KR0127300B1

KR0127300B1 - 고체촬상장치

Info

Publication number: KR0127300B1
Application number: KR1019890016770A
Authority: KR
Inventors: 히데노리 시바타; 이쿠코 이노우에; 노조무 하라다
Original assignee: 아오이 죠이치; 가부시키가이샤 도시바
Priority date: 1988-11-18
Filing date: 1989-11-18
Publication date: 1998-04-02
Also published as: DE3938302A1; DE3938302C2; US5063449A; KR900008677A

Abstract

내용 없음.

Description

고체촬상장치

제 1 도는 고체촬상장치의 기본구성을 핑면적으로 나타낸 모식도.

제 2 도(a)는 제 1 도에 도시된 고체촬상장치의 구체적인 평면도.

제 2 도(b)는 제 2 도(a)의 B-B선에 따른 고체촬상장치의 단면도.

제 2 도(c)는 제 2 도(a)의 C-C선에 따른 고체촬상장치의 단면도.

제 3 도는 전송전극에 대한 구동펄스를 나타낸 신호파형도.

제 4 도는 제 2 도(a)에 도시된 A-A단면의 개략적인 구성과 그 전위상태의 변화를 나타낸 도면.

제 5 도는 전송전극과 바이어스전하주입용 게이트 및 다이오드에 대한 구동펄스를 나타낸 신호파형도.

제 6 도(a) 내지 제 6 도(e)는 제 2 도의 B-B선에 따른 고체촬상장치의 개략적인 단면과 고체촬상장치의 전위변환상태를 나타낸 도면.

제 7 도는 바이어스전하와 1필드째 잔상치와의 관계를 나타낸 특성도.

제 8 도는 전송전극과 바이어스전하주입용 게이트 및 다이오드에 대한 구동펄스를 나타낸 신호파형도.

제 9 도는 제 2 도의 B-B선에 따른 고체촬상장치의 개략적인 단면 및 고체촬상장치의 전위변환상태를 나타낸 도면.

제 10 도는 바이어스전하와 1필드째 잔상치 및 암시 출럭전류와의 관계를 나타낸 특성도.

제 11 도는 본 발명의 다른 실시예에 따른 고체촬상장치의 평면도.

제 12 도(a)는 제 11 도에 도시된 고체촬상장치의 일부를 확대해서 나타낸 평면도.

제 12 도(b)는 제 12 도(a)의 B-B선에 따른 고체촬상장치의 단면도.

제 12 도(c)는 제 12 도(a)의 C-C선에 따른 고체촬상장치의 단면도.

제 13 도는 제 11 도에 도시된 고체촬상장치의 전송전극과 바이어스전하주입용 게이트 및 다이오드에 대한 구동펄스를 나타낸 신호파형도.

제 14 도(a) 내지 제 19 도(c)는 제 12 도(a) 내지 제 12 도(c)에 도시된 고체촬상장치를 제조하는 경우 각 단계에 따른 반도체구조를 나타낸 도면.

제 20 도는 제 1 도에 도시된 고체촬상장치를 투명전극의 전위를 변화시키는 다른 구동방법에 의해 구동시키는 경우의 구동신호타이밍차트.

제 21 도(a) 내지 제 21 도(i)는 제 20 도의 타이밍차트에 의해 구동되는 고체 촬상장치의 단면 및 고체촬상장치의 전위변화상태를 나타낸 도면.

제 22 도는 본 발명의 다른 실시예에 따른 고체촬상장치의 개략적인 평면도.

제 23 도(a)는 제 22 도에 도시된 고체촬상장치의 구체적인 평면도.

제 23 도(b)는 제 23 도(a)의 B-B선에 따른 고체촬상장치의 단면도.

제 23 도(c)는 제 2 3도(a)의 C-C선에 따른 고체촬상장치의 단면도.

제 24 도는 제 22 도의 고체촬상장치의 전송전극과 바이어스전하주입용 게이트 및 다이오드에 대한 구동펄스를 나타낸 신호파형도.

제 25 도(a) 내지 제 25 도(e)는 제 23 도(a)의 B-B선에 따른 고체촬상장치의 개략적인 단면 및 고체촬상장치의 전위변화상태를 나타낸 도면이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

10 : 신호전하축적 다이오드 11 : 다이오드

12 : 다이오드 20 : 전송전극

30 : 신호전하독출게이트 40 : 바이어스전하주입용 게이트

50 : 바이어스전하주입용 다이오드

[산업상의 이용분야]

본 발명은 고체촬상장치에 관한 것으로, 특히 바이이스전하를 주입시키기 위한 수단이 갖추어진 고체촬상장치에 관한 것이다.

[종래의 기술 및 그 문제점]

고체촬상소자칩상에 광도전막이 적충된 2단계 구조의 고체촬상장치(적층형고체촬상장치; stack edsolid-state image sensor)는 감광부의 개구면적(開口面績)을 넓게 할 수 있기 때문에 고감도이면서 저오염도(low smear)라는 우수한 특성을 갖고 있다. 이 때문에 이 고체촬상장치는 각종 감시용 텔레비전(monitor television)이라던지 고품위텔레비전과 같은 카메라로서 유망시 되고 있다. 여기서, 적층형 고체촬상장치용 광도전막(photo cond11ctive film)으로서는 현재 비정질재료막(amorpho11s film)이 이용되고 있는 바, 이 비정질재료막으로서는 예컨대 Se-As-Te막, ZnSe-ZnCdTe, a-Si : H막(수소화비정질 실리콘막)등이 이용되고, 이들 재료중에서 특히 특성이라던지 가공성이 우수하면서 저온형성이 가능한 a-Si : H막이 원천적인 것으로 되고 있다.

그리고, 종래의 고체촬상장치 예컨대 IEEE, electron device의 보고서(Vol. ED-32, No.8, 1985년 8월)에 개시된 고체촬상장치에 의하면 투명전극으로부터 입사된 광이 광도전막에서 광전변환됨에 따라 전자-정공쌍이 발생될 수 있고, 축적다이오드에 전기적으로 접속되어 있는 화소전극의 전위는 투명전극보다도 높게 되어 있기 때문에 전자는 화소전극을 향해 이동하는 반면에 정공은 투명전극을 향해 이동하게 된다. 이 경우 정공은 투명전극을 매개해서 외부회로로 유출되는 반면에 전자는 회로전극에 접속되어 있는 축적다이오드에 출력되어 해당 다이오드의 전위를 저하시키게 된다. 이어, 일정기간 축적된 신호전하(전자)는 신호전하독출게이트에 신호전하독출펄스가 인가되면 축적다이오드로부터 수직 CCD 챈널로 독출되고, 또 수직 CCD 챈널에서 독출되어 전송되는 전하는 수평 CCD 챈널을 매개해서 출력되게 된다.

그런데 상기한 종래의 고체촬상장치에서는 축적다이오드와 자유전자가 충만되어 있는 화소전극배선이 전기적으로 접속되어 있기 때문에 축적다이오드가 완전하게 공핍화되지 않게 되어, 신호전하가 불완전하게 독출되어 전송되므로 용량성 잔상이 발생된다고 하는 문제가 있고, 또 광도전막내에서 광전변화된 전하는 막내에 존재하는 트랩준위에 포획(trap)된 다음 소정시간을 두고서 배출되기 때문에 고체촬상장치에서의 잔상특성(殘像特性)이 악화된다는 문제가 있다.

이 경우, 상기 잔상은 축적다이오드에 바이어스전하를 주입시킴으로써 저감시킬 수 있는 바, 예컨대 촬상관을 이용하는 텔레비전카메라에서는 광원을 사용해서 광에 의해 바이어스전하를 주입하고 있지만,이 방법에서는 칩상에다 광을 균일하게 조사하는 것이 극히 어려워 잔상을 확실하게 저감시킬 수는 없고, 또 새로이 광원 등이 필요하게 되므로 고체촬상장치의 구성이 복잡하게 된다.

상기한 바와 같이 종래의 고체촬상장치에서는 축적다이오드부터의 신호전하가 불완전하게 독출 및 전송되므로 용량성 잔상이 발생되고, 또 종래의 광원을 이용한 바이어스전하의 주입에 위해 잔상을 저감시기는 방법에서는 바이어스전하를 균일하게 주입할 수 없을 뿐만 아니라 구성이 복잡하게 된다는 문제가 있었다.

[발명의 목적]

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로, 광원 등을 설치하지 않고서 신호전하축적다이오드에 대해 균일하게 바이어스전하를 주입시킬 수 있어 잔상특성을 향상시킬 수 있는 고체촬상장치를 제공하고자함에 그 목적이 있다.

[발명의 구성]

상기한 목적을 달성하기 위한 본원 발명의 요지는 바이어스전하주입용게이트 및 다이오드를 설치하여 축적다이오드에 대한 바이어스전하를 전기적으로 주입시키도록 된 것이다.

즉, 본 발명의 1실시예에 따른 고체촬상장치는, 반도체기판상에 신호전하축적다이오드와 신호전하독출부 및 신호전송부가 형성되어 있으면서 최상부에 상기 신호전하축적다이오드에 전기적으로 접속되는 화소전극이 형성된 고체촬상소자칩과, 이 고체촬상소자칩상에 적층된 광도전막 및, 이 광도전막상에 형성된 투명전극을 구비한 고체촬상장치에 있어서, 신호전하독출부를 매개해서 신호전하축적다이오드에 바이어스전하를 주입하기 위한 게어트 및 다이오드가 신호전하전송부에 인접되게 설치된 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 고체촬상장치는, 반도체기판상에 신호전하축적다이오드와 신호전하독출부 및 신호전하전송부가 형성되어 있으면서 최상부에 상기 신호전하축적다이오드와 전기적으로 접속되는 화소전극이 형성된 고체촬상소자칩과, 이 고체촬상소자칩상에 적충된 광도전막및, 이 광도전막상에 형성된 투명전극을 구비한 고체촬상장치에 있어서, 상기 신호전하축적다이오드에 바이어스전하를 주입시키기 위한 바이어스전하 주입용 게이트 및 다이오드를 신호전하축적다이오드에 인접되게 설치함과 더불어 신호전하축적다이오드에 주입된 바이어스전하를 신호전하독출부를 매개해서 배출시키기 위한 바이어스전하배출용 게이트 및 다이오드가 신호전하전송부에 인접되게 설치되어 구성된 것을 특징으로 한다.

[작용]

상기한 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 고체찰상장치에 의하면, 신호전하축적다이오드에 대해 전기적으로 바이어스전하를 주입시키기 위한 게이트 및 다이오드가 설치됨에 따라 광원을 이용하지 않고서도 신호전하축적다이오드에 바이어스전하를 주입시킬 수 있으므로 용량성 잔상을 충분히 저감시킬 수있는 정도로 바이어스전하를 균일하게 주입시킬 수 있고, 또 일단 주입된 바이어스전하를 신호전하독출게이트를 매개해서 배출시킴으로써 암시출력(暗時出力)전류가 일정량 이상의 바이어스전하에 대해 의존되지않게 되므로 바이어스전하의 변화를 무시할 수 있게 된다.

[실시예]

이하, 본 발명에 따른 고체촬상장치에 대해 에시도면을 참조해서 상세히 설명한다.

제 1 도에는 고체촬상장치의 기본적인 구성이 도시되어 있는 바, 이 제 1 도의 고체촬상장치에 의하면 Si기판상에 신호전하축적다이오드(10)가 매트릭스형상으로 배열되어 있고, 이들 신호전하축적다이오드(10)에 인접되어 열방향으로 수직CCD의 전송전극(20)이 설치되어 있는데, 이들 전송전극(20)에는 각각 구동펄스(ψB1,ψB2)가 인가되는 전송전극(20)의 일부는 신호전하독출게이트(30)를 겸하도록 되어있다.

또한 이러한 고체촬상장치에서는 전하주입용 게이트(40) 및 다이오드(50)가 설치되어 있는 바, 즉 수직CCD의 축적다이오드(10)의 반대측에는 바이어스전하주입용 게이트(40)와 바이어스전하주입용다이오드(50)가 설치되어 있고, 상기 바이어스전하주입용 게이트(40)에는 구동펄스(ψB1,ψB2)가 인가되는 반면에 상기 바이어스전하주입용 다이오드(50)에는 구동펄스(ψD1,ψD2)가 인가되며, 이에 따라 상기 바이어스전하주입용 다이오드(50)로 부터 바이어스전하주입용 게이트(40) 및 신호전하독출게이트(30)를 매개해서 축적다이오드(1O)에 바이어스전하가 주입된다.

제 2 도(a)에는 제 1 도에 도시된 고체촬상장치의 구체적인 평면도가 도시되어 있는 바, 이 제 2 도(a)에 도시된 고체촬상장치의 평면도에 의하면 전송전극(20)중 구동펄스(ψV1,ψV3)가 인가되는 전극(21,23)온 제 1 층 다결정실리콘으로 형성되는 반면에 구동펄스(ψV2, ψV4)가 인가되는 전극(22,24)은 제 2 층 다결정실리콘으로 형성되고, 상기 바이어스전하주입용 게이트(40)는 제 3 층 다결정실리콘으로 형성된다.

또 축적다이오드(10)는 전송전극(21)에 인접하는 다이오드(11)와 전송전극(23)에 인접하는 다이오드(12)를 갖추고 있다.

이와 마찬가지로 상기 신호전하독출게이트(30)와 바이어스전하주입용게이트(40), 바이어스전하주입용 다이오드(50) 및 전극(70)은 축적다이오드(n)에 대응하는 신호전하독출게이트(31)와 바이어스전하주입용 게이트(41), 바이어스전하주입용다이오드(51), 전극(71) 및 축적다이오드(12)에 대응하는 신호전하독출게이트(32), 바이어스전하주입용 게이트(42), 바이어스전하주입용다이오드(52), 전극(72)을 각각 갖추고 있다.

그리고 제 2 도(b)와 제 2 도(c)에 도시된 바와 같이 p형 기판(81)에는 n형CCD챈널영역(60)이 형성되고, 이 CCD챈널영역(60)상에는 그 CCD챈널영역(60)을 따라 전송전극(21∼24)이 순차로 형성되어 있으면서 그 CCD챈널영역(60)에 인접되게 다이오드영역(11)이 형성되며, 이 다이오드영역(11)에는 화소전극배선(82)이 접속된다. 또 상기 다이오드영역(11)과는 반대측에서의 상기 CCD챈널영역(50)의 측부에 바이어스전하주입용 다이오드영역(51)이 형성되고, 이 다이오드영역(51)에는 바이어스전하주입용전극(71)이 접속되며, 상기 다이오드영역(51)과 CCD챈널영역(60)사이에서의 상기 p형 기판(81)상 절연되게 바이어스전하주입용 게이트전극(41,42)이 형성된다. 이 경우 상기 게이트전극(41,42)은 전송전극(21,24)사이와 전송전극(22,23)사이의 상부를 각각 연결시켜 주고 있다. 또 바이어스전하주입용 전극(71,72)은 절연층을 매개해서 전송전극상부를 연결시켜 주게 되고, 상기 화소전극배선(82)은 화소전극(83)에 각각 접속되게 되며, 상기 반도체구조의 상부전면에는 광도전막(84)이 형성되는 한편, 이 광도전막(84)의 상부전면에는 투명전극(85)이 형성된다.

이어서 상기한 구조로 되어 있는 고체촬상장치의 동작을 설명한다.

제 3 도에는 상기 전송전극(20)에 대한 구동펄스(ψV1∼ψV4)의 타이밍도가 도시되어 있고, 제 4 도(a) 내지 제 4 도(e)에는 상기 제 2 도의 A-A선에 따른 고체촬상장치의 개략적인 단면과 전위변화상태가 도시되어 있는 바, 제 3 도에 도시된 도면의 참조부호 1∼16은 제 4 도(b) 내지 제 4 도(e)에서의 참조부호 1∼16에 각각 대응된다.

먼저 제 3 도에 도시된 시각 t0∼t1에서 상기 신호하독출게이트(31)의 전압(V1)이 독출전압OTS)으로 되면 제 4 도(a) 내지 제 4 도(c)에 도시된 바와 같이 전송전극(21)아래의 채널에 축적다이오드(n)로부터 신호전하가 독출되고, 그후 시각 t1∼t4에서 각 전송전극(20)의 구동펄스(ψV1∼ψV4)가 제 3 도에 도시된 바와 같이 변화되면 제 4 도(c) 내지 제 4 도(e)에 도시된 바와 같이 신호전하가 전송전극(23) 아래의 채널로 전송되며, 시각 t4∼t5dptj축적다이오드(11)에 바이어스전하(본 발명에 따른 바이어스전하)가 주입되는데, 이 바이어스전하의 주입동작에 대해서는 후술하기로 한다.

이후, 시각 t5∼t7사이에서 신호전하독출게이트(32)의 전압(ψV3)이 독출전압(VFS)으로 되면 제 4 도(e) 내지 제 4 도(g)에 도시된 바와 같이 축적다이오드(12)로부터 신호신하가 독출되고, 이 신호전하는 전송전극(23) 아래의 채널에서 축적다이오드(11)의 신호전하에 가산된다. 이어 시각 t7∼t10에서 각 전송전극(20)의 구동펄스(ψV1∼ψV4)가 제 3 도에 도시된 바와 같이 변화되면, 제 4 도(g)∼제 4 도(j)에 도시된 바와 같이 신호전하는 후단의 전송 전극(21)아래의 채널로 전송되고, 시각 t10∼t11에서 축적다이오드(12)에 바이어스전하가 주입된다. 이러한 신호전하의 전송은 종래의 인터레이스방식(펄스축적방식)과 동일하게 이루어지게 된다.

다음으로 바이어스전하의 주입방법에 대해 설명하기로 하는 바, 여기서는 축적다이오드(11)에 대한 바이어스전하의 주입에 대해 설명하게 되지만 축적다이오드(12)에 대한 바이어스전하의 주입도 다음에서 설명하는 방법과 동일하게 수행되게 된다.

먼저, 제 5 도에서 상기 전송전극(21), 바이어스전하주입용 게이트(41) 및 바이어스 전하주입용다이오드(51)에 대한 구동펄스(ψV1,ψV12,ψVD1)가 도시 되어 있고, 제 6 도(a) 내지 제 6 도(e)에는 제 2 도의 B -B선에 따른 고체촬상장치의 개략적인 단면과 촬상장치의 전위변화상태가 도시되어 있는 바, 상기 제 5 도에서 도면의 참조부호 1∼6은 제 6 도(b) 내지 제 6 도(e)에서의 참조부호 1∼6에 각각 대응되는 타이밍을 나타내고, 또 제 5 도의 ta는 제 3 도의 t4에 대응되며, te는 t5에 대응된다. 이 제 5 도에 도시된 바와 같이 시각 ta~tb사이에서 전송전극(21)에 신호전하독출시와 동일한 전압(VFS)이 인가되면 제 6 도(a)∼제 6 도(b)에 도시된 바와 같이 신호전하독출게이트(31)가 온상태로 되고, 시각 tb∼tc에서 바이어스전하주입용 게이트(41)에 VON이 인가되면 제 6 도(c)에 도시된 바와 같이 게이트(41)가 개통되게되며. 이어 시각 4c∼4d사이에 바이어스전하주입용 다이오드(51)에 인가되는 전압이 VDR→VINJ로 변화되면 제 6 도(D)에 도시된 바와 같이 바이어스전하가 바이어스전하주입용 게이트(41)와 신호전하출계이트(31)를 매개해서 축적다이오드(11)에 주입되고, 또 전송전극(21)에 인가되는 진압이 VFS→OV로 변화되면 신호전하독출게이트(31)는 OFF상태로 되어 축적다이오드(11)에 일정량의 바이어스전하가 잔존하게 된다.

그리고 시각 td∼te에서 바이어스전하주입용 다이오드(51)에 인가되는 전압이 VINJ→VDR로 되면 제 6 도(e)에 도시된 바와 같이 여분의 전하가 바이어스전하주입용 다이오드(51)로 배출되고, 최종적으로 바이어스전하주입용 게이트(41)의 전압이 OV로 변화되므로 게이트(41)가 패쇄되어 일련의 바이어스전하주입동작이 종료된다.

제 7 도에는 축적용량이 6.5nF, 신호전류가 300nA인 경우의 바이어스전하와 1필드째 잔상치의 관계가 도시되어 있는 바, 이 도면으로부터 알 수 있는 바와 같이 전류환산에 의해 40nA정도의 바이어스전하가 축적다이오드에 주입됨에 따라 잔상치는 0.1%이하정도의 무시할 수 있는 값으로 된다. 또, 본 실시예에서 40nA의 바이어스전하를 축적다이오드에 주입시키기 위해서는 바이어스전하주입용 다이오드의주입시 전위(VINJ)블 신호전하독출부의 전위에 대해 0.1V낮게 하면 잔상을 충분하게 저감시키는 정도의 바이어스전하를 축적다이오드에 주입시킬 수 있게 된다.

상기한 바와 같이 본 실시예에 의하면 신호전하축적다이오드(10)에 전기적으로 바이어스전하를 주입시키기 위한 게이트(40)와 다이오드(50)가 설치되어 있으므로 광원을 이용하지 않고서도 축적다이오드(50)에 바이어스전하를 주입시킬 수 있게 된다. 따라서 용량성 잔상을 충분히 저감시킬 수 있는 정도의 바이어스전하를 축적다이오드(10)에 균일하게 주입시킬 수 있어 잔상의 저감에 극히 유효하게 되고, 또 고체촬상장치가 적층형으로 되어 있기 때문에 바이어스전하주입용 게이트(40)와 다이오드(50)가 설치되어 있어도 감광부면적이 감소되는 등과 같은 불리함은 초래되지 않게 된다.

이어 제 1 도에 도시된 고체촬상장치의 다른 구동방법에 대해 설명하기로 하는 바, 여기서 제 5 도와 제 6 도를 참조해서 설명한 바이어스전하의 주입동작이외의 동작은 상기한 실시예와 동일하게 이루어지게 된다.

먼저 제 8 도에는 전송전극(21), 바이어스전하주입용 게이트(41) 및 바이어스전하주입용 다이오드(5r)에 공급되는 구동펄스(ψV1,ψB1,ψD1)가 도시 되어 있고, 제 9 도(a) 내지 제 9 도(d)에는 상기 제 2 도의 B-B선에 다른 개략적인 단면 및 그 고체촬상장치의 전위변화상태가 도시되어 있는 바, 제 8 도에 도시된 참조번호 1∼6은 제 6 도에 도시된 참조번호 1∼6에 각각 대응되는 타이밍을 나타내며, 제 8 도의 ta는 제 3 도의 t4에 대응되는 한편, te는t5에 대응된다.

이 실시예에서는 일단 신호전하축적다이오드(11)에 주입된 바이어스전하가 신호전하독출게이트(31)를 매개해서 바이어스전하주입용다이오드(51)에 배출된다는 점이 상기한 구동방법과 다르게 되어 있고, 시각 ta~tc까지의 동작은 상기 실시예와 동일하게 이루어진 다음에 시각 tc∼td사이에 바이어스전하주입용다이오드(51)에 인가되는 전압이 VDR-VlNJ루 변화되면 제 9 도(b)에 도시된 바와 같이 바이어스전하가 바이어스전하주입용 게이트(41)와 신호전하독출게이트(31)를 매개해서 축적다이오드(11)에 주입된다. 이어 시각 td∼te에서 바이어스전하주입용 다이오드(51)에 인가되는 전압이 VINJ→VDR로 변화되면 제 9 도(c)에 도시된 바와 같이 축적다이오드(11)에 일단 축적된 바이어스전하가 바이어스전하주입용 다이오드(51)로 배출된다. 이어 전송전극(21)에 인가되는 전압이 VFS→OV로 변화되면 제 9 도(d)에 도시된 바와 같이 신호전하독출게이트(31)가 OFF상태로 되어 축적다이오드(11)에 일정량의 바이어스전하가 잔존되고, 최종적으로 바이어스전하주입용 게이트(41)의 전압이 OV로 변화되어 제 9 도(e)에 도시된 바와 같이 게이트(41)가 폐쇄된 다음에 일련의 바이어스전하주입동작이 종료된다.

상기 실시예에서는 신호전하독출게이트(31)가 OFF상태로 되기 전에 바이어스전하주입용 다이오드(51)의 전압이 VlNJ로부터 VDR로 변화됨에 따라 바이어스전하가 배출되지만, 일단 신호전하독출게이트(31)를 OFF상태로 한 다음에 재차 신호전하독출게이트(31)를 ON상태로 함으로써 바이어스전하가 배출되도록 해도 좋다.

제 10도에는 본 실시예에 따른 바이어스전하와 1필드째 잔상치 및 암시출력전류의 관계가 도시되어있는 바, 이 실시예에 의하면 바이어스전하가 일정량 이상으로 주입되면 압시층력선류가 거의 바이어스전하에 의존하지 않게 되므로 축척다이오드에 주입되는 바이어스전하가 각 화소마다 변화되어도 일정량 이상이면 그 변화는 암시출력전류의 변화에 관계없이 무시할 수 있게 된다. 따라서 본 실시예에 따르면 상기 실시예와 동일한 효과를 얻을 수 있음은 물론 바이어스전하의 변화를 무시할 수 있다는 이점이 있다.

본 발명은 상기한 각 실시예에 한정되는 것은 아니고, 예컨대 신호전하주입용 게이트 및 다이오드를 CCD채널의 신호전하축적다이오드와는 반대측에 한정되는 것이 아니라 신호전하독출게이트를 매개해서 바이어스전하를 축적다이오드에 주입할 수 있는 구조이면 신호전하주입용 게이트 및 다이오드는 신호전하축적다이오드측에 설치되어도 된다. 또 상기 실시예에서는 바이어스전하주입용 게이트 및 다이오드만 설치되어 있지만, 신호전하축적다이오드에 인접해서 바이어스전하주입용 게이트 및 다이오드가 설치되고, 전하전송부에 인접해서 바이어스전하배출용 게이트 및 다이오드가 설치되고, 전하전송부에 인접해서 바이어스전하배출용 게이트 및 다이오드가 설지되어도 된다. 또한 바이어스전하 배출용 다이오드 및 게이트는 바이어스전하가 신호전하독출게이트를 매개로 배출될 수 있으면 배출용 다이오드 및 게이트의 전위는 한정되지 않는다. 더욱이 본 발명은 적층형에 한정되지 않고 일반적으로 CCD촬상장치에도 적용할 수 있다.

상기한 바와 같이 본 발명에 의하면, 바이어스전하의 수입배출용 게이트 및, 다이오드를 설치함으로써 축적다이오드에 대한 바이어스전하의 주입,배출이 전기적으로 수행될 수 있기 때문에 광원 등을 설치하지 않고 신호전하축적다이오드에 균일하게 바이어스전하를 주입할 수 있어 잔상특성의 향상을 도모할 수 있게 된다.

제 11 도를 참조해서 다른 실시예를 설명한다.

본 실시예에 의하면 반도체기판(110)상에 축적다이오드(121)가 매트릭스형태로 설치되고, 이들 다이오드(121)에 인접해서 복수의 수직레지스터(130)가 종렬방향(縱列方向;C方向)으로 형성되며, 이들 레지스터에 인접해서 복수의 바이어스전하주입,배출부(131)가 종렬방향으로 형성되어 있다. 여기서 수직레지스터(130)의 끝에는수평레지스터(140)가 설치되고, 이 수평레지스터(140)의 일단에는 전하검출부(141)가 배치되어 있다.

제 12 도(a) 내지 제 12 도(c)를 참조해서 제 11 도에 나타낸 고체촬상장치의 구조를 상세히 설명한다.

제 12 도(b)에 나타낸 바와 같이 p형 실리콘기판(110)상에는 축적다이오드인 n형 층(121) 및, 전하주입,배출다이오드로 어루어진 n형 층(122)이 형성되어 있는데, 이 축적다이오드(121)와 전하주입,배출다이오드(122)간에는 n형 CCD채널이 종렬로 배치되어 있다. 상기 n형 CCD채널(112)상에는 축적다이오드(121)의 전하를 CCD채널(112)로 독출하기 위한 독출게이트(114)가 각각 설치되고(114) 사이에는 각각 수직 방향으로 전하를 전송하기 위한 전송게이트(116)가 배치되어 있다. 또 바이어스전하를흉 주입 및 배출하기 위한 바이어스전하주입, 배출게이트(118)가 독출게이트(114)에 인접해서 배치되고, 독출게이트(114)는 CCD채널(112)의 상부로 부터 축적다이오드(121)의 단부(端部)에 위치해서 바이어스전하주입,배출다이오드(122)과 축적다이오드(121)간에 전하독출부(132)가 형성되고, CCD채널(112)과 바이어스전하주입,배출다이오드(122)간에 바이어스전하주입,배출부(133)가 형성되어 있다. 또 제 12 도(c)에 나타낸 바와 같이 인접하는 축적다이오드(121)사이에는 이를 상호 분리하기 위한 p형층(111)이 형성되고, 마찬가지로 n열의 CCD채널(112)사이에 제 12 도(b)에 나타낸 바와 같이 이들을 상호 분리하기 위한 p형 층(111)이 형성되어 있다.

실리콘기판(110) 및 게이트(114,116,118)상에는 절연막(119)을 맥로 화소전극(127)이 설치되고, 이 화소전극(127)은 인출전극(124)을 매개로 축적다이오드(121)에 접속되며, 상기 화소전극(127)과 바이어스전하주입,배출게이트(118)간에는 전하주입,배출다이오드(22)에 접속된 배선(125)이 형성되어 있다. 화소전극(127)상에는 비정질Si등의 광전변환막(28)이 형성되고, 이 광전변환막(128)상에는 ITO등의 투명전극(129)이 형성되어 있다. 한편 제 11 도에 나타낸 바와 같이 수직레지스터(130)의 단부에는 수평레지스터(140)가 횡렬방향으로 설치되어 있는데, 이 수평레지스터(140)에는 수직레지스터(130)로 부터의 전하가 전송되고, 이들 전하는 전하검출부(141)에 의해 검출된다.

상기와 같은 구성을 갖춘 고체촬상장치의 특징은 바이어스전하의 주입과 배출을 동일한 다이오드(122) 및 게이트(118)에 의해 수행할 수 있고, 또 바이어스전하주입,배출부(131)의 양측에 인접해서 전하전송부(2n-l)열과 2n열(n은 정의 정수)이 배치되어 있기 때문에 인접하는 2열의 전하전송부에 대해 1열의 바이어스주입,배출부(131)가 설치되어 있으며, 또한 축적다이오드(2n-1)열과 2n열(n은 정의 정수)이 수직방향(C방향)으로 배열되어 있는 바, 이와 같은 구성에 의해 수평방향의 면적이 축소되게 된다.

상기 고체촬상장치에 있어서 바이어스전하의 주입 및 배출은 제 5 도와 제 6 도(a) 내지 제 6 도(e) 및 제 8 도 및 제 9 도(a) 내지 제 9 도(e)를 참조해서 설명한 방법과 동일한 방법으로 수행되는 바, 이 경우 제 6 도(a) 및 제 9 도(a)에 나타낸 바이어스전하주입용 다이오드(51)와 바이어스전하주입용 게이트(41), 전송전극겸 신호전하독출게이트(31) 및 축적다이오드(11)는 제 12 도(b)에 나타낸 바이어스전하주입,배출용 다이오드(122)와 바이어스전하주입배출용 게이트(118), 전송전극겸 전하독출게이트(114) 및 축적다이오드(121)에 각각 대응한다.

제 9 도(a) 내지 제 9 도(d)에 나타낸 동작에 있어서, 원하는 바이어스전하 주입,배출바이어스전하(122)에 인가하는 전위가 VlNJ인 경우 (제 9 도(b)에 대응하는 상태), 투명전극(129)의 전위(ψTE)가 제 13 도에 나타낸 바와 같이 VINJ보다도 고전위로 되도록 제어되면 축적다이오드(122)로 부터 투명전극(129)을 향해 밑판의 전위가 광전변환막(128)내에서 발생되어 광전변환막(128)내에 대한 바이어스전하주입이 양호하게 이루어짐에 따라 용량성 잔상및 광도전성 잔상이 모두 확실하게 제거된다.

다음에 제 11 도 및 제 12 도(a) 내지 제 12 도(c)에 나타낸 고체촬상장치의 제조방법을 제 14 도(a) 내지 제 19 도(c)를 참조해서 설명한다.

먼저 제 14 도(a) 내지 제 14 도(c)에 나타낸 바와 같이 p형 실리콘기판(110)상에 소정의 마스크를 이용해서 기판(110)과 동일한 도전형의 불순물이 기판(110)에 이온주입해서 p+ 형층(111;반전방지층)을 기판(110)내에 형성하고, 또 소정의 마스크를 이용해서 이온주입 또는 PSG확산에 의해 띠형태(帶狀)의 CCD채널(112; n형 층)을 기판(11)에 형성한다.

이어서 제 15 도(a) 내지 15 도(c)에 나타낸 바와 같이 게이트산화막(113)을 매개로 다결정실리콘막(114)이 기판(110)상에 형성되고, 소정의 패턴으로 패터닝함으로써 제1전송게이트(114)를 형성하는데, 이때 다결정실리콘막(114)에 개구부(d)가 형성된다.

다음으로 제 16 도(a) 내지 제 16 도(c)에 나타낸 바와 같이, 게이트산화막(115)을 매개로 다결정실리콘막(116)을 기판(110) 및 제 1 전송게이트(114)상에 형성되고, 이 다결정실리콘막(116)을 소정의 패턴으로 패터닝해서 제 2 전송게이트(116)를 형성한다.

계속해서 제 17 도(a) 내지 제 17 도(c)에 나타낸 바와 같이 게이트산화막(117)을 매개로 다결정실리콘막을 기판(110)상에 형성되고, 이 다결정실리콘막(118)을 소정의 패턴으로 패터닝해서 바이어스전하주입,배출게이트(118)를 형성한다.

이어서 제 18 도(a) 내지 제 18 도(c)에 나타낸 바와 같이 CVD등에 의해 절연층(119)을 제 17 도(a) 내지 제 17 도(c)에 나타낸 반도체구조상에 퇴진시킨 다음에 축적다이오드영역 및 바이어스전하주입,배출다이오드영역에 접속구멍(120)을 형성하과, 이 접속구멍(120)을 매개로 이온주입 또는 PSG확산에 의해 축적다이오드로 되는 n형 층(122)을 형성한다.

다음으로 제 19 도(a) 내지 제 19 도(c)에 나타낸 바와 같이 접촉구멍(120)의 측벽에 절연막(123)이 형성한 다음에 접속구멍(120)내에 다결정실리콘막 또는 그의의 도전물충을 형성해서 인출전극(124) 및 바이어스전하주입배출다이오드를 위한 배선(125)을 형성한다.

여기서 상기 절연막(123)은 다음과 같이 형성된다. 즉, 예컨대 열산화막을 접속구멍(120)을 매개로 기판상에 형성하고, 이 열산화막상에 실리콘질화막이 퇴적시킨 다음에 열산화막 및 질화막이 접속구멍(120)의 측벽에만 잔존하도록 반응성 이온엣칭에 의해 엣칭한다.

계속해서 제 12 도(a) 내지 제 12 도(c)에 도시된 바와 같이 인출전극(124)상에 접속구멍(126)을 형성하고, 이 접속구멍(126)을 매개해서 화소전극(127)을 인출전극(124)상에 형성하며, 이 화소전극(127)상에는 비정질Si등의 광도전막(128)을 퇴적시키고, 이 광도전막(128)상에는 ITO 등의 투명전극(129)을 형성한다.

고체촬상장치가 상기한 바와 같이 구성되면 독출게이트(114)와 인출전극(124) 혹은 바이어스전하주입,배출게이트(118)와 그 배선(125)은 위치정합에서의 정합오차라던지 변환차 등을 고려할 필요없이 자기정합에 의해 형성될 수 있게 됨에 따라 축적다이오드(121)라던지 바이어스전하주입,배출다이오드(122)의 면적을 줄일 수 있게 되고, 바이어스전하주입, 배출게이트(118) 및 바이어스전하주입,배출다이오드(122)가 설치되어 있기 때문에 잔상을 확실하게 줄일 수 있게 된다. 더욱이 일단 주입된 바이어스 전하를 독출게이트(114)를 매개해서 바이어스전하주입,배출다이오드(122)로 배출함으로써 암시출력전류(暗時出力電流)의 값은 소정 이상의 바이어스전하량에 의존하지 않게 되기 때문에 바이어스전하를 균일하게 할 수 있게 된다.

상기 실시에에 있어서 축적다이오드(121) 및 바이어스전하주입,배출다이오드(122)는 인출전극(124) 및 배선(125)으로부터의 불순물주입에 의해 형성될 수가 있다.

또 축적다이오드는 매트릭스형태의 배열뿐만 아니라 일렬로 배열해도 되는 바, 이 경우에는 수직레지스터와 수평레지스터를 분할시킬 필요가 없고, 축적다이오드의 배열에 따라 1개의 전하전송부가 설치되면 된다.

다음에는 제 1 도 및 제 2 도에 도시된 고체촬상장치에 있어서 투명전극의 전위를 변화시킴으로써 바이어스전하를 광도전막에 주입하는 방법을 제 20 도의 타이밍도를 참조해서 설명한다. 한편 여기서는 축적다이오드(11)를 매개해서 광도전막(121)으로 바이어스전하를 주입하는 방법에 대해 설명했지만 임하는 방법도 이하와 마찬가지로 해서 행해진다.

제 20 도에는 전송전극(21), 바이어스전하주입용 게이트(41), 바이어스전하주입용 다이오드(51) 및 투명전극(122)에 공급되는 구동펄스(ψV1,ψB1,ψD1,ψTE)가 도시되어 있고, 제 21 도(a) 내지 제 21 도(I)에는 제 2 도에 도시된 고체촬상장치의 B-B선에 따른 개략적인 단면 및 고체촬상장치의 전위상태의 변화가 도시되어 있다. 제 20 도에서의 참조부호 1~6 은 제 21 도(b)~제 21 도(I)에서의 참조부호 1~6에 각각 대응되고, 또 제 20 도의 ta는 제 3 도의 t24에 대응되며, te는 t25에 대응된다.

제 20 도에 도시된 바와 같이 시각 ta~tb에서 전송전극(21)에 신호전하독출시와 동일한 전압(VFS)이 인가되면, 제 21 도(b)에 도시된 바와 같이 신호전하독출게이트(31)가 온상태로 된다. 그리고 시각 tb~tc 에 있어서는 바이어스전하주입용 게이트(41)에 VON이 인가되면 제 21 도(c)에 도시된 바와 같이 이 게이트(41)가 개통되고, 이어서 시각 tc~td간에 바이어스전하주입용 다이오드(51)에 인가되는 전압이 VDR→VINJ로 변화되면 제 21 도(d)에 도시된 바와 같이 바이어스전하가 바이어스전하주입용 게이트(41) 및 신호전하독출게이트(31)를 매개해서 축적다이오드(11)에 주입되게 된다.

이어서 시각 td~te에서 투명전극(122)에 인가되는 전압이 Vo→Vf로 변화되면 제 21 도(e)에 도시된 바와 같이 축적다이오드(11)를 매개해서 바이어스전하가 광도전막(121)에 주입된다. 여기서, 광도전막(121)에 주입된 바이어스전하의 일부는 광도전성 잔상의 요인인 트랩준위를 매립시킨다. 그후 시각 te~tf에 있어서는 투명전극(122)에 인가되는 전압이 Vf→Vo로 변화되면 제 21 도(f)에 도시된 바와 같이 바이어스전하의 내(內)트랩준위를 매립시키지 않는 바이어스전하의 과잉분은 축적다이오드(11)측으로 되돌아 가게 된다.

이어서 시각 tf~tg에 있어서는 바엉스전하주입용 다이오드(51)에 인가되는 전압이 VINJ→VDR로 변화되면 제 21 도(g)에 도시된 바와 같이 축적 다이오드(11)중의 바이어스전하도 바이어스전하주입용 다이오드(51)로 배출되게 되고, 전송전극(21)에 인가되는 전압이 VFS→0으로 변화되면 제 21 도(h)에 도시된 바와 같이 신호전하독출게이트는 오프상태로 되며, 최종적으로는 바이어스전하주입용 게이트(41)의 전압이 0V로 변화되므로 제 21 도(i)에 도시된 바와 같이 게이트(41)가 폐쇄되어 일련의 바이어스전하주입동작이 종료되게 된다.

상기 실시예에 의하면 신호전하축적다이오드(10)에 대해 전기적으로 바이어스전하를 주입,배출하기위한 게이트(40) 및 다이오드(50)를 설치했기 때문에 광원을 이용하지 않고 축적다이오드(50)에 바이어스전하를 주입할 수 있게 된다. 따라서 용량성 잔상을 충분히 줄일 수 있는 정도의 바이어스전하를 축적다이오드(50)에 균일하게 주입할 수 있게 되어 잔상을 줄이는데 대단히 큰 효과가 있다.

또 투명전극(122)에 인가되는 전압을 변화시켜 축적다이오드(50)를 매개해서 광도전막(121)에 대해 전기적으로 바이어스전하를 주입하기 때문에 광도전성 잔상을 줄이기에 충분한 양의 바이어스전하를 주입할 수 있게 된다. 더욱이, 주입된 바이어스전하의 과잉분의 축적다이오드(50)를 매개해서 신호전하와는 별도로 바이어스전하주입용 다이오드(50)에 배출하기 때문에 다이내믹 레인지(dynamic range)가 감소하지 않게 된다.

상기 동작에 있어서 축적다이오드의 전위가 바이어스전하주입용 다이오드의 전위에 의해 결정되는 동안에 광도전막에 바이어스전하가 주입,배출될 수 있도록 투명전극에 인가되는 전압을 변화시키면 좋다. 더욱이 축적다이오드의 전위가 바이어스전하주입용 다이오드의 전위에 의해 결정되는 동안에 투명전극에 인가되는 전압을 신호전하축적시의 전압으로 되돌려 주게 되면 바이어스전하과잉분의 배출효율이 향상되기 때문에 투명전극으로 부터 축적다이오드를 향한 전계가 강해지도록 투명전극에 인가되는 전압을 변화시켜도 좋다.

상기 실시예에 의하면 바이어스전하의 주입,배출용 게이트 및 다이오드를 설치함으로써 축적다이오드로의 바이어스전하의 주입,배출을 전기적으로 행할 수 있게 된다. 따라서 광원 등을 설치하지 않고서도 신호전하축적다이오드에 균일하게 바이어스전하를 주입할 수 있게 되어 잔상특성의 향상을 도모할 수 있게 되고, 이에 더하여 광도전막에 대해 바이어스전하의 주입,배출을 전기적으로 행할 수 있게 된다. 따라서 광원을 이용하지 않고서도 광도전성 잔상을 줄이기에 충분한 바이어스전하를 주입할 수 있게 되고, 또 바이어스전하의 과잉분을 배출하기 때문에 다이내믹 레인지의 감소도 억제되게 된다.

제 22 도에 도시된 적층형 고체촬상장치에 의하면, Si기판상에 신호전하축적다이오드(10)가 매트릭스형태로 배열되고, 이들 축적다이오드(10)에 인접해서 열방향으로 수직CCD 의 전송전극(20)이 설치되며, 이들 전송전극(20)에는 각각 구동펄스(ψV1,ψV2,ψV3,ψV4)가 인가되어 수직CCD가 4상구동되도록 되어 있다. 그중 구동펄스(ψV1,ψV3)가 인가되는 전극(20)의 일부는 신호전하독출게이트(30)를 겸하고 있다.

이 고체촬상장치에 있어서는 전하주입용 게이트(40)와 다이오드(50)와 더불어 배출용 게이트(240)와 배출용 다이오드(250)가 설치되어 있다. 즉, 수직 CCD의 축적다이오드(10)와는 반대측에 바이어스전하배출용 게이트(240) 및 다이오드(250)가 설치되고, 축적다이오드(10)에 인접해서 전하주입용 게이트(40) 및 바이어스전하주입용 다이오드(50)가 설치되어 있다. 상기 게이트(40)에는 구동펄스(ψB1,ψB2)가 인가되고 상기 게이트(240)에는 구동펄스(ψC1,ψC2)가 인가되면서 다이오드(50)에는 구동펄스(ψB1,ψB2)가 인가되고 상기 게이트(240)에는 구동펄스(ψC1,ψC2)가 인가되면서 다이오드(50)에는 구동펄스(ψD1,ψD2)가 된다. 그에 따라 다이오드(50)로부터 게이트(40)를 매개해서 바이어스전하가 축적다이오드로 주입되고, 축적다이오드(10)의 축적바이어스전하는 다이오드(10)로부터 독출게이트(30), 수직CCD 및 게이트(240)를 매개해서 배출용 다이오드(250)로 배출된다.

제 23 도(a)에 나타낸 고체촬상장치를 평면도에 의하면 전송전극(20)중 구동펄스(ψV1,ψV3)가 인가되는 전극(21,23)은 제1층 다결정실리콘이고, 구동펄스(ψV2,ψV4)가 인가되는 전극(22,24)은 제2층 다결정실리콘층이며, 또 바이어스전하주입용 게이트(40)는 제3층 다결정실리콘층이다. 또한 수직CCD채널(60)이 수직으로 설치되어 있고, 전극(51)은 다이오드(50; 또는 250)에 접속되어 있다. 또 축적다이오드(10)는 전송전극(21)에 인접한 다이오드(11) 및 전송전극(23)에 인접한 다이오드(12)를 갖추고 있다. 마찬가지로 신호전하독출게이트(30)와 바이어스전하주입용 게이트(40), 바이어스전하배출용 게이트(240), 다이오드(250) 및 전극(70)은 축적다이오드(11)에 대응하는 신호전하독출게이트(31), 바이어스전하주입용 게이트(41), 바이어스전하배출용 게이트(241), 다이오드(51), 전극(71) 및 축적 다이오드(12)에 대응하는 신호전하독출게이트(32), 바이어스전하주입용 게이트(42), 바이어스전하배출용 게이트(242), 다이오드(52), 전극(72)을 각각 갖추고 있다.

제 23 도(b) 및 제 23 도(c)에 나타낸 바와 같이 P형 기판(81)에 n형 CCD채널(60)이 형성되고, 이 CCD채널영역(50)상에는 이 영역(60)을 따라 전송전극(21~24)이 순차로 형성된다. 그리고 챈널영역(60)에 인접해서 다이오드영역(11)이 형성되고, 이 다이오드영역(11)에 화소전극배선(82)이 접속된다. 이 다이오드영역(11)과는 반대측에 있어서 챈널영역(60)의 측면부에 다이오드영역(51)이 형성되고, 이 다이오드영역(51)에는 바이어스전하주입용 전극(7)이 접속된다. 다이오드영역(51)이 형성되고, 이 다이오드영역(51)과 축적다이오드(11)사이에 있어서 기판(81)상에 절연되어 바이어스전하주입용 게이트전극(41,42) 및 바이어스전하배출용 게이트(241,242)가 형성되는 바, 이들 게이트전극(41,42,241,242)은 전송전극(21,24)사이 및 전송전극(22,23)사이위에 사이위에 각각 형성되어 있다. 바이어스전하주입용 전극(71,72)은 절연층을 매개로 전송전극상에 형성되어 있고, 화소전극배선(82)은 화소전극(83)에 각각 접속되어 있다.

상기 반도체구조의 상부의 전면에 광도전막(84)이 형성되고, 이 광도전막(84)의 상부의 전면에는 투명전극(85)이 형성되어 있다.

제 22 도 내지 제 23 도(C)에 도시된 고체촬상장치의 동작은 제 3 도 및 제 4 도(A) 내지 제 4 도(L)에 도시된 타이밍도에 따라서 행해진다. 즉 제 3 도에 나타낸 바와 같이 시각to~시각tl에서 신호전하배출게이트(31)의 전압(øV1)이 독출전압 (VFS)으로 되면 제 4 도(A) 내지 제 4 도(C)에 나타낸 바와 같이 전송전극(21) 아래의 챈널로 축적다이오드(11)에 의해 신호전하가 독출된다. 이어서 시각t1~시각t4에서 각 전송전극(20)의 구동펄스(øV1~øV4)가 제 3 도에 나타낸 바와 같이 변화되면 제 4 도(C) 내지 제 4 도(E)에 나타낸 바와 같이 신호전하가 전송전극(23)의 아래의 챈널로 전송된다. 시각 t4~시각t5에서 본 발명에 의한 바이어스전하의 주입 및 배출이 행해지는 바, 이 바이어스전하의 주입 및 배출동작에 대해서는 뒤에 설명한다.

시각 t5~시각t7간에 신호전하독출게이트(32)의 전압(øV3)이 독출전압(VFS)으로 되면 제 4 도(E) 내지 제 4 도(G)에 나타낸 바와 같이 축적다이오드(12)에 의해 신호전하가 독출되고, 이 신호전하는 전송전극(23) 아래의 채널에서 축적다이오드(11)의 신호전하에 가산된다. 이어서 시각t7~시각t10에서 각 전송전극(20)의 구동펄스(øV1~øV4)가 제 3 도에 나타낸 바와 같이 변화되면, 제 4 도(G) 내지 제 4 도(J)에 나타낸 바와 같이 신호전하는 다음의 전송전극(21)의 아래의 채널로 전송된다. 시각 t10~시각t11에서 축적다이오드(12)에 대한 바이어스전하의 주입 및 배출이 행해지고, 또 상기한 신호전하의 전송은 종래의 인터레이스방식(필드축적모드)과 마찬가지로 행해진다.

다음으로 바이어스전하의 주입방법에 대해서 설명한다. 여기서는 축적다이오드(11)에로의 바이어스전하의 주입에 대해서 설명하는 바, 축적다이오드(12)에로의 바이어스전하의 주입도 이하의 설명과 마찬가지로 행해진다.

제 24 도에 전송전극(21)과 바이어스전하주입용 게이트(41) 및 바이어스전하배출용 게이트(241) 및 다이오드(51)로의 구동펄스(øV1,øB1,øC1,øD1)를, 제 25 도(A) 내지 제 25 도(E)에는 제 23 도 (A)의 B-B선에 따른 고체촬상장치의 개략적인 단면과 촬상장치의 전위상태의 변화를 각각 나타내었는 바, 제 24 도에 부여된 번호 1~6은 제 25 도(B) 내지 제 25 도(E)에 나타낸 번호 1~6에 각각 대응하는 타이밍이다. 또한 제 24 도의 ta는 제 3 도의 t4에 대응되고, tf는 t5에 대응된다.

제 24 도에 나타낸 바와 같이 시각 ta~시각 tb에서 바이어스전하주입게이트(241)에 VON이 인가되면 제 25 도(A)에 나타낸 게이트(241)가 열리고, 이때 (241)에 VON이 인가되면 제 25 도(A)에 나타낸 게이트(241)가 열리고, 이때 다이오드(51)에는 바이어스전하주입전압(VlNJ)이 인가되어 이 다이오드(51)는 바이어스전하주입용 다이오드로서 동작하게 되고, 축적다이오드로 바이어스전하가 바이어스전하주입용 게이트(241)를 매개해서 다이오드(51)로부터 주입된다. 이어서 시각 tb∼시각tc에서 바이어스전하주입 게이트(241)에 인가되는 전압이 VON으로 부터 VOFF로 변한되면 제 25 도(B)에 나타낸 바와같이 게이트는 닫히게 되고 바이어스전하의 주입이 종료된다. 또 다이오드(51)에 인가되는 전압이 VlNJ로부터 VDR로 변화되어 다이오드(51)가 바이어스전하배출다이오드록서 동작할 준비를 한다. 이어서 시각 tc~시각 td에서 전송전극(21)으로 신호전하독출시와 마찬가지의 전압(VFS)이 인가되면 제 25 도(B)에 나타낸 바와 같이 신호전하독출게이트(31)가 ON상태로 되고, 바이어스전하가 축적다이오드로 부터 CCD로 배출된다. 더욱이 바이어스전하주입용 게이트(41)에 VON이 인가되면 제 25 도(D)에 나타낸 바와 같이 신호전하주입용 게이트(41)가 열리고, 바이어스전하가 수직CCD로부터 다이오드(51)로 배출된다. 더욱이 시각 td∼시각te에서 전송전극에 인가되는 잔압이 VFS로부터 0V로 변화되면 제 25 도(D)에 나타낸 바와 같이 신호전하독출게이트(31)가 OFF된다. 마지막으로 시각 te∼시각tf에서 바이어스전하배출용 게이트(241)로 인가되는 전압이 VON으로부터 0V로 변화되고, 다이오드(51)로 인가되는 전압이 VRD로부터 VINJ로 변화해서 제 25 도(E)예 나타낸 바와 같이 바이어스전하배출용 게이트(241)가 열리게 된다. 그에 따라 다이오드(51)가 바이어스전하주입용 다이오드로서 동작할 준비를 함으로써 본 실시예에 따른 일련의 바이어스전하주입 및 배출동작이 종료되게 된다.

본 실시예에서는 다이오드(50)가 주입 및 배출용으로 공통으로 사용되고 있지만, 주입다이오드 및 배출다이오드를 독립적으로 설치한 경우에는 주입다이오드에는 전압(VlNJ)을 인가하고, 배출다이오드에는 전압(VDR)을 인가하며, 그외의 부분은 상기 실시예와 마찬가지로 동작시킴으로써 일련의 바이어스전하주입 및 배출동작을 행하게 된다.

[발명의 효과]

상기한 바와 같이 본 발명에 의하면 광원 등을 설치하지 않고 신호전하 축적다이오드에 대해 균일하게 바이어스전하를 주입시킬 수 있어 전상특성을 향상시킬 수 있게 윈다.

Claims

반도체기판과, 이 반도체기판에 형성된 신호전하축적다이오드의 복수의 어레이, 상기반도체기판에 상기 신호전하축적다이오드의 상기 어레이에 인접되게 형성된 복수의 신호전하독출부, 상기 신호전하독출부에 인접되게 상기 반도체기판에 형성된 복수의 신호전하전송부 및, 상기 신호전하전송부에 인접되게 설치되어 상기 신호전하독출부를 매개해서 상기 신호전하축적 다이오드에 바이어스전하를 주입시기기 위한 복수의 바이어스전하주입용 게이트 및 다이오드를 구비하여 구성되고, 복수의 화소소자 및 상기신호전하축적다이오드는 매트릭스형상으로 배열되고, 상기 신호전하전송부는 상기 신호전하축적다이오드의 배열에 따른 열상(列狀)으로 배열된 복수의 신호전하전송어레어로 구성되며, 상기 바이어스전하를 주입시기기 위한 게이트 및 다이오드는 각 신호전하축적다이오드에 대응되게 각각 설치되고, 상기 바이어스선하를 상기 신호전하축적다이오드로 부터 신호전하를 독출한 다음에 1행 간격으로 모든 신호전하축적다이오드에 주입되도록 된 것을 특징으로 하는 고체촬상장치.
제 1 항에 있어서, 상기 각 신호전하독출부와 상기 각 신호전하전송부는 일체적으로 형성된 독출전극 및 전송전극에 의해 구성된 것을 특징으로 하는 고체촬상장치.
제 1 항에 있어서, 상기 바이어스전하주입용 게이트 및 다이오드는 상기 축적전하다이오드와는 반대측에서 상기 신호전하전송부에 인접되게 설치된 것을 특징으로 하는 고체촬상장치.
반도체기판과, 이 반도체기판에 형성된 복수의 신호전하축적다이오드, 이 신호전하축적다이오드에 인접되게 상기 반도체 기판에 형성된 복수의 신호전하독출부, 이 신호전하독출부에 인접되게 상기 반도체기판에 형성된 복수의 신호전하전송부 및, 상기 신호전하축적다이오드에 연접되게 설치되어 상기 신호전하독출부를 매개해서 상기 신호전하축척다이오드에 바이어스전하를 주입시기는 한편, 상기 신호전하축적다이오드에 주입된 상기 바이어스전하를 상기 신호전하독출부를 매개해서 상기 신호전하전송부에 배출시키기 위한 상기 신호전하전송부에 인접되게 설치된 바이어스전하주입 배출용 게이트 및 다이오드를 구비하여 구성되고, 상기 화소소자 및 상기 신호전하축척다이오드는 매트믹스형상으로 배열되고, 상기 신호전하전송부는 상기 신호전하축적다이오드의 배열에 따라 열상(列狀)으로 배열된 복수의 신호전하전송어레이로 구성되며, 상기 바이어스전하의 주입배출용 게이트 및 다이오드는 각 신호전하층적다이오드에 대응되게 각각 설치되고, 상기 바이어스전하는 신호전하축적다이오드로 부터 신호전하를 독출한 다음에 1행 간격으로 모든 신호전하축적다이오드에 주입시키도록 된 것을 특징으로 하는 고체촬상장치.
제 4 항에 있어서, 상기 각 신호전하독출부와 상기 각 신호전하전송부는 각각 일체로 형성된 독출전극 및 전송전극에 의해 구성된 것을 특징으로 하는 고체촬상장치.
제 4 항에 있어서, 상기 바이어스전하주입, 배출용 게이트 및 다이오드는 상기 축적다이오드와는 반대측에서 상기 신호전하전송부에 인접되게 설치된 것을 특징으로 하는 고체촬상장치.
반도체기판과, 이 반도체기판에 형성된 복수의 축적다이오드를 포함하는 복수의 화소소자, 상기 축적다이오드에 인접되게 설치된 북수의 전하전송부, 상기 축적다이오드에 축적된 신호전하를 상기 전하전송부에 독출하기 위한 복수의 신호독출부바이어스전하를 상기 축적다이오드에 주입시기고, 상기 복수의 전하독출부를 매개해서 상기 축적다이오드로 부터 상기 바이어스전하를 배출시기기 위한 수평방향에 인접된 상기 화소소자에 대해 공통으로 설치된 복수의 전하주입배출용 게이트 및 다이오드를구비하여 구성되고, 상기 전하전송부는 상기 반도체기판예 형성된 복수의 체닐영역을 갖추고 있고, 상기 축적다이오드는 서로 인접하는 상기 채널영역사이에 배열된 것을 특징으로 하는 고체촬상장치.
제 7 항에 있어서, 상기 축적다이오드가 상기 반도체기판상에 매트릭스형상으로 배열되고, 상기 전하전송부는 상기 축적다이오드에 인접되게 종렬(縱列)로 배열된 복수의 수직레지스터에 의해 구성되며,이 수지레지스터에 인접되게 상기 바이어스 전하주입배출용 다이오드가 종렬로 형성된 것을 특징으로 하는 고체촬상장치.
반도체기판과, 이 반도체기판에 형성된 복수의 축적다이오드를 포함하는 복수의 화소소자, 상기 축적다이오드에 인접되게 형성된 복수의 전하전송부, 상기 축적다이오드에 축적된 신호전하를 상기 전하전송부에 독출하기 위한 복수의 신호전하독출부 및 바이어스전하를 상기 축적다이오드에 주입시기고 매개해서 상기 축적다이오드로 부터 상기 바이어스전하를 배출시키기 위한 수평방향에 인접된 상기 화소소자에 대해 공통으로 설치된 복수의 바이어스주입배출용 게이트 및 다이오드를 구비하여 구성되고, 상기 바이어스전하주입배출용 다이오드는 복수의 열에 배치되고, 인접하는 두개의 상기 축적전송부는 상기 축적다이오드이 각 열의 각각의 변에 배열되는 것을 특징으로 하는 고체촬상장치.
반도체 기판과, 이 반도체 기판에 형성된 복수의 신호전하축적다이오드, 상기 신호전하반도체기판에 상기 축적다이오드를 인접하게 형성한 복수의 신호전하독출부, 상기 반도체기판에 상기 축적다이오드를 인접되게 형성한 복수의 신호전하독출부 상기반도체기판에 상기 전하독출부를 인접되게 형성된 복수의 신호전하전송부, 상기 신호전하축적다이오드에 전기적으로 접속된 복수의 화소전극 및, 상기 신호전하독출부를 경유해서 상기 신호전하축적다이오드에 바이러스전하를 주입배출하기 위한 복수의 바이어스 전하 주입배출수단을 갖춘 고체촬상소자와; 상기 고체촬상소자집에 중작된 광도전막; 상기 광도전막에 형성된 투명전극 및; 상기 바이어스전하의 주입배출에 따른 상기 투명전극에 공급되는 전압을 충전하기 위한 수단을 구비하여 구성된것을 특징으로하는고체촬상장치.
제 10 항에 있어서, 상기 전압가변수단은 상기 광도전막에 상기 신호전하축척다이오드로부터 상기 바이어스전압을 주입시키기 위한 상기 투명전극에 인가되는 전압을 신호전하축적기간의 전압으로 부터 변화시키고, 상기 광도전막에 축적된 잉여 바이어스전하를 상기 신호전하축적다이오드로 배출시키기 위해 상기 투명전극에 인가되는 전압을 상기 신호전하축적기간의 전압으로 복귀시키는 수단으로 구성된 것을 특징으로 하는 고체촬상장치.
제 10 항에 있어서, 상기 전하주입배출수단은 상기 신호전하축적다이오드에 인접되게 설치되어 상기 신호전하축적다이오드에 바이어스전하를 주입시키기 위한 한쌍의 전하주입용 게이트 및 다이오드와, 상기 축적다이오드에 구입된 바이어스전하를 상기 신호독출부로 배출하기 위한 한쌍의 게이트 및 다이오드를 각각 포함하는 것을 특징으로 하는 고체촬상장치.
반도체기판과, 이 반도체기판상에 형성된 신호전하축적다이오드이 복수의 어레이, 상기 반도체기판에 상기 신호전하축적다이오드의 상기 어레이에 인접되게 설치된 복수의 신호전하독출부, 상기 신호전하독출부에 인접되게 상기 반도체기판에 설치된 복수의 신호전하전송부, 상기 신호전하축척다이오드에 바이어스전하를 주입시키기 위해 상기 신호전하저장다이오드에 인접되게 배치된 복수의 전하주입용 게이트 및 다이오드 및, 상기 전하독출부에 인접되게 설치되어 상기 축적다이오드에 주입된 바이어스전하를 상기 전하독출부를 매개해서 배출시키기 위한 복수의 바이어스전하배출용 게이트 및 다이오드를 구비하여 구성되고, 상기 신호전하축적다이오드는 매트릭스형상으로 배얼되고, 상기 신호전하전송부는 상기 신호전하층지다이오드의 배열에 따른 열상(列狀)으로 배열된 복수의 신호전하전송어래이로구성되고, 상기 바이어스전하주입용 게이트, 다이오드는 각 신호전하축적다이오드에 대응되게 각각 설치되며, 상기 바이어스전하는 상기 신호 전하축적다이오드로 부터 신호전하를 독출한 다음에 1행 간격으로 모든 신호전하축적다이오드에 주입된 것을 특징으로 하는 고체촬상장치.
제 13 항에 있어서, 상기 각 신호전하독출부와 상기 각 신호전하전송부는 일체적으로 형성된 독출전극 및 전송전극을 각각 포함하는 것을 특징으로 하는 고체촬상장치.
제 13 항에 있어서, 상기 바이어스전하배출용 게이트 및 다이오드는 상기 축적전하다이오드와는 반대측에서 상기 전하전송부에 인접되게 설치된 것을 특징으로 하는 고체촬상장치.