JPH02243073A - Solid-state image pickup device - Google Patents

Solid-state image pickup device

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JPH02243073A
JPH02243073A JP1138150A JP13815089A JPH02243073A JP H02243073 A JPH02243073 A JP H02243073A JP 1138150 A JP1138150 A JP 1138150A JP 13815089 A JP13815089 A JP 13815089A JP H02243073 A JPH02243073 A JP H02243073A
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shift register
vertical
transferred
sensor
charge
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Nariyuki Ochi
越智 成之
Takeo Hashimoto
橋本 武夫
Yoshiaki Hagiwara
良昭 萩原
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)

Abstract

PURPOSE:To control overflow of a charge and to ensure charge quantity control by supplying an electric signal controlling a prescribed quantity for a prescribed horizontal blanking period and controlling the charge quantity stored in a sensor. CONSTITUTION:A signal charge in response to the light receiving quantity of a sensor section 1 is transferred to a transfer section 11 corresponding to a vertical shift register 2 for a vertical blanking period. Biphase clocks thetav1, thetav2 are given to terminal tr1, tr2 of the register 2 as shown in waveform diagram and the signal charge is transferred to unidirectional transfer sections adjacent to each other sequentially for a horizontal blanking period. Then a signal for each horizontal line is transferred to the horizontal shift register 3 and the signal for each horizontal line for a horizontal video period is read from a terminal (t). Thus, the signal charge generated and stored in response to the photo receiving quantity in sensor sections S1, S2, S3... is transferred to a storage section of transfer sections T1, T2, T3..., that is, read out.

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はC0D(チャージ・カプシド・デバイス)形構
成を有する固体撮像装置、特にインターライントランス
ファ方式による固体撮像装置に係わる。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a solid-state imaging device having a C0D (charge capsid device) configuration, and particularly to a solid-state imaging device using an interline transfer method.

通常のインターライントランスファ方式によるCCDC
固形撮像装置は、共通の半導体基体、例えばシリコン基
体に第1図に示すように、夫々絵素となる受光部、即ち
センサ一部(1)が一方向(以下水平方向という)とこ
れと直交する方向(以下垂直方向という)に夫々複数個
配列され、各垂直方向の同一ライン上に配列されたセン
サ一部(1)の−側にはCCD構成の垂直シフトレジス
タ(2)が配置され、各シフトレジスタ(2)の−旦に
は同様にCCD構成の水平シフトレジスタ(3)が設け
られる。
CCDC using normal interline transfer method
A solid-state imaging device has a common semiconductor substrate, for example, a silicon substrate, as shown in FIG. A vertical shift register (2) having a CCD configuration is disposed on the negative side of the sensor part (1), which is arranged in a plurality of sensors in the vertical direction (hereinafter referred to as the vertical direction), and arranged on the same line in each vertical direction. A horizontal shift register (3) having a CCD configuration is similarly provided at the end of each shift register (2).

そして、例えばテレビジョン映像においては、垂直ブラ
ンキング期間において、センサ一部(1)の受光量に応
じて生じた信号電荷を対応する垂直シフトレジスタ(2
)に転送し、各水平ブランキング期間において、順次各
垂直シフトレジスタ(2)の各水平ラインの信号電荷を
水平シフトレジスタ(3)に転送し、各水平映像期間に
おいて出力端子tより順次読み出すようになされる。こ
の場合、各センサー部(1)よりの垂直シフトレジスタ
(2)への電荷の転送は、例えば、1つ置きの水平ライ
ン毎において行って、奇数番目のフィールド区間で、1
つ置きの水平ライン上の各センサ一部(1)の信号を読
み出し、偶数番目のフィールド区間で、他の1つ置きの
水平ライン上の各センサ一部(1)の信号を読み出すよ
うにしていわゆる飛越し走査方式を採る。
For example, in a television video, during the vertical blanking period, signal charges generated according to the amount of light received by the sensor part (1) are transferred to the corresponding vertical shift register (2).
), and in each horizontal blanking period, the signal charges of each horizontal line of each vertical shift register (2) are sequentially transferred to a horizontal shift register (3), and are read out sequentially from the output terminal t in each horizontal video period. done to. In this case, charge is transferred from each sensor unit (1) to the vertical shift register (2), for example, every other horizontal line, and one
The signal of one part (1) of each sensor on every other horizontal line is read out, and the signal of one part (1) of each sensor on another horizontal line is read out in an even-numbered field section. A so-called interlaced scanning method is adopted.

このような固体撮像装置においても、蓄積される電荷量
を制御し、例えばガンマ補正が行なわれるようにするこ
とが望まれる。このガンマ補正の方法としては例えばブ
ルーミッグ防止のためのオーバーフロードレイン領域へ
の電荷の移動を外部の電気信号によって行なうことが考
えられるカ月垂直期間の任意のタイミングでこの制御を
行うと制御用の電気信号が撮像信号にもれこみ撮像信号
の質を劣化させる可能性がある。
Even in such a solid-state imaging device, it is desirable to control the amount of accumulated charge and perform, for example, gamma correction. As a method for this gamma correction, for example, it is possible to use an external electrical signal to move the charge to the overflow drain region to prevent blooming.If this control is performed at an arbitrary timing during the monthly vertical period, the control electrical signal may leak into the imaging signal and deteriorate the quality of the imaging signal.

本発明は、このような欠点を招来することなくオーバー
フロードレイン領域への電荷のオーバーフロー制御する
ことによって電荷量制御を確実に行うことができるよう
にしたインターライントランスファ方式による固体撮像
装置を提供せんとするものである。
The present invention aims to provide a solid-state imaging device using an interline transfer method that can reliably control the amount of charge by controlling the overflow of charges to the overflow drain region without causing such drawbacks. It is something to do.

以下、本発明の詳細な説明するが、本発明においても、
第1図に説明したと同様に、共通の半導体基体上に多数
のセンサ一部(1)即ち受光部が配列形成されると共に
、垂直シフトレジスタ(2)と水平シフトレジスタ(3
)とが設けられて成る。
The present invention will be described in detail below, but also in the present invention,
As explained in FIG. 1, a large number of sensor parts (1), that is, light receiving parts are arranged and formed on a common semiconductor substrate, and a vertical shift register (2) and a horizontal shift register (3) are arranged.
).

第1図ないし第4図を参照して本発明の詳細な説明する
も、第2図は一部のセンサ一部(1)と、これに関連す
る部分の要部の上面図で、第3図はそのIII−III
線上の断面図、第4図はIV−IV綿線上断面図である
。図中、(4)は半導体基体、例えばP型の導電型を有
するシリコン基体で、これの表面には絶縁層(5)、例
えば5iOz層が被着形成される。図示の例では、シフ
トレジスタ(2)が埋込チャンネル型の構成とした場合
で、これがため、基体(4)とは異る導電型のN型の領
域(6)が、シフトレジスタ(2)を構成する部分に垂
直方向に沿って帯状に、基体(4)の−主面(4a)に
臨んで形成される。(7)は基体(4)と同導電型の高
不純物濃度を有するチャンネルストッパー領域で、第2
図に斜線を付して示すように、各センサ一部(1)間、
これらセンサ一部(1)とシフトレジスタ(2)との間
を夫々区分するように主面(4a)に臨んで設けられる
。そして、各センサ一部(1)に隣合うようにオーバー
フロー制御部(8)を介して、基体(4)と異る導電型
のN型の高不純物濃度領域より成るオーバーフロードレ
イン領域(9)が主面(4a)に臨んで設けられる。
The present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 4. FIG. The figure is III-III.
FIG. 4 is a sectional view taken along the line IV-IV. In the figure, (4) is a semiconductor substrate, for example, a silicon substrate having a P-type conductivity type, and an insulating layer (5), for example, a 5iOz layer, is formed on the surface of this substrate. In the illustrated example, the shift register (2) has a buried channel type configuration, and therefore, the N-type region (6) of a conductivity type different from the base body (4) is in the shift register (2). It is formed in a strip shape along the direction perpendicular to the portion constituting the base body (4), facing the -main surface (4a) of the base body (4). (7) is a channel stopper region having the same conductivity type as the substrate (4) and having a high impurity concentration;
As shown with diagonal lines in the figure, between each sensor part (1),
They are provided facing the main surface (4a) so as to separate the sensor portion (1) and the shift register (2) from each other. Then, an overflow drain region (9) consisting of an N-type high impurity concentration region of a conductivity type different from that of the base body (4) is provided adjacent to each sensor part (1) via an overflow control section (8). It is provided facing the main surface (4a).

また、各センサ一部(1)と、之に対応するシフトレジ
スタ(2)との間にはゲート部(10)が設けられる。
Further, a gate portion (10) is provided between each sensor portion (1) and the corresponding shift register (2).

シフトレジスタ(2)は、対応する垂直ライン上の各セ
ンサ一部(1)に夫々対応して設けられた転送部(11
)が配列されて成る。図示の例ではシフトレジスタ(2
)が2相クロツク型に構成された場合で、この場合、各
転送部(11)は、例えば相対的に薄い絶縁層(5A)
を有する部分と厚い絶縁層(5B)を有する部分とより
成り、これの上に夫々被着形成された電極(12A)及
び(12B)が形成されて、いわゆるトランスファゲー
ト部(13^)とストレージゲート部(13B)とが構
成されて成る。各転送部(11)における電極(12A
)及び(12B)は、互いに電気的に接続される。第4
図の例では垂直シフトレジタ−のトランスファゲート部
とストレージゲート部にポテンシャルの深さを異らしめ
るため電極(12A) (12B)下の絶縁層(5A)
 (5B)の厚さを異らしめたものであるが、酸化膜厚
差を用いずに半導体基体の不純物濃度差を用いてポテン
シャルの深さを異らしめることもできる。この場合スト
レージ電極(12B)およびトランスファ電極(12A
)下の絶縁層の厚みは等しいが、かわりにトランスファ
電極(12A)の下にP型厚電型の浅い領域が形成され
る。このP型頭域はたとえば選択的にイオン注入を行う
ことによって形成できる。
The shift register (2) includes a transfer section (11) provided corresponding to each sensor part (1) on the corresponding vertical line.
) are arranged in an array. In the illustrated example, the shift register (2
) is configured as a two-phase clock type, and in this case, each transfer section (11) is formed of a relatively thin insulating layer (5A), for example.
and a thick insulating layer (5B), on which electrodes (12A) and (12B) are formed, respectively, forming a so-called transfer gate part (13^) and a storage part. A gate portion (13B) is configured. Electrodes (12A) in each transfer section (11)
) and (12B) are electrically connected to each other. Fourth
In the example shown in the figure, the insulating layer (5A) under the electrodes (12A) (12B) is used to make the potential depth different between the transfer gate part and the storage gate part of the vertical shift register.
Although the thickness of (5B) is made different, the depth of the potential can also be made different using the difference in impurity concentration of the semiconductor substrate without using the difference in the oxide film thickness. In this case, storage electrode (12B) and transfer electrode (12A)
) The thickness of the underlying insulating layer is the same, but instead a P-type thick conductive shallow region is formed under the transfer electrode (12A). This P-type head region can be formed, for example, by selective ion implantation.

そして、各センサ一部(1)と、これに対応するシフト
レジスタ(2)との間のゲート部(10)は、例えば、
基体(4)と同導電型を有するもこれに比し高い不純物
濃度を有する領域(14)が主面(4a)に臨んで形成
され、これの上に絶縁層(5)、例えば絶縁層(5B)
が延長して設けられ、これの上にゲート電極(15)が
被着されて成る。各センサ一部(1)に対応するゲート
部(10)のゲート電極(I5)と、シフトレジスタ(
2)の各転送部(11)の電極(13^)及び(13B
)は互に、第2図に鎖線aで示すように、共通の電極に
よって構成するか、或いは互いに電気的に接続して共通
の電圧が与えられるようにするが、この場合、ゲート部
(10)と転送部(11)の各電極に同電圧が与えられ
ても各部のミニマムポテンシャルが、常にゲート部にお
いて浅くなるように各部’(10) (11)の不純物
濃度或いは絶縁層の厚さ等を選定するものとする。そし
て、1つ置きの転送部(11)が共通に接続され、端子
Lr1及びt−rZが導出される。
The gate section (10) between each sensor part (1) and the corresponding shift register (2) is, for example,
A region (14) having the same conductivity type as the substrate (4) but having a higher impurity concentration is formed facing the main surface (4a), and an insulating layer (5), for example an insulating layer ( 5B)
is provided in an extended manner, and a gate electrode (15) is deposited thereon. The gate electrode (I5) of the gate part (10) corresponding to each sensor part (1) and the shift register (
2) The electrodes (13^) and (13B) of each transfer section (11)
) are formed by a common electrode, or are electrically connected to each other so that a common voltage is applied to them, as shown by the chain line a in FIG. ) and the transfer section (11), the impurity concentration of each section (10) or the thickness of the insulating layer is adjusted so that the minimum potential of each section is always shallow at the gate section even if the same voltage is applied to each electrode of the transfer section (11). shall be selected. Then, every other transfer unit (11) is connected in common, and terminals Lr1 and t-rZ are led out.

また、オーバーフロー制御部(8)は、例えば、基体(
4)と同導電型を有するもこれに比し高い不純物濃度を
有する領域(16)が主面(4a)に臨んで形成され、
これの上に絶縁層(5)を介して制御電極(17)が被
着されて成る。
In addition, the overflow control section (8), for example, controls the base (
A region (16) having the same conductivity type as 4) but having a higher impurity concentration than this is formed facing the main surface (4a),
A control electrode (17) is deposited on this via an insulating layer (5).

センサ一部(1)は、光透過性の絶縁層(5)を介して
これの上にセンサー電極(18)が被着されて構成され
る。このセンサー電極(18)と、これに対応するオー
バーフロー制御部(8)の制御電極(17)は、連続し
た共通の透明電極によって構成するか、電気的に接続し
て共通の電圧を与える端子も、が導出される。
The sensor part (1) is constructed by depositing a sensor electrode (18) thereon via a light-transmissive insulating layer (5). This sensor electrode (18) and the corresponding control electrode (17) of the overflow control section (8) may be constituted by a continuous common transparent electrode, or may be electrically connected to a terminal that applies a common voltage. , is derived.

尚、各領域(6)、 (7)、 (9)、 (14)、
 (16)は、夫々周知の技術、例えば選択的拡散法、
イオン注入法等によって形成し得る。又、電極(15)
 (12A)及び(12B)は夫々不純物がドープされ
て低抵抗とされた多結晶シリコン層を順次化学的気相成
長法によってデポジットすることによって形成し得、こ
れらの表面を酸化することによって絶縁層を形成してこ
れら電極(12A)及び(12B)上を含んで、全面的
にセンサー電極(18)及びオーバーフロー制御電極(
17)を構成する透明電極を全面的に被着して形成し得
る。
In addition, each area (6), (7), (9), (14),
(16) is a well-known technique such as selective diffusion method,
It can be formed by ion implantation or the like. Also, electrode (15)
(12A) and (12B) can be formed by sequentially depositing polycrystalline silicon layers doped with impurities to have low resistance by chemical vapor deposition, and by oxidizing their surfaces, an insulating layer is formed. forming a sensor electrode (18) and an overflow control electrode (
17) can be formed by covering the entire surface with a transparent electrode.

そして、センサ一部(1)以外の部分上に、遮光層(1
9)を被着する。この遮光層(19)は、例えばアルミ
ニウム層によって構成し得、このように遮光層(19)
を導電体によって構成する場合は、各電極を覆って絶縁
層(5)を形成し置き、これの上に遮光層(19)を被
着する。
Then, a light shielding layer (1) is placed on the part other than the sensor part (1).
9). This light-shielding layer (19) may be composed of, for example, an aluminum layer, and in this way, the light-shielding layer (19)
When the electrodes are made of a conductor, an insulating layer (5) is formed covering each electrode, and a light shielding layer (19) is applied thereon.

上述したように本例装置においては、各センサ一部(1
)のセンサー電極(18)と、之に対応するオーバーフ
ロー制御部(8)の制御電極(エフ)とを電気的に共通
とするものであるが、画電極(18)及び(17)に共
通の電圧が与えられた状態で、センサ一部(1)とオー
バーフロー制御部(8)とのミニマムポテンシャル(図
示の例ではミニマムポテンシャルが表面に生ずるように
した場合で、この場合ミニマムポテンシャルは表面ポテ
ンシャルに相当する)に差が生ずるようになすと共に、
印加電圧によってこのポテンシャルの差が変化するよう
になす。上述の例ではセンサ一部(1)の表面濃度を基
体(4)の濃度に選定し、オーバーフロー制御部(8)
の表面濃度をセンサ一部(1)のそれより大にした場合
で、この場合において、センサ一部(1)とオーバーフ
ロー制御部(8)の各絶縁N(5)の厚さを3000人
とし、センサ一部(1)の表面濃度を5 X1014c
m−”とし、制御部(8)ノソれを5 XIO”cva
−’としたときの、センサー電極(18)及び制御電極
(17)への共通の印加電圧、即ち端子も、への印加電
圧φ3に対するセンサ一部(1)と制御部(8)におけ
る夫々の表面ポテンシャルψ、及びψ0は夫々第5図中
曲線(20)及び(21)に示すように、印加電圧φ3
が大になるにつれ両者の差は大となる。尚、上述した例
では、センサ一部(1)と制御部(8)の表面ポテンシ
ャルに差が生ずるように両者の表面濃度を選定した場合
であるが、成る場合はセンサ一部(1)と制御部(8)
との表面濃度は一定にして、或いはこれらを異ならしめ
ると共に、各部(1)及び(8)の電極(18)及び(
17)下の絶縁層の厚さを互いに異ならしめ、センサ一
部(1)における絶縁層の厚さを制御部(8)における
それより小に選定するようになすこともできる。このよ
うな構成としたことによって、後に詳述するように、端
子t、への印加電圧φ、の大小によって制御部(8)と
センサ一部(1)の表面ポテンシャルの差(ψ、−ψC
)に大小の変化が生ずるように、即ち制御部(8)によ
るセンサ一部(1)とオーバーフロードレイン領域(9
)との間のバリアの高さを変化させてセンサ一部(1)
よりのキャリアのオーバーフロー量を制御する。
As described above, in the device of this example, a portion of each sensor (1
The sensor electrode (18) of ) and the control electrode (F) of the corresponding overflow control section (8) are electrically common, but the image electrode (18) and (17) are common. When a voltage is applied, the minimum potential between the sensor part (1) and the overflow control part (8) (in the illustrated example, the minimum potential is generated on the surface; in this case, the minimum potential is the surface potential. (equivalent), and
This potential difference is made to change depending on the applied voltage. In the above example, the surface concentration of the sensor part (1) is selected to be the concentration of the substrate (4), and the overflow control part (8)
In this case, the thickness of each insulation N (5) of the sensor part (1) and the overflow control part (8) is 3000 people. , the surface concentration of the sensor part (1) is 5X1014c
m-", and the control section (8) is set to 5XIO"cva.
-', the common applied voltage to the sensor electrode (18) and the control electrode (17), that is, the terminal, is also the same in the sensor part (1) and the control part (8) with respect to the applied voltage φ3 to the terminal. As shown in curves (20) and (21) in FIG. 5, the surface potentials ψ and ψ0 vary with the applied voltage φ3.
As the value increases, the difference between the two becomes larger. In the above example, the surface concentrations of the sensor part (1) and the control part (8) are selected so that there is a difference in their surface potentials. Control part (8)
The surface concentration of the electrode (18) and (
17) It is also possible to make the thicknesses of the underlying insulating layers different from each other, so that the thickness of the insulating layer in the sensor part (1) is selected to be smaller than that in the control part (8). With this configuration, as will be described in detail later, the difference in surface potential (ψ, −ψC
), that is, the control section (8) controls the sensor part (1) and the overflow drain region (9).
) by changing the height of the barrier between the sensor part (1)
Controls the amount of carrier overflow.

尚、後の説明の便宜上、第2図に示すように各水平ライ
ン上のセンサ一部(1)を順次S1.S!、S3・・・
・と、夫々に対応するシフトレジスタ(2)の転送部(
11)をT、、T、、T、・・・・とし、1つ置きの転
送部T + 、 T ’s 、 T s・・・・の電極
が端子t、に、他の1つ置きの転送部T t、 T a
 、 T b・・・・の電極が端子1tに接続されるも
のとする。
For convenience of later explanation, as shown in FIG. 2, some of the sensors (1) on each horizontal line are sequentially moved to S1. S! , S3...
・and the transfer section of the shift register (2) corresponding to each (
11) are T,,T,,T,..., and the electrodes of every other transfer section T+, T's, Ts... are connected to the terminal t, and the electrodes of every other transfer section T, Transfer section Tt, Ta
, T b . . . are connected to the terminal 1t.

次に、本例装置の動作を説明するに、この場合において
も垂直ブランキング期間において、センサ一部(1)の
受光量に応じた信号電荷を垂直シフトレジスタ(2)の
対応する転送部(11)に転送(以下読み出しという。
Next, to explain the operation of this example device, in this case as well, during the vertical blanking period, signal charges corresponding to the amount of light received by the sensor part (1) are transferred to the corresponding transfer part of the vertical shift register (2). 11) Transfer (hereinafter referred to as read).

)し、シフトレジスタ(2)の端子tr+及び1.□に
第6図A及びBに示すように、2相クロックφ9.及び
φ9.を与えて水平ブランキング期間において、この信
号電荷を順次隣合う一方向の転送部へと転送し、第1図
に示した水平シフトレジスタ(3)へと1水平ライン毎
の信号を転送し、水平映像期間中で水平ライン毎の信号
を端子むより読み出して行くものである。第7図ないし
第9図は、第3図に示す断面における各部のミニマムポ
テンシャル図で、オーバーフロードレイン領域(9)。
) and the terminals tr+ and 1. of the shift register (2). □, as shown in FIGS. 6A and B, a two-phase clock φ9. and φ9. is given, and during the horizontal blanking period, this signal charge is sequentially transferred to the adjacent transfer section in one direction, and the signal for each horizontal line is transferred to the horizontal shift register (3) shown in FIG. During a horizontal video period, signals for each horizontal line are read out from the terminals. FIGS. 7 to 9 are minimum potential diagrams of various parts in the cross section shown in FIG. 3, including the overflow drain region (9).

オーバーフロー制御部(8)、センサ一部(1)、ゲー
ト部(10) 、ストレージゲート部(13B)の各ミ
ニマムポテンシャルをψ4.ψ0.ψ1.ψ9.ψbで
表わし、各印加電圧状態におけるポテンシャルにサフィ
ックスを付して示したものである。第7図は受光・蓄積
モードを示し、この受光・蓄積状態では端子tsに、セ
ンサ一部(1)に深いポテンシャルの井戸を形成する電
圧、即ち正の大なる電圧φ。
Each minimum potential of the overflow control section (8), the sensor part (1), the gate section (10), and the storage gate section (13B) is set to ψ4. ψ0. ψ1. ψ9. It is expressed as ψb, and the potential in each applied voltage state is shown with a suffix attached. FIG. 7 shows the light reception/accumulation mode, and in this light reception/accumulation state, a voltage that forms a deep potential well in the sensor part (1) is applied to the terminal ts, that is, a large positive voltage φ.

を与える。そして、奇数番目のフィールド期間の頭初に
対応する垂直ブランキング期間の時点t。
give. Then, time t of the vertical blanking period corresponds to the beginning of the odd-numbered field period.

で、第6図A及びBに示すように、シフトレジスタ(2
)の端子t□及びLrtへの印加電圧φv1及びφV□
として正の所要の電圧を与えた状態で、端子も。
Then, as shown in FIG. 6A and B, the shift register (2
) voltages φv1 and φV□ applied to terminals t□ and Lrt of
As well as the terminals with the required voltage applied as positive.

に与える電圧φ、を第6図Cに示すように、低めて第8
図にそのミニマムポテンシャル図を示すように、センサ
一部(1)のポテンシャルの井戸を十分浅くするポテン
シャルψ、Iとし、このセンサ一部(1)に対応する転
送部(11)のストレージ部におけるポテンシャルの井
戸を十分源めるポテンシャルψb8にする。このように
すると、各センサ一部S I+ S R+S、・・・・
に受光量に応じて発生蓄積されていた信号電荷(キャリ
ア)は、各転送部T I、 T z 、 T s・・・
・のストレージ部へと第8図に矢印すで示すように転送
、即ち読み出される。次に、この垂直ブランキング期間
内において、第6図A及びBに示すように、例えば端子
t2の電圧φ、!を上記圧の所要の電圧に保持した状態
で、端子1.の電圧φv1を例えば0■に低める。この
ようにすると、1つ置きの転送部T I、 T 3 、
 T s・・・・の各電荷が、他の1つ置きの転送部T
、、T、、T、・・・・へと転送されて2つの転送部の
電荷が加えられる。即ち、センサ一部S+、Ss、Ss
・・・・の各信号電荷が夫々隣合うセンサ一部St、S
、、S、・・・・と重畳される。この電荷は水平シフト
レジスタへと垂直及び水平ブランキング期間において通
常のように転送させるが、本例においては、適当な回数
の選ばれた水平ブランキング期間において、ガンマ補正
の操作を行う。即ち、水平ブランキング期間の端子jr
l及びも、への印加電圧が、共に例えば低い電圧のOV
の状態で、各転送部T、、T、、T、・・・・と各セン
サ一部s+、sz、ss・・・・間のゲート部のポテン
シャルバリアψ9が第9図にψg1として示すように比
較的高い状態で、水平ブランキング期間内の各時点L+
ltt、tz・・・・で、端子り、に第6図Cで示すよ
うに漸次高い電圧φ83.φ、2.φ8.・・・・すな
わち、φ3I〈φ32<φ8.・・・・を与え、第9図
に示すように、センサ一部St、Sz、Sz・・・・の
ポテンシャルψ31.ψ51  ψ5.・・・・を浅く
すると共に、オーバーフロー制御部(8)のポテンシャ
ルをψ。。
As shown in FIG. 6C, the voltage φ applied to the eighth
As shown in the minimum potential diagram in the figure, we set the potential ψ,I that makes the potential well of the sensor part (1) sufficiently shallow, and the storage part of the transfer part (11) corresponding to this sensor part (1) The potential ψb8 is set to sufficiently source a potential well. In this way, each sensor part S I + S R + S,...
The signal charges (carriers) generated and accumulated in accordance with the amount of light received are transferred to each transfer section T I, T z , T s .
The data is transferred, that is, read out, to the storage section .as shown by the arrow in FIG. Next, within this vertical blanking period, as shown in FIGS. 6A and 6B, for example, the voltage φ of the terminal t2, ! Terminal 1. is held at the required voltage of the above voltage. The voltage φv1 is lowered to, for example, 0■. In this way, every other transfer unit T I, T 3 ,
Each charge of T s... is transferred to every other transfer section T
, , T, , T, . . . and the charges of the two transfer parts are added. That is, sensor parts S+, Ss, Ss
Each signal charge of ... is adjacent to the sensor part St, S
,,S,... are superimposed. This charge is transferred to the horizontal shift register as usual during vertical and horizontal blanking periods, but in this example a gamma correction operation is performed during an appropriate number of selected horizontal blanking periods. That is, the terminal jr during the horizontal blanking period
The voltages applied to l and m are both low voltage OV, for example.
In the state of is relatively high at each time point L+ during the horizontal blanking period.
As shown in FIG. 6C, a gradually higher voltage φ83. φ, 2. φ8. ...That is, φ3I<φ32<φ8. ... is given, and as shown in FIG. 9, the potential ψ31. ψ51 ψ5. . . . and reduce the potential of the overflow control section (8) to ψ. .

ψC1,ψc3とする。この場合、第5図で説明したよ
うに、印加電圧を高めるにつれ、センサ一部とオーバー
フロー制御部とのポテンシャルの差即ちポテンシャルバ
リアは高められるので、オーバーフローの量が減少する
。この動作をたとえばI4の強さの光が入射する場合に
ついて、第9図、第10図を参照しながら詳細に説明す
る。すなわちI4の強さの光が入射した場合、まず端子
t、にφ、4が与えられた時のセンサ一部のポテンシャ
ルφ、4およびオーバーフロー制御部のポテンシャルψ
c4の差で決められる電荷量94以上の電荷はオーバー
フロードレインへと捨てられ、センサ一部に蓄積される
電荷量はq、で飽和する。次に定められたある水平ブラ
ンキング期間中の一時点tlにおいて、端子t1には比
較的低い電位φ1.が与えられることによりセンサ一部
のポテンシャルφ3.とオーバーフロー制御部のポテン
シャルφclで決る蓄積量91以上の電荷はオーバーフ
ロードレインへと排除される。次いで端子t、に与えら
れる電位は再びφs4になされるため入射光の強さI4
にもとすいて再び電荷はセンサ一部のポテンシャルφ、
4とオーバーフロー制御部のポテンシャル差で決められ
たセンサ一部に蓄積され、電荷量94以上の余剰電荷は
オーバーフロードレインに捨てられる。次に定められた
別の水平ブランキング期間中の一時点1gにおいて端子
tsに先きのφ5.よりも高い電位φ、!が与えられる
ことによりセンサ一部のポテンシャルφ、2とオーバー
フロー制御部のポテンシャルφ、とによって決められる
蓄積量Qt以上の電荷がオーバーフロードレインへと排
除される。その後再び端子も、には電位φ、4が与えら
れて電荷は蓄積され第3の選ばれた水平ブランキング期
間中の一時点t、にてφ、よりも高い電位φ、3が与え
られることにより蓄積量98以上の電荷は排除される。
Let ψC1 and ψc3. In this case, as explained with reference to FIG. 5, as the applied voltage is increased, the difference in potential between the sensor part and the overflow control section, that is, the potential barrier, is increased, so the amount of overflow is reduced. This operation will be explained in detail with reference to FIGS. 9 and 10, for example, when light with an intensity of I4 is incident. That is, when light with intensity I4 is incident, first, when φ, 4 is given to terminal t, the potential φ, 4 of the sensor part and the potential ψ of the overflow control part.
Charges equal to or greater than the charge amount 94 determined by the difference in c4 are discarded to the overflow drain, and the charge amount accumulated in a part of the sensor is saturated at q. Next, at a certain point in time tl during a certain horizontal blanking period, the terminal t1 has a relatively low potential φ1. is given, the potential of a part of the sensor φ3. Charges with an accumulated amount of 91 or more determined by the potential φcl of the overflow control section are removed to the overflow drain. Then, since the potential applied to the terminal t is again set to φs4, the intensity of the incident light I4
Again, the charge is the potential φ of the sensor part,
4 and the overflow control section, and the surplus charge amounting to 94 or more is discarded to the overflow drain. Next, at a time point 1g during another determined horizontal blanking period, the previous φ5. Potential φ, higher than ! As a result, the charge exceeding the accumulated amount Qt determined by the potential φ,2 of the sensor part and the potential φ of the overflow control section is removed to the overflow drain. Thereafter, the potential φ,4 is applied to the terminal again, the charge is accumulated, and at a point in time t during the third selected horizontal blanking period, a potential φ,3 higher than φ is applied to the terminal. Accordingly, charges with an accumulated amount of 98 or more are eliminated.

その後再び端子t、には電位φ、4が与えられるため入
射光に応じて電荷は蓄積された後、垂直ブランキング期
間中の一時点t4において読み出される。したがって今
、光の強度■が、i o < 1 + < I t <
 I s < I mの関係を有する光を受光した場合
の、時点も、〜t4におけるセンサ一部(1)に蓄積さ
れる電荷量qをみると、第10図に示すように各時点t
1.Lt、f、x、t、aでの夫々のψ、−ψ、の値で
決るセンサ一部(1)の電荷91〜94以上の電荷はオ
ーバーフローされて除去されるので、光の強度■に対す
る電荷量は、第11図に示すようにべき乗関数曲線、即
ちガンマ補正がなされる。すなわち第10図および第1
1図において強さION以下の光!。が入射した時、セ
ンサーに蓄積される電荷量は直線2Iで示され、■。7
とI工の間の強さの光■1が入射した時、センサーに蓄
積される電荷量は直線i!で示され以下同様である。
Thereafter, the potential φ,4 is applied to the terminal t again, so that charges are accumulated in accordance with the incident light and then read out at a point in time t4 during the vertical blanking period. Therefore, now the intensity of light ■ is i o < 1 + < I t <
Looking at the amount of charge q accumulated in the sensor part (1) at time ~t4 when light having the relationship I s < I m is received, at each time t as shown in FIG.
1. Charges 91 to 94 or more of the sensor part (1) determined by the values of ψ and -ψ at Lt, f, x, t, and a, respectively, are overflowed and removed, so the The charge amount is subjected to a power function curve, that is, gamma correction, as shown in FIG. That is, Fig. 10 and Fig. 1
In Figure 1, light with intensity less than ION! . The amount of charge accumulated in the sensor when is incident is shown by straight line 2I, and ■. 7
When light ■1 of intensity between and I is incident, the amount of charge accumulated in the sensor is a straight line i! The same applies hereafter.

そして、次の偶数番目のフィールドにおいても、同様の
操作をすることによってガンマ補正を行うことができる
が、この偶数番目のフィールドにおいては、第6図に示
すように、その頭初に対応する垂直ブランキング期間に
おける各センサ一部SI+Sz、S3・・・・からシフ
トレジスタ(2)の転送部Tl1T、、T工・・・・へ
の読み出し後前述の奇数番目のフィールドの場合とは逆
に、端子t、の電圧を正の所定電圧に保持した状態で、
端子11を例えばO■としてセンサ一部St、S1.S
4・・・・の電荷を、夫々奇数フィールドにおける組合
せとは異る他の隣合うセンサ一部S、、S、、S、・・
・・と加え合せられるようにする。即ち、偶数フィール
ドにおいてはSlとSt、SsとS、、SSとS、・・
・・の組合せによって夫々1つの絵素信号を構成し、奇
数フィールドにおいては他の組合せのS2とSi、S4
とSs、SiとS、・・・・の組合せによって夫々1つ
の絵素信号を形成する。
Then, gamma correction can be performed on the next even-numbered field by performing the same operation, but in this even-numbered field, as shown in Figure 6, the vertical After reading from each sensor part SI+Sz, S3,... to the transfer part Tl1T, T,... of the shift register (2) during the blanking period, contrary to the case of the odd-numbered field described above, With the voltage at terminal t maintained at a predetermined positive voltage,
For example, when the terminal 11 is set to O■, the sensor portions St, S1 . S
4... are transferred to other adjacent sensor parts S, , S, , S,... which are different from the combination in the odd field, respectively.
... so that it can be added with... That is, in even fields, Sl and St, Ss and S, SS and S,...
. . constitutes one pixel signal, and in odd fields, other combinations of S2, Si, and S4
and Ss, Si and S, . . . form one pixel signal.

このようにして2フイールドで1画面(1フレーム)を
形成し、飛越し走査と同様の効果を得る。
In this way, one screen (one frame) is formed by two fields, and an effect similar to interlaced scanning is obtained.

尚、上述の構成において、感度調整を行うには、オーバ
ーフロー制御部(8)の幅を十分小となし置き、第12
図に示すようにオーバーフロードレイン領域(9)のバ
イアスを深めこれのポテンシャルが制御部(8)に影響
し、このバリアを低めてセンサ一部(1)のキャリアを
領域(9)へと逃がしめるようにすることによって行い
得る。すなわち、オーバーフロードレインに大なるバイ
アスを加えた時はセンサー領域に生成される信号電荷は
オーバーフロードレインに流れこみ蓄積されない。従っ
て受光量に応じて受光蓄積期間を短かくすることができ
る。
In the above configuration, in order to adjust the sensitivity, the width of the overflow control section (8) is kept sufficiently small, and the width of the 12th
As shown in the figure, the bias of the overflow drain region (9) is deepened, and its potential influences the control section (8), lowering this barrier and allowing the carriers in the sensor part (1) to escape to the region (9). This can be done by tightening it. That is, when a large bias is applied to the overflow drain, signal charges generated in the sensor region flow into the overflow drain and are not accumulated. Therefore, the light reception accumulation period can be shortened depending on the amount of light received.

上述したように、本例によれば、オーバーフロー制御部
に電気的に独立の電極をもけることなくガンマ補正が行
うことができるので電極構造が複雑化することによる製
造の繁雑さ、信顛性の低下。
As described above, according to this example, gamma correction can be performed without providing an electrically independent electrode in the overflow control section, which reduces the complexity and reliability of manufacturing due to the complicated electrode structure. decline.

歩留りの低下等の招来を回避でき、実用に供してその利
益は大である。
It is possible to avoid problems such as a decrease in yield, and the benefits are great in practical use.

また、上述の構成によるときは、各フィールドの頭初に
おいて、全センサ一部s、、s、、ss・・・・よりの
電荷を読み出すので、残像の問題を解消できる。即ち、
従来のように各フィールドで1つ置きのセンサ一部の電
荷を読み出す場合は、各センサ一部において、互に他の
1つ置きのセンサ一部の読み出しがなされるフィールド
区間中においても受光がなされていることから夫々2フ
イールドの受光がなされるので、残像の問題が生ずるが
、上述の本例装置によれば、この問題が解消される。
Furthermore, with the above configuration, the charge from some of the sensors s, s, ss, . . . is read out at the beginning of each field, so the problem of afterimages can be solved. That is,
When reading out the electric charge of a part of every other sensor in each field as in the conventional case, light reception occurs in a part of each sensor even during the field period in which part of every other sensor is read out. Since two fields of light are received each, the problem of afterimages occurs, but this problem is solved by the device of this embodiment described above.

尚、上述の例においては、センサー電極を共通として各
フィールドで各センサ一部の信号電荷を読み出すように
した場合であるが、成る場合はセンサー電極を1つ置き
の水平ライン上のセンサー部S l+ S :l+ S
 s・・・・+  S !l S at S b・・・
・を組として分割し、各フィールドで1つ置きのセンサ
一部に関して読み出しを行うようにすることもできる。
In the above example, the sensor electrode is shared and a part of the signal charge of each sensor is read out in each field. l+S :l+S
s...+S! l S at S b...
It is also possible to divide .

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

第1図はインターライントランスファ方式の固体撮像装
置の構成図、第2図は本発明装置の要部の上面図、第3
図及び第4図は夫々その■−■線上及びIV−IV綿線
上断面図、第5図はセンサ一部とオーバーフロー制御部
の印加電圧に対するミニマムポテンシャルの関係を示す
曲線図、第6図は動作の説明に供する電圧タイミング図
、第7図ないし第9図は夫々本発明装置の各モードを示
すポテンシャル図、第10図は光強度を変化させた場合
の各時点におけるセンサ一部の蓄積電荷を示す図、第1
1図はガンマ補正曲線図、第12図は自動感度調整モー
ドのミニマムポテンシャル図である。 (1)、S、St、Sz・・・・はセンサ一部、(2)
は垂直シフトレジスタ、(3)は水平シフトレジスタ、
(4)は半導体基体、(5)は絶縁層、(7)はチャン
ネルストッパー領域、(8)はオーバーフロー制御部、
(9)はオーバーフロードレイン領域、(10)はゲー
ト部、(11)。 T + 、 T t 、 T s・・・・はシフトレジ
スタ(2)の転送部、(13A)及び(13B)は転送
電極、(15)はゲート電極、(17)はオーバーフロ
ー制御電極、(18)はセンサー電極である。
Fig. 1 is a configuration diagram of an interline transfer type solid-state imaging device, Fig. 2 is a top view of the main parts of the device of the present invention, and Fig. 3
Figure 4 and Figure 4 are sectional views on the ■-■ line and IV-IV cotton line respectively, Figure 5 is a curve diagram showing the relationship between the minimum potential and the applied voltage of the sensor part and the overflow control section, and Figure 6 is the operation. 7 to 9 are potential diagrams showing each mode of the device of the present invention, and FIG. 10 shows the accumulated charge in a part of the sensor at each point in time when the light intensity is changed. Figure shown, 1st
FIG. 1 is a gamma correction curve diagram, and FIG. 12 is a minimum potential diagram in automatic sensitivity adjustment mode. (1), S, St, Sz... are part of the sensor, (2)
is a vertical shift register, (3) is a horizontal shift register,
(4) is a semiconductor substrate, (5) is an insulating layer, (7) is a channel stopper region, (8) is an overflow control section,
(9) is an overflow drain region, (10) is a gate portion, and (11). T + , T t , T s ... are transfer parts of shift register (2), (13A) and (13B) are transfer electrodes, (15) is a gate electrode, (17) is an overflow control electrode, (18) ) is the sensor electrode.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 水平及び垂直方向にマトリクス状に配された複数のセン
サと、該センサに蓄積された電荷をテレビジョン信号の
1垂直周期毎に読み出して垂直方向に転送する複数の垂
直シフトレジスタと、該垂直シフトレジスタによって転
送された電荷をうけ、該電荷を水平方向に転送する水平
シフトレジスタと、上記センサで発生した電荷のうち所
定量以上の電荷を吸収するオーバーフロードレイン部で
あって、上記の所定量を電気信号によって制御し得るよ
うになされたオーバーフロードレイン部とを有するイン
ターライントランスファ方式の固体撮像装置において、 連続する二つの垂直周期のうちの一方においては、垂直
方向に配されたセンサのうち、第1の組合せに従って、
垂直方向に隣接する二つのセンサの電荷を合成し、上記
垂直シフトレジスタによって転送するようになし、上記
連続する二つの垂直周期のうちの他方においては、垂直
方向に配されたセンサのうち、上記第1の組合せとは異
なる第2の組合せに従って垂直方向に隣接する二つのセ
ンサの電荷を合成し上記垂直シフトレジスタによって転
送するようになし、各垂直周期において、所定の水平ブ
ランキング期間に上記所定量を制御する電気信号を供給
し、上記センサに蓄積された電荷量を制御するようにし
たことを特徴とする固体撮像装置。
[Claims] A plurality of sensors arranged in a matrix in the horizontal and vertical directions, and a plurality of vertical shifts in which the charges accumulated in the sensors are read out every vertical period of a television signal and transferred in the vertical direction. A register, a horizontal shift register that receives the charge transferred by the vertical shift register and transfers the charge horizontally, and an overflow drain section that absorbs a predetermined amount or more of the charge generated by the sensor. In an interline transfer solid-state imaging device having an overflow drain section whose predetermined amount can be controlled by an electric signal, in one of two consecutive vertical periods, According to the first combination of sensors,
The charges of two vertically adjacent sensors are combined and transferred by the vertical shift register, and in the other of the two consecutive vertical periods, the charges of the two sensors arranged vertically are combined and transferred by the vertical shift register. The electric charges of two vertically adjacent sensors are combined according to a second combination different from the first combination and transferred by the vertical shift register, and in each vertical period, the electric charges are combined and transferred by the vertical shift register during the predetermined horizontal blanking period. A solid-state imaging device, characterized in that an electrical signal for controlling quantification is supplied to control the amount of charge accumulated in the sensor.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8614758B2 (en) 2009-02-05 2013-12-24 Sony Corporation Solid-state imaging device, method for manufacturing the same, method for driving the same, and electronic apparatus

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8614758B2 (en) 2009-02-05 2013-12-24 Sony Corporation Solid-state imaging device, method for manufacturing the same, method for driving the same, and electronic apparatus
US8928788B2 (en) 2009-02-05 2015-01-06 Sony Corporation Solid-state imaging device, method for manufacturing the same, method for driving the same, and electronic apparatus

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