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電荷蓄積増倍装置及びそれを用いたイメージセンサ コモンズ 外国出願あり

国内特許コード P110005635
整理番号 04015P
掲載日 2011年8月18日
出願番号 特願2006-548984
登録番号 特許第4117382号
出願日 平成17年12月20日(2005.12.20)
登録日 平成20年5月2日(2008.5.2)
国際出願番号 JP2005023310
国際公開番号 WO2006068107
国際出願日 平成17年12月20日(2005.12.20)
国際公開日 平成18年6月29日(2006.6.29)
優先権データ
  • 特願2004-369896 (2004.12.21) JP
発明者
  • 澤田 和明
  • 丸山結城
出願人
  • 国立大学法人豊橋技術科学大学
発明の名称 電荷蓄積増倍装置及びそれを用いたイメージセンサ コモンズ 外国出願あり
発明の概要 何ら増幅部を設けることなく画素毎に電荷を増倍可能とする装置を提供する。半導体基板と、半導体基板に絶縁膜を介して形成される、入射光を透過するとともに、ゲート電圧が印加される第1の電極膜と、第1の電極膜に隣接した第2電極膜と、第2の電極膜に隣接した拡散層を備え、第1の電極膜に印加されるゲート電圧が第1のゲート電圧であるとき入射光により生じた電荷が第1の電極膜直下の半導体基板中の電荷蓄積井戸に蓄積され、ゲート電圧が第2のゲート電圧であるとき蓄積された電荷が増倍される。
従来技術、競合技術の概要


キャリア増倍方式を採用している固体方式の装置は市場に数多くあり、それらは“電子なだれ(アバランシェ)フォトダイオード(APD)”と呼ばれ、エリアイメージセンサとしての応用もなされている。
また、CCD方式を用いてCCD転送路(増倍部)中で電荷キャリアの衝突電離を起こし、電荷増倍を行う装置もある(特許文献1及び特許文献2参照)。
なお、本発明に関連する文献として特許文献3を参照されたい。
【特許文献1】
特開平7-176721号公報
【特許文献2】
特開平10-30426号公報
【特許文献3】
特開平10-332423号公報

産業上の利用分野


本発明は電荷蓄積増倍装置及びそれを用いたイメージセンサに関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
半導体基板と、
前記半導体基板に絶縁膜を介して形成される、入射光を透過するとともに、ゲート電圧が印加される第1の電極膜と、
前記第1の電極膜に隣接した第2の電極膜と、
前記第2の電極膜に隣接した拡散層とを備え、
前記第1の電極膜に印加されるゲート電圧が第1のゲート電圧であるとき前記入射光により生じた電荷が前記第1の電極膜直下の前記半導体基板中の電荷蓄積井戸層に蓄積され、前記電荷蓄積井戸層へ前記電荷を蓄積した後に、前記ゲート電圧を第2のゲート電圧として前記蓄積された電荷を増倍し、前記第1のゲート電圧と第2のゲート電圧との繰り返し印加回数を調整することで電荷の増倍率を調整する、ことを特徴とする電荷蓄積増倍装置。

【請求項2】
前記電荷蓄積井戸層において前記電荷が物理的に移動する、ことを特徴とする請求項1に記載の装置。

【請求項3】
前記電荷は基板の表面方向へ移動する、ことを特徴とする請求項2に記載の装置。

【請求項4】
前記電荷蓄積井戸層の表面に前記半導体基板と異なる導電型の不純物がドープされている、ことを特徴とする請求項1~3のいずれかに記載の装置。

【請求項5】
前記半導体基板がp型シリコン半導体基板であり、前記拡散層がn+拡散層である、ことを特徴とする請求項1~4のいずれかに記載の装置。

【請求項6】
前記ゲート電圧が印加される第1の電極膜が、不純物を添加された多結晶シリコンからなる、ことを特徴とする請求項1~4のいずれかに記載の装置。

【請求項7】
前記第2の電極膜へ印加される電圧を低下させることによって、前記電荷蓄積井戸層中の電荷を前記拡散層内へと転送し、該拡散層から読み出し可能とする、ことを特徴とする請求項1~4のいずれかに記載の装置。

【請求項8】
請求項1~請求項7のいずれかに記載の電荷蓄積増倍装置が画素として用いられる、ことを特徴とする画素毎に電荷増倍可能なイメージセンサ。

【請求項9】
半導体基板と、
前記半導体基板に絶縁膜を介して形成される、入射光を透過するとともに、ゲート電圧が印加される第1の電極膜と、
前記第1の電極膜に隣接した第2の電極膜と、
前記第2の電極膜に隣接した拡散層とを備えてなる電荷蓄積増倍装置の駆動方法であって、
前記第1の電極膜に第1のゲート電圧を印加して前記入射光により生じた電荷を前記第1の電極膜直下の前記半導体基板中の電荷蓄積井戸に蓄積するステップと、
前記電荷蓄積井戸へ前記電荷を蓄積した後に、前記第1の電極膜に第2のゲート電圧を印加して前記電荷蓄積井戸を深くし、前記電荷蓄積井戸層に蓄積された電荷を前記電荷蓄積井戸の底へ移動させて衝突電離現象を引き起こさせ、もって電荷を増倍するステップと、を含み、
前記第1のゲート電圧と第2のゲート電圧との繰り返し印加回数を調整することで電荷の増倍率を調整する、ことを特徴とする電荷蓄積増倍装置の駆動方法。
国際特許分類(IPC)
Fターム
出願権利状態 登録
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