JP2002262183A - 固体撮像素子の駆動方法 - Google Patents
固体撮像素子の駆動方法Info
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- 238000012546 transfer Methods 0.000 claims description 11
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 6
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 abstract 1
- 238000001444 catalytic combustion detection Methods 0.000 description 21
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- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ＣＣＤの駆動に適用して、十分な大きさの取
扱い電荷量を確保することができる固体撮像素子の駆動
方法を提供する。 【解決手段】 時定数が大きい電極（例えば、駆動クロ
ック入力側から見た配線長の長い電極や、最下層に積層
される電極）である電極端子ＶΦ１に駆動電圧が印加さ
れた時点を起点とする制御区間Ａの長さを、該制御区間
Ａに続く他の制御区間Ｂ〜Ｆよりも長くなるように駆動
制御することにより、上記の時定数が大きい電極につい
て、その電圧波形の立ち上がり時間の遅延による影響を
解消する。
扱い電荷量を確保することができる固体撮像素子の駆動
方法を提供する。 【解決手段】 時定数が大きい電極（例えば、駆動クロ
ック入力側から見た配線長の長い電極や、最下層に積層
される電極）である電極端子ＶΦ１に駆動電圧が印加さ
れた時点を起点とする制御区間Ａの長さを、該制御区間
Ａに続く他の制御区間Ｂ〜Ｆよりも長くなるように駆動
制御することにより、上記の時定数が大きい電極につい
て、その電圧波形の立ち上がり時間の遅延による影響を
解消する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、固体撮像素子の駆
動方法に関し、特に、複数位相のクロックで駆動制御さ
れるＣＣＤ固体撮像素子の駆動方法に関する。
動方法に関し、特に、複数位相のクロックで駆動制御さ
れるＣＣＤ固体撮像素子の駆動方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、代表的な固体撮像素子の駆動方
法、即ち、ＣＣＤ固体撮像素子の駆動方法では、一般的
に、図６に示すような駆動タイミングで電極が駆動制御
されている。
法、即ち、ＣＣＤ固体撮像素子の駆動方法では、一般的
に、図６に示すような駆動タイミングで電極が駆動制御
されている。
【０００３】図６において参照されている電極端子ＶΦ
１，ＶΦ２，ＶΦ３は、Ｖ−ＣＣＤ（垂直転送電荷結合
素子）のパケットを形成するための３種類のポリ（Pol
y）Ｓｉ電極に接続された電極端子の端子名である。
１，ＶΦ２，ＶΦ３は、Ｖ−ＣＣＤ（垂直転送電荷結合
素子）のパケットを形成するための３種類のポリ（Pol
y）Ｓｉ電極に接続された電極端子の端子名である。
【０００４】また、上記の電極端子ＶΦ１，ＶΦ２，Ｖ
Φ３に対応して示されているクロックΦ１，Φ２，Φ３
の電圧波形は、上記の電極端子ＶΦ１，ＶΦ２，ＶΦ３
を介してそれぞれ上記ポリＳｉ電極に印加される駆動電
圧の波形である。
Φ３に対応して示されているクロックΦ１，Φ２，Φ３
の電圧波形は、上記の電極端子ＶΦ１，ＶΦ２，ＶΦ３
を介してそれぞれ上記ポリＳｉ電極に印加される駆動電
圧の波形である。
【０００５】Ｖ−ＣＣＤの取扱い可能な電荷量（以下、
「ＱＶ」と呼称する）は、上記Ｖ−ＣＣＤのパケットの
大きさによって決定される。図７は、従来の固体撮像素
子のＶ−ＣＣＤの駆動タイミングを示すタイミングチャ
ートである。
「ＱＶ」と呼称する）は、上記Ｖ−ＣＣＤのパケットの
大きさによって決定される。図７は、従来の固体撮像素
子のＶ−ＣＣＤの駆動タイミングを示すタイミングチャ
ートである。
【０００６】図７において、符号Ａ〜Ｆは、Ｖ−ＣＣＤ
にポテンシャルの井戸を形成するための制御区間を示
す。このポテンシャルの井戸を形成するための制御区間
とは、より具体的には、電極端子ＶΦ１，ＶΦ２，ＶΦ
３を介して上記Ｖ−ＣＣＤを駆動している３相のクロッ
クΦ１，Φ２，Φ３が、それぞれ或る値の電圧レベルを
保ってそれぞれ電極端子ＶΦ１，ＶΦ２，ＶΦ３に投入
されている状態から、この状態が変化する（即ち、上記
３相のクロックΦ１，Φ２，Φ３のうち、いずれかの電
圧レベルが変化する）に至るまでの時間帯で示される区
間として定義される。
にポテンシャルの井戸を形成するための制御区間を示
す。このポテンシャルの井戸を形成するための制御区間
とは、より具体的には、電極端子ＶΦ１，ＶΦ２，ＶΦ
３を介して上記Ｖ−ＣＣＤを駆動している３相のクロッ
クΦ１，Φ２，Φ３が、それぞれ或る値の電圧レベルを
保ってそれぞれ電極端子ＶΦ１，ＶΦ２，ＶΦ３に投入
されている状態から、この状態が変化する（即ち、上記
３相のクロックΦ１，Φ２，Φ３のうち、いずれかの電
圧レベルが変化する）に至るまでの時間帯で示される区
間として定義される。
【０００７】従来は、電極端子ＶΦ１，ＶΦ２，ＶΦ３
に、３相のクロックΦ１，Φ２，Φ３の或る値の電圧レ
ベルがそれぞれ印加されている制御区間の長さ（即ち、
時間長）は、全ての制御区間Ａ〜Ｆのいずれにおいても
常に一定となっていた。
に、３相のクロックΦ１，Φ２，Φ３の或る値の電圧レ
ベルがそれぞれ印加されている制御区間の長さ（即ち、
時間長）は、全ての制御区間Ａ〜Ｆのいずれにおいても
常に一定となっていた。
【０００８】なお、ＣＣＤ一般に関する事情として、現
在では、多画素化の要求が急であり、それに伴って、Ｃ
ＣＤを構成するユニットセルのサイズの小型化が必要と
なってきている。
在では、多画素化の要求が急であり、それに伴って、Ｃ
ＣＤを構成するユニットセルのサイズの小型化が必要と
なってきている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記図６に
示すような従来のＶ−ＣＣＤの駆動方法では、各制御区
間の長さが等しいので、ＣＣＤの電極は、その構造上、
或るタイミングでクロックが入力される入力側から見た
端部の電極では、他の電極よりも配線長が長くなるの
で、該タイミングで入力されたクロックの伝播時間に遅
延が生じることになる。
示すような従来のＶ−ＣＣＤの駆動方法では、各制御区
間の長さが等しいので、ＣＣＤの電極は、その構造上、
或るタイミングでクロックが入力される入力側から見た
端部の電極では、他の電極よりも配線長が長くなるの
で、該タイミングで入力されたクロックの伝播時間に遅
延が生じることになる。
【００１０】また、この電極の構造は、図３に示すよう
に、３種類の電極が互いに積層化された複雑な電極構造
となっている。これらの事情により、各電極間でインピ
ーダンスに違いが生じ、そのため、各電極間で時定数に
差が生じる。従って、この場合、時定数が大きい電極
で、前述のＱＶが決定されてしまうといった事情が生
じ、そのため、従来は、十分な大きさのＱＶを確保する
ことができなくなるといった課題が有った。
に、３種類の電極が互いに積層化された複雑な電極構造
となっている。これらの事情により、各電極間でインピ
ーダンスに違いが生じ、そのため、各電極間で時定数に
差が生じる。従って、この場合、時定数が大きい電極
で、前述のＱＶが決定されてしまうといった事情が生
じ、そのため、従来は、十分な大きさのＱＶを確保する
ことができなくなるといった課題が有った。
【００１１】また、前述のユニットセルサイズの小型化
に伴い、Ｖ−ＣＣＤの面積も狭まり、従って、この面か
らも、十分な大きさのＱＶを確保することができなくな
るといった課題が有った。
に伴い、Ｖ−ＣＣＤの面積も狭まり、従って、この面か
らも、十分な大きさのＱＶを確保することができなくな
るといった課題が有った。
【００１２】ちなみに、十分な大きさのＱＶを確保する
ことができない場合は、出力された画像は、奥行きの感
じられない画像となり、このことは、固体撮像素子の画
質面での深刻な問題点となっていた。
ことができない場合は、出力された画像は、奥行きの感
じられない画像となり、このことは、固体撮像素子の画
質面での深刻な問題点となっていた。
【００１３】本発明は、以上のような従来の固体撮像素
子の駆動方法における課題に鑑みてなされたものであ
り、固体撮像素子の駆動に適用して、十分な大きさの取
扱い電荷量を確保することができる固体撮像素子の駆動
方法を提供することを目的とする。
子の駆動方法における課題に鑑みてなされたものであ
り、固体撮像素子の駆動に適用して、十分な大きさの取
扱い電荷量を確保することができる固体撮像素子の駆動
方法を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】本発明では上記の課題を
解決するために、半導体基板上に、複数の電荷結合素子
を配置して成る固体撮像素子の駆動方法において、前記
電荷結合素子に対応した複数の電極のうち、最も時定数
が大きい電極に所定の駆動電圧が印加された時点を起点
とする制御区間の長さを、該制御区間を除く他の全ての
制御区間の長さよりも長くなるように制御することを特
徴とする固体撮像素子の駆動方法が提供される。
解決するために、半導体基板上に、複数の電荷結合素子
を配置して成る固体撮像素子の駆動方法において、前記
電荷結合素子に対応した複数の電極のうち、最も時定数
が大きい電極に所定の駆動電圧が印加された時点を起点
とする制御区間の長さを、該制御区間を除く他の全ての
制御区間の長さよりも長くなるように制御することを特
徴とする固体撮像素子の駆動方法が提供される。
【００１５】即ち、本発明では、固体撮像素子の電荷結
合素子の構造上、時定数が最も大きい電極（例えば、駆
動クロックの入力側から見た配線長の長い電極や、最下
層に積載された電極）での駆動電圧の立ち上がり時間の
遅延による影響を解消するために、上記電極に駆動電圧
が印加された時点を起点とする制御区間の長さ（時間の
長さ）を他の制御区間の長さよりも長くなるように駆動
制御して、上記電極の実効振幅が所定の規定値に落ちつ
くまでの時間帯を設定することにより、電荷結合素子の
取扱い電荷量を十分な大きさで確保することができるよ
うにしている。
合素子の構造上、時定数が最も大きい電極（例えば、駆
動クロックの入力側から見た配線長の長い電極や、最下
層に積載された電極）での駆動電圧の立ち上がり時間の
遅延による影響を解消するために、上記電極に駆動電圧
が印加された時点を起点とする制御区間の長さ（時間の
長さ）を他の制御区間の長さよりも長くなるように駆動
制御して、上記電極の実効振幅が所定の規定値に落ちつ
くまでの時間帯を設定することにより、電荷結合素子の
取扱い電荷量を十分な大きさで確保することができるよ
うにしている。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。まず、一般的な固体撮像素子に含
まれているＣＣＤの構造と動作原理を説明する。
を参照して説明する。まず、一般的な固体撮像素子に含
まれているＣＣＤの構造と動作原理を説明する。
【００１７】図１は、一般的な固体撮像素子に含まれる
ＣＣＤの平面構造と動作原理を説明するための説明図で
ある。図１に示す固体撮像素子では、ホトダイオード３
がマトリクスを構成するように配置され、ホトダイオー
ド３の列間に垂直転送ＣＣＤ１が配置され、垂直転送Ｃ
ＣＤ１の一方の端に水平転送ＣＣＤ２が配置されてい
る。
ＣＣＤの平面構造と動作原理を説明するための説明図で
ある。図１に示す固体撮像素子では、ホトダイオード３
がマトリクスを構成するように配置され、ホトダイオー
ド３の列間に垂直転送ＣＣＤ１が配置され、垂直転送Ｃ
ＣＤ１の一方の端に水平転送ＣＣＤ２が配置されてい
る。
【００１８】垂直転送ＣＣＤ１は、各ホトダイオード３
において光の強さに応じて発生した電荷を、所定のタイ
ミングで垂直方向に転送し、水平転送ＣＣＤ２は、この
転送された電荷を受けて、これを、さらに水平方向に所
定のタイミングで転送する。
において光の強さに応じて発生した電荷を、所定のタイ
ミングで垂直方向に転送し、水平転送ＣＣＤ２は、この
転送された電荷を受けて、これを、さらに水平方向に所
定のタイミングで転送する。
【００１９】図２は、一般的な固体撮像素子に含まれる
ＣＣＤの断面構造と動作原理を説明するための説明図で
ある。図２（ａ）は、ＣＣＤの構造を示す断面図であ
り、図２（ｂ），（ｃ）は、３相駆動ＣＣＤの動作原理
を示す説明図である。
ＣＣＤの断面構造と動作原理を説明するための説明図で
ある。図２（ａ）は、ＣＣＤの構造を示す断面図であ
り、図２（ｂ），（ｃ）は、３相駆動ＣＣＤの動作原理
を示す説明図である。
【００２０】図２（ａ）では、半導体基板を形成するｐ
形Ｓｉ基板１０上に、薄い酸化膜１１を挟んで３個１組
の複数の電極１２が、互いに等間隔で近接して配置さ
れ、該３個１組の電極１２毎に、３相のクロックΦ１，
Φ２，Φ３でそれぞれ駆動される３種類の配線が接続さ
れている。
形Ｓｉ基板１０上に、薄い酸化膜１１を挟んで３個１組
の複数の電極１２が、互いに等間隔で近接して配置さ
れ、該３個１組の電極１２毎に、３相のクロックΦ１，
Φ２，Φ３でそれぞれ駆動される３種類の配線が接続さ
れている。
【００２１】図２（ｃ）の１段目に示すように、時刻ｔ
０では、クロックΦ１で駆動される電極の直下に、ポテ
ンシャルの井戸が形成されて、ここに電荷（少数キャリ
ア）が蓄積される。
０では、クロックΦ１で駆動される電極の直下に、ポテ
ンシャルの井戸が形成されて、ここに電荷（少数キャリ
ア）が蓄積される。
【００２２】次に、図２（ｃ）の２，３段目に示すよう
に、時刻ｔ１から時刻ｔ２にかけて、上記蓄積された電
荷は、クロックΦ２で駆動される電極の直下に転送され
る。このようにして、３相のクロックΦ１，Φ２，Φ３
を、図２（ｂ）のタイミングで入力することにより、順
次、電荷を転送することができる。
に、時刻ｔ１から時刻ｔ２にかけて、上記蓄積された電
荷は、クロックΦ２で駆動される電極の直下に転送され
る。このようにして、３相のクロックΦ１，Φ２，Φ３
を、図２（ｂ）のタイミングで入力することにより、順
次、電荷を転送することができる。
【００２３】図３は、本発明に係る固体撮像素子に含ま
れるＶ−ＣＣＤの構造を示す断面図である。半導体基板
３１上には、酸化膜３２を挟んで第１層目の電極（ＶΦ
１），第２層目の電極（ＶΦ３），第３層目の電極（Ｖ
Φ２）で示す３種類の電極を積層化して形成している。
れるＶ−ＣＣＤの構造を示す断面図である。半導体基板
３１上には、酸化膜３２を挟んで第１層目の電極（ＶΦ
１），第２層目の電極（ＶΦ３），第３層目の電極（Ｖ
Φ２）で示す３種類の電極を積層化して形成している。
【００２４】なお、上記の符号（（ＶΦ１），（ＶΦ
２），（ＶΦ３））は、それぞれ電極端子ＶΦ１，ＶΦ
２，ＶΦ３に接続された電極を示すものとする。上記の
３種類の電極は、互いに積層化された複雑な電極構造と
なっているので、各電極間でインピーダンスに違いが生
じ、そのため、各電極間で時定数に差がある。
２），（ＶΦ３））は、それぞれ電極端子ＶΦ１，ＶΦ
２，ＶΦ３に接続された電極を示すものとする。上記の
３種類の電極は、互いに積層化された複雑な電極構造と
なっているので、各電極間でインピーダンスに違いが生
じ、そのため、各電極間で時定数に差がある。
【００２５】図４は、本発明の実施の形態に係る固体撮
像素子のＶ−ＣＣＤの駆動タイミングを示すタイミング
チャートである。図４において、符号ＶΦ１，ＶΦ２，
ＶΦ３は、本実施の形態に係るＶ−ＣＣＤのパケットを
形成するためのポリＳｉ電極に接続された電極端子の端
子名である。また、符号Ａ〜Ｆは、電荷が蓄積されるポ
テンシャルの井戸を形成するための制御区間を示す。
像素子のＶ−ＣＣＤの駆動タイミングを示すタイミング
チャートである。図４において、符号ＶΦ１，ＶΦ２，
ＶΦ３は、本実施の形態に係るＶ−ＣＣＤのパケットを
形成するためのポリＳｉ電極に接続された電極端子の端
子名である。また、符号Ａ〜Ｆは、電荷が蓄積されるポ
テンシャルの井戸を形成するための制御区間を示す。
【００２６】本実施の形態においても、以下、従来と同
様に、この制御区間を、Ｖ−ＣＣＤを駆動している３相
のクロックΦ１，Φ２，Φ３が、それぞれ或る状態の電
圧レベルを保ってそれぞれ電極端子ＶΦ１，ＶΦ２，Ｖ
Φ３に投入されている状態から、この状態が変化する
（即ち、上記３相のクロックΦ１，Φ２，Φ３のうち、
いずれかの電圧レベルが変化する）に至るまでの時間帯
で示される区間として定義する。
様に、この制御区間を、Ｖ−ＣＣＤを駆動している３相
のクロックΦ１，Φ２，Φ３が、それぞれ或る状態の電
圧レベルを保ってそれぞれ電極端子ＶΦ１，ＶΦ２，Ｖ
Φ３に投入されている状態から、この状態が変化する
（即ち、上記３相のクロックΦ１，Φ２，Φ３のうち、
いずれかの電圧レベルが変化する）に至るまでの時間帯
で示される区間として定義する。
【００２７】ここで、制御区間Ａは、第１層目の電極
（ＶΦ１）に印加されるクロックΦ１が立ち上がるタイ
ミングを起点とする制御区間であって、第１層目の電極
（ＶΦ１）は配線長が長く、最下層に積載されている電
極であって、他の電極に比べて時定数が最も大きい。
（ＶΦ１）に印加されるクロックΦ１が立ち上がるタイ
ミングを起点とする制御区間であって、第１層目の電極
（ＶΦ１）は配線長が長く、最下層に積載されている電
極であって、他の電極に比べて時定数が最も大きい。
【００２８】さらに、図４において、電極端子ＶΦ１，
ＶΦ２，ＶΦ３に対応して示されているクロックΦ１，
Φ２，Φ３の電圧波形は、ポリＳｉ電極直下のポテンシ
ャルの井戸に蓄積された電荷を転送するために、この電
極端子ＶΦ１，ＶΦ２，ＶΦ３にそれぞれ接続された上
記ポリＳｉ電極上に印加される駆動電圧の波形を示して
いる。
ＶΦ２，ＶΦ３に対応して示されているクロックΦ１，
Φ２，Φ３の電圧波形は、ポリＳｉ電極直下のポテンシ
ャルの井戸に蓄積された電荷を転送するために、この電
極端子ＶΦ１，ＶΦ２，ＶΦ３にそれぞれ接続された上
記ポリＳｉ電極上に印加される駆動電圧の波形を示して
いる。
【００２９】図７に示す従来の固体撮像素子のＶ−ＣＣ
Ｄの駆動タイミングにおいては、全ての制御区間の長さ
が等しいが、図４に示す本実施の形態に係る固体撮像素
子のＶ−ＣＣＤの駆動タイミングでは、制御区間Ａの制
御区間の長さ（時間長）を（ｎ＋（ｍ×５））とし、制
御区間Ｂ〜Ｆの各々の制御区間の長さを（ｎ−ｍ）とし
ている。即ち、制御区間Ａの長さが他の制御区間Ｂ〜Ｆ
の各々の長さよりも長くなるように駆動制御している。
Ｄの駆動タイミングにおいては、全ての制御区間の長さ
が等しいが、図４に示す本実施の形態に係る固体撮像素
子のＶ−ＣＣＤの駆動タイミングでは、制御区間Ａの制
御区間の長さ（時間長）を（ｎ＋（ｍ×５））とし、制
御区間Ｂ〜Ｆの各々の制御区間の長さを（ｎ−ｍ）とし
ている。即ち、制御区間Ａの長さが他の制御区間Ｂ〜Ｆ
の各々の長さよりも長くなるように駆動制御している。
【００３０】図５は、本発明の実施の形態に係る固体撮
像素子の駆動タイミングにおけるパケット内のポテンシ
ャルの深さを示した説明図である。図５において、各符
号の意味は、図４と同じであるが、図５では、各電極と
制御区間の組合せ毎に、それぞれのパケット内に形成さ
れるポテンシャルの深さを示している。
像素子の駆動タイミングにおけるパケット内のポテンシ
ャルの深さを示した説明図である。図５において、各符
号の意味は、図４と同じであるが、図５では、各電極と
制御区間の組合せ毎に、それぞれのパケット内に形成さ
れるポテンシャルの深さを示している。
【００３１】以下、図５を参照しつつ、図４に示す本実
施の形態に係る固体撮像素子の駆動タイミングの原理を
説明する。図５を参照すると、電荷転送時にパケットが
最小になるタイミングは、制御区間Ｂ，Ｄ，Ｆの３箇所
となる。
施の形態に係る固体撮像素子の駆動タイミングの原理を
説明する。図５を参照すると、電荷転送時にパケットが
最小になるタイミングは、制御区間Ｂ，Ｄ，Ｆの３箇所
となる。
【００３２】ここで、上記したＶ−ＣＣＤの構造上、電
極端子ＶΦ１に接続された電極については、時定数が最
も大きいので、印加される電圧が所定の電圧値に立ち上
がるまでに長い時間を要する。そのため、電極端子ＶΦ
１に接続された電極の実効振幅が低い時点で、電極端子
ＶΦ２に接続された電極に印加される電圧の電圧値が所
定のレベルに立ち上がってしまった場合、制御区間Ｂ，
Ｄ，Ｆのうち、制御区間Ｂが、最も小さいパケットを形
成する。
極端子ＶΦ１に接続された電極については、時定数が最
も大きいので、印加される電圧が所定の電圧値に立ち上
がるまでに長い時間を要する。そのため、電極端子ＶΦ
１に接続された電極の実効振幅が低い時点で、電極端子
ＶΦ２に接続された電極に印加される電圧の電圧値が所
定のレベルに立ち上がってしまった場合、制御区間Ｂ，
Ｄ，Ｆのうち、制御区間Ｂが、最も小さいパケットを形
成する。
【００３３】そこで、図４に示すように、制御区間Ａの
長さを、他の制御区間の長さよりも大きくなるように駆
動制御することによって、電極端子ＶΦ１の実効振幅が
所定の規定値に落ちつくまでの時間を確保している。
長さを、他の制御区間の長さよりも大きくなるように駆
動制御することによって、電極端子ＶΦ１の実効振幅が
所定の規定値に落ちつくまでの時間を確保している。
【００３４】この駆動方法の駆動タイミングによれば、
電極端子ＶΦ１に接続された電極に印加された電圧波形
が完全に立ち上がってから、電極端子ＶΦ２に接続され
た電極に印加された電圧波形が立ち上がることになるの
で、前述のＱＶを大きくすることができる。
電極端子ＶΦ１に接続された電極に印加された電圧波形
が完全に立ち上がってから、電極端子ＶΦ２に接続され
た電極に印加された電圧波形が立ち上がることになるの
で、前述のＱＶを大きくすることができる。
【００３５】以下、図４に示す制御区間Ａの長さの決定
に関与する要因を考察する。まず、ＱＶを決定する要因
をタイミングを含めて考察すると、それは、制御区間Ａ
の長さと、制御区間Ｂ〜Ｆの各々の長さであることが分
かる。即ち、ＱＶは、両者のバランスで決定される。
に関与する要因を考察する。まず、ＱＶを決定する要因
をタイミングを含めて考察すると、それは、制御区間Ａ
の長さと、制御区間Ｂ〜Ｆの各々の長さであることが分
かる。即ち、ＱＶは、両者のバランスで決定される。
【００３６】制御区間Ａの長さを大きく設定し過ぎる
と、制御区間Ｂ〜ＦにおいてＱＶが低下し、また、図７
に示す従来方法のように、制御区間Ａ〜Ｆの各々の長さ
を一定量のｎとして設定すると、制御区間Ａの長さ（＝
ｎ）で、ＱＶが決定されてしまうことになる。
と、制御区間Ｂ〜ＦにおいてＱＶが低下し、また、図７
に示す従来方法のように、制御区間Ａ〜Ｆの各々の長さ
を一定量のｎとして設定すると、制御区間Ａの長さ（＝
ｎ）で、ＱＶが決定されてしまうことになる。
【００３７】なお、１つの事例として、図７に示す従来
の固体撮像素子のＶ−ＣＣＤの制御区間の各々の長さ
を、ｎ（＝８４／６）として比較すると、本実施の形態
に係る固体撮像素子の駆動タイミングでは、制御区間Ａ
の長さを１９とし、残りの制御区間Ｂ〜Ｆの各々の長さ
を（８４−１９）／５＝１３と設定することができる。
の固体撮像素子のＶ−ＣＣＤの制御区間の各々の長さ
を、ｎ（＝８４／６）として比較すると、本実施の形態
に係る固体撮像素子の駆動タイミングでは、制御区間Ａ
の長さを１９とし、残りの制御区間Ｂ〜Ｆの各々の長さ
を（８４−１９）／５＝１３と設定することができる。
【００３８】ここで、電極端子ＶΦ１の時定数が大きい
場合は、それに応じて、制御区間Ａの長さを大きく設定
する必要があるが、設計・製造技術等の改良により、電
極端子ＶΦ１に接続された電極の時定数を小さくできる
場合には、制御区間Ａの長さを小さく設定することがで
きる。
場合は、それに応じて、制御区間Ａの長さを大きく設定
する必要があるが、設計・製造技術等の改良により、電
極端子ＶΦ１に接続された電極の時定数を小さくできる
場合には、制御区間Ａの長さを小さく設定することがで
きる。
【００３９】なお、上記の本実施の形態では、固体撮像
素子に含まれるＣＣＤセンサーとして、Ｖ−ＣＣＤに限
定して説明したが、一般には、Ｖ−ＣＣＤとは限らない
他の任意のＣＣＤに対しても、本実施の形態に係る制御
方法を適用することが可能である。
素子に含まれるＣＣＤセンサーとして、Ｖ−ＣＣＤに限
定して説明したが、一般には、Ｖ−ＣＣＤとは限らない
他の任意のＣＣＤに対しても、本実施の形態に係る制御
方法を適用することが可能である。
【００４０】また、上記の本実施の形態では、駆動電圧
の位相を３に限定したが、一般には、任意の複数の位相
を有する駆動電圧を使用することが可能である。
の位相を３に限定したが、一般には、任意の複数の位相
を有する駆動電圧を使用することが可能である。
【００４１】
【発明の効果】以上に説明したとおり、本発明では、固
体撮像素子のＣＣＤの構造上、時定数が最も大きい電極
での印加電圧の立ち上がり時間の遅延による影響を解消
するために、上記電極に入力されるクロックが立ち上が
るタイミングを起点とする制御区間の長さ（時間の長
さ）が他の制御区間の長さよりも長くなるように駆動制
御することにより、上記電極の実効振幅が所定の規定値
に落ちつくまでの時間帯を設定したので、ＣＣＤの取扱
い電荷量を十分な大きさで確保することができる。
体撮像素子のＣＣＤの構造上、時定数が最も大きい電極
での印加電圧の立ち上がり時間の遅延による影響を解消
するために、上記電極に入力されるクロックが立ち上が
るタイミングを起点とする制御区間の長さ（時間の長
さ）が他の制御区間の長さよりも長くなるように駆動制
御することにより、上記電極の実効振幅が所定の規定値
に落ちつくまでの時間帯を設定したので、ＣＣＤの取扱
い電荷量を十分な大きさで確保することができる。
【００４２】また、固体撮像素子の小型化や多画素化の
要求に対応することが可能となる。さらに、固体撮像素
子の小型化の代償として生じていた取扱い電荷量の低下
を抑制することが可能となる。
要求に対応することが可能となる。さらに、固体撮像素
子の小型化の代償として生じていた取扱い電荷量の低下
を抑制することが可能となる。
【図１】一般的な固体撮像素子に含まれるＣＣＤの平面
構造と動作原理を説明するための説明図である。
構造と動作原理を説明するための説明図である。
【図２】一般的な固体撮像素子に含まれるＣＣＤの断面
構造と動作原理を説明するための説明図である。
構造と動作原理を説明するための説明図である。
【図３】本発明に係る固体撮像素子に含まれるＶ−ＣＣ
Ｄの構造を示す断面図である。
Ｄの構造を示す断面図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る固体撮像素子のＶ−
ＣＣＤの駆動タイミングを示すタイミングチャートであ
る。
ＣＣＤの駆動タイミングを示すタイミングチャートであ
る。
【図５】本発明の実施の形態に係る固体撮像素子の駆動
タイミングにおけるパケット内のポテンシャルの深さを
示した説明図である。
タイミングにおけるパケット内のポテンシャルの深さを
示した説明図である。
【図６】従来の固体撮像素子のＣＣＤの一般的な駆動方
法を示すタイミングチャートである。
法を示すタイミングチャートである。
【図７】従来の固体撮像素子のＣＣＤの駆動タイミング
を示すタイミングチャートである。
を示すタイミングチャートである。
Claims (7)
- 【請求項１】 半導体基板上に、複数の電荷結合素子を
配置して成る固体撮像素子の駆動方法において、 前記電荷結合素子に対応した複数の電極のうち、最も時
定数が大きい電極に所定の駆動電圧が印加された時点を
起点とする制御区間の長さを、該制御区間を除く他の全
ての制御区間の長さよりも長くなるように制御すること
を特徴とする固体撮像素子の駆動方法。 - 【請求項２】 前記電荷結合素子は、電荷を垂直方向に
転送する垂直転送電荷結合素子であることを特徴とする
請求項１記載の固体撮像素子の駆動方法。 - 【請求項３】 前記最も時定数が大きい電極に所定の駆
動電圧が印加された時点を起点とする制御区間を除き、
他の全ての制御区間の長さが等しくなるように制御する
ことを特徴とする請求項１記載の固体撮像素子の駆動方
法。 - 【請求項４】 前記電荷結合素子に対応した複数の電極
のうち、前記駆動電圧を印加するための配線が前記半導
体基板上において最も長い電極に所定の駆動電圧が印加
された時点を起点とする制御区間の長さを、該制御区間
を除く他の全ての制御区間の長さよりも長くなるように
制御することを特徴とする請求項１記載の固体撮像素子
の駆動方法。 - 【請求項５】 前記電荷結合素子に対応した複数の電極
の各々には、複数の位相を有する駆動電圧の位相のう
ち、いずれかの位相の駆動電圧が印加されることを特徴
とする請求項１記載の固体撮像素子の駆動方法。 - 【請求項６】 前記複数の位相に対応する電極を一通り
分備えて成る任意の１つの組に属する電極は、互いに積
層されていることを特徴とする請求項５記載の固体撮像
素子の駆動方法。 - 【請求項７】 前記電荷結合素子に対応した複数の電極
のうち、最下層に積層される電極に所定の駆動電圧が印
加された時点を起点とする制御区間の長さを、該制御区
間を除く他の全ての制御区間の長さよりも長くなるよう
に制御することを特徴とする請求項６記載の固体撮像素
子の駆動方法。
Priority Applications (2)
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| JP2001370099A JP3747845B2 (ja) | 2000-12-25 | 2001-12-04 | 固体撮像素子の駆動方法 |
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| JP2000-391742 | 2000-12-25 | ||
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| JP5176453B2 (ja) * | 2007-09-27 | 2013-04-03 | ソニー株式会社 | 固体撮像装置、固体撮像装置の製造方法及び撮像装置 |
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| NL179426C (nl) * | 1973-09-17 | 1986-09-01 | Hitachi Ltd | Ladingoverdrachtinrichting. |
| FR2285680A1 (fr) * | 1974-09-17 | 1976-04-16 | Westinghouse Electric Corp | Systeme de traitement de signaux, notamment compose de dispositifs a transfert de charges |
| JPS58103172A (ja) * | 1981-12-16 | 1983-06-20 | Nec Corp | 電荷転送装置 |
| JPS60119182A (ja) * | 1983-11-30 | 1985-06-26 | Mitsubishi Electric Corp | 固体撮像素子 |
| US4980771A (en) * | 1988-02-18 | 1990-12-25 | Victor Company Of Japan, Ltd. | Imaging device and imaging apparatus including the imaging device |
| JP2853216B2 (ja) * | 1989-11-09 | 1999-02-03 | 日本電気株式会社 | 固体撮像装置 |
| US5051832A (en) * | 1990-02-12 | 1991-09-24 | Eastman Kodak Company | Selective operation in interlaced and non-interlaced modes of interline transfer CCD image sensing device |
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-
2001
- 2001-12-04 JP JP2001370099A patent/JP3747845B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 2001-12-21 US US10/036,907 patent/US6683647B2/en not_active Expired - Fee Related
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|---|---|
| US20020105587A1 (en) | 2002-08-08 |
| JP3747845B2 (ja) | 2006-02-22 |
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