JPS60163564A - Solid-state image sensor - Google Patents

Solid-state image sensor

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JPS60163564A
JPS60163564A JP59017799A JP1779984A JPS60163564A JP S60163564 A JPS60163564 A JP S60163564A JP 59017799 A JP59017799 A JP 59017799A JP 1779984 A JP1779984 A JP 1779984A JP S60163564 A JPS60163564 A JP S60163564A
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unit sensor
electrodes
photosensitive
electrode
charge storage
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Nobuo Suzuki
信雄 鈴木
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Abstract

PURPOSE:To simplify the control with simple constitution by impressing a multi- phase clock pulse to plural gate electrodes for electric charge storage in a unit sensor chip arranged to one column in a prescribed order and impressing to othe column in opposite order. CONSTITUTION:The unit sensor chip is constituted in the method forming a biased potential barrier toward a photosensing section 1 in a substrate under electric charge storage gate electrodes 16-19. Plural unit sensor chips 2-5 are arranged in zigzag and in parallel with two columns 2, 4 and 3, 5. Multi-phase cock pulse is impressed to the electrodes 16-19 in the unit sensor chip of one column, e.g., 2, 4 in a prescribed order. The electrodes 16-19 in the unit sensor chip arranged to the other column, e.g., 3, 5, are impressed with the multi-phase clock pulse in opposite order to that of the columns 2, 4.

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 この発明は電荷結合形構成による特に密着形の固体イメ
ージセンサに関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a solid state image sensor, particularly of the contact type, in a charge-coupled configuration.

〔発明の技術的背景〕[Technical background of the invention]

第1図は一般的な密着形CODリニアイメージセンサの
構成を示す平面図である。このイメージセンサは、たと
えばpn接合フォトダイオードなどからなるそれぞれ複
数の感光画素を直線状に配列してなる感光部1がそれぞ
れ設けられている単位センサチップ2〜5をたとえばセ
ラミクスなどからなる基板6上に千鳥状に2列に配列し
て構成されている。
FIG. 1 is a plan view showing the configuration of a general contact type COD linear image sensor. This image sensor includes unit sensor chips 2 to 5 each having a photosensitive section 1 formed by linearly arranging a plurality of photosensitive pixels each made of, for example, a pn junction photodiode, on a substrate 6 made of, for example, ceramics. They are arranged in two rows in a staggered manner.

このような構成でなるイメージセンナでは、光学パター
ンの読取シを行なう原稿を図中のY方向に順次移動させ
、1対1の等倍結像光学系によシその光学ノ4ターンを
センサ上に結像させて各単位センサチップ2〜5の各感
光部1でそれぞれの光量に応じた信号電荷を発生させる
In an image sensor having such a configuration, the document whose optical pattern is to be read is sequentially moved in the Y direction in the figure, and the four optical turns are captured onto the sensor by a one-to-one equal-magnification imaging optical system. An image is formed to generate a signal charge in each photosensitive section 1 of each unit sensor chip 2 to 5 in accordance with the respective amount of light.

さらにこの信号電荷を図中のX方向に読取多走査するこ
とによって一走査線毎の光学パターンに応じた電気信号
を得るものである。
Furthermore, by reading and scanning this signal charge multiple times in the X direction in the figure, an electrical signal corresponding to the optical pattern for each scanning line is obtained.

ところで、このようなイメージセンサでは、X方向にお
ける光学パターンの読取りの脱落を防ぐため、各感光部
1の一部が重なるように単位センサチッf2〜5が図示
するように千鳥状に2列に配列されている。このため、
単位センサチッグ2,4と単位センサチッf3,5とは
、原稿上の互いに異なる走査線上の光学パターンに応じ
た信号を読出すことになる。したがって、ある走査線上
の光学1?ターンの信号が単位センサチップ2,4で読
出されると、この走査線上の光学ツクターンが単位セン
サチッグ3.5に到達するまでの期間、単位センサチッ
f2,4からの信号を保持しておく必要がある。従来の
イメージセンサでは、この信号保持のために外部に記憶
回路を設け、単位センサチッゾ2,4から読出された信
号をこの記憶回路に順次記憶し、単位センサチッf3,
5から読出される信号に対応した走査線上の記憶信号を
記憶回路から読出して信号処理を行なって各走査線上の
光学パターンに対応した信号を得るようにしている。
By the way, in such an image sensor, in order to prevent reading of the optical pattern in the X direction from falling off, the unit sensor chips f2 to f5 are arranged in two rows in a staggered manner as shown in the figure, so that a portion of each photosensitive section 1 overlaps. has been done. For this reason,
The unit sensor chips 2, 4 and the unit sensor chips f3, 5 read out signals corresponding to optical patterns on mutually different scanning lines on the document. Therefore, optical 1 on a certain scan line? When the turn signal is read out by the unit sensor chips 2 and 4, it is necessary to hold the signals from the unit sensor chips f2 and 4 until the optical turn on this scanning line reaches the unit sensor chip 3.5. be. In the conventional image sensor, an external storage circuit is provided to hold this signal, and the signals read from the unit sensors 2 and 4 are sequentially stored in this storage circuit, and the signals read from the unit sensors 2 and 4 are sequentially stored in the storage circuit.
The stored signals on the scanning lines corresponding to the signals read out from 5 are read out from the storage circuit and subjected to signal processing to obtain signals corresponding to the optical patterns on each scanning line.

〔背景技術の問題点〕[Problems with background technology]

上記したような従来の固体イメージセンサでは、外部に
記憶回路が必要であシ、たとえばこの記憶回路を単位セ
ンサチアゾ2,4内に集積化することも考えられる。と
ころが、単位センサチッf2.4内に記憶回路を構成す
ると、単位センサチッf2.4と単位センサチッf3゜
5の構成が異なシ、2種類の単位センサチッグが必要と
なってイメージセンサの製造価格が高価となる欠点が生
じる。さらに従来のイメージセンサでは記憶回路に対し
て信号の記憶、読出しを行なわせる処理等に必要な制御
が複雑となる欠点もある。
The conventional solid-state image sensor as described above requires an external memory circuit, and it is also conceivable to integrate this memory circuit within the unit sensors 2 and 4, for example. However, if the memory circuit is configured in the unit sensor chip f2.4, the configurations of the unit sensor chip f2.4 and the unit sensor chip f3.5 are different, and two types of unit sensor chips are required, which increases the manufacturing cost of the image sensor. This brings about a drawback. Furthermore, conventional image sensors have the disadvantage that the control required for processing to cause the storage circuit to store and read signals is complicated.

〔発明の目的〕[Purpose of the invention]

この発明は上記のような事情を考慮してなされたもので
あシ、その目的は、外部に記憶回路を設ける必要がなく
、1種類の単位センサチップのみによって構成すること
によって製造価格を安価にすることができ、しかも制御
も簡単に行なうことができる固体イメージセンサを提供
することにある。
This invention was made in consideration of the above-mentioned circumstances, and its purpose is to reduce the manufacturing cost by eliminating the need to provide an external memory circuit and consisting of only one type of unit sensor chip. The object of the present invention is to provide a solid-state image sensor that can be easily controlled.

〔発明の概要〕[Summary of the invention]

上記目的を達成するためこの発明にあっては、1つの単
位センサチソゾを、複数の感光画素を直線上に配列して
なる感光部、この感光部で得られる信号電荷を所定の方
向に順次転送する転送レジスタ、上記感光部と転送レジ
スタとの間に設けられそれぞれが多相のクロックパルス
によって制御される複数の電荷記憶用ダート電極、上記
各電荷記憶用ダート電極下の基板内に上記感光部側に片
寄った電位障壁をそれぞれ形成する手段によって構成し
、複数の単位センザチップを千鳥状に2列に平行して配
列し、上記一方の列に配列されている単位センサチラノ
内の複数の電荷記憶用ダート電極には上記多相のクロッ
クパルスを上記転送Vレジスタに近い方から順次印加す
ることによってこりクロックパルスの1サイクル期間内
に複数の走査線上の光量・クターンに対応した信号電荷
を各電荷記憶用ゲート電極下の1つ分だけ移動させ、上
記他方の列に配列されている単位センサチラノ内の複数
の電荷記憶用ダート電極には上記多相のクロックパルス
を上記感光部に近い方から順次印加することによってこ
のクロックツぐルスの1サイクル期間内に1つの走査線
上の光学パターンに対応した信号電荷・を複数の電荷記
憶用ダート電極下を経て転送レジスタに近い電荷記憶用
ダート電極下まで転送させるようにしている。
In order to achieve the above object, the present invention includes one unit sensor, a photosensitive section formed by arranging a plurality of photosensitive pixels in a straight line, and a signal charge obtained from this photosensitive section that is sequentially transferred in a predetermined direction. a transfer register, a plurality of charge storage dart electrodes provided between the photosensitive section and the transfer register, each controlled by a multiphase clock pulse; A plurality of unit sensor chips are arranged in parallel in two rows in a staggered manner, and a plurality of charge storage darts in the unit sensor chips are arranged in one row. By sequentially applying the multi-phase clock pulses to the electrodes starting from the side closest to the transfer V register, signal charges corresponding to the light intensity and pattern on multiple scanning lines are stored for each charge storage within one cycle period of the clock pulses. The multiphase clock pulses are sequentially applied to the plurality of charge storage dart electrodes in the unit sensor tyranno arranged in the other column by moving the gate electrode by one position below the photosensitive section. By doing so, the signal charge corresponding to the optical pattern on one scanning line is transferred to the bottom of the charge storage dirt electrode near the transfer register through the bottom of the plurality of charge storage dirt electrodes within one cycle period of this clock signal. I have to.

〔発明の実施例〕[Embodiments of the invention]

以下図面を参照してこの発明の一実施例を説明する。こ
の発明による固体イメージセンサはたとえば前記第1図
に示す密着形COD !Jニアイメージセンサを構成す
るに当って、単位センサチップ2〜5それぞれを第2図
の平面図およびそのA −A’線に沿った第3図に示す
断面図のように構成している。この単位センサチップは
たとえばp型シリコン基板11を用いておシ、その表面
領域にはp型シリコン基板11とともにpn接合フォト
ダイオードからなる感光画素12を構成するn+m+域
13が直線状に複数配列されている。すなわち、第2図
に示すように、複数の感光画素12が直線状に配列され
て感光部1が構成される。この感光部1に隣接してバリ
ア電極14が、このバリア電極14に隣接して蓄積電極
15が、さら、にこの蓄積電極15に隣接して4つの記
憶電極16〜19がそれぞれ設けられている。上記1つ
の記憶電極19に隣接してシフト電極20が設けられて
いる。上記バリア電極14、蓄積電極15.4つの記憶
電極16〜19およびシフト電極20には各制御端子2
1〜27が設けられておシ、とれらの電極は制御端子2
1〜27に印加される一定の直流電圧もしくはクロック
ツ4ルスによって制御され、上記感光部1の各感光画素
12で発生した信号電荷は上記各電極下の基板11内に
形成される電位の井戸を経てシフト電極20下まで転送
される。上記シフト電極20に隣接して読出し用のCC
Dレジスタ30が設けられている。このCCDレジスタ
30は、制御端子31〜34に印加される4相のクロッ
クパルスのいずれかが供給される複数の転送電極35を
備え、4相のクロックツ4ルスφa−1dの印加の方法
に応じて、上記シフト電極20下から転送される信号電
荷を図中のXlの方向もしくはX2の方向に順次転送す
る。このCCDレジスタ30の先端部および後端部には
、信号電荷を検出して電圧等の電気信号に変換する電荷
検出部36.37が設けられておシ、この電荷検出部3
6.37で変換された電気信号は出力端子38.39か
ら出力される。上記バリア電極14、蓄積電極15、記
憶電極16〜19、シフト電極20およびCCDレジス
タ30内の転送電極35は、第3図に示すように基板1
1上に設けられたシリコン酸化膜41内に埋込まれたダ
ート電極である。
An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. The solid-state image sensor according to the present invention is, for example, the contact type COD! shown in FIG. In constructing the J near image sensor, each of the unit sensor chips 2 to 5 is constructed as shown in the plan view of FIG. 2 and the sectional view of FIG. 3 taken along the line A-A'. This unit sensor chip uses, for example, a p-type silicon substrate 11, and on its surface region, a plurality of n+m+ regions 13, which together with the p-type silicon substrate 11 constitute a photosensitive pixel 12 consisting of a pn junction photodiode, are linearly arranged. ing. That is, as shown in FIG. 2, a plurality of photosensitive pixels 12 are arranged in a straight line to constitute the photosensitive section 1. A barrier electrode 14 is provided adjacent to the photosensitive portion 1, a storage electrode 15 is provided adjacent to the barrier electrode 14, and four storage electrodes 16 to 19 are provided adjacent to the storage electrode 15. . A shift electrode 20 is provided adjacent to the one memory electrode 19 . The barrier electrode 14, the storage electrode 15, the four memory electrodes 16 to 19, and the shift electrode 20 each have a control terminal 2.
1 to 27 are provided, and these electrodes are connected to the control terminal 2.
The signal charge generated in each photosensitive pixel 12 of the photosensitive section 1 is controlled by a constant DC voltage or clock pulse applied to the electrodes 1 to 27, and the signal charge generated in each photosensitive pixel 12 of the photosensitive section 1 is controlled by a potential well formed in the substrate 11 under each of the electrodes. Then, it is transferred to below the shift electrode 20. A readout CC adjacent to the shift electrode 20
A D register 30 is provided. This CCD register 30 is equipped with a plurality of transfer electrodes 35 to which any of the four-phase clock pulses applied to the control terminals 31 to 34 is supplied, and is configured according to the method of applying the four-phase clock pulse φa-1d. Then, the signal charges transferred from below the shift electrode 20 are sequentially transferred in the direction of Xl or the direction of X2 in the figure. Charge detection sections 36 and 37 for detecting signal charges and converting them into electrical signals such as voltage are provided at the front and rear ends of the CCD register 30.
The electrical signal converted at 6.37 is output from the output terminal 38.39. As shown in FIG.
This is a dirt electrode embedded in a silicon oxide film 41 provided on the substrate 1.

上記4つの記憶電極16〜19に対応した基板11の表
面領域には、上記計型領域13側のみに高濃度のp+型
領領域46〜49設けられている。さらに上記シリコン
酸化膜41上には、上記討型領域13に対応した位置の
みを残して全面にアルミニューム等からなる光シールド
膜50が設けられている。また、図示はしないが、上記
バリア電極14、蓄積電極15、記憶電極16〜19、
シフト電極20によ多形成される電位の井戸は、基板1
1に設けられた高濃度領域等の手段によって各感光画素
毎に分離されている。
In the surface area of the substrate 11 corresponding to the four memory electrodes 16 to 19, high concentration p+ type regions 46 to 49 are provided only on the die region 13 side. Furthermore, a light shielding film 50 made of aluminum or the like is provided on the entire surface of the silicon oxide film 41, leaving only the position corresponding to the molded area 13. Although not shown, the barrier electrode 14, the storage electrode 15, the memory electrodes 16 to 19,
The potential well formed in the shift electrode 20 is
Each photosensitive pixel is separated by means such as a high-density area provided in 1.

第2図および第3図に示す構成の単位センサチップを4
個用いて前記第1図に示すイメージセンサを構成する場
合に、単位センサチツf2゜4の感光部相互の間隔が、
第2図中の寸法りで示される感光画素の長さの3倍に設
定されている。
4 unit sensor chips with the configuration shown in Figures 2 and 3.
When the image sensor shown in FIG.
The length is set to three times the length of the photosensitive pixel indicated by the dimensions in FIG.

また、第1図中、一方の列に配列されている2つの単位
センサチップ2,4のツクリア電極14、蓄積電極15
の制御端子21.22には値の異なった一定の直流電圧
V1 、V2が印加され、4つの記憶電極16〜19の
制御端子23〜26には第4図のタイミングチャートに
示すような4相のクロックツ4ルスφm l−$ m 
4が電極19から順次印加され、シフト電極200制御
端子27には第4図に示すようなシフト/ソルスφ が
印加される。また、上記2つの単位■ 、センサチップ2,4では、CCDレジスタ30におい
て信号電荷が第2図中のX□の方向に転送されるように
4相のクロックツぐルスφa〜φdが制御端子31〜3
4に印加される。第1図中、他方の列に配列されている
2つの単位センサチッゾ3,5のバリア電極14、蓄積
電極15の制御端子21.22には上記一方の2つの単
位センサチッ762 、4と同じ一定の直流電圧■1゜
■、が印加され、4つの記憶電極16〜19の制御端子
23〜26には第4図に示すような4相のクロックパル
スφm 19m4が電極16から順次印加され、シフト
電極20の制御端子27には同じく第4図に示すような
シフ) A?ルスφ□が印加される。また、上記2つの
単位センサチップ3.5では、CCDレジスタ30にお
いて信号電荷が第2図中のX2の方向に転送されるよう
に4相のクロックツ4ルスφa〜φdが制御端子31〜
34に印加される。ここで、上記直流電圧■1の値は第
4図中のクロックパルスφm1〜φm4の低レベル電圧
vLよシも小さく設定され、直流電圧V、の値はφm 
1−4m 4の低レベル電圧vLよシも大きく設定され
ている。
In addition, in FIG. 1, the clear electrode 14 and the storage electrode 15 of the two unit sensor chips 2 and 4 arranged in one row are
Constant DC voltages V1 and V2 with different values are applied to the control terminals 21 and 22 of the memory electrodes 16 to 19, and four-phase voltages as shown in the timing chart of FIG. Clock Tsurus φm l-$m
4 is applied sequentially from the electrode 19, and a shift/solus φ as shown in FIG. 4 is applied to the control terminal 27 of the shift electrode 200. In addition, in the above two units (2) and sensor chips 2 and 4, four-phase clock pulses φa to φd are connected to the control terminals 31 and 30 so that the signal charges are transferred in the direction of X□ in FIG. 2 in the CCD register 30. ~3
4. In FIG. 1, the barrier electrodes 14 and the control terminals 21 and 22 of the storage electrodes 15 of the two unit sensor chips 3 and 5 arranged in the other column are connected to the same constant voltage as the one of the two unit sensor chips 762 and 4. A DC voltage of ■1°■ is applied, and four-phase clock pulses φm19m4 as shown in FIG. The control terminal 27 of No. 20 is also connected to a shift (as shown in FIG. 4) A? A pulse φ□ is applied. In addition, in the two unit sensor chips 3.5, the four-phase clock pulses φa to φd are connected to the control terminals 31 to φd so that the signal charge is transferred in the direction of X2 in FIG. 2 in the CCD register 30.
34. Here, the value of the DC voltage 1 is set smaller than the low level voltage vL of the clock pulses φm1 to φm4 in FIG. 4, and the value of the DC voltage V is set to φm.
The low level voltage vL of 1-4m4 is also set large.

次に上記のように構成された装置の動作を説明するOま
ず)光学・リーンの読取シを行なう原稿を第1図中のY
方向に順次移動させる。このとき、各単位センザチッグ
2〜5の各感光部1では、そのときの光量に応じた信号
電荷が発生する。
Next, we will explain the operation of the apparatus configured as described above.
move sequentially in the direction. At this time, in each photosensitive section 1 of each unit sensor chip 2 to 5, a signal charge is generated according to the amount of light at that time.

第5図(、)〜(C)は、第1図中の2つの単位センサ
チップ2,4の各時刻におけるポテンシャル状態を示す
図である。第5図(a)は第4図中の時刻t1のときの
ものである。この時刻t工、のとき、計型領域13下で
発生する信号電荷が、バリア電極15下に生じている一
定のポテンシャルバリア61を超えて、蓄積電極15下
に生じている一定のポテンシャルの井戸62内に流れ込
み、現在の走査線上の光信号に対応した信号電荷Q4が
この井戸62内に蓄積される。またこのとき、クロック
パルスφml−4m4はOよりも大きな電圧■、にされ
ておp1記憶電極16〜19下にはポテンシャルの井戸
63〜66が形成されている。また各記憶電極16〜1
9下の基板11表面領域には鱈型領域46〜49が設け
られているので、これら領域46〜49に対応した位置
にはt?テンシャルパリア(電位障壁)67〜70が形
成され、−走査線前の信号電荷Q5、二走査線前の信号
電荷Q2および三走査線前の信号電荷Q1がこれらポテ
ンシャルバリア67〜70によって分離されたポテンシ
ャルの井戸63〜65内に予め蓄積されている。
5(,) to (C) are diagrams showing the potential states of the two unit sensor chips 2 and 4 in FIG. 1 at each time. FIG. 5(a) shows the timing at time t1 in FIG. At time t, the signal charge generated under the gauge region 13 exceeds the constant potential barrier 61 generated under the barrier electrode 15 and the constant potential well generated under the storage electrode 15. A signal charge Q4 corresponding to the optical signal on the current scan line is accumulated in this well 62. Further, at this time, the clock pulse φml-4m4 is set to a voltage ① larger than O, and potential wells 63 to 66 are formed below the p1 storage electrodes 16 to 19. In addition, each memory electrode 16 to 1
Since cod-shaped regions 46 to 49 are provided in the surface region of the substrate 11 below 9, t? Potential barriers (potential barriers) 67 to 70 are formed, and the signal charge Q5 before the -scanning line, the signal charge Q2 before two scanning lines, and the signal charge Q1 before three scanning lines are separated by these potential barriers 67 to 70. It is pre-stored in potential wells 63-65.

第5図(b)はクロックパルスφm1が高電圧■8にさ
れている第4図中の時刻t2のときのものである。この
時刻t2では記憶電極19が高電圧にされるので、この
電極下のポテンシャルの井戸66およびバリア70が全
体的に図中下方に移動する。するといままで隣シのポテ
ンシャルの井戸65内に記憶されていた信号電荷Q1が
この電極19下のポテンシャルの井戸66内に流れ込む
。以下、クロック/4′ルスφmfifφn1llφm
4が順次高電圧■□にされることによって、ポテンシャ
ルの井戸64〜62に蓄積されていた信号電荷Q、〜Q
4が隣りのポテンシャルの井戸65〜63内に転送され
る。
FIG. 5(b) shows the timing at time t2 in FIG. 4 when the clock pulse φm1 is set to the high voltage 8. At this time t2, the storage electrode 19 is brought to a high voltage, so the potential well 66 and the barrier 70 below this electrode move downward in the figure as a whole. Then, the signal charge Q1 that has been stored in the adjacent potential well 65 flows into the potential well 66 below this electrode 19. Below, clock/4'rusφmfifφn1llφm
4 is sequentially applied to a high voltage ■□, the signal charges Q, ~Q accumulated in the potential wells 64 to 62
4 is transferred into adjacent potential wells 65-63.

第5図(、)はクロックパルスφm4が高電圧vHにさ
れた後、再び低電圧vLにされている第4図中の時刻t
、のときのものである。この時刻t3では前記t1のと
きと比べて、各信号電荷Q4〜Q、それぞれが各1つ分
のポテンシャルの井戸だけ右側に移動している。すなわ
ち、この2つの単位センサチップ2,4では、クロック
パルスφm1〜φm4の1サイクル毎に各信号電荷が1
つのポテンシャルの井戸分だけ移動する。
FIG. 5(,) shows time t in FIG. 4 when the clock pulse φm4 is set to a high voltage vH and then set to a low voltage vL again.
This is from the time of . At time t3, each of the signal charges Q4 to Q has moved to the right by one potential well, compared to the time t1. That is, in these two unit sensor chips 2 and 4, each signal charge increases by 1 per cycle of clock pulses φm1 to φm4.
move by one potential well.

この後、第4図中の時刻t、でシフトパルスφSHが高
電圧vHにされると、シフト電極20下のポテンシャル
が高くなシ、いままで記憶電極19下のポテンシャルの
井戸66内に蓄積されていた信号電荷Q1がシフト電極
下を通ってCCDレジスタ30の転送電極35下に移動
する。
Thereafter, when the shift pulse φSH is set to a high voltage vH at time t in FIG. The signal charge Q1 that has been stored passes under the shift electrode and moves under the transfer electrode 35 of the CCD register 30.

このような信号電荷の移動は、前記感光部1内のすべて
の感光画素12で得られる信号電荷に並列的に起こる。
Such movement of the signal charges occurs in parallel to the signal charges obtained by all the photosensitive pixels 12 in the photosensitive section 1.

各転送電極35下に移動した信2号電荷は、この後、C
CDレジスタ30内で前記X工の方向に順次転送され、
電荷検出部37で電気信号に変換されて出力端子39か
ら出力される。すなわち、上記単位センサチップ2゜4
からの電気信号は三走査線だけ遅延されたものとなって
いる。
The signal No. 2 charges that have moved below each transfer electrode 35 are then transferred to C
are sequentially transferred in the direction of the X direction within the CD register 30,
The charge detection section 37 converts the signal into an electrical signal and outputs it from the output terminal 39. In other words, the above unit sensor chip 2゜4
The electrical signal from is delayed by three scanning lines.

ところで、前記したように単位センサチラノ2.3の感
光部相互の間隔が感光画素の長さLの3倍にされている
ので、単位センサチッf2あるいは4で、あるサイクル
のときに読取られた信号電荷が記憶電極19下のポテン
シャルの井戸66内に葺積されたときに、この信号電荷
に対応した原稿の走査線位置が単位センサチップ3,5
の感光部1に到達する。このとき、各単位センサチ、f
3.5の感光部1では、そのときの光量に応じた信号電
荷が発生する。
By the way, as mentioned above, since the distance between the photosensitive parts of the unit sensor 2.3 is three times the length L of the photosensitive pixel, the signal charge read in a certain cycle with the unit sensor tick f2 or f4. is deposited in the potential well 66 under the storage electrode 19, the scanning line position of the document corresponding to this signal charge is determined by the unit sensor chips 3, 5.
reaches the photosensitive section 1. At this time, each unit sensor search, f
In the photosensitive section 1 of 3.5, signal charges are generated according to the amount of light at that time.

第6図(a) 、 (b)は、上記2つの単位センサチ
ップ3,5の各時刻におけるポテンシャル状態を示す図
である。第6図(=)は第4図中の時刻t1のときのも
のである。この時刻t1のときには前記2つの単位セン
サチッ7°2,4の場合と同様に、計型領域13下で発
生する信号電荷がバリア電極14下に生じている一定の
ポテンシャルバリア61を超えて、蓄積電極15下に生
じている一定のポテンシャルの井戸62内に流れ込み、
現在の走査線上の光信号に対応した信号電荷Qユ′がこ
の井戸62内に蓄積される・この後、4相のクロックパ
ルスφm、〜φm4が順次高電圧V、にされることによ
シ、記憶電極16〜19下には前記第5図(b)におい
て記憶電極19下に生じているものと等価なポテンシャ
ルの井戸およびバリアが順次形成されるので、第4図中
の時刻t3に対応した第6図(b)では上記信号電荷Q
□′が3つ分のポテンシャルの井戸を経て記憶電極19
下のポテンシャルの井戸66内に蓄積される。すなわち
、この2つの単位センサチップ3,5では、クロックパ
ルスφm□〜φm4の1サイクル期間に各感光画素で得
られた信号電荷が記憶電極19下まで移動する。この後
、第4図中の時刻t4でシフトパルスφ8Hが高電圧九
にされると、シフト電極20下のポテンシャルが高くな
シ、いままで記憶電極19下のポテンシャルの井戸66
内に蓄積されていた信号電荷Q、′がシフト電極下を通
ってCODレジスタ30の転送電極35下に移動する。
FIGS. 6(a) and 6(b) are diagrams showing the potential states of the two unit sensor chips 3 and 5 at each time. FIG. 6 (=) is at time t1 in FIG. At this time t1, as in the case of the two unit sensor chips 7 degrees 2 and 4, the signal charge generated under the meter area 13 exceeds the constant potential barrier 61 generated under the barrier electrode 14 and accumulates. Flows into a constant potential well 62 occurring under the electrode 15,
A signal charge QU' corresponding to the optical signal on the current scanning line is accumulated in this well 62. After that, the four-phase clock pulses φm, to φm4 are sequentially set to a high voltage V, thereby causing a signal charge QU' to be accumulated in the well 62. , since wells and barriers with a potential equivalent to that occurring under the storage electrode 19 in FIG. 5(b) are sequentially formed under the storage electrodes 16 to 19, this corresponds to time t3 in FIG. In FIG. 6(b), the signal charge Q
□' is connected to the memory electrode 19 through three potential wells.
It is stored in the lower potential well 66. That is, in these two unit sensor chips 3 and 5, the signal charge obtained in each photosensitive pixel moves to below the storage electrode 19 during one cycle period of clock pulses φm□ to φm4. After this, when the shift pulse φ8H is set to a high voltage of 9 at time t4 in FIG.
The signal charges Q,' stored therein pass under the shift electrode and move under the transfer electrode 35 of the COD register 30.

このような信号電荷の移動は、前記感光部1内のすべて
の感光画素12で得られる信号電荷に並列的に起こる。
Such movement of the signal charges occurs in parallel to the signal charges obtained by all the photosensitive pixels 12 in the photosensitive section 1.

各転送電極35下に移動した信号電荷は、この後、CC
Dレジスタ30内で前記X2の方向に順次転送され、電
荷検出部36で電気信号に変換され出力端子38から出
力される。すなわち、上記単位センサチップ3,5から
の電気信号は1つの走査線分も遅延されることなく出力
される。
The signal charges that have moved below each transfer electrode 35 are then transferred to the CC
It is sequentially transferred in the direction of X2 within the D register 30, converted into an electrical signal by the charge detection section 36, and outputted from the output terminal 38. That is, the electrical signals from the unit sensor chips 3 and 5 are output without being delayed by even one scanning line.

ところで、2つの単位センサチップ3.5において、n
″型領領域13下発生する信号電荷が記憶電極19下に
移動、蓄積される1サイクル期間では、他の2つの単位
センサチッf2,4において記憶電極18下に蓄積され
ていた信号電荷が記憶電極19下に移動、蓄積されてい
る。
By the way, in two unit sensor chips 3.5, n
``During one cycle period in which the signal charge generated under the mold region 13 moves and is accumulated under the storage electrode 19, the signal charge accumulated under the storage electrode 18 in the other two unit sensor chips f2 and 4 moves to the storage electrode 19. Moved and accumulated under 19.

そして次にシフトパルスφ、が高電圧vHにされると、
それぞれ2つの単位センサチッ76at 、 sと2,
4の各記憶電極19下の信号電荷が各CODレジスタ3
0に転送される。このため、2つの単位センサチップ3
,5から出力される電気信号と2つの単位センサチップ
2,4から出力される電気信号とは、原稿の同じ走査線
上の光信号に対応したものとなる。したがって、この後
、第1図に示すように配列されている4個の単位センサ
チップ2〜5からは、原稿の1つの走査線上の光学パタ
ーンに応じた電気信号が各出力端子39または38を介
して出力される。
Then, when the shift pulse φ is set to a high voltage vH,
Two unit sensors 76at, s and 2, respectively
The signal charge under each storage electrode 19 of 4 is stored in each COD register 3.
Transferred to 0. For this reason, two unit sensor chips 3
, 5 and the electrical signals output from the two unit sensor chips 2 and 4 correspond to optical signals on the same scanning line of the original. Therefore, after this, from the four unit sensor chips 2 to 5 arranged as shown in FIG. output via

このように上記実施例によれば、外部に記憶回路を設け
ることなしに光学パターンに対応した信号を得ることが
できる。また、単位センサチッ7’、? 、 4と3.
5とで発生する暗電流による雑音成分を比較すると、単
位センサチッ7°2゜4で発生する雑音成分は、−走査
に要する時間をTint、感光画素12、バリア電極1
4下および蓄積電極15下で発生する暗電流を■1、記
憶電極16〜19下で発生する暗電流をI2〜■、とす
るとTint(II +Iz +Is +Ia +Is
 )で表わされる。一方、単位センサテップ3,5では
一走査ですべての記憶電極16〜19下の暗電流を読出
すことになるから、発生する雑音成分はTint(11
+”x + Is + Ia + Is )となる。す
なわち5、単位セ/サチッf2,4と3,5とで発生す
る暗電流による雑音成分は同じになる。
As described above, according to the above embodiment, a signal corresponding to an optical pattern can be obtained without providing an external storage circuit. Also, unit sensor tick 7',? , 4 and 3.
Comparing the noise component due to dark current generated in 5 and 5, the noise component generated in unit sensor chip 7° 2° 4 is - time required for scanning Tint, photosensitive pixel 12, barrier electrode 1
If the dark current generated under 4 and storage electrode 15 is 1, and the dark current generated under storage electrodes 16 to 19 is I2 to 2, then Tint(II +Iz +Is +Ia +Is
). On the other hand, since the unit sensor steps 3 and 5 read out the dark current under all the memory electrodes 16 to 19 in one scan, the generated noise component is Tint(11
+"x + Is + Ia + Is). That is, the noise components due to the dark current generated in the unit cell/satches f2, 4 and 3, 5 are the same.

したがって、各センサチップ2〜5の出力信号は雑音成
分も含めて常にバランスしたものとなり、この後の信号
処理にとって有利となる。さらに上記実施例によれば、
各単位センサチップ2〜5はすべて同一構成とすること
ができ、2種類の異なったチップを用意する必要がない
ので、製造価格を安価にすることができる。また、単位
センサチップ2,4と3,5における各記憶電極16〜
19の制御は同じクロックパルスを用いているので、パ
ルスの配線を変えるだけでチツf2,4と3,5を駆動
することができ、これによって制御を簡単にすることが
できる。
Therefore, the output signals of the sensor chips 2 to 5 are always balanced including noise components, which is advantageous for subsequent signal processing. Furthermore, according to the above embodiment,
Since all of the unit sensor chips 2 to 5 can have the same configuration and there is no need to prepare two different types of chips, the manufacturing cost can be reduced. In addition, each memory electrode 16 to 16 in the unit sensor chips 2, 4 and 3, 5
19 uses the same clock pulse, chips f2, 4 and f3, 5 can be driven by simply changing the pulse wiring, thereby simplifying the control.

なお、この発明は上記−実施1例に限定されるものでは
なく種々の変形が可能であることはいうまでもない。た
とえば上記実施例では各単位センサチップにおいてそれ
ぞれ4個の記憶電極を設ける場合について説明したが、
これはY方向の2列の単位センサテップの感光部相互の
間隔に合せ、必要な遅延走査線数mに対して少なくとも
(m+1)個となるように選択することが望ましい。
It goes without saying that this invention is not limited to the first embodiment described above, and that various modifications are possible. For example, in the above embodiment, each unit sensor chip is provided with four memory electrodes.
It is preferable to select at least (m+1) of these in accordance with the distance between the photosensitive parts of the two rows of unit sensor steps in the Y direction, and for the required number of delayed scanning lines m.

さらに上記実施例では、各記憶電極16〜19に形成さ
れるポテンシャルの井戸63〜66の分離のためのポテ
ンシャルバリア67〜70を、基板11の表面領域にn
+型領領域13側みに設けられている一型領域46〜4
9によって実現しているが、これはシリコン酸化膜4ノ
の膜厚を変えることや、基板11内のポテンシャルバリ
ア67〜70でない領域にn型領域を設けることにより
実現するようにしてもよい。さらに記憶電極16〜19
は表れそれ単一の電極である、場合について説明したが
、これは異なる電極どうしを結線していわゆる2相CC
Dの電極と同様に構成してもよい。また、記憶電極16
〜19下およびCCDレジスタ30は埋込みチャネルを
設けるようにしてもよい。さらにまた、CCDレジスタ
30は両端部に電荷検出部36.37を設ける場合につ
いて説明したが、これは片側のみに設けるようにしても
よい。ただしこの場合には、電荷検出部が互いに反対側
にある2種類の単位センサチップを用意する必要がある
Further, in the above embodiment, potential barriers 67 to 70 for separating potential wells 63 to 66 formed in each storage electrode 16 to 19 are provided in the surface area of the substrate 11.
+ One-type regions 46 to 4 provided only on the side of the mold region 13
9, this may be realized by changing the thickness of the silicon oxide film 4 or by providing an n-type region in a region of the substrate 11 that is not the potential barrier 67 to 70. Furthermore, memory electrodes 16 to 19
We have explained the case where it appears as a single electrode, but this is also a so-called 2-phase CC by connecting different electrodes together.
It may be configured similarly to the electrode D. In addition, the memory electrode 16
.about.19 and CCD register 30 may be provided with embedded channels. Furthermore, although the case where the CCD register 30 is provided with charge detection sections 36 and 37 at both ends has been described, these may be provided only on one side. However, in this case, it is necessary to prepare two types of unit sensor chips whose charge detection sections are on opposite sides.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上説明したようにこの発明によれば、外部に記憶回路
を設ける必要がなく、1種類の単位センサチップのみに
よって構成することによって製造価格を安価にすること
ができ、しかも制御も簡単に行なうことができる固体イ
メージセンサを提供することができる。
As explained above, according to the present invention, there is no need to provide an external memory circuit, and the manufacturing cost can be reduced by using only one type of unit sensor chip, and control can be easily performed. It is possible to provide a solid-state image sensor that can

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

第1図は一般的な密着形COD IJニアイメージセン
サの平面図、第2図はこの発明による1つの単位センサ
チップを示す平面図、第3図は第2図のA −A’線に
沿った断面図、第4図は第2図の単位センサチップで用
いられる制御信号を示すタイミングチャート、第5図お
よび第6図はそれぞれ第2図に示す単位センサチップの
動作を説明するためのポテンシャル状態図である。 1・・・感光部、2〜5・・・単位センサチップ、11
・・・p型シリコン基板、12・・・感光画素、13・
・・鱈型領域、14・・・バリア電極、15・・・蓄積
電極、16〜19・・・記憶電極、20・・・シフト電
極、30・・・CCDレジスタ、36.37・・・電荷
検出部、46〜49・・・p+型領領域 出願人代理人 弁理士 鈴 江 武 彦第3図 第4図 t+ t2t3t4 第5図
Fig. 1 is a plan view of a general contact type COD IJ near image sensor, Fig. 2 is a plan view showing one unit sensor chip according to the present invention, and Fig. 3 is a plan view taken along line A-A' in Fig. 2. 4 is a timing chart showing control signals used in the unit sensor chip shown in FIG. 2, and FIGS. 5 and 6 are potential diagrams for explaining the operation of the unit sensor chip shown in FIG. 2, respectively. FIG. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Photosensitive part, 2-5... Unit sensor chip, 11
...p-type silicon substrate, 12...photosensitive pixel, 13.
... Cod-shaped region, 14 ... Barrier electrode, 15 ... Storage electrode, 16 to 19 ... Memory electrode, 20 ... Shift electrode, 30 ... CCD register, 36.37 ... Charge Detection unit, 46-49...p+ type territory applicant patent attorney Takehiko Suzue Figure 3 Figure 4 t+ t2t3t4 Figure 5

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)複数の感光画素を直線状に配列してなる感光部、
上記感光部で得られる信号電荷を所定の方向に順次転送
する転送レジスタ、上記感光部と転送レジスタとの間に
設けられそれぞれが多相の各クロックパルスによって制
御される複数の電荷記憶用ダート電極、上記各電荷記憶
用ダート電極下の基板内に上記感光部側に片寄った電位
障壁をそれぞれ形成する手段によって1つの単位センサ
チップを構成し、複数の単位センサチッゾを千鳥状に2
列に平行して配列してなシ、上記一方の列に配列されて
いる単位センサチップ内の複数の電荷記憶用ダート電極
には上記多相のクロックパルスを一定の順序に従って印
加し、上記他方の列に配列されている単位センサチッグ
内の複数の電荷記憶用ff−)電極には上記多相のクロ
ックツ4ルスを上記とは反対の順序に従って印加するよ
うにしたことを特徴とする固体イメージセンサ。
(1) A photosensitive section consisting of a plurality of photosensitive pixels arranged in a straight line,
A transfer register that sequentially transfers signal charges obtained by the photosensitive section in a predetermined direction, and a plurality of charge storage dirt electrodes provided between the photosensitive section and the transfer register, each controlled by each multiphase clock pulse. , one unit sensor chip is constructed by means of forming potential barriers biased toward the photosensitive section in the substrate under each of the charge storage dirt electrodes, and a plurality of unit sensor chips are arranged in a staggered manner.
The multiphase clock pulses are applied in a certain order to the plurality of charge storage dirt electrodes in the unit sensor chips arranged in one column, and the plurality of charge storage dirt electrodes are arranged in parallel to the other column. A solid-state image sensor characterized in that the multiphase clock pulses are applied to the plurality of charge storage ff-) electrodes in the unit sensor chips arranged in columns in the opposite order to the above. .
(2)前記一方および他方の列に配列された2つの単位
センサチッゾの感光部相互の間隔が前記感光画素の長さ
のm倍(mは整数)に設定されておシ、かつ前記電荷記
憶用ダート電極の数が少なくとも(m+1)個設けられ
ている特許請求の範囲第1項に記載の固体イメージセン
サ。
(2) The distance between the photosensitive parts of the two unit sensor chips arranged in the one and the other columns is set to m times the length of the photosensitive pixel (m is an integer), and The solid-state image sensor according to claim 1, wherein the number of dart electrodes is at least (m+1).
(3)前記転送レジスタはその電荷転送方向のれている
特許請求の範囲第1項に記載の固体イメージセンサ。
(3) The solid-state image sensor according to claim 1, wherein the transfer register is oriented in the direction of charge transfer.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01246964A (en) * 1988-03-29 1989-10-02 Mitsubishi Electric Corp Color picture reading system
US5210612A (en) * 1990-05-25 1993-05-11 Suzuki Motor Corporation Circuit for reading a plurality of ccd sensors during respective non-overlapping output periods

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5180110A (en) * 1975-01-08 1976-07-13 Nippon Electric Co ccd rainsensaano hoshiki

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