JPS6276764A - Solid state image pickup device - Google Patents

Solid state image pickup device

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Publication number
JPS6276764A
JPS6276764A JP60216804A JP21680485A JPS6276764A JP S6276764 A JPS6276764 A JP S6276764A JP 60216804 A JP60216804 A JP 60216804A JP 21680485 A JP21680485 A JP 21680485A JP S6276764 A JPS6276764 A JP S6276764A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
shift register
charge
vertical shift
photosensitive pixel
smear
Prior art date
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Pending
Application number
JP60216804A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Nobuo Suzuki
信雄 鈴木
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.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP60216804A priority Critical patent/JPS6276764A/en
Publication of JPS6276764A publication Critical patent/JPS6276764A/en
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144Devices controlled by radiation
    • H01L27/146Imager structures
    • H01L27/148Charge coupled imagers
    • H01L27/14831Area CCD imagers

Abstract

PURPOSE:To obtain the titled device having less deterioration in an image by arranging photosensitive picture element units for storing a signal generated by an incident light on a semiconductor substrate and vertical shift registers disposed therebetween for separately transferring smear charge in a matrix state, and discharging the transferred smear charge by the register. CONSTITUTION:Photosensitive picture element units 2 for storing signal charge generated by incident light on an Si substrate 1 are formed in a matrix state, and vertical shift registers 3 for separately transferring smear charge stored in the units 2 are provided thereamong, and sequentially selected by an address circuit 4. Transfer electrodes 5, 6 having gate 14 and drain 15, a storage unit 7, a transfer electrode 8 are provided in parallel, terminals 16-20 are attached thereto, horizontal shaft registers 11 having output terminals 25 are arranged thereunder, smear charge from the register 3 is discharged from the terminal 16 through the drain 15 and the gate 14.

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は固体撮像装置に係り、特にラインアドレス形C
CD (Charge Coupled Device
 )イメージセンサに関する。
[Detailed Description of the Invention] [Technical Field of the Invention] The present invention relates to a solid-state imaging device, and particularly to a line address type C
CD (Charge Coupled Device
) Regarding image sensors.

〔発明の技術的背景とその問題点〕[Technical background of the invention and its problems]

従来のラインアドレス形CODイメージセンサは、第6
図に示されるように、半導体基板1上にマトリックス状
に配置された感光画素部2と、この感光画素部2に隣接
して垂直ライン状に配列された垂直シフトレジスタ3と
、感光画素部2を行ごとに選択するアドレス回路4と、
垂直シフトレジスタ3の下端に配置された蓄積部9と、
この蓄積部9に隣接して水平ライン状に配列された水平
シフトレジスタ11とから構成されている。また垂直シ
フトレジスタ3と蓄積部9との間および蓄積部9と水平
シフトレジスタ11との間には、それぞれ転送電極8.
10が設けられている。そして水平シフトレジスタ11
は出力端子25に接続されている。
The conventional line address type COD image sensor
As shown in the figure, a photosensitive pixel section 2 arranged in a matrix on a semiconductor substrate 1, a vertical shift register 3 arranged in a vertical line adjacent to the photosensitive pixel section 2, and a photosensitive pixel section 2 an address circuit 4 for selecting row by row;
a storage section 9 disposed at the lower end of the vertical shift register 3;
It consists of horizontal shift registers 11 arranged in a horizontal line adjacent to this storage section 9. Further, transfer electrodes 8. are provided between the vertical shift register 3 and the storage section 9 and between the storage section 9 and the horizontal shift register 11, respectively.
10 are provided. and horizontal shift register 11
is connected to the output terminal 25.

次に動作を説明する。まず水平ブランキング期間に、ア
ドレス回路4により感光画素部2が行ごとに順次選択さ
れ、その感光画素部2に蓄積された信号電荷が垂直シフ
トレジスタ3に転送される。
Next, the operation will be explained. First, during the horizontal blanking period, the photosensitive pixel sections 2 are sequentially selected row by row by the address circuit 4, and the signal charges accumulated in the photosensitive pixel sections 2 are transferred to the vertical shift register 3.

そして垂直シフトレジスタ3にクロック・パルスが印加
されることによって、つぎの水平ブランキング期間まで
の間に、その信号電荷が蓄積部9に転送される。
Then, by applying a clock pulse to the vertical shift register 3, the signal charge is transferred to the storage section 9 until the next horizontal blanking period.

次の水平ブランキング期間に、蓄積部9の信号電荷が水
平シフ]・レジスタ11に転送される。このとき、アド
レス回路4により次の感光画素部2の行が選択され、そ
の感光画素部2の信号電荷の垂直シフトレジスタ3への
転送が開始されている。
During the next horizontal blanking period, the signal charges in the storage section 9 are transferred to the horizontal shift register 11. At this time, the next row of the photosensitive pixel section 2 is selected by the address circuit 4, and transfer of the signal charge of the photosensitive pixel section 2 to the vertical shift register 3 is started.

そして水平ブランキング期間の後、水平シフトレジスタ
11にクロック・パルスが印加されることによって、水
平シフトレジスタ11の信号電荷が出力端子25に転送
される。
After the horizontal blanking period, a clock pulse is applied to the horizontal shift register 11, so that the signal charge in the horizontal shift register 11 is transferred to the output terminal 25.

これらの一連の動作が繰返されて、感光画素部2の信号
電荷が所定の順序で出力端子25から画像信号として読
み出される。
These series of operations are repeated, and the signal charges of the photosensitive pixel portion 2 are read out from the output terminal 25 as an image signal in a predetermined order.

しかしながら、上記固体撮像装置において、過大光が入
射した場合、ブルーミング現象やスミア現象が発生する
。感光画素部2に生成された過剰な信号電荷があふれ出
すことによって起こるブルーミング現象は、例えば感光
画素部2に近接してオーバーフロードレイン(図示せず
)を設け、過剰な信号電荷を流し込むことによって抑止
することができる。しかし、半導体基板1中に生成され
た電荷が直接に垂直シフトレジスタ3に流入することに
よって起こるスミア現象は、充分に抑止することができ
ない。そしてこのスミア現象は、過大光の被写体に対す
る画質を著しく劣化させる。
However, in the above solid-state imaging device, when excessive light is incident, a blooming phenomenon or a smear phenomenon occurs. The blooming phenomenon that occurs when excessive signal charges generated in the photosensitive pixel section 2 overflow can be suppressed by, for example, providing an overflow drain (not shown) close to the photosensitive pixel section 2 and allowing the excess signal charge to flow therein. can do. However, the smear phenomenon caused by charges generated in the semiconductor substrate 1 directly flowing into the vertical shift register 3 cannot be sufficiently suppressed. This smear phenomenon significantly deteriorates the image quality for subjects with excessive light.

〔発明の目的〕[Purpose of the invention]

本発明は上記事情を考慮してなされたもので、スミア現
象による画質の劣化が生じないようにした固体撮像装置
を提供することを目的とする。
The present invention has been made in consideration of the above circumstances, and it is an object of the present invention to provide a solid-state imaging device that does not cause deterioration in image quality due to the smear phenomenon.

〔発明の概要〕[Summary of the invention]

上記目的を達成するため本発明による固体撮像装置は、
半導体基板と、この半導法基板上にマトリックス状に配
列され、入射した光により生成される信号電荷を蓄積す
る感光画素部と、この感光画素部に隣接して垂直ライン
状に配列され、前記感光画素部に蓄積された信号電荷お
よび注入したスミア電荷を別々に転送電極により転送す
る垂直シフトレジスタと、この垂直シフトレジスタによ
り転送されたスミア電荷を排出するスミア電荷排出手段
と、前記垂直シフトレジスタにより、転送された信号電
荷を蓄積する蓄積部と、この蓄積部に蓄積された信号電
荷転送する水平シフ1〜レジスタと、この水平シフトレ
ジスタにより転送された信号電荷に基づいた信号を出力
する出力部とを備えたことを特徴する。
In order to achieve the above object, a solid-state imaging device according to the present invention includes:
a semiconductor substrate; a photosensitive pixel section arranged in a matrix on the semiconductor substrate and accumulating signal charges generated by incident light; and a photosensitive pixel section arranged in a vertical line adjacent to the photosensitive pixel section, a vertical shift register that separately transfers the signal charge accumulated in the photosensitive pixel portion and the injected smear charge by a transfer electrode; a smear charge discharge means for discharging the smear charge transferred by the vertical shift register; and the vertical shift register. , an accumulation section that accumulates the transferred signal charge, a horizontal shift register 1 to register that transfers the signal charge accumulated in this accumulation section, and an output that outputs a signal based on the signal charge transferred by this horizontal shift register. It is characterized by having a section.

これにより、混入したスミア電荷を取り除いた信号電荷
が画像信号として読み出されるようにしたものである。
Thereby, the signal charge from which the mixed smear charge has been removed is read out as an image signal.

〔発明の実施例〕[Embodiments of the invention]

本発明の一実施例による固体撮像装置の平面図を第1図
に示す。例えばn型シリコン基板の半導体基板1上に、
入射した光により生成される信号電荷を蓄積する感光画
素部2が例えば500個×400個のマトリックス状に
配置されている。この感光画素部2に蓄積された信号電
荷を転送電極により転送する垂直シフトレジスタ3が、
感光画素部2に隣接して垂直ライン状に配列されている
FIG. 1 shows a plan view of a solid-state imaging device according to an embodiment of the present invention. For example, on the semiconductor substrate 1, which is an n-type silicon substrate,
The photosensitive pixel portions 2 that accumulate signal charges generated by incident light are arranged in a matrix of, for example, 500×400. A vertical shift register 3 that transfers the signal charges accumulated in the photosensitive pixel section 2 by a transfer electrode is
They are arranged in a vertical line adjacent to the photosensitive pixel section 2.

また信号電荷が垂直シフトレジスタ3に転送される感光
画素部2を行ごとに順次選択するアドレス回路4が設け
られている。垂直シフトレジスタ3の下端には、転送電
極5,6を介して、垂直シフ1へレジスタ3により転送
された信号電荷と蓄積する蓄積部7が配置され、また蓄
積部7と転送電極8を介して、水平シフトレジスタ11
が水平ライン状に隣接して配列されている。またドレイ
ン15が転送電極5により覆われた領域に対し制御ゲー
ト14を介して配置されている。これら制御ゲート14
は端子16に、ドレイン15は端子17に、転送電極5
は端子18に、転送電極6は端子19に、蓄積部7は端
子20に、転送電極8は端子21にそれぞれ接続されて
いる。そして蓄積部7の信号電荷を転送電極により転送
する水平シフトレジスタ11はそれぞれ出力端子25に
接続されている。
Further, an address circuit 4 is provided which sequentially selects, row by row, the photosensitive pixel portions 2 whose signal charges are transferred to the vertical shift register 3. At the lower end of the vertical shift register 3, an accumulation section 7 that accumulates the signal charges transferred to the vertical shift 1 by the register 3 via the transfer electrodes 5 and 6 is disposed, and a horizontal shift register 11
are arranged adjacent to each other in a horizontal line. Further, a drain 15 is placed in a region covered by the transfer electrode 5 via a control gate 14 . These control gates 14
is connected to the terminal 16, the drain 15 is connected to the terminal 17, and the transfer electrode 5 is connected to the terminal 16.
is connected to the terminal 18, the transfer electrode 6 is connected to the terminal 19, the storage section 7 is connected to the terminal 20, and the transfer electrode 8 is connected to the terminal 21. The horizontal shift registers 11 that transfer the signal charges in the storage section 7 using transfer electrodes are connected to output terminals 25, respectively.

また第1図のA−A線断面図およびB−B線断面図をそ
れぞれ第2図および第3図に示す。感光画素部2はn型
半導体基板1表面の接合の浅いpウェル領域29表面に
形成されたn+不純物領域30からなるホトダイオード
構造となっている。
Further, a sectional view taken along the line AA and sectional view taken along the line BB in FIG. 1 are shown in FIGS. 2 and 3, respectively. The photosensitive pixel portion 2 has a photodiode structure consisting of an n+ impurity region 30 formed on the surface of a p-well region 29 with a shallow junction on the surface of the n-type semiconductor substrate 1.

この感光画素部2に隣接する垂直シフトレジスタ3は、
n型半導体基板1表面の接合の深いpウェル領[31表
面に形成されたn+不純物領域32からなる埋込みチャ
ンネルと、この埋込みチャンネル上方に例えばシリコン
酸化膜からなる絶縁層33を介して形成された転送電極
34とがら溝成されている。この転送電極34上方は絶
縁層33を介して例えばアルミニウムからなる光シール
ド層35が形成され、光が入射しないようになっている
。また感光画素部2のホトダイオード構造上方は、光シ
ールド層35が開口されて、光が入射するようになって
いる。
The vertical shift register 3 adjacent to the photosensitive pixel section 2 is
A buried channel consisting of an n+ impurity region 32 formed on the surface of the n-type semiconductor substrate 1 with a deep junction p-well region [31] and an insulating layer 33 made of, for example, a silicon oxide film formed above the buried channel. The transfer electrode 34 is also grooved. A light shield layer 35 made of aluminum, for example, is formed above the transfer electrode 34 via an insulating layer 33 to prevent light from entering. Further, above the photodiode structure of the photosensitive pixel section 2, the light shield layer 35 is opened to allow light to enter.

また転送電極5下方のn型半導体基板1表面のpウェル
領1fi31表面には、埋込みチャンネルとしてのn+
不純物領域36が形成されている。このn+不純物領域
36に隣接してドレイン15としての接合の深いn+不
純物領域37が形成されている。この2つのn+不純物
領域36.37の境界は、制御ゲート14によって覆わ
れている。
Further, on the surface of the p well region 1fi31 on the surface of the n-type semiconductor substrate 1 below the transfer electrode 5, an n+
An impurity region 36 is formed. An n+ impurity region 37 with a deep junction as the drain 15 is formed adjacent to this n+ impurity region 36. The boundary between these two n+ impurity regions 36 and 37 is covered by the control gate 14.

また転送グー1−5および制御ゲート14上方は絶縁層
33を介して光シールド層35によって覆われている。
Further, the upper portions of the transfer group 1-5 and the control gate 14 are covered with a light shield layer 35 with an insulating layer 33 interposed therebetween.

次に第4図を用いて動作を説明する。第4図は垂直シフ
1−レジスタ3における転送電極34と、転送電極5.
6と、蓄積部7における蓄積電極38と、転送電極8と
に対して所定のパルスを印加することにより形成される
電位の井戸およびこれらの電位の井戸に蓄積される電荷
の状態を示す図である。まず水平ブランキング期間に、
アドレス回路4により感光画素部2が行ごとに順次選択
され、選択された感光画素部2と隣り合う転送電極34
に正の高電圧を右する選択パルスが印加され、感光画素
部2に蓄積された信号電荷は隣接する垂直シフ1〜レジ
スタ3に転送される。そして引き続き垂直シフトレジス
タ3の転送電極34および転送電極5,6に、例えば高
レベル電圧がpウェル領域31を基準とするアース電圧
■。、低レベル電圧が負の電圧VLである4相クロツク
・パルスが印加され、第5図(b)に示されるように例
えば3個の電位の井戸に分散されて信号電荷Qs1.Q
s? Qs3が転送される。
Next, the operation will be explained using FIG. 4. FIG. 4 shows the transfer electrode 34 in the vertical shift register 3 and the transfer electrode 5.
6, a potential well formed by applying a predetermined pulse to the storage electrode 38 and the transfer electrode 8 in the storage section 7, and the state of the charges accumulated in these potential wells. be. First, during the horizontal blanking period,
The address circuit 4 sequentially selects the photosensitive pixel portions 2 row by row, and transfer electrodes 34 adjacent to the selected photosensitive pixel portions 2
A selection pulse with a positive high voltage is applied to the photosensitive pixel portion 2, and the signal charges accumulated in the photosensitive pixel portion 2 are transferred to the adjacent vertical shift registers 1 to 3. Then, the transfer electrode 34 and the transfer electrodes 5 and 6 of the vertical shift register 3 are applied with, for example, a high level voltage, which is the ground voltage (2) with the p-well region 31 as a reference. , a four-phase clock pulse whose low level voltage is a negative voltage VL is applied, and as shown in FIG. 5(b), signal charges Qs1 . Q
S? Qs3 is transferred.

このとき4相クロツク・パルスはアース電圧V か負の
電圧V、であるため、第2図に示されるように感光画素
部2のn+不純物領域3oと垂直シフトレジスタ3のn
+不純物領域32との間にpウェル領域31が電位障壁
として作用し、感光画素部2の信号電荷が垂直シフトレ
ジスタ3に流入することはない。
At this time, the four-phase clock pulse is either the ground voltage V or a negative voltage V, so that the n+ impurity region 3o of the photosensitive pixel portion 2 and the n+ impurity region 3o of the vertical shift register 3 are
The p-well region 31 acts as a potential barrier between the + impurity region 32 and the signal charge of the photosensitive pixel portion 2 does not flow into the vertical shift register 3.

また過大光が入射し、感光画素部2に過剰な信号電荷が
生成された場合、感光画素部2のn+不純物領域30が
形成されているpウェル領域29の接合が浅くなってい
る縦形オーバーフロードレイン構造となっているため、
n型半導体基板1に正の高電圧が印加され、接合の浅い
pウェル領域29にパンチスルーが起こり、過剰な信号
電荷はn型半導体基板1に排出される。こうしてブルー
ミング現象は抑止される。
In addition, when excessive light is incident and excessive signal charges are generated in the photosensitive pixel section 2, a vertical overflow drain is formed in which the junction of the p-well region 29 where the n+ impurity region 30 of the photosensitive pixel section 2 is formed is shallow. Because of the structure,
A positive high voltage is applied to the n-type semiconductor substrate 1, punch-through occurs in the p-well region 29 having a shallow junction, and excess signal charges are discharged to the n-type semiconductor substrate 1. In this way, the blooming phenomenon is suppressed.

しかしながら、接合の深いpウェル領域31内で生成さ
れた電荷の一部が垂直シフ1−レジスタ3に流入したり
、また入射光の散乱により垂直シフトレジスタ3の埋込
みチャンネルとしてのn+不純物領域32内で電荷が生
成されたりすることが起こる。これらのスミア電荷は吊
としてはわずかではあるが、各電位の井戸にほぼ均一に
NvIされる。厳密には垂直シフトレジスタ3が蓄積部
7゜9に近付くにつれてスミア電荷の吊は増大するが、
ここでは説明を簡略にするため各電位の井戸に蓄積され
るスミア電荷の堡を一定値Q0とする。
However, some of the charges generated in the deep p-well region 31 of the junction may flow into the vertical shift register 3, or the n+ impurity region 32 as a buried channel of the vertical shift register 3 may be scattered due to the scattering of incident light. It happens that a charge is generated. Although these smear charges are small, they are almost uniformly applied to the wells at each potential. Strictly speaking, the smear charge increases as the vertical shift register 3 approaches the storage section 7.9;
Here, in order to simplify the explanation, the barrier of smear charges accumulated in each potential well is assumed to be a constant value Q0.

従って、第4図(b)に示されるように、信号電荷Q、
1.Q、2.Q、3にはそれぞれスミア電荷Q、が含ま
れていると共に、信号電荷Q81.Q、2゜Qs3が転
送されている電位の井戸以外の電位の井戸においては、
それぞれスミア電荷Qr1が転送されている。
Therefore, as shown in FIG. 4(b), the signal charges Q,
1. Q, 2. Q, 3 each include a smear charge Q, and signal charges Q81. In potential wells other than the potential well where Q, 2°Qs3 is transferred,
A smear charge Qr1 is transferred to each of them.

信号電荷Q31” s2.Qs3が転送電極5下の電位
の井戸に転送されてくる前においては、第3図に示され
る制御ゲート14に正の高電圧を印加して、転送電極5
下の電位の井戸に転送されてきたスミア電荷Q。を順次
重の高電圧が印加されているドレイン15に排出する。
Before the signal charge Q31''s2.Qs3 is transferred to the potential well below the transfer electrode 5, a positive high voltage is applied to the control gate 14 shown in FIG.
Smear charge Q transferred to the potential well below. are sequentially discharged to the drain 15 to which a heavy high voltage is applied.

このため第4図(b)に示されるJ:うに、転送電極5
おにび蓄積電極38下の電位の井戸は電荷が空の状態と
なる。
For this reason, as shown in FIG. 4(b), J: sea urchin, transfer electrode 5
The potential well below the storage electrode 38 becomes empty of charge.

信号電荷Q81.Q52.QS3が転送電極5下の電位
の井戸に転送されてくると、制御グー1〜14に負の電
圧V を印加し、信号電荷Q、1.QS2.Q[ ,3がドレイン15に排出されないようにする。そして
蓄積電極38および転送電極8には、例えば高レベル電
圧が正の高電圧VH1低レベル電圧が転送電極34..
5.6の低レベル電圧と同じ負の電圧■[である4相ク
ロツク・パルスが印加されているため、M4図(C)に
示されるように、信号電荷Q81.QS2.Q、3は順
次、蓄積電極38および転送電極5下の電位の井戸に転
送される。
Signal charge Q81. Q52. When QS3 is transferred to the potential well below the transfer electrode 5, a negative voltage V is applied to the control groups 1 to 14, and the signal charges Q, 1. QS2. Q[ , 3 is prevented from being discharged to the drain 15. The storage electrode 38 and the transfer electrode 8 are supplied with, for example, a high voltage VH1 whose high level voltage is positive, and a low level voltage which is applied to the transfer electrode 34. ..
Since a four-phase clock pulse with the same negative voltage ■[ as the low level voltage of 5.6 is applied, the signal charge Q81. QS2. Q,3 is sequentially transferred to the potential well below the storage electrode 38 and the transfer electrode 5.

しかし蓄積電極38および転送電極8にそれぞれ正の高
電圧■I+および負の電圧■、が印加された状態が継続
されているため、信号電荷Q31゜Qs?Qs3は順次
蓄積電極38下の電位の井戸に転送され、第4図((j
)に示されるように、信号電荷QStとして蓄積される
。ただし Qst=Qs1+Qs2+Qs3          
 (1)である。
However, since the state in which the positive high voltage ■I+ and the negative voltage ■ continue to be applied to the storage electrode 38 and the transfer electrode 8, respectively, the signal charge Q31°Qs? Qs3 is sequentially transferred to the potential well below the storage electrode 38, and as shown in FIG.
), it is accumulated as a signal charge QSt. However, Qst=Qs1+Qs2+Qs3
(1).

この直後、転送電極6および制御ゲート14はそれぞれ
負の電圧V および正の高電圧■IIが印し 加され、この状態が保持される。そのため、これ以降に
転送電極5下の電位の井戸に転送されてくるスミア電荷
Q。は順次ドレイン15に排出される。
Immediately after this, a negative voltage V and a positive high voltage II are applied to the transfer electrode 6 and the control gate 14, respectively, and this state is maintained. Therefore, the smear charge Q is subsequently transferred to the potential well below the transfer electrode 5. are sequentially discharged to the drain 15.

次の水平ブランキング期間には、再びアドレス回路4に
よる次の走査線に対応した感光画素部2の行ごとの選択
がなされ、感光画素部2から垂直シフトレジスタ3への
信号電荷の転送が開始される。これと同時期に転送電極
8に正の高電圧■I+が印加されて、蓄積電極38下の
電位の井戸に蓄積された信号電荷Qstは水平シフトレ
ジスター1に転送される。
During the next horizontal blanking period, the address circuit 4 again selects each row of the photosensitive pixel section 2 corresponding to the next scanning line, and the transfer of signal charges from the photosensitive pixel section 2 to the vertical shift register 3 starts. be done. At the same time, a positive high voltage ■I+ is applied to the transfer electrode 8, and the signal charge Qst accumulated in the potential well below the storage electrode 38 is transferred to the horizontal shift register 1.

この水平ブランキング期間が終了する前に、水平シフト
レジスター1にはクロック・パルスが印加され、信号電
荷QStがそれぞれ転送される。そして次の水平ブラン
キング期間までの間に信号電荷Qstに対応した画像出
力信号■sigがそれぞれ出力端子25から取り出され
る。
Before this horizontal blanking period ends, a clock pulse is applied to the horizontal shift register 1, and the signal charges QSt are transferred respectively. Then, the image output signal ■sig corresponding to the signal charge Qst is taken out from the output terminal 25 until the next horizontal blanking period.

従来の固体撮像装置において、500個×400個から
なる感光画素部2に隣接する垂直シフ1−レジスタ3に
4相クロツク・パルスが印加されると、垂直シフトレジ
スタ3には1水平ブランキング期間に500/4個すな
わち125個の電位の井戸が形成され転送される。そし
てこれらの電位の井戸全てに、それぞれスミア電荷Q 
が蓄積されるために、1(l!!lの信号電荷Q8tに
は125Qoのスミア電荷が含まれることになる。これ
に対して本実施例によれば、1個の信号電荷Qstに含
まれるスミア電荷は、信号電荷Qstが3個の電位の井
戸に分散されて転送されるために、3Q。
In a conventional solid-state imaging device, when a four-phase clock pulse is applied to the vertical shift register 3 adjacent to the photosensitive pixel section 2 consisting of 500 x 400 pixels, the vertical shift register 3 receives one horizontal blanking period. 500/4 or 125 potential wells are formed and transferred. And all of these potential wells have smear charges Q
is accumulated, so that the signal charge Q8t of 1(l!!l contains a smear charge of 125Qo.On the other hand, according to this embodiment, the smear charge of 125Qo is included in one signal charge Qst. The smear charge is 3Q because the signal charge Qst is distributed and transferred to three potential wells.

となり、残りのスミア電1122Q  はドレイン15
に排出される。したがって本実施例によれば従来の固体
保持装置に比ベスミア?h荷が3/125に減少したこ
とになる。一般に1水平ブランキング期間で転送される
電位の井戸の数” 11対して、信号電荷を転送する電
位の井戸の数N8とすると最終的な信号電荷Q8に含ま
れるスミア電荷は、従来に比べてN8/N、に減少する
So, the remaining smear electrode 1122Q is drain 15
is discharged. Therefore, according to this embodiment, compared to the conventional solid holding device, Besmir? This means that the h load has decreased to 3/125. In general, the number of potential wells transferred in one horizontal blanking period is 11, whereas if the number of potential wells transferring signal charges is N8, the smear charge included in the final signal charge Q8 is It decreases to N8/N.

上記実施例では垂直シフトレジスタ3における信号電荷
の転送を4相クロツクによる3個の電位の井戸を用いて
いるが、たとえば第5図に示すように8相クロツクによ
り1個の電位井戸を用いておこなうようにしてもよい。
In the above embodiment, the signal charges in the vertical shift register 3 are transferred using three potential wells using a four-phase clock, but as shown in FIG. 5, for example, one potential well may be used using an eight-phase clock. You may also do so.

また垂直シフトレジスタおよび水平シフトレジスタは電
荷転送型シフトレジスタであれば、転送電極構造や駆動
クロック数、さらに信号キャリアの種類等に限定される
ものではなく、種々に選択することが可能である。
Further, the vertical shift register and the horizontal shift register are not limited to the transfer electrode structure, the number of driving clocks, the type of signal carrier, etc., and can be selected from various types as long as they are charge transfer type shift registers.

さらに上記実施例ではアドレス回路4による行選択は1
行であったが、アドレス回路4による選択を2行分とし
かつその2行分の信号およびスミア電荷をそれぞれ独立
に垂直シフトレジスタに転送し、蓄積電極を2行分の信
号電荷が蓄積できるような構成とすることも可能である
。なおこの場合にもスミア電荷はドレインに排出するよ
うに制御する。このような構成は感光画素上に色フィル
タを設けたカラー固体イメジセンサーとして使用する場
合偽信号が少なくなる等の利点がありきわめて有効であ
る。
Furthermore, in the above embodiment, the row selection by the address circuit 4 is 1.
However, the selection by the address circuit 4 is made for two rows, and the signals and smear charges for those two rows are transferred independently to the vertical shift register, so that the storage electrode can store the signal charges for two rows. It is also possible to have a configuration. In this case as well, the smear charge is controlled to be discharged to the drain. Such a configuration is extremely effective when used as a color solid-state image sensor in which color filters are provided on photosensitive pixels, as it has the advantage of reducing false signals.

また上記実施例においては、アドレス回路4による感光
画素部2の行ごとの選択は水平ブランキング期間に行な
われたが、必ずしも水平ブランキング期間でなくともよ
い。
Further, in the above embodiment, the selection of each row of the photosensitive pixel portions 2 by the address circuit 4 was performed during the horizontal blanking period, but it does not necessarily have to be during the horizontal blanking period.

(発明の効果〕 以上の通り本発明によれば、スミア現象による画質の劣
化が少なくなるようにすることができる。
(Effects of the Invention) As described above, according to the present invention, deterioration in image quality due to the smear phenomenon can be reduced.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明の一実施例による固体撮像装置を示ず平
面図、第2図は同固体撮像装置のA−A線断面図、第3
図は同固体撮像装置のB−B線断面図、第4図は同固体
撮像装置の動作を説明するための図、第5図は本発明の
他の実施例による固体撮像装置の動作を説明するための
図、第6図は従来の固体撮像装置を示す平面図である。 1・・・半導体基板、2・・・感光画素部、3・・・垂
直シフトレジスタ、4・・・アドレス回路、5.6.8
゜34・・・転送電極、7・・・蓄積部、11・・・水
平シフトレジスタ、14・・・制御ゲート、15・・・
ドレイン、16.17・・・、21・・・端子、25・
・・出力端子、29.31・・・pウェル領域、30.
32.36゜37・・・n+不純物領域、33・・・絶
縁層、35・・・光シールド層、38・・・蓄積電極、 QSl、Qs2.Q33.Q85.Q8・・・信号電荷
、Qo・・・スミア電荷。 出願人代理人  佐  藤  −雄 お 1 図
FIG. 1 is a plan view (not showing) of a solid-state imaging device according to an embodiment of the present invention, FIG.
4 is a diagram for explaining the operation of the solid-state imaging device, and FIG. 5 is a diagram for explaining the operation of the solid-state imaging device according to another embodiment of the present invention. FIG. 6 is a plan view showing a conventional solid-state imaging device. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Semiconductor substrate, 2... Photosensitive pixel part, 3... Vertical shift register, 4... Address circuit, 5.6.8
゜34...Transfer electrode, 7...Storage section, 11...Horizontal shift register, 14...Control gate, 15...
Drain, 16.17..., 21...terminal, 25.
...output terminal, 29.31...p well region, 30.
32.36°37...n+ impurity region, 33...insulating layer, 35...light shield layer, 38...storage electrode, QSl, Qs2. Q33. Q85. Q8...Signal charge, Qo...Smear charge. Applicant's agent Yuo Sato 1 Figure

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、半導体基板と、 この半導体基板上にマトリックス状に配列され、入射し
た光により生成される信号電荷を蓄積する感光画素部と
、 この感光画素部に隣接して垂直ライン状に配列され、前
記感光画素部に蓄積された信号電荷および注入したスミ
ア電荷を別々に転送電極により転送する垂直シフトレジ
スタと、 この垂直シフトレジスタにより転送されたスミア電荷を
排出するスミア電荷排出手段と、 前記垂直シフトレジスタにより、転送された信号電荷を
蓄積する蓄積部と、 この蓄積部に蓄積された信号電荷を転送する水平シフト
レジスタと、 この水平シフトレジスタにより転送された信号電荷に基
づいた信号を出力する出力部と を備えたことを特徴する固体撮像装置。 2、特許請求の範囲第1項記載の装置において、 過大な入射光により前記感光画素部に発生した過剰電荷
を排出する過剰電荷排出手段を設けたことを特徴とする
固体撮像装置。 3、特許請求の範囲第1項又は第2項記載の装置におい
て、 前記スミア電荷排出手段は、スミア電荷と同じキャリア
を含む排出部と、前記垂直シフトレジスタの転送電極か
らの電荷の前記排出部への排出を制御する制御ゲートと
を有することを特徴とする固体撮像装置。
[Claims] 1. A semiconductor substrate, a photosensitive pixel section arranged in a matrix on the semiconductor substrate and accumulating signal charges generated by incident light, and a vertical line adjacent to the photosensitive pixel section. a vertical shift register that is arranged in a shape and that separately transfers the signal charge accumulated in the photosensitive pixel portion and the injected smear charge by a transfer electrode; and a smear charge discharge means that discharges the smear charge transferred by the vertical shift register. an accumulation section that accumulates signal charges transferred by the vertical shift register; a horizontal shift register that transfers the signal charges accumulated in this accumulation section; A solid-state imaging device comprising: an output section that outputs a signal. 2. A solid-state imaging device according to claim 1, further comprising an excess charge discharge means for discharging excess charge generated in the photosensitive pixel portion due to excessive incident light. 3. The device according to claim 1 or 2, wherein the smear charge discharge means includes a discharge section containing the same carrier as the smear charge, and a discharge section for discharging charges from the transfer electrode of the vertical shift register. A solid-state imaging device characterized by having a control gate for controlling discharge to the solid-state imaging device.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8575532B2 (en) 2009-07-10 2013-11-05 Panasonic Corporation Solid-state imaging device and driving method of solid-state imaging device

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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