JP2987844B2 - Solid-state imaging device and driving method thereof - Google Patents

Solid-state imaging device and driving method thereof

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JP2987844B2
JP2987844B2 JP1111770A JP11177089A JP2987844B2 JP 2987844 B2 JP2987844 B2 JP 2987844B2 JP 1111770 A JP1111770 A JP 1111770A JP 11177089 A JP11177089 A JP 11177089A JP 2987844 B2 JP2987844 B2 JP 2987844B2
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【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は複数の受光部から垂直転送部に信号電荷が転
送され、その信号電荷が水平転送部に転送されて出力さ
れるフレームインターライン転送(FIT)型の固体撮像
装置及び装置の駆動方法に関する。
The present invention relates to a frame interline transfer in which signal charges are transferred from a plurality of light receiving units to a vertical transfer unit, and the signal charges are transferred to a horizontal transfer unit and output. The present invention relates to a (FIT) type solid-state imaging device and a method of driving the device.

〔発明の概要〕[Summary of the Invention]

本発明は、受光部から垂直転送部に信号電荷が読み出
され、その垂直転送部から蓄積部に高速に信号電荷が転
送され、その信号電荷が水平転送部を介して出力される
フレームインターライン転送型の固体撮像装置におい
て、受光部に直線オーバーフロードレインを設け、垂直
転送部に存在する不要電荷を掃き出す転送速度を垂直転
送部への信号電荷読み出し直後の上記信号電荷の上記垂
直転送部での転送速度よりも高速にすることにより、垂
直転送部の転送効率や取り扱い電荷量を改善するもので
ある。
The present invention relates to a frame interline in which signal charges are read from a light receiving section to a vertical transfer section, the signal charges are transferred from the vertical transfer section to a storage section at a high speed, and the signal charges are output via a horizontal transfer section. In the transfer type solid-state imaging device, a linear overflow drain is provided in the light receiving unit, and the transfer speed at which unnecessary charges existing in the vertical transfer unit are swept is increased by the vertical transfer unit. By making the transfer speed higher than the transfer speed, the transfer efficiency and the amount of charges handled in the vertical transfer unit are improved.

〔従来の技術〕 フレームインターライン転送型(以下、FIT型)のCCD
は、インターライン転送型(以下、IT型)のCCDの垂直
転送部と水平転送部の間に蓄積部を設け、信号電荷を蓄
積部に対して高速転送できるため、スミアの低減が行わ
れることになる(例えば、特開昭56−8966号公報参
照)。
[Prior Art] CCD of frame interline transfer type (hereinafter, FIT type)
Is to provide a storage unit between the vertical transfer unit and the horizontal transfer unit of an interline transfer type (hereinafter, IT type) CCD, and to transfer signal charges to the storage unit at high speed, thereby reducing smear. (For example, see Japanese Patent Application Laid-Open No. 56-8966).

ここで、従来のFIT型のCCDについて、第4図及び第5
図を用いて説明する。第4図は一般的なFIT型のCCDの構
成を示す図である。このFIT型CCD50は、第4図に示すよ
うに、入射した光を信号電荷に変換するための複数の受
光部51がマトリクス状に配される。この受光部51の垂直
列に沿って各列毎に垂直転送部52が設けられる。この垂
直転送部52は転送ゲート53を介して蓄積部54に接続す
る。その蓄積部54の終端部には水平転送部55が設けら
れ、この水平転送部55から1水平ライン毎の出力が行わ
れることになる。このCCD50の垂直転送部52の蓄積部54
と反対側の端部にはドレイン部56が設けられる。このド
レイン部56は不要電荷を吸収するための領域である。
Here, FIGS. 4 and 5 show a conventional FIT type CCD.
This will be described with reference to the drawings. FIG. 4 is a diagram showing a configuration of a general FIT type CCD. In the FIT type CCD 50, as shown in FIG. 4, a plurality of light receiving sections 51 for converting incident light into signal charges are arranged in a matrix. A vertical transfer unit 52 is provided for each column along the vertical column of the light receiving unit 51. The vertical transfer unit 52 is connected to a storage unit 54 via a transfer gate 53. A horizontal transfer unit 55 is provided at the end of the storage unit 54, and the horizontal transfer unit 55 outputs data for each horizontal line. Storage unit 54 of vertical transfer unit 52 of this CCD 50
A drain portion 56 is provided at the end opposite to. The drain portion 56 is a region for absorbing unnecessary charges.

第5図はそのCCD50の動作を示す波形図であり、信号
(a)はテレビジョン信号に対応した信号であり、低レ
ベルの期間が垂直ブランキング期間tBLXであり、高レベ
ルの期間が映像期間tVDである。また、信号(b)はCCD
の垂直駆動パルスを示す。この垂直駆動パルスについて
説明すると、上記垂直ブランキング期間tBLX内の期間t1
では、垂直転送部52は逆転送状態となり、垂直転送部52
内の不要電荷がドレイン部56に向かって転送されるいわ
ゆる掃き出し転送が行われる。次に、読み出しパルスΦ
ROが各受光部51の読み出しゲートに供給され、信号電荷
が各受光部51から垂直転送部52に供給される。その読み
出し後、垂直ブランキング期間tBLX内の期間t2では、読
み出された信号電荷が垂直転送部52から蓄積部54へ高速
にフレーム転送される。ここで、この高速なフレーム転
送の駆動パルスの周波数は約900kHzであり、掃き出し転
送と同じ周波数である。また、そのフレーム転送の方向
は正転送である。映像期間tVDにおいては、1水平ライ
ン毎の出力をするためにラインシフト用のパルスΦLS
供給され、水平転送部55から画像信号が出力される。
FIG. 5 is a waveform diagram showing the operation of the CCD 50. The signal (a) is a signal corresponding to a television signal, a low level period is a vertical blanking period tBLX , and a high level period is video. The period is t VD . The signal (b) is a CCD
5 shows vertical drive pulses. The vertical drive pulse will be described. The period t 1 in the vertical blanking period t BLX is described.
Then, the vertical transfer unit 52 enters the reverse transfer state, and the vertical transfer unit 52
A so-called sweep transfer in which unnecessary charges in the inside are transferred toward the drain portion 56 is performed. Next, read pulse Φ
RO is supplied to the readout gate of each light receiving unit 51, and signal charges are supplied from each light receiving unit 51 to the vertical transfer unit 52. After the read, in the period t 2 in the vertical blanking period t BLX, the read signal charge is frame transfer at high speed from the vertical transfer unit 52 to the storage section 54. Here, the frequency of the driving pulse for the high-speed frame transfer is about 900 kHz, which is the same frequency as the sweep transfer. The direction of the frame transfer is forward transfer. In the video period t VD , a pulse Φ LS for line shift is supplied to output for each horizontal line, and an image signal is output from the horizontal transfer unit 55.

また、不要電荷の掃き出し転送を逆転送させずに、信
号電荷の転送方向である正転送によって行う技術も知ら
れており、例えば特開昭58−10977号公報にその正転送
による掃き出し転送技術が記載されている。
Also, a technique is known in which the sweep transfer of unnecessary charges is performed by positive transfer, which is the transfer direction of signal charges, without performing reverse transfer.For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 58-10977 discloses a technique of sweep transfer by forward transfer. Are listed.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problems to be solved by the invention]

このようなFIT型のCCD50は、IT型のCCDに比較して、
低スミア化が可能であり、そのスミアレベルの低減のた
めには、転送周波数を高くすることが望ましい。
Such a FIT-type CCD 50 is compared with an IT-type CCD,
Smearing can be reduced, and it is desirable to increase the transfer frequency in order to reduce the smear level.

しかしながら、信号電荷の蓄積部54へのフレーム転送
を約900kHz程度の高い周波数にした場合では、垂直転送
効率が低下し、その転送効率の低下によって画像欠陥が
生じ易くなる。また、このようなフレーム転送では、垂
直転送部52の取り扱い電荷量が低下し、ダイナミックレ
ンジが小さくなる等の特性劣化が生ずる。
However, when the frame transfer of the signal charge to the storage unit 54 is performed at a high frequency of about 900 kHz, the vertical transfer efficiency is reduced, and the transfer efficiency is reduced, so that image defects are likely to occur. In such a frame transfer, the amount of charge handled by the vertical transfer unit 52 is reduced, and characteristics such as a reduction in dynamic range are caused.

そこで、本発明は上述の技術的な課題に鑑み、スミア
の低減を図ると共に、高速転送による特性劣化を防止す
るような固体撮像装置及び装置の駆動方法を提供するこ
とを目的とする。
In view of the above technical problems, it is an object of the present invention to provide a solid-state imaging device and a method of driving the device, which reduce smear and prevent deterioration of characteristics due to high-speed transfer.

〔課題を解決するための手段〕[Means for solving the problem]

上述の目的を達成するため、本発明は、マトリクス状
に配された複数の受光部と、これら受光部の垂直列に沿
って垂直転送部が設けられ、上記各受光部の不要電荷を
掃き出すための縦型又は横型オーバーフロードレイン構
造を有し、上記垂直転送部に存在する不要電荷を高速掃
き出し転送した後、上記各受光部で得られた信号電荷を
上記垂直転送部に読み出し、その直後に上記垂直転送部
に読み出された画像信号となる信号電荷を上記垂直転送
部中の水平転送部隣接位置まで高速転送し、その後上記
信号電荷を水平ライン毎に水平転送部を介して出力する
固体撮像装置において、上記垂直転送部に存在する不要
電荷の高速掃き出し転送と、上記垂直転送部に読み出さ
れた画像信号となる信号電荷の上記垂直転送部中の水平
転送部隣接位置までの高速転送が、垂直ブランキング期
間に行われ、上記垂直転送部に存在する不要電荷の高速
掃き出し転送する速度が、上記垂直転送部に読み出され
た画像信号となる信号電荷を上記垂直転送部中の水平転
送部隣接位置まで高速転送する速度よりも高速とされる
ようにしたものである。
In order to achieve the above object, the present invention provides a plurality of light receiving units arranged in a matrix, and a vertical transfer unit provided along a vertical column of these light receiving units to sweep out unnecessary charges of each of the light receiving units. Having a vertical or horizontal overflow drain structure, after high-speed sweeping and transferring unnecessary charges present in the vertical transfer section, reading out signal charges obtained in the respective light receiving sections to the vertical transfer section, and immediately thereafter, A solid-state imaging device that transfers a signal charge, which is an image signal read to a vertical transfer unit, to a position adjacent to the horizontal transfer unit in the vertical transfer unit at a high speed, and then outputs the signal charge for each horizontal line via the horizontal transfer unit. In the device, high-speed sweep transfer of unnecessary charges existing in the vertical transfer unit and signal charges to be image signals read by the vertical transfer unit up to a position adjacent to the horizontal transfer unit in the vertical transfer unit The high-speed transfer is performed during the vertical blanking period, and the speed at which the unnecessary charges existing in the vertical transfer unit are swept out at high speed is transferred to the vertical transfer unit. The speed is higher than the speed of high-speed transfer to the position adjacent to the horizontal transfer unit.

また、本発明は、マトリクス状に配された複数の受光
部と、これらの受光部の垂直列に沿って垂直転送部が設
けられ、上記各受光部の不要電荷を掃き出すための縦型
又は横型オーバーフロードレイン構造を有し、上記垂直
転送部に存在する不要電荷を高速掃き出し転送した後、
上記各受光部で得られた信号電荷を上記垂直転送部に読
み出し、その直後に上記垂直転送部に読み出された画像
信号となる信号電荷を上記垂直転送部中の水平転送部隣
接位置まで高速転送し、その後上記信号電荷を水平ライ
ン毎に水平転送部を介して出力する固体撮像装置の駆動
方法において、上記垂直転送部に存在する不要電荷の高
速掃き出し転送と、上記垂直転送部に読み出された画像
信号となる信号電荷の上記垂直転送部中の水平転送部隣
接位置までの高速転送が、垂直ブランキング期間に行わ
れ、上記垂直転送部に存在する不要電荷の高速掃き出し
転送を、上記垂直転送部に読み出された画像信号となる
信号電荷を上記垂直転送部中の水平転送部隣接位置まで
高速転送する速度よりも高速で行うようにしたものであ
る。
Further, the present invention provides a plurality of light receiving units arranged in a matrix and a vertical transfer unit provided along a vertical column of these light receiving units, and a vertical or horizontal type for sweeping out unnecessary charges of each of the light receiving units. After having an overflow drain structure and performing high-speed sweep transfer of unnecessary charges existing in the vertical transfer portion,
The signal charges obtained in each of the light receiving sections are read out to the vertical transfer section, and immediately thereafter, the signal charges serving as the image signals read out to the vertical transfer section are rapidly transferred to a position adjacent to the horizontal transfer section in the vertical transfer section. Transferring the signal charges through the horizontal transfer unit for each horizontal line, and then transferring the unnecessary charges in the vertical transfer unit at high speed, and reading out the unnecessary charges in the vertical transfer unit to the vertical transfer unit. The high-speed transfer of the signal charges that become the image signals to the horizontal transfer unit adjacent position in the vertical transfer unit is performed during the vertical blanking period, and the high-speed sweeping transfer of the unnecessary charges existing in the vertical transfer unit is performed as described above. The signal transfer is performed at a higher speed than the speed at which the signal charges serving as the image signals read by the vertical transfer unit are transferred at high speed to a position adjacent to the horizontal transfer unit in the vertical transfer unit.

さらに、本発明に係る固体撮像装置の駆動方法は、上
記垂直転送部に存在する不要電荷の高速掃き出し転送
と、上記垂直転送部に読み出された画像信号となる信号
電荷の上記垂直転送部中の水平転送部隣接位置までの高
速転送が、読み出しパルスが供給される期間を間に挟ん
だ決められた一定の期間内に行われる。
Further, in the method for driving a solid-state imaging device according to the present invention, the high-speed sweeping transfer of the unnecessary charges existing in the vertical transfer unit and the signal transfer as an image signal read out to the vertical transfer unit may be performed in the vertical transfer unit. The high-speed transfer to the position adjacent to the horizontal transfer unit is performed within a fixed period that is interposed with the period in which the read pulse is supplied.

〔作用〕[Action]

垂直転送部を介して不要電荷を積極的に掃き出す構造
の固体撮像装置に比較して、各受光部の不要電荷が垂直
転送部を介さずに掃き出される構造を有する固体撮像装
置は、垂直転送部を用いて掃き出される不要電荷の量が
少量になる。このため、掃き出し転送自体を高速化して
も、十分な不要電荷の掃き出しが実現できる。このよう
な掃き出し転送の高速化によって、一定の期間である垂
直ブランキング期間では、信号電荷の垂直転送部から蓄
積部への転送を行う時間を長くすることができ、その転
送の速度を逆に低速度化することで、垂直転送効率の改
善を図ることができる。
Compared to a solid-state imaging device having a structure in which unnecessary charges are positively swept through a vertical transfer unit, a solid-state imaging device having a structure in which unnecessary charges in each light receiving unit are swept out without passing through a vertical transfer unit has a vertical transfer function. The amount of unnecessary electric charge that is swept out using the unit becomes small. For this reason, even if the sweep transfer itself is speeded up, sufficient sweeping of unnecessary charges can be realized. Due to such a high speed of the sweep transfer, in the vertical blanking period, which is a fixed period, the time for transferring the signal charge from the vertical transfer unit to the storage unit can be lengthened, and the transfer speed is reversed. By reducing the speed, the vertical transfer efficiency can be improved.

〔実施例〕〔Example〕

本発明の好適な実施例を図面を参照しながら説明す
る。
Preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

本実施例はFIT(フレームインターライン転送)型のC
CDの例であり、正転送の掃き出し転送の周波数が信号電
荷の垂直フレーム転送の周波数よりも高速に、およそ2
倍とされるCCDの例である。
In this embodiment, the FIT (frame interline transfer) type C
This is an example of a CD in which the frequency of the sweep transfer of the positive transfer is higher than the frequency of the vertical frame transfer of the signal charge by about 2
This is an example of a CCD that is doubled.

まず、全体のブロック構造を第2図に示す。本実施例
のCCD1は、撮像部2を構成するように、マトリクス状に
配列されフォトセンサーからなる複数の受光部4と、垂
直転送部である第1の垂直レジスタ部5を有している。
受光部4は後述する断面構造を有し、不要電荷を基板に
掃き出す縦型オーバーフロードレイン構造を有する。第
1の垂直レジスタ部5は受光部4の各垂直列に沿って形
成される。各受光部4と第1の垂直レジスタ部5の間に
は信号電荷の読み出しのための転送ゲートが設けられ
る。これら第1の垂直レジスタ部5には、それぞれ転送
信号IMΦ1〜IMΦ4が供給され、これら4相の転送信号
IMΦ1〜IMΦ4のパルスによって第1の垂直レジスタ部
5の電荷が転送される。そして、後述するように、転送
信号IMΦ1〜IMΦ4のパルスの周波数は、不要電荷の掃
き出し転送時に高速とされ、信号電荷のフレーム転送時
に低速にされる。
First, FIG. 2 shows the entire block structure. The CCD 1 according to the present embodiment includes a plurality of light receiving units 4 including photo sensors arranged in a matrix and a first vertical register unit 5 as a vertical transfer unit so as to configure the imaging unit 2.
The light receiving section 4 has a cross-sectional structure described later, and has a vertical overflow drain structure for sweeping unnecessary charges to the substrate. The first vertical register section 5 is formed along each vertical column of the light receiving section 4. A transfer gate for reading out signal charges is provided between each light receiving section 4 and the first vertical register section 5. Transfer signals IMΦ1 to IMΦ4 are supplied to the first vertical register section 5, respectively.
The charge of the first vertical register section 5 is transferred by the pulses IMΦ1 to IMΦ4. As will be described later, the frequency of the pulses of the transfer signals IMΦ1 to IMΦ4 is set to be high when sweeping and transferring unnecessary charges and to be low when transferring frame charges of signal charges.

本実施例のCCD1には、それら第1の垂直レジスタ部5
に連続して蓄積部3が形成される。この蓄積部3は、各
垂直列毎に設けられた第1の垂直レジスタ部5に対応し
て各垂直列毎に設けられる第2の垂直レジスタ部6から
なる。これら第2の垂直レジスタ部6に高速に第1の垂
直レジスタ部5から信号電荷がフレーム転送され、一時
的にその信号電荷が蓄積される。これら第2の垂直レジ
スタ部6には、4相の転送信号STΦ1〜STΦ4が供給さ
れ、これら4相の転送信号STΦ1〜STΦ4によって第2
の垂直レジスタ部6の電荷が転送される。
In the CCD 1 of the present embodiment, the first vertical register 5
The accumulation section 3 is formed continuously. The storage unit 3 includes a second vertical register unit 6 provided for each vertical column corresponding to the first vertical register unit 5 provided for each vertical column. The signal charges are frame-transferred from the first vertical register section 5 to the second vertical register section 6 at high speed, and the signal charges are temporarily stored. The second vertical register unit 6 is supplied with four-phase transfer signals STΦ1 to STΦ4.
Of the vertical register section 6 is transferred.

その第2の垂直レジスタ部6の第1の垂直レジスタ部
5と反対側には、水平レジスタ部7が配設される。この
水平レジスタ部7は、蓄積部3の各第2の垂直レジスタ
部6に蓄積された電荷を1水平ライン毎に読み出しため
のレジスタである。この水平レジスタ部7には、全部の
第2の垂直レジスタ部6から1水平ライン分の電荷が転
送され、その電荷が出力回路8に対して出力される。こ
の水平レジスタ部7には、2相の転送信号HΦ1,HΦ2
が供給され、転送は転送信号HΦ1,HΦ2によって行わ
れる。
On the opposite side of the second vertical register section 6 from the first vertical register section 5, a horizontal register section 7 is provided. The horizontal register unit 7 is a register for reading out the electric charges accumulated in each second vertical register unit 6 of the accumulation unit 3 for each horizontal line. Charges for one horizontal line are transferred from all the second vertical register units 6 to the horizontal register unit 7, and the charges are output to the output circuit 8. The horizontal register unit 7 includes two-phase transfer signals HΦ1, HΦ2
Is supplied, and the transfer is performed by the transfer signals HΦ1 and HΦ2.

この水平レジスタ部7からは、水平レジスタ部7の終
端部に位置するフローティングディフュージョン10fを
介して、例えばソースホロワ等の構成を有する出力回路
8へ信号が取り出される。リセットは、リセットトラン
ジスタ10により行われ、そのリセットトランジスタのゲ
ートに供給されるプリチャージゲート制御信号ΦPGによ
って、上記フローティングディフュージョン10fとリセ
ット用のプリチャージ電圧VPDとリセットドレイン10dの
間のオン・オフが制御される。そして、出力回路8の出
力端子9より、このCCD1の画像信号VOUTが出力される。
From the horizontal register section 7, a signal is extracted to an output circuit 8 having a configuration such as a source follower through a floating diffusion 10f located at the end of the horizontal register section 7. Reset is performed by the reset transistor 10, by the precharge gating signal ΦPG supplied to the gate of the reset transistor, the on-off between the floating diffusion 10f and the precharge voltage V PD and the reset drain 10d for reset Is controlled. Then, the image signal V OUT of the CCD 1 is output from the output terminal 9 of the output circuit 8.

第3図は受光部4及び第1の垂直レジスタ部5の断面
構造を示す。このCCD1は、n型のシリコン基板11上に形
成され、そのn型のシリコン基板11に形成されたp型の
第1のウェル領域12内に受光部4や第1の垂直レジスタ
部5が形成される。
FIG. 3 shows a sectional structure of the light receiving section 4 and the first vertical register section 5. The CCD 1 is formed on an n-type silicon substrate 11, and a light receiving section 4 and a first vertical register section 5 are formed in a p-type first well region 12 formed on the n-type silicon substrate 11. Is done.

受光部4は、上記p型の第1のウェル領域12内のn型
の不純物領域13を用いたフォトセンサーにより構成さ
れ、そのn型の不純物領域13の表面には正孔蓄積層14が
形成される。この受光部4ではアルミニウム膜からなる
遮光膜15が除去されており、その開口部16より光が入射
する。このCCD1は、各受光部4の不要電荷を第1の垂直
レジスタ部5を介さずに掃き出す構造として縦型オーバ
ーフロードレイン構造を有している。従って、基板電圧
Vsubを変化させることで、受光部4の不要電荷をn型の
シリコン基板11に掃き出すことができる。
The light receiving section 4 is constituted by a photosensor using an n-type impurity region 13 in the p-type first well region 12, and a hole accumulation layer 14 is formed on the surface of the n-type impurity region 13. Is done. In the light receiving section 4, the light shielding film 15 made of an aluminum film is removed, and light enters through the opening 16 thereof. The CCD 1 has a vertical overflow drain structure as a structure for sweeping out unnecessary charges of each light receiving unit 4 without passing through the first vertical register unit 5. Therefore, the substrate voltage
By changing Vsub, unnecessary charges of the light receiving section 4 can be swept out to the n-type silicon substrate 11.

垂直レジスタ部5は、薄いポリシリコン膜17上の遮光
膜15に覆われ且つシリコン酸化膜18に被覆されたポリシ
リコン層を転送電極19とする。この転送電極19は図示を
省略しているが多層からなる。転送電極19の下部にはシ
リコン窒化膜20を介してシリコン酸化膜21が設けられ、
その下の基板表面のn型の不純物領域が信号電荷の転送
される埋め込みチャンネル領域22となる。この埋め込み
チャンネル領域22の下部には、スミア防止用のp型の第
2のウェル領域23が形成される。上記埋め込みチャンネ
ル領域22の受光部4側は上記n型の不純物領域13と離間
し、その離間した領域が転送ゲート24となる。また、埋
め込みチャンネル領域22の受光部4側と反対側には、他
の列の受光部4に沿ってチャンネルストッパー領域25が
基板表面に臨んで形成される。
The vertical register section 5 uses a polysilicon layer covered with the light shielding film 15 on the thin polysilicon film 17 and covered with the silicon oxide film 18 as the transfer electrode 19. Although not shown, the transfer electrode 19 has a multilayer structure. A silicon oxide film 21 is provided below the transfer electrode 19 via a silicon nitride film 20,
The n-type impurity region below the substrate surface becomes a buried channel region 22 to which signal charges are transferred. Below the buried channel region 22, a p-type second well region 23 for preventing smear is formed. The light receiving portion 4 side of the buried channel region 22 is separated from the n-type impurity region 13, and the separated region becomes a transfer gate 24. On the opposite side of the buried channel region 22 from the light receiving portion 4 side, a channel stopper region 25 is formed along the light receiving portion 4 of another row so as to face the substrate surface.

このような構造を有する本実施例のCCD1は、高速な信
号電荷のフレーム転送の周波数が、不要電荷の掃き出し
転送の周波数の1/2にされる。このため垂直転送効率や
その取り扱い電荷量を改善できる。また、垂直レジスタ
部5の掃き出し転送の方向は正転送であり、不要電荷を
吸収するための特別のドレインを必要とせずに、不要電
荷の掃き出しが行われる。
In the CCD 1 of this embodiment having such a structure, the frequency of the high-speed signal charge frame transfer is set to half the frequency of the unnecessary charge sweep-out transfer. For this reason, the vertical transfer efficiency and the amount of charges handled can be improved. The direction of the sweep transfer of the vertical register section 5 is positive transfer, and the unnecessary charges are swept without requiring a special drain for absorbing the unnecessary charges.

このCCD1の動作について、第1図を参照しながら説明
する。信号(a)はテレビジョン信号に対応した信号で
あり、低レベルの期間が垂直ブランキング期間TBLKであ
り、高レベルの期間が映像期間TVDである。また信号
(b)はCCDの垂直駆動パルスを示す。まず垂直ブラン
キング期間TBLKが開始したところで、不要電荷の掃き出
し転送が行われる。この不要電荷の掃き出し転送は、第
1の垂直レジスタ部5に存在する不要電荷を掃き出す転
送であり、掃き出し転送期間T1に1.2MHzの周波数f1で行
われる。
The operation of the CCD 1 will be described with reference to FIG. The signal (a) is a signal corresponding to a television signal. The low-level period is a vertical blanking period T BLK and the high-level period is a video period TVD . The signal (b) indicates a vertical drive pulse of the CCD. First, when the vertical blanking period T BLK starts, sweep transfer of unnecessary charges is performed. The unnecessary charge discharging transfer is unnecessary charges swept transfer present in the first vertical register section 5 is carried out at 1.2MHz frequency f 1 to the transfer period T 1 sweep.

ここで、この掃き出し転送は正転送で行われ、第1の
垂直レジスタ部5から第2の垂直レジスタ部6を介して
水平レジスタ部7へ転送される。そして、この不要電荷
は例えばリセットトランジスタ10のリセットドレイン10
dに掃き出される。このような正転送で掃き出される不
要電荷は、受孔部4自体が縦型オーバーフロードレイン
構造を有しているために、第1の垂直レジスタ部5に蓄
積されたスミア電荷が暗信号電荷のみであり、その電荷
量自体は多くない。従って、その正転送では、特別なド
レインを必要とせずに、不要電荷の掃き出しが可能であ
る。また、不要電荷の電荷量が多くないため、高い周波
数f1で十分な掃き出し転送が行なえる。また、正転送の
掃き出しのため転送効率の向上がしやすく、さらに逆転
送のための機構も不要である。
Here, this sweep transfer is performed as a forward transfer, and is transferred from the first vertical register unit 5 to the horizontal register unit 7 via the second vertical register unit 6. This unnecessary charge is, for example, the reset drain 10 of the reset transistor 10.
Swept out to d. Unnecessary charges that are swept out by such positive transfer include smear charges accumulated in the first vertical register section 5 because only the dark signal charges because the receiving section 4 itself has a vertical overflow drain structure. And the charge itself is not large. Therefore, in the positive transfer, unnecessary charges can be swept out without requiring a special drain. Further, since no many charge amount of unnecessary charges, allow sufficient sweep transfer at a high frequency f 1. Further, the transfer efficiency is easily improved because the forward transfer is swept out, and a mechanism for the reverse transfer is not required.

この掃き出し転送期間T1の経過後、読み出しパルスΦ
ROが転送電極IMΦ1〜IMΦ4の所要の電極に供給され、
受光部4から第1の垂直レジスタ部5へ信号電荷が転送
ゲート24を介して読み出される。
After this sweep transfer period T 1, a read pulse Φ
RO is supplied to required electrodes of the transfer electrodes IMΦ1 to IMΦ4,
The signal charges are read from the light receiving unit 4 to the first vertical register unit 5 via the transfer gate 24.

その信号電荷の読み出し動作の後、同じ垂直ブランキ
ング期間TBLKで、信号電荷のフレーム転送がフレーム転
送期間T2中に行われる。このフレーム転送は、第1の垂
直レジスタ部5から第2の垂直レジスタ部6へ信号電荷
を転送するものである。このフレーム転送期間T2は、フ
レーム転送が600kHzの転送周波数f2で行われ、この周波
数f2で転送電極IMΦ1〜IMΦ4及びSTΦ1〜STΦ4が駆
動される。ここで前述の掃き出し転送の周波数f1とフレ
ーム転送の周波数f2を比較してみると、掃き出し転送の
周波数f1が1.2MHzであって、フレーム転送の周波数f2
600kHzであるために、フレーム転送の速度は掃き出し転
送の速度の1/2にされている。このため、本実施例のCCD
では、垂直転送効率の劣化を防止することができ、その
取り扱い電荷量を大きくすることができる。また、プロ
セス上は、フレーム転送が低周波数化されることから、
転送電極の低抵抗化なども不要である。
After the read operation of the signal charge, in the same vertical blanking period T BLK, the frame transfer of signal charges is performed during a frame transfer period T 2. In this frame transfer, signal charges are transferred from the first vertical register section 5 to the second vertical register section 6. The frame transfer period T 2 are, frame transfer is performed at a transfer frequency f 2 of 600kHz, this frequency f 2 is the transfer electrodes IMΦ1~IMΦ4 and STΦ1~STΦ4 driven. Turning now to compare the frequency f 2 of the frequency f 1 and frame forwarding of the aforementioned sweep transfer, the frequency f 1 of the transfer sweep is a 1.2MHz, the frequency f 2 of the frame forwarding
Since it is 600 kHz, the frame transfer speed is set to half of the sweep transfer speed. Therefore, the CCD of the present embodiment
In this case, it is possible to prevent the vertical transfer efficiency from deteriorating, and to increase the amount of charges handled. Also, since the frequency of frame transfer is reduced in the process,
It is not necessary to lower the resistance of the transfer electrode.

このようなフレーム転送が行われるフレーム転送期間
T2の後、映像期間TVDでは、ラインシフトのための信号
ΦLSが第2の垂直レジスタ部6に供給され、蓄積部3の
信号電荷が1水平ライン毎に水平レジスタ部7に転送さ
れる。この信号ΦLSの周波数は15.7kHzである。そし
て、この水平レジスタ部7から転送信号HΦ1,HΦ2に
よって水平方向に電荷が転送され、フローティングディ
フュージョン10fを介し、さらに出力回路8を介して画
像信号VOUTが出力される。
Frame transfer period in which such frame transfer is performed
After T 2, the video period T VD, the signal [Phi LS for line shift is supplied to the second vertical register section 6, the signal charges of the storage part 3 is transferred to the horizontal register section 7 for each horizontal line You. The frequency of this signal Φ LS is 15.7 kHz. Then, charges are transferred in the horizontal direction from the horizontal register unit 7 by the transfer signals HΦ1 and HΦ2, and the image signal VOUT is output via the floating diffusion 10f and further via the output circuit 8.

このような本実施例のCCD1は、受光部4に縦型のオー
バーフロードレインを有する構造を有し、低スミア化が
なされるために、掃き出し転送の周波数f1を高い周波数
とすることができる。従って、フレーム転送の周波数f2
の低周波数化が図れ、垂直転送効率の改善や取り扱い電
荷量の改善が可能である。さらに、低い周波数でよいた
め、転送電極の低抵抗化等もその必要性が低くなる。
CCD1 such this embodiment has a structure having a vertical overflow drain to the light receiving unit 4, in order to lower smear reduction is made, it can be a frequency higher the frequency f 1 of transfer sweep. Therefore, the frame transfer frequency f 2
, The vertical transfer efficiency can be improved, and the amount of charge handled can be improved. Furthermore, since a lower frequency is sufficient, the necessity for lowering the resistance of the transfer electrode and the like is reduced.

また、縦型のオーバーフロードレイン構造により、不
要電荷そのものが少量化し、掃き出し転送を正転送によ
って行い、出力部まで電荷を掃き出すことができる。こ
のため特別な電荷の吸収用のドレインを設けることは不
要であり、フレーム転送と掃き出し転送が同方向のため
に転送効率の改善がし易くなり、さらに逆転送のための
機構も不要となる。
Further, with the vertical overflow drain structure, unnecessary charges themselves can be reduced in amount, and sweep transfer can be performed by positive transfer, so that charges can be swept to the output section. For this reason, it is not necessary to provide a drain for absorbing a special charge, and the frame transfer and the sweep transfer are in the same direction, so that the transfer efficiency is easily improved, and a mechanism for reverse transfer is also unnecessary.

なお、上述の実施例では、掃き出し転送の転送方向を
正転送としたが、第1の垂直レジスタ部5の第2の垂直
レジスタ部6と反対側にドレインを設け、そのドレイン
に不要電荷を掃き出す逆転送を行うこともできる。不要
電荷を出力部まて転送するのではなく、正転送の途中に
電荷吸収部を設け、そこに掃き出すようにしてもよい。
また、上述の実施例では、各受光部の不要電荷を垂直転
送部を介さずに掃き出す構造として、縦型オーバーフロ
ードレイン構造にしたが、横型オーバーフロードレイン
構造でもよい。さらに、掃き出し転送の周波数f1を1.2M
Hz、信号電荷のフレーム転送の周波数f2を600kHzとした
が、これらの周波数に限定されるものではない。
In the above-described embodiment, the transfer direction of the sweep transfer is the positive transfer. However, a drain is provided on the side of the first vertical register section 5 opposite to the second vertical register section 6, and unnecessary charges are discharged to the drain. Reverse transfer can also be performed. Instead of transferring unnecessary charges to the output unit, a charge absorption unit may be provided in the middle of the positive transfer and may be swept out there.
Further, in the above-described embodiment, the vertical overflow drain structure is used as a structure for sweeping out unnecessary charges of each light receiving unit without passing through the vertical transfer unit. However, a horizontal overflow drain structure may be used. Further, sweep the frequency f 1 of the transfer 1.2M
Hz, but the frequency f 2 of the frame transfer of signal charges was 600kHz, but is not limited to these frequencies.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

上述したように、本発明は、掃き出し転送の高速化が
可能となり、相対的に信号電荷を垂直転送部から蓄積部
へ高速転送する転送の低速化が可能となる。このため、
垂直転送効率の向上やその取り扱い電荷量の向上が可能
となり、プロセス上では転送電極の低抵抗化のための特
別な工程の付加が不要となる。
As described above, according to the present invention, the speed of the sweep transfer can be increased, and the speed of the transfer for transferring the signal charges from the vertical transfer unit to the storage unit at a relatively high speed can be relatively reduced. For this reason,
It is possible to improve the vertical transfer efficiency and the amount of charges handled, and it is not necessary to add a special step for reducing the resistance of the transfer electrode in the process.

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

第1図は本発明に係る固体撮像装置の一例の動作を説明
するための波形図であり、第2図はその一例の全体の構
成を示すブロック図であり、第3図はその一例の画素部
分の断面構造を示す断面図である。 第4図は従来のFIT型のCCDの一例のブロック図であり、
第5図のその従来の一例の波形図である。 1……CCD 2……撮像部 3……蓄積部 4……受光部 5……第1の垂直レジスタ部 6……第2の垂直レジスタ部 7……水平レジスタ部 8……出力回路 TBLK……垂直ブランキング期間 T1……掃き出し転送期間 T2……フレーム転送期間
FIG. 1 is a waveform diagram for explaining the operation of an example of the solid-state imaging device according to the present invention, FIG. 2 is a block diagram showing the overall configuration of the example, and FIG. It is sectional drawing which shows the cross-sectional structure of a part. FIG. 4 is a block diagram of an example of a conventional FIT type CCD.
FIG. 5 is a waveform chart of one example of the related art of FIG. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... CCD 2 ... Image pick-up part 3 ... Storage part 4 ... Light-receiving part 5 ... First vertical register part 6 ... Second vertical register part 7 ... Horizontal register part 8 ... Output circuit TBLK …… Vertical blanking period T 1 … Swept transfer period T 2 …… Frame transfer period

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】マトリクス状に配された複数の受光部と、
これら受光部の垂直列に沿って垂直転送部が設けられ、
上記各受光部の不要電荷を掃き出すための縦型又は横型
オーバーフロードレイン構造を有し、 上記垂直転送部に存在する不要電荷を高速掃き出し転送
した後、上記各受光部で得られた信号電荷を上記垂直転
送部に読み出し、その直後に上記垂直転送部に読み出さ
れた画像信号となる信号電荷を上記垂直転送部中の水平
転送部隣接位置まで高速転送し、その後上記信号電荷を
水平ライン毎に水平転送部を介して出力する固体撮像装
置において、 上記垂直転送部に存在する不要電荷の高速掃き出し転送
と、上記垂直転送部に読み出された画像信号となる信号
電荷の上記垂直転送部中の水平転送部隣接位置までの高
速転送が、垂直ブランキング期間に行われ、 上記垂直転送部に存在する不要電荷の高速掃き出し転送
する速度が、上記垂直転送部に読み出された画像信号と
なる信号電荷を上記垂直転送部中の水平転送部隣接位置
まで高速転送する速度よりも高速とされたことを特徴と
する固体撮像装置。
1. A plurality of light receiving sections arranged in a matrix,
A vertical transfer section is provided along a vertical column of these light receiving sections,
A vertical or horizontal overflow drain structure for sweeping out unnecessary charges of each of the light receiving sections, and after performing high-speed sweep transfer of unnecessary charges existing in the vertical transfer section, the signal charges obtained in each of the light receiving sections are The signal charges, which are read into the vertical transfer unit and immediately thereafter become the image signals read out to the vertical transfer unit, are transferred at high speed to a position adjacent to the horizontal transfer unit in the vertical transfer unit, and thereafter, the signal charges are transferred for each horizontal line. In the solid-state imaging device that outputs via the horizontal transfer unit, high-speed sweep transfer of unnecessary charges existing in the vertical transfer unit, and signal charges in the vertical transfer unit that serve as image signals read out to the vertical transfer unit in the vertical transfer unit. High-speed transfer to a position adjacent to the horizontal transfer unit is performed during the vertical blanking period, and the speed at which high-speed sweep transfer of unnecessary charges existing in the vertical transfer unit is transferred to the vertical transfer unit. The solid-state imaging device, characterized in that the signal charges as an image signal Desa seen is faster than the speed of high-speed transfer to the horizontal transfer section adjacent positions in the vertical transfer portion.
【請求項2】マトリクス状に配された複数の受光部と、
これらの受光部の垂直列に沿って垂直転送部が設けら
れ、上記各受光部の不要電荷を掃き出すための縦型又は
横型オーバーフロードレイン構造を有し、 上記垂直転送部に存在する不要電荷を高速掃き出し転送
した後、上記各受光部で得られた信号電荷を上記垂直転
送部に読み出し、その直後に上記垂直転送部に読み出さ
れた画像信号となる信号電荷を上記垂直転送部中の水平
転送部隣接位置まで高速転送し、その後上記信号電荷を
水平ライン毎に水平転送部を介して出力する固体撮像装
置の駆動方法において、 上記垂直転送部に存在する不要電荷の高速掃き出し転送
と、上記垂直転送部に読み出された画像信号となる信号
電荷の上記垂直転送部中の水平転送部隣接位置までの高
速転送が、垂直ブランキング期間に行われ、 上記垂直転送部に存在する不要電荷の高速掃き出し転送
を、上記垂直転送部に読み出された画像信号となる信号
電荷を上記垂直転送部中の水平転送部隣接位置まで高速
転送する速度よりも高速で行うことを特徴とする固体撮
像装置の駆動方法。
2. A plurality of light receiving units arranged in a matrix,
A vertical transfer section is provided along a vertical column of these light receiving sections, and has a vertical or horizontal overflow drain structure for sweeping out unnecessary charges of each of the light receiving sections. After the sweep transfer, the signal charges obtained in the respective light receiving units are read out to the vertical transfer unit, and immediately thereafter, the signal charges serving as image signals read out to the vertical transfer unit are horizontally transferred in the vertical transfer unit. A high-speed transfer to a position adjacent to the vertical transfer unit, and thereafter, the signal charge is output for each horizontal line via a horizontal transfer unit. High-speed transfer of signal charges, which become image signals read to the transfer unit, to a position adjacent to the horizontal transfer unit in the vertical transfer unit is performed during a vertical blanking period. The high-speed sweep transfer of unnecessary charges existing in the vertical transfer unit is performed at a higher speed than the speed at which the signal charges serving as image signals read to the vertical transfer unit are transferred at high speed to a position adjacent to the horizontal transfer unit in the vertical transfer unit. Driving method of the solid-state imaging device.
【請求項3】マトリクス状に配された複数の受光部と、
これらの受光部の垂直列に沿って垂直転送部が設けら
れ、上記各受光部の不要電荷を掃き出すための縦型又は
横型オーバーフロードレイン構造を有し、 上記垂直転送部に存在する不要電荷を高速掃き出し転送
した後、上記各受光部で得られた信号電荷を上記垂直転
送部に読み出し、その直後に上記垂直転送部に読み出さ
れた画像信号となる信号電荷を上記垂直転送部中の水平
転送部隣接位置まで高速転送し、その後上記信号電荷を
水平ライン毎に水平転送部を介して出力する固体撮像装
置の駆動方法において、 上記垂直転送部に存在する不要電荷の高速掃き出し転送
と、上記垂直転送部に読み出された画像信号となる信号
電荷の上記垂直転送部中の水平転送部隣接位置までの高
速転送が、読み出しパルスが供給される期間を間に挟ん
だ決められた一定の期間内に行われ、 上記垂直転送部に存在する不要電荷の高速掃き出し転送
を、上記垂直転送部に読み出された画像信号となる信号
電荷を上記垂直転送部中の水平転送部隣接位置まで高速
転送する速度よりも高速で行うことを特徴とする固体撮
像装置の駆動方法。
3. A plurality of light receiving units arranged in a matrix,
A vertical transfer section is provided along a vertical column of these light receiving sections, and has a vertical or horizontal overflow drain structure for sweeping out unnecessary charges of each of the light receiving sections. After the sweep transfer, the signal charges obtained in the respective light receiving units are read out to the vertical transfer unit, and immediately thereafter, the signal charges serving as image signals read out to the vertical transfer unit are horizontally transferred in the vertical transfer unit. A high-speed transfer to a position adjacent to the vertical transfer unit, and thereafter, the signal charge is output for each horizontal line via a horizontal transfer unit. The high-speed transfer of the signal charge, which becomes the image signal read to the transfer unit, to a position adjacent to the horizontal transfer unit in the vertical transfer unit is determined by interposing a period in which a read pulse is supplied. A high-speed sweeping transfer of unnecessary charges existing in the vertical transfer unit is performed within a predetermined period, and a signal charge which is an image signal read to the vertical transfer unit is transferred to a horizontal transfer unit in the vertical transfer unit. A driving method for a solid-state imaging device, wherein the driving is performed at a higher speed than a speed at which the data is transferred to an adjacent position.
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