JPS5812362A - 電荷転送装置 - Google Patents
電荷転送装置Info
- Publication number
- JPS5812362A JPS5812362A JP56111746A JP11174681A JPS5812362A JP S5812362 A JPS5812362 A JP S5812362A JP 56111746 A JP56111746 A JP 56111746A JP 11174681 A JP11174681 A JP 11174681A JP S5812362 A JPS5812362 A JP S5812362A
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- Japan
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- charge
- gate
- transfer
- transfer device
- well
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- 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.)
- Pending
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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
- H10F39/152—One-dimensional array CCD image sensors
Landscapes
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は電荷転送装置（以下ＣＣＤとも呼ぶ）に係り、
特に背景信号除去機能を有する赤外線ＣＣＤセンサの構
成に関するものである。
特に背景信号除去機能を有する赤外線ＣＣＤセンサの構
成に関するものである。
インジウム・アンチモン（ＩｎＳｂ）などの化合物半導
体を基板とし、該基板上に形成したＣＣＤセンサは、赤
外線用のモノリシ、り光センサとして、１次元あるいは
２次元の撮像装置として用いた場合に極めて有望なもの
である。
体を基板とし、該基板上に形成したＣＣＤセンサは、赤
外線用のモノリシ、り光センサとして、１次元あるいは
２次元の撮像装置として用いた場合に極めて有望なもの
である。
従来報告されている赤外線検知用ＣＣＤセンサは、ＣＣ
Ｄ単独の構造を用いたものが、あるいはシリコン（Ｓｉ
）などを材料として作られた４祝光用ＣＣＤセンサの構
造にそのまま準じたものとなっている。
Ｄ単独の構造を用いたものが、あるいはシリコン（Ｓｉ
）などを材料として作られた４祝光用ＣＣＤセンサの構
造にそのまま準じたものとなっている。
ところが周知のように赤外線で対象物の像を検出する場
合には、観測対象物に起因して得られる信号電荷はたと
えば全電荷の数囁といったような極めてわずかな量でし
かなく、残りの鉛数聾の電荷は背景に基づく直流的な電
荷である。このために、たとえば可視光用ＣＣＤセンサ
の構造に準じたものを赤外線検知用としてそのまま便用
するならば、１紀の背景に基づく直流的な大なる量の電
荷をも観測対象物に基づくわずがの信を電荷と共に転送
してしまわねばならないために、該ＣＣＤセンサのグイ
ナミッ〉レンジはおのずから縮小されてしまうことにな
る。仮に強いてダイナミックレンジを大きくしようとす
れば、背景に基づく電荷をも含めて転送する必要が生じ
るために、ｃｃＤの電荷収納部分の寸法が極めて大きな
ものとなってしまうばかりか至極効率の悪いものかで赦
上がってしまう。
合には、観測対象物に起因して得られる信号電荷はたと
えば全電荷の数囁といったような極めてわずかな量でし
かなく、残りの鉛数聾の電荷は背景に基づく直流的な電
荷である。このために、たとえば可視光用ＣＣＤセンサ
の構造に準じたものを赤外線検知用としてそのまま便用
するならば、１紀の背景に基づく直流的な大なる量の電
荷をも観測対象物に基づくわずがの信を電荷と共に転送
してしまわねばならないために、該ＣＣＤセンサのグイ
ナミッ〉レンジはおのずから縮小されてしまうことにな
る。仮に強いてダイナミックレンジを大きくしようとす
れば、背景に基づく電荷をも含めて転送する必要が生じ
るために、ｃｃＤの電荷収納部分の寸法が極めて大きな
ものとなってしまうばかりか至極効率の悪いものかで赦
上がってしまう。
本発明はこうした欠点に鑑みてなされたもので化合物半
導体上に絶縁膜を介して複数の電極を配列した電荷転送
装置におい−Ｃ１Ｍ電萄転送騎置の電荷転送ｉｔこ隣接
して第１の移送ゲートおよび第１の蓄積ゲートからなる
信号電荷保持部分と、第２の移送ゲート勘よび透光性電
極で構成される第２の蓄積ゲートからなる光電変換部分
を有することを特徴とする電荷転送装置を提供せんとす
るものであって、第１回置丁の図面を用いて詳述する。
導体上に絶縁膜を介して複数の電極を配列した電荷転送
装置におい−Ｃ１Ｍ電萄転送騎置の電荷転送ｉｔこ隣接
して第１の移送ゲートおよび第１の蓄積ゲートからなる
信号電荷保持部分と、第２の移送ゲート勘よび透光性電
極で構成される第２の蓄積ゲートからなる光電変換部分
を有することを特徴とする電荷転送装置を提供せんとす
るものであって、第１回置丁の図面を用いて詳述する。
第１図は本発明に係る電荷転送装置の構造を示す平−一
、第２図（−は上記平面ＮのＸ〜Ｘ′断面を厚す図であ
る。
、第２図（−は上記平面ＮのＸ〜Ｘ′断面を厚す図であ
る。
６１１起Ｉｎ Ｓｂの基板には現在のところ不純物をド
ープして素子分一部を形成することが国電である。
ープして素子分一部を形成することが国電である。
このためを二上記基板暑こ絶縁膜を介してフィールド・
プレート（以下ＦＰと略する）を配設し、該ＦＰ舎こ電
圧をゆ加してＦＰＬ１！［下に！ｉＡ禎層を作るという
方法が推奨される。
プレート（以下ＦＰと略する）を配設し、該ＦＰ舎こ電
圧をゆ加してＦＰＬ１！［下に！ｉＡ禎層を作るという
方法が推奨される。
第２図（ａ）でＦＰとして示したものはこの累積層を作
るための電極であって、上記化合物半導体基板が例えば
ｐ型であれば、該電極ＦＰには負の電圧が与えられ、か
くすれば該電極ＦＰ直下の半導体表面はいわゆる累積状
態となっている。これに対してＣＣＤの転送電極Ｔ、第
１および第２の移送ケートπ；１．ＴＧ２、第１および
第２の蓄積グー）ＳＴＧ、ＰＧには正の電圧が印加され
るので、これら電極の直下には、第２図（ｂ）〜（ｆ）
に点線で示したような空乏領域すなわち電位の井戸（以
下単に井戸と称する）が生じ、電荷（この場合は電子）
はこの井戸中に蓄積される。なお、前記した累積層はこ
の電荷堰（Ｃｈａｎｎｅｌ ５ｔｏｐ） Ｃ８として作
用しこの部分には上記電荷がもれ出すことはない。
るための電極であって、上記化合物半導体基板が例えば
ｐ型であれば、該電極ＦＰには負の電圧が与えられ、か
くすれば該電極ＦＰ直下の半導体表面はいわゆる累積状
態となっている。これに対してＣＣＤの転送電極Ｔ、第
１および第２の移送ケートπ；１．ＴＧ２、第１および
第２の蓄積グー）ＳＴＧ、ＰＧには正の電圧が印加され
るので、これら電極の直下には、第２図（ｂ）〜（ｆ）
に点線で示したような空乏領域すなわち電位の井戸（以
下単に井戸と称する）が生じ、電荷（この場合は電子）
はこの井戸中に蓄積される。なお、前記した累積層はこ
の電荷堰（Ｃｈａｎｎｅｌ ５ｔｏｐ） Ｃ８として作
用しこの部分には上記電荷がもれ出すことはない。
第１図中のＰＧは第２の蓄積ゲートであって、赤外線に
対する透明電極で構成されており、別名ホトゲートとも
呼ばれる。また１は基板である。
対する透明電極で構成されており、別名ホトゲートとも
呼ばれる。また１は基板である。
この第２の蓄積グー）ＰＧに対してはまず例えばＩＯＶ
の電圧を端子２１を介して印加する。かくすれば第２図
（ｂ）に示したような深さをも、〕た井戸５１が生じ、
赤外線（以下光と呼ぶ）ｈνが透光性の第２の蓄積グー
） ＰＧを通して鹸井）’５１中に入射するので、該井
戸５１中には光＊ｆ換によって背景に基づく電荷Ｑと対
象物に基づく電荷ｑとの和すなわちＱ＋Ｑが生じる。た
だＬ１４１は該井戸５１の底つまり電位向である。
の電圧を端子２１を介して印加する。かくすれば第２図
（ｂ）に示したような深さをも、〕た井戸５１が生じ、
赤外線（以下光と呼ぶ）ｈνが透光性の第２の蓄積グー
） ＰＧを通して鹸井）’５１中に入射するので、該井
戸５１中には光＊ｆ換によって背景に基づく電荷Ｑと対
象物に基づく電荷ｑとの和すなわちＱ＋Ｑが生じる。た
だＬ１４１は該井戸５１の底つまり電位向である。
前記したよう曇こ、背景に基づく電荷Ｑは電荷転送装置
にとって不要なものであるので、これを除去し、該電荷
Ｑの上積電荷たる対象物に基づく電荷ｑすなわち上積゛
電荷だすな取り出さなくてはならない。
にとって不要なものであるので、これを除去し、該電荷
Ｑの上積電荷たる対象物に基づく電荷ｑすなわち上積゛
電荷だすな取り出さなくてはならない。
そこで次暑こ第２の移送グー）ＴＧ２に、例えば２■程
度の電圧を端子２２を介して印加すると該ゲートの電位
面４２は第２図（ｃ）に示したようにやや低下する。こ
れと同時に第１の蓄積ゲートＳＴＧに例えば９ｖ程度の
電圧を端子２３を介して印加してやれば該グー） ＳＴ
Ｇ直下の電位面４３はやは９１Ｂ２図（尋曇こ見られる
ようにさらに低下し、その結果井戸５１中の電荷向は上
記電位面４２と等しくなる。
度の電圧を端子２２を介して印加すると該ゲートの電位
面４２は第２図（ｃ）に示したようにやや低下する。こ
れと同時に第１の蓄積ゲートＳＴＧに例えば９ｖ程度の
電圧を端子２３を介して印加してやれば該グー） ＳＴ
Ｇ直下の電位面４３はやは９１Ｂ２図（尋曇こ見られる
ようにさらに低下し、その結果井戸５１中の電荷向は上
記電位面４２と等しくなる。
このため前記井戸５１中に蓄積されていた全体の電荷Ｑ
＋（ｌのうちの上積み電荷ｑだけが矢印イ方向に移送さ
れ、第１の蓄積グー１− ＳＴＧ匡（下に生じた井１戸
５３中には観測対象（こ基づく蜜漬ｑだけが取り出され
て蓄積され、その一方で背景に基づく電荷Ｑは井戸５１
中に取り残される。
＋（ｌのうちの上積み電荷ｑだけが矢印イ方向に移送さ
れ、第１の蓄積グー１− ＳＴＧ匡（下に生じた井１戸
５３中には観測対象（こ基づく蜜漬ｑだけが取り出され
て蓄積され、その一方で背景に基づく電荷Ｑは井戸５１
中に取り残される。
ちなみに上記第２の蓄積グー） ＰＧと第２の移送グー
）ＴＧ２とで構成される部分はいわば光電変換部分を構
成し、上述した第１の蓄積グー）ＳＴＧと次に述べる第
ｌの移送グー）ＴＧＩとで構成される部分はいわば信号
電荷保持部分を形成する。
）ＴＧ２とで構成される部分はいわば光電変換部分を構
成し、上述した第１の蓄積グー）ＳＴＧと次に述べる第
ｌの移送グー）ＴＧＩとで構成される部分はいわば信号
電荷保持部分を形成する。
ところでこの時点で前記第１の移送ゲートＴＧＩに例え
ば９Ｖ程度の電圧を端子２４を介して印加すると該ゲー
トＴＧ１直丁の電位面必は第２図（ωに見られるように
一層低下する。
ば９Ｖ程度の電圧を端子２４を介して印加すると該ゲー
トＴＧ１直丁の電位面必は第２図（ωに見られるように
一層低下する。
しかる舎こｗＳ２図に見られるＣＣＤの転送＊極Ｔには
（第１図において１ビット分しか描かれていないが）母
線Ｊから支線Ｋが分岐されている。そして該母線Ｊの端
子３１．３２．３３．３４ にはそれぞれφ１−１’
２１ φ３．φ番なるＣＣＤの各転送電極に印加される
パルス状の転送電圧が印加されている。
（第１図において１ビット分しか描かれていないが）母
線Ｊから支線Ｋが分岐されている。そして該母線Ｊの端
子３１．３２．３３．３４ にはそれぞれφ１−１’
２１ φ３．φ番なるＣＣＤの各転送電極に印加される
パルス状の転送電圧が印加されている。
第２図（ｂ）に示した井戸５５は上記ＣＣＤ部の一つの
転送電極Ｔに印加され、大１さが例えば１２ｖ程度の電
圧によって作られた井戸であり、該転送電圧のうちの例
えば＾はパルス状に変化するために、該井戸５５の底の
電位面４５は第２図（Ｃ）に示した矢印ハおよび二のよ
うに交互に上下する。
転送電極Ｔに印加され、大１さが例えば１２ｖ程度の電
圧によって作られた井戸であり、該転送電圧のうちの例
えば＾はパルス状に変化するために、該井戸５５の底の
電位面４５は第２図（Ｃ）に示した矢印ハおよび二のよ
うに交互に上下する。
ここで第２図（ｄ）Ｇこ示したように、第１の移送グー
）ＴＧＩＧこ端子３１を介して例えば１０ Ｖ程度の電
圧を印加すれば、該ゲート直下の電位面４４はさらに低
められる。このタイミングにおいてＣＣＤ部の転送電極
Ｔに前記の１２Ｖ程度の電圧が印加されれは、転送電極
Ｔ直下の電位面葛は第２図（ｄ）に見られるよう裔こ一
層低められるので、今まで第１の蓄積電極ＳＴＧ直下の
井戸５３中に蓄積されていた観測対象物に由来する電荷
ｑは矢印口で示したようにＣＣＤ部の転送電極Ｔ直下に
生じた井戸５５中に流入する。
）ＴＧＩＧこ端子３１を介して例えば１０ Ｖ程度の電
圧を印加すれば、該ゲート直下の電位面４４はさらに低
められる。このタイミングにおいてＣＣＤ部の転送電極
Ｔに前記の１２Ｖ程度の電圧が印加されれは、転送電極
Ｔ直下の電位面葛は第２図（ｄ）に見られるよう裔こ一
層低められるので、今まで第１の蓄積電極ＳＴＧ直下の
井戸５３中に蓄積されていた観測対象物に由来する電荷
ｑは矢印口で示したようにＣＣＤ部の転送電極Ｔ直下に
生じた井戸５５中に流入する。
このあと上記ケートＴＧ２． ＳＴＧ、 ＴＧＩに印加
される電圧をすべて零にもどすと、これらゲートの各直
下に生じていた井戸は消滅し、電位面４２゜４３、４４
は引き上げられるので、ここに背景に由来する電荷Ｑと
対象物に出来する電イ々ｑとは第２図（ｅ）にボしたよ
うに遠く隔絶されてしまう。
される電圧をすべて零にもどすと、これらゲートの各直
下に生じていた井戸は消滅し、電位面４２゜４３、４４
は引き上げられるので、ここに背景に由来する電荷Ｑと
対象物に出来する電イ々ｑとは第２図（ｅ）にボしたよ
うに遠く隔絶されてしまう。
この時点までは第２の蓄積ゲーＦＰＧＩ＆１下の井戸５
１は存在しているが、次の時点で該グー）ＰＧに印加さ
れていた電圧を零とすれば、該ゲート直下の井戸５１は
消滅し、そのために該井戸５１中をこ蓄積されていたい
わば不要な電荷Ｑは矢印ホで示したように、基板ｌ中に
注入′されるので該電荷Ｑすなわち電子は同じ基板ｌ中
の正孔と再結合して消滅する。これと同時にＣＣＤ部の
転送電極Ｔ直下の井戸部申告こ移されて蓄積されていた
対象物に由来する電荷ｑは、第１図に示した転送電圧−
＋１ｈｌφ３．φ、がＣＣＤの各転送電極に順に印加さ
れるために、第１ｍ中の矢印へ方向に転送され、ＣＣＤ
の検出電極ＤＧｆこよって検出されて端子８ｏ上に電圧
として携れる。
１は存在しているが、次の時点で該グー）ＰＧに印加さ
れていた電圧を零とすれば、該ゲート直下の井戸５１は
消滅し、そのために該井戸５１中をこ蓄積されていたい
わば不要な電荷Ｑは矢印ホで示したように、基板ｌ中に
注入′されるので該電荷Ｑすなわち電子は同じ基板ｌ中
の正孔と再結合して消滅する。これと同時にＣＣＤ部の
転送電極Ｔ直下の井戸部申告こ移されて蓄積されていた
対象物に由来する電荷ｑは、第１図に示した転送電圧−
＋１ｈｌφ３．φ、がＣＣＤの各転送電極に順に印加さ
れるために、第１ｍ中の矢印へ方向に転送され、ＣＣＤ
の検出電極ＤＧｆこよって検出されて端子８ｏ上に電圧
として携れる。
第１図中の８２．および８１はそれぞれ検出増幅器なら
びにその出力端子である。
びにその出力端子である。
また第１図中にＤとして示した部分は、ｃｃＤの転送路
中を転送されて来た前記電荷を排出するためのドレイン
部分である。
中を転送されて来た前記電荷を排出するためのドレイン
部分である。
以上昏こ述へた本発明に係る電荷転送装置を用いれば撮
像対象物に由来する１１ｔ荷ｑと背景に由来するｔ＃Ｑ
とが容易に分離できるため瘉こ、ＣＣＤ部分のダイナミ
ックレンジはおのずから大ぎくすることができるはかり
でなく、ＣＣＤ部の素子寸法を小さなものとすることが
できるために実用上多大の効果が期待できる。
像対象物に由来する１１ｔ荷ｑと背景に由来するｔ＃Ｑ
とが容易に分離できるため瘉こ、ＣＣＤ部分のダイナミ
ックレンジはおのずから大ぎくすることができるはかり
でなく、ＣＣＤ部の素子寸法を小さなものとすることが
できるために実用上多大の効果が期待できる。
第１＃Ａは本発明に係る電荷転送装置の構造を示す平向
図、第２図ｆａ）は該平向図中のＸ〜に断面図、第２図
（ｂ）〜（ｆ）は上記電荷転送装置の動作を示す図であ
る。 ｌ二基板、２１．２２．２３．２４ ： ＠ ２の蓄積
ゲート。 第２の移送ゲート、第２の蓄タグート、第１の移送ゲー
トに印加される各電圧の端子、３１，３２，３３゜３４
：転送電圧φ１．φ２＋−ｇ＋−噛の印加端子、４１．
４２゜４３、４４．４５ ： 第２の蓄積ゲートＰＧ、
第２の移送ケートＴＧ ２ 、第１のＩｋ槓ゲートＳＴ
Ｇ、 第１１７）移送ゲートＴＧＩおよびＣＣＤの転送
電極Ｔ直下の電位面、５１．５３．５５ ：第１の蓄積
ゲートＰＧ、第２の蓄積ゲートＳＴＧ、およびＣＣＤの
転送ゲートＴ直下の井戸。 ８ ２ ｇｔ＃ 艷 −２８８−
図、第２図ｆａ）は該平向図中のＸ〜に断面図、第２図
（ｂ）〜（ｆ）は上記電荷転送装置の動作を示す図であ
る。 ｌ二基板、２１．２２．２３．２４ ： ＠ ２の蓄積
ゲート。 第２の移送ゲート、第２の蓄タグート、第１の移送ゲー
トに印加される各電圧の端子、３１，３２，３３゜３４
：転送電圧φ１．φ２＋−ｇ＋−噛の印加端子、４１．
４２゜４３、４４．４５ ： 第２の蓄積ゲートＰＧ、
第２の移送ケートＴＧ ２ 、第１のＩｋ槓ゲートＳＴ
Ｇ、 第１１７）移送ゲートＴＧＩおよびＣＣＤの転送
電極Ｔ直下の電位面、５１．５３．５５ ：第１の蓄積
ゲートＰＧ、第２の蓄積ゲートＳＴＧ、およびＣＣＤの
転送ゲートＴ直下の井戸。 ８ ２ ｇｔ＃ 艷 −２８８−
Claims (1)
- 化合物半導体上に絶縁膜を介して複数の電極を配列した
電荷転送装置において、該電荷転送装置の電荷転送路に
隣接して第１の移送ゲートおよび第ｌの蓄積ゲートから
なる信号電荷保持部分と、第２の移送ゲートおよび透光
性電極で構成される第２の蓄積ゲートからなる光電変換
部分をそなえたことを特徴とする電荷転送装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56111746A JPS5812362A (ja) | 1981-07-16 | 1981-07-16 | 電荷転送装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56111746A JPS5812362A (ja) | 1981-07-16 | 1981-07-16 | 電荷転送装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5812362A true JPS5812362A (ja) | 1983-01-24 |
Family
ID=14569129
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56111746A Pending JPS5812362A (ja) | 1981-07-16 | 1981-07-16 | 電荷転送装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5812362A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60157272A (ja) * | 1983-10-03 | 1985-08-17 | テキサス インスツルメンツ インコ−ポレイテツド | 記憶領域を持つｍｉｓ赤外線検知装置 |
| JPS63296266A (ja) * | 1987-05-27 | 1988-12-02 | Fujitsu Ltd | 半導体装置 |
-
1981
- 1981-07-16 JP JP56111746A patent/JPS5812362A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60157272A (ja) * | 1983-10-03 | 1985-08-17 | テキサス インスツルメンツ インコ−ポレイテツド | 記憶領域を持つｍｉｓ赤外線検知装置 |
| JPS63296266A (ja) * | 1987-05-27 | 1988-12-02 | Fujitsu Ltd | 半導体装置 |
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