FR2616990A1 - Charge-transfer matrix device tolerant to high vertical-transfer frequencies, and use of such a device in an image pick-up - Google Patents

Charge-transfer matrix device tolerant to high vertical-transfer frequencies, and use of such a device in an image pick-up Download PDF

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Abstract

The charge-transfer matrix device according to the invention includes, in addition to the horizontal lines, made of polysilicon for example, at the ends of which are applied the transfer control potentials, one or more sets of additional vertical metal electrodes arranged above certain judiciously chosen vertical gates, connection points being made between these vertical electrodes and the horizontal lines raised to the same potentials, in order to reduce the constant distributed over the lines and lower the time for establishing the control potentials; this makes it possible to increase the vertical-transfer frequency. Application, in particular, to image pick-ups with frame transfer, for lowering the trailing effect.

Description

Dispositif matriciel t transfert de charges
tolérant des fréquences de transfert vertical élevées
et utilisation d'un tel dispositif dans un capteur d'image.
Matrix device t charge transfer
tolerant of high vertical transfer frequencies
and use of such a device in an image sensor.

L'invention se rapporte aux dispositifs matriciels à transfert de charge, et notamment aux photosenseurs pour capteurs d'image. The invention relates to matrix devices with charge transfer, and in particular to photosensors for image sensors.

L'un des problèmes rencontrés dans les photosenseurs à transfert de charges par trames est que pendant le transfert des charges de la zone photosensible à la zone mémoire, les différentes lignes sont décalées alors que l'éclairement incident continue à générer des informations en zone photosensible. En con#séquence on obtient un mélange d'information proportionnel à la vitesse de transfert vertical. One of the problems encountered in charge transfer photosensors by frames is that during the transfer of charges from the photosensitive zone to the memory zone, the different lines are shifted while the incident illumination continues to generate information in the photosensitive zone. . In con # sequence we obtain a mixture of information proportional to the vertical transfer speed.

A titre d'exemple pour une structure à transfert de trame, l'éclairement parasite peut être mis en évidence de la façon suivante : une image constituée de N lignes éclairées sur un fond d'obscurité se traduit lors de la restitution par une traînée de niveau constant au dessus et au dessous des lignes éclairées. Cet effet dit effet de traînage, ou de "smesring" dans la littérature technique anglo-saxonne,- est très gênant aussi bien en vidéo qu'en détection : suivi de cible, poursuite.By way of example for a frame transfer structure, the parasitic illumination can be highlighted in the following way: an image consisting of N lines lit on a dark background results in the rendering by a trail of constant level above and below the lighted lines. This effect, known as the dragging effect, or "smesring" in Anglo-Saxon technical literature, is very annoying both in video and in detection: target tracking, tracking.

Pour réduire l'effet de traînage, une solution efficace consiste à placer devant la zone photosensible un obturateur qui élimine tout éclairement durant le transfert, mais avec toutes les contraintes d'encombrement et d'opacité que cela implique une autre solution consiste à réaliser les électrodes par la technique photolitographique à grange résolution, de l'ordre du micromètre. Cette dernière solution ne permet toutefois pas de résoudre le problème des matrices comportant un très grand nombre de points, et nécessitant une surface importante. Par ailleurs, la réduction de la taille du point photosensible élémentaire à l'aide d'une technologie "fine" présente aussi l'inconvénient de réduire le niveau de saturation, et donc la dynamique du photosenseur.Cet effet peut également être réduit par une augmentation de la fréquence de transfert vertical. To reduce the dragging effect, an effective solution consists in placing a shutter in front of the photosensitive zone which eliminates any lighting during the transfer, but with all the constraints of space and opacity that that implies another solution consists in carrying out the electrodes by the photolithographic technique with high resolution, of the order of a micrometer. The latter solution does not however solve the problem of matrices having a very large number of points, and requiring a large surface. Furthermore, reducing the size of the elementary photosensitive point using “fine” technology also has the disadvantage of reducing the level of saturation, and therefore the dynamics of the photosensor. This effect can also be reduced by increased vertical transfer frequency.

Simultanément, une augmentation de la fréquence de transfert vertical permet d'augmenter le débit d'information transmises, et cela quel que soit le type dispositif matriciel à transfert de charge, dès lors que le transfert est réalisé dans un registre à transfert de charge vertical. Simultaneously, an increase in the vertical transfer frequency makes it possible to increase the bit rate of information transmitted, and this whatever the type of charge transfer matrix device, as soon as the transfer is carried out in a vertical charge transfer register. .

Cependant cette augmentation est aujourd'hui limitée par les constantes de temps réparties le long des lignes, notamment pour les dispositifs à grand nombre de points en ligne, et donc de surface importante : une fréquence trop importante se traduit par une modification du chronogramme des signaux de commande le long des lignes, ce qui entraîne une dégradation des performances du dispositif photosenseur. However, this increase is today limited by the time constants distributed along the lines, in particular for devices with a large number of points in line, and therefore of large surface area: an excessively high frequency results in a modification of the timing of the signals. along the lines, which results in a degradation of the performance of the photosensor device.

L'invention a pour objet un dispositif matriciel à transfert de charges qui résout ce problème par une disposition particulière d'électrodes métalliques supplémentaires qui diminue les constantes de temps réparties. Il est alors possible d'augmenter la fréquence de transfert vertical sans perturber les signaux de commande, et de diminuer en conséquence lorsqu'il y a lieu l'effet de traînage, sans réduire la taille du point élémentaire. The subject of the invention is a matrix device with charge transfer which solves this problem by a particular arrangement of additional metal electrodes which reduces the distributed time constants. It is then possible to increase the vertical transfer frequency without disturbing the control signals, and to decrease accordingly when there is the drag effect, without reducing the size of the elementary point.

Selon l'invention un dispositif matriciel à transfert de charges tolérant des fréquences de transfert vertical élevées, comportant un substrat, un réseau de grilles verticales
et un réseau d'électrodes de lignes horizontales dont les extrémités sont portées aux potentiels de commande, est caractérisé en ce que, les électrodes de ligne horizontales ayant une résistance non négligeable, au moins un jeu d'électrodes métalliques verticales est disposé à la surface de matrice, ces électrodes étant portées aux mêmes potentiels de commande que les lignes horizontales des points de connexion étant réalisés aux points de croisement de ces électrodes verticales et des électrodes de lignes portées aux mêmes potentiels.
According to the invention a matrix device for charge transfer tolerating high vertical transfer frequencies, comprising a substrate, a network of vertical grids
and a network of horizontal line electrodes, the ends of which are brought to the control potentials, is characterized in that, the horizontal line electrodes having a non-negligible resistance, at least one set of vertical metal electrodes is arranged on the surface matrix, these electrodes being brought to the same control potentials as the horizontal lines of the connection points being made at the crossing points of these vertical electrodes and line electrodes brought to the same potentials.

L'invention a également pour objet l'utilisation d'un tel dispositif dans un capteur d'image à transfert de trame, notamment en vue de réduire l'effet de traînage. The invention also relates to the use of such a device in a frame transfer image sensor, in particular with a view to reducing the dragging effect.

L'invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques apparaitront à l'aide de la description qui suit en référence aux figures annexées. The invention will be better understood and other characteristics will appear from the following description with reference to the appended figures.

La figure 1 est un schéma d'un photosenseur à transfert de charges par transfert de trame, connu
La figure 2 est le schéma d'un photosenseur à transfert de trame selon l'invention dans lequel la constante de temps répartie sur une trame est divisée par 4
La figure 3 est le schéma d'un photosenseur à transfert de trame selon l'invention dans lequel la constante de temps répartie sur une ligne est divisée par N
La figure 4 est un schéma partiel plus détaillé montrant les électrodes horizontales réalisant l'interconnexion avec les jeux d'électrodes supplémentaires, verticales
La figure 5 est une vue partielle détaillée en plan du photosenseur à transfert de trame selon l'invention.
Figure 1 is a diagram of a photosensor with charge transfer by frame transfer, known
FIG. 2 is the diagram of a frame transfer photosensor according to the invention in which the time constant distributed over a frame is divided by 4
FIG. 3 is the diagram of a frame transfer photosensor according to the invention in which the time constant distributed over a line is divided by N
FIG. 4 is a more detailed partial diagram showing the horizontal electrodes making the interconnection with the sets of additional electrodes, vertical
Figure 5 is a partial detailed plan view of the frame transfer photosensor according to the invention.

Les figures 6a et 6b représentent une vue en coupe transversale selon une ligne de points photosensibles, et le diagramme des potentiels correspondants, d'un photosenseur selon l'invention. Figures 6a and 6b show a cross-sectional view along a line of photosensitive dots, and the corresponding potential diagram, of a photosensor according to the invention.

Comme il a été indiqué ci-dessus, l'augmentation de la fréquence de transfert vertical, dans un dispositif matriciel à transfert de charge, est d'un grand intérêt, pour augmenter le débit d'informations transmises, notamment dans les structures à transfert de trame mais également dans toutes les autres structures matricielles où le transport de charges est réalisé par des registres à transfert de charge (DTC ou "CCD" anglais technique) : transfert interligne, C.S.D (pour "Charge Sweep Devise"), TDI (pour "Time Deiay Integration") ; transfert de trame à lecture directe.  As indicated above, increasing the frequency of vertical transfer, in a matrix device with charge transfer, is of great interest, in order to increase the bit rate of information transmitted, in particular in transfer structures. of frame but also in all the other matrix structures where the transport of loads is carried out by registers with transfer of charge (DTC or "CCD" technical English): interline transfer, CSD (for "Charge Sweep Currency"), TDI (for "Time Deiay Integration"); direct read frame transfer.

Pour les capteurs d'images à transfert de trame de la zone photosensible à une zone mémoire, l'augmentation de la fréquence de transfert vertical permet en outre, comme Indiqué ci-dessus de réduire l'effet de traînage vertical dans l'image. For frame transfer image sensors from the photosensitive area to a memory area, increasing the vertical transfer frequency also makes it possible, as indicated above, to reduce the effect of vertical drag in the image.

Un photosenseur à transfert de trame de type connu, comme celui représenté sur la figure 1 comporte une zone photosensible 10, une zone mémoire 20 et un registre à transfert de charge de lecture 30, dont les charges sont décalées horizontalement vers un amplificateur de sortie vidéo 40. Les potentiels de commande sont appliqués aux différents points de la matrice par des électrodes de ligne généralement en polysilicium, transparentes, portées aux potentiels de commande. A frame transfer photosensor of known type, like that shown in FIG. 1, comprises a photosensitive zone 10, a memory zone 20 and a read charge transfer register 30, the charges of which are shifted horizontally towards a video output amplifier. 40. The control potentials are applied to the different points of the matrix by transparent, generally polysilicon line electrodes, brought to the control potentials.

Dans un système de transfert à 4 phases de commande ~2P ~3P' Q)3P' -les électrodes de ligne sont successivement reliées à ces 4 phases. Pour permettre de réduire la constante de temps répartie le long de la ligne formée par chaque électrode de commande et le plan de masse, les potentiels ad hoc sont appliqués simultanément aux deux extrémités des électrodes de ligne, pour chaque ligne. Ainsi la constante de temps répartie maximum est égale à la moitié de la constante de temps qui correspondrait à l'application du potentiel à une seule extrémité d'une ligne de la matrice.In a transfer system with 4 control phases ~ 2P ~ 3P 'Q) 3P' - the line electrodes are successively connected to these 4 phases. To reduce the time constant distributed along the line formed by each control electrode and the ground plane, the ad hoc potentials are applied simultaneously to the two ends of the line electrodes, for each line. Thus the maximum distributed time constant is equal to half of the time constant which would correspond to the application of the potential to only one end of a line of the matrix.

La même stucs re est utilisée pour la commande de décalage vertical dans la zone mémoire 20, les électrodes horizontales ou lignes étant reliées successivement aux potentiels de quatre phases de commande de la zone mémoire ~1MS ~2M #3Met ~4M par des électrodes disposées de part et d'autre de la matrice. The same stucco re is used for the vertical offset control in the memory area 20, the horizontal electrodes or lines being successively connected to the potentials of four phases of control of the memory area ~ 1MS ~ 2M # 3Mand ~ 4M by electrodes arranged on either side of the matrix.

Dans un dispositif à transfert de charge dans lequel on veut augmenter sensiblement la fréquence de transfert vertical, la constante répartie est encore trop importante. En effet, cette constante est proportionnelle à la résistance carrée de la ligne, de l'ordre de 30or2 pour une électrode transparente en poiysillclum
La figure 2 représente schématiquement un premier mode de réalisation de l'invention, appliqué à un photosenseur à transfert de trame vers une zone mémoire de trame.Dans ce mode de réalisation, la matrice a la même structure : zone photosensible 10, zone mémoire 20 et registre de lecture de sortie 30 avec amplificateur de sortie 40, mais les potentiels de commande sont appliqués en outre aux lignes par un jeu J, d'électrodes métalliques verticales supplémentaires E~l, E#2, E#, E#4 > situé dans la zone centrale de la matrice.
In a charge transfer device in which it is desired to substantially increase the vertical transfer frequency, the distributed constant is still too large. Indeed, this constant is proportional to the square resistance of the line, of the order of 30or2 for a transparent poiysillclum electrode
FIG. 2 schematically represents a first embodiment of the invention, applied to a frame transfer photosensor to a frame memory area. In this embodiment, the matrix has the same structure: photosensitive area 10, memory area 20 and output read register 30 with output amplifier 40, but the control potentials are also applied to the lines by a set J, of additional vertical metal electrodes E ~ l, E # 2, E #, E # 4> located in the central area of the matrix.

Ces électrodes sont déposées sur des zones non "utiles" de la zone photosensible, par exemple sur les drains de transistors anti-éblouissement situés dans cette zone centrale ou sur des "murs1, d'isolement entre points. Ainsi en plus des électrodes associées aux lignes de part et d'autre de la matrice, ces connexions verticales amènent également les potentiels de commande à peu près aux points milieux des lignes horizontales de la zone photosensible. Des points de connexion sont prévus entre les électrodes verticales et les électrodes de ligne horizontales pour réaliser les connexions nécessaires, comme il sera expliqué plus en détails ci-après. Ainsi la constante de temps répartie est divisée par 4 par rapport à celle qui correspondrait à la longueur totale de la ligne.These electrodes are deposited on non "useful" zones of the photosensitive zone, for example on the drains of anti-glare transistors located in this central zone or on "walls1, of isolation between points. Thus in addition to the electrodes associated with the lines on either side of the matrix, these vertical connections also bring the control potentials approximately to the midpoints of the horizontal lines of the photosensitive zone. Connection points are provided between the vertical electrodes and the horizontal line electrodes to make the necessary connections, as will be explained in more detail below. Thus the distributed time constant is divided by 4 compared to that which would correspond to the total length of the line.

La figure 3 représente schématiquement un second mode de réalisation de l'invention dans lequel les potentiels de commande sont appliqués en 5 points des lignes horizontales, en plus des deux extrémités des lignes, par 5 jeux J1 J5 d'électrodes métalliques verticales E~11...E#41,..., E#15 ...E#45, interconnectées et reliées à ces potentiels de commande à l'extérieur de la zone photosensible
Comme dans le mode de réalisation décrit en référence à la figure 2, dans la zone photosensible les jeux de connexions métalliques verticales sont de préférence déposées au dessus de zones non photosensibles, par exemple au dessus de drains de transistors anti-éblouissement pour les matrices avec anti-éblouissement, ou au dessus de murs d'isolement pour les matrices sans structure d'anti-éblouissement. Ainsi ces jeux d'électrodes supplémentaires n'affectent pas la sensibilité du dispositif. Dans la zone mémoire, comme dans les dispositifs matriciels à transfert de charge non photosensibles, type mémoires, la localisation des jeux d'électrodes métalliques supplémentaires peut être quelconque.Dans l'exemple représenté, elles ont été disposées de la même manière que dans la zone photosensible par souci de simplification, notamment lors du procédé de fabrication. Ainsi la constante répartie est divisée par 12, soit par N = 2 x n + 2, si n est le nombre de jeux de connexions verticales supplémentaires, la même disposition est prévue dans la zone mémoire
La figure 4, détail de la figure 3, est un schéma montrant les interconnexions horizontales des jeux de connexions supplémentaires verticales à relier aux plots auxquels sont appliquées les différentes phases de commande. Cette structure étant applicable à la zone photosensible comme à la zone mémoire, les indices P et M de ces phases de commande n'ont pas été précisés sur le schéma de la figure 4.Sur cette figure on distingue les 5 jeux de 4 connexions métalliques verticales, en aluminium par exemple, reliées à l'extérieur de la zone de transfert aux quatre phases de commande #i' ~2 ) ~3, et En Enfait, la strl. > ture matriciefle d'électrodes de ligne en polysilicium et de colonnes se prolonge en dehors des zones strictement utiles, zone photosensible et zone mémoire, notamment dans la zone image dans une zone masquée optiquement qui constitue la référence d'obscurité.En conséquence dans cette structure, les lignes sont utilisées pour réaliser l'interconnexion des jeux d'électrodes de la manière suivante : comme dans la zone utile (zone photosensible ou zone mémoire), des contacts sont ménagés entre les lignes supplémentaires extérieures à la zone utile, ~1, ~2, ~3' et etles électrodes métalliques verticales correspondantes, par exemple aux points notés P1, P2, P3, P4. De plus, des électrodes métalliques horizontales E'~l, E' E' et ET ~4 représentées par des bandes; sont également déposées au dessus des lignes horizontales représentées par des traits, et interrompues seulement aux intersections avec les réseaux verticaux.A chaque interruption, un contact est pris entre l'électrode métallique horizontale E' ~ et la ligne sous jacente, par exemple aux points A, B, C, D pour la ligne ~2.
FIG. 3 schematically represents a second embodiment of the invention in which the control potentials are applied at 5 points on the horizontal lines, in addition to the two ends of the lines, by 5 sets J1 J5 of vertical metal electrodes E ~ 11 ... E # 41, ..., E # 15 ... E # 45, interconnected and connected to these control potentials outside the photosensitive zone
As in the embodiment described with reference to FIG. 2, in the photosensitive zone the sets of vertical metal connections are preferably deposited above non-photosensitive zones, for example above drains of anti-glare transistors for the dies with anti-glare, or above isolation walls for dies without anti-glare structure. Thus these sets of additional electrodes do not affect the sensitivity of the device. In the memory area, as in non-photosensitive charge transfer matrix devices, such as memories, the location of the sets of additional metal electrodes can be arbitrary. In the example shown, they have been arranged in the same way as in the photosensitive zone for the sake of simplification, especially during the manufacturing process. So the distributed constant is divided by 12, i.e. by N = 2 xn + 2, if n is the number of additional sets of vertical connections, the same arrangement is provided in the memory area
Figure 4, detail of Figure 3, is a diagram showing the horizontal interconnections of the sets of additional vertical connections to be connected to the pads to which the different control phases are applied. This structure being applicable to the photosensitive zone as well as to the memory zone, the indices P and M of these control phases have not been specified in the diagram in FIG. 4. In this figure we distinguish the 5 sets of 4 metallic connections vertical, in aluminum for example, connected outside the transfer area to the four control phases #i '~ 2) ~ 3, and In fact, the strl. > matrix matrix of polysilicon line electrodes and columns extends outside the strictly useful zones, photosensitive zone and memory zone, in particular in the image zone in an optically masked zone which constitutes the darkness reference. structure, the lines are used to interconnect the electrode sets in the following manner: as in the useful area (photosensitive area or memory area), contacts are made between the additional lines outside the useful area, ~ 1 , ~ 2, ~ 3 'and the corresponding vertical metal electrodes, for example at the points noted P1, P2, P3, P4. In addition, horizontal metal electrodes E '~ l, E' E 'and ET ~ 4 represented by bands; are also deposited above the horizontal lines represented by lines, and interrupted only at intersections with the vertical networks. At each interruption, contact is made between the horizontal metal electrode E '~ and the underlying line, for example at the points A, B, C, D for line ~ 2.

Dans la zone centrale de la matrice ces électrodes métalliques horizontales peuvent également être interrompues du fait que ces électrodes rejoignent les plots d'application des potentiels de commande des deux côtés de la matrice. Les pointillés représentent ces tronçons d'électrodes métalliques horizontales qui quipeuvent être supprimés. Dans la zone mémoire, ces interconnexions horizontales des jeux d'électrodes métalliques verticales peuvent être situées n'importe où du fait du masquage optique total des cette région.In the central area of the matrix, these horizontal metal electrodes can also be interrupted because these electrodes join the pads for applying the control potentials on both sides of the matrix. The dotted lines represent those sections of horizontal metal electrodes which can be deleted. In the memory area, these horizontal interconnections of the sets of vertical metal electrodes can be located anywhere because of the total optical masking of this region.

L'accès des réseaux verticaux aux extrémités de la matrice est équilibré, résistances d'accès égale, pour conserver un chronogramme de commande correct entre les différents étages d une même colonne
La figure 5 est un schéma encore plus détaillé d'une zone comportant ces lignes d'interconnexions horizontales des jeux d'électrodes supplémentaires verticaux qui montre que, du fait que les lignes consécutives se recouvrent partiellement il n'est pas possible de réaliser des électrodes métalliques horizontales pour l'interconnexion des jeux d'électrodes verticales au dessus de lignes consécutives. En conséquence les électrodes métalliques horizontales E'# pour deux phases consécutives sont localisées au dessus de lignes espacées de 4 lignes.
The access of the vertical networks to the ends of the matrix is balanced, resistances of equal access, to preserve a correct timing of control between the various stages of the same column
FIG. 5 is an even more detailed diagram of an area comprising these horizontal interconnection lines of sets of additional vertical electrodes which shows that, since the consecutive lines partially overlap it is not possible to produce electrodes metal bars for interconnecting sets of vertical electrodes above consecutive lines. Consequently, the horizontal metal electrodes E '# for two consecutive phases are located above lines spaced 4 lines apart.

Cette figure montre les lignes horizontales successives reliées à #1, #2, #3, ~4, C#g~~~1 les grilles d'isolement verticales Gg, et des électrodes verticales, drain D et grilles G1, G2 formant dispositifs anti-éblouissement. Comme indiqué ci-dessus, dans une telle structure. les électrodes métalliques verticales sont disposées au dessus des drains des trammstors d'anti-éblouissement. Elles sont hachurées sur la figure 5, comme les électrodes métalliques horizontales destinées à l'interconnexlon des jeux d'électrodes verticales.Les points P1, P2, A, indiqués sur cette figure sont les points analogues aux points Pl, P2, A marqués sur la figure 4, même s'ils ne sont pas disposés exactement de la même manière du fait que les détails représentés sur les figures 4 et 5 sont orientés différemment du fait qu'ils détaillent respectivement une zone du dessus de la zone photosensible de la figure 3 et une zone sous la zone mémoire. Comme représenté sur la figure 5, toutes les lignes reliées à un même potentiel, soit ~1 ou #2 sur la figure ont des contacts avec les électrodes métalliques verticales, ce qui donne les points de contact marqués P'1 et P'2 sur la figure. La zone photosensible et la zone mémoire ont la même structure que celle détaillée sur la figue 5 à l'exception des électrodesmétalliques horizontales. This figure shows the successive horizontal lines connected to # 1, # 2, # 3, ~ 4, C # g ~~~ 1 the vertical isolation grids Gg, and vertical electrodes, drain D and grids G1, G2 forming devices anti-glare. As stated above, in such a structure. the vertical metal electrodes are arranged above the drains of the anti-glare trammstors. They are hatched in FIG. 5, like the horizontal metal electrodes intended for the interconnection of the sets of vertical electrodes. The points P1, P2, A, indicated in this figure are the points analogous to the points Pl, P2, A marked on Figure 4, even if they are not arranged in exactly the same way because the details shown in Figures 4 and 5 are oriented differently because they respectively detail an area above the photosensitive area of the figure 3 and an area under the memory area. As shown in Figure 5, all the lines connected to the same potential, either ~ 1 or # 2 in the figure have contacts with the vertical metal electrodes, which gives the contact points marked P'1 and P'2 on the figure. The photosensitive zone and the memory zone have the same structure as that detailed in FIG. 5 with the exception of the horizontal metal electrodes.

Cette structure est représentée en coupe selon une ligne de 'a zone photnsensible sur la figure 6a, et le diagramme des potentiels V correspondant est représenté sur la figure 6b. Dans le substrat 1 de type P sont formés les drains des transistors
MOS d'anti-éblouissement , par diffusion N . Puis après dépôt d'une couche d'oxyde, les différentes grilles verticales sont formées, à un niveau noté niveau "O" . Pour simplifier la figure l'oxyde séparant les différents niveaux nta pas été représenté.
This structure is shown in section along a line of the photonsensitive zone in FIG. 6a, and the corresponding potential diagram V is represented in FIG. 6b. In the P-type substrate 1 are formed the drains of the transistors
Anti-glare MOS, by N diffusion. Then after depositing an oxide layer, the different vertical grids are formed, at a level noted level "O". To simplify the figure, the oxide separating the different levels has not been shown.

Ces grilles sont d'une part les grilles d'isolement Gg, d'autre part les grilles G1 et G2 des transistors MOS. Après dépôt d'une autre couche d'oxyde, les électrodes de ligne horizontales au niveau "1" soit celles reliées à ~l et sont formées, en polysilicium par exemple. Puis après dépôt d'une autre couche c'oxyde les électrodes de ligne horizontales au niveau "2" soit celles reliées à ~2 et ~4 par exemple. A titre d'exemple on a supposé que la coupe de la figure 6a était faite selon une ligne reliée à
Enfin, les électrodes métalliques verticales sont déposées au dessus des structures d'anti-éblouissement en ménageant dans l'oxyde déposé sur les électrodes de ligne des zones de contact.On a supposé sur la figure que les électrodes verticales représentées étaient des électrodes E~1 et E~2 à relier à ~1 et #2 . On remarque donc sur la coupe le contact ligne ~1 électrode métallique verticale ~1 c'est-à-dire un point de contact de type P1.Cette disposition (dépôt au dessus des drains) a été choisie du fait que les transistors MOS séparent deux points d'une ligne, soit i-1 et i d'une part, et 1+1 et 1+2 d'autre part sur la figure 5 des grilles d'isolement séparant les points 1-2 et 1-1, i et 1+1 etc...; les électrodes n'empiètent donc pas sur la zone photosensible. 2 électrodes consécutives soit E1 et
E1#2 sont séparées par deux colonnes. Mais l'invention n'est pas limitée å cette disposition.En particulier, les électrodes consécutives d'un jeu d'électrodes verticales pourraient être séparées d'une seule colonne les électrodes pouvant être disposées au dessus des grilles d'isolement Go A l'inverse, les électrodes consécutives d'un jeu drélectrodes verticales pourraient être plus éloignées, et séparées d'un nombre de colonnes supérieur à 2.
These gates are on the one hand the isolation gates Gg, on the other hand the gates G1 and G2 of the MOS transistors. After depositing another oxide layer, the horizontal line electrodes at level "1", ie those connected to ~ l and are formed, for example of polysilicon. Then after depositing another layer it oxidizes the horizontal line electrodes at level "2", ie those connected to ~ 2 and ~ 4 for example. By way of example, it has been assumed that the section in FIG. 6a was made along a line connected to
Finally, the vertical metal electrodes are deposited above the anti-glare structures while providing in the oxide deposited on the line electrodes of the contact zones. It has been assumed in the figure that the vertical electrodes represented were electrodes E ~ 1 and E ~ 2 to be connected to ~ 1 and # 2. We therefore notice on the section the line contact ~ 1 vertical metal electrode ~ 1, that is to say a P1 type contact point. This arrangement (deposit above the drains) was chosen because the MOS transistors separate two points of a line, ie i-1 and i on the one hand, and 1 + 1 and 1 + 2 on the other hand in FIG. 5 of the isolation grids separating points 1-2 and 1-1, i and 1 + 1 etc ...; the electrodes therefore do not encroach on the photosensitive zone. 2 consecutive electrodes, E1 and
E1 # 2 are separated by two columns. However, the invention is not limited to this arrangement. In particular, the consecutive electrodes of a set of vertical electrodes could be separated by a single column, the electrodes being able to be placed above the isolation grids Go A l 'Conversely, the consecutive electrodes of a set of vertical electrodes could be more distant, and separated by a number of columns greater than 2.

La figure 6b représente le diagramme des potentiels correspondant et les charges évacuées via le drain d'un transistor pour un point 1-2 à la saturation, les autres points étant par exemple non éclairés (pas de charges). FIG. 6b represents the diagram of the corresponding potentials and the charges discharged via the drain of a transistor for a point 1-2 at saturation, the other points being for example unlit (no charges).

Comme indiqué ci-dessus, l'invention n'est pas. limitée aux capteurs d'image à transfert de trame. Elle s'applique à toutes les structures à transfert de charge dans lesquelles on souhaite augmenter la fréquence de transfert vertical. As stated above, the invention is not. limited to frame transfer image sensors. It applies to all charge transfer structures in which it is desired to increase the vertical transfer frequency.

L'utilisation d'un tel dispositif matriciel est particulièrement intéressante dan un capteur d'image à transfert de trame, pour réduire l'effet de trainage
En effet, une mesure de cet effet peut être la suivante si : Vs est le niveau de signal des lignes éclairées
VR le niveau de signal parasite dû à l'effet de trainage,
N le nombre de lignes éclairées, le reste étant non éclairé (cas d'un spot sur un fond sombre),
Tv le temps de passage sous une ligne éclairée pendant le transfert vertical
Ti le temps d'intégration, alors S le coefficient de traînage ou de "smearing" peut être estimé par S = TV/Ti et VR= N.S. V5. Pour Ti =20 ms et TV = llls, soit FV (fréquence de transfert vertical) = 1MHz, alors S = 5 x 10-5 Avec FV = 10 MHz, S n'est plus égal qu a 5 x 106 et avec FV = 20 MHz, S n'est plus égal qu'à 2,5 x 106.
The use of such a matrix device is particularly advantageous in a frame transfer image sensor, in order to reduce the dragging effect.
Indeed, a measure of this effect can be as follows if: Vs is the signal level of the lit lines
VR the stray signal level due to the drag effect,
N the number of lines lit, the rest being unlit (case of a spot on a dark background),
Tv the passage time under an illuminated line during vertical transfer
Ti the integration time, then S the drag coefficient or "smearing" can be estimated by S = TV / Ti and VR = NS V5. For Ti = 20 ms and TV = llls, i.e. FV (vertical transfer frequency) = 1MHz, then S = 5 x 10-5 With FV = 10 MHz, S is no more than 5 x 106 and with FV = 20 MHz, S is no longer equal to 2.5 x 106.

On réduit donc considérablement l'effet de trainage.  The drag effect is therefore considerably reduced.

Claims (10)

REVENDICATIONS 1. Dispositif matriciel à transfert de charges tolérant des fréquences de transfert vertical élevées, comportant un substrat, un réseau de grilles verticales (G0, G1, G2) et un réseau d'électrodes de lignes horizontales dont les extrémités sont portées aux potentiels de commande #2 . ~3, ~4), caractérisé en ce que, les électrodes de ligne horizontales ayant une résistance non négligeable, au moins un jeu d'électrodes métalliques verticales (En1, E#2, En3, E~4) est disposé à la surface de matrice, ces électrodes étant portées aux mêmes potentiels de commande que les lignes horizontales, des points de connexion étant réalisés aux points de croisement de ces électrodes verticales et des électrodes de lignes portées aux mêmes potentiels. 1. Matrix charge transfer device tolerating high vertical transfer frequencies, comprising a substrate, a network of vertical grids (G0, G1, G2) and a network of electrodes of horizontal lines whose ends are brought to the control potentials # 2. ~ 3, ~ 4), characterized in that, the horizontal line electrodes having a non-negligible resistance, at least one set of vertical metal electrodes (En1, E # 2, En3, E ~ 4) is arranged on the surface matrix, these electrodes being brought to the same control potentials as the horizontal lines, connection points being made at the crossing points of these vertical electrodes and line electrodes brought to the same potentials. 2 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que, pour une matrice photosensible, les électrodes métalliques verticales sont disposées sur des zones qui ne participent pas à la sensibilité du dispositif. 2 Device according to claim 1, characterized in that, for a photosensitive matrix, the vertical metal electrodes are arranged on areas which do not participate in the sensitivity of the device. 3. Dispositif selon la re-endication 2, caractérisé en ce que, des transistors d'anti-éblouissement étant prévus dans la matrice, les électrodes métalliques verticales sont disposées au dessus de drains de ces transistors. 3. Device according to re-endication 2, characterized in that, anti-glare transistors being provided in the matrix, the vertical metal electrodes are arranged above drains of these transistors. 4. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que les électrodes métalliques verticales sont disposées au dessus de grilles verticales (Go) isolant les photosites élémentaires et délimitant les colonnes de la matrice. 4. Device according to claim 2, characterized in that the vertical metal electrodes are arranged above vertical grids (Go) isolating the elementary photosites and delimiting the columns of the matrix. 5. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ces électrodes sont réalisées en aluminium. 5. Device according to one of the preceding claims, characterized in that these electrodes are made of aluminum. 6. Dispositif selon 11 une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la structure matricielle s 'étendant au dessus ou au dessous de la zone de la matrice utile au transfert des charges, un jeu d'électrod#s métalliques horizontales est également prévu s'étendant au dessus des électrodes de lignes horizontales correspondantes, interrompues aux croisements avec les jeux d'électrodes verticales, pour l'interconnexion des électrodes métalliques verticales respectivement reliées aux mêmes potentiels, des points de connexion étant prévus avec les lignes correspondantes de part et d'autre de ces jeux d'électrodes. 6. Device according to 11 one of claims 1 to 3, characterized in that the matrix structure extending above or below the zone of the matrix useful for the transfer of charges, a set of horizontal metal electrodes is also provided extending above the electrodes of corresponding horizontal lines, interrupted at the intersections with the sets of vertical electrodes, for the interconnection of vertical metal electrodes respectively connected to the same potentials, connection points being provided with the corresponding lines on the and other of these sets of electrodes. 7. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que les résistances d'accès aux extrémités des électrodes de lignes horizontales et aux points de contact de la même ligne via les jeux d'électrodes métalliques verticales sont équilibrées  7. Device according to claim 5, characterized in that the resistances of access to the ends of the electrodes of horizontal lines and to the points of contact of the same line via the sets of vertical metal electrodes are balanced 8. Utilisation d'un dispositif matriciel selon l'une quelconque des revendications précédentes dans un capteur d'image à transfert de trame comportant une zone photosensible matricielle et une zone mémoire matricielle. 8. Use of a matrix device according to any one of the preceding claims in a frame transfer image sensor comprising a matrix photosensitive zone and a matrix memory zone. 9. Utilisation selon la revendication 8, caractérisée en ce que, dans la zone photosensible, les interconnexions des Jeux d'électrodes métalliques verticales sont réalisées sous une zone de masquage optique de la matrice constituant la référence d'obscurité .  9. Use according to claim 8, characterized in that, in the photosensitive zone, the interconnections of the sets of vertical metal electrodes are made under an optical masking zone of the matrix constituting the darkness reference. 10. Utilisation selon l'une des revendications 8 et 9, avec une fréquence de transfert élevée pour réduire l'effet de trainage vertical.  10. Use according to one of claims 8 and 9, with a high transfer frequency to reduce the effect of vertical drag.
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EP0625800A1 (en) * 1993-05-21 1994-11-23 Koninklijke Philips Electronics N.V. Charge coupled imaging device

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