JPS6285579A - 固体撮像装置の駆動方法 - Google Patents
固体撮像装置の駆動方法Info
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- JPS6285579A JPS6285579A JP60224655A JP22465585A JPS6285579A JP S6285579 A JPS6285579 A JP S6285579A JP 60224655 A JP60224655 A JP 60224655A JP 22465585 A JP22465585 A JP 22465585A JP S6285579 A JPS6285579 A JP S6285579A
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- photoconductive film
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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の駆動
方法に関する。
方法に関する。
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、Ｓｉ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。更に光導
電膜の種類により分光感度も自由に選べるため、最近、
アモルファスシリコン膜ｙ Ｚｒ１ｌ−ｘ ＣｄｚＴｅ
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、Ｓｉ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。更に光導
電膜の種類により分光感度も自由に選べるため、最近、
アモルファスシリコン膜ｙ Ｚｒ１ｌ−ｘ ＣｄｚＴｅ
膜等・を積層させた固体撮像装置の開発が進んでいる。
この種の固体撮像装置の一例としては、電荷転送機能を
有する半導体基板例えばＣＣＤ上に、光導電膜と透明電
極を順次積層させた形の構造のものがある。即ち、半導
体基板に形成され一画素ごとに分離されたダイオード領
域に接続された画素電極を半導体基板上に設け、この画
素電極上に光導電膜を形成し、更に光導電膜上に透明電
極を設けている。なお光導電膜が形成される表面を平滑
化するため、半導体基板の凹凸表面上に有機絶縁物或い
は無機絶縁物からなる絶縁層を形成することがある。
有する半導体基板例えばＣＣＤ上に、光導電膜と透明電
極を順次積層させた形の構造のものがある。即ち、半導
体基板に形成され一画素ごとに分離されたダイオード領
域に接続された画素電極を半導体基板上に設け、この画
素電極上に光導電膜を形成し、更に光導電膜上に透明電
極を設けている。なお光導電膜が形成される表面を平滑
化するため、半導体基板の凹凸表面上に有機絶縁物或い
は無機絶縁物からなる絶縁層を形成することがある。
ところでこの固体撮像装置は、光導電膜の容量が電荷転
送部の容量よりも大きくなることが多い。
送部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
電荷転送部で転送し得る最大電荷量以上の電荷は、過剰
電荷として電荷転送部で−あふれ出したり、蓄積部に読
み残されたりする。これによりブルーミングやハイライ
ト残像という現象が生じ。
電荷転送部で転送し得る最大電荷量以上の電荷は、過剰
電荷として電荷転送部で−あふれ出したり、蓄積部に読
み残されたりする。これによりブルーミングやハイライ
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、例えば特開昭
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、電荷制御電極に例えば光導電膜内
に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、過剰に生成した電荷は電荷
制御電極より流出する。こうしてブルーミングやハイラ
イト残像を抑制する。
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、電荷制御電極に例えば光導電膜内
に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、過剰に生成した電荷は電荷
制御電極より流出する。こうしてブルーミングやハイラ
イト残像を抑制する。
ところが電荷制御電極には直流電圧を印加しているため
、信号電荷を蓄積している期間では前述したような効果
があるが、蓄積部から電荷転送部へ信号電荷を読み出し
ている期間中は蓄積部の電位が電荷制御電極の電位より
も高い状態となっているので、この期間に入射した光に
より生じた電荷は電荷制御電極へ流出することができず
、電荷転送部や蓄積部へ蓄積されてしまう。この結果、
蓄積部から電荷転送部へ信号電荷を読み出している期間
中に発生した電荷は、電荷転送部や蓄積部に取り残され
、ブルーミングやハイライ１〜残像が発生する原因とな
る。
、信号電荷を蓄積している期間では前述したような効果
があるが、蓄積部から電荷転送部へ信号電荷を読み出し
ている期間中は蓄積部の電位が電荷制御電極の電位より
も高い状態となっているので、この期間に入射した光に
より生じた電荷は電荷制御電極へ流出することができず
、電荷転送部や蓄積部へ蓄積されてしまう。この結果、
蓄積部から電荷転送部へ信号電荷を読み出している期間
中に発生した電荷は、電荷転送部や蓄積部に取り残され
、ブルーミングやハイライ１〜残像が発生する原因とな
る。
［発明の目的〕
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、発生した過剰電荷を完全に除去し、ブルーミ
ング及びハイライト残像を抑えることの可能な固体撮像
装置の駆動方法の提供を目的とする。
たもので、発生した過剰電荷を完全に除去し、ブルーミ
ング及びハイライト残像を抑えることの可能な固体撮像
装置の駆動方法の提供を目的とする。
即ち本発明は、光電変換を行なう光導電膜で発生した信
号電荷を蓄積部で蓄積した後、信号電荷の量を光導電膜
と電気的に接続された電荷制御電極により制御し電荷転
送部で転送してなる固体撮像装置の駆動方法に関し、蓄
積部から電荷転送部へ信号電荷を読み出す信号読み出し
パルスと同期したパルス電圧を電荷制御電極に印加し、
蓄積部に蓄積された過剰電荷を電荷制御電極へ流し出す
ことを特徴とする。
号電荷を蓄積部で蓄積した後、信号電荷の量を光導電膜
と電気的に接続された電荷制御電極により制御し電荷転
送部で転送してなる固体撮像装置の駆動方法に関し、蓄
積部から電荷転送部へ信号電荷を読み出す信号読み出し
パルスと同期したパルス電圧を電荷制御電極に印加し、
蓄積部に蓄積された過剰電荷を電荷制御電極へ流し出す
ことを特徴とする。
以下本発明の詳細を図面を参照して説明する。
第３図は本発明を適用する固体撮像装置の一例を示す図
である。同図において、光電変換部■は水素化非晶質シ
リコン等の光導電膜と、この光導電膜上に形成された透
明電極例えばＩＴＯとを含む。また画素を形成する金属
よりなる画素電極■が蓄積部■と電気的に接続され、光
電変換部■で発生した信号電荷は蓄積部■に蓄積される
。そして垂直電荷転送部に）が蓄積部■に隣接していて
、蓄積された信号電荷は垂直電荷転送部に）を介して水
平電荷転送部（ハ）に転送される。更にこの信号電荷は
水平電荷転送部■に接続された映像信号出方部０に達し
て、映像信号として外部に取り出される。
である。同図において、光電変換部■は水素化非晶質シ
リコン等の光導電膜と、この光導電膜上に形成された透
明電極例えばＩＴＯとを含む。また画素を形成する金属
よりなる画素電極■が蓄積部■と電気的に接続され、光
電変換部■で発生した信号電荷は蓄積部■に蓄積される
。そして垂直電荷転送部に）が蓄積部■に隣接していて
、蓄積された信号電荷は垂直電荷転送部に）を介して水
平電荷転送部（ハ）に転送される。更にこの信号電荷は
水平電荷転送部■に接続された映像信号出方部０に達し
て、映像信号として外部に取り出される。
第４図は第３図に示した固体撮像装置の画素断面図であ
る。同図において、半導体基板（１０）例えばＰ型シリ
コン基板の一面には、ｎ÷型の埋め込みチャンネルＣＣ
Ｄからなる垂直Ｃ（： Ｄ （１１）と、ｐｎ接合から
なる電荷蓄積ダイオード（Ｉ２）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
（１４）が、電荷蓄積ダイオード（１２）のｎ十型領域
上の一部が露出するように転送電極（１３）とともに形
成されている。こうして半導体基板（１０）には、蓄積
部や電荷転送部が形成される。
る。同図において、半導体基板（１０）例えばＰ型シリ
コン基板の一面には、ｎ÷型の埋め込みチャンネルＣＣ
Ｄからなる垂直Ｃ（： Ｄ （１１）と、ｐｎ接合から
なる電荷蓄積ダイオード（Ｉ２）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
（１４）が、電荷蓄積ダイオード（１２）のｎ十型領域
上の一部が露出するように転送電極（１３）とともに形
成されている。こうして半導体基板（１０）には、蓄積
部や電荷転送部が形成される。
なお転送電極（１３）には外部から所定のパルスが印加
されるようになっており、電荷読み出しパルスを転送電
極（１３）に印加することにより電荷蓄積ダイオード（
１２）内の電荷を垂直ＣＯＤ （１１）に移した後、順
次一方向に転送できる。そして半導体基板（ｌＯ）上に
一部が電荷蓄積ダイオード（１２）即ち蓄積部に接触す
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。
されるようになっており、電荷読み出しパルスを転送電
極（１３）に印加することにより電荷蓄積ダイオード（
１２）内の電荷を垂直ＣＯＤ （１１）に移した後、順
次一方向に転送できる。そして半導体基板（ｌＯ）上に
一部が電荷蓄積ダイオード（１２）即ち蓄積部に接触す
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。
また第１電極（１５）上には、例えばポリイミドからな
る絶縁層（工６）が形成されて、平滑化がなされている
。この絶縁層（１６）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（１０）り の凹凸面を平滑化した後、例えばアルミニエムからなる
電荷制御電極（１７）を形成し、更−に２回目の形成を
行なって、電荷制御電極（１７）は絶縁層（１６）内に
埋め込まれた形になっている。なお電荷制御電極（１７
）は、後述する画素電極（１８）間の間隙に対応する位
置に形成され、パルス電圧を印加するための外部電源（
１９）につながっている。そして絶縁層（１６）にコン
タクトホール（２０）が設けられ、絶縁層（１６）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（１８）が形成されている。なお画素電極（１８）は
コンタクトホール（２０）を介して第１電極（１５）と
電気的に接続されている。また電荷制御電極（１７）上
の一部の絶縁層（１６）は除去されて。
る絶縁層（工６）が形成されて、平滑化がなされている
。この絶縁層（１６）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（１０）り の凹凸面を平滑化した後、例えばアルミニエムからなる
電荷制御電極（１７）を形成し、更−に２回目の形成を
行なって、電荷制御電極（１７）は絶縁層（１６）内に
埋め込まれた形になっている。なお電荷制御電極（１７
）は、後述する画素電極（１８）間の間隙に対応する位
置に形成され、パルス電圧を印加するための外部電源（
１９）につながっている。そして絶縁層（１６）にコン
タクトホール（２０）が設けられ、絶縁層（１６）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（１８）が形成されている。なお画素電極（１８）は
コンタクトホール（２０）を介して第１電極（１５）と
電気的に接続されている。また電荷制御電極（１７）上
の一部の絶縁層（１６）は除去されて。
端部のみが絶縁層（１６）内に埋め込まれるようになる
。そして画素電極（１８）及び露出した電荷制御電極（
１７）上には、光導電膜（２１）例えばｉ型の水素化非
晶質シリコン、バリア層（２２）例えばｐ型の水素化非
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（２３）が順次形成され、電荷制御電極（１７）は
光導電膜（２１）と電気的に接続している。
。そして画素電極（１８）及び露出した電荷制御電極（
１７）上には、光導電膜（２１）例えばｉ型の水素化非
晶質シリコン、バリア層（２２）例えばｐ型の水素化非
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（２３）が順次形成され、電荷制御電極（１７）は
光導電膜（２１）と電気的に接続している。
ここでバリア層（２２）は、透明電極（２３）からの電
荷の注入を阻止する働きをもっている。また透明電極（
２３）は光導電膜（２１）にバイアス電圧を与えるため
に、外部電源（２４）につながっている。
荷の注入を阻止する働きをもっている。また透明電極（
２３）は光導電膜（２１）にバイアス電圧を与えるため
に、外部電源（２４）につながっている。
次に本発明の一実施例を第１図と第２図を用いて説明す
る。ここで第１図はこの実施例における転送電極（１３
）と電荷制御電極（１７）に印加するパルス波形を示す
図であり、同図（、）は転送電極（１３）に印加するパ
ルスタイミング、同図（ｂ）は電荷制御電極（１７）に
印加するパルスタイミングを表わしている、また第２図
（ａ）〜（４））はそれぞれ第１図における期間１１〜
ｔ、での蓄積部、電荷転送部及び転送電極（１３）下の
電位の変化を示す図である。
る。ここで第１図はこの実施例における転送電極（１３
）と電荷制御電極（１７）に印加するパルス波形を示す
図であり、同図（、）は転送電極（１３）に印加するパ
ルスタイミング、同図（ｂ）は電荷制御電極（１７）に
印加するパルスタイミングを表わしている、また第２図
（ａ）〜（４））はそれぞれ第１図における期間１１〜
ｔ、での蓄積部、電荷転送部及び転送電極（１３）下の
電位の変化を示す図である。
第１図（ａ）において、Ａば転送パルス、Ｂは信号読み
出しパルスであり、期間１．．１３で蓄積部から電荷転
送部への信号電荷の読み出しが行なわれる。また第１図
（ｂ）かられかるように、電荷制御電極（１７）には信
号読み出しパルスＢと同期したパルス電圧、即ち通常は
電荷転送部で転送可能な最大量の信号電荷が蓄積された
蓄積部の電位に対応する電圧ｖＣ１例えば２ｖであるが
期間ｔ３ｔｔ４には信号電荷が蓄積されていない状態の
蓄積部の電位に対応する電圧Ｖｃ、例えば４ｖとなるパ
ルス電圧が印加されている。
出しパルスであり、期間１．．１３で蓄積部から電荷転
送部への信号電荷の読み出しが行なわれる。また第１図
（ｂ）かられかるように、電荷制御電極（１７）には信
号読み出しパルスＢと同期したパルス電圧、即ち通常は
電荷転送部で転送可能な最大量の信号電荷が蓄積された
蓄積部の電位に対応する電圧ｖＣ１例えば２ｖであるが
期間ｔ３ｔｔ４には信号電荷が蓄積されていない状態の
蓄積部の電位に対応する電圧Ｖｃ、例えば４ｖとなるパ
ルス電圧が印加されている。
いま第３図と第４図に示した固体撮像装置において、光
電変換を行なう光導電膜（２１）に強い光がイオード（
１２）即ち蓄積部に蓄積されるが、第２図（ａ）に示す
ように、光導電膜（２１）と電気的に接続された電荷制
御電極（１７）に電圧Ｖｃ、が印加されているため、蓄
積部の電位は強大射光があっても電位ｖｃ１で規定され
、蓄積部には電荷転送部で転送可能な最大量の電荷Ｑ７
ｍａｘが蓄積される。次に例えば２５μＳｅＣの期間ｔ
２には、信号読み出しパルスＢがＯＮとなるため、電荷
Ｑ７ｍａｘが電荷転送部へと移送される。しかしこのと
き電荷Ｑ７ｍａｘが電荷転送部へ流れ出すことにより、
蓄積部の電位が上昇して電圧Ｖｅ、より高くなるため、
この期間１ｓ中に過大光により生じた電荷Ｑａは第２図
（ｂ）に示すように電荷転送部や蓄積部に蓄積され、蓄
積部の電位は電圧Ｖｃ、まで下がる。この状態で蓄積さ
れた電荷Ｑａは過剰電荷となり、電荷転送部で転送しき
れなくなる。そこで例えば２５μｓｅｃの期間ｔ１にお
いて、電荷制御電極（１７）に電圧Ｖｃ、を印加するこ
とにより、第２図（ｃ）に示すように電荷ＱＢは電位の
高い電荷制御電極（１７）へ流れ出してなくなる。
電変換を行なう光導電膜（２１）に強い光がイオード（
１２）即ち蓄積部に蓄積されるが、第２図（ａ）に示す
ように、光導電膜（２１）と電気的に接続された電荷制
御電極（１７）に電圧Ｖｃ、が印加されているため、蓄
積部の電位は強大射光があっても電位ｖｃ１で規定され
、蓄積部には電荷転送部で転送可能な最大量の電荷Ｑ７
ｍａｘが蓄積される。次に例えば２５μＳｅＣの期間ｔ
２には、信号読み出しパルスＢがＯＮとなるため、電荷
Ｑ７ｍａｘが電荷転送部へと移送される。しかしこのと
き電荷Ｑ７ｍａｘが電荷転送部へ流れ出すことにより、
蓄積部の電位が上昇して電圧Ｖｅ、より高くなるため、
この期間１ｓ中に過大光により生じた電荷Ｑａは第２図
（ｂ）に示すように電荷転送部や蓄積部に蓄積され、蓄
積部の電位は電圧Ｖｃ、まで下がる。この状態で蓄積さ
れた電荷Ｑａは過剰電荷となり、電荷転送部で転送しき
れなくなる。そこで例えば２５μｓｅｃの期間ｔ１にお
いて、電荷制御電極（１７）に電圧Ｖｃ、を印加するこ
とにより、第２図（ｃ）に示すように電荷ＱＢは電位の
高い電荷制御電極（１７）へ流れ出してなくなる。
即ち蓄積部の電位はＶｃ、で規定され、電荷転送部には
最大転送電荷量である電荷（１７ｍａｘが残る。次に例
えば２５μｓｅｃの期間ｔ４には、信号読み出しパルス
ＢがＯＦＦとなって電荷Ｑ７ｍａｘの転送が開始され。
最大転送電荷量である電荷（１７ｍａｘが残る。次に例
えば２５μｓｅｃの期間ｔ４には、信号読み出しパルス
ＢがＯＦＦとなって電荷Ｑ７ｍａｘの転送が開始され。
出しパルスと同期したパルス電圧を印加することにより
、蓄積部に蓄積される信号電荷の量を電荷転送部で転送
可能な範囲に制御することができるのみならず、信号電
荷が蓄積部から電荷転送部へ読み出される期間に生じた
過剰電荷さえも除去することかできる。この結果、過剰
電荷が電荷転送部であふれ出すことに起因して発生する
ブルーミング、及び電荷が蓄積部に取り残されることに
起因して発生するハイライト残像を抑制することができ
る。
、蓄積部に蓄積される信号電荷の量を電荷転送部で転送
可能な範囲に制御することができるのみならず、信号電
荷が蓄積部から電荷転送部へ読み出される期間に生じた
過剰電荷さえも除去することかできる。この結果、過剰
電荷が電荷転送部であふれ出すことに起因して発生する
ブルーミング、及び電荷が蓄積部に取り残されることに
起因して発生するハイライト残像を抑制することができ
る。
以上説明したように本発明の固体撮像装置の駆動方法は
、信号読み出しパルスと同期したパルスを電荷制御電極
へ印加することにより、信号読み出し期間に生じた過剰
電荷を除去でき、強い入射光があった場合でもブルーミ
ングやハイライト残像がない良好な画像が得られる。
、信号読み出しパルスと同期したパルスを電荷制御電極
へ印加することにより、信号読み出し期間に生じた過剰
電荷を除去でき、強い入射光があった場合でもブルーミ
ングやハイライト残像がない良好な画像が得られる。
第１図は本発明の一実施例における転送電極と電荷制御
電極に印加するパルス波形を示す図、第２図は本発明の
一実施例における蓄積部と電荷転送部の電位の変化を示
す図、第３図は本発明を適用する固体撮像装置の一例を
示す構成図、第４図は第３図に示した固体撮像装置の画
素断面図である。 （１１）・・・垂直ＣＣＤ （１２）・・・電荷蓄積ダイオード （１３）・・・転送電極 （１７）・・・電荷制御電極 （２１）・・・光導電膜 （２３）・・・透明電極 代理人 弁理士 則 近 憲 佑 同 大胡典夫 第 １ 図 第２図 第 ４ 図
電極に印加するパルス波形を示す図、第２図は本発明の
一実施例における蓄積部と電荷転送部の電位の変化を示
す図、第３図は本発明を適用する固体撮像装置の一例を
示す構成図、第４図は第３図に示した固体撮像装置の画
素断面図である。 （１１）・・・垂直ＣＣＤ （１２）・・・電荷蓄積ダイオード （１３）・・・転送電極 （１７）・・・電荷制御電極 （２１）・・・光導電膜 （２３）・・・透明電極 代理人 弁理士 則 近 憲 佑 同 大胡典夫 第 １ 図 第２図 第 ４ 図
Claims (1)
- 光電変換を行なう光導電膜と、この光導電膜上に形成さ
れた透明電極と、前記光導電膜で発生した信号電荷を蓄
積する蓄積部と、この蓄積部で蓄積された信号電荷を転
送する電荷転送部と、前記光導電膜と電気的に接続され
且つ前記光導電膜内の電荷量を制御する電荷制御電極と
を備えた固体撮像装置の駆動方法において、前記蓄積部
から前記電荷転送部へ前記信号電荷を読み出す信号読み
出しパルスと同期したパルス電圧を前記電荷制御電極に
印加することを特徴とする固体撮像装置の駆動方法。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60224655A JPS6285579A (ja) | 1985-10-11 | 1985-10-11 | 固体撮像装置の駆動方法 |
| DE8585116384T DE3570806D1 (en) | 1984-12-24 | 1985-12-20 | Solid state image sensor |
| EP85116384A EP0186162B1 (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 |
|---|---|---|---|
| JP60224655A JPS6285579A (ja) | 1985-10-11 | 1985-10-11 | 固体撮像装置の駆動方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6285579A true JPS6285579A (ja) | 1987-04-20 |
Family
ID=16817125
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60224655A Pending JPS6285579A (ja) | 1984-12-24 | 1985-10-11 | 固体撮像装置の駆動方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6285579A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009164598A (ja) * | 2007-12-28 | 2009-07-23 | Dongbu Hitek Co Ltd | イメージセンサー及びその製造方法 |
-
1985
- 1985-10-11 JP JP60224655A patent/JPS6285579A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009164598A (ja) * | 2007-12-28 | 2009-07-23 | Dongbu Hitek Co Ltd | イメージセンサー及びその製造方法 |
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