JPS61280657A - 固体撮像装置 - Google Patents
固体撮像装置Info
- Publication number
- JPS61280657A JPS61280657A JP60121406A JP12140685A JPS61280657A JP S61280657 A JPS61280657 A JP S61280657A JP 60121406 A JP60121406 A JP 60121406A JP 12140685 A JP12140685 A JP 12140685A JP S61280657 A JPS61280657 A JP S61280657A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- voltage
- charge
- charge control
- control electrode
- photoconductive film
- Prior art date
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- Pending
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- 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】
〔発明の技術分野〕
本発明は光導電膜を積層させた形の固体撮像装置）：関
する。
する。
光電変換を光導電膜で行なう固体撮像装置は開口率を大
きく取れるために高い感度を持つ。また入射光量の多く
は光導電膜内で吸収されるため、Ｓ１基板内部での電荷
の発生が少なく低スミアという特徴を有する。更（：光
導電膜の種類により分光感度も自由（二選べるため、最
近、アモルファスシリコン膜、 Ｚｎ１−エＣｄ ｚ
Ｔ ｅ膜等を積層させた固体撮像装置の開発が進んでい
る。
きく取れるために高い感度を持つ。また入射光量の多く
は光導電膜内で吸収されるため、Ｓ１基板内部での電荷
の発生が少なく低スミアという特徴を有する。更（：光
導電膜の種類により分光感度も自由（二選べるため、最
近、アモルファスシリコン膜、 Ｚｎ１−エＣｄ ｚ
Ｔ ｅ膜等を積層させた固体撮像装置の開発が進んでい
る。
第４図は従来の固体撮像装置の一例を示す図である。同
図；二おいて、光電変換部（１）はアモルファスシリコ
ン等の光導電膜と、この光導電膜上（二形成された透明
電極例えばＩＴＯとからなる。また画素を形成する金属
よりなる画素電極（２）が蓄積部（３）と電気的に接続
され、光電変換部（１）で発生した信号電荷は蓄積部（
３）；二蓄積される８そして垂直電荷転送部（４）が蓄
積ｇ１５ （３） Ｅ隣接していて、蓄積された信号電
荷は垂直電荷転送部（４）を介して水平電荷転送部（５
）に転送される。更にこの信号電荷は水平電荷転送部（
５）に接続された映像信号出力部（６）に達して、映像
信号として外部に取り出される。
図；二おいて、光電変換部（１）はアモルファスシリコ
ン等の光導電膜と、この光導電膜上（二形成された透明
電極例えばＩＴＯとからなる。また画素を形成する金属
よりなる画素電極（２）が蓄積部（３）と電気的に接続
され、光電変換部（１）で発生した信号電荷は蓄積部（
３）；二蓄積される８そして垂直電荷転送部（４）が蓄
積ｇ１５ （３） Ｅ隣接していて、蓄積された信号電
荷は垂直電荷転送部（４）を介して水平電荷転送部（５
）に転送される。更にこの信号電荷は水平電荷転送部（
５）に接続された映像信号出力部（６）に達して、映像
信号として外部に取り出される。
ところでこの固体撮像装置は、光電変換ｆｆ１ｌ（ｔ）
の容量が垂直電荷転送部（４）の容量よりも大きくなる
ことが多い。このため、強い光が入射すると、生じた信
号電荷のうち垂直電荷転送部（４）で転送し得る最大電
荷量以上の電荷は、過剰電荷として垂直電荷転送部（４
）であふれ出したり、蓄積部（３）に読み残されたりす
る。これによりブルーミングやノ・イライト残像という
現象が生じ、画質に悪影響をもたらす。
の容量が垂直電荷転送部（４）の容量よりも大きくなる
ことが多い。このため、強い光が入射すると、生じた信
号電荷のうち垂直電荷転送部（４）で転送し得る最大電
荷量以上の電荷は、過剰電荷として垂直電荷転送部（４
）であふれ出したり、蓄積部（３）に読み残されたりす
る。これによりブルーミングやノ・イライト残像という
現象が生じ、画質に悪影響をもたらす。
そこでこのような問題を解決するために、例えは特願昭
５９−２７０６８８号に提案された固体撮像装置では、
画素電極間の間隙に対応する位置に光導電膜とオーミッ
ク接触する電荷制御用電極が設けられている。そして信
号電荷が電子の場合は、電荷制御用電極（：例えば光導
電膜内（二過剰電荷が発生し始めるときの画素電極の電
位以上の電圧を印加することにより、過剰（二生成した
電荷は電荷制御用電極より流出する。また電荷制御用電
極へ；例えば透明電極の電位より低い電圧を印加すると
。
５９−２７０６８８号に提案された固体撮像装置では、
画素電極間の間隙に対応する位置に光導電膜とオーミッ
ク接触する電荷制御用電極が設けられている。そして信
号電荷が電子の場合は、電荷制御用電極（：例えば光導
電膜内（二過剰電荷が発生し始めるときの画素電極の電
位以上の電圧を印加することにより、過剰（二生成した
電荷は電荷制御用電極より流出する。また電荷制御用電
極へ；例えば透明電極の電位より低い電圧を印加すると
。
電荷制御用電極から電荷が注入されて、低照度の場合の
残像が改善される。しかし電荷制御用電極には一定の電
圧を印加しているので、入射光量が急激に変化する等の
状況には充分に対応できず支障をきたしていた。
残像が改善される。しかし電荷制御用電極には一定の電
圧を印加しているので、入射光量が急激に変化する等の
状況には充分に対応できず支障をきたしていた。
本発明はこのような従来の欠点を解決するためになされ
たもので、光導電膜内の電荷量を絶えず適正な範囲に保
つことの可能な固体撮像装置の提供を目的とする。
たもので、光導電膜内の電荷量を絶えず適正な範囲に保
つことの可能な固体撮像装置の提供を目的とする。
即ち本発明は、光導電膜と電気的尤：接続して形成され
た電荷制御用電極に画素からの出力信号（二応じた電圧
を印加する手段を有することを特徴とする光導電膜種Ｊ
Ｉｍの固体撮像装置である。そして光導電膜ζ；入射す
る光１ｌｌ＝応じて、電荷制御用電極の働きで電荷の注
入と流出を行なうことができる。
た電荷制御用電極に画素からの出力信号（二応じた電圧
を印加する手段を有することを特徴とする光導電膜種Ｊ
Ｉｍの固体撮像装置である。そして光導電膜ζ；入射す
る光１ｌｌ＝応じて、電荷制御用電極の働きで電荷の注
入と流出を行なうことができる。
以下本発明の詳細を図面を参照して説明する。
第３図は本発明の一実施例の一画素を示す断面図である
。これからこの実施例を製造工程に従って説明する。ま
ず半導体基板ａ１例えばｐ屋シリコン基板の一面には、
ｎ型の埋め込みチャンネルＣＯＤからなる垂直Ｃ０Ｄ（
ｌｌ）と、ｐｎ接合からなる電荷蓄積ダイオード＠が隣
接して形成されている。
。これからこの実施例を製造工程に従って説明する。ま
ず半導体基板ａ１例えばｐ屋シリコン基板の一面には、
ｎ型の埋め込みチャンネルＣＯＤからなる垂直Ｃ０Ｄ（
ｌｌ）と、ｐｎ接合からなる電荷蓄積ダイオード＠が隣
接して形成されている。
そして転送電極（１３を絶縁するための絶縁膜Ｉが、電
荷蓄積ダイオード＠のｎ＋減領域上の一部が露出するよ
うシー転送電極−とともに形成されている。
荷蓄積ダイオード＠のｎ＋減領域上の一部が露出するよ
うシー転送電極−とともに形成されている。
こうして半導体基板（１１には、電荷蓄積部や走査部が
形成される。なお転送電極α階には外部から所定のパル
スが印加されるようになっていて、電荷蓄積ダイオード
（１力内の電荷を垂直ＣＣＤ←υに移した後、順次一方
向に転送できる。そして半導体基板側止に一部が１荷蓄
積ダイオード（１カ即ち電荷蓄積部Ｉ：接触するように
、例えばアルミニウムからなる第１電極（１５が互いに
分離して形成されている。
形成される。なお転送電極α階には外部から所定のパル
スが印加されるようになっていて、電荷蓄積ダイオード
（１力内の電荷を垂直ＣＣＤ←υに移した後、順次一方
向に転送できる。そして半導体基板側止に一部が１荷蓄
積ダイオード（１カ即ち電荷蓄積部Ｉ：接触するように
、例えばアルミニウムからなる第１電極（１５が互いに
分離して形成されている。
またｊｌ’ｇｌ電極（１５上には、例えばポリイミドか
らなる絶縁層αｅが形成されて、平滑化がなさ７してい
る。
らなる絶縁層αｅが形成されて、平滑化がなさ７してい
る。
この絶縁層αｅの形成は２回にわたって行なわれ、まず
１回目の形成により半導体基板Ｕ＠の凹凸面を“平滑化
した後、例えはアルミニウムからなる電荷制御用電極側
を形成し、更）二２回目の形成を行なって、電荷制御用
電極αηは絶縁層（ｌＩ１９内に埋め込まれた形になっ
ている。なお電荷制御用電極（ｌηは、後述する画素′
岨極α梯間の間隙に対応する位置に形成されている。そ
して絶縁層（１１Ｅコンタクトホール（１９が設けられ
、絶縁層αＱ上に所定の間隔をおいて例えばアルミニウ
ムからなる画素電極αυが形成されている。なお画素電
極ｕ８はコンタクトホールα■を介して第１電極α９と
電気的に接続されている。
１回目の形成により半導体基板Ｕ＠の凹凸面を“平滑化
した後、例えはアルミニウムからなる電荷制御用電極側
を形成し、更）二２回目の形成を行なって、電荷制御用
電極αηは絶縁層（ｌＩ１９内に埋め込まれた形になっ
ている。なお電荷制御用電極（ｌηは、後述する画素′
岨極α梯間の間隙に対応する位置に形成されている。そ
して絶縁層（１１Ｅコンタクトホール（１９が設けられ
、絶縁層αＱ上に所定の間隔をおいて例えばアルミニウ
ムからなる画素電極αυが形成されている。なお画素電
極ｕ８はコンタクトホールα■を介して第１電極α９と
電気的に接続されている。
また電荷制御用電極ＣＬ、）上の一部の絶縁層αｅは除
去されて、端部のみが絶縁層（１！内に埋め込唸れるよ
うになる。そして画素電極（ｌシ及び露出した電荷制御
用１ｍ（１’ｒ）上（畷よ、光導−′ま膜（１例えばｉ
量の水素化非晶質シリコン、パリ１層（２刀例えはｐ凰
の水素化非晶質シリコンカーバイド及び例えばＩＴＯか
らなる透明電極＠が順次形成さ２ｔ、電荷制御用電極α
ηは光導電腰回と電気的（二接続している。ここでバリ
アＭ（２１）は、透明電極□□□からの電荷の圧入を阻
止する働きをもっている。また透明１極ｌ、！２は光導
電膜（至）（−バイアス電圧ｖ１゜を与えるために、外
部電源（至）につながっている。
去されて、端部のみが絶縁層（１！内に埋め込唸れるよ
うになる。そして画素電極（ｌシ及び露出した電荷制御
用１ｍ（１’ｒ）上（畷よ、光導−′ま膜（１例えばｉ
量の水素化非晶質シリコン、パリ１層（２刀例えはｐ凰
の水素化非晶質シリコンカーバイド及び例えばＩＴＯか
らなる透明電極＠が順次形成さ２ｔ、電荷制御用電極α
ηは光導電腰回と電気的（二接続している。ここでバリ
アＭ（２１）は、透明電極□□□からの電荷の圧入を阻
止する働きをもっている。また透明１極ｌ、！２は光導
電膜（至）（−バイアス電圧ｖ１゜を与えるために、外
部電源（至）につながっている。
第１図はこの実施例における画素からの出力信号に応じ
た電圧を電荷制御用電極αηに印加する手段の一例を示
す概略図である。同図かられかるように、電荷制御用電
極（１７）は画素電極α樽の間隙及び周囲に格子状に形
成されている。また垂直電荷転送部（至）は第３図の垂
直Ｃ０Ｄ（ｌυと対応しており、端部で水平電荷転送部
Ｇυ（二つながっている。更Ｃ；水平電荷転送部０υは
、出力アンプ器と信号−電圧変換部（至）を介して電荷
制御用ｘａｕ’ｒ＋につながっている。
た電圧を電荷制御用電極αηに印加する手段の一例を示
す概略図である。同図かられかるように、電荷制御用電
極（１７）は画素電極α樽の間隙及び周囲に格子状に形
成されている。また垂直電荷転送部（至）は第３図の垂
直Ｃ０Ｄ（ｌυと対応しており、端部で水平電荷転送部
Ｇυ（二つながっている。更Ｃ；水平電荷転送部０υは
、出力アンプ器と信号−電圧変換部（至）を介して電荷
制御用ｘａｕ’ｒ＋につながっている。
次にこの実施例の動作について説明する。まず第３図に
示した単位画素において、転送電極ａ３に読み出しパル
ス電圧が印加された直後は、電荷蓄積ダイオード圓、第
１電極α＄及び画素＊ ｔｉ 崗の電位は、ゲート＠の
チャネル電位ｖｃＨに設定される。
示した単位画素において、転送電極ａ３に読み出しパル
ス電圧が印加された直後は、電荷蓄積ダイオード圓、第
１電極α＄及び画素＊ ｔｉ 崗の電位は、ゲート＠の
チャネル電位ｖｃＨに設定される。
この状態から入射光（−より光導電膜１層内で生じた電
子・正孔対が各々画素５ｈａ１１や透明電極器に移動す
るため、画素電極α梯の電位は下がる。そして一定の蓄
積期間が経過した後、画素磁極σ峰の電位は入射光量に
応じた電圧’Ｖｓまで下がり、再び転送電極（１３に絖
み出しパルス電圧が印加されると、ｖｃＨ−ｖｓζ；応
じた電荷が垂直Ｃ０ＤＣＩｎ＞に移される。
子・正孔対が各々画素５ｈａ１１や透明電極器に移動す
るため、画素電極α梯の電位は下がる。そして一定の蓄
積期間が経過した後、画素磁極σ峰の電位は入射光量に
応じた電圧’Ｖｓまで下がり、再び転送電極（１３に絖
み出しパルス電圧が印加されると、ｖｃＨ−ｖｓζ；応
じた電荷が垂直Ｃ０ＤＣＩｎ＞に移される。
このようにして垂直ＣＣＤαυへ移された単位画素から
の信号電荷は、第１図に示したような垂直電荷転送部（
至）と水平電荷転送部６１）に順次転送され、出力アン
プ０のより時系列信号として出力される。そしてこの出
力された信号は２つに分離され、一方は外部の信号処理
回路を通して映像信号として出力されるが、他方は信号
−電圧変換部（ト）で信号（一応じた電圧（二変換され
、電荷制御用電極αηに印加される。ここで第２図は黒
レベル電圧に対し光信号電圧が低くなる出力信号の場合
の信号−電圧変換部（２）の−例を示す図であり、１フ
イ一ルド期間の出力信号を積分して平均化し電圧に変換
する回路を備えている。この回路において、出力アンプ
Ｏａからの信号は端子０ｏより入力して、垂直の同期信
号に同期したスイッチ（４１）を通過した後、抵抗（Ｑ
と容量（４３より構成される低域通過フィルターで積分
されて、直流成分を含む信号（：変換される。そしてこ
の信号をトランジスタ（４４Ｊで増幅することにより、
端子（４！１９より電荷制御用電極αηに印加する電圧
が得られる。
の信号電荷は、第１図に示したような垂直電荷転送部（
至）と水平電荷転送部６１）に順次転送され、出力アン
プ０のより時系列信号として出力される。そしてこの出
力された信号は２つに分離され、一方は外部の信号処理
回路を通して映像信号として出力されるが、他方は信号
−電圧変換部（ト）で信号（一応じた電圧（二変換され
、電荷制御用電極αηに印加される。ここで第２図は黒
レベル電圧に対し光信号電圧が低くなる出力信号の場合
の信号−電圧変換部（２）の−例を示す図であり、１フ
イ一ルド期間の出力信号を積分して平均化し電圧に変換
する回路を備えている。この回路において、出力アンプ
Ｏａからの信号は端子０ｏより入力して、垂直の同期信
号に同期したスイッチ（４１）を通過した後、抵抗（Ｑ
と容量（４３より構成される低域通過フィルターで積分
されて、直流成分を含む信号（：変換される。そしてこ
の信号をトランジスタ（４４Ｊで増幅することにより、
端子（４！１９より電荷制御用電極αηに印加する電圧
が得られる。
今まで述べたような構成と動作によりこの実施例では、
強い光が入射すると出力信号が増加して、トランジスタ
（４４）のペース電圧が低下し、コレクタ電圧が上昇す
るので、電荷制御用電極αηに印加される電圧ＶＣＤも
高くなる。そして光量に応じて低下する画素電極α樽の
電位ｖｓがＶＣＤと等しくなった以後は、光導電膜（至
）で生成する過剰な電荷は、電荷制御用電極（１７）か
ら流出しブルーミングは抑制される。また低照度の場合
は、出力信号が小さくてトランジスタ０４）の出力電圧
が低下するとともに、ｖａｎも低くなる。セしてＶＣＤ
が透明電極に）の電位ｖＴＤ以下（二なると、電荷制御
用電極σＤより光導電膜（イ）内に電荷が注入されて残
像が改善される。
強い光が入射すると出力信号が増加して、トランジスタ
（４４）のペース電圧が低下し、コレクタ電圧が上昇す
るので、電荷制御用電極αηに印加される電圧ＶＣＤも
高くなる。そして光量に応じて低下する画素電極α樽の
電位ｖｓがＶＣＤと等しくなった以後は、光導電膜（至
）で生成する過剰な電荷は、電荷制御用電極（１７）か
ら流出しブルーミングは抑制される。また低照度の場合
は、出力信号が小さくてトランジスタ０４）の出力電圧
が低下するとともに、ｖａｎも低くなる。セしてＶＣＤ
が透明電極に）の電位ｖＴＤ以下（二なると、電荷制御
用電極σＤより光導電膜（イ）内に電荷が注入されて残
像が改善される。
なお今までは電荷の主体が電子である場合（二ついて述
べたが、これが正孔であっても本発明を適用できること
は言うまでもない。また電荷制御用電極αηに印加する
電圧として、１フイ一ルド期間の出力信号の平均値を変
換した電圧を用いたが、これは１フイ一ルド期間の出力
信号のピーク値を変換した電圧であってもよい。更に出
力アンプ国からの信号を印加電圧に変換する例を述べた
が、信号処理回路を通した後の映像信号を印加電圧に変
換−してもよい。また光導電膜翰として水素化非晶質シ
リコンの例を述べたが、これに限らず、撮像管用の光電
変換材料として用いられている８ｂ２８１，８ａ−人５
−Ｔｅ、ＣｄＳｅ及びＣｄＺｎＴｅ等も使用できること
は明らかであり、Ｉｎ８ｂ、 Ｐｂ５ｎＴｅ及びＣｄ）
（ｇＨｅ等の赤外用光電材料も使用できる。
べたが、これが正孔であっても本発明を適用できること
は言うまでもない。また電荷制御用電極αηに印加する
電圧として、１フイ一ルド期間の出力信号の平均値を変
換した電圧を用いたが、これは１フイ一ルド期間の出力
信号のピーク値を変換した電圧であってもよい。更に出
力アンプ国からの信号を印加電圧に変換する例を述べた
が、信号処理回路を通した後の映像信号を印加電圧に変
換−してもよい。また光導電膜翰として水素化非晶質シ
リコンの例を述べたが、これに限らず、撮像管用の光電
変換材料として用いられている８ｂ２８１，８ａ−人５
−Ｔｅ、ＣｄＳｅ及びＣｄＺｎＴｅ等も使用できること
は明らかであり、Ｉｎ８ｂ、 Ｐｂ５ｎＴｅ及びＣｄ）
（ｇＨｅ等の赤外用光電材料も使用できる。
以上説明したように本発明の固体撮像装置は、光導電膜
に電気的に接続して設けられた電荷制御用電極に単位画
素からの出力信号に応じた電圧を印加することにより、
状況に応じて光導電膜内の電荷を自動的に制御できるの
で、強い光が入射した場合のブルーミングの抑制と低照
度の場合の残像の改善を同時に実現できる。
に電気的に接続して設けられた電荷制御用電極に単位画
素からの出力信号に応じた電圧を印加することにより、
状況に応じて光導電膜内の電荷を自動的に制御できるの
で、強い光が入射した場合のブルーミングの抑制と低照
度の場合の残像の改善を同時に実現できる。
第１図は本発明における画素からの出力信号に応じた電
圧を電荷制御用電極（；印加する手段の一例を示す図、
％２図は画素からの出力信号を電圧に変える信号−電圧
変換部の一例を示す図、第３図は本発明の一実施例の一
画素を示す断面図、第４図は従来の固体撮像装置の一例
を示す図である。 （１１・・・半導体基板 住η・・・電荷制御用電極 （ＩｇＪ・・・画素電極 翰・・・光導電膜 シフ・・・透明電ｉ 代理人 弁理士 則 近 憲 佑、 （ほか１名）第
１ 図 第 ２ 図
圧を電荷制御用電極（；印加する手段の一例を示す図、
％２図は画素からの出力信号を電圧に変える信号−電圧
変換部の一例を示す図、第３図は本発明の一実施例の一
画素を示す断面図、第４図は従来の固体撮像装置の一例
を示す図である。 （１１・・・半導体基板 住η・・・電荷制御用電極 （ＩｇＪ・・・画素電極 翰・・・光導電膜 シフ・・・透明電ｉ 代理人 弁理士 則 近 憲 佑、 （ほか１名）第
１ 図 第 ２ 図
Claims (1)
- 電荷蓄積部と走査部が形成された半導体基板と、前記電
荷蓄積部と電気的に接続するように一画素ごとに分離し
て形成された画素電極と、この画素電極上に形成された
光導電膜と、この光導電膜上に形成された透明電極と、
前記光導電膜と電気的に接続して形成された電荷制御用
電極とを有する固体撮像装置において、前記画素からの
出力信号に応じた電圧を前記電荷制御用電極に印加する
手段を備えたことを特徴とする固体撮像装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60121406A JPS61280657A (ja) | 1985-06-06 | 1985-06-06 | 固体撮像装置 |
| EP85116384A EP0186162B1 (en) | 1984-12-24 | 1985-12-20 | Solid state image sensor |
| DE8585116384T DE3570806D1 (en) | 1984-12-24 | 1985-12-20 | Solid state image sensor |
| US06/813,466 US4688098A (en) | 1984-12-24 | 1985-12-24 | Solid state image sensor with means for removing excess photocharges |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60121406A JPS61280657A (ja) | 1985-06-06 | 1985-06-06 | 固体撮像装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61280657A true JPS61280657A (ja) | 1986-12-11 |
Family
ID=14810385
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60121406A Pending JPS61280657A (ja) | 1984-12-24 | 1985-06-06 | 固体撮像装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61280657A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2888667A1 (fr) * | 2005-07-12 | 2007-01-19 | Commissariat Energie Atomique | Capteur d'image a couche photosensible continue |
-
1985
- 1985-06-06 JP JP60121406A patent/JPS61280657A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2888667A1 (fr) * | 2005-07-12 | 2007-01-19 | Commissariat Energie Atomique | Capteur d'image a couche photosensible continue |
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