JPH0799610A - Solid-state image sensor - Google Patents

Solid-state image sensor

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Publication number
JPH0799610A
JPH0799610A JP5241182A JP24118293A JPH0799610A JP H0799610 A JPH0799610 A JP H0799610A JP 5241182 A JP5241182 A JP 5241182A JP 24118293 A JP24118293 A JP 24118293A JP H0799610 A JPH0799610 A JP H0799610A
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JP
Japan
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transfer
register
horizontal
vertical
transferred
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP5241182A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Koichi Harada
耕一 原田
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Publication date
Application filed by Sony Corp filed Critical Sony Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 垂直レジスタの最終段にある信号電荷を水平
レジスタ間の転送領域に転送するまでの電荷転送時間を
長くとれるようにして、水平レジスタ間の転送効率を向
上させると共に、縦すじ不良率を大幅に低減させる。 【構成】 イメージ部とストレージ部を有するフレーム
・インターライン転送方式のイメージセンサにおいて、
ストレージ部における垂直レジスタ15の最終段と第1
の水平レジスタH1間に、垂直レジスタ15の最終段に
転送された信号電荷を第1の水平レジスタH1に転送す
るための第1及び第2のVH転送領域16a及び16b
を形成する。そして、これらVH転送領域16a及び1
6b下に選択的なP形不純物の高エネルギーのイオン注
入によって、P形の不純物拡散領域18a及び18bを
それぞれ形成し、第1及び第2のVH転送領域16a及
び16bにおけるポテンシャル分布が第1の水平レジス
タH1に向かって下り傾斜となるように設定して構成す
る。
(57) [Abstract] [Purpose] The transfer efficiency between horizontal registers can be improved by increasing the charge transfer time until the signal charges in the final stage of vertical registers are transferred to the transfer area between horizontal registers. , The vertical streak defect rate is significantly reduced. [Structure] In a frame / interline transfer type image sensor having an image part and a storage part,
The final stage and the first stage of the vertical register 15 in the storage section
Between the first horizontal register H1 and the first and second VH transfer areas 16a and 16b for transferring the signal charges transferred to the final stage of the vertical register 15 to the first horizontal register H1.
To form. Then, these VH transfer areas 16a and 1
P-type impurity diffusion regions 18a and 18b are respectively formed under 6b by high-energy ion implantation of P-type impurities, and the potential distribution in the first and second VH transfer regions 16a and 16b is the first. The horizontal register H1 is set so as to be inclined downward.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、複数本の水平レジスタ
を有する固体撮像素子に関し、特に、水平レジスタ間の
電荷の転送効率の改善を図った固体撮像素子に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a solid-state image pickup device having a plurality of horizontal registers, and more particularly to a solid-state image pickup device for improving charge transfer efficiency between horizontal registers.

【0002】[0002]

【従来の技術】近時、水平方向の画素数の増加に伴い、
例えば200万画素のHDTV用のイメージセンサにお
いては、信号出力の読出し周波数及び水平レジスタ(C
CD)の駆動周波数が高くなるため、従来から用いられ
てきた1本の水平レジスタの構造では、CCDを駆動す
るための消費電力の増加や水平レジスタにおける電荷の
転送効率の低下等の問題が生じてきている。
2. Description of the Related Art Recently, as the number of horizontal pixels increases,
For example, in an image sensor for 2 million pixel HDTV, the read frequency of the signal output and the horizontal register (C
Since the driving frequency of (CD) becomes high, the structure of one horizontal register that has been conventionally used causes problems such as an increase in power consumption for driving the CCD and a decrease in charge transfer efficiency in the horizontal register. Is coming.

【0003】そこで、これらの問題を解決するものとし
て、複数本の水平レジスタを有するCCD固体撮像素子
の構造が提案されている(テレビジョン学会誌Vol.41,N
o.11(1987)”超高解像度CCDイメージセンサ”及び特
開平1−308072号公報参照)。
Therefore, as a solution to these problems, a structure of a CCD solid-state image pickup device having a plurality of horizontal registers has been proposed (Television Society, Vol. 41, N).
11 (1987) "Ultra High Resolution CCD Image Sensor" and Japanese Patent Laid-Open No. 1-308072).

【0004】このCCDイメージセンサは、図10に示
すように、入射光量に応じた量の電荷に光電変換する受
光部(図示せず)が多数マトリクス状に配され、更にこ
れら多数の受光部のうち、列方向に配列された受光部に
対して共通とされた垂直レジスタ(図示せず)が多数
本、行方向に配列されたイメージ部101と、このイメ
ージ部101に隣接して配され、イメージ部101に形
成されているような受光部はなく、イメージ部101に
おける多数本の垂直レジスタに連続してそれぞれ多数本
の垂直レジスタのみが延長形成されたストレージ部10
2とを有する、いわゆるフレームインターライン転送
(FIT)方式のイメージセンサである。
In this CCD image sensor, as shown in FIG. 10, a large number of light receiving portions (not shown) for photoelectrically converting into an amount of electric charge according to the amount of incident light are arranged in a matrix, and the plurality of light receiving portions are also arranged. Of these, a plurality of vertical registers (not shown) that are common to the light receiving units arranged in the column direction, the image unit 101 arranged in the row direction, and the image unit 101 are arranged adjacent to the image unit 101. There is no light receiving part formed in the image part 101, and the storage part 10 in which only a large number of vertical registers are continuously formed so as to be continuous with the plurality of vertical registers in the image part 101.
2 is a so-called frame interline transfer (FIT) type image sensor.

【0005】このイメージセンサは、ストレージ部10
2に隣接し、かつ多数本の垂直レジスタに対して共通と
された水平レジスタが2本、それぞれ並設されて構成さ
れている。ここで、2本の水平レジスタのうち、ストレ
ージ部側に位置する水平レジスタを第1の水平レジスタ
H1、他の水平レジスタを第2の水平レジスタH2と記
す。そして、ストレージ部102と第1の水平レジスタ
H1間には、ストレージ部102における最終段の垂直
レジスタに転送された信号電荷を第1の水平レジスタH
1に転送するための2つの垂直−水平転送領域(以下、
VH転送領域と記す)103a及び103bが多数の垂
直レジスタに対して共通に、かつそれぞれ並列に形成さ
れている。
This image sensor has a storage unit 10
Two horizontal registers, which are adjacent to two and which are common to a large number of vertical registers, are arranged side by side. Here, of the two horizontal registers, the horizontal register located on the storage unit side is referred to as a first horizontal register H1, and the other horizontal registers are referred to as a second horizontal register H2. Then, between the storage unit 102 and the first horizontal register H1, the signal charges transferred to the vertical register at the final stage in the storage unit 102 are stored in the first horizontal register H1.
2 vertical-horizontal transfer areas (hereinafter,
VH transfer areas) 103a and 103b are formed in common and parallel to a large number of vertical registers.

【0006】また、第1及び第2の水平レジスタH1及
びH2間には、一旦、第1の水平レジスタH1に転送さ
れた信号電荷を選択的に第2の水平レジスタH2に転送
するためのレジスタ間転送領域104が形成されてい
る。このレジスタ間転送領域104は、水平レジスタH
1及びH2に沿って横方向に延長されて形成されてお
り、図12に示すように、垂直レジスタの例えば奇数列
(…2n−3列,2n−1列)における垂直レジスタに
対応する位置に信号電荷の転送をせき止めるチャネル・
ストッパ領域CSがそれぞれ形成されている。
Further, between the first and second horizontal registers H1 and H2, a register for selectively transferring the signal charges once transferred to the first horizontal register H1 to the second horizontal register H2. An inter-transfer area 104 is formed. This inter-register transfer area 104 is a horizontal register H
1 and H2 are formed to extend in the horizontal direction, and as shown in FIG. 12, at positions corresponding to vertical registers in, for example, odd columns (... 2n-3 columns, 2n-1 columns) of the vertical registers. Channels that block transfer of signal charge
Each stopper region CS is formed.

【0007】イメージ部101における垂直レジスタ上
及びストレージ部102における垂直レジスタ上には、
例えば2層の多結晶シリコン層による4枚の垂直転送電
極ST1〜ST4がそれぞれ絶縁膜を介して形成されて
いる。即ち、4枚の垂直転送電極ST1〜ST4を1組
として、その組が多数、縦方向に順次配列されて形成さ
れている。そして、それぞれ4枚の垂直転送電極ST1
〜ST4には、互いに位相の異なる4つの垂直転送パル
スφST1〜φST4がそれぞれ供給されるようになっ
ており、これら垂直転送パルスφST1〜φST4の供
給によって、垂直転送電極ST1〜ST4下のポテンシ
ャル分布が順次変化し、これによって、信号電荷が垂直
レジスタに沿って縦方向に転送されることになる。
On the vertical register in the image section 101 and the vertical register in the storage section 102,
For example, four vertical transfer electrodes ST1 to ST4 made of a two-layer polycrystalline silicon layer are formed via insulating films, respectively. That is, four vertical transfer electrodes ST1 to ST4 are set as one set, and a large number of the sets are sequentially arranged in the vertical direction. Then, each of the four vertical transfer electrodes ST1
To ST4 are supplied with four vertical transfer pulses φST1 to φST4 having different phases from each other. By supplying these vertical transfer pulses φST1 to φST4, the potential distribution under the vertical transfer electrodes ST1 to ST4 is changed. It changes sequentially, which causes the signal charge to be transferred vertically along the vertical register.

【0008】特に、イメージ部101においては、受光
部に蓄積されている信号電荷を垂直帰線期間において、
まず、垂直レジスタに読出し、その後、この垂直帰線期
間内において、垂直レジスタに転送された信号電荷を高
速にストレージ部102の垂直レジスタに転送する。
Particularly, in the image section 101, the signal charge accumulated in the light receiving section is
First, the data is read to the vertical register, and then, within this vertical blanking period, the signal charges transferred to the vertical register are transferred at high speed to the vertical register of the storage unit 102.

【0009】ストレージ部102は、垂直帰線期間にお
いてその垂直レジスタに転送された信号電荷を、その後
の水平帰線期間において1行単位に水平レジスタ側に転
送する。これによって、垂直レジスタの最終段にあった
信号電荷は、2つのVH転送領域103a及び103b
を経て、まず、第1の水平レジスタH1に転送され、そ
のうち、例えば奇数列(…2n−3列,2n−1列)に
関する信号電荷はレジスタ間転送領域104に形成され
たチャネル・ストッパ領域CSにて第2の水平レジスタ
H2への転送がせき止められ、偶数列(…2n−4列,
2n−2列,2n列)に関する信号電荷が第2の水平レ
ジスタH2に転送されることになる。
The storage section 102 transfers the signal charges transferred to the vertical register in the vertical blanking period to the horizontal register side in units of one row in the subsequent horizontal blanking period. As a result, the signal charges in the final stage of the vertical register are transferred to the two VH transfer regions 103a and 103b.
First, the signal charges for the odd columns (... 2n-3 columns, 2n-1 columns) among them are transferred to the first horizontal register H1, and the channel stopper region CS formed in the register-to-register transfer region 104. , The transfer to the second horizontal register H2 is stopped, and the even columns (... 2n-4 columns,
Signal charges relating to the 2n−2 column, 2n column) are transferred to the second horizontal register H2.

【0010】そして、次の水平走査期間において、例え
ば水平レジスタH1及びH2上に形成された例えば2層
の多結晶シリコン層による第1の水平転送電極GH1及
び第2の水平転送電極GH2への互いに位相の異なる2
相の水平転送パルスφH1及びφH2の印加によって、
信号電荷が順次出力部105(図10参照)側に転送さ
れ、該出力部105において合成されて、その出力端子
φoutより撮像信号Sとして取り出されることにな
る。
Then, in the next horizontal scanning period, for example, the first horizontal transfer electrode GH1 and the second horizontal transfer electrode GH2 are formed of, for example, two layers of polycrystalline silicon layers formed on the horizontal registers H1 and H2. 2 with different phases
By applying the phase horizontal transfer pulses φH1 and φH2,
The signal charges are sequentially transferred to the output unit 105 (see FIG. 10) side, combined in the output unit 105, and taken out as the image pickup signal S from the output terminal φout.

【0011】第1及び第2の水平転送電極GH1及びG
H2は、図12に示すように、水平レジスタH1及びH
2上において、交互に、かつ横方向に配列され、その形
状は、まず、第1の水平転送電極GH1に関してみる
と、第1の水平レジスタH1上においては、例えば奇数
列(…2n−3列,2n−1列)に関する垂直レジスタ
と対応する箇所に配され、途中、レジスタ間転送電極H
H上において偶数列(…2n−4列,2n−2列,2n
列)に関する垂直レジスタと対応する側に屈曲され、そ
して、第2の水平レジスタH2上において、偶数列に関
する垂直レジスタと対応する箇所に連続して配されたか
たちになっている。
First and second horizontal transfer electrodes GH1 and G
H2 is the horizontal register H1 and H as shown in FIG.
2 are alternately arranged in the lateral direction, and the shape thereof is, for example, in terms of the first horizontal transfer electrode GH1, on the first horizontal register H1, for example, an odd number column (... 2n-3 columns). , 2n−1 columns), the transfer electrodes H between the registers are provided at the positions corresponding to the vertical registers.
Even columns on H (... 2n-4 columns, 2n-2 columns, 2n
It is bent to the side corresponding to the vertical register for the column) and is continuously arranged on the second horizontal register H2 at a position corresponding to the vertical register for the even column.

【0012】第2の水平転送電極GH2も同様で、ま
ず、第1の水平レジスタH1上において、偶数列に関す
る垂直レジスタと対応する箇所に配され、途中、レジス
タ間転送電極HH上において奇数列に関する垂直レジス
タと対応する側に屈曲され、そして、第2の水平レジス
タH2上において、奇数列に関する垂直レジスタと対応
する箇所に連続して配されたかたちになっている。
The same applies to the second horizontal transfer electrode GH2. First, the second horizontal transfer electrode GH2 is arranged on the first horizontal register H1 at a position corresponding to the vertical register for an even column, and on the way to the inter-register transfer electrode HH for an odd column. It is bent to the side corresponding to the vertical register, and is continuously arranged on the second horizontal register H2 at a position corresponding to the vertical register for the odd column.

【0013】そして、この従来のイメージセンサにおい
ては、水平レジスタH1及びH2間の電荷転送効率を向
上させるために、図12に示すように、第1の水平レジ
スタH1上に形成される転送電極の形状を例えば逆扇状
(末広形状)にするか、あるいは第1の水平レジスタを
構成する不純物拡散領域の濃度分布を連続的に変化させ
ることにより、第1の水平レジスタH1におけるポテン
シャル分布をレジスタ間の電荷転送方向に向かって下り
傾斜となるようにしている。
Then, in this conventional image sensor, in order to improve the charge transfer efficiency between the horizontal registers H1 and H2, as shown in FIG. 12, the transfer electrodes formed on the first horizontal register H1 are connected. The potential distribution in the first horizontal register H1 is set between the registers by, for example, forming a reverse fan shape (divergent shape) or continuously changing the concentration distribution of the impurity diffusion region forming the first horizontal register. It is designed to be inclined downward in the charge transfer direction.

【0014】即ち、図10のC−C線上で示すイメージ
部101、ストレージ部102、第1及び第2のVH転
送領域103a及び103b、第1の水平レジスタH
1、レジスタ間転送領域104及び第2の水平レジスタ
H2の各不純物拡散領域上に形成されている各転送電極
に同電位(例えば0V)を印加したときの各不純物拡散
領域のポテンシャル分布をみると、図11に示すよう
に、イメージ部101から第2のVH転送領域103b
にかけての範囲が平坦な分布であり、第1の水平レジス
タH1が第2の水平レジスタH2側に向かって下り傾斜
の分布であり、レジスタ間転送領域104から第2の水
平レジスタH2にかけて第1の水平レジスタH1のポテ
ンシャル分布に連続して平坦な分布となっている。
That is, the image section 101, the storage section 102, the first and second VH transfer areas 103a and 103b, and the first horizontal register H shown on the line CC in FIG.
1. Looking at the potential distribution of each impurity diffusion region when the same potential (for example, 0 V) is applied to each transfer electrode formed on the inter-register transfer region 104 and each impurity diffusion region of the second horizontal register H2. , As shown in FIG. 11, from the image portion 101 to the second VH transfer area 103b.
Is a flat distribution, the first horizontal register H1 has a downward slope toward the second horizontal register H2 side, and the first horizontal register H1 extends from the inter-register transfer area 104 to the second horizontal register H2. The potential distribution of the horizontal register H1 is continuous with a flat distribution.

【0015】ここで、上記従来のイメージセンサにおけ
る信号電荷の転送状態を、図13のタイミングチャート
と図14及び図15で示す各種転送電極下のポテンシャ
ル変化を示す動作概念図に基づいて説明する。なお、図
において、φST1〜φST4はそれぞれ第1〜第4の
垂直転送電極ST1〜ST4に供給される第1〜第4の
垂直転送パルス、φVH1及びφVH2は第1及び第2
のVH転送電極VH1及びVH2に供給される第1及び
第2のVH転送パルス、φH1及びφH2は第1及び第
2の水平転送電極GH1及びGH2に供給される第1及
び第2の水平転送パルス、φHHはレジスタ間転送電極
HHに供給されるレジスタ間転送パルスをそれぞれ示
す。また、図14及び図15で示す動作概念図は、各時
刻ごとにそれぞれ奇数列に関する信号電荷の転送状態と
偶数列に関する転送状態を対にして示してある。
Here, the transfer state of the signal charges in the conventional image sensor will be described with reference to the timing chart of FIG. 13 and an operation conceptual diagram showing potential changes under various transfer electrodes shown in FIGS. 14 and 15. In the figure, φST1 to φST4 are first to fourth vertical transfer pulses supplied to the first to fourth vertical transfer electrodes ST1 to ST4, respectively, and φVH1 and φVH2 are first and second vertical transfer pulses, respectively.
VH transfer electrodes VH1 and VH2 are supplied with the first and second VH transfer pulses, and φH1 and φH2 are supplied with the first and second horizontal transfer electrodes GH1 and GH2. , ΦHH represent inter-register transfer pulses supplied to the inter-register transfer electrodes HH. In addition, the operation conceptual diagrams shown in FIGS. 14 and 15 show a pair of transfer states of signal charges relating to odd-numbered columns and transfer states of even-numbered columns at each time.

【0016】そして、t1時における状態、即ち、スト
レージ部102において第1及び第2の垂直転送電極S
T1及びST2下に連続形成されたポテンシャル井戸に
信号電荷eが蓄積され、第1のVH転送電極VH1下に
形成されたポテンシャル井戸に信号電荷eが蓄積されて
いる状態からこのイメージセンサの信号電荷eの転送状
態を説明する。
The state at time t1, that is, the first and second vertical transfer electrodes S in the storage section 102
From the state where the signal charge e is accumulated in the potential well continuously formed under T1 and ST2, and the signal charge e is accumulated in the potential well formed under the first VH transfer electrode VH1, The transfer state of e will be described.

【0017】まず、次のt2時において、第3の垂直転
送パルスφST3、第2のVH転送パルスφVH2及び
レジスタ間転送パルスφHHがそれぞれ高レベルになる
ことから、信号電荷eは、ストレージ部102の最終段
において、第1〜第3の垂直転送電極ST1〜ST3下
に連続形成されたポテンシャル井戸に転送・蓄積され、
同時に第1及び第2のVH転送電極VH1及びVH2下
に連続形成されたポテンシャル井戸にも信号電荷が転送
・蓄積される。
First, at the next time t2, the third vertical transfer pulse φST3, the second VH transfer pulse φVH2, and the register-to-register transfer pulse φHH are at high levels, so that the signal charge e is stored in the storage section 102. At the final stage, transferred / stored in potential wells continuously formed under the first to third vertical transfer electrodes ST1 to ST3,
At the same time, the signal charges are transferred / stored in the potential wells continuously formed under the first and second VH transfer electrodes VH1 and VH2.

【0018】次のt3時において、第1の垂直転送パル
スφST1及び第1のVH転送パルスφVH1がそれぞ
れ低レベルになることから、信号電荷eは、ストレージ
部102の最終段における第2及び第3の垂直転送電極
ST2及びST3下に連続形成されたポテンシャル井戸
に転送・蓄積され、同時に第2のVH転送電極VH2下
に形成されたポテンシャル井戸にも信号電荷が転送・蓄
積される。
At the next time t3, since the first vertical transfer pulse φST1 and the first VH transfer pulse φVH1 are at low levels, the signal charge e is the second and third in the final stage of the storage section 102. Of the vertical transfer electrodes ST2 and ST3, the signal charges are transferred and accumulated in the potential well formed continuously, and at the same time, the signal charges are transferred and accumulated in the potential well formed under the second VH transfer electrode VH2.

【0019】次のt4時において、第4の垂直転送パル
スφST4が高レベル、第2のVH転送パルスφVH2
が低レベルになることから、信号電荷eは、ストレージ
部102の最終段における第2及び第3の垂直転送電極
ST2及びST3下に連続形成されたポテンシャル井戸
に転送・蓄積される。このとき、上記t3時において第
2のVH転送電極VH2下にあった信号電荷eは、この
第2のVH転送電極VH2下のポテンシャルが浅くなる
ことにより、第1の水平レジスタH1側に転送される。
この場合、第1の水平レジスタH1のポテンシャルが第
2の水平レジスタH2側に向かって下り傾斜となってい
ることから、信号電荷eは、この第1の水平レジスタH
1に沿ってレジスタ間転送領域104に高速転送され、
結果的にレジスタ間転送電極HH下に蓄積されることに
なる。
At the next time t4, the fourth vertical transfer pulse φST4 is at a high level, and the second VH transfer pulse φVH2.
Becomes low level, the signal charge e is transferred / stored in the potential well continuously formed under the second and third vertical transfer electrodes ST2 and ST3 in the final stage of the storage section 102. At this time, the signal charge e under the second VH transfer electrode VH2 at the time t3 is transferred to the first horizontal register H1 side because the potential under the second VH transfer electrode VH2 becomes shallow. It
In this case, since the potential of the first horizontal register H1 has a downward slope toward the second horizontal register H2 side, the signal charge e is generated by the first horizontal register H1.
1 is transferred to the register transfer area 104 at high speed,
As a result, it is stored under the inter-register transfer electrode HH.

【0020】そして、次のt5時において、第2の垂直
転送パルスφST2が低レベル、第1のVH転送パルス
φVH1が高レベルになることから、信号電荷eは、ス
トレージ部102の最終段における第3の垂直転送電極
ST3下から第1のVH転送電極VH1下にわたって連
続形成されたポテンシャル井戸に転送・蓄積される。こ
のとき、レジスタ間転送電極HH下に転送された信号電
荷eは該レジスタ間転送電極HH下に蓄積されたままで
ある。
Then, at the next time t5, the second vertical transfer pulse φST2 becomes low level and the first VH transfer pulse φVH1 becomes high level, so that the signal charge e is stored in the final stage of the storage section 102. No. 3 vertical transfer electrode ST3 to the first VH transfer electrode VH1 are continuously transferred and accumulated in the potential well formed below. At this time, the signal charge e transferred under the inter-register transfer electrode HH remains stored under the inter-register transfer electrode HH.

【0021】次のt6時において、第1の垂直転送パル
スφST1が高レベルになることから、ストレージ部1
02の最終段の前段における信号電荷eが第1の垂直転
送電極ST1下に転送されることになる。このとき、ス
トレージ部102の最終段の信号電荷eは、第3の垂直
転送電極ST3下から第1のVH転送電極VH1下にわ
たって連続形成されたポテンシャル井戸に蓄積されたま
まであり、レジスタ間転送電極HH下にも依然信号電荷
eが蓄積されたままである。
At the next time t6, since the first vertical transfer pulse φST1 becomes high level, the storage unit 1
The signal charge e in the previous stage of the final stage of 02 is transferred below the first vertical transfer electrode ST1. At this time, the signal charge e at the final stage of the storage unit 102 is still accumulated in the potential well formed continuously from below the third vertical transfer electrode ST3 to below the first VH transfer electrode VH1. Even under HH, the signal charge e is still accumulated.

【0022】次のt7時において、第3の垂直転送パル
スφST3が低レベルとなることから、最終段の信号電
荷eは、第4の垂直転送電極ST4下及び第1のVH転
送電極VH1下に連続形成されたポテンシャル井戸に転
送・蓄積されることになる。このとき、同時に第1の水
平転送パルスφH1が高レベルになることから、第1の
水平レジスタH1においては、奇数列に関する水平レジ
スタH1下のポテンシャルが深くなり、第2の水平レジ
スタH2においては、偶数列に関する水平レジスタH2
下のポテンシャルが深くなる。その結果、奇数列に関す
る信号電荷eにおいては、レジスタ間転送領域104に
形成されているチャネル・ストッパ領域CSにてその転
送がせき止められ、偶数列に関する信号電荷において
は、レジスタ間転送電極HH下及び第2の水平レジスタ
H2下に連続形成されたポテンシャル井戸に転送・蓄積
されることになる。
At the next time t7, since the third vertical transfer pulse φST3 becomes low level, the signal charge e in the final stage is below the fourth vertical transfer electrode ST4 and below the first VH transfer electrode VH1. It will be transferred and accumulated in the continuously formed potential wells. At this time, since the first horizontal transfer pulse φH1 simultaneously becomes high level, the potential under the horizontal register H1 relating to the odd-numbered columns becomes deep in the first horizontal register H1, and the second horizontal register H2 becomes Horizontal register H2 for even columns
The lower potential becomes deeper. As a result, the transfer of the signal charges e for the odd columns is stopped at the channel stopper region CS formed in the inter-register transfer region 104, and the transfer of the signal charges for the even columns under the inter-register transfer electrodes HH and It is transferred and accumulated in the potential well formed continuously under the second horizontal register H2.

【0023】次のt8時において、第2の垂直転送パル
スφST2が高レベルになることから、最終段の前段の
信号電荷eは、第1及び第2の垂直転送電極ST1及び
ST2下に連続形成されたポテンシャル井戸に転送・蓄
積されることになる。このとき、第1及び第2の水平転
送パルスφH1及びφH2並びにレジスタ間転送パルス
φHHの電位的な変化はないため、依然上記t7時の状
態を維持している。
At the next time t8, the second vertical transfer pulse φST2 becomes high level, so that the signal charge e in the previous stage of the final stage is continuously formed under the first and second vertical transfer electrodes ST1 and ST2. Will be transferred and accumulated in the potential wells. At this time, there is no potential change in the first and second horizontal transfer pulses φH1 and φH2 and the register-to-register transfer pulse φHH, so the state at t7 is still maintained.

【0024】次のt9時において、第4の垂直転送パル
スφST4及びレジスタ間転送パルスφHHがそれぞれ
低レベルになることから、最終段の信号電荷eは、第1
のVH転送電極VH1下に形成されたポテンシャル井戸
に転送・蓄積される。このとき、レジスタ間転送電極H
H下のポテンシャルが浅くなることから、レジスタ間転
送電極HH下にあった偶数列に関する信号電荷eが完全
に第2の水平レジスタH2のポテンシャル井戸に転送・
蓄積されることになり、奇数列に関する信号電荷eが第
1の水平レジスタH1へ、偶数列に関する信号電荷eが
第2の水平レジスタH2へそれぞれ振り分けられること
になる。
At the next time t9, since the fourth vertical transfer pulse φST4 and the register-to-register transfer pulse φHH are both at low level, the signal charge e at the final stage is the first
VH transfer electrode VH1 is transferred to and accumulated in a potential well formed under. At this time, the inter-register transfer electrode H
Since the potential under H becomes shallow, the signal charge e relating to the even column under the inter-register transfer electrode HH is completely transferred to the potential well of the second horizontal register H2.
As a result, the signal charges e related to the odd columns are distributed to the first horizontal register H1 and the signal charges e related to the even columns are distributed to the second horizontal register H2.

【0025】[0025]

【発明が解決しようとする課題】このように、従来のイ
メージセンサにおいては、例えば200万画素のHDT
V用のイメージセンサ等に適用させるために、水平レジ
スタの駆動周波数を半減させる目的で、水平レジスタを
2本としている。この場合、2本の水平レジスタH1及
びH2間の電荷振り分け転送が難しく、縦すじ不良の原
因を引き起こすという問題があったが、上述したよう
に、第1の水平レジスタH1上に形成される転送電極G
H1の形状を例えば逆扇状(末広形状)にして、第1の
水平レジスタH1の電荷転送電界を強める。あるいは第
1の水平レジスタH1を構成する不純物拡散領域の濃度
分布を連続的に変化させて、第1の水平レジスタH1に
おけるポテンシャル分布をレジスタH1及びH2間の電
荷転送方向に向かって下り傾斜とすることにより、第1
の水平レジスタH1の電荷転送電界を強めるなどの対策
がとられている。
As described above, in the conventional image sensor, for example, the HDT of 2 million pixels is used.
In order to apply to a V image sensor or the like, the number of horizontal registers is two in order to reduce the driving frequency of the horizontal registers by half. In this case, there is a problem that charge distribution transfer between the two horizontal registers H1 and H2 is difficult and causes a vertical streak defect. However, as described above, the transfer formed on the first horizontal register H1. Electrode G
The shape of H1 is, for example, an inverted fan shape (divergent shape) to enhance the electric charge transfer electric field of the first horizontal register H1. Alternatively, the concentration distribution of the impurity diffusion region forming the first horizontal register H1 is continuously changed so that the potential distribution in the first horizontal register H1 is inclined downward in the charge transfer direction between the registers H1 and H2. By the first
Measures such as strengthening the charge transfer electric field of the horizontal register H1 are taken.

【0026】しかしながら、上記対策をとったとして
も、第1及び第2の水平レジスタH1及びH2への信号
電荷の振り分け転送効率は、まだ完全ではなく、第1の
水平レジスタH1の電荷転送電界を更に強めるか、ある
いは振り分け転送時間を長くとるかして振り分け転送効
率を改善する必要があった。
However, even if the above measures are taken, the transfer efficiency of the distribution of the signal charges to the first and second horizontal registers H1 and H2 is not yet perfect, and the charge transfer electric field of the first horizontal register H1 is changed. It is necessary to improve the distribution transfer efficiency by further strengthening or by increasing the distribution transfer time.

【0027】即ち、従来のイメージセンサにおいては、
図13のタイミングチャート及び図14及び図15の動
作概念図からもわかるように、第1のVH転送電極VH
1下にあった信号電荷eをレジスタ間転送電極HH下ま
で転送するのにt1時からt4時までかかり、ストレー
ジ部102の最終段の信号電荷eを、第1のVH転送電
極VH1下に転送する期間の初期時点であるt5までに
わずかな時間tしかなく、信号電荷eの転送が完了する
前に上記期間が始まってしまい、結果的に転送残り等が
生じ、レジスタH1及びH2間転送の効率の向上を有効
に図れないという問題がある。
That is, in the conventional image sensor,
As can be seen from the timing chart of FIG. 13 and the operation conceptual diagrams of FIGS. 14 and 15, the first VH transfer electrode VH
It takes from t1 to t4 to transfer the signal charge e under 1 below the register transfer electrode HH, and the signal charge e at the final stage of the storage unit 102 is transferred below the first VH transfer electrode VH1. There is only a short time t until the initial time t5 of the period during which the signal charge e is transferred, and the above period starts before the transfer of the signal charges e is completed. There is a problem that efficiency cannot be effectively improved.

【0028】本発明は、上記の課題に鑑みてなされたも
ので、その目的とするところは、垂直レジスタの最終段
にある信号電荷を水平レジスタ間の転送領域に転送する
までの電荷転送時間を長くとることができ、水平レジス
タ間の転送効率を向上させることができると共に、縦す
じ不良率を大幅に低減することができる固体撮像素子を
提供することにある。
The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to reduce the charge transfer time until the signal charges in the final stage of the vertical register are transferred to the transfer region between the horizontal registers. It is an object of the present invention to provide a solid-state imaging device that can be taken for a long time, can improve the transfer efficiency between horizontal registers, and can significantly reduce the vertical streak defect rate.

【0029】[0029]

【課題を解決するための手段】本発明は、入射光量に応
じた量の電荷に光電変換する受光部が多数マトリクス状
に配列され、これら多数の受光部のうち、列方向に配列
された上記受光部に対して共通とされた垂直レジスタが
多数本、行方向に配列され、上記行方向に配列された複
数本の垂直レジスタに対して共通とされた水平レジスタ
が複数本配列された固体撮像素子において、上記垂直レ
ジスタの最終段と上記水平レジスタ間の転送領域上に2
本の転送電極を有し、これら転送電極下のポテンシャル
分布を上記水平レジスタ側に向かって下り傾斜にして構
成する。
According to the present invention, a large number of light receiving portions for photoelectrically converting into an amount of electric charge according to the amount of incident light are arranged in a matrix, and among the large number of light receiving portions, the light receiving portions are arranged in the column direction. A solid-state image pickup in which a large number of vertical registers that are common to the light receiving unit are arranged in a row direction, and a plurality of horizontal registers that are common to the plurality of vertical registers arranged in the row direction are arranged. 2 in the transfer area between the final stage of the vertical register and the horizontal register in the device.
The present invention has a plurality of transfer electrodes, and the potential distribution below these transfer electrodes is configured to be inclined downward toward the horizontal register side.

【0030】この場合、電気的中性状態での上記垂直レ
ジスタ下のポテンシャル分布を、上記水平レジスタのそ
れよりも浅くして構成してもよい。また、上記垂直レジ
スタの最終段の電荷を上記水平レジスタ側に転送する
際、各転送電極に供給される駆動パルスを交番パルスと
することが好ましい。
In this case, the potential distribution under the vertical register in the electrically neutral state may be made shallower than that of the horizontal register. Further, it is preferable that the drive pulse supplied to each transfer electrode is an alternating pulse when the charge in the final stage of the vertical register is transferred to the horizontal register side.

【0031】[0031]

【作用】本発明に係る固体撮像素子においては、垂直レ
ジスタの最終段と上記水平レジスタ間の転送領域上に2
本の転送電極を有し、これら転送電極下のポテンシャル
分布を上記水平レジスタ側に向かって下り傾斜にしたの
で、垂直レジスタの最終段に転送された電荷を高速に水
平レジスタ側に転送することができ、これによって、複
数本の水平レジスタ間の電荷の転送を高速に行うことが
可能となる。
In the solid-state image sensor according to the present invention, two pixels are provided on the transfer area between the final stage of the vertical register and the horizontal register.
Since there are book transfer electrodes, and the potential distribution under these transfer electrodes is inclined downward toward the horizontal register side, the charges transferred to the final stage of the vertical register can be transferred to the horizontal register side at high speed. This makes it possible to transfer charges between a plurality of horizontal registers at high speed.

【0032】また、電気的中性状態での垂直レジスタ下
のポテンシャル分布を、水平レジスタのそれよりも浅く
することにより、垂直レジスタと水平レジスタ間に生じ
るフリンジング電界の発生を防止することができ、垂直
レジスタにて転送された最大取扱電荷量の低減を引き起
こすことなく、電荷を水平レジスタ側に転送させること
ができる。
Further, by making the potential distribution under the vertical register in an electrically neutral state shallower than that of the horizontal register, it is possible to prevent the generation of a fringing electric field generated between the vertical register and the horizontal register. , The charges can be transferred to the horizontal register side without causing a reduction in the maximum handled charge amount transferred by the vertical register.

【0033】また、垂直レジスタの最終段の電荷を水平
レジスタ側に転送する際、各転送電極に供給される駆動
パルスを交番パルスとすることにより、転送電極間のフ
リンジング電界の発生を防止することができ、しかも、
転送電極下のポテンシャル分布が水平レジスタ側に向か
って下り傾斜となっていることから、垂直レジスタの最
終段に転送された電荷を高速に、かつ転送残りを引き起
こすことなく転送することができる。
Further, when the electric charge at the final stage of the vertical register is transferred to the horizontal register side, the drive pulse supplied to each transfer electrode is an alternating pulse to prevent the occurrence of a fringing electric field between the transfer electrodes. You can, and
Since the potential distribution under the transfer electrode is inclined downward toward the horizontal register side, the charges transferred to the final stage of the vertical register can be transferred at high speed and without causing transfer residue.

【0034】[0034]

【実施例】以下、本発明に係る固体撮像素子をいわゆる
フレーム・インターライン転送方式のイメージセンサに
適用した実施例(以下、単に実施例に係るイメージセン
サと記す)を図1〜図9を参照しながら説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment in which a solid-state image sensor according to the present invention is applied to a so-called frame / interline transfer type image sensor (hereinafter, simply referred to as an image sensor according to the embodiment) will be described with reference to FIGS. While explaining.

【0035】この実施例に係るイメージセンサISは、
図1に示すように、入射光量に応じた量の電荷に光電変
換する受光部(図示せず)が多数マトリクス状に配さ
れ、更にこれら多数の受光部のうち、列方向に配列され
た受光部に対して共通とされた垂直レジスタ(図示せ
ず)が多数本、行方向に配列されたイメージ部1と、こ
のイメージ部1に隣接して配され、イメージ部1に形成
されているような受光部はなく、イメージ部1における
多数本の垂直レジスタに連続してそれぞれ多数本の垂直
レジスタ(図示せず)のみが延長形成されたストレージ
部2とを有する、いわゆるフレームインターライン転送
(FIT)方式のイメージセンサである。
The image sensor IS according to this embodiment is
As shown in FIG. 1, a large number of light receiving portions (not shown) for photoelectrically converting into an amount of electric charge according to the amount of incident light are arranged in a matrix, and among the large number of light receiving portions, the light receiving portions arranged in the column direction are received. A plurality of vertical registers (not shown) that are common to all the parts are arranged in the row direction, and the image part 1 is arranged adjacent to the image part 1 and formed in the image part 1. In the so-called frame interline transfer (FIT), there is no light receiving unit and the storage unit 2 is formed by extending a plurality of vertical registers (not shown) in succession to the plurality of vertical registers in the image unit 1. ) Type image sensor.

【0036】このイメージセンサISは、図4に示すよ
うに、N形のシリコン基板11上に、P形のウェル領域
12が形成され、このウェル領域12の表面に電荷の転
送路であるN形の埋め込みチャネル領域13が形成され
て構成されている。そして、平面的にみると、図3に示
すように、ストレージ部2に隣接し、かつ多数本のチャ
ネル・ストッパ領域14(斜線で示す)にて行方向に対
して分離された多数本の垂直レジスタ15に対して共通
とされた水平レジスタが2本、それぞれ並設されて構成
されている。ここで、2本の水平レジスタのうち、スト
レージ部2側に位置する水平レジスタを第1の水平レジ
スタH1、他の水平レジスタを第2の水平レジスタH2
と記す。
In this image sensor IS, as shown in FIG. 4, a P-type well region 12 is formed on an N-type silicon substrate 11, and an N-type well region 12 serving as a charge transfer path is formed on the surface of the well region 12. Embedded channel region 13 is formed. In plan view, as shown in FIG. 3, a large number of vertical columns adjacent to the storage unit 2 and separated in the row direction by a large number of channel stopper regions 14 (shown by diagonal lines). Two horizontal registers that are common to the register 15 are arranged side by side. Of the two horizontal registers, the horizontal register located on the storage unit 2 side is the first horizontal register H1 and the other horizontal registers are the second horizontal register H2.
Is written.

【0037】そして、ストレージ部2と第1の水平レジ
スタH1間には、図4に示すように、ストレージ部2に
おける垂直レジスタ15の最終段に転送された信号電荷
を第1の水平レジスタH1に転送するための2つの垂直
−水平転送領域(以下、第1及び第2のVH転送領域1
6a及び16bと記す)が多数の垂直レジスタ15に対
して共通に、かつそれぞれ並列に形成されている。
Then, as shown in FIG. 4, between the storage unit 2 and the first horizontal register H1, the signal charges transferred to the final stage of the vertical register 15 in the storage unit 2 are transferred to the first horizontal register H1. Two vertical-horizontal transfer areas (hereinafter referred to as the first and second VH transfer areas 1 for transfer).
6a and 16b) are formed in common for a plurality of vertical registers 15 and in parallel with each other.

【0038】この実施例においては、図4に示すよう
に、第1の水平レジスタH1から第2の水平レジスタH
2にわたる埋め込みチャネル領域13下に高エネルギー
のイオン注入によるN形の深い埋め込みチャネル領域1
7が形成されて、電気的中性状態での第1及び第2の水
平レジスタH1及びH2下のポテンシャル分布が、垂直
レジスタ15のそれよりも深さhほど深くなるように設
定されている。また、第1及び第2のVH転送領域16
a及び16b下に選択的なP形不純物(例えばボロン
(B))の高エネルギーのイオン注入によって、P形の
不純物拡散領域18a及び18bがそれぞれ形成され、
第1及び第2のVH転送領域におけるポテンシャル分布
が第1の水平レジスタH1に向かって下り傾斜となるよ
うに設定されている。
In this embodiment, as shown in FIG. 4, the first horizontal register H1 to the second horizontal register H
N-type deep buried channel region 1 by high-energy ion implantation under buried channel region 13 extending over 2
7 is formed, and the potential distribution under the first and second horizontal registers H1 and H2 in the electrically neutral state is set to be deeper than the vertical register 15 by a depth h. In addition, the first and second VH transfer areas 16
P-type impurity diffusion regions 18a and 18b are formed under a and 16b by high-energy ion implantation of selective P-type impurities (for example, boron (B)),
The potential distributions in the first and second VH transfer regions are set to have a downward slope toward the first horizontal register H1.

【0039】このP形の不純物拡散領域18a及び18
bの形成方法としては、そのP形不純物濃度が電荷の転
送方向に向かって連続的に薄くなるように形成する。即
ち、水平レジスタH1及びH2の不純物濃度からみた場
合に、各VH転送電極16a及び16b下のN形の不純
物濃度が信号電荷の転送方向に向かって濃くなるように
形成する。
The P-type impurity diffusion regions 18a and 18
As a method of forming b, the P-type impurity concentration is formed so as to be continuously thin in the charge transfer direction. That is, when viewed from the impurity concentration of the horizontal registers H1 and H2, the N-type impurity concentration under each VH transfer electrode 16a and 16b is formed to be higher in the signal charge transfer direction.

【0040】具体的には、第1及び第2のVH転送領域
16a及び16bにおける上記P形の不純物拡散領域1
8a及び18bを平面的にみたとき、例えば図5に示す
ように、垂直レジスタ15側を底辺とし、第1の水平レ
ジスタH1側を頂点とする三角形状のパターンにする。
図においては、直角三角形のパターンを示してある。こ
のようにP形の不純物拡散領域18a及び18bをそれ
ぞれ三角形状のパターンにすることにより、各VH転送
領域16a及び16b中、垂直レジスタ15側のP形不
純物の濃度が高く、第1の水平レジスタH1側に向かっ
て徐々にP形不純物の濃度が低くなるという濃度分布に
なり、各VH転送領域16a及び16b上のVH転送電
極VH1及びVH2に所定の電圧を印加したとき、各V
H転送領域16a及び16bのポテンシャルが第1の水
平レジスタH1に向かって下り傾斜の分布を有すること
になる。
Specifically, the P-type impurity diffusion region 1 in the first and second VH transfer regions 16a and 16b is used.
When 8a and 18b are viewed two-dimensionally, for example, as shown in FIG. 5, the vertical register 15 side has a base and the first horizontal register H1 side has a vertex as a triangular pattern.
In the figure, a right triangle pattern is shown. By forming the P-type impurity diffusion regions 18a and 18b in a triangular pattern in this manner, the concentration of P-type impurities on the vertical register 15 side in each VH transfer region 16a and 16b is high, and the first horizontal register is formed. The concentration distribution is such that the concentration of the P-type impurity gradually decreases toward the H1 side, and when a predetermined voltage is applied to the VH transfer electrodes VH1 and VH2 on each VH transfer region 16a and 16b, each V
The potentials of the H transfer regions 16a and 16b have a downward slope distribution toward the first horizontal register H1.

【0041】その他の方法としては、図6に示すよう
に、P形の不純物拡散領域18a及び18bにおける垂
直レジスタ15側の深さを大きくし、第1の水平レジス
タH1に向かって徐々にその深さが小さくなるように、
P形の不純物を例えば斜め方向のイオン注入によって導
入して、垂直レジスタ15側を底辺、第1の水平レジス
タH1側を頂点とする断面ほぼ直角三角形の形状にP形
の不純物拡散領域18a及び18bを形成するようにし
てもよい。
As another method, as shown in FIG. 6, the depth of the P-type impurity diffusion regions 18a and 18b on the vertical register 15 side is increased, and the depth is gradually increased toward the first horizontal register H1. So that
P-type impurities are introduced by, for example, oblique ion implantation, and the P-type impurity diffusion regions 18a and 18b are formed into a shape of a substantially right triangle having a bottom on the vertical register 15 side and an apex on the first horizontal register H1 side. May be formed.

【0042】一方、第1及び第2の水平レジスタH1及
びH2間には、図4に示すように、一旦、第1の水平レ
ジスタH1に転送された信号電荷を選択的に第2の水平
レジスタH2に転送するためのレジスタ間転送領域19
が形成されている。このレジスタ間転送領域19は、比
較的高濃度のN形の不純物拡散領域にて構成され、かつ
第1及び第2の水平レジスタH1及びH2に沿って横方
向に延長されて形成されている。このレジスタ間転送領
域19には、図3に示すように、垂直レジスタ15の例
えば奇数列(…2n−3列,2n−1列)における垂直
レジスタ15に対応する位置に信号電荷の転送をせき止
めるチャネル・ストッパ領域CSがそれぞれ形成されて
いる。
On the other hand, as shown in FIG. 4, between the first and second horizontal registers H1 and H2, the signal charges once transferred to the first horizontal register H1 are selectively selected to the second horizontal register. Inter-register transfer area 19 for transfer to H2
Are formed. The inter-register transfer region 19 is composed of an N-type impurity diffusion region having a relatively high concentration, and is formed to extend laterally along the first and second horizontal registers H1 and H2. In the inter-register transfer area 19, as shown in FIG. 3, the transfer of the signal charges is stopped at a position corresponding to the vertical register 15 in, for example, an odd column (... 2n-3 column, 2n-1 column) of the vertical register 15. Channel / stopper regions CS are formed respectively.

【0043】イメージ部1における垂直レジスタ上及び
ストレージ部2における垂直レジスタ上には、例えば2
層の多結晶シリコン層による4枚の垂直転送電極ST1
〜ST4がそれぞれ絶縁膜20を介して形成されてい
る。即ち、4枚の垂直転送電極ST1〜ST4を1組と
して、その組が多数、縦方向に順次配列されて形成され
ている。そして、それぞれ4枚の垂直転送電極ST1〜
ST4には、互いに位相の異なる4つの垂直転送パルス
φST1〜φST4がそれぞれ供給されるようになって
おり、これら垂直転送パルスφST1〜φST4の供給
によって、第1〜第4の垂直転送電極ST1〜ST4下
のポテンシャル分布が順次変化し、これによって、信号
電荷がそれぞれ垂直レジスタ15に沿って縦方向に転送
されることになる。
On the vertical register in the image unit 1 and the vertical register in the storage unit 2, for example, 2
Of four vertical transfer electrodes ST1 made of polycrystalline silicon layers
To ST4 are respectively formed via the insulating film 20. That is, four vertical transfer electrodes ST1 to ST4 are set as one set, and a large number of the sets are sequentially arranged in the vertical direction. Then, each of the four vertical transfer electrodes ST1 to ST1
Four vertical transfer pulses φST1 to φST4 having different phases are supplied to ST4, respectively. By supplying these vertical transfer pulses φST1 to φST4, the first to fourth vertical transfer electrodes ST1 to ST4 are supplied. The lower potential distribution sequentially changes, whereby the signal charges are vertically transferred along the vertical registers 15.

【0044】特に、イメージ部1においては、受光部に
蓄積されている信号電荷を垂直帰線期間において、ま
ず、垂直レジスタに読出し、その後、この垂直帰線期間
内において、垂直レジスタに転送された信号電荷を高速
にストレージ部2の垂直レジスタ15に転送する。
In particular, in the image section 1, the signal charges accumulated in the light receiving section are first read out to the vertical register in the vertical blanking period, and then transferred to the vertical register in this vertical blanking period. The signal charges are transferred at high speed to the vertical register 15 of the storage unit 2.

【0045】ストレージ部2は、垂直帰線期間において
垂直レジスタ15に転送された信号電荷を、その後の水
平帰線期間において1行単位に第1の水平レジスタH1
側に転送する。これによって、垂直レジスタ15の最終
段にあった信号電荷は、2つのVH転送領域16a及び
16bを経て、まず、第1の水平レジスタH1に転送さ
れ、そのうち、例えば奇数列(…2n−3列,2n−1
列)に関する信号電荷はレジスタ間転送領域19に形成
されたチャネル・ストッパ領域CS(図3参照)にて第
2の水平レジスタH2への転送がせき止められ、偶数列
(…2n−4列,2n−2列,2n列)に関する信号電
荷が第2の水平レジスタH2に転送されることになる。
The storage unit 2 transfers the signal charges transferred to the vertical register 15 in the vertical blanking period to the first horizontal register H1 in units of one row in the subsequent horizontal blanking period.
Transfer to the side. As a result, the signal charges in the final stage of the vertical register 15 are first transferred to the first horizontal register H1 via the two VH transfer regions 16a and 16b, and of them, for example, odd columns (... 2n-3 columns). , 2n-1
The signal charges relating to the (column) are blocked from being transferred to the second horizontal register H2 in the channel stopper region CS (see FIG. 3) formed in the inter-register transfer region 19, and the even columns (... 2n-4 columns, 2n). -2 columns, 2n columns) are transferred to the second horizontal register H2.

【0046】そして、次の水平走査期間において、第1
及び第2の水平レジスタH1及びH2上に形成された例
えば2層の多結晶シリコン層による第1の水平転送電極
GH1及び第2の水平転送電極GH2への互いに位相の
異なる2相の水平転送パルスφH1及びφH2の印加に
よって、信号電荷が順次出力部21(図1参照)側に転
送され、該出力部21において合成されて、その出力端
子φoutより撮像信号Sとして取り出されることにな
る。
Then, in the next horizontal scanning period, the first
And two horizontal transfer pulses having different phases to the first horizontal transfer electrode GH1 and the second horizontal transfer electrode GH2, which are formed by, for example, two layers of polycrystalline silicon layers formed on the second horizontal registers H1 and H2. By applying φH1 and φH2, the signal charges are sequentially transferred to the output section 21 (see FIG. 1), combined in the output section 21, and taken out as the image pickup signal S from the output terminal φout.

【0047】第1及び第2の水平転送電極GH1及びG
H2は、図3に示すように、水平レジスタH1及びH2
上において、交互に、かつ横方向に配列され、その形状
は、まず、第1の水平転送電極GH1に関してみると、
第1の水平レジスタH1上においては、例えば奇数列
(…2n−3列,2n−1列)に関する垂直レジスタ1
5と対応する箇所に配され、途中、レジスタ間転送領域
19上において偶数列(…2n−4列,2n−2列,2
n列)に関する垂直レジスタ15と対応する側に屈曲さ
れ、そして、第2の水平レジスタH2上において、偶数
列に関する垂直レジスタと対応する箇所に連続して配さ
れたかたちになっている。
First and second horizontal transfer electrodes GH1 and G
H2 is, as shown in FIG. 3, horizontal registers H1 and H2.
In the above, they are arranged alternately and in the lateral direction, and the shape thereof is as follows with respect to the first horizontal transfer electrode GH1.
On the first horizontal register H1, for example, the vertical register 1 for odd-numbered columns (... 2n-3 columns, 2n-1 columns)
5 is arranged at a position corresponding to 5, and on the way, on the register transfer area 19, even columns (... 2n-4 columns, 2n-2 columns, 2
It is bent to the side corresponding to the vertical register 15 for the (n columns) and is continuously arranged on the second horizontal register H2 at a position corresponding to the vertical register for the even columns.

【0048】第2の水平転送電極GH2も同様で、ま
ず、第1の水平レジスタH1上において、偶数列(…2
n−4列,2n−2列,2n列)に関する垂直レジスタ
15と対応する箇所に配され、途中、レジスタ間転送領
域19上において奇数列(…2n−3列,2n−1列)
に関する垂直レジスタ15と対応する側に屈曲され、そ
して、第2の水平レジスタH2上において、奇数列に関
する垂直レジスタ15と対応する箇所に連続して配され
たかたちになっている。
The same applies to the second horizontal transfer electrode GH2. First, on the first horizontal register H1, even-numbered columns (...
n-4 columns, 2n-2 columns, 2n columns) are arranged at locations corresponding to the vertical registers 15 and, on the way, odd-numbered columns (... 2n-3 columns, 2n-1 columns) on the inter-register transfer area 19.
Is bent to the side corresponding to the vertical register 15 regarding the second horizontal register H2, and is continuously arranged on the second horizontal register H2 at a position corresponding to the vertical register 15 regarding the odd number column.

【0049】そして、この実施例に係るイメージセンサ
ISにおいては、第1及び第2の水平レジスタH1及び
H2間の電荷転送効率を向上させるために、図3に示す
ように、第1の水平レジスタH1上に形成される転送電
極GH1又はGH2の形状を例えば逆扇状(末広形状)
にするか、あるいは第1の水平レジスタH1を構成する
不純物拡散領域の濃度分布を連続的に変化させることに
より、第1の水平レジスタH1におけるポテンシャル分
布をレジスタ間転送領域19に向かって下り傾斜となる
ようにしている。
In the image sensor IS according to this embodiment, in order to improve the charge transfer efficiency between the first and second horizontal registers H1 and H2, as shown in FIG. The shape of the transfer electrode GH1 or GH2 formed on H1 is, for example, an inverted fan shape (divergent shape).
Or by continuously changing the concentration distribution of the impurity diffusion region forming the first horizontal register H1, the potential distribution in the first horizontal register H1 is inclined downward toward the inter-register transfer region 19. I am trying to become.

【0050】ここで、図1のA−A線上で示すイメージ
部1,ストレージ部2,第1のVH転送領域16a,第
2のVH転送領域16b,第1の水平レジスタH1,レ
ジスタ間転送領域19及び第2の水平レジスタH2の各
不純物拡散領域、特に第1のVH転送領域16a,第2
のVH転送領域16b,第1の水平レジスタH1,レジ
スタ間転送領域19及び第2の水平レジスタH2におい
ては、図3のB−B線上に沿った各不純物拡散領域上に
形成されている各転送電極に同電位(例えば0V)を印
加したときの各不純物拡散領域のポテンシャル分布をみ
ると、図2に示すように、まず、イメージ部1からスト
レージ部2にかけての範囲は平坦な分布となっている。
次段の第1及び第2のVH転送領域16a及び16b
は、各垂直レジスタ15と接するポテンシャルがストレ
ージ部2のポテンシャルよりも浅く、いわゆるポテンシ
ャル障壁として存在し、更に第1の水平レジスタH1に
向かって連続的にポテンシャルが深くなる分布を有す
る。即ち、各VH転送領域16a及び16bは、第1の
水平レジスタH1に向かって下り傾斜のポテンシャル分
布を有する。そして、第1の水平レジスタH1が第2の
水平レジスタH2に向かって下り傾斜の分布であり、レ
ジスタ間転送領域19から第2の水平レジスタH2にか
けて第1の水平レジスタH1のポテンシャル分布に連続
して平坦な分布となっている。
Here, the image section 1, the storage section 2, the first VH transfer area 16a, the second VH transfer area 16b, the first horizontal register H1, and the inter-register transfer area shown on the line AA in FIG. 19 and impurity diffusion regions of the second horizontal register H2, particularly the first VH transfer region 16a and the second VH transfer region 16a.
In the VH transfer area 16b, the first horizontal register H1, the inter-register transfer area 19 and the second horizontal register H2, each transfer formed on each impurity diffusion area along the line BB in FIG. Looking at the potential distribution of each impurity diffusion region when the same potential (for example, 0 V) is applied to the electrodes, as shown in FIG. 2, first, the range from the image portion 1 to the storage portion 2 is a flat distribution. There is.
Next-stage first and second VH transfer areas 16a and 16b
Has a distribution in which the potential in contact with each vertical register 15 is shallower than the potential of the storage unit 2, exists as a so-called potential barrier, and further has a distribution in which the potential continuously increases toward the first horizontal register H1. That is, each of the VH transfer regions 16a and 16b has a potential distribution that is inclined downward toward the first horizontal register H1. The first horizontal register H1 has a downwardly sloping distribution toward the second horizontal register H2, and the potential distribution of the first horizontal register H1 continues from the inter-register transfer area 19 to the second horizontal register H2. Has a flat distribution.

【0051】ここで、上記本実施例に係るイメージセン
サにおける信号電荷の転送状態を、図7のタイミングチ
ャートと図8及び図9で示す各種転送電極下のポテンシ
ャル変化を示す動作概念図に基づいて説明する。なお、
図において、φST1〜φST4はそれぞれ第1〜第4
の垂直転送電極ST1〜ST4に供給される第1〜第4
の垂直転送パルス、φVH1及びφVH2は第1及び第
2のVH転送領域16a及び16b上に形成された第1
及び第2のVH転送電極VH1及びVH2に供給される
第1及び第2のVH転送パルス、φH1及びφH2は第
1及び第2の水平転送電極GH1及びGH2に供給され
る第1及び第2の水平転送パルス、φHHはレジスタ間
転送領域19上に形成されたレジスタ間転送電極HHに
供給されるレジスタ間転送パルスをそれぞれ示す。ま
た、図8及び図9で示す動作概念図は、各時刻ごとにそ
れぞれ奇数列に関する信号電荷の転送状態と偶数列に関
する転送状態を対にして示してある。
Here, the transfer state of the signal charges in the image sensor according to the present embodiment will be described with reference to the timing chart of FIG. 7 and an operation conceptual diagram showing potential changes under various transfer electrodes shown in FIGS. 8 and 9. explain. In addition,
In the figure, φST1 to φST4 are respectively the first to fourth
First to fourth supplied to the vertical transfer electrodes ST1 to ST4 of
Vertical transfer pulses of φVH1 and φVH2 are formed on the first and second VH transfer regions 16a and 16b.
And the first and second VH transfer pulses supplied to the second VH transfer electrodes VH1 and VH2, φH1 and φH2 are supplied to the first and second horizontal transfer electrodes GH1 and GH2, respectively. A horizontal transfer pulse, φHH, indicates an inter-register transfer pulse supplied to the inter-register transfer electrode HH formed on the inter-register transfer area 19. Further, the operation conceptual diagrams shown in FIGS. 8 and 9 show the transfer state of the signal charges relating to the odd columns and the transfer state relating to the even columns as a pair at each time.

【0052】そして、t1時における状態、即ち、スト
レージ部2において第1及び第2の垂直転送電極ST1
及びST2下に連続形成されたポテンシャル井戸に信号
電荷が蓄積され、第1のVH転送電極ST1下に形成さ
れたポテンシャル井戸に信号電荷が蓄積されている状態
からこのイメージセンサISの信号電荷の転送状態を説
明する。
The state at time t1, that is, the first and second vertical transfer electrodes ST1 in the storage section 2
Signal charges of the image sensor IS are transferred from the state where the signal charges are stored in the potential well formed continuously under ST2 and ST2 and the signal well is stored in the potential well formed below the first VH transfer electrode ST1. The state will be described.

【0053】まず、次のt2時において、第3の垂直転
送パルスφST3、第2のVH転送パルスφVH2及び
レジスタ間転送パルスφHHがそれぞれ高レベルにな
り、第1のVH転送パルスφVH1が低レベルになる。
上記t1時においてストレージ部2の最終段に蓄積され
ていた信号電荷は、第1〜第3の垂直転送電極ST1〜
ST3下に連続形成されたポテンシャル井戸に転送・蓄
積される。
First, at the next time t2, the third vertical transfer pulse φST3, the second VH transfer pulse φVH2, and the register-to-register transfer pulse φHH each become high level, and the first VH transfer pulse φVH1 becomes low level. Become.
The signal charges accumulated in the final stage of the storage unit 2 at time t1 are the first to third vertical transfer electrodes ST1 to ST1.
It is transferred and accumulated in the potential well formed continuously under ST3.

【0054】また、このとき、第1のVH転送電極VH
1下のポテンシャルが浅くなり、同時に第2のVH転送
電極VH2下のポテンシャルが深くなることから、第1
及び第2のVH転送電極VH1及びVH2下において、
第1の水平レジスタH1側に向かって下り階段状のポテ
ンシャル分布が形成され、しかも、各VH転送電極VH
1及びVH2下のポテンシャル分布が第1の水平レジス
タH1側に向かって連続的に下り傾斜となされ、更に垂
直レジスタ15と第1の水平レジスタH1間に、第1の
水平レジスタH1を低とするポテンシャル段差h(図2
参照)が生じていることから、上記t1時において第1
のVH転送電極VH1下に蓄積されていた信号電荷e
は、高速に第1の水平レジスタH1側に転送されること
になる。
At this time, the first VH transfer electrode VH
Since the potential under 1 becomes shallower and at the same time the potential under the second VH transfer electrode VH2 becomes deeper,
And under the second VH transfer electrodes VH1 and VH2,
A downward staircase-shaped potential distribution is formed toward the first horizontal register H1 side, and each VH transfer electrode VH
The potential distribution under 1 and VH2 is continuously inclined downward toward the first horizontal register H1 side, and the first horizontal register H1 is set low between the vertical register 15 and the first horizontal register H1. Potential step h (Fig. 2
(Refer to FIG. 4), the first
Signal charges e accumulated under the VH transfer electrode VH1 of
Will be transferred at high speed to the first horizontal register H1 side.

【0055】また、第1の水平レジスタH1は、高速転
送を考慮してそのポテンシャル分布が第2の水平レジス
タH2に向かって下り傾斜となっており、更に偶数列に
関するレジスタ間転送電極HH下のポテンシャルが深く
なっていることから、結局、偶数列に関する信号電荷
は、第1のVH転送電極VH1下からレジスタ間転送電
極HH下に高速に転送されることになる。一方、奇数列
に関する信号電荷eは、レジスタ間転送領域19に形成
されているチャネル・ストッパ領域CSにてその転送が
せき止められる。
Further, the potential distribution of the first horizontal register H1 is inclined downward toward the second horizontal register H2 in consideration of high-speed transfer, and further below the inter-register transfer electrodes HH for even columns. Since the potential is deep, the signal charges relating to the even-numbered columns are eventually transferred at a high speed from below the first VH transfer electrode VH1 to below the inter-register transfer electrode HH. On the other hand, the transfer of the signal charges e relating to the odd-numbered columns is blocked by the channel stopper region CS formed in the inter-register transfer region 19.

【0056】即ち、この実施例においては、t2時にお
いて、垂直レジスタ15の最終段(正確には第1のVH
転送電極VH1下)からレジスタ間転送電極HH下に信
号電荷eが転送されることになる。
That is, in this embodiment, at the time t2, the final stage of the vertical register 15 (to be exact, the first VH
The signal charge e is transferred from the transfer electrode VH1) to the inter-register transfer electrode HH.

【0057】そして、次のt3時において、第1の垂直
転送パルスφST1及び第2のVH転送パルスφVH2
がそれぞれ低レベルになり、第4の垂直転送パルスφS
T4が高レベルになることから、信号電荷eは、ストレ
ージ部2の最終段における第2〜第4の垂直転送電極S
T2〜ST4下に連続形成されたポテンシャル井戸に転
送・蓄積される。このとき、レジスタ間転送電極HH下
に転送された信号電荷eは該レジスタ間転送電極HH下
に蓄積されたままである。
Then, at the next time t3, the first vertical transfer pulse φST1 and the second VH transfer pulse φVH2.
Becomes the low level, and the fourth vertical transfer pulse φS
Since T4 becomes high level, the signal charge e is applied to the second to fourth vertical transfer electrodes S in the final stage of the storage unit 2.
It is transferred and accumulated in the potential well formed continuously under T2 to ST4. At this time, the signal charge e transferred under the inter-register transfer electrode HH remains stored under the inter-register transfer electrode HH.

【0058】次のt4時においては、上記t3時の状態
が保持されたままであるため、垂直レジスタ15の最終
段における信号電荷eは、依然第2〜第4の垂直転送電
極ST2〜ST4下に連続形成されたポテンシャル井戸
に蓄積されたままである。また、レジスタ間転送電極H
H下に転送された信号電荷eも該レジスタ間転送電極H
H下に蓄積されたままである。
At the next time t4, since the state at the time t3 is still held, the signal charge e in the final stage of the vertical register 15 is still below the second to fourth vertical transfer electrodes ST2 to ST4. It remains accumulated in the continuously formed potential well. In addition, the inter-register transfer electrode H
The signal charge e transferred below H is also transferred to the inter-register transfer electrode H.
It remains accumulated under H.

【0059】そして、次のt5時において、第2の垂直
転送パルスφST2が低レベル、第1のVH転送パルス
φVH1が高レベルになることから、信号電荷eは、ス
トレージ部2の最終段における第3及び第4の垂直転送
電極ST3及びST4下にわたって連続形成されたポテ
ンシャル井戸に転送・蓄積される。このとき、レジスタ
間転送電極HH下に転送された信号電荷eは該レジスタ
間転送電極HH下に蓄積されたままである。
Then, at the next time t5, the second vertical transfer pulse φST2 becomes low level and the first VH transfer pulse φVH1 becomes high level, so that the signal charge e becomes the first charge in the final stage of the storage section 2. Data is transferred and accumulated in the potential well formed continuously under the third and fourth vertical transfer electrodes ST3 and ST4. At this time, the signal charge e transferred under the inter-register transfer electrode HH remains stored under the inter-register transfer electrode HH.

【0060】次のt6時において、第1の垂直転送パル
スφST1が高レベルになることから、ストレージ部2
の最終段の前段における信号電荷eが第1の転送電極S
T1下に転送されることになる。このとき、ストレージ
部2の最終段の信号電荷eは、第3及び第4の垂直転送
電極ST3及びST4下にわたって連続形成されたポテ
ンシャル井戸に蓄積されたままであり、レジスタ間転送
電極HH下にも依然信号電荷eが蓄積されたままであ
る。
At the next time t6, since the first vertical transfer pulse φST1 becomes high level, the storage unit 2
Of the signal charge e in the stage before the final stage of the first transfer electrode S
Will be transferred under T1. At this time, the signal charge e at the final stage of the storage unit 2 remains accumulated in the potential well formed continuously under the third and fourth vertical transfer electrodes ST3 and ST4, and also under the inter-register transfer electrode HH. The signal charge e is still accumulated.

【0061】次のt7時において、第3の垂直転送パル
スφST3が低レベルとなることから、最終段の信号電
荷eは、第4の垂直転送電極ST4下及び第1のVH転
送電極VH1下に連続形成されたポテンシャル井戸に転
送・蓄積されることになる。このとき、同時に第1の水
平転送パルスφH1が高レベルになることから、第1の
水平レジスタH1においては、奇数列に関する水平レジ
スタH1下のポテンシャルが深くなり、第2の水平レジ
スタH2においては、偶数列に関する水平レジスタH2
下のポテンシャルが深くなる。その結果、奇数列に関す
る信号電荷eにおいては、レジスタ間転送領域19に形
成されているチャネル・ストッパ領域CSにてその転送
がせき止められたままであり、偶数列に関する信号電荷
eにおいては、レジスタ間転送電極HH下及び第2の水
平レジスタH2下に連続形成されたポテンシャル井戸に
転送・蓄積されることになる。
At the next time t7, since the third vertical transfer pulse φST3 becomes low level, the signal charge e at the final stage is under the fourth vertical transfer electrode ST4 and the first VH transfer electrode VH1. It will be transferred and accumulated in the continuously formed potential wells. At this time, since the first horizontal transfer pulse φH1 simultaneously becomes high level, the potential under the horizontal register H1 relating to the odd-numbered columns becomes deep in the first horizontal register H1, and the second horizontal register H2 becomes Horizontal register H2 for even columns
The lower potential becomes deeper. As a result, the transfer of the signal charges e related to the odd columns remains blocked in the channel stopper region CS formed in the inter-register transfer region 19, and the transfer of the signals charges e related to the even columns between the registers. It is transferred and accumulated in the potential well formed continuously under the electrode HH and under the second horizontal register H2.

【0062】次のt8時において、第2の垂直転送パル
スφST2が高レベルになることから、最終段の前段の
信号電荷eは、第1及び第2の垂直転送電極ST1及び
ST2下に連続形成されたポテンシャル井戸に転送・蓄
積されることになる。このとき、第1及び第2の水平転
送パルスφH1及びφH2並びにレジスタ間転送パルス
φHHの電位的な変化はないため、依然上記t7時の状
態を維持している。
At the next time t8, since the second vertical transfer pulse φST2 becomes high level, the signal charge e in the previous stage of the final stage is continuously formed under the first and second vertical transfer electrodes ST1 and ST2. Will be transferred and accumulated in the potential wells. At this time, there is no potential change in the first and second horizontal transfer pulses φH1 and φH2 and the register-to-register transfer pulse φHH, so the state at t7 is still maintained.

【0063】次のt9時において、第4の垂直転送パル
スφST4及びレジスタ間転送パルスφHHがそれぞれ
低レベルになることから、最終段の信号電荷eは、第1
のVH転送電極VH1下に形成されたポテンシャル井戸
に転送・蓄積される。このとき、レジスタ間転送電極H
H下のポテンシャルが浅くなることから、レジスタ間転
送電極HH下にあった偶数列に関する信号電荷eが完全
に第2の水平レジスタH2のポテンシャル井戸に転送・
蓄積されることになり、奇数列に関する信号電荷eが第
1の水平レジスタH1へ、偶数列に関する信号電荷が第
2の水平レジスタH2へそれぞれ振り分けられることに
なる。
At the next time t9, since the fourth vertical transfer pulse φST4 and the register-to-register transfer pulse φHH are at low levels, the signal charge e at the final stage is the first
VH transfer electrode VH1 is transferred to and accumulated in a potential well formed under. At this time, the inter-register transfer electrode H
Since the potential under H becomes shallow, the signal charge e relating to the even column under the inter-register transfer electrode HH is completely transferred to the potential well of the second horizontal register H2.
As a result, the signal charges e related to the odd-numbered columns are distributed to the first horizontal register H1 and the signal charges e related to the even-numbered columns are distributed to the second horizontal register H2.

【0064】このように、本実施例に係るイメージセン
サISにおいては、垂直レジスタ15の最終段と第1の
水平レジスタH1間における第1及び第2のVH転送領
域16a及び16b上に第1及び第2のVH転送電極V
H1及びVH2を有し、これら転送電極VH1及びVH
2下のポテンシャル分布を第1の水平レジスタH1側に
向かって下り傾斜にしたので、垂直レジスタ15の最終
段に転送された信号電荷eを高速に第1の水平レジスタ
H1側に転送することができ、これによって、複数本の
水平レジスタH1及びH2間の電荷の転送を高速に行う
ことが可能となる。
As described above, in the image sensor IS according to the present embodiment, the first and second VH transfer areas 16a and 16b between the final stage of the vertical register 15 and the first horizontal register H1 are first and second. Second VH transfer electrode V
H1 and VH2, and these transfer electrodes VH1 and VH
Since the potential distribution under 2 is inclined downward toward the first horizontal register H1 side, the signal charge e transferred to the final stage of the vertical register 15 can be transferred to the first horizontal register H1 side at high speed. This makes it possible to transfer charges between the plurality of horizontal registers H1 and H2 at high speed.

【0065】また、電気的中性状態での垂直レジスタ1
5下のポテンシャル分布を、第1の水平レジスタH1の
それよりも浅くすることにより、垂直レジスタ15と第
1の水平レジスタH1間に生じるフリンジング電界の発
生を防止することができ、垂直レジスタ15にて転送さ
れた最大取扱電荷量の低減を引き起こすことなく、信号
電荷eを第1の水平レジスタH1側に転送させることが
できる。
Further, the vertical register 1 in an electrically neutral state
By making the potential distribution under 5 smaller than that of the first horizontal register H1, it is possible to prevent the occurrence of a fringing electric field that occurs between the vertical register 15 and the first horizontal register H1. The signal charge e can be transferred to the first horizontal register H1 side without causing a reduction in the maximum handled charge amount transferred in.

【0066】また、図7のt1〜t2のに示すように、
垂直レジスタ15の最終段の信号電荷eを第1の水平レ
ジスタH1側に転送する際、各VH転送電極VH1及び
VH2に供給される第1及び第2のVH転送パルスφV
H1及びVH2を交番パルスとすることにより、第1及
び第2のVH転送電極VH1及びVH2間のフリンジン
グ電界の発生を防止することができ、しかも、各VH転
送電極VH1及びVH2下のポテンシャル分布が第1の
水平レジスタH1側に向かって下り傾斜となっているこ
とから、垂直レジスタ15の最終段に転送された信号電
荷eを高速に、かつ転送残りを引き起こすことなく転送
することができる。
Further, as indicated by t1 to t2 in FIG.
When transferring the signal charge e at the final stage of the vertical register 15 to the first horizontal register H1 side, first and second VH transfer pulses φV supplied to the VH transfer electrodes VH1 and VH2 are transferred.
By using H1 and VH2 as alternating pulses, it is possible to prevent the generation of a fringing electric field between the first and second VH transfer electrodes VH1 and VH2, and moreover, the potential distribution under each VH transfer electrode VH1 and VH2. Has a downward slope toward the first horizontal register H1 side, the signal charge e transferred to the final stage of the vertical register 15 can be transferred at high speed and without causing transfer residue.

【0067】しかも、図7のタイミングチャートからも
わかるように、t2時において、第1のVH転送電極V
H1下にあった信号電荷eをレジスタ間転送電極HH下
まで転送することができるため、ストレージ部2の最終
段の信号電荷eを第1のVH転送電極VH1下に転送す
る期間の初期であるt5までに長い時間(従来の3倍)
かけることができ、信号電荷eの転送が完了する前に上
記期間が始まるということがない。その結果、転送残り
等の不都合は生じなくなり、レジスタ間転送の効率の向
上を有効に図ることができる。即ち、垂直レジスタ15
の最終段にある信号電荷eを水平レジスタH1及びH2
間の転送領域に転送するまでの電荷転送時間を長くとる
ことができ、水平レジスタH1及びH2間の転送効率を
向上させることができると共に、縦すじ不良率を大幅に
低減することができる。
Moreover, as can be seen from the timing chart of FIG. 7, at the time t2, the first VH transfer electrode V
Since the signal charge e under H1 can be transferred to below the inter-register transfer electrode HH, the signal charge e at the final stage of the storage unit 2 is transferred to the first VH transfer electrode VH1 under the initial period. Long time until t5 (3 times longer than before)
Therefore, the above period does not start before the transfer of the signal charge e is completed. As a result, inconveniences such as transfer residue do not occur, and the efficiency of transfer between registers can be effectively improved. That is, the vertical register 15
Of the signal charge e in the final stage of the horizontal registers H1 and H2
It is possible to lengthen the charge transfer time until the transfer to the transfer region between them, improve the transfer efficiency between the horizontal registers H1 and H2, and significantly reduce the vertical streak defect rate.

【0068】上記実施例においては、フレーム・インタ
ーライン転送方式に適用した例を示したが、その他イン
ターライン転送方式のイメージセンサにも適用させるこ
とができる。
In the above embodiment, the example applied to the frame / interline transfer system is shown, but the invention can also be applied to other image sensors of the interline transfer system.

【0069】[0069]

【発明の効果】上述のように、本発明に係る固体撮像素
子によれば、入射光量に応じた量の電荷に光電変換する
受光部が多数マトリクス状に配列され、これら多数の受
光部のうち、列方向に配列された上記受光部に対して共
通とされた垂直レジスタが多数本、行方向に配列され、
上記行方向に配列された複数本の垂直レジスタに対して
共通とされた水平レジスタが複数本配列された固体撮像
素子において、上記垂直レジスタの最終段と上記水平レ
ジスタ間の転送領域上に2本の転送電極を有し、これら
転送電極下のポテンシャル分布を上記水平レジスタ側に
向かって下り傾斜にするようにしたので、垂直レジスタ
の最終段にある信号電荷を水平レジスタ間の転送領域に
転送するまでの電荷転送時間を長くとることができ、水
平レジスタ間の転送効率を向上させることができると共
に、縦すじ不良率を大幅に低減することができる。
As described above, according to the solid-state image pickup device of the present invention, a large number of light receiving portions for photoelectrically converting into an amount of electric charge according to the amount of incident light are arranged in a matrix, and among these many light receiving portions. , A number of vertical registers that are common to the light receiving portions arranged in the column direction are arranged in the row direction,
In a solid-state imaging device in which a plurality of horizontal registers common to a plurality of vertical registers arranged in the row direction are arranged, two solid registers are provided on a transfer area between the final stage of the vertical registers and the horizontal register. Since the potential distribution under the transfer electrodes is inclined downward toward the horizontal register side, the signal charges in the final stage of the vertical register are transferred to the transfer region between the horizontal registers. It is possible to take a long time to transfer the electric charges, to improve the transfer efficiency between the horizontal registers, and to significantly reduce the vertical streak defect rate.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明に係る固体撮像素子をいわゆるフレーム
・インターライン転送方式のイメージセンサに適用した
実施例(以下、単に実施例に係るイメージセンサと記
す)の概略構成を示す平面図である。
FIG. 1 is a plan view showing a schematic configuration of an embodiment (hereinafter, simply referred to as an image sensor according to the embodiment) in which a solid-state image sensor according to the present invention is applied to a so-called frame / interline transfer type image sensor.

【図2】図1におけるA−A線上並びに図3におけるB
−B線上の断面でみた場合において、各種転送電極に同
電位を印加したときの各種転送電極下のポテンシャル分
布を示す図である。
FIG. 2 is a line AA in FIG. 1 and B in FIG.
FIG. 9 is a diagram showing potential distributions under various transfer electrodes when the same potential is applied to the various transfer electrodes when viewed in a cross section on the −B line.

【図3】本実施例に係るイメージセンサの要部、特にス
トレージ部における垂直レジスタの最終段から第2の水
平レジスタにわたる部分の構成を示す平面図である。
FIG. 3 is a plan view showing a configuration of a main part of the image sensor according to the present embodiment, particularly a part from a final stage of vertical registers to a second horizontal register in a storage part.

【図4】図3におけるB−B線上の断面図である。4 is a sectional view taken along line BB in FIG.

【図5】本実施例に係るイメージセンサの第1及び第2
のVH転送領域下にP形の不純物を導入することによっ
て形成されるP形不純物拡散領域の形成パターンを示す
要部の平面図である。
5A and 5B are first and second image sensors according to the present embodiment.
FIG. 5 is a plan view of a main part showing a formation pattern of a P-type impurity diffusion region formed by introducing a P-type impurity under the VH transfer region of FIG.

【図6】本実施例に係るイメージセンサの第1及び第2
のVH転送領域下にP形の不純物を導入することによっ
て形成されるP形不純物拡散領域の別の形成パターンを
示す要部の断面図である。
FIG. 6 is a first and second image sensor according to the present embodiment.
FIG. 9 is a cross-sectional view of a main part showing another formation pattern of a P-type impurity diffusion region formed by introducing a P-type impurity under the VH transfer region of FIG.

【図7】本実施例に係るイメージセンサの各種転送電極
に供給される転送パルスの出力タイミングを示すタイミ
ング・チャートである。
FIG. 7 is a timing chart showing output timings of transfer pulses supplied to various transfer electrodes of the image sensor according to the present embodiment.

【図8】図7におけるタイミング・チャートのt1〜t
5時における各種転送電極下のポテンシャルの変動に伴
う信号電荷の転送状態を示す動作概念図である。
8 is a timing chart from t1 to t in FIG.
It is an operation conceptual diagram which shows the transfer state of the signal charge accompanying the change of the potential under various transfer electrodes at 5 o'clock.

【図9】図7におけるタイミング・チャートのt6〜t
9時における各種転送電極下のポテンシャルの変動に伴
う信号電荷の転送状態を示す動作概念図である。
9 is a timing chart from t6 to t in FIG.
It is an operation conceptual diagram which shows the transfer state of the signal charge accompanying the change of the potential under various transfer electrodes at 9 o'clock.

【図10】従来例に係るイメージセンサの概略構成を示
す平面図である。
FIG. 10 is a plan view showing a schematic configuration of an image sensor according to a conventional example.

【図11】図10におけるC−C線上の断面でみた場合
において、各種転送電極に同電位を印加したときの各種
転送電極下のポテンシャル分布を示す図である。
FIG. 11 is a diagram showing potential distributions under various transfer electrodes when the same potential is applied to the various transfer electrodes when viewed in a cross section taken along the line CC in FIG.

【図12】本実施例に係るイメージセンサの要部、特に
ストレージ部における垂直レジスタの最終段から第2の
水平レジスタにわたる部分の構成を示す平面図である。
FIG. 12 is a plan view showing a configuration of a main part of the image sensor according to the present embodiment, in particular, a part from the final stage of the vertical register to the second horizontal register in the storage part.

【図13】従来例に係るイメージセンサの各種転送電極
に供給される転送パルスの出力タイミングを示すタイミ
ング・チャートである。
FIG. 13 is a timing chart showing output timings of transfer pulses supplied to various transfer electrodes of an image sensor according to a conventional example.

【図14】図13におけるタイミング・チャートのt1
〜t5時における各種転送電極下のポテンシャルの変動
に伴う信号電荷の転送状態を示す動作概念図である。
14 is a timing chart t1 of FIG.
FIG. 9 is an operation conceptual diagram showing a transfer state of signal charges accompanying a change in potential under various transfer electrodes at time t5.

【図15】図13におけるタイミング・チャートのt6
〜t9時における各種転送電極下のポテンシャルの変動
に伴う信号電荷の転送状態を示す動作概念図である。
15 is a timing chart t6 of FIG.
FIG. 11 is an operation conceptual diagram showing a transfer state of signal charges accompanying a change in potential under various transfer electrodes at to t9.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

IS イメージセンサ 1 イメージ部 2 ストレージ部 11 シリコン基板 12 P形のウェル領域 13 埋め込みチャネル領域 14 チャネル・ストッパ領域 15 垂直レジスタ 16a及び16b 第1及び第2のVH転送領域 17 深い埋め込みチャネル領域 18a及び18b P形の不純物拡散領域 CS チャネル・ストッパ領域 ST1〜ST4 第1〜第4の垂直転送電極 VH1及びVH2 第1及び第2のVH転送電極 GH1及びGH2 第1及び第2の水平転送電極 φST1〜φST4 第1〜第4の垂直転送パルス φVH1及びφVH2 第1及び第2のVH転送パルス φGH1及びφGH2 第1及び第2の水平転送パルス IS image sensor 1 image part 2 storage part 11 silicon substrate 12 P-type well region 13 buried channel region 14 channel stopper region 15 vertical register 16a and 16b first and second VH transfer region 17 deep buried channel regions 18a and 18b P-type impurity diffusion region CS channel stopper region ST1 to ST4 First to fourth vertical transfer electrodes VH1 and VH2 First and second VH transfer electrodes GH1 and GH2 First and second horizontal transfer electrodes φST1 to φST4 First to fourth vertical transfer pulses φVH1 and φVH2 First and second VH transfer pulses φGH1 and φGH2 First and second horizontal transfer pulses

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 入射光量に応じた量の電荷に光電変換す
る受光部が多数マトリクス状に配列され、 これら多数の受光部のうち、列方向に配列された上記受
光部に対して共通とされた垂直レジスタが多数本、行方
向に配列され、 上記行方向に配列された複数本の垂直レジスタに対して
共通とされた水平レジスタが複数本配列された固体撮像
素子において、 上記垂直レジスタの最終段と上記水平レジスタ間の転送
領域上に2本の転送電極を有し、 これら転送電極下のポテンシャル分布が上記水平レジス
タ側に向かって下り傾斜とされていることを特徴とする
固体撮像素子。
1. A large number of light receiving portions for photoelectrically converting into an amount of electric charge according to the amount of incident light are arranged in a matrix, and among these large numbers of light receiving portions, the light receiving portions arranged in the column direction are common. In the solid-state image sensor in which a plurality of vertical registers are arranged in the row direction, and a plurality of horizontal registers common to the plurality of vertical registers arranged in the row direction are arranged, A solid-state imaging device, comprising two transfer electrodes on a transfer region between a stage and the horizontal register, and a potential distribution under the transfer electrodes is inclined downward toward the horizontal register.
【請求項2】 電気的中性状態での上記垂直レジスタ下
のポテンシャル分布が、上記水平レジスタのそれよりも
浅いことを特徴とする請求項1記載の固体撮像素子。
2. The solid-state imaging device according to claim 1, wherein a potential distribution under the vertical register in an electrically neutral state is shallower than that of the horizontal register.
【請求項3】 上記垂直レジスタの最終段の電荷を上記
水平レジスタ側に転送する際、各転送電極に供給される
駆動パルスが交番パルスであることを特徴とする請求項
1又は2記載の固体撮像素子。
3. The solid according to claim 1, wherein the drive pulse supplied to each transfer electrode is an alternating pulse when the electric charge at the final stage of the vertical register is transferred to the horizontal register side. Image sensor.
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