JPS6098673A - 電荷結合素子 - Google Patents

電荷結合素子

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Publication number
JPS6098673A
JPS6098673A JP20641583A JP20641583A JPS6098673A JP S6098673 A JPS6098673 A JP S6098673A JP 20641583 A JP20641583 A JP 20641583A JP 20641583 A JP20641583 A JP 20641583A JP S6098673 A JPS6098673 A JP S6098673A
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JP
Japan
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transfer
pulse
electrode
output
channels
Prior art date
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Pending
Application number
JP20641583A
Other languages
English (en)
Inventor
Hidetsugu Oda
織田 英嗣
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
Nippon Electric Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by NEC Corp, Nippon Electric Co Ltd filed Critical NEC Corp
Priority to JP20641583A priority Critical patent/JPS6098673A/ja
Publication of JPS6098673A publication Critical patent/JPS6098673A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/76Unipolar devices, e.g. field effect transistors
    • H01L29/762Charge transfer devices
    • H01L29/765Charge-coupled devices
    • H01L29/768Charge-coupled devices with field effect produced by an insulated gate
    • H01L29/76816Output structures

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
  • Filters That Use Time-Delay Elements (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。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はiは荷結合素子、特に複数列の電荷転送チャネ
ルを有する市、荷結合素子に関する。
近年、半導体集積回路技術の急速7,1′進歩を背景と
して、電荷結合素子(以後CCI)と記4−)は多素子
化、高密度化される傾向φこある。特に、CCDんl旧
いt−イメージセンサあるいC11lN柾般J4Cどに
おいてはその傾向が顕著である。ところで、このような
高密度のCODを実現するに(ま種々の問題がある。そ
の一つは、フォトマスクあるいは素子の加工技術等の制
約によってマスク設計の最小寸法が制限されていること
である。このためCODの電極寸法あるいは電極間隙は
ある一定値以下には小さくできず、したがって単位素子
の最小寸法が限られてしまう。このことはCCDを多素
子化する際にチップサイズの1犬という好ましくない結
果を招く。このような不都合を避けるため従来様々の工
夫がなされている。その一つはCCDの重荷転送チャネ
ルを複数列設け、入力信号を各列に掘り分けて転送を行
なわせる方法である。
第1図(al 、 (b)は、このような従来のCCl
)の出力近傍の素子構成の一例を簡略化して模式的に示
している。第1図において、1〜4はCCDの7M。
荷転送チャネル、5〜7は出力アンプ、8〜10は直流
バイアスされた出力ゲート電極、11〜I8はCC’l
)を駆動する第1の相のパルスφ1に接続された転送電
極、19〜26は第2の相のパルスφ2ζこ接続された
転送電極、27〜29は信号出力端子である、第1図1
al 、 (b)に示すCCDでは、信号電荷は二つの
電荷転送チャネル1.2あるいは3.4に振り分けられ
て転送される。また第1図ta)では二つのチャネル1
.2にそれぞれ独立に出力アンプ27゜28が配置され
、第2図tb)では二つのチャネル3゜4に共通に出力
アンプ29が配置されている。
第2図は、従来のCCJ)の出力近傍の断面図を示し、
本例では第1図1alの転送チャネル1に沿った・iJ
r而図面示している。第2図において、:31は半導体
基板(本例で(まP型のシリコン基板を示t)、32は
N型の埋込みチャネル、33はN型の拡散層で端子37
Eこ接続され直流電圧v1Ll)が印加さイ’Lる。3
4はN型の拡散層で信号電荷を検知するための浮遊拡散
層である。35は出力アンプ、:36は出力端子、38
はリセ、トゲ−1・′[1L1全でパルスφItlが印
加される。:(9は出力ゲート′tI(極で直流電圧V
。0が印加さレル。40〜43はCC1)の転>’j<
 ’i: 4ffl テ40 、42 +i第1の相の
パルスφ言こ、 41 、43は第2の相ノハルスφ2
に接続さnている。44〜47はポテンシャルバリヤ8
%生させるための手段で、通常ボロンのイオン注入によ
り形成されている。第3図は第1図(alに示されるC
ODを駆動するためのパルス波形および出力信号波形を
示す。第3図において、φ1.φ2はCCDの転送電極
に印加さn、るパルス波形で本例では相補性のパルスを
示している。φ□□はfjlの転送チャネルのリセット
ゲ−1−′FX、f38に印U111される第1のリセ
ットパルス、φR2は第2の転送チャネルのリセットゲ
ート電極(図示せず)に印加される第2のリセットパル
スの波形を示す。Vo+ +vo2はそ2tぞれ第1お
よび第2の転送チャネルj。
2からの信号出力波形を示す。つぎに第1図1alζこ
示されるCCDの動作について説明する。今、連続的な
信号がCCDの転送チャネル1.2に交互に振り分けら
れて転送さn、ているものとする。このとき信号電荷は
、例えばパルスφ1がハイレベルのときは転送電極11
〜14直下の半導体領域に蓄積されている。つぎにパル
スφ、がローレベル、パルスφ2がハイレベルとなると
信号電荷は転送電極19〜22直Fへと転送され蓄積さ
れる。以後同様にして転送が行なわれる。このような転
送によって、チャネル1内部の信号電荷は例えば時刻1
+ (第3図)でパルスφ、がローレベルになるときに
転送電極11あるいは40直下から出力ゲート1!極8
あるいは39直下を経由して出力の浮遊拡散層34へと
転送さn、出力アンプ5あるいは35によって検知出力
される。一方チャネル2内部の信号fW荷は、同様に例
えば時刻t2においてパルスφ2がローレベルとなると
きに出力される。この結果、チャネルlおよびチャネル
2からの出力信号波形は第3図に示すVQIあるいはV
。、のようになる。このような両チャネル1.2からの
出力信号は、入力信号を(極り分けて転送したものであ
るため、その周波数は元の信号の%で互いに半周期ずれ
た波形となっている。
このため、元の周波数の信号にもど′4−ためには出力
波形V。IおよびvofをサンプリングしC甘酸してや
る必要がある。このようなこと(まCCDの出力系統が
2本あるためであり、このような複雑さを避けるため第
1図(t)ltこ示す構成が考えらイ1.ている。
この場合は出力ゲート電極を二つのチャネル3゜4に対
して共通に配置し、かつ出力浮遊拡散層(図示せず)お
よび出力アンプ7等を共通に使用する。このような構成
においては1両チャネル3゜4からの信号が交互Eこ出
力浮遊拡散層および出力アンプ7によって検知されるた
め出力信号は元の信号の周波数のまま出力される。とこ
ろでこのような従来のCODの構成においては、両チャ
ネルからの出力信号が互いにばらつくという間:但があ
った。これは例えば両チャネルに同一の信号を入力して
も転送チャネル自身の伝送効率の差あるいは出力回路に
とび込むパルスの誘導の差などによっC各チャネルから
の出力?皮形が踵なること〔こよる。このため駆動パル
スφ1.φ2 の周波数に対する信号の折り返し成分が
打消されず信号帯域内に擬信号を発生させる不部会が生
じる。また、このようなCODをイメージセンサfこ適
用した場合には一種のモアレ現象を発生させることにな
る。
本発明の目的は、このような従来の電荷結合素子の欠点
を除去した新しい電荷結合素子を提供することにある。
本発明によr17ば、駆動周波数fヘルツの駆動パルス
によって駆動されるN列の電荷転送チャネルを有する電
荷結合素子において%該′t1℃荷結合素子の電荷転送
方向の前方部の電荷転送チャネル端部において前記N列
の電荷転送チャネルはfXNヘルツの駆動パルスによっ
て駆動される一列の電荷転送チャネルと結合さnてなる
ことを特徴とする電荷結合素子が得られる。
つぎに、本発明について図面を用いて詳細に説明する。
第4図は、本発明による電荷結合素子(ccD)の一実
施例を示し、出力近傍の素子構成を簡略化して模式的に
示している。第4図において、51゜52はCCDの電
荷転送チャネル、53は出力アンプ、54は出力端子、
55〜58はCODの転送チャネル51゜52を駆動す
る第1の相のパルスφ魚に接続された転送電極%59〜
62は第2の相のパルス4に接続された転送電極、70
は前記転送チャネル1.2の電荷転送方向前方部に位置
し、前記パルスφ、あるいはφ之の2倍の周波数で駆動
される電荷転送チャネル、63は転送チャネル51 、
52と転送チャネル70との接続部に配置された電極、
64〜66は転送チャネル70を駆動する第3の相のパ
ルスP、に接続された転送電極、67〜68は第4の相
のパルスP、に接続された転送電極、69は転送チャネ
ル70の最終電極64と出力浮遊拡散層との間ζこ位置
する出力グーttbt極である。本素子においてはパル
スP、、P2は2相駆動のパルスを仮定しており、その
周波数はパルスφ1.φ、の2倍の周波数で動作するが
、一般にN列のCCDの電荷転送チャネルを一列の電荷
転送チャネルに接続する場合には、この−列の電荷転送
チャネルはN列の電荷転送チャネルの態動周波数のN倍
の周波数で動作させる。また本実施例では、電極63は
独立の駆動電源Qに接続されているが、駆動パルスP、
に接続してもよい。さらに転送チャネル70は2相駆動
のみならず、単相−13Aa e3相、4相駆動等を用
いてもよいことはもちろんである。第5図は本素子を駆
動するパルスおよび出力波形の一例を示す。図において
、φ1.φ2ePleP2−Q はそnぞれ第4図に示
す端子に印加されるパルス波形である。voは出力波形
を示す。本例では、QはP、と同一波形を用いているが
、直流電圧であってもよい。二つの転送チャネル51 
、52は従来と同様パルスφ8.φ2fこよって駆動さ
れる。今。
例えば時刻tllにおいてパルスφ、がローレベルトナ
リ、パルスQ、Pt、φ2 がハイレベルとなると、転
送チャネル51からの信号電荷が転送電極55直下から
電極63直下へと移動する。つぎに時刻titでパルス
Qがローレベル、パルスP1カハイレベルとなるとこの
信号電荷は図面の左方の転送電極66へと転送される。
つぎに時刻tll+でパルスφ2.P1がローレベル、
パルスφ、、Q、)’、がハイレベルとなると、転送チ
ャネル52の信号電荷が転送電極61直下から電極63
直Fへと移動する、これと同時に転送電極61直下の電
荷は転送電極68直下へと移動する。サラに時刻t14
でパルスQがローレベル、パルスP1がハイレベルとな
ると電極63直Fの信号電荷は左方の電極66直丁へ転
送され、同時に電極68直下の信号電荷は電極65直下
へと転送される。
以上のような動作を繰り返すことにより転送チャネル5
1 、52からの信号電荷は交互に転送チャネル70へ
と送りこまれ出力部へ向って転送される。
このような素子構成のCODにおいては、出力信号は複
数チャネルからの信号電荷が一列の転送チャネルからの
信号として出力されるため、元の入力信号の周波数のま
ま出力されるのみならず、複数チャネルを駆動するパル
スC本例ではφ4.φ2)からの出力系への誘導をはと
んど受けることなく、′各チャネル間での信号のばらつ
きを大幅に軽減できる特徴がある。
以上述べた説明では、電源QはパルスP2と共通に接続
され、第5図に示すようなパルス波形を有しているが、
電源Qは独立の直流電源であってもよい。このような直
流電源を電極63へ印加した場合には、パルスφL、6
からの出力回路への誘導輻射が静電的にシールドされ転
送チャネル間の信号出力のばらつきの軽減にさらlこ有
効である。
以上述べたように本発明によれば、複数の電荷転送チャ
ネルを有する電荷結合素子のチャネル間の出力信号のば
らつきを大幅に低減できる。また以上の説明では、便宜
上、二列の転送チャネルを一列の転送チャネルに結合す
る例を示して説明したが、三列あるいはそれ以上の複数
列の転送チャネルを本発明によるように一列に結合し得
ることは明らかである。
【図面の簡単な説明】
第1図(a) 、 Fb)は複数列の電荷転送チャネル
を有する従来のCCDの出力近傍の素子構成の例を示す
。第2図は従来のCCDの出力近傍の断面図。 第3図は従来のCCDの駆動波形および出力波形の例、
第4図は、本発明によるC CI)の一実施例、第5図
は本発明によるCCI)の駆動波形および出力波形の例
を示す。 図において、1〜4.51.52.70は71(荷転送
チャネル、5〜7,35.53は出力アンツブ、8〜1
0゜39 、69は出力ゲート電極、11〜26 、5
5〜62 、40〜43 、64〜66はCCDの転送
は極、63は転送チャネル51 、52と転送チャネル
70との接続部の電極を示;1=1 図 ′2?2 図 オ 3 図 オ 4 図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 駆動周波数fヘルツの駆動パルスによって駆動されるN
    列の電荷転送チャネルを有する電荷結合素子において、
    該電荷結合素子の電荷転送方向の前方部の電荷転送チャ
    ネル端部において1111記N列の電荷転送チャネルは
    fXNヘルツの941. g t<ルスによって駆動さ
    れる一列の′電荷転送チャネルと結合されてなることを
    特徴とする電荷結合素子。
JP20641583A 1983-11-02 1983-11-02 電荷結合素子 Pending JPS6098673A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP20641583A JPS6098673A (ja) 1983-11-02 1983-11-02 電荷結合素子

Applications Claiming Priority (1)

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JP20641583A JPS6098673A (ja) 1983-11-02 1983-11-02 電荷結合素子

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Publication Number Publication Date
JPS6098673A true JPS6098673A (ja) 1985-06-01

Family

ID=16522985

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JP20641583A Pending JPS6098673A (ja) 1983-11-02 1983-11-02 電荷結合素子

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0291954A (ja) * 1988-09-29 1990-03-30 Sony Corp 電荷転送装置
JPH0758317A (ja) * 1993-08-18 1995-03-03 Nec Corp 電荷結合素子

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS57181274A (en) * 1981-04-30 1982-11-08 Sony Corp Solid-state image pickup element

Patent Citations (1)

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