JPH0318060A - 電荷結合素子およびその駆動方法 - Google Patents
電荷結合素子およびその駆動方法Info
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- JPH0318060A JPH0318060A JP1152626A JP15262689A JPH0318060A JP H0318060 A JPH0318060 A JP H0318060A JP 1152626 A JP1152626 A JP 1152626A JP 15262689 A JP15262689 A JP 15262689A JP H0318060 A JPH0318060 A JP H0318060A
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- electrode
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- 238000003860 storage Methods 0.000 claims abstract description 40
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 claims abstract description 38
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims abstract description 12
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 10
- 239000012535 impurity Substances 0.000 abstract description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 13
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 9
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 6
- 238000005468 ion implantation Methods 0.000 description 4
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
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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。
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〕
本発明は電荷転送チャネルに蓄積領域およびバリヤ領域
とを有する電荷結合素子およびその駆動方法に関する。
とを有する電荷結合素子およびその駆動方法に関する。
第３図（ａ）は電荷結合素子の従来例を示す平面構或図
、第３図（ｂ）は第３図（ａ）のＢ−Ｂ線相当部で切断
した半導体チップの断面模式図、第３図（ｃ）は駆動パ
ルスの信号波形図、第３図（ｄ）は信号電荷転送を説明
するためのポテンシャル図である。
、第３図（ｂ）は第３図（ａ）のＢ−Ｂ線相当部で切断
した半導体チップの断面模式図、第３図（ｃ）は駆動パ
ルスの信号波形図、第３図（ｄ）は信号電荷転送を説明
するためのポテンシャル図である。
本例では、半導体基板３０１中に半導体基板とは逆導電
型を有する埋込み層３０２を備えた埋込みチャネル型の
電荷結合素子を仮定し、埋込みチャネル表面にイオン注
入法によって埋込み層とは逆導電型の不純物を導入して
バリヤ領域３０４〜３０７を形成している。蓄積電極３
０８〜３１２とこれに隣接する一方のバリヤ電極３１３
〜３１６とは、それぞれ素子内部で接続されており、さ
らに、本例では２相さパルスφ１，φ２で駆動すること
を仮定しているので、蓄積電極とバリヤ電極との電極対
一対おきに共通に接続され、素子外部に駆動パルスを印
加するための端子３１７，３１８が設けられている。
型を有する埋込み層３０２を備えた埋込みチャネル型の
電荷結合素子を仮定し、埋込みチャネル表面にイオン注
入法によって埋込み層とは逆導電型の不純物を導入して
バリヤ領域３０４〜３０７を形成している。蓄積電極３
０８〜３１２とこれに隣接する一方のバリヤ電極３１３
〜３１６とは、それぞれ素子内部で接続されており、さ
らに、本例では２相さパルスφ１，φ２で駆動すること
を仮定しているので、蓄積電極とバリヤ電極との電極対
一対おきに共通に接続され、素子外部に駆動パルスを印
加するための端子３１７，３１８が設けられている。
外部端子３１７，３１８にそれぞれ駆動パルスφ１，φ
２を印加する場合を考える。φ，がハイレベル、φ２が
ローレベルになっている時刻ｔ１では、信号電荷３１９
，３２０は蓄積電極３０９，３１１下に蓄積されている
。時刻ｔ２，ｔ３で、φ，をローレベル、φ２をハイレ
ベルにすることによって、前記信号電荷３１９，３２０
はそれぞれ蓄積電極３０９，３１１下から蓄積電極３０
８，３１０下に転送、蓄積される。このような動作を繰
り返すことによって、信号電荷は電荷転送チャネル中を
図の右側から左側へ向かう方向に転送される。
２を印加する場合を考える。φ，がハイレベル、φ２が
ローレベルになっている時刻ｔ１では、信号電荷３１９
，３２０は蓄積電極３０９，３１１下に蓄積されている
。時刻ｔ２，ｔ３で、φ，をローレベル、φ２をハイレ
ベルにすることによって、前記信号電荷３１９，３２０
はそれぞれ蓄積電極３０９，３１１下から蓄積電極３０
８，３１０下に転送、蓄積される。このような動作を繰
り返すことによって、信号電荷は電荷転送チャネル中を
図の右側から左側へ向かう方向に転送される。
以上のように従来の電荷結合素子では、蓄積電極とこれ
と対になるバリヤ電極とが素子内部で接続されているた
めに信号電荷の転送方向が一義的に決定される。
と対になるバリヤ電極とが素子内部で接続されているた
めに信号電荷の転送方向が一義的に決定される。
第４図は、電荷結合素子の駆動パルス振幅と転送信号電
荷量との関係を模式的に示す図である。
荷量との関係を模式的に示す図である。
ここで、Δψは第３図における蓄積電極とバリヤ電極と
のポテンシャル差を表わしている。このポテンシャル差
Δψが大きいと最大転送信号電荷量は増加するが、一方
で転送可能な最低駆動パルス振幅も増加する。逆に、Δ
ψが小さいと最大転送信号電荷量は減少するが、最低駆
動パルス振幅も低減することができる。第３図のように
蓄積電極とバリヤ電極とに同一の駆動パルスを印加する
場合には、イオン注入による不純物の注入量によってΔ
ψの大きさが決まる。すなわち、最大信号電荷量や最低
駆動パルス振幅は製造条件にのみ依存し、駆動方法によ
ってこれらを変化させることはできない。
のポテンシャル差を表わしている。このポテンシャル差
Δψが大きいと最大転送信号電荷量は増加するが、一方
で転送可能な最低駆動パルス振幅も増加する。逆に、Δ
ψが小さいと最大転送信号電荷量は減少するが、最低駆
動パルス振幅も低減することができる。第３図のように
蓄積電極とバリヤ電極とに同一の駆動パルスを印加する
場合には、イオン注入による不純物の注入量によってΔ
ψの大きさが決まる。すなわち、最大信号電荷量や最低
駆動パルス振幅は製造条件にのみ依存し、駆動方法によ
ってこれらを変化させることはできない。
本発明の目的は、このような従来の欠点を除去した新し
い電荷結合素子およびその駆動方法を提供することにあ
る。
い電荷結合素子およびその駆動方法を提供することにあ
る。
本発明電荷結合素子は、蓄積領域とバリヤ領域とを交互
に配置した電荷転送チャネルを半導体基板の一主面側に
設け、前記蓄積領域を覆って、その上方に蓄積電極を設
け、前記バリヤ領域を覆ってその上方にバリヤ電極を設
けてなる電荷結合素子であって、前記蓄積電極への配線
を前記バリヤ電極への配線と独立して設けたというもの
である。
に配置した電荷転送チャネルを半導体基板の一主面側に
設け、前記蓄積領域を覆って、その上方に蓄積電極を設
け、前記バリヤ領域を覆ってその上方にバリヤ電極を設
けてなる電荷結合素子であって、前記蓄積電極への配線
を前記バリヤ電極への配線と独立して設けたというもの
である。
又、本発明電荷結合素子の駆動方法は、蓄積領域とバリ
ヤ領域とを交互に配置した電荷転送チャネルを半導体基
板の一主面側に設け、前記蓄積領域を覆って、その上方
に蓄積電極を設け、前記バリヤ領域を覆ってその上方に
バリヤ電極を設けてなる電荷結合素子であって、前記蓄
積電極への配線を前記バリヤ電極への配線と独立して設
けた電荷結合素子の蓄積電極に隣接するいずれか一方の
バリヤ電極に前記蓄積電極と同位相のパルスを印加する
というものである。
ヤ領域とを交互に配置した電荷転送チャネルを半導体基
板の一主面側に設け、前記蓄積領域を覆って、その上方
に蓄積電極を設け、前記バリヤ領域を覆ってその上方に
バリヤ電極を設けてなる電荷結合素子であって、前記蓄
積電極への配線を前記バリヤ電極への配線と独立して設
けた電荷結合素子の蓄積電極に隣接するいずれか一方の
バリヤ電極に前記蓄積電極と同位相のパルスを印加する
というものである。
本発明では、蓄積電極とバリヤ電極とが独立に配線され
ているために、駆動パルスの印加方法によって電荷の転
送方向を決定することができる。
ているために、駆動パルスの印加方法によって電荷の転
送方向を決定することができる。
また、蓄積電極とこれと対になるバリヤ電極とに異なる
振幅の駆動パルスを印加することによって、最大転送信
号電荷量および最低駆動パルス振幅の値を変化させるこ
とが可能となる。
振幅の駆動パルスを印加することによって、最大転送信
号電荷量および最低駆動パルス振幅の値を変化させるこ
とが可能となる。
第１図（ａ）は本発明電荷結合素子を示す平面構或図、
第１図（ｂ）は第１図（ａ）のＡ−Ａ線相当部で切断し
た半導体チップの断面模式図、第ｌ図（ｃ）は駆動パル
スの信号波形図である。
第１図（ｂ）は第１図（ａ）のＡ−Ａ線相当部で切断し
た半導体チップの断面模式図、第ｌ図（ｃ）は駆動パル
スの信号波形図である。
本実施例も第３図の従来例と同様に、半導体基板１０１
中に半導体基板とは逆導電型を有する埋込み層１０２を
備えた埋込みチャネル型の電荷結合素子であり、埋込み
チャネル表面にイオン注入法によって埋込み層とは逆導
電型の不純物を導入してバリヤ領域１０４〜１０７を形
成している。
中に半導体基板とは逆導電型を有する埋込み層１０２を
備えた埋込みチャネル型の電荷結合素子であり、埋込み
チャネル表面にイオン注入法によって埋込み層とは逆導
電型の不純物を導入してバリヤ領域１０４〜１０７を形
成している。
本実施例においても基本的には２相のパルスで駆動する
ことを仮定しているが、第３図の従来例と異なり蓄積電
極とバリヤ電極とは内部では接続されておらず３電極お
きに共通に接続され素子外部に駆動パルスを印加するた
めの４つの端子１１７〜１２０が設けられている。
ことを仮定しているが、第３図の従来例と異なり蓄積電
極とバリヤ電極とは内部では接続されておらず３電極お
きに共通に接続され素子外部に駆動パルスを印加するた
めの４つの端子１１７〜１２０が設けられている。
以下の説明では、蓄積電極に接続されている外部端子１
１７，１１８にそれぞれ駆動パルスφ１，，φ２，を印
加する場合を仮定する。
１７，１１８にそれぞれ駆動パルスφ１，，φ２，を印
加する場合を仮定する。
バリヤ電極に接続されている外部端子１１９，１２０に
それぞれ外部端子１１７，１１８と同一の駆動パルスφ
１３，φ２，を印加すれば第３図の従来例と全く同じ状
態となり、信号電荷は図の右側から左側へ向かう方向に
転送される。また、外部端子１１９，１２０にそれぞれ
駆動バルスφ２３，φ１ｓを印加すれば、逆に信号電荷
は図の左側から右側へ向かう方向に転送される。すなわ
ち、ノ＜リャ電極に印加する駆動パルスによって信号電
荷の転送方向を制御することが可能となる。
それぞれ外部端子１１７，１１８と同一の駆動パルスφ
１３，φ２，を印加すれば第３図の従来例と全く同じ状
態となり、信号電荷は図の右側から左側へ向かう方向に
転送される。また、外部端子１１９，１２０にそれぞれ
駆動バルスφ２３，φ１ｓを印加すれば、逆に信号電荷
は図の左側から右側へ向かう方向に転送される。すなわ
ち、ノ＜リャ電極に印加する駆動パルスによって信号電
荷の転送方向を制御することが可能となる。
バリヤ電極に接続されている外部端子１１９，１２０に
それぞれφ１８，φ２ｓと同位相の駆動パルスφ１ｍｌ
，φ．を印加する場合を考える。φｌＢ＋φ２Ｂの振幅
がφ１，，φ２３と同一のときは上述の例と同様である
。φ１Ｂｐ φ２Ｂの振幅をφ，３，φ２３と異なる値
にすることによって、第３図に示した蓄積電極とバリヤ
電極とのポテンシャル差Δψを変化させることができる
。すなわち第４図に示したように、最大転送信号電荷量
および最低駆動パルス振幅の値を動作状態に応じて最適
な条件に設定することが可能となる。また、外部端子１
１９，１２０にそれぞれφ２３，φ１，と同位相の駆動
パルスφ２Ｂ，φＩＢを印加することによって、前述の
例と同様に信号電荷を逆方向に転送させることも可能で
ある。
それぞれφ１８，φ２ｓと同位相の駆動パルスφ１ｍｌ
，φ．を印加する場合を考える。φｌＢ＋φ２Ｂの振幅
がφ１，，φ２３と同一のときは上述の例と同様である
。φ１Ｂｐ φ２Ｂの振幅をφ，３，φ２３と異なる値
にすることによって、第３図に示した蓄積電極とバリヤ
電極とのポテンシャル差Δψを変化させることができる
。すなわち第４図に示したように、最大転送信号電荷量
および最低駆動パルス振幅の値を動作状態に応じて最適
な条件に設定することが可能となる。また、外部端子１
１９，１２０にそれぞれφ２３，φ１，と同位相の駆動
パルスφ２Ｂ，φＩＢを印加することによって、前述の
例と同様に信号電荷を逆方向に転送させることも可能で
ある。
第２図は、本発明の応用例を示すブロック図で、第１図
に示した電荷結合素子をインターライン転送型固体撮像
装置の水平レジスタに適用した例を示す。本例が従来の
インターライン転送型固体撮像装置と異なるのは、垂直
レジスタ２０３の両端にそれぞれ水平レジスタ２０４，
２０５を配置し、さらにそれぞれの水平レジスタの両端
に電荷検出部２０６〜２０９を設けてある点である。垂
直レジスタ２０３は４相駆動とし、水平レジスタ２０４
，２０５は第１図に示したように蓄積電極とバリヤ電極
とは独立に配線してある。通常の再生画像を得るには、
フォトダイオードに蓄積された信号電荷をトランスファ
ーゲートを介して垂直レジスタに読み出して水平レジス
タ２０４側に垂直転送した後、水平レジスタ２０４中を
電荷検出部２０６側に水平転送し、電荷検出部２０６に
よって外部に信号として出力する。また、水平レジスタ
２０４中を電荷検出部２０７側に水平転送し、電荷検出
部２０７によって外部に信号として出力することにより
、通常とは左右に反転した再生画像を得ることができる
。一方、フォトダイオードに蓄積された信号電荷をトラ
ンスファーゲートを介して垂直レジスタに読み出して水
平レジスタ２０５側に垂直転送した後、水平レジスタ２
０５中を電荷検出部２０８側あるいは電荷検出部２０９
側に水平転送し、電荷検出部２０８あるいは電荷検出部
２０９によって外部に信号として出力することによって
、それぞれ通常とは上下に反転したあるいは１０８度回
転した再生画像を得ることができる。
に示した電荷結合素子をインターライン転送型固体撮像
装置の水平レジスタに適用した例を示す。本例が従来の
インターライン転送型固体撮像装置と異なるのは、垂直
レジスタ２０３の両端にそれぞれ水平レジスタ２０４，
２０５を配置し、さらにそれぞれの水平レジスタの両端
に電荷検出部２０６〜２０９を設けてある点である。垂
直レジスタ２０３は４相駆動とし、水平レジスタ２０４
，２０５は第１図に示したように蓄積電極とバリヤ電極
とは独立に配線してある。通常の再生画像を得るには、
フォトダイオードに蓄積された信号電荷をトランスファ
ーゲートを介して垂直レジスタに読み出して水平レジス
タ２０４側に垂直転送した後、水平レジスタ２０４中を
電荷検出部２０６側に水平転送し、電荷検出部２０６に
よって外部に信号として出力する。また、水平レジスタ
２０４中を電荷検出部２０７側に水平転送し、電荷検出
部２０７によって外部に信号として出力することにより
、通常とは左右に反転した再生画像を得ることができる
。一方、フォトダイオードに蓄積された信号電荷をトラ
ンスファーゲートを介して垂直レジスタに読み出して水
平レジスタ２０５側に垂直転送した後、水平レジスタ２
０５中を電荷検出部２０８側あるいは電荷検出部２０９
側に水平転送し、電荷検出部２０８あるいは電荷検出部
２０９によって外部に信号として出力することによって
、それぞれ通常とは上下に反転したあるいは１０８度回
転した再生画像を得ることができる。
このように、本応用例では従来のインターライン転送型
固体撮像装置では不可能な再生画像を得ることができる
。
固体撮像装置では不可能な再生画像を得ることができる
。
以上、埋込みチャネル型の電荷結合素子を仮定し埋込み
チャネル表面にイオン注入法によってバリヤ領域を形或
したものについて説明したが、表面チャネル型の電荷結
合素子に対しても本発明を適用できる。また、イオン注
入法ではなく、例えば蓄積電極下とバリヤ電極下のゲー
ト絶縁膜の膜厚を変えるなど、他の手段によってバリヤ
領域を形或した場合にも本発明は有効である。さらに、
２相駆動の例を示したが、本発明は３相以上の駆動パル
スによる動作においても実現可能である。
チャネル表面にイオン注入法によってバリヤ領域を形或
したものについて説明したが、表面チャネル型の電荷結
合素子に対しても本発明を適用できる。また、イオン注
入法ではなく、例えば蓄積電極下とバリヤ電極下のゲー
ト絶縁膜の膜厚を変えるなど、他の手段によってバリヤ
領域を形或した場合にも本発明は有効である。さらに、
２相駆動の例を示したが、本発明は３相以上の駆動パル
スによる動作においても実現可能である。
以上述べたように、本発明の電荷結合素子では蓄積電極
とバリヤ電極とが独立に配線されているために、駆動パ
ルスの印加力法によって電荷の転送方向を決定すること
ができる。また、蓄積電極とこれと対になるバリヤセ極
とに異なる振幅の駆動パルスを印加することによって、
最大転送信号電荷量および最低駆動パルス振幅の値を変
化させることが可能となる。また、本発明の電荷結合素
子をインターライン転送型固体撮像装置に適用すること
によって、従来の撮像装置では不可能であった再生画像
を得ることが可能となる。
とバリヤ電極とが独立に配線されているために、駆動パ
ルスの印加力法によって電荷の転送方向を決定すること
ができる。また、蓄積電極とこれと対になるバリヤセ極
とに異なる振幅の駆動パルスを印加することによって、
最大転送信号電荷量および最低駆動パルス振幅の値を変
化させることが可能となる。また、本発明の電荷結合素
子をインターライン転送型固体撮像装置に適用すること
によって、従来の撮像装置では不可能であった再生画像
を得ることが可能となる。
第ｌ図（ａ）〜（ｃ）は本発明による電荷結合素子とそ
の駆動方法の一実施例を示す平面構或図、断面模式図お
よび駆動パルスの信号波形図、第２図は本発明の電荷結
合素子を応用したインターライン転送型固体撮像装置の
構戒図、第３図（ａ）〜（ｄ）は従来の電荷結合素子と
その駆動方法を示す平面構或図、断面模式図、駆動パル
スの信号波形図および信号電荷転送を説明するためのポ
テンシャル図、第４図は電荷結合素子の駆動パルス振幅
と転送信号電荷量との関係を示す模式図である。 １０１，３０１・・・・・・半導体基板、１０２，３０
２・・・・・・埋込み層、１０３，３０３・・・・・・
電荷転送チャネル，１０４〜１０７，３０４〜３０７・
・・・・・バリヤ領域、１０８〜１１２，３０８〜３１
２・・・・・・蓄積電極、１１３〜１１６，３１３〜３
１６・・・・・・バリヤ電極、１１７〜１２０，３１７
，３１８・・・・・・外部端子、３１９，３２０・・・
・・・信号電荷、２０１・・・・・・フォトダイオード
、２０２・・・・・・トランスファーゲート、２０３・
・・・・・垂直レジスタ、２０４，２０５・・・・・・
水平レジスタ、２０６〜２０９・・・・・・電荷検出部
。
の駆動方法の一実施例を示す平面構或図、断面模式図お
よび駆動パルスの信号波形図、第２図は本発明の電荷結
合素子を応用したインターライン転送型固体撮像装置の
構戒図、第３図（ａ）〜（ｄ）は従来の電荷結合素子と
その駆動方法を示す平面構或図、断面模式図、駆動パル
スの信号波形図および信号電荷転送を説明するためのポ
テンシャル図、第４図は電荷結合素子の駆動パルス振幅
と転送信号電荷量との関係を示す模式図である。 １０１，３０１・・・・・・半導体基板、１０２，３０
２・・・・・・埋込み層、１０３，３０３・・・・・・
電荷転送チャネル，１０４〜１０７，３０４〜３０７・
・・・・・バリヤ領域、１０８〜１１２，３０８〜３１
２・・・・・・蓄積電極、１１３〜１１６，３１３〜３
１６・・・・・・バリヤ電極、１１７〜１２０，３１７
，３１８・・・・・・外部端子、３１９，３２０・・・
・・・信号電荷、２０１・・・・・・フォトダイオード
、２０２・・・・・・トランスファーゲート、２０３・
・・・・・垂直レジスタ、２０４，２０５・・・・・・
水平レジスタ、２０６〜２０９・・・・・・電荷検出部
。
Claims (2)
- （１）蓄積領域とバリヤ領域とを交互に配置した電荷転
送チャネルを半導体基板の一主面側に設け、前記蓄積領
域を覆って、その上方に蓄積電極を設け、前記バリヤ領
域を覆ってその上方にバリヤ電極を設けてなる電荷結合
素子であって、前記蓄積電極への配線を前記バリヤ電極
への配線と独立して設けたことを特徴とする電荷結合素
子。 - （２）請求項（１）記載の電荷結合素子の蓄積電極に隣
接するいずれか一方のバリヤ電極に前記蓄積電極と同位
相のパルスを印加することを特徴とする電荷結合素子の
駆動方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1152626A JP2890483B2 (ja) | 1989-06-14 | 1989-06-14 | 電荷結合素子およびその駆動方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1152626A JP2890483B2 (ja) | 1989-06-14 | 1989-06-14 | 電荷結合素子およびその駆動方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0318060A true JPH0318060A (ja) | 1991-01-25 |
| JP2890483B2 JP2890483B2 (ja) | 1999-05-17 |
Family
ID=15544493
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1152626A Expired - Fee Related JP2890483B2 (ja) | 1989-06-14 | 1989-06-14 | 電荷結合素子およびその駆動方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2890483B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004228157A (ja) * | 2003-01-20 | 2004-08-12 | Sony Corp | 固体撮像素子 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60138970A (ja) * | 1983-12-27 | 1985-07-23 | Toshiba Corp | 電荷転送装置 |
-
1989
- 1989-06-14 JP JP1152626A patent/JP2890483B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60138970A (ja) * | 1983-12-27 | 1985-07-23 | Toshiba Corp | 電荷転送装置 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004228157A (ja) * | 2003-01-20 | 2004-08-12 | Sony Corp | 固体撮像素子 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2890483B2 (ja) | 1999-05-17 |
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