JPH01215062A - 固体撮像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はインターライン転送形ＣＣＤの垂直転送路も感
光領域として用いることにより感度向上がはかれ、特に
電子スチルカメラ用単板式カラーセンサとして好適とな
る固体撮像装置に関する。

（従来技術） 従来タイプのインターライン転送形ＣＣＤ　（ＩＬ−Ｃ
ＣＤ）は、１本の光電変換素子列に付属して１本の垂直
転送路が配置され、かつ前記転送路上が遮光されている
ため、開口率を上げて感度向上をはかることが難しかっ
た。

また、従来タイプのフレーム転送形ＣＣＤ　（ＦＴ−Ｃ
ＣＤ）は、受光領域全体がポリシリコン転送電極で覆わ
れていたため、特に青色感度が上げにくいという問題を
有していた。

これら難点を解消するため、従来構造のＩＬ−ＣＣＤの
垂直転送路にも光電変換機能を持たせることにより、高
解像度と感度向上が同時に得られるデバイスが既に提案
されている。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、前述構成のデバイスにおいても、垂直転
送路には依然としてポリシリコン転送電極力（配置され
ていたため、特にカラー用デバイスとして前記転送路上
に青色フィルタを配置した場合、光の吸収が大きく色バ
ランスを崩した。

本発明の目的は、上記事ｉｎに鑑みなされたもので、開
口率が改善されて感度向上がはかれると共に、カラー用
デバ・イスとしても各色共に高い解像力が得られ、色バ
ランスが良好になる固体撮像装置を提供することにある
。

（課題を解決するための手段） すなわち、本発明の上記目的は、マトリックス状に配置
された複数の光電変換素子、垂直転送路、水平転送路お
よび転送制御部を有し、前記垂直転送路が光電変換機能
を有するインターライン転送形の固体描像装置において
、前記垂直転送路はｌセル置きに転送電極が取り除かれ
た開口部を有すると共に、前記開口部は垂直方向の光電
変換素子列を介して隣合う垂直転送路との間で千鳥状に
なるように配置されており、かつ前記光電変換素子の垂
直方向に隣合うエレメントはその左右両側に配置される
垂直転送路の１方と交互に接続されていることを特徴と
する固体撮像装置により達成される。

（作用） 垂直転送路にも１セル置きに転送電極が取り除かれた開
口部を設け、該開口部下にフォトダイオードを形成する
ことにより、デバイス全体の開口率は上がり、同一チッ
プサイズでも感度向上を得ることができる。

また、垂直転送路はｌセル置きに転送電極が取り除かれ
ているため、電荷の転送は、前記開口部を挾んで隣合う
垂直方向の転送エレメントがポテンシャル電位を前記開
口部下のフォトダイオードに対して上下動させることに
より行える。そして、前記垂直転送路以外の光電変換部
の信号の読出しは、１本の光電変換素子列に対応して水
平方向に隣合って配列される２つの垂直転送路を介して
行うことができる。

（実施例） 以下、図面により本発明の詳細な説明する。

第１図の１実施例は、本発明の固体撮像装置の平面図で
ある。　　　　　− なお、本実施例では、光電変換素子上にマイクロカラー
フィルタを配置したカラー用センサとして説明する。

図に於いて、本発明の固体撮像装置は、１つのブロック
で示した受光範囲ｌと、該受光範囲ｌに於いて電荷の転
送を制御する転送制御部２と、前記範囲ｌの出力端に沿
って設けられた１本の水平転送路３及び出力アンプ４と
から成っている。

前記受光範囲ｌは、従来構成のインターライン転送ＣＣ
Ｄと略同−構造に設けられており、光電変換素子ｌＯが
マトリックス状に複数配置された光電変換部と、前記光
電変換素子１０の各垂直列間に配列された１本の垂直転
送路１１とから成っている。

前記光電変換素子１０は後述する２層のポリシリコン転
送電極φ３．φ２が取り除かれた開口部下にｐｎ接合フ
ォトダイオードが形成されて設けられている。一方、前
記垂直転送路１１は、転送エレメントに対応して水平方
向に延設された複数本の２層ポリシリコン転送電極φ１
．φ２が配置されて形成される垂直ＣＣＤから成り、２
相駆動されて電荷を垂直方向に転送する。

しかし、前記垂直転送路１１は、前記光電変換部のフォ
トダイオードで形成された信号電荷を転送するだけでな
く、自身で光電変換機能も有する。

そのため、本発明の固体撮像装置の特長の１つは、前記
垂直転送路１１を構成する転送エレメントのうち垂直方
向に１セル置きのエレメントが前記光電、変換部と同様
、開口を有するフォトダイオード領域に形成されている
ことである。また、前記フォトダイオード領域は光電変
換素子列を介した隣接ヰ転送路との間で千鳥状になるよ
うに配置されている。一方、１つの光電変換素子列を形
成する各フォトダイオードは、該素子列を挟持するよう
に水平方向に配置された２本の垂直転送路１１．１１の
１方と転送ゲートＴＧを介して垂直方向に交互に接続さ
れている。前記転送ゲートＴＧは前記ポリシリコン転送
電極φ１．φ諺により兼用されており、かつ１本の垂直
転送路１１を挟持して左右両側に配置された光電変換素
子との間で、異なる転送電極が用いられている。

なお、前記光電変換部および垂直転送路の各フォトダイ
オード上にはマイクロカラーフィルタが配置されており
、図中記号Ｒ，Ｇ、Ｂにより前記カラーフィルタの色配
列が概念的に示されている。

また、垂直転送路の電極上は図示しない遮光膜により覆
われている。

第２図は、第１図のａ−ａ’線に沿った断面図である。

図から分かるように、前記垂直転送路１１は垂直方向の
１セル置きにｐｎ接合フォトダイオードが形成され、転
送エレメントと異なる深さのポテンシャル井戸が設けら
れている。

次に、本発明の固体１最像装置の動作について説明する
。

第３図は前記垂直転送路の全期間の駆動状態を示したタ
イミング図である。

露光期間の終了後、最初に、垂直転送路により光電変換
され、蓄積された色Ｂの信号が垂直転送される。その後
、光電変換素子列に蓄積された色Ｒに対応した信号が垂
直転送路に続出され、垂直転送された後、同じく光電変
換素子列に蓄積された色Ｇの信号が同様に垂直転送路に
読出されて垂直転送される。この際、色Ｒと色Ｇに対応
したフォトダイオードは異なる転送ゲートＴＧを介して
独立に読出される。すなわち、色Ｒの信号は、転送時よ
りも高い電圧Ｖ。が印加される転送電極φ２により読出
され、色Ｇの信号は電圧■工印加される転送電極φ、に
より読出される。

第４図は、垂直方向の転送タイミングを示しており、転
送電極φ１．φ２が２相駆動される。

第５図は、第４図に示した各時点における垂直転送路の
ポテンシャルプロファイルを示し°Ｃいる。

時間ｔ、は垂直転送路に電荷が蓄積され°ζいる時点を
示しており、フォトダイオード領域を挟んだ垂直方向に
隣接する転送エレメントには共に電圧が印加されないで
、高いポテンシャル障壁が形成されている。

なお、図中、ψ、。は前記フォダイオード領域のポテン
シャルを示しており、このポテンシャルは固定されてい
る。

時間Ｌ１は転送方向に配置された転送エレメントの転送
電極φ２に電圧ｖＨが印加されて、前記フォトダイオー
ド領域（ψＰＤ）よりも深いポテンシャル井戸が形成さ
れる。これにより電荷はフォトダイオード領域からこの
転送電極φ２下に移動される。次に、時間ｔ！において
、他方の転送電極φ１にも電圧ｖＭが印加されて同じ深
さの井戸が形成さた後、時間ｔ、で転送電極φｔの電圧
はＬレベルに設けられて、電荷は１つの転送電極φ。

下に集められる。その後、時間ｔ４において前記転送電
極φ、がＩ、レベルに設けられることにより電荷は垂直
方向に１つ置いたセルのフォトダイオード領域に移され
る。この様にして電荷は順次垂直方向に転送される。

受光範囲ｌから送り出された信号は水平転送路３および
出力アンプ４を介して読出される。このようにして読出
された各色毎のフィールド信号は、３チヤンネルの記録
媒体例えば磁気ディスクの３トラツクに渡って記録し、
再生時に前記３トラツクを同時に読出すことにより、ス
チル画として好ましいフルフレーム・カラー画像が得ら
れる。

（発明の効果） 以上記載したとおり、本発明の固体撮像装置によれば、
垂直転送路にも光電変換機能を持たせかつ前記垂直転送
路に開口部を設けたこ々により、開口率が上がり感度向
上がはかれる。また、垂直転送路に開口部が設けられ、
かつカラーフィルタ・を３色で構成した場合、各色共に
均等に配置することができ、３色共に高い解像力が得ら
れて色バランスが良好となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の１実施例による固体撮像装置の平面図
、第２図は第１図のａ−ａ’線に沿った断面図、第３図
は第１図の固体撮像装置の全期間を示すタイミング図、
第４図は垂直方向の転送タイミング図、第５図は垂直転
送路のポテンシャルプロファイルである。 １・・・受光範囲、２・・・転送制御部、３・・・水平
転送路、４・・・出力アンプ、１０・・・光電変換素子
、１１・・・垂直転送路。 手　　続　　ネ１奮ｌ　　ｉＥ　　６１昭和６３年　５
月２４Ｌ１

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　マトリックス状に配置された複数の光電変換素子、垂
   直転送路、水平転送路および転送制御部を有し、前記垂
   直転送路が光電変換機能を有するインターライン転送形
   の固体撮像装置において、前記垂直転送路は１セル置き
   に転送電極が取り除かれた開口部を有すると共に、前記
   開口部は垂直方向の光電変換素子列を介して隣合う垂直
   転送路との間で千鳥状になるように配置されており、か
   つ前記光電変換素子の垂直方向に隣合うエレメントはそ
   の左右両側に配置される垂直転送路の１方と交互に接続
   されていることを特徴とする固体撮像装置。