JPS5818368Y2 - solid-state imaging device - Google Patents

solid-state imaging device

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JPS5818368Y2
JPS5818368Y2 JP2069777U JP2069777U JPS5818368Y2 JP S5818368 Y2 JPS5818368 Y2 JP S5818368Y2 JP 2069777 U JP2069777 U JP 2069777U JP 2069777 U JP2069777 U JP 2069777U JP S5818368 Y2 JPS5818368 Y2 JP S5818368Y2
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JP
Japan
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light receiving
shift register
electrode
electrodes
receiving section
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JP2069777U
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Japanese (ja)
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JPS53116221U (en
Inventor
萩原良昭
Original Assignee
ソニー株式会社
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Publication date
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Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、電荷転送素子CTD構成による固体撮像装置
、特にインターライントランスファ一方式による固体撮
像装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a solid-state imaging device using a charge transfer device CTD configuration, and particularly to a solid-state imaging device using an interline transfer type.

本考案の理解を容易にするために先ず一般のインターラ
イントランスファ一方式による固体撮像装置による概略
的構成を第1図を参照して説明するO このインターライントランスファ一方式による固体撮像
装置は、半導体基体、例えばシリコン基体上に夫々絵素
となる複数の受光部1が行(例えば水平)方向及び列(
例えば垂直)方向に配列され、各列の受光部の一惧lに
はCTD、例えばCCD(チャージカプルドデバイス:
電荷結合素子)構成を有する垂直シフトレジスタ2が配
置され、各シフトレジスタ2の一端には同様にCCD構
成を有する共通の水平シフトレジスタ3が設けられる。
In order to facilitate understanding of the present invention, the general configuration of a general solid-state imaging device using one type of interline transfer will be explained with reference to FIG. A plurality of light receiving parts 1 each serving as a picture element are arranged on a substrate, for example a silicon substrate, in a row (for example horizontal) direction and a column (
For example, a CTD (Charge Coupled Device:
A vertical shift register 2 having a charge-coupled device configuration is arranged, and a common horizontal shift register 3 having a CCD configuration is provided at one end of each shift register 2.

そして、各受光部1においてその受光量に応じて生じた
少数キャリアをこれに隣合う垂直シフトレジスタ2へと
転送し、このシフトレジスタ2において垂直方向に各電
荷をシフト(転送)して水平シフトレジスタ3へと順次
その電荷転送を行い、この水平シフトレジスタ3の出力
端子tより1水平ライン毎に順次その信号が取出される
ようになされている。
Minority carriers generated in each light receiving section 1 according to the amount of light received are transferred to an adjacent vertical shift register 2, and in this shift register 2, each charge is shifted (transferred) in the vertical direction and shifted horizontally. The charges are sequentially transferred to the register 3, and the signals are sequentially taken out from the output terminal t of the horizontal shift register 3 for each horizontal line.

更に、この構成による従来の固体撮像装置の受光部1と
これに対応する垂直シフトレジスタ2との具体的構造を
第2図及び第3図を参照して詳細に説明しよう。
Furthermore, the specific structure of the light receiving section 1 and the corresponding vertical shift register 2 of the conventional solid-state imaging device having this configuration will be explained in detail with reference to FIGS. 2 and 3.

この例においては、P型のシリコン基体10の一主面1
0aに臨んで基体10と同導電型を有するもこれに比し
十分高い不純物濃度を有するチャンネルストッパー領域
11が例えば選択的拡散によって形成される。
In this example, one principal surface 1 of a P-type silicon substrate 10 is
Facing 0a, a channel stopper region 11 having the same conductivity type as the substrate 10 but having a sufficiently higher impurity concentration than the substrate 10 is formed by, for example, selective diffusion.

このチャンネルストッパー領域11は、各受光部1とこ
れに対応する垂直シフトレジスタ2との間にこれが欠除
する部分11aを設けるも、受光部1の他部は、これを
とり囲むように、且つ垂直シフトレジスタ2のシフト方
向に沿ってこれに対応する受光部1とは反対側の受光部
との間に延在して形成される。
Although this channel stopper region 11 is provided with a portion 11a between each light receiving section 1 and the corresponding vertical shift register 2, the other portions of the light receiving section 1 are arranged so as to surround this and It is formed extending along the shift direction of the vertical shift register 2 between the corresponding light receiving section 1 and the light receiving section on the opposite side.

そして、半導体基体10の主面10a上には、例えば5
i02よりなる絶縁層12が全面的に被着される。
For example, on the main surface 10a of the semiconductor substrate 10, 5
An insulating layer 12 of i02 is applied over the entire surface.

この絶縁層12上の、受光部1とこれに隣合う垂直シフ
トレジスタ2との間のチャンネルストッパー領域11の
欠除部11a上には例えば各垂直ライン上の受光部1に
対して共通にゲート電極13を被着する。
On this insulating layer 12, on the cutout part 11a of the channel stopper region 11 between the light receiving section 1 and the vertical shift register 2 adjacent thereto, a gate is provided in common to the light receiving section 1 on each vertical line. Electrode 13 is applied.

又、各垂直シフトレジスタ2は、各受光部1に対応して
ストレージゲート電極14Aとトランスファゲート電極
14Bとが夫々各垂直シフトレジスタ2に対して共通に
矢印aで示すシフト方向(垂直方向)に交わる方向(即
ち水平方向)に沿って且つ各受光部1上を跨ることがな
いようなパターンに形成する。
In addition, each vertical shift register 2 has a storage gate electrode 14A and a transfer gate electrode 14B corresponding to each light receiving section 1, respectively, in a common shift direction (vertical direction) indicated by an arrow a with respect to each vertical shift register 2. The pattern is formed along the intersecting direction (that is, the horizontal direction) so as not to straddle each light receiving section 1.

この場合、シフトレジスタ2における絶縁層12の、ス
トレージゲート電極14A下に介在される部分と、トラ
ンスファーゲート電極14B下に介在される部分とでは
、その厚さが相違し、両ゲート電極14A及び14B下
における閾値電圧が相違するようになされていて、両者
に同一の電圧が印加された場合に於いて、少数キャリヤ
(電子)に対するポテンシャルがストレージゲート電極
14A下に於いてはトランスファゲート電極14B下に
比し深いポテンシャルの井戸が生ずるようになされてい
る。
In this case, the thickness of the insulating layer 12 in the shift register 2 is different between the portion located under the storage gate electrode 14A and the portion located under the transfer gate electrode 14B. When the same voltage is applied to both, the potential for minority carriers (electrons) is different under the storage gate electrode 14A and under the transfer gate electrode 14B. It is designed to create a relatively deep well of potential.

又、各電極14A及び14B上を覆って例えば5i02
よりなる絶縁層15が被着され、これの上に透明電極例
えばネサより成るセンサー電極16が、少くとも受光部
1上を覆って全面的に被着される。
Further, each electrode 14A and 14B is covered with, for example, 5i02.
An insulating layer 15 is deposited on top of this, and a transparent electrode 16, for example, a sensor electrode 16 made of NESA, is deposited over the entire surface of the light-receiving section 1 at least.

17は遮光体で、この遮光体17には、受光部1上に窓
が穿設されている。
Reference numeral 17 denotes a light shielding body, and the light shielding body 17 has a window formed above the light receiving section 1 .

19は、オーバーフロードレイン領域で、各受光部1の
少くとも一部に隣接して設けられた基体10と異なる導
電型、この例に於いてはN型の領域よりなり強い光の入
射によって生ずる過剰のキャリヤを取り去るに供するも
のである。
Reference numeral 19 denotes an overflow drain region, which is provided adjacent to at least a portion of each light receiving section 1 and is of a conductivity type different from that of the base 10, in this example an N type region, and is a region where excessive light is generated due to the incidence of strong light. It serves to remove the carrier.

このような構成において、各受光部1に対応して隣り合
う対となるストレージゲート電極14Aとトランスファ
ゲート電極14Bとは、互いに接続されて電極14が形
成される。
In such a configuration, an adjacent pair of storage gate electrodes 14A and transfer gate electrodes 14B corresponding to each light receiving section 1 are connected to each other to form electrodes 14.

そして1つ置きの電極14は、交互に接続され夫々端子
t□、t2が導出される。
Then, every other electrode 14 is connected alternately to lead out terminals t□ and t2, respectively.

このような構成による固体撮像装置において飛び越し走
査による信号読み出しを行う場合について説明するに、
先ずその受光期間、即ち垂直及び水平のシフトレジスタ
2及び3において電荷転送を行っている間においては、
受光部1とシフトレジスタ2間のゲート電極13には例
えば電圧を与えないOv状態となし、この状態でセンサ
ー電極16に所定の正の電圧v8を与えると、この電圧
v8に応じて基体10の表面における少数キャリヤ(電
子)に対するポテンシャルは、第3図中破線18に示す
ように、受光部1下においてポテンシャルの井戸が生ず
る。
To explain the case where signal readout is performed by interlaced scanning in a solid-state imaging device with such a configuration,
First, during the light reception period, that is, during the charge transfer in the vertical and horizontal shift registers 2 and 3,
For example, if the gate electrode 13 between the light receiving section 1 and the shift register 2 is in an Ov state in which no voltage is applied, and a predetermined positive voltage v8 is applied to the sensor electrode 16 in this state, the voltage of the base 10 changes depending on this voltage v8. Regarding the potential for minority carriers (electrons) on the surface, a potential well is generated under the light receiving section 1, as shown by the broken line 18 in FIG.

従って、この状態に於いて受光部1に光が入射するとこ
の光に応じて生じた少数キャリヤがポテンシャル18の
井戸に蓄積されてここにおけるポテンシャルが上がって
くるが、ゲート電極13下にはポテンシャルのバリアー
8aが生じているので、これがシフトレジスタ2へと流
れ込むことが阻止される。
Therefore, when light enters the light receiving section 1 in this state, minority carriers generated in response to this light are accumulated in the well of the potential 18 and the potential here rises, but there is no potential below the gate electrode 13. The barrier 8a prevents this from flowing into the shift register 2.

この状態で、先ず第1番目(奇数番目のフィールドに於
いては端子t0に正の電圧φ1を与え、端子t2に例え
ばOvの電圧を与える。
In this state, first, in the first (odd-numbered field), a positive voltage φ1 is applied to the terminal t0, and a voltage of Ov, for example, is applied to the terminal t2.

そして、ゲート電極13に所定の正の電圧V、を与える
と、そのバリアー8aが、第3図において鎖線18′に
示すように低下し、一方所定の正の電圧φ1が与えられ
ているストレージゲート電極14A下にはポテンシャル
の井戸が生ずるので、受光部1に蓄えられてイタ電荷は
、シフトレジスタ2のこのストレージゲート電極14A
下へと転送される。
When a predetermined positive voltage V is applied to the gate electrode 13, the barrier 8a is lowered as shown by the chain line 18' in FIG. 3, while the storage gate to which the predetermined positive voltage φ1 is applied Since a potential well is generated under the electrode 14A, iterative charges stored in the light receiving section 1 are transferred to the storage gate electrode 14A of the shift register 2.
transferred to the bottom.

この状態で端子t□及びt2に2相のクロックφ1 、
φ2を順次印加すれば、通常の2相クロツク型CCDに
おけると同様に所定の方向、第2図において矢印aに示
す方向へとその電荷が転送され、第1図について説明し
た水平シフトレジスタ3へとその電荷が転送される。
In this state, two-phase clock φ1 is applied to terminals t□ and t2,
By sequentially applying φ2, the charge is transferred in a predetermined direction, the direction shown by arrow a in FIG. and its charge is transferred.

そして、次の偶数番目のフィールドにおいては、前述し
たとは逆に端子t1にOV1端子t2に正の電圧φ2を
与えることによって、他の1つ置きの受光部1の電荷を
シフトレジスタ2へと転送することができるので、この
シフトレジスタ2において端子t 及びt2に2相のク
ロツク電圧を印加すれば、これを矢印aの方向へと転送
して水平シフトレジスタ3へと転送し得るものである。
Then, in the next even-numbered field, contrary to what has been described above, by applying a positive voltage φ2 to the terminal t1 and OV1 and the terminal t2, the charges in every other light receiving section 1 are transferred to the shift register 2. Therefore, if two-phase clock voltages are applied to terminals t and t2 in shift register 2, this can be transferred in the direction of arrow a and transferred to horizontal shift register 3. .

このような構成によるインターライントランスファ一方
式による固体撮像装置の受光部1と、これに対応する垂
直シフトレジスタ2との配置関係は、第4図に模式的に
示すように、各受光部1に対して、2つの電極14A及
び14Bが配置され、更に各受光部1とシフトレジスタ
2との間にゲート電極13が配置された複雑な構成を有
している○したがって、この場合同一絵素の数に対して
占有する面積が犬となるか同一面積に対して収容できる
絵素の数が制限される。
As schematically shown in FIG. 4, the arrangement relationship between the light receiving section 1 of the solid-state imaging device using interline transfer type with such a configuration and the corresponding vertical shift register 2 is as shown schematically in FIG. On the other hand, it has a complicated configuration in which two electrodes 14A and 14B are arranged, and a gate electrode 13 is further arranged between each light receiving section 1 and the shift register 2. Therefore, in this case, the same picture element Either the area occupied by the number of pixels becomes too large, or the number of picture elements that can be accommodated in the same area is limited.

又、上述の構成による場合、隣り合う電極14間には、
異なる電圧即ち2相のクロックφ0.φ2を与えるもの
であるが、実際上、二の装置を製造する場合、その各電
極14の各ストレージゲート電極14Aは共通の導電層
によって構成され、各トランスファゲート電極14Bは
他の共通の導電層によって形成されるので、両組の隣り
合う電極間に短絡事故が生じる虞れも出てくる。
Furthermore, in the case of the above-described configuration, there is a space between adjacent electrodes 14,
Clock φ0. of different voltages, that is, two phases. φ2, but in practice, when two devices are manufactured, each storage gate electrode 14A of each electrode 14 is constituted by a common conductive layer, and each transfer gate electrode 14B is constituted by another common conductive layer. Therefore, there is a risk that a short circuit may occur between adjacent electrodes of both sets.

本考案は、上述した諸欠点を全排することができるよう
にした新規な固体撮像装置を提供せんとするものである
The present invention aims to provide a novel solid-state imaging device that can completely eliminate the above-mentioned drawbacks.

即ち、本考案に於いては、第1図に説明したように、イ
ンターライントランスファ方式によるも、その受光部1
と垂直シフトレジスタ2との電極の配置構成を特殊に選
定し、パターンの簡易化、従って単位面積当りの絵素の
増大若しくは面積の縮少化、更に電極相互の短絡事故を
回避することができるようにしたものである。
That is, in the present invention, as explained in FIG.
By specially selecting the arrangement of the electrodes of the vertical shift register 2 and the vertical shift register 2, it is possible to simplify the pattern, thereby increasing the number of picture elements per unit area or reducing the area, and further avoiding short-circuit accidents between the electrodes. This is how it was done.

先ず、第5図を参照して本考案装置の概略構成を説明す
るに、本考案においては、複数の受光部1が配列された
配列ラインに沿うシフトレジスタ、例えば垂直シフトレ
ジスタ2を3相クロック型構成即ち、第1、第2及び第
3の電極21A、21B及び21Cが順次配列される構
成となす。
First, the schematic configuration of the device of the present invention will be explained with reference to FIG. The mold configuration is such that the first, second and third electrodes 21A, 21B and 21C are arranged in sequence.

そして受光部1の共通の配列ライン、例えば垂直ライン
において隣り合う対の受光部S1及びS2に対して、垂
直シフトレジスタ2を構成する1組の3相の電極、即ち
第1、第2及び第3の電極21A。
Then, a set of three-phase electrodes constituting the vertical shift register 2, that is, first, second, and 3 electrode 21A.

21B、21Cが1組づつ対応するように設ける。21B and 21C are provided so as to correspond to each other.

そして、各受光部1(Sl及びS2)とこれに対応する
垂直シフトレジスタ2間のゲート電極として、この垂直
シフトレジスタ2を構成する2つの電極例えば第1の電
極21A第2の電極21B自体を対応する受光部S1
、S2に1で延在させることによって形成する。
As a gate electrode between each light receiving section 1 (Sl and S2) and the corresponding vertical shift register 2, two electrodes constituting this vertical shift register 2, for example, the first electrode 21A and the second electrode 21B themselves are used. Corresponding light receiving section S1
, S2 by 1.

次に、第6図ないし第8図を参照して本考案の一実施例
を詳細に説明するに、第6図は本考案装置の受光部1と
、これに対応する垂直シフトレジスタ2との関係を示す
一部の拡大上面図で、第7図及び第8図は、第6図の■
−■線上及び■−■線上の断面図である。
Next, an embodiment of the present invention will be explained in detail with reference to FIGS. 6 to 8. FIG. 6 shows the light receiving section 1 of the device of the present invention and the corresponding vertical shift register 2. Figures 7 and 8 are partially enlarged top views showing the relationship.
They are cross-sectional views on the line -■ and the line ■-■.

この例においても、例えばP型の半導体基体20を設け
、その−主面20aに臨んで基体20と同導電型の例え
ばP型を有する高不純物濃度のチャンネルストッパー領
域22を、例えば選択的拡散、或いはイオノ注入法等の
周知の技術によって形成するにのチャンネルストッパー
領域22は、通常のように各ライン(例えば垂直ライン
)上の受光部1とこれに対応することのない垂直シフト
レジスタ間にそのシフト方向即ち垂直方向に延長して形
成すると共に、各受光部1をとり囲み、且つ各受光部1
とこれに対応する垂直シフトレジスタ2間に欠除部22
aを形成したパターンとなす。
In this example as well, a P-type semiconductor substrate 20 is provided, and a high impurity concentration channel stopper region 22 having the same conductivity type as the substrate 20, e.g. P type, is formed facing the main surface 20a of the substrate 20 by selective diffusion, for example. Alternatively, the channel stopper region 22 formed by a well-known technique such as ion implantation may be formed between the light receiving section 1 on each line (for example, a vertical line) and a vertical shift register that does not correspond thereto, as usual. It is formed to extend in the shift direction, that is, in the vertical direction, and surrounds each light receiving section 1, and each light receiving section 1
A deletion portion 22 is provided between the vertical shift register 2 and the corresponding vertical shift register 2.
A is formed into a pattern.

又23はオーバーフロードレイン領域で、基体10と異
なる導電型、この例においてはN型の領域よりなり、各
受光部1の各ライン即ち例えば垂直方向に延長して形成
される。
Reference numeral 23 denotes an overflow drain region, which is a region of a conductivity type different from that of the base body 10, in this example an N type, and is formed to extend in each line of each light receiving section 1, that is, in the vertical direction, for example.

この場合、このオーバーフロードレイン領域23と各受
光部1とが隣接し得るようにチャンネルストッパー領域
22には欠除部22bが形成されている。
In this case, a cutout 22b is formed in the channel stopper region 22 so that the overflow drain region 23 and each light receiving section 1 can be adjacent to each other.

基体20の主面20a上には、例えば5i02よりなる
絶縁層23を周知の技術によって被着し、これの上に第
1の導電層を先ず全面的に被着する。
An insulating layer 23 made of, for example, 5i02 is deposited on the main surface 20a of the base body 20 by a well-known technique, and a first conductive layer is first deposited over the entire surface thereof.

この第1の導電層は、例えば不純物がドープされた多結
晶シリコン層より構成し得る。
This first conductive layer may be composed of, for example, a polycrystalline silicon layer doped with impurities.

そしてこの第1の導電層をフォトエツチングして不要の
部分を除去して所要のパターンの第1の電極21Aを形
成するものであるが、この第1の電極21Aは、少くと
も各垂直シフトレジスタ2の、その両側のチャンネルス
トッパー領域22によって規定された領域の全幅に渡り
、且つ各垂直シフトレジスタ2の垂直シフト方向に関し
て所要の長さ11を有するもこの各垂直シフトレジスタ
2における垂直方向に関して所要の長さ11を有する欠
除部21aを形成し、更に各シフトレジスタ2に対応ス
る1つ置きの受光部S1に対して設けられたチャンネル
ストッパー領域22の欠除部22a上に跨るように形成
する。
This first conductive layer is then photo-etched to remove unnecessary portions to form a first electrode 21A in a desired pattern. 2, over the entire width of the area defined by the channel stopper regions 22 on both sides thereof, and having the required length 11 with respect to the vertical shift direction of each vertical shift register 2. A cutout part 21a having a length of 11 is formed, and the cutout part 21a is formed so as to extend over the cutout part 22a of the channel stopper area 22 provided for every other light receiving part S1 corresponding to each shift register 2. Form.

次に、例えば熱酸化によってこの第1の電極21Aを形
成する多結晶シリコン層の表面を熱酸化してS 102
よりなる絶縁層24を形成し、これの上に第2の電極2
1Bを形成するために、同様に不純物がドープされた多
結晶シリコン層を全面的に被着し、これに対してフォト
エツチングを行なって所要のパターンの第2の電極21
Bを形成する。
Next, the surface of the polycrystalline silicon layer forming the first electrode 21A is thermally oxidized, for example, by S102.
An insulating layer 24 is formed, and a second electrode 2 is formed on this.
1B, a polycrystalline silicon layer doped with impurities is deposited over the entire surface and photoetched to form the second electrode 21 in the desired pattern.
Form B.

この第2の電極21Bは、少くとも第1の電極21Aの
欠除部21aの一端部の第1の電極21Aと隣接する部
分上にシフトレジスタ2の全幅に渡って形成すると共に
、他の1つ置きの受先部S2に対して設けられたチャン
ネルストッパー領域22の欠除部22a上に跨って形成
する。
The second electrode 21B is formed over the entire width of the shift register 2 at least on a portion of one end of the cutout 21a of the first electrode 21A adjacent to the first electrode 21A, and is formed over the entire width of the shift register 2. It is formed over the cutout portion 22a of the channel stopper region 22 provided for the alternate receiving portion S2.

この第2の電極21Bには、第1の電極21Aの欠除部
21a上の他生部上に欠除部21bを形成する。
In this second electrode 21B, a cutout 21b is formed on the other part on the cutout 21a of the first electrode 21A.

同様にして、この第2の電極21Bの表面を例えば熱酸
化して絶縁層25によって覆い、これの上に第3の電極
21Cを構成する導電層を被着する。
Similarly, the surface of the second electrode 21B is covered with an insulating layer 25 by thermal oxidation, for example, and a conductive layer constituting the third electrode 21C is deposited thereon.

この導電層は、前述したと同様に低比抵抗の多結晶シリ
コン層より形成し得る。
This conductive layer can be formed from a low resistivity polycrystalline silicon layer as described above.

この第3の電極21 Cは少くとも各垂直シフトレジス
タ2の第2の電極21Bの欠除部21b上を覆うように
例えば各垂直シフトレジスタ2の延長上にその全幅に亘
って形成し得る。
The third electrode 21C may be formed, for example, over the entire width of each vertical shift register 2 so as to cover at least the cutout portion 21b of the second electrode 21B of each vertical shift register 2.

尚、第1、第2及び第3の電極21A、21B21Cを
夫々光透過性の多結晶シリコン層より形成する場合にお
いても、これら電極21 A、21B及び21Cは、受
光部1には跨ることがないようにすることが望1れ、こ
のようにするときは、多結晶シリコン層を通じて受光す
る場合の短波長側の感度の低下を回避できる。
Note that even when the first, second, and third electrodes 21A, 21B, and 21C are respectively formed from light-transmitting polycrystalline silicon layers, these electrodes 21A, 21B, and 21C cannot straddle the light receiving section 1. It is desirable to avoid this, and when doing so, it is possible to avoid a decrease in sensitivity on the short wavelength side when receiving light through a polycrystalline silicon layer.

そして、少くとも受光部1上に透明導電層、例えばネサ
より成るセンサー電極27を形成する。
Then, a sensor electrode 27 made of a transparent conductive layer, for example NESA, is formed at least on the light receiving section 1.

このセンサー電極27は、基体2o上に電極21C上を
含んで全面的に例えばSiOより成る絶縁層26を介し
て全面的に被着し得る。
The sensor electrode 27 can be entirely deposited on the substrate 2o, including the electrode 21C, with an insulating layer 26 made of, for example, SiO interposed therebetween.

そして基体20上を遮光体28によって覆う。Then, the base body 20 is covered with a light shielding body 28.

この遮光体28には窓28aを穿設して受光部1(Sl
及びS2)を外部に露出させる。
A window 28a is bored in this light shielding body 28, and the light receiving part 1 (Sl
and S2) are exposed to the outside.

jAt tB 、tc及びt8は夫々第1電極21A第
2電極21B1第3電極21C及びセンサー電極27よ
り導出した端子である。
jAt tB , tc and t8 are terminals led out from the first electrode 21A, second electrode 21B1, third electrode 21C and sensor electrode 27, respectively.

このような構成によれば、第2の電極21B又は第3の
電極21Cの、第1の電極21A又は第2の電極21B
上に形成された部分は、その磁界がこれら電極21A又
は21Bによって遮ぎられて基体20に影響を与えるこ
とがないので、各シフトレジスタ2には、実質的にその
シフト方向、即ちこれに対応する受光部1の配列方向(
垂直方向)に沿って順次交互に、基体2oの面20a上
に、絶縁層を介して第1の電極21A42の電極21B
−第3の電極21Cが配列されて第1、第2、第3の転
送領域T 、T 、T が順次配列された構成と
なる。
According to such a configuration, the first electrode 21A or the second electrode 21B of the second electrode 21B or the third electrode 21C
Since the magnetic field of the portion formed above is blocked by these electrodes 21A or 21B and does not affect the base body 20, each shift register 2 has a magnetic field substantially in the shift direction, that is, in the corresponding direction. The arrangement direction of the light receiving sections 1 (
The electrodes 21B of the first electrodes 21A42 are sequentially and alternately placed on the surface 20a of the base 2o via the insulating layer along the vertical direction).
- The third electrode 21C is arranged, and the first, second, and third transfer regions T 1 , T 2 , and T 2 are sequentially arranged.

そして、第1の電極21 A、及び第2の電極21Bが
、夫々各シ、フトレジスタ2と、これと対応する1つ置
きの受光部s1及び82間に延び夫々ゲート部G1及び
G2を形成する構造となる。
The first electrode 21A and the second electrode 21B extend between each shift register 2 and every other corresponding light receiving section s1 and 82 to form gate sections G1 and G2, respectively. The structure is as follows.

次に、この構成による本考案装置の動作を第9図を参照
して説明する。
Next, the operation of the device according to the present invention having this configuration will be explained with reference to FIG.

第9図A、B、C及びDは夫々端子1 .1 .1
及びt 即ち第1、第2、第3の電極21A、21B、
21C及びセンサー電極27への印加電圧図である。
9A, B, C and D are terminals 1. 1. 1
and t, that is, the first, second, and third electrodes 21A, 21B,
21C and a voltage diagram applied to the sensor electrode 27. FIG.

先ず、今端子t 即ちセンサー電極に正の所要の電圧、
例えばIOVを与えた状態を想定すると、この時受光部
1下には少数キャリヤ(電子)に対するポテンシャルの
井戸が生ずるので、窓28aを通じて受光した受光部に
応じた少数キャリヤ(電子)がここに蓄積される。
First, the required positive voltage is now applied to the terminal t, i.e. the sensor electrode.
For example, assuming a state in which IOV is applied, a potential well for minority carriers (electrons) is generated under the light receiving part 1, so minority carriers (electrons) corresponding to the light receiving part received through the window 28a are accumulated here. be done.

そして、先ず奇数番目のフィールドでは1つ置きの受光
部S のキャリヤ即ち信号電荷をとり出す。
First, in odd-numbered fields, carriers, that is, signal charges, are extracted from every other light receiving section S.

これがため、先ず、この受光部S1の信号電荷を、これ
に対応する垂直シフトレジスタ2へと、期間r 例え
ば垂直ブランキング期間において転送させる。
Therefore, first, the signal charge of this light receiving section S1 is transferred to the corresponding vertical shift register 2 during a period r, for example, a vertical blanking period.

この転送は、先ず端子t 及びt 即ち第1及び第2の
電極21A及び21Bに正の所要電圧例えばIOVを与
え、端子t 、即ち第3の電極21Cをovとする。
In this transfer, first, a required positive voltage, for example, IOV, is applied to the terminals t 1 and t 2 , that is, the first and second electrodes 21A and 21B, and the terminal t 2 , that is, the third electrode 21C is set to ov.

そして、この状態でセンサー電極27の電圧をOvへと
変化させる。
Then, in this state, the voltage of the sensor electrode 27 is changed to Ov.

かくすると、第1及び第2の電極21A及び21Bが形
成されて成るゲート部G 及びG と、シフトレジスタ
2の第1及び第2の転送領域T 及びT においては、
信号電荷に対しポテンシャルの谷が生じ、第3の電極2
1Cが形成された第3の転送領域T3においては、ポテ
ンシャルのバリアが生ずる。
Thus, in the gate parts G 1 and G 2 where the first and second electrodes 21A and 21B are formed, and the first and second transfer regions T 1 and T 2 of the shift register 2,
A potential valley is generated for the signal charge, and the third electrode 2
A potential barrier occurs in the third transfer region T3 where 1C is formed.

したがって、1つ置きの受光部S に生じた信号電荷は
、ゲート部G0とこれを通じて連らなるシフトレジスタ
2の第1及び第2の転送領域T 及びT に移行される
が、他の1つ置きの受光部S に生じた信号電荷は、ゲ
ート部G2を通じて連なるシフトレジスタ2の第3の転
送領域T にポテンシャルのバリアが生じていることか
らこれがシフトレジスタ2へと移行することができない
Therefore, the signal charges generated in every other light receiving section S are transferred to the gate section G0 and the first and second transfer regions T and T of the shift register 2 connected through this, but The signal charges generated in the other light receiving section S cannot be transferred to the shift register 2 because a potential barrier is generated in the third transfer region T 2 of the shift register 2 which is continuous through the gate section G2.

次に、第2、第3の電極21B、21Cとセンサー電極
27への印加電圧はそのtxに保持し第1の電極21A
への印加電圧をOvとする。
Next, the voltage applied to the second and third electrodes 21B, 21C and the sensor electrode 27 is maintained at that tx, and the voltage applied to the first electrode 21A is
Let Ov be the applied voltage.

かくすると、先に述べた受光部S1よりの信号電荷は、
シフトレジスタ2の第2の領域T2にのみ集められる。
Thus, the signal charge from the light receiving section S1 mentioned above is
They are collected only in the second area T2 of the shift register 2.

その後は、シフトレジスタ2のシフト期間τS□例えば
1垂直有効走査期間において、第9図A、B及びCに示
すように、3相のクロック電圧φ0.φ2゜φ3を第1
、第2、第3の電極21A、21B。
Thereafter, during the shift period τS□ of the shift register 2, for example, one vertical effective scanning period, as shown in FIGS. 9A, B, and C, three-phase clock voltages φ0. φ2゜φ3 first
, second and third electrodes 21A, 21B.

21Cに与えて、その各水平ブランキング期間で、順次
信号電荷を次段の転送領域へと転送し、即ち第6図及び
第8図に矢印すで示す方向へとシフトし、図示しないで
水平シフトレジスタへと転送する。
21C, and in each horizontal blanking period, the signal charges are sequentially transferred to the next stage transfer area, that is, shifted in the direction already shown by the arrows in FIGS. Transfer to shift register.

この場合、シフトレジスタ2において、その信号電荷が
そのシフト方向すとは反対方向に流れないようにするこ
とはもとより、第1及び第2の電極21A及び21Bを
第1及び第2のゲート部G1及びG2のゲート電極に兼
ねしめていることから、このシフト中に信号電荷がゲー
ト部G1及びG2を通じて受光部1(Sl及びS2)に
流れ込むことがないように、そのクロック電圧の位相と
波形を選定する。
In this case, in the shift register 2, in addition to preventing the signal charge from flowing in the opposite direction to the shift direction, the first and second electrodes 21A and 21B are connected to the first and second gate portions G1. Since the clock voltage also serves as the gate electrode of G1 and G2, the phase and waveform of the clock voltage are selected so that the signal charge does not flow into the light receiving part 1 (Sl and S2) through the gate parts G1 and G2 during this shift. do.

即ち、少くとも第1及び第2の電極21A及び21Bへ
の電圧が正の電圧(例えば+10v)からOvへと変化
する途上でこれの次段の電極21B、21C,21Aが
正の電圧へと変化するようになす。
That is, at least while the voltage to the first and second electrodes 21A and 21B changes from a positive voltage (for example, +10V) to Ov, the electrodes 21B, 21C, and 21A at the next stage change to a positive voltage. Let it change.

したがって、第1〜第3の電極へのクロック電圧の波形
は、第9図A〜Cの実線図示のように台形状となすこと
もできるし、破線図示のように階段状となすこともでき
る。
Therefore, the waveforms of the clock voltages applied to the first to third electrodes can be trapezoidal as shown by the solid lines in FIGS. 9A to 9C, or stepwise as shown by the broken lines. .

更に、第3の電極21Cに対するクロック電圧は細鎖線
図示のように矩形状となすこともできる。
Furthermore, the clock voltage applied to the third electrode 21C can also have a rectangular shape as shown by the thin chain line.

尚、この期間τSにおいては、センサー電極27には、
正の電圧を与え置く。
Note that during this period τS, the sensor electrode 27 has:
Apply positive voltage.

そして、次の偶数番目のフィールドでは、他の1つ置き
の受光部S2の受光によって生じた少数キャリヤ(電子
)即ち信号電荷をシフトレジスタ2へと期間τT2 、
即ち次の垂直ブランキング期間において転送する。
Then, in the next even-numbered field, the minority carriers (electrons), that is, signal charges generated by the light reception by the other every other light receiving section S2 are transferred to the shift register 2 for a period τT2.
That is, the data is transferred during the next vertical blanking period.

この転送は、第9図A及びCに示すように端子tA及び
tc1即ち第1及び第3の電極21A及び21Cに正の
所要電圧例えば+IOVを与え、第9図Bに示すように
、端子tB即ち第2の電極21BをOVとする。
This transfer is performed by applying a positive required voltage, for example +IOV, to the terminals tA and tc1, that is, the first and third electrodes 21A and 21C, as shown in FIGS. That is, the second electrode 21B is set to OV.

そしてこの状態でセンサー電極27の電圧をOvへと変
化させる。
In this state, the voltage of the sensor electrode 27 is changed to Ov.

かくすると、第1及び第3の電極21A及び21Cが形
成されて戊るゲート部G2と、シフトレジスタ2の第1
及び第3の転送領域T0及びT3においては、信号電荷
に対するポテンシャルの谷が生じ、第2の電極21Bが
形成されたゲ−tlG1と、第2の転送領域T2におい
てし1、ポテンシャルのバリアが生ずる。
In this way, the first and third electrodes 21A and 21C are formed and the gate part G2 and the first gate part G2 of the shift register 2 are formed.
In the third transfer regions T0 and T3, a potential valley with respect to the signal charge occurs, and a potential barrier occurs in the gate tlG1 where the second electrode 21B is formed and the second transfer region T2. .

したがって、1つ置きの受光部S2に生じた信号電荷の
みが、ゲート部G2とこれを通じて連らなるシフトレジ
スタ2の第3及び第1の転送領域T3及びToに移行さ
れるが、他の1つ置きの受光部S0に生じた信号電荷は
、ゲート部G□にポテンシャルのバリアが生じているこ
とからこれがシフトレジスタ2へと移行することができ
ない。
Therefore, only the signal charges generated in every other light receiving section S2 are transferred to the gate section G2 and the third and first transfer regions T3 and To of the shift register 2 connected through this. The signal charges generated in the alternate light receiving portions S0 cannot be transferred to the shift register 2 because a potential barrier is generated in the gate portion G□.

そして、第1、第2の電極21A、21Bとセンサー電
極27への印加電圧はその捷\に保持し第3の電極21
Cへの印加電圧なOVとする。
Then, the voltage applied to the first and second electrodes 21A, 21B and the sensor electrode 27 is maintained at that level, and the voltage applied to the third electrode 21
Let OV be the voltage applied to C.

かくすると、先に述べた受光部S2よりの信号電荷は、
シフトレジスタ2の第1の領域T1にのみ集められる。
Thus, the signal charge from the light receiving section S2 mentioned above is
They are collected only in the first area T1 of the shift register 2.

その後は、シフトレジスタ2のシフト期間τs2例えば
1垂直有効走査期間において、第9図A。
Thereafter, during the shift period τs2 of the shift register 2, for example, during one vertical effective scanning period, FIG. 9A.

B及びCに示すように、3相のクロック電圧φ1゜φ2
.φ3を第1、第2、第3の電極21A、21B。
As shown in B and C, the three-phase clock voltage φ1゜φ2
.. φ3 is the first, second, and third electrodes 21A, 21B.

21Cに与えて、その各水平ブランキング期間で、順次
信号電荷を次段の転送領域へと転送し、即ち、第6図及
び第8図に矢印すで示す方向へとシフトし、図示しない
が水平シフトレジスタへと転送スる0 このようにして、例えば奇数番目のフィールドで1つ置
きの受光部S□より得た信号を読み出し、偶数番目のフ
ィールドで他の1つ置きの受光部S2より得た信号を読
み出すことができ、いわゆる飛越し走査によりテレビジ
ョン映像信号を得ることができる。
21C, and in each horizontal blanking period, the signal charges are sequentially transferred to the next transfer region, that is, shifted in the direction already shown by the arrows in FIGS. 6 and 8, although not shown. In this way, for example, in the odd-numbered field, the signals obtained from every other light receiving section S□ are read out, and in the even-numbered field, the signals obtained from every other light receiving section S2 are read out. The obtained signal can be read out, and a television video signal can be obtained by so-called interlaced scanning.

上述したように本考案装置によれば、シフトレジスタの
シフト方向に配列する電極(言い換えれば転送領域)は
、2つの受光部S1及びS2(即ち2つの絵素)に対し
、3つを1組として設けられる構成を有し、しかも各受
光部とシフトレジスタとの間に設けられるゲート電極が
シフトレジスタの2つの電極によって兼ねしめる構成と
したので、パターンが簡略化され、単位面積当りの絵素
の増大、若しくは面積の縮小化をはかることができる。
As described above, according to the device of the present invention, the electrodes arranged in the shift direction of the shift register (in other words, the transfer area) are arranged in one set of three for the two light receiving parts S1 and S2 (i.e., two picture elements). Moreover, since the gate electrode provided between each light receiving part and the shift register is also used by two electrodes of the shift register, the pattern is simplified and the number of picture elements per unit area is reduced. It is possible to increase the area or reduce the area.

また、夫々独立の電圧が与えられる各第1〜第3の電極
21A〜21Cは、夫々独立の導電層によって形成され
るので短絡事故の発生を回避できるものである。
Moreover, since each of the first to third electrodes 21A to 21C to which independent voltages are applied is formed of an independent conductive layer, it is possible to avoid short-circuit accidents.

尚、上述した例では、第1〜第3の電極への正の印加電
圧値が同じとして説明したが、実際上は、各転送領域T
□〜T3における各電極21A〜21C下の絶縁層が単
層、2層、3層より成り、夫々その実質的厚さが異る場
合は、夫々異る電圧値となし得る。
In the above example, the positive applied voltage value to the first to third electrodes is the same, but in reality, each transfer region T
If the insulating layer under each of the electrodes 21A to 21C in □ to T3 is composed of a single layer, two layers, or three layers, and the substantial thicknesses thereof are different, the voltage values can be different from each other.

又、上述した例では、基体20、チャンネルストッパー
領域22がP型で、オーバフロードレイン領域23がN
型である場合であるが、これらを逆の導電型に選定する
ときは、各電極への印加電圧を前述した説明とは逆極性
に選べば良い。
Further, in the above-mentioned example, the base body 20 and the channel stopper region 22 are of P type, and the overflow drain region 23 is of N type.
However, when selecting these to be of opposite conductivity type, the voltage applied to each electrode may be selected to have a polarity opposite to that described above.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は従来のインターライントランスファ方式による
固体撮像装置の構成図、第2図及び第3図はその要部の
拡大上面図及び断面図、第4図はその説明に供する概略
的構成図、第5図は本考案による固体撮像装置の概略構
成を示す図、第6図は本考案装置の一例の要部の拡大上
面図、第7図及び第8図は第6図の■−■線上及び■−
■線上の拡大断面図、第9図は本考案装置の動作の説明
に供する波形図である。 1は受光部、2は垂直シフトレジスタ、3は水平シフト
レジスタ、tは出力端子、20は半導体基体、22はチ
ャンネルストッパー領域、23はオーバーフロードレイ
ン領域、24,25及び26は絶縁層、21A、21B
及び21Cは第1、第2及び第3の電極、27はセンサ
ー電極、28は遮光体である。
FIG. 1 is a configuration diagram of a conventional solid-state imaging device using an interline transfer method, FIGS. 2 and 3 are enlarged top views and cross-sectional views of the main parts thereof, and FIG. 4 is a schematic configuration diagram for explaining the same. FIG. 5 is a diagram showing a schematic configuration of a solid-state imaging device according to the present invention, FIG. 6 is an enlarged top view of essential parts of an example of the device according to the present invention, and FIGS. 7 and 8 are on the line ■-■ in FIG. 6. and ■−
(2) An enlarged sectional view along the line, and FIG. 9 is a waveform diagram for explaining the operation of the device of the present invention. 1 is a light receiving section, 2 is a vertical shift register, 3 is a horizontal shift register, t is an output terminal, 20 is a semiconductor substrate, 22 is a channel stopper region, 23 is an overflow drain region, 24, 25 and 26 are insulating layers, 21A, 21B
and 21C are first, second, and third electrodes, 27 is a sensor electrode, and 28 is a light shield.

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】[Scope of utility model registration request] 半導体基体に複数の受光部が配列され、該受光部の配列
ラインに沿ってシフトレジスタが配置され、該シフトレ
ジスタは、上記配列ライン上において隣合う2つの受光
部に対して第1、第2及び第3の導電層よりなる第1、
第2及び第3の電極が上記半導体基体上に絶縁層を介し
、且つ互に絶縁されてそのシフト方向に順次交互に配列
され、上記各受光部と上記シフトレジスタの間の上記半
導体基体上に上記各受光部に対応する上記シフトレジス
タの3つの電極のうちのいスレか2つの対応する電極が
夫々延在してゲート部が形成され、上記第1、第2及び
第3の電極に3層のクロック電圧が印加されて電荷転送
が行われるようになされた固体撮像装置。
A plurality of light receiving sections are arranged on the semiconductor substrate, and a shift register is arranged along the arrangement line of the light receiving sections, and the shift register has first and second light receiving sections for two adjacent light receiving sections on the arrangement line. and a third conductive layer;
Second and third electrodes are arranged on the semiconductor substrate via an insulating layer and insulated from each other and alternately in the shift direction, and are arranged on the semiconductor substrate between each of the light receiving sections and the shift register. A gate portion is formed by extending one or two corresponding electrodes of the three electrodes of the shift register corresponding to each of the light receiving portions, and three electrodes are formed on the first, second and third electrodes. A solid-state imaging device in which charge transfer is performed by applying a layer clock voltage.
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