JPH02220451A - Ccd遅延線 - Google Patents
Ccd遅延線Info
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- JPH02220451A JPH02220451A JP4039989A JP4039989A JPH02220451A JP H02220451 A JPH02220451 A JP H02220451A JP 4039989 A JP4039989 A JP 4039989A JP 4039989 A JP4039989 A JP 4039989A JP H02220451 A JPH02220451 A JP H02220451A
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Links
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Landscapes
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- Pulse Circuits (AREA)
- Filters That Use Time-Delay Elements (AREA)
- Networks Using Active Elements (AREA)
- Amplifiers (AREA)
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。
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、電荷結合型デバイス(CCD)を遅延線に適
用したCCD遅延線に関し、特に、該CCD遅延線本体
と他の電子回路とを併せて同一半導体チップに一体成形
したCCD遅延線に関する。
用したCCD遅延線に関し、特に、該CCD遅延線本体
と他の電子回路とを併せて同一半導体チップに一体成形
したCCD遅延線に関する。
従来のCCD遅延線の構造を第6図に基づいて説明する
と、第6図において、P形半導体基板1の上側部にN−
形不純物層2を形成し、更にその上部に積層されたゲー
ト酸化膜層3を介して複数のゲート電極を信号電荷転送
方向(図中の矢印Xの方向)に沿って形成し、これらの
ゲート電極に、第6図(b)に示すような所定タイミン
グの駆動信号φ1及びφ2を印加することによって埋込
形CCDを形成する。そして、この埋込形CCDの先端
部に信号人力部(図示せず)を設けると共に、他方の終
端分に信号出力部(図示せず)を設け、電圧又は電流の
形態の被遅延信号を該信号人力部に印加して信号電荷に
変換し、その信号電荷を駆動信号φ1及びφ2によって
該出力部まで転送し、そして再び電圧又は電流の形態の
元の信号に変換することによって、信号の遅延を実現し
ている。
と、第6図において、P形半導体基板1の上側部にN−
形不純物層2を形成し、更にその上部に積層されたゲー
ト酸化膜層3を介して複数のゲート電極を信号電荷転送
方向(図中の矢印Xの方向)に沿って形成し、これらの
ゲート電極に、第6図(b)に示すような所定タイミン
グの駆動信号φ1及びφ2を印加することによって埋込
形CCDを形成する。そして、この埋込形CCDの先端
部に信号人力部(図示せず)を設けると共に、他方の終
端分に信号出力部(図示せず)を設け、電圧又は電流の
形態の被遅延信号を該信号人力部に印加して信号電荷に
変換し、その信号電荷を駆動信号φ1及びφ2によって
該出力部まで転送し、そして再び電圧又は電流の形態の
元の信号に変換することによって、信号の遅延を実現し
ている。
このようなCCD遅延線は、例えば、映像信号処理にお
いて色差信号や輝度信号等を形成するためのカラー・コ
ーグや、横形フィルタや、垂直輪郭啼正回路等における
信号遅延手段として利用されている。
いて色差信号や輝度信号等を形成するためのカラー・コ
ーグや、横形フィルタや、垂直輪郭啼正回路等における
信号遅延手段として利用されている。
ここで、第6図にふけるP形半導体基板1を負電位(例
えば−5ボルト)にバイアスし、駆動信号φ1及びφ2
に0ボルトと5ボルトの2値の矩形信号を適用し、更に
、上記信号出力部の最終段に当たるゲート電極(図示せ
ず)に印加する駆動信号は一5ボルトと5ボルトの2値
の矩形信号を適用する。
えば−5ボルト)にバイアスし、駆動信号φ1及びφ2
に0ボルトと5ボルトの2値の矩形信号を適用し、更に
、上記信号出力部の最終段に当たるゲート電極(図示せ
ず)に印加する駆動信号は一5ボルトと5ボルトの2値
の矩形信号を適用する。
このように、P形半導体基板1を一5ボルトにバイアス
し且つ最終段のゲート電極を一5ボルトと5ボルトの2
値の駆動信号とすると、第7図の実線■と■に示すよう
に、最終段において基板中に発生されるチャンネル・ポ
テンシャルの変化範囲を大きく取ることができるので、
処理し得る信号電荷量を多くすることができると共に、
信号電荷の残留という不都合を無くす等の効果が得られ
る。
し且つ最終段のゲート電極を一5ボルトと5ボルトの2
値の駆動信号とすると、第7図の実線■と■に示すよう
に、最終段において基板中に発生されるチャンネル・ポ
テンシャルの変化範囲を大きく取ることができるので、
処理し得る信号電荷量を多くすることができると共に、
信号電荷の残留という不都合を無くす等の効果が得られ
る。
即ち、第7図において、横軸(X軸)が最終段のゲート
電極に印加される駆動信号の電圧VGを示し、縦軸(Y
軸)がチャンネル・ポテンシャルのポテンシャル・レベ
ルを示し、実線■と■はP形半導体基板1を一5ボルト
にした場合に、ゲート電極に印加される駆動信号の電圧
VGが一5ボルトになってもチャンネル・ポテンシャル
のポテンシャル・レベルが線型に変化することを示す。
電極に印加される駆動信号の電圧VGを示し、縦軸(Y
軸)がチャンネル・ポテンシャルのポテンシャル・レベ
ルを示し、実線■と■はP形半導体基板1を一5ボルト
にした場合に、ゲート電極に印加される駆動信号の電圧
VGが一5ボルトになってもチャンネル・ポテンシャル
のポテンシャル・レベルが線型に変化することを示す。
このように、P形半導体基板1を負電位(−5ボルト)
に設定すると、ゲート電極下のポテンシャル・レベルの
変化範囲を駆動信号の電圧に応じて大きくすることがで
き、上記のような優れた効果を得ることができる。
に設定すると、ゲート電極下のポテンシャル・レベルの
変化範囲を駆動信号の電圧に応じて大きくすることがで
き、上記のような優れた効果を得ることができる。
ところで、CCD遅延線の周辺回路を、消費電力やノイ
ズ・マージンその他の優れた特性を有することに鑑みて
、CM OSプロセスにより形成することが好適であり
、CCD遅延線とCMO5)ランジスタ等による回路を
同一の半導体チップ内に一体形成することが試みられて
いる。
ズ・マージンその他の優れた特性を有することに鑑みて
、CM OSプロセスにより形成することが好適であり
、CCD遅延線とCMO5)ランジスタ等による回路を
同一の半導体チップ内に一体形成することが試みられて
いる。
第8図はCMO3回路の一例としてCMOSインバータ
の構造を示す。即ち、P形層板4の上側部にN形不純物
の、Nウェル層5を形成し、Nウェル層5の上部に一対
のP゛形不純物層6,6を形成し且つこれらの不純物層
6.6の間の領域の上部にゲート酸化膜層7を介してゲ
ート電極8を設けることによりPチャンネル形CMO3
)ランジスタQ1を形成し、一方、P形層板4の上側部
に一対のN゛形不純物層9.9を形成し且つこれらの不
純物層9.9の間の領域の上部にゲート酸化膜層7を介
してゲート電極10を設けることによりNチャンネル形
CMO3)ランジスタQ2を形成する。そして、これら
のトランジスタQ、とQ2のゲート電極を共通接続して
これを入力端子Inとし、トランジスタQ1 とQ2の
夫々の一方の不純物層6と9を共通に接続してこれを出
力端子Outとし、トランジスタQ、の他方の不純物層
6及びNウェル層5に最大電源電圧Voo (例えば5
ボルト)を印加し、トランジスタQ2の他方の不純物層
9及び基板4にアース電圧Vss(0ボルト)を印加す
ることにより、第8図(b)に示すようなインバータ回
路が形成される。
の構造を示す。即ち、P形層板4の上側部にN形不純物
の、Nウェル層5を形成し、Nウェル層5の上部に一対
のP゛形不純物層6,6を形成し且つこれらの不純物層
6.6の間の領域の上部にゲート酸化膜層7を介してゲ
ート電極8を設けることによりPチャンネル形CMO3
)ランジスタQ1を形成し、一方、P形層板4の上側部
に一対のN゛形不純物層9.9を形成し且つこれらの不
純物層9.9の間の領域の上部にゲート酸化膜層7を介
してゲート電極10を設けることによりNチャンネル形
CMO3)ランジスタQ2を形成する。そして、これら
のトランジスタQ、とQ2のゲート電極を共通接続して
これを入力端子Inとし、トランジスタQ1 とQ2の
夫々の一方の不純物層6と9を共通に接続してこれを出
力端子Outとし、トランジスタQ、の他方の不純物層
6及びNウェル層5に最大電源電圧Voo (例えば5
ボルト)を印加し、トランジスタQ2の他方の不純物層
9及び基板4にアース電圧Vss(0ボルト)を印加す
ることにより、第8図(b)に示すようなインバータ回
路が形成される。
そして、第6図に示すようなCCD遅延線本体と第8図
に示すようなCMO3回路を、P形基板1.4を同一と
して形成することによって、同一の半導体チップに一体
成形する。
に示すようなCMO3回路を、P形基板1.4を同一と
して形成することによって、同一の半導体チップに一体
成形する。
しかしながらこのように、CMO3回路を一体形成した
従来のCC−D遅延線にあっては、CCD遅延線本体即
ち、信号電荷を転送する転送路の部分とCMO3回路を
作動させるために半導体基板のバイアス電位を共通にす
る必要があることから、この半導体基板の電圧をCMO
3回路に合わせた電圧Vss(例えば0ボルト)に設定
する。
従来のCC−D遅延線にあっては、CCD遅延線本体即
ち、信号電荷を転送する転送路の部分とCMO3回路を
作動させるために半導体基板のバイアス電位を共通にす
る必要があることから、この半導体基板の電圧をCMO
3回路に合わせた電圧Vss(例えば0ボルト)に設定
する。
ところが、半導体基板の電圧を例えば0ボルトに設定す
ると、第7図中の点線■と■に示すように、信号出力部
の最終ゲート電極に印加する駆動信号の電圧VGが負電
圧になるとポテンシャル・レベルは飽和してしまい、実
線■と■に示した場合(基板電圧を一5ボルトに設定し
た場合)に較べてポテンシャル・レベルの変化範囲が減
少する。
ると、第7図中の点線■と■に示すように、信号出力部
の最終ゲート電極に印加する駆動信号の電圧VGが負電
圧になるとポテンシャル・レベルは飽和してしまい、実
線■と■に示した場合(基板電圧を一5ボルトに設定し
た場合)に較べてポテンシャル・レベルの変化範囲が減
少する。
点線■と■に示すように早く飽和する現象をピニング現
象と呼び、CCD遅延線本体のダイナミック・レンジが
狭くなったり、リニアリティが悪くなったりする原因と
なり、十分な信号電荷転送効率が得られない問題を招来
する。
象と呼び、CCD遅延線本体のダイナミック・レンジが
狭くなったり、リニアリティが悪くなったりする原因と
なり、十分な信号電荷転送効率が得られない問題を招来
する。
本発明はこのような課題に鑑みて成されたものであり、
CCD遅延線本体とCMつS回路を夫々別個の動作電源
範囲で作動させることにより、ダイナミック・レンジ及
びリニアリティを向上することができるCCD遅延線を
提供することを目的とする。
CCD遅延線本体とCMつS回路を夫々別個の動作電源
範囲で作動させることにより、ダイナミック・レンジ及
びリニアリティを向上することができるCCD遅延線を
提供することを目的とする。
このような課題を解決するために本発明は、CMOSプ
ロセスによるCCD遅延線本体を形成した半導体基板に
、CM OS回路を一体に形成して成るCCD遅延線に
おいて、上記同一の半導体基板中にCCD遅延線本体を
形成するためのウェル層と上記CMO3回路を形成する
ためのウェル層を夫々別個に設け、夫々のウェル層を別
個の最適電位に設定することを可能とすることによって
、CCD遅延線とCMO3回路を最適動作電圧で作動さ
せる構造とした。
ロセスによるCCD遅延線本体を形成した半導体基板に
、CM OS回路を一体に形成して成るCCD遅延線に
おいて、上記同一の半導体基板中にCCD遅延線本体を
形成するためのウェル層と上記CMO3回路を形成する
ためのウェル層を夫々別個に設け、夫々のウェル層を別
個の最適電位に設定することを可能とすることによって
、CCD遅延線とCMO3回路を最適動作電圧で作動さ
せる構造とした。
このような構造を有する本発明にあっては、CCD遅延
線本体を形成するウェル層と、CM OS回路を形成す
るためのウェル層を別個に形成したので、夫々のデバイ
スを最適の動作電圧範囲で作動させることが可能となる
。
線本体を形成するウェル層と、CM OS回路を形成す
るためのウェル層を別個に形成したので、夫々のデバイ
スを最適の動作電圧範囲で作動させることが可能となる
。
以下、本発明の一実施例を図面と共に説明する。
第1図はCCD遅延線本体とその終端部に接続するCM
O3回路から成る信号出力回路の構成を示す。同図にお
いて、11は埋込チャンネル型CCD (BCCD)か
ら成るCCD遅延線本体であり、電圧又は電流の形態の
人力信号SIを信号電荷に変換し、所謂駆動信号;こ同
期してこの信号電荷を出力側へ転送し、そして次の信号
出力回路を介して再び電圧又は電流の信号に変換し、こ
の信号電荷の転送時間分の遅延を実現することができる
。
O3回路から成る信号出力回路の構成を示す。同図にお
いて、11は埋込チャンネル型CCD (BCCD)か
ら成るCCD遅延線本体であり、電圧又は電流の形態の
人力信号SIを信号電荷に変換し、所謂駆動信号;こ同
期してこの信号電荷を出力側へ転送し、そして次の信号
出力回路を介して再び電圧又は電流の信号に変換し、こ
の信号電荷の転送時間分の遅延を実現することができる
。
次に信号出力回路の構成を示すと、12.13は差動増
幅器である。差動増幅器12は、反転入力接点にCCD
遅延線本体11のポテンシャル信号Soが印加され、非
反転入力接点に3ボルトのバイアス電圧V11が印加さ
れ、反転入力接点と出力接点の間に互いに並列な容量素
子14及びアナログスイッチ15が接続することによっ
てスイッチト・キャパシタ積分器を構成している。尚、
ポテンシャル信号Soの発生原理については後述する。
幅器である。差動増幅器12は、反転入力接点にCCD
遅延線本体11のポテンシャル信号Soが印加され、非
反転入力接点に3ボルトのバイアス電圧V11が印加さ
れ、反転入力接点と出力接点の間に互いに並列な容量素
子14及びアナログスイッチ15が接続することによっ
てスイッチト・キャパシタ積分器を構成している。尚、
ポテンシャル信号Soの発生原理については後述する。
差動増幅器13は非反転入力接点と出力接点が接続し且
つ出力接点が出力端子16に接続することでバッファ・
アンプを構成している。
つ出力接点が出力端子16に接続することでバッファ・
アンプを構成している。
差動増幅器12の出力接点と差動増幅器13の非反転入
力接点がアナログスイッチ17を介して接続すると共に
、差動増幅器13の非反転入力接点とアース接点間に容
量素子18が接続され、アナログスイッチ17と容量素
子18によってサンプル・ホールド回路を構成している
。
力接点がアナログスイッチ17を介して接続すると共に
、差動増幅器13の非反転入力接点とアース接点間に容
量素子18が接続され、アナログスイッチ17と容量素
子18によってサンプル・ホールド回路を構成している
。
次に、上記信号出力回路の詳細を第2図に基づいて説明
する。尚、同図において第1図と同一部分は同一符号で
示す。この回路はCMO3構造を有している。
する。尚、同図において第1図と同一部分は同一符号で
示す。この回路はCMO3構造を有している。
第1図の差動増幅器12は第2図中の点線内に示す回路
に相当する。即ち、Pチャンネル形のM OS )ラン
ジスタQ、、、Q、2.Q、3.Q、、及びNチャンネ
ル形のMOS)ランジスタQnI、Q、、□。
に相当する。即ち、Pチャンネル形のM OS )ラン
ジスタQ、、、Q、2.Q、3.Q、、及びNチャンネ
ル形のMOS)ランジスタQnI、Q、、□。
Q、、、 Qイ、で構成され、トランジスタQ。Is
GIR2が差動対、トランジスy Qn3が定電流源
、MOSトランジスタQ□、 Q、2. Q、、が
差動対の能動負荷となっており、入力側トランジスタQ
1のゲート接点にCCD遅延線本体11よりのポテンシ
ャル信号Soが印加され、一方のトランジスタQ、、l
のゲート接点にバイアス電圧Vmが印加され、トランジ
スタQ。2のソース接点に現れる信号をトランジスタQ
、、、 Q、、より成る出力段で増幅する構成となっ
ている。尚、トランジスタQ、4°とアース接点間に接
続する容量素子C0は該出力段の位相特性を改善するた
めに設けられている。
GIR2が差動対、トランジスy Qn3が定電流源
、MOSトランジスタQ□、 Q、2. Q、、が
差動対の能動負荷となっており、入力側トランジスタQ
1のゲート接点にCCD遅延線本体11よりのポテンシ
ャル信号Soが印加され、一方のトランジスタQ、、l
のゲート接点にバイアス電圧Vmが印加され、トランジ
スタQ。2のソース接点に現れる信号をトランジスタQ
、、、 Q、、より成る出力段で増幅する構成となっ
ている。尚、トランジスタQ、4°とアース接点間に接
続する容量素子C0は該出力段の位相特性を改善するた
めに設けられている。
第1図中のアナログ・スイッチ15は互いに並列接続す
るPチャンネル形のMOS)ランジスタQ7.及びNチ
ャンネル形のMOS)ランジスタQ2.で構成され、リ
セット信号R3T及びR3TBによってオン・オフ制御
され、リセット信号R3TBはすセット信号R3Tを反
転した信号である。
るPチャンネル形のMOS)ランジスタQ7.及びNチ
ャンネル形のMOS)ランジスタQ2.で構成され、リ
セット信号R3T及びR3TBによってオン・オフ制御
され、リセット信号R3TBはすセット信号R3Tを反
転した信号である。
アナログ・スイッチ17は互いに並列接続するPチャン
ネル形のMo3)ランジスタQ□及びNチャンネル形の
Mo3)ランジスタQp6で構成され、サンプル・ホー
ルド信号SH及び5)1Bによってオン・オフ制御され
、サンプル・ホールド信号5)IBはサンプル・ホール
ド信号SHの反転信号である。
ネル形のMo3)ランジスタQ□及びNチャンネル形の
Mo3)ランジスタQp6で構成され、サンプル・ホー
ルド信号SH及び5)1Bによってオン・オフ制御され
、サンプル・ホールド信号5)IBはサンプル・ホール
ド信号SHの反転信号である。
差動増幅器13は第2図中の点線内に示す回路に相当し
、Pチャンネル形のMo3)ランジスタQpy、 Q
ps+ Q、9.及びNチャンネル形のMo3)ラン
ジスタQn T + Q n II + Q ri
* e Q h l Oから成り、トランジスタQ
。ff+ Qr+8が差動対、トランジスタQh9が
定電流源、MoSトランジス9 Qp ff、 Qp
@が差動対の能動負荷となっており、入力側トランジ
スタQ77のゲート接点にアナログ・スイッチ17を形
成するトランジスタQ、、6及びQ、6が接続し、トラ
ンジスタQh?のソース接点に現れる信号をトランジス
タq、、、 Qloより成る出力段で増幅して出力端
子16に出力する構成となっている。
、Pチャンネル形のMo3)ランジスタQpy、 Q
ps+ Q、9.及びNチャンネル形のMo3)ラン
ジスタQn T + Q n II + Q ri
* e Q h l Oから成り、トランジスタQ
。ff+ Qr+8が差動対、トランジスタQh9が
定電流源、MoSトランジス9 Qp ff、 Qp
@が差動対の能動負荷となっており、入力側トランジ
スタQ77のゲート接点にアナログ・スイッチ17を形
成するトランジスタQ、、6及びQ、6が接続し、トラ
ンジスタQh?のソース接点に現れる信号をトランジス
タq、、、 Qloより成る出力段で増幅して出力端
子16に出力する構成となっている。
尚、出力端子16がトランジスタQ、、8のゲート接点
に接続することで負帰還がかけられ、トランジスタにL
IGとアース接点間に接続する容量素子CR2は該出力
段の位相特性を改善するために設けられている。
に接続することで負帰還がかけられ、トランジスタにL
IGとアース接点間に接続する容量素子CR2は該出力
段の位相特性を改善するために設けられている。
尚、トランジスタQh3 * Q 、、9のゲート接
点への印加電圧V麗は外部から設定して夫々の差動増幅
器の増幅率を適宜に設定できる様に成っている。
点への印加電圧V麗は外部から設定して夫々の差動増幅
器の増幅率を適宜に設定できる様に成っている。
次に、第1図及び第2図の回路の構造を第3図と共に説
明する。第3図はCCD本体11の出力側部分と上記信
号出力回路等のCMo3)ランジスタ等を形成する部分
との要部構造を示す縦断面図である。
明する。第3図はCCD本体11の出力側部分と上記信
号出力回路等のCMo3)ランジスタ等を形成する部分
との要部構造を示す縦断面図である。
まずCCD本体11の構造を説明すると、N形半導体基
板20の上側部分にP形不純物から成るPウニル層21
が形成され、Pウニル層21の表面部分にN−形不純物
から成るイオン注入層22が形成され、更にゲート酸化
膜を介して電荷転送用のゲート電極23〜32等が積層
されることで同図中の領域Aに埋込チャンネル型CCD
(BCCD)が形成されている。
板20の上側部分にP形不純物から成るPウニル層21
が形成され、Pウニル層21の表面部分にN−形不純物
から成るイオン注入層22が形成され、更にゲート酸化
膜を介して電荷転送用のゲート電極23〜32等が積層
されることで同図中の領域Aに埋込チャンネル型CCD
(BCCD)が形成されている。
イオン注入層22の終端部分にはN′″形不純物層33
(N“)が形成されている。又、N′″形不純物層33
から成る距離だけ離れた位置に別個のN゛形不純物層(
フローティング・デイフコ−ジョン)34が形成され、
これらのN′−形不純物層33.34の間には上面のゲ
ート酸化膜の層を介してゲート電極35〜38を設ける
ことによって図中のB領域に表面チャンネル型COD
(SCCD)を構成している。そして、一方のN゛形不
純物層34に発生するポテンシャル信号Soを第1図及
び第2図に示す信号出力回路に印加するように配線され
ている。
(N“)が形成されている。又、N′″形不純物層33
から成る距離だけ離れた位置に別個のN゛形不純物層(
フローティング・デイフコ−ジョン)34が形成され、
これらのN′−形不純物層33.34の間には上面のゲ
ート酸化膜の層を介してゲート電極35〜38を設ける
ことによって図中のB領域に表面チャンネル型COD
(SCCD)を構成している。そして、一方のN゛形不
純物層34に発生するポテンシャル信号Soを第1図及
び第2図に示す信号出力回路に印加するように配線され
ている。
尚、Pウニル層21の一端に埋設されたN゛形不純物層
39は、最低電圧V□(−5ボルト)が印加されること
によってPウニル層21を基板20に対して逆バイアス
に設定すると共に、BCCDの負電圧側の動作電圧範囲
を約−5ボルトに設定している。
39は、最低電圧V□(−5ボルト)が印加されること
によってPウニル層21を基板20に対して逆バイアス
に設定すると共に、BCCDの負電圧側の動作電圧範囲
を約−5ボルトに設定している。
次に、信号電荷を遅延するCCD遅延線本体の周辺に形
成される信号出力回路等のCM OS構造の周辺回路の
構造を説明すると、基板20の上側部分に、N形不純物
から成るNウェル層40とP形不純物から成るPウェル
層41が埋設され、このPウェル層41はCC,D遅延
線本体のPウニル層21とは相互に分離・独立して形成
されている。
成される信号出力回路等のCM OS構造の周辺回路の
構造を説明すると、基板20の上側部分に、N形不純物
から成るNウェル層40とP形不純物から成るPウェル
層41が埋設され、このPウェル層41はCC,D遅延
線本体のPウニル層21とは相互に分離・独立して形成
されている。
そして、Nウェル層40の一端に埋設されたN′″形不
純物層42に最大電源電圧VDD(5ボルト)を印加し
、更に適宜の部分にPチャンネルMO3型トランジスタ
等を構成するためのP゛形不純物層43.44等が埋設
されている。一方、Pウェル層41の一端に埋設された
P゛形不純物層45にアース電圧Vss’(Oボルト)
を印加し、更に適宜の部分にNチャンネルMo3型トラ
ンジスタ等を構成するためのN°形不純物層46.47
等が埋設されている。そして、これらのウェル層40゜
41内に形成されているトランジスタ等を適宜に配線し
て第2図に示す信号出力回路等を構成する。
純物層42に最大電源電圧VDD(5ボルト)を印加し
、更に適宜の部分にPチャンネルMO3型トランジスタ
等を構成するためのP゛形不純物層43.44等が埋設
されている。一方、Pウェル層41の一端に埋設された
P゛形不純物層45にアース電圧Vss’(Oボルト)
を印加し、更に適宜の部分にNチャンネルMo3型トラ
ンジスタ等を構成するためのN°形不純物層46.47
等が埋設されている。そして、これらのウェル層40゜
41内に形成されているトランジスタ等を適宜に配線し
て第2図に示す信号出力回路等を構成する。
CCD遅延線本体を形成するウェル21とCMO8回路
を形成するウェル41の間には、N形不鈍物から成るア
イソレーション層48が埋設され、アイソレーション層
48は一端に埋設されたN゛形不純物層49を介して最
大電源電圧VDDが印加されることによって基板20を
同電圧VDI)にバイアスしている。尚、このようにウ
ェル21と41の間において電圧V D Dを印加する
のは、夫々のウェルを最も効果的に電気的な分離を行う
ことができるからである。
を形成するウェル41の間には、N形不鈍物から成るア
イソレーション層48が埋設され、アイソレーション層
48は一端に埋設されたN゛形不純物層49を介して最
大電源電圧VDDが印加されることによって基板20を
同電圧VDI)にバイアスしている。尚、このようにウ
ェル21と41の間において電圧V D Dを印加する
のは、夫々のウェルを最も効果的に電気的な分離を行う
ことができるからである。
次にかかる構成の実施例の作動を第4図のタイミング・
チャート及び第5図のポテンシャル・プロフィールに基
づいて説明する。尚、第5図は第3図の構造説明図に対
応し且つ第4図の適宜の時点におけるポテンシャル・プ
ロフィールを示す。
チャート及び第5図のポテンシャル・プロフィールに基
づいて説明する。尚、第5図は第3図の構造説明図に対
応し且つ第4図の適宜の時点におけるポテンシャル・プ
ロフィールを示す。
まず、転送りロック信号φ1.φ2に同期して所定周期
で転送されてくる各信号電荷を読取るために各周期の最
初に差動増幅器12に接続された容量素子14の不要電
荷を廃棄すると共に、不純物層(70−ティング・デイ
フュージョン)34の電位を初期化する。例えば、成る
周期における時点t1 において、リセット信号R3T
を“H″レベル尚、信号R3TBは信号R3Tの反転信
号・である)にしてアナログ・スイッチ15を導通させ
ることにより、差動増幅器12の非反転入力接点と反転
入力接点を共に電圧V、(3ボルト)に設定する。
で転送されてくる各信号電荷を読取るために各周期の最
初に差動増幅器12に接続された容量素子14の不要電
荷を廃棄すると共に、不純物層(70−ティング・デイ
フュージョン)34の電位を初期化する。例えば、成る
周期における時点t1 において、リセット信号R3T
を“H″レベル尚、信号R3TBは信号R3Tの反転信
号・である)にしてアナログ・スイッチ15を導通させ
ることにより、差動増幅器12の非反転入力接点と反転
入力接点を共に電圧V、(3ボルト)に設定する。
これにより、フローティング・デイフュージョン34に
も3ボルトが印加され、次にリセット信号R3Tを“L
”レベルに戻してアナログ・スイッチ17を遮断させる
ことにより、フローティング・デイフュージョン34下
のポテシャル・レベルを3ボルトに対応したレベルに初
期化することができる。尚、この初期化の時点t1では
第5図(a)に示すように、最も出力側に位置する信号
電荷qlがゲート電極36.37下に転送され、次の信
号電荷q2がゲート電極31下に転送され、次の信号電
荷q3がゲート電極27下に転送される関係になる。
も3ボルトが印加され、次にリセット信号R3Tを“L
”レベルに戻してアナログ・スイッチ17を遮断させる
ことにより、フローティング・デイフュージョン34下
のポテシャル・レベルを3ボルトに対応したレベルに初
期化することができる。尚、この初期化の時点t1では
第5図(a)に示すように、最も出力側に位置する信号
電荷qlがゲート電極36.37下に転送され、次の信
号電荷q2がゲート電極31下に転送され、次の信号電
荷q3がゲート電極27下に転送される関係になる。
次に、時点t2において、クロック信号φ、及びφ2.
が“L”レベル、クロック信号φ2^がマイナスの“L
”レベルとなることにより、ゲート電極30.31,3
6.37下のポテンシャルが浅くなるので、信号電荷Q
+がフローティング・デイフュージョン34へ転送され
、信号電荷q2がゲート電極32.35及び不純物層3
3下に転送される。そして、信号電荷q、が容量素子1
4に充電され、差動増幅器12の出力信号S01が第4
図に示すように変化する。
が“L”レベル、クロック信号φ2^がマイナスの“L
”レベルとなることにより、ゲート電極30.31,3
6.37下のポテンシャルが浅くなるので、信号電荷Q
+がフローティング・デイフュージョン34へ転送され
、信号電荷q2がゲート電極32.35及び不純物層3
3下に転送される。そして、信号電荷q、が容量素子1
4に充電され、差動増幅器12の出力信号S01が第4
図に示すように変化する。
次に、時点t3において、クロック信号φ1Aが“H”
レベルとなることによりゲート電極36下に信号電荷q
2が転送され、更に時点t4においてクロック信号φ2
.が“H”レベルとなることによりゲート電極37下へ
も信号電荷q2を転送すると同時に、クロック信号φ1
.φ2に同期してBCCDより転送されてくる次のlビ
クセル分の信号電荷q、をゲート電極31.32下へ転
送する。
レベルとなることによりゲート電極36下に信号電荷q
2が転送され、更に時点t4においてクロック信号φ2
.が“H”レベルとなることによりゲート電極37下へ
も信号電荷q2を転送すると同時に、クロック信号φ1
.φ2に同期してBCCDより転送されてくる次のlビ
クセル分の信号電荷q、をゲート電極31.32下へ転
送する。
更に時点t3〜t、の間でサンプル・ホールド信号SH
が“H”レベルとなることで該時点での差動増幅器12
の出力信号S01を容量素子18に保持し、該保持信号
に比例する出力信号S0を差動増幅器13を介して出力
端子16に発生させる。
が“H”レベルとなることで該時点での差動増幅器12
の出力信号S01を容量素子18に保持し、該保持信号
に比例する出力信号S0を差動増幅器13を介して出力
端子16に発生させる。
このようにゲート電極36.37下まで転送されている
信号電荷q1の読出しは上記時点t1〜t、の処理で完
了する。
信号電荷q1の読出しは上記時点t1〜t、の処理で完
了する。
次に、時点tsにおいて、リセット信号RSTを1H”
レベルにしてアナログ・スイッチ15を導通にすること
より時点t1と同様に容量素子14の不要電荷を廃棄す
ると共に、フローティング・デイフコ−ジョン34を所
定電位に設定して次の信号電荷q2の読取り可能な状態
を設定する。更に時点t、では信号φ、Aを“L”レベ
ルにすることにより信号電荷q2をゲート電極36下へ
のみ移し、更に時点t@において信号φ2.を“L”レ
ベルとすることにより信号電荷q2をフb−ティング・
デイフコ−ジョン34下へ転送スる。
レベルにしてアナログ・スイッチ15を導通にすること
より時点t1と同様に容量素子14の不要電荷を廃棄す
ると共に、フローティング・デイフコ−ジョン34を所
定電位に設定して次の信号電荷q2の読取り可能な状態
を設定する。更に時点t、では信号φ、Aを“L”レベ
ルにすることにより信号電荷q2をゲート電極36下へ
のみ移し、更に時点t@において信号φ2.を“L”レ
ベルとすることにより信号電荷q2をフb−ティング・
デイフコ−ジョン34下へ転送スる。
そして、時点t6においてフローティング・デイフュー
ジョン34べ転送された信号電荷q2によるポテンシャ
ル信号Soが差動増幅器12で検出され、該信号電荷q
2に相当する電荷量が容量素子14に所定の時定数でも
って充電され、充電が完了した時点t7でサンプル・ホ
ールド信号SHが“H”レベルとなることで容量素子1
8が電圧SC+ に比例する電荷を保持し、差動増幅器
13を介して出力端子16に1ステ一ジ分の信号Soが
出方される。このようにして次の信号電荷q2の読取り
処理が完了する。尚、時点t1 においてゲート電極2
7下に在った信号電荷q、は時点t1〜t6の期間中に
ゲート電極31下まで転送され上記同様の読出し処理が
なされる。
ジョン34べ転送された信号電荷q2によるポテンシャ
ル信号Soが差動増幅器12で検出され、該信号電荷q
2に相当する電荷量が容量素子14に所定の時定数でも
って充電され、充電が完了した時点t7でサンプル・ホ
ールド信号SHが“H”レベルとなることで容量素子1
8が電圧SC+ に比例する電荷を保持し、差動増幅器
13を介して出力端子16に1ステ一ジ分の信号Soが
出方される。このようにして次の信号電荷q2の読取り
処理が完了する。尚、時点t1 においてゲート電極2
7下に在った信号電荷q、は時点t1〜t6の期間中に
ゲート電極31下まで転送され上記同様の読出し処理が
なされる。
このような作動はBCCDのクロック信号φ1゜φ2の
周期に同期して繰り返され、遅延した1ステージ毎の信
号を出力することができる。
周期に同期して繰り返され、遅延した1ステージ毎の信
号を出力することができる。
以上説明したように、この実施例によれば、CCD遅延
線本体を形成するPウェル21と、それに接続する信号
出力回路等を形成するPウェル41を別個に設けたので
、夫々のデバイスに最適な電源電圧で作動させることが
でき、且つ同一半導体チップに一体形成することができ
ることとなるので装置の小型化が可能となる。
線本体を形成するPウェル21と、それに接続する信号
出力回路等を形成するPウェル41を別個に設けたので
、夫々のデバイスに最適な電源電圧で作動させることが
でき、且つ同一半導体チップに一体形成することができ
ることとなるので装置の小型化が可能となる。
又、第4図及び第5図において説明したが、遅延線本体
となるBCCDの出力部分の転送ゲート電極30及び3
1に一5ボルトと+5ボルトの振幅から成る駆動信号φ
2Aを印加することによって、例えば第1のポリシリコ
ン層で形成されるゲート電極31下のストレージ部と第
2のポリシリコン層で形成されるゲート電極30下のバ
リヤ部との間のポテンシャル・レベル差(障壁差)を大
きくすることができるようにしたので、従来問題となっ
ていた所謂ピニング状態を排して信号電荷の転送効率を
向上させることができ、且つダイナミック・レンジを広
げることができる。特に、遅延線本体となるBCCDの
出力部と表面型CCDとの間での信号電荷の残留等の問
題を解決することができるので、信号電荷の転送効率及
び転送精度の向上を図ることができる。
となるBCCDの出力部分の転送ゲート電極30及び3
1に一5ボルトと+5ボルトの振幅から成る駆動信号φ
2Aを印加することによって、例えば第1のポリシリコ
ン層で形成されるゲート電極31下のストレージ部と第
2のポリシリコン層で形成されるゲート電極30下のバ
リヤ部との間のポテンシャル・レベル差(障壁差)を大
きくすることができるようにしたので、従来問題となっ
ていた所謂ピニング状態を排して信号電荷の転送効率を
向上させることができ、且つダイナミック・レンジを広
げることができる。特に、遅延線本体となるBCCDの
出力部と表面型CCDとの間での信号電荷の残留等の問
題を解決することができるので、信号電荷の転送効率及
び転送精度の向上を図ることができる。
更に該表面型CCDの終端部にフローティング・デイフ
ュージョンを設け、該フローティング・デイフュージョ
ンに発生する信号電荷による変化をスイッチト・キャパ
シタ積分器によって検出するようにしたので、第1に、
信号電荷を高電圧下で転送動作するBCCDから低電圧
で転送動作する表面型CCDへ次第に転送させて低電圧
電源下での信号検出を容易にし、第2に、スイッチト・
キャパシタ積分器によって検出することで低電圧下で極
めて線型性に優れ且つダイナミックレンジの広い信号出
力を可能にする。
ュージョンを設け、該フローティング・デイフュージョ
ンに発生する信号電荷による変化をスイッチト・キャパ
シタ積分器によって検出するようにしたので、第1に、
信号電荷を高電圧下で転送動作するBCCDから低電圧
で転送動作する表面型CCDへ次第に転送させて低電圧
電源下での信号検出を容易にし、第2に、スイッチト・
キャパシタ積分器によって検出することで低電圧下で極
めて線型性に優れ且つダイナミックレンジの広い信号出
力を可能にする。
更に、遅延線本体となるBCCDの終端と表面型CCD
との接続をフローティング状態の不純物層33を介して
接続したことで作動電圧の異なるBCODと表面型CC
D間での信号電荷の転送をスムーズにし且つ該接続部分
の製造上の問題を解決する等の効果が得られる。
との接続をフローティング状態の不純物層33を介して
接続したことで作動電圧の異なるBCODと表面型CC
D間での信号電荷の転送をスムーズにし且つ該接続部分
の製造上の問題を解決する等の効果が得られる。
以上説明したように、本発明によれば、半導体基板中に
CCD遅延線本体を形成するためのウェル層と上記CM
O3回路を形成するためのウェル層を夫々別個に設け、
夫々のウェル層を別個の最適電位に設定することを可能
とすることによってCCD遅延線とCMO3回路を最適
動作電圧で作動させる構造としたので、夫々のデバイス
を最適の動作電圧範囲で作動させることが可能となる。
CCD遅延線本体を形成するためのウェル層と上記CM
O3回路を形成するためのウェル層を夫々別個に設け、
夫々のウェル層を別個の最適電位に設定することを可能
とすることによってCCD遅延線とCMO3回路を最適
動作電圧で作動させる構造としたので、夫々のデバイス
を最適の動作電圧範囲で作動させることが可能となる。
第1図は本発明の一実施例の実施例構成図;第2図は第
1図中の信号出力回路の詳細回路図;第3図は第1図の
回路の要部断面構造図;第4図は実施例の作動タイミン
グ・チャート;第5図は実施例の作動を示すポテンシャ
ル・プロフィール; 第6図は従来のCCD遅延線の構造説明図:第7図は従
来のCCD遅延線の特性曲線図である。 第8図はCMO3回路の構造説明図; 図中の符号: 11;CCD遅延線本体 20;N形半導体基板 21.41;Pウェル 22;N−型不純物層 40;Nウェル 33、 34. 39. 42゜ 46.47,49;N”型不純物層 42、 43..45 ;p”型不純物層23〜32.
35〜38;ゲート電極 12.13;差動増幅器 14.18;容量素子 15.17;アナログ・スイッチ 第 図 第 図 第 図
1図中の信号出力回路の詳細回路図;第3図は第1図の
回路の要部断面構造図;第4図は実施例の作動タイミン
グ・チャート;第5図は実施例の作動を示すポテンシャ
ル・プロフィール; 第6図は従来のCCD遅延線の構造説明図:第7図は従
来のCCD遅延線の特性曲線図である。 第8図はCMO3回路の構造説明図; 図中の符号: 11;CCD遅延線本体 20;N形半導体基板 21.41;Pウェル 22;N−型不純物層 40;Nウェル 33、 34. 39. 42゜ 46.47,49;N”型不純物層 42、 43..45 ;p”型不純物層23〜32.
35〜38;ゲート電極 12.13;差動増幅器 14.18;容量素子 15.17;アナログ・スイッチ 第 図 第 図 第 図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 CMOSプロセスによるCCD遅延線本体を形成した半
導体基板に、CMOS回路を一体に形成して成るCCD
遅延線おいて、 前記同一の半導体基板中に、前記CCD遅延線本体を形
成するためのウェル層と、前記CMOS回路を形成する
ためのウェル層を夫々別個に設けたことを特徴とするC
CD遅延線。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4039989A JPH02220451A (ja) | 1989-02-22 | 1989-02-22 | Ccd遅延線 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4039989A JPH02220451A (ja) | 1989-02-22 | 1989-02-22 | Ccd遅延線 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02220451A true JPH02220451A (ja) | 1990-09-03 |
Family
ID=12579584
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4039989A Pending JPH02220451A (ja) | 1989-02-22 | 1989-02-22 | Ccd遅延線 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02220451A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02302047A (ja) * | 1989-05-17 | 1990-12-14 | Sony Corp | 電荷転送装置 |
| JPH04332167A (ja) * | 1991-05-02 | 1992-11-19 | Nec Corp | 半導体集積回路 |
| JP2008535242A (ja) * | 2005-03-28 | 2008-08-28 | ケネット・インコーポレーテッド | 従来のcmosプロセスでのccdの製造方法 |
-
1989
- 1989-02-22 JP JP4039989A patent/JPH02220451A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02302047A (ja) * | 1989-05-17 | 1990-12-14 | Sony Corp | 電荷転送装置 |
| JPH04332167A (ja) * | 1991-05-02 | 1992-11-19 | Nec Corp | 半導体集積回路 |
| JP2008535242A (ja) * | 2005-03-28 | 2008-08-28 | ケネット・インコーポレーテッド | 従来のcmosプロセスでのccdの製造方法 |
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