JPS5838081A - 固体撮像装置 - Google Patents
固体撮像装置Info
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- JPS5838081A JPS5838081A JP56135797A JP13579781A JPS5838081A JP S5838081 A JPS5838081 A JP S5838081A JP 56135797 A JP56135797 A JP 56135797A JP 13579781 A JP13579781 A JP 13579781A JP S5838081 A JPS5838081 A JP S5838081A
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- vertical
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- Pending
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-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
- H10F39/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one element covered by group H10F30/00, e.g. radiation detectors comprising photodiode arrays
- H10F39/10—Integrated devices
- H10F39/12—Image sensors
- H10F39/15—Charge-coupled device [CCD] image sensors
- H10F39/153—Two-dimensional or three-dimensional array CCD image sensors
Landscapes
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は電荷転送素子を用いて構成した固体撮像装置に
関し、特に、基本的にはインターライン転送型であり、
オーバーフロー・ドレインが設けられることなくプルニ
ミング現象やスミア現象が効果的に抑圧され、しかも、
駆動系が簡易化される改良された固体撮像装置に関する
。
関し、特に、基本的にはインターライン転送型であり、
オーバーフロー・ドレインが設けられることなくプルニ
ミング現象やスミア現象が効果的に抑圧され、しかも、
駆動系が簡易化される改良された固体撮像装置に関する
。
電荷結合素子（チャージ・カップルド・ディバイス、′
以下、ＣＣＤという。）等の電荷転送素子の電荷転送動
作を応用した固体撮像装置には、大別して、フレーム転
送型のものとインターライン転送型のものとがあシ、い
ずれも、小型軽量で、低消費電力であり、かつ、信頼性
が高い等々の優れた点を有しており、将来性豊かな撮像
装置である。しかしながら、このような長所の反面、ま
た、ブルーミング現象やスミア現象に関して解決される
べき問題が残存しているものでもある。
以下、ＣＣＤという。）等の電荷転送素子の電荷転送動
作を応用した固体撮像装置には、大別して、フレーム転
送型のものとインターライン転送型のものとがあシ、い
ずれも、小型軽量で、低消費電力であり、かつ、信頼性
が高い等々の優れた点を有しており、将来性豊かな撮像
装置である。しかしながら、このような長所の反面、ま
た、ブルーミング現象やスミア現象に関して解決される
べき問題が残存しているものでもある。
ブルーミング現象やスミア現象による撮像出力再生画像
の劣化の軽減策は、既にいくつか提案されている。例え
ば、ブルーミング現象の抑圧には、ＣＣＤを利用した固
体撮像装置、即ち、ｃｃＤ撮像撮像装置費光時に受光素
子部の蓄積容量を超えて溢れ出Ｉす過剰電荷を排出する
ためのオーバーフロー・ドレインを設けることが、効果
のある手段である。しかし、このようなオーバーフロー
Φドレインを設けることは、ＣＣＤ撮像装置内の受光素
子部の各々の面積を小ならしめ、また、その集積度を低
下せしめることに々す、撮像感度の低下や解像度の低下
をもたらす欠点を伴う。
の劣化の軽減策は、既にいくつか提案されている。例え
ば、ブルーミング現象の抑圧には、ＣＣＤを利用した固
体撮像装置、即ち、ｃｃＤ撮像撮像装置費光時に受光素
子部の蓄積容量を超えて溢れ出Ｉす過剰電荷を排出する
ためのオーバーフロー・ドレインを設けることが、効果
のある手段である。しかし、このようなオーバーフロー
Φドレインを設けることは、ＣＣＤ撮像装置内の受光素
子部の各々の面積を小ならしめ、また、その集積度を低
下せしめることに々す、撮像感度の低下や解像度の低下
をもたらす欠点を伴う。
そこで、オーバーフローＯトンインを設けることなく、
プルーミング現象やスミア現象を抑圧できるものとして
、イングーライン転送型を形成するＣＣＤ撮像装置に於
ける受光・垂直転送部と水平転送部との間に、フレーム
転送型を形成するＣＣＤ撮像装置に於いて設けられる如
くの蓄積部を設け、垂直転送部中の信号電荷を高速転送
してこの蓄積部へ移し、空になった垂直転送部を受光期
間にオーバーフロー・ドレインと同様に機能させるよう
にした、インターライン転送型を発展させたものが提案
されている。ここでは、斯かるインターライン転送型を
発展させた固体撮像装置を・・イブリッド転送型固体撮
像装置と呼ぶことにするが、この・・イブリッド転送型
に於いては、受光素子部から垂直転送部へ読み出された
信号電荷け、蓄積部へ高速垂直転送されて、蓄積部から
水平転送部へ各水平ブランキング期間に相当する期間毎
に転送される。そして、空になった垂直転送部は受光期
間に於いて、受光素子部からの過剰電荷や受光により垂
直転送部に流れ込む不要電荷に対してオーバーフロー・
ドレインとしての役割りを果し、また、受光期間後の受
光素子から垂直転送部への信号電荷の読出しが行われる
読出し期間に先立って、垂直転送部に於ける不用電荷の
掃出し転送が行われるので、垂直転送部から蓄積部へ転
送される信号電荷に不要な電荷が混入することがなく、
しかも、垂直転送部に゛於ける信号電荷の蓄積部への転
送は高速で短時間になされるので、垂直転送部が信号電
荷を転送している期間に於ける不用電荷の流入が少とな
る。従って、ブルーミング現象やスミア現象が軽減され
た撮像出力信号を得ることができる。
プルーミング現象やスミア現象を抑圧できるものとして
、イングーライン転送型を形成するＣＣＤ撮像装置に於
ける受光・垂直転送部と水平転送部との間に、フレーム
転送型を形成するＣＣＤ撮像装置に於いて設けられる如
くの蓄積部を設け、垂直転送部中の信号電荷を高速転送
してこの蓄積部へ移し、空になった垂直転送部を受光期
間にオーバーフロー・ドレインと同様に機能させるよう
にした、インターライン転送型を発展させたものが提案
されている。ここでは、斯かるインターライン転送型を
発展させた固体撮像装置を・・イブリッド転送型固体撮
像装置と呼ぶことにするが、この・・イブリッド転送型
に於いては、受光素子部から垂直転送部へ読み出された
信号電荷け、蓄積部へ高速垂直転送されて、蓄積部から
水平転送部へ各水平ブランキング期間に相当する期間毎
に転送される。そして、空になった垂直転送部は受光期
間に於いて、受光素子部からの過剰電荷や受光により垂
直転送部に流れ込む不要電荷に対してオーバーフロー・
ドレインとしての役割りを果し、また、受光期間後の受
光素子から垂直転送部への信号電荷の読出しが行われる
読出し期間に先立って、垂直転送部に於ける不用電荷の
掃出し転送が行われるので、垂直転送部から蓄積部へ転
送される信号電荷に不要な電荷が混入することがなく、
しかも、垂直転送部に゛於ける信号電荷の蓄積部への転
送は高速で短時間になされるので、垂直転送部が信号電
荷を転送している期間に於ける不用電荷の流入が少とな
る。従って、ブルーミング現象やスミア現象が軽減され
た撮像出力信号を得ることができる。
しかしながら、斯かるハイブリッド転送型では、上述の
如くの垂直転送部に於ける不用電荷の掃出し転送は、信
号電荷の蓄積部への転送方、向とは逆の方向に高速で行
われることが必要となり、このため垂直転送駆動系の構
成及び動作が複雑になる欠点がある。また、垂直転送部
での電荷転送時に於ける過剰電荷対策のため受光素子部
や垂直転送部に余分な取扱い電荷容量を持たせることが
必要となシ、最大取扱い電荷量の一部（通常ＳＯ％以下
）しか信号電荷とし得ないという欠点もある。
如くの垂直転送部に於ける不用電荷の掃出し転送は、信
号電荷の蓄積部への転送方、向とは逆の方向に高速で行
われることが必要となり、このため垂直転送駆動系の構
成及び動作が複雑になる欠点がある。また、垂直転送部
での電荷転送時に於ける過剰電荷対策のため受光素子部
や垂直転送部に余分な取扱い電荷容量を持たせることが
必要となシ、最大取扱い電荷量の一部（通常ＳＯ％以下
）しか信号電荷とし得ないという欠点もある。
そこ÷本発明は、上述の如くの従来の固体撮像装置に於
ける問題を解決すべく、上述したハイブリッド転送型の
長所を備え、しかも、従来の・・イブリッド転送型で必
要とされた高速掃出転送が不要とされて垂直転送駆動系
が簡易化され、かつ、信号電荷容量が犬と′されて、撮
像出力信号のダイナミックレンジを拡大することができ
る、改良された固体撮像装置２．を提供するものである
。以下、図面を参照して本発明の実施例について説萌す
る。
ける問題を解決すべく、上述したハイブリッド転送型の
長所を備え、しかも、従来の・・イブリッド転送型で必
要とされた高速掃出転送が不要とされて垂直転送駆動系
が簡易化され、かつ、信号電荷容量が犬と′されて、撮
像出力信号のダイナミックレンジを拡大することができ
る、改良された固体撮像装置２．を提供するものである
。以下、図面を参照して本発明の実施例について説萌す
る。
第１図は本発明に係る固体撮像装置の−ｐ＋＋を示し、
この列に於いては、水平列及び垂直列を形成して配され
た複数の受光素子部〆と受光素子部ｌの垂直列に沿って
配された複数列の、例えば、ＣＣＤ群で形成された垂直
転送部コとを含み、各受光素子部ｌの垂直列とこれに対
応する垂直転送部２との間の位置に設けられた読出ゲー
ト部３が配されて成る受光・垂直転送部すと、例えば、
ＣＣＤ群で形成された水平転送部夕と、水平転送部５に
結合した出力部６と、受光・垂直転送部Ｖと水平転送部
りとの間に配された他のＣＣＤ群で成不蓄積部７とが、
−半導体基体上に設けられている。蓄積部７には各垂直
転送部コの他端が結合しており、受光素子部ｌの水平列
の数に対応する数の蓄積・転送部の水平列ざが形成され
ている。さらに、出力部６から信号出力端子６ａが導出
され−ている。そして、受光素子部ｌの垂直列以外の部
分は１．遮光層７で覆われている。垂直転送部２及び蓄
積部？には、−夫々、所定や垂直転送りロック信号が供
給され、また、水平転送部！には所定の水平転送りロッ
ク信号が供給されて電荷転送動作がなされる。そして、
例えば、ｌフィールド期間内の受光により各受光素子部
／に得られた信号電荷が、読出ゲート部・３に印加され
る読出パルスによって垂直転送部２へ読み出され、これ
が垂直転送部２から蓄積部７へ高速垂直転送されて、受
光素子部ｌの各水平列で得られた信号電荷が蓄積部りの
蓄積・転送部の各水平列ｇへ移される。この蓄積部７へ
移された信号電荷は、各水平帰線期間に相当する期間ご
とにｔ水子列ｇずつ順次水平転送部Ｓへ転送され、これ
が各水平映像期間に相当する期間に出力部６へ水平転送
されて、信号出力端子６ａに撮像出力が得られる。
この列に於いては、水平列及び垂直列を形成して配され
た複数の受光素子部〆と受光素子部ｌの垂直列に沿って
配された複数列の、例えば、ＣＣＤ群で形成された垂直
転送部コとを含み、各受光素子部ｌの垂直列とこれに対
応する垂直転送部２との間の位置に設けられた読出ゲー
ト部３が配されて成る受光・垂直転送部すと、例えば、
ＣＣＤ群で形成された水平転送部夕と、水平転送部５に
結合した出力部６と、受光・垂直転送部Ｖと水平転送部
りとの間に配された他のＣＣＤ群で成不蓄積部７とが、
−半導体基体上に設けられている。蓄積部７には各垂直
転送部コの他端が結合しており、受光素子部ｌの水平列
の数に対応する数の蓄積・転送部の水平列ざが形成され
ている。さらに、出力部６から信号出力端子６ａが導出
され−ている。そして、受光素子部ｌの垂直列以外の部
分は１．遮光層７で覆われている。垂直転送部２及び蓄
積部？には、−夫々、所定や垂直転送りロック信号が供
給され、また、水平転送部！には所定の水平転送りロッ
ク信号が供給されて電荷転送動作がなされる。そして、
例えば、ｌフィールド期間内の受光により各受光素子部
／に得られた信号電荷が、読出ゲート部・３に印加され
る読出パルスによって垂直転送部２へ読み出され、これ
が垂直転送部２から蓄積部７へ高速垂直転送されて、受
光素子部ｌの各水平列で得られた信号電荷が蓄積部りの
蓄積・転送部の各水平列ｇへ移される。この蓄積部７へ
移された信号電荷は、各水平帰線期間に相当する期間ご
とにｔ水子列ｇずつ順次水平転送部Ｓへ転送され、これ
が各水平映像期間に相当する期間に出力部６へ水平転送
されて、信号出力端子６ａに撮像出力が得られる。
上述の受光・垂直転送部Ｖは、より詳細には、第２図に
示される如く、受光素子部ｌとこれに対応する垂直転送
部コとの間に読出ゲート部３が形成されており、受光素
子部ｌの読出ゲート部３側とは反対側及び−各受光素子
部１間にチャンネル・ストッパ一部ｌθが形成されてい
る。そして、各受光素子部ｌを単位とする単位画素の水
平列毎に水平方向に延び、垂直転送部コ上を覆う垂直転
送電極／／が順次配さ、れている。ごの各垂直転送部’
ＦｆＬ／／は読出ゲート部３上にも共通に配されていて
読出ゲート電極も兼ねており、また、電荷蓄積電極部／
／ａと電位障壁電極部／／ｂとから成っている。斯かる
各垂直転送電極／／には、信号電荷を読み出すための読
出パルスが供給され、さらに、２相の垂直転送りロック
信号の一方及び他方が１つおきに供給される。
示される如く、受光素子部ｌとこれに対応する垂直転送
部コとの間に読出ゲート部３が形成されており、受光素
子部ｌの読出ゲート部３側とは反対側及び−各受光素子
部１間にチャンネル・ストッパ一部ｌθが形成されてい
る。そして、各受光素子部ｌを単位とする単位画素の水
平列毎に水平方向に延び、垂直転送部コ上を覆う垂直転
送電極／／が順次配さ、れている。ごの各垂直転送部’
ＦｆＬ／／は読出ゲート部３上にも共通に配されていて
読出ゲート電極も兼ねており、また、電荷蓄積電極部／
／ａと電位障壁電極部／／ｂとから成っている。斯かる
各垂直転送電極／／には、信号電荷を読み出すための読
出パルスが供給され、さらに、２相の垂直転送りロック
信号の一方及び他方が１つおきに供給される。
第３図は第２図の■−■の断面を示し、ここに、本発明
に係る装置の特徴的構成が示されている。
に係る装置の特徴的構成が示されている。
即ち、例えば、Ｐ形半導体基体１２の一方の表面側に受
光素子部ｌ及び垂直転送部２がＮ形半導体領域として形
成されているが、ここで、この垂直転送部コは埋込みチ
ャンネル型ＣＯＤとされ、その周囲を、読出ゲート部３
を含む高不純物濃度のＰ形半導体領域１３とチャンネル
・ストッパ一部１０を形成する高不純物濃度のＰ型半導
体領域とで包囲されているのである。そして、これら各
部の上には絶縁層／＜１’が配され、この絶縁層／Ｕを
介して、垂直転送部コ及び読出ゲート部３上に、読出ゲ
ート電極を兼ねる垂直転送電極／／が配されている。
光素子部ｌ及び垂直転送部２がＮ形半導体領域として形
成されているが、ここで、この垂直転送部コは埋込みチ
ャンネル型ＣＯＤとされ、その周囲を、読出ゲート部３
を含む高不純物濃度のＰ形半導体領域１３とチャンネル
・ストッパ一部１０を形成する高不純物濃度のＰ型半導
体領域とで包囲されているのである。そして、これら各
部の上には絶縁層／＜１’が配され、この絶縁層／Ｕを
介して、垂直転送部コ及び読出ゲート部３上に、読出ゲ
ート電極を兼ねる垂直転送電極／／が配されている。
斯くの如くに構成された本発明に係る装置の一例の各垂
直転送電極には、例えば、第す図に示される如くの駆動
信号φｌ及びφコが、１つおきに交互に供給される。駆
動信号φｌは読出期間Ｔｒに読出パルスＰｒを、そして
垂直転送期間Ｔｖに垂直転送りロック信号ψｌを有し、
受光期間Ｔｉでは負の電圧、例えば、−／りＶをとる信
号であり、また、駆動信号φ２は読出期間Ｔｒに読出パ
ルス・Ｐｒをそして垂直転送期間ＴＶには、垂直転送り
ロック信号ψｌとは逆相の垂直転送りロック信号ψコを
有し、受光期間Ｔｉでは、駆動信号φ／よりも絶対値が
小である負の電圧、列えば、＝５ｖをとる信号である。
直転送電極には、例えば、第す図に示される如くの駆動
信号φｌ及びφコが、１つおきに交互に供給される。駆
動信号φｌは読出期間Ｔｒに読出パルスＰｒを、そして
垂直転送期間Ｔｖに垂直転送りロック信号ψｌを有し、
受光期間Ｔｉでは負の電圧、例えば、−／りＶをとる信
号であり、また、駆動信号φ２は読出期間Ｔｒに読出パ
ルス・Ｐｒをそして垂直転送期間ＴＶには、垂直転送り
ロック信号ψｌとは逆相の垂直転送りロック信号ψコを
有し、受光期間Ｔｉでは、駆動信号φ／よりも絶対値が
小である負の電圧、列えば、＝５ｖをとる信号である。
ここで、読出パルスＰｒは正の電圧、例えば＋ｊＶとさ
れており、また、互いに逆相である２相の垂直転送りロ
ック信号ψｌ及びψコは、共に、負の電圧範囲のパルス
列とされておシ、例えば、高レベル側を−ｊＶとし低レ
ベル側を−／４ｔＶとするものとされている。
れており、また、互いに逆相である２相の垂直転送りロ
ック信号ψｌ及びψコは、共に、負の電圧範囲のパルス
列とされておシ、例えば、高レベル側を−ｊＶとし低レ
ベル側を−／４ｔＶとするものとされている。
次に、動作について述べる。先ず、垂直転送電極／／に
駆動信号φｌ又はφλの読出パルスが供給される読出期
間Ｔｒには、読出ゲート部３の電位が高く（深く）なっ
て、受光素子部ｌに蓄積された信号電荷が読出ゲート部
３を介して垂直転送部ユへ読み出される。続く垂直転送
期間Ｔｖには、各垂直転送電極／／に垂直転送りロック
信号ψｌ及びψコが１つおきに交互に供給されて、読み
出。
駆動信号φｌ又はφλの読出パルスが供給される読出期
間Ｔｒには、読出ゲート部３の電位が高く（深く）なっ
て、受光素子部ｌに蓄積された信号電荷が読出ゲート部
３を介して垂直転送部ユへ読み出される。続く垂直転送
期間Ｔｖには、各垂直転送電極／／に垂直転送りロック
信号ψｌ及びψコが１つおきに交互に供給されて、読み
出。
された信号電荷の蓄積部７への高速垂直転送がなされる
。そして、−次に続く受光期間Ｔｉに於いては、垂直転
送電極／／に駆動信号φｌ及びφ２の負の電圧（−１５
Ｖ及び−５ｖ′）が供給され、受光素子部ｌでは受光に
よる信号電荷の蓄積が行われる。その後、再び、読出期
間Ｔｒとなって以下上述の動作が繰り返される。
。そして、−次に続く受光期間Ｔｉに於いては、垂直転
送電極／／に駆動信号φｌ及びφ２の負の電圧（−１５
Ｖ及び−５ｖ′）が供給され、受光素子部ｌでは受光に
よる信号電荷の蓄積が行われる。その後、再び、読出期
間Ｔｒとなって以下上述の動作が繰り返される。
ことで、高不純物濃度のＰ形半導体領域である読出ゲー
ト部３は、正の電圧値（＋ Ｓ Ｖ）をもつ読出パルス
Ｐｒが印加される読出期間Ｔｒ以外の垂直転送期間ＴＶ
及び受光期間Ｔ１に於いては、負の電圧（−タＶ又は−
／３−Ｖ）が印加されていることになり、正孔の蓄積状
態にあるアキュムレーション状態にあるようにされてい
る。これによリ、受光期間Ｔｉに受光素子部ｌに入射す
る過剰光により発生した過剰電荷は、アキュムレーショ
ン状態にある読出ゲート部３を含む垂直転送部コの周囲
のＰ形半導体領域１３の正孔濃度が半導体基体ｌコより
高いので半導体基体１２へ拡散し、垂、直伝送部コへの
流れ込みは極めて小となる。このとき、垂直転送部２の
方向に流れる擬信号電荷成分のうち垂直転送部２中に流
れ込むものの割合は、ｐを半導体基体／２の不純物濃度
、例えば、りＸ７０ （４ｍ とし、ｐ＋をＰ形半
導体領域１３の不純物濃度、例えば、２×１０ ｃｍ
とすると、ｐ／ｐ＋となり、例えば、ｐ／ｐ＋ ＝
／／’ｌ Ｏにすぎない。
ト部３は、正の電圧値（＋ Ｓ Ｖ）をもつ読出パルス
Ｐｒが印加される読出期間Ｔｒ以外の垂直転送期間ＴＶ
及び受光期間Ｔ１に於いては、負の電圧（−タＶ又は−
／３−Ｖ）が印加されていることになり、正孔の蓄積状
態にあるアキュムレーション状態にあるようにされてい
る。これによリ、受光期間Ｔｉに受光素子部ｌに入射す
る過剰光により発生した過剰電荷は、アキュムレーショ
ン状態にある読出ゲート部３を含む垂直転送部コの周囲
のＰ形半導体領域１３の正孔濃度が半導体基体ｌコより
高いので半導体基体１２へ拡散し、垂、直伝送部コへの
流れ込みは極めて小となる。このとき、垂直転送部２の
方向に流れる擬信号電荷成分のうち垂直転送部２中に流
れ込むものの割合は、ｐを半導体基体／２の不純物濃度
、例えば、りＸ７０ （４ｍ とし、ｐ＋をＰ形半
導体領域１３の不純物濃度、例えば、２×１０ ｃｍ
とすると、ｐ／ｐ＋となり、例えば、ｐ／ｐ＋ ＝
／／’ｌ Ｏにすぎない。
従って、オーバーフロー・ドレインを設けることなく過
剰電荷の垂直転送部コへの流入が効果的に防止されると
ともに、受光期間Ｔｉに受光素子部／に蓄積された信号
電荷を垂直転送部２へ読み出すに先立って、垂直転送部
コの不用電荷を排出するという動作の必要がなくなり、
従来の）・イブリッド転送型の装置に於いて行われる如
−くの読出期間の直前の掃出転送は不要とされる。もち
ろん、垂直転送部コは遮光層で覆われているので、光が
直接入射することはない。
剰電荷の垂直転送部コへの流入が効果的に防止されると
ともに、受光期間Ｔｉに受光素子部／に蓄積された信号
電荷を垂直転送部２へ読み出すに先立って、垂直転送部
コの不用電荷を排出するという動作の必要がなくなり、
従来の）・イブリッド転送型の装置に於いて行われる如
−くの読出期間の直前の掃出転送は不要とされる。もち
ろん、垂直転送部コは遮光層で覆われているので、光が
直接入射することはない。
また、受光期間Ｔｉに於いては、垂直転送部コには各受
光素子部ｌに対応する部分に絶対値の異なる負の電圧（
−／！；Ｖと一タＶ）が交互に固定バイアスとして印加
されていることになるので、転送動作が停止されている
とともに、電位の低い（浅い）部分と高い（深い）部分
が交互に形成されており、垂直転送部コに僅かに流れ込
んだ擬信号電荷は流れ込んだ場所に蓄積され、垂直転送
部２内を移動することがない。従って、これにより、撮
像出力信号にもとすく再生画像上で棒状のパターンとな
って画質を劣化させるプルーミング現象が生ずることは
゛ない。斯かる棒状パターンを生ぜしめるプルーミング
現象が生ずるのは、受光期間Ｔｉに垂直転送部コに流入
した擬信号電荷が垂直転送部コの電位の高い（深い）部
分を飽和させた場合であるが、受光素子部ｌへの過剰光
によシ発生した擬信号電荷を１．とじ、このうち半導体
基体１２の裏側（受光素子部ｌ側とは反対側）へ流れる
ものの割合をαとすると、垂直転送部２へ流れ込む擬信
号電荷■ｏ′は（／−α）・ｐ／ｐ＋・ＩＯとなり、こ
こで、前述の如＜ ｐ／ｐ＋＝ ｔＡＯとし、αを０．
ざとするとＩ。’ −＝／／２００ ＠ Ｉｏとなるの
で、上述の垂直転送部コの電位の高い（深い）部分を飽
和させる擬信号電荷の２０θ倍の擬信号電荷を発生させ
る過剰光までは、棒状パターンを生ぜしめるプルーミン
グ現象の発生を防げるという優れたプルーミング現象抑
圧効果をもっことに毒る。
光素子部ｌに対応する部分に絶対値の異なる負の電圧（
−／！；Ｖと一タＶ）が交互に固定バイアスとして印加
されていることになるので、転送動作が停止されている
とともに、電位の低い（浅い）部分と高い（深い）部分
が交互に形成されており、垂直転送部コに僅かに流れ込
んだ擬信号電荷は流れ込んだ場所に蓄積され、垂直転送
部２内を移動することがない。従って、これにより、撮
像出力信号にもとすく再生画像上で棒状のパターンとな
って画質を劣化させるプルーミング現象が生ずることは
゛ない。斯かる棒状パターンを生ぜしめるプルーミング
現象が生ずるのは、受光期間Ｔｉに垂直転送部コに流入
した擬信号電荷が垂直転送部コの電位の高い（深い）部
分を飽和させた場合であるが、受光素子部ｌへの過剰光
によシ発生した擬信号電荷を１．とじ、このうち半導体
基体１２の裏側（受光素子部ｌ側とは反対側）へ流れる
ものの割合をαとすると、垂直転送部２へ流れ込む擬信
号電荷■ｏ′は（／−α）・ｐ／ｐ＋・ＩＯとなり、こ
こで、前述の如＜ ｐ／ｐ＋＝ ｔＡＯとし、αを０．
ざとするとＩ。’ −＝／／２００ ＠ Ｉｏとなるの
で、上述の垂直転送部コの電位の高い（深い）部分を飽
和させる擬信号電荷の２０θ倍の擬信号電荷を発生させ
る過剰光までは、棒状パターンを生ぜしめるプルーミン
グ現象の発生を防げるという優れたプルーミング現象抑
圧効果をもっことに毒る。
さらに、垂直転送期間ＴＶにも読出ゲート部３には負の
電圧が印加されていてアキュムレーション状態にあり、
Ｐ形半導体領域１３が受光時と同様の作用をなして、垂
直転送部２への擬信号電荷の流入が極めて僅かなものと
されるので、垂直転送部２へ流入した擬信号電荷が垂直
転送されることにより生ずる、再生画像上に白い縦筋を
生ぜしめるスミア現象も著るしく軽減される。そのうえ
、過剰電荷対策として受光素子部ｌや垂直転送部２に余
分な取扱い電荷容量を持たせるということが不要となる
ので、受光素子部ｌや垂直転送部２の取扱い電荷容量を
全て信号電荷の為に利用できて、撮像出力信号のダイナ
ミックレンジを拡大することができるか、あるいは、駆
動信号の振幅を小として駆動系の負担を軽減することが
できる。
電圧が印加されていてアキュムレーション状態にあり、
Ｐ形半導体領域１３が受光時と同様の作用をなして、垂
直転送部２への擬信号電荷の流入が極めて僅かなものと
されるので、垂直転送部２へ流入した擬信号電荷が垂直
転送されることにより生ずる、再生画像上に白い縦筋を
生ぜしめるスミア現象も著るしく軽減される。そのうえ
、過剰電荷対策として受光素子部ｌや垂直転送部２に余
分な取扱い電荷容量を持たせるということが不要となる
ので、受光素子部ｌや垂直転送部２の取扱い電荷容量を
全て信号電荷の為に利用できて、撮像出力信号のダイナ
ミックレンジを拡大することができるか、あるいは、駆
動信号の振幅を小として駆動系の負担を軽減することが
できる。
なお、垂直転送部コは埋込みチャンネル型ＣＣＤとされ
ているので、垂直転送期間ＴＶに於ける電荷転送効率は
極めて優れている。
ているので、垂直転送期間ＴＶに於ける電荷転送効率は
極めて優れている。
以上説明した如く、本発明に係る固体撮像装置は、オー
バーフロー・ドレインを設けることなくプルーミング現
象やスミア現象の発生を効果的に回避することができる
ので、高感度、高解像度で良質の撮像出力信号が得られ
るものとな９、しかも、従来のハイブリッド転送型の装
置に於いて必要となる高速掃出転送動作は必要とされな
いので、垂直転送駆動系が極めて簡易化されたものとな
る。
バーフロー・ドレインを設けることなくプルーミング現
象やスミア現象の発生を効果的に回避することができる
ので、高感度、高解像度で良質の撮像出力信号が得られ
るものとな９、しかも、従来のハイブリッド転送型の装
置に於いて必要となる高速掃出転送動作は必要とされな
いので、垂直転送駆動系が極めて簡易化されたものとな
る。
また、過剰電荷や不用電荷の垂直転送部への流入が効果
的に軽減されるので、受光素子部や垂直転送部の信号電
荷に対する取扱いて荷容量を大とすることができ、拡大
されたダイナミックレンジをもつ撮像出力信号を得るこ
とができる。
的に軽減されるので、受光素子部や垂直転送部の信号電
荷に対する取扱いて荷容量を大とすることができ、拡大
されたダイナミックレンジをもつ撮像出力信号を得るこ
とができる。
々お、本発明に係る固体撮像装置は、上述の実施例に限
られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で
種々の態様がとられてよいこと勿論である。例えば、コ
相垂直転送駆動のもののみならず、３相もしくはす相垂
直転送駆動のものも上述と同様にして得ることができる
。
られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で
種々の態様がとられてよいこと勿論である。例えば、コ
相垂直転送駆動のもののみならず、３相もしくはす相垂
直転送駆動のものも上述と同様にして得ることができる
。
第１図は本発明に係る固体撮像装置の一例を示す概略機
成図、第２図は第１図に示される装置の構成の詳細を示
す部分゛′拡大平面図、第３図は第２図の■−■に従う
断面図、第す図は本発明に係る固体撮像装置に使用され
る駆動信号の一例を示す波形図である。 図中、ｌは受光素子部、コは垂直転送部、３は読出ゲー
ト部１．すは受光・垂直転送部、Ｓは水平転送部、６は
出力部、りは蓄積部、９は遮光層、ＩＯはチャンネル・
ストッパ一部、／／は垂直転送電極、１２は半導体基体
、１３はＰ形半導体領第２― 第３図 第４図 １ｒ Ｉｒ手続補正書 昭和３７年４月ニー２０日 １、事件の表示 昭和５Ａ年特許願第７３左７９７号 ２、発明の名称 固体撮像装置 ３、補正をする者 事件との関係 特許出願人 住 所 東京部品用区北品用６丁目７番３３号名
称 ＜２ ／ ｇ）ソニー株式会社代表者岩間和夫 ４、代 理 人〒１５０ ６、補正によシ増加する発明の数 な し７° 補正（
Ｄ対象 明細書の特許請求の範囲の欄８、補正の内容 特許請求の範囲を別紙の通シ補正する。 特許請求の範囲 半導体基体上に受光素子と、垂直転送部と、上記受光素
子部と垂直転送部との間に設けられた読出ゲート部と、
蓄積部と、水平転送部と、出力部とが配されて、上記垂
直転廐部が上記読出ゲート部を含む高不純物濃度領域で
包囲されるように構成され、上記受光素子部に受光期間
に於いて得られる信号電荷が、読出期間に上記読出ゲー
ト部を介してｉ記垂直転送部に読み出され、該信号電荷
が上記垂直転送部から蓄積部へ高速転送され、該蓄積部
に転送され良信号電荷が水平転送部により出力部へ転送
されるようにされて成り、上記読出期間以外の動作期間
に於いて上記読出ゲート部及び上記垂直転送部の周辺部
がアキュムレーション状態にあるようにされた固体撮像
装置。
成図、第２図は第１図に示される装置の構成の詳細を示
す部分゛′拡大平面図、第３図は第２図の■−■に従う
断面図、第す図は本発明に係る固体撮像装置に使用され
る駆動信号の一例を示す波形図である。 図中、ｌは受光素子部、コは垂直転送部、３は読出ゲー
ト部１．すは受光・垂直転送部、Ｓは水平転送部、６は
出力部、りは蓄積部、９は遮光層、ＩＯはチャンネル・
ストッパ一部、／／は垂直転送電極、１２は半導体基体
、１３はＰ形半導体領第２― 第３図 第４図 １ｒ Ｉｒ手続補正書 昭和３７年４月ニー２０日 １、事件の表示 昭和５Ａ年特許願第７３左７９７号 ２、発明の名称 固体撮像装置 ３、補正をする者 事件との関係 特許出願人 住 所 東京部品用区北品用６丁目７番３３号名
称 ＜２ ／ ｇ）ソニー株式会社代表者岩間和夫 ４、代 理 人〒１５０ ６、補正によシ増加する発明の数 な し７° 補正（
Ｄ対象 明細書の特許請求の範囲の欄８、補正の内容 特許請求の範囲を別紙の通シ補正する。 特許請求の範囲 半導体基体上に受光素子と、垂直転送部と、上記受光素
子部と垂直転送部との間に設けられた読出ゲート部と、
蓄積部と、水平転送部と、出力部とが配されて、上記垂
直転廐部が上記読出ゲート部を含む高不純物濃度領域で
包囲されるように構成され、上記受光素子部に受光期間
に於いて得られる信号電荷が、読出期間に上記読出ゲー
ト部を介してｉ記垂直転送部に読み出され、該信号電荷
が上記垂直転送部から蓄積部へ高速転送され、該蓄積部
に転送され良信号電荷が水平転送部により出力部へ転送
されるようにされて成り、上記読出期間以外の動作期間
に於いて上記読出ゲート部及び上記垂直転送部の周辺部
がアキュムレーション状態にあるようにされた固体撮像
装置。
Claims (1)
- と垂直転送一部との間に設けられた読出ゲート部と、蓄
積部と、水平転送部と、出力部とが配されて、上記垂直
転送部が上記読出ゲート部を含み高゛不純物濃度嶺域で
包囲されるように構成され、上記受光素子部に受光期間
に於いて得られる信号電荷が、読出期間に上記読出ゲー
ト部を介して上記垂直転送部に読み出され、該信号電荷
が上記垂直転送部から蓄積部へ高速転送され、該蓄積部
に転送された信号電荷が水平転送部により出力部へ転送
されるようにされて成り、上記読出期間以外の動作期間
に於いて上記読出ゲート部がアキュムレーション状態に
あるようにされた固体撮像装置。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56135797A JPS5838081A (ja) | 1981-08-29 | 1981-08-29 | 固体撮像装置 |
| EP82902547A EP0086845B1 (en) | 1981-08-29 | 1982-08-27 | Solid state image pickup device |
| DE8282902547T DE3279119D1 (en) | 1981-08-29 | 1982-08-27 | Solid state image pickup device |
| US06/818,060 US4663771A (en) | 1981-08-29 | 1982-08-27 | Solid state image pickup device in which the transfer gate areas are supplied with negative voltage during the vertical transfer period and light receiving period but not when the positive readout pulse period is applied |
| PCT/JP1982/000342 WO1983000969A1 (fr) | 1981-08-29 | 1982-08-27 | Dispositif de prise d'images a semiconducteurs |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56135797A JPS5838081A (ja) | 1981-08-29 | 1981-08-29 | 固体撮像装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5838081A true JPS5838081A (ja) | 1983-03-05 |
Family
ID=15160043
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56135797A Pending JPS5838081A (ja) | 1981-08-29 | 1981-08-29 | 固体撮像装置 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4663771A (ja) |
| EP (1) | EP0086845B1 (ja) |
| JP (1) | JPS5838081A (ja) |
| DE (1) | DE3279119D1 (ja) |
| WO (1) | WO1983000969A1 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62181580A (ja) * | 1985-07-22 | 1987-08-08 | Nippon Kogaku Kk <Nikon> | 固体撮像素子の駆動装置 |
| JPS62245874A (ja) * | 1986-04-18 | 1987-10-27 | Fuji Photo Film Co Ltd | 固体撮像装置 |
Families Citing this family (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5931056A (ja) * | 1982-08-13 | 1984-02-18 | Mitsubishi Electric Corp | 固体撮像素子 |
| EP0178664B1 (en) * | 1984-10-18 | 1992-08-05 | Matsushita Electronics Corporation | Solid state image sensing device and method for making the same |
| DE3877034T2 (de) * | 1987-04-10 | 1993-04-22 | Toshiba Kawasaki Kk | Festkoerper-bildabtaster mit hochgeschwindigkeitsverschluss und verfahren zur erzielung einer hohen verschlussgeschwindigkeit in einem festkoerper-bildabtaster. |
| US4912537A (en) * | 1988-06-24 | 1990-03-27 | Polaroid Corporation | Image sensing array with charge isolation |
| US4963952C1 (en) * | 1989-03-10 | 2001-07-31 | California Inst Of Techn | Multipinned phase charge-coupled device |
| US5047862A (en) * | 1989-10-12 | 1991-09-10 | Eastman Kodak Company | Solid-state imager |
| JPH0828497B2 (ja) * | 1990-07-19 | 1996-03-21 | 株式会社東芝 | 固体撮像装置 |
| US5182647A (en) * | 1990-12-13 | 1993-01-26 | Eastman Kodak Company | High resolution charge-coupled device (ccd) camera system |
| US5338948A (en) * | 1991-05-10 | 1994-08-16 | Photometrics, Ltd. | Charge-coupled device with open gate structure |
| US6686963B1 (en) * | 1999-04-08 | 2004-02-03 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Method for driving solid-state image device |
| JP3980302B2 (ja) * | 2001-08-21 | 2007-09-26 | 富士フイルム株式会社 | 固体撮像装置およびその駆動方法 |
Family Cites Families (14)
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|---|---|---|---|---|
| US3866067A (en) * | 1973-05-21 | 1975-02-11 | Fairchild Camera Instr Co | Charge coupled device with exposure and antiblooming control |
| NL7311600A (nl) * | 1973-08-23 | 1975-02-25 | Philips Nv | Ladingsgekoppelde inrichting. |
| JPS6160592B2 (ja) * | 1974-11-21 | 1986-12-22 | Nippon Electric Co | |
| US3931465A (en) * | 1975-01-13 | 1976-01-06 | Rca Corporation | Blooming control for charge coupled imager |
| JPS5518064A (en) * | 1978-07-26 | 1980-02-07 | Sony Corp | Charge trsnsfer device |
| JPS6033345B2 (ja) * | 1979-06-08 | 1985-08-02 | 日本電気株式会社 | 電荷転送撮像装置とその駆動方法 |
| JPS568966A (en) * | 1979-07-03 | 1981-01-29 | Sony Corp | Solid-state image pickup unit |
| JPS56160081A (en) * | 1980-05-14 | 1981-12-09 | Matsushita Electronics Corp | Solid state image pickup apparatus |
| JPS5778167A (en) * | 1980-11-04 | 1982-05-15 | Toshiba Corp | Charge transfer area image sensor |
| JPS57104377A (en) * | 1980-12-19 | 1982-06-29 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Solid-state image pickup device |
| JPS57162364A (en) * | 1981-03-30 | 1982-10-06 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Solid state image pickup device |
| JPS5875382A (ja) * | 1981-07-20 | 1983-05-07 | Sony Corp | 固体撮像装置 |
| JPS5819080A (ja) * | 1981-07-27 | 1983-02-03 | Sony Corp | 固体撮像素子 |
| JPH05160186A (ja) * | 1991-12-04 | 1993-06-25 | Tanaka Denshi Kogyo Kk | 半導体素子用のＰｄ極細線 |
-
1981
- 1981-08-29 JP JP56135797A patent/JPS5838081A/ja active Pending
-
1982
- 1982-08-27 EP EP82902547A patent/EP0086845B1/en not_active Expired
- 1982-08-27 DE DE8282902547T patent/DE3279119D1/de not_active Expired
- 1982-08-27 WO PCT/JP1982/000342 patent/WO1983000969A1/ja not_active Ceased
- 1982-08-27 US US06/818,060 patent/US4663771A/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62181580A (ja) * | 1985-07-22 | 1987-08-08 | Nippon Kogaku Kk <Nikon> | 固体撮像素子の駆動装置 |
| JPS62245874A (ja) * | 1986-04-18 | 1987-10-27 | Fuji Photo Film Co Ltd | 固体撮像装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0086845A1 (en) | 1983-08-31 |
| US4663771A (en) | 1987-05-05 |
| DE3279119D1 (en) | 1988-11-17 |
| WO1983000969A1 (fr) | 1983-03-17 |
| EP0086845B1 (en) | 1988-10-12 |
| EP0086845A4 (en) | 1985-06-06 |
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