JPH06268924A - 固体撮像装置及びその駆動方法 - Google Patents

固体撮像装置及びその駆動方法

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JPH06268924A
JPH06268924A JP5056192A JP5619293A JPH06268924A JP H06268924 A JPH06268924 A JP H06268924A JP 5056192 A JP5056192 A JP 5056192A JP 5619293 A JP5619293 A JP 5619293A JP H06268924 A JPH06268924 A JP H06268924A
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JP
Japan
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signal charge
semiconductor substrate
pulse
charge transfer
transfer unit
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Pending
Application number
JP5056192A
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English (en)
Inventor
Michio Sasaki
道夫 佐々木
Masayuki Matsunaga
誠之 松長
Ryohei Miyagawa
良平 宮川
Shinji Osawa
慎治 大澤
Hiroshi Yamashita
浩史 山下
Yoshito Koya
義人 小屋
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明の目的とするところは、蓄積ダイオー
ドに隣接したチャネルストップ部の電位を0Vに固定し
て、フリッカーを防止することにある。 【構成】 本発明の固体撮像装置およびその駆動方法
は、信号電荷を蓄積ダイオードより垂直CCDに読み出
すときには読み出しパルスを1ラインごとに印加する
が、同時に読み出しパルスを印加しない電極にはそのパ
ルスとは逆極性のパルスを印加するように構成されてい
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は固体撮像装置およびその
駆動方法に関する。
【0002】
【従来の技術】ハイビジョン用の固体撮像素子として、
光導電膜積層型の固体撮像素子が注目されている。この
タイプの固体撮像素子では、デバイスに入射した光を全
て電子に変換できるため、感度の良好なセンサーが実現
できる。また、本センサーでは空間情報のサンプリング
は光導電膜の下側に形成された画素電極の配置により行
われるので、画素電極が等間隔で配列されていれば良
く、CCD走査部の画素配列に自由度が高いという利点
がある。図4(a)に平面図を示す。p型半導体基板10
上にn型信号電荷転送部101 、同じくn型の信号電荷転
送部21を形成する。さらに、電荷転送部21を分離する第
1のチャネルストップ11および、信号電荷蓄積部を分離
する第2のチャネルストップ22を形成する。図中に示す
ように2つの信号電荷蓄積部を背中合わせに配置するこ
とにより、垂直方向(図中上下方向)の集積度を向上さ
せることができる。図4(b)はA−A′の断面図のポ
テンシャルのプロファイルを示す。蓄積ダイオードに蓄
積された信号電荷は読みだしゲートを通じて信号電荷転
送部へと読み出される。次に図5に示す断面図によりこ
の固体撮像装置の構造を説明する。図4と重複する部分
については省略する。半導体基板に形成された絶縁膜を
介して信号電荷転送電極14と16を形成する。このうち、
転送電極14は信号の読み出しゲートを兼ねている。本図
中において、転送電極14,18が引き出し電極を中央にし
て左右にとぎれているが、実際にはコンタクトホールを
迂回して繋っている。絶縁膜19を形成した後にコンタク
トホールを開口して引き出し電極24を蓄積ダイオード21
に接触するように形成する。再び絶縁膜を介して画素電
極27を形成し、その上部に光導電膜28と透明電極29を形
成する。
【0003】しかしながら、この様な固体撮像装置にお
いては、読み出しパルスを印加する際に、素子分離部分
にも電圧が印加され、その電位が変動するという問題が
あった。通常チップ周辺には基板電位を0Vに固定する
ためのコンタクト100 が形成されている。読み出しパル
スを印加すると、蓄積ダイオード21のみならず、p型の
チャネルストップ11,22にもバイアスが印加されるため
に、n型蓄積ダイオードと同時にp型のチャネルストッ
プの電位も上昇する。その際に、基板コンタクト100 か
らの正孔がチャネルストップ11,22に注入されて電位降
下が生じて、蓄積ダイオード21とチャネルストップとの
間に逆バイアスがかかり、初めて信号電荷が垂直CCD
12に読み出される。また、チャネルストップ電位は転送
電極との結合容量を介して揺れているために、読み出し
の度に電位がふらつき、フリッカーが生じるという問題
があった。即ち、チャネルストップ部の抵抗と、結合容
量との積で表される時定数が非常に長いため、奇数フィ
ールドと偶数フィールドとで異なるパルスタイミングが
次のフィールドに影響を及ぼし、その結果、フィールド
毎に読みだし電荷量が異なりフリッカーが生じるのであ
る。特に、基板内に基板とは逆導電性のウェルを形成し
て、過剰電荷を基板に掃き出すいわゆる縦型オーバーフ
ロードレインを形成した固体撮像装置においては、n基
板上のp型ウェルが電気的にフローティングになってい
るため、チャネルストップ電位も同様に浮いておりフリ
ッカーは著しくなる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記事情に鑑
みて成されたものであり、その目的とするところは蓄積
ダイオードに隣接したチャネルストップ部の電位を0V
に固定して、フリッカーを防止することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段及び作用】本発明は上記事
情に鑑みて成されたものであり、フリッカーを防止して
良好な再生画面を得るために、信号電荷を蓄積ダイオー
ドより垂直CCDに読み出すときには読み出しパルスを
1ラインごとに印加するが、同時に読み出しパルスを印
加しない電極にはそのパルスとは逆極性のパルスを印加
するものである。
【0006】垂直帰線期間内の信号電荷読出し時に、1
ライン毎に読出しパルスを印加し、残ったラインには負
のパルスを印加して、そのゲート下を正孔蓄積状態に
し、その電位を0Vに固定する。電位が常に固定された
第1のチャネルストップと第2にチャネルストップが垂
直CCD上の正孔蓄積層を介して供に0vに電位が固定
される。このため信号読出しの際のチャネルストップ電
位は常に固定されているため、読み出し毎に電位がふら
ついてフリッカーが生じることもなくなる。
【0007】
【実施例】図1は本発明の1実施例を説明する図であ
る。図1は本発明に関わる1実施例を詳細に説明する図
である。n型の半導体基板10上に、p型のウェル101 を
形成し、その後に、信号電荷転送部並びに信号電荷蓄積
部をイオン注入等の方法で形成する。また、同じく基板
10上にp型のチャネルストップ11および22を形成する。
チャネルストップ11、22は所定の平面パターンで形成す
る。なお、図1中では信号電荷蓄積部や信号電荷転送部
は図示されていない。その後に、半導体基板10上に熱酸
化等の方法により、絶縁膜を形成する。絶縁膜は窒化シ
リコンなどの絶縁膜を複数層形成したものでも良い。次
に、CVD法などの方法で、多結晶シリコン等を薄膜形
成し、所望のパターンにエッチングし第1の転送電極14
を形成する。転送電極14の表面を酸化膜を形成した後
に、同様の方法により第2の転送電極18を形成する。こ
こでは第1の転送電極が読み出しゲートを兼用している
が、第2の転送電極を読み出しゲートにしてもいっこう
に構わない。次に、BPSGなどの平坦化膜を形成す
る。この後に、蓄積ダイオード21および第2のチャネル
ストップ11上にコンタクトホールを開口してタングステ
ンもしくはモリブデン等のポリサイドにより半導体基板
とのコンタクト配線24,25を形成する。図中において、
転送電極14,18がコンタクト配線25を中心にして分かれ
て示しているが、これは、コンタクトホール中心での断
面を示しているためであり、水平方向には延在してるも
のである。配線25はチップ外部に引き出され基板電位0
vに固定される。さらに、第2の平坦化膜19を形成し
て、引き出し電極24上にコンタクトホールを開口し画素
電極27を形成する。この後は公知の方法により、光導電
膜および透明電極を形成して、本発明の固体撮像装置が
得られる。図2は垂直帰線期間内に転送電極に印加する
読み出しパルスを示している。φV1,φV2,φV3
およびφv4は転送電極に印加される4相の駆動パルス
を示している。図2ではv1,v3読み出しを行うもの
とする。有効期間内に蓄積ダイオード中で積分された信
号電荷は読み出しパルスφV1,φV3にVFSを印加す
ることにより読み出しゲートを介して、垂直CCDに読
み出される。この時、φV2,φV4として読み出しパ
ルスとは逆極性のVPNパルスを印加する。VPNはゲート
下の基板に正孔蓄積状態にする電圧である。
【0008】図3は本発明の実施例を説明する平面図で
ある。図3中で平坦化膜18以降に形成される構成物につ
いてはコンタクトホール24,25を除いて省略している。
φV1,φV3は転送電極14に、φV2およびφv4は
転送電極18に印加される駆動パルスを意味している。図
3(a)の断面図は図3(b)にB−B′の断面として
示している。VPNを印加すると、図3(a)中の塗り
潰しの部分が正孔蓄積状態になり、その電位が0vに固
定(ピニング)される。平面状態では図2中の斜線で示
された部分の電位である。即ち、チャネルストップ22が
電位を固定された第1のチャネルストップ11と正孔蓄積
層により電気的に接続されて、斜線内の全ての領域にお
いて、0vに固定(ピニング)される。その結果信号電
荷読み出しパルスφV1,φV3の印加と同時に蓄積ダ
イオード21と第2のチャネルストップ22との間に逆バイ
アスをかかり、しかも、結合容量を介した電位の振れも
ないために、フリッカーを生じることのない再生画面が
得られる。
【0009】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば信
号電荷の読みだし時に、読みだしパルスを印加しない転
送電極に、読みだしパルスとは逆極性のパルスを印加す
ることにより蓄積ダイオードに隣接したチャネルストッ
プの電位を0vに固定できるため、フリッカーの生じる
ことのない良好な再生画面を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明による実施例の断面図。
【図2】 本発明による実施例の駆動方法を説明するタ
イミングチャート。
【図3】 本発明による実施例の平面と断面を示す構造
図。
【図4】 従来の技術を説明する平面図。
【図5】 従来の技術を説明する断面図。
【符号の説明】
10 n型シリコン基板 11 チャネルストップ 12 CCDチャネル 14 第1の転送電極 16 転送ゲート 18 第2の転送電極 19 平坦化膜(絶縁層) 21 蓄積ダイオード
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大澤 慎治 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1番地 株 式会社東芝研究開発センター内 (72)発明者 山下 浩史 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1番地 株 式会社東芝研究開発センター内 (72)発明者 小屋 義人 神奈川県川崎市幸区堀川町580番1号 株 式会社東芝半導体システム技術センタ−内

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一導電性を有する半導体基板上に形成さ
    れた前記半導体基板とは逆導電性を有する複数の信号電
    荷蓄積部および前記半導体基板と逆導電性を有する信号
    電荷転送部と、前記信号電荷蓄積部から前記信号電荷転
    送部へ信号電荷を読み出す信号電荷読み出し部と、前記
    信号電荷転送部に隣接して、前記信号電荷転送部を分離
    する前記半導体基板と逆導電性を有する第1のチャネル
    ストップ領域と、前記信号電荷読みだし部を除いて、前
    記信号電荷蓄積部を囲うように形成され、上下方向の前
    記信号電荷蓄積部を互いに分離する第2のチャネルスト
    ップ部と、前記半導体基板上の絶縁膜を介して形成さ
    れ、信号電荷転送パルス及び信号電荷読み出しパルスを
    印加する複数の信号電荷転送電極とを備えた固体撮像装
    置において、前記第1のチャネルストップ部に直流電圧
    を引加する手段を備えたことを特徴とする固体撮像装
    置。
  2. 【請求項2】 一導電性を有する半導体基板上に形成さ
    れた前記半導体基板とは逆導電性を有する複数の信号電
    荷蓄積部及び前記半導体基板とは逆導電性を有する信号
    電荷転送部と、前記信号電荷蓄積部から前記信号電荷転
    送部へ信号電荷を読み出す信号電荷読みだし部と、前記
    信号電荷転送部に隣接して、前記信号電荷転送部を分離
    する前記半導体基板と同導電性を有する第1のチャネル
    ストップ領域と、前記信号電荷読みだし部を除いて、前
    記信号電荷蓄積部を囲うように形成され、上下方向の前
    記信号電荷蓄積部を互いに分離する第2のチャネルスト
    ップ部と、前記半導体基板上の絶縁膜を介して形成さ
    れ、信号電荷転送パルス及び信号電荷読みだしパルスを
    印加する複数の信号電荷転送電極とを備えた固体撮像装
    置の信号電荷読み出し時に信号電荷読みだしパルスを印
    加しない転送電極に、前記信号電荷読みだしパルスとは
    逆極性のパルスを印加することを特徴とする固体撮像装
    置の駆動方法。
  3. 【請求項3】 一導電性を有する半導体基板上に形成さ
    れた前記半導体基板とは逆導電性を有する複数の信号電
    荷蓄積部及び前記半導体基板とは逆導電性を有する信号
    電荷転送部と、前記信号電荷蓄積部から前記信号電荷転
    送部へ信号電荷を読み出す信号電荷読みだし部と、前記
    信号電荷転送部に隣接して、前記信号電荷転送部を分離
    する前記半導体基板と同導電性を有する第1のチャネル
    ストップ領域と、前記信号電荷読みだし部を除いて、前
    記信号電荷蓄積部を囲うように形成され、上下方向の前
    記信号電荷蓄積部を互いに分離する第2のチャネルスト
    ップ部と、前記半導体基板上の絶縁膜を介して形成さ
    れ、信号電荷転送パルス及び信号電荷読みだしパルスを
    印加する複数の信号電荷転送電極とを備え、信号電荷読
    み出し時に信号電荷読みだしパルスを印加しない転送電
    極に、前記信号電荷読みだしパルスとは逆極性のパルス
    を印加する固体撮像装置において、前記逆極性のパルス
    により前記半導体基板上が前記半導体基板と同導電性の
    蓄積状態になることを特徴とする固体撮像装置。
  4. 【請求項4】 一導電性を有する半導体基板上に形成さ
    れた前記半導体基板とは逆導電性を有する複数の信号電
    荷蓄積部及び前記半導体基板とは逆導電性を有する信号
    電荷転送部と、前記信号電荷蓄積部から前記信号電荷転
    送部へ信号電荷を読み出す信号電荷読みだし部と、前記
    信号電荷転送部に隣接して、前記信号電荷転送部を分離
    する前記半導体基板と同導電性を有する第1のチャネル
    ストップ領域と、前記信号電荷読みだし部を除いて、前
    記信号電荷蓄積部を囲うように形成され、上下方向の前
    記信号電荷蓄積部を互いに分離する第2のチャネルスト
    ップ部と、前記半導体基板上の絶縁膜を介して形成さ
    れ、信号電荷転送パルス及び信号電荷読みだしパルスを
    印加する複数の信号電荷転送電極とを備え、信号電荷読
    み出し時に信号電荷読みだしパルスを印加しない転送電
    極に、前記信号電荷読みだしパルスとは逆極性のパルス
    を印加し、前記逆極性のパルスにより前記半導体基板上
    が前記半導体基板と同導電性の蓄積状態になる固体撮像
    装置において、前記蓄積状態により、前記第1のチャネ
    ルストップ部と前記第2のチャネルストップ部と導電位
    になることを特徴とする固体撮像装置。
JP5056192A 1993-03-16 1993-03-16 固体撮像装置及びその駆動方法 Pending JPH06268924A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007174059A (ja) * 2005-12-20 2007-07-05 Sony Corp 撮像方法および撮像装置並びに駆動装置
WO2020170658A1 (ja) * 2019-02-22 2020-08-27 パナソニックIpマネジメント株式会社 撮像装置

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