JPH01268269A - 固体撮像装置の駆動方法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 （イ）産業上の利用分野 本発明は、縦型オーバーフロードレイン方式のＣＣＤ固
体撮像装置の駆動方法に関する。

（ロ）従来の技術 第３図は、縦型オーバーフロードレイン方式のＣＣＤＣ
Ｃ固体撮像装置面図である。Ｎ型のＳｉ基板（４）の一
方の面には、Ｐ−Ｗｅｌｌ領域（１）が形成され、その
受光部分にはＮ＋型の拡散領域（７〉が形成される。そ
して、Ｐ　−Ｗｅｌｌ領域（１）上に絶縁膜（２）を介
して蓄積ゲート電極（６）と転送電極（３）とが形成さ
れ、光電荷の蓄積を制御する制御パルスφ。

と、光電荷を転送する駆動パルス４．とが夫々印加され
る。また、Ｓｉ基板（４）の他方の面には裏面電極（５
）が形成される。このような縦型オーバーフロードレイ
ン構造のＣＣＤ固体撮像装置は、例えば特開昭５９−１
９４８０号公報に開示されている。

ＣＣＤ固体撮像装置の電荷の蓄積期間は、通常１７６０
秒に設定され、斯る状態に於いて静止画を得る場合には
、シャッタ速度は１７６０秒となる。このシャッタ速度
をさらに速くするためには、電荷の蓄積期間を短くする
こ。とが必要であり、その方法（電子シャッタ）が、例
えば日経マイクロデバイス１９８７年１０月号Ｐ６０〜
Ｐ６７に記載されている。この電子シャッタ機能は、撮
像部のチャンネルに蓄積される光電荷を蓄積期間中所望
の期間に基板へ掃出させ、残りの期間で電荷をチャンネ
ルに蓄積するように構成される。例えば、１７６０秒の
蓄積期間のうち２／３の期間に電荷をチャンネルから外
部に掃出し、残りの１７３の期間に電荷を蓄積すれば１
７１８０秒のシルツタ速度が得られる。

第３図に示すような縦型オーバーフロードレイン方式の
ＣＣＤ固体撮像装置では、裏面電極（５）に印加きれる
電圧■、の制御に依って上述の電荷の掃出し動作が行わ
れる。通常、電荷の蓄積時及び転送時には、裏面電極（
５）に一定レベルの電圧■、が印加されているが、この
電圧■５をあるレベル以上にすると、撮像部に発生した
光電荷が全てＳｉ基板（４）に流れ、撮像部には光電荷
が蓄積されなくなる。そこで、所望の期間中裏面電極（
５）に電荷掃出し用のパルスφ５が印加されて撮像部に
発生する光電荷が掃出される。

第４図は、第３図のｘ−ｘ’線に於けるポテンシャル分
布を示す図であり、Ａは電荷の蓄積時、Ｂは電子シャッ
タ動作時を示す。蓄積時には、転送電極（３）及びゲー
ト電極（６）に印加する駆動パルスφ、及びφ。が拡散
領域（７）とＰ　−Ｗｅｌｌ領域（１）間の閾値以下の
レベルで駆動され、裏面電極（５）に一定の電圧■、が
印加されて第３図に波線で示すようにポテンシャル井戸
（１０）が形成きれる。ここで、電圧■５が高くなる（
パルス≠５が印加される）と、裏面電極（５）近傍のポ
テンシャルがさらに深くなり、撮像部に発生する光電荷
がＳｉ基板（４）に流れ易くなる。従って、この電圧Ｖ
ｓをある値以上に設定すれば、撮像部のチャンネルには
光電荷が蓄積されず、掃出し動作が行われる。

（ハ）発明が解決しようとする課題 しかしながら、裏面電極（５）に印加される電圧■５は
、装置の裏面全体に亘って略均−に印加されるため、こ
の電圧■５を高くすると、撮像部以外の領域、例えば垂
直転送部等に於いてもチャンネルからＳｉ基板（４）に
光電荷が流れ易くなり、素子特性の劣化や、信頼性の低
下を招く虞れがある。

（ニ）課題を解決するための手段 本発明は、上述の問題点を解決するためになされたもの
で、一導電型の半導体基板の一方の面に絶縁膜を介して
転送電極が形成され、他方の面に逆導電型のオーバーフ
ロー領域が形成される縦型オーバーフロードレイン方式
のＣＣＤを用いた固体撮像装置の駆動方法に於いて、撮
像部の転送電極にその他の領域の転送電極よりも低レベ
ルの駆動パルスを印加し、撮像部に発生する光電荷を上
記半導体基板に掃出せしめることを特徴とする。

（ホ）作　用 本発明に依れば、撮像部の転送電極にその他の領域の転
送電極より低レベルの駆動パルスを印加することで撮像
部のみの転送電極近傍のポテンシャルを浅くさせ撮像部
に発生する光電荷のみをオーバーフロー領域に効率良く
掃出させることができ、撮像部以外の領域に於いて裏面
電極近傍のポテンシャルが深くなることがなくなるため
、撮像部以外の領域からオーバ−フロー領域に光電荷が
流れることがなくなる。

（へ）実施例 本発明の一実施例を図面に従って説明する。

第１図は、本発明の駆動方法を説明するための装置断面
図である。Ｎ＋型のＳｉ基板（４）の一方の面にはＰ　
−Ｗｅｌｌ領域（１）が形成され、さらに絶縁膜（２）
を介して転送電極（３ａ）〜（３ｄ）が形成きれる。

また、Ｓｉ基板（４）の他方の面には裏面電極（５）が
形成される。本発明駆動方法の特徴とするところは、電
子シャッタ動作時に転送電極（３ａ）〜（３ｄ）に印加
される駆動パルスφ、〜φ４を夫々低レベルに固定する
ところにある。

即ち、電子シャッタ動作時に於いても裏面電極（５）に
は電圧■、のみが印加され、転送電極（３ａ）〜（３ｄ
）に印加される駆動パルスφ、〜≠、がＶｓと同等或い
はＶ、より僅かに高いレベルに固定される。駆動パルス
−８〜ｉ４がＶｓと同等のレベルに固定されると、Ｓｉ
基板（１）中に形成されるポテンシャル井戸（１０〉は
、第１図に示すように、深さが極めて浅くなるか、或い
はポテンシャル井戸（１０）が形成されず、光電荷が蓄
積されなくなる。

第２図は、第１図のｘ−ｘ’線断面に於けるポテンシャ
ル分布を示す図で、Ａ゛は電荷の蓄積時、Ｂ゛は電子シ
ャッタ動作時を示す。蓄積時には、従来と同様に裏面電
極（５）に電圧Ｖ、が印加されて駆動パルス≠１〜≠４
が固定され、第４図Ａと同様のポテンシャルの分布を示
す。ここで、駆動パルス≠８〜φ、を低レベルに固定す
ると、絶縁膜（２）近傍のポテンシャルが浅くなり、光
電荷が蓄積されにくくなる。従って、駆動パルスを一定
のレベル以下に設定すれば、撮像部に発生する光電荷が
全てＳｉ基板（４）に掃出きれる。

斯る駆動方法では、撮像部のみで光電荷をＳｉ基板（４
）へ流れ易くすることができるため、撮像部具外の垂直
転送部や蓄積部等で光電荷がＳｉ基板（４）へ流れるの
を防止できる。

（ト）発明の効果 本発明に依れば、電子シャッター動作時に撮像部に発生
する光電荷を効率良くオーバーフロー領域に掃出させる
ことができると共に、撮像部具外の領域からオーバーフ
ロー領域に光電荷が流れることがなくなり、素子特性を
向上でき信頼性を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の駆動方法を説明するためのＣＣＤ固体
撮像装置の断面図、第２図は第１図のＸ−Ｘ′線断面図
に於けるポテンシャルの分布を示す図、第３図は従来の
駆動方法を説明するためのＣＣＤ固体撮像装置の断面図
、第４図は第３図のｘ−ｘ’線断面に於けるポテンシャ
ルの分布を示す図である。 （１）・・・チャンネル領域、　（３ａ）〜（３ｄ）・
・・転送電極、　（４）・・・Ｓｉ基板、　（５）・・
・裏面電極、　（１０）・・・ポテンシャル井戸。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）一導電型の半導体基板の一方の面に絶縁膜を介し
   て転送電極が形成され、他方の面に逆導電型のオーバー
   フロー領域が形成される縦型オーバーフロードレイン方
   式のＣＣＤを用いた固体撮像装置の駆動方法に於いて、
   撮像部の転送電極にその他の領域の転送電極よりも低レ
   ベルの駆動パルスを印加し、撮像部に発生する光電荷を
   上記半導体基板に掃出せしめることを特徴とする固体撮
   像装置の駆動方法。