JPH07120772B2 - 固体撮像素子 - Google Patents
固体撮像素子Info
- Publication number
- JPH07120772B2 JPH07120772B2 JP61002137A JP213786A JPH07120772B2 JP H07120772 B2 JPH07120772 B2 JP H07120772B2 JP 61002137 A JP61002137 A JP 61002137A JP 213786 A JP213786 A JP 213786A JP H07120772 B2 JPH07120772 B2 JP H07120772B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- horizontal
- solid
- state image
- image sensor
- gate electrode
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11C—STATIC STORES
- G11C27/00—Electric analogue stores, e.g. for storing instantaneous values
- G11C27/04—Shift registers
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
- H04N25/70—SSIS architectures; Circuits associated therewith
- H04N25/71—Charge-coupled device [CCD] sensors; Charge-transfer registers specially adapted for CCD sensors
- H04N25/713—Transfer or readout registers; Split readout registers or multiple readout registers
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N3/00—Scanning details of television systems; Combination thereof with generation of supply voltages
- H04N3/10—Scanning details of television systems; Combination thereof with generation of supply voltages by means not exclusively optical-mechanical
- H04N3/14—Scanning details of television systems; Combination thereof with generation of supply voltages by means not exclusively optical-mechanical by means of electrically scanned solid-state devices
- H04N3/15—Scanning details of television systems; Combination thereof with generation of supply voltages by means not exclusively optical-mechanical by means of electrically scanned solid-state devices for picture signal generation
- H04N3/1575—Picture signal readout register, e.g. shift registers, interline shift registers
Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は固体撮像素子に関し、特に多線読み出しを容易
にした固体撮像素子に関する。
にした固体撮像素子に関する。
（従来技術） 固体撮像素子は、その技術発展の方向の一つとして高解
像力を得るための多画素化があり、最近では40万画素ク
ラスのものも発売されている。
像力を得るための多画素化があり、最近では40万画素ク
ラスのものも発売されている。
このような素子の多画素化に伴つて微細加工性および高
速動作特性は一層要求されている。この一解決例とし
て、ゲート電極を介して互いに並置接続した複数本の水
平CCDを用いて特性を向上させた多線読み出し形固体撮
像素子が提案されている。
速動作特性は一層要求されている。この一解決例とし
て、ゲート電極を介して互いに並置接続した複数本の水
平CCDを用いて特性を向上させた多線読み出し形固体撮
像素子が提案されている。
（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、このような素子は垂直転送部から前記複
数本の水平CCDへの信号電荷の割り振りが複雑であると
云う欠点を有していた。更に、この欠点はパターン形状
および駆動波形の複雑化或いは製造プロセスにおけるマ
スク合わせ精度の高度化を伴つた。
数本の水平CCDへの信号電荷の割り振りが複雑であると
云う欠点を有していた。更に、この欠点はパターン形状
および駆動波形の複雑化或いは製造プロセスにおけるマ
スク合わせ精度の高度化を伴つた。
本発明の目的は、上記欠点を鑑みてなされたもので、複
雑なパターン形状および駆動波形を用いることなく、し
かもその製造プロセスを複雑にしないで多線読み出しが
容易になされた固体撮像素子を提供することにある。
雑なパターン形状および駆動波形を用いることなく、し
かもその製造プロセスを複雑にしないで多線読み出しが
容易になされた固体撮像素子を提供することにある。
（問題点を解決するための手段および作用） すなわち、本発明の上記目的は、マトリクス状に配置さ
れた光電変換素子の信号を、ゲート電極を介して互いに
並置接続した少なくとも２本以上の水平CCDからなる水
平転送部に順次転送して読み出す固定撮像素子におい
て、前記水平CCDの埋込み不純物濃度の差異によりポテ
ンシャル井戸の深さが互いに異なっており、前記ゲート
電極を制御して垂直転送部からの信号が前記各水平CCD
に割り振られるとともに、該各水平CCDを駆動するクロ
ック信号を共通に設けたことを特等とする固体撮像素子
により達成される。
れた光電変換素子の信号を、ゲート電極を介して互いに
並置接続した少なくとも２本以上の水平CCDからなる水
平転送部に順次転送して読み出す固定撮像素子におい
て、前記水平CCDの埋込み不純物濃度の差異によりポテ
ンシャル井戸の深さが互いに異なっており、前記ゲート
電極を制御して垂直転送部からの信号が前記各水平CCD
に割り振られるとともに、該各水平CCDを駆動するクロ
ック信号を共通に設けたことを特等とする固体撮像素子
により達成される。
このように各水平CCDのポテンシヤル井戸の深さに予め
差異を設けておくことにより、１つの水平CCDに供給さ
れた信号は水平CCD間に設けたゲート電極の制御により
別の水平CCDに転送可能に設けられて信号の割り振りが
容易に行われる。
差異を設けておくことにより、１つの水平CCDに供給さ
れた信号は水平CCD間に設けたゲート電極の制御により
別の水平CCDに転送可能に設けられて信号の割り振りが
容易に行われる。
（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明す
る。
る。
第１図は本発明による固体撮像素子の１実施例を示すブ
ロツク図である。なお、本実施例では互いに並置接続し
た２つの水平CCD（HCCD）が２相駆動される場合につい
て述べる。
ロツク図である。なお、本実施例では互いに並置接続し
た２つの水平CCD（HCCD）が２相駆動される場合につい
て述べる。
図において、受光部１および垂直転送部２は簡略化して
１つのブロックとして示されている。すなわち、マトリ
クス状に配置した複数の受光素子から成る受光部１と、
受光素子の垂直列に対応した垂直CCDから成る垂直転送
部２が配置されており、この垂直転送部２の出力側には
ゲート電極３を通して後述の水平転送部が配置されてい
る。
１つのブロックとして示されている。すなわち、マトリ
クス状に配置した複数の受光素子から成る受光部１と、
受光素子の垂直列に対応した垂直CCDから成る垂直転送
部２が配置されており、この垂直転送部２の出力側には
ゲート電極３を通して後述の水平転送部が配置されてい
る。
前記水平転送部はゲート電極５が介して互いに並置接続
された２つのHCCD6,7により構成され、それらの出力端
には夫々バツフア・アンプ8,9が接続されている。ま
た、前記HCCD6,7は２つ１組になつて多数配列された水
平転送電極（第３図、符号10,11）により、クロツク信
号φ61,φ62,φ71,φ72により駆動される。
された２つのHCCD6,7により構成され、それらの出力端
には夫々バツフア・アンプ8,9が接続されている。ま
た、前記HCCD6,7は２つ１組になつて多数配列された水
平転送電極（第３図、符号10,11）により、クロツク信
号φ61,φ62,φ71,φ72により駆動される。
第２図は、本発明の特長部分を説明する図で、前記２つ
のHCCDのポテンシヤル・プロフアイルを示している。
のHCCDのポテンシヤル・プロフアイルを示している。
本発明では、図から明らかなとおり、前記２つのHCCD6,
7の埋込みチヤネル6a,7aのポテンシヤル井戸の深さ（ポ
テンシヤル・エネルギー）に差異が設けられている。こ
の差異は、HCCD間に形成した転送部の途中から下方側の
埋込みチヤネル7aを含む領域（第３図、符号12）の不純
物濃度を上方6aの領域より高くして、同一ゲート電圧下
でもポテンシヤル井戸の深さが深くなるようにしてあ
る。
7の埋込みチヤネル6a,7aのポテンシヤル井戸の深さ（ポ
テンシヤル・エネルギー）に差異が設けられている。こ
の差異は、HCCD間に形成した転送部の途中から下方側の
埋込みチヤネル7aを含む領域（第３図、符号12）の不純
物濃度を上方6aの領域より高くして、同一ゲート電圧下
でもポテンシヤル井戸の深さが深くなるようにしてあ
る。
すなわち、CCDではゲート電極に印加する電圧を、HIGH/
LOWに順次切替えることによりポテンシヤル井戸の深さ
を変化させて、そこに蓄積された電荷を順次転送してい
くのであるが、このポテンシヤル井戸の深さは不純物濃
度に依存して形成されることは周知である。そこで、本
発明は定常状態で前記２つのHCCD6,7の不純物濃度に予
め差異を設けてポテンシヤル井戸の深さに違いを形成す
ることで、水平転送部に送り込まれて来る電荷が簡単に
振り分けられるようにしたものである。
LOWに順次切替えることによりポテンシヤル井戸の深さ
を変化させて、そこに蓄積された電荷を順次転送してい
くのであるが、このポテンシヤル井戸の深さは不純物濃
度に依存して形成されることは周知である。そこで、本
発明は定常状態で前記２つのHCCD6,7の不純物濃度に予
め差異を設けてポテンシヤル井戸の深さに違いを形成す
ることで、水平転送部に送り込まれて来る電荷が簡単に
振り分けられるようにしたものである。
この井戸に深さの違いの形成方法としては、例えば埋込
みチヤネルのｎ型拡散を２回行うことにより達せられ
る。すなわち、例えばｎ型不純物としてAsをイオン注入
するのに、１回目は埋込みチヤネル部の全域に亘つて注
入し、次の２回目はチヤネル濃度を高くしたい領域、本
例では、HCCD7を含む下方部分の領域12にのみイオン注
入を行う。
みチヤネルのｎ型拡散を２回行うことにより達せられ
る。すなわち、例えばｎ型不純物としてAsをイオン注入
するのに、１回目は埋込みチヤネル部の全域に亘つて注
入し、次の２回目はチヤネル濃度を高くしたい領域、本
例では、HCCD7を含む下方部分の領域12にのみイオン注
入を行う。
なお、不純物濃度の絶対値に関しては既に周知の値であ
れば良いので、ここでの記載は省略する。
れば良いので、ここでの記載は省略する。
次に、このように構成された本発明による固体撮像素子
の動作について述べる。
の動作について述べる。
受光部１に被写体の像が結像され、被写体の輝度に対応
した電荷が得られると、この電荷は垂直転送部２により
転送され、ゲート電極３を介して水平転送部に送り込ま
れる。この際、例えばインタレース走査により選択され
る奇数フイールドの電荷は、第２図および第３図に図示
したHCCD6の埋込みチヤネル6aにまず送り込まれる。次
いで、この奇数フイールドの電荷は、電荷が埋込みチヤ
ネルに送り込まれたと同時にＨレベルとなつて導通する
HCCD間のゲート電極５により、HCCD6を経由してHCCD7の
埋込みチヤネル7aに転送される。この様子を第４図に示
す。
した電荷が得られると、この電荷は垂直転送部２により
転送され、ゲート電極３を介して水平転送部に送り込ま
れる。この際、例えばインタレース走査により選択され
る奇数フイールドの電荷は、第２図および第３図に図示
したHCCD6の埋込みチヤネル6aにまず送り込まれる。次
いで、この奇数フイールドの電荷は、電荷が埋込みチヤ
ネルに送り込まれたと同時にＨレベルとなつて導通する
HCCD間のゲート電極５により、HCCD6を経由してHCCD7の
埋込みチヤネル7aに転送される。この様子を第４図に示
す。
第４図の下側の線は、HCCD間のゲート電極５がＨレベル
になつて導通（図中、下降した位置）し、上方の埋込み
チヤネル6aに蓄積された電荷がポテンシヤル井戸の深い
下方7aに転送される様子を示している。
になつて導通（図中、下降した位置）し、上方の埋込み
チヤネル6aに蓄積された電荷がポテンシヤル井戸の深い
下方7aに転送される様子を示している。
一方、次に選択される偶数フイールドの電荷が水平転送
部に送り込まれる時点になると、今度は前記ゲート電極
５がＬレベル（第４図、上昇した位置）になつて電荷は
上方の埋込みチヤネル6a（HCCD6）に送り込まれ、蓄積
される。この際、前記ゲート電極５はチヤネル障壁とし
て作用し、電荷を下方のチヤネル7aに流さない。このよ
うにして、垂直転送部２からの信号電荷が夫々のHCCD6,
7に振り分けられると、第３図に戻つて、夫々の水平転
送電極101〜10n,111〜11nによつて水平方向に順次転送
され、夫々のバツフア・アンプ8,9を介して記録装置ま
たは表示装置（共に図示せず）に供給される。この際、
本発明では、夫々のHCCD6,7に振り分けられた電荷は互
いに干渉されず独立に転送可能に設けられているため、
前記水平転送電極10,11のパルスタイミングおよび電圧
値共に同じにしてクロツク信号φ61＝φ71,φ62＝φ72
により駆動できる。
部に送り込まれる時点になると、今度は前記ゲート電極
５がＬレベル（第４図、上昇した位置）になつて電荷は
上方の埋込みチヤネル6a（HCCD6）に送り込まれ、蓄積
される。この際、前記ゲート電極５はチヤネル障壁とし
て作用し、電荷を下方のチヤネル7aに流さない。このよ
うにして、垂直転送部２からの信号電荷が夫々のHCCD6,
7に振り分けられると、第３図に戻つて、夫々の水平転
送電極101〜10n,111〜11nによつて水平方向に順次転送
され、夫々のバツフア・アンプ8,9を介して記録装置ま
たは表示装置（共に図示せず）に供給される。この際、
本発明では、夫々のHCCD6,7に振り分けられた電荷は互
いに干渉されず独立に転送可能に設けられているため、
前記水平転送電極10,11のパルスタイミングおよび電圧
値共に同じにしてクロツク信号φ61＝φ71,φ62＝φ72
により駆動できる。
なお、第３図中において、符号13はチヤネル分離領域を
示す。
示す。
また、上記実施例に於ては、２つのHCCDによる２線読出
しについて述べたが、本発明はこれに限定されず３線読
出しでも可能であり、HCCDの駆動についても２相,3相,4
相何れの駆動方法でも良いことは当業者にとつて明らか
である。
しについて述べたが、本発明はこれに限定されず３線読
出しでも可能であり、HCCDの駆動についても２相,3相,4
相何れの駆動方法でも良いことは当業者にとつて明らか
である。
（発明の効果） 以上記載したとおり、本発明の固体撮像素子によれば、
多線読み出しを行うHCCDのポテンシヤル・レベルに差異
を設けておくことにより、HCCD間のゲート電極を制御す
るだけで垂直転送部を転送されて来た電荷をこれらHCCD
に容易に振り分けることが出来る。また各HCCDの電荷は
互いに干渉することなく独立に転送できるので、夫々の
転送ゲート電極を共通にしてHCCDの駆動を容易に出来
る。更に、各HCCDはポテンシヤル・レベルに差異が形成
されるだけであり、しかも、この差異は、例えばイオン
拡散を１回余計に行うだけで設けられるので、製造プロ
セスを複雑にしない。また、ポテンシヤル・レベルの境
界はHCCD間のゲート電極下であれば良く、高いマスク合
わせ精度も要求しない。
多線読み出しを行うHCCDのポテンシヤル・レベルに差異
を設けておくことにより、HCCD間のゲート電極を制御す
るだけで垂直転送部を転送されて来た電荷をこれらHCCD
に容易に振り分けることが出来る。また各HCCDの電荷は
互いに干渉することなく独立に転送できるので、夫々の
転送ゲート電極を共通にしてHCCDの駆動を容易に出来
る。更に、各HCCDはポテンシヤル・レベルに差異が形成
されるだけであり、しかも、この差異は、例えばイオン
拡散を１回余計に行うだけで設けられるので、製造プロ
セスを複雑にしない。また、ポテンシヤル・レベルの境
界はHCCD間のゲート電極下であれば良く、高いマスク合
わせ精度も要求しない。
第１図は本発明による固体撮像素子の１実施例を示すブ
ロック図、第２図は第１図の実施例における２つのHCCD
のポテンシヤル・プロフアイルを説明する図、第３図は
同じく本発明の要部および動作を説明する図、第４図は
２つのHCCD間の電荷転送の様相を示す図である。 １……受光部、２……垂直転送部、3,5……ゲート電
極、6,7……水平転送部（HCCD）、8,9……バツフア・ア
ンプ、10,11……水平転送電極、12……埋込みチヤネル
の不純物濃度を高くする領域、13……チヤネル分離領域
ロック図、第２図は第１図の実施例における２つのHCCD
のポテンシヤル・プロフアイルを説明する図、第３図は
同じく本発明の要部および動作を説明する図、第４図は
２つのHCCD間の電荷転送の様相を示す図である。 １……受光部、２……垂直転送部、3,5……ゲート電
極、6,7……水平転送部（HCCD）、8,9……バツフア・ア
ンプ、10,11……水平転送電極、12……埋込みチヤネル
の不純物濃度を高くする領域、13……チヤネル分離領域
Claims (1)
- 【請求項１】マトリクス状に配置された光電変換素子の
信号を、ゲート電極を介して互いに並置接続した少なく
とも２本以上の水平CCDからなる水平転送部に順次転送
して読み出す固体撮像素子において、前記水平CCDの埋
込みチャネルの不純物濃度の差異によりポテンシャル井
戸の深さが互いに異なっており、前記ゲート電極を制御
して垂直転送部からの信号が前記各水平CCDに割り振ら
れるとともに、該各水平CCDを駆動するクロック信号を
共通に設けたことを特徴とする固体撮像素子。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61002137A JPH07120772B2 (ja) | 1986-01-10 | 1986-01-10 | 固体撮像素子 |
| US07/002,330 US4750042A (en) | 1986-01-10 | 1987-01-12 | Solid state image pickup element with dual horizontal transfer sections |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61002137A JPH07120772B2 (ja) | 1986-01-10 | 1986-01-10 | 固体撮像素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62160758A JPS62160758A (ja) | 1987-07-16 |
| JPH07120772B2 true JPH07120772B2 (ja) | 1995-12-20 |
Family
ID=11520947
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61002137A Expired - Lifetime JPH07120772B2 (ja) | 1986-01-10 | 1986-01-10 | 固体撮像素子 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4750042A (ja) |
| JP (1) | JPH07120772B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9183892B2 (en) | 2007-12-20 | 2015-11-10 | Conversant Intellectual Property Management Inc. | Data storage and stackable chip configurations |
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| US5182622A (en) * | 1989-02-14 | 1993-01-26 | Sony Corporation | Charge coupled device imager having multichannel readout structure |
| US4949183A (en) * | 1989-11-29 | 1990-08-14 | Eastman Kodak Company | Image sensor having multiple horizontal shift registers |
| US5040071A (en) * | 1990-03-21 | 1991-08-13 | Eastman Kodak Company | Image sensor having multiple horizontal shift registers |
| EP0473966B1 (en) * | 1990-08-09 | 1996-03-27 | Sony Corporation | CCD having a pair of horizontal resisters |
| JP2936742B2 (ja) * | 1991-02-12 | 1999-08-23 | 三菱電機株式会社 | 固体撮像素子及びその駆動方法 |
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| KR950013435B1 (ko) * | 1992-05-22 | 1995-11-08 | 삼성전자주식회사 | 정상상 및 거울상을 위한 고체촬영소자 |
| US5237190A (en) * | 1992-07-31 | 1993-08-17 | Hualon Microelectronics Corporation | Charge-coupled-device color image sensor |
| JP2899486B2 (ja) * | 1992-09-11 | 1999-06-02 | 株式会社東芝 | 電荷転送装置 |
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| US5432335A (en) * | 1994-03-14 | 1995-07-11 | Princeton Instruments, Inc. | Charge-coupled device for spectroscopic detection |
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| US5760833A (en) * | 1996-05-20 | 1998-06-02 | Torrey Science Corporation | Readout of pixel data from array of CCD image detectors |
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| FR2553920B1 (fr) * | 1983-10-21 | 1985-12-13 | Thomson Csf | Procede d'analyse d'un dispositif photosensible a structure interligne et dispositif pour sa mise en oeuvre |
-
1986
- 1986-01-10 JP JP61002137A patent/JPH07120772B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1987
- 1987-01-12 US US07/002,330 patent/US4750042A/en not_active Expired - Lifetime
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| US9183892B2 (en) | 2007-12-20 | 2015-11-10 | Conversant Intellectual Property Management Inc. | Data storage and stackable chip configurations |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US4750042A (en) | 1988-06-07 |
| JPS62160758A (ja) | 1987-07-16 |
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|---|---|---|
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