JPS60134676A - 固体撮像装置の駆動方法 - Google Patents
固体撮像装置の駆動方法Info
- Publication number
- JPS60134676A JPS60134676A JP58243521A JP24352183A JPS60134676A JP S60134676 A JPS60134676 A JP S60134676A JP 58243521 A JP58243521 A JP 58243521A JP 24352183 A JP24352183 A JP 24352183A JP S60134676 A JPS60134676 A JP S60134676A
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- JP
- Japan
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- period
- voltage
- electrodes
- light receiving
- receiving element
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- Pending
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- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
- Transforming Light Signals Into Electric Signals (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
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は新規な固体撮像装置の駆動方法に関し、特に垂
直レジスタを時分割で転送レジスタとして使用したりオ
ーバーフロードレインとして使用したりする固体撮像装
置の暗電流を低減することができる新規な固体撮像装置
の駆動方法を提供しようとするものである。
直レジスタを時分割で転送レジスタとして使用したりオ
ーバーフロードレインとして使用したりする固体撮像装
置の暗電流を低減することができる新規な固体撮像装置
の駆動方法を提供しようとするものである。
背景技術とその問題点
電荷結合素子（チャージ・カップルド・デバイ゛ス、以
下ｒｃｃＤＪという。）等の電荷転送素子を用いた固体
撮像装置には受光素子を配列した感光部とそれに対応す
る転送レジスタを一対ずつ縦に配列してなる構成のもの
がある。垂直インターライン転送型のものがその好例で
あり、そのインターライン転送型のものに更に蓄積部（
フレーム転送型において感光部と並設される蓄積部と略
同じ役割を果す。）を付加したタイプのものもそれに含
まれる。
下ｒｃｃＤＪという。）等の電荷転送素子を用いた固体
撮像装置には受光素子を配列した感光部とそれに対応す
る転送レジスタを一対ずつ縦に配列してなる構成のもの
がある。垂直インターライン転送型のものがその好例で
あり、そのインターライン転送型のものに更に蓄積部（
フレーム転送型において感光部と並設される蓄積部と略
同じ役割を果す。）を付加したタイプのものもそれに含
まれる。
ところで、そのような固体撮像装置費垂直レジスタの本
来の役割は感光部において受光された信号（電荷）を読
み出し、そして転送することである。しかしながら、感
光部において受光が為される受光期間中にはその転送レ
ジスタをブルーミング等の原因となる不用電荷を掃き出
すようにしたものが増えている。このようにすればオー
バーフロードレイン領域を設ける必要がなく集積度の向
上を図ることができるので好ましいといえる。
来の役割は感光部において受光された信号（電荷）を読
み出し、そして転送することである。しかしながら、感
光部において受光が為される受光期間中にはその転送レ
ジスタをブルーミング等の原因となる不用電荷を掃き出
すようにしたものが増えている。このようにすればオー
バーフロードレイン領域を設ける必要がなく集積度の向
上を図ることができるので好ましいといえる。
しかしながら、このようにした場合には暗電流が多くな
るという問題があった。この問題について第１図に従っ
て具体的に説明する。第１図は１つの受光素子及びその
周辺部の平面構造を示す構成図であり、同図において、
ｌは受光素子（梨地模様の部分より内側の部分）で、例
えばＰ型半導体基板表面部にｎ型半導体領域を選択的に
形成することによって基板との間に形成されるフォトダ
イオードからなる。２はチャンネルストッパ（梨地模様
で示す）で、半導体基板表面部において受光素子ｌの周
囲の矩形環状領域の不純物濃度を半導体基板の濃度より
も高くすることによって形成されている。該チャンネル
ストッパ２は一部（斜線で示す）３が他の部分より適宜
不純物濃度を低くされ、その部分３が読み出しゲート部
となるようにされている。４は垂直レジスタで、受光素
子ｌの隣り合う垂直列の中間部に垂直転送方向に沿って
延びるように形成されたｎ型半導体領域からなる。
るという問題があった。この問題について第１図に従っ
て具体的に説明する。第１図は１つの受光素子及びその
周辺部の平面構造を示す構成図であり、同図において、
ｌは受光素子（梨地模様の部分より内側の部分）で、例
えばＰ型半導体基板表面部にｎ型半導体領域を選択的に
形成することによって基板との間に形成されるフォトダ
イオードからなる。２はチャンネルストッパ（梨地模様
で示す）で、半導体基板表面部において受光素子ｌの周
囲の矩形環状領域の不純物濃度を半導体基板の濃度より
も高くすることによって形成されている。該チャンネル
ストッパ２は一部（斜線で示す）３が他の部分より適宜
不純物濃度を低くされ、その部分３が読み出しゲート部
となるようにされている。４は垂直レジスタで、受光素
子ｌの隣り合う垂直列の中間部に垂直転送方向に沿って
延びるように形成されたｎ型半導体領域からなる。
Ｐ １−Ｐ４は半導体基板表面上に絶縁膜を介して水平
方向に延びるように形成された垂直転送電極で、垂直転
送方向に向ってＰｉ、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４の順序で配列さ
れている。各垂直転送電極Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４はそ
れぞれ帯状ではなく受光素子ｌと重なり合わないように
櫛歯状に形成されている。又、Ｐｌ、！１−Ｐ２とが、
そして、Ｐ３とＰ４とがそれぞれ一部において重なり合
っているが、Ｐ２及びＰ４は下層で、Ｐｌ及びＰ３が上
層になるようにされている。そして、電極Ｐ３は前記読
み出しゲート部２と一部においてオーバーラツプしてい
る。
方向に延びるように形成された垂直転送電極で、垂直転
送方向に向ってＰｉ、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４の順序で配列さ
れている。各垂直転送電極Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４はそ
れぞれ帯状ではなく受光素子ｌと重なり合わないように
櫛歯状に形成されている。又、Ｐｌ、！１−Ｐ２とが、
そして、Ｐ３とＰ４とがそれぞれ一部において重なり合
っているが、Ｐ２及びＰ４は下層で、Ｐｌ及びＰ３が上
層になるようにされている。そして、電極Ｐ３は前記読
み出しゲート部２と一部においてオーバーラツプしてい
る。
第２図は従来において各垂直転送電極Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３
．Ｐ４に印加された信号φｌ、φ２、φ３、φ４の波形
図である。
．Ｐ４に印加された信号φｌ、φ２、φ３、φ４の波形
図である。
この固体撮像装置において、不用電荷の掃き出し及び信
号転送は４相駆動刃式により行われ、従って、信号φｌ
〜φ４は掃出期間及び転送期間においては例えば＋５ｖ
から一５Ｖの範囲で４相駆動することのできるようなり
ロックパルスとなる。又、読み出しゲート部３を通して
の垂直レジスタ４への信号の読み川しは転送電極Ｐ１及
びＰ２を例えば＋ＩＯＶに高め転送電極Ｐ２及びＰ４を
一５ｖに低くすることにより行われる。そして、受光期
間中は垂直レジスタ４内の不要電荷を速やかに掃き出す
ためその垂直レジスタ４をオーバードレインとして機能
させる必要がある。従って、少なくとも電極ＰＬ、Ｐ３
を高いレベルにすることが必要であるが、電極ＰＩ、Ｐ
３にのみ高いレベルにし、Ｐ２、Ｐ４を低いレベルにし
た場合には電極ＰｉとＰ３との間の部分下における電荷
は掃き出しきれない。電荷をよりスムースに掃き出すた
めには全電極Ｐｉ、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４を同じように高い
レベルにすることが必要である。
号転送は４相駆動刃式により行われ、従って、信号φｌ
〜φ４は掃出期間及び転送期間においては例えば＋５ｖ
から一５Ｖの範囲で４相駆動することのできるようなり
ロックパルスとなる。又、読み出しゲート部３を通して
の垂直レジスタ４への信号の読み川しは転送電極Ｐ１及
びＰ２を例えば＋ＩＯＶに高め転送電極Ｐ２及びＰ４を
一５ｖに低くすることにより行われる。そして、受光期
間中は垂直レジスタ４内の不要電荷を速やかに掃き出す
ためその垂直レジスタ４をオーバードレインとして機能
させる必要がある。従って、少なくとも電極ＰＬ、Ｐ３
を高いレベルにすることが必要であるが、電極ＰＩ、Ｐ
３にのみ高いレベルにし、Ｐ２、Ｐ４を低いレベルにし
た場合には電極ＰｉとＰ３との間の部分下における電荷
は掃き出しきれない。電荷をよりスムースに掃き出すた
めには全電極Ｐｉ、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４を同じように高い
レベルにすることが必要である。
そこで、受光期間中は全電極Ｐ１〜Ｐ４を例えば＋８Ｖ
の高いレベルにするということが行われる。
の高いレベルにするということが行われる。
ところで、そのように全電極Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４を
高くすると受光素子１の周りのチャンネルストッパ２が
デプレッションモードになり、チャンネルストッパ２の
界面準位が全て開いた状態になる。すると、その空乏化
した準位を再結合中心として暗電流が発生してしまう。
高くすると受光素子１の周りのチャンネルストッパ２が
デプレッションモードになり、チャンネルストッパ２の
界面準位が全て開いた状態になる。すると、その空乏化
した準位を再結合中心として暗電流が発生してしまう。
発明の目的
しかして、本発明は受光期間中において受光素子の周辺
の電極下に存在する界面準位が暗電流の発生源となるこ
とを防止することを目的とする。
の電極下に存在する界面準位が暗電流の発生源となるこ
とを防止することを目的とする。
発明の構成
上記目的を達成するため本考案固体撮像装置の駆動方法
は、垂直レジスタを受光素子で得た信号を読み出し転送
する転送レジスタとしてと余剰電荷を掃き出すオーバー
フロードレインとしてとで時分割で使用する固体撮像装
置の駆動方法であつて、各受光期間において垂直転送電
極に所定の電圧を加えて不要電荷を掃き出す状態にする
動作と受光素子の周辺領域表面をその周辺領域の多数キ
ャリアのアキンテーション状態にする動作とを１水平周
期と同じ時間を周期として交互に繰返されるように駆動
することを特徴とするものである。
は、垂直レジスタを受光素子で得た信号を読み出し転送
する転送レジスタとしてと余剰電荷を掃き出すオーバー
フロードレインとしてとで時分割で使用する固体撮像装
置の駆動方法であつて、各受光期間において垂直転送電
極に所定の電圧を加えて不要電荷を掃き出す状態にする
動作と受光素子の周辺領域表面をその周辺領域の多数キ
ャリアのアキンテーション状態にする動作とを１水平周
期と同じ時間を周期として交互に繰返されるように駆動
することを特徴とするものである。
実施例
以下に、本発明固体撮像装置の駆動方法を添附図面に示
した実施例に従って詳細に説明する。
した実施例に従って詳細に説明する。
第３図は本発明固体撮像装置の駆動方法の実施の一例に
おける各転送電極に対して加える各信号φ１、φ２、φ
３、φ４のタイムチャートである。この転送電極Ｐｉ、
Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４に加えられる信号φ１、φ２、φ３、
φ４は第２図に示す従来の場合とは受光期間における波
形のみが異なる。即ち、第１図に示す構造の固体撮像装
置において、読み出し時における受光素子ｌは、第３の
電極により支配される読み出しゲート部３の電圧ｖｈ（
例えば＋ｌ０Ｖ）に相当するポテンシャルにリセットさ
れ、そして、受光時には読み出しゲート部３を支配する
各電極Ｐ１〜Ｐ４の電圧は上記電圧ｖｈより若干浅い電
圧Ｖｍｌ（例えば＋８Ｖ）にされ、受光素子１において
信号電荷の蓄積が為される。又、そのときその電圧Ｖｍ
ｌに相当するポテンシャルを越える発生電荷は垂直レジ
スタ４側に流れ込む。
おける各転送電極に対して加える各信号φ１、φ２、φ
３、φ４のタイムチャートである。この転送電極Ｐｉ、
Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４に加えられる信号φ１、φ２、φ３、
φ４は第２図に示す従来の場合とは受光期間における波
形のみが異なる。即ち、第１図に示す構造の固体撮像装
置において、読み出し時における受光素子ｌは、第３の
電極により支配される読み出しゲート部３の電圧ｖｈ（
例えば＋ｌ０Ｖ）に相当するポテンシャルにリセットさ
れ、そして、受光時には読み出しゲート部３を支配する
各電極Ｐ１〜Ｐ４の電圧は上記電圧ｖｈより若干浅い電
圧Ｖｍｌ（例えば＋８Ｖ）にされ、受光素子１において
信号電荷の蓄積が為される。又、そのときその電圧Ｖｍ
ｌに相当するポテンシャルを越える発生電荷は垂直レジ
スタ４側に流れ込む。
ところで、本発明においては受光中各垂直転送電極Ｐ１
〜Ｐ４が電圧Ｖ ｍ １を受ける状態が１水平周期（Ｈ
）以上継続１〜ないようにされている。
〜Ｐ４が電圧Ｖ ｍ １を受ける状態が１水平周期（Ｈ
）以上継続１〜ないようにされている。
即ち、ｌ水平周期のうち走査期間は各垂直転送電極Ｐ
１−Ｐ４に加える電圧をＶｍｌにするが、帰線期間は各
垂直転送電極ＰＩ−Ｐ４を例えば−５Ｖの低レベルにす
ることとし、それによってチャンネルストッパ２から発
生する暗電流を少なくする。このように、一時的に各垂
直転送電極Ｐ１〜Ｐ４を低レベルにすることによって暗
電流を少なくすることができる理由は次のとおりである
。
１−Ｐ４に加える電圧をＶｍｌにするが、帰線期間は各
垂直転送電極ＰＩ−Ｐ４を例えば−５Ｖの低レベルにす
ることとし、それによってチャンネルストッパ２から発
生する暗電流を少なくする。このように、一時的に各垂
直転送電極Ｐ１〜Ｐ４を低レベルにすることによって暗
電流を少なくすることができる理由は次のとおりである
。
即ち、Ｐ型半導体領域はその上方の電極を負のレベルに
することにより表面をホール（正孔）のアキ、Ｗ−ジョ
ン状態にすることができる。そのようにアキ党−ション
状態になると界面準位がホールによって占有される。と
ころで、そのようなアキメソ−ジョン状態のときに電極
に正の電圧を印加してそのＰ型半導体領域を空乏化させ
ると、界面準位を占有していたホールはある時定数をも
ってその界面準位から放出される。その時定数はその準
位のレベルの関数となり、再結合中心となるミツドギャ
ップ近傍においては１０ ＝ ｓ ｅＣ程度となる。
することにより表面をホール（正孔）のアキ、Ｗ−ジョ
ン状態にすることができる。そのようにアキ党−ション
状態になると界面準位がホールによって占有される。と
ころで、そのようなアキメソ−ジョン状態のときに電極
に正の電圧を印加してそのＰ型半導体領域を空乏化させ
ると、界面準位を占有していたホールはある時定数をも
ってその界面準位から放出される。その時定数はその準
位のレベルの関数となり、再結合中心となるミツドギャ
ップ近傍においては１０ ＝ ｓ ｅＣ程度となる。
しかして、各垂直転送電極Ｐ１〜Ｐ４に正の電圧を印加
し続ける時間をその再結合中心となるミツドギャップ近
傍の準位の時定数より短くすることにより実効的な再結
合中心数を減少せしめることができる。従って、受光素
子ｌのチャンネルストッパ２から発生する暗電流を減少
することができるのである。
し続ける時間をその再結合中心となるミツドギャップ近
傍の準位の時定数より短くすることにより実効的な再結
合中心数を減少せしめることができる。従って、受光素
子ｌのチャンネルストッパ２から発生する暗電流を減少
することができるのである。
要約すれば、電極Ｐ１〜Ｐ４を例えばｌフィールドの間
高いままの状態にしておくと暗電流が大量に発生するの
で、例えば水平帰線期間毎にホールのアキメヒーション
状態にするのである。そして、受光素子ｌに集まる暗電
流のうち受光素子ｌ自身で発生するものとその周辺で発
生するものとの比が１７１ Ｎ１．： １０であるので
、本発明駆動方法によって暗電流を従来の０．５〜０．
１に少なくすることができる。
高いままの状態にしておくと暗電流が大量に発生するの
で、例えば水平帰線期間毎にホールのアキメヒーション
状態にするのである。そして、受光素子ｌに集まる暗電
流のうち受光素子ｌ自身で発生するものとその周辺で発
生するものとの比が１７１ Ｎ１．： １０であるので
、本発明駆動方法によって暗電流を従来の０．５〜０．
１に少なくすることができる。
第４図は受光期間中において通常、即ち水平走査（トレ
ース）期間中は各電極Ｐｉ−Ｐ４を低いレベルにし、水
平帰線（リトレース）期間のみ高いレベルにすること、
即ち第３図に示した場合とは逆にした実施例を示すもの
である。本発明はこのような態様においても実施するこ
とができるものである。
ース）期間中は各電極Ｐｉ−Ｐ４を低いレベルにし、水
平帰線（リトレース）期間のみ高いレベルにすること、
即ち第３図に示した場合とは逆にした実施例を示すもの
である。本発明はこのような態様においても実施するこ
とができるものである。
発明の効果
以上に述べたように、本発明固体撮像装置の駆動方法！
±、垂直レジスタを受光素子で得た信号を読み出し転送
する転送レジスタとしてと余剰電荷を掃き出すオーバー
フロードレインとしてとで時分割で使用する固体撮像装
置の駆動方法であって、各受光期間において垂直転送電
極に所定の電圧を加えて不要電荷を掃き出す状態にする
動作と受光素子の周辺領域表面をその周辺領域の多数キ
ャリアのアキ７−シヨン状態にする動作とが１水平周期
と同じ時間を周期として交互に繰返されるように駆動す
ることを特徴とするものである。
±、垂直レジスタを受光素子で得た信号を読み出し転送
する転送レジスタとしてと余剰電荷を掃き出すオーバー
フロードレインとしてとで時分割で使用する固体撮像装
置の駆動方法であって、各受光期間において垂直転送電
極に所定の電圧を加えて不要電荷を掃き出す状態にする
動作と受光素子の周辺領域表面をその周辺領域の多数キ
ャリアのアキ７−シヨン状態にする動作とが１水平周期
と同じ時間を周期として交互に繰返されるように駆動す
ることを特徴とするものである。
従って、本発明によれば、受光期間中において不要電荷
を掃き出す状態は、受光素子の周辺領域を空乏化させた
ときその多数キャリアが放出される時定数よりも長い時
間続くことがなく、ｌ水平周期に１回は受光素子の周辺
領域表面がその周辺領域の多数キャリアのアキ党−ショ
ン状態にされるので、暗電流の原因となる実効的再結合
中心の数を減らすことができる。依って、本発明によれ
ば暗電流を減らすことができる。
を掃き出す状態は、受光素子の周辺領域を空乏化させた
ときその多数キャリアが放出される時定数よりも長い時
間続くことがなく、ｌ水平周期に１回は受光素子の周辺
領域表面がその周辺領域の多数キャリアのアキ党−ショ
ン状態にされるので、暗電流の原因となる実効的再結合
中心の数を減らすことができる。依って、本発明によれ
ば暗電流を減らすことができる。
第１図は固体撮像装置の一例の受光素子及びその周辺を
示す構成図、第２図は従来の駆動方法を１ 説明するための各垂直転送電極に加える信号のタイムチ
ャート、第３図及び第４図はそれぞれ本発明駆動方法の
各別の実施例を説明するための各垂直転送電極に加える
信号のタイムチャートである。 符号の説明 ｌ・−−受光素子、２１１・・受光素子の周辺領域、４
・・・垂直レジスタ、 ｐ １−Ｐ４・０・垂直転送電極 出 願 人 ソニー株式会社 代理人弁理士 小 松 祐 治 同 尾 川 秀 昭 ２
示す構成図、第２図は従来の駆動方法を１ 説明するための各垂直転送電極に加える信号のタイムチ
ャート、第３図及び第４図はそれぞれ本発明駆動方法の
各別の実施例を説明するための各垂直転送電極に加える
信号のタイムチャートである。 符号の説明 ｌ・−−受光素子、２１１・・受光素子の周辺領域、４
・・・垂直レジスタ、 ｐ １−Ｐ４・０・垂直転送電極 出 願 人 ソニー株式会社 代理人弁理士 小 松 祐 治 同 尾 川 秀 昭 ２
Claims (1)
- （１）垂直レジスタを受光素子で得た信号を読み出し転
送する転送レジスタとしてと余剰電荷を掃き出すオーバ
ーフロードレインとしてとで時分割で使用する固体撮像
装置の駆動方法であって、各受光期間において垂直転送
電極に所定の電圧を加えて不要電荷を掃き出す状態にす
る動作と受光素子の周辺領域表面をその周辺領域の多数
キャリアのアキュムレーション状態にする動作とが１水
平周期と同じ時間を周期として交互に繰返されるように
駆動することを特徴とする固体撮像装置の駆動方法
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58243521A JPS60134676A (ja) | 1983-12-23 | 1983-12-23 | 固体撮像装置の駆動方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58243521A JPS60134676A (ja) | 1983-12-23 | 1983-12-23 | 固体撮像装置の駆動方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60134676A true JPS60134676A (ja) | 1985-07-17 |
Family
ID=17105139
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58243521A Pending JPS60134676A (ja) | 1983-12-23 | 1983-12-23 | 固体撮像装置の駆動方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60134676A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02161879A (ja) * | 1988-12-14 | 1990-06-21 | Matsushita Electron Corp | 固体撮像装置の駆動方法 |
| JPH02161880A (ja) * | 1988-12-14 | 1990-06-21 | Matsushita Electron Corp | 固体撮像装置の駆動方法 |
-
1983
- 1983-12-23 JP JP58243521A patent/JPS60134676A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02161879A (ja) * | 1988-12-14 | 1990-06-21 | Matsushita Electron Corp | 固体撮像装置の駆動方法 |
| JPH02161880A (ja) * | 1988-12-14 | 1990-06-21 | Matsushita Electron Corp | 固体撮像装置の駆動方法 |
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