JPH04360477A - Ccd固体撮像素子 - Google Patents

Ccd固体撮像素子

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Publication number
JPH04360477A
JPH04360477A JP3136598A JP13659891A JPH04360477A JP H04360477 A JPH04360477 A JP H04360477A JP 3136598 A JP3136598 A JP 3136598A JP 13659891 A JP13659891 A JP 13659891A JP H04360477 A JPH04360477 A JP H04360477A
Authority
JP
Japan
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horizontal
potential
registers
transfer
vertical
Prior art date
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Pending
Application number
JP3136598A
Other languages
English (en)
Inventor
Koichi Harada
耕一 原田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sony Corp filed Critical Sony Corp
Priority to JP3136598A priority Critical patent/JPH04360477A/ja
Publication of JPH04360477A publication Critical patent/JPH04360477A/ja
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  • 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。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、複数本の水平レジスタ
を有するCCD固体撮像素子に関し、特に、水平レジス
タ間の電荷の転送効率の改善を図ったCCD固体撮像素
子に関する。
【0002】
【従来の技術】近時、水平方向の画素数の増加に伴い、
信号出力の読出し周波数及び水平レジスタ(CCD)の
駆動周波数が高くなるため、従来から用いられてきた1
本の水平レジスタの構造では、CCDを駆動するための
消費電力の増加や水平レジスタにおける電荷の転送効率
の低下等の問題が生じてきている。そこで、これらの問
題を解決するものとして、複数本の水平レジスタを有す
るCCD固体撮像素子の構造が提案されている(テレビ
ジョン学会誌Vol.41,No.11(1987)”
超高解像度CCDイメージセンサ”及び特開平1−30
8072号公報参照)。
【0003】このCCD固体撮像素子は、図4に示すよ
うに、2本の水平レジスタH1及びH2を水平・水平転
送電極21を挟んで並列に配置し、隣合う垂直レジスタ
V2m−1及びV2mからの信号電荷を夫々水平レジス
タH1及びH2に振り分けて転送するように構成されて
いる。
【0004】即ち、受光部Sに一定期間蓄積された信号
電荷は、夫々対応する垂直レジスタVに読み出されたの
ち、垂直方向に転送され、上記信号電荷のうち、例えば
、一方の垂直レジスタV2m−1に関する信号電荷は、
垂直・水平転送電極22,23を介して上段の水平レジ
スタH1に転送され、他方の垂直レジスタV2mに関す
る信号電荷は、更に、水平転送電極21を介して下段の
水平レジスタH2に転送される。2本の水平レジスタH
1及びH2に振り分けられた互いに隣接する垂直レジス
タV2m−1及びV2mからの信号電荷は、夫々の水平
レジスタH1及びH2において分離されたまま水平方向
に転送されて後段の出力アンプ24,25より出力され
る。
【0005】図5は、上記従来のCCD固体撮像素子に
おける垂直レジスタVの最終段の垂直転送電極26及び
垂直・水平転送電極22,23、2本の水平レジスタH
1及びH2並びに水平・水平転送電極21の具体的な構
造の一例を示す構成図である。ここで、破線は第1層目
の多結晶シリコン層による転送電極、一点鎖線は第2層
目の多結晶シリコン層による転送電極、実線は第3層目
の多結晶シリコン層による転送電極を示し、斜線領域C
Sはチャンネル・ストッパ領域を示す。
【0006】この図6に基いて各垂直レジスタV2m−
1,V2m上の信号電荷eの転送動作を説明すると、各
信号電荷eは垂直転送電極26から垂直・水平転送電極
22,23を介して上段の水平レジスタH1に転送され
る。そして、一方の垂直レジスタV2m−1からの信号
電荷eはチャンネル・ストッパ領域CSによってこの上
段の水平レジスタH1に留まるが、他方の垂直レジスタ
V2mからの信号電荷eは水平転送電極21を介して更
に下段の水平レジスタH2に転送される。以上のように
して、隣接する垂直レジスタV2m−1,V2mからの
各信号電荷eが2本の水平レジスタH1,H2に振り分
けられる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記C
CD固体撮像素子においては、図6Bに示すように、水
平レジスタH1及びH2間の転送時における各水平レジ
スタH1及びH2のポテンシャルが、水平となるため、
垂直レジスタVからの信号電荷eを効率よく転送するこ
とができないという不都合がある。
【0008】この不都合を解決するために、従来では、
例えば特開平1−308072号に示すように、垂直レ
ジスタVに最も近い水平レジスタH1の水平転送電極2
7を台形状に形成して信号電荷eの転送効率を向上させ
るようにしている。
【0009】この場合、更に電荷転送効率を上げるため
に、転送電界を強くするという工夫が行われるが、図6
Cに示すように、層間膜28及び29の存在に伴うフリ
ンジング電界による垂直・水平転送電極23−水平レジ
スタH1間のポテンシャル及び水平レジスタH1−水平
・水平転送電極21間のポテンシャルの傾斜が大きくな
り、特にその麓部分において、電位の高い部分(所謂電
位のポケット)mが局部的に発生し、信号電荷eの転送
が完全に行われないという現象が生じる。この現象は、
水平レジスタH1及びH2において転送可能な最大電荷
量QH の低下を引き起こすと共に、再生画面に不規則
な縦線を発生させるなど、画質の著しい劣化を引き起こ
すという不都合がある。
【0010】本発明は、このような課題に鑑み成された
もので、その目的とするところは、水平レジスタにおい
て転送可能な最大電荷量QH の低下を引き起こすこと
なく、水平レジスタ間の電荷転送効率を向上させること
ができ、再生画面の画質の向上を図ることができるCC
D固体撮像素子を提供することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明は、複数の垂直レ
ジスタVと、複数の水平レジスタH1及びH2とを有す
るCCD固体撮像素子において、上記複数の水平レジス
タH1及びH2間における電荷転送時に、該複数の水平
レジスタH1及びH2間に所定の電位勾配を形成する電
位供給手段7を設けて構成する。
【0012】
【作用】上述の本発明の構成によれば、複数の水平レジ
スタH1及びH2間における電荷転送時に、複数の水平
レジスタH1及びH2間に所定の電位勾配を形成する電
位供給手段7を設けるようにしたので、各水平レジスタ
H1及びH2のポテンシャルにその電荷転送方向に沿っ
た傾斜をもたせることができると共に、転送電極間に形
成された層間膜の存在に伴うフリンジング電界による垂
直レジスタV−水平レジスタH1間のポテンシャル及び
水平レジスタH1−転送電極間のポテンシャルの傾斜を
緩やかにすることができる。その結果、強い転送電界の
影響による局部的な電位のポケットの発生を抑えること
ができ、水平レジスタH1及びH2において転送可能な
最大電荷量QH の低下を引き起こすことなく、水平レ
ジスタH1及びH2間の電荷転送効率を向上させること
ができる。
【0013】
【実施例】以下、図1〜図3を参照しながら本発明の実
施例を説明する。図1は、本実施例に係るCCD固体撮
像素子の要部、特に、垂直レジスタの最終段から水平レ
ジスタにかけての電極配置を示す概略平面図であり、図
2は図1におけるA−A線上の断面図である。
【0014】このCCD固体撮像素子は、水平方向に延
びる水平・水平転送電極1を挟んで2本の水平レジスタ
H1及びH2を有し、これら2本の水平レジスタH1及
びH2を跨るように2枚の長方形状の水平転送電極2及
び3が夫々1組になって順次水平方向に配列、形成され
ている。また、垂直レジスタVの最終段においては、水
平方向に延びる垂直転送電極4並びに垂直・水平転送電
極5及び6が形成されている。ここで、破線は第1層目
の多結晶シリコン層による転送電極、一点鎖線は第2層
目の多結晶シリコン層による転送電極、実線は第3層目
の多結晶シリコン層による転送電極を示し、斜線領域C
Sはチャンネル・ストッパ領域を示す。
【0015】従って、垂直レジスタVは垂直方向に延び
るチャンネル・ストッパ領域CS間に形成され、この垂
直レジスタVを介して信号電荷eが上段の水平レジスタ
H1並びに下段の水平レジスタH2側に転送されるよう
に構成されている。特に、図示の例では、2相の駆動パ
ルスφ1及びφ2のうち、一方の駆動パルスφ1が供給
される水平転送電極2及び3中、2層目の多結晶シリコ
ン層にて形成された第1の水平転送電極2下のチャンネ
ル領域が、上段の水平レジスタH1から下段の水平レジ
スタH2への信号電荷eの通り道となっている。他の水
平転送電極下はチャンネル・ストッパ領域CSにて信号
電荷eの下段の水平レジスタH2への転送が遮断されて
いる。
【0016】しかして、本例においては、垂直レジスタ
Vからの信号電荷eを下段の水平レジスタH2まで転送
する水平転送電極(図示の例では駆動パルスφ1が供給
される水平転送電極2及び3)に電位供給手段7を接続
して構成されている。この電位供給手段7は、基本的に
は直流電源8とスイッチ9から構成されている。直流電
源8の電位(電界強度)Vaとしては、図2Bに示すよ
うに、転送電界を強めるための電界で、しかも水平転送
電極2(及び3)中の電位分布aが、水平レジスタH1
及びH2間の転送方向に沿った傾斜を有する電位勾配と
なる程度の電界に設定される。本例では100mV/μ
m程度の電界に設定した。
【0017】このとき、通常は、垂直・水平転送電極5
,6−水平転送電極2,3間の層間膜10及び水平転送
電極2,3−水平・水平転送電極1間の層間膜11の存
在に伴って、各層間膜10及び11下にフリンジング電
界が発生し、このフリンジング電界によって各層間膜1
0及び11下のポテンシャルが勾配の大きい傾斜となる
が、上記電位供給手段7によって、上記のように、水平
転送電極2,3の電位分布を水平レジスタH1及びH2
間の転送方向に沿った傾斜を有する電位勾配となるよう
にすることにより、各層間膜10及び11下のポテンシ
ャルの傾斜が緩やかになる。従って、フリンジング電界
による局部的な電位のポケットは発生しなくなる。
【0018】次に、本例に係るCCD固体撮像素子の動
作を図3の波形図も参照しながら説明する。まず、区間
t1 において、駆動パルスφvが高レベルから低レベ
ルに変化し、駆動パルスφvhが低レベルから高レベル
に変化することから、垂直転送電極4下のポテンシャル
が高くなり、垂直・水平転送電極5及び6下のポテンシ
ャルが低くなる。従って、垂直転送電極4下にあった信
号電荷eは、垂直・水平転送電極5及び6下に転送され
る。
【0019】次に、区間t2 において、駆動パルスφ
vh及びφtが高レベルから低レベルに変化し、駆動パ
ルスφ2が低レベルから高レベルに変化することから、
垂直・水平転送電極5,6下及び水平・水平転送電極1
下のポテンシャルが高くなり、第1の水平転送電極2下
のポテンシャルが低くなる。従って、垂直・水平転送電
極5,6下にあった信号電荷eは、第1の水平転送電極
2下に転送される。このとき、水平・水平転送電極1下
のポテンシャルが所謂バリアとなるため、上記信号電荷
eは、上段の水平レジスタH1上における第1の水平転
送電極2下に転送・蓄積される。
【0020】次に、区間t3 において、駆動パルスφ
1及びφ2が高レベルから低レベルに変化し、駆動パル
スφtが低レベルから高レベルに変化することから、第
1及び第2の水平転送電極2及び3下のポテンシャルが
高くなり、水平・水平転送電極1下のポテンシャルが低
くなる。このとき、例えば奇数列の垂直レジスタV2m
−1から転送されてきた信号電荷eは、2本の水平レジ
スタH1及びH2間に形成されたチャンネル・ストッパ
領域CSによりその転送が阻止され、上段の水平レジス
タH1上における第1の水平転送電極2下に留まる。
【0021】一方、偶数列の垂直レジスタV2mから転
送されてきた信号電荷eは、チャンネル・ストッパ領域
CS等の障壁がないため、下段の転送電極1下に転送さ
れる。この電荷転送時、電位供給手段7のスイッチ9が
スイッチングパルスpによってオンになっていることか
ら、一方の駆動パルスが印加される水平転送電極2,3
に図2Bで示す電位分布の電界が印加され、各水平レジ
スタH1及びH2下のポテンシャルは信号電荷eの転送
方向に沿った傾斜状のポテンシャルとなり、しかも各層
間膜10及び11下のポテンシャル傾斜も緩やかになっ
ていることから、信号電荷eは高速に水平・水平転送電
極1下に転送される。
【0022】次に、区間t4 において、駆動パルスφ
tが高レベルから低レベルに変化し、駆動パルスφ1が
低レベルから高レベルに変化し、更に、駆動パルスφ2
が低レベルのままであることから、水平・水平転送電極
1下及び第2の水平転送電極3下のポテンシャルが高く
なり、第1の水平転送電極2下のポテンシャルが低くな
る。このとき、上記奇数列の垂直レジスタV2m−1か
ら転送されてきた信号電荷eは、依然2本の水平レジス
タH1及びH2間に形成されたチャンネル・ストッパ領
域CSによりその転送が阻止され、上段の水平レジスタ
H1上における第1の水平転送電極2下に留まる。
【0023】一方、上記偶数列の垂直レジスタV2mか
ら転送されてきた信号電荷eは、水平転送電極に水平・
水平転送電極1下から次の隣接する第1の水平転送電極
2下に転送される。このとき、一方の駆動パルスφ1が
印加される水平転送電極2,3に電位供給手段7からの
電界がかかって、水平・水平転送電極1下のポテンシャ
ルが信号電荷eの転送方向に沿って傾斜していることか
ら、信号電荷eは高速に上記第1の水平転送電極2下に
転送される。
【0024】このようにして、垂直レジスタVの最終段
から転送されてきた信号電荷eのうち、奇数列に関する
垂直レジスタV2m−1からの信号電荷eが上段の水平
レジスタH1上における第1の水平転送電極2下に夫々
蓄積され、偶数列に関する垂直レジスタV2mからの信
号電荷eが下段の水平レジスタH2上における第1の水
平転送電極2(上記奇数列に関する垂直レジスタV2m
−1からの信号電荷が蓄積される電極と同じ電極)下に
夫々蓄積される。
【0025】その後、電位供給手段7のスイッチ9をオ
フにして、各水平レジスタH1及びH2をフローティン
グ状態にする。このとき、各水平レジスタH1及びH2
のポテンシャルは図2Cに示すように、水平となる(こ
の場合、一方の駆動パルスφ1が印加される水平転送電
極2,3中の電位分布aが水平になることに起因する)
。その後、各水平転送電極2及び3を組として各組に対
し、互いに逆相の駆動パルスφ1及びφ2を供給するこ
とにより、各水平レジスタH1及びH2上の信号電荷e
を水平方向に、かつ互いに並行に転送し、図示しない出
力アンプを介して出力信号(撮像信号)に変換させる。
【0026】上述のように、本例によれば、2本の水平
レジスタH1及びH2間における電荷転送時に、2本の
水平レジスタH1及びH2間に所定の電位勾配を形成す
る電位供給手段7を設けるようにしたので、各水平レジ
スタH1及びH2のポテンシャルにその電荷転送方向に
沿った傾斜をもたせることができると共に、各層間膜1
0及び11の存在に伴うフリンジング電界による各層間
膜10及び11下のポテンシャルの傾斜を緩やかにする
ことができる。
【0027】その結果、強い転送電界の影響による局部
的な電位のポケットの発生を抑えることができ、水平レ
ジスタH1及びH2において転送可能な最大電荷量QH
 の低下を引き起こすことなく、水平レジスタH1及び
H2間の電荷転送効率を向上させることができる。これ
は、再生画面の画質の向上につながる。
【0028】尚、上記実施例は、2本の水平レジスタH
1及びH2を有するCCD固体撮像素子に適用した例を
示したが、もちろん3本以上の水平レジスタを有するC
CD固体撮像素子にも適用することができる。
【0029】
【発明の効果】本発明に係るCCD固体撮像素子によれ
ば、水平レジスタにおいて転送可能な最大電荷量QH 
の低下を引き起こすことなく、水平レジスタ間の電荷転
送効率を向上させることができ、再生画面の画質の向上
を実現させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本実施例に係るCCD固体撮像素子の要部(垂
直レジスタの最終段から水平レジスタにかけての電極配
置)を示す概略平面図。
【図2】Aは、図1におけるA−A線上の断面図。 Bは、水平レジスタ間の電荷転送時におけるポテンシャ
ル図及び水平転送電極中の電位分布を示す特性図。 Cは、水平転送時におけるポテンシャル図及び水平転送
電極中の電位分布を示す特性図。
【図3】本実施例に係るCCD固体撮像素子の垂直−水
平転送の信号処理を示す波形図。
【図4】2本の水平レジスタを有するCCD固体撮像素
子の一般的構成を示す平面図。
【図5】従来例に係るCCD固体撮像素子の要部(垂直
レジスタの最終段から水平レジスタにかけての電極配置
)を示す概略平面図。
【図6】Aは、図5におけるB−B線上の断面図。 Bは、水平レジスタ間の電荷転送時におけるポテンシャ
ル図。 Cは、他の従来例での水平レジスタ間の電荷転送時にお
けるポテンシャル図。
【符号の説明】
1  水平・水平転送電極 2及び3  水平転送電極 4  垂直転送電極 5及び6  垂直・水平転送電極 7  電位供給手段 8  直流電源 9  スイッチ H1及びH2  水平レジスタ CS  チャンネル・ストッパ領域

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  複数の垂直レジスタと、複数の水平レ
    ジスタとを有するCCD固体撮像素子において、上記複
    数の水平レジスタ間における電荷転送時に、該複数の水
    平レジスタ間に所定の電位勾配を形成する電位供給手段
    を有することを特徴とするCCD固体撮像素子。
JP3136598A 1991-06-07 1991-06-07 Ccd固体撮像素子 Pending JPH04360477A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP3136598A JPH04360477A (ja) 1991-06-07 1991-06-07 Ccd固体撮像素子

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Application Number Priority Date Filing Date Title
JP3136598A JPH04360477A (ja) 1991-06-07 1991-06-07 Ccd固体撮像素子

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JP (1) JPH04360477A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010073901A (ja) * 2008-09-18 2010-04-02 Sony Corp 固体撮像装置、固体撮像装置の製造方法、及び電子機器

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010073901A (ja) * 2008-09-18 2010-04-02 Sony Corp 固体撮像装置、固体撮像装置の製造方法、及び電子機器

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