JPH0779161B2 - 電荷転送レジスタ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （イ） 産業上の利用分野 本発明は、電荷結合素子（CCD）に関し、特にこのCCDの
中に構成される水平電荷転送レジスタに関するものであ
る。

（ロ） 従来の技術 CCDは、現在ビデオ・カメラ等の撮像部として必要なも
のであり、各社で研究開発がおこなわれている。

原理としては、半導体基板の一表面上に被覆した絶縁膜
上に形成した電極アレイに、適当な方法で電圧を印加す
ることによって、半導体基板（蓄積媒体）中に電荷を蓄
積し、かつ転送するもので、蓄積媒体中に電荷を発生さ
せる手段として、フォトン吸収により蓄積媒体中に電子
−正孔対を発生させた場合、蓄積される電荷の量は入射
光の強弱に応じて変化する。従って光学像の形成される
位置にこのCCDを置けば光学像に対応した電荷の像が得
られ、かつこの電荷像を転送して読み出すことにより、
光学像を電気信号として取り出すことができる。

特に二次元の撮像方式の１つとしてフレーム・トランス
ファー方式があり、例えば特開昭50-120587号公報に述
べられている。

このフレーム・トランスファー方式は、半導体基板上に
絶縁体を介して多数の電極を設けた表面チャンネル電荷
結合素子により撮像部、蓄積部および出力レジスタ部の
３つの異なった機能を持った領域が形成されている。そ
して各領域は駆動パルス群により別々に駆動される。

先ず撮像部表面上に照射された光学像は、この撮像部で
光電変換され、ある一定の撮像時間だけ信号電荷量とし
て各電極下に貯えられる。

この後信号電荷は駆動パルス群により横方向の１ライン
ごとに順次縦方向へ転送され、撮像部に隣接して設けら
れた蓄積部に移される。

この方法で撮像部の信号電荷が全て蓄積部へ送られる
と、この信号電荷は次の撮像時間中に、駆動パルス群に
より１ラインずつ電荷転送レジスタへ移される。

この電荷転送レジスタ部に送り込まれた１ライン分の信
号電荷は、駆動パルス源からの例えば３相パルスにより
横方向へ転送されたのち、出力端子からビデオ信号とし
て外部へ出力される。

ここでは３相パルスで電荷転送レジスタを駆動している
が、第２図の如く２相パルスで駆動される電荷転送レジ
スタもある。

この２相パルスの電荷転送レジスタ（21）は、先ず水平
方向に延在されたチャンネル領域（図面上では省略す
る）と交差し、隣接する側辺が重畳する複数の第1,第2,
第３および第４の電極（22），（23），（24），（25）
がある。

ここで一点鎖線で示したものが第１および第３の電極
（22），（24）で半導体基板の第１層目の絶縁膜を介し
て形成されている。また二点鎖線で示したものが第２お
よび第４の電極（23），（25）で、前記第１および第３
の電極（22），（24）とショートしないように第２層目
の絶縁膜を介して形成されている。またこの第１乃至第
４の電極（22），（23），（24），（25）は、複数組横
に延在されている。

次に、この第1,第2,第３および第４の電極（22），（2
3），（24），（25）は夫々同一方向に延在されてお
り、この電極へパルスを送るために第１のクロック電極
（26）と第２のクロック電極（27）がある。

ここで電極（22），（23），（24），（25）は、紙面に
於いて上方より下方へ延在され、前記第１および第２の
電極（22），（23）は、コンタクト孔（28）を介して前
記第１のクロック電極（26）と、前記第３および第４の
電極（24），（25）はコンタクト孔（29）を介して前記
第２のクロック電極（27）と接続されている。

このような構成で、第１および第２のクロック電極（2
2），（23）よりパルスが送られると、紙面に対し横方
向に信号電荷が転送され、外部へ出力される。

（ハ） 発明が解決しようとする問題点 第２図の如き構成に於いて、１ミクロン・ルールで製造
すると、図面で示したａ乃至ｈはすべての１μｍ幅で形
成されるので、前記第１乃至第４の電極（22），（2
3），（24），（25）は８μｍとなり、８μｍのピッチ
となる。

ところで図面で示したア，ウ，エ，オ，カの幅をすべて
１μｍで形成すると、ピッチは８μｍであるためコンタ
クト（28）の幅は３μｍで形成できる。

しかしこの電極転送レジスタをできるだけ少ない面積で
形成したり、画素数を限られた面積で、数多く形成する
には、このピッチ８μｍを更に小さくする必要がある。

するとコンタクト幅も小さくなってしまい、安全性に欠
ける問題が生じてくる。

（ニ） 問題点を解決するための手段 本発明は前述の問題点に鑑みなされ、水平方向に延在さ
れたチャンネル領域（２）と交差し、隣接する側辺が重
畳する複数の第1,第2,第３および第４の電極（３），
（７），（４），（８）と、前記チャンネル領域（２）
の一側辺方向に、このチャンネル領域（２）の長手方向
に延在された第１のクロック電極（11）と、前記チャン
ネル領域（２）の他側辺方向に、このチャンネル領域
（２）の長手方向に延在された第２のクロック電極（1
2）とを備え、前記第１およひ第２の電極（３），
（７）は前記第１のクロック電極（11）に接続され、更
に前記第３および第４の電極（４），（８）は前記第２
のクロック電極（12）に接続されることで解決するもの
である。

（ホ） 作用 前述の如く、チャンネル領域（２）に対し両側辺方向
に、第１および第２のクロック電極（11），（12）を設
け、前記第１および第２の電極（３），（７）と第１の
クロック電極（11）とをコンタクト（13）を介して接続
し、前記第３および第４の電極（４），（８）と第２の
クロック電極（12）とをコンタクト（14）を介して接続
する。

この際、第１図の如くコンタクト（13），（14）は、チ
ャンネル領域（２）の両側辺にある前記第１および第２
のクロック電極（11），（12）に設けてあるため、従来
例（第２図）で示すようなピッチ間隔に規制されず、ピ
ッチ間隔を広げることができる。

（ヘ） 実施例 以下に本発明の電荷転送レジスタ（１）の実施例を第１
図を参照しながら説明する。

先ずＰ型の半導体基板内に点線で示すＮ型の拡散領域
（２）がある。

この拡散領域（２）は、チャンネル領域であり、撮像部
の信号電荷が蓄積部へ送られた後、出力部へ信号電荷を
送るために、紙面に対し横方向へ拡散形成される。また
この拡散領域以外はLOCOSで絶縁されている。

次に、この半導体基板上に形成される第１の絶縁膜と、
この第１の絶縁膜上に形成される二点鎖線で示した複数
の第１の電極（３）と第３の電極（４）がある。

ここで前記第１および第３の電極（３），（４）はチャ
ンネル領域（２）に対し直交し、チャンネル領域（２）
を挾むように形成された第１およひ第２の連結電極
（５），（６）より延在され、所定ピッチで相互に対向
して形成される櫛歯電極の如く形成されている。

更に、この第１および第３の電極（３），（４）が形成
された半導体基板上に、更に形成される第２の絶縁膜
と、この第２の絶縁膜上に形成される一点鎖線で示した
複数の第２および第４の電極（７），（８）がある。

ここでの第２および第４の電極（７），（８）は、前記
第１および第３の電極（３），（４）と同様に、チャン
ネル領域（２）と直交し、チャンネル領域（２）を挾む
ように形成された第３および第４の連結電極（９），
（10）より延在され、所定ピッチで相互に対向して形成
される櫛歯電極の如く形成されている。

一方、前記第１乃至第４の電極（３），（７），
（４），（８）は、隣接する側辺が所定幅で重畳して形
成されるため、第２の電極（７）の両側辺は、左側が第
１の電極（３）と、右側が第３の電極（４）と重畳し、
第４の電極（８）の両側辺は、左側が第３の電極（４）
と、右側が第１の電極（３）と重畳している。更に前記
第１および第３の連結電極（５），（９）および前記第
２および第４の連結電極（６），（10）は一部重畳して
いる。

最後に、前記第１乃至第４の電極（３），（７），
（４），（８）が形成された半導体基板上に、更に形成
される第３の絶縁膜と、この絶縁膜上に形成される第１
および第２のクロック電極（11），（12）とがある。

ここで第１および第２のクロック電極（11），（12）
は、前記第１および第３の電極（５），（９）に、また
前記第２および第４の連結電極（６），（10）と重畳す
るように形成されている。またコンタクト（13）は、一
度に２つの連結電極（５），（９）がコンタクトできる
ように跨がって形成されており、コンタクト（14）も同
様に形成されている。

本発明の特徴とする所は、前記第１および第２の電極
（３），（７）を前記第１および第３の連結電極
（５），（９）より延在し、前記第３および第４の電極
（４），（８）を前記第２および第４の連結電極
（６），（10）より延在することにある。

従ってコンタクト孔（13），（14）は、前記連結電極上
に形成されるため、前記第１乃至第４の電極（３），
（７），（４），（８）で決まるピッチに規制されず、
このピッチを狭く形成してもコンタクト幅は広くでき
る。

（ト） 発明の効果 以上の説明からも明らかな如く、コンタクト（13），
（14）の幅と前記第１乃至第４の電極（３），（７），
（４），（８）で決まるピッチとは全く関係しなくなる
ので、ピッチ幅を狭くしてもコンタクトを良好に形成で
きる。従って電荷転送レジスタの占有面積を少なくでき
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の電荷転送レジスタの平面図、第２図は
従来の電荷転送レジスタの平面図である。 （１）……電荷転送レジスタ、（２）……チャンネル領
域、（３）……第１の電極、（４）……第３の電極、
（７）……第２の電極、（８）……第４の電極、（11）
……第１のクロック電極、（12）……第２のクロック電
極、（13），（14）……コンタクト。

───────────────────────────────────────────────────── 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 27/148 Ｈ０４Ｎ 5/335 Ｆ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】水平方向に延在された第１のチャンネル領
   域と、この第１のチャンネル領域の一方の側辺側に連続
   して垂直方向に延在された複数の第２のチャンネル領域
   と、前記第１のチャンネル領域上に交差し、互いに一定
   の間隔を空けて交互に配置された複数の第１および第３
   の電極と、前記第１のチャンネル領域の両側辺部で前記
   複数の第１および第３の電極をそれぞれ連結して櫛歯状
   に形成する第１および第２の連結電極と、前記複数の第
   １および第３の電極の間隙を被い、互いに一定の間隔を
   空けて交互に配置された複数の第２および第４の電極
   と、前記第１および第２の連結電極上で前記複数の第２
   および第４の電極をそれぞれ連結して櫛歯状に形成する
   第３および第４の連結電極と、前記第１のチャンネル領
   域の両側辺部で前記第３および第４の連結電極上にそれ
   ぞれ配置された第１および第２のクロック電極と、を備
   え、 前記第３および第４の電極が前記第２のチャンネル領域
   の端部上まで延在されて前記第２および第４の連結電極
   が前記第２のチャンネル領域の端部上に交差して配置さ
   れると共に、前記第１および第３の連結電極は前記第１
   のクロック電極に接続され、更に前記第２および第４の
   連結電極は前記第２のクロック電極に接続され、前記第
   １のチャンネル領域と前記第２のチャンネル領域との接
   続部分は前記第２のクロック電極に接続された電極で被
   われることを特徴とする電荷転送レジスタ。