JPH0758308A - 固体撮像素子 - Google Patents

固体撮像素子

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JPH0758308A
JPH0758308A JP5161923A JP16192393A JPH0758308A JP H0758308 A JPH0758308 A JP H0758308A JP 5161923 A JP5161923 A JP 5161923A JP 16192393 A JP16192393 A JP 16192393A JP H0758308 A JPH0758308 A JP H0758308A
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JP
Japan
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output
potential
light
region
floating diffusion
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JP5161923A
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English (en)
Inventor
Kazuaki Kojima
数明 小嶋
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Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 固体撮像素子の出力部の出力感度の低下を防
止する。 【構成】 水平転送部の出力側で情報電荷を受けるフロ
ーティングディフュージョン23と出力アンプ27の入
力につながるゲート電極28とをアルミニウム配線26
で接続する。出力アンプ27の出力をバッファアンプ3
1に入力し、バッファアンプ31の出力を拡散層32か
ら、フローティングディフュージョン23を被うアルミ
ニウム膜30に印加する。アルミニウム配線26とアル
ミニウム膜30とを同一の位相とすることで、フローテ
ィングディフュージョン23の容量の増大を抑圧する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ラインセンサあるいは
エリアセンサの如き固体撮像素子に関する。
【0002】
【従来の技術】図2は、フレーム転送方式のCCD固体
撮像素子の概略を示す平面図である。受光部1は、垂直
方向に連続し、互いに平行に配列される複数のシフトレ
ジスタからなり、これらのシフトレジスタの各ビットが
電極の作用によって電位的に区画されて受光画素が構成
される。従って、受光部1には、複数の受光画素がマト
リクス配置されることになる。蓄積部2は、受光部1の
各シフトレジスタに連続する複数のシフトレジスタから
なり、各受光画素に蓄積された1画面分の情報電荷を受
光部1のシフトレジスタから受けて一時的に蓄積する。
水平転送部3は、各ビットが蓄積部2のシフトレジスタ
の出力端に対応付けられる通常単一のシフトレジスタか
らなり、蓄積部2に蓄積される1画面分の情報電荷を1
水平ライン単位で受けて順次出力する。この水平転送部
3の出力側には、電荷量を電圧値に変換する出力部4が
設けられ、水平転送部3を転送される情報電荷が映像信
号に変換されて出力される。以上の各部は、シリコン基
板上に多結晶シリコン電極を配置して形成され、光を受
けると光電変換によって電荷を発生するため、被写体映
像を受ける受光部1以外の領域は、アルミニウム等の遮
光膜5により被われる。
【0003】図3は、水平転送部の一部及び出力部の構
成を示す断面図である。シリコン基板10の表面に、多
結晶シリコンからなる2層構造の転送電極11が絶縁膜
12を介して互いに平行に配列され、水平転送部が構成
される。各転送電極12には、例えば2相の転送クロッ
クが印加され、転送電極12の下のチャネル領域のポテ
ンシャルの制御によって情報電荷が出力部側に転送され
る。また、転送電極12の出力側のシリコン基板10
に、電気的に独立したフローティングディフュージョン
13が設けられると共に、このフローティングディフュ
ージョン13に隣接してリセットドレイン14が設けら
れ、これらフローティングディフュージョン13及びリ
セットドレイン14の間に絶縁膜12を介してリセット
電極15が配置されて出力部が構成される。リセット電
極15には、転送クロックに同期したリセットクロック
が印加され、フローティングディフュージョン13に蓄
積される情報電荷を所定の周期でリセットドレイン14
へ排出させる。また、フローティングディフュージョン
13には、出力アンプにつながるアルミニウム配線16
が接続され、蓄積される電荷量に従って変化する電位の
検出が成される。そして、アルミニウム配線16上に絶
縁膜17を介してアルミニウム膜18が形成され、水平
転送部及び出力部が遮光される。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】以上の出力部において
は、フローティングディフュージョン13の容量を利用
して電荷量が電圧値に変換されるため、フローティング
ディフュージョン13の容量の低減による出力感度の向
上が課題となる。即ち、フローティングディフュージョ
ン13の容量を小さくすれば、蓄積される情報電荷の微
少な量の変化に対しても大きな電位変動が生じるため、
フローティングディフュージョン13の容量が可能な限
り小さく設定される。しかしながら、出力部がアルミニ
ウム膜18で被われる場合、このアルミニウム膜18と
アルミニウム配線16との間に形成される容量のために
フローティングディフュージョン13の容量が大きくな
り、出力感度が低下するという問題が生じる。
【0005】このため、出力部上にはアルミニウム膜を
形成せず、光学系の設定によって出力部に光が当らない
ようにするといった対策が図られる場合がある。ところ
が、ラインセンサ等のように受光部と出力部との距離が
短くなると、出力部に光を当てないように光学系を設定
することが困難となるため、出力部を何らかの手段で遮
光する必要が生じる。
【0006】そこで本発明は、出力部を被う遮光膜を形
成しながら、出力部の容量の増大を低減し、出力感度の
低下を防止することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、上述の課題を
解決するために成されたもので、その特徴とするところ
は、半導体基板上に複数の受光画素が配列され、各受光
画素に蓄積される情報電荷を時系列的に転送出力して映
像信号を得る固体撮像素子であって、上記半導体基板の
表面領域に形成され、上記受光画素から読み出されて転
送される情報電荷を出力側で受ける電気的に独立した不
純物領域と、この不純物領域が受け取る情報電荷を一定
の周期で排出し、不純物領域の電位を所定の電位に初期
設定するリセット手段と、上記不純物領域に電気的に接
続され、不純物領域の電位の変動を映像信号として出力
する出力手段と、少なくとも上記不純物領域を被い、上
記出力手段の出力に従う電位が印加される導電性遮光膜
と、を備えることにある。
【0008】
【作用】本発明によれば、不純物領域を被う遮光膜に、
この不純物領域の電位の変動と同一位相の信号を印加す
ることにより、不純物領域に接続される導電線とこれに
対向する遮光膜との間に形成される容量が減少するた
め、不純物領域の容量の増大を抑圧することができる。
【0009】
【実施例】図1は、本発明の固体撮像素子の出力部の構
成図で、断面図と回路図との組み合わせにより示す。シ
リコン基板20上に複数の転送電極21が絶縁膜22を
介して多層配置され、水平転送部が構成される。この水
平転送部については、図3と同一構造を有しており、各
転送電極12に印加される転送クロックに従い、転送電
極21の下に形成されるチャネル領域内を情報電荷が転
送される。この水平転送部の出力側のシリコン基板20
の表面領域には、転送電極21に隣接してフローティン
グディフュージョン23が形成され、水平転送部から転
送出力される情報電荷を一時的に蓄積する。さらにフロ
ーティングディフュージョン23から一定の距離を置い
たシリコン基板20の表面領域には、所定の電位に固定
されるリセットドレイン24が形成される。これらフロ
ーティングディフュージョン23及びリセットドレイン
24は、共にN型の不純物イオンをシリコン基板20の
表面領域に高濃度に注入して形成される。フローティン
グディフュージョン23とリセットドレイン24との間
の領域には、リセットクロックを受けるリセット電極2
5が配置され、これによりリセットトランジスタが構成
される。このリセットトランジスタは、リセットクロッ
クに応答してフローティングディフュージョン23とリ
セットドレイン24との間を導通してフローティングデ
ィフュージョン23に蓄積される情報電荷をリセットド
レイン24へ排出する。フローティングディフュージョ
ン23には、アルミニウム配線26が接続され、このア
ルミニウム配線26を介して、フローティングディフュ
ージョン23と出力アンプ27の入力につながるゲート
電極28とが電気的に接続される。そして、絶縁膜29
を介してアルミニウム膜30が形成され、フローティン
グディフュージョン23、リセットドレイン24、リセ
ット電極25及びアルミニウム配線26が形成される出
力部が遮光される。このアルミニウム膜30は、バッフ
ァアンプ31の出力につながる拡散層32に電気的に接
続される。
【0010】出力アンプ27は、2段のソースホロワ回
路33、34からなり、1段目のソースホロワ回路33
の入力にフローティングディフュージョン23の電位変
動を受け、2段目のソースホロワ回路34の出力から映
像信号を得るように構成される。各ソースホロワ回路3
3、34は、電源接地間に2つのMOSトランジスタが
直列に接続され、それぞれ電源側のMOSトランジスタ
のゲートを入力とすると共に両MOSトランジスタの接
続点を出力とし、接地側のMOSトランジスタのゲート
に与えられる制御電圧VG1に応じて利得が設定される。
【0011】バッファアンプ31は、出力アンプと同様
に、1段のソースフォロワ回路35からなり、入力に出
力アンプ27から出力される映像信号を受け、出力を拡
散層32からアルミニウム膜30に印加する。このソー
スフォロワ回路35は、電源接地間に2つのMOSトラ
ンジスタが直列に接続され、電源側のMOSトランジス
タのゲートを入力とし、そのMOSトランジスタのドレ
インを出力とすると共に、接地側のMOSトランジスタ
のゲートに印加される制御電圧VG2によって利得が設定
される。このバッファアンプ31の出力は、映像信号と
同一、即ち、フローティングディフュージョン23に生
じる電位の変動と同一の位相であるため、フローティン
グディフュージョン23の電位変動を受けるアルミニウ
ム配線26とバッファアンプ31の出力を受けるアルミ
ニウム膜30との間の電位差は殆どなくなる。従って、
アルミニウム配線26とアルミニウム膜30とが絶縁膜
29を挟んで対向しているとしても、その間の実質的な
容量は十分に小さくなり、フローティングディフュージ
ョン23の容量の増大が抑圧される。
【0012】以上の実施例においては、出力アンプ27
を2段のソースホロワ回路、バッファアンプ31を1段
のソースホロワ回路で構成した場合を例示したが、出力
アンプ27を1段のソースホロワ回路で構成すること、
あるいは、バッファアンプ31を2段のソースホロワ回
路で構成することも可能である。また、このような出力
部の構成は、エリアセンサに限らずラインセンサにも採
用可能である。
【0013】
【発明の効果】本発明によれば、出力部を遮光膜で被っ
た場合でも、出力部のフローティングディフュージョン
の容量の増大を抑圧することができ、出力感度の劣化を
防止することができる。従って、光学系の設定が容易
で、出力特性の優れた固体撮像素子を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の固体撮像素子の出力部の構成図であ
る。
【図2】フレーム転送方式のエリアセンサの模式的平面
図である。
【図3】従来の固体撮像素子の出力部の構成を示す断面
図である。
【符号の説明】
1 撮像部 2 蓄積部 3 水平転送部 4 出力部 10、20 シリコン基板 11、21 転送電極 12、17、22、29 絶縁膜 13、23 フローティングディフュージョン 14、24 リセットドレイン 15、25 リセットゲート 16、26 アルミニウム配線 18、30 アルミニウム膜 27 出力アンプ 28 ゲート電極 31 バッファ回路 32 拡散層 33、34、35 ソースホロワ回路

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体基板上に複数の受光画素が配列さ
    れ、各受光画素に蓄積される情報電荷を時系列的に転送
    出力して映像信号を得る固体撮像素子であって、上記半
    導体基板の表面領域に形成され、上記受光画素から読み
    出されて転送される情報電荷を出力側で受ける電気的に
    独立した不純物領域と、この不純物領域が受け取る情報
    電荷を一定の周期で排出し、不純物領域の電位を所定の
    電位に初期設定するリセット手段と、上記不純物領域に
    電気的に接続され、不純物領域の電位の変動を映像信号
    として出力する出力手段と、少なくとも上記不純物領域
    を被い、上記出力手段の出力に従う電位が印加される導
    電性遮光膜と、を備えることを特徴とする固体撮像素
    子。
  2. 【請求項2】 上記出力手段の出力がバッファ回路を介
    して上記導電性遮光膜に印加されることを特徴とする請
    求項1記載の固体撮像素子。
JP5161923A 1993-06-30 1993-06-30 固体撮像素子 Pending JPH0758308A (ja)

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