの関係は図１４に示
すようになる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】一般に、固体撮像装置
は、ダイナミックレンジが小さく、過大光が入射した場
合、画像が白くなってしまい、画像の品質を低下させて
しまう。このため、従来においては、固体撮像装置の外
部にニー（ｋｎｅｅ）特性を有する増幅器を設け、固体
撮像装置の出力信号をこの増幅器で処理するようにして
いるが、これが固体撮像装置を含む撮像装置全体の小型
化の妨げの一因となっていた。
は、ダイナミックレンジが小さく、過大光が入射した場
合、画像が白くなってしまい、画像の品質を低下させて
しまう。このため、従来においては、固体撮像装置の外
部にニー（ｋｎｅｅ）特性を有する増幅器を設け、固体
撮像装置の出力信号をこの増幅器で処理するようにして
いるが、これが固体撮像装置を含む撮像装置全体の小型
化の妨げの一因となっていた。
【０００８】本発明は、かかる点に鑑み、固体撮像装置
の外部にニー特性を有する増幅器を必要とせず、固体撮
像装置を含む撮像装置全体の小型化を図ることができる
ようにした固体撮像装置を提供することを目的とする。
の外部にニー特性を有する増幅器を必要とせず、固体撮
像装置を含む撮像装置全体の小型化を図ることができる
ようにした固体撮像装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明による固体撮像装
置は、信号電荷検出手段として、その電位を一定レベル
にリセット可能にされた浮遊拡散層を有してなる浮遊拡
散型電荷検出器を設け、信号電荷転送路を転送されてき
た信号電荷を出力電極部を介して前記浮遊拡散層に注入
し、前記浮遊拡散層の電位の変化を検出することにより
信号電荷の検出を行うように構成される固体撮像装置に
おいて、前記出力電極部と前記浮遊拡散層との間の半導
体領域上に絶縁層を介して一又は列状に連なった複数の
電極を設け、前記浮遊拡散層がリセットされた場合、前
記出力電極部から前記浮遊拡散層にかけて階段状に深く
なるポテンシャルウエルが形成されるような直流電圧を
前記一又は列状に連なった複数の電極に印加するように
構成するというものである。
置は、信号電荷検出手段として、その電位を一定レベル
にリセット可能にされた浮遊拡散層を有してなる浮遊拡
散型電荷検出器を設け、信号電荷転送路を転送されてき
た信号電荷を出力電極部を介して前記浮遊拡散層に注入
し、前記浮遊拡散層の電位の変化を検出することにより
信号電荷の検出を行うように構成される固体撮像装置に
おいて、前記出力電極部と前記浮遊拡散層との間の半導
体領域上に絶縁層を介して一又は列状に連なった複数の
電極を設け、前記浮遊拡散層がリセットされた場合、前
記出力電極部から前記浮遊拡散層にかけて階段状に深く
なるポテンシャルウエルが形成されるような直流電圧を
前記一又は列状に連なった複数の電極に印加するように
構成するというものである。
【００１０】
【作用】本発明によれば、浮遊拡散層がリセットされた
場合、出力電極部から浮遊拡散層にかけて階段状に深く
なるポテンシャルウエルが形成されるので、浮遊拡散型
電荷検出器自体がニー特性を有することになる。
場合、出力電極部から浮遊拡散層にかけて階段状に深く
なるポテンシャルウエルが形成されるので、浮遊拡散型
電荷検出器自体がニー特性を有することになる。
【００１１】
【実施例】以下、図１〜図１０を参照して本発明の第１
実施例及び第２実施例について説明する。なお、図１〜
図４、図７、図８において、図１１、図１２に対応する
部分には同一符号を付し、その重複説明は省略する。
実施例及び第２実施例について説明する。なお、図１〜
図４、図７、図８において、図１１、図１２に対応する
部分には同一符号を付し、その重複説明は省略する。
【００１２】第１実施例・・図１〜図６図１は本発明の
第１実施例の固体撮像装置の浮遊拡散型電荷検出器付近
を示す図であり、この第１実施例は、出力電極部８と浮
遊拡散層１４との間の半導体領域上に絶縁層２を介して
ニー特性コントロール電極２３を設け、このニー特性コ
ントロール電極２３に直流電圧ＶＫＧ２３（但し、ＶＯ
Ｇ＜ＶＫＧ２３＜ＶＤＤ）を印加するようにしたもので
あり、その他については、図１１に示す従来の固体撮像
装置と同様に構成されている。
第１実施例の固体撮像装置の浮遊拡散型電荷検出器付近
を示す図であり、この第１実施例は、出力電極部８と浮
遊拡散層１４との間の半導体領域上に絶縁層２を介して
ニー特性コントロール電極２３を設け、このニー特性コ
ントロール電極２３に直流電圧ＶＫＧ２３（但し、ＶＯ
Ｇ＜ＶＫＧ２３＜ＶＤＤ）を印加するようにしたもので
あり、その他については、図１１に示す従来の固体撮像
装置と同様に構成されている。
【００１３】かかる第１実施例においては、浮遊拡散層
１４をリセットした場合の表面ポテンシャルは、図２に
示すようになる。即ち、本実施例においては、出力電極
部８から浮遊拡散層１４にかけて階段状に深くなるポテ
ンシャルウエル２４が形成される。
１４をリセットした場合の表面ポテンシャルは、図２に
示すようになる。即ち、本実施例においては、出力電極
部８から浮遊拡散層１４にかけて階段状に深くなるポテ
ンシャルウエル２４が形成される。
【００１４】したがって、この第１実施例においては、
信号電荷は、その量によって、図３に示すように、浮遊
拡散層１４にのみ蓄積される場合と、図４に示すように
、浮遊拡散層１４のみならず、ニー特性コントロール電
極２３の下方の半導体領域にも蓄積される場合が生じる
。
信号電荷は、その量によって、図３に示すように、浮遊
拡散層１４にのみ蓄積される場合と、図４に示すように
、浮遊拡散層１４のみならず、ニー特性コントロール電
極２３の下方の半導体領域にも蓄積される場合が生じる
。
【００１５】そこで、この第１実施例においては、出力
電極部８を介して浮遊拡散層１４側に注入される信号電
荷の量と浮遊拡散層１４のポテンシャルレベルとの関係
は、図５に示すようになり、この結果、浮遊拡散層１４
に注入された信号電荷の量と出力信号のレベルとの関係
は、図６に示すようになる。
電極部８を介して浮遊拡散層１４側に注入される信号電
荷の量と浮遊拡散層１４のポテンシャルレベルとの関係
は、図５に示すようになり、この結果、浮遊拡散層１４
に注入された信号電荷の量と出力信号のレベルとの関係
は、図６に示すようになる。
【００１６】このように、この第１実施例によれば、浮
遊拡散型電荷検出器１０にニー特性を持たせることがで
きるので、外部にニー特性を有する増幅器を設ける必要
がなく、第１実施例を含む撮像装置全体の小型化を図る
ことができる。
遊拡散型電荷検出器１０にニー特性を持たせることがで
きるので、外部にニー特性を有する増幅器を設ける必要
がなく、第１実施例を含む撮像装置全体の小型化を図る
ことができる。
【００１７】第２実施例・・図７〜図１０図７は本発明
の第２実施例の固体撮像装置の浮遊拡散型電荷検出器付
近を示す図であり、この第２実施例は、出力電極部８と
浮遊拡散層１４との間の半導体領域上に絶縁層２を介し
て２個のニー特性コントロール電極２５、２６を列状に
連ならせて設け、これらニー特性コントロール電極２５
、２６にそれぞれ直流電圧ＶＫＧ２５、ＶＫＧ２６（但
し、ＶＯＧ＜ＶＫＧ２５＜ＶＫＧ２６＜ＶＤＤ）を印加
するようにしたものであり、その他については、図１１
に示す従来の固体撮像装置と同様に構成されている。
の第２実施例の固体撮像装置の浮遊拡散型電荷検出器付
近を示す図であり、この第２実施例は、出力電極部８と
浮遊拡散層１４との間の半導体領域上に絶縁層２を介し
て２個のニー特性コントロール電極２５、２６を列状に
連ならせて設け、これらニー特性コントロール電極２５
、２６にそれぞれ直流電圧ＶＫＧ２５、ＶＫＧ２６（但
し、ＶＯＧ＜ＶＫＧ２５＜ＶＫＧ２６＜ＶＤＤ）を印加
するようにしたものであり、その他については、図１１
に示す従来の固体撮像装置と同様に構成されている。
【００１８】かかる第２実施例においては、浮遊拡散層
１４をリセットした場合の表面ポテンシャルは、図８に
示すようになる。即ち、この第２実施例においては、出
力電極部８から浮遊拡散層１４にかけて階段状に深くな
るポテンシャルウエル２７が形成される。
１４をリセットした場合の表面ポテンシャルは、図８に
示すようになる。即ち、この第２実施例においては、出
力電極部８から浮遊拡散層１４にかけて階段状に深くな
るポテンシャルウエル２７が形成される。
【００１９】したがって、この第２実施例においては、
信号電荷は、その量によって、浮遊拡散層１４にのみ蓄
積される場合と、浮遊拡散層１４及びニー特性コントロ
ール電極２５の下方の半導体領域に蓄積される場合と、
浮遊拡散層１４及びニー特性コントロール電極２５、２
６の下方の半導体領域に蓄積される場合とが生じる。
信号電荷は、その量によって、浮遊拡散層１４にのみ蓄
積される場合と、浮遊拡散層１４及びニー特性コントロ
ール電極２５の下方の半導体領域に蓄積される場合と、
浮遊拡散層１４及びニー特性コントロール電極２５、２
６の下方の半導体領域に蓄積される場合とが生じる。
【００２０】そこで、この第２実施例においては、出力
電極部８を介して浮遊拡散層１４側に注入される信号電
荷の量と浮遊拡散層１４のポテンシャルレベルとの関係
は、図９に示すようになり、この結果、浮遊拡散層１４
に注入された信号電荷の量と出力信号のレベルとの関係
は、図１０に示すようになる。
電極部８を介して浮遊拡散層１４側に注入される信号電
荷の量と浮遊拡散層１４のポテンシャルレベルとの関係
は、図９に示すようになり、この結果、浮遊拡散層１４
に注入された信号電荷の量と出力信号のレベルとの関係
は、図１０に示すようになる。
【００２１】このように、この第２実施例によっても、
浮遊拡散型電荷検出器１０にニー特性を持たせることが
できるので、外部にニー特性を有する増幅器を設ける必
要がなく、この結果、この第２実施例を含む撮像装置全
体の小型化を図ることができる。
浮遊拡散型電荷検出器１０にニー特性を持たせることが
できるので、外部にニー特性を有する増幅器を設ける必
要がなく、この結果、この第２実施例を含む撮像装置全
体の小型化を図ることができる。
【００２２】なお、上述の実施例においては、出力電極
部８と浮遊拡散層１４との間の半導体領域上に絶縁層２
を介して１個又は２個のニー特性コントロール電極を設
けた場合につき述べたが、３個以上のニー特性コントロ
ール電極を設けることもできる。
部８と浮遊拡散層１４との間の半導体領域上に絶縁層２
を介して１個又は２個のニー特性コントロール電極を設
けた場合につき述べたが、３個以上のニー特性コントロ
ール電極を設けることもできる。
【００２３】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、浮遊拡
散型電荷検出器にニー特性を持たせることができるので
、本発明による固体撮像装置の外部にニー特性を有する
増幅器を必要とせず、本発明による固体撮像装置を含む
撮像装置全体の小型化を図ることができる。
散型電荷検出器にニー特性を持たせることができるので
、本発明による固体撮像装置の外部にニー特性を有する
増幅器を必要とせず、本発明による固体撮像装置を含む
撮像装置全体の小型化を図ることができる。
【図１】本発明の第１実施例の固体撮像装置の浮遊拡散
型電荷検出器付近を示す図である。
型電荷検出器付近を示す図である。
【図２】本発明の第１実施例の固体撮像装置の浮遊拡散
型電荷検出器付近の表面ポテンシャル図である。
型電荷検出器付近の表面ポテンシャル図である。
【図３】本発明の第１実施例の固体撮像装置の浮遊拡散
型電荷検出器付近の表面ポテンシャル図である。
型電荷検出器付近の表面ポテンシャル図である。
【図４】本発明の第１実施例の固体撮像装置の浮遊拡散
型電荷検出器付近の表面ポテンシャル図である。
型電荷検出器付近の表面ポテンシャル図である。
【図５】本発明の第１実施例の固体撮像装置における信
号電荷の量と浮遊拡散層のポテンシャルレベルとの関係
を示す図である。
号電荷の量と浮遊拡散層のポテンシャルレベルとの関係
を示す図である。
【図６】本発明の第１実施例の固体撮像装置における信
号電荷の量と出力信号のレベルとの関係を示す図である
。
号電荷の量と出力信号のレベルとの関係を示す図である
。
【図７】本発明の第２実施例の固体撮像装置の浮遊拡散
型電荷検出器付近を示す図である。
型電荷検出器付近を示す図である。
【図８】本発明の第２実施例の固体撮像装置の浮遊拡散
型電荷検出器付近の表面ポテンシャル図である。
型電荷検出器付近の表面ポテンシャル図である。
【図９】本発明の第２実施例の固体撮像装置における信
号電荷の量と浮遊拡散層のポテンシャルレベルとの関係
を示す図である。
号電荷の量と浮遊拡散層のポテンシャルレベルとの関係
を示す図である。
【図１０】本発明の第２実施例の固体撮像装置における
信号電荷の量と出力信号のレベルとの関係を示す図であ
る。
信号電荷の量と出力信号のレベルとの関係を示す図であ
る。
【図１１】従来の固体撮像装置の浮遊拡散型電荷検出器
付近を示す図である。
付近を示す図である。
【図１２】従来の固体撮像装置の浮遊拡散型電荷検出器
付近の表面ポテンシャル図である。
付近の表面ポテンシャル図である。
【図１３】従来の固体撮像装置における信号電荷の量と
浮遊拡散層のポテンシャルレベルとの関係を示す図であ
る。
浮遊拡散層のポテンシャルレベルとの関係を示す図であ
る。
【図１４】従来の固体撮像装置における信号電荷の量と
出力信号のレベルとの関係を示す図である。
出力信号のレベルとの関係を示す図である。
Claims (1)
- 【請求項１】信号電荷検出手段として、その電位を一定
レベルにリセット可能にされた浮遊拡散層を有してなる
浮遊拡散型電荷検出器を設け、信号電荷転送路を転送さ
れてきた信号電荷を出力電極部を介して前記浮遊拡散層
に注入し、前記浮遊拡散層の電位の変化を検出すること
により信号電荷の検出を行うように構成される固体撮像
装置において、前記出力電極部と前記浮遊拡散層との間
の半導体領域上に絶縁層を介して一又は列状に連なった
複数の電極を設け、前記浮遊拡散層がリセットされた場
合、前記出力電極部から前記浮遊拡散層にかけて階段状
に深くなるポテンシャルウエルが形成されるような直流
電圧を前記一又は列状に連なった複数の電極に印加する
ように構成されていることを特徴とする固体撮像装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12010791A JPH04346445A (ja) | 1991-05-24 | 1991-05-24 | 固体撮像装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12010791A JPH04346445A (ja) | 1991-05-24 | 1991-05-24 | 固体撮像装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04346445A true JPH04346445A (ja) | 1992-12-02 |
Family
ID=14778107
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12010791A Withdrawn JPH04346445A (ja) | 1991-05-24 | 1991-05-24 | 固体撮像装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04346445A (ja) |
-
1991
- 1991-05-24 JP JP12010791A patent/JPH04346445A/ja not_active Withdrawn
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19980806 |