JPS5919482A - 固体撮像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は垂直信号線を有する固体撮像装置に関し、特に
、コンデンサが保持するバイアス電荷が垂直信号線に注
入され、その後で垂直信号線のバイアス電荷と信号電荷
が上記のコンデンサに不完全転送される固体撮像装置に
関する。

背景技術 垂直信号線を有する固体撮像装置（以下において、Ｖ８
Ｌセンサと呼ばれる。）は公知である。■ＳＬセンサに
おいて、フォトセルと垂直信号線は垂直走査線によって
制御される垂直スイッチによって接続され、垂直信号線
と水平信号伝送器は水平スイッチ回路によって接続され
る。水平スイッチ回路が不完全転送ゲートとコンデンサ
を備え、コンデンサと垂直信号線が不完全転送ゲートに
よって接続されるＶＳＬセンサ（以下において、■ＳＬ
転送センサと呼ばれる。）は公知である。特開５４−４
８６１５は水平信号線を備えるＶ　８　Ｌ転送センサの
代表的々先行技術である。そのコンデンサと水平信号線
は水平走査トランジヌタによって接続される。特開５４
−４４８２８と特開５４−４８４８１は特開５４−４８
６１５において、コンデンサと水平信号線をクリア用ス
イッチで接続する事を開示する。西独特開２６４２１６
６は水平ＣＯＤを備えるＶ８Ｌ転送センサの代表的ガ先
行技術でめる。そのコンデンサと水平ＣＣＤは完全転送
ゲートによって接続される。コンテンザに蓄積されたバ
イアス電荷を垂直信号線に注入するＶ　８　Ｌ転送セン
サ（以下においてＣＰＤ形■ＳＬ転送センサと呼ばれる
。）は公知である。バイアス電荷の注入は不完全ゲート
とコンデンサに位相の異々るパルヌ電圧を印加する事に
よって実施される。特開５５−４４７８８は水平信号線
を備えるＣ　Ｐ　］、）形Ｖ８Ｉ−転送センサを開示す
る。そのコンデンサと水平信号線は水平走査スイッチに
よって接続される。さらに信号電荷をコンデンサに転送
する前に垂直信刃線をクリアする事を開示する。特開５
６−４４２７５は水平ＣＯＤを有するＯＰＤ形Ｖ８Ｌ転
送士ンサを開示する。バイアス電荷を保持するために、
コンデンサと水平ＣＣ１）は第２不完全転送ゲートによ
って接続される。

’ｒ、’ｒ開５６−５８８７９け特開５６−４４２７５
に開示されるＣ　Ｐ　Ｉ）形Ｖ　８　Ｌ転送センサにお
いて、１水平期間に信号？１イ荷転送サイクルを複数回
実施する事を開示する。特開５６−１８７７７４は特開
５６−４４２７５に開示されるＣ　Ｉ’　Ｄ形ＶＳＬ転
送センサにおいて、１水平期間に２行のフォトセルを読
み出す事を開示する。特開５　’ｌ−５８１８８は水平
ＣＯＤを備えるＣＰＤ形ＶＳＬ転送センサにおいて、水
平走査期間に垂直信号線を一定の基準電位に維持し、水
平走査期間または水平帰線期間に垂直走査線に中間電位
を与え、残シの水平帰線期間に垂直走査線に浅い電位を
与える事を開示する。特開５６−８９６８は水平ＣＯＤ
を備えるＶ８Ｌ転送センサにおいて外部バイアス電荷を
不完全転送ゲートの出力端から垂直信号線に注入する事
を開示する。本出願人によって出願された特開５７−４
１０８１．特開５７−６５０７８、特開５７−８８９７
４、特出５６二１１４０８２、特出５６−１５７７２８
．特出５７−２７８８６、特出５７−８５６２０と昭和
５７年６月２８日出願の特許願書は本発明の先行発明で
ある。

本明細書において、スイッチは電圧制御形２極スイッチ
まだはゲート制御形３極スイッチを含む。

転送ゲートは空乏チャンネルを有するスイッチであり、
その入力端は一般にコンデンサに接続される。不完全転
送ゲート（以下においてＩＴＧと呼ばれる。）の入力電
圧は最終的にＩ　’］”　Ｇのチャンネル電位に等しく
なる。飽和動作ＦＥ　’［’　（電界効果トランジヌタ
）−１だはＢ　Ｂ　Ｄは代表的なゲート制御形ＩＴＧで
ある。完全転送ゲート（以下において、ＣＴＧと呼ばれ
る。）の入力容量は一般的にＭＯ８容量である。ＣＯＤ
は代表的なゲート制御形ＣＴＧである。本明細書におい
てヌイノチングコンデンサはその第１電極の電圧を制御
する事によって、その第２電極の電位を間接的に変化さ
せるコンデンサを意味する。

発明の開示 ＶＳＬセンサはＣＣＤセンサに比べて、広いフォトセル
面積と大きな飽和信号電荷量と簡単な製造工程を持つ。

特に水平信号線を有するＶＳＬ七ンサはＭＯＳメモリと
同じ製造工程を持つので、製造コストを最低にできる可
能性がある。しかし、ＶＳＬセンサは大きなノイズを持
つので、ノイズの低減がＶ　Ｓ　Ｌセンサの最重要課題
であった。先行技術に開示されるＶＳＬ転送センサはノ
イズを低減できる可能性があるので有望である。けれど
も、ＶＳＬ転送センサの８Ｎ比が垂直信号線とコンデン
サを接続する第１転送ゲートの非転送効率に依存する事
は容易に理解される。もし、その非転送効率が大きけれ
ば、垂直信号線に残留する信号電荷によ−て、ＳＮ比と
垂直解像度は大巾に低下する。バイアス電荷を使用しな
いＶ８Ｌ転送センサの非転送効率Ｅｓは次式で表わされ
る。

Ｅｓ＝（１＋βＴＱＳ１（２Ｃｖ２））−１Ｔは転送時
間、Ｑｓは信号電荷量、Ｃｖは垂直信号線の容量である
。ＣＰＤ形■ＳＣ転送センサのＥｓは一般に次式で表わ
される。

／ ×（１＋βＴ（Ｑｂ＋Ｑｓ　）＠（２Ｃｖ２））”バイ
アス電荷の使用によって、ＢＳ、は非常に改善される事
がわかる。垂直信号線にバイアス電荷を外部より注入す
る事は可能であるが、そのばらつきは大きな付加ノイズ
を発生する。水平ＣＯＤから垂直信号線にかなり均−ｈ
バイアス電荷を注入する事は可能であるが、各第１転送
ゲートのＥＳにばらつきがあるので、ノイズ電荷転送サ
イクルの実施によって固定ノイズが発生する。ＣＰＤ形
ＶＳＩ・転送センーリ−は上記の欠点を持たないので、
高いＳＮ比が得られるｉＵ能性がある。しかし、以１・
゛の説明かられかるように、従来のＣＰＤ形■ＳｒＪ転
送センセンまだかなり大きなノイズを持つので、他の固
体撮像装置醒または撮像管と競争するためにはさらにノ
イズを低減する必要がある。ノイズの低減によって、感
度と８Ｎ比とダイナミックレンジが改善される。さらに
、フォトセルを縮少できるので、水平画素数を増加でき
る。最大信号電荷量Ｑ　Ｓｍ　ａ　ｘが１０６電子であ
る時、全等価ノイズ電荷量は８Ｘ１０３以下である事が
好ましい。しかし、全等価ノイズを低減するためには主
要なノイズをすべて低減する必要がある。１部の主要ノ
イズを低減しても全等価ノイズの低減効果は比較的小さ
くなる。さらに、ノイズを低減する回路構成または回路
動作によって新規ノイズが導入されない事が重要である
。上記の検討によって、過剰光によるブルーミングノイ
ズ、格子欠陥等による暗電流ノイズ、残留信号電荷ノイ
ズは低減を必要とする主要ノイズである。上記のノイズ
と垂直信号線に蓄積する他のノイズは以下において、ラ
インノイズとして定義される。さらに、水平スイッチ回
路が発生するノイズはスイッチノイズとして定義される
。不完全転送ゲートのゲート電圧または入力容量が変化
する事によ−て発生する不完全転送ノイズ、共通の入力
接点に接続された２個のスイッチのＶＴ（Ｌ、きいち電
圧）差まだは容量差によって、捷たは共通の出力節点に
接続された複数のスイッチのＶＴ差または容量差によっ
て発生するばらつきノイズは低減を必要とする代表的な
スイッチノイズである。本発明は上記の問題を解決する
だめになされた。本発明の基本目的はｖＳＬセンサのノ
イズを低減する事である。

本発明の具体的な目的または他の目的はＣＰＤ形ＶＳＬ
転送センサのラインノイズとスイッチノイズを低減する
事１ある。上記の目的を達成するために本明細書は鶏個
の独立発明を開示する。各独立発明は共通の目的と深い
関連を持ち、−緒に実施する事によって最大の効果が得
られる。好ましい実施例において、本発明の水平スイッ
チ回路は第１．第２転送ゲートと第１コンデンサを備え
、垂直信号線とスイッチングコンデンサである第１コン
デンザの第２電極は不完全転送ゲートである第１転送ゲ
ートによって電気的に接続される。そして、第１コンデ
ンサの第２電極と水平信号伝送器は不完全転送ゲー１〜
である第２転送ゲートによって電気的に接続される。本
明細書において、「？７ｆ気的に接続」という用語は中
間スイッチによる接続を含む。もちろＸ７、本発明の水
平スイッチ回路が」−記の他に他の電気素子を含む事は
実際的である。第１コンデンサから垂直信号線への電荷
注入は「バイアス電荷注入」と呼ばれる。垂直信号線か
ら第１コンデンサへの電荷転送は「第１転送」と呼ばれ
る。第１コンデンサの電荷を不完全転送ゲートによって
、さらに転送する事は「第２転送」と呼ばれる。本発明
の構成と効果が以下説明される。

独立発明１．（クレーム１） 本発明はＣＰＤ形ＶＳＬ転送センサに関し、上記のセッ
サからより鮮明な画像を得る事を目的とする。従来のＣ
ＰＤ形Ｖ８Ｌ転送センサにおいて。

垂１百信号線から第１コンテンサの第２電極に不完全転
送されたラインノイズ電荷は第１コンテンサの第２電極
とノイズ電荷吸収電源を接続するクリア用Ｍ　（Ｊ　８
　’Ｉ’を通して外部に排出されていた。そして、垂１
１信号線から第１コンデンサの第２電極に不完全転送さ
れた信号電荷Ｑｓは第１コンテンサの第２電極に接続さ
れる第２転送ゲートを通してさらに不完全転送されてい
た。その結果、第２転送ケートと非飽和動作しているク
リア用ＭＯ８Ｔ間のしきい値電圧（ＶＴ）差及び容量差
によって、大きな付加ノイズを発生する問題があった。

第１コノテンサをＭ（Ｊ８コンデンサとし、クリア用Ｍ
（ＪＳＴの代わりにクリア用完全転送ゲートを使用すれ
ば上記の付加ノイズを除去する事が可能になる。しかし
、ＯＰＤ形ＶＳＬ転送センサは第１コンテンサの第２電
極にバイアス電荷ＱｂＴを発明は第２転送ケー）・に隣
接してＭ　０１９　電極Ａを配置し、そして−ｊ二記の
Ｍ（ＪＳｉ極Ａに隣接してクリア用Ｍ（ＪＳ電極を配置
する事によって上記の欠点を改善する事を特徴とする。

当然、」−記のＭ（ＪＳＳ電極とクリア用Ｍ　Ｕ　Ｓ　
電極はＰＮ接合なしに隣接される。そして、ノイズ電荷
転送サイクルが実施され、る時、第１コンテノサの第２
電極に転送されたラインノイズ岨荷Ｑ　Ｎ　Ｕは第２転
送ケ−１・を越えて深い電位を持−〕Ｌ記のＭ　Ｃ）　
Ｓ電極Ａの電位井戸に転送される。さらにラインノイズ
電荷はクリア用Ｍ　（Ｊ　Ｓ電極の深い電位井戸を通っ
て深い電位を持つノイズ電荷吸収電源に転送される。ノ
イズ電荷転送サイクルのおイつりに第２転送ケートと上
記のＭＯ８電極電極浅い電位になり、ＭＵＳｉｉＩＨｉ
ＭＡに残留するラインノイズ電荷はノイズ電荷吸収電源
に転送される事が好ましい。さらに、上記のＭ　Ｕ　Ｓ
電極Ａは蓄積用ＭＯ８電極、または水平ＣＣＩ）のクロ
ック電極はＰＮ接合の介在なしに隣接して配置される。

そして、信号電荷転送サイクルにおいて、クリア用Ｍ　
Ｕ　Ｓ　ｗ極はターンオフし、蓄積用ＭＯ８電極または
水平ＣＣ］）のクロ、。

り電極は深い電位を持つ。その結果、信号電荷は蓄積用
ＭＯ８電極または水平ＣＣＩ）に転送される。

信号電荷転送サイクルの終りに、第２転送ケ−１・と上
記のＭ（ＪＳＳ電極は浅い電位になり、ＭＵＳ電極Ａに
残留する信号電荷は蓄積用Ｍ（ＪＳ電極または水平ＣＣ
Ｉ）に転送される事が好ましい。水平走査期間に上記の
ＭＵＳ電極Ａは夕〜ノオフしく浅い電位を持ち）、水平
ＣＣ］）は信号電荷を水平転送する。上記の結果、付加
ノイスはＯになる。

もちろん、ノイズ電荷転送サイクル期間に蓄積用Ｍ　（
Ｊ　Ｓ　電極または水平ＯＣＩ）のクロック電極は浅い
電位になる。

従属発明１（クレーム２） 好ましい実施例において、上記のＭ（ＪＳＳ電極と蓄積
用Ｍ（ＪＳ電画（または水平ＣＣ］）　）の間に完全転
送ゲートであるＭ（Ｊ８電極が配置される。

／−−′。

独立発明２．（クレーム３） 本発明けＣＰ　ｌ）形Ｖ　Ｓ　Ｌ転送センサに関する。

独立発明１にも関らず、大きなラインノイズが発生する
時に、（’、　Ｉ）　ｌ）形Ｖ　Ｓ　ｉ、、転送センサ
のＳＮ比は１分ではなか−た。本発明は上記の問題を解
決する中を目的とする。本発明はＣＰＤ形Ｖ　Ｓ　Ｌ転
送センサにおいて、水平走査期間に、垂直信号線に残留
するバイアス電荷Ｑ　ｌ＋　Ｒを垂直信号線に保存し、
ラインノイズだけを第１転送ゲートを通して転送する事
を特徴とする。第１コンデンザの第２電極に転送された
ラインノイズ電荷はさらにノイズ電荷吸収電源に損出さ
れる。そして、残留するラインノイズ電荷は水平帰線期
間に実施されるノイズ電荷転送サイクルによってさらに
低減される。その結果、信号のＳＮ比が非常に改善され
る。

たとえば１００倍のプルーミング条件において、水平走
査期間に約８．５　Ｑ　ｓ　ｍ　ａ　ｘのラインノイズ
電荷が発生する。従来、ＣＰＤ形ＶＳＬ転送センサにお
いて、水平走査期間に１第１転送」を実施しようとする
時、かえって、信号のＳＮ比は低下した。本発明者は水
平帰線期間と同じ条件で水平走査期間に「（第１転送」
を実施する時、垂直信号線に蓄積するバイアス電荷Ｑｂ
ａがラインノイズ電荷と共に排出するので、信号電荷転
送サイクルの１第２転送」期間に、第１コンデンサに転
送されるバイアス電荷は不足する。その結果、感度は非
常にわるくなる。たとえば最初に垂直信号線に蓄積され
ていたバイアス電荷Ｑｂ　Ｒが水平走査期間の第１転送
によってすべて第１コンデンサに転送され、その後、水
平スイッチ回路の外に排出されたとする。次の信号電荷
転送サイクル期間に第１コンデンサの第２電極にバイア
ス電荷Ｑ　ｂ　Ｔ’が転送される。

ＱｂＴ＝Ｑｂ−ＱｂＲ＝ＱｂＲ’＋ＱｂＴ’Ｑｂａ＝、
／Ｆ扉ＱｂＴ Ｑｌ＋　Ｔ　　（Ｊ　ｂ　Ｔ’＝　ｒ　Ｑ　ｂ　・ｒ　
＝△Ｑすなわち上記の△Ｑだけ第１コンデンサのバイア
ス電荷は不足するので、信号電荷量Ｑｓが△Ｑより多い
時だけ、信号電荷（Ｑｓ−△Ｑ）が第２転送される。ε
１′は全バイアス電荷がＱ　１１　Ｔ　（−Ｑｂ　ｎ’
−１−Ｑ　ｂ　、ｒ′）である時の信号電荷に対する第
１転送ゲートの非転送効率である。一般に、信号型ＭＱ
ｓがＱ　ｓ　ｍ　ａ　ｘであっても、はとんど信号電荷
は第２転送されない。本発明の具体的な特徴は水平走査
期間内の第１転送期間に垂直信線または、第１転送ゲー
Ｉ・の電、位を信号電荷転送サイクルの第１転送期間よ
り変化させる事を特徴とする。

バイアス電荷Ｑｂｎを第１コンデンサに蓄積する事は可
能であるが、水平ヌイノチ回路の構造と動作は非常に複
雑になる。たとえば、第１転送ゲートの非転送効率Ｅ、
を０．２と仮定する時、Ｑ　ｂ　ｎとＱ　ｂ　ＴＯ比は
０．４５：０．５５に々る。Ｅｌを０゜１５と仮定すれ
ばＱｂｎとＱ　ｂ　ＴＯ比は０３９：０．６１になる。

上記の様にバイアス電荷Ｑ　Ｌ＋　ａが大きいので、第
１コンデンサに蓄積するのは困難である。１実施例にお
いて、第１転送ゲートのチャンネル電位は水平走査期間
に信号電荷転送サイクルの第１転送期間より△■だけ浅
くなる。△ＶはＱ　ｂ　Ｒ／　Ｃの０７〜３倍または１
〜２倍に選択される。Ｃは垂直信号線の容量である。本
発明によれば、信号電荷／ラインノイズ電荷比は非常に
向」ニする。

従属発明１．（クレーム４） 好ましい１実施例において、垂直信号線に補助コンデン
サＣｙの第２電極が接続される。そして補助コンデンサ
Ｃｙの第１電極の電位は水平走査期間内の「第１転送」
期間に、信号電荷転送サイクルの「第１転送」期間より
△■だけ浅くなる。△■はＱ　ｂ　Ｒ／　Ｃの０．７〜
３倍または１〜２倍である。

従属発明２．（クレーム５） 好ましい実施例において１．垂直ヌイノチを制御する垂
直走査線の電位を水平走査期間内の「第１転送」期間に
信号電荷転送サイクルの［第１転送］期曲より深くする
。その結果、垂直走査線と垂直信号線間の寄生容量によ
って、垂直信号線の電位は深くなり、バイアス電荷Ｑｂ
Ｉｔは水平走査期間の１第１転送」期間に、垂直信号線
に保持される。従来、水平ＣＯＤを有するＶＳＬ転送セ
ンサにおいて、水平走査期間に「第１転送」を実施し、
水平走査期間または水平帰線期間の最初に垂直走査線に
深い電位１■を与え、その後の水平帰線期間に垂直走査
線に浅い電位Ｉ・を与える事が提案されていた。−１−
記の先行技？＋ｌ：ｉにおいて、信号電荷転送期間に過
剰な光電荷はフォトセルの容量に蓄積された。しかし、
上記の先行技術がＣＰＤ形■ＳＬ転送七ンサに実施され
る時、水平走査期間に実施される「第１転送」によって
、垂直信号線に残留するバイアス電荷Ｑ　ｌ＋　Ｉｔが
転送される小及びバイアス電荷Ｑ　ｂ　ｒｔを保存する
必要性は記載されていなかった。もし、垂直信号線また
は第１コンデンザにバイアス電荷Ｑｂａが保存されなけ
れば、水平走査期間に第１転送を実施する事によって、
バイアス電荷Ｑｂ几は排出される。本発明は水平走査期
間に垂直信号線のラインノイズ電荷を第１転送し、さら
に外部に排出するＣＰＤ形ＶＳＬ転送センサにおいて、
水平走査線の電位を深くする事を特徴とする。１本の垂
直走査線と垂直信号線間の平均寄生容量をＣ１垂直走査
線の電圧変化を△■、垂直走査線の本数をｎとすれは、
ｎＸＣ×△■≧Ｑｂａである事が好ましい。垂直走査回
路によって選択されない垂直走査線は水平帰線期間のノ
イズ電荷転送サイクルの１第１転送」期間が始捷る前に
浅い電位に復帰する。したがって本従属発明の新規な特
徴は、水平走査期間にラインノイズ電荷の転送を実施す
るＣＰＤ形Ｖ　Ｓ　Ｉ−転送センサにおいて、選択され
ない垂直走査線のほとんどが信号電荷転送サイクルの第
１転送期間に浅い第１電位Ｖ　Ｔ、を持ち、そして必ず
水平走査期間の第１転送期間に深い第２ｗ位ＶＭを持ち
、△Ｖ−ＶＭ　−Ｖ　ｒ、≧（０，７−８）　Ｘ　Ｑ　
ｂ　Ｒ／　（ｎ　ｘ　Ｏ）であるように垂直走査線の電
位差△Ｖを決定する事である。△Ｖが大きすぎると垂直
信号線に残留するラインノイズ電荷Ｑｂａが増加する。

より好ましい実施例において、垂直信号線はバイアヌ電
荷Ｑｂｎの１〜２倍の電荷を蓄積するように設計される
。１実施例において、垂直信号線に補助コンデンサＣｖ
の第２電極が接続される。そして、信号電荷転送サイク
ルの第１転送期間に比べて水平走査期間により深い電圧
を補助コンデンサＣｖの第１電極に与える。その結果、
バイアス電荷Ｑｂ几の１部を補助コンデンサに蓄積する
。本実施例は垂直走査線と垂直信号線間の寄生容量が小
さく、フォトセルに大きな信号電荷量Ｑ　ｓ　ｍ　ｌｌ
ｘを蓄積するＯＰＤ形Ｖ８Ｌ転送センサに有効である。

他の１実施例において、垂直信号線に補助コンデンサＣ
ｖの第２電極が接続される。そして、信号電荷転送サイ
クル期間の第１転送期間に比べて、水平走査期によシ浅
い電圧を補助コンデンサＯｖの第１電極に与える。その
結果、垂直信号線に過剰に蓄積されるラインノイズ電荷
の１部または全部は垂直信号線に転送される。この実施
例は垂直走査線と垂直信号線間の寄生容量が大きく、フ
ォトセルの過剰電荷蓄積能力を大きく設計したｖＳＬ転
送センサに有効である。さらに、本従属発明において、
バイアヌ電荷Ｑｂａの１部を第１コンデンサの第２電極
に蓄積する事は可能である。

独立発明３．（クレー・ムロ） 本発明はＣＰＤ形Ｖ８Ｌ転送センサに関し、上記のモン
サからよシ鮮明な画像を得る事を目的とする。独立発明
１〜２にも関らず、従来のＣＰＤ形Ｖ８Ｌ転送センサに
おいて、プルーミングモジくは格子欠陥によって大きな
ラインノイズが発生する時に信号のＳＮ比が低下する欠
点があった。これはラインノイズ電荷（ＱＮＯ）が１度
第１コンテ゛ンサの第２電極に蓄積された後でクリアさ
れるからである。一般に、第１コンデンサが蓄積できる
最大ノイズ電荷量Ｑ　Ｎｍ　ａ　ｘはＣ，Ｘ△Ｖであり
、大体Ｑ　ｓ　ｍ　ａ　ｘの１〜２倍である。ただし、
Ｃ７は第１コンデンサの静電容量であり、△■は第１コ
ンデンサの有効電位差である。その結果、１水平期間に
１行のフォトセルを読み出す従来のＣりＤ形ＶＳＣ転送
センサにおいて、約１０〜２０倍以上のプルーミングが
発生すると、第１転送ゲートは非飽和ＭＯ８Ｔになシ、
不完全転送ができなくなる。同様に１水平期間に２行の
フォトセルを読み出す従来のＣＰＤ形ＶＳＬ転送センセ
ンおいて、約６〜１０倍以」二のプルーミングが発生す
る時、第１転送ゲートは非飽和Ｍ−，ＯＳ　’ＩＩ’に
なってしまう。第１コンテンサの第１電極に印加できる
パルス電圧の増加には限界がある。「第１転送」期間に
、第１コンデンサの第２電極と電荷吸収電源を接続する
クリア用ＭＯ８Ｔをターンオンする事によって第１コン
デンサに転送された大量のラインノイズ電荷をクリアす
る事は可能である。

しかし、各クリア用ＭＯ８ＴのＶＴ差とソース容量差は
大きなスイッチノイズを発生する。さらにクリア用ＭＯ
８Ｔと第２転送ゲート間のチャンネ／Ｌ４１を位差も大
きなスイッチノイズを発生する。

本発明は「第１転送」が実施されている期間内に１第２
転送」を開始し、そして、「第２転送」より♀く「第１
転送」を終了する事を特徴とする。

すなわち、「第１転送」期間と１第２転送」期間はオー
バラップする。そして、上記のオーバラップ期間に第２
転送ゲートは第１転送ゲートよりも深いチャンネル電位
を持つ。信号（またはノイズ）電荷が少ない時に、第１
コンデンサへのバイアス電荷量に等しい電荷が第１コン
デンサに蓄積される時間は遅くなり、第１コンデンサの
ノイズ電荷または信号電荷のほとんどは［第１転送」期
間が終了してから第２転送される。信号（またはノイズ
）電荷が小さくても、「第１転送」期間とオーバラップ
しない期間が設定しであるので、「第２転送」の非転送
効率Ｅ２は低くできる。そして、信号（またはノイズ）
電荷が多い時に、バイアス電荷量に等しい電荷は「第１
転送」期間の初期に転送される。したがって１第１転送
」期間とオーバーラッグする「第２転送ｊ期間の初期か
ら「第２転送」が開始される。そして、「第１転送」期
間と１第２転送」期間がオーバーラツプしているので、
「第１転送」されたノイズ（または信号）電荷はただち
に「第２転送」される。そして、「第１転送」期間の終
了後の「第２転送」期間に第１コンデンサに残留するノ
イズ（または信号）電荷は「第２転送」される。「第１
転送」期間の最初に第１コンデンサの第１電極より第２
転送ゲートのゲート電極の電位変化がイいとバイアヌ電
荷の１部が第２転送ゲートを越えてオーバーフローする
可能性があるので、「第２転送」は「第１転送」より少
し遅れる事が好ましい。本発明によれば、転送できるノ
イズ電荷量は第１コンデンサの容量によって制限されな
いので、大量のラインノイズ電荷をスイッチノイズなし
に１第２転送」できる。そして、信号（またはノイズ）
電荷が比較的大きい時に、「第２転送」の有効期間が長
くなるので、第２転送ゲートの非転送効率が小さくなり
ＳＮ比は改善される。さらにノイズ（または信号）電荷
がほとんど第１コンデンサの第２電極に蓄積しないので
、ダイナミックドレン効果によって第１転送ゲートの有
効チＡ・ンネル長が短かくなる。好捷しい１実施例にお
いて、第２転送ゲーー１−がターンオンする時、第１転
送ゲートの有効平均チャンネル長はパンチスルー効果ま
たはダイナミックドレン効果によって、はとんど０にな
る。その結果、非転送効率は小さくなり、残留信号（ま
たはノイズ）電荷は減少する。従来のＣＰＤ形ＶＳＬ転
送センサにおいて、信号（またはノイズ）電荷は第１コ
ンデンサに蓄積されるので、信号（またはノイズ）電荷
が多い時に有効平均チャンネル長と非転送効率Ｅ１は増
加する。その結果、信号電荷量によって第１転送ゲート
の非転送効率Ｅ１は変動する。本発明において、さらに
後で説明される逆ヌイノチングコンデンサ、または相補
ヌイソチングコンデンサを使用する事によって、第２転
送ゲートの非転送効率Ｅ２とスイッチノイズは小さくな
る。１実施例において、「第１転送」期間は第１転送ゲ
ートをターンオフする事によって終了する。本発明のＣ
ＰＤ形ＶＳＬ転送センサにおいて、「バイアス電荷注入
」のために、第１転送ゲートはＦＥＴによって構成する
事が好ましい。水平走査期間に第２転送ゲートをターン
オフする事が好ましい。

従属発明１．（クレーム７） 好ましい１実施例において、第１転送期間とオーバラッ
プ（重複）し々い第２転送期間は第１転送期間の１０％
〜５００％または８０％〜２００％である。

従属発明２．（クレーム８） 好ましい１実施例において、第１転送期間とオーバラッ
プする第２転送期間は第１転送期間の１０％〜９５％ま
たは３０％〜８０％である。

従属発明８．（クレーム９） １実施例において、第１コンデンサの第２電極にクリア
用不完全転送ゲートの入力端が接続される。そして、上
記のクリア用不完全転送ゲートと第２転送ゲートの深い
ゲート電圧ＶＨは等しくなるように設計される事が好ま
しい。そして、第１コンデンサの第２電極に転送された
ラインノイズ電荷の１部または全部は上記のクリア用不
完全転送ゲートによって排出される。不完全転送ゲート
（ＩＴＧ）は空乏チャンネルを持つので第２転送ゲート
とクリア用不完全転送ゲート間の容量またはゲート電圧
のばらつきによるスイッチノイズは小さい。さらに、上
記の２つの転送ゲートは近接して配置できるので、ＶＴ
のばらつきによるスイッチノイズは小さい。ＣＰＤ形Ｖ
ＳＬ転送センサの第２転送ゲートは不完全転送ゲートで
あるが、従来のＣＰＤ形ＶＳＬ転送センサにおいて、第
１コンデンサの第２電極にクリア用不完全転送ゲートを
接続する技術は公知でなか−た。さらに従来のＣＰＤ形
ＶＳＬ転送センサにおいて、第１コンデンサの第２電極
にクリア用不完全転送ゲートを接続する場合、第２転送
ゲートの深い電位は第１転送ゲートの深い電位より浅い
。その結果、ラインノイズ電荷をクリアする能力が減少
するので、クリア用■″Ｉ’　Ｇと第２Ｉ’ｌ’Ｇの深
い電位を等しくする事は好ましくない。

従属発明４．（クレーム１０） 従来のＣＰＤ形Ｖ８Ｌ転送センザの他の問題は第１転送
ゲートが発生する付加ノイズがかなり大きい事である。

第１転送ゲートの変動によって、０士 Ｖ×ηｘＶ、傭（１，６Ｘ　１０−”）の付加ノイズ電
荷が導入される。ただし、Ｃｖは垂直信号線の容量であ
シ、ηは電圧変動率であシ、■１は第１転送ゲートの１
第１転送」期間のゲート電圧である。たとえば、もし垂
直信号線が３．２　Ｐ　Ｆの容量を持ち、ηが１０’、
Ｖｌが１０■とすれば、約２０００電子のスイッチノイ
ズ電荷ＱＮ、が導入される。従来のＯＰＤ形Ｖ８Ｌ転送
センサのゲート電極は「バイアス電荷注入コのために、
高いスイッチング周波数を持つパルス電源に接続する必
要があるので、パ／Ｖス電源の電圧変動率ηを６×１０
−６　以下に抑制する事は困難だった。もちろん■１を
小さくする事けＱ　ｓ　ｍ　ａ　ｘを小さくするので好
まｔ、　＜ない。本発明は第１転送ゲートを一定のゲー
ト電極電位を持つＭＯ８ＴｉたはＪ−ＦＥＴによって構
成する事を特徴とする。そして、第１コンデンサの第１
電極にパルス電圧を印加するいて、第１転送ゲートと第
１コンデンサの闇に第１松送ゲートよシ深いチヤツキ／
Ｌ／’を位を持つ完全転送ゲートが配置される。そして
この完全転送ゲートをターンオフする事によって、「第
１転送」　　−け終了させられる。

従属発明５　（クレームｎ　） 本発明のＣＰＤ形ＶＳＬ転送センセン間頭の１つけ「第
１転送」を終了させる方法にある。第１転送ゲートケタ
ーンオフする方法はスイッチノイズを増加させる。第１
転送ゲートと第１コンデンサの…１に完全転送ゲートを
配置する方法はこの完全整送ゲートに印加するパルス電
圧を必要とし、バイアヌ電荷を減少し、信号のダイナミ
ックレンジを減少する。垂直信号線と第１私送ゲートの
入力端をスイッチによって接続する墨も可能であるが、
第１転送ゲートの非転送効率Ｅ１が増加する。

本従属発明は上記の問題を改善するために垂直信号線に
補助コンデンサＣｖの第２電極を電気的に接続する事を
特徴とする。そして、「第１転送」期間に上記の補助コ
ンデンサの第１電極に浅い電圧が印加される。そして、
補助コンデンサＣＶの第１電極に深い電圧を印加する事
によって、垂直信号線は第１転送ゲー１−のチャンネル
より深い電位を持つ。その結果、「第１転送」は終了す
る。

ＣｖＸ△Ｖ＞Ｑ　ｂ　Ｒである必要がある。ただし、Ｃ
ｖは補助コンデンサ容量であり、△■はＯｖの第１電極
に印加する電圧の有効振１］であシ、ＱｂＲは垂直信号
線に残留するバイアヌ電荷である。

Ｑ　ｂ　Ｒ中（ｈ己　（Ｑｂ　ａ−トＱｂＴ）４−バー
ｘ　Ｑ　ｂ　Ｔ　／　（１ｖ””Ｔ　　）−２ Ｅ、＝（１＋βＸＴＸＱ、　＋１　／　（２Ｃｖ　）　
）ＱｂＴ−＋−Ｃ＋Ｘ（△Ｖ−（Ｖ２−Ｖｌ　））キ（
ＩＥ＋）　Ｑ　ｂＥｌは信号電荷ＱｓがほとんどＯであ
る時のＱｓの非転送効率であり、Ｃ１は第１コンデンサ
の等価容鼠であり、ＱｂＴは第１コンデンザから垂直信
号線に注入されるバイアス電荷量である。

１実施例において、上記の補助コンデンサはＭＯＳヌイ
ノチングコンデンサであり、第１転送時にこのＭＯＳコ
ンデンサは小さな容量を持つ。その結果、第１転送効率
Ｅ１の増加は小さい。他の１実施例において、上記の補
助コンデンサは垂直スイッチのゲート電極に接続される
垂直走査線と垂直信号線間の寄生容量である。そして、
垂直走査線に深い電圧を印加する事によって垂直信号線
は深い電位を持ち、第１転送は終了する。

独立発明４．（クレーム１２） 本発明はＣＰＤ形ＶＳＬ転送センサに関する。

独立発明１〜８によって、ラインノイズとスイッチノイ
ズはかなり減少した。しかし、高感度の固体撮像装置を
製作するためにはラインまたはスイッチノイズをさらに
低減する必要があった。特に、第１コンデンサの第１電
極と第２転送ゲートのゲート電極に印加されるパルス電
圧φ１．φ２の変動またはゆらぎは無視できないスイッ
チノイズを発生する。たとえばパルス電圧φ１、φ２の
等価雑音電圧を△Ｖ、ｌ’−第２転送」時の第１コンデ
ンザ容Ｍを０１とすれば、スイッチノイズＱ　Ｎ　２は
Ｃ１×△■÷（１，６Ｘ１０　　”）になる。たとえば
ＣＩ　＝　０．１６　Ｐ　Ｆ、△Ｖ　ｎ　＝　１　ｍ　
’Ｖとすれば、ＱＮは１０３電子になる。本発明は第１
コンデンサとして［逆スイッチングコンデンサ」またけ
「相補コンデンサ」を使用する事によって」１記の欠点
を改善する事を特徴とする。「逆スイッチングコンデン
ザ」は半導体基板表面に作られたＰ　Ｎ接合にパルス電
圧を印加する事によって、上記のＰＮ接合に隣接するＭ
Ｏ８ゲート電極の電位を制御するＭＯ８スイッチングコ
ンデンサを意味する。「相補スイッチングコンデンサ」
は、第１転送ゲートの電荷と異なる導電形の電荷を蓄積
するＭＯＳスイッチングコンデンザを意味する。上記の
スイッチングコンデンサを使用する事によって第１コン
デンサの第１電極に印加するパルス電圧が小さくても大
きな有効電位差△■が得られる。その結果、バイアス電
荷Ｑ　１１　Ｔを減少する事なしに、第１コンデンザの
容量を低減できるので、第２転送ゲートの非転送効率Ｅ
２とＱ　Ｎ　２は小さくなる。

さらに、上記の２種類のメイノチングコンテンサは第１
電極が深い電位になる時に小さな容４”を持ち、第１電
極が浅い電位になる１暗に大きな容量を持つ事ができる
。すなわち、独立発明２の１第１、第２転送」が実施さ
れる時に、第１コンデンザの静電容量は非常に小さくな
る。その結果、パルス電圧φ１とφ２の変動またはゆら
ぎによって発生するスイッチノイズＱ　Ｎ　２は減少し
、非転送効率Ｅ２は小さくなる。第２転送ゲートは一般
にバイアス電荷を使用しないので、上記の効果は非常に
重要である。たとえば、５Ｘ１０’電子のバイアス軍、
荷Ｑｂを使用する第１転送ゲートのＥ、をＣ１５とする
。第２転送ゲートと第１転送ゲートが等しいとする。「
第２転送」期間に、第１コンデンサがＱ、　ｌ　Ｐ　Ｆ
の容量を持ち、垂直信号線が３ＰＦの容量を持ち、信号
電荷Ｑｓが５．５Ｘ１０３電子である時、バイアス電荷
を使用しない第２転送ゲートのＥ２は約０３８になる。

ただし、第２転送期間は第１転送期間に等しく、そして
第１転送ゲートト第２転送ゲートのダイナミックドレン
効果は等しいとする。もし、「第２転送」期間に第１コ
ンデンサ容量が０．０　Ｆｉ　Ｐ　Ｆになれば、第２転
送ゲーＩ・のＥ２は約０１４になる。もし、「第２転送
」期曲に、ｗｊｌコンデンサの容量が０．０２５　Ｐ１
１゛になれば、第２転送ゲートのＥ２は約０．０４にな
る。本発明によれはパルス電圧φ１、φ２とバイアス電
荷量を変更する沖なしに、第１コンデンザの容量を従来
の半分以下にできるので、低照度時のＳＮ比が非常に改
善される。この改善は第１コンデンサの有効電圧差△Ｖ
が大きいので、第１コンテンサのＭ、０８容量を小さく
できる事ト「第２転送」期間の第１コンデンサ容景を最
小にできるためである。従来のＯＰＤ形ＶＳＬ転送セン
サにおいて、「第２転送」期間に、バイアス電荷ＱｂＴ
は第１コンデンサに保存する必要がある。その結果、「
第２転送」期間に、第１コンデンサ容量をある限度以上
（たとえば５０％以上）低減できなかった。水平ＣＯＤ
から第１コンデンサに第２バイア７、電荷を注入する事
によって、Ｅ２を改善する事は可能である。しかし、ノ
イズ電荷転送サイクルの実施によって、第１コンデンサ
に残留する第２バイアス電荷が失なわれる。その結果、
Ｅ２のばらつきによってスイッチノイズがＮ　４Ｅ　ｆ
る。さらに、信号電荷転送サイクルが複雑になる。好ま
しい実施例において、バイアス電荷ＱｂＴは最大信号電
荷Ｑｓｍａｘの０５〜１０倍または２〜５倍に設計され
る。

独立発明５　（クレーム１３） 本発明はＣＰＤ形Ｖ８Ｌ転送センサに関する。

独立発明８の問題の１つは第２転送ゲートの出力端に接
続される第２コンデンサの第２電極または水平ＣＯＤの
電位井戸の電位を深くする必要がある事である。すなわ
ち、最大信号電荷Ｑ　ｓ　ｍ　ａ　ｘを蓄積する第２コ
ンデンサの第２電極または水平ＯＣＤの電位井戸は第２
転送ゲートの転送チャンネルより深い電位を持つ必要が
ある。しかし、第２コンデンサまだは水平ＯＣＤに印加
できるパルス電圧の最大値に限界があるので、最大信号
電荷Ｑ　ｓ　ｍ　ａ　ｘは小さくなり、信号のダイナミ
ックレンジは制限された。本発明は第２転送ゲートの出
力端と第２コンデンサ（または水平ＣＣＤ　）の間に補
助用のＭＯＳコンデンサＣｘを配置する事を特徴とする
。第２転送ゲートと補助コンデンサＣＸはＰＮ接合なし
に電気的に接続される事が好まシく、ソシて補助コンデ
ンサと第２コンデンサ（または水平ＣＣＩ）　）は］’
Ｎ接合なしに電気的に接続される事が好ましい。もちろ
ん第２転送ゲートと補助コンデンサの間に、またけ補助
コンデンサＣｘと第２コンデンサ（または水平ＣＯＤ　
）の間に他のＭＯ８電極を右１加する事は可能である。

そして、「第２転送」が実施される時に、上記の補助コ
ンデンサＯｘと第２コンデンサ（またけ水平（！　ＯＬ
）、または付加されたＭＯ８電極）は深い電位を持つ。

その結果、補助コンデンサの第２電極と第２コンデンサ
（または水平ＣＯＤ、または付加されたＭ−Ｏ８電極）
の第２電極に信Ｊｉｊ′電荷は分割される。「第２転送
」が終了した後で、第２転送ゲートのゲート電極と補助
コンデンサの第１電（循に浅い電圧が印加されるので、
補助コンデンサＣＸの第２電極に保持される信号電荷は
第２コンデンサ（または水平Ｃ０Ｄ−ｉたけ付加された
ＭＯ８電極）に完全転送される。この完全転送は「第３
転送」と呼ばれる。「第３転送」の非転送効率Ｅ３は非
常に小さい。そして、第２コンデンサ（捷だけ水平ＣＯ
Ｄ　）に印加するパルス電圧を増加しなくても、第２転
送できる最大信号電荷Ｑ　ｓ　ｍａＸは２〜８倍に増加
する。好ましい実施例において、補助コンデンサＣｘけ
第２コンデンサ（または水平ＣＯＤの電位井戸）の５０
％以上の容量を持つ。「第８転送」は完全転送であるの
で、狭い転送チャンネル巾を持つ水平ＣＯＤのクロック
電極に信号電荷を転送するような場合においても、非転
送効率Ｅ３け小さくなる。そして第１コンデンサと補助
コンデンサの間に配置される第２転送ゲートの転送チャ
ンネル巾を広く設計する事によって、第２転送ゲートの
非転送効率Ｅ２を第２コンデンサ（または水平Ｃ０Ｄ）
の形状に関らず、小さくする事ができる。一般に「第２
軌送」はバイアス電荷を使用しないのでこの効果は大き
い。好ましい実施例において、補助コンデンサとノイズ
電荷吸収電源の間にクリア用Ｍ　ＯＳ　Ｔが配置される
。補助コンデンサとクリア用ＭｉＯ８Ｔの間をＰＮ接合
なしで電気的に接続する事が好ましい。クリア用ＭＯ８
Ｔを完全転送ゲートとして動作させる事は好ましい。ク
リア用ＭＯ８Ｔのチャンネルとドレンは補助用コンデン
サの第２電極と等しいかまだはより深い電位を持つ事が
好ましい。

ノイズ電荷の１第２転送」が終了した後で第２転送ゲー
トと補助コンデンサに浅い電圧が印加される。その後で
、クリア用ＭＯ８Ｔはターンオフする。上記の結果、大
量のノイズ電荷をスイッチノイズなしでクリアする事が
可能になる。信号のダイナミックレンジを増加し、パル
ス電圧の最大値を小さくするために、補助コンデンサと
第２コンデンサ（または水平ＣＯＤ　）に印加するパル
ス電圧は等しい事が好ましい。

従属発明１　　（クレーム１４） 好ましい実施例において、ＭＯ８コンデンサである補助
コンデンサＯｘと２個の第２コンデンサ（Ａ、Ｂ）はそ
れぞれ行選択用Ｍ、０８電極によって電気的に接続され
る。２個の行選択用ＭＯ８電極は完全転送ゲートであり
、その入力端または出力端にＰＮ接合は配置されない。

そして第Ｎ性の信号電荷は第１の行選択用ＭＯ８電極を
通して第２コンデンサＡに転送され、第Ｎ＋１行の信号
電荷は第２の行選択用ｌｖＩ’、　０８電極を通して第
２コンデンサＢに転送される。その結果、スイッチノイ
ズは発生しない。従来のＣＰＤ形ＶＳＬ転送センサにお
いて、垂直信号線に２個の第１転送ゲートを接続する事
によって、２行の信号電荷を読み出す事が提案されてい
た。従来技術において、２個の第１転送ゲート間のＶＴ
差は非常に大きなスイッチノイズを発生した。さらに、
本発明において、行選択用ＭＯ８電極は「第２転送」期
間に信号電荷を蓄積できるので、信号のダイナミックレ
ンジは増加する。第２コンデンサ（Ａ、Ｂ）のかわりに
水平ＣＯＤの異なる電位井戸を使用すれば、水平ＣＯＤ
を備えるＯＰＤ形ＶＳＬ転送センサに本従属発明を応用
する事が可能になる。

独立発明６．（クレーム１５） 本発明は水平信号線を自するＶＳＬ転送センセン関する
。従来のＶＳＬ転送七ンサにおいて、垂直信号線に２個
の第１転送ゲートを接続する事によって２行の信号電荷
を読み出す事は非常に大きなスイッチノイズを発生した
。本発明は上記の問題を解決するために、１個の第２転
送ゲートと２個の第２コンデンサ（Ａ、、Ｂ）をそれぞ
れ異なる行選択用ＭＯ８電極によって電気的に接続する
事を特徴とする。スイッチノイズを抑制するために行選
択用ＭＯ８電極は完全転送ゲートとして動作し、その入
力端にＰ　Ｎ接合は配置され々い。そして、第Ｎ性の信
号電荷は第１の行選択用ＭＯ８電極によって第２コンデ
ンザＡに転送される。そして、第Ｎ＋１行の信号電荷は
第２の行選択スイッチによって、第２コンデンサＢに転
送される。このようにすれば、水平信号線を有するＶＳ
Ｌ転送センサにおいて、１水平期間に２行の信号電荷を
読み出してもスイッチノイズは発生しない。好ましい１
実施例において、不完全転送ゲートと２個の行選択用Ｍ
Ｏ８電極の間に完全転送ゲートとじて動作するＭ、０８
電極が配置される。バイアス電荷を第１コンデンサに蓄
積しないＶ　Ｓ　Ｌ転送センサにおいて、第１転送ゲー
トと第１コンデンサを省略し、垂直信号線を第２転送ゲ
ートの入力端に接続する事は可能である。

独立発明７．（クレーム１６） 本発明は水平信号線を有するＣＰＤ形Ｖ　８　Ｌ転送セ
ンサに関する。独立発明１〜６によって、ＣＰＤ形ｖＳ
Ｌ転送センサのラインノイズとスイッチノイズは大巾に
減少した。しかし、従来の水平信号線を備えるＣＰＤ形
ＶＳＬ転送線において、コンデンサと水平信号線を接続
する水平走査スイッチが大きな付加ノイズを発生した。

この付加ノイズを低減しない限り、独立発明１〜５によ
るノイズ低減効果は大巾に限定される。本発明は」１記
の問題を解決する事を目的とするものである。垂直信号
線と水平信号線を接続する水平スイッチ回路を２個のス
イッチングコンデンサと３個の転送ゲートによって構成
する事を特徴とする。そして、垂直信号線と第１のスイ
ッチングコンデンサの第２’Ｆｌイｌ”ｉ（は不完全転
送ゲートである第１転送ゲートによって電気的に接続さ
れる。そして第１スイツチングコンデンサの第２〒１を
極と第２スイツチングコンデンサの第２電極は不完全転
送ゲートである第２転送ゲートによって電気的に接続さ
れる。第２スイツチングコンデンザ１Ｍ１Ｏｓコンデン
サである。第２スイツチングコンデンサの第２電極と水
平信号線は完全転送ゲートである第８転送ゲートによっ
て接続される。そして、水平帰線期間に、「バイアス電
荷注入」によって、垂直信号にバイアス電荷が注入され
、「第１転送」によって、バイアス電荷と信号電荷が第
１コンデンサに不完全転送され、「第２転送」によって
、信号電荷だけが第２コンデンサに不完全転送される。

第８転送ゲートのチャンネルは最大信号電荷を蓄積する
第２スイツチングコンデンサの第２電極よりも浅い電位
を持つ。次の水平走査期間に水平走査回路によって制御
される第１２スイツチングコンデンサの第２電極は浅い
電位になり、各列の信号電荷は順番に水平信号線に完全
転送される。第２フイソチングコンデンサの第２電極が
浅い電位は第３転送ゲートのチャンネ）Ｖ電位よりも浅
い。第３転送ゲートの空乏チャンネルの電位は少くとも
水平走査期間に一定であるので、水平走査によるスイッ
チノイズの絶対値とそのばらつきは非常に小さくなる。

１実施例において、第８スイツチは直流ゲート電圧を持
つＭＯＳＦＥＴである。水平信号線は第３転送ゲートの
チャンネルより深い電位を持つ。本発明において第２転
送ゲートは不完全転送ゲートであり、バイアス電荷は第
１メイノチングコンデンサに保存されるので、第２ヌイ
ツチングコンデンサは信号電荷だけを蓄積する。その結
果、第２スイツチングコンデンサは非常に小型になシ、
第２ヌイソチングコンデンサの信号電荷を水平信号線に
完全転送する事が可能になる。そのＭ果、第２スイツチ
ングコンデンサから水平Ｏｎ線への信号電荷の転送時間
が短かくても、第３転送ゲートの非転送効率は小さくな
る。当然、水平走査期間に第２スイツチングコンデンサ
は第１スイツチングコンデンサから電気的にしゃ断され
る。水平走査期間に１個の第２フインチングコンデンザ
から信号電荷を読み出すために、許容される時間は非常
に短かいので、上記の事実は重要である。■実施例にお
いて、１列の信号電荷を処理する「１ビツト」期間は１
２０ｎｓｅｃである。この１ピノｌ−Ｊ９Ｊ　ｌ’ｌ’
ｌに、第２ヌイソチングコンデンサから水平信号線に信
号電荷を転送し、さらに水平信号線の信号電荷を抵抗を
通して放電しなければならない。従来、本発明者によっ
て、第２コンデンザの第１電極を水平走査回路によって
制御するＶＳＬ転送センサは提案されていた。しかし、
上記の技術提案において、第１転送ゲートと第２スイツ
チングコンデンサの間にスイノチングコンデン勺である
第１コンデンザと不完全転送ゲートである第２転送ゲー
トを配設し、そして、「バイアス電ｌＸ１ｊ注入」動作
と「第１転送」動作と１第２転送」動作を実施する沖に
よって、第１転送ゲートの非転送効率Ｅ、とラインノイ
ズを低減する事は知られていなかった。さらに、本発明
のＣＰ　Ｉ）形ＶＳＩ−転送セ転送セン−て、垂直信号
線のラインノイズを信号電荷と同一のチャンネル経路を
通して水平信号線に排出する事ができる。この場合、第
２コンデンサの第１電極に印加する水平走査回路の水平
走査パルス電圧とクリアパルス電圧の絶対値が異なって
も、スイッチノイズが発生しない利点がある。さらにラ
インノイズを信号電荷と同じチャンネル経路によって転
送する時に、第３転送ゲートの電位を深くする事は可能
である。好捷しい１実施例において、複数の水平信号線
が配置され、第１の水平信号線は奇数列の信号電荷を受
は取り、第２の水平信号線は偶数列の信号電荷を受は取
る。このようにすれば、１ビツト期間は２倍になる。好
ましい１実施例において、第３スイツチはΔ４０８また
は接合ゲート電極を持たない。

そして第２コンデンサの第１電極に浅い電位が印加され
る時、第２スイツチングコンデンサの信号電荷は水平信
号線に接続されるＰＮ接合が基板に形成する電界によっ
て基板内をパンチスルーする。本実施例によれば水平信
号線の静電容量を小さくできる。Ｐ−基板表面に作られ
た第３ヌイノチがＮ形バルクチャンネルを持つ事は可能
である。

そｊ７て、第３ヌイノチのＭ　ＯＳゲート電極は水平信
り線に接続されるＰ　Ｎ接合から離れて配置される。そ
の結果、水平信号線の静電容量は小さくなる。ＭＯＳゲ
ート電極を省略する事も可能である。この場合、基板と
バルクチャンネル間のＰ　Ｎ接合が電位障壁を形成する
。本発明において、第１スイノチングコンデンザに蓄積
される内部バイアス電荷のかわりに光学的または電気的
に注入された、外部バイアス電荷を使用する事も考えら
れる。しかし、第２コンデンザが外部電荷を蓄積するた
めに大形に々るのでこの案は好ましく々い。

従属発明１．（クレーム１７） 好ましい実施例において、水平信号線に接続される１個
のＰＮ接合の両側に、２つのＭＯＳコンデンサである第
２スイツチングコンデンサが配置される。そして、異な
るタイミングで」−記の２個の第２コンデンサは」１記
のＰ　Ｎ接合に信号電荷を放出する。このようにすれば
水平信号線に接続されるＰＮ接合容量が半減し、信号電
圧は大きくなる。水平信号線容量に占めるＰＮ接合容量
はかなり大きいので効果は大きい。さらに、本発明によ
れば、完全転送ゲートである第８ヌイノチのチャンネル
巾を増加しても水平信号線の容量の増加は小さくなる。

独立発明８．（クレーム１８） 本発明はＶＳＬセンサに関し、特にＣＰＤ形Ｖ８Ｌ転送
センサに関する。独立発明１〜７に開示されるＣＰＤ形
ＶＳＬ転送センサの問題の１つはフォトセルの信号電荷
を短時間で垂直信号線に読み出す必要がある事である。

すなわち、ノイズ電荷転送サイクルの「第１転送」が終
了し、信号電荷転送サイクルの「第１転送」が始する前
にフォトセルの信号電荷を垂直信号線に読み出す必要が
ある。さらに、垂直信号線への影響を防ぐために、選択
された垂直走査線は上記の期間Ｔｙ内にターンオフする
事が望もしい。ノイズ電荷転送サイクルを複数回実施す
る独立発明１．または１水平帰線に２行の信号電荷を読
み出す独立発明６において、上記の期間は特に短縮され
る。これらのＣＰＤ形ＶＳＬ転送センサにおいて、」１
記の期間Ｔｙは約１〜２μｓＣａである。従来、垂直走
査線はシフトレジスタである垂直走査回路棟たはこの垂
直走査回路によって制御されるバッファ回路によって駆
動されるので、垂直走査回路またはバッファ回路の各イ
ンバータは２方向に小さ々内部インピーダンスを持つ必
要がある。その結果、垂直走査回路またはバッファ回路
の全消費電力はか々り大きくなり、垂直走査回路または
バッファ回路を集積する沖がかなり困％１に々る。本発
明は上記の欠点を改善するものであり、パルス電源と任
意の垂直ノ１？査線をそれぞれ制御スイッチによって接
続し、１１記の制御スイッチのゲート電極を垂直走査回
路に電気的に接続する剖１を特徴とする。好ましい実施
例において、垂直走査回路はＭＯ８２相ダイナミノクシ
フトレジヌタによって構成される。このようにすれば消
費電力は減少し、パルス電源は垂直走査回路によって選
択された１個の制御スイッチを通して１本の垂直走査線
にパルス電圧を印加するので、パルス電源の内部インピ
ーダンスがある程度小さければ垂直スイッチは高速にタ
ーンオン／ターンオフされる。そして垂直走査回路は大
きな電流駆動能力を持つ必要が々いので小型になる。さ
らに、本発明によれば、信号電荷転送サイクル期間に垂
直走査回路によって選択された１本または２本の垂直走
査線を除くすべての垂直走査線を制御スイッチによって
パルス電源からしゃ断できる。その結果、パルス電源ま
たは垂直走査回路の電位変動はほとんど垂直信号線に伝
達され々い。好ましい実施例において、Ｍ　ＯＳ　２相
ダイナミツクシフトレジスタを構成する各ダイナミック
インバータの出力節点が制御スイッチのゲート電極と接
続される。

従属発明１　（クレーム１９） 好ましい実施例において、１水平走査期間に２行のフォ
トセルが読み出される。そして、それぞれ１ビツトの情
報を保持する２個のシフトレジスタが配置される。そし
て第１のシフトレジスタは奇数行の垂直走査線を制御し
、第２のシフトレジスタは偶数行の垂直走査線を制御す
る。このようにすれば、１水平期間に２行のフォトセル
を読み出すＶ　Ｓ　Ｌセンサにおいて、行選択回路を省
略できる。１実施例において、各シフトレジスタは撮像
領域の左右に配設される。そして各シフトレジスタは１
水平期間に１ビツトだけシフ１−する。１水平期間に２
行のフ第１・セルが読み出される他の実施例において、
２ビットの情報を保持する１個のシフトレジスタを配置
する事も可能である。この場合、１水平期間にシフトレ
ジスタは２ビツトだけシフトする。

従属発明２、　（クレーム２０） 好ましい実施例において、水平帰線期間の最初の期間へ
またけ水平走査期間に、１個または２個の制御スイッチ
を除くすべての制御スイッチがターンオンしている。そ
１〜でこの期間にパルス電源は１本もしくは２本の垂直
走査線を除くすべての垂直走査線に中間電圧ＶＭを一時
的または定常的に印加する。次に、パルス電源は上記の
中間電圧ＶＭを持つ垂直走査線に浅い電圧ＶＬを印加す
る。

水平帰線期間の残シの期間Ｂに垂直走査回路であるシフ
トレジスタは情報を半ビツト転送する。その結果、１個
または２個の制御スイッチを除くすべての制御スイッチ
がターンオフする。そしてこの期ｆＪ４１Ｂにパルス電
源は１本もしくは２本の垂直走査線にもつとも深い電圧
Ｖ　Ｈを印加する。このようにすれば、水平帰線期間の
最初の期間Ａまたは水平走査期間に、はとんどの垂直ス
イッチに中間電位Ｖ　ｈ（が印加され、＠シの水平帰線
期間Ｈにほとんどの垂直スイッチに浅い電位Ｖ　ｒ、が
印加されるので過剰光電荷はフォトセルに蓄積され、信
号電荷転送サイクルに上記の過剰光電荷は垂直信号線に
オーバーフローしない。本従属発明によれば従来より回
路構成を非常に簡単にできる利点がある。そしてフォト
セルに蓄積された過剰電荷は次に垂直スイッチに中間電
位Ｖｎが印加された時に垂直信号線に読み出される。１
実施例において、パルス電源は３種類の電位を持つ。他
の１実施例において、１個または２個の制御スイッチを
除くすべての制御スイッチがターンオンしている水平帰
線期間Ａにパルス電源は第１パルスを発生する。パルス
電源は２種類の電位を持つだけなので回路構成が簡単に
なる。本発明の他の特徴と効果ｄ以下の実施例によって
説明される。

発明を実施するだめの最良の形態 図１は本発明の１実施例であり、水平ＣＯＤを備えるＣ
ＰＤ形Ｖ　Ｓ　Ｌ転送センサの等価回路を表わ一ノー。

フォト士ル１と垂直信号線８は垂直走査線１４によって
制御される垂直スイッチ２によって接続される。垂直信
号線３と第１コンデンサ５の第２電極５Ｂはそのゲート
に直流電圧が印加されている第１転送ゲート４によって
接続される。第２電極５Ｂと水平ＣＣＤ９は第２転送ゲ
ート６と補助コンデンサであるＭＯ８電樺７によって接
続される。第２転送ゲート６と水平ＣＣＤ９の間にＰＮ
接合は設置されないＭＯ８電極７と電源８Ａはクリア用
ＭＯ８Ｔ８によって接続される。ＭＯ８電極７とＭＯ８
電極８の間にＰＮ接合は設置されない。垂直信号線３に
スイッチングコンデンサ８Ａの第２電極が接続される。

図２は本発明の他の実施例であり、水平信号線を有する
ＯＰＤ形ＶＳＬ転送センサの等価回路を表わす。ただし
、補助コンデンサであるＭＯ８電極７と水平信号線１２
（Ａ、Ｂ）は行選択用ＭＯ８電極１５（Ａ、Ｂ）と第２
コンデンサＩＱ（Ａ、Ｂ）と第３転送ゲートである電位
障壁１１（Ａ、Ｂ）によって接続される。ＭＯ８電極で
ある第２コンデンサ１０（Ａ、Ｂ）の第１電極は水平走
査線１０Ｃによって、水平走査回路１Ｂに接続される。

ＭＯ８電極１０（Ａ、Ｂ）は第３転送ゲー１１１（Ａ、
Ｂ）及びＭＯ８電極１５（Ａ、Ｂ）とＰＮ接合々しに接
続される。ＭＯ８電極１５（Ａ、Ｂ）は第２転送ゲート
であるＭＯ８電極７とＰＮ接合なしに接続される。他の
回路は基本的に図１の等価回路と同じである。図３（Ａ
、−Ｄ）は図１の水平ヌイソチ回路の代表的な動作を表
わす電位図である。図８Ａはノイズ軍、荷転送サイクル
の１バイアス電荷注入」動作を表わす。第１コンデンサ
の第１電極に印加されるパ）Ｖスφ１と第２転送ゲート
に印加されるパルスφ２と電極７に印加されるパルスφ
８は浅い電位Ｖ　ｒ、　ｆ持つ。そして第２電極５Ｂの
バイアス電荷は垂直信号線３に注入され、ＭＯ８電極７
のノイズ電荷はノイズ吸収電源８Ａに完全転送される。

ただし、信号電荷転送サイクル期間以外の期間にＭＯ８
電極８は深い電位ＶＬを持ち、信号電荷転送サイクル期
間に深い電位Ｖ■を持つ。

図８Ｂはノイズ電荷転送サイクルの「第１、第２転送」
がオーバラップする状態を示す。パルスφ１、φ２、φ
８、φ４は深い電位ＶＨを持つ。そＬ−ｒ、補助コンデ
ンサ８Ａの第１電極に印加されるパルスφ５は「第１転
送」期間に浅い電位ＶＬを持つ。パルスφ５が深い電位
ＶＨを持つ時、垂直信号線の電位は深くなり、「第１転
送」は終了する。「第１転送」によって、垂直信号線の
バイアス電荷ＱｂＴとラインノイズ電荷ＱＮＯは第２？
イ極５Ｂに転送される。そして、転送された電荷量が注
入されたバイアス電荷量Ｑ　ｂ　Ｔに等しくなった後で
、ラインノイズ電荷はただちに第２転送される。次にパ
ルスφ６が深い電位Ｖ　ｎを持つ時、垂直信号線の電位
は深くなり、「第１転送」は終了する。そして、第２電
極５Ｂに残留するラインノイズ電荷はｐＵ！ｌｌの「第
２転送」期間に電ｗ７に転送される。ノ（イアスミ荷が
「第２転送」される事を防止するために、パルスφ２と
φ８０パルスφｌより遅れて深い電位Ｖｎになる事が好
ましい。図８０は信号型、荷転送サイクルの「第１、第
２転送」がオーバラップする状態を表わす。信号電荷の
「第１、第２転送」は図８Ｂに説明されたラインノイズ
電荷の「第１、第２転送」と同じである。ただし、Ｍ　
ＯＳ　［極８に浅い電圧ＶＬを与λる事によって、クリ
ア用Ｍ　０８　Ｔ　＠けターンオフしている。そして、
ＭＯ８電ｆＭ７に隣接する水平Ｃ（ｊＤ９のクロック電
極９Ｘけ深い電位Ｖｎを持つ。Ｐｙｉ　ｏ　ｓ電極７の
深い電位ＶＨとクロック電極９ｘの深い電位ＶＨは等し
い。その結果、信号重荷ＱｓはＭ　Ｏ８電極７とクロッ
ク電極９ｘに分配される。図８Ｄは信号電荷転送サイク
ルの「バイアス電荷注入」を表わす。この動作は図８Ａ
に説明された動作と基本的に同じである。ただし、Ａｎ
　０８　′ｔＡ、極７の信号電荷はクロック［極９Ｘに
完全転送される。次の水平走査期間に水平ＣＵＩＪは信
号電荷を水平運転する。図４（Ａ、Ｂ）は図２の水平ス
イッチ回路の代表的々動作を表わす電位図である。図２
のノイズ電荷転送サイクルは図１のそれと同じである。

ただし、この期間にＭＯ８電極１５（Ａ、Ｂ）は浅い電
位Ｖ　Ｌを持ち、ターンオフしている。図４Ａは信号電
荷転送サイクルの１第１．　第２転送」がオーバラップ
している状態を表わす。図４Ａは基本的に図３０と同じ
である。ただし、クロック電極９Ｘのかわりに、ＭＯ８
電極１５Ａ（オたは１５Ｂ）と第２コンデンサであるＭ
Ｏ８電極１ｏＡ（ｔたは１０Ｂ）が深い電位Ｖ　ｎを持
つ。第８スイツチである電位障壁１１（Ａ、、Ｂ）は中
間電位ＶＭを持つ。そして、信号電荷はＭＯ８電極７．
１５Ａ、ＩＯＡに分配される。図４Ｂは信号電荷転送サ
イクルの１バイアス電荷注入」と「第８転送」を表わす
。図４Ｂは基本的に図８Ｄと同じである。ただし、クロ
ック電極９Ｘのかわりに、ＭＯ８電極１０Ａ（または１
０Ｂ）が深い電位Ｖ　Ｈを持つ。そして、ＭＯ８電極１
５Ａ（ｔたば１５Ｂ）に印加されるパルスφ６Ａ（また
はφ６Ｂ）はＭＯ８電極７に印加されるパルスφ８より
遅れて浅い電位ＶＬになる。

そして、バイアス電荷は垂直信号線に注入され、すべて
の信号電荷は電極１０（Ａ、Ｂ）に転送される。水平走
査期間に、第２コンデンサの第１電極は水平走査回路に
よって順番に浅い電位ＶＬを与えられ、信号電荷は電位
障壁１１（Ａ、Ｂ）を越えて水平信号線に完全転送され
る。さらに各動作の追加説明が以下になされる。第１転
送ゲートであるＭ　０８電極４には直流電圧Ｖ　ｎ　、
ｃが印加される。第２転送ゲート６の深いチャンネル電
位■ＨとＶＤＣの電位差は第１転送ゲート４のパンチヌ
ル−電圧ＶＰの９０％程度に設定される事が重重しい。

図５は図２の水平スイッチ回路を使用するＣＰＤ形■Ｓ
Ｌ転送センサのパルス電圧図である。２回のノイズ電荷
転送サイクルと２行の信号電荷転送サイクルが実施され
る事がわかるであろう。垂直走査線１４Ｃは最初の信号
電荷転送サイクルの「第１転送」が開始される前に深い
電位■■になる。垂直走査線１４Ｄは第２の信号電荷転
送サイクルの「第１転送」が開始される前に深い電位Ｖ
　ｎになる。図１のＯＰＤ形Ｖ　Ｓ　Ｔ、転送センサの
パルス電圧図も図５と基本的に同じである。

ただし、クロックφ６（Ａ、Ｂ’）は省略される。

そして、最初の信号電荷転送サイクルが終った後で、水
平ＣＯＤは１ビツト水平転送される。図５においてＸは
「第１転送」期間でありＹは「第２転送」期間であり、
２は「バイアス電荷注入」期間である。図６は本発明の
逆スイッチングコンデンサと相補スイッチングコンデン
サを表わす断面図である。１９は酸化物領域である。逆
スイッチングコンデンサ５Ｃの第１電極５ＡｉｄＰ−基
板１６Ａの表面に作られたＮ＋領域１７Ａである。その
第２電極５ＢはＮ十領域１７Ａに隣接するＭＯ８電極１
８Ａである。１実施例において、「バイアス電荷注入」
期間に、Ｎ十領域１７ＡＫＯＶが印加される。第１転送
ゲート４け＋８■のチャンネ）Ｖ電位を持つので、バイ
アス電子がＭＯ８電極１８Ａの下に蓄積する。そして、
第２　′ｔａ：極５Ｂから垂直信号線にバイアス電子が
注入される。［第１、第２転送ｊ期間に、Ｎ十領域１２
Ａに＋１２■が印加される。その結果、ＪＶ、Ｏ８電極
１８Ａの下のバイアス電子はＮ十領域１２Ａに転送され
、ＭＯ８電極１８Ａの下に空乏廟が形成される。第２転
送ゲート６のチャンネルは＋ＩＯＶの電位を持つので、
注入されたバイアス電荷に等しい電荷が第２電極５Ｂに
蓄積した後で、ただちに大量のノイズ（まだは信号）電
荷は第２転送される。その結果「第２転送」期間は長く
なる。本発明によれば、Ｎ十領域に印加するパルスφ１
は＋１２Ｖであり、第１転送ゲートの直流ゲート電圧と
約８Ｖの電圧差しか持たないにも関らず、「第１転送」
期間の初期に第２電極５Ｂはさらに深い電位になる事が
できる。その結果、注入されたバイアス電荷の大部分は
第２電極５Ｂの電界によって高速に転送される。第１転
送ゲートのパンチヌル−電圧ＶＰを＋２，５■に仮定す
る時、上記の高速転送の後で、ノイズ（または信号）電
荷と１部のバイアス電荷は飽和動作するＭＯ８Ｔ４の短
縮された反転チャンネルを通って転送される。そして、
垂直信号線には約６．５　Ｖ　ｘ　Ｃｔのバイアス電荷
ＱｂＴが注入される。同じ条件を持つ従来のＣＰＤ形Ｍ
Ｏ８転送センサにおいて、注入できるバイアス電荷Ｑｂ
Ｔは約２■×０１である。しかも、第２電極５Ｂにバイ
アス電荷とノイズ（または信号）電荷が蓄積するので、
−Ｊ１記のパンチスルー効果とチャンネル短縮効果は発
生ｊ〜ない。そして、従来において、［第２転送Ｊ　Ｊ
ｌＪＬ間にバイアス電荷は第２　？ｌＹ　（Ｍ　５　ｔ
ｓに保存されるので、第１コンデンザの接合容量は第１
コンデンザのＭＯ８容ｆ７４の５０％捷たけそれ以上で
ある。その結果、第２転送ゲートの非転送効率と相加ノ
イズは増加する。さらに、従来において、Ｑ　ｓ　ｍ　
＋１ｘの１〜２倍以上のノイズ電荷は第２電極５１３の
電位が浅くなるので、第２転送できなかった。」１記の
欠点は本発明によってスヘて改善された。Ａ目補スイッ
チングコンデンザ５Ｄの第２電極はＮウニ／Ｌ’　１６
　Ｂの表面に作られたＰ＋領域１７Ｂである。その第１
電１ｉ５ＡはＰ＋領域１７Ｂに隣接するルｉｔｓ電極１
８Ｂである。「バイアス電荷注入」期間にＭ、Ｏ８電極
１８ＢにＯｖが印加される。第１転送ゲートのチャンネ
ルは＋８■の電位を持つので、バイアス電荷が垂直信号
線に注入される。「第１、第２転送」期間に、Ｍ、Ｏ８
電極１８Ｂに＋１２Ｖが印加される。その結果、バイア
ス電荷と信号（またはノイズ）電荷は第２電極５Ｂに転
送される。そしてＭＯ８Ｏ８電極１８Ｂに空乏チャンネ
ルが形成され、第１コンデンサの容量は小さくなる。こ
の時、第２転送ゲートは＋ＩＯＶのチャンネル電位を持
つので、信号（またはノイズ）電荷はより深い電位を持
つ補助コンデンサ７に不完全転送される。

この相補ヌイノチングコンデンサは上記の逆スイッチン
グコンデンサと同じ効果ヲ持つ。バイアス電荷に等しい
電荷が第１コンデンサに転送する１で、第２転送ゲート
のチャンネルは第２電極５Ｂよシ浅い電位を持つ。図７
は本発明のＯＰＤ形Ｖ８Ｌ転送センサに使用する事が好
ましい垂直走査回路を表わす。垂直走査回路１９ＡはＭ
Ｏ８ダイナミックシフトレジスタでアリ、インバータ２
゜（Ａ−Ｇ）Ｋよ−て構成されている。インバータ２０
（Ａ、Ｃ，Ｅ、Ｇ）の出力節点はそれぞれ制御スイッチ
２１（Ａ、０．Ｅ、Ｇ）のゲーＩ−電極に接続されてい
る。各制御スイッチ２１（Ａ、ｃ、Ｅ、Ｇ）はそれぞれ
、パルス電源２２Ａと奇数行の垂直走査線１４　（Ａ、
Ｃ，Ｅ、Ｇ）を接続する。２８はフオトセ／Ｉ／１と垂
直スイッチ２と垂直信号線８と垂直走査線１４によって
構成された撮像領域である。そして右側の垂直走査回路
１９Ｂは同様に偶数行の垂直走査線とパルス電源２２Ｂ
を接続する制御スイッチを制御する。図８は図７の垂直
走査回路の動作を表わす情報ビット図である。Ｂ８期間
にインバータ２０（ｃ、Ｄ、Ｆ）が高電位状態である状
態１を持つ。したがって制御スイッチ２１０だけがター
ンオンしている。水平帰線期間内に設定されたＢ８期間
にパルス電源２２Ａは第２パルスを発生し、垂直走査線
１４０に接続される第Ｎ＋１行の垂直スイッチは第２パ
ルスが印加されている間だけターンオンする。そして、
第Ｎ＋１行のフォトセルの信号電荷は垂直信り線に読み
出される。同様に第Ｎ＋２行の垂直スイッチＨパルス電
源２２Ｂが発生する第３パルヌによってＢ８期間にター
ンオンする。第２パルスＰ２と第３パルスＰ３は所定の
時間差を持つ。次の時刻Ｌ２にシフトレジスタ１９（Ａ
、Ｂ）にパルスが印加され、各情報は半ビット（インバ
ータ１段分）下にシフトされる。次のＡ４期間にインバ
ータ２０（Ａ、Ｄ、Ｅ％Ｇ）がターンオンし、高電位状
態１に々る。したがって、制御スイッチ２１（Ａ、Ｅ、
Ｇ）がターンオンする。Ａ４期間ニハルヌＮｔｉ２２　
（Ａ、Ｂ　）は第１パルヌＰ１を発生し、第Ｎ＋１行と
第Ｎ＋２行の垂直走査線を除くすべての垂直走査線１４
（Ａ、Ｅ、Ｇ）に第１パルスが印加される。たとえば４
９０本の垂直走査線が配設される時に、４８８本の垂直
走査線に第１パルスＰ１が印加される。その結果、各垂
直走査線は減衰した第１パルスを受は取る。好ましい実
施例において、垂直走査線の受は取る第１パルスは第２
または第８パルヌの２％ないし１５％の波高値を持つ。

その結果、フォトセルから垂直信号線に過剰電荷がオー
バーフローする。ｆｃたし第１パルヌによって垂直スイ
ッチにチャンネルが形成される必要がある。第Ｎ＋１行
と第Ｎ＋２打の垂直信号線には第１パルスは印加されな
い。

しかし、第Ｎ性と第Ｎ　＋１行のフ第１・セルは第２ま
たけ第３パルスによって信七″電荷を放出した直後なの
で過剰亀、荷蓄積能力は非常に大きい。次の時Ｍ　ｔ＋
にシフトレジスタ１９（Ａ、Ｂ）Ｋパルスが印加され、
各情報は半ピッ１−下にシフトされる。そしてこのＢ４
期間に１３３期間と同じ動作がくりかえされる。ただし
、Ｂ４期間に第Ｎ＋８行の垂直スイッチに接続される垂
直走査線１４Ｅに第２パルスが印加され、第Ｎ＋４行の
垂直スイッチに接続される垂直走査線に第３パルヌが印
加される。図５かられかるようにＡ期間とＢ期間を分離
する時刻１．．１２は水平器間内に配置される。そして
、Ｂ期間に信号電荷転送サイクルが実施される。シフト
レジスタ１９Ｂによって制御される偶数行の垂直走査線
はシフトレジスタ１９Ａによって制御される奇数行の垂
直走査線と同じ動作するので説明の大部分は省略された
。以下に水平走査期間に垂直信号線のラインノイズ電荷
ＱＮＯを第１転送するエリアセンサについて説明する。

ただし、図１のエリアセンサの場合、図２のエリアセン
サと同様にＭ’、　ＯＳ電極７と水平ＣＣ１）９の間に
完全転送ゲートである八りＯ８電極を設置する必要があ
る。そして、水平走査期間に水平スイッチ回路は図８Ｂ
の状態を持ち、補助コンデンサ８Ａの第１電極に印加さ
れるパルス電圧φ５は深い電位に々る。その結果、バイ
アス電荷Ｑ、　ｂ　ａは垂直信号線に保存され、ライン
ノイズ電荷ＱＮＯだけがノイズ電荷吸収電源８Ａに転送
される。他の実施例において、水平走査線の電位を変更
する事によって、バイアス電荷Ｑ　ｂ　Ｒは垂直信号線
に保存される。図７の垂直走査回路の情報ビット図であ
る図８において、水平走査期間は１個または２個の制御
スイッチ２１だけがターンオフし、他のすべての制御ス
イッチ２１がターンオンするＡｉ期間内に設定されてい
る。したがって、パルス電源２２Ａ、２２Ｂが水平走査
期間の間だけ、中間的な電位ＶＭになれば、垂直走査線
と垂直信号線間の寄生容量を介して、垂直信号線の電位
も深くなる。その結果、バイアス電荷Ｑｂａは垂直信号
線に蓄積される。そして、水平帰線期間の最初に垂直走
査線は浅い電位Ｖ　ｒ、になる。その後シフトレジスタ
１９（Ａ、Ｂ）は情報ビットを半ヒツト転送し、Ｂｉ期
間がはじまり、１個または２個の制御スイッチだけがタ
ーンオンする。そして水平帰線期間のおわりに、シフト
レジスタ１９（Ａ、。

Ｂ）は情報ビットを半ビツト転送し、Ａｉ期間が始まる
。その結果、１個または２個の制御スイッチを除くすべ
ての制御スイッチがターンオンする。そして、パルス電
源は中間電位Ｖｒ、になる。中間電位ＶＭけバイアス電
荷Ｑ　ｂ　ｔｔの電荷量を考慮ｌ〜で決定される。好ま
しい実施例においてＶＭ−Ｖｒ、け約０５〜１ｖである
。本実施例によれば過剰光電荷はフォトセルに蓄積され
る。１水平期間に１行のフォトセルを読み出すエリアセ
ンサにおいて、垂直走査回路１９Ａけ１ビツトの情報を
１個のインバータベアだけが保持し、垂直走査回路１９
Ｂはすべてのインバータベアが０ビツトの情報を保持す
る。インバータベアは隣接する２個のインバータによっ
て構成される。１個の垂直走査回路を使用するエリアセ
ンサにおいて、１ビツトの情報を１個のインバータベア
だけが保持する。

そして、１水平期間にビット情報は２ビツトだけシフト
する。図９は図１の水平スイッチ回路の１実施例平面図
である。図１０は図２の水平スイッチ回路の１実施例平
面図である。電極材料、不純物濃度、電極寸法、酸化膜
厚、使用電圧等の細かな設計条件は現在では半導体技術
者であれば用途と製造技術に応じて容易に選択できるの
で、本明細書において省略された。

産業上の利用可能性 本発明は固体ＴＶカメラ、固体電子カメラとして使用で
きる。

【図面の簡単な説明】

図１は水平ＣＯＤを備えるＣＰＤ形ＶＳＬ転送センサの
等価回路図である。図２は水平信号線を備えるＣＰＤ形
ＶＳＬ転送センサの等価回路図である。図８（Ａ、Ｂ、
Ｃ６Ｄ）は図１の水平スイノ子回路の動作を表わす電位
図である。図４（Ａ。 Ｂ）は図２の水平スイッチ回路の動作を表わす電位図で
ある。図５は図２のＯＰＤ形Ｖ８Ｌ転送センサの動作を
表わすパルヌ電圧図である。図６は本発明の逆ヌイッチ
ングコンデンサまたは相補ヌイッチングコンデンサの断
面図である。図７は本発明の垂直走査回路の動作を表わ
す等価回路図である。図８は図７の垂直走査回路の動作
を表わす情報ビット図である。図９は図１のＯＰＤ形■
ＳＬ転送センサの１実施例平面図である。図１０は図２
のＣＰＤ形ＶＳＬ転送センサの１実施例平面図である。 特許出願人　１）中　正　−

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）　　垂直信号線と、第１コンテンサと、第１コノ
   テンサの第２電極と垂直信号線を電気的に接続する第１
   転送ケートを備え、水平帰線期間に第１コンテンサのバ
   イアス電荷を垂直信号線に注入するバイアス電荷注入動
   作と、垂直信号線の電荷を第１コンテンサの第２電極に
   不完全転送する第１転送動作を実施する固体撮像装置（
   以下において上記の固体撮像装置はＣＰＤ形Ｖ　８　Ｌ
   転送センサと呼ばれる。）において、不完全転送ゲーｉ
   ・である第２転送ケートとＭＵＳ電極とクリア用ＭＵ８
   電極が配置され、第１コンデンサの第２電極と上記のＭ
   Ｏ８電極の電位井戸は第２転送ゲートによって接続され
   、上記のＭＯ８電極の電位井戸と水平ＣＯＤは電気的に
   接続され、上記のＭＯ８電極に隣接してクリＰＤ形Ｖ　
   ８　Ｌ転送セッサ。 （２）　　上記のＭＯ８電極と水平ＣＯＤの間に完全転
   送ゲートが配置される事を特徴とする第１項記載のＣＰ
   　ｉ）形Ｖ８Ｌ転送センサ。 （３）　ＣＰＤ形ｖＳＬ転送センサにおいて、水平、ｆ ・　　詳１をθ く ゛＼ 走査期間に垂直信号線に接続された不完全転送ケ−１・
   を通して垂直信号線のノイズ電荷は不完全転送され、水
   平走査期間に第１転送ゲートのゲート電極または垂直信
   号線の電位を制御する事によって、バイアス電荷ＧＬｂ
   几の仁≠≠嵩＃全部は垂直信号線に保持され、」二記の
   コンデンサの第２〒Ｉｙ極は垂直信号線に接続される事
   を特徴とするＯＰＤ形Ｖ　Ｓ　Ｔ、転送センサ。 （４）、コンデンサの第２電極は垂直信号線に接続され
   、上記のコンデンサの第１電極を制御する１ｆによ〜て
   垂直信号線の電位を制御するを特徴とする第８項記載の
   ＣＰＤ形ＶＳＬ転送センサ（５）、Ｊ−記のコンデンサ
   は垂直走査線と垂直信号線間の寄生容量であり、垂直走
   査線の電位を制御する事によって垂直信号線の電位を制
   御する事を特徴とする第４項記載のＣＰＤ形ＶＳＬ転送
   センサ。 （６）、不完全転送ゲートである第２転送ゲートの入力
   端は第１コンデンサの第２電極に電気的に接続され、第
   １コンデンサの電荷を第２転送ゲートを通して不完全転
   送する第２転送動作を実動作を開始し、上記の第１転送
   動作が終了した後で上記の第２転送動作を終了し、第１
   と第２転送動作が両方共実施されている期間に第２転送
   ゲートは第１転送ゲートより深いチャンネル電位を持つ
   事を特徴とするＣＰＤ形■ＳＬ転送センサ。 （７）、第１転送期間と重複しない第２転送期間は第１
   転送期間の１０％〜５００％の時間を持つ事を特徴とす
   る第６項記載のＣＰＤ形ＶＳＬ転送センサ。 （８）、第１転送期間と重複する第２転送期聞は第１転
   送期間の１０％〜９５％の時間を持つ事を特徴とする第
   ６項記載のＣＰＤ形ＶＳＬ転送センセン （９）、第１コンデンサの第２電極にクリア用不完全転
   送ゲートの入力端が接続され、ラインノイズ電荷が転送
   される時に」二記のクリア用不完全転送ゲートは第１転
   送ゲートよシ深いチャンネル電位を持つ事を特徴とする
   第６項記載のＣＰＤ形ＶＳＬ転送センサ ０１、第１転送ゲートはゲート電極を有する不完全転送
   ゲートであり、上記のゲート電極に直流電圧を印加する
   事を特徴とする第６項記載のＣＰＤ形Ｖ　８　Ｌ転送セ
   ンサ。 θ１）、垂直信号線に補助コンデンサの第２電極が接続
   され、」二記のコンデンサの第１電極の電圧を制御する
   事によって第１転送動作を終了させる事を特徴とする第
   ６項記載のＣＰＤ形ＶＳＬ転送士ンサ。 θ２．ＣＰＤ形ＶＳＬ転送センサにおいて、第１コンデ
   ンサは逆スイッチングコンデンサまたは相補スイッチン
   グコンデンサであり、」−記の逆スイッチングコンデン
   サは半導体基板表面に作られだＰＮ接合が第１電極であ
   り、そして上記のＰＮ接合と絶縁膜を介して電気的に接
   続される電極が第２電極であるコンデンサであり、上記
   の相補スイッチングコンデンサはその第２矩：極に第１
   転送ゲートの電荷と異なる導電形の電荷を蓄積するコン
   デンサである事を特徴とするＣ　Ｐ　Ｔ）形ｖ　ｓ　ｒ
   、転送センサ。 α罎、不完全転送ゲートである第２転送ゲートを備え、
   上記の第２転送ゲートの入力端は第１コンデンサの第２
   電極に電気的に接続されるＣＰＤ形Ｖ８Ｌ転送センサに
   おいて、第２転送ゲートとコンデンサ（！、たけ水平（
   、ＣＤ　）の間にＭＯＳコンデンサである補助コンデン
   サが配置され、第１コンデンサから第２転送ゲートによ
   って不完全転送された信号電荷は上記の補助コンデンサ
   と上記のコンデンサ（または水平Ｃ０Ｄ）に分配され、
   その後、補助コンデンサの信号電荷は上記のコンデンサ
   （または水平ＣＯＤ　）に転送される事を特徴とするＣ
   ＰＤ形■ＳＣ転送センサ。 ０→、上記の補助コンデンサに隣接して第１と第２のＭ
   Ｏ８電極が配置され、第８行の信号電荷は上記の第１Ｍ
   Ｏ８電極を通してコンデンサ（またけ水平Ｃ（３＋１　
   ）に転送され、第Ｎ＋１行の信号電荷は」−記の第２Ｍ
   Ｏ８電極を通してコンデンサ（または水１１１Ｃ（ｙ　
   Ｄ）に転送される事を特徴とする第１３項記載のＣＰＤ
   形Ｖ　Ｓ　Ｌ転送センサ。 Ｑ１０．第１コンデンザの第２電極と第２コンデンサの
   第２電極は不完全転送ゲートである第２転送ゲートによ
   って電気的に接続され、第２コンデンサの第２電極と水
   平信号線は第３スイツチによって電気的に接続するＣＰ
   Ｔ）形Ｖ　８　Ｌ転送センサにおいて、２個の行選択用
   Ｍ−Ｏ８電極と２個の第２コンデンザが配置され、」−
   記の２個の行選択用ＭＯ８電極の入力端は第２転送ゲー
   １の出力端に電気的に接続され、第Ｎ性の信号電荷は第
   １の行選択用ＭＯ８電極を通って片方の第２コンデンザ
   に転送され、第Ｎ＋１行の信号電荷は第２の行選択用Ｍ
   、　Ｕ　Ｓ電極を通って他方の第２コンデンサに転送さ
   れる４ｆを特徴とするＣ　Ｐ　Ｄ形ＶＳＬ転送センザ。 ０→、不完全転送ゲートである第２伝送ゲートと第２コ
   ンデンサを備え、第１コンデンサの第２電極と第２コン
   デンサの第２電極は第２転送ゲートによ−て電気的に接
   続されるＣ！　ｊ’　Ｄ形ｖＳＬ転送センサにおいて、
   第２コンデンサの第２電極と水平信号線は完全転送ゲー
   トである第８転送ゲートによって電気的に接続され、ｈ
   ｌ　ＯＳコンデンサである第２コンデンサの第１電極は
   水平走査回路によって制御される小を特徴とするＣＩ”
   Ｄ形ＶＳＬ転送センサ。 α力、水平信号線に接続される１個のＰ　Ｎ接合に近接
   して２個の第２コンデンサが１置され、上記の２個のコ
   ンデンサから異なるタイミングで同じＰＮ接合に信号電
   荷が転送される小を特徴とする第１６項記載のＣＰ　Ｉ
   ’）形Ｖ　Ｓ　Ｌ転送センサ。 ０ね、垂直走査回路と垂直走査線と垂直スイッチと光セ
   ルと垂直信号線を備え、垂直走査線によって制御される
   垂直スイッチは光セルと垂直信号線を接続する粘１体撮
   像装置において、パルス電源と制御スイッチを備え、垂
   直走査回路によって制御される１個の制御スイッチは上
   記のパルス電源と１個の垂直走査線を接続する事を特徴
   とする固体撮像装置。 ００．２個の垂直走査回路が配設され、第１の垂直走査
   回路は奇数行の制御スイッチを制御し、第２の垂直走査
   回路は偶数行の制御スイッチを制御する事を特徴とする
   第１８項記載の固体撮像装置。 （ホ）、垂直走査回路がほとんどの制御スイッチを導通
   させる期間に、上記の導通している制御スイッチを通し
   て垂直走査線の電位が変更される事を特徴とする第１８
   項記載の固体撮像装置。