JP2000077646A - Solid-state image pickup device and its driving method - Google Patents

Solid-state image pickup device and its driving method

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JP2000077646A
JP2000077646A JP10242301A JP24230198A JP2000077646A JP 2000077646 A JP2000077646 A JP 2000077646A JP 10242301 A JP10242301 A JP 10242301A JP 24230198 A JP24230198 A JP 24230198A JP 2000077646 A JP2000077646 A JP 2000077646A
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information charges
imaging
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region
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▲吉▼弘 岡田
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent deterioration of the transfer efficiency of information charges from an image sensing part to an accumulating part, in a solid state image sensing element of a frame transfer system. SOLUTION: In this solid-state image pickup element, a P-type diffusion layer 12 turning to an element region is formed on an N-type silicon substrate 11, the respective transfer electrodes 13i, 13s, 13h are formed on the diffusion layer 12, and an image sensing part, an accumulating part and a horizontal transfer part are constituted. An image pickup part region 12i and an accumulating part region 12s of the diffusion layer 12 are so formed that impurity concentrations are uniform. A horizontal transfer region 12h is so formed that impurity concentration is higher than that of the image pickup region 12i and that of the accumulating region 12s.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、フレーム転送方式
の固体撮像素子及びその駆動方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a frame transfer type solid-state imaging device and a driving method thereof.

【0002】[0002]

【従来の技術】図5は、フレーム転送方式の固体撮像素
子の構成を示す概略図である。
2. Description of the Related Art FIG. 5 is a schematic diagram showing a configuration of a frame transfer type solid-state imaging device.

【0003】フレーム転送方式のCCD固体撮像素子
は、撮像部i、蓄積部s、水平転送部h及び出力部dを
有する。撮像部iは、垂直方向に延在し、互いに平行に
配列された複数のシフトレジスタからなり、各シフトレ
ジスタの各ビットが受光画素を構成する。蓄積部sは、
撮像部iのシフトレジスタに連続する遮光された複数の
シフトレジスタからなり、各シフトレジスタの各ビット
が蓄積画素を構成する。水平転送部hは、水平方向に延
在する単一のシフトレジスタからなり、各ビットに蓄積
部sのシフトレジスタの出力が接続される。出力部d
は、水平転送部hから転送出力される電荷を一時的に蓄
積する容量及びその容量に蓄積された電荷を排出するリ
セットトランジスタを含む。これにより、撮像部iの各
受光画素に蓄積される情報電荷は、各画素毎に独立して
蓄積部sの蓄積画素へ転送された後、1行ずつ蓄積部s
から水平転送部hへ転送され、さらに、1画素単位で水
平転送部hから出力部dへ転送される。そして、出力部
dで1画素毎の電荷量が電圧値に変換され、その電圧値
の変化がCCD出力として外部回路へ供給される。
The frame transfer type CCD solid-state image pickup device has an image pickup section i, a storage section s, a horizontal transfer section h, and an output section d. The imaging unit i includes a plurality of shift registers extending in the vertical direction and arranged in parallel with each other, and each bit of each shift register forms a light receiving pixel. The accumulation unit s
It consists of a plurality of light-shielded shift registers that are continuous with the shift register of the imaging unit i, and each bit of each shift register constitutes a storage pixel. The horizontal transfer unit h is composed of a single shift register extending in the horizontal direction, and the output of the shift register of the storage unit s is connected to each bit. Output section d
Includes a capacitor that temporarily stores the charge transferred and output from the horizontal transfer unit h and a reset transistor that discharges the charge stored in the capacitor. As a result, the information charges accumulated in each light receiving pixel of the imaging unit i are independently transferred to the accumulation pixels of the accumulation unit s for each pixel, and thereafter, stored in the accumulation unit s row by row.
From the horizontal transfer unit h to the output unit d in pixel units. The output unit d converts the amount of charge for each pixel into a voltage value, and the change in the voltage value is supplied to an external circuit as a CCD output.

【0004】図6は、図5のX−X線の断面図である。FIG. 6 is a sectional view taken along line XX of FIG.

【0005】N型のシリコン基板1の一主面に、素子領
域となるP型の拡散層2が形成される。このP型拡散層
2の表面領域には、分離領域(図示せず)が形成され、
この分離領域の間にチャネル領域が形成される。チャネ
ル領域は、撮像部iから蓄積部sまで垂直方向に連続
し、水平転送部hで水平方向に延在する。チャネル領域
が形成されたシリコン基板1上には、それぞれのチャネ
ル領域と交差するようにして複数の転送電極3i、3
s、3hが配列される。撮像部i及び蓄積部sに形成さ
れる転送電極3i、3sは、それぞれ水平方向に延在し
て2層に形成され、多層の転送クロックを受けてチャネ
ル領域内の情報電荷を一方向に転送出力する。水平転送
部hに形成される転送電極3hは、撮像部i及び蓄積部
sの転送電極3i、3sと交差して垂直方向に延在して
形成され、蓄積部sから垂直転送される情報電荷を順次
水平方向へ転送出力する。
On one main surface of an N-type silicon substrate 1, a P-type diffusion layer 2 serving as an element region is formed. An isolation region (not shown) is formed in the surface region of the P-type diffusion layer 2,
A channel region is formed between the separation regions. The channel region is vertically continuous from the imaging unit i to the storage unit s, and extends horizontally in the horizontal transfer unit h. On the silicon substrate 1 on which the channel region is formed, a plurality of transfer electrodes 3 i, 3
s and 3h are arranged. The transfer electrodes 3i and 3s formed in the imaging unit i and the storage unit s are each formed in two layers extending in the horizontal direction, and transfer the information charges in the channel region in one direction by receiving a multilayer transfer clock. Output. The transfer electrode 3h formed in the horizontal transfer section h is formed so as to extend in the vertical direction so as to intersect with the transfer electrodes 3i and 3s of the imaging section i and the storage section s, and information charges vertically transferred from the storage section s. Are sequentially transferred and output in the horizontal direction.

【0006】拡散層2は、撮像部iの領域2iで、チャ
ネル領域の情報電荷を基板側へ排出しやすくするため、
蓄積部sの領域2s及び水平転送部hの領域2hに比べ
て、不純物濃度が薄く形成される。即ち、シリコン基板
1内においては、拡散層2の不純物濃度が低くなるほ
ど、その領域で空乏層が広がりやすくなり、情報電荷が
より深い位置で保持されるようになる。そこで、過剰露
光によってオーバーフロー電荷の発生するおそれのある
撮像部iでは、撮像部領域2iの不純物濃度を蓄積部領
域2sや水平転送部領域2hの不純物濃度よりも低く形
成することで、オーバーフロー電荷を容易に基板側へ排
出できるようにしている。逆に、蓄積部sや水平転送部
hでは、情報電荷が基板側へ不用意に排出されないよう
にするため、それぞれの領域2s、2hの不純物濃度を
撮像部領域2iの不純物濃度よりも高く形成している。
[0006] The diffusion layer 2 is formed in the region 2i of the image pickup section i so that information charges in the channel region can be easily discharged to the substrate side.
The impurity concentration is formed lower than that of the region 2s of the accumulation unit s and the region 2h of the horizontal transfer unit h. That is, in the silicon substrate 1, as the impurity concentration of the diffusion layer 2 becomes lower, the depletion layer is more likely to spread in that region, and the information charge is held at a deeper position. Therefore, in the imaging unit i in which overflow charge may be generated due to excessive exposure, the overflow charge is formed by forming the impurity concentration of the imaging unit region 2i lower than the impurity concentration of the accumulation unit region 2s and the horizontal transfer unit region 2h. It can be easily discharged to the substrate side. Conversely, in the accumulation section s and the horizontal transfer section h, in order to prevent information charges from being inadvertently discharged to the substrate side, the impurity concentration of each of the regions 2s, 2h is formed higher than the impurity concentration of the imaging section region 2i. are doing.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】フレーム転送方式の固
体撮像素子の場合、撮像部iから蓄積部sまで連続する
チャネル領域を通して情報電荷が連続的に転送される。
このとき、撮像部iと蓄積部sとの接続部分では、拡散
層2の各領域2i、2sの不純物濃度が異なるため、各
転送電極3i、3sに同じレベルの転送クロックを印加
したとしても、チャネル領域内のポテンシャルが一致し
なくなる。このような撮像部iと蓄積部sとのポテンシ
ャルの差は、撮像部iから蓄積部sへ情報電荷を転送す
る際の転送効率を劣化させる。
In the case of a frame transfer type solid-state imaging device, information charges are continuously transferred through a continuous channel region from an imaging section i to a storage section s.
At this time, since the impurity concentration of each of the regions 2i and 2s of the diffusion layer 2 is different at the connection portion between the imaging unit i and the storage unit s, even if the same transfer clock is applied to each of the transfer electrodes 3i and 3s, Potentials in the channel region do not match. Such a difference in potential between the imaging unit i and the storage unit s degrades the transfer efficiency when transferring information charges from the imaging unit i to the storage unit s.

【0008】そこで本発明は、フレーム転送方式の固体
撮像素子で、撮像部から蓄積部への情報電荷の転送を効
率よく行うようにすることを目的とする。
Accordingly, an object of the present invention is to efficiently transfer information charges from an imaging unit to a storage unit in a frame transfer type solid-state imaging device.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明は、上述の課題を
解決するために成されたもので、その特徴とするところ
は、一導電型の半導体基板の一主面に逆導電型の半導体
層が形成され、この半導体層内に、複数の受光画素が行
列配置されて各受光画素に情報電荷を蓄積する撮像部
と、上記撮像部に隣接して配置されて上記複数の受光画
素に蓄積された情報電荷を1画面単位で蓄積する蓄積部
と、上記蓄積部に隣接して配置されて上記蓄積部に蓄積
された情報電荷を1行単位で取り出す水平転送部と、が
形成されるフレーム転送方式の固体撮像素子において、
上記半導体層の上記撮像部及び上記蓄積部が形成される
領域は、互いに同一の不純物濃度を有し、上記半導体層
の上記水平転送部が形成される領域は、上記撮像部及び
上記蓄積部が形成される領域に比して高い不純物濃度を
有することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and is characterized in that a semiconductor substrate of one conductivity type is provided on one principal surface of a semiconductor substrate of one conductivity type. A plurality of light receiving pixels are arranged in a matrix in the semiconductor layer to store information charges in each of the light receiving pixels; and an image pickup unit is disposed adjacent to the image pickup unit and stored in the plurality of light receiving pixels. And a horizontal transfer unit that is arranged adjacent to the storage unit and that takes out the information charges stored in the storage unit in units of rows. In the transfer type solid-state imaging device,
The region of the semiconductor layer where the imaging unit and the accumulation unit are formed has the same impurity concentration as each other, and the region of the semiconductor layer where the horizontal transfer unit is formed is the same as that of the imaging unit and the accumulation unit. It has a higher impurity concentration than a region to be formed.

【0010】本発明によれば、撮像部と蓄積部とを不純
物濃度が同一の拡散層内に形成したことで、各転送電極
に対する各チャネル領域内のポテンシャルのでき方が撮
像部と蓄積部とで常に一致する。従って、撮像部から蓄
積部へ情報電荷を転送するとき、その接続部で転送効率
が劣化するのを防止できる。
According to the present invention, since the imaging section and the accumulation section are formed in the diffusion layer having the same impurity concentration, the potential in each channel region with respect to each transfer electrode is determined by the imaging section and the accumulation section. Always matches. Therefore, when information charges are transferred from the imaging unit to the storage unit, it is possible to prevent the transfer efficiency from being deteriorated at the connection unit.

【0011】さらに、本発明の特徴とするところは、複
数の受光画素が行列配置されて各受光画素に情報電荷を
蓄積する撮像部と、上記撮像部に隣接して配置されて上
記複数の受光画素に蓄積された情報電荷を1画面単位で
蓄積する蓄積部と、上記蓄積部に隣接して配置されて上
記蓄積部に蓄積された情報電荷を1行単位で取り出す水
平転送部と、が半導体基板上に形成されたフレーム転送
方式の固体撮像素子の駆動方法であって、上記撮像部の
各受光画素に、光電変換によって生じる情報電荷を所定
の期間蓄積する第1のステップと、上記蓄積部を停止し
た状態で、上記撮像部の各受光画素に蓄積された情報電
荷を上記受光画素の行数よりも少ない行数だけ上記撮像
部から上記蓄積部側へ転送する第2のステップと、上記
第2のステップに続き、上記蓄積部を駆動した状態で上
記撮像部の各受光画素に蓄積された情報電荷を上記受光
画素の行数よりも少ない行数だけ上記撮像部から上記蓄
積部へ転送する第3のステップと、上記第3のステップ
に続き、上記撮像部及び上記蓄積部を停止した状態で上
記撮像部の各受光画素に残された情報電荷を排出する第
4のステップと、を含むことにある。
Further, the present invention is characterized in that an image pickup unit in which a plurality of light receiving pixels are arranged in a matrix and information charges are stored in each light receiving pixel, and the plurality of light receiving pixels arranged adjacent to the image pickup unit. A storage unit that stores information charges stored in the pixels in units of one screen, and a horizontal transfer unit that is arranged adjacent to the storage unit and takes out the information charges stored in the storage unit in units of rows. A method for driving a solid-state imaging device of a frame transfer system formed on a substrate, comprising: a first step of accumulating information charges generated by photoelectric conversion in each light receiving pixel of the imaging unit for a predetermined period; A second step of transferring information charges accumulated in each light receiving pixel of the imaging unit from the imaging unit to the storage unit by a number of rows smaller than the number of rows of the light receiving pixels, In the second step A third step of transferring the information charges stored in the respective light receiving pixels of the imaging unit by a number of rows smaller than the number of rows of the light receiving pixels from the imaging unit to the storage unit while driving the storage unit. And a fourth step of, following the third step, discharging the information charge remaining in each light receiving pixel of the imaging unit while the imaging unit and the accumulation unit are stopped.

【0012】第2のステップでは、撮像部の蓄積部側の
一部の情報電荷が排出され、第3のステップでは、撮像
部の中間の行の情報電荷が蓄積部へ読み出される。そし
て、第4のステップでは、第3のステップでの読み出し
で残された撮像部の蓄積部とは反対側に位置する情報電
荷が排出される。従って、第2のステップの排出動作と
第3のステップの読み出し動作との設定により、撮像部
の任意の行から情報電荷を読み出すことができる。
In the second step, a part of the information charges on the storage section side of the image pickup section is discharged, and in the third step, the information charges in the middle row of the image pickup section are read out to the storage section. Then, in the fourth step, the information charges located on the side opposite to the storage section of the imaging section left by the reading in the third step are discharged. Therefore, information charges can be read from an arbitrary row of the imaging unit by setting the discharging operation in the second step and the reading operation in the third step.

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】図1は、本発明の固体撮像素子の
構造を示す断面図であり、図6と同一部分を示してい
る。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing the structure of a solid-state imaging device according to the present invention, and shows the same portion as FIG.

【0014】N型のシリコン基板11の一主面に、素子
領域となるP型の拡散層12が形成される。この拡散層
12は、撮像部となる領域12i及び蓄積部となる領域
12sの不純物濃度が均一に形成される。そして、水平
転送部となる領域12hの不純物濃度が、撮像部領域1
2i及び蓄積部領域12sの不純物濃度よりも高く形成
される。このような拡散層12の表面領域には、分離領
域(図示せず)が形成され、この分離領域の間にチャネ
ル領域が形成される。この分離領域は、図6と同一であ
り、チャネル領域は、撮像部から蓄積部まで垂直方向に
連続し、水平転送部で水平方向に延在するように形成さ
れる。
On one main surface of an N-type silicon substrate 11, a P-type diffusion layer 12 serving as an element region is formed. In the diffusion layer 12, the impurity concentration in the region 12i serving as the imaging unit and the region 12s serving as the storage unit are formed uniformly. Then, the impurity concentration of the region 12h serving as the horizontal transfer unit is changed to the imaging unit region 1
2i and the storage region 12s are formed to have higher impurity concentrations. An isolation region (not shown) is formed in the surface region of such a diffusion layer 12, and a channel region is formed between the isolation regions. This separation region is the same as in FIG. 6, and the channel region is formed so as to be continuous in the vertical direction from the imaging unit to the storage unit, and to extend in the horizontal direction in the horizontal transfer unit.

【0015】チャネル領域が形成されたシリコン基板1
1上に、各チャネル領域と交差するようにして複数の転
送電極13i、13s、13hが配列される。撮像部及
び蓄積部に形成される転送電極13i、13sは、それ
ぞれ水平方向に延在して2層に形成され、例えば、4相
の垂直転送クロックφv1〜φv4及び4相の蓄積転送クロ
ックφs1〜φs4がそれぞれ印加される。これにより、撮
像部のチャネル領域内に発生する情報電荷が、各画素毎
に独立して撮像部から蓄積部へ転送された後、蓄積部か
ら水平転送部へ順次転送される。水平転送部に形成され
る転送電極3hは、撮像部及び蓄積部の転送電極3i、
3sと交差して垂直方向に延在して形成され、例えば、
2相の水平転送クロックφh1、φh2が印加される。この
水平転送クロックφh1、φh2は、蓄積転送クロックφs1
〜φs4に同期し、蓄積部から転送出力される情報電荷を
順次水平方向へ転送出力する。また、シリコン基板11
には、基板側のポテンシャルを制御する基板クロックφ
bが印加される。
Silicon substrate 1 with channel region formed
A plurality of transfer electrodes 13i, 13s, 13h are arranged on 1 so as to cross each channel region. The transfer electrodes 13i and 13s formed in the imaging unit and the storage unit are formed in two layers extending in the horizontal direction, for example, four-phase vertical transfer clocks φv1 to φv4 and four-phase storage transfer clocks φs1 to φs4 is applied respectively. Thus, the information charges generated in the channel region of the imaging unit are independently transferred for each pixel from the imaging unit to the storage unit, and then sequentially transferred from the storage unit to the horizontal transfer unit. The transfer electrodes 3h formed in the horizontal transfer unit include transfer electrodes 3i of the imaging unit and the storage unit,
3s, and is formed to extend in the vertical direction, for example,
Two-phase horizontal transfer clocks φh1 and φh2 are applied. These horizontal transfer clocks φh1 and φh2 are stored transfer clocks φs1
The information charges transferred and output from the storage section are sequentially transferred and output in the horizontal direction in synchronization with .about..phi.s4. In addition, the silicon substrate 11
Is the substrate clock φ that controls the potential on the substrate side.
b is applied.

【0016】不純物濃度が低く形成される拡散層12の
撮像部領域12i及び蓄積部領域12sでは、水平転送
部領域12hに比べて、チャネル領域の情報電荷がシリ
コン基板11側へ排出されやすくなっている。このた
め、情報電荷の転送期間においては、基板クロックφb
を立ち下げておくことでシリコン基板11側のポテンシ
ャルを高くし、情報電荷が転送過程で不用意にシリコン
基板11側へ排出されないようにしている。
In the imaging region 12i and the accumulation region 12s of the diffusion layer 12 formed with a low impurity concentration, information charges in the channel region are more easily discharged to the silicon substrate 11 side than in the horizontal transfer region 12h. I have. Therefore, during the information charge transfer period, the substrate clock φb
Is lowered to increase the potential on the silicon substrate 11 side so that information charges are not inadvertently discharged to the silicon substrate 11 during the transfer process.

【0017】以上の固体撮像素子においては、拡散層1
2の撮像部領域12iと蓄積部領域12sとで不純物濃
度が均一に形成されるため、撮像部と蓄積部とでチャネ
ル領域内のポテンシャルが同じ条件によって制御され
る。従って、垂直転送クロックφv1〜φv4と蓄積転送ク
ロックφs1〜φs4とのレベルを合わせておけば、撮像部
と蓄積部との接続部分でチャネル領域内にポテンシャル
の段差が形成されることはなく、転送効率の劣化を防止
できる。
In the above solid-state imaging device, the diffusion layer 1
Since the impurity concentration is uniformly formed between the second imaging unit region 12i and the accumulation unit region 12s, the potential in the channel region is controlled by the same condition in the imaging unit and the accumulation unit. Therefore, if the levels of the vertical transfer clocks φv1 to φv4 and the accumulation transfer clocks φs1 to φs4 are matched, no potential step is formed in the channel region at the connection between the imaging unit and the accumulation unit, and the transfer is performed. Efficiency degradation can be prevented.

【0018】また、不純物濃度が低く形成される拡散層
12においては、情報電荷を蓄積するポテンシャル井戸
が、深い位置に形成されるようになる。即ち、拡散層1
2の不純物濃度を低くすると、シリコン基板11内に空
乏層が広がりやすくなり、シリコン基板11内のポテン
シャルプロファイルは、図2の実線aに示すように、不
純物濃度の高い波線bの場合と比べて、情報電荷を蓄積
するポテンシャル井戸がシリコン基板11の深部へ移動
する。従って、蓄積部においても、撮像部と同様に、S
i−SiO2界面から離れた位置で情報電荷を転送でき
るようになるため、転送効率の改善が図れる。
In the diffusion layer 12 formed with a low impurity concentration, a potential well for storing information charges is formed at a deep position. That is, the diffusion layer 1
2, the depletion layer easily spreads in the silicon substrate 11, and the potential profile in the silicon substrate 11 is, as shown by a solid line a in FIG. Then, the potential well for storing information charges moves to the deep part of the silicon substrate 11. Therefore, in the storage unit, as in the imaging unit, S
Since information charges can be transferred at a position distant from the i-SiO 2 interface, transfer efficiency can be improved.

【0019】図3は、本発明の固体撮像素子の駆動方法
を説明するタイミング図である。この駆動方法は、図1
に示す本発明の固体撮像素子に対して適用される。
FIG. 3 is a timing chart for explaining a method of driving the solid-state image sensor according to the present invention. This driving method is shown in FIG.
The present invention is applied to the solid-state imaging device of the present invention shown in FIG.

【0020】垂直転送クロックφv1〜φv4は、全てロー
レベルに立ち下げられた後、φv1、φv2のみが立ち上げ
られた状態で期間Lの間固定される。この垂直転送クロ
ックφv1〜φv4に対応して、基板クロックφbが一旦ハ
イレベルに立ち上げられた後、期間Lの間ローレベルに
固定される。これにより、撮像部のチャネル領域では、
情報電荷が一旦排出された後、期間Lの間に発生する情
報電荷が蓄積される。
The vertical transfer clocks φv1 to φv4 all fall to the low level, and thereafter are fixed for the period L with only φv1 and φv2 rising. In response to the vertical transfer clocks φv1 to φv4, the substrate clock φb is once raised to a high level, and thereafter fixed at a low level during a period L. Thereby, in the channel region of the imaging unit,
After the information charges are once discharged, the information charges generated during the period L are accumulated.

【0021】続くタイミングt1において、垂直転送ク
ロックφv1〜φv4が互いにπ/2の位相差を保ちながら
クロッキングされると、撮像部のチャネル領域の情報電
荷は蓄積部側へ転送される。このとき、蓄積転送クロッ
クφs1〜φs4は、全てローベルに固定されており、撮像
部から転送出力される情報電荷は、蓄積部に取り込まれ
ることなく、シリコン基板11側へ排出される。
[0021] In the subsequent time t 1, when the vertical transfer clock φv1~φv4 is clocked while keeping a phase difference of [pi / 2 with each other, the information charges in the channel region of the imaging unit is transferred to the storage unit side. At this time, the accumulation transfer clocks φs1 to φs4 are all fixed to a low level, and information charges transferred and output from the imaging unit are discharged to the silicon substrate 11 side without being taken into the accumulation unit.

【0022】期間D1を経過したタイミングt2におい
て、蓄積転送クロックφs1〜φs4が垂直転送クロックφ
v1〜φv4に同期してクロッキングされると、それまでは
シリコン基板11側へ排出されていた情報電荷が蓄積部
に取り込まれるようになる。この情報電荷の取り込み
は、タイミングt3において垂直転送クロックφv1〜φv
4及び蓄積転送クロックφs1〜φs4のクロッキングが停
止されるまで行われる。そして、タイミングt3におい
て垂直転送クロックφv1〜φv4及び蓄積転送クロックφ
s1〜φs4のクロッキングが停止された後には、期間D2
を経過したタイミングt4までの間、垂直転送クロック
φv1〜φv4が全てローレベルに固定される。これと同時
に、蓄積転送クロックφs1〜φs4の内、φs1及びφs2が
ローレベルに固定され、φs3及びφs4がハイレベルに固
定される。これにより、撮像部から蓄積部に取り込まれ
た情報電荷は、蓄積部のチャネル領域に保持され、撮像
部に残された情報電荷は、シリコン基板11側へ排出さ
れる。タイミングt4以降は、蓄積転送クロックφs1〜
φs4が水平走査周期でクロッキングされ、蓄積部に保持
された情報電荷を1行ずつ水平転送部へ転送出力する。
[0022] In the timing t 2 has elapsed period D1, storage transfer clock φs1~φs4 vertical transfer clocks φ
When clocking is performed in synchronization with v1 to φv4, information charges which have been discharged to the silicon substrate 11 side until then are taken into the storage section. Incorporation of this information charges, the vertical transfer clock at time t 3 φv1~φv
4 and the clocking of the accumulation transfer clocks φs1 to φs4 is stopped. Then, the vertical transfer clock at time t 3? V1 to? V4 and the storage transfer clock φ
After the clocking of s1 to φs4 is stopped, a period D2
Until time t 4 when the expiration of the vertical transfer clock φv1~φv4 is secured all at the low level. At the same time, of the stored transfer clocks φs1 to φs4, φs1 and φs2 are fixed at low level, and φs3 and φs4 are fixed at high level. Thereby, the information charges taken into the storage unit from the imaging unit are held in the channel region of the storage unit, and the information charges left in the imaging unit are discharged to the silicon substrate 11 side. Timing t 4 and later, store-and-forward clock φs1~
φs4 is clocked in the horizontal scanning cycle, and the information charges held in the storage unit are transferred and output to the horizontal transfer unit row by row.

【0023】以上の駆動方法によれば、駆動タイミング
2、t3の設定により、撮像部の任意の行から情報電荷
を読み出すことができるようになる。即ち、図4に示す
ように、タイミングt1からタイミングt2の間に設定さ
れる期間D1において、蓄積部sに隣接する撮像部iの
領域の情報電荷が排出され、その後に、情報電荷の読
み出しが開始される。そして、タイミングt3からタイ
ミングt4の間に設定される期間D2において、蓄積部
sとは反対側の撮像部iの領域の情報電荷が排出され
る。尚、領域の情報電荷については、撮像部iに残し
たままの状態とし、次の撮像動作で全ての情報電荷を一
旦排出させるようにしてもよい。従って、タイミングt
2によって撮像部i内の読み出し開始位置が設定され、
タイミングt3によって読み出し終了位置が設定され
る。
According to the above-described driving method, information charges can be read from an arbitrary row of the imaging section by setting the driving timings t 2 and t 3 . That is, as shown in FIG. 4, in the period D1 which is set between the timing t 1 of the timing t 2, information charges in the region of the imaging unit i adjacent to the storage section s is discharged, subsequent to, the information charges Reading is started. Then, in the period D2 to be set between the timing t 3 of a timing t 4, the information charges in the region of the imaging section i of opposite side is discharged from the storage section s. The information charges in the area may be left in the imaging unit i, and all the information charges may be once discharged in the next imaging operation. Therefore, the timing t
2 sets the reading start position in the imaging unit i,
Reading end position is set by the timing t 3.

【0024】[0024]

【発明の効果】本発明によれば、撮像部と蓄積部とを同
じ条件で動作させることができ、駆動回路の設定を簡略
化できると共に、撮像部から蓄積部への情報電荷の転送
効率が劣化するのを防止できる。
According to the present invention, the imaging section and the storage section can be operated under the same conditions, the setting of the drive circuit can be simplified, and the transfer efficiency of information charges from the imaging section to the storage section can be improved. Deterioration can be prevented.

【0025】また、本発明の駆動方法によれば、撮像部
の任意の位置から情報電荷を読み出すことが可能にな
り、撮像領域の一部を取り出す際、画像信号に対する信
号処理を簡略化することができる。
Further, according to the driving method of the present invention, it is possible to read out information charges from an arbitrary position of the imaging section, and to simplify a signal processing for an image signal when extracting a part of the imaging area. Can be.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の固体撮像素子の構造を示す断面図であ
る。
FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a structure of a solid-state imaging device of the present invention.

【図2】基板内のポテンシャルの状態を示すプロファイ
ル図である。
FIG. 2 is a profile diagram showing a potential state in a substrate.

【図3】本発明の固体撮像素子の駆動方法を説明するタ
イミング図である。
FIG. 3 is a timing chart illustrating a method for driving a solid-state imaging device according to the present invention.

【図4】情報電荷の読み出し領域を示す概略図である。FIG. 4 is a schematic diagram showing a reading region of information charges.

【図5】従来のフレーム転送方式の固体撮像素子の概略
を示す平面図である。
FIG. 5 is a plan view schematically showing a conventional frame transfer type solid-state imaging device.

【図6】図5のX−X線の断面構造を示す断面図であ
る。
FIG. 6 is a sectional view showing a sectional structure taken along line XX of FIG. 5;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

i 撮像部 s 蓄積部 h 水平転送部 d 出力部 1、11 シリコン基板 2、12 P型拡散層 3i、3s、3h、13i、13s、13h 転送電極 i Imaging unit s Storage unit h Horizontal transfer unit d Output unit 1,11 Silicon substrate 2,12 P-type diffusion layer 3i, 3s, 3h, 13i, 13s, 13h Transfer electrode

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 一導電型の半導体基板の一主面に逆導電
型の半導体層が形成され、この半導体層内に、複数の受
光画素が行列配置されて各受光画素に情報電荷を蓄積す
る撮像部と、上記撮像部に隣接して配置されて上記複数
の受光画素に蓄積された情報電荷を1画面単位で蓄積す
る蓄積部と、上記蓄積部に隣接して配置されて上記蓄積
部に蓄積された情報電荷を1行単位で取り出す水平転送
部と、が形成されるフレーム転送方式の固体撮像素子に
おいて、上記半導体層の上記撮像部及び上記蓄積部が形
成される領域は、互いに同一の不純物濃度を有し、上記
半導体層の上記水平転送部が形成される領域は、上記撮
像部及び上記蓄積部が形成される領域に比して高い不純
物濃度を有することを特徴とする固体撮像素子。
1. A semiconductor layer of opposite conductivity type is formed on one main surface of a semiconductor substrate of one conductivity type, and a plurality of light receiving pixels are arranged in a matrix in this semiconductor layer to store information charges in each light receiving pixel. An imaging unit, a storage unit disposed adjacent to the imaging unit and storing information charges stored in the plurality of light receiving pixels in units of one screen, and a storage unit disposed adjacent to the storage unit and stored in the storage unit. In a solid-state imaging device of a frame transfer system in which a horizontal transfer unit for taking out stored information charges in units of one row is formed, the region of the semiconductor layer where the imaging unit and the storage unit are formed is the same as each other. A solid-state imaging device having an impurity concentration, wherein a region of the semiconductor layer where the horizontal transfer unit is formed has a higher impurity concentration than a region where the imaging unit and the accumulation unit are formed; .
【請求項2】 複数の受光画素が行列配置されて各受光
画素に情報電荷を蓄積する撮像部と、上記撮像部に隣接
して配置されて上記複数の受光画素に蓄積された情報電
荷を1画面単位で蓄積する蓄積部と、上記蓄積部に隣接
して配置されて上記蓄積部に蓄積された情報電荷を1行
単位で取り出す水平転送部と、が半導体基板上に形成さ
れたフレーム転送方式の固体撮像素子の駆動方法であっ
て、上記撮像部の各受光画素に、光電変換によって生じ
る情報電荷を所定の期間蓄積する第1のステップと、上
記蓄積部を停止した状態で、上記撮像部の各受光画素に
蓄積された情報電荷を上記受光画素の行数よりも少ない
行数だけ上記撮像部から上記蓄積部側へ転送する第2の
ステップと、上記第2のステップに続き、上記蓄積部を
駆動した状態で上記撮像部の各受光画素に蓄積された情
報電荷を上記受光画素の行数よりも少ない行数だけ上記
撮像部から上記蓄積部へ転送する第3のステップと、上
記第3のステップに続き、上記撮像部及び上記蓄積部を
停止した状態で上記撮像部の各受光画素に残された情報
電荷を排出する第4のステップと、を含むことを特徴と
する固体撮像素子の駆動方法。
2. An imaging section in which a plurality of light receiving pixels are arranged in a matrix and accumulates information charges in each of the light receiving pixels, and an information charge arranged adjacent to the imaging section and accumulated in the plurality of light receiving pixels is one. A frame transfer method in which a storage unit that stores data in units of a screen and a horizontal transfer unit that is disposed adjacent to the storage unit and takes out information charges stored in the storage unit in units of one row are formed on a semiconductor substrate. A first step of accumulating information charges generated by photoelectric conversion in each light-receiving pixel of the imaging unit for a predetermined period, and a method of driving the imaging unit in a state where the accumulation unit is stopped. A second step of transferring the information charges accumulated in each light receiving pixel from the imaging unit to the accumulation unit side by a smaller number of rows than the number of rows of the light receiving pixels; With the unit driven A third step of transferring information charges accumulated in each light receiving pixel of the imaging unit from the imaging unit to the storage unit by a number of rows smaller than the number of rows of the light receiving pixels; A fourth step of discharging information charges remaining in each light-receiving pixel of the imaging unit while the imaging unit and the accumulation unit are stopped, a method of driving a solid-state imaging device.
【請求項3】 上記半導体基板の電位を、上記第2のス
テップから上記第4のステップの間、上記第1のステッ
プの間よりも高く設定することを特徴とする請求項2に
記載の固体撮像素子の駆動方法。
3. The solid according to claim 2, wherein the potential of the semiconductor substrate is set higher during the second step to the fourth step than during the first step. A method for driving an image sensor.
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