JPS59221176A - 電荷転送装置 - Google Patents
電荷転送装置Info
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- JPS59221176A JPS59221176A JP58096024A JP9602483A JPS59221176A JP S59221176 A JPS59221176 A JP S59221176A JP 58096024 A JP58096024 A JP 58096024A JP 9602483 A JP9602483 A JP 9602483A JP S59221176 A JPS59221176 A JP S59221176A
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- Japan
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- floating junction
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- charge transfer
- electrode
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- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 7
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 6
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 2
- 230000003252 repetitive effect Effects 0.000 description 2
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 230000001934 delay Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 description 1
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- 238000009415 formwork Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N5/00—Details of television systems
- H04N5/30—Transforming light or analogous information into electric information
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Multimedia (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
本発明は、−次元イメージセンサ等に用いられる電荷転
送装置に関する。特に、２本のＣＣＤシフトレジスタに
より転送される信号電荷を１つの読出し部により取出す
出力部の構造に関するものである。
送装置に関する。特に、２本のＣＣＤシフトレジスタに
より転送される信号電荷を１つの読出し部により取出す
出力部の構造に関するものである。
従来のＣＣＤシフトレジスタを用いた一次元イメージセ
ンサの例を第１図、第２図、第３図に示す。
ンサの例を第１図、第２図、第３図に示す。
第１図は全体図、第２図は出力部を詳細に示した図、第
３図はその縦断面図である。第１図において、−導電形
半導体基板１上には複数の感光画素が直線上に配列され
て画素列２が形成されている。
３図はその縦断面図である。第１図において、−導電形
半導体基板１上には複数の感光画素が直線上に配列され
て画素列２が形成されている。
その画素列２０両側に清ってシフ）＠ｉ３が設けられて
いる。このシフト電極３は画素列２に蓄積された信号電
荷を後述するＣＣＤシフトレジスタ４に転送する場合の
制御を行う。さら忙、シフト電極３の両側に並列にＣＣ
Ｄシフトレジスタ４がそれぞれ設けられている。そして
、これらＣＣＤシフトレジスタ４の最終段の転送電極４
−．１ 、４’−１に隣接して一定電位に設定された出
力ゲート電極５が設けられている。この出力ゲート電極
５にはＣＣＤシフトレジスタ４により順次シリアルに転
送されてきた信号電荷を取出すためのフローティング接
合形電荷読出し部（以下、フローティング接合部）６が
＠接して設けられている。符号７はフローティング接合
部６の電位を定期的に出力ドレイン８と同電位にリセッ
トするためのリセット電極を示シテイル。フローティン
グ接合部６に生じる転送信号電荷による電位変化は出力
回路（一般にソースフォロア回路）９を介して出力信号
端子Ｏ８から電圧の形で外部へ出力される。
いる。このシフト電極３は画素列２に蓄積された信号電
荷を後述するＣＣＤシフトレジスタ４に転送する場合の
制御を行う。さら忙、シフト電極３の両側に並列にＣＣ
Ｄシフトレジスタ４がそれぞれ設けられている。そして
、これらＣＣＤシフトレジスタ４の最終段の転送電極４
−．１ 、４’−１に隣接して一定電位に設定された出
力ゲート電極５が設けられている。この出力ゲート電極
５にはＣＣＤシフトレジスタ４により順次シリアルに転
送されてきた信号電荷を取出すためのフローティング接
合形電荷読出し部（以下、フローティング接合部）６が
＠接して設けられている。符号７はフローティング接合
部６の電位を定期的に出力ドレイン８と同電位にリセッ
トするためのリセット電極を示シテイル。フローティン
グ接合部６に生じる転送信号電荷による電位変化は出力
回路（一般にソースフォロア回路）９を介して出力信号
端子Ｏ８から電圧の形で外部へ出力される。
次に、第２図に示すように、 ＣＣＤシフトレジスタ４
の各転送電極４−１．４−２．・・・４− ｎ 、 ４
’−１。
の各転送電極４−１．４−２．・・・４− ｎ 、 ４
’−１。
４’−２、・・・、４’−ｎは互に隣接して配置され、
終段部分においては単一のフローティング接合部６に向
かって順次集まるように配列されている。ここで、最終
段の転送電極４−１ 、４’−１から読出される信号電
荷がフローティング接合部６の一辺に集中するように配
置されていることに注意すべきである。図中、破線は信
号電荷の転送に有効な転送路を示している。
終段部分においては単一のフローティング接合部６に向
かって順次集まるように配列されている。ここで、最終
段の転送電極４−１ 、４’−１から読出される信号電
荷がフローティング接合部６の一辺に集中するように配
置されていることに注意すべきである。図中、破線は信
号電荷の転送に有効な転送路を示している。
次に１以上の各部の断面構造を第３図に示す。
第３図において、各転送電極４−１．４−２．・・・。
４−ｎ、出力ゲート電極７．およびリセット電極７は絶
縁酸化膜１０を介して半導体基板１上に形成され、各電
極下部における半導体基板１０表面には当該半導体基板
１とは反対導電形の不純物領域１１が形成され、いわゆ
る埋込みチャネル形のＣＣＤシフトレジスタ構造となっ
ている。フローティング接合部６および出力Ｐレイン部
８は半導体基板１とは反対導電形の不純物領域である。
縁酸化膜１０を介して半導体基板１上に形成され、各電
極下部における半導体基板１０表面には当該半導体基板
１とは反対導電形の不純物領域１１が形成され、いわゆ
る埋込みチャネル形のＣＣＤシフトレジスタ構造となっ
ている。フローティング接合部６および出力Ｐレイン部
８は半導体基板１とは反対導電形の不純物領域である。
以上の各電極の電位変化の状態を第４図に示す。
第４図において、出力ドレイン部８は基板１に対して一
定の電位に逆・々イアスされており、リセット電極７に
ハイレベル・ξルスが印加されると、フローティング接
合部６が出力１７４７部８と同電位となる。次に、リセ
ット電極７の電位がローレベル”Ｌ”Ｋなると、フロー
ティング接合部６はフローティング状態となる。この状
態で最終電極４−１がローレベル″Ｌ Ｉ＋になると信
号電荷Ｑｓｉｇが出力ゲート電極５の下を通ってフロー
ティング接合部６に流れ込みその電位をｖｓｉｇ だけ
変化させる。この電位変化Ｖｓｉｇ が出力回路９を経
て外部に取出される。この電位変化ｖｓｉｇ は、信号
電荷ｉＱ・ フローティング接合部６の静電容＠すｓｔ
ｇ ’ としてｖｓｉｇ ” Ｑｓｉｇ／ｃＦで表わされる。し
たがって、一定量の信号電荷量に対し出力電圧を増加さ
せる（電荷／電圧変換ゲインを上げる）には静電容置Ｃ
Ｆを減らす必要がある。Ｈ”はハイレベルを示す。
定の電位に逆・々イアスされており、リセット電極７に
ハイレベル・ξルスが印加されると、フローティング接
合部６が出力１７４７部８と同電位となる。次に、リセ
ット電極７の電位がローレベル”Ｌ”Ｋなると、フロー
ティング接合部６はフローティング状態となる。この状
態で最終電極４−１がローレベル″Ｌ Ｉ＋になると信
号電荷Ｑｓｉｇが出力ゲート電極５の下を通ってフロー
ティング接合部６に流れ込みその電位をｖｓｉｇ だけ
変化させる。この電位変化Ｖｓｉｇ が出力回路９を経
て外部に取出される。この電位変化ｖｓｉｇ は、信号
電荷ｉＱ・ フローティング接合部６の静電容＠すｓｔ
ｇ ’ としてｖｓｉｇ ” Ｑｓｉｇ／ｃＦで表わされる。し
たがって、一定量の信号電荷量に対し出力電圧を増加さ
せる（電荷／電圧変換ゲインを上げる）には静電容置Ｃ
Ｆを減らす必要がある。Ｈ”はハイレベルを示す。
なお、最終電極４−１．４’−１からの信号電荷は互に
涜合しないように、最終電極４−１．４’−１に互に逆
相の・ξルスが印加されて読み出される。
涜合しないように、最終電極４−１．４’−１に互に逆
相の・ξルスが印加されて読み出される。
以上述べた従来の出力部の構造において問題となるのは
、高速駆動が困難であり、またフローティング接合部の
面積の縮小化に限界があるという点である。
、高速駆動が困難であり、またフローティング接合部の
面積の縮小化に限界があるという点である。
すなわち、２本のＣＣＤシフトレジスタの最終転送電極
４−１．４’−１はその電極下だけでＣＣＤシフトレジ
スタにより転送できる最大電荷量ヲ蓄積する必要があり
、このため最終転送電極４−１．４’−エの各面積Ｌ□
×Ｗ□（第２図参照）をＣＣＤシフトレジスタの繰返し
転送電極部４−ｎ・・・の面積ＬｏｘＷｏよりも大きく
する必要がある。しかし。
４−１．４’−１はその電極下だけでＣＣＤシフトレジ
スタにより転送できる最大電荷量ヲ蓄積する必要があり
、このため最終転送電極４−１．４’−エの各面積Ｌ□
×Ｗ□（第２図参照）をＣＣＤシフトレジスタの繰返し
転送電極部４−ｎ・・・の面積ＬｏｘＷｏよりも大きく
する必要がある。しかし。
両最終転送電極４−１．４’−１には逆相のクロック・
ぞルスを印加する必要があるため両者の間隔りには限界
があってあまり接近させることができない。
ぞルスを印加する必要があるため両者の間隔りには限界
があってあまり接近させることができない。
間隔りは通常数μｍ以上に設計される。一方、先に示し
たｖｓｉｇ ” Ｑｓｉｇ／ＣＦがられかるように、フ
ローティング接合部６０面積が極力小さい方が出力信号
の振幅を大きくとれる。
たｖｓｉｇ ” Ｑｓｉｇ／ＣＦがられかるように、フ
ローティング接合部６０面積が極力小さい方が出力信号
の振幅を大きくとれる。
このようなことから、従来では出力ゲート電極５の下の
チャネル幅を第２図の破線で示すように転送方向に進む
に従って順次狭くなるように設計していた。
チャネル幅を第２図の破線で示すように転送方向に進む
に従って順次狭くなるように設計していた。
しかしながら、このような構成にすると、出力ゲート電
ｌｔｉ！５の下の信号電荷の転送路長が長くなり、高速
駆動する場合に問題となる。また、フローティング接合
部６側における出力ゲート電極端での転送チャネル幅を
Ｌ２（第２図参照）とすると。
ｌｔｉ！５の下の信号電荷の転送路長が長くなり、高速
駆動する場合に問題となる。また、フローティング接合
部６側における出力ゲート電極端での転送チャネル幅を
Ｌ２（第２図参照）とすると。
フローティング接合部６の一辺は必ず２Ｌ２以上の長さ
としなげればならず、フローティング接合部６の縮小化
の妨げとなる。
としなげればならず、フローティング接合部６の縮小化
の妨げとなる。
そこで、本発明は出力ゲート電極下部の転送チャネル長
を短くするとともに、フローティング接合部の面積を小
さくすることができ、それによって高速駆動、かつ高電
荷電圧変換ゲインを実現する出力部朽遣を供えた電荷転
装置を提供することを目的とする。
を短くするとともに、フローティング接合部の面積を小
さくすることができ、それによって高速駆動、かつ高電
荷電圧変換ゲインを実現する出力部朽遣を供えた電荷転
装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明による電荷転送装置
は′、 感光画素列から転送された信号電荷をそれぞれ同方向に
転送する２列の電荷転送レジスタと、各レジスタの最終
段から交互に信号電荷を読出すフローティング接合形電
荷読出し部を有する電荷転送装量において。
は′、 感光画素列から転送された信号電荷をそれぞれ同方向に
転送する２列の電荷転送レジスタと、各レジスタの最終
段から交互に信号電荷を読出すフローティング接合形電
荷読出し部を有する電荷転送装量において。
前記電荷転送レジスタの最終段を、前記信号電荷がフロ
ーライング接合形電荷読出し部に対して互に略直交して
異なる２方向から転送されるように配置したことを特徴
とするものである。
ーライング接合形電荷読出し部に対して互に略直交して
異なる２方向から転送されるように配置したことを特徴
とするものである。
以下１本発明による電荷転送装置の一実施例を図面に基
づいて説明する。
づいて説明する。
第５図に本発明による電荷転送装置の出力部の構造を示
す。第５図において、第１図〜第３図に示したものと同
一の機能を有する部分には同一の名称、同一の符号を附
して以下説明する。
す。第５図において、第１図〜第３図に示したものと同
一の機能を有する部分には同一の名称、同一の符号を附
して以下説明する。
第５図に示すように、フローテング接壱部６は正方形状
を有しており、ひし形状となるように配置されている。
を有しており、ひし形状となるように配置されている。
その最終転送ＮｔｉｉＪｉ側の互に直角をなす２辺に隣
接して逆くの字形（又は、アングル状）の出力ゲート電
接５が設けられている。そして、出力ゲート電極５の一
力の部分に最終転送電極４−１が、他方の部分に４′−
１がそれぞれ平行して隣接配置されている。したがって
、各最終転送室４ｉ４−１．４’−１から７０−ティン
グ接合部６に流入する信号電荷の流入方向は互に直角を
なすこととなり、かつ第２図とは異なって７０−ティン
グ接合部６の異なる２つの辺から流入するようになって
いる。なお、１２は出力回路９に接続するためのコンタ
クト孔、１３はＡｔ配線を示している。
接して逆くの字形（又は、アングル状）の出力ゲート電
接５が設けられている。そして、出力ゲート電極５の一
力の部分に最終転送電極４−１が、他方の部分に４′−
１がそれぞれ平行して隣接配置されている。したがって
、各最終転送室４ｉ４−１．４’−１から７０−ティン
グ接合部６に流入する信号電荷の流入方向は互に直角を
なすこととなり、かつ第２図とは異なって７０−ティン
グ接合部６の異なる２つの辺から流入するようになって
いる。なお、１２は出力回路９に接続するためのコンタ
クト孔、１３はＡｔ配線を示している。
最終転送型枠４−１．４’−１と画素列２に沿って配置
される繰返し転送電極部４− ｎ 、 ４’−ｎとの間
は。
される繰返し転送電極部４− ｎ 、 ４’−ｎとの間
は。
例えばくさび形の電極を用いてわん曲させた転送路を形
成すればよい。
成すればよい。
このように、最終転送室ｇｉｉ４−１ 、４’−１を信
号電荷が互に異なる同文する２方向からフローティング
接合部６に転送されるように配置したことにより次の如
き効果を得ることができる。
号電荷が互に異なる同文する２方向からフローティング
接合部６に転送されるように配置したことにより次の如
き効果を得ることができる。
（１）最終転送室Ｎ４−１．４’−１の相対間隔を大き
くすることができ、その場合でも出力ゲート電極５の下
の転送チャネル形状に制約をもたらすことがない。
くすることができ、その場合でも出力ゲート電極５の下
の転送チャネル形状に制約をもたらすことがない。
（２） 出力ゲート電極５の下の７０−ティング接合
部６側の転送チャネル幅Ｌ２（第５図）を第２図と同じ
くした場合、フローティング接合部６０面積を第２図の
場合よりも小さくすることができ、したがって電荷−電
圧変換ゲインを高くすることができ、大きな出力信号を
得ることができる。
部６側の転送チャネル幅Ｌ２（第５図）を第２図と同じ
くした場合、フローティング接合部６０面積を第２図の
場合よりも小さくすることができ、したがって電荷−電
圧変換ゲインを高くすることができ、大きな出力信号を
得ることができる。
（３）一般に、出力ゲート電極５下の転送チャネル（破
線）の形状としては、第１図、第２図に示すように、フ
ローティング接合部６側の端部における転送チャネル幅
をＬ２ とし、その反対側の転送チャネル幅をＬｌ
とした場合、フローティング接合部６０面積を極力小さ
くするためにＬ２〈Ｌ□となるように設計するのが普通
である。
線）の形状としては、第１図、第２図に示すように、フ
ローティング接合部６側の端部における転送チャネル幅
をＬ２ とし、その反対側の転送チャネル幅をＬｌ
とした場合、フローティング接合部６０面積を極力小さ
くするためにＬ２〈Ｌ□となるように設計するのが普通
である。
この場合において、従来の構造の下ではＣＣＤシフトレ
ジスタ４，４′の各電極から７０−ティング接合部６ま
での転送チャネル（第２図破線部）のうち片側の縁ＣＨ
１のみで転送チャネル幅を狭めるしか方法がなかったが
、本発明の場合には転送チャネルが７０−ティング接合
部６に対してそれぞれ直交する方向から進入する形とな
るため１両側の縁ＣＨ□、 ＣＨ２（第５図）で均等に
狭めることができる。その結果、出力ゲート電極５の下
部の転送チャネルの縁ＣＨ□、ＣＨ２の長さを従来より
も短くすることができ、したがって転送時間の遅れを防
止できるので高速駆動が可能となる。
ジスタ４，４′の各電極から７０−ティング接合部６ま
での転送チャネル（第２図破線部）のうち片側の縁ＣＨ
１のみで転送チャネル幅を狭めるしか方法がなかったが
、本発明の場合には転送チャネルが７０−ティング接合
部６に対してそれぞれ直交する方向から進入する形とな
るため１両側の縁ＣＨ□、 ＣＨ２（第５図）で均等に
狭めることができる。その結果、出力ゲート電極５の下
部の転送チャネルの縁ＣＨ□、ＣＨ２の長さを従来より
も短くすることができ、したがって転送時間の遅れを防
止できるので高速駆動が可能となる。
以上の通り、本発明によれば、電荷転送レジスタの最終
段を、信号電荷がフローティング接合形雷荷読出し部に
対して互に略直交して異なる２方向から転送されるよう
にしたことにより、出力ゲート電極下部の転送チャネル
長を短かくすることができ、かつ、２つの転送チャネル
が１つの７０−テイング接合形電荷読出し部に対して異
なる方向から接することになるため当該フローティング
接合形電荷読出し部の面積を小さくすることができる。
段を、信号電荷がフローティング接合形雷荷読出し部に
対して互に略直交して異なる２方向から転送されるよう
にしたことにより、出力ゲート電極下部の転送チャネル
長を短かくすることができ、かつ、２つの転送チャネル
が１つの７０−テイング接合形電荷読出し部に対して異
なる方向から接することになるため当該フローティング
接合形電荷読出し部の面積を小さくすることができる。
このことにより、高速駆動を可能とし、かつ、高変換ゲ
インを得ることができる。
インを得ることができる。
第１図は従来のＣＯＤシフトレジスタを用いた一次元イ
メージセンサの構造例を示す全体図、第２図は従来イメ
ージセンサの電荷転送装置の出力部の詳細構造を示す部
分拡大図、 第３図は上記出力部の断面構造を示す縦断面図、第４図
は上記出力部の電位の状態を示す説明図、第５図は本発
明による電荷転送装置の出力部の例を示す部分拡大図で
ある。 １・・・−導電形半導体基板、２・・・感光画素列、４
．４′・・・ＣＯＤシフトレジスタ、４−１，４−２．
・・・。 ４−ｎ・・・転送電極、４’−１、４’−２、・・・、
４′−ｎ・・・転送電極、訃・・出力ゲート電極、６・
・・フローティング接合形電荷読出し部。 出願人代理人 猪 股 溝帯１ Ｍ 高３Ｍ
メージセンサの構造例を示す全体図、第２図は従来イメ
ージセンサの電荷転送装置の出力部の詳細構造を示す部
分拡大図、 第３図は上記出力部の断面構造を示す縦断面図、第４図
は上記出力部の電位の状態を示す説明図、第５図は本発
明による電荷転送装置の出力部の例を示す部分拡大図で
ある。 １・・・−導電形半導体基板、２・・・感光画素列、４
．４′・・・ＣＯＤシフトレジスタ、４−１，４−２．
・・・。 ４−ｎ・・・転送電極、４’−１、４’−２、・・・、
４′−ｎ・・・転送電極、訃・・出力ゲート電極、６・
・・フローティング接合形電荷読出し部。 出願人代理人 猪 股 溝帯１ Ｍ 高３Ｍ
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １感元画素列から転送された信号電荷をそれぞれ同方向
に転送する２列の電荷転送レジスタと、各レジスタの最
終段から交互に信号電荷を読出すフローティング接合形
電荷読出し部を有する電荷転送装置において、 前記電荷転送レジスタの最終段を、前記信号電荷がフロ
ーティング接合形電荷読出し部に対して互に略直交して
異なる２方向から転送されるように配置したことを特徴
とする電荷転送装置。 ２、特許請求の範囲第１項記載の装置において。 フローティング接合形電荷読出し部は正方形状を有し、
その隣接する２辺にそれぞれ電荷転送レジスタの最終段
が対向するように当該電荷転送レジスタの最終段が配置
されていることを特徴とする電荷転送装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58096024A JPS59221176A (ja) | 1983-05-31 | 1983-05-31 | 電荷転送装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58096024A JPS59221176A (ja) | 1983-05-31 | 1983-05-31 | 電荷転送装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59221176A true JPS59221176A (ja) | 1984-12-12 |
| JPH0437628B2 JPH0437628B2 (ja) | 1992-06-19 |
Family
ID=14153750
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58096024A Granted JPS59221176A (ja) | 1983-05-31 | 1983-05-31 | 電荷転送装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59221176A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62142861A (ja) * | 1985-12-17 | 1987-06-26 | Japan Electronic Control Syst Co Ltd | 内燃機関の点火時期制御装置 |
| EP0456241A2 (en) * | 1990-05-08 | 1991-11-13 | Nec Corporation | Charge detection circuit for use in charge transfer device |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS56116373A (en) * | 1980-02-18 | 1981-09-12 | Fujitsu Ltd | Signal charge detection circuit for line sensor |
-
1983
- 1983-05-31 JP JP58096024A patent/JPS59221176A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS56116373A (en) * | 1980-02-18 | 1981-09-12 | Fujitsu Ltd | Signal charge detection circuit for line sensor |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62142861A (ja) * | 1985-12-17 | 1987-06-26 | Japan Electronic Control Syst Co Ltd | 内燃機関の点火時期制御装置 |
| EP0456241A2 (en) * | 1990-05-08 | 1991-11-13 | Nec Corporation | Charge detection circuit for use in charge transfer device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0437628B2 (ja) | 1992-06-19 |
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