JPH06268927A - 固体撮像装置 - Google Patents
固体撮像装置Info
- Publication number
- JPH06268927A JPH06268927A JP5053689A JP5368993A JPH06268927A JP H06268927 A JPH06268927 A JP H06268927A JP 5053689 A JP5053689 A JP 5053689A JP 5368993 A JP5368993 A JP 5368993A JP H06268927 A JPH06268927 A JP H06268927A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- gate
- charge
- ccd register
- shift gate
- shift
- Prior art date
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 駆動や構造が簡略化され、省電力化を可能と
した固体撮像装置を提供する。 【構成】 フォトダイオード21とCCDレジスタ25
との間にシフトゲート27を設け、またシフトゲート2
7に隣接して電荷排出ゲート28を設けていて、シフト
ゲート27と電荷排出ゲート28及びCCDレジスタ2
5のそれぞれを開閉するタイミングを調節することによ
って、先ずフォトダイオード21からの不要な電荷はシ
フトゲート27を介し電荷排出ゲート28に転送されて
排出され、その後にフォトダイオード21に新たに入射
した光の信号電荷はシフトゲート27を介してCCDレ
ジスタ25へ転送される。このため駆動や構造が簡略化
されると共に駆動電圧の低電圧化が実現でき省電力化が
可能となる。
した固体撮像装置を提供する。 【構成】 フォトダイオード21とCCDレジスタ25
との間にシフトゲート27を設け、またシフトゲート2
7に隣接して電荷排出ゲート28を設けていて、シフト
ゲート27と電荷排出ゲート28及びCCDレジスタ2
5のそれぞれを開閉するタイミングを調節することによ
って、先ずフォトダイオード21からの不要な電荷はシ
フトゲート27を介し電荷排出ゲート28に転送されて
排出され、その後にフォトダイオード21に新たに入射
した光の信号電荷はシフトゲート27を介してCCDレ
ジスタ25へ転送される。このため駆動や構造が簡略化
されると共に駆動電圧の低電圧化が実現でき省電力化が
可能となる。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、固体撮像装置に関し、
特にシフトレジスタ部がCCD(charge cou
pled device)によって構成され電子シャッ
タ機能を有するCCDイメージセンサに関する。
特にシフトレジスタ部がCCD(charge cou
pled device)によって構成され電子シャッ
タ機能を有するCCDイメージセンサに関する。
【0002】
【従来の技術】従来、CCDイメージセンサ、例えばC
CDリニアイメージセンサは、ファクシミリやバーコー
ドリーダ、工業計測器などの画像読取り用デバイスとし
て広く用いられており、中でもファクシミリの原稿を読
み取る光電変換素子として特に実用化が進んでいる。
CDリニアイメージセンサは、ファクシミリやバーコー
ドリーダ、工業計測器などの画像読取り用デバイスとし
て広く用いられており、中でもファクシミリの原稿を読
み取る光電変換素子として特に実用化が進んでいる。
【0003】このようなCCDリニアイメージセンサの
うちには、受光部の画素からの電荷をCCDレジスタに
転送する前に排出できるように電荷排出部を設け、信号
電荷の蓄積時間を調節可能にしたものがあり、この構造
を有するものは蓄積時間を短くすることによって、強い
入射光に対しても電荷の飽和を防ぎ読取り等が可能とな
るようにしている。
うちには、受光部の画素からの電荷をCCDレジスタに
転送する前に排出できるように電荷排出部を設け、信号
電荷の蓄積時間を調節可能にしたものがあり、この構造
を有するものは蓄積時間を短くすることによって、強い
入射光に対しても電荷の飽和を防ぎ読取り等が可能とな
るようにしている。
【0004】以下、従来のCCDリニアイメージセンサ
の例について図8乃至図11を参照して説明する。図8
はCCDリニアイメージセンサの概略の構成図であり、
図9は図8のA−A矢視方向断面に関する図であって、
図9(a)は断面図で、図9(b)は図9(a)に対応
して示す断面に沿った電位分布図であり、図10は図8
のB−B矢視方向断面に関する図であって、図10
(a)は断面図で、図10(b)は図10(a)に対応
して示す断面に沿った電位分布図であり、図11は駆動
パルスのタイミング図である。
の例について図8乃至図11を参照して説明する。図8
はCCDリニアイメージセンサの概略の構成図であり、
図9は図8のA−A矢視方向断面に関する図であって、
図9(a)は断面図で、図9(b)は図9(a)に対応
して示す断面に沿った電位分布図であり、図10は図8
のB−B矢視方向断面に関する図であって、図10
(a)は断面図で、図10(b)は図10(a)に対応
して示す断面に沿った電位分布図であり、図11は駆動
パルスのタイミング図である。
【0005】図において、1はP形半導体基板2内に形
成されたP形領域3とN形領域4によって構成され、受
光部の感光画素を構成するフォトダイオードで、受光部
には複数のフォトダイオード1が設けられている。5は
P形半導体基板2内にフォトダイオード1に離間して形
成されたN形領域6の埋込みチャネルを形成してなる2
相駆動のCCDレジスタである。
成されたP形領域3とN形領域4によって構成され、受
光部の感光画素を構成するフォトダイオードで、受光部
には複数のフォトダイオード1が設けられている。5は
P形半導体基板2内にフォトダイオード1に離間して形
成されたN形領域6の埋込みチャネルを形成してなる2
相駆動のCCDレジスタである。
【0006】そして、P形半導体基板2のフォトダイオ
ード1とCCDレジスタ5との間には、複数のフォトダ
イオード1に対応するようそれぞれ複数のバリアゲート
7、蓄積ゲート8、シフトゲート9が設けられている。
ード1とCCDレジスタ5との間には、複数のフォトダ
イオード1に対応するようそれぞれ複数のバリアゲート
7、蓄積ゲート8、シフトゲート9が設けられている。
【0007】また、P形半導体基板2には、複数の蓄積
ゲート8に隣接してそれぞれ電荷排出ゲート10が設け
られ、これらの電荷排出ゲート10には、隣接してP形
半導体基板2内にN形領域11を形成してなる電荷排出
ドレイン12が設けられている。
ゲート8に隣接してそれぞれ電荷排出ゲート10が設け
られ、これらの電荷排出ゲート10には、隣接してP形
半導体基板2内にN形領域11を形成してなる電荷排出
ドレイン12が設けられている。
【0008】さらに、CCDレジスタ5には電荷検出部
13が接続され、ソースフォロワ回路14を介して出力
端子15から出力されるように構成されている。なお1
6はフローティングゲートのリセット用のトランジスタ
である。
13が接続され、ソースフォロワ回路14を介して出力
端子15から出力されるように構成されている。なお1
6はフローティングゲートのリセット用のトランジスタ
である。
【0009】そして、図9(b)及び図10(b)の電
位分布図に示すように各部の電極を通じて各部の電位が
保持され、図11の駆動パルスのタイミング図に示すよ
うに各部に各駆動パルスを印加されることによって、以
下のように動作する。なお17はバリアゲート7の駆動
パルスを示し、18はシフトゲート9の駆動パルスを示
し、19は電荷排出ゲート10の駆動パルスを示してい
る。
位分布図に示すように各部の電極を通じて各部の電位が
保持され、図11の駆動パルスのタイミング図に示すよ
うに各部に各駆動パルスを印加されることによって、以
下のように動作する。なお17はバリアゲート7の駆動
パルスを示し、18はシフトゲート9の駆動パルスを示
し、19は電荷排出ゲート10の駆動パルスを示してい
る。
【0010】すなわち、フォトダイオード1はN形領域
4が空乏化されることで電位井戸20が形成されてお
り、取り入れた光を光電変換した電荷は、時間t0 から
時間t1 の間はバリアゲート7が閉じているため画素信
号として電位井戸20に蓄積される。
4が空乏化されることで電位井戸20が形成されてお
り、取り入れた光を光電変換した電荷は、時間t0 から
時間t1 の間はバリアゲート7が閉じているため画素信
号として電位井戸20に蓄積される。
【0011】先ず、時間t1 から時間t2 の間でバリア
ゲート7と電荷排出ゲート10を開き、電位井戸20に
蓄積されていた電荷を蓄積ゲート8に移し、さらに電荷
を電荷排出ゲート10を介して電荷排出ドレイン12に
移して排出する。
ゲート7と電荷排出ゲート10を開き、電位井戸20に
蓄積されていた電荷を蓄積ゲート8に移し、さらに電荷
を電荷排出ゲート10を介して電荷排出ドレイン12に
移して排出する。
【0012】次に、時間t2 から時間t3 の間でバリア
ゲート7を閉じ、再びフォトダイオード1に電荷を画素
信号として蓄積する。
ゲート7を閉じ、再びフォトダイオード1に電荷を画素
信号として蓄積する。
【0013】さらに、時間t3 から時間t4 の間でバリ
アゲート7を開き、新たに電位井戸20に蓄積された信
号電荷を蓄積ゲート8に移す。なお時間t2 から時間t
4 までが信号電荷の蓄積時間で、バリアゲート7の駆動
パルス17と電荷排出ゲート10の駆動パルス19、さ
らにシフトゲート9の駆動パルス18のパルス位相を適
宜に設定することで、信号電荷の蓄積時間を調節するこ
とができるようになっている。
アゲート7を開き、新たに電位井戸20に蓄積された信
号電荷を蓄積ゲート8に移す。なお時間t2 から時間t
4 までが信号電荷の蓄積時間で、バリアゲート7の駆動
パルス17と電荷排出ゲート10の駆動パルス19、さ
らにシフトゲート9の駆動パルス18のパルス位相を適
宜に設定することで、信号電荷の蓄積時間を調節するこ
とができるようになっている。
【0014】続いて、時間t5 から時間t6 の間でシフ
トゲート9を開き、蓄積ゲート8からシフトゲート9を
介してCCDレジスタ5に信号電荷を移す。
トゲート9を開き、蓄積ゲート8からシフトゲート9を
介してCCDレジスタ5に信号電荷を移す。
【0015】そして、CCDレジスタ5に移された各フ
ォトダイオード1からの信号電荷を、CCDレジスタ5
の駆動によって電荷検出部13に順次転送し、電荷検出
部13で電圧に変換し、さらにソースフォロワ回路14
を介して出力端子15から電圧信号として出力する。
ォトダイオード1からの信号電荷を、CCDレジスタ5
の駆動によって電荷検出部13に順次転送し、電荷検出
部13で電圧に変換し、さらにソースフォロワ回路14
を介して出力端子15から電圧信号として出力する。
【0016】しかしながら上記の従来技術では、近年の
省電力化が強く進められている状況に対応することが困
難なものとなっている。
省電力化が強く進められている状況に対応することが困
難なものとなっている。
【0017】すなわち、上述の構造を有するものでは、
図9(b)の電位分布図に矢印で示すように、信号電荷
を受光部のフォトダイオード1からCCDレジスタ5に
転送するためには、その間に電位段差が4段ある。この
ため、例えば駆動電圧が12Vである場合には、電位振
幅が十分に大きなものであったため、4段の電位段差を
取ることができる。
図9(b)の電位分布図に矢印で示すように、信号電荷
を受光部のフォトダイオード1からCCDレジスタ5に
転送するためには、その間に電位段差が4段ある。この
ため、例えば駆動電圧が12Vである場合には、電位振
幅が十分に大きなものであったため、4段の電位段差を
取ることができる。
【0018】しかし、駆動電圧を5Vと低電圧化しよう
とすると、4段の電位段差の各段差が小さくなり実用化
することが困難となる。
とすると、4段の電位段差の各段差が小さくなり実用化
することが困難となる。
【0019】さらに、上記の従来技術では、信号電荷の
蓄積時間を調節するためには、バリアゲート7、シフト
ゲート9及び電荷排出ゲート10の3つのゲートに各駆
動パルス17,18,19を印加する必要があり、また
複数のフォトダイオード1に対してそれぞれバリアゲー
ト7や蓄積ゲート8を設けなければならず、各駆動パル
ス17,18,19の発生回路やこれらに対応する構造
等が複雑なものとなっていた。
蓄積時間を調節するためには、バリアゲート7、シフト
ゲート9及び電荷排出ゲート10の3つのゲートに各駆
動パルス17,18,19を印加する必要があり、また
複数のフォトダイオード1に対してそれぞれバリアゲー
ト7や蓄積ゲート8を設けなければならず、各駆動パル
ス17,18,19の発生回路やこれらに対応する構造
等が複雑なものとなっていた。
【0020】
【発明が解決しようとする課題】上記のように従来のも
のでは、信号電荷を受光部のフォトダイオードからCC
Dレジスタに転送するための電位段差が取れず、駆動電
圧の低電圧化ができない、あるいは信号電荷の蓄積時間
を調節する各ゲートの駆動パルス印加構造等が複雑なも
のとなる。このような状況に鑑みて本発明はなされたも
ので、その目的とするところは、駆動や構造が簡略化さ
れると共に駆動電圧の低電圧化ができて省電力化を可能
とした固体撮像装置を提供することにある。
のでは、信号電荷を受光部のフォトダイオードからCC
Dレジスタに転送するための電位段差が取れず、駆動電
圧の低電圧化ができない、あるいは信号電荷の蓄積時間
を調節する各ゲートの駆動パルス印加構造等が複雑なも
のとなる。このような状況に鑑みて本発明はなされたも
ので、その目的とするところは、駆動や構造が簡略化さ
れると共に駆動電圧の低電圧化ができて省電力化を可能
とした固体撮像装置を提供することにある。
【0021】
【課題を解決するための手段】本発明の固体撮像装置
は、半導体基板上に配列された入射光を対応する電荷に
光電変換する複数の感光画素と、これらの感光画素に並
列となるよう半導体基板に配設されたCCDレジスタ
と、このCCDレジスタと感光画素との間に両者に隣接
し且つ該感光画素に対応するように半導体基板に配設さ
れた複数のシフトゲートと、これらのシフトゲートに隣
接して半導体基板に配設された複数の電荷排出ゲートと
を備え、シフトゲートと電荷排出ゲート及びCCDレジ
スタをそれぞれ開閉することにより、感光画素からの不
要な電荷はシフトゲートを介し電荷排出ゲートに転送し
て排出し、感光画素からの信号電荷はシフトゲートを介
してCCDレジスタへ転送するように構成したことを特
徴とするものであり、シフトゲートが電荷蓄積機能を有
し、感光画素からの電荷をシフトゲートに蓄積した後に
転送するよう構成したことを特徴とするものである。
は、半導体基板上に配列された入射光を対応する電荷に
光電変換する複数の感光画素と、これらの感光画素に並
列となるよう半導体基板に配設されたCCDレジスタ
と、このCCDレジスタと感光画素との間に両者に隣接
し且つ該感光画素に対応するように半導体基板に配設さ
れた複数のシフトゲートと、これらのシフトゲートに隣
接して半導体基板に配設された複数の電荷排出ゲートと
を備え、シフトゲートと電荷排出ゲート及びCCDレジ
スタをそれぞれ開閉することにより、感光画素からの不
要な電荷はシフトゲートを介し電荷排出ゲートに転送し
て排出し、感光画素からの信号電荷はシフトゲートを介
してCCDレジスタへ転送するように構成したことを特
徴とするものであり、シフトゲートが電荷蓄積機能を有
し、感光画素からの電荷をシフトゲートに蓄積した後に
転送するよう構成したことを特徴とするものである。
【0022】
【作用】上記のように構成された固体撮像装置は、感光
画素とCCDレジスタとの間にシフトゲートを設け、ま
たシフトゲートに隣接して電荷排出ゲートを設けてい
て、シフトゲートと電荷排出ゲート及びCCDレジスタ
のそれぞれを開閉するタイミングを調節することによっ
て、先ず感光画素からの不要な電荷はシフトゲートを介
し電荷排出ゲートに転送されて排出され、その後に感光
画素に新たに入射した光の信号電荷はシフトゲートを介
してCCDレジスタへ転送される。このため駆動や構造
が簡略化されると共に駆動電圧の低電圧化が実現でき省
電力化が可能となる。
画素とCCDレジスタとの間にシフトゲートを設け、ま
たシフトゲートに隣接して電荷排出ゲートを設けてい
て、シフトゲートと電荷排出ゲート及びCCDレジスタ
のそれぞれを開閉するタイミングを調節することによっ
て、先ず感光画素からの不要な電荷はシフトゲートを介
し電荷排出ゲートに転送されて排出され、その後に感光
画素に新たに入射した光の信号電荷はシフトゲートを介
してCCDレジスタへ転送される。このため駆動や構造
が簡略化されると共に駆動電圧の低電圧化が実現でき省
電力化が可能となる。
【0023】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。
する。
【0024】先ず、第1の実施例を図1乃至図4により
説明する。図1はCCDリニアイメージセンサの概略の
構成図であり、図2は図1のC−C矢視方向断面に関す
る図であって、図2(a)は断面図で、図2(b)は図
2(a)に対応して示す断面に沿った電位分布図であ
り、図3は図1のD−D矢視方向断面に関する図であっ
て、図3(a)は断面図で、図3(b)は図3(a)に
対応して示す断面に沿った電位分布図であり、図4は駆
動パルスのタイミング図である。
説明する。図1はCCDリニアイメージセンサの概略の
構成図であり、図2は図1のC−C矢視方向断面に関す
る図であって、図2(a)は断面図で、図2(b)は図
2(a)に対応して示す断面に沿った電位分布図であ
り、図3は図1のD−D矢視方向断面に関する図であっ
て、図3(a)は断面図で、図3(b)は図3(a)に
対応して示す断面に沿った電位分布図であり、図4は駆
動パルスのタイミング図である。
【0025】図において、21はP形半導体基板22内
に形成されたP形領域23とN形領域24によって構成
される光電変換素子のフォトダイオードで、このフォト
ダイオード21が1つで受光部の1つの感光画素を構成
しており、受光部は複数のフォトダイオード21が列状
に配列されることによって構成される。なおP形半導体
基板22の上面には、受光部のフォトダイオード21に
光を取り込むための光取入れ窓を残し、他の部位には遮
光膜が設けられている。
に形成されたP形領域23とN形領域24によって構成
される光電変換素子のフォトダイオードで、このフォト
ダイオード21が1つで受光部の1つの感光画素を構成
しており、受光部は複数のフォトダイオード21が列状
に配列されることによって構成される。なおP形半導体
基板22の上面には、受光部のフォトダイオード21に
光を取り込むための光取入れ窓を残し、他の部位には遮
光膜が設けられている。
【0026】また、25は2相駆動のCCDレジスタで
あって、これはP形半導体基板22内に配列された複数
のフォトダイオード21のP形領域23とN形領域24
の列に対して離間した位置に、N形領域26の埋込みチ
ャネルを並列に配置するように形成し、このN形領域2
6の上部に絶縁膜を介在させて駆動パルスが印加される
複数の電極25aを設けて構成されている。
あって、これはP形半導体基板22内に配列された複数
のフォトダイオード21のP形領域23とN形領域24
の列に対して離間した位置に、N形領域26の埋込みチ
ャネルを並列に配置するように形成し、このN形領域2
6の上部に絶縁膜を介在させて駆動パルスが印加される
複数の電極25aを設けて構成されている。
【0027】そして、CCDレジスタ25の電極25a
は、N形領域26の幅寸法よりも大きい長さを有すると
共に、対応するフォトダイオード21の方向とは逆側に
電位が深い領域が形成されるよう、N形領域26を電極
25a下に偏在させている。
は、N形領域26の幅寸法よりも大きい長さを有すると
共に、対応するフォトダイオード21の方向とは逆側に
電位が深い領域が形成されるよう、N形領域26を電極
25a下に偏在させている。
【0028】また、P形半導体基板22の複数のフォト
ダイオード21とCCDレジスタ25との間には、両者
に隣接して複数のフォトダイオード21に対応するよう
に複数のシフトゲート27が設けられている。なおシフ
トゲート27もP形半導体基板22の上面に絶縁膜を介
在させて電極27aを設けて構成される。
ダイオード21とCCDレジスタ25との間には、両者
に隣接して複数のフォトダイオード21に対応するよう
に複数のシフトゲート27が設けられている。なおシフ
トゲート27もP形半導体基板22の上面に絶縁膜を介
在させて電極27aを設けて構成される。
【0029】さらに、P形半導体基板22には、複数の
シフトゲート27に隣接してそれぞれに対応するように
複数の電荷排出ゲート28が設けられている。なお28
aは絶縁膜を介在させてP形半導体基板22の上面に設
けられた電極である。そして電荷排出ゲート28には、
隣接してP形半導体基板22内にN形領域29を形成し
てなる電荷排出ドレイン30が設けられている。
シフトゲート27に隣接してそれぞれに対応するように
複数の電荷排出ゲート28が設けられている。なお28
aは絶縁膜を介在させてP形半導体基板22の上面に設
けられた電極である。そして電荷排出ゲート28には、
隣接してP形半導体基板22内にN形領域29を形成し
てなる電荷排出ドレイン30が設けられている。
【0030】一方、CCDレジスタ25には電荷検出部
31が接続され、この電荷検出部31にはソースフォロ
ワ回路32が接続されていて、このソースフォロワ回路
32を介して出力端子33から電圧信号が出力されるよ
うに構成されている。なお34は図示しないフローティ
ングゲートのリセット用のトランジスタである。
31が接続され、この電荷検出部31にはソースフォロ
ワ回路32が接続されていて、このソースフォロワ回路
32を介して出力端子33から電圧信号が出力されるよ
うに構成されている。なお34は図示しないフローティ
ングゲートのリセット用のトランジスタである。
【0031】そして、図2(b)及び図3(b)の電位
分布図に示すように各部の電極等を通じて各部の電位が
保持され、図4の駆動パルスのタイミング図に示すよう
に各部に各駆動パルスを印加されることによって、以下
のように動作する。なお35はCCDレジスタ25の駆
動パルスを示し、36はシフトゲート27の駆動パルス
を示し、37は電荷排出ゲート28の駆動パルスを示し
ている。
分布図に示すように各部の電極等を通じて各部の電位が
保持され、図4の駆動パルスのタイミング図に示すよう
に各部に各駆動パルスを印加されることによって、以下
のように動作する。なお35はCCDレジスタ25の駆
動パルスを示し、36はシフトゲート27の駆動パルス
を示し、37は電荷排出ゲート28の駆動パルスを示し
ている。
【0032】すなわち、フォトダイオード21はN形領
域24が空乏化されることで2V前後の電位井戸38を
形成しており、受光部の光取入れ窓を通じて取り入れら
れた光はフォトダイオード21で光電変換され、光電変
換による電荷が、時間t10から時間t11の間はシフトゲ
ート27が閉じているため画素信号として電位井戸38
に蓄積されている。
域24が空乏化されることで2V前後の電位井戸38を
形成しており、受光部の光取入れ窓を通じて取り入れら
れた光はフォトダイオード21で光電変換され、光電変
換による電荷が、時間t10から時間t11の間はシフトゲ
ート27が閉じているため画素信号として電位井戸38
に蓄積されている。
【0033】先ず、時間t11から時間t12の間でシフト
ゲート27と電荷排出ゲート28を開き、電位井戸38
に蓄積されていた電荷をシフトゲート27に移し、さら
に電荷を電荷排出ゲート28を介して電荷排出ドレイン
30に移して排出する。この時CCDレジスタ25は閉
じた状態にしておく。これにより当初蓄積されていた不
要な電荷は、CCDレジスタ25には移ることなく排出
される。
ゲート27と電荷排出ゲート28を開き、電位井戸38
に蓄積されていた電荷をシフトゲート27に移し、さら
に電荷を電荷排出ゲート28を介して電荷排出ドレイン
30に移して排出する。この時CCDレジスタ25は閉
じた状態にしておく。これにより当初蓄積されていた不
要な電荷は、CCDレジスタ25には移ることなく排出
される。
【0034】次に、時間t12から時間t13の間でシフト
ゲート27を閉じ、フォトダイオード21に信号電荷を
所要の画素信号として新たに蓄積する。
ゲート27を閉じ、フォトダイオード21に信号電荷を
所要の画素信号として新たに蓄積する。
【0035】続いて、時間t13から時間t14の間でシフ
トゲート27とCCDレジスタ25を開き、フォトダイ
オード21に新たに蓄積された信号電荷をCCDレジス
タ25に移す。この時電荷排出ゲート28は閉じた状態
にしておく。なお時間t12から時間t14までが信号電荷
の蓄積時間で、シフトゲート27の駆動パルス36と電
荷排出ゲート28の駆動パルス37、さらにCCDレジ
スタ25の駆動パルス35のパルス位相を適宜に設定す
ることで、信号電荷の蓄積時間を調節することができ
る。
トゲート27とCCDレジスタ25を開き、フォトダイ
オード21に新たに蓄積された信号電荷をCCDレジス
タ25に移す。この時電荷排出ゲート28は閉じた状態
にしておく。なお時間t12から時間t14までが信号電荷
の蓄積時間で、シフトゲート27の駆動パルス36と電
荷排出ゲート28の駆動パルス37、さらにCCDレジ
スタ25の駆動パルス35のパルス位相を適宜に設定す
ることで、信号電荷の蓄積時間を調節することができ
る。
【0036】そして、CCDレジスタ25のそれぞれ対
応する部位の電極25a下に、同時に上述の過程を経て
移された各フォトダイオード21からの信号電荷は、C
CDレジスタ25が駆動パルスによって駆動されること
で順次転送され、電荷検出部31に送り出される。さら
に信号電荷は電荷検出部31で電圧に変換され、ソース
フォロワ回路32を介して出力端子33から電圧信号と
して出力される。
応する部位の電極25a下に、同時に上述の過程を経て
移された各フォトダイオード21からの信号電荷は、C
CDレジスタ25が駆動パルスによって駆動されること
で順次転送され、電荷検出部31に送り出される。さら
に信号電荷は電荷検出部31で電圧に変換され、ソース
フォロワ回路32を介して出力端子33から電圧信号と
して出力される。
【0037】このように本実施例は構成されているた
め、図2(b)の電位分布図に矢印で示すように、信号
電荷を受光部のフォトダイオード21からCCDレジス
タ25に転送するには、信号電荷をフォトダイオード2
1からシフトゲート27に転送し、さらにシフトゲート
27からCCDレジスタ25に転送するだけでよく、そ
の間の電位段差は2段で済むことになる。
め、図2(b)の電位分布図に矢印で示すように、信号
電荷を受光部のフォトダイオード21からCCDレジス
タ25に転送するには、信号電荷をフォトダイオード2
1からシフトゲート27に転送し、さらにシフトゲート
27からCCDレジスタ25に転送するだけでよく、そ
の間の電位段差は2段で済むことになる。
【0038】このため、信号電荷のフォトダイオード2
1からCCDレジスタ25に転送する間の電位段差の各
段差を、所要とする値に設定しても大きな電位振幅は必
要とはならず、例えば駆動電圧を5Vと低い値とするこ
とができ、駆動電圧の低電圧化にともなう省電力化が可
能となる。
1からCCDレジスタ25に転送する間の電位段差の各
段差を、所要とする値に設定しても大きな電位振幅は必
要とはならず、例えば駆動電圧を5Vと低い値とするこ
とができ、駆動電圧の低電圧化にともなう省電力化が可
能となる。
【0039】さらに、フォトダイオード21とCCDレ
ジスタ25との間にはシフトゲート27を設けるだけで
よく、駆動パルスも少なくなってパルス発生回路やこれ
らを印加する構成も簡単になり、構造が著しく簡略にな
る。
ジスタ25との間にはシフトゲート27を設けるだけで
よく、駆動パルスも少なくなってパルス発生回路やこれ
らを印加する構成も簡単になり、構造が著しく簡略にな
る。
【0040】次に、第2の実施例を図5乃至図7により
説明する。図5はCCDリニアイメージセンサの断面に
関する図であって、図5(a)は断面図で、図5(b)
は図5(a)に対応して示す断面に沿った電位分布図で
あり、図6は図5(a)の断面と直交する断面に関する
図であって、図6(a)は断面図で、図6(b)は図6
(a)に対応して示す断面に沿った電位分布図であり、
図7は駆動パルスのタイミング図である。
説明する。図5はCCDリニアイメージセンサの断面に
関する図であって、図5(a)は断面図で、図5(b)
は図5(a)に対応して示す断面に沿った電位分布図で
あり、図6は図5(a)の断面と直交する断面に関する
図であって、図6(a)は断面図で、図6(b)は図6
(a)に対応して示す断面に沿った電位分布図であり、
図7は駆動パルスのタイミング図である。
【0041】図において、41はP形半導体基板22の
複数のフォトダイオード21とCCDレジスタ25との
間に、複数のフォトダイオード21に対応するように設
けられた複数のシフトゲートであって、これはP形半導
体基板22内のCCDレジスタ25に隣接するようにN
形領域42を設け、このN形領域42の上部に絶縁膜を
介在させて駆動パルスが印加される電極41aを設けて
構成されている。
複数のフォトダイオード21とCCDレジスタ25との
間に、複数のフォトダイオード21に対応するように設
けられた複数のシフトゲートであって、これはP形半導
体基板22内のCCDレジスタ25に隣接するようにN
形領域42を設け、このN形領域42の上部に絶縁膜を
介在させて駆動パルスが印加される電極41aを設けて
構成されている。
【0042】そして、シフトゲート41の電極41a
は、N形領域42の寸法よりも大きく形成されていて、
電極41a下でCCDレジスタ25に隣接したN形領域
42のみが周囲よりも電位の深い領域となるように形成
されている。
は、N形領域42の寸法よりも大きく形成されていて、
電極41a下でCCDレジスタ25に隣接したN形領域
42のみが周囲よりも電位の深い領域となるように形成
されている。
【0043】また、P形半導体基板22には、複数のシ
フトゲート41に隣接してそれぞれに対応するように電
荷排出ゲート28が設けられている。そして電荷排出ゲ
ート28には隣接してP形半導体基板22内にN形領域
29を形成してなる電荷排出ドレイン30が設けられて
いる。
フトゲート41に隣接してそれぞれに対応するように電
荷排出ゲート28が設けられている。そして電荷排出ゲ
ート28には隣接してP形半導体基板22内にN形領域
29を形成してなる電荷排出ドレイン30が設けられて
いる。
【0044】そして、図5(b)及び図6(b)の電位
分布図に示すように各部の電極等を通じて各部の電位が
保持され、図7の駆動パルスのタイミング図に示すよう
に各部に各駆動パルスを印加することによって、以下の
ように動作する。なお43はCCDレジスタ25の駆動
パルスを示し、44はシフトゲート41の駆動パルスを
示し、45は電荷排出ゲート28の駆動パルスを示して
いる。
分布図に示すように各部の電極等を通じて各部の電位が
保持され、図7の駆動パルスのタイミング図に示すよう
に各部に各駆動パルスを印加することによって、以下の
ように動作する。なお43はCCDレジスタ25の駆動
パルスを示し、44はシフトゲート41の駆動パルスを
示し、45は電荷排出ゲート28の駆動パルスを示して
いる。
【0045】すなわち、フォトダイオード21には、光
取入れ窓を通じて取り入れられた光が光電変換され、こ
の光電変換による電荷が、時間t20から時間t21の間は
シフトゲート41が閉じているため画素信号として電位
井戸38に蓄積されている。
取入れ窓を通じて取り入れられた光が光電変換され、こ
の光電変換による電荷が、時間t20から時間t21の間は
シフトゲート41が閉じているため画素信号として電位
井戸38に蓄積されている。
【0046】先ず、時間t21から時間t22の間でシフト
ゲート41を開き、電位井戸38に蓄積されていた不要
な電荷をシフトゲート41に蓄積する。この時CCDレ
ジスタ25と電荷排出ゲート28は閉じた状態にしてお
く。
ゲート41を開き、電位井戸38に蓄積されていた不要
な電荷をシフトゲート41に蓄積する。この時CCDレ
ジスタ25と電荷排出ゲート28は閉じた状態にしてお
く。
【0047】続いて、シフトゲート41を時間t22で閉
じた状態にし、時間t23から時間t24の間で電荷排出ゲ
ート28を開き、シフトゲート41に蓄積されていた電
荷を電荷排出ゲート28をに移し、さらに電荷排出ドレ
イン30に移して排出する。この時もCCDレジスタ2
5は閉じた状態にしておく。これにより当初蓄積されて
いた不要な電荷は、CCDレジスタ25には移ることな
く排出される。
じた状態にし、時間t23から時間t24の間で電荷排出ゲ
ート28を開き、シフトゲート41に蓄積されていた電
荷を電荷排出ゲート28をに移し、さらに電荷排出ドレ
イン30に移して排出する。この時もCCDレジスタ2
5は閉じた状態にしておく。これにより当初蓄積されて
いた不要な電荷は、CCDレジスタ25には移ることな
く排出される。
【0048】そして、時間t22でシフトゲート41を閉
じた状態にし、さらに時間t25までの間シフトゲート4
1を閉じておくことで、フォトダイオード21に信号電
荷を所要の画素信号として新たに蓄積する。
じた状態にし、さらに時間t25までの間シフトゲート4
1を閉じておくことで、フォトダイオード21に信号電
荷を所要の画素信号として新たに蓄積する。
【0049】次に、時間t25から時間t26の間でシフト
ゲート41とCCDレジスタ25を開き、フォトダイオ
ード21に新たに蓄積された信号電荷をCCDレジスタ
25に移す。この時電荷排出ゲート28は閉じた状態に
しておく。なお時間t22から時間t26までが信号電荷の
蓄積時間で、シフトゲート41の駆動パルス43と電荷
排出ゲート28の駆動パルス45、さらにCCDレジス
タ25の駆動パルス44のパルス位相を適宜に設定する
ことで、信号電荷の蓄積時間を調節することができる。
ゲート41とCCDレジスタ25を開き、フォトダイオ
ード21に新たに蓄積された信号電荷をCCDレジスタ
25に移す。この時電荷排出ゲート28は閉じた状態に
しておく。なお時間t22から時間t26までが信号電荷の
蓄積時間で、シフトゲート41の駆動パルス43と電荷
排出ゲート28の駆動パルス45、さらにCCDレジス
タ25の駆動パルス44のパルス位相を適宜に設定する
ことで、信号電荷の蓄積時間を調節することができる。
【0050】そして、CCDレジスタ25のそれぞれ対
応する部位の電極25a下に、同時に上述の過程を経て
移された各フォトダイオード21からの信号電荷は、C
CDレジスタ25が駆動パルスによって駆動されること
で順次転送され、第1の実施例に示すと同様に、CCD
レジスタ25に接続された図示しない電荷検出部に送り
出される。
応する部位の電極25a下に、同時に上述の過程を経て
移された各フォトダイオード21からの信号電荷は、C
CDレジスタ25が駆動パルスによって駆動されること
で順次転送され、第1の実施例に示すと同様に、CCD
レジスタ25に接続された図示しない電荷検出部に送り
出される。
【0051】このように本実施例は構成されているた
め、図5(b)に示すように信号電荷をフォトダイオー
ド21からシフトゲート27に転送する間の電位段差、
及びシフトゲート27からCCDレジスタ25に転送す
る間の電位段差は各々独立して設定できるもので、より
製造が容易なものである。また、信号電荷をフォトダイ
オード21からCCDレジスタ25に転送するに際し、
大きな電位振幅を必要とせず、駆動パルスも少なくてよ
いため第1の実施例と同様の作用効果が得られる。
め、図5(b)に示すように信号電荷をフォトダイオー
ド21からシフトゲート27に転送する間の電位段差、
及びシフトゲート27からCCDレジスタ25に転送す
る間の電位段差は各々独立して設定できるもので、より
製造が容易なものである。また、信号電荷をフォトダイ
オード21からCCDレジスタ25に転送するに際し、
大きな電位振幅を必要とせず、駆動パルスも少なくてよ
いため第1の実施例と同様の作用効果が得られる。
【0052】尚、本発明は上記の各実施例のみに限定さ
れるものではなく、要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更
して実施し得るものである。
れるものではなく、要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更
して実施し得るものである。
【0053】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
は、感光画素とCCDレジスタとの間にシフトゲートを
設け、このシフトゲートによって感光画素からCCDレ
ジスタへの信号電荷の転送を制御する構成としたことに
より、駆動や構造が簡略化されると共に駆動電圧の低電
圧化が実現でき省電力化が可能となる等の効果が得られ
る。
は、感光画素とCCDレジスタとの間にシフトゲートを
設け、このシフトゲートによって感光画素からCCDレ
ジスタへの信号電荷の転送を制御する構成としたことに
より、駆動や構造が簡略化されると共に駆動電圧の低電
圧化が実現でき省電力化が可能となる等の効果が得られ
る。
【図1】本発明の第1の実施例の概略を示す構成図であ
る。
る。
【図2】図1のC−C矢視方向断面に関する図であっ
て、図2(a)は断面構造を示す断面図で、図2(b)
は図2(a)に対応して示す断面に沿った電位分布図で
ある。
て、図2(a)は断面構造を示す断面図で、図2(b)
は図2(a)に対応して示す断面に沿った電位分布図で
ある。
【図3】図1のD−D矢視方向断面に関する図であっ
て、図3(a)は断面構造を示す断面図で、図3(b)
は図3(a)に対応して示す断面に沿った電位分布図で
ある。
て、図3(a)は断面構造を示す断面図で、図3(b)
は図3(a)に対応して示す断面に沿った電位分布図で
ある。
【図4】同上における駆動パルスのタイミング図であ
る。
る。
【図5】本発明の第2の実施例の断面に関する図であっ
て、図5(a)は断面図で、図5(b)は図5(a)に
対応して示す断面に沿った電位分布図である。
て、図5(a)は断面図で、図5(b)は図5(a)に
対応して示す断面に沿った電位分布図である。
【図6】図5(a)の断面と直交する断面に関する図で
あって、図6(a)は断面図で、図6(b)は図6
(a)に対応して示す断面に沿った電位分布図である。
あって、図6(a)は断面図で、図6(b)は図6
(a)に対応して示す断面に沿った電位分布図である。
【図7】同上における駆動パルスのタイミング図であ
る。
る。
【図8】従来例の概略を示す構成図である。
【図9】図8のA−A矢視方向断面に関する図であっ
て、図9(a)は断面構造を示す断面図で、図9(b)
は図9(a)に対応して示す断面に沿った電位分布図で
ある。
て、図9(a)は断面構造を示す断面図で、図9(b)
は図9(a)に対応して示す断面に沿った電位分布図で
ある。
【図10】図8のB−B矢視方向断面に関する図であっ
て、図10(a)は断面構造を示す断面図で、図10
(b)は図10(a)に対応して示す断面に沿った電位
分布図である。
て、図10(a)は断面構造を示す断面図で、図10
(b)は図10(a)に対応して示す断面に沿った電位
分布図である。
【図11】同上における駆動パルスのタイミング図であ
る。
る。
【符号の説明】 21…フォトダイオード 22…半導体基板 25…CCDレジスタ 27…シフトゲート 28…電荷排出ゲート
Claims (2)
- 【請求項1】 半導体基板上に配列された入射光を対応
する電荷に光電変換する複数の感光画素と、これらの感
光画素に並列となるよう前記半導体基板に配設されたC
CDレジスタと、このCCDレジスタと前記感光画素と
の間に両者に隣接し且つ該感光画素に対応するように前
記半導体基板に配設された複数のシフトゲートと、これ
らのシフトゲートに隣接して前記半導体基板に配設され
た複数の電荷排出ゲートとを備え、前記シフトゲートと
前記電荷排出ゲート及び前記CCDレジスタをそれぞれ
開閉することにより、前記感光画素からの不要な電荷は
前記シフトゲートを介し前記電荷排出ゲートに転送して
排出し、前記感光画素からの信号電荷は前記シフトゲー
トを介して前記CCDレジスタへ転送するように構成し
たことを特徴とする固体撮像装置。 - 【請求項2】 シフトゲートが電荷蓄積機能を有し、感
光画素からの電荷をシフトゲートに蓄積した後に転送す
るよう構成したことを特徴とする請求項1記載の固体撮
像装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5053689A JPH06268927A (ja) | 1993-03-15 | 1993-03-15 | 固体撮像装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5053689A JPH06268927A (ja) | 1993-03-15 | 1993-03-15 | 固体撮像装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06268927A true JPH06268927A (ja) | 1994-09-22 |
Family
ID=12949787
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5053689A Pending JPH06268927A (ja) | 1993-03-15 | 1993-03-15 | 固体撮像装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06268927A (ja) |
-
1993
- 1993-03-15 JP JP5053689A patent/JPH06268927A/ja active Pending
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