JPS6032486A - 電荷転送型固体撮像素子 - Google Patents

電荷転送型固体撮像素子

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JPS6032486A
JPS6032486A JP58141039A JP14103983A JPS6032486A JP S6032486 A JPS6032486 A JP S6032486A JP 58141039 A JP58141039 A JP 58141039A JP 14103983 A JP14103983 A JP 14103983A JP S6032486 A JPS6032486 A JP S6032486A
Authority
JP
Japan
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vertical
register
charge
smear
signal
Prior art date
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Pending
Application number
JP58141039A
Other languages
English (en)
Inventor
Norio Koike
小池 紀雄
Shigeki Nishizawa
重喜 西澤
Toshiyuki Akiyama
俊之 秋山
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Filing date
Publication date
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Priority to JP58141039A priority Critical patent/JPS6032486A/ja
Publication of JPS6032486A publication Critical patent/JPS6032486A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10FINORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
    • H10F39/00Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one element covered by group H10F30/00, e.g. radiation detectors comprising photodiode arrays
    • H10F39/10Integrated devices
    • H10F39/12Image sensors
    • H10F39/15Charge-coupled device [CCD] image sensors
    • H10F39/158Charge-coupled device [CCD] image sensors having arrangements for blooming suppression

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、半導体基板上に光電変換素子および各素子の
光学情報を取出す電荷移送素子(ChargeCoup
led Device、以下CCDと略称スル。)固体
撮像素子に関するものである。
〔発明の背景〕
固体撮像素子は現行のテレビジョン放送で使用されてい
る撮像用電子管並みの解像力を備えた撮像板を必要とし
、このため垂直方向に500個、水平方向に800〜1
000個を配列した絵素(光電変換素子)マトリックス
とそれに相当する走査素子が必要となる。したがって、
上記固体撮像素子は高集積化が必要なMO8大規模回路
技術を用いて作られ、構成素子として一般にCODある
いはMOS)ランジスタ等が使用されている。
第1図(a)に低雑音を特徴とするCCD型固体撮像素
子の基本構成を示す。1は例えば光ダイオードから成る
光電変換素子、2および3は光電変換素子群に蓄積され
た光信号を信号検出回路の出力端4に取り出すだめの垂
直CODシフトレジスタ、および水平シフトレジスタで
ある。5.6は各々垂直シフトレジスタ、水平シフトレ
ジスタを駆動するクロックパルス製作するりIコツクツ
くルス発生器である。ここでは2相のクロックツ々ルス
発生器を図示したが、4相あるいは3相いずれのクロッ
ク形態を採用してもよい。甘だ、7 il、 尤ダイオ
ードに蓄積された電荷を垂直シフトレジスタ2に送り込
む転送デートを示している。本素子はこのままの形態で
は白黒撮像素子となり、」二部にカラーフィルタを積層
すると各光ダイ、4−−ドは色情報を備えることになり
カラー撮像素−Pとなる。
第1図(b)は上記CCD撮像素子の心臓部となる画素
の構造を示したものである。8′は垂直レジスタを構成
する電極(通常第1層、第2層の多結晶シリコンで作ら
れる)、9は′〆I元極と基板12を絶縁する酸化膜(
一般にゲート酸化膜と称されている)、11は各画素の
絶にじJ1事m、’ir、行う酸化膜(通常ゲート酸化
膜のlO〜201t″Ilび〕膜厚に選ばれる)である
。また、10tよtr t: +3 ?、・埋め込み型
にするための不純物層(表面)ζl! (:(′、J)
 (D場合は木屑は不要)、1は光ダイオード用不純物
層であり、いずれの層も基板とは逆導電型の不純物原子
により作られる。
固体撮像素子は衆知のように小型、軽量、メインテナン
スフリー、低消費′成力など電子管に較べて固体化に伴
なう多くの利点を有しており次期撮像デバイスとして将
来が期待されているものである。しかし乍ら、現行素子
を用いて撮像しモニタ上に再生像を出すと輝度の高い光
学情報パターン(すなわち、明るいパターン)の上下に
も縦縞状のパターンが現れ画質を著しく低下させている
これは固体素子に特有の現象でありスメアと呼ばれてい
る。一方、とのスメアは電子管の場合には発生しない。
したがって、電子管なみの画質を備えた固体撮像素子を
実現するために、さらには用途を拡大するためにも現在
スメアの低減が固体素子開発上の大きな課題となってい
る。
〔発明の目的〕
本発明の目的は上記の問題を解決すること、すなわちC
CD型固体撮像素子のスメアを除去し画質の改善を図る
ことにある。
〔発明の概要〕
本発明は上記目的を達成するため信号電荷を転送する垂
直CODシフトレジスタとは別にスメア電荷を転送する
垂直CODシフトレジスタを信号転送用垂直CODシフ
トレジスタの近辺に設け、両レジスタの送り出す出力(
信号電荷、スメア電荷)の差を取ることにより信号成分
中に含まれたスメア成分を除去するようにし真の信号電
荷を得るようにしたものである。
〔発明の実施例〕
以下、本発明を実施例を用いて詳細に説明する。
本発明の骨子となるCCDm撮像素子の構成お工び構造
を第3図に示す。同図(a)において2は光夕。
イオードlに蓄積された光信号電荷を転送する信号転送
用垂直CODシフトレジスタ、13は絶縁分離帯14を
狭んで垂直CCDシフトレジスタ2の横に設けた垂直C
ODシフトレジスタ、また15はこれら2つの垂直レジ
スタの送ってきた電荷を転送するCCDシフトV・ジス
タである。一方、同図(b)は同図(a)に示した光ダ
イオード部(垂直レジスタを含む)の構造を示したもの
で、10は垂直レジスタ2を形成する埋め込みチャンネ
ル用不純物層、16は垂直レジスタ13を形成する埋め
込みチャンネル用不純物層であり、これら埋め込み層の
上部にはゲート酸化膜9を介して共通の電極8−1.8
−2が設けられる。また、14′は同図(a)に示した
絶縁分離帯14に相当するが、これは画素の分離を行う
酸化膜11と同じ酸化膜を用いて形成すればよい(した
がって、14′は酸化膜11と同じ工程で製作される)
。また、絶縁性を向上するため必要に応じて酸化膜11
.14’の下には基板と同型の不純物層17(例えば基
板がP型の場合ポロン原子を形成してもよい。
次に、本発明の素子のスメア除去動作を第4図を用いて
説明する。素子に光が入射すると光ダイオード下に入っ
た光は半導体基板中で光電荷18を発生1−4 この電
荷は光ダイオードの形成する接合容量に蓄積される。一
方、垂直レジスタおよび転送ゲート領域には光が入射し
ては困るため、通常電極8の上部にはしや光膜などが設
けられる。
しかし乍ら、しや光をしてもこの領域へ漏洩する光が存
在し、この漏洩光によってやはり光電荷19を発生する
。電荷19は垂直レジスタ内に拡散しスメアを発生する
(これが、従来素子におけるスメア発生メカニズムであ
る。本発明の素子においては、このスメア′屯荷は(i
’を弓転送用垂直レジスタ10F2)の中にも入るが(
このTb;荷を19−Aで示す)、垂直レジスタ10(
21に隣接して設けた垂直レジスタ160.31にも入
る(この電荷を19−Bで示す)。この結果、信号転送
用レジスタはスメア電荷S′を含んだ信号1に荷Q(イ
梵l’Q+s’)を運び、スメア転送用垂直レジスタJ
6はスメア′屯荷Sを運ぶことになる。両11(直し・
ジスタを介して送られた電荷((1)、+S’)J、・
、Lび:(11:水平レジスタ15の隣接ビット内に送
り込−まれ(矢印20’−x、20−2で示す)、その
後水平レジスタを二重転送駆動させることにより出力4
にスメア電荷S1信号Q+Sを時間順次に(9,互に)
得ることができる。
出力4に得られる信号波形を第3図(a)に示す。
各光ダイオードの信号を区別して1〜11という記号で
表yと(Sl、Qi+St′)、(82,Q2+Q”)
・・・・・・、 (8II、 Qn+Sn勺がl1li
N次得られている。この信号からスメア成分を除去する
手段として、例えば第3図(C)に示すような信号処理
回路を考えることができる。ここで、21は信号とスメ
ア信号を振り分けるサンプリング回路、サンプリング回
路により選別されたスメア信号は遅延回路22を通して
差動回路23に入力される。一方、サンプリング回路に
より選別された信号は直接差動回路に入力される。ここ
で、遅延回路22の遅延時間をtd(同図(a)に示す
)に設定すればスメア信号Sの位相は時間tdだけずれ
て信号Q−1−8’の位相と一致するので、回路23で
両信号の差を取ることにより、出力24にはスメア成分
のみが除去された真の光信号Q(第3図(b)に示す)
を得ることができる。上記のスメア成分除去動作におい
ては暗黙のうちに両垂直レジスタに拡散するスメア電荷
量が等しい(S=8’ )と仮定している。一方、2つ
の垂直レジスタの面積等が極端に異ったり、両レジスタ
領域の間で素子構造上の差異があったりすると両垂直レ
ジスタに拡散するスメア電荷量は等しくなくなる(SO
8’ )。この場合は22と23の間(または21と2
30間)に増幅回路あるいは減衰回路を挿入しs=s’
となるよう調節すればよい。
第4図は第2図(a)の素子構成を実現する第2図(b
)とは異なる実施例を示した図である。ここでは、垂直
レジスタ2(10)と13α6)を電気的に絶縁するた
めに第2図(b)で設けた厚い酸化膜14′は使用せず
ゲート領域と同じ薄い酸化膜が使われている。
この様に薄い酸化膜を用いると一般的にはしきい値電圧
は低くなり両レジスタ間の絶縁性は低下するので、これ
を防止するため(すなわち、しきい値電圧を上げるため
)、不純物層10と16の間の領域に第2図(b)に示
した17−1 (17−21よりも濃度の高い不純物層
25を形成すればよい。ここで、不純物の型は17−1
 (17−21と同じであり基板がP型の場合はボロン
原子をイオン打ち込みすればよい。
第5図は本発明のCCD型撮像素子の第2図とは別の実
施例を示す図である。ここでは、水平レジスタが2列設
けられており、3−1は信号転送用レジスタ2の運んで
きた信号(Q、+8Mを出力4−1に向けて転送する水
平レジスタ、3−2はスメア転送用レジスタ13の運ん
できたスメアSを出力4−2に向けて転送する水平レジ
スタである。ここで、水平レジスタは2相、3相、ある
いは4相いずれのクロックツくルスにより駆動してもよ
い。本構成の素子においては出力4−1および4−2に
同時に2種類の信号Q−+−8’、Sが得られるので、
第2図の構成素子のスメア除去のために設けた第3図の
遅延回路は不要となり、出力4−1.4−2に得られた
両信号を直接差動回路23に入力することによりその出
力24にスメア。
成分の除去された真の光信号を得ることができる。
以下、2つの構成素子について説明したが、第2図、第
5図いずれの実施例においてもスメア用垂直レジスタの
幅(DS)は信号用垂直レジスタの幅(DQ )より小
さい場合(ns<Dq)を示した。
これはスメア電荷量は通常信号電荷量の1/100程度
もしくはそれ以下と小さい、という現実に基づいている
。必要な画素集積度f:満せば勿論1)s=DQに設計
してもよい。ただし、将来集積度を向上するためには転
送電θI量の小さいスメア用垂直レジスタの幅1)sは
極力小さく設計するのが望ましい。また、第5図に示し
た水・I/、 (、−、>スタの幅についても、スメア
用水ゝドレジー又” :l−2の幅を信号用水平レジス
タの幅より小さく設計することが可能である。
〔発明の効果〕
以下、実施例を用いて詳卸1に説明したように、本発明
のように信号転送用車丙、CCDシフトレジスタの他に
もう一つにせ信号を東める垂直CCDシフトレジスタを
設は両レジスタの送り出す信号の差を取ることにより光
信号中に含まれたスメア成分を除去することができ画質
を著しく改善することができる。本発明は従来と同じプ
ロセス技術によって製作できる。また余分の垂直COD
シフトレジスタが増えるため一見画素の集積度を落とす
ようにみえるが、スメア成分は光信号より十分小さいの
で本レジスタに与える面積は十分小さくて済むので集積
度の低下は殆んど問題ない程度に抑えることができる、
等本発明の実用価呟は極めて高いものである。
なお、上記の実施例はCOD素子の中で最も一般的に採
用されているインターライン型CCD撮像素子を例にと
って説明したが、本発明はもう1つの方式であるフレー
ムトランスファ型のCCD撮像素子にも全く同様に適用
できることは自明である。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来のCCD型撮像素子の構成および構造を示
す図、第2図は本発明のCCI)型撮汀素子の骨子とな
る構成および構造を示す図、第3図。 は第2図のCCD型撮像素子のスメア除去動作を示す図
、第4図は第2図のCCDCC型撮像素子現する別の構
造を示す図、第5図は第2図とは別の構成を持つ本発明
のCCD型撮像素子の実施例■ 1 図 (0−) (b) 葛 Z 図 (bン 第 3 図 <C> ■ 4 図 1乙 第 5 図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、同一半導体基板上に二次元状に配列した光電変換素
    子、該素子の蓄積した光信号電荷を転送する垂直COD
    シフトレジスタおよび水平CODシフトレジスタを集積
    化したCCD型固体撮像素子において、信号電荷を転送
    する該垂直CODシフトレジスタの近辺に光信号以外の
    にせ信号電荷を運ぶ垂直CODシフトレジスタを設け、
    2つの該垂直CODシフトレジスタの出力する信号電荷
    の差を取ることにより真の光信号成分のみが得られるよ
    うにしたことを特徴とする型取 荷積透型固体撮像素子。 2、にせ信号電荷を転送する前記垂直CODシフトレジ
    スタの電荷蓄積容量を光信号電荷を転送する前記垂直C
    ODシフトレジスタの電荷蓄積容量より小さくしたこと
    を特徴とする特許請求の範囲第1項記載の電荷転送型固
    体撮像素子。
JP58141039A 1983-08-03 1983-08-03 電荷転送型固体撮像素子 Pending JPS6032486A (ja)

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JP58141039A JPS6032486A (ja) 1983-08-03 1983-08-03 電荷転送型固体撮像素子

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JP58141039A JPS6032486A (ja) 1983-08-03 1983-08-03 電荷転送型固体撮像素子

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JPS6032486A true JPS6032486A (ja) 1985-02-19

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ID=15282811

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JP58141039A Pending JPS6032486A (ja) 1983-08-03 1983-08-03 電荷転送型固体撮像素子

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4962412A (en) * 1987-01-29 1990-10-09 Canon Kabushiki Kaisha Photoelectric conversion apparatus without isolation regions
US5126815A (en) * 1988-03-07 1992-06-30 Kanegafuchi Chemical Industry Co., Ltd. Position sensor and picture image input device
US5432551A (en) * 1991-11-15 1995-07-11 Kabushiki Kaisha Toshiba Interline transfer image sensor

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US4962412A (en) * 1987-01-29 1990-10-09 Canon Kabushiki Kaisha Photoelectric conversion apparatus without isolation regions
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