JP2983401B2 - 電荷転送方法及び電荷転送装置並びにこれを用いた固体撮像装置 - Google Patents
電荷転送方法及び電荷転送装置並びにこれを用いた固体撮像装置Info
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices 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
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
- H01L27/148—Charge coupled imagers
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
- H04N25/60—Noise processing, e.g. detecting, correcting, reducing or removing noise
- H04N25/62—Detection or reduction of noise due to excess charges produced by the exposure, e.g. smear, blooming, ghost image, crosstalk or leakage between pixels
- H04N25/626—Reduction of noise due to residual charges remaining after image readout, e.g. to remove ghost images or afterimages
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
- H04N25/70—SSIS architectures; Circuits associated therewith
- H04N25/71—Charge-coupled device [CCD] sensors; Charge-transfer registers specially adapted for CCD sensors
- H04N25/713—Transfer or readout registers; Split readout registers or multiple readout registers
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、電荷転送方法および電
荷転送装置に係り、特に高解像度センサに用いられる、
微小ピッチ画素から信号を読出す多線読出しＣＣＤレジ
スタに関する。また、本発明はこの様な電荷転送装置を
含む固体撮像装置にも関する。
荷転送装置に係り、特に高解像度センサに用いられる、
微小ピッチ画素から信号を読出す多線読出しＣＣＤレジ
スタに関する。また、本発明はこの様な電荷転送装置を
含む固体撮像装置にも関する。
【０００２】
【従来の技術】ＣＣＤレジスタのような電荷転送装置
は、現在、固体撮像装置の信号電荷転送部として広く用
いられている。特に、多線読出しＣＣＤレジスタは微小
ピッチの高解像度センサに適するためその重要性が増し
ている。
は、現在、固体撮像装置の信号電荷転送部として広く用
いられている。特に、多線読出しＣＣＤレジスタは微小
ピッチの高解像度センサに適するためその重要性が増し
ている。
【０００３】まず、多線読出しＣＣＤレジスタを用いた
ＣＣＤリニアイメージセンサを例にとり従来の一般的な
構造を説明する。
ＣＣＤリニアイメージセンサを例にとり従来の一般的な
構造を説明する。
【０００４】図２９は、従来のＣＣＤリニアイメージセ
ンサの一例を示す、半導体基板上の平面構成図である。
列状に配設された光電変換部である画素１で発生した信
号電荷を２つのＣＣＤレジスタ３，５で読出すいわゆる
２線読出しの場合を示している。シフトゲート２は全画
素に対応し、トランスファゲート４は、上記一列の画素
の１つおきに設けられている。各電極に所定の駆動パル
スを印加することにより、図２９に矢印で示すように奇
数番目の画素からの信号電荷は外側のＣＣＤレジスタ５
へ、偶数番目の画素からの信号電荷は内側のＣＣＤレジ
スタ３へ移され、各々ＣＣＤレジスタ３、５内を転送さ
れて出力バッファ６，７を介して外部に出力される。
ンサの一例を示す、半導体基板上の平面構成図である。
列状に配設された光電変換部である画素１で発生した信
号電荷を２つのＣＣＤレジスタ３，５で読出すいわゆる
２線読出しの場合を示している。シフトゲート２は全画
素に対応し、トランスファゲート４は、上記一列の画素
の１つおきに設けられている。各電極に所定の駆動パル
スを印加することにより、図２９に矢印で示すように奇
数番目の画素からの信号電荷は外側のＣＣＤレジスタ５
へ、偶数番目の画素からの信号電荷は内側のＣＣＤレジ
スタ３へ移され、各々ＣＣＤレジスタ３、５内を転送さ
れて出力バッファ６，７を介して外部に出力される。
【０００５】従って、同一ピッチのＣＣＤレジスタを用
いる場合２倍の信号電荷を運べることになるので、２倍
のピッチで画素を配列できる。従って、多線読出しＣＣ
Ｄレジスタを用いたリニアイメージセンサは、画素の配
列密度を上げることができる。
いる場合２倍の信号電荷を運べることになるので、２倍
のピッチで画素を配列できる。従って、多線読出しＣＣ
Ｄレジスタを用いたリニアイメージセンサは、画素の配
列密度を上げることができる。
【０００６】図２９に示すＣＣＤリニアイメージセンサ
のＡ−Ａ′、Ｂ−Ｂ′線部分の断面図とその部分の電位
分布図をそれぞれ図３０、図３１に示す。また、図３２
はその固体撮像装置の要部を示す拡大平面図である。こ
のＣＣＤリニアイメージセンサレジスタの所定の１つの
信号電荷を転送する転送時刻ｔ１〜ｔ５の間の駆動タイ
ミング図を図３３に示す。
のＡ−Ａ′、Ｂ−Ｂ′線部分の断面図とその部分の電位
分布図をそれぞれ図３０、図３１に示す。また、図３２
はその固体撮像装置の要部を示す拡大平面図である。こ
のＣＣＤリニアイメージセンサレジスタの所定の１つの
信号電荷を転送する転送時刻ｔ１〜ｔ５の間の駆動タイ
ミング図を図３３に示す。
【０００７】シフトゲート２及びトランスファゲート４
は、それぞれ専用の駆動パルス線ＳＨ、ＴＧに接続さ
れ、ＣＣＤレジスタ３，５には、駆動パルス線φ１及び
φ２が、その整列している転送電極に交互に接続されて
いる。例えば、図２９のＡ−Ａ′部分の転送電極には駆
動パルス線φ１が接続されており、隣接するＢ−Ｂ′部
分の転送電極には駆動パルス線φ２が接続されている。
まず、時刻ｔ１で信号電荷は、画素１に蓄積されてい
る。次の時刻ｔ２になるとシフトゲート２にパルス電圧
が加わってゲートが開き、信号電荷は画素からシフトゲ
ート２へ移動する。次に、時刻ｔ３でＣＣＤレジスタ３
１，３２下へ移る。次に、時刻ｔ４でＣＣＤレジスタ３
１の信号電荷のみトランスファゲート４下に移動し、時
刻ｔ５でＣＣＤレジスタ５１へ移される。その後は、２
相パルスによりＣＣＤ内を転送されて外部に出力する。
は、それぞれ専用の駆動パルス線ＳＨ、ＴＧに接続さ
れ、ＣＣＤレジスタ３，５には、駆動パルス線φ１及び
φ２が、その整列している転送電極に交互に接続されて
いる。例えば、図２９のＡ−Ａ′部分の転送電極には駆
動パルス線φ１が接続されており、隣接するＢ−Ｂ′部
分の転送電極には駆動パルス線φ２が接続されている。
まず、時刻ｔ１で信号電荷は、画素１に蓄積されてい
る。次の時刻ｔ２になるとシフトゲート２にパルス電圧
が加わってゲートが開き、信号電荷は画素からシフトゲ
ート２へ移動する。次に、時刻ｔ３でＣＣＤレジスタ３
１，３２下へ移る。次に、時刻ｔ４でＣＣＤレジスタ３
１の信号電荷のみトランスファゲート４下に移動し、時
刻ｔ５でＣＣＤレジスタ５１へ移される。その後は、２
相パルスによりＣＣＤ内を転送されて外部に出力する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】多線読出しＣＣＤレジ
スタでの問題点は、レジスタ間の転送時に電荷の取り残
しが発生することである。電荷の取り残しがあると画面
上の縦の筋として現れ、画質を著しく悪化させるため、
１ライン中に１ビットでもあるとＩＣが不良となる場合
が多く、ＩＣの歩留りを低下させる大きな原因となって
いる。
スタでの問題点は、レジスタ間の転送時に電荷の取り残
しが発生することである。電荷の取り残しがあると画面
上の縦の筋として現れ、画質を著しく悪化させるため、
１ライン中に１ビットでもあるとＩＣが不良となる場合
が多く、ＩＣの歩留りを低下させる大きな原因となって
いる。
【０００９】電荷取り残しの原因としては、第１のレジ
スタの出口でチャネルが狭くなり狭チャネル効果により
障壁ができる場合や汚染などでチャネル中に電荷歩留り
ができる場合がある。これらは、パターンやプロセスの
工夫により改善されてきているが、１ライン中の取り残
しの０にすることは極めて難しい。さらに、今後は高感
度化により取扱い電荷量が小さくなったり、多画素化に
より信号数が増加するので、取り残しの発生する確率が
増大する。
スタの出口でチャネルが狭くなり狭チャネル効果により
障壁ができる場合や汚染などでチャネル中に電荷歩留り
ができる場合がある。これらは、パターンやプロセスの
工夫により改善されてきているが、１ライン中の取り残
しの０にすることは極めて難しい。さらに、今後は高感
度化により取扱い電荷量が小さくなったり、多画素化に
より信号数が増加するので、取り残しの発生する確率が
増大する。
【００１０】したがって、本発明は、電荷転送時に電荷
の取り残しが少なく、画質を向上させることのできる電
荷転送方法、この電荷転送方法を実現する電荷転送装
置、この電荷転送装置を含む固体撮像装置を提供するこ
とを目的とする。
の取り残しが少なく、画質を向上させることのできる電
荷転送方法、この電荷転送方法を実現する電荷転送装
置、この電荷転送装置を含む固体撮像装置を提供するこ
とを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、信号電
荷発生部で発生した信号電荷を互いに並列に配置された
複数の電荷転送部の複数の転送電極で転送する電荷転送
方法において、前記複数の電荷転送部中のある転送電極
下に存在する信号電荷を所定の駆動パルスに基づいて前
記複数の転送部間に設けられた複数の接続部のうち他の
電荷転送部の対応する転送電極下に設けられた複数の接
続部の一つを介して転送し、前記他の電荷転送部への移
送の際、もとの電荷転送部に取り残された残留電荷をそ
の電荷転送部から他の電荷転送部へ前記複数の接続部の
うちの他の接続部を介して移送して前記残留電荷を先に
移送された信号電荷に合流させることを特徴とする。
荷発生部で発生した信号電荷を互いに並列に配置された
複数の電荷転送部の複数の転送電極で転送する電荷転送
方法において、前記複数の電荷転送部中のある転送電極
下に存在する信号電荷を所定の駆動パルスに基づいて前
記複数の転送部間に設けられた複数の接続部のうち他の
電荷転送部の対応する転送電極下に設けられた複数の接
続部の一つを介して転送し、前記他の電荷転送部への移
送の際、もとの電荷転送部に取り残された残留電荷をそ
の電荷転送部から他の電荷転送部へ前記複数の接続部の
うちの他の接続部を介して移送して前記残留電荷を先に
移送された信号電荷に合流させることを特徴とする。
【００１２】残留電荷を先に転送した信号電荷に合流さ
せる動作は、１回の読出しあたり２回以上行うとよい。
せる動作は、１回の読出しあたり２回以上行うとよい。
【００１３】残留電荷を他の電荷転送部において先に転
送した信号電荷に合流させるまで、次の信号電荷を蓄積
部に一時的に蓄積させておくことが好ましい。残留電荷
および先に転送した信号電荷を逆転送させるとよい。
送した信号電荷に合流させるまで、次の信号電荷を蓄積
部に一時的に蓄積させておくことが好ましい。残留電荷
および先に転送した信号電荷を逆転送させるとよい。
【００１４】また、本発明によれば、信号電荷を発生す
る信号電荷発生部で発生した信号電荷を転送する複数の
転送電極をそれぞれが有し、互いに並列に配置された複
数の電荷転送部と、前記複数の転送部間に設けられ、こ
の複数の電荷転送部中のある転送電極下に存在する信号
電荷を所定の駆動パルスに基づいて他の電荷転送部の対
応する転送電極下に移送する複数の接続部と、前記他の
電荷転送部への移送の際、もとの電荷転送部に取り残さ
れた残留電荷をその電荷転送部から他の電荷転送部へ前
記複数の接続部のうちの他の接続部を介して移送するこ
とにより前記残留電荷を先に移送された信号電荷に合流
させる手段とを備えたことを特徴とする電荷転送装置が
提供される。
る信号電荷発生部で発生した信号電荷を転送する複数の
転送電極をそれぞれが有し、互いに並列に配置された複
数の電荷転送部と、前記複数の転送部間に設けられ、こ
の複数の電荷転送部中のある転送電極下に存在する信号
電荷を所定の駆動パルスに基づいて他の電荷転送部の対
応する転送電極下に移送する複数の接続部と、前記他の
電荷転送部への移送の際、もとの電荷転送部に取り残さ
れた残留電荷をその電荷転送部から他の電荷転送部へ前
記複数の接続部のうちの他の接続部を介して移送するこ
とにより前記残留電荷を先に移送された信号電荷に合流
させる手段とを備えたことを特徴とする電荷転送装置が
提供される。
【００１５】接続部はトランスファーゲートであるとよ
い。特定の転送電極は、画素の１つおきに対応して設け
られたものであるとよい。
い。特定の転送電極は、画素の１つおきに対応して設け
られたものであるとよい。
【００１６】複数本の電荷転送部の中のある電荷転送部
の転送電極下にある信号電荷を所定の駆動パルスに基づ
いて隣接する次の電荷転送部の対応する転送電極下に移
送している間、次の信号電荷を転送元の電荷転送部の任
意の転送電極下に一時的に蓄積する蓄積部を備えている
ことが好ましい。
の転送電極下にある信号電荷を所定の駆動パルスに基づ
いて隣接する次の電荷転送部の対応する転送電極下に移
送している間、次の信号電荷を転送元の電荷転送部の任
意の転送電極下に一時的に蓄積する蓄積部を備えている
ことが好ましい。
【００１７】複数の電荷転送部の複数の転送電極には、
電荷転送部を順方向および逆方向のいずれにも転送させ
ることのできる駆動パルス線が接続されているとよい。
電荷転送部を順方向および逆方向のいずれにも転送させ
ることのできる駆動パルス線が接続されているとよい。
【００１８】複数の電荷転送部は、それぞれ異なる数の
転送電極を有しているとよい。電荷転送部の１信号電荷
パケットを転送できる転送段の数は、全信号パケット数
よりも多いとよい。
転送電極を有しているとよい。電荷転送部の１信号電荷
パケットを転送できる転送段の数は、全信号パケット数
よりも多いとよい。
【００１９】さらに、本発明によればこのような電荷転
送装置を備えた固体撮像装置が提供される。
送装置を備えた固体撮像装置が提供される。
【００２０】
【作用】本発明による電荷転送方法、電荷転送装置及び
これを用いた固体撮像装置によれば、第１の転送部から
第２の転送部への最初の電荷転送の際に取り残した残留
電荷を第１の転送部内で他の転送電極下に移動させ、そ
の後第２の転送部へ移動させて先に転送された信号電荷
と合流させるようにしている。そして、この移動を少な
くとも１回行う。複数回連続すれば、転送部間転送が不
完全となる確率は著しく小さくなるので、残留電荷は減
少する。
これを用いた固体撮像装置によれば、第１の転送部から
第２の転送部への最初の電荷転送の際に取り残した残留
電荷を第１の転送部内で他の転送電極下に移動させ、そ
の後第２の転送部へ移動させて先に転送された信号電荷
と合流させるようにしている。そして、この移動を少な
くとも１回行う。複数回連続すれば、転送部間転送が不
完全となる確率は著しく小さくなるので、残留電荷は減
少する。
【００２１】また、転送部間転送後に第１の転送部に転
送されてくる次の電荷を転送部間転送期間中に蓄積する
ための蓄積部を画素と第１の転送部間に設けることによ
り転送部間転送中に次の電荷が混入することを防ぐこと
ができる。
送されてくる次の電荷を転送部間転送期間中に蓄積する
ための蓄積部を画素と第１の転送部間に設けることによ
り転送部間転送中に次の電荷が混入することを防ぐこと
ができる。
【００２２】
【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を説明
する。まず、図１乃至図６を参照して第１の実施例を説
明する。図２は、例えば、ｐ型シリコンなどの半導体基
板１０上に形成されたＣＣＤレジスタなどの電荷転送部
３，５を含むＣＣＤリニアイメージセンサの平面図であ
る。複数の画素からなる画素列１を２つのＣＣＤレジス
タ３，５で読みだすいわゆる２線読出しの場合を示して
いる。シフトゲート２は、全画素に対応して設けられ、
トランスファゲート４は、上記画素の１つ置きに設けら
れている。
する。まず、図１乃至図６を参照して第１の実施例を説
明する。図２は、例えば、ｐ型シリコンなどの半導体基
板１０上に形成されたＣＣＤレジスタなどの電荷転送部
３，５を含むＣＣＤリニアイメージセンサの平面図であ
る。複数の画素からなる画素列１を２つのＣＣＤレジス
タ３，５で読みだすいわゆる２線読出しの場合を示して
いる。シフトゲート２は、全画素に対応して設けられ、
トランスファゲート４は、上記画素の１つ置きに設けら
れている。
【００２３】各電極に所定の駆動パルスを印加すること
により、図２の構成の要部を示す拡大平面図である図１
に矢印で示すように、奇数番目の画素からの信号電荷は
外側のＣＣＤレジスタ５へ、偶数番目の画素からの信号
電荷は内側のＣＣＤレジスタ３へ移され、各々ＣＣＤレ
ジスタ内を転送されて出力バッファ６，７を介して外部
に出力される。従って、同一ピッチのＣＣＤレジスタを
用いる場合２倍の信号電荷を運べることになるので２倍
のピッチで画素を配列できる。その結果、多線読出しＣ
ＣＤレジスタを用いたリニアイメージセンサは、画素の
配列密度を上げることが可能になる。また、この実施例
では、シフトゲート２と第１の電荷転送部３の間に蓄積
電極８１，８２…を有する蓄積部８を備えている。
により、図２の構成の要部を示す拡大平面図である図１
に矢印で示すように、奇数番目の画素からの信号電荷は
外側のＣＣＤレジスタ５へ、偶数番目の画素からの信号
電荷は内側のＣＣＤレジスタ３へ移され、各々ＣＣＤレ
ジスタ内を転送されて出力バッファ６，７を介して外部
に出力される。従って、同一ピッチのＣＣＤレジスタを
用いる場合２倍の信号電荷を運べることになるので２倍
のピッチで画素を配列できる。その結果、多線読出しＣ
ＣＤレジスタを用いたリニアイメージセンサは、画素の
配列密度を上げることが可能になる。また、この実施例
では、シフトゲート２と第１の電荷転送部３の間に蓄積
電極８１，８２…を有する蓄積部８を備えている。
【００２４】図２に示す半導体基板のＡ−Ａ′、Ｂ−
Ｂ′線部分の断面図とその部分の電位分布図を図３およ
び図４に記載する。
Ｂ′線部分の断面図とその部分の電位分布図を図３およ
び図４に記載する。
【００２５】また、このＣＣＤレジスタの所定の１つの
信号電荷を転送する転送時刻ｔ１〜ｔ１０の間の駆動タ
イミング図を図５に示す。シフトゲート２、蓄積部８及
びトランスファゲート４は、それぞれ専用の駆動パルス
線ＳＨ、ＳＴ、ＴＧに接続され、ＣＣＤレジスタ３，５
の転送電極には、駆動パルス線φ１及びφ２が交互に接
続されている。例えば、図２のＡ−Ａ′部分の転送電極
には駆動パルス線φ１が接続されており、隣接するＢ−
Ｂ′部分の転送電極には駆動パルス線φ２が接続されて
いる。
信号電荷を転送する転送時刻ｔ１〜ｔ１０の間の駆動タ
イミング図を図５に示す。シフトゲート２、蓄積部８及
びトランスファゲート４は、それぞれ専用の駆動パルス
線ＳＨ、ＳＴ、ＴＧに接続され、ＣＣＤレジスタ３，５
の転送電極には、駆動パルス線φ１及びφ２が交互に接
続されている。例えば、図２のＡ−Ａ′部分の転送電極
には駆動パルス線φ１が接続されており、隣接するＢ−
Ｂ′部分の転送電極には駆動パルス線φ２が接続されて
いる。
【００２６】この実施例では、前述の駆動パルス線φ
１，φ２により印加されるパルスの波形に特徴がある。
すなわち、図２９に示す従来のＣＣＤレジスタでは、画
素１で発生した１つの信号電荷をＣＣＤレジスタ３，５
まで送り込む時刻ｔ１〜ｔ５の間には図３３に示すよう
に、パルスを形成していないが、この実施例では駆動パ
ルス線φ１，φ２には、画素１で発生した１つの信号電
荷をＣＣＤレジスタ３，５まで送り込む時刻ｔ１〜ｔ１
０の間に所定のタイミングで幾つかのパルスを発生させ
ている。
１，φ２により印加されるパルスの波形に特徴がある。
すなわち、図２９に示す従来のＣＣＤレジスタでは、画
素１で発生した１つの信号電荷をＣＣＤレジスタ３，５
まで送り込む時刻ｔ１〜ｔ５の間には図３３に示すよう
に、パルスを形成していないが、この実施例では駆動パ
ルス線φ１，φ２には、画素１で発生した１つの信号電
荷をＣＣＤレジスタ３，５まで送り込む時刻ｔ１〜ｔ１
０の間に所定のタイミングで幾つかのパルスを発生させ
ている。
【００２７】このパルスは、転送すべき信号電荷の一部
が取り残された場合に、その残留電荷を転送させて、移
送している信号電荷に合体させるためのものである。以
下に、その動作を詳述する。
が取り残された場合に、その残留電荷を転送させて、移
送している信号電荷に合体させるためのものである。以
下に、その動作を詳述する。
【００２８】時刻ｔ１において信号電荷は、画素１に蓄
積されている。次の時刻ｔ２で信号電荷は、シフトゲー
ト２を通って蓄積部８に移り、次の時刻ｔ３で蓄積電極
８１の信号電荷のみＣＣＤレジスタ３の転送電極３１へ
移動する。次の時刻ｔ４でパルス線ＴＧにパルスが印加
されて信号電荷がトランスファゲート４に移動し、時刻
ｔ５でそのパルスが除かれて、信号電荷は、ＣＣＤレジ
スタ５の転送電極５１下に移動して第１回のレジスタ間
転送が行なわれる。次の時刻ｔ６及びｔ７で転送電極５
１下の信号電荷は、転送電極５４下を通って転送電極５
３下に移動し、同時に、ＣＣＤレジスタ３の転送電極３
１下に残留電荷があれば、その残留電荷は、転送電極３
４下を通って転送電極３３下に移動する。
積されている。次の時刻ｔ２で信号電荷は、シフトゲー
ト２を通って蓄積部８に移り、次の時刻ｔ３で蓄積電極
８１の信号電荷のみＣＣＤレジスタ３の転送電極３１へ
移動する。次の時刻ｔ４でパルス線ＴＧにパルスが印加
されて信号電荷がトランスファゲート４に移動し、時刻
ｔ５でそのパルスが除かれて、信号電荷は、ＣＣＤレジ
スタ５の転送電極５１下に移動して第１回のレジスタ間
転送が行なわれる。次の時刻ｔ６及びｔ７で転送電極５
１下の信号電荷は、転送電極５４下を通って転送電極５
３下に移動し、同時に、ＣＣＤレジスタ３の転送電極３
１下に残留電荷があれば、その残留電荷は、転送電極３
４下を通って転送電極３３下に移動する。
【００２９】次の時刻ｔ８及びｔ９で、２回目のレジス
タ間転送をトランスファゲート４の転送電極４２を介し
て行い、ＣＣＤレジスタ５の転送電極５３下へ残留電荷
を移して、先の信号電荷と合体させる。ここで、時刻ｔ
４〜ｔ８の間、蓄積部８に電圧を加えられ続けているの
で、この部分は深いレベルにあり、従って、蓄積電極８
２の電荷は、蓄積部８下に留まっているので、この電荷
が先の信号電荷に混じり合うことはない。
タ間転送をトランスファゲート４の転送電極４２を介し
て行い、ＣＣＤレジスタ５の転送電極５３下へ残留電荷
を移して、先の信号電荷と合体させる。ここで、時刻ｔ
４〜ｔ８の間、蓄積部８に電圧を加えられ続けているの
で、この部分は深いレベルにあり、従って、蓄積電極８
２の電荷は、蓄積部８下に留まっているので、この電荷
が先の信号電荷に混じり合うことはない。
【００３０】最後に、時刻ｔ１０で蓄積電極８２下の電
荷をＣＣＤレジスタ３の転送電極３２下へ移し、その後
は２層クロックによってＣＣＤ内を転送する。このよう
な方法で、信号電荷から取り残された残留電荷は、有効
に信号電荷として拾われることができる。
荷をＣＣＤレジスタ３の転送電極３２下へ移し、その後
は２層クロックによってＣＣＤ内を転送する。このよう
な方法で、信号電荷から取り残された残留電荷は、有効
に信号電荷として拾われることができる。
【００３１】レジスタ間転送をさらに繰返す必要がある
ときは、時刻ｔ６〜ｔ８間の動作を繰越せば良い。この
ような構成により同一の電荷のレジスタ間転送を異なる
電極下で複数回行うことができるので、残留電荷の発生
する確率は大幅に減少する。また画素とＣＣＤレジスタ
の間に蓄積部を設けた場合は、電荷間での混同が避けら
れる。また１回のレジスタ間転送は、通常、１μsec 以
下で行われるので数回レジスタ間転送を繰返しても全体
の積分時間に対する影響は殆ど認められない。
ときは、時刻ｔ６〜ｔ８間の動作を繰越せば良い。この
ような構成により同一の電荷のレジスタ間転送を異なる
電極下で複数回行うことができるので、残留電荷の発生
する確率は大幅に減少する。また画素とＣＣＤレジスタ
の間に蓄積部を設けた場合は、電荷間での混同が避けら
れる。また１回のレジスタ間転送は、通常、１μsec 以
下で行われるので数回レジスタ間転送を繰返しても全体
の積分時間に対する影響は殆ど認められない。
【００３２】また、この実施例では信号電荷を隣接した
トランスファゲートに移動して繰り返しレジスタ間転送
を行なっているが、期間ｔ５−ｔ７を繰り返し行ない、
離れた所のトランスファゲートでレジスタ間転送を繰り
返す事も出来る。
トランスファゲートに移動して繰り返しレジスタ間転送
を行なっているが、期間ｔ５−ｔ７を繰り返し行ない、
離れた所のトランスファゲートでレジスタ間転送を繰り
返す事も出来る。
【００３３】この実施例で用いた電荷転送部の詳細な転
送電極構造を図６に示す。同図は半導体基板１０に形成
された電荷転送装置の拡大平面図であって、電荷転送部
５が配置されているＣ−Ｃ′部分の断面図を図７に示
す。これらの図から明かなように、各転送電極は、それ
ぞれ対をなす２つの電極からなる。そして、各転送電極
は、交互に駆動パルス線φ１，φ２に接続され、これら
パルス線によって電荷転送部内の電荷転送が行われる。
例えば、電荷転送装置５の転送電極５１は、ポテンシャ
ルの異なる電極５１１と電極５１２からなり、いずれも
駆動パルス線φ１に接続されている。次の転送電極５４
は、電極５４１と電極５４２から構成されており、いず
れも駆動パルス線φ２に接続されている。
送電極構造を図６に示す。同図は半導体基板１０に形成
された電荷転送装置の拡大平面図であって、電荷転送部
５が配置されているＣ−Ｃ′部分の断面図を図７に示
す。これらの図から明かなように、各転送電極は、それ
ぞれ対をなす２つの電極からなる。そして、各転送電極
は、交互に駆動パルス線φ１，φ２に接続され、これら
パルス線によって電荷転送部内の電荷転送が行われる。
例えば、電荷転送装置５の転送電極５１は、ポテンシャ
ルの異なる電極５１１と電極５１２からなり、いずれも
駆動パルス線φ１に接続されている。次の転送電極５４
は、電極５４１と電極５４２から構成されており、いず
れも駆動パルス線φ２に接続されている。
【００３４】次に、第２の実施例について図８〜図１１
を参照して説明する。ここでは、第１の実施例と同様
に、シリコンなどの半導体基板１０上に形成されたＣＣ
Ｄレジスタを含む２線読出しＣＣＤリニアイメージセン
サについて説明する。
を参照して説明する。ここでは、第１の実施例と同様
に、シリコンなどの半導体基板１０上に形成されたＣＣ
Ｄレジスタを含む２線読出しＣＣＤリニアイメージセン
サについて説明する。
【００３５】図８は、半導体基板１０に形成されたイメ
ージセンサの要部を示した平面図である。画素部１、シ
フトゲート２、第１のＣＣＤレジスタ３、転送部４、第
２のＣＣＤレジスタ５及び蓄積部８を備えている基本的
な構造は、第１の実施例と同じである。
ージセンサの要部を示した平面図である。画素部１、シ
フトゲート２、第１のＣＣＤレジスタ３、転送部４、第
２のＣＣＤレジスタ５及び蓄積部８を備えている基本的
な構造は、第１の実施例と同じである。
【００３６】第１の実施例では、第１及び第２のＣＣＤ
レジスタを構成する複数の整列した転送電極を２行に並
べ、これらＣＣＤレジスタの所定の列の転送電極を駆動
パルス線に結んで１転送段とし、複数の転送段を構成す
るために用いる駆動パルス線は、パルスパターンの異な
る２種類の線を交互に配置し、各ＣＣＤレジスタ内の転
送では２相クロックによって転送するようになっている
（図６参照）。
レジスタを構成する複数の整列した転送電極を２行に並
べ、これらＣＣＤレジスタの所定の列の転送電極を駆動
パルス線に結んで１転送段とし、複数の転送段を構成す
るために用いる駆動パルス線は、パルスパターンの異な
る２種類の線を交互に配置し、各ＣＣＤレジスタ内の転
送では２相クロックによって転送するようになっている
（図６参照）。
【００３７】これに対して、この実施例では、各ＣＣＤ
レジスタの転送電極は、それぞれ２つに分割されて副電
極を有している。例えば、ＣＣＤレジスタ３の転送電極
３１，３２，３４，３３は、それぞれ電極３１１と３１
２、電極３２１と３２２、電極３４１と３４２、電極３
３１と３３２からなり、ＣＣＤレジスタ５の転送電極５
１，５２，５４，５３は、それぞれ電極５１１と５１
２、電極５２１と５２２、電極５４１と５４２、電極５
３１と５３２からなる。そして、これらＣＣＤレジスタ
の各電極には、さらにパルスパターンの異なる駆動パル
ス線が交互に接続されている。すなわち、電極３１２，
５１２には、駆動パルス線φ３が接続されており、電極
３４２，５４２には、駆動パルス線φ４が接続されてい
る。
レジスタの転送電極は、それぞれ２つに分割されて副電
極を有している。例えば、ＣＣＤレジスタ３の転送電極
３１，３２，３４，３３は、それぞれ電極３１１と３１
２、電極３２１と３２２、電極３４１と３４２、電極３
３１と３３２からなり、ＣＣＤレジスタ５の転送電極５
１，５２，５４，５３は、それぞれ電極５１１と５１
２、電極５２１と５２２、電極５４１と５４２、電極５
３１と５３２からなる。そして、これらＣＣＤレジスタ
の各電極には、さらにパルスパターンの異なる駆動パル
ス線が交互に接続されている。すなわち、電極３１２，
５１２には、駆動パルス線φ３が接続されており、電極
３４２，５４２には、駆動パルス線φ４が接続されてい
る。
【００３８】図９は、画素からの所定の１つの信号電荷
を転送するとともに逆転送する転送時刻ｔ１〜ｔ１２の
間の駆動タイミング図である。
を転送するとともに逆転送する転送時刻ｔ１〜ｔ１２の
間の駆動タイミング図である。
【００３９】時刻ｔ１〜ｔ９の間のレジスタ間の電荷転
送動作は、第１の実施例と同様であり、この間に信号電
荷は、その残留電荷と合体する。次に、時刻ｔ１０〜ｔ
１１において信号電荷をＣＣＤレジスタ５内で逆転送
し、時刻ｔ１１でＣＣＤレジスタ５の転送電極５２へ転
送し、蓄積電極８２の信号電荷をＣＣＤレジスタ３の転
送電極３２へ転送し、時刻ｔ１２以降でそれぞれの信号
電荷をＣＣＤレジスタ３，５内を出力部に向かって転送
する。個のような転送を行うと、レジスタ間転送時にＣ
ＣＤレジスタ５を電荷が移動するために、ＣＣＤレジス
タ３と５とで読み出されるタイミングがずれることがあ
る。このため、次のような方法を採用している。
送動作は、第１の実施例と同様であり、この間に信号電
荷は、その残留電荷と合体する。次に、時刻ｔ１０〜ｔ
１１において信号電荷をＣＣＤレジスタ５内で逆転送
し、時刻ｔ１１でＣＣＤレジスタ５の転送電極５２へ転
送し、蓄積電極８２の信号電荷をＣＣＤレジスタ３の転
送電極３２へ転送し、時刻ｔ１２以降でそれぞれの信号
電荷をＣＣＤレジスタ３，５内を出力部に向かって転送
する。個のような転送を行うと、レジスタ間転送時にＣ
ＣＤレジスタ５を電荷が移動するために、ＣＣＤレジス
タ３と５とで読み出されるタイミングがずれることがあ
る。このため、次のような方法を採用している。
【００４０】すなわち、この実施例では、信号電荷は、
電荷転送部５の転送電極５１の電極５１１から電極５３
１まで転送され、電極５３１から転送電極５２まで逆転
送される。この逆転送から、再び転送されて出力される
までの動作は、図９の（１）〜（１１）までの番号で示
される。そして、その信号電荷は、図１０及び図１１に
示す図８のＤ−Ｄ′部分の半導体基板内の電位分布の変
化によって転送される。（１）〜（７）までが、逆転送
動作、（８）〜（１１）までが、通常転送動作である。
この電荷転送部５は、４相構造になっているが、２相駆
動で転送される。これは、レジスタ間転送回数が大きい
ときや離れたトランスファゲートに移ってレジスト間転
送をするときに有効で、ＣＣＤレジスタの段数を調節す
る必要もなくなる。
電荷転送部５の転送電極５１の電極５１１から電極５３
１まで転送され、電極５３１から転送電極５２まで逆転
送される。この逆転送から、再び転送されて出力される
までの動作は、図９の（１）〜（１１）までの番号で示
される。そして、その信号電荷は、図１０及び図１１に
示す図８のＤ−Ｄ′部分の半導体基板内の電位分布の変
化によって転送される。（１）〜（７）までが、逆転送
動作、（８）〜（１１）までが、通常転送動作である。
この電荷転送部５は、４相構造になっているが、２相駆
動で転送される。これは、レジスタ間転送回数が大きい
ときや離れたトランスファゲートに移ってレジスト間転
送をするときに有効で、ＣＣＤレジスタの段数を調節す
る必要もなくなる。
【００４１】このように、この実施例では、逆転送によ
りレジスタ内転送を開始する位置及び時刻を同じにする
ことができるので、両ＣＣＤレジスタで出力する信号を
ほぼ同時に出力させて後段の処理を容易にすることがで
きる。
りレジスタ内転送を開始する位置及び時刻を同じにする
ことができるので、両ＣＣＤレジスタで出力する信号を
ほぼ同時に出力させて後段の処理を容易にすることがで
きる。
【００４２】次に図１２ないし図１４を参照して第３の
実施例を説明する。図１２は、電荷転送部３，５を部分
的に示した電荷転送装置の拡大平面図、図１３は、その
Ｅ−Ｅ′部分の断面図及び電位分布図、図１４は、その
駆動タイミング図である。第１の実施例では、上部の電
荷転送部３、すなわち、第１のＣＣＤレジスタの転送電
極は、下部の電荷転送部５（第２のＣＣＤレジスタ）の
対応する転送電極と同じ駆動パルス線に接続されている
が、この実施例では、互いに異なっている。従って、上
下のＣＣＤレジスタで対応する電極に印加されるパルス
の位相が逆になっている。このように駆動パルスの位相
を変えると信号電荷に残留電荷が電荷転送部５の転送電
極で合流する際にタイミングを合わせることができる。
このため、トランスファゲート４下の電位分布形状が、
図１３に示すように単純化される。
実施例を説明する。図１２は、電荷転送部３，５を部分
的に示した電荷転送装置の拡大平面図、図１３は、その
Ｅ−Ｅ′部分の断面図及び電位分布図、図１４は、その
駆動タイミング図である。第１の実施例では、上部の電
荷転送部３、すなわち、第１のＣＣＤレジスタの転送電
極は、下部の電荷転送部５（第２のＣＣＤレジスタ）の
対応する転送電極と同じ駆動パルス線に接続されている
が、この実施例では、互いに異なっている。従って、上
下のＣＣＤレジスタで対応する電極に印加されるパルス
の位相が逆になっている。このように駆動パルスの位相
を変えると信号電荷に残留電荷が電荷転送部５の転送電
極で合流する際にタイミングを合わせることができる。
このため、トランスファゲート４下の電位分布形状が、
図１３に示すように単純化される。
【００４３】以上、実施例において示された電荷転送装
置では、ＣＣＤレジスタを２本使用しているが、本発明
では、その数に制限はなく、例えば、３本以上になれ
ば、固体撮像装置に使用した場合画素の配列密度が多く
なるので、半導体集積回路装置の高集積化に役立てるこ
とができる。電荷転送部を３本の場合は、電荷転送部間
にトランスファゲートの並びを２列配置する。前記実施
例では、トランスファゲート１個に対して画素を２個対
応させているが、この場合は、画素を３個対応させるこ
とになる。
置では、ＣＣＤレジスタを２本使用しているが、本発明
では、その数に制限はなく、例えば、３本以上になれ
ば、固体撮像装置に使用した場合画素の配列密度が多く
なるので、半導体集積回路装置の高集積化に役立てるこ
とができる。電荷転送部を３本の場合は、電荷転送部間
にトランスファゲートの並びを２列配置する。前記実施
例では、トランスファゲート１個に対して画素を２個対
応させているが、この場合は、画素を３個対応させるこ
とになる。
【００４４】また、取り残し電荷を合流させるために、
信号電荷を前後に数回移動させる必要があるため、電荷
転送部の転送段数を全信号転送段数よりも多くして信号
パケット数に余裕を持たせておく必要がある。
信号電荷を前後に数回移動させる必要があるため、電荷
転送部の転送段数を全信号転送段数よりも多くして信号
パケット数に余裕を持たせておく必要がある。
【００４５】さらに、その電荷転送装置の駆動方法も実
施例では、２相駆動機構を用いているが、従来から利用
されている３相または４相駆動機構を使用することもで
きる。
施例では、２相駆動機構を用いているが、従来から利用
されている３相または４相駆動機構を使用することもで
きる。
【００４６】図１５乃至図１７を参照して第４の実施例
を説明する。本発明の電荷転送装置を３相駆動した例を
示したものである。
を説明する。本発明の電荷転送装置を３相駆動した例を
示したものである。
【００４７】図１５に示す半導体基板１０に形成された
電荷転送部の拡大平面図のように、図１６の駆動タイミ
ング図に従ったパルスパターンの通りにＦ−Ｆ′部分の
電位分布が変化して、信号電荷が転送され、同時に、残
留電荷が別な経路を進んで、最終的に電荷転送部５で両
者が合流する。図１７は、図１５のＦ−Ｆ′部分の断面
図及びその電位分布図である。
電荷転送部の拡大平面図のように、図１６の駆動タイミ
ング図に従ったパルスパターンの通りにＦ−Ｆ′部分の
電位分布が変化して、信号電荷が転送され、同時に、残
留電荷が別な経路を進んで、最終的に電荷転送部５で両
者が合流する。図１７は、図１５のＦ−Ｆ′部分の断面
図及びその電位分布図である。
【００４８】この方法によると２画素を３電極で読みだ
すことができるが、駆動方法は複雑になる。
すことができるが、駆動方法は複雑になる。
【００４９】次に、図１８ないし図２０を参照して本発
明の第５の実施例を説明する。図１８は、半導体基板１
０に形成された電荷転送部の拡大平面図、図１９は、図
１８のＧ−Ｇ′部分の断面図及びその部分の電位分布
図、図２０は、その駆動タイミング図である。
明の第５の実施例を説明する。図１８は、半導体基板１
０に形成された電荷転送部の拡大平面図、図１９は、図
１８のＧ−Ｇ′部分の断面図及びその部分の電位分布
図、図２０は、その駆動タイミング図である。
【００５０】図１に示された実施例と異なる点は、トラ
ンスファゲート部４が省略されており、ＣＣＤレジスタ
３とＣＣＤレジスタ５とが１つおきに直接隣接するよう
になっている点である。すなわち、駆動パルス線φ１が
接続されるＣＣＤレジスタ５１および５３の長さは駆動
パルス線φ２が接続されるＣＣＤレジスタ５２および５
４の長さよりも長く、ＣＣＤレジスタ５１および５３パ
ルスの端部はそれぞれＣＣＤレジスタ３１および３３と
近接するようになっている。
ンスファゲート部４が省略されており、ＣＣＤレジスタ
３とＣＣＤレジスタ５とが１つおきに直接隣接するよう
になっている点である。すなわち、駆動パルス線φ１が
接続されるＣＣＤレジスタ５１および５３の長さは駆動
パルス線φ２が接続されるＣＣＤレジスタ５２および５
４の長さよりも長く、ＣＣＤレジスタ５１および５３パ
ルスの端部はそれぞれＣＣＤレジスタ３１および３３と
近接するようになっている。
【００５１】次に、図１８ないし図２０を参照してこの
実施例の動作を説明する。図２０の時刻ｔ１で信号電荷
は画素１に蓄積されている。ｔ２で電荷はシフトゲート
２を通って蓄積電極８に移る。ｔ３では、電荷は蓄積電
極８１下にある電荷のみが、ＣＣＤレジスタ３１へ移動
する。ｔ５で１回目のレジスタ間転送を行い、電荷はＣ
ＣＤレジスタ３１からＣＣＤレジスタ５１に移る。
実施例の動作を説明する。図２０の時刻ｔ１で信号電荷
は画素１に蓄積されている。ｔ２で電荷はシフトゲート
２を通って蓄積電極８に移る。ｔ３では、電荷は蓄積電
極８１下にある電荷のみが、ＣＣＤレジスタ３１へ移動
する。ｔ５で１回目のレジスタ間転送を行い、電荷はＣ
ＣＤレジスタ３１からＣＣＤレジスタ５１に移る。
【００５２】時刻ｔ６、ｔ７でＣＣＤレジスタ５１下の
電荷とＣＣＤレジスタ３１下の残留電荷はそれぞれＣＣ
Ｄレジスタ５３および３３に移動する。そして、時刻ｔ
９で２回目のレジスタ間転送を行う。ｔ４〜ｔ７の間蓄
積電極８は深いレベルにあるので、蓄積電極８２下の電
荷はそのまま留まっている。最後にｔ１０で蓄積電極８
２下の電荷を蓄積電極からＣＣＤレジスタ３２へ移し、
その後は２相クロックによってＣＣＤレジスタ内を転送
することになる。
電荷とＣＣＤレジスタ３１下の残留電荷はそれぞれＣＣ
Ｄレジスタ５３および３３に移動する。そして、時刻ｔ
９で２回目のレジスタ間転送を行う。ｔ４〜ｔ７の間蓄
積電極８は深いレベルにあるので、蓄積電極８２下の電
荷はそのまま留まっている。最後にｔ１０で蓄積電極８
２下の電荷を蓄積電極からＣＣＤレジスタ３２へ移し、
その後は２相クロックによってＣＣＤレジスタ内を転送
することになる。
【００５３】このように、電荷転送部間にはトランスフ
ァゲートを配置することなく、所期の目的を達成するこ
とができる。
ァゲートを配置することなく、所期の目的を達成するこ
とができる。
【００５４】第５の実施例において電荷転送部３，５中
で、電荷転送中に、φ１とφ３のパフレスの位相がずれ
て、電荷転送部３，５下の電荷が混合する事を防ぐため
に、電荷転送部３と５の下の不純物濃度を変えたり、φ
１とφ３の電圧値を調節したりして、電荷転送中は電荷
転送部５下の電位井戸を電荷転送部３下の井戸より浅く
すれば３と５下の電荷が接続部を通って混合することは
なくなる。
で、電荷転送中に、φ１とφ３のパフレスの位相がずれ
て、電荷転送部３，５下の電荷が混合する事を防ぐため
に、電荷転送部３と５の下の不純物濃度を変えたり、φ
１とφ３の電圧値を調節したりして、電荷転送中は電荷
転送部５下の電位井戸を電荷転送部３下の井戸より浅く
すれば３と５下の電荷が接続部を通って混合することは
なくなる。
【００５５】次に、図２１乃至図２２を参照して第６の
実施例を説明する。図２１は、半導体基板１０に形成さ
れた電荷転送部の拡大平面図、図２２は、図２１のＧ−
Ｇ′部分の断面図及びその部分の電位分布図、図２３
は、その駆動タイミング図である。
実施例を説明する。図２１は、半導体基板１０に形成さ
れた電荷転送部の拡大平面図、図２２は、図２１のＧ−
Ｇ′部分の断面図及びその部分の電位分布図、図２３
は、その駆動タイミング図である。
【００５６】この実施例では、電荷の混合を避けるため
の蓄積部８（ＳＴ）を省略した点に特徴がある。図２１
の半導体基板に形成された電荷転送部の拡大平面図に示
すように、図２３の駆動タイミング図に従ったパルスパ
ターンの通りにＧ−Ｇ′部分の電位分布が変化して、信
号電荷が転送され、同時に、残留電荷が別な経路を進ん
で、最終的に電荷転送部５で両者が合流する。この方法
では電荷の混合を避けるために、今まで２値であったパ
ルス電圧を３値にしている。
の蓄積部８（ＳＴ）を省略した点に特徴がある。図２１
の半導体基板に形成された電荷転送部の拡大平面図に示
すように、図２３の駆動タイミング図に従ったパルスパ
ターンの通りにＧ−Ｇ′部分の電位分布が変化して、信
号電荷が転送され、同時に、残留電荷が別な経路を進ん
で、最終的に電荷転送部５で両者が合流する。この方法
では電荷の混合を避けるために、今まで２値であったパ
ルス電圧を３値にしている。
【００５７】次に、図２４を参照して第７の実施例を説
明する。この実施例では、第１の電荷転送部３と第２の
電荷転送部５の転送電極の数を異ならせて、転送段数差
を設けた点に特徴がある。転送段数に差をつけることに
よって読出しタイミングを合わせることができる。例え
ば、所定の第１の電荷転送部３から第２の電荷転送部５
へレジスタ間転送をする際に図２４のＡ−ａ部分のトラ
ンスファゲート４１を利用する場合、このトランスファ
ゲート４１から出力部までの転送段数（転送電極の数）
を第１の電荷転送部３ではｍ段、第２の電荷転送部５で
はｎ段にする。転送段数が同じであると信号電荷の読出
しタイミングが異なることもあるので、ｍ，ｎの数を適
宜変えることにより読出しタイミングを合わせることが
できる。
明する。この実施例では、第１の電荷転送部３と第２の
電荷転送部５の転送電極の数を異ならせて、転送段数差
を設けた点に特徴がある。転送段数に差をつけることに
よって読出しタイミングを合わせることができる。例え
ば、所定の第１の電荷転送部３から第２の電荷転送部５
へレジスタ間転送をする際に図２４のＡ−ａ部分のトラ
ンスファゲート４１を利用する場合、このトランスファ
ゲート４１から出力部までの転送段数（転送電極の数）
を第１の電荷転送部３ではｍ段、第２の電荷転送部５で
はｎ段にする。転送段数が同じであると信号電荷の読出
しタイミングが異なることもあるので、ｍ，ｎの数を適
宜変えることにより読出しタイミングを合わせることが
できる。
【００５８】次に、図２５ないし図２８を参照して第８
の実施例を説明する。この例では、電荷転送装置を２次
元のエリアセンサに適用した点に特徴がある。
の実施例を説明する。この例では、電荷転送装置を２次
元のエリアセンサに適用した点に特徴がある。
【００５９】リニアセンサは、画素が横一列に形成され
ているが、このエリアセンサは、複数の縦列の画素を有
している。各縦列の画素に発生した電荷は、各縦列に並
列に形成された垂直ＣＣＤ（以下、ＶＣＣＤという）か
らなる転送部から第１の電荷転送部３、トランスファゲ
ート４、第２の電荷転送部５へ転送され、出力バッファ
６，７を介して外部へ出力される。画素部に付随してい
る転送部においては、電荷は駆動パルスφＶ１、φＶ
２、φＶ３、φＶ４で駆動され、電荷転送部３，５にお
いては、駆動パルスφＨ１、φＨ２で駆動される。この
電荷転送部は、水平ＣＣＤ（以下、ＨＣＣＤという）か
ら構成されている。図１９は、インターライン転送型エ
リアセンサを示しているが、フレーム転送型でも基本的
には同じである。
ているが、このエリアセンサは、複数の縦列の画素を有
している。各縦列の画素に発生した電荷は、各縦列に並
列に形成された垂直ＣＣＤ（以下、ＶＣＣＤという）か
らなる転送部から第１の電荷転送部３、トランスファゲ
ート４、第２の電荷転送部５へ転送され、出力バッファ
６，７を介して外部へ出力される。画素部に付随してい
る転送部においては、電荷は駆動パルスφＶ１、φＶ
２、φＶ３、φＶ４で駆動され、電荷転送部３，５にお
いては、駆動パルスφＨ１、φＨ２で駆動される。この
電荷転送部は、水平ＣＣＤ（以下、ＨＣＣＤという）か
ら構成されている。図１９は、インターライン転送型エ
リアセンサを示しているが、フレーム転送型でも基本的
には同じである。
【００６０】図２６は、信号電荷の転送を説明するため
の上記エリアセンサの部分的な拡大平面図である。図２
７は、図２６のＨ−Ｈ′部分の断面図とその部分の電位
分布図であり、図２８は、駆動タイミング図である。こ
の駆動タイミング図に従って、信号電荷は、電荷転送部
を転送され、その残留電荷とは、出力部手前で合流する
ことができる。
の上記エリアセンサの部分的な拡大平面図である。図２
７は、図２６のＨ−Ｈ′部分の断面図とその部分の電位
分布図であり、図２８は、駆動タイミング図である。こ
の駆動タイミング図に従って、信号電荷は、電荷転送部
を転送され、その残留電荷とは、出力部手前で合流する
ことができる。
【００６１】画素から電荷転送部の間の接続部において
蓄積部（ＳＴ）またはシフトゲート（ＳＨ）下に次のラ
インの信号電荷を蓄積する方法には、前述の実施例以外
にも次のような方法がある。
蓄積部（ＳＴ）またはシフトゲート（ＳＨ）下に次のラ
インの信号電荷を蓄積する方法には、前述の実施例以外
にも次のような方法がある。
【００６２】まず、蓄積部８の蓄積電極を２種類の電極
に分け、各種類ごとに電極をコントロールすることによ
り信号電荷間の混合を防ぐ。また、信号数を半分にし、
出力部手前で統合する方法がある。この場合、画素数を
半分にしたものを考えても良い。微細化ができないが、
信号電荷を並列に読出せるので、高速化が可能になる。
に分け、各種類ごとに電極をコントロールすることによ
り信号電荷間の混合を防ぐ。また、信号数を半分にし、
出力部手前で統合する方法がある。この場合、画素数を
半分にしたものを考えても良い。微細化ができないが、
信号電荷を並列に読出せるので、高速化が可能になる。
【００６３】次に、前記の実施例による駆動方法によっ
て取り残した電荷を減少させた場合の作用効果を確率的
に説明する。最初に、１ライン中でレジスタ間転送によ
る残留電荷が０となる確率を以下で算出する。まず、レ
ジスタ間転送を１回のみ行う従来例では、信号電荷バケ
ット数をＭ、１つの信号をレジスタ間転送したとき不良
となる残留電荷が発生する確率をＰとすると、残留電荷
が０となる確率Ｐ０（Ｍ）は、 Ｐ０（Ｍ）＝（１−Ｐ）M …（１） となる。
て取り残した電荷を減少させた場合の作用効果を確率的
に説明する。最初に、１ライン中でレジスタ間転送によ
る残留電荷が０となる確率を以下で算出する。まず、レ
ジスタ間転送を１回のみ行う従来例では、信号電荷バケ
ット数をＭ、１つの信号をレジスタ間転送したとき不良
となる残留電荷が発生する確率をＰとすると、残留電荷
が０となる確率Ｐ０（Ｍ）は、 Ｐ０（Ｍ）＝（１−Ｐ）M …（１） となる。
【００６４】レジスタ間転送を１回繰返す場合は、Ｍ個
のトランスファゲートにおいて連続して２個以上隣合っ
たトランスファゲートで残留電荷の発生しない確率Ｐ１
（Ｍ）の内、Ｍ個目のゲートで残留電荷が発生している
確率Ａ１（Ｍ）、発生していない確率をＢ１（Ｍ）とす
ると次式（２）、（３）が成立する。式（２）は、次の
ように表される。
のトランスファゲートにおいて連続して２個以上隣合っ
たトランスファゲートで残留電荷の発生しない確率Ｐ１
（Ｍ）の内、Ｍ個目のゲートで残留電荷が発生している
確率Ａ１（Ｍ）、発生していない確率をＢ１（Ｍ）とす
ると次式（２）、（３）が成立する。式（２）は、次の
ように表される。
【００６５】
【数１】 ここで、 Ｐ１（Ｍ）＝Ａ１（Ｍ）＋Ｂ１（Ｍ） …（３） である。
【００６６】レジスタ間転送を２回及び３回繰返す場合
も同様の考え方で、その確率が求められる。レジスタ間
転送繰返しを２回行った場合は、繰返しを１回行った場
合と同様に全トランスファゲート中、３ケ以上連続して
電荷が残留することがない確率をＰ２（Ｍ）とおき、そ
の内Ｍ−１とＭ番目のゲートでの残留電荷の有無を下記
表１のように場合分けすると次式（３）、（４）が成り
立つ。式（４）は、次のように表される。
も同様の考え方で、その確率が求められる。レジスタ間
転送繰返しを２回行った場合は、繰返しを１回行った場
合と同様に全トランスファゲート中、３ケ以上連続して
電荷が残留することがない確率をＰ２（Ｍ）とおき、そ
の内Ｍ−１とＭ番目のゲートでの残留電荷の有無を下記
表１のように場合分けすると次式（３）、（４）が成り
立つ。式（４）は、次のように表される。
【００６７】
【数２】 ここで、 P2(M) ＝A2(M) ＋B2(M) ＋C2(M) ＋D2(M) …（５） である。
【００６８】
【表１】 次に、レジスタ間転送繰返しを３回行った場合は、繰返
しを１回行った場合と同様に全トランスファゲート中４
ケ以上連続して電荷が残留することがない確率をＰ３
（Ｍ）とおき、その内Ｍ−１とＭ番目のゲートでの残留
電荷の有無を分けすると次式（６）、（７）が成り立
つ。式（６）は、次のように表される。
しを１回行った場合と同様に全トランスファゲート中４
ケ以上連続して電荷が残留することがない確率をＰ３
（Ｍ）とおき、その内Ｍ−１とＭ番目のゲートでの残留
電荷の有無を分けすると次式（６）、（７）が成り立
つ。式（６）は、次のように表される。
【００６９】
【数３】 ここで、 P3(M) ＝A3(M) ＋B3(M) ＋C3(M) ＋D3(M) ＋E3(M) ＋F3(M) ＋G3(M) ＋H3(M) …（７） である。
【００７０】以上の式（１）〜（７）から信号数１００
０の時の残留電荷０となる確率を求めると、下記表２の
ようになり、レジスタ転送を数回繰返すだけで残留電荷
は大幅に減少する。このような顕著な効果は、構造をほ
とんど変えることなく駆動タイミングを変えるだけで容
易に得られる。この表は、１信号での残留電荷発生確率
Ｐの値を変化させたときの信号数１０００のときに残留
電荷が０となる確率Ｐ（ｎ）を表したものであり、ｎ
（０、１、…）は、レジスタ間転送繰返し数を示してい
る。
０の時の残留電荷０となる確率を求めると、下記表２の
ようになり、レジスタ転送を数回繰返すだけで残留電荷
は大幅に減少する。このような顕著な効果は、構造をほ
とんど変えることなく駆動タイミングを変えるだけで容
易に得られる。この表は、１信号での残留電荷発生確率
Ｐの値を変化させたときの信号数１０００のときに残留
電荷が０となる確率Ｐ（ｎ）を表したものであり、ｎ
（０、１、…）は、レジスタ間転送繰返し数を示してい
る。
【００７１】
【表２】
【００７２】
【発明の効果】以上のように、本発明においては、信号
電荷を転送部間で転送するにあたり、残留電荷を転送部
内で転送した後に転送部間で転送する動作を繰返すこと
によって信号電荷に残留電荷が生じないようにすること
ができ、さらに、この信号電荷を転送している間に半導
体基板に形成した蓄積部に駆動パルスを加えることによ
って次の信号電荷が転送された信号電荷に混じらないよ
うにすることができる。
電荷を転送部間で転送するにあたり、残留電荷を転送部
内で転送した後に転送部間で転送する動作を繰返すこと
によって信号電荷に残留電荷が生じないようにすること
ができ、さらに、この信号電荷を転送している間に半導
体基板に形成した蓄積部に駆動パルスを加えることによ
って次の信号電荷が転送された信号電荷に混じらないよ
うにすることができる。
【図１】本発明にかかる電荷転送装置の拡大平面図。
【図２】半導体基板に形成された本発明にかかる電荷転
送装置の第１の実施例に係る平面図。
送装置の第１の実施例に係る平面図。
【図３】図２のＡ−Ａ′部分の断面図及びその部分の電
位分布図。
位分布図。
【図４】図２のＢ−Ｂ′部分の断面図及びその部分の電
位分布図。
位分布図。
【図５】第１の実施例の駆動タイミング図。
【図６】第１の実施例の電荷転送装置の電極構造を示す
拡大平面図。
拡大平面図。
【図７】図６のＣ−Ｃ′部分の断面図及びその電位分布
図。
図。
【図８】本発明の第２の実施例に係る電荷転送装置の拡
大平面図。
大平面図。
【図９】第２の実施例の駆動タイミング図。
【図１０】第２の実施例の電荷転送説明図。
【図１１】第２の実施例の電荷転送説明図。
【図１２】本発明の第３の実施例に係る電荷転送装置の
拡大平面図。
拡大平面図。
【図１３】図１２のＥ−Ｅ′部分の断面図及びその電位
分布図。
分布図。
【図１４】第３の実施例の駆動タイミング図。
【図１５】本発明の第４の実施例に係る電荷転送装置の
拡大平面図。
拡大平面図。
【図１６】第４の実施例の駆動タイミング図。
【図１７】図２０のＦ−Ｆ′部分の断面図及びその電位
分布図。
分布図。
【図１８】本発明の第５の実施例に係る電荷転送装置の
拡大平面図。
拡大平面図。
【図１９】図１８のＧ−Ｇ′部分の断面図及びその電位
分布図。
分布図。
【図２０】第５の実施例の駆動タイミング図。
【図２１】本発明の第６の実施例に係る電荷転送装置の
拡大平面図。
拡大平面図。
【図２２】図１８のＨ−Ｈ′部分の断面図及びその電位
分布図。
分布図。
【図２３】第６の実施例の駆動タイミング図。
【図２４】本発明の第７の実施例に係る電荷転送装置の
平面図。
平面図。
【図２５】本発明をエリアセンサに適用した第８の実施
例に係る電荷転送装置の平面図。
例に係る電荷転送装置の平面図。
【図２６】本発明の第８の実施例に係る電荷転送装置の
拡大平面図。
拡大平面図。
【図２７】図２４のＨ−Ｈ′部分の断面図及びその電位
分布図。
分布図。
【図２８】第８の実施例の駆動タイミング図。
【図２９】従来のリニアイメージセンサの平面図。
【図３０】図２９のＡ−Ａ′部分の断面図及びその電位
分布図。
分布図。
【図３１】図２９のＢ−Ｂ′部分の断面図及びその電位
分布図。
分布図。
【図３２】図２９のリニアイメージセンサの主要部の拡
大平面図。
大平面図。
【図３３】図２９の構成における駆動信号のタイミング
図。
図。
１ 画素 ２ シフトゲート ３ 第１の電荷転送部（ＣＣＤレジスタ） ４ トランスファゲート ５ 第２の電荷転送部（ＣＣＤレジスタ） ６，７ 出力バッファ ８ 蓄積部 １０ 半導体基板 ３１，３２，３３，３４ 第１の電荷転送部の転送電極 ４１，４２ トランスファゲートの転送電極 ５１，５２，５３，５４ 第２の電荷転送部の転送電極 ８１，８２ 蓄積部の蓄積電極
Claims (13)
- 【請求項１】信号電荷発生部で発生した信号電荷を互い
に並列に配置された複数の電荷転送部の複数の転送電極
で転送する電荷転送方法において、 前記複数の電荷転送部中のある転送電極下に存在する信
号電荷を所定の駆動パルスに基づいて前記複数の転送部
間に設けられた複数の接続部のうち他の電荷転送部の対
応する転送電極下に設けられた複数の接続部の一つを介
して転送し、 前記他の電荷転送部への移送の際、もとの電荷転送部に
取り残された残留電荷をその電荷転送部から他の電荷転
送部へ前記複数の接続部のうちの他の接続部を介して移
送して前記残留電荷を先に移送された信号電荷に合流さ
せることを特徴とする電荷転送方法。 - 【請求項２】前記残留電荷を先に転送した信号電荷に合
流させる動作は、１回の読出しあたり２回以上行うこと
を特徴とする請求項１に記載の電荷転送方法。 - 【請求項３】前記残留電荷を前記他の電荷転送部におい
て先に転送した信号電荷に合流させるまで、次の信号電
荷を蓄積部に一時的に蓄積させておくようにしたことを
特徴とする請求項１に記載の電荷転送方法。 - 【請求項４】前記残留電荷を前記他の電荷転送部におい
て先に転送した信号電荷に合流させた後、この合流した
信号電荷を前記他の電荷転送部の転送電極下を逆転送さ
せることを特徴とする請求項１に記載の電荷転送方法。 - 【請求項５】前記残留電荷を前記他の電荷転送部におい
て先に転送した信号電荷と合流させる過程中、前記残留
電荷および前記先に転送した信号電荷の少くともいずれ
か一方をいずれかの電荷転送部内で逆転送させることを
特徴とする請求項１に記載の電荷転送方法。 - 【請求項６】信号電荷を発生する信号電荷発生部で発生
した信号電荷を転送する複数の転送電極をそれぞれが有
し、互いに並列に配置された複数の電荷転送部と、 前記複数の転送部間に設けられ、この複数の電荷転送部
中のある転送電極下に存在する信号電荷を所定の駆動パ
ルスに基づいて他の電荷転送部の対応する転送電極下に
移送する複数の接続部と、 前記他の電荷転送部への移送の際、転送元の電荷転送部
に取り残された残留電荷をその電荷転送部から他の電荷
転送部へ前記複数の接続部のうちの他の接続部を介して
移送することにより前記残留電荷を先に移送された信号
電荷に合流させる手段とを備えたことを特徴とする電荷
転送装置。 - 【請求項７】前記接続部は、前記電荷転送部の中の転送
電極中の特定のものと他の電荷転送部の対応する転送電
極との間に設けられ、転送を制御するトランスファゲー
トであることを特徴とする請求項６に記載の電荷転送装
置 - 【請求項８】前記特定の転送電極は、画素の１つおきに
対応して設けられたものである請求項７に記載の電荷転
送装置。 - 【請求項９】前記複数本の電荷転送部の中のある電荷転
送部の転送電極下にある信号電荷を所定の駆動パルスに
基づいて隣接する次の電荷転送部の対応する転送電極下
に移送している間、次の信号電荷を一時的に蓄積する蓄
積部を備えたことを特徴とする請求項６に記載の電荷転
送装置。 - 【請求項１０】前記複数の電荷転送部の複数の転送電極
には、各々電荷転送部中の電荷を順方向および逆方向の
いずれにも転送させることのできる駆動パルス線が接続
されていることを特徴とする請求項６に記載の電荷転送
装置。 - 【請求項１１】前記複数の電荷転送部は、それぞれ異な
る数の転送電極を有していることを特徴とする請求項６
に記載の電荷転送装置。 - 【請求項１２】前記電荷転送部の１信号電荷パケットを
転送できる転送段の数は、全信号パケット数よりも多い
ことを特徴とする請求項６に記載の電荷転送装置。 - 【請求項１３】半導体基板上に、光を受けて信号電荷を
発生する信号電荷発生部と、この信号電荷発生部で発生
した信号電荷を転送する請求項６に記載の電荷転送装置
を備えた固体撮像装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4-46197 | 1992-01-31 | ||
| JP4619792 | 1992-01-31 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05276448A JPH05276448A (ja) | 1993-10-22 |
| JP2983401B2 true JP2983401B2 (ja) | 1999-11-29 |
Family
ID=12740354
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5014096A Expired - Lifetime JP2983401B2 (ja) | 1992-01-31 | 1993-01-29 | 電荷転送方法及び電荷転送装置並びにこれを用いた固体撮像装置 |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5459509A (ja) |
| EP (1) | EP0553869B1 (ja) |
| JP (1) | JP2983401B2 (ja) |
| KR (1) | KR970002122B1 (ja) |
| CN (1) | CN1032106C (ja) |
| DE (1) | DE69320839T2 (ja) |
| TW (1) | TW224519B (ja) |
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|---|---|---|---|---|
| JP3155877B2 (ja) * | 1993-12-15 | 2001-04-16 | 株式会社東芝 | 固体撮像装置及びその電荷転送方法 |
| US5585621A (en) * | 1994-09-29 | 1996-12-17 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Method of driving solid-state image pickup apparatus |
| JP3511772B2 (ja) * | 1995-12-21 | 2004-03-29 | ソニー株式会社 | 固体撮像素子、固体撮像素子の駆動方法、カメラ装置及びカメラシステム |
| US6570615B1 (en) * | 1998-07-14 | 2003-05-27 | Analog Devices, Inc. | Pixel readout scheme for image sensors |
| US6512546B1 (en) | 1998-07-17 | 2003-01-28 | Analog Devices, Inc. | Image sensor using multiple array readout lines |
| US6754402B2 (en) * | 2000-02-09 | 2004-06-22 | Fuji Photo Film Co., Ltd. | Interpolation arithmetic method and image reader |
| JP2007036861A (ja) * | 2005-07-28 | 2007-02-08 | Sanyo Electric Co Ltd | 固体撮像素子の駆動装置及び駆動方法 |
| US8576319B2 (en) * | 2009-12-25 | 2013-11-05 | Japan Atomic Energy Agency | Image sensor, semiconductor device and image sensing method |
| US8383443B2 (en) | 2010-05-14 | 2013-02-26 | International Business Machines Corporation | Non-uniform gate dielectric charge for pixel sensor cells and methods of manufacturing |
| US9749565B2 (en) * | 2015-05-18 | 2017-08-29 | Analog Devices, Inc. | Interline charge-coupled devices |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62104076A (ja) * | 1985-10-30 | 1987-05-14 | Nec Corp | 電荷結合素子駆動方法 |
| WO1988006349A1 (en) * | 1987-02-17 | 1988-08-25 | Eastman Kodak Company | Reduction of charge transfer inefficiency in charge-coupled devices |
| US4807037A (en) * | 1987-03-06 | 1989-02-21 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Low noise CCD image sensor having a plurality of horizontal CCD registers |
| US4897728A (en) * | 1987-10-09 | 1990-01-30 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Charge transfer device for solid state image pickup apparatus and method of driving the same |
| JPH01170281A (ja) * | 1987-12-25 | 1989-07-05 | Fuji Photo Film Co Ltd | 固体電子撮像装置 |
| JP2735223B2 (ja) * | 1988-06-08 | 1998-04-02 | 日本放送協会 | 固体撮像装置 |
| US5040071A (en) * | 1990-03-21 | 1991-08-13 | Eastman Kodak Company | Image sensor having multiple horizontal shift registers |
-
1993
- 1993-01-29 DE DE69320839T patent/DE69320839T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1993-01-29 EP EP93101434A patent/EP0553869B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1993-01-29 JP JP5014096A patent/JP2983401B2/ja not_active Expired - Lifetime
- 1993-01-29 US US08/012,142 patent/US5459509A/en not_active Expired - Lifetime
- 1993-01-30 CN CN93100857A patent/CN1032106C/zh not_active Expired - Fee Related
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| CN1079351A (zh) | 1993-12-08 |
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| KR930017196A (ko) | 1993-08-30 |
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| EP0553869B1 (en) | 1998-09-09 |
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| US5459509A (en) | 1995-10-17 |
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