JP2525796B2 - Solid-state imaging device - Google Patents

Solid-state imaging device

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JP2525796B2
JP2525796B2 JP62050261A JP5026187A JP2525796B2 JP 2525796 B2 JP2525796 B2 JP 2525796B2 JP 62050261 A JP62050261 A JP 62050261A JP 5026187 A JP5026187 A JP 5026187A JP 2525796 B2 JP2525796 B2 JP 2525796B2
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    • H01L27/14Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144Devices controlled by radiation
    • H01L27/146Imager structures
    • H01L27/148Charge coupled imagers
    • H01L27/14831Area CCD imagers
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/70SSIS architectures; Circuits associated therewith
    • H04N25/71Charge-coupled device [CCD] sensors; Charge-transfer registers specially adapted for CCD sensors
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Description

【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) 本発明は、CCD(電荷結合素子)を用いた固体撮像装
置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Object of the Invention (Field of Industrial Application) The present invention relates to a solid-state imaging device using a CCD (charge coupled device).

(従来の技術) インターライン転送型CCD撮像装置は、半導体基板上
に、光電変換された信号電荷を蓄積する複数個のフォト
ダイオード、これらフォトダイオードの信号電荷を読み
出す複数列の垂直CCDレジスタ、およびこの垂直CCDレジ
スタを転送された信号電荷を読み出す水平CCDレジス
タ、を集積形成して得られる。この様なインターライン
転送型CCD撮像装置において、水平CCDレジスタを複数個
並列に配列形成したものが知られている。
(Prior Art) An interline transfer CCD image pickup device includes a plurality of photodiodes for accumulating photoelectrically converted signal charges on a semiconductor substrate, a plurality of columns of vertical CCD registers for reading out the signal charges of the photodiodes, and The vertical CCD register is obtained by integrating and forming a horizontal CCD register for reading the transferred signal charges. In such an interline transfer CCD image pickup device, a plurality of horizontal CCD registers arranged in parallel is known.

第4図は、水平CCDレジスタを2列設けた、従来の2
線式インターライン転送型CCD撮像素子の構成例であ
る。感光画素としてマトリクス配列されたフォトダイオ
ード1に対して、その各列毎に垂直CCDレジスタ2が設
けられている。垂直CCDレジスタ2の出力段には転送ゲ
ート3を介して第1の水平CCDレジスタ4Aが、更に転送
ゲート5を介して第2の水平CCDレジスタ4Bが配列され
ている。第1,第2の水平CCDレジスタ4A,4Bは、例えばチ
ャネルに同じ条件でn型層を形成した同じ埋込みチャネ
ル型である。これら水平CCDレジスタ4A,4Bには、一部共
通に転送電極6,7が形成されている。垂直CCDレジスタ2
で読み出された信号電荷は、例えば奇数列の信号電荷が
第1の水平CCDレジスタ4Aに、偶数列に信号電荷が第2
の水平CCDレジスタ4Bにそれぞれ振分けられた後、並列
に転送されるようになっている。この時、奇数列の垂直
CCDレジスタ2の信号電荷を第1水平CCDレジスタ4Aのチ
ャネルに転送し、第2水平CCDレジスタ4Bのチャネルま
では転送されないようにするために、奇数列の垂直CCD
レジスタ2の下に位置する第1,第2の水平CCDレジスタ4
A,4B間の転送ゲート5下にはチャネルストッパ9が形成
されている。このチャネルストッパ9がある位置では転
送ゲート6,7は、第1,第2の水平CCDレジスタ4A,4Bで共
通である。偶数列の垂直CCDレジスタ2の信号電荷は第
1の水平CCDレジスタ4Aのチャネルを通って第2の水平C
CDレジスタ4Bのチャネルまで転送される必要があるた
め、この位置の転送ゲート5下にはチャネルストッパは
ない。そしてこの部分では、2相の転送ゲート6,7のう
ち主として電荷蓄積用である一方の転送ゲート6は、第
1の水平CCDレジスタ4Aと第2の水平CCDレジスタ4Bとで
分離された転送ゲート6A,6Bとなっている。他方の転送
ゲート7はこの部分でも共通である。第1,第2の水平CC
Dレジスタ4A,4Bの転送電極6,7には、2相クロック
φH1、φH2が印加される。2相目のクロックφH2は、こ
れが印加される転送電極が第1の水平CCDレジスタ4A
第2の水平CCDレジスタ4Bとで6Aと6Bに分離されている
ため、φH2AH2Bに分けられ、φ2Aラインは第1の水
平CCDレジスタ4Aの上に、φH2Bは第2の水平CCDレジス
タ4Bの下にそれぞれ配設されている。
Fig. 4 shows a conventional CCD with two rows of horizontal CCD registers.
It is an example of composition of a line type interline transfer type CCD image sensor. A vertical CCD register 2 is provided for each column of photodiodes 1 arranged in a matrix as photosensitive pixels. At the output stage of the vertical CCD register 2, a first horizontal CCD register 4 A is arranged via a transfer gate 3 and a second horizontal CCD register 4 B is arranged via a transfer gate 5. The first and second horizontal CCD registers 4 A and 4 B are, for example, the same buried channel type in which n-type layers are formed in the channels under the same conditions. Transfer electrodes 6 and 7 are partially formed in common in the horizontal CCD registers 4 A and 4 B. Vertical CCD register 2
In the signal charges read in, the signal charges in the odd-numbered columns are transferred to the first horizontal CCD register 4 A and the signal charges in the even-numbered columns are transferred to the second horizontal CCD register 4 A , for example.
After being distributed to the horizontal CCD registers 4 B , they are transferred in parallel. At this time, the odd column vertical
In order to transfer the signal charge of the CCD register 2 to the channel of the first horizontal CCD register 4 A and not to the channel of the second horizontal CCD register 4 B , the vertical CCDs in odd columns
First and second horizontal CCD registers 4 located below register 2
A, 4 is a transfer gate 5 under between B are channel stopper 9 is formed. At the position where the channel stopper 9 is located, the transfer gates 6 and 7 are common to the first and second horizontal CCD registers 4 A and 4 B. The signal charge of the vertical CCD register 2 in the even-numbered column passes through the channel of the first horizontal CCD register 4 A to the second horizontal CCD register 4 A.
It is necessary to be transferred to the channel of the CD register 4 B, no channel stopper to under the transfer gate 5 in this position. In this portion, one of the two-phase transfer gates 6 and 7, which is mainly for charge storage, is separated by the first horizontal CCD register 4 A and the second horizontal CCD register 4 B. Transfer gates are 6 A and 6 B. The other transfer gate 7 is also common in this portion. 1st, 2nd horizontal CC
Two-phase clocks φ H1 and φ H2 are applied to the transfer electrodes 6 and 7 of the D registers 4 A and 4 B. Since the transfer electrode to which this is applied is divided into 6 A and 6 B by the first horizontal CCD register 4 A and the second horizontal CCD register 4 B , the clock φ H2 of the second phase is φ H2A , divided into φ H2B, φ 2A line on the first horizontal CCD register 4 a, phi H2B are respectively disposed below the second horizontal CCD register 4 B.

この様な構成として、フォトダイオード1で得られた
各画素の信号電荷は垂直CCDレジスタ2に転送され、垂
直CCDレジスタ2で1ライン分ずつ水平CCDレジスタに読
み出される。このとき第1,第2の水平CCDレジスタ4A,4B
への振分けは次のように行われる。垂直CCDレジスタ2
から1ライン分の信号電荷がまず、転送ゲート3に“H"
レベルのクロックφV1を与えることにより、第1の水平
CCDレジスタ4Aのチャネルに読み出される。このときク
ロックφH1H2Aを“H"レベル、第1,第2の水平CCDレ
ジスタ4A,4B間の転送ゲート5に与えるクロックφHG
およびクロックφH2Bを“L"レベルとする。この後第1
の水平CCDレジスタ4Aの信号電荷を半分を第2の水平CCD
レジスタ4Bに転送する。これは、クロックφH2Aを“L"
レベル、クロックφHGおよびφH2Bを“H"レベルにする
ことにより行われ、第1の水平CCDレジスタ4Aの転送電
極6Aの下の信号電荷が第2の水平CCDレジスタ4Bの転送
電極6Bの下に転送される。こうして、偶数列の垂直CCD
レジスタ2の信号電荷が第1の水平CCDレジスタ4Aのチ
ャネルを通して、第2の水平CCDレジスタ4Bのチャネル
まで転送されることになる。この後第1,第2の水平CCD
レジスタ4A,4Bの信号電荷を並列に転送して読み出し、
これらの信号電荷を位相を180゜ずらして加え合わせる
ことにより、1ライン分の画素に対応する電気信号を得
られる。以下、同様の動作を繰返して、2次元の画像信
号が得られる。
With such a configuration, the signal charge of each pixel obtained by the photodiode 1 is transferred to the vertical CCD register 2 and read by the vertical CCD register 2 for each line to the horizontal CCD register. At this time, the first and second horizontal CCD registers 4 A , 4 B
The allocation to is performed as follows. Vertical CCD register 2
First, the signal charge for one line is first set to “H” in the transfer gate 3.
By applying the level clock φ V1 , the first horizontal
It is read out to the channel of the CCD register 4 A. At this time, the clocks φ H1 and φ H2A are set to the “H” level, and the clock φ HG is given to the transfer gate 5 between the first and second horizontal CCD registers 4 A and 4 B.
And the clock φ H2B is set to the “L” level. After this first
Half of the signal charge of the horizontal CCD register 4 A of the second horizontal CCD
Transferred to the register 4 B. This is clock φ H2A "L"
The level and clocks φ HG and φ H2B are set to “H” level, and the signal charge under the transfer electrode 6 A of the first horizontal CCD register 4 A is transferred to the transfer electrode of the second horizontal CCD register 4 B. Transferred under 6 B. Thus, even-row vertical CCD
The signal charge of the register 2 is transferred to the channel of the second horizontal CCD register 4 B through the channel of the first horizontal CCD register 4 A. After this, the first and second horizontal CCD
Transfer and read the signal charges of registers 4 A and 4 B in parallel,
By adding these signal charges by shifting their phases by 180 °, an electric signal corresponding to pixels for one line can be obtained. After that, the same operation is repeated to obtain a two-dimensional image signal.

この2線式インターライン転送CCD撮像素子では、水
平CCDレジスタが1本の場合に比べて水平CCDレジスタの
駆動周波数が1/2で済むため、駆動が容易になるという
利点が得られる。しかしながら第4図のような従来の構
成では、再生画像上で垂直黒線が認められる。これは、
第1,第2の水平CCDレジスタ4A,4B間で信号電荷の転送不
良が生じるためである。この転送不良の原因は、第1,第
2の水平CCDレジスタ4A,4B間の転送ゲート5下に、垂直
CCDレジスタ2の1本おきにチャネルストッパ9が設け
られているため、このチャネルストッパ9で挟まれた第
1,第2の水平CCDレジスタ間の転送部に狭チャネル効果
が生じるためと思われる。
In this two-wire interline transfer CCD image pickup device, the driving frequency of the horizontal CCD register is 1/2 as compared with the case where there is only one horizontal CCD register, and therefore, there is an advantage that driving is easy. However, in the conventional structure as shown in FIG. 4, a vertical black line is recognized on the reproduced image. this is,
This is because a signal charge transfer failure occurs between the first and second horizontal CCD registers 4 A and 4 B. The cause of this transfer failure, first, the transfer gate 5 under between second horizontal CCD register 4 A, 4 B, vertical
Since the channel stopper 9 is provided for every other CCD register 2, the first
This is probably because a narrow channel effect occurs in the transfer section between the first and second horizontal CCD registers.

以上のように従来の2線式インターライン転送CCD撮
像素子では、水平CCDレジスタ間の転送不良に起因して
再生画像の画質が低下する、という問題があった。
As described above, the conventional two-wire interline transfer CCD image pickup device has a problem that the image quality of the reproduced image is deteriorated due to the transfer failure between the horizontal CCD registers.

本発明は、この様な問題を解決したCCD撮像装置を提
供することを目的とする。
An object of the present invention is to provide a CCD image pickup device that solves such a problem.

[発明の構成] (問題点を解決するための手段) 本発明にかかるCCD撮像装置は、複数列配列する水平C
CDレジスタについて、その埋込みチャネルのチャネル不
純物濃度を垂直CCDレジスタから離れるにつれて高くな
るように設定し、複数の水平CCDレジスタにおいて転送
電極を共通に配設する。水平CCDレジスタ間の転送ゲー
ト下には特別のチャネルストッパな設けず、基本的に垂
直CCDレジスタ側のチャネル不純物濃度と同じとする。
但し好ましくは、水平CCDレジスタ間転送を行う部分に
ついては、この転送ゲート下に、垂直CCDレジスタから
遠い方の水平CCDレジスタのチャネル不純物濃度と同じ
不純物濃度とした電荷吸い込み口を形成する。
[Structure of the Invention] (Means for Solving Problems) A CCD image pickup device according to the present invention is a horizontal C
With respect to the CD register, the channel impurity concentration of the buried channel is set to be higher as the distance from the vertical CCD register increases, and the transfer electrodes are commonly arranged in the plurality of horizontal CCD registers. No special channel stopper is provided under the transfer gate between the horizontal CCD registers, and basically the same as the channel impurity concentration on the vertical CCD register side.
However, it is preferable that, in the portion for performing the transfer between the horizontal CCD registers, a charge suction port having the same impurity concentration as the channel impurity concentration of the horizontal CCD register farther from the vertical CCD register is formed under the transfer gate.

(作用) この様な構成とすれば、水平CCDレジスタ間の転送ゲ
ート下に特別のチャネルストッパを設けないため、水平
CCDレジスタ間の転送チャネル部で狭チャネル効果が生
じることはない。垂直CCDレジスタから複数の水平CCDレ
ジスタへの信号電荷の振分けは、チャネルストッパがな
くても転送ゲートをクロック制御により確実に行われ
る。また、複数の水平CCDレジスタの転送ゲート電極が
共通になるため、クロック配線が容易である。また水平
CCDレジスタ間で信号電荷転送を行う部分で、電荷吸い
込み口を転送ゲート下に設けることにより、信号電荷の
転送不良は一層少なくなり、優れた再生画像を得ること
ができる。
(Operation) With this configuration, since no special channel stopper is provided under the transfer gate between the horizontal CCD registers,
The narrow channel effect does not occur in the transfer channel section between CCD registers. The distribution of the signal charges from the vertical CCD register to the plurality of horizontal CCD registers is surely performed by the clock control of the transfer gate without the channel stopper. Further, since the transfer gate electrodes of a plurality of horizontal CCD registers are common, clock wiring is easy. Also horizontal
By providing the charge suction port under the transfer gate in the portion where the signal charge is transferred between the CCD registers, defective transfer of the signal charge is further reduced, and an excellent reproduced image can be obtained.

(実施例) 以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。(Example) Hereinafter, the Example of this invention is described with reference to drawings.

第1図は、本発明を2線式インターライン転送型CCD
撮像装置に適用した実施例の模式的平面図である。第4
図の従来構造と対応する部分には第4図と同一符号に付
して詳細な説明は省略する。この実施例では、第1の水
平CCDレジスタ4Aの埋め込みチャネルのチャネル不純物
濃度に対して、第2の水平CCDレジスタ4Bのそれをより
高濃度にしている。具体的には例えば、p型基板を用い
た場合、第1,第2の水平CCDレジスタ4A,4Bのチャネル領
域および転送ゲート5の領域全体にn型不純物をイオン
注入し、更に第2の水平CCDレジスタ4Bのチャネル領域
に重ねてn型不純物をイオン注入することにより、n型
埋め込みチャネルに濃度差を付ける。これにより、第
1、第2の水平CCDレジスタ4A,4Bの間で基板表面電位の
差が形成される。この際、2回目のイオン注入は、転送
ゲート5下のうち、奇数列の垂直CCDレジスタ2の下に
位置する部分にも行われ、第1図で斜線を施した領域の
基板表面電位がより高くなる。即ち、転送ゲート5下の
うち奇数列の垂直CCDレジスタ下の領域8Bは、第2の水
平CCDレジスタ4Bのチャネルと同じ不純物濃度であっ
て、第1の水平CCDレジスタ4Aのチャネルから第2の水
平CCDレジスタ4Bへの電荷転送を確実に行うために電荷
吸い込み口となり、偶数列の垂直CCDレジスタ下の領域8
Aは第1の水平CCDレジスタ4Aのチャネルと同じ不純物濃
度とされる。これら水平CCDレジスタ4A,4Bの転送電極6,
7は、共通に配設されている。
FIG. 1 shows the present invention of a two-wire interline transfer type CCD.
It is a schematic plan view of the Example applied to the imaging device. Fourth
The parts corresponding to those of the conventional structure in the figure are denoted by the same reference numerals as in FIG. 4, and detailed description thereof will be omitted. In this embodiment, the channel impurity concentration of the buried channel of the first horizontal CCD register 4 A, and the higher concentration of that of the second horizontal CCD register 4 B. Specifically, for example, when a p-type substrate is used, n-type impurities are ion-implanted into the channel regions of the first and second horizontal CCD registers 4 A and 4 B and the entire region of the transfer gate 5, and the second By ion-implanting n-type impurities so as to overlap the channel region of the horizontal CCD register 4 B , a concentration difference is given to the n-type buried channel. Thus, first, the difference in the substrate surface potential between the second horizontal CCD register 4 A, 4 B are formed. At this time, the second ion implantation is also performed in a portion of the transfer gate 5 located below the vertical CCD register 2 in an odd number column, and the substrate surface potential in the hatched area in FIG. Get higher That is, the region 8 B below the odd vertical CCD registers of the transfer gate 5 has the same impurity concentration as the channel of the second horizontal CCD register 4 B , and the region 8 B from the channel of the first horizontal CCD register 4 A second it becomes horizontal CCD register 4 charges suction port in order to ensure a charge transfer to the B, area under the vertical CCD registers in the even column 8
A has the same impurity concentration as the channel of the first horizontal CCD register 4 A. These horizontal CCD registers 4 A , 4 B transfer electrodes 6,
7 are commonly arranged.

この様な構成とした2線式インターライン転送型CCD
撮像素子の動作を次に説明する。フォトダイオード1の
信号電荷を垂直CCDレジスタ2に読み出し、これを1ラ
インずつ二つの水平CCDレジスタ4A,4Bで分担して並列に
読み出すことは、従来と同じである。
2-wire interline transfer CCD with such a configuration
The operation of the image sensor will be described below. It is the same as the conventional method that the signal charges of the photodiode 1 are read to the vertical CCD register 2, and the two horizontal CCD registers 4 A and 4 B share the signal charges one line at a time and read them in parallel.

第2図は、水平ブランキング期間に行わる垂直CCDレ
ジスタ2から第1,第2の水平CCDレジスタ4A,4Bへの信号
電荷の転送動作を示すクロック波形であり、第3図
(a)〜(d)はその信号電荷の転送の様子を、第2図
の時刻ta〜tdに対応させて示している。時刻taでは、第
3図(a)に示すように垂直CCDレジスタのクロックφ
V3V4の蓄積電極下に信号電荷Q1,Q2,Q3,…が蓄積され
ている。このとき垂直CCDレジスタ2と水平CCDレジスタ
4A間の転送ゲート3のクロックφBGは“L"レベルであ
る。またこのとき、水平CCDレジスタの第1相クロック
φH1“H"レベル、第2相クロックφH2は“L"レベルであ
る。この後、垂直CCDレジスタ2下の転送ゲート3を開
くクロックφBGが“H"レベルになり、垂直CCDレジスタ
2のクロックφV3V4が順次“L"レベルになった時刻t
bでは、信号電荷Q1,Q2,…は転送ゲート3下に転送され
る。このとき、水平CCDレジスタ4A,4Bは、クロックφH1
が“H"レベル、φH2が“L"レベルであるため、奇数列の
垂直CCDレジスタ2の下の水平CCDレジスタ4A,4Bのチャ
ネル電位が高くなるから、信号電荷Q1,Q3,…は第1の水
平CCDレジスタ4Aのチャネルまで転送される。このとき
水平CCDレジスタ4A,4B間の転送ゲート5のクロックφHG
が既に“H"レベルになっているため、第1の水平CCDレ
ジスタ4Aのチャネルに転送された信号電荷Q1,Q3,…はそ
のまま転送ゲート5下を通って第2の水平CCDレジスタ4
Bのチャネルまで転送される。前述のような、第2の水
平CCDレジスタ4Bのチャネル表面電位は第1の水平CCDレ
ジスタ4Aのそれより高く設定されており、また転送ゲー
ト5下には第2の水平CCDレジスタ4Bのチャネルと同じ
表面電位に設定された電荷吸い込み口8Bが形成されてい
るから、この第1の水平CCDレジスタ4Aのチャネルから
第2の水平CCDレジスタ4Bのチャネルへの電荷転送は、
取り残しがなく、またクロストークもなく良好に行われ
る。偶数列の垂直CCDレジスタ2の信号電荷Q2は、その
下の水平CCDレジスタ4Aのチャネル電位が低いため、転
送ゲート3の下に止まる。この様子が第3図(b)であ
る。次にクロックφBGおよびφHGが“L"レベルになって
転送ゲート3および5が閉じ、クロックφH2が“H"レベ
ルになる時刻tcでは、信号電荷Q2が第1の水平CCDレジ
スタ4Aのチャネルに転送される。このとき水平CCDレジ
スタ4A,4B間の転送ゲート5下の表面電位は第1の水平C
CDレジスタ4Aのチャネル表面電位より低いから、信号電
荷Q2は第1の水平CCDレジスタ4Aのチャネルに止まり、
第2の水平CCDレジスタ4Bに転送されることはない。即
ち、偶数列の垂直CCDレジスタの下では、第1の水平CCD
レジスタ4Aのチャネル領域と転送ゲート5の領域8Aは作
り付けの基板表面電位は等しいが、転送ゲート5のクロ
ックφHGが“L"レベル、クロックφH2が“H"レベルであ
るため、領域8Aにはチャネル間を隔てる電位障壁ができ
るからである。こうして、垂直CCDレジスタ2の信号電
荷は、偶数列のものと奇数列のものがそれぞれ第1,第2
の水平CCDレジスタ4A,4Bに分配される。そして第1,第2
の水平CCDレジスタ4A,4Bでのチャネル転送に移る。クロ
ックφH1まず“L"レベルになった時刻tdでの信号電荷
Q1,Q2,…は第3図(d)に示す通りであり、この後よく
知られた2相駆動により高速に水平CCDレジスタ4A,4B
出力端子まで並列転送される。並列転送された信号電荷
は前述のように180゜位相をずらして加え合わされて1
ライン分の電気信号となる。この加算は例えば、CCDチ
ップ内で信号電荷の状態で行って外部には一つの出力端
子から電気信号を取出す。あるいはCCDチップからは別
々に出力し、外部回路で加え合わせるようにしてもよ
い。
FIG. 2 is a clock waveform showing a transfer operation of signal charges from the vertical CCD register 2 to the first and second horizontal CCD registers 4 A and 4 B performed in the horizontal blanking period, and FIG. ) To (d) show how the signal charges are transferred, corresponding to times ta to td in FIG. At time ta, as shown in FIG. 3 (a), the clock φ of the vertical CCD register
Signal charges Q 1 , Q 2 , Q 3 , ... Are stored under the storage electrodes of V 3 , φ V 4 . At this time, vertical CCD register 2 and horizontal CCD register
The clock φ BG of the transfer gate 3 between 4 A is at “L” level. At this time, the first phase clock φ H1 of the horizontal CCD register is at “H” level and the second phase clock φ H2 is at “L” level. After that, the clock φ BG for opening the transfer gate 3 under the vertical CCD register 2 becomes “H” level, and the clocks φ V3 and φ V4 of the vertical CCD register 2 sequentially become “L” level at time t.
In b, the signal charges Q 1 , Q 2 , ... Are transferred below the transfer gate 3. At this time, the horizontal CCD registers 4 A and 4 B are clocked by the clock φ H1.
Is at the “H” level and φ H2 is at the “L” level, the channel potentials of the horizontal CCD registers 4 A and 4 B below the vertical CCD registers 2 in the odd columns become high, so that the signal charges Q 1 and Q 3 , Are transferred up to the channel of the first horizontal CCD register 4 A. In this case the horizontal CCD register 4 A, the transfer gate 5 between 4 B clocks phi HG
Is already at the “H” level, the signal charges Q 1 , Q 3 , ... Transferred to the channel of the first horizontal CCD register 4 A pass directly under the transfer gate 5 to the second horizontal CCD register 4 A. Four
Transferred to channel B. As described above, the channel surface potential of the second horizontal CCD register 4 B is set higher than that of the first horizontal CCD register 4 A , and the second horizontal CCD register 4 B is set below the transfer gate 5. Since the charge suction port 8 B set to the same surface potential as that of the channel is formed, the charge transfer from the channel of the first horizontal CCD register 4 A to the channel of the second horizontal CCD register 4 B is
Good performance with no leftovers and no crosstalk. The signal charge Q 2 of the vertical CCD register 2 in the even-numbered column stays below the transfer gate 3 because the channel potential of the horizontal CCD register 4 A therebelow is low. This is shown in FIG. 3 (b). Next, at the time tc when the clocks φ BG and φ HG are set to the “L” level, the transfer gates 3 and 5 are closed, and the clock φ H2 is set to the “H” level, the signal charge Q 2 is stored in the first horizontal CCD register 4 Transferred to channel A. At this time, the surface potential under the transfer gate 5 between the horizontal CCD registers 4 A and 4 B is the first horizontal C
Since it is lower than the channel surface potential of the CD register 4 A , the signal charge Q 2 stays in the channel of the first horizontal CCD register 4 A ,
Is not transferred to the second horizontal CCD register 4 B. That is, under the even-numbered vertical CCD registers, the first horizontal CCD
Although the channel region of the register 4 A and the region 8 A of the transfer gate 5 have the same built-in substrate surface potential, the clock φ HG of the transfer gate 5 is at the “L” level and the clock φ H2 is at the “H” level. 8 A has a potential barrier that separates the channels. In this way, the signal charges of the vertical CCD register 2 in the even-numbered column and those in the odd-numbered column are respectively the first and the second.
Of horizontal CCD registers 4 A , 4 B. And the first and second
Turning of the channel transfer in the horizontal CCD register 4 A, 4 B. Clock φ H1 First, signal charge at time td when it goes to “L” level
Q 1, Q 2, ... is as shown in FIG. 3 (d), is transferred in parallel to the output terminal of the horizontal CCD register 4 A, 4 B at high speed by the well-known two-phase driving after this. The signal charges transferred in parallel are added together with their phases shifted by 180 ° as described above.
It becomes an electric signal for the line. This addition is performed in the state of signal charge in the CCD chip, for example, and an electric signal is taken out from one output terminal to the outside. Alternatively, they may be output separately from the CCD chip and added together by an external circuit.

以上のようにしてこの実施例では、第1,第2の水平CC
Dレジスタ間でチャネル不純物濃度を異ならせている。
そして第1,第2の水平CCDレジスタ間の転送ゲート下に
格別のチャネルストッパを設けず、第1,第2の水平CCD
レジスタ間の転送が必要な部分には電荷吸い込み口を設
けている。従って、第2の水平CCDレジスタへの電荷転
送を必要とする部分の転送ゲート下で狭チャネル効果が
生じることはなく、良好なチャネル間電荷転送が行われ
る。この結果、再生画像上で垂直黒線が生じることがな
く、優れた画質が得られる。また、第1,第2の水平CCD
レジスタの転送電極は全て共通であり、この転送電極へ
のクロック配線が容易である。水平CCDレジスタ間に格
別のチャネルストッパは設けてないが、チャネル間転送
が必要な部分は第2の水平CCDレジスタのチャネル不純
物濃度と同じ不純物濃度とした電荷吸込み口を形成して
いるため、第1の水平CCDレジスタから第2の水平CCDレ
ジスタへの電荷転送に際して隣接する転送段に電荷が漏
れる、いわゆるクロストークも確実に防止される。この
ことも再生画像の画質向上に寄与している。
As described above, in this embodiment, the first and second horizontal CCs
The channel impurity concentration is different between D registers.
No special channel stopper is provided under the transfer gate between the first and second horizontal CCD registers, and the first and second horizontal CCDs are
A charge suction port is provided in a portion where transfer between registers is necessary. Therefore, the narrow channel effect does not occur under the transfer gate in the portion requiring the charge transfer to the second horizontal CCD register, and the good inter-channel charge transfer is performed. As a result, a vertical black line does not occur on the reproduced image, and excellent image quality can be obtained. Also, the first and second horizontal CCDs
All the transfer electrodes of the register are common, and clock wiring to this transfer electrode is easy. Although no special channel stopper is provided between the horizontal CCD registers, the portion that requires inter-channel transfer has a charge inlet with the same impurity concentration as the channel impurity concentration of the second horizontal CCD register. It is also possible to reliably prevent so-called crosstalk in which charges leak to an adjacent transfer stage when the charges are transferred from one horizontal CCD register to the second horizontal CCD register. This also contributes to the improvement of the image quality of the reproduced image.

以上の実施例では2線式の撮像素子を説明したが、本
発明は水平CCDレジスタを3列あるいはそれ以上設けた
場合にも適用できる。特に3線式は、例えばフォトダイ
オード列上に色ストライプフィルタを設けて、R,G,Bの
色信号を3列の水平CCDレジスタに振分けて別々に並列
に読み出すことができ、有用である。その場合も、第1
の水平CCDレジスタに対して第2の水平CCDレジスタのチ
ャネル不純物濃度を高くし、第2の水平CCDレジスタに
対して第3の水平CCDレジスタのチャネル不純物濃度を
高くする、という濃度関係を設定すればよい。また各水
平CCDレジスタ間の転送ゲート下に上記実施例と同様に
して必要な位置に信号電荷吸込み口を設けることによ
り、信号電荷の転送不良を確実に防止することができ
る。
Although the two-wire type image pickup device has been described in the above embodiments, the present invention can be applied to the case where three rows or more horizontal CCD registers are provided. In particular, the three-wire system is useful, for example, by providing a color stripe filter on the photodiode array and distributing the R, G, B color signals to the three horizontal CCD registers and separately reading them in parallel. Even in that case, the first
A channel impurity concentration of the second horizontal CCD register is higher than that of the second horizontal CCD register and a channel impurity concentration of the third horizontal CCD register is higher than that of the second horizontal CCD register. Good. Further, by providing a signal charge suction port at a required position under the transfer gate between the horizontal CCD registers, as in the above-mentioned embodiment, it is possible to surely prevent the signal charge transfer failure.

その他、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲で種々変
形して実施することができる。
Besides, the present invention can be variously modified and implemented without departing from the spirit thereof.

[発明の効果] 以上述べたように本発明によれば、水平CCDレジスタ
を複数列設けたCCD撮像素子において、水平CCDレジスタ
のチャネル不純物濃度に差をつけ、それらの転送電極を
共通にして、水平CCDレジスタ間の転送ゲート下に格別
のチャネルストッパを設けることなく、各水平CCDレジ
スタへの信号電荷の振分けを制御性よく行うことがで
き、これにより優れた再生画像を得ることができる。
[Advantages of the Invention] As described above, according to the present invention, in a CCD image pickup device having a plurality of rows of horizontal CCD registers, the channel impurity concentrations of the horizontal CCD registers are made different, and the transfer electrodes are commonly used. Without providing a special channel stopper under the transfer gate between the horizontal CCD registers, the signal charges can be distributed to each horizontal CCD register with good controllability, whereby an excellent reproduced image can be obtained.

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

第1図は本発明の一実施例の2線式インターライン転送
型CCD撮像素子の要部構成を示す平面図、第2図はその
水平CCDレジスタへの電荷転送の動作を説明するための
波形図、第3図(a)〜(d)はその各タイミングでの
信号電荷の様子を示す図、第4図は従来の撮像素子を示
す平面図である。 1……フォトダイオード、2……垂直CCDレジスタ、3
……転送ゲート、4A……第1の水平CCDレジスタ、4B
…第2の水平CCDレジスタ、5……転送ゲート、6,7……
転送電極、8B……電荷吸込み口。
FIG. 1 is a plan view showing the main configuration of a two-wire interline transfer CCD image sensor according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a waveform for explaining the operation of charge transfer to the horizontal CCD register. FIGS. 3 (a) to 3 (d) are diagrams showing the state of signal charges at each timing, and FIG. 4 is a plan view showing a conventional image sensor. 1 ... Photodiode, 2 ... Vertical CCD register, 3
...... Transfer gate, 4 A・ ・ ・ First horizontal CCD register, 4 B・ ・ ・
… Second horizontal CCD register, 5 …… Transfer gate, 6,7 ……
Transfer electrode, 8 B ... Charge inlet.

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】半導体基板上に、マトリクス状に多数の感
光画素が配列形成され、各感光画素で得られた信号電荷
を読み出す複数列の垂直CCDレジスタが設けられ、この
垂直CCDレジスタ列の出力段に隣接して複数列の水平CCD
レジスタが配列され、垂直CCDレジスタ列の転送された
信号電荷が列毎に複数の水平CCDレジスタに振分けられ
て転送され、これらの振分けられた信号電荷を複数の水
平CCDレジスタで並列に読み出すようにした固体撮像装
置において、前記複数の水平CCDレジスタは、その埋込
みチャネルのチャネル不純物濃度が、垂直CCDレジスタ
から遠くなるにつれて高くなるように設定され、且つ前
記複数の水平CCDレジスタの転送電極が共通に配設され
ていることを特徴とする固体撮像装置。
1. A plurality of vertical CCD registers in which a plurality of photosensitive pixels are arrayed and formed in a matrix on a semiconductor substrate and the signal charges obtained in each photosensitive pixel are read out, and the output of the vertical CCD register array is provided. Multiple rows of horizontal CCDs adjacent to columns
Registers are arranged so that the transferred signal charges of the vertical CCD register array are distributed to and transferred to a plurality of horizontal CCD registers for each column, and these distributed signal charges are read in parallel by a plurality of horizontal CCD registers. In the solid-state imaging device described above, the plurality of horizontal CCD registers are set such that the channel impurity concentration of the buried channel becomes higher as the distance from the vertical CCD register increases, and the transfer electrodes of the plurality of horizontal CCD registers are commonly used. A solid-state imaging device, which is provided.
【請求項2】前記複数の水平CCDレジスタのそれぞれの
間にチヤネル間の信号電荷転送を制御する転送ゲートが
あり、この転送ゲート下の前記垂直CCDレジスタに近い
側の水平CCDレジスタのチャネルを通って遠い側の水平C
CDレジスタのチャネルに信号電荷に転送が行われる部分
には、その遠い側の水平CCDレジスタのチャネルと同じ
不純物濃度の信号電荷吸込み口が形成されている特許請
求の範囲第1項記載の固体撮像装置。
2. A transfer gate for controlling signal charge transfer between channels is provided between each of the plurality of horizontal CCD registers, and the transfer gate is provided under the transfer gate and passes through a channel of the horizontal CCD register on the side closer to the vertical CCD register. Horizontal C on the far side
The solid-state imaging device according to claim 1, wherein a signal charge inlet having the same impurity concentration as that of the channel of the horizontal CCD register on the far side is formed in a portion where the signal charge is transferred to the channel of the CD register. apparatus.
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JPS62160758A (en) * 1986-01-10 1987-07-16 Fuji Photo Film Co Ltd Solid-state image pickup element

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