JPH04174559A - 固体撮像素子とその駆動方法 - Google Patents
固体撮像素子とその駆動方法Info
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- JPH04174559A JPH04174559A JP2302225A JP30222590A JPH04174559A JP H04174559 A JPH04174559 A JP H04174559A JP 2302225 A JP2302225 A JP 2302225A JP 30222590 A JP30222590 A JP 30222590A JP H04174559 A JPH04174559 A JP H04174559A
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- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 34
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 31
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 31
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract 1
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 7
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 5
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 description 2
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
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Landscapes
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
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〕
本発明は固体撮像素子とその駆動方法に関し、特にフレ
ームインターライン型固体撮像素子の垂直転送レジスタ
の転送電極の配線手法及び駆動方法に関する。
ームインターライン型固体撮像素子の垂直転送レジスタ
の転送電極の配線手法及び駆動方法に関する。
固体撮像素子の近年の発達は目覚ましく民生用カメラは
もとより放送分野においてもその特性の向上にともなっ
て使用されはじめている。特に放送用途の場合スミャ特
性が重視されるところからフレームインターライン型の
固体撮像素子が用いられる事が多い。フレームインター
ライン構造は第４図に示すように光電変換部１に引き続
き蓄積部２が水平転送レジスタ３の間にある為インター
ライン型に比較し垂直転送レジスタ駆動パルスφＶｌ、
φＶ ２ 、φＶ３．φＶ４を印加する金属配線５−１
．５−２．５−３．５−４の垂直転送レジスタ電極配線
６−１．６−２による負荷は通常光電変換部１の垂直転
送レジスタ段数Ｍより蓄積部２の垂直転送レジスタ段数
Ｎが大きいため２倍以上となる。この負荷の主なものは
垂直転送レジスタ電極配線６−１．６−２自身の抵抗成
分と基板、その他との間の容量によるものである。
もとより放送分野においてもその特性の向上にともなっ
て使用されはじめている。特に放送用途の場合スミャ特
性が重視されるところからフレームインターライン型の
固体撮像素子が用いられる事が多い。フレームインター
ライン構造は第４図に示すように光電変換部１に引き続
き蓄積部２が水平転送レジスタ３の間にある為インター
ライン型に比較し垂直転送レジスタ駆動パルスφＶｌ、
φＶ ２ 、φＶ３．φＶ４を印加する金属配線５−１
．５−２．５−３．５−４の垂直転送レジスタ電極配線
６−１．６−２による負荷は通常光電変換部１の垂直転
送レジスタ段数Ｍより蓄積部２の垂直転送レジスタ段数
Ｎが大きいため２倍以上となる。この負荷の主なものは
垂直転送レジスタ電極配線６−１．６−２自身の抵抗成
分と基板、その他との間の容量によるものである。
第３図（ａ）にフレームインターライン型のＣＯＤ固体
撮像素子の光電変換部のセルの平面図を示す。第３図（
ｂ）は第３図（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。容量は垂
直転送レジスタ電極配線６−１゜６−２と基板間との容
量１３＝１．１３−２、遮光膜８との容量１４、垂直転
送レジスタ電極配線同士の容量１５などがあることがわ
かる。更にスミャ特性の向上の為に層間膜１２は薄くな
る傾向にあり、また高密度化もこの容量の増加に拍車を
かけている。この為、外部から垂直転送レジスタ駆動パ
ルスφ■ユ〜φｖ４を金属配線５−１〜５−４に印加す
るためのドライバの負担が非常に大きくなっている。
撮像素子の光電変換部のセルの平面図を示す。第３図（
ｂ）は第３図（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。容量は垂
直転送レジスタ電極配線６−１゜６−２と基板間との容
量１３＝１．１３−２、遮光膜８との容量１４、垂直転
送レジスタ電極配線同士の容量１５などがあることがわ
かる。更にスミャ特性の向上の為に層間膜１２は薄くな
る傾向にあり、また高密度化もこの容量の増加に拍車を
かけている。この為、外部から垂直転送レジスタ駆動パ
ルスφ■ユ〜φｖ４を金属配線５−１〜５−４に印加す
るためのドライバの負担が非常に大きくなっている。
この問題の解決のために光電変換部１と蓄積部２の金属
配線を分離して取出す構成が考えられるが光電変換部１
の金属配線は光電変換部１の上部を周回させることによ
り駆動パルスの印加の冗長性が確保されるが、蓄積部２
は水平転送レジスタ３があるために冗長性を確保するこ
とは非常に難しく、遮光層とは別個に金属配線を設ける
ために構造が複雑化したり、パッドの数を増やして、パ
ッケージなどで外部配線するなどの負担が増加する欠点
がある。なお、上述の駆動パルス印加の冗長性という意
味は、第４図におけるように、転送電極配線の両端に接
続された冗長な金属配線により駆動パルスが垂直転送レ
ジスタに確実に印加されるということである。
配線を分離して取出す構成が考えられるが光電変換部１
の金属配線は光電変換部１の上部を周回させることによ
り駆動パルスの印加の冗長性が確保されるが、蓄積部２
は水平転送レジスタ３があるために冗長性を確保するこ
とは非常に難しく、遮光層とは別個に金属配線を設ける
ために構造が複雑化したり、パッドの数を増やして、パ
ッケージなどで外部配線するなどの負担が増加する欠点
がある。なお、上述の駆動パルス印加の冗長性という意
味は、第４図におけるように、転送電極配線の両端に接
続された冗長な金属配線により駆動パルスが垂直転送レ
ジスタに確実に印加されるということである。
本発明の固体撮像素子は、複数の光電変換素子および前
記光電変換素子から信号電荷を受取る垂直転送レジスタ
からなる画素列を複数個アレイ状に配置し、前記各列の
垂直転送レジスタを構成す朽 る同一段の転送電極を逆方向に連結した第１の転送電極
配線を有する光電変換部と、前記光電変換部各列の垂直
転送レジスタにそれぞれ連結した他の垂直転送レジスタ
を有し、前記各列の他の垂直転送レジスタを構成する同
一段の転送電極を行方向に連結した第２の転送電極配線
を有する蓄積部とを含み、前記光電変換部の周囲にコの
字形に配置され前記第１の転送電極配線の両端に接続さ
れた第１の金属配線と、前記蓄積部上を前記光電変換部
寄りに行方向に横断してコの字形に配置され前記第２の
一転送電極□の両端に接続された第２の金属配線とを有
するというものである。
記光電変換素子から信号電荷を受取る垂直転送レジスタ
からなる画素列を複数個アレイ状に配置し、前記各列の
垂直転送レジスタを構成す朽 る同一段の転送電極を逆方向に連結した第１の転送電極
配線を有する光電変換部と、前記光電変換部各列の垂直
転送レジスタにそれぞれ連結した他の垂直転送レジスタ
を有し、前記各列の他の垂直転送レジスタを構成する同
一段の転送電極を行方向に連結した第２の転送電極配線
を有する蓄積部とを含み、前記光電変換部の周囲にコの
字形に配置され前記第１の転送電極配線の両端に接続さ
れた第１の金属配線と、前記蓄積部上を前記光電変換部
寄りに行方向に横断してコの字形に配置され前記第２の
一転送電極□の両端に接続された第２の金属配線とを有
するというものである。
撮像素子の光電変換部の垂直レジスタおよび蓄積部の他
の垂直レジスタを、垂直ブランキング期間内に前記蓄積
部の段数に相当する回数だけ同期して転送動作させて前
記垂直レジスタ内の信号電荷を前記蓄積部に転送すると
いうものである。
の垂直レジスタを、垂直ブランキング期間内に前記蓄積
部の段数に相当する回数だけ同期して転送動作させて前
記垂直レジスタ内の信号電荷を前記蓄積部に転送すると
いうものである。
次に本発明について図面を参照して説明する。
第１図（ａ）は本発明の固体撮像素子の第１の実施例を
示す平面模式図である。
示す平面模式図である。
この実施例はフレームインターライン型のＣＯＤ固体撮
像素子であり、光電変換部の構成は第３図（ａ）、 （
ｂ）に示したものと同じである。
像素子であり、光電変換部の構成は第３図（ａ）、 （
ｂ）に示したものと同じである。
光電変換部１ （Ｍ段の垂直転送レジスタを有してい
る）、蓄積部２ （Ｎ段の垂直転送レジスタを有してい
る）は第４図の従来例と同じであるが、間にＬ段の垂直
転送レジスタを有している＝＝＝Ｍ第４Ｍ蓄積部１６が
設けられている。
る）、蓄積部２ （Ｎ段の垂直転送レジスタを有してい
る）は第４図の従来例と同じであるが、間にＬ段の垂直
転送レジスタを有している＝＝＝Ｍ第４Ｍ蓄積部１６が
設けられている。
各列の垂直転送レジスタの転送電極を行方向に連結した
転送電極配線６−１．６−２ （光電変換部で第１の転
送電極配線と称し、蓄積部で第２の転送電極配線と称す
る）は４本１組で、４相の駆動パルスが印加される。各
組の４本の第１の転送電極配線の両端はそれぞれ光電変
換部をコの字形に周回して配置された４本の第１の金属
配線１７−１．１７−２．１７−３．１７−４に接続さ
れている。第１の金属配線１７−１．１７−２．１７−
３．１７−４にはそれぞれ駆動パルスφ■１．φｖ２゜
φＶ３．φＶ４が印加される。
転送電極配線６−１．６−２ （光電変換部で第１の転
送電極配線と称し、蓄積部で第２の転送電極配線と称す
る）は４本１組で、４相の駆動パルスが印加される。各
組の４本の第１の転送電極配線の両端はそれぞれ光電変
換部をコの字形に周回して配置された４本の第１の金属
配線１７−１．１７−２．１７−３．１７−４に接続さ
れている。第１の金属配線１７−１．１７−２．１７−
３．１７−４にはそれぞれ駆動パルスφ■１．φｖ２゜
φＶ３．φＶ４が印加される。
又、蓄積部２の第２の転送電極配線の両端にはそれぞれ
第２の蓄積部１６上を通って口の字形に配置された第２
の金属配線１８−１．１８−２゜１８−３．１８−４の
いずれか一つに接続されている。第２の蓄積部１６の垂
直転送電極配線の両端も第２の金属配線のいずれか一つ
に接続されている。第２の金属配線１８−１．１８−２
．１８−３．１８−４にはそれぞれ駆動パルスφＳ ｔ
。
第２の蓄積部１６上を通って口の字形に配置された第２
の金属配線１８−１．１８−２゜１８−３．１８−４の
いずれか一つに接続されている。第２の蓄積部１６の垂
直転送電極配線の両端も第２の金属配線のいずれか一つ
に接続されている。第２の金属配線１８−１．１８−２
．１８−３．１８−４にはそれぞれ駆動パルスφＳ ｔ
。
φＳ ２ ＋ φＳ ２ ＋ φＳ４が印加される。
第１の金属配線及び第２の金属配線は、遮光膜と同−層
次、材質の金属膜、例えばアルミニウム膜で構成されて
いる。
次、材質の金属膜、例えばアルミニウム膜で構成されて
いる。
次にこの実施例の動作について説明する。
第１図（ｂ）は第１の実施例の動作説明に使用するタイ
ミングチャートである。
ミングチャートである。
１フイ一ルド期間フォトダイオードに蓄積された電荷は
駆動パルスφｖ１．φ■３の読み比しパルスにより読み
出し期間に光電変換部１の垂直転送レジスタに読み出さ
れ、続いて蓄積部２と第２の蓄積部１６の垂直転送レジ
スタの段数分、（Ｌ＋Ｍ）段高速転送される。ここでＮ
は光電変換部１の垂直転送レジスタ段数Ｍに対しＭ≦Ｎ
なる関係を満たすように設計されるため光電変換部１の
信号電荷は完全に蓄積部２の中に転送されることになる
。この後の転送動作は従来のフレームインターライン構
造と同様に１水平走査期間毎に水平転送レジスタ３へ電
荷は転送され出力部へと遅られる。すなわち第２の蓄積
部１６の垂直転送レジスタは第２の金属配線１８−１〜
１８−４以外の部分は遮光されないものの高速転送をＬ
＋Ｎ段行うことによりスミャの信号成分への混入は極め
て小さく抑えることができるととに、印加駆動パルスに
冗長特性を持ち与えつつ金属膜を一層（遮光膜と金属配
線は同−層次）にて容易に構成することができる。
駆動パルスφｖ１．φ■３の読み比しパルスにより読み
出し期間に光電変換部１の垂直転送レジスタに読み出さ
れ、続いて蓄積部２と第２の蓄積部１６の垂直転送レジ
スタの段数分、（Ｌ＋Ｍ）段高速転送される。ここでＮ
は光電変換部１の垂直転送レジスタ段数Ｍに対しＭ≦Ｎ
なる関係を満たすように設計されるため光電変換部１の
信号電荷は完全に蓄積部２の中に転送されることになる
。この後の転送動作は従来のフレームインターライン構
造と同様に１水平走査期間毎に水平転送レジスタ３へ電
荷は転送され出力部へと遅られる。すなわち第２の蓄積
部１６の垂直転送レジスタは第２の金属配線１８−１〜
１８−４以外の部分は遮光されないものの高速転送をＬ
＋Ｎ段行うことによりスミャの信号成分への混入は極め
て小さく抑えることができるととに、印加駆動パルスに
冗長特性を持ち与えつつ金属膜を一層（遮光膜と金属配
線は同−層次）にて容易に構成することができる。
第２図に本発明の第２の実施例を示す。本例は第１の実
施例に対し第２の蓄積部１６と光電変換部１との間に更
に第３の蓄積部１９を設けたものである。第３の蓄積部
１９を設けることにより第２の蓄積部１６の第２の金属
配線１８−１〜１８−４により遮光されない部分が光電
変換部１を包含する撮像系のイメージエリヤより距離を
確保できるためスミャの混入をより効果的に防止できる
利点がある。駆動パルスについては第３の蓄積部の垂直
転送レジスタ段数をＫとしたとき第１図（ｂ）の高速転
送をに＋Ｌ十Ｎとすることにより実現できる。
施例に対し第２の蓄積部１６と光電変換部１との間に更
に第３の蓄積部１９を設けたものである。第３の蓄積部
１９を設けることにより第２の蓄積部１６の第２の金属
配線１８−１〜１８−４により遮光されない部分が光電
変換部１を包含する撮像系のイメージエリヤより距離を
確保できるためスミャの混入をより効果的に防止できる
利点がある。駆動パルスについては第３の蓄積部の垂直
転送レジスタ段数をＫとしたとき第１図（ｂ）の高速転
送をに＋Ｌ十Ｎとすることにより実現できる。
以上説明したように本発明はフレームインターライン型
固体撮像素子の蓄積部と光電変換部の間に余剰の蓄積部
を設け、その上部を通って蓄積部の垂直転送レジスタ駆
動パルスを印加する金属配線をその冗長性を増すべく遮
光膜と同−層次の金属膜にて形成することにより容易に
製造可能な構造でかつ高容量負荷しこ対応した低スミャ
固体撮像素子が提供できる。
固体撮像素子の蓄積部と光電変換部の間に余剰の蓄積部
を設け、その上部を通って蓄積部の垂直転送レジスタ駆
動パルスを印加する金属配線をその冗長性を増すべく遮
光膜と同−層次の金属膜にて形成することにより容易に
製造可能な構造でかつ高容量負荷しこ対応した低スミャ
固体撮像素子が提供できる。
第１図（ａ）は本発明の第１の実施例を示す平面模式図
、第１図（ｂ）は第１図（ａ）の固体撮像素子を駆動す
る各種のパルスのタイミングチャート、第２図は本発明
の第２の実施例を示す平面模式図、第３図（ａ）、 （
ｂ）は光電変換部のセルの平面模式図及び断面図、第４
図は従来例を示す平面模式図である。 １・・・・・・光電変換部、２・・・・・・蓄積部、３
・・・・・・水平転送レジスタ、４・・・・・・出力部
、５．１７−１〜１７−４．１８−１．１８−４・・・
・・・金属配線、６−１．６−２・・・・・・垂直転送
レジスタの転送電極配線、７・・・・・・チャネルスト
ップ、８・・・・・・遮光膜、９・・・・・・読み比し
ゲート、１０・・・・・フォトダイオ−ド、１１・・・
・・・垂直転送レジスタ、１２・・・・・・層間膜、１
３，１４．１５・・・・・・容量、１６・・・・・・第
２の蓄積部、１９・・・・・・第３の蓄積部。 代理人 弁理士 内 原 音 第１閃（ａ、） 第２図 第３図芭） 第３ ［Ｄ （ｂ） 第４ ｇ
、第１図（ｂ）は第１図（ａ）の固体撮像素子を駆動す
る各種のパルスのタイミングチャート、第２図は本発明
の第２の実施例を示す平面模式図、第３図（ａ）、 （
ｂ）は光電変換部のセルの平面模式図及び断面図、第４
図は従来例を示す平面模式図である。 １・・・・・・光電変換部、２・・・・・・蓄積部、３
・・・・・・水平転送レジスタ、４・・・・・・出力部
、５．１７−１〜１７−４．１８−１．１８−４・・・
・・・金属配線、６−１．６−２・・・・・・垂直転送
レジスタの転送電極配線、７・・・・・・チャネルスト
ップ、８・・・・・・遮光膜、９・・・・・・読み比し
ゲート、１０・・・・・フォトダイオ−ド、１１・・・
・・・垂直転送レジスタ、１２・・・・・・層間膜、１
３，１４．１５・・・・・・容量、１６・・・・・・第
２の蓄積部、１９・・・・・・第３の蓄積部。 代理人 弁理士 内 原 音 第１閃（ａ、） 第２図 第３図芭） 第３ ［Ｄ （ｂ） 第４ ｇ
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、複数の光電変換素子および前記光電変換素子から信
号電荷を受取る垂直転送レジスタからなる画素列を複数
個アレイ状に配置し、前記各列の垂直転送レジスタを構
成する同一段の転送電極を行方向に連結した第１の転送
電極配線を有する光電変換部と、前記光電変換部各列の
垂直転送レジスタにそれぞれ連結した他の垂直転送レジ
スタを有し、前記各列の他の垂直転送レジスタを構成す
る同一段の転送電極を行方向に連結した第２の転送電極
配線を有する蓄積部とを含み、前記光電変換部の周囲に
コの字形に配置され前記第１の転送電極配線の両端に接
続された第１の金属配線と、前記蓄積部上を前記光電変
換部寄りに行方向に横断してコの字形に配置され前記第
２の転送電極の両端に接続された第２の金属配線とを有
することを特徴とする固体撮像素子。 ２、請求項１記載の固体撮像素子の光電変換部の垂直レ
ジスタおよび蓄積部の他の垂直レジスタを、垂直ブラン
キング期間内に前記蓄積部の段数に相当する回数だけ同
期して転送動作させて前記垂直レジスタ内の信号電荷を
前記蓄積部に転送することを特徴とする固体撮像素子の
駆動方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2302225A JPH04174559A (ja) | 1990-11-07 | 1990-11-07 | 固体撮像素子とその駆動方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2302225A JPH04174559A (ja) | 1990-11-07 | 1990-11-07 | 固体撮像素子とその駆動方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04174559A true JPH04174559A (ja) | 1992-06-22 |
Family
ID=17906455
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2302225A Pending JPH04174559A (ja) | 1990-11-07 | 1990-11-07 | 固体撮像素子とその駆動方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04174559A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005277404A (ja) * | 2004-02-24 | 2005-10-06 | Sanyo Electric Co Ltd | 固体撮像素子及び固体撮像素子の製造方法 |
| US7679662B2 (en) | 2005-11-11 | 2010-03-16 | Sony Corporation | Solid-state imaging element and solid-state imaging device |
-
1990
- 1990-11-07 JP JP2302225A patent/JPH04174559A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005277404A (ja) * | 2004-02-24 | 2005-10-06 | Sanyo Electric Co Ltd | 固体撮像素子及び固体撮像素子の製造方法 |
| US7679662B2 (en) | 2005-11-11 | 2010-03-16 | Sony Corporation | Solid-state imaging element and solid-state imaging device |
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