JPS62154881A - 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） 本発明は水平走査の手段として電荷転送素子を用いた固
体撮像装置に関する。

（従来技術） 固体撮像素子は撮像管と比較し、小型、低消費電力、無
歪、焼き付きが皆無等の長所がある反面、プルーミング
やスミャといった固体撮像素子特有の問題点がある。こ
れらの問題点解決のため、例えば電荷転送型の固体撮像
素子ではブルーミングに対しては、第３図のように充電
変換セル１に隣接シてオーバーフロードレイン７を設’
ｌｆオーバーフローゲート６を介して過剰電荷を排出す
る構造、スミャに対しては、例えば第４図のフレーム転
送型では光電変換セル１から蓄積領域２への電荷転送を
高速化することにより低減をはかる方法や、この高速の
転送期間に光学的にシャッターをかけて、スミャを除去
する方法があシ、また、インターライン転送型にフレー
ム転送型の蓄積部を設けることにより低減をはかる方法
も提案されている。

このようなフレーム転送型やインターライン転送型に蓄
積部を設けた構造では光電変換後、垂直転送レジスタに
読み出された信号電荷を蓄積部へ高速で転送する際、蓄
積部に存在する暗電流成分やスミャ成分、その他の不要
電荷が高速で水平転送レジスタに転送されるため、水平
転送レジスタは垂直転送レジスタから一水平走査期間に
多数回の電荷を受けとることになり、オーバーフローす
る欠点があった。

また、インターライン転送型素子においても同素子をス
チルカメラに応用する場合、読出し以前に光電変換セル
、垂直転送レジスタで発生した不要電荷を高速で排出さ
せる必要があり、フレーム転送型と同様に水平転送レジ
スタがオーバーフローする欠点があった。

（発明の目的） 本発明は水平転送レジスタに隣接してオーバーフロード
レインを設けることにより、水平転送レジスタにより転
送可能な電荷容量を越えた過剰電荷が転送される場合に
生ずる水平転送レジスタのプルーミング、及び水平転送
レジスタがオーバーフローした場合、水平入力ゲート部
から水平転送レジスタへの信号電荷の転送が不可能とな
ることから生ずる水平入力ゲート部のオーバーフローを
簡単な構造、駆動により取シ除くことのできる装置を提
供しようとするものである。

（発明の構成） 本発明によれば半導体板上に２次元に配置された光電変
換セルと電荷転送型の水平転送レジスタと、前記水平転
送レジスタの近傍に設けられたオーバーフロードレイン
と前記水平転送レジスタを前記オーバー７０−ドレイン
との間に設けられたオーバーフローゲート部とを含む固
体撮像装置において、チャネル幅を変化させることによ
、リナローチャネル効果を利用して、前記オーバーフロ
ーゲート部と前記水平転送レジスタのストレージ領域と
の間のポテンシャル障壁を前記水平転送レジスタの入力
ゲート領域と前記ストレージ領域との間のポテンシャル
障壁より低く、かつ、前記ストレージ領域と前記ストレ
ージ領域と隣接する前記水平転送レジスタのバリア領域
との間のポテンシャル障壁より低く、設定したことを特
徴とする固体撮像装置が得られる。

（実施例の説明） 次に本発明の実施例を図面を参照して詳細に説明する。

第１図は基本的なフレーム転送型の電荷転送素子に適用
した場合である。撮像された画像は光電変換セルｌで光
電変換され信号電荷が蓄積される。もちろん、この場合
φｖ１．φｖ２のクロックパルスは与えない。−垂直走
査期間が終了すると光電変換セル１に蓄積された信号電
荷はブランキング期間にφＶ□、φＶ２．φｖ１′、φ
Ｖ２　’　ＫＥＩＩ　＞）Ｕされるクロックパルスによ
り高速で少なくとも光電変換セル１の垂直方向の数に等
しい段数分まで転送され、蓄積部２にだくわえられる。

このようにして蓄積部２に蓄えられた電荷はφ■□′、
φＶ、／に印加される垂直転送りロックパルスにより、
水平転送レジスタ３に一水平走査期間毎に、順次転送さ
れ、さらに、φＨ□、φＨ２のクロックパルスによ）出
力増幅器４に導れ標準テレビジョン信号として端子５よ
り取り出される。上記の動作は一般的なフレーム転送の
撮像時を示したものであるが、光電変換部１の信号電荷
が蓄積部２へ高速転送する際蓄積部２の転送電極φ■□
′、φｖ２′にもクロックパルスが印加されるので、こ
の時蓄積部２に存在する暗電流成分等の不要電荷は高速
で水平転送レジスタ３へ転送されることになる。従って
水平転送レジスタ３は順次画像の信号電荷を読み出して
いる場合は一水平走査期間が終了して後蓄積部２よりー
回電荷を受は取るが、蓄積部２を高速で動作させる場合
、水平転送レジスタ３は一水平走査期間中に複数回、不
要電荷を受は取ることになる。

従って、水平転送レジスタ３の飽和電荷量を越える不要
電荷が蓄積部２より転送されると水平転送レジスタ３は
オーバーフローする。たトエオーバー７０−した場合で
も、垂直ブランキング期間中にオーバーフローした状態
が解消されれば問題はない。しかしながら水平転送レジ
スタ３がオーバーフローした場合、蓄積部２からの転送
は不可能となシ蓄積部２がオーバーフローする。従って
画面上部にプルーミングが発生することになる。このプ
ルーミングは第１図のように水平転送レジスタ３にオー
バー７０−ドレイン７を設けることによって抑制できる
。第１図はこのオーバーフロードレイン７を蓄積部２を
構成する垂直転送チャネルの反対側に設けた例だが、こ
の部分の動作を第２図を用いて詳細に説明する。蓄積部
２に蓄えられた電荷は蓄積部２自体を構成する垂直転送
チャネル９を通して水平転送チャネル１０へ導れる。こ
の時水平転送チャネル１０の幅は垂直転送チャネル９、
及びオーバーフローゲート６の幅より広くナローチャネ
ル効果によるチャネル障壁により一度水平転送チャネル
１０へ転送された電荷は垂直転送チャネル９及びオーバ
ーフローゲート６へ逆戻９せずに、水平転送りロックパ
ルスにより順次転送される。すなわち、オーバー７０−
ゲート６と水平転送チャネル１０の電位障壁を垂直転送
レジスタの転送電荷量の最大値が転送された場合でもオ
ーバーフローしないように大きく設定しておけば、通常
の信号電荷の転送はオーバーフロードレイン７を設けて
も全く支障なく行うことができる。そして過剰な不要電
荷が水平転送チャネル１０に転送され、オーバーフロー
ドレイン６との電位障壁を越えてはじめてオーバーフロ
ードレイン７に不要電荷が排出される。従ってブランキ
ング期間に不要電荷が一水平走査期間に複数回水平転送
チャネルＩＯＫ転送される場合のみオーバーフロードレ
インの構造が動作することになり効果的にプルーミング
が抑制できる。また、オーバーフロードレイン７を電極
を設けることなく、同一導電形の基板を形成する。半導
体で代用することにより構造的にも非常に簡単になる。

なお、このようなオーバーフロードレインの構造は垂直
走査手段がＭＯＳスイッチとＭＯＳスイッチの開閉制御
信号を発生する垂直シフトレジスタからなる。いわゆる
ＭＯ８構造であるものや水平転送レジスタがＢ　Ｂ　Ｄ
　（Ｂｕｃｋｅｔ　Ｂｒｉｇｏｄｅ　Ｉｋｖｉｃｅ　）
で構成されているものにも適用できることは言うまでも
ない。

（発明の効果） 本発明は以上のように水平転送レジスタにそのチャネル
幅による電位障壁を利用したオーバーフロードレインを
設けることにより、簡単：２構造、駆動によりプルーミ
ングを除去する効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の実施例のブロック図、第２図は第１
図で示した水平転送レジスタのオーバーフロードレイン
の部分の構造図、第３図は従来の充電変換セルのオーバ
ーフロードレインの図、第４図はフレーム転送型電荷転
送素子を示す図である。 １・・・・・・光電変換セル、２・・・・・蓄積部、３
・・・・・水平転送レジスタ、６・・・・・・オーバー
フローゲート、７・・・・・オーバーフロードレイン、
　１０・・・・・・水平転送チャネル 、Ｊ　ｙｌ＜平！ｉ道レジスゲ 茅１図 第２　図 第　３　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 半導体基板上に少くとも２次元に配置された光電変換セ
   ルと電荷転送型の水平転送レジスタと前記水平転送レジ
   スタの近傍に設けられたオーバーフロードレインと前記
   水平転送レジスタと前記オーバーフロードレインとの間
   に設けられたオーバーフローゲート部とを含む固体撮像
   装置において、チャンネル幅を変化させることによりナ
   ローチャネル効果を利用して、前記オーバーフローゲー
   ト部と前記水平転送レジスタのストレージ領域との間の
   ポテンシャル障壁を前記水平転送レジスタの入力ゲート
   領域と、前記ストレージ領域との間のポテンシャル障壁
   より低く、かつ、前記ストレージ領域と前記ストレージ
   領域と隣接する前記水平転送レジスタのバリア領域との
   間のポテンシャル障壁より低く設定したことを特徴とす
   る固体撮像装置が得られる。 （２）前記第一項の固体撮像装置において、前記オーバ
   ーフロードレインと基板を同一導電形の半導体で形成し
   、かつ、その接続部もまた同一導電形の半導体により形
   成したことを特徴とする第一項記載の固体撮像装置。