JP3038902B2 - Solid-state imaging device - Google Patents
Solid-state imaging deviceInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本発明は、固体撮像装置に関し、特に撮像部に対して
少なくとも２つの電荷転送部を具備する固体撮像装置に
関する。Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a solid-state imaging device, and more particularly, to a solid-state imaging device including at least two charge transfer units for an imaging unit.
＜発明の概要＞ 本発明は、撮像部に対して少なくとも２つの電荷転送
部を具備する固体撮像装置において、２相駆動の電荷転
送部の蓄積ゲート部及び転送ゲート部の各電極に独立に
駆動クロックを印加することとし、少なくとも２つの電
荷転送部間での信号電荷の転送過程において蓄積ゲート
部及び転送ゲート部の各ポテンシャルを同方向に変化さ
せるときに、各電極に印加する駆動クロックのタイミン
グを変更することにより、転送ゲート部のポテンシャル
を蓄積ゲート部のポテンシャルよりも先に変化させて画
素間での信号電荷の混合防止を図ったものである。<Summary of the Invention> The present invention is directed to a solid-state imaging device having at least two charge transfer units for an imaging unit, in which a storage gate unit and a transfer gate unit of a two-phase drive charge transfer unit are independently driven. A clock is applied, and when the potentials of the storage gate and the transfer gate are changed in the same direction in the process of transferring the signal charge between at least two charge transfer units, the timing of the drive clock applied to each electrode Is changed, the potential of the transfer gate portion is changed before the potential of the storage gate portion to prevent mixing of signal charges between pixels.
＜従来の技術＞ 第５図に示すように、撮像部７の出力端に互いに併置
接続された２相駆動の例えば２つの水平シフトレジスタ
（水平CCD）1,2を有して水平転送部を構成し、撮像部７
に２次元配列された各感光部（図示せず）で発生した信
号電荷をＨ−Ｈ転送ゲート電極５によって各水平シフト
レジスタ1,2に振り分けて読み出すように構成されたい
わゆるデュアル水平シフトレジスタのCCD固体撮像装置
が知られている（例えば、特開平１−168060号公報参
照）。<Prior Art> As shown in FIG. 5, an output terminal of an image pickup unit 7 has, for example, two horizontal shift registers (horizontal CCDs) 1 and 2 of a two-phase drive connected in parallel to each other, and Construct and imaging unit 7
A so-called dual horizontal shift register configured to distribute signal charges generated in the respective photosensitive units (not shown) two-dimensionally arranged to the respective horizontal shift registers 1 and 2 by the HH transfer gate electrode 5 and read out the same. 2. Description of the Related Art A CCD solid-state imaging device is known (see, for example, JP-A-1-168060).
このCCD固体撮像装置における第1,第２水平シフトレ
ジスタ1,2においては、第６図に示すように、各水平転
送電極が、２層目のポリシリコン2Polyからなる蓄積ゲ
ート電極３及び３層目のポリシリコン3Polyからなる転
送ゲート電極４の対によって２層構造にて構成され、１
層目のポリシリコン1Polyにより２分されている。この
ポリシリコン1Polyは、ポリシリコン2Poly及びポリシリ
コン3Polyの一部領域に形成したコンタクトホールを介
して半導体基板に接続されて先のＨ−Ｈ転送ゲート電極
５を構成している。In the first and second horizontal shift registers 1 and 2 of the CCD solid-state imaging device, as shown in FIG. 6, each horizontal transfer electrode is composed of a storage gate electrode 3 and a third layer 3 made of a second polysilicon layer 2Poly. A pair of transfer gate electrodes 4 made of polysilicon 3Poly are formed in a two-layer structure.
It is divided into two by the polysilicon 1Poly of the layer. The polysilicon 1Poly is connected to the semiconductor substrate via a contact hole formed in a partial region of the polysilicon 2Poly and the polysilicon 3Poly to form the HH transfer gate electrode 5 described above.
このように構成された水平転送部において、蓄積ゲー
ト電極３及び転送ゲート電極４を対として水平方向に配
列された複数の水平転送電極に対しては、水平方向に信
号電荷を転送するために２相の駆動クロックφH1,φH2
が印加され、またＨ−Ｈ転送ゲート電極５に対しては、
第１水平シフトレジスタ１から第２水平シフトレジスタ
２へ信号電荷を転送するために駆動クロックφHHGが印
加されるようになっている。In the horizontal transfer unit configured as described above, a plurality of horizontal transfer electrodes arranged in a horizontal direction with the storage gate electrode 3 and the transfer gate electrode 4 as a pair are used to transfer signal charges in the horizontal direction. Phase drive clock φ H1 , φ H2
Is applied, and for the HH transfer gate electrode 5,
A drive clock φ HHG is applied to transfer signal charges from the first horizontal shift register 1 to the second horizontal shift register 2.
＜発明が解決しようとする課題＞ この種のCCD固体撮像装置の場合、信号電荷を第１水
平シフトレジスタ１から第２水平シフトレジスタ２へ転
送する過程において、水平シフトレジスタの互いに隣接
する水平転送電極に印加されている２相の駆動クロック
φH1,φH2が第７図に示す如く同時に高レベル（例え
ば、5V）から低レベル（例えば、0V）へ遷移するタイミ
ングがある。<Problems to be Solved by the Invention> In the case of this type of CCD solid-state imaging device, in the process of transferring signal charges from the first horizontal shift register 1 to the second horizontal shift register 2, adjacent horizontal transfer of the horizontal shift registers is performed. As shown in FIG. 7, there is a timing at which the two-phase drive clocks φ H1 and φ H2 applied to the electrodes simultaneously transition from a high level (eg, 5V) to a low level (eg, 0V).
このタイミングにおいて、２相の駆動クロックφH1,
φH2の各蓄積ゲート電極３に蓄積されている信号電荷
は、隣り合う転送ゲート電極４とのポテンシャル差によ
ってのみ、隣接する画素の信号電荷との混合防止が図ら
れている。このため、駆動クロックφH1,φH2が高レベ
ルから低レベルへ遷移するタイミングにおいて、第７図
に示す如くに、駆動クロックφH1,φH2間の位相がずれ
ると、第９図の動作タイミングt2に示すように、隣り合
う転送ゲート電極４とのポテンシャル差を維持すること
ができず、信号電荷Ａが信号電荷Ｂに混合することにな
り、画素間で信号電荷の混合が生じてしまうことにな
る。その結果、水平解像度が半分に低下したり、縦すじ
の欠陥として現れることになる。尚、第９図には、第７
図の各動作タイミングt1〜t3における蓄積ゲート電極３
及び転送ゲート電極４のポテンシャルが第８図のゲート
部の断面に対応して示されている。At this timing, the two-phase drive clock φ H1 ,
The signal charge stored in each storage gate electrode 3 of φ H2 is prevented from being mixed with the signal charge of the adjacent pixel only by the potential difference between the adjacent transfer gate electrode 4. For this reason, if the phases of the drive clocks φ H1 and φ H2 are shifted as shown in FIG. 7 at the timing when the drive clocks φ H1 and φ H2 transition from the high level to the low level, the operation timing of FIG. as shown in t 2, can not maintain the potential difference between the transfer gate electrode 4 adjacent, will be the signal charges a to mix the signal charge B, there arises a signal charge mixture between pixels Will be. As a result, the horizontal resolution is reduced by half or appears as a vertical stripe defect. In FIG. 9, FIG.
Each operation of FIG timing t 1 accumulation in ~t 3 gate electrode 3
In addition, the potential of the transfer gate electrode 4 is shown corresponding to the cross section of the gate portion in FIG.
そこで、本発明は、電荷転送部間での信号電荷の転送
の際に画素間での信号電荷の混合を確実に防止できる固
体撮像装置を提供することを目的とする。Therefore, an object of the present invention is to provide a solid-state imaging device that can reliably prevent mixing of signal charges between pixels when transferring signal charges between charge transfer units.
＜課題を解決するための手段＞ 上記目的を達成するために、本発明による固体撮像装
置は、複数個の感光部を有する撮像部と、この撮像部か
ら移される信号電荷を蓄積する蓄積ゲート部及び前段の
蓄積ゲート部から後段の蓄積ゲート部へ信号電荷を転送
する電送ゲート部の対が電荷転送方向に繰り返し配列さ
れてなる少なくとも２つの電荷転送部と、この少なくと
も２つの電荷転送部相互間に位置し、撮像部側の電荷転
送部の各転送段の蓄積ゲート部に蓄積された信号電荷を
撮像部と判定側の電荷転送部へ転送する転送部間転送ゲ
ート部とを具備し、この転送部間転送ゲート部による信
号電荷の転送過程において蓄積ゲート部及び転送ゲート
部の各ポテンシャルを同方向に変化させるときに、転送
ゲート部のポテンシャルを蓄積ゲート部のポテンシャル
よりも先に変化させて隣り合う転送段間で信号電荷が混
合しないようにした構成を採っている。<Means for Solving the Problems> To achieve the above object, a solid-state imaging device according to the present invention includes an imaging unit having a plurality of photosensitive units, and a storage gate unit for accumulating signal charges transferred from the imaging unit. And at least two charge transfer sections in which pairs of transmission gate sections for transferring signal charges from the preceding storage gate section to the subsequent storage gate section are arranged repeatedly in the charge transfer direction, and between the at least two charge transfer sections. And an inter-transfer unit transfer gate unit that transfers the signal charges accumulated in the accumulation gate units of the respective transfer stages of the charge transfer unit on the imaging unit side to the imaging unit and the charge transfer unit on the determination side. When the potentials of the storage gate and the transfer gate are changed in the same direction in the process of transferring the signal charge by the transfer gate between the transfer units, the potential of the transfer gate is changed to the potential of the storage gate. A configuration is adopted in which the signal charges are changed before the tension to prevent signal charges from being mixed between adjacent transfer stages.
＜作用＞ 本発明による固体撮像装置では、２相駆動の電荷転送
部の蓄積ゲート部及び転送ゲート部の各電極に独立に駆
動クロックを印加することにより、蓄積ゲート電極及び
転送ゲート電極を独立に駆動する。そして、転送部間転
送ゲート部による信号電荷の転送過程において蓄積ゲー
ト部及び転送ゲート部の各ポテンシャルを同方向に変化
させるときに、各電極に印加する駆動クロックのタイミ
ングを変更することにより、転送ゲート部のポテンシャ
ルを蓄積ゲート部のポテンシャルよりも先に変化させ
る。これにより、隣り合う転送段の転送ゲート部とのポ
テンシャル差を維持することができるため、少なくと２
つの電極転送部間での信号電荷の転送の際に、隣り合う
画素（転送段）間で信号電荷が混合するのを確実に防止
できる。<Operation> In the solid-state imaging device according to the present invention, by independently applying a drive clock to each electrode of the storage gate portion and the transfer gate portion of the charge transfer portion of the two-phase drive, the storage gate electrode and the transfer gate electrode are independently formed. Drive. When the potentials of the storage gate portion and the transfer gate portion are changed in the same direction in the process of transferring the signal charge by the transfer gate portion between the transfer portions, the timing of the drive clock applied to each electrode is changed to change the potential. The potential of the gate is changed before the potential of the storage gate. This makes it possible to maintain the potential difference between the transfer gates of the adjacent transfer stages, so that at least 2
When transferring the signal charges between the two electrode transfer units, it is possible to reliably prevent the signal charges from being mixed between adjacent pixels (transfer stages).
＜実施例＞ 以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明す
る。<Example> Hereinafter, an example of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
第１図は、本発明に係る固体撮像装置における水平転
送部の構造を示す概略平面図である。図において、第1,
第２水平シフトレジスタ1,2の各水平転送電極が２層構
造の蓄積ゲート電極（2Poly）３及び転送ゲート電極（3
Poly）４からなり、Ｈ−Ｈ転送ゲート電極（1Poly）５
によって２分された構造は、第６図に示す従来の構造と
同じである。なお、第１図中、鎖線部分６はチャネルス
トップを示している。FIG. 1 is a schematic plan view showing the structure of a horizontal transfer unit in a solid-state imaging device according to the present invention. In the figure,
Each of the horizontal transfer electrodes of the second horizontal shift registers 1 and 2 is composed of a storage gate electrode (2Poly) 3 and a transfer gate electrode (3
Poly) 4, and HH transfer gate electrode (1Poly) 5
Is the same as the conventional structure shown in FIG. In FIG. 1, a chain line portion 6 indicates a channel stop.
そして、本発明の特徴とするところは、蓄積ゲート電
極３及び転送ゲート電極４を独立に駆動するように構成
しかつ両者の駆動タイミングを適当に選定した点にあ
る。すなわち、２層駆動の各水平転送電極の蓄積ゲート
電極３及び転送ゲート電極４に各々独立に駆動クロック
φH1S,φH2S及びφH1T,φH2Tを印加するようにし、しか
も転送ゲート電極４の駆動クロックφH1T,φH2Tを蓄積
ゲート電極３の駆動クロックφH1S,φH2Sよりも進相と
している。The feature of the present invention resides in that the storage gate electrode 3 and the transfer gate electrode 4 are configured to be driven independently, and the drive timing of both is appropriately selected. That is, the drive clocks φ H1S , φ H2S and φ H1T , φ H2T are independently applied to the storage gate electrode 3 and the transfer gate electrode 4 of each horizontal transfer electrode of the two-layer drive. The clocks φ H1T and φ H2T are set earlier than the drive clocks φ H1S and φ H2S of the storage gate electrode 3.
このように構成されたCCD固体撮像装置において、第
１水平シフトレジスタ１の各蓄積ゲート電極３には、撮
像部７（第５図参照）の各列の垂直シフトレジスタ（図
示せず）から信号電荷（図中、●印で示す。本例では、
電子）が同時に転送される。しかる後、１つおきの蓄積
ゲート電極３の信号電荷は、Ｈ−Ｈ転送ゲート電極５に
よって第２水平シフトレジスタ２の１つ先の蓄積ゲート
電極３に転送される。以降、第1,第２水平シフトレジス
タ1,2の各水平転送電極の作用によって各信号電荷は水
平方向に転送されることになる。In the CCD solid-state imaging device configured as described above, each storage gate electrode 3 of the first horizontal shift register 1 receives a signal from a vertical shift register (not shown) of each column of the imaging section 7 (see FIG. 5). Electric charge (indicated by a circle in the figure. In this example,
Electron) is transferred at the same time. Thereafter, the signal charges of every other storage gate electrode 3 are transferred to the next storage gate electrode 3 of the second horizontal shift register 2 by the HH transfer gate electrode 5. Thereafter, each signal charge is transferred in the horizontal direction by the operation of each horizontal transfer electrode of the first and second horizontal shift registers 1 and 2.
ここで、水平転送電極の転送ゲート電極４には、蓄積
ゲート電極３の駆動クロックφH1S,φH2Sよりも進相の
駆動クロックφH1T,φH2Tが印加されるようになってい
るので、第１水平シフトレジスタ１から第２水平シフト
レジスタ２へ信号電荷を転送する過程において、２相の
駆動クロックφH1,φH2が高レベルから低レベルへ遷移
するタイミングでは、第２図に示すように、隣り合う画
素同士の信号電荷を分離する作用をなす転送ゲート電極
４の駆動クロックφH1T,φH2Tが、蓄積ゲート電極３の
駆動クロックφH1S,φH2Sよりも先に高レベルから低レ
ベルへ遷移する。これにより、第４図の動作タイミング
t2に示すように、転送ゲート電極４の下のポテンシャル
が蓄積ゲート電極３の下のポテンシャルよりも先に変化
し、隣り合う転送段の転送ゲート電極４とのポテンシャ
ル差を維持することができるため、隣り合う画素間での
信号電荷の混合を確実に防止できることになる。第４図
には、第２図の各動作タイミングt1〜t3における蓄積ゲ
ート電極３及び転送ゲート電極４のポテンシャルが第３
図のゲート部の断面に対応して示されている。Here, since the drive clocks φ H1T and φ H2T which are more advanced than the drive clocks φ H1S and φ H2S of the storage gate electrode 3 are applied to the transfer gate electrode 4 of the horizontal transfer electrode, In the process of transferring the signal charges from one horizontal shift register 1 to the second horizontal shift register 2, at the timing when the two-phase drive clocks φ H1 and φ H2 transition from the high level to the low level, as shown in FIG. The drive clocks φ H1T and φ H2T of the transfer gate electrode 4, which serve to separate signal charges between adjacent pixels, change from a high level to a low level prior to the drive clocks φ H1S and φ H2S of the storage gate electrode 3. Transition. Thus, the operation timing shown in FIG.
As shown at t 2 , the potential under the transfer gate electrode 4 changes before the potential under the storage gate electrode 3, and the potential difference between the transfer gate electrode 4 of the adjacent transfer stage can be maintained. Therefore, it is possible to reliably prevent mixing of signal charges between adjacent pixels. The FIG. 4, the potential of the storage gate electrode 3 and the transfer gate electrode 4 in each operation timings t 1 ~t 3 of FIG. 2 is a third
It is shown corresponding to the cross section of the gate section in the figure.
なお、上記実施例においては、水平シフトレジスタを
２つ有するデュアル水平シフトレジスタのCCD固体撮像
装置に適用した場合について説明したが、これに限定さ
れるものではなく、本発明は、２つ以上の水平シフトレ
ジスタを有する固体撮像装置に適用し得るものである。In the above-described embodiment, the case where the present invention is applied to a CCD solid-state imaging device of a dual horizontal shift register having two horizontal shift registers has been described. However, the present invention is not limited to this. The present invention can be applied to a solid-state imaging device having a horizontal shift register.
＜発明の効果＞ 以上説明したように、本発明による固体撮像装置にお
いては、２相駆動の電荷転送部を蓄積ゲート部及び転送
ゲート部の各電極に独立に駆動クロックを印加すること
とし、少なくとも２つの電荷転送部間での信号電荷の転
送過程において蓄積ゲート部及び転送ゲート部の各ポテ
ンシャルを同方向に変化させるときに、転送ゲート部の
ポテンシャルを蓄積ゲート部のポテンシャルよりも先に
変化させて隣り合う転送段間で信号電荷が混合しないよ
うにしたので、隣り合う画素間での信号電荷の混合を防
止できる。<Effects of the Invention> As described above, in the solid-state imaging device according to the present invention, the two-phase drive charge transfer unit applies a drive clock to each electrode of the storage gate unit and the transfer gate unit independently, at least. When the potentials of the storage gate and the transfer gate are changed in the same direction in the process of transferring the signal charge between the two charge transfer units, the potential of the transfer gate is changed before the potential of the storage gate. Thus, the signal charges are not mixed between the adjacent transfer stages, so that the mixing of the signal charges between the adjacent pixels can be prevented.
また、転送ゲート電極が蓄積ゲート電極よりも先に高
レベルから低レベルになりさえすれば良いため、２相の
駆動クロックφH1,φH2の駆動タイミングの設計が大幅
に楽になるという効果もある。Further, since it is only necessary that the transfer gate electrode be changed from the high level to the low level before the storage gate electrode, the design of the drive timing of the two-phase drive clocks φ H1 and φ H2 is greatly facilitated. .
第１図は、本発明に係る固体撮像装置における水平転送
部の構造を示す概略平面図、 第２図は、本発明の動作説明のためのタイムチャート、 第３図は、第１図のIII−III線断面図、 第４図は、第２図の動作タイミングt1〜t3におけるポテ
ンシャル図、 第５図は、デュアル水平シフトレジスタの固体撮像装置
の構成図、 第６図は、従来の水平転送部の構造を示す概略平面図、 第７図は、従来の動作説明のためのタイムチャート、 第８図は、第６図のVIII−VIII線断面図、 第９図は、第７図の動作タイミングt1〜t3におけるポテ
ンシャル図である。 １……第１水平シフトレジスタ， ２……第２水平シフトレジスタ， ３……蓄積ゲート電極,4……転送ゲート電極， ５……Ｈ−Ｈ転送ゲート電極。FIG. 1 is a schematic plan view showing the structure of a horizontal transfer unit in a solid-state imaging device according to the present invention, FIG. 2 is a time chart for explaining the operation of the present invention, and FIG. FIG. 4 is a potential diagram at the operation timings t 1 to t 3 in FIG. 2, FIG. 5 is a configuration diagram of a solid-state imaging device of a dual horizontal shift register, and FIG. 7 is a schematic plan view showing the structure of the horizontal transfer unit, FIG. 7 is a time chart for explaining a conventional operation, FIG. 8 is a sectional view taken along the line VIII-VIII of FIG. 6, and FIG. it is a potential diagram in the operation timing t 1 ~t 3 of. 1 ... first horizontal shift register, 2 ... second horizontal shift register, 3 ... storage gate electrode, 4 ... transfer gate electrode, 5 ... HH transfer gate electrode.
Claims (1)
部及び前段の蓄積ゲート部から後段の蓄積ゲート部へ信
号電荷を転送する転送ゲート部の対が電荷転送方向に繰
り返し配列されてなる少なくとも２つの電荷転送部と、 前記少なくとも２つの電荷転送部相互間に位置し、前記
撮像部側の電荷転送部の各転送段の蓄積ゲート部に蓄積
された信号電荷を前記撮像部と反対側の電荷転送部の各
転送段の蓄積ゲート部へ転送する転送部間転送ゲート部
と、 前記転送部間転送ゲート部による信号電荷の転送過程に
おいて前記蓄積ゲート部及び前記転送ゲート部の各ポテ
ンシャルを同方向に変化させるときに、前記転送ゲート
部のポテンシャルを前記蓄積ゲート部のポテンシャルよ
りも先に変化させる駆動クロックを前記蓄積ゲート部及
び前記転送ゲート部の各電極に独立に印加して隣り合う
転送段間で信号電荷が混合しないように前記少なくとも
２つの電荷転送部を駆動する駆動手段と を備えたことを特徴とする固体撮像装置。An imaging unit having a plurality of photosensitive units; a storage gate unit for storing signal charges transferred from the imaging unit; and a transfer gate for transferring signal charges from a previous storage gate unit to a subsequent storage gate unit. At least two charge transfer units in which a pair of units are repeatedly arranged in the charge transfer direction; and a storage gate unit located between the at least two charge transfer units and in each transfer stage of the charge transfer unit on the imaging unit side A transfer gate between transfer sections for transferring the signal charges accumulated in the transfer section to the storage gate sections of the respective transfer stages of the charge transfer section on the side opposite to the imaging section; and When changing each potential of the storage gate portion and the transfer gate portion in the same direction, the potential of the transfer gate portion is changed before the potential of the storage gate portion. Driving means for independently applying a drive clock to each electrode of the storage gate section and the transfer gate section to drive the at least two charge transfer sections so that signal charges are not mixed between adjacent transfer stages. A solid-state imaging device characterized by the above-mentioned.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2324897A JP3038902B2 (en) | 1990-11-27 | 1990-11-27 | Solid-state imaging device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2324897A JP3038902B2 (en) | 1990-11-27 | 1990-11-27 | Solid-state imaging device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04192560A JPH04192560A (en) | 1992-07-10 |
| JP3038902B2 true JP3038902B2 (en) | 2000-05-08 |
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ID=18170850
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| JP2324897A Expired - Fee Related JP3038902B2 (en) | 1990-11-27 | 1990-11-27 | Solid-state imaging device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3038902B2 (en) |
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1990
- 1990-11-27 JP JP2324897A patent/JP3038902B2/en not_active Expired - Fee Related
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| JPH04192560A (en) | 1992-07-10 |
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