JPH0955883A - Drive method for solid-state image pickup element - Google Patents

Drive method for solid-state image pickup element

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JPH0955883A
JPH0955883A JP7204170A JP20417095A JPH0955883A JP H0955883 A JPH0955883 A JP H0955883A JP 7204170 A JP7204170 A JP 7204170A JP 20417095 A JP20417095 A JP 20417095A JP H0955883 A JPH0955883 A JP H0955883A
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JP
Japan
Prior art keywords
vertical transfer
substrate
transfer register
solid
frame shift
Prior art date
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Application number
JP7204170A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kenji Hasegawa
健二 長谷川
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Publication date
Application filed by Sony Corp filed Critical Sony Corp
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Publication of JPH0955883A publication Critical patent/JPH0955883A/en
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  • Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve smears without changing the process condition by changing the peak of the potential in the substrate depth direction to the vertical transfer register side in the frame period when signal electric charge is transferred from an image part to a storage part. SOLUTION: In the frame shift period when signal electric charge is transferred from the image part to the storage part at a high speed, the voltage applied to a substrate 11 is made higher than a normal set value. When the voltage applied to the substrate 11 is made higher, the peak of the potential between a sensor part 2 and a vertical transfer register 4 is practically shifted toward the vertical transfer register 4. Thus, the quantity of reflected light, which is caused by multiple reflection repeated between the substrate surface and a lower end face 19a of a light shielding film 19 or a transfer electrode 18 at the time of oblique incidence of light on the sensor part 2, jumping into a signal electric charge transfer area 16 of the vertical transfer register is reduced. As the result, the substrate voltage is only changed to improve smears.

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、固体撮像素子の駆
動方法に関し、特にイメージ部とは別にストレージ部を
独立に有するフレームインターライン転送(FIT)方
式などの固体撮像素子の駆動方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for driving a solid-state image pickup device, and more particularly to a method for driving a solid-state image pickup device such as a frame interline transfer (FIT) system which has a storage unit separately from an image unit.

【0002】[0002]

【発明が解決しようとする課題】固体撮像素子において
は、そのセンサ部の表面が平坦面として形成されている
ことから、図9から明らかなように、センサ部91に光
が斜めに入射した場合、センサ部91の表面で反射した
光のうち遮光膜92の下端面92aに入射する成分があ
り、その反射光成分が基板表面と遮光膜92の下端面9
2aや転送電極93との間で多重反射を繰り返し、最終
的に垂直転送レジスタ94の信号電荷転送領域95に飛
び込んで光電子を発生し、スミア成分を増加させるとい
う問題がある。
In the solid-state image pickup device, the surface of the sensor portion is formed as a flat surface. Therefore, as is apparent from FIG. 9, when light is obliquely incident on the sensor portion 91. Of the light reflected on the surface of the sensor unit 91, there is a component that is incident on the lower end surface 92a of the light shielding film 92, and the reflected light component is the substrate surface and the lower end surface 9 of the light shielding film 92.
There is a problem in that multiple reflections are repeated between the 2a and the transfer electrode 93, and finally, the photoelectrons are generated by jumping into the signal charge transfer region 95 of the vertical transfer register 94 to increase the smear component.

【0003】このスミア成分については、センサ部91
の表面近傍の実効的な信号電荷の蓄積領域を、垂直転送
レジスタ94の方向(水平方向)に拡げると、その分だ
け信号電荷転送領域95に飛び込む反射光が減少するこ
とになるため、スミア改善に有効であることがわかる。
これを実現する方策として、不純物のプロファイルを変
えることが考えられる。しかしながら、不純物のプロフ
ァイルを変えるためには、プロセス条件の変更が必要で
あり、又工程数も増えることになる。
Regarding the smear component, the sensor unit 91
If the effective signal charge storage area near the surface of the is expanded in the direction of the vertical transfer register 94 (horizontal direction), the reflected light that jumps into the signal charge transfer area 95 will be reduced by that amount, thus improving smear. It turns out to be effective.
As a measure to realize this, changing the profile of impurities can be considered. However, in order to change the profile of impurities, it is necessary to change the process conditions, and the number of steps also increases.

【0004】そこで、本発明は、プロセス条件を変更す
ることなく、スミア改善を実現できる固体撮像素子の駆
動方法を提供することを目的とする。
Therefore, an object of the present invention is to provide a method for driving a solid-state image pickup device which can improve smear without changing the process conditions.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明による固体撮像素
子の駆動方法は、2次元配列された複数個のセンサ部お
よびこれらセンサ部の垂直列ごとに配された複数本の垂
直転送レジスタを有するイメージ部と、イメージ部から
高速転送された信号電荷を蓄積するストレージ部とを具
備する固体撮像素子において、センサ部と垂直転送レジ
スタの間における基板深さ方向のポテンシャルのピーク
を、イメージ部からストレージ部へ信号電荷を高速転送
するフレームシフト期間に垂直転送レジスタ側に変移さ
せるようにする。
A method of driving a solid-state image pickup device according to the present invention comprises a plurality of two-dimensionally arrayed sensor units and a plurality of vertical transfer registers arranged in each vertical column of these sensor units. In a solid-state imaging device including an image section and a storage section that stores signal charges transferred at high speed from the image section, a potential peak in the substrate depth direction between the sensor section and the vertical transfer register is stored from the image section. The signal charges are transferred to the vertical transfer register side during the frame shift period in which the signal charges are transferred at high speed.

【0006】[0006]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照しつつ詳細に説明する。図1は、本発明が
適用される例えばフレームインターライン転送(FI
T)方式CCD固体撮像素子の概略構成図である。図1
において、イメージ部1は、マトリクス状に2次元配列
されて入射光をその光量に応じた電荷量の信号電荷(例
えば、電子)に変換して蓄積する複数個のセンサ部(画
素)2と、これらセンサ部2の垂直列ごとに配されて各
センサ部2から読み出しゲート部3を介して読み出され
た信号電荷を垂直方向に転送する垂直転送レジスタ4と
によって構成されている。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. FIG. 1 shows, for example, a frame interline transfer (FI) to which the present invention is applied.
It is a schematic block diagram of a T) system CCD solid-state image sensor. FIG.
In FIG. 1, the image unit 1 includes a plurality of sensor units (pixels) 2 which are two-dimensionally arranged in a matrix form and convert incident light into signal charges (for example, electrons) having a charge amount corresponding to the light amount and accumulate the signal charges. A vertical transfer register 4 is provided for each vertical column of the sensor units 2 and vertically transfers the signal charges read from each sensor unit 2 through the read gate unit 3.

【0007】一方、イメージ部1とは独立して設けられ
たストレージ部5は、イメージ部1の垂直転送レジスタ
4に対して各列ごとに連続して設けられた複数本の垂直
転送レジスタ6によって構成されており、イメージ部1
において画素単位で光電変換された1フィールド分の信
号電荷を、イメージ部1から高速転送されることによっ
て蓄積する。なお、ストレージ部5は、その全面が例え
ばアルミニウムからなる遮光層(図示せず)によって覆
われている。
On the other hand, the storage section 5 provided independently of the image section 1 is constituted by a plurality of vertical transfer registers 6 continuously provided for each column with respect to the vertical transfer register 4 of the image section 1. It is composed and image part 1
The signal charges for one field, which are photoelectrically converted in pixel units, are accumulated at the high speed transfer from the image unit 1. The entire surface of the storage unit 5 is covered with a light shielding layer (not shown) made of aluminum, for example.

【0008】イメージ部1において、各センサ部2で光
電変換されて得られた信号電荷は、読み出しゲート部3
を介して垂直転送レジスタ4に読み出されかつ当該レジ
スタ4によってストレージ部5に高速転送され、蓄積さ
れる。この高速転送がフレームシフトである。ストレー
ジ部5に蓄積された信号電荷は、垂直転送レジスタ6に
よって1ラインに相当する部分ずつ水平転送レジスタ7
に転送される。この転送がラインシフトである。この1
ライン分の信号電荷は、水平転送レジスタ7にて順次水
平転送される。
In the image section 1, the signal charges obtained by photoelectric conversion in each sensor section 2 are read out by the read gate section 3.
The data is read out to the vertical transfer register 4 via and is transferred at high speed to the storage unit 5 by the register 4 and accumulated. This high-speed transfer is frame shift. The signal charges accumulated in the storage unit 5 are transferred to the horizontal transfer register 7 by the vertical transfer register 6 in units corresponding to one line.
Is forwarded to This transfer is a line shift. This one
The signal charges for the lines are sequentially horizontally transferred by the horizontal transfer register 7.

【0009】なお、本例では、水平転送レジスタ7が1
本の場合の構成を示したが、水平転送レジスタを例えば
2本併置し、1ライン分の信号電荷を2本の水平転送レ
ジスタに振り分けて転送する構成を採ることも可能であ
る。これによれば、水平転送周波数を半減できる利点が
ある。水平転送レジスタ7の転送先の端部には、フロー
ティング・ディフュージョン・アンプ等からなる電荷検
出部8が設けられている。この電荷検出部8は、水平転
送レジスタ7で転送されてきた信号電荷を電気信号に変
換して画像信号として出力する。
In this example, the horizontal transfer register 7 is set to 1
Although the configuration in the case of the book is shown, it is also possible to adopt a configuration in which, for example, two horizontal transfer registers are juxtaposed and the signal charges for one line are distributed and transferred to the two horizontal transfer registers. This has the advantage that the horizontal transfer frequency can be halved. At the end of the transfer destination of the horizontal transfer register 7, a charge detection unit 8 including a floating diffusion amplifier or the like is provided. The charge detection unit 8 converts the signal charge transferred by the horizontal transfer register 7 into an electric signal and outputs it as an image signal.

【0010】ここで、イメージ部1の垂直転送レジスタ
4は垂直転送クロックφIM1〜φIM4によって4相
駆動され、ストレージ部6の垂直転送レジスタ6も同様
に垂直転送クロックφST1〜φST4によって4相駆
動される。また、水平転送レジスタ7は水平転送クロッ
クφH1,φH2によって2相駆動される。
Here, the vertical transfer register 4 of the image section 1 is driven by four phases by the vertical transfer clocks φIM1 to φIM4, and the vertical transfer register 6 of the storage section 6 is also driven by four phases by the vertical transfer clocks φST1 to φST4. . The horizontal transfer register 7 is driven in two phases by the horizontal transfer clocks φH1 and φH2.

【0011】図2は、センサ部2の周辺部分の断面構造
図である。図2において、センサ部2は、N型半導体基
板11上に積層されたPウェル12の表面側に形成され
たP + 型不純物からなる正孔蓄積層13と、その下のN
型不純物からなる信号電荷蓄積層14とからなるHAD
(Hole Accumulated Diode)構造となっており、このHA
D構造を採ることで感度の向上と暗電流の低減を図って
いる。この正孔蓄積層13および信号電荷蓄積層14に
隣接してチャネルストップ部(CS)15が形成されて
いる。
FIG. 2 is a sectional structure of the peripheral portion of the sensor unit 2.
FIG. In FIG. 2, the sensor unit 2 is an N-type semiconductor substrate.
It is formed on the surface side of the P well 12 laminated on the plate 11.
P +Hole accumulation layer 13 made of a type impurity and N underneath
HAD composed of a signal charge storage layer 14 composed of a type impurity
(Hole Accumulated Diode) structure, this HA
By adopting the D structure, the sensitivity is improved and the dark current is reduced.
I have. In the hole storage layer 13 and the signal charge storage layer 14,
The channel stop part (CS) 15 is formed adjacent to
I have.

【0012】垂直転送レジスタ4は、Pウェル12の表
面側に形成された信号電荷転送領域16と、基板表面上
にシリコン酸化膜(SiO2)からなる絶縁層17を介し
て形成されたポリシリコンからなる転送電極18とによ
って構成されている。また、センサ部2と垂直転送レジ
スタ4との間には、センサ部2から垂直転送レジスタ4
へ信号電荷を読み出すための読み出しゲート部3が設け
られており、この読み出しゲート部3のゲート電極とし
て、本例では転送電極18が兼用されている。そして、
センサ部2を除いて読み出しゲート部3、垂直転送レジ
スタ4およびチャネルストップ部15の上方には、絶縁
層17を介して例えばアルミニウムからなる遮光膜19
が、転送電極1の外側を覆うように設けられている。
The vertical transfer register 4 includes a signal charge transfer region 16 formed on the surface side of the P well 12 and a polysilicon formed on the surface of the substrate via an insulating layer 17 made of a silicon oxide film (SiO 2 ). And a transfer electrode 18 composed of. Further, between the sensor unit 2 and the vertical transfer register 4, the sensor unit 2 and the vertical transfer register 4 are connected.
A read gate portion 3 for reading out signal charges is provided, and the transfer electrode 18 is also used as the gate electrode of the read gate portion 3 in this example. And
Above the read gate portion 3, the vertical transfer register 4, and the channel stop portion 15 except for the sensor portion 2, a light shielding film 19 made of, for example, aluminum is provided with an insulating layer 17 interposed therebetween.
Are provided so as to cover the outside of the transfer electrode 1.

【0013】上記構成のFIT方式CCD固体撮像素子
において、半導体基板11には所定の基板電圧Vsub
が加算器20を介して印加されている。加算器20に
は、シャッタパルス発生回路21から発生される所定の
波高値(レベル)のシャッタパルスΔVsubがスイッ
チ22を介して選択的に与えられる。スイッチ22は、
タイミング制御回路23によって開閉制御される。タイ
ミング制御回路23は、水平ブランキング期間中にスイ
ッチ22を閉状態とすることで、センサ部2に蓄積され
た信号電荷を基板11に掃き捨てる電子シャッタ動作を
実現する。
In the FIT CCD solid-state image pickup device having the above structure, the semiconductor substrate 11 has a predetermined substrate voltage Vsub.
Is applied via the adder 20. A shutter pulse ΔVsub having a predetermined peak value (level) generated from a shutter pulse generation circuit 21 is selectively applied to the adder 20 via a switch 22. Switch 22
The timing control circuit 23 controls opening and closing. The timing control circuit 23 closes the switch 22 during the horizontal blanking period to realize an electronic shutter operation of sweeping the signal charges accumulated in the sensor unit 2 to the substrate 11.

【0014】すなわち、通常の動作時には、スイッチ2
2を開状態とすることで、基板11には基板電圧Vsu
bが印加され、これによりセンサ部2には光電変換によ
って信号電荷が蓄積される。一方、電子シャッタ動作時
には、スイッチ22を閉状態とし、基板電圧Vsubに
シャッタパルスΔVsubを重畳して基板11に印加す
ることで、基板側のバリアが崩れ、センサ部2に蓄積さ
れた信号電荷が基板11に掃き出される。図3に、セン
サ部2の縦方向(基板深さ方向)のポテンシャル分布を
示す。同図において、実線が通常動作時を、一点鎖線が
電子シャッタ動作時をそれぞれ示している。
That is, during normal operation, the switch 2
2 is opened so that the substrate voltage Vsu is applied to the substrate 11.
b is applied, and as a result, signal charges are accumulated in the sensor unit 2 by photoelectric conversion. On the other hand, during the electronic shutter operation, the switch 22 is closed, and the shutter pulse ΔVsub is superimposed on the substrate voltage Vsub and applied to the substrate 11, whereby the barrier on the substrate side is broken and the signal charge accumulated in the sensor unit 2 is reduced. It is swept onto the substrate 11. FIG. 3 shows a potential distribution of the sensor unit 2 in the vertical direction (substrate depth direction). In the figure, the solid line indicates the normal operation and the alternate long and short dash line indicates the electronic shutter operation.

【0015】図4は、センサ部2の周辺部分の横方向
(水平方向)のポテンシャル分布図である。同図から明
らかなように、基板11に基板電圧Vsubが印加され
ている通常動作時には、センサ部2および垂直転送レジ
スタ4のポテンシャルが深くなり、図4に実線で示すよ
うに、センサ部2と垂直転送レジスタ4の間にポテンシ
ャルのピーク(山)が形成されるようになっている。そ
して、図5のタイミングチャートにおいて、スミア掃き
出し期間の終了後に、転送電極18に印加される垂直転
送クロックφIM1(図5には、φIM1のみを示す)
に読み出しパルスφROGを立てることで、センサ部2
と垂直転送レジスタ4の間のポテンシャルのピークが崩
れ、センサ部2に蓄積された信号電荷が垂直転送レジス
タ4に読み出されることになる。
FIG. 4 is a lateral (horizontal) potential distribution diagram of the peripheral portion of the sensor unit 2. As is apparent from the figure, during the normal operation in which the substrate voltage Vsub is applied to the substrate 11, the potentials of the sensor unit 2 and the vertical transfer register 4 become deep, and as shown by the solid line in FIG. A potential peak (mountain) is formed between the vertical transfer registers 4. Then, in the timing chart of FIG. 5, the vertical transfer clock φIM1 applied to the transfer electrode 18 after the end of the smear sweeping period (FIG. 5 shows only φIM1).
By setting the read pulse φROG at
The peak of the potential between the vertical transfer register 4 and the vertical transfer register 4 collapses, and the signal charges accumulated in the sensor unit 2 are read out to the vertical transfer register 4.

【0016】次に、本発明の一実施形態について説明す
る。本実施形態では、図5のタイミングチャートにおい
て、イメージ部1からストレージ部5へ信号電荷を高速
転送するフレームシフト期間に、基板11に印加する電
圧を通常の設定値(基板電圧Vsub)よりも高くする
ようにしている。基板11に印加する電圧を高くするこ
とで、図4に点線で示すように、センサ部2のポテンシ
ャルが深くなるため、センサ部2と垂直転送レジスタ4
の間のポテンシャルのピークが、実質的に、垂直転送レ
ジスタ4の方向に変移することになる。
Next, an embodiment of the present invention will be described. In the present embodiment, in the timing chart of FIG. 5, the voltage applied to the substrate 11 is higher than the normal set value (substrate voltage Vsub) during the frame shift period in which the signal charges are transferred from the image unit 1 to the storage unit 5 at high speed. I am trying to do it. By increasing the voltage applied to the substrate 11, the potential of the sensor unit 2 becomes deeper as shown by the dotted line in FIG.
The peak of the potential during the period substantially shifts toward the vertical transfer register 4.

【0017】ところで、イメージ部1からストレージ部
5へ信号電荷を高速転送するフレームシフト期間は、セ
ンサ部2から読み出された垂直転送レジスタ4中の信号
電荷にスミア成分が混入し易い期間でもある。したがっ
て、上述したように、このフレームシフト期間に基板電
圧を通常の設定値よりも高くし、センサ部2と垂直転送
レジスタ4の間のポテンシャルのピークを垂直転送レジ
スタ4側に変移させることで、センサ部2の表面近傍の
実効的な信号電荷の蓄積領域が横方向(水平方向)に拡
がることになる。
By the way, the frame shift period during which the signal charge is transferred from the image section 1 to the storage section 5 at a high speed is also a period in which the smear component is easily mixed in the signal charge in the vertical transfer register 4 read from the sensor section 2. . Therefore, as described above, by setting the substrate voltage higher than the normal set value during this frame shift period and shifting the peak of the potential between the sensor unit 2 and the vertical transfer register 4 to the vertical transfer register 4 side, The effective signal charge storage region near the surface of the sensor unit 2 expands in the lateral direction (horizontal direction).

【0018】これにより、センサ部2に光が斜めに入射
した際に、基板表面と遮光膜19の下端面19aや転送
電極18との間で繰り返される多重反射による反射光
の、垂直転送レジスタ4の信号電荷転送領域16に飛び
込む量が減少する。その結果、従来のようにプロセス条
件を変更しなくても、基板電圧を変更するだけでスミア
改善が可能となる。また、フレームシフト期間は、1フ
ィールド期間に対して時間的に非常に短いため、特性上
の影響も少ない。
As a result, when light is obliquely incident on the sensor unit 2, the vertical transfer register 4 of the reflected light due to the multiple reflections repeated between the substrate surface and the lower end surface 19a of the light-shielding film 19 and the transfer electrode 18. The amount of jumping into the signal charge transfer region 16 is reduced. As a result, smear can be improved only by changing the substrate voltage without changing the process conditions as in the conventional case. Further, since the frame shift period is very short in time with respect to one field period, there is little influence on characteristics.

【0019】本実施形態では、フレームシフト期間に基
板電圧を通常の設定値よりも高く設定するために、シャ
ッタパルスΔVsubを利用している。具体的には、図
2において、タイミング制御回路23は電子シャッタ動
作時の他に、フレームシフト期間でスイッチ22を閉状
態とするように構成されている。これにより、フレーム
シフト期間には、電子シャッタ動作時と同様に、(Vs
ub+ΔVsub)の電圧が基板11に印加されること
になる。
In the present embodiment, the shutter pulse ΔVsub is used to set the substrate voltage higher than the normal set value during the frame shift period. Specifically, in FIG. 2, the timing control circuit 23 is configured to close the switch 22 during the frame shift period in addition to the electronic shutter operation. As a result, during the frame shift period, (Vs
The voltage of (ub + ΔVsub) is applied to the substrate 11.

【0020】なお、上述したように、基板電圧Vsub
にシャッタパルスΔVsubを重畳して基板11に印加
するというやり方は一例に過ぎず、シャッタパルスΔV
subよりも低い電圧を基板電圧Vsubに重畳した
り、Vsub電圧を発生する電源の他に、それよりも高
い電圧を発生する別電源を用意し、フレームシフト期間
ではこの別電源から発せられる電圧を選択して基板11
に印加するなど、他の方法を用いることも可能である。
ただし、シャッタパルスΔVsubを利用することで、
別電源を新たに用意する必要がなく、タイミング制御回
路23のタイミングを変更するだけで対応できるという
利点がある。
As described above, the substrate voltage Vsub
The method of superimposing the shutter pulse ΔVsub on the substrate 11 and applying it to the substrate 11 is only an example.
In addition to a power supply that superimposes a voltage lower than sub on the substrate voltage Vsub, or that generates a Vsub voltage, another power supply that generates a higher voltage is prepared, and the voltage generated from this different power supply is used during the frame shift period. Select board 11
It is also possible to use other methods, such as applying to.
However, by using the shutter pulse ΔVsub,
There is an advantage that it is not necessary to newly prepare a separate power supply, and it can be dealt with only by changing the timing of the timing control circuit 23.

【0021】また、基板電圧Vsubにシャッタパルス
ΔVsubを重畳すると、CCD固体撮像素子の感度が
低下する場合がある。このような場合には、被写体の照
度に応じて選択的にシャッタパルスΔVsubを基板電
圧Vsubに重畳するようにしたり、図5に点線で示す
ように、重畳したシャッタパルスΔVsubを徐々に低
下させるようにすることで感度低下に対処できる。
If the shutter pulse ΔVsub is superimposed on the substrate voltage Vsub, the sensitivity of the CCD solid-state image pickup device may be lowered. In such a case, the shutter pulse ΔVsub may be selectively superimposed on the substrate voltage Vsub according to the illuminance of the subject, or the superimposed shutter pulse ΔVsub may be gradually decreased as indicated by the dotted line in FIG. It is possible to deal with the decrease in sensitivity.

【0022】被写体の照度に応じて選択的にシャッタパ
ルスΔVsubを重畳するやり方の一例としては、被写
体の照度が全体的に明るいときは、多少の感度低下は無
視できることから、フレームシフト期間でスイッチ22
を閉状態にして基板電圧VsubにシャッタパルスΔV
subを重畳することによってスミア改善を優先し、被
写体の照度が全体的に暗いときは、通常駆動時と同様に
フレームシフト期間でもスイッチ22を開状態のままに
して基板電圧VsubにシャッタパルスΔVsubを重
畳しないようにすることで、感度が低下しないようにす
れば良い。これは、照度情報をタイミング制御回路23
に与えることで実現できる。
As an example of a method of selectively superimposing the shutter pulse ΔVsub according to the illuminance of the subject, when the illuminance of the subject is generally bright, a slight decrease in sensitivity can be ignored, so that the switch 22 during the frame shift period.
Is closed and the shutter pulse ΔV is applied to the substrate voltage Vsub.
When smear improvement is prioritized by superimposing the sub, and when the illuminance of the subject is entirely dark, the switch 22 is kept open during the frame shift period as in the normal driving, and the shutter pulse ΔVsub is set to the substrate voltage Vsub. It is sufficient to prevent the sensitivity from decreasing by not overlapping. This is a timing control circuit 23 for illuminance information.
Can be achieved by giving

【0023】次に、本発明の他の実施形態について説明
する。本実施形態では、図6に示すように、垂直転送ク
ロックφIM1〜φIM4,φST1〜φST4および
水平転送クロックφH1,φH2などのタイミング信号
を発生するタイミング発生回路24にレベルシフト回路
25を内蔵させ、イメージ部1からストレージ部5へ信
号電荷を高速転送するフレームシフト期間で、垂直転送
クロックφIM1〜φIM4,φST1〜φST4を通
常の転送時よりも負側にシフトさせるようにする。図7
に、一例として、垂直転送クロックφIM1のみのタイ
ミングチャートを示す。
Next, another embodiment of the present invention will be described. In the present embodiment, as shown in FIG. 6, a level shift circuit 25 is built in a timing generation circuit 24 for generating timing signals such as vertical transfer clocks φIM1 to φIM4, φST1 to φST4 and horizontal transfer clocks φH1 and φH2. The vertical transfer clocks φIM1 to φIM4 and φST1 to φST4 are shifted to the negative side during the frame shift period in which the signal charges are transferred at high speed from the unit 1 to the storage unit 5. Figure 7
As an example, a timing chart of only the vertical transfer clock φIM1 is shown.

【0024】このように、フレームシフト期間で垂直転
送クロックφIM1〜φIM4,φST1〜φST4を
負側にシフトさせると、図8に点線で示すように、垂直
転送レジスタ4のポテンシャルが浅くなるため、センサ
部2と垂直転送レジスタ4の間のポテンシャルのピーク
が、実質的に、垂直転送レジスタ4の方向に変移するこ
とになる。これにより、センサ部2の表面近傍の実効的
な信号電荷の蓄積領域が横方向(水平方向)に拡がるこ
とになる。
As described above, when the vertical transfer clocks φIM1 to φIM4 and φST1 to φST4 are shifted to the negative side during the frame shift period, the potential of the vertical transfer register 4 becomes shallow as shown by the dotted line in FIG. The potential peak between the section 2 and the vertical transfer register 4 is substantially shifted in the direction of the vertical transfer register 4. As a result, the effective signal charge storage region near the surface of the sensor unit 2 expands in the lateral direction (horizontal direction).

【0025】その結果、センサ部2に光が斜めに入射し
た際に、基板表面と遮光膜19の下端面19aや転送電
極18との間で繰り返される多重反射による反射光の、
垂直転送レジスタ4の信号電荷転送領域16に飛び込む
量が減少するため、従来のようにプロセス条件を変更し
なくても、レベルシフト回路25を追加するだけでスミ
ア改善が可能となる。また、フレームシフト期間は、1
フィールド期間に対して時間的に非常に短いため、特性
上の影響も少ない。
As a result, when light is obliquely incident on the sensor portion 2, the reflected light due to the multiple reflections repeated between the substrate surface and the lower end surface 19a of the light shielding film 19 and the transfer electrode 18,
Since the amount of jumping into the signal charge transfer region 16 of the vertical transfer register 4 is reduced, smear can be improved only by adding the level shift circuit 25 without changing the process conditions as in the conventional case. The frame shift period is 1
Since it is very short in time with respect to the field period, there is little influence on the characteristics.

【0026】なお、上記の各実施形態では、フレームシ
フト期間に基板電圧を通常の設定値よりも高く設定する
こと、垂直転送クロックφIM1〜φIM4,φST1
〜φST4を通常の転送時によりも負側にシフトさせる
ことをそれぞれ単独で実施するとしたが、これらを組み
合わせて実施することも可能である。
In each of the above embodiments, the substrate voltage is set higher than the normal set value during the frame shift period, and the vertical transfer clocks φIM1 to φIM4 and φST1 are set.
Although it has been stated that the shift of .about..phi.ST4 to the negative side is carried out independently of the normal transfer, it is also possible to carry out a combination thereof.

【0027】また、上記の各実施形態においては、電子
を信号電荷とするCCD固体撮像素子に適用した場合に
ついて説明したが、正孔を信号電荷とするCCD固体撮
像素子にも同様に適用可能であり、この場合には、正負
の極性を反転して考えれば良い。
Further, in each of the above-described embodiments, the case where the present invention is applied to the CCD solid-state image pickup device in which electrons are used as signal charges has been described. Yes, in this case, the positive and negative polarities may be reversed.

【0028】[0028]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
イメージ部とは別にストレージ部を独立に有する固体撮
像素子において、センサ部と垂直転送レジスタの間にお
ける基板深さ方向のポテンシャルのピークを、イメージ
部からストレージ部へ信号電荷を高速転送するフレーム
シフト期間に垂直転送レジスタ側に変移させるようにし
たことにより、センサ部の表面近傍の実効的な信号電荷
の蓄積領域が水平方向に拡がり、センサ部に光が斜めに
入射した際の垂直転送レジスタへの光の混入を阻止でき
るため、従来のようにプロセス条件を変更しなくても、
スミア改善が可能となる。
As described above, according to the present invention,
In a solid-state imaging device that has a storage unit independently of the image unit, a frame shift period in which the potential peak in the substrate depth direction between the sensor unit and the vertical transfer register is transferred at high speed from the image unit to the storage unit. By shifting to the vertical transfer register side, the effective signal charge storage area near the surface of the sensor part expands horizontally, and when the light obliquely enters the sensor part, the vertical transfer register Since it is possible to prevent the mixing of light, without changing the process conditions as in the past,
Smear can be improved.

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

【図1】本発明が適用されるFIT方式CCD固体撮像
素子の概略構成図である。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a FIT type CCD solid-state imaging device to which the present invention is applied.

【図2】センサ部周辺の断面構造図である。FIG. 2 is a cross-sectional structure diagram around a sensor unit.

【図3】電子シャッタ動作を説明するためのポテンシャ
ル分布図である。
FIG. 3 is a potential distribution diagram for explaining an electronic shutter operation.

【図4】本発明の一実施形態に係るポテンシャル分布図
である。
FIG. 4 is a potential distribution diagram according to an embodiment of the present invention.

【図5】本発明の一実施形態に係るタイミングチャート
である。
FIG. 5 is a timing chart according to an embodiment of the present invention.

【図6】本発明の他の実施形態に係る概略構成図であ
る。
FIG. 6 is a schematic configuration diagram according to another embodiment of the present invention.

【図7】本発明の他の実施形態に係るタイミングチャー
トである。
FIG. 7 is a timing chart according to another embodiment of the present invention.

【図8】本発明の他の実施形態に係るポテンシャル分布
図である。
FIG. 8 is a potential distribution diagram according to another embodiment of the present invention.

【図9】課題を説明するためのセンサ部周辺の断面図で
ある。
FIG. 9 is a cross-sectional view of the periphery of a sensor unit for explaining the problem.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ストレージ部 2 センサ部 4,6 垂直転送レジスタ 5 ストレージ部 7 水平転送レジスタ 1 storage unit 2 sensor unit 4,6 vertical transfer register 5 storage unit 7 horizontal transfer register

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 2次元配列された複数個のセンサ部およ
びこれらセンサ部の垂直列ごとに配された複数本の垂直
転送レジスタを有するイメージ部と、前記イメージ部か
ら高速転送された信号電荷を蓄積するストレージ部とを
具備する固体撮像素子の駆動方法であって、 前記センサ部と前記垂直転送レジスタの間における基板
深さ方向のポテンシャルのピークを、前記イメージ部か
ら前記ストレージ部へ信号電荷を高速転送するフレーム
シフト期間に前記垂直転送レジスタ側に変移させること
を特徴とする固体撮像素子の駆動方法。
1. An image part having a plurality of two-dimensionally arranged sensor parts and a plurality of vertical transfer registers arranged in each vertical column of these sensor parts, and a signal charge transferred at high speed from the image part. A method of driving a solid-state imaging device, comprising: a storage unit for accumulating, wherein a potential peak in a substrate depth direction between the sensor unit and the vertical transfer register is applied to a signal charge from the image unit to the storage unit. A method of driving a solid-state imaging device, characterized in that a shift is made to the vertical transfer register side during a frame shift period of high-speed transfer.
【請求項2】 前記フレームシフト期間に基板電圧を通
常の設定値よりも高く設定することを特徴とする請求項
1記載の固体撮像素子の駆動方法。
2. The method for driving a solid-state image pickup device according to claim 1, wherein the substrate voltage is set higher than a normal set value during the frame shift period.
【請求項3】 前記フレームシフト期間に前記イメージ
部および前記ストレージ部の垂直転送クロックをレベル
シフトすることを特徴とする請求項1記載の固体撮像素
子の駆動方法。
3. The method of driving a solid-state image pickup device according to claim 1, wherein the vertical transfer clocks of the image section and the storage section are level-shifted during the frame shift period.
【請求項4】 前記フレームシフト期間に基板電圧を通
常の設定値よりも高くするとともに、前記イメージ部お
よび前記ストレージ部の垂直転送クロックをレベルシフ
トすることを特徴とする請求項1記載の固体撮像素子の
駆動方法。
4. The solid-state image pickup according to claim 1, wherein the substrate voltage is set higher than a normal set value during the frame shift period, and the vertical transfer clocks of the image section and the storage section are level-shifted. Device driving method.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11103420A (en) * 1997-09-26 1999-04-13 Sony Corp Solid-state image pickup device and driving method therefor
CN100407774C (en) * 2004-09-02 2008-07-30 佳能株式会社 Camera shoot device and control device for same

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