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JPS63128665A - Photoelectric conversion device - Google Patents

Photoelectric conversion device

Info

Publication number
JPS63128665A
JPS63128665A JP61273918A JP27391886A JPS63128665A JP S63128665 A JPS63128665 A JP S63128665A JP 61273918 A JP61273918 A JP 61273918A JP 27391886 A JP27391886 A JP 27391886A JP S63128665 A JPS63128665 A JP S63128665A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
region
electrode
photoelectric conversion
transistor
conductivity type
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
JP61273918A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH084130B2 (en
Inventor
Yoshio Nakamura
中村 佳夫
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.)
Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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 Canon Inc filed Critical Canon Inc
Priority to JP61273918A priority Critical patent/JPH084130B2/en
Publication of JPS63128665A publication Critical patent/JPS63128665A/en
Publication of JPH084130B2 publication Critical patent/JPH084130B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related 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
    • H10F39/197Bipolar transistor image sensors

Landscapes

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

Abstract

PURPOSE:To obtain good photoelectric conversion characteristics and afterimage characteristics without augmenting the size of photoelectric conversion cells by a method wherein a region consisting of a one conductivity type semiconductor for forming a control electrode region and a region, which is provided under the region of an inverse conductivity type semiconductor and consists of a one conductivity type semiconductor, are used as main electrode regions and a transistor, which is controlled by an insulating gate electrode, is formed in a longitudinal direction. CONSTITUTION:An n<+> buried layer 202 and an n<-> collector region 203 are formed on a p-type Si substrate 201. The bipolar transistor of each cell is constituted of a p<-> base region 207 on the n<-> collector region 203 and an n<+> emitter region 208 and a p<+> region 209 to be junctioned to the p<-> base region 207 opposes to a capacitor electrode 206 holding an oxide film 205 between them and constitutes a capacitor Cox for controlling the potential of the p<-> base region 207. Moreover, the n<+> buried layer 202 is not formed in the lower direction of the p<+> region 209, the p<+> region 209 and the p-type substrate 201 are formed at a distance of about 4-5 mum and the source and drain regions of a transistor Qt for refresh are constituted.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、トランジスタの制御電極領域に光によって励
起されたキャリアを蓄積する方式の光電変換装置に係り
、特に前記制御電極領域の電位を一定値に設定するため
のスイッチ手段を有する光電変換装置に関する。
Detailed Description of the Invention [Industrial Application Field] The present invention relates to a photoelectric conversion device that accumulates carriers excited by light in a control electrode region of a transistor, and particularly relates to a photoelectric conversion device that accumulates carriers excited by light in a control electrode region of a transistor. The present invention relates to a photoelectric conversion device having a switch means for setting a value.

[従来技術] 第7図(A)は、特願昭58−120755号に各図に
おいて、nシリコン基板101上に光電変換セルが配列
されており、各セルはSi02 。
[Prior Art] FIG. 7(A) is shown in Japanese Patent Application No. 58-120755, in which photoelectric conversion cells are arranged on an n-silicon substrate 101, and each cell is made of Si02.

Si3 N 4 、またはポリシリコン等により成る素
子分離領域102によって隣接するセルから電気的に絶
縁されている。
It is electrically insulated from adjacent cells by an element isolation region 102 made of Si3N4, polysilicon, or the like.

各セルは次のような構成を有する。Each cell has the following configuration.

エピタキシャル技術等で形成される不純物濃度の低いn
−領域103上にはp型不純物(たとえばポロン等)を
ドーピングすることでPベース領域104およびP領域
105が形成され、pベース領域104にはn十エミッ
タ領域106が形成されている。
Low impurity concentration n formed by epitaxial technology etc.
A P base region 104 and a P region 105 are formed on the - region 103 by doping with a p-type impurity (for example, poron, etc.), and an n+ emitter region 106 is formed in the p base region 104.

pベース領域104とp領域105とは後述するpチャ
ネルMO5)ランジスタのソースおよびドレインともな
っている。
The p base region 104 and the p region 105 also serve as the source and drain of a p channel MO5) transistor to be described later.

このように各領域が形成されたn−領域103上には酸
化179107が形成され、酸化膜107上に前記MO
3)ランジスタのゲート電極108と、キャパシタ電極
109とが形成されている。
Oxide 179107 is formed on the n-region 103 in which each region is formed in this way, and the MO
3) A transistor gate electrode 108 and a capacitor electrode 109 are formed.

キャパシタ電極109は酸化膜107を挟んでpベース
領域104に対向し、ベース電位を制御するためのキャ
パシタを構成する。
Capacitor electrode 109 faces p base region 104 with oxide film 107 in between, and constitutes a capacitor for controlling base potential.

その他、n+エミッタ領域106に接続されたヱミッタ
電極110.P領域105に接続された電極lll、そ
して基板101の裏面にオーミックコンタクト層を挟ん
でコレクタ電極112がそれぞれ形成されている。
In addition, an emitter electrode 110 connected to the n+ emitter region 106. An electrode lll connected to the P region 105 and a collector electrode 112 are formed on the back surface of the substrate 101 with an ohmic contact layer in between.

次に、上記光電変換セルの動作を説明する。Next, the operation of the photoelectric conversion cell will be explained.

光はpベース領域104側から入射し、光量に対応した
キャリア(ここではホール)がpベースill 04に
iaされる(蓄ta!!21作)。
Light enters from the p base region 104 side, and carriers (holes in this case) corresponding to the amount of light are iaed into the p base ill 04 (accumulation ta!! 21 work).

蓄積されたキャリアによってベース電位は変化し、その
電位変化をエミッタ電極110から読出すことで、入射
光量に対応した電気信号を得ることができる(読出し動
作)。
The base potential changes due to the accumulated carriers, and by reading out the potential change from the emitter electrode 110, an electric signal corresponding to the amount of incident light can be obtained (reading operation).

次に、pベース領域104に蓄積されたホールを除去す
るリフレッシュ動作について説明する。
Next, a refresh operation for removing holes accumulated in p base region 104 will be described.

第8図(A)および(B)は、リフレッシュ動作を説明
するための電圧波形図である。
FIGS. 8(A) and 8(B) are voltage waveform diagrams for explaining the refresh operation.

同図(A)に示すように、MOS)ランジスタは、ゲー
ト電極108にしきい値以上の負電圧が印加された時だ
けON状態となる。
As shown in FIG. 2A, the MOS transistor is turned on only when a negative voltage equal to or higher than a threshold value is applied to the gate electrode 108.

同図(B)において、リフレッシュ動作を行うには、エ
ミッタ電極110を接地するとともに、電極illを接
地電位にしておく、そして、まず、ゲート電極108に
負電圧を印加してpチャネルMO3)ランジスタをON
させる。これによって、Pベース領域104の電位は、
蓄積電位の高低に関係なく一定値となる。続いて、MO
SトランジスタをOFFさせてからキャパシタ電極10
9にリフレッシュ用正電圧パルスを印加することで、p
ベース領域104はn十エミッタ領域106に対して順
方向にバイアスされ、蓄積されたホールが接地されたエ
ミッタ電極110を通して除去される。そして、キャパ
シタ電極109に対するリフレッシュパルスが立下がっ
た時点でpベース領域104は負電位の初期状態に復帰
する(リフレッシュ動作)。
In the same figure (B), in order to perform a refresh operation, the emitter electrode 110 is grounded, and the electrode ill is set to the ground potential. First, a negative voltage is applied to the gate electrode 108, and the p-channel MO3) transistor is ON
let As a result, the potential of the P base region 104 is
It is a constant value regardless of the level of the accumulated potential. Next, M.O.
After turning off the S transistor, the capacitor electrode 10
By applying a positive refresh voltage pulse to p
Base region 104 is forward biased with respect to n+ emitter region 106, and accumulated holes are removed through grounded emitter electrode 110. Then, when the refresh pulse applied to capacitor electrode 109 falls, p base region 104 returns to the initial state of negative potential (refresh operation).

このように、pベース領域104の電位をMOSトラン
ジスタによって一定電位にした後、リフレッシュパルス
を印加して残留電荷の消去を行うために、前回の蓄積電
圧に依存することなく新たな蓄積動作を開始することが
でき、光電変換特性および残像特性を改善することがで
きる。また、残留電荷を迅速に消滅させることができ、
高速動作が可能となる。
In this way, after the potential of the p base region 104 is set to a constant potential by the MOS transistor, a new accumulation operation is started without depending on the previous accumulation voltage in order to erase the residual charge by applying a refresh pulse. The photoelectric conversion characteristics and the afterimage characteristics can be improved. In addition, residual charges can be quickly eliminated,
High-speed operation is possible.

[発明が解決しようとする問題点] しかしながら、上記従来の光電変換装置では、第7図(
A)に示すように、リフレッシュ用トランジスタを受光
面に形成しているために、その分セルサイズが増大し、
特にエリアセンサを構成した場合に高集積化および高解
像度化を図る上での問題点となっていた。
[Problems to be Solved by the Invention] However, in the above-mentioned conventional photoelectric conversion device, the problem as shown in FIG.
As shown in A), since the refresh transistor is formed on the light-receiving surface, the cell size increases accordingly.
In particular, this has been a problem in achieving high integration and high resolution when configuring an area sensor.

本発明は上記従来の問題点を解決しようとするものであ
り、その目的はセルサイズを増大させることなく、良好
な光電変換特性および残像特性が得られる光電変換装置
を提供することにある。
The present invention is intended to solve the above-mentioned conventional problems, and its purpose is to provide a photoelectric conversion device that can obtain good photoelectric conversion characteristics and afterimage characteristics without increasing the cell size.

[問題点を解決するための手段] 本発明による光電変換装置は、 制御電極領域を形成するための一導電型半導体から成る
第1の領域と、 該第1の領域を夫々上下に挟むよう配置された主電極領
域を形成するための反対導電型半導体の第2および第3
の領域とから成る半導体トランジスタと、 前記第3の領域の下に設けられ一導電型半導体から成る
第4の領域と、 前記第1の領域と第4の領域とを主電極領域とするよう
第3の領域を制御する絶縁ゲート電極と、 を有することを特徴とする。
[Means for Solving the Problems] A photoelectric conversion device according to the present invention includes: a first region made of a semiconductor of one conductivity type for forming a control electrode region; and a first region arranged to sandwich the first region above and below, respectively. second and third semiconductors of opposite conductivity type to form a main electrode region
a fourth region formed under the third region and made of a semiconductor of one conductivity type; and a semiconductor transistor configured to use the first region and the fourth region as main electrode regions. and an insulated gate electrode that controls the region No. 3.

[作用] このように構成することによって、上記第1の領域と第
4の領域とを主電極領域とし絶縁ゲート電極によって制
御されるトランジスタを縦方向に形成することができ、
光電変換装置のサイズを微細化することができる。
[Operation] With this configuration, it is possible to form a transistor in the vertical direction in which the first region and the fourth region are used as main electrode regions and are controlled by an insulated gate electrode,
The size of the photoelectric conversion device can be miniaturized.

[実施例] 以下、本発明の実施例を図面を参照しながら詳細に説明
する。
[Example] Hereinafter, an example of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

第1図は1本発明による光電変換装置の第1実施例の概
略的断面図である。
FIG. 1 is a schematic sectional view of a first embodiment of a photoelectric conversion device according to the present invention.

同図において、p型シリコン基板201上には、n+埋
込み層202およびn−コレクタ領域203が形成され
、素子分離領域204によって各セルが隣接するセルか
ら電気的に分離されている。
In the figure, an n+ buried layer 202 and an n- collector region 203 are formed on a p-type silicon substrate 201, and each cell is electrically isolated from adjacent cells by an element isolation region 204.

素子分離領域204は、酸化膜205とポリシリコンか
ら成るキャパシタ電極206とで構成されている。この
素子分離領域204の形成方法の一例として、まずp基
板201上にn十埋込み層202およびコレクタ領域2
0ffとなるn−領域をエピタキシャル成長させた後、
素子分離領域204を形成すべき部分に異方性エツチン
グ等によって溝を形成する。モして熱酸化によって溝に
酸化膜205を形成した後、ポリシリコンを埋込むこと
でキャパシタ電極206を形成する。
The element isolation region 204 is composed of an oxide film 205 and a capacitor electrode 206 made of polysilicon. As an example of a method for forming this element isolation region 204, first, an n buried layer 202 and a collector region 2 are formed on a p substrate 201.
After epitaxially growing the n-region that becomes 0ff,
A groove is formed by anisotropic etching or the like in a portion where the element isolation region 204 is to be formed. After forming an oxide film 205 in the trench by thermal oxidation, a capacitor electrode 206 is formed by filling polysilicon.

各セルのバイポーラトランジスタは、n−コレクタ領域
203上のpベース領域207と、n+エミッタ領域2
08によって構成されている。
The bipolar transistor of each cell has a p base region 207 on an n- collector region 203 and an n+ emitter region 2.
08.

pベース領域207にはp中領域209が接合し、p中
領域209は酸化膜205を挟んでキャパシタ心極20
6と対向してPベース領域207の電位を制御するため
のキャパシタCoxを構成している。
A p medium region 209 is joined to the p base region 207, and the p medium region 209 is connected to the capacitor core 20 with an oxide film 205 in between.
6 and constitutes a capacitor Cox for controlling the potential of the P base region 207.

また、p”領域209の下方はn十埋込み層202が形
成されておらず、p中領域209とp基板201とは約
4〜5pmの距離で形成され。
Further, the n0 buried layer 202 is not formed below the p'' region 209, and the p middle region 209 and the p substrate 201 are formed at a distance of about 4 to 5 pm.

リフレッシュ用トランジスタQtのソース・ドレイン領
域を構成している。トランジスタQtのゲート電極は、
酸化膜205を挟んで形成されたキャパシタ電極206
である。
This constitutes the source/drain region of the refresh transistor Qt. The gate electrode of the transistor Qt is
Capacitor electrode 206 formed across oxide film 205
It is.

また、n−コレクタ領域203にはn中領域210が接
合し、n中領域210には図示されていないコレクタ電
極21O′が接続している。
Further, an n-medium region 210 is connected to the n-collector region 203, and a collector electrode 21O' (not shown) is connected to the n-medium region 210.

各セルの表面には酸化膜211が形成され、n十エミッ
タ領域208にはエミッタ電極212が接続されている
。また、p基板201の裏面にはオーミックコンタクト
層を介して電極213が形成されている。
An oxide film 211 is formed on the surface of each cell, and an emitter electrode 212 is connected to the n+ emitter region 208. Furthermore, an electrode 213 is formed on the back surface of the p-substrate 201 via an ohmic contact layer.

このように、リフレッシュ用トランジスタQtが受光面
に対して縦方向に形成されるために、セルサイズの増大
を回避することができる。
In this way, since the refresh transistor Qt is formed vertically with respect to the light-receiving surface, an increase in cell size can be avoided.

また、各セルが素子分離領域204によって分離されて
いるとともに、nコレクタ領域203がp基板201上
に形成されているために、素子分離効果を向上させるこ
とができる。
Further, since each cell is separated by the element isolation region 204 and the n collector region 203 is formed on the p substrate 201, the element isolation effect can be improved.

さらに1強い光が入射しても、pベース領域207に蓄
積された過剰なキャリアはp基板201を通して除去さ
れるために、隣接するセルへの流出が防止され、スミア
およびプルーミングの防止が可能となる。
Furthermore, even if strong light is incident, excess carriers accumulated in the p-base region 207 are removed through the p-substrate 201, preventing them from flowing into adjacent cells and preventing smearing and pluming. Become.

第2図は、本発明の第2実施例の概略的断面図である。FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of a second embodiment of the invention.

第1実施例とほぼ同一構成であるが。Although it has almost the same configuration as the first embodiment.

キャパシタ電極206の上部がpベース領域207上に
延びて容量を増加させている。
The upper part of capacitor electrode 206 extends over p base region 207 to increase capacitance.

第3図は、上記実施例におけるーセルの等価回路図であ
る。
FIG. 3 is an equivalent circuit diagram of the cell in the above embodiment.

上記実施例の基本的動作は従来例の場合と同様である。The basic operation of the above embodiment is the same as that of the conventional example.

まず、コレクタ電極210′に正電圧。First, a positive voltage is applied to the collector electrode 210'.

電極213に一定電圧を印加しておく、そして、キャパ
シタ電極206に接地電圧を印加してトランジスタQt
をOFF状態にし、pベース領域207を浮遊状態とす
る。そして、このpベース領域207に入射光の照度に
対応したキャリアを蓄積する(蓄積動作)。
A constant voltage is applied to the electrode 213, and a ground voltage is applied to the capacitor electrode 206, so that the transistor Qt
is turned off, and the p base region 207 is placed in a floating state. Then, carriers corresponding to the illuminance of the incident light are accumulated in this p base region 207 (accumulation operation).

続いて、エミッタ電極212を浮遊状態として、キャパ
シタ電極206に正電圧の読出しパルスを印加する。こ
の時、トランジスタQtはpチャネルであるからOFF
状態のままである。読出しパルスが印加されることによ
って、キャパシタCoxを介してpベース領域207の
電位が上昇し、蓄積電圧が浮遊状態のエミッタ側へ読出
される(読出し動作)。
Subsequently, a read pulse of a positive voltage is applied to the capacitor electrode 206 with the emitter electrode 212 in a floating state. At this time, the transistor Qt is OFF because it is a p-channel.
The condition remains. By applying the read pulse, the potential of the p base region 207 increases via the capacitor Cox, and the accumulated voltage is read out to the floating emitter side (read operation).

次に、pベース領域207に蓄積されたキャリアを消滅
させるには、まずキャパシタ電極206に負電圧パルス
を印加してリフレッシュ用トランジスタQtをON状態
とする。これによってpベース領域207は、入射光の
照度の強弱によるMMr電圧の高低に関係なく、電極2
13に印加されている一定電圧に設定される。続いて、
キャパシタ電極206には正電圧のリフレッシュパルス
を印加すると共にエミッタ電極212を接地することに
より、pベース領域207に残留しているキャリアを接
地されたエミッタ側へ除去する(リフレッシュ動作)。
Next, in order to eliminate the carriers accumulated in the p base region 207, a negative voltage pulse is first applied to the capacitor electrode 206 to turn on the refresh transistor Qt. As a result, the p base region 207 is able to operate on the electrode 2 regardless of the level of the MMr voltage due to the intensity of the illuminance of the incident light.
It is set to a constant voltage applied to 13. continue,
By applying a positive voltage refresh pulse to the capacitor electrode 206 and grounding the emitter electrode 212, carriers remaining in the p base region 207 are removed to the grounded emitter side (refresh operation).

こうしてpベース領域207は初期状態に復帰し、以下
同様、蓄積、読出しおよびリフレッシュの各動作を緑返
す。
In this way, the p base region 207 returns to its initial state, and the storage, read, and refresh operations are returned to green in the same manner.

第4図は、上記光電変換セルを用いたエリアセンサの一
実施例の回路図である。
FIG. 4 is a circuit diagram of an embodiment of an area sensor using the photoelectric conversion cell described above.

本実施例では、上記光電変換セルSがmXn個エリア状
に配列されている。
In this embodiment, the photoelectric conversion cells S are arranged in mXn areas.

光電変換セルSの各コレクタ電極210′には一定の正
電圧Vccが印加され、各電極213には一定電圧Vr
cが印加されている。
A constant positive voltage Vcc is applied to each collector electrode 210' of the photoelectric conversion cell S, and a constant voltage Vr is applied to each electrode 213.
c is applied.

各セルSのキャパシタ電極206は行ごとに共通接続さ
れ、それぞれ読出し動作およびリフレッシュ動作を行う
ためのパルスφ1〜φmが印加される。また、各エミッ
タ電極212は列ごとに垂直ラインL1〜Lnに各々接
続され、垂直ラインL1〜Lnは各々蓄積用コンデンサ
01〜Cnに接続されている。
The capacitor electrodes 206 of each cell S are commonly connected row by row, and pulses φ1 to φm are applied for performing a read operation and a refresh operation, respectively. Further, each emitter electrode 212 is connected to the vertical lines L1 to Ln for each column, and the vertical lines L1 to Ln are connected to the storage capacitors 01 to Cn, respectively.

また、コンデンサ01〜Cnは各々トランジスタQ1〜
Qnを介して出力ライン301に接続されている。トラ
ンジスタQ1〜Qnのゲート電極は走査回路302の並
列出力端子に各々接続され、並列出力端子からはパルス
φh1〜φhnが順次出力される。
Further, capacitors 01 to Cn are transistors Q1 to Q1, respectively.
It is connected to the output line 301 via Qn. The gate electrodes of the transistors Q1 to Qn are respectively connected to parallel output terminals of the scanning circuit 302, and pulses φh1 to φhn are sequentially outputted from the parallel output terminals.

出力ライン301はリフレッシュするためのトランジス
タQrhを介して接地され、トランジスタQrhのゲー
ト電極にはパルスφr2が印加される。さらに出力ライ
ン301は出力アンプ303の入力端子にla続され、
出力アンプ303の出力端子から出力信号Voutが外
部へ出力される。
The output line 301 is grounded via a refresh transistor Qrh, and a pulse φr2 is applied to the gate electrode of the transistor Qrh. Further, the output line 301 is connected to the input terminal of the output amplifier 303,
An output signal Vout is output from the output terminal of the output amplifier 303 to the outside.

また、垂直ラインL1〜Lnは各々トランジスタQr1
〜Qrnを介して接地されている。また各トランジスタ
のゲート電極にはパルスφrlが印加される。
Further, the vertical lines L1 to Ln are each connected to a transistor Qr1.
~Qrn to ground. Further, a pulse φrl is applied to the gate electrode of each transistor.

第5図は、上記エリアセンサの動作を説明するためのタ
イミングチャートである。
FIG. 5 is a timing chart for explaining the operation of the area sensor.

まず、第1行のセルSll〜31 nは蓄積動作を開始
して一定時間経過したものとする。
First, it is assumed that a certain period of time has elapsed since the cells Sll to 31n in the first row started the storage operation.

同図において、ローレベルのパルスφr1によってトラ
ンジスタQrx〜Q r nをOFF状態とし、垂直ラ
インL1xLnを浮遊状態にする。続いて、ハイレベル
のパルスφ1によって読出しパルスを第1行のキャパシ
タ電極206に印加す・る、これによって第1行のセル
311〜31 nの読出し信号がコンデンサC1〜Cn
に蓄積される。続いて、走査回路302からパルスφh
1〜φhnが出力され、トランジスタQ1〜Qnが順次
ON状態となってコンデンサ01〜Cnに蓄積された第
1行の読出し信号が出力ライン301に順次取出され、
出力ランプ303から外部へ出力される。ただし、外部
へ出力されるごとに、パルスφr2によってトランジス
タQrhはON状態となり、出力ライン301の残留電
荷がクリアされる。
In the figure, a low-level pulse φr1 turns off the transistors Qrx to Q r n and puts the vertical line L1xLn in a floating state. Subsequently, a read pulse is applied to the capacitor electrode 206 in the first row using a high-level pulse φ1, whereby the read signal of the cells 311 to 31n in the first row is applied to the capacitors C1 to Cn.
is accumulated in Subsequently, a pulse φh is sent from the scanning circuit 302.
1 to φhn are output, the transistors Q1 to Qn are sequentially turned on, and the read signals of the first row stored in the capacitors 01 to Cn are sequentially taken out to the output line 301.
It is output from the output lamp 303 to the outside. However, each time the signal is output to the outside, the transistor Qrh is turned on by the pulse φr2, and the residual charge on the output line 301 is cleared.

第1行の全ての読出し信号が出力されると、パルスφr
1によってトランジスタQr1〜Q r nがON状態
となり、垂直ラインL1”Lnが接地される、これによ
って各セルのエミッタ電極212が接地されるとともに
、コンデンサ01〜Cnの残留電荷がクリアされる。
When all the read signals of the first row are output, the pulse φr
1 turns on the transistors Qr1 to Qrn, and the vertical line L1''Ln is grounded, thereby grounding the emitter electrode 212 of each cell and clearing the residual charges in the capacitors 01 to Cn.

そしてパルスφ1によって、まず負電圧をキャパシタ電
極206に印加し、第1行のセルSL1〜31 nのベ
ース電位を蓄積電圧に関係なく一定電位Vrcに設定す
る。続いて、正電圧のリフレッシュパルスをキャパシタ
電極206に印加し、上述したようにベース中のキャリ
アを消滅させる。
Then, a negative voltage is first applied to the capacitor electrode 206 by the pulse φ1, and the base potentials of the cells SL1 to 31n in the first row are set to a constant potential Vrc regardless of the accumulated voltage. Subsequently, a positive voltage refresh pulse is applied to the capacitor electrode 206 to eliminate carriers in the base as described above.

こうして読出しおよびリフレッシュ動作が終了すると、
if行のセル511〜S1 nは蓄積動作を開始する。
After the read and refresh operations are completed,
Cells 511 to S1n in the if row start an accumulation operation.

これと同時に、第2行のセル521〜S2 nはパルス
φ2によって読出し動作を行い、続く読出し信号の出力
動作の後、同様のリフレッシュ動作を行ってMm動作を
開始する。
At the same time, the cells 521 to S2n in the second row perform a read operation by the pulse φ2, and after the subsequent output operation of the read signal, perform a similar refresh operation and start the Mm operation.

以下同様に、パルスφ3〜φmによって第3行〜第m行
まで同様の動作が順次繰返され、全てのセルの読出し信
号が出力アンプ303からシリアルに外部へ出力される
。しかも、各行とも、読出し信号を外部へ出力した後で
リフレッシュ動作を行い蓄積動作を開始するために、M
tit時間が各行で同一となる。
Similarly, the same operation is sequentially repeated from the third row to the m-th row using the pulses φ3 to φm, and the read signals of all the cells are serially output from the output amplifier 303 to the outside. Moreover, in each row, in order to perform a refresh operation and start an accumulation operation after outputting a read signal to the outside, M
The tit time is the same for each row.

第6図は、上記光電変換装置を使用した撮像装置の一例
の概略的構成図である。
FIG. 6 is a schematic configuration diagram of an example of an imaging device using the above photoelectric conversion device.

同図において、撮像素子401が第4図に示す光電変換
装置に相当する。撮像素子401の出力信号Voutは
信号処理回路402によってゲイン調整等の処理が行わ
れ、NTSC信号等の標準テレビジョン信号として出力
される。
In the figure, an image sensor 401 corresponds to the photoelectric conversion device shown in FIG. The output signal Vout of the image sensor 401 is subjected to processing such as gain adjustment by the signal processing circuit 402, and is output as a standard television signal such as an NTSC signal.

また、撮像素子401を駆動するための上記各パルスは
ドライバ403によって供給され、ドライバ403は制
御部404の制御によって動作する。また、制御部40
4は撮像素子401の出力に基いて信号処理回路402
のゲイン等を調整するとともに、露出制御手段405を
制御して撮像素子401に入射する光量を調整する。
Further, each of the above pulses for driving the image sensor 401 is supplied by a driver 403, and the driver 403 operates under the control of a control unit 404. In addition, the control unit 40
4 is a signal processing circuit 402 based on the output of the image sensor 401.
At the same time, the exposure control means 405 is controlled to adjust the amount of light incident on the image sensor 401.

上述したように1本実施例はセルサイズを増大すること
なく良好な光電変換特性および残像特性が得られるため
に、高解像度の撮像素子401を構成でき、しかも残像
のない良質の画像信号を得ることができる。
As described above, in this embodiment, good photoelectric conversion characteristics and afterimage characteristics can be obtained without increasing the cell size, so that a high resolution image sensor 401 can be constructed and a high quality image signal without afterimages can be obtained. be able to.

[発明の効果] 以上詳細に説明したように本発明による光電変換装置は
、第1の領域と第4の領域とを主電極領域とし絶縁ゲー
ト電極によって制御されるトランジスタを縦方向に形成
することができ、光電変換セルのサイズを増大させるこ
となく、上述したような良好な光電変換特性および残像
特性を得ることができる。
[Effects of the Invention] As described above in detail, the photoelectric conversion device according to the present invention has the first region and the fourth region as main electrode regions, and transistors controlled by insulated gate electrodes are formed in the vertical direction. Thus, the above-mentioned good photoelectric conversion characteristics and afterimage characteristics can be obtained without increasing the size of the photoelectric conversion cell.

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

第1図は、本発明による光電変換装置の第1実施例の概
略的断面図。 第2図は、本発明の第2実施例の概略的断面図、 第3図は、上記実施例におけるーセルの等価回路図、 第4図は、上記光電変換セルを用いたエリアセンサの一
実施例の回路図。 第5図は、上記エリアセンサの動作を説明するためのタ
イミングチャート、 第6図は、上記光電変換装置を使用した撮像装置の一例
の概略的構成図、 第7図(A)は、特願昭58−120755号に第8図
(A)および(B)は、リフレッシュ動作を説明するた
めの電圧波形図である。 201・・・p型シリコン基板− 203・・・n−コレクタ領域 204・・・素子分離領域 205・・φ酸化膜 206・・拳キャパシタ電極 207・・・pベース領域 208・・・n十エミッタ領域 209・・@p十領領 域10・・・n十領域 210’・・・コレクタ電極 212・・・エミッタ電極 213・・・電極 301・・・出力ライン 302・命拳走査回路 303・・・出力アンプ 代理人 弁理士 山 下 積 平 第1図 第2図 第3図 第4図 第7図 第8図 (A) (Bン
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a first embodiment of a photoelectric conversion device according to the present invention. FIG. 2 is a schematic sectional view of a second embodiment of the present invention, FIG. 3 is an equivalent circuit diagram of a cell in the above embodiment, and FIG. 4 is an implementation of an area sensor using the above photoelectric conversion cell. Example schematic. FIG. 5 is a timing chart for explaining the operation of the area sensor, FIG. 6 is a schematic configuration diagram of an example of an imaging device using the photoelectric conversion device, and FIG. 7(A) is a patent application FIGS. 8(A) and 8(B) in No. 58-120755 are voltage waveform diagrams for explaining the refresh operation. 201...p type silicon substrate 203...n collector region 204...element isolation region 205...φ oxide film 206...fist capacitor electrode 207...p base region 208...n+ emitter Area 209... @ p ten area area 10... n ten area 210'... collector electrode 212... emitter electrode 213... electrode 301... output line 302, life fist scanning circuit 303... Output Amplifier Agent Patent Attorney Sekihira Yamashita Figure 1 Figure 2 Figure 3 Figure 4 Figure 7 Figure 8 (A) (B

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)制御電極領域を形成するための一導電型半導体か
ら成る第1の領域と、 該第1の領域を夫々上下に挟むよう配置された主電極領
域を形成するための反対導電型半導体の第2および第3
の領域とから成る半導体トランジスタと、 前記第3の領域の下に設けられ一導電型半導体から成る
第4の領域と、 前記第1の領域と第4の領域とを主電極領域とするよう
第3の領域を制御する絶縁ゲート電極と、 を有することを特徴とする光電変換装置。
(1) A first region made of a semiconductor of one conductivity type to form a control electrode region, and a semiconductor of an opposite conductivity type to form a main electrode region arranged to sandwich the first region above and below, respectively. 2nd and 3rd
a fourth region formed under the third region and made of a semiconductor of one conductivity type; and a semiconductor transistor configured to use the first region and the fourth region as main electrode regions. 1. A photoelectric conversion device comprising: an insulated gate electrode for controlling a region of No. 3;
(2)上記絶縁ゲート電極は上記第1の領域の電位を絶
縁層を介して制御可能であることを特徴とする特許請求
の範囲第1項記載の光電変換装置。
(2) The photoelectric conversion device according to claim 1, wherein the insulated gate electrode is capable of controlling the potential of the first region via an insulating layer.
(3)上記ゲート電極は、上記半導体トランジスタを隣
接する他の部分から電気的に分離するための素子分離領
域に形成されていることを特徴とする特許請求の範囲第
2項記載の光電変換装置。
(3) The photoelectric conversion device according to claim 2, wherein the gate electrode is formed in an element isolation region for electrically isolating the semiconductor transistor from other adjacent parts. .
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013187527A (en) * 2012-03-12 2013-09-19 National Institute Of Advanced Industrial & Technology Semiconductor device and imaging apparatus
JP2016092348A (en) * 2014-11-11 2016-05-23 株式会社リコー Semiconductor device, manufacturing method thereof, and imaging apparatus

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