JPS58212167A - Interline transfer charge coupled element - Google Patents
Interline transfer charge coupled elementInfo
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、固体撮像素子用のインターライントランスフ
ァー電荷結合素子(CCD : ChargeCoup
led Devlce )K関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to an interline transfer charge-coupled device (CCD) for a solid-state image sensor.
LED Devlce)K related.
電子スチルカメラ、例えば特開昭49−52912号公
報に示されているような電子的撮像手段とそれによシ得
られる電気信号を記録或いは再生できるような電気又は
磁気的記録手段とを有する静止画撮影記録用のカメラ、
或いはシャッタータイム可変式のビデオカメラ等に用い
る固体撮像素子に電子的にシャッター機能を持たせる場
合、従来から固体撮像素子としてインターライントラン
スファーCODを用いることが知られている。An electronic still camera, for example, a still image having an electronic imaging means as shown in Japanese Patent Application Laid-open No. 49-52912 and an electric or magnetic recording means capable of recording or reproducing the electrical signal obtained thereby. camera for recording photography,
Alternatively, when electronically providing a shutter function to a solid-state image sensor used in a video camera or the like with variable shutter time, it has been known to use an interline transfer COD as the solid-state image sensor.
ところで従来のインターライントランスファーCODの
構造の代表的な例を部分的に示すと第1aおよび1b図
の通りである。すなわち受光部としてのフォトダイオー
ドアレイ(1)を挾んでその片側に過剰電荷の排出手段
となるオーバーフロードレイン(2)を、他の片側に信
号電荷の垂直転送用のCCDかもなる垂直転送部(3)
をそれぞれ並置し、フォトダイオードアレイ(1)とオ
ーバーフロードレイン(2)との間にはオーバーフロー
電位を制御するタメノオーバーフローコントロールケ−
)(4)ヲ設け、またフォトダイオードアレイ(1)と
垂直転送部(3)との間にはフォトダイオードアレイ(
1)に蓄積された信号電荷を唾直転送部(3)の転送電
極(3−1)の下の埋め込みチャネル(3−2)に転送
するだめのトランスファーゲート(5)を設け、これを
インターライントランスファーCCDの垂直方向の受光
・転送チャネルの1素子単位として、各単位間に電荷の
水平方向への拡がりを防足するためのチャネルストップ
(6)を配置してこれら素子単位を複数配列することに
より2次元イメージセンサとして構成してなるものであ
る。尚、垂直転送電極(3−1)と埋め込みチャネル(
3−2)とで形成された垂直転送部(3)では、第1b
図の下方に位置的に合わせて示した第1c図のポテンシ
ャル線図に示すように、垂直転送にあたり電極(3−2
)の下部の電位が実線位置と破線位置との間で上下する
ことになる。By the way, a typical example of the structure of a conventional interline transfer COD is partially shown in FIGS. 1a and 1b. That is, a photodiode array (1) serving as a light receiving section is sandwiched between the overflow drain (2) serving as a means for discharging excess charge on one side, and the vertical transfer section (3) serving as a CCD for vertical transfer of signal charges on the other side. )
are arranged in parallel, and an overflow control case is installed between the photodiode array (1) and the overflow drain (2) to control the overflow potential.
)(4), and a photodiode array (1) is provided between the photodiode array (1) and the vertical transfer section (3).
A transfer gate (5) is provided to transfer the signal charges accumulated in 1) to the buried channel (3-2) under the transfer electrode (3-1) of the saliva direct transfer section (3), and this is connected to the interface. As one element unit of the vertical light receiving/transfer channel of the line transfer CCD, a plurality of these element units are arranged by placing a channel stop (6) between each unit to prevent the spread of charge in the horizontal direction. Therefore, it is configured as a two-dimensional image sensor. In addition, the vertical transfer electrode (3-1) and the buried channel (
In the vertical transfer section (3) formed by 3-2), the 1b
As shown in the potential diagram in Fig. 1c, which is shown in the lower part of the figure, the electrodes (3-2
) will rise and fall between the solid line position and the broken line position.
このような構造の従来のインターライントランスファー
CODに電子的なシャッター機能を持たせるには、受光
部フォトダイオードアレイに蓄積されている電荷を先ず
一括して排出したのち必要時間の露光を行なって、この
廁先の完了時点で何等かの手段によりすでに不要電荷を
排出済みの垂直転送電極下に前記露光で得られたフォト
ダイオードの信号電荷を転送するという動作機能が要求
される。このため従来では、露光に先立つフォト−ダイ
オードアレイ(1)の不要電荷の一括排出についテハオ
ーバーフローコントロールゲ−1)K高[圧を印加して
フォトダイオードとオーバーフロードレインとの間の電
位障壁を下げることで行ない、垂直転送電極(3−1)
の下の不要電荷は垂直転送を行なうことで転送用CCD
の外へ順次排出するようにしてシャッター機能を得てい
た。In order to provide an electronic shutter function to a conventional interline transfer COD having such a structure, the charges accumulated in the light receiving photodiode array are first discharged all at once, and then exposure is performed for the required time. At the time of completion of this process, an operational function is required to transfer the signal charge of the photodiode obtained by the exposure to the vertical transfer electrode from which unnecessary charges have already been discharged by some means. For this reason, in the past, for the bulk discharge of unnecessary charges from the photodiode array (1) prior to exposure, the overflow control game (1) applied a high K voltage to lower the potential barrier between the photodiode and the overflow drain. Vertical transfer electrode (3-1)
Unnecessary charge below is transferred vertically to the transfer CCD.
The shutter function was obtained by sequentially discharging the liquid to the outside.
しかしながらこのような従来のインターライ−/トラン
スファーCODによる電子シャッタ機能には以下に述べ
るようKいくつかの問題点がある。However, the electronic shutter function using the conventional interlie/transfer COD has several problems as described below.
すなわちその第1は、トランスファーゲート(5)ヤ、
オーバーフローコントロールケ−)(4)−?、垂直転
送電極(3−1)など、多数の電極をCCD上に形成し
なければならず、構造が複雑となシ、従って欠陥も発生
しやす、≦なるという点であり、またその第2は、垂直
転送電極下の不要電荷、例えば暗電流による電荷を排出
するのに信号電荷転送と同じ経路を用いるため、いくら
高速で転送を行なうとしても不要電荷の排出に無視でき
ない時間を要するという点である。That is, the first is the transfer gate (5),
Overflow control key) (4) -? , the vertical transfer electrode (3-1), etc. must be formed on the CCD, resulting in a complicated structure, and therefore defects are likely to occur. The problem is that the same path as the signal charge transfer is used to discharge unnecessary charge under the vertical transfer electrode, such as charge due to dark current, so no matter how fast the transfer is performed, it takes a non-negligible amount of time to discharge the unnecessary charge. It is.
例えば、露出制御をTTLダイレクト測光方式で行なう
場合について考えると、暗電流等によって垂直転送部(
3)に生成された不要電荷を前記測光の完了後に排出し
たのでは、特に高速シャッター(露光時間が非常に短い
場合)の場合には不要電荷排出時間が露光時間に加算さ
れるため、その分だけ露出が過剰になる恐れがある。そ
こで垂直転送部(3)の不要電荷の排出を測光完了前に
終了させることが考えられるが、TTLダイレクト測光
方式では予じめシャッター速度を知ることができないか
ら、結局、露光開始前或いは露光開始時点から不要電荷
の排出を行なわなけ、ればならず、このため低速シャッ
ター(露光時間が非常に長い場合)の場合に長時間にわ
たって転送りロックを与えつづけなければならなくなシ
、消費電力の増大という問題を生じてしまう。For example, if we consider the case where exposure control is performed using the TTL direct metering method, the vertical transfer section (
If the unnecessary charge generated in step 3) is discharged after the photometry is completed, the unnecessary charge discharge time will be added to the exposure time, especially in the case of a high-speed shutter (when the exposure time is very short), so There is a risk of overexposure. Therefore, it is conceivable to finish discharging unnecessary charges from the vertical transfer section (3) before the photometry is completed, but since the shutter speed cannot be known in advance with the TTL direct photometry method, it is possible to finish discharging unnecessary charges from the vertical transfer section (3) before the start of exposure or after the start of exposure. Unnecessary charge must be discharged from the beginning, and for this reason, in the case of a slow shutter (when the exposure time is very long), the transfer lock must be maintained for a long time, which reduces power consumption. This results in the problem of increase.
、第2aおよび2b図に示すものは、トランスファーゲ
ートを用いずに、垂直転送電極(3−1)をフォトダイ
オードアレイ(1)寄シに拡大させることでその役割を
兼ねさせ、このようにして前記第1の欠点である電極構
造の複雑さを軽減した例である。In the case shown in FIGS. 2a and 2b, the vertical transfer electrode (3-1) is enlarged to the side of the photodiode array (1) without using a transfer gate, and in this way, This is an example in which the complexity of the electrode structure, which is the first drawback, is reduced.
すなわち第2C図のポテンシャル線図にも示すように、
垂直転送電極(6−1)に破線で示した高電圧vRを印
加すればフォトダイオード(1)と転送部チャネル(3
−2)の間の電位障壁が最も低くなシ、それを超えるよ
うな電位レベルの電荷がフォトダイオード(1)からチ
ャネル(3−2)へ転送され、従ってこのようにフォト
ダイオード(1)にまで張シ出した転送電極(3−1)
に高電圧V、を印加することがトランスファゲートの機
能と等価となる。その後、垂直方向に電荷を転送するに
は、第2C図の実線に示す如く電圧V、とvLという2
つの電圧を電極(3−1)に繰返し印加すればよく、こ
の場合、垂直転送の電極電圧V1とvLとによるフォト
ダイオード(1)との間の障壁電位は、フォトダイオー
ド(1)とオーバーフロードレイン(2)との間の障壁
電位よりも高くなるように調整され、従って垂直転送中
にフォトダイオード(1) K光によって生成された電
荷のうちのあふれた分は全てオーバーフロードレイン(
2) ヲ通して排出湯れ、垂直転送の障害になることは
ない。In other words, as shown in the potential diagram in Figure 2C,
By applying the high voltage vR shown by the broken line to the vertical transfer electrode (6-1), the photodiode (1) and the transfer section channel (3
-2) is the lowest potential barrier, and charges at a potential level that exceeds it are transferred from the photodiode (1) to the channel (3-2), and thus Transfer electrode (3-1) stretched to
Applying a high voltage V to is equivalent to the function of a transfer gate. After that, in order to transfer the charge in the vertical direction, two voltages V and VL are required as shown by the solid line in Figure 2C.
It is sufficient to repeatedly apply two voltages to the electrode (3-1). In this case, the barrier potential between the photodiode (1) and the photodiode (1) due to the vertical transfer electrode voltages V1 and vL is (2) is adjusted to be higher than the barrier potential between the photodiode (1) and the photodiode (1) during vertical transfer.
2) Hot water is discharged through the pipe and does not interfere with vertical transfer.
しかしながらこのように改良されたものでも第2の欠点
である垂直転送部(3)における不要電荷の排出につい
ては第1aおよび1b図に示した例と全く同じで変わる
ところがa<、CCD自体の持つ電子シャッター機能を
用いた電子スチルカメラやシャッタータイム可変でスト
ロボ効果を持つビデオカメラに適用した際には前述と同
様の問題を生じ、実用上満足できる性能を持つものとは
言えなかった。However, even with this improved device, the second drawback, the discharge of unnecessary charges in the vertical transfer section (3), is exactly the same as in the examples shown in Figures 1a and 1b. When applied to an electronic still camera using an electronic shutter function or a video camera with variable shutter time and a strobe effect, the same problem as mentioned above occurred, and the performance could not be said to be practically satisfactory.
本発明は、これら従来のものの欠点を除去し、構造の簡
単な、従って画素密度の高い、高解像度化の可能な固体
撮像素子、特に高性能の電子シャッター機能付き電子ス
チルカメラ或いはシャッタータイム可変式ビデオカメラ
等の固体撮像素子に好適なインターライントラ/スンア
ーCCDイメージセンサを提供しようとする鍬めで、受
光部フォトダイオードの不要電荷と垂直転送部の不要電
荷とを一括して排出できるようにすると同時に素子構造
の簡素化を計ろうとするものである。The present invention eliminates the drawbacks of these conventional devices and provides a solid-state image sensor with a simple structure, high pixel density, and high resolution, particularly an electronic still camera with a high-performance electronic shutter function or a variable shutter time type. In order to provide an interline/sun-ar CCD image sensor suitable for solid-state imaging devices such as video cameras, the hoe is designed to simultaneously discharge unnecessary charges from the photodiode in the light receiving section and unnecessary charges from the vertical transfer section. At the same time, it is an attempt to simplify the element structure.
すなわちこのような目的を達成するため本発明のインタ
ーライントランスファーCODは、受光部フォトダイオ
ードアレイの片側にオーバーフロードレインを、他の片
側に垂直転送部を並置した素子単位の複数列で配列構成
されたものにおいて、前記垂直転送部の転送チャネルに
、隣りの素子単位のオーバーフロードレインを、チャネ
ルストッパを設けることなく並置せしめてなることを特
徴とするものであり、ひとつの態様においては、前記オ
ーバーフロードレインがその両側に隣接する垂直転送部
チャネルと受光部フォトダイオードアレイとの両者の電
荷を共に排出するようになされている。That is, in order to achieve such an object, the interline transfer COD of the present invention is arranged in multiple rows of elements in which an overflow drain is arranged on one side of the photodiode array of the light receiving section and a vertical transfer section is arranged on the other side. The device is characterized in that overflow drains of adjacent elements are juxtaposed to the transfer channel of the vertical transfer section without providing a channel stopper, and in one aspect, the overflow drain is Charges from both the vertical transfer section channel and the light receiving section photodiode array adjacent to each other on both sides are discharged together.
このように本発明のインターライントランスファーCO
Dでは、従来のもので垂直転送部チャネルと隣りの素子
単位の受光部フォトダイオ−ドア・イのオーバーフ・−
、′、’i、レイ・との間に存在したチャネルストップ
を廃して、各素子単位・間が共通のオーバーフロードレ
インて隣接するようにしである1、従来では特に垂直転
送部の転送チャネルに発生する不要電荷を先ず垂直転送
してから水平転送部CCDに転送して排出していたが、
本発明ではこれを隣接するオーバーフロードレインに一
挙に排出することができるので、不要電荷の排出のだめ
の転送時間が不要となり、不要電荷排出時間の大幅な短
縮が可能である。また同時にこのオーバーフロードレイ
ンに対して隣接の受光部フォトダイオードプレイの不贋
電荷をも排出可能であり、共通のオーバーフロードレイ
ンで隣り合う素子単位同士の垂直転送部の不要電荷と受
光部フォトダイオードアレイの不要電荷とを一挙に排出
することができ、素子構造の簡略化と不要電荷の短時間
での排出を同時に達成し得るものである。In this way, the interline transfer CO of the present invention
In D, the conventional one has an overflow of the vertical transfer section channel and the light receiving section photodiode eye of the adjacent element unit.
, ′, 'i, and the channel stop that existed between the rays and the rays were removed, and each element unit/space was made to be adjacent to each other with a common overflow drain1. Previously, unnecessary charges were first transferred vertically and then transferred to the horizontal transfer section CCD to be discharged.
In the present invention, this can be discharged all at once to the adjacent overflow drain, so there is no need for transfer time for discharging unnecessary charges, and the time required for discharging unnecessary charges can be significantly shortened. At the same time, this overflow drain can also drain the false charge of the adjacent light receiving photodiode array, and the common overflow drain can drain the unnecessary charge of the vertical transfer section between adjacent element units and the light receiving photodiode array. Unnecessary charges can be discharged all at once, and the device structure can be simplified and unnecessary charges can be discharged in a short time at the same time.
本発明を図示の実施例と共に詳述すれば以下の通りであ
る。第68および6b図は本発明の第1実権例に係るイ
ンターライントランスファーCCDの一部を模式的に示
す平面図および断面図で、図示するようにこのCODで
は第1b又は2b図に符号(6)で示したチャネルスト
ップが存在せず、垂直転送電極(3−1)が隣接するオ
ーバーフロードレイン(2)から離れて設けられている
。The present invention will be described in detail below along with the illustrated embodiments. 68 and 6b are a plan view and a sectional view schematically showing a part of an interline transfer CCD according to the first practical example of the present invention, and as shown in FIG. ) is absent, and the vertical transfer electrode (3-1) is provided apart from the adjacent overflow drain (2).
第6b図において転送部(3)の埋め込みチャネル(3
−2)の右側は隣りの素子単位のオーバーフロードレイ
ン(2)に隣接し、チャネル(3−2)からオーバーフ
ロードレイン(2)へ電荷を排出できるようになされて
おり、このオーバーフロードレイン(2)は第6b図の
左側のもので判るように素子単位毎の受光部フォトダイ
オードアレイ(1)からの不要電荷の排出も行なえβよ
うになされている。In FIG. 6b, the embedded channel (3) of the transfer section (3)
The right side of -2) is adjacent to the overflow drain (2) of the adjacent element unit, and is designed to discharge charges from the channel (3-2) to the overflow drain (2). As can be seen from the left side of FIG. 6b, unnecessary charges can also be discharged from the light-receiving portion photodiode array (1) for each element.
垂直転送電極(3−1)は第6b図に示すように埋め込
みチャネル(3−2)の左側のフォトダイオードアレイ
(1)寄りの部分にのみポテンシャル井戸全形成できる
ようになされており、このために電極(3−1)はその
左側がフォトダイオードアレイ(1)マで゛張シ出され
、右側は隣接のオーバーフロードレイン(2)から離さ
れている。As shown in Fig. 6b, the vertical transfer electrode (3-1) is designed so that the entire potential well can be formed only in the left side of the buried channel (3-2) near the photodiode array (1). The electrode (3-1) is extended on the left side by the photodiode array (1) and is separated from the adjacent overflow drain (2) on the right side.
従ってまた、第31および6b図のものでは、電極とし
ては垂直転送電極(3−1)とオーバーフローコントロ
ールゲート電極(4)だけでよく、シかもその電極構造
も従来のものより簡単なものでよい。Therefore, in the case of FIGS. 31 and 6b, only the vertical transfer electrode (3-1) and the overflow control gate electrode (4) are required as electrodes, and the electrode structure may also be simpler than that of the conventional one. .
この実施例のインターライントランスファーCODによ
るイメージセンサを電子的にシャッター動作させる駆動
方法について第6c図のポテンシャル線図と共に説明す
れば以下の通りである。The driving method for electronically shuttering the image sensor using the interline transfer COD of this embodiment will be described below with reference to the potential diagram in FIG. 6c.
このCCDの埋め込みチャネル(3−2)の電位は、垂
直転送電極(3−1)の電位を最も低い電圧VLとした
とき、第6c図のように最も高電位となり、仮゛にチャ
ネル(3−2)に電荷があったと−すればその全てが隣
接するオーバーフロードレイン(2)に排出されてしま
う。また垂直転送電極(3−1)の電位が最も高い電位
V、になったときは、第2aおよび2b図の従来例と同
様に、フォトダイオード(1)との間の電位障壁が低く
なシ、フォトダイオード(1)より埋め込みチャネル(
3−2)の図において左側に形成されるポテンシャル井
戸に信号電荷を転送することができる。When the potential of the vertical transfer electrode (3-1) is set to the lowest voltage VL, the potential of the buried channel (3-2) of this CCD becomes the highest potential as shown in FIG. If -2) had any charge, all of it would be discharged to the adjacent overflow drain (2). Further, when the potential of the vertical transfer electrode (3-1) reaches the highest potential V, the voltage barrier between the vertical transfer electrode (3-1) and the photodiode (1) is low. , from the photodiode (1) to the buried channel (
Signal charges can be transferred to the potential well formed on the left side in the figure 3-2).
租直方向の信号電荷の転送に本たっては、前記2つの電
位vLとVHとの中間レベルにある別の22の電圧レベ
ルVILおよびVlllを転送電位として印加して転送
を行なえばよい。この場合、VILとVIHのいずれの
電圧を垂直電極(3−1)に加えても、そのときのフォ
トダイオードアレイ(1)と埋め込みチャネル(3−2
)との間の電位障壁の高さが、フォトダイオードアレイ
(1)と隣接オー)Z −70)” V イン(2)と
の間の電位障壁の高さに比べて高くなるよつK 、VI
L +!: VIRおよびオーバーフローコントロール
ゲート電圧を調整するのは勿論である。To transfer signal charges in the vertical direction, another 22 voltage levels VIL and Vlll, which are at an intermediate level between the two potentials vL and VH, may be applied as transfer potentials to perform the transfer. In this case, no matter which voltage VIL or VIH is applied to the vertical electrode (3-1), the photodiode array (1) and the buried channel (3-2)
) is higher than the potential barrier height between the photodiode array (1) and the adjacent photodiode array (2), VI
L+! : Of course, adjust the VIR and overflow control gate voltages.
このようKすれば、フォトダイオードアレイ(1)カラ
ハオーバーフローコントロールケ−)(4)Kヨって、
また垂直転送部(3)のチャネル(3−2)からはその
垂直転送電極(3−1)に電圧vLを印加することによ
り、それぞれに隣接したオーバーフロードレイン(2)
にそれぞれの不要電荷を同時に且つ一括して排出するこ
とができる。If you do K like this, photodiode array (1) Karaha overflow control cable) (4) K
In addition, by applying a voltage vL from the channel (3-2) of the vertical transfer section (3) to the vertical transfer electrode (3-1), the overflow drain (2) adjacent to each
Each unnecessary charge can be discharged simultaneously and all at once.
第4m、4b、および4c図は、本発明のもうひとつの
実施例を模式的に示す同様な平面図、断面図、およびボ
テン″j□シャル線図で、この第2実施例では第6aお
よび3b図のものに比べてオーバーフロードレインコン
トロールグー ) tffi(4)すL不要となってお
り、電極としては単に垂直転送電極(3−1)のみを設
けた簡素な構造となっている。Figures 4m, 4b, and 4c are similar plan views, cross-sectional views, and button diagrams schematically showing another embodiment of the present invention; Compared to the one shown in Figure 3b, an overflow drain control (4) is not required, and the structure is simple with only the vertical transfer electrode (3-1) provided as an electrode.
この実施例において、フォトダイオードアレイ(1)と
オーバーフロードレイン(2)との間の電位障壁は、そ
の両者より低いドナー濃度のn影領域に形成された第4
b図に符号(7)で示した領域によシ固定されている。In this embodiment, the potential barrier between the photodiode array (1) and the overflow drain (2) is formed by a fourth n-shaded region with a lower donor concentration than both of them.
It is fixed in the area indicated by reference numeral (7) in Figure b.
第4c図と共にこの実施例のCCDの動作を説明すると
、第58および6b図の第1実施例の場合と同様に、こ
の場合も垂直転送電極(3−1)には4つの電圧■いV
IL + ■夏I r Vllを印加するようにし、動
作も第1実施例の場合と同じでおる。但しこの第2実施
例のものが第1実施例に対して本質的に異ナルのハ、オ
ーバーフローコントロールケート電極(4)が無いこと
であり、このためフォトダイオードアレイ(1)に蓄積
された電荷を隣接するオーバーフロードレイン(2)に
一括排出できないことでちる。しかし第2実施例におい
てフォトダイオードアレイ(1)からオーバーフロード
レイン(2)に不要電荷の排出が全くできないわけでは
なく、従来例よもはるかに短時間で、しかも垂直転送チ
ャネルからの不要電荷の排出と共に極めて容易に可能で
ある。To explain the operation of the CCD of this embodiment with reference to Fig. 4c, as in the case of the first embodiment shown in Figs.
IL + ■Summer I r Vll is applied, and the operation is the same as in the first embodiment. However, this second embodiment is essentially different from the first embodiment in that there is no overflow control gate electrode (4), so that the charge accumulated in the photodiode array (1) is This is because it cannot be discharged all at once to the adjacent overflow drain (2). However, in the second embodiment, unnecessary charges cannot be discharged from the photodiode array (1) to the overflow drain (2) at all, and unnecessary charges can be discharged from the vertical transfer channel in a much shorter time than in the conventional example. This is very easily possible.
すなわち、フォトダイオードアレイ(1)の不要電荷を
一旦垂直転送電極(3−1)への高電圧vHの印加によ
ってその下部の埋め込みチャネル(3−2)に転送し、
続いて垂直転送電極(3−1)に低電圧V、を印加する
ことによってチャネル(3−2)に移っている前記不要
電荷を隣接のオーバーフロードレイン(2)に排出する
ことで達成できるものである。That is, unnecessary charges of the photodiode array (1) are once transferred to the buried channel (3-2) below by applying a high voltage vH to the vertical transfer electrode (3-1),
This can be achieved by subsequently applying a low voltage V to the vertical transfer electrode (3-1) and discharging the unnecessary charge transferred to the channel (3-2) to the adjacent overflow drain (2). be.
このようにすれば、垂直転送部(3)の不要電荷の排出
は1段の転送で果され、またフォトダイオードアレイ(
1)の不要電荷の排出は2段の転送で果され、従ってこ
れを電子スチルカメラ等のシャッター機能付き撮像素子
として利用した場合、その露光開始に先立って、わずか
1ないし2クロツクの短°期間内で全ての不要電荷の排
出を済ませて撮影に備えることができるようになる。In this way, unnecessary charges in the vertical transfer section (3) can be discharged in one stage of transfer, and the photodiode array (3) can be discharged in one stage.
The discharge of unnecessary charges in 1) is achieved through two stages of transfer. Therefore, when this is used as an image sensor with a shutter function such as an electronic still camera, a short period of only 1 or 2 clocks is required before the start of exposure. Within the camera, all unnecessary charges have been discharged and the camera is ready for shooting.
尚、図示しないが別の例として、垂直転送部(3)とオ
ーバーフロードレイン(2)との間に従来あったチャネ
ルストッパ(6)を無くしたかわりに、通常の方法で水
平方向のCCD構造を形成し、垂直転送部(3)からオ
ーバーフロードレイン(2)への!荷の一括排出を可能
にしても同様の効果を得ることができる。As another example (not shown), instead of eliminating the channel stopper (6) that was conventionally located between the vertical transfer section (3) and the overflow drain (2), a horizontal CCD structure may be constructed using the usual method. from the vertical transfer section (3) to the overflow drain (2)! A similar effect can be obtained by making it possible to discharge loads all at once.
第511.5b、および50図は本発明の第6実施例を
示し、この実施例のものでは、第2実施例のものに比べ
て垂直転送部(3)とオーバーフロードレイン(2)と
の間に別のゲート電極(8)を設けた点で異っている。511.5b and 50 show a sixth embodiment of the present invention, and in this embodiment, the distance between the vertical transfer section (3) and the overflow drain (2) is different from that in the second embodiment. The difference is that another gate electrode (8) is provided at the gate electrode.
とのように別のゲート電極(8)を設けることにより、
垂直転送チャネル(3−2)と隣りの素子単位のオーバ
ーフロードレイン(2)との隣接関係が実質的に離れた
ものであっても、ゲート電極(8)への印加電圧制御で
ゲート電極(8)直下のポテンシャルを調節することが
でき、これにより多少電極構造は複雑になるものの第2
実施例Σ同様の作用効果を得ることができるものである
。By providing another gate electrode (8) as in
Even if the vertical transfer channel (3-2) and the overflow drain (2) of the adjacent element are substantially separated from each other, the voltage applied to the gate electrode (8) can be controlled. ) can adjust the potential directly under the second electrode, although this makes the electrode structure somewhat complicated.
It is possible to obtain the same effects as in Example Σ.
尚、以上の説明において、垂直転一部(3)を光遮蔽す
る手段その他、本発明の説明に本質的に関係のない要素
について図面上の表示および説明を省略しであることに
留意すべきである。また以上の説明においては受光部に
フォトダイオードを用いた実施例について述べたが、本
発明はこれに限定されるものではなく、例えば光導伝膜
積層型の固体撮像素子などにも本発明を適用し得るもの
である。It should be noted that in the above description, the display and description on the drawings of elements that are not essentially related to the description of the present invention, such as the means for shielding the vertical rotation part (3) from light, are omitted. It is. Furthermore, in the above explanation, an example in which a photodiode is used in the light receiving section has been described, but the present invention is not limited to this, and the present invention can also be applied to, for example, a photoconductive film stacked solid-state image sensor. It is possible.
以上に述べたように本発明によれば、その垂直転送部C
CDからオーバーフロードレインへ一括して不要電荷を
排出することができるので、わずか1ないし2クロック
期間で露光準備の完了できる、しかもCODによるも従
来通りの高速シャッタ動作の可能な、電子シャッター機
能付固体撮像素子が実現でき、また前記オーバーフロー
ドレインへは隣接する受光部と垂直転送部との双方の不
要電荷を排出できるため素子構成の簡略化に寄与すると
ころが大であり、短時間で不要電荷の排出を行なえるた
め、露光前、或いは露光中における、111i′
垂直転送部CODからσ不要電荷の排出のための転送動
作は不要であり、その分だけ転送ドライブのための電力
消費を節減でき、CCD自体の構成の簡略化による画素
密度の増大、従って高解像度化の達成も果せるものであ
る。As described above, according to the present invention, the vertical transfer section C
Since unnecessary charges can be discharged from the CD to the overflow drain all at once, exposure preparation can be completed in just 1 to 2 clock periods.Also, the solid-state with electronic shutter function is capable of high-speed shutter operation as before even with COD. It is possible to realize an image sensor, and since unnecessary charges from both the adjacent light receiving section and vertical transfer section can be discharged to the overflow drain, it greatly contributes to the simplification of the device configuration, and the unnecessary charges can be discharged in a short time. Therefore, there is no need for a transfer operation to discharge σ unnecessary charges from the 111i' vertical transfer unit COD before or during exposure, and the power consumption for transfer drive can be reduced by that much, and the CCD By simplifying the configuration itself, it is possible to increase pixel density and therefore achieve higher resolution.
【図面の簡単な説明】
第1a図、第1b図、および第1c図は、従来のインタ
ーライントランスファーCODの一例の要部を模式的に
示す平面図、断面図、およびポテンシャル線図、第2a
図、第2b図、および第2C図は別の従来例の要部を模
式的に示す平面図、断面図、およびポテンシャル線図、
第6a図、第6b図、第6c図は本発明の第1実施例の
要部を模式的に示す平面図、断面図、およびポテンシャ
ル線図、第4a図、第4b図、および第4c図は本発明
の第2実施例の要部を模式的に示す平面図、断面図、お
よびポテンシャル線図、第5 a図、第5b図、および
第5c図は本発明の第3実施例の要部を模式的に示す平
面図、断面図、およびポテンシャル線図である。
(1):受光部フォトダイオードアレイ、<2) ニオ
−バーフロードレイン、(3):垂直転送部、(3−1
) :垂直転送電極、(3−2) :埋め込みチャネル
、(4)ニオ−バーフローコントロールゲート、(5)
: ) ランスファーゲー、ト、(6):チャネルス
トップ、(7):低濃度n影領域、(8):ゲート電極
。
代理人 弁理士 木 村 三 朗
矛1旺
+16聞
オ/C口
眸 1゜
矛2θ閃
:A′720図
すl: 2 ’c閃
才3a口
士36図
+3G1幻
千4θ閉
+4?閃
−A=4C目
才5/2図
−151,−図
牙5C区
:□。
325−[BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS] FIGS. 1a, 1b, and 1c are a plan view, a sectional view, and a potential diagram schematically showing essential parts of an example of a conventional interline transfer COD, and FIG.
2B, and 2C are a plan view, a sectional view, and a potential diagram schematically showing the main parts of another conventional example,
6a, 6b, and 6c are a plan view, a sectional view, and a potential diagram schematically showing the main parts of the first embodiment of the present invention, and FIGS. 4a, 4b, and 4c. 5A, 5B, and 5C schematically show a plan view, a sectional view, and a potential diagram of the main parts of the second embodiment of the present invention, and FIGS. FIG. 2 is a plan view, a cross-sectional view, and a potential diagram schematically showing the part. (1): Light receiving part photodiode array, <2) Niober flow drain, (3): Vertical transfer part, (3-1
): vertical transfer electrode, (3-2): buried channel, (4) nitrogen flow control gate, (5)
: ) Transfer gate, (6): Channel stop, (7): Low concentration n shadow region, (8): Gate electrode. Agent Patent Attorney Kimura 3 Akira 1 o + 16 listening o / C mouth 1 ° spear 2 theta flash: A'720 figure sum l: 2 'c genius 3a mouth 36 figure + 3 G1 illusion 4 theta closing + 4? Sen-A=4C Eyesai 5/2 Figure-151, - Zuga 5C Ward: □. 325-
Claims (1)
に垂直転送部を並置した素子単位の複数列で配列構成さ
れたインターライントランスファー電荷結合素子におい
て、前記垂直転送部のチャネルに隣りの素子単位のオー
バーフロードレインが並置され、かつ前記オーバーフロ
ードレインが、その両側に設けられた垂直転送部チャネ
ルと受光部との両者の電荷を共に排出するようになされ
ていることを特徴とするインターライントランスファー
電荷結合素子。In an interline transfer charge-coupled device that is arranged in multiple rows of element units with an over 70 and a drain on one side of a light receiving part and a vertical transfer part juxtaposed on the other side, an element unit adjacent to the channel of the vertical transfer part. An interline transfer charge coupling characterized in that overflow drains are arranged in parallel, and the overflow drain discharges charges from both a vertical transfer section channel and a light receiving section provided on both sides thereof. element.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP57093987A JPS58212167A (en) | 1982-06-03 | 1982-06-03 | Interline transfer charge coupled element |
US06/884,865 US4696021A (en) | 1982-06-03 | 1986-07-16 | Solid-state area imaging device having interline transfer CCD means |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP57093987A JPS58212167A (en) | 1982-06-03 | 1982-06-03 | Interline transfer charge coupled element |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS58212167A true JPS58212167A (en) | 1983-12-09 |
Family
ID=14097747
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP57093987A Pending JPS58212167A (en) | 1982-06-03 | 1982-06-03 | Interline transfer charge coupled element |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS58212167A (en) |
Cited By (6)
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- 1982-06-03 JP JP57093987A patent/JPS58212167A/en active Pending
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