JPS60257565A - 電荷転送装置 - Google Patents
電荷転送装置Info
- Publication number
- JPS60257565A JPS60257565A JP59113182A JP11318284A JPS60257565A JP S60257565 A JPS60257565 A JP S60257565A JP 59113182 A JP59113182 A JP 59113182A JP 11318284 A JP11318284 A JP 11318284A JP S60257565 A JPS60257565 A JP S60257565A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- charge transfer
- signal
- signal charge
- section
- transfer section
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- 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】
（産業上の利用分野）
本発明は、電荷転送装置に関するものである。
（従来例の構成とその問題点）
ＭＯ８集積回路を応用した電荷転送装置は、周知のよう
に、遅延線、フィルター、固体撮像装置などに利用され
ている。近年、ＬＳＩ技術の進歩とともに、電荷転送装
置も量産され、安価で入手でき、手軽に使用できるよう
になった。
に、遅延線、フィルター、固体撮像装置などに利用され
ている。近年、ＬＳＩ技術の進歩とともに、電荷転送装
置も量産され、安価で入手でき、手軽に使用できるよう
になった。
ここでは電荷転送装置の１つである固体撮像装置を例に
とって説明する。固体撮像装置は、光電変換手段として
フォトダイオードを多数配列し、フォトダイオードに蓄
えられた光信号を電荷転送装置で読み出すようにした基
本構成が主流であり、フォトダイオードや電荷転送部は
同一半導体基板上に作り込まれている。
とって説明する。固体撮像装置は、光電変換手段として
フォトダイオードを多数配列し、フォトダイオードに蓄
えられた光信号を電荷転送装置で読み出すようにした基
本構成が主流であり、フォトダイオードや電荷転送部は
同一半導体基板上に作り込まれている。
ｎチャンネル電荷転送型−次元固体撮像装置の従来例を
第１図、第２図を用いて説明する。第１図は従来例の平
面図である。第１図において、１は光入力情報に対する
光電変換及び信号蓄積機能を有する光電変換要素部であ
シ、通常フォトダイオードを形成するための１拡散領域
である。２は□光電変換要素部の電位をφ１によって設
定するフ斗トグート部である。４は信号電荷転送部で、
３は光電変換要素部１の信号電荷を信号転送部４へ移送
する時刻を電圧φ８によって制御するシフトゲート部で
ある。斜線で示した５はチャンネル阻止領域で、ｐ拡散
層で形成されている。
第１図、第２図を用いて説明する。第１図は従来例の平
面図である。第１図において、１は光入力情報に対する
光電変換及び信号蓄積機能を有する光電変換要素部であ
シ、通常フォトダイオードを形成するための１拡散領域
である。２は□光電変換要素部の電位をφ１によって設
定するフ斗トグート部である。４は信号電荷転送部で、
３は光電変換要素部１の信号電荷を信号転送部４へ移送
する時刻を電圧φ８によって制御するシフトゲート部で
ある。斜線で示した５はチャンネル阻止領域で、ｐ拡散
層で形成されている。
なお、図示した固体撮像装置は２層ポリシリコン、２相
りロック動作の埋込みチャネル型であり、画信号は第１
相のクロックパルスφ１、第２相のクロック・ぐルスφ
２によって電荷転送され、φ１＝φ２が成立する。
りロック動作の埋込みチャネル型であり、画信号は第１
相のクロックパルスφ１、第２相のクロック・ぐルスφ
２によって電荷転送され、φ１＝φ２が成立する。
第２図（ａ）は、以上説明した第１図のＸ−Ｘ線に沿っ
た断面図であり、本図では、信号電荷転送部４はその一
部をｎ−理込拡赦部６で形成することにより埋込モード
動作となっている。なお、半導体基板７はｐ型シリコン
基板を使用している。第２図（ｂ）は、光信号蓄積電荷
を信号電荷転送部へ移行（シフト）させた時のポテンシ
ャル図である。第２図（ｃ）は、信号電荷転送部４の電
荷転送動作と同時に光電変換要素部１で光による信号電
荷蓄積動作が行なわれたときのポテンシャル図である。
た断面図であり、本図では、信号電荷転送部４はその一
部をｎ−理込拡赦部６で形成することにより埋込モード
動作となっている。なお、半導体基板７はｐ型シリコン
基板を使用している。第２図（ｂ）は、光信号蓄積電荷
を信号電荷転送部へ移行（シフト）させた時のポテンシ
ャル図である。第２図（ｃ）は、信号電荷転送部４の電
荷転送動作と同時に光電変換要素部１で光による信号電
荷蓄積動作が行なわれたときのポテンシャル図である。
以下に、第１図及び第２図（、）〜（Ｃ）を参照してそ
の動作を説明する。光電変換要素部１に一定期間にわた
る光入力があると、第２図（Ｃ）に示すようにその下部
に信号の蓄積がなされ、次いで、シフトケ゛−１３へ印
加される電圧が高レベル°′Ｈ″′になると、シフトグ
ート３は′°開″の状態になり、基板内のポテンシャル
は第２図（ｂ）で示すようになり、このとき光電変換要
素部Ｊの下のポテンシャルはフォトケ゛−ト２に印加さ
れる電圧φ、によって設定される。かかるポテンシャル
状態が成立することにより、蓄積された信号電荷が信号
電荷転送部４へ移送される。次いで、シフトゲート印加
電圧φ。
の動作を説明する。光電変換要素部１に一定期間にわた
る光入力があると、第２図（Ｃ）に示すようにその下部
に信号の蓄積がなされ、次いで、シフトケ゛−１３へ印
加される電圧が高レベル°′Ｈ″′になると、シフトグ
ート３は′°開″の状態になり、基板内のポテンシャル
は第２図（ｂ）で示すようになり、このとき光電変換要
素部Ｊの下のポテンシャルはフォトケ゛−ト２に印加さ
れる電圧φ、によって設定される。かかるポテンシャル
状態が成立することにより、蓄積された信号電荷が信号
電荷転送部４へ移送される。次いで、シフトゲート印加
電圧φ。
が低レベル＋＋ＬＩＩへ復帰するとともに、信号電荷転
送部４へ印加されるクロック・Ｑルスφ１及びφ２によ
って蓄積電荷が信号電荷転送部４内で転送され、出力検
出器（図示せず）に送出される。このとき、シフトゲ−
ト印加電圧φ８が°°Ｌ′″になると同時に光電変換要
素部１では信号電荷の蓄積が始まっている。同様にかか
る動作にのっとって、全ての光電変換要素部からの蓄積
電荷が信号電荷転送部４へ転送され、出力検出器へ送出
される。このようにして送出された信号電荷を時系列信
号として外部に取り出すことができる。
送部４へ印加されるクロック・Ｑルスφ１及びφ２によ
って蓄積電荷が信号電荷転送部４内で転送され、出力検
出器（図示せず）に送出される。このとき、シフトゲ−
ト印加電圧φ８が°°Ｌ′″になると同時に光電変換要
素部１では信号電荷の蓄積が始まっている。同様にかか
る動作にのっとって、全ての光電変換要素部からの蓄積
電荷が信号電荷転送部４へ転送され、出力検出器へ送出
される。このようにして送出された信号電荷を時系列信
号として外部に取り出すことができる。
ところが、上記構成の固体撮像装置では、各画素の信号
が混合しないためには、全画素の信号を読み出し終えて
から、次の走査を開始する必要があった。従って例えば
ある画素の読み出し以前の情報から、その画素情報が不
要であることがわかった場合でも、全画素を読み出さな
ければならず、無駄な時間が費やされ、高速走査には不
利であった。− （発明の目的） 本発明は、上記欠点に鑑みてなされたもので、信号電荷
転送部の信号を瞬時にクリアすることのできる電荷転送
装置を提供するものである。
が混合しないためには、全画素の信号を読み出し終えて
から、次の走査を開始する必要があった。従って例えば
ある画素の読み出し以前の情報から、その画素情報が不
要であることがわかった場合でも、全画素を読み出さな
ければならず、無駄な時間が費やされ、高速走査には不
利であった。− （発明の目的） 本発明は、上記欠点に鑑みてなされたもので、信号電荷
転送部の信号を瞬時にクリアすることのできる電荷転送
装置を提供するものである。
（発明の構成）
この目的を達成するために、本発明の電荷転送装置は、
信号電荷転送部に共通の制御ダート領域と、不要な電荷
を捨て去るドレイン領域とを備えるとともに、共通制御
ダート電極と信号電荷転送部のゲート電極とが同層金属
で形成されている。
信号電荷転送部に共通の制御ダート領域と、不要な電荷
を捨て去るドレイン領域とを備えるとともに、共通制御
ダート電極と信号電荷転送部のゲート電極とが同層金属
で形成されている。
この構成によって、ある時刻において、電荷転送部に蓄
積されている電荷のすべてが不必要なとき、制御ケゞ−
トを開くことにより、瞬時にその不要電荷をドレインに
捨て去ることができるとともニ、従来と同一プロセスで
製造することができる。
積されている電荷のすべてが不必要なとき、制御ケゞ−
トを開くことにより、瞬時にその不要電荷をドレインに
捨て去ることができるとともニ、従来と同一プロセスで
製造することができる。
（実施例の説明）
以下に、本発明の電荷転送装置を利用した固体撮像装置
を実施例として、図面を参照しながら詳しく説明する。
を実施例として、図面を参照しながら詳しく説明する。
第３図は、本発明の一実施例の電荷転送型−次元固体撮
像装置を示す平面図である。図示するように、光電変換
要素部１、フォトゲ−ト部２、シフトケ゛−ト部３、チ
ャネル阻止領域５の構成ならびにその配置に関しては従
来のものと変わるところがない。しかし、シフトケ゛−
ト部３と信号電荷転送部４との間が従来のものと大きく
異なっている。すなわち、本発明では、信号電荷転送部
４の各段の第１ダート電極４−Ａは、共通の制御ケ゛−
ト電極８を介してドレイン領域９に接続されている。第
３図に示すレイアウトでは、第１ダート電極４−Ａとフ
ォトゲート部２は同層金属膜で、第２ダート電極４−Ｂ
と共通の制御ダート電極８とシフトゲート部３は別の同
層金属膜で構成できる。
像装置を示す平面図である。図示するように、光電変換
要素部１、フォトゲ−ト部２、シフトケ゛−ト部３、チ
ャネル阻止領域５の構成ならびにその配置に関しては従
来のものと変わるところがない。しかし、シフトケ゛−
ト部３と信号電荷転送部４との間が従来のものと大きく
異なっている。すなわち、本発明では、信号電荷転送部
４の各段の第１ダート電極４−Ａは、共通の制御ケ゛−
ト電極８を介してドレイン領域９に接続されている。第
３図に示すレイアウトでは、第１ダート電極４−Ａとフ
ォトゲート部２は同層金属膜で、第２ダート電極４−Ｂ
と共通の制御ダート電極８とシフトゲート部３は別の同
層金属膜で構成できる。
すなわち、従来と同一プロセスで製造できることがわか
る。
る。
第４図（ａ）は、以上説明した第３図のＹ−Ｙ線に沿っ
た断面図であり、第４図（ｂ）は制御ダート電極８が閉
のとき、すなわち通常の動作モードでのポテンシャル図
である。第４図（Ｃ）は制御ダート電極８が開のとき、
すなわち信号電荷転送部４に蓄積された全電荷をドレイ
ン領域９に捨て去るときのポテンシャル図である。この
とき、印加電圧φ】。
た断面図であり、第４図（ｂ）は制御ダート電極８が閉
のとき、すなわち通常の動作モードでのポテンシャル図
である。第４図（Ｃ）は制御ダート電極８が開のとき、
すなわち信号電荷転送部４に蓄積された全電荷をドレイ
ン領域９に捨て去るときのポテンシャル図である。この
とき、印加電圧φ】。
φ２．φ８．φ、は従来と同じであシ、ドレイン電圧φ
ゎは充分高い電位に設定されている。
ゎは充分高い電位に設定されている。
次に、本実施例の動作を第３図及び第４図（ａ）〜（ｃ
）を用いて詳細に説明する。第３図において、制御ケ゛
−ト電極８の印加電圧φ８が低レベル”Ｌ”のとき、従
来例と同様に動作する。このとき、第４図（ｂ）におい
て、転送電荷がドレイン領域９に流れることを防ぐため
、制御ケ゛−ト電極８の下のポテンシャルは信号電荷転
送部４のダート電極４−Ａに印加される電圧φ１の低レ
ベル“Ｌ“のときのポ１テンンヤルより高くなければな
らない。このためには、φ、の＋＋Ｌ７７レベル電圧を
φ１の゛°Ｌ″レベル電圧に比べて低くするか、又は制
御デート電極８の下のｎ−埋込拡散部６′の不純物濃度
を、信号電荷転送部４の下のｎ−埋込拡散部６の不純物
濃度に比べて低くする必要がある。
）を用いて詳細に説明する。第３図において、制御ケ゛
−ト電極８の印加電圧φ８が低レベル”Ｌ”のとき、従
来例と同様に動作する。このとき、第４図（ｂ）におい
て、転送電荷がドレイン領域９に流れることを防ぐため
、制御ケ゛−ト電極８の下のポテンシャルは信号電荷転
送部４のダート電極４−Ａに印加される電圧φ１の低レ
ベル“Ｌ“のときのポ１テンンヤルより高くなければな
らない。このためには、φ、の＋＋Ｌ７７レベル電圧を
φ１の゛°Ｌ″レベル電圧に比べて低くするか、又は制
御デート電極８の下のｎ−埋込拡散部６′の不純物濃度
を、信号電荷転送部４の下のｎ−埋込拡散部６の不純物
濃度に比べて低くする必要がある。
次に、順次画素情報を読み出し、ある画素以降の全画素
情報が不要であるとき第４図（ｃ）に示すように、制御
ケゞ−ト電極８の印加電圧φ、をある高レベル゛Ｈ″′
にすると、信号電荷転送部４に蓄積された全電荷は制御
ダートを介してドレイン領域に捨て去られ、信号電荷転
送部４には全く電荷がなくなり、次の走査が始められる
。
情報が不要であるとき第４図（ｃ）に示すように、制御
ケゞ−ト電極８の印加電圧φ、をある高レベル゛Ｈ″′
にすると、信号電荷転送部４に蓄積された全電荷は制御
ダートを介してドレイン領域に捨て去られ、信号電荷転
送部４には全く電荷がなくなり、次の走査が始められる
。
Ｉた、次の走査による信号成分も不必要なとき、ソフト
ケ゛−ト電圧φ８、制御ケ゛−ト電圧φ８も高レベル状
態にしておけば、不要信号を連続的に捨て去ることがで
きることになる。
ケ゛−ト電圧φ８、制御ケ゛−ト電圧φ８も高レベル状
態にしておけば、不要信号を連続的に捨て去ることがで
きることになる。
第５図に本発明の他の実施例を示すが、第３図の実施例
とその動作は同一であるので、詳細な説明は省略する。
とその動作は同一であるので、詳細な説明は省略する。
以上のように、本実施例によれば、例えば５１２画素イ
メージセンサを４００画素素子として使用するとき、従
来例では４０１〜５１２画素の情報も読み出し、１〜４
００画素のみ利用することになり、４０１〜５１２画素
を読みとる時間が余分に必要であるが、本実施例ではこ
の不要画素情報を瞬時に捨て去ることができ、その分高
速走査ができ、時間を有効利用することができる。捷だ
、ある時刻以前の情報から以降の情報が不要であるとき
、制御ゲート電圧を自由にコントロールすることにより
、有効情報のみを取シ出すことができる。
メージセンサを４００画素素子として使用するとき、従
来例では４０１〜５１２画素の情報も読み出し、１〜４
００画素のみ利用することになり、４０１〜５１２画素
を読みとる時間が余分に必要であるが、本実施例ではこ
の不要画素情報を瞬時に捨て去ることができ、その分高
速走査ができ、時間を有効利用することができる。捷だ
、ある時刻以前の情報から以降の情報が不要であるとき
、制御ゲート電圧を自由にコントロールすることにより
、有効情報のみを取シ出すことができる。
さらに、蓄積時間（シフトケ゛−トハルスφ８の周期）
が長いとき、シフトケゞ−トノクルスφ８の印加直前で
制御ダートを開くことにより、信号電荷転送部で発生し
た暗信号電荷をクリアすることもできる。本発明はこの
ように種々の特長をもってお９．１つのゲート電極と］
つのドレイン領域を付加する簡単な構成であり、非常に
有用なものといえる。
が長いとき、シフトケゞ−トノクルスφ８の印加直前で
制御ダートを開くことにより、信号電荷転送部で発生し
た暗信号電荷をクリアすることもできる。本発明はこの
ように種々の特長をもってお９．１つのゲート電極と］
つのドレイン領域を付加する簡単な構成であり、非常に
有用なものといえる。
なお、本実施例ではｎチャネル２層ポリシリコン２相ク
ロツク動作の埋込みチャネル型の電荷転送型−次元固体
撮像装置を例にとって説明したが、電荷転送機能を有す
るすべての装置に応用できることはいう寸でもない。
ロツク動作の埋込みチャネル型の電荷転送型−次元固体
撮像装置を例にとって説明したが、電荷転送機能を有す
るすべての装置に応用できることはいう寸でもない。
（発明の効果）
以上のように、本発明の電荷転送装置は、信号電荷転送
部に共通の制御ゲート領域と、ドレイン領域とをそ々え
ることにより、信号電荷転送部の信号を瞬時にクリアす
ることができる。
部に共通の制御ゲート領域と、ドレイン領域とをそ々え
ることにより、信号電荷転送部の信号を瞬時にクリアす
ることができる。
捷だ、従来のものと同一プロセス、すなわち２層ぼりシ
リコン埋込チャンネル電荷転送装置の製造プロセスで作
り込むことができ、その実用的効果は絶大なものがある
。
リコン埋込チャンネル電荷転送装置の製造プロセスで作
り込むことができ、その実用的効果は絶大なものがある
。
第１図は、従来の電荷転送型−次元固体撮像装置の要部
平面図、第２図（ａ）は、第１図のＸ−Ｘ断面図、第２
図（ｂ）、（ｃ）は、第２図（ａ）に対応するポテンシ
ャル状態を示す図、第３図は、本発明の一実施例の電荷
転送型−次元固体撮像装置の要部平面図、第４図（ａ）
は、第３図、第５図のＹ−Ｙ断面図、第４図（ｂ）、（
ｃ）は、第４図（ａ）に対応するポテンンヤル状態を示
す図、第５図は、他の実施例の電荷転送型−次元固体撮
像装置の平面図である。 １・・・光電変換要素部、２・・・フォトケ゛−ト部、
３・・・シフトゲート部、４・・・信号電荷転送部、４
−Ａ・・・信号電荷転送部の第１ダート電極、４−Ｂ・
・・信号電荷転送部の第２ダート電極、５・・・チャネ
ル阻止領域、６、６’・・・埋込拡散部、７・・・半導
体基板、８・・・制御ダート電極、９・・・ドレイン領
域。 第１図 第２図 ｃ 第３図 第４図 第５図
平面図、第２図（ａ）は、第１図のＸ−Ｘ断面図、第２
図（ｂ）、（ｃ）は、第２図（ａ）に対応するポテンシ
ャル状態を示す図、第３図は、本発明の一実施例の電荷
転送型−次元固体撮像装置の要部平面図、第４図（ａ）
は、第３図、第５図のＹ−Ｙ断面図、第４図（ｂ）、（
ｃ）は、第４図（ａ）に対応するポテンンヤル状態を示
す図、第５図は、他の実施例の電荷転送型−次元固体撮
像装置の平面図である。 １・・・光電変換要素部、２・・・フォトケ゛−ト部、
３・・・シフトゲート部、４・・・信号電荷転送部、４
−Ａ・・・信号電荷転送部の第１ダート電極、４−Ｂ・
・・信号電荷転送部の第２ダート電極、５・・・チャネ
ル阻止領域、６、６’・・・埋込拡散部、７・・・半導
体基板、８・・・制御ダート電極、９・・・ドレイン領
域。 第１図 第２図 ｃ 第３図 第４図 第５図
Claims (1)
- 半導体基板上に、複数段の信号電荷転送部と、前記信号
電荷転送部の一部又は全段に共通の制御ケゞ−ト領域及
び不必要な信号電荷を捨て去るドレイ／領域とを備え、
前記共通制御ケ゛−ト領域のケ゛−ト電極が前記信号電
荷転送部のケ゛−ト電極と同層金属で作り込まれている
ことを特徴とする電荷転送装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59113182A JPS60257565A (ja) | 1984-06-04 | 1984-06-04 | 電荷転送装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59113182A JPS60257565A (ja) | 1984-06-04 | 1984-06-04 | 電荷転送装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60257565A true JPS60257565A (ja) | 1985-12-19 |
Family
ID=14605626
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59113182A Pending JPS60257565A (ja) | 1984-06-04 | 1984-06-04 | 電荷転送装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60257565A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62237872A (ja) * | 1986-04-09 | 1987-10-17 | Canon Inc | 固体撮像装置 |
| WO2005096385A1 (ja) * | 2004-03-31 | 2005-10-13 | Shimadzu Corporation | 撮像素子およびそれを用いた撮像素子用装置 |
-
1984
- 1984-06-04 JP JP59113182A patent/JPS60257565A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62237872A (ja) * | 1986-04-09 | 1987-10-17 | Canon Inc | 固体撮像装置 |
| WO2005096385A1 (ja) * | 2004-03-31 | 2005-10-13 | Shimadzu Corporation | 撮像素子およびそれを用いた撮像素子用装置 |
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