JPS6058779A - 固体撮像装置 - Google Patents
固体撮像装置Info
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- JPS6058779A JPS6058779A JP58165235A JP16523583A JPS6058779A JP S6058779 A JPS6058779 A JP S6058779A JP 58165235 A JP58165235 A JP 58165235A JP 16523583 A JP16523583 A JP 16523583A JP S6058779 A JPS6058779 A JP S6058779A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
- H04N25/60—Noise processing, e.g. detecting, correcting, reducing or removing noise
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Multimedia (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
- 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
【発明の詳細な説明】
〔技術分野〕
この発明は、埋込みチャネルＭＯ８ＦＥＴを光検出素子
の読出しトランジスタとして用いた固体撮像装置に関す
る。
の読出しトランジスタとして用いた固体撮像装置に関す
る。
従来のＭＯＳ型又はＣＯＤ型固体撮像装置においては、
その殆んどが光検出素子としてフォトダイオードを用い
ており（但し、ＣＯＤにおいては空乏化したＭＯＳキャ
パシタを用いることもある）、フォトダイオードのＰＮ
接合の空乏領域において発生した光電荷、例えば電子を
Ｎ拡散層に蓄積し、信号読出しは、ＭＯ８型固体撮像装
置では電子の注入によって下がったフォトダイオード電
位を元のビデオ電圧に回復させる際の充電電流として読
取り、ＣＯＤ固体撮像装置ではフォトダイオードに蓄積
された光電荷そのものを、出力端子であるソースフォロ
ア方式のＭＯＳＦＥＴのゲートｔで転送し、そのゲート
電位変化とし読取るものである。
その殆んどが光検出素子としてフォトダイオードを用い
ており（但し、ＣＯＤにおいては空乏化したＭＯＳキャ
パシタを用いることもある）、フォトダイオードのＰＮ
接合の空乏領域において発生した光電荷、例えば電子を
Ｎ拡散層に蓄積し、信号読出しは、ＭＯ８型固体撮像装
置では電子の注入によって下がったフォトダイオード電
位を元のビデオ電圧に回復させる際の充電電流として読
取り、ＣＯＤ固体撮像装置ではフォトダイオードに蓄積
された光電荷そのものを、出力端子であるソースフォロ
ア方式のＭＯＳＦＥＴのゲートｔで転送し、そのゲート
電位変化とし読取るものである。
ところが、いずれの場合においても、フォトダイオード
の電位変化として、最大数■を得ながら、読取りの際に
は、フォトダイオードより遥かに大きな容量を有する信
号読出し部に信号電荷を移送して検出するために、フォ
トダイオード容量の信号読出し部容量に対する比率に比
例して、初めのフォトダイオード電位変化の一桁かそれ
以下の小さ々出力電圧変化としてしか信号を読出すこと
ができ々い。更に、固体撮像装置がより高密度化される
場合は、フォトダイオード面積は小さくなり、その面積
縮小比率に比例して信号出力電圧は、極めて小さくなっ
てしまうものである。
の電位変化として、最大数■を得ながら、読取りの際に
は、フォトダイオードより遥かに大きな容量を有する信
号読出し部に信号電荷を移送して検出するために、フォ
トダイオード容量の信号読出し部容量に対する比率に比
例して、初めのフォトダイオード電位変化の一桁かそれ
以下の小さ々出力電圧変化としてしか信号を読出すこと
ができ々い。更に、固体撮像装置がより高密度化される
場合は、フォトダイオード面積は小さくなり、その面積
縮小比率に比例して信号出力電圧は、極めて小さくなっ
てしまうものである。
本発明は、上記従来の固体撮像装置の欠点を解消すべく
なされたもので、フォトダイオードの蓄積光電荷を、読
出時に、信号読出し部に移送せず、各画素セル内に光電
荷をとどめたままで信号を読出し、損失の少ない信号出
力電圧を得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ものである。
なされたもので、フォトダイオードの蓄積光電荷を、読
出時に、信号読出し部に移送せず、各画素セル内に光電
荷をとどめたままで信号を読出し、損失の少ない信号出
力電圧を得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ものである。
本発明は、光信号読出し用埋込みチャネルＭＯ８ＦＥＴ
と、該ＭＯ８ＦＥＴのゲート・ソース間に接続された光
検出用フォトダイオードと、前記ＭＯ８ＦＥＴのゲート
上に形成されたキャパシタとで単位画素セルを構成し、
該単位画素セルをマトリックス状に多数個配列して、Ｘ
方向に配列した各画素セル群のキャパシタを各垂直選択
線に共通接続し、Ｙ方向に配列した各画素セル群のＭＯ
ＳＦＥＴの各ドレインを各水平選択線に共通接続し、光
入力によるフォトダイオードの電位変化を、そのまま読
出し、ＭＯＳＦＥＴのゲート電位変化として与え、キャ
パシタを介して該ＭＯ８ＦＥＴへの読出し信号の印加に
より、フォトダイオードの電位変化と読出し信号電圧と
に基づく読出し信号電流を、各単位画素セルから順次取
出し、ビデオ信号を得るようにするものである。
と、該ＭＯ８ＦＥＴのゲート・ソース間に接続された光
検出用フォトダイオードと、前記ＭＯ８ＦＥＴのゲート
上に形成されたキャパシタとで単位画素セルを構成し、
該単位画素セルをマトリックス状に多数個配列して、Ｘ
方向に配列した各画素セル群のキャパシタを各垂直選択
線に共通接続し、Ｙ方向に配列した各画素セル群のＭＯ
ＳＦＥＴの各ドレインを各水平選択線に共通接続し、光
入力によるフォトダイオードの電位変化を、そのまま読
出し、ＭＯＳＦＥＴのゲート電位変化として与え、キャ
パシタを介して該ＭＯ８ＦＥＴへの読出し信号の印加に
より、フォトダイオードの電位変化と読出し信号電圧と
に基づく読出し信号電流を、各単位画素セルから順次取
出し、ビデオ信号を得るようにするものである。
以下本発明の一実施例について説明する。第１図囚は、
本発明の固体撮像装置の一実施例の単位画素部分の平面
図であり、第１図（］３）は、その人−Ａ′線に沿った
断面図、第１図（ｑは、Ｂ −Ｂ’線に沿った断面図で
あり、第１図の）は、その等価回路である。この実施例
における各画素は次のように構成されている。すなわち
、Ｐ型基板１上にＮ型埋込み拡散層２を形成し、該拡散
層２には読出し用埋込みチャネルＭＯ８ＦＥＴＩＯＩの
ソース及びドレインとなるＮ拡散層３．３′を形成し、
該拡散層３．３′間の埋込み拡散層２上には、ゲート絶
縁膜５を介して、ＭＯ８ＦＥＴＩＯＩのシリコンΦゲー
ト４を形成している。なお、Ｎ拡散層３．３′及びシリ
コン・ゲート４は、共にセルフ・アライン法で形成され
る。６は絶縁膜、７はドレイン拡散層３′のコンタクト
部で、金属配線層９が接続されている。なお、この配線
層９は水平選択線１０５に接続されている。ソース拡散
層３はコンタクト部８を通して金属膜１０と接続され、
金属膜１０は遮光膜として構成され、アース接続されて
いる。
本発明の固体撮像装置の一実施例の単位画素部分の平面
図であり、第１図（］３）は、その人−Ａ′線に沿った
断面図、第１図（ｑは、Ｂ −Ｂ’線に沿った断面図で
あり、第１図の）は、その等価回路である。この実施例
における各画素は次のように構成されている。すなわち
、Ｐ型基板１上にＮ型埋込み拡散層２を形成し、該拡散
層２には読出し用埋込みチャネルＭＯ８ＦＥＴＩＯＩの
ソース及びドレインとなるＮ拡散層３．３′を形成し、
該拡散層３．３′間の埋込み拡散層２上には、ゲート絶
縁膜５を介して、ＭＯ８ＦＥＴＩＯＩのシリコンΦゲー
ト４を形成している。なお、Ｎ拡散層３．３′及びシリ
コン・ゲート４は、共にセルフ・アライン法で形成され
る。６は絶縁膜、７はドレイン拡散層３′のコンタクト
部で、金属配線層９が接続されている。なお、この配線
層９は水平選択線１０５に接続されている。ソース拡散
層３はコンタクト部８を通して金属膜１０と接続され、
金属膜１０は遮光膜として構成され、アース接続されて
いる。
１１はＮ型埋込み拡散層２に形成した浅いＰ拡散層で、
とのＰ＋Ｎ接合でフォトダイオード１０２を構成してい
る。このビ拡散層１１と、読出し用ＭＯ８Ｆ ＥＴ １
０１のゲート４は、ゲート電極を延長したポリシリコン
電極４′を介して、コンタクト部１２に゛おいて接続さ
れる。壕だ、Ｐ拡散層１１上にゲート絶縁膜５を介して
ポリシリコン電極１３が形成され、これにより、この電
極１３と読出し用ＭＯＦ Ｅ Ｔのゲート４との間にキ
ャパシタ１０３が形成される。
とのＰ＋Ｎ接合でフォトダイオード１０２を構成してい
る。このビ拡散層１１と、読出し用ＭＯ８Ｆ ＥＴ １
０１のゲート４は、ゲート電極を延長したポリシリコン
電極４′を介して、コンタクト部１２に゛おいて接続さ
れる。壕だ、Ｐ拡散層１１上にゲート絶縁膜５を介して
ポリシリコン電極１３が形成され、これにより、この電
極１３と読出し用ＭＯＦ Ｅ Ｔのゲート４との間にキ
ャパシタ１０３が形成される。
また、このポリシリコン電極１３は水平方向に配置され
、垂直選択線１０４を構成している。
、垂直選択線１０４を構成している。
第２図囚は、第１図四〜ｎに示した単位画素をマトリッ
クス状に配置して撮像装置を構成したものである。画素
マトリックス２１に対して垂直選択線の走査回路２２、
及びＭＯＳＦＥＴからなる水平選択スイッチ２３を介し
て水平選択線を走査する水平走査回路２４を配置し、水
平選択スイッチ２３のト０レイン側は、負荷用ＭＯ８Ｆ
ＥＴ（又は負荷抵抗）５を介してビデオ電源Ｖｖに接続
されている。
クス状に配置して撮像装置を構成したものである。画素
マトリックス２１に対して垂直選択線の走査回路２２、
及びＭＯＳＦＥＴからなる水平選択スイッチ２３を介し
て水平選択線を走査する水平走査回路２４を配置し、水
平選択スイッチ２３のト０レイン側は、負荷用ＭＯ８Ｆ
ＥＴ（又は負荷抵抗）５を介してビデオ電源Ｖｖに接続
されている。
第２図の）は、上記固体撮像装置を動作させるための信
号波形例である。垂直選択線に加えられる信号φｖ１、
φＶ２、・・・・・・・・・は、小さい振幅電圧ｖＧと
、それより大きい振幅電圧ＶＲよりなるもので、一つの
垂直選択線の走査期間ｔＨの間はＶｃ、次の垂直選択線
の水平走査に移るまでのブランキング期間ｔｌｌＴ。
号波形例である。垂直選択線に加えられる信号φｖ１、
φＶ２、・・・・・・・・・は、小さい振幅電圧ｖＧと
、それより大きい振幅電圧ＶＲよりなるもので、一つの
垂直選択線の走査期間ｔＨの間はＶｃ、次の垂直選択線
の水平走査に移るまでのブランキング期間ｔｌｌＴ。
にはＶＲの値になるように設定されている。水平選択用
ＦＥＴのゲート端子に加えられる信号φ旧、φ［２、・
・・・・・・は、水平選択線を選、択するだめの信号で
、低レベルは水平選択用ＦＥＴをオフ、高レベルはオン
する電圧値に設定されている。なお、■ｏｕｔは、出力
端子から得られる出力電圧波形例である。
ＦＥＴのゲート端子に加えられる信号φ旧、φ［２、・
・・・・・・は、水平選択線を選、択するだめの信号で
、低レベルは水平選択用ＦＥＴをオフ、高レベルはオン
する電圧値に設定されている。なお、■ｏｕｔは、出力
端子から得られる出力電圧波形例である。
この実施例の動作原理を、第３図（Ａｔに示す単位画素
に対する回路構成に基づき説明する。第３図（Ｔ３）は
、第３図（Ａ）に示した単位画素の動作を説明するため
の動作波形図である。第３同人において、第１図ｎ１第
２図四と同一符号を付した部分は、同一構成部分である
。なお、φＶは垂直選択信号、φ■（は水平選択信号で
ある。
に対する回路構成に基づき説明する。第３図（Ｔ３）は
、第３図（Ａ）に示した単位画素の動作を説明するため
の動作波形図である。第３同人において、第１図ｎ１第
２図四と同一符号を付した部分は、同一構成部分である
。なお、φＶは垂直選択信号、φ■（は水平選択信号で
ある。
読出し用ＭＯ８ＦＥＴ１０１のゲート点、すなわち、第
３図（Ａ）におけるＡ点の電位Ｖｐは、アースに対して
浮いており、垂直選択信号φＶの最高電圧ＶＲが印加さ
れた時点ｈ （第３図（Ｂ）参照）で、ａＶＲの正電圧
が印加される。ここで、αは、第３図（Ａ）に示したキ
ャパシタ１０３の容量値をＯｃ、Ａ点のアースに対する
寄生容量をＯｐとすると、はぼ、α−ＣＧ／ （Ｏｃ
＋ Ｏｐ ）で表わされる係数で、ａＶＲばφＶのパル
ス振幅電圧のうち、実効的にＡ点に印加されるパルス振
幅電圧を意味する。
３図（Ａ）におけるＡ点の電位Ｖｐは、アースに対して
浮いており、垂直選択信号φＶの最高電圧ＶＲが印加さ
れた時点ｈ （第３図（Ｂ）参照）で、ａＶＲの正電圧
が印加される。ここで、αは、第３図（Ａ）に示したキ
ャパシタ１０３の容量値をＯｃ、Ａ点のアースに対する
寄生容量をＯｐとすると、はぼ、α−ＣＧ／ （Ｏｃ
＋ Ｏｐ ）で表わされる係数で、ａＶＲばφＶのパル
ス振幅電圧のうち、実効的にＡ点に印加されるパルス振
幅電圧を意味する。
ところで、Ａ点にかかる電圧が印加された場合、Ａ点に
は、フォトダイオード１０２が順方向に接続されている
ため、ダイオードの順方向Ｉ−Ｖ特性にしたがって、Ａ
点は初めダイオードの順方向電圧（通称ＶＢＥ ）程度
の電位となり、次第に電位は下がり、時点ｔ２において
は、僅かな正電圧ＶＡに落付く。時点ｔ２で、φＶが低
レベルになると、その下げ幅ＶＲに比例したａＶＲだけ
Ａ点の電位Ｖｐは下がる。
は、フォトダイオード１０２が順方向に接続されている
ため、ダイオードの順方向Ｉ−Ｖ特性にしたがって、Ａ
点は初めダイオードの順方向電圧（通称ＶＢＥ ）程度
の電位となり、次第に電位は下がり、時点ｔ２において
は、僅かな正電圧ＶＡに落付く。時点ｔ２で、φＶが低
レベルになると、その下げ幅ＶＲに比例したａＶＲだけ
Ａ点の電位Ｖｐは下がる。
したがって、この時点ｔ２のＡ点の電位は、ＶＡ −ａ
ＶＲとなり、フォトダイオード１０２は逆バイアスされ
る。Ａ点の電位Ｖｐは、その後、フォトダイオードに蓄
積された光電荷により上昇し、垂直選択時点ｔ３におい
ては、その間の時間Ｔｉの間にフォトダイオード１０２
に蓄積された光電荷Ｑｐ（Ｔｉ）によって、はぼ、△ｖ
ｐ（Ｔｉ） ＝Ｑｐ（Ｔｉ） ／ （Ｏｃ ＋Ｏｐ）だ
け電位は上昇する。時点ｔ３で、再び垂直選択線にパル
ス振幅電圧■Ｇが加わると、Ａ点の電位はαＶｃだけ更
に上昇し、Ｖｐ ＝ ＶＡ −α（ＶＲ−Ｖｃ） 十△
ｖｐ（Ｔｉ）とナル。
ＶＲとなり、フォトダイオード１０２は逆バイアスされ
る。Ａ点の電位Ｖｐは、その後、フォトダイオードに蓄
積された光電荷により上昇し、垂直選択時点ｔ３におい
ては、その間の時間Ｔｉの間にフォトダイオード１０２
に蓄積された光電荷Ｑｐ（Ｔｉ）によって、はぼ、△ｖ
ｐ（Ｔｉ） ＝Ｑｐ（Ｔｉ） ／ （Ｏｃ ＋Ｏｐ）だ
け電位は上昇する。時点ｔ３で、再び垂直選択線にパル
ス振幅電圧■Ｇが加わると、Ａ点の電位はαＶｃだけ更
に上昇し、Ｖｐ ＝ ＶＡ −α（ＶＲ−Ｖｃ） 十△
ｖｐ（Ｔｉ）とナル。
埋込みチャネルＭＯ８Ｔ’ＥＴＩＯＩのスレショルド電
圧（水平選択スイッチ２３がオンされ、読出し用ＭＯ８
ＦＥＴＩＯＩのドレインに、ドレイン電圧（： Ｖｖ
）が印加されたときのスレショルド電圧）を、ＶＡ−α
（ＶＲ−Ｖｃ） となるように設定しておけば、時間Ｔ
ｉの間に、光電荷の蓄積があった時に、初めてＭＯ８Ｆ
ＥＴＩＯＩがオンになるようにでき、オンになった時の
ドレイン電流は、時間Ｔｉの間のゲート電位上昇分に対
応したものとなる。したがって、この時点ｔ３後におい
て、φＨにより水平選択スイッチ２３がオンされると、
上記ドレイン電流が流れ、この電流により負荷ＭＯ８］
’ｉ”ＥＴ２５間に電圧降下が生じ、出力端子に光入方
に対応した出カ信号電圧Ｖｏ旧として取り出すことがで
きる。第３図（Ａ）に示すように、ビデオ電源Ｖｖと読
出し用ＭＯ８ＦＥＴ１．Ｏ］との間には、水平選択用ス
イッチ２３及び負荷ＭＯ８ＦＥＴ２５が接続されている
が、デプレッション型負荷ＭＯ８ＦＥＴの動作特性によ
り、出力電圧Ｖｏｕ ｔ ｔｄ、、読出ＬＭＯＳ Ｐ
Ｅ Ｔ １０１ ノゲート電位変化にほぼ比例した電圧
とすることができる。第３図（Ｉ３）において、時刻ｔ
４で再び信号φＧがＶＲになると、Ａ点の電位はＶＡと
なり、それまでの蓄積電荷Ｑｐ（Ｔｉ）はクリアされる
。時刻ｔ５において、信号φＧが低レベルになると、Ａ
点の電位は再び、ＶＰ−ＶＡ−ａＶＲにリセットされ、
次のフィールドの電荷蓄積が開始される。
圧（水平選択スイッチ２３がオンされ、読出し用ＭＯ８
ＦＥＴＩＯＩのドレインに、ドレイン電圧（： Ｖｖ
）が印加されたときのスレショルド電圧）を、ＶＡ−α
（ＶＲ−Ｖｃ） となるように設定しておけば、時間Ｔ
ｉの間に、光電荷の蓄積があった時に、初めてＭＯ８Ｆ
ＥＴＩＯＩがオンになるようにでき、オンになった時の
ドレイン電流は、時間Ｔｉの間のゲート電位上昇分に対
応したものとなる。したがって、この時点ｔ３後におい
て、φＨにより水平選択スイッチ２３がオンされると、
上記ドレイン電流が流れ、この電流により負荷ＭＯ８］
’ｉ”ＥＴ２５間に電圧降下が生じ、出力端子に光入方
に対応した出カ信号電圧Ｖｏ旧として取り出すことがで
きる。第３図（Ａ）に示すように、ビデオ電源Ｖｖと読
出し用ＭＯ８ＦＥＴ１．Ｏ］との間には、水平選択用ス
イッチ２３及び負荷ＭＯ８ＦＥＴ２５が接続されている
が、デプレッション型負荷ＭＯ８ＦＥＴの動作特性によ
り、出力電圧Ｖｏｕ ｔ ｔｄ、、読出ＬＭＯＳ Ｐ
Ｅ Ｔ １０１ ノゲート電位変化にほぼ比例した電圧
とすることができる。第３図（Ｉ３）において、時刻ｔ
４で再び信号φＧがＶＲになると、Ａ点の電位はＶＡと
なり、それまでの蓄積電荷Ｑｐ（Ｔｉ）はクリアされる
。時刻ｔ５において、信号φＧが低レベルになると、Ａ
点の電位は再び、ＶＰ−ＶＡ−ａＶＲにリセットされ、
次のフィールドの電荷蓄積が開始される。
次に、上記動作原理に基づいて、第２図（Ａ）に示した
固体撮像装置の動作を説明する。垂直走査回路２２の作
動により、信号φＧ１がＶＧに々ると、垂直選択線１０
４−１に接線された画素群が選択され、水平走査回路別
よシ出力される信号φ旧、φＨ２、・・・・・・・・・
により、水平選択スイッチ２３−１．２３−２、・・・
・・・・・・が順次オンすると、順次画素２１−４１．
２］−１２、・・・・・・・・・ ２ｌ−１ｎの信号が
、出力端子より出力される。
固体撮像装置の動作を説明する。垂直走査回路２２の作
動により、信号φＧ１がＶＧに々ると、垂直選択線１０
４−１に接線された画素群が選択され、水平走査回路別
よシ出力される信号φ旧、φＨ２、・・・・・・・・・
により、水平選択スイッチ２３−１．２３−２、・・・
・・・・・・が順次オンすると、順次画素２１−４１．
２］−１２、・・・・・・・・・ ２ｌ−１ｎの信号が
、出力端子より出力される。
続いて、この画素群は、信号φＧｌが高レベルＶＲにな
った時にリセットされる。次いで、信号φＧ２がＶＧと
なると、垂直選択線１０４−２に接続された画素群が選
択され、水平走査信号φ旧、φＨ２、・・・・・・・・
・によシ、画素２１−２１．２１−２２、・・・・・・
・・・２ｌ−２ｎの信号が順次読出され、続いてリセッ
トされる。以下同様にして、順次各画素の信号が読出さ
れ、１フイールドのビデオ信号が得られる。
った時にリセットされる。次いで、信号φＧ２がＶＧと
なると、垂直選択線１０４−２に接続された画素群が選
択され、水平走査信号φ旧、φＨ２、・・・・・・・・
・によシ、画素２１−２１．２１−２２、・・・・・・
・・・２ｌ−２ｎの信号が順次読出され、続いてリセッ
トされる。以下同様にして、順次各画素の信号が読出さ
れ、１フイールドのビデオ信号が得られる。
次に、本発明において用いる埋込みチャネルＭＯ８ＦＥ
’ＴＩ’について、説明を加える。第４図（Ａ）は、そ
の断面図、第４図（］３）は、Ａ −Ａ、’線に沿った
ポテンシャル図である。Ｐ型基板１」二にＮ型埋込み拡
散層２を１〜３μｍの深さで形成し、その拡散層２中に
ソース及びドレインとなるＮ拡散層３．３′を形成し、
更にＮ拡散層３．３′間の埋込み拡散層２の表面に、ゲ
ート絶縁膜５を介して、ゲート電極４をつけてＭＯＳＦ
ＥＴを形成する。基板１の電位ＶＳＵＩ！ 、及びソー
ス３の電位はアースとし、ドレイン３′に第４図（Ｉ３
）のポテンシャル最大値φＭより高い電圧を加えると、
第４図（Ｉ３）の（ａ）のポテンシャルに示すように、
チャネル部は全面的に空乏化し、多数キャリアである電
子が流れることができるようになる。ドレイン電圧をφ
Ｍ以下又はＯＶとすると、ポテンシャルは（ｂ）に示す
ようになり、電子の導通は不可能となる。ゲート電圧を
負にして行くと、小さなドレイン電圧印加の下で、ポテ
ンシャル（Ｃ）に示すように、チャネル部は空乏化しな
がら、しかもドレイン電流の流れない状態をつくること
ができる。この時のゲート電圧を埋込みチャネルＭＯ８
ＦＥＴのスレショルド電圧とする。この埋込みチャネル
ＭＯ８ＦＥＴの特長は、多数キャリアを用いており、し
かもチャネルを表面近傍ではなく、バルク内に形成する
ためキャリア易動度が大きく、高速でしかも表面チャネ
ルＭＯ８Ｆ’ＥＴよりも犬なる電流密度のものが得られ
る。
’ＴＩ’について、説明を加える。第４図（Ａ）は、そ
の断面図、第４図（］３）は、Ａ −Ａ、’線に沿った
ポテンシャル図である。Ｐ型基板１」二にＮ型埋込み拡
散層２を１〜３μｍの深さで形成し、その拡散層２中に
ソース及びドレインとなるＮ拡散層３．３′を形成し、
更にＮ拡散層３．３′間の埋込み拡散層２の表面に、ゲ
ート絶縁膜５を介して、ゲート電極４をつけてＭＯＳＦ
ＥＴを形成する。基板１の電位ＶＳＵＩ！ 、及びソー
ス３の電位はアースとし、ドレイン３′に第４図（Ｉ３
）のポテンシャル最大値φＭより高い電圧を加えると、
第４図（Ｉ３）の（ａ）のポテンシャルに示すように、
チャネル部は全面的に空乏化し、多数キャリアである電
子が流れることができるようになる。ドレイン電圧をφ
Ｍ以下又はＯＶとすると、ポテンシャルは（ｂ）に示す
ようになり、電子の導通は不可能となる。ゲート電圧を
負にして行くと、小さなドレイン電圧印加の下で、ポテ
ンシャル（Ｃ）に示すように、チャネル部は空乏化しな
がら、しかもドレイン電流の流れない状態をつくること
ができる。この時のゲート電圧を埋込みチャネルＭＯ８
ＦＥＴのスレショルド電圧とする。この埋込みチャネル
ＭＯ８ＦＥＴの特長は、多数キャリアを用いており、し
かもチャネルを表面近傍ではなく、バルク内に形成する
ためキャリア易動度が大きく、高速でしかも表面チャネ
ルＭＯ８Ｆ’ＥＴよりも犬なる電流密度のものが得られ
る。
したがって、かかる構成のＭＯＳＦＥＴを読出し用トラ
ンジスタに用いることにより、高い出力信号電圧を得る
ことができる。
ンジスタに用いることにより、高い出力信号電圧を得る
ことができる。
本発明は、固体撮像装置の単位画素を、光信号読出し用
埋込チャネルＭＯ８ＦＥＴと、該ＦＥＴのゲート・ソー
ス間に接続された光検出用フォトダイオードと、前記Ｍ
Ｏ８ＦＥＴのゲート上に形成されたキャパシタとを組合
わせたもので構成したので、光検出用フォトダイオード
で発生した光電荷を、読出し用ＭＯ８ＦＥＴに蓄積した
状態で、信号読出しを行うことが可能となり、フォトダ
イオードの電位変化を読出し用ＭＯ８ＦＥＴのゲート電
位変化とし、損失の少ない出力信号電圧を得ることがで
きる。
埋込チャネルＭＯ８ＦＥＴと、該ＦＥＴのゲート・ソー
ス間に接続された光検出用フォトダイオードと、前記Ｍ
Ｏ８ＦＥＴのゲート上に形成されたキャパシタとを組合
わせたもので構成したので、光検出用フォトダイオード
で発生した光電荷を、読出し用ＭＯ８ＦＥＴに蓄積した
状態で、信号読出しを行うことが可能となり、フォトダ
イオードの電位変化を読出し用ＭＯ８ＦＥＴのゲート電
位変化とし、損失の少ない出力信号電圧を得ることがで
きる。
捷だ、読出し用トランジスタとして、埋込チャネルＭＯ
８ＦＥＴを用いたので、大なる出力電流を取り出すこと
ができ、高出力信号電圧を得ることができる。
８ＦＥＴを用いたので、大なる出力電流を取り出すこと
ができ、高出力信号電圧を得ることができる。
第１図（Ａ）は、本発明の固体撮像装置の一実施例の単
位画素部の平面図、第１図回、（ｑは、そのＡＡ／線及
びＴ３− ｒ３’線に沿った断面図、第１図（至）は、
その等価回路、第２図（Ａ）は、本発明の固体撮像装置
の一実施例の全体の回路構成図、第２図（Ｉ３）は、第
２図（Ａ）に示した装置の動作用信号波形図、第３図（
Ａ）は、第２図（５）に示しだ装置の動作原理を説明す
るだめの回路図、第３図（Ｉ３）は、その回路の動作を
説明するだめの波形図、第４図（Ａ）、但）は、埋込み
チャネルＭＯＳＴｉ”ＥＴの断面図及び、Ａ −Ａ’線
に沿うポテンシャル図である。 図において、■は基板、２は埋込拡散層、３．３′はソ
ース及びドレイン用拡散層、４はゲート、５は絶縁膜、
１１はフォトダイオード用拡散層、１０１は信号読出し
用埋込チャネルＭＯ８ＦＥＴ、１０２は光検出用フォト
ダイオード、１０３はキャパシタ、１０４は垂直選択線
、１０５は水平選択線、２２は垂直走査回路、２３は水
平選択スイッチ、２４は水平走査回路、２５は負荷用Ｍ
Ｏ８Ｆ’ＥＴを示す。 特許出願人 オリンパス光学工業株式会社１）−１）−
１九 ｔト Ｕ 〉
位画素部の平面図、第１図回、（ｑは、そのＡＡ／線及
びＴ３− ｒ３’線に沿った断面図、第１図（至）は、
その等価回路、第２図（Ａ）は、本発明の固体撮像装置
の一実施例の全体の回路構成図、第２図（Ｉ３）は、第
２図（Ａ）に示した装置の動作用信号波形図、第３図（
Ａ）は、第２図（５）に示しだ装置の動作原理を説明す
るだめの回路図、第３図（Ｉ３）は、その回路の動作を
説明するだめの波形図、第４図（Ａ）、但）は、埋込み
チャネルＭＯＳＴｉ”ＥＴの断面図及び、Ａ −Ａ’線
に沿うポテンシャル図である。 図において、■は基板、２は埋込拡散層、３．３′はソ
ース及びドレイン用拡散層、４はゲート、５は絶縁膜、
１１はフォトダイオード用拡散層、１０１は信号読出し
用埋込チャネルＭＯ８ＦＥＴ、１０２は光検出用フォト
ダイオード、１０３はキャパシタ、１０４は垂直選択線
、１０５は水平選択線、２２は垂直走査回路、２３は水
平選択スイッチ、２４は水平走査回路、２５は負荷用Ｍ
Ｏ８Ｆ’ＥＴを示す。 特許出願人 オリンパス光学工業株式会社１）−１）−
１九 ｔト Ｕ 〉
Claims (1)
- 光信号読出し用埋込みチャネルＭＯ８ＦＥＴと、該ＭＯ
８ＦＥ’ｒのゲート・ソース間に接続された光検出用フ
ォトダイオードと、前記ＭＯ８ＦＥＴのゲート上に形成
されたキャパシタとで単位画素桑ｅ ｌ−、”；、、＠
’、４？７Ｔ： ；”、”、に多数個配列して、Ｘ方向
に配列した各画素セル群のキャパシタを各垂直選択線に
共通接続し、Ｙ方向に配列した各画素セル群のＭＯ８Ｉ
！Ｔのドレインを各水平選択線に共通接続し、各単位画
素セルの光入力に対応した信号電流をＸＹアドレス方式
により順次読出すように構成したことを特徴とする固体
撮像装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58165235A JPS6058779A (ja) | 1983-09-09 | 1983-09-09 | 固体撮像装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58165235A JPS6058779A (ja) | 1983-09-09 | 1983-09-09 | 固体撮像装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6058779A true JPS6058779A (ja) | 1985-04-04 |
Family
ID=15808422
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58165235A Pending JPS6058779A (ja) | 1983-09-09 | 1983-09-09 | 固体撮像装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6058779A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6056053A (ja) * | 1983-09-07 | 1985-04-01 | Nippon Mining Co Ltd | シャドウマスク用素材 |
| JPS6425944A (en) * | 1987-04-27 | 1989-01-27 | Nippon Mining Co | Shadow mask material |
| JPH0243345A (ja) * | 1988-08-04 | 1990-02-13 | Mitsubishi Metal Corp | 半導体装置用リードフレーム材 |
| JPH02165674A (ja) * | 1988-10-25 | 1990-06-26 | Thomson Csf | 光受感ドット信号増幅を伴う光受感装置 |
| US6833869B1 (en) | 1999-04-22 | 2004-12-21 | Nec Corporation | Solid-state imaging device with voltage followers formed by selected row transistors and column transistors |
-
1983
- 1983-09-09 JP JP58165235A patent/JPS6058779A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6056053A (ja) * | 1983-09-07 | 1985-04-01 | Nippon Mining Co Ltd | シャドウマスク用素材 |
| JPS6364514B2 (ja) * | 1983-09-07 | 1988-12-12 | ||
| JPS6425944A (en) * | 1987-04-27 | 1989-01-27 | Nippon Mining Co | Shadow mask material |
| JPH0251973B2 (ja) * | 1987-04-27 | 1990-11-09 | Nippon Mining Co | |
| JPH0243345A (ja) * | 1988-08-04 | 1990-02-13 | Mitsubishi Metal Corp | 半導体装置用リードフレーム材 |
| JPH02165674A (ja) * | 1988-10-25 | 1990-06-26 | Thomson Csf | 光受感ドット信号増幅を伴う光受感装置 |
| US6833869B1 (en) | 1999-04-22 | 2004-12-21 | Nec Corporation | Solid-state imaging device with voltage followers formed by selected row transistors and column transistors |
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