JPS5880975A - 撮像装置 - Google Patents

撮像装置

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Publication number
JPS5880975A
JPS5880975A JP56179465A JP17946581A JPS5880975A JP S5880975 A JPS5880975 A JP S5880975A JP 56179465 A JP56179465 A JP 56179465A JP 17946581 A JP17946581 A JP 17946581A JP S5880975 A JPS5880975 A JP S5880975A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
imaging device
photoconductive film
charge
electrode
image pickup
Prior art date
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Pending
Application number
JP56179465A
Other languages
English (en)
Inventor
Yutaka Miyata
豊 宮田
Takao Chikamura
隆夫 近村
Shinji Fujiwara
慎司 藤原
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.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication of JPS5880975A publication Critical patent/JPS5880975A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10FINORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
    • H10F39/00Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one element covered by group H10F30/00, e.g. radiation detectors comprising photodiode arrays
    • H10F39/10Integrated devices
    • H10F39/12Image sensors
    • H10F39/191Photoconductor image sensors
    • H10F39/194Photoconductor image sensors having arrangements for blooming suppression

Landscapes

  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
  • Image-Pickup Tubes, Image-Amplification Tubes, And Storage Tubes (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。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、主に撮像管ターゲットあるいは光導電膜を積
層した固体撮像装置(以下積層型固体撮像装置と呼ぶ)
等の撮像装置に関するもので、光導電膜で生成する電荷
量が、走査回路で充電可能な電荷量をうわまわる場合生
ずる残像や、やきつけ、及びプルーミング現象をなくす
ことを目的とする。
家庭用ビデオテープレコーダ(vrR)o普及に伴なめ
、ビデオテープレコーダ用カメラも、ここ数年加速度的
に普及しつつあるが、家庭用カメラまたは工業用カメラ
としては、より小型化が望まれ、撮像管、固体撮像装置
のいずれも、%インチから凭インチの光学系の適用でき
るものの開発が急がれている。特に固体撮像装置の場合
には小型化に伴ない単体では感度不足が懸念されること
から、受光面積を広くするための光導電膜を受光部とし
、それと走査回路基板と組み合わせた構成のものが注目
されている。
撮像管においては撮像管を小型化した状態で小型化する
前の解像度を維持しようとした場合、電子ビームをより
絞る必要があるが電子ビームをより絞ると消費電流が大
きくなり、その分ビーム電流を減少して低消費電力化を
図るしかない。このとき光導電膜容量とやきつけ消滅電
圧(Knee電圧)の積で決まる必要な充電電荷を確保
することは困難であり、充電されない電荷は残像現象を
引き起こすことになる。
光導電膜積層型固体撮像装置の場合、走査回路基板とし
ては、MO8スイッチをマトリクス状に配置したX−Y
アドレス型と、C0D(’BBD等を用いた電荷転送型
のものが現在主流であるが、X−Yアドレス型の場合に
は、ランダムノイズの低減が課題であり、BBDは転送
効率が本質的に良化しないことがらCCDを用いたもの
が最も期待されている。canの場合、転送効率の良い
ところから、埋め込みチャンネルC0D(lu下BCO
Dという)が用いられるが、BOODの1セルあたりの
最大取扱い電荷量は少なく、光導電体で発生する最大電
荷量の数分の一程度である。従って、光導電膜積層型固
体撮像装置の場合、残像現象を引き起こすばかりでなく
、動作条件によっては過剰な電荷が、転送段にオーバー
フローし、ブルーミング現象を生じることもある。撮像
管の場合も同様であるが、光導電膜積層型固体撮像装置
で、光導電膜で発生する電荷は、リセット電圧(撮像管
の場合はターゲット電圧)を下げれば減少するが、この
時光導電膜に充分透電圧が印加されず焼きっけが発生子
るのは言うまでもない。
X−Yアドレス型の場合、前述したランダムノイズ低減
のためには、垂直転送ライン容量を減少させる必!があ
るが、この時は電荷転送型や撮像管と同様な現象が生ず
る。また、強い入射光のある場合、垂直転送ライン容量
以上の電荷が生ずるが、この時、−回で読み込めない電
荷は残像やブルーミングを引き起こす。
本発明は撮像管ターゲットあるいは光導電膜を積層した
固体撮像装置の光導電膜の一部に電極を形成し、前記電
極に適切な電圧を印加することにより前記光導電膜に過
剰な電荷が発生することを防止するものである。本発明
の撮像装置は光導1に膜で発生した信号電荷が走査回路
の光電′市゛荷を上回る時に発生する残像、やきつけお
よびブルーミングを防止できるものである。
以下図面に従って本発明の実施例における撮像装置、特
にその過剰電荷制限機構を説明する。なお、本発明は撮
像管と光導電膜積1−型固体撮像装置に適用可能である
が、ここでは走査回路がCODである光導電膜積層型固
体撮像装置を説明に用いる。第1図は光導電膜積層型固
体撮像装置の1画素の断面図を示す。
同図においてp型半導体基板10にCOD形成のための
n−ウェル11とダイオード12が形成されている。1
3はチャネルストップのだめの91層であり、14は選
択酸化領域(LOGO8)である。CODの転送ゲート
16およびダイオード12よりCCDnウェル11に′
に術を運ぶだめのゲート16(以下読み込みゲートとよ
ぶ)は、膜厚60oO人のポリS(で形成し、ゲート1
6゜16の下にはゲート酸化膜17が約10oO人の厚
さで形成δれている。ダイオード12の一部とコンタク
トをとる5I8J1’−極18と、ゲート16゜16と
は低融点ガラス19、たとえばリン濃度7〜16%のP
EGで絶縁さ扛る。第1電極18は正孔阻止層Zn8e
 20の電極であり、正孔阻止層20の上に(Znz 
cal −)CTe )7 (In、 Te3)+−y
からなる光導電膜21および本発明にかかる信号電荷制
御電極22を形成し、その上に透明電極23を形成して
いる。なお、信号電荷制御電極22は本実施例の場合、
Moをスノ;ツタ蒸着後、エツチングして形成している
。24は同装置の受光面に照射される入射光である。
第2図は、上記構成の固体撮像装置の一画素の等価回略
図であり、第1図のダイオード12とnウェル11と読
み込みゲート16でMO8FMT31を構成しており、
そのドレインはCODの転送段となってい不。32は、
読み込みゲート16と第1電極18とで形成さ扛る寄生
容量である。
同等価回路のその他の箇所の番号は、第1図と対応させ
て付しである。
第3図は第1図の構成の絵素が複数個形成さ扛た同固体
撮像装置の受光面の平面図であり、第1電極18と信号
電荷制御電極22の位置関係を主に示している。12&
、12b、12c、12dはダイオード、11a、11
bはC0Dnウエルである。
同図に示すように、本実施例の撮1埃装置の場合には、
信号電荷制御電極22を第1電極18の逆パターンの格
子状に形成している。
第4図は上記構成や固体撮像装置の駆動パルス波形であ
り、以下に同装置の動作を説明する。時間to で読み
込みゲート16.が“オン“するとダイオード12.光
導電膜21および蒼生谷量32は所定の電位に充電さC
る。同時に、ダイオード12(i3図の場合は121L
 〜12d)よりC0D11b)に信号電荷Qsが運ば
れ、その後15.76に8rQ垂直方向に転送される。
充電された各容量は暗電流が無視できるなら1フレ一ム
期間(33,31115ec)の開光信号に比例した電
荷を放電し、その後再び充電される。
ところで、光導電膜・21の充電電圧をTo 、容量を
Co、ダイオード12および寄生容量32の容量をそれ
ぞれCJ 、 c、とすると、充電電荷の放電は、光導
電膜で発生したキャリアによるから、信号電荷の最大値
Q:*axは Q’、ILx:VO@ (00+01’ +Cp ) 
+++・+++(11である。(撮像管の場合、ターゲ
ット電圧をvTとするとQ−8=−・00である。) 前述したように、従来の撮像装置の場合この電荷の最大
値Q’m &:lCはCCD転送段の最大取扱い電荷量
”ll&!より数倍大きく、−回の充電では充電しきれ
ないことから、残像現象を生じさせたり、電荷が転送段
でオーバーフローし、プルーミング現象が生じたりする
欠点があった。ここでQ’maxをQmlLXに等しく
しようとすると、光導′Ik膜に電圧が十分印加されず
、焼きつけ現象を生ずるものであった。
これに対して、本発明の撮像装置における信号電荷制限
機構は上記従来の欠点を除去するものであり、以下これ
について説明する。第6図(a)は、本発明の撮像装置
における光導電膜21のエネルギーバンド図を示したも
ので、実線9点緋はそノ1それ信号電荷制御電極22が
ない)$分とある部分において適当な印加電圧を加えた
ときのエネルギーバンド状態を示している。低照度の場
合、光導電膜21の横方向抵抗は十分高((10”Ω−
m以上)信号電荷制御電極22のない部分で発生した電
荷は、はとんど第1電極18に到達するが、高照度下で
は横方向抵抗は減少し、はとんど制御電極22へ電荷は
移動する。一方つかまらずに、第1′4極18に到達し
た電荷は、轡1電極18の電位をおし下げ、第6図(b
)に示すエネルギー状態になった場合は、第1電極18
の方から制御電極外電荷が移動し、その結果第1電極1
8の電位は、10、、。
信号電荷制御電極22と等しくなりそれ以下になり得な
い。従って信号電荷制御電極22により、信号電荷量を
制限することが可能である。
本実施例において、Zn5eを正孔阻止層20として膜
厚30oO人、光導電膜21として(Zn  Otl、
   ’I’e)(InzTes)、−、を膜厚X  
   −17 7ec0人に形成した場合、光導電膜のニー電圧(Kn
6・電圧)は、約6vである。この時、信号電荷制御電
極22に4vの電圧を印加すると、第1電極は、4v以
下になり得な−0従って、(1)式より信号電荷制限電
極のない場合に比し、最大信号電荷量Q−8は、晃とな
る。以上のような電荷制限機能はX−Yアドレス型の場
合のように、垂直転送ライン容量の大きな固体撮像装置
に適用しても効果がちZoいず扛の走査デバイスにも共
通であるが、垂直消去帰線期間内の信号の読み込みは、
光導電体を逆バイアスにすることに対応し、そしてもし
強い入射光のある場合信号読み込み期間に発生する電荷
が、垂直転送ライン容量を上まわり、残像あるいはプル
ーミングを生じることに11 なるが、本発明におけるように信号電荷制御電極におい
て蓄積期間中に所定の電位を印加すると、残像あるいは
ブルーミング現象が非常に軽減さ扛る。また信号読み込
み期間中は、第1電極と、信号電荷制御電極の電位を同
一にするように、信号電荷制御電極にパルスを印加する
と、上記強い入射光のある場合で信号読み込み期間に発
生する電荷が、読み込まれるのを完全に防ぐことができ
る。
このことは、電荷転送型の撮像装置の場合にもあてはま
る。
撮像管の場合には、上述の第1電極のかわりに裏面電位
を考えればよく、上記固体撮像素子の実施例の場合と同
様に信号電荷量の制限力釦工能である。
正孔阻止上の制御電極により、正孔注入や光導電膜のブ
レークダウンの恐扛がある場合には、正孔阻止層中に制
御電極を形成するとよい。また、アモルファス19i等
、1層のみで正孔阻止層を用いない場合も、iL−中に
制御′電極を形成すnば、同様な効果が得られる。さら
に信号制御電極は。
−絵素中の一部分に存在すればよいが、第3因のように
構成し、かつこれを不透光性とするなら、強い入射光の
場合にも第1電極の間隔を通しSi基板中で発生するキ
ャリアが、電荷転送段に入り込み、光入射部分の上下9
本来悟号のない部分に白く尾引きする現象−スメアリン
グ−を抑I卜することもできる。
以上説明したように本発明の撮像装置は光導電膜で発生
する電荷が走査回路の充電可能電荷より大きい場合でも
、残像や焼きつけおよびブルーミング現象を起こすこと
なく撮像可能とせしめるものであり、工業上の利用価値
が高い。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例における撮像装置の要部断面
図、第2図は同撮像装置の等節回略図、第3図は同撮像
装置の受光部の要部平面図、第4図(IL) 、 (b
)は同撮像装置の駆−動パルスを示す図、第6図(IL
) 、 (b)は同撮像装置の動作を説明するためのエ
ネルギーバンドの図である。 1o・・・・・・p型半導体基板、11・・・・・−n
ウェル、化領域、16・・・・・・転送ゲート、16・
・・・・・読み込みゲート、17・・・・・・ゲート酸
化膜、18・・・・・・第1電極、19・・・・・・絶
縁体層、20・・・・・・正孔阻止層、21・・・・・
・光導電体、22・・・・・・信号電荷制御電極、23
・・・・・・透明電極。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか1名第1
図 第3図 第4図 第5図 1

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 (1)  光導電膜と、同光導電膜の少なくとも片側表
    面に形成された透明電極と、走査回路とを備え、上記光
    導電膜の一部領域に電極を有することを特徴とする撮像
    装置。 (2)走査回路が電荷転送素子よりなることを特徴とす
    る特許請求の範囲第1項記載の撮像装置。 (3)走査回路がX−Yアビ11機能を有する半導体回
    路素子であることを特徴とする特許請求の範囲第1項記
    載の撮像装置。 (4)走査回路が電子ビームより構成されることを特徴
    とする特許請求の範囲第1項記載の撮像装置。 (6)  電極が非透光性材料よりなることを特徴とす
    る特許請求の範囲第1項記載の撮像装置。 (6)光導電膜に設けられた電極に、少なくとも信号電
    荷蓄積期間中は前記光導電膜のニー電圧よ請求の範囲第
    1項記載の撮像装置。 (71光導電膜に設けられた電極に、少なくとも信号読
    み込み期間中は信号読み込み電位と同じ電位を印加する
    ことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の撮像装置
JP56179465A 1981-11-09 1981-11-09 撮像装置 Pending JPS5880975A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4688098A (en) * 1984-12-24 1987-08-18 Kabushiki Kaisha Toshiba Solid state image sensor with means for removing excess photocharges
US4740824A (en) * 1985-07-18 1988-04-26 Kabushiki Kaisha Toshiba Solid-state image sensor

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4688098A (en) * 1984-12-24 1987-08-18 Kabushiki Kaisha Toshiba Solid state image sensor with means for removing excess photocharges
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