JPH0474910B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0474910B2 JPH0474910B2 JP57126552A JP12655282A JPH0474910B2 JP H0474910 B2 JPH0474910 B2 JP H0474910B2 JP 57126552 A JP57126552 A JP 57126552A JP 12655282 A JP12655282 A JP 12655282A JP H0474910 B2 JPH0474910 B2 JP H0474910B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer electrode
- shift register
- lower layer
- clock pulse
- photodiodes
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
- H10F39/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one element covered by group H10F30/00, e.g. radiation detectors comprising photodiode arrays
- H10F39/10—Integrated devices
- H10F39/12—Image sensors
- H10F39/15—Charge-coupled device [CCD] image sensors
- H10F39/153—Two-dimensional or three-dimensional array CCD image sensors
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CCD(Charge Coupled Device:電荷
転送装置)を用いた固体撮像装置に関し、特にホ
トダイオード間の分離構造に関するものである。
転送装置)を用いた固体撮像装置に関し、特にホ
トダイオード間の分離構造に関するものである。
近年、固体撮像装置の開発は目ざましい進展を
みせ、固体撮像装置を用いたカラービデオカメラ
は実用化段階をむかえつつある。固体撮像装置の
方式には大きく分けてXYアドレス方式とCCD方
式の2種があり、特にCCD方式は本質的に出力
容量が小さいためS/Nの点で有利なことから研
究に力が注がれている。CCD方式の中でも受光
部にpn接合ホトダイオードを用いたインターラ
イン転送方式は、青感度が高く、またモザイク状
カラーフイルタが使用可能なため高解像度が得ら
れることから固体撮像装置の主流となりつつあ
る。
みせ、固体撮像装置を用いたカラービデオカメラ
は実用化段階をむかえつつある。固体撮像装置の
方式には大きく分けてXYアドレス方式とCCD方
式の2種があり、特にCCD方式は本質的に出力
容量が小さいためS/Nの点で有利なことから研
究に力が注がれている。CCD方式の中でも受光
部にpn接合ホトダイオードを用いたインターラ
イン転送方式は、青感度が高く、またモザイク状
カラーフイルタが使用可能なため高解像度が得ら
れることから固体撮像装置の主流となりつつあ
る。
CCDは発明当初は構造が簡単であることが、
その特色のひとつであるといわれていた。しかし
ながら種々の機能を付加したり、特性の向上をは
かる努力がなされるにつれてその構造が次第に複
雑となり、このためマスク枚数の増大や、これに
伴うマスク合せのずれによる特性のバラツキも増
大して来たことは否めない事実である。
その特色のひとつであるといわれていた。しかし
ながら種々の機能を付加したり、特性の向上をは
かる努力がなされるにつれてその構造が次第に複
雑となり、このためマスク枚数の増大や、これに
伴うマスク合せのずれによる特性のバラツキも増
大して来たことは否めない事実である。
本発明は上記に鑑みなされたもので、ホトダイ
オードを分離するチヤネルストツプを省くことを
可能とする技術を提供するものである。本発明に
より、チヤネルストツプとホトダイオードあるい
はチヤネルストツプとシフトレジスタ電極のマス
ク合せの誤差による特性のバラツキはなくなり、
特性の飛躍的な向上がはかれることになる。
オードを分離するチヤネルストツプを省くことを
可能とする技術を提供するものである。本発明に
より、チヤネルストツプとホトダイオードあるい
はチヤネルストツプとシフトレジスタ電極のマス
ク合せの誤差による特性のバラツキはなくなり、
特性の飛躍的な向上がはかれることになる。
まず第1図に、pn接合ホトダイオードを受光
部に用いたインターライン転送方式CCD固体撮
像装置の従来例を示す。ここでaは平面図、b,
cはそれぞれ−,−方向の断面図であ
る。すなわちp基板1上に、垂直シフトレジスタ
用埋め込みチヤネルとしてn型層2が形成され、
該n型層2と所定間隔離間させて、ホトダイオー
ドとなるpn接合を形成するためのn型層3が形
成されている。同一半導体チツプに垂直シフトレ
ジスタは複数列形成され、またひとつの垂直シフ
トレジスタに対して複数個のホトダイオードが形
成されることにより二次元撮像装置が構成され
る。
部に用いたインターライン転送方式CCD固体撮
像装置の従来例を示す。ここでaは平面図、b,
cはそれぞれ−,−方向の断面図であ
る。すなわちp基板1上に、垂直シフトレジスタ
用埋め込みチヤネルとしてn型層2が形成され、
該n型層2と所定間隔離間させて、ホトダイオー
ドとなるpn接合を形成するためのn型層3が形
成されている。同一半導体チツプに垂直シフトレ
ジスタは複数列形成され、またひとつの垂直シフ
トレジスタに対して複数個のホトダイオードが形
成されることにより二次元撮像装置が構成され
る。
上記n型層2とn型層3は基板のままのトラン
スフアゲート領域5により接続している。n型層
2、n型層3、トランスフアゲート領域5以外の
部分には、高濃度p型層によるチヤネルストツプ
4が形成されている。一方シリコン基板上は絶縁
膜6で覆われ、その上部に垂直シフトレジスタ用
の電極7,8,9,10がポリシリコンにより形
成されている。電極7と9は第1層目のポリシリ
コンとして、電極8と10は第2層目のポリシリ
コンとして形成され、異なる層のポリシリコン間
は絶縁膜11で分離されている。電極7,8,
9,10は垂直シフトレジスタ用n型層2の上部
を覆い、更にトランスフアゲート領域5の上部も
覆つている。また垂直シフトレジスタ用n型層2
とトランスフアゲート領域5の上部は遮光のため
にAl12で覆われている。
スフアゲート領域5により接続している。n型層
2、n型層3、トランスフアゲート領域5以外の
部分には、高濃度p型層によるチヤネルストツプ
4が形成されている。一方シリコン基板上は絶縁
膜6で覆われ、その上部に垂直シフトレジスタ用
の電極7,8,9,10がポリシリコンにより形
成されている。電極7と9は第1層目のポリシリ
コンとして、電極8と10は第2層目のポリシリ
コンとして形成され、異なる層のポリシリコン間
は絶縁膜11で分離されている。電極7,8,
9,10は垂直シフトレジスタ用n型層2の上部
を覆い、更にトランスフアゲート領域5の上部も
覆つている。また垂直シフトレジスタ用n型層2
とトランスフアゲート領域5の上部は遮光のため
にAl12で覆われている。
電極10,7,8,9には第2図に示すクロツ
クパルスφ1,φ2,φ3,φ4がそれぞれ印加される。
このクロツクパルスφ1〜φ4は、VL,VI,VHの3
レベルをもつ信号であり、VL又はVIのときには
垂直シフトレジスタ内の信号電荷が第1図aの上
から下へと転送される。一方VHのときには、ホ
トダイオード3に蓄積した信号電荷が、トランス
フアゲート領域5を通つて垂直シフトレジスタ2
に転送される。
クパルスφ1,φ2,φ3,φ4がそれぞれ印加される。
このクロツクパルスφ1〜φ4は、VL,VI,VHの3
レベルをもつ信号であり、VL又はVIのときには
垂直シフトレジスタ内の信号電荷が第1図aの上
から下へと転送される。一方VHのときには、ホ
トダイオード3に蓄積した信号電荷が、トランス
フアゲート領域5を通つて垂直シフトレジスタ2
に転送される。
上記構造の固体撮像装置において、隣接するホ
トダイオード間のシリコン基板上には配線のため
に垂直シフトレジスタ用の電極が存在するため、
垂直シフトレジスタに印加するパルスが高レベル
になつたとき、隣接するホトダイオード間での電
荷の混合を防止するため、配線下の部分にチヤネ
ルストツプ4を設ける必要が生じる。このチヤネ
ルストツプ4は、当然ながらホトダイオードやポ
リシリコン電極などとは別の工程で作製されるた
め、マスク合せのずれに伴う特性のバラツキをも
たらすことになる。
トダイオード間のシリコン基板上には配線のため
に垂直シフトレジスタ用の電極が存在するため、
垂直シフトレジスタに印加するパルスが高レベル
になつたとき、隣接するホトダイオード間での電
荷の混合を防止するため、配線下の部分にチヤネ
ルストツプ4を設ける必要が生じる。このチヤネ
ルストツプ4は、当然ながらホトダイオードやポ
リシリコン電極などとは別の工程で作製されるた
め、マスク合せのずれに伴う特性のバラツキをも
たらすことになる。
本発明は上記問題点を大幅に軽減するためにな
されたもので、本発明を適用することにより、ホ
トダイオード間のチヤネルストツプを省くことが
可能となる。
されたもので、本発明を適用することにより、ホ
トダイオード間のチヤネルストツプを省くことが
可能となる。
以下本発明の詳細を実施例を用いて説明する。
第3図は本発明を適用した一実施例を示す固体
撮像装置の構成図である。ここでaは平面図、
b,cはそれぞれ−,−方向の断面図で
ある。第3図と前述の第1図の違いは、第3図c
により明らかなように、ホトダイオードを形成す
るn型層3の間にチヤネルストツプが存在しない
ことであり、チヤネルストツプは第3図bに示す
ようにホトダイオード用n型層3と垂直シフトレ
ジスタ用n型層2間にのみ設けられる。これによ
りホトダイオードとチヤネルストツプ間のマスク
合せのずれに伴う特性のバラツキを大幅に低減す
ることが可能となる。またこの場合ホトダイオー
ド用n型層3の形成は、ポリシリコン電極7,9
による自動位置決め(セルフアライン)によるこ
とも可能である。
撮像装置の構成図である。ここでaは平面図、
b,cはそれぞれ−,−方向の断面図で
ある。第3図と前述の第1図の違いは、第3図c
により明らかなように、ホトダイオードを形成す
るn型層3の間にチヤネルストツプが存在しない
ことであり、チヤネルストツプは第3図bに示す
ようにホトダイオード用n型層3と垂直シフトレ
ジスタ用n型層2間にのみ設けられる。これによ
りホトダイオードとチヤネルストツプ間のマスク
合せのずれに伴う特性のバラツキを大幅に低減す
ることが可能となる。またこの場合ホトダイオー
ド用n型層3の形成は、ポリシリコン電極7,9
による自動位置決め(セルフアライン)によるこ
とも可能である。
シリコン基板上には前述の第1図と同様に電極
10,7,8,9が設けられ、電極10,7,
8,9には第4図に示すクロツクパルスφ1,φ′2,
φ3,φ′4がそれぞれ印加される。すなわち下側ポ
リシリコン電極7,9に印加されるクロツクパル
スφ′2,φ′4はVLとVIレベル間で変化し、上側ポリ
シリコン電極10,8に印加されるクロツクパル
スφ1,φ3はVL,VI,VHの3レベル間で変化す
る。φ1又はφ3がVHレベルのとき、ホトダイオー
ドに蓄積した信号電荷は電極10又は8直下の部
分(第3図a斜線部)を通つて垂直シフトレジス
タに転送される。このときホトダイオード間はチ
ヤネルストツプによつては分離されていないが、
この部分の基板上は電極7,9が覆つており、電
極7,9に印加されるクロツクパルスはVLとVI
であるので信号電荷の混入は生じない。一方φ1,
φ3がVLとVI間を振幅するときには垂直シフトレ
ジスタ内の信号電荷が第3図aの下から上へと転
送される。このように上記構造にすることによ
り、ホトダイオード間のチヤネルストツプを省略
することが可能となる。
10,7,8,9が設けられ、電極10,7,
8,9には第4図に示すクロツクパルスφ1,φ′2,
φ3,φ′4がそれぞれ印加される。すなわち下側ポ
リシリコン電極7,9に印加されるクロツクパル
スφ′2,φ′4はVLとVIレベル間で変化し、上側ポリ
シリコン電極10,8に印加されるクロツクパル
スφ1,φ3はVL,VI,VHの3レベル間で変化す
る。φ1又はφ3がVHレベルのとき、ホトダイオー
ドに蓄積した信号電荷は電極10又は8直下の部
分(第3図a斜線部)を通つて垂直シフトレジス
タに転送される。このときホトダイオード間はチ
ヤネルストツプによつては分離されていないが、
この部分の基板上は電極7,9が覆つており、電
極7,9に印加されるクロツクパルスはVLとVI
であるので信号電荷の混入は生じない。一方φ1,
φ3がVLとVI間を振幅するときには垂直シフトレ
ジスタ内の信号電荷が第3図aの下から上へと転
送される。このように上記構造にすることによ
り、ホトダイオード間のチヤネルストツプを省略
することが可能となる。
第5図に第4図のクロツクパルスの改良型を示
す。CCDにおいては転送効率の向上のためには
VIレベルでのパルスの重なりが必要であり、た
とえばφ1とφ3のVIレベルは若干の重なりを持つ
ことが必要であるが、この重なりは通常数十nsec
程度であるので、これを無視して考えると、第4
図ではパルスがVHになるときを除いてφ1とφ3,
φ′2とφ′4は互に反転となつている。一方第5図で
はφ3がVHのときφ″2がVIとなり、φ1がVHのとき
φ″4がVIとなつている。この点が重要であり、以
下にこの意味を説明する。
す。CCDにおいては転送効率の向上のためには
VIレベルでのパルスの重なりが必要であり、た
とえばφ1とφ3のVIレベルは若干の重なりを持つ
ことが必要であるが、この重なりは通常数十nsec
程度であるので、これを無視して考えると、第4
図ではパルスがVHになるときを除いてφ1とφ3,
φ′2とφ′4は互に反転となつている。一方第5図で
はφ3がVHのときφ″2がVIとなり、φ1がVHのとき
φ″4がVIとなつている。この点が重要であり、以
下にこの意味を説明する。
第6図は第4図及び第5図のt=t1における垂
直シフトレジスタのφ1,φ2,φ3,φ4電極下のチ
ヤネルポテンシヤルの模式図であり、aは第4
図、bは第5図のクロツクパルスに対応してい
る。図中点線はホトダイオードのチヤネルポテン
シヤルであり、aでは斜線部分に信号電荷が制限
される。一方bではφ2がVIであるため、制限さ
れる信号電荷量が大幅に増大することとなる。な
お第5図のクロツクパルスを用いてもホトダイオ
ード間の電極に印加されるパルスはVLからVIま
でであり、ホトダイオード間での信号電荷の混合
がないことは明らかである。
直シフトレジスタのφ1,φ2,φ3,φ4電極下のチ
ヤネルポテンシヤルの模式図であり、aは第4
図、bは第5図のクロツクパルスに対応してい
る。図中点線はホトダイオードのチヤネルポテン
シヤルであり、aでは斜線部分に信号電荷が制限
される。一方bではφ2がVIであるため、制限さ
れる信号電荷量が大幅に増大することとなる。な
お第5図のクロツクパルスを用いてもホトダイオ
ード間の電極に印加されるパルスはVLからVIま
でであり、ホトダイオード間での信号電荷の混合
がないことは明らかである。
第7図は本発明を適用した別の例を示す構造図
である。ここでaは平面図、b,cはそれぞれ
−′,−′方向の断面図である。本実施例で
はいわゆるフルーミング現象を抑圧するためにオ
ーバフローコントロールゲート14とオーバフロ
ードレイン13が付加されている。このとき第4
図や第5図に示すクロツクパルスを印加すれば、
ホトダイオード間のチヤネルストツプが省略でき
る点は第3図の例と全く同様であり、更にホトダ
イオードと垂直シフトレジスタ間は、オーバフロ
ーコントロールゲート電極14を第1層のポリシ
リコンを用いて形成すればこの電極により分離さ
れるので、この間のチヤネルストツプを省くこと
も可能である。
である。ここでaは平面図、b,cはそれぞれ
−′,−′方向の断面図である。本実施例で
はいわゆるフルーミング現象を抑圧するためにオ
ーバフローコントロールゲート14とオーバフロ
ードレイン13が付加されている。このとき第4
図や第5図に示すクロツクパルスを印加すれば、
ホトダイオード間のチヤネルストツプが省略でき
る点は第3図の例と全く同様であり、更にホトダ
イオードと垂直シフトレジスタ間は、オーバフロ
ーコントロールゲート電極14を第1層のポリシ
リコンを用いて形成すればこの電極により分離さ
れるので、この間のチヤネルストツプを省くこと
も可能である。
以上のように本発明を適用すれば、固体撮像装
置におけるホトダイオード間のチヤネルストツプ
を省くことが可能となり、また製造時の誤差によ
る特性のズレを防ぐことができ、信頼性の向上が
はかれる。
置におけるホトダイオード間のチヤネルストツプ
を省くことが可能となり、また製造時の誤差によ
る特性のズレを防ぐことができ、信頼性の向上が
はかれる。
第1図は従来のインターライン転送方式固体撮
像装置の構造図であり、第2図はそのクロツクパ
ルスのタイミング図である。第3図及び第7図は
本発明を適用したインターライン転送方式固体撮
像装置の構造図であり、第4図及び第5図はその
クロツクパルスのタイミング図であり、第6図は
垂直シフトレジスタのチヤネルポテンシヤル図で
ある。 1……p基板、2……n型層(埋め込みチヤネ
ルCCD用)、3……n型層(ホトダイオード)、
4……チヤネルストツプ、5……トランスフアゲ
ート領域、6……絶縁膜、7,8,9,10……
ポリシリコン電極(垂直シフトレジスタ用)、1
1……絶縁膜、12……遮光用Al、13……n
型層(オーバフロードレイン用)、14……ポリ
シリコン電極(オーバフローコントロールゲート
電極用)。
像装置の構造図であり、第2図はそのクロツクパ
ルスのタイミング図である。第3図及び第7図は
本発明を適用したインターライン転送方式固体撮
像装置の構造図であり、第4図及び第5図はその
クロツクパルスのタイミング図であり、第6図は
垂直シフトレジスタのチヤネルポテンシヤル図で
ある。 1……p基板、2……n型層(埋め込みチヤネ
ルCCD用)、3……n型層(ホトダイオード)、
4……チヤネルストツプ、5……トランスフアゲ
ート領域、6……絶縁膜、7,8,9,10……
ポリシリコン電極(垂直シフトレジスタ用)、1
1……絶縁膜、12……遮光用Al、13……n
型層(オーバフロードレイン用)、14……ポリ
シリコン電極(オーバフローコントロールゲート
電極用)。
Claims (1)
- 1 同一半導体基板にpn接合ホトダイオードが
所定ピツチで配列され、該ホトダイオード列に近
接させて前記ホトダイオードとの間にトランスフ
アーゲート領域を有するCCDシフトレジスタが
設けられると共に、該CCDシフトレジスタの一
部の領域を覆う下層電極と、前記トランスフアー
ゲート領域と前記CCDシフトレジスタの残りの
領域とを覆うとともにその一部が前記下層電極上
に積層される上層電極が設けられ、且つ、隣接す
る前記ホトダイオード間の前記基板上に前記
CCDシフトレジスタの前記上層・下層電極積層
部が延在されてなる固体撮像装置において、前記
上層電極及び下層電極への信号供給を制御するこ
とによつて、前記ホトダイオード間の分離を行わ
せる構成とした固体撮像装置であつて、前記
CCDシフトレジスタは、前記上層及び下層電極
に印加されるクロツクパルスで駆動され、前記ホ
トダイオードから前記CCDシフトレジスタへの
信号電荷の読み出し時に、読み出すべきホトダイ
オードのトランスフアーゲート領域を覆う前記上
層電極に印加されるクロツクパルスが高レベルと
なり、前記下層電極に印加されるクロツクパルス
は中レベル又は低レベルとなり、信号電荷の転送
時に、前記上層電極及び下層電極に印加されるク
ロツクパルスは中レベル又は低レベルとなり、前
記下層電極に印加されるクロツクパルスは常に中
レベル又は低レベルとなることにより、前記ホト
ダイオード間の分離を行わせる構成としたことを
特徴とする固体撮像装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57126552A JPS5916472A (ja) | 1982-07-19 | 1982-07-19 | 固体撮像装置 |
| EP83304183A EP0100199B1 (en) | 1982-07-19 | 1983-07-19 | An interline transfer ccd image sensor and a drive circuit therefor |
| DE8383304183T DE3380617D1 (en) | 1982-07-19 | 1983-07-19 | An interline transfer ccd image sensor and a drive circuit therefor |
| US06/894,712 US4935794A (en) | 1982-07-19 | 1986-08-08 | Structure and driving method of interline transfer CCD image sensor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57126552A JPS5916472A (ja) | 1982-07-19 | 1982-07-19 | 固体撮像装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5916472A JPS5916472A (ja) | 1984-01-27 |
| JPH0474910B2 true JPH0474910B2 (ja) | 1992-11-27 |
Family
ID=14937992
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57126552A Granted JPS5916472A (ja) | 1982-07-19 | 1982-07-19 | 固体撮像装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4935794A (ja) |
| EP (1) | EP0100199B1 (ja) |
| JP (1) | JPS5916472A (ja) |
| DE (1) | DE3380617D1 (ja) |
Families Citing this family (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0666914B2 (ja) * | 1984-01-10 | 1994-08-24 | シャープ株式会社 | 固体撮像装置 |
| US4866497A (en) * | 1984-06-01 | 1989-09-12 | General Electric Company | Infra-red charge-coupled device image sensor |
| JPS61189086A (ja) * | 1985-02-15 | 1986-08-22 | Fuji Electric Co Ltd | 画像の明暗分布表示装置 |
| JPH0770698B2 (ja) * | 1986-12-02 | 1995-07-31 | 日本電気株式会社 | 固体撮像装置の製造方法 |
| JPS63252470A (ja) * | 1987-04-09 | 1988-10-19 | Fuji Photo Film Co Ltd | 固体撮像装置 |
| US5235198A (en) * | 1989-11-29 | 1993-08-10 | Eastman Kodak Company | Non-interlaced interline transfer CCD image sensing device with simplified electrode structure for each pixel |
| KR930007532B1 (ko) * | 1990-07-12 | 1993-08-12 | 금성일렉트론 주식회사 | Soi 구조를 이용한 3차원 ccd 영상소자 및 그 제조방법 |
| JP3042042B2 (ja) * | 1991-06-21 | 2000-05-15 | ソニー株式会社 | 固体撮像装置 |
| US5237422A (en) * | 1991-08-14 | 1993-08-17 | Eastman Kodak Company | High speed clock driving circuitry for interline transfer ccd imagers |
| JPH06252373A (ja) * | 1993-02-23 | 1994-09-09 | Sony Corp | Ccd型固体撮像素子 |
| JP3360512B2 (ja) * | 1996-01-09 | 2002-12-24 | ソニー株式会社 | 固体撮像素子およびその読み出し方法 |
| KR100541712B1 (ko) * | 1996-01-18 | 2006-06-13 | 매그나칩 반도체 유한회사 | 선형ccd촬상소자 |
| KR100215864B1 (ko) * | 1996-06-10 | 1999-08-16 | 구본준 | 씨씨디 영상소자 |
| JP3547280B2 (ja) * | 1997-02-25 | 2004-07-28 | 松下電器産業株式会社 | 固体撮像装置 |
Family Cites Families (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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Also Published As
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