JPH0772999B2 - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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JPH0772999B2
JPH0772999B2 JP61055885A JP5588586A JPH0772999B2 JP H0772999 B2 JPH0772999 B2 JP H0772999B2 JP 61055885 A JP61055885 A JP 61055885A JP 5588586 A JP5588586 A JP 5588586A JP H0772999 B2 JPH0772999 B2 JP H0772999B2
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忠邦 奈良部
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/76Unipolar devices, e.g. field effect transistors
    • H01L29/762Charge transfer devices
    • H01L29/765Charge-coupled devices
    • H01L29/768Charge-coupled devices with field effect produced by an insulated gate
    • H01L29/76816Output structures
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    • G11C19/28Digital stores in which the information is moved stepwise, e.g. shift registers using semiconductor elements
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    • G11C19/285Peripheral circuits, e.g. for writing into the first stage; for reading-out of the last stage
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は例えば電荷転送装置に使用して好適な半導体装
置に関する。
〔発明の概要〕
本発明は例えば電荷転送装置に使用して好適な半導体装
置であって、半導体基板に信号入力部と、この信号入力
部に入力される信号を電荷に変換してこの電荷を転送す
る電荷転送手段と、この電荷転送手段により転送されて
くる電荷を信号に変換する信号出力部とを設け、この信
号出力部はバッファ回路に接続されたフローティングゲ
ート電極とこのフローティングゲート電極に所定周期の
一定電位を与える手段とを有し、フローティングゲート
電極下の電荷によって出力信号を得る様になされた半導
体装置において、フローティングゲート電極下に電荷が
転送されたときにフローティングゲート電極に一定電圧
を与えて信号を読み出す様にしたことにより、反転回路
を用いず、転送する電荷を電子とした場合には転送され
てきた電子の電荷量に比例した電圧値を示す出力信号を
得、また転送する電荷を正孔とした場合には転送されて
きた正孔の電荷量に逆比例した電圧値を示す出力信号を
得ることができる様にしたものである。
〔従来の技術〕
従来、電荷転送装置に使用される半導体装置であって、
半導体基板に信号入力部と、この信号入力部に入力され
る信号を電荷に変換してこの電荷を転送する電荷転送手
段と、この電荷転送手段により転送されてくる電荷を信
号に変換する信号出力部とからなる半導体装置の斯る信
号出力部として第3図に示す様なものが提案されてい
る。尚、この半導体装置の信号入力部及び電荷転送手段
については周知の通り構成されており、その図示は省略
する。
この第3図において(1)はP形シリコン基板を示し、
本例においては、このP形シリコン基板(1)の下面は
接地されると共にこのP形シリコン基板(1)の界面直
下にはn形イオンの注入による薄いn層領域(2)が形
成され、更にこのn層領域(2)上にはSiO2による絶縁
層(3)を介して転送電極(4)に引き続き出力ゲート
電極(以下、OG電極という)(5)、フローティングゲ
ート電極(以下、FG電極という)(6)及びプリチャー
ジゲート電極(以下、PG電極という)(7)が夫々設け
られると共にn層領域(2)に隣接してn形イオンの注
入によるn+形拡散領域であるプリチャージドレイン部
(以下、PD部という)(8)が形成され、OG電極(5)
及びPG電極(7)に夫々所定周期、所定電圧のクロック
パルスφOG及びφPGを供給することによって、転送電極
(4)の下のn層領域(2)に転送さてくる電子をクロ
ックパルスφOG及びφPGで決まる所定周期でFG電極
(6)下のn層領域(2)に転送し、更にこの電子をPD
部(8)に転送し得る様になされている。
また(9)はFG電極(6)に供給すべきリセット電圧V
RSが入力されるリセット電圧入力端子を示し、このリセ
ット電圧入力端子(9)は電界効果形トランジスタ(以
下FETという)(10)のドレイン電極に接続されてい
る。そしてこのFET(10)のソース電極はFG電極(6)
に接続されると共にこのFET(10)のゲート電極はリセ
ットパルスφFG1が供給されるリセットパルス入力端子
(11)に接続され、このリセットパルスが入力端子(1
1)に供給されるリセットパルスφFG1がハイレベルのと
き、FET(10)をオンとし、リセット電圧VRSをFG電極
(6)に供給し、このFG電極(6)をリセットし得る様
になされている。
またFG電極(6)はバッファ回路(12)を介して出力端
子(13)に接続され、この出力端子(13)にFG電極
(6)の電圧変化に応じた出力信号を得る様になされて
いる。
この様に構成された本例の半導体装置においては、この
クロックパルスφOG及びφPGで決まる所定周期でFG電極
(6)下のn層領域(2)に転送電子を蓄積し、その
後、この転送電子をPD部(8)に転送する様になされて
いるので、この転送電子をPD部(8)に転送したときに
第4図Bに示す様にリセットパルスφFG1をハイレベル
としてFET(10)をオンとし、FG電極(6)にリセット
電圧VRSを供給してこのFG電極(6)をリセットするこ
とができ、またFG電極(6)下に電子が転送されてきた
ときはリセットパルスφFG1をローレベルとしてFET(1
0)をオフとし、リセット電圧VRSをFG電極(6)に供給
しない様にし、転送電子によって生ずるFG電極(6)の
電圧変化を出力信号としてバッファ回路(12)を介して
出力端子(13)に得ることができる。
斯る従来の半導体装置に依れば、転送電子をFG電極
(6)下のn層領域(2)からPD部(8)に転送したと
きは、FG電極(6)の電圧VFG1はリセット電圧VRSに一
致し、電子が転送されてきたときは、リセット電圧VRS
はFG電極(6)に供給されていないので、FG電極(6)
の電圧VFGはリセット電圧VRSを基準として転送されてき
た電子の電荷量に逆比例し、電子が多い程、低い値を示
し、たとえば第4図Aに実線で示す様な電圧変化に対す
る信号を出力信号として出力端子(13)に得ることがで
き、更にローパスフィルタ(図示せず)を通すことによ
って第4図Aに破線で示す様な電圧変化に対応する出力
信号を得ることもできる。
〔発明が解決しようとする問題点〕
ここに斯る従来の半導体装置にあっては転送されてくる
電子の電荷量に比例した電圧値を示す出力信号を得よう
とする場合、出力端子(13)に更に反転回路を接続しな
ければならないという不都合があった。
また斯る従来の半導体装置においては、半導体基板とし
てP形シリコン基板(1)の代わりにn形シリコン基板
を使用し、転送すべき電荷を正孔とすることもでき、こ
の場合には転送されていた正孔の電荷量に比例した電圧
値を示す出力信号を得ることができるが、この場合に、
転送されてきた正孔の電荷量に逆比例した電圧値を示す
出力信号を得ようとする場合には同様に反転回路を接続
しなければならないという不都合があった。
本発明は、斯る点に鑑み、反転回路を用いず、転送電荷
を電子とする場合には転送されてきた電子の電荷量に比
例した電圧値を示す出力信号を得、転送電荷を正孔とす
る場合には転送されてきた正孔の電荷量に逆比例した電
圧値を示す出力信号を得ることができる様にした半導体
装置を提供することを目的とする。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明は、第1図及び第2図に示す様に、半導体基板
(1)に信号入力部と、この信号入力部に入力される信
号を電荷に変換してこの電荷を転送する電荷転送手段
と、この電荷転送手段により転送されてくる電荷を信号
に変換する信号出力部(14)とを設け、この信号出力部
(14)はバッファ回路(12)に接続されたFG電極(6)
とこのFG電極(6)に所定周期のリセット電圧VRSを与
える手段(15)とを有し、FG電極(6)下の電荷によっ
て出力信号を得る様になされた半導体装置において、FG
電極(6)下に電荷が転送されたときにFG電極(6)に
リセット電圧VRSを与えて信号を読み出す様にしたもの
である。
〔作用〕
斯る本発明に依れば、FG電極(6)下に電荷が転送され
てきたときにFG電極(6)にリセット電圧VRSを与えて
信号を読み出す様になされているので、反転回路を用い
ず、転送する電荷を電子とした場合には転送されてきた
電子の電荷量に比例した電圧値を示す出力信号を得、ま
た転送する電荷を正孔とした場合には転送されてきた正
孔の電荷量に逆比例した電圧値を示す出力信号を得るこ
とができる。
〔実施例〕
以下、第1図及び第2図を参照して本発明半導体装置の
一実施例につき説明しよう。この第1図及び第2図にお
いて第3図及び第4図に対応する部分には同一符号を付
す。
本例においても、第3図例と同様にP形シリコン基板
(1)を用意し、このP形シリコン基板(1)の下面を
接地すると共にこのP形シリコン基板(1)の界面直下
にn形イオンの注入による薄いn層領域(2)を形成
し、更にこのn層領域(2)上にSiO2による絶縁層
(3)を介して転送電極(4)に引き続きOG電極
(5)、FG電極(6)及びPG電極(7)を夫々設けると
共にn層領域(2)に隣接したn形イオの注入によるn+
形拡散領域であるPD部(8)を形成し、OG電極(5)及
びPG電極(7)に夫々所定周期、所定電圧のクロックパ
ルスφOG及びφPGを供給する様にし、転送電極(4)の
下のn層領域(2)に転送されてくる電子をクロックパ
ルスφOG及びφPGで決まる所定周期でFG電極(6)下の
n層領域(2)に転送し、更にこの電子をPD部(8)に
転送し得る様にする。
またリセット電圧入力端子(9)をFET(10)のドレイ
ン電極に接続すると共にこのFET(10)のゲート電極を
リセットパルスφPG2が供給されるリセットパルス入力
端子(11)に接続する様にする。ここに本例においては
FET(10)のゲート電極に供給するリセットパルスφPG2
を第3図例の場合のリセットパルスφFG1に比し180゜ず
らし、FG電極(6)下に転送されてきたときに、ハイレ
ベルにしてFG電極(6)にリセット電圧VRSを供給してF
G電極(6)をリセットし得る様にする。
またFG電極(6)をバッファ回路(12)を介して出力端
子(13)に接続し、この出力端子(13)にFG電極(6)
の電圧変化に応じた出力信号を得る様にする。尚、信号
入力部及び電荷転送手段については周知の通り構成す
る。
この様に構成された本例の半導体装置においては、FG電
極(6)下に転送電子がある時間、リセットパルスφ
FG2をハイレベルにしてFG電極(6)にリセット電圧VRS
を供給する様になされているので、第2図A及び第2図
Bに示す様にFG電極(6)下に転送電子がある時間はFG
電極(6)の電圧VFG2はリセット電圧VRSに一致するこ
とになる。またリセットパルスφFG2がハイレベルから
ローレベルになったときにはFG電極(6)下の電荷がプ
リチャージされるので、FG電極(6)の電圧VFG2はリセ
ット電圧VRSを基準として転送されてきた電子の電荷量
に比例し、電子が多い程、高い値を示し、例えば第3図
従来例において第4図Aの実線で示す電圧変化がFG電極
(6)に生ずる様な電子が転送されてきた場合には、こ
れとは逆位相の第2図Aに実線で示す様な電圧変化がFG
電極(6)に生じ、このFG電極(6)の電圧変化に対応
する出力信号を出力端子(13)に得ることができ、更に
ローパスフィルタ(図示せず)を通すことによって第2
図Aに破線で示す様な電圧変化を示す出力信号を得るこ
ともできる。
従って、本実施例に依れば、第2図従来例の場合と異な
り、反転回路を用いず、転送されてくる電子の電荷量に
比例した電圧値を示す出力信号を得ることができるとい
う利益がある。
また上記実施例においては、半導体基板としてP形シリ
コン基板(1)を使用した場合につき述べたが、この代
わりに、n形シリコン基板を使用し、転送する電荷を正
孔とすることもでき、この場合には、反転回路を用い
ず、転送されてくる正孔の電荷量に逆比例した電圧値を
示す出力信号を得ることができるという利益がある。
また上述実施例においては電荷転送手段として所謂BCCD
を用いた場合につき述べたが、この代わりに所謂SCCD又
はBBDを用いることもでき、この場合にも上述同様の作
用効果を得ることができることは勿論である。
更に本発明は上述実施例に限らず、本発明の要旨を逸脱
することなく、その他種々の構成が取り得ることは勿論
である。
〔発明の効果〕
本発明に依れば、FG電極下に電荷が転送されてきたとき
にFG電極に一定電位を与えて信号を読み出す様になされ
ているので、反転回路を用いず、転送する電荷を電子と
する場合には転送されてきた電子の電荷量に比例した電
圧値を示す出力信号を得、また転送する電荷を正孔とす
る場合には転送されてきた正孔の電荷量に逆比例した電
圧値を示す出力信号を得ることができるという利益があ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明半導体装置の一実施例の要部を示す構成
図、第2図は本発明の説明に供する線図、第3図は従来
の半導体装置の要部を示す構成図、第4図は第3図例の
説明に供する線図である。 (1)はP形シリコン基板、(3)は絶縁層、(4)は
転送電極、(5)はOG電極、(6)はFG電極、(7)は
PG電極、(8)はPD部、(9)はリセット電圧入力端
子、(10)はFET、(11)はリセットパルス入力端子、
(12)はバッファ回路、(13)は出力端子である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 21/339 29/762

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】半導体基板に信号入力部と、該信号入力部
    に入力される信号を電荷に変換して該電荷を転送する電
    荷転送手段と、該電荷転送手段により転送されてくる上
    記電荷を信号に変換する信号出力部とを設け、該信号出
    力部はバッファ回路に接続されたフローティングゲート
    電極と該フローティングゲート電極に所定周期のリセッ
    ト電圧を与える手段とを有し、上記フローティングゲー
    ト電極下の電荷によって出力信号を得る様になされた半
    導体装置において、上記フローティングゲート電極下に
    上記電荷が転送されたときに上記フローティングゲート
    電極にリセット電圧を与えて信号を読み出す様にしたこ
    とを特徴とする半導体装置。
JP61055885A 1986-03-13 1986-03-13 半導体装置 Expired - Lifetime JPH0772999B2 (ja)

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JP61055885A JPH0772999B2 (ja) 1986-03-13 1986-03-13 半導体装置
KR1019870000601A KR950008677B1 (ko) 1986-03-13 1987-01-26 반도체신호 전하 검출장치
DE8787302110T DE3782517T2 (de) 1986-03-13 1987-03-11 Ladungsverschiebeanordnung.
EP87302110A EP0237342B1 (en) 1986-03-13 1987-03-11 Charge-coupled device
CA000531840A CA1296802C (en) 1986-03-13 1987-03-12 Semiconductor device for charge-coupled device
CN87101951.5A CN1005938B (zh) 1986-03-13 1987-03-13 电荷耦合器件用的半导体器件

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JPS62212999A JPS62212999A (ja) 1987-09-18
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Also Published As

Publication number Publication date
CN87101951A (zh) 1987-09-23
EP0237342B1 (en) 1992-11-11
DE3782517T2 (de) 1993-06-03
DE3782517D1 (de) 1992-12-17
CN1005938B (zh) 1989-11-29
CA1296802C (en) 1992-03-03
EP0237342A1 (en) 1987-09-16
JPS62212999A (ja) 1987-09-18
KR870009399A (ko) 1987-10-26
KR950008677B1 (ko) 1995-08-04

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