JPS61184076A - カラ−固体撮像装置 - Google Patents
カラ−固体撮像装置Info
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- JPS61184076A JPS61184076A JP60212391A JP21239185A JPS61184076A JP S61184076 A JPS61184076 A JP S61184076A JP 60212391 A JP60212391 A JP 60212391A JP 21239185 A JP21239185 A JP 21239185A JP S61184076 A JPS61184076 A JP S61184076A
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- color
- imaging device
- vertical ccd
- ccd shift
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- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
- H04N25/70—SSIS architectures; Circuits associated therewith
- H04N25/71—Charge-coupled device [CCD] sensors; Charge-transfer registers specially adapted for CCD sensors
- H04N25/713—Transfer or readout registers; Split readout registers or multiple readout registers
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- H—ELECTRICITY
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- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
- H04N25/70—SSIS architectures; Circuits associated therewith
- H04N25/71—Charge-coupled device [CCD] sensors; Charge-transfer registers specially adapted for CCD sensors
- H04N25/73—Charge-coupled device [CCD] sensors; Charge-transfer registers specially adapted for CCD sensors using interline transfer [IT]
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- Signal Processing (AREA)
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
- Color Television Image Signal Generators (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】
〔発明の利用分野〕
本発明は、半導体基板上に複数の色信号を取出すための
光電変換素子、および各素子の光学情報を取出す走査素
子を集積化したＣＣＤ型カラー固体撮像装置に関するも
のである。
光電変換素子、および各素子の光学情報を取出す走査素
子を集積化したＣＣＤ型カラー固体撮像装置に関するも
のである。
固体撮像装置は、現行のテレビジョン放送で使用されて
いる撮像用電子管並みの解像力を備えた撮像板を必要と
し、このため約５００Ｘ５００個の絵素マトリックスを
構成する光電変換素子と、それに相当した走査素子が必
要となる。したがって２上記固体撮像装置は、高集積化
が比較的容易なＭＯ３大規模集積回路技術を用いて作ら
れ、構成素子として一般にＣＣＤ （光ダイオード十ｃ
ｃＤシフトレジスタ）あるいはＭＯＳトランジスタ（光
ダイオード＋ＭＯＳシフトレジスタ）等が使用されてい
る。第１図に低雑音を特徴とするＣＣＤ型固体撮像装置
の基板構成を示す。１は例えば光ダイオードから成る光
電変換素子、２および３は光電変換素子に蓄積された光
信号を出方端に取出すための垂直ＣＣＤシフトレジスタ
、および水平ＣＣＤシフトレジスタである。
いる撮像用電子管並みの解像力を備えた撮像板を必要と
し、このため約５００Ｘ５００個の絵素マトリックスを
構成する光電変換素子と、それに相当した走査素子が必
要となる。したがって２上記固体撮像装置は、高集積化
が比較的容易なＭＯ３大規模集積回路技術を用いて作ら
れ、構成素子として一般にＣＣＤ （光ダイオード十ｃ
ｃＤシフトレジスタ）あるいはＭＯＳトランジスタ（光
ダイオード＋ＭＯＳシフトレジスタ）等が使用されてい
る。第１図に低雑音を特徴とするＣＣＤ型固体撮像装置
の基板構成を示す。１は例えば光ダイオードから成る光
電変換素子、２および３は光電変換素子に蓄積された光
信号を出方端に取出すための垂直ＣＣＤシフトレジスタ
、および水平ＣＣＤシフトレジスタである。
第１図の固体撮像装置を用いてカラーテレビジョンカメ
ラを構成する場合、一般には赤、緑、青の光を各々電気
信号に変換させるため３枚の撮像板が必要である。しか
し、３枚の固体撮像板を用いるカラーカメラは、被写体
を赤、緑、青の３原色に分解するための色分解光学系又
は特殊な撮像レンズ等が必要となり、カメラの小型化や
低廉化に大きな障害となる。そこで、第２図に一例を示
すように、市松模様に配列した赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）
、青（Ｂ）の光だけを透過する色フィルタＲ２Ｇ、Ｂに
撮像絵素マトリックスを構成する各光電変換素子を対応
させることにより、一枚の撮像板から３原色信号を取り
出す方法が提案された（特開昭５１−１１２２２８号公
報参照）。本構成の色フィルタは縁周フィルタが撮像板
の水平、垂直にＲおよびＢの色フィルタの間隙を埋めて
余すことなく配列されているため、固体撮像板の絵素数
が少ない場合でも、解像度の劣化が少ないカラー固体撮
像装置を得ることができ、一枚の撮像板から色信号を取
出す方式として非常に優れたものである。さらに、ＭＯ
８型固体撮像装置においては、本色フイルタ方式が既し
こ採用され、単一カラー固体撮像装置が小泡等の「アン
ＮＰＮキストラクチュア ４８４ｘ３８４ ＭＯＳ
イメージヤ−フォー ア シングル チップ カラ
ー カメラ」１９７９年アイ ニス ニス シー シー
ダイジェスト チック ペーパーズの１９２頁（Ｉ
Ｓ Ｓ ＣＣＤｉｇｅｓｔ Ｔｅｃｈ Ｐａｐｅｒｓ、
１９２）に報告されるに至っている。
ラを構成する場合、一般には赤、緑、青の光を各々電気
信号に変換させるため３枚の撮像板が必要である。しか
し、３枚の固体撮像板を用いるカラーカメラは、被写体
を赤、緑、青の３原色に分解するための色分解光学系又
は特殊な撮像レンズ等が必要となり、カメラの小型化や
低廉化に大きな障害となる。そこで、第２図に一例を示
すように、市松模様に配列した赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）
、青（Ｂ）の光だけを透過する色フィルタＲ２Ｇ、Ｂに
撮像絵素マトリックスを構成する各光電変換素子を対応
させることにより、一枚の撮像板から３原色信号を取り
出す方法が提案された（特開昭５１−１１２２２８号公
報参照）。本構成の色フィルタは縁周フィルタが撮像板
の水平、垂直にＲおよびＢの色フィルタの間隙を埋めて
余すことなく配列されているため、固体撮像板の絵素数
が少ない場合でも、解像度の劣化が少ないカラー固体撮
像装置を得ることができ、一枚の撮像板から色信号を取
出す方式として非常に優れたものである。さらに、ＭＯ
８型固体撮像装置においては、本色フイルタ方式が既し
こ採用され、単一カラー固体撮像装置が小泡等の「アン
ＮＰＮキストラクチュア ４８４ｘ３８４ ＭＯＳ
イメージヤ−フォー ア シングル チップ カラ
ー カメラ」１９７９年アイ ニス ニス シー シー
ダイジェスト チック ペーパーズの１９２頁（Ｉ
Ｓ Ｓ ＣＣＤｉｇｅｓｔ Ｔｅｃｈ Ｐａｐｅｒｓ、
１９２）に報告されるに至っている。
前述の色フイルタ方式が、低雑音という利点を備えたＣ
ＣＤ型固体撮像装置に採用することができれば、極めて
感度の高いカラー固体撮像装置が実現できることになる
。しかし乍ら、第１図に示したＣＣＤ型撮像装置に本色
フイルタ方式採用した場合には、前述のＭＯＳ型の場合
と異なり、ＣＣＤ型装置の動作、構成に帰因する以下の
ような不都合が生ずる（第３図）。
ＣＤ型固体撮像装置に採用することができれば、極めて
感度の高いカラー固体撮像装置が実現できることになる
。しかし乍ら、第１図に示したＣＣＤ型撮像装置に本色
フイルタ方式採用した場合には、前述のＭＯＳ型の場合
と異なり、ＣＣＤ型装置の動作、構成に帰因する以下の
ような不都合が生ずる（第３図）。
（１）垂直方向４にはインタレース走査が行われるが、
本撮像装置においては、第１フイールドでは例えば奇数
列目（１，３，５，・・・、２Ｎ−１）の絵素が、第２
フイールドでは偶数列目（２，４，６，・・・、２Ｎ）
の絵素の信号が読出される。この結果、次のフレームの
第１フイールドにおいては、直前のフィールドで読出し
が行なわれなかった列（すなわち奇数列）の信号が新し
い信号に加わって読出される（この現象は一般に残像と
称されている）。固体撮像装置は、スイッチング速度が
蓮いため、残像を発生しないというのが大きな特徴の１
つであるが、現実には上記のようなインタレースの読出
し方式に基ずく残像が発生する。
本撮像装置においては、第１フイールドでは例えば奇数
列目（１，３，５，・・・、２Ｎ−１）の絵素が、第２
フイールドでは偶数列目（２，４，６，・・・、２Ｎ）
の絵素の信号が読出される。この結果、次のフレームの
第１フイールドにおいては、直前のフィールドで読出し
が行なわれなかった列（すなわち奇数列）の信号が新し
い信号に加わって読出される（この現象は一般に残像と
称されている）。固体撮像装置は、スイッチング速度が
蓮いため、残像を発生しないというのが大きな特徴の１
つであるが、現実には上記のようなインタレースの読出
し方式に基ずく残像が発生する。
（２）垂直方向には２列の絵素５にまたがって同一の色
フィルタが設けられるため、インタレース走査および市
松型色フィルタを用いているにもかかわらず垂直方向は
絵素数の半分に相当する解像度しか得られない。この結
果。
フィルタが設けられるため、インタレース走査および市
松型色フィルタを用いているにもかかわらず垂直方向は
絵素数の半分に相当する解像度しか得られない。この結
果。
画質が劣化し、これは第１項に述べた残像と併せて固体
撮像装置の実用化を阻む大きな原因となっている。
撮像装置の実用化を阻む大きな原因となっている。
これらの問題を改善する方法として、第１項に記載した
残像については、２列の絵素を同時に選択するインタレ
ース走査方式によって残像の発生を防ぐことが知られて
いる（特開昭５１−５７１２３号公報参照）。また、第
２項に記載した解像度については、垂直方向にも一個の
絵素に一色のフィルタを対応させ、２列の絵素を同時に
複数の信号出力線を介して読出す方法により解像度の劣
化を防止できることが知られている。したがって、改善
に関する概念策は既に提案されているわけであるが、こ
れらの対策をＣＣＤ型固体撮像装置に単純に適用するこ
とは現実には不可能となっている６その理由を以下に列
記する。
残像については、２列の絵素を同時に選択するインタレ
ース走査方式によって残像の発生を防ぐことが知られて
いる（特開昭５１−５７１２３号公報参照）。また、第
２項に記載した解像度については、垂直方向にも一個の
絵素に一色のフィルタを対応させ、２列の絵素を同時に
複数の信号出力線を介して読出す方法により解像度の劣
化を防止できることが知られている。したがって、改善
に関する概念策は既に提案されているわけであるが、こ
れらの対策をＣＣＤ型固体撮像装置に単純に適用するこ
とは現実には不可能となっている６その理由を以下に列
記する。
（１）ＭＯＳ型は信号の読出しが点アドレス（Ｘ・Ｙア
ドレス）方式であり、信号電荷はいずれの方向にも取出
し得る。これに反し、ＣＣＤ型は一方向に信号電荷を転
送する方式であり、その動作原理上２列同時のインタレ
ース方式の採用が現実にはできない。
ドレス）方式であり、信号電荷はいずれの方向にも取出
し得る。これに反し、ＣＣＤ型は一方向に信号電荷を転
送する方式であり、その動作原理上２列同時のインタレ
ース方式の採用が現実にはできない。
（２）ＣＣＤ型撮像装置においても信号取出し用に複数
のＣＣＤレジスタを設けることは不可能ではないが、単
一のレジスタの場合でさえ入射光に対する開口率が低い
（感度が低い）のが、複数レジスタによりさらに絵素面
積が小さくなり、実用上必要な感度が得られなくなると
いう副作用が生じる。
のＣＣＤレジスタを設けることは不可能ではないが、単
一のレジスタの場合でさえ入射光に対する開口率が低い
（感度が低い）のが、複数レジスタによりさらに絵素面
積が小さくなり、実用上必要な感度が得られなくなると
いう副作用が生じる。
以上の説明から判るように、ＭＯ３型撮像装置では一応
実現されている前述の２つの改善策を具体的な形として
如何に実現するかが、低雑音という利点を有するＣＣＤ
型撮像装置の今後の大きな課題とされている。
実現されている前述の２つの改善策を具体的な形として
如何に実現するかが、低雑音という利点を有するＣＣＤ
型撮像装置の今後の大きな課題とされている。
本発明の目的は、マトリックス状に配列した各色用の絵
素から、各々時間的に分離されたカラー信号が得られ、
かつ解像度を落とすことなく、また残像の生じないイン
タレースのできるカラー固体撮像装置をＣＣＤで構成す
ることにある。
素から、各々時間的に分離されたカラー信号が得られ、
かつ解像度を落とすことなく、また残像の生じないイン
タレースのできるカラー固体撮像装置をＣＣＤで構成す
ることにある。
上記目的を達成するため、具体的には電気的に絶縁分離
した垂直方向に走る一対のＣＣＤシフトレジスタを水平
方向に配列し、かつ掌状型に配列した転送ゲートを通し
て隣接絵素に蓄積された信号電荷を対向した別々の前記
ＣＣＤレジスタに送り込み、時間順次に転送されて来る
信号電荷を水平方向に走る複数個のＣＣＤシフトレジス
タにふり分けることにより、高解像、残像のないＣＣＤ
型カラー固体撮像装置を得るようにしたものである。
した垂直方向に走る一対のＣＣＤシフトレジスタを水平
方向に配列し、かつ掌状型に配列した転送ゲートを通し
て隣接絵素に蓄積された信号電荷を対向した別々の前記
ＣＣＤレジスタに送り込み、時間順次に転送されて来る
信号電荷を水平方向に走る複数個のＣＣＤシフトレジス
タにふり分けることにより、高解像、残像のないＣＣＤ
型カラー固体撮像装置を得るようにしたものである。
以下、本考案を実施例を参照して詳細に説明する。
第４図は本発明のカラー固体撮像装置の骨子となる撮像
板の構成を示す図である。（６−１，６−２）および（
６−３，６−４）は垂直方向に走る垂直ＣＣＤシフトレ
ジスタ、７−１．７−２゜７−３．７−４はマトリック
ス状に配列された光電変換素子、８−１．８−２．８−
３は水平方向に走る水平ＣＣＤシフトレジスタ、９−１
．９−２．９−３は電荷検出トランジスタ等から構成さ
れる信号出力器である。ここで、一対の垂直ｃｃＤシフ
トレジスタ６−１．６−２の中央には両者（＠荷を転送
するチャンネル）を電気的に絶縁する分離帯１１が設け
られている。また、矢印１２は光電変換素子に蓄積され
た電荷が垂直シフトレジスタ６−１に送込まれるゲート
を示している。
板の構成を示す図である。（６−１，６−２）および（
６−３，６−４）は垂直方向に走る垂直ＣＣＤシフトレ
ジスタ、７−１．７−２゜７−３．７−４はマトリック
ス状に配列された光電変換素子、８−１．８−２．８−
３は水平方向に走る水平ＣＣＤシフトレジスタ、９−１
．９−２．９−３は電荷検出トランジスタ等から構成さ
れる信号出力器である。ここで、一対の垂直ｃｃＤシフ
トレジスタ６−１．６−２の中央には両者（＠荷を転送
するチャンネル）を電気的に絶縁する分離帯１１が設け
られている。また、矢印１２は光電変換素子に蓄積され
た電荷が垂直シフトレジスタ６−１に送込まれるゲート
を示している。
光電変換素子７−１．７−２．７−３．７−４（例えば
光ダイオード）はその上部に取付けられる色フィルタに
よって特定の色に感光する素子となる。色フィルタには
３原色型（赤、緑、青色）と補色型の２種類があるが、
ここでは第２図に示した３原色型を例にとり、７−１お
よび７−４に第１色、７−２に第２色、７−３に第３色
を対応させた場合を考えると、垂直レジスタ（６−２゜
６−４）には第１色の信号電荷が、垂直レジスタ６−１
には第２色の電荷が、６−３には第３色の電荷が送込ま
れることになる。各位置の色信号電荷は所定の周期（Ｔ
Ｖ待時間標準テレビ動作では６３．５μｓｅｃ ）で各
々の垂直レジスタ６−１．６−２．６−３．６−４によ
り矢印１ｏ−１および１０−２の方向に順次転送され、
各垂直レジスタの終点に位置する水平レジスタ８−１．
８−２゜８−３に一列分毎送込まれる。ここで、各水平
レジスタ８−１．８−２．８−３への転送は例えば第５
図に示したような各水平レジスタに対応する転送ゲート
１３−１．１３−２．１３−３を介して行うことができ
る。この結果、水平レジスタ８−１は第１色、レジスタ
８−２は第色、レジスタ８−３は第３色用の転送レジス
タとなり、各レジスタの最終段に接続された検出器の出
力１４−１に第１色信号、１４−２に第２色信号および
１４−３に第３色信号を取出すことができる。水平レジ
スタは垂直レジスタのＮ倍に相当する高速で動作するの
で（Ｎは水平方向に配列される光電変換絵素の数に相当
する）、 Ｔｖ時間内に一列分の各色信号電荷が出力１
４を介して時間順次に取出され、−列分の信号読出しが
完了すると、次列の各色信号電荷が対応する水平レジス
タ８に送込まれ、出力１４に次列の第１色、第２色、第
３色の信号を得ることができる。以下、同様の動作によ
り全列（Ｎ列）の色信号が出力１４より取出される。
光ダイオード）はその上部に取付けられる色フィルタに
よって特定の色に感光する素子となる。色フィルタには
３原色型（赤、緑、青色）と補色型の２種類があるが、
ここでは第２図に示した３原色型を例にとり、７−１お
よび７−４に第１色、７−２に第２色、７−３に第３色
を対応させた場合を考えると、垂直レジスタ（６−２゜
６−４）には第１色の信号電荷が、垂直レジスタ６−１
には第２色の電荷が、６−３には第３色の電荷が送込ま
れることになる。各位置の色信号電荷は所定の周期（Ｔ
Ｖ待時間標準テレビ動作では６３．５μｓｅｃ ）で各
々の垂直レジスタ６−１．６−２．６−３．６−４によ
り矢印１ｏ−１および１０−２の方向に順次転送され、
各垂直レジスタの終点に位置する水平レジスタ８−１．
８−２゜８−３に一列分毎送込まれる。ここで、各水平
レジスタ８−１．８−２．８−３への転送は例えば第５
図に示したような各水平レジスタに対応する転送ゲート
１３−１．１３−２．１３−３を介して行うことができ
る。この結果、水平レジスタ８−１は第１色、レジスタ
８−２は第色、レジスタ８−３は第３色用の転送レジス
タとなり、各レジスタの最終段に接続された検出器の出
力１４−１に第１色信号、１４−２に第２色信号および
１４−３に第３色信号を取出すことができる。水平レジ
スタは垂直レジスタのＮ倍に相当する高速で動作するの
で（Ｎは水平方向に配列される光電変換絵素の数に相当
する）、 Ｔｖ時間内に一列分の各色信号電荷が出力１
４を介して時間順次に取出され、−列分の信号読出しが
完了すると、次列の各色信号電荷が対応する水平レジス
タ８に送込まれ、出力１４に次列の第１色、第２色、第
３色の信号を得ることができる。以下、同様の動作によ
り全列（Ｎ列）の色信号が出力１４より取出される。
ＣＣＤシフトレジスタの１ビツトは通常４個の電極１５
−１．１５−２．１５−３．１５−４で構成され、１ビ
ツトで１個の色信号が蓄積、転送される。本構成におい
ては、隣接する２列の絵素例えば７−３および７−４の
信号は左右の垂直レジスタ６−３および６−４に振り分
けて送込まれる。また、例えば１列ずれた絵素７−１．
７−２の信号は垂直レジスタ６−２および６−１に各々
送り込まれる。したがって、１つ１つのレジスタは従来
の場合と同様１ビツト（４電極）に１色の信号電荷を蓄
積、転送することになる。この結果、前述の２つの問題
点を解決することが可能となる。
−１．１５−２．１５−３．１５−４で構成され、１ビ
ツトで１個の色信号が蓄積、転送される。本構成におい
ては、隣接する２列の絵素例えば７−３および７−４の
信号は左右の垂直レジスタ６−３および６−４に振り分
けて送込まれる。また、例えば１列ずれた絵素７−１．
７−２の信号は垂直レジスタ６−２および６−１に各々
送り込まれる。したがって、１つ１つのレジスタは従来
の場合と同様１ビツト（４電極）に１色の信号電荷を蓄
積、転送することになる。この結果、前述の２つの問題
点を解決することが可能となる。
（１）２列を同時に読出すインタレース走査を行うこと
ができ、残像の発生を防止することが１世 ゆ る。すなわち第６図に示すように第１フイーキ半 苧 （Ｆｌ）においては隣接する２列の組（１゜２）、（３
，４）・・・、（２Ｎ−１，２Ｎ）。
ができ、残像の発生を防止することが１世 ゆ る。すなわち第６図に示すように第１フイーキ半 苧 （Ｆｌ）においては隣接する２列の組（１゜２）、（３
，４）・・・、（２Ｎ−１，２Ｎ）。
・・・・・・を同時に読出すことができ、第２フイール
ド（Ｆ２）においては１列ずれた組（２゜３）、（４，
５）、・・・、（２Ｎ、２Ｎ＋１）。
ド（Ｆ２）においては１列ずれた組（２゜３）、（４，
５）、・・・、（２Ｎ、２Ｎ＋１）。
・・・・・・を読出すことが可能となる。
（２）２列同時読出しインタレース走査を行うことがで
きるため、従来の１列読出しインタレース走査が余義な
くされていた垂直方向の２絵素にまたがって同一の色フ
ィルタを設けるという制約はなくなり、本実施例の動作
説明において既に述べたように垂直方向にも絵素７毎に
異なる色フィルタを設置することが可能になる。すなわ
ち、垂直方向の解像度を従来の２倍に向上することがで
きる。
きるため、従来の１列読出しインタレース走査が余義な
くされていた垂直方向の２絵素にまたがって同一の色フ
ィルタを設けるという制約はなくなり、本実施例の動作
説明において既に述べたように垂直方向にも絵素７毎に
異なる色フィルタを設置することが可能になる。すなわ
ち、垂直方向の解像度を従来の２倍に向上することがで
きる。
次に、前記実施例の構成を具体的に実現する素子構造に
ついて述べる。第７図は本発明の基本となる垂直シフト
レジスタ領域の構造を示す図である（ここでは、説明に
必要な２絵素について記載した）。１６は例えばＰ型の
基板、７’（７’ −３，７’−４）？、を例えばｎ型
不純物で作ら九た光ダイオードである。１８は対向する
１組の垂直ＣＣＤシフトレジスタ６−３．６−４が形成
されている領域を示しており、１９−１および１９−２
はレジスタを構成する例えば多結晶シリコンを使用した
２層の電極、２０は同一の電極１９−１゜１９−２で作
られたレジスタを電気的に絶縁分離し対向した１組のレ
ジスタを作るための絶縁酸化膜（例えば、５ｕｎ２）で
あり第４図に示した分離帯１１に相当する。また、２１
はレジスタを埋め込み型にするために設けた低濃度ｎ型
不純物層（表面型にする場合は水層は取りはずせばよい
）、２２は電極と基板を絶縁するゲート酸化膜、２３−
１は光ダイオード７′−３に蓄積された信号電荷をレジ
スタ６−３に送込む転送ゲート領域（ここではレジスタ
用電極１９−１がゲートを兼ねている）、２３−２は光
ダイオード７′−４の蓄積電荷をレジスタ６−４に送込
む転送ゲート領域である。第１層の電極１９−１に垂直
帰線期間等を利用して高い“１□″のレベル電圧が加わ
ると。
ついて述べる。第７図は本発明の基本となる垂直シフト
レジスタ領域の構造を示す図である（ここでは、説明に
必要な２絵素について記載した）。１６は例えばＰ型の
基板、７’（７’ −３，７’−４）？、を例えばｎ型
不純物で作ら九た光ダイオードである。１８は対向する
１組の垂直ＣＣＤシフトレジスタ６−３．６−４が形成
されている領域を示しており、１９−１および１９−２
はレジスタを構成する例えば多結晶シリコンを使用した
２層の電極、２０は同一の電極１９−１゜１９−２で作
られたレジスタを電気的に絶縁分離し対向した１組のレ
ジスタを作るための絶縁酸化膜（例えば、５ｕｎ２）で
あり第４図に示した分離帯１１に相当する。また、２１
はレジスタを埋め込み型にするために設けた低濃度ｎ型
不純物層（表面型にする場合は水層は取りはずせばよい
）、２２は電極と基板を絶縁するゲート酸化膜、２３−
１は光ダイオード７′−３に蓄積された信号電荷をレジ
スタ６−３に送込む転送ゲート領域（ここではレジスタ
用電極１９−１がゲートを兼ねている）、２３−２は光
ダイオード７′−４の蓄積電荷をレジスタ６−４に送込
む転送ゲート領域である。第１層の電極１９−１に垂直
帰線期間等を利用して高い“１□″のレベル電圧が加わ
ると。
転送ゲート２３−１．２３−２は同時に導通状態となり
、光ダイオード７’−３，７’ −４の蓄積電荷はこれ
らのゲートを介して各々のレジスタ６−３．６−４に送
り込まれる。その後中間のＬＬ Ｉ Ｌ７＋のレベル電
圧（前記１１１ Ｐルベルより低い電圧レベル）と“０
″のレベル電圧（例えばＯＶ）を往復するクロックパル
ス（例えば１５．７ｋＨｚ）よりレジスタ６−３．６−
４内を順次転送される。
、光ダイオード７’−３，７’ −４の蓄積電荷はこれ
らのゲートを介して各々のレジスタ６−３．６−４に送
り込まれる。その後中間のＬＬ Ｉ Ｌ７＋のレベル電
圧（前記１１１ Ｐルベルより低い電圧レベル）と“０
″のレベル電圧（例えばＯＶ）を往復するクロックパル
ス（例えば１５．７ｋＨｚ）よりレジスタ６−３．６−
４内を順次転送される。
第７図に示した絵素構造の平面レイアウト構成を第８図
に示す。７′は光ダイオード領域、１９’ −１は垂直
ＣＣＤレジスタを構成する第１（第１層目）の電極（第
２層目の電極は図面を複雑化を避けるため図示せず）、
２３’は転送ゲート領域を示している。転送ゲートを兼
ねた第１電極は、光ダイオードが字状に配列されている
ことに対応して、電極領域の面積が千鳥状に広くなって
いる。
に示す。７′は光ダイオード領域、１９’ −１は垂直
ＣＣＤレジスタを構成する第１（第１層目）の電極（第
２層目の電極は図面を複雑化を避けるため図示せず）、
２３’は転送ゲート領域を示している。転送ゲートを兼
ねた第１電極は、光ダイオードが字状に配列されている
ことに対応して、電極領域の面積が千鳥状に広くなって
いる。
第７および第８図に示した撮像装置は従来と全く同一の
２Ｍ多結晶シリコンプロセス技術により製作できる。以
下、その製法について簡単に記載しておく。先ず、Ｐ型
シリコン基板の表面にＬＯＣＯ８法（Ｌｏｃａｌ ０ｘ
ｉｄａｔｉｏｎ ｏｆ ５ｉｌｌｉｃｏｎ）により例え
ば０．５〜１．０μｍの厚い酸化膜（チャンネル２４以
外の領域、分離帯１１ （２０）等に相当する）を形成
する。次に、例えばりん原子等を拡散し埋込み用のｎ型
不純物層を形成し、続いて、第１層目および第２層目の
ＣＣＤ電極（例えば０．３〜０．５μｍ）の多結晶シリ
コンを形成する。次に、例えぼりん原子等の拡散により
光ダ廉 イオード用ｎ型不純物層を形成する。最終に、ＣＶＤ法
等により例えば０．５μｍ程度の絶縁用酸化膜を形成し
、続いてＡＱ等の金属膜（例えば０．６〜１．０μｍ）
を蒸着し所定の配線を形成する。
２Ｍ多結晶シリコンプロセス技術により製作できる。以
下、その製法について簡単に記載しておく。先ず、Ｐ型
シリコン基板の表面にＬＯＣＯ８法（Ｌｏｃａｌ ０ｘ
ｉｄａｔｉｏｎ ｏｆ ５ｉｌｌｉｃｏｎ）により例え
ば０．５〜１．０μｍの厚い酸化膜（チャンネル２４以
外の領域、分離帯１１ （２０）等に相当する）を形成
する。次に、例えばりん原子等を拡散し埋込み用のｎ型
不純物層を形成し、続いて、第１層目および第２層目の
ＣＣＤ電極（例えば０．３〜０．５μｍ）の多結晶シリ
コンを形成する。次に、例えぼりん原子等の拡散により
光ダ廉 イオード用ｎ型不純物層を形成する。最終に、ＣＶＤ法
等により例えば０．５μｍ程度の絶縁用酸化膜を形成し
、続いてＡＱ等の金属膜（例えば０．６〜１．０μｍ）
を蒸着し所定の配線を形成する。
以上、本発明のＣＣＤ型カラー撮像装置の構成構造およ
び製法等について−通りの説明を行った。
び製法等について−通りの説明を行った。
本発明のカラー撮像装置は、第４．７．８図に示した実
施例の他にも、種々の構成および構造を考えることがで
きる。以下、これらのカラー撮像装置について実施例を
用いて説明する。
施例の他にも、種々の構成および構造を考えることがで
きる。以下、これらのカラー撮像装置について実施例を
用いて説明する。
第９図は、第７図に示した酸化膜による絶縁分離体をＰ
型（例えばボロン原子）不純物層２４１によって置き換
えた構造のＣＣＤ型カラー撮像装置を示す図である。本
構造においては不純物層によって対向する２つのＣＣＤ
シフトレジスタの間に電子に対するポテンシャル障壁が
形成されるため、両者のシフトレジスタを転送される信
号電荷（電子）は互いに隣りのレジスタ６−３．６−４
へ入り込むことはできず、両ＣＣＤ間の電気的絶縁を行
うことができる。本構造の場合においても電極等のレイ
アウト構成は第８図と同じであり。
型（例えばボロン原子）不純物層２４１によって置き換
えた構造のＣＣＤ型カラー撮像装置を示す図である。本
構造においては不純物層によって対向する２つのＣＣＤ
シフトレジスタの間に電子に対するポテンシャル障壁が
形成されるため、両者のシフトレジスタを転送される信
号電荷（電子）は互いに隣りのレジスタ６−３．６−４
へ入り込むことはできず、両ＣＣＤ間の電気的絶縁を行
うことができる。本構造の場合においても電極等のレイ
アウト構成は第８図と同じであり。
同図に示した分離帯１１（２０）を酸化ではなくＰ型不
純物であると見ればよい。
純物であると見ればよい。
第１０図は第７図に示した構造を１９８０年アイ ニス
ニス シー シー デジタル テクノロジー ペーパ
ーズのｒｃｃＤＪイメージ センサー フォー シング
ル センサー カラーカメラ」２４頁 （１９８０ｌ５
ＳＣＣＤｉｇ。
ニス シー シー デジタル テクノロジー ペーパ
ーズのｒｃｃＤＪイメージ センサー フォー シング
ル センサー カラーカメラ」２４頁 （１９８０ｌ５
ＳＣＣＤｉｇ。
Ｔｅｃｈ、Ｐａｐｅｒｓ、 ２４ （Ｙ、 ｌ５ｈｉｈ
ａｒａ ｅｔ ａｌ。
ａｒａ ｅｔ ａｌ。
２５ （２５−１，２５−２）は光ダイオードに蓄積さ
れた光電荷を垂直シフトレジスタに転送するゲート電極
であり、本例では１層目の多結晶シリコンによって形成
されている。ここで、垂直シフトレジスタは２層目２６
と３層目（２層目により紙面垂直方向に隠れるため図示
せず）の多結晶シリコンによって形成されている。また
、２０は垂直シフトレジスタを２つ６−３．６−４に分
離する絶縁用酸化膜である。本構造の撮像装置は３層の
多結晶シリコンを使用するため、前述のプロセス技術に
もう１層の多結晶シリコンの形成を加えた３層多結晶シ
リコンプロセスが必要となる。
れた光電荷を垂直シフトレジスタに転送するゲート電極
であり、本例では１層目の多結晶シリコンによって形成
されている。ここで、垂直シフトレジスタは２層目２６
と３層目（２層目により紙面垂直方向に隠れるため図示
せず）の多結晶シリコンによって形成されている。また
、２０は垂直シフトレジスタを２つ６−３．６−４に分
離する絶縁用酸化膜である。本構造の撮像装置は３層の
多結晶シリコンを使用するため、前述のプロセス技術に
もう１層の多結晶シリコンの形成を加えた３層多結晶シ
リコンプロセスが必要となる。
以上、垂直ＣＣＤレジスタ部の構成、構造について述べ
てきたが、水平ＣＣＤレジスタの構成は第５図に示した
３列方式にとどまらず、使用する色フィルタの種類によ
って列数が変ってくる。先ず、第２図に示したような色
フィルタを採用する場合には標準的な３列方式（第５図
）の他に、第１１図に示すような２列方式を考えること
ができる。この場合には水平レジスタ８−４は輝度信号
となり、他の色の２倍配列される（すなわち、毎回信号
を取出す必要のある）第１色用のレジスタとなり、もう
１つのレジスタ８−５は第２および第３色用のレジスタ
となる（すなわち、第２色。
てきたが、水平ＣＣＤレジスタの構成は第５図に示した
３列方式にとどまらず、使用する色フィルタの種類によ
って列数が変ってくる。先ず、第２図に示したような色
フィルタを採用する場合には標準的な３列方式（第５図
）の他に、第１１図に示すような２列方式を考えること
ができる。この場合には水平レジスタ８−４は輝度信号
となり、他の色の２倍配列される（すなわち、毎回信号
を取出す必要のある）第１色用のレジスタとなり、もう
１つのレジスタ８−５は第２および第３色用のレジスタ
となる（すなわち、第２色。
第３色の信号が交互に転送される）。ここで、１３−４
および１３−５は各レジスタ８−４．８−５用転送ゲー
トである。次に、例えばシアン。
および１３−５は各レジスタ８−４．８−５用転送ゲー
トである。次に、例えばシアン。
黄、緑、白色の４種の色が各光ダイオードに割当てられ
る補色フィルタ（この他にも種々の色によって構成され
る補色型がある）を採用する場合には、第１２図に示す
ような４列方式を考えることができる。ここで、水平Ｃ
ＣＤシフトレジスタ８−６は第１色用（例えばシアン用
）に、８−７は第２色用（例えば費用）に、８−８は第
３色用（例えば縁周）に、８−９は第４色用（例えば白
色用）となる。また、１３−６．１３−７．１３−８．
１３−９は各レジスタ８−６．８−７．８−８．８−９
用の転送ゲートである。これらの実施例から判るように
、水平ＣＣＤシフトレジスタは必要に応じて２〜４列（
場合によっては４列以上）設ければよい。
る補色フィルタ（この他にも種々の色によって構成され
る補色型がある）を採用する場合には、第１２図に示す
ような４列方式を考えることができる。ここで、水平Ｃ
ＣＤシフトレジスタ８−６は第１色用（例えばシアン用
）に、８−７は第２色用（例えば費用）に、８−８は第
３色用（例えば縁周）に、８−９は第４色用（例えば白
色用）となる。また、１３−６．１３−７．１３−８．
１３−９は各レジスタ８−６．８−７．８−８．８−９
用の転送ゲートである。これらの実施例から判るように
、水平ＣＣＤシフトレジスタは必要に応じて２〜４列（
場合によっては４列以上）設ければよい。
以上、実施例を用いて詳細に説明したように水勢
実施例の固定撮像装置においては、対向する１対の垂直
ＣＣＤシフトレジスタを水平方向に配列し、各垂直シフ
トレジスタの終点に複数個の水平ＣＣＤシフトレジスタ
を配列することにより、マトリックス状に配列した各色
素子からの色信号を取出すことができる。この結果、２
列同時読出しのインタレース走査、隣接する絵素に互い
に異なる色フィルタを設置することができるようになる
。すなわち、残像がなく、解像度の高いカラー固体撮像
装置を本来低雑音を特徴とするＣＣＤによって構成する
ことが可能となり、実用上極めて大きいものである。
ＣＣＤシフトレジスタを水平方向に配列し、各垂直シフ
トレジスタの終点に複数個の水平ＣＣＤシフトレジスタ
を配列することにより、マトリックス状に配列した各色
素子からの色信号を取出すことができる。この結果、２
列同時読出しのインタレース走査、隣接する絵素に互い
に異なる色フィルタを設置することができるようになる
。すなわち、残像がなく、解像度の高いカラー固体撮像
装置を本来低雑音を特徴とするＣＣＤによって構成する
ことが可能となり、実用上極めて大きいものである。
なお、上記の説明はＣＣＤ撮像装置の中でも集つの型式
であるフレームトランスファー型にも。
であるフレームトランスファー型にも。
本発明を適用できることは自明である。また、光電変換
素子として、上記の光ダイオードの代わりに、光導電性
薄膜を使用した二階鏡状の撮像装置の場合にも本発明は
そのまま適用でき、この場合には上記の実施例において
光ダイオードを光導電性薄膜素子に置き換えればよい。
素子として、上記の光ダイオードの代わりに、光導電性
薄膜を使用した二階鏡状の撮像装置の場合にも本発明は
そのまま適用でき、この場合には上記の実施例において
光ダイオードを光導電性薄膜素子に置き換えればよい。
本発明によれば、残像の少ない高解像度のＣＣＤ型の固
体撮像装置を提供することができる。
体撮像装置を提供することができる。
第１図は従来のＣＣＤ型固体撮像装置の構成を示す図、
第２図は一般によく使用されている３Ｍ色フィルタを示
す図、第３図は第１図のＣＣＤ型固体撮像装置と第２図
の色フィルタを組合せた従来のＣＣＤ型カラー固体撮像
装置の走査方式および絵素配列を示す図、第４図は本発
明のＣＣＤ型カラー固体撮像装置を示す図、第５図は第
４図のカラー固体撮像装置における水平ＣＣＤシフトレ
ジスタ部を示す図、第６図は第４図に示した本発明のカ
ラー固体撮像装置の走査方式および絵素配列を示す図、
第７図は第４図に示した本発明のカラー固体撮像装置の
構造を示す図、第８は第４図に示した本発明のカラー固
体撮像装置の平面レイアウト構成を示す図、第９および
第１０図は第４図の本発明のカラー固体撮像装置を実現
する第７図とは別の構造を示す図、また、第１１および
第１２図は第５図とは別の水平ＣＣＤシフトレジスタ部
を示す図である。 第２図 ＋ １ ｌ ｌ ］
＋ １ １ ｌ ｌ″￥
Ｊ５″ 図 ￥Ｊ６図 ■ γ 図 第１θ図 一一一一一／Ｉ！−一 手 続 補 正 書 （方式）昭和６１年３
月１石
第２図は一般によく使用されている３Ｍ色フィルタを示
す図、第３図は第１図のＣＣＤ型固体撮像装置と第２図
の色フィルタを組合せた従来のＣＣＤ型カラー固体撮像
装置の走査方式および絵素配列を示す図、第４図は本発
明のＣＣＤ型カラー固体撮像装置を示す図、第５図は第
４図のカラー固体撮像装置における水平ＣＣＤシフトレ
ジスタ部を示す図、第６図は第４図に示した本発明のカ
ラー固体撮像装置の走査方式および絵素配列を示す図、
第７図は第４図に示した本発明のカラー固体撮像装置の
構造を示す図、第８は第４図に示した本発明のカラー固
体撮像装置の平面レイアウト構成を示す図、第９および
第１０図は第４図の本発明のカラー固体撮像装置を実現
する第７図とは別の構造を示す図、また、第１１および
第１２図は第５図とは別の水平ＣＣＤシフトレジスタ部
を示す図である。 第２図 ＋ １ ｌ ｌ ］
＋ １ １ ｌ ｌ″￥
Ｊ５″ 図 ￥Ｊ６図 ■ γ 図 第１θ図 一一一一一／Ｉ！−一 手 続 補 正 書 （方式）昭和６１年３
月１石
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、同一半導体基板上に設けられた複数個の光電変換素
子群と、該光電変換素子に蓄積された光信号電荷を順次
転送するＣＣＤシフトレジスタ群を集積化したカラー固
体撮像装置において、電気的に絶縁された互いに対向す
る１組の垂直ＣＣＤシフトレジスタを水平方向に周期的
に配列し、かつ該光電変換素子の各々に属する転送ゲー
トを掌状に配列することにより、隣接した光電変換素子
の異なる色信号電荷を対向した別々の該垂直ＣＣＤシフ
トレジスタに送り込み、該垂直ＣＣＤシフトレジスタに
よって順次転送される各々の色信号電能を該垂直ＣＣＤ
シフトレジスタ群の終端に配列した複数個の水平ＣＣＤ
シフトレジスタに振り分けて送り込むことを特徴とする
カラー固体撮像装置。 ２、特許請求の範囲第１項において、該垂直ＣＣＤシフ
トレジスタを構成するＣＣＤ電極の中央かつ電極下に、
比較的厚い酸化膜を形成することにより、電気的に絶縁
された対向する１組の垂直ＣＣＤシフトレジスタを形成
することを特徴とするカラー固体撮像装置。 ３、特許請求の範囲第１項において、該垂直ＣＣＤシフ
トレジスタを構成するＣＣＤ電極の中央かつ電極下の該
半導体基板主表面に、該基板と同型かつ基板より濃度の
高い不純物層を形成することにより、電気的に絶縁され
た対向する１組の垂直ＣＣＤシフトレジスタを形成する
ことを特徴とするカラー固体撮像装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60212391A JPS61184076A (ja) | 1985-09-27 | 1985-09-27 | カラ−固体撮像装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60212391A JPS61184076A (ja) | 1985-09-27 | 1985-09-27 | カラ−固体撮像装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61184076A true JPS61184076A (ja) | 1986-08-16 |
Family
ID=16621804
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60212391A Pending JPS61184076A (ja) | 1985-09-27 | 1985-09-27 | カラ−固体撮像装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61184076A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63278365A (ja) * | 1987-05-11 | 1988-11-16 | Nec Home Electronics Ltd | 画像入力装置 |
| JPS63278364A (ja) * | 1987-05-11 | 1988-11-16 | Nec Home Electronics Ltd | 画像入力装置 |
| US5485204A (en) * | 1993-08-02 | 1996-01-16 | Nec Corporation | Solid state image sensor and imaging method using spatial pixel offset |
-
1985
- 1985-09-27 JP JP60212391A patent/JPS61184076A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63278365A (ja) * | 1987-05-11 | 1988-11-16 | Nec Home Electronics Ltd | 画像入力装置 |
| JPS63278364A (ja) * | 1987-05-11 | 1988-11-16 | Nec Home Electronics Ltd | 画像入力装置 |
| US5485204A (en) * | 1993-08-02 | 1996-01-16 | Nec Corporation | Solid state image sensor and imaging method using spatial pixel offset |
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