JPS63215064A - 固体撮像装置 - Google Patents

固体撮像装置

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Publication number
JPS63215064A
JPS63215064A JP62049276A JP4927687A JPS63215064A JP S63215064 A JPS63215064 A JP S63215064A JP 62049276 A JP62049276 A JP 62049276A JP 4927687 A JP4927687 A JP 4927687A JP S63215064 A JPS63215064 A JP S63215064A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
transfer line
diffusion layer
semiconductor substrate
imaging device
impurity diffusion
Prior art date
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Pending
Application number
JP62049276A
Other languages
English (en)
Inventor
Mitsuo Yasuhira
光雄 安平
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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Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP62049276A priority Critical patent/JPS63215064A/ja
Publication of JPS63215064A publication Critical patent/JPS63215064A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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
    • H10F39/15Charge-coupled device [CCD] image sensors
    • H10F39/153Two-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。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は受光素子として光導電体膜を用いた2次元面体
撮像装置に関し、特に受光部の余剰信号電荷が撮像画面
に悪影響を与えるのを取シ除くための新規なる構造を有
する固体撮像装置に関するものである。
従来の技術 図2は従来の光導電膜積層型2次元面体撮像装置の1絵
索の等価回路七その駆動時のポテンシャル分布を概略的
に示したものである。
ここで31は半導体基板で、32は信号蓄積用ダイオー
ドで半導体基板31と反対の導電形の不純物で形成され
ている。33は読み出しゲートチャネル、34は電荷転
送ラインで、32 、33 。
34で1個のMOSトランジスタ37を形成する。
36は光導電体膜、36は電荷転送ライン34の転送電
極で、同時に読み出しMOS)ランジスタ37のゲート
電極も兼ねる。φVは上記転送電極36に印加されるク
ロックパルスで、VTは上記光導電体膜36に印加され
るバイアス電圧である。
Cfは光導電体膜36の容量、C,は蓄積ダイオード3
2の接合容量、CPは蓄積ダイオード32と転送電極3
6間の寄生容量である。
ここで従来の素子の動作を簡単に説明する。入射信号光
は、半導体基板上に形成された光導電体膜36で光電変
換された後、ダイオード32に蓄積される。そして、チ
ャネル33を介して蓄積ダイオード32から垂直の転送
ライン34へ読み出される。次に垂直の転送ラインを介
して水平の転送ラインに読み出され、最後に外部回路に
出力として取シ出される。
次に駆動ポテンシャルの説明を行なう。ここで、読み出
しゲート下の電位はφVパルスが0FFO時はψR−O
FFで、φVパルス中の転送パルス力ONの時はψA、
ON で、読み出しパルスがONの時はψR−Rである
。同様に転送ラインの電位も、φVパルスがOFFの時
はψ5−OFFで、φVパルス中の転送パルスがONの
時はψ5−ON  で、読み出−しパルスがONの時は
ψS−Rである。ここで受光部側の最大信号電荷量は、 Qp ++max =Ct ” 7′vKnee   
   ’・・・・・0)Ct=Cf−t−Cp+C。
Cf :光導電体膜容量 Cp:寄生容量 Cj :接合容量 ′vKnee :光導電体膜の光電変換特性が最良とな
る初期膜バイア スミ圧 と考えられる。一方、垂直の走査回路の最大取扱い電荷
量はQSHCである。一般に、垂直の走査回路に電荷転
送素子を用いた光導電体膜積層型固体撮像装置において
は、 ’p−max >QSW::         ””’
12)すなわち、受光部側の信号電荷量が転送電荷量よ
シ大きいという関係にある。
発明が解決しようとする問題点 (1)受光部の信号電荷を全て走査回路に読み込と場合
において、強い入射光で受光部の信号電荷量が走査回路
の取シ扱い電荷量よシ大きくなった時、走査回路に読み
込まれた受光部の全信号電荷は走査回路の転送ライン上
にあふれ出し、この結果、撮像画面上では縦に白線の伸
びが発生する。
俊)受光部の信号電荷を最大でも転送ラインの取扱い電
荷量だけ読み込む場合において、強い入射光で受光部の
信号電荷量が走査回路の取り扱い電荷量より大きくなっ
た時、1回目の読み込みでは受光部の全信号電荷を読み
出すことができないため、信号電荷の積み残しが発生す
る。
この結果、撮像画面上では残像が発生する。
本発明はかかる従来の問題点に鑑み、光導電体膜積層型
固体撮像装置の、受光部の余剰信号電荷が撮像画面上に
与える影響を除去する新規なる構造の固体撮像装置を提
供せんとするものである。
問題点を解決するための手段 本発明は上記問題点を解決するため、信号電荷の蓄積ダ
イオードと転送ラインの両方に、各々の電位をクリップ
する機能を設けるものである。すなわち、半導体基板上
に、不純物濃度が薄く、拡散層が浅い第1のウェル領域
と不純物濃度が濃く、拡散層が深い第2のウェル領域を
形成する。そして、両ウェル領域に、走査回路としてI
L−CODを用いた光導電膜積層型固体撮像素子を形成
する。その際、蓄積ダイオード部を第1のウェル領域に
形成し、走査回路の他の部分は第2のウェル領域に形成
する。更に、転送ラインに隣接して、蓄積ダイオードと
同一の導電形を有する不純物拡散層によるドレイン部を
設け、このドレイン部はゲートを介して転送ラインと接
続されている。そして、ドレイン部には外部から任意の
バイアスが印加される。
また、転送ラインの転送電極は、蓄積ダイオードからの
読み出し電極と、転送ラインからドレイン部への接続ゲ
ートの電極も兼ねる。
基板とウェル領域の間にも任意のバイアスが印加される
作  用 基板とウェル領域間に逆バイアス電位を印加することに
より、蓄積ダイオードの信号電荷の蓄積に伴なう電位上
昇を制御できる。また、蓄積ダイオードから信号電荷を
読み出しゲートを介して転送ラインに読み出す。そして
、転送ラインの取扱い電荷量以上の読み出された信号電
荷は、接続ゲートを介して、転送ラインからドレインに
吸収される。
実施例 本発明の一実施例を第1図(a)に示し、その動作を第
1図(b)を用いて説明する。第1図(a)は、本実施
例の光導電膜積層型2次元面体撮像装置の1絵素の等何
回路で、第1図(b)はその駆動時のポテンシャル分布
を概略的に示したものである。
ここで1は半導体基板、2は上記基板1と反対の導電形
を有するwell1層、3も同じく上記基板1と反対の
導電形を有するwel1層で、wel1層2はwel1
層3と比較し、不純物濃度が薄く、wel1層の厚みが
小さい。4は信号蓄積用ダイオードで上記wel1層2
の中に形成され、well 層と反対の導電形の不純物
拡散層で形成されている。6は読み出しゲートチャネル
、6は電荷転送ラインで、4.5.6で1個のMOS)
ランジスタ9を形成する。7はクリップゲートチャネル
、8はクリップドレインで、6,7.8で1個のMOS
トランジスタ10を形成する。ここ−で、上記不純物拡
散層5,6,7.8は全て上記well1層3の中に形
成される。11は光導電体膜、12は電荷転送ライン6
の転送電極で、同時に読み出しMOS)ランジスタ9と
、クリップMO8)ランジスタ1゜のゲート電極も兼ね
る。
φVは上記転送電極12に印加されるクロックパルスで
、V7は上記光導電体膜11に印加されるバイアス電圧
である。Ciは上記光導電体膜11の膜容量、Ojは上
記蓄積ダイオード4の接合容量、Cpは上記蓄積ダイオ
ード4と上記転送電極12間の寄生容量である。vCD
は上記クリップドレイン8のバイアス電位、vsubは
上記基板1と上記wel1層2,3間の逆バイアス電位
である。
ここで本発明の実施例の動作を第1図すを用いて説明す
る。各々の部分の駆動ポテンシャルは、以下の様になる
。読み出しゲート6下の電位は〜パルスがOFFの時は
ψR−OFFで、φVパルス中の転送パルスがONの時
はψR−ON、読み出しパルスがONの時はψR−Rで
ある。同様に、転送ライン6の電位も1各々1ψ5−O
FF#ψ5−ONsψS−Rで1クリツプゲート7下の
電位も、各々、ψC−0FF =ψC−0N、ψC−R
である0 ここで動作を簡単に説明する。入射信号光は、光導電体
膜11で光電変換され、次に蓄積ダイオード4に蓄積さ
れる。一定の蓄積時間後、読み出しパルスがONするこ
とにより、蓄積信号電荷Qpが、転送ライン6に読み出
される。その際、転送ラインの取扱い電荷量05)fC
よ)も大きい分の電荷(Qp  QSHC)は、クリッ
プゲート7を介して、クリップドレイン8に吸収される
。この時、ψH,HSψc−m < vCD     
 −°0の電位関係を満たす様に電位設定をする。
読み出しが終了後、転送ライン6上に読み出された信号
電荷は、転送パルスのON、OFFの繰り返しによって
、水平の転送ラインまで転送され、最後に外部回路に出
力として取り出される。信号電荷の転送の際、強い入射
光によって発生した過剰電荷が転送ラインに流入しない
様に、ψR,ON<ψIIub          −
−(4)の電位関係になる様、v、ub電位を設定する
発明の効果 強い入射光で、受光部の信号電荷量が転送ラインの取扱
い電荷量より大きくなった場合でも、本実施例では以下
の効果がある。すなわち、受光部の信号電荷を全て転送
ラインに読み込む方式をとるので、過剰信号電荷の積み
残しがなく、それによる残像が撮像画面上では発生しな
い。そして、受光部の信号電荷を全て転送ラインに読み
込む際、転送ラインの取扱い電荷量QSHC以上の過剰
信号電荷は、クリップゲートを介して、クリップドレイ
ンに吸収される。その為、転送ライン上に過剰信号電荷
があふれ出すことに起因する撮像画面上の縦の白線の伸
びが解消される。さらに、信号電荷の転送中の受光部の
、強い入射光による電位の上昇が、縦型VOD構造の■
8ub電位によって、転送ラインのONレベル以下に規
制されるので、転送ラインに流入しない。その為、撮像
画面上のスミア−現象が解消される。
この様に、本発明により、光導電膜積層型固体撮像装置
の強い入射光による過剰信号電荷が撮像画面上に与える
悪影響を取シ除くことができる。
【図面の簡単な説明】
第1図(a) 、 tb>は本発明の一実施例に於ける
1絵素の等価格回路図および駆動時のポテンシャル分布
図、第2図(a) p C”)は従来の1絵素の等何回
路Zおよび駆動時のポテンシャル分布図である。 1・・・・・半導体基板、2・・・・・・第1のweA
1層、3・・・・・・第2のwelLR層、4・・・・
・・蓄積ダイオード、8・・・・・クリップドレイン、
9・・・・・・読み出しトランジスタ、10・・・・・
・クリップトランジスタ、11・・・・・・光導電体膜
、vCD・・・・・−クリップドレインバイアス、vg
ub・・・・・・基板バイアス。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか1名第1
図 1/T 第2図 ■千

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 第1の半導体基板上に、上記第1の半導体基板と導電形
    が反対で不純物濃度が薄く、拡散層が浅い第1のウェル
    領域と、不純物濃度が濃く、拡散層が深い第2のウェル
    領域よりなる第2の半導体基板を形成し、上記第2の半
    導体基板上に、光信号を電気信号に変換する光導電体膜
    と、上記光導電体膜と電気的に接続し、上記光導電体膜
    で発生する光信号電荷を蓄積する上記第2の半導体基板
    と反対の導電形を有する第1の不純物拡散層と、上記第
    1の不純物拡散層の信号電荷を受け外部回路に転送する
    転送ラインよりなる固体撮像装置であって、上記第2の
    半導体基板と反対の導電形を有する第2の不純物拡散層
    を、上記転送ラインに隣接して設け、上記転送ラインの
    転送電極が、上記転送ラインと上記第2の不純物拡散層
    とで形成されるトランジスタのゲート電極を兼用し、上
    記第1の不純物拡散層が、上記第1のウェル領域に形成
    され、他の構成要素は上記第2のウェル領域に形成され
    、上記、第2の不純物拡散層に任意のバイアスを印加し
    、上記第1の半導体基板と上記第2の半導体基板の間に
    、任意のバイアスが印加されることを特徴とする固体撮
    像装置。
JP62049276A 1987-03-04 1987-03-04 固体撮像装置 Pending JPS63215064A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016201400A (ja) * 2015-04-07 2016-12-01 リコーイメージング株式会社 撮像素子および撮像装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2016201400A (ja) * 2015-04-07 2016-12-01 リコーイメージング株式会社 撮像素子および撮像装置

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