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CHARGE MULTIPLIER AND IMAGE SENSOR EMPLOYING SAME

Foreign code F060001461
File No. F060001461
Posted date Sep 8, 2006
Country WIPO
International application number 2005JP023310
International publication number WO 2006/068107
Date of international filing Dec 20, 2005
Date of international publication Jun 29, 2006
Priority data
  • P2004-369896 (Dec 21, 2004) JP
Title CHARGE MULTIPLIER AND IMAGE SENSOR EMPLOYING SAME
Abstract A device for multiplying charges of every pixel without providing any amplifyingsection. The charge multiplier comprises a semiconductor substrate, a firstelectrode film formed on the semiconductor substrate through an insulting filmand transmitting incident light while being applied with a gate voltage, a secondelectrode film arranged adjacent to the first electrode film, and a diffusionlayer arranged adjacent to the second electrode film. When a gate voltage appliedto the first electrode film is a first gate voltage, charges generated by incidentlight are stored in a charge storage well in the semiconductor substrate directlyunder the first electrode film, and the stored charges are multiplied when thegate voltage is a second gate voltage.
Scope of claims (In Japanese)
【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に蓄積され、前記ゲート電圧が第2のゲート電圧であるとき前記蓄積された電荷が増倍される、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】前記第1のゲート電圧と前記第2のゲート電圧との比を調整することで電荷の増倍率を調整する、ことを特徴とする請求項1~4のいずれかに記載の装置。

【請求項6】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、ことを特徴とする請求項1~4のいずれかに記載の装置。

【請求項7】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8】前記ゲート電圧が印加される第1の電極が、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9】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10】請求項1~請求項9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11】1つの画素で生成される電荷が前記画素に対応する蓄積井戸層に蓄積され、該蓄積井戸層の電荷が直接読み出されて信号処理されるイメージセンサにおいて、前記蓄積井戸層に印加する電界を変化させることで前記蓄積井戸層中の電荷を衝突電離させる、ことを特徴とするイメージセンサ。

【請求項12】前記蓄積井戸層の表面より深い位置に存在する電荷が前記電界の変化に基づき前記蓄積井戸層の表面方向に移動し、前記電荷の衝突電離を生じさせる、ことを特徴とする請求項11に記載のイメージセンサ。

【請求項13】該蓄積井戸層を構成する基板の導電型と異なる導電型の不純物がドープされたドープ領域を前記蓄積井戸層に形成することにより、前記蓄積戸層の表面より深い位置に前記電荷を存在させる、ことを特徴とする請求項12に記載のイメージセンサ。

【請求項14】電荷の蓄積井戸層を有する半導体デバイスであって、該蓄積井戸層に印加される電界を変化させることにより該蓄積層井戸中の電荷を増倍する、半導体デバイス。

【請求項15】前記電荷蓄積井戸層の表面より深い位置に存在する電荷を前記電荷の変化に基づき前記蓄積井戸層の表面方向へ移動させることにより、前記電荷を衝突電離させてこれを増倍する、ことを特徴とする請求項14に記載の半導体デバイス。

【請求項16】該蓄積井戸層を構成する基板の導電型と異なる導電型の不純物がドープされたドープ領域を前記蓄積井戸層に形成することにより、前記蓄積戸層の表面より深い位置に前記電荷を存在させる、ことを特徴とする請求項15に記載の半導体デバイス。
  • Applicant
  • ※All designated countries except for US in the data before July 2012
  • National University Corporation Toyohashi University Of Technology
  • Inventor
  • Sawada, Kazuaki
  • Maruyama, Yuki
IPC(International Patent Classification)
Specified countries AE AG AL AM AT AU AZ BA BB BE BF BG BJ BR BW BY BZ CA CF CG CH CI CM CN CO CR CU CY CZ DE DK DM DZ EC EE EG ES FI FR GA GB GD GE GH GM GN GQ GR GW HR HU ID IE IL IN IS IT JP KE KG KM KN KP KR KZ LC LK LR LS LT LU LV LY MA MC MD MG MK ML MN MR MW MX MZ NA NE NG NI NL NO NZ OM PG PH PL PT RO RU SC SD SE SG SI SK SL SM SN SY SZ TD TG TJ TM TN TR TT TZ UA UG US UZ VC VN YU ZA ZM ZW
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