JPH0424874B2 - - Google Patents

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JPH0424874B2
JPH0424874B2 JP57008453A JP845382A JPH0424874B2 JP H0424874 B2 JPH0424874 B2 JP H0424874B2 JP 57008453 A JP57008453 A JP 57008453A JP 845382 A JP845382 A JP 845382A JP H0424874 B2 JPH0424874 B2 JP H0424874B2
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JP
Japan
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shift register
horizontal
charge transfer
channel
vertical shift
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
JP57008453A
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English (en)
Other versions
JPS58125980A (ja
Inventor
Eiichi Takeuchi
Kazuo Uehira
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.)
NEC Corp
Original Assignee
Nippon Electric Co Ltd
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Publication date
Application filed by Nippon Electric Co Ltd filed Critical Nippon Electric Co Ltd
Priority to JP57008453A priority Critical patent/JPS58125980A/ja
Publication of JPS58125980A publication Critical patent/JPS58125980A/ja
Publication of JPH0424874B2 publication Critical patent/JPH0424874B2/ja
Granted 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
    • H10F39/15Charge-coupled device [CCD] image sensors
    • H10F39/158Charge-coupled device [CCD] image sensors having arrangements for blooming suppression

Landscapes

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

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は電荷転送装置を用いた固体撮像装置に
関するものである。
固体撮像装置は、小型軽量、低消費電力、高信
頼性を特徴とし、しかも撮像管におけるような焼
き付けの心配もないため、近年、多方面にわたつ
て研究開発がなされている。
第1図は上述した電荷転送撮像装置のうち、イ
ンターライン転送方式と呼ばれるものの概略図で
あり、複数列の電荷転送装置から成る垂直シフト
レジスタ群10と、各垂直シフトレジスタの片側
に隣接して配置された光電変換素子群11と、各
垂直シフトレジスタの一端に電気的に結合した水
平シフトレジスタ12の一端に設けられた電荷検
出部13から構成されている。
第2図は第1図に示す電荷転送撮像装置のうち
垂直シフトレジスタ群10と水平シフトレジスタ
12との結合領域14の拡大図であり、垂直シフ
トレジスタ10のチヤネル領域20は垂直電荷転
送電極21,22と、垂直シフトレジスタ10か
ら水平シフトレジスタ12への信号電荷の転送を
制御する垂直トランスフアゲート電極23で被わ
れている。また水平シフトレジスタ12のチヤネ
ル領域24は水平電荷転送電極25,26,2
7,28,29で被われている。さらに同図にお
いてチヤネル領域20の末端の領域30を水平電
荷転送電極27の一部で被うことにより、垂直シ
フトレジスタ10と水平シフトレジスタ12が電
気的に結合されている。
第3図は第2図に示す結合領域−′線上の
断面を模式的に示したものである。半導体基板3
2の主面には絶縁層32を介して上述した垂直電
荷転送電極21,22、垂直トランスフアゲート
電極23、水平電荷転送電極27が形成されてい
る。また上記の各電極下には、例えば基板半導体
とは反対の導電型をもつ埋込みチヤネル層33が
形成され、またチヤネル領域の外側には例えば埋
込みチヤネル層33の不純物と反対の導電型不純
物をドーピングしたチヤネルストツプ領域34が
形成されている。また半導体の主面は例えば金属
層35で光遮蔽されている。同図において領域3
6は垂直シフトレジスタと水平シフトレジスタを
電気的に結合している第2図の領域30を示しま
た領域37は水平シフトレジスタのチヤネル領域
を示している。
かかる構造の電荷転送撮像装置の動作は、第1
図において光電変換素子群11に入射量に応じて
蓄積された信号電荷が映像信号のフレーム周期、
あるいはフイールド周期ごとに対応する垂直シフ
トレジスタ群10へ読み出されたのち、映像信号
の水平走査周期(1H)ごとに前記垂直シフトレ
ジスタ群10内を並列に下方向に順次転送され
る。垂直シフトレジスタ群10の末端まで転送さ
れた信号電荷は、垂直トランスフアゲート電極2
3がオン状態となる水平走査周期(1H)ごとに
水平シフトレジスタ12へ並列に注入される。水
平シフトレジスタ12へ送られた信号電荷は、次
の周期で垂直シフトレジスタ群10から信号電荷
が転送されてくる間に、水平方向に順次転送さ
れ、電荷検出部13から映像信号として外部へ取
り出される。
この様な従来の電荷転送撮像装置では、高輝度
被写体を撮像した場合などに、映像が横方向に流
れたり、あるいは映像の前の横線状の偽信号が現
われたりする、撮像動作上好ましくない現象が見
受けられた。この現像は前記電荷転送撮像装置を
単板カラーカメラに応用した場合など、色ずれ、
あるいは色のシエーデイングの原因ともなつてい
た。
前記現像は第2図あるいは第3図に示す垂直シ
フトレジスタと水平シフトレジスタの結合領域の
構造に起因するものである。第4図a,b,cは
前記現像を説明するために第3図に示す結合領域
の断面図の各部分における電位分布を模式的に示
したもので、第4図a,bは垂直電荷転送電極2
1,22と水平電荷転送電極27がオン状態で、
垂直トランスフアゲート電極23がオフ状態とな
る時点の電位分布を示し、第4図cは水平電荷転
送電極27だけが前記状態からオフ状態に変換し
た時点の電位分布を示している。また第5図はチ
ヤネル領域の幅とこの領域でのチヤネル電位の関
係を示す図である。以後、第2図、第3図、第4
図及び第5図を用いて前記現象を説明する。
まず第4図aにおいて第3図に示す領域36の
チヤネル電位Vが領域37のチヤネル電位H
比べて小さいのは、第2図に示す領域30のチヤ
ネル幅WVが水平シフトレジスタのチヤネル領域
24の幅WHに比べて小さいためである。すなわ
ち第5図においてチヤネル幅WHを有する領域の
チヤネル電位はHであるが、チヤネル幅WVを有
する領域のチヤネル電位Vは狭チヤネル効果に
より上記チヤネル電位Hもりも小さくなる。こ
のため第4図aにおいて水平シフトレジスタのチ
ヤネル領域37を上記2つのチヤネル電位差H
Vよりも小さなレベルの信号電荷が転送され
る場合には、信号電荷は領域36に入いり込ま
ず、効率の良い転送が行なわれる。ところが同図
bに示すような信号電荷のレベルが上記電位差
HVを越える程大きくなると、上記信号電荷
の一部は領域36へ入いり込み、水平シフトレジ
スタの転送効率を著しく劣化させる。これが前述
した高輝度被写体撮像時の映像の横方向への流れ
の原因となつていた。さらに同図cに示すように
水平電荷転送電極27がオフ状態となると、領域
36へ入いり込んだ信号電荷の一部は垂直トラン
スフアゲート23下のバリア40を乗り越えて垂
直電荷転送電極22下のウエル41へ注入され
る。ウエル41へ注入された為の信号電荷は垂直
トランスフアゲート電極23がオン状態となるタ
イミングで再び水平シフトレジスタへ注入され、
あたかも真の信号電荷であるように振る舞う。こ
れが前述した高輝度被写体撮像時の横線上の偽信
号の発生原因となつていた。
本発明の目的は上記の欠点を無くした高品質な
電荷転送撮像装置を提供することにある。
本発明によれば、第1の導電型からなる半導体
基板上に形成され、同一電荷転送電極群で駆動で
き、且つお互いに電気的に分離された複数列の電
荷転送装置から成る垂直シフトレジスタ群と、該
各垂直シフトレジスタ間にチヤネルストツプ手段
によつてお互いに電気的に分離され電荷の蓄積が
可能な光電変換部と、垂直シフトレジスタと光電
変換部との間の信号電荷を制御するトランスフア
ゲート電極と、垂直シフトレジスタの一端に電気
的に結合した水平シフトレジスタと、垂直シフト
レジスタ群の末端のチヤネル領域を水平シフトレ
ジスタの水平電荷転送電極の一部で被うことによ
り設けられた前記垂直シフトレジスタ群と前記水
平シフトレジスタとの結合部と、水平シフトレジ
スタの一端に信号電荷を検出する装置が設けられ
てなり、かつ前記水平電極下のチヤネル電位と前
記結合部のチヤネル電位の差が電荷転送固体撮像
装置の最大信号レベルに比べて大きくなるよう
に、前記水平シフトレジスタが前記垂直シフトレ
ジスタ及び前記結合部より高濃度の第2の導電型
からなる埋込みチヤネルで構成されていることを
特徴とする電荷転送撮像装置が得られる。
次に本発明の実施例について図面を用いて説明
する。
本発明の基本構成は、従来例の第1図とほぼ同
一である。第6図aは本発明による電荷転送撮像
装置のうち第1図の−′線上の断面を模式的
に示したもので、従来例の第3図に対応して半導
体基板31の主面には絶縁層32を介して上述し
た垂直電荷転送電極21,22、垂直トランスフ
アゲート電極23,水平電荷転送電極27が形成
されている。また上記の垂直電荷転送電極、垂直
トランスフアゲート電極、水平電荷転送電極の領
域60の電極の直下には、例えば基板半導体とは
反対の導電型をもつ埋込みチヤネル層62が形成
され、水平電荷転送電極の領域61の電極直下に
埋込みチヤネル層62より高濃度の基板半導体と
は反対の導電型をもつ埋込みチヤネル層63が形
成されている。また半導体の主面には例えば金属
層35で光遮蔽されている。同図において領域6
0は垂直シフトレジスタと水平シフトレジスタを
電気的に結合している領域であり、また領域61
は水平シフトレジスタのチヤネル領域を示してい
る。
かかる構造の電荷転送装置の動作は、第1図、
第2図及び第3図の従来例とほぼ同様なため、こ
こでは第6図bを用いて水平シフトレジスタでの
電荷転送の模様だけを説明する。すなわち第6図
bは第6図aに示す断面図の各電極直下の電位分
布を模式的に示したもので、垂直電荷転送電極2
1,22と水平電荷転送電極がオン状態で垂直ト
ランスフアゲート電極23がオフ状態となる時点
での電位分布を示している。
本発明の特徴は第6図bに示す領域61のチヤ
ネル電位Hを領域60のチヤネル電位Vに比べ
て十分高くしている点である。これは同一電荷転
送電極直下の第2の導電型の領域60と第2導電
型の濃度の高い方の領域61とにあるプラス方向
の電圧を印加した場合、第2の導電型の濃度の高
い方の領域61のチヤネル電位Hは第2の導電
型の濃度の低い領域60のチヤネル電位V′より
高くなる。そこで第6図bにおいて領域60と領
域61のチヤネル電位差HV′が本発明による
電荷転送撮像装置の最大信号レベルに比べて十分
大きくなるように上記領域61の第2導電型のド
ーピング量を選べば、水平シフトレジスタでの電
荷転送はチヤネル領域61のみで行なわれ、信号
電荷の一部が領域60へ入り込むこともなくな
る。従つて本発明による電荷転送撮像装置では水
平シフトレジスタでの電荷転送が効率良く行なわ
れ、従来例であつた高輝度被写体撮像時の映像の
横方向への流れは完全になくなる。また信号電荷
の一部が垂直トランスフアゲート電極23下のバ
リア71を乗り越えて垂直電荷転送電極22下の
ウエル72に注入されることもないので、従来例
にあつた高輝度被写体撮像時の横線状の偽信号の
発生も完全に防止できる。
以上のように本発明によれば偽信号が発生しな
い高品質な電荷転送撮像装置が実現できる。
なお、ここでは本発明をインターライン転送方
式の電荷転送撮像装置を使つて説明したが、フレ
ーム転送方式のものでも同様に実現できる。
【図面の簡単な説明】
第1図はインターライン転送方式の撮像装置の
概略図、第2図は第1図における垂直シフトレジ
スタと水平シフトレジスタの結合領域の拡大図で
従来例を示している。第3図は第2図の−′
線上の断面図、第4図a,b,cは第3図におけ
る電位分布模式図、第5図はチヤネル電位のチヤ
ネル幅依存性を示す図、第6図aは本発明による
構造の断面図、第6図bは第6図aにおける電位
分布模式図である。 図において、10……垂直シフトレジスタ群、
11……光電変換素子群、12……水平シフトレ
ジスタ、13……電荷検出部、14……垂直シフ
トレジスタと水平シフトレジスタの結合領域、2
0……垂直シフトレジスタのチヤネル領域、2
1,22……垂直電荷転送電極、23……垂直ト
ランスフアゲート電極、24……水平シフトレジ
スタのチヤネル領域、25〜29……水平電荷転
送電極、30,36,60……水平電荷転送電極
の一部で被われた垂直シフトレジスタの末端領
域、31……基板半導体、32……絶縁層、33
……埋込みチヤネル層、34……チヤネルストツ
プ領域、35……金属層、37,61……水平シ
フトレジスタのチヤネル領域、62,63……埋
込みチヤネル層、である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 第1の導電型からなる半導体基板上に形成さ
    れ同一電荷転送電極群で駆動でき、且つお互いに
    電気的に分離された複数列の電荷転送装置から成
    る垂直シフトレジスタ群と、該各垂直シフトレジ
    スタ間にチヤネルストツプ手段によつてお互いに
    電気的に分離され電荷の蓄積が可能な光電変換部
    と垂直シフトレジスタと光電変換部との間の信号
    電荷を制御するトランスフアゲート電極と、垂直
    シフトレジスタの一端に電気的に結合した水平シ
    フトレジスタと、垂直シフトレジスタ群の末端の
    チヤネル領域を水平シフトレジスタの水平電荷転
    送電極の一部で被うことにより設けられた前記垂
    直シフトレジスタ群と前記水平シフトレジスタと
    の結合部と、水平シフトレジスタの一端に信号電
    荷を検出する装置が設けられてなり、かつ前記水
    平電極下のチヤネル電位と前記結合部のチヤネル
    電位の差が電荷転送固体撮像装置の最大信号レベ
    ルに比べて大きくなるように、前記水平シフトレ
    ジスタが前記垂直シフトレジスタ及び前記結合部
    より高濃度の第2の導電型からなる埋込みチヤネ
    ルで構成されていることを特徴とする電荷転送撮
    像装置。
JP57008453A 1982-01-22 1982-01-22 電荷転送撮像装置 Granted JPS58125980A (ja)

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JP57008453A JPS58125980A (ja) 1982-01-22 1982-01-22 電荷転送撮像装置

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JPS58125980A JPS58125980A (ja) 1983-07-27
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