JP3076520B2 - Solid-state imaging device - Google Patents

Solid-state imaging device

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JP3076520B2
JP3076520B2 JP08083467A JP8346796A JP3076520B2 JP 3076520 B2 JP3076520 B2 JP 3076520B2 JP 08083467 A JP08083467 A JP 08083467A JP 8346796 A JP8346796 A JP 8346796A JP 3076520 B2 JP3076520 B2 JP 3076520B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、小型化が可能な信
号電荷の読み出しゲート構造を備えた固体撮像装置に関
する。
The present invention relates is related <br/> to the solid-state imaging equipment having a read gate structure of miniaturization possible signal charges.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、固体撮像装置には、各画素におけ
る光電変換部を互いに分離するための分離領域と、各光
電変換部に蓄積された電荷を読み出すための読み出し領
域がそれぞれ設けられている。これら領域は感度及び飽
和特性等に関しては無効領域となるが、光電変換部の面
積が十分広い場合は、無効領域による影響は少なく実用
上それほど考慮する必要もなかった。
2. Description of the Related Art Conventionally, a solid-state imaging device is provided with a separation region for separating photoelectric conversion units in each pixel from each other and a reading region for reading electric charges accumulated in each photoelectric conversion unit. . These regions are invalid regions in terms of sensitivity, saturation characteristics, and the like. However, when the area of the photoelectric conversion unit is sufficiently large, the influence of the invalid region is small and it is not necessary to consider that much in practical use.

【0003】一方、近年のように固体撮像装置の小型化
が要求されると、前述の無効領域の面積が受光面積に対
して無視できない割合となり、感度の低下、素子の取り
扱い飽和電荷量の低下という問題が生じてきた。すなわ
ち、固体撮像装置の小型化は受光面積の減少による感度
不足と、画素面積の減少による入射光量取り扱い範囲の
低下を招くことになる。又、現在、1/3インチクラス
のCCD型固体撮像装置においては、信号電荷量取り扱
い範囲が約8bit程度であるため、たとえば、500
0Lxと5Lx程度の被写体が同一画面上に存在した場
合は、どちらかの被写体を犠牲にする必要があったの
で、たとえば、レンズの絞り、あるいは、電子シャッタ
ーを5000Lxに合わせた時には、感度不足により5
Lxの被写体が写らず、反対に、レンズの絞り、あるい
は、電子シャッターを5Lxの被写体に合わせた時に
は、5000Lxの被写体が固体撮像装置の取り扱い電
荷量を超えるような信号電荷量を発生し露光オーバーと
なる、いわゆる逆光あるいは過順光時の撮影に特有の問
題があった。なお、入射光取り扱い範囲をより拡張する
うえでは、1つのフィールド期間中に露光期間の異なる
2種類の画像情報を外部フィールド-メモリ等に読み出
すという手法が考えられている。
On the other hand, when the miniaturization of the solid-state imaging device is demanded as in recent years, the area of the above-mentioned ineffective region becomes a nonnegligible ratio with respect to the light receiving area. The problem has arisen. In other words, the downsizing of the solid-state imaging device leads to a lack of sensitivity due to a decrease in the light receiving area and a decrease in the incident light amount handling range due to a decrease in the pixel area. Further, at present, in a 1/3 inch class CCD solid-state imaging device, the signal charge amount handling range is about 8 bits.
When subjects of about 0 Lx and 5 Lx exist on the same screen, it is necessary to sacrifice either subject. For example, when the aperture of the lens or the electronic shutter is set to 5000 Lx, the sensitivity is insufficient. 5
When the subject of Lx is not captured and the lens aperture or electronic shutter is adjusted to the subject of 5Lx, the subject of 5000Lx generates a signal charge that exceeds the charge handled by the solid-state imaging device, resulting in overexposure. There is a problem peculiar to shooting in so-called backlight or over-direct light. In order to further expand the incident light handling range, a method of reading out two types of image information having different exposure periods during one field period into an external field-memory or the like has been considered.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、素子の
小型化に起因する問題として、感度及び飽和特性の向上
に関しては、光電変換部の面積を広くすればよいが、光
電変換部間の領域および光電変換部から信号電荷を読み
出すための読み出しゲートがともに感度及び飽和特性の
向上に対して、それら無効領域がそれぞれ独立して存在
していたため、その無効領域の占める面積の割合が大き
くなり、制限を受けるという問題があった。
However, as a problem resulting from the miniaturization of the element, the sensitivity and the saturation characteristics can be improved by increasing the area of the photoelectric conversion unit. The read gates for reading the signal charges from the conversion section both have independent areas for improving the sensitivity and the saturation characteristics. There was a problem of receiving.

【0005】本発明は、前述した素子の小型化に起因す
る2つの問題、 1)素子の感度が低下する問題 2)素子の取り扱い飽和電荷量が低下する問題を解決す
るために、無効領域の割合を小さくできる新しい読み出
しゲート構造を備えた固体撮像装置を提供することを目
的とするものである。
The present invention solves the two problems caused by the miniaturization of the device described above, 1) the problem that the sensitivity of the device is reduced, and 2) the problem that the saturated charge amount of the device is reduced. It is an object of the present invention to provide a solid-state imaging device having a new read gate structure capable of reducing the ratio.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明では、従来、画素
分離部とは別に特別に設けられていた読み出しゲートを
なくし、画素分離部に読み出し機能を兼用させること
で、実際の開口面積の向上による感度向上を図り、さら
に、画素部から転送部への読み出しを完全におこなうた
めに、光電変換部内および読み出しゲート内にポテンシ
ャル勾配を設ける。また、本発明による構成の固体撮像
装置に対して、垂直電荷転送手段(Vertical Charge Cou
pled Device)に2種類の露光時間の信号電荷量を独立
に、各ラインごとに読み出し/転送させる駆動方法を適
用することにより、例えば外部フィールド-メモリを省
くなど、回路規模が増大することを抑制する。
According to the present invention, the readout gate, which is conventionally provided separately from the pixel separating section, is eliminated, and the pixel separating section is also used for the reading function, thereby improving the actual opening area. In order to improve the sensitivity due to the above, a potential gradient is provided in the photoelectric conversion unit and the read gate in order to completely read from the pixel unit to the transfer unit. Further, a vertical charge transfer means (Vertical Charge Cou
By applying a drive method that reads / transfers the signal charge amount of the two types of exposure time independently for each line to the "pled Device", it is possible to suppress an increase in the circuit scale, for example, by omitting the external field-memory. I do.

【0007】請求項1の本発明は、Y方向の1次元方
向、あるいはX−Y方向の2次元方向に配列された複数
の単位画素が、前記単位画素に入射する電磁波あるいは
X線を信号電荷に変換するために設けられた少なくとも
1カ所以上の不純物を含む光電変換部と、前記光電変換
部に前記X方向において隣接し、前記信号電荷を前記Y
方向に転送するための電荷転送手段とを有し、固体撮像
装置におけるY方向に隣り合う前記光電変換部の境界に
おいて、前記光電変換部同士を分離する分離機能と前記
光電変換部からの前記電荷転手段へ信号電荷読み出す読
み出し機能とが兼用された第1の手段を設け、前記第1
の手段は、上部に、少なくとも1枚以上の電極が形成さ
れており下部に半導体部を有するものであって、前記第
1の手段の半導体部が、前記電荷転送手段に向かう方向
に対して、不純物の濃度分布に勾配を有することを特徴
とする固体撮像装置である。
According to a first aspect of the present invention, a plurality of unit pixels arranged in a one-dimensional direction in the Y direction or in a two-dimensional direction in the XY direction emit electromagnetic waves or X-rays incident on the unit pixels as signal charges. A photoelectric conversion unit including at least one or more impurities provided for converting the signal charge into a Y-direction, and adjoining the photoelectric conversion unit in the X-direction, and
A charge transfer unit for transferring in the direction, and at a boundary between the photoelectric conversion units adjacent to each other in the Y direction in the solid-state imaging device, a separation function for separating the photoelectric conversion units from each other and the charge from the photoelectric conversion units. first means and reading function of reading rolling signal charges to means is also used provided, the first
Means that at least one or more electrodes are formed on the upper part.
And has a semiconductor portion at the bottom,
The direction in which the semiconductor portion of the first means is directed to the charge transfer means.
In contrast, the solid-state imaging device has a gradient in the impurity concentration distribution .

【0008】請求項2の本発明は、単位画素が、前記単
位画素に入射する電磁波あるいはX線を信号電荷に変換
するために設けられた少なくとも1箇所以上の、第1の
不純物を含む光電変換部と、前記光電変換部にX方向に
おいて隣接し、前記信号電荷をY方向に転送するための
電荷転送手段とを有し、前記Y方向の1次元方向、ある
いはX−Y方向の2次元方向に配列された前記単位画素
において、Y方向に隣合う前記光電変換部同士の境界に
おいて、前記光電変換部同士を分離する分離手段と、前
記光電変換部から前記電荷転送手段へ信号電荷を読み出
す読み出し手段とが1つおきにY方向に交互に設けられ
ており、前記分離手段又は前記読み出し手段は不純物に
よる濃度勾配により構成されており、前記読み出し手段
は、上部に、少なくとも1枚以上の電極が形成されてお
り下部に半導体部を有するものであって、前記読み出し
手段の半導体部が、前記電荷転送手段に向かう方向に対
して、不純物の濃度分布に勾配を有することを特徴とす
る固体撮像装置である。
According to a second aspect of the present invention, the unit pixel includes the unit pixel.
Converts electromagnetic waves or X-rays incident on a pixel into signal charges
At least one or more of the first
A photoelectric conversion unit containing impurities, and
For transferring the signal charges in the Y direction.
A charge transfer means, and a one-dimensional direction in the Y direction.
Or the unit pixels arranged in a two-dimensional direction of XY directions
At the boundary between the photoelectric conversion units adjacent in the Y direction.
Separating means for separating the photoelectric conversion units from each other;
Reading signal charges from the photoelectric conversion unit to the charge transfer means;
Reading means are provided alternately in the Y direction every other one.
The separating means or the reading means is
Read-out means.
Has at least one or more electrodes formed on the top
Having a semiconductor portion below the
The semiconductor part of the means is opposed to the charge transfer means.
And has a gradient in the impurity concentration distribution.
A solid-state imaging device.

【0009】請求項3の本発明は、上記濃度分布の勾配
は、前記電荷転送手段に近づくにつれ第1の不純物の濃
度分布が高くなるあるいは前記第1の不純物とは逆極性
の第2の不純物の濃度分布が低くなる第1aの構造を有
し、あるいは前記第2の不純物から前記第1の不純物へ
と不純物分布が変化する第1bの構造を有することを特
徴とする上記固体撮像装置である
According to a third aspect of the present invention, the gradient of the concentration distribution is provided.
The concentration of the first impurity as approaching the charge transfer means.
Degree distribution is higher or reverse polarity to the first impurity
Having the structure 1a in which the concentration distribution of the second impurity is low.
Or from the second impurity to the first impurity
And a 1b structure in which the impurity distribution changes.
This is the solid-state imaging device described above .

【0010】請求項4の本発明は、上記半導体部の濃度
分布の勾配は、少なくとも2回以上のイオン注入により
形成されることを特徴とする上記固体撮像装置である。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a semiconductor device comprising:
The gradient of the distribution is obtained by at least two or more ion implantations.
The above-described solid-state imaging device is formed.

【0011】本発明は、撮像素子の小型化にも関わら
ず、感度向上および入射光量に対する取り扱い電荷量の
向上、また、分離部からの信号電荷読み出しにも関わら
ず光電変換部から残像のない、信号電荷の読み出しを実
現する。
According to the present invention, despite the downsizing of the image pickup device, the sensitivity is improved and the amount of electric charges handled with respect to the amount of incident light is improved. Also, despite the signal charge readout from the separation unit, there is no afterimage from the photoelectric conversion unit. Readout of signal charges is realized.

【0012】[0012]

【発明の実施の形態】本発明の第1の実施の形態を図1
を用いて説明する。
FIG. 1 shows a first embodiment of the present invention.
This will be described with reference to FIG.

【0013】また、比較のために従来のCCD型固体撮
像装置の上面図を図46に示す。従来のCCD構造にお
いては、図46に示すように、光電変換部である(Photo
diode)PD;2200と隣接して、信号電荷転送手段で
あるVCCD;2201により構成されており、さら
に、VCCD;2201は4相の駆動パルスが印加され
るべく駆動パルスφV1;2211、駆動パルスφV
2;2212、駆動パルスφV3;2213、駆動パル
スφV4;2214から構成されている。PD;220
0であるフォトダイオードから垂直電送手段であるVC
CD;2201への信号電荷読み出しには、駆動パルス
φV1;2211および駆動パルスφV3;2213に
設けられた読み出しゲート;2204が設定されてい
る。従来のCCD構造においては、CCDサイズの小型
化に伴って画素サイズの垂直方向の繰り返し単位である
Vピッチ:2205が狭まり、読み出しゲート幅;22
06も狭くなるが。この読み出しゲート幅;2206が
狭くなる事によるナローチャネル効果により、PD;2
200であるフォトダイオードからVCCD;2201
への信号電荷読み出しの際に必要となる読み出し電圧と
して高い電圧(たとえば、15V以上)が第1の駆動パ
ルス;2211、第3の駆動パルス;2213に必要と
なる。
FIG. 46 shows a top view of a conventional CCD solid-state imaging device for comparison. In the conventional CCD structure, as shown in FIG.
diode) is composed of a VCCD 2201 as signal charge transfer means adjacent to the PD 2200, and the VCCD 2201 has a drive pulse φV1 2211 and a drive pulse φV so that four-phase drive pulses are applied.
2; 2212; drive pulse φV3; 2213; drive pulse φV4; 2214. PD; 220
From the photodiode which is 0 to VC which is the vertical transmission means
For reading signal charges from the CD 2201, a read gate 2204 provided for the drive pulse φV1 2211 and the drive pulse φV3 2213 is set. In the conventional CCD structure, as the CCD size becomes smaller, the V pitch: 2205, which is a vertical repetition unit of the pixel size, becomes narrower, and the read gate width: 22
06 also gets smaller. Due to the narrow channel effect caused by the narrowing of the read gate width;
220 from the photodiode which is 200;
A high voltage (for example, 15 V or more) is required for the first drive pulse; 2211 and the third drive pulse;

【0014】>図1は、第1の実施の形態を示したもの
である。本実施の形態において、単位画素は、1層目ポ
リシリコン;101、1層目ポリシリコン;102、2
層目ポリシリコン;103、2層目ポリシリコン;10
4の電極と光電変換部である(Photo Diode)PD;10
5、PD;106から構成される。垂直方向の電荷転送
手段であるVCCD;100の電極となる各ポリシリコ
ンには、駆動パルスφV1;111、駆動パルスφV
2;112、駆動パルスφV3;113、駆動パルスφ
V4;114、駆動パルスφV5;115、駆動パルス
φV6;116、駆動パルスφV7;117、駆動パル
スφV8;118が印加される。また、単位画素;12
0である1画素の中央部には読み出しゲート;107が
設けられている。本実施の形態による構造を用いれば、
VCCD;100の方向の高密度化を必要とする場合、
Vピッチ:109の縮小化にも関わらず、ほぼ一定の読
み出しゲート幅;110を確保することが可能となる。
従って、垂直方向に倍密度を必要とする全画素読み出し
(Progressive Scan)の用途やハイビジョン用の場合、先
に述べたようなナローチャネル効果に起因する、読み出
し電圧の高電圧化を避けることが可能となる。本実施の
形態においては、画素間において垂直分離部;108を
設けることにより、常に、同じPDのペアを所有する
(たとえば、読み出し時においては、駆動パルスφV
7;117に読み出し電圧を印加することで、常にP
D;105とPD;106のペアに蓄積されていた信号
電荷が混合されVCCD;100に読み出される)よう
に単位画素が構成されている。なお、本実施の形態にお
いて、1層目のポリシリコンと2層目のポリシリコンに
おいては互いの構成および役割が逆になろうと問題はな
い。また、印加電圧のパルスの種類も、ここではφV1
よりφV8の8種類について記述したが、φV1とφV
5、φV2とφV6、φV3とφV7、φV4とφV8
をそれぞれに同じ駆動パルスを印加する事により、4種
類以下のパルスを用いても、従来同様の固体撮像装置と
して機能することは言うまでもない。また、本実施の形
態は2層ポリシリコン構成により記述されていが、3層
以上のポリシリコン構成を用いても実施可能であること
もつけ加えておく。また、PD;105とPD;106
は読み出しゲート;107の下の半導体基板内におい
て、つながっていても良いし、つながっていなくとも良
い。
FIG. 1 shows a first embodiment. In the present embodiment, the unit pixel is a first-layer polysilicon; 101, a first-layer polysilicon;
Layer polysilicon 103; Second layer polysilicon 10
Electrode 4 and photoelectric conversion unit (Photo Diode) PD; 10
5, PD; A drive pulse φV 1; 111 and a drive pulse φV
2; 112, drive pulse φV3; 113, drive pulse φ
V4; 114, a drive pulse φV5; 115, a drive pulse φV6; 116, a drive pulse φV7; 117, and a drive pulse φV8; 118 are applied. Also, a unit pixel; 12
A read gate 107 is provided at the center of one pixel which is 0. If the structure according to the present embodiment is used,
VCCD; When high density in the direction of 100 is required,
Despite the reduction of the V pitch: 109, an almost constant read gate width; 110 can be secured.
Therefore, all pixel readouts that require double density in the vertical direction
In the case of (Progressive Scan) applications or HDTV applications, it is possible to avoid increasing the read voltage due to the narrow channel effect as described above. In the present embodiment, by providing the vertical separation portion 108 between pixels, the same PD pair is always possessed (for example, at the time of reading, the driving pulse φV
7; 117 by applying a read voltage to P
D; 105 and PD; 106 are mixed, and the signal charges are mixed and read out to the VCCD; 100). In this embodiment, there is no problem if the configuration and role of the first polysilicon layer and the second polysilicon layer are reversed. Also, the type of pulse of the applied voltage is φV1 here.
Although eight types of φV8 have been described, φV1 and φV8
5, φV2 and φV6, φV3 and φV7, φV4 and φV8
It is needless to say that by applying the same drive pulse to each of them, even if four or less types of pulses are used, the device functions as a conventional solid-state imaging device. Although the present embodiment has been described using a two-layer polysilicon structure, it is to be added that the present invention can be implemented using a three-layer or more polysilicon structure. PD; 105 and PD; 106
May or may not be connected in the semiconductor substrate below the read gate 107.

【0015】図2は、第2の実施の形態を示したもので
ある。なお、図2は、図1において、存在していた垂直
分離部;108をなくし、すべて読み出しゲート;20
7、208で構成したものである。本実施の形態は、単
位画素は、1層目ポリシリコン;201、1層目ポリシ
リコン;202、2層目ポリシリコン;203、2層目
ポリシリコン;204の電極と光電変換部であるPD;
205、PD;206から構成される。VCCD;20
0の電極となる各ポリシリコンには、駆動パルスφV
1;211、駆動パルスφV2;212、駆動パルスφ
V3;213、駆動パルスφV4;214、駆動パルス
φV5;215、駆動パルスφV6;216、駆動パル
スφV7;217、駆動パルスφV8;218が印加さ
れる。また、単位画素;223である1画素の中央部に
は読み出しゲート;207が設けられている。本実施の
形態による構造を用いれば、VCCD;200の方向の
高密度化を必要とする場合、Vピッチ:209の縮小化
にも関わらず、ほぼ一定の読み出しゲート幅;210を
確保することが可能となる。従って、先に述べたような
ナローチャネル効果に起因する、読み出し電圧の高電圧
化を避けることが可能となる。本実施の形態において
は、読み出しゲート;207、読み出しゲート;208
を垂直方向において常にPD間に設けることにより、垂
直方向において単位画素;223をPD1個分ずつずら
して固体撮像装置を構成することが可能となる。たとえ
ば、A_フィールドの読み出し時においては、駆動パル
スφV3;213と駆動パルスφV7;217に読み出
し電圧を印加することで、PD;220とPD;221
のペアに蓄積されていた信号電荷およびPD;205と
PD;206のペアに蓄積されていた信号電荷が互いに
独立に混合されVCCD;200に読み出される、また
続くB_フィールドでは駆動パルスφV5;215と駆
動パルスφV1;211に読み出し電圧を印加すること
で、PD;221とPD;205のペアに蓄積されてい
た信号電荷が独立に混合されVCCD;200に読み出
されるという読み出し方法が実現する。
FIG. 2 shows a second embodiment. Note that FIG. 2 shows a case where the vertical separation portion 108 existing in FIG.
7, 208. In this embodiment mode, the unit pixel is a first-layer polysilicon; 201, a first-layer polysilicon; 202, a second-layer polysilicon; 203, a second-layer polysilicon; ;
205, PD; 206. VCCD; 20
A drive pulse φV
1, 211; drive pulse φV2; 212, drive pulse φ
V3; 213, drive pulse φV4; 214, drive pulse φV5; 215, drive pulse φV6; 216, drive pulse φV7; 217, and drive pulse φV8; 218 are applied. A readout gate 207 is provided at the center of one pixel which is a unit pixel 223. When the structure according to the present embodiment is used, when it is necessary to increase the density in the direction of the VCCD; 200, it is possible to secure a substantially constant read gate width; 210 despite the reduction of the V pitch: 209. It becomes possible. Therefore, it is possible to avoid an increase in the read voltage due to the narrow channel effect as described above. In the present embodiment, the read gate; 207, the read gate;
Is always provided between PDs in the vertical direction, so that the solid-state imaging device can be configured by shifting the unit pixel; 223 by one PD in the vertical direction. For example, when reading the A_field, a read voltage is applied to the drive pulse φV3; 213 and the drive pulse φV7; 217, so that PD; 220 and PD;
206 and the signal charges stored in the pair PD; 205 and PD; 206 are mixed independently and read out to the VCCD; 200. In the subsequent B_field, the driving pulse φV5; By applying a read voltage to the drive pulse φV1 211, a read method is realized in which signal charges accumulated in the pair PD; 221 and PD 205 are independently mixed and read out to the VCCD 200.

【0016】なお、本実施の形態において、1層目のポ
リシリコンと2層目のポリシリコンにおいて互いの構成
および役割が逆になろうと問題はない。また、印加電圧
のパルスの種類も、ここではφV1よりφV8の8種類
について記述したが、φV1とφV5、φV2とφV
6、φV3とφV7、φV4とφV8をそれぞれに同じ
駆動パルスを印加する事により、4種類以下のパルスを
用いても従来同様、固体撮像装置として機能することは
言うまでもない。また、これに限定されるものでもな
い。また、本実施の形態は2層ポリシリコン構成により
記述されていが、3層ポリシリコンあるいは4層ポリシ
リコン構成を用いても実施可能であることも付け加えて
おく。
In this embodiment, there is no problem if the configuration and role of the first polysilicon layer and the second polysilicon layer are reversed. Also, here, eight types of applied voltage pulses are described from φV1 to φV8, but φV1 and φV5, φV2 and φV8
6, by applying the same drive pulse to each of φV3 and φV7 and φV4 and φV8, it goes without saying that even if four or less types of pulses are used, they function as a solid-state imaging device as in the related art. Further, the present invention is not limited to this. Although the present embodiment has been described with a two-layer polysilicon structure, it is to be added that the present embodiment can be implemented using a three-layer polysilicon or a four-layer polysilicon structure.

【0017】次に図3、4、5を用いて、第3の実施の
形態を示す。
Next, a third embodiment will be described with reference to FIGS.

【0018】図3は単位画素の垂直方向の長さを示すV
ピッチ;300の範囲における断面図である。図には、
半導体基板中に設けられた光電変換領域;301である
第1のN層;305、第2のN層;306、第3のN
層;307と、第4のN層;308、第5のN層;30
9および、酸化膜;304を介して読み出しゲートを構
成する1層目ポリシリコン;302と2層目ポリシリコ
ン;303を示す。
FIG. 3 is a graph showing the vertical length V of a unit pixel.
It is sectional drawing in the range of 300 pitches. In the figure,
A photoelectric conversion region provided in a semiconductor substrate; a first N layer, which is 301; a second N layer; 306, a third N layer
Layer; 307; fourth N layer; 308; fifth N layer;
9 and a first-layer polysilicon layer 302 and a second-layer polysilicon layer 303 forming a read gate via an oxide film 304.

【0019】先にも述べたように、第1のN層;30
5、第2のN層;306、第3のN層;307は、光電
変換部を構成するものであり、3回以上に分けたリン等
のN型不純物のイオン注入等を行うことにより形成され
る。第1のN層;305よりも第2のN層;306がN
型不純物濃度が高く、第2のN層;306よりも第3の
N層;307の方がさらにN型不純物濃度が高くなるよ
うに設定されている。第4のN層;308は光電変換領
域;301の半導体基板中で生成された信号電荷をVC
CDを構成している第5のN層309;に読み出すため
の読み出しチャネルを形成するためのものである。
As described above, the first N layer;
5, a second N layer; 306 and a third N layer; 307 constitute a photoelectric conversion portion, and are formed by performing ion implantation or the like of N-type impurities such as phosphorus divided into three or more times. Is done. The second N layer; 306 is more N than the first N layer;
The third N-layer 307 is set to have a higher N-type impurity concentration than the second N-layer 306. A fourth N layer; 308, a signal charge generated in the semiconductor substrate of the photoelectric conversion region;
This is for forming a read channel for reading in the fifth N layer 309 constituting the CD.

【0020】図4には半導体内部の不純物分布を見やす
くする目的で、半導体表面と平行なX1−X1’の深さ
の切断面を上面より描いた図を示している。先にも述べ
たように、第5のN層;309は垂直方向の電荷転送手
段であるVCCD部を構成するものである。
FIG. 4 is a diagram illustrating a cut surface parallel to the semiconductor surface and having a depth of X1-X1 'drawn from the upper surface for the purpose of making it easier to see the impurity distribution inside the semiconductor. As described above, the fifth N layer 309 constitutes a VCCD portion which is a vertical charge transfer means.

【0021】図5は、図3、図4で示した単位画素内に
おける信号電荷読み出し時の、ポテンシャル分布を示し
たものである。
FIG. 5 shows a potential distribution at the time of reading out signal charges in the unit pixel shown in FIGS.

【0022】ここでは、1層目ポリシリコン;302に
読み出し用の電圧(例えば15V)を印加した場合の半
導体内部のポテンシャル分布を示している。ここにおい
て、第1のN層;305よりも第2のN層;306の方
がN型不純物濃度が高く、第2のN層;306よりも第
3のN層;307の方がさらにN型不純物濃度が高くな
るように設定されている。図に示すように、単位画素に
おいて、光電変換部周辺領域を形成する第1のN層;3
05の領域から1層目ポリシリコン;302下に形成さ
れた第4のN層;308内に形成される読み出しチャネ
ルに近づくにつれ、半導体内部には、単調なポテンシャ
ル勾配が生じ、矢印で示すように信号電荷;310のド
リフト移動をスムースに行うことを可能としている。
Here, the potential distribution inside the semiconductor when a voltage for reading (for example, 15 V) is applied to the first layer of polysilicon 302 is shown. Here, the second N layer; 306 has a higher N-type impurity concentration than the first N layer; 305, and the third N layer; The mold impurity concentration is set to be high. As shown in the figure, in the unit pixel, a first N layer forming a peripheral region of the photoelectric conversion unit; 3
As the read channel formed in the fourth N layer 308 formed below the first polysilicon layer 302 from the region 05 is approached, a monotonous potential gradient is generated inside the semiconductor, as indicated by the arrow. And the drift movement of the signal charge 310 can be performed smoothly.

【0023】本説明においては、光電変換領域:301
に対して、第1のN層;305から、第3のN層;30
7までの3種類の注入領域を設定したが、異なる濃度を
もつ不純物濃度分布層が2種類の注入領域から形成され
ても、あるいは、3種類以上であっても、さらに光電変
換部周辺領域において部分的にP型不純物を用いても、
光電変換部周辺領域から読み出しゲートである1層目ポ
リシリコン;302の下に形成された読み出しチャネル
に近づくにつれ、半導体内部に単調なポテンシャル勾配
が生じさせるという機能を発現させる事が可能である事
をつけ加えておく。
In the present description, the photoelectric conversion area: 301
From the first N layer; 305 to the third N layer;
Although three types of implantation regions up to 7 are set, even if impurity concentration distribution layers having different concentrations are formed from two types of implantation regions, or three types or more, the impurity concentration distribution layers in the photoelectric conversion unit peripheral region are further increased. Even if a P-type impurity is partially used,
A function of generating a monotonous potential gradient inside the semiconductor as approaching the read channel formed under the first-layer polysilicon; 302, which is a read gate from the photoelectric conversion portion peripheral region. Is added.

【0024】次に図6、7、8を用いて、第4の実施の
形態を示す。
Next, a fourth embodiment will be described with reference to FIGS.

【0025】図6は単位画素の垂直方向の長さを示すV
ピッチ;400の範囲における断面図である。図には、
半導体基板中に設けられた光電変換領域;401である
第1のN層;405と第4のN層;406、第5のN
層;407、酸化膜;404を介して読み出しゲートを
構成する1層目ポリシリコン;402と2層目ポリシリ
コン;403を示す。ここで、2層目ポリシリコン;4
03は、1層目ポリシリコン;402よりも幅が広いた
め、光電変換領域;401において、第1のN層;40
5の上部の1部領域あるいは全領域を覆っている。
FIG. 6 shows the vertical length V of a unit pixel.
It is sectional drawing in the range of the pitch; 400. In the figure,
A photoelectric conversion region provided in a semiconductor substrate; a first N layer 401, which is 401; a fourth N layer; 406, a fifth N layer
A first-layer polysilicon 402 and a second-layer polysilicon 403 forming a read gate via a layer 407 and an oxide film 404 are shown. Here, second-layer polysilicon; 4
03 is a first N layer; 40 in the photoelectric conversion region;
5 covers a partial area or the entire area.

【0026】先にも述べたように、第1のN層;405
は光電変換部を構成するものであり、1回のリン等のN
型不純物イオン注入等を行うことにより形成される。第
4のN層;406は光電変換領域;401の半導体基板
中で生成された信号電荷をVCCDを構成している第5
のN層407;に読み出すための読み出しチャネルを形
成する為のものである。
As described above, the first N layer;
Constitutes a photoelectric conversion portion, and N such as phosphorus once
It is formed by performing type impurity ion implantation or the like. A fourth N layer; 406 is a signal charge generated in the semiconductor substrate of the photoelectric conversion region;
In order to form a read channel for reading in the N layer 407;

【0027】図7には半導体内部の不純物分布を見やす
くする目的で、半導体表面と平行なX2−X2’の深さ
の切断面を上面より描いた図を示している。先にも述べ
たように、第5のN層;407は垂直方向の電荷転送手
段であるVCCD部を構成するものである。
FIG. 7 is a diagram in which a cut surface at a depth of X2-X2 'parallel to the semiconductor surface is drawn from the upper surface for the purpose of making it easier to see the impurity distribution inside the semiconductor. As described above, the fifth N layer; 407 constitutes a VCCD portion which is a vertical charge transfer means.

【0028】図8は、図6、図7で示した単位画素にお
けるの信号電荷読み出し時の、ポテンシャル分布を示し
たものである。
FIG. 8 shows a potential distribution at the time of reading out signal charges from the unit pixels shown in FIGS. 6 and 7.

【0029】ここでは、1層目ポリシリコン;402に
読み出し用の電圧(例えば15V)を印加し、さらに、
2層目ポリシリコン;403にも1層目ポリシリコン;
402に印加するものと同じ、もしくは、少し低い電圧
(例えば13V)を印加した場合の半導体内部のポテン
シャル分布を示している。ここで、2層目ポリシリコ
ン;403は、光電変換領域;401において、第1の
N層;405の上部の少なくとも1部領域を覆ってい
る。図に示すように、単位画素において、光電変換部周
辺領域を形成する第1のN層;405の領域から1層目
ポリシリコン;402下に形成された第4のN層;40
6内に形成される読み出しチャネルに近づくにつれ、半
導体内部には、単調なポテンシャル勾配が生じ、矢印で
示すように信号電荷;408のドリフト移動をスムース
に行うことを可能としている。
Here, a read voltage (for example, 15 V) is applied to the first polysilicon layer 402;
Second layer polysilicon; 403 also first layer polysilicon;
A potential distribution inside the semiconductor when the same or slightly lower voltage (for example, 13 V) as that applied to 402 is applied is shown. Here, the second-layer polysilicon 403 covers at least a part of the region above the first N-layer 405 in the photoelectric conversion region 401. As shown in the figure, in the unit pixel, a first N layer forming a photoelectric conversion portion peripheral region; a first layer polysilicon from a region of 405; a fourth N layer formed below 402;
As approaching the read channel formed in 6, a monotonous potential gradient is generated inside the semiconductor, which makes it possible to smoothly carry out the drift movement of the signal charge 408 as shown by the arrow.

【0030】本説明においては、光電変換領域:401
に対して、第1のN層;405から、第4のN層;40
6までの4種類の注入領域を設定したが、注入領域が2
種類以上の濃度をもつ同種の不純物層によって形成され
ても、さらに光電変換部周辺領域において部分的にP型
不純物を用いても、光電変換部周辺領域から読み出しゲ
ートである1層目ポリシリコン;402の下に形成され
た読み出しチャネルに近づくにつれ、半導体内部に単調
なポテンシャル勾配が生じさせるという機能を発現させ
る事が可能であることをつけ加えておく。
In this description, the photoelectric conversion area: 401
From the first N layer; 405 to the fourth N layer;
Although four types of injection regions up to 6 were set,
A first-layer polysilicon which is a read gate from the photoelectric conversion unit peripheral region even if it is formed by the same kind of impurity layer having a concentration of more than one kind and further uses a P-type impurity partially in the photoelectric conversion unit peripheral region; It should be added that a function of generating a monotonous potential gradient inside the semiconductor can be realized as the read channel formed below 402 is approached.

【0031】次に、図9、10、11、12を用いて第
5の実施の形態を示す。
Next, a fifth embodiment will be described with reference to FIGS.

【0032】図9には単位画素のほぼ中央部において垂
直転送手段と平行な線で基板深さ方向に切断した場合の
断面図を示す。Vピッチ;500は単位画素の長さを示
している。また、図には、光電変換領域;501と酸化
膜;504を介した読み出しゲートの1層目ポリシリコ
ン;502と2層目ポリシリコン;503を示してい
る。
FIG. 9 is a cross-sectional view in the case where the unit pixel is cut in the substrate depth direction at a line substantially parallel to the vertical transfer means at a substantially central portion of the unit pixel. V pitch; 500 indicates the length of the unit pixel. In the figure, a first polysilicon layer 502 and a second polysilicon layer 503 of a read gate via a photoelectric conversion region 501 and an oxide film 504 are shown.

【0033】図10には半導体内部の不純物分布を見や
すくするため、半導体表面と平行なX3−X3’の深さ
の位置において切断面を上面より描いた図を示してい
る。ここで、第5のN層;507は垂直方向の電荷転送
手段であるVCCD部を構成するものである。第4のN
層;506は光電変換領域;501の半導体基板中で生
成された信号電荷をVCCDを構成している第5のN
層;507に読み出すための読み出しチャネルを形成す
る。図には、第1のN層;505、1層目ポリシリコ
ン;502の下に形成された第4のN層;506と1層
目ポリシリコン:501の下に形成された3角形の注入
形状を有するP層:508が示されている。3角形の注
入形状をもつP層:508は、その後の熱拡散工程によ
り、垂直転送手段であるVCCDの転送路を形成する第
5のN層:507に向かうにつれてN層の不純物濃度が
高くなるようになるため、(後述するように、例えば1
層目ポリシリコン;502の電極に読み出し電圧+15
Vを印加した場合)読み出し時におけるポテンシャル電
位も単調に高くなり、読み出しチャネルから垂直転送手
段へのドリフト移動を短時間に行うことが可能となる。
FIG. 10 is a diagram in which a cut surface is drawn from the upper surface at a position of X3-X3 'parallel to the semiconductor surface to make it easier to see the impurity distribution inside the semiconductor. Here, a fifth N layer; 507 constitutes a VCCD section which is a vertical charge transfer means. 4th N
Layer; 506 is a photoelectric conversion region; 501, the signal charges generated in the semiconductor substrate of the fifth
Layer; forming a read channel for reading. In the figure, a first N layer; 505, a first polysilicon layer; a fourth N layer formed below 502; a triangular implantation formed below 506 and a first polysilicon layer 501; A P-layer with shape: 508 is shown. In the P layer 508 having a triangular implantation shape, the impurity concentration of the N layer becomes higher toward the fifth N layer 507 forming the transfer path of the vertical transfer means VCCD by the subsequent thermal diffusion process. (For example, 1
Readout voltage +15 applied to 502 electrode
The potential at the time of reading (when V is applied) also increases monotonically, and the drift movement from the reading channel to the vertical transfer means can be performed in a short time.

【0034】図11は、単位画素のほぼ半分を鳥瞰図に
て示したものである。
FIG. 11 shows a bird's-eye view of almost half of the unit pixel.

【0035】図12は、図9、図10で示した画素構造
において、1層目ポリシリコン;502に読み出し用の
電圧(例えば、1層目ポリシリコン;502の電極に読
み出し電圧+15Vを印加した)場合の半導体内部のポ
テンシャル分布を示している。このとき、光電変換部周
辺領域である第1のN層;505の領域から1層目ポリ
シリコン;502下に形成された第4のN層;506内
に形成される読み出しチャネルに移動した信号電荷は、
チャネル内の不純物濃度勾配に基づいて生じたチャネル
内部の単調なポテンシャル勾配により、矢印方向にドリ
フト電界を用いて移動する。
FIG. 12 shows that in the pixel structure shown in FIGS. 9 and 10, a readout voltage was applied to the first-layer polysilicon 502 (for example, +15 V was applied to the electrode of the first-layer polysilicon 502). 2) shows the potential distribution inside the semiconductor in the case (1). At this time, a signal moved from a region of the first N layer 505 which is a peripheral region of the photoelectric conversion portion to a read channel formed in the fourth N layer formed under the first polysilicon layer 502 from the region of 505 The charge is
Due to the monotonous potential gradient inside the channel generated based on the impurity concentration gradient in the channel, the channel moves in the direction of the arrow using the drift electric field.

【0036】本説明においては、P層;508はボロン
等のP型不純物イオン注入等の注入形状を3角形に想定
しているが、注入形状としてはVCCDの転送路に相当
する第5のN層;507に近づくにつれ注入領域の幅を
狭める形状であれば扇型でも台形でも1層目ポリシリコ
ン;502の下に形成された読み出しチャネル内部に単
調なポテンシャル勾配が生じさせるという機能を発現で
きると言うことを強調しておく。
In this description, the P layer 508 is assumed to have a triangular implantation shape such as P-type impurity ion implantation of boron or the like, but the fifth N-type implantation shape corresponding to the transfer path of the VCCD is assumed. Layer; a function of generating a monotonous potential gradient inside the read channel formed under the first-layer polysilicon 502 whether it is a sector shape or a trapezoidal shape as long as the width of the implantation region is reduced as it approaches 507. It is emphasized that.

【0037】次に図13、14、15、16、を用いて
第6の実施の形態を示す。
Next, a sixth embodiment will be described with reference to FIGS. 13, 14, 15, and 16. FIG.

【0038】図13には単位画素のほぼ中央部において
垂直転送手段と平行な線で基板深さ方向に切断した場合
の断面図を示す。Vピッチ;600は単位画素の長さを
示している。また、図には、光電変換領域;601と酸
化膜;604を介した読み出しゲートの1層目ポリシリ
コン;602と2層目ポリシリコン;603を示してい
る。
FIG. 13 is a cross-sectional view in the case where the unit pixel is cut in the depth direction of the substrate at a substantially central portion of the unit pixel along a line parallel to the vertical transfer means. V pitch; 600 indicates the length of the unit pixel. The figure also shows a first-layer polysilicon layer 602 and a second-layer polysilicon layer 603 of a read gate via a photoelectric conversion region 601 and an oxide film 604.

【0039】図14には半導体内部の不純物分布を見や
すくするため、半導体表面と平行なX4−X4’の深さ
の位置において切断面を上面より描いた図を示してい
る。ここで、第5のN層;607は垂直方向の電荷転送
手段であるVCCD部を構成するものである。第4のN
層;606は光電変換領域である第1のN層;605の
半導体基板中で生成された信号電荷をVCCDを構成し
ている第5のN層;607に読み出すための読み出しチ
ャネルを形成する。図には、第1のN層;605、1層
目ポリシリコン;602の下に形成されたP層;608
と1層目ポリシリコン:602の下に形成された3角形
の注入形状を有する第4のN層:606が示されてい
る。3角形の注入形状を有する第4のN層:606は、
その後の熱拡散工程により、垂直転送手段であるVCC
Dの転送路を形成する第5のN層:607に向かうにつ
れてN層の不純物濃度が高くなるようになるため、(後
述するように、例えば1層目ポリシリコン;602の電
極に読み出し電圧+15Vを印加した場合)読み出し時
におけるポテンシャル電位も単調に高くなり、読み出し
ゲートである1層目ポリシリコン:602から垂直転送
手段へのドリフト移動を短時間に行うことが可能とな
る。
FIG. 14 is a diagram in which a cut surface is drawn from the upper surface at a position of a depth of X4-X4 'parallel to the semiconductor surface in order to make the impurity distribution inside the semiconductor easier to see. Here, a fifth N layer; 607 constitutes a VCCD portion which is a vertical charge transfer means. 4th N
A layer 606 forms a read channel for reading out signal charges generated in the semiconductor substrate of the first N layer 605 which is a photoelectric conversion region to a fifth N layer 607 constituting the VCCD. In the figure, a first N layer; 605, a first polysilicon layer; a P layer formed under 602;
And a fourth N layer 606 having a triangular implant shape formed under the first polysilicon layer 602. A fourth N layer 606 having a triangular implant shape:
By the subsequent heat diffusion process, the vertical transfer means VCC
Since the impurity concentration of the N-layer becomes higher toward the fifth N-layer 607 forming the transfer path for D, as described later (for example, a first polysilicon layer; The potential potential at the time of reading also increases monotonically, and the drift movement from the first-layer polysilicon 602 serving as the reading gate to the vertical transfer means can be performed in a short time.

【0040】図15は、単位画素のほぼ半分を鳥瞰図に
て示したものである。
FIG. 15 shows a bird's-eye view of almost half of the unit pixel.

【0041】図16は、図13、14で示した画素構造
において、1層目ポリシリコン;602に読み出し用の
電圧(例えば、1層目ポリシリコン;602の電極に読
み出し電圧+15Vを印加した)場合の半導体内部のポ
テンシャル分布を示している。このとき、光電変換部周
辺領域である第1のN層;605の領域から1層目ポリ
シリコン;602下に形成された3角形の注入形状を有
する第4のN層;606内に形成される読み出しチャネ
ルに移動した信号電荷は、チャネル内の不純物濃度勾配
に基づいて生じたチャネル内部の単調なポテンシャル勾
配により、矢印方向にドリフト電界を用いて移動する。
FIG. 16 shows a readout voltage applied to the first-layer polysilicon 602 (for example, a readout voltage +15 V applied to the first-layer polysilicon 602 electrode) in the pixel structure shown in FIGS. 3 shows a potential distribution inside the semiconductor in the case. At this time, the first N layer which is a peripheral region of the photoelectric conversion portion; the first polysilicon from the region of 605; the fourth N layer having a triangular implantation shape formed below the first polysilicon layer 602; The signal charge that has moved to the read channel moves using a drift electric field in the direction of the arrow due to a monotonous potential gradient inside the channel generated based on the impurity concentration gradient in the channel.

【0042】本説明においては、第4のN層;606は
リン等のN型不純物イオン注入等の注入形状を3角形に
想定しているが、注入形状としてはVCCDの転送路に
相当する第5のN層;607に近づくにつれ注入領域の
幅を広げる形状であれば逆扇型でも逆台形型でも良く、
1層目ポリシリコン;602の下に形成された読み出し
チャネル内部に単調なポテンシャル勾配が生じさせると
いう機能を発現できるということを強調しておく。
In the present description, the fourth N layer 606 is assumed to have a triangular implantation shape such as the implantation of N-type impurity ions such as phosphorus, but the fourth N layer 606 corresponds to the transfer path of the VCCD. An N-layer of 5; an inverted fan type or an inverted trapezoidal type as long as the width of the injection region is increased as approaching 607;
It is emphasized that the function of generating a monotonous potential gradient inside the read channel formed below the first polysilicon layer 602 can be realized.

【0043】次に図17、18、19、20を用いて、
第7の実施の形態を示す。
Next, referring to FIGS. 17, 18, 19 and 20,
A seventh embodiment will be described.

【0044】図17には単位画素のほぼ中央部において
垂直転送手段と平行な線で基板深さ方向に切断した場合
の断面図を示す。Vピッチ;700は単位画素の長さを
示している。また、図には、光電変換領域;701と酸
化膜;704を介した読み出しゲートの1層目ポリシリ
コン;702と2層目ポリシリコン;703を示してい
る。
FIG. 17 is a cross-sectional view in the case where the unit pixel is cut at a substantially central portion of the unit pixel along a line parallel to the vertical transfer means in the depth direction of the substrate. V pitch; 700 indicates the length of the unit pixel. The figure also shows a first-layer polysilicon layer 702 and a second-layer polysilicon layer 703 of a read gate via a photoelectric conversion region 701 and an oxide film 704.

【0045】図18には半導体内部の不純物分布を見や
すくするため、半導体表面と平行なX5−X5’の深さ
の位置において切断面を上面より描いた図を示してい
る。ここで、第5のN層;707は垂直方向の電荷転送
手段であるVCCD部を構成するものである。第4のN
層;706および第7のN層;709は光電変換領域で
ある第1のN層;705の半導体基板中で生成された信
号電荷をVCCDを構成している第5のN層;707に
読み出すための読み出しチャネルを形成する。図には、
第1のN層;705、P層;708、第4のN層;70
6、第7のN層;709が示されている。第4のN層:
706よりも、第7のN層の方の不純物濃度が高くなる
ようイオン注入等に代表される不純物注入を行うため、
(後述するように、例えば1層目ポリシリコン;702
の電極に読み出し電圧+15Vを印加した場合)読み出
し時におけるポテンシャル電位も単調に高くなり、読み
出しゲートである1層目ポリシリコン:702から垂直
転送手段へのドリフト移動を短時間に行うことが可能と
なる。
FIG. 18 is a diagram in which a cut surface is drawn from the upper surface at a position of X5-X5 ′ parallel to the semiconductor surface to make it easier to see the impurity distribution inside the semiconductor. Here, a fifth N layer; 707 constitutes a VCCD portion as a vertical charge transfer means. 4th N
706 and a seventh N layer; 709 is a first N layer which is a photoelectric conversion region; 705 is a signal charge generated in a semiconductor substrate of 705 is read out to a fifth N layer constituting a VCCD; A read channel for reading. In the figure,
A first N layer; 705, a P layer; 708, a fourth N layer;
6, a seventh N-layer; 709 is shown. Fourth N-layer:
Since impurity implantation such as ion implantation is performed so that the impurity concentration of the seventh N layer becomes higher than that of 706,
(As described later, for example, first-layer polysilicon; 702
When a read voltage of +15 V is applied to the first electrode), the potential at the time of reading also increases monotonically, and the drift movement from the first-layer polysilicon 702 as the read gate to the vertical transfer means can be performed in a short time. Become.

【0046】図19は、単位画そのほぼ半分を鳥瞰図に
て示したものである。
FIG. 19 is a bird's-eye view showing almost half of the unit image.

【0047】図20は、図17、18で示した画素構造
において、1層目ポリシリコン;702に読み出し用の
電圧(例えば、1層目ポリシリコン;702の電極に読
み出し電圧+15Vを印加した)場合の半導体内部のポ
テンシャル分布を示している。このとき、光電変換部周
辺領域である第1のN層;705の領域から1層目ポリ
シリコン;702下に形成された第4のN層;706お
よび第7のN層;709に内に形成される読み出しチャ
ネルに移動した信号電荷は、チャネル内の不純物濃度勾
配に基づいて生じたチャネル内部の単調なポテンシャル
勾配により、矢印方向にドリフト電界を用いて移動す
る。
FIG. 20 shows a readout voltage applied to the first-layer polysilicon 702 in the pixel structure shown in FIGS. 17 and 18 (for example, a readout voltage +15 V applied to the electrode of the first-layer polysilicon 702). 3 shows a potential distribution inside the semiconductor in the case. At this time, the first N-layer, which is the peripheral region of the photoelectric conversion portion; the first polysilicon from the region of 705; the fourth N-layer formed below 702; 706 and the seventh N-layer; The signal charge that has moved to the read channel to be formed moves using a drift electric field in the direction of the arrow due to a monotonous potential gradient inside the channel generated based on the impurity concentration gradient in the channel.

【0048】本説明においては、第4のN層;706お
よび第7のN層;709という2種類のN型不純物イオ
ン注入層を想定しているが、さらに多い種類の不純物イ
オン注入層を1層目ポリシリコン;702の下に形成す
る事によっても、N型に次第に濃くなるように注入する
ことにより、読み出しチャネル内部に単調なポテンシャ
ル勾配を生じさせるという機能を発現できると言うこと
を強調しておく。
In this description, two types of N-type impurity ion implanted layers, that is, a fourth N layer; 706 and a seventh N layer; 709, are assumed. It is emphasized that the function of generating a monotonous potential gradient inside the readout channel can also be exhibited by forming the layer polysilicon below the layer 702 and implanting it gradually into the N-type, so that the potential becomes monotonic. Keep it.

【0049】次に図21、22、23、24を用いて第
8の実施の形態を示す。図21には単位画素のほぼ中央
部において垂直転送手段と平行な線で基板深さ方向に切
断した場合の断面図を示す。Vピッチ;800は単位画
素の長さを示している。また、図には、光電変換領域;
801と酸化膜;804を介した読み出しゲートの1層
目ポリシリコン;802と2層目ポリシリコン;803
を示している。
Next, an eighth embodiment will be described with reference to FIGS. 21, 22, 23 and 24. FIG. 21 is a cross-sectional view of a case where the unit pixel is cut in the substrate depth direction at a line substantially parallel to the vertical transfer unit at a substantially central portion. V pitch; 800 indicates the length of the unit pixel. In the figure, the photoelectric conversion region;
801 and oxide film; first layer polysilicon of read gate via 804; 802 and second layer polysilicon; 803
Is shown.

【0050】図22には半導体内部の不純物分布を見や
すくするため、半導体表面と平行な1層目ポリシリコン
の位置における切断面を上面より描いた図を示してい
る。ここで、第5のN層;807は垂直方向の電荷転送
手段であるVCCD部を構成するものである。第4のN
層;806は光電変換領域である第1のN層;805の
半導体基板中で生成された信号電荷をVCCDを構成し
ている第5のN層;807に読み出すための読み出しチ
ャネルを形成する。図には、第1のN層;805、第4
のN層;806および1層目ポリシリコン;802が示
されている。1層目ポリシリコン802はVCCDであ
る第5のN層に近づくにつれ、幅が広くなるような台形
あるいはくさび形に相当する形状を有しているため、
(後述するように、例えば1層目ポリシリコン;802
の電極に読み出し電圧+15Vを印加した場合)ナロー
チャネル効果により、第5のN層;807に向けて、そ
の読み出し時におけるポテンシャル電位も単調に高くな
り、読み出しゲートである1層目ポリシリコン:802
から垂直転送手段へのドリフト移動を短時間に行うこと
が可能となる。
FIG. 22 is a diagram in which the cut surface at the position of the first-layer polysilicon parallel to the semiconductor surface is drawn from the upper surface so that the impurity distribution inside the semiconductor can be easily seen. Here, a fifth N layer; 807 constitutes a VCCD portion as a vertical charge transfer means. 4th N
A layer 806 forms a read channel for reading out signal charges generated in the semiconductor substrate of the first N layer 805 which is a photoelectric conversion region to a fifth N layer 807 constituting the VCCD. In the figure, the first N layer;
806 and a first polysilicon layer 802 are shown. The first-layer polysilicon 802 has a shape corresponding to a trapezoid or a wedge that becomes wider as approaching the fifth N-layer which is a VCCD.
(As described later, for example, first-layer polysilicon; 802
When a read voltage of +15 V is applied to the first electrode), the potential at the time of reading increases monotonically toward the fifth N-layer; 807 due to the narrow channel effect, and the first-layer polysilicon as the read gate: 802
Drift movement from the vertical transfer means to the vertical transfer means can be performed in a short time.

【0051】図23は、単位画素のほぼ半分を鳥瞰図に
て示したものである。
FIG. 23 shows a bird's-eye view of almost half of the unit pixel.

【0052】図24は、図21、22で示した画素構造
において、1層目ポリシリコン;802に読み出し用の
電圧(例えば、1層目ポリシリコン;802の電極に読
み出し電圧+15Vを印加した)場合の半導体内部のポ
テンシャル分布を示している。このとき、光電変換部周
辺領域である第1のN層;805の領域から1層目ポリ
シリコン;802下に形成された第4のN層;806内
に形成される読み出しチャネルに移動した信号電荷は、
1層目ポリシリコンの形状が生み出すナローチャネル効
果により生じたチャネル内部の単調なポテンシャル勾配
により、矢印方向にドリフト電界を用いて移動する。
FIG. 24 shows a readout voltage applied to the first-layer polysilicon 802 in the pixel structure shown in FIGS. 21 and 22 (for example, a readout voltage +15 V applied to the electrode of the first-layer polysilicon 802). 3 shows a potential distribution inside the semiconductor in the case. At this time, a signal moved from the region of the first N layer 805 which is a peripheral region of the photoelectric conversion portion to the readout channel formed in the fourth N layer formed under the first polysilicon layer 802 from the region of 805 The charge is
Due to the monotonous potential gradient inside the channel caused by the narrow channel effect created by the shape of the first-layer polysilicon, it moves using a drift electric field in the direction of the arrow.

【0053】次に図25、26を用いて第9の実施の形
態を示す。
Next, a ninth embodiment will be described with reference to FIGS.

【0054】図25、26は図9、10、11、12に
示した素子構造を単位画素を採用して、図1に示した配
置関係を実現した2次元固体撮像装置の一例を示したも
のである。
FIGS. 25 and 26 show an example of a two-dimensional solid-state imaging device in which the element structure shown in FIGS. 9, 10, 11, and 12 employs unit pixels to realize the arrangement shown in FIG. It is.

【0055】図25に2次元アレイ化された固体撮像装
置の上面図を示す。中の構造が見やすいように、右下に
向かって素子の1部をえぐって描いている。構成要素は
1層目ポリシリコン;901、2層目ポリシリコン;9
02、光電変換部であるPD(Photodiode);903、
(例えば、1層目ポリシリコンと2層目ポリシリコンの
ゲートにより形成される)読み出しゲート;904、読
み出しゲート下の半導体中に形成される(ここではN層
の)読み出しチャネル;905、信号電荷が水平方向に
隣接する単位画素のVCCDに誤って流入することを防
ぐためのP層;906、VCCDの転送チャネル領域を
規定するためのP層;907、矢印の方向に信号電荷を
転送するためのVCCD;908である。単位画素;9
00は一点鎖線で示した領域で示される。この、2次元
アレイ化された固体撮像装置を駆動するためには、駆動
パルスφV1;911、駆動パルスφV2;912、駆
動パルスφV3;913、駆動パルスφV4;914、
駆動パルスφV5;915、駆動パルスφV6;91
6、駆動パルスφV7;917、駆動パルスφV8;9
18の合計8相の駆動パルスが採用されている。
FIG. 25 is a top view of a solid-state imaging device formed in a two-dimensional array. A part of the device is drawn toward the lower right so that the structure inside can be easily seen. The components are first layer polysilicon; 901, second layer polysilicon; 9
02, PD (Photodiode) which is a photoelectric conversion unit;
A read gate (formed of, for example, a first-layer polysilicon gate and a second-layer polysilicon gate); 904; a read channel (here, an N-layer) formed in a semiconductor below the read gate; 905; P layer for preventing erroneously flowing into the VCCD of the unit pixel adjacent in the horizontal direction; 906, a P layer for defining a transfer channel region of the VCCD; 907, for transferring signal charges in the direction of the arrow VCCD; 908. Unit pixel; 9
00 is indicated by an area indicated by a chain line. In order to drive the two-dimensionally arrayed solid-state imaging device, a driving pulse φV1; 911, a driving pulse φV2; 912, a driving pulse φV3; 913, a driving pulse φV4;
Drive pulse φV5; 915, drive pulse φV6; 91
6, drive pulse φV7; 917, drive pulse φV8; 9
A total of eighteen eight-phase drive pulses are employed.

【0056】図26に2次元アレイ化された固体撮像装
置の鳥瞰図を示す。中の構造が見やすいように図面の下
方向に向かって1部をえぐって描いている。本実施の形
態においては、先にも述べたように、読み出しゲート構
造は図9、10、11、12にて示したものを採用した
が、図13〜16、図17〜20、図21〜24に示し
た画素構造を用いることも可能なことは言うまでもな
い。
FIG. 26 is a bird's-eye view of the solid-state imaging device formed into a two-dimensional array. Part of the structure is drawn downward in the figure to make it easier to see the structure inside. Form of this implementation
Oite the state, as mentioned above, the read gate structure is adopted that shown in FIGS. 9, 10, 11, 12, 13-16, 17-20, Figure 21-24 It is needless to say that the pixel structure shown in FIG.

【0057】次に、図27、28、29、図30を用い
て第10の実施の形態を示す。
Next, a tenth embodiment will be described with reference to FIGS. 27, 28, 29 and 30.

【0058】図27、28、29に信号電荷転送図を、
図30にタイミングチャートを示し、光電変換部のVC
CDおける8相電極構造を有する固体撮像装置の信号電
荷読み出し/転送動作の一例を示す。
FIGS. 27, 28 and 29 show signal charge transfer diagrams.
FIG. 30 is a timing chart showing the VC of the photoelectric conversion unit.
An example of a signal charge read / transfer operation of a solid-state imaging device having an eight-phase electrode structure in a CD will be described.

【0059】図27は、図25、26で示した8相電極
構造を有する固体撮像装置をNTSC準拠の走査モード
にて読み出し/転送動作を行う際のタイムチャートを表
した図である。図では、横軸に時間、縦軸にA−フィー
ルド期間;1001およびB−フィールド期間;100
5に入射した光に対して光電変換され蓄積された信号電
荷量Qsig;1000を示している。ここで、A−フ
ィールド期間;1001における信号電荷の読み出し時
刻であるTAF1;1003とB−フィールド期間;1
005における信号電荷の読み出し時刻であるTBF
1;1007は、各フィールドにおいてV−ブランク期
間にはいった直後に設定されているものとして説明をす
すめるが、本発明は読み出し時刻を特にこれに限定する
ものではない事を強調しておく。
FIG. 27 is a diagram showing a time chart when the solid-state imaging device having the eight-phase electrode structure shown in FIGS. 25 and 26 performs a read / transfer operation in a scanning mode conforming to NTSC. In the figure, the horizontal axis represents time, and the vertical axis represents A-field periods; 1001 and B-field periods;
5 shows a signal charge amount Qsig; Here, an A-field period; TAF1, which is a reading time of the signal charge in 1001, and a B-field period;
TBF, which is the read time of the signal charge in 005
1; 1007 will be described as being set immediately after entering the V-blank period in each field, but it should be emphasized that the present invention does not particularly limit the read time.

【0060】図28に2画素混合を行う読み出し/転送
動作の1例を示す。左端には各画素が有するVCCDの
転送電極に印加される8相の駆動パルス(駆動パルスφ
V1;1021、駆動パルスφV2;1022、駆動パ
ルスφV3;1023、駆動パルスφV4;1024、
駆動パルスφV5;1025、駆動パルスφV6;10
26、駆動パルスφV7;1027、駆動パルスφV
8;1028)を示し、TAF1;1003の読み出し
動作から開始される信号電荷パケットを用いた一連の信
号電荷転送動作の流れを時間を追って(ここでは1クロ
ック毎に)、TAF16;1004の時刻まで模式的に
描いている。
FIG. 28 shows an example of a read / transfer operation for mixing two pixels. At the left end, an eight-phase drive pulse (drive pulse φ) applied to the transfer electrode of the VCCD of each pixel.
V1; 1021, drive pulse φV2; 1022, drive pulse φV3; 1023, drive pulse φV4;
Drive pulse φV5; 1025, drive pulse φV6; 10
26, drive pulse φV7; 1027, drive pulse φV
8; 1028), and the flow of a series of signal charge transfer operations using signal charge packets started from the read operation of TAF1; 1003 is followed by time (here, every clock) until the time of TAF16; 1004. It is drawn schematically.

【0061】図28において、黒塗りの四角は信号電荷
読み出し;1014、斜線の四角は信号電荷パケット;
1015、白抜きの四角はバリア;1016を示す。左
側に示したA−フィールド;1001ではTAF1;1
003の読み出し動作から3クロック後に、画素;10
10と画素;1011、画素;1012と画素;101
3をそれぞれ混合し、図28の右側に示したB−フィー
ルド;1005では、画素;1011と画素;1012
を混合、画素;1010は図には記入していないが、も
う一つ上の画素と、画素;1013はもう一つ下の画素
と混合する動作が実行される。
In FIG. 28, black squares indicate signal charge readout; 1014, hatched squares indicate signal charge packets;
1015, open squares indicate barriers; 1016. A-field shown on the left; TAF1; 1 in 1001
3 clocks after the read operation of 003, the pixel;
10 and a pixel; 1011; a pixel; 1012 and a pixel; 101
3 are mixed, and the B-field; 1005 shown on the right side of FIG.
, The pixel; 1010 is not shown in the figure, but the operation of mixing another upper pixel and the pixel; 1013 with another lower pixel is executed.

【0062】B−フィールド;1005においても同様
の動作が繰り返される。
The same operation is repeated in the B-field; 1005.

【0063】図29に、図28において、2画素混合さ
れてから信号電荷パケットが最小となる、TAF5;1
030およびTAF7;1031時のパケット構成を示
す。1画相当のVCCD長;1040と1041は、図
に示されているようにVCCD電極;1042をそれぞ
れに4つ有している。本実施の形態においては、8相駆
動を用いているため、2画素単位(合計8つのVCCD
電極を所有)の電極をそれぞれ独立に駆動可能である。
結果、信号電荷転送中におけるひとまとまりの信号電荷
パケット;1015は6つとなる。一方、図47に示し
たように、従来の転送方法においては、1画素相当のV
CCD;2220、1画素相当のVCCD;2221が
有するVCCD電極;2222の数は合計4つである。
その信号電荷転送時において、隣接する信号電荷パケッ
トとの混合を避けるためには、電荷転送中におけるバリ
ア;2223に最低限、電極2つ分が必要となることを
鑑みると、信号電荷転送中におけるひとまとまりの信号
電荷パケット;2224は2つとなる。ここで、1画素
に割り振られたVCCD面積をSとすると、従来CCD
においては、1/2Sが信号電荷転送用として確保可能
となる。この点、本発明においては、1画素相当のVC
CD長を従来のものと同じと仮定すれば、6/8Sが信
号電荷転送用として用いられることとなる。結果、信号
電荷パケットを形成するための電極面積に換算して、従
来比1.5倍の面積拡大が実現可能となり、結果、転送
可能な信号電荷量も向上する。
In FIG. 29, in FIG. 28, TAF5; 1 where the signal charge packet is minimized after two pixels are mixed.
030 and TAF7; the packet configuration at 1031 is shown. The VCCD lengths 1040 and 1041 corresponding to one image have four VCCD electrodes 1042 as shown in the figure. In the present embodiment, since eight-phase driving is used, a two-pixel unit (eight VCCDs in total)
) Can be driven independently of each other.
As a result, there are six packets of signal charge packets 1015 during signal charge transfer. On the other hand, as shown in FIG. 47, in the conventional transfer method, V
CCD; 2220; VCCD equivalent to one pixel; VCCD electrodes of 2221;
In order to avoid mixing with adjacent signal charge packets at the time of signal charge transfer, the barrier during charge transfer; A group of signal charge packets; 2224 is two. Here, assuming that the area of the VCCD allocated to one pixel is S, the conventional CCD
In this case, 1 / 2S can be secured for signal charge transfer. In this regard, in the present invention, VC corresponding to one pixel
Assuming that the CD length is the same as the conventional one, 6 / 8S is used for signal charge transfer. As a result, in terms of the electrode area for forming the signal charge packet, the area can be increased 1.5 times as much as that of the related art, and as a result, the transferable signal charge amount also increases.

【0064】図30には、この電荷転送を可能とするた
めの、8相駆動パルス群(駆動パルスφV1;102
1、駆動パルスφV2;1022、駆動パルスφV3;
1023、駆動パルスφV4;1024、駆動パルスφ
V5;1025、駆動パルスφV6;1026、駆動パ
ルスφV7;1027、駆動パルスφV8;1028)
のタイミングチャートをそれぞれA−フィールド、B−
フィールドにおいて、TAF1;1003からTAF1
6;1004までと、TBF1;1007からTBF
1;1008までの期間、図示している。ここで、V
H;1100、VM;1101、VL;1102の電圧
には例えば、15V、0V、−8Vが供給されることを
想定しているが、このような3値電圧および2値電圧に
限定されずとも図28の信号電荷転送が実現可能である
ことをつけ加えておく。
FIG. 30 shows an eight-phase drive pulse group (drive pulse φV1; 102) for enabling this charge transfer.
1, drive pulse φV2; 1022, drive pulse φV3;
1023, drive pulse φV4; 1024, drive pulse φ
V5; 1025, drive pulse φV6; 1026, drive pulse φV7; 1027, drive pulse φV8; 1028)
The timing charts of A-field and B-
In the field, TAF1; TAF1 from 1003
6; up to 1004 and TBF1; 1007 to TBF
1; the period up to 1008 is shown. Where V
H, 1100, VM; 1101, VL; 1102 are assumed to be supplied with, for example, 15 V, 0 V, and -8 V, but are not limited to such a ternary voltage and a binary voltage. It should be added that the signal charge transfer of FIG. 28 is feasible.

【0065】次に、図31、32と図33を用いて第1
1の実施の形態を示す。
Next, referring to FIGS. 31, 32 and 33, the first
1 shows an embodiment.

【0066】図31は、図25、26で示した。8相電
極構造を有する固体撮像装置をNTSC準拠の走査モー
ドにて読み出し/転送動作を行う際、各フィールドにお
いて蓄積時間が長、短の2回以上の撮像を行うためのタ
イムチャートの1例を表した図である。本実施の形態に
おける目的は、外部フレームメモリを用いずに任意フレ
ーム期間中に長短2種類の蓄積時間が設定可能な場合、
長時間露光により低い照度をもつ被写体を撮像し、短時
間露光により高い照度をもつ被写体を撮像し、露光時間
と独立に取り出した信号電荷量から被写体の入射光量を
推定可能とする点にある。
FIG. 31 is shown in FIGS. An example of a time chart for performing two or more imaging operations with a long accumulation time and a short accumulation time in each field when a solid-state imaging device having an eight-phase electrode structure performs a read / transfer operation in a scanning mode conforming to NTSC. FIG. The purpose of this embodiment is to set two types of long and short storage times during an arbitrary frame period without using an external frame memory.
The object is to image a subject having low illuminance by long-time exposure, to image a subject having high illuminance by short-time exposure, and to estimate the amount of incident light on the subject from the exposure time and the signal charge amount extracted independently.

【0067】図32には、図31のタイムチャートに準
じて2画素混合を行う読み出し/転送動作の1例を示
す。左端には、固体撮像装置の偶数行、奇数行を代表す
る各画素(画素;1230、画素;1231、画素;1
232、画素;1233)と各画素が有するVCCDの
転送電極とそれぞれに印加される8相の駆動パルス(駆
動パルスφV1;1241、駆動パルスφV2;124
2、駆動パルスφV3;1243、駆動パルスφV4;
1244、駆動パルスφV5;1245、駆動パルスφ
V6;1246、駆動パルスφV7;1247、駆動パ
ルスφV8;1248)を模式的に示している。また、
TAF1;1203の読み出し動作から開始される信号
電荷パケットを用いた一連の信号電荷転送動作の流れを
時間を追って(ここでは1クロック毎に)、TAF2
7;1205より3クロック後まで描いている。
FIG. 32 shows an example of a read / transfer operation for mixing two pixels according to the time chart of FIG. On the left end, each pixel (pixel; 1230, pixel; 1231, pixel; 1) representing even-numbered rows and odd-numbered rows of the solid-state imaging device
232, pixel; 1233) and the transfer electrodes of the VCCD of each pixel and the eight-phase drive pulse (drive pulse φV1; 1241, drive pulse φV2; 124)
2, drive pulse φV3; 1243, drive pulse φV4;
1244, drive pulse φV5; 1245, drive pulse φ
V6; 1246, drive pulse φV7; 1247, drive pulse φV8; 1248). Also,
The flow of a series of signal charge transfer operations using signal charge packets started from the read operation of TAF1; 1203 is followed by TAF2 (here, every clock).
7; 3 clocks after 1205 are drawn.

【0068】ここで、図31の上側に示したチャートに
は、横軸に時間、縦軸にA−フィールド期間;120
1、B−フィールド期間;1206のそれぞれに入射し
た光に対して画素;1230に代表される任意の奇数行
の単位画素において光電変換され蓄積された信号電荷量
Qsig;1200の時間変化を示す。また、図31の
下側のチャートには、次の偶数行に位置する画素;12
31において光電変換され蓄積された信号電荷量Qsi
g;1219の時間変化を示している。以下、便宜上、
A−フィールド期間;1201における信号電荷の読み
出し時刻であるTAF1;1203およびB−フィール
ド期間;1206における信号電荷の読み出し時刻であ
るTBF1;1208は、各フィールドのV−ブランク
期間直後に設定するものとして説明をすすめるが、本発
明は各読み出し時刻を特にV−ブランク期間直後に限定
するものではない事を強調しておく。
Here, in the chart shown in the upper part of FIG. 31, the horizontal axis represents time, and the vertical axis represents A-field period;
1, a B-field period; 1206, a time change of a signal charge amount Qsig 1200 which is photoelectrically converted and accumulated in an arbitrary odd-numbered unit pixel represented by a pixel 1230 with respect to light incident on each of the pixels. In addition, in the lower chart of FIG. 31, pixels located in the next even-numbered row;
31, the signal charge amount Qsi photoelectrically converted and stored.
g; shows a time change of 1219. Hereinafter, for convenience,
A-field period; TAF1; 1203, which is the reading time of the signal charge in 1201, and B-field period; TBF1, which is the reading time of the signal charge in 1206; 1208, are set immediately after the V-blank period of each field. the description proceeds, however, the present onset
Akira It is emphasized that it is not particularly limited to immediately after the V- blank period each reading time.

【0069】画素;1230では、TAF1;1203
にて第1の露光期間A;1211の読み出しを行った
後、同じA−フィールド期間中にもう一度、TAF1
4;1204にて第2の露光期間A;1212の読み出
しを行う。さらに、この画素;1230ではTAF1
4;1204での読み出しが終わった直後からB−フィ
ールドのTBF14;1209で読み出すための第1の
露光期間B;1213の信号電荷蓄積が始まる。ここ
で、第1の露光期間B;1213はTBF1;1208
からΔT;1217だけ遅れたTBF14;1209の
タイミングにて読み出されるため、第1の露光期間A;
1211よりも2ΔTだけ露光期間が長くなる。
In the pixel; 1230, TAF1; 1203
After reading out the first exposure period A; 1211 in TAF1 again during the same A-field period
4: At 1204, the second exposure period A; 1212 is read. Further, in this pixel; 1230, TAF1
4; Immediately after the reading in 1204 is completed, signal charge accumulation in the first exposure period B; 1213 for reading in the TBF 14; 1209 of the B-field starts. Here, the first exposure period B; 1213 corresponds to TBF1; 1208.
Are read at the timing of TBF 14; 1209 delayed by ΔT; 1217 from the first exposure period A;
The exposure period is longer by 2ΔT than 1211.

【0070】一方、画素;1231では、TAF14;
1204にて第1の露光期間A;1211の読み出しを
行った後、同じA−フィールド期間中にもう一度、TA
F27;1205にて第2の露光期間A;1221の読
み出しを行う。さらに、この画素;1231ではTAF
27;1205での読み出しが終わった直後からB−フ
ィールドのTBF1;1208で読み出すための第1の
露光期間B;1222の信号電荷蓄積が始まる。ここ
で、第1の露光期間B;1222はTBF1;1208
のタイミングにて読み出されるため、第1の露光期間
A;1211よりも2ΔTだけ露光期間が短くなる。結
果、第1の露光期間B;1213と第1の露光期間A;
1220、第1の露光期間A;1211と第1の露光期
間B;1222、では露光時間が同じであるが、第1の
露光期間A;1211と第1の露光期間B;1213と
では互いに2ΔTだけ露光時間が異なる結果となる。
On the other hand, in the pixel 1231, the TAF 14;
After reading out the first exposure period A; 1211 in 1204, the TA is read again during the same A-field period.
In F27; 1205, reading of the second exposure period A; 1221 is performed. In addition, this pixel;
27; Immediately after the reading at 1205 is completed, signal charge accumulation in the first exposure period B; 1222 for reading at TBF1 1208 in the B-field starts. Here, the first exposure period B; 1222 corresponds to TBF1; 1208.
, The exposure period is shorter than the first exposure period A; 1211 by 2ΔT. As a result, a first exposure period B; 1213 and a first exposure period A;
1220, the first exposure period A; 1211 and the first exposure period B; 1222 have the same exposure time, but the first exposure period A; 1211 and the first exposure period B; Only the exposure time is different.

【0071】このことは、ΔTが第1の露光期間A;1
211に比べて無視できる程度に短い場合は、問題とな
らないが、無視できない程度に大きい場合、双方の時間
比で変換するための演算処理を通じて、仮想的に露光期
間を揃える必要がある。
This means that ΔT is equal to the first exposure period A; 1
If it is short enough to be negligible compared to 211, there is no problem, but if it is large enough not to be ignored, it is necessary to virtually align the exposure periods through arithmetic processing for conversion at the time ratio of both.

【0072】ここで、第2の露光時間A;1212、第
2の露光時間B;1214、第2の露光時間A;122
1、第2の露光時間B;1223はそれぞれ、同じΔT
の露光時間を有するように設定されている。
Here, the second exposure time A; 1212, the second exposure time B; 1214, the second exposure time A; 122
1, the second exposure time B; 1223 are the same ΔT
Is set to have an exposure time of

【0073】図32の図を用いて説明を行う。ここで、
黒塗りの四角は信号電荷読み出し;1234、斜線の四
角は信号電荷パケット;1235、白抜きの四角はバリ
ア;1236を示す。
The description will be made with reference to FIG. here,
A solid square indicates a signal charge readout; 1234, a hatched square indicates a signal charge packet; 1235, and a white square indicates a barrier; 1236.

【0074】画素;1230の第1の露光期間A;12
11に得られた信号電荷はTAF1;1203の時刻で
垂直方向の電荷転送手段であるVCCDに読み出され、
この信号は、画素;1231の位置までVCCD中を転
送され、TAF14;1204の時刻において、画素;
1231の第1の露光期間A;1220に得られた信号
電荷が読み出された時点で、VCCD内で加算混合され
る。
First exposure period A of pixel 1230; 12
11 is read out to the vertical charge transfer means VCCD at the time of TAF1;
This signal is transferred in the VCCD to the position of the pixel; 1231. At the time of TAF14; 1204, the pixel;
When the signal charges obtained in the first exposure period A 1212 are read out, they are added and mixed in the VCCD.

【0075】一方、画素;1230の第2の露光期間
A;1212に得られた信号電荷はTAF14;120
4の時刻で垂直方向の電荷転送手段であるVCCDに読
み出され、この信号は、画素;1231の位置までVC
CD中を転送され、TAF27;1205の時刻におい
て、画素;1231の第2の露光期間A;1221に得
られた信号電荷が読み出された時点で、VCCD内で加
算混合される。
On the other hand, the signal charges obtained during the second exposure period A;
At time 4, the signal is read out to the vertical charge transfer means VCCD, and this signal is transferred to the pixel;
The signal charges are transferred through the CD, and at the time of TAF 27; 1205, when the signal charges obtained in the second exposure period A; 1221 of the pixel 1231 are read out, they are added and mixed in the VCCD.

【0076】B−フィールド;1206においても、同
様な動作が繰り返される。これにより、A−フィール
ド、B−フィールドのそれぞれにおいて、第2の露光期
間を揃えることが可能となる。
The same operation is repeated in B-field; 1206. This makes it possible to make the second exposure period uniform in each of the A-field and the B-field.

【0077】ここでは、第1の露光期間および第2の露
光期間において得られた信号電荷に対する信号電荷パケ
ットをともに2個づつに設定したが、特にこの個数に限
定するものではなく、1個と3個でも良いし、3個と1
個でも良いことをつけ加えておく。また、ΔT;121
5、ΔT;1216、ΔT;1217、ΔT;1218
は図32においては、基準クロック換算で13クロック
分にて記述されているが、転送を行わずにあるいは逆方
向の転送を部分的に用いることにより13クロック以上
に可変とする用い方も十分可能である事を強調してお
く。
Here, the signal charge packets for the signal charges obtained in the first exposure period and the second exposure period are both set to two. However, the present invention is not limited to this number, and is not limited to one. Three or three and one
I'll add things that can be individual. ΔT; 121
5, ΔT; 1216, ΔT; 1217, ΔT; 1218
In FIG. 32, 13 clocks are described in terms of a reference clock. However, it is sufficiently possible to use a variable clock of 13 clocks or more without performing the transfer or by partially using the transfer in the reverse direction. It is emphasized that

【0078】図33には、この電荷転送を可能とするた
めの、8相駆動パルス群(駆動パルスφV1;124
1、駆動パルスφV2;1242、駆動パルスφV3;
1243、駆動パルスφV4;1244、駆動パルスφ
V5;1245、駆動パルスφV6;1246、駆動パ
ルスφV7;1247、駆動パルスφV8;1248)
のタイミングチャートをそれぞれA−フィールド、B−
フィールドにおいて、TAF1;1203からTAF2
7;1205から3クロック後までと、TBF1;12
08からTBF27;1210から3クロック後までの
期間、図示している。ここで、VH;1300、VM;
1301、VL;1302の電圧には例えば、15V、
0V、−8Vが供給されることを想定しているが、この
ように限定された3値電圧ならずとも、図32の信号電
荷転送が実現可能であることをつけ加えておく。
FIG. 33 shows an eight-phase drive pulse group (drive pulse φV1; 124) for enabling this charge transfer.
1, drive pulse φV2; 1242, drive pulse φV3;
1243, drive pulse φV4; 1244, drive pulse φ
V5; 1245, drive pulse φV6; 1246, drive pulse φV7; 1247, drive pulse φV8; 1248)
The timing charts of A-field and B-
In the field, TAF1; TAF2 from 1203
7; 1205 after 3 clocks, and TBF1; 12
08 to TBF 27; the period from 1210 to 3 clocks later is shown. Here, VH; 1300, VM;
1301, VL;
Although it is assumed that 0 V and -8 V are supplied, it is added that the signal charge transfer shown in FIG. 32 can be realized without the ternary voltage limited as described above.

【0079】また、A−フィールドにおける第1の露光
期間A;1211、1220と、V−ブランク;120
2期間中の第2の露光期間A;1212、1221は、
前者が水平走査線数に換算して約240本であり後者は
約20本なので、実行可能な露光時間比は約8%以下と
なる。
Further, a first exposure period A; 1211, 1220 in the A-field, and a V-blank; 120
The second exposure period A during the two periods;
The former is about 240 in terms of the number of horizontal scanning lines, and the latter is about 20. Therefore, the feasible exposure time ratio is about 8% or less.

【0080】次に、図34、35と図36を用いて第1
2の実施の形態を示す。
Next, referring to FIGS. 34, 35 and 36, the first
2 shows an embodiment.

【0081】図34は、図31、32において、第1の
露光期間A;1411と第1の露光期間B;1413を
A−フィールドおよびB−フィールドにおいて、それぞ
れ揃えるための駆動方法を示したものである。本実施の
形態における目的は、外部フレームメモリを用いずに任
意フレーム期間中に長短2種類の蓄積時間が設定可能な
場合、長時間露光により低い照度をもつ被写体を撮像
し、短時間露光により高い照度をもつ被写体を撮像し、
露光時間と独立に取り出した信号電荷量から被写体の入
射光量を推定可能とするために、A−フィールド期間中
の長短2種類の露光期間とB−フィールド期間中の長短
2種類の露光期間をそれぞれ揃えることにより、後の信
号処理を行いやすくする点にある。また、図35には、
図34に示したタイムチャートに準じて2画素混合を行
う読み出し/転送動作の1例を示す。左端には、固体撮
像装置の偶数行、奇数行を代表する各画素(画素;14
30、画素;1431、画素;1432、画素;143
3)と各画素が有するVCCDの転送電極とそれぞれに
印加される8相の駆動パルス(駆動パルスφV1;14
41、駆動パルスφV2;1442、駆動パルスφV
3;1443、駆動パルスφV4;1444、駆動パル
スφV5;1445、駆動パルスφV6;1446、駆
動パルスφV7;1447、駆動パルスφV8;144
8)を模式的に示している。ここでは、TAF1;14
03の読み出し動作から開始される信号電荷パケットを
用いた一連の信号電荷転送動作の流れを時間を追って
(ここでは1クロック毎に)、TAF27;1405よ
り3クロック後まで描いている。
FIG. 34 shows a driving method for aligning the first exposure period A; 1411 and the first exposure period B; 1413 in A-field and B-field in FIGS. It is. The object of the present embodiment is to capture an object having low illuminance by long exposure and increase by short exposure when long and short accumulation times can be set during an arbitrary frame period without using an external frame memory. Image a subject with illuminance,
In order to be able to estimate the amount of incident light on the object from the signal charge amount extracted independently of the exposure time, two long and short exposure periods during the A-field period and two short and long exposure periods during the B-field period are respectively set. Alignment makes it easier to perform later signal processing. In FIG. 35,
An example of a read / transfer operation for performing two-pixel mixing according to the time chart shown in FIG. 34 will be described. At the left end, each pixel (pixel; 14) representing even and odd rows of the solid-state imaging device
30, pixel; 1431, pixel; 1432, pixel; 143
3) and the transfer electrodes of the VCCD of each pixel and the eight-phase drive pulse (drive pulse φV1;
41, drive pulse φV2; 1442, drive pulse φV
3, 1443, drive pulse φV4, 1444, drive pulse φV5, 1445, drive pulse φV6, 1446, drive pulse φV7, 1447, drive pulse φV8, 144.
8) is schematically shown. Here, TAF1; 14
The flow of a series of signal charge transfer operations using signal charge packets starting from the read operation of No. 03 is described with time (here, every clock) up to three clocks after TAF27; 1405.

【0082】ここで、図34の上側に示したチャートに
は、横軸に時間、縦軸にA−フィールド期間;140
1、B−フィールド期間;1406のそれぞれの期間中
に入射した光に対して画素;1430に代表される任意
の奇数行の単位画素において光電変換され蓄積された信
号電荷量Qsig;1400の時間変化を示す。また、
図34の下側のチャートには、次の偶数行に位置する画
素;1431において光電変換され蓄積された信号電荷
量Qsig;1419の時間変化を示している。以下、
便宜上、A−フィールド期間;1401における信号電
荷の読み出し時刻であるTAF1;1403およびB−
フィールド期間;1406における信号電荷の読み出し
時刻であるTBF1;1408は、各フィールドのV−
ブランク期間直後に設定するものとして説明をすすめる
が、本発明は各読み出し時刻を特にV−ブランク期間直
後に限定するものではない事を強調しておく。
Here, in the chart shown in the upper part of FIG. 34, the horizontal axis represents time, and the vertical axis represents A-field period;
1, a B-field period; a pixel for light incident during each period of 1406; a signal charge amount Qsig photoelectrically converted and accumulated in an arbitrary odd-numbered unit pixel represented by 1430; Is shown. Also,
The lower chart of FIG. 34 shows a temporal change in the signal charge amount Qsig; 1419 photoelectrically converted and accumulated in the pixel 1431 located in the next even-numbered row. Less than,
For convenience, TAF1 which is the reading time of the signal charge in the A-field period; 1401;
TBF1; 1408, which is the signal charge readout time in the field period;
Although the description will be made assuming that the read time is set immediately after the blank period, it is emphasized that the present invention does not limit each read time particularly immediately after the V-blank period.

【0083】画素;1430では、TAF1;1403
にて第1の露光期間A;1411の読み出しを行った
後、同じA−フィールド期間中にもう一度、TAF1
4;1404にて第2の露光期間A;1412の読み出
しを行う。さらに、この画素;1430ではTAF1
4;1404での読み出しが終わった直後からB−フィ
ールドのTBF1;1408で読み出すための第1の露
光期間B;1413の信号電荷蓄積が始まる。ここで、
第1の露光期間B;1413はTBF1;1408のタ
イミングにて読み出されるため、第1の露光期間A;1
411と同じ露光期間を得る事が可能となる。
In the pixel; 1430, TAF1; 1403
After the reading of the first exposure period A; 1411 is performed, the TAF1 is again read during the same A-field period.
At 4404, the second exposure period A; 1412 is read. Further, in this pixel; 1430, TAF1
4; Immediately after the reading at 1404 is completed, signal charge accumulation in the first exposure period B; 1413 for reading at TBF1 of the B-field; 1408 starts. here,
Since the first exposure period B; 1413 is read at the timing of TBF1; 1408, the first exposure period A;
The same exposure period as 411 can be obtained.

【0084】一方、画素;1431では、TAF14;
1404にて第1の露光期間A;1411の読み出しを
行った後、同じA−フィールド期間中にもう一度、TA
F27;1405にて第2の露光期間A;1421の読
み出しを行う。さらに、この画素;1431ではTAF
27;1405での読み出しが終わった直後からB−フ
ィールドのTBF14;1409で読み出すための第1
の露光期間B;1422の信号電荷蓄積が始まる。ここ
で、第1の露光期間B;1422はTBF14;140
9のタイミングにて読み出されるため、第1の露光期間
A;1411と同じ露光期間を得ることが可能となる。
結果、第1の露光期間B;1413と第1の露光期間
A;1420と第1の露光期間A;1411と第1の露
光期間B;1422の4つはすべて露光時間が等しくな
る。
On the other hand, in the pixel 1431, the TAF 14;
After reading out the first exposure period A; 1411 at 1404, the TA is again read during the same A-field period.
In F27; 1405, the second exposure period A; 1421 is read. Further, in this pixel;
27; the TBF of the B-field 14 immediately after the reading at 1405 is completed;
Of the exposure period B; 1422 starts. Here, the first exposure period B; 1422 corresponds to the TBF 14;
Since the data is read at the timing of No. 9, the same exposure period as the first exposure period A; 1411 can be obtained.
As a result, the first exposure period B; 1413, the first exposure period A; 1420, the first exposure period A; 1411, and the first exposure period B; 1422 have the same exposure time.

【0085】さらにここでは、第2の露光時間A;14
12、第2の露光時間B;1414、第2の露光時間
A;1421、第2の露光時間B;1423の4つはそ
れぞれ、同じΔTの露光時間を有するように設定されて
いる。
Further, here, the second exposure time A;
12, the second exposure time B; 1414, the second exposure time A; 1421, and the second exposure time B; 1423 are each set to have the same exposure time ΔT.

【0086】図35の図を用いて説明を行う。ここで、
黒塗りの四角は信号電荷読み出し;1434、斜線の四
角は信号電荷パケット;1435、白抜きの四角はバリ
ア;1436を示す。
The description will be made with reference to FIG. here,
A black square indicates a signal charge readout; 1434, a hatched square indicates a signal charge packet; 1435, and a white square indicates a barrier; 1436.

【0087】A−フィールド;1401において、画
素;1432の第1の露光期間A;1411に得られた
信号電荷はTAF1;1403の時刻で垂直方向の電荷
転送手段であるVCCDに読み出され、この信号は、画
素;1431の位置までVCCD中を逆方向に転送され
る。そして、TAF14;1404の時刻で、画素;1
431から第1の露光期間A;1420に得られた信号
電荷が読み出された時、両者の信号電荷はVCCD内で
加算混合される。
In the A-field; 1401, the signal charge obtained in the first exposure period A; 1411 of the pixel 1432 is read out to the vertical charge transfer means VCCD at the time of TAF1; The signal is transferred in the reverse direction through the VCCD to the position of pixel; 1431. Then, at the time of TAF14; 1404, the pixel;
When the signal charges obtained from 431 during the first exposure period A; 1420 are read, the two signal charges are added and mixed in the VCCD.

【0088】一方、画素;1432の第2の露光期間
A;1412に得られた信号電荷はTAF14;140
4の時刻で垂直方向の電荷転送手段であるVCCDに読
み出され、この信号は、画素;1431の位置までVC
CD中を逆方向に転送される。そして、TAF27;1
405の時刻で、画素;1431から第2の露光期間
A;1421に得られた信号電荷が読み出された時、両
者の信号電荷はVCCD内で加算混合され、こののち、
順方向に転送される。
On the other hand, the signal charge obtained in the second exposure period A; 1412 of the pixel 1432 is the TAF 14;
At time 4, the signal is read out to the vertical charge transfer means VCCD, and this signal is transferred to the pixel;
It is transferred in the reverse direction in the CD. And TAF27; 1
At time 405, when the signal charges obtained in the second exposure period A; 1421 from the pixel 1431 are read out, the two signal charges are added and mixed in the VCCD.
Forwarded.

【0089】B−フィールド;1406においても、同
様に、画素;1430の第1の露光期間B;1413に
得られた信号電荷はTBF1;1408の時刻で垂直方
向の電荷転送手段であるVCCDに読み出され、この信
号は、画素;1431の位置までVCCD中を順方向に
転送される。そして、TBF14;1409の時刻で、
画素;1431から第1の露光期間B;1422に得ら
れた信号電荷が読み出された時、両者の信号電荷はVC
CD内で加算混合される。
Similarly, in the B-field; 1406, the signal charge obtained in the first exposure period B; 1413 of the pixel 1430 is read by the CCDC as the vertical charge transfer means at the time of TBF1; 1408. This signal is forwarded in the VCCD to pixel 1431. And at the time of TBF14; 1409,
When the signal charges obtained in the first exposure period B; 1422 from the pixel 1431 are read out, the signal charges of both are VC
It is added and mixed in the CD.

【0090】一方、画素;1430の第2の露光期間
B;1414に得られた信号電荷はTBF14;140
9の時刻で垂直方向の電荷転送手段であるVCCDに読
み出され、この信号は、画素;1431の位置までVC
CD中を順方向に転送される。そして、TBF27;1
410の時刻で、画素;1431から第2の露光期間
B;1423に得られた信号電荷が読み出された時、両
者の信号電荷はVCCD内で加算混合される。B−フィ
ールドでVCCDに読み出された信号電荷は、この後、
TBF43;1425まで逆方向に転送され、そこか
ら、順方向の転送が開始される。以下、各フィールド毎
に同様な動作が繰り返される。
On the other hand, the signal charge obtained during the second exposure period B; 1414 of the pixel 1430 is the TBF 14;
At time 9, the signal is read out to the vertical charge transfer means VCCD, and this signal is transferred to the pixel;
It is forwarded in the CD. And TBF27; 1
At time 410, when the signal charges obtained from the pixel 1431 to the second exposure period B; 1423 are read, the two signal charges are added and mixed in the VCCD. The signal charge read out to the VCCD in the B-field is thereafter
The transfer is performed in the reverse direction until TBF 43; 1425, from which the forward transfer is started. Hereinafter, the same operation is repeated for each field.

【0091】これにより、A−フィールド、B−フィー
ルドのそれぞれにおいて、TAF1;1403からTA
F43;1424の43クロック期間とTBF1;14
08からTBF43;1425までの43クロック期間
において、読み出しおよび読み出し行の順序の時間的な
位置合わせが行われ、第1の露光期間と第2の露光期間
をすべて等しく揃えることが可能となる。
As a result, in each of the A-field and the B-field, TAF1;
F43; 43 clock period of 1424 and TBF1; 14
In the 43 clock periods from 08 to TBF 43; 1425, the temporal alignment of the order of readout and readout rows is performed, so that the first exposure period and the second exposure period can all be equalized.

【0092】ここでは、第1の露光期間および第2の露
光期間において得られた信号電荷に対する信号電荷パケ
ットをともに2個づつに設定したが、特にこの個数に限
定するものではなく、1個と3個でも良いし、3個と1
個でも良い事をつけ加えておく。また、ΔT;141
5、ΔT;1416、ΔT;1417、ΔT;1418
は図35においては、基準クロック換算で13クロック
分にて記述されているが、転送を行わずにあるいは逆方
向の転送を部分的に用いることにより13クロックに限
定しなくとも十分可能である事を強調しておく。また、
順方向転送にはいるタイミングをTAF43;1424
とTBF43;1425で最初の読み出しから基準クロ
ック換算で43クロック目としたが、43クロックに限
定しなくとも実現可能であるのは言うまでもない。
In this case, the signal charge packets for the signal charges obtained in the first exposure period and the second exposure period are both set to two. However, the present invention is not particularly limited to this number, and one signal charge packet is used. Three or three and one
I'll add things that are good for individuals. ΔT; 141
5, ΔT; 1416, ΔT; 1417, ΔT; 1418
In FIG. 35, although 13 clocks are described in terms of the reference clock, it is sufficiently possible without limiting to 13 clocks by not performing the transfer or partially using the reverse transfer. Is emphasized. Also,
The timing to enter the forward transfer is TAF43; 1424
In the TBF 43; 1425, the reference clock is converted to the 43rd clock from the first read. However, it is needless to say that the present invention can be realized without being limited to the 43 clock.

【0093】図36には、この電荷転送を可能とするた
めの、8相駆動パルス群(駆動パルスφV1;144
1、駆動パルスφV2;1442、駆動パルスφV3;
1443、駆動パルスφV4;1444、駆動パルスφ
V5;1445、駆動パルスφV6;1446、駆動パ
ルスφV7;1447、駆動パルスφV8;1448)
のタイミングチャートをそれぞれA−フィールド、B−
フィールドにおいて、TAF1;1403からTAF2
7;1405から3クロック後までと、TBF1;14
08からTBF27;1410から3クロック後までの
期間、図示している。ここで、VH;1500、VM;
1501、VL;1502の電圧には例えば、15V、
0V、−8Vが供給されることを想定しているが、この
ように限定された3値電圧ならずとも、図35の信号電
荷転送が実現可能であることをつけ加えておく。
FIG. 36 shows an eight-phase drive pulse group (drive pulse φV1; 144) for enabling this charge transfer.
1, drive pulse φV2; 1442, drive pulse φV3;
1443, drive pulse φV4; 1444, drive pulse φ
V5; 1445, drive pulse φV6; 1446, drive pulse φV7; 1447, drive pulse φV8; 1448)
The timing charts of A-field and B-
In the field, TAF1; TAF2 from 1403
7; 3405 after 1405, and TBF1; 14
08 to TBF 27; the period from 1410 to 3 clocks later is shown. Here, VH; 1500, VM;
For example, the voltage of 1501, VL;
Although it is assumed that 0 V and -8 V are supplied, it should be added that the signal charge transfer shown in FIG. 35 can be realized without using such a limited ternary voltage.

【0094】次に図37、38を用いて第13の実施の
形態を示す。
Next, a thirteenth embodiment will be described with reference to FIGS.

【0095】図37、38図は図9、10、11、12
に示した素子構造を単位画素を採用して、図2に示した
配置関係を実現した2次元固体撮像装置の一例を示した
ものである。各NDを混合読み出しする際に、A−フィ
ールドでは、印加電圧(例えば0V)によって分離部と
して用いていた読み出しゲートをB−フィールドでは、
印加電圧(例えば15V)を設定することによって、隣
接する2つの光電変換部における信号電荷を混合して読
み出すための読み出しゲートとして用いることにより、
垂直解像度の向上を図るようにしたものである。
FIGS. 37 and 38 show FIGS. 9, 10, 11, and 12, respectively.
3 shows an example of a two-dimensional solid-state imaging device in which the element structure shown in FIG. At the time of mixed reading of each ND, in the A-field, the readout gate used as the separation unit by the applied voltage (for example, 0 V) is used in the B-field.
By setting an applied voltage (for example, 15 V), by using as a read gate for mixing and reading signal charges in two adjacent photoelectric conversion units,
The vertical resolution is improved.

【0096】図37に2次元アレイ化された固体撮像装
置の上面図を示す。中の構造が見やすいように、右下に
向かって素子の1部をえぐって描いている。構成要素は
1層目ポリシリコン;1601、2層目ポリシリコン;
1602、PD;1620、PD;1621、PD;1
622、PD;1623、PD;1624、PD;16
25、PD;1626、(1層目ポリシリコンと2層目
ポリシリコンのゲートにより形成される)読み出しゲー
ト;1604、読み出しゲート下の半導体中に形成され
る(ここではN層の)読み出しチャネル;1605、信
号電荷が水平方向に隣接する単位画素のVCCDに誤っ
て流入することを防ぐためのP層;1606、VCCD
の転送チャネル領域を規定するためのP層;1607、
矢印の方向に信号電荷を転送するためのVCCD;16
08である。単位画素;1600は一点鎖線で示した領
域で示している。この、2次元アレイ化された固体撮像
装置を駆動するためには、駆動パルスφV1;161
1、駆動パルスφV2;1612、駆動パルスφV3;
1613、駆動パルスφV4;1614、駆動パルスφ
V5;1615、駆動パルスφV6;1616、駆動パ
ルスφV7;1617、駆動パルスφV8;1618の
合計8相の駆動パルスが採用されている。
FIG. 37 is a top view of a solid-state imaging device formed in a two-dimensional array. A part of the device is drawn toward the lower right so that the structure inside can be easily seen. The components are first layer polysilicon; 1601, second layer polysilicon;
1602, PD; 1620, PD; 1621, PD; 1
622, PD; 1623, PD; 1624, PD; 16
25, PD; 1626, read gate (formed by first and second layer polysilicon gates); 1604, read channel (here, N layer) formed in the semiconductor below the read gate; 1605, P layer for preventing signal charges from erroneously flowing into the VCCD of the unit pixel adjacent in the horizontal direction; 1606, VCCD
A P layer for defining a transfer channel region of
VCCD for transferring signal charges in the direction of the arrow; 16
08. A unit pixel; 1600 is indicated by an area indicated by a chain line. To drive this two-dimensionally arrayed solid-state imaging device, a driving pulse φV1;
1, drive pulse φV2; 1612, drive pulse φV3;
1613, drive pulse φV4; 1614, drive pulse φ
V5; 1615, a drive pulse φV6; 1616, a drive pulse φV7; 1617, and a drive pulse φV8;

【0097】図38に2次元アレイ化された固体撮像装
置の鳥瞰図を示す。中の構造が見やすいように図面の下
方向に向かって1部をえぐって描いている。本実施の形
においては、先にも述べたように、読み出しゲート構
造は図9、10、11、12にて示したものを採用した
が、図13〜16、図17〜20、図21〜24に示し
た画素構造を用いることも可能なことは言うまでもな
い。
FIG. 38 is a bird's-eye view of the solid-state imaging device formed into a two-dimensional array. Part of the structure is drawn downward in the figure to make it easier to see the structure inside. Form of this implementation
In the embodiment, as described above, the read gate structure shown in FIGS. 9, 10, 11, and 12 is employed, but the read gate structure shown in FIGS. 13 to 16, FIGS. 17 to 20, and FIGS. Needless to say, a pixel structure can be used.

【0098】次に、図39、40、図41を用いて第1
4の実施の形態を示す。
Next, referring to FIGS. 39, 40 and 41, the first
A fourth embodiment will be described.

【0099】図39、40に信号電荷転送図を、図41
にタイミングチャートを示し、画素部においてVCCD
が8相電極構造を有する固体撮像装置の信号電荷読み出
し/転送動作の一例を示す。
FIGS. 39 and 40 show signal charge transfer diagrams, and FIGS.
Shows a timing chart.
Shows an example of a signal charge read / transfer operation of a solid-state imaging device having an eight-phase electrode structure.

【0100】図39は、図37、38で示した8相電極
構造を有する固体撮像装置をNTSC準拠の走査モード
にて読み出し/転送動作を行う際のタイムチャートを表
した図である。図では、横軸に時間、縦軸にA−フィー
ルド期間;1701およびB−フィールド期間;170
5に入射した光に対して光電変換され蓄積された信号電
荷量Qsig;1700を示している。ここで、A−フ
ィールド期間;1701における信号電荷の読み出し時
刻であるTAF1;1703とB−フィールド期間;1
705における信号電荷の読み出し時刻であるTBF
1;1707は、各フィールドにおいてV−ブランク期
間にはいった直後に設定されているものとして説明をす
すめるが、本発明は読み出し時刻を特にこれに限定する
ものではない事を強調しておく。
FIG. 39 is a diagram showing a time chart when the solid-state imaging device having the eight-phase electrode structure shown in FIGS. 37 and 38 performs a read / transfer operation in a scanning mode conforming to NTSC. In the figure, the horizontal axis represents time, and the vertical axis represents an A-field period; 1701 and a B-field period;
5 shows a signal charge amount Qsig; Here, an A-field period; TAF1, which is a signal charge readout time in 1701, and a B-field period;
TBF, which is the signal charge readout time at 705
1; 1707 is assumed to be set immediately after entering the V-blank period in each field, but it should be emphasized that the present invention does not particularly limit the read time.

【0101】図40に2画素混合を行う読み出し/転送
動作の1例を示す。左端には各画素が有するVCCDの
転送電極に印加される8相の駆動パルス(φV1;17
11、φV2;1712、φV3;1713、φV4;
1714、φV5;1715、φV6;1716、φV
7;1717、φV8;1718)を示し、TAF1;
1703の読み出し動作から開始される信号電荷パケッ
トを用いた一連の信号電荷転送動作の流れを時間を追っ
て(ここでは1クロック毎に)、TAF21;1704
の時刻まで模式的に描いている。
FIG. 40 shows an example of a read / transfer operation for mixing two pixels. At the left end, an eight-phase drive pulse (φV1; 17) applied to the transfer electrode of the VCCD of each pixel
11, φV2; 1712, φV3; 1713, φV4;
1714, φV5; 1715, φV6; 1716, φV
7; 1717, φV8; 1718), and TAF1;
The flow of a series of signal charge transfer operations using signal charge packets started from the read operation of 1703 is followed by time (here, every clock), and the TAF 21;
It is schematically drawn until the time of.

【0102】図40において、黒塗りの四角は信号電荷
読み出し;1720、斜線の四角は信号電荷パケット;
1721、白抜きの四角はバリア;1722を示す。左
側に示したA−フィールド;1701ではTAF1;1
703の読み出し動作時において、PD;1620とP
D;1621、PD;1622とPD;1623の信号
電荷をそれぞれ混合し、図40の右側に示したB−フィ
ールド;1705では、PD;1621とPD;162
2、PD;1623とPD;1624の信号電荷をそれ
ぞれ混合する動作が実行される。
In FIG. 40, black squares indicate signal charge readout; 1720, hatched squares indicate signal charge packets;
1721, a white square indicates a barrier; 1722. A-field shown on the left; TAF1; 1 at 1701
In the read operation of 703, PD;
The signal charges of D; 1621, PD; 1622 and PD; 1623 are mixed respectively, and in the B-field; 1705 shown on the right side of FIG. 40, PD; 1621 and PD;
2. The operation of mixing the signal charges of PD; 1623 and PD; 1624 is executed.

【0103】図41には、この画素内における信号電荷
の混合、以降の電荷転送を可能とするための、8相駆動
パルス群(φV1;1711、φV2;1712、φV
3;1713、φV4;1714、φV5;1715、
φV6;1716、φV7;1717、φV8;171
8)のタイミングチャートをそれぞれA−フィールド、
B−フィールドにおいて、TAF1;1703からTA
F16;1704までと、TBF1;1707からTB
F16;1708までの期間、図示している。ここで、
VH;1800、VM;1801、VL;1802の電
圧には例えば、15V、0V、−8Vが供給されること
を想定しているが、このような3値電圧および2値電圧
に限定されずとも図40に示した信号電荷転送が実現可
能であることをつけ加えておく。
FIG. 41 shows an eight-phase drive pulse group (φV1; 1711, φV2; 1712, φV) for enabling mixing of signal charges in the pixel and subsequent charge transfer.
3: 1713, φV4; 1714, φV5; 1715,
φV6; 1716, φV7; 1717, φV8; 171
8) The timing chart of A-field,
In the B-field, TAF1;
F16; 1704 and TBF1; 1707 to TB
The period from F16 to 1708 is shown. here,
It is assumed that, for example, 15 V, 0 V, and -8 V are supplied to the voltages VH; 1800, VM; 1801, and VL; 1802, but the voltages are not limited to such ternary voltages and binary voltages. It should be added that the signal charge transfer shown in FIG. 40 is feasible.

【0104】次に、図42、43、図44を用いて第1
5の実施の形態を示す。
Next, referring to FIG. 42, FIG. 43 and FIG.
A fifth embodiment will be described.

【0105】図42、43に信号電荷転送図を、図44
にタイミングチャートを示し、画素部のVCCDが8相
電極構造を有する固体撮像装置の信号電荷読み出し/転
送動作の一例を示す。
FIGS. 42 and 43 show signal charge transfer diagrams, and FIGS.
2 shows a timing chart, and shows an example of a signal charge read / transfer operation of the solid-state imaging device in which the VCCD of the pixel portion has an eight-phase electrode structure.

【0106】図42は、図37、38で示した8相電極
構造を有する固体撮像装置をNTSC準拠の走査モード
にて読み出し/転送動作を行う際のタイムチャートを表
した図である。図の上側には、PD;1960に代表さ
れる奇数行に位置する光電変換部に蓄積される信号電荷
量Qsig;1900の時間変化を、下側には、PD;
1961に代表される偶数行に位置する光電変換部に蓄
積される信号電荷量Qsig;1901の時間変化を示
す。ここで、横軸に時間、縦軸にはA−フィールド期
間;1902およびB−フィールド期間;1904にそ
れぞれのPDにおいて光電変換され蓄積された信号電荷
量を示す。まず、各フィールドのはじめの部分である、
TBFE;1906からTAFS;1908までのΔT
−shut;1907の期間および、TAFE;191
3からTBFS;1915までのΔT−shut;19
14の期間、公知の(VOD;Vertical Overflow Drain)構
造を用いた基板方向への信号電荷掃き出し動作期間、電
子シャッター期間A;1920、電子シャッター期間
A;1930、電子シャッター期間B;1924、電子
シャッター期間B;1934を設け、PDに蓄積されて
いた信号電荷を一斉に基板方向に掃き出す。
FIG. 42 is a diagram showing a time chart when the solid-state imaging device having the eight-phase electrode structure shown in FIGS. 37 and 38 performs a read / transfer operation in a scanning mode conforming to NTSC. The upper part of the figure shows the time change of the signal charge amount Qsig; 1900 accumulated in the photoelectric conversion units located in odd rows represented by PD; 1960, and the lower part of PD;
1901 shows a time change of the signal charge amount Qsig; 1901 stored in the photoelectric conversion unit located in the even-numbered row represented by 1961. Here, the horizontal axis represents time, and the vertical axis represents an A-field period; 1902 and a B-field period; 1904, the amount of signal charge photoelectrically converted and accumulated in each PD. First, the first part of each field,
ΔT from TBFE; 1906 to TAFS; 1908
-Shut; period of 1907 and TAFE; 191
ΔT-shut from 3 to TBFS; 1915; 19
14, a signal charge sweeping operation period in the substrate direction using a known (VOD; Vertical Overflow Drain) structure, an electronic shutter period A; 1920, an electronic shutter period A; 1930, an electronic shutter period B; 1924, an electronic shutter Period B; 1934 is provided, and the signal charges stored in the PD are swept simultaneously toward the substrate.

【0107】続く、第1の露光期間A;1921、第1
の露光期間A;1931、第1の露光期間B;192
5、第1の露光期間B;1935における信号電荷はT
AF1;1910およびTBF1;1917の時刻にお
いて読み出される。この蓄積期間は図において、ΔT−
st;1909およびΔT−st;1916で示され
る。また、第2の露光期間A;1932と第2の露光期
間B;1926において蓄積された信号電荷はTAF
9;1911およびTBF9;1918の時刻において
読み出される。棄却期間A;1923、棄却期間A;1
933、棄却期間B;1927、棄却期間B;1937
において蓄積された信号電荷は上述の電子シャッター動
作によって基板方向に掃き出される。ここで、A−フィ
ールド期間;1902における信号電荷の読み出し時刻
であるTAF1;1910とB−フィールド期間;19
04における信号電荷の読み出し時刻であるTBF1;
1917は、各フィールドにおいてV−ブランク期間に
はいった直後に設定されているものとして説明をすすめ
るが、本発明は読み出し時刻を特にこれに限定するもの
ではない事を強調しておく。
Subsequently, the first exposure period A; 1921, the first
Exposure period A; 1931, first exposure period B; 192
5. The signal charge in the first exposure period B; 1935 is T
AF1; 1910 and TBF1: read at 1917. This accumulation period is represented by ΔT−
st; 1909 and ΔT-st; 1916. The signal charges accumulated in the second exposure period A; 1932 and the second exposure period B;
9; 1911 and TBF 9; Rejection period A; 1923, Rejection period A; 1
933, rejection period B; 1927, rejection period B; 1937
The signal charge accumulated in the above is swept toward the substrate by the above-described electronic shutter operation. Here, TAF1 which is the signal charge readout time in the A-field period 1902; 1910 and the B-field period 19
TBF1, which is the signal charge readout time at 04;
Although 1917 is described as being set immediately after entering the V-blank period in each field, it is emphasized that the present invention does not particularly limit the read time.

【0108】図42で述べた一連の動作を、図43を用
いてより詳しく説明する。
A series of operations described in FIG. 42 will be described in more detail with reference to FIG.

【0109】図43に、2画素混合を行う読み出し/転
送動作の1例を示す。
FIG. 43 shows an example of a read / transfer operation for mixing two pixels.

【0110】左端には各画素が有するVCCDの転送電
極に印加される8相の駆動パルス(φV1;1951、
φV2;1952、φV3;1953、φV4;195
4、φV5;1955、φV6;1956、φV7;1
957、φV8;1958)を示し、TAF1;191
0の読み出し動作から開始される信号電荷パケットを用
いた一連の信号電荷転送動作の流れを時間を追って(こ
こでは1クロック毎に)、16クロック後の時刻まで描
いている。
On the left end, an eight-phase driving pulse (φV1; 1951, applied to the transfer electrode of the VCCD of each pixel)
φV2; 1952, φV3; 1953, φV4; 195
4, φV5; 1955, φV6; 1956, φV7; 1
957, φV8; 1958), and TAF1;
A flow of a series of signal charge transfer operations using a signal charge packet starting from a read operation of 0 is described with time (here, every clock) until a time after 16 clocks.

【0111】図43において、黒塗りの四角は信号電荷
読み出し;1967、斜線の四角は信号電荷パケット;
1968、白抜きの四角はバリア;1969を示す。左
側に示したA−フィールド;1902ではTAF1;1
910の読み出し動作時において、4つの連続するPD
が1組となって同時に読み出される。例えば、PD;1
960とPD;1961とPD;1962とPD;19
63が1つの単位となって同時に読み出されることにな
る。続くTAF9;1911の読み出し動作時において
は2つおきに2つの連続するPDが1組となって同時に
読み出される。例えば、PD;1961、PD;196
2が1つの単位となって同時に読み出される。このと
き、読み出されなかったPD;1960、PD;196
3の信号電荷はB−フィールド期間;1904のはじめ
に行われる電子シャッター動作により基板方向に掃き出
される。
In FIG. 43, a black square represents signal charge readout; 1967, and a hatched square is a signal charge packet;
1968, open squares indicate barrier; 1969. A-field shown on left; TAF1; 1 in 1902
In the read operation of 910, four consecutive PDs
Are read out simultaneously as a set. For example, PD; 1
960 and PD; 1961 and PD; 1962 and PD; 19
63 are read simultaneously as one unit. In the subsequent read operation of TAF9; 1911, every two consecutive PDs are read simultaneously as one set. For example, PD; 1961, PD; 196
2 are read simultaneously as one unit. At this time, PD that was not read; 1960, PD; 196
The signal charge of No. 3 is swept toward the substrate by the electronic shutter operation performed at the beginning of the B-field period; 1904.

【0112】右側に示したB−フィールド;1904で
はTBF1;1917の読み出し動作時において、4つ
の連続するPDが1組となって同時に読み出される。例
えば、PD;1962とPD;1963とPD;196
4とPD;1965が1つの単位となって同時に読み出
されることになる。続くTBF9;1918の読み出し
動作時においては2つおきに2つの連続するPDが1組
となって同時に読み出される。例えば、PD;196
3、PD;1964が1つの単位となって同時に読み出
される。このとき、読み出されなかったPD;196
1、PD;1962の信号電荷はB−フィールド期間;
1904のはじめに行われる電子シャッター動作により
基板方向に掃き出される。
In the B-field; 1904 shown on the right side, at the time of the read operation of the TBF1; 1917, four consecutive PDs are read simultaneously as a set. For example, PD; 1962 and PD; 1963 and PD; 196
4 and PD; 1965 are read simultaneously as one unit. In the read operation of the following TBF 9; 1918, every two consecutive PDs are read simultaneously as one set. For example, PD; 196
3, PD; 1964 are read simultaneously as one unit. At this time, the PD that was not read; 196
1, PD; signal charge of 1962 is B-field period;
It is swept toward the substrate by an electronic shutter operation performed at the beginning of 1904.

【0113】図44には、この画素内における信号電荷
の混合、以降の電荷転送を可能とするための、8相駆動
パルス群(φV1;1951、φV2;1952、φV
3;1953、φV4;1954、φV5;1955、
φV6;1956、φV7;1957、φV8;195
8)のタイミングチャートをそれぞれA−フィールド、
B−フィールドにおいて、TAF1;1910から16
クロック後までとTBF1;1917から16クロック
後までの期間、図示している。ここで、VH;200
0、VM;2001、VL;2002の電圧には例え
ば、15V、0V、−8Vが供給されることを想定して
いるが、このような3値電圧および2値電圧に限定され
ずとも図43に示した信号電荷転送が実現可能であるこ
とをつけ加えておく。
FIG. 44 shows an eight-phase driving pulse group (φV1; 1951, φV2; 1952, φV) for enabling mixing of signal charges in the pixel and subsequent charge transfer.
3, 1953, φV4; 1954, φV5; 1955,
φV6; 1956, φV7; 1957, φV8; 195
8) The timing chart of A-field,
In the B-field, TAF1; 1910 to 16
It is shown in the period up to after the clock and the period from TBF1; 1917 to 16 clocks later. Here, VH; 200
It is assumed that, for example, 15 V, 0 V, and -8 V are supplied to the voltages of 0, VM; 2001, and VL; 2002. However, the voltage is not limited to such a ternary voltage and a binary voltage. It is added that the signal charge transfer described in (1) is feasible.

【0114】本実施の形態において強調しておきたいこ
とは、本実施の形態の素子構造等を用いることにより、
第1の露光期間における蓄積電荷の読み出しと、第2の
露光期間における蓄積電荷の読み出しを、それぞれ、時
間的に同時に行なうことが可能となることである。
It should be emphasized in this embodiment that the device structure of this embodiment can be used.
That is, it is possible to simultaneously read out the stored charge in the first exposure period and read out the stored charge in the second exposure period in terms of time.

【0115】さらに、第2の露光期間A;1932と第
2の露光期間B;1926に相当するΔT;1940と
ΔT;1942の双方の期間を変更可能なので、A−フ
ィールドおよびB−フィールドにおけるΔT−shu
t;1907とΔT−shut;1914を変更しなが
ら、第2の露光期間A;1932と第2の露光期間B;
1926に相当するΔT;1940とΔT;1942の
双方の期間を変更することもできる。さらに、ここで
は、A−フィールドにおいて、ΔT−shut;190
7を調整することで、第1の露光期間A;1921と1
931に相当するΔT−st;1909の期間だけを独
立に変更し、第2の露光期間A;1932は一定にして
おくという使い方も可能であるし、また、第1の露光期
間A;1921と1931に相当するΔT−st;19
09と第2の露光期間A;1932に相当するΔT;1
940の比を一定に保ちながら、ΔT−stとΔTの合
計の露光期間を調整することも可能である。どちらの用
い方に対しても、B−フィールドにおいても同等の取り
扱いが実施可能であることは言うまでもない。
Further, since both the periods ΔT; 1940 and ΔT; 1942 corresponding to the second exposure period A; 1932 and the second exposure period B; 1926 can be changed, ΔT in the A-field and the B-field can be changed. -Shu
While changing t; 1907 and ΔT-shut; 1914, the second exposure period A; 1932 and the second exposure period B;
The period of both ΔT; 1940 and ΔT; 1942 corresponding to 1926 can be changed. Further, here, in the A-field, ΔT-shut; 190
7, the first exposure period A; 1921 and 1
It is also possible to independently change only the period of ΔT-st; 1909 corresponding to 931 and to keep the second exposure period A; 1932 constant. ΔT-st corresponding to 1931; 19
09 and the second exposure period A; ΔT corresponding to 1932; 1
It is also possible to adjust the total exposure period of ΔT-st and ΔT while keeping the ratio of 940 constant. It goes without saying that the same treatment can be performed in the B-field in either case.

【0116】また、本実施の形態における電子シャッタ
ー期間A;1920、1930および電子シャッター期
間B;1924、1935を図31、図34、図39で
代表される実施の形態において実施することが可能であ
ることは言うまでもないことである。なお、本実施の形
態を用いて画像入力装置を構成した場合、メカニカルな
絞り機構の一掃が可能となり、低消費電力と耐衝撃性に
優れた携帯TV電話、車載カメラ、人工義眼、内視鏡、
電子スチルカメラ、パソコンへの画像入力端末等への応
用が可能となることはいうまでもない。
Further, the electronic shutter periods A; 1920 and 1930 and the electronic shutter periods B; 1924 and 1935 in the present embodiment can be implemented in the embodiments represented by FIG. 31, FIG. 34 and FIG. It goes without saying that there is something. When an image input device is configured using this embodiment, a mechanical diaphragm mechanism can be eliminated, and a portable TV phone, an in-vehicle camera, an artificial eye, an endoscope, and the like, which are excellent in low power consumption and shock resistance. ,
It goes without saying that the present invention can be applied to an electronic still camera, an image input terminal to a personal computer, and the like.

【0117】次に、図45を用いて第16の実施の形態
を示す。図45に、図27〜図44図記載の駆動方法を
採用することが可能な、図25、26および図37、3
8に代表される本実施の形態の固体撮像装置;2100
および第1の露光期間A;1211、1220、141
1、1420、1921、1931、第2の露光期間
A;1212、1221、1412、1421、193
2、第1の露光期間B;1213、1222、141
3、1422、1925、1935、第2の露光期間
B;1214、1223、1414、1423、192
6等の露光期間を設定するためのカウンタ/タイマー
部;2101を示す。以上に代表されるそれぞれの露光
期間設定するためのカウント値あるいはタイマー値を
タイマー出力線;2103を通じて、信号出力線;21
04を通じて転送された映像信号を処理あるいは記録を
行うための外部機器;2102に渡すことにより、カウ
ント値あるいはタイマー値を利用して、入射光強度を逆
推定する等、映像信号処理に関わる後段での演算処理を
容易に行うことが可能となる。なお、本実施の形態を用
いて画像入力装置を構成した場合、メカニカルな絞り機
構の一掃が可能となり、低消費電力と耐衝撃性に優れた
携帯TV電話、車載カメラ、人工義眼、内視鏡、電子ス
チルカメラ、パソコンへの画像入力端末等への応用が可
能となることはいうまでもない。
Next, a sixteenth embodiment will be described with reference to FIG. In FIG. 45 , the driving methods shown in FIGS . 27 to 44 can be adopted.
The solid-state imaging device of this embodiment represented by 8; 2100
And first exposure period A; 1211, 1220, 141
1, 1420, 1921, 1931, second exposure period A; 1212, 1221, 1412, 1421, 193
2. First exposure period B; 1213, 1222, 141
3, 1422, 1925, 1935, second exposure period B; 1214, 1223, 1414, 1423, 192
A counter / timer section 2101 for setting an exposure period such as 6 is shown. Through 2103, the signal output line; timer output line count value or the timer value for setting the respective exposure periods represented by over 21
An external device for processing or recording the video signal transferred through the external device 04; passed to the external device 2102 so that the incident light intensity can be inversely estimated using the count value or the timer value. Can be easily performed. When an image input device is configured using this embodiment, a mechanical diaphragm mechanism can be eliminated, and a portable TV phone, an in-vehicle camera, an artificial eye, an endoscope, and the like, which are excellent in low power consumption and shock resistance. Needless to say, the present invention can be applied to an electronic still camera, an image input terminal to a personal computer, and the like.

【0118】[0118]

【発明の効果】以上説明したように、本発明において
は、信号電荷の転送が容易となり、高照度側に取り扱い
光量範囲が拡張する為、本発明がもたらす実用的な効果
は極めて大きい。
As described above, in the present invention, the transfer of signal charges is facilitated, and the range of the amount of light to be handled is extended to the high illuminance side.

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

【図1】本発明の一実施の形態の固体撮像装置の上面図
である。
FIG. 1 is a top view of a solid-state imaging device according to an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の一実施の形態の固体撮像装置上面図で
ある。
FIG. 2 is a top view of the solid-state imaging device according to the embodiment of the present invention;

【図3】本発明の一実施の形態の垂直方向における単位
画素断面図である。
FIG. 3 is a sectional view of a unit pixel in a vertical direction according to the embodiment of the present invention;

【図4】図3のX1−X1’の深さにおける単位画素断
面図である。
FIG. 4 is a sectional view of a unit pixel at a depth of X1-X1 ′ in FIG. 3;

【図5】本発明の一実施の形態の単位画素のポテンシャ
ル分布図である。
FIG. 5 is a potential distribution diagram of a unit pixel according to an embodiment of the present invention.

【図6】本発明の一実施の形態の垂直方向における単位
画素断面図である。
FIG. 6 is a sectional view of a unit pixel in a vertical direction according to the embodiment of the present invention;

【図7】図6のX2−X2’の深さにおける単位画素断
面図である。
FIG. 7 is a sectional view of a unit pixel at a depth of X2-X2 ′ in FIG. 6;

【図8】本発明の一実施の形態の単位画素のポテンシャ
ル分布図である。
FIG. 8 is a potential distribution diagram of a unit pixel according to an embodiment of the present invention.

【図9】本発明の一実施の形態の垂直方向における単位
画素断面図である。
FIG. 9 is a sectional view of a unit pixel in a vertical direction according to an embodiment of the present invention.

【図10】図9のX3−X3’の深さにおける単位画素
断面図である。
FIG. 10 is a sectional view of a unit pixel at a depth of X3-X3 ′ in FIG. 9;

【図11】本発明の一実施の形態の単位画素の斜視図で
ある。
FIG. 11 is a perspective view of a unit pixel according to an embodiment of the present invention.

【図12】本発明の一実施の形態の単位画素のポテンシ
ャル分布図である。
FIG. 12 is a potential distribution diagram of a unit pixel according to an embodiment of the present invention.

【図13】本発明の一実施の形態の垂直方向における単
位画素断面図である。
FIG. 13 is a sectional view of a unit pixel in a vertical direction according to an embodiment of the present invention.

【図14】図13のX4−X4’の深さにおける単位画
素断面図である。
FIG. 14 is a unit pixel cross-sectional view at a depth of X4-X4 ′ in FIG. 13;

【図15】本発明の一実施の形態の単位画素の斜視図で
ある。
FIG. 15 is a perspective view of a unit pixel according to an embodiment of the present invention.

【図16】本発明の一実施の形態の単位画素のポテンシ
ャル分布図である。
FIG. 16 is a potential distribution diagram of a unit pixel according to an embodiment of the present invention.

【図17】本発明の一実施の形態の垂直方向における単
位画素断面図である。
FIG. 17 is a sectional view of a unit pixel in a vertical direction according to an embodiment of the present invention.

【図18】図17のX5−X5’の深さにおける単位画
素断面図である。
18 is a sectional view of a unit pixel at a depth of X5-X5 ′ in FIG. 17;

【図19】本発明の一実施の形態の単位画素の斜視図で
ある。
FIG. 19 is a perspective view of a unit pixel according to an embodiment of the present invention.

【図20】本発明の一実施の形態の単位画素のポテンシ
ャル分布図である。
FIG. 20 is a potential distribution diagram of a unit pixel according to an embodiment of the present invention.

【図21】本発明の一実施の形態の垂直方向における単
位画素断面図である。
FIG. 21 is a unit pixel cross-sectional view in a vertical direction according to an embodiment of the present invention.

【図22】図21のX6−X6’の深さにおける単位画
素断面図である。
22 is a sectional view of a unit pixel at a depth of X6-X6 ′ in FIG. 21;

【図23】本発明の一実施の形態の単位画素の斜視図で
ある。
FIG. 23 is a perspective view of a unit pixel according to an embodiment of the present invention.

【図24】本発明の一実施の形態の単位画素のポテンシ
ャル分布図である。
FIG. 24 is a potential distribution diagram of a unit pixel according to an embodiment of the present invention.

【図25】本発明の一実施の形態の固体撮像装置上面図
である。
FIG. 25 is a top view of the solid-state imaging device according to one embodiment of the present invention;

【図26】本発明の一実施の形態の固体撮像装置斜視図
である。
FIG. 26 is a perspective view of a solid-state imaging device according to an embodiment of the present invention.

【図27】本発明の一実施の形態の蓄積信号電荷の時間
変化
FIG. 27 is a diagram showing a temporal change of a stored signal charge according to the embodiment of the present invention

【図28】本発明の一実施の形態の信号電荷転送チャー
トである。
FIG. 28 is a signal charge transfer chart according to one embodiment of the present invention.

【図29】本発明の一実施の形態の電荷パケット図であ
る。
FIG. 29 is a charge packet diagram according to an embodiment of the present invention.

【図30】本発明の一実施の形態のタイミングチャート
である。
FIG. 30 is a timing chart of one embodiment of the present invention.

【図31】本発明の一実施の形態の蓄積信号電荷の時間
変化
FIG. 31 shows a change with time of an accumulated signal charge according to an embodiment of the present invention.

【図32】本発明の一実施の形態の信号電荷転送チャー
トである。
FIG. 32 is a signal charge transfer chart according to an embodiment of the present invention.

【図33】本発明の一実施の形態のタイミングチャート
である。
FIG. 33 is a timing chart according to an embodiment of the present invention.

【図34】本発明の一実施の形態の蓄積信号電荷の時間
変化を示す図である。
FIG. 34 is a diagram showing a change over time of a stored signal charge according to an embodiment of the present invention.

【図35】本発明の一実施の形態の信号電荷転送チャー
トである。
FIG. 35 is a signal charge transfer chart according to an embodiment of the present invention.

【図36】本発明の一実施の形態のタイミングチャート
である。
FIG. 36 is a timing chart according to an embodiment of the present invention.

【図37】本発明の一実施の形態の固体撮像装置上面図
である。
FIG. 37 is a top view of the solid-state imaging device according to an embodiment of the present invention;

【図38】本発明の一実施の形態の固体撮像装置斜視図
である。
FIG. 38 is a perspective view of a solid-state imaging device according to an embodiment of the present invention.

【図39】本発明の一実施の形態の蓄積信号電荷の時間
変化を示す図である。
FIG. 39 is a diagram showing a change over time of an accumulated signal charge according to an embodiment of the present invention.

【図40】本発明の一実施の形態の信号電荷転送チャー
トである。
FIG. 40 is a signal charge transfer chart according to one embodiment of the present invention.

【図41】本発明の一実施の形態のタイミングチャート
である。
FIG. 41 is a timing chart of one embodiment of the present invention.

【図42】本発明の一実施の形態の蓄積信号電荷の時間
変化を示す図である。
FIG. 42 is a diagram showing a change over time of a stored signal charge according to an embodiment of the present invention.

【図43】本発明の一実施の形態の信号電荷転送チャー
トである。
FIG. 43 is a signal charge transfer chart of one embodiment of the present invention.

【図44】本発明の一実施の形態のタイミングチャート
である。
FIG. 44 is a timing chart of one embodiment of the present invention.

【図45】本発明の一実施の形態の固体撮像装置構成図
である。
FIG. 45 is a configuration diagram of a solid-state imaging device according to an embodiment of the present invention.

【図46】本発明の一実施の形態の固体撮像装置上面図
である。
FIG. 46 is a top view of the solid-state imaging device according to an embodiment of the present invention;

【図47】本発明の一実施の形態の電荷パケット図であ
る。
FIG. 47 is a charge packet diagram according to an embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

(Photo Diode)PD;2200、105、106、205、206、220、221、90
3、1603、1620、1621、1622、1623、1624、1625、1626、1960、196
1、1962、1963、1964、1965、1966 Vピッチ:2205、109、209、300、400、500、600、700、800 VCCD;2201、100、200、908、1608 読み出しゲート;904、2204、107、207、208、1604 読み出しチャネル;905、1605 読み出しゲート幅;2206、110、210 1層目ポリシリコン;101、102、201、202、302、402、502、60
2、702、802、901、1601、2202 2層目ポリシリコン;103、104、203、204、303、403、503、60
3、703、803、902、1602、2203 駆動パルスφV1;2211、111、211、911、1021、1241、1441、
1611、1711、1951 駆動パルスφV2;2212、112、212、912、1022、1242、1442、
1612、1712、1952 駆動パルスφV3;2213、113、213、913、1023、1243、1443、
1613、1713、1953 駆動パルスφV4;2214、114、214、914、1024、1244、1444、
1614、1714、1954 駆動パルスφV5;115、215、915、1025、1245、1445、1615、
1715、1955 駆動パルスφV6;116、216、916、1026、1246、1446、1616、
1716、1956 駆動パルスφV7;117、217、917、1027、1247、1447、1617、
1717、1957 駆動パルスφV8;118、218、918、1028、1248、1448、1618、
1718、1958 単位画素;120、223、900、1010、1011、1012、1013、1230、123
1、1232、1233、1430、1431、1432、1433、1600 1画相当のVCCD長;1040、1041、2220、2221 酸化膜;304、404、504、604、704、804 垂直分離部;108 光電変換領域;301、401、502、601、701、801 第1のN層;305、405、505、605、705、805 第2のN層;306 第3のN層;307 第4のN層;308、406、506、606、706、806 第5のN層;309、407、507、607、707、807 第7のN層;709 信号電荷;310、408、509、609、710、810 P層:508、608、708、906、907、1606 、1607 信号電荷量Qsig;1000、1200、1219、1400、1419、1700、
1900、1901 信号電荷読み出し;1014、1234、1434、1720、1967 信号電荷パケット;1015、2224、1235、1435、1721、1968 バリア;1016、2223、1236、1436、1722、1969 VCCD電極;1042、2222 A−フィールド期間;1001、1201、1401、1701、1902 B−フィールド期間;1005、1206、1406、1705、1904 TAF1;1003、1203、1403、1703、1910 TAF5;1030 TAF7;1031 TAF9;1911 TAF14;1404 TAF16;1004、1704 TAF27;1205、1405 TAF43;1424 TBF1;1007、1208、1408、1707、1917 TBF9;1918 TBF14;1209、1409 TBF16;1708 TBF27;1210、1410 TBF43;1425 TBFE;1906 TAFS;1908 TAFE;1913 TBFS;1915 VH;1100、1300、1500、1800、2000 VM;1101、1301、1501、1801、2001 VL;1102、1302、1502、1802、2002 ΔT;1215、1216、1217、1218、1415、1416、1417、1418、194
0、1942 第1の露光期間A;1211、1220、1411、1420、1921、1931 第1の露光期間B;1213、1222、1413、1422、1925、1935 第2の露光時間A;1212、1221、1412、1421、1932 第2の露光時間B;1214、1223、1414、1423、1926 棄却期間A;1923、1933 棄却期間B;1927、1937 ΔT−shut;1907、1914 ΔT−st;1909、1916 電子シャッター期間A;1920、1930 電子シャッター期間B;1924、1934 固体撮像装置;2100 カウンタ/タイマー部;2101 外部機器;2102 タイマー値出力線;2103 信号出力線;2104
(Photo Diode) PD; 2200, 105, 106, 205, 206, 220, 221, 90
3, 1603, 1620, 1621, 1622, 1623, 1624, 1625, 1626, 1960, 196
1, 1962, 1963, 1964, 1965, 1966 V pitch: 2205, 109, 209, 300, 400, 500, 600, 700, 800 VCCD; 2201, 100, 200, 908, 1608 Read gate: 904, 2204, 107 , 207, 208, 1604 Read channel; 905, 1605 Read gate width; 2206, 110, 210 First layer polysilicon; 101, 102, 201, 202, 302, 402, 502, 60
2, 702, 802, 901, 1601, 2202 Second layer polysilicon; 103, 104, 203, 204, 303, 403, 503, 60
3, 703, 803, 902, 1602, 2203 Drive pulse φV1; 2211, 111, 211, 911, 1021, 1241, 1441,
1611, 1711, 1951 Drive pulse φV2; 2212, 112, 212, 912, 1022, 1242, 1442,
1612, 1712, 1952 Drive pulse φV3; 2213, 113, 213, 913, 1023, 1243, 1443,
1613, 1713, 1953 Drive pulse φV4; 2214, 114, 214, 914, 1024, 1244, 1444,
1614, 1714, 1954 Drive pulse φV5; 115, 215, 915, 1025, 1245, 1445, 1615,
1715, 1955 drive pulse φV6; 116, 216, 916, 1026, 1246, 1446, 1616,
1716, 1956 drive pulse φV7; 117, 217, 917, 1027, 1247, 1447, 1617,
1717, 1957 drive pulse φV8; 118, 218, 918, 1028, 1248, 1448, 1618,
1718, 1958 unit pixel; 120, 223, 900, 1010, 1011, 1012, 1013, 1230, 123
1, 1232, 1233, 1430, 1431, 1432, 1433, 1600 VCCD length equivalent to one image; 1040, 1041, 2220, 2221 oxide film; 304, 404, 504, 604, 704, 804 Vertical separation unit; 108 photoelectric conversion Area; 301, 401, 502, 601, 701, 801 first N layer; 305, 405, 505, 605, 705, 805 second N layer; 306 third N layer; 307 fourth N layer; 308, 406, 506, 606, 706, 806 Fifth N layer; 309, 407, 507, 607, 707, 807 Seventh N layer; 709 Signal charge; 310, 408, 509, 609, 710, 810P Layers: 508, 608, 708, 906, 907, 1606, 1607 Signal charge Qsig; 1000, 1200, 1219, 1400, 1419, 1700,
1900, 1901 signal charge readout; 1014, 1234, 1434, 1720, 1967 signal charge packet; 1015, 2224, 1235, 1435, 1721, 1968 barrier; 1016, 2223, 1236, 1436, 1722, 1969 VCCD electrode; 1042, 2222 A-field period; 1001, 1201, 1401, 1701, 1902 B-field period; 1005, 1206, 1406, 1705, 1904 TAF1; 1003, 1203, 1403, 1703, 1910 TAF5; 1030 TAF7; 1031 TAF9; 1911 TAF14; 1004, 1704 TAF27; 1205, 1405 TAF43; 1424 TBF1; 1007, 1208, 1408, 1707, 1917 TBF9; 1918 TBF14; 1209, 1409 TBF16; 1708 TBF27; 1210, 1410 TBF43; TAFE; 1913 TBFS; 1915 VH; 1100, 1300, 1500, 1800, 2000 VM; 1101, 1301, 1501, 1801, 2001 VL; 1102, 1302, 1502, 1802, 2002 ΔT; 1215, 1216, 1217, 1218, 1415 , 1416, 1417 1418,194
0, 1942 First exposure period A; 1211, 1220, 1411, 1420, 1921, 1931 First exposure period B; 1213, 1222, 1413, 1422, 1925, 1935 Second exposure time A; 1212, 1221, 1412, 1421, 1932 Second exposure time B; 1214, 1223, 1414, 1423, 1926 Rejection period A; 1923, 1933 Rejection period B; 1927, 1937 ΔT-shut; 1907, 1914 ΔT-st; 1909, 1916 electrons Shutter period A; 1920, 1930 electronic shutter period B; 1924, 1934 solid-state imaging device; 2100 counter / timer section; 2101 external device; 2102 timer value output line; 2103 signal output line;

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 黒田 隆男 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (72)発明者 松田 祐二 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭64−37869(JP,A) 特開 平7−15672(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H04N 5/30 - 5/335 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Takao Kuroda 1006 Kadoma Kadoma, Osaka Prefecture Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. (72) Yuji Matsuda 1006 Kadoma Kadoma, Kadoma City Osaka Pref. (56) References JP-A-64-37869 (JP, A) JP-A-7-15672 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) H04N 5/30-5 / 335

Claims (18)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】Y方向の1次元方向、あるいはX−Y方向
の2次元方向に配列された複数の単位画素が、前記単位
画素に入射する電磁波あるいはX線を信号電荷に変換す
るために設けられた少なくとも1カ所以上の不純物を含
む光電変換部と、前記光電変換部に前記X方向において
隣接し、前記信号電荷を前記Y方向に転送するための電
荷転送手段とを有し、固体撮像装置におけるY方向に隣
り合う前記光電変換部の境界において、 前記光電変換部同士を分離する分離機能と前記光電変換
部からの前記電荷転手段へ信号電荷読み出す読み出し機
能とが兼用された第1の手段を設け 前記第1の手段は、上部に、少なくとも1枚以上の電極
が形成されており下部に半導体部を有するものであっ
て、前記第1の手段の半導体部が、前記電荷転送手段に
向かう方向に対して、不純物の濃度分布に勾配を有する
ことを特徴とする固体撮像装置。
A plurality of unit pixels arranged in a one-dimensional direction in a Y direction or a two-dimensional direction in an XY direction are provided for converting electromagnetic waves or X-rays incident on the unit pixels into signal charges. A solid-state imaging device, comprising: a photoelectric conversion unit containing at least one or more impurities; and a charge transfer unit that is adjacent to the photoelectric conversion unit in the X direction and transfers the signal charge in the Y direction. In the boundary between the photoelectric conversion units adjacent to each other in the Y direction in the first means, a separation function for separating the photoelectric conversion units from each other and a reading function for reading out signal charges from the photoelectric conversion units to the charge conversion unit are also used. the provided, the first means, the upper, at least one or more electrodes
Is formed and has a semiconductor portion at the bottom.
The semiconductor unit of the first means is provided in the charge transfer means.
A solid-state imaging device having a gradient in a concentration distribution of an impurity in a direction toward the solid-state imaging device.
【請求項2】単位画素が、 前記単位画素に入射する電磁波あるいはX線を信号電荷
に変換するために設けられた少なくとも1箇所以上の、
第1の不純物を含む光電変換部と、前記光電変換部にX
方向において隣接し、前記信号電荷をY方向に転送する
ための電荷転送手段とを有し、 前記Y方向の1次元方向、あるいはX−Y方向の2次元
方向に配列された前記単位画素において、Y方向に隣合
う前記光電変換部同士の境界において、前記光電変換部
同士を分離する分離手段と、前記光電変換部から前記電
荷転送手段へ信号電荷を読み出す読み出し手段とが1つ
おきにY方向に交互に設けられており、前記分離手段又
は前記読み出し手段は不純物による濃度勾配により構成
されており 前記読み出し手段は、上部に、少なくとも1枚以上の電
極が形成されており下部に半導体部を有するものであっ
て、前記読み出し手段の半導体部が、前記電荷転送手段
に向かう方向に対して、不純物の濃度分布に勾配を有す
ことを特徴とする固体撮像装置。
2. The method according to claim 1, wherein at least one unit pixel is provided for converting electromagnetic waves or X-rays incident on the unit pixel into signal charges.
A photoelectric conversion unit containing a first impurity, and X
And a charge transfer means for transferring the signal charges in the Y direction, wherein the unit pixels are arranged in the one-dimensional direction in the Y direction or the two-dimensional direction in the XY direction. At a boundary between the photoelectric conversion units adjacent to each other in the Y direction, a separating unit for separating the photoelectric conversion units from each other, and a reading unit for reading out signal charges from the photoelectric conversion units to the charge transfer unit are provided every other Y direction. The separation means or the readout means is constituted by a concentration gradient due to impurities, and the readout means is provided at the top with at least one or more electrodes.
It has poles and has a semiconductor part underneath.
The semiconductor portion of the readout means is the charge transfer means
Has a gradient in the impurity concentration distribution in the direction toward
The solid-state imaging device, characterized in that that.
【請求項3】前記濃度分布の勾配は、前記電荷転送手段
に近づくにつれ第1の不純物の濃度分布が高くなるある
いは前記第1の不純物とは逆極性の第2の不純物の濃度
分布が低くなる第1aの構造を有し、あるいは前記第2
の不純物から前記第1の不純物へと不純物分布が変化す
る第1bの構造を有することを特徴とする請求項、又
記載の固体撮像装置。
3. The gradient of the concentration distribution is such that the concentration distribution of the first impurity increases as approaching the charge transfer means, or the concentration distribution of the second impurity having a polarity opposite to that of the first impurity decreases. Having the structure of 1a, or
3. The solid-state imaging device according to claim 1 , wherein the solid-state imaging device has a 1b structure in which an impurity distribution changes from the first impurity to the first impurity.
【請求項4】前記半導体部の濃度分布の勾配は、少なく
とも2回以上のイオン注入により形成されることを特徴
とする請求項、又は記載の固体撮像装置。
Gradient of 4. A concentration distribution of the semiconductor unit according to claim 2, characterized in that it is formed by ion implantation of at least twice, or three solid-state imaging device according.
【請求項5】前記光電変換部の両隣に位置する前記第1
の手段の半導体部のうち少なくとも片方が、少なくとも
2回以上のイオン注入により形成されることを特徴とす
る請求項記載の固体撮像装置。
5. The method according to claim 1, wherein the first and second photoelectric conversion units are located on both sides of the photoelectric conversion unit.
4. The solid-state imaging device according to claim 3 , wherein at least one of the semiconductor portions of the means is formed by at least two or more ion implantations.
【請求項6】少なくとも一枚の電極が、隣接する光電変
換部の少なくとも一方の一部、あるいは全面を覆うよう
に形成されていることを特徴とする請求項、又は
載の固体撮像装置。
6. At least one of the electrodes, at least one of a portion of an adjacent photoelectric conversion unit or the claims 1, characterized in that it is formed so as to cover the entire surface, or 2 solid-state imaging device according .
【請求項7】少なくとも1枚以上の前記電極がそれぞれ
異なる駆動パルスにて電圧が与えられることを特徴とす
る請求項記載の固体撮像装置。
7. The solid-state imaging device according to claim 6 , wherein a voltage is applied to at least one or more of said electrodes by different driving pulses.
【請求項8】前記半導体部は、P型不純物によるデルタ
形あるいは扇形の注入領域を少なくとも1カ所以上有
し、さらに前記デルタ形あるいは扇形の幅が、前記電荷
転送手段に近づけば近づくほど狭くなる第1の読み出し
構造を有することを特徴とする請求項記載の固体撮像
装置。
8. The semiconductor portion has at least one delta- or sector-shaped injection region of a P-type impurity, and the width of the delta- or sector-shape becomes narrower as approaching the charge transfer means. 7. The solid-state imaging device according to claim 6, comprising a first readout structure.
【請求項9】前記半導体部は、N型不純物によるデルタ
形あるいは扇形の注入領域を少なくとも1カ所以上有
し、さらに前記デルタ形あるいは扇形の幅が、前記電荷
転送手段に近づけば近づくほど広くなる第2の読み出し
構造を有することを特徴とする請求項記載の固体撮像
装置。
9. The semiconductor section has at least one delta- or sector-shaped implantation region of N-type impurities, and the width of the delta- or sector-shaped region increases as the position approaches the charge transfer means. The solid-state imaging device according to claim 6 , further comprising a second readout structure.
【請求項10】前記半導体部は、前記第1の不純物ある
いは前記第2不純物の片方あるいは両方の不純物が少な
くとも1回以上のイオン注入により形成される第3の読
み出し構造を有することを特徴とする請求項記載の固
体撮像装置。
10. The semiconductor part has a third read structure in which one or both of the first impurity and the second impurity are formed by ion implantation at least once or more. The solid-state imaging device according to claim 6 .
【請求項11】少なくとも1枚の前記電極は、Y方向の
幅を前記Y方向の電荷転送手段に近づくにつれ広くした
第4の読み出し構造を有することを特徴とする請求項
記載の固体撮像装置。
11. At least one of said electrodes, according to claim characterized by having a broad the fourth reading structure as the width in the Y direction closer to the charge transfer unit of the Y-direction 6
The solid-state imaging device according to any one of the preceding claims.
【請求項12】Y方向に連続して設けられた第1、第
2、第3の光電変換部のうち、前記第1の光電変換部と
前記第2の光電変換部の境界領域あるいは前記第2の光
電変換部と前記第3の光電変換部の境界領域のいずれか
片方の境界領域に、前記第1の読み出し構造を採用した
ことを特徴とする請求項記載の固体撮像装置。
12. The first, second, and third photoelectric conversion units provided continuously in the Y direction, and a boundary area between the first photoelectric conversion unit and the second photoelectric conversion unit or the first photoelectric conversion unit or the second photoelectric conversion unit. 9. The solid-state imaging device according to claim 8 , wherein the first readout structure is adopted in one of the boundary areas between the second photoelectric conversion unit and the third photoelectric conversion unit.
【請求項13】前記単位画素に含まれる、前記電荷転送
手段の転送電極が4枚から構成されることを特徴とする
請求項1、又は2に記載の固体撮像装置。
13. included in the unit pixels, the solid-state imaging device according to claim 1 or 2 transfer electrodes of the charge transfer means, characterized in that it is composed of four.
【請求項14】Y方向に連続する2つの前記単位画素に
含まれる前記電荷転送手段の合計8枚の転送電極のそれ
ぞれに対して、異なる8つの駆動パルスを印加すること
を特徴とする請求項11記載の固体撮像装置。
14. A different drive pulse is applied to each of a total of eight transfer electrodes of said charge transfer means included in two unit pixels continuous in the Y direction. 12. The solid-state imaging device according to item 11 .
【請求項15】連続する2つの単位画素が有する前記電
荷転送手段に対し、前記8枚の転送電極において最大7
枚の連続する電極下に1つの信号電荷転送用パケットを
設けることを特徴とする請求項11記載の固体撮像装
置。
15. The electric charge transfer means of two consecutive unit pixels, a maximum of 7 in the eight transfer electrodes.
12. The solid-state imaging device according to claim 11, wherein one signal charge transfer packet is provided below the continuous electrodes.
【請求項16】連続する2つの単位画素が有する前記電
荷転送手段に対し、少なくとも2つ以上の信号電荷転送
用パケットを設け、前記2つ以上の信号電荷転送用パケ
ットの間には少なくとも1つ以上の電位バリアを設ける
ことを特徴とする請求項11記載の固体撮像装置。
16. At least two or more signal charge transfer packets are provided for the charge transfer means of two consecutive unit pixels, and at least one signal charge transfer packet is provided between the two or more signal charge transfer packets. The solid-state imaging device according to claim 11 , wherein the potential barrier is provided.
【請求項17】連続する単位画素Aと単位画素Bが有す
る前記電荷転送手段に対し、合計8枚の連続する転送電
極を有する第1の信号電荷パケットと第2の信号電荷パ
ケットを設け、さらに、前記第1の信号電荷パケットに
は前記単位画素Aの第1の蓄積時間内において前記電磁
波あるいはX線の信号により生成された第1の信号電荷
Aと前記単位画素Bの第2の蓄積時間内において前記電
磁波あるいはX線の信号により生成された第1の信号電
荷Bが互いに異なる読み出しタイミングで加算混合さ
れ、さらに、前記第2の信号電荷パケットには前記単位
画素Aの第3の蓄積時間内において前記電磁波あるいは
X線の信号により生成された第2の信号電荷Aと前記単
位画素Bの第4の蓄積時間内において前記電磁波あるい
はX線の信号により生成された第2の信号電荷Bもまた
互いに異なる読み出しタイミングで加算混合され転送さ
れることを特徴とする請求項13記載の固体撮像装置。
17. A first signal charge packet and a second signal charge packet having a total of eight continuous transfer electrodes for said charge transfer means of a continuous unit pixel A and a continuous unit pixel B, The first signal charge packet includes a first signal charge A generated by the electromagnetic wave or the X-ray signal within the first storage time of the unit pixel A and a second storage time of the unit pixel B. The first signal charge B generated by the electromagnetic wave or the X-ray signal is added and mixed at different read timings, and the second signal charge packet further includes a third accumulation time of the unit pixel A. Within the second signal charge A generated by the electromagnetic wave or the X-ray signal and the electromagnetic wave or the X-ray signal within the fourth accumulation time of the unit pixel B. It made a second signal charge B also solid-state imaging device according to claim 13, wherein the transferred are added and mixed at different read timings from each other.
【請求項18】連続する単位画素Aと単位画素Bが有す
る前記電荷転送手段に対し、合計8枚の連続する転送電
極を有する第1の信号電荷パケットと第2の信号電荷パ
ケットを設け、さらに、前記第1の信号電荷パケットに
は前記単位画素Aの第1の蓄積時間内において前記電磁
波あるいはX線の信号により生成された第1の信号電荷
Aと前記単位画素Bの第2の蓄積時間内において前記電
磁波あるいはX線の信号により生成された第1の信号電
荷Bが互いに異なる読み出しタイミングで加算混合さ
れ、さらに、前記第2の信号電荷パケットには前記単位
画素Aの第3の蓄積時間内において前記電磁波あるいは
X線の信号により生成された第2の信号電荷Aと前記単
位画素Bの第4の蓄積時間内において前記電磁波あるい
はX線の信号により生成された第2の信号電荷Bもまた
互いに異なる読み出しタイミングで加算混合されるが、
前記第1の蓄積時間と前記第2の蓄積時間の組および、
前記第3の蓄積時間と前記第4の蓄積時間の組のうち、
少なくとも片方の組が同じ蓄積時間を有することを特徴
とする請求項13記載の固体撮像装置。
18. A first signal charge packet and a second signal charge packet having a total of eight continuous transfer electrodes for said charge transfer means of a continuous unit pixel A and a continuous unit pixel B, The first signal charge packet includes a first signal charge A generated by the electromagnetic wave or the X-ray signal within the first storage time of the unit pixel A and a second storage time of the unit pixel B. The first signal charge B generated by the electromagnetic wave or the X-ray signal is added and mixed at different read timings, and the second signal charge packet further includes a third accumulation time of the unit pixel A. Within the second signal charge A generated by the electromagnetic wave or the X-ray signal and the electromagnetic wave or the X-ray signal within the fourth accumulation time of the unit pixel B. Second signal charge B was made but also added and mixed at different read timings from each other,
A set of the first accumulation time and the second accumulation time;
Of the set of the third accumulation time and the fourth accumulation time,
14. The solid-state imaging device according to claim 13, wherein at least one pair has the same accumulation time.
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