JPH0529193B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は電荷転送装置の駆動方法に係り、特に
固体撮像装置における複数の重ね合わせ電極を有
する電荷転送装置の駆動方法に関する。

（従来の技術） 一般に、複数の重ね合わせ電極を有する電荷転
送装置は、第５図に示されるような断面構造をし
ている。例えばＰ型半導体基板３１表面には、埋
め込みチヤネルをなすＮ型不純物層３２が形成さ
れている。Ｎ型不純物層３２上には、例えばシリ
コン酸化膜からなる絶縁層３３を介して、例えば
ポリシリコン層からなる下層の電極３４および上
層の電極３５が形成されている。この下層の電極
３４および上層の電極３５によつて、２層重ね合
わせ電極構造を形成している。

ところで第５図には、下層の電極３４に上層の
電極３５が乗り上げている箇所における上層の電
極３５の突起部Ａが示されているが、このような
突起部Ａは、一般にポリシリコン層等を用いて重
ね合わせ電極を形成する場合に形成されやすいも
のである。この突起部分Ａは、固体撮像装置の製
造工程において、下層の電極３４を形成した後に
この下層の電極３４をマスクにして一旦絶縁層３
３を除去し、再び酸化等により絶縁層３６を形成
する際に生じる絶縁層３６の窪みに上層の電極部
材が充填されて形成されるものである。そしてこ
のような上層の電極３５における突起形状の発生
は、重ね合わせ電極形成における問題点として、
周知のことである。

次に、第５図に示された断面構造を有する電荷
転送装置を用いたインターラインCCD（charge
Coupled Device）の平面およびその電荷転送装
置のチヤネル電位を、それぞれ第６図ａおよび第
６図ｂに示す。半導体基板表面に形成された半導
体基板と反対導電型の不純物層からなる光電変換
素子１，２，３，４が配列されている。これらの
光電変換素子１，２，３，４に隣接して、電荷転
送装置の転送電極５，６、…、１２が配列されて
いる。そしてこれらの電荷転送装置の転送電極
５，６、…、１２には、４相転送パルス電圧φ
１，φ２，φ３，φ４が印加されている。いま第
６図ａにおいては、転送電極８，１２にパルス電
圧φ１が、転送電極５，９にパルス電圧φ２が、
転送電極６，１０にパルス電圧φ３が、転送電極
７，１１にパルス電圧φ４がそれぞれ印加されて
いる。このとき、パルス電圧φ１，φ３の印加さ
れる転送電極６，８，１０，１２は第５図に示さ
れるような上層の電極であり、またパルス電圧φ
２，φ４の印加される転送電極５，７，９，１１
は第５図に示されるような下層の電極である。

次に、動作を説明する。第７図のタイミングチ
ヤートにおいて、テレビジヨン方式における水平
走査ブランキング期間（帰線期間）１３と水平信
号走査期間１４とが交互に繰り返されている。水
平信号走査期間１４においては、パルス電圧φ
１，φ２，φ３，φ４が所定電位に固定され、転
送電極５，６、…、１２下の半導体チヤネル部に
は、第６図ｂに示されるような電位分布が形成さ
れる。すなわち、水平信号走査期間１４内の任意
の時間ｔ３において、パルス電圧φ１，φ４がハ
イレベルに、パルス電圧φ２，φ３がロウレベル
にそれぞれ設定されており、パルス電圧φ１，φ
４がハイレベルに設定されている転送電極７，８
および転送電極１１，１２下の電位井戸３７に
は、電荷３８が貯蔵されている。また、パルス電
圧φ２，φ３がロウレベルに設定されている転送
電極５，６および転送電極９，１０下の電位は、
電位障壁３９となつている。水平走査ブランキン
グ期間１３においては、パルス電圧φ１，φ４が
ロウレベルになるパルス４０，４１が、またパル
ス電圧φ２，φ３がハイレベルになるパルス４
２，４３がそれぞれ印加され、第６図ｂに示され
る転送方向に、パルス電圧φ１，φ２，φ３，φ
４を単位とする１転送段だけ、電荷が転送され
る。

ところでこのようなインターラインCCD形電
荷転送装置においては、一般に第６図に示される
４相駆動方式が用いられ、電荷転送および蓄積期
間の全てにわたり、隣接する２電極が常にハイレ
ベルになるように電圧が印加される。それは、こ
の隣接する２電極下に形成される電位井戸で最大
転送電荷量が原理的に決定されるためである。従
つて、蓄積期間において、２つの下層の電極と２
つの上層の電極のうち各々１電極は必ずハイレベ
ルとなり、他の電極はロウレベルに設定される。
このときの電極に設定されるロウレベルは、第５
図に示される半導体基板３１あるいは埋め込みチ
ヤネルをなすＮ型不純物層３２に対して、通常、
負電位となる。このことは、第５図に示される上
層の電極３５の突起部Ａに負電圧が長い時間印加
されるということである。

（発明が解決しようとする問題点） このように、従来の電荷転送装置の駆動方法
は、転送電極に形成される突起部が半導体基板あ
るいは埋め込みチヤネルをなす不純物層に対して
長い時間負電位にされ、そこに半導体基板から伸
びる電気力線が集中していわゆる電界集中が起こ
り、この突起部から半導体基板内への電子の注入
が発生し易くなり、このリーク電子流によつて信
号電荷が混合され、一種のキズ出力をもたらすと
いう問題があつた。

本発明は上記事情を考慮してなされたもので、
転送電極と半導体基板あるいは埋め込みチヤネル
をなす不純物層との間に発生するリーク電子流に
よるキズ出力を防ぐ電荷転送装置の駆動方法を提
供することを目的とする。

（問題を解決するための手段） 本発明による電荷転送装置の駆動方法は、半導
体基板上に絶縁層を介して形成された複数の重ね
合わせ電極を有する電荷転送装置の駆動方法にお
いて、前記複数の重ね合わせ電極に印加されるパ
ルス電圧のロウレベルが前記半導体基板の電位に
対して負極性であり、前記複数の重ね合わせ電極
の上層の電極が前記ロウレベルに保持される時間
が短いことを特徴とする。

（作用） 本発明により、前記半導体基板との間にリーク
電子流が発生し易い前記上層の電極が前記ロウレ
ベルに保持される時間が短いため、前記上層の電
極と前記半導体基板との間のリーク電子流の発生
が防止される。

（実施例） 本発明の第１の実施例による電荷転送装置の駆
動方法を第１図および第２図を用いて説明する。
第１図ａは、本実施例による電荷転送装置の駆動
方法によつて駆動される２層重ね合わせ電極構造
を有する電荷転送装置を用いたインターライン
CCDの平面図、第１図ｂは、本実施例による電
荷転送装置の駆動方法によつて駆動される電荷転
送装置のチヤネル電位を示す図、第２図は、本実
施例による電荷転送装置の駆動方法によるタイミ
ングチヤートである。

第１図ａにおいて、半導体基板表面に形成され
た半導体基板と反対導電型の不純物層からなる光
電変換素子１，２，３，４が配列されている。こ
れらの光電変換素子１，２，３，４に隣接して、
電荷転送装置の転送電極５，６、…、１２が順に
転送方向に配列されている。そして４相駆動方式
が用いられているため、これらの電荷転送装置の
転送電極５，６、…、１２には、４相転送パルス
電圧φ１，φ２，φ３，φ４が印加されている。
いま第１図ａにおいては、転送電極８，１２にパ
ルス電圧φ１が、転送電極５，９にパルス電圧φ
２が、転送電極６，１０にパルス電圧φ３が、転
送電極７，１１にパルス電圧φ４がそれぞれ印加
されている。このとき、パルス電圧φ２，φ４の
印加される転送電極５，７，９，１１は２層重ね
合わせ電極の内の下方に位置する下層の電極であ
り、またパルス電圧φ１，φ３の印加される転送
電極６，８，１０，１２は２層重ね合わせ電極の
内の上方に位置する上層の電極である。なお、こ
の上層の電極は突起形状を有し、半導体基板との
間にリーク電子流が発生し易くなつている。

次に、動作を説明する。４相転送パルス電圧φ
１，φ２，φ３，φ４のタイミングチヤートを第
２図に示す。テレビジヨン方式における短い時間
の水平走査ブランキング期間１３と長い時間の水
平信号走査期間１４とが交互に繰り返される。こ
こでCBL（Composite Blanking）信号とは水平
走査ブランキング期間を示す信号と垂直走査ブラ
ンキング期間を示す信号を合成した信号である。
パルス１５はこの水平走査ブランキング期間１３
に印加されている。水平信号走査期間１４におい
ては、パルス電圧φ１，φ２，φ３，φ４が所定
電位に固定されている。すなわち、水平信号走査
期間１４内の任意の時間ｔ１において、パルス電
圧φ１，φ３，φ４がそれぞれハイレベルに、パ
ルス電圧φ２がロウレベルに設定されている。こ
こで、パルス電圧φ１およびφ３が印加されてい
る第２層電極が共にハイレベルに保持されている
ことに、本実施例の特徴がある。

そしてこのときの転送電極５，６、…、１２下
の半導体チヤネル部には、第１図ｂに示されるよ
うな電位分布が形成される。すなわち、パルス電
圧φ３，φ４，φ１がハイレベルに設定されてい
る転送電極６，７，８および転送電極１０，１
１，１２下の電位井戸１６には、電荷１７が貯蔵
されている。また、パルス電圧φ２がロウレベル
に設定されている転送電極５および転送電極９下
の電位は、電位障壁１８を形成している。

そしてまた水平走査ブランキング期間１３にお
いては、パルス電圧φ１，φ３，φ４がそれぞれ
ロウレベルになるパルス１９，２０，２１および
パルス電圧φ２がハイレベルになるパルス２２が
それぞれ印加され、第１図ｂに示される転送方向
にパルス電圧φ１，φ２，φ３，φ４を単位とす
る１転送段だけ、電荷が転送される。

このように本実施例によれば、半導体基板との
間にリーク電子流が発生し易い上層の電極である
転送電極６，８，１０，１２は、水平走査ブラン
キング期間１３において転送パルスφ１，φ３が
ロウレベルに印加される極めて短い時間を除い
て、残り全てがハイレベルに保持される。このた
め半導体基板あるいは半導体基板表面に形成され
た不純物層に対する上層の電極の電位が、零とな
るかあるいは正となり、また負電圧であつてもそ
の電位差は小さくなる。従つて、上層の電極に突
起形状が形成されていても、上層の電極から半導
体基板への電子流の注入は極めて小さなものにす
ることができる。

次に、本発明の第２の実施例による電荷転送装
置の駆動方法を第３図および第４図を用いて説明
する。第３図ａは、本実施例による電荷転送装置
の駆動方法によつて駆動される２層重ね合わせ電
極を有する電荷転送装置を用いたインターライン
CCDの平面図、第３図ｂは、本実施例による電
荷転送装置の駆動方法によつて駆動される電荷転
送装置のチヤネル電位を示す図、第４図は、本実
施例による電荷転送装置の駆動方法によるタイミ
ングチヤートである。

上記第１の実施例による電荷転送装置の駆動方
法が４相転送パルス電圧φ１，φ２，φ３，φ４
の組み合わせを用いるのに対して、本実施例によ
る電荷転送装置の駆動方法は、パルス電圧φ４の
替わりにパルス電圧φ４′を用い、４相転送パル
ス電圧φ１，φ２，φ３，φ４′の組み合わせを
用いている。すなわち第３ａにおいては、転送電
極８，１２にパルス電圧φ１が、転送電極５，９
にパルス電圧φ２が、転送電極６，１０にパルス
電圧φ３がそれぞれ印加され、転送電極７，１１
には、上記第１の実施例のパルス電圧φ４の替わ
りに、パルス電圧φ４′が印加される。このパル
ス電圧φ４′は、第４図のパルスタイミング図に
示されるように、水平信号走査期間１４内の任意
の時間ｔ２においてはロウレベルに設定され、ま
た水平走査ブランキング期間１３においては、φ
４′がハイレベルになるパルス２３，２４が印加
される。

水平信号走査期間１４の間、パルス電圧φ４′
がロウレベルに保持されているため、本第２の実
施例における転送電極５，６、…、１２下の半導
体チヤネル部分には、第３図ｂに示されるような
電位分布が形成される。すなわち、パルス電圧φ
３およびφ１がハイレベルに設定されている転送
電極６，１０および８，１２下の電位井戸２５お
よび２６には、電荷２７および２８が貯蔵され、
またパルス電圧φ２およびφ４′がロウレベルに
設定されている転送電極５，９および７，１１下
の電位は、電位障壁２９，３０を形成している。
こうしてパルス電圧φ４′によつて形成される電
位障壁３０により、１つの信号電荷束が電荷２５
および２６に分割されて蓄積される。しかし、水
平走査ブランキング期間１３においては、転送動
作が始まる前に、第４図に示されるように、パル
ス電圧φ４′が一旦ハイレベルになるパルス２４
が印加されるため、上記第１の実施例と共通の転
送動作が行なわれる。

このように本実施例によれば、半導体基板との
間の電子流のリーク源となり易い上層の電極以外
の電極をロウレベルに保持することによつて、チ
ヤネル内の空乏層の拡がりを極力押さえ、不要電
荷の進入確率を小さくすることができる。

なお、上記第１および第２の実施例においては
２層重ね合わせ電極の場合について述べたが、こ
れに限定されることなく、電子流のリーク源とし
て作用しやすい複数電極構造、例えば34層重ね合
わせ電極等に対しても、本発明は適用されること
はいうまでもないことである。

［発明の効果］ 以上の通り本発明によれば、電極と半導体基板
との間に発生するリーク電子流によるキズ出力を
防ぐことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例による電荷転送
装置の駆動方法を説明するための図、第２図は同
第１の実施例による電荷転送装置の駆動方法によ
るタイミングチヤート、第３図は本発明の第２の
実施例による電荷転送装置の駆動方法を説明する
ための図、第４図は同第２の実施例による電荷転
送装置の駆動方法によるタイミングチヤート、第
５図は電荷転送装置を示す断面図、第６図は従来
の電荷転送装置の駆動方法を説明するための図、
第７図は従来の電荷転送装置の駆動方法によるタ
イミングチヤートである。 １，２，３，４……光電変換素子、５，６、
…、１２……転送電極、１３……水平走査ブラン
キング期間、１４……水平信号走査期間、１５，
１９，２０，２１，２２，２３，２４，４０，４
１，４２，４３……パルス、１６，２５，２６，
３７……電位井戸、１７，２７，２８，３８……
電荷、１８，２９，３０，３９……電位障壁、３
１……半導体基板、３２……Ｎ型不純物層、３
３，３６……電極、３４，３５……絶縁層、φ
１，φ２，φ３，φ４……パルス電圧。

【特許請求の範囲】

１ ｎフイールド（ｎは２以上の整数）から１フ
レームが構成され、ｎ：１インタレースによるテ
レビジヨン信号等の動画像信号をフレームの画面
間の相関を用いて符号化するにあたり、前記動画
像信号に関する動き補償予測誤差信号の分散値が
定められた閾値以上変化しているときには、ｎフ
イールド内の符号化する領域を各フイールドとも
に空間的にほぼ同一になるようにフレーム単位で
選びつつ、新たに符号化するフイールドの画像の
領域を定められた時間毎に広げることを特徴とす
る動画像信号の処理方式。 ２ ｎ：１インタレースによつて構成される画面
のテレビジヨン信号等の動画像信号をフレームの
画面間の相関を用いて符号化するにあたり、入力
された第一の動画像信号に関する動き補償予測誤
差信号の分散値の大きさにより該第一の動画像信
号のフレームの画面間での変化の大きさを評価す
る評価手段、該第一の動画像信号のｎフイールド
内の各フイールドとも任意の指定された領域だけ
書き替えを行なうことができる記憶手段、該記憶
手段の書き替え中の領域の番地を前記各フイール
ドについて出力する番地出力手段、前記評価手段
により評価された前記変化の大きさが定められた
第一の閾値を超えるときは、単位時間毎にある定
められた値だけ前記記憶手段の書き替えを行なう
フイールドの領域を拡大するように前記書き替え