JP2008282949A - 電荷転送部及び固体撮像装置 - Google Patents
電荷転送部及び固体撮像装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2008282949A JP2008282949A JP2007125345A JP2007125345A JP2008282949A JP 2008282949 A JP2008282949 A JP 2008282949A JP 2007125345 A JP2007125345 A JP 2007125345A JP 2007125345 A JP2007125345 A JP 2007125345A JP 2008282949 A JP2008282949 A JP 2008282949A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- transfer
- charge
- region
- electrode
- charge storage
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 title claims abstract description 45
- 239000007787 solid Substances 0.000 title abstract 3
- 238000003860 storage Methods 0.000 claims description 70
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 claims description 5
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 claims description 3
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 abstract description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 abstract description 3
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 11
- 238000000034 method Methods 0.000 description 11
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 11
- 229920005591 polysilicon Polymers 0.000 description 11
- 108091006146 Channels Proteins 0.000 description 9
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 9
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 6
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 6
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 5
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 4
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 4
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 3
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 3
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 3
- 102000004129 N-Type Calcium Channels Human genes 0.000 description 2
- 108090000699 N-Type Calcium Channels Proteins 0.000 description 2
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 2
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 238000004040 coloring Methods 0.000 description 1
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 230000003071 parasitic effect Effects 0.000 description 1
- 230000011218 segmentation Effects 0.000 description 1
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
- Color Television Image Signal Generators (AREA)
Abstract
【課題】混色を生じることなく取扱電荷量の増大を図ることができるCCD固体撮像装置を提供する。
【解決手段】マトリクス状に配列された受光部1、受光部で蓄積した信号電荷を読み出す読み出しゲート2、読み出しゲートで読み出された信号電荷の垂直転送を行なう垂直転送レジスタ3、垂直転送レジスタより転送された信号電荷の水平転送を行なう水平転送レジスタ4を備えるCCD固体撮像装置において、水平転送レジスタのLH電極を3分割し、LH電極の中央部に印加する転送クロックの立ち下がりタイミングを、LH電極の上部及び下部に印加する転送クロックの立ち下がりタイミングよりも遅くする。
【選択図】図4
【解決手段】マトリクス状に配列された受光部1、受光部で蓄積した信号電荷を読み出す読み出しゲート2、読み出しゲートで読み出された信号電荷の垂直転送を行なう垂直転送レジスタ3、垂直転送レジスタより転送された信号電荷の水平転送を行なう水平転送レジスタ4を備えるCCD固体撮像装置において、水平転送レジスタのLH電極を3分割し、LH電極の中央部に印加する転送クロックの立ち下がりタイミングを、LH電極の上部及び下部に印加する転送クロックの立ち下がりタイミングよりも遅くする。
【選択図】図4
Description
本発明は電荷転送部及び固体撮像装置に関する。詳しくは、特にCCDエリアセンサの水平転送レジスタやCCDリニアセンサの転送レジスタ、さらにはCCD遅延素子の転送レジスタとして用いて好適な電荷転送部及びこうした電荷転送部を利用した固体撮像装置に係るものである。
図6は従来のCCD(Charge Coupled Device)固体撮像装置を説明するための模式的な平面図であり、図7(a)は従来のCCD固体撮像装置の水平転送レジスタの最終出力段(図6中符合aで示す領域)を説明するための模式的な断面図である。
従来のCCD固体撮像装置は、シリコン基板100内に、マトリクス状に配列された複数の受光部101、この受光部に隣接して設けられ、受光部で取り込んだ信号電荷を読み出す読み出しゲート102、読み出しゲートに隣接して設けられ、読み出しゲートによって読み出された信号電荷を垂直方向に転送する垂直転送レジスタ103、垂直転送レジスタにより転送された信号電荷を水平方向に転送する水平転送レジスタ104及び受光部の読み出しゲートとは逆側に設けられ、混色を抑制するチャネルストップ領域105が形成されている(例えば、特許文献1参照。)。また、水平転送レジスタは受光部から得られた信号電荷を蓄積する複数の電荷蓄積部を有しており、水平転送レジスタ上の転送電極に転送クロックを印加することで電荷蓄積部のポテンシャルを変化させ、電荷蓄積部間で信号電荷を水平転送する様に構成されている。
従来のCCD固体撮像装置は、シリコン基板100内に、マトリクス状に配列された複数の受光部101、この受光部に隣接して設けられ、受光部で取り込んだ信号電荷を読み出す読み出しゲート102、読み出しゲートに隣接して設けられ、読み出しゲートによって読み出された信号電荷を垂直方向に転送する垂直転送レジスタ103、垂直転送レジスタにより転送された信号電荷を水平方向に転送する水平転送レジスタ104及び受光部の読み出しゲートとは逆側に設けられ、混色を抑制するチャネルストップ領域105が形成されている(例えば、特許文献1参照。)。また、水平転送レジスタは受光部から得られた信号電荷を蓄積する複数の電荷蓄積部を有しており、水平転送レジスタ上の転送電極に転送クロックを印加することで電荷蓄積部のポテンシャルを変化させ、電荷蓄積部間で信号電荷を水平転送する様に構成されている。
水平転送レジスタに転送された信号電荷は、水平転送レジスタ上の転送電極(H1,H2,LH)に転送クロックを印加することで出力方向へ転送される。具体的には、図7(a)中符合H1で示す転送電極に図8中符合Hφ1で示す転送クロックを印加し、図7(a)中符号H2で示す転送電極に図8中符合Hφ2で示す転送クロックを印加し、図7(a)中符号LHで示す転送電極(以下、「LH電極」と称する。)に図8中符合LHφで示す転送クロックを印加し(一般的にはHφ1の振幅/Hφ2の振幅は3〜5V程度であり、Hφ1とHφ2とは逆位相となり、Hφ1とLHφとは同一の転送クロックとなる。)、水平転送レジスタのポテンシャルを上下させることで、出力方向(図7(a)の場合には右方向から左方向)に信号電荷が転送されることとなる。
水平転送レジスタ内を転送された信号電荷は、フローティング・ディフュージョン(FD)に転送され、FDに転送された信号電荷は出力回路にて電荷量に応じた電圧に変換された後、リセットゲートRGに図8中符合RGφで示すリセットゲート電圧が印加されることでリセットゲートドレインRDに掃き捨てられることとなる。
こうした一連の動作を行なうことによって、図8中符合Xで示す様な固体撮像装置の出力信号を得ることができる。
こうした一連の動作を行なうことによって、図8中符合Xで示す様な固体撮像装置の出力信号を得ることができる。
ここで、従来のCCD固体撮像装置では、水平転送レジスタをクロック駆動した場合におけるカップリングの低減を目的として水平転送レジスタの最終段には転送電極HOG(以下、「HOG電極」と称する。)によって固定電圧として電圧HOGφ(例えば、HOGφ=0V)が印加されている。なお、カップリングとは、HOG電極と出力回路の浮遊領域との間の寄生容量に起因する容量結合によって出力波形が変動することを意味する。
上記の様に、HOG電極に固定電圧が印加されているために、HOG電極下のポテンシャルはほとんど変化しないものの、LH電極にはLHφが印加されておりLH電極下のポテンシャルは上下に変化する。そして、LHφがハイレベル(以下、「Hレベル」と称する。)状態のときに、HOG電極下のポテンシャルとLH電極下のポテンシャルとでLH電極下(図7(b)中符合bで示す領域)に蓄積できる最大信号量(Dレンジ)が定義されることとなる。また、LH電極がHレベル状態からローレベル(以下、「Lレベル」と称する。)状態に変化すると、LH電極下からHOG電極下の方向に転送電界が形成されるために、LH電極下に蓄積されていた信号電荷はHOG電極下のポテンシャルを越えてFDに転送されることとなる。
なお、Dレンジは大きい方が良く、LH電極下からHOG電極下への転送電界(図7(b)中符合cで示す転送)も大きい方が良いことは言うまでもない。
なお、Dレンジは大きい方が良く、LH電極下からHOG電極下への転送電界(図7(b)中符合cで示す転送)も大きい方が良いことは言うまでもない。
ここで、通常のCCD固体撮像素子では、Hφ1が印加される電荷蓄積部とHφ2が印加される電荷蓄積部を一対とし、この一対の電荷蓄積部と一列のユニットセルとを対応させて構成されているために(図9(a)参照。)、電荷蓄積部の転送長(図9中符合d1で示す長さ)はユニットセルサイズ(単位画素の大きさ)によって決定されることとなる。そのために近年のセルサイズの微細化に伴って電荷蓄積部の転送長は短くなり、換言すると、電荷蓄積部の取扱電荷量が小さくなり、結果として水平レジスタの取扱電荷量が減少する傾向にある。
そのために、水平レジスタの取扱電荷量を増大する方法として、(1)一対の電荷蓄積部と複数列のユニットセルとを対応させる方法(図9(b)参照。)や、(2)電荷蓄積部の転送幅(図9中符合d2で示す長さ)を拡大する方法(図9(c)参照。)が提案されている。
しかしながら、上記の(1)一対の電荷蓄積部と複数列のユニットセルとを対応させる方法の場合には、一対の電荷蓄積部が複数のユニットセルに対応しているために、複数回の水平転送を繰り返さなければならず、高速駆動対応向きではない。具体的には、1回目で図9(b)中符合103aで示すユニットセルの信号電荷を水平転送し、2回目で図9(b)中符合103bで示すユニットセルの信号電荷を水平転送し、3回目で図9(b)中符合103cで示すユニットセルの信号電荷を水平転送するといった3回の水平転送を繰り返さなければならない。従って、高速駆動が求められる場合の対応策としては充分では無かった。
一方、上記の(2)電荷蓄積部の転送幅を拡大する方法の場合には、LHφが印加される電荷蓄積部での混色が懸念される。以下、この点について詳細に説明する。
一般に水平転送レジスタの形状はFDに向けて絞り込まれて構成されており、換言すると、信号電荷の転送方向に行くに従って幅狭に構成されている。具体的には、LHφが印加される電荷蓄積部が、信号電荷の転送方向に行くに従って幅狭に構成されている。そのために、Hφ1やHφ2が印加される電荷蓄積部における水平転送は右から左への横方向のみの転送であるのに対して(図10(a)参照。)、LHφが印加される電荷蓄積部における水平転送は右から左への横方向への転送に加えて上下方向から中央に向かっての転送をも必要となるために(図10(b)参照。)、横方向のみの転送と比較するとより長い転送時間を要することとなる。そして、充分な転送時間を確保できない場合には、信号電荷の転送残りが生じて、結果として混色を招くことになってしまう。
一般に水平転送レジスタの形状はFDに向けて絞り込まれて構成されており、換言すると、信号電荷の転送方向に行くに従って幅狭に構成されている。具体的には、LHφが印加される電荷蓄積部が、信号電荷の転送方向に行くに従って幅狭に構成されている。そのために、Hφ1やHφ2が印加される電荷蓄積部における水平転送は右から左への横方向のみの転送であるのに対して(図10(a)参照。)、LHφが印加される電荷蓄積部における水平転送は右から左への横方向への転送に加えて上下方向から中央に向かっての転送をも必要となるために(図10(b)参照。)、横方向のみの転送と比較するとより長い転送時間を要することとなる。そして、充分な転送時間を確保できない場合には、信号電荷の転送残りが生じて、結果として混色を招くことになってしまう。
なお、上記(2)の方法を採用した場合の転送残りの対応策として、HOG電極下のポテンシャルを深くすることでLH電極からHOG電極方向への転送電界を強める技術が採用されることもあるが、HOG電極下のポテンシャルを深くすることはDレンジの低下を招くこととなってしまう。更に、HOG電極下のポテンシャルを深くしてLH電極下からHOG電極下の方向への転送電界を強めることで、LHφが印加される電荷蓄積部における右から左への横方向への転送(LHφが印加される電荷蓄積部の中央付近における転送)は改善されるものの、上下方向から中央に向かっての転送については直接的な影響は少ないと考えられる。
本発明は以上の点に鑑みて創案されたものであって、混色を生じることなく取扱電荷量の増大を図ることができる電荷転送部及び固体撮像装置を提供することを目的とするものである。
上記の目的を達成するために、本発明に係る電荷転送部は、信号電荷を蓄積する複数の電荷蓄積部を有し、該電荷蓄積部のポテンシャルを変化することにより前記電荷蓄積部間で信号電荷を転送すべく構成されると共に、少なくとも一部の前記電荷蓄積部が信号電荷の転送方向に行くに従って幅狭に構成された電荷転送部において、信号電荷の転送方向に行くに従って幅狭に構成された電荷蓄積部は、同電荷蓄積部の信号電荷の転送先に隣接する第1の領域と、該第1の領域の周辺領域である第2の領域とを備え、前記第1の領域に印加される転送クロックの立ち下がりタイミングは、前記第2の領域に印加される転送クロックの立ち下がりタイミングよりも遅い。
また、上記の目的を達成するために、本発明に係る固体撮像装置は、撮像部と、該撮像部より転送された信号電荷を転送する電荷転送部を備え、前記電荷転送部は、信号電荷を蓄積する複数の電荷蓄積部を有し、該電荷蓄積部のポテンシャルを変化することにより前記電荷蓄積部間で信号電荷を転送すべく構成されると共に、少なくとも一部の前記電荷蓄積部が信号電荷の転送方向に行くに従って幅狭に構成された固体撮像装置において、信号電荷の転送方向に行くに従って幅狭に構成された電荷蓄積部は、同電荷蓄積部の信号電荷の転送先に隣接する第1の領域と、該第1の領域の周辺領域である第2の領域とを備え、前記第1の領域に印加される転送クロックの立ち下がりタイミングは、前記第2の領域に印加される転送クロックの立ち下がりタイミングよりも遅い。
ここで、信号電荷の転送方向に行くに従って幅狭に構成された電荷蓄積部は、同電荷蓄積部の信号電荷の転送先に隣接する第1の領域と、この第1の領域の周辺領域である第2の領域とを備え、第1の領域に印加される転送クロックの立ち下がりタイミングが、第2の領域に印加される転送クロックの立ち下がりタイミングよりも遅いことによって、第2の領域から第1の領域に向かって転送電界を形成した状態で水平転送を行なうことができる。
上記した本発明の電荷転送部及び固体撮像装置では、信号電荷の転送残りが生じ易い領域から信号電荷の転送残りが生じ難い領域に向かって転送電荷を形成した状態で信号電荷の転送を行なうことができるために、混色を生じることなく取扱電荷量の増大を図ることができる。
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明し、本発明の理解に供する。
図1は本発明を適用した固体撮像装置の一例であるCCD固体撮像装置を説明するための模式的な平面図であり、図2は本発明を適用した固体撮像装置の一例であるCCD固体撮像装置の水平転送レジスタの最終出力段(図1中符合aで示す領域)を説明するための模式的な断面図である。
ここで示すCCD固体撮像装置は、上記した従来のCCD固体撮像装置と同様に、シリコン基板内に、マトリクス状に配列された複数の受光部1、この受光部に隣接して設けられ、受光部で取り込んだ信号電荷を読み出す読み出しゲート2、読み出しゲートに隣接して設けられ、読み出しゲートによって読み出された信号電荷を垂直方向に転送する垂直転送レジスタ3、垂直転送レジスタにより転送された信号電荷を水平方向に転送する水平転送レジスタ4及び受光部の読み出しゲートとは逆側に設けられ、混色を抑制するチャネルストップ領域5が形成されている。また、水平転送レジスタは受光部から得られた信号電荷を蓄積する複数の電荷蓄積部を有しており、水平転送レジスタ上の転送電極に転送クロックを印加することで電荷蓄積部のポテンシャルを変化させ、電荷蓄積部間で信号電荷を水平転送する様に構成されている。
図1は本発明を適用した固体撮像装置の一例であるCCD固体撮像装置を説明するための模式的な平面図であり、図2は本発明を適用した固体撮像装置の一例であるCCD固体撮像装置の水平転送レジスタの最終出力段(図1中符合aで示す領域)を説明するための模式的な断面図である。
ここで示すCCD固体撮像装置は、上記した従来のCCD固体撮像装置と同様に、シリコン基板内に、マトリクス状に配列された複数の受光部1、この受光部に隣接して設けられ、受光部で取り込んだ信号電荷を読み出す読み出しゲート2、読み出しゲートに隣接して設けられ、読み出しゲートによって読み出された信号電荷を垂直方向に転送する垂直転送レジスタ3、垂直転送レジスタにより転送された信号電荷を水平方向に転送する水平転送レジスタ4及び受光部の読み出しゲートとは逆側に設けられ、混色を抑制するチャネルストップ領域5が形成されている。また、水平転送レジスタは受光部から得られた信号電荷を蓄積する複数の電荷蓄積部を有しており、水平転送レジスタ上の転送電極に転送クロックを印加することで電荷蓄積部のポテンシャルを変化させ、電荷蓄積部間で信号電荷を水平転送する様に構成されている。
また、水平転送レジスタ4は、N型半導体基板6の表面側にP型ウェル7を介してN型のチャネル8が形成されている。N型のチャネルの表面部にはN−型のトランスファ(TR)領域9が図の左右方向にて一定のピッチで形成され、このトランスファ領域9,9間のチャネル領域がストレージ(ST)領域10となっている。ストレージ領域の上方には1層目のポリシリコンからなる電極H1が、トランスファ領域の上方には2層目のポリシリコンからなる電極H2がそれぞれ絶縁膜(図示せず)を介して形成されている。そして、隣り合う電極H1,H2が対となり、この電極対(H1,H2)に対してその配列方向にて交互に2相の転送クロックHφ1,Hφ2が印加されることで2相駆動の水平転送レジスタが構成されている。
この水平レジスタの最終段には2層目のポリシリコンからなるHOG電極14が形成されると共に、HOG電極は基準電位点であるグランド(接地)に電気的に接続され、HOG電極はその下のチャネル領域と共に出力ゲート部15を構成している。
水平転送レジスタによって転送された信号電荷は、出力ゲート部15を介して電荷検出部16に出力される。この電荷検出部は、例えば、出力ゲート部に隣接して形成されたN+型のフローティング・ディフュージョン(FD)17と、このFDの横にチャネル領域18を挟んで形成されたN+型のリセットドレイン(RD)19と、チャネル領域18の上方に絶縁膜(図示せず)を介して形成されたリセットゲート(RG)20とから成るフローティング・ディフュージョン・アンプ構成となっている。こうした電荷検出部において、リセットドレインには一定のリセット電圧Vrdが印加されると共に、リセットゲートにはリセットゲートパルスRGφが印加されている。そして、フローティング・ディフュージョンに注入された信号電荷は、電圧に変換されてバッファ21を介して外部に導出されることとなる。
なお、水平レジスタの形状はFDに向けて絞り込まれて構成されており、換言すると、信号電荷の転送方向に行くに従って幅狭に構成されている。具体的には、LHφが印加される電荷蓄積部が、信号電荷の転送方向に行くに従って幅狭に構成されている。
さて、本発明を適用したCCD固体撮像装置の水平レジスタでは、図3(図3(a)及び図3(c)は水平レジスタのLH電極の分割を説明するための模式的な平面図、図3(b)は図3(a)中A−A'で示す領域の模式的な断面図及びポテンシャル図を示している。)で示す様に、LH電極が上部(LH上)、中央部(LH中)及び下部(LH下)の3つに分割されており、中央部には従来のCCD固体撮像装置におけるLH電極と同様にHφ1と同一の転送クロックが印加され、上部及び下部にはHφ1の転送クロックと同タイミングで立ち上がると共にHφ1よりも早く立ち下がる転送クロックが印加される様に構成されている。
ここで、LH電極の上部及び下部に印加する転送クロックについては、[1]タイミングジェネレータ(TG)にLH電極の上部及び下部を駆動するためのドライバ22を増設し、TGでLH電極の上部及び下部を駆動するための転送パルスを生成して、こうした転送パルスをLH電極の上部及び下部に印加しても良いし(図3(a)参照。)、[2]Hφ1と同タイミングで立ち下がると共にHφ1よりも早く立ち上がる転送クロックは、RGφに類似しているために、TG内のRGφを生成するドライバ23によって生成される転送パルスを利用してLH電極の上部及び下部に印加しても良い(図3(c)参照。)。
なお、[1]で示す方法の場合には、TGに新たな転送パルスを生成するためにドライバの増設が必要となるが、RGφのタイミングに限定されることなくLH電極の上部及び下部を駆動することができるのに対して、[2]で示す方法の場合にはLH電極の上部及び下部の駆動がRGφのタイミングに限定されてしまうものの、TGに新たな転送パルスを生成させないためにドライバの増設が不要である。
なお、[1]で示す方法の場合には、TGに新たな転送パルスを生成するためにドライバの増設が必要となるが、RGφのタイミングに限定されることなくLH電極の上部及び下部を駆動することができるのに対して、[2]で示す方法の場合にはLH電極の上部及び下部の駆動がRGφのタイミングに限定されてしまうものの、TGに新たな転送パルスを生成させないためにドライバの増設が不要である。
ここで、本実施例では、LHφが印加される電荷蓄積部が信号電荷の転送方向に行くに従って幅狭に構成されている場合を例に挙げて説明を行なっているが、信号電荷の転送方向に行くに従って幅狭に構成される電荷蓄積部は必ずしもLHφが印加される電荷蓄積部である必要は無く、Hφ1やHφ2が印加される電荷蓄積部であっても良い。即ち、信号電荷の転送方向に行くに従って幅狭に構成される電荷蓄積部は、必ずしも水平レジスタの最終段のひとつ前の電荷蓄積部である必要は無く、その他の電荷蓄積部であっても良い。また、信号電荷の転送方向に行くに従って幅狭に構成される電荷蓄積部の数は特に限定するものではない。
更に、本実施例では、信号電荷の転送方向に行くに従って幅狭に構成された電荷蓄積部の中央部が信号電荷の転送先に隣接する場合を例に挙げて説明を行なっているが、具体的には、LH電極の中央部下がHOG電極下と隣接する場合を例に挙げて説明を行なっているが、信号電荷の転送方向に行くに従って幅狭に構成された電荷蓄積部の中央部と信号電荷の転送先とが隣接する必要はなく、具体的には、LH電極の上部下がHOG電極下と隣接しても良いし、LH電極の下部下がHOG電極下と隣接しても良い。
上記の様に構成されたCCD固体撮像装置の駆動方法の一例としては、電極H1に図4(a)中符号Hφ1で示す転送クロックを印加し、電極H2に図4(a)符号Hφ2で示す転送クロックを印加し、リセットゲートに図4(a)中符号RGφで示すリセットゲート電圧を印加し、LH電極の中央部に図4(a)中符号LH中で示すHφ1と同タイミングの転送クロックを印加し、LH電極の上部及び下部に図4(a)中符号LH上及びLH下で示すリセットゲート電圧と同タイミングの転送クロックを印加する。この様に各転送パルスを印加して、水平転送レジスタのポテンシャルを上下させることで、出力方向(図1の場合には右方向から左方向)に信号電荷が転送されることとなる。
水平転送レジスタ内を転送された信号電荷は、FDに転送され、FDに転送された信号電荷は出力回路にて電荷量に応じた電圧に変換された後、リセットゲート電圧が印加されることでリセットゲートドレインRDに掃き捨てられることとなる。
こうした一連の動作を行なうことによって、図4(a)中符号Xで示す様なCCD固体撮像装置の出力信号を得ることができる。なお、HOG電極に印加される電圧HOGφは0Vとされている。
水平転送レジスタ内を転送された信号電荷は、FDに転送され、FDに転送された信号電荷は出力回路にて電荷量に応じた電圧に変換された後、リセットゲート電圧が印加されることでリセットゲートドレインRDに掃き捨てられることとなる。
こうした一連の動作を行なうことによって、図4(a)中符号Xで示す様なCCD固体撮像装置の出力信号を得ることができる。なお、HOG電極に印加される電圧HOGφは0Vとされている。
ところで、上記の様に構成されたCCD固体撮像装置の製造方法の一例としては、先ず、図5A(a)で示す様に、水平レジスタの信号電荷転送領域30を形成し、次に、汎用の製造プロセスを用いてポリシリコンから成る転送電極31を形成する(図5A(b)参照。)。なお、転送電極を形成する際には、従来は単一の電極として構成されていたLH電極を上部、中央部、下部の3つに分割して形成する。
続いて、FD32を形成すると共に(図5A(c)参照。)、転送電極と後述する金属配線とを電気的に接続するためのコンタクト33を形成した後に(図5A(d)参照。)、転送パルスを転送電極に印加するための金属配線34を形成することによって、CCD固体撮像装置を得ることができる(図5A(e)参照。)。
続いて、FD32を形成すると共に(図5A(c)参照。)、転送電極と後述する金属配線とを電気的に接続するためのコンタクト33を形成した後に(図5A(d)参照。)、転送パルスを転送電極に印加するための金属配線34を形成することによって、CCD固体撮像装置を得ることができる(図5A(e)参照。)。
また、上記の様に構成されたCCD固体撮像装置の製造方法の他の一例としては、先ず、図5B(a)で示す様に、水平レジスタの信号電荷転送領域30を形成し、次に、汎用の製造プロセスを用いてポリシリコンから成る転送電極31を形成する(図5B(b)参照。)。なお、転送電極を形成する際には、従来は単一の電極として構成されていたLH電極を上部、中央部、下部の3つに分割して形成する。
また、転送電極と後述するポリシリコン配線とを電気的に接続するためのコンタクト33を形成した後に(図5B(c)参照。)、LH電極の上部及び下部と一のポリシリコン配線35を接続すると共に、LH電極の中央部と他のポリシリコン配線36を接続する(図5B(d)参照。)。続いて、FD32を形成した後に(図5B(e)参照。)、転送電極と後述する金属配線を電気的に接続したり、ポリシリコン配線と後述する金属配線を電気的に接続したりするためのコンタクト33を形成した後に(図5B(f)参照。)、転送パルスを転送電極に印加するための金属配線34を形成することによって、CCD固体撮像装置を得ることができる(図5B(g)参照。)。
また、転送電極と後述するポリシリコン配線とを電気的に接続するためのコンタクト33を形成した後に(図5B(c)参照。)、LH電極の上部及び下部と一のポリシリコン配線35を接続すると共に、LH電極の中央部と他のポリシリコン配線36を接続する(図5B(d)参照。)。続いて、FD32を形成した後に(図5B(e)参照。)、転送電極と後述する金属配線を電気的に接続したり、ポリシリコン配線と後述する金属配線を電気的に接続したりするためのコンタクト33を形成した後に(図5B(f)参照。)、転送パルスを転送電極に印加するための金属配線34を形成することによって、CCD固体撮像装置を得ることができる(図5B(g)参照。)。
上記した本発明のCCD固体撮像装置では、LH電極下に信号電荷が蓄積された状態(図4(a)中符号t1で示すタイミングであり図4(b)中t1参照。)から、LH電極の上部及び下部がLH電極の中央部よりも早いタイミングでHレベルからLレベルに切り替わるために、LH電極の上部によって転送パルスが印加される領域(第2の領域の一例)からLH電極の中央部によって転送パルスが印加される領域(第1の領域の一例)に向かって転送電界P1が形成されると共にLH電極の下部によって転送パルスが印加される領域(第2の領域の他の一例)からLH電極の中央部によって転送パルスが印加される領域に向かって転送電界P2が形成されることとなる(図4(a)中符号t2で示すタイミングであり図4(b)中t2参照。)。そして、転送電界P1及び転送電界P2が形成されることによって、LH電極の上部及び下部によって転送パルスが印加される領域に蓄積された信号電荷がLH電極の中央部によって転送パルスが印加される領域に転送されることとなる。
その後、LH電極の中央部の転送パルスがLレベルに切り替えられることによって、LH電極の中央部によって転送パルスが印加される領域に蓄積された信号電荷が水平転送レジスタの最終段へと転送されることとなる(図4(a)中符号t3で示すタイミングであり図4(b)中t3参照。)。
その後、LH電極の中央部の転送パルスがLレベルに切り替えられることによって、LH電極の中央部によって転送パルスが印加される領域に蓄積された信号電荷が水平転送レジスタの最終段へと転送されることとなる(図4(a)中符号t3で示すタイミングであり図4(b)中t3参照。)。
ここで、本実施例では、LH電極の上部及び下部によって転送パルスが印加される領域に蓄積された信号電荷をLH電極の中央部によって転送パルスが印加される領域に転送し、その後に、転送された信号電荷を水平転送レジスタの最終段に転送する場合を例に挙げているが、必ずしも、LH電極の中央部によって転送パルスが印加される領域に信号電荷の全てを転送した後に水平転送レジスタの最終段への転送を行なう必要はなく、信号電荷の転送残りが生じない程度に転送電界P1及び転送電界P2を形成した状態で水平レジスタの最終段への転送を行なえば良い。
本発明を適用したCCD撮像装置では、水平転送の際に上下方向から中央方向に向かっての転送が必要となるために信号電荷の転送残りが生じる可能性が高いLH電極の上部及び下部によって転送パルスが印加される領域から、水平転送の際に横方向のみの転送で足りるLH電極の中央部によって転送パルスが印加される領域に信号電荷を予め転送することによって、信号電荷の転送残りを低減でき、結果として混色を抑制することが可能となる。
また、混色を抑制することによって、カメラで撮像した画像における低輝度部分での画質劣化(色つき)を抑制することができ、カメラの画質の向上を期待することができる。更に、信号電荷の転送残りを低減できるために、取り扱い電荷量の確保のために、信号電荷蓄積部を増大させる必要がなく、セルサイズの微細化にも寄与することができる。
1 受光部
2 読み出しゲート
3 垂直転送レジスタ
4 水平転送レジスタ
5 チャネルストップ領域
6 N型半導体基板
7 P型ウェル
8 チャネル
9 トランスファ領域
10 ストレージ領域
14 HOG電極
15 出力ゲート部
16 電荷検出部
17 フローティング・ディフュージョン
18 チャネル領域
19 リセットドレイン
20 リセットゲート
21 バッファ
22 ドライバ
23 ドライバ
30 信号電荷転送領域
31 転送電極
32 FD
33 コンタクト
34 金属配線
35 一のポリシリコン配線
36 他のポリシリコン配線
50 電荷蓄積部
2 読み出しゲート
3 垂直転送レジスタ
4 水平転送レジスタ
5 チャネルストップ領域
6 N型半導体基板
7 P型ウェル
8 チャネル
9 トランスファ領域
10 ストレージ領域
14 HOG電極
15 出力ゲート部
16 電荷検出部
17 フローティング・ディフュージョン
18 チャネル領域
19 リセットドレイン
20 リセットゲート
21 バッファ
22 ドライバ
23 ドライバ
30 信号電荷転送領域
31 転送電極
32 FD
33 コンタクト
34 金属配線
35 一のポリシリコン配線
36 他のポリシリコン配線
50 電荷蓄積部
Claims (4)
- 信号電荷を蓄積する複数の電荷蓄積部を有し、該電荷蓄積部のポテンシャルを変化することにより前記電荷蓄積部間で信号電荷を転送すべく構成されると共に、少なくとも一部の前記電荷蓄積部が信号電荷の転送方向に行くに従って幅狭に構成された電荷転送部において、
信号電荷の転送方向に行くに従って幅狭に構成された電荷蓄積部は、同電荷蓄積部の信号電荷の転送先に隣接する第1の領域と、該第1の領域の周辺領域である第2の領域とを備え、
前記第1の領域に印加される転送クロックの立ち下がりタイミングは、前記第2の領域に印加される転送クロックの立ち下がりタイミングよりも遅い
ことを特徴とする電荷転送部。 - 最終段の電荷蓄積部には所定の固定電位が印加されると共に、最終段の電荷蓄積部に隣接する最終段のひとつ前の電荷蓄積部は信号電荷の転送方向に行くに従って幅狭に構成された
ことを特徴とする請求項1に記載の電荷転送部。 - 前記第1の領域に印加される転送クロックの立ち上がりタイミングは、前記第2の領域に印加される転送クロックの立ち上がりタイミングと略同タイミングである
ことを特徴とする請求項1に記載の電荷転送部。 - 撮像部と、
該撮像部より転送された信号電荷を転送する電荷転送部を備え、
前記電荷転送部は、信号電荷を蓄積する複数の電荷蓄積部を有し、該電荷蓄積部のポテンシャルを変化することにより前記電荷蓄積部間で信号電荷を転送すべく構成されると共に、少なくとも一部の前記電荷蓄積部が信号電荷の転送方向に行くに従って幅狭に構成された固体撮像装置において、
信号電荷の転送方向に行くに従って幅狭に構成された電荷蓄積部は、同電荷蓄積部の信号電荷の転送先に隣接する第1の領域と、該第1の領域の周辺領域である第2の領域とを備え、
前記第1の領域に印加される転送クロックの立ち下がりタイミングは、前記第2の領域に印加される転送クロックの立ち下がりタイミングよりも遅い
ことを特徴とする固体撮像装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007125345A JP2008282949A (ja) | 2007-05-10 | 2007-05-10 | 電荷転送部及び固体撮像装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007125345A JP2008282949A (ja) | 2007-05-10 | 2007-05-10 | 電荷転送部及び固体撮像装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2008282949A true JP2008282949A (ja) | 2008-11-20 |
Family
ID=40143529
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2007125345A Pending JP2008282949A (ja) | 2007-05-10 | 2007-05-10 | 電荷転送部及び固体撮像装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2008282949A (ja) |
-
2007
- 2007-05-10 JP JP2007125345A patent/JP2008282949A/ja active Pending
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10586818B2 (en) | Solid-state imaging device, camera module and electronic apparatus | |
JP5641287B2 (ja) | 固体撮像装置、固体撮像装置の駆動方法、および、電子機器 | |
US9621827B2 (en) | Imaging element, driving method, and electronic apparatus | |
JP5637384B2 (ja) | 固体撮像素子および駆動方法、並びに電子機器 | |
JP4508891B2 (ja) | 光電変換装置、マルチチップ型イメージセンサ、密着型イメージセンサおよび画像読取装置 | |
WO2018198486A1 (ja) | 固体撮像素子および電子機器 | |
JP5601001B2 (ja) | 固体撮像素子および駆動方法、並びに電子機器 | |
JP2014060519A (ja) | 固体撮像素子及びその制御方法、並びに電子機器 | |
US11812170B2 (en) | Solid-state imaging element and electronic device | |
JP2014039159A (ja) | 固体撮像装置および駆動方法、並びに電子機器 | |
JP2013254805A (ja) | 固体撮像素子及びその制御方法、並びに電子機器 | |
CN104064573B (zh) | 固态成像器件以及制造方法和电子设备 | |
JP4277718B2 (ja) | Ccd固体撮像素子及びその駆動方法 | |
JP2005269060A5 (ja) | ||
JP2008282949A (ja) | 電荷転送部及び固体撮像装置 | |
WO2011004562A1 (ja) | 固体撮像素子およびその駆動方法 | |
JP6145452B2 (ja) | 固体撮像素子、固体撮像装置、およびカメラ装置 | |
JP4771664B2 (ja) | 固体撮像装置及びその駆動方法 | |
JP4193877B2 (ja) | 電荷転送装置及び固体撮像装置 | |
JP2010118565A (ja) | 電荷転送部及び固体撮像装置 | |
US7602432B2 (en) | Solid-state imaging element and solid-state imaging device | |
JP2008109335A (ja) | 電荷転送装置及び固体撮像装置、並びにエリアセンサ及びリニアセンサ | |
JP2009147714A (ja) | 固体撮像装置及びその駆動方法 | |
JP2013026423A (ja) | 撮像素子 | |
JP2010193027A (ja) | 電荷検出装置及び電荷検出方法、並びに固体撮像装置及びその駆動方法、並びに撮像装置 |