JPH09246518A - Ｃｃｄ固体撮像素子及びその駆動方法 - Google Patents
Ｃｃｄ固体撮像素子及びその駆動方法Info
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- JPH09246518A JPH09246518A JP8056425A JP5642596A JPH09246518A JP H09246518 A JPH09246518 A JP H09246518A JP 8056425 A JP8056425 A JP 8056425A JP 5642596 A JP5642596 A JP 5642596A JP H09246518 A JPH09246518 A JP H09246518A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ＣＣＤ固体撮像素子における垂直転送部での
表面準位による暗電流の低減を図る。 【解決手段】 垂直転送部における電荷転送領域の各隣
り合う転送電極間に対応する部分に、ポテンシャルバリ
ア領域を有し、電荷転送領域の表面を正孔が蓄積された
反転状態とし、垂直転送時に正孔の生成、消滅時間τg
又はτr より短い駆動パルスを過渡的に印加し、定常状
態の正孔密度を保ったまま表面ポテンシャルを変化させ
て電子による信号電荷を転送させる。
表面準位による暗電流の低減を図る。 【解決手段】 垂直転送部における電荷転送領域の各隣
り合う転送電極間に対応する部分に、ポテンシャルバリ
ア領域を有し、電荷転送領域の表面を正孔が蓄積された
反転状態とし、垂直転送時に正孔の生成、消滅時間τg
又はτr より短い駆動パルスを過渡的に印加し、定常状
態の正孔密度を保ったまま表面ポテンシャルを変化させ
て電子による信号電荷を転送させる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ＣＣＤ固体撮像素
子及びその駆動方法に関する。
子及びその駆動方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＣＣＤ固体撮像素子、例えばインターラ
イン転送方式のＣＣＤ固体撮像素子は、複数の受光部が
行列状に配列され、各受光列毎に読み出しゲート部を介
してＣＣＤ構造の垂直転送部（即ち垂直転送レジスタ）
が形成され、各垂直転送部の終段に接続するようにＣＣ
Ｄ構造の水平転送部（即ち水平転送レジスタ）が形成さ
れて成る。
イン転送方式のＣＣＤ固体撮像素子は、複数の受光部が
行列状に配列され、各受光列毎に読み出しゲート部を介
してＣＣＤ構造の垂直転送部（即ち垂直転送レジスタ）
が形成され、各垂直転送部の終段に接続するようにＣＣ
Ｄ構造の水平転送部（即ち水平転送レジスタ）が形成さ
れて成る。
【０００３】受光部は、ｐ型ウエル領域にｎ型不純物領
域を形成してなるフォトダイオードによって形成され、
このｎ型不純物領域の表面にｐ型の正孔蓄積領域が形成
される。この正孔蓄積領域によって表面準位による暗電
流の低域が図られている。即ち、シリコン−酸化膜界面
に生ずる表面準位から放出される電子が正孔蓄積領域の
正孔と再結合することによってフォトダイオードへの侵
入を阻止している。
域を形成してなるフォトダイオードによって形成され、
このｎ型不純物領域の表面にｐ型の正孔蓄積領域が形成
される。この正孔蓄積領域によって表面準位による暗電
流の低域が図られている。即ち、シリコン−酸化膜界面
に生ずる表面準位から放出される電子が正孔蓄積領域の
正孔と再結合することによってフォトダイオードへの侵
入を阻止している。
【０００４】一方、垂直転送レジスタは、ｐ型ウエル領
域にｎ型の埋込み転送チャネル領域が形成され、このｎ
型の埋込み転送チャネル領域上に絶縁膜を介して複数の
転送電極が配列されて成る。
域にｎ型の埋込み転送チャネル領域が形成され、このｎ
型の埋込み転送チャネル領域上に絶縁膜を介して複数の
転送電極が配列されて成る。
【０００５】このＣＣＤ固体撮像素子では、受光部にお
いて光電変換された信号電荷を垂直ブランキング期間で
読み出しゲート部を介して垂直転送レジスタに転送した
後、垂直転送レジスタの転送電極に所要の駆動パルス、
例えば３相の駆動パルスを印加して水平ブランキング期
間で垂直転送レジスタから水平転送レジスタに転送す
る。そして、１水平映像期間で１水平ラインの信号電荷
が水平転送レジスタ内を転送して出力されるようになさ
れる。
いて光電変換された信号電荷を垂直ブランキング期間で
読み出しゲート部を介して垂直転送レジスタに転送した
後、垂直転送レジスタの転送電極に所要の駆動パルス、
例えば３相の駆動パルスを印加して水平ブランキング期
間で垂直転送レジスタから水平転送レジスタに転送す
る。そして、１水平映像期間で１水平ラインの信号電荷
が水平転送レジスタ内を転送して出力されるようになさ
れる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述したＣ
ＣＤ固体撮像素子において、特に垂直転送レジスタは、
その原理上、転送電極に与える駆動パルス（いわゆるゲ
ート電圧）によって転送チャネル領域のチャネルポテン
シャルを変調する必要があるので、駆動パルスが低レベ
ルとなる一部期間を除いては、転送チャネル領域の表面
は空乏化していなければならなかった。そのため、この
垂直転送レジスタでの表面準位による暗電流は、正孔蓄
積領域を有する受光部と比較して非常に大きくなってい
た。
ＣＤ固体撮像素子において、特に垂直転送レジスタは、
その原理上、転送電極に与える駆動パルス（いわゆるゲ
ート電圧）によって転送チャネル領域のチャネルポテン
シャルを変調する必要があるので、駆動パルスが低レベ
ルとなる一部期間を除いては、転送チャネル領域の表面
は空乏化していなければならなかった。そのため、この
垂直転送レジスタでの表面準位による暗電流は、正孔蓄
積領域を有する受光部と比較して非常に大きくなってい
た。
【０００７】本発明は、上述の点に鑑み、垂直転送部で
の暗電流を低域できるＣＣＤ固体撮像素子及びその駆動
方法を提供するものである。
の暗電流を低域できるＣＣＤ固体撮像素子及びその駆動
方法を提供するものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明に係るＣＣＤ固体
撮像素子は、垂直転送部の転送電極間に対応する部分に
ポテンシャルバリア領域を形成し、電荷転送領域の表面
を正孔が蓄積された反転状態とし、転送時に、極く短い
駆動パルスを過渡的に印加し、定常状態の正孔密度を保
ったまま表面ポテンシャルを変化させて電荷（電子）を
転送するようにした構成とする。この構成においては、
垂直転送部の電荷転送領域の表面を正孔が蓄積された反
転状態とし、定常状態の正孔密度を保ったまま電荷（電
子）を転送するので、垂直転送部での表面準位による暗
電流を大幅に低域したＣＣＤ固体撮像素子が得られる。
撮像素子は、垂直転送部の転送電極間に対応する部分に
ポテンシャルバリア領域を形成し、電荷転送領域の表面
を正孔が蓄積された反転状態とし、転送時に、極く短い
駆動パルスを過渡的に印加し、定常状態の正孔密度を保
ったまま表面ポテンシャルを変化させて電荷（電子）を
転送するようにした構成とする。この構成においては、
垂直転送部の電荷転送領域の表面を正孔が蓄積された反
転状態とし、定常状態の正孔密度を保ったまま電荷（電
子）を転送するので、垂直転送部での表面準位による暗
電流を大幅に低域したＣＣＤ固体撮像素子が得られる。
【０００９】本発明に係るＣＣＤ固体撮像素子の駆動方
法は、垂直転送部における電荷転送領域の表面を正孔が
蓄積された反転状態とし、極く短い駆動パルスを過渡的
に印加し、定常状態の正孔密度を保ったまま表面ポテン
シャルを変化させて電荷（電子）転送を行うようにす
る。この駆動方法においては、垂直転送部において電荷
転送領域の表面を正孔が蓄積された反転状態とし、定常
状態の正孔密度を保ったまま電荷（電子）を転送するの
で、垂直転送部での表面準位による暗電流を低減した駆
動が行える。
法は、垂直転送部における電荷転送領域の表面を正孔が
蓄積された反転状態とし、極く短い駆動パルスを過渡的
に印加し、定常状態の正孔密度を保ったまま表面ポテン
シャルを変化させて電荷（電子）転送を行うようにす
る。この駆動方法においては、垂直転送部において電荷
転送領域の表面を正孔が蓄積された反転状態とし、定常
状態の正孔密度を保ったまま電荷（電子）を転送するの
で、垂直転送部での表面準位による暗電流を低減した駆
動が行える。
【００１０】
【発明の実施の形態】本発明のＣＣＤ固体撮像素子は、
ＣＣＤ構造の垂直転送部における電荷転送領域の各隣り
合う転送電極間に対応する部分に、ポテンシャルバリア
領域を有して成り、電荷転送領域の表面を正孔が蓄積さ
れた反転状態とし、垂直転送時に、正孔の生成、消滅時
間より短い駆動パルスを過渡的に印加し、定常状態の正
孔密度を保ったまま表面ポテンシャルを変化させて電子
による電荷を転送させるようにした構成とする。
ＣＣＤ構造の垂直転送部における電荷転送領域の各隣り
合う転送電極間に対応する部分に、ポテンシャルバリア
領域を有して成り、電荷転送領域の表面を正孔が蓄積さ
れた反転状態とし、垂直転送時に、正孔の生成、消滅時
間より短い駆動パルスを過渡的に印加し、定常状態の正
孔密度を保ったまま表面ポテンシャルを変化させて電子
による電荷を転送させるようにした構成とする。
【００１１】本発明のＣＣＤ固体撮像素子の駆動方法
は、ＣＣＤ構造の垂直転送部における電荷転送領域の各
隣り合う転送部間にポテンシャルバリアを形成し、電荷
転送領域の表面を正孔が蓄積された反転状態とし、垂直
転送時に正孔の生成、消滅時間より短い駆動パルスを過
渡的に印加し、定常状態の正孔密度を保ったまま表面ポ
テンシャルを変化させて電子による電荷を転送するよう
になす。
は、ＣＣＤ構造の垂直転送部における電荷転送領域の各
隣り合う転送部間にポテンシャルバリアを形成し、電荷
転送領域の表面を正孔が蓄積された反転状態とし、垂直
転送時に正孔の生成、消滅時間より短い駆動パルスを過
渡的に印加し、定常状態の正孔密度を保ったまま表面ポ
テンシャルを変化させて電子による電荷を転送するよう
になす。
【００１２】以下、図面を参照して本発明の実施例につ
いて説明する。
いて説明する。
【００１３】図１及び図２は、本発明をインターライン
転送方式のＣＣＤ固体撮像素子に適用した場合である。
本例のＣＣＤ固体撮像素子１は、複数の受光部２が行列
状に配列され、各受光部列の一側に読み出しゲート部を
介してＣＣＤ構造の垂直転送部、即ち垂直転送レジスタ
３が形成され、各垂直転送レジスタ３の終段に接続する
ように、ＣＣＤ構造の水平転送部即ち水平転送レジスタ
４が形成され、その終段に出力部５が接続されて成る。
転送方式のＣＣＤ固体撮像素子に適用した場合である。
本例のＣＣＤ固体撮像素子１は、複数の受光部２が行列
状に配列され、各受光部列の一側に読み出しゲート部を
介してＣＣＤ構造の垂直転送部、即ち垂直転送レジスタ
３が形成され、各垂直転送レジスタ３の終段に接続する
ように、ＣＣＤ構造の水平転送部即ち水平転送レジスタ
４が形成され、その終段に出力部５が接続されて成る。
【００１４】垂直転送レジスタ３は、図２に示すよう
に、例えばｎ型の半導体基板１１にｐ型のウエル領域１
２、ｎ型の埋込み転送チャネル領域１３が形成され、埋
込み転送チャネル領域１３上に絶縁膜１４を介して、転
送方向に例えば単層の多結晶シリコンによる複数の転送
電極１５が形成されて構成される。
に、例えばｎ型の半導体基板１１にｐ型のウエル領域１
２、ｎ型の埋込み転送チャネル領域１３が形成され、埋
込み転送チャネル領域１３上に絶縁膜１４を介して、転
送方向に例えば単層の多結晶シリコンによる複数の転送
電極１５が形成されて構成される。
【００１５】さらに、転送電極１５をマスクとしてｎ型
埋込み転送チャネル領域１３の各隣り合う転送電極１５
間に対応する部分にｐ型不純物例えばボロンをイオン注
入し、いわゆるセルファラインにてポテンシャルバリア
領域（本例ではｎ- 層）１６が形成される。複数の転送
電極１５には所要の駆動パルス、本例では３相の駆動パ
ルスφ1 ，φ2 及びφ3 が印加されるようになされる。
埋込み転送チャネル領域１３の各隣り合う転送電極１５
間に対応する部分にｐ型不純物例えばボロンをイオン注
入し、いわゆるセルファラインにてポテンシャルバリア
領域（本例ではｎ- 層）１６が形成される。複数の転送
電極１５には所要の駆動パルス、本例では３相の駆動パ
ルスφ1 ，φ2 及びφ3 が印加されるようになされる。
【００１６】尚、図示せざるも受光部には、前述したと
同様の表面に正孔電荷蓄積領域を有した構成とすること
ができる。
同様の表面に正孔電荷蓄積領域を有した構成とすること
ができる。
【００１７】このインターライン転送方式のＣＣＤ固体
撮像素子では、通常のように受光部２で光電変換された
信号電荷（電子）が垂直ブランキング期間において、読
み出しゲート部を介して垂直転送レジスタ３に転送され
る。垂直転送レジスタ３に転送された信号電荷は、水平
ブランキング期間毎に一ライン分ずつ垂直転送レジスタ
３から水平転送レジスタ４に転送され、水平映像期間で
１水平ラインの信号電荷が水平転送レジスタ４を転送さ
れ、電荷電圧変換されて出力部５より出力される。
撮像素子では、通常のように受光部２で光電変換された
信号電荷（電子）が垂直ブランキング期間において、読
み出しゲート部を介して垂直転送レジスタ３に転送され
る。垂直転送レジスタ３に転送された信号電荷は、水平
ブランキング期間毎に一ライン分ずつ垂直転送レジスタ
３から水平転送レジスタ４に転送され、水平映像期間で
１水平ラインの信号電荷が水平転送レジスタ４を転送さ
れ、電荷電圧変換されて出力部５より出力される。
【００１８】しかして、本実施例では、特に、垂直転送
レジスタにおける電荷転送を次のように行う。即ち、各
転送電極下の転送チャネル領域１３の表面を正孔（ホー
ル）が蓄積された反転状態として電荷転送時には、極く
短い時間、即ち正孔の生成、消滅時間（正孔の時定数に
相当する）τr,又はτg より短い駆動パルスを過渡的に
印加し、定常状態の正孔密度を保ったまま、表面ポテン
シャルを変化させて信号電荷である電子を転送するよう
になす。
レジスタにおける電荷転送を次のように行う。即ち、各
転送電極下の転送チャネル領域１３の表面を正孔（ホー
ル）が蓄積された反転状態として電荷転送時には、極く
短い時間、即ち正孔の生成、消滅時間（正孔の時定数に
相当する）τr,又はτg より短い駆動パルスを過渡的に
印加し、定常状態の正孔密度を保ったまま、表面ポテン
シャルを変化させて信号電荷である電子を転送するよう
になす。
【００１９】図３〜図５は、その駆動方法の一例を示
す。この例では、図５に示すように、τg よりも短いパ
ルス幅ｔp （ｔp ≪τg ）の負のパルスによる駆動パル
スφ1，φ2 及びφ3 を転送電荷１５に印加する。この
とき、グランド電位、本例では０Ｖを高レベルとし、負
電位を低レベルとしたパルスとする。
す。この例では、図５に示すように、τg よりも短いパ
ルス幅ｔp （ｔp ≪τg ）の負のパルスによる駆動パル
スφ1，φ2 及びφ3 を転送電荷１５に印加する。この
とき、グランド電位、本例では０Ｖを高レベルとし、負
電位を低レベルとしたパルスとする。
【００２０】そして、図４に示すように、電荷転送され
ない待機期間（いわゆる水平映像期間）Ｔ1 では各転送
電極１５に駆動パルスφ1 ，φ2 ，φ3 の高レベル（０
Ｖ）が与えられ、且つ、各転送電極１５が形成されたい
わゆる転送部間にポテンシャルバリア領域１６によるポ
テンシャルバリア１８が形成されることから、所要の駆
動パルスが与えられる転送電極下いわゆる転送部、本例
ではφ1 の転送部に電子による信号電荷ｅが蓄積され
る。
ない待機期間（いわゆる水平映像期間）Ｔ1 では各転送
電極１５に駆動パルスφ1 ，φ2 ，φ3 の高レベル（０
Ｖ）が与えられ、且つ、各転送電極１５が形成されたい
わゆる転送部間にポテンシャルバリア領域１６によるポ
テンシャルバリア１８が形成されることから、所要の駆
動パルスが与えられる転送電極下いわゆる転送部、本例
ではφ1 の転送部に電子による信号電荷ｅが蓄積され
る。
【００２１】次に、転送時（いわゆる水平ブランキング
期間内）Ｔ2 では、例えば駆動パルスφ1 及びφ2 が過
渡的に与えられ、低レベル（負電位）になることから駆
動パルスφ1 及びφ3 の転送部のポテンシャルが浅くな
り、φ1 の転送部に蓄積されていた信号電荷ｅがφ2 の
転送部に転送される。
期間内）Ｔ2 では、例えば駆動パルスφ1 及びφ2 が過
渡的に与えられ、低レベル（負電位）になることから駆
動パルスφ1 及びφ3 の転送部のポテンシャルが浅くな
り、φ1 の転送部に蓄積されていた信号電荷ｅがφ2 の
転送部に転送される。
【００２２】そして、次の待機期間Ｔ3 で再び各駆動パ
ルスφ1 ，φ2 ，φ3 が高レベルになり、信号電荷ｅは
φ2 の転送部に蓄積されて待機状態となる。
ルスφ1 ，φ2 ，φ3 が高レベルになり、信号電荷ｅは
φ2 の転送部に蓄積されて待機状態となる。
【００２３】この電荷転送時、ポテンシャルバリア１８
が設けられていることによって信号電荷ｅが逆流するこ
とはない。また、φ1 の転送部とφ2 の転送部間のポテ
ンシャルバリア１８はφ1 の転送部のポテンシャルが浅
くなることによって消滅する。尚、各転送部にイオン注
入等によって破線で示すポテンシャルの傾斜１９を付す
ことによって転送を良くすることができる。
が設けられていることによって信号電荷ｅが逆流するこ
とはない。また、φ1 の転送部とφ2 の転送部間のポテ
ンシャルバリア１８はφ1 の転送部のポテンシャルが浅
くなることによって消滅する。尚、各転送部にイオン注
入等によって破線で示すポテンシャルの傾斜１９を付す
ことによって転送を良くすることができる。
【００２４】そして、本例では、図３のポテンシャル図
（図２のＢ−Ｂ線上の断面でのポテンシャル）で示すよ
うに、高レベルの０Ｖが印加されたときのポテンシャル
状態（Ｉ）で、転送チャネル領域の表面は正孔ｈが蓄積
された反転状態となる様にする。このような反転状態
は、転送チャネル領域の不純物濃度等をコントロールす
ることによって、得られる。この高レベルの状態で正孔
ｈの密度は定常状態となる。転送時、駆動パルスφ1 ，
φ2 又はφ3 、即ち低レベルが与えられるとポテンシャ
ル状態（II）に変化するが、τg より短い時間ｔp であ
るため、過渡状態にある表面での正孔密度は、定常状態
の正孔密度を保つこととなる。
（図２のＢ−Ｂ線上の断面でのポテンシャル）で示すよ
うに、高レベルの０Ｖが印加されたときのポテンシャル
状態（Ｉ）で、転送チャネル領域の表面は正孔ｈが蓄積
された反転状態となる様にする。このような反転状態
は、転送チャネル領域の不純物濃度等をコントロールす
ることによって、得られる。この高レベルの状態で正孔
ｈの密度は定常状態となる。転送時、駆動パルスφ1 ，
φ2 又はφ3 、即ち低レベルが与えられるとポテンシャ
ル状態（II）に変化するが、τg より短い時間ｔp であ
るため、過渡状態にある表面での正孔密度は、定常状態
の正孔密度を保つこととなる。
【００２５】図６〜図８は、駆動方法の他の例を示す。
この例では、図８に示すように、τr よりも短いパルス
幅ｔp （ｔp ≪τr ）の正のパルスによる駆動パルスφ
1 ，φ2 及びφ3 を転送電極１５に印加するようにす
る。このとき、グランド電位本例では０Ｖを低レベルと
し、正電位を高レベルとしたパルスとする。
この例では、図８に示すように、τr よりも短いパルス
幅ｔp （ｔp ≪τr ）の正のパルスによる駆動パルスφ
1 ，φ2 及びφ3 を転送電極１５に印加するようにす
る。このとき、グランド電位本例では０Ｖを低レベルと
し、正電位を高レベルとしたパルスとする。
【００２６】そして、図７に示すように、電荷転送され
ない待機期間（いわゆる水平映像期間）Ｔ1 では、各転
送電極１５に駆動パルスφ1 ，φ2 ，φ3 の低レベル
（０Ｖ）が与えられ、前述と同様に、例えばφ1 が与え
られる転送部に信号電荷ｅが蓄積される。
ない待機期間（いわゆる水平映像期間）Ｔ1 では、各転
送電極１５に駆動パルスφ1 ，φ2 ，φ3 の低レベル
（０Ｖ）が与えられ、前述と同様に、例えばφ1 が与え
られる転送部に信号電荷ｅが蓄積される。
【００２７】次に、転送時（いわゆる水平ブランキング
期間内）Ｔ2 では駆動パルスφ2 が過渡的に与えられて
高レベル（正電位）になることからφ2 の転送部のポテ
ンシャルが深くなり、φ1 の転送部に蓄積されていた信
号電荷ｅがφ2 の転送部に転送される。
期間内）Ｔ2 では駆動パルスφ2 が過渡的に与えられて
高レベル（正電位）になることからφ2 の転送部のポテ
ンシャルが深くなり、φ1 の転送部に蓄積されていた信
号電荷ｅがφ2 の転送部に転送される。
【００２８】そして、次の待機期間Ｔ3 で、再び各駆動
パルスφ1 ，φ2 ，φ3 が低レベルになり、信号電荷ｅ
はφ2 の転送部に蓄積されて待機状態となる。
パルスφ1 ，φ2 ，φ3 が低レベルになり、信号電荷ｅ
はφ2 の転送部に蓄積されて待機状態となる。
【００２９】この場合も、図６で示すように、０Ｖが印
加された低レベルのときのポテンシャル状態（Ｉ）で転
送チャネル領域１３の表面は正孔ｈが蓄積された反転状
態となる。この低レベルの状態で正孔ｈの密度は定常状
態になる。転送時、駆動パルスφ1 ，φ2 又はφ3 （即
ち高レベル）が過渡的に与えられると、ポテンシャル状
態（III)に変化するも、過渡状態にある表面の正孔密度
は、定常状態の正孔密度を保ったままとなる。
加された低レベルのときのポテンシャル状態（Ｉ）で転
送チャネル領域１３の表面は正孔ｈが蓄積された反転状
態となる。この低レベルの状態で正孔ｈの密度は定常状
態になる。転送時、駆動パルスφ1 ，φ2 又はφ3 （即
ち高レベル）が過渡的に与えられると、ポテンシャル状
態（III)に変化するも、過渡状態にある表面の正孔密度
は、定常状態の正孔密度を保ったままとなる。
【００３０】上例では、本発明をインターライン転送方
式のＣＣＤ固体撮像素子に適用したが、その他、図９に
示すフレームインターライン転送（ＦＩＴ）方式のＣＣ
Ｄ固体撮像素子２１にも適用することができる。
式のＣＣＤ固体撮像素子に適用したが、その他、図９に
示すフレームインターライン転送（ＦＩＴ）方式のＣＣ
Ｄ固体撮像素子２１にも適用することができる。
【００３１】このフレームインターライン転送方式のＣ
ＣＤ固体撮像素子２１は、図９に示すように、複数の受
光部２２を行列状に配列し、各受光部列の一側にＣＣＤ
構造の垂直転送レジスタ２３を配してなる撮像部２４
と、上記の垂直転送レジスタ２３に対応する複数のＣＣ
Ｄ構造の垂直転送レジスタ２５を有した蓄積部２６と、
水平転送レジスタ２７とを備えて成る。
ＣＤ固体撮像素子２１は、図９に示すように、複数の受
光部２２を行列状に配列し、各受光部列の一側にＣＣＤ
構造の垂直転送レジスタ２３を配してなる撮像部２４
と、上記の垂直転送レジスタ２３に対応する複数のＣＣ
Ｄ構造の垂直転送レジスタ２５を有した蓄積部２６と、
水平転送レジスタ２７とを備えて成る。
【００３２】このＣＣＤ固体撮像素子２１では、受光部
２２で光電変換された信号電荷は、垂直ブランキング期
間内において、読み出しゲート部を介して垂直転送レジ
スタ２３に転送された後、高速転送によって信号電荷が
垂直転送レジスタ２３から蓄積部２６の垂直転送レジス
タ２５へ転送され、ここに一旦蓄積される。その後、水
平ブランキング期間毎に垂直転送レジスタ２５から水平
転送レジスタ２７へ一ライン毎の信号電荷が転送され、
水平映像期間で水平転送レジスタ２７内を転送して電荷
電圧変換された後、出力部２８を通して出力される。
２２で光電変換された信号電荷は、垂直ブランキング期
間内において、読み出しゲート部を介して垂直転送レジ
スタ２３に転送された後、高速転送によって信号電荷が
垂直転送レジスタ２３から蓄積部２６の垂直転送レジス
タ２５へ転送され、ここに一旦蓄積される。その後、水
平ブランキング期間毎に垂直転送レジスタ２５から水平
転送レジスタ２７へ一ライン毎の信号電荷が転送され、
水平映像期間で水平転送レジスタ２７内を転送して電荷
電圧変換された後、出力部２８を通して出力される。
【００３３】このＣＣＤ固体撮像素子２１において、蓄
積部２６の垂直転送レジスタ２５の構成を、前述の図２
に示すと同様の構成とする。そして、この垂直転送レジ
スタ２５の駆動を前述したと同様に、転送チャネル領域
の表面を反転状態として正孔を表面に蓄積し、垂直転送
時にτr 又はτg より短いパルス幅ｔp の駆動パルスを
過渡的に印加し、定常状態の正孔密度を保ったまま表面
ポテンシャルを変化させて信号電荷の電子を転送するよ
うになす。
積部２６の垂直転送レジスタ２５の構成を、前述の図２
に示すと同様の構成とする。そして、この垂直転送レジ
スタ２５の駆動を前述したと同様に、転送チャネル領域
の表面を反転状態として正孔を表面に蓄積し、垂直転送
時にτr 又はτg より短いパルス幅ｔp の駆動パルスを
過渡的に印加し、定常状態の正孔密度を保ったまま表面
ポテンシャルを変化させて信号電荷の電子を転送するよ
うになす。
【００３４】即ち、図１０のポテンシャル図で示すよう
に、グランド電位（例えば０Ｖ）において正孔密度の定
常状態が得られるポテンシャル状態（Ｉ′）と過渡的に
負電位が与えられたときのポテンシャル状態（II′）と
を用いるか、ポテンシャル状態（Ｉ′）と過渡的に正電
位が与えられたときのポテンシャル状態(III′）とを用
いることによって、蓄積部２６の垂直転送レジスタ２５
から水平転送レジスタ２７への電荷転送を行うようにな
す。
に、グランド電位（例えば０Ｖ）において正孔密度の定
常状態が得られるポテンシャル状態（Ｉ′）と過渡的に
負電位が与えられたときのポテンシャル状態（II′）と
を用いるか、ポテンシャル状態（Ｉ′）と過渡的に正電
位が与えられたときのポテンシャル状態(III′）とを用
いることによって、蓄積部２６の垂直転送レジスタ２５
から水平転送レジスタ２７への電荷転送を行うようにな
す。
【００３５】尚、撮像部２４から蓄積部２６への高速転
送は従来と同じ駆動方法でよく、図１０の例では、ポテ
ンシャル状態（II′）とポテンシャル状態(III′）を用
いて行うようにする。
送は従来と同じ駆動方法でよく、図１０の例では、ポテ
ンシャル状態（II′）とポテンシャル状態(III′）を用
いて行うようにする。
【００３６】上述したように、実施例によれば、垂直転
送レジスタ３（又は２５）の転送チャネル領域１３の表
面を反転状態として正孔ｈを表面に蓄積するようにな
し、垂直転送時にはτr 又はτg より短い駆動パルスを
過渡的に印加することにより、定常状態の正孔密度を保
ったまま表面ポテンシャルを変化させて信号電荷である
電子を転送することができる。従って、表面準位からの
電子は表面の正孔と再結合し消滅することにより、垂直
転送レジスタ３（又は２５）でのいわゆる表面準位によ
る暗電流を大幅に低減することができる。
送レジスタ３（又は２５）の転送チャネル領域１３の表
面を反転状態として正孔ｈを表面に蓄積するようにな
し、垂直転送時にはτr 又はτg より短い駆動パルスを
過渡的に印加することにより、定常状態の正孔密度を保
ったまま表面ポテンシャルを変化させて信号電荷である
電子を転送することができる。従って、表面準位からの
電子は表面の正孔と再結合し消滅することにより、垂直
転送レジスタ３（又は２５）でのいわゆる表面準位によ
る暗電流を大幅に低減することができる。
【００３７】尚、上例では埋込み転送チャネルの垂直転
送レジスタに適用したが、その他、表面転送チャネルの
垂直転送レジスタにも本発明は適用できる。又、上例で
は信号電荷を電子としたが、その他、信号電荷を正孔と
し表面に電子を蓄積する構造の垂直転送レジスタにも本
発明は適用できる。
送レジスタに適用したが、その他、表面転送チャネルの
垂直転送レジスタにも本発明は適用できる。又、上例で
は信号電荷を電子としたが、その他、信号電荷を正孔と
し表面に電子を蓄積する構造の垂直転送レジスタにも本
発明は適用できる。
【００３８】
【発明の効果】本発明に係るＣＣＤ固体撮像素子によれ
ば、垂直転送部での表面準位による暗電流を大幅に低減
することができる。
ば、垂直転送部での表面準位による暗電流を大幅に低減
することができる。
【００３９】本発明に係るＣＣＤ固体撮像素子の駆動方
法によれば、垂直転送部での表面準位による暗電流を低
減するように駆動することができる。
法によれば、垂直転送部での表面準位による暗電流を低
減するように駆動することができる。
【図１】本発明に係るＣＣＤ固体撮像素子の一例を示す
構成図である。
構成図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線上の断面図である。
【図３】本発明の駆動方法の一例を示す図２のＢ−Ｂ線
上の断面のポテンシャル図である。
上の断面のポテンシャル図である。
【図４】本発明の駆動方法の一例を示す電荷転送時のポ
テンシャル図である。
テンシャル図である。
【図５】本発明の駆動方法の一例を示す駆動パルスの波
形図である。
形図である。
【図６】本発明の駆動方法の他の例を示す図２のＢ−Ｂ
線上の断面のポテンシャル図である。
線上の断面のポテンシャル図である。
【図７】本発明の駆動方法の他の例を示す電荷転送時の
ポテンシャル図である。
ポテンシャル図である。
【図８】本発明の駆動方法の他の例を示す駆動パルスの
波形図である。
波形図である。
【図９】本発明に係るＣＣＤ固体撮像素子の他の例を示
す構成図である。
す構成図である。
【図１０】図９のＣＣＤ固体撮像素子に係る駆動方法の
例を示すポテンシャル図である。
例を示すポテンシャル図である。
１ ＣＣＤ固体撮像素子、２ 受光部、３ 垂直転送レ
ジスタ、４ 水平転送レジスタ、５ 出力部、１１ ｎ
型半導体基板、１２ ｐ型ウエル領域、１３ｎ型埋込み
転送チャネル領域、１４ 絶縁膜、１５ 転送電極、１
６ ポテンシャルバリア領域、１８ ポテンシャルバリ
ア、ｈ 正孔、ｅ 信号電荷（電子）
ジスタ、４ 水平転送レジスタ、５ 出力部、１１ ｎ
型半導体基板、１２ ｐ型ウエル領域、１３ｎ型埋込み
転送チャネル領域、１４ 絶縁膜、１５ 転送電極、１
６ ポテンシャルバリア領域、１８ ポテンシャルバリ
ア、ｈ 正孔、ｅ 信号電荷（電子）
Claims (2)
- 【請求項１】 垂直転送部における電荷転送領域の各隣
り合う転送電極間に対応する部分に、ポテンシャルバリ
ア領域を有して成り、 前記電荷転送領域の表面を正孔が蓄積された反転状態と
し、 垂直転送時に、正孔の生成、消滅時間より短い駆動パル
スを過渡的に印加し、定常状態の正孔密度を保ったまま
表面ポテンシャルを変化させて電子による信号電荷を転
送させることを特徴とするＣＣＤ固体撮像素子。 - 【請求項２】 垂直転送部における電荷転送領域の各隣
り合う転送部間にポテンシャルバリアを形成し、 前記電荷転送領域の表面を正孔が蓄積された反転状態と
し、 垂直転送時に正孔の生成、消滅時間より短い駆動パルス
を過渡的に印加し、定常状態の正孔密度を保ったまま表
面ポテンシャルを変化させて電子による信号電荷を転送
することを特徴とするＣＣＤ固体撮像素子の駆動方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8056425A JPH09246518A (ja) | 1996-03-13 | 1996-03-13 | Ｃｃｄ固体撮像素子及びその駆動方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8056425A JPH09246518A (ja) | 1996-03-13 | 1996-03-13 | Ｃｃｄ固体撮像素子及びその駆動方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09246518A true JPH09246518A (ja) | 1997-09-19 |
Family
ID=13026751
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8056425A Pending JPH09246518A (ja) | 1996-03-13 | 1996-03-13 | Ｃｃｄ固体撮像素子及びその駆動方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09246518A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7414276B2 (en) | 2003-07-31 | 2008-08-19 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Solid-state image pickup device and charge transfer device |
| JP2008277861A (ja) * | 2008-07-15 | 2008-11-13 | Toshiba Corp | 固体撮像装置および電荷転送装置 |
-
1996
- 1996-03-13 JP JP8056425A patent/JPH09246518A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7414276B2 (en) | 2003-07-31 | 2008-08-19 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Solid-state image pickup device and charge transfer device |
| JP2008277861A (ja) * | 2008-07-15 | 2008-11-13 | Toshiba Corp | 固体撮像装置および電荷転送装置 |
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