JPS61157081A - 電荷転送装置 - Google Patents
電荷転送装置Info
- Publication number
- JPS61157081A JPS61157081A JP59276089A JP27608984A JPS61157081A JP S61157081 A JPS61157081 A JP S61157081A JP 59276089 A JP59276089 A JP 59276089A JP 27608984 A JP27608984 A JP 27608984A JP S61157081 A JPS61157081 A JP S61157081A
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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〕
本発明は電荷転送装置に関し、特に広いダイナミックレ
ンジを必要とする固体ｉｓ装置に使用されるものである
。
ンジを必要とする固体ｉｓ装置に使用されるものである
。
従来、電荷転送装置としては、例えば第４図及び第５図
に示すものが知られている。ここで、第５図は第４図の
Ｘ−Ｘ線に沿う断面図である。
に示すものが知られている。ここで、第５図は第４図の
Ｘ−Ｘ線に沿う断面図である。
図中の１は、Ｐ型の半導体基板である。この基板１の表
面には転送チャネル（埋込みチャネルＣＤＤ構造〉とな
るｎ型不純物層２が設けられている。前記基板１上には
、絶縁膜３を介して複数の蓄積電極４・・・、障壁電極
５・・・が夫々並設されている。ここで、前記蓄積電極
４・・・は転送方向に沿って相対的にチャネル電位が高
く、他方の障壁電極５・・・は相対的に低いチャネル電
位が形成される。
面には転送チャネル（埋込みチャネルＣＤＤ構造〉とな
るｎ型不純物層２が設けられている。前記基板１上には
、絶縁膜３を介して複数の蓄積電極４・・・、障壁電極
５・・・が夫々並設されている。ここで、前記蓄積電極
４・・・は転送方向に沿って相対的にチャネル電位が高
く、他方の障壁電極５・・・は相対的に低いチャネル電
位が形成される。
また、前記蓄積電極４・・・は夫々配線６で結線される
とともに、障壁Ｎ極５・・・は夫々配線７で結線され、
夫々位相が１８０度異なる２層転送パルスが印ｈ口され
、チャネル内を信号電荷が紙面右側から左側へ転送され
る。ところで、こうした構造の電荷転送装置のチャネル
内の電位図は、第６図に示すようになる。図中の８ａ、
８ｂは夫々ｎ型不純物層２内に形成されるチャネル電位
で、８ａは転送すべき電荷がない状態を、８ｂは転送電
荷９が蓄積されている場合の状態を示す。
とともに、障壁Ｎ極５・・・は夫々配線７で結線され、
夫々位相が１８０度異なる２層転送パルスが印ｈ口され
、チャネル内を信号電荷が紙面右側から左側へ転送され
る。ところで、こうした構造の電荷転送装置のチャネル
内の電位図は、第６図に示すようになる。図中の８ａ、
８ｂは夫々ｎ型不純物層２内に形成されるチャネル電位
で、８ａは転送すべき電荷がない状態を、８ｂは転送電
荷９が蓄積されている場合の状態を示す。
（背景技術の問題点〕
しかしながら、従来の電荷転送装置によれば、信号電荷
９が第６図に示す如く転送チャネルの幅全体にわたって
転送されるため、信号電荷量が小さい場合チャネル電位
の変動１０が小さく、電荷の移動を誘起する自己誘起ド
リフト電界（電荷量斥力による移動ンが小さくなる。そ
の結果、電荷の移動が熱拡散で支配されるため、移動速
度が低くなり、小電荷の高速移動が困難になる。また、
転送チャネル内に欠陥等に起因する電荷トラップ１１が
存在した場合、常にその影響を受け、転送効率の劣化を
もたらす。
９が第６図に示す如く転送チャネルの幅全体にわたって
転送されるため、信号電荷量が小さい場合チャネル電位
の変動１０が小さく、電荷の移動を誘起する自己誘起ド
リフト電界（電荷量斥力による移動ンが小さくなる。そ
の結果、電荷の移動が熱拡散で支配されるため、移動速
度が低くなり、小電荷の高速移動が困難になる。また、
転送チャネル内に欠陥等に起因する電荷トラップ１１が
存在した場合、常にその影響を受け、転送効率の劣化を
もたらす。
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、小電荷の場
合でも＾速転送を可能にするとともに、転送効率を向上
できる電荷転送装置を提供することを目的とする。
合でも＾速転送を可能にするとともに、転送効率を向上
できる電荷転送装置を提供することを目的とする。
（発明の概要）
本発明は、転送されるべきキャリアに対し障壁となる障
壁部を、半導体基板のチャネル領域の電荷転送方向と直
交する方向に沿って所定間隔おいて設けることを最大の
特徴とするもので、前記障壁部により小電荷を転送時、
従来の様に転送チャネルの幅全体にわたって転送するの
ではなく、その一部のチャネルのみを使用して転送しよ
うとするもので、これにより小電荷の高速転送化と転送
効率の向上を図った。
壁部を、半導体基板のチャネル領域の電荷転送方向と直
交する方向に沿って所定間隔おいて設けることを最大の
特徴とするもので、前記障壁部により小電荷を転送時、
従来の様に転送チャネルの幅全体にわたって転送するの
ではなく、その一部のチャネルのみを使用して転送しよ
うとするもので、これにより小電荷の高速転送化と転送
効率の向上を図った。
以下、本発明の実施例を図を参照して説明する。
実施例１
第１図及び第２図を参照する。ここで、第２図は第１図
のＸ−Ｘ線に沿う断面図である。
のＸ−Ｘ線に沿う断面図である。
図中の２１は、例えばＰ型のシリコン基板である。この
基板２１の表面には、Ｎ型不純物層（転送チャネル）２
２、Ｎ型の電荷注入チャネル２３が設けられている。前
記Ｎ型不純物層２３の表面には、４個のＰ−型不純物層
く障壁部）２４１．２４２．２４３．２４４が電荷転送
方向と直交する方向に一定間隔で設けられている。これ
ら障壁部２４１〜２４４の電位は夫々同じである。前記
基板２１上には、転送方向に沿って２開駆動ＣＯＤの転
送電極２５・・・、及び電荷注入ゲート電極２６・・・
が絶縁膜２７を介して設けられている。ここで、前記電
荷注入ゲート電極２６は、配線２８を通じてパルス電圧
が印加される各転送電極２５下のチャネルへ並列に電荷
を注入するためのものであり、例えば固体撮像装置にお
ける光電変換された信号電荷の注入部に相当する。なお
、図において、２９は配線を、２２１〜２２５は前記障
壁部２４１〜２４４によって分割された第１〜第５の分
割チャネル領域を示す。
基板２１の表面には、Ｎ型不純物層（転送チャネル）２
２、Ｎ型の電荷注入チャネル２３が設けられている。前
記Ｎ型不純物層２３の表面には、４個のＰ−型不純物層
く障壁部）２４１．２４２．２４３．２４４が電荷転送
方向と直交する方向に一定間隔で設けられている。これ
ら障壁部２４１〜２４４の電位は夫々同じである。前記
基板２１上には、転送方向に沿って２開駆動ＣＯＤの転
送電極２５・・・、及び電荷注入ゲート電極２６・・・
が絶縁膜２７を介して設けられている。ここで、前記電
荷注入ゲート電極２６は、配線２８を通じてパルス電圧
が印加される各転送電極２５下のチャネルへ並列に電荷
を注入するためのものであり、例えば固体撮像装置にお
ける光電変換された信号電荷の注入部に相当する。なお
、図において、２９は配線を、２２１〜２２５は前記障
壁部２４１〜２４４によって分割された第１〜第５の分
割チャネル領域を示す。
ところで、こうした構造の電荷転送装置において、チャ
ネル内に形成される電位は第３図に示すようになる。図
において、３１〜３５は蓄積電荷が無い状態の各分割チ
ャネル領域２２１〜２２５の電位を、３６〜３９は前記
障壁部２４１〜２４４対応する障壁電位を、４０は紙面
に垂直方向に転送されるべき信号電荷を示す。同装置に
おいて、注入された信号電荷はまず第１の分割チャネル
領域２２１に蓄積され、電荷量が増加して障壁電位３６
と同一電位以下になると、電荷は第２の分割チャネル領
域２２２に流入する。また、さらに電荷量が増加すると
第２の分割チャネル領域２２２から第３の分割チャネル
領域２２３へと次々に流入する。このことは、電荷量が
増加するに従って転送路幅が広くなることに等価である
。
ネル内に形成される電位は第３図に示すようになる。図
において、３１〜３５は蓄積電荷が無い状態の各分割チ
ャネル領域２２１〜２２５の電位を、３６〜３９は前記
障壁部２４１〜２４４対応する障壁電位を、４０は紙面
に垂直方向に転送されるべき信号電荷を示す。同装置に
おいて、注入された信号電荷はまず第１の分割チャネル
領域２２１に蓄積され、電荷量が増加して障壁電位３６
と同一電位以下になると、電荷は第２の分割チャネル領
域２２２に流入する。また、さらに電荷量が増加すると
第２の分割チャネル領域２２２から第３の分割チャネル
領域２２３へと次々に流入する。このことは、電荷量が
増加するに従って転送路幅が広くなることに等価である
。
しかして、実施例１によれば、４個の障壁部２４１〜２
４４を、Ｎ型不純物層２２に該不純物層２２を５分割す
るように設けるため、転送すべき電荷量が小さい場合で
も電荷４０を第１の分割チャネル領戚２２１内に、ある
いは第１、第２の分割チャネル領域２２１．２２２内等
に局在して転送でき、もって小電荷の高速転送が可能と
なる。
４４を、Ｎ型不純物層２２に該不純物層２２を５分割す
るように設けるため、転送すべき電荷量が小さい場合で
も電荷４０を第１の分割チャネル領戚２２１内に、ある
いは第１、第２の分割チャネル領域２２１．２２２内等
に局在して転送でき、もって小電荷の高速転送が可能と
なる。
また、既述した電荷トラップ（×印）４１が第３図に示
す位置に存在しても、電荷量が第４の分割チャネル領域
２２４を完全に満たすまではその影響を受けない。つま
り、通常トラップされる電荷量は略一定であるため、全
転送電荷量が増大すれば、トラップ電荷量の全転送電荷
量に対する割合いが小さくなるため、信号に対する乱れ
の割合いも小さくなる。
す位置に存在しても、電荷量が第４の分割チャネル領域
２２４を完全に満たすまではその影響を受けない。つま
り、通常トラップされる電荷量は略一定であるため、全
転送電荷量が増大すれば、トラップ電荷量の全転送電荷
量に対する割合いが小さくなるため、信号に対する乱れ
の割合いも小さくなる。
実施例２
第７図を参照して説明する。なお、実施例１と同部材は
同符号を付して説明を省略する。また、実施例２に係る
電荷転送装置の平面図は第１図と同様である。
同符号を付して説明を省略する。また、実施例２に係る
電荷転送装置の平面図は第１図と同様である。
図中の５１〜５４は、不純物濃度が夫々異なるＰ−型不
純物層（障壁部）の障壁電位である。これら障壁電位５
１〜５４は、電荷注入ゲート電極２６側から順に小さく
なっている。しかるに、実施例２によれば、電荷が分割
チャネル領域へ次々に流入する過程を円滑化できる。
純物層（障壁部）の障壁電位である。これら障壁電位５
１〜５４は、電荷注入ゲート電極２６側から順に小さく
なっている。しかるに、実施例２によれば、電荷が分割
チャネル領域へ次々に流入する過程を円滑化できる。
ところで、上記実施例で述べた電荷転送装置は、該装置
から１つの出力回路へ電荷を注入する場合、通常第８図
に示すように用いられる。なお、図中の６１１〜６１４
は障壁部を、６２１〜６２４は分割チャネル領域を、６
３〜６５は転送電極を、６６は出力回路を夫々示す。即
ち、出力回路６６へ向かって全チャネル幅がせばまれる
場合、図の如く障壁部６１１〜６１４を部分的に除去せ
しめて分割チセネル領域６２１〜６２５で転送される電
荷を合成せしめるものである。
から１つの出力回路へ電荷を注入する場合、通常第８図
に示すように用いられる。なお、図中の６１１〜６１４
は障壁部を、６２１〜６２４は分割チャネル領域を、６
３〜６５は転送電極を、６６は出力回路を夫々示す。即
ち、出力回路６６へ向かって全チャネル幅がせばまれる
場合、図の如く障壁部６１１〜６１４を部分的に除去せ
しめて分割チセネル領域６２１〜６２５で転送される電
荷を合成せしめるものである。
なお、上記実施例では、Ｐ−型不純物層（障壁部）がＰ
型のシリコン基板に形成されたＮ型不純物層の表面に設
けられている場合について述べたが、これに限らず、Ｐ
型のシリコン基板の表面にＰ−型不純物層（障壁部）が
直接設けられている場合でもよい。また、上記実施例で
は、Ｐ型のシリコン基板の場合について述べたが、Ｎ型
のシリコン基板を用いても同様な効果を期待できる。
型のシリコン基板に形成されたＮ型不純物層の表面に設
けられている場合について述べたが、これに限らず、Ｐ
型のシリコン基板の表面にＰ−型不純物層（障壁部）が
直接設けられている場合でもよい。また、上記実施例で
は、Ｐ型のシリコン基板の場合について述べたが、Ｎ型
のシリコン基板を用いても同様な効果を期待できる。
以上詳述した如く本発明によれば、小電荷の高速転送を
達成できるとともに、転送効率のよい高信頼性の電荷転
送装置を提供できる。
達成できるとともに、転送効率のよい高信頼性の電荷転
送装置を提供できる。
第１図は本発明の実施例１に係る電荷転送装置の平面図
、第２図は第１図のＸ−Ｘ線に沿う断面図、第３図は第
１図のチャネル内の電位図、第４図は従来の電荷転送装
置の平面図、第５図は第４図のＸ−Ｘ線に沿う断面図、
第６図は第４図のチャネル内の電位図、第７図は実施例
２に係る電荷転送装置のチャネル内の電位図、第８図は
本発明に係る電荷転送装置から１つの出力回路へ電荷を
注入する場合の構造例を示す平面図である。 ２１・・・Ｐ型のシリコン基板、２２・・・Ｎ型不純物
層（転送チャネル）、２２１〜２２４．６２ｔ〜６２５
・・・分割チャネル領域、２４１〜２４４．６１１〜６
１４・・・Ｐ−型不純物層（障壁部）、２５．６３〜６
５・・・転送電極、２６・・・電荷注入ゲート電極、２
８．２９・・・配線、３１〜３５・・・電位、３６〜３
９．５１〜５４・・・障壁電位、４０・・・電荷、４１
・・・電荷トラップ、６６・・・出力回路。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦 Ｍ２ 門 第３ 濾 第４ 図 第 ５ 図
、第２図は第１図のＸ−Ｘ線に沿う断面図、第３図は第
１図のチャネル内の電位図、第４図は従来の電荷転送装
置の平面図、第５図は第４図のＸ−Ｘ線に沿う断面図、
第６図は第４図のチャネル内の電位図、第７図は実施例
２に係る電荷転送装置のチャネル内の電位図、第８図は
本発明に係る電荷転送装置から１つの出力回路へ電荷を
注入する場合の構造例を示す平面図である。 ２１・・・Ｐ型のシリコン基板、２２・・・Ｎ型不純物
層（転送チャネル）、２２１〜２２４．６２ｔ〜６２５
・・・分割チャネル領域、２４１〜２４４．６１１〜６
１４・・・Ｐ−型不純物層（障壁部）、２５．６３〜６
５・・・転送電極、２６・・・電荷注入ゲート電極、２
８．２９・・・配線、３１〜３５・・・電位、３６〜３
９．５１〜５４・・・障壁電位、４０・・・電荷、４１
・・・電荷トラップ、６６・・・出力回路。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦 Ｍ２ 門 第３ 濾 第４ 図 第 ５ 図
Claims (2)
- （１）半導体基板と、この基板のチャネル領域の電荷転
送方向と直交する方向に沿って所定間隔おいて設けられ
、転送されるべきキャリアに対し障壁となる障壁部と、
前記基板上に絶縁膜を介して設けられた電荷転送電極と
を具備し、前記障壁部によりチャネル領域は複数に分割
され、分割された１つのチャネル領域の転送許容電荷量
を越えた過剰電荷は隣接する他の１つのチャネル領域に
注入されて他の１つのチャネル領域を通じて転送される
ことを特徴とする電荷転送装置。 - （２）障壁部が半導体基板のチャネル領域表面に設けら
れた複数の不純物層から構成され、これら不純物層の電
位が同一であることを特徴とする特許請求の範囲第１項
記載の電荷転送装置。（３）障壁部が半導体基板のチャ
ネル領域に設けられた複数の不純物層から構成され、こ
れら不純物層の電位が転送開始側から順に小さくなるこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の電荷転送装
置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59276089A JPS61157081A (ja) | 1984-12-28 | 1984-12-28 | 電荷転送装置 |
| DE8585115404T DE3581793D1 (de) | 1984-12-06 | 1985-12-04 | Ladungsverschiebeanordnung. |
| EP85115404A EP0185990B1 (en) | 1984-12-06 | 1985-12-04 | Charge coupled device |
| US07/231,645 US4901125A (en) | 1984-12-06 | 1988-08-10 | Charge coupled device capable of efficiently transferring charge |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59276089A JPS61157081A (ja) | 1984-12-28 | 1984-12-28 | 電荷転送装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61157081A true JPS61157081A (ja) | 1986-07-16 |
Family
ID=17564646
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59276089A Pending JPS61157081A (ja) | 1984-12-06 | 1984-12-28 | 電荷転送装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61157081A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001077351A (ja) * | 1999-08-17 | 2001-03-23 | Hyundai Electronics Ind Co Ltd | 電荷転送デバイス |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5173840A (ja) * | 1974-11-18 | 1976-06-26 | Rca Corp | |
| JPS58161364A (ja) * | 1982-03-19 | 1983-09-24 | Hitachi Ltd | 電荷転送素子 |
| JPS605682A (ja) * | 1983-06-23 | 1985-01-12 | Mitsubishi Electric Corp | 電荷転送型固体撮像装置 |
-
1984
- 1984-12-28 JP JP59276089A patent/JPS61157081A/ja active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5173840A (ja) * | 1974-11-18 | 1976-06-26 | Rca Corp | |
| JPS58161364A (ja) * | 1982-03-19 | 1983-09-24 | Hitachi Ltd | 電荷転送素子 |
| JPS605682A (ja) * | 1983-06-23 | 1985-01-12 | Mitsubishi Electric Corp | 電荷転送型固体撮像装置 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001077351A (ja) * | 1999-08-17 | 2001-03-23 | Hyundai Electronics Ind Co Ltd | 電荷転送デバイス |
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