JPS59201468A - 電荷転送デバイス - Google Patents
電荷転送デバイスInfo
- Publication number
- JPS59201468A JPS59201468A JP58076449A JP7644983A JPS59201468A JP S59201468 A JPS59201468 A JP S59201468A JP 58076449 A JP58076449 A JP 58076449A JP 7644983 A JP7644983 A JP 7644983A JP S59201468 A JPS59201468 A JP S59201468A
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- potential
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-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
- H10D44/00—Charge transfer devices
- H10D44/40—Charge-coupled devices [CCD]
- H10D44/45—Charge-coupled devices [CCD] having field effect produced by insulated gate electrodes
- H10D44/462—Buried-channel CCD
- H10D44/464—Two-phase CCD
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
- H10D44/00—Charge transfer devices
- H10D44/40—Charge-coupled devices [CCD]
- H10D44/45—Charge-coupled devices [CCD] having field effect produced by insulated gate electrodes
- H10D44/454—Output structures
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- Solid State Image Pick-Up Elements (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】
〔発明の技術分野〕
この発明ｒ、ｔ 、電荷転送デバイスに関するもので１
特に消費電力を低減するのに好適なデバイス出力部の構
造に係る。
特に消費電力を低減するのに好適なデバイス出力部の構
造に係る。
一般に電荷転送デバイスは、その信号遅延特性を利用し
た遅延線や、感光領域を設けることによってエリア光セ
ンサ、リニア光セッサ等に広く利用されている。電荷転
送デバイスを実際にンスデム内に組み込んで用いる場合
、出力信号として電圧信号が要求されることが多いため
、これらデバイスには転送されて来た電荷を電圧に変換
する電荷電圧変換部がオンチップ化されている。この様
な電荷電圧変換部として、従来、浮遊拡散領域と、その
電位変化を検知する高入力インピーダンスの電荷・電圧
変換部、例えばソースフォロワ回路が用いられている。
た遅延線や、感光領域を設けることによってエリア光セ
ンサ、リニア光セッサ等に広く利用されている。電荷転
送デバイスを実際にンスデム内に組み込んで用いる場合
、出力信号として電圧信号が要求されることが多いため
、これらデバイスには転送されて来た電荷を電圧に変換
する電荷電圧変換部がオンチップ化されている。この様
な電荷電圧変換部として、従来、浮遊拡散領域と、その
電位変化を検知する高入力インピーダンスの電荷・電圧
変換部、例えばソースフォロワ回路が用いられている。
上記電荷・電圧変換部を正常に動作させるためには、信
号電荷を検出した後、次の信号電荷の流入までに浮遊拡
散領域の電位をリセットし、毎回同じ状態で信号電荷の
電荷電圧変換を行なう電位リセットの機能と、ＣＣＤレ
ジスタを転送されてきた電荷が浮遊拡散領域に流入した
後に再びＣＣＤレジスタ側に逆流することがないように
設けられた逆流防止機能とが不可欠である。上記２つの
機能を実現するものとして、従来、第１図に示す様な構
造が採用Ａれている。図では２相シングルチヤネルの埋
込みチャネル形のＣＣＤレジスタ （Ｎチャネル形）を
示しているが、単相、３相、４相あるいはデュアルチャ
ネル形のもの、さらには表面チャネル形のものも基本的
には差異がない。
号電荷を検出した後、次の信号電荷の流入までに浮遊拡
散領域の電位をリセットし、毎回同じ状態で信号電荷の
電荷電圧変換を行なう電位リセットの機能と、ＣＣＤレ
ジスタを転送されてきた電荷が浮遊拡散領域に流入した
後に再びＣＣＤレジスタ側に逆流することがないように
設けられた逆流防止機能とが不可欠である。上記２つの
機能を実現するものとして、従来、第１図に示す様な構
造が採用Ａれている。図では２相シングルチヤネルの埋
込みチャネル形のＣＣＤレジスタ （Ｎチャネル形）を
示しているが、単相、３相、４相あるいはデュアルチャ
ネル形のもの、さらには表面チャネル形のものも基本的
には差異がない。
第１図において、ｌｌは半導体基板例えばＰ形のシリコ
ン基板、ノ２はこの半導体基板１１と逆導電形（Ｎ形）
の不純物領域、１３．１４は上記基板Ｊ１と逆導電形の
高濃度不純物領域、１５、〜１５３は上記基板１１と同
一導電形の不純物領域、１６．〜１６３は発生した電荷
をクロック信号φ、あるいはφ２に同期して転送する転
送電極、１７ｉｄ転送でれた電荷を上記高濃度不純物領
域（浮遊拡散領域）１３に出力する出力ゲー］・電極、
１８は高濃度不純物領域７．７に蓄積された電荷を高濃
度不純物領域（トレイン領域）ｉ４に排出してリセット
するためのリセット電極、１９は高濃度不純物領域１４
に蓄積された電荷の量に対応した電圧を出力するソース
フォロワ回路、２０は上記出力ケート電極１７下のポテ
ンシャル障壁を所定の深さに決定するブリーダ、２ノは
チャネルストンプスとして働く前記基板１ノと同一導電
形の高濃度不純物領域である。
ン基板、ノ２はこの半導体基板１１と逆導電形（Ｎ形）
の不純物領域、１３．１４は上記基板Ｊ１と逆導電形の
高濃度不純物領域、１５、〜１５３は上記基板１１と同
一導電形の不純物領域、１６．〜１６３は発生した電荷
をクロック信号φ、あるいはφ２に同期して転送する転
送電極、１７ｉｄ転送でれた電荷を上記高濃度不純物領
域（浮遊拡散領域）１３に出力する出力ゲー］・電極、
１８は高濃度不純物領域７．７に蓄積された電荷を高濃
度不純物領域（トレイン領域）ｉ４に排出してリセット
するためのリセット電極、１９は高濃度不純物領域１４
に蓄積された電荷の量に対応した電圧を出力するソース
フォロワ回路、２０は上記出力ケート電極１７下のポテ
ンシャル障壁を所定の深さに決定するブリーダ、２ノは
チャネルストンプスとして働く前記基板１ノと同一導電
形の高濃度不純物領域である。
なお、第１図においては説明を簡単化するため、半導体
基板ｌｌ内の各々の半導体領域１２〜１５、転送電極１
６、リセットケート１８および出力ケート１７の各相対
位１１関係と結線の様子を示しており、これら電極−ヒ
の光遮へい膜および保護膜などは省略している。さらに
、これら電極と半導体基板１１間の間隙にはゲート酸化
膜が介在している。
基板ｌｌ内の各々の半導体領域１２〜１５、転送電極１
６、リセットケート１８および出力ケート１７の各相対
位１１関係と結線の様子を示しており、これら電極−ヒ
の光遮へい膜および保護膜などは省略している。さらに
、これら電極と半導体基板１１間の間隙にはゲート酸化
膜が介在している。
上記のような構成において、第２図および第３図を参照
して動作を説明するＯ第２図はクロック信号φ１．φ２
とリセットゲート１Ｓｖｃ印加されるリセット信号Ｒ８
のタイミングを示すパルス波形図で、第３図はクロック
信号φ１゜φ２およびリセット信号Ｒ８の印加によって
各々のケート下に生ずるポテンシャルを示している。２
つの電極を統合して形成した転送電極１６□〜１６３に
は２相のクロック信号φ１゜φ２が印加され、クロック
信号φ１．φ２のレベルφ１Ｌ、φ２Ｌ（１コー）とφ
２．φ２Ｌ（／Ｘ・イ）とに応じて転送電極１６ｉ１〜
１．６３下には第３図に示すポテンシャルが誘起される
。これによって、信号電荷は浮遊拡散領域１３の方向へ
順次転送される。なお、転送電極１６１〜１６３下に形
成された不純物領域１５１〜１５３は電荷の転送に方向
性を持たせる働きをするもので、この不純物領域ノ５．
〜１５３によってポテンシャルをクロック信号φ１．φ
２の印加によって生ずるハイあるいはローレベルの中間
に設定する。また、出力ゲートノ７には、フＩＪ−ター
２０によって一定の直流電圧が印フフロさｈ−Ｃいるた
め、この直流電圧に対応した一定の一部テンレ・ヤルが
発生している。今、転送゛電極１６３に印加されるクロ
ック信号φ１が０−レベルφ１．７になると、信号電荷
は出力ケート１７下のポテンシャル障壁を越えて浮遊拡
散領域７．？ｉｃ流入して蓄積される。この蓄積された
電荷ｑｌ Ｋ ’Ｘ４ ｊ、、ムした電圧がノースフォ
ロワ回路１９力・ら出ブフイ言号と１７て検出される。
して動作を説明するＯ第２図はクロック信号φ１．φ２
とリセットゲート１Ｓｖｃ印加されるリセット信号Ｒ８
のタイミングを示すパルス波形図で、第３図はクロック
信号φ１゜φ２およびリセット信号Ｒ８の印加によって
各々のケート下に生ずるポテンシャルを示している。２
つの電極を統合して形成した転送電極１６□〜１６３に
は２相のクロック信号φ１゜φ２が印加され、クロック
信号φ１．φ２のレベルφ１Ｌ、φ２Ｌ（１コー）とφ
２．φ２Ｌ（／Ｘ・イ）とに応じて転送電極１６ｉ１〜
１．６３下には第３図に示すポテンシャルが誘起される
。これによって、信号電荷は浮遊拡散領域１３の方向へ
順次転送される。なお、転送電極１６１〜１６３下に形
成された不純物領域１５１〜１５３は電荷の転送に方向
性を持たせる働きをするもので、この不純物領域ノ５．
〜１５３によってポテンシャルをクロック信号φ１．φ
２の印加によって生ずるハイあるいはローレベルの中間
に設定する。また、出力ゲートノ７には、フＩＪ−ター
２０によって一定の直流電圧が印フフロさｈ−Ｃいるた
め、この直流電圧に対応した一定の一部テンレ・ヤルが
発生している。今、転送゛電極１６３に印加されるクロ
ック信号φ１が０−レベルφ１．７になると、信号電荷
は出力ケート１７下のポテンシャル障壁を越えて浮遊拡
散領域７．？ｉｃ流入して蓄積される。この蓄積された
電荷ｑｌ Ｋ ’Ｘ４ ｊ、、ムした電圧がノースフォ
ロワ回路１９力・ら出ブフイ言号と１７て検出される。
出力信号検出後、＋Ｊ−１＝ ’ノドゲート１８に印加
されるリセ゛ノドＡ’）レス・１言号Ｒ８によって浮遊
拡散領域ｌ、７に蓄積きれた電荷はトレイン領域１４へ
排出される。クロック信号φ１あるいはφ２が反転して
からＩＪセ′ントパルス信号Ｒ３が出力される捷での期
間ΔＡカニ出力期間でおる。以上の動作を時系列内’〕
［１１，ｌｉ１次繰り返し、転送烙れた電荷量に対Ｉ、
もした電１玉（Ｎ号に変換する。
されるリセ゛ノドＡ’）レス・１言号Ｒ８によって浮遊
拡散領域ｌ、７に蓄積きれた電荷はトレイン領域１４へ
排出される。クロック信号φ１あるいはφ２が反転して
からＩＪセ′ントパルス信号Ｒ３が出力される捷での期
間ΔＡカニ出力期間でおる。以上の動作を時系列内’〕
［１１，ｌｉ１次繰り返し、転送烙れた電荷量に対Ｉ、
もした電１玉（Ｎ号に変換する。
ところで、上記のような構成に２いて、クロツク信号φ
８．φ２のローレベルφ１．φ２Ｌトして駆動用の周辺
ＩＣから発生されるｏ■〜０８Ｖ程度の電圧が印加され
る。この時、信号電荷を逆流させずに浮遊拡散領域１３
へ流入させるためには、出力ゲート１７下のポテンシャ
ルは、クロック信号φ１がローレベルφ、ムのときの転
送電極１６□〜１６３下のポテンシャルより深いことが
必要である。このため、一般に（げデバイスに印加され
る直流電圧（］、０〜１４Ｖ）を内部のフリーダ２ｏに
よって分圧して１５〜２０ｖ程度の電圧に設定し、出力
ゲート１７に印加して（へる。このため、動作中は常に
ブリーダｌ０ＶＣよって電力が消費さハフ低消費電力化
の阻げとなっている。
８．φ２のローレベルφ１．φ２Ｌトして駆動用の周辺
ＩＣから発生されるｏ■〜０８Ｖ程度の電圧が印加され
る。この時、信号電荷を逆流させずに浮遊拡散領域１３
へ流入させるためには、出力ゲート１７下のポテンシャ
ルは、クロック信号φ１がローレベルφ、ムのときの転
送電極１６□〜１６３下のポテンシャルより深いことが
必要である。このため、一般に（げデバイスに印加され
る直流電圧（］、０〜１４Ｖ）を内部のフリーダ２ｏに
よって分圧して１５〜２０ｖ程度の電圧に設定し、出力
ゲート１７に印加して（へる。このため、動作中は常に
ブリーダｌ０ＶＣよって電力が消費さハフ低消費電力化
の阻げとなっている。
ま／こ、信号電荷面が多くなり、そのレベルが出力ケー
ト１７下のポテンシャルよりも浅くなると、信号電荷が
レジスタ側へ逆流し、正常な動作に復するのに時間を要
し、動作速度が遅くなる欠点があった。
ト１７下のポテンシャルよりも浅くなると、信号電荷が
レジスタ側へ逆流し、正常な動作に復するのに時間を要
し、動作速度が遅くなる欠点があった。
この発明は上記の様な事情に鑑みてなされたもので、そ
の目的とするところは、低油＊ ：ｉｉ：力化を図れる
とともに、過剰な信号電荷が浮遊拡散領域に流入しても
この電荷がＩ／レジスタ側逆流することがないすぐれた
電荷転送デバイスを提供することである。
の目的とするところは、低油＊ ：ｉｉ：力化を図れる
とともに、過剰な信号電荷が浮遊拡散領域に流入しても
この電荷がＩ／レジスタ側逆流することがないすぐれた
電荷転送デバイスを提供することである。
すなわち、この発明においては、前記第１図における出
力ゲート１７およびリセットゲート１８下の不純物領域
１２ＶＣ基板と逆導電形の不純物領域を設けるとともに
、出カケ−Ｉ・１７を接地電位に設定したものである。
力ゲート１７およびリセットゲート１８下の不純物領域
１２ＶＣ基板と逆導電形の不純物領域を設けるとともに
、出カケ−Ｉ・１７を接地電位に設定したものである。
μ下、この発明の一実施例＆（ついて図面を参照して説
明する。第４図において第１図と同一構成部には同じ符
号を付してその説明は省略する。すなわち、出力ゲート
１７とりセントケート１８下の不純物領域１２に半導体
基板１１と逆導電形の不純物領域２２．２２を設けると
ともに、出力ケート１７に接地電位を印加するようにし
たものである。上記不純物領域２２゜２２により出力ケ
ート１７とリセットゲ−１・１８の閾値電圧が等しく設
定する。
明する。第４図において第１図と同一構成部には同じ符
号を付してその説明は省略する。すなわち、出力ゲート
１７とりセントケート１８下の不純物領域１２に半導体
基板１１と逆導電形の不純物領域２２．２２を設けると
ともに、出力ケート１７に接地電位を印加するようにし
たものである。上記不純物領域２２゜２２により出力ケ
ート１７とリセットゲ−１・１８の閾値電圧が等しく設
定する。
上記のような構成において、第５図のポテンシャル概念
図を参照して動作を説明する。なお、転送電極１６１〜
１６３およびリセットゲート１８に印加されるクロック
信号φ１．φ２、リセット信号ＲＳ ｆｄ前記第２図と
同様である。クロック信号φＩ、φ２のレベルφ１ φ
。
図を参照して動作を説明する。なお、転送電極１６１〜
１６３およびリセットゲート１８に印加されるクロック
信号φ１．φ２、リセット信号ＲＳ ｆｄ前記第２図と
同様である。クロック信号φＩ、φ２のレベルφ１ φ
。
Ｌｔ Ｈｐ
φ２０．φ２Ｈに応じて転送電極１６．〜１６３下には
第５図に示すポテンシャルが誘起され信号電荷（は浮遊
拡散領域１３Ｖｃ向かつて順次転送され、転送された電
荷は浮遊接合領域２３に蓄積される。この時、出力ケー
ト、１７とリセットケート１８の閾値電圧を等しく設定
したので、リセットゲート１８に印加されるリセット信
号Ｒ３のローレベルＲ８Ｌが負電圧とならない限り、リ
セットケート１８下のポテンシャル井戸は出力ゲート１
７下のポテンシャルよりも常（（深いか等しくなるため
、過剰信号電荷が発生してもトレイン領域１４に排出さ
ハ１、レジスタ方向へ逆流することはない。また、出力
ケート１８を接地しているので消費電力を低減できる。
第５図に示すポテンシャルが誘起され信号電荷（は浮遊
拡散領域１３Ｖｃ向かつて順次転送され、転送された電
荷は浮遊接合領域２３に蓄積される。この時、出力ケー
ト、１７とリセットケート１８の閾値電圧を等しく設定
したので、リセットゲート１８に印加されるリセット信
号Ｒ３のローレベルＲ８Ｌが負電圧とならない限り、リ
セットケート１８下のポテンシャル井戸は出力ゲート１
７下のポテンシャルよりも常（（深いか等しくなるため
、過剰信号電荷が発生してもトレイン領域１４に排出さ
ハ１、レジスタ方向へ逆流することはない。また、出力
ケート１８を接地しているので消費電力を低減できる。
以上説明したようにこの発明によれば、低消費電力化を
図れるとともに、過剰な信号電荷が浮遊接合領域に流入
してもこの電荷がレジスタ側へ逆流することがないすぐ
れた電荷転送デバイスが得られる。
図れるとともに、過剰な信号電荷が浮遊接合領域に流入
してもこの電荷がレジスタ側へ逆流することがないすぐ
れた電荷転送デバイスが得られる。
第１図は従来の電荷転送のデバイスの構成を示す図、第
２図および第３図はそれぞｆ１上記第′１図の動作を説
明するだめの図、第４図はこの発明の一実施例に係る電
荷転送デバイスの構成を示す図、第５図は同実施例の動
作を、説明するための図である。 １１・・・半導体基板、１２・不純物領域、１３・浮遊
拡散領域、１４・・高濃度不純物領域（１・１／イン領
域） 、ｌ ６１−１６Ｊ 転送電極、ｌ７・・・出
力ゲート、１８・・・リセットゲート１９・・・ソース
フォロワ回路（電位検出手段）、−φ１，φ２・・・ク
ロック信号、ＲＳ・リセット信号。 出願人代理人 弁理士 鈴 江 武 彦手続補正
書 昭和５棒゛６月１（°日 特許庁長官 若杉和夫 殿 ■、小事件表示 特願昭５８−７６４４９号 ２、発明の名称 電荷転送デバイス ３、補正をする者 事件との関係 特許出願人 （３０７）東京芝浦電気株式会社 ４、代理人
２図および第３図はそれぞｆ１上記第′１図の動作を説
明するだめの図、第４図はこの発明の一実施例に係る電
荷転送デバイスの構成を示す図、第５図は同実施例の動
作を、説明するための図である。 １１・・・半導体基板、１２・不純物領域、１３・浮遊
拡散領域、１４・・高濃度不純物領域（１・１／イン領
域） 、ｌ ６１−１６Ｊ 転送電極、ｌ７・・・出
力ゲート、１８・・・リセットゲート１９・・・ソース
フォロワ回路（電位検出手段）、−φ１，φ２・・・ク
ロック信号、ＲＳ・リセット信号。 出願人代理人 弁理士 鈴 江 武 彦手続補正
書 昭和５棒゛６月１（°日 特許庁長官 若杉和夫 殿 ■、小事件表示 特願昭５８−７６４４９号 ２、発明の名称 電荷転送デバイス ３、補正をする者 事件との関係 特許出願人 （３０７）東京芝浦電気株式会社 ４、代理人
Claims (1)
- 半導体基板と、この半導体基板内に形成される逆導電形
の不純物領域と、上記半導体基板に形成された不純物領
域上に絶縁膜を介して所定間隔離間して配役さｊｔ（Ｆ
ｊ号電荷の蓄積および転送を制御する転送電極と、上記
転送電極に印加されるクロック信号に同期して上記不純
物領域内を順次転送された電荷を浮遊拡散領域に出力す
る出力ゲートと、上記浮遊拡散領域に蓄積された信号電
荷によって生じた電位変化を検出する電位検出手段と、
上記浮遊拡散領域に蓄積された電荷を電位検出手段によ
って検出後、前記クロック信号に同期されたリセット信
号に応じて排出するリセットデートとを具備し、前記出
力ゲートとリセットデートとの閾値電圧が等しく、かつ
前記出力ゲートを接地電位に設定した事を特徴とする電
荷転送デバイス。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58076449A JPS59201468A (ja) | 1983-04-30 | 1983-04-30 | 電荷転送デバイス |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58076449A JPS59201468A (ja) | 1983-04-30 | 1983-04-30 | 電荷転送デバイス |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59201468A true JPS59201468A (ja) | 1984-11-15 |
| JPH0522383B2 JPH0522383B2 (ja) | 1993-03-29 |
Family
ID=13605460
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58076449A Granted JPS59201468A (ja) | 1983-04-30 | 1983-04-30 | 電荷転送デバイス |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59201468A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61187368A (ja) * | 1985-02-15 | 1986-08-21 | Toshiba Corp | 電荷転送装置 |
| JPS62291967A (ja) * | 1986-06-12 | 1987-12-18 | Sony Corp | 電荷転送装置 |
| JPS62296467A (ja) * | 1986-06-17 | 1987-12-23 | Hamamatsu Photonics Kk | 固体電荷転送装置 |
| JPS6370570A (ja) * | 1986-09-12 | 1988-03-30 | Nec Corp | 電荷転送装置 |
| JPS63283058A (ja) * | 1987-05-14 | 1988-11-18 | Sony Corp | 固体撮像装置 |
| JPH0214571A (ja) * | 1988-07-01 | 1990-01-18 | Toshiba Corp | 固体撮像装置 |
| US5892251A (en) * | 1989-06-25 | 1999-04-06 | Sony Corporation | Apparatus for transferring electric charges |
-
1983
- 1983-04-30 JP JP58076449A patent/JPS59201468A/ja active Granted
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61187368A (ja) * | 1985-02-15 | 1986-08-21 | Toshiba Corp | 電荷転送装置 |
| JPS62291967A (ja) * | 1986-06-12 | 1987-12-18 | Sony Corp | 電荷転送装置 |
| JPS62296467A (ja) * | 1986-06-17 | 1987-12-23 | Hamamatsu Photonics Kk | 固体電荷転送装置 |
| JPS6370570A (ja) * | 1986-09-12 | 1988-03-30 | Nec Corp | 電荷転送装置 |
| JPS63283058A (ja) * | 1987-05-14 | 1988-11-18 | Sony Corp | 固体撮像装置 |
| JPH0214571A (ja) * | 1988-07-01 | 1990-01-18 | Toshiba Corp | 固体撮像装置 |
| US5892251A (en) * | 1989-06-25 | 1999-04-06 | Sony Corporation | Apparatus for transferring electric charges |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0522383B2 (ja) | 1993-03-29 |
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