JPH0414551B2 - - Google Patents
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- JPH0414551B2 JPH0414551B2 JP57070046A JP7004682A JPH0414551B2 JP H0414551 B2 JPH0414551 B2 JP H0414551B2 JP 57070046 A JP57070046 A JP 57070046A JP 7004682 A JP7004682 A JP 7004682A JP H0414551 B2 JPH0414551 B2 JP H0414551B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- photoelectric conversion
- solid
- state imaging
- imaging device
- potential
- 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
- H10F39/15—Charge-coupled device [CCD] image sensors
- H10F39/153—Two-dimensional or three-dimensional array CCD image sensors
Landscapes
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は固体撮像装置に関するものである。
一般に固体撮像装置では、解像度、及び感度を
向上させるためインタレース走査が行なわれる
が、従来のインタレース走査では等価残像が生じ
る欠点があつた。本発明者らは、従来のインタレ
ース走査における欠点を改善するための固体撮像
装置の駆動方法を特願昭55−147222号において提
案した。
向上させるためインタレース走査が行なわれる
が、従来のインタレース走査では等価残像が生じ
る欠点があつた。本発明者らは、従来のインタレ
ース走査における欠点を改善するための固体撮像
装置の駆動方法を特願昭55−147222号において提
案した。
すなわち、同駆動方法は行列状に配列された光
電変換素子と、前記光電変換素子に蓄積された信
号電荷を転送、検知する電荷読み出し部よりなる
固体撮像装置において、１行とびの行の光電変換
素子からなる第１の光電変換素子群に蓄積された
信号電荷を排出（または読み出）した後に、前記
第１の光電変換素子群とは異なる行の光電変換素
子からなる第２の光電変換素子群に蓄積された信
号電荷を読み出（または排出し）、続いて、前記
第２の光電変換素子群に蓄積された信号電荷を排
出（または読み出）した後に、前記第１の光電変
換素子群に蓄積された信号電荷の読み出し（また
は排出）を行うものである（以下、同発明を前発
明とよぶ）。
電変換素子と、前記光電変換素子に蓄積された信
号電荷を転送、検知する電荷読み出し部よりなる
固体撮像装置において、１行とびの行の光電変換
素子からなる第１の光電変換素子群に蓄積された
信号電荷を排出（または読み出）した後に、前記
第１の光電変換素子群とは異なる行の光電変換素
子からなる第２の光電変換素子群に蓄積された信
号電荷を読み出（または排出し）、続いて、前記
第２の光電変換素子群に蓄積された信号電荷を排
出（または読み出）した後に、前記第１の光電変
換素子群に蓄積された信号電荷の読み出し（また
は排出）を行うものである（以下、同発明を前発
明とよぶ）。
本発明は、前発明、特に前発明の明細書に記載
された第２の実施例を更に改善した固体撮像装置
の駆動方法を提供するものである。
された第２の実施例を更に改善した固体撮像装置
の駆動方法を提供するものである。
前発明においてインターライン転送方式CCD
を例にとつて説明した第２の実施例において、光
電変換素子として、PN接合フオトダイオード
（以下PDと記す）を用いた際に、PDを完全に空
乏化させないと、以下のような欠点が生じる。
を例にとつて説明した第２の実施例において、光
電変換素子として、PN接合フオトダイオード
（以下PDと記す）を用いた際に、PDを完全に空
乏化させないと、以下のような欠点が生じる。
この欠点を第１図を用いて説明する。同図は１
つのPD１に注目し、それに隣接した読み出し手
段である垂直CCD２、垂直CCDへ電荷を転送す
る転送ゲート３、オーバーフローコントロールゲ
ート（以下OFCGとよぶ）４、オーバーフロード
レイン（以下OFDとよぶ）５のポテンシヤル分
布を示す。
つのPD１に注目し、それに隣接した読み出し手
段である垂直CCD２、垂直CCDへ電荷を転送す
る転送ゲート３、オーバーフローコントロールゲ
ート（以下OFCGとよぶ）４、オーバーフロード
レイン（以下OFDとよぶ）５のポテンシヤル分
布を示す。
まず転送ゲート３にパルス電圧を印加すること
によつてPD１に蓄積された信号電荷を垂直CCD
２へ読み出す。この時、転送ゲート３のポテンシ
ヤルは第１図の破線で示すレベル６であるとする
と、転送される電荷量は電荷８であり、転送直後
のPD１のポテンシヤルはレベル６と同じに設定
される。
によつてPD１に蓄積された信号電荷を垂直CCD
２へ読み出す。この時、転送ゲート３のポテンシ
ヤルは第１図の破線で示すレベル６であるとする
と、転送される電荷量は電荷８であり、転送直後
のPD１のポテンシヤルはレベル６と同じに設定
される。
次にPD１に蓄積された信号電荷を排出するに
は、OFCG４にパルス電圧を印加することによつ
てOFD５に排出する。このとき、OFCG４の下
のポテンシヤルが第１図の破線で示すレベル７で
あるとすると排出される電荷量は電荷９であり、
排出直後のPD１のポテンシヤルはレベル７と同
じポテンシヤルレベルに設定される。このポテン
シヤルレベル７はレベル６よりも深いポテンシヤ
ルであるとする。次にPD１から信号電荷が垂直
CCD２に読み出されるときはポテンシヤルレベ
ル６よりも上にある電荷だけが読み出される。し
たがつて、一度排出した後に次に読み出すまでの
期間に蓄積された信号電荷が少なく、信号電荷が
ポテンシヤルレベル６に達しない程度に弱い入射
光量の場合には、この読み出し時に読み出される
信号電荷はない。即ち、このPDには、光が入射
したにも拘らず光が入射しなかつたことと同じに
なる。これはいわゆる固定パターンノイズにな
る。
は、OFCG４にパルス電圧を印加することによつ
てOFD５に排出する。このとき、OFCG４の下
のポテンシヤルが第１図の破線で示すレベル７で
あるとすると排出される電荷量は電荷９であり、
排出直後のPD１のポテンシヤルはレベル７と同
じポテンシヤルレベルに設定される。このポテン
シヤルレベル７はレベル６よりも深いポテンシヤ
ルであるとする。次にPD１から信号電荷が垂直
CCD２に読み出されるときはポテンシヤルレベ
ル６よりも上にある電荷だけが読み出される。し
たがつて、一度排出した後に次に読み出すまでの
期間に蓄積された信号電荷が少なく、信号電荷が
ポテンシヤルレベル６に達しない程度に弱い入射
光量の場合には、この読み出し時に読み出される
信号電荷はない。即ち、このPDには、光が入射
したにも拘らず光が入射しなかつたことと同じに
なる。これはいわゆる固定パターンノイズにな
る。
１個のPDのみに注目した場合にはポテンシヤ
ルレベル６とポテンシヤルレベル７を等しくする
ことは、転送ゲート３とOFCG４に印加する電圧
を調整することによつて可能である。しかし、大
面積の固体撮像素子の全面にわたつて上記の調整
をするためには、転送ゲート３とOFCG４を全面
にわたつて均一に作製することが必要であり、実
際上は困難である。
ルレベル６とポテンシヤルレベル７を等しくする
ことは、転送ゲート３とOFCG４に印加する電圧
を調整することによつて可能である。しかし、大
面積の固体撮像素子の全面にわたつて上記の調整
をするためには、転送ゲート３とOFCG４を全面
にわたつて均一に作製することが必要であり、実
際上は困難である。
本発明は、以上のような転送ゲート３とOFCG
４の不均一性の影響をなくす固体撮像装置の駆動
方法を提供するものである。本発明の一実施例を
第２図を用いて説明する。第２図は本発明の実施
例における固体撮像装置の駆動方法を説明するた
めの同装置のポテンシヤル図である。
４の不均一性の影響をなくす固体撮像装置の駆動
方法を提供するものである。本発明の一実施例を
第２図を用いて説明する。第２図は本発明の実施
例における固体撮像装置の駆動方法を説明するた
めの同装置のポテンシヤル図である。
同図において、１０はPD１が完全空乏化した
ときのポテンシヤルレベルを示す。ここで、転送
ゲート３及びOFCG４にパルス電圧を印加したと
きのポテンシヤルレベル６及び７が、共にポテン
シヤルレベル１０よりも深くなるようなパルス電
圧を印加する。これによつて、PD１から信号電
荷８が垂直CCD２に読み出された直後にPD１が
設定されるポテンシヤルは、ポテンシヤルレベル
６がポテンシヤルレベル１０よりも深くさえあれ
ばポテンシヤルレベル６の深さに依らず、ポテン
シヤルレベル１０に設定される。OFD５に排出
するときも同様に、レベル７に依らず、DP１の
ポテンシヤルはポテンシヤルレベル１０に設定さ
れる。従つて読み出したときと排出したときに
PD１が設定されるポテンシヤルは、転送ゲート
３とOFCG４のポテンシヤル６，７に依らず等し
くなる。これは素子全面にわたつて容易に達成さ
れるため従来のような固定パターンノイズは発生
しない。
ときのポテンシヤルレベルを示す。ここで、転送
ゲート３及びOFCG４にパルス電圧を印加したと
きのポテンシヤルレベル６及び７が、共にポテン
シヤルレベル１０よりも深くなるようなパルス電
圧を印加する。これによつて、PD１から信号電
荷８が垂直CCD２に読み出された直後にPD１が
設定されるポテンシヤルは、ポテンシヤルレベル
６がポテンシヤルレベル１０よりも深くさえあれ
ばポテンシヤルレベル６の深さに依らず、ポテン
シヤルレベル１０に設定される。OFD５に排出
するときも同様に、レベル７に依らず、DP１の
ポテンシヤルはポテンシヤルレベル１０に設定さ
れる。従つて読み出したときと排出したときに
PD１が設定されるポテンシヤルは、転送ゲート
３とOFCG４のポテンシヤル６，７に依らず等し
くなる。これは素子全面にわたつて容易に達成さ
れるため従来のような固定パターンノイズは発生
しない。
次に本発明の他の実施例における固体撮像装置
の駆動方法について説明する。第３図はｎ基板上
に形成されたＰ層１１及び１２にPN接合PD１、
垂直CCDチヤンネル１３が形成された素子の要
部の断面図である。Ｐ層１１及び１２、及びｎ基
板にはそれぞれバイアス供給手段が設けられてお
り、それぞれに印加される電圧をVp、及びVsub
とする。同装置では垂直CCDチヤンネル１３の
深部のＰ層１１はPD１の深部のＰ層１２よりも
層が厚いか、不純物濃度が高いか或いは、層が厚
く、かつ不純物濃度が高く形成されている。その
厚さ、濃度はVsubとして正電圧を印加し、電圧を
高めてゆくとｐ層１１が空乏化する前にｐ層１２
が空乏化し、パンチスルー状態になる程度にして
おく。なお、第３図において１５は酸化シリコン
膜である。
の駆動方法について説明する。第３図はｎ基板上
に形成されたＰ層１１及び１２にPN接合PD１、
垂直CCDチヤンネル１３が形成された素子の要
部の断面図である。Ｐ層１１及び１２、及びｎ基
板にはそれぞれバイアス供給手段が設けられてお
り、それぞれに印加される電圧をVp、及びVsub
とする。同装置では垂直CCDチヤンネル１３の
深部のＰ層１１はPD１の深部のＰ層１２よりも
層が厚いか、不純物濃度が高いか或いは、層が厚
く、かつ不純物濃度が高く形成されている。その
厚さ、濃度はVsubとして正電圧を印加し、電圧を
高めてゆくとｐ層１１が空乏化する前にｐ層１２
が空乏化し、パンチスルー状態になる程度にして
おく。なお、第３図において１５は酸化シリコン
膜である。
このような構造は、適当な大きさのVsubを印加
しておくことによつて素子に過大な光が入射した
ときに基板方向に過剰電荷を吸い出しブルーミン
グを抑制する手段として用いられている。PD１
から垂直CCDチヤンネル１３への読み出しは、
第２図で示した第１の実施例の場合と同様であ
る。即ち転送ゲート３のポテンシヤルが、PD１
が完全に空乏化したときのレベル１０よりも深く
なるように転送ゲート３にパルス電圧を印加し、
PD１を完全に空乏化させる。
しておくことによつて素子に過大な光が入射した
ときに基板方向に過剰電荷を吸い出しブルーミン
グを抑制する手段として用いられている。PD１
から垂直CCDチヤンネル１３への読み出しは、
第２図で示した第１の実施例の場合と同様であ
る。即ち転送ゲート３のポテンシヤルが、PD１
が完全に空乏化したときのレベル１０よりも深く
なるように転送ゲート３にパルス電圧を印加し、
PD１を完全に空乏化させる。
次に、ｎ基板に高いパルス電圧VH subを印加す
る。この様子を第３図のＡ−A′線に沿つたポテ
ンシヤル分布を表した第４図で示す。ｎ基板に高
いパルス電圧VH subを印加することによつて、Ｐ層
１２内のポテンシヤル極小値１６が、PD１が完
全に空乏化したレベル１０よりも大きくなるよう
にする。これによつてPDに蓄積されていた信号
電荷は完全にｎ基板に排出される。
る。この様子を第３図のＡ−A′線に沿つたポテ
ンシヤル分布を表した第４図で示す。ｎ基板に高
いパルス電圧VH subを印加することによつて、Ｐ層
１２内のポテンシヤル極小値１６が、PD１が完
全に空乏化したレベル１０よりも大きくなるよう
にする。これによつてPDに蓄積されていた信号
電荷は完全にｎ基板に排出される。
この実施例においても、信号電荷が読み出され
た直後及び、排出された直後のPD１のポテンシ
ヤルは、共にレベル１０に設定される。これも素
子全面にわたつて容易に実現され、従来のような
固定パターンノイズは発生しない。
た直後及び、排出された直後のPD１のポテンシ
ヤルは、共にレベル１０に設定される。これも素
子全面にわたつて容易に実現され、従来のような
固定パターンノイズは発生しない。
前記説明は、転送ゲート３が、垂直CCDの転
送ゲート１４と独立な場合を例にとつたが、同一
のゲート電極で両者を兼ねた構造の場合も全く同
様に実施できる。
送ゲート１４と独立な場合を例にとつたが、同一
のゲート電極で両者を兼ねた構造の場合も全く同
様に実施できる。
以上、説明したように本発明の固体撮像装置の
駆動方法は、高い解像度と低い残像を、固定パタ
ーンノイズを発生させることなく実現できるもの
で工業上の利用価値が大きい。
駆動方法は、高い解像度と低い残像を、固定パタ
ーンノイズを発生させることなく実現できるもの
で工業上の利用価値が大きい。
第１図は従来の固体撮像装置の駆動方法を説明
するためのポテンシヤル図、第２図は本発明の第
１の実施例における固体撮像装置の駆動方法を説
明するためのポテンシヤル図、第３図は本発明の
第２の実施例における固体撮像装置の駆動方法を
説明するための同装置の断面図、第４図は第２の
実施例を説明するための第２図の装置のポテンシ
ヤル図である。 １…フオトダイオード、２…垂直CCD、３…
転転送ゲートφT、４…オーバフローコントロー
ルゲート（OFCG）、５…オーバーフロードレイ
ン（OFD）、６…転送ゲートにパルス電圧を印加
したときのチヤンネルポテンシヤルレベル、７…
オーバーフローコントロールゲートにパルス電極
を印加したときのチヤンネルポテンシヤルレベ
ル、８…垂直CCDへ転送される信号電荷、９…
オーバーフロードレインへ排出される信号電荷、
１０…フオトダイオードが、完全に空乏化したと
きのポテンシヤルレベル、１１…垂直CCDの深
部のＰ層、１２…フオトダイオードの深部のｐ
層、１３…垂直CCDのチヤンネル、１４…垂直
CCDの転送電極、１５…酸化シリコン膜、１６
…Ｐ層の最小ポテンシヤル。
するためのポテンシヤル図、第２図は本発明の第
１の実施例における固体撮像装置の駆動方法を説
明するためのポテンシヤル図、第３図は本発明の
第２の実施例における固体撮像装置の駆動方法を
説明するための同装置の断面図、第４図は第２の
実施例を説明するための第２図の装置のポテンシ
ヤル図である。 １…フオトダイオード、２…垂直CCD、３…
転転送ゲートφT、４…オーバフローコントロー
ルゲート（OFCG）、５…オーバーフロードレイ
ン（OFD）、６…転送ゲートにパルス電圧を印加
したときのチヤンネルポテンシヤルレベル、７…
オーバーフローコントロールゲートにパルス電極
を印加したときのチヤンネルポテンシヤルレベ
ル、８…垂直CCDへ転送される信号電荷、９…
オーバーフロードレインへ排出される信号電荷、
１０…フオトダイオードが、完全に空乏化したと
きのポテンシヤルレベル、１１…垂直CCDの深
部のＰ層、１２…フオトダイオードの深部のｐ
層、１３…垂直CCDのチヤンネル、１４…垂直
CCDの転送電極、１５…酸化シリコン膜、１６
…Ｐ層の最小ポテンシヤル。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 行列状に配列された光電変換素子と、前記光
電変換素子に蓄積された信号電荷を転送・検知す
る電荷読み出し部よりなる固体撮像装置を用いて
前記光電変換素子群に蓄積された信号電荷を読み
出した後に前記光電変換素子に蓄積された信号電
荷の排出を行う固体撮像装置の駆動方法であつ
て、前記排出時および前記読み出し時に、前記光
電変換素子を空乏化させることを特徴とする固体
撮像装置の駆動方法。 ２ 信号電荷を光電変換素子に隣接したドレイン
に排出することを特徴とする特許請求の範囲第１
項記載の固体撮像装置の駆動方法。 ３ 信号電荷を、光電変換素子を構成した基板の
深部に排出することを特徴とする特許請求の範囲
第１項記載の固体撮像装置の駆動方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57070046A JPS58187082A (ja) | 1982-04-26 | 1982-04-26 | 固体撮像装置の駆動方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57070046A JPS58187082A (ja) | 1982-04-26 | 1982-04-26 | 固体撮像装置の駆動方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58187082A JPS58187082A (ja) | 1983-11-01 |
| JPH0414551B2 true JPH0414551B2 (ja) | 1992-03-13 |
Family
ID=13420233
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57070046A Granted JPS58187082A (ja) | 1982-04-26 | 1982-04-26 | 固体撮像装置の駆動方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58187082A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2517882B2 (ja) * | 1986-12-23 | 1996-07-24 | ソニー株式会社 | 固体撮像装置 |
| JP2005174965A (ja) * | 2003-12-05 | 2005-06-30 | Nec Kyushu Ltd | 電荷転送装置およびその製造方法 |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3866067A (en) * | 1973-05-21 | 1975-02-11 | Fairchild Camera Instr Co | Charge coupled device with exposure and antiblooming control |
| US3896485A (en) * | 1973-12-03 | 1975-07-22 | Fairchild Camera Instr Co | Charge-coupled device with overflow protection |
| JPS5437422A (en) * | 1977-08-29 | 1979-03-19 | Toshiba Corp | Solid state pickup device |
| JPS5917581B2 (ja) * | 1978-01-13 | 1984-04-21 | 株式会社東芝 | 固体撮像装置 |
| JPS54121689A (en) * | 1978-03-15 | 1979-09-20 | Canon Inc | Adjustment method of charge storage time for photo sensor device |
| JPS56100577A (en) * | 1980-01-17 | 1981-08-12 | Toshiba Corp | Solid image pickup device |
| JPS5762557A (en) * | 1980-10-02 | 1982-04-15 | Nec Corp | Solid state image pickup device and driving method therefor |
| JPS5755672A (en) * | 1980-09-19 | 1982-04-02 | Nec Corp | Solid-state image pickup device and its driving method |
| JPS5762672A (en) * | 1980-10-01 | 1982-04-15 | Toshiba Corp | Solid-state image pickup sensor |
-
1982
- 1982-04-26 JP JP57070046A patent/JPS58187082A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58187082A (ja) | 1983-11-01 |
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