JPH0583636A - Solid-state image pickup device and its driving method - Google Patents

Solid-state image pickup device and its driving method

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Publication number
JPH0583636A
JPH0583636A JP3238335A JP23833591A JPH0583636A JP H0583636 A JPH0583636 A JP H0583636A JP 3238335 A JP3238335 A JP 3238335A JP 23833591 A JP23833591 A JP 23833591A JP H0583636 A JPH0583636 A JP H0583636A
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JP
Japan
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potential
charges
ccd
charge
solid
Prior art date
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Pending
Application number
JP3238335A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hiroshi Tanigawa
浩 谷川
Akio Sakota
亜紀夫 迫田
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.)
Fujifilm Holdings Corp
Fujifilm Microdevices Co Ltd
Original Assignee
Fujifilm Microdevices Co Ltd
Fuji Photo Film Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Fujifilm Microdevices Co Ltd, Fuji Photo Film Co Ltd filed Critical Fujifilm Microdevices Co Ltd
Priority to JP3238335A priority Critical patent/JPH0583636A/en
Publication of JPH0583636A publication Critical patent/JPH0583636A/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 simplify the constitution of a CCD driving circuit in a solid-state image pickup device using a semiconductor photodiode and a charge coupled device CCD and its driving method. CONSTITUTION:This device is equipped with vertical CCDs 1, 2, and 3 composed of a large number of photoelectric conversion elements D arranged in matrix shape and the vertical CCDs in plural columns arranged corresponding to each column, and capable of controlling one potential well W and one potential barrier B by one driving voltage and composed so as to receive one control voltage phi1, phi2. or VL per one row, and control circuits 8, 9 which generate one control signal per every row of the vertical CCDs in plural columns.

Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は撮像装置に関し、特に半
導体ホトダイオードと電荷結合デバイス(CCD)を用
いた固体撮像装置とその駆動方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an image pickup device, and more particularly to a solid-state image pickup device using a semiconductor photodiode and a charge coupled device (CCD) and a driving method thereof.

【0002】[0002]

【従来の技術】固体撮像装置として、CCD転送方式の
ものが知られており、電子カメラ、複写機、その他の映
像機器に利用されている。多数のホトダイオードを垂
直、水平方向に配列し、画素行列を形成する。さらに、
各ホトダイオード列に隣接して垂直電荷転送路(VCC
D)を形成し、各VCCDの終端に隣接して水平電荷転
送路(HCCD)を形成する。
2. Description of the Related Art As a solid-state image pickup device, a CCD transfer system is known and is used in electronic cameras, copying machines, and other video equipment. A large number of photodiodes are arranged vertically and horizontally to form a pixel matrix. further,
Adjacent to each photodiode array is a vertical charge transfer path (VCC
D) is formed, and a horizontal charge transfer path (HCCD) is formed adjacent to the end of each VCCD.

【0003】近年、固体撮像装置に対する高集積化の要
求が強い。高集積度を実現するには、ホトダイオードの
数を増加し、かつ半導体チップ面積の増大を抑えること
が望まれる。
In recent years, there is a strong demand for high integration of solid-state image pickup devices. In order to realize a high degree of integration, it is desired to increase the number of photodiodes and suppress an increase in semiconductor chip area.

【0004】高集積度を実現するためには、VCCDの
セル数を低減することが望まれる。たとえば、ホトダイ
オードの1行当たり2つのセルを有するVCCDが用い
られる。
In order to realize a high degree of integration, it is desired to reduce the number of cells of VCCD. For example, a VCCD with two cells per row of photodiodes is used.

【0005】1行当たり2つのセルを有するVCCDを
用いてホトダイオードに蓄積した電荷を読みだすために
は、1行置きのホトダイオードから順次電荷を読み出す
方式等がとられている。この場合は、2フィールドで1
フレームの画像が形成される。垂直解像度を向上するた
めには、全ホトダイオードから一度に電荷を読み出す方
式が望まれる。
In order to read the charges accumulated in the photodiodes by using the VCCD having two cells per row, a method of sequentially reading the charges from the photodiodes in every other row is adopted. In this case, 1 in 2 fields
An image of the frame is formed. In order to improve the vertical resolution, it is desirable to read charges from all the photodiodes at once.

【0006】光電変換機能と電荷転送機能とを有する複
数の垂直転送路を含む受光部と、これらの電荷転送路に
接続された複数の垂直転送路を含む蓄積部を備えたフレ
ーム転送型固体撮像装置において蓄積電荷を読み出す方
式として、アコーディオン転送方式が提案されている
(PHILIPS TECHNICAL REVIEW
VOL.43, No.1/2,1986, A.J.
P.TheuwissenおよびC.H.L.Weij
tens)。
A frame transfer type solid-state image pickup having a light receiving section including a plurality of vertical transfer paths having a photoelectric conversion function and a charge transfer function, and a storage section including a plurality of vertical transfer paths connected to these charge transfer paths. An accordion transfer method has been proposed as a method for reading accumulated charges in a device (PHILIPS TECHNICAL REVIEW).
VOL. 43, No. 1/2, 1986, A.M. J.
P. Theuwissen and C.I. H. L. Weij
tens).

【0007】図8に、アコーディオン転送方式を示す。
図8(A)は、時間の経過と共に転送路の電極下のポテ
ンシャルがどのように変化するかを示す概念図である。
図8(B)は、アコーディオン転送方式により、電荷が
どのように移動するかを示す概念的平面図である。
FIG. 8 shows an accordion transfer system.
FIG. 8A is a conceptual diagram showing how the potential under the electrode of the transfer path changes with the passage of time.
FIG. 8B is a conceptual plan view showing how charges move by the accordion transfer method.

【0008】図8(A)において、転送路の電極は、奇
数番めの電極Odと偶数番めの電極Evに分類される。
これら各電極の下にCCDのセルが形成される。まず、
奇数番めの電極の下のポテンシャルが下げられ、電位井
戸が形成され、電荷qa、qb、qcが蓄積される。
In FIG. 8A, the electrodes of the transfer path are classified into odd-numbered electrodes Od and even-numbered electrodes Ev.
A CCD cell is formed under each of these electrodes. First,
The potential under the odd-numbered electrodes is lowered, potential wells are formed, and charges qa, qb, and qc are accumulated.

【0009】この状態のままで、電位井戸と電位井戸と
の間に配置される電位障壁を低くすると、電荷混合が生
じてしまう。そこで、まず最も右側の偶数番めの電極の
下の電位を下げ、電位井戸を2セル分に引き延ばす。す
ると、電荷qaは右側に1セル分広がって分布する。
If the potential barrier disposed between the potential wells is lowered in this state, charge mixing will occur. Therefore, first, the potential under the even-numbered electrode on the rightmost side is lowered to extend the potential well to 2 cells. Then, the electric charge qa is distributed to the right by one cell.

【0010】次に電荷qaを蓄積した電位井戸の左側部
分の電位を上げ、同時に右側の電位障壁部分の電位を下
げると電荷qaは2セル分に分布したまま右側に1セル
分移動する。すると、電荷qaとqbの間に2セル分の
電位障壁が形成される。その後順次電荷qaの左側部分
の電位を上げ、右側部分の電位を下げることによって順
次電荷qaは右側に転送される。
Next, when the potential of the left side portion of the potential well accumulating the charge qa is raised and at the same time the potential of the right potential barrier portion is lowered, the charge qa moves to the right by one cell while being distributed in two cells. Then, a potential barrier for two cells is formed between the charges qa and qb. Thereafter, the potential of the left side portion of the charge qa is sequentially increased and the potential of the right side portion is decreased, so that the charge qa is sequentially transferred to the right side.

【0011】また、電荷qaとqbの間に2セル分の電
位障壁が生じたとき、次に電荷qbの右側の電位障壁の
電位を下げると、電荷qbは2セル分に広がって分布す
るようになる。この時、電荷qaとqbの間には2セル
分の電位障壁が存在するため、電荷混合は生じない。こ
のようにして、1セルおきに蓄積された電荷を2倍のピ
ッチに引き延ばして分布させることにより、電荷転送が
可能となる。
Further, when a potential barrier for two cells is generated between the charges qa and qb, the potential qb on the right side of the charge qb is lowered next, so that the charge qb is spread over two cells and distributed. become. At this time, since a potential barrier for two cells exists between the charges qa and qb, charge mixing does not occur. In this way, the charges accumulated every other cell are extended and distributed at a pitch twice as large as the charges, so that the charges can be transferred.

【0012】図8(B)は、このようにして転送される
電荷分布を概略的に示す。図中、横軸は時間変化を示
し、縦軸は転送路のセルを示す。最も左側の状態におい
ては、転送路の上半分に1セルおきに電荷qa、qb、
qc、qdが蓄積されている。これらの電荷のうち、下
側に配置された電荷から順次2セル長の電位井戸と2セ
ル長の電位障壁を形成しながら電荷を下方に転送する。
FIG. 8B schematically shows the charge distribution thus transferred. In the figure, the horizontal axis indicates the time change and the vertical axis indicates the cells of the transfer path. In the leftmost state, charges qa, qb, every other cell are charged in the upper half of the transfer path.
qc and qd are accumulated. Among these charges, the charges arranged below are transferred downward while sequentially forming a potential well of 2 cell length and a potential barrier of 2 cell length from the charge arranged on the lower side.

【0013】すなわち、転送されているときの電荷は2
セル分に分布し、転送中の電荷と電荷の間には2セル分
の電位障壁が形成されている。このようにして、電荷混
合を防止しつつ、1セルおきに蓄積された電荷を転送す
ることができる。転送が完了した最も右側の状態におい
ては、電荷qa、qb、qc、qdは再び1セルおきに
分布している。
That is, the charge during transfer is 2
A potential barrier for two cells is formed between the charges distributed over the cells and being transferred. In this way, it is possible to transfer charges accumulated every other cell while preventing charge mixing. In the rightmost state where the transfer is completed, the charges qa, qb, qc, and qd are distributed again every other cell.

【0014】転送時の電位井戸と電位障壁の発生の様子
が、楽器のアコーディオンの蛇腹部を次第に広げてから
再び閉じていく時の様子に類似しているので、この電荷
転送方式はアコーディオン転送方式と呼ばれる。
Since the generation of the potential well and the potential barrier at the time of transfer is similar to the state when the bellows part of the accordion of the musical instrument is gradually widened and then closed again, this charge transfer method is the accordion transfer method. Called.

【0015】図8(A)のポテンシャルダイヤグラムに
見られるように、アコーディオン転送方式の駆動信号は
2相信号でよい。
As seen in the potential diagram of FIG. 8A, the accordion transfer type drive signal may be a two-phase signal.

【0016】本出願人は、ホトダイオード行列と垂直電
荷転送路と水平電荷転送路を含む固体撮像装置におい
て、同様の電荷転送を行なうドミノ型転送方式を提案し
た。アコーディオン転送方式の転送路はドミノ転送方式
ではCCDとなる。また、駆動信号もインターライン型
CCDに類似した4相駆動によって転送していた。
The applicant of the present invention has proposed a domino transfer method for performing similar charge transfer in a solid-state image pickup device including a photodiode matrix, a vertical charge transfer path and a horizontal charge transfer path. The transfer path of the accordion transfer method is CCD in the domino transfer method. Further, the driving signal is also transferred by four-phase driving similar to the interline CCD.

【0017】[0017]

【発明が解決しようとする課題】インターライン型転送
方式によれば、CCDの1セルおきに配置した電荷を2
相駆動信号によって転送していた。しかし、転送の際、
ホトダイオード2行に1つの信号しか転送できなかっ
た。
According to the interline transfer system, the charges arranged in every other cell of the CCD are replaced by two charges.
It was transferred by the phase drive signal. However, when transferring
Only one signal could be transferred to two rows of photodiodes.

【0018】ホトダイオード行列と、ホトダイオード行
列から読みだした電荷を転送するVCCDを備えた固体
撮像装置において、VCCDに1行あたり1つのセルを
配置することにより、ドミノ転送方式を実施し、全画素
信号を同時に独立に読み出すことが可能である。
In a solid-state image pickup device equipped with a photodiode matrix and a VCCD for transferring charges read from the photodiode matrix, a domino transfer system is implemented by arranging one cell per row in the VCCD to implement all pixel signal. Can be read independently at the same time.

【0019】しかしながら、駆動信号を形成するために
は、ホトダイオードの2行当たり4つの駆動信号源が必
要である。固体撮像装置の集積度をさらに向上させよう
とするとき、CCD駆動回路が集積度を制限するように
なってしまう。
However, in order to form the drive signal, four drive signal sources are required for every two rows of photodiodes. When it is attempted to further improve the integration degree of the solid-state image pickup device, the CCD drive circuit comes to limit the integration degree.

【0020】本発明の目的は、CCD駆動回路の構成が
簡単な固体撮像装置を提供することである。
An object of the present invention is to provide a solid-state image pickup device having a simple CCD driving circuit.

【0021】本発明の他の目的は、簡単な構成のCCD
駆動回路によって駆動することのできる固体撮像装置の
駆動方法を提供することである。
Another object of the present invention is a CCD having a simple structure.
A method of driving a solid-state imaging device that can be driven by a drive circuit.

【0022】[0022]

【課題を解決するための手段】本発明の固体撮像装置の
駆動方法は、行列状に配置された多数個の光電変換素子
に蓄積された電荷を前記光電変換素子の各列に対応して
配置された複数列の垂直CCDに順次転送し、各垂直C
CD内の電荷を垂直CCDに共通に接続された水平CC
Dに順次転送し、水平CCD内の電荷を順次転送して信
号電荷を読み出す固体撮像装置の駆動方法であって、前
記垂直CCDに1つの電圧を印加することによって1つ
の電位井戸と1つの電位障壁とを制御し、前記垂直CC
Dを2相駆動して電荷を転送させることを特徴とする。
According to a method of driving a solid-state image pickup device of the present invention, charges accumulated in a large number of photoelectric conversion elements arranged in a matrix are arranged corresponding to each column of the photoelectric conversion elements. Sequentially transferred to the vertical CCDs of multiple columns,
A horizontal CC in which charges in the CD are commonly connected to a vertical CCD
A method for driving a solid-state imaging device, in which charges are sequentially transferred to D, charges in a horizontal CCD are sequentially transferred to read out signal charges, and one potential well and one potential are obtained by applying one voltage to the vertical CCD. Barrier and control the vertical CC
It is characterized in that D is driven in two phases to transfer charges.

【0023】ここで、光電変換素子から読みだした電荷
を最初に転送するCCDの方式を便宜上、垂直方向と呼
ぶ。
Here, the CCD system in which the charges read from the photoelectric conversion element are first transferred is called the vertical direction for convenience.

【0024】[0024]

【作用】インターライン型転送方式によって電荷を転送
する際、転送中はホトダイオードの2行分に1つの電荷
が分布して転送される。隣接する電荷間を分離するため
には、2行当たり2つの電位障壁が存在すればよいこと
になる。
When the charges are transferred by the interline transfer method, one charge is distributed and transferred in two rows of the photodiode during the transfer. In order to separate the charges adjacent to each other, it suffices that there be two potential barriers per two rows.

【0025】垂直CCDに1つの電圧を印加することに
よって、1つの電位井戸と電位障壁とを制御すれば、1
行当たり1つの制御信号によって電荷転送を行なえるよ
うになる。なお、本明細書では、電子、正孔に拘らず、
ポテンシャルの高低を「電位の高低」の表現で表す。電
子に対する低い電位は正方向に高い電圧である。
When one potential well and one potential barrier are controlled by applying one voltage to the vertical CCD, one
The charge transfer can be performed by one control signal per row. In this specification, regardless of whether electrons or holes,
The level of potential is expressed by the expression "level of potential". A low potential for electrons is a high voltage in the positive direction.

【0026】たとえば、1行当たり1つの電位井戸と1
つの電位障壁とを配置し、ホトダイオードからCCDに
電荷を転送すると、各電位井戸に電荷が蓄積される。こ
の状態において、たとえばCCDが垂直方向にあるとし
て最も下側の電荷が蓄積されている電位井戸のさらに下
側の電位障壁を制御し、その電位を低くすると、最も下
側の電荷は下側に1行分移動する。すると、移動した電
荷と隣接する電荷との間には1行分の空白が生じ、制御
信号を元の状態に戻すと2つの電位障壁が存在する。同
様に次の電荷を1行下に転送する。
For example, one potential well and one per row
When two potential barriers are arranged and charge is transferred from the photodiode to the CCD, the charge is accumulated in each potential well. In this state, for example, if the CCD is in the vertical direction and the potential barrier on the lower side of the potential well in which the lowermost charge is accumulated is controlled to lower the potential, the lowermost charge moves to the lower side. Move one line. Then, a blank for one row is generated between the moved charges and the adjacent charges, and when the control signal is returned to the original state, two potential barriers exist. Similarly, the next charge is transferred down one row.

【0027】最も下側の電荷と、次の電荷との間に1行
分の空白がある時は、これらの電荷は同時に下側に転送
することができる。この時、2番目に下側の電荷の下側
の電位井戸と電位障壁の電位を低下させ、電荷を下側に
転送しても、さらに下側に1つの電位障壁が残るため、
電荷混合は生じない。このようにして、1行当たり1つ
の制御信号によってCCD中の電荷を2相駆動すること
ができる。
When there is a blank space for one row between the lowermost charge and the next charge, these charges can be transferred to the lower side at the same time. At this time, even if the potential of the lower potential well and the potential barrier of the second lower charge is lowered and the charge is transferred to the lower side, one potential barrier remains on the lower side.
Charge mixing does not occur. In this way, the charges in the CCD can be driven in two phases by one control signal per row.

【0028】[0028]

【実施例】図1は、本発明の実施例を示す。図1(A)
は、固体撮像装置の概略上面図、図1(B)はVCCD
中のポテンシャルを示すポテンシャルダイヤグラムであ
る。
FIG. 1 shows an embodiment of the present invention. Figure 1 (A)
Is a schematic top view of the solid-state imaging device, and FIG.
It is a potential diagram showing potential inside.

【0029】図1(A)において、半導体基板中には多
数のホトダイオードPが行列状に分布している。ホトダ
イオードの各列に隣接して、VCCD1、2、3が配置
される。これらのVCCD1、2、3の一端に隣接して
1つのHCCD6が形成されている。
In FIG. 1A, a large number of photodiodes P are distributed in a matrix in the semiconductor substrate. VCCDs 1, 2, 3 are arranged adjacent to each column of photodiodes. One HCCD 6 is formed adjacent to one end of each of these VCCDs 1, 2, and 3.

【0030】VCCD1、2、3の上には、ホトダイオ
ードの1行当たり1つの電極E1、E2、E3…が配置
され、それぞれ2相駆動信号によって駆動される。
One electrode E1, E2, E3, ... Is arranged for each row of photodiodes on the VCCDs 1, 2, 3 and is driven by a two-phase drive signal.

【0031】VCCDの駆動電極E1、E2、E3…
は、それぞれ図中右側において駆動回路8に接続され、
左側において電位保持回路9に接続されている。
Drive electrodes E1, E2, E3 of VCCD ...
Are connected to the drive circuit 8 on the right side of the drawing,
It is connected to the potential holding circuit 9 on the left side.

【0032】駆動回路8は、各行毎のスイッチを含むス
イッチ回路10を含む。ホトダイオードの行列をHCC
D6に近い側から第1行、第2行、第3行…と番号付け
ると、スイッチ回路10中には第1行に対応してスイッ
チSW1が配置され、第2行に対応してスイッチSW2
が配置され、このように1行当たり1つのスイッチSW
が配置される。
The drive circuit 8 includes a switch circuit 10 including a switch for each row. HCC the photodiode matrix
Numbering from the side close to D6 to the first row, the second row, the third row, ..., In the switch circuit 10, the switch SW1 is arranged corresponding to the first row, and the switch SW2 corresponding to the second row.
Are arranged, and thus one switch SW is provided for each row.
Are placed.

【0033】これらのスイッチSWは、それぞれVCC
D駆動電極E1、E2、E3…に1つずつ接続される。
また、奇数番目のスイッチSW1、SW3、SW5…に
は、位相信号φ1が印加され、偶数番目のスイッチSW
2、SW4、SW6…には位相信号φ2が印加される。
These switches SW are respectively connected to VCC.
The D drive electrodes E1, E2, E3, ... Are connected one by one.
Further, the phase signal φ1 is applied to the odd-numbered switches SW1, SW3, SW5 ...
The phase signal φ2 is applied to 2, SW4, SW6, ....

【0034】また、スイッチSW1とSW2は走査信号
S1によって同時に駆動され、スイッチSW3とSW4
は走査信号S2によって同時に駆動され、このようにス
イッチSWは2つずつ走査信号Sによって駆動される。
Further, the switches SW1 and SW2 are simultaneously driven by the scanning signal S1, and the switches SW3 and SW4.
Are simultaneously driven by the scanning signal S2, and thus the switches SW are driven by the scanning signal S two by two.

【0035】走査信号S1によってスイッチSW1とS
W2がオンすると、電極E1とE2に位相信号φ1とφ
2が印加される。
The switches SW1 and S1 are turned on by the scanning signal S1.
When W2 is turned on, the phase signals φ1 and φ are applied to the electrodes E1 and E2.
2 is applied.

【0036】次に、走査信号S1とS2によってスイッ
チSW1〜SW4がオンすると、電極E1とE3に位相
信号φ1が印加され、電極E2とE4に位相信号φ2が
印加される。このように、走査信号Sは順次下側からそ
の印加範囲を拡大していく。
Next, when the switches SW1 to SW4 are turned on by the scanning signals S1 and S2, the phase signal φ1 is applied to the electrodes E1 and E3, and the phase signal φ2 is applied to the electrodes E2 and E4. In this way, the scan signal S sequentially expands its application range from the lower side.

【0037】スイッチSWがオフの状態では、そのスイ
ッチに接続された電極Eはフローティング状態となって
しまう。このフローティング状態を防止するため、各電
極E2は左側において電位保持トランジスタTを介し
て、電荷保持電位VLが印加される。位相信号φが印加
されない電極Eにおいては、電荷保持電位VLが電位保
持トランジスタTを介して印加される。位相信号φがス
イッチSWを介して電極Eに印加されると、電位保持ト
ランジスタTの電位関係が変化し、電荷保持電位VLは
電極Eから電気的に分離される。
When the switch SW is off, the electrode E connected to the switch is in a floating state. In order to prevent this floating state, the charge holding potential VL is applied to each electrode E2 on the left side through the potential holding transistor T. In the electrode E to which the phase signal φ is not applied, the charge holding potential VL is applied via the potential holding transistor T. When the phase signal φ is applied to the electrode E via the switch SW, the potential relationship of the potential holding transistor T changes and the charge holding potential VL is electrically separated from the electrode E.

【0038】図1(B)は、VCCD中のポテンシャル
を示す。各電極Eに等しい電圧を印加した状態におい
て、各電極Eの下には1つの電位障壁Bと1つの電位井
戸Wが形成される。
FIG. 1B shows the potential in the VCCD. One potential barrier B and one potential well W are formed under each electrode E when an equal voltage is applied to each electrode E.

【0039】ホトダイオードからVCCDに電荷を読み
だした状態においては、各電極Eの下に電荷Qが蓄積さ
れている。
In the state where the charges are read from the photodiode to the VCCD, the charges Q are accumulated under each electrode E.

【0040】HCCD側の電位を引き下げると、電極E
1の下に蓄積された電荷Q1はHCCDに吸い出され
る。HCCD側の電位を元の状態に戻すと、電極E1下
の電位井戸W1の右側には再び電位障壁が形成される。
When the potential on the HCCD side is lowered, the electrode E
The charge Q1 stored under 1 is sucked out to the HCCD. When the potential on the HCCD side is returned to the original state, a potential barrier is formed again on the right side of the potential well W1 below the electrode E1.

【0041】次に、電極E1の電位を押し下げると、電
位障壁B1と電位井戸W1の電位が下がり、電位井戸W
2に蓄積されていた電荷Q2が電極E1の下の電位井戸
W1に移動する。駆動電圧を元の状態に戻すと、電位井
戸W2は空になり、電荷Q2は電位井戸W1に蓄積され
る。
Next, when the potential of the electrode E1 is pushed down, the potentials of the potential barrier B1 and the potential well W1 are lowered, and the potential well W
The charge Q2 stored in 2 moves to the potential well W1 below the electrode E1. When the driving voltage is returned to the original state, the potential well W2 becomes empty and the charge Q2 is accumulated in the potential well W1.

【0042】次に、電極E2の電位を押し下げれば、電
位障壁B2が消滅し、電荷Q3は電位井戸W2に移動す
る。この時、電位障壁B1はそのままに保たれるため、
電荷Q3は電位井戸W2よりも右側にいくことを防止さ
れる。印加電圧を元の状態に戻すと、電位井戸W2とW
4、W5に電荷が蓄積され、W1とW3は空になる。
Next, when the potential of the electrode E2 is pushed down, the potential barrier B2 disappears and the charge Q3 moves to the potential well W2. At this time, the potential barrier B1 is kept as it is,
The charge Q3 is prevented from moving to the right of the potential well W2. When the applied voltage is returned to the original state, the potential wells W2 and W2
Electric charges are accumulated in 4 and W5, and W1 and W3 become empty.

【0043】次に、電極E1とE3の電位を押し下げれ
ば、電荷Q3とQ4はそれぞれ電位井戸W2とW4から
電位井戸W1とW3に移動する。このようにして、ドミ
ノないしアコーディオン方式の電荷転送を行なうことが
できる。
Next, when the potentials of the electrodes E1 and E3 are pushed down, the charges Q3 and Q4 move from the potential wells W2 and W4 to the potential wells W1 and W3, respectively. In this way, charge transfer of the domino or accordion system can be performed.

【0044】図2〜図7は、本発明のより具体的実施例
による電荷転送装置とその駆動方法を示す。
2 to 7 show a charge transfer device and a driving method thereof according to a more specific embodiment of the present invention.

【0045】ホトダイオードP11、P12、…が行列
状に配置され、トランスファゲートTg(ホトダイオー
ドP61の位置にのみ表示する)を介して列方向に配列
されたVCCD1、2、…に接続されている。これらの
領域は、たとえばpウェル内に形成されたn型領域で形
成される。ホトダイオードP、トランスファゲートT
g、VCCD1、2、…を除いた領域の表面は、p型不
純物濃度の高い領域とされ、チャネルストップ領域11
を形成している。なお、ホトダイオードPijは、i行
目、j列目のホトダイオードを表す。
The photodiodes P11, P12, ... Are arranged in a matrix and connected to the VCCDs 1, 2, ... Which are arranged in the column direction through a transfer gate Tg (displayed only at the position of the photodiode P61). These regions are formed of, for example, n-type regions formed in the p well. Photodiode P, transfer gate T
The surface of the region excluding g, the VCCDs 1, 2, ... Is a region having a high p-type impurity concentration, and the channel stop region 11
Is formed. The photodiode Pij represents a photodiode in the i-th row and the j-th column.

【0046】VCCD1、2、3、…のトランスファゲ
ートTgに連続した部分は、ホトダイオードP63とP
53の位置に示すように電位の低いウェル領域Wを形成
し、ウェル領域WとWの間には電位の高いバリア領域B
が形成される。
The portions of the VCCDs 1, 2, 3, ... Which are continuous with the transfer gate Tg are photodiodes P63 and P.
A well region W having a low potential is formed as shown at a position 53, and a barrier region B having a high potential is formed between the well regions W.
Is formed.

【0047】また、各行に対応して半導体表面上に2つ
の絶縁電極Gが形成され、それぞれVCCDのウェル領
域Wとバリア領域Bを制御する。たとえば、配置的には
行列の1行目に対応して絶縁電極G1aとG1bが配置
され、2行目に対応して電極G2aとG2bが配置され
ている。ただし、機能的には以下に説明するように電極
G1bとG2aが第1行に対応する。
Further, two insulating electrodes G are formed on the semiconductor surface corresponding to each row, and control the well region W and the barrier region B of the VCCD, respectively. For example, in terms of arrangement, the insulating electrodes G1a and G1b are arranged corresponding to the first row of the matrix, and the electrodes G2a and G2b are arranged corresponding to the second row. However, functionally, the electrodes G1b and G2a correspond to the first row as described below.

【0048】シフトレジスタ12は、タイミング信号φ
A、φB、φINを入力し、走査信号S1、S2、S3
を発生する。これらの走査信号Sは、スイッチ用MOS
トランジスタU1、U2、…を介して、駆動信号φ1
1、φ21、φ12、φ22、…を発生する。奇数番目
に配置されたスイッチ用トランジスタU1、U3、U
5、…は、位相信号φ1が与えられ、走査信号S1、S
2、…によってそのゲートが制御され、駆動信号φ1
1、φ12、φ13、…を発生する。
The shift register 12 has a timing signal φ.
Input A, φB, φIN, and scan signals S1, S2, S3
To occur. These scanning signals S are the switching MOS
Drive signal φ1 via transistors U1, U2, ...
1, φ21, φ12, φ22, ... Odd-numbered switch transistors U1, U3, U
.. are supplied with the phase signal .phi.1, and the scanning signals S1, S
The gate is controlled by 2, ...
1, φ12, φ13, ...

【0049】たとえば、駆動信号φ12は、位相信号φ
1が走査信号S2によって制御されたものを表す。すな
わち、位相信号φ1、φ2が変化する時、走査信号S1
が立ち上がっていれば駆動信号φ11、φ21も立ち上
がる。走査信号S1が“0”であれば、駆動信号φ1
1、φ21は発生しない。
For example, the drive signal φ12 is the phase signal φ
1 represents the one controlled by the scanning signal S2. That is, when the phase signals φ1 and φ2 change, the scanning signal S1
Drive signal .phi.11 and .phi.21 also rise. If the scanning signal S1 is “0”, the driving signal φ1
1, φ21 does not occur.

【0050】シフトレジスタ12は、初め走査信号S1
のみを立ち上がらせ、次のタイミングでは走査信号S1
とS2を立ち上がらせ、次のタイミングでは走査信号S
1、S2、S3を立ち上がらせる。このように、シフト
レジスタの出力する走査信号Sは、順次その数を増加さ
せる。したがって、オンになるスイッチ用トランジスタ
Uは、順次2つずつ数を増やし、駆動信号を供給する。
The shift register 12 first scans the scan signal S1.
Of the scan signal S1 at the next timing.
And S2 rise, and at the next timing, the scanning signal S
1. Make S1, S2, and S3 stand up. Thus, the number of scan signals S output from the shift register sequentially increases. Therefore, the switching transistors U that are turned on are sequentially increased in number by two to supply the drive signal.

【0051】駆動信号φ11は、最もHCCD6に近い
電極G1aに伝達され、次の駆動信号φ21は1行目の
他の電極G1bと2行目のバリア領域の電極G2aに共
通に与えられる。以後、同様に駆動信号φ12は2行目
のウェル領域に対応する電極G2bと3行目のバリア領
域に対応する電極G3aに与えられ、駆動信号φ22は
3行目のウェル領域に対応する電極G3bと4行目のバ
リア領域に対応する電極G4aに与えられる。
The drive signal φ11 is transmitted to the electrode G1a closest to the HCCD 6, and the next drive signal φ21 is commonly applied to the other electrode G1b in the first row and the electrode G2a in the barrier region in the second row. Thereafter, similarly, the drive signal φ12 is applied to the electrode G2b corresponding to the well region of the second row and the electrode G3a corresponding to the barrier region of the third row, and the drive signal φ22 is applied to the electrode G3b corresponding to the well region of the third row. And the electrode G4a corresponding to the barrier region of the fourth row.

【0052】このように、各駆動信号は下側の行のウェ
ル領域と上側の行のバリア領域に共通の制御信号を与え
る。VCCD1、2、3内においては、隣接する2つの
組電極に共通の信号を与えられたとき、一対のウェル領
域とバリア領域を形成する。
As described above, each drive signal gives a common control signal to the well region in the lower row and the barrier region in the upper row. In the VCCDs 1, 2 and 3, a pair of well regions and barrier regions are formed when a common signal is applied to two adjacent set electrodes.

【0053】また、電極G1aは、図中左側に示すよう
にトランジスタV1を介して基板電圧Vsubに接続さ
れ、電位保持トランジスタT1を介して電荷保持電位V
Lに接続される。1行目のウェル領域に対応する電極G
1bと2行目のバリア領域に対応する電極G2aは、共
通にトランジスタV2を介して基板電圧Vsubに接続
され、電位保持トランジスタT2を介して電荷保持電位
VLに接続される。
The electrode G1a is connected to the substrate voltage Vsub via the transistor V1 as shown on the left side of the drawing, and the charge holding potential Vsub is connected via the potential holding transistor T1.
Connected to L. The electrode G corresponding to the well region of the first row
The electrodes G2a corresponding to the barrier regions of the 1st and 2nd rows are commonly connected to the substrate voltage Vsub via the transistor V2 and to the charge holding potential VL via the potential holding transistor T2.

【0054】以後同様に、下側の行のウェル領域に対応
する電極と、上側の行のバリア領域に対応する電極は共
通Vsubに接続され、トランジスタVを介して基板電
位に接続され、電位保持トランジスタTを介して電荷保
持電位VLに接続される。
Thereafter, similarly, the electrode corresponding to the well region in the lower row and the electrode corresponding to the barrier region in the upper row are connected to the common Vsub, and are connected to the substrate potential via the transistor V to hold the potential. It is connected to the charge holding potential VL via the transistor T.

【0055】トランジスタVは、フィールドシフト信号
φFSによって制御され、ホトダイオードPに蓄積され
た電荷をVCCD1、2、3、…のウェル領域Wに読み
出す。
The transistor V is controlled by the field shift signal φFS and reads out the charges accumulated in the photodiode P to the well regions W of the VCCDs 1, 2, 3 ,.

【0056】また、電位保持トランジスタTはゲート電
圧φGによって制御され、スイッチ用トランジスタUが
オフの時、各電極に電荷保持電位VLを与える。ただ
し、電極Gに駆動電圧φijが与えられると、トランジ
スタTはオフされ、電極は駆動電圧の電位となる。
Further, the potential holding transistor T is controlled by the gate voltage φG, and when the switching transistor U is off, the charge holding potential VL is applied to each electrode. However, when the drive voltage φij is applied to the electrode G, the transistor T is turned off, and the electrode has the potential of the drive voltage.

【0057】図より明らかなように、VCCD1、2、
3、…には1行当たり2つの領域(セル)が形成されて
いるが、これらの領域を制御する電極は2つずつ組にな
って配線され、右側、左側の制御回路からそれぞれ1行
当たり1つの制御信号が接続される。
As is clear from the figure, the VCCDs 1, 2,
Two regions (cells) are formed per row in 3, ..., Two electrodes for controlling these regions are wired in pairs, and the electrodes on the right side and the left side control circuit per row, respectively. One control signal is connected.

【0058】なお、HCCD6には、1列当たり4つの
電極が配置され、駆動信号H1、H2によって2相駆動
される。
The HCCD 6 is provided with four electrodes per column and driven in two phases by the drive signals H1 and H2.

【0059】図3は、同一印加電位によって同時にウェ
ル領域とバリア領域を形成することのできるVCCDの
作成を示す。半導体領域は、ドープする不純物の導電型
と不純物濃度により、その作り付け電位を変化させる。
この現象を利用してウェル領域とバリア領域を形成する
ことができる。
FIG. 3 shows the fabrication of a VCCD in which the well and barrier regions can be formed simultaneously with the same applied potential. The built-in potential of the semiconductor region changes depending on the conductivity type and the impurity concentration of the impurities to be doped.
By utilizing this phenomenon, the well region and the barrier region can be formed.

【0060】図3(A)は、バリア領域となる転送チャ
ネルの形成工程を示す。p型シリコン領域21の表面
に、SiO2 層23を形成し、n型不純物をイオン注入
する。イオン注入されたn型不純物はp型シリコン領域
21の表面部分に、n- 型領域22を形成する。このn
- 型領域22がバリア領域を形成することになる。
FIG. 3A shows a step of forming a transfer channel to be a barrier region. A SiO 2 layer 23 is formed on the surface of the p-type silicon region 21, and n-type impurities are ion-implanted. The ion-implanted n-type impurity forms an n -type region 22 on the surface portion of the p-type silicon region 21. This n
The- type region 22 will form a barrier region.

【0061】次に、図3(B)に示すように、SiO2
層23の上に、多結晶シリコン(ポリSi)層を形成
し、パターニングすることによって1ポリゲート24を
形成する。次にこの1ポリゲート24をマスクとして用
い、n型不純物をイオン注入する。
Next, as shown in FIG. 3B, SiO 2
A 1-poly gate 24 is formed by forming a polycrystalline silicon (poly Si) layer on the layer 23 and patterning it. Next, using this 1-poly gate 24 as a mask, n-type impurities are ion-implanted.

【0062】1ポリゲート24の下にはn型不純物は到
達せず、1ポリゲート24のない領域にのみn型不純物
がイオン注入され、n型領域25を形成する。このn型
領域25は、n- 型領域22よりもn型不純物濃度が高
いため、電子に対する電位が低くなってウェル領域を形
成する。なお、この領域25の形成は、1ポリゲート2
4とセルフアラインされるため、その位置精度が高い。
The n-type impurity does not reach under the 1-poly gate 24, and the n-type impurity is ion-implanted only in the region without the 1-poly gate 24 to form the n-type region 25. Since the n-type region 25 has a higher n-type impurity concentration than the n -type region 22, the potential for electrons becomes lower and a well region is formed. In addition, the formation of this region 25 is performed with 1 poly gate 2
Since it is self-aligned with 4, its positional accuracy is high.

【0063】次に、図3(C)に示すように、1ポリゲ
ート24の表面を酸化して酸化膜30を形成し、その上
に多結晶シリコン(ポリSi)を堆積し、パターニング
することによって2ポリゲート26を形成する。この2
ポリゲート26はウェル領域となるn型領域25と自動
的に整合される。
Next, as shown in FIG. 3C, the surface of the one poly gate 24 is oxidized to form an oxide film 30, on which polycrystalline silicon (poly Si) is deposited and patterned. 2 Poly gate 26 is formed. This 2
The poly gate 26 is automatically aligned with the n-type region 25 serving as the well region.

【0064】このようにして、1行当たり2つの電極が
1ポリゲート24と2ポリゲート26の組によって作成
される。その後、図2に示すように隣接する1ポリゲー
トと2ポリゲートを共通配線し、駆動回路に接続する。
In this way, two electrodes per row are formed by the set of one poly gate 24 and two poly gate 26. After that, as shown in FIG. 2, adjacent one poly gate and two poly gates are connected in common and connected to a drive circuit.

【0065】隣接する1ポリゲート24と2ポリゲート
26に同一電圧を印加した時、転送チャネル領域におい
てはバリア領域22とウェル領域25はその不純物濃度
が異なるため、電子に対するポテンシャルが異なる。こ
のようにして、電子に対する電位障壁と電位井戸を作成
することができる。
When the same voltage is applied to the adjacent 1-poly gate 24 and 2-poly gate 26, the barrier regions 22 and the well regions 25 have different impurity concentrations in the transfer channel region, and therefore have different potentials for electrons. In this way, potential barriers and potential wells for electrons can be created.

【0066】図4は、VCCDの他の作成を示す。図3
の作成においては、n型不純物のイオン注入を2回行な
ったが、本作成においては、n型不純物のイオン注入と
p型不純物のイオン注入を利用する。
FIG. 4 shows another construction of the VCCD. Figure 3
In the preparation, the n-type impurity ion implantation was performed twice, but in this preparation, the n-type impurity ion implantation and the p-type impurity ion implantation are used.

【0067】まず、図4(A)に示すように、p型Si
領域21の表面に、SiO2 層23を形成し、SiO2
層23を介してn型不純物をイオン注入する。n型不純
物のイオン注入により、n型領域27を形成する。この
n型領域27は、転送チャネルのウェル領域を形成する
ことになる。
First, as shown in FIG. 4A, p-type Si
The surfaces of the regions 21, to form a SiO 2 layer 23, SiO 2
N-type impurities are ion-implanted through the layer 23. The n-type region 27 is formed by ion implantation of n-type impurities. This n-type region 27 will form a well region of the transfer channel.

【0068】次に、図4(B)に示すように、SiO2
層23の上に、多結晶シリコン層を形成し、パターニン
グすることによって1ポリゲート28を形成する。次に
この1ポリゲート28をマスクとしてp型不純物をイオ
ン注入する。
Next, as shown in FIG. 4 (B), SiO 2
A polycrystalline silicon layer is formed on the layer 23 and patterned to form the 1-poly gate 28. Then, using this 1-poly gate 28 as a mask, p-type impurities are ion-implanted.

【0069】1ポリゲート28の存在する領域には、p
型不純物はイオン注入されず、1ポリゲート28が存在
せず、SiO2 層23が露出している領域にのみp型不
純物がイオン注入される。このようにして、p型不純物
をイオン注入された領域においては、n型不純物濃度が
p型不純物濃度によって補償され、n- 型領域29とな
る。
1 In the region where the poly gate 28 exists, p
The p-type impurity is not ion-implanted, and the p-type impurity is ion-implanted only in the region where the 1-poly gate 28 does not exist and the SiO 2 layer 23 is exposed. In this way, in the region into which the p-type impurity is ion-implanted, the n-type impurity concentration is compensated by the p-type impurity concentration and becomes the n -type region 29.

【0070】その後、1ポリゲート28の表面を酸化し
てSiO2 層31を形成し、その上にポリSi層を堆積
し、パターニングすることによって2ポリゲート32を
形成する。
Thereafter, the surface of the 1-poly gate 28 is oxidized to form a SiO 2 layer 31, and a poly-Si layer is deposited on the SiO 2 layer 31 and patterned to form a 2-poly gate 32.

【0071】この構成においては、1ポリゲート28の
下にウェル領域が形成され、2ポリゲート32の下にバ
リア領域29が形成される。
In this structure, a well region is formed below one poly gate 28, and a barrier region 29 is formed below two poly gate 32.

【0072】なお、電位井戸と電位障壁を形成するため
に、不純物濃度の異なる領域を作成する例を説明した
が、他の手段によって電位の差を形成することもでき
る。たとえば、転送チャネル上の絶縁層の厚さを変化さ
せれば、同一電位が転送チャネルに与える影響が異な
り、電位差を発生させることができる。また、ゲート電
極の材料を変えることにより、与える影響を異ならせる
こともできる。これらの手段は、単独でも組み合わせて
も用いることが可能である。
Although an example of forming regions having different impurity concentrations in order to form the potential well and the potential barrier has been described, the potential difference can be formed by other means. For example, if the thickness of the insulating layer on the transfer channel is changed, the influence of the same potential on the transfer channel is different and a potential difference can be generated. Further, the influence on the gate electrode can be changed by changing the material of the gate electrode. These means can be used alone or in combination.

【0073】このようにして、VCCD内に電位井戸と
電位障壁を自動的に発生させるようにした図2の構成に
おいて、電荷がどのように転送されるかを以下に説明す
る。
In the structure of FIG. 2 in which the potential well and the potential barrier are automatically generated in the VCCD as described above, how charges are transferred will be described below.

【0074】図5、図6は、制御信号のタイミングチャ
ートである。図5において、図2のシフトレジスタ12
に与えられるタイミング信号φA、φB、φINは、第
3段〜第5段に示す波形を有し、その下に示すような走
査信号S1〜Snを発生する。
5 and 6 are timing charts of control signals. In FIG. 5, the shift register 12 of FIG.
The timing signals .phi.A, .phi.B, and .phi.IN given to the signals have waveforms shown in the third to fifth stages, and generate scanning signals S1 to Sn as shown below.

【0075】φINが立ち上がった後、次の水平ブラン
キング期間HBKにおいては、S1のみが立ち上がり、
次の水平ブランキング期間HBKにおいては、走査信号
S1とS2が立ち上がり、次の水平部ランキング期間H
BKにおいては走査信号S1、S2、S3が立ち上が
り、このように順次走査信号Sの立ち上がる数が増加す
る。
After φIN rises, in the next horizontal blanking period HBK, only S1 rises,
In the next horizontal blanking period HBK, the scan signals S1 and S2 rise and the next horizontal portion ranking period H
In BK, the scan signals S1, S2, and S3 rise, and the number of rises of the scan signal S sequentially increases in this way.

【0076】これらの走査信号Sを与えられる転送用ト
ランジスタUは、位相信号φ1かφ2を印加される。し
たがって、立ち上がった走査信号Sを与えられたトラン
ジスタUはオンし、位相信号φ1またはφ2から駆動信
号φijを形成して電極Gに与える。
The phase signal φ1 or φ2 is applied to the transfer transistor U to which the scanning signal S is applied. Therefore, the transistor U supplied with the rising scanning signal S is turned on, and the drive signal φij is formed from the phase signal φ1 or φ2 and is applied to the electrode G.

【0077】図6は、このようにして形成される駆動信
号φ11、φ21、φ12、φ22、…の波形を示す。
FIG. 6 shows the waveforms of the drive signals φ11, φ21, φ12, φ22, ... Formed in this way.

【0078】また、図2左側に示す制御回路部には、図
5上段に示す制御信号φFSが与えられ、画像信号取込
みのフィールドシフトを行なう。また、制御信号φGは
駆動信号φijの与えられない電極を所定電位VLに保
持する。
The control circuit portion shown on the left side of FIG. 2 is supplied with the control signal φFS shown in the upper part of FIG. 5 to perform field shift for taking in an image signal. The control signal φG holds the electrode to which the drive signal φij is not applied at the predetermined potential VL.

【0079】なお、図5下段にはHCCD6の電極に与
える2相駆動信号H1とH2の波形を示す。水平駆動信
号H1とH2は、水平走査期間に交互に変化する波形を
有し、VCCDからHCCD6に転送された電荷を順次
水平方向に転送する。なお、垂直ブランキング期間VB
Kにおいては、画素行列からの画像信号取込みが行なわ
れる。
The lower part of FIG. 5 shows the waveforms of the two-phase drive signals H1 and H2 applied to the electrodes of the HCCD 6. The horizontal drive signals H1 and H2 have waveforms that alternately change during the horizontal scanning period, and sequentially transfer the charges transferred from the VCCD to the HCCD 6 in the horizontal direction. The vertical blanking period VB
At K, the image signal is captured from the pixel matrix.

【0080】図7は、VCCD中の電荷転送の様子を示
す。図中上段にVCCD中の電極配置を示す。図中左側
にHCCDが配置され、その右側にVCCDが配置され
る。VCCDの各電極は、印加する駆動電極によって表
示してある。図中縦方向に時間tをとり、時系列的にV
CCDおよびHCCD中の電位および電荷を模式的に示
す。
FIG. 7 shows how charges are transferred in the VCCD. The electrode arrangement in the VCCD is shown in the upper part of the figure. In the figure, the HCCD is arranged on the left side and the VCCD is arranged on the right side. Each electrode of the VCCD is indicated by the applied drive electrode. Time t is taken in the vertical direction in the figure, and V is time-series.
The electric potential and electric charge in CCD and HCCD are shown typically.

【0081】まず、ホトダイオードからVCCDに電荷
が取り込まれた状態を時間t0で示す。各行に対応する
ウェル領域Wにホトダイオードに蓄積された電荷が取り
込まれる。これらの電荷はバリア領域Bによって互いに
分離されている。
First, the state in which electric charges are taken into the VCCD from the photodiode is shown at time t0. The charges accumulated in the photodiode are taken into the well region W corresponding to each row. These charges are separated from each other by the barrier region B.

【0082】次のタイミングt1においては、駆動電圧
φ11がプラス方向に変化され、電位が押し下げられ
る。このため、バリアB1が消滅し、ウェル領域W1に
蓄積されていた電荷Q1がHCCDに転送される。駆動
電圧φ11が元の状態に戻ると、バリアB1が復活す
る。
At the next timing t1, the drive voltage φ11 is changed in the positive direction and the potential is pushed down. Therefore, the barrier B1 disappears, and the charge Q1 accumulated in the well region W1 is transferred to the HCCD. When the drive voltage φ11 returns to the original state, the barrier B1 is restored.

【0083】次に、タイミングt2において、駆動電圧
φ21がプラス方向に変化すると、ウェルW1とバリア
B2の電位が共に押し下げられ、ウェルW2に蓄えられ
ていた電荷Q2がウェルW1に転送される。その後、駆
動電圧φ21が元の状態に戻されると、ウェルW1およ
びバリアB2の電位は元の状態となり、t3に示す状態
が形成される。
Next, at timing t2, when the drive voltage φ21 changes in the positive direction, the potentials of the well W1 and the barrier B2 are both pushed down, and the charge Q2 stored in the well W2 is transferred to the well W1. After that, when the drive voltage φ21 is returned to the original state, the potentials of the well W1 and the barrier B2 are returned to the original state, and the state shown at t3 is formed.

【0084】なお、t3の状態において、HCCD中で
電荷転送が行なわれる。また、ウェルW2は電荷を蓄積
しておらず、電荷Q2とQ3は1行分離されている。
In the state of t3, charge transfer is performed in the HCCD. The well W2 does not store electric charges, and the electric charges Q2 and Q3 are separated by one row.

【0085】次にタイミングt4においては、2つの駆
動信号φ11とφ12とが同時にプラス方向に変化し、
VCCD中の対応領域の電位を押し下げる。バリアB1
とB3が消滅することにより、電荷Q2はHCCDに転
送され、電荷Q3はウェルW2に転送される。なお、こ
の状態においてもバリアB2とB4は電荷移動を阻止す
るポテンシャルを維持している。
Next, at timing t4, the two drive signals φ11 and φ12 simultaneously change in the positive direction,
The potential of the corresponding area in the VCCD is pushed down. Barrier B1
And B3 disappear, the charge Q2 is transferred to the HCCD and the charge Q3 is transferred to the well W2. Even in this state, the barriers B2 and B4 maintain the potential of blocking the charge transfer.

【0086】その後駆動電圧φ11とφ12とが元の状
態に戻ると、タイミングt5の状態が実現され、バリア
B1とB3が復活する。この状態において、転送された
電荷Q3と次の電荷Q4とは2つのバリアB3とB4に
よって分離されている。
After that, when the driving voltages φ11 and φ12 return to the original state, the state at the timing t5 is realized, and the barriers B1 and B3 are restored. In this state, the transferred charge Q3 and the next charge Q4 are separated by the two barriers B3 and B4.

【0087】次のタイミングt6においては、駆動電圧
φ21とφ22とがプラス方向に変化し、VCCD中の
電位を押し下げる。このため、バリアB2とB4が消滅
し、電荷Q3とQ4はウェルW1とW3に転送される。
At the next timing t6, the drive voltages φ21 and φ22 change in the positive direction, pushing down the potential in the VCCD. Therefore, the barriers B2 and B4 disappear, and the charges Q3 and Q4 are transferred to the wells W1 and W3.

【0088】その後、駆動電圧φ21とφ22が元の状
態に戻ると、バリアB2とB4が復活し、タイミングt
7の状態が実現される。この状態において、転送された
電荷Q3とQ4は、それぞれ隣接する電荷から2つのバ
リアによって分離されている。また、HCCD中の電荷
は、この間に転送される。
After that, when the drive voltages φ21 and φ22 are returned to the original states, the barriers B2 and B4 are restored and the timing t
Seven states are realized. In this state, the transferred charges Q3 and Q4 are separated from the adjacent charges by two barriers. Also, the charge in the HCCD is transferred during this time.

【0089】このようにして、アコーディオン転送方式
により全画素から一度に読みだした電荷がVCCDから
HCCDに転送され、HCCDを介して読みだされる。
In this way, the charges read from all the pixels at once by the accordion transfer method are transferred from the VCCD to the HCCD and read via the HCCD.

【0090】以上説明したように、VCCD中に自動的
に電位障壁と電位井戸を形成することにより、1行当た
り1つの制御信号を与えることにより、2相駆動によっ
てVCCD中を電荷を転送することができる。
As described above, the potential barrier and the potential well are automatically formed in the VCCD to give one control signal per row, thereby transferring the charge in the VCCD by the two-phase driving. You can

【0091】以上実施例に沿って本発明を説明したが、
本発明はこれらに制限されるものではない。たとえば、
種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者
に自明であろう。
The present invention has been described above with reference to the embodiments.
The present invention is not limited to these. For example,
It will be apparent to those skilled in the art that various modifications, improvements, combinations and the like can be made.

【0092】[0092]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
行列上に配置された光電変換素子から電荷を読み出すV
CCDにおいて、電荷を転送するために1行当たり1つ
の制御信号で足りるため、VCCD制御回路に必要な素
子数がほぼ半減する。
As described above, according to the present invention,
V for reading out charges from photoelectric conversion elements arranged in a matrix
In the CCD, one control signal per row is sufficient to transfer the electric charges, and therefore, the number of elements required for the VCCD control circuit is almost halved.

【0093】制御回路の構成が簡単になることにより、
固体撮像装置の高集積化が容易になる。
By simplifying the configuration of the control circuit,
High integration of the solid-state imaging device is facilitated.

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

【図1】本発明の実施例を示す。図1(A)は構成を示
す概略平面図、図1(B)はVCCD中のポテンシャル
を示す概略ダイヤグラムである。
FIG. 1 shows an embodiment of the present invention. 1A is a schematic plan view showing the configuration, and FIG. 1B is a schematic diagram showing the potential in the VCCD.

【図2】本発明の実施例による固体撮像装置の概略平面
図を示す。
FIG. 2 is a schematic plan view of a solid-state imaging device according to an embodiment of the present invention.

【図3】VCCDの作成を説明するための概略断面図で
ある。
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view for explaining the production of VCCD.

【図4】VCCDの作成を説明するための概略断面図で
ある。
FIG. 4 is a schematic sectional view for explaining the production of a VCCD.

【図5】図2の回路における制御信号のタイミングチャ
ートである。
5 is a timing chart of control signals in the circuit of FIG.

【図6】図2の回路における制御信号のタイミングチャ
ートである。
FIG. 6 is a timing chart of control signals in the circuit of FIG.

【図7】VCCDおよびHCCD中における電荷転送を
説明するための概略ポテンシャル図である。
FIG. 7 is a schematic potential diagram for explaining charge transfer in VCCD and HCCD.

【図8】従来技術によるアコーディオン転送方式を説明
するための概略図である。図8(A)はポテンシャル変
化を示すダイヤグラム、図8(B)は電荷転送の模様を
示すための概略平面図である。
FIG. 8 is a schematic diagram for explaining an accordion transfer method according to a conventional technique. FIG. 8A is a diagram showing a potential change, and FIG. 8B is a schematic plan view showing a pattern of charge transfer.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1、2、3 VCCD 6 HCCD 8 駆動回路 9 電位保持回路 10 スイッチ回路 12 シフトレジスタ 21 p型Si領域 22 n- 型領域 23 SiO2 層 24 1ポリゲート 25 n型領域 26 2ポリゲート 27 n型領域 28 1ポリゲート 29 n- 型領域 30、31 SiO2 層 32 2ポリゲート P ホトダイオード E VCCDの電極 SW スイッチ S 走査信号 T 電位保持トランジスタ φ 位相信号 VL 電荷保持電位1, 2, 3 VCCD 6 HCCD 8 drive circuit 9 potential holding circuit 10 switch circuit 12 shift register 21 p-type Si region 22 n - type region 23 SiO 2 layer 24 1 polygate 25 n-type region 26 2 polygate 27 n-type region 28 1 Poly Gate 29 n - Type Region 30, 31 SiO 2 Layer 32 2 Poly Gate P Photodiode E VCCD Electrode SW Switch S Scan Signal T Potential Holding Transistor φ Phase Signal VL Charge Holding Potential

─────────────────────────────────────────────────────
─────────────────────────────────────────────────── ───

【手続補正書】[Procedure amendment]

【提出日】平成3年11月26日[Submission date] November 26, 1991

【手続補正1】[Procedure Amendment 1]

【補正対象書類名】図面[Document name to be corrected] Drawing

【補正対象項目名】図1[Name of item to be corrected] Figure 1

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【図1】 [Figure 1]

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 行列状に配置された多数個の光電変換素
子に蓄積された電荷を前記光電変換素子の各列に対応し
て配置された複数列の垂直CCDに順次転送し、各垂直
CCD内の電荷を垂直CCDに接続された水平CCDに
順次転送し、水平CCD内の電荷を順次転送して信号電
荷を読み出す固体撮像装置の駆動方法であって、 前記垂直CCDに1つの電圧を印加することによって1
つの電位井戸と1つの電位障壁とを制御し、前記垂直C
CDを2相駆動して電荷を転送させることを特徴とする
固体撮像装置の駆動方法。
1. Charges accumulated in a large number of photoelectric conversion elements arranged in a matrix are sequentially transferred to a plurality of columns of vertical CCDs arranged corresponding to each column of the photoelectric conversion elements, and each vertical CCD is A method for driving a solid-state imaging device, in which charges in the vertical CCD are sequentially transferred to a horizontal CCD, and charges in the horizontal CCD are sequentially transferred to read out signal charges, wherein one voltage is applied to the vertical CCD. By doing 1
Controlling one potential well and one potential barrier,
A method for driving a solid-state imaging device, which comprises driving a CD in two phases to transfer charges.
【請求項2】 さらに、前記水平CCDに1つの電圧を
印加することによって1つの電位井戸と1つの電位障壁
と制御し、前記水平CCDを2相駆動して電荷を転送指
せることを特徴とする請求項1記載の固体撮像装置の駆
動方法。
2. A voltage is applied to the horizontal CCD to control one potential well and one potential barrier, and the horizontal CCD is driven in two phases to transfer charges. The method for driving a solid-state imaging device according to claim 1.
【請求項3】 行列状に配置された多数個の光電変換素
子と、 前記光電変換素子の各列に対応して配置された複数列の
垂直CCDであって、1つの駆動電圧によって1つの電
位井戸と1つの電位障壁とを制御でき、1行当たり1つ
の制御電圧を受けるように構成された垂直CCDと、 前記複数列の垂直CCDの各行当たり1つの制御信号を
発生する制御回路とを有する固体撮像装置。
3. A plurality of photoelectric conversion elements arranged in a matrix and a plurality of columns of vertical CCDs arranged corresponding to each column of the photoelectric conversion elements, wherein one potential is applied by one driving voltage. A vertical CCD configured to control the well and one potential barrier and to receive one control voltage per row; and a control circuit for generating one control signal for each row of the vertical CCDs in the plurality of columns. Solid-state imaging device.
【請求項4】 前記制御回路は前記水平CCDに近い側
から垂直方向に次第に広がる範囲に駆動電圧を印加する
駆動回路と、前記駆動電圧が印加されない範囲の前記垂
直CCDに電荷保持用電圧を印加する保持回路とを含む
請求項3記載の固体撮像装置。
4. The drive circuit applies a drive voltage to a range in which the control circuit gradually spreads in a vertical direction from a side closer to the horizontal CCD, and a charge retention voltage is applied to the vertical CCD in a range where the drive voltage is not applied. The solid-state imaging device according to claim 3, further comprising:
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