JPS61244062A - 固体撮像装置 - Google Patents
固体撮像装置Info
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- JPS61244062A JPS61244062A JP60084425A JP8442585A JPS61244062A JP S61244062 A JPS61244062 A JP S61244062A JP 60084425 A JP60084425 A JP 60084425A JP 8442585 A JP8442585 A JP 8442585A JP S61244062 A JPS61244062 A JP S61244062A
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- 238000003384 imaging method Methods 0.000 claims description 31
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Classifications
-
- 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
- H01L27/148—Charge coupled imagers
- H01L27/14887—Blooming suppression
Landscapes
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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】
〔発明の技術分野〕
本発明は、2種類以上の異なった感知波長領域をもつ感
光部を有する固体撮像装置の余剰電荷掃き出しドレイン
に関する。
光部を有する固体撮像装置の余剰電荷掃き出しドレイン
に関する。
2種類以上の異なる感光波長領域をもつ感光部を有する
固体撮像装置においては、各波長領域ごとに光のエネル
ギーも,感光部の光電変換効率も異なるため、各波長領
域についての信号電荷量が異なる。
固体撮像装置においては、各波長領域ごとに光のエネル
ギーも,感光部の光電変換効率も異なるため、各波長領
域についての信号電荷量が異なる。
2種類以上の異なる感光波長領域をもつ感光部を有する
固体撮像装置の1列を第5図に示す。信号電荷読み出し
部には、インターライン転送COD(ll)を用いてお
シ,単位画素はφl.φ2あるいはφ3,φ4なる2つ
の転送ゲートを有する.第5図の構造では,2種類の波
長領域についての信号電荷は,各々φl,φ2(あるい
はφ3,φりの転送ゲート電極( 5*) − ( 5
!) lこ正パルス電圧を印加することで感光領域から
垂[CCDチャネルロ+II(2)へ転送され読み出さ
れる.このとき信号電荷の垂直CODチャネルロ+層{
2}内での転送はこの転送電極と,これに隣接して連続
して形成した転送電極に4相の負クロックパルスφl〜
φ4を印加して行なう。
固体撮像装置の1列を第5図に示す。信号電荷読み出し
部には、インターライン転送COD(ll)を用いてお
シ,単位画素はφl.φ2あるいはφ3,φ4なる2つ
の転送ゲートを有する.第5図の構造では,2種類の波
長領域についての信号電荷は,各々φl,φ2(あるい
はφ3,φりの転送ゲート電極( 5*) − ( 5
!) lこ正パルス電圧を印加することで感光領域から
垂[CCDチャネルロ+II(2)へ転送され読み出さ
れる.このとき信号電荷の垂直CODチャネルロ+層{
2}内での転送はこの転送電極と,これに隣接して連続
して形成した転送電極に4相の負クロックパルスφl〜
φ4を印加して行なう。
ところで、第5図の構造においでは、取り扱える最大の
電荷量は垂直CODチャネルn+lii(2)によシ制
限されるが、前述したように、波長領域ごとに感光部で
生成される信号電荷量は異なる。
電荷量は垂直CODチャネルn+lii(2)によシ制
限されるが、前述したように、波長領域ごとに感光部で
生成される信号電荷量は異なる。
たとえば、2つの波長領域λ1.λ、における信号電荷
Q、 、 Q、を交互lこ読み出す場合各感光部の蓄積
時間は同じであるので、Q、>>鵡となることが考えら
れる。このとき垂直CODチャネルn十層(2)で取シ
扱える最大の電荷量Q max t Q!に合わせて設
定すればQ、は垂直CODチャネル内にあふれ出しブル
ーミングを起こすし、逆にQ maxを9重に合わせて
設定すればQ 意(Q maxとな夛、垂直CODにお
ける転送効率は著し、<・低下し、さらにS/Nの低下
にもつながる。
Q、 、 Q、を交互lこ読み出す場合各感光部の蓄積
時間は同じであるので、Q、>>鵡となることが考えら
れる。このとき垂直CODチャネルn十層(2)で取シ
扱える最大の電荷量Q max t Q!に合わせて設
定すればQ、は垂直CODチャネル内にあふれ出しブル
ーミングを起こすし、逆にQ maxを9重に合わせて
設定すればQ 意(Q maxとな夛、垂直CODにお
ける転送効率は著し、<・低下し、さらにS/Nの低下
にもつながる。
また28m類以上の波長領域のうち、その一方のみの画
儂を得るためにはたとえば、φ1にのみ正パルス電圧を
印加しφ2には正パルスを印加しない方法があるが、そ
のときφ2に隣接する感光部R1では信号電荷Q、が蓄
積し続けることになり、信号電荷Q!が垂直CODチャ
ネル0十層(2)にあふれ出すことも考えられる。
儂を得るためにはたとえば、φ1にのみ正パルス電圧を
印加しφ2には正パルスを印加しない方法があるが、そ
のときφ2に隣接する感光部R1では信号電荷Q、が蓄
積し続けることになり、信号電荷Q!が垂直CODチャ
ネル0十層(2)にあふれ出すことも考えられる。
本発明は2種類以上の異なった感知波長領域をもつ感光
部を有する固体撮像装置において、波長領域による撮像
特性の差異がなくすべて波長領域において良好な撮像特
性を持つ固体撮像装置を提供することを目的とする。
部を有する固体撮像装置において、波長領域による撮像
特性の差異がなくすべて波長領域において良好な撮像特
性を持つ固体撮像装置を提供することを目的とする。
本発明は2種類以上の異なった感知波長領域をもつ感光
部を有する固体撮像装置において、各波長帯ごとの感光
部に隣接して余剰電荷掃き出しドレインを設け、また、
各波長帯ごとの感光部と。
部を有する固体撮像装置において、各波長帯ごとの感光
部に隣接して余剰電荷掃き出しドレインを設け、また、
各波長帯ごとの感光部と。
これに隣接する余剰電荷掃き出しドレインとの間に、電
荷掃き出し制御ゲートを設けることで各波長帯ごとの感
光部の蓄積時間を制御することを特徴とする。
荷掃き出し制御ゲートを設けることで各波長帯ごとの感
光部の蓄積時間を制御することを特徴とする。
本発明によれば2種類以上の異なった感知波長領域をも
つ感光部を有する固体撮像装置において、各波長帯にお
ける撮像特性に差異がなくすべての波長領域において良
好な撮像特性を持つ固体撮像装置を得ることができる。
つ感光部を有する固体撮像装置において、各波長帯にお
ける撮像特性に差異がなくすべての波長領域において良
好な撮像特性を持つ固体撮像装置を得ることができる。
本発明の実施例を第1図に示す。従来構造の一例である
第5図に対して、蓄積電荷掃き出し制御ゲー ト (I
ntegral C1ear Gate :
ICG)ICGICL21・)。
第5図に対して、蓄積電荷掃き出し制御ゲー ト (I
ntegral C1ear Gate :
ICG)ICGICL21・)。
I與2(12船よび蓄積電荷掃き出しドレイン(Int
egralC1e+sr Drain I CD )
(13) t−2種類の感光領域に隣接して設けた構造
となりている。第1図、第4図。
egralC1e+sr Drain I CD )
(13) t−2種類の感光領域に隣接して設けた構造
となりている。第1図、第4図。
第5図いずれも(a)は垂直CODの転送方向に沿う2
画素部分の平面図、(b) (C)は各(a)のA−A
’、B−B’断面図である。
画素部分の平面図、(b) (C)は各(a)のA−A
’、B−B’断面図である。
第1図に示した実施列では可視光領域と赤外光領域の2
種類の波長領域の撮像を行なうものとする。以下、第1
図の実施例を製造工程に沿って説明する。p型半導体基
板(1)上に信号電荷を読み出すための垂直CODチャ
ネルn+層(2)と可視光に感度のある第1の感光部で
あるPN接合のためのn ” it (Lol)および
蓄積電荷を掃き出すためのICDn±t 1 (13)
?形成した後筒2の感光部として赤外光に感度のある
たとえば白金−シリコン(pt−8i)ショットキーダ
イオード(3)(以後Pt−8iダイオードと呼ぶ)を
形成する。そしてこの半導体基板上に、ゲート絶縁膜(
4)を介してm厘CODの転送ゲート電極(5s) (
5g)および蓄積電荷の掃き出しを制御するためのIC
G電極(12t ) (12m )を形成する。
種類の波長領域の撮像を行なうものとする。以下、第1
図の実施例を製造工程に沿って説明する。p型半導体基
板(1)上に信号電荷を読み出すための垂直CODチャ
ネルn+層(2)と可視光に感度のある第1の感光部で
あるPN接合のためのn ” it (Lol)および
蓄積電荷を掃き出すためのICDn±t 1 (13)
?形成した後筒2の感光部として赤外光に感度のある
たとえば白金−シリコン(pt−8i)ショットキーダ
イオード(3)(以後Pt−8iダイオードと呼ぶ)を
形成する。そしてこの半導体基板上に、ゲート絶縁膜(
4)を介してm厘CODの転送ゲート電極(5s) (
5g)および蓄積電荷の掃き出しを制御するためのIC
G電極(12t ) (12m )を形成する。
こうして可視光領域と赤外光領域の撮像が可能な固体撮
像装置がICGとICD=<設けた形で構成される。
像装置がICGとICD=<設けた形で構成される。
次に、第1図に示した固体撮像装置の駆動方法の一例に
ついて第2図を用いて説明する。!12FJAの便宜上
第1図(a)の構成図を第2図(a)のように書く。
ついて第2図を用いて説明する。!12FJAの便宜上
第1図(a)の構成図を第2図(a)のように書く。
赤外光感光セルのPt−8iダイオードt’Rx−R8
として可視光感光セルのシリコンPN接合をV、、V、
と示す。そして前述したようにφlとφ3に正パルス電
圧を印加すると可視光信号をV。
として可視光感光セルのシリコンPN接合をV、、V、
と示す。そして前述したようにφlとφ3に正パルス電
圧を印加すると可視光信号をV。
とv冨から読み出すことができ、φ2とφ4に正パルス
電圧を印加すると赤外光信号をR,、R。
電圧を印加すると赤外光信号をR,、R。
から読み出すことができる。ここで、このよう−な構成
を複数個2次元的に配置して2次元固体撮像装置では1
フレ一ム画像t−2フィールドよシ構成する撮像方式を
採用した場合、第2図(b)に示すように、Aフィール
ドから可視光信号Svだけを、Bフィールドからは赤外
光信号SRだけを読み出すことができる。
を複数個2次元的に配置して2次元固体撮像装置では1
フレ一ム画像t−2フィールドよシ構成する撮像方式を
採用した場合、第2図(b)に示すように、Aフィール
ドから可視光信号Svだけを、Bフィールドからは赤外
光信号SRだけを読み出すことができる。
このとき、赤外光感光セルR,,,R,の蓄積時間TR
,と、可視光感光セルV、、V、の蓄積時間Tvはいず
れもlフレーム期間であシ、すなわち置=Tvとなって
いる。しかし前述のとおりTR。
,と、可視光感光セルV、、V、の蓄積時間Tvはいず
れもlフレーム期間であシ、すなわち置=Tvとなって
いる。しかし前述のとおりTR。
smTvの条件では赤外光のエネルギーが可視光のエネ
ルギーより低いこと、および赤外光感光セルの量子収率
が可視光感光セルの量子効率よシ低いことから一般にS
R(Sv となってしまう。したがってブルーミング防
止のために重置CODチャネルn”lにおける取)扱い
最大信号電荷量S max ) Sy という条件で固
体撮像装置は設計される。しかしながら、 8 max
)) 8B、なる条件で赤外光信号SRを読み出す
ことは垂直CODにおける転送効率の低下、およびS/
Ni低下を招くことになp1可視光の撮像特性と赤外光
の撮像特性の間に著しい差異をもたらす。
ルギーより低いこと、および赤外光感光セルの量子収率
が可視光感光セルの量子効率よシ低いことから一般にS
R(Sv となってしまう。したがってブルーミング防
止のために重置CODチャネルn”lにおける取)扱い
最大信号電荷量S max ) Sy という条件で固
体撮像装置は設計される。しかしながら、 8 max
)) 8B、なる条件で赤外光信号SRを読み出す
ことは垂直CODにおける転送効率の低下、およびS/
Ni低下を招くことになp1可視光の撮像特性と赤外光
の撮像特性の間に著しい差異をもたらす。
そこで、固体撮像装置の設計において赤外光信号8B、
の読み出しが良好に行なわれる条件で設計を行ない、可
視光信号Svの量を8 v :8 Bとなるように制御
すれば、波長帯によらず良好な撮像特性を得ることがで
きる。具体的にはICGとICDを用いて、可視光感光
セルの蓄積時間を制御すれば良い、蓄積時間の制御方法
を第3図によ〕説明する。第3図(1m)(b)はφl
とφ2にかかるパルス電圧であるが、ICGによる蓄積
時間の制御を行なわない場合、可視光感光セルの蓄積時
間Tvと赤外光感光セルの蓄積時間TBはいずれもほぼ
1フレ一ム期間T0に等しく、Tv−TBたTOである
・−力筒3図(c)に示すようにICGIに印加する電
圧を制御して可視光感光セルから垂ICCDへ可視光信
号Svを伝送するための正パルス電圧がOFFとなりた
ときから、Telなる期間、可視光感光セルに隣接する
ICGIに正パルス電圧を印加した場合、Tc、なる期
間、光電変換で生゛じた可視光信号Svは、ICDへ掃
き出され、蓄積時間T’vmTv−Telとな〕従がり
て可視光信号量は8’v−8v串(Tv−Tcl )/
Tv となる。こ(DTclの値を適当に設定するこ
とでS′v#SRとすることが可能となる。
の読み出しが良好に行なわれる条件で設計を行ない、可
視光信号Svの量を8 v :8 Bとなるように制御
すれば、波長帯によらず良好な撮像特性を得ることがで
きる。具体的にはICGとICDを用いて、可視光感光
セルの蓄積時間を制御すれば良い、蓄積時間の制御方法
を第3図によ〕説明する。第3図(1m)(b)はφl
とφ2にかかるパルス電圧であるが、ICGによる蓄積
時間の制御を行なわない場合、可視光感光セルの蓄積時
間Tvと赤外光感光セルの蓄積時間TBはいずれもほぼ
1フレ一ム期間T0に等しく、Tv−TBたTOである
・−力筒3図(c)に示すようにICGIに印加する電
圧を制御して可視光感光セルから垂ICCDへ可視光信
号Svを伝送するための正パルス電圧がOFFとなりた
ときから、Telなる期間、可視光感光セルに隣接する
ICGIに正パルス電圧を印加した場合、Tc、なる期
間、光電変換で生゛じた可視光信号Svは、ICDへ掃
き出され、蓄積時間T’vmTv−Telとな〕従がり
て可視光信号量は8’v−8v串(Tv−Tcl )/
Tv となる。こ(DTclの値を適当に設定するこ
とでS′v#SRとすることが可能となる。
蓄積時間制御を行なった時の信号電荷読み出しの状態を
第2図(c)に示す。
第2図(c)に示す。
また撮像条件によりては逆lこSR,〉Svとなる事も
考えられるが、その場合にも第3図fd)に示すように
ICG2に印加する電圧によって赤外光感光セルの蓄積
時間を制御することで8’R,−8R,(TB−T c
鵞) /T R〜8vとすることが出来る・このとき
、ICDには第3図(e)に示すように正の電圧が印加
されている。
考えられるが、その場合にも第3図fd)に示すように
ICG2に印加する電圧によって赤外光感光セルの蓄積
時間を制御することで8’R,−8R,(TB−T c
鵞) /T R〜8vとすることが出来る・このとき
、ICDには第3図(e)に示すように正の電圧が印加
されている。
以上説明したとりゃ、本発明の提供する固体撮像装置に
よれば可視光信号Svと赤外光信号SB。
よれば可視光信号Svと赤外光信号SB。
の間の信号電荷量の著しい差異を除去し、読み出し用垂
直CODを効率良く使用することで可視光。
直CODを効率良く使用することで可視光。
赤外光のいずれにおいても良好な撮像特性を得ることが
出来る。
出来る。
また、可視光像のみの撮像あるいは赤外光像のみの現像
を行なう必要が生じた場合はICG1あるいはICG2
のいずれかを常にONの状態として8vあるいはSR,
t−すべてICDに掃き出し、φl。
を行なう必要が生じた場合はICG1あるいはICG2
のいずれかを常にONの状態として8vあるいはSR,
t−すべてICDに掃き出し、φl。
φ3あるいはφ2.φ4にのみ正のパルス電圧を印加す
れば良い。
れば良い。
さらに、ICGIに正パルス電圧が印加される期間Tc
lと、ICG2)こ正パルス電圧が印加される期間TC
!の両方を制御することで赤外光信号8B、と可視光信
号8vの両方を制御することも可能である。従がって、
固体撮像装置に隣接しであるいは固体撮像装置内に入射
光量を検知する光量検知部を設け、光量検知部の出力に
応じてTe1Tc、を制御し、自動感度調節機能を持た
せることも可能である。
lと、ICG2)こ正パルス電圧が印加される期間TC
!の両方を制御することで赤外光信号8B、と可視光信
号8vの両方を制御することも可能である。従がって、
固体撮像装置に隣接しであるいは固体撮像装置内に入射
光量を検知する光量検知部を設け、光量検知部の出力に
応じてTe1Tc、を制御し、自動感度調節機能を持た
せることも可能である。
以上の実施例では可視光感知領域と赤外光感知領域が、
同一平面上に形成した固体撮像装置について説明してき
たが、たとえば第4図に示すように積層構造の複数波長
帯撮像デバイスにおいても、本発明の構造を適用するこ
とが可能である。
同一平面上に形成した固体撮像装置について説明してき
たが、たとえば第4図に示すように積層構造の複数波長
帯撮像デバイスにおいても、本発明の構造を適用するこ
とが可能である。
また以上の実施例では可視光と赤外光の21!!類の波
長領域のみを撮像する場合について説明してきたが同様
の方法によフ2種類以上の波長領域を撮像する場合にも
適用可能である。
長領域のみを撮像する場合について説明してきたが同様
の方法によフ2種類以上の波長領域を撮像する場合にも
適用可能である。
第1図は本発明の一実施例における感光セルの構造を説
明するための図、第2図はその信号読み出し法の一例を
説明するための図、第3図は信号読み出し時に各ゲート
に印加するパルス電圧とそのタイミングを説明する図、
第4図は本発明を積IIIII造固体撮像装置に適用し
た一実施例における感光セルの構造を説明するための図
、第5図は従来の複数波長帯撮像デバイスにおける感光
セルの構造の一例を示す図である。 図において、 l・・・p槃半導体基板、2・−n+1(垂[CCDチ
ャネル)、3・・・Pt−84ダイオード、4.6・・
・絶縁11− 5t−5m・・・転送ゲート電極、7・
・・画素電極、8・・・光導電膜、9・・・透明1他、
10.・・・1十II(フォトダイオード)、lO鵞・
・・n”fl(蓄積ダイオード)、11・・・垂[C0
D(信号電荷読み出し部)、12s # 121・−蓄
積電荷掃き出し制御ゲート、13・・・口 Iw(蓄
積電荷掃き出しドレイン)。 代理人弁理士 則 近 憲 佑(他1名)Wず 第1図 第2図 第4図 第5図
明するための図、第2図はその信号読み出し法の一例を
説明するための図、第3図は信号読み出し時に各ゲート
に印加するパルス電圧とそのタイミングを説明する図、
第4図は本発明を積IIIII造固体撮像装置に適用し
た一実施例における感光セルの構造を説明するための図
、第5図は従来の複数波長帯撮像デバイスにおける感光
セルの構造の一例を示す図である。 図において、 l・・・p槃半導体基板、2・−n+1(垂[CCDチ
ャネル)、3・・・Pt−84ダイオード、4.6・・
・絶縁11− 5t−5m・・・転送ゲート電極、7・
・・画素電極、8・・・光導電膜、9・・・透明1他、
10.・・・1十II(フォトダイオード)、lO鵞・
・・n”fl(蓄積ダイオード)、11・・・垂[C0
D(信号電荷読み出し部)、12s # 121・−蓄
積電荷掃き出し制御ゲート、13・・・口 Iw(蓄
積電荷掃き出しドレイン)。 代理人弁理士 則 近 憲 佑(他1名)Wず 第1図 第2図 第4図 第5図
Claims (2)
- (1)2種類以上の異なった感知波長領域をもつ感光部
を有する固体撮像装置において、各波長帯ごとの感光部
に隣接した余剰電荷掃き出しドレインを設けたことを特
徴とする固体撮像装置。 - (2)各波長帯ごとの感光部と、各波長帯ごとの感光部
に隣接する余剰電荷掃き出しドレインとの間に、電荷掃
き出し制御ゲートを設けたことを特徴とする前記特許請
求の範囲第1項記載の固体撮像装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP60084425A JPS61244062A (ja) | 1985-04-22 | 1985-04-22 | 固体撮像装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP60084425A JPS61244062A (ja) | 1985-04-22 | 1985-04-22 | 固体撮像装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS61244062A true JPS61244062A (ja) | 1986-10-30 |
Family
ID=13830226
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP60084425A Pending JPS61244062A (ja) | 1985-04-22 | 1985-04-22 | 固体撮像装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS61244062A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0574612A2 (en) * | 1992-06-18 | 1993-12-22 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Linear image sensor |
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- 1985-04-22 JP JP60084425A patent/JPS61244062A/ja active Pending
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