JPH0372790A - 固体撮像装置 - Google Patents

Abstract

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

Description

【発明の詳細な説明】 以下の順序に従って本発明を説明する。

Ａ、産業上の利用分野 Ｂ１発明の概要 Ｃ１背景技術［第６図］ Ｄ０発明が解決しようとする問題点 Ｅ０問題点を解決するための手段 １０作用 Ｇ、実施例［第１図乃至第５図］ ａ、構成の概略［第１図、第２図］ ｂ、動作［第３図］ Ｃ８具体的構造［第４図、第５図］ Ｈ８発明の効果 （Ａ、産業上の利用分野） 本発明は固体撮像装置、特に水平転送レジスタを複数設
けて全画素読み出しができるようにした固体撮像装置に
関する。

（Ｂ、発明の概要） 本発明は、上記の固体撮像装置において、転送効率を低
めることなく取り扱い電荷量を多くするため、 複数の水平転送レジスタのうち信号電荷を垂直方向に転
送する転送チャンネルに近い方の第１の水平転送レジス
タを複数の転送部により構成し、該転送部間上に制御ゲ
ートを設けたものである。

（Ｃ，背景技術）［第６図］ ＣＯＤの固体撮像装置においては一般にフィールド読み
出し方式で信号の読み出しをするようになっているが、
より解像度を高めるには全画素読み出しを行なうように
する必要がある。そして、全画素読み出しを行なうには
ＩＨ（水平期間）内に２水平ラインの信号を読み出すこ
とが必要である。

ところで、ＩＨの期間内に２水平ラインの信号をシリア
ルに読み出すようにするには、水平転送レジスタを駆動
する水平転送用クロックパルスの周波数を従来の２倍の
高さにすることが考えられる。しかし、これは少なくと
も現状では略不可能である。

そこで考えられるのは、水平転送レジスタを複数設け、
オツドラインの信号電荷とイーブンラインの信号電荷と
を別個の水平転送レジスタにより同時に水平転送するこ
とである。

第６図はそのようにした固体撮像装置を示すものである
。同図において、ａはイメージ部で、マトリックス状に
配置された多数の受光部と、該受光部の各垂直列に対応
して設けられたところの信号電荷を垂直方向に転送する
転送チャンネルｂ、ｂ、・・・とからなる。尚、便宜上
受光部を図示せずイメージ部ａには転送チャンネルｂ、
ｂ、・・・のみがあるかのように示した。

Ｃはイメージ部ａの下側に配置された第１の水平転送レ
ジスタ、ｄは該第１の水平転送レジスタＣから稍下側に
相離間してそれと平行に配置された第２の水平転送レジ
スタ、ｅはこの２つの水平転送レジヌクロー４間上に配
置された制御ゲートで、その第１の水平転送レジスタＣ
−４間における信号電荷の転送を制御する。ｆは半導体
基板表面部の制御ゲートｅの下側にあたる位置に１画素
ピッチで配置されたチャンネルストッパであり、図では
塗りつぶして示しである。

ｇは第１の水平転送レジスタＣから転送された信号電荷
を取り出して出力する第１の出力部、ｈは第２の水平転
送レジスタｄから転送された信号電荷を取り出して出力
する第２の出力部である。

次に動作説明をする。

蓄積が終わると、イメージ部ａの下から数えて第１のラ
インの信号電荷をパラレルに第１の水平転送レジスタＣ
に転送し、更に制御ゲートｅによりその第１のラインの
信号電荷を第２の水平転送レジスタｄへ転送させる。次
に、イメージ部ａの下から数えて第２のラインの信号電
荷を第１の水平転送レジスタＣに転送する。その後、第
１及び第２のラインの信号電荷を第１及び第２の水平転
送レジスタｃ、ｄによって同時に転送する。これ等の動
作を１Ｈ期間毎に繰返す。

（Ｄ、発明が解決しようとする問題点）ところで、第６
図に示すような固体撮像装置には次のような問題があっ
た。

水平転送レジスタの取り扱い電荷量を充分に多くするに
はそれに伴って水平転送レジスタのチャンネル幅を広く
する必要がある。というのは、水平転送レジスタの取り
扱い電荷量は転送用クロックパルスの振幅を一定にした
場合レジスタの１ビツトあたりの面積に比例するので１
ビツト分の長さ及び幅を大きくすることによって取り扱
い電荷量を多くすることができるが、水平転送レジスタ
のレジスタの１ビツト分の長さはイメージ部ａの寸法に
より制約されてしまい、大きくすることが許容されるの
はチャンネル幅だけだからである。

しかし、チャンネル幅を広くすると、転送電極に印加し
た転送りロックパルスによりレジスタに生じる電界強度
が弱くなる。特に水平転送レジスタＣのチャンネル幅方
向における中央部分において弱くなる。そして、かかる
転送電界強度の低下は水平転送レジスタによる垂直方向
への信号電荷の転送効率の低下を招き、一部の信号電荷
を転送しきれなくなることがある。従って、第１の水平
転送レジスタＣから第２の水平転送レジスタｄへ１ライ
ン分の信号電荷をパラレルに転送する場合に完全な転送
ができなくなり、画質低下をもたらす虞れがあった。

本発明はこのような問題点を解決すべく為されたもので
あり、転送効率を低めることなく取り扱い電荷量を多く
することを目的とする。

（Ｅ、問題点を解決するための手段） 本発明固体撮像装置は上記問題点を解決するため、複数
の水平転送レジスタのうち信号電荷を垂直方向に転送す
る転送チャンネルに近い方の第１の水平転送レジスタを
複数の転送部により構成し、該転送部間上に制御ゲート
を設けたことを特徴とする。

（Ｆ、作用） 本発明固体撮像装置によれば、第１の水平転送レジスタ
が複数の転送部により分けられているので第１の水平転
送レジスタ全体としてチャンネル幅は広くても各転送部
のチャンネル幅は狭い。

従って、転送電界強度の低下、特にチャンネルの幅方向
における中央部での低下が起こらず第１の水平転送レジ
スタによる第２の水平転送レジスタへの信号電荷の転送
効率の低下、それによる信号電荷の転送残りも生じない
。

（Ｇ、実施例）［第１図乃至第５図］ 以下、本発明固体撮像装置を図示実施例に従って詳細に
説明する。

（ａ、構成の概略）［第１図、第２図］第１図は本発明
固体撮像装置の要部の概略を示す模式的平面図である。

図面において、１はイメージ部、２．２、・・・は信号
電荷を垂直方向に転送する転送チャンネルである。尚、
第１図においても第６図においてと同様に受光部の図示
を省略した。

４はイメージ部１の下側に配置された第１の水平転送レ
ジスタで、−ラインの信号電荷を互いに分担して水平転
送する２つの転送部３ａ、３ｂからケる。該転送部３ａ
、３ｂはチャンネル幅が略同じで互いにやや離間して平
行に配置され、出力部で一体化している。従って、転送
部３ａ、３ｂによって分流せしめられた信号電荷は出力
部で合流して出力される。転送部３ａと４ｂのチャンネ
ル幅の和が第１の水平転送レジスタ４のチャンネル幅と
なり、これが充分な取り扱い電荷量を得ることのできる
値に設定されている。

５は転送部３ａ・３ｂ間上に形成された第１の制御ゲー
ト（破線で示した）で、転送部３ａから転送部３ｂへの
信号電荷の転送を制御する。

尚、制御ゲート５下には第６図に示したものと同様にチ
ャンネルストッパが設けられている。具体的には第４図
に示すように設けられている。

６は第１の水平転送レジスタ４の下側（換言すれば転送
部３ｂの下側）にそれと相離間して平行に配置された第
２の水平転送レジスタで、これのチャンネル幅は上述し
た第１の水平転送レジスタ４のチャンネル幅と略同じに
されている。

７は第１の水平転送レジスタ４と第２の水平転送レジス
タ６との間の部分上（換言すれば転送部３ｂと第２の水
平転送レジスタ６との間の部分上）に形成された第２の
制御ゲート（破線で示した）である。該制御ゲート７下
にもチャンネルストッパが設けられている。このチャン
ネルストッパの具体的構成も第４図に示されている。尚
、８１は第１の水平転送レジスタ４の出力部、８□は第
２の水平転送レジスタの出力部である。

第２図は垂直方向における電極の配置を示す電極配置図
である。

９．９．９．９は水平転送レジスタ（垂直転送レジスタ
）の最も水平転送レジスタ側の４個の転送電極で、クロ
ックパルスＶψ４、Ｖφ３、Ｖφ２、■φ１を受ける。

１０は第１の水平転送レジスタ４の水平転送用転送電極
の転送部３ａを駆動する部分で、クロックパルスＨφ１
を受ける。

５は前記第１の制御ゲートで、ＨＨφ２を受ける。１１
は第１の水平転送レジスタ４の水平転送用転送電極の転
送部３ｂを駆動する部分で、クロックパルスＨφ２を受
ける。７は前記第１の制御ゲートで、クロックパルスＨ
Ｈφ１を受ける。

１２は第２の水平転送レジスタ６を駆動する水平転送用
転送電極で、クロックパルスＨφ１を受ける。尚、該電
極１２と上記水平転送用電極１０とは一体である。ちな
みに、該水平転送用電極１０．１２と、水平転送用電極
５とは別体である。というのは、後に第４図、第５図を
参照して詳述するように各水平転送用電極はジグザク状
に形成されているのである。

（ｂ、動作）［第３図］ 第３図は動作説明するためのタイムチャートであり、こ
れを参照しながら動作を説明する。

先ず、時点１０においであるＩＨ（水平期間）の信号電
荷の水平転送が終わる。尚、この水平転送はクロックパ
ルスＨφ１、Ｈφ２により行なわれるようになっている
。

次に、時点ｔｌでクロックパルスＨφ１、Ｈφ２、ＨＨ
φ２、ＨＨφ１が総てハイ（オン状態）になる。従って
、その後の時点ｔ２とｔ３の間において、クロックパル
スＶφｌ、■φ２によりオツドラインの信号電荷がイメ
ージ部ｌから水平転送レジスタ側へ垂直転送される。そ
の結果、そのオツドラインの信号電荷が第１の水平転送
レジスタ４及び第２の水平転送レジスタ６内に全体的に
行き渡る。

次に、時点ｔ３においてクロックパルスＨφ１がロウ（
オフ状態）になり、第１の水平転送レジスタ４の転送部
３ａ内の信号電荷は転送部３ｂ側に転送せしめられる。

その後、クロックパルスＨＨφ２がロウ（オフ状態）に
なって転送部１ ３ａ・３ｂ間が遮断される。その後、クロックパルスＨ
φｌがハイ（オン状態）になる。次いで、今度はクロッ
クパルスＨφ２がロウ（オフ状態）になり、転送部３ｂ
内の信号電荷は第２の水平転送レジスタ６内に転送せし
められる。そして、時点ｔ４でクロックパルスＨＨφ１
がロウ（オフ状態）になって水平転送レジスタ４・６間
が遮断される。

しかして、時点ｔ３とｔ４との間の動作によってオツド
ラインの信号電荷が総て第２の水平転送レジスタ６に転
送された状態になる。

時点ｔ５からｔ６の間にクロックパルスＶφ１、Ｖφ２
によってイーブンラインの信号電荷がイメージ部ｌから
第１の水平転送レジスタ４側へ転送され、該水平転送レ
ジスタ４を構成する転送部３　ａ　ｓ　３　ｂに全体的
に行き渡る。そして、時点ｔ６でクロックパルスＨＨφ
２がハイからロウ（オフ状態）に切り換わることによっ
て転送部３ａ・３ｂ間が仕切られる。即ち、イーブンラ
インの信号電荷は転送部３ａと’３ｂに分けられる。

２ その後、時点ｔ７からクロックパルスＨφ１、Ｈφ２に
よって第１の水平転送レジスタ４及び第２の水平転送レ
ジスタ６内の信号電荷が水平方向（こ転送され、出力部
８１．８．からオツドラインの信号とイーブンラインの
信号とが同時に１画素ずつ出力されることになる。

このような固体撮像装置によれば、第１の水平転送レジ
スタ４の取り扱い電荷量を決定するチャンネル幅はそれ
を構成する２つの転送部３ａと３ｂのチャンネル幅の和
であり、取り扱い電荷量を充分に多くするために必要な
値に設定されている。従って、取り扱い電荷量を充分に
多くすることができる。

一方、第１の水平転送レジスタ４は転送部３ａと３ｂに
分けられているので個々の転送部のチャンネル幅は狭い
。従って、転送電極に印加された電圧により生じた転送
電界強度がチャンネル幅方向における中央部において弱
くなること回避することができ、延いては転送効率の低
下を回避することができる。

しかして、転送効率を低下させることなく取り扱い電荷
量を多くすることが可能になる。

（ｃ、具体的構造）［第４図、第５図〕第４図及び第５
図は固体撮像装置の具体的平面構造を示すもので、第４
図は水平転送レジスタ４．６及び制御ゲート５．７を示
し、第５図は制御ゲート５．７及び第１層目の水平転送
用電極を示す。

第１の水平転送レジスタ４の転送部３ａと転送部３ｂと
はストレージ部及びトランスファ一部の対応するものど
うしが配置ピッチの２分の１ずれており、転送部３ｂの
方が３ａよりも後ろ側になっている。また、転送部３ｂ
と第２の水平転送レジスタ６ともストレージ部及びトラ
ンスファー部の対応するものどうしが上記ずれ量と同じ
量ずらされている。

それに対して水平転送用転送電極は第５図に示すように
転送部３ａ上における方が転送部３ｂ上におけるよりも
進まされている。また、転送部４ｂ上と第２の水平転送
レジスタ６とで配置ピッチの２分の１だけずらされ、第
２の水平転送レジスタ６上における方が転送部３ｂ上に
おけるよりも後側によっている。尚、１３．１３、・・
・は第１及び第２の制御ゲート５．７下に設けられたチ
ャンネルストッパ、１４．１４、・・・は第１の水平転
送レジスタ４及び第２の水平転送レジスタ６のストレー
ジ部を駆動する水平転送用の転送電極で、第２層目の多
結晶シリコン層からなる。

尚、第１の水平転送レジスタ４及び第２の水平転送レジ
スタ６のトランスファ一部を駆動する水平転送用の転送
電極は上記ストレージ部駆動用の各転送電極の１４・１
４間上に形成されることが自明なので、特に図示はしな
かった。このトランスファ一部駆動用の転送電極は第３
層目の多結晶シリコン層からなる。ちなみに、上記制御
ゲート５．７が第１層目の多結晶シリコン層からなる。

上述したように、転送部３ａ及び第２の水平転送レジス
タ６と、転送部３ｂとで、ストレージ部、トランスファ
一部と転送電極とが互いに逆方　５ 向に２分の１ピッチ分ずれているので、同じ転送電極で
駆動される垂直方向の転送経路が、転送部３ａ及び第２
の水平転送レジスタ６と、転送部３ｂとで１ピッチ分ず
れている。従って、水平転送用転送電極に２相の水平転
送用クロックパルスＨφ１、Ｈφ２を印加することによ
って信号電荷を転送部３ａから転送部３ｂへ、転送部３
ｂから第２の水平転送レジスタ６へと垂直方向にも信号
電荷を転送することができるのである。

尚、上記実施例においては、第１の水平転送レジスタ４
を構成する転送部３ａ、３ｂが出力部において一体化さ
れていた。しかし、転送部３ａと３ｂを別体に形成し、
別々に信号を取り出して２つの信号を加算するようにし
ても良い。

（Ｈ，発明の効果） 以上に述べたように、本発明固体撮像装置は、マトリッ
クス状に配置された多数の受光部と、該受光部で発生し
た信号を垂直方向に転送する複数の並設された転送チャ
ンネルと、該転送チャンネ　６ ルの出力部側に設けられた水平転送レジスタを有する固
体撮像装置において、上記水平転送レジスタを複数設け
、該水平転送レジスタのうち転送チャンネルに近い方の
第１の水平転送レジスタを、同じ信号電荷を互いに分担
して水平転送する複数の転送部により構成し、該転送部
間上にその間における信号電荷の転送を制御する制御ゲ
ートを設け、転送チャンネルから遠い第２の水平転送レ
ジスタを上記第１の水平転送レジスタ越しに垂直方向に
転送されてきた信号電荷の水平転送をさせるようにした
ことを特徴とするものである。

従って、本発明固体撮像装置によれば、第１の水平転送
レジスタが複数の転送部により分けられているので第１
の水平転送レジスタ全体としてチャンネル幅は広くても
各転送部のチャンネル幅は狭い。依って、転送電界強度
の低下が起こらず第１の水平転送レジスタによる第２の
水平転送レジスタへの信号電荷の転送効率の低下も起こ
らない。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第５図は本発明固体撮像装置の一つの実施例
を説明するためのもので、第１図は構成の概要を示す模
式的平面図、第２図は垂直転送方向の電極配置図、第３
図は動作を説明するためのタイムチャート、第４図及び
第５図は具体的平面構造を示す平面図で、第４図はレジ
スタ及び制御ゲートを、第５図は制御ゲート及び転送電
極（下層）を示し、第６図は背景技術を示す固体撮像装
置の模式的平面図である。 符号の説明 １・・・イメージ部、 ２・・・転送チャンネル、 ３ａ・・・転送部、３ｂ・・・転送部、４・・・第１の
水平転送レジスタ、 ５・・・第１の制御ゲート、 ６・・・第２の水平転送レジスタ、 ７・・・第２の制御ゲート。 □−１」 １自余分 レジスタ及び制御 第４図 ３ａ、３ｂ・・・転送部 ４　・・・￥’ｒ１０水平◆幻とレジスゲ５・・・第１
ｆ）制御ゲゝト ロ・・・第２の水平躬カ１レジ入グ ７°゛°第２の御Ｊ榔ゲニト ４ ４ ４ 第５図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）マトリックス状に配置された多数の受光部と、該
   受光部で発生した信号を垂直方向に転送する複数の並設
   された転送チャンネルと、該転送チャンネルの出力部側
   に設けられた水平転送レジスタを有する固体撮像装置に
   おいて、 上記水平転送レジスタを複数設け、 上記水平転送レジスタのうち転送チャンネルに近い方の
   第１の水平転送レジスタを、同じ信号電荷を互いに分担
   して水平転送する複数の転送部により構成し、 上記転送部間上にその間における信号電荷の転送を制御
   する制御ゲートを設け、 転送チャンネルから遠い第２の水平転送レジスタに、上
   記第１の水平転送レジスタ越しに垂直方向に転送されて
   きた信号電荷の水平転送をさせるようにした ことを特徴とする固体撮像装置