JPS58200574A - 固体撮像装置 - Google Patents
固体撮像装置Info
- Publication number
- JPS58200574A JPS58200574A JP57084228A JP8422882A JPS58200574A JP S58200574 A JPS58200574 A JP S58200574A JP 57084228 A JP57084228 A JP 57084228A JP 8422882 A JP8422882 A JP 8422882A JP S58200574 A JPS58200574 A JP S58200574A
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- JP
- Japan
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- potential
- state imaging
- transfer
- imaging device
- solid
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- 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
- H10F39/153—Two-dimensional or three-dimensional array CCD image sensors
Landscapes
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
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】
不発明は信号電荷蓄積用ダイオードを有する固体撮像装
置に関し、特に走査ライン側から蓄積タ゛イオード側に
信号電荷がもし込むのを除去する機能を有する固体撮像
装置を提供するものである。
置に関し、特に走査ライン側から蓄積タ゛イオード側に
信号電荷がもし込むのを除去する機能を有する固体撮像
装置を提供するものである。
近年、2次元面体撮像装置においては、テレビジョン受
像機用カメラの小型化、軽量化の要請に伴ない、光学系
の縮少化が進んでいる。このため、撮像素子もセルサイ
ズの縮少化が進んでいる。
像機用カメラの小型化、軽量化の要請に伴ない、光学系
の縮少化が進んでいる。このため、撮像素子もセルサイ
ズの縮少化が進んでいる。
走査回路として電荷転送素子を用いた2次元面体撮像素
子、例えばIL−COD(インターライン方式c c
D ) Ticおいては、セルサイズが小型化するこき
により、転送段や、蓄積ダイオードから転送段へ信号電
荷を読み込むMOS)ランジスタのリードゲート部で、
サイズ効果(狭チャンネル効果、・短チャンネル効果)
による電位の変調が発生する。
子、例えばIL−COD(インターライン方式c c
D ) Ticおいては、セルサイズが小型化するこき
により、転送段や、蓄積ダイオードから転送段へ信号電
荷を読み込むMOS)ランジスタのリードゲート部で、
サイズ効果(狭チャンネル効果、・短チャンネル効果)
による電位の変調が発生する。
又、IL−CGII!においては、リードゲート部。
転送段の転送効率を向上させるため、リードゲート部を
転送段とも、各々、ディプレッション形。
転送段とも、各々、ディプレッション形。
埋め込み形で形成しなけ扛ばならない。
その時、リードゲート部と転送段の遷移領域のVp(ウ
ェルのピンチオフ電位)を、同一のウェル濃度により等
しく形成した場合においては、リードゲート部と転送段
のチャンネル幅やチャンネル長の違いによるサイズ効果
の差と、でき上りセルサイズのウェハー上のバラツキと
により、転送ライン中の信号電荷が転送途上で、蓄積ダ
イオード側へこぼn落ちる現象が発生し、画像劣化につ
ながる。
ェルのピンチオフ電位)を、同一のウェル濃度により等
しく形成した場合においては、リードゲート部と転送段
のチャンネル幅やチャンネル長の違いによるサイズ効果
の差と、でき上りセルサイズのウェハー上のバラツキと
により、転送ライン中の信号電荷が転送途上で、蓄積ダ
イオード側へこぼn落ちる現象が発生し、画像劣化につ
ながる。
不発明はかかる従来の問題点に鑑み、走査回路として電
荷転送素子を用いた2次元固体撮像装置1:□ の、転送ライン中の信号軍曹y=、転送途上で蓄積ダイ
オード側へ流n込むのを除去できる固体撮像装置を提供
するものである。
荷転送素子を用いた2次元固体撮像装置1:□ の、転送ライン中の信号軍曹y=、転送途上で蓄積ダイ
オード側へ流n込むのを除去できる固体撮像装置を提供
するものである。
不発明の固体撮像装置の概略的な構成は以下の様である
。
。
IL−COD(インターライン方式COD )において
、リードゲート部と、転送段の遷移領域のWall(ウ
ェル)のピンチオフ電位vPを独立に異なる値に形成す
るものである。
、リードゲート部と、転送段の遷移領域のWall(ウ
ェル)のピンチオフ電位vPを独立に異なる値に形成す
るものである。
本発明の固体撮像装置の一実施例を第1図、第2図に示
し、同装置の動作を第3図、第4図を用いて説明する。
し、同装置の動作を第3図、第4図を用いて説明する。
第1図は、垂直の転送回路として2層ポリシリコン電極
のCODを用い、かつ蓄積ダイオードから転送ラインへ
の信号電荷の読み出しを、CODの転送電極とは独立に
別途設けたゲート電極(以下こnを、別ゲート電極と呼
ぶ)によって行なう、インターライン構成の2次元の固
体撮像装置のイメージ部の部分を概略的に平面図で示し
たものである。なお、矢印は電荷の転送方向を示す。
のCODを用い、かつ蓄積ダイオードから転送ラインへ
の信号電荷の読み出しを、CODの転送電極とは独立に
別途設けたゲート電極(以下こnを、別ゲート電極と呼
ぶ)によって行なう、インターライン構成の2次元の固
体撮像装置のイメージ部の部分を概略的に平面図で示し
たものである。なお、矢印は電荷の転送方向を示す。
第2図は、第1図の1−1′断面を概略的に示し、1【
ゝ たものである。説明を容易にするため、共通の構成要素
に同一の番号で示しである。本CODは、!転送段の蓄
積領域と遷移領域の電位障壁をイオン注入による各領域
のWell濃度の制御によって形成している。ここで、
1はCODの転送ライン、2は転送ライン1の蓄積領域
で、半導体基板3と反対の導電形を有する不純物で形成
さnている。4は転送ライン1の遷移領域で、半導体基
板3と反対の導電形を有する不純物で形成さnlかつ蓄
積領域2の不純物濃度より低濃度で浅い。そのためピン
チオフ電位vpが蓄積領域2より小さい。6は第2層の
ポリシリコンで形成さnたcan転送ライン1の転送電
極で、転送パルスφV1が印加さnる。6は、同様に第
3層のポリシリコンで形成さnた転送電極で、転送パル
スφV2が印加さnる。
ゝ たものである。説明を容易にするため、共通の構成要素
に同一の番号で示しである。本CODは、!転送段の蓄
積領域と遷移領域の電位障壁をイオン注入による各領域
のWell濃度の制御によって形成している。ここで、
1はCODの転送ライン、2は転送ライン1の蓄積領域
で、半導体基板3と反対の導電形を有する不純物で形成
さnている。4は転送ライン1の遷移領域で、半導体基
板3と反対の導電形を有する不純物で形成さnlかつ蓄
積領域2の不純物濃度より低濃度で浅い。そのためピン
チオフ電位vpが蓄積領域2より小さい。6は第2層の
ポリシリコンで形成さnたcan転送ライン1の転送電
極で、転送パルスφV1が印加さnる。6は、同様に第
3層のポリシリコンで形成さnた転送電極で、転送パル
スφV2が印加さnる。
7は、半導体基板3と反対の導電形を有する不純物拡散
層で形成さnた蓄積ダイオード、8は、蓄積ダイオード
了から、蓄積領域2へ信号電荷を読み込むMOS)ラン
ジスタムのゲートチャンネル部で、ディプレッション形
になっており、かつチャンネル部の不純物濃度は遷移領
域4の濃度と同じ導電形を有し、そ扛より低濃度で浅く
形成さnている。そのため、ピンチオフ電位vPが該遷
移領域4より小さい。9は、リードゲートトランジスタ
ムのゲート電極で、第1層のポリシリコンで形成さnて
お9、かつリードパルスφRが印加さnる。
層で形成さnた蓄積ダイオード、8は、蓄積ダイオード
了から、蓄積領域2へ信号電荷を読み込むMOS)ラン
ジスタムのゲートチャンネル部で、ディプレッション形
になっており、かつチャンネル部の不純物濃度は遷移領
域4の濃度と同じ導電形を有し、そ扛より低濃度で浅く
形成さnている。そのため、ピンチオフ電位vPが該遷
移領域4より小さい。9は、リードゲートトランジスタ
ムのゲート電極で、第1層のポリシリコンで形成さnて
お9、かつリードパルスφRが印加さnる。
10はゲート酸化膜、11はフィールド酸化膜、12は
チャンネルストッパーである。
チャンネルストッパーである。
次に、第3図、第4図を用いて、第1図、第2図に示し
た本発明の実施例における固体撮像装置の動作を説明す
る。
た本発明の実施例における固体撮像装置の動作を説明す
る。
第3図(荀〜(C)は、垂直走査用駆動パルスである。
第3図(IL>は、リードゲート電極9に印加さnるリ
ードパルスφRである。ここで、Rはリードパルスφ寵
の振幅を示し、Tfは1フレ一ム期間(aamsec)
、TVは1フイ一ルド期間(165直)、T、は垂直ブ
ランキング期間を示す。第3図(b)は、転送電極5に
印加さnる転送パルスφv1である。ここで、φVjT
は転送パルス、φマ1Rは読み込み用パルス、Tはφマ
1T+φマ+s+パルスの振幅を示す。第3図(c)は
、転送電極6に印加さnる転送パルスφv2である。こ
こでφマ2!ハ転送パルス、φV21 F:i読み込み
用パルス、Tはφマ2!、φマ211パルスの振幅を示
す。
ードパルスφRである。ここで、Rはリードパルスφ寵
の振幅を示し、Tfは1フレ一ム期間(aamsec)
、TVは1フイ一ルド期間(165直)、T、は垂直ブ
ランキング期間を示す。第3図(b)は、転送電極5に
印加さnる転送パルスφv1である。ここで、φVjT
は転送パルス、φマ1Rは読み込み用パルス、Tはφマ
1T+φマ+s+パルスの振幅を示す。第3図(c)は
、転送電極6に印加さnる転送パルスφv2である。こ
こでφマ2!ハ転送パルス、φV21 F:i読み込み
用パルス、Tはφマ2!、φマ211パルスの振幅を示
す。
ここで、φVj+ φv2においては、各々のパルス
系において1フレーム毎に読み込み用パルスが立ち、か
つφマ1とφv2間では1フイールド毎に交互になって
いる(インターレース走査)。また、φv1とφv2の
転送パルスは位相が反転している(2相駆動)。
系において1フレーム毎に読み込み用パルスが立ち、か
つφマ1とφv2間では1フイールド毎に交互になって
いる(インターレース走査)。また、φv1とφv2の
転送パルスは位相が反転している(2相駆動)。
また第3図において、t1〜t5は任意の時刻での位相
を示したものである。
を示したものである。
第4図(a)〜(r)は、第3図の駆動パルス系を用い
たときの本発明の実施例における固体撮像装置の読み込
み時と光積分時の単位絵素部のポテンシャル状態を示し
たものである。
たときの本発明の実施例における固体撮像装置の読み込
み時と光積分時の単位絵素部のポテンシャル状態を示し
たものである。
第4図0は、第1図の1−1’断面に沿った単位絵素部
の等価回路で、φR9φマ1.φマ2は垂直走査用駆動
パルスである。第4図(b)〜(f)は、第4図(&)
に対応する部分のポテンシャル状態を示しており、こn
を用いて動作を説明讐る。
の等価回路で、φR9φマ1.φマ2は垂直走査用駆動
パルスである。第4図(b)〜(f)は、第4図(&)
に対応する部分のポテンシャル状態を示しており、こn
を用いて動作を説明讐る。
第4図(b1〜(fノニオイテ、ψR(OFF)ハφ、
= 0V(OFF )の時、ψR(ON)にφ、 =
ONの時の電位を示し、ψ武On)。
= 0V(OFF )の時、ψR(ON)にφ、 =
ONの時の電位を示し、ψ武On)。
ψ5(oyy )はφv+=OV(OFi’)の時、ψ
r(ON)、ψa(0)i)はφv+=ONの時の電位
を示す。ψDは、該蓄積ダイオード7のリセット電位を
示し、θSは、蓄積信号電荷量である。
r(ON)、ψa(0)i)はφv+=ONの時の電位
を示す。ψDは、該蓄積ダイオード7のリセット電位を
示し、θSは、蓄積信号電荷量である。
第4図(b)に示す様に、1=1.においては、1フレ
一ム間の光積分後、ダイオードには信号電荷θSが蓄積
さnている。また、遷移領域4とリードゲート8のvP
は同図(&)に示さ扛る様に形成さnている。次に、第
4図(c)に示す様に、t=t2において、φYIRパ
ルスがON(オン)する。次に第4図(d)に示す様に
、t=t5において、φBパルスがONし、信号電荷を
転送段側に読み込む。この時、蓄積ダイオードの電位は
(PDにリセットされる。次に、第4図to)に示す様
に、t−14において、φRパルスが0FF(オフ)と
なり、リードゲートが閉じる。次に、第4図(f)に示
す様に、t=t5において、φvutパルスがOFFと
なり、蓄積ダイオードから転送段への信号電荷の読み込
み動作は終了する。この後、t−15以降においそ、転
送パルスφWIT lφVATが交互にON、0FFI
繰り返して、信号電荷を転送す羞。
一ム間の光積分後、ダイオードには信号電荷θSが蓄積
さnている。また、遷移領域4とリードゲート8のvP
は同図(&)に示さ扛る様に形成さnている。次に、第
4図(c)に示す様に、t=t2において、φYIRパ
ルスがON(オン)する。次に第4図(d)に示す様に
、t=t5において、φBパルスがONし、信号電荷を
転送段側に読み込む。この時、蓄積ダイオードの電位は
(PDにリセットされる。次に、第4図to)に示す様
に、t−14において、φRパルスが0FF(オフ)と
なり、リードゲートが閉じる。次に、第4図(f)に示
す様に、t=t5において、φvutパルスがOFFと
なり、蓄積ダイオードから転送段への信号電荷の読み込
み動作は終了する。この後、t−15以降においそ、転
送パルスφWIT lφVATが交互にON、0FFI
繰り返して、信号電荷を転送す羞。
なお、罰記実施例においてQ、MOS)ランジスタのチ
ャンネル部のウェルの電位と、電荷転送素子の遷移領域
のウェルの電位との間に電位差を形成するため、前記各
ウェルの不純物濃度に差を設ける構成を採用したが、他
の構成によっても電位差を形成できる。例えば、MOS
トランジスタ電位差を形成できる。
ャンネル部のウェルの電位と、電荷転送素子の遷移領域
のウェルの電位との間に電位差を形成するため、前記各
ウェルの不純物濃度に差を設ける構成を採用したが、他
の構成によっても電位差を形成できる。例えば、MOS
トランジスタ電位差を形成できる。
第4四軸)に示す様に、本発明にかかる固体撮像装置の
CODの転送容量は、CODの蓄積領域2と遷移領域4
のピンチオフ電位vPの差で決定さnている。そのため
、遷移領域4のピンチオフ電位vP以上の電位のしき9
を要する信号電荷は、次段の転送段にあふt出ることに
より、転送できない。
CODの転送容量は、CODの蓄積領域2と遷移領域4
のピンチオフ電位vPの差で決定さnている。そのため
、遷移領域4のピンチオフ電位vP以上の電位のしき9
を要する信号電荷は、次段の転送段にあふt出ることに
より、転送できない。
一方リードゲート部のチャンネル長が短かいことにより
生ずる短チャンネル効果により、リードゲート部の電位
が、ダイオード側と転送段側との電位差により変調さn
る。特に、ダイオード側の電位が上昇している部分(明
部)と電位の上昇して 0 1°。
生ずる短チャンネル効果により、リードゲート部の電位
が、ダイオード側と転送段側との電位差により変調さn
る。特に、ダイオード側の電位が上昇している部分(明
部)と電位の上昇して 0 1°。
いない部分(暗部)と者の変調差は太きい。このため、
リードゲート部と遷移領域部のピンチオフ電位%を等し
く形成した場合には、上記のリードゲート部の電位の変
調により、リードゲート部の電位が下げらn1転送段側
の信号電荷がダイオード側へこぼn落ち、画像劣化を招
く。しかし、不発明においては、リードゲート部のピン
チオフ電位vPは、遷移領域4のピンチオフ電位vPよ
ジ十分低く形成さnているため、上記の短チャンネル効
果によるリードゲート部の電位の変調を回避して、ダイ
オード側へ、信号電荷が転送途上でこぼn落ちるのを防
ぐことが可能である0こ【よジ画像劣化の問題を解決す
ることができ、工業上極めて価値が高い。
リードゲート部と遷移領域部のピンチオフ電位%を等し
く形成した場合には、上記のリードゲート部の電位の変
調により、リードゲート部の電位が下げらn1転送段側
の信号電荷がダイオード側へこぼn落ち、画像劣化を招
く。しかし、不発明においては、リードゲート部のピン
チオフ電位vPは、遷移領域4のピンチオフ電位vPよ
ジ十分低く形成さnているため、上記の短チャンネル効
果によるリードゲート部の電位の変調を回避して、ダイ
オード側へ、信号電荷が転送途上でこぼn落ちるのを防
ぐことが可能である0こ【よジ画像劣化の問題を解決す
ることができ、工業上極めて価値が高い。
第1図は不発明の一実施例における固体撮像装置のイメ
ージ部分の平面図、第2図は第1図の1−1’断面図、
第3図(IL)〜(0)は本発明の一実施例における固
体撮像装置を駆動する垂直走査用駆動パルスの波形図、
第4図(&)〜(f)は本発明の一実施例における固体
撮像装置の動作時のポテンシャル状態を示す図である。 1・・・・・・CODの転送ライン、2・旧・・蓄積領
域、3・・・・・・半導体基板、4・・・・・・遷移領
域、5,6・旧・・転送電極、7・・・・・・蓄積ダイ
オード、8・・・・・・ゲートチャンネル部、9・・・
・・・ゲート電極、1o・・自・・ゲート酸化膜、11
・・・・・・フィールド酸化膜、12・旧・・チャンネ
ルストッパー、A・・・・・・読み込み用ディプレッシ
ョンMO8)、ランジスタ。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか1名:;
パ l112 図
ージ部分の平面図、第2図は第1図の1−1’断面図、
第3図(IL)〜(0)は本発明の一実施例における固
体撮像装置を駆動する垂直走査用駆動パルスの波形図、
第4図(&)〜(f)は本発明の一実施例における固体
撮像装置の動作時のポテンシャル状態を示す図である。 1・・・・・・CODの転送ライン、2・旧・・蓄積領
域、3・・・・・・半導体基板、4・・・・・・遷移領
域、5,6・旧・・転送電極、7・・・・・・蓄積ダイ
オード、8・・・・・・ゲートチャンネル部、9・・・
・・・ゲート電極、1o・・自・・ゲート酸化膜、11
・・・・・・フィールド酸化膜、12・旧・・チャンネ
ルストッパー、A・・・・・・読み込み用ディプレッシ
ョンMO8)、ランジスタ。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか1名:;
パ l112 図
Claims (3)
- (1)信号電荷蓄積用ダイオードと、垂直方向に配列さ
tた電荷転送素子と、前記信号電荷蓄積用ダイオードか
らの信号を前記電荷転送素子に読ミ込むディプレッショ
ン型のMOSトランジスタとを有し、前記MO8)ラン
ジスタのゲート電極と前記電荷転送素子の転送ゲート電
極とが独立に形成さn1前記MO8)ランジスタのチャ
ンネ2部のウェルの電位と前記電荷転送素子の遷移領域
のウェルの電位とに差異を設けることを特徴とする固体
撮像装置。 - (2)MOS)ランジスタのウェル電位と電荷転送素子
の遷移領域のウェル電位の差異が、不純物濃度の差によ
って形成さnていることを特徴とする特許請求の範囲第
1項に記載の固体撮像装置。 - (3) ウェル電位の差異が1.MOS)ランジスタ
のゲート絶縁膜と電荷転送素子のゲート絶縁膜の絶縁膜
厚の差によって形成さnていることを特徴とする特許請
求の範囲第1項に記載の固体撮像装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57084228A JPS58200574A (ja) | 1982-05-18 | 1982-05-18 | 固体撮像装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57084228A JPS58200574A (ja) | 1982-05-18 | 1982-05-18 | 固体撮像装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58200574A true JPS58200574A (ja) | 1983-11-22 |
Family
ID=13824613
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57084228A Pending JPS58200574A (ja) | 1982-05-18 | 1982-05-18 | 固体撮像装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58200574A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6214462A (ja) * | 1985-07-12 | 1987-01-23 | Toshiba Corp | 固体撮像装置 |
| JPH03259570A (ja) * | 1990-03-09 | 1991-11-19 | Mitsubishi Electric Corp | 電荷転送素子およびその製造方法 |
| JPH07170459A (ja) * | 1991-02-12 | 1995-07-04 | Gold Star Electron Co Ltd | Ccd映像素子 |
-
1982
- 1982-05-18 JP JP57084228A patent/JPS58200574A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6214462A (ja) * | 1985-07-12 | 1987-01-23 | Toshiba Corp | 固体撮像装置 |
| JPH03259570A (ja) * | 1990-03-09 | 1991-11-19 | Mitsubishi Electric Corp | 電荷転送素子およびその製造方法 |
| JPH07170459A (ja) * | 1991-02-12 | 1995-07-04 | Gold Star Electron Co Ltd | Ccd映像素子 |
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