JPH065837A - 固体撮像装置 - Google Patents

固体撮像装置

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JPH065837A
JPH065837A JP4159219A JP15921992A JPH065837A JP H065837 A JPH065837 A JP H065837A JP 4159219 A JP4159219 A JP 4159219A JP 15921992 A JP15921992 A JP 15921992A JP H065837 A JPH065837 A JP H065837A
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JP
Japan
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transfer
photoelectric conversion
transfer electrode
solid
signal
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Pending
Application number
JP4159219A
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English (en)
Inventor
Hiroto Kobuchi
寛仁 菰渕
Takao Kuroda
隆男 黒田
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 固体撮像装置の各光電変換部において発生し
た各信号電荷をその転送経路において互いに混合する事
なく外部に読み出す事を可能とする。 【構成】 光電変換部301〜304であるフォトダイ
オード(PD)に隣接した垂直CCDの転送電極は3層
のポリシリコンよりなる。φV1転送電極305は第2
層ポリシリコン321、φV2転送電極306はVCC
D方向に共通の第3層ポリシリコン322、φV3転送
電極307は第1層ポリシリコン320、φV4転送電
極308は第2層ポリシリコン321、φV5転送電極
309は第1層ポリシリコン320よりなる。点線領域
310は第3層ポリシリコン322積層前の状態を示し
た図である。φV2転送電極311占有領域で示された
斜線部が、実際に第3層ポリシリコンにより電圧印加を
受ける領域となる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、固体撮像装置の光電変
換部において発生したすべての信号電荷を互いに混合す
る事なく独立に読み出す事を可能とし、高精細画像を提
供し得る固体撮像装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】CCD型固体撮像装置において、垂直方
向の信号電荷を互いに独立に読み出すことが可能な構成
としては、各光電変換部に対し3枚の転送電極を対応さ
せた最小構成単位を持つ、特開昭和58−157264
がある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】従来のNTSC方式の
ような標準のテレビジョン標準方式では画面アスペクト
比3:4等が定められているため、その撮像手段である
固体撮像装置はその光学系と水平方向の画素数が決まれ
ば、一意に画素サイズは決定する。一定の画素サイズな
かで、光電変換部と信号電荷転送手段を造り込むため、
一方の面積を大きく取れば他方が少なくなるというトレ
ードオフの関係が存在する、言い替えれば、開口面積を
できる限り大きくとり、なおかつ信号電荷転送手段にお
ける最大転送信号電荷量を可能な限り大きくする相反す
る問題に対し、最適値を求める必要があった。
【0004】従来の技術の問題点を以下説明する。図5
は、従来の全画素読み出しの基本構成、図6は基本転送
動作に関して示したものである。図5に示すように、5
01光電変換部であるフォトダイオードに対し、513
VCCD側は、505φV1、506φV2、507φ
V3の3枚の電極が対応している。505、502光電
変換部に蓄積された信号電荷を513VCCDに読み出
す際は、それぞれ506、509転送電極φV2下のポ
テンシャル井戸に対して行われる。
【0005】図6に全画素読み出しの基本転送動作を示
す。状態1に記した信号電荷611および612は、フ
ォトダイオード601、602に蓄積されていた信号電
荷をそれぞれφV2転送電極606、609の下に設け
られたポテンシャル井戸に読み出した場合を示したもの
である。フォトダイオード601の位置にあった信号電
荷を2画素先のフォトダイオード603の位置まで転送
する途中過程において、1つの信号電荷が転送中に蓄積
されるポテンシャル井戸の大きさは、φV1−φV3を
構成する各転送電極面積を一定とした場合、最大で状態
2に示したφV2転送電極606およびφV3転送電極
607の2枚、最大信号転送電荷量は状態1に示したφ
V1転送電極605の1枚の転送電極の占有面積に依存
する。
【0006】今、CCD型の信号電荷転送手段を有する
固体撮像装置の最小構成単位において、1つの光電変換
部に対し信号電荷転送電極の枚数がn枚で構成された場
合を考える。最大信号転送電荷量を決定するVCCDの
転送電極1枚あたりの占有電極面積S* VCCDはLphoto
1つの光電変換部に対応したVCCD転送方向長さ、W
VCCD:VCCD転送路幅とした場合、(Lphoto/n×
VCCD)と表される。
【0007】従来例においては、固体撮像装置の最小構
成単位において、1つの光電変換部に対し信号電荷転送
電極の枚数がn(=3)枚であるため、最大信号転送電
荷量を決定するVCCDの転送電極1枚あたりの占有電
極面積S* VCCDは(Lphoto/3×WVCCD)と表される。
課題は、信号電荷転送電極の枚数nを3以下の値とし、
最大信号転送電荷量をより増加させる事である。
【0008】本発明は、上記従来の課題を鑑みてなされ
たものであり、その目的は、VCCDにおいて、より最
大信号転送電荷量の大きな固体撮像素子を提供をするこ
とにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】半導体基板内に形成さ
れ、光、X線等の入射信号を信号電荷に変換、蓄積する
ための光電変換部と前記光電変換部に隣接して設けられ
た前記信号電荷を読み出すための信号電荷転送手段から
なる固体撮像装置において、前記光電変換部と前記信号
電荷転送手段の組み合わせからなる最小構成単位が、連
続する2つの前記光電変換部と、連続した5枚の転送電
極を有する前記信号電荷転送手段で構成される。
【0010】
【作用】本発明においては、CCD型の信号電荷転送手
段を有する固体撮像装置において最小構成単位を連続す
る2つの光電変換部に対し、5枚の信号電荷転送電極が
対応している。前記5枚の転送電極の連続する事のない
電極1つの形成するポテンシャル井戸に、1つの信号電
荷を保持、転送する。従って、1画素あたりの最大信号
転送電荷量を決定するVCCDの転送電極1枚あたりの
占有電極面積SVC CDは2・(Lphoto×WVCCD)/5とな
り、VーCCDの転送電極1枚あたりの転送電荷量は、
VCCD/S* VCCD=1.2倍と従来より20%向上する
結果を得る。
【0011】
【実施例】以下、本発明の一実施例について、図面を参
照しながら説明する。図1に5相電極構成を有する固体
撮撮像装置の基本構成を示す。
【0012】図1(a)の場合、光電変換部101〜1
04にはそれぞれフォトダイオードを採用。最小単位
は、光電変換部101、102の2画素に対し、VCC
D106のφV1転送電極108、φV2転送電極10
9、φV3転送電極110、φV4転送電極111、φ
V5転送電極112の5枚が対応する。信号電荷のVC
CD106への読み出しは、光電変換部101に蓄積さ
れていた信号電荷を、φV1転送電極108の電極下に
形成されたポテンシャル井戸に、光電変換部102に蓄
積されていた信号電荷を、φV4転送電極111の電極
下に形成されたポテンシャル井戸に読み出す事により始
まる。
【0013】図1(b)の場合、光電変換部121〜1
24にはそれぞれフォトダイオードを採用。最小単位
は、光電変換部121、122の2画素に対し、VCC
D126のφV1転送電極128、φV2転送電極12
9、φV3転送電極130、φV4転送電極131、φ
V5転送電極132の5枚が対応する。信号電荷のVC
CD126への読み出しは、光電変換部121に蓄積さ
れていた信号電荷を、φV1転送電極128の電極下に
形成されたポテンシャル井戸に、光電変換部122に蓄
積されていた信号電荷を、φV4転送電極131の電極
下に形成されたポテンシャル井戸に読み出す事により始
まる。
【0014】以上、全画素読み出しの場合、図1
(a)、(b)の場合の読出しを考慮しているが、光電
変換部121に蓄積された信号電荷は転送電極128あ
るいは転送電極129下のポテンシャル井戸に読み出す
ことが可能であり、また、光電変換部122に蓄積され
た信号電荷は転送電極131下のポテンシャル井戸ある
いは転送電極132下のポテンシャル井戸に読み出すこ
とが可能であるため、その組合せは、図1に示した限り
ではない。
【0015】図1(a)、(b)の場合共に、信号電荷
は、光電変換部101〜104、121〜124から対
応するVCCD106、126の転送電極下のポテンシ
ャル井戸に読み出された後、それぞれ、VCCD10
5、125転送方向に読み出される。
【0016】図2に一実施例の構成を示す。光電変換部
201〜204であるフォトダイオード(PD)に隣接
た垂直CCDの転送電極は3層のポリシリコンよりな
る。φV1転送電極205は第3層ポリシリコン21
2、φV2転送電極206は第2層ポリシリコン21
1、φV3転送電極207は第1層ポリシリコン21
0、φV4転送電極208は第3層ポリシリコン21
2、φV5転送電極209は第1層ポリシリコン210
よりなる。
【0017】図3に一実施例の構成を示す。光電変換部
301〜304であるフォトダイオード(PD)に隣接
した垂直CCDの転送電極は3層のポリシリコンよりな
る。φV1転送電極305は第2層ポリシリコン32
1、φV2転送電極306はVCCD方向に共通の第3
層ポリシリコン322、φV3転送電極307は第1層
ポリシリコン320、φV4転送電極308は第2層ポ
リシリコン321、φV5転送電極309は第1層ポリ
シリコン320よりなる。点線領域310は第3層ポリ
シリコン322積層前の状態を示した図である。φV2
転送電極311占有領域で示された斜線部が、実際に第
3層ポリシリコンにより電圧印加を受ける領域となる。
【0018】図4に転送動作の一実施例を示す。図1
(b)に示したように光電変換部121および122か
ら信号電荷をφV2転送電極129とφV4転送電極1
31の下に設けられたポテンシャル井戸に読み出した場
合を状態1に示す。信号電荷411、412はそれぞれ
転送電極129、131の下に設けられたポテンシャル
井戸に読み出された信号電荷に相当する。最小構成単位
2画素(図4においては、フォトダイオード401、4
02と対応する5枚の転送電極405〜409からな
る)を1段とすると、フォトダイオード401から読み
出された信号電荷をフォトダイオード403の位置に転
送するのに状態1から、状態1’までの18クロックの
動作により画素混合することなく、固体撮像素子撮像素
子の光電変換部において発生した全信号電荷を互いに独
立に外部に読み出す事が可能となる。
【0019】
【発明の効果】本発明によれば光電変換部の開口面積の
低下、ポリシリコン等転送電極材料の積層数を増やす事
なく素子制作が可能なため基板表面の平滑性の劣化等を
避け、固体撮像素子撮像素子の光電変換部において発生
した全信号電荷を互いに独立に外部に読み出す事が可能
な固体撮像装置を提供する事ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例における固体撮撮像装置であ
る5相クロック型CCDの読み出しおよび転送模式図
【図2】5相クロック型固体撮像素子画素部の配線例を
示す斜視図
【図3】5相クロック型固体撮像素子画素部の配線例を
示す斜視図
【図4】5相クロックを用いた駆動例を示す図
【図5】従来型の読み出しおよび転送模式図
【図6】従来型3相クロックを用いた駆動例を示す図
【符号の説明】
101−104、121−124 光電変換部 105、125 VCCD転送方向 106、126 VCCD 107、127、201−204、301−304 フ
ォトダイオード 108、128、205、305 転送電極φV1 109、129、206、306 転送電極φV2 110、130、207、307 転送電極φV3 111、131、208、308 転送電極φV4 112、132、209、309 転送電極φV5 210、320 第1層ポリシリコン 211、321 第2層ポリシリコン 212、322 第3層ポリシリコン 310 点線領域 311 転送電極φV2占有領域

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】半導体基板内に形成され、光、X線等の入
    射信号を信号電荷に変換、蓄積するための光電変換部と
    前記光電変換部に隣接して設けられた前記信号電荷を読
    み出すための信号電荷転送手段からなる固体撮像装置に
    おいて、前記光電変換部と前記信号電荷転送手段の組み
    合わせからなる最小構成単位が、連続する2つの前記光
    電変換部と、連続した5枚の転送電極を有する前記信号
    電荷転送手段で構成される固体撮像装置。
  2. 【請求項2】最小構成単位を構成する前記信号電荷転送
    手段の連続した5枚の前記転送電極の各1枚に対し、少
    なくとも3層以上からなるポリシリコン等の導電材料の
    いずれか1層を充てた請求項1記載の固体撮像装置。
  3. 【請求項3】光電変換部内において発生した信号電荷を
    前記信号電荷転送手段を用いて転送を行う際、連続する
    5枚の前記転送電極の各電極に対し相異なる位相を持つ
    5種類の転送パルスを印加し、前記信号電荷を互いに独
    立に読み出す事を可能とした請求項1記載の固体撮像装
    置。
  4. 【請求項4】光電変換部と前記信号電荷転送手段からな
    る前記最小構成単位を2次元マトリクス状に展開、配列
    した請求項1記載の固体撮像装置。
JP4159219A 1992-06-18 1992-06-18 固体撮像装置 Pending JPH065837A (ja)

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