JPS5968970A - 固体撮像素子の駆動方法 - Google Patents
固体撮像素子の駆動方法Info
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- JPS5968970A JPS5968970A JP57180410A JP18041082A JPS5968970A JP S5968970 A JPS5968970 A JP S5968970A JP 57180410 A JP57180410 A JP 57180410A JP 18041082 A JP18041082 A JP 18041082A JP S5968970 A JPS5968970 A JP S5968970A
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- 238000003384 imaging method Methods 0.000 claims description 4
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- 101100115215 Caenorhabditis elegans cul-2 gene Proteins 0.000 abstract 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 10
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
- H01L27/148—Charge coupled imagers
- H01L27/14831—Area CCD imagers
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- Electromagnetism (AREA)
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- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
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- 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】
この発明は信号の読み出しに特徴を有する２次元の固体
撮像素子の駆動方法に関するものである。
撮像素子の駆動方法に関するものである。
一般に固体撮像素子はシリコンのような半導体材料上に
光検出器と走査機構を設けたものであシ、光検出器に適
当なものを選べば、可視から赤外領域までの撮像が可能
となるものである。そして、固体撮像素子は従来の撮像
管に比べて、小型・軽量・高信頼性の上、撮像装置を製
作する上で調整箇所が非常に少なくなるという利点を持
っておシ、広い分野から注目を集めている。
光検出器と走査機構を設けたものであシ、光検出器に適
当なものを選べば、可視から赤外領域までの撮像が可能
となるものである。そして、固体撮像素子は従来の撮像
管に比べて、小型・軽量・高信頼性の上、撮像装置を製
作する上で調整箇所が非常に少なくなるという利点を持
っておシ、広い分野から注目を集めている。
さて、固体撮像素子の走査′機構としては、従来ＭＯＳ
スイッチを用いたものやＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕ
ｐｌｅｄ Ｄｓｖｉｃｅ） を用いたものが主であっ
たが、前者のＭＯＳスイッチを用いたものの場合、信号
を読み出す時に用いるＭＯＳスイッチに起因したスパイ
ク雑音が信号に混入し、−比を低下させるとともに、こ
のスパイク雑音は読み出す列間で異なっておシ、これが
固定パターン雑音と呼ばれる雑音となって、−比をさら
に低下させるという欠点を有し、高い−が要求される微
弱な信号検出には用いることができないという問題を有
していた。また、後者のＣＯＤを用いたもの、特に前者
のＭＯ８方式と同様に光検出器を自由に選択できるため
、最近広く用いられているインターライン方式のＣＣＤ
方式では検出器列と検出器列の間にＣＣＤが配置される
ため、検出器の有効面積を大きくするためにＣＣＤ部の
面積はできるだけ小さく設計することが望ましい。一方
ＣＯＤの電荷転送能力は構造を同一とすれば、ＣＣＤ１
段当シの蓄積ゲート面積に比例する。したがってＣＣＤ
部の面積を小さくすることは取シ扱える電荷の最大値が
制限されることになる。こうした問題は特に赤外線固体
撮像素子のように大きな背景中の小さな信号検出する際
には大きな問題となる。
スイッチを用いたものやＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕ
ｐｌｅｄ Ｄｓｖｉｃｅ） を用いたものが主であっ
たが、前者のＭＯＳスイッチを用いたものの場合、信号
を読み出す時に用いるＭＯＳスイッチに起因したスパイ
ク雑音が信号に混入し、−比を低下させるとともに、こ
のスパイク雑音は読み出す列間で異なっておシ、これが
固定パターン雑音と呼ばれる雑音となって、−比をさら
に低下させるという欠点を有し、高い−が要求される微
弱な信号検出には用いることができないという問題を有
していた。また、後者のＣＯＤを用いたもの、特に前者
のＭＯ８方式と同様に光検出器を自由に選択できるため
、最近広く用いられているインターライン方式のＣＣＤ
方式では検出器列と検出器列の間にＣＣＤが配置される
ため、検出器の有効面積を大きくするためにＣＣＤ部の
面積はできるだけ小さく設計することが望ましい。一方
ＣＯＤの電荷転送能力は構造を同一とすれば、ＣＣＤ１
段当シの蓄積ゲート面積に比例する。したがってＣＣＤ
部の面積を小さくすることは取シ扱える電荷の最大値が
制限されることになる。こうした問題は特に赤外線固体
撮像素子のように大きな背景中の小さな信号検出する際
には大きな問題となる。
これに対して垂直電荷転送素子の一垂直分を一つの電位
井戸として駆動し、低雑音化、高ダイナミツクレンジ化
をはかった固体撮像素子が考案された。第１図ないし第
３図はこの種の固体撮像素子の一例の動作を説明する図
である。以下これを図にしたがって説明する。
井戸として駆動し、低雑音化、高ダイナミツクレンジ化
をはかった固体撮像素子が考案された。第１図ないし第
３図はこの種の固体撮像素子の一例の動作を説明する図
である。以下これを図にしたがって説明する。
第１図は上記固体撮像素子のブロック図で簡単のために
３Ｘ４のアレイで示しである。図中（１）は半導体基板
上に２次元的に配列された光検出器、（２）は同一基板
上に形成されたＭＯＳ）ランジスタで形成されたトラン
スファーゲート、（３）は上記半導体基板に形成された
垂直電荷転送素子、（４）は上記半導体基板に形成され
た水平ＣＣＤ（５）とのインターフェースを形成するイ
ンターフェース部、（６）は出力プリアンプ、（７）は
このプリアンプの出力である。
３Ｘ４のアレイで示しである。図中（１）は半導体基板
上に２次元的に配列された光検出器、（２）は同一基板
上に形成されたＭＯＳ）ランジスタで形成されたトラン
スファーゲート、（３）は上記半導体基板に形成された
垂直電荷転送素子、（４）は上記半導体基板に形成され
た水平ＣＣＤ（５）とのインターフェースを形成するイ
ンターフェース部、（６）は出力プリアンプ、（７）は
このプリアンプの出力である。
このように構成された固体撮像素子において、水平ＣＣ
Ｄ（５）と出力プリアンプ（６）は従来のＣＣＤ型の固
体撮像素子と全く同じで良く、垂直方向の電荷転送に関
する部分、つまシ垂直電荷転送素子（３）およびインタ
ーフェース部（４）に特徴を有するものであシ、この部
分の構造および動作を第２図（、）ないしくｊ）および
第３図を用いて説明する。まず、この部分の構造につい
て第２図（、）を用いて説明すると、第２図（、）は第
１図Ａ−Ａ’の断面を示したものであシ、垂直電荷転送
素子（３）は４つのゲート電極（３−１）ないしく３−
４）で構成され、インターフェース部（４）は２つのゲ
ート電極（４−１） 、 （４−２）から構成されてお
シ、インターフェース部（４）の端は水平〇ＣＤ（５）
の１つのゲート電極（５−１）に接しているものである
。そして（８）は半導体基板であシ、各々のゲート電極
下にチャネルが形成されるものである。このチャネルは
表面チャネルであっても、埋め込みチャネルであっても
差しつかえないものである。なお、第２図（ａ）におい
ては各々のゲート電極間がギャップを持った構造となっ
ているが、多層のゲート電極構造を用いてゲート電極間
にオーバーラツプ部を設けたものであっても良いもので
ある。一方、各ゲート電極（３−１）ないしく３−４）
、 （４−１） 、 （４−２） 、 （５−１）に
は第３図に示したようなりロック信号φＶｌないしφＶ
４．φＳ。
Ｄ（５）と出力プリアンプ（６）は従来のＣＣＤ型の固
体撮像素子と全く同じで良く、垂直方向の電荷転送に関
する部分、つまシ垂直電荷転送素子（３）およびインタ
ーフェース部（４）に特徴を有するものであシ、この部
分の構造および動作を第２図（、）ないしくｊ）および
第３図を用いて説明する。まず、この部分の構造につい
て第２図（、）を用いて説明すると、第２図（、）は第
１図Ａ−Ａ’の断面を示したものであシ、垂直電荷転送
素子（３）は４つのゲート電極（３−１）ないしく３−
４）で構成され、インターフェース部（４）は２つのゲ
ート電極（４−１） 、 （４−２）から構成されてお
シ、インターフェース部（４）の端は水平〇ＣＤ（５）
の１つのゲート電極（５−１）に接しているものである
。そして（８）は半導体基板であシ、各々のゲート電極
下にチャネルが形成されるものである。このチャネルは
表面チャネルであっても、埋め込みチャネルであっても
差しつかえないものである。なお、第２図（ａ）におい
ては各々のゲート電極間がギャップを持った構造となっ
ているが、多層のゲート電極構造を用いてゲート電極間
にオーバーラツプ部を設けたものであっても良いもので
ある。一方、各ゲート電極（３−１）ないしく３−４）
、 （４−１） 、 （４−２） 、 （５−１）に
は第３図に示したようなりロック信号φＶｌないしφＶ
４．φＳ。
φＴ、φ■が印加されるものである。ただし、この実施
例においてはＮチャネルの場合であシ、Ｐチャネルの場
合にはクロック信号の極性を反転したものとすれば良い
ものである。
例においてはＮチャネルの場合であシ、Ｐチャネルの場
合にはクロック信号の極性を反転したものとすれば良い
ものである。
次に第２図（、）に示したものの垂直方向の電荷転送に
ついて、第２図（ｂ）ないしくｊ）に基すいて説明する
と、第２図（ｂ）ないしくｊ）はそれぞれのタイミング
における第２図（、）の位置に対応したチャネルのポテ
ン潰ルの状態を示したものであシ、第２図（ｂ）は第３
図においてｔｌのタイミングに相当するときのポテンシ
ャルである。このときクロック信号φｖ１ないしφＶ４
はすべて１Ｈルベルになっているので、ゲート電極（３
−１）ないしく３−４ ）下には大きな電位井戸（以下
ポテンシャルシェルと称す。）が形成されておシ、また
クロック信号φＳはクロック信号φｖ１ないしφＶ４よ
シ高い’Ｈ’レベルになっているので、ゲート電極（４
−１）下には、よシ深いポテンシャルウェルが形成され
ているとともに、クロック信号φＴは１Ｌ′ルベルとな
っているので、ゲート電極（４−２）の下には浅いポテ
ンシャルウェルが形成されている。一方水平〇ＣＤ（５
）はこの状態のときに電荷転送を行なっておシ、図中点
線で示したようなポテンシャル状態の間を往復している
ものである。そしてこの状態において、垂直方向中任意
の１つのトランスファーゲートＣ２）をＯＮして、垂直
電荷転送素子（３）中に検出器（１）の内容を読み出す
と、ゲート電極（３−１）〜（３−４）の所定位置に信
号電荷Ｑｓｉｇが存在する仁とになるものである。
ついて、第２図（ｂ）ないしくｊ）に基すいて説明する
と、第２図（ｂ）ないしくｊ）はそれぞれのタイミング
における第２図（、）の位置に対応したチャネルのポテ
ン潰ルの状態を示したものであシ、第２図（ｂ）は第３
図においてｔｌのタイミングに相当するときのポテンシ
ャルである。このときクロック信号φｖ１ないしφＶ４
はすべて１Ｈルベルになっているので、ゲート電極（３
−１）ないしく３−４ ）下には大きな電位井戸（以下
ポテンシャルシェルと称す。）が形成されておシ、また
クロック信号φＳはクロック信号φｖ１ないしφＶ４よ
シ高い’Ｈ’レベルになっているので、ゲート電極（４
−１）下には、よシ深いポテンシャルウェルが形成され
ているとともに、クロック信号φＴは１Ｌ′ルベルとな
っているので、ゲート電極（４−２）の下には浅いポテ
ンシャルウェルが形成されている。一方水平〇ＣＤ（５
）はこの状態のときに電荷転送を行なっておシ、図中点
線で示したようなポテンシャル状態の間を往復している
ものである。そしてこの状態において、垂直方向中任意
の１つのトランスファーゲートＣ２）をＯＮして、垂直
電荷転送素子（３）中に検出器（１）の内容を読み出す
と、ゲート電極（３−１）〜（３−４）の所定位置に信
号電荷Ｑｓｉｇが存在する仁とになるものである。
次に第３図に示すｔ２のタイミング、つまシクロツク信
号φｖ１が１Ｌ′ルベルにされると第２図（ｃ）に示す
如く、ゲート電極（３−１）下のポテンシャルウェルが
浅くなるため信号電荷Ｑｓｉｇは空間的に広がシながら
、第２図図示矢印へ方向へ押されことになる。さらに第
３図に示すようにｔ３．ｔ４゜ｔ５のタイミングにクロ
ック信号φｖ２〜φｖ４が順次ＸＸＬ Ｉｆレベルにさ
れ、第２図（ｄ）〜（ｆ）に示す如く、ゲート電極（３
−２）〜（３＝４）下のポテンシャルが順次浅くなシ、
信号電荷Ｑｓｉｇが、第２図図示矢印Ａ方向へ押し出さ
れてゆき、クロック信号φ跡、％ｔｔＬ“となった時点
では、信号電荷Ｑｇｉｇはゲート電極（４−１）の下の
ポテンシャルウェルに蓄えられることになるものである
。なお、ゲート電極（４−１）は信号電荷Ｑｓｉｇ
を十分蓄えられるだけの大きさが必要であるが、上記実
施例に示す如くクロック信号φｓ 、３ｇ ％ Ｈ＃時
のポテンシャルがゲート電極（３−１）〜（３−４）の
下のポテンシャルより深くする必要はないものである。
号φｖ１が１Ｌ′ルベルにされると第２図（ｃ）に示す
如く、ゲート電極（３−１）下のポテンシャルウェルが
浅くなるため信号電荷Ｑｓｉｇは空間的に広がシながら
、第２図図示矢印へ方向へ押されことになる。さらに第
３図に示すようにｔ３．ｔ４゜ｔ５のタイミングにクロ
ック信号φｖ２〜φｖ４が順次ＸＸＬ Ｉｆレベルにさ
れ、第２図（ｄ）〜（ｆ）に示す如く、ゲート電極（３
−２）〜（３＝４）下のポテンシャルが順次浅くなシ、
信号電荷Ｑｓｉｇが、第２図図示矢印Ａ方向へ押し出さ
れてゆき、クロック信号φ跡、％ｔｔＬ“となった時点
では、信号電荷Ｑｇｉｇはゲート電極（４−１）の下の
ポテンシャルウェルに蓄えられることになるものである
。なお、ゲート電極（４−１）は信号電荷Ｑｓｉｇ
を十分蓄えられるだけの大きさが必要であるが、上記実
施例に示す如くクロック信号φｓ 、３ｇ ％ Ｈ＃時
のポテンシャルがゲート電極（３−１）〜（３−４）の
下のポテンシャルより深くする必要はないものである。
この様にして、信号電荷Ｑｓｉｇがゲート電極（４−１
）に集められ、水平ＣＣＤ（５）の１水平線分の走査が
終った後、第３図に示すｔ６のタイミングにゲート電極
（４−２）に接する水平ＣＣＤ（５）のゲート電極（５
−３）のクロック信号φＨを％ Ｈ＃レベルとするとと
もに、ゲート電極（４−２）のクロック信号φＴが気Ｈ
ルベルにされるため、それぞれのゲート下のポテンシャ
ルは第２図（ｇ）に示す如くなる。なお、この時ゲート
電極（４−２’）下のポテンシャルがゲート電極（４−
１）及びゲート電極（５−１）下のポテンシャルよシ高
くなるようにしているが、必らずしも高くする必要はな
いものである。次に第３図に示すｔ７のタイミングにク
ロック信号φＳが％ＬＩ レベルとされ、第２図（ｈ）
に示す如く、ゲート電極（４−１）下のポテンシャルは
浅くなるため、信号電荷Ｑｓｉｇはゲート電極（５−１
）下のポテンシャルウェル内に移動させられることにな
る。その後、第３図に示すｔ８のタイミングにてクロッ
ク信号φＴが％Ｌｌｌレベルとなシ、第２図（ｉ）に示
す如くゲート電極（４−２）下のポテンシャルは浅くな
シ、信号電荷Ｑｓｉｇは水平ＣＣＤ（５）によシ転送さ
れることになるものである。信号（信号電荷Ｑａｉｇ）
を受けとった水平ＣＣＤ（５）は順次出力プリアンプ（
６）に信号を転送することになシ、信号が水平Ｃ０Ｄ（
５）に転送されると第３図に示すｔ９のタイミングで、
クロック信号φ■１〜φＶ４．φＳ は再び’Ｈ’レベ
ルとな、９、ｔｌのタイミングの時と同じ条件になシ、
上記で述べたサイクルを繰シ返すことになるものである
。
）に集められ、水平ＣＣＤ（５）の１水平線分の走査が
終った後、第３図に示すｔ６のタイミングにゲート電極
（４−２）に接する水平ＣＣＤ（５）のゲート電極（５
−３）のクロック信号φＨを％ Ｈ＃レベルとするとと
もに、ゲート電極（４−２）のクロック信号φＴが気Ｈ
ルベルにされるため、それぞれのゲート下のポテンシャ
ルは第２図（ｇ）に示す如くなる。なお、この時ゲート
電極（４−２’）下のポテンシャルがゲート電極（４−
１）及びゲート電極（５−１）下のポテンシャルよシ高
くなるようにしているが、必らずしも高くする必要はな
いものである。次に第３図に示すｔ７のタイミングにク
ロック信号φＳが％ＬＩ レベルとされ、第２図（ｈ）
に示す如く、ゲート電極（４−１）下のポテンシャルは
浅くなるため、信号電荷Ｑｓｉｇはゲート電極（５−１
）下のポテンシャルウェル内に移動させられることにな
る。その後、第３図に示すｔ８のタイミングにてクロッ
ク信号φＴが％Ｌｌｌレベルとなシ、第２図（ｉ）に示
す如くゲート電極（４−２）下のポテンシャルは浅くな
シ、信号電荷Ｑｓｉｇは水平ＣＣＤ（５）によシ転送さ
れることになるものである。信号（信号電荷Ｑａｉｇ）
を受けとった水平ＣＣＤ（５）は順次出力プリアンプ（
６）に信号を転送することになシ、信号が水平Ｃ０Ｄ（
５）に転送されると第３図に示すｔ９のタイミングで、
クロック信号φ■１〜φＶ４．φＳ は再び’Ｈ’レベ
ルとな、９、ｔｌのタイミングの時と同じ条件になシ、
上記で述べたサイクルを繰シ返すことになるものである
。
なお、上記実施例の動作説明では、１つの垂直電荷転送
素子（３）にある検出器（１）の内容を読み出した場合
について説明したが、それぞれの垂直信号転送素子（３
）が同時に上記で述べたと同様の動作を行なっているも
のである。
素子（３）にある検出器（１）の内容を読み出した場合
について説明したが、それぞれの垂直信号転送素子（３
）が同時に上記で述べたと同様の動作を行なっているも
のである。
この様にしたことによシ、電荷の転送は従来のＣＣＤ方
式と同様にポテンシャルウェル内を通して行なわれるの
で、ＭＯ８方式の様なスパイク雑音は全くなく、シかも
取シ扱える信号電荷量は垂直電荷転送素子（３）の−垂
直線分全体のポテンシャルウェルで決まるため、非常に
大きくとることができ、しかも、垂直信号線を形成する
チャネルの幅を小さくしても充分大きくとれるものであ
る。また、ゲート電極（４−１）と水平ＣＣＤ（５）は
検出器（１）アレイの外側に形成でき、大きさの制約が
少なくなるため必要な電荷量に従って垂直電荷転送素子
（３）あるいは水平Ｃ０Ｄ（５）を大きくすることが容
易となるものである。一方、上記実施例においては、垂
直電荷転送素子（３）が１水平期間中に走査され（通常
、最も長いものは１フレーム時閲近くの期間をかけて垂
直電荷転送素子（３）を転送される。）、信号電荷Ｑａ
ｉｇがチャネル内に存在する時間が短かくなるため、チ
ャネルリーク電流やスミャが低減できる効果をも有する
ものである。
式と同様にポテンシャルウェル内を通して行なわれるの
で、ＭＯ８方式の様なスパイク雑音は全くなく、シかも
取シ扱える信号電荷量は垂直電荷転送素子（３）の−垂
直線分全体のポテンシャルウェルで決まるため、非常に
大きくとることができ、しかも、垂直信号線を形成する
チャネルの幅を小さくしても充分大きくとれるものであ
る。また、ゲート電極（４−１）と水平ＣＣＤ（５）は
検出器（１）アレイの外側に形成でき、大きさの制約が
少なくなるため必要な電荷量に従って垂直電荷転送素子
（３）あるいは水平Ｃ０Ｄ（５）を大きくすることが容
易となるものである。一方、上記実施例においては、垂
直電荷転送素子（３）が１水平期間中に走査され（通常
、最も長いものは１フレーム時閲近くの期間をかけて垂
直電荷転送素子（３）を転送される。）、信号電荷Ｑａ
ｉｇがチャネル内に存在する時間が短かくなるため、チ
ャネルリーク電流やスミャが低減できる効果をも有する
ものである。
したがって本発明は上述した固体撮像素子の転送効率改
善に係わるものであシ、以下図にしたがって本発明によ
る固体撮像素子の駆動方法の一例を説明する。全体構成
は第１図と全く同じであシ、第４図（、）は第２図（、
）と同じである。第４図（ｂ）〜（」）および第５図は
本発明による固体撮像素子の駆動方法を説明する電位図
およびタイミング図である。
善に係わるものであシ、以下図にしたがって本発明によ
る固体撮像素子の駆動方法の一例を説明する。全体構成
は第１図と全く同じであシ、第４図（、）は第２図（、
）と同じである。第４図（ｂ）〜（」）および第５図は
本発明による固体撮像素子の駆動方法を説明する電位図
およびタイミング図である。
まず、第５図ｔｌに相当するタイミングでは第２図（ｂ
）に示すようなポテンシャル状態になっておシ、この状
態で垂直列中任意の１検出器から信号電荷Ｑｓｉｇが垂
直電荷転送素子（３）内に読み出す。次に第５図ｔ２の
タイミングではφＶ１が中間電位（蓼Ｈ“レベルと“Ｌ
“レベルとの中間値）となシ、電位は第２図（Ｃ）のよ
うになる。さらに第５図ｔ３のタイミングではφＶｌは
％Ｌ“となシ、φＶ２が中間電位となる。信号電荷Ｑｓ
ｉｇは熱運動と拡散で空間的に広がってゆくが、ポテン
シャルのよシ低い方向へ動こうとするため、全体として
第４図に示すように矢印入方向に移動する。ｔ４．ｔｓ
、ｔ６とタイミングが進むにつれてφＶ２．φＶ３．φ
Ｖ４ はそれぞれ中間電位を経て気し″レベルとなシ
、それにしたがって信号電荷Ｑ＋１ｉｇは順次移動し、
インターフェース部（４）のゲート電極（４−１）下に
蓄積される。その後、ｔフ〜ｔ９の期間で従来法で説明
したのと同様な動作で信号電荷Ｑｓｉｇを転送し、上記
動作を繰シ返す。
）に示すようなポテンシャル状態になっておシ、この状
態で垂直列中任意の１検出器から信号電荷Ｑｓｉｇが垂
直電荷転送素子（３）内に読み出す。次に第５図ｔ２の
タイミングではφＶ１が中間電位（蓼Ｈ“レベルと“Ｌ
“レベルとの中間値）となシ、電位は第２図（Ｃ）のよ
うになる。さらに第５図ｔ３のタイミングではφＶｌは
％Ｌ“となシ、φＶ２が中間電位となる。信号電荷Ｑｓ
ｉｇは熱運動と拡散で空間的に広がってゆくが、ポテン
シャルのよシ低い方向へ動こうとするため、全体として
第４図に示すように矢印入方向に移動する。ｔ４．ｔｓ
、ｔ６とタイミングが進むにつれてφＶ２．φＶ３．φ
Ｖ４ はそれぞれ中間電位を経て気し″レベルとなシ
、それにしたがって信号電荷Ｑ＋１ｉｇは順次移動し、
インターフェース部（４）のゲート電極（４−１）下に
蓄積される。その後、ｔフ〜ｔ９の期間で従来法で説明
したのと同様な動作で信号電荷Ｑｓｉｇを転送し、上記
動作を繰シ返す。
このような駆動方法によれば、ＣＯＤの転送効率は主に
信号電荷が転送される領域に存在する電荷トラップによ
って決まる。すなわち、信号電荷がポテンシャルウェル
内に転送されるとその一部は信号電荷が分布する領域に
存在する電荷トラップに捕獲される。従来の駆動方法で
は垂直電荷転送素子内を電荷が転送していくとき、１つ
のゲートが−Ｈ′′から％１．ｌに移ると、捕獲されて
いたトラップ電荷が放出されはじめ、少なくとも次のゲ
ートが−Ｌ“になるまでの間に放出された電荷の一部は
信号電荷と合流する。この電荷が多ければ多いほどトラ
ップされた電荷の影響は少なくなシ、転送効率は改善さ
れる。したがって、本発明の駆動方法を用いれば、ゲー
ト電位が中間電位のときに放出された電荷は電位分布が
方向性をもつためにすべて信号電荷と合流するし、その
後ゲート電位が−Ｌ＃になってから次のゲートが気Ｌ′
になるまでの時間に放出されたものの一部も信号電荷に
合流し、従来の駆動方法に比べてトラップ電荷が放出さ
れ、信号電荷に合流する割合と時間が長くなシ、転送効
率は改善される。
信号電荷が転送される領域に存在する電荷トラップによ
って決まる。すなわち、信号電荷がポテンシャルウェル
内に転送されるとその一部は信号電荷が分布する領域に
存在する電荷トラップに捕獲される。従来の駆動方法で
は垂直電荷転送素子内を電荷が転送していくとき、１つ
のゲートが−Ｈ′′から％１．ｌに移ると、捕獲されて
いたトラップ電荷が放出されはじめ、少なくとも次のゲ
ートが−Ｌ“になるまでの間に放出された電荷の一部は
信号電荷と合流する。この電荷が多ければ多いほどトラ
ップされた電荷の影響は少なくなシ、転送効率は改善さ
れる。したがって、本発明の駆動方法を用いれば、ゲー
ト電位が中間電位のときに放出された電荷は電位分布が
方向性をもつためにすべて信号電荷と合流するし、その
後ゲート電位が−Ｌ＃になってから次のゲートが気Ｌ′
になるまでの時間に放出されたものの一部も信号電荷に
合流し、従来の駆動方法に比べてトラップ電荷が放出さ
れ、信号電荷に合流する割合と時間が長くなシ、転送効
率は改善される。
上記説明でも明らかなように本発明の転送方法で重要な
点は、垂直電荷転送素子におけるポテンシャル最大と最
小の間に中間ポテンシャルレベルを設けて転送効率を改
善することであシ、この中間ポテンシャルレベルは実施
例のように１つである必要はなく、最大から最小へ段階
的に複数個のレベルをもっていても良く、またその間、
連続的に変化するものであっても良い。
点は、垂直電荷転送素子におけるポテンシャル最大と最
小の間に中間ポテンシャルレベルを設けて転送効率を改
善することであシ、この中間ポテンシャルレベルは実施
例のように１つである必要はなく、最大から最小へ段階
的に複数個のレベルをもっていても良く、またその間、
連続的に変化するものであっても良い。
また、上記実施例ではすべてＮチャネルの埋め込みチャ
ネルを電荷転送素子として用いているが、本発明はこれ
に限らすＰチャネルでも表面チャネルでも同様な効果が
得られるのは言うまでもない。
ネルを電荷転送素子として用いているが、本発明はこれ
に限らすＰチャネルでも表面チャネルでも同様な効果が
得られるのは言うまでもない。
以上説明したように本発明によれば、垂直電荷転送素子
の一垂直分を１つの電位井戸として駆動する電荷転送素
子において、垂直電荷転送素子のポテンシャル最大と最
小の領域の間に任意の中間ポテンシャル部を設けるよう
にしたことによシ、高い転送効率が得られるという効果
を有する。
の一垂直分を１つの電位井戸として駆動する電荷転送素
子において、垂直電荷転送素子のポテンシャル最大と最
小の領域の間に任意の中間ポテンシャル部を設けるよう
にしたことによシ、高い転送効率が得られるという効果
を有する。
第１図〜第３図はこの発明に係わる固体撮像素子の一実
施例を示し、第１図は固体撮像素子のブロック図、第２
図（＆）は第１図の断面Ａ −Ａ’を示す図、第２図（
ｂ）〜（ｊ）は第２図（、）部における動作を説明する
ための電位図、第３図はり四ツクタイミング図、第４図
、第５図はこの発明による固体撮像素子の駆動方法の一
実施例を示し、第４図（ａ）は第１図の断面Ａ−Ａ’を
示す図、第４図（ｂ）〜（ｊ）は第４図（、）における
動作を説明するための電位図、第５図はクロックタイミ
ング図である。 なお、図中同一符号は同一または相当部分を示す。 （１）・・・・光検出部、（２）−・命・トランスファ
ーグー）、（３）−・・・垂直電荷転送素子、（３−１
）、（３−２）、（３−３）、（３−４） ・・・・
ゲート電極、（４）・・・・インターフェース部、（４
−１）？（４−２）・・・・ゲート電極、（５）・・・
・水平ＣＣＤ、（５−１） ・・・・ゲート電極、（
６）・・・・プリアンプ、ω）・・・・半導体基板。 代理人 葛 野 信 − １１図 第２図 第２図 第４図 手続補正書（自発） 特許庁長官殿 ２、発明の名称 固体撮像素子の駆動方法 ３、補正をする者 ５、補正の対象 明細書の発明の詳細な説明の欄 ６、補正の内容 （１）明細書第１０頁第１２行目の「したがって本発明
は」を「本発明は」と補正する。 （２）同書第１１頁第１８行目の「このような駆動方法
によれば、ＣＣＤの」をｒＣＣＤの」と補正する。 以 上
施例を示し、第１図は固体撮像素子のブロック図、第２
図（＆）は第１図の断面Ａ −Ａ’を示す図、第２図（
ｂ）〜（ｊ）は第２図（、）部における動作を説明する
ための電位図、第３図はり四ツクタイミング図、第４図
、第５図はこの発明による固体撮像素子の駆動方法の一
実施例を示し、第４図（ａ）は第１図の断面Ａ−Ａ’を
示す図、第４図（ｂ）〜（ｊ）は第４図（、）における
動作を説明するための電位図、第５図はクロックタイミ
ング図である。 なお、図中同一符号は同一または相当部分を示す。 （１）・・・・光検出部、（２）−・命・トランスファ
ーグー）、（３）−・・・垂直電荷転送素子、（３−１
）、（３−２）、（３−３）、（３−４） ・・・・
ゲート電極、（４）・・・・インターフェース部、（４
−１）？（４−２）・・・・ゲート電極、（５）・・・
・水平ＣＣＤ、（５−１） ・・・・ゲート電極、（
６）・・・・プリアンプ、ω）・・・・半導体基板。 代理人 葛 野 信 − １１図 第２図 第２図 第４図 手続補正書（自発） 特許庁長官殿 ２、発明の名称 固体撮像素子の駆動方法 ３、補正をする者 ５、補正の対象 明細書の発明の詳細な説明の欄 ６、補正の内容 （１）明細書第１０頁第１２行目の「したがって本発明
は」を「本発明は」と補正する。 （２）同書第１１頁第１８行目の「このような駆動方法
によれば、ＣＣＤの」をｒＣＣＤの」と補正する。 以 上
Claims (1)
- ２次元に配列された光検出器から順次信号を読み出す垂
直電荷転送素子を有する固体撮像素子において、上記垂
直電荷転送素子の少なくとも一部に一列に並んだＭＯＳ
ゲート下に電位井戸を形成しこの電位井戸を形成するＭ
Ｏ８外→のうち信号を転送する方向とは逆の方向から順
次電位井戸を消滅させるようにして信号電荷を転送する
際、上記電位井戸を形成するゲート電極と電位井戸が消
滅したゲート電極との間に中間の電位をもったゲート電
極を少なくとも一つ有するようにして信号電荷を転送さ
せたことを特徴とする固体撮像素子の駆動方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57180410A JPS5968970A (ja) | 1982-10-12 | 1982-10-12 | 固体撮像素子の駆動方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57180410A JPS5968970A (ja) | 1982-10-12 | 1982-10-12 | 固体撮像素子の駆動方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5968970A true JPS5968970A (ja) | 1984-04-19 |
| JPS6350868B2 JPS6350868B2 (ja) | 1988-10-12 |
Family
ID=16082758
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57180410A Granted JPS5968970A (ja) | 1982-10-12 | 1982-10-12 | 固体撮像素子の駆動方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5968970A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61184975A (ja) * | 1985-02-12 | 1986-08-18 | Hitachi Ltd | 固体撮像素子 |
| US4675887A (en) * | 1984-05-23 | 1987-06-23 | Hitachi, Ltd. | Solid state imaging device and method with row-by-row charge transfer |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5829036B2 (ja) | 2011-03-31 | 2015-12-09 | 本田技研工業株式会社 | 単位画素の信号加算方法 |
| JP5635938B2 (ja) | 2011-03-31 | 2014-12-03 | 本田技研工業株式会社 | 固体撮像装置 |
| JP5635937B2 (ja) * | 2011-03-31 | 2014-12-03 | 本田技研工業株式会社 | 固体撮像装置 |
-
1982
- 1982-10-12 JP JP57180410A patent/JPS5968970A/ja active Granted
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4675887A (en) * | 1984-05-23 | 1987-06-23 | Hitachi, Ltd. | Solid state imaging device and method with row-by-row charge transfer |
| JPS61184975A (ja) * | 1985-02-12 | 1986-08-18 | Hitachi Ltd | 固体撮像素子 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6350868B2 (ja) | 1988-10-12 |
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