KR100365251B1 - 고체촬상소자의구동방법 - Google Patents

고체촬상소자의구동방법 Download PDF

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산요 덴키 가부시키가이샤
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Abstract

고체 찰상 소자의 전송 채널의 정보 전하의 축적 능력과 전송 능력과의 차를 없앤다.
정보 전하의 축적 기간에는 기판 클럭 Φb를 하강한 상태에서 수직 클릭 Φv를 상승하고, 전송 채널과 기판(드레인)과의 사이에 소정의 높이의 전위 장벽을 형성한다. 축적 기간의 종료 시점에서 기판 클럭 Φb를 일시적으로 상승시킴으로써, 전송 채널과 기판 사이의 전위 장벽을 조금만 낮게 하여 전송 채널의 전하의 축적량을 제한한 후에, 수직 클럭 Φv에 의해 전송을 개시한다.

Description

고체 촬상 소자의 구동 방법
본 발명은 반도체 기판의 표면의 채널 영역을 따라서 정보 전하를 전송하는 고체 촬상 소자의 구동 방법에 관한 것이다.
고체 촬상 소자를 이용한 촬상 장치에 있어서는, 고체 촬상 소자의 노광 상태를 최적으로 유지하도록 노광 제어 수단이 설치된다. 이 노광 제어 수단으로서는 고체 촬상 소자에 입사하는 광량을 피사체의 휘도에 따라 제어하는 기계적인 조리개 기구나, 고체 촬상 소자의 전하의 축적 시간을 피사체의 휘도에 따라 제어하는 소위 전자 셔터 등이 알려져 있다. 또한, 고체 촬상 소자에서는 행렬 배치된 복수의 수광 화소에서 부분적으로 정보 전하가 오버플로우했을 때, 넘친 과잉의 정보 전하가 주변 부분의 수광 화소에 혼입하는 것을 방지하기 위해 각 수광 화소에 인접하여 오버플로우 드레인이 설치된다.
도 5는 프레임 전송 방식의 CCD 고체 촬상 소자를 이용한 촬상 장치의 구성을 도시하는 블럭도이고, 도 6은 그의 동작을 설명하는 타이밍도이다.
CCD 고체 촬상 소자(1)은 수광부(1i), 측적부(1s), 수평 전송부(1h) 및 출력부(1d)로 구성되어 있다. 수광부(1i)는 서로 평행하게 배열되는 수직 방향으로 연속하는 복수의 시프트 레지스터로 이루어지고, 이들 시프트 레지스터의 각 비트가 복수의 수광 화소를 형성하며, 각 수광 화소에 피사체 영상에 대응하여 발생하는 정보 전하를 축적한다. 축적부(1s)는 수광부(1i)의 각 시프트 레지스터에 연속하는복수의 시프트 레지스터로 이루어지고, 각 시프트 레지스터의 비트수가 수광부(1i)의 시프트 레지스터의 비트수에 맞춰 설정되며, 수광부(1i)로부터 전송되는 1 화면분의 정보 전하를 일시적으로 축적한다. 수평 전송부(1h)는 축적부(1s)의 복수의 시프트 레지스터의 각 출력이 각각 각 비트에 접속되는 단일의 시프트 레지스터로 이루어지고, 축적부(1s)에 축적되는 1 화면분의 정보 전하를 1행 단위로 수취하여 순차 출력한다. 그리고, 출력부(1d)는 전기적으로 독립한 용량 및 그의 용량의 전위 변화를 취출하는 앰프로 이루어지고, 수평 전송부(1h)로부터 출력되는 정보 전하를 1 화면 단위의 용량으로 받아 전압치로 변환하고 화상 신호 Y0(t)로서 출력한다.
클럭 발생 회로(2)는 수직 클럭 발생부(2v), 축적 클럭 발생부(2s), 수평 클럭 발생부(2h), 및 기판 클럭 발생부(2b)로 구성된다. 수직 클럭 발생부(2v)는 수직 동기 신호 VD에 동기하고, 수직 주사의 블랭킹 기간내에 수광부(1i)의 정보 전하를 재빨리 축적부(1s)로 전송하는 수직 클럭 Φv을 수광부(1i)로 공급한다. 축적 클럭 발생부(2s)는 수직 클럭 Φv에 의해 전송되는 정보 전하를 축적부(1s)로 받아 들임과 동시에, 받아 들인 1 화면분의 정보 전하를 수평 동기 신호 HD에 동기하여 수평 주사의 블랭킹 기간내에 1행씩 수평 전송부(1h)로 전송하는 축적 클럭 Φh를 축적부(1s)로 공급한다. 수평 클럭 발생부(2h)는 수평 동기 신호 HD에 동기하여 축적 클럭 Φh에 응답하여 1행마다 받아들이는 정보 전하를 순차 출력부(1d)측으로 전송하는 수평 클럭 Φh을 수평 전송부(1h)로 공급한다. 또한, 수평 클럭 발생부(2h)에서는 수평 클럭 Φh에 동기하여 출력부(1d)의 용량의 정보 전하를 배출하는 리세트 클럭 Φr이 생성되어, 출력부(1d)에 공급된다. 그리고, 기판 클럭 발생부(2b)는 수직 주사 기간의 도중에 소정의 기간 상승되는 기판 클릭 Φb을 CCD 고체 촬상 소자(1)의 수광부(1i)에서 오버플로우한 전하를 흡수하는 드레인 영역에 공급한다. 이 기판 클럭 Φb는 수광부(1i)에 축적되는 정보 전하를 배출하기 위한 것이고, 기판 클럭 Φb에 의한 정보 전하의 배출 동작이 완료하고나서 수직 클럭 Φv에 의한 정보 전하의 전송 동작이 개시되기까지의 기간 L이 정보 전하의 축적 시간이 된다. 이 기판 클럭 Φb의 타이밍의 변경에 의해 정보 전하의 축적 기간, 즉, 셔터 속도의 제어가 가능하게 된다.
타이밍 제어 회로(3)은 수직 동기 신호 VD 및 수평 동기 신호 HD에 근거하여 수직 주사에 동기한 수직 타이밍 신호 VT, 수직 주사 및 수평 주사에 동기한 축적 타이밍 신호 ST 및 수평 주사에 동기한 수평 타이밍 신호 HT를 생성하여, 클럭 발생 회로(2)의 각부(2v, 2s, 2h)에 공급한다. 또한, 후술하는 디지탈 신호 처리 회로(6)으로부터 공급되는 노광 정보에 근거하여 배출 타이밍 신호 BT를 생성하여, 클럭 발생 회로(2)의 기판 클럭 발생부(2b)에 공급한다. 이 배출 타이밍 신호 BT는 디지탈 신호 처리 회로(6)으로부터 공급되는 노광 정보가 CCD 고체 촬상 소자(1)가 과잉 노광인 것을 표시하는 경우에는 타이밍을 지연시켜 정보 전하의 축적 시간 L을 짧게 하고, 역으로 노광 부족인 것을 표시하는 경우에는 타이밍을 빨리 하여 정보 전하의 축적 시간을 길게 하도록 생성된다. 이에 의해, CCD 고체 촬상 소자(1)의 노광 상태가 항상 적정하게 되도록 피드백 제어가 행해진다.
아날로그 신호 처리 회로(4)는 CCD 고체 촬상 소자(1)로부터 출력되는 화상신호 Y0(t)를 받아들여 샘플 홀드, AGC(자동 이득 제어) 등의 처리를 실시하여, 소정의 포맷에 따른 화상 신호 Y1(t)로서 출력한다. 예를 들어, 샘플 홀드 처리에서는 기준 레벨과 신호 레벨이 일정의 주기로 교대로 반복되는 화상 신호 Y0(t)로부터 각 레벨의 차만이 취출되고, AGC 처리에서는 화상 신호 Y1(t)의 1 화면내의 평균 레벨을 적정한 범위에 들어가도록 화상 신호 Y0(t)에 대한 이득이 조정된다. A/D 변환 회로(5)는 아날로그 신호 처리 회로(4)로부터 출력되는 화상 신호 Y1(t)를 CCD 고체 촬상 소자(1)의 출력 동작에 동기하여 디지탈 데이타로 변환하여, CCD 고체 촬상 소자(1)의 각 수광 화소에 대응한 화상 데이타 D1(n)을 생성한다. 그리고, 디지탈 신호 처리 회로(6)은 화상 데이타 D1(n)을 받아들여 윤곽 보정이나 노광 정보를 생성하고, 컬러 촬상의 경우에는 색 밸런스의 제어나 필터링 등의 처리를 실시하여, 새로군 화상 데이타 D2(n)으로서 출력한다. 이 화상 데이타 D2(n)은 D/A 변환 회로에 의해 아날로그값으로 변환되어 표시 장치에 전송되든가 또는 그대로 기록 매체에 기록된다.
도 7은 수광 화소에서 오버플로우한 과잉의 정보 전하를 기판측에 흡수시키는 종형 오버플로우 드레인 구조의 CCD 고체 촬상 소자(1)의 수광부(1i)의 단면도이고, 도 8은 이 X-X 선상의 전위의 변화를 도시한 프로파일도이다.
N형의 반도체 기판(11)의 표면 영역에 P형의 확산 영역(P-웰 영역, 12)이 형성되고, 이 P-웰 영역(12)의 표면에는 채널 영역으로 되는 N형의 확산층(매립층, 13)이 형성된다. 이 매립층(13)에 대해서는 P-웰 영역(12)의 표면에서 분리 영역에 의해 구획되어 한 방향으로 뻗어 있다. 그리고, 절연막(14)를 통해 제1층의 게이트전극(15)이 일정 간격으로 배치되고, 또한 제1층의 게이트 전극(15)의 간극을 덮도록 하여 제2 층의 게이트 전극(16)이 배치된다. 각 게이트 전극(15, 16)에는 예를 들어 서로의 위상차가 90° 로 되는 4상의 수직 클럭 Φv이 인가되고, N형의 도전형을 나타내는 반도체 기판(11)에는 기판 클럭 Φb이 인가된다. 또한, P-웰 영역(12)은 접지 레벨로 고정되고, 수직 클럭 Φv 및 기판 클럭 Φb의 파고치, 즉 게이트 전극(15, 16)의 전위 및 반도체 기판(11)의 전위가 P-웰 영역(12)를 기준으로 설정된다.
이와 같은 종형 오버플로우 드레인 구조의 CCD 고체 촬상 소자(1)에서, 정보 전하를 축적할 때에는 기판 클럭 Φb을 상승한 상태로 고정하면서 4상의 수직 클럭 Φv내의 1∼3개를 상승한 상태로 고정하고, 게이트 전극(15, 16)을 선택적으로 온시킨다. 이에 의해, 반도체 기판(11)내의 게이트 전극(15, 16)이 온하고 있는 부분에는 도 8에 도시한 바와 같이 매립층(13) 부근에 전위의 웰(well)이 형성되고, P-웰 영역(12) 부근에 장벽이 형성되기 때문에, 매립층(13)으로부터 P-웰 영역(12)의 표면에 걸쳐 정보 전하가 축적되게 된다. 또한, 수직 클럭 Φv이 하강된 그대로 게이트 전극(15, 16)이 오프하고 있는 영역에서는 매립층(13) 부근에 전위의 웰은 형성되지 않고, 수광 화소를 구획하는 전위의 장벽으로 된다.
그런데, 종형 오버플로우 드레인 구조의 고체 촬상 소자(1)에서는, 게이트 전극(15, 16)의 전위 및 반도체 기판(11)의 전위의 제어에 의해 수광부(1i)의 각 수광 화소의 정보 전하를 동시에 배출시키는 셔터 동작이 가능하게 된다. 즉, 종형 오버플로우 드레인 구조의 CCD 고체 촬상 소자(1)에서는, 게이트 전극(15, 16)에인가하는 수직 클럭 Φv을 모두 하강시켜 매립층(13)의 전위를 얕게 하면서 기판 클럭 Φb을 상승시켜 반도체 기판(11)측의 전위 레벨을 깊게 하면, 도 8에 파선으로 도시한 바와 같이 P-웰 영역(12)내의 전위의 장벽이 소멸한다. 따라서, 매립층(13) 부근의 전위의 웰내에 축적된 정보 전하는 전위의 구배를 따라 반도체 기판(11)측으로 흘러 배출되게 된다.
그런데, CCD 고체 촬상 소자(1)의 수광부(1i)에서는, 동일 채널 영역내에서 촬상시에는 정보 전하가 축적되고, 판독시에는 정보 전하가 전송되기 때문에, 촬상시의 전하의 축적 능력과 판독시의 전하의 전송 능력에 차가 생긴다. 즉, 촬상시에는, 게이트 전극에 일정 전위를 부여하여 전위를 고정하고 있기 때문에, 전위의 변동의 지연의 영향을 받지 않고 게이트 전극에 인가된 전위에 따른 양의 정보 전하를 채널 영역내로 축적할 수 있다. 이에 대해서 판독시에는 게이트 전극에 높은 주파수의 클럭을 공급하여 전위를 끊임없이 변화시키고 있기 때문에, 전위의 변동에 지연이 발생하고, 촬상시와 같은 전위를 게이트에 인가했다고 하여도 촬상시와 동일량의 정보 전하를 채널 영역내에 보유해 둘 수는 없다. 따라서, 판독시의 전송 능력이 촬상시의 축적보다도 작게 되고, 촬상시에 능력껏 정보 전하가 축적되면, 그의 전하의 일부가 전송되지 않고 채널 영역내에 남게된다. 이 때문에, 피사체의 일부에 밝은 스폿광이 있는 경우, 전송되지 않고 채널내 영역에 남은 전하가 수직 방향으로 인접하는 수광 화소로 퍼져 재생 화면의 화질을 열화시키는 원인으로 된다.
그래서 본 발명은 채널 영역의 전하의 축적 능력을 촬상시와 판독시에 같게 하고, 채널 영역내로 정보 전하의 전송 나머지가 발생하지 않도록 하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 상술한 과제를 해결하기 위하여 이루어진 것으로, 그 특징으로 하는 바는 반도체 기판의 표면 영역에 한방향으로 뻗어 있는 채널 영역이 형성되고 이 채널 영역에 인접하여 과잉 전하를 흡수하는 드레인 영역이 형성되는 고체 촬상 소자의 구동 방법에 있어서, 상기 채널 영역내에 전위의 웰 및 장벽을 형성하고, 소정 기간에 상기 채널 영역내에 발생하는 정보 전하를 전위의 웰에 축적함과 동시에, 축적한 정보 전하를 전위의 변화의 작용으로 상기 채널 영역을 따라 전송할 때, 상기 채널 영역과 상기 드레인 영역과의 사이에 형성되는 전위의 장벽을 일시적으로 정보 전하의 축적 기간 중 보다도 낮게 하여 상기 채널 영역내의 전위의 웰의 전하의 축적 허용량을 제한한 후, 상기 채널 영역과 상기 드레인 영역과의 사이에 형성되는 전위의 장벽을 정보 전하의 축적 기간중과 같은 정도의 높이로 복귀시켜 정보전하의 전송을 개시하는 것에 있다.
이에 의해, 채널 영역내의 전위의 웰에 축적되는 정보 전하의 내에서, 제한된 축적 허용량을 초과하는 만큼이 전송 전에 드레인 영역으로 배출되기 때문에, 전송시에 채널 영역내로 정보 전하가 남는 일이 없게 된다.
도1은 본 발명의 고체 촬상 소자의 구동 방법을 설명하는 타이밍도.
도2는 종형 오버플로우 드레인 구조의 고체 촬상 소자에 본 발명의 구동 방법을 적용한 때의 전위의 변화를 도시한 프로파일도.
도3은 횡형 오버플로우 드레인 구조의 고체 촬상 소자의 촬상부의 구조를 도시한 단면도.
도4는 횡형 오버플로우 드레인 구조의 고체 촬상 소자에 본 발명의 구동 방법을 적용한 때의 전위의 변화를 도시한 프로파일도.
도5는 프레임 전송 방식의 고체 촬상 소자를 채용한 촬상 장치의 구성을 도시한 블럭도.
도6은 촬상 장치의 동작을 설명하는 타이밍도.
도7은 종형 오버플로우 드레인 구조의 고체 촬상 소자의 촬상부의 구조를 도시한 단면도.
도8은 횡형 오버플로우 드레인 구조의 고체 촬상 소자의 셔터 동작시의 전위의 변화를 도시한 프로파일도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1 : CCD 고체 촬상 소자
1i : 촬상부
1s : 축적부
1h : 수평 전송부
1d : 출력부
2 : 클럭 발생 회로
2v : 수직 클럭 발생부
2s : 축적 클럭 발생부
2h : 수평 클럭 발생부
2b : 기판 클럭 발생부
3 : 타이밍 제어 회로
4 : 아날로그 신호 처리 회로
5 : A/D 변환 회로
6 : 디지탈 신호 처리 회로
11, 21 : 반도체 기판
12 : P-웰 영역
13, 24 : 매립층
14, 25 : 절연막
15, 16, 26 : 게이트 전극
22 : 선택 산화막
23 : 주입층
도 1은 본 발명의 고체 촬상 소자의 구동 방법을 설명하는 타이밍도이다. 또한, 이 구동 방법을 채용하는 촬상 장치의 구성은 도 4와 동일하다.
수직 클럭 Φv, 축적 클럭 Φs 및 수평 클럭 Φh는 도 5와 동일하고, 고체 촬상 소자(1)의 수광부(1i)에 발생하는 정보 전하가 수직 클럭 Φv에서 축적부(1s)로 전송되고 축적 클럭 Φs에서 축적부(1s)로부터 수평 전송부(1h)로 전송되는 것과 함께 수평 클럭 Φh에서 수평 전송부(1h)로부터 출력부(1d)로 출력된다.
본 발명의 특징으로 하는 바는 정보 전하의 축적 기간의 종료 시점에서, 기판 클럭 Φb을 일시적으로 상승시켜, 수광부(1i)의 채널 영역내에 축적되는 정보 전하의 양을 제한한 후, 수직 클럭 Φv에 의해 수광부(1i)로부터 축적부(1s)로 정보 전하를 전송하도록 한 것에 있다. 즉, 수직 클럭 Φv를 정보 전하의 축적 기간과 같도록 고정한 상태에서, 기판 클럭 Φb만을 상승시킴으로써 수광부(1i)의 채널 영역과 과잉 전하 흡수용의 드레인으로 되는 기판과의 사이에 전위의 장벽을 낮게 하고, 채널 영역의 정보 전하의 축적 능력을 제한하도록 하고 있다. 그리고, 기판 클럭 Φb을 강하한 후에 수직 클럭 Φv 및 축적 클럭 Φs를 기동하여, 수광부(1i)에 축적된 정보 전하를 축적부(1s)로 전송하도록 하고 있다.
도 2는 본 발명의 고체 촬상 소자의 동작 방법을 채용한 때의 전위의 변화를 도시한 프로파일도이다. 또한, 이 프로파일도는 종형 오버플로우 드레인 구조의 CCD 고체 촬상 소자의 것으로, 도 8과 동일 부분을 도시하고 있다.
축적시에는 기판 클럭 Φb이 하강한 상태로 수직 클릭 Φv이 상승하고 있고, 도 8과 같이 매립층 부근에 전위의 웰이 형성되며, P-웰 영역 부근에 전위의 장벽이 형성된다. 이 때, 채널 영역의 정보 전하의 축적 능력은 매립층내의 가장 깊은 전위 레벨과 P-웰 영역내의 가장 얕은 전위 레벨과의 차로 결정된다. 그래서, 제한시에 기판 클럭 Φb이 일시적으로 상승하여 기판측의 전위가 깊게 되면, 도 2에 파선으로 도시한 바와 같이 P-웰 영역내의 전위도 영향을 받아 얼마간 깊어진다. 이에 대해, 게이트 전극에 가까운 매립층내의 전위는 기판 클럭 Φb의 영향을 받기 어렵고, 거의 변화하지 않는다. 이 때문에, 채널 영역의 정보 전하의 축적 능력은 축적시에 형성되는 전위의 장벽과 제한시에 형성되는 전위의 장벽과의 차 d의 분만큼 제한시에 작게 되고, 제한시의 축적 능력을 넘어 채널 영역내로 축적된 정보 전하는 기판측으로 배출된다. 따라서, 수직 클럭 Φv에 의해 정보 전하를 전송할 때에는 채널 영역내로 축적되는 정보 전하의 양이 제한되어 있기 때문에, 정보 전하의 전송 나머지가 발생하기 어렵게 된다.
여기에서, 제한시의 전위의 장벽의 높이는 기판측의 전위(기판 클럭 Φb의 파고치) 또는 P-웰 영역 및 매립층을 포함하는 반도체 기판내의 불순물의 농도 분포에 의해 설정할 수 있다. 그래서, 제한시에 채널 영역의 전송 능력보다도 적은 양의 정보 전하가 채널 영역내에 남게 되도록 설정하면, 정보 전하의 전송시의 정보 전하의 누설을 확실히 방지할 수 있다. 또한, 기판측의 전위에 의해 제한량을 설정하는 경우에는, 기판 클럭 Φb의 파고치를 3치로 할 필요가 있기 때문에, 기판내의 불순물의 농도 분포에 의해 설정하는 것이 바람직하다.
이상의 실시예에서는, 종형 오버플로우 드레인 구조의 CCD 고체 촬상 소자를 예로 들어 본 발명의 구동 방법을 설명하였지만, 과잉의 정보 전하를 채널 영역에 인접하는 분리 영역내에 설치되는 드레인 영역으로 흡수시키는 횡형 오버플로우 드레인 구조의 CCD 고체 촬상 소자에 대해서도 동일 타이밍을 사용하여 채용할 수 있다.
도 3은 횡형 오버플로우 드레인 구조의 CCD 고체 촬상 소자의 촬상부의 단면도이고, 도 4는 본 발명의 구동 방법을 적용한 때의 전위의 변화를 나타내는 프로파일도이다.
P형의 반도체 기판(21)의 표면 영역에 선택 산화에 의해 형성되는 두꺼운 산화막으로 이루어진 분리 영역(22)이 형성되고, 이 채널 분리 영역(22)의 저부에 N형의 불순물이 고농도로 주입된 오버플로우 드레인(OFD) 영역(23)이 형성된다. 이들 채널 분리 영역(22) 및 OFD 영역(23)은 반도체 기판(21)의 표면을 따라 도면에 수직인 방향으로 뻗어 있게 형성된다. 각 채널 분리 영역(22)의 사이에는, 전송 채널로 되는 N형의 매립층(24)가 형성되고, 이 매립층(24)를 덮고, 반도체 기판(21)상에 절연막(25)를 통해 게이트 전극(26)이 형성된다. 또한, 이 게이트 전극(26)은 도 7에 도시한 전송 전극(15, 16)과 같이 전송 채널을 가로로 자르는 것과 같이 하여 복수개가 2층으로 배치된다. 게이트 전극(25)에는, 수직 클럭 Φv가 인가되고, N형의 도전형을 나타내는 OFD 영역(23)에는 기판 클럭 Φb이 인가된다. 또한, 반도체 기판(21)은 접지 레벨로 고정되고, 수직 클럭 Φv 및 기판 클럭 Φb의 파고치, 즉 게이트 전극(25)의 전위 및 OFD 영역(23)의 전위가 반도체 기판(21)을 기준으로 설정된다.
축적시에는 기판 클럭 Φb이 강하한 상태에서 수직 클럭 Φv이 상승하고 있고, 전송 채널내에 전위의 웰이 형성되며, 채널 분리 영역(22)에는 전위의 장벽이 형성된다. 또한, OFD에는 깊은 전위의 웰이 형성된다. 이 때, 전송 채널의 정보 전하의 축적 능력은 전송 채널내의 가장 깊은 전위 레벨과 채널 분리 영역(22)내의 가장 얕은 전위 레벨과의 차이에 의해 결정된다. 그래서, 제한시에 기판 클럭 Φb이 일시적으로 상승하여 OFD 영역(23)의 전위가 깊게 되면, 도 4에 파선으로 도시한 바와 같이 채널 분리 영역(22)내의 전위가 영향을 받아 얼마간 깊어진다. 이에 대해, OFD 영역(23)에서 떨어진 전송 채널내의 전위는 기판 클럭 Φb의 영향을 받기 어렵워서, 거의 변화하지 않는다. 이 때문에, 채널 영역의 정보 전하의 축적 능력은 도 2와 같이 축적시에 형성되는 전위의 장벽과 제한시에 형성되는 전위의 장벽과의 차 d의 분만큼 제한시에 작게 된다. 따라서, 제한시의 축적 능력을 넘어 채널 영역내로 축적된 정보 전하가 기판측으로 배출되고, 판독시의 전송 동작으로 정보 전하의 전송 나머지가 생기기 어렵게 된다.
여기에서, 제한시의 전위의 장벽의 높이는 OFD 영역(23)의 전위(기판 클럭 Φb의 파고치) 또는 전송 채널내의 불순물의 농도 분포에 의해 설정된다. 그래서, 제한시에 채널 영역의 전송 능력보다도 적은 양의 정보 전하가 채널 영역내에 남게 되도록 설정되면, 정보 전하의 판독 시의 정보 전하의 전송 나머지를 방지할 수 있다. 또한, 기판 측의 전위에 의해 제한량을 설정하는 경우에는, 기판 클럭 Φb의 파고치를 3치로 할 필요가 있기 때문에, 전송 채널의 불순물의 농도 분포에 의해 설정하는 것이 바람직하다.
이상의 실시예에서는, 프레임 전송 방식의 CCD 고체 촬상 소자를 구동하는 경우를 예시하였지만, 일렬의 시프트 레지스터에 복수의 수광 화소가 대응 부착된 라인 센서를 구동하는 경우에도 채용할 수 있다. 이 경우, 복수의 수광 화소로부터시프트 레지스터의 각 비트에 정보 전하를 판독한 시점에서 시프트 레지스터에 인접하여 설치되는 드레인 영역의 전위를 일시적으로 상승하도록 하면 좋다.
본 발명에 의하면, CCD 고체 촬상 소자의 전송 채널의 실질적인 전하의 축적 능력을 전송 능력과 동등 또는 그 이하로 할 수 있고, 소정의 기간에 전송 채널에 축적한 정보 전하를 남기지 않고 전송할 수 있다. 따라서, 일부에 밝은 부분을 갖는 피사체를 촬상하는 경우에도 재생 화면의 화질이 열화하는 것을 방지할 수 있다.
또한, 고체 촬상 소자의 기판내의 불순물의 농도 분포에 의해 채널 영역의 축적 능력의 제한 레벨을 설정하면, 고체 촬상 소자에 각종의 클럭을 공급하는 클럭 발생 회로의 구성을 변경할 필요는 없다. 따라서, 종래의 회로 구성을 사용하면서, 구동 타이밍의 변경으로 본 발명의 구동 방법을 촬상 장치에 채용할 수 있다.

Claims (2)

  1. 반도체 기판의 표면 영역에서 한 방향으로 뻗어 있는 채널 영역이 형성되고, 이 채널 영역에 인접하여 과잉 전하를 흡수하는 드레인 영역이 형성되는 고체 촬상 소자의 구동 방법에 있어서,
    상기 채널 영역내에 전위의 웰 및 장벽을 형성하고, 소정 기간에 상기 채널 영역내에 발생하는 정보 전하를 전위의 웰에 축적함과 동시에, 축적한 정보 전하를 전위 변화의 작용으로 상기 채널 영역을 따라 전송할 때, 상기 채널 영역과 상기 드레인 영역 사이에 형성되는 전위의 장벽을 일시적으로 정보 전하의 축적 기간 중 보다도 낮게 하여 상기 채널 영역내의 전위 웰의 전하의 축적 허용량을 상기 채널 영역의 전송 능력 보다 적은 양으로 제한한 후, 상기 채널 영역과 상기 드레인 영역과의 사이에 형성되는 전위의 장벽을 정보 전하의 축적 기간중과 같은 정도의 높이로 복귀시켜 정보 전하의 전송을 개시하는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 소자의 구동 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 채널 영역내의 전위의 웰 및 장벽은 상기 채널 영역을 덮어 상기 반도체 기판상에 형성되는 복수의 게이트 전극의 전위로 제어하고, 상기 채널 영역과 상기 드레인 영역 사이의 전위의 장벽은 상기 드레인 영역의 전위로 제어하는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 소자의 구동 방법.
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