JPH0513746A - Solid-state image pickup device - Google Patents

Solid-state image pickup device

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Publication number
JPH0513746A
JPH0513746A JP3185300A JP18530091A JPH0513746A JP H0513746 A JPH0513746 A JP H0513746A JP 3185300 A JP3185300 A JP 3185300A JP 18530091 A JP18530091 A JP 18530091A JP H0513746 A JPH0513746 A JP H0513746A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
transfer
solid
charge
signal charges
image pickup
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
Application number
JP3185300A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Shinsuke Nagayoshi
晋輔 永吉
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.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric 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 Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Priority to JP3185300A priority Critical patent/JPH0513746A/en
Publication of JPH0513746A publication Critical patent/JPH0513746A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)

Abstract

PURPOSE:To obtain a solid-state image pickup device whose signal charge transfer efficiency does not worsen, even when the size of picture elements is long in the transfer direction of signal charges. CONSTITUTION:By providing two transferring electrodes 36 and 12 for each photoelectric transducer 11 and controlling them applying voltages through a scanning line 35 and a signal line 13, the charges inside a transfer channel 2 are moved, and the charges are transferred to the later-stage transfer elements successively.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は固体撮像装置に関し、
特にその転送効率の向上を図ったものに関するものであ
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a solid-state image pickup device,
In particular, the present invention relates to a transfer efficiency improvement.

【0002】[0002]

【従来の技術】近来の固体撮像素子の高集積化は著し
く、1画面の占める面積も微細化され、それに伴った高
感度化が要求されてきている。このような高感度化の要
求を満足するものとして、M.Kimata et al. によるIS
SCC(インターナショナル ソリッドステート サー
キット コンファレンス)の1985年のダイジェスト
オブ テクニカル ペーパーズ(DIGEST OF TECHNICAL
PAPERS)の2月号の100頁に開示されているような電
荷掃き寄せ素子型の固体撮像装置が開発されている。こ
の電荷掃き寄せ素子型の固体撮像装置は、1水平線に対
応する光電変換素子から読み出された信号電荷が1水平
期間内に垂直転送素子(垂直CCD)を介して水平転送
素子(水平CCD)の近傍にまで掃き寄せられ、水平帰
線期間中に水平CCDに転送されて次の1水平期間に順
次読み出される方式である。この方式によると垂直方向
の電荷転送手段(垂直CCD)のチャネル幅を非常に狭
くしても多くの信号電荷を転送することができ、それに
よる1画素における開口率(光電変換素子の占める面積
と1画素の面積との比)を大きくすることがてきる。
2. Description of the Related Art Recently, high integration of solid-state image pickup devices is remarkable, and the area occupied by one screen is also miniaturized, and accordingly high sensitivity is required. In order to satisfy the requirement of such high sensitivity, IS by M. Kimata et al.
SCC (International Solid State Circuit Conference) 1985 Digest of Technical Papers
(Papers) February issue, page 100, a charge sweeping element type solid-state imaging device has been developed. In this charge sweeping element type solid-state imaging device, a signal charge read from a photoelectric conversion element corresponding to one horizontal line is transferred through a vertical transfer element (vertical CCD) within one horizontal period to a horizontal transfer element (horizontal CCD). In this system, the data is swept up to the vicinity of the line, transferred to the horizontal CCD during the horizontal blanking period, and sequentially read in the next horizontal period. According to this method, a large amount of signal charges can be transferred even if the channel width of the vertical charge transfer unit (vertical CCD) is extremely narrowed, and the aperture ratio (area occupied by photoelectric conversion element and The ratio to the area of one pixel) can be increased.

【0003】図3は従来の電荷掃き寄せ素子(CSD:
Charge Sweep Divice)型の固体撮像装置の平面図であ
る。図において、1画素は入射光を信号電荷に変換する
ための、例えばp−n接合で形成される光電変換素子3
1と、この光電変換素子31からの信号電荷を選択的に
読み出すためのトランスファゲート32と、トランスフ
ァゲート32を介して与えられた信号電荷を垂直方向に
転送するための転送電極33(34)とから構成され
る。トランスファゲート32の電極と垂直方向へ信号電
荷を転送するための転送電極33(34)は共用されて
いる。また1列(水平方向)に接続される光電変換素子
31を選択するための信号の通路となる走査線35は、
コンタクト孔36を介して上記転送電極33(34)に
接続されている。
FIG. 3 shows a conventional charge sweep device (CSD:
FIG. 3 is a plan view of a Charge Sweep Divice) type solid-state imaging device. In the figure, one pixel is a photoelectric conversion element 3 for converting incident light into a signal charge, which is formed of, for example, a pn junction.
1, a transfer gate 32 for selectively reading out the signal charge from the photoelectric conversion element 31, and a transfer electrode 33 (34) for vertically transferring the signal charge given through the transfer gate 32. Composed of. The electrodes of the transfer gate 32 and the transfer electrodes 33 (34) for transferring signal charges in the vertical direction are shared. Further, the scanning line 35, which serves as a signal passage for selecting the photoelectric conversion elements 31 connected in one column (horizontal direction),
It is connected to the transfer electrode 33 (34) through a contact hole 36.

【0004】次にこのCSD型の固体撮像装置の動作に
ついて簡単に説明すると、1本の走査線35により選択
された1列(水平方向)の光電変換素子31からの信号
電荷はトランスファゲート32を介して垂直の転送チャ
ネル2に読み出されて垂直方向に転送される。この垂直
方向への信号電荷の転送は、1水平期間の間行われ、水
平帰線期間に図示しない水平CCDへ読み出される。
Next, the operation of the CSD type solid-state image pickup device will be briefly described. Signal charges from one row (horizontal direction) of the photoelectric conversion elements 31 selected by one scanning line 35 are transferred to the transfer gate 32. The data is read out to the vertical transfer channel 2 and transferred in the vertical direction. The transfer of the signal charge in the vertical direction is performed for one horizontal period, and is read to a horizontal CCD (not shown) during the horizontal retrace line period.

【0005】この電荷掃き寄せ素子型の固体撮像装置の
最大の利点は、転送チャネル部の幅を細くできることで
ある。即ち1垂直転送素子全体を1つとして、この中に
1つの光電変換素子からの信号電荷のみが読み出される
ように構成されているので、チャネル幅を狭くしても十
分な転送電荷量を得ることができる。さらに詳しくいえ
ば、垂直電荷転送素子におけるポテンシャル井戸はその
長さが1垂直線分になるので、チャネル幅を非常に狭く
してもポテンシャル井戸は十分大きな面積となり、十分
な転送電荷量を得ることができる。
The greatest advantage of the charge sweeping element type solid-state image pickup device is that the width of the transfer channel portion can be reduced. That is, since one vertical transfer element is set as one and only the signal charge from one photoelectric conversion element is read out into this one, a sufficient transfer charge amount can be obtained even if the channel width is narrowed. You can More specifically, since the potential well in the vertical charge transfer device has a length of one vertical line segment, even if the channel width is extremely narrow, the potential well has a sufficiently large area to obtain a sufficient amount of transfer charge. You can

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】従来の固体撮像装置は
以上のように構成されており、1画素1転送電極という
構成となっているため、画素サイズが大きくなった場
合、転送効率が悪化するという問題点があった。図4を
用いて詳述すると、図4(a) ,(b) は図3のB−B′線
に沿った断面構造及びそこに形成されるポテンシャルを
示した図であり、図4(a) において、P型半導体基板1
上に電荷転送路となる埋め込み型の転送チャネル2が形
成されており、この転送チャネル2はn- 形不純物拡散
層からなっている。さらに転送チャネル2上にゲート絶
縁膜42を介して転送動作を制御するための転送電極3
3,34が形成されており、これらに走査線35がコン
タクト孔を介して接続されている。
Since the conventional solid-state image pickup device is configured as described above and has the configuration of one pixel and one transfer electrode, when the pixel size becomes large, the transfer efficiency deteriorates. There was a problem. Referring to FIG. 4 in detail, FIGS. 4 (a) and 4 (b) are views showing the cross-sectional structure along the line BB ′ in FIG. 3 and the potential formed therein. ), The P-type semiconductor substrate 1
An embedded transfer channel 2 serving as a charge transfer path is formed on the upper side, and the transfer channel 2 is composed of an n -type impurity diffusion layer. Further, the transfer electrode 3 for controlling the transfer operation on the transfer channel 2 via the gate insulating film 42.
3 and 34 are formed, and the scanning line 35 is connected to these through contact holes.

【0007】上記構成の固体撮像装置では、転送電極3
3,34に周期的に印加される電圧によって、図4(b)
に示すようにポテンシャルが変化し、これにより信号電
荷41が転送方向に移動(41→41′→41″)して
いく。また信号電荷の移動は熱的な拡散によってのみ行
われる。従って1画素1転送電極という構成では、例え
ば画素サイズが大きくなり転送電極のサイズLが大きく
なると、1回の転送(例えばT1 →T2 )で転送される
信号電荷41の転送効率が悪くなるという問題点があっ
た。
In the solid-state image pickup device having the above structure, the transfer electrode 3
Depending on the voltage applied periodically to 3, 34,
As shown in Fig. 5, the potential changes and the signal charge 41 moves in the transfer direction (41 → 41 '→ 41 "). Further, the signal charge is moved only by thermal diffusion. In the configuration of one transfer electrode, for example, when the pixel size increases and the size L of the transfer electrode increases, the transfer efficiency of the signal charge 41 transferred in one transfer (for example, T 1 → T 2 ) deteriorates. was there.

【0008】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、画素サイズが大きくなった場合
でも転送効率の悪化を防ぐことのできる固体撮像装置を
得るさとを目的とする。
The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to obtain a solid-state image pickup device capable of preventing the deterioration of the transfer efficiency even when the pixel size becomes large.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】この発明に係る固体撮像
装置は、電荷転送素子を、信号電荷の転送通路となる転
送チャネル部と、転送チャネル部の電荷転送方向に配置
され、転送チャネル部内の信号電荷を制御する複数の転
送電極とから構成したものである。
In a solid-state image pickup device according to the present invention, a charge transfer element is arranged in a transfer channel portion which serves as a transfer path for a signal charge and in a charge transfer direction of the transfer channel portion. It is composed of a plurality of transfer electrodes for controlling signal charges.

【0010】[0010]

【作用】この発明においては、1画素当たりに、電荷転
送方向に転送電極が複数個設けられているので、画素サ
イズが大きい場合でも1度の転送時での電荷の移動距離
が短くなる。
According to the present invention, since a plurality of transfer electrodes are provided in one pixel in the charge transfer direction, even if the pixel size is large, the movement distance of the charge in one transfer is short.

【0011】[0011]

【実施例】以下この発明の一実施例を図について説明す
る。なおこの説明において従来技術の説明と重複する部
分については適宜その説明を省略する。図1はこの発明
の一実施例による固体撮像装置の平面図であり、従来例
の構成と異なる点は以下の点である。すなわち光電変換
素子11の画素サイズが電荷転送方向に長いとき、信号
電荷を垂直方向に転送するための転送電極33,12が
1画素に各1つずつ交互に配列されており、例えば転送
電極33は第1層のポリシリコンで形成され、転送電極
12は第2層のポリシリコンで形成されている。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. It should be noted that, in this description, the description of the same parts as those of the conventional technique will be appropriately omitted. FIG. 1 is a plan view of a solid-state imaging device according to an embodiment of the present invention, and is different from the configuration of the conventional example in the following points. That is, when the pixel size of the photoelectric conversion element 11 is long in the charge transfer direction, transfer electrodes 33 and 12 for transferring signal charges in the vertical direction are alternately arranged in each pixel, for example, the transfer electrode 33. Is formed of a first layer of polysilicon, and the transfer electrode 12 is formed of a second layer of polysilicon.

【0012】また光電変換素子11から信号電荷を読み
出すためのトランスファゲート32は、同一層の転送電
極33で形成され、転送電極33と共用されている。ま
た1水平方向の光電変換素子11を選択するための信号
の通路となる走査線35は、転送電極33とコンタクト
孔36により接続されている。また信号電荷を垂直方向
に転送するための信号の通路となる信号線13は、転送
電極12とコンタクト孔14により接続されている。
The transfer gate 32 for reading out the signal charges from the photoelectric conversion element 11 is formed by the transfer electrode 33 in the same layer and is shared with the transfer electrode 33. The scanning line 35, which serves as a signal path for selecting the photoelectric conversion element 11 in one horizontal direction, is connected to the transfer electrode 33 by the contact hole 36. Further, the signal line 13 serving as a signal path for vertically transferring the signal charge is connected to the transfer electrode 12 by the contact hole 14.

【0013】この実施例においては転送電極36,12
が1画素に設けられているので、転送電極の長さが従来
例のものより短くなっている。図2(a) は図1のA−
A′線に沿った断面図であり、図に示すように、転送電
極33はその両側の転送電極12とは絶縁膜42によっ
て絶縁されており、各転送電極33,12は走査線3
5,信号線13とそれぞれコンタクト孔36,14で接
続されている。
In this embodiment, the transfer electrodes 36, 12
Is provided in one pixel, the length of the transfer electrode is shorter than that of the conventional example. FIG. 2 (a) is A- of FIG.
It is a cross-sectional view taken along the line A ′. As shown in the figure, the transfer electrode 33 is insulated from the transfer electrodes 12 on both sides thereof by an insulating film 42, and each transfer electrode 33, 12 has a scanning line 3
5 and the signal line 13 are connected by contact holes 36 and 14, respectively.

【0014】次に動作について説明する。図2(b) に示
すように、転送チャネル2に形成されるポテンシャルは
時間的に変化し、この図からわかるように一度の転送
(例えばT2 →T3 )での信号電荷の移動(21′→2
1″)距離が従来例のときより短く(L′《L″)なる
ので、信号電荷は熱的拡散で十分に移動できる。従って
信号電荷の転送効率の悪化が生じることがない。
Next, the operation will be described. As shown in FIG. 2B, the potential formed in the transfer channel 2 changes with time, and as can be seen from this figure, the transfer of the signal charge in one transfer (for example, T 2 → T 3 ) (21 '→ 2
Since the 1 ") distance is shorter (L '<<L") than in the case of the conventional example, the signal charges can be sufficiently moved by thermal diffusion. Therefore, the transfer efficiency of signal charges does not deteriorate.

【0015】このように本実施例によれば、光電変換素
子11一つに対し、2つの転送電極36,12を設け、
走査線35,信号線13を用いて電圧を印加して制御す
ることで順次後段の転送素子へ電荷を転送するようにし
たから、1度に転送される信号電荷の移動距離が短くな
り、画素サイズが大きい場合でも転送効率の悪化を招く
ことがない。
As described above, according to this embodiment, two transfer electrodes 36 and 12 are provided for one photoelectric conversion element 11,
By applying and controlling the voltage using the scanning line 35 and the signal line 13 to sequentially transfer the charges to the transfer element in the subsequent stage, the moving distance of the signal charges transferred at one time becomes shorter, Even if the size is large, the transfer efficiency is not deteriorated.

【0016】なお上記実施例では、転送電極を1画素当
たりに2個配列したものを示したが、さらに多くの転送
電極を設けてもよい。
In the above embodiment, two transfer electrodes are arranged per pixel, but more transfer electrodes may be provided.

【0017】またこの場合、トランスファゲートと共用
する転送電極を、例えば第1ポリシリコンで共通に形成
すれば、トランスファゲートの特性が揃い、従来例で見
られるような固定パターンノイズを低減することができ
る。
Further, in this case, if the transfer electrode shared with the transfer gate is commonly formed of, for example, the first polysilicon, the characteristics of the transfer gate are made uniform, and the fixed pattern noise as seen in the conventional example can be reduced. it can.

【0018】[0018]

【発明の効果】以上のようにこの発明に係る固体撮像装
置によれば、転送電極を1画素に対し、その転送方向に
複数個配列するように構成したので、1度に転送される
信号電荷の移動距離が短くなり、画素サイズが電荷転送
方向に長くなっても信号電荷の転送効率が悪化すること
がなく、動作特性の優れた固体撮像装置を得ることがで
きるという効果がある。
As described above, according to the solid-state image pickup device of the present invention, a plurality of transfer electrodes are arranged for one pixel in the transfer direction. Therefore, the signal charges transferred at one time are transferred. There is an effect that it is possible to obtain a solid-state image pickup device having excellent operating characteristics without deteriorating the transfer efficiency of the signal charges even if the moving distance of the pixel becomes short and the pixel size becomes long in the charge transfer direction.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】この発明の一実施例による固体撮像装置の平面
図である。
FIG. 1 is a plan view of a solid-state imaging device according to an embodiment of the present invention.

【図2】この発明の一実施例による固体撮像装置の断面
図及びチャネルポテンシャル図である。
FIG. 2 is a sectional view and a channel potential diagram of a solid-state imaging device according to an embodiment of the present invention.

【図3】従来の固体撮像装置の平面図である。FIG. 3 is a plan view of a conventional solid-state imaging device.

【図4】従来の固体撮像装置の断面図及びチャネルポテ
ンシャル図である。
FIG. 4 is a cross-sectional view and a channel potential diagram of a conventional solid-state imaging device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2 転送チャネル 12 転送電極 13 信号線 14 コンタクト 31 光電変換素子 32 トランスファゲート 33,34 転送電極 35 走査線 36 コンタクト 42 絶縁膜 2 transfer channel 12 transfer electrode 13 signal line 14 contact 31 photoelectric conversion element 32 transfer gate 33, 34 transfer electrode 35 scanning line 36 contact 42 insulating film

Claims (1)

【特許請求の範囲】 【請求項1】 半導体基板上に形成された複数個の光電
変換素子と、該半導体基板上に上記各光電変換素子に対
応して形成され、対応する光電変換素子からの信号電荷
を選択的に読出すためのトランスファゲートと、上記半
導体基板上に形成され、上記トランスファーゲートから
の信号電荷を受け、信号電荷を定められた方向へ転送す
る電荷転送素子とを備えた固体撮像装置において、 上記電荷転送素子を、 信号電荷の転送通路となる転送チャネル部と、 該転送チャネル部の電荷転送方向に配置され、転送チャ
ネル部内の信号電荷を制御する複数の転送電極とから構
成したことを特徴とする固体撮像装置。
Claims: 1. A plurality of photoelectric conversion elements formed on a semiconductor substrate, and corresponding photoelectric conversion elements formed on the semiconductor substrate corresponding to the photoelectric conversion elements. A solid state including a transfer gate for selectively reading out signal charges, and a charge transfer element formed on the semiconductor substrate for receiving the signal charges from the transfer gate and transferring the signal charges in a predetermined direction. In the imaging device, the charge transfer element includes a transfer channel section that serves as a transfer path for signal charges, and a plurality of transfer electrodes that are arranged in the charge transfer direction of the transfer channel section and that control the signal charges in the transfer channel section. A solid-state imaging device characterized by the above.
JP3185300A 1991-06-28 1991-06-28 Solid-state image pickup device Pending JPH0513746A (en)

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JP3185300A JPH0513746A (en) 1991-06-28 1991-06-28 Solid-state image pickup device

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5918662A (en) * 1995-02-28 1999-07-06 Nkk Corporation Method of controlling the operation of continuous casting and apparatus therefor
US8514312B2 (en) 2009-06-23 2013-08-20 Fuji Xerox Co., Ltd. Image sensor and image-reading device
US10212820B2 (en) 2012-05-31 2019-02-19 Lg Chem, Ltd. Apparatus and method for reverse offset printing

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