JPH0473912B2 - - Google Patents
Info
- Publication number
- JPH0473912B2 JPH0473912B2 JP62047077A JP4707787A JPH0473912B2 JP H0473912 B2 JPH0473912 B2 JP H0473912B2 JP 62047077 A JP62047077 A JP 62047077A JP 4707787 A JP4707787 A JP 4707787A JP H0473912 B2 JPH0473912 B2 JP H0473912B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- line
- gate
- transistor
- pulse
- capacitor
- 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
Links
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims description 26
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 claims description 24
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 19
- 230000006698 induction Effects 0.000 claims description 12
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims description 6
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 11
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 3
- 229920005591 polysilicon Polymers 0.000 description 3
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 3
- 229910018125 Al-Si Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910018520 Al—Si Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 2
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 2
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は静電誘導ホトトランジスタ(Static
Induction Phototransistor;以下SIPTと称す)
を用いた固体撮像装置の信号読み出し方法に関す
るもので、特に微弱光検出感度が優れ、かつX−
Yアドレス方式における信号読み出し方法で、
SIPTの主電極の全てがアドレスライン又は信号
読み出しラインとなる方式により安定で均一に画
像を検出する、低消費電力、高速、大容量の固体
撮像装置を提供するもので、家庭用ビデオカメラ
から放送用のテレビカメラ等への応用及びその高
感度なことを利用した天体観測用ビデオカメラ等
への利用の他スチルカメラ等静止画像の撮影等へ
も適用できる。
Induction Phototransistor;以下SIPTと称す)
を用いた固体撮像装置の信号読み出し方法に関す
るもので、特に微弱光検出感度が優れ、かつX−
Yアドレス方式における信号読み出し方法で、
SIPTの主電極の全てがアドレスライン又は信号
読み出しラインとなる方式により安定で均一に画
像を検出する、低消費電力、高速、大容量の固体
撮像装置を提供するもので、家庭用ビデオカメラ
から放送用のテレビカメラ等への応用及びその高
感度なことを利用した天体観測用ビデオカメラ等
への利用の他スチルカメラ等静止画像の撮影等へ
も適用できる。
従来のSIPTを用いたゲート蓄積方式による2
次元固体撮像装置において、SIPTのソース及び
ドレイが、それぞれ信号読み出しライン又はアド
レスラインとなる2次元固体撮像装置の構成及び
信号読み出し方法については特開昭60−199277号
「2次元固体撮像装置」に開示されている。この
開示された信号読み出し方法について、先ず従来
の例として以下に説明する。
次元固体撮像装置において、SIPTのソース及び
ドレイが、それぞれ信号読み出しライン又はアド
レスラインとなる2次元固体撮像装置の構成及び
信号読み出し方法については特開昭60−199277号
「2次元固体撮像装置」に開示されている。この
開示された信号読み出し方法について、先ず従来
の例として以下に説明する。
第3図aにこの例の構成方法のその一例、bに
動作パルスのその一例を示す。2次元固体撮像装
置の一画素Cijは一つのPIPTとゲートキヤパシタ
からなる。画素CijのSIPTのドレインは信号読み
出しラインSiに、ソースは埋め込みラインBLjに、
垂直アドレスゲートラインGLjはゲートキヤパシ
タCGを通してSIPTのゲートに接続されている。
信号読み出しラインSLiにはプリチヤージトラン
ジスタQPiが接続され、このQPiを通してプリチヤ
ージ電源VPに接続されている。このQPiはゲート
が共通になされ、プリチヤージパルスφPが印加
される。さらにSLiはトランスフアトランジスタ
QTiを通してトランスフアラインTLiに接続され、
TLiはスイツチトランジスタQSiに接続されてい
る。QTiはゲートが共通になされトランスフアパ
ルスφTが印加される。QSiのゲートは水平シフト
レジスタ32に導かれている。QSiは負荷抵抗RL
を通してビデオ電源VVに接続され、出力はQTiと
QSiに共通して接続されたキヤパシタGLiを導通状
態にしてVVにより充電することによるRLの電圧
降下によつてVput端子から得られる。さらに埋め
込みラインBLjは埋め込みライン選択トランジス
タQBjを通して接地されBLjに接続されたQBjのゲ
ートはGLjに接続され、GLjは垂直シフトレジス
タ31に導かれている。
動作パルスのその一例を示す。2次元固体撮像装
置の一画素Cijは一つのPIPTとゲートキヤパシタ
からなる。画素CijのSIPTのドレインは信号読み
出しラインSiに、ソースは埋め込みラインBLjに、
垂直アドレスゲートラインGLjはゲートキヤパシ
タCGを通してSIPTのゲートに接続されている。
信号読み出しラインSLiにはプリチヤージトラン
ジスタQPiが接続され、このQPiを通してプリチヤ
ージ電源VPに接続されている。このQPiはゲート
が共通になされ、プリチヤージパルスφPが印加
される。さらにSLiはトランスフアトランジスタ
QTiを通してトランスフアラインTLiに接続され、
TLiはスイツチトランジスタQSiに接続されてい
る。QTiはゲートが共通になされトランスフアパ
ルスφTが印加される。QSiのゲートは水平シフト
レジスタ32に導かれている。QSiは負荷抵抗RL
を通してビデオ電源VVに接続され、出力はQTiと
QSiに共通して接続されたキヤパシタGLiを導通状
態にしてVVにより充電することによるRLの電圧
降下によつてVput端子から得られる。さらに埋め
込みラインBLjは埋め込みライン選択トランジス
タQBjを通して接地されBLjに接続されたQBjのゲ
ートはGLjに接続され、GLjは垂直シフトレジス
タ31に導かれている。
第3図bを参照して、読み出し方法を説明す
る。先ず、トランスフアパルスφTによつてトラ
ンスフアトランジスタQTiが導通状態の時に、プ
リチヤージパルスφPによつてプリチヤージトラ
ンジスタQPiを通して、信号読み出しラインSLi及
びキヤパシタCSLi、CTLiをVPによつて充電する。
次に、垂直アドレスパルスφGjによつて垂直アド
レスラインGLjに接続された画素C1j〜Cojの各
SIPTは入射光量に応じた放電をする。φGjとφTが
同時に切れることによつて画素C1j〜Cojの光情報
はキヤパシタCTLの放電量として記憶される。水
平シフトレジスタ32からの読み出しパルスφs1
〜φsoによつてVput端子から順次出力が得られる。
る。先ず、トランスフアパルスφTによつてトラ
ンスフアトランジスタQTiが導通状態の時に、プ
リチヤージパルスφPによつてプリチヤージトラ
ンジスタQPiを通して、信号読み出しラインSLi及
びキヤパシタCSLi、CTLiをVPによつて充電する。
次に、垂直アドレスパルスφGjによつて垂直アド
レスラインGLjに接続された画素C1j〜Cojの各
SIPTは入射光量に応じた放電をする。φGjとφTが
同時に切れることによつて画素C1j〜Cojの光情報
はキヤパシタCTLの放電量として記憶される。水
平シフトレジスタ32からの読み出しパルスφs1
〜φsoによつてVput端子から順次出力が得られる。
上述のSIPTを用いた2次元固体撮像装置は、
SIPT本来の高い高感度を利用し得るものである。
つまり垂直アドレスラインGLj上の画像C1j〜Coj
を構成する各SIPTのソースを共通の埋め込みラ
インBLjに接続し、かつBLjには接地との間に埋
め込みライン選択トランジスタQBjを接続し、か
つQBjのゲートは垂直アドレスラインGLjに接続
することで、垂直アドレスラインGLjの選択と同
時にBLjのみが接地電位となり、同一の信号読み
出しライン上の画素間のクロストークをおさえて
いる。
SIPT本来の高い高感度を利用し得るものである。
つまり垂直アドレスラインGLj上の画像C1j〜Coj
を構成する各SIPTのソースを共通の埋め込みラ
インBLjに接続し、かつBLjには接地との間に埋
め込みライン選択トランジスタQBjを接続し、か
つQBjのゲートは垂直アドレスラインGLjに接続
することで、垂直アドレスラインGLjの選択と同
時にBLjのみが接地電位となり、同一の信号読み
出しライン上の画素間のクロストークをおさえて
いる。
しかし、より高い高感度をもつSIPTはノーマ
リオンに近いSIPTであつて、飽和光量に近い光
が入射した画素のSIPTは非選択時であつても、
リーク電流は大きい。この様な高感度なSIPTに
よつて2次元固体撮像装置を前述の方法によつて
構成することは非選択の画素を構成するSIPTの
ソースがQBjによつて接地と切り離されているも
のの、埋め込みラインが接地に対してある容量を
もつ為に、この容量を重量を充電する程度の放電
は起こり得る。例えば飽和光量に近い入射光があ
つた場合信号読み出しラインの電位は、このBLj
のもつ容量を充電するリーク電流によつて変動し
てしまう。この為上述の2次元固体撮像装置で
は、非選択画素による信号読み出しラインの電圧
変動を極力低くする為に埋め込みラインの接地に
対する容量を低く抑え、プリチヤージ後の垂直ア
ドレスパルスとトランスフアパルスのタイミング
の最適化等の他に、SIPTの設計条件においても
制限があり、SIPTを非常に高感度な条件で利用
できない。
リオンに近いSIPTであつて、飽和光量に近い光
が入射した画素のSIPTは非選択時であつても、
リーク電流は大きい。この様な高感度なSIPTに
よつて2次元固体撮像装置を前述の方法によつて
構成することは非選択の画素を構成するSIPTの
ソースがQBjによつて接地と切り離されているも
のの、埋め込みラインが接地に対してある容量を
もつ為に、この容量を重量を充電する程度の放電
は起こり得る。例えば飽和光量に近い入射光があ
つた場合信号読み出しラインの電位は、このBLj
のもつ容量を充電するリーク電流によつて変動し
てしまう。この為上述の2次元固体撮像装置で
は、非選択画素による信号読み出しラインの電圧
変動を極力低くする為に埋め込みラインの接地に
対する容量を低く抑え、プリチヤージ後の垂直ア
ドレスパルスとトランスフアパルスのタイミング
の最適化等の他に、SIPTの設計条件においても
制限があり、SIPTを非常に高感度な条件で利用
できない。
前述の2次元固体撮像装置では、非選択の画素
によるその画素のSIPTのソースがトランジスタ
によつて接地電位と切り離されているものの、
SIPTのソースが接続されている埋め込みライン
BLjの接地に対する容量があるために、例えば飽
和光量の入射光があつた場合に、このBLjが接地
に対してもつ容量を充電する程度の放電は避けら
れない。そこで、本発明の固体撮像装置の信号読
み出し方法では、埋め込みラインBLjを信号読み
出しラインと同時に充電する。その後、読み出す
列の埋め込みラインのみを垂直アドレスと同時に
接地電位とする。つまり埋め込みラインBLjの接
地に対して持つ容量を予め充電するのである。こ
のため埋め込みラインBLjに二つのスイツチトラ
ンジスタを接続し、一方はプリチヤージ電源に接
続し、もう一方は接地する。
によるその画素のSIPTのソースがトランジスタ
によつて接地電位と切り離されているものの、
SIPTのソースが接続されている埋め込みライン
BLjの接地に対する容量があるために、例えば飽
和光量の入射光があつた場合に、このBLjが接地
に対してもつ容量を充電する程度の放電は避けら
れない。そこで、本発明の固体撮像装置の信号読
み出し方法では、埋め込みラインBLjを信号読み
出しラインと同時に充電する。その後、読み出す
列の埋め込みラインのみを垂直アドレスと同時に
接地電位とする。つまり埋め込みラインBLjの接
地に対して持つ容量を予め充電するのである。こ
のため埋め込みラインBLjに二つのスイツチトラ
ンジスタを接続し、一方はプリチヤージ電源に接
続し、もう一方は接地する。
次に、第2図を用いて本発明による読み出し方
法の原理を説明する。
法の原理を説明する。
第2図aに本発明による固体撮像装置の一画素
の読み出し回路を示し、第2図bにその読み出し
動作のパルスのタイミングチヤートとトランスフ
アラインTLiの電位変化VTLiと出力端子25の電
位変化を示す。第2図aにおいて一画素Cijは
SIPT20とゲートキヤパシタCG24から構成さ
れており、SIPT20のドレイン21は信号読み
出しラインSLiに、SIPT20のソース22は埋め
込みラインBLjに、SIPT20のゲート23はゲ
ートキヤパシタCG24を通して垂直アドレスゲ
ートラインGLjに接続されている。信号読み出し
ラインSLiにはプリチヤージトランジスタQPi及び
トランスフアトランジスタQTiが接続され、かつ
QTiにはスイツチトランジスタQSi及び負荷抵抗RL
を介してビデオ電源VVに接続され、この負荷抵
抗RLのQSiに接続する点が出力端子Vput25とな
る。QPiのゲートにはプリチヤージパルスφPが、
QTiのゲートにはトランスフアパルスφTが、QSiの
ゲートは読み出しパルスφsiが、それぞれ印加さ
れる。埋め込みラインBLjは埋め込みライン選択
トランジスタQBjを通して接地されていると共に
スイツチトランジスタQHjを介してプリチヤージ
電源に接続されている。QBjのゲートはGLjに接
続され、φGjによつてBLjを接地電位とする。QHj
のゲートにはプリチヤージパルスφPが印加され、
BLjはSLjと同時に同じ電位にプリチヤージされ
る。CSLiは信号読み出しラインSLjの接地に対し
て持つ容量を、CTLiはトランスフアラインTLiが
接地に対して持つ容量を、それぞれ表わしてい
る。
の読み出し回路を示し、第2図bにその読み出し
動作のパルスのタイミングチヤートとトランスフ
アラインTLiの電位変化VTLiと出力端子25の電
位変化を示す。第2図aにおいて一画素Cijは
SIPT20とゲートキヤパシタCG24から構成さ
れており、SIPT20のドレイン21は信号読み
出しラインSLiに、SIPT20のソース22は埋め
込みラインBLjに、SIPT20のゲート23はゲ
ートキヤパシタCG24を通して垂直アドレスゲ
ートラインGLjに接続されている。信号読み出し
ラインSLiにはプリチヤージトランジスタQPi及び
トランスフアトランジスタQTiが接続され、かつ
QTiにはスイツチトランジスタQSi及び負荷抵抗RL
を介してビデオ電源VVに接続され、この負荷抵
抗RLのQSiに接続する点が出力端子Vput25とな
る。QPiのゲートにはプリチヤージパルスφPが、
QTiのゲートにはトランスフアパルスφTが、QSiの
ゲートは読み出しパルスφsiが、それぞれ印加さ
れる。埋め込みラインBLjは埋め込みライン選択
トランジスタQBjを通して接地されていると共に
スイツチトランジスタQHjを介してプリチヤージ
電源に接続されている。QBjのゲートはGLjに接
続され、φGjによつてBLjを接地電位とする。QHj
のゲートにはプリチヤージパルスφPが印加され、
BLjはSLjと同時に同じ電位にプリチヤージされ
る。CSLiは信号読み出しラインSLjの接地に対し
て持つ容量を、CTLiはトランスフアラインTLiが
接地に対して持つ容量を、それぞれ表わしてい
る。
第2図bにおいて、時刻t1に、先ずトランスフ
アパルスφTiによつてトランスフアトランジスタ
QTiが導通状態となり、信号読み出しラインSLiに
トランスフアラインTLiが結合される。次に、時
刻t2において、プリチヤージパルスφPiによつてプ
リチヤージトランジスタQPiと埋め込みライン
BLjのスイツチトランジスタQHjが導通状態にな
り、SLi、キヤパシタCTLi及びBLjがプリチヤージ
電圧VPによつてプリチヤージされる。時刻t3に
QPiが遮断状態になつた後、垂直アドレスパルス
φGjが時刻t4に印加される。この時、埋め込みラ
インは接地電位となつてSIPT20はバイアスさ
れる。同時にSIPT20はゲートキヤパシタCG2
4を通して垂直アドレスパレスφGjが加わり、
SIPT20には一定の期間内に入射した光量に応
じた放電電流が流れる。時刻t5にφTiとφGjが切れ
て、QTiが遮断状態になることによつてSIPT20
から得られた画素Cijの光情報はCTLiに記憶され
る。次に時刻t6に読み出しパルスφSiによつてスイ
ツチトランジスタQSiが導通状態となり、負荷抵
抗RLを通してビデオ電圧VVがCTLiを充電し、出
力が得られる。この時のVputの変化はVTLiの値に
応じて、画素Cijへの入射光が暗状態のときは点
線c、通常の光照射のときは一点鎖線b、飽和光
量のときは実線aの様になる。
アパルスφTiによつてトランスフアトランジスタ
QTiが導通状態となり、信号読み出しラインSLiに
トランスフアラインTLiが結合される。次に、時
刻t2において、プリチヤージパルスφPiによつてプ
リチヤージトランジスタQPiと埋め込みライン
BLjのスイツチトランジスタQHjが導通状態にな
り、SLi、キヤパシタCTLi及びBLjがプリチヤージ
電圧VPによつてプリチヤージされる。時刻t3に
QPiが遮断状態になつた後、垂直アドレスパルス
φGjが時刻t4に印加される。この時、埋め込みラ
インは接地電位となつてSIPT20はバイアスさ
れる。同時にSIPT20はゲートキヤパシタCG2
4を通して垂直アドレスパレスφGjが加わり、
SIPT20には一定の期間内に入射した光量に応
じた放電電流が流れる。時刻t5にφTiとφGjが切れ
て、QTiが遮断状態になることによつてSIPT20
から得られた画素Cijの光情報はCTLiに記憶され
る。次に時刻t6に読み出しパルスφSiによつてスイ
ツチトランジスタQSiが導通状態となり、負荷抵
抗RLを通してビデオ電圧VVがCTLiを充電し、出
力が得られる。この時のVputの変化はVTLiの値に
応じて、画素Cijへの入射光が暗状態のときは点
線c、通常の光照射のときは一点鎖線b、飽和光
量のときは実線aの様になる。
本発明の固体撮像装置の信号読み出し方法で
は、埋め込みラインを信号読み出しラインと同時
に充電する。即ち、埋め込みラインの接地に対し
て持つ容量をあらかじめ充電するのである。その
後、読み出す列の埋め込みラインのみを垂直アド
レスと同時に接地電位とすることにより読み出し
たい列のみバイアスさせることができ、同一信号
読み出しライン上の画素によるVSLへの影響をお
さえることができる。従つて大容量の2次元固体
撮像装置を安定に読み出すことができる。
は、埋め込みラインを信号読み出しラインと同時
に充電する。即ち、埋め込みラインの接地に対し
て持つ容量をあらかじめ充電するのである。その
後、読み出す列の埋め込みラインのみを垂直アド
レスと同時に接地電位とすることにより読み出し
たい列のみバイアスさせることができ、同一信号
読み出しライン上の画素によるVSLへの影響をお
さえることができる。従つて大容量の2次元固体
撮像装置を安定に読み出すことができる。
本発明の固体撮像装置の信号読み出し方法の実
施例を第1図に、又一画素分のデバイス構造の一
例を第4図に示す。
施例を第1図に、又一画素分のデバイス構造の一
例を第4図に示す。
第1図aを参照して、まず、2次元固体撮像装
置の構成について説明する。
置の構成について説明する。
2次元マトリクス状に並べられたn×m個の画
素の一つCijは、一つのSIPTとゲートキヤパシタ
CGからなる。この画素CijのSIPTのドレインは信
号読み出しラインSLiに、ソースは埋め込みライ
ンBLjに、ゲートはゲートキヤパシタCGを介して
垂直アドレスラインGLjに接続している。BLjと
GLjは平行でSLiに直交している。信号読み出し
ラインSLiはプリチヤージトランジスタQPiを通し
てプリチヤージ電源VPに接続され、QPiのゲート
は全て共通になされプリチヤージパルスφPが印
加される。さらにSLiはトランスフアトランジス
タQTiを通してトランスフアラインTLiに接続さ
れ、TLiはスイツチトランジスタQSiに接続されて
いる。QTiのゲートは全て共通になされ、トラン
スフアパルスφTが印加される。キヤパシタCSLiは
SLiの接地に対して持つ容量を、CTLiはトランス
フアラインTLiが接地に対して持つ容量をそれぞ
れ表わしている。GLjは垂直シフトレジスタ11
に導かれ垂直アドレスパルスφGjが印加される。
スイツチトランジスタQSiのゲートには水平シフ
トレジスタ12に導かれ、読み出しパルスφSiが
印加される。埋め込みラインBLjは埋め込みライ
ン選択トランジスタQBjを通して接地されている
とともに、スイツトランジスタQHjを介してプリ
チヤージ電源VPに接続されている。QBjのゲート
はGLjに接続され、φGjが印加される。QHjのゲー
トにはプリチヤージパルスφPが印加される。
素の一つCijは、一つのSIPTとゲートキヤパシタ
CGからなる。この画素CijのSIPTのドレインは信
号読み出しラインSLiに、ソースは埋め込みライ
ンBLjに、ゲートはゲートキヤパシタCGを介して
垂直アドレスラインGLjに接続している。BLjと
GLjは平行でSLiに直交している。信号読み出し
ラインSLiはプリチヤージトランジスタQPiを通し
てプリチヤージ電源VPに接続され、QPiのゲート
は全て共通になされプリチヤージパルスφPが印
加される。さらにSLiはトランスフアトランジス
タQTiを通してトランスフアラインTLiに接続さ
れ、TLiはスイツチトランジスタQSiに接続されて
いる。QTiのゲートは全て共通になされ、トラン
スフアパルスφTが印加される。キヤパシタCSLiは
SLiの接地に対して持つ容量を、CTLiはトランス
フアラインTLiが接地に対して持つ容量をそれぞ
れ表わしている。GLjは垂直シフトレジスタ11
に導かれ垂直アドレスパルスφGjが印加される。
スイツチトランジスタQSiのゲートには水平シフ
トレジスタ12に導かれ、読み出しパルスφSiが
印加される。埋め込みラインBLjは埋め込みライ
ン選択トランジスタQBjを通して接地されている
とともに、スイツトランジスタQHjを介してプリ
チヤージ電源VPに接続されている。QBjのゲート
はGLjに接続され、φGjが印加される。QHjのゲー
トにはプリチヤージパルスφPが印加される。
第1図bに読み出しパルスのタイミングチヤー
トを示す。垂直シフトレジスタは垂直アドレスパ
ルスφG1、…、φGnを順次出力するが、第1図bで
はちょうどφGjとそれに続くφGj+1のところを示し
ている。時刻t1で、トランスフアパルスφTが入
り、トランスフアトランジスタQTiが導通状態に
なつた後、時刻t2でプチヤージパルスφPによつて
プリチヤージトランジスタQPと埋め込みライン
のスイツチトランジスタQHjが導通状態になり、
SLi、CSLi及びCTLi、BLjがプリチヤージ電圧VPに
よつてプリチヤージされる。時刻t3で垂直アドレ
スパルスφGjが入り、この時、埋め込みラインは
接地電位となつてSIPT10はバイアスされる。同
時にSIPT10はゲートキヤパシタCG4を通して垂
直アドレスパルスがかわり、垂直アドレスライン
GLj上の各画素C1j、…、Cojは入射光量に応じて、
CSL1、…、CSLiとCTL1、…、CTLiを放電する。時刻
t4でφTと同時にφGjが切れ、C1j、…、Cojの光情報
はそれぞれに対応するCTL1、…、CTLiに記憶され
る。φTが切れた後、水平シフトレジスタは読み
出しパルスφs1、…、φsoを発生させ、スイツチト
ランジスタQs1、…、Qsoを順次導通させて、負荷
抵抗RLを通してビデオ電圧VVがCTLを充電させ、
C1j、…、Cojの出力が順次Vputの電位変化として
出力される。こうして時刻t8までにC1j、…、Coj
の水平1列の光情報が出力し終ると、次にC1j+1、
…、Coj+1の光情報を読み出すべく同様の手順が
繰り返される。
トを示す。垂直シフトレジスタは垂直アドレスパ
ルスφG1、…、φGnを順次出力するが、第1図bで
はちょうどφGjとそれに続くφGj+1のところを示し
ている。時刻t1で、トランスフアパルスφTが入
り、トランスフアトランジスタQTiが導通状態に
なつた後、時刻t2でプチヤージパルスφPによつて
プリチヤージトランジスタQPと埋め込みライン
のスイツチトランジスタQHjが導通状態になり、
SLi、CSLi及びCTLi、BLjがプリチヤージ電圧VPに
よつてプリチヤージされる。時刻t3で垂直アドレ
スパルスφGjが入り、この時、埋め込みラインは
接地電位となつてSIPT10はバイアスされる。同
時にSIPT10はゲートキヤパシタCG4を通して垂
直アドレスパルスがかわり、垂直アドレスライン
GLj上の各画素C1j、…、Cojは入射光量に応じて、
CSL1、…、CSLiとCTL1、…、CTLiを放電する。時刻
t4でφTと同時にφGjが切れ、C1j、…、Cojの光情報
はそれぞれに対応するCTL1、…、CTLiに記憶され
る。φTが切れた後、水平シフトレジスタは読み
出しパルスφs1、…、φsoを発生させ、スイツチト
ランジスタQs1、…、Qsoを順次導通させて、負荷
抵抗RLを通してビデオ電圧VVがCTLを充電させ、
C1j、…、Cojの出力が順次Vputの電位変化として
出力される。こうして時刻t8までにC1j、…、Coj
の水平1列の光情報が出力し終ると、次にC1j+1、
…、Coj+1の光情報を読み出すべく同様の手順が
繰り返される。
第1図aにおいては、QP、QT、QS、QB、QHと
して全てMOSトランジスタとして表示してある
が、これらはいずれも全てMOSトランジスタで
ある必要はなく、SIT、バイポーラトランジス
タ、JFETなどであつてもよい。
して全てMOSトランジスタとして表示してある
が、これらはいずれも全てMOSトランジスタで
ある必要はなく、SIT、バイポーラトランジス
タ、JFETなどであつてもよい。
第4図a,b,c,dは一画素部分のデバイス
構造の一例を示す。第4図e,fは2×2のマト
リツクスを例にSIPTの正立、倒立両動作によつ
て2通りのマトリツクスの構成方法があることを
説明するための回路図である。
構造の一例を示す。第4図e,fは2×2のマト
リツクスを例にSIPTの正立、倒立両動作によつ
て2通りのマトリツクスの構成方法があることを
説明するための回路図である。
第4図a,bは、それぞれ一画素部分のデバイ
スに倒立型SIPTを利用する場合の表面構造を、
aのA−A′で示される線での断面構造を模式的
に示してある。ここに示したデバイス構造例で
は、p型Si基板418上につくられた倒立型nチ
ヤンネルSIPTと、ポリシリコンなどの透明電極
411とSiO2などの透明絶縁膜412がSIPTの
p+ゲート416によつて構成されるMOSキヤパ
シタによつて一画素が構成されている。
スに倒立型SIPTを利用する場合の表面構造を、
aのA−A′で示される線での断面構造を模式的
に示してある。ここに示したデバイス構造例で
は、p型Si基板418上につくられた倒立型nチ
ヤンネルSIPTと、ポリシリコンなどの透明電極
411とSiO2などの透明絶縁膜412がSIPTの
p+ゲート416によつて構成されるMOSキヤパ
シタによつて一画素が構成されている。
第4図bにおいて、n+領域414はSITのドレ
イン領域、n+領域415はSIPTのソース領域、
n-領域417はSIPTのチヤンネル領域、領域4
13は分離領域で各画素を分離している。図では
示されていないが、第4図aにおいて縦に隣り合
う画素も同様に分離されている。ドレイン領域4
14はポリシリコンなどの導電性透明電極419
によつて電極がとられている。埋め込まれたソー
ス領域415は表面から電極44がとられてい
る。ゲートキヤパシタの電極411は同一の物質
で構成される垂直アドレスライン45に接続さ
れ、45の上には高い導電性の物質46(例えば
Al−Si等)によつて抵抗を減少させてある。
イン領域、n+領域415はSIPTのソース領域、
n-領域417はSIPTのチヤンネル領域、領域4
13は分離領域で各画素を分離している。図では
示されていないが、第4図aにおいて縦に隣り合
う画素も同様に分離されている。ドレイン領域4
14はポリシリコンなどの導電性透明電極419
によつて電極がとられている。埋め込まれたソー
ス領域415は表面から電極44がとられてい
る。ゲートキヤパシタの電極411は同一の物質
で構成される垂直アドレスライン45に接続さ
れ、45の上には高い導電性の物質46(例えば
Al−Si等)によつて抵抗を減少させてある。
第4図aの中には画素Cijに相当する部分が一点
鎖線で示してある。45は垂直アドレスライン
GLj、44は埋め込みラインBLj、49は信号読
み出しラインSLiである。BLj44とGLj45は平
行に、そしてSLi49には直交している。交差部
分はSiO2やPSGなどの絶縁物質によつて絶縁さ
れている。42,48,410は46と同様の物
質でそれぞれSLi-141、GLj+147、SLi49の
抵抗を減少させるために設けられたものである。
鎖線で示してある。45は垂直アドレスライン
GLj、44は埋め込みラインBLj、49は信号読
み出しラインSLiである。BLj44とGLj45は平
行に、そしてSLi49には直交している。交差部
分はSiO2やPSGなどの絶縁物質によつて絶縁さ
れている。42,48,410は46と同様の物
質でそれぞれSLi-141、GLj+147、SLi49の
抵抗を減少させるために設けられたものである。
上述したように画素の構成は、全ての配線が表
面でとられているので、読み出しのためのプリチ
ヤージトランジスタ、トランスフアトランジス
タ、埋め込みライン選択トランジスタ、スイツチ
トランジスタを同一チツプ上に製作することは容
易である。
面でとられているので、読み出しのためのプリチ
ヤージトランジスタ、トランスフアトランジス
タ、埋め込みライン選択トランジスタ、スイツチ
トランジスタを同一チツプ上に製作することは容
易である。
第4図c,dは一画素を構成するSIPTが正立
型の場合で、cはその表面構造を、dはA−
A′で示される線での断面構造を模式的に示して
ある。ここに示したデバイス構造例ではp型Si基
板438上につくられた正立型nチヤンネル
SIPTと、ポリシリコンなどの透明電極431と
SiO2などの透明絶縁膜432がSIPTのp+ゲート
436によつて構成されるMOSキヤパシタによ
つて一画素が構成されている点は第4図a,bと
同様である。この構造は表面n+領域434は
SIPTのソース領域、埋め込みn+領域435は
SIPTのドレインになる点が第4図a,bとは異
なる。n-領域437はSIPTのチヤンネル領域、
433は分離領域、423、424は埋め込み領
域の電極、垂直アドレスラインGLj425の上に
は高い導電性の物質(例えばAl−Si等)426
によつて抵抗を減少させてある。423は埋め込
みラインBLj、422は信号読み出しラインSLi
である。430,428,422は426と同様
の物質でそれぞれSLj-1429、GLj+1427、
SLj421の抵抗を減少させるために設けられた
ものである。
型の場合で、cはその表面構造を、dはA−
A′で示される線での断面構造を模式的に示して
ある。ここに示したデバイス構造例ではp型Si基
板438上につくられた正立型nチヤンネル
SIPTと、ポリシリコンなどの透明電極431と
SiO2などの透明絶縁膜432がSIPTのp+ゲート
436によつて構成されるMOSキヤパシタによ
つて一画素が構成されている点は第4図a,bと
同様である。この構造は表面n+領域434は
SIPTのソース領域、埋め込みn+領域435は
SIPTのドレインになる点が第4図a,bとは異
なる。n-領域437はSIPTのチヤンネル領域、
433は分離領域、423、424は埋め込み領
域の電極、垂直アドレスラインGLj425の上に
は高い導電性の物質(例えばAl−Si等)426
によつて抵抗を減少させてある。423は埋め込
みラインBLj、422は信号読み出しラインSLi
である。430,428,422は426と同様
の物質でそれぞれSLj-1429、GLj+1427、
SLj421の抵抗を減少させるために設けられた
ものである。
第4図eは第1図の実施例のマトリツクス構成
と同様に表面n+領域414をドレイン領域、n+
埋め込み領域415をソース領域として形成する
場合のマトリツクス構成を示している。第4図f
は表面n+領域414をソース領域、n+埋め込み
領域415をドレイン領域として形成する場合の
マリトツクス構成を示している。この場合には埋
め込みラインBLi,BLi+1等が信号読み出しライ
ンとなり、ソース領域を共通に接続したライン
SLj、SLj+1等はソースラインとなる。アドレスゲ
ートラインGLj、GLj+1等は信号読み出しライン
BLi、BLi+1等と直交することになる。
と同様に表面n+領域414をドレイン領域、n+
埋め込み領域415をソース領域として形成する
場合のマトリツクス構成を示している。第4図f
は表面n+領域414をソース領域、n+埋め込み
領域415をドレイン領域として形成する場合の
マリトツクス構成を示している。この場合には埋
め込みラインBLi,BLi+1等が信号読み出しライ
ンとなり、ソース領域を共通に接続したライン
SLj、SLj+1等はソースラインとなる。アドレスゲ
ートラインGLj、GLj+1等は信号読み出しライン
BLi、BLi+1等と直交することになる。
第4図fの構成方法を2次元固体撮像装置に応
用した実施例を第5図に示す。この2次元固体撮
像装置の画素を構成するSIPTは正立動作のSIPT
を用いることができるため、第1図の実施例に比
べさらに高感度となる。これはデバイス動作上、
ソースから注入された電子のドレインへの到達率
が逆動作(倒立動作)の場合に比べ大きくするこ
とができるからである。ゲート電位の変化が及ぼ
すソース・ドレイン間電流への変化率(Gm)の
値も大きくとれる。第5図の2次元固体撮像装置
の読み出し動作は基本的には第1図の実施例と同
様である。
用した実施例を第5図に示す。この2次元固体撮
像装置の画素を構成するSIPTは正立動作のSIPT
を用いることができるため、第1図の実施例に比
べさらに高感度となる。これはデバイス動作上、
ソースから注入された電子のドレインへの到達率
が逆動作(倒立動作)の場合に比べ大きくするこ
とができるからである。ゲート電位の変化が及ぼ
すソース・ドレイン間電流への変化率(Gm)の
値も大きくとれる。第5図の2次元固体撮像装置
の読み出し動作は基本的には第1図の実施例と同
様である。
本発明の固体撮像装置の信号読み出し方法は、
埋め込みラインの接地に対して持つ容量をあらか
じめ信号読み出しラインと同時に充電すること、
その後読み出す列の埋め込みラインのみを垂直ア
ドレスと同時に接地電位とすることにより読み出
したい列にのみバイアスすることによつて、例え
ば飽和光量に近い入射光があつた場合でも、選択
されない画素による信号読み出しラインの電位へ
の影響をおさえることができる。従つて大容量の
2次元固体撮像装置をより安定に読み出すことが
できる。
埋め込みラインの接地に対して持つ容量をあらか
じめ信号読み出しラインと同時に充電すること、
その後読み出す列の埋め込みラインのみを垂直ア
ドレスと同時に接地電位とすることにより読み出
したい列にのみバイアスすることによつて、例え
ば飽和光量に近い入射光があつた場合でも、選択
されない画素による信号読み出しラインの電位へ
の影響をおさえることができる。従つて大容量の
2次元固体撮像装置をより安定に読み出すことが
できる。
第6図は本発明の効果を示すための図で、第4
図aに示した構造の画素を第1図に示したときの
一画素の光電変換特性の例を示している。一画素
の寸法は、65μm×65μmである。電源電圧VV=
VP=0.5V、負荷抵抗RL=10kΩ、光積分時間TLi
=11msで波長655nm(赤)の光を照射しており、
横軸はその入射光量Pi(μW/cm2)、縦軸は暗状態
との出力電圧Vputの差△Vput(mV)を示してい
る。φGを1.6V、1.8V、2Vとした時の光電変換特
性である。入射光量Pi=6.5×10-2μW/cm2で出力
電圧1mVと非常に高感度な読み出しができてい
る。
図aに示した構造の画素を第1図に示したときの
一画素の光電変換特性の例を示している。一画素
の寸法は、65μm×65μmである。電源電圧VV=
VP=0.5V、負荷抵抗RL=10kΩ、光積分時間TLi
=11msで波長655nm(赤)の光を照射しており、
横軸はその入射光量Pi(μW/cm2)、縦軸は暗状態
との出力電圧Vputの差△Vput(mV)を示してい
る。φGを1.6V、1.8V、2Vとした時の光電変換特
性である。入射光量Pi=6.5×10-2μW/cm2で出力
電圧1mVと非常に高感度な読み出しができてい
る。
第1図は本発明の実施例でaは構成、bは読み
出しの動作波形を示す図(倒立型SIPTを一画素
で利用した場合)、第2図は本発明の動作を説明
するための図で一画素の動作を示し、aは構成、
bは読み出しの動作波形を示す図、第3図は従来
の技術を説明する為の図で、aは構成、bは読み
出しの動作波形を示す図、第4図は一画素の構造
の一例を示しa,bはSIPTを倒立で動作させる
ときの一画素の構成例で、aはその表面の構造、
bはaのA−A′で示す線での断面構造、c,d
はSIPTを正立で動作させる時の一画素の構成例
で、cはその表面の構造、dはcのA−A′で示
す線での断面構造、e,fはそれぞれ倒立動作
a、正立動作cに対応する構成の回路的表現、第
5図は本発明の別の実施例(一画素で正立型
SIPTを利用した場合)、第6図は本発明の効果を
説明するための図で一画素の光電変換特性を示す
図である。 10……静電誘導ホトトランジスタ、1……静
電誘導ホトトランジスタのドレイン、2……静電
誘導ホトトランジスタのソース、3……静電誘導
ホトトランジスタのゲート、4……ゲートキヤパ
シタ、16……ビデオ電源、15……負荷抵抗、
17……出力端子、18……プリチヤージ電源。
出しの動作波形を示す図(倒立型SIPTを一画素
で利用した場合)、第2図は本発明の動作を説明
するための図で一画素の動作を示し、aは構成、
bは読み出しの動作波形を示す図、第3図は従来
の技術を説明する為の図で、aは構成、bは読み
出しの動作波形を示す図、第4図は一画素の構造
の一例を示しa,bはSIPTを倒立で動作させる
ときの一画素の構成例で、aはその表面の構造、
bはaのA−A′で示す線での断面構造、c,d
はSIPTを正立で動作させる時の一画素の構成例
で、cはその表面の構造、dはcのA−A′で示
す線での断面構造、e,fはそれぞれ倒立動作
a、正立動作cに対応する構成の回路的表現、第
5図は本発明の別の実施例(一画素で正立型
SIPTを利用した場合)、第6図は本発明の効果を
説明するための図で一画素の光電変換特性を示す
図である。 10……静電誘導ホトトランジスタ、1……静
電誘導ホトトランジスタのドレイン、2……静電
誘導ホトトランジスタのソース、3……静電誘導
ホトトランジスタのゲート、4……ゲートキヤパ
シタ、16……ビデオ電源、15……負荷抵抗、
17……出力端子、18……プリチヤージ電源。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 静電誘導ホトトランジスタとゲートキヤパシ
タから構成された画素Cijがn×mのマトリツク
スに構成されており、垂直アドレスゲートライン
GLj(j=1〜m)は前記画素Cij(i=1〜n)を
構成する前記静電誘導ホトトランジスタのゲート
に前記ゲートキヤパシタを介して共通に接続さ
れ、信号読み出しラインSLi(i=1〜n)は前
記画素Cij(j=1〜m)を構成する前記静電誘導
ホトトランジスタのドレインに共通に接続され、
埋め込みラインBLj(j=1〜m)は前記画素Cij
(i=1〜n)を構成する前記静電誘導ホトトラ
ンジスタのソースに共通に接続されており、さら
に、前記垂直アドレスゲートラインGLj(j=1
〜m)は、それぞれ垂直アドレスパルスφGj(j=
1〜m)が入力されるべく接続されており、さら
に、前記信号読み出しラインSLi(i=1〜n)
は、接地電位との間に所定のキヤパシタCSLi(i
=1〜n)を持ち、プリチヤージトランジスタ
QPi(i=1〜n)を介して所定のプリチヤージ電
源Vpに共通に接続され、前記プリチヤージトラ
ンジスタQPi(i=1〜n)のゲートは駆動パルス
φpが共通に入力されるべく接続されており、か
つ、前記信号読み出しラインSLi(i=1〜n)は
トランスフアトランジスタQTi(i=1〜n)を介
してトランスフアラインTLi(i=1〜n)に接
続され、前記トランスフアトランジスタQTi(i=
1〜n)のゲートはトランスフアパルスφTが共
通に入力されるべき接続されており、さらに、前
記トランスフアラインTLi(i=1〜n)は、接
地電位との間に所定のキヤパシタCTLi(i=1〜
n)を持ち、スイツチトランジスタQSi(i=1〜
n)を介してビデオ出力ラインに共通に接続さ
れ、前記スイツチトランジスタQSi(i=1〜n)
のゲートはそれぞれ水平アドレスパルスφSi(i=
1〜n)が入力されるべく接続されており、前記
ビデオ出力ラインには負荷抵抗RLを介してビデ
オ電源VVが接続されており、さらに、前記埋め
込みラインBLj(j=1〜m)は、スイツチトラ
ンジスタQBj(j=1〜m)を介して接地電位に接
続され、前記スイツチトランジスタQBj(j=1〜
m)のゲートは前記垂直アドレスゲートライン
GLj(j=1〜m)に接続されており、かつ、前
記埋め込みラインBLj(j=1〜m)は、別のス
イツチトランジスタQHj(j=1〜m)を介して前
記プリチヤージ電源VPに接続され、前記スイツ
チトランジスタQHj(j=1〜m)のゲートは前記
駆動パルスφPが共通に入力されるべく接続され
た2次元固体撮像装置において、前記トランスフ
アパルスφTを入力することによつて、前記トラ
ンスフアトランジスタQTi(i=1〜n)を導通状
態にすると共に、前記駆動パルスφPを入力する
ことによつて前記プリチヤージトランジスタQPi
(i=1〜n)ならびに前記スイツチトランジス
タQHj(j=1〜m)を導通状態として、前記キヤ
パシタCTLi(i=1〜n)および前記キヤパシタ
CSTi(i=1〜n)を前記プリチヤージ電源VPと
ほぼ同電位にプリチヤージした後、前記垂直アド
レスゲートラインGLj(j=1〜m)に前記垂直
アドレスパルスφGj(j=1〜m)を入力して、前
記スイツチトランジスタQBj(j=1〜m)のひと
つを導通状態にし、前記埋め込みラインBLj(j
=1〜m)を接地電位とすると同時に、一列の前
記画素Cij(i=1〜n)を選択し、前記画素Cij
(i=1〜n)の光情報に応じて、前記キヤパシ
タCTLi(i=1〜n)および前記キヤパシタCSLi
(i=1〜n)を放電し、さらに、前記トランス
フアトランジスタQTi(i=1〜n)を遮断状態と
した後、前記水平アドレスパルスφSi(i=1〜
n)を入力することによつて、前記スイツチトラ
ンジスタQSi(i=1〜n)を順次導通させて、前
記キヤパシタCTLi(i=1〜n)を前記ビデオ電
源VVにより充電することによる前記負荷抵抗RL
の電圧降下によつて出力端子に現れる電位変化を
一列の前記画素Cij(i=1〜n)の光情報として
読み出すことを特徴とする固体撮像装置の信号読
み出し方法。 2 前記特許請求の範囲第1項記載の各画素を構
成する静電誘導ホトトランジスタが、正立型であ
ることを特徴とする前記特許請求の範囲第1項記
載の固体撮像装置の信号読み出し方法。 3 前記特許請求の範囲第1項記載の各画素を構
成する静電誘導ホトトランジスタが、倒立型であ
ることを特徴とする前記特許請求の範囲第1項記
載の固体撮像装置の信号読み出し方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62047077A JPS63214084A (ja) | 1987-03-02 | 1987-03-02 | 固体撮像装置の信号読み出し方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62047077A JPS63214084A (ja) | 1987-03-02 | 1987-03-02 | 固体撮像装置の信号読み出し方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63214084A JPS63214084A (ja) | 1988-09-06 |
| JPH0473912B2 true JPH0473912B2 (ja) | 1992-11-24 |
Family
ID=12765107
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62047077A Granted JPS63214084A (ja) | 1987-03-02 | 1987-03-02 | 固体撮像装置の信号読み出し方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63214084A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2911519B2 (ja) * | 1990-02-06 | 1999-06-23 | キヤノン株式会社 | 光電変換装置 |
-
1987
- 1987-03-02 JP JP62047077A patent/JPS63214084A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63214084A (ja) | 1988-09-06 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JPH0444465B2 (ja) | ||
| JPH0831991B2 (ja) | 固体撮像装置 | |
| JPH0824351B2 (ja) | 固体撮像装置 | |
| JPH0454987B2 (ja) | ||
| JPS59153381A (ja) | 2次元固体撮像装置 | |
| US4593320A (en) | Two-dimensional solid-state image pickup device | |
| JPS59108464A (ja) | 固体撮像装置 | |
| JPH0453149B2 (ja) | ||
| JPS59148473A (ja) | 2次元固体撮像装置の読出し方法 | |
| JPH05276442A (ja) | 残像積分固体撮像デバイス | |
| JPH0473912B2 (ja) | ||
| JPS5945781A (ja) | 半導体撮像装置 | |
| JPH07234737A (ja) | シンク形成回路 | |
| JPS6333075A (ja) | 固体撮像装置 | |
| JPS59108460A (ja) | 固体撮像装置 | |
| JPH0445030B2 (ja) | ||
| JPH0831992B2 (ja) | 固体撮像装置 | |
| JPH0445031B2 (ja) | ||
| JPH05244513A (ja) | 光電変換装置及びその駆動方法 | |
| JPH0414835B2 (ja) | ||
| JPS6261190B2 (ja) | ||
| JPH02181470A (ja) | 固体撮像素子 | |
| JP2512874B2 (ja) | 固体撮像装置 | |
| JPS63278269A (ja) | 光電変換装置 | |
| JP2000174247A (ja) | 固体撮像素子 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |