JPH01259559A - 電荷結合装置 - Google Patents

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、ビデオカメラや遅延線等に用いることのでき
る電荷結合装置（以下ＣＯＤと略す）に関し、詳しくは
、その電荷検出部の構造に関するものである。

従来の技術 近年、ＣＯＤは、半導体技術の急速な進歩により、微細
化、高密度化が進み、一体型ビデオカメラや、ファクシ
ミリ等に利用されるようになってきた。

第５図に、従来電荷結合装置の電荷検出部の平面図を示
す。１はＣＯＤを構成するＣＣＤゲート電極、２はＣＯ
Ｄで運ばれてきた電荷を電荷検出部へ出力する出力ゲー
ト電極、３は電荷を電圧に変換する電荷検出部、４は電
荷検出部３に基準電位を与えるリセットゲート電極、５
は電荷検出部３に基準電位を与えるリセットドレインで
ある。

また、第６図は第５図のＡ−Ａ’で切った時の断面構造
図である。第６図で、１〜５は第５図の１〜５に同じで
、６は電荷検出部３を構成する高濃度不純物層、７はリ
セットドレイン５を構成する高濃度不純物層、８はＣＣ
Ｄゲート電極１．出力ゲート電極２．リセットゲート電
極４のチャンネル部を構成する低濃度不純物層、９は基
板である。

以上のように構成された電荷結合装置について、以下第
７図のポテンシャル図及び第８図の印加パルスタイミン
グ図を参照しながらその動作を説明する。

第７図は、第８図に示す電圧を第５図、第６図に示した
各部に印加した時のｔｌ及びｔ２タイミングに於けるポ
テンシャル分布を示す。第７図中、１０．１１はＣＣＤ
を転送されてきた信号電荷を示す。第８図ｔ１のタイミ
ングで、ＣＣＤゲート電極１とリセットゲート電極４と
が低電圧となっている。

リセットゲート電極４が低電圧となることにより、高濃
度不純物層６と高濃度不純物層７は分離され、ＣＣＤゲ
ート電圧１が低電圧となることにより、信号電荷１０が
ＣＣＤゲート電極１のチャンネル部より出力ゲート電極
２のチャンネル部を通して高濃度不純物層６へ転送され
る。このとき高濃度不純物層６と高濃度不純物層７が分
離されているため、高濃度不純物層６の電位は転送され
た電荷分だけ変調され、電荷検出部３を通して検出され
る。次に、第８図はｔ２のタイミングでは、ＣＣＤゲー
ト電極１とリセットにゲート電極４が一高電圧となって
いる。リセットゲート電極４が高電圧となることにより
、高濃度不純物層６と高濃度不純物層７は接続され、高
濃度不純物層６に存在していた信号電荷１０がリセット
ゲート電極４のチャンネル部、高濃度不純物層７を通し
てリセットドレイン５へ転送され、高濃度不純物層６は
、信号電荷１０が転送されて（る前の基準電位リセット
ドレイン５へ印加した電圧となる。このとき、ＣＣＤゲ
ート電極１は高電位になっており、前段のＣＣＤゲート
電極から転送されてきた信号電荷１１を蓄積している。

以降ｊｌ＋　ｊ２の各タイミングを繰返すことにより、
信号電荷の検出が行なわれる。

発明が解決しようとする課題 しかしながら、上記のような構成では、リセットゲート
電極４と高濃度不純物層６との間に存在するカップリン
グ容量及び、ＣＣＤゲート電極１と出力ゲート電極２．
出力ゲート電極２と高濃度不純物層６との間に存在する
カップリング容量のために、リセットゲート電極４とＣ
ＣＤゲート電極１とに印加したパルスが高濃度不純物層
６に飛び込み、電荷検出部３の電位を変調してしまう。

また、リセットドレイン電圧の変動が直接電荷検出部基
準電位の変動となる問題点を有していた。

本発明は上記問題点に鑑み、リセットゲート電極４とＣ
ＣＤゲート電極１へ印加するパルスの飛び込みを減少さ
せ、電荷検出部３が他電極へ印加されたパルスにより、
変調されることの少ないＣＣＤを提供するものである。

課題を解決するための手段 上記問題点を解決するために本発明の電荷結合装置は、
電荷結合された信号電荷の検出部の高濃度不純物層を、
同検出用スイッチ素子のゲート部と低濃度不純物層を介
して接続されているように構成されたＣＣＤである。

作用 この構成により、リセットゲート電極４とＣＣＤゲート
電極１に印加されるパルスの飛び込みの少ない、安定し
た電荷検出部をもつＣＣＤを実現することができる。

実施例 以下、本発明の一実施例について図面を参照しながら説
明する。

第１図は本発明の実施例ＣＣＤにおける電荷検出部の平
面図を、また、第２図は第１図のＡ−Ａ　’で切った断
面構造図を各々示す。

第１図、第２図に於いてＣＣＤゲート電極１、出力ゲー
ト電極２、電荷検出部３、リセットゲート電極４、リセ
ットドレイン５は第５図に同じである。第２図に於いて
、６は電荷検出部３の要部をなす高濃度不純物層で、従
来例の第６図の高濃度不純物層６が隣接のリセットゲー
ト４および出力ゲート２のチャンネルに接しているのに
対して、それから離れている。７は高濃度不純物層、８
は低濃度不純物層、９は基板で７〜９については第７図
の従来例に同じである。１２は低濃度不純物層で、高濃
度不純物層６と隣接ゲート電極のチャンネル部との間に
設けである。

以上のように構成された電荷検出装置について、以下第
３図のポテンシャル図および第４図の印加パルスタイミ
ング図を参照しながら動作を説明する。

第３図、第４図に示す電圧を第１図、第２図に示した各
部に印加した時の１１およびｔ２タイミングに於けるポ
テンシャル分布を示す。第３図で、１０．１１はＣＣＤ
を転送されてきた信号電荷を示す。第４図ｔ１のタイミ
ングで、ＣＣＤゲート電極１とリセットゲート電極４が
低電圧となっている。リセットゲート電極４が低電圧と
なることにより、高濃度不純物層６と低濃度不純物層１
２が高濃度不純物層７から電気的に切り離される。

また、ＣＣＤ電極１が低電圧となることにより、信号電
荷が高濃度不純物層６と低濃度不純物層１２の領域へ転
送され、電荷検出部３を通して電圧変化が検出される。

次の第４図ｔ２タイミングでは、ＣＣＤゲート電極１と
リセットゲート電極４とが高電圧になっている。リセッ
トゲート電極４が高電圧となることにより、高濃度不純
物層６と低濃度不純物層１２に存在していた信号電荷１
０がリセットゲート電極４のチャンネル部と高濃度不純
物層７を通してリセットドレインへ転送され、高濃度不
純物６と低濃度不純物層１２の電位は信号電荷１０が転
送されて（る前の基準電位となるのであるが、この基準
電位は従来例で示したリセットドレイン５に印加した電
圧で決まるのではなく、低濃度不純物層の空乏化電圧で
決まる電位となる。このときＣＣＤゲート電極１は高電
位となっており、前段のＣＣＤゲート電極から転送され
てきた信号電荷１１を蓄積している以降ｔ１とｔ２のタ
イミングを繰り返すことにより、信号電荷の検出が行な
われる。

以上のように、本構成とすることにより、電荷検出部の
基準電位がリセットドレイン５の電圧変動を全く受けず
、かつ、高濃度不純物層が隣接のリセットゲート４及び
出力ゲート２とカップリング容量を持たないため、リセ
ットゲート４へ印加するパルスの飛び込みや、出力ゲー
ト２を通して飛び込むＣＣＤゲート電極１への印加パル
スの影響をおさえることができ、安定な電荷検出装置を
実現することができる。

発明の効果 以上のように本発明は、電荷検出部の高濃度不純物層が
隣接するゲート電極のチャンネル部と低濃度不純物層を
介して接続される構成とすることにより、印加パルス影
響が少なく、かつリセットドレイン５の電圧変動の影響
を全（受けない安定な電荷検出装置が実現でき、その実
用的効果は大きなものがある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例装置の要部を示す平面図、第２
図は第１図のＡ−Ａ　’に於ける断面構造図、第３図は
本発明装置の動作時のポテンシャル図、第４図は本発明
装置の動作時の印加パルスタイミング図、第５図は従来
例装置の要部を示す平面図、第６図は第５図のＡ−Ａ　
’に於ける断面構造図、第７図は従来例装置の動作時の
ポテンシャル図、第８図は従来例装置の動作時の印加パ
ルスタイミング図である。 １・・・・・・ＣＣＤゲート電極、２・・・・・・出力
ゲート電極、３・・・・・・電荷検出部、４・・・・・
・リセットゲート電極、５・・・・・・リセットドレイ
ン、６・・・・・・高濃度不純物層、７・・・・・・高
濃度不純物層、８・・・・・・低濃度不純物層、９・・
・・・・基板、１０・・・・・・信号電荷、１１・・・
・・・信号電荷、１２・・・・・・低濃度不純物層。 代理人の氏名　弁理士　中尾敏男　ほか１名第１図 １−ＣＣＤブーＦ！岑シ ２−−一出フゲーＶ耐扱 ３−曳荷猜出辞 第２図 第３図 第４図 第５図 第６図 第　７　図 第８図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　電荷転送された信号電荷を電圧に変換する電荷検出部
   を読み出し用スイッチ素子のゲート部より離れた位置に
   高濃度の不純物層でそなえ、かつ、前記高濃度不純物層
   の周辺部分に前記ゲート部と接する状態で前記高濃度不
   純物層と同導電型の低濃度不純物層を持つことを特徴と
   する電荷結合装置。