JPH07130986A - Electric-charge detection apparatus and its driving method - Google Patents

Electric-charge detection apparatus and its driving method

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Publication number
JPH07130986A
JPH07130986A JP15205693A JP15205693A JPH07130986A JP H07130986 A JPH07130986 A JP H07130986A JP 15205693 A JP15205693 A JP 15205693A JP 15205693 A JP15205693 A JP 15205693A JP H07130986 A JPH07130986 A JP H07130986A
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JP
Japan
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charge
gate
floating gate
well
transfer means
Prior art date
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Application number
JP15205693A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hiromasa Funakoshi
裕正 船越
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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Priority to US08/263,892 priority patent/US5612554A/en
Publication of JPH07130986A publication Critical patent/JPH07130986A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To increase the sensitivity of an electric-charge detection apparatus and to prevent a noise from being mixed with an output signal by reducing a parasitic capacity and to obtain a stable output signal by reducing a leakage current. CONSTITUTION:A P-well 3 is not depleted, it does not come into contact with an n<+> region in a stray-capacity diffused region FD100, and it does not come into contact with an n<+> region in a reset-drain region RD99. Consequently, since a P-well 102 whose concentration is lower than that of the P-well 3 comes into contact with the FD100, a P-N junction capacitance is lowered as compared with that in conventional cases. That is to say, the P-well 102 which has been depleted is sandwiched. As a result, the thickness of a depletion layer is changed due to a change in the P-well 3, its change rate becomes small as compared with that in conventional cases. In addition, regarding a phiR which is applied from a reset gate RG98, the mixture of the phiR becomes very small because the RD99 (the n<+> region) does not come into contact with a P-region such as the P-well 3 or the like and comes into contact with a P<-> region (the P-well 102).

Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は電荷結合素子(以下、C
CDという)において、電荷電圧変換を行う電荷検出装
置およびその駆動方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a charge coupled device (hereinafter referred to as C
(Hereinafter referred to as CD), the present invention relates to a charge detection device that performs charge-voltage conversion and a driving method thereof.

【0002】[0002]

【従来の技術】CCDにおいては信号電荷を低雑音検出
および増幅することが要求される。CCDの電荷検出装
置の代表的なものとしては、フローティング・ディフュ
ージョン・アンプ(Floating Diffusion Amplifier、以
下、FDAと略記する)とフローティング・ゲート・ア
ンプ(Floating Gate Amplifier、以下、FGAと略記す
る)があった。前者のFDAは最も普及しているもので
あり、図10はFDAを用いた従来のCCD装置の全体図
を示す。PD(フォトダイオード)90に入射した光子は、
電荷に変換されPD90内に蓄積される。一定時間後、信
号電荷はVCCD91に読み出され、HCCD92を経てF
DA93に入力され、電圧として検出される。このような
FDAでは、リセット雑音が発生するという問題があっ
た。一方、後者のFGAでは、非破壊でリセット雑音の
ない増幅器を実現可能であるという特徴があった。
2. Description of the Related Art In CCDs, it is required to detect and amplify signal charges with low noise. Typical CCD charge detection devices include a floating diffusion amplifier (Floating Diffusion Amplifier, hereinafter abbreviated as FDA) and a floating gate amplifier (Floating Gate Amplifier, hereinafter abbreviated as FGA). It was The former FDA is the most popular one, and FIG. 10 shows an overall view of a conventional CCD device using the FDA. Photons incident on the PD (photodiode) 90 are
It is converted into electric charge and stored in PD90. After a certain period of time, the signal charge is read out to the VCCD 91, and passes through the HCCD 92 to F
It is input to DA93 and detected as a voltage. Such an FDA has a problem that reset noise is generated. On the other hand, the latter FGA has a feature that an amplifier which is nondestructive and has no reset noise can be realized.

【0003】FGAに関しては、アイ・エス・エス・シ
ー・シー、ダイジェスト・オブ・テクニカルペーパーズ
(1973年)の154頁−155頁(ISSCC Digest of TechnicalPa
pers(1973)p.154−155)に発表されている。また、アー
ル・シー・エー・レビュー36(1975年 9月)の566頁−59
3頁(RCA REVIEW 36(SEPTEMBER, 1975)p.566−593)に
は、FDA,FGAについて記載されている。
Regarding FGA, ISC SCI, Digest of Technical Papers
(1973) pp.154-155 (ISSCC Digest of Technical Pa
pers (1973) p.154-155). Also, ARCA Review 36 (September 1975), pages 566-59.
Page 3 (RCA REVIEW 36 (SEPTEMBER, 1975) p.566-593) describes FDA and FGA.

【0004】図11は従来のFGAの寄生容量説明図であ
り、フローティングゲート(以下、FGと略記する)95下
に信号電荷Qが入力した場合の断面を示している。Si
基板上にゲート酸化膜96を挟んで、ポリシリコンによっ
てFG95が形成される。
FIG. 11 is a diagram for explaining the parasitic capacitance of a conventional FGA, and shows a cross section when a signal charge Q is input under a floating gate (hereinafter abbreviated as FG) 95. Si
FG95 is formed of polysilicon with the gate oxide film 96 sandwiched on the substrate.

【0005】SiO2で絶縁膜を形成後、アルミニウムや
タングステンによってバイアスゲート(以下、BGと略
記する)94が形成される。このときの容量C1は信号電
荷QとFG95間の容量、容量C2はFG95とBG94間の
容量、容量C3は信号電荷QとP型基板間の空乏層容
量、
After forming an insulating film with SiO 2 , a bias gate (hereinafter abbreviated as BG) 94 is formed with aluminum or tungsten. At this time, the capacitance C1 is the capacitance between the signal charge Q and FG95, the capacitance C2 is the capacitance between FG95 and BG94, the capacitance C3 is the depletion layer capacitance between the signal charge Q and the P-type substrate,

【0006】[0006]

【外1】 [Outer 1]

【0007】容量C5はMOSトランジスタ(以下、Tr
と略記する)の入力容量である。MOSTrはソースフォ
ロワ(図示していない)を構成し、信号電圧を低出力イン
ピーダンスに変換して出力する。つまりFG95は電荷検
出用ゲートと初段Trのゲートを兼ねたことになる。こ
のような寄生容量が存在した状態で、FG95下に信号電
荷Qが入力された場合、FG95には(数1)に従ってΔV
だけの電圧変化が現れる。FG95の動作点電位は、BG
94の電位を制御することにより決められる。以上説明し
たFGAは、図10のFDA93に置き換わって動作するも
のである。
The capacitor C5 is a MOS transistor (hereinafter, Tr
Input capacity). The MOSTr constitutes a source follower (not shown), which converts the signal voltage into a low output impedance and outputs it. That is, the FG 95 serves as both the charge detection gate and the gate of the first stage Tr. In the presence of such parasitic capacitance, when the signal charge Q is input under the FG95, the FG95 has ΔV according to (Equation 1).
Only the voltage change appears. The operating point potential of FG95 is BG
It is determined by controlling the potential of 94. The FGA described above operates by replacing the FDA 93 shown in FIG.

【0008】[0008]

【数1】 [Equation 1]

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上述した
FDAを備えた従来の電荷検出装置では、φH1,φH
2およびリセットパルスφR(RG98に加わる信号…図1
3参照)が出力信号に飛び込むという現象があった。
However, in the conventional charge detection device provided with the FDA described above, φH1 and φH
2 and reset pulse φR (signal applied to RG98 ... Fig. 1
(See 3) jumped into the output signal.

【0010】図12は従来のFDAの波形図であり、(a)
が理想波形、(b)が実際の波形である。しかし、実際の
φH1,φH2(図略),φR信号は(b)のようにリンギ
ング等が発生し、出力信号にノイズとして混入してい
た。したがって、(b)ではサンプリングが正確に行えな
いため、後段のノイズリダクション回路が十分に機能し
ていなかった。
FIG. 12 is a waveform diagram of a conventional FDA, (a)
Is the ideal waveform, and (b) is the actual waveform. However, the actual φH1, φH2 (not shown) and φR signals have ringing or the like as shown in (b) and are mixed as noise in the output signal. Therefore, in (b), since the sampling cannot be performed accurately, the noise reduction circuit in the subsequent stage did not function sufficiently.

【0011】図13は従来のFDA周辺の断面図であり、
96はゲート酸化膜、97はアウトプットゲートOG,98は
リセットゲートRG、99はリセットドレインRDであ
る。Pウェル102(P~領域)はPウェル101(P領域)濃度
より薄くなっており、ほとんど空乏化されている。ノイ
ズ混入は、φH1,φH2,φRがゲート酸化膜96を介
して高抵抗であるPウェル101に伝わることに起因して
いる。
FIG. 13 is a cross-sectional view around the conventional FDA.
96 is a gate oxide film, 97 is an output gate OG, 98 is a reset gate RG, and 99 is a reset drain RD. The P well 102 (P region) is thinner than the P well 101 (P region) concentration and is almost depleted. The noise mixing is caused by that φH1, φH2, and φR are transmitted to the P well 101 having high resistance through the gate oxide film 96.

【0012】[0012]

【外2】 [Outside 2]

【0013】また、一般的にはRD99とソースフォロワ
の電源が共通であるため、φH1,φH2,φRはRD
99を介してソースフォロワ電源に伝わり、出力信号に混
入されてもいた。
In general, since the power source of RD99 and the source follower is common, φH1, φH2 and φR are RD.
It was also transmitted to the source follower power supply via 99 and mixed into the output signal.

【0014】また、FGAを備えた従来の電荷検出装置
では、電荷検出感度が低いという課題があった。(数1)
から考えれば、C1が大きく、C3が小さいほど検出感
度は向上する。しかしながらC1,C3とも限界が存在
するのに加えて、FG95をソースフォロワの初段Trま
で伸ばす必要があるため、寄生容量を大幅に削減できな
かった。さらに実際のFGAでは、(数1)以上の寄生容
量が付加されていた。
Further, the conventional charge detection device having the FGA has a problem that the charge detection sensitivity is low. (Equation 1)
Considering from the above, the detection sensitivity improves as C1 increases and C3 decreases. However, since both C1 and C3 have their limits and the FG95 needs to be extended to the first stage Tr of the source follower, the parasitic capacitance cannot be significantly reduced. Further, in the actual FGA, the parasitic capacitance of (Equation 1) or more was added.

【0015】図14は従来のFGA周辺の平面図(a)と断
面図(b)であり、図10に示すHCCD92上に形成された
ゲートにφH1,φH2が印加されることにより信号電
荷が転送される。信号電荷は、アウトプットゲートOG
97を越えてFG95下に転送され、電荷電圧変換が行われ
る。FG95で検出された信号電荷Qは、FDAと同様に
リセットゲートRG98によって、リセットドレインRD
99に排出される。
FIG. 14 is a plan view (a) and a sectional view (b) around the conventional FGA. Signal charges are transferred by applying φH1 and φH2 to the gate formed on the HCCD 92 shown in FIG. To be done. Signal charge is output gate OG
It is transferred below 97 and under FG95, and charge-voltage conversion is performed. The signal charge Q detected by the FG95 is applied to the reset drain RD by the reset gate RG98 as in the FDA.
Emitted to 99.

【0016】図14より明らかなように、FG95とOG9
7,RG98がオーバーラップしている。これはHCCD9
2と同様にFG95を配置したためであり、FG95とOG9
7の間にC6、FG95とRG98間にC7の容量が新たに
付加されている。これらの結果、FGAの感度はFDA
に比較して4〜5割低くなっていた。
As is clear from FIG. 14, FG95 and OG9
7, RG98 is overlapping. This is HCCD9
This is because the FG95 was placed in the same way as in 2, and FG95 and OG9
The capacity of C6 is added between 7 and the capacity of C7 is newly added between FG95 and RG98. As a result, the sensitivity of FGA is FDA.
It was 40 to 50% lower than

【0017】さらに、FG95はその名のとおり電気的に
フローティング状態であり、ほんの少しでもリーク電流
が存在した場合、電位変動となる。この電位変動がソー
スフォロワの動作点変動となり、出力信号の変動となっ
て現れてくる。現状、どのような絶縁膜でもリーク電流
を零にするのは不可能であり、特にFG95の電位が高く
なるとリーク電流が増加する傾向にあった。また、図14
のような構成では、Si基板上にアルミ(BG94)の端部
が形成される。つまりエッチングの境界がSi基板上に
できた場合、この境界付近に応力がかかりFG95のリー
ク電流増加という現象も観測されていた。
Further, as its name implies, the FG 95 is in an electrically floating state, and if there is even a slight leak current, the potential will fluctuate. This fluctuation in potential becomes a fluctuation in the operating point of the source follower and appears as a fluctuation in the output signal. At present, it is impossible to reduce the leak current to zero with any insulating film, and there is a tendency that the leak current increases especially when the potential of FG95 increases. Also, in FIG.
In such a structure, the end portion of aluminum (BG94) is formed on the Si substrate. In other words, when the etching boundary was formed on the Si substrate, stress was applied to the vicinity of this boundary, and the phenomenon that the leak current of the FG95 increased was also observed.

【0018】本発明はかかる点に鑑み、低ノイズで電荷
検出感度が高く、リーク電流の影響をほとんど受けない
電荷検出装置およびその駆動方法の提供を目的とする。
In view of the above points, the present invention has an object to provide a charge detection device which has low noise, high charge detection sensitivity, and little influence of leak current, and a driving method thereof.

【0019】[0019]

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するため、次の各手段により達成される。
The present invention is achieved by the following means in order to solve the above problems.

【0020】まず、本発明の電荷検出装置の第1は、半
導体基板上に形成された第1のウェルと、前記第1のウ
ェルより高濃度である第2のウェルと、信号電荷を蓄積
し信号電圧に変換する電荷電圧変換手段と、前記電荷電
圧変換手段に蓄積された信号電荷を排出するリセットド
レインからなり、前記第2のウェルと前記電荷電圧変換
手段およびリセットドレインが接触しないことを特徴と
する。
First, the first of the charge detection devices of the present invention is to store signal charges in a first well formed on a semiconductor substrate, a second well having a higher concentration than the first well, and a second well. It is composed of a charge-voltage converting means for converting into a signal voltage and a reset drain for discharging the signal charges accumulated in the charge-voltage converting means, and the second well is not in contact with the charge-voltage converting means and the reset drain. And

【0021】第2は、信号電荷を蓄積し信号電圧に変換
する電荷電圧変換手段と、前記電荷電圧変換手段に蓄積
された信号電荷を排出するリセットドレインと、前記信
号電圧を低インピーダンス化するソースフォロワからな
り、前記ソースフォロワへ供給する電源にはローパスフ
ィルタを入れるか、もしくは別電源とすることを特徴と
する。
Second, a charge-voltage converting means for accumulating signal charges and converting them into a signal voltage, a reset drain for discharging the signal charges accumulated in the charge-voltage converting means, and a source for reducing the impedance of the signal voltage. It is characterized by comprising a follower, and a low-pass filter is inserted into the power source to be supplied to the source follower or a separate power source.

【0022】第3は、半導体基板上に形成された複数の
ゲートからなる電荷転送手段と、前記電荷転送手段の最
後部に形成されたフローティングゲートと、前記フロー
ティングゲート上に絶縁膜を介して形成されるバイアス
ゲートからなり、前記電荷転送手段の電荷蓄積面積より
前記フローティングゲートの電荷蓄積面積の方が小さい
ことを特徴とする。
Thirdly, a charge transfer means composed of a plurality of gates formed on a semiconductor substrate, a floating gate formed at the rearmost part of the charge transfer means, and formed on the floating gate via an insulating film. The charge storage area of the floating gate is smaller than the charge storage area of the charge transfer means.

【0023】第4は、半導体基板上に形成された第1の
ウェルと、前記第1のウェルより高濃度である第2のウ
ェルと、前記第2のウェルと同時に制作されかつ分離さ
れている第3のウェルと、第3のウェル上に絶縁膜を介
して形成されるバイアスゲートと、第3のウェルと接続
されたソースフォロワからなることを特徴とする。
Fourth, the first well formed on the semiconductor substrate, the second well having a higher concentration than the first well, and the second well are formed and separated at the same time. It is characterized by comprising a third well, a bias gate formed on the third well via an insulating film, and a source follower connected to the third well.

【0024】第5は、半導体基板上に形成された複数の
ゲートからなる電荷転送手段と、前記電荷転送手段の最
後部に形成されたフローティングゲートと、前記フロー
ティングゲートが初段トランジスタを兼ねているソース
フォロワと、前記ソースフォロワと前記電荷転送手段を
分離するフィールド酸化膜と、前記フローティングゲー
ト上に絶縁膜を介して形成されるバイアスゲートからな
り、前記バイアスゲートと前記フローティングゲートが
前記フィールド酸化膜上でオーバーラップしていること
を特徴とする。
Fifth, a charge transfer means formed of a plurality of gates formed on a semiconductor substrate, a floating gate formed at the end of the charge transfer means, and a source in which the floating gate also serves as a first stage transistor. A follower, a field oxide film separating the source follower from the charge transfer means, and a bias gate formed on the floating gate via an insulating film, wherein the bias gate and the floating gate are on the field oxide film. It is characterized by overlapping in.

【0025】第6は、半導体基板上に形成された複数の
ゲートからなる電荷転送手段と、前記電荷転送手段の最
後部に形成されたフローティングゲートと、前記フロー
ティングゲート上に絶縁膜を介して形成されるバイアス
ゲートと、前記フローティングゲート下に蓄積された信
号電荷の排出信号を与えるリセットゲートからなり、前
記フローティングゲートは前記電荷転送手段および前記
リセットゲートとオーバーラップしないことを特徴とす
る。
Sixth, a charge transfer means composed of a plurality of gates formed on a semiconductor substrate, a floating gate formed at the rearmost part of the charge transfer means, and formed on the floating gate via an insulating film. And a reset gate which gives a discharge signal of the signal charge accumulated under the floating gate, and the floating gate does not overlap with the charge transfer means and the reset gate.

【0026】第7は、半導体基板上に形成された埋め込
みチャネルと、前記埋め込みチャネル上に絶縁膜を介し
て形成された複数のゲートからなる電荷転送手段と、前
記電荷転送手段の最後部に形成されたフローティングゲ
ートと、前記フローティングゲートの信号電圧を低イン
ピーダンス化するソースフォロワと、前記フローティン
グゲート上に絶縁膜を介して形成されるバイアスゲート
からなり、前記フローティングゲートは前記埋め込みチ
ャネル上のみに形成されることを特徴とする。
Seventh, a buried channel formed on a semiconductor substrate, a charge transfer means composed of a plurality of gates formed on the buried channel via an insulating film, and a charge transfer means formed at the rearmost part of the charge transfer means. A floating gate, a source follower for lowering the impedance of the signal voltage of the floating gate, and a bias gate formed on the floating gate via an insulating film. The floating gate is formed only on the buried channel. It is characterized by being done.

【0027】第8は、半導体基板上に形成された埋め込
みチャネルと、前記埋め込みチャネル上に絶縁膜を介し
て形成された複数のゲートからなる電荷転送手段と、前
記電荷転送手段の最後部に形成されたフローティングゲ
ートと、前記フローティングゲートの信号電圧を低イン
ピーダンス化するソースフォロワと、前記フローティン
グゲート下に絶縁膜を介して形成されるバイアスゲート
からなり、前記フローティングゲートは前記埋め込みチ
ャネル上のみに形成され、前記ソースフォロワはトラン
ジスタ活性領域のみに形成されていることを特徴とす
る。
Eighth, a buried channel formed on a semiconductor substrate, a charge transfer means composed of a plurality of gates formed on the buried channel via an insulating film, and a charge transfer means formed at the rearmost part of the charge transfer means. Floating gate, a source follower for lowering the impedance of the signal voltage of the floating gate, and a bias gate formed under the floating gate via an insulating film, and the floating gate is formed only on the buried channel. The source follower is formed only in the transistor active region.

【0028】第9は、半導体基板上に形成された埋め込
みチャネルと、前記埋め込みチャネル上に絶縁膜を介し
て形成された複数のゲートからなる電荷転送手段と、前
記電荷転送手段の最後部に形成されたフローティングゲ
ートと、前記フローティングゲート上に絶縁膜を介して
形成されるバイアスゲートからなり、前記フローティン
グゲート下にN型不純物の注入を行うことを特徴とす
る。
Ninth, a buried channel formed on the semiconductor substrate, a charge transfer means composed of a plurality of gates formed on the buried channel via an insulating film, and a charge transfer means formed at the rearmost part of the charge transfer means. And a bias gate formed on the floating gate via an insulating film, and N-type impurities are implanted under the floating gate.

【0029】次に本発明の電荷検出装置の駆動方法の第
1は、前記各手段におけるバイアスゲートを有する電荷
検出装置において、水平および垂直ブランキング期間と
動作期間では異なる電圧でバイアスゲートを駆動するこ
とを特徴とする。
Next, the first method of driving the charge detection device of the present invention is to drive the bias gate with different voltages in the horizontal and vertical blanking periods and in the operation period in the charge detection device having the bias gate in each of the above means. It is characterized by

【0030】また、第2は、前記各手段におけるバイア
スゲートとリセットゲートを有する電荷検出装置におい
て、バイアスゲートとリセットゲートは逆相で駆動する
ことを特徴とする。
Secondly, in the charge detection device having the bias gate and the reset gate in each of the above means, the bias gate and the reset gate are driven in opposite phases.

【0031】[0031]

【作用】本発明は上記した電荷検出装置およびその駆動
方法により、FDA出力信号へのノイズ混入を削減し、
FGAの感度向上を妨げる寄生容量を大幅に削減でき
る。また、リーク電流が発生しても、リセット動作によ
りFG電位はほとんど変動しなくなる。
According to the present invention, by the charge detecting device and the driving method thereof, it is possible to reduce noise mixing in the FDA output signal,
It is possible to significantly reduce the parasitic capacitance that hinders the FGA sensitivity from being improved. Further, even if a leak current occurs, the FG potential hardly changes due to the reset operation.

【0032】[0032]

【実施例】図1は本発明の第1の実施例におけるFDA
周辺の断面図とソースフォロア電源との接続図である。
第1の実施例の特徴は、従来の図13に示すPウェル101
を縮小してPウェル3としたことにある。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 shows the FDA in the first embodiment of the present invention.
It is a cross-sectional view of the periphery and a connection diagram of a source follower power supply.
The feature of the first embodiment is that the P well 101 shown in FIG.
Is reduced to P well 3.

【0033】[0033]

【外3】 [Outside 3]

【0034】したがって、FD100と接触しているの
は、Pウェル3よりも低濃度なPウェル102であるた
め、PN接合容量は従来よりも低下している。またPウ
ェル3とFD100間には空乏層が広がっており、Pウェ
ル3の電位変動(ノイズ混入)が生じても、PN接合容量
の変動は従来よりもはるかに小さくなる。つまり、空乏
化されているPウェル102を間に挟むため、Pウェル3
の変動によって空乏層厚が変動しても、その変動比率は
従来よりも少なくなる。
Therefore, since the P well 102 having a lower concentration than the P well 3 is in contact with the FD 100, the PN junction capacitance is lower than in the conventional case. In addition, since the depletion layer spreads between the P well 3 and the FD 100, even if the potential of the P well 3 fluctuates (noise mixes), the fluctuation of the PN junction capacitance becomes much smaller than in the conventional case. That is, since the depleted P well 102 is sandwiched between them, the P well 3
Even if the depletion layer thickness fluctuates due to the fluctuation of, the fluctuation ratio becomes smaller than before.

【0035】[0035]

【外4】 [Outside 4]

【0036】またRD99に伝わったφH1,φH2,φ
Rノイズは、電源VRDを通じてソースフォロワ1の電源
に侵入する。そこで第1の実施例では、ソースフォロワ
1の電源VRDに、R1,C10からなるローパスフィルタ
ー(以下、LPFと略記する)を設けている。この結果、
電源電圧の変動もなくなり、出力信号Voへのノイズ混
入はさらに小さくなる。なお、ソースフォロワ1だけを
別電源にしても同様の結果は得られるし、さらにLPF
を設けることにより、一段とノイズ混入は少なくなる。
Further, φH1, φH2, φ transmitted to RD99
The R noise enters the power source of the source follower 1 through the power source V RD . Therefore, in the first embodiment, the power source V RD of the source follower 1 is provided with a low-pass filter (hereinafter abbreviated as LPF) composed of R1 and C10. As a result,
The fluctuation of the power supply voltage is also eliminated, and the noise mixing in the output signal V o is further reduced. The same result can be obtained even if only the source follower 1 is used as a separate power source.
By providing, the noise mixing is further reduced.

【0037】図2は本発明の第2の実施例におけるFG
A周辺の平面図(a)とそのB−B′断面図(b)である。第
2の実施例の特徴は、電荷転送部よりも電荷検出部の面
積を縮小したことにある。電荷転送部面積をL×W、電
荷検出部面積をL′×W′とすれば、L×W>L′×
W′が成り立つ。FG95下に蓄積できる電荷量は、OG
97,FG95およびRG98のOFF電位の関係によって決
められる。OG97,RG98を従来と同じとすれば、FG
95の電位、つまり、BG94に従来よりも高い電圧を印加
してやれば動作可能である。第2の実施例の場合、電荷
検出部のFG95の面積が縮小されているため、従来に比
較してC1,C2,C3が小さくなっている。また,F
G95とOG97,RG98のオーバーラップ面積も削減され
るため、容量C6,C7も小さくなる。(数1)の分母に
C6,C7を加えた従来の寄生容量をCFG、第2の実施
例の寄生容量をCNとすれば、明らかにCN<CFGとな
る。寄生容量が削減でき、電荷検出感度も向上する。
FIG. 2 shows an FG according to the second embodiment of the present invention.
It is the top view (a) of A periphery, and its BB 'sectional drawing (b). The feature of the second embodiment is that the area of the charge detection portion is smaller than that of the charge transfer portion. If the charge transfer area is L × W and the charge detection area is L ′ × W ′, then L × W> L ′ ×
W'applies. The amount of charge that can be stored under FG95 is OG
It is determined by the relationship of the OFF potentials of 97, FG95 and RG98. If OG97 and RG98 are the same as before, FG
It is possible to operate by applying a potential of 95, that is, a voltage higher than the conventional voltage to BG94. In the case of the second embodiment, since the area of the FG 95 of the charge detecting portion is reduced, C1, C2 and C3 are smaller than in the conventional case. Also, F
Since the overlapping area of G95, OG97 and RG98 is also reduced, the capacitances C6 and C7 are also reduced. If C FG is the conventional parasitic capacitance obtained by adding C6 and C7 to the denominator of (Equation 1) and C N is the parasitic capacitance of the second embodiment, then C N <C FG . The parasitic capacitance can be reduced and the charge detection sensitivity can be improved.

【0038】図3は本発明の第3の実施例におけるFG
A周辺の平面図(a)とそのC−C′断面図(b)と(b)図の
拡大D−D′断面図(c)である。第3の実施例の特徴
は、フローティングゲートFGをPウェル4(P領域)、
バイアスゲートBG5をポリシリコンで形成することに
ある。
FIG. 3 shows an FG according to the third embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a plan view (a) around A, a CC ′ cross-sectional view (b) and an enlarged DD ′ cross-sectional view (c) of FIG. The feature of the third embodiment is that the floating gate FG is connected to the P well 4 (P region),
The bias gate BG5 is formed of polysilicon.

【0039】[0039]

【外5】 [Outside 5]

【0040】Pウェル4は、周辺のPウェル101と同時
に制作されるものであるが、互いに接触していない。ま
た、Pウェル102(P~領域)はほとんど空乏化されている
ため、Pウェル4はフローティング状態である。
The P well 4 is manufactured at the same time as the peripheral P well 101, but they are not in contact with each other. Further, since the P well 102 (P ~ region) is almost depleted, the P well 4 is in a floating state.

【0041】また、バイアスゲートBG5とフローティ
ングゲートFG(Pウェル4)の距離が短い程、バイアス
ゲートBG5に印加する電圧は低くてもよい。そこで第
3の実施例では、バイアスゲートBG5をポリシリコン
で形成している。なお、バイアスゲートを従来通り金属
(アルミ,タングステン)で形成しても、印加電圧が高く
なるだけで特に問題はない。Pウェル4はP層であるた
め、ソースフォロワとの接続はコンタクト孔7にP型不
純物(As等)を拡散し、アルミニウム配線により行って
いる。この結果、フローティングゲートFG(Pウェル
4)と信号電荷(n層内)間距離が短くなり、(数1)にお
けるC1が増大する。したがって、寄生容量が削減でき
電荷検出感度も向上する。
Further, the shorter the distance between the bias gate BG5 and the floating gate FG (P well 4), the lower the voltage applied to the bias gate BG5 may be. Therefore, in the third embodiment, the bias gate BG5 is made of polysilicon. The bias gate is made of metal as before.
Even if it is formed of (aluminum, tungsten), there is no particular problem because the applied voltage only increases. Since the P well 4 is a P layer, it is connected to the source follower by diffusing P-type impurities (such as As) into the contact hole 7 and using aluminum wiring. As a result, the distance between the floating gate FG (P well 4) and the signal charge (in the n layer) becomes short, and C1 in (Equation 1) increases. Therefore, the parasitic capacitance can be reduced and the charge detection sensitivity can be improved.

【0042】図4は本発明の第4の実施例におけるFG
A周辺の平面図(a)とそのE−E′断面図(b)である。第
4の実施例の特徴は、BG8とFG95とのオーバーラッ
プを、フィールド酸化膜9上で行うことにある。6はソ
ースフォロワの初段Trであり、実施例1で示したソー
スフォロワ1と同様である。フィールド酸化膜9は熱酸
化によって形成されたSiO2の厚膜である。課題で述べ
たように、Si基板上にアルミのエッチング端部が形成
されるとFG95のリーク電流が増加する。第5の実施例
では、アルミのエッチング端部をフィールド酸化膜9上
に形成するため、FG95のリーク電流は減少する。この
とき、オーバーラップ面積が従来と同じであれば、FG
95の寄生容量および電位は変化しない。
FIG. 4 shows an FG according to the fourth embodiment of the present invention.
It is the top view (a) of A periphery, and its EE 'sectional drawing (b). The feature of the fourth embodiment resides in that BG8 and FG95 are overlapped on the field oxide film 9. Reference numeral 6 denotes the first-stage Tr of the source follower, which is the same as the source follower 1 shown in the first embodiment. The field oxide film 9 is a thick film of SiO 2 formed by thermal oxidation. As described in the problem, when the etching end portion of aluminum is formed on the Si substrate, the leak current of FG95 increases. In the fifth embodiment, since the aluminum etching end portion is formed on the field oxide film 9, the leak current of FG95 is reduced. At this time, if the overlap area is the same as the conventional one, FG
The parasitic capacitance and potential of 95 do not change.

【0043】図5は本発明の第5の実施例におけるFG
A周辺の平面図(a)とそのF−F′断面図(b)である。第
5の実施例の特徴は、FG10とOG97,RG98とのオー
バーラップ部をなくし、それぞれD1,D2の間隙を設
けるとともに、φH1,φH2が印加されているHCC
D部の各ゲートはオーバーラップしている点にある。第
5の実施例のFGA動作状態では、BG94電位の制御に
よって、FG10の電位をOG97およびRG98のOFF電
位よりも高く設定している。間隙D1,D2にはフリン
ジング電界がかかるため、この部分はFG10とOG97お
よびRG98の中間電位となる。間隙D1,D2を設ける
ことにより電荷転送効率は低下するものの、0.1%以下
である。また、BG94の電位を上昇させることにより、
電荷転送効率の低下はほとんどなくなる。しかしながら
HCCD部においては、印加電圧の上昇は大幅な消費電
力増大を招く。また、1段当たり0.1%の低下でも、転
送段数が500以上では使用不能となる。したがって、間
隙はFG10とOG97,RG98のみに設定している。この
結果、寄生容量が削減でき電荷検出感度も向上する。
FIG. 5 shows an FG according to the fifth embodiment of the present invention.
It is the top view (a) of A periphery, and its FF 'sectional drawing (b). The fifth embodiment is characterized in that the FG10 and the OG97 and RG98 are not overlapped with each other, and the gaps D1 and D2 are provided, respectively, and HCC to which φH1 and φH2 are applied.
The gates of section D are at the point where they overlap. In the FGA operating state of the fifth embodiment, the potential of FG10 is set higher than the OFF potential of OG97 and RG98 by controlling the BG94 potential. Since a fringing electric field is applied to the gaps D1 and D2, this portion has an intermediate potential between FG10, OG97 and RG98. Although the charge transfer efficiency is lowered by providing the gaps D1 and D2, it is 0.1% or less. Also, by raising the potential of BG94,
The decrease in charge transfer efficiency is almost eliminated. However, in the HCCD unit, an increase in applied voltage causes a significant increase in power consumption. Even if the number of transfer stages is decreased by 0.1%, it becomes unusable if the number of transfer stages is 500 or more. Therefore, the gap is set only for FG10, OG97, and RG98. As a result, the parasitic capacitance can be reduced and the charge detection sensitivity can be improved.

【0044】図6は本発明の第6の実施例におけるFG
A周辺の平面図(a)とそのG−G′断面図(b)である。第
6の実施例の特徴は、埋め込みチャネル(信号電荷が転
送される領域)のみにFG20を形成したことにある。6
はソースフォロワの初段Trであり、実施例1で示した
ソースフォロワ1と同様である。FG20は信号電荷が転
送されてくるn領域上のみに形成するとともに、FG20
上にコンタクト孔21を設けることでアルミとのコンタク
トをとっている。ゲート23は初段Trのゲート部であ
り、コンタクト孔22を通してFG20と同電位となる。ま
た、BG8はフィールド酸化膜9上でゲート23とオーバ
ーラップし、FG20およびゲート23に動作電位を与えて
いる。
FIG. 6 shows an FG according to the sixth embodiment of the present invention.
It is the top view (a) of A periphery, and its GG 'sectional drawing (b). The feature of the sixth embodiment is that the FG 20 is formed only in the buried channel (region where the signal charges are transferred). 6
Is the first stage Tr of the source follower and is the same as the source follower 1 shown in the first embodiment. The FG20 is formed only on the n region to which the signal charge is transferred, and
By providing a contact hole 21 on the top, it is in contact with aluminum. The gate 23 is the gate portion of the first stage Tr, and has the same potential as the FG 20 through the contact hole 22. Further, BG8 overlaps with the gate 23 on the field oxide film 9 and gives an operating potential to the FG20 and the gate 23.

【0045】[0045]

【外6】 [Outside 6]

【0046】図7は本発明の第7の実施例におけるFG
A周辺の平面図(a)とそのH−H′断面図(b)である。第
7の実施例の特徴は、BG27をポリシリコンで形成し、
フィールド酸化膜9上でFG20とオーバーラップさせる
ものである。
FIG. 7 shows an FG according to the seventh embodiment of the present invention.
It is the top view (a) of A periphery, and its HH 'sectional drawing (b). The feature of the seventh embodiment is that BG27 is made of polysilicon,
The FG20 is overlapped on the field oxide film 9.

【0047】[0047]

【外7】 [Outside 7]

【0048】また、FG20,ゲート25,BG27はポリシ
リコンで形成されるとともに、フィールド酸化膜9上に
BG27を配置している。これによっても、従来の課題で
示した配線部分の容量C4のほとんどが削減される。こ
の結果、寄生容量が大幅に削減され、電荷検出感度も向
上する。
The FG 20, the gate 25, and the BG 27 are made of polysilicon, and the BG 27 is arranged on the field oxide film 9. This also reduces most of the capacitance C4 of the wiring portion shown in the conventional problem. As a result, the parasitic capacitance is significantly reduced and the charge detection sensitivity is also improved.

【0049】図8は本発明の第8の実施例におけるFG
A周辺の各断面図(a),(b),(c)である。第8の実施例
の特徴は、FG10の下部に再度、N型不純物を注入し、
蓄積部11を設けた点にある。
FIG. 8 shows an FG according to the eighth embodiment of the present invention.
It is each sectional drawing (a), (b), (c) of the A periphery. The feature of the eighth embodiment is that N-type impurities are injected again into the lower portion of FG10,
The point is that the storage unit 11 is provided.

【0050】[0050]

【外8】 [Outside 8]

【0051】蓄積部11のポテンシャルは従来よりも深く
なり、転送されてきた信号電荷はここに蓄えられる。ま
た蓄積部11のポテンシャルが深いため、FG10電位を従
来より低く設定しても電荷転送効率は低下しない。ま
た、FG10電位が低下することにより、リーク電流を低
下させることも可能となった。
The potential of the storage section 11 becomes deeper than before, and the transferred signal charges are stored here. Further, since the potential of the storage section 11 is deep, the charge transfer efficiency does not decrease even if the FG10 potential is set lower than in the conventional case. In addition, the reduction of the FG10 potential also makes it possible to reduce the leakage current.

【0052】図8(b)は、FGAに第1の実施例と同様
なPウェル3を設けたものである。同様に、図8(c)は
第8の実施例にPウェル3を設けたものであり、蓄積部
11がPウェル3と接触していないため、(a)よりも寄生
容量が減少する。また第1の実施例と同じ理由で、φH
1,φH2,φRの出力信号への混入が少なくなる。な
お、本実施例では、第5の実施例に蓄積部11を設けた場
合を説明したが、従来のようにフローティングゲートと
他のゲートがオーバーラップしていても、フローティン
グゲート電位の低下が可能である。
FIG. 8B shows an FGA provided with a P well 3 similar to that of the first embodiment. Similarly, FIG. 8 (c) shows a structure in which the P well 3 is provided in the eighth embodiment, and
Since 11 is not in contact with the P well 3, the parasitic capacitance is smaller than that in (a). For the same reason as in the first embodiment, φH
Mixing of 1, φH2 and φR into the output signal is reduced. In this embodiment, the case where the storage unit 11 is provided in the fifth embodiment has been described, but the floating gate potential can be lowered even if the floating gate and other gates overlap as in the conventional case. Is.

【0053】図9は本発明のFGAの駆動波形であり、
本発明の実施例1〜8までの電荷検出装置に適用する駆
動方法である。バイアスゲートBGの駆動波形がφBG
であり、一走査期間中の駆動波形が図9(a)に相当す
る。実施例7(図7)を例として説明する。BG27にφB
Gが印加されることにより、FG20の電位もφBGに比
例した値に設定される。動作期間中はFG20下へ信号電
荷が流れ込み、この信号電荷を検出するため、BG27は
プラスの一定電位V1に設定される。ブランキング期間
は水平および垂直ブランキング期間のことであり、信号
電荷がFG20下に転送されない期間である。したがっ
て、この期間のFG20の電位はどんな値でもよい。
FIG. 9 shows drive waveforms of the FGA of the present invention.
This is a driving method applied to the charge detection devices of Examples 1 to 8 of the present invention. The drive waveform of the bias gate BG is φBG
And the drive waveform during one scanning period corresponds to FIG. Example 7 (FIG. 7) will be described as an example. Φ27 to BG27
By applying G, the potential of FG20 is also set to a value proportional to φBG. During the operation period, the signal charge flows under the FG20 and the signal charge is detected, so that the BG27 is set to the positive constant potential V1. The blanking period is a horizontal and vertical blanking period, and is a period in which signal charges are not transferred below FG20. Therefore, the potential of FG20 in this period may be any value.

【0054】またFG20電位が高いほど、リーク電流は
増加する傾向にある。そこで本駆動方法では、ブランキ
ング期間と動作期間では異なる電圧によってBG27を駆
動することでリーク電流を防止している。具体的には、
ブランキング期間中のBG27をマイナス電位V2に設定
している。以上により、リーク電流が減少するばかりで
なく、動作期間中のリーク電流により移動した電荷がほ
ぼリセットされる結果も得た(FG20電位が変動しな
い)。この結果、出力信号の安定した電荷検出装置が得
られる。
The leakage current tends to increase as the FG20 potential increases. Therefore, in this driving method, the leak current is prevented by driving the BG27 with different voltages in the blanking period and the operation period. In particular,
BG27 during the blanking period is set to the negative potential V2. As described above, not only the leak current is reduced, but also the result is that the charge moved by the leak current during the operation period is almost reset (the FG20 potential does not change). As a result, a charge detection device having a stable output signal can be obtained.

【0055】図9(b)は各信号電荷ごとにφBGを変調
させた場合であり、φH1,φR,φBGの関係を示し
ている。図9(b)は、動作期間中にφBGを変調させる
ことでリーク電流減少を図ったものである。φRがオン
状態のときは信号電荷がFG20下にないため、φBGは
図9(a)に示したV1である必要がない。そこで、φR
とφBGを逆相で駆動することにより、BG27のH期間
を短くしている。つまり、出力信号のない期間はFG20
電位を下げることによりリーク電流の削減を図るもので
ある。この場合、φBGにマイナス電圧を印加する必要
は必ずしもなく、V1より低い電圧でよい。さらに、F
G20の電位がOG97の電位よりも高ければ、信号電荷の
逆流もなく駆動できる。
FIG. 9B shows the case where φBG is modulated for each signal charge, and shows the relationship between φH1, φR, and φBG. In FIG. 9B, the leakage current is reduced by modulating φBG during the operation period. Since the signal charge is not below FG20 when φR is in the ON state, φBG does not need to be V1 shown in FIG. 9A. Therefore, φR
By driving φBG and φBG in opposite phases, the H period of BG27 is shortened. In other words, FG20 during the period when there is no output signal
It is intended to reduce the leak current by lowering the potential. In this case, it is not always necessary to apply a negative voltage to φBG, and a voltage lower than V1 may be used. Furthermore, F
If the potential of G20 is higher than that of OG97, the signal charge can be driven without backflow.

【0056】また、φBGを変調することでRD99への
信号電荷の排出も速まるという効果もある。同様に、
(b)においてφBGにマイナス電圧を印加する場合に
は、信号電荷の逆流が考えられるため、OG97およびφ
H1にもマイナス電圧の設定が必要である。以上の結
果、リーク電流が減少し、また存在してもその影響がほ
とんどなくなるため、出力信号の安定した電荷検出装置
が得られる。なお、図9(a),(b)を組み合わせて駆動し
てもよいことは言うまでもない。
Further, by modulating φBG, the discharge of the signal charge to RD99 can be accelerated. Similarly,
When a negative voltage is applied to φBG in (b), the reverse flow of signal charge is considered, so OG97 and φ
It is also necessary to set a negative voltage for H1. As a result, the leak current is reduced, and even if the leak current is present, its influence is almost eliminated, so that a charge detection device having a stable output signal can be obtained. Needless to say, driving may be performed by combining FIGS. 9A and 9B.

【0057】[0057]

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、簡
易な構成でFDA出力信号へのノイズ混入が減少するた
め、ノイズリダクション機能が十分に機能するためS/
N向上が可能となる。また、FGAに含まれる寄生容量
削減も効果的に行えるため、高感度な電荷検出装置が可
能となる。
As described above, according to the present invention, noise mixing into the FDA output signal is reduced with a simple structure, so that the noise reduction function sufficiently functions and S /
It is possible to improve N. Further, since the parasitic capacitance included in the FGA can be effectively reduced, a highly sensitive charge detection device can be realized.

【0058】さらに、リーク電流によるFGAのFG電
位変動もほとんどないため、ソースフォロワの動作点も
ほぼ固定状態となり、安定した出力信号が得られる。こ
のように、高感度で出力信号の安定した電荷検出装置お
よびその駆動方法を簡易な構成で実現できるため実用上
極めて有効である。
Furthermore, since the FG potential of the FGA hardly changes due to the leak current, the operating point of the source follower is almost fixed, and a stable output signal can be obtained. As described above, the charge detection device having a high sensitivity and a stable output signal and the driving method thereof can be realized with a simple structure, which is extremely effective in practice.

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

【図1】本発明の第1の実施例におけるFDA周辺の断
面図とソースフォロア電源との接続図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view around an FDA and a connection diagram of a source follower power supply in a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第2の実施例におけるFGA周辺の平
面図(a)とそのB−B′断面図(b)である。
FIG. 2 is a plan view (a) around an FGA and a BB ′ sectional view (b) thereof in a second embodiment of the present invention.

【図3】本発明の第3の実施例におけるFGA周辺の平
面図(a)とそのC−C′断面図(b)と(b)図の拡大D−
D′断面図(c)である。
FIG. 3 is a plan view (a) around the FGA and a sectional view taken along the line CC ′ of FIG. 3B and an enlarged view D− of the FGA according to the third embodiment of the present invention.
It is a D'sectional view (c).

【図4】本発明の第4の実施例におけるFGA周辺の平
面図(a)とそのE−E′断面図(b)である。
FIG. 4 is a plan view (a) around an FGA and a cross-sectional view taken along the line EE ′ (b) of the fourth embodiment of the present invention.

【図5】本発明の第5の実施例におけるFGA周辺の平
面図(a)とそのF−F′断面図(b)である。
FIG. 5 is a plan view (a) around an FGA and a cross-sectional view taken along the line FF ′ (b) of the fifth embodiment of the present invention.

【図6】本発明の第6の実施例におけるFGA周辺の平
面図(a)とそのG−G′断面図(b)である。
FIG. 6 is a plan view (a) around an FGA and a GG ′ cross-sectional view (b) thereof in a sixth embodiment of the present invention.

【図7】本発明の第7の実施例におけるFGA周辺の平
面図(a)とそのH−H′断面図(b)である。
FIG. 7 is a plan view (a) around the FGA and a cross-sectional view taken along the line HH ′ (b) of the seventh embodiment of the present invention.

【図8】本発明の第8の実施例におけるFGA周辺の各
断面図(a),(b),(c)である。
FIG. 8 is sectional views (a), (b) and (c) around an FGA according to an eighth embodiment of the present invention.

【図9】本発明のFGAの駆動波形を示す図である。FIG. 9 is a diagram showing drive waveforms of the FGA of the present invention.

【図10】FDAを用いた従来のCCD装置の全体図で
ある。
FIG. 10 is an overall view of a conventional CCD device using FDA.

【図11】従来のFGAの寄生容量説明図である。FIG. 11 is a diagram illustrating a parasitic capacitance of a conventional FGA.

【図12】従来のFDAの波形図である。FIG. 12 is a waveform diagram of a conventional FDA.

【図13】従来のFDA周辺の断面図である。FIG. 13 is a cross-sectional view around a conventional FDA.

【図14】従来のFGA周辺の平面図と断面図である。FIG. 14 is a plan view and a cross-sectional view of a conventional FGA and its periphery.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…ソースフォロワ、 3,4,101,102…Pウェル、
5,8,27,94…バイアスゲート(BG)、 6…初段
Tr、 7,21,22,26…コンタクト孔、 9…フィー
ルド酸化膜、 10,20,95…フローティングゲート(F
G)、 11…蓄積部、 23,25…ゲート、 96…ゲート
酸化膜、 97…アウトプットゲート(OG)、98…リセッ
トゲート(RG)、 99…リセットドレイン(RD)、 10
0…浮遊容量拡散領域(FD)。
1 ... Source follower, 3, 4, 101, 102 ... P-well,
5, 8, 27, 94 ... Bias gate (BG), 6 ... First stage Tr, 7, 21, 22, 26 ... Contact hole, 9 ... Field oxide film, 10, 20, 95 ... Floating gate (F
G), 11 ... Accumulation part, 23, 25 ... Gate, 96 ... Gate oxide film, 97 ... Output gate (OG), 98 ... Reset gate (RG), 99 ... Reset drain (RD), 10
0 ... Floating capacitance diffusion region (FD).

Claims (18)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体基板上に形成された第1のウェル
と、前記第1のウェルより高濃度である第2のウェル
と、信号電荷を蓄積し信号電圧に変換する電荷電圧変換
手段と、前記電荷電圧変換手段に蓄積された信号電荷を
排出するリセットドレインからなり、前記第2のウェル
と前記電荷電圧変換手段およびリセットドレインが接触
しないことを特徴とする電荷検出装置。
1. A first well formed on a semiconductor substrate, a second well having a higher concentration than the first well, and charge-voltage conversion means for accumulating signal charges and converting them into signal voltages. A charge detecting device comprising a reset drain for discharging signal charges accumulated in the charge-voltage converting means, wherein the second well is not in contact with the charge-voltage converting means and the reset drain.
【請求項2】 信号電荷を蓄積し信号電圧に変換する電
荷電圧変換手段と、前記電荷電圧変換手段に蓄積された
信号電荷を排出するリセットドレインと、前記信号電圧
を低インピーダンス化するソースフォロワからなり、前
記ソースフォロワへ供給する電源にはローパスフィルタ
を入れるか、もしくは別電源とすることを特徴とする電
荷検出装置。
2. A charge-voltage converter that stores signal charges and converts them into a signal voltage, a reset drain that discharges the signal charges stored in the charge-voltage converter, and a source follower that lowers the impedance of the signal voltage. In addition, a low-pass filter is inserted in the power supply supplied to the source follower, or a separate power supply is used.
【請求項3】 前記電荷電圧変換手段として、フローテ
ィング・ディフュージョン・アンプを用いることを特徴
とする請求項1または2記載の電荷検出装置。
3. The charge detection device according to claim 1, wherein a floating diffusion amplifier is used as the charge-voltage conversion means.
【請求項4】 前記電荷電圧変換手段として、フローテ
ィング・ゲート・アンプを用いることを特徴とする請求
項1または2記載の電荷検出装置。
4. The charge detecting device according to claim 1, wherein a floating gate amplifier is used as the charge-voltage converting means.
【請求項5】 半導体基板上に形成された複数のゲート
からなる電荷転送手段と、前記電荷転送手段の最後部に
形成されたフローティングゲートと、前記フローティン
グゲート上に絶縁膜を介して形成されるバイアスゲート
からなり、前記電荷転送手段の電荷蓄積面積より前記フ
ローティングゲートの電荷蓄積面積の方が小さいことを
特徴とする電荷検出装置。
5. A charge transfer means composed of a plurality of gates formed on a semiconductor substrate, a floating gate formed at the rearmost part of the charge transfer means, and formed on the floating gate via an insulating film. A charge detection device comprising a bias gate, wherein the charge storage area of the floating gate is smaller than the charge storage area of the charge transfer means.
【請求項6】 半導体基板上に形成された第1のウェル
と、前記第1のウェルより高濃度である第2のウェル
と、前記第2のウェルと同時に制作されかつ分離されて
いる第3のウェルと、第3のウェル上に絶縁膜を介して
形成されるバイアスゲートと、第3のウェルと接続され
たソースフォロワからなることを特徴とする電荷検出装
置。
6. A first well formed on a semiconductor substrate, a second well having a concentration higher than that of the first well, and a third well formed and separated simultaneously with the second well. Charge well, a bias gate formed on the third well via an insulating film, and a source follower connected to the third well.
【請求項7】 前記バイアスゲートは金属のアルミまた
はタングステンあるいはポリシリコンで形成されている
ことを特徴とする請求項6記載の電荷検出装置。
7. The charge detection device according to claim 6, wherein the bias gate is formed of metal aluminum, tungsten, or polysilicon.
【請求項8】 半導体基板上に形成された複数のゲート
からなる電荷転送手段と、前記電荷転送手段の最後部に
形成されたフローティングゲートと、前記フローティン
グゲートが初段トランジスタを兼ねているソースフォロ
ワと、前記ソースフォロワと前記電荷転送手段を分離す
るフィールド酸化膜と、前記フローティングゲート上に
絶縁膜を介して形成されるバイアスゲートからなり、前
記バイアスゲートと前記フローティングゲートが前記フ
ィールド酸化膜上でオーバーラップしていることを特徴
とする電荷検出装置。
8. A charge transfer means composed of a plurality of gates formed on a semiconductor substrate, a floating gate formed at the end of the charge transfer means, and a source follower in which the floating gate also serves as a first stage transistor. A field oxide film separating the source follower from the charge transfer means, and a bias gate formed on the floating gate via an insulating film. The bias gate and the floating gate are overlaid on the field oxide film. A charge detection device characterized by being wrapped.
【請求項9】 半導体基板上に形成された複数のゲート
からなる電荷転送手段と、前記電荷転送手段の最後部に
形成されたフローティングゲートと、前記フローティン
グゲート上に絶縁膜を介して形成されるバイアスゲート
と、前記フローティングゲート下に蓄積された信号電荷
の排出信号を与えるリセットゲートからなり、前記フロ
ーティングゲートは前記電荷転送手段および前記リセッ
トゲートとオーバーラップしないことを特徴とする電荷
検出装置。
9. A charge transfer means composed of a plurality of gates formed on a semiconductor substrate, a floating gate formed at the rearmost part of the charge transfer means, and formed on the floating gate via an insulating film. A charge detection device comprising: a bias gate; and a reset gate that gives a discharge signal of a signal charge accumulated under the floating gate, and the floating gate does not overlap with the charge transfer means and the reset gate.
【請求項10】 半導体基板上に形成された埋め込みチ
ャネルと、前記埋め込みチャネル上に絶縁膜を介して形
成された複数のゲートからなる電荷転送手段と、前記電
荷転送手段の最後部に形成されたフローティングゲート
と、前記フローティングゲートの信号電圧を低インピー
ダンス化するソースフォロワと、前記フローティングゲ
ート上に絶縁膜を介して形成されるバイアスゲートから
なり、前記フローティングゲートは前記埋め込みチャネ
ル上のみに形成されることを特徴とする電荷検出装置。
10. A buried channel formed on a semiconductor substrate, a charge transfer means including a plurality of gates formed on the buried channel via an insulating film, and a charge transfer means formed at the rearmost part of the charge transfer means. A floating gate, a source follower for lowering the impedance of the signal voltage of the floating gate, and a bias gate formed on the floating gate via an insulating film. The floating gate is formed only on the buried channel. A charge detection device characterized by the above.
【請求項11】 半導体基板上に形成された埋め込みチ
ャネルと、前記埋め込みチャネル上に絶縁膜を介して形
成された複数のゲートからなる電荷転送手段と、前記電
荷転送手段の最後部に形成されたフローティングゲート
と、前記フローティングゲートの信号電圧を低インピー
ダンス化するソースフォロワと、前記フローティングゲ
ート下に絶縁膜を介して形成されるバイアスゲートから
なり、前記フローティングゲートは前記埋め込みチャネ
ル上のみに形成され、前記ソースフォロワはトランジス
タ活性領域のみに形成されていることを特徴とする電荷
検出装置。
11. A buried channel formed on a semiconductor substrate, a charge transfer means composed of a plurality of gates formed on the buried channel via an insulating film, and a charge transfer means formed at the rearmost part of the charge transfer means. A floating gate, a source follower for lowering the impedance of the signal voltage of the floating gate, and a bias gate formed under the floating gate via an insulating film, the floating gate being formed only on the buried channel, The charge detector according to claim 1, wherein the source follower is formed only in a transistor active region.
【請求項12】 前記バイアスゲートが、前記フィール
ド酸化膜上に配置されていることを特徴とする請求項10
または11記載の電荷検出装置。
12. The bias gate is disposed on the field oxide film.
Or the electric charge detection device described in 11.
【請求項13】 前記フローティングゲート上に接続の
ためのコンタクト孔を設けたことを特徴とする請求項10
または11記載の電荷検出装置。
13. The contact hole for connection is provided on the floating gate.
Or the electric charge detection device described in 11.
【請求項14】 前記バイアスゲートはポリシリコンで
形成されることを特徴とする請求項11記載の電荷検出装
置。
14. The charge detecting device according to claim 11, wherein the bias gate is formed of polysilicon.
【請求項15】 前記ソースフォロワのトランジスタゲ
ート上に接続のためのコンタクト孔を設けたことを特徴
とする請求項11記載の電荷検出装置。
15. The charge detection device according to claim 11, wherein a contact hole for connection is provided on the transistor gate of the source follower.
【請求項16】 半導体基板上に形成された埋め込みチ
ャネルと、前記埋め込みチャネル上に絶縁膜を介して形
成された複数のゲートからなる電荷転送手段と、前記電
荷転送手段の最後部に形成されたフローティングゲート
と、前記フローティングゲート上に絶縁膜を介して形成
されるバイアスゲートからなり、前記フローティングゲ
ート下にN型不純物の注入を行うことを特徴とする電荷
検出装置。
16. A buried channel formed on a semiconductor substrate, a charge transfer means comprising a plurality of gates formed on the buried channel via an insulating film, and a charge transfer means formed at the rearmost part of the charge transfer means. A charge detection device comprising a floating gate and a bias gate formed on the floating gate via an insulating film, and implanting an N-type impurity under the floating gate.
【請求項17】 バイアスゲートを有する請求項1〜16
記載の電荷検出装置であって、水平および垂直ブランキ
ング期間と動作期間では異なる電圧でバイアスゲートを
駆動することを特徴とする電荷検出装置の駆動方法。
17. The method according to claim 1, further comprising a bias gate.
The charge detection device as described above, wherein the bias gate is driven with different voltages in the horizontal and vertical blanking periods and in the operation period.
【請求項18】 バイアスゲートとリセットゲートを有
する請求項1〜16記載の電荷検出装置であって、バイア
スゲートとリセットゲートは逆相で駆動することを特徴
とする電荷検出装置の駆動方法。
18. The charge detection device according to claim 1, further comprising a bias gate and a reset gate, wherein the bias gate and the reset gate are driven in opposite phases.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH098281A (en) * 1995-06-21 1997-01-10 Matsushita Electric Ind Co Ltd Charge detector
JPH09260628A (en) * 1996-03-22 1997-10-03 Nikon Corp Solid-state image pickup device, mos transistor and inhibition of parasitic capacitance
JP2008017155A (en) * 2006-07-05 2008-01-24 Matsushita Electric Ind Co Ltd Solid-state imaging device and imaging apparatus

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH098281A (en) * 1995-06-21 1997-01-10 Matsushita Electric Ind Co Ltd Charge detector
JPH09260628A (en) * 1996-03-22 1997-10-03 Nikon Corp Solid-state image pickup device, mos transistor and inhibition of parasitic capacitance
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