JPH04258168A - 固体撮像素子 - Google Patents
固体撮像素子Info
- Publication number
- JPH04258168A JPH04258168A JP3019747A JP1974791A JPH04258168A JP H04258168 A JPH04258168 A JP H04258168A JP 3019747 A JP3019747 A JP 3019747A JP 1974791 A JP1974791 A JP 1974791A JP H04258168 A JPH04258168 A JP H04258168A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- potential
- charge transfer
- gate
- transfer means
- ccd
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000007787 solid Substances 0.000 title 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 4
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 claims description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 abstract description 15
- 101100115215 Caenorhabditis elegans cul-2 gene Proteins 0.000 abstract description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
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
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は固体撮像素子に関係し、
素子動作電圧および素子内部電位の設計に利用できる。
素子動作電圧および素子内部電位の設計に利用できる。
【０００２】
【従来の技術】図４にＣＣＤ型固体撮像素子の回路図を
示す。ホトダイオート２１に蓄積した信号電荷はホトゲ
ート２２により垂直ＣＣＤ２３に読み出され、水平ＣＣ
Ｄ２４，出力アンプ２５と転送された後、外部に出力さ
れる。従来の転送機構では、垂直ＣＣＤ部，水平ＣＣＤ
部，出力アンプ部の順に最大内部電位を高くしていくこ
とにより信号電荷の転送を行う。したがって、内部電位
の関係はつねに、垂直ＣＣＤ部の電位＜水平ＣＣＤ部の
電位＜アンプ部の電位、となっている。
示す。ホトダイオート２１に蓄積した信号電荷はホトゲ
ート２２により垂直ＣＣＤ２３に読み出され、水平ＣＣ
Ｄ２４，出力アンプ２５と転送された後、外部に出力さ
れる。従来の転送機構では、垂直ＣＣＤ部，水平ＣＣＤ
部，出力アンプ部の順に最大内部電位を高くしていくこ
とにより信号電荷の転送を行う。したがって、内部電位
の関係はつねに、垂直ＣＣＤ部の電位＜水平ＣＣＤ部の
電位＜アンプ部の電位、となっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従来の転送機構では、
最大内部電位が垂直ＣＣＤ部，水平ＣＣＤ部，出力アン
プ部のそれぞれで制限がある。これにより、各々の内部
電位を自由に設定することができず、素子全体の動作電
圧および内部電位を一定値以下に下げることができない
。
最大内部電位が垂直ＣＣＤ部，水平ＣＣＤ部，出力アン
プ部のそれぞれで制限がある。これにより、各々の内部
電位を自由に設定することができず、素子全体の動作電
圧および内部電位を一定値以下に下げることができない
。
【０００４】本発明は、この最大電位の設定に対する制
限を取り除き、素子全体の動作電圧を低電圧化すること
を目的とする。
限を取り除き、素子全体の動作電圧を低電圧化すること
を目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、垂直ＣＣＤと水平ＣＣＤの結合部に、転送ゲートと
は異なるゲートを置き、このゲートにより一旦低電位に
下げてから転送するという方法を用いる。
に、垂直ＣＣＤと水平ＣＣＤの結合部に、転送ゲートと
は異なるゲートを置き、このゲートにより一旦低電位に
下げてから転送するという方法を用いる。
【０００６】
【作用】信号電荷の逆流防止措置を施した垂直ＣＣＤの
最終ゲート部で、転送されてきた信号電荷を一旦低電位
に下げ、水平ＣＣＤに転送する。あるいは、この最終ゲ
ート部の飽和電荷量確保のために垂直ＣＣＤ出口部のチ
ャネル幅をひろげ、縦に分割した二枚の最終ゲートによ
り信号電荷を一旦低電位に下げる。その後二枚ある最終
ゲートの片側に信号電荷を移動させながら水平ＣＣＤに
転送する。
最終ゲート部で、転送されてきた信号電荷を一旦低電位
に下げ、水平ＣＣＤに転送する。あるいは、この最終ゲ
ート部の飽和電荷量確保のために垂直ＣＣＤ出口部のチ
ャネル幅をひろげ、縦に分割した二枚の最終ゲートによ
り信号電荷を一旦低電位に下げる。その後二枚ある最終
ゲートの片側に信号電荷を移動させながら水平ＣＣＤに
転送する。
【０００７】
【実施例】図１は本発明の実施例を示したものであり、
垂直ＣＣＤから水平ＣＣＤへの転送部の断面構造を示し
ている。垂直ＣＣＤ部１、最終ゲート部２、および水平
ＣＣＤ部３はそれぞれＶＬ〜ＶＨ、ＶＬＬ〜ＶＨＨ、Ｈ
Ｈ〜ＨＬという電圧振幅で動作しており、図２に最終ゲ
ート５に電圧ＶＨＨをかけたときの内部電位の関係を示
し、図３に最終ゲート５に電圧ＶＬＬをかけたときの内
部電位の関係を示した。
垂直ＣＣＤから水平ＣＣＤへの転送部の断面構造を示し
ている。垂直ＣＣＤ部１、最終ゲート部２、および水平
ＣＣＤ部３はそれぞれＶＬ〜ＶＨ、ＶＬＬ〜ＶＨＨ、Ｈ
Ｈ〜ＨＬという電圧振幅で動作しており、図２に最終ゲ
ート５に電圧ＶＨＨをかけたときの内部電位の関係を示
し、図３に最終ゲート５に電圧ＶＬＬをかけたときの内
部電位の関係を示した。
【０００８】垂直ＣＣＤ１は転送ゲート４とｎ型不純物
層７，ｐ型不純物層８，ｐ型不純物ウェル層９，ｎ型基
板１０で構成される。水平ＣＣＤ部３は転送ゲート６と
７〜１０の不純物層で構成される。信号電荷は、垂直Ｃ
ＣＤ部１の最大電位である電位Ａで転送されてくるが、
最終ゲート部２において、さらに高電位部の電位Ｂに転
送される。
層７，ｐ型不純物層８，ｐ型不純物ウェル層９，ｎ型基
板１０で構成される。水平ＣＣＤ部３は転送ゲート６と
７〜１０の不純物層で構成される。信号電荷は、垂直Ｃ
ＣＤ部１の最大電位である電位Ａで転送されてくるが、
最終ゲート部２において、さらに高電位部の電位Ｂに転
送される。
【０００９】次に最終ゲート５にＶＬＬなる電圧をかけ
ると電位Ｂは電位Ｂ′まで低下し、電位Ｂ′から水平Ｃ
ＣＤ部３の最大電位である電位Ｃに信号電荷が転送され
る。ここで、最終ゲート５の電圧をＶＨＨからＶＬＬに
下げるときの信号電荷の逆流を防止するために、最終ゲ
ート５下の一部にｐ型不純物層１１を備えている。また
、このときの電位の大小関係は、従来では必ず電位Ａ＜
電位Ｃという関係であるのに対して、本構造では電位Ａ
＞電位Ｃとすることが可能である。
ると電位Ｂは電位Ｂ′まで低下し、電位Ｂ′から水平Ｃ
ＣＤ部３の最大電位である電位Ｃに信号電荷が転送され
る。ここで、最終ゲート５の電圧をＶＨＨからＶＬＬに
下げるときの信号電荷の逆流を防止するために、最終ゲ
ート５下の一部にｐ型不純物層１１を備えている。また
、このときの電位の大小関係は、従来では必ず電位Ａ＜
電位Ｃという関係であるのに対して、本構造では電位Ａ
＞電位Ｃとすることが可能である。
【００１０】図５は垂直ＣＣＤから水平ＣＣＤへの転送
部の平面構造を示している。この図は図１に対応する平
面構造で、垂直ＣＣＤの転送ゲート４は、第一ゲート１
３および第二ゲート１４の連続からなる。これらにより
転送されてきた信号電荷が、最終ゲート５により水平Ｃ
ＣＤ３に転送される。水平ＣＣＤの転送ゲートは第一ゲ
ート１５および第二ゲート１６の連続からなり、これら
により信号電荷は出力アンプまで転送される。
部の平面構造を示している。この図は図１に対応する平
面構造で、垂直ＣＣＤの転送ゲート４は、第一ゲート１
３および第二ゲート１４の連続からなる。これらにより
転送されてきた信号電荷が、最終ゲート５により水平Ｃ
ＣＤ３に転送される。水平ＣＣＤの転送ゲートは第一ゲ
ート１５および第二ゲート１６の連続からなり、これら
により信号電荷は出力アンプまで転送される。
【００１１】図６は本発明の別の実施例を示したもので
、垂直ＣＣＤから水平ＣＣＤへの転送部の平面構造を示
している。図１において、最終ゲート５のゲート長は転
送の妨げになるために一定長さ以上にすることができな
い。そこで、最終ゲート部２の飽和電荷量を確保するた
めに、垂直ＣＣＤ１の幅を拡げる構造をとる。
、垂直ＣＣＤから水平ＣＣＤへの転送部の平面構造を示
している。図１において、最終ゲート５のゲート長は転
送の妨げになるために一定長さ以上にすることができな
い。そこで、最終ゲート部２の飽和電荷量を確保するた
めに、垂直ＣＣＤ１の幅を拡げる構造をとる。
【００１２】ここで、水平ＣＣＤ３への転送を容易にす
るために、垂直ＣＣＤを縦に分割した第一最終ゲート１
７と第二最終ゲート１８を用いる。転送されてきた信号
電荷を、垂直ＣＣＤ幅を拡げた最終ゲート部２に蓄積し
た後、最終ゲート１８から最終ゲート１７に信号電荷を
移動させながら水平ＣＣＤへの転送を行う。これにより
、最終ゲート部の飽和電荷量を満たし、なおかつ速やか
な水平ＣＣＤへの電荷転送をはかる。
るために、垂直ＣＣＤを縦に分割した第一最終ゲート１
７と第二最終ゲート１８を用いる。転送されてきた信号
電荷を、垂直ＣＣＤ幅を拡げた最終ゲート部２に蓄積し
た後、最終ゲート１８から最終ゲート１７に信号電荷を
移動させながら水平ＣＣＤへの転送を行う。これにより
、最終ゲート部の飽和電荷量を満たし、なおかつ速やか
な水平ＣＣＤへの電荷転送をはかる。
【００１３】図７は本発明の別の実施例を示したもので
、垂直ＣＣＤから水平ＣＣＤへの転送部の断面構造を示
している。図中の符号１〜１０は第１の実施例と同じで
、内部電位の関係は図２および図３と同じである。本実
施例では最終ゲート部２の信号電荷逆流防止のために高
濃度ｎ型不純物層１９を設けている。これにより、第１
の実施例と同様の内部電位関係を実現する。
、垂直ＣＣＤから水平ＣＣＤへの転送部の断面構造を示
している。図中の符号１〜１０は第１の実施例と同じで
、内部電位の関係は図２および図３と同じである。本実
施例では最終ゲート部２の信号電荷逆流防止のために高
濃度ｎ型不純物層１９を設けている。これにより、第１
の実施例と同様の内部電位関係を実現する。
【００１４】
【発明の効果】本発明により、垂直ＣＣＤ，水平ＣＣＤ
，出力アンプの使用電圧を独立して設定できる。これに
より、出力アンプ部に高電圧をかける必要がなくなり、
素子全体の低電圧化ができる。また、垂直ＣＣＤの内部
電位を大きくすることにより、垂直ＣＣＤの飽和電荷量
の向上がはかれる。また、水平ＣＣＤの内部電位を小さ
くすることで、表面電界の緩和がはかれる。
，出力アンプの使用電圧を独立して設定できる。これに
より、出力アンプ部に高電圧をかける必要がなくなり、
素子全体の低電圧化ができる。また、垂直ＣＣＤの内部
電位を大きくすることにより、垂直ＣＣＤの飽和電荷量
の向上がはかれる。また、水平ＣＣＤの内部電位を小さ
くすることで、表面電界の緩和がはかれる。
【図１】垂直ＣＣＤから水平ＣＣＤへの転送部の断面構
造図。
造図。
【図２】最終ゲートに電圧ＶＨＨをかけたときの内部電
位関係図。
位関係図。
【図３】最終ゲートに電圧ＶＬＬをかけたときの内部電
位関係図。
位関係図。
【図４】ＣＣＤ型固体撮像素子の回路図。
【図５】垂直ＣＣＤから水平ＣＣＤへの転送部の平面構
造図。
造図。
【図６】垂直ＣＣＤから水平ＣＣＤへの転送部の平面構
造図。
造図。
【図７】垂直ＣＣＤから水平ＣＣＤへの転送部の断面構
造図。
造図。
１…垂直ＣＣＤ部、２…最終ゲート部、３…水平ＣＣＤ
部、４…垂直ＣＣＤ転送ゲート、５…最終ゲート、６…
水平ＣＣＤ転送ゲート、７…電荷蓄積ｎ型不純物層、８
…分離用ｐ型不純物層、９…ｐ型不純物ウェル層、１０
…ｎ型基板、１１…逆流防止用ｐ型不純物層、１２…電
荷転送用拡散層、１３…垂直ＣＣＤ第一ゲート、１４…
垂直ＣＣＤ第二ゲート、１５…水平ＣＣＤ第一ゲート、
１６…水平ＣＣＤ第二ゲート、１７…第一最終ゲート、
１８…第二最終ゲート、１９…逆流防止用ｎ型不純物層
、２１…ホトダイオード、２２…ホトゲート、２３…垂
直ＣＣＤ、２４…水平ＣＣＤ、２５…出力アンプ。
部、４…垂直ＣＣＤ転送ゲート、５…最終ゲート、６…
水平ＣＣＤ転送ゲート、７…電荷蓄積ｎ型不純物層、８
…分離用ｐ型不純物層、９…ｐ型不純物ウェル層、１０
…ｎ型基板、１１…逆流防止用ｐ型不純物層、１２…電
荷転送用拡散層、１３…垂直ＣＣＤ第一ゲート、１４…
垂直ＣＣＤ第二ゲート、１５…水平ＣＣＤ第一ゲート、
１６…水平ＣＣＤ第二ゲート、１７…第一最終ゲート、
１８…第二最終ゲート、１９…逆流防止用ｎ型不純物層
、２１…ホトダイオード、２２…ホトゲート、２３…垂
直ＣＣＤ、２４…水平ＣＣＤ、２５…出力アンプ。
Claims (2)
- 【請求項１】半導体基板の表面上に２次元状に配列され
た光電変換素子と、垂直列の光電変換素子の信号電荷を
転送する垂直電荷転送手段と、上記光電変換素子の信号
電荷を上記垂直電荷転送手段に取り出す選択ゲートと、
上記垂直電荷転送手段からの信号電荷を所定の順序で出
力端に転送する水平電荷転送手段とを有する固体撮像素
子において、垂直電荷転送部よりも水平電荷転送部の内
部電位を低くするために、上記垂直電荷転送手段と上記
水平電荷転送手段の接合部に、上記垂直電荷転送手段と
は異なる電圧振幅で動作する電荷転送手段を有すること
を特徴とする固体撮像素子。 - 【請求項２】請求項１にある垂直電荷転送手段とは異な
る電荷転送手段について、垂直電荷転送手段により転送
されてきた信号電荷を確実に水平電荷転送手段に転送す
るために、縦に分割した２枚組構造の電荷転送ゲートを
有することを特徴とする固体撮像素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3019747A JPH04258168A (ja) | 1991-02-13 | 1991-02-13 | 固体撮像素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3019747A JPH04258168A (ja) | 1991-02-13 | 1991-02-13 | 固体撮像素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04258168A true JPH04258168A (ja) | 1992-09-14 |
Family
ID=12007933
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3019747A Pending JPH04258168A (ja) | 1991-02-13 | 1991-02-13 | 固体撮像素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04258168A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5742081A (en) * | 1994-02-16 | 1998-04-21 | Nec Corporation | Charge transfer image pickup device |
-
1991
- 1991-02-13 JP JP3019747A patent/JPH04258168A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5742081A (en) * | 1994-02-16 | 1998-04-21 | Nec Corporation | Charge transfer image pickup device |
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