JPH0722436A - Method and device for electric charge transfer - Google Patents

Method and device for electric charge transfer

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JPH0722436A
JPH0722436A JP5157175A JP15717593A JPH0722436A JP H0722436 A JPH0722436 A JP H0722436A JP 5157175 A JP5157175 A JP 5157175A JP 15717593 A JP15717593 A JP 15717593A JP H0722436 A JPH0722436 A JP H0722436A
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JP
Japan
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region
charge
gate electrode
potential
voltage
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Application number
JP5157175A
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Japanese (ja)
Inventor
Yasumasa Hasegawa
恭正 長谷川
Hideki Muto
秀樹 武藤
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Fujifilm Holdings Corp
Fujifilm Microdevices Co Ltd
Original Assignee
Fujifilm Microdevices Co Ltd
Fuji Photo Film Co Ltd
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Publication date
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Withdrawn legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To enlarge dynamic range, with a linearity in voltage-electric charge conversion characteristics maintained, by having another electric charge transfer means for taking out a specified amount of electric change, accumulated in the first storage area, for each one cycle of pulse signal, for transfer. CONSTITUTION:Among the electric charge quantity converted by voltage-electric charge conversion mechanism, no unnecessary electric charge is supplied to an electric charge transfer mechanism at a post stage, and only the electric charge quantity proportional to input voltage is supplied. Far example, the electrons transferred in the direction B-B' are gradually accumulated n a storage area under a gate electrode 17 between n<-> areas 21 and 22. When the potential of the storage area becomes equal to or less than that of an n<+> area 23, the accumulated electrons are made to flow into the n<+> area 23 in accordance with phases when pulse voltage H1 becomes high level. The electrons transferred in the direction A-A' are, while pulse voltages H1 and H2 become high level and law level alternately, sequentially transferred into the direction A-A'.

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、CCD遅延線、CCD
コムフィルタ等に使用される電荷転送素子に関し、特に
電荷転送素子の電荷入力部分に関する。
The present invention relates to a CCD delay line, CCD
The present invention relates to a charge transfer element used for a comb filter or the like, and particularly to a charge input portion of the charge transfer element.

【0002】[0002]

【従来の技術】CCD電荷転送素子は、電荷(主に電
子)を信号量の担い手として転送するため、通常入力部
において電圧−電荷変換を行う。入力信号が電荷に変換
された後、所望の転送段数を転送し、あるいは電荷の状
態で信号処理を施した後、出力部において電荷−電圧変
換を行う。
2. Description of the Related Art In a CCD charge transfer device, charges (mainly electrons) are transferred as a bearer of a signal amount, so that a voltage-charge conversion is usually performed at an input portion. After the input signal is converted into electric charges, a desired number of transfer stages are transferred, or after signal processing is performed in the electric charge state, electric charge-voltage conversion is performed at the output section.

【0003】従って、上記入力部では入力される電圧信
号を正しく電荷量信号に変換する必要があり、線形性の
優れた電圧−電荷変換機構が要求される。CCDの電圧
−電荷変換機構としてはダイオードカットオフ法、電位
平衡法等が知られており、従来より使用されている。
Therefore, it is necessary to correctly convert the input voltage signal into the charge amount signal at the input section, and a voltage-charge conversion mechanism having excellent linearity is required. As a voltage-charge conversion mechanism of CCD, a diode cutoff method, a potential balance method, etc. are known and have been used conventionally.

【0004】以下に、図10、図11を参照してダイオ
ードカットオフ法による電圧−電荷変換機構について説
明する。図10(A)は、p型半導体基板上にダイオー
ドカットオフ法による電圧−電荷変換機構及び電荷転送
機構を形成した場合の断面図を示す。p型半導体基板1
00表面にn+ 領域101と、このn+ 領域101から
所定距離離れた位置にn領域102が設けられている。
+ 領域101とp型領域との間のpn接合は、入力ダ
イオード113を形成している。n領域102内には、
- 領域103、104が所定の間隔で設けられてい
る。なお、図中右方向、すなわち電荷が転送される方向
には、n- 領域103、104と同様に等間隔で所定の
数のn- 領域が設けられている。
The voltage-charge conversion mechanism by the diode cutoff method will be described below with reference to FIGS. 10 and 11. FIG. 10A shows a cross-sectional view when a voltage-charge conversion mechanism and a charge transfer mechanism by a diode cutoff method are formed on a p-type semiconductor substrate. p-type semiconductor substrate 1
00 surface is provided with an n + region 101, and an n region 102 is provided at a position separated from the n + region 101 by a predetermined distance.
The pn junction between the n + region 101 and the p-type region forms the input diode 113. In the n region 102,
N regions 103 and 104 are provided at a predetermined interval. Note that a predetermined number of n regions are provided at equal intervals in the right direction in the figure, that is, in the direction in which charges are transferred, like the n regions 103 and 104.

【0005】n+ 領域101とn領域102との間に
は、ダブルポリシリコン技術による絶縁ゲート構造を有
するゲート電極105、106、107がこの順序で形
成されている。ゲート電極105の一端はn+ 領域10
1の上部に少しだけ重なり、他端はゲート電極106の
上に絶縁性を保ちつつ少しだけ重なるように配置されて
いる。
Between the n + region 101 and the n region 102, gate electrodes 105, 106 and 107 having an insulated gate structure by the double polysilicon technique are formed in this order. One end of the gate electrode 105 is the n + region 10
It is arranged so as to slightly overlap the upper part of 1 and the other end to slightly overlap the gate electrode 106 while maintaining insulation.

【0006】ゲート電極107の一端はゲート電極10
6の上に絶縁性を保ちつつ少しだけ重なり、n領域10
2とp型の領域との境界線をまたぐように配置されてい
る。ゲート電極107とn- 領域103との間、n-
域103と104との間及びn- 領域104と図には示
さないn- 領域104の右側に形成されている他のn -
領域との間には、絶縁ゲート構造を有するゲート電極1
08、110、112が設けられている。
One end of the gate electrode 107 is connected to the gate electrode 10
6 overlaps a little while maintaining insulation, and n region 10
It is arranged so as to straddle the boundary line between 2 and the p-type region.
It Gate electrode 107 and n-N with region 103-Territory
Between areas 103 and 104 and n-Shown in area 104 and in the figure
Not n-Another n formed on the right side of the region 104 -
A gate electrode 1 having an insulated gate structure between the region and the region
08, 110 and 112 are provided.

【0007】さらに、n- 領域103、n- 領域104
上には、それぞれ両端が隣接するゲート電極に絶縁性を
保ちつつわずかに重なるように、絶縁ゲート構造を有す
るゲート電極109、111が設けられている。なお、
図中右方向に等間隔に設けられたn- 領域上及び隣接す
るn- 領域間にも同様にゲート電極が設けられている。
これらゲート電極は互いに絶縁された状態で少しずつ重
なり合って配置されている。ゲート電極107−10
8、109−110、111−112の組は、それぞれ
相互に接続されている。
Further, n - region 103 and n - region 104
Gate electrodes 109 and 111 having an insulated gate structure are provided on the upper side of the gate electrodes so that both ends slightly overlap the adjacent gate electrodes while maintaining the insulating property. In addition,
Gate electrodes are similarly provided on the n regions provided at equal intervals in the right direction in the figure and between adjacent n regions.
The gate electrodes are arranged so as to be slightly insulated from each other while being insulated from each other. Gate electrode 107-10
The sets of 8, 109-110, and 111-112 are connected to each other.

【0008】n+ 領域101には、所定の直流電圧が印
加され、ゲート電極105、107−108には、それ
ぞれパルス電圧IG1、IG2が印加されている。ゲー
ト電極106には入力電圧INが印加されている。ゲー
ト電極109−110には、パルス電圧H1が印加さ
れ、ゲート電極111−112にはパルス電圧H2が印
加されている。なお、図中右方向に周期的に設けられた
ゲート電極にも同様にパルス電圧H1とH2が交互に印
加されている。これらの電圧のタイミング図を図3に示
す。
A predetermined DC voltage is applied to the n + region 101, and pulse voltages IG1 and IG2 are applied to the gate electrodes 105 and 107-108, respectively. The input voltage IN is applied to the gate electrode 106. The pulse voltage H1 is applied to the gate electrodes 109-110, and the pulse voltage H2 is applied to the gate electrodes 111-112. Note that pulse voltages H1 and H2 are similarly applied alternately to the gate electrode periodically provided in the right direction in the figure. The timing diagram for these voltages is shown in FIG.

【0009】図10(B)〜図10(D)は、図10
(A)に示す電圧−電荷変換機構及び電荷転送機構のチ
ャネル領域のポテンシャル図を示す。図は、電子に対す
るエネルギを縦軸としているため、ポテンシャルの高い
部分が低く表されている(以下、ポテンシャル井戸とい
う)。n+ 領域101には、直流電圧IDが印加されて
いるため、常にエネルギレベルIDまで電子が満たされ
ている。
10 (B) to 10 (D) are shown in FIG.
FIG. 6A shows a potential diagram of a channel region of the voltage-charge conversion mechanism and the charge transfer mechanism shown in FIG. In the figure, since the energy for electrons is taken as the vertical axis, the high potential portion is shown low (hereinafter referred to as the potential well). Since DC voltage ID is applied to n + region 101, electrons are always filled up to energy level ID.

【0010】パルス電圧IG1またはIG2が高レベル
の時、それぞれのゲート電極下のチャネル領域のポテン
シャルがn+ 領域101のポテンシャルよりも高くなり
(以下、ON状態という)、逆にパルス電圧IG1また
はIG2が低レベルの時、それぞれのゲート電極下のチ
ャネル領域のポテンシャルがn+ 領域101のポテンシ
ャルよりも低くなる(以下、OFF状態という)ように
それぞれID、IG1、IG2のレベルを選ぶ。
When the pulse voltage IG1 or IG2 is at a high level, the potential of the channel region under each gate electrode becomes higher than the potential of the n + region 101 (hereinafter referred to as ON state), and conversely the pulse voltage IG1 or IG2. Is low, the levels of ID, IG1, and IG2 are selected so that the potential of the channel region under each gate electrode becomes lower than the potential of the n + region 101 (hereinafter referred to as OFF state).

【0011】また、入力電圧INは、ゲート電極106
下のチャネル領域のポテンシャルがn+ 領域101より
も高くなるように選ぶ。図示の場合、入力電圧INは、
さらにIG1またはIG2がON状態の時のチャネル領
域のポテンシャルよりも低くなるような範囲で変動する
ように選ばれている。
The input voltage IN is applied to the gate electrode 106.
The potential of the lower channel region is selected to be higher than that of the n + region 101. In the case shown, the input voltage IN is
Furthermore, it is selected so as to fluctuate within a range such that it is lower than the potential of the channel region when IG1 or IG2 is in the ON state.

【0012】n領域102のポテンシャルは、p型領域
のポテンシャルよりも高いため、ゲート電極107、1
08下のチャネル領域のポテンシャルは、図に示すよう
にn領域102とp型領域との境界部分で階段状に変化
する。また、n- 領域のポテンシャルはn領域のポテン
シャルよりも低いため、図に示すようにn領域102と
- 領域103、104との境界部分で階段状に変化す
る。パルス電圧IG2、H1、H2が変化することによ
り、この2段の階段状のポテンシャルの部分が階段状の
形状を保ったまま上下に移動する。
Since the potential of the n region 102 is higher than that of the p type region, the gate electrodes 107, 1
The potential of the channel region under 08 changes stepwise at the boundary between the n region 102 and the p-type region as shown in the figure. Further, since the potential of the n region is lower than the potential of the n region, it changes stepwise at the boundary portion between the n region 102 and the n regions 103 and 104 as shown in the figure. By changing the pulse voltages IG2, H1, and H2, these two-step staircase potential portions move up and down while maintaining the staircase shape.

【0013】図10(B)は、図3に示す位相P2の状
態を示す。パルス電圧IG1がON状態のため、n+
域101の電子がゲート電極105、106下のチャネ
ル領域に注入される。パルス電圧IG2はOFF状態の
ため、ゲート電極107下のチャネル領域が電位障壁と
なり、注入された電子はこの電位障壁で遮られる。な
お、ゲート電極110下のポテンシャル井戸には前周期
に転送された電子が蓄積されている。
FIG. 10B shows the state of the phase P2 shown in FIG. Since the pulse voltage IG1 is in the ON state, electrons in the n + region 101 are injected into the channel region below the gate electrodes 105 and 106. Since the pulse voltage IG2 is in the OFF state, the channel region under the gate electrode 107 serves as a potential barrier, and the injected electrons are blocked by this potential barrier. The electrons transferred in the previous cycle are accumulated in the potential well below the gate electrode 110.

【0014】図10(C)は、図3に示す位相P3の状
態を示す。パルス電圧IG1がOFF状態になることに
より、その下に電位障壁が形成され、ゲート電極106
下に注入された電子はn+ 領域101から分離される。
このとき、ゲート電極106下に蓄積されている電荷量
は、直流電圧IDを基準とし、入力電圧INに対応した
電荷量である。このようにして、入力電圧INに対応し
た電荷量を分離して取り出すことができる。
FIG. 10C shows the state of the phase P3 shown in FIG. When the pulse voltage IG1 is turned off, a potential barrier is formed under the pulse voltage IG1, and the gate electrode 106
The electrons injected below are separated from the n + region 101.
At this time, the amount of electric charge accumulated under the gate electrode 106 is an amount of electric charge corresponding to the input voltage IN with reference to the DC voltage ID. In this way, the charge amount corresponding to the input voltage IN can be separated and taken out.

【0015】また、パルス電圧H1、H2が共に反転す
るため、ゲート電極109、110下のポテンシャルが
低下し、ゲート電極111、112下のポテンシャルが
上昇する。このため、ゲート電極110下に蓄積されて
いた電荷は、よりポテンシャルの高いゲート電極112
下に移動する。このようにして、順次電荷が転送され
る。
Further, since the pulse voltages H1 and H2 are both inverted, the potential under the gate electrodes 109, 110 is lowered and the potential under the gate electrodes 111, 112 is raised. Therefore, the charges accumulated under the gate electrode 110 are accumulated in the gate electrode 112 having a higher potential.
Move down. In this way, the charges are sequentially transferred.

【0016】図10(D)は、図3に示す位相P4の状
態を示す。パルス電圧IG2がON状態になることによ
り、ゲート電極107下の電位障壁がなくなり、ゲート
電極106下に蓄積されていた電荷は、よりポテンシャ
ルの高いゲート電極107、108下のn領域102内
に転送される。このようにして、入力電圧INに対応し
て取り出された電荷量が順次図の右方向に転送されてい
く。
FIG. 10D shows the state of the phase P4 shown in FIG. By turning on the pulse voltage IG2, the potential barrier under the gate electrode 107 disappears, and the charges accumulated under the gate electrode 106 are transferred to the n region 102 under the gate electrodes 107, 108 having higher potential. To be done. In this way, the amount of electric charge extracted corresponding to the input voltage IN is sequentially transferred to the right in the figure.

【0017】上記に示した例では、ゲート電極106に
入力電圧INを印加しているため、電圧−電荷変換特性
は正相特性となる。つまり、入力電圧INが増加する
と、ゲート電極106下のポテンシャル井戸が深くなり
転送される電荷量も増加する。
In the above-mentioned example, since the input voltage IN is applied to the gate electrode 106, the voltage-charge conversion characteristic becomes a positive phase characteristic. That is, as the input voltage IN increases, the potential well under the gate electrode 106 becomes deeper and the amount of transferred charges also increases.

【0018】ゲート電極106に一定の直流電圧を印加
し、n+ 領域101に入力電圧INを印加する方法も考
えられ、この場合は、電圧−電荷変換特性は逆相特性と
なる。つまり、入力電圧INが増加すると、n+ 領域1
01に充満している電子のエネルギが低くなり、ゲート
電極106下に注入される電荷量が少なくなって転送さ
れる電荷量は減少する。ただし、後者の方法は、入力電
圧INによって半導体基板内部の空乏層幅が変調され基
板容量が変化するため、電圧−電荷変換特性の線形性が
悪く通常使用されない。
A method of applying a constant DC voltage to the gate electrode 106 and applying an input voltage IN to the n + region 101 is also conceivable. In this case, the voltage-charge conversion characteristic is a reverse phase characteristic. That is, as the input voltage IN increases, the n + region 1
The energy of electrons filling 01 becomes low, the amount of charges injected under the gate electrode 106 becomes small, and the amount of charges transferred becomes small. However, the latter method is not normally used because the depletion layer width inside the semiconductor substrate is modulated by the input voltage IN and the substrate capacitance changes, and therefore the linearity of the voltage-charge conversion characteristic is poor.

【0019】いずれの場合においても、n+ 領域101
よりもゲート電極106下のチャネル領域のポテンシャ
ルが高い場合に、その電位差に応じた信号電荷量が秤量
される。
In either case, the n + region 101
When the potential of the channel region below the gate electrode 106 is higher than that of the gate electrode 106, the signal charge amount corresponding to the potential difference is weighed.

【0020】図11(A)は、入力電圧INに対する変
換電荷量の関係を示す。p型基板表面に絶縁電極を介し
て正電位を印加していくと、初めp型表面は空乏化し、
やがて反転する。入力電圧INが低い領域では、ゲート
電極106下のp基板表面の導電型は弱い反転状態であ
り、電子は基板表面からやや深い領域まで分布してい
る。そのため、ゲート電極106とp基板間の微分静電
容量は図11(B)に示すように一定ではない。
FIG. 11A shows the relationship of the converted charge amount with respect to the input voltage IN. When a positive potential is applied to the surface of the p-type substrate via the insulating electrode, the p-type surface is depleted at first,
Eventually it will flip. In a region where the input voltage IN is low, the conductivity type of the p substrate surface under the gate electrode 106 is in a weak inversion state, and electrons are distributed from the substrate surface to a slightly deep region. Therefore, the differential capacitance between the gate electrode 106 and the p substrate is not constant as shown in FIG.

【0021】入力電圧INがV1以上になると、基板表
面の導電型は強い反転状態になり、ほとんどの電子は基
板表面に集中するため、微分静電容量は図11(B)に
示すように一定になる。また、入力電圧INがV4以上
になるとゲート電極106下の絶縁膜が静電破壊を起こ
し入力微分容量は0になる。
When the input voltage IN is V1 or more, the conductivity type of the substrate surface is in a strongly inverted state, and most of the electrons are concentrated on the substrate surface, so that the differential capacitance is constant as shown in FIG. 11 (B). become. When the input voltage IN becomes V4 or more, the insulating film under the gate electrode 106 causes electrostatic breakdown, and the input differential capacitance becomes zero.

【0022】このように、入力電圧INがV1以下では
微分静電容量が一定ではないため、入力電圧INに対す
る変換電荷量の関係は、図11(A)に示すように線形
ではない。従って、入力電圧がV1 以下の領域は信号領
域として使用しにくい。このため、通常は、入力信号を
所定の直流電位にクランプし、入力信号が最低のレベル
においても入力電圧INがV1以下にならないように設
定する。従って、入力電圧INがV1の時の変換電荷量
Q1は入力信号には無関係な不要な電荷である。この不
要電荷は、CCDの転送効率向上のためにファットゼロ
バイアス電荷として使用されている。
As described above, since the differential capacitance is not constant when the input voltage IN is V1 or less, the relationship of the converted charge amount with respect to the input voltage IN is not linear as shown in FIG. Therefore, it is difficult to use the region where the input voltage is V1 or less as the signal region. Therefore, normally, the input signal is clamped to a predetermined DC potential so that the input voltage IN does not become V1 or less even at the lowest level of the input signal. Therefore, the converted charge amount Q1 when the input voltage IN is V1 is an unnecessary charge irrelevant to the input signal. This unnecessary charge is used as a fat zero bias charge to improve the transfer efficiency of the CCD.

【0023】上記不要電荷は、入力信号に対応した信号
電荷量と共にCCD転送路を転送される。一方、CCD
の転送路には、転送路幅、内部不純物プロファイル等に
よって決まる最大転送電荷量があり、転送できる信号電
荷量はCCDの物理的サイズや転送効率によって制限さ
れる。入力電圧INがV3のときに変換電荷量が最大転
送電荷量Q3になるとすると、入力電圧がV3以上の領
域は信号領域として使用できない。従って、入力信号の
ダイナミックレンジは、不要電荷量Q1と最大転送電荷
量Q3とによって制限される。従って、入力信号が最低
レベルのときの入力電圧INがV1以上に、また入力信
号が最高レベルのときの入力電圧INがV3以下になる
ように、入力信号を直流電位にクランプすることが好ま
しい。
The unnecessary charges are transferred through the CCD transfer path together with the signal charge amount corresponding to the input signal. On the other hand, CCD
The transfer path has a maximum transfer charge amount determined by the transfer path width, internal impurity profile, etc., and the transferable signal charge amount is limited by the physical size of the CCD and the transfer efficiency. If the converted charge amount becomes the maximum transfer charge amount Q3 when the input voltage IN is V3, the region where the input voltage is V3 or higher cannot be used as the signal region. Therefore, the dynamic range of the input signal is limited by the unnecessary charge amount Q1 and the maximum transfer charge amount Q3. Therefore, it is preferable to clamp the input signal to the DC potential so that the input voltage IN when the input signal is at the lowest level is V1 or higher and the input voltage IN when the input signal is at the highest level is V3 or lower.

【0024】[0024]

【発明が解決しようとする課題】以上説明したように、
従来の電荷転送装置の電圧−電荷変換機構においては、
入力電圧が所定値以下の領域で変換特性が非線形になる
ため、この非線形領域を信号領域として使用できない。
これによって、入力信号のダイナミックレンジの下限が
制限される。また、ダイナミックレンジの上限は電荷転
送路の物理的サイズ等によって制限される。
As described above,
In the voltage-charge conversion mechanism of the conventional charge transfer device,
Since the conversion characteristic becomes non-linear in the region where the input voltage is less than the predetermined value, this non-linear region cannot be used as the signal region.
This limits the lower limit of the dynamic range of the input signal. Further, the upper limit of the dynamic range is limited by the physical size of the charge transfer path and the like.

【0025】このように、電荷転送路の物理的サイズ等
を一定とすると、電圧−電荷変換特性の線形性の向上と
信号ダイナミックレンジの拡大は、相反関係にある。す
なわち、線形性を向上させると、ダイナミックレンジが
縮小し、S/Nの劣化につながる。逆に、ダイナミック
レンジを拡大すると、線形性が悪化することになる。
As described above, when the physical size of the charge transfer path is constant, the linearity of the voltage-charge conversion characteristic and the expansion of the signal dynamic range are in a reciprocal relationship. That is, if the linearity is improved, the dynamic range is reduced and the S / N is deteriorated. On the contrary, when the dynamic range is expanded, the linearity is deteriorated.

【0026】本発明の目的は、電圧−電荷変換特性の線
形性を保ちつつ、ダイナミックレンジの拡大を図ること
が可能な電荷転送装置及び電圧−電荷変換方法を提供す
ることである。
An object of the present invention is to provide a charge transfer device and a voltage-charge conversion method capable of expanding the dynamic range while maintaining the linearity of the voltage-charge conversion characteristic.

【0027】[0027]

【課題を解決するための手段】本発明の電荷転送方法
は、周期的なパルス信号の1周期毎に入力電圧を電荷量
に変換し、変換された電荷を転送路に沿って転送する電
荷転送方法において、前記パルス信号の1周期毎に、前
記変換された電荷から一定量の電荷を秤量し、前記変換
された電荷から前記一定量の電荷を除いた残りの電荷を
転送することを特徴とする。
According to the charge transfer method of the present invention, an input voltage is converted into a charge amount for each cycle of a periodic pulse signal, and the converted charge is transferred along a transfer path. In the method, a constant amount of electric charge is weighed from the converted electric charge, and the remaining electric charge obtained by removing the predetermined amount of electric charge from the converted electric charge is transferred for each cycle of the pulse signal. To do.

【0028】本発明の電荷転送装置は、周期的なパルス
信号の1周期毎に入力電圧を電荷量に変換する電圧−電
荷変換手段と、電荷を蓄積することのできる複数の領域
を含み、前記パルス信号によって電荷を転送する電荷転
送手段とを有する電荷転送装置において、前記電荷転送
手段の入力側に設けられた一定量の電荷を蓄積するため
の第1のストレージ領域と、前記第1のストレージ領域
から溢れた電荷を蓄積し、前記電荷転送手段に転送する
ための第2のストレージ領域と、前記第1のストレージ
領域に蓄積された一定量の電荷を、前記パルス信号の1
周期毎に取り出し、転送する他の電荷転送手段とを有す
る。
The charge transfer device of the present invention includes voltage-charge conversion means for converting an input voltage into a charge amount for each cycle of a periodic pulse signal, and a plurality of regions capable of accumulating charges. In a charge transfer device having a charge transfer means for transferring a charge by a pulse signal, a first storage area provided on the input side of the charge transfer means for storing a certain amount of charge, and the first storage area. A second storage area for accumulating charges overflowing from the area and transferring the charges to the charge transfer means, and a certain amount of charges accumulated in the first storage area are stored in the pulse signal 1
Other charge transfer means for taking out and transferring each cycle is included.

【0029】また、本発明の他の電荷転送装置は、周期
的なパルス信号の1周期毎に入力電圧を電荷量に変換す
る電圧−電荷変換手段と、電荷を蓄積することのできる
複数の領域を含み、前記パルス信号によって電荷を転送
する電荷転送手段とを有する電荷転送装置において、前
記電荷転送手段に隣接して設けられ、前記電圧−電荷変
換手段によって変換された電荷を蓄積するための第3の
ストレージ領域と、前記第3のストレージ領域と前記電
荷転送手段の間に設けられ、前記パルス信号の1周期毎
に、前記第3のストレージ領域から溢れた電荷を蓄積す
るための、第4のストレージ領域と、前記パルス信号の
1周期毎に、前記第3のストレージ領域に残された電荷
を転送するための他の電荷転送手段とを有する。
Further, another charge transfer device of the present invention is a voltage-charge conversion means for converting an input voltage into a charge amount for each cycle of a periodic pulse signal, and a plurality of regions capable of accumulating charges. And a charge transfer device for transferring charges by the pulse signal, the charge transfer device being provided adjacent to the charge transfer device for accumulating the charges converted by the voltage-charge conversion device. A third storage region, and a fourth storage region provided between the third storage region and the charge transfer means for accumulating the charge overflowing from the third storage region for each cycle of the pulse signal. Storage area, and another charge transfer means for transferring the charge remaining in the third storage area for each cycle of the pulse signal.

【0030】[0030]

【作用】電圧−電荷変換手段により変換された電荷量の
うち、入力信号とは無関係の一定の電荷量を除いた残り
の電荷量のみを電荷転送手段に供給することができる。
従って、電荷転送手段は、入力信号とは無関係の不要電
荷を転送する必要がない。このため、転送電荷量が同一
であれば電荷転送手段のチップ面積を縮小することがで
きる。また、電荷転送手段のチップ面積が同一であれ
ば、最大転送電荷量までの全ての範囲を入力信号によっ
て使用できるため、ダイナミックレンジが拡大する。
In the charge quantity converted by the voltage-charge conversion means, only the remaining charge quantity excluding a constant charge quantity irrelevant to the input signal can be supplied to the charge transfer means.
Therefore, the charge transfer means does not need to transfer the unnecessary charges unrelated to the input signal. Therefore, if the amount of transferred charges is the same, the chip area of the charge transfer means can be reduced. Further, if the chip areas of the charge transfer means are the same, the entire range up to the maximum transfer charge amount can be used by the input signal, so the dynamic range is expanded.

【0031】[0031]

【実施例】以下に、本発明の第1の実施例について、図
1〜図4を参照して説明する。図1は、第1の実施例に
よる電荷転送装置の平面図を示す。図2(A)、(C)
は、それぞれ図1のA−A’方向、B−B’方向の断面
図を示す。A−A’は、通常の電荷転送方向であり、B
−B’は、一定量の不要電荷を秤量し抜き取った電荷を
排出する方向である。
EXAMPLE A first example of the present invention will be described below with reference to FIGS. FIG. 1 shows a plan view of a charge transfer device according to a first embodiment. 2 (A), (C)
3A and 3B are sectional views taken along the lines AA 'and BB' of FIG. 1, respectively. AA ′ is the normal charge transfer direction, and B
-B 'is a direction in which a fixed amount of unnecessary charges are weighed and the extracted charges are discharged.

【0032】図1に示す電荷転送路24は、A−A’方
向に延びており、n+ 領域1から注入された電子は図の
A’方向に転送される。また、電荷転送路24は、ゲー
ト電極13の部分で分岐しており、分岐した転送路は
B’方向に延びている。n+ 領域1から注入された電子
の一部はB’方向にも転送され、n+ 領域23に吸収さ
れる。これらの電荷転送路はその側方をLOCOS(局
部酸化)領域によって画定されている。電子が分岐して
転送される様子については、後に図4を参照して詳しく
説明する。
The charge transfer path 24 shown in FIG. 1 extends in the AA 'direction, and the electrons injected from the n + region 1 are transferred in the A'direction in the figure. Further, the charge transfer path 24 is branched at the portion of the gate electrode 13, and the branched transfer path extends in the B ′ direction. Some of the electrons injected from the n + region 1 are also transferred in the B ′ direction and absorbed in the n + region 23. These charge transfer paths are laterally defined by LOCOS (local oxidation) regions. How the electrons are branched and transferred will be described later in detail with reference to FIG.

【0033】A−A’方向には、図2(A)に示すよう
に、p型半導体基板表面にn+ 領域1と、このn+ 領域
1から所定距離離れた位置にn領域2が設けられてい
る。n + 領域1とp型領域7との間のpn接合は、入力
ダイオード8を形成している。n領域2内には、n-
域3、4、5、6が所定の間隔で設けられている。な
お、図中右方向、すなわち電荷が転送される方向には、
- 領域5、6と同様に等間隔で所定の数のn- 領域が
設けられている。
In the A-A 'direction, as shown in FIG.
On the surface of the p-type semiconductor substrate+Region 1 and this n+region
N region 2 is provided at a position apart from 1 by a predetermined distance.
It n +The pn junction between region 1 and p-type region 7 is the input
The diode 8 is formed. In the n region 2, n-Territory
Areas 3, 4, 5, and 6 are provided at predetermined intervals. Na
In the right direction in the figure, that is, in the direction in which charges are transferred,
n-Similar to the areas 5 and 6, a predetermined number of n is equally spaced.-Area is
It is provided.

【0034】n+ 領域1とn領域2との間には、ダブル
ポリシリコン型絶縁ゲート構造を有するゲート電極9、
10、11がこの順序で形成されている。ゲート電極9
の一端はn+ 領域1の上部に少しだけ重なり、他端はゲ
ート電極10の上に絶縁性を保ちつつ少しだけ重なるよ
うに配置されている。ゲート電極11の一端はゲート電
極10の上に絶縁性を保ちつつ少しだけ重なり、主要部
はn領域2とp型の領域との境界線をまたぐように配置
されている。
A gate electrode 9 having a double polysilicon type insulated gate structure is provided between the n + region 1 and the n region 2.
10 and 11 are formed in this order. Gate electrode 9
Is arranged so that one end thereof slightly overlaps the upper portion of the n + region 1 and the other end thereof slightly overlaps the gate electrode 10 while maintaining insulation. One end of the gate electrode 11 slightly overlaps the gate electrode 10 while maintaining the insulating property, and the main portion is arranged so as to straddle the boundary line between the n region 2 and the p-type region.

【0035】ゲート電極11とn- 領域3との間、n-
領域3と4との間、n- 領域4と5との間、n- 領域5
と6との間、及びn- 領域6と図には示さないn- 領域
6の右側に形成されている他のn- 領域との間には、そ
れぞれ絶縁ゲート構造を有するゲート電極12、14、
15、17及び19が設けられている。
Between the gate electrode 11 and the n region 3, n
Between regions 3 and 4, between n regions 4 and 5, n region 5
And 6 and between the n region 6 and another n region formed on the right side of the n region 6 (not shown) have gate electrodes 12, 14 having an insulated gate structure, respectively. ,
15, 17 and 19 are provided.

【0036】さらに、n- 領域3、4上には両端がそれ
ぞれゲート電極12及び15に絶縁性を保ちつつわずか
に重なり、中央部がゲート電極14を覆うようにして、
絶縁ゲート構造を有するゲート電極13が設けられてい
る。 さらに、n- 領域5、6上には、それぞれ両端が
隣接するゲート電極に絶縁性を保ちつつわずかに重なる
ように、絶縁ゲート構造を有するゲート電極16、18
が設けられている。
Further, both ends of the n regions 3 and 4 slightly overlap the gate electrodes 12 and 15 while maintaining the insulating property, and the central portion covers the gate electrode 14,
A gate electrode 13 having an insulated gate structure is provided. Further, the gate electrodes 16 and 18 having an insulated gate structure are formed on the n regions 5 and 6 so that both ends slightly overlap the adjacent gate electrodes while maintaining insulation.
Is provided.

【0037】なお、図中右方向に等間隔に設けられたn
- 領域上及び隣接するn- 領域間にも同様にゲート電極
が設けられている。これら隣接するゲート電極は互いに
絶縁された状態で少しずつ重なり合って配置されてい
る。
In addition, n provided at equal intervals in the right direction in the figure.
- Similarly, between the regions a gate electrode is provided - n the area on and adjacent. These adjacent gate electrodes are arranged so as to be slightly insulated from each other while being insulated from each other.

【0038】B−B’方向は、図1に示すようにn+
域8からゲート電極13までは、A−A’方向と共通で
あり、第2ポリシリコンのゲート電極13の下に設けら
れている第1ポリシリコンのゲート電極14の位置から
方向を90度かえ、図の下方に延びている。B−B’方
向の断面においては図2(C)に示すように、n領域2
内にはn- 領域3から所定の間隔をおいてn- 領域2
1、22がこの順序で設けられている。また、n領域2
から所定の間隔をおいてn+ 領域23が設けられてい
る。
The BB 'direction from the n + region 8 to the gate electrode 13 is common to the AA' direction as shown in FIG. 1, and is provided below the gate electrode 13 of the second polysilicon. The direction is changed by 90 degrees from the position of the first polysilicon gate electrode 14 and extends downward in the drawing. As shown in FIG. 2C, in the cross section in the BB ′ direction, the n region 2
Within the n region 3, there is a predetermined distance from the n region 2
1, 22 are provided in this order. In addition, n region 2
Is provided with an n + region 23 at a predetermined distance from.

【0039】n- 領域3と21との間及びn- 領域21
と22との間にはそれぞれ絶縁ゲート構造を有するゲー
ト電極14及び17が設けられている。n- 領域21上
には両端がそれぞれゲート電極14及び17に絶縁性を
保ちつつわずかに重なるように、絶縁ゲート構造を有す
るゲート電極16が設けられている。また、絶縁ゲート
構造を有するゲート電極20が、n- 領域22、n領域
2及びp型領域表面をまたぎ、一端がゲート電極17に
絶縁性を保ちつつわずかに重なり、他端がn+領域23
上にわずかに重なるように設けられている。
Between n - regions 3 and 21 and n - region 21
Gate electrodes 14 and 17 each having an insulated gate structure are provided between and. A gate electrode 16 having an insulated gate structure is provided on the n region 21 so that both ends thereof slightly overlap the gate electrodes 14 and 17 while maintaining insulation. Further, the gate electrode 20 having an insulated gate structure straddles the surface of the n region 22, the n region 2 and the p-type region, one end thereof slightly overlaps with the gate electrode 17 while maintaining insulation, and the other end thereof is the n + region 23.
It is provided so that it slightly overlaps the top.

【0040】n+ 領域1には、所定の直流電圧IDが印
加され、ゲート電極9にはパルス電圧IG1、ゲート電
極11、12には、パルス電圧IG2が印加されてい
る。ゲート電極10には入力電圧INが印加されてい
る。ゲート電極13、14、15には、パルス電圧H1
が印加され、ゲート電極16、17にはパルス電圧H2
が印加されている。
A predetermined DC voltage ID is applied to n + region 1, pulse voltage IG1 is applied to gate electrode 9, and pulse voltage IG2 is applied to gate electrodes 11 and 12. The input voltage IN is applied to the gate electrode 10. A pulse voltage H1 is applied to the gate electrodes 13, 14, and 15.
Pulse voltage H2 is applied to the gate electrodes 16 and 17.
Is being applied.

【0041】さらに、A−A’方向のゲート電極18、
19及びB−B’方向のゲート電極20には、パルス電
圧H1が印加されている。なお、図1及び図2(A)の
右方向に周期的に設けられたゲート電極にも同様にパル
ス電圧H1とH2が交互に印加されている。これらの電
圧のタイミング図を図3に示す。
Further, the gate electrode 18 in the AA 'direction,
A pulse voltage H1 is applied to the gate electrode 20 in the 19 and BB ′ directions. Note that pulse voltages H1 and H2 are similarly applied alternately to the gate electrode periodically provided in the right direction in FIGS. 1 and 2A. The timing diagram for these voltages is shown in FIG.

【0042】図2(B)、(D)は、A−A’方向、B
−B’方向のチャネル領域のポテンシャル図を示す。図
は、電子に対するエネルギを縦軸としているため、ポテ
ンシャルの高い部分が低く表されている(以下、ポテン
シャル井戸という)。n+ 領域1には、直流電圧IDが
印加されているため、常にエネルギレベルIDまで電子
が満たされている。
2 (B) and 2 (D), the direction AA 'and the direction B are shown.
The potential figure of the channel region of a -B 'direction is shown. In the figure, since the energy for electrons is taken as the vertical axis, the high potential portion is shown low (hereinafter referred to as the potential well). Since DC voltage ID is applied to n + region 1, electrons are always filled up to energy level ID.

【0043】パルス電圧IG1またはIG2が高レベル
の時、それぞれのゲート電極下のチャネル領域のポテン
シャルがn+ 領域1よりも高くなり(以下、ON状態と
いう)、逆にパルス電圧IG1またはIG2が低レベル
の時、それぞれのゲート電極下のチャネル領域のポテン
シャルがn+ 領域1よりも低くなる(以下、OFF状態
という)ようにそれぞれID、IG1、IG2のレベル
を選ぶ。
When the pulse voltage IG1 or IG2 is at a high level, the potential of the channel region under each gate electrode is higher than that of the n + region 1 (hereinafter referred to as ON state), and conversely the pulse voltage IG1 or IG2 is low. At the level, the levels of ID, IG1, and IG2 are selected so that the potential of the channel region under each gate electrode becomes lower than that of the n + region 1 (hereinafter, referred to as OFF state).

【0044】また、入力電圧INは、ゲート電極10下
のチャネル領域のポテンシャルがn + 領域1よりも高
く、IG1またはIG2がON状態の時のチャネル領域
のポテンシャルよりも低くなるような範囲で変動するよ
うに選ぶ。
The input voltage IN is below the gate electrode 10.
The channel region potential is n +Higher than region 1
Channel region when IG1 or IG2 is ON
It fluctuates in a range that is lower than the potential of
Choose

【0045】n領域2のポテンシャルは、p型領域のポ
テンシャルよりも高いため、ゲート電極11、12下の
チャネル領域のポテンシャルは、図に示すようにn領域
2とp型領域との境界部分でn領域2のポテンシャル井
戸が深くなるように階段状に変化する。
Since the potential of the n region 2 is higher than that of the p type region, the potential of the channel region under the gate electrodes 11 and 12 is at the boundary between the n region 2 and the p type region as shown in the figure. The potential well in the n region 2 changes stepwise so as to become deeper.

【0046】また、n- 領域3、4、5、6、21、2
2のポテンシャルは、周囲のn領域のポテンシャルより
も低いため、図に示すようにn- 領域とn+ 領域との境
界でポテンシャルはn領域2のポテンシャル井戸が深く
なるように階段状に変化する。このため、n- 領域に挟
まれたn領域部分は電子のストレージ領域を形成する。
In addition, n regions 3, 4, 5, 6, 21, 2
Since the potential of No. 2 is lower than the potential of the surrounding n region, the potential changes stepwise so that the potential well of the n region 2 becomes deeper at the boundary between the n region and the n + region as shown in the figure. . Therefore, the n region portion sandwiched between the n regions forms an electron storage region.

【0047】n+ 領域23には、直流電圧IDよりも高
い直流電圧VDDが印加されている。直流電圧VDD
は、パルス電圧H1が高レベルの時のゲート電極20下
のp型領域のチャネル領域のポテンシャルに等しくなる
ように選ぶ。これにより、パルス電圧H1が高レベルの
時、ゲート電極17下のチャネル領域に蓄積されている
エネルギレベルVDD以上の電子は、n+ 領域23内に
吸収される。
A DC voltage VDD higher than the DC voltage ID is applied to the n + region 23. DC voltage VDD
Is selected to be equal to the potential of the channel region of the p-type region under the gate electrode 20 when the pulse voltage H1 is at high level. As a result, when the pulse voltage H1 is at a high level, the electrons having the energy level VDD or higher accumulated in the channel region under the gate electrode 17 are absorbed in the n + region 23.

【0048】以下図3、図4を参照して電子を転送する
方法について説明する。図4(A)〜(G)において、
図左側にA−A’方向のポテンシャル図を、図右側にB
−B’方向のポテンシャル図を示す。
A method of transferring electrons will be described below with reference to FIGS. 3 and 4. In FIGS. 4A to 4G,
The left side of the figure shows the potential diagram in the AA 'direction, and the right side of the figure shows B.
A potential diagram in the −B ′ direction is shown.

【0049】図4(A)は、図3の位相P1の時のチャ
ネル領域のポテンシャルを示す。パルス電圧IG1がO
FF状態のため、n+ 領域1内の電子はチャネル領域に
注入されない。
FIG. 4A shows the potential of the channel region at the phase P1 of FIG. Pulse voltage IG1 is O
Due to the FF state, electrons in the n + region 1 are not injected into the channel region.

【0050】図4(B)は、図3の位相P2の時のチャ
ネル領域のポテンシャルを示す。パルス電圧IG1がO
N状態のため、n+ 領域1内の電子はゲート電極10下
のチャネル領域まで注入される。
FIG. 4B shows the potential of the channel region at the phase P2 of FIG. Pulse voltage IG1 is O
Due to the N state, the electrons in the n + region 1 are injected to the channel region below the gate electrode 10.

【0051】図4(C)は、図3の位相P3の時のチャ
ネル領域のポテンシャルを示す。パルス電圧IG1が再
度OFF状態になり、電子がゲート電極10下のチャネ
ル領域にn+ 領域1と分離して蓄積される。この時、分
離蓄積された電荷量は入力電圧INに対応した電荷量と
なる。この電荷は、図11(A)に示す非線形領域の不
要電荷Q1を含んでいる。
FIG. 4C shows the potential of the channel region at the phase P3 of FIG. The pulse voltage IG1 is turned off again, and electrons are accumulated in the channel region under the gate electrode 10 separately from the n + region 1. At this time, the amount of charges separately stored is the amount of charges corresponding to the input voltage IN. This electric charge includes the unnecessary electric charge Q1 in the nonlinear region shown in FIG.

【0052】図4(D)は、図3の位相P4の時のチャ
ネル領域のポテンシャルを示す。パルス電圧IG2がO
N状態になり、ゲート電極10下に分離蓄積されていた
電子は、ゲート電極11、12下のポテンシャル井戸に
転送される。
FIG. 4D shows the potential of the channel region at the phase P4 of FIG. Pulse voltage IG2 is O
The electrons in the N state and separated and accumulated under the gate electrode 10 are transferred to the potential well under the gate electrodes 11 and 12.

【0053】図4(E)は、図3の位相P6の時のチャ
ネル領域のポテンシャルを示す。パルス電圧IG2がO
FF状態になり、ゲート電極11、12下のポテンシャ
ル井戸が浅くなる。また、パルス電圧H1が高レベルに
なり、ゲート電極13、14、15下のポテンシャル井
戸が深くなる。そのため、ゲート電極11、12下のポ
テンシャル井戸に蓄積されていた電子は、最もポテンシ
ャル井戸の深いゲート電極14下のストレージ領域に転
送される。ゲート電極14下のストレージ領域から溢れ
た電子はn- 領域4の電位障壁を乗り越え、ゲート電極
15下のストレージ領域に蓄積される。
FIG. 4E shows the potential of the channel region at the phase P6 of FIG. Pulse voltage IG2 is O
The FF state is set, and the potential wells below the gate electrodes 11 and 12 become shallow. Further, the pulse voltage H1 becomes high level, and the potential well under the gate electrodes 13, 14, 15 becomes deep. Therefore, the electrons accumulated in the potential well below the gate electrodes 11 and 12 are transferred to the storage region below the gate electrode 14 having the deepest potential well. The electrons overflowing from the storage region under the gate electrode 14 get over the potential barrier of the n region 4 and are accumulated in the storage region under the gate electrode 15.

【0054】図4(F)は、図3の位相P7の時のチャ
ネル領域のポテンシャルを示す。図4(B)の状態と同
様に、パルス電圧IG1がON状態のため、n+ 領域1
内の電子はゲート電極10下のチャネル領域まで注入さ
れる。
FIG. 4F shows the potential of the channel region at the phase P7 of FIG. Similar to the state of FIG. 4B, since the pulse voltage IG1 is in the ON state, the n + region 1
The electrons inside are injected to the channel region below the gate electrode 10.

【0055】図4(G)は、図3の位相P8の時のチャ
ネル領域のポテンシャルを示す。図4(C)の状態と同
様に、パルス電圧IG1が再度OFF状態になり、電子
がゲート電極10下のチャネル領域にn+ 領域1と分離
して蓄積される。この時、入力電圧INは、位相P3の
時から変化しているため、ゲート電極10下のチャネル
領域に分離蓄積された電荷量は図4(C)の時と異な
り、この時点の入力電圧INに対応した電荷量である。
FIG. 4G shows the potential of the channel region at the phase P8 of FIG. Similar to the state of FIG. 4C, the pulse voltage IG1 is turned OFF again, and electrons are accumulated in the channel region under the gate electrode 10 separately from the n + region 1. At this time, since the input voltage IN has changed since the time of the phase P3, the amount of charges separated and accumulated in the channel region under the gate electrode 10 is different from that at the time of FIG. 4C, and the input voltage IN at this time is different. Is the amount of charge corresponding to.

【0056】また、パルス電圧H1が低レベル、H2が
高レベルになる。ゲート電極13、14、15下のポテ
ンシャル井戸が浅くなり、ゲート電極16、17下のポ
テンシャル井戸が深くなる。そのため、ゲート電極14
下のストレージ領域に蓄積されていた電子は、B−B’
方向のn- 領域21、22間のストレージ領域に転送さ
れ、ゲート電極15下のストレージ領域に蓄積されてい
た電子は、A−A’方向のn- 領域5、6間のストレー
ジ領域に転送される。
Further, the pulse voltage H1 becomes low level and H2 becomes high level. The potential wells under the gate electrodes 13, 14, 15 become shallow, and the potential wells under the gate electrodes 16, 17 become deep. Therefore, the gate electrode 14
The electrons accumulated in the lower storage area are BB '
The electrons transferred to the storage region between the n regions 21 and 22 in the direction and accumulated in the storage region under the gate electrode 15 are transferred to the storage region between the n regions 5 and 6 in the AA ′ direction. It

【0057】B−B’方向に転送された電子は、n-
域21、22間のゲート電極17下方のストレージ領域
に徐々に蓄積さる。このストレージ領域のポテンシャル
がn + 領域23のポテンシャル以下になれば、蓄積され
た電子は、パルス電圧H1が高レベルになる位相にあわ
せてn+ 領域23内に流れ込む。A−A’方向に転送さ
れた電子は、パルス電圧H1、H2が交互に高レベル、
低レベルを繰り返すことにより、A−A’方向に順次転
送されていく。
The electrons transferred in the B-B 'direction are n-Territory
Storage region below the gate electrode 17 between the regions 21 and 22
Gradually accumulates. The potential of this storage area
Is n +If the potential is below the potential of region 23, it is accumulated.
The electrons are in a phase where the pulse voltage H1 becomes high level.
Let n+It flows into the area 23. Transferred in the A-A 'direction
In the generated electrons, pulse voltages H1 and H2 are alternately high level,
By repeating the low level, it is possible to rotate sequentially in the A-A 'direction.
Will be sent.

【0058】ここで、B−B’方向に転送される電荷量
は、n- 領域3、4に挟まれたゲート電極14下方のス
トレージ領域とn- 領域3、4との間の電位差すなわち
内部不純物プロファイルと、このストレージ領域のゲー
ト面積によって入力電圧INとは無関係に一義的に決ま
る。B−B’方向に転送される電荷量を、図11(A)
に示す不要電荷Q1 に等しくなるように設定することに
より、A−A’方向には、不要電荷Q1を除き、信号電
圧に比例する電荷量のみを転送することが可能になる。
[0058] Here, the amount of charge transferred to the B-B 'direction, n - gate electrode 14 below the storage regions sandwiched by 3,4 and n - potential or internal between the regions 3 and 4 The impurity profile and the gate area of the storage region uniquely determine the input voltage IN. The amount of charge transferred in the BB ′ direction is shown in FIG.
By setting it so as to be equal to the unnecessary charge Q1 shown in (1), it becomes possible to transfer only the charge amount proportional to the signal voltage in the AA 'direction, excluding the unnecessary charge Q1.

【0059】次に、図5〜図7を参照して第2の実施例
について説明する。図5は、第2の実施例による電荷転
送装置の平面図を示す。図6(A)、(C)は、それぞ
れ図5のA−A’方向、B−B’方向の断面図を示す。
A−A’は、通常の電荷転送方向であり、B−B’は、
一定量の不要電荷を秤量し抜き取った電荷を排出する方
向である。
Next, a second embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 5 shows a plan view of the charge transfer device according to the second embodiment. 6A and 6C are cross-sectional views taken along the lines AA ′ and BB ′ of FIG. 5, respectively.
AA 'is the normal charge transfer direction, and BB' is
This is the direction in which a certain amount of unnecessary charges are weighed and the extracted charges are discharged.

【0060】図5に示す電荷転送路25は、A−A’方
向に延びており、n+ 領域31から注入された電子は図
のA’方向に転送される。また、電荷転送路25は、ゲ
ート電極44の部分で分岐しており、分岐した転送路は
B’方向に延びている。電荷転送路の側方はLOCOS
領域によって画定されている。n+ 領域1から注入され
た電子の一部はB’方向にも転送され、n+ 領域39に
吸収される。電子が分岐して転送される様子について
は、後に図7を参照して詳しく説明する。
The charge transfer path 25 shown in FIG. 5 extends in the AA 'direction, and the electrons injected from the n + region 31 are transferred in the A'direction in the figure. Further, the charge transfer path 25 is branched at the portion of the gate electrode 44, and the branched transfer path extends in the B ′ direction. The side of the charge transfer path is LOCOS
It is defined by the area. Some of the electrons injected from the n + region 1 are also transferred in the B ′ direction and absorbed in the n + region 39. How the electrons are branched and transferred will be described later in detail with reference to FIG. 7.

【0061】A−A’方向には、図6(A)に示すよう
に、p型半導体基板40表面にn+領域31と、このn
+ 領域31から所定距離離れた位置にn領域32が設け
られている。n+ 領域31とp型領域との間のpn接合
は、入力ダイオード56を形成している。n領域32内
には、n- 領域33、34、35が所定の間隔で設けら
れている。なお、図中右方向、すなわち電荷が転送され
る方向には、n- 領域34、35と同様に等間隔で所定
の数のn- 領域が設けられている。
In the AA 'direction, as shown in FIG. 6A, an n + region 31 and the n + region 31 are formed on the surface of the p-type semiconductor substrate 40.
An n region 32 is provided at a position apart from the + region 31 by a predetermined distance. The pn junction between the n + region 31 and the p-type region forms the input diode 56. In the n region 32, n regions 33, 34 and 35 are provided at predetermined intervals. Note that a predetermined number of n regions are provided at equal intervals in the right direction in the figure, that is, in the direction in which charges are transferred, like the n regions 34 and 35.

【0062】n+ 領域31とn領域32との間には、絶
縁ゲート構造を有するゲート電極41、42、43がこ
の順序で形成されている。ゲート電極41の一端はn+
領域31の上部に少しだけ重なり、他端はゲート電極4
2の上に絶縁性を保ちつつ少しだけ重なるように配置さ
れている。ゲート電極43の一端はゲート電極42の上
に絶縁性を保ちつつ少しだけ重なり、n領域2とp型の
領域との境界線をまたぐように配置されている。
Between the n + region 31 and the n region 32, gate electrodes 41, 42 and 43 having an insulated gate structure are formed in this order. One end of the gate electrode 41 is n +
It slightly overlaps the upper part of the region 31 and the other end is the gate electrode 4
It is placed on top of the two so as to slightly overlap while maintaining insulation. One end of the gate electrode 43 slightly overlaps the gate electrode 42 while maintaining the insulating property, and is arranged so as to straddle the boundary line between the n region 2 and the p-type region.

【0063】ゲート電極43とn- 領域33との間、n
- 領域33とn- 領域34との間、n- 領域34とn-
領域35との間、及びn- 領域35と図には示さないn
- 領域35の右側に形成されている他のn- 領域との間
には、それぞれ絶縁ゲート構造を有するゲート電極4
4、46、48及び50が設けられている。
Between the gate electrode 43 and the n region 33, n
- between the region 34, n - - region 33 and the n region 34 and n -
Between the region 35 and n region 35 and n not shown in the figure
- Other n are formed on the right side of the region 35 - between the regions, the gate electrode 4 having a respective insulated gate structure
4, 46, 48 and 50 are provided.

【0064】さらに、n- 領域33、34、35上に
は、それぞれ両端が隣接するゲート電極に絶縁性を保ち
つつわずかに重なるように、絶縁ゲート構造を有するゲ
ート電極45、47、49が設けられている。なお、図
中右方向に等間隔に設けられたn- 領域上及び隣接する
- 領域間にも同様にゲート電極が設けられている。こ
れら隣接するゲート電極は互いに絶縁された状態で少し
ずつ重なり合って配置されている。
Further, on the n regions 33, 34, and 35, gate electrodes 45, 47, and 49 having an insulated gate structure are provided so that both ends slightly overlap the adjacent gate electrodes while maintaining the insulating property. Has been. Gate electrodes are similarly provided on the n regions which are provided at equal intervals in the right direction in the drawing and between adjacent n regions. These adjacent gate electrodes are arranged so as to be slightly insulated from each other while being insulated from each other.

【0065】B−B’方向は、図5に示すようにn+
域31からゲート電極44までは、A−A’方向と共通
であり、ゲート電極44の位置から方向を90度かえ、
図の下方に延びる。B−B’方向の断面においては図6
(C)に示すように、n領域32内にはn- 領域36、
37、38が所定の間隔でこの順序で設けられている。
また、一端がn- 領域38に重なり、他端がn領域32
の境界を越えてp型領域に重なるようにn+ 領域39が
設けられている。
The BB 'direction from the n + region 31 to the gate electrode 44 is common to the AA' direction as shown in FIG. 5, and the direction is changed by 90 degrees from the position of the gate electrode 44.
It extends downward in the figure. FIG. 6 is a sectional view taken along the line BB ′.
As shown in (C), in the n region 32, an n region 36,
37 and 38 are provided in this order at predetermined intervals.
Also, one end overlaps the n region 38 and the other end overlaps the n region 32.
The n + region 39 is provided so as to overlap the p-type region and cross the boundary of.

【0066】ゲート電極44は、n- 領域36の上部に
わずかに重なるように配置されている。n- 領域36と
37との間及びn- 領域37と38との間にはそれぞれ
絶縁ゲート構造を有するゲート電極52及び54が設け
られている。n- 領域36、37上にはそれぞれ両端が
隣接するゲート電極に絶縁性を保ちつつわずかに重なる
ように、絶縁ゲート構造を有するゲート電極51、53
が設けられている。また、n- 領域38上には、一端が
ゲート電極54に絶縁性を保ちつつわずかに重なり、他
端がn+ 領域39上にわずかに重なるように、絶縁ゲー
ト構造を有するゲート電極55が設けられている。
Gate electrode 44 is arranged so as to slightly overlap the upper portion of n region 36. Gate electrodes 52 and 54 having an insulated gate structure are provided between the n regions 36 and 37 and between the n regions 37 and 38, respectively. Gate electrodes 51 and 53 having an insulated gate structure are formed on the n regions 36 and 37 so that both ends slightly overlap adjacent gate electrodes while maintaining insulation.
Is provided. Further, a gate electrode 55 having an insulated gate structure is provided on the n region 38 so that one end thereof slightly overlaps the gate electrode 54 while maintaining the insulating property and the other end thereof slightly overlaps the n + region 39. Has been.

【0067】n+ 領域31、39には、それぞれ所定の
直流電圧ID、VDDが印加されている。ゲート電極4
1、45、46、53、54にはパルス電圧IG1、ゲ
ート電極43、51、52、55には、パルス電圧IG
2が印加されている。ゲート電極42には入力電圧IN
が印加され、ゲート電極44には、直流電圧GNDが印
加されている。
Predetermined DC voltages ID and VDD are applied to the n + regions 31 and 39, respectively. Gate electrode 4
1, 45, 46, 53, 54 have a pulse voltage IG1, and gate electrodes 43, 51, 52, 55 have a pulse voltage IG1.
2 is applied. Input voltage IN is applied to the gate electrode 42.
And a DC voltage GND is applied to the gate electrode 44.

【0068】ゲート電極47、48には、パルス電圧H
1が印加され、ゲート電極49、50にはパルス電圧H
2が印加されている。なお、図5及び図6(A)の右方
向に周期的に設けられたゲート電極にも同様にパルス電
圧H1とH2が交互に印加されている。これらの電圧の
タイミング図を図3に示す。
A pulse voltage H is applied to the gate electrodes 47 and 48.
1 is applied, and the pulse voltage H is applied to the gate electrodes 49 and 50.
2 is applied. Note that pulse voltages H1 and H2 are similarly applied alternately to the gate electrode periodically provided in the right direction of FIGS. 5 and 6A. The timing diagram for these voltages is shown in FIG.

【0069】図6(B)、(D)は、A−A’方向、B
−B’方向のチャネル領域のポテンシャル図を示す。図
は、図2と同様に電子に対するエネルギを縦軸としてい
るため、ポテンシャルの高い部分が低く表されている。
+ 領域31には、直流電圧IDが印加されているた
め、常にエネルギレベルIDまで電子が満たされてい
る。パルス電圧IG1、IG2、入力電圧IN及び直流
電圧IDの電圧は、図2に示す第1の実施例と同様に選
ぶ。
FIGS. 6 (B) and 6 (D) show the direction AA ', B.
The potential figure of the channel region of a -B 'direction is shown. As in the case of FIG. 2, the figure has the vertical axis representing the energy for electrons, and therefore the high potential portion is shown low.
Since DC voltage ID is applied to n + region 31, electrons are always filled up to energy level ID. The pulse voltages IG1 and IG2, the input voltage IN and the DC voltage ID are selected in the same manner as in the first embodiment shown in FIG.

【0070】n領域32のポテンシャルは、p型領域の
ポテンシャルよりも高いため、ゲート電極43下のチャ
ネル領域のポテンシャルは、図に示すようにn領域32
とp型領域との境界部分でn領域32ポテンシャル井戸
が深くなるように階段状に変化する。
Since the potential of the n region 32 is higher than that of the p type region, the potential of the channel region under the gate electrode 43 is n region 32 as shown in the figure.
At the boundary between the p-type region and the n-type region 32, the n-region 32 potential well changes stepwise so as to become deep.

【0071】ゲート電極43下のn領域32部分のポテ
ンシャル井戸は、電荷転送装置の動作上不要であるが、
ゲート電極44の一端をn領域32とp型領域との境界
位置に整合させるのは製造上困難である。そのため、ゲ
ート電極44の一端をn領域32とp型領域との境界位
置からわずかにn領域32側にずらしているため、前記
ポテンシャル井戸が形成される。
The potential well in the n region 32 portion under the gate electrode 43 is unnecessary for the operation of the charge transfer device,
It is difficult in manufacturing to align one end of the gate electrode 44 with the boundary position between the n region 32 and the p type region. Therefore, one end of the gate electrode 44 is slightly displaced from the boundary position between the n region 32 and the p-type region to the n region 32 side, so that the potential well is formed.

【0072】また、n- 領域33、34、35、36、
37、38のポテンシャルは、周囲のn領域のポテンシ
ャルよりも低いため、図に示すようにn- 領域とn+
域との境界でポテンシャルはn領域32のポテンシャル
井戸が深くなるように階段状に変化する。
In addition, n - regions 33, 34, 35, 36,
Since the potentials of 37 and 38 are lower than the potential of the surrounding n region, the potential is stepwise so that the potential well of the n region 32 becomes deep at the boundary between the n region and the n + region as shown in the figure. Change.

【0073】n+ 領域39には、直流電圧IDよりも高
い直流電圧VDDが印加されている。直流電圧VDD
は、パルス電圧IG2が高レベルの時のn- 領域38の
ポテンシャルに等しくなるように選ぶ。これにより、パ
ルス電圧IG2が高レベルの時、ゲート電極54下のチ
ャネル領域に蓄積されているエネルギレベルVDD以上
の電子は、n+ 領域39内に吸収される。
A DC voltage VDD higher than the DC voltage ID is applied to the n + region 39. DC voltage VDD
Is selected to be equal to the potential of the n region 38 when the pulse voltage IG2 is at a high level. As a result, when the pulse voltage IG2 is at a high level, the electrons stored in the channel region under the gate electrode 54 and having the energy level VDD or higher are absorbed in the n + region 39.

【0074】以下図3、図7を参照して電子を転送する
方法について説明する。図7(A)〜(I)において、
図左側にA−A’方向のポテンシャル図を、図右側にB
−B’方向のポテンシャル図を示す。
A method of transferring electrons will be described below with reference to FIGS. 3 and 7. 7 (A) to (I),
The left side of the figure shows the potential diagram in the AA 'direction, and the right side of the figure shows B.
A potential diagram in the −B ′ direction is shown.

【0075】図7(A)〜(C)は、第1の実施例の図
4(A)〜(C)の動作と同様である。図7(C)にお
いて、ゲート電極42下のチャネル領域には、入力電圧
INに対応した電荷量の電荷が分離蓄積されている。こ
の電荷は、図11(A)に示す非線形領域の不要電荷Q
1を含んでいる。
7A to 7C are similar to the operation of FIGS. 4A to 4C of the first embodiment. In FIG. 7C, a charge amount corresponding to the input voltage IN is separately accumulated in the channel region below the gate electrode 42. This charge is an unnecessary charge Q in the nonlinear region shown in FIG.
Contains 1.

【0076】図7(D)は、図3の位相P4の時のチャ
ネル領域のポテンシャルを示す。パルス電圧IG2がO
N状態になり、ゲート電極43下の電位障壁が下がる。
ゲート電極42下に分離蓄積されていた電子は、ゲート
電極44下のチャネル領域に移動され、その一部は、よ
りポテンシャル井戸の深いB−B’方向のゲート電極5
1、52下のポテンシャル井戸に転送される。
FIG. 7D shows the potential of the channel region at the phase P4 of FIG. Pulse voltage IG2 is O
The N state is set, and the potential barrier under the gate electrode 43 is lowered.
The electrons that have been separated and accumulated under the gate electrode 42 are moved to the channel region under the gate electrode 44, and some of them are part of the gate electrode 5 in the BB ′ direction, which is deeper in the potential well.
Transferred to the potential well below 1,52.

【0077】図7(E)は、図3の位相P6の時のチャ
ネル領域のポテンシャルを示す。パルス電圧IG2がO
FF状態になり、ゲート電極51、52下のポテンシャ
ル井戸が浅くなる。そのため、蓄積されていた電子のう
ちゲート電極51下の電位障壁より低いエネルギの電子
は、n- 領域36、37に挟まれたゲート電極52下の
ストレージ領域に残るが、ゲート電極51下の電位障壁
より高いエネルギの電子は、溢れてゲート電極44下の
チャネル領域に転送される。
FIG. 7E shows the potential of the channel region at the phase P6 of FIG. Pulse voltage IG2 is O
The FF state is set, and the potential well below the gate electrodes 51 and 52 becomes shallow. Therefore, among the accumulated electrons, electrons having energy lower than the potential barrier under the gate electrode 51 remain in the storage region under the gate electrode 52 sandwiched between the n regions 36 and 37, but the potential under the gate electrode 51 is reduced. Electrons having higher energy than the barrier overflow and are transferred to the channel region below the gate electrode 44.

【0078】ゲート電極52下に切り離される電子の量
は、ゲート電極51下の電位障壁とゲート電極51下の
ポテンシャル井戸とのエネルギ差とポテンシャル井戸の
面積によって定まる一定量である。
The amount of electrons separated below the gate electrode 52 is a constant amount determined by the energy difference between the potential barrier below the gate electrode 51 and the potential well below the gate electrode 51 and the area of the potential well.

【0079】図7(F)は、図3の位相P7の時のチャ
ネル領域のポテンシャルを示す。図7(B)の状態と同
様に、パルス電圧IG1がON状態のため、n+ 領域1
内の電子はゲート電極42下のチャネル領域まで注入さ
れる。
FIG. 7F shows the potential of the channel region at the phase P7 of FIG. Similar to the state of FIG. 7B, since the pulse voltage IG1 is in the ON state, the n + region 1
The electrons inside are injected up to the channel region below the gate electrode 42.

【0080】また、ゲート電極44下のチャネル領域に
蓄積されていた電子は、A−A’方向のゲート電極46
下のn- 領域33、34に挟まれたストレージ領域に転
送される。さらに、B−B’方向のゲート電極52下の
- 領域36、37に挟まれたストレージ領域に蓄積さ
れていた一定量の電子は、ゲート電極54下のn- 領域
37、38に挟まれたストレージ領域に転送される。こ
のように、n+ 領域31から注入された電子は、A−
A’方向とB−B’方向に分離されて転送される。
The electrons accumulated in the channel region below the gate electrode 44 are transferred to the gate electrode 46 in the AA 'direction.
The data is transferred to the storage area sandwiched between the lower n areas 33 and 34. Further, a certain amount of electrons accumulated in the storage region sandwiched between the n regions 36 and 37 below the gate electrode 52 in the BB ′ direction are sandwiched between the n regions 37 and 38 below the gate electrode 54. Are transferred to the storage area. Thus, the electrons injected from the n + region 31 are A−
The data is transferred separately in the A'direction and the BB 'direction.

【0081】図7(G)は、図3の位相P8の時のチャ
ネル領域のポテンシャルを示す。図7(C)の状態と同
様に、パルス電圧IG1が再度OFF状態になり、電子
がゲート電極42下のチャネル領域にn+ 領域1と分離
して蓄積される。この時、入力電圧INは、位相3の時
から変化しているため、ゲート電極10下のチャネル領
域に分離蓄積された電荷量は図7(C)の時と異なり、
この時点の入力電圧INに対応した電荷量である。
FIG. 7G shows the potential of the channel region at the phase P8 of FIG. Similar to the state of FIG. 7C, the pulse voltage IG1 is turned off again, and electrons are accumulated in the channel region below the gate electrode 42 separately from the n + region 1. At this time, since the input voltage IN has changed since the time of phase 3, the amount of charges separated and accumulated in the channel region under the gate electrode 10 is different from that in the case of FIG. 7C.
The charge amount corresponds to the input voltage IN at this time.

【0082】また、パルス電圧IG1が低レベルである
ため、ゲート電極46、54下のポテンシャル井戸は浅
くなるが、それぞれ両側のn- 領域が電位障壁となって
いるため、蓄積されている電子は転送されない。
Further, since the pulse voltage IG1 is at a low level, the potential wells below the gate electrodes 46 and 54 become shallow, but since the n regions on both sides serve as potential barriers, accumulated electrons are Not transferred.

【0083】図7(H)は、図3の位相P9の時のチャ
ネル領域のポテンシャルを示す。パルス電圧IG2がO
N状態になるため、ゲート電極54下のn- 領域37、
38に挟まれたストレージ領域に蓄積されていた電子は
+ 領域39に転送される。このようにして、B−B’
方向に転送された電子は、全てn+ 領域39に吸収され
る。
FIG. 7H shows the potential of the channel region at the phase P9 of FIG. Pulse voltage IG2 is O
Since it becomes the N state, the n region 37 under the gate electrode 54,
The electrons accumulated in the storage area sandwiched by 38 are transferred to the n + area 39. In this way, BB '
All the electrons transferred in the direction are absorbed in the n + region 39.

【0084】図7(I)は、図3の位相P10の時のチ
ャネル領域のポテンシャルを示す。パルス電圧H1が高
レベルになり、パルス電圧H2が低レベルになるため、
ゲート電極46下のn- 領域33、34に挟まれたスト
レージ領域に蓄積されていた電子は、ゲート電極48下
の、よりポテンシャル井戸の深いn- 領域34、35に
挟まれたストレージ領域に転送される。このようにし
て、A−A’方向に転送された電子は、パルス電圧H
1、H2が交互に高レベル、低レベルを繰り返すことに
より、A−A’方向に順次転送されていく。
FIG. 7I shows the potential of the channel region at the phase P10 of FIG. Since the pulse voltage H1 becomes high level and the pulse voltage H2 becomes low level,
The electrons accumulated in the storage region between the n regions 33 and 34 below the gate electrode 46 are transferred to the storage region below the gate electrode 48 and between the n regions 34 and 35 having deeper potential wells. To be done. In this way, the electrons transferred in the AA 'direction are pulse voltage H
1 and H2 are alternately transferred to the high level and the low level, so that they are sequentially transferred in the AA 'direction.

【0085】ここで、B−B’方向に転送される電荷量
は、ゲート電極52下のn- 領域36、37に挟まれた
ストレージ領域とn- 領域36、37との間の電位差す
なわち内部不純物プロファイルと、このストレージ領域
のゲート面積によって入力電圧INとは無関係に一義的
に決まる。B−B’方向に転送される電荷量を、図11
(A)に示す不要電荷Q1 に等しくなるように設定する
ことにより、A−A’方向には、不要電荷Q1を除き、
信号電圧に比例する電荷量のみを転送することが可能に
なる。
Here, the amount of charge transferred in the BB ′ direction is the potential difference between the storage region sandwiched between the n regions 36 and 37 under the gate electrode 52 and the n regions 36 and 37, that is, the inside. The impurity profile and the gate area of the storage region uniquely determine the input voltage IN. The charge amount transferred in the BB ′ direction is shown in FIG.
By setting it to be equal to the unnecessary charge Q1 shown in (A), the unnecessary charge Q1 is removed in the AA 'direction.
It is possible to transfer only the amount of charge proportional to the signal voltage.

【0086】次に、図8、9を参照して第3の実施例に
ついて説明する。図8(A)は、第3の実施例による電
荷転送装置の平面図を示す。図8(A)に示すLOCO
S領域で側方を画定された電荷転送路26は、図の左右
の方向に延びており、n+ 領域61から注入された電子
は図の右方向に転送される。
Next, a third embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 8A shows a plan view of the charge transfer device according to the third embodiment. LOCO shown in FIG.
The charge transfer path 26 laterally defined by the S region extends in the left and right directions in the figure, and the electrons injected from the n + region 61 are transferred in the right direction in the figure.

【0087】図8(B)は、第3の実施例による電荷転
送装置の断面図を示す。p型半導体基板67表面にn+
領域61と、このn+ 領域61から所定距離離れた位置
にn領域66及び62が所定の間隔をもって設けられて
いる。n+ 領域61とp型領域との間のpn接合は、入
力ダイオード68を形成している。n領域62内には、
- 領域63、64、65が所定の間隔で設けられてい
る。なお、図中右方向、すなわち電荷が転送される方向
には、n- 領域64、65と同様に等間隔で所定の数の
- 領域が設けられている。
FIG. 8B shows a sectional view of the charge transfer device according to the third embodiment. n + on the surface of the p-type semiconductor substrate 67
A region 61 and n regions 66 and 62 are provided at predetermined distances from the n + region 61 with a predetermined space. The pn junction between the n + region 61 and the p-type region forms the input diode 68. In the n region 62,
N regions 63, 64 and 65 are provided at a predetermined interval. Incidentally, in the right direction in the figure, that is, in the direction in which charges are transferred, a predetermined number of n regions are provided at equal intervals as in the n regions 64 and 65.

【0088】n+ 領域61とn領域66との間には、ダ
ブルポリシリコン型絶縁ゲート構造を有するゲート電極
69、70が形成されている。ゲート電極69の一端は
+領域61の上部に少しだけ重なり、他端はゲート電
極70の一端に絶縁性を保ちつつ少しだけ重なるように
配置されている。ゲート電極70の他端は、n領域66
の上部に少しだけ重なるように配置されている。
Between n + region 61 and n region 66, gate electrodes 69 and 70 having a double polysilicon type insulated gate structure are formed. One end of the gate electrode 69 slightly overlaps the upper part of the n + region 61, and the other end thereof slightly overlaps one end of the gate electrode 70 while maintaining insulation. The other end of the gate electrode 70 has an n region 66
It is arranged so that it slightly overlaps the upper part of the.

【0089】n領域62と66で挟まれたp型領域とn
- 領域63との間には絶縁ゲート構造を有するゲート電
極72が形成されている。ゲート電極70と72との間
には、両端がそれぞれゲート電極70と72に絶縁性を
保ちつつわずかに重なるようにゲート電極71が形成さ
れている。
The p-type region sandwiched between the n regions 62 and 66 and n
- Between the regions 63 are formed a gate electrode 72 having an insulated gate structure. A gate electrode 71 is formed between the gate electrodes 70 and 72 such that both ends thereof slightly overlap the gate electrodes 70 and 72 while maintaining insulation.

【0090】n- 領域63と64との間、n- 領域64
と65との間、及びn- 領域65と図には示さないn-
領域65の右側に形成されている他のn- 領域との間に
は、それぞれ絶縁ゲート構造を有するゲート電極74、
76及び78が設けられている。さらに、n- 領域6
3、64、65上には、それぞれ両端が隣接するゲート
電極に絶縁性を保ちつつわずかに重なるように、絶縁ゲ
ート構造を有するゲート電極73、75、77が設けら
れている。
Between n - regions 63 and 64, n - region 64
And 65, and n region 65 and n not shown in the figure.
Between the other n region formed on the right side of the region 65, a gate electrode 74 having an insulated gate structure,
76 and 78 are provided. Furthermore, n region 6
Gate electrodes 73, 75, 77 having an insulated gate structure are provided on 3, 64, 65 such that both ends slightly overlap the adjacent gate electrodes while maintaining insulation.

【0091】なお、図中右方向に等間隔に設けられたn
- 領域上及び隣接するn- 領域間にも同様にゲート電極
が設けられている。これら隣接するゲート電極は互いに
絶縁された状態で少しずつ重なり合って配置されてい
る。
In addition, n provided at equal intervals in the right direction in the figure.
- Similarly, between the regions a gate electrode is provided - n the area on and adjacent. These adjacent gate electrodes are arranged so as to be slightly insulated from each other while being insulated from each other.

【0092】n+ 領域61には、所定の直流電圧IDが
印加され、ゲート電極69にはパルス電圧IG1、ゲー
ト電極71−72には、パルス電圧IG2が印加されて
いる。ゲート電極70には入力電圧INが印加されてい
る。ゲート電極73−74、77−78には、パルス電
圧H1が印加され、ゲート電極75−76にはパルス電
圧H2が印加されている。なお、図8(A)及び(B)
の右方向に周期的に設けられたゲート電極にも同様にパ
ルス電圧H1とH2が交互に印加されている。これらの
電圧のタイミング図を図3に示す。
A predetermined DC voltage ID is applied to n + region 61, pulse voltage IG1 is applied to gate electrode 69, and pulse voltage IG2 is applied to gate electrodes 71-72. The input voltage IN is applied to the gate electrode 70. The pulse voltage H1 is applied to the gate electrodes 73-74 and 77-78, and the pulse voltage H2 is applied to the gate electrodes 75-76. 8 (A) and (B)
Similarly, pulse voltages H1 and H2 are alternately applied to the gate electrode periodically provided in the right direction. The timing diagram for these voltages is shown in FIG.

【0093】図8(C)は、図8(A)、(B)に示し
た電荷転送装置のチャネル領域のポテンシャル図を示
す。図は、電子に対するエネルギを縦軸としているた
め、ポテンシャルの高い部分が低く表されている。n+
領域61には、直流電圧IDが印加されているため、常
にエネルギレベルIDまで電子が満たされている。パル
ス電圧IG1またはIG2が高レベルの時、それぞれの
ゲート電極下のチャネル領域のポテンシャルがn+ 領域
61のポテンシャルよりも高くなり(以下、ON状態と
いう)、逆にパルス電圧IG1またはIG2が低レベル
の時、それぞれのゲート電極下のチャネル領域のポテン
シャルがn+ 領域61のポテンシャルよりも低くなる
(以下、OFF状態という)ようにそれぞれID、IG
1、IG2のレベルを選ぶ。
FIG. 8C is a potential diagram of the channel region of the charge transfer device shown in FIGS. 8A and 8B. In the figure, since the energy for electrons is plotted on the vertical axis, the high potential portion is shown low. n +
Since the DC voltage ID is applied to the region 61, electrons are always filled up to the energy level ID. When the pulse voltage IG1 or IG2 is at a high level, the potential of the channel region under each gate electrode is higher than the potential of the n + region 61 (hereinafter referred to as ON state), and conversely, the pulse voltage IG1 or IG2 is at a low level. At this time, the potential of the channel region under each gate electrode becomes lower than the potential of the n + region 61 (hereinafter, referred to as OFF state), so that ID and IG respectively.
1. Choose the level of IG2.

【0094】また、入力電圧INは、ゲート電極70下
のチャネル領域のポテンシャルがn + 領域61よりも高
く、IG1またはIG2がON状態の時のチャネル領域
のポテンシャルよりも低くなるような範囲で変動するよ
うに選ぶ。
The input voltage IN is below the gate electrode 70.
The channel region potential is n +Higher than area 61
Channel region when IG1 or IG2 is ON
It fluctuates in a range that is lower than the potential of
Choose

【0095】n領域66のポテンシャルは、周囲のp型
領域よりも高いため、n領域66とp型領域との境界部
分でn領域66のポテンシャル井戸が深くなるように階
段状に変化する。n領域66には、ゲート電極70がわ
ずかに重なって配置されているため、この重なり部分の
チャネル領域は、ゲート電極71下のチャネル領域とは
異なる深さのポテンシャル井戸を形成する。このポテン
シャル井戸は電荷転送装置の動作上不要なものである
が、製造上ゲート電極70の一端をn領域66とp型領
域との境界に完全に一致させるのは困難であるため、n
領域66とゲート電極70とがわずかに重なるように配
置させたことによって生じたものである。
Since the potential of the n region 66 is higher than that of the surrounding p type region, it changes stepwise so that the potential well of the n region 66 becomes deep at the boundary between the n region 66 and the p type region. Since the gate electrode 70 is arranged in the n region 66 so as to slightly overlap with each other, the overlapping channel region forms a potential well having a depth different from that of the channel region below the gate electrode 71. This potential well is not necessary for the operation of the charge transfer device, but it is difficult to completely align one end of the gate electrode 70 with the boundary between the n region 66 and the p-type region for manufacturing.
It is caused by arranging the region 66 and the gate electrode 70 so as to slightly overlap each other.

【0096】ゲート電極71、72下のチャネル領域は
n領域66、62の部分で深いポテンシャル井戸(以下
ストレージ領域という)を形成し、n領域66と62と
の間に挟まれたp型領域部分ではポテンシャルが低くな
り電子に対して電位障壁(以下バリア領域という)を形
成する。このようにゲート電極71、72下のチャネル
領域は凸状のポテンシャル井戸を形成し、このポテンシ
ャル井戸は、パルス電圧IG2の変化に応じて凸状の形
を保持したまま上下に移動する。
The channel regions under the gate electrodes 71 and 72 form deep potential wells (hereinafter referred to as storage regions) in the n regions 66 and 62, and the p-type region portion sandwiched between the n regions 66 and 62. Then, the potential becomes low and a potential barrier (hereinafter referred to as a barrier region) is formed for the electrons. Thus, the channel regions under the gate electrodes 71 and 72 form a convex potential well, and the potential well moves up and down while maintaining the convex shape in accordance with the change of the pulse voltage IG2.

【0097】n- 領域63、64、65のポテンシャル
は、周囲のn領域のポテンシャルよりも低いため、図に
示すようにn- 領域とn領域との境界でポテンシャルは
n領域62のポテンシャル井戸が深くなるように階段状
に変化する。このため、n-領域に挟まれたn領域部分
は電子のストレージ領域を形成する。
Since the potentials of the n regions 63, 64 and 65 are lower than the potentials of the surrounding n regions, the potential at the boundary between the n regions and the n regions is the potential well of the n region 62 as shown in the figure. It changes like a staircase to become deeper. Therefore, the n region portion sandwiched between the n regions forms an electron storage region.

【0098】以下図3、図9を参照して電子を転送する
方法について説明する。図9(A)〜(G)は、図3の
各位相に対応するポテンシャル図の変化の様子を示す。
ここで、n領域66とゲート電極70との重なり部分の
ポテンシャル井戸は動作上不要であるため省略してあ
る。
A method of transferring electrons will be described below with reference to FIGS. 3 and 9. 9A to 9G show how the potential diagram corresponding to each phase in FIG. 3 changes.
Here, the potential well in the overlapping portion between the n region 66 and the gate electrode 70 is not necessary for operation and is therefore omitted.

【0099】図9(A)は、図3の位相P1の時のチャ
ネル領域のポテンシャルを示す。パルス電圧IG1がO
FF状態のため、n+ 領域61内の電子はチャネル領域
に注入されない。
FIG. 9A shows the potential of the channel region at the phase P1 of FIG. Pulse voltage IG1 is O
Due to the FF state, the electrons in the n + region 61 are not injected into the channel region.

【0100】図9(B)は、図3の位相P2の時のチャ
ネル領域のポテンシャルを示す。パルス電圧IG1がO
N状態のため、n+ 領域61内の電子はゲート電極70
下のチャネル領域に注入される。この時、ゲート電極7
1下のストレージ領域にも電子が蓄積される。
FIG. 9B shows the potential of the channel region at the phase P2 of FIG. Pulse voltage IG1 is O
Because of the N state, the electrons in the n + region 61 are
Implanted in the lower channel region. At this time, the gate electrode 7
Electrons are also accumulated in the storage area below.

【0101】図9(C)は、図3の位相P3の時のチャ
ネル領域のポテンシャルを示す。パルス電圧IG1が再
度OFF状態になり、電子がゲート電極70下のチャネ
ル領域及びゲート電極71下のストレージ領域にn+
域61と分離して蓄積される。この時、ゲート電極70
下のチャネル領域に蓄積された電荷量は直流電圧IDを
基準とした、入力電圧INに対応した電荷量となる。こ
の電荷量は、図11(A)に示す非線形領域の不要電荷
Q1と入力電圧INに比例した信号電荷Q(t)の和で
ある。
FIG. 9C shows the potential of the channel region at the phase P3 of FIG. The pulse voltage IG1 is turned off again, and electrons are accumulated in the channel region under the gate electrode 70 and the storage region under the gate electrode 71 separately from the n + region 61. At this time, the gate electrode 70
The amount of charge accumulated in the lower channel region is the amount of charge corresponding to the input voltage IN based on the DC voltage ID. This charge amount is the sum of the unnecessary charge Q1 in the nonlinear region shown in FIG. 11A and the signal charge Q (t) proportional to the input voltage IN.

【0102】また、ゲート電極71下のストレージ領域
に蓄積された電荷量は入力電圧INによらず、n+ 領域
61とゲート電極71下のストレージ領域との電位差及
びこのストレージ領域の面積によって決まる一定値(こ
の電荷量をQOFF とする)である。
The amount of charge accumulated in the storage region under the gate electrode 71 is constant regardless of the input voltage IN and is determined by the potential difference between the n + region 61 and the storage region under the gate electrode 71 and the area of this storage region. It is a value (this charge amount is Q OFF ).

【0103】図9(D)は、図3の位相P4の時のチャ
ネル領域のポテンシャルを示す。パルス電圧IG2がO
N状態になり、ゲート電極71、72下の凸状のポテン
シャル井戸が深くなる。このため、ゲート電極70下の
チャネル領域とゲート電極71下のストレージ領域に蓄
積されていた電荷は、まず、ゲート電極71下のストレ
ージ領域を満たす。電子が蓄積されることによって、こ
のストレージ領域の内部ポテンシャルは徐々に低下す
る。
FIG. 9D shows the potential of the channel region at the phase P4 of FIG. Pulse voltage IG2 is O
The N state is set, and the convex potential well below the gate electrodes 71 and 72 becomes deep. Therefore, the charges accumulated in the channel region under the gate electrode 70 and the storage region under the gate electrode 71 first fill the storage region under the gate electrode 71. The accumulation of electrons causes the internal potential of this storage region to gradually decrease.

【0104】このストレージ領域の内部ポテンシャルが
ゲート電極71下のバリア領域の内部ポテンシャルより
低下した後は、電子は、ゲート電極72下のストレージ
領域に転送される。この時、ゲート電極71下のストレ
ージ領域に蓄積されている電荷量は、ゲート電極71下
のストレージ領域とバリア領域との内部ポテンシャルの
電位差及びストレージ領域の面積によって一義的に決ま
る(この電荷量をQONとする)。
After the internal potential of this storage region becomes lower than the internal potential of the barrier region below the gate electrode 71, the electrons are transferred to the storage region below the gate electrode 72. At this time, the amount of charge accumulated in the storage region under the gate electrode 71 is uniquely determined by the potential difference of the internal potential between the storage region under the gate electrode 71 and the barrier region and the area of the storage region (this amount of charge is and Q ON).

【0105】図9(E)は、図3の位相P6の時のチャ
ネル領域のポテンシャルを示す。パルス電圧IG2がO
FF状態になり、ゲート電極71下に蓄積されていた電
子の一部はゲート電極70下のチャネル領域に戻され
る。同時に、パルス電圧H1が高レベルになり、ゲート
電極72下のストレージ領域に蓄積されていた電子は、
よりポテンシャル井戸の深いゲート電極74下のストレ
ージ領域に転送される。
FIG. 9E shows the potential of the channel region at the phase P6 of FIG. Pulse voltage IG2 is O
In the FF state, some of the electrons accumulated under the gate electrode 71 are returned to the channel region under the gate electrode 70. At the same time, the pulse voltage H1 becomes high level, and the electrons accumulated in the storage region under the gate electrode 72 are
The data is transferred to the storage region below the gate electrode 74 deeper in the potential well.

【0106】ゲート電極74下のストレージ領域に転送
された電子は、パルス電圧H1,H2が反転する毎に順
次図の右方向に転送される。この転送された電荷量は、
Q1+Q(t)+QOFF −QONに等しい。従って、Q1
+QOFF =QONとなるようにストレージ領域の内部ポテ
ンシャルとバリア領域の内部ポテンシャルとの電位差及
び直流電圧IDを選ぶことにより、入力電圧INに比例
した電荷量Q(t)のみを電荷転送路に供給することが
できる。
The electrons transferred to the storage region under the gate electrode 74 are sequentially transferred to the right in the figure every time the pulse voltages H1 and H2 are inverted. This transferred charge amount is
Equal to Q1 + Q (t) + Q OFF -Q ON. Therefore, Q1
By selecting the potential difference between the internal potential of the storage region and the internal potential of the barrier region and the DC voltage ID such that + Q OFF = Q ON , only the charge amount Q (t) proportional to the input voltage IN is transferred to the charge transfer path. Can be supplied.

【0107】図9(F)は、図3の位相P7の時のチャ
ネル領域のポテンシャルを示す。図9(B)の状態と同
様に、パルス電圧IG1がON状態のため、n+ 領域6
1内の電子はゲート電極70下のチャネル領域及びゲー
ト電極71下のストレージ領域に注入される。すなわ
ち、図9(D)の状態でゲート電極71下に蓄積されて
いた一定量の電荷QONは、n+ 領域61に戻されたこと
と同等になる。
FIG. 9F shows the potential of the channel region at the phase P7 of FIG. As in the state of FIG. 9B, since the pulse voltage IG1 is in the ON state, the n + region 6
The electrons in 1 are injected into the channel region under the gate electrode 70 and the storage region under the gate electrode 71. That is, the constant amount of charge Q ON accumulated under the gate electrode 71 in the state of FIG. 9D is equivalent to being returned to the n + region 61.

【0108】図9(G)は、図3の位相P8の時のチャ
ネル領域のポテンシャルを示す。図9(C)の状態と同
様に、パルス電圧IG1が再度OFF状態になり、電子
がゲート電極70下のチャネル領域及びゲート電極71
下のストレージ領域にn+ 領域61と分離して蓄積され
る。この時、分離蓄積される電荷量は、Q1+Q(t)
+QOFF となる。すなわち、この時点の入力電圧INに
比例した電荷量Q(t)と図9(C)の時と同じ一定の
電荷量Q1+QOFF との和となる。
FIG. 9G shows the potential of the channel region at the phase P8 of FIG. Similar to the state of FIG. 9C, the pulse voltage IG1 is turned off again, and electrons are generated in the channel region under the gate electrode 70 and the gate electrode 71.
It is stored separately from the n + region 61 in the lower storage region. At this time, the amount of charges separately stored is Q1 + Q (t).
+ Q OFF . That is, the sum of the charge amount Q (t) proportional to the input voltage IN at this point and the constant charge amount Q1 + Q OFF, which is the same as in the case of FIG. 9C, is obtained.

【0109】その後、図9(D)と同様の状態になり、
入力電圧INに比例した電荷量のみが、パルス電圧の1
周期毎に電荷転送路に供給される。第3の実施例は、第
1または第2の実施例のように不要電荷を電荷転送方向
とは別の方向に抜き取ることなく、電子の供給源に戻す
ため、不要電荷抜き取り用の電荷転送路及びドレインを
設ける必要がない。
After that, the same state as in FIG.
Only the charge amount proportional to the input voltage IN is 1 of the pulse voltage.
It is supplied to the charge transfer path every cycle. In the third embodiment, the unnecessary charges are returned to the electron supply source without extracting the unnecessary charges in the direction different from the charge transfer direction as in the first or second embodiment. Therefore, the charge transfer path for extracting the unnecessary charges is used. And it is not necessary to provide a drain.

【0110】以上説明したように、第1、第2及び第3
の実施例共に、電圧−電荷変換機構により変換された電
荷量のうち、不要電荷を後段の電荷転送機構に供給せ
ず、入力電圧に比例した電荷量のみを供給することがで
きる。このため、電荷転送機構の最大転送電荷量を有効
利用することができる。一般に、電荷転送機構がチップ
上に占める割合は、電圧−電荷変換機構部に比べて極め
て大きいため、電荷転送機構に不要電荷を供給しないこ
とはチップ面積を小さくする点で効果が大きい。
As described above, the first, second and third
In both of the above embodiments, it is possible to supply only the charge amount proportional to the input voltage without supplying unnecessary charges to the charge transfer mechanism in the subsequent stage among the charge amounts converted by the voltage-charge conversion mechanism. Therefore, the maximum transfer charge amount of the charge transfer mechanism can be effectively used. In general, the charge transfer mechanism occupies a much larger proportion on the chip than the voltage-charge conversion mechanism portion. Therefore, not supplying unnecessary charges to the charge transfer mechanism is effective in reducing the chip area.

【0111】以上実施例に沿って本発明を説明したが、
本発明はこれらに制限されるものではない。例えば、種
々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に
自明であろう。
The present invention has been described above with reference to the embodiments.
The present invention is not limited to these. For example, it will be apparent to those skilled in the art that various modifications, improvements, combinations, and the like can be made.

【0112】[0112]

【発明の効果】以上説明したように、本発明の電荷転送
装置によると、チップ面積を拡大することなく、線形性
を確保したまま信号ダイナミックレンジを拡大すること
が可能になる。
As described above, according to the charge transfer device of the present invention, it is possible to expand the signal dynamic range while ensuring the linearity without expanding the chip area.

【0113】また、信号ダイナミックレンジが同一であ
れば、電荷転送機構のチップ面積を縮小することがで
き、チップサイズの縮小及び消費電力の低減が図れる。
If the signal dynamic range is the same, the chip area of the charge transfer mechanism can be reduced, and the chip size and power consumption can be reduced.

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

【図1】本発明の第1の実施例による電荷転送装置の平
面図である。
FIG. 1 is a plan view of a charge transfer device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第1の実施例による電荷転送装置の断
面図及びチャネル領域のポテンシャル図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view of a charge transfer device according to a first embodiment of the present invention and a potential diagram of a channel region.

【図3】実施例による電荷転送装置を動作させるパルス
信号及び入力信号のタイミング図である。
FIG. 3 is a timing diagram of pulse signals and input signals for operating the charge transfer device according to the embodiment.

【図4】本発明の第1の実施例による電荷転送装置の動
作を説明するためのポテンシャル図である。
FIG. 4 is a potential diagram for explaining the operation of the charge transfer device according to the first embodiment of the present invention.

【図5】本発明の第2の実施例による電荷転送装置の平
面図である。
FIG. 5 is a plan view of a charge transfer device according to a second embodiment of the present invention.

【図6】本発明の第2の実施例による電荷転送装置の断
面図及びチャネル領域のポテンシャル図である。
FIG. 6 is a cross-sectional view of a charge transfer device according to a second embodiment of the present invention and a potential diagram of a channel region.

【図7】本発明の第2の実施例による電荷転送装置の動
作を説明するためのポテンシャル図である。
FIG. 7 is a potential diagram for explaining the operation of the charge transfer device according to the second embodiment of the present invention.

【図8】本発明の第3の実施例による電荷転送装置の平
面図、断面図及びチャネル領域のポテンシャル図であ
る。
FIG. 8 is a plan view, a cross-sectional view, and a potential diagram of a channel region of a charge transfer device according to a third embodiment of the present invention.

【図9】本発明の第3の実施例による電荷転送装置の動
作を説明するためのポテンシャル図である。
FIG. 9 is a potential diagram for explaining the operation of the charge transfer device according to the third embodiment of the present invention.

【図10】従来例による電荷転送装置の断面図及びチャ
ネル領域のポテンシャル図である。
FIG. 10 is a cross-sectional view of a charge transfer device according to a conventional example and a potential diagram of a channel region.

【図11】従来例の電荷転送装置による入力電圧−変換
電荷量及び入力電圧−入力微分容量の関係を示すグラフ
である。
FIG. 11 is a graph showing a relationship between an input voltage-converted charge amount and an input voltage-input differential capacity according to a conventional charge transfer device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1、23、31、39、61、101n+ 領域 2、32、62、66、102 n領域 3、4、5、6、21、22、33、34、35、3
6、37、38、63、64、65、103、104
- 領域 7、40、67、100 p基板 8、56、68、113 入力ダイオード 9、10、11、12、13、14、15、16、1
7、18、19、20、41、42、43、44、4
5、46、47、48、49、50、51、52、5
3、54、55、69、70、71、72、73、7
4、75、76、77、78、105、106、10
7、108、109、110、111、112ゲート電
極 24、25、26 電荷転送路
1, 23, 31, 39, 61, 101 n + regions 2, 32, 62, 66, 102 n regions 3, 4, 5, 6, 21, 22, 33, 34, 35, 3
6, 37, 38, 63, 64, 65, 103, 104
n - region 7, 40, 67, 100 p substrate 8, 56, 68, 113 input diode 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 1
7, 18, 19, 20, 41, 42, 43, 44, 4
5, 46, 47, 48, 49, 50, 51, 52, 5
3, 54, 55, 69, 70, 71, 72, 73, 7
4, 75, 76, 77, 78, 105, 106, 10
7, 108, 109, 110, 111, 112 Gate electrodes 24, 25, 26 Charge transfer path

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 周期的なパルス信号の1周期毎に入力電
圧を電荷量に変換し、変換された電荷を転送路に沿って
転送する電荷転送方法において、 前記パルス信号の1周期毎に、前記変換された電荷から
一定量の電荷を秤量し、 前記変換された電荷から前記一定量の電荷を除いた残り
の電荷を転送することを特徴とする電荷転送方法。
1. A charge transfer method for converting an input voltage into a charge amount for each cycle of a periodic pulse signal and transferring the converted charges along a transfer path, wherein: A charge transfer method, wherein a fixed amount of electric charge is weighed from the converted electric charge, and the remaining electric charge obtained by removing the fixed amount of electric charge from the converted electric charge is transferred.
【請求項2】 前記一定量の電荷を、前記残りの電荷か
ら分離して前記転送路と異なる方向に転送し廃棄するこ
とを特徴とする請求項1記載の電荷転送方法。
2. The charge transfer method according to claim 1, wherein the fixed amount of charges is separated from the remaining charges, transferred in a direction different from the transfer path, and discarded.
【請求項3】 周期的なパルス信号の1周期毎に入力電
圧を電荷量に変換する電圧−電荷変換手段と、電荷を蓄
積することのできる複数の領域を含み、前記パルス信号
によって電荷を転送する電荷転送手段とを有する電荷転
送装置において、 前記電荷転送手段の入力側に設けられた一定量の電荷を
蓄積するための第1のストレージ領域と、 前記第1のストレージ領域から溢れた電荷を蓄積し、前
記電荷転送手段に転送するための第2のストレージ領域
と、 前記第1のストレージ領域に蓄積された一定量の電荷
を、前記パルス信号の1周期毎に取り出し、転送する他
の電荷転送手段とを有する電荷転送装置。
3. A voltage-charge conversion means for converting an input voltage into a charge amount for each cycle of a periodic pulse signal, and a plurality of regions capable of accumulating charges, and transferring the charges by the pulse signal. In the charge transfer device having a charge transfer unit for storing a predetermined amount of charge, the first storage region provided on the input side of the charge transfer unit for storing a certain amount of charge, and the charge overflowing from the first storage region. A second storage area for accumulating and transferring to the charge transfer means, and a certain amount of charge accumulated in the first storage area for each cycle of the pulse signal, and another charge to be transferred A charge transfer device having transfer means.
【請求項4】 周期的なパルス信号の1周期毎に入力電
圧を電荷量に変換する電圧−電荷変換手段と、電荷を蓄
積することのできる複数の領域を含み、前記パルス信号
によって電荷を転送する電荷転送手段とを有する電荷転
送装置において、 前記電荷転送手段に隣接して設けられ、前記電圧−電荷
変換手段によって変換された電荷を蓄積するための第3
のストレージ領域と、 前記第3のストレージ領域と前記電荷転送手段の間に設
けられ、前記パルス信号の1周期毎に、前記第3のスト
レージ領域から溢れた電荷を蓄積するための、第4のス
トレージ領域と、 前記パルス信号の1周期毎に、前記第3のストレージ領
域に残された電荷を転送するための他の電荷転送手段と
を有する電荷転送装置。
4. A voltage-charge conversion means for converting an input voltage into an electric charge amount for each cycle of a periodic pulse signal, and a plurality of regions capable of accumulating the electric charge, and transferring the electric charge by the pulse signal. A charge transfer device having a charge transfer means for storing a charge converted by the voltage-charge conversion means, the charge transfer device being provided adjacent to the charge transfer means.
Storage region of the third storage region, and a fourth storage region provided between the third storage region and the charge transfer means for accumulating the charge overflowing from the third storage region for each cycle of the pulse signal. A charge transfer device comprising: a storage area; and another charge transfer means for transferring the electric charge remaining in the third storage area for each cycle of the pulse signal.
【請求項5】 前記他の電荷転送手段の終端には、転送
された電荷を吸収するためのドレインが設けられている
請求項3または4記載の電荷転送装置。
5. The charge transfer device according to claim 3, wherein a drain for absorbing the transferred charges is provided at the end of the other charge transfer means.
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US7876422B2 (en) 2005-11-14 2011-01-25 Panasonic Electric Works Co., Ltd. Spatial information detecting device and photodetector suitable therefor
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