JPH08330573A - 電荷転送装置 - Google Patents
電荷転送装置Info
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- JPH08330573A JPH08330573A JP7133151A JP13315195A JPH08330573A JP H08330573 A JPH08330573 A JP H08330573A JP 7133151 A JP7133151 A JP 7133151A JP 13315195 A JP13315195 A JP 13315195A JP H08330573 A JPH08330573 A JP H08330573A
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-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11C—STATIC STORES
- G11C19/00—Digital stores in which the information is moved stepwise, e.g. shift registers
- G11C19/28—Digital stores in which the information is moved stepwise, e.g. shift registers using semiconductor elements
- G11C19/282—Digital stores in which the information is moved stepwise, e.g. shift registers using semiconductor elements with charge storage in a depletion layer, i.e. charge coupled devices [CCD]
- G11C19/285—Peripheral circuits, e.g. for writing into the first stage; for reading-out of the last stage
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- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 信号電荷転送容量を減少させることなく、最
終電極長を短くし、転送効率の劣化を改善する。 【構成】 Ｐ型半導体基板１０１上に形成されたＮ型半
導体領域１０２に絶縁膜１０６を介して、全てが金属配
線１１０にて結線され、定電圧ＶMが印加される第１の
導電性電極１０７ａを設け、Ｐ型半導体基板１０１上に
形成されたＮ型半導体領域１０２およびＮ-型半導体領
域１０３に絶縁膜１０６を介して、一電極置きに金属配
線１１０にて結線され、それぞれに異なるパルス電圧Φ
1，Φ2が印加される第２の導電性電極１０８ａ，ｂを設
け、浮遊拡散層１１２ａに隣接してＰ型半導体基板１０
１上に形成されたＮ型半導体領域１０２に絶縁膜１０６
を介して、他の第１の導電性電極１０７ａに印加される
電圧ＶMとは異なる定電圧Ｖ0が印加される第１の導電性
電極１０７ｂを設けている。
終電極長を短くし、転送効率の劣化を改善する。 【構成】 Ｐ型半導体基板１０１上に形成されたＮ型半
導体領域１０２に絶縁膜１０６を介して、全てが金属配
線１１０にて結線され、定電圧ＶMが印加される第１の
導電性電極１０７ａを設け、Ｐ型半導体基板１０１上に
形成されたＮ型半導体領域１０２およびＮ-型半導体領
域１０３に絶縁膜１０６を介して、一電極置きに金属配
線１１０にて結線され、それぞれに異なるパルス電圧Φ
1，Φ2が印加される第２の導電性電極１０８ａ，ｂを設
け、浮遊拡散層１１２ａに隣接してＰ型半導体基板１０
１上に形成されたＮ型半導体領域１０２に絶縁膜１０６
を介して、他の第１の導電性電極１０７ａに印加される
電圧ＶMとは異なる定電圧Ｖ0が印加される第１の導電性
電極１０７ｂを設けている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、電荷転送装置に関す
る。
る。
【０００２】
【従来の技術】図４（ａ）は、従来の浮遊拡散増幅法
（Ｆｌｏａｔｉｎｇ ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ ａｍｐｌｉ
ｆｅｒ）と称される出力機構を有する電荷転送装置を示
すものであり、図３（ａ）に示す装置は、所望の定電圧
を印加する第１の導電性電極３０７ａ…と、一電極置き
に結線され、それぞれに位相の異なるパルス電圧を印加
する第２の導電性電極３０８ａ，３０８ａ’，３０８ｂ
とを有している（特開平６−３１４７０６号）。図４
（ｂ）は、図４（ａ）のＩ−Ｉ’線断面図である。
（Ｆｌｏａｔｉｎｇ ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ ａｍｐｌｉ
ｆｅｒ）と称される出力機構を有する電荷転送装置を示
すものであり、図３（ａ）に示す装置は、所望の定電圧
を印加する第１の導電性電極３０７ａ…と、一電極置き
に結線され、それぞれに位相の異なるパルス電圧を印加
する第２の導電性電極３０８ａ，３０８ａ’，３０８ｂ
とを有している（特開平６−３１４７０６号）。図４
（ｂ）は、図４（ａ）のＩ−Ｉ’線断面図である。
【０００３】図４（ａ），（ｂ）に示す従来の出力機構
を有する電荷転送装置の内部構造は、Ｐ型半導体基板３
０１上に形成されたＮ型半導体領域３０２と絶縁膜３０
６を有し、全てが金属配線３１０にて結線され、定電圧
ＶMが印加される第１の導電性電極３０７ａと、Ｐ型半
導体基板３０１上に形成されたＮ型半導体領域３０２及
びＮ-型半導体領域３０３と絶縁膜３０６を有し、一電
極置きに金属配線３１０にて結線され、それぞれに異な
るパルス電圧Φ1，Φ2が印加される第２の導電性電極３
０８ａ，ａ’，ｂと、浮遊拡散層３１２となるＰ型半導
体基板３０１上に形成されたＮ型半導体領域３０２と、
金属配線３１０にてリセット電圧ＶRが印加され、リセ
ット電位を与えるＰ型半導体基板３０１上に形成された
Ｎ+型半導体領域３０４と、Ｐ型半導体基板３０１上に
形成されたＮ型半導体領域３０２と絶縁膜３０６を有
し、金属配線３１０にて結線され、浮遊拡散層３１２内
に転送された信号電荷をリセットするためのパルスパル
ス電圧ΦRが印加される第３の導電性電極３０９と、素
子分離領域となるＰ+型半導体領域３０５にて構成され
ている。
を有する電荷転送装置の内部構造は、Ｐ型半導体基板３
０１上に形成されたＮ型半導体領域３０２と絶縁膜３０
６を有し、全てが金属配線３１０にて結線され、定電圧
ＶMが印加される第１の導電性電極３０７ａと、Ｐ型半
導体基板３０１上に形成されたＮ型半導体領域３０２及
びＮ-型半導体領域３０３と絶縁膜３０６を有し、一電
極置きに金属配線３１０にて結線され、それぞれに異な
るパルス電圧Φ1，Φ2が印加される第２の導電性電極３
０８ａ，ａ’，ｂと、浮遊拡散層３１２となるＰ型半導
体基板３０１上に形成されたＮ型半導体領域３０２と、
金属配線３１０にてリセット電圧ＶRが印加され、リセ
ット電位を与えるＰ型半導体基板３０１上に形成された
Ｎ+型半導体領域３０４と、Ｐ型半導体基板３０１上に
形成されたＮ型半導体領域３０２と絶縁膜３０６を有
し、金属配線３１０にて結線され、浮遊拡散層３１２内
に転送された信号電荷をリセットするためのパルスパル
ス電圧ΦRが印加される第３の導電性電極３０９と、素
子分離領域となるＰ+型半導体領域３０５にて構成され
ている。
【０００４】同図において、第１の導電性電極３０７ａ
と、一電極置きに結線された第２の導電性電極３０８ａ
の第１群と第２の導電性電極３０８ｂの第２群に印加さ
れる図５（ｆ）に示した定電圧ＶM，クロックパルス
Φ1，Φ2を印加することにより、電極下にある信号電荷
は順に浮遊拡散層３１２に転送され、出力回路部により
電荷電圧変換が行われる。
と、一電極置きに結線された第２の導電性電極３０８ａ
の第１群と第２の導電性電極３０８ｂの第２群に印加さ
れる図５（ｆ）に示した定電圧ＶM，クロックパルス
Φ1，Φ2を印加することにより、電極下にある信号電荷
は順に浮遊拡散層３１２に転送され、出力回路部により
電荷電圧変換が行われる。
【０００５】上記の動作を、図４（ｃ）〜（ｅ）に示さ
れたポテンシャル図を用いて詳細に説明する。図４
（ｃ）に示すようにリセットクロック電圧ΦRを印加す
ることにより、第３の導電性電極３０９がオンとする
と、浮遊拡散層３１２の電位はリセット電圧ＶRと同じ
に設定され、続いて信号電荷検出のために、第３の導電
性電極３０９がオフにセットされる。
れたポテンシャル図を用いて詳細に説明する。図４
（ｃ）に示すようにリセットクロック電圧ΦRを印加す
ることにより、第３の導電性電極３０９がオンとする
と、浮遊拡散層３１２の電位はリセット電圧ＶRと同じ
に設定され、続いて信号電荷検出のために、第３の導電
性電極３０９がオフにセットされる。
【０００６】続いて、転送電極に接続された配線ライン
に印加されている定電圧ＶM，クロックパルスΦ1，Φ2
を、それぞれ図５に示したｔ1の状態からｔ2の状態に変
化させることにより、第２の導電性電極３０８ａ，ｂ下
のポテンシャルを変化させ、信号電荷ｅ1，ｅ2，ｅ3…
を、それぞれ各１段転送させる。
に印加されている定電圧ＶM，クロックパルスΦ1，Φ2
を、それぞれ図５に示したｔ1の状態からｔ2の状態に変
化させることにより、第２の導電性電極３０８ａ，ｂ下
のポテンシャルを変化させ、信号電荷ｅ1，ｅ2，ｅ3…
を、それぞれ各１段転送させる。
【０００７】ここで、第１の導電性電極３０７ａに印加
される定電圧ＶMは、第１の電荷転送電極３０７ａ下の
Ｎ型半導体領域３０２に形成される電位ポテンシャルφ
Mが、第２の電荷転送電極３０８ａ，ｂに印加されるク
ロックパルスΦ1，Φ2のハイレベルＶHにより第２の電
荷転送電極３０８ａ，ｂ下のＮ-型半導体領域３０３に
形成される電位ポテンシャルφH’より浅く、且つ第２
の電荷転送電極３０８ａ，ｂに印加されるクロックパル
スΦ1，Φ2のローレベルＶLにより第２の電荷転送電極
３０８ａ，ｂ下のＮ型半導体領域３０２に形成される電
位ポテンシャルφLより深くなるような電圧ＶMとして印
加され、実行的にノンアクティブなバリア電極として動
作している。
される定電圧ＶMは、第１の電荷転送電極３０７ａ下の
Ｎ型半導体領域３０２に形成される電位ポテンシャルφ
Mが、第２の電荷転送電極３０８ａ，ｂに印加されるク
ロックパルスΦ1，Φ2のハイレベルＶHにより第２の電
荷転送電極３０８ａ，ｂ下のＮ-型半導体領域３０３に
形成される電位ポテンシャルφH’より浅く、且つ第２
の電荷転送電極３０８ａ，ｂに印加されるクロックパル
スΦ1，Φ2のローレベルＶLにより第２の電荷転送電極
３０８ａ，ｂ下のＮ型半導体領域３０２に形成される電
位ポテンシャルφLより深くなるような電圧ＶMとして印
加され、実行的にノンアクティブなバリア電極として動
作している。
【０００８】このとき、信号電荷ｅ1は、第１の導電性
電極３０７ａを介して浮遊拡散層部３０９に転送され、
ここで、送り込まれた信号電荷ｅ1による電位変動は、
ＭＯＳトランジスタで構成されるソースフォロアアンプ
を有する出力回路部によりインピーダンス変換が行わ
れ、電圧出力Ｖが取り出される。
電極３０７ａを介して浮遊拡散層部３０９に転送され、
ここで、送り込まれた信号電荷ｅ1による電位変動は、
ＭＯＳトランジスタで構成されるソースフォロアアンプ
を有する出力回路部によりインピーダンス変換が行わ
れ、電圧出力Ｖが取り出される。
【０００９】ここで、転送されてきた信号電荷量をＱ，
浮遊拡散容量をＣ，ソースフォロアアンプの電圧利得を
Ｇとすると、信号出力Ｖは、 Ｖ＝Ｑ／Ｃ・Ｇ となる（図４（ｄ））。
浮遊拡散容量をＣ，ソースフォロアアンプの電圧利得を
Ｇとすると、信号出力Ｖは、 Ｖ＝Ｑ／Ｃ・Ｇ となる（図４（ｄ））。
【００１０】続いて、次の信号電荷検出のために、第３
の導電性電極３０９をオンし、浮遊拡散層部３１２の電
位をリセット電圧ＶRと同じに設定する（図４
（ｅ））。この動作を繰り返し行うことにより、第１及
び第２の導電性電極３０７ａ，３０８ａ，ｂを順次転送
されてくる信号電荷ｅ1，ｅ2，ｅ3…を出力信号として
取り出すことができる。
の導電性電極３０９をオンし、浮遊拡散層部３１２の電
位をリセット電圧ＶRと同じに設定する（図４
（ｅ））。この動作を繰り返し行うことにより、第１及
び第２の導電性電極３０７ａ，３０８ａ，ｂを順次転送
されてくる信号電荷ｅ1，ｅ2，ｅ3…を出力信号として
取り出すことができる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たような従来の出力機構を有する電荷転送装置において
は、図４に示したように電荷転送部３１１末端に形成さ
れた浮遊拡散層３１２の面積を小さくすることにより、
拡散層容量Ｃを小さくし、信号電荷検出感度を向上させ
るため、電荷転送部３１１のチャンネル幅Ｗをチャンネ
ル幅Ｗ’まで絞り込んだ構造となっていた。
たような従来の出力機構を有する電荷転送装置において
は、図４に示したように電荷転送部３１１末端に形成さ
れた浮遊拡散層３１２の面積を小さくすることにより、
拡散層容量Ｃを小さくし、信号電荷検出感度を向上させ
るため、電荷転送部３１１のチャンネル幅Ｗをチャンネ
ル幅Ｗ’まで絞り込んだ構造となっていた。
【００１２】このために、電荷転送部３１１末端に形成
された第２の導電性電極３０８ａ’の電極長Ｌ’（第２
の導電性電極３０８ａ’の蓄積領域となるＮ型半導体領
域３０２上の電極長Ｉ’）を、他の第２の導電性電極３
０８ａ，ｂの電極長Ｌ（第２の導電性電極３０８ａ，ｂ
の蓄積領域となるＮ型半導体領域３０２上の電極長Ｉ）
より長く設計し、図４（ａ）に斜線にて示した信号電荷
の蓄積面積Ｓを等しくすることにより、信号電荷転送容
量を確保する必要があった。
された第２の導電性電極３０８ａ’の電極長Ｌ’（第２
の導電性電極３０８ａ’の蓄積領域となるＮ型半導体領
域３０２上の電極長Ｉ’）を、他の第２の導電性電極３
０８ａ，ｂの電極長Ｌ（第２の導電性電極３０８ａ，ｂ
の蓄積領域となるＮ型半導体領域３０２上の電極長Ｉ）
より長く設計し、図４（ａ）に斜線にて示した信号電荷
の蓄積面積Ｓを等しくすることにより、信号電荷転送容
量を確保する必要があった。
【００１３】このために、特に転送効率が問題となる微
少な信号電荷の転送効率が、電荷転送部３１１末端に形
成された第２の導電性電極３０８ａ’の電極長Ｌ’（第
２の導電性電極３０８ａ’の蓄積領域となるＮ型半導体
領域３０２上の電極長Ｉ’）で制限されるという欠点が
あった。
少な信号電荷の転送効率が、電荷転送部３１１末端に形
成された第２の導電性電極３０８ａ’の電極長Ｌ’（第
２の導電性電極３０８ａ’の蓄積領域となるＮ型半導体
領域３０２上の電極長Ｉ’）で制限されるという欠点が
あった。
【００１４】本発明の目的は、信号電荷転送容量を減少
させることなく、最終電極長を短くし、転送効率の劣化
を改善した電荷転送装置を提供することにある。
させることなく、最終電極長を短くし、転送効率の劣化
を改善した電荷転送装置を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明に係る電荷転送装置は、第１の電荷転送電極
と、第２の電荷転送電極と、信号電荷検出部とを有する
電荷転送装置であって、第１の電荷転送電極と第２の電
荷転送電極とは、電極下の半導体層に電位分布構造をも
たせることにより、信号電荷を信号電荷検出部に転送す
るものであり、信号電荷検出部は、前記電荷転送電極に
て転送された信号電荷を浮遊拡散層に送り込み、これに
よって生じる浮遊拡散層の電位の変位を検出するもので
あり、さらに前記第１の電荷転送電極のうち前記信号電
荷検出部に隣接した電極は、残りの第１の電荷転送電極
より電気的に分離したものである。
め、本発明に係る電荷転送装置は、第１の電荷転送電極
と、第２の電荷転送電極と、信号電荷検出部とを有する
電荷転送装置であって、第１の電荷転送電極と第２の電
荷転送電極とは、電極下の半導体層に電位分布構造をも
たせることにより、信号電荷を信号電荷検出部に転送す
るものであり、信号電荷検出部は、前記電荷転送電極に
て転送された信号電荷を浮遊拡散層に送り込み、これに
よって生じる浮遊拡散層の電位の変位を検出するもので
あり、さらに前記第１の電荷転送電極のうち前記信号電
荷検出部に隣接した電極は、残りの第１の電荷転送電極
より電気的に分離したものである。
【００１６】また前記電気的に分離した第１の電荷転送
電極は、残りの第１の電荷転送電極に印加する電圧とは
異なる電圧が印加されるものである。
電極は、残りの第１の電荷転送電極に印加する電圧とは
異なる電圧が印加されるものである。
【００１７】また前記電気的に分離した第１の電荷転送
電極に印加される電圧により電極下に形成される電位ポ
テンシャルは、残りの第１の電荷転送電極に印加される
電圧により電極下に形成される電位ポテンシャルより深
く、かつ前記第２の電荷転送電極に印加されるパルス電
圧のハイレベルにより電極下に形成される電位ポテンシ
ャルより浅く設定されたものである。
電極に印加される電圧により電極下に形成される電位ポ
テンシャルは、残りの第１の電荷転送電極に印加される
電圧により電極下に形成される電位ポテンシャルより深
く、かつ前記第２の電荷転送電極に印加されるパルス電
圧のハイレベルにより電極下に形成される電位ポテンシ
ャルより浅く設定されたものである。
【００１８】また前記第１の電荷転送電極は、半導体基
板に形成された半導体領域を有し、定電圧が印加されて
駆動されるものである。
板に形成された半導体領域を有し、定電圧が印加されて
駆動されるものである。
【００１９】また前記第２の電荷転送電極は、半導体基
板に自己整合的に形成された２つの半導体領域を有し、
一電極置きに結線された２つの群からなり、各第２の電
荷転送電極群は、位相の異なるパルス電圧が印加される
ものである。
板に自己整合的に形成された２つの半導体領域を有し、
一電極置きに結線された２つの群からなり、各第２の電
荷転送電極群は、位相の異なるパルス電圧が印加される
ものである。
【００２０】また前記２つの自己整合的な半導体領域
は、濃度が異なるものである。
は、濃度が異なるものである。
【００２１】また前記半導体領域は、前記半導体基板と
は異なる導電型である。
は異なる導電型である。
【００２２】
【作用】信号電荷検出部に隣接した第１の電荷転送電極
を残りの第１の電荷転送電極から電気的に分離し、その
分離した第１の電荷転送電極に、残りの第１の電荷転送
電極とは異なる電圧を印加することにより、信号電荷の
転送方向を規定する。
を残りの第１の電荷転送電極から電気的に分離し、その
分離した第１の電荷転送電極に、残りの第１の電荷転送
電極とは異なる電圧を印加することにより、信号電荷の
転送方向を規定する。
【００２３】
【実施例】以下、本発明の実施例について図を参照して
説明する。図１（ａ）は本発明の実施例を示す平面図、
図１（ｂ）は、図１（ａ）のＩ−Ｉ’線に沿う内部構造
を示す断面図、図１（ｃ），（ｄ），（ｅ）は駆動動作
を説明する図である。
説明する。図１（ａ）は本発明の実施例を示す平面図、
図１（ｂ）は、図１（ａ）のＩ−Ｉ’線に沿う内部構造
を示す断面図、図１（ｃ），（ｄ），（ｅ）は駆動動作
を説明する図である。
【００２４】図において本発明に係る電荷転送装置は基
本的構成として、第１の電荷転送電極１０７ａ，１０７
ｂと、第２の電荷転送電極１０８ａ，１０８ｂ，１０８
ａ’と、信号電荷検出部１０９とを有している。各構成
の機能を説明すると、電荷転送部１１１をなす第１の電
荷転送電極１０７ａ，１０７ｂと第２の電荷転送電極１
０８ａ，１０８ａ’，１０８ｂとは、電極下の半導体層
に電位分布構造をもたせることにより、信号電荷を信号
電荷検出部に転送するようになっている。また信号電荷
検出部１０９は、浮遊拡散層１１２ａ，導電型電極１１
２を含み、電荷転送電極１０７ａ，１０７ｂ，１０８
ａ，１０８ａ’，１０８ｂにて転送された信号電荷を浮
遊拡散層１１２ａに送り込み、これによって生じる浮遊
拡散層１１２ａの電位の変位を検出するようになってい
る。
本的構成として、第１の電荷転送電極１０７ａ，１０７
ｂと、第２の電荷転送電極１０８ａ，１０８ｂ，１０８
ａ’と、信号電荷検出部１０９とを有している。各構成
の機能を説明すると、電荷転送部１１１をなす第１の電
荷転送電極１０７ａ，１０７ｂと第２の電荷転送電極１
０８ａ，１０８ａ’，１０８ｂとは、電極下の半導体層
に電位分布構造をもたせることにより、信号電荷を信号
電荷検出部に転送するようになっている。また信号電荷
検出部１０９は、浮遊拡散層１１２ａ，導電型電極１１
２を含み、電荷転送電極１０７ａ，１０７ｂ，１０８
ａ，１０８ａ’，１０８ｂにて転送された信号電荷を浮
遊拡散層１１２ａに送り込み、これによって生じる浮遊
拡散層１１２ａの電位の変位を検出するようになってい
る。
【００２５】さらに第１の電荷転送電極１０７ａ，１０
７ｂのうち信号電荷検出部１０９に隣接した電極１０７
ｂは、残りの第１の電荷転送電極１０７ａより電気的に
分離されており、電気的に分離した第１の電荷転送電極
１０７ｂは、残りの第１の電荷転送電極１０７ａに印加
する電圧とは異なる電圧が印加されるようになってい
る。
７ｂのうち信号電荷検出部１０９に隣接した電極１０７
ｂは、残りの第１の電荷転送電極１０７ａより電気的に
分離されており、電気的に分離した第１の電荷転送電極
１０７ｂは、残りの第１の電荷転送電極１０７ａに印加
する電圧とは異なる電圧が印加されるようになってい
る。
【００２６】また電気的に分離した第１の電荷転送電極
１０７ｂに印加される電圧により電極下に形成される電
位ポテンシャルは、残りの第１の電荷転送電極１０７ａ
に印加される電圧により電極下に形成される電位ポテン
シャルより深く、かつ第２の電荷転送電極１０８ａ，１
０８ａ’，１０８ｂに印加されるパルス電圧のハイレベ
ルにより電極下に形成される電位ポテンシャルより浅く
設定されている。
１０７ｂに印加される電圧により電極下に形成される電
位ポテンシャルは、残りの第１の電荷転送電極１０７ａ
に印加される電圧により電極下に形成される電位ポテン
シャルより深く、かつ第２の電荷転送電極１０８ａ，１
０８ａ’，１０８ｂに印加されるパルス電圧のハイレベ
ルにより電極下に形成される電位ポテンシャルより浅く
設定されている。
【００２７】また第２の電荷転送電極１０８ａ，１０８
ａ’，１０８ｂは、半導体基板に自己整合的に形成され
た２つの半導体領域１０２，１０３を有し、一電極置き
に結線された２つの群からなり、各第２の電荷転送電極
群は、位相の異なるパルス電圧が印加され、また２つの
自己整合的な半導体領域１０２，１０３は、濃度が異な
っている。
ａ’，１０８ｂは、半導体基板に自己整合的に形成され
た２つの半導体領域１０２，１０３を有し、一電極置き
に結線された２つの群からなり、各第２の電荷転送電極
群は、位相の異なるパルス電圧が印加され、また２つの
自己整合的な半導体領域１０２，１０３は、濃度が異な
っている。
【００２８】次に本発明の電荷転送装置を具体例を用い
て説明する。図１に示す電荷転送装置は、浮遊拡散増幅
法の出力機構をもつものであって、２相駆動，２層電極
型の電荷転送装置である。すなわち、Ｐ型半導体基板１
０１の電荷転送部１１１の領域に、Ｎ型半導体領域１０
２とＮ-型半導体領域１０３とを交互に有しており、信
号電荷検出部１０９の領域に、Ｎ+型半導体領域１０４
とＰ+型半導体領域１０５とを隣接して形成している。
て説明する。図１に示す電荷転送装置は、浮遊拡散増幅
法の出力機構をもつものであって、２相駆動，２層電極
型の電荷転送装置である。すなわち、Ｐ型半導体基板１
０１の電荷転送部１１１の領域に、Ｎ型半導体領域１０
２とＮ-型半導体領域１０３とを交互に有しており、信
号電荷検出部１０９の領域に、Ｎ+型半導体領域１０４
とＰ+型半導体領域１０５とを隣接して形成している。
【００２９】Ｐ型半導体基板１０１上に形成された各Ｎ
型半導体領域１０２上に絶縁膜１０６を介して、定電圧
ＶMが印加される第１の導電性電極１０７ａを金属配線
１１０にて結線して設け、Ｐ型半導体基板１０１上に形
成されたＮ型半導体領域１０２及びＮ-型半導体領域１
０３とに跨らせて絶縁膜１０６を介して第２の導電性電
極１０８ａ，１０８ａ’，１０８ｂを設け、第２の導電
性電極１０８ａ，１０８ａ’，１０８ｂは、一電極置き
に、金属配線１１０にて２つの群に結線し、各群の第２
の導電性電極１０８ａ，１０８ｂ，１０８ａ’に異なる
パルス電圧Φ1，Φ2を印加するようになっている。
型半導体領域１０２上に絶縁膜１０６を介して、定電圧
ＶMが印加される第１の導電性電極１０７ａを金属配線
１１０にて結線して設け、Ｐ型半導体基板１０１上に形
成されたＮ型半導体領域１０２及びＮ-型半導体領域１
０３とに跨らせて絶縁膜１０６を介して第２の導電性電
極１０８ａ，１０８ａ’，１０８ｂを設け、第２の導電
性電極１０８ａ，１０８ａ’，１０８ｂは、一電極置き
に、金属配線１１０にて２つの群に結線し、各群の第２
の導電性電極１０８ａ，１０８ｂ，１０８ａ’に異なる
パルス電圧Φ1，Φ2を印加するようになっている。
【００３０】さらに浮遊拡散層１１２ａに隣接してＰ型
半導体基板１０１上に形成されたＮ型半導体領域１０２
に絶縁膜１０６を介して、他の第１の導電性電極１０７
ａに印加される第１の導電性電極１０７ｂを設けてい
る。また信号検出部１０９の領域のＰ型半導体基板１０
１上は、浮遊拡散層１１２となるＮ型半導体領域１０２
と、金属配線１１０にてリセット電圧ＶRが印加され、
リセット電位を与えるＰ型半導体基板１０１上に形成さ
れたＮ+型半導体領域１０４と、Ｐ型半導体基板１０１
上に形成されたＮ型半導体領域１０２に絶縁膜１０６を
介して、金属配線１２１０にて結線され、浮遊拡散層１
１２ａ内に転送された信号電荷をリセットするためのパ
ルス電圧ΦRが印加される第３の導電性１１２ｂと、素
子分離領域となるＰ+型半導体領域１０５とを形成して
いる。
半導体基板１０１上に形成されたＮ型半導体領域１０２
に絶縁膜１０６を介して、他の第１の導電性電極１０７
ａに印加される第１の導電性電極１０７ｂを設けてい
る。また信号検出部１０９の領域のＰ型半導体基板１０
１上は、浮遊拡散層１１２となるＮ型半導体領域１０２
と、金属配線１１０にてリセット電圧ＶRが印加され、
リセット電位を与えるＰ型半導体基板１０１上に形成さ
れたＮ+型半導体領域１０４と、Ｐ型半導体基板１０１
上に形成されたＮ型半導体領域１０２に絶縁膜１０６を
介して、金属配線１２１０にて結線され、浮遊拡散層１
１２ａ内に転送された信号電荷をリセットするためのパ
ルス電圧ΦRが印加される第３の導電性１１２ｂと、素
子分離領域となるＰ+型半導体領域１０５とを形成して
いる。
【００３１】同図において、第１の導電性電極１０７ａ
と、一電極置きに結線された第２の導電性電極１０８ａ
の第１群と第２の導電性電極１０８ｂの第２群に印加さ
れる図２に示した定電圧ＶM，ＶO，クロックパルス
Φ1，Φ2を印加することにより、電極下にある信号電荷
は順に浮遊拡散層１１２ａに転送され、出力回路部によ
り電荷電圧変換が行われる。
と、一電極置きに結線された第２の導電性電極１０８ａ
の第１群と第２の導電性電極１０８ｂの第２群に印加さ
れる図２に示した定電圧ＶM，ＶO，クロックパルス
Φ1，Φ2を印加することにより、電極下にある信号電荷
は順に浮遊拡散層１１２ａに転送され、出力回路部によ
り電荷電圧変換が行われる。
【００３２】本発明の実施例は、図４に示す従来例と
は、浮遊拡散層１１２ａに隣接し、Ｐ型半導体基板１０
１上に形成されたＮ型半導体領域１０２と絶縁膜１０６
を有し、他の第１の導電性電極１０７ａに印加される定
電圧ＶMと異なる定電圧ＶOが印加される第１の導電性電
極１０７ｂが形成されている点で相違している。
は、浮遊拡散層１１２ａに隣接し、Ｐ型半導体基板１０
１上に形成されたＮ型半導体領域１０２と絶縁膜１０６
を有し、他の第１の導電性電極１０７ａに印加される定
電圧ＶMと異なる定電圧ＶOが印加される第１の導電性電
極１０７ｂが形成されている点で相違している。
【００３３】図３に図１（ｃ）の一点鎖線の領域を拡大
した図を示す。図３によると、本発明の実施例の電荷転
送装置は、浮遊拡散層１１２ａに隣接し、他の第１の導
電性電極１０７ａに印加される定電圧ＶMと異なる定電
圧ＶOが印加される第１の導電性電極１０７ｂ下の電位
ポテンシャルφOが、第１の導電性電極１０７ａ下のＮ
型半導体領域１０２に形成される電位ポテンシャルφM
より深く、且つ、第２の電荷転送電極１０８ａ，ｂに印
加されるクロックパルスΦ1，Φ2のハイレベルＶHによ
り第２の電荷転送電極１０８ａ，ｂ下のＮ-型半導体領
域１０３に形成される電位ポテンシャルφH’より浅く
なるような定電圧ＶOを印加することにより、信号電荷
の転送方向を規定することができ、図３（ａ）に示した
ように、信号電荷が多い場合は、電荷転送部１１１末端
に形成された第２の導電性電極１０８ａ’下のＮ型半導
体領域１０２に形成される蓄積領域（図３の領域Ａ）に
加え、Ｎ-型半導体領域１０３に形成される障壁領域
（図３の領域Ｂ）も信号電荷の蓄積に寄与させることが
でき、また図３（ｂ）に示したように、特に転送効率が
問題となる信号電荷が小さい場合は、電荷転送部１１１
末端に形成された第２の導電性電極１０８ａ’の電極長
Ｌは、従来の第２の導電性電極３０８ａ’の電極長Ｌ’
に比べて小さく、他の第２の導電性電極１０８ａ，ｂの
電極長Ｌと少なくとも同じにすることができるため、転
送効率が電極長で制限されると言う問題点を解決するこ
とができる。
した図を示す。図３によると、本発明の実施例の電荷転
送装置は、浮遊拡散層１１２ａに隣接し、他の第１の導
電性電極１０７ａに印加される定電圧ＶMと異なる定電
圧ＶOが印加される第１の導電性電極１０７ｂ下の電位
ポテンシャルφOが、第１の導電性電極１０７ａ下のＮ
型半導体領域１０２に形成される電位ポテンシャルφM
より深く、且つ、第２の電荷転送電極１０８ａ，ｂに印
加されるクロックパルスΦ1，Φ2のハイレベルＶHによ
り第２の電荷転送電極１０８ａ，ｂ下のＮ-型半導体領
域１０３に形成される電位ポテンシャルφH’より浅く
なるような定電圧ＶOを印加することにより、信号電荷
の転送方向を規定することができ、図３（ａ）に示した
ように、信号電荷が多い場合は、電荷転送部１１１末端
に形成された第２の導電性電極１０８ａ’下のＮ型半導
体領域１０２に形成される蓄積領域（図３の領域Ａ）に
加え、Ｎ-型半導体領域１０３に形成される障壁領域
（図３の領域Ｂ）も信号電荷の蓄積に寄与させることが
でき、また図３（ｂ）に示したように、特に転送効率が
問題となる信号電荷が小さい場合は、電荷転送部１１１
末端に形成された第２の導電性電極１０８ａ’の電極長
Ｌは、従来の第２の導電性電極３０８ａ’の電極長Ｌ’
に比べて小さく、他の第２の導電性電極１０８ａ，ｂの
電極長Ｌと少なくとも同じにすることができるため、転
送効率が電極長で制限されると言う問題点を解決するこ
とができる。
【００３４】尚、上述した本発明の実施例では、埋め込
み型の電荷転送装置について記述したが、表面型の電荷
転送装置においても、同様であることは言うまでもな
い。
み型の電荷転送装置について記述したが、表面型の電荷
転送装置においても、同様であることは言うまでもな
い。
【００３５】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、浮
遊拡散層に隣接し、他の第１の導電性電極に印加される
電圧ＶMと異なる定電圧ＶGが印加される第１の導電性電
極下の電位ポテンシャルφOが、他の第１の電荷転送電
極下のＮ型半導体領域に形成される電位ポテンシャルφ
Mより深く、且つ、第２の電荷転送電極に印加されるク
ロックパルスのハイレベルにより第２の電荷転送電極下
のＮ-型半導体領域に形成される電位ポテンシャルφH’
より浅くなるような定電圧を印加することにより、信号
電荷の転送方向を規定することができ、信号電荷が多い
場合は、電荷転送部末端に形成された第２の導電性電極
下のＮ型半導体領域に形成される蓄積領域に加え、Ｎ-
型半導体領域に形成される障壁領域も信号電荷の蓄積に
寄与させることができる。また、特に転送効率が問題と
なる信号電荷が小さい場合は、電荷転送部末端に形成さ
れた第２の導電性電極の電極長は、従来の第２の導電性
電極の電極長に比べて小さく、他の第２の導電性電極の
電極長と少なくとも同じにすることができるため、転送
効率が電極長で制限されると言う問題点を解決すること
ができるという効果がある。
遊拡散層に隣接し、他の第１の導電性電極に印加される
電圧ＶMと異なる定電圧ＶGが印加される第１の導電性電
極下の電位ポテンシャルφOが、他の第１の電荷転送電
極下のＮ型半導体領域に形成される電位ポテンシャルφ
Mより深く、且つ、第２の電荷転送電極に印加されるク
ロックパルスのハイレベルにより第２の電荷転送電極下
のＮ-型半導体領域に形成される電位ポテンシャルφH’
より浅くなるような定電圧を印加することにより、信号
電荷の転送方向を規定することができ、信号電荷が多い
場合は、電荷転送部末端に形成された第２の導電性電極
下のＮ型半導体領域に形成される蓄積領域に加え、Ｎ-
型半導体領域に形成される障壁領域も信号電荷の蓄積に
寄与させることができる。また、特に転送効率が問題と
なる信号電荷が小さい場合は、電荷転送部末端に形成さ
れた第２の導電性電極の電極長は、従来の第２の導電性
電極の電極長に比べて小さく、他の第２の導電性電極の
電極長と少なくとも同じにすることができるため、転送
効率が電極長で制限されると言う問題点を解決すること
ができるという効果がある。
【図１】（ａ）は本発明の実施例を示す平面図、（ｂ）
は図１（ａ）のＩ−Ｉ’線に沿う内部構造を示す断面
図、（ｃ），（ｄ），（ｅ）は駆動動作を説明する図で
ある。
は図１（ａ）のＩ−Ｉ’線に沿う内部構造を示す断面
図、（ｃ），（ｄ），（ｅ）は駆動動作を説明する図で
ある。
【図２】本発明において電極に印加する電圧を示す図で
ある。
ある。
【図３】本発明の効果を説明するための図である。
【図４】（ａ）は従来例を示す平面図、（ｂ）は図４
（ａ）のＩ−Ｉ’線に沿う内部構造を示す断面図、
（ｃ），（ｄ），（ｅ）は駆動動作を説明する図であ
る。
（ａ）のＩ−Ｉ’線に沿う内部構造を示す断面図、
（ｃ），（ｄ），（ｅ）は駆動動作を説明する図であ
る。
【図５】従来例において電極に印加する電圧を示す図で
ある。
ある。
１０１ Ｐ型半導体基板 １０２ Ｎ型半導体領域 １０３ Ｎ-型半導体領域 １０４ Ｎ+型半導体領域 １０５ Ｐ+型半導体基板 １０６ 絶縁膜 １０７ 第１の導電性電極 １０８ 第２の導電性電極 １０９ 信号電荷検出部 １１０ 金属配線 １１１ 電荷転送部 １１２ａ 浮遊拡散層 １１２ｂ 第３の導電性電極
Claims (7)
- 【請求項１】 第１の電荷転送電極と、第２の電荷転送
電極と、信号電荷検出部とを有する電荷転送装置であっ
て、 第１の電荷転送電極と第２の電荷転送電極とは、電極下
の半導体層に電位分布構造をもたせることにより、信号
電荷を信号電荷検出部に転送するものであり、 信号電荷検出部は、前記電荷転送電極にて転送された信
号電荷を浮遊拡散層に送り込み、これによって生じる浮
遊拡散層の電位の変位を検出するものであり、 さらに前記第１の電荷転送電極のうち前記信号電荷検出
部に隣接した電極は、残りの第１の電荷転送電極より電
気的に分離したものであることを特徴とする電荷転送装
置。 - 【請求項２】 前記電気的に分離した第１の電荷転送電
極は、残りの第１の電荷転送電極に印加する電圧とは異
なる電圧が印加されるものであることを特徴とする請求
項１に記載の電荷転送装置。 - 【請求項３】 前記電気的に分離した第１の電荷転送電
極に印加される電圧により電極下に形成される電位ポテ
ンシャルは、残りの第１の電荷転送電極に印加される電
圧により電極下に形成される電位ポテンシャルより深
く、かつ前記第２の電荷転送電極に印加されるパルス電
圧のハイレベルにより電極下に形成される電位ポテンシ
ャルより浅く設定されたものであることを特徴とする請
求項２に記載の電荷転送装置。 - 【請求項４】 前記第１の電荷転送電極は、半導体基板
に形成された半導体領域を有し、定電圧が印加されて駆
動されるものであることを特徴とする請求項１，２又は
３に記載の電荷転送装置。 - 【請求項５】 前記第２の電荷転送電極は、半導体基板
に自己整合的に形成された２つの半導体領域を有し、一
電極置きに結線された２つの群からなり、 各第２の電荷転送電極群は、位相の異なるパルス電圧が
印加されるものであることを特徴とする請求項１，２又
は３に記載の電荷転送装置。 - 【請求項６】 前記２つの自己整合的な半導体領域は、
濃度が異なるものであることを特徴とする請求項５に記
載の電荷転送装置。 - 【請求項７】 前記半導体領域は、前記半導体基板とは
異なる導電型であることを特徴とする請求項４，５又は
６に記載の電荷転送装置。
Priority Applications (6)
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|---|---|---|---|
| JP7133151A JP2768311B2 (ja) | 1995-05-31 | 1995-05-31 | 電荷転送装置 |
| EP96108667A EP0745997B1 (en) | 1995-05-31 | 1996-05-30 | Charge coupled device with high charge transfer efficiency |
| DE69622929T DE69622929D1 (de) | 1995-05-31 | 1996-05-30 | Ladungsgekoppelte Anordnung mit hocheffizienter Ladungskopplung |
| US08/655,910 US5796801A (en) | 1995-05-31 | 1996-05-31 | Charge coupled device with high charge transfer efficiency |
| KR1019960018972A KR100249412B1 (ko) | 1995-05-31 | 1996-05-31 | 전하 결합 장치 |
| TW085106612A TW297953B (ja) | 1995-05-31 | 1996-06-03 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7133151A JP2768311B2 (ja) | 1995-05-31 | 1995-05-31 | 電荷転送装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08330573A true JPH08330573A (ja) | 1996-12-13 |
| JP2768311B2 JP2768311B2 (ja) | 1998-06-25 |
Family
ID=15097908
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7133151A Expired - Lifetime JP2768311B2 (ja) | 1995-05-31 | 1995-05-31 | 電荷転送装置 |
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| Country | Link |
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| EP (1) | EP0745997B1 (ja) |
| JP (1) | JP2768311B2 (ja) |
| KR (1) | KR100249412B1 (ja) |
| DE (1) | DE69622929D1 (ja) |
| TW (1) | TW297953B (ja) |
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|---|---|---|---|---|
| JP2768312B2 (ja) * | 1995-06-02 | 1998-06-25 | 日本電気株式会社 | 電荷転送装置、その駆動方法及び製造方法 |
| US5929471A (en) * | 1997-05-30 | 1999-07-27 | Dalsa, Inc. | Structure and method for CCD sensor stage selection |
| US6586784B1 (en) * | 2002-10-02 | 2003-07-01 | Eastman Kodak Company | Accumulation mode clocking of a charge-coupled device |
| US7952633B2 (en) * | 2004-11-18 | 2011-05-31 | Kla-Tencor Technologies Corporation | Apparatus for continuous clocking of TDI sensors |
| US7880782B2 (en) * | 2008-05-30 | 2011-02-01 | Eastman Kodak Company | Image sensor clocking method |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05211180A (ja) * | 1991-09-26 | 1993-08-20 | Toshiba Corp | 電荷転送装置 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4178519A (en) * | 1978-08-16 | 1979-12-11 | General Electric Company | Input circuit for charge transfer apparatus |
| US4896340A (en) * | 1985-11-01 | 1990-01-23 | Hughes Aircraft Company | Partial direct injection for signal processing system |
| JPS63122271A (ja) * | 1986-11-12 | 1988-05-26 | Hitachi Ltd | 電荷転送素子 |
| US5065203A (en) * | 1988-07-07 | 1991-11-12 | Tektronix, Inc. | Trench structured charge-coupled device |
| JPH0728031B2 (ja) * | 1989-02-11 | 1995-03-29 | 日本電気株式会社 | 電荷転送装置 |
| JP3070146B2 (ja) * | 1991-06-19 | 2000-07-24 | ソニー株式会社 | 固体撮像装置 |
| JPH06314706A (ja) * | 1993-04-30 | 1994-11-08 | Nec Corp | 電荷転送装置、その駆動方法およびその製造方法 |
| KR950002084A (ko) * | 1993-06-22 | 1995-01-04 | 오가 노리오 | 전하전송장치 |
-
1995
- 1995-05-31 JP JP7133151A patent/JP2768311B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1996
- 1996-05-30 DE DE69622929T patent/DE69622929D1/de not_active Expired - Lifetime
- 1996-05-30 EP EP96108667A patent/EP0745997B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1996-05-31 US US08/655,910 patent/US5796801A/en not_active Expired - Fee Related
- 1996-05-31 KR KR1019960018972A patent/KR100249412B1/ko not_active Expired - Fee Related
- 1996-06-03 TW TW085106612A patent/TW297953B/zh active
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05211180A (ja) * | 1991-09-26 | 1993-08-20 | Toshiba Corp | 電荷転送装置 |
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|---|---|
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| EP0745997B1 (en) | 2002-08-14 |
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