JP2947696B2 - Driving method of charge transfer device - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【０００１】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、イメージセンサや遅延
素子等に用いられる電荷転送装置の駆動方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for driving a charge transfer device used for an image sensor, a delay element and the like.

【０００２】[0002]

【従来の技術】従来、チャージカップルドデバイス（以
下ＣＣＤという）等の電荷転送素子（ＣＴＤ）を用いた
デバイスの代表的なものとして、図９に示す二次元イメ
ージセンサがよく知られ、また、図１０に示すシリアル
パラレルシリアル（以下ＳＰＳという）方式の遅延素子
等がよく知られている。2. Description of the Related Art A two-dimensional image sensor shown in FIG. 9 is well known as a typical example of a device using a charge transfer device (CTD) such as a charge-coupled device (hereinafter referred to as a CCD). A serial-parallel serial (SPS) type delay element shown in FIG. 10 is well known.

【０００３】図９において、受光部としての光電変換素
子１は、縦横に複数個、平面状に配設されている。これ
ら光電変換素子１のそれぞれはトランスファゲート２を
それぞれ介して垂直転送チャネル３に接続されている。
この垂直転送チャネル３は複数列設けられ、これら垂直
転送チャネル３の転送終端部には水平転送チャネル４が
接続され、この水平転送チャネル４の転送終端部は電荷
電圧変換部５、さらにアンプ６を介して出力端子７に接
続されている。[0003] In FIG. 9, a plurality of photoelectric conversion elements 1 as light receiving portions are arranged in a horizontal and vertical manner in a plane. Each of these photoelectric conversion elements 1 is connected to a vertical transfer channel 3 via a transfer gate 2.
The vertical transfer channels 3 are provided in a plurality of columns, and a horizontal transfer channel 4 is connected to a transfer terminal of the vertical transfer channel 3. The transfer terminal of the horizontal transfer channel 4 includes a charge-voltage converter 5 and an amplifier 6. It is connected to the output terminal 7 via.

【０００４】これにより、光電変換素子１からの信号電
荷はそれぞれ、矢印３ａに示すように垂直転送チャネル
３をそれぞれ通り、水平ブランキング期間に水平転送チ
ャネル４に転送されたのち、矢印４ａに示すように水平
転送チャネル４を転送して信号出力部に順次転送され
る。さらに、信号電荷は、信号出力部の電荷電圧変換部
５で電荷から電圧に変換され、アンプ６で増幅されて出
力端子７から出力される。As a result, the signal charges from the photoelectric conversion elements 1 respectively pass through the vertical transfer channels 3 as shown by arrows 3a, are transferred to the horizontal transfer channels 4 during the horizontal blanking period, and then are shown by arrows 4a. The horizontal transfer channel 4 is transferred as described above and sequentially transferred to the signal output unit. Further, the signal charge is converted from a charge into a voltage by the charge-voltage converter 5 of the signal output unit, amplified by the amplifier 6, and output from the output terminal 7.

【０００５】図１０において、入力端子８は電圧電荷入
力部９を介して水平転送チャネル１０に接続され、この
水平転送チャネル１０は、複数列の垂直転送チャネル１
１をそれぞれ介して水平転送チャネル１２に接続されて
いる。この水平転送チャネル１２の転送終端部は、電荷
電圧変換部１３、さらにアンプ１４を介して出力端子１
５に接続されている。In FIG. 10, an input terminal 8 is connected to a horizontal transfer channel 10 via a voltage charge input section 9, and the horizontal transfer channel 10 is composed of a plurality of columns of vertical transfer channels 1.
1 are connected to the horizontal transfer channel 12 respectively. The transfer terminal of the horizontal transfer channel 12 is connected to the output terminal 1 via the charge-voltage converter 13 and the amplifier 14.
5 is connected.

【０００６】これにより、入力端子８に入力された信号
電圧は、電圧電荷入力部９で電圧を電荷に変換したの
ち、矢印１０ａに示すように水平転送チャネル１０を通
り、そして、矢印１１ａに示すように複数の垂直転送チ
ャネル１１をそれぞれ通り、さらに、矢印１２ａに示す
ように水平転送チャネル１２を通って転送される。そし
て、電荷電圧変換部１３で信号電荷は電荷から電圧に変
換されてアンプ１４で増幅され、一定期間遅延されて出
力端子１５から出力される。As a result, the signal voltage input to the input terminal 8 is converted into a charge by the voltage charge input unit 9, then passes through the horizontal transfer channel 10 as shown by an arrow 10a, and then shown by an arrow 11a. Thus, the data is transferred through each of the plurality of vertical transfer channels 11 and further through the horizontal transfer channel 12 as indicated by an arrow 12a. Then, the signal charges are converted from charges into voltages by the charge-voltage converter 13, amplified by the amplifier 14, delayed for a certain period, and output from the output terminal 15.

【０００７】特に、画素の更なる高密度化、また転送周
波数の低減、さらに、消費電力の低減等の目的のために
は、水平転送部の構成をデュアルチャネルＣＣＤとする
ことが効果的である。この水平転送部にデュアルチャネ
ルＣＣＤを用いた固体撮像素子における水平転送部と垂
直転送部の境界付近の代表的な構造を図１１に示し、ま
た、その駆動タイミングを図１２に示し、さらに、その
ときのポテンシャル関係等を図１３、図１４にそれぞれ
示している。なお、ここでは、垂直転送部はクロックΦ
_V1，Φ_V2，Φ_V3，Φ_V4による４相駆動の場合を考える。In particular, for the purpose of further increasing the density of pixels, reducing the transfer frequency, and reducing the power consumption, it is effective to use a dual-channel CCD for the configuration of the horizontal transfer unit. . FIG. 11 shows a typical structure near the boundary between the horizontal transfer unit and the vertical transfer unit in a solid-state imaging device using a dual-channel CCD as the horizontal transfer unit. FIG. 12 shows the drive timing thereof. 13 and 14 show the potential relationship at that time. In this case, the vertical transfer unit uses the clock Φ
_V1, Φ _V2, Φ _V3, consider the case of four-phase drive by [Phi _V4.

【０００８】図１１において、複数の垂直転送チャネル
における垂直シフトレジスタの最終電極Φ_V4と、第１線
目水平ＣＣＤ２１との間にはトランスファゲートΦ_TG1
が設けられ、信号電荷は、チャネルストップ２２によっ
て垂直方向に隔離されてそれぞれ第１線目水平ＣＣＤ２
１に対して電荷転送される。この第１線目水平ＣＣＤ２
１と第２線目水平ＣＣＤ２３の間はチャネルストップ２
４によって隔離されている。これら第１線目ＣＣＤ２１
と第２線目ＣＣＤ２３の複数の水平転送チャネルはそれ
ぞれ、水平転送方向に向かって第１の電極および第２の
電極としての水平転送電極Φ_H2、第３の電極および第４
の電極としての水平転送電極Φ_H1からなっている。第１
の電極と第２の電極は信号線２５に共通接続され、第３
の電極と第４の電極は信号線２６に接続されている。さ
らに、第１線目水平ＣＣＤ２１の水平転送電極Φ_H2と第
２線目ＣＣＤ２３の水平転送電極Φ_H1の間にはトランス
ファゲートΦ_TG2が設けられ、このトランスファゲート
Φ_TG2にはゲート制御信号線２７が接続されている。な
お、図１１中、第１層目の電極を１点鎖線で、第２層目
の電極を鎖線で、第３層目の電極を実線で示している。In FIG. 11, a transfer gate Φ _TG1 is provided between a final electrode Φ _V4 of the vertical shift register and a first line horizontal CCD 21 in a plurality of vertical transfer channels.
Are provided, and the signal charges are vertically separated by the channel stops 22 so as to be separated from each other by the first line horizontal CCDs 2.
1 is transferred. This first line horizontal CCD2
Channel stop 2 between 1 and 2nd line horizontal CCD 23
4 isolated. These first line CCD 21
And a plurality of horizontal transfer channels of the second-line CCD 23 are connected to a horizontal transfer electrode Φ _H2 as a first electrode and a second electrode, a third electrode and a fourth
And a horizontal transfer electrode Φ _H1 . First
And the second electrode are commonly connected to a signal line 25, and the third electrode
And the fourth electrode are connected to the signal line 26. Further, the horizontal transfer electrodes [Phi _H2 of the first line-th horizontal CCD21 between the horizontal transfer electrodes [Phi _H1 of the second wire eyes CCD23 provided transfer gate [Phi _TG2, the gate control signal line to the transfer gate [Phi _TG2 27 Is connected. In FIG. 11, the first layer electrode is indicated by a dashed line, the second layer electrode is indicated by a chain line, and the third layer electrode is indicated by a solid line.

【０００９】上記構成により、図１１〜図１４に示すよ
うに、まず、図１２の時間Ｔ＝Ｔ₁で、水平ＣＣＤ２
１，２３は、出力部への高速転送ののち、水平転送電極
Φ_H1は電位がＬｏｗレベルに、水平転送電極Φ_H2は電位
がＨｉｇｈレベルに固定され、次に続く垂直ＣＣＤから
の電荷読み込み待ちの状態になる。この垂直ＣＣＤから
の信号電荷は、予めトランスファゲートΦ_TG1下におい
て蓄積されて、水平ＣＣＤへの転送に備えてホールド状
態となっている。[0009] With this configuration, as shown in FIGS. 11 to 14, first, at time T = T ₁ in FIG. 12, the horizontal CCD2
Reference numerals 1 and 23 indicate that after the high-speed transfer to the output unit, the potential of the horizontal transfer electrode Φ _H1 is fixed at the Low level, the potential of the horizontal transfer electrode Φ _H2 is fixed at the High level, and the subsequent charge reading from the vertical CCD is waited. State. The signal charges from the vertical CCD are previously accumulated under the transfer gate _ΦTG1 , and are in a hold state in preparation for transfer to the horizontal CCD.

【００１０】次に、時間Ｔ＝Ｔ₂〜Ｔ₃で、１線目ＣＣＤ
２１の水平転送電極_H2の列に対応する信号電荷がトラン
スファゲートΦ_TG1から１線目ＣＣＤ２１の水平転送電
極_H2を通りトランスファゲートΦ_TG2の電極下に転送さ
れる。Next, at time T = T _{2 to} T ₃ , the first line CCD
The signal charge corresponding to the column of the 21 horizontal transfer electrodes _H2 is transferred from the transfer gate Φ _TG1 through the horizontal transfer electrode _H2 of the first line CCD 21 to below the electrode of the transfer gate Φ _TG2 .

【００１１】さらに、時間Ｔ＝Ｔ₃〜Ｔ₄で、水平転送電
極Φ_H2の電位をＬｏｗレベル、水平転送電極Φ_H1の電位
をＨｉｇｈレベルにすることにより、トランスファゲー
トΦ_TG2の電極下の信号電荷は、２線目水平ＣＣＤ２３
の水平転送電極Φ_H1の電極下に広がる。Further, by setting the potential of the horizontal transfer electrode Φ _H2 to the Low level and the potential of the horizontal transfer electrode Φ _H1 to the High level in the time T = T _{3 to} T ₄ , the signal under the electrode of the transfer gate Φ _TG2 is changed. The charge is the second horizontal CCD 23
Spread below the electrode of the horizontal transfer electrode Φ _H1 .

【００１２】他方、１線目水平ＣＣＤ２１の水平転送電
極Φ_H1の列に対応する信号電荷は、トランスファゲート
Φ_TG1から１線目水平ＣＣＤ２１の水平転送電極Φ_H1の
電極下に転送され、１線目水平ＣＣＤ２１への電荷転送
は完了する。On the other hand, the signal charge corresponding to the column of the horizontal transfer electrode Φ _H1 of the first line horizontal CCD 21 is transferred from the transfer gate Φ _TG1 to a position below the electrode of the horizontal transfer electrode Φ _H1 of the first line horizontal CCD 21, The charge transfer to the eye horizontal CCD 21 is completed.

【００１３】さらに、時間Ｔ＝Ｔ₅〜Ｔ₆で、トランスフ
ァゲートΦ_TG1をＨｉｇｈレベルとすることで垂直ＣＣ
Ｄから、クロックΦ_V1，Φ_V2，Φ_V3，Φ_V4による４相駆
動で転送されてきた信号電荷はトランスファゲートΦ
_TG1の電極下に転送され、１水平期間保持される。Further, at time T = T _{5 to} T ₆ , the transfer gate Φ _{TG1 is set} to the High level, so that the vertical CC
From D, the signal charges transferred by the four-phase driving by the clocks Φ _V1 , Φ _V2 , Φ _V3 , Φ _V4 are transferred to the transfer gate Φ
_It is transferred under the electrode of _TG1 and held for one horizontal period.

【００１４】そして、時間Ｔ＞Ｔ₆で、１線目水平ＣＣ
Ｄ２１、２線目水平ＣＣＤ２３の信号電荷は、それぞれ
水平転送電極Φ_H1、水平転送電極Φ_H2を２相駆動方式で
クロッキングさせることにより、水平方向に高速転送さ
れて信号出力部で電荷電圧変換されて出力される。[0014] and, at time T> T _6, 1-wire first horizontal CC
D21, the signal charge of the second-line horizontal CCD 23 is transferred at high speed in the horizontal direction by clocking the horizontal transfer electrode Φ _H1 and the horizontal transfer electrode Φ _H2 by a two-phase driving method, and charge-voltage conversion is performed at the signal output unit. Is output.

【００１５】[0015]

【発明が解決しようとする課題】上記従来の構成では、
１線目水平ＣＣＤ２１から２線目水平ＣＣＤ２３への電
荷転送の際、１線目水平ＣＣＤ２１において、水平方向
への転送がなされないために、２線間の転送を行うため
の手段として信号電荷を一旦、１線目水平ＣＣＤ２１と
２線目水平ＣＣＤ２３の間に設けられたトランスファゲ
ートΦ_TG2下に蓄積させる必要がある。このため、トラ
ンスファゲートΦ_TG2は、蓄積容量を確保するためにゲ
ート長を大きくとる必要があり、このトランスファゲー
トΦ_TG2から２線目水平ＣＣＤ２３への電荷転送におけ
る転送効率を十分に確保することができないと言う問題
があった。In the above-mentioned conventional configuration,
At the time of charge transfer from the first-line horizontal CCD 21 to the second-line horizontal CCD 23, the first-line horizontal CCD 21 does not perform transfer in the horizontal direction, so signal charges are used as means for performing transfer between two lines. It is necessary to temporarily store the data under a transfer gate Φ _TG2 provided between the first line horizontal CCD 21 and the second line horizontal CCD 23. For this reason, the transfer gate Φ _TG2 needs to have a large gate length in order to secure the storage capacity, and it is possible to sufficiently secure the transfer efficiency in the charge transfer from the transfer gate Φ _TG2 to the second line horizontal CCD 23. There was a problem that it could not be done.

【００１６】この結果、トランスファゲートΦ_TG2から
２線目水平ＣＣＤ２３への電荷転送において、信号電荷
の取り残しが発生することがあった。この取り残しは、
後に続く２相駆動による水平方向への高速転送の際、１
線目水平ＣＣＤ２１および２線目水平ＣＣＤ２１にラン
ダムに放出されることになり、特に、イメージセンサに
おいては縦縞パターンノイズの原因になっていた。As a result, in charge transfer from the transfer gate Φ _TG2 to the horizontal CCD 23 on the second line, signal charges may be left behind. This leftover is
In the subsequent high-speed transfer in the horizontal direction by two-phase driving, 1
The light is randomly emitted to the line horizontal CCD 21 and the line horizontal CCD 21, and this causes vertical stripe pattern noise particularly in an image sensor.

【００１７】本発明は、上記従来の問題点を解決しよう
として成されたものであり、水平転送チャネル間で信号
電荷を転送する際、簡単な駆動で信号電荷の取り残しを
生ずることがない電荷転送装置の駆動方法を提供するこ
とを目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned conventional problems. When transferring signal charges between horizontal transfer channels, charge transfer is performed by simple driving without leaving signal charges. An object of the present invention is to provide a method for driving the device.

【００１８】[0018]

【００１９】[0019]

【課題を解決するための手段】 本発明の電荷転送装置の
駆動方法は、信号電荷を垂直方向に転送する垂直転送チ
ャネルからの信号電荷を並設された複数の水平転送チャ
ネルのうち該垂直転送チャネルに最も近い水平転送チャ
ネルに転送し、かつ他の水平転送チャネルに、水平転送
チャネル間に設けたゲート制御部を介して転送し、該複
数の水平転送チャネルのそれぞれが信号電荷を水平方向
に転送する電荷転送装置であって、該複数の水平転送チ
ャネルに掛け渡した状態で、４電極が１ビットを構成す
る第１の電極、第２の電極、第３の電極、第４の電極が
水平方向にこの順に形成され、各水平転送チャネルが該
第１および第３の電極下の転送チャネルをバリヤ領域と
し、該第２および第４の電極下の転送チャネルを蓄積領
域として構成されると共に、該水平転送チャネルの間に
は、該垂直転送チャネルに近い側の水平転送チャネルの
該第２の電極下の信号電荷を、他の水平転送チャネルの
該第４の電極下に転送する領域が設けられており、該第
１の電極と第２の電極とが両電極に信号を与える第１の
信号線に接続され、該第３の電極が該電極に信号を与え
る第２の信号線に、該第４の電極が該電極に信号を与え
る第３の信号線に接続される構成とした電荷転送装置の
駆動方法であって、該第１の信号線にチャネルポテンシ
ャルの高くなる側の電位を印加し、かつ該第２、第３の
信号線および、該ゲート制御部に接続される制御信号線
にチャネルポテンシャルの低くなる側の電位を印加する
工程と、該第１の信号線にチャネルポテンシャルを低く
変更したのち、該第３の信号線および制御信号線に印加
される電位をチャネルポテンシャルの高くなる側に変更
する工程とを有しており、そのことにより上記目的が達
成される。 According to the present invention, there is provided a method for driving a charge transfer device, comprising: a plurality of horizontal transfer channels arranged in parallel for transferring signal charges from a vertical transfer channel for transferring signal charges in a vertical direction; The signal is transferred to the horizontal transfer channel closest to the channel, and transferred to another horizontal transfer channel via a gate control unit provided between the horizontal transfer channels, and each of the plurality of horizontal transfer channels transfers signal charges in the horizontal direction. A charge transfer device for transferring, wherein a first electrode, a second electrode, a third electrode, and a fourth electrode, each of which constitutes one bit, have four electrodes in a state of being bridged over the plurality of horizontal transfer channels. are formed in this order in the horizontal direction, each horizontal transfer channel is configured to transfer channel under the first and third electrodes and barrier region, a transfer channel under the second and fourth electrodes as a storage area With, between the horizontal transfer channel
Is the horizontal transfer channel on the side closer to the vertical transfer channel.
The signal charge under the second electrode is transferred to another horizontal transfer channel.
A transfer area is provided below the fourth electrode, the first electrode and the second electrode are connected to a first signal line that supplies signals to both electrodes, and the third electrode is connected to the third electrode. The charge transfer device according to the above (1), wherein the fourth signal line is connected to a second signal line for supplying a signal to the electrode, and the fourth electrode is connected to a third signal line for supplying a signal to the electrode .
A driving method, in which a potential on a side having a higher channel potential is applied to the first signal line, and a channel is applied to the second and third signal lines and a control signal line connected to the gate control unit. Applying the potential on the side where the potential becomes lower, and changing the potential applied to the third signal line and the control signal line to the side having the higher channel potential after changing the channel potential to the first signal line. and it possesses a step of changing the above-described object can be achieved.

【００２０】[0020]

【００２１】[0021]

【００２２】[0022]

【作用】 上記構成によれば、 第１の信号線にチャネルポ
テンシャルの高くなる側の電位が印加され、かつ第２、
第３の信号線および、ゲート制御部に接続される制御信
号線にチャネルポテンシャルの低くなる側の電位が印加
されることで、垂直転送チャネルに近い側の第２の電極
下の水平転送チャネルにおける蓄積領域に信号電荷が転
送され、その後、第１の信号線にチャネルポテンシャル
を低く変更したのち、第３の信号線および、ゲート制御
部に接続される制御信号線に印加される電位がチャネル
ポテンシャルが高くなる側に変更されることで、信号電
荷は、水平転送チャネル間に設けられた転送領域を介し
て、垂直転送チャネルに近い側の第４の電極下の水平転
送チャネルにおける蓄積領域に転送され、かつ垂直転送
チャネルに近い側の第２の電極下の水平転送チャネルに
おける蓄積領域にある信号電荷はゲート制御部を通っ
て、垂直転送チャネルに遠い側の第４の電極下の水平転
送チャネルにおける蓄積領域に転送される。以上によ
り、垂直転送チャネルから複数の水平転送チャネルのそ
れぞれへの電荷転送が完了する。 According to the above configuration, becomes higher side potential of the channel potential is applied to the first signal line, and a second,
By applying the potential on the side where the channel potential becomes low to the third signal line and the control signal line connected to the gate control unit, the horizontal transfer channel below the second electrode on the side closer to the vertical transfer channel After the signal charge is transferred to the accumulation region, the channel potential of the first signal line is changed to a low value, and then the potential applied to the third signal line and the control signal line connected to the gate control unit is changed to the channel potential. Is changed to the higher side, the signal charge is transferred through the transfer region provided between the horizontal transfer channels.
The signal charge transferred to the storage region in the horizontal transfer channel below the fourth electrode near the vertical transfer channel and in the storage region in the horizontal transfer channel below the second electrode near the vertical transfer channel is Through the gate control unit, the data is transferred to the storage region in the horizontal transfer channel below the fourth electrode farther from the vertical transfer channel. Thus, the charge transfer from the vertical transfer channel to each of the plurality of horizontal transfer channels is completed.

【００２３】[0023]

【００２４】[0024]

【実施例】本発明を実施例について以下に説明する。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below with reference to embodiments.

【００２５】本発明の電荷転送装置は、たとえば二次元
イメージセンサ等に用いられ、この電荷転送装置の第１
の実施例は、図１に示すように、複数の垂直転送チャネ
ルの垂直シフトレジスタにおける最終電極Φ_V4と第１線
目水平ＣＣＤ３１との間にトランスファゲートΦ_TG1が
設けられ、信号電荷は、チャネルストップ３２によって
垂直方向に隔離されてそれぞれ第１線目水平ＣＣＤ３１
に対して電荷転送される。この第１線目水平ＣＣＤ３１
と第２線目水平ＣＣＤ３３の間はチャネルストップ３４
によって隔離されている。これら第１線目水平ＣＣＤ３
１と第２線目ＣＣＤ３３の複数の水平転送チャネルはそ
れぞれ、水平転送チャネル上に掛け渡した状態で、水平
転送方向に向かって第１の電極、第２の電極としての水
平転送電極Φ_H2、第３の電極としての水平転送電極Φ
_H1B、第４の電極としての水平転送電極Φ_H1Aからなる共
通の４電極で１ビットを構成し、かつこれら第１の電極
および第３の電極下の転送チャネルはバリヤ領域とし、
第２の電極および第４の電極下の転送チャネルは蓄積領
域とする。また、第１の電極と第２の電極は、両電極に
信号を与える第１の信号線３５に共通接続され、第３の
電極はこの電極に信号を与える第２の信号線３６に接続
され、第４の電極はこの電極に信号を与える第３の信号
線３７に接続されている。さらに、第２の電極と第４の
電極の間にはゲート制御部としてのトランスファゲート
Φ_TG2が設けられ、このトランスファゲートΦ_{T G2}にはゲ
ート制御信号線３８に接続されている。トランスファゲ
ートΦ_TG2による蓄積領域間の電荷転送時に第２の信号
線３６と第３の信号線３７に異なる電位を与える構成と
している。なお、３９はボロンバリア１である。また、
図１中、第１層目の電極を１点鎖線で、第２層目の電極
を鎖線で、第３層目の電極を実線で示している。The charge transfer device of the present invention is used, for example, in a two-dimensional image sensor or the like.
In this embodiment, as shown in FIG. 1, a transfer gate Φ _TG1 is provided between a final electrode Φ _V4 and a first-line horizontal CCD 31 in a vertical shift register of a plurality of vertical transfer channels. The first line horizontal CCDs 31 are vertically separated by stops 32, respectively.
Is transferred. This first line horizontal CCD 31
A channel stop 34 between the horizontal CCD 33 and the second line
Are isolated by These first line horizontal CCD3
The plurality of horizontal transfer channels of the first and second line CCDs 33 are respectively bridged on the horizontal transfer channel, and the horizontal transfer electrodes Φ _H2 as the first electrode and the second electrode in the horizontal transfer direction, Horizontal transfer electrode Φ as third electrode
_H1B, and a common form one bit in four electrodes, and these first electrodes and the third lower electrode of the transfer channel barrier region consisting of horizontal transfer electrodes [Phi _H1A as the fourth electrode,
The transfer channel below the second electrode and the fourth electrode is a storage region. Further, the first electrode and the second electrode are commonly connected to a first signal line 35 for giving a signal to both electrodes, and the third electrode is connected to a second signal line 36 for giving a signal to this electrode. , And the fourth electrode are connected to a third signal line 37 that supplies a signal to this electrode. Furthermore, between the second electrode and the fourth electrode transfer gate [Phi _TG2 serving as a gate control unit is provided, which is connected to the gate control signal lines 38 to the transfer gate [Phi _{T G2.} A different potential is applied to the second signal line 36 and the third signal line 37 at the time of charge transfer between the storage regions by the transfer gate Φ _TG2 . Reference numeral 39 denotes a boron barrier 1. Also,
In FIG. 1, the first layer electrode is indicated by a dashed line, the second layer electrode is indicated by a chain line, and the third layer electrode is indicated by a solid line.

【００２６】上記構成により、以下その動作を説明す
る。図１〜図４に示すように、まず、図２の時間ｔ＝ｔ
₁で、水平ＣＣＤは出力部への高速転送ののち、水平転
送電極Φ_H1A，Φ_H1BはＬｏｗレベルに固定され、水平転
送電極Φ_H2はＨｉｇｈレベルに固定され、次に続く垂直
ＣＣＤからの電荷読み込み待ちの状態となる。即ち、第
１の信号線３５にチャネルポテンシャルの高い電位が印
加されるとともに、第２の信号線３６、第３の信号線３
７およびトランスファゲートΦ_TG2のゲート制御信号線
３８にチャネルポテンシャルの低い電位が印加される。
これにより、垂直ＣＣＤからの信号電荷は、予めトラン
スファゲートΦ_TG1において蓄積され、水平ＣＣＤへの
転送に備えてホールド状態となっている。The operation of the above configuration will be described below. As shown in FIGS. 1 to 4, first, the time t = t in FIG.
_{In step 1} , after the horizontal CCD is transferred to the output unit at high speed, the horizontal transfer electrodes Φ _H1A and Φ _H1B are fixed at the low level, the horizontal transfer electrode Φ _H2 is fixed at the high level, and the charge from the next vertical CCD is transferred. It will be waiting for reading. That is, while a high channel potential is applied to the first signal line 35, the second signal line 36 and the third signal line 3
7 and a gate control signal line 38 of the transfer gate Φ _TG2 are applied with a low channel potential.
As a result, signal charges from the vertical CCD are accumulated in the transfer gate Φ _TG1 in advance, and are in a hold state in preparation for transfer to the horizontal CCD.

【００２７】さらに、時間ｔ＝ｔ₁〜ｔ₂で、１線目水平
ＣＣＤ３１の水平転送電極Φ_H2の列に対応する信号電荷
がトランスファゲートΦ_TG1から１線目水平ＣＣＤ３１
の水平転送電極Φ_H2下に転送され、そののち水平転送電
極Φ_H2をＬｏｗレベルとする。即ち、第１の信号線３５
にチャネルポテンシャルを低く変更する。Further, at time t = t _{1 to} t ₂ , the signal charges corresponding to the columns of the horizontal transfer electrodes Φ _H2 of the first line horizontal CCD 31 are transferred from the transfer gate Φ _TG1 to the first line horizontal CCD 31.
Is transferred below the horizontal transfer electrode Φ _H2 , and then the horizontal transfer electrode Φ _{H2 is set} to the low level. That is, the first signal line 35
To lower the channel potential.

【００２８】さらに、時間ｔ＝ｔ２〜ｔ３で、水平転送
電極Φ_H1A、トランスファゲートΦ_{T G2}の電位をＨｉｇｈ
レベルにする。即ち、第３の信号線３６およびゲート制
御信号線３８に印加される電位がチャネルポテンシャル
が高くなる側に変更することにより、１線目水平ＣＣＤ
３１の水平転送電極Φ_H1Aの列に対応する信号電荷は、
トランスファゲートΦ_TG1から１線目水平ＣＣＤ３１の
水平転送電極Φ_H1Aの電極下に転送され、同時に、１線
目水平ＣＣＤ３１の水平転送電極Φ_H2の電極下にあった
信号電荷は、トランスファゲートΦ_TG2を通って２線目
ＣＣＤ３３の水平転送電極Φ_H1A下に転送される。この
とき、第１の電極および第３の電極下の転送チャネルに
はボロンバリア４０が形成されてバリヤ領域を形成し、
かつ第３の電極である水平転送電極Φ_H1BをＬｏｗレベ
ルに固定するため、１線目ＣＣＤ３１における水平転送
電極Φ_H1A下の信号電荷と水平転送電極Φ_H2下の信号電
荷とが混ざり会うことはない。しかも、１線目水平ＣＣ
Ｄ３１と２線目水平ＣＣＤ３３の間に設けられたトラン
スファゲートΦ_TG2は蓄積状態をともなわないため、ゲ
ート長を短くすることも可能となる。また、これに加え
て、トランスファゲートΦ_TG2のポテンシャルを、水平
転送電極Φ_H2のＬｏｗレベル時のポテンシャルと水平転
送電極Φ_H1AのＨｉｇｈレベル時のポテンシャルの中間
レベルになるように設定すれば、２線間の電荷転送は電
荷転送方向づけバリアを有する２相駆動のように動作さ
せることが可能となり、１線目水平ＣＣＤ３１と２線目
ＣＣＤ３３の間の転送効率は飛躍的に向上し、エリアセ
ンサにおける縦縞パターンノイズの原因となる信号電荷
の取り残しは発生しない。Further, at time t = t2 to t3, the potentials of the horizontal transfer electrode Φ _H1A and the transfer gate Φ _{T G2} are changed to High.
To level. That is, by changing the potential applied to the third signal line 36 and the gate control signal line 38 to the side where the channel potential becomes higher, the first line horizontal CCD
The signal charges corresponding to 31 columns of the horizontal transfer electrodes Φ _H1A are:
The signal charge transferred from the transfer gate Φ _TG1 under the electrode of the horizontal transfer electrode Φ _H1A of the first line horizontal CCD 31 and simultaneously under the electrode of the horizontal transfer electrode Φ _H2 of the first line horizontal CCD 31 is transferred to the transfer gate Φ _TG2. Through the horizontal transfer electrode Φ _H1A of the second line CCD 33. At this time, a boron barrier 40 is formed in the transfer channel below the first electrode and the third electrode to form a barrier region,
In addition, since the horizontal transfer electrode Φ _H1B as the third electrode is fixed at a low level, the signal charges under the horizontal transfer electrode Φ _{H1A and} the signal charges under the horizontal transfer electrode Φ _H2 in the first line CCD 31 are not mixed. Absent. Besides, the first line horizontal CC
Since the transfer gate Φ _TG2 provided between D31 and the second-line horizontal CCD 33 has no accumulation state, the gate length can be shortened. In addition, if the potential of the transfer gate Φ _TG2 is set to an intermediate level between the potential of the horizontal transfer electrode Φ _{H2 at} the Low level and the potential of the horizontal transfer electrode Φ _{H1A at} the High level, 2 The charge transfer between the lines can be operated like a two-phase drive having a charge transfer directing barrier, so that the transfer efficiency between the first line horizontal CCD 31 and the second line CCD 33 is dramatically improved and the area sensor There is no signal charge left behind that causes vertical stripe pattern noise.

【００２９】さらに、時間ｔ＝ｔ₃〜ｔ₄で、トランスフ
ァゲートΦ_TG2をＬｏｗレベルとすることにより、１線
目水平ＣＣＤ３１から２線目水平ＣＣＤ３３への電荷転
送は完了する。Further, at time t = t _{3 to} t ₄ , the transfer of the charge from the first horizontal CCD 31 to the second horizontal CCD 33 is completed by setting the transfer gate Φ _TG2 to Low level.

【００３０】さらに、時間ｔ＝ｔ₄〜ｔ₅で、トランスフ
ァゲートΦ_TG1をＨｉｇｈレベルにすることで垂直ＣＣ
Ｄから４相駆動されてきた信号電荷は、トランスファゲ
ートΦ_TG1の電極下に転送されて１水平期間保持され
る。また、水平転送電極Φ_H1Bは水平転送電極Φ_H1Aと同
様のＨｉｇｈレベルになる。Further, at time t = t _{4 to} t ₅ , the transfer gate Φ _{TG1 is set} to the High level, so that the vertical CC
The signal charge that has been driven in four phases from D is transferred below the electrode of the transfer gate Φ _TG1 and held for one horizontal period. In addition, the horizontal transfer electrode Φ _H1B has the same high level as the horizontal transfer electrode Φ _H1A .

【００３１】そして、Ｔ＞Ｔ₅で、１線目水平ＣＣＤ３
１、２線目水平ＣＣＤ３３の信号電荷は、水平転送電極
Φ_H1Aと水平転送電極Φ_H1Bを同相で駆動させ、かつ水平
転送電極Φ_H1A、水平転送電極Φ_H1B、水平転送電極Φ_H2
を２相駆動方式でクロッキングさせることにより、水平
方向に高速転送されて信号出力部で電荷電圧変換されて
出力される。即ち、それぞれ水平転送チャネル内の信号
電荷を出力部側に転送する際は、ゲート制御信号線３８
にチャネルポテンシャルが低くなる側の電位が印加され
るとともに、第１の信号線に第１のクロック、第２およ
び第３の信号線に第２のクロックが印加される。[0031] and, at T> T _5, 1-wire first horizontal CCD3
The signal charges of the first and second lines of the horizontal CCD 33 drive the horizontal transfer electrode Φ _H1A and the horizontal transfer electrode Φ _H1B in the same phase, and the horizontal transfer electrode Φ _H1A , the horizontal transfer electrode Φ _H1B , and the horizontal transfer electrode Φ _H2.
Is clocked in a two-phase drive system, whereby the data is transferred at a high speed in the horizontal direction, converted into a charge voltage by a signal output unit, and output. That is, when the signal charges in the horizontal transfer channels are respectively transferred to the output unit side, the gate control signal line 38
And the first clock is applied to the first signal line, and the second clock is applied to the second and third signal lines.

【００３２】次に、本発明の電荷転送装置における第２
の実施例について説明する。この第２の実施例と第１の
実施例との違いは、図５〜図８に示すように、トランス
ファゲートΦ_TG1を省略し、トランスファゲートΦ_TG2の
ゲート長を短くしたトランスファゲートΦ_TGを設けたこ
とである。そして、このようにトランスファゲートΦ
_TG2のゲート長を短くし、かつ水平ＣＣＤにおける水平
転送電極Φ_H1A’，Φ_H2Aと水平転送電極Φ_H1B’，Φ_H2B
における重なりマージンを損なわないようにするため、
トランスファゲートΦ_TGの電極上でそれぞれのゲートが
交差するような構成としている。Next, in the charge transfer device of the present invention, the second
An example will be described. The second embodiment and the difference between the first embodiment, as shown in FIGS. 5-8, omitting the transfer gate [Phi _TG1, the transfer gate [Phi _TG short for gate length of the transfer gate [Phi _TG2 That is the provision. And thus, the transfer gate Φ
The gate length of _TG2 is shortened, and the horizontal transfer electrodes Φ _H1A ′ and Φ _H2A and the horizontal transfer electrodes Φ _H1B ′ and Φ _H2B in the horizontal CCD are used.
In order not to spoil the overlap margin in,
Transfer gates Φ respective gate on the electrode of the _TG is configured so as to intersect.

【００３３】上記構成により、図５〜図８に示すよう
に、第１線目水平ＣＣＤ４１の水平転送電極Φ_H2Aの信
号電荷を、第２線目水平ＣＣＤ４２の水平転送電極Φ
_H1A’にトランスファゲートΦ_TGを介して電荷転送する
に際して、第１の信号線４３および第３の信号線４４に
チャネルポテンシャルの高くなる側の電位が印加され、
かつ第２の信号線４５および制御信号線４６にチャネル
ポテンシャルの低くなる側の電位が印加され、その後、
制御信号線４６に対するチャネルポテンシャルを高くな
る側に変更する。このとき、水平転送電極Φ_H1B’，Φ
_H2B下の転送チャネルにはボロンバリア４７が形成され
てバリア領域を構成し、かつ水平転送電極Φ_H1B’はＬ
ｏｗレベルに固定されているため、水平転送電極
Φ_H1A’，Φ_H2の転送チャネル下の信号電荷が混ざり会
うことはなく、各水平チャネル間の電荷転送時の電荷の
取り残しを防止することができる。また、トランスファ
ゲートΦ_TGはゲート長を短くしているので、電荷転送効
率は向上する。さらに、ゲートが交差する構成としてい
るので、加工が容易なものとなる。With the above configuration, as shown in FIGS. 5 to 8, the signal charge of the horizontal transfer electrode Φ _H2A of the first line horizontal CCD 41 is transferred to the horizontal transfer electrode Φ of the second line horizontal CCD 42.
_When charge is transferred to _H1A ′ via the transfer gate Φ _TG , a potential on the side having a higher channel potential is applied to the first signal line 43 and the third signal line 44,
In addition, the potential on the side where the channel potential becomes lower is applied to the second signal line 45 and the control signal line 46, and thereafter,
The channel potential for the control signal line 46 is changed to a higher side. At this time, the horizontal transfer electrodes Φ _H1B ′, Φ
_A boron barrier 47 is formed in the transfer channel below _H2B to form a barrier region, and the horizontal transfer electrode Φ _H1B ′ is
Since the signal charges are fixed at the low level, the signal charges under the transfer channels of the horizontal transfer electrodes Φ _H1A ′ and Φ _H2 do not mix with each other, and it is possible to prevent the charge remaining during the charge transfer between the horizontal channels. . In addition, since the transfer gate Φ _TG has a shorter gate length, the charge transfer efficiency is improved. Further, since the gates intersect, processing becomes easy.

【００３４】なお、以上の実施例においては水平ＣＣＤ
が２線の場合について説明してきたが、これに限るもの
ではなく、水平ＣＣＤが３線以上のものであっても同様
に本発明が適用可能である。また、以上の実施例におい
ては、水平ＣＣＤ１ビット当り垂直転送チャネル２本の
場合について説明したが、水平ＣＣＤ１ビット当り垂直
転送チャネル１本で、垂直ｎ（ｎは２以上の整数）ビッ
ト分をｎ本の水平ＣＣＤで読み出す場合についても同様
に本発明が適用可能である。さらに、以上の実施例にお
いては、垂直転送部は４相駆動として説明しているが、
これに限定されるものではない。In the above embodiment, the horizontal CCD is used.
Has been described for two lines, but the present invention is not limited to this, and the present invention can be similarly applied to a horizontal CCD having three lines or more. Further, in the above embodiment, the case of two vertical transfer channels per 1 bit of the horizontal CCD has been described. However, one vertical transfer channel per 1 bit of the horizontal CCD is used to transfer n (n is an integer of 2 or more) bits to n bits. The present invention is similarly applicable to the case of reading with a horizontal CCD. Further, in the above embodiment, the vertical transfer unit has been described as a four-phase drive.
It is not limited to this.

【００３５】[0035]

【発明の効果】以上のように、本発明の電荷転送装置の
駆動方法を用いることにより、下記の効果を奏すること
ができる。As described above, the following effects can be obtained by using the method of driving the charge transfer device of the present invention.

【００３６】即ち、第３の電極と第４の電極を分けて制
御しているため、従来のものに比べて信号線が１本増加
するのみで、複数の垂直転送チャネルの電荷を複数の水
平転送チャネルで読み出す場合、第１および第３の電極
をバリア領域とし、かつ第３の電極をＬｏｗレベルに固
定するため、信号電荷が混じり会うようなことはなく各
水平チャネル間の電荷転送時の電荷の取り残しを防止す
ることができる。特に、イメージセンサ等においては、
この取り残し時に問題となる縦縞パターンノイズなどを
防止することができる。That is, since the third electrode and the fourth electrode are controlled separately, only one signal line is added as compared with the conventional one, and charges of a plurality of vertical transfer channels are transferred to a plurality of horizontal transfer channels. When reading is performed using the transfer channel, the first and third electrodes are used as barrier regions, and the third electrode is fixed at a low level. The remaining charge can be prevented. In particular, in image sensors and the like,
It is possible to prevent vertical stripe pattern noise or the like which is a problem at the time of leaving behind.

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

【図１】本発明の第１の実施例における電荷転送装置の
要部を示すデバイス構造図である。FIG. 1 is a device structure diagram showing a main part of a charge transfer device according to a first embodiment of the present invention.

【図２】図１の電荷転送装電置における駆動タイミング
図である。FIG. 2 is a drive timing chart in the charge transfer device of FIG.

【図３】図１におけるＣＣ’断面図およびそのポテンシ
ャル図である。FIG. 3 is a cross-sectional view of CC ′ in FIG. 1 and a potential diagram thereof.

【図４】図１におけるＤＤ’断面図およびそのポテンシ
ャル図である。FIG. 4 is a sectional view taken along the line DD ′ in FIG. 1 and a potential diagram thereof.

【図５】本発明の第２の実施例における電荷転送装置の
要部を示すデバイス構造図である。FIG. 5 is a device structure diagram showing a main part of a charge transfer device according to a second embodiment of the present invention.

【図６】図５の電荷転送装電置における駆動タイミング
図である。FIG. 6 is a drive timing chart in the charge transfer device of FIG.

【図７】図５におけるＥＥ’断面図およびそのポテンシ
ャル図である。7 is a cross-sectional view of EE ′ in FIG. 5 and a potential diagram thereof.

【図８】図５におけるＦＦ’断面図およびそのポテンシ
ャル図である。FIG. 8 is a cross-sectional view of FF ′ in FIG. 5 and a potential diagram thereof.

【図９】従来の電荷転送装置を用いた二次元イメージサ
ンサの模式図である。FIG. 9 is a schematic diagram of a two-dimensional image sensor using a conventional charge transfer device.

【図１０】従来の電荷転送装置を用いたシリアルパラレ
ルシリアル方式の遅延素子を示す模式図である。FIG. 10 is a schematic diagram showing a serial-parallel serial type delay element using a conventional charge transfer device.

【図１１】従来の電荷転送装置の要部を示すデバイス構
造図である。FIG. 11 is a device structure diagram showing a main part of a conventional charge transfer device.

【図１２】従来の電荷転送装置における駆動タイミング
図である。FIG. 12 is a drive timing chart in a conventional charge transfer device.

【図１３】図１１におけるＡＡ’断面図およびそのポテ
ンシャル図である。FIG. 13 is a sectional view taken along the line AA ′ in FIG. 11 and a potential diagram thereof.

【図１４】図１１におけるＢＢ’断面図およびそのポテ
ンシャル図である。14 is a cross-sectional view of BB ′ in FIG. 11 and a potential diagram thereof.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

３１，４１ 第１線目水平ＣＣＤ ３３，４２ 第２線目水平ＣＣＤ ３５，４３ 第１の信号線 ３６，４５ 第２の信号線 ３７，４４ 第３の信号線 ３８，４６ ゲート制御信号線 ４０，４７ ボロンバリア Φ_H1A Φ_H1B Φ_H2 水平転送電極 Φ_H1A’ Φ_H1B’ Φ_H2A Φ_H2B 水平転送電極 Φ_TG2 Φ_TG トランスファゲート31, 41 First line horizontal CCD 33, 42 Second line horizontal CCD 35, 43 First signal line 36, 45 Second signal line 37, 44 Third signal line 38, 46 Gate control signal line 40 , 47 Boron barrier Φ _H1A Φ _H1B Φ _H2 Horizontal transfer electrode Φ _H1A 'Φ _H1B ' Φ _H2A Φ _H2B Horizontal transfer electrode Φ _TG2 Φ _TG Transfer gate

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) H01L 27/14 - 27/148 H01L 29/762 - 29/768 H04N 5/335 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. ⁶ , DB name) H01L 27/14-27/148 H01L 29/762-29/768 H04N 5/335

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項１】 信号電荷を垂直方向に転送する垂直転送
チャネルからの信号電荷を並設された複数の水平転送チ
ャネルのうち該垂直転送チャネルに最も近い水平転送チ
ャネルに転送し、かつ他の水平転送チャネルに、水平転
送チャネル間に設けたゲート制御部を介して転送し、該
複数の水平転送チャネルのそれぞれが信号電荷を水平方
向に転送する電荷転送装置であって、該複数の水平転送
チャネルに掛け渡した状態で、４電極が１ビットを構成
する第１の電極、第２の電極、第３の電極、第４の電極
が水平方向にこの順に形成され、各水平転送チャネルが
該第１および第３の電極下の転送チャネルをバリヤ領域
とし、該第２および第４の電極下の転送チャネルを蓄積
領域として構成されると共に、該水平転送チャネルの間
には、該垂直転送チャネルに近い側の水平転送チャネル
の該第２の電極下の信号電荷を、他の水平転送チャネル
の該第４の電極下に転送する領域が設けられており、該
第１の電極と第２の電極とが両電極に信号を与える第１
の信号線に接続され、該第３の電極が該電極に信号を与
える第２の信号線に、該第４の電極が該電極に信号を与
える第３の信号線に接続される構成とした電荷転送装置
の駆動方法であって、 該第１の信号線にチャネルポテンシャルの高くなる側の
電位を印加し、かつ該第２、第３の信号線および、該ゲ
ート制御部に接続される制御信号線にチャネルポテンシ
ャルの低くなる側の電位を印加する工程と、 該第１の信号線にチャネルポテンシャルを低く変更した
のち、該第３の信号線および制御信号線に印加される電
位をチャネルポテンシャルの高くなる側に変更する工程
とを有する電荷転送装置の駆動方法。 1. A signal transfer from a vertical transfer channel for transferring signal charges in a vertical direction to a horizontal transfer channel closest to the vertical transfer channel among a plurality of horizontal transfer channels arranged in parallel, and to another horizontal transfer channel. A charge transfer device for transferring to a transfer channel via a gate control unit provided between the horizontal transfer channels, wherein each of the plurality of horizontal transfer channels transfers a signal charge in a horizontal direction; In this state, the first electrode, the second electrode, the third electrode, and the fourth electrode, each of which forms four bits, are formed in this order in the horizontal direction. 1 and a third electrode of a transfer channel and a barrier region, is configured to transfer channel under the second and fourth electrodes as a storage area Rutotomoni, between the horizontal transfer channel
The horizontal transfer channel on the side closer to the vertical transfer channel
The signal charge under the second electrode of another horizontal transfer channel.
A transfer area is provided below the fourth electrode, and the first electrode and the second electrode provide a signal to the first and second electrodes.
, The third electrode is connected to a second signal line that applies a signal to the electrode, and the fourth electrode is connected to a third signal line that applies a signal to the electrode. Charge transfer device
A driving method applies a higher consisting side potential of the channel potential to the first signal line, and the second, third signal line and to a control signal line connected to the gate control unit Applying a potential on the side where the channel potential becomes lower, and after changing the channel potential to be lower on the first signal line, increasing the potential applied to the third signal line and the control signal line so that the channel potential becomes higher. And a method of driving the charge transfer device.