JP3413732B2 - Ccd型固体撮像素子 - Google Patents

Ccd型固体撮像素子

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JP3413732B2 JP15951594A JP15951594A JP3413732B2 JP 3413732 B2 JP3413732 B2 JP 3413732B2 JP 15951594 A JP15951594 A JP 15951594A JP 15951594 A JP15951594 A JP 15951594A JP 3413732 B2 JP3413732 B2 JP 3413732B2
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Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【産業上の利用分野】本発明は、CCD型固体撮像素
子、特に撮像領域と、第1の水平レジスタと、該第1の
水平レジスタの反撮像領域側に設けられたH・H間トラ
ンスファーゲートと、該H・H間トランスファーゲート
の反第1の水平レジスタ側に設けられた第2の水平レジ
スタを有するCCD固体撮像素子に関する。 【0002】 【従来の技術】CCD型固体撮像素子として水平レジス
タを2固有し、各水平レジスタから信号電荷を同時に出
力するタイプのものが知られている(特開平5−734
3号公報、特開昭63−274272号公報、特開昭5
7−181274号公報等)。水平レジスタを2個設け
るのは、例えばハイビジョン化対応等のために画素数が
増えたため水平レジスタが一個では水平方向のビット配
置ピッチが微小過ぎて、半導体領域、転送電極等の形成
が困難なことからそのピッチの微細さを緩和するためで
ある。 【0003】図3(A)、(B)はそのようなCCD型
固体撮像素子を示すもので、(A)はCCD型固体撮像
素子の概念図、(B)は水平転送部の一つの構造例を示
す平面図である。図面において、1は第1の水平レジス
タ、2は第2の水平レジスタ、3は撮像領域で、マトリ
ックス状に配設された受光素子群と、受光素子の各垂直
列に対応して設けられた垂直レジスタからなる。尚、本
発明の本質は受光素子、垂直レジスタに存在する訳では
ないのでその図示、説明は省略する。4はV・Hトラン
スファーゲートで、各垂直レジスタからの信号電荷を水
平転送部へ転送する役割を果たす。5は上記二つの水平
レジスタ1・2間に設けられたH・Hトランスファーゲ
ートで、第1の水平レジスタ1に転送されてきた信号電
荷を第2の水平レジスタ2に転送する役割を果たす。
6、6、・・・はチャンネルストッパ、7、7、・・・
は水平レジスタの転送電極である。 【0004】このようなタイプの固体撮像素子におい
て、水平転送部は本来の水平転送(H転送)とトランス
ファーゲート5による第1の水平レジスタ・第2の水平
レジスタ間の転送、即ち水平レジスタ間転送(H・H転
送)を行わなければならない。図中において、●はH・
H転送されるエレクトロンによる信号電荷を、○はH転
送される同じくエレクトロンによる信号電荷を示す。図
4(A)、(B)は水平転送部の一つの従来例を示すも
ので、(A)は水転送部を全体的に示し、(B)は第1
の水平レジスタの1ビット分を示す。1tはトランスフ
ァー部を、1sはストレージ部を示し、トランスファー
部1tはある不純物濃度のP型半導体領域Cからなる。
ストレージ部1sは領域Cよりも不純物濃度の低いP型
半導体領域Bと、それよりさらに不純物濃度の低いP型
半導体領域Aからなる。具体的には、同じゲート電圧に
対するポテンシャルが領域Aが0Vだと領域Bが例えば
−1V、領域Cが例えば−3Vになるように各領域A、
B、Cの不純物濃度が設定されている。 【0005】領域Aは領域BのH・H転送先側にあり、
その領域A・B間の境界は、水平方向よりも例えば約4
5度程度反時計回り方向に回転した斜めの向きに形成さ
れている。H転送方向及びH・H転送方向の双方にバラ
ンスよく転送し易くするためである。このような第1の
水平レジスタ1は、結局H転送方向においても、ストレ
ージ部1sにおけるH・H間転送方向においても2段階
で不純物濃度が低くなっている。従って、第1の水平レ
ジスタ1におけるポテンシャルは、図5(A)、(B)
に示すように、2段階で変化する段差を持ったプロフィ
ールになる。図5(A)はH転送方向におけるポテンシ
ャルプロフィールを、(B)はH・H転送方向のポテン
シャルプロフィールを示す。 【0006】 【発明が解決しようとする課題】ところで、上記従来の
CCD型固体撮像素子によれば、図5に示すように、第
1の水平レジスタ1の各ビットのポテンシャルは、水平
転送方向においても、垂直転送方向においても2段階に
変化しているに過ぎず、ポテンシャルプロフイールに滑
らかさがない。従って、充分な転送電界を得ることが難
しい。そのため、転送残しが生じ易いという問題があっ
た。尤も、H・H間転送方向に限って言えば、第1の水
平レジスタ1のH・H間転送方向における寸法(設計
値)を小さくすることによって転送電界を高めることが
できるといえる。しかし、その場合、必然的に、第1の
水平レジスタ1の面積が狭まり、延いては水平レジスタ
の取扱い電荷量の減少、固体撮像素子自身のダイナミッ
クレンジの減少を招くので、それは許されない。 【0007】本発明はそのような問題点を解決すべく為
されたもので、二個の水平レジスタを有するCCD固体
撮像素子において、第1の水平レジスタの水平転送方向
及び水平レジスタ間転送方向の転送効率を高め、転送残
しが生じるおそれをなくすことを目的とする。 【0008】 【課題を解決するための手段】本発明CCD型固体撮像
素子は、第1の水平レジスタの各ビットの各ストレージ
部が、これの水平転送先側及び水平レジスタ間転送先側
の部分を占有する第1の領域と、該第1の領域よりも高
い不純物濃度を有し、該第1の領域の反水平転送先側及
び反水平レジスタ間転送先側に位置する第2の領域と、
該第2の領域よりも高い不純物濃度を有し、該第2の領
域の反水平レジスタ間転送先側に位置する第3の領域と
の三つの領域からなり、各トランスファー部が、上記第
3の領域より高い不純物濃度の一つの領域から、又は、
該トランスファー部の水平転送先側及び水平レジスタ間
転送先側部分を占有する、上記第3の不純物濃度よりも
高い不純物濃度を有する第4の領域と、該第4の領域の
反水平転送先側及び反水平レジスタ間転送先側に位置
し、該第4の領域よりも高い不純物濃度を有する第5の
領域との二つの領域からなることを特徴とする。 【0009】 【作用】本発明CCD型固体撮像素子によれば、第1の
水平レジスタの各ビットの不純物濃度が、H転送先側へ
行くに従って3又は4段階に、H・H間転送先側へ行く
に従って3段階に低くなっているので、ポテンシャルも
H転送先側へは3又は4段階に、H・H転送方向へは3
段階に変化しており、段差数が従来よりも増え、ポテン
ションプロフィールが滑らかになる。従って、その分同
じ駆動電圧を用いた場合における転送電界を従来よりも
高くすることができる。従って、従来よりも転送効率を
高め、転送残しを防止することができる。 【0010】 【実施例】以下、本発明CCD型固体撮像素子を図示実
施例に従って詳細に説明する。図1(A)、(B)は本
発明CCD型固体撮像素子の一つの実施例を示すもの
で、(A)は水転送部を全体的に示し、(B)は第1の
水平レジスタの1ビット分を示す。本CCD型固体撮像
素子は、図4に示した従来のCCD型固体撮像素子と
は、第1の水平レジスタのトランスファー部とその水平
転送先側のストレージ部からなる各ビットの不純物濃度
が、H転送先側へ行くに従って4段階に、H・H転送先
側へ行くに従って3段階に高くなっているという点で大
きく相違するが、それ以外の点では共通し、その共通点
については既に説明済みであるので、その説明は省略し
相違する点についてのみ説明することとする。また、全
図を通して共通する部分には共通の符号を付した。 【0011】図1(B)に示すように、トランスファー
部1tはある不純物濃度の半導体領域Eと、この領域E
よりも不純物濃度のやや低いP型半導体領域Dからな
る。そして、ストレージ部1sは領域Dよりも不純物濃
度のやや低いP型半導体領域Cと、それより不純物濃度
のやや低いP型半導体領域Bと、それよりさらに不純物
濃度のやや低いP型半導体領域Aからなる。このよう
に、第1の水平レジスタ1の各ビットは、領域A、B、
C、D、Eの順で不純物濃度が高くなっており、各ビッ
トのH・H転送先側寄りの部分においてH転送方向に沿
っては4段階に不純物濃度が変化している。また、各ビ
ットのストレージ部1sは、H・H間転送方向において
3段階に不純物濃度が変化している。尚、領域E・D間
の境界、C・B間の境界、B・A間の境界は、H転送方
向とH・H転送方向の双方においてバランスよく転送し
易くするために、少なくとも部分的に、水平方向よりも
例えば約45度程度反時計回り方向に回転した斜めの向
きに形成されている。 【0012】本実施例の第1の水平レジスタ1における
ポテンシャルは、図2(A)、(B)に示すような段差
を持ったプロフィールになる。図2(A)はH転送方向
におけるポテンシャルプロフィールを、(B)はH・H
転送方向のポテンシャルプロフィールを示す。図5に示
すように、第1の水平レジスタ1の各ビットのポテンシ
ャルは、水平転送方向においては4段階にも、水平レジ
スタ間転送方向においても3段階に変化しており、図4
に示す従来のCCD型固体撮像素子に比較してポテンシ
ャル段差に滑らかさがあり、同じ駆動電圧(ゲート電
圧)を用いた場合における転送電界を従来よりも高くす
ることができる。従って、従来よりも転送効率を高める
ことができる。尚、図1に示す実施例において、領域D
を設けず、従って、H転送方向において不純物濃度が3
段階で変化するようなプロフィールにした態様でも本発
明を実施することができる。この場合、H方向のポテン
シャルは3段階で変化するプロフィールになることはい
うまでもない。 【0013】 【発明の効果】本発明CCD型固体撮像素子は、第1の
水平レジスタの各ビットの各ストレージ部が、これの水
平転送先側及び水平レジスタ間転送先側の部分を占有す
る第1の領域と、該第1の領域よりも高い不純物濃度を
有し、該第1の領域の反水平転送先側及び反水平レジス
タ間転送先側に位置する第2の領域と、該第2の領域よ
りも高い不純物濃度を有し、該第2の領域の反水平レジ
スタ間転送先側に位置する第3の領域との三つの領域か
らなり、各トランスファー部が、上記第3の領域より高
い不純物濃度の一つの領域から、又は、該トランスファ
ー部の水平転送先側及び水平レジスタ間転送先側部分を
占有する、上記第3の不純物濃度よりも高い不純物濃度
を有する第4の領域と、該第4の領域の反水平転送先側
及び反水平レジスタ間転送先側に位置し、該第4の領域
よりも高い不純物濃度を有する第5の領域との二つの領
域からなることを特徴とする。従って、本発明CCD型
固体撮像素子によれば、第1の水平レジスタの各ビット
の不純物濃度が、H転送先側へ行くに従って3又は4段
階に、H・H転送先側へ行くに従って3段階に低くなっ
ているので、ポテンシャルもH転送先側へは3又は4段
階に、H・H転送方向へは3段階に変化し、段差数が従
来よりも増え、ポテンシャルプロフィールが滑らかにな
る。従って、同じ駆動電圧を用いた場合における転送電
界を従来よりも高くすることができ、従来よりも転送効
率を高め、転送残しをなくすことができる。
【図面の簡単な説明】 【図1】(A)、(B)は本発明CCD型固体撮像素子
の一つの実施例を示す平面図で、(A)は水平転送部を
全体的に示し、(B)は第1の水平レジスタの1ビット
分を示す。 【図2】(A)、(B)は上記実施例の第1の水平レジ
スタのポテンシャルプロフィール図で、(A)は水平転
送(H転送)方向におけるポテンシャルプロフィール
を、(B)は水平レジスタ間転送(H・H転送)方向の
ポテンシャルプロフィールを示す。 【図3】図3(A)、(B)は水平レジスタを二つ備え
たCCD型固体撮像素子を示すもので、(A)はCCD
型固体撮像素子の概念図、(B)は水平転送部の一つの
構造例を示す平面図である。 【図4】図4(A)、(B)は水平転送部の一つの従来
例を示すもので、(A)は水転送部を全体的に示し、
(B)は第1の水平レジスタの1ビット分を示す。 【図5】(A)、(B)は上記従来例の第1の水平レジ
スタのポテンシャルプロフィール図で、(A)はH転送
方向におけるポテンシャルプロフィールを、(B)はH
・H転送方向のポテンシャルプロフィールを示す。 【符号の説明】 1 第1の水平レジスタ 2 第2の水平レジスタ 5 H・Hトランスファーゲート A〜E 第1の水平レジスタの不純物濃度の異なる第1
〜第5の領域

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 マトリックス状に配置された受光素子群
    及び該受光素子群の各垂直列に対応して設けられ受光素
    子からの信号電荷を垂直方向に転送する垂直レジスタ群
    からなる撮像領域と、該撮像領域の垂直転送先側に設け
    られ該撮像領域からの信号電荷を水平方向に転送する第
    1の水平レジスタと、該第1の水平レジスタの反撮像領
    域側に設けられたH・H間トランスファーゲートと、該
    H・H間トランスファーゲートの反第1の水平レジスタ
    側に設けられた第2の水平レジスタを有するCCD固体
    撮像素子において、 上記第1の水平レジスタのトランスファー部とその水平
    転送先側のストレージ部からなる各ビットは、それぞ
    れ、 上記ストレージ部が、これの水平転送先側及び水平レジ
    スタ間転送先側の部分を占有する第1の領域と、該第1
    の領域よりも高い不純物濃度を有し、該第1の領域の反
    水平転送先側及び反水平レジスタ間転送先側に位置する
    第2の領域と、該第2の領域よりも高い不純物濃度を有
    し、該第2の領域の反水平レジスタ間転送先側に位置す
    る第3の領域との三つの領域からなり、 上記トランスファー部が、上記第3の領域より高い不純
    物濃度の一つの領域から、又は、該トランスファー部の
    水平転送先側及び水平レジスタ間転送先側部分を占有す
    る、上記第3の不純物濃度よりも高い不純物濃度を有す
    る第4の領域と、該第4の領域の反水平転送先側及び反
    水平レジスタ間転送先側に位置し、該第4の領域よりも
    高い不純物濃度を有する第5の領域との二つの領域から
    なることを特徴とするCCD型固体撮像素子
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