JPH03169027A - Drive of charge transfer device and integrated circuit - Google Patents

Drive of charge transfer device and integrated circuit

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Publication number
JPH03169027A
JPH03169027A JP30772189A JP30772189A JPH03169027A JP H03169027 A JPH03169027 A JP H03169027A JP 30772189 A JP30772189 A JP 30772189A JP 30772189 A JP30772189 A JP 30772189A JP H03169027 A JPH03169027 A JP H03169027A
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JP
Japan
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gate electrode
voltage
pulse
diffusion layer
output
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Application number
JP30772189A
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Japanese (ja)
Inventor
Naomi Yoshida
吉田 直実
Toshifumi Nishijima
敏文 西島
Kazuo Kondo
和夫 近藤
Shuzo Matsumoto
脩三 松本
Masayuki Ueno
植野 雅之
Isao Isobe
磯部 功
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Hitachi Ltd
Hitachi Consumer Electronics Co Ltd
Japan Display Inc
Original Assignee
Hitachi Device Engineering Co Ltd
Hitachi Ltd
Hitachi Consumer Electronics Co Ltd
Hitachi Video Engineering Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To lower the output voltage of a CCD charge transfer device by a method wherein a pulse which is changed between a first voltage level whose polarity is the same as that of a power-supply voltage or which is at a ground level and a second voltage level whose polarity is different from that of the power-supply voltage is applied to either a second gate electrode or a third gate electrode or to both gate electrodes. CONSTITUTION:A P1 pulse is given to gate electrodes 10, 13 from a timing generator 14 via a node 31; a P2 pulse is given to gate electrodes 9, 12; a PO pulse is given to gate electrodes 8, 11; a PR pulse is given to a gate electrode 6; signal charge under the gate electrode 11 passes under a gate electrode 7 and is output to a diffusion layer 4. At this time, the potential of the diffusion layer 4 is sampled and held via a source follower of NMOS transistors 18, 37, and is output to an output terminal 30. The threshold voltage of the NMOS transistor 37 may be OV or higher; even an NMOS transistor whose constitution is the same as that of NOMS transistors in other peripheral circuits operates as a source follower. Thereby, the output voltage of a CCD can be lowered.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、低電源電圧駆動に好適な電荷転送装置(Ch
arge Coupled Device以下、CCD
と略す)に関する。
[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention is directed to a charge transfer device (Ch
arge Coupled Device below, CCD
(abbreviated as)).

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来、CCDの出力部における電荷検出方式の工つとし
て、浮遊拡散層増幅法(FDA法)が知られている。第
2図を用いて、その動作を説明する。
2. Description of the Related Art Conventionally, a floating diffusion layer amplification method (FDA method) has been known as a charge detection method in an output section of a CCD. The operation will be explained using FIG. 2.

第2図(a)は、CCDの出力部の縦断面図および出力
回路を示しており、同図(b), (C)は、上記、C
C,Dの出力部の内部電位,同図(d)は、駆動波形を
それぞれ示している。第2図(&)において、lは半導
体基板でその導電型はP型である。
FIG. 2(a) shows a vertical cross-sectional view of the output section of the CCD and the output circuit, and FIG. 2(b) and (C) show the above CCD.
The internal potentials of the output parts C and D, and FIG. In FIG. 2 (&), l is a semiconductor substrate whose conductivity type is P type.

2は埋込みチャンネル層である。3は、埋込みチャンネ
ル層2内で、内部電位を他より低くし、主に電荷の逆流
を阻止する部分であり、第2ポリシリコン層のゲート電
極下に存在する。4,5は導電型がN型の拡散層、7〜
9は第2ポリシリコン層のゲート電極、11,12.3
8は第1ポリシリコン層のゲート電極、17,18はN
MOSトランジスタ(Nチャンネル絶縁ゲート型電界効
果トランジスタ)、19はサンプルホールド回路、20
は出力バッファ、30は出力端子をそれぞれ示している
。また、2工〜23はノード24〜29は端子をそれぞ
れ示している。端子24には、NMOSトランジスタ1
8へのバイアス電圧が与えられ、端子25にはP2パル
スが、端子26にはP1パルスが、端子27には直流電
圧VOGが、端子28にはPRパルスが、端子29には
直流電圧であるリセット電圧がそれぞれ与えられている
2 is a buried channel layer. Reference numeral 3 denotes a portion within the buried channel layer 2 that lowers the internal potential than the other portions and mainly prevents reverse flow of charges, and is present under the gate electrode of the second polysilicon layer. 4 and 5 are diffusion layers whose conductivity type is N type; 7-
9 is the gate electrode of the second polysilicon layer, 11, 12.3
8 is the gate electrode of the first polysilicon layer, 17 and 18 are N
MOS transistor (N-channel insulated gate field effect transistor), 19 is a sample and hold circuit, 20
3 indicates an output buffer, and 30 indicates an output terminal. In addition, nodes 24 to 29 indicate terminals, respectively. NMOS transistor 1 is connected to terminal 24.
8 is applied, a P2 pulse is applied to terminal 25, a P1 pulse is applied to terminal 26, a DC voltage VOG is applied to terminal 27, a PR pulse is applied to terminal 28, and a DC voltage is applied to terminal 29. A reset voltage is applied to each.

第2図(d)の時刻t=t 1のときのCCD出力部の
内部電位は、同図(b)に示したものであり、信号電荷
は、転送部最後のゲート電極1l下に送られ、このとき
、ゲート電極38に与えられているPRパルスがハイレ
ベルとなり、拡散層4の電位は、拡散層5のリセット電
圧と等しくなっている。この後、P,パルスが、ローレ
ベルとなり、拡散層4は拡散層5と切り離される。そし
て、時刻t=t2となると、ゲート電極8,11に加え
られていたPlパルスがローレベルとなることにより、
ゲート電極ll下の信号電荷は、出力ゲート電圧V00
が印加されているゲート電極7下の電位障壁をこえて、
拡散層4に出力される。このときの拡散層4からの電位
が、出力回路のサンプルホールド19によりサンプリン
グされ、出力端子30へと出力される。以上のようにし
て、CCDの信号電荷は、信号電圧として出力される。
The internal potential of the CCD output section at time t=t1 in FIG. 2(d) is shown in FIG. 2(b), and the signal charge is sent below the last gate electrode 1l of the transfer section. At this time, the PR pulse applied to the gate electrode 38 becomes high level, and the potential of the diffusion layer 4 becomes equal to the reset voltage of the diffusion layer 5. After this, the P pulse becomes low level, and the diffusion layer 4 is separated from the diffusion layer 5. Then, at time t=t2, the Pl pulses applied to the gate electrodes 8 and 11 become low level, so that
The signal charge under the gate electrode ll is equal to the output gate voltage V00
Beyond the potential barrier under the gate electrode 7 to which is applied,
It is output to the diffusion layer 4. The potential from the diffusion layer 4 at this time is sampled by the sample hold 19 of the output circuit and output to the output terminal 30. As described above, the signal charge of the CCD is output as a signal voltage.

この方法を用いているCODを含む集積回路のfi源電
圧を低下させようとすると、次のような問題が生じる。
When attempting to lower the fi source voltage of an integrated circuit including a COD using this method, the following problems arise.

すなわち、時刻t=t2のときの内部電位を示す第2図
の(c)から分るように、信号電荷が完全に出力される
ためには、ゲート電極1lに加えられているパルスがロ
ーレベルO■のときのゲート電極11下の内部電位より
も、ゲート電極7下の内部電位が高くなければならず、
さらに、拡散層4の信号電荷を受けとる前の電圧、つま
り、拡散層5に与えられているリセット電圧も、より高
くなければならない。ここで、ゲート電極11がO■の
ときの内部電位を、例えば6■とすると、ゲート電極7
下の内部電位は7■程度、リセット電圧は9■程度が必
要となってくる。よって、電源電圧を5Vとすると、信
号電荷を出力することが、不可能となる。また、ゲート
電極1lが、0■のときの内部電位の値は、CCDの転
送効率により決められるもので、むやみに低くすること
は、できない。
That is, as can be seen from (c) in FIG. 2, which shows the internal potential at time t=t2, in order for the signal charge to be completely output, the pulse applied to the gate electrode 1l must be at a low level. The internal potential under the gate electrode 7 must be higher than the internal potential under the gate electrode 11 when O■,
Furthermore, the voltage before the diffusion layer 4 receives the signal charge, that is, the reset voltage applied to the diffusion layer 5 must also be higher. Here, if the internal potential when the gate electrode 11 is O■ is, for example, 6■, then the gate electrode 7
The lower internal potential needs to be about 7■, and the reset voltage about 9■. Therefore, if the power supply voltage is set to 5V, it becomes impossible to output signal charges. Further, the value of the internal potential when the gate electrode 1l is 0■ is determined by the transfer efficiency of the CCD, and cannot be unnecessarily lowered.

特開昭61−263271号に開示されている発明は、
上記問題を解決する一つの方法であり、その方法は、リ
セット電圧に、昇圧電源を用いることによる。つまり、
リセット電圧として、電磁電圧より高い電圧を作り出し
、信号電荷の出力を可能とするものである。
The invention disclosed in JP-A-61-263271 is
One method for solving the above problem is to use a boosted power supply for the reset voltage. In other words,
As a reset voltage, a voltage higher than the electromagnetic voltage is generated to enable the output of signal charges.

〔発明が解決しようとする課題〕 上記従来技術を用い,リセット電圧として、9Vの昇圧
された電圧を用いた例ではCODの出力すなわち第2図
でノード2lの電圧は、リセット電圧9■から、ゲート
電極7下の内部電位7Vの間となる。この7〜9Vと高
い電圧を出力回路では、増幅しなくてはならない。出力
回路初段のNMOSトランジスタ17.18より成るソ
ースホロワにおいて、電源電圧(ノード22)が、5■
であり、NMOSトランジスタl7のしきい値電圧が、
1■とすると、NMOSトランジスタ17の動作は、非
飽和領域での動作となってしまう。
[Problems to be Solved by the Invention] In an example in which the above-mentioned conventional technique is used and a boosted voltage of 9V is used as the reset voltage, the output of the COD, that is, the voltage at the node 2l in FIG. The internal potential below the gate electrode 7 is between 7V. This high voltage of 7 to 9 V must be amplified in the output circuit. In the source follower consisting of NMOS transistors 17 and 18 in the first stage of the output circuit, the power supply voltage (node 22) is 5.
, and the threshold voltage of NMOS transistor l7 is
If it is set to 1■, the operation of the NMOS transistor 17 will be in a non-saturation region.

なぜなら、飽和領域で、MOSトランジスタが動作する
条件は、 (ゲート・ソース間電圧)−(シきい値電圧)≦(ドレ
イン・ソース間電圧) であり、NMOSトランジスタ17では、(V(ノード
2 1)−V(ノード23))−V(Lきい値)≦{V
(ノード2 2)−V(ノード23)}であるから、飽
和領域で、動作するためのしきい値電圧は、 V(Lきい値≧V(ノード21)−V(ノード22)で
あるので、ノード21の最高電圧(9V)まで考えると
、しきい値電圧は、4■必要となる。すなわち、出力回
路初段のNMOSトランジスタ17は、他のトランジス
タよりも、特別に、しきい僅電圧を高くしたものが必要
となる。このNMOSトランジスタを作るためには、ホ
トマスク枚数の増加、製造工程の増加等が生じ、コスト
が上昇する。また、この出力回路初段のNMO Sソー
スホロワの電源電圧をリセット電圧と同様に昇圧電源に
より作り出すのは困難である。なぜなら、消費電流が、
リセット電圧の場合は数μAにも満たないのに対し、前
記ソースホロワについては数十μAをこえるため、昇圧
電源回路が大がかりなものとなり、同一の集積回路内で
極めて大きな面積をもってしまうからである。
This is because the conditions for the MOS transistor to operate in the saturation region are (gate-source voltage) - (threshold voltage) ≦ (drain-source voltage), and in the NMOS transistor 17, (V (node 2 1 )-V(node 23))-V(L threshold)≦{V
(Node 2 2) - V (Node 23)}, so the threshold voltage for operation in the saturation region is V (L threshold ≧ V (Node 21) - V (Node 22)). , up to the highest voltage (9V) at node 21, the threshold voltage is required to be 4. In other words, the NMOS transistor 17 in the first stage of the output circuit has a special threshold voltage of 4. In order to make this NMOS transistor, the number of photomasks and manufacturing steps increase, which increases the cost.Also, it is necessary to reset the power supply voltage of the NMOS source follower in the first stage of this output circuit. Similar to voltage, it is difficult to generate with a step-up power supply because the current consumption is
This is because while the reset voltage is less than several μA, the voltage for the source follower exceeds several tens of μA, making the boosting power supply circuit large-scale and requiring an extremely large area within the same integrated circuit.

本発明の目的は、CCDを含む集積回路の電源電圧を低
減する際、CODの出力につながるMOSトランジスタ
を他の周辺回路と異なる構成にする必要なく、CODの
出力電圧を低くすることにある。
An object of the present invention is to reduce the power supply voltage of an integrated circuit including a CCD without having to configure a MOS transistor connected to the output of the COD differently from other peripheral circuits.

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

上記目的を達成するために、本発明による電荷転送装置
の駆動方法は、信号電荷出力部として、半導体基板と導
電型の異なる拡散層と,該拡散層に隣接した第1のゲー
ト電極と、該第1のゲート電極に隣接した第2のゲート
電極と、該第2のゲート電極に隣接した第3のゲート電
極とを含む電荷転送装置の駆動方法であって、上記第2
および第3のゲート電極のいずれかまたは双方に、電源
電圧と同極性または接地レベルの第1の電圧レベルと、
上記電源電圧と異なる極性の第2の電圧レベルとの間で
変化するパルスを印加するようにしたものである。
In order to achieve the above object, a method for driving a charge transfer device according to the present invention includes, as a signal charge output section, a diffusion layer having a conductivity type different from that of a semiconductor substrate, a first gate electrode adjacent to the diffusion layer, and a first gate electrode adjacent to the diffusion layer. A method for driving a charge transfer device including a second gate electrode adjacent to the first gate electrode and a third gate electrode adjacent to the second gate electrode, the method comprising:
and a first voltage level having the same polarity as the power supply voltage or the ground level on either or both of the third gate electrodes,
A pulse that changes between the power supply voltage and a second voltage level of a different polarity is applied.

本発明による電荷転送装置の駆動方法は、他の見地によ
れば、信号電荷出力部として、半導体基板と導電型の異
なる拡散層と、該拡散層に隣接した第1のゲート電極と
、該第lのゲート電極に隣接した第2のゲート電極と、
該第2のゲート電極に隣接した第3のゲート電極とを含
む電荷転送装置の駆動方法であって、上記第2および第
3のゲート電極のいずれかまたは双方に印加するパルス
として、当該パルス振幅の低い方の電圧レベルが正電源
電圧の接地電圧よりも低い負電圧レベルであるパルスを
用いるようにしたものである。
According to another aspect, the method for driving a charge transfer device according to the present invention includes, as a signal charge output section, a diffusion layer having a conductivity type different from that of the semiconductor substrate, a first gate electrode adjacent to the diffusion layer, and a first gate electrode adjacent to the diffusion layer. a second gate electrode adjacent to the gate electrode of l;
A method for driving a charge transfer device including a third gate electrode adjacent to the second gate electrode, wherein the pulse amplitude is applied to either or both of the second and third gate electrodes. A pulse whose lower voltage level is a negative voltage level lower than the ground voltage of the positive power supply voltage is used.

また、本発明による集積回路は、信号電荷出力部として
、半導体基板と導電型の異なる拡散層と、該拡散層に隣
接した第lのゲート電極と、該第lのゲート電極に隣接
した第2のゲート電極と、該第2のゲート電極に隣接し
た第3のゲート電極とを含み、単一電源で動作する電荷
転送装置と、上記第2および第3のゲート電極のいずれ
かまたは双方に印加するパルスとして、電源電圧と同極
性または接地レベルの第1の電圧レベルと上記電源電圧
と異なる極性の第2の電圧レベルとの間で変化するパル
スを発生するパルス発生回路とを具備するものである。
Further, the integrated circuit according to the present invention includes, as a signal charge output section, a diffusion layer having a conductivity type different from that of the semiconductor substrate, a lth gate electrode adjacent to the diffusion layer, and a second gate electrode adjacent to the lth gate electrode. and a third gate electrode adjacent to the second gate electrode, the charge transfer device operates with a single power supply, and an electric charge is applied to either or both of the second and third gate electrodes. and a pulse generating circuit that generates a pulse that changes between a first voltage level having the same polarity as the power supply voltage or the ground level and a second voltage level having a different polarity from the power supply voltage. be.

第3図(a)に示す従来のパルスが電源電圧と同極性の
電圧レベル(+10V)から接地レベル(Ov)までの
振幅を有するものであったのに対し、本発明によるパル
スは、例えば同図(b),(C)に示すように、電源電
圧と同極性の電圧レベルまたは接地レベルの第1の電圧
レベル(+5■または0■)から電源電圧と異なる極性
の第2の電圧レベル(−5V)までのパルスである。
While the conventional pulse shown in FIG. 3(a) had an amplitude from a voltage level (+10V) with the same polarity as the power supply voltage to the ground level (Ov), the pulse according to the present invention has an amplitude of, for example, the same polarity as the power supply voltage (+10V) to the ground level (Ov). As shown in Figures (b) and (C), the first voltage level (+5■ or 0■) has the same polarity as the power supply voltage or the ground level, and the second voltage level (+5■ or 0■) has a different polarity from the power supply voltage. -5V).

〔作 用〕[For production]

一般に、ゲートに負の電圧を加えることにより、ゲート
下の内部電位は、接地電圧状態のゲート下の内部電位よ
りも、低い電位となる。ゲートに加えた電圧と内部電位
の関係の一例を第4図に示す。
Generally, by applying a negative voltage to the gate, the internal potential under the gate becomes lower than the internal potential under the gate in the ground voltage state. FIG. 4 shows an example of the relationship between the voltage applied to the gate and the internal potential.

横軸はゲート電圧、縦軸は内部電位を示している。The horizontal axis shows the gate voltage, and the vertical axis shows the internal potential.

従来は、ゲートには、OVから正の電圧を加えていたが
、本発明では、負の電圧まで加えて、より内部電位の低
いところまで使用する。第4図において、内部電位は、
ゲートに負の電圧を過剰にかけても、O■近くまでしか
下がらないが、本発明の使用範囲としては十分である。
Conventionally, a positive voltage from OV was applied to the gate, but in the present invention, a negative voltage is applied to the gate to lower the internal potential. In Figure 4, the internal potential is
Even if an excessively negative voltage is applied to the gate, the voltage will only drop to near O■, which is sufficient for the range of use of the present invention.

以上によって、信号電荷が無しのときの前記拡散層の電
位が低く、それに応じて、前記第1のゲート電極下の内
部電位が低くても、前記第2のゲート電極下まで、転送
されてきた信号電荷は、前記第lのゲート電極下の電位
障壁を乗り越し、前記拡散層に出力される。よって、信
号電荷が無しのときの前記拡散層の電位を低くできるの
で、CODからの出力電圧を低くすることができる。
As a result of the above, even if the potential of the diffusion layer is low when there is no signal charge, and the internal potential under the first gate electrode is low, the signal charge is transferred to the bottom of the second gate electrode. The signal charge overcomes the potential barrier under the first gate electrode and is output to the diffusion layer. Therefore, since the potential of the diffusion layer when there is no signal charge can be lowered, the output voltage from the COD can be lowered.

〔実施例〕〔Example〕

以下、本発明の一実施例を第1図により説明する。第1
図(a)は、CODの出力部の縦断面図及び、そのCO
Dを含む集積回路内の周辺回路の一部を示している。こ
の集積回路は、5V単一電源で騙動される。同図(b)
.(C)は同図(a)のCCD出力部に対応した内部電
位を示している。
An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG. 1st
Figure (a) is a vertical cross-sectional view of the output section of the COD and its COD.
A portion of peripheral circuitry within an integrated circuit including D is shown. This integrated circuit is fooled by a single 5V power supply. Same figure (b)
.. (C) shows the internal potential corresponding to the CCD output section in (a) of the same figure.

同図(d)は、駆動パルスの波形図である。第1図(a
)のCCDは、インプランテッドバリア型で2相駆動の
CCDである。
FIG. 4(d) is a waveform diagram of the drive pulse. Figure 1 (a
) is an implanted barrier type CCD with two-phase drive.

第1図(a)において、1はP型半導体基板である。2
はN型半導体層であり、埋め込みチャンネルCODの電
荷転送チャンネルを形成する。3はN型半導体層2にP
型の不純物を混入した、薄いN型の半導体層であり、主
な働きは電位障壁を形成して電荷の逆流を阻止するもの
である。4,5はN型拡散層であり、4は出力用拡散層
、5はリセット電位を出力用拡散層4に供給するための
拡散層である。また、6〜10は、第2ポリシリコン層
によるゲート電極、11〜13は第lボリシリコン層に
よるゲート電極、14は、CCDの駆動等に必要な各パ
ルスを発生するタイミングジェネレータ、15は、負の
電位まで振幅を持つパルスを発生する負電圧パルス発生
器、19はサンプルホールド(S/H)回路、20は出
力バッファである。また、18.37はNMOSトラン
ジスタ(Nチャンネル絶縁ゲート型電界効果トランジス
タ)であり、ソースホロワを形成している。
In FIG. 1(a), 1 is a P-type semiconductor substrate. 2
is an N-type semiconductor layer and forms a charge transfer channel of the buried channel COD. 3 is P in the N-type semiconductor layer 2.
It is a thin N-type semiconductor layer mixed with type impurities, and its main function is to form a potential barrier and prevent reverse flow of charges. 4 and 5 are N-type diffusion layers, 4 is an output diffusion layer, and 5 is a diffusion layer for supplying a reset potential to the output diffusion layer 4. Further, 6 to 10 are gate electrodes made of a second polysilicon layer, 11 to 13 are gate electrodes made of a first polysilicon layer, 14 is a timing generator that generates each pulse necessary for driving the CCD, etc., and 15 is a A negative voltage pulse generator generates a pulse having an amplitude up to a negative potential, 19 is a sample and hold (S/H) circuit, and 20 is an output buffer. Further, 18.37 is an NMOS transistor (N-channel insulated gate field effect transistor), which forms a source follower.

30はCODを含む集積回路の外部への端子であり、遅
延された信号が出力される。24はソースホロワの電流
源MOShランジスタ18へのバイアス電圧が与えられ
る端子である。22,23.31〜36は、それぞれ、
ノードを示している。
30 is a terminal to the outside of the integrated circuit including the COD, from which a delayed signal is output. 24 is a terminal to which a bias voltage is applied to the current source MOSh transistor 18 of the source follower. 22, 23. 31 to 36 are respectively,
Showing nodes.

ゲート電極10.13には、タイミングジェネレータか
ら、ノード31を介し、第1図(d)にPLと示した転
送パルスのPLパルスが与えられている。同じく、ゲー
ト電極9,12には、P2パルスが、ゲート電極8,1
1にはPOパルスが、ゲート電極6にはP.パルスが、
それぞれ与えられている。ゲート電極7は接地電位とな
っている。
A PL pulse, which is a transfer pulse indicated as PL in FIG. 1(d), is applied to the gate electrode 10.13 from a timing generator via a node 31. Similarly, the P2 pulse is applied to the gate electrodes 9 and 12, and the P2 pulse is applied to the gate electrodes 8 and 1.
The PO pulse is applied to the gate electrode 6, and the P.O pulse is applied to the gate electrode 6. The pulse is
each is given. Gate electrode 7 is at ground potential.

サンプルホールド回路19にはPs/Hパルスが、与え
られており、Ps/Hパルスが、ハイレベルのときに、
信号電圧をサンプリングし、ローレベルのときは、サン
プリングをした信号電圧をホールドしている。第l図(
d)の時刻t=tiのときのCCDの出力部の内部電位
は、同図(b)に示すものである。同図(b)の縦軸は
内部電位を示しており、下方向ほど内部電位が高い。し
かし、転送電荷である電子にとっては下方向がエネルギ
ー小となる。よって電荷は、下方向へ移動する。t=t
1のときは、P2パルスは、ローレベルO■なので、ゲ
ート電極9,12の電圧はO■である。
A Ps/H pulse is given to the sample hold circuit 19, and when the Ps/H pulse is at a high level,
The signal voltage is sampled, and when it is low level, the sampled signal voltage is held. Figure l (
The internal potential of the output section of the CCD at time t=ti in d) is shown in FIG. 4(b). The vertical axis in FIG. 2B indicates the internal potential, and the lower the direction, the higher the internal potential. However, for electrons, which are transferred charges, the energy is lower in the downward direction. Therefore, the charge moves downward. t=t
1, the P2 pulse is at a low level O■, so the voltages of the gate electrodes 9 and 12 are O■.

しかし、その内部電位は、埋込みチャンネルCODなの
で、ある値となっている。例えば、第1ポリシリコン層
のゲート電極12下の内部電位は5■、第2ポリシリコ
ン層のゲート電極9下は、薄いN型の半導体層3のため
、やや低く、3■程度となっていたとする。このときP
Oパルスはハイレベル5■となっているので、ゲート電
極8,11下の内部電位は、高くなっている。そこで、
ゲート電極■2下まで、転送されてきていた信号電荷は
、ゲート電極8下の電位障壁を乗り越え、ゲート電極1
l下へ蓄えられる。このとき、拡散層4の電位は、P,
パルスがハイレベル5Vとなっているので、ゲート電極
6下の内部電位が高くなることにより、拡散層5の電位
と等しくなっている。拡散層5の電位は電源電圧、っま
り5■である。この後、PRパルスはローレベルOVと
なり、ゲート電極6下の内部電位は、薄いN型の半導体
層3があるので3V程度となる。ゲート電極6下の内部
電位が3■と低くなることにより、拡散層4と拡散層5
との間を遮断する。時刻t=t2では、P1パルスがロ
ーレベル、P2バルスがハイレベルであるので、時刻t
=tlのときゲート電極l3下にあった信号電荷は、ゲ
ート電極12下へ転送される,また、POバルスがロー
レベルの−4V程度となって、ゲート電極8,11下の
内部電位は、接地されているゲート電極7下の内部電位
、3Vより低くなる。このことにより、ゲート電極11
下の信号電荷は、ゲート電極7下を通り、拡散層4へ出
力される。このときの拡散層4の電位が、NMOSトラ
ンジスタ18.37のソースホロワを介してサンプルホ
ールドされ、出力端子30へと出力される。拡散層4の
電位は、信号電荷がないとき、すなわち最も高いときで
も5Vである。よって、出力回路初段のNMOSトラン
ジスタ18.37より成るソースホロワは、良好に動作
する。なぜなら、NMOS}ランジスタ37が、飽和領
域で動作する以下の条件を満足しているからである。す
なわち、飽和領域の条件は、ドレイン・ソース間電圧が
、ゲート・ソース間電圧からしきい値電圧を引いたもの
よりも大きいことである。このことをNMOSトランジ
スタ37にあてはめ、しきい値電圧について整理すると
以下のようになる。NMOSトランジスタ37のしきい
値電圧は、ノード36の電圧からノード22の電圧を引
いたものよりも大きい。ノード36の最高電圧、つまり
拡散層4の最高電圧は前記したように5Vであり、ノー
ド22の電圧も電源電圧の5Vである。よって、NMO
Sトランジスタ37のしきい値電圧はOV以上でよく、
他の周辺回路のNMOSトランジスタの構成と同じNM
OSトランジスタでも、ソースホロワとして良好に動作
する。
However, its internal potential is a certain value because it is a buried channel COD. For example, the internal potential under the gate electrode 12 of the first polysilicon layer is 5■, and the internal potential under the gate electrode 9 of the second polysilicon layer is slightly lower, about 3■ because of the thin N-type semiconductor layer 3. Suppose that At this time P
Since the O pulse is at the high level 5■, the internal potential under the gate electrodes 8 and 11 is high. Therefore,
The signal charge that had been transferred to the bottom of gate electrode 2 overcomes the potential barrier below gate electrode 8 and reaches gate electrode 1.
It is stored under l. At this time, the potential of the diffusion layer 4 is P,
Since the pulse is at a high level of 5V, the internal potential under the gate electrode 6 becomes high and becomes equal to the potential of the diffusion layer 5. The potential of the diffusion layer 5 is the power supply voltage, which is exactly 5. After this, the PR pulse becomes a low level OV, and the internal potential under the gate electrode 6 becomes about 3V because of the thin N-type semiconductor layer 3. As the internal potential under the gate electrode 6 becomes as low as 3■, the diffusion layer 4 and the diffusion layer 5
to cut off the gap between At time t=t2, the P1 pulse is at low level and the P2 pulse is at high level, so at time t
= tl, the signal charge that was under the gate electrode 13 is transferred to the bottom of the gate electrode 12. Also, the PO pulse becomes a low level of about -4V, and the internal potential under the gate electrodes 8 and 11 is as follows. The internal potential under the grounded gate electrode 7 becomes lower than 3V. As a result, the gate electrode 11
The lower signal charge passes under the gate electrode 7 and is output to the diffusion layer 4. The potential of the diffusion layer 4 at this time is sampled and held via the source follower of the NMOS transistor 18.37, and output to the output terminal 30. The potential of the diffusion layer 4 is 5V even when there is no signal charge, that is, when it is at its highest. Therefore, the source follower composed of the NMOS transistors 18 and 37 in the first stage of the output circuit operates well. This is because the NMOS transistor 37 satisfies the following conditions for operating in the saturation region. That is, the condition for the saturation region is that the drain-source voltage is greater than the gate-source voltage minus the threshold voltage. Applying this to the NMOS transistor 37 and rearranging the threshold voltage, we get the following. The threshold voltage of NMOS transistor 37 is greater than the voltage at node 36 minus the voltage at node 22. The highest voltage of the node 36, that is, the highest voltage of the diffusion layer 4, is 5V as described above, and the voltage of the node 22 is also 5V, which is the power supply voltage. Therefore, N.M.O.
The threshold voltage of the S transistor 37 may be OV or more,
Same NM as the NMOS transistor configuration of other peripheral circuits
Even OS transistors work well as source followers.

以上述べたように本例では、CODの出力電圧を低くで
きる。したがって、出力回路初段のソースホロワのNM
OShランジスタのしきい値電圧を特別に高くしなくて
もよく、他の周辺回路のNMOSトランジスタの構成と
同じNMOSトランジスタですむ。
As described above, in this example, the output voltage of the COD can be lowered. Therefore, NM of the source follower in the first stage of the output circuit
There is no need to make the threshold voltage of the OSh transistor particularly high, and it is sufficient to use the same NMOS transistor configuration as the NMOS transistors in other peripheral circuits.

本実施例は、インプランテッドバリア型の2相駆動のC
ODに適用した場合について述べたが、本発明は、これ
に限定されるものではない。
This example is an implanted barrier type two-phase drive C
Although the case where the present invention is applied to OD has been described, the present invention is not limited thereto.

第5図に他の一実施例を示す。第5図(a)は、COD
の出力部の縦断面図およびそのCODを含む集積回路内
の周辺回路の一部を示している。なお、この集積回路は
、5■単一電源で駆動される。
FIG. 5 shows another embodiment. Figure 5(a) shows the COD
1 shows a vertical cross-sectional view of an output section of the device and part of peripheral circuits in the integrated circuit including its COD. It should be noted that this integrated circuit is driven by a 5-inch single power supply.

同図(b), (C)は同図(a)のCOD出力部に対
応した内部電位を示している。また、同図(d)は、駆
動パルスのタイミングを示す。駆動パルスのタイミング
中の時刻t=tl,t=t2が、同図(b), (C)
のCOD出力部の内部電位の図にそれぞれ対応する。第
5図(a)において、第1図(a)と同一符号のものは
、同一部分を示している。
Figures (b) and (C) show the internal potentials corresponding to the COD output section in Figure (a). In addition, FIG. 4(d) shows the timing of the drive pulse. The times t=tl and t=t2 during the timing of the drive pulse are shown in (b) and (C) in the same figure.
This corresponds to the diagram of the internal potential of the COD output section, respectively. In FIG. 5(a), the same reference numerals as in FIG. 1(a) indicate the same parts.

第5図(a)において39は昇圧電源回路、40は埋め
込みチャンネルCCDの電荷転送チャンネルを形成する
N型半導体層、4lはN型半導体層40よりも薄いN型
の半導体層を示している。第l図と異なるところは、半
導体層40.41の不純物濃度が異なり、ゲート電極に
O■をかけている時の内部電位が、例えば、時刻t=t
 lのゲート電極9下は4V,ゲート電極12下は6■
と、それぞれ高くなっている。そこで、拡散層5に加え
る電圧を電源電圧よりも1■程度高い昇圧電源回路の出
力としている。このことにより、CCDからの出力電圧
は1■程度高くなる。しかし、第l図の例と同様にNM
OSトランジスタ37は飽和領域での動作となる。第1
図の例ではNMO Sトランジスタのしきい{llN!
電圧はO■以上であった。
In FIG. 5(a), reference numeral 39 indicates a boosting power supply circuit, 40 indicates an N-type semiconductor layer forming a charge transfer channel of the buried channel CCD, and 4l indicates an N-type semiconductor layer thinner than the N-type semiconductor layer 40. In FIG. The difference from FIG. 1 is that the impurity concentration of the semiconductor layers 40 and 41 is different, and the internal potential when O
The voltage under the gate electrode 9 of l is 4V, and the voltage under the gate electrode 12 is 6■
And each is getting higher. Therefore, the voltage applied to the diffusion layer 5 is set to be the output of the booster power supply circuit, which is approximately 1 µ higher than the power supply voltage. As a result, the output voltage from the CCD increases by about 1. However, similar to the example in Figure 1, NM
The OS transistor 37 operates in the saturation region. 1st
In the example shown, the threshold of the NMOS transistor {llN!
The voltage was O■ or higher.

本例では、ノード36の電圧が1■高くなっているため
、NMOSトランジスタ37のしきい値電圧は1■以上
必要となる。NMOShランジスタ37のしきい値電圧
は、バックゲート電圧よりもソース電圧が高くなってい
るため、IV程度以上の値となっている。他の例えば、
バックゲート電圧とソース電圧とが等しいNMOSトラ
ンジスタ18のしきい値が0.7V程度であるとしても
同様である。たとえ、信号電荷の少ない、高い出力電圧
のときに、NMOSトランジスタ37が飽和領域から若
干はずれても、もともとCCDの人出力特性は信号電荷
の少ないところで直線性が悪いため、その電圧まで使用
していないので影響はない。
In this example, since the voltage at the node 36 is 1■ higher, the threshold voltage of the NMOS transistor 37 is required to be 1■ or more. The threshold voltage of the NMOSh transistor 37 has a value of about IV or more because the source voltage is higher than the back gate voltage. Other examples,
The same applies even if the threshold value of the NMOS transistor 18 whose back gate voltage and source voltage are equal is about 0.7V. Even if the NMOS transistor 37 deviates slightly from the saturation region when the output voltage is high and the signal charge is small, the output characteristics of CCDs have poor linearity when the signal charge is small, so they cannot be used up to that voltage. There is no impact so there is no impact.

また、第1図の例も含めて、ゲート電極6の電圧がハイ
レベルからローレベルとなり、拡散層4と拡散層5を遮
断する際、クロックフィードスルーにより、拡散層4の
電圧は若干低下してしまう。
In addition, when the voltage of the gate electrode 6 changes from a high level to a low level and disconnects the diffusion layer 4 and the diffusion layer 5, including the example shown in FIG. 1, the voltage of the diffusion layer 4 slightly decreases due to clock feedthrough. It ends up.

その分と、信号電荷の分を含めて、拡散層5の電圧は決
められている。このクロックフィードスルーによる拡散
層4の電圧の低下分は、当然信号とは無関係である。そ
こで、ゲート電極6下が導通状態であり、拡散層5の昇
圧電源による電圧がCCDの出力ノード36に出力され
て、NMO Sトランジスタ37が飽和状態でなくなっ
ても、信号電圧が出力されているときに飽和状態となっ
ていればよい。
The voltage of the diffusion layer 5 is determined including that amount and the signal charge. Naturally, the voltage drop in the diffusion layer 4 due to this clock feedthrough has nothing to do with the signal. Therefore, even if the lower part of the gate electrode 6 is in a conductive state and the voltage from the boosted power source of the diffusion layer 5 is output to the output node 36 of the CCD, and the NMOS transistor 37 is no longer saturated, a signal voltage is still output. Sometimes it is enough to reach a saturated state.

以上述べてきたように、昇圧電源回路をCODの出力部
に用いる場合でね、その電圧は低くしてよいので、出力
回路初段のソースホロワのNMOSトランジスタを他の
周辺回路のNMOSトランジスタと同じ構成とすること
ができる。
As mentioned above, when a boost power supply circuit is used in the output section of a COD, the voltage can be lowered, so the NMOS transistor of the source follower in the first stage of the output circuit can have the same configuration as the NMOS transistors of other peripheral circuits. can do.

本発明で用いられている負電圧パルス発生器の一例を第
6図を用いて説明する。第6図(a)は回路図、同図(
b)は各ノードの電圧波形を示している。第6図(a)
において、14は第1図(a)と同じく、タイミングジ
ェネレータ、42.43はPMOSトランジスタ、44
はコンデンサ、45〜47はインバータ、48.49は
ナンドゲート50〜52はそれぞれノードである。53
は出力端子であり、CCDの出力部ゲートにつながる。
An example of the negative voltage pulse generator used in the present invention will be explained using FIG. 6. Figure 6(a) is a circuit diagram;
b) shows the voltage waveform of each node. Figure 6(a)
As in FIG. 1(a), 14 is a timing generator, 42.43 is a PMOS transistor, and 44
are capacitors, 45 to 47 are inverters, and 48 and 49 are NAND gates 50 to 52, respectively, nodes. 53
is an output terminal and is connected to the output gate of the CCD.

VDDは電源電圧5Vである。第6図(b)に示した時
刻t=t lのとき、ノード50はOVで、ノード51
は5■なので、PMOShランジスタ42はオン、43
はオフであり、出力端子53は電源電圧5Vとなる。こ
の後、ノード50が5■となり、PMOShランジスタ
42がオフとなる。ノード5lがOVとなることにより
、出力端子53の電圧はPMOSトランジスタ43に電
流が流れることにより低下していく。そして、PMOS
トランジスタのしきい値電圧まで、例えば、lVまで下
がる。このとき、ノード52は5■であるので、コンデ
ンサ44には4V分の電荷が蓄わえられている。この後
、ノード52の電圧が5■からO■へ変化する。コンデ
ンサ44には4■分の電荷があるので、出力端子53に
は−4Vが出力される。そして、再びノード51が5v
となり、ノード50が0■となり、PMOSトランジス
タ42がオン,PMOSトランジスタ43がオフで、出
力端子53には5Vの電圧が出力される。
VDD is a power supply voltage of 5V. At time t=tl shown in FIG. 6(b), the node 50 is OV and the node 51
is 5■, so PMOSh transistor 42 is on, 43
is off, and the output terminal 53 has a power supply voltage of 5V. After this, the node 50 becomes 5■, and the PMOSh transistor 42 is turned off. When the node 5l becomes OV, the voltage at the output terminal 53 decreases as a current flows through the PMOS transistor 43. And PMOS
The threshold voltage of the transistor is lowered to, for example, lV. At this time, since the voltage at the node 52 is 5.times., a charge of 4 V is stored in the capacitor 44. After this, the voltage at the node 52 changes from 5■ to O■. Since the capacitor 44 has a charge of 4 .mu., -4V is outputted to the output terminal 53. Then, node 51 is 5v again.
Therefore, the node 50 becomes 0■, the PMOS transistor 42 is on, the PMOS transistor 43 is off, and a voltage of 5V is output to the output terminal 53.

上記回路は、CODと同一の集積回路内で実現できるの
で、本発明を適用することにより、集積回路の外付け部
品等が増加することはない。なお、上記回路は負電圧パ
ルス発生器の一例であり、本発明は、上記回路に限定さ
れるものではない。
Since the above circuit can be realized within the same integrated circuit as the COD, by applying the present invention, the number of external components of the integrated circuit does not increase. Note that the above circuit is an example of a negative voltage pulse generator, and the present invention is not limited to the above circuit.

本発明の他の一実施例を第7図、第8図により説明する
。第7図(a)は、CODの出力部の縦断面図およびそ
のCODを含む集積回路内の周辺回路の一部を示してい
る。なお、この集積回路は他の例と同様に5■単一電源
で駆動されている。同図(b)〜(g)は同図(&)の
COD出力部に対応した内部電位を示している。また、
第8図は、駆動パルスのタイミングを示している。駆動
パルスのタイミング中の時刻t=tl〜6がそれぞれ、
第7図(b)〜(g)のCOD出力部の内部電位の図に
対応する。第7図(a)において、第1図(a)、第5
図(a)と同一符号のものは同一部分を示している。
Another embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 7 and 8. FIG. 7(a) shows a vertical cross-sectional view of the output section of the COD and a part of the peripheral circuitry in the integrated circuit including the COD. Note that this integrated circuit is driven by a single 5-inch power supply as in the other examples. (b) to (g) in the same figure show the internal potentials corresponding to the COD output section in (&) in the same figure. Also,
FIG. 8 shows the timing of drive pulses. The times t=tl to 6 during the timing of the drive pulse are respectively,
This corresponds to the diagrams of the internal potential of the COD output section in FIGS. 7(b) to (g). In Fig. 7(a), Fig. 1(a) and 5
Components with the same reference numerals as those in Figure (a) indicate the same parts.

(以下余白) 第7図(a)において、55はP型半導体基板である。(Margin below) In FIG. 7(a), 55 is a P-type semiconductor substrate.

56はN型半導体層であり、埋め込みチャンネルCOD
の電荷転送チャンネルを形成する。
56 is an N-type semiconductor layer with a buried channel COD
form a charge transfer channel.

57は上記N型半導体層56と同じN型半導体層である
。58.59はN型拡散層であり、58は出力用の拡散
層、59はリセット電位、本例では電源電圧5Vを拡敗
層58に供給するための拡散層である。60〜67はゲ
ート電極、68はタイミングジェネレータ、69は負電
圧パルス発生器、70〜76はノードを示している。タ
イミングジェネレータ68の出力であるノード70には
、第8図にP1と示したP1パルスが同じくノード71
にはP2バルスが、ノード72にはP3パルスが、ノー
ド74にはP,パルスが、サンプルホールド回路19へ
のノード35にはP./Hパルスが、それぞれ出力され
ている。負電圧パルス発生器69の出力であるノード7
3には、第8図にPOと示したPOパルスが出力されて
いる。第8図の時刻t=t 1のときのCODの出力部
の内部電位は、第7図(b)に示すものである。同図(
b)の縦軸は内部電位を示しており、下方向ほど電位が
高い。図中左方向から、転送されてきた信号電荷の一塊
は、ゲート電極64にかかるPOバルスが5V、ゲート
電極63にかかるP1バルスがO■、ゲート電極65に
かかるP3パルスも0■であるから、ゲート電極64下
の電位井戸内にある。時刻t=t2となると、P3パル
スが5Vとなり、ゲート電極65下の内部電位が高くな
る。
57 is the same N-type semiconductor layer as the N-type semiconductor layer 56 described above. 58 and 59 are N-type diffusion layers, 58 is an output diffusion layer, and 59 is a diffusion layer for supplying a reset potential, in this example, a power supply voltage of 5V to the breakdown layer 58. 60 to 67 are gate electrodes, 68 is a timing generator, 69 is a negative voltage pulse generator, and 70 to 76 are nodes. At the node 70 which is the output of the timing generator 68, the P1 pulse shown as P1 in FIG.
has a P2 pulse, node 72 has a P3 pulse, node 74 has a P.pulse, and node 35 to sample and hold circuit 19 has a P.3 pulse. /H pulses are output respectively. Node 7, which is the output of negative voltage pulse generator 69
3, a PO pulse indicated as PO in FIG. 8 is output. The internal potential of the output section of the COD at time t=t1 in FIG. 8 is as shown in FIG. 7(b). Same figure (
The vertical axis in b) indicates the internal potential, and the lower the potential, the higher the potential. For the lump of signal charge transferred from the left side of the figure, the PO pulse applied to the gate electrode 64 is 5V, the P1 pulse applied to the gate electrode 63 is O■, and the P3 pulse applied to the gate electrode 65 is also 0■. , in the potential well below gate electrode 64. When time t=t2, the P3 pulse becomes 5V, and the internal potential under the gate electrode 65 becomes high.

そして、ゲート電極64下の信号電荷は、ゲート電極6
5下まで拡がる。また、POパルスは、徐々に低下して
いるので、信号電荷は、ゲート電極64下からゲート電
極65下へ移動する。PRパルスが5■なので、ゲート
電極67下の内部電位が高くなり、拡散層58の電位は
、拡散層59のリセット電位(5V)と等しくなる。時
刻t=t3では、ゲート電極64下の信号電荷は、すべ
て、ゲート電極65下に移っている。そして、ゲート電
極64下の内部電位は、POパルスが負電位まで低下し
ていくので、さらに低下していく。時刻t=t4ではP
RパルスがO■となるので、ゲート電極67下に電位障
壁ができ、拡散層58は拡散層59と切り離され、フロ
ーティングの状態となる。また、P3バルスが徐々に低
下していく。
Then, the signal charge under the gate electrode 64 is transferred to the gate electrode 64.
Expands to below 5. Furthermore, since the PO pulse is gradually decreasing, the signal charge moves from below the gate electrode 64 to below the gate electrode 65. Since the PR pulse is 5■, the internal potential under the gate electrode 67 becomes high, and the potential of the diffusion layer 58 becomes equal to the reset potential (5V) of the diffusion layer 59. At time t=t3, all of the signal charges under the gate electrode 64 have moved to under the gate electrode 65. Then, the internal potential under the gate electrode 64 further decreases as the PO pulse decreases to a negative potential. At time t=t4, P
Since the R pulse becomes O■, a potential barrier is created under the gate electrode 67, and the diffusion layer 58 is separated from the diffusion layer 59, resulting in a floating state. Additionally, the P3 pulse gradually decreases.

時刻t=t5となると、P3バルスはO■となるので、
ゲート電極65下の内部電位は、接地電位に接続されて
いるゲート電極66の内部電位と等しくなる。POバル
スが負電位であるので、ゲート電極64下の内部電位は
、ゲート電極65,66の内部電位よりもさらに低くな
っている。そこで、ゲート電極65下に存在していた信
号電荷は、ゲート電極66下を通過し、拡散層58へ流
れ込む。そして、P./Hバルスが5Vとなるので、サ
ンプルホールド回路19は、拡散層58からのNMOS
トランジスタ37.18によるソースホロワを通した電
圧を出力する。そして、サンプルホールド回路19はP
./HパルスがOVとなったときには、その直前の電圧
を保持する。
When time t=t5, P3 pulse becomes O■, so
The internal potential under the gate electrode 65 becomes equal to the internal potential of the gate electrode 66 connected to the ground potential. Since the PO pulse is at a negative potential, the internal potential under the gate electrode 64 is lower than the internal potentials of the gate electrodes 65 and 66. Therefore, the signal charges existing under the gate electrode 65 pass under the gate electrode 66 and flow into the diffusion layer 58. And P. Since the /H pulse is 5V, the sample and hold circuit 19 detects the NMOS from the diffusion layer 58.
Outputs the voltage through the source follower by transistor 37.18. Then, the sample hold circuit 19
.. When the /H pulse becomes OV, the voltage immediately before that is held.

t=t6では、POパルスが5vとなり、ゲート電極6
4下には、ゲート電極63下の次の信号電荷が入り込む
。以下、時刻t=tlからの動作を繰り返す。
At t=t6, the PO pulse becomes 5V, and the gate electrode 6
4, the next signal charge below the gate electrode 63 enters. Thereafter, the operation from time t=tl is repeated.

ここで、拡散層58に出力される電荷の最大量は、大略
リセット電位からゲート電極66の内部電位まで、拡散
層58の電位を変化させる分である。本例で、接地され
ているゲート電極の内部電位を3■とすると、リセット
電位は5Vなので、上記拡散層58の電位の変化可能範
囲は2■である。接地されているゲート電極の内部電位
がより高い、例えば4■ならば、リセット電位を第5図
の例で示したように、若干昇圧された電圧とし、上記電
圧範囲が得られるようにすればよい。本例も第1図、第
5図で示した例と同様、CODの出力電圧(ノード76
の電圧)は、出力回路初段のMOS}ランジスタを特別
なものとしな《てもよい程度に低い。
Here, the maximum amount of charge output to the diffusion layer 58 is the amount that changes the potential of the diffusion layer 58 from approximately the reset potential to the internal potential of the gate electrode 66. In this example, if the internal potential of the grounded gate electrode is 3■, the reset potential is 5V, so the range in which the potential of the diffusion layer 58 can be changed is 2■. If the internal potential of the grounded gate electrode is higher, for example 4■, the reset potential can be set to a slightly boosted voltage as shown in the example of Fig. 5, so that the above voltage range can be obtained. good. In this example, as well as the examples shown in FIGS. 1 and 5, the output voltage of the COD (node 76
The voltage is so low that it is not necessary to use a special MOS transistor in the first stage of the output circuit.

時刻t=t5でゲート電極65下の電荷が、逆流せずに
拡散層58に入るためには、このときのゲート電極66
下の内部電位が、ゲート電極64下の内部電位よりも十
分に高いことが必要である。
In order for the charge under the gate electrode 65 to enter the diffusion layer 58 at time t=t5 without flowing backward, the gate electrode 66 at this time must be
It is necessary that the internal potential below the gate electrode 64 be sufficiently higher than the internal potential below the gate electrode 64.

本発明を適用しなかった場合には、ゲート電極64下の
内部電位は、接地電位のゲート電極下の内部電位となる
。したがって、ゲート電極66には、ある程度の電圧を
かけ、内部電位を高くする必要がでてくる。そしてその
分、リセット電位も高くする必要があり、当然、COD
の出力電圧も高くなる。よって、NMOSトランジスタ
37には、しきい値電圧を大きくした特別なNMOSト
ランジスタを用いなくてはならない。
If the present invention is not applied, the internal potential under the gate electrode 64 becomes the internal potential under the gate electrode at the ground potential. Therefore, it is necessary to apply a certain amount of voltage to the gate electrode 66 to raise the internal potential. And the reset potential needs to be raised accordingly, and of course the COD
The output voltage of will also increase. Therefore, a special NMOS transistor with a large threshold voltage must be used as the NMOS transistor 37.

第l図、第5図、第7図の例において、出力用の拡散層
(例えば第7図では58)の直前のゲート電極(例えば
第7図では66)はすべて接地電位としたが、そのこと
は本発明を限定するものではない。必要に応じては、若
干の電圧を加えてもよい。
In the examples shown in Figures 1, 5, and 7, the gate electrodes (for example, 66 in Figure 7) immediately before the output diffusion layer (for example, 58 in Figure 7) are all set to the ground potential. This is not intended to limit the invention. A slight voltage may be applied if necessary.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明によれば、CODの出力電圧を低くできるので、
そのCODの出力につながるMOSトランジスタを他の
周辺回路と同一の構成としたままで、CODを含む集積
回路の電源電圧を低下させることができる。CODの出
力につながるMOSトランジスタを特別なものとしない
ので、CODを含む集積回路の製造工程費用を低減する
ことが可能になる。
According to the present invention, since the output voltage of the COD can be lowered,
The power supply voltage of the integrated circuit including the COD can be lowered while the MOS transistor connected to the output of the COD has the same configuration as other peripheral circuits. Since the MOS transistor connected to the output of the COD is not special, it is possible to reduce manufacturing process costs for integrated circuits including the COD.

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

第1図は本発明の一実施例のCCD出力部の縦断面図お
よび周辺回路ブロック図並びに内部電位図およびパルス
波形図、第2図は従来例のCOD出力部の縦断面図と周
辺回路ブロック図並びに内部電位図およびパルス波形図
、第3図はパルスの波形例を示す説明図、第4図はCC
Dのゲート電圧と内部電位との関係を示すグラフ、第5
図は他の一実施例のCOD出力部の縦断面図および周辺
回路ブロック図並びに内部電位図およびパルス波形図、
第6図は負電圧パルス発生器の一例を示す回路図および
各ノードの電圧波形図、第7図は他の一実施例のCOD
出力部の縦断面図および周辺回路ブロック図並びに内部
電位図、第8図は第7図各部のパルス波形図である。 1・・・P型半導体基板、2・・・N型半導体層、3・
・・薄いN型半導体層、6〜13・・・ゲート電極、1
4・・・タイミングジェネレータ、15・・・負電圧パ
ルス発生器、18,37・・・NMOSトランジスタ、
19・・・サンプリングホールド回路、20・・・出力
バツファ。 11 t2 t C/ τ2 r 筋 3 圀 罰 4 凹 i=it 蛸 6 口 t
FIG. 1 is a vertical cross-sectional view, peripheral circuit block diagram, internal potential diagram, and pulse waveform diagram of a CCD output section according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a vertical cross-sectional view and peripheral circuit block diagram of a conventional COD output section. Figure 3 is an explanatory diagram showing an example of a pulse waveform, and Figure 4 is an internal potential diagram and a pulse waveform diagram.
Graph showing the relationship between the gate voltage and internal potential of D, fifth
The figure shows a vertical cross-sectional view, a peripheral circuit block diagram, an internal potential diagram, and a pulse waveform diagram of a COD output section of another embodiment,
FIG. 6 is a circuit diagram showing an example of a negative voltage pulse generator and a voltage waveform diagram of each node, and FIG. 7 is a COD of another embodiment.
A vertical cross-sectional view, a peripheral circuit block diagram, and an internal potential diagram of the output section, and FIG. 8 is a pulse waveform diagram of each part of FIG. 7. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... P-type semiconductor substrate, 2... N-type semiconductor layer, 3...
・Thin N-type semiconductor layer, 6 to 13 ・Gate electrode, 1
4... Timing generator, 15... Negative voltage pulse generator, 18, 37... NMOS transistor,
19... Sampling hold circuit, 20... Output buffer. 11 t2 t C/ τ2 r Muscle 3 Punishment 4 Concave i=it Octopus 6 Mouth t

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、信号電荷出力部として、半導体基板と導電型の異な
る拡散層と、該拡散層に隣接した第1のゲート電極と、
該第1のゲート電極に隣接した第2のゲート電極と、該
第2のゲート電極に隣接した第3のゲート電極とを含む
電荷転送装置の駆動方法であって、 上記第2および第3のゲート電極のいずれかまたは双方
に、電源電圧と同極性または接地レベルの第1の電圧レ
ベルと、上記電源電圧と異なる極性の第2の電圧レベル
との間で変化するパルスを印加することを特徴とする電
荷転送装置の駆動方法。 2、信号電荷出力部として、半導体基板と導電型の異な
る拡散層と、該拡散層に隣接した第1のゲート電極と、
該第1のゲート電極に隣接した第2のゲート電極と、該
第2のゲート電極に隣接した第3のゲート電極とを含む
電荷転送装置の駆動方法であって、 上記第2および第3のゲート電極のいずれかまたは双方
に印加するパルスとして、当該パルス振幅の低い方の電
圧レベルが正電源電圧の接地電圧よりも低い負電圧レベ
ルであるパルスを用いることを特徴とする電荷転送装置
の電荷入力方法。 3、信号電荷出力部として、半導体基板と導電型の異な
る拡散層と、該拡散層に隣接した第1のゲート電極と、
該第1のゲート電極に隣接した第2のゲート電極と、該
第2のゲート電極に隣接した第3のゲート電極とを含み
、単一電源で動作する電荷転送装置と、 上記第2および第3のゲート電極のいずれかまたは双方
に印加するパルスとして、電源電圧と同極性または接地
レベルの第1の電圧レベルと上記電源電圧と異なる極性
の第2の電圧レベルとの間で変化するパルスを発生する
パルス発生回路と を具備したことを特徴とする集積回路。
[Claims] 1. As a signal charge output section, a diffusion layer having a conductivity type different from that of the semiconductor substrate, and a first gate electrode adjacent to the diffusion layer;
A method for driving a charge transfer device including a second gate electrode adjacent to the first gate electrode and a third gate electrode adjacent to the second gate electrode, the method comprising: A pulse that changes between a first voltage level having the same polarity as the power supply voltage or the ground level and a second voltage level having a different polarity from the power supply voltage is applied to one or both of the gate electrodes. A method for driving a charge transfer device. 2. As a signal charge output section, a diffusion layer having a conductivity type different from that of the semiconductor substrate, and a first gate electrode adjacent to the diffusion layer;
A method for driving a charge transfer device including a second gate electrode adjacent to the first gate electrode and a third gate electrode adjacent to the second gate electrode, the method comprising: A charge transfer device characterized in that a pulse whose lower voltage level of the pulse amplitude is a negative voltage level lower than a ground voltage of a positive power supply voltage is used as a pulse applied to one or both of the gate electrodes. input method. 3. As a signal charge output section, a diffusion layer having a conductivity type different from that of the semiconductor substrate, and a first gate electrode adjacent to the diffusion layer;
a charge transfer device that operates on a single power source and includes a second gate electrode adjacent to the first gate electrode and a third gate electrode adjacent to the second gate electrode; As a pulse applied to one or both of the gate electrodes of No. 3, a pulse that changes between a first voltage level having the same polarity as the power supply voltage or a ground level and a second voltage level having a different polarity from the power supply voltage is applied. An integrated circuit characterized by comprising a pulse generation circuit that generates a pulse.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7184083B2 (en) 2001-08-21 2007-02-27 Fuji Photo Film Co., Ltd. Solid state image pickup apparatus of low power consumption and its driving method

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US7184083B2 (en) 2001-08-21 2007-02-27 Fuji Photo Film Co., Ltd. Solid state image pickup apparatus of low power consumption and its driving method

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