[go: up one dir, main page]

JPH04255184A - Solid-state image pickup device - Google Patents

Solid-state image pickup device

Info

Publication number
JPH04255184A
JPH04255184A JP3036592A JP3659291A JPH04255184A JP H04255184 A JPH04255184 A JP H04255184A JP 3036592 A JP3036592 A JP 3036592A JP 3659291 A JP3659291 A JP 3659291A JP H04255184 A JPH04255184 A JP H04255184A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
substrate
solid
imaging device
state imaging
exposure
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP3036592A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2884195B2 (en
Inventor
Masayuki Uno
正幸 宇野
Kazuya Matsumoto
一哉 松本
Tsutomu Nakamura
力 中村
Hideaki Yoshida
英明 吉田
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.)
Olympus Corp
Original Assignee
Olympus Optical Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Olympus Optical Co Ltd filed Critical Olympus Optical Co Ltd
Priority to JP3036592A priority Critical patent/JP2884195B2/en
Publication of JPH04255184A publication Critical patent/JPH04255184A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP2884195B2 publication Critical patent/JP2884195B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
  • Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)

Abstract

PURPOSE:To obtain exposure information corresponding to an incident luminous quantity momentarily. CONSTITUTION:An N-channel diffusion layer 2 to form a photodiode for picture element of an image pickup element and a P-channel diffusion layer 3 to separate picture elements electrically are formed to the surface of a P-channel semiconductor substrate 1 and a substrate electrode 4 provided to a rear side of the substrate 1 connects to ground via an exposure detection means 5. When a light is made incident in the solid-state image pickup element formed in this way, an electron/positive hole pair is generated, the electron is stored in the N-channel diffusion layer 2 and the positive hole flows via the substrate electrode 4 of the substrate 1 and a current IP is generated. The current IF is proportional to the generated electron/positive hole pair, then the exposure information is obtained by using the exposure detection means 5 to detect the current IP.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

【0001】0001

【産業上の利用分野】この発明は、露出検出手段を備え
た固体撮像装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a solid-state imaging device equipped with exposure detection means.

【0002】0002

【従来の技術】従来、固体撮像装置はムービー,電子カ
メラ,AF用センサなど様々な分野において用いられて
いるが、どのような用途においても適切な出力を得るた
めには、被写体の明るさに応じて、絞りやシャッタース
ピード(光積分時間)等を制御する必要がある。そのた
めムービー等に用いられる固体撮像装置においては、前
フレームの出力をフィードバックし露出を制御すること
などが行われている。また電子カメラにおいては、一旦
露光量を記憶し撮像を実行することが行われている。
[Prior Art] Solid-state imaging devices have been used in various fields such as movies, electronic cameras, and AF sensors.However, in order to obtain an appropriate output for any application, it is necessary to adjust the brightness of the subject. It is necessary to control the aperture, shutter speed (light integration time), etc. accordingly. Therefore, in solid-state imaging devices used for movies and the like, exposure is controlled by feeding back the output of the previous frame. Furthermore, in electronic cameras, the exposure amount is once stored and image capturing is performed.

【0003】0003

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前フレ
ームの出力をフィードバックして露出を制御する方式に
おいては、急激な明るさの変化には追従性が悪かったり
、また光源がAC的に変動している場合等ではフリッカ
ーが発生するなどの問題点があった。また一旦露光量を
記憶し撮像する方式においては、同様に急激な明るさの
変化や、ストロボ撮影等には対応できなかった。
[Problems to be Solved by the Invention] However, in the method of controlling exposure by feeding back the output of the previous frame, it is difficult to follow sudden changes in brightness, and the light source fluctuates in an AC manner. There were problems such as flicker occurring when Furthermore, the method of once storing the exposure amount and then taking an image cannot cope with sudden changes in brightness, strobe photography, etc.

【0004】このため、インターライン型CCD撮像装
置においては、転送路上に測光用のフォトダイオードを
設ける方法(特開昭62−251395号)などが提案
されているが、この方法はインターライン型CCD撮像
装置にしか応用できないし、またプロセス上新たに工程
が増えるという問題点を含んでいる。
[0004] For this reason, a method has been proposed for interline type CCD imaging devices, such as providing a photodiode for photometry on the transfer path (Japanese Patent Laid-Open No. 62-251395). It can only be applied to imaging devices, and it also has the problem of adding new steps to the process.

【0005】本発明は、従来の露出検出手段を備えた固
体撮像装置における上記問題点を解消するためになされ
たもので、新たなプロセス工程を必要とせず、明るさの
変化に対しても瞬時に対応できる露出検出手段を備えた
固体撮像装置を提供することを目的とする。
The present invention has been made to solve the above-mentioned problems in conventional solid-state imaging devices equipped with exposure detection means. An object of the present invention is to provide a solid-state imaging device equipped with an exposure detection means that can handle the following.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段及び作用】上記問題点を解
決するため、本発明は、裏面に基板電極を有する半導体
基板と、該基板と反対の導電型の拡散層とで構成される
フォトダイオードを備え、光入射により発生した電子・
正孔対からなるキャリアの一方は基板側に流れ、他方の
キャリアは前記拡散層に蓄積されるタイプの固体撮像装
置において、基板側に流れる光入射により発生した一方
のキャリアを基板電極を介して検出し露出情報とする露
出検出手段を備えるものである。
Means and Effects for Solving the Problems In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a photodiode comprising a semiconductor substrate having a substrate electrode on the back surface and a diffusion layer of a conductivity type opposite to that of the substrate. Equipped with a
In a solid-state imaging device of the type in which one of the carriers consisting of a hole pair flows toward the substrate and the other carrier is accumulated in the diffusion layer, one of the carriers generated by incident light flows toward the substrate through the substrate electrode. It is provided with exposure detection means for detecting and using exposure information.

【0007】このように構成された固体撮像装置におい
て、光が入射すると電子・正孔対が発生し、一方のキャ
リアが拡散層に蓄積され、他方のキャリアは基板電極を
介して流れ出し、それによる電流が露出検出手段により
検出される。この電流は光入射により発生する電子・正
孔対に比例するので、入射光量に瞬時に対応した露出情
報が得られる。
In the solid-state imaging device configured as described above, when light is incident, electron-hole pairs are generated, one of the carriers is accumulated in the diffusion layer, and the other carrier flows out through the substrate electrode. The current is detected by the exposure detection means. Since this current is proportional to electron-hole pairs generated by incident light, exposure information instantly corresponding to the amount of incident light can be obtained.

【0008】[0008]

【実施例】次に実施例について説明する。図1は、本発
明に係る固体撮像装置の基本的な実施例を示す断面図で
ある。図において、1はp型半導体基板であり、該基板
1は基板電極4に接続されている露出検出手段5を介し
て接地されている。基板1の表面には、撮像素子の画素
用フォトダイオードを形成するためのn型拡散層2と、
画素間を電気的に分離するためのp型拡散層3が形成さ
れている。
[Example] Next, an example will be explained. FIG. 1 is a sectional view showing a basic embodiment of a solid-state imaging device according to the present invention. In the figure, reference numeral 1 denotes a p-type semiconductor substrate, and the substrate 1 is grounded via an exposure detection means 5 connected to a substrate electrode 4. On the surface of the substrate 1, an n-type diffusion layer 2 for forming a photodiode for a pixel of an image sensor;
A p-type diffusion layer 3 is formed to electrically isolate pixels.

【0009】次にこのような構成の固体撮像装置におけ
る光積分動作について説明する。通常、p型基板1とn
型拡散層2で構成されるフォトダイオード6は光積分を
行うために、図2に示すようにスイッチ7を介し電源8
が接続され、リセットされるようになっている。スイッ
チ7をON状態にすると、フォトダイオード6のアノー
ド側は正電位にリセットされ、逆バイアス状態となる。 次にスイッチ7をオフ状態にすると光積分が始まる。図
1に示すように光が入射すると、電子・正孔対が発生す
る。そしてn型拡散層2は初期状態で正にバイアスされ
ているので、電子はn型拡散層2の方に蓄積し、正孔は
基板1の基板電極4を介して流れ出すため、電流IP 
が発生する。この電流IP は光入射により発生した電
子・正孔対に比例する。したがってこの電流IP を露
出検出手段5で検出することにより、受光面全体の平均
的な明るさの情報(露出情報)を得ることができる。
Next, the optical integration operation in the solid-state imaging device having such a configuration will be explained. Usually, p-type substrate 1 and n
In order to perform optical integration, the photodiode 6 composed of the type diffusion layer 2 is connected to a power source 8 via a switch 7 as shown in FIG.
is connected and ready to be reset. When the switch 7 is turned on, the anode side of the photodiode 6 is reset to a positive potential and becomes reverse biased. Next, when switch 7 is turned off, optical integration begins. As shown in FIG. 1, when light is incident, electron-hole pairs are generated. Since the n-type diffusion layer 2 is positively biased in the initial state, electrons accumulate in the n-type diffusion layer 2, and holes flow out through the substrate electrode 4 of the substrate 1, so that the current IP
occurs. This current IP is proportional to electron-hole pairs generated by light incidence. Therefore, by detecting this current IP with the exposure detection means 5, information on the average brightness of the entire light receiving surface (exposure information) can be obtained.

【0010】次に本発明をpn接合型のフォトダイオー
ドを備えたCCD型固体撮像装置に適用した具体的な実
施例を図3に示す。図において、11はp型基板、12
は画素用フォトダイオードを形成するためのn型拡散層
、13は画素間分離用のp型チャネル・ストップ拡散層
、14は転送CCD、15は転送CCD14の制御電極
である。転送CCD14の表面には遮光膜16が施され
ており、pn接合型のフォトダイオード部のみに光が入
射するようになっている。
Next, FIG. 3 shows a specific embodiment in which the present invention is applied to a CCD type solid-state imaging device equipped with a pn junction type photodiode. In the figure, 11 is a p-type substrate, 12
13 is an n-type diffusion layer for forming a pixel photodiode, 13 is a p-type channel stop diffusion layer for separating pixels, 14 is a transfer CCD, and 15 is a control electrode of the transfer CCD 14. A light shielding film 16 is provided on the surface of the transfer CCD 14 so that light is incident only on the pn junction type photodiode section.

【0011】そしてこのようなCCD型固体撮像装置に
おいて、基板11の電位をとるため基板裏面に形成した
基板電極17は、撮像素子のパッケージのチップ搭載面
と電気的に導通がとられており、パッケージの出力ピン
の一つの端子に接続されている。この端子は、通常、基
板電位を与えるため電源又はグランドに接続されている
が、本発明においては、電流値を検出するために、電流
−電圧変換アンプ21に接続されており、この電流−電
圧変換アンプ21が露出検出手段を構成している。この
電流−電圧変換アンプ21において、基板電極17は−
側端子に接続されており、この−側端子は仮想接地によ
り+側端子と同電位が与えられる。そのため出力端子2
2には、次の(1)式で示す出力電圧VOUT が現れ
る。 VOUT =VSUB −(IP +IOF)・RL 
・・・・・・(1)ここで、VSUB は基板電圧、I
P は入射した光の量に対応する光電流、IOFは暗時
でも流れるオフセット電流、RL は電流−電圧変換ア
ンプ21の帰還抵抗である。上記(1)式からわかるよ
うに、出力電圧VOUT は光電流IP に比例し、ま
た光電流IP は入射光量に比例しているので、出力電
圧VOUT には入射光量の情報があられわる。オフセ
ット電流IOFが光電流IP に比べて十分小さなとき
は、次式(2)で近似される。 VOUT ≒VSUB −IP ・RL ・・・・・・
(2)
[0011] In such a CCD type solid-state imaging device, a substrate electrode 17 formed on the back surface of the substrate to obtain a potential of the substrate 11 is electrically connected to the chip mounting surface of the package of the imaging element. Connected to one of the package's output pins. This terminal is normally connected to a power supply or ground to provide a substrate potential, but in the present invention, it is connected to a current-voltage conversion amplifier 21 to detect a current value, and this terminal is connected to a current-voltage conversion amplifier 21 to detect a current value. The conversion amplifier 21 constitutes exposure detection means. In this current-voltage conversion amplifier 21, the substrate electrode 17 is -
The negative side terminal is given the same potential as the positive side terminal by virtual grounding. Therefore, output terminal 2
2, the output voltage VOUT shown by the following equation (1) appears. VOUT=VSUB-(IP+IOF)・RL
・・・・・・(1) Here, VSUB is the substrate voltage, I
P is a photocurrent corresponding to the amount of incident light, IOF is an offset current that flows even in the dark, and RL is a feedback resistance of the current-voltage conversion amplifier 21. As can be seen from the above equation (1), the output voltage VOUT is proportional to the photocurrent IP, and the photocurrent IP is proportional to the amount of incident light, so the output voltage VOUT represents information on the amount of incident light. When the offset current IOF is sufficiently smaller than the photocurrent IP, it can be approximated by the following equation (2). VOUT ≒ VSUB -IP ・RL ・・・・・・
(2)

【0012】このような条件で、VSUB =0
の場合の明るさと出力電圧VOUT の関係を図4に示
す。明るさの時間的変化に追従して負側に出力電圧VO
UT が変動し、この出力電圧は明るさの変化に追従す
る露出情報を表していることがわかる。
[0012] Under these conditions, VSUB = 0
FIG. 4 shows the relationship between brightness and output voltage VOUT in the case of . Output voltage VO on the negative side following temporal changes in brightness
It can be seen that UT varies and this output voltage represents exposure information that follows changes in brightness.

【0013】また電流−電圧変換アンプ21の代わりに
、図5に示す帰還回路にダイオードDを挿入した電流−
電圧変換アンプ23を用いることにより、対数圧縮され
た出力電圧VOUT を得ることができる。
Furthermore, instead of the current-voltage conversion amplifier 21, a current-voltage converter with a diode D inserted in the feedback circuit shown in FIG.
By using the voltage conversion amplifier 23, a logarithmically compressed output voltage VOUT can be obtained.

【0014】次にスチルカメラなどにおいて、撮像しな
がら一定露光量に達したときに、光積分動作を中止させ
るダイレクト測光を行うために必要な積分回路を備えた
露出検出手段の構成例を図6に示す。この露出検出手段
24は電流−電圧変換アンプの帰還回路に容量CとMO
Sトランジスタ25の並列回路を挿入したもので、これ
を図3に示した電流−電圧変換アンプ21と置き換える
ことにより、積分動作が行われる。すなわち、帰還用M
OSトランジスタ25のゲート印加パルスφIRをHレ
ベルとすると、該MOSトランジスタ25はONとなり
帰還容量Cはリセットされる。この状態からφIRをL
レベルにすると、MOSトランジスタ25はOFFとな
り積分動作が開始される。図7に明るさの変化に対する
露出検出手段24の出力電圧VOUT の時間的変化を
示す。この図示例ではt=0のときに、φIRをHレベ
ルからLレベルに変えている。図7からわかるように、
この露出検出手段24は明るさに対応して発生した電流
を積分しており、撮像素子の各画素の積分開始時刻と、
この露出検出手段24の積分開始時刻を同時にすれば、
各画素の積分量の平均レベルと出力電圧VOUT は対
応するので、この出力電圧VOUT により適正な露出
を決定することができる。
Next, in a still camera or the like, FIG. 6 shows an example of the configuration of an exposure detection means equipped with an integrating circuit necessary for performing direct light metering in which the light integrating operation is stopped when a certain exposure amount is reached while taking an image. Shown below. This exposure detection means 24 is connected to a feedback circuit of a current-voltage conversion amplifier with a capacitor C and an MO.
A parallel circuit of S transistors 25 is inserted, and by replacing this with the current-voltage conversion amplifier 21 shown in FIG. 3, an integration operation is performed. In other words, return M
When the gate application pulse φIR of the OS transistor 25 is set to H level, the MOS transistor 25 is turned on and the feedback capacitance C is reset. From this state, set φIR to L.
When the level is set, the MOS transistor 25 is turned off and an integration operation is started. FIG. 7 shows temporal changes in the output voltage VOUT of the exposure detection means 24 with respect to changes in brightness. In this illustrated example, when t=0, φIR is changed from H level to L level. As can be seen from Figure 7,
This exposure detection means 24 integrates the current generated corresponding to the brightness, and determines the integration start time of each pixel of the image sensor.
If the integration start times of the exposure detection means 24 are set at the same time,
Since the average level of the integral amount of each pixel corresponds to the output voltage VOUT, appropriate exposure can be determined based on this output voltage VOUT.

【0015】以上述べた露出検出手段の構成例は、オフ
セット電流IOFが無視できる場合のものを示したが、
オフセット電流IOFが大きな場合は、次のような手段
で補正して露出検出精度を上げることができる。
The configuration example of the exposure detection means described above is for the case where the offset current IOF is negligible.
When the offset current IOF is large, the exposure detection accuracy can be improved by correcting it by the following means.

【0016】(1)まず出力電圧VOUT をA/D変
換して用いるようなシステム構成のものにおいては、予
め暗時の出力をA/D変換し、そのデジタル化されたデ
ータをメモリに記憶しておき、出力電圧とデジタル演算
処理を行うことにより補正することができる。
(1) First, in a system configured such that the output voltage VOUT is A/D converted and used, the output during dark time is A/D converted and the digitized data is stored in the memory. It can be corrected by performing digital arithmetic processing on the output voltage.

【0017】(2)また暗時のオフセット電流IOFと
同一の電流を光電流より引いた後に、電流−電圧変換を
行うことにより補正することができる。図8に、この方
式の露出検出手段を示す。この露出検出手段は、可変抵
抗RC と一対のカレントミラーにより構成される可変
電流源26を電流−電圧変換アンプの−側入力端子に接
続して構成したものであり、暗時にVOUT =0Vと
なるように可変抵抗RC を調整することにより、オフ
セット電流IOFをキャンセルすることができる。
(2) Further, correction can be made by subtracting the same current as the offset current IOF in the dark from the photocurrent and then performing current-voltage conversion. FIG. 8 shows an exposure detection means of this type. This exposure detection means is constructed by connecting a variable current source 26 consisting of a variable resistor RC and a pair of current mirrors to the - side input terminal of a current-voltage conversion amplifier, and VOUT = 0V in the dark. The offset current IOF can be canceled by adjusting the variable resistor RC as follows.

【0018】またこの調整を電気的に行うために、電流
出力型のD/A変換器を電流−電圧変換アンプに接続し
て構成する方法もある。その一例を図9に示す。この構
成例は4ビットの電流出力型D/A変換器27を接続し
たものであるが、暗時にVOUT =0Vとなるように
、D0 ・・・ D3 のデータを調整すれば、オフセ
ット電流IOFをキャンセルすることができる。
In order to perform this adjustment electrically, there is also a method in which a current output type D/A converter is connected to a current-voltage conversion amplifier. An example is shown in FIG. This configuration example connects a 4-bit current output type D/A converter 27, but by adjusting the data of D0...D3 so that VOUT = 0V in the dark, the offset current IOF can be reduced. Can be canceled.

【0019】また上記図8,9に示した可変電流源26
や電流出力型D/A変換器27を、図5及び図6に示し
た電流−電圧変換アンプに同様に接続することによって
、オフセット電流IOFをキャンセルし露出情報の精度
を上げることができる。
Furthermore, the variable current source 26 shown in FIGS. 8 and 9 above
By similarly connecting the current output type D/A converter 27 to the current-voltage conversion amplifier shown in FIGS. 5 and 6, the offset current IOF can be canceled and the accuracy of exposure information can be improved.

【0020】上記実施例では、CCD型固体撮像装置の
受光面全体の平均的な露出情報を得ることができるが、
受光面をいくつかのブロックに分け、その各ブロックに
対する重み付けをして露出を決定することができれば、
更に有効である。それには基板裏面に設けた基板電極を
いくつかのブロックに分けて光電流を引き出すことによ
り実現できる。
In the above embodiment, average exposure information of the entire light-receiving surface of the CCD solid-state image pickup device can be obtained.
If the light-receiving surface can be divided into several blocks and the exposure can be determined by weighting each block,
It is even more effective. This can be achieved by dividing the substrate electrode provided on the back surface of the substrate into several blocks and extracting the photocurrent.

【0021】図10に、かかる露出検出を行うための固
体撮像装置におけるチップ搭載面の電極を数ブロックに
分けたパッケージの金属パターンの一例を示す。この構
成例は14ピンパッケージで、31−1, 31−2,
・・・31−14 が各ピンを表している。固体撮像装
置を、その撮像面32を破線で示すような位置に合わせ
て搭載し、ピン31−1, 31−7, 31−8, 
31−11, 31−14を、それぞれ図3又は図5に
示した電流−電圧変換アンプ21又は23、あるいは図
6に示した露出検出手段24に接続することにより、撮
像面の右上,左上,左下,中央,右下に対応する露出情
報を得ることができる。但し、チップ搭載位置のずれ等
により、各ブロックの受光面積が異なってくるので、平
均光をあてて、予め各ブロックに対する出力のゲインを
調整する必要がある。これについては、トリマ等による
調整、又はチップ毎に各ブロック毎の補正係数をROM
に書き込み、そのデータを用いて調整するなど様々な方
法で対応できる。
FIG. 10 shows an example of a metal pattern of a package in which electrodes on a chip mounting surface of a solid-state imaging device for performing such exposure detection are divided into several blocks. This configuration example is a 14-pin package with 31-1, 31-2,
...31-14 represent each pin. The solid-state imaging device is mounted with its imaging surface 32 aligned with the position shown by the broken line, and pins 31-1, 31-7, 31-8,
By connecting 31-11 and 31-14 to the current-voltage conversion amplifier 21 or 23 shown in FIG. 3 or 5, or the exposure detection means 24 shown in FIG. 6, the upper right, upper left, Exposure information corresponding to the lower left, center, and lower right can be obtained. However, since the light-receiving area of each block differs due to a shift in the chip mounting position, etc., it is necessary to apply average light and adjust the output gain for each block in advance. For this, adjustment using a trimmer, etc., or correction coefficients for each block for each chip can be performed using ROM.
This can be done in a variety of ways, such as writing to the data and making adjustments using that data.

【0022】以上は、図3に示すCCD型固体撮像装置
に適用した具体的な実施例について説明してきたが、本
発明は、図11に示すようにSITを画素として用いた
固体撮像装置、あるいは図12に示すようにBASIS
を画素として用いた固体撮像装置に対しても適用するこ
とができ、極性は逆となるが、同様に基板電極に流れる
光電流IP を電流−電圧変換アンプ等からなる露出検
出手段で検出して露出情報を得ることができる。
The above has described a specific embodiment applied to the CCD solid-state imaging device shown in FIG. 3, but the present invention also applies to a solid-state imaging device using SIT as a pixel as shown in FIG. BASIS as shown in Figure 12
It can also be applied to a solid-state imaging device using a pixel as a pixel.Although the polarity is reversed, the photocurrent IP flowing through the substrate electrode is similarly detected by an exposure detection means consisting of a current-voltage conversion amplifier or the like. Exposure information can be obtained.

【0023】またpn接合型のフォトダイオードではな
く、図13に示すようにMOS型フォトダイオードを有
する固体撮像装置に対しても、基板35とチャネル・ス
トップ領域36が同じ導電型で電気的に接続されている
構造ならば本発明を適用することができ、同様に基板電
流検出による露出制御が可能である。なお図13におい
て、37はSiO2 膜、38はポリシリコンゲートを
示している。
Furthermore, for a solid-state imaging device having a MOS type photodiode instead of a pn junction type photodiode, as shown in FIG. 13, the substrate 35 and the channel stop region 36 are of the same conductivity type and are electrically connected. The present invention can be applied to such a structure, and exposure control based on substrate current detection is also possible. In FIG. 13, numeral 37 indicates a SiO2 film, and numeral 38 indicates a polysilicon gate.

【0024】次に、縦型オーバーフロードレイン構造の
CCD型固体撮像装置のように、光電変換により発生し
た電子・正孔対のうち画素蓄積用キャリアでない他方の
キャリアが基板側に流れない構造の固体撮像装置に本発
明を適用した実施例について説明する。
[0024] Next, a solid state structure in which the other carrier, which is not the pixel storage carrier among the electron-hole pairs generated by photoelectric conversion, does not flow to the substrate side, such as a CCD type solid-state imaging device with a vertical overflow drain structure. An embodiment in which the present invention is applied to an imaging device will be described.

【0025】図14は、縦型オーバーフロードレイン構
造のCCD型固体撮像装置に適用した実施例を示す。図
3に示した実施例と同一又は同等の構成部分には同一符
号を付して示している。図3に示した実施例と異なる点
は、基板11がn型になっており、その上にp型エピタ
キシャル層41が形成されている点である。このため基
板11は、正の電位にバイアスし、エピタキシャル層4
1の電位を接地電位とする必要がある。このため濃度の
高いチャネル・ストップ拡散領域13を介して電位が与
えられる。 また光電変換用フォトダイオードを構成するn型拡散層
12は、リセット時に正電位となるようにバイアスされ
る。
FIG. 14 shows an embodiment in which the present invention is applied to a CCD type solid-state imaging device having a vertical overflow drain structure. Components that are the same or equivalent to those of the embodiment shown in FIG. 3 are designated by the same reference numerals. The difference from the embodiment shown in FIG. 3 is that the substrate 11 is of n-type, and a p-type epitaxial layer 41 is formed thereon. For this reason, the substrate 11 is biased to a positive potential and the epitaxial layer 4 is
It is necessary to set the potential of 1 to the ground potential. Therefore, a potential is applied through the channel stop diffusion region 13 with high concentration. Further, the n-type diffusion layer 12 constituting the photodiode for photoelectric conversion is biased to a positive potential at the time of reset.

【0026】このような状態で光が入射し、電子・正孔
対が発生すると、電子はn型拡散層12に蓄積され、正
孔はチャネル・ストップ拡散領域13を介して流れ出し
電流IP が生ずる。この電流IP を電流−電圧変換
アンプ21で検出することにより、図3に示した実施例
と同様に、受光面全体の平均的な明るさの情報を得るこ
とができる。また電流−電圧変換アンプ21を、図5に
示す電流−電圧変換アンプ23あるいは図6に示す露出
検出手段24に置き換えることにより、対数圧縮出力あ
るいは積分出力等を得ることも可能である。
When light enters in this state and electron-hole pairs are generated, the electrons are accumulated in the n-type diffusion layer 12, and the holes flow out through the channel stop diffusion region 13, generating a current IP. . By detecting this current IP with the current-voltage conversion amplifier 21, information on the average brightness of the entire light-receiving surface can be obtained, similarly to the embodiment shown in FIG. Furthermore, by replacing the current-voltage conversion amplifier 21 with the current-voltage conversion amplifier 23 shown in FIG. 5 or the exposure detection means 24 shown in FIG. 6, it is also possible to obtain a logarithm compression output, an integral output, or the like.

【0027】なおこの構成のCCD型固体撮像装置にお
いては、光入射により発生した電子のうち一部は基板に
流れ出るので、図14においてチャネル・ストップ拡散
領域13をGNDに接続し、基板電極17に、+端子に
VSUB を接続した電流−電圧変換アンプを接続して
、この電流を検出することにより露出情報を得ることも
可能である。但し、この電流は、入射光の強弱の他に、
n型拡散層のポテンシャルにも影響を受ける。特に強い
光が入射して飽和レベルに達した画素の直下では、大き
な電流が流れる。このため、この電流による露出制御は
平均測光ではなく、明るい画素に重み付けを大きくした
形となり、用途によってはこの方式は有効である。
In the CCD type solid-state imaging device having this configuration, some of the electrons generated by incident light flow out to the substrate, so in FIG. It is also possible to obtain exposure information by connecting a current-voltage conversion amplifier with VSUB connected to its + terminal and detecting this current. However, this current depends on the intensity of the incident light as well as
It is also affected by the potential of the n-type diffusion layer. In particular, a large current flows directly under a pixel that has reached a saturation level due to the incidence of strong light. For this reason, exposure control using this current is not based on average photometry, but rather gives greater weight to bright pixels, and this method is effective depending on the application.

【0028】次に撮像面を複数ブロックに分けて、光電
流を検出するように構成した実施例について説明する。 図15はインターライン型CCD固体撮像装置の構成例
を示している。画素を構成するフォトダイオード51と
、電荷を転送する垂直CCD52と、水平CCD53と
、前記フォトダイオード51の電荷を垂直CCD52に
転送する転送ゲート54と、水平CCD53で転送され
てきた電荷を検出する電荷検出アンプ55から構成され
ている。そして各画素列間を分離するため、破線で示す
ようにチャネル・ストップ拡散領域56が形成されてい
る。このチャネル・ストップ拡散領域56に対する電極
の配置によって複数ブロックに分けることにより、ブロ
ック単位の露出情報を得ることができる。
Next, an embodiment will be described in which the imaging plane is divided into a plurality of blocks and the photocurrent is detected. FIG. 15 shows a configuration example of an interline type CCD solid-state imaging device. A photodiode 51 that constitutes a pixel, a vertical CCD 52 that transfers charges, a horizontal CCD 53, a transfer gate 54 that transfers the charge of the photodiode 51 to the vertical CCD 52, and a charge that detects the charge transferred by the horizontal CCD 53. It is composed of a detection amplifier 55. In order to isolate each pixel column, a channel stop diffusion region 56 is formed as shown by the broken line. By dividing into a plurality of blocks depending on the arrangement of electrodes with respect to the channel stop diffusion region 56, exposure information for each block can be obtained.

【0029】図16に、その構成例を示す。図において
61はチャネル・ストップ拡散領域の列で、62は撮像
面を示している。図示のような態様で撮像面62を左,
 中央, 右の3つの領域に分け、それらの領域毎にチ
ャネル・ストップ拡散領域に対する電極を別々に設ける
。そしてそれぞれの電極に電流−電圧変換アンプ21を
接続し、それらの出力電圧をV1 ,V2 ,V3 と
すると、V1 は左領域、V2 は中央領域、V3 は
右領域の明るさに対応する出力電圧となる。このように
チャネル・ストップ拡散領域への電極の配置によりブロ
ック分けすることで、ブロック毎の明るさ情報を検出す
ることができる。透明電極等を用いて、撮像面中心部付
近等のチャネル・ストップ拡散領域と導通をとるように
すれば、任意のブロック分けも実現できる。また図16
における電流−電圧変換アンプ21の代わりに、図5に
示す電流−電圧変換アンプ23や図6に示す露出検出手
段24を設けることにより、対数圧縮出力や積分出力等
を得ることも可能である。
FIG. 16 shows an example of its configuration. In the figure, 61 is a row of channel stop diffusion regions, and 62 is an imaging plane. Set the imaging surface 62 to the left as shown in the figure.
It is divided into three regions, center and right, and separate electrodes are provided for the channel stop diffusion region in each region. Then, connect a current-voltage conversion amplifier 21 to each electrode, and let their output voltages be V1, V2, and V3, where V1 is the output voltage corresponding to the brightness of the left area, V2 is the center area, and V3 is the output voltage corresponding to the brightness of the right area. becomes. In this way, by dividing into blocks by arranging electrodes in the channel stop diffusion regions, brightness information can be detected for each block. Arbitrary block division can be realized by using a transparent electrode or the like to establish conduction with the channel stop diffusion region near the center of the imaging surface. Also, Figure 16
By providing a current-voltage conversion amplifier 23 shown in FIG. 5 or an exposure detection means 24 shown in FIG. 6 in place of the current-voltage conversion amplifier 21 in , it is also possible to obtain a logarithm compression output, an integral output, etc.

【0030】上記実施例は、縦型オーバーフロードレイ
ン構造のCCD型固体撮像装置に本発明を適用したもの
を示したが、この構造のCCD型固体撮像装置に限らず
、基板と反対導電型のエピタキシャル層等を形成し、そ
の部分にフォトダイオードを形成する構造のものなどの
ように、光入射により発生した電子・正孔対のうち画素
に蓄積しない方のキャリアを、基板電極からではなく、
チャネル・ストップ拡散領域等の電極から流し出すタイ
プの固体撮像装置ならば、いずれにも本発明を適用する
ことができる。
Although the above embodiment shows the application of the present invention to a CCD type solid-state imaging device having a vertical overflow drain structure, the present invention is not limited to a CCD type solid-state imaging device having this structure. For example, in a structure in which a layer is formed and a photodiode is formed in that part, the carriers that are not accumulated in the pixel among the electron-hole pairs generated by light incidence are transferred not from the substrate electrode.
The present invention can be applied to any type of solid-state imaging device that flows out from an electrode such as a channel stop diffusion region.

【0031】その一例として、MOS型フォトダイオー
ドを画素とした縦型オーバーフロードレイン構造の固体
撮像装置に適用した実施例を図17に示す。この実施例
は、n型基板71の上にp型のエピタキシャル層を形成
しp型ウェル72としている。このp型ウェル72には
p+ 型チャネル・ストップ拡散領域73を介してバイ
アスが与えられるように構成されている。なお74はS
iO2 膜で、75はポリシリコンゲートである。この
ような構造の固体撮像装置において、ポリシリコンゲー
ト75に印加するゲート電圧VG を正電位に引き上げ
た状態で光が入射すると、電子・正孔対が発生し、電子
はゲート直下の反転層に蓄積され、正孔はチャネル・ス
トップ拡散領域73を介して流れ出す。この電流を電流
−電圧変換アンプ21で検出することにより、上記各実
施例と同様に明るさに応じた出力を得ることができる。
As an example, FIG. 17 shows an embodiment in which the present invention is applied to a solid-state imaging device having a vertical overflow drain structure in which MOS photodiodes are used as pixels. In this embodiment, a p-type epitaxial layer is formed on an n-type substrate 71 to form a p-type well 72. This p-type well 72 is configured to be biased through a p + -type channel stop diffusion region 73 . Note that 74 is S.
It is an iO2 film, and 75 is a polysilicon gate. In a solid-state imaging device having such a structure, when light is incident with the gate voltage VG applied to the polysilicon gate 75 raised to a positive potential, electron-hole pairs are generated, and the electrons are transferred to the inversion layer directly under the gate. The holes are accumulated and flow out through the channel stop diffusion region 73. By detecting this current with the current-voltage conversion amplifier 21, it is possible to obtain an output according to the brightness as in each of the above embodiments.

【0032】更にこのタイプの他の実施例として、CM
D(Charge Modulation Devic
e)を画素として用いた固体撮像装置に適用したものを
図18に示す。CMDはp型基板81上に積まれた濃度
の低いn型エピタキシャル層82に形成したn+ 拡散
層からなるソース領域83及びドレイン領域84と、酸
化膜上に形成したリング状のポリシリコンゲート85と
で構成される。p型基板81には基板電極86を介して
基板電圧VSUB が与えられている。またドレイン領
域84はドレイン電圧VD に固定されており、ソース
領域83は垂直信号線に接続され接地電位が与えられて
いる。
As yet another embodiment of this type, CM
D (Charge Modulation Device
FIG. 18 shows an application of e) to a solid-state imaging device using pixels. CMD includes a source region 83 and a drain region 84 made of n+ diffusion layers formed in a low concentration n-type epitaxial layer 82 stacked on a p-type substrate 81, and a ring-shaped polysilicon gate 85 formed on an oxide film. Consists of. A substrate voltage VSUB is applied to the p-type substrate 81 via a substrate electrode 86. Further, the drain region 84 is fixed at a drain voltage VD, and the source region 83 is connected to a vertical signal line and given a ground potential.

【0033】このような状態で、ゲート電位VG を制
御して、リセット動作,蓄積動作及び読み出し動作が行
われる。これらの動作のうち、蓄積動作時について説明
する。蓄積動作時には、ゲート電位VG は負電位にバ
イアスされ、ゲート直下には反転層が形成される。この
状態で光が入射し、電子・正孔対が発生すると、正孔は
ゲート直下の反転層に蓄積され、電子は発生した地点よ
りソース領域83又はドレイン領域84を介してそれら
の電極より流れ出る。ドレイン領域84を介してその電
極より流れ出る電流を電流−電圧変換アンプ21で検知
することにより、撮像装置受光面の明るさ情報を得るこ
とができる。
In this state, the gate potential VG is controlled to perform a reset operation, an accumulation operation, and a read operation. Among these operations, the storage operation will be described. During the storage operation, the gate potential VG is biased to a negative potential, and an inversion layer is formed directly under the gate. When light enters in this state and electron-hole pairs are generated, the holes are accumulated in the inversion layer directly under the gate, and the electrons flow out from the source region 83 or drain region 84 from those electrodes from the point where they are generated. . By detecting the current flowing out from the electrode through the drain region 84 with the current-voltage conversion amplifier 21, information on the brightness of the light receiving surface of the imaging device can be obtained.

【0034】この実施例は、これまでの実施例と異なり
、画素に蓄積されるキャリアと反対のキャリアは、ソー
ス領域及びドレイン領域の2つの領域に分かれて流れ出
すが、各画素の小さな領域において均一な光が当たるな
らば、明るさが変化しても、ソース領域及びドレイン領
域から流れ出すキャリアの比は一定となり、これまでの
実施例と同様に、明るさを検出できる。またこの実施例
における電流−電圧変換アンプ21を、図5に示した電
流−電圧変換アンプ23、あるいは図6に示した露出検
出手段24に置き換えることにより、対数圧縮出力ある
いは積分出力が得られることは言うまでもない。
In this embodiment, unlike the previous embodiments, carriers opposite to those accumulated in a pixel are divided into two regions, a source region and a drain region, and flow out, but they are uniform in a small region of each pixel. If it is exposed to light, even if the brightness changes, the ratio of carriers flowing out from the source region and the drain region will be constant, and the brightness can be detected in the same way as in the previous embodiments. Furthermore, by replacing the current-voltage conversion amplifier 21 in this embodiment with the current-voltage conversion amplifier 23 shown in FIG. 5 or the exposure detection means 24 shown in FIG. 6, a logarithm compression output or an integral output can be obtained. Needless to say.

【0035】またこのCMDを用いた固体撮像装置にお
いては、光が入射し発生する電子・正孔対のうち、ゲー
ト近傍の受光部で発生する正孔はゲート直下に蓄積され
るが、受光部以外、例えばソース領域やドレイン領域で
発生した正孔は、基板側に流れ出る成分もある。このゲ
ート直下に蓄積されない正孔により発生する基板電流も
入射光量に対応する。したがって、この基板電流を、図
3の実施例に示したような電流−電圧変換アンプで検出
しても、同様に露出情報を得ることができる。すなわち
図18において、ドレイン領域84にドレイン電圧VD
 を印加し、基板電極86に、+端子にVSUB を接
続した電流−電圧変換アンプを接続して、基板電流を検
出し露出情報を得ることができる。
In the solid-state imaging device using this CMD, among the electron-hole pairs generated when light enters, the holes generated in the light receiving section near the gate are accumulated directly under the gate; In addition, for example, holes generated in the source region and drain region have a component that flows out to the substrate side. The substrate current generated by the holes that are not accumulated directly under the gate also corresponds to the amount of incident light. Therefore, even if this substrate current is detected by a current-to-voltage conversion amplifier as shown in the embodiment of FIG. 3, exposure information can be obtained in the same way. That is, in FIG. 18, the drain voltage VD is applied to the drain region 84.
is applied to the substrate electrode 86, and a current-to-voltage conversion amplifier whose + terminal is connected to VSUB is connected to detect the substrate current and obtain exposure information.

【0036】上記各実施例においては、固体撮像装置に
おけるフォトダイオードに蓄積される以外のキャリアに
よる光電流を、露出情報とするものとして説明をしてき
たが、この光量に依存する光電流は露出情報以外の情報
として利用できることは言うまでもない。
In each of the above embodiments, it has been explained that the photocurrent due to carriers other than those accumulated in the photodiode in the solid-state imaging device is used as exposure information, but the photocurrent depending on the amount of light is used as exposure information. Needless to say, it can be used as other information.

【0037】[0037]

【発明の効果】以上実施例に基づいて説明したように、
本発明によれば、新たなプロセス等の変更を加えること
なく、簡単な露出検出手段を設けることにより、入射光
量に瞬時に対応した露出情報を得ることができる固体撮
像装置を実現できる。
[Effect of the invention] As explained above based on the embodiments,
According to the present invention, it is possible to realize a solid-state imaging device that can instantly obtain exposure information corresponding to the amount of incident light by providing a simple exposure detection means without adding any new process changes or the like.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

【図1】本発明に係る固体撮像装置の基本的な実施例を
示す断面図である。
FIG. 1 is a sectional view showing a basic embodiment of a solid-state imaging device according to the present invention.

【図2】図1に示す実施例を駆動するための等価回路を
示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing an equivalent circuit for driving the embodiment shown in FIG. 1;

【図3】本発明を、フォトダイオードを備えたCCD型
固体撮像装置に適用した実施例を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing an embodiment in which the present invention is applied to a CCD type solid-state imaging device equipped with a photodiode.

【図4】図3に示した実施例における明るさと露出検出
手段の出力電圧との関係を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing the relationship between brightness and output voltage of an exposure detection means in the embodiment shown in FIG. 3;

【図5】露出検出手段の他の構成例を示す回路構成図で
ある。
FIG. 5 is a circuit configuration diagram showing another example of the configuration of exposure detection means.

【図6】露出検出手段の更に他の構成例を示す回路構成
図である。
FIG. 6 is a circuit configuration diagram showing still another example of the configuration of the exposure detection means.

【図7】図6に示した露出検出手段を用いた場合の明る
さと検出出力電圧との関係を示す図である。
FIG. 7 is a diagram showing the relationship between brightness and detection output voltage when the exposure detection means shown in FIG. 6 is used.

【図8】オフセット電流を補正した露出検出手段を示す
回路構成図である。
FIG. 8 is a circuit configuration diagram showing exposure detection means that corrects offset current.

【図9】オフセット電流を補正した露出検出手段の他の
構成例を示す回路構成図である。
FIG. 9 is a circuit configuration diagram showing another configuration example of an exposure detection means that corrects offset current.

【図10】ブロック別の露出検出を行うための固体撮像
装置に用いるパッケージの金属パターンの一例を示す図
である。
FIG. 10 is a diagram showing an example of a metal pattern of a package used in a solid-state imaging device for performing exposure detection for each block.

【図11】本発明を、SITを画素として用いた固体撮
像装置に適用した実施例を示す図である。
FIG. 11 is a diagram showing an embodiment in which the present invention is applied to a solid-state imaging device using SIT as a pixel.

【図12】本発明を、BASISを画素として用いた固
体撮像装置に適用した実施例を示す図である。
FIG. 12 is a diagram showing an embodiment in which the present invention is applied to a solid-state imaging device using BASIS as pixels.

【図13】本発明を、MOS型フォトダイオードを有す
る固体撮像装置に適用した実施例を示す図である。
FIG. 13 is a diagram showing an embodiment in which the present invention is applied to a solid-state imaging device having a MOS photodiode.

【図14】本発明を、縦型オーバーフロードレイン構造
のCCD型固体撮像装置に適用した実施例を示す図であ
る。
FIG. 14 is a diagram showing an embodiment in which the present invention is applied to a CCD solid-state imaging device with a vertical overflow drain structure.

【図15】インターライン型CCD固体撮像装置の構成
例を示す図である。
FIG. 15 is a diagram showing a configuration example of an interline type CCD solid-state imaging device.

【図16】図15に示した装置においてブロック単位の
露出情報を得る場合の構成例を示す図である。
FIG. 16 is a diagram showing an example of a configuration when obtaining exposure information in blocks in the apparatus shown in FIG. 15;

【図17】本発明を、MOS型フォトダイオードを画素
とした縦型オーバーフロードレイン構造の固体撮像装置
に適用した実施例を示す図である。
FIG. 17 is a diagram showing an embodiment in which the present invention is applied to a solid-state imaging device with a vertical overflow drain structure in which MOS photodiodes are used as pixels.

【図18】本発明を、CCDを画素として用いた固体撮
像装置に適用した実施例を示す図である。
FIG. 18 is a diagram showing an embodiment in which the present invention is applied to a solid-state imaging device using a CCD as a pixel.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1  p型半導体基板 2  n型拡散層 3  p型拡散層 4  基板電極 5  露出検出手段 11  p型基板 12  n型拡散層 13  p型チャネル・ストップ拡散層14  転送C
CD 15  制御電極 16  遮光膜 21  電流−電圧変換アンプ
1 p-type semiconductor substrate 2 n-type diffusion layer 3 p-type diffusion layer 4 substrate electrode 5 exposure detection means 11 p-type substrate 12 n-type diffusion layer 13 p-type channel stop diffusion layer 14 transfer C
CD 15 Control electrode 16 Light shielding film 21 Current-voltage conversion amplifier

Claims (12)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】  裏面に基板電極を有する半導体基板と
、該基板と反対の導電型の拡散層とで構成されるフォト
ダイオードを備え、光入射により発生した電子・正孔対
からなるキャリアの一方は基板側に流れ、他方のキャリ
アは前記拡散層に蓄積されるタイプの固体撮像装置にお
いて、基板側に流れる光入射により発生した一方のキャ
リアを基板電極を介して検出し露出情報とする露出検出
手段を備えたことを特徴とする固体撮像装置。
1. A photodiode comprising a semiconductor substrate having a substrate electrode on the back surface and a diffusion layer of a conductivity type opposite to that of the substrate; In a solid-state imaging device of the type in which carriers flow toward the substrate and the other carrier is accumulated in the diffusion layer, exposure detection detects one carrier generated by incident light flowing toward the substrate through the substrate electrode and provides exposure information. A solid-state imaging device characterized by comprising means.
【請求項2】  前記基板電極を複数のブロックに分割
して形成し、各分割基板電極にそれぞれ前記露出検出手
段を接続して各ブロック毎の露出情報を検出するように
構成したことを特徴とする請求項1記載の固体撮像装置
2. The substrate electrode is formed by dividing it into a plurality of blocks, and the exposure detection means is connected to each divided substrate electrode to detect exposure information for each block. The solid-state imaging device according to claim 1.
【請求項3】  裏面に基板電極を有する半導体基板上
に形成された該基板と反対導電型のエピタキシャル層と
、該エピタキシャル層と反対導電型の拡散層とで形成さ
れた複数のフォトダイオードと、該複数のフォトダイオ
ード間に形成された前記エピタキシャル層と同一導電型
の複数のチャネル・ストップ拡散領域とを備え、光入射
により発生した電子・正孔対からなるキャリアの一方は
前記フォトダイオードに蓄積され、他方のキャリアは前
記チャネル・ストップ拡散領域に流れるタイプの固体撮
像装置において、前記チャネル・ストップ拡散領域に流
れ出る他方のキャリアを電流として検出し露出情報とす
る露出検出手段を備えたことを特徴とする固体撮像装置
3. A plurality of photodiodes formed of a semiconductor substrate having a substrate electrode on its back surface, an epitaxial layer having a conductivity type opposite to that of the substrate, and a diffusion layer having a conductivity type opposite to that of the epitaxial layer; A plurality of channel stop diffusion regions of the same conductivity type as the epitaxial layer formed between the plurality of photodiodes are provided, and one of carriers consisting of an electron/hole pair generated by light incidence is accumulated in the photodiode. The solid-state imaging device is of a type in which the other carrier flows into the channel stop diffusion region, and is characterized by comprising exposure detection means for detecting the other carrier flowing into the channel stop diffusion region as a current and providing exposure information. A solid-state imaging device.
【請求項4】  前記複数のチャネル・ストップ拡散領
域を複数のブロックに分け、各ブロック毎に前記露出検
出手段を設けて各ブロック毎の露出情報を検出するよう
に構成したことを特徴とする請求項3記載の固体撮像装
置。
4. The plurality of channel stop diffusion regions are divided into a plurality of blocks, and the exposure detection means is provided for each block to detect exposure information for each block. The solid-state imaging device according to item 3.
【請求項5】  裏面に基板電極を有する半導体基板上
に形成された該基板と反対導電型のエピタキシャル層と
、該エピタキシャル層と反対導電型の拡散層とで形成さ
れた複数のフォトダイオードと、該複数のフォトダイオ
ード間に形成された前記エピタキシャル層と同一導電型
の複数のチャネル・ストップ拡散領域とを備え、光入射
により発生した電子・正孔対からなるキャリアの一方は
前記フォトダイオードに蓄積されると共にその一部が基
板に流れ、他方のキャリアは前記チャネル・ストップ拡
散領域に流れるタイプの固体撮像装置において、前記フ
ォトダイオードに蓄積されず基板に流れる一方のキャリ
アを電流として検出し露出情報とする露出検出手段を備
えたことを特徴とする固体撮像装置。
5. A plurality of photodiodes formed of an epitaxial layer having a conductivity type opposite to that of the substrate formed on a semiconductor substrate having a substrate electrode on the back surface, and a diffusion layer having a conductivity type opposite to the epitaxial layer; A plurality of channel stop diffusion regions of the same conductivity type as the epitaxial layer formed between the plurality of photodiodes are provided, and one of carriers consisting of an electron/hole pair generated by light incidence is accumulated in the photodiode. In a solid-state imaging device of the type in which a portion of the carriers flows to the substrate while the other carriers flow to the channel stop diffusion region, one carrier that is not accumulated in the photodiode but flows to the substrate is detected as a current and exposure information is obtained. A solid-state imaging device comprising an exposure detection means.
【請求項6】  前記基板電極を複数のブロックに分割
して形成し、各分割基板電極にそれぞれ前記露出検出手
段を接続して各ブロック毎の露出情報を検出するように
構成したことを特徴とする請求項5記載の固体撮像装置
6. The substrate electrode is formed by dividing it into a plurality of blocks, and the exposure detection means is connected to each divided substrate electrode to detect exposure information for each block. The solid-state imaging device according to claim 5.
【請求項7】  裏面に基板電極を有する半導体基板上
に形成した複数のMOS型フォトダイオードと、該MO
S型フォトダイオード間に形成した前記半導体基板と同
一導電型のチャネル・ストップ拡散領域とを備え、光入
射により発生した電子・正孔対からなるキャリアの一方
は前記MOS型フォトダイオードのゲート直下に蓄積さ
れ、他方は前記基板又はチャネル・ストップ拡散領域に
流れるタイプの固体撮像装置において、前記基板又はチ
ャネル・ストップ拡散領域に流れ出る他方のキャリアを
電流として検出し露出情報とする露出検出手段を備えた
ことを特徴とする固体撮像装置。
7. A plurality of MOS photodiodes formed on a semiconductor substrate having a substrate electrode on the back surface, and
A channel stop diffusion region of the same conductivity type as the semiconductor substrate is formed between the S-type photodiodes, and one of carriers consisting of an electron-hole pair generated by light incidence is directly under the gate of the MOS-type photodiode. A solid-state imaging device of a type in which the carriers are accumulated and the other one flows into the substrate or the channel stop diffusion region, comprising exposure detection means for detecting the other carrier flowing out to the substrate or the channel stop diffusion region as a current and providing exposure information. A solid-state imaging device characterized by:
【請求項8】  前記基板電極又はチャネル・ストップ
拡散領域を複数のブロックに分け、各ブロック毎に前記
露出検出手段を設けて各ブロック毎の露出情報を検出す
るように構成したことを特徴とする請求項7記載の固体
撮像装置。
8. The substrate electrode or channel stop diffusion region is divided into a plurality of blocks, and the exposure detection means is provided for each block to detect exposure information for each block. The solid-state imaging device according to claim 7.
【請求項9】  裏面に基板電極を有する半導体基板上
に形成された該基板と反対導電型のエピタキシャル層と
、該エピタキシャル層上に形成した複数のMOS型フォ
トダイオードと、該MOS型フォトダイオード間に形成
した前記エピタキシャル層と同一導電型のチャネル・ス
トップ拡散領域とを備え、光入射により発生した電子・
正孔対からなるキャリアの一方は前記MOS型フォトダ
イオードのゲート直下に蓄積され、他方のキャリアは前
記チャネル・ストップ拡散領域に流れるタイプの固体撮
像装置において、前記チャネル・ストップ拡散領域に流
れる他方のキャリアを電流として検出し露出情報とする
露出検出手段を備えたことを特徴とする固体撮像装置。
9. An epitaxial layer formed on a semiconductor substrate having a substrate electrode on the back surface and having a conductivity type opposite to that of the substrate, a plurality of MOS photodiodes formed on the epitaxial layer, and a space between the MOS photodiodes. A channel stop diffusion region of the same conductivity type as the epitaxial layer formed in
In a solid-state imaging device of the type in which one of the carriers consisting of a hole pair is accumulated directly under the gate of the MOS photodiode and the other carrier flows into the channel stop diffusion region, the other carrier flows into the channel stop diffusion region. A solid-state imaging device characterized by comprising exposure detection means for detecting carriers as current and obtaining exposure information.
【請求項10】  前記複数のチャネル・ストップ拡散
領域を複数のブロックに分け、各ブロック毎に前記露出
検出手段を設けて各ブロック毎の露出情報を検出するよ
うに構成したことを特徴とする請求項9記載の固体撮像
装置。
10. The plurality of channel stop diffusion regions are divided into a plurality of blocks, and the exposure detection means is provided for each block to detect exposure information for each block. 9. The solid-state imaging device according to item 9.
【請求項11】  裏面に基板電極を有する半導体基板
上に形成された該基板と反対導電型のエピタキシャル層
と、該エピタキシャル層上に形成した複数のMOS型フ
ォトダイオードと、該MOS型フォトダイオード間に形
成した前記エピタキシャル層と同一導電型のチャネル・
ストップ拡散領域とを備え、光入射により発生した電子
・正孔対からなるキャリアの一方は前記MOS型フォト
ダイオードのゲート直下に蓄積されると共にその一部が
基板に流れ、他方のキャリアは前記チャネル・ストップ
拡散領域に流れるタイプの固体撮像装置において、前記
フォトダイオードに蓄積されず基板に流れる一方のキャ
リアを電流として検出し露出情報とする露出検出手段を
備えたことを特徴とする固体撮像装置。
11. An epitaxial layer formed on a semiconductor substrate having a substrate electrode on the back surface and having a conductivity type opposite to that of the substrate, a plurality of MOS photodiodes formed on the epitaxial layer, and a space between the MOS photodiodes. A channel of the same conductivity type as the epitaxial layer formed in
One of the carriers consisting of an electron-hole pair generated by light incidence is accumulated directly under the gate of the MOS type photodiode, and a part of the carrier flows to the substrate, and the other carrier is provided with a stop diffusion region. - A solid-state imaging device of a type in which a flow flows through a stop diffusion region, characterized in that the solid-state imaging device includes an exposure detection means that detects one carrier that is not accumulated in the photodiode but flows to the substrate as a current and uses it as exposure information.
【請求項12】  前記基板電極を複数のブロックに分
割して形成し、各分割電極にそれぞれ前記露出検出手段
を接続して各ブロック毎の露出情報を検出するように構
成したことを特徴とする請求項11記載の固体撮像装置
12. The substrate electrode is formed by dividing it into a plurality of blocks, and the exposure detection means is connected to each divided electrode to detect exposure information for each block. The solid-state imaging device according to claim 11.
JP3036592A 1991-02-07 1991-02-07 Solid-state imaging device Expired - Fee Related JP2884195B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP3036592A JP2884195B2 (en) 1991-02-07 1991-02-07 Solid-state imaging device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP3036592A JP2884195B2 (en) 1991-02-07 1991-02-07 Solid-state imaging device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH04255184A true JPH04255184A (en) 1992-09-10
JP2884195B2 JP2884195B2 (en) 1999-04-19

Family

ID=12474053

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP3036592A Expired - Fee Related JP2884195B2 (en) 1991-02-07 1991-02-07 Solid-state imaging device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2884195B2 (en)

Also Published As

Publication number Publication date
JP2884195B2 (en) 1999-04-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6046466A (en) Solid-state imaging device
US5619262A (en) Solid-state image pickup apparatus including a unit cell array
US9036064B2 (en) Solid-state imaging device including a photoelectric converting film and camera system using the solid-state imaging device
EP1302986B1 (en) Photodetector with high dynamic range and increased operating temperature
US9172895B2 (en) Solid-state imaging device
US7019345B2 (en) Photodiode CMOS imager with column-feedback soft-reset for imaging under ultra-low illumination and with high dynamic range
US20070272828A1 (en) Method and apparatus providing dark current reduction in an active pixel sensor
JP2003525543A (en) High sensitivity storage pixel sensor with automatic exposure detection
KR20080113398A (en) Method and apparatus for providing rolling double reset timing for global storage of image sensor
CN102208421A (en) Solid-state image capturing device and electronic device
JPH1065971A (en) CMOS passive pixel sensor system and readout circuit for the same
JPH04313268A (en) Solid-state image pickup device
JPH04312082A (en) Solid-state image pick-up device
JPWO2020054162A1 (en) Imaging device and imaging method
US20210258520A1 (en) Imaging device
JP4300654B2 (en) Solid-state imaging device
Benthien et al. Vertically integrated sensors for advanced imaging applications
US7098951B2 (en) Image pickup device with high contrast detection capability
US9743027B2 (en) Image sensor with high dynamic range and method
US6914230B2 (en) System and method for reducing trapped charge effects in a CMOS photodetector
US7236192B2 (en) Image-sensing device
JP3590158B2 (en) MOS amplification type imaging device
US11647641B2 (en) Photo-sensitive device and a method for light detection in a photo-sensitive device
JP2884195B2 (en) Solid-state imaging device
CN112075072B (en) Camera device

Legal Events

Date Code Title Description
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 19981222

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090212

Year of fee payment: 10

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090212

Year of fee payment: 10

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100212

Year of fee payment: 11

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees