JPS639153A - Charge coupled element device and method for driving the same - Google Patents

Charge coupled element device and method for driving the same

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JPS639153A
JPS639153A JP61152877A JP15287786A JPS639153A JP S639153 A JPS639153 A JP S639153A JP 61152877 A JP61152877 A JP 61152877A JP 15287786 A JP15287786 A JP 15287786A JP S639153 A JPS639153 A JP S639153A
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JP
Japan
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shift register
horizontal shift
charge
transfer
horizontal
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Ikuo Akiyama
秋山 郁男
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NEC Corp
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Abstract

PURPOSE:To manufacture a charge coupling element device with excellent production yield and efficient distribution of signal charge from vertical shift register groups to horizontal shift Register by a method wherein the channel potential below a horizontal shift register isolation region is lowered than the channel potential below barrier electrodes of the horizontal shift registers. CONSTITUTION:Vertical shift registor groups 1-5 by charge coupling element, a transfer gate electrode 31 adjoining one end of the groups 1-5, the first and the second horizontal shift registers 11, 12 by two phase driving charge coupling element arranged rectangularly to the charge transfer direction of adjoining vertical shift register groups 1-5 and mutually adjoining through the intermediary of an isolation region 41 are provided. On the other hand, the charge transfer electrode 61-70 per two electrodes of the second horizontal shift registers 12 electrically independent from one another are covered with a part of isolation region 41 to form the charge transfer channels 71-73 coupling the active regions of horizontal shift registers 11, 12 with each other. Furthermore, the channel potential below the horizontal shift register isolation region 41 including the charge transfer channels 71-73 is lowered than the channel potential below electrodes 87 94 of the horizontal shift registers 11, 12.

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、複数の垂直シフトレジスタと2行の水平シフ
トレジスタとを有する電荷結合素子装置とその駆動方法
に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Field of Industrial Application) The present invention relates to a charge-coupled device device having a plurality of vertical shift registers and two rows of horizontal shift registers, and a method for driving the same.

(従来の技術) 近年、電荷結合素子(以後CODと記す)は、集積回路
技術の進歩を背景に、多方面にわたって研究開発がなさ
れ、固体撮像、アナログ遅延線、フィールドメモリ等に
応用されるようになった。
(Prior Art) In recent years, charge-coupled devices (hereinafter referred to as COD) have been researched and developed in a wide range of fields against the backdrop of advances in integrated circuit technology, and are being applied to solid-state imaging, analog delay lines, field memories, etc. Became.

特にccnを用いた固体撮像素子は、小型軽量、低消費
電力、高信頼性など多くの特徴があり、近年その開発が
盛んである。かかるCCD固体撮像素子の構造は様々で
ある力瓢最近の目立った傾向は、多画素化、高密度化に
適した構造のものが出現したことにある。たとえば、第
4図は本願発明と同一の発明者になる「電荷結合素子お
よびその駆動方法」(特願昭59−070433)に記
載の実施例であり、垂直シフトレジスタと水平シフトレ
ジスタとの接続部の平面図が示されている。
In particular, solid-state imaging devices using CCN have many features such as small size, light weight, low power consumption, and high reliability, and their development has been active in recent years. There are various structures of such CCD solid-state image sensing devices, but a recent trend that stands out is the emergence of structures suitable for increasing the number of pixels and increasing the density. For example, FIG. 4 is an embodiment described in "Charge-coupled device and method for driving the same" (Japanese Patent Application No. 59-070433), which is written by the same inventor as the present invention, and shows the connection between a vertical shift register and a horizontal shift register. A plan view of the section is shown.

この例では、水平シフトレジスタを2本並列に配置する
ことにより水平方向素子ピッチを緩和し、多画素化、高
密度化をはかつている。同図において、101〜105
け垂直シフトレジスタ群の電荷転送チャネル、111.
112は第1、第2の水平シフトレジスタの電荷転送チ
ャネル、121は垂直シフトレジスタ群の最終転送電極
、131゜141は第1、第2のトランスファゲート電
極、151〜】60は水平シフトレジスタを被う水平転
送電極、161〜163は第1、第2の水平シフトレジ
スタを結合する電荷転送チャネル、171〜188Fi
例えばイオン注入によって形成される電位障壁領域を示
す。第5図は第4図に示したCCD固体撮像素子の駆動
方法の一例を示す図であり、テレビジョン信号の水平ブ
ランキング期間中に各電極に印加される駆動パルスのタ
イミングが示されている。図において、φv4は垂直シ
フトレジスタ群の最終転送電極121に印加されるパル
ス、φτG3.φテG、はそれぞれ第1.第2のトラン
スファゲート電極131.141に印加されるパルス、
φ1.φむはそれぞれ水平転送電極151〜160に印
加されるパルスである。第6図は、第5図の各時刻にお
ける第4図の一点鎖MB−B’に沿っての素子内部の電
位分布を示す。ここで、第5図及び第6図を用いて、第
4図に示すCCD固体撮像素子の動作について説明する
。まず、時刻t、。においてパルスφI、φn、の水平
方向への電荷転送動作は停止し、水平ブランキング期間
となる。このときパルスφVaF!オン状態にあり、垂
直シフトレジスタ群101〜105を下方に転送されて
きた信号電荷は、垂直シフトレジスタ群の最終転送電極
121下に蓄積されている。つぎにR刻tIsでパルス
φマ、カオフ、パルスφ?G1 カオン状態に遷移する
と、前記信号電荷は第1のトランス7アゲート電極13
1下へと転送され、時刻”I2においてトランスファゲ
ート電極131下に蓄積される。時刻t、でパルスφ↑
Gl がオフ、水平シフトレジスタの一転送電極に印加
されるパルスφ菖、がオン状態となり、時刻t14とな
ると、前記信号電荷のうち、φ1に対応する垂直シフト
レジスタ101,103,105中でトランスファゲー
ト電極131下に蓄積されていた信号電荷191は、第
1の水平シフトレジスタ111のφ厘、に対応する水平
転送電極152,156゜160下へと転送・蓄積され
る。このとき、トランスファゲート電極131に印加さ
れるパルスφ?J はオフ状態であるにもかかわらず、
パルスφむがオフ状態でかつ電位障壁領域171が存在
するため、φむに対応する垂直シフトレジスタ102.
104からの信号電荷、たとえば192は、トランスフ
ァゲート電極131下に留まっている。つぎに時刻”l
it  tHでパルスφ!1mがオフ、パルスφ?G1
がオン状態になると、前記信号電荷191は、φ!Il
が印加されている水平転送電極から第2のトラ/スフア
ゲート電極141下へと転送・蓄積される。このとき、
前記信号電荷192はそのまま第1のトランスファゲー
ト電極131下に蓄積されている。つぎに時刻”IYl
 ”1Mでパルスφ!□がオフ、パルスφムカオン状態
トfxルと、前記信号電荷191は、第2のトランスフ
ァゲート電極141下から@2の水平シフトレジスタ1
12のφむに対応する水平転送電極154゜158下へ
と転送される。これと同時に、φH2に対応する垂直シ
フトレジスタ102.104からの前記信号電荷192
は、第1のトランスファゲート電極131下から第1の
水平シフトレジスタ111のφむに対応する水平転送電
極154゜158下へと転送される。このようにして垂
直シフトレジスタ群の2列毎の信号電荷が、2本の水平
シフトレジスタに振り分けられたことになる。
In this example, by arranging two horizontal shift registers in parallel, the horizontal element pitch is relaxed, increasing the number of pixels and increasing the density. In the same figure, 101 to 105
charge transfer channel of vertical shift register group, 111.
112 is the charge transfer channel of the first and second horizontal shift registers, 121 is the final transfer electrode of the vertical shift register group, 131°141 is the first and second transfer gate electrode, 151 to 60 are the horizontal shift registers. Covering horizontal transfer electrodes 161-163 are charge transfer channels coupling the first and second horizontal shift registers, 171-188Fi
For example, a potential barrier region formed by ion implantation is shown. FIG. 5 is a diagram showing an example of a driving method for the CCD solid-state image sensor shown in FIG. 4, and shows the timing of driving pulses applied to each electrode during the horizontal blanking period of a television signal. . In the figure, φv4 is a pulse applied to the final transfer electrode 121 of the vertical shift register group, φτG3 . φteG, respectively, are the first. a pulse applied to the second transfer gate electrode 131.141;
φ1. φ is a pulse applied to the horizontal transfer electrodes 151 to 160, respectively. FIG. 6 shows the potential distribution inside the element along the single-dot chain MB-B' in FIG. 4 at each time in FIG. 5. Here, the operation of the CCD solid-state image sensor shown in FIG. 4 will be explained using FIGS. 5 and 6. First, time t. At this point, the horizontal charge transfer operation of the pulses φI and φn is stopped, and a horizontal blanking period begins. At this time, the pulse φVaF! The signal charges that are in the on state and have been transferred downward through the vertical shift register groups 101 to 105 are accumulated under the final transfer electrode 121 of the vertical shift register group. Next, at R time tIs, pulse φma, kaoff, pulse φ? G1 When transitioning to the ion state, the signal charge is transferred to the agate electrode 13 of the first transformer 7.
1 and is accumulated under the transfer gate electrode 131 at time "I2. At time t, the pulse φ↑
Gl is off, and the pulse φ1 applied to one transfer electrode of the horizontal shift register is turned on, and at time t14, some of the signal charges are transferred in the vertical shift registers 101, 103, 105 corresponding to φ1. The signal charge 191 accumulated under the gate electrode 131 is transferred and accumulated under the horizontal transfer electrode 152, 156°160, corresponding to φ of the first horizontal shift register 111. At this time, the pulse φ? applied to the transfer gate electrode 131? Even though J is in the off state,
Since the pulse φ is in the off state and the potential barrier region 171 exists, the vertical shift register 102 .
The signal charge from 104, for example 192, remains under transfer gate electrode 131. Next time “l”
Pulse φ at it tH! 1m is off, pulse φ? G1
is turned on, the signal charge 191 becomes φ! Il
is transferred and accumulated from the horizontal transfer electrode to which the voltage is applied to below the second tiger/sphere gate electrode 141. At this time,
The signal charge 192 is directly accumulated under the first transfer gate electrode 131. Next time “IYl
``At 1M, the pulse φ!
It is transferred below horizontal transfer electrodes 154° and 158 corresponding to φ12. At the same time, the signal charge 192 from the vertical shift register 102, 104 corresponding to φH2
is transferred from below the first transfer gate electrode 131 to below the horizontal transfer electrode 154°158 corresponding to φ of the first horizontal shift register 111. In this way, the signal charges for every two columns of the vertical shift register group are distributed to the two horizontal shift registers.

この振り分けののち、時刻t1゜では、水平ブランキン
グ期間が終了し、パルスφ慣、φ8.が水平方向への電
荷転送動作を開始するため、各信号電荷は水平方向へと
転送される。
After this distribution, at time t1°, the horizontal blanking period ends, and the pulse φ8. starts a charge transfer operation in the horizontal direction, so each signal charge is transferred in the horizontal direction.

(発明が解決しようとする問題点) しかしながら上述したCOD固体撮像素子は再生画像に
不規則な縦じま妨害が発生しゃすい欠点を有している。
(Problems to be Solved by the Invention) However, the above-mentioned COD solid-state image pickup device has the drawback that irregular vertical stripes are likely to occur in reproduced images.

これは垂直シフトレジスタ群から水平シフトレジスタへ
の信号電荷の振り分けが転送効率よく行なわれないこと
に起因している。とりわけ、第4図のトランスファゲー
ト電極141へ印加されるパルスφ〒G、は該トランス
ファゲート電極141の左右端のみから供給されるため
に中央部付近では十分な電圧が印加されないことや、電
荷転送チャネル161〜163とこの転送チャネルを覆
う転送電極152,156.160とが自己整合で目合
わせできないことによって発生するこれら電荷転送チャ
ネル下のチャネル電位のバラツキが、信号電荷振り分は
時の転送効率劣化の大きな要因となっている。
This is due to the fact that signal charges are not transferred efficiently from the vertical shift register group to the horizontal shift registers. In particular, since the pulse φ〒G applied to the transfer gate electrode 141 in FIG. The dispersion of the channel potential under these charge transfer channels, which is caused by the inability of the channels 161 to 163 and the transfer electrodes 152, 156, and 160 covering the transfer channels to be self-aligned, reduces the transfer efficiency in signal charge distribution. This is a major cause of deterioration.

さらに、上述したCOD固体固体素像素子平シフトレジ
スタ部において異なる相の転送電極間がしばしばショー
トするために製造歩留まりが低下しやすい欠点を有して
いる。これはトランスファゲート電極141が一層目の
ポリシリコン層によって形成され、水平シフトレジスタ
の転送電極152.154,156,158,160が
二層目のポリシリコア層によって形成され、かつこれら
電極が互いに直交して配置されているためK、トランス
ファゲート電極141下に二層目のポリシリコン層がエ
ツチングされずに残りやすぐ、これが転送電極間がショ
ートする原因となっている。
Further, in the above-mentioned COD solid-state image element flat shift register section, the transfer electrodes of different phases are often short-circuited, resulting in a disadvantage that the manufacturing yield tends to decrease. In this case, the transfer gate electrode 141 is formed from the first polysilicon layer, and the transfer electrodes 152, 154, 156, 158, and 160 of the horizontal shift register are formed from the second polysilicon layer, and these electrodes are orthogonal to each other. Since the second polysilicon layer is not etched and remains under the transfer gate electrode 141, this causes a short circuit between the transfer electrodes.

本発明は上述した従来の欠点を除去したもので、その目
的とするところは垂直シフトレジスタ群から水平シフト
レジスタへの信号電荷の撮り分けが効率よく行なわれ、
かつ裂造歩留まりの良い電荷結合素子装置とその駆動方
法を提供することにある。
The present invention eliminates the above-mentioned conventional drawbacks, and its purpose is to efficiently separate signal charges from a group of vertical shift registers to a horizontal shift register;
Another object of the present invention is to provide a charge-coupled device device and a method for driving the same, which also has a high manufacturing yield.

(問題点を解決するための手段) 本願の第1の発明によれば、電荷結合素子による複数列
の垂直シフトレジスタ群と、該垂直シフトレジスタ群の
一端に隣接して配置されたトランスファゲート電極と、
該トランスファゲート電極に隣接し前記垂直シフトレジ
スタ群の電荷転送方向と直角方向に配置されかつ水平シ
フトレジスタ分離領域を介して互いに隣接して配置され
た2相枢動電荷結合素子による第1と第2の水平シフト
レジスタとを有し、前記第2の水平シフトレジスタの2
電極毎の電荷転送電極は他の電極とけ電気的に独立して
形成され、かつ該電荷転送電極は前記水平シフトレジス
タ分離領域の一部を被って前記第1と第2の水平シフト
レジスタの活性領域間を結合する電荷転送チャネルを形
成してなる電荷結合素子装置であって、前記電荷転送チ
ャネルを含む前記水平シフトレジスタ分離領域下のチャ
ネル電位を前記第1と第2の水平シフトレジスタのバリ
ヤ電極下のチャネル電位よりも低くならしめたことを特
徴とする電荷結合素子装置が得られる。
(Means for Solving the Problems) According to the first invention of the present application, there is provided a plurality of columns of vertical shift register groups using charge-coupled devices, and a transfer gate electrode arranged adjacent to one end of the vertical shift register group. and,
A first and a first two-phase pivoting charge-coupled device are arranged adjacent to the transfer gate electrode in a direction perpendicular to the charge transfer direction of the vertical shift register group and are arranged adjacent to each other with a horizontal shift register separation region interposed therebetween. 2 horizontal shift registers, and 2 horizontal shift registers of the second horizontal shift register.
A charge transfer electrode for each electrode is formed to be electrically independent from other electrodes, and the charge transfer electrode covers a part of the horizontal shift register isolation region to control the activation of the first and second horizontal shift registers. A charge-coupled device device comprising a charge transfer channel coupling between regions, wherein a channel potential under the horizontal shift register isolation region including the charge transfer channel is applied to a barrier between the first and second horizontal shift registers. A charge-coupled device device is obtained, which is characterized in that the channel potential is lower than the channel potential under the electrode.

また、本願の第2の発明によれば、電荷結合素子による
複数列の垂直シフトレジスタ群と、該垂直シフトレジス
タ群の一端に隣接して配置されたトランスファゲート電
極と、該トランスファゲート電極に隣接し前記垂直シフ
トレジスタ群の電荷転送方向と直角方向に配置されかつ
水平シフトレジスタ分離領域を介して互いに隣接して配
置された2相枢動電荷結合素子による第1と第2の水平
シフトレジスタとを有し、前記第2の水平シフトレジス
タの2電極毎の電荷転送電極は他の電極とは電気的に独
立して形成され、かつ該電荷転送電極は前記水平シフト
レジスタ分離領域の一部を被って前記第1と第2の水平
シフトレジスタの活性領域間を結合する電荷転送チャネ
ルを形成し、該電荷転送チャネルを含む前記水平シフト
レジスタ分離領域下のチャネル電位は前記第1と第2の
水平シフトレジスタのバリヤ電極下のチャネル電位より
も低い電荷結合素子装置の駆動方法であって、前記垂直
シフトレジスタ群から前記第1の水平シフトレジスタへ
信号電荷を読み出すに際しては、前記トランスファゲー
ト電極直下に信号電荷を蓄積したのち該トランスファゲ
ート電極に印加される電圧をオフ状態とするとともに前
記第一の水平シフトレジスタを被う一転送電極をオン状
態として該水平シフトレジスタへ信号電荷を転送蓄積し
、前記第1の水平シフトレジスタから前記第2の水平シ
フトレジスタへ信号電荷を転送するに際しては、前記第
一の水平シフトレジスタの信号電荷を蓄積している一転
送電極をオフ状態とするとともに前記第2の水平シフト
レジスタの2電極毎の前記電荷転送電極をオン状態とし
て該第2の水平シフトレジスタへ信号電荷を転送蓄積し
、かかるのち前記第1と第セの水平シフトレジスタへ撮
り分けられた信号電荷を同一の2相駆動パルスにより水
平方向く平行して同時に読み出すことを特徴とする電荷
結合素子装置の駆動方法が得られる。
Further, according to the second invention of the present application, there is provided a plurality of vertical shift register groups formed of charge-coupled devices, a transfer gate electrode disposed adjacent to one end of the vertical shift register group, and a transfer gate electrode adjacent to the transfer gate electrode. and first and second horizontal shift registers formed of two-phase pivoting charge-coupled devices arranged in a direction perpendicular to the charge transfer direction of the vertical shift register group and arranged adjacent to each other via a horizontal shift register separation region. The charge transfer electrodes for every two electrodes of the second horizontal shift register are formed electrically independent of other electrodes, and the charge transfer electrodes cover a part of the horizontal shift register isolation region. a charge transfer channel coupling between active regions of the first and second horizontal shift registers is formed, and a channel potential under the horizontal shift register isolation region including the charge transfer channel is equal to that of the first and second horizontal shift registers. A method for driving a charge-coupled device device whose channel potential is lower than a channel potential under a barrier electrode of a horizontal shift register, wherein when reading signal charges from the vertical shift register group to the first horizontal shift register, After accumulating signal charges, the voltage applied to the transfer gate electrode is turned off and one transfer electrode covering the first horizontal shift register is turned on to transfer and accumulate signal charges to the horizontal shift register. , when transferring signal charges from the first horizontal shift register to the second horizontal shift register, one transfer electrode storing signal charges of the first horizontal shift register is turned off, and the The charge transfer electrodes of every two electrodes of the second horizontal shift register are turned on to transfer and accumulate signal charges to the second horizontal shift register, and then the signal charges are transferred to the first and second horizontal shift registers. According to the present invention, there is provided a method for driving a charge-coupled device device, which is characterized in that the signal charges are simultaneously read out in parallel in the horizontal direction using the same two-phase drive pulse.

(作用) 電荷転送チャネルを被った第2の水平シフトレジスタの
2電極毎の電荷転送電極には、該電荷転送電極の近傍に
配置されたアルミ配線より均一の転送パルスが供給され
、かつこれら電荷転送チャネルは前記電荷転送電極によ
って自己整合的に形成されるため、第1の水平シフトレ
ジスタから第2の水平シフトレジスタへの信号電荷の転
送は効率良く行なわれる。すなわちCOD固体撮像素子
においては再生画像に不規則な縦じま妨害が発生するこ
とはない。さらに前記電荷転送電極は他の転送電極と平
行に配置されているため、電極間のショートによって製
造歩留まりが低下することもない。
(Function) Uniform transfer pulses are supplied to every two charge transfer electrodes of the second horizontal shift register covering the charge transfer channel from aluminum wiring arranged near the charge transfer electrodes, and these charges are Since the transfer channel is formed in a self-aligned manner by the charge transfer electrodes, signal charges are efficiently transferred from the first horizontal shift register to the second horizontal shift register. In other words, in the COD solid-state image sensor, irregular vertical stripes do not occur in the reproduced image. Furthermore, since the charge transfer electrodes are arranged in parallel with other transfer electrodes, the manufacturing yield will not be reduced due to short circuits between the electrodes.

(実施例) 以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する
。@1図は本発明をCOD固体撮像素子に適用した実施
例であり、垂直シフトレジスタ群と2行の水平シフトレ
ジスタとの接続部の平面図が示されている。同図におい
て、1〜5は垂直シフトレジスタ群の電荷転送チャネル
、11.12は第1と@2の水平シフトレジスタの電荷
転送チャネル、21は1層目のポリシリコン層によって
形成された垂直シフトレジスタ群の最終転送電極、31
は1層目と2層目のポリシリコン層によって形成された
トランスファゲート電極、41け例えばイオン注入によ
って形成された水平シフトレジスタ分離領域、51〜5
3は1層目のポリシリコン層によって形成された第2の
水平シフトレジスタの2逼極1ηの電荷転送電極、61
〜70は2層目と3層目のポリシリコン層によって形成
された水平シフトレジスタの水平転送電極、71〜73
は電荷転送電極51〜53下に自己整合で形成され第1
と第2の水平シフトレジスタ11と12を結合する電荷
転送チャネル、81〜94Viイオン注入によって形成
された電位障壁領域を示す。第2図は本願の第2の発明
により第1図のCCD固体撮像素子を駆動する方法を示
す図であり、テレビジョン信号の水平ブランキング期間
中に各電極に印加される駆動パルスのタイミングが示さ
れている。図において、φv4は垂直シフトレジスタ群
の最終転送電極21に印加されるパルス、φ〒Gはトラ
ンスファゲート電極31に印加されるパルス、φ慣、φ
むはそれぞれ水平転送電極61〜70に印加されるパル
ス、φH1′は電荷転送電極51〜53に印加されるパ
ルスである。第3図は、第2図の各時刻における第1図
の一点鎖線A−ム′に沿っての素子内部の電位分布を示
す。ここで第2図及び第3図を参照して、第1図に示す
本発明によるCCD固体撮像素子の動作を説明する。ま
ず時刻む■においてパルスφ帽、φF11′+ φH2
の水平方向への電荷転送動作は停止し、水平ブランキン
グ期間に入る。このときパルスφV、はオン状態にあり
、垂直シフトレジスタ群1〜5を下方に転送されてきた
信号電荷は、垂直シフトレジスタ群の最終転送電極21
下に蓄積されている。つぎに時刻t。
(Example) Hereinafter, an example of the present invention will be described with reference to the drawings. Figure 1 shows an embodiment in which the present invention is applied to a COD solid-state image sensor, and shows a plan view of a connecting portion between a vertical shift register group and two rows of horizontal shift registers. In the figure, 1 to 5 are charge transfer channels of the vertical shift register group, 11.12 are charge transfer channels of the first and @2 horizontal shift registers, and 21 is a vertical shift channel formed by the first polysilicon layer. Final transfer electrode of register group, 31
are transfer gate electrodes formed by the first and second polysilicon layers; 41 are horizontal shift register isolation regions formed by ion implantation; 51 to 5;
3 is a charge transfer electrode of 2+1η of the second horizontal shift register formed by the first polysilicon layer, 61
~70 are horizontal transfer electrodes of the horizontal shift register formed by the second and third polysilicon layers, 71~73
is formed under the charge transfer electrodes 51 to 53 in a self-aligned manner.
and a charge transfer channel coupling the second horizontal shift registers 11 and 12, a potential barrier region formed by 81-94Vi ion implantation. FIG. 2 is a diagram showing a method of driving the CCD solid-state image sensor of FIG. 1 according to the second invention of the present application, in which the timing of the driving pulses applied to each electrode during the horizontal blanking period of the television signal is It is shown. In the figure, φv4 is the pulse applied to the final transfer electrode 21 of the vertical shift register group, φ〒G is the pulse applied to the transfer gate electrode 31, φ
φH1' is a pulse applied to the horizontal transfer electrodes 61-70, and φH1' is a pulse applied to the charge transfer electrodes 51-53, respectively. FIG. 3 shows the potential distribution inside the element along the dashed line A--M' in FIG. 1 at each time in FIG. 2. The operation of the CCD solid-state imaging device according to the present invention shown in FIG. 1 will now be described with reference to FIGS. 2 and 3. First, at time ■, the pulse φ cap, φF11'+ φH2
The horizontal charge transfer operation is stopped and a horizontal blanking period begins. At this time, the pulse φV is in the on state, and the signal charge transferred downward through the vertical shift register groups 1 to 5 is transferred to the final transfer electrode 2 of the vertical shift register group.
is stored below. Next, time t.

でパルスφv4がオン、パルスφ〒o カオン状態に遷
移すると、前記信号電荷はトランスファゲート電極31
下へと転送され、時刻t、においてこのトランスファゲ
ート電極31下に蓄積される。時刻tsでパルスφ〒G
がオフ、水平シフトレジスタの一転送電極に印加される
パルスφガがオン状態となり、時刻c4になると、前記
信号電荷のうち、φH1に対応する垂直シフトレジスタ
1.3.5中でトランスファゲート電極31下に蓄積さ
れていた信号電荷96け、W、1の水平シフトレジスタ
11のφ町に対応する水平転送電極62. 66、 7
0下へと転送・蓄積される。このとき、トランスファゲ
ート電極31に印加されるパルスφTGはオフ状態であ
るにもかかわらず、パルスφ幻がオフ状態でかつ電位障
壁領域81が存在するため、φ幻に対応する垂直シフト
レジスタ2.4からの信号電荷、たとえば97は、トラ
ンスファゲート電極31下に留まっている。もちろん、
かかる時刻t4において、パルスφm2を第2図の95
に示すごとくオン状態として、信号電荷97を第1の水
平シフトレジスタ11のφH7に対応する水平転送電極
64.68下へ転送・蓄積しても、以後の動作に全く支
障を来たさない。つぎに時刻1..1.でパルスφ慣カ
オフ、パルスφ、 t カオン状態になると、前記信号
電荷96は電荷転送チャネル71.72゜73を通って
第2の水平シフトレジスタ12の電荷転送電極51,5
2.53下へと転送・蓄積される。このとき、前記信号
電荷97けそのままトランスファゲート’lc1M31
下に蓄積されている。
When the pulse φv4 is turned on and the pulse φ〒o transitions to the on state, the signal charge is transferred to the transfer gate electrode 31.
It is transferred downward and accumulated under this transfer gate electrode 31 at time t. At time ts, pulse φ〒G
is off, the pulse φg applied to one transfer electrode of the horizontal shift register turns on, and at time c4, the transfer gate electrode in the vertical shift register 1.3.5 corresponding to φH1 among the signal charges 96 signal charges accumulated under the horizontal transfer electrode 62. 66, 7
Transferred and stored below 0. At this time, although the pulse φTG applied to the transfer gate electrode 31 is in the off state, the pulse φ phantom is in the OFF state and the potential barrier region 81 exists, so that the vertical shift register 2.0 corresponding to the φ phantom. The signal charge from 4, for example 97, remains below the transfer gate electrode 31. of course,
At the time t4, the pulse φm2 is changed to 95 in FIG.
Even if the signal charges 97 are transferred and stored under the horizontal transfer electrodes 64 and 68 corresponding to φH7 of the first horizontal shift register 11 in the on state as shown in FIG. 1, there will be no problem in the subsequent operation. Next, time 1. .. 1. When the pulse φ is turned off and the pulse φ, t is turned on, the signal charge 96 passes through the charge transfer channel 71.72° 73 to the charge transfer electrodes 51 and 5 of the second horizontal shift register 12.
2.53 Transferred and accumulated below. At this time, the signal charge 97 remains as it is at the transfer gate 'lc1M31.
is stored below.

なお、かかる時刻も、においてパルスφHI′の恨幅は
他の時刻あるいは他のパルスの振・ばよりも大きくても
よい。これにより信号電荷の転送はより一層効率良く行
なわれる。つぎに時刻”tl  tlでパルスφH1′
がオフ、パルスφムカオン状態となると、前記信号電荷
96は第2の水平シフトレジスタ12のφむに対応する
水平転送電極64.68下へと転送される。これと同時
に、前記信号電荷97はトランスファゲート′Ia極3
1下から第1の水平シフトレジスタ11のφI(2に対
応する水平転送電極64.68下へと転送される。上述
した動作により、垂直シフトレジスタ群の2列毎の信号
電荷は2行の水平シフトレジスタへ交互に振り分けられ
る。かかる振り分は動作ののち、時刻t、では、水平ブ
ランキング期間が終了し、パルスφill+φ餞、′、
φ幻が水平方向への電荷転送動作を開始するため、各信
号電荷は水平方向へと転送される。
Incidentally, at this time, the width of the pulse φHI' may be larger than that at other times or other pulse amplitudes. Thereby, signal charges are transferred even more efficiently. Next, at time "tl tl" pulse φH1'
When the signal charge 96 is turned off and the pulse φ is turned on, the signal charge 96 is transferred to the bottom of the horizontal transfer electrode 64, 68 corresponding to φ of the second horizontal shift register 12. At the same time, the signal charge 97 is transferred to the transfer gate 'Ia pole 3
1 below to the horizontal transfer electrodes 64 and 68 corresponding to φI(2) of the first horizontal shift register 11. Through the above-described operation, the signal charges in every second column of the vertical shift register group are transferred to the bottom of the horizontal transfer electrodes 64 and 68 corresponding to After the operation, the horizontal blanking period ends at time t, and the pulses φill+φ餞,′,
Since the φ phantom starts a charge transfer operation in the horizontal direction, each signal charge is transferred in the horizontal direction.

このとき、電荷転送チャネル71〜73を含む水平シフ
トレジスタ分離領域41のチャネル電位は、水平シフト
レジスタ11.12のバリヤ電極下の電位障壁領域87
〜94のチャネル電位よりも常に低いため、水平シフト
レジスタ11.12を転送される信号電荷が混ざり合う
ことはない。
At this time, the channel potential of the horizontal shift register isolation region 41 including the charge transfer channels 71 to 73 is equal to the potential barrier region 87 under the barrier electrode of the horizontal shift register 11.12.
Since it is always lower than the channel potential of ~94, the signal charges transferred through the horizontal shift registers 11 and 12 do not mix.

(発明の効果) 以上述べたように、本願発明による1!荷積合素子装置
およびその駆動方法によれば、多画素化。
(Effects of the Invention) As stated above, the present invention provides 1! According to the loading combining element device and its driving method, the number of pixels can be increased.

高密度化に適した構造の電荷結合素子装置を製造歩留ま
り良く得ることができるとともに、信号電荷の転送効率
不良に起因する縦じま妨害などの発生を防ぐことができ
る。なお、本発明の実施例ではCCD固体撮像素子に限
定して説明したが、本発明はCCDアナログ遅延線、C
CDフィールドメモリ等にも応用可能である。
A charge-coupled device device having a structure suitable for high density can be obtained with a high manufacturing yield, and the occurrence of vertical stripe disturbances due to poor signal charge transfer efficiency can be prevented. In addition, although the embodiments of the present invention have been explained limited to CCD solid-state image sensors, the present invention also applies to CCD analog delay lines, CCD solid-state image sensors, etc.
It can also be applied to CD field memory, etc.

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

第1図は本願の第1の発明による電荷結合素子装置の一
実施例であるCCD固体撮像素子の垂直シフトレジスタ
群と水平シフトレジスタの接続部の平面図、第2図は本
願の第2の発明により第1図実施例を駆動するのに用い
る駆動パルスのタイミング図、第3図は第1図の一点鎖
線A −A/に沿っての素子内部の電位分布と信号電荷
の流れを示す図、第4図は従来の電荷結合素子の一例で
あるCCD固体撮像素子の垂直シフトレジスタ群と水平
シフトレジスタの接続部の平面図、第5図は第4図のC
CD固体撮像素子を駆動するのに用いる駆動パルスのタ
イミング図、第6図は第4図の一点鎖線B−B/に沿っ
ての素子内部の電位分布と信号電荷の流れを示す図であ
る。 図において、1〜5,101〜105は垂直シフトレジ
スタ、tt*  12t  111.112は水平シフ
トレジスタ、21,121は垂直シフトレジスタ群の最
終転送電極、319 131.141はトランスファゲ
ート電極、41け水平シフトレジスタ分離領域、51〜
53は水平シフトレジスタ12の電荷転送電極、61〜
70,151〜160は水平転送電極、71〜73.1
61〜163は水平シフトレジスタ間を結合する電荷転
送チャネル、81〜94,171〜188は電位障壁領
域である。 代理人−弁理士  本 庄 伸 介 1 、s     lシフトレジスタ     41 
   永乎シフヒレジスク分11頗域I+、12   
 水手シフトレブス7   51〜53  電拍オ云し
τ本b21      #JL:i#+tff楊   
s+ 〜7o  り14’耘tfJ&31      
 トランスファゲート電極1t    71〜73  
ttff良を千イ半lし81〜94  f(iLP’i
り0月X2j; 1図 第3図 101〜105  セ直シフトレブス7    151
〜160  水千払区を掻II+ 、  112  水
手シフトレジ″スフ     161〜+63  (葡
転t+イ享Iし121     48最終9?−d、’
+襲二4シ跨   171〜+aa  fイaliぎ傾
多fく131、+41    トランスフププート電極
第4図 第6図
FIG. 1 is a plan view of a connecting portion between a vertical shift register group and a horizontal shift register of a CCD solid-state image sensor, which is an embodiment of a charge-coupled device device according to the first invention of the present application, and FIG. FIG. 3 is a diagram showing the potential distribution inside the device and the flow of signal charges along the dashed line A-A/ in FIG. 1. , FIG. 4 is a plan view of a connection section between a vertical shift register group and a horizontal shift register of a CCD solid-state image sensor, which is an example of a conventional charge-coupled device, and FIG.
FIG. 6 is a timing chart of drive pulses used to drive the CD solid-state image pickup device, and is a diagram showing the potential distribution inside the device and the flow of signal charges along the dashed line BB/ in FIG. 4. In the figure, 1 to 5, 101 to 105 are vertical shift registers, tt*12t 111.112 are horizontal shift registers, 21 and 121 are final transfer electrodes of the vertical shift register group, 319 131.141 are transfer gate electrodes, and 41 Horizontal shift register separation area, 51~
53 is a charge transfer electrode of the horizontal shift register 12, 61-
70, 151-160 are horizontal transfer electrodes, 71-73.1
61 to 163 are charge transfer channels that connect horizontal shift registers, and 81 to 94 and 171 to 188 are potential barrier regions. Agent - Patent attorney Shinsuke Honjo 1, SL shift register 41
Eiyu Shifuhiresuku minute 11 chest area I+, 12
Mizute shift revs 7 51-53 Denpai Oyunshi τ book b21 #JL:i#+tff Yang
s+ ~7o ri14'耘tfJ&31
Transfer gate electrode 1t 71-73
ttff good 1,000 and a half l and 81~94 f (iLP'i
ri0 month
~160 Mizusenpay Ward wo Kaki II+, 112 Mizute Shift Register'' Sufu 161~+63 (葡turnt+IKyoIshi121 48 Final 9?-d,'
+ 2 4 steps 171 ~ + aa f 131, + 41 transfer electrode Fig. 4

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)電荷結合素子による複数列の垂直シフトレジスタ
群と、該垂直シフトレジスタ群の一端に隣接して配置さ
れたトランスファゲート電極と、該トランスファゲート
電極に隣接し前記垂直シフトレジスタ群の電荷転送方向
と直角方向に配置されかつ水平シフトレジスタ分離領域
を介して互いに隣接して配置された2相駆動電荷結合素
子による第1と第2の水平シフトレジスタとを有し、前
記第2の水平シフトレジスタの2電極毎の電荷転送電極
は池の電極とは電気的に独立して形成され、かつ該電荷
転送電極は前記水平シフトレジスタ分離領域の一部を被
つて前記第1と第2の水平シフトレジスタの活性領域間
を結合する電荷転送チャネルを形成してなる電荷結合素
子装置において、前記電荷転送チャネルを含む前記水平
シフトレジスタ分離領域下のチャネル電位を前記第1と
第2の水平シフトレジスタのバリヤ電極下のチャネル電
位よりも低くならしめたことを特徴とする電荷結合素子
装置。
(1) A plurality of columns of vertical shift register groups using charge-coupled devices, a transfer gate electrode arranged adjacent to one end of the vertical shift register group, and charge transfer of the vertical shift register group adjacent to the transfer gate electrode. first and second horizontal shift registers formed by two-phase drive charge-coupled devices disposed perpendicularly to the direction and adjacent to each other via a horizontal shift register isolation region; A charge transfer electrode for every two electrodes of the register is formed electrically independent of the electrode of the electrode, and the charge transfer electrode covers a part of the horizontal shift register separation area and is connected to the first and second horizontal shift registers. In a charge-coupled device device formed with a charge transfer channel coupling between active regions of shift registers, a channel potential under the horizontal shift register isolation region including the charge transfer channel is applied to the first and second horizontal shift registers. A charge-coupled device device characterized in that the channel potential is lower than the channel potential under the barrier electrode of the device.
(2)電荷結合素子による複数列の垂直シフトレジスタ
群と、該垂直シフトレジスタ群の一端に隣接して配置さ
れたトランスファゲート電極と、該トランスファゲート
電極に隣接し前記垂直シフトレジスタ群の電荷転送方向
と直角方向に配置されかつ水平シフトレジスタ分離領域
を介して互いに隣接して配置された2相枢動電荷結合素
子による第1と第2の水平シフトレジスタとを有し、前
記第2の水平シフトレジスタの2電極毎の電荷転送電極
は他の電極とは電気的に独立して形成され、かつ該電荷
転送電極は前記水平シフトレジスタ分離領域の一部を被
つて前記第1と第2の水平シフトレジスタの活性領域間
を結合する電荷転送チャネルを形成し、該電荷転送チャ
ネルを含む前記水平シフトレジスタ分離領域下のチャネ
ル電位は前記第1と第2の水平シフトレジスタのパリヤ
電極下のチャネル電位よりも低い電荷結合素子装置の駆
動方法において、前記垂直シフトレジスタ群から前記第
1の水平シフトレジスタへ信号電荷を読み出すに際して
は、前記トランスファゲート電極直下に信号電荷を蓄積
したのち該トランスファゲート電極に印加される電圧を
オフ状態とするとともに前記第一の水平シフトレジスタ
を被う一転送電極をオン状態として該水平シフトレジス
タへ信号電荷を転送蓄積し、前記第1の水平シフトレジ
スタから前記第2の水平シフトレジスタへ信号電荷を転
送するに際しては、前記第一の水平シフトレジスタの信
号電荷を蓄積している一転送電極をオフ状態とするとと
もに前記第2の水平シフトレジスタの2電極毎の前記電
荷転送電極をオン状態として該第2の水平シフトレジス
タへ信号電荷を転送蓄積し、かかるのち前記第1と第2
の水平シフトレジスタへ振り分けられた信号電荷を同一
の2相駆動パルスにより水平方向に平行して同時に読み
出すことを特徴とする電荷結合素子装置の駆動方法。
(2) A plurality of columns of vertical shift register groups using charge-coupled devices, a transfer gate electrode disposed adjacent to one end of the vertical shift register group, and charge transfer of the vertical shift register group adjacent to the transfer gate electrode. first and second horizontal shift registers formed by two-phase pivoting charge-coupled devices disposed perpendicular to the direction and adjacent to each other via a horizontal shift register isolation region; A charge transfer electrode for every two electrodes of the shift register is formed electrically independent of the other electrodes, and the charge transfer electrode covers a part of the horizontal shift register separation area and connects the first and second electrodes. A charge transfer channel is formed that connects active regions of the horizontal shift register, and the channel potential under the horizontal shift register isolation region including the charge transfer channel is equal to the channel potential under the pariah electrode of the first and second horizontal shift registers. In the method for driving a charge-coupled device device whose potential is lower than the potential, when reading signal charges from the vertical shift register group to the first horizontal shift register, the signal charges are accumulated directly under the transfer gate electrode, and then the signal charges are stored directly under the transfer gate electrode. The voltage applied to the first horizontal shift register is turned off, and one transfer electrode covering the first horizontal shift register is turned on to transfer and accumulate signal charges to the horizontal shift register. When transferring signal charges to the second horizontal shift register, one transfer electrode that stores signal charges in the first horizontal shift register is turned off, and the transfer electrodes of every two electrodes of the second horizontal shift register are turned off. The charge transfer electrode is turned on to transfer and accumulate signal charges to the second horizontal shift register, and then the first and second horizontal shift registers are
A method for driving a charge-coupled device device, characterized in that signal charges distributed to horizontal shift registers are simultaneously read out in parallel in the horizontal direction using the same two-phase drive pulse.
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