JPH077834B2 - 固体撮像装置 - Google Patents
固体撮像装置Info
- Publication number
- JPH077834B2 JPH077834B2 JP63155486A JP15548688A JPH077834B2 JP H077834 B2 JPH077834 B2 JP H077834B2 JP 63155486 A JP63155486 A JP 63155486A JP 15548688 A JP15548688 A JP 15548688A JP H077834 B2 JPH077834 B2 JP H077834B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- floating junction
- signal
- output
- storage electrode
- ccd
- 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 - Fee Related
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- 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。
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。
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CCD6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。19は水平転送
CCD6内に形成されたp+拡散層である。
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CCD6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。19は水平転送
CCD6内に形成されたp+拡散層である。
このような従来の撮像装置においては、信号電荷Qsig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に入った電荷Qsigの過剰分が最終転送電
極20の直下に入ったり、リセットドレイン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。
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に入った電荷Qsigの過剰分が最終転送電
極20の直下に入ったり、リセットドレイン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。
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。
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。
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
て受け取る垂直転送CCD、６は垂直転送CCDから信号電荷
を受け取る水平転送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、12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CCD6内を転
送され、フローティングジャンクション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。
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
て受け取る垂直転送CCD、６は垂直転送CCDから信号電荷
を受け取る水平転送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、12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CCD6内を転
送され、フローティングジャンクション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。
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導電型ウェルで形
成されていることである。このような埋込型MOS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。しかし埋込みMOSはノーマリーオン（ディ
プレション型）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ほゞ同様である。
（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導電型ウェルで形
成されていることである。このような埋込型MOS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。しかし埋込みMOSはノーマリーオン（ディ
プレション型）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ほゞ同様である。
以上の実施例は、埋込みチャンネル型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
はリニア撮像装置にも適用可能である。
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
はリニア撮像装置にも適用可能である。
以上説明したように、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。一方高輝度の被写体時には蓄積ゲートに印加さ
れる電圧が大きくなるこの為電荷検出部はフローディン
グジャンクション容量と蓄積ゲートの空乏層が作る容量
が並列に加わり容量も増加し，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。
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。一方高輝度の被写体時には蓄積ゲートに印加さ
れる電圧が大きくなるこの為電荷検出部はフローディン
グジャンクション容量と蓄積ゲートの空乏層が作る容量
が並列に加わり容量も増加し，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。
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（ｂ）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（ｂ）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……信号読み出しゲート、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
ットゲート、11……リセットドレイン、14……蓄積ゲー
ト、16……積分回路、17……電圧発生回路。
１図のＡ−Ａ′線断面図、第２図（ｂ）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（ｂ）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……信号読み出しゲート、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
ットゲート、11……リセットドレイン、14……蓄積ゲー
ト、16……積分回路、17……電圧発生回路。
Claims (1)
- 【請求項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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63155486A JPH077834B2 (ja) | 1988-06-22 | 1988-06-22 | 固体撮像装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63155486A JPH077834B2 (ja) | 1988-06-22 | 1988-06-22 | 固体撮像装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH025475A JPH025475A (ja) | 1990-01-10 |
| JPH077834B2 true JPH077834B2 (ja) | 1995-01-30 |
Family
ID=15607098
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63155486A Expired - Fee Related JPH077834B2 (ja) | 1988-06-22 | 1988-06-22 | 固体撮像装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH077834B2 (ja) |
-
1988
- 1988-06-22 JP JP63155486A patent/JPH077834B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH025475A (ja) | 1990-01-10 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |