JPH0414546B2 - - Google Patents
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- JPH0414546B2 JPH0414546B2 JP57217764A JP21776482A JPH0414546B2 JP H0414546 B2 JPH0414546 B2 JP H0414546B2 JP 57217764 A JP57217764 A JP 57217764A JP 21776482 A JP21776482 A JP 21776482A JP H0414546 B2 JPH0414546 B2 JP H0414546B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- region
- gate
- drain region
- impurity concentration
- signal
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
- H10F39/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one element covered by group H10F30/00, e.g. radiation detectors comprising photodiode arrays
- H10F39/10—Integrated devices
- H10F39/12—Image sensors
- H10F39/196—Junction field effect transistor [JFET] image sensors; Static induction transistor [SIT] image sensors
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
- H04N25/70—SSIS architectures; Circuits associated therewith
- H04N25/76—Addressed sensors, e.g. MOS or CMOS sensors
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Multimedia (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は光電変換作用、信号増幅作用およびス
イツチング作用を併せ持つ静電誘導トランジスタ
素子を固体撮像素子として具える固体撮像装置に
関するものである。
イツチング作用を併せ持つ静電誘導トランジスタ
素子を固体撮像素子として具える固体撮像装置に
関するものである。
一般に動きのある被写体を鮮明に撮像するに
は、被写体のスピードに応じたシヤツタスピード
で撮影しなければならず、しかもシヤツタスピー
ドは1/1000秒から数秒までの間で任意に可変でき
ることが必要である。従来の撮像管を用いたテレ
ビジヨンカメラにおいては、例えばNTSC方式の
場合１フイールド60Hzの周波数で二重飛び越し走
査を行ないながら撮像信号を読出すため、撮像管
の光電変換膜を1/60秒毎にチヤージアツプしなけ
ればならず、そのためシヤツタスピードを1/60秒
以下にすることはできない。そこで、従来は、例
えば撮像管の前面にロータリシヤツタを置くなど
の機械的シヤツタ機構を用いて、1/60秒以下の速
いシヤツタスピードを実現していた。このような
シヤツタ機構ではロータリシヤツタのロータリ円
板の回転速度を変えてシヤツタスピードを変えて
いた。しかし、このような機械的シヤツタは撮像
装置を小形化、軽量化する上で大きな障害となる
ばかりでなく、シヤツタスピードを任意に変える
という点でも制約がある。
は、被写体のスピードに応じたシヤツタスピード
で撮影しなければならず、しかもシヤツタスピー
ドは1/1000秒から数秒までの間で任意に可変でき
ることが必要である。従来の撮像管を用いたテレ
ビジヨンカメラにおいては、例えばNTSC方式の
場合１フイールド60Hzの周波数で二重飛び越し走
査を行ないながら撮像信号を読出すため、撮像管
の光電変換膜を1/60秒毎にチヤージアツプしなけ
ればならず、そのためシヤツタスピードを1/60秒
以下にすることはできない。そこで、従来は、例
えば撮像管の前面にロータリシヤツタを置くなど
の機械的シヤツタ機構を用いて、1/60秒以下の速
いシヤツタスピードを実現していた。このような
シヤツタ機構ではロータリシヤツタのロータリ円
板の回転速度を変えてシヤツタスピードを変えて
いた。しかし、このような機械的シヤツタは撮像
装置を小形化、軽量化する上で大きな障害となる
ばかりでなく、シヤツタスピードを任意に変える
という点でも制約がある。
一方、固体撮像装置では電荷結合素子（CCD）
を用いたテレビジヨンカメラにおいては、CCD
の光電変換作用による電荷蓄積時間を可変するこ
とによつて電子的シヤツタ機能を付与することが
でき、またシヤツタスピードも外部から電気信号
で任意に変えることができるなどの特長を有して
おり、撮像管では到底実施不可能なことが可能と
なる。
を用いたテレビジヨンカメラにおいては、CCD
の光電変換作用による電荷蓄積時間を可変するこ
とによつて電子的シヤツタ機能を付与することが
でき、またシヤツタスピードも外部から電気信号
で任意に変えることができるなどの特長を有して
おり、撮像管では到底実施不可能なことが可能と
なる。
そこで本発明の目的は、光電変換作用、信号増
幅作用およびスイツチング作用を併有する静電誘
導トランジスタ素子を固体撮像素子として用いた
テレビジヨンカメラまたはスチールカメラにおい
て、光電変換作用に電子的シヤツタ機能を与え、
任意のシヤツタスピードで動きのある被写体を鮮
明に撮像することができる固体撮像装置を提供し
ようとするものである。
幅作用およびスイツチング作用を併有する静電誘
導トランジスタ素子を固体撮像素子として用いた
テレビジヨンカメラまたはスチールカメラにおい
て、光電変換作用に電子的シヤツタ機能を与え、
任意のシヤツタスピードで動きのある被写体を鮮
明に撮像することができる固体撮像装置を提供し
ようとするものである。
本発明による固体撮像装置は、第１導電型の高
不純物濃度のソース領域およびドレイン領域と、
第１導電型の低不純物濃度のチヤンネル領域と、
第２導電型の高不純物濃度のゲート領域とから少
なくとも成る静電誘導トランジスタと、前記チヤ
ンネル領域に隣接して設けられた第２導電型の高
不純物濃度のオーバーフロードレイン領域と、前
記ゲート領域に接続された蓄積容量とから単位画
素が構成され、前記静電誘導トランジスタが光電
変換作用、信号増幅作用およびスイツチング作用
を有し、前記オーバーフロードレイン領域の電位
を外部から制御することによつて光電荷の蓄積時
間を可変として電子的シヤツタ機能を付与するよ
うに構成したことを特徴とするものである。
不純物濃度のソース領域およびドレイン領域と、
第１導電型の低不純物濃度のチヤンネル領域と、
第２導電型の高不純物濃度のゲート領域とから少
なくとも成る静電誘導トランジスタと、前記チヤ
ンネル領域に隣接して設けられた第２導電型の高
不純物濃度のオーバーフロードレイン領域と、前
記ゲート領域に接続された蓄積容量とから単位画
素が構成され、前記静電誘導トランジスタが光電
変換作用、信号増幅作用およびスイツチング作用
を有し、前記オーバーフロードレイン領域の電位
を外部から制御することによつて光電荷の蓄積時
間を可変として電子的シヤツタ機能を付与するよ
うに構成したことを特徴とするものである。
以下、図面を参照して本発明を詳細に説明す
る。
る。
第１図は本発明の固体撮像装置の回路構成図で
あり、共通の半導体基板上に多数の絵素１をマト
リツクス状に形成し、これら絵素１には各絵素か
らの信号を読出すための選択線２および３と電子
的シヤツタ時間の設定を行なうための信号線４と
を接続する。信号読出し選択線２および３は水平
走査回路５および垂直走査回路６にそれぞれ接続
し、シヤツタ時間設定信号線４は水平走査回路７
に接続する。水平走査回路５，７および垂直走査
回路６から選択線２，３および信号線４に信号を
送つて絵素１を一列の垂直ライン毎に順次水平方
向に駆動するものであるが、本発明では水平走査
回路７から信号線４を経て各絵素１に供給する駆
動パルスのパルス幅を変えることによつて光電荷
の蓄積時間を制御し、電子的シヤツタスピードを
設定するものである。本例ではテレビジヨンカメ
ラに適用したものであり、絵素１は、例えば水平
方向に400個、垂直方向に500個配列してある。
あり、共通の半導体基板上に多数の絵素１をマト
リツクス状に形成し、これら絵素１には各絵素か
らの信号を読出すための選択線２および３と電子
的シヤツタ時間の設定を行なうための信号線４と
を接続する。信号読出し選択線２および３は水平
走査回路５および垂直走査回路６にそれぞれ接続
し、シヤツタ時間設定信号線４は水平走査回路７
に接続する。水平走査回路５，７および垂直走査
回路６から選択線２，３および信号線４に信号を
送つて絵素１を一列の垂直ライン毎に順次水平方
向に駆動するものであるが、本発明では水平走査
回路７から信号線４を経て各絵素１に供給する駆
動パルスのパルス幅を変えることによつて光電荷
の蓄積時間を制御し、電子的シヤツタスピードを
設定するものである。本例ではテレビジヨンカメ
ラに適用したものであり、絵素１は、例えば水平
方向に400個、垂直方向に500個配列してある。
第２図は絵素１の構成を示す回路図であり、光
電変換作用、信号増幅作用およびスイツチング作
用を併用する１個のSIT１Ａを具えており、その
ソース電極１Ｂは水平選択線２に、ゲート電極１
Ｃは蓄積容量１Ｄを介して垂直選択線３にそれぞ
れ接続されている。このようにゲート電極１Ｃは
蓄積容量１Ｄを介して選択線３に接続されている
ので、各絵素は直流的に分離されている。
電変換作用、信号増幅作用およびスイツチング作
用を併用する１個のSIT１Ａを具えており、その
ソース電極１Ｂは水平選択線２に、ゲート電極１
Ｃは蓄積容量１Ｄを介して垂直選択線３にそれぞ
れ接続されている。このようにゲート電極１Ｃは
蓄積容量１Ｄを介して選択線３に接続されている
ので、各絵素は直流的に分離されている。
第３図は固体撮像素子をその配線部分を除いて
示す平面図であり、第４図ＡおよびＢはそれぞれ
第３図のＡ−A′線およびＢ−B′線での断面図で
ある。第３図および第４図において、光受光部
は、例えばn+の共通の半導体基板８上に、例え
ばCVD法によつて形成した低不純物濃度のn-の
シリコン領域１０を以つて構成されている。光１
７は基板８の表面側から入射させる。n-シリコ
ン領域１０中には表面から基板８との境界面まで
延在するSiO2などの絶縁物より成る分離領域１
２を形成し、これにより各絵素を分離する。分離
領域１２によつて囲まれるn-シリコン領域１０
中には、拡散法やイオン打込み法によつてp-領
域１１およびn+領域１３を形成し、基板８の表
面にはp+領域９を埋設形成する。n+領域１３、
n+基板８、p+領域１１およびn-領域１０は静電
誘導トランジスタのソース、ドレイン、ゲートお
よびチヤンネルをそれぞれ構成するものである。
これらの平面上の位置関係は電気的に浮遊してい
るp+ゲート領域１１がn+ソース領域１３を矩形
状に取り囲むように配列されている。p+ゲート
領域１１の直下近傍のn+基板８に埋込まれたp+
領域９はオーバーフロードレイン領域を構成し、
n-チヤンネル領域１０内に発生した光電荷を必
要に応じて吸収する役割を果すものである。この
オーバーフロードレイン領域９は水平方向には分
離領域１２で仕切られているが、垂直方向には延
在し、一端が信号線４に接続されている。ソース
領域１３には、低抵抗ポリシリコン、アルミ、
SnO2，InSnOなどの電極材料より成るソース電
極１５が設けられ、このソース電極は水平選択線
２に接続されている。また、p+ゲート領域１１
の上方には分離領域１２と同じ絶縁材料で造られ
ている絶縁膜１２Ａを介して、SnO2、SnO2−
SbO2より成る透明の電極１４を設け、これを水
直選択線３に接続する。したがつて、p+ゲート
領域１１は絶縁膜１２Ａにより構成される蓄積容
量１Ｄ（第２図）を介して垂直選択線３に接続さ
れることになる。垂直選択線３はポリシリコンや
アルミなどの金属から成る接点１６を介して透明
電極１４に接続されている。第３図および第４図
に示す実施例ではp+ゲート領域１１とソース領
域１３とは離れているが、これらは互いに接触し
ていてもよい。
示す平面図であり、第４図ＡおよびＢはそれぞれ
第３図のＡ−A′線およびＢ−B′線での断面図で
ある。第３図および第４図において、光受光部
は、例えばn+の共通の半導体基板８上に、例え
ばCVD法によつて形成した低不純物濃度のn-の
シリコン領域１０を以つて構成されている。光１
７は基板８の表面側から入射させる。n-シリコ
ン領域１０中には表面から基板８との境界面まで
延在するSiO2などの絶縁物より成る分離領域１
２を形成し、これにより各絵素を分離する。分離
領域１２によつて囲まれるn-シリコン領域１０
中には、拡散法やイオン打込み法によつてp-領
域１１およびn+領域１３を形成し、基板８の表
面にはp+領域９を埋設形成する。n+領域１３、
n+基板８、p+領域１１およびn-領域１０は静電
誘導トランジスタのソース、ドレイン、ゲートお
よびチヤンネルをそれぞれ構成するものである。
これらの平面上の位置関係は電気的に浮遊してい
るp+ゲート領域１１がn+ソース領域１３を矩形
状に取り囲むように配列されている。p+ゲート
領域１１の直下近傍のn+基板８に埋込まれたp+
領域９はオーバーフロードレイン領域を構成し、
n-チヤンネル領域１０内に発生した光電荷を必
要に応じて吸収する役割を果すものである。この
オーバーフロードレイン領域９は水平方向には分
離領域１２で仕切られているが、垂直方向には延
在し、一端が信号線４に接続されている。ソース
領域１３には、低抵抗ポリシリコン、アルミ、
SnO2，InSnOなどの電極材料より成るソース電
極１５が設けられ、このソース電極は水平選択線
２に接続されている。また、p+ゲート領域１１
の上方には分離領域１２と同じ絶縁材料で造られ
ている絶縁膜１２Ａを介して、SnO2、SnO2−
SbO2より成る透明の電極１４を設け、これを水
直選択線３に接続する。したがつて、p+ゲート
領域１１は絶縁膜１２Ａにより構成される蓄積容
量１Ｄ（第２図）を介して垂直選択線３に接続さ
れることになる。垂直選択線３はポリシリコンや
アルミなどの金属から成る接点１６を介して透明
電極１４に接続されている。第３図および第４図
に示す実施例ではp+ゲート領域１１とソース領
域１３とは離れているが、これらは互いに接触し
ていてもよい。
次に上述した構成のSIT撮像素子の動作を(i)光
電変換作用、(ii)各絵素の信号読出し法、(iii)オーパ
ーフロードレインによるシヤツタ機能について順
次説明する。
電変換作用、(ii)各絵素の信号読出し法、(iii)オーパ
ーフロードレインによるシヤツタ機能について順
次説明する。
(i) 光電変換作用
ソース電極１５に負電圧VSが印加されてい
る場合、チヤンネル領域１０の不純物濃度を
Nd、ゲート領域１１とドレイン領域８との間
の距離をld、ソース領域１３を挾んで相対向す
るゲート領域１１間の距離を２ａとしたとき、
これらの間に VB＝NdqLd2／２・ε（VBは拡散電位） ａ＝ld なる関係を満足するようにデパイスを設計製作
したとき、ゲート領域１１とチヤンネル領域１
０との間の接合面から延びた空乏層は、ゲート
バイアス電圧が0Vの場合でも、ドレイン領域
の近傍に到達する。また、相対向するゲート領
域１１から拡がつた空乏層は互いに接した状態
となる。この状態をチヤンネルがピンチオフ状
態にあると呼ぶが、このときのソース領域１３
からドレイン領域８への電位分布は第５図Ａに
おいて実線で示すようにチヤンネル中に高い電
位障壁が生ずる。したがつてソースからドレイ
ンへは電位差VSがあつてもこの障壁のために
電流は流れない。このような状態で、チヤンネ
ル領域１０に半導体（シリコン）の禁制帯巾よ
り大きなエネルギーを持つ光１７が入射する
と、光の強度に比例した量の電子−ホール対が
チヤンネル領域１０中に発生する。そのとき電
子はチヤンネル領域内の電界によつて電位の低
いドレイン領域８へ、一方ホールはゲート領域
９に流れ込みここに蓄積される。ホールがゲー
ト領域９に蓄積されると、ゲート電位は蓄積さ
れた電荷に比例して高くなり、同じくゲート電
位に比例するチヤンネル内の電位障壁も第５図
Ａで点線で示すように低下する。このように電
位障壁が低下すると、ソース領域１３からドレ
イン領域８へ電子が流れ始める。このソース−
ドレイン間を流れる電流は電位障壁の低下量
ΔVに依存し、この低下量は上述したように入
射光１７の強度に比例するから、ソース−ドレ
イン間には光強度に応じた電流が流れることに
なる。このようにして光電変換作用が行なわれ
る。
る場合、チヤンネル領域１０の不純物濃度を
Nd、ゲート領域１１とドレイン領域８との間
の距離をld、ソース領域１３を挾んで相対向す
るゲート領域１１間の距離を２ａとしたとき、
これらの間に VB＝NdqLd2／２・ε（VBは拡散電位） ａ＝ld なる関係を満足するようにデパイスを設計製作
したとき、ゲート領域１１とチヤンネル領域１
０との間の接合面から延びた空乏層は、ゲート
バイアス電圧が0Vの場合でも、ドレイン領域
の近傍に到達する。また、相対向するゲート領
域１１から拡がつた空乏層は互いに接した状態
となる。この状態をチヤンネルがピンチオフ状
態にあると呼ぶが、このときのソース領域１３
からドレイン領域８への電位分布は第５図Ａに
おいて実線で示すようにチヤンネル中に高い電
位障壁が生ずる。したがつてソースからドレイ
ンへは電位差VSがあつてもこの障壁のために
電流は流れない。このような状態で、チヤンネ
ル領域１０に半導体（シリコン）の禁制帯巾よ
り大きなエネルギーを持つ光１７が入射する
と、光の強度に比例した量の電子−ホール対が
チヤンネル領域１０中に発生する。そのとき電
子はチヤンネル領域内の電界によつて電位の低
いドレイン領域８へ、一方ホールはゲート領域
９に流れ込みここに蓄積される。ホールがゲー
ト領域９に蓄積されると、ゲート電位は蓄積さ
れた電荷に比例して高くなり、同じくゲート電
位に比例するチヤンネル内の電位障壁も第５図
Ａで点線で示すように低下する。このように電
位障壁が低下すると、ソース領域１３からドレ
イン領域８へ電子が流れ始める。このソース−
ドレイン間を流れる電流は電位障壁の低下量
ΔVに依存し、この低下量は上述したように入
射光１７の強度に比例するから、ソース−ドレ
イン間には光強度に応じた電流が流れることに
なる。このようにして光電変換作用が行なわれ
る。
(ii) 信号読出し法
各絵素１は上述した動作に基づいて光電変換
作用を行なつているが、イメージセンシングを
行なうには各絵素からの光電荷を独立に読出さ
なければならない。このためには、各絵素毎に
スイツチかまたはこれに相当する機能が必要と
なる。本発明で用いるSITは光電変換作用の他
にスイツチング作用をも有しているので、ゲー
ト領域１１に蓄積容量１Ｄを経て正の読出しパ
ルスVGを加えてトランジスタをオン状態とし
て信号を読出す方式を採ることができる。この
場合、ゲート領域１１に印加される電圧は第５
図Ｂに示すように読出しパルス電圧VGに、光
照射により発生される電圧ΔVが重畳されるこ
とになる。
作用を行なつているが、イメージセンシングを
行なうには各絵素からの光電荷を独立に読出さ
なければならない。このためには、各絵素毎に
スイツチかまたはこれに相当する機能が必要と
なる。本発明で用いるSITは光電変換作用の他
にスイツチング作用をも有しているので、ゲー
ト領域１１に蓄積容量１Ｄを経て正の読出しパ
ルスVGを加えてトランジスタをオン状態とし
て信号を読出す方式を採ることができる。この
場合、ゲート領域１１に印加される電圧は第５
図Ｂに示すように読出しパルス電圧VGに、光
照射により発生される電圧ΔVが重畳されるこ
とになる。
以下、第６図Ａ〜Ｃに示すタイミングチヤー
トを参照して読出し動作を説明する。第６図Ａ
は選択線２を経てソース領域１３へ印加する負
電圧VS、第６図Ｂは選択線３を経てゲート領
域１１へ印加する読出しパルス電圧VG、第６
図Ｃはソース−ドレイン間を流れる信号電流を
負荷抵抗を介して取出した信号出力電圧Vout
をそれぞれ示す。これらのタイミングチヤート
から明らかなように信号出力電圧Voutはソー
スパルス電圧VSおよび読出しパルス電圧VGの
双方が存在するときにのみ現われる。また第６
図Ｃにおいて実線はゲート部分で光電荷が蓄積
されている場合、点線は蓄積されていない場合
の信号出力電圧をそれぞれ示すものである。
トを参照して読出し動作を説明する。第６図Ａ
は選択線２を経てソース領域１３へ印加する負
電圧VS、第６図Ｂは選択線３を経てゲート領
域１１へ印加する読出しパルス電圧VG、第６
図Ｃはソース−ドレイン間を流れる信号電流を
負荷抵抗を介して取出した信号出力電圧Vout
をそれぞれ示す。これらのタイミングチヤート
から明らかなように信号出力電圧Voutはソー
スパルス電圧VSおよび読出しパルス電圧VGの
双方が存在するときにのみ現われる。また第６
図Ｃにおいて実線はゲート部分で光電荷が蓄積
されている場合、点線は蓄積されていない場合
の信号出力電圧をそれぞれ示すものである。
(iii) シヤツタ機能
今、説明の便宜上２×２個の絵素１がマトリ
ツクス状に配列された固体撮像装置を考える。
これら絵素のソースには、水平走査回路５から
各垂直ライン毎に、一列の垂直ラインを読出す
期間THだけずれた信号φH1，φH2が第７図Ａに
示すように供給される。またゲートには垂直走
査回路６から周期THの読出しクロツクパルス
φV1，φV2が第７図Ｂに示すように供給される。
これらのクロツクパルスφV1，φV2は各水平ライ
ン毎にTVだけ位相がずれて供給される。した
がつて固体撮像装置の１フイールド期間TFは
TF−２×THとなる。第７図Ｃに示す信号φH1′，
φH2′は、光電荷の蓄積時間をコントロールする
ために水平走査回路７からオーバーフロードレ
イン領域９に供給される信号である。この信号
φH1′，φH2′が低電位状態になつているときは、
チヤンネル領域１０内で発生した光電荷（ホー
ル）はゲートに蓄積されずオーバーフロードレ
イン領域９に吸収される。一方信号φH1′，
φH2′が高電位状態となる期間TA中はチヤンネル
領域１０内で発生したホールはゲートに蓄積さ
れることになる。すなわち、光電荷は１垂直ラ
イン毎にTAの期間蓄積された後、THの期間の
間に読出されることになる。このような動作を
各垂直ライン毎にTHずつシフトしながら総て
の垂直ラインについて行なうことにより総ての
絵素１を読出すことができる。上述したよう
に、光電荷がゲートに蓄積される期間TAはシ
ヤツタ開の時間に相当するが、この期間TAは
THおよびTVに無関係に任意に可変できる。し
たがつて任意のシヤツタスピードを設定するこ
とができる。
ツクス状に配列された固体撮像装置を考える。
これら絵素のソースには、水平走査回路５から
各垂直ライン毎に、一列の垂直ラインを読出す
期間THだけずれた信号φH1，φH2が第７図Ａに
示すように供給される。またゲートには垂直走
査回路６から周期THの読出しクロツクパルス
φV1，φV2が第７図Ｂに示すように供給される。
これらのクロツクパルスφV1，φV2は各水平ライ
ン毎にTVだけ位相がずれて供給される。した
がつて固体撮像装置の１フイールド期間TFは
TF−２×THとなる。第７図Ｃに示す信号φH1′，
φH2′は、光電荷の蓄積時間をコントロールする
ために水平走査回路７からオーバーフロードレ
イン領域９に供給される信号である。この信号
φH1′，φH2′が低電位状態になつているときは、
チヤンネル領域１０内で発生した光電荷（ホー
ル）はゲートに蓄積されずオーバーフロードレ
イン領域９に吸収される。一方信号φH1′，
φH2′が高電位状態となる期間TA中はチヤンネル
領域１０内で発生したホールはゲートに蓄積さ
れることになる。すなわち、光電荷は１垂直ラ
イン毎にTAの期間蓄積された後、THの期間の
間に読出されることになる。このような動作を
各垂直ライン毎にTHずつシフトしながら総て
の垂直ラインについて行なうことにより総ての
絵素１を読出すことができる。上述したよう
に、光電荷がゲートに蓄積される期間TAはシ
ヤツタ開の時間に相当するが、この期間TAは
THおよびTVに無関係に任意に可変できる。し
たがつて任意のシヤツタスピードを設定するこ
とができる。
第８図は第７図Ｃに示すようなタイミングで信
号φH1′，φH2′をオーバーフロードレイン領域９に
印加したときのオーバーフロードレイン領域９、
チヤンネル領域１０およびゲート領域１１のポテ
ンシヤル図を示すものであり、第８図Ａは信号
φH1′，φH2′が高電位状態にあるとき、第８図Ｂは
低電位状態にあるときをそれぞれ示している。オ
ーバーフロードレイン領域９に高電位が印加され
ると、ポテンシヤルは右上りの傾きとなり、入射
光によつて発生された光電荷（ホール）はゲート
領域１１に達し、ここに蓄積されるが、低電位と
なると左上りとなりホールはオーバーフロードレ
イン領域９に達して排出される。
号φH1′，φH2′をオーバーフロードレイン領域９に
印加したときのオーバーフロードレイン領域９、
チヤンネル領域１０およびゲート領域１１のポテ
ンシヤル図を示すものであり、第８図Ａは信号
φH1′，φH2′が高電位状態にあるとき、第８図Ｂは
低電位状態にあるときをそれぞれ示している。オ
ーバーフロードレイン領域９に高電位が印加され
ると、ポテンシヤルは右上りの傾きとなり、入射
光によつて発生された光電荷（ホール）はゲート
領域１１に達し、ここに蓄積されるが、低電位と
なると左上りとなりホールはオーバーフロードレ
イン領域９に達して排出される。
第９図および第１０図はスチールカメラに適用
した本発明の固体撮像装置の他の例を示すもので
ある。スチール写真の撮影の場合には総ての絵素
において光電荷の蓄積を同時に行なつた後に各絵
素で蓄積した信号を順次に読出せばよい。したが
つてオーバーフロードレイン領域には、前記の実
施例のように各垂直ライン毎ではなく、同時に信
号φH′を１回与えればよい。したがつて第９図に
示すように各絵素１のオーバーフロードレイン領
域に接続される信号線４を共通に接続し、これに
信号φH′を与えるようにする。勿論、この信号
φH′の期間TAをコントロールすることにより蓄積
時間、したがつてシヤツタスピードを任意に設定
することができる。また、第１０図に示す実施例
においては、オーバーフロードレイン領域をp+
基板２０を以つて構成し、その表面にドレイン領
域となるn+領域２１を各絵素に対して共通電位
となるように埋込む。したがつてp+基板２０に
信号線４を介して信号φH′を印加することにより
総ての絵素で同時に光電荷の蓄積を行なうことが
できる。第１０図の実施例のその他の構成は第４
図に示したものと同様であるので、同じ部分には
同一符号を付けて示し、説明は省略する。
した本発明の固体撮像装置の他の例を示すもので
ある。スチール写真の撮影の場合には総ての絵素
において光電荷の蓄積を同時に行なつた後に各絵
素で蓄積した信号を順次に読出せばよい。したが
つてオーバーフロードレイン領域には、前記の実
施例のように各垂直ライン毎ではなく、同時に信
号φH′を１回与えればよい。したがつて第９図に
示すように各絵素１のオーバーフロードレイン領
域に接続される信号線４を共通に接続し、これに
信号φH′を与えるようにする。勿論、この信号
φH′の期間TAをコントロールすることにより蓄積
時間、したがつてシヤツタスピードを任意に設定
することができる。また、第１０図に示す実施例
においては、オーバーフロードレイン領域をp+
基板２０を以つて構成し、その表面にドレイン領
域となるn+領域２１を各絵素に対して共通電位
となるように埋込む。したがつてp+基板２０に
信号線４を介して信号φH′を印加することにより
総ての絵素で同時に光電荷の蓄積を行なうことが
できる。第１０図の実施例のその他の構成は第４
図に示したものと同様であるので、同じ部分には
同一符号を付けて示し、説明は省略する。
上述した本発明の固体撮像装置によれば、固体
撮像素子として用いるSITに電子的シヤツタ機能
を与えることにより、テレビジヨンカメラとして
またはスチールカメラとしていずれも1/1000秒以
上の任意のシヤツタスピードで撮像を行なうこと
ができる。そのため、速い動きを伴なう被写体で
も高速シヤツタで撮影することにより時間分解能
を上げることができ、きわめて良好な再生画像を
得ることができる。例えばビデオテープレコーダ
において動きのある被写体像をスローモーシヨン
再生やスチール再生する場合にその効果は著しく
発揮され、高品質の画像を得ることができる。ま
たスチールカメラにおいては、SITから得られる
映像出力信号を非破壊的に読出すことができるの
で、映像信号レベルに応じて自動絞り制御を行な
うなどしてシヤツタスピード優先のEEカメラの
ような動作をさせることができる。また、SITを
用いるため、SITが本来有する高分解能、高感
度、広いダイナミツクレンジ等の優れた特性を有
する固体撮像装置が得られる。
撮像素子として用いるSITに電子的シヤツタ機能
を与えることにより、テレビジヨンカメラとして
またはスチールカメラとしていずれも1/1000秒以
上の任意のシヤツタスピードで撮像を行なうこと
ができる。そのため、速い動きを伴なう被写体で
も高速シヤツタで撮影することにより時間分解能
を上げることができ、きわめて良好な再生画像を
得ることができる。例えばビデオテープレコーダ
において動きのある被写体像をスローモーシヨン
再生やスチール再生する場合にその効果は著しく
発揮され、高品質の画像を得ることができる。ま
たスチールカメラにおいては、SITから得られる
映像出力信号を非破壊的に読出すことができるの
で、映像信号レベルに応じて自動絞り制御を行な
うなどしてシヤツタスピード優先のEEカメラの
ような動作をさせることができる。また、SITを
用いるため、SITが本来有する高分解能、高感
度、広いダイナミツクレンジ等の優れた特性を有
する固体撮像装置が得られる。
第１図は本発明の固体撮像装置の一例の構成を
示す回路図、第２図は同じくその絵素の構成を示
す回路図、第３図は同じくその構成を配線部分を
除いて示す平面図、第４図ＡおよびＢは第３図の
Ａ−A′線およびＢ−B′線上の断面図、第５図Ａ
およびＢは同じくその光電変換動作を説明するた
めのポテンシヤル図、第６図Ａ〜Ｃは同じくその
読出し動作を説明するための信号波形図、第７図
Ａ〜Ｃは同じくそのスイツチング動作を説明する
ための信号波形図、第８図ＡおよびＢは同じくそ
の光電荷蓄積動作を説明するためのポテンシヤル
図、第９図はスチールカメラに適用した本発明の
固体撮像装置の他の例を示す平面図、第１０図は
同じくスチールカメラに適用した本発明の固体撮
像装置のさらに他の例を示す断面図である。 １…絵素、２，３…選択線、４…信号線、５，
７…水平走査回路、６…垂直走査回路、８…基
板、９…オーバーフロードレイン領域、１０…チ
ヤンネル領域、１１…ゲート領域、１２…分離領
域、１２Ａ…絶縁膜、１３…ソース領域、１４…
透明電極、１５，１６…電極、１７…入射光、２
０…基板より成るオーバーフロードレイン領域、
２１…埋込まれたドレイン領域。
示す回路図、第２図は同じくその絵素の構成を示
す回路図、第３図は同じくその構成を配線部分を
除いて示す平面図、第４図ＡおよびＢは第３図の
Ａ−A′線およびＢ−B′線上の断面図、第５図Ａ
およびＢは同じくその光電変換動作を説明するた
めのポテンシヤル図、第６図Ａ〜Ｃは同じくその
読出し動作を説明するための信号波形図、第７図
Ａ〜Ｃは同じくそのスイツチング動作を説明する
ための信号波形図、第８図ＡおよびＢは同じくそ
の光電荷蓄積動作を説明するためのポテンシヤル
図、第９図はスチールカメラに適用した本発明の
固体撮像装置の他の例を示す平面図、第１０図は
同じくスチールカメラに適用した本発明の固体撮
像装置のさらに他の例を示す断面図である。 １…絵素、２，３…選択線、４…信号線、５，
７…水平走査回路、６…垂直走査回路、８…基
板、９…オーバーフロードレイン領域、１０…チ
ヤンネル領域、１１…ゲート領域、１２…分離領
域、１２Ａ…絶縁膜、１３…ソース領域、１４…
透明電極、１５，１６…電極、１７…入射光、２
０…基板より成るオーバーフロードレイン領域、
２１…埋込まれたドレイン領域。
Claims (1)
- １ 第１導電型の高不純物濃度のソース領域およ
びドレイン領域と、第１導電型の低不純物濃度の
チヤンネル領域と、第２導電型の高不純物濃度の
ゲート領域とから少なくとも成る静電誘導トラン
ジスタと、前記チヤンネル領域に隣接して設けら
れた第２導電型の高不純物濃度のオーバーフロー
ドレイン領域と、前記ゲート領域に接続された蓄
積容量とから単位画素が構成され、前記静電誘導
トランジスタが光電変換作用、信号増幅作用およ
びスイツチング作用を有し、前記オーバーフロー
ドレイン領域の電位を外部から制御することによ
つて光電荷の蓄積時間を可変として電子的シヤツ
タ機能を付与するように構成したことを特徴とす
る固体撮像装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57217764A JPS59108468A (ja) | 1982-12-14 | 1982-12-14 | 固体撮像装置 |
| US06/557,004 US4891682A (en) | 1982-12-14 | 1983-12-01 | Solid state image pick-up device having a number of static induction transistor image sensors |
| DE3345176A DE3345176C2 (de) | 1982-12-14 | 1983-12-14 | Festkörper-Bildsensor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57217764A JPS59108468A (ja) | 1982-12-14 | 1982-12-14 | 固体撮像装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59108468A JPS59108468A (ja) | 1984-06-22 |
| JPH0414546B2 true JPH0414546B2 (ja) | 1992-03-13 |
Family
ID=16709363
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57217764A Granted JPS59108468A (ja) | 1982-12-14 | 1982-12-14 | 固体撮像装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4891682A (ja) |
| JP (1) | JPS59108468A (ja) |
| DE (1) | DE3345176C2 (ja) |
Families Citing this family (20)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4866293A (en) * | 1986-12-09 | 1989-09-12 | Canon Kabushiki Kaisha | Photoelectric converting apparatus to prevent the outflow of excess carriers |
| US5024993A (en) * | 1990-05-02 | 1991-06-18 | Microelectronics & Computer Technology Corporation | Superconducting-semiconducting circuits, devices and systems |
| US5262661A (en) * | 1990-06-25 | 1993-11-16 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Solid-state image pickup device, having increased charge storage and improved electronic shutter operation |
| US5159409A (en) * | 1990-11-30 | 1992-10-27 | International Business Machines Corporation | Substrate machining verifier |
| US5198878A (en) * | 1990-11-30 | 1993-03-30 | International Business Machines Corporation | Substrate machining verifier |
| JPH06334920A (ja) * | 1993-03-23 | 1994-12-02 | Nippon Hoso Kyokai <Nhk> | 固体撮像素子とその駆動方法 |
| US5424656A (en) * | 1993-05-07 | 1995-06-13 | Microelectronics And Computer Technology Corporation | Continuous superconductor to semiconductor converter circuit |
| US5408122A (en) * | 1993-12-01 | 1995-04-18 | Eastman Kodak Company | Vertical structure to minimize settling times for solid state light detectors |
| US5468687A (en) * | 1994-07-27 | 1995-11-21 | International Business Machines Corporation | Method of making TA2 O5 thin film by low temperature ozone plasma annealing (oxidation) |
| US5777352A (en) * | 1996-09-19 | 1998-07-07 | Eastman Kodak Company | Photodetector structure |
| US5910880A (en) | 1997-08-20 | 1999-06-08 | Micron Technology, Inc. | Semiconductor circuit components and capacitors |
| US6191443B1 (en) | 1998-02-28 | 2001-02-20 | Micron Technology, Inc. | Capacitors, methods of forming capacitors, and DRAM memory cells |
| US6162744A (en) * | 1998-02-28 | 2000-12-19 | Micron Technology, Inc. | Method of forming capacitors having high-K oxygen containing capacitor dielectric layers, method of processing high-K oxygen containing dielectric layers, method of forming a DRAM cell having having high-K oxygen containing capacitor dielectric layers |
| US6156638A (en) * | 1998-04-10 | 2000-12-05 | Micron Technology, Inc. | Integrated circuitry and method of restricting diffusion from one material to another |
| US6730559B2 (en) | 1998-04-10 | 2004-05-04 | Micron Technology, Inc. | Capacitors and methods of forming capacitors |
| US6165834A (en) * | 1998-05-07 | 2000-12-26 | Micron Technology, Inc. | Method of forming capacitors, method of processing dielectric layers, method of forming a DRAM cell |
| US6255186B1 (en) | 1998-05-21 | 2001-07-03 | Micron Technology, Inc. | Methods of forming integrated circuitry and capacitors having a capacitor electrode having a base and a pair of walls projecting upwardly therefrom |
| US7005695B1 (en) * | 2000-02-23 | 2006-02-28 | Micron Technology, Inc. | Integrated circuitry including a capacitor with an amorphous and a crystalline high K capacitor dielectric region |
| KR101143346B1 (ko) * | 2004-08-20 | 2012-05-11 | 아르토 오로라 | 변형 내부 게이트 구조를 갖는 반도체 방사선 검출기 |
| WO2009097485A1 (en) * | 2008-02-01 | 2009-08-06 | Smith & Nephew, Inc. | System and method for communicating with an implant |
Family Cites Families (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5113602B2 (ja) | 1971-08-19 | 1976-05-01 | ||
| JPS50115424A (ja) | 1974-02-20 | 1975-09-10 | ||
| US3931463A (en) * | 1974-07-23 | 1976-01-06 | Rca Corporation | Scene brightness compensation system with charge transfer imager |
| JPS6011503B2 (ja) | 1978-05-16 | 1985-03-26 | 富士電機株式会社 | 撮像装置用シヤツタ |
| JPS5515229A (en) | 1978-07-18 | 1980-02-02 | Semiconductor Res Found | Semiconductor photograph device |
| JPS55124259A (en) * | 1979-03-19 | 1980-09-25 | Semiconductor Res Found | Semiconductor device |
| JPS6033349B2 (ja) * | 1979-08-18 | 1985-08-02 | 財団法人半導体研究振興会 | 半導体撮像装置 |
| JPS5644271A (en) * | 1979-09-20 | 1981-04-23 | Sony Corp | Ccd image pickup device |
| DE3012770A1 (de) * | 1980-04-02 | 1981-10-08 | Bayer Ag, 5090 Leverkusen | Biphenylyl-azolylethan-derivate, verfahren zu ihrer herstellung und ihre verwendung als arzneimittel |
| JPS5714261A (en) * | 1980-06-30 | 1982-01-25 | Nippon Kogaku Kk <Nikon> | Charge storage time controller for solidstate image sensor |
| GB2083968B (en) * | 1980-09-17 | 1985-09-04 | British Aerospace | Variable sensitivity solid state image sensor |
| DE3138240A1 (de) * | 1981-09-25 | 1983-04-07 | Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München | Zweidimensionaler halbleiter-bildsensor mit steuerung oder regelung der integrationszeit |
| DE3138294A1 (de) * | 1981-09-25 | 1983-04-14 | Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München | Zweidimensionaler halbleiter-bildsensor mit steuerung oder regelung der integrationszeit |
| JPS58105672A (ja) * | 1981-12-17 | 1983-06-23 | Fuji Photo Film Co Ltd | 半導体撮像装置 |
| JPS58138187A (ja) * | 1982-02-12 | 1983-08-16 | Toshiba Corp | 固体イメ−ジセンサ |
| JPS5930376A (ja) * | 1982-08-13 | 1984-02-17 | Olympus Optical Co Ltd | 固体撮像装置 |
| JPS5945779A (ja) * | 1982-09-09 | 1984-03-14 | Olympus Optical Co Ltd | 固体撮像装置 |
-
1982
- 1982-12-14 JP JP57217764A patent/JPS59108468A/ja active Granted
-
1983
- 1983-12-01 US US06/557,004 patent/US4891682A/en not_active Expired - Lifetime
- 1983-12-14 DE DE3345176A patent/DE3345176C2/de not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE3345176A1 (de) | 1984-06-14 |
| DE3345176C2 (de) | 1986-10-09 |
| US4891682A (en) | 1990-01-02 |
| JPS59108468A (ja) | 1984-06-22 |
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