JPH025475A - 固体撮像装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明はＣＣＤを用いた固体撮像装置に関し、特に高い
ダイナミックレンジを得ることを可能とする固体撮像装
置に関する。

〔従来の技術〕

第５図は、この種装置の従来例であって、この例は、埋
め込みチャンネル型ＣＣＤを用いたインターライン転送
方式の撮像装置が示されている。

第６図（ａ）は第５図のＢ−Ｂ’線上の断面図、第６図
（ｂ）はその動作説明図である。第５図、第６図（ａ）
において、垂直帰線期間に信号読み出しゲート４に読み
出しパルスを印加し、光電変換領域３に蓄積されている
信号電荷Ｑｓｉｇを垂直転送ＣＣＤ５に読み出す。そし
て垂直転送ＣＣＤ５に読み出された信号電荷Ｑｓｉｇは
垂直転送ＣＣＤ５および水平転送ＣＣＤａ内を転送され
、水平転送ＣＣＤ６の最終転送電極２０を介して、あら
かじめリセットゲート１０をオンしてリセットドレイン
１１の電位に固定されたフローティングジャンクション
９に転送され、この信号電荷Ｑｓｉｇがフローティング
ジャンクション９の電位を変動させる。この電位変動分
が出力増幅器に電圧として出力端子８に出力される。１
９は水平転送ＣＣＤａ内に形成されたｐ＋拡散層である
。

〔発明が解決しようとする課題〕

このような従来の撮像装置においては、信号電荷Ｑｓｉ
ｇが大きいと第６図（ｂ）図に示すようにフローティン
グジャンクション９に入った’に荷Ｑｓｉｇの過剰分が
最終転送電極２０の直下に入ったり、リセットドし・イ
ン１１に入って吸収されたりする。

この為に第７図に示すように光量に対する出力値が一定
値以上に増加しない。いわゆる白づまりとなる。これは
高感度にする為フローティングジャンクションの容量を
小さくしたためであり、ダイナミックレンジが減少する
。このように従来の技術においては高感度化と広いダイ
ナミックレンジという二つの性能を満たすことははなな
だ困難である欠点がある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、光電変換領域からの信号電荷をＣＣＤを介し
て、フローティングジャンクションに送り込み、このフ
ローティングジャンクションの電位変化を出力増幅器に
よって検出する固体撮像装置において、フローティング
ジャンクションに隣接した領域上には絶縁膜を介して蓄
積電極を設け、この蓄積電極には出力増幅器出力の積分
信号を印加することにより上述の問題点を解決した。

〔実施例〕

次に、本発明の実施例を図面を参照して説明する。第１
図は、本発明によるインターライン転送方式の固体撮像
装置の平面図、第２図（ａ）は第１図のＡ−Ａ’線断面
図、第２図（ｂ）はその動作説明図である。１はｐ導電
型シリコン基板、２はその中に形成されたｎ導電型ウェ
ル、３は二次元的に配置された光電変換領域、５は信号
電荷を光電変換領域３から信号読み出しゲート４を介し
て受は取る垂直転送ＣＣＤ、６は垂直転送ＣＣＤから信
号電荷を受は取る水平転送ＣＣＤ、９はあらかじめリセ
ットゲート１０をオンし、リセットドレイン１１の電位
に設定され、送られてくる信号電荷で電位が変動するフ
ローティングジャンクション、７はフローティングジャ
ンクション９の電位の変動を電圧に変換する出力増幅器
、８は出力増幅器７の出力端に接続された出力端子、１
２はリセットゲート１０に接続されたリセットゲート端
子、１３はリセットドレイン１１に接続されたリセット
ドレンイン端子、１４はフローティングジャンクション
９に隣接した領域上に絶縁酸化膜１８を介して設けられ
た蓄積電極、１５は蓄積電極に接続された蓄積電極端子
、１６は被写体の輝度に応じた出力信号を積分する積分
回路、１７は積分回路１６からの情報により、蓄積電極
１４への制御電圧を発生する電圧発生回路である。以上
のように構成された固体撮像装置は次のように動作する
。光電変換領域３には、被写体の輝度に応じた信号電荷
Ｑｓｉｇが生成され、この信号電荷は、垂直帰線期間内
に信号読み出しゲート４に読み出しパルスを印加するこ
とにより垂直転送ＣＣＤ５に読み出される。そして、こ
の信号電荷は垂直転送ＣＣＤ５、水平転送ＣＣＤＧ内を
転送され、フローティングジャンク・ンヨン９に送り込
まれる。

それによってフローティングジャンクションの電位は変
動させられ、その電位変動分は出力増幅器に出力される
。そしてこの出力信号は積分回路１６で積分される。積
分回路１６からの情報により電圧を発生する電圧発生回
路の出力は蓄積電極１４に印加される。蓄積ゲートに印
加される電圧は高輝度被写体撮像時には高い電圧となる
。その結果、蓄積電極下のポテンシャルは第２図（ｂ）
にｄに示すように大きく下げられ、そこの空乏層が拡が
る。そして、蓄積電極下に形成される容量はフローティ
ングジャンクション９の容量に並列に加わり、そこの容
量を増大させ、信号電荷の取り扱い量を増加させる。ま
た逆に低輝度の被写体時においては蓄積電極１４に印加
される電圧を零電圧にし、蓄積電極の直下に空乏層が拡
がらないようにして、蓄積電極１４直下が容量として寄
与しないようにする。

このようにして光量に対する出力は第３図に示すように
白づまりがなく、ダイナミックレンジがひろいものとな
る。

第４図（ａ）は本発明の他の実施例の断面図、第４図（
ｂ）はその動作説明図である。この実施例が先の実施例
と異なる点は、蓄積電極１４直下がｎ尊重型ウェルで形
成されて（・ることである。このような埋込型ＭＯ８に
蓄積可能な電荷量は蓄積電極電圧に対しては非直線性で
ある欠点がある。し２かし埋込みＭＯＳはノーマリ−・
オン（デイブレジョン型）であるために蓄積ゲートに印
加する電圧が小さくて良いという利点がある。その動作
は第４図（ｂ）に示すように先の実施例とはｇ同様であ
る。

以−封の実施例は、埋込み壬ヤンネル型ＣＣＤを用いた
インターライン転送方式の固体撮像装置に関するもので
あったが、本発明は、これに限定されるものではなく、
ＣＣＤは表面チャンネル型のものであってもよくまた、
フレーム転送方式の固体撮像装置であってもよい。更に
本発明はりニア撮像装置にも適用可能である。

〔発明の効果」 以上説明１−たよｉ）に、本発明は被写体の輝度情報を
フローティングジャンクションに隣接する蓄積電極へフ
ィードバックするものであって被写体の輝度が低い場合
積分回路から出力は小さいという情報を電圧発生回路に
伝え低い電圧を蓄積電極に印加する。この為　電荷検出
部はフローティングジャンクションだけの低容量となり
高感度となる。−刃高輝度の被写体時には蓄積ゲートに
印加される７π圧が大きくなるこの為電荷検出部はフロ
ーティソゲジャンクション容量とＮ　ＢＹ　’ｌ　　）
の空乏層が作る容量が並列に加わり容１１．も増加１〜
。

取り扱える電荷も増大する。これによって白づまりがな
く、ダイナミックレンジが増大できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の平面図、第２図（ａ）は第
１図のＡ−Ａ’線断面図、第２図（１］）はその動作説
明図、第３図は第１図装置の出力特性図、第４図（ａ）
は本発明の他の実施例の断面図、第４図（１））はその
動作説明図、第５図は従来例の平面図、第６図（ａ）は
第５図のＢ−Ｂ’線断面図、第６図（ｂ）はその動作説
明図、第７図は第５図の装置の出力特性図である。 ３・・・・・・光電変換領域、４・・・・・・信号読み
出しゲーと、５・・・・・・垂直転送ＣＣＤ、６・・・
・・・水平転送ＣＣＤ、７・・・・・・出力増幅器、９
・・・・・・フローティングジャンクション、１０・・
・・・・リセットゲーと、１１・・・・・・リセットド
レイン、１４・・・・・・蓄積ゲーと、１６・・・・・
・濱分回路、１７・・・・・・電圧発生回路。 代理人　弁理士　　内　原　　　晋 ＄　１　面 茅 閉 χ ゴ ギ ろ 図 ρ ５ｔ）ｌｕ−χ ／沈ゲげ 記ｌ ヅ 芽 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 半導体基板内に複数の光電変換領域と、該光電変換領域
   で生成した信号電荷を読み取りこれを転送するＣＣＤと
   、該ＣＣＤからの信号電荷を受けとるフローティングジ
   ャンクションと、該フローティングジャンクションの信
   号電荷を検出し、信号電荷に応じた出力信号を出力する
   出力増幅器とを具備した固体撮像装置において、前記フ
   ローティングジャンクションに隣接した領域の前記半導
   体基板上には絶縁膜を介して蓄積電極が設けられ、該蓄
   積電極には前記出力増幅器の出力信号を積分した信号が
   印加されることを特徴とする固体撮像装置。