JPH0637297A - Solid-state imaging device and driving method thereof - Google Patents

Solid-state imaging device and driving method thereof

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Publication number
JPH0637297A
JPH0637297A JP4188507A JP18850792A JPH0637297A JP H0637297 A JPH0637297 A JP H0637297A JP 4188507 A JP4188507 A JP 4188507A JP 18850792 A JP18850792 A JP 18850792A JP H0637297 A JPH0637297 A JP H0637297A
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JP
Japan
Prior art keywords
charge transfer
vertical charge
photoelectric conversion
group
transfer gate
Prior art date
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Application number
JP4188507A
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Japanese (ja)
Inventor
Nobuhiko Muto
信彦 武藤
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Publication date
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Publication of JPH0637297A publication Critical patent/JPH0637297A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To enable a surface irradiation frame transfer type solid-state image sensing element to be enhanced in sensitivity and lessened in false signals and noises. CONSTITUTION:Bus lines 111 to 114 are provided adjacent to N-type vertical charge transfer channels 131 to 134, vertical charge transfer gates 141 to 144 are formed of thin film, and furthermore convex lenses are provided, whereby light signals are enhanced in light concentration rate. Light signals are made to impinge, the impinged light signals are photoelectrically converted, and the surface of the N-type vertical charge transfer channels 131 to 134 is put in a pinning state while the converted signal charge is stored, whereby false signals and noises can be lessened. Furthermore, a voltage applied to an N-type semiconductor substrate is controlled to discharge excessive charge generated by light signal excessively incident on a photoelectric conversion part to the N-type substrate while signal charge generated by photoelectric conversion is stored, whereby a solid-state image sensing device of this design can be protected against false signals called as blooming.

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、電荷転送素子を用いた
固体撮像装置およびその駆動方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a solid-state image pickup device using a charge transfer element and its driving method.

【0002】[0002]

【従来の技術】電荷転送素子を用いた固体撮像装置のう
ち、光信号の入射により光電変換を行い、かつ光電変換
により発生した信号電荷を蓄積および転送する撮像領
域、撮像領域から転送される信号電荷を蓄積および転送
する蓄積領域、および蓄積領域から転送される信号電荷
を順次出力する水平電荷転送レジスタを有するものは、
フレーム転送方式固体撮像装置と呼ばれている。また、
フレーム転送方式固体撮像装置は、光信号を装置の表面
から入射させる表面照射型と光信号を装置の裏面から入
射させる裏面照射型とに大別できる。
2. Description of the Related Art In a solid-state image pickup device using a charge transfer element, an image pickup region for photoelectrically converting light upon incidence of an optical signal and for accumulating and transferring signal charges generated by the photoelectric conversion, and a signal transferred from the image pickup region What has a storage region for storing and transferring charges and a horizontal charge transfer register for sequentially outputting signal charges transferred from the storage region is
It is called a frame transfer type solid-state imaging device. Also,
The frame transfer type solid-state imaging device can be roughly classified into a front-illuminated type in which an optical signal is incident from the front surface of the device and a back-illuminated type in which an optical signal is incident from the rear surface of the device.

【0003】図7は、従来の表面照射型フレーム転送方
式固体撮像装置の一例の模式的平面図であり、図8は、
図7に示す従来例の撮像領域の部分拡大図である。図7
に示すように、光信号の入射により光電変換を行い、か
つ光電変換により発生した信号電荷を蓄積および転送す
る撮像領域401、撮像領域401から転送される信号
電荷を蓄積および転送する蓄積領域402、および蓄積
領域402から転送される信号電荷を順次出力する水平
電荷転送レジスタ403が設けられ、また撮像領域40
1において信号電荷を転送するための駆動パルス電圧φ
V1,φV2,φV3,φV4を供給するバスライン411〜4
14が周辺に配線されている。
FIG. 7 is a schematic plan view of an example of a conventional front-illuminated frame transfer type solid-state image pickup device, and FIG.
FIG. 8 is a partially enlarged view of the imaging area of the conventional example shown in FIG. 7. Figure 7
As shown in FIG. 3, an imaging region 401 that performs photoelectric conversion by the incidence of an optical signal and stores and transfers the signal charges generated by the photoelectric conversion, a storage region 402 that stores and transfers the signal charges transferred from the imaging region 401, And a horizontal charge transfer register 403 for sequentially outputting the signal charges transferred from the storage area 402, and the imaging area 40
Drive pulse voltage φ for transferring signal charge at 1
V1, φ V2, φ V3, and supplies the φ V4 bus line 411-4
14 is wired around.

【0004】図8に示すように、撮像領域401におい
ては、P型チャネルストップ421により区画形成され
たN型垂直電荷転送チャネル431〜434が、またN
型垂直電荷転送チャネル431〜434上に垂直電荷転
送ゲート441〜444が設けられている。垂直電荷転
送ゲート441〜444は、撮像領域の周辺でコンタク
トホール451〜454を介してバスライン411〜4
14と接続されており、4相の駆動パルス電圧群φV1
φV2,φV3,およびφV4の供給を受ける。
As shown in FIG. 8, in the image pickup region 401, N-type vertical charge transfer channels 431 to 434 partitioned by a P-type channel stop 421 are also formed.
Vertical charge transfer gates 441 to 444 are provided on the mold vertical charge transfer channels 431 to 434. The vertical charge transfer gates 441 to 444 are connected to the bus lines 411 to 4 via the contact holes 451 to 454 around the imaging region.
14 is connected to the four-phase drive pulse voltage group φ V1 ,
Receives φ V2 , φ V3 , and φ V4 .

【0005】図9は、図8のP−Pの位置における断面
図であり、図10は、図8のQ−Qの位置における断面
図である。N型垂直電荷転送チャネル431〜434、
およびN型垂直電荷転送チャネル431〜434を区画
形成するP型チャネルストップ421は、P型半導体基
板501上に設けられており、垂直電荷転送ゲート44
1〜444は、N型垂直電荷転送チャネル431〜43
4上に絶縁膜503を介して設けられている。P型半導
体基板501およびN型垂直電荷転送チャネル431〜
434は、各垂直電荷転送ゲート441〜444直下の
領域で、等しい不純物濃度および接合深さを持つ。
FIG. 9 is a sectional view taken along the line PP of FIG. 8, and FIG. 10 is a sectional view taken along the line QQ of FIG. N-type vertical charge transfer channels 431 to 434,
A P-type channel stop 421 for partitioning and forming N-type vertical charge transfer channels 431 to 434 is provided on the P-type semiconductor substrate 501, and the vertical charge transfer gate 44 is provided.
1 to 444 are N-type vertical charge transfer channels 431 to 43
4 is provided via an insulating film 503. P-type semiconductor substrate 501 and N-type vertical charge transfer channels 431 to 431
Reference numeral 434 denotes a region immediately below each of the vertical charge transfer gates 441 to 444, which have the same impurity concentration and junction depth.

【0006】図11および図12は、従来のフレーム転
送方式固体撮像装置の構造および駆動方法の一例を説明
するための図であり、図11は、垂直電荷転送ゲート4
41〜444に印加する駆動パルス電圧φV1,φV2,φ
V3,φV4のタイミングチャートであり、図12(A)
は、4相駆動のすべての相の垂直電荷転送ゲート直下に
おいて、垂直電荷転送チャネル群の表面に反転層が形成
された、いわゆるピンニング状態であるときの、図10
中R−R,SーS,T−T,U−Uで示した各位置にお
ける深さ方向の電位分布図であり、図12(B)は、図
11においてT3で示した期間における、図10中R−
R,SーS,T−T,U−Uで示した各位置における深
さ方向の電位分布図である。電圧および電位は、P型半
導体基板501と電気的に導通状態であるP型チャネル
ストップ421を基準電位とする。
11 and 12 are diagrams for explaining an example of the structure and driving method of a conventional frame transfer type solid-state image pickup device, and FIG.
Drive pulse voltages φ V1 , φ V2 , φ applied to 41 to 444
FIG. 12 (A) is a timing chart of V3 and φ V4 .
10 shows a so-called pinning state in which an inversion layer is formed on the surface of the vertical charge transfer channel group immediately below the vertical charge transfer gates of all phases of four-phase driving.
12B is a potential distribution diagram in the depth direction at each position indicated by middle R-R, S-S, T-T, and U-U, and FIG. 12B is a diagram in the period indicated by T3 in FIG. R in 10
It is a potential distribution diagram of the depth direction in each position shown by R, S-S, T-T, and U-U. Regarding the voltage and the potential, the P-type channel stop 421, which is electrically connected to the P-type semiconductor substrate 501, is used as the reference potential.

【0007】図12(A)に示すように、P型半導体基
板501およびN型垂直電荷転送チャネル431〜43
4は、各垂直電荷転送ゲート441〜444直下の領域
で、等しい不純物濃度および接合深さを持つために、各
位置における深さ方向の電位分布はすべて等しい。従来
の駆動方法においては、図12(B)に示すように、T
3で示した期間、すなわち光信号の入射により光電変換
を行い、かつ光電変換により発生した信号電荷を蓄積す
る期間において、垂直電荷転送ゲート441および44
2に印加する電圧VVLと垂直電荷転送ゲート443およ
び444に印加する電圧VVHを異ならせることにより、
電位井戸を形成していた。
As shown in FIG. 12A, a P-type semiconductor substrate 501 and N-type vertical charge transfer channels 431 to 43 are formed.
Reference numeral 4 denotes a region immediately below each vertical charge transfer gate 441 to 444, and since the regions have the same impurity concentration and the same junction depth, the potential distribution in the depth direction at each position is the same. In the conventional driving method, as shown in FIG.
3, the vertical charge transfer gates 441 and 44 are provided in the period shown in FIG. 3, that is, in a period in which photoelectric conversion is performed by incidence of an optical signal and signal charges generated by the photoelectric conversion are accumulated.
By varying the voltage V VH to be applied to the voltage V VL and vertical charge transfer gates 443 and 444 to be applied to the 2,
It formed a potential well.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】表面照射型フレーム転
送方式固体撮像装置においては、撮像領域の表面から入
射した光信号のうち、垂直電荷転送ゲート群を透過し、
N型垂直電荷転送チャネル群に吸収された成分のみが光
電変換に寄与する。光電変換の効率を向上させ、固体撮
像装置の感度を向上させるためには、垂直電荷転送ゲー
ト群において吸収される光信号を減少させ、透過する光
信号を増大させなければならない。垂直電荷転送ゲート
群は、一般に多結晶半導体層により形成されており、光
信号の透過率を向上させるためには膜厚を薄くすること
が必要であるが、膜厚を薄くすると垂直電荷転送ゲート
群のシート抵抗が増大し、信号電荷を転送するための駆
動パルス電圧が十分に伝播しなくなるという不都合が生
じる。
In the front-illuminated frame transfer type solid-state image pickup device, an optical signal incident from the surface of the image pickup region is transmitted through the vertical charge transfer gate group,
Only the component absorbed by the N-type vertical charge transfer channel group contributes to photoelectric conversion. In order to improve the efficiency of photoelectric conversion and improve the sensitivity of the solid-state imaging device, it is necessary to reduce the optical signal absorbed in the vertical charge transfer gate group and increase the transmitted optical signal. The vertical charge transfer gate group is generally formed of a polycrystalline semiconductor layer, and it is necessary to reduce the film thickness in order to improve the transmittance of optical signals. There is an inconvenience that the sheet resistance of the group increases and the drive pulse voltage for transferring the signal charge does not propagate sufficiently.

【0009】また、フレーム転送方式固体撮像装置にお
いては、光信号の入射により光電変換を行い、かつ光電
変換により発生した信号電荷を蓄積する期間において、
撮像領域中の垂直電荷転送チャネル群内に電位井戸を形
成させなければならないが、このとき、光電変換により
生じた信号電荷のみならず、電位井戸の近傍で発生した
リーク電流による電荷をも蓄積してしまう。特に、電位
井戸の形成された状態では垂直電荷転送ゲート直下のN
型垂直電荷転送チャネルの表面は空乏化しているため、
垂直電荷転送チャネル群の表面の、絶縁膜との界面に存
在する発生再結合中心の介助によりリーク電流が増大
し、偽信号あるいは雑音の増大を招いていた。
Further, in the frame transfer type solid-state image pickup device, photoelectric conversion is performed by incidence of an optical signal, and signal charges generated by the photoelectric conversion are accumulated in a period.
A potential well must be formed in the vertical charge transfer channel group in the imaging region.At this time, not only the signal charge generated by photoelectric conversion but also the charge due to the leak current generated near the potential well is accumulated. Will end up. Particularly, in the state where the potential well is formed, N just below the vertical charge transfer gate
Since the surface of the type vertical charge transfer channel is depleted,
The leakage current increases due to the aid of the generated recombination centers existing at the interface with the insulating film on the surface of the vertical charge transfer channel group, resulting in an increase in spurious signals or noise.

【0010】本発明の目的は、光信号の検出感度の向上
を可能にし、および偽信号あるいは雑音の減少を可能に
する固体撮像装置およびその駆動方法を提供することに
ある。
An object of the present invention is to provide a solid-state image pickup device and a driving method thereof, which can improve the detection sensitivity of an optical signal and reduce the false signal or noise.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】第1の発明は、光信号の
入射により光電変換を行い、かつ光電変換により発生し
た信号電荷を蓄積および転送する撮像領域と、撮像領域
から転送される信号電荷を蓄積および転送する蓄積領域
と、蓄積領域から転送される信号電荷を順次出力する水
平電荷転送レジスタとを備える表面照射型フレーム転送
方式の固体撮像装置において、前記撮像領域は、チャネ
ルストップにより区画形成された垂直電荷転送チャネル
群と、垂直電荷転送チャネル群上に設けられ、水平方向
に連続し、垂直電荷転送チャネル群と交差する垂直電荷
転送ゲート群と、垂直電荷転送チャネル群を区画形成す
るチャネルストップ上に設けられ、信号電荷を転送する
ための駆動パルス電圧を垂直電荷転送ゲート群に供給す
るバスライン群とを備えることを特徴としている。
SUMMARY OF THE INVENTION A first aspect of the present invention is directed to an image pickup area for photoelectrically converting light upon incidence of an optical signal and for accumulating and transferring signal charges generated by the photoelectric conversion, and a signal charge transferred from the image pickup area. In a solid-state imaging device of the surface irradiation type frame transfer system, which comprises a storage region for storing and transferring a charge and a horizontal charge transfer register for sequentially outputting signal charges transferred from the storage region, the imaging region is partitioned by channel stop. Vertical charge transfer channel group, a vertical charge transfer gate group provided on the vertical charge transfer channel group, continuous in the horizontal direction, and intersecting the vertical charge transfer channel group, and a channel for partitioning and forming the vertical charge transfer channel group. A bus line group provided on the stop and supplying a drive pulse voltage for transferring signal charges to the vertical charge transfer gate group; It is characterized in that it comprises.

【0012】第2の発明は、第1の発明において、入射
する光信号をバスライン群の開口部に集束させるための
凸レンズ群を垂直電荷転送チャネル群上に備えることを
特徴としている。
A second invention is characterized in that, in the first invention, a convex lens group for converging an incident optical signal to an opening of the bus line group is provided on the vertical charge transfer channel group.

【0013】第3の発明は、光信号の入射により光電変
換を行い、かつ光電変換により発生した信号電荷を蓄積
および転送する撮像領域と、撮像領域から転送される信
号電荷を蓄積および転送する蓄積領域と、蓄積領域から
転送される信号電荷を順次出力する水平電荷転送レジス
タとを備えるフレーム転送方式の固体撮像装置におい
て、前記撮像領域は、第1導電型半導体基板上の第2導
電型ウエル内、もしくは第2導電型半導体基板内に設け
られた第1導電型の垂直電荷転送チャネル群と、垂直電
荷転送チャネル群上に設けられた第1から第4の垂直電
荷転送ゲート群を有する4相駆動の電荷転送素子とを備
え、第1から第4のすべての垂直電荷転送ゲート群直下
の垂直電荷転送チャネル群の表面に反転層が形成された
ピンニング状態において、第1および第3の垂直電荷転
送ゲート群直下の垂直電荷転送チャネル群のチャネル電
位が第2および第4の垂直電荷転送ゲート群直下の垂直
電荷転送チャネル群のチャネル電位より浅いことを特徴
としている。
According to a third aspect of the present invention, an image pickup area for performing photoelectric conversion upon incidence of an optical signal and for storing and transferring signal charges generated by the photoelectric conversion, and a storage for storing and transferring signal charges transferred from the image pickup area. In a frame transfer type solid-state imaging device including a region and a horizontal charge transfer register that sequentially outputs signal charges transferred from the storage region, the imaging region is in a second conductivity type well on a first conductivity type semiconductor substrate. Or a four-phase having a first conductivity type vertical charge transfer channel group provided in the second conductivity type semiconductor substrate and first to fourth vertical charge transfer gate groups provided on the vertical charge transfer channel group. In the pinning state in which the inversion layer is formed on the surface of the vertical charge transfer channel group immediately below all the first to fourth vertical charge transfer gate groups, And the channel potential of the vertical charge transfer channel group immediately below the first and third vertical charge transfer gate groups is shallower than the channel potential of the vertical charge transfer channel group immediately below the second and fourth vertical charge transfer gate groups. I am trying.

【0014】第4の発明は、第3の発明の固体撮像装置
の駆動方法において、光信号の入射により光電変換を行
い、かつ光電変換により発生した信号電荷を蓄積する期
間に、前記第1から第4のすべての垂直電荷転送ゲート
群直下の前記垂直電荷転送チャネル群の表面を反転させ
たピンニング状態とする電圧を、前記第1から第4のす
べての垂直電荷転送ゲート群に印加することを特徴とし
ている。
According to a fourth aspect of the present invention, in the method for driving a solid-state image pickup device according to the third aspect, photoelectric conversion is performed by incidence of an optical signal, and signal charges generated by the photoelectric conversion are accumulated during the period from the first aspect. Applying to each of the first to fourth vertical charge transfer gate groups a voltage that causes the surfaces of the vertical charge transfer channel groups immediately below all of the fourth vertical charge transfer gate groups to be in a pinning state by inversion. It has a feature.

【0015】第5の発明は、光信号の入射により光電変
換を行い、かつ光電変換により発生した信号電荷を蓄積
および転送する撮像領域と、撮像領域から転送される信
号電荷を蓄積および転送する蓄積領域と、蓄積領域から
転送される信号電荷を順次出力する水平電荷転送レジス
タとを備えるフレーム転送方式の固体撮像装置におい
て、前記撮像領域は、第1導電型半導体基板上の第2導
電型ウエル内に設けられた第1導電型の垂直電荷転送チ
ャネル群と、垂直電荷転送チャネル群上に設けられた第
1から第4の垂直電荷転送ゲート群を有する4相駆動の
電荷転送素子とを備え、第1導電型半導体基板と第2導
電型ウエル間に第1の逆バイアス電圧が印加され、かつ
第1から第4のすべての垂直電荷転送ゲート群直下の垂
直電荷転送チャネル群の表面に反転層が形成されたピン
ニング状態においては、第1および第3の垂直電荷転送
ゲート群直下の垂直電荷転送チャネル群のチャネル電位
が第2および第4の垂直電荷転送ゲート群直下の垂直電
荷転送チャネル群のチャネル電位より浅く、かつ第2お
よび第4の垂直電荷転送ゲート群直下の第2導電型ウエ
ルの電位が第1および第3の垂直電荷転送ゲート群直下
の垂直電荷転送チャネル群のチャネル電位より深くな
り、第1導電型半導体基板と第2導電型ウエル間に第2
の逆バイアス電圧が印加された状態においては、第2お
よび第4の垂直電荷転送ゲート群直下の第2導電型ウエ
ルの電位がすべての垂直電荷転送ゲート群直下の垂直電
荷転送チャネル群のチャネル電位より浅いことを特徴と
している。
According to a fifth aspect of the present invention, a photoelectric conversion is performed by incidence of an optical signal, and an image pickup region for storing and transferring the signal charge generated by the photoelectric conversion, and a storage for storing and transferring the signal charge transferred from the image pickup region. In a frame transfer type solid-state imaging device including a region and a horizontal charge transfer register that sequentially outputs signal charges transferred from the storage region, the imaging region is in a second conductivity type well on a first conductivity type semiconductor substrate. A first-conductivity-type vertical charge transfer channel group, and a four-phase drive charge transfer element having first to fourth vertical charge transfer gate groups provided on the vertical charge transfer channel group, A first reverse bias voltage is applied between the first-conductivity-type semiconductor substrate and the second-conductivity-type well, and vertical charge transfer channels directly under all the first to fourth vertical charge transfer gate groups. In the pinning state in which the inversion layer is formed on the surface of the vertical charge transfer channel groups under the first and third vertical charge transfer gate groups, the channel potentials of the vertical charge transfer channel groups under the second and fourth vertical charge transfer gate groups are vertical. The vertical charge transfer channel groups which are shallower than the channel potentials of the charge transfer channel groups and whose potentials of the second conductivity type wells immediately below the second and fourth vertical charge transfer gate groups are directly below the first and third vertical charge transfer gate groups Is deeper than the channel potential of the first conductivity type semiconductor substrate,
, The potential of the second conductivity type well immediately below the second and fourth vertical charge transfer gate groups is the channel potential of all the vertical charge transfer channel groups immediately below the vertical charge transfer gate groups. It is characterized by a shallower depth.

【0016】第6の発明は、第5の発明の固体撮像装置
の駆動方法において、光信号の入射により光電変換を行
い、かつ光電変換により発生した信号電荷を蓄積する期
間に、第1の逆バイアス電圧を第1導電型半導体基板と
第2導電型ウエル間に印加し、かつ前記第1から第4の
すべての垂直電荷転送ゲート群直下の前記垂直電荷転送
チャネル群の表面を反転させたピンニング状態とする電
圧を、前記第1から第4のすべての垂直電荷転送ゲート
群に印加し、光信号の入射により光電変換を行い、かつ
光電変換により発生した信号電荷を蓄積する期間以外の
期間に、第2の逆バイアス電圧を第1導電型半導体基板
と第2導電型ウエル間に印加することを特徴としてい
る。
According to a sixth aspect of the present invention, in the method for driving a solid-state image pickup device according to the fifth aspect, the first reverse operation is performed during a period in which photoelectric conversion is performed by incidence of an optical signal and signal charges generated by the photoelectric conversion are accumulated. A pinning in which a bias voltage is applied between the first conductivity type semiconductor substrate and the second conductivity type well, and the surface of the vertical charge transfer channel group immediately below all the first to fourth vertical charge transfer gate groups is inverted. A voltage to be applied is applied to all of the first to fourth vertical charge transfer gate groups, photoelectric conversion is performed by incidence of an optical signal, and a period other than a period during which signal charges generated by photoelectric conversion are accumulated. The second reverse bias voltage is applied between the first conductivity type semiconductor substrate and the second conductivity type well.

【0017】[0017]

【作用】第1の発明によれば、信号電荷を転送するため
の駆動パルス電圧を垂直電荷転送ゲート群に供給する低
抵抗のバスライン群が、垂直電荷転送チャネル群の近傍
に位置するために、垂直電荷転送ゲート群のシート抵抗
が増大しても、十分に駆動パルス電圧を垂直電荷転送ゲ
ート群に伝播させることができる。この効果のために、
垂直電荷転送ゲート群の膜厚を薄くすることが可能とな
り、透過する光信号を増大させることにより、固体撮像
装置の感度を向上させることができる。
According to the first aspect of the invention, the low-resistance bus line group for supplying the drive pulse voltage for transferring the signal charge to the vertical charge transfer gate group is located near the vertical charge transfer channel group. Even if the sheet resistance of the vertical charge transfer gate group increases, the drive pulse voltage can be sufficiently propagated to the vertical charge transfer gate group. For this effect,
It is possible to reduce the thickness of the vertical charge transfer gate group, and increase the optical signal that is transmitted, so that the sensitivity of the solid-state imaging device can be improved.

【0018】第1の発明においては、バスライン群上部
に入射した光信号がバスライン群において反射もしくは
吸収され、感度の向上に制約を受ける場合があるが、第
2の発明によれば、凸レンズ群の効果により、入射する
光信号をバスライン群の開口部に集束させることができ
るため、さらに固体撮像装置の感度を向上させることが
できる。
In the first invention, the optical signal incident on the upper part of the bus line group may be reflected or absorbed in the bus line group and may be restricted in improving the sensitivity. However, according to the second invention, the convex lens is used. Due to the effect of the group, the incident optical signal can be focused on the opening of the bus line group, so that the sensitivity of the solid-state imaging device can be further improved.

【0019】第3および第4の発明によれば、光信号の
入射により光電変換を行い、かつ光電変換により発生し
た信号電荷を蓄積する期間において、撮像領域内のすべ
ての垂直電荷転送ゲート群直下の垂直電荷転送チャネル
群の表面を反転させたピンニング状態とすることが可能
となる。このとき、垂直電荷転送チャネル群の表面の、
絶縁膜との界面に存在する発生再結合中心が、電荷担体
(電子もしくは正孔)で満たされているので、発生再結
合中心の介助により増大していたリーク電流が低減さ
れ、偽信号および雑音が低減される。
According to the third and fourth aspects of the invention, photoelectric conversion is performed by incidence of an optical signal, and in a period in which signal charges generated by the photoelectric conversion are accumulated, all the vertical charge transfer gate groups in the image pickup region are directly under. The surface of the vertical charge transfer channel group can be inverted to a pinning state. At this time, on the surface of the vertical charge transfer channel group,
Since the generated recombination centers existing at the interface with the insulating film are filled with charge carriers (electrons or holes), the leak current, which had been increased by the assistance of the generated recombination centers, is reduced, and false signals and noise are reduced. Is reduced.

【0020】第5および第6の発明によれば、第3およ
び第4の発明による効果を実現すると共に、過剰な光信
号が入射した場合に発生する過剰な信号電荷を半導体基
板に排出することが可能となり、過剰な信号電荷が垂直
電荷転送チャネル中を拡散することにより生じるブルー
ミングと呼ばれる偽信号を防止することができる。
According to the fifth and sixth aspects of the invention, the effects of the third and fourth aspects of the invention are realized, and excess signal charges generated when an excessive optical signal is incident are discharged to the semiconductor substrate. Therefore, it is possible to prevent a false signal called blooming caused by excessive signal charges diffusing in the vertical charge transfer channel.

【0021】[0021]

【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。
Embodiments of the present invention will now be described with reference to the drawings.

【0022】図1は、第1の発明の一実施例を示す模式
的平面図であり、図2は、図1に示す実施例の撮像領域
の部分拡大図である。図1に示すように、光信号の入射
により光電変換を行い、かつ光電変換により発生した信
号電荷を蓄積および転送する撮像領域101と、撮像領
域101から転送される信号電荷を蓄積および転送する
蓄積領域102と、蓄積領域102から転送される信号
電荷を順次出力する水平電荷転送レジスタ103とが設
けられ、また、撮像領域101において信号電荷を転送
するための駆動パルス電圧群φV1,φV2,φV3,φV4
供給する金属で形成された低抵抗のバスライン111〜
114が撮像領域101の上部に配線されている。
FIG. 1 is a schematic plan view showing an embodiment of the first invention, and FIG. 2 is a partially enlarged view of an image pickup area of the embodiment shown in FIG. As shown in FIG. 1, an image pickup region 101 that performs photoelectric conversion by incidence of an optical signal and stores and transfers the signal charge generated by the photoelectric conversion, and a storage that stores and transfers the signal charge transferred from the image pickup region 101. A region 102 and a horizontal charge transfer register 103 for sequentially outputting the signal charges transferred from the accumulation region 102 are provided, and drive pulse voltage groups φ V1 , φ V2 for transferring the signal charges in the imaging region 101, Low resistance bus lines 111 to 111 made of metal for supplying φ V3 and φ V4
114 is wired above the imaging region 101.

【0023】また、図2に示すように、撮像領域101
においては、P型チャネルストップ121により区画形
成されたN型垂直電荷転送チャネル131〜134が設
けられ、N型垂直電荷転送チャネル131〜134上に
多結晶半導体で形成された垂直電荷転送ゲート141〜
144が設けられ、P型チャネルストップ121上にバ
スライン群111〜114が設けられている。垂直電荷
転送ゲート141〜144は、P型チャネルストップ1
21上でコンタクトホール151〜154を介してバス
ライン111〜114と接続されており、4相の駆動パ
ルス電圧φV1,φV2,φV3,φV4の供給を受ける。
Further, as shown in FIG.
, N-type vertical charge transfer channels 131 to 134 partitioned by the P-type channel stop 121 are provided, and vertical charge transfer gates 141 to 141 formed of a polycrystalline semiconductor are provided on the N-type vertical charge transfer channels 131 to 134.
144 is provided, and the bus line groups 111 to 114 are provided on the P-type channel stop 121. The vertical charge transfer gates 141 to 144 are P-type channel stops 1
21 are connected to bus lines 111 to 114 via contact holes 151 to 154, and supplied with four-phase drive pulse voltages φ V1 , φ V2 , φ V3 , and φ V4 .

【0024】図3は、図2のC−Cの位置における断面
図であり、図4は、図2のD−Dの位置における断面図
である。図3に示すように、N型垂直電荷転送チャネル
131〜133、およびN型垂直電荷転送チャネル13
1〜133を区画形成するP型チャネルストップ121
は、N型半導体基板201上のP型ウエル202内に設
けられ、垂直電荷転送ゲート142は、絶縁膜203を
介してN型垂直電荷転送チャネル131〜133上に設
けられ、また、バスライン111,112は、絶縁膜2
04を介してP型チャネルストップ121上に設けられ
ており、垂直電荷転送ゲート142とバスライン112
は、コンタクトホール152を介して接続されている。
さらに、入射する光信号をバスライン群の開口部に集束
させるための凸レンズ211〜213がN型垂直電荷転
送チャネル群上に設けられている。また、図4に示すよ
うに、垂直電荷転送ゲート141,143直下の領域と
垂直電荷転送ゲート142,144直下の領域とでは、
P型ウエル202およびN型垂直電荷転送チャネル13
4の膜厚が異なっている。
FIG. 3 is a sectional view taken along the line CC of FIG. 2, and FIG. 4 is a sectional view taken along the line D-D of FIG. As shown in FIG. 3, N-type vertical charge transfer channels 131 to 133 and N-type vertical charge transfer channel 13
P-type channel stop 121 for partitioning and forming 1 to 133
Is provided in the P-type well 202 on the N-type semiconductor substrate 201, the vertical charge transfer gate 142 is provided on the N-type vertical charge transfer channels 131 to 133 via the insulating film 203, and the bus line 111. , 112 are insulating films 2
Is provided on the P-type channel stop 121 via 04, the vertical charge transfer gate 142 and the bus line 112.
Are connected via a contact hole 152.
Further, convex lenses 211 to 213 for focusing the incident optical signal on the opening of the bus line group are provided on the N-type vertical charge transfer channel group. Further, as shown in FIG. 4, in the region directly below the vertical charge transfer gates 141 and 143 and the region directly below the vertical charge transfer gates 142 and 144,
P-type well 202 and N-type vertical charge transfer channel 13
The film thicknesses of 4 are different.

【0025】このように、本実施例では、金属で形成さ
れた低抵抗のバスライン111〜114が、N型垂直電
荷転送チャネル131〜134の近傍に位置するため
に、十分に駆動パルス電圧を垂直電荷転送ゲート141
〜144に伝播させることができるため、垂直電荷転送
ゲート141〜144は、100nm程度に薄膜化する
ことができ、垂直電荷転送ゲート群を透過する光信号が
増大し、固体撮像装置の感度を向上させることができ
る。また、凸レンズ群の効果により、入射する光信号を
バスライン群の開口部に集束させることができるため、
さらに固体撮像装置の感度を向上させることができる。
As described above, in this embodiment, since the low resistance bus lines 111 to 114 made of metal are located near the N-type vertical charge transfer channels 131 to 134, a sufficient drive pulse voltage is applied. Vertical charge transfer gate 141
To 144, the vertical charge transfer gates 141 to 144 can be thinned to about 100 nm, the optical signal transmitted through the vertical charge transfer gate group is increased, and the sensitivity of the solid-state imaging device is improved. Can be made. Further, due to the effect of the convex lens group, the incident optical signal can be focused on the opening of the bus line group,
Furthermore, the sensitivity of the solid-state imaging device can be improved.

【0026】図5および図6は、第3,第4,第5,お
よび第6の発明の一実施例を説明するための図であり、
図5は、垂直電荷転送ゲート141〜144に印加する
駆動パルス電圧φV1,φV2,φV3,φV4のタイミングチ
ャートであり、図6(A)は、図5においてT1で示し
た期間における、図4中、E−E,F−F,G−G,H
−Hで示した各位置における深さ方向の電位分布図であ
り、図6(B)は、図5においてT2で示した時刻にお
ける、図4中、E−EおよびF−Fで示した各位置にお
ける深さ方向の電位分布図である。電圧および電位は、
P型ウエル202と電気的に導通状態であるP型チャネ
ルストップ121を基準電位とする。
5 and 6 are views for explaining one embodiment of the third, fourth, fifth and sixth inventions,
FIG. 5 is a timing chart of the drive pulse voltages φ V1 , φ V2 , φ V3 , and φ V4 applied to the vertical charge transfer gates 141 to 144, and FIG. 6A is for the period indicated by T1 in FIG. , In FIG. 4, EE, FF, GG, H
6B is a potential distribution diagram in the depth direction at each position shown by -H, and FIG. 6B shows each of E-E and FF in FIG. 4 at the time indicated by T2 in FIG. It is a potential distribution diagram of the depth direction in a position. The voltage and potential are
The P-type channel stop 121, which is electrically connected to the P-type well 202, is used as the reference potential.

【0027】T1で示した期間、すなわち光信号の入射
により光電変換を行い、かつ光電変換により発生した信
号電荷を蓄積する期間においては、垂直電荷転送ゲート
141〜144に電圧VV1L ,VV2L ,VV3L ,VV4L
がそれぞれ印加され、また、N型半導体基板201に電
圧VSHが印加される。このとき、E−EおよびG−Gの
位置におけるチャネル電位φ1は、F−FおよびH−H
の位置におけるチャネル電位φ2より浅くなっており、
かつE−E,F−F,G−G,H−Hのすべての位置に
おけるN型垂直電荷転送チャネル134の表面は、反転
層が形成され、ピンニング状態となっている。このた
め、垂直電荷転送チャネル群の表面の、絶縁膜との界面
に存在する発生再結合中心が、正孔で満たされ、発生再
結合中心の介助により増大していたリーク電流が低減さ
れ、偽信号および雑音を低減することができる。
In the period indicated by T1, that is, in the period in which photoelectric conversion is performed by incidence of an optical signal and signal charges generated by photoelectric conversion are accumulated, the vertical charge transfer gates 141 to 144 have voltages V V1L , V V2L , V V3L , V V4L
Are respectively applied, and the voltage V SH is applied to the N-type semiconductor substrate 201. At this time, the channel potential φ1 at the positions of EE and GG is FF and HH.
Is shallower than the channel potential φ2 at the position
Moreover, an inversion layer is formed on the surface of the N-type vertical charge transfer channel 134 at all the positions of EE, FF, GG, and H-H, and is in a pinning state. For this reason, the generated recombination centers existing at the interface with the insulating film on the surface of the vertical charge transfer channel group are filled with holes, and the leak current increased by the assistance of the generated recombination centers is reduced. Signals and noise can be reduced.

【0028】また、F−FおよびH−Hの位置における
P型ウエル202の電位φ3は、E−EおよびG−Gの
位置におけるチャネル電位φ1より深くなっている。こ
のため、過剰な光信号が入射した場合に発生する過剰な
信号電荷は垂直電荷転送チャネル中を拡散せずに半導体
基板に排出される。これにより、ブルーミングと呼ばれ
る偽信号を防止することができる。
The potential φ3 of the P-type well 202 at the positions FF and HH is deeper than the channel potential φ1 at the positions E-E and GG. Therefore, excess signal charges generated when an excessive optical signal is incident are discharged to the semiconductor substrate without being diffused in the vertical charge transfer channel. This makes it possible to prevent a false signal called blooming.

【0029】T1で示した期間以外の期間、たとえば時
刻T2においては、垂直電荷転送ゲート141,14
4,142,143に電圧VV1L ,VV4L ,VV2H ,V
V3H がそれぞれ印加され、また、N型半導体基板201
に電圧VSLが印加される。このとき、F−Fの位置にお
けるP型ウエル202の電位φ5は、E−Eの位置にお
けるチャネル電位φ4より浅くなっている。このため、
P型ウエル202の電位が最大転送電荷量を制限するこ
とはない。
In a period other than the period shown by T1, for example, at time T2, the vertical charge transfer gates 141, 14 are provided.
4, 142 and 143 have voltages V V1L , V V4L , V V2H and V
V3H is applied to each, and the N-type semiconductor substrate 201 is also applied.
The voltage V SL is applied to. At this time, the potential φ5 of the P-type well 202 at the position FF is shallower than the channel potential φ4 at the position EE. For this reason,
The potential of the P-type well 202 does not limit the maximum transfer charge amount.

【0030】[0030]

【発明の効果】以上説明したように本発明は、バスライ
ン群が、垂直電荷転送チャネル群の近傍に位置するため
に、十分に駆動パルス電圧を垂直電荷転送ゲート群に伝
播させることができるため、垂直電荷転送ゲート群は、
100nm程度に薄膜化することができ、垂直電荷転送
ゲート群を透過する光信号が増大し、固体撮像装置の感
度を向上させることができる。また、凸レンズ群の効果
により、入射する光信号をバスライン群の開口部に集束
させることができるため、さらに固体撮像装置の感度を
向上させることができる。
As described above, according to the present invention, since the bus line group is located near the vertical charge transfer channel group, the drive pulse voltage can be sufficiently propagated to the vertical charge transfer gate group. , The vertical charge transfer gate group is
The thickness can be reduced to about 100 nm, the optical signal transmitted through the vertical charge transfer gate group is increased, and the sensitivity of the solid-state imaging device can be improved. Further, due to the effect of the convex lens group, the incident optical signal can be focused on the opening of the bus line group, so that the sensitivity of the solid-state imaging device can be further improved.

【0031】また、光信号の入射により光電変換を行
い、かつ光電変換により発生した信号電荷を蓄積する期
間において、撮像領域内のすべての垂直電荷転送ゲート
群直下の垂直電荷転送チャネル群の表面を反転させたピ
ンニング状態となっているために、垂直電荷転送チャネ
ル群の表面の、絶縁膜との界面に存在する発生再結合中
心が、正孔で満たされ、発生再結合中心の介助により増
大していたリーク電流が低減され、偽信号および雑音を
低減することができる。
In addition, during the period in which photoelectric conversion is performed by incidence of an optical signal and the signal charges generated by photoelectric conversion are accumulated, the surface of the vertical charge transfer channel group immediately below all the vertical charge transfer gate groups in the imaging region is removed. Due to the inverted pinning state, the generated recombination centers existing at the interface with the insulating film on the surface of the vertical charge transfer channel group are filled with holes and increased by the aid of the generated recombination centers. The leak current that has been used is reduced, and false signals and noise can be reduced.

【0032】さらに、半導体基板に印加する電圧を制御
することにより、光信号の入射により光電変換を行い、
かつ光電変換により発生した信号電荷を蓄積する期間に
おいて、過剰な光信号が入射した場合に発生する過剰な
信号電荷を半導体基板に排出し、ブルーミングと呼ばれ
る偽信号を防止することができる。
Further, by controlling the voltage applied to the semiconductor substrate, photoelectric conversion is performed by incidence of an optical signal,
In addition, during the period in which the signal charge generated by photoelectric conversion is accumulated, the excessive signal charge generated when an excessive optical signal is incident can be discharged to the semiconductor substrate, and a false signal called blooming can be prevented.

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

【図1】第1の発明の一実施例を示す模式的平面図であ
る。
FIG. 1 is a schematic plan view showing an embodiment of the first invention.

【図2】図1に示す実施例の撮像領域の部分拡大図であ
る。
FIG. 2 is a partially enlarged view of an image pickup area of the embodiment shown in FIG.

【図3】図2のC−Cの位置における断面図である。3 is a cross-sectional view taken along the line CC of FIG.

【図4】図2のD−Dの位置における断面図である。FIG. 4 is a sectional view taken along the line DD in FIG.

【図5】垂直電荷転送ゲートに印加する駆動パルス電圧
のタイミングチャートである。
FIG. 5 is a timing chart of a drive pulse voltage applied to a vertical charge transfer gate.

【図6】図4中の各位置における深さ方向の電位分布図
である。
6 is a potential distribution diagram in the depth direction at each position in FIG.

【図7】従来例の模式的平面図である。FIG. 7 is a schematic plan view of a conventional example.

【図8】従来例の撮像領域の部分拡大図である。FIG. 8 is a partially enlarged view of an imaging area of a conventional example.

【図9】図8のP−Pの位置における断面図である。9 is a sectional view taken along the line PP of FIG.

【図10】図8のQ−Qの位置における断面図である。10 is a sectional view taken along the line QQ in FIG.

【図11】垂直電荷転送ゲートに印加する駆動パルス電
圧のタイミングチャートである。
FIG. 11 is a timing chart of a drive pulse voltage applied to a vertical charge transfer gate.

【図12】図10中の各位置における深さ方向の電位分
布図である。
12 is a potential distribution diagram in the depth direction at each position in FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

101,401 撮像領域 102,402 蓄積領域 103,403 水平電荷転送レジスタ 111〜114,411〜414 バスライン 121,421 P型チャネルストップ 131〜134,431〜434 N型垂直電荷転送チ
ャネル 141〜144,441〜444 垂直電荷転送ゲート 151〜154,451〜454 コンタクトホール 201 N型半導体基板 202 P型ウエル 203,204,503 絶縁膜 211〜213 凸レンズ
101, 401 Imaging area 102, 402 Storage area 103, 403 Horizontal charge transfer register 111-114, 411-414 Bus line 121, 421 P-type channel stop 131-134, 431-434 N-type vertical charge transfer channel 141-144 441 to 444 Vertical charge transfer gates 151 to 154, 451 to 454 Contact hole 201 N type semiconductor substrate 202 P type well 203, 204, 503 Insulating film 211 to 213 Convex lens

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 9056−4M H01L 29/76 301 F ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 5 Identification code Office reference number FI technical display location 9056-4M H01L 29/76 301 F

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】光信号の入射により光電変換を行い、かつ
光電変換により発生した信号電荷を蓄積および転送する
撮像領域と、撮像領域から転送される信号電荷を蓄積お
よび転送する蓄積領域と、蓄積領域から転送される信号
電荷を順次出力する水平電荷転送レジスタとを備える表
面照射型フレーム転送方式の固体撮像装置において、 前記撮像領域は、 チャネルストップにより区画形成された垂直電荷転送チ
ャネル群と、 垂直電荷転送チャネル群上に設けられ、水平方向に連続
し、垂直電荷転送チャネル群と交差する垂直電荷転送ゲ
ート群と、 垂直電荷転送チャネル群を区画形成するチャネルストッ
プ上に設けられ、信号電荷を転送するための駆動パルス
電圧を垂直電荷転送ゲート群に供給するバスライン群と
を備えることを特徴とする固体撮像装置。
1. An image pickup region for performing photoelectric conversion upon incidence of an optical signal and storing and transferring signal charges generated by the photoelectric conversion, and a storage region for storing and transferring signal charges transferred from the image pickup region. In a solid-state imaging device of a surface irradiation type frame transfer system, which includes a horizontal charge transfer register that sequentially outputs signal charges transferred from a region, the imaging region includes a vertical charge transfer channel group defined by a channel stop, and a vertical charge transfer channel group. A vertical charge transfer gate group which is provided on the charge transfer channel group and which is continuous in the horizontal direction and intersects with the vertical charge transfer channel group, and a channel stop which partitions and forms the vertical charge transfer channel group and transfers the signal charge. And a bus line group for supplying a drive pulse voltage for driving to a vertical charge transfer gate group. Imaging device.
【請求項2】請求項1記載の固体撮像装置において、 入射する光信号をバスライン群の開口部に集束させるた
めの凸レンズ群を垂直電荷転送チャネル群上に備えるこ
とを特徴とする固体撮像装置。
2. The solid-state image pickup device according to claim 1, wherein a convex lens group for focusing an incident optical signal to an opening of the bus line group is provided on the vertical charge transfer channel group. .
【請求項3】光信号の入射により光電変換を行い、かつ
光電変換により発生した信号電荷を蓄積および転送する
撮像領域と、撮像領域から転送される信号電荷を蓄積お
よび転送する蓄積領域と、蓄積領域から転送される信号
電荷を順次出力する水平電荷転送レジスタとを備えるフ
レーム転送方式の固体撮像装置において、 前記撮像領域は、 第1導電型半導体基板上の第2導電型ウエル内、もしく
は第2導電型半導体基板内に設けられた第1導電型の垂
直電荷転送チャネル群と、 垂直電荷転送チャネル群上に設けられた第1から第4の
垂直電荷転送ゲート群を有する4相駆動の電荷転送素子
とを備え、 第1から第4のすべての垂直電荷転送ゲート群直下の垂
直電荷転送チャネル群の表面に反転層が形成されたピン
ニング状態において、第1および第3の垂直電荷転送ゲ
ート群直下の垂直電荷転送チャネル群のチャネル電位が
第2および第4の垂直電荷転送ゲート群直下の垂直電荷
転送チャネル群のチャネル電位より浅いことを特徴とす
る固体撮像装置。
3. An image pickup area for performing photoelectric conversion upon incidence of an optical signal and for storing and transferring signal charges generated by the photoelectric conversion, and a storage area for storing and transferring signal charges transferred from the image pickup area. In a frame transfer type solid-state imaging device including a horizontal charge transfer register that sequentially outputs signal charges transferred from a region, the imaging region is in a second conductivity type well on a first conductivity type semiconductor substrate, or in a second conductivity type well. Four-phase drive charge transfer having a first conductivity type vertical charge transfer channel group provided in a conductivity type semiconductor substrate and first to fourth vertical charge transfer gate groups provided on the vertical charge transfer channel group In the pinning state in which the inversion layer is formed on the surface of the vertical charge transfer channel group immediately below all of the first to fourth vertical charge transfer gate groups. Solid-state imaging characterized in that the channel potential of the vertical charge transfer channel group directly below the third vertical charge transfer gate group is shallower than the channel potential of the vertical charge transfer channel group immediately below the second and fourth vertical charge transfer gate group. apparatus.
【請求項4】請求項3記載の固体撮像装置の駆動方法で
あって、 光信号の入射により光電変換を行い、かつ光電変換によ
り発生した信号電荷を蓄積する期間に、前記第1から第
4のすべての垂直電荷転送ゲート群直下の前記垂直電荷
転送チャネル群の表面を反転させたピンニング状態とす
る電圧を、前記第1から第4のすべての垂直電荷転送ゲ
ート群に印加することを特徴とする固体撮像装置の駆動
方法。
4. The method for driving a solid-state imaging device according to claim 3, wherein photoelectric conversion is performed by incidence of an optical signal, and signal charges generated by the photoelectric conversion are accumulated during the first to fourth periods. A voltage for bringing the surfaces of the vertical charge transfer channel groups immediately below all of the vertical charge transfer gate groups into a pinning state that is inverted is applied to all the first to fourth vertical charge transfer gate groups. Method for driving solid-state imaging device.
【請求項5】光信号の入射により光電変換を行い、かつ
光電変換により発生した信号電荷を蓄積および転送する
撮像領域と、撮像領域から転送される信号電荷を蓄積お
よび転送する蓄積領域と、蓄積領域から転送される信号
電荷を順次出力する水平電荷転送レジスタとを備えるフ
レーム転送方式の固体撮像装置において、 前記撮像領域は、 第1導電型半導体基板上の第2導電型ウエル内に設けら
れた第1導電型の垂直電荷転送チャネル群と、 垂直電荷転送チャネル群上に設けられた第1から第4の
垂直電荷転送ゲート群を有する4相駆動の電荷転送素子
とを備え、 第1導電型半導体基板と第2導電型ウエル間に第1の逆
バイアス電圧が印加され、かつ第1から第4のすべての
垂直電荷転送ゲート群直下の垂直電荷転送チャネル群の
表面に反転層が形成されたピンニング状態においては、
第1および第3の垂直電荷転送ゲート群直下の垂直電荷
転送チャネル群のチャネル電位が第2および第4の垂直
電荷転送ゲート群直下の垂直電荷転送チャネル群のチャ
ネル電位より浅く、かつ第2および第4の垂直電荷転送
ゲート群直下の第2導電型ウエルの電位が第1および第
3の垂直電荷転送ゲート群直下の垂直電荷転送チャネル
群のチャネル電位より深くなり、第1導電型半導体基板
と第2導電型ウエル間に第2の逆バイアス電圧が印加さ
れた状態においては、第2および第4の垂直電荷転送ゲ
ート群直下の第2導電型ウエルの電位がすべての垂直電
荷転送ゲート群直下の垂直電荷転送チャネル群のチャネ
ル電位より浅いことを特徴とする固体撮像装置。
5. An image pickup region for performing photoelectric conversion upon incidence of an optical signal, and storing and transferring signal charges generated by the photoelectric conversion, and a storage region for storing and transferring signal charges transferred from the image pickup region. In a frame transfer type solid-state imaging device including a horizontal charge transfer register that sequentially outputs signal charges transferred from the region, the imaging region is provided in a second conductivity type well on a first conductivity type semiconductor substrate. A first conductivity type vertical charge transfer channel group; and a four-phase drive charge transfer element having first to fourth vertical charge transfer gate groups provided on the vertical charge transfer channel group. The first reverse bias voltage is applied between the semiconductor substrate and the second conductivity type well, and the surface of the vertical charge transfer channel group immediately below all the first to fourth vertical charge transfer gate groups is reversed. In the pinning state where the layer inversion is formed,
The channel potential of the vertical charge transfer channel group immediately below the first and third vertical charge transfer gate groups is shallower than the channel potential of the vertical charge transfer channel group immediately below the second and fourth vertical charge transfer gate groups, and the second and The potential of the second conductivity type well immediately below the fourth vertical charge transfer gate group becomes deeper than the channel potentials of the vertical charge transfer channel groups immediately below the first and third vertical charge transfer gate groups, and the first conductivity type semiconductor substrate is formed. In the state where the second reverse bias voltage is applied between the second conductivity type wells, the potential of the second conductivity type well immediately below the second and fourth vertical charge transfer gate groups is directly below all the vertical charge transfer gate groups. Solid-state imaging device characterized by being shallower than the channel potential of the vertical charge transfer channel group.
【請求項6】請求項5記載の固体撮像装置の駆動方法で
あって、 光信号の入射により光電変換を行い、かつ光電変換によ
り発生した信号電荷を蓄積する期間に、第1の逆バイア
ス電圧を第1導電型半導体基板と第2導電型ウエル間に
印加し、かつ前記第1から第4のすべての垂直電荷転送
ゲート群直下の前記垂直電荷転送チャネル群の表面を反
転させたピンニング状態とする電圧を、前記第1から第
4のすべての垂直電荷転送ゲート群に印加し、 光信号の入射により光電変換を行い、かつ光電変換によ
り発生した信号電荷を蓄積する期間以外の期間に、第2
の逆バイアス電圧を第1導電型半導体基板と第2導電型
ウエル間に印加することを特徴とする固体撮像装置の駆
動方法。
6. The method for driving a solid-state imaging device according to claim 5, wherein the first reverse bias voltage is applied during a period in which photoelectric conversion is performed by incidence of an optical signal and signal charges generated by the photoelectric conversion are accumulated. Is applied between the first-conductivity-type semiconductor substrate and the second-conductivity-type well, and the pinning state is obtained by inverting the surface of the vertical charge transfer channel group immediately below all of the first to fourth vertical charge transfer gate groups. Is applied to all of the first to fourth vertical charge transfer gate groups, photoelectric conversion is performed by incidence of an optical signal, and a period other than a period during which signal charges generated by photoelectric conversion are accumulated is Two
2. A method for driving a solid-state imaging device, wherein the reverse bias voltage is applied between a first conductivity type semiconductor substrate and a second conductivity type well.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR100239412B1 (en) * 1996-12-28 2000-01-15 김영환 Solid state image sensing device and method for manufacturing thereof
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