JPS62101185A - 固体撮像装置 - Google Patents

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】 技術分野 本発明はＣＣＤ固体固体製像装置し、特にフレーム転送
形ＣＣＤ固体撮像装はの垂直解像度改善技術に関する。

背景技術 フレーム転送形固体操像装置（ＦＴセンサ）は周知であ
り、インクライン転送形固体撮像装置（ＩＴセンサ）に
比較して画素面積を広くできること、水平解像度を大き
くできること、構造が簡単であることなどの特徴を持つ
。ＣＣＤ固体撮像装置η（ＣＣＤセンサ）の垂直転送方
式には多くの形式が公知であるが、出力される信号電荷
の形式によって、隣接する２画素行の信号電荷を加算し
て出力するフィールドモードと、各画素行の信号電荷を
独立に出力するフレームモードに分類される。照度によ
って、」二足の２つのモードを切り替える事も提案され
ている。ＦＴセンサにおいて、フィールドモード形式が
一般的であるが、フレームモード形式のＦＴセンサも提
案されている。特開５９−１９４７６に開示される第一
のＦＴセンサは垂直ＣＣＤとバッファＣＣＤの境界領域
に第二水平ＣＣＤを備える。そして奇（偶）改行の信号
電荷である第一フィールド信号と、偶（奇）数行の信号
″電荷である第二フィールド信号は２個の水平ＣＣＤに
よって、フィールド期間毎にそれぞれ独立に出力される
事ができる。特開６０−８７５８０に開示されろ第二の
ＰＴセンサはＩフレームの信号電荷を蓄積ずろバッファ
ＣＣＤを備える。そして第一フィールド信号と第二フィ
ールド信号は上記のバッファＣＣＤからフィールド期間
毎にそれぞれ独立に出力される・１ｆができる。本出願
人によって出頼された特出６０−１９７８３は全画素行
の信号電荷を順番に蓄積するバッファＣＣＤを備える。

そしてバッファＣＣＤの隣接する２画素行の信号電荷は
Ｉ水平走り期間にそれぞれ独立に出力される。

発明の開示 −［−記の先行技術に開示されるフレームモードＦＴセ
ンサは高い垂直解像文を持ち、多くの用途を持つ。例え
ば放送用固体ＴＶ右カメラおいて、フレームモードＦ　
Ｔセッサは十分な取直解像度を保証ケるっ取直解像度の
改迎によって発生するフィールドフリブカは光学Ｌ　Ｐ
　Ｆなどの手段で改善できる。しかり、１′記の先行技
術に開示されるフレームモードＦＴセンサをＴＶカメラ
に使用する時に、困難が発生する。即ち、第一と第二の
先行技術に開示されるフレームモードＦＴセッサを′ｒ
Ｖカメラに使用する時に、先の第一フィールド（５号と
後の第二フィールド信号は時間差を持たないが、先の第
二フィールド信号と後の第一フィールド信号はｌフレー
ム期間の時間差を持つ。これは通常のＴＶ標準方式と異
なる方式であり、動解像度が劣化する。更に、画素列を
兼ねる垂直ＣＣＤはｌフレーム期間の開信号電荷を蓄積
するので、動解像度は更に劣化する。そしてＦ　Ｔセン
サの構造と動作は複雑になる。シャックを使用する事に
よって蓄積時間を鍼らすことは可能てあろが、構造はよ
り複雑になる。第三のＦ　Ｔセンサはフィールド期間毎
にフィールド信号を発生できるが、フィールドモードＦ
　Ｔセンサより複雑なバッファＣＣＤをビ・要とする。

本発明の第一の目的はＬ記の問題を解決し、標学方式の
′ｒ■カメラに好適なＦ　Ｔセンサ゛を開発する・ｉで
ある。本発明の第二の目的は高い前置解像度を持つＴＶ
カメラ用ＦＴセンサを開発する事である。本発明の第三
の目的はＣＣｌ）固体撮像装置の構造を改良する事であ
る。本発明のＪｌ（水均な特徴はフレーム転送ＣＣＤセ
ッサの垂直ＣＣＤとバッファＣＣＤの境界領域に不要な
信号Ｉｕ荷を吸収するドレン領域を設置し、そしてフィ
ールドｉ’Ｊｌ　１ｆｆｌ　Ｉｉに垂直ＣＣｌ）が転送
する全画素行の（、−号電６：Ｉの内、奇（偶）改行の
信号電荷をにＬ記のドレン領域に排出し、そして偶（奇
）敢行の信号電荷をバッファＣＣＤを介して出力する事
である。当′Ｉへ、バッファＣＣＤは奇数フィールド期
間と偶数フィールド期間に、異なる画素行の信号電荷を
受は取る。このＰＴセンサは各フィールド期間毎にＶ〜
なるフィールド信号を出力する。そして出力される各フ
ィールド信号の蓄積時間は１フイ一ルド期間以下である
。その結果、従来のＴＶ標準方式に適合し、高い動解像
度と垂直解像打を持つＴＶカメラを作る事ができる。本
発明のＰＴセンサの好ましい１実施例において、低■６
度期間に、Ｌ記のドレン領域への不用の信号電荷の排出
は停止され、そして隣接ずろ２画素行の信号電荷は加算
されて、バッファＣＣＩ）の各電位１１戸に蓄積される
。

勿論、隣接する２画素行の信号電荷の加算は垂直ＣＣＩ
）の電位１１戸で実施しても良いし、またはバッファＣ
ＣＩ）の入ツノ端で実施しても良い。このようにすれば
ＳＮ比が改善される。本発明の他の特徴と効果が以下に
説明される。

発明を実施するための最良の形聾 図１は本９明のＦＴセンサの１実施例ブロック回路図で
ある。撮像領域１は２７３インチサイズであり、水平方
向に７６８画、＋−列を持ち、垂直方向に４９０画素行
を持つ。当然各画素列は垂直ＣＣＤを１にねる。撮像部
Ｉと一時蓄積部３の間に電荷吸収領域６が配置されてい
る。一時蓄債ｙ≦３と水’ＩＺ　ＣＣ＋）　５の間に転
送電極４が配置されている。

撮像ＮＩ　＋内の垂直ＣＣＤと、一時蓄積部３内のバッ
ファＣＣＤは１ソフトレノスタ駆動し２　Ｅ／［３転送
方式によって駆動されろ。ソフトレジスタ２は１■直Ｃ
ＣＤの転送電極を駆動するＣＭＯＳソフトレノスタであ
り、シフトレノスタフはバッファＣＣＤを駆動するＣ　
Ｍ　ＯＳノフトレノスタであるウンフトレノスタの各出
力接点と垂直ＣＣＤの転送電極を接続する垂直走査線は
省略されている。」−記の１ノットレノスタ駆動形２Ｅ
／Ｂ転送方式の詳細な構造と動作は本出願人によって出
願されたＰＣＴ／Ｊｌ）８５１０００３８及びそれに記
載された池の先行出願を参照されたい。勿論、他のＥ／
＋３転送方式または他の転送方式を採用する事も可能で
ある。２Ａ、７Ａはンフトレノスタの転送パルス情報の
入力端である。図１において、垂直帰線期間に、垂直Ｃ
ＣＤの全画素行の信号電荷は独■に転送される。そして
、奇（偶）数行の信号型６：ｆは電荷吸収領域に排出さ
れ、偶（奇）数行の信号？Ｃ３：ＪはバッファＣＣＤに
蓄積される。そして次の垂直走査期間に水平ＣＣＤ５は
偶（奇）数行の信号Ｈｉ荷を出力する。同様に、次の垂
直帰線期間に偶（奇）数行の信号電荷は領域６に排出さ
れ、奇（偶）数行の信号電荷はバッファＣＣＤに蓄積さ
れる。

そして次の垂直走査期間に、水平ＣＣＤ　５は奇（偶）
数行行の信号１ｕ向を出力ずろ。転送１ｕ極４と水平Ｃ
ＣＤ５の動作は周知であるので、説明は省略されろ。こ
のＦ′ｒセッサはたとえば高い取直解像度と高い水■・
解像１空をを要求する放送用ＴＶカメラに使用する事が
できる。動解像度は撮像管または他のＣＣＤ固体撮像装
置に比較して改昇される。

水平ＣＣＤの出力電圧はＣＤＳのようなリセットノイズ
除去装置を介して出ツノされ、そのＳＮ比は良い。即ち
、フレームモードＣＣＤセンサに比較して、本発明のＦ
　Ｔセッサは約７０％のノヨットノイズと５０％の熱ノ
イズと等しい出力アノブノイズを持つ。リセットノイズ
除去装置によって出力ノイズは小さくなり、信号型？３
ｊが小さいときにンぢットノイズは小さいので、等価ノ
イズの大部分は除去が難しい熱ノイズになる。その結果
、本発明のＦＴセンサは従来のＣＣｌ）センサと大体同
じＳＮ比を持つ。垂直帰線期間に垂直ＣＣＤに人力され
る信号光は回転ンヤッタによって遮断される事が好まし
い。バッファＣＣＤ３はｌフィールドの信号電荷を蓄積
すれば良いので、小さくできろ。更に、’％　（：：（
転送能力が大きいＥ／Ｂ転送技術の使用によって、バッ
フ７ＣＣＤの小形になる。

ヌ１２は図１の２　Ｅ　／　［１転送形バツフアＣＣＤ
の１ア竜例平面図である。Ｐ形基板表面にＮ形バルクチ
ャンネル領域が配置され、バルクチャノネル領域の表面
にチャンネルストップ領域８が設置される。そして２個
のチャンネルストップ領域の間の＼形バルクチャンネル
領域はバッファＣＣＤのチャンネル領域９になる。領域
８．９の表面に絶縁膜を介して転送電極３（八からＥ）
が配置される。そして奇（偶）改行の転送電極３Ｂ、３
Ｄは偶（奇）数・行の転送電極３Ａ、３Ｇ、３Ｅよりも
大きな垂直幅を持つ。そしてバッファＣＣＤ３は奇（偶
）敢行の転送電極の下の電位井戸に信号電荷を一時的に
蓄積する。即ち、バッフ７ＣＣＤ３が信号電荷を一時蓄
積する時に、奇（偶）数行の転送電極は電位井戸を構成
し、偶（奇）数行の転送電極は電位障壁を構成する。こ
のようにすれば奇（偶）数行の転送電極が偶（奇）数行
の転送電極より大きな１■直幅を持つので、バッファＣ
ＣＤの電荷蓄積能力はかなり大きくなる。勿論、各転送
電極は上記の先行技術に詳細に開示されている２　Ｆ＝
：　／　Ｒ転送技術によって転送されろ。好ましい１実
施例において、奇（偶）数行の転送電極は偶（奇）数行
の転送電極の１５（ざ以ヒΩ垂直幅を持つ。１実施例に
おいて、３Ａの垂直幅は２，５ミクロンであり、３Ｂの
垂直幅は７５ミクロンである。従って、このバッファＣ
ＣＤの垂直幅はＩＯ０ミフロンｘ２５０＝、５ｒａｍに
なる。そしてこの２　Ｅ／Ｂ転送バッファＣＣＤと同じ
重荷転送能力を持つ従来の４相クロツタ転送バツフアＣ
ＣＤは３．７５ｍｍの垂直幅を持つ。

これは、従来の４相クロツクＣＣＤは隣接する２転送電
極の下に１画、ぐの信号電在Ｉを蓄積オろためである。

図３は図１の電荷吸収領域６の１実施例平面図である。

図２と同様に、隣接する２個のチャンネルストップ領域
８はＩ画素列のチャンネル領域９を作る。垂直ＣＣＩ）
の最終転送電極ＩＺとバッファＣＣＤの転送電極３Ｂ、
３Ｄは第一層の転送電極であり、バッフ７　ＣＣＤの転
送電極３△、３Ｃと転送電極６Ｃと電極線６Ｂ、６Ｄは
第二層の転送電極である。転送電極６ＣはＮ＋ドレン領
域６Ａをチャンネル領域９に電気的に接続する。電極線
６ＢはＮ＋ドレン領域に接続され、電極線６Ｄは転送電
極６Ｃと一体に作られる。！！′Ｉ然、チャンネルスト
−ノブ領域８と転送電極６Ｃによって囲１れたＮ＋ドレ
ン領域６Ａは６Ｂによって′深い電（１γＶ　Ｈ（例え
ば＋ｌ０Ｖ）に保持されている。そしてバッファＣＣＤ
の転送電極３Ｂに不要な画素行の信号型６；ｊか転送さ
れた時に、この信号電荷は領域６△に転送されろ。即ち
、３Ａ、３Ｂ、３Ｃは浅Ｌ”＋ｌｉ位■１．（例えば０
■）になり、６Ｃは＋８■になり、転送Ｉｕ極３Ｂの下
の不要な信号電荷は６Ｃの下を通過して領域６Ａに排出
されろ。そして３Ｉ（の下に必要な信号電荷か転送され
た時に、６Ｃは浅い電（−γＶ　Ｌになり、３Ｃは深い
電位Ｖ　１１になり、信号１ｕ向は転送’ｉｌＩ　ｉ　
３　Ｄに転送される。図４は図３のＩ）　−１）　’断
面図であり、１０はＰ形基板てあり、８は酸化物であり
、■１はＰ形ヂャンネルスト−ノブ領域であり、１２は
酸化膜である。１３はアルミンールド膜である。図２で
説明される２　Ｅ／　Ｂ転送ＣＣＤの奇（偶）数行の転
送電極と偶（奇）数行の転送電極の垂直幅を変更して、
その電荷蓄積能力を改善する技術はイノタライン転送Ｃ
ＣＤ固体撮像装置の垂直ＣＣｌ）にも応用できろ。

【図面の簡単な説明】

図１は本発明のＩ実施例ブロック回路図である。 図２は図１の一時蓄積部３の１実施例平面図でめろ。図
３は図１の電荷吸収領域６の１実施例平面図である。図
４は図３の１実施例断面図である。 瓜ト五

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）、画素列を兼ねる垂直ＣＣＤと、バッファＣＣＤ
   と、水平ＣＣＤを備え、上記の垂直ＣＣＤは信号電荷を
   垂直転送し、垂直ＣＣＤと水平ＣＣＤの間に配置される
   バッファＣＣＤは１フィールドの信号電荷を一時的に蓄
   積し、上記の水平ＣＣＤは信号電荷を水平転送する固体
   撮像装置（以下において、フレーム転送固体撮像装置と
   略称される。）において、 上記の垂直ＣＣＤとバッファＣＣＤの境界領域に、電荷
   吸収領域（ドレン領域と略称される。）を設置し、そし
   て上記の垂直ＣＣＤは各画素の信号電荷を独立に垂直転
   送し、そして垂直転送された奇（偶）数行の信号電荷は
   上記のドレン領域に吸収され、そして残りの偶（奇）数
   行の信号電荷はバッファＣＣＤに転送される事を特徴と
   する固体撮像装置。
2. （２）、低照度時に、隣接する２画素行の信号電荷は加
   算されて水平ＣＣＤに転送される事を特徴とする固体撮
   像装置。