JPS603717B2 - 電荷転送装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は電荷転送装置に関するもので、詳しくは「電荷
転送シフトレジスタの出力回路構成に関するものである
。

電荷転送装置は、高い周波数で駆動すると、信号電荷
が有限な時間に転送されることに起因する転送効率の劣
化が箸るしくなることが知られている。また電荷転送装
置はＭＯＳ容量素子構造のため、駆動周波数の増加に伴
なし、駆動源での電力消費が増大するので好ましくない
。かかる欠点を除去するため、電荷転送シフトレジスタ
を並列に配置してそれぞれの電荷転送レジスタ（電荷転
送路）を異る位相の転送パルスで駆動することにより、
実動的な駆動周波数を増大させる方法が提案されている
。この方法はマルチプレックス方法と呼ばれ、ＭＯＳダ
イナミックシフトレジスタ、ＣＣＤ一次元イメージセン
サにも応用されていることは周知の事実である。

しかし従来提案されているマルチプレックス電荷転送シ
フトレジスタでは駆動パルスの他に電荷転送路の数の倍
数の周波数をもつリセットパルスを必要とし外部回路が
複雑になる欠点があった。

本発明はかかる欠点を除去せしめた電荷転送装置を提供
することにある。本発明によれば、二つの電荷転送路と
、該転送路を同一の電荷転送電極群によって信号電荷を
転送させる手段と、単一の浮遊拡散電荷検出手段を有し
、該浮遊拡散の電位を信号検出ごとに基準電位に設定す
るりセットトランジスタを有する電荷転送装置において
、前記転送路の一方の電荷転送最終電極に印加する駆動
パルスを、前記リセットトランジスタの一つのゲートに
、他方の電荷転送路の最終電極に印加する駆動パルスを
、リセットトランジスタのもう一つのゲートに接続し、
前記リセットトランジスタを前記二つの駆動パルスの論
理和でスイッチングする手段を備えたことを特徴とする
電荷転送装置が得られる。

該本発明によれば外部回路が簡単で端子の少ない、電荷
転送装置を実現することができる。以下本発明について
図面を用い詳細に説明する。

第１図は本発明の一実施例である２相駆動電荷転送シフ
トレジスタの出力部近傍の平面図を模式的に示した図で
ある。

同図において１１，１２は電荷転送路１３，１３′，１
４，１４′およびＩ５，１５′，１６，１６′はそれぞ
れ電荷転送路１１，１２のシフトレジスタを構成する電
荷転送電極群であり、端子１７，１８，１９，２０は電
極群を駆動する駆動パルス端子である。転送電極群は内
部金属配線を介してそれぞれ対応する端子１７，１８，
１９，２０‘こ接続されている。転送路１１，１２をマ
ルチプレックス転送するため、転送路１１，１２の位相
を入れかえてあり、また端子１７，１９、および１８，
２川まそれぞれ共通に接続し、二相の駆動パルスが印加
される。２１は出力ゲートで電荷転送最終電極１４′，
１６′のパルスの立下りに信号電荷が浮遊拡散層２２へ
と転送されるよう直流バイアスされており転送路１１，
１２に共通に設けられている。

２２は電荷検出のための浮遊拡散層で半導体基板との間
にｐ−ｎ接合が形成されている。

浮遊拡散層２２は信号検出ごとに基準電位に設定するた
めのｌｊセットトランジスタ２３が接続されている。浮
遊拡散層の電位変化は同一基板内に設けられたドレイン
２５、ソース２６で構成される増中用トランジスタ３６
のゲート２４で検出し、ソースには負荷抵抗２７を接続
しソースホロワーの出力として端子２６から外部に取り
出される。リセットトランジスタ２３は２入力トランジ
スタで構成されている。

一方の入力２８は転送最終電極１４′に印加する駆動パ
ルス端子１８に接続されており、他の一方の入力２９は
転送最終電極１６′に印加する駆動パルス端子１９に接
続されている。第２図は第１図に示した一実施例の電荷
転送電極群Ａ−Ａ′の断面を示したものである。

各電極群は半導体基板、３０の主表面に例えば二酸化ケ
イ素のような絶縁物３１を介して形成されている。また
各電極群１５〜１６′は一つの電極下が一つの領域１５
ａと１６ｂ、１６ａと１６ｂ、・・・・・・のように分
かれており、各電極は電荷の転送方向性をつけるため、
二つの領域に酸化膜の厚さに差をつけたり基板不純物濃
度を変化させたり、基板に反対の導電性をもつ不純物を
ドーピングしたりした構造になっている。さらに本発明
では各電極群における二つの領域の電位分布が、駆動パ
ルスの低レベル、高レベルでも電位差をもつように構成
されている。これは例えば埋込みチャネルＣＣＤと呼ば
れる構造で第２図に示す電極群の一つの領域１５ａ，１
６ａ，１５ａ′，１６ａ′にチャネル領域と反対の導電
性をもつ不純物をドーピングしたり、また表面チャネル
と呼ばれる構造で、第２図に示す電極群の一つの領域１
５ｂ，１６ｂ，１５ｂ′．１６ｂ′に基板と反対の導電
性をもつ不純物をドーピングすることで成しとげられる
。第３図は第１図に示すＮ−チャネルデバイスの実施例
を説明する各波形のタイムチャートである。同図におい
てクロツク３２は端子１７，１９に、クロック３３は端
子１８，２Ｑ‘こ印加される二相の電荷転送パルスであ
る。また波形３４は浮遊拡散層又はソースホロワの出力
端子２６の電位変化を示している。時刻ｔｌにおいて各
転送路の信号電荷はクロツク波形３２が高レベルである
ため、クロック３２が供給されている端子】７，１９に
接続している電極群１３，１３′，１６，１６′下に保
持される。

この時リセットトランジスタ２３は入力ゲート２９にパ
ルスが印加されているためトランジスタ２３が導適状態
となり浮遊拡散層２２がリセットドレィン３５の電位に
設定される。時刻ｔ２でクロツク３２が低レベルになる
とりセットトランジスタ２３は非導通となり浮遊拡散層
２２は浮遊状態になる。同時に転送路１２の最終電極１
６′のクロックも低レベルになるため信号電荷は出力ゲ
ート２１下を通って浮遊状態にある拡散層２２へ転送さ
れ浮遊拡散層の電位を変化させる。この電位変化を増中
用トランジスタ３６のゲート２４で検出しインピーダン
ス変換された出力が端子２６から取り出される。時刻ｔ
３ではクロツク３２，３３共に低レベルにあるが、前に
述べたようにゲート電圧が低レベルでも一つの電極下に
は電位差が形成されていることから信号電荷の蓄積が可
能であり、この時刻でも信号電荷はｔｌ時と変らず１３
，１３′，１６直下に存在する。

時刻ｔ４ではこんどは、クロツク３３が高レベルとなり
信号電荷はクロック３３が供給されている端子１８，２
０に接続している電極１４，１４′，１５，１５に転送
される。ｔ４では同時にリセツトトランジスタ２３の入
力ゲート２８にもパルス３３が印加されるためリセット
トランジス外ま導適状態になり再び浮遊拡散層２２の電
位はリセットドレィン３５の電位に設定される。さらに
時刻ｔ５でなクロック３３は低レベルになりリセットト
ラソジス外ま非導通となり、拡散層２２は再び浮遊状態
になる。同時に転送路１１の最終電極下に存在していた
信号電荷はクロックが低レベル変化したため出力ゲート
２１を通って浮遊状態にある拡散領域２２へ転送され浮
遊拡散層２２の電位を変化させる。このような動作をく
り返しながらｔ２では転送路１２から、ｔ５では転送路
１１から、と二つの転送路から交互に単一の浮遊拡散層
からなる信号電荷検出器で検出される。

このように本発明では二相クロツクパルスが互いに低レ
ベル期間をもつパルスを用い２入力リセットトランジス
タに接続することによりリセツトパルスを必要としない
電荷転送装置が得られる。

本発明の実施例ではシフトレジスタとして説明したが、
イメージセンサのシフトレジスタとして同様に成しとげ
られることは明白である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す２列の転送路をもつマ
ルチプレックス動作シフトレジスタの平面図を漠式的に
示した図「第２図は「第１図に示す電荷転送電極のＡ−
Ａ′における断面を示す図、第３図は、第１図の実施例
を示すための各端子の波形を示す図である。 図において１１，１２は電荷転送路、１３，１４，１５
，１６，１３′，１４′，１５′，１６′は電荷転送電
極２１は出力ゲート電極２２は浮遊拡散領域、２３は２
入力リセットトランジスタ、３６は増中用トランジスタ
、３０は半導体基板、３１は絶縁層、３２，３３はクロ
ックパルス、３４は出力波形を示す。鼻筈′図※ｚ図 塔３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 二つの電荷転送路と、該転送路の終端に設けられた
   単一の浮遊拡散電荷検出手段を有し、前記浮遊拡散層の
   電位を信号検出するごとに基準電位に設定するリセツト
   トランジスタをもつ電荷転送装置において、前記転送路
   の一方の電荷転送最終電極に印加する駆動パルスを、前
   記リセツトトランジスタの一つのゲートに、他方の電荷
   転送路の電荷最終電極に印加する駆動パルスを、リセツ
   トトランジスタのもう一つのゲートに接続し、前記リセ
   ツトトランジスタを前記二つの駆動パルスの論理和でス
   イツチングする手段を備えたことを特徴とする電荷転送
   装置。