JPH02304939A - 電荷転送素子 - Google Patents
電荷転送素子Info
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- JPH02304939A JPH02304939A JP12624889A JP12624889A JPH02304939A JP H02304939 A JPH02304939 A JP H02304939A JP 12624889 A JP12624889 A JP 12624889A JP 12624889 A JP12624889 A JP 12624889A JP H02304939 A JPH02304939 A JP H02304939A
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- signal charges
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- 238000005036 potential barrier Methods 0.000 abstract description 7
- 230000008961 swelling Effects 0.000 abstract 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 8
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
[産業上の利用分野]
この発明はイメージセンサや遅延素子などに適用して好
適な電荷転送素子に関し、特に信号電荷の垂直転送部最
終段での電荷取残しが生じないようにしたものである。
適な電荷転送素子に関し、特に信号電荷の垂直転送部最
終段での電荷取残しが生じないようにしたものである。
[従来の技術]
チャージ・カップルド・ディバイス(COD)などの電
荷転送素子(CTD)を用いたディバイスの代表的なも
のとしては、第3図に示す一次元のイメージセンサ、第
4図に示す二次元のイメージセンサ、そして第5図に示
すシリアル・パラレル・シリアル(SPS)方式の遅延
素子などがよく知られている。
荷転送素子(CTD)を用いたディバイスの代表的なも
のとしては、第3図に示す一次元のイメージセンサ、第
4図に示す二次元のイメージセンサ、そして第5図に示
すシリアル・パラレル・シリアル(SPS)方式の遅延
素子などがよく知られている。
第3図〜第5図において、2は光電変換素子、4はトラ
ンスファ・ゲート、6は垂直転送チャネル、8は水平転
送チャネル、12は信号出力部(電荷・電圧変換部)、
14はアンプである。また、16は信号入力部(電圧・
電荷変換部)、18は水平転送チャネルである。
ンスファ・ゲート、6は垂直転送チャネル、8は水平転
送チャネル、12は信号出力部(電荷・電圧変換部)、
14はアンプである。また、16は信号入力部(電圧・
電荷変換部)、18は水平転送チャネルである。
これらのディバイスは何れも、矢印で示すように、複数
設けられた垂直転送チャネル6の信号電荷を水平転送チ
ャネル8に転送したのち、水平転送チャネル8に転送さ
れた信号電荷を順次読み出して出力信号を得るようにし
たものである。
設けられた垂直転送チャネル6の信号電荷を水平転送チ
ャネル8に転送したのち、水平転送チャネル8に転送さ
れた信号電荷を順次読み出して出力信号を得るようにし
たものである。
[発明が解決しようとする課題]
垂直転送チャネル6から水平転送チャネル8に信号電荷
を転送する場合の転送モデルを第6図に示す。
を転送する場合の転送モデルを第6図に示す。
ここで、説明の便宜上、垂直転送チャネル6上に形成さ
れた最終段のゲートを第1のゲー)Gl、第1のゲート
G1から信号電荷を受け取る水平転送チャネル8上に形
成されたゲートを第2のゲートG2、第2のゲートG2
からの信号電荷を受け取る水平転送チャネル8上に形成
されたゲートを第3のゲートG3とする。
れた最終段のゲートを第1のゲー)Gl、第1のゲート
G1から信号電荷を受け取る水平転送チャネル8上に形
成されたゲートを第2のゲートG2、第2のゲートG2
からの信号電荷を受け取る水平転送チャネル8上に形成
されたゲートを第3のゲートG3とする。
そうすると、第1のゲートG1から第2のゲー)−02
への信号電荷転送方向は垂直方向であり、第2のゲート
G2から第3のゲートG3への信号電荷転送方向は水平
方向である。そのため、このような信号電荷転送方向に
選んだ場合には、垂直転送チャネル6の最終段における
チャネル幅Woが規制きれることになる。
への信号電荷転送方向は垂直方向であり、第2のゲート
G2から第3のゲートG3への信号電荷転送方向は水平
方向である。そのため、このような信号電荷転送方向に
選んだ場合には、垂直転送チャネル6の最終段における
チャネル幅Woが規制きれることになる。
第7図は、このことを示すための構成図であって、これ
は第6図を具体化したものである。水平転送チャネル8
は2相駆動方式を採用した場合であって、図中、20は
上側電極、22は下側電極である。2相駆動方式とする
ため、上側電極20下のチャネル領域に電荷転送の方向
付けのためのポテンシャルバリアが形成されている。一
点鎖線で示す領域が垂直転送チャネル6及び水平転送チ
ャネル8の領域である。24は垂直転送チャネル6側に
設けられた下側電極である。
は第6図を具体化したものである。水平転送チャネル8
は2相駆動方式を採用した場合であって、図中、20は
上側電極、22は下側電極である。2相駆動方式とする
ため、上側電極20下のチャネル領域に電荷転送の方向
付けのためのポテンシャルバリアが形成されている。一
点鎖線で示す領域が垂直転送チャネル6及び水平転送チ
ャネル8の領域である。24は垂直転送チャネル6側に
設けられた下側電極である。
垂直転送チャネル6によって転送されてきた信号電荷は
、下側電極22(第2のゲートG2に相当する)の直下
のポテンシャル井戸に転送しなげればならない。そのた
め、垂直転送チャネル6の最終段のチャネル幅Woは少
なくとも下側電極22の電極幅W1に近いが、それより
も狭くなくてはならない。
、下側電極22(第2のゲートG2に相当する)の直下
のポテンシャル井戸に転送しなげればならない。そのた
め、垂直転送チャネル6の最終段のチャネル幅Woは少
なくとも下側電極22の電極幅W1に近いが、それより
も狭くなくてはならない。
しかし、チャネル幅Woが電極幅W1に近いときには、
電極加工のバラツキなどがあると、複数の垂直転送チャ
ネル6相互間での実効チャネル幅が変動するおそれがあ
る。実効チャネル幅の変動は垂直転送チャネル間での特
性のバラツキとなって現われる。このようなことから、
チャネル幅W。
電極加工のバラツキなどがあると、複数の垂直転送チャ
ネル6相互間での実効チャネル幅が変動するおそれがあ
る。実効チャネル幅の変動は垂直転送チャネル間での特
性のバラツキとなって現われる。このようなことから、
チャネル幅W。
は電極幅W1より加工マージンを引いた輻以下である必
要がある。したがって、このチャネル幅WOは垂直転送
チャネル6の繰り返しピッチの1/2より下側電極22
の実効幅W2より小ざい値となる。
要がある。したがって、このチャネル幅WOは垂直転送
チャネル6の繰り返しピッチの1/2より下側電極22
の実効幅W2より小ざい値となる。
以上の理由により、垂直転送チャネル6の最終段のチャ
ネル幅Woは、それ以前のチャネル幅Weより大幅に狭
くならざるを得ない。このように、チャネル幅が転送方
向に向かって狭くなると、狭チャネル効果によって、転
送チャネル6直下に形成されるポテンシャル井戸のポテ
ンシャルが次第に浅くなり、転送方向に向かってポテン
シャルの障壁が生じてしまう。
ネル幅Woは、それ以前のチャネル幅Weより大幅に狭
くならざるを得ない。このように、チャネル幅が転送方
向に向かって狭くなると、狭チャネル効果によって、転
送チャネル6直下に形成されるポテンシャル井戸のポテ
ンシャルが次第に浅くなり、転送方向に向かってポテン
シャルの障壁が生じてしまう。
ポテンシャルの障壁が生ずると、信号電荷を第1のゲー
トGlから第2のゲートG2に、全て転送することがで
きなくなり、電荷の取残しが生じ、これに伴なって転送
効率の低下、出力信号のS/N劣化が発生してしまう。
トGlから第2のゲートG2に、全て転送することがで
きなくなり、電荷の取残しが生じ、これに伴なって転送
効率の低下、出力信号のS/N劣化が発生してしまう。
そこで、この発明はこのような課題を解決したもので、
ポテンシャル障壁を無くして水平転送チャネルへの転送
効率を改善したものである。
ポテンシャル障壁を無くして水平転送チャネルへの転送
効率を改善したものである。
〔課題を解決するための手段]
上述の課題を解決するため、この発明においては、垂直
転送チャネルからの信号電荷を水平転送チャネルに転送
し、この水平転送チャネルに転送された信号電荷を類火
読み出すようにした電荷転送素子において、 垂直転送チャネル上に形成された最終ゲートを第1のゲ
ートとし、この第1のゲートから信号電荷を受け取る水
平転送チャネル上のゲートを第2のゲートとし、この第
2のゲートから信号電荷を受け取る同一水平転送チャネ
ル上のゲートを第3のゲートとしたとき、 第1のゲート、第2のゲート、第3のゲート各々に異な
るクロックを印加するとき、 第2のゲートから第3のゲートに信号電荷を転送する方
向が、水平と垂直の2成分の方向を持つように上記第1
〜第3のゲートが形成されてなることを特徴とするもの
である。
転送チャネルからの信号電荷を水平転送チャネルに転送
し、この水平転送チャネルに転送された信号電荷を類火
読み出すようにした電荷転送素子において、 垂直転送チャネル上に形成された最終ゲートを第1のゲ
ートとし、この第1のゲートから信号電荷を受け取る水
平転送チャネル上のゲートを第2のゲートとし、この第
2のゲートから信号電荷を受け取る同一水平転送チャネ
ル上のゲートを第3のゲートとしたとき、 第1のゲート、第2のゲート、第3のゲート各々に異な
るクロックを印加するとき、 第2のゲートから第3のゲートに信号電荷を転送する方
向が、水平と垂直の2成分の方向を持つように上記第1
〜第3のゲートが形成されてなることを特徴とするもの
である。
[作 用]
第2のゲートG2から第3のゲートG3に信号電荷を転
送する方向が、水平と垂直の2成分の方向を持つように
構成すると、垂直転送チャネル6の最終段での転送チャ
ネルのチャネル幅は、水平転送チャネル8に形成された
上側電極20と下側電極22の双方に跨がった状態で形
成できる。
送する方向が、水平と垂直の2成分の方向を持つように
構成すると、垂直転送チャネル6の最終段での転送チャ
ネルのチャネル幅は、水平転送チャネル8に形成された
上側電極20と下側電極22の双方に跨がった状態で形
成できる。
そうした場合には、垂直転送チャネル6の最終段でのチ
ャネル幅WOは、最終段に至るまでの転送チャネル6の
チャネル幅Weよりも逸かに広くすることが可能になる
。
ャネル幅WOは、最終段に至るまでの転送チャネル6の
チャネル幅Weよりも逸かに広くすることが可能になる
。
チャネル幅がWe以上になれば、この最終段で狭チャネ
ル効果が従来とは逆に作用するため、最終段での転送チ
ャネル6のポテンシャル井戸が今までよりも深くなる。
ル効果が従来とは逆に作用するため、最終段での転送チ
ャネル6のポテンシャル井戸が今までよりも深くなる。
したがって、信号電荷の転送方向に対してポテンシャル
の障壁が生ずるようなことはない。
の障壁が生ずるようなことはない。
[実 施 例]
以下、この発明に係る電荷転送素子の一例を、CCDに
適用した場合につき、第1図以下を参照して詳細に説明
する。
適用した場合につき、第1図以下を参照して詳細に説明
する。
第1図はこの発明の詳細な説明するための説明図である
。
。
説明の都合上、垂直転送チャネル6上に形成された最終
ゲートを第1のゲートG1とし、この第1のゲートG1
から信号電荷を受け取る水平転送チャネル8上のゲート
を第2のゲートG2とし、この第2のゲートG2から信
号電荷を受け取る同一水平転送チャネル8上のゲートを
第3のゲートG3としたとき、第2のゲートG2から第
3のゲートG3に信号電荷を転送する方向が、水平と垂
直の2成分の方向を持つように第1〜第3のゲート01
〜G3が形成される。
ゲートを第1のゲートG1とし、この第1のゲートG1
から信号電荷を受け取る水平転送チャネル8上のゲート
を第2のゲートG2とし、この第2のゲートG2から信
号電荷を受け取る同一水平転送チャネル8上のゲートを
第3のゲートG3としたとき、第2のゲートG2から第
3のゲートG3に信号電荷を転送する方向が、水平と垂
直の2成分の方向を持つように第1〜第3のゲート01
〜G3が形成される。
第1図Aはそれを具現するための一例の構成図であって
、第1のゲートGl側に位置する第2のゲートG2の一
端が、第3のゲートG3の上端側に張り出されている。
、第1のゲートGl側に位置する第2のゲートG2の一
端が、第3のゲートG3の上端側に張り出されている。
こうした場合、第1のゲートG1直下に蓄積された信号
電荷は矢印のように第2のゲートG2直下のポテンシャ
ル井戸に転送され、その後節2のゲートG2に転送され
た信号電荷は、第2のゲートG2の水平ゲート部aから
これに隣接した第3のゲートG3に向けて、信号電荷が
転送される。
電荷は矢印のように第2のゲートG2直下のポテンシャ
ル井戸に転送され、その後節2のゲートG2に転送され
た信号電荷は、第2のゲートG2の水平ゲート部aから
これに隣接した第3のゲートG3に向けて、信号電荷が
転送される。
これに加えて、第2のゲートG2の膨出部である垂直ゲ
ート部すからも第3のゲートG3に信号電荷が転送され
る。
ート部すからも第3のゲートG3に信号電荷が転送され
る。
したがって、水平と垂直の2成分の方向を持って信号電
荷が第3のゲートG3に転送される。
荷が第3のゲートG3に転送される。
第1図Bは他の例であって、垂直ゲート部すからの信号
電荷の転送が、第3のゲートG3に対して斜めの方向と
なるように構成した場合である。
電荷の転送が、第3のゲートG3に対して斜めの方向と
なるように構成した場合である。
そのため、第3のゲートG3の上端部が斜めとなるよう
に形成されると共に、この傾斜面と平行するように、第
3のゲートG3と対向する垂直ゲート部すの一部が斜め
に形成される。
に形成されると共に、この傾斜面と平行するように、第
3のゲートG3と対向する垂直ゲート部すの一部が斜め
に形成される。
こうすると、この傾斜面から入力する信号電荷の転送方
向は、水平方向と垂直方向の2方向に分離して考えるこ
とができる。したがって、この構成においても、水平と
垂直の2成分の方向を持って信号電荷が第3のゲートG
3に転送されることになる。
向は、水平方向と垂直方向の2方向に分離して考えるこ
とができる。したがって、この構成においても、水平と
垂直の2成分の方向を持って信号電荷が第3のゲートG
3に転送されることになる。
第2図は第1図Aの具体例である。
第2のゲートG2に形成される垂直ゲート部すは、上側
電極20及び下側電極22の夫々に設けられた引出し電
極20a、22bがあるので、これを代用できるから、
垂直ゲート部すとして特別に電極を形成する必要はない
。
電極20及び下側電極22の夫々に設けられた引出し電
極20a、22bがあるので、これを代用できるから、
垂直ゲート部すとして特別に電極を形成する必要はない
。
そして、夫々の垂直転送チャネル6の最終段から水平転
送チャネル8に向かう領域では、上側電極20若しくは
下側型tii 22、本例では一対ある下側電極22の
夫々に跨がるように転送チャネル6及び8が形成される
。したがって、第1〜第3のゲート61〜G3での信号
電荷のM積領域は夫々斜線図示のようになる。
送チャネル8に向かう領域では、上側電極20若しくは
下側型tii 22、本例では一対ある下側電極22の
夫々に跨がるように転送チャネル6及び8が形成される
。したがって、第1〜第3のゲート61〜G3での信号
電荷のM積領域は夫々斜線図示のようになる。
転送チャネル6.8を上述したように形成した場合には
、第1のゲートG1用の上側電極26の入力側のチャネ
ル幅Weに対して出力側のチャネルItlWWoの方が
広くなる。すなわち、このチャネル幅Woは、垂直転送
チャネル6の繰り返しピッチから下側電極22の実効幅
と、水平転送チャネル8上を下側電極22が覆うための
マージンを加えた輻W3だけ差し引いた幅となる。これ
は、一般に垂直転送チャネル6の繰り返しピッチの1/
aより大きい。
、第1のゲートG1用の上側電極26の入力側のチャネ
ル幅Weに対して出力側のチャネルItlWWoの方が
広くなる。すなわち、このチャネル幅Woは、垂直転送
チャネル6の繰り返しピッチから下側電極22の実効幅
と、水平転送チャネル8上を下側電極22が覆うための
マージンを加えた輻W3だけ差し引いた幅となる。これ
は、一般に垂直転送チャネル6の繰り返しピッチの1/
aより大きい。
このように電極と転送チャネルを形成すれば、水平と垂
直の2成分の方向を持って信号電荷を第3のゲートG3
に転送することができる。そして、そのようにした場合
には、垂直転送チャネル6の最終段でのチャネル幅を広
(できるから、ここでのポテンシャル井戸が浅くなるよ
うなことはない。
直の2成分の方向を持って信号電荷を第3のゲートG3
に転送することができる。そして、そのようにした場合
には、垂直転送チャネル6の最終段でのチャネル幅を広
(できるから、ここでのポテンシャル井戸が浅くなるよ
うなことはない。
そのため、ポテンシャルの障壁が生ぜず第1のゲートG
1直下にある信号電荷を殆ど全て第2のゲートG2に転
送できる。第2のゲートG2に転送された信号電荷は同
じ(第3のゲートG3に転送できる。
1直下にある信号電荷を殆ど全て第2のゲートG2に転
送できる。第2のゲートG2に転送された信号電荷は同
じ(第3のゲートG3に転送できる。
電荷転送素子としてはCCDに限られるものではない。
この発明が応用されるディバイスとしては、上述したイ
メージセンサや遅延素子に限られるものではない。
メージセンサや遅延素子に限られるものではない。
[発明の効果]
以上説明したように、この発明によれば、第2のゲート
から第3のゲートに信号電荷を転送する方向が、水平と
垂直の2成分の方向を持つように第1〜第3のゲートを
形成したものである。
から第3のゲートに信号電荷を転送する方向が、水平と
垂直の2成分の方向を持つように第1〜第3のゲートを
形成したものである。
これによれば、垂直転送チャネルの最終段でのチャネル
幅を広くすることができるため、狭チャネル効果を受け
ないで信号電荷を転送できる特徴を有する。
幅を広くすることができるため、狭チャネル効果を受け
ないで信号電荷を転送できる特徴を有する。
したがって、転送効率を改善でき、出力信号のS/Nを
向上できる。
向上できる。
第1図はこの発明に係る電荷転送素子の原理構成を示す
図、第2図は第1図Aの具体例を示す構成図、第3図〜
第5図はCODの用途を示す図、第6図はその場合の信
号電荷の転送方向を示す図、第7図はその具体例を示す
構成図である。 2・・・光電変換素子 4・・・トランスファ・ゲート 6・・・垂直転送チャネル 8・・・水平転送チャネル 01〜G3・・・第1〜第3のゲート 20.22・・・電極
図、第2図は第1図Aの具体例を示す構成図、第3図〜
第5図はCODの用途を示す図、第6図はその場合の信
号電荷の転送方向を示す図、第7図はその具体例を示す
構成図である。 2・・・光電変換素子 4・・・トランスファ・ゲート 6・・・垂直転送チャネル 8・・・水平転送チャネル 01〜G3・・・第1〜第3のゲート 20.22・・・電極
Claims (1)
- (1)垂直転送チャネルからの信号電荷を水平転送チャ
ネルに転送し、この水平転送チャネルに転送された信号
電荷を順次読み出すようにした電荷転送素子において、 垂直転送チャネル上に形成された最終ゲートを第1のゲ
ートとし、この第1のゲートから信号電荷を受け取る水
平転送チャネル上のゲートを第2のゲートとし、この第
2のゲートから信号電荷を受け取る同一水平転送チャネ
ル上のゲートを第3のゲートとし、 上記第1のゲート、第2のゲート、第3のゲート各々に
異なるクロックを印加するとき、 上記第2のゲートから第3のゲートに信号電荷を転送す
る方向が、水平と垂直の2成分の方向を持つように上記
第1〜第3のゲートが形成されてなることを特徴とする
電荷転送素子。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP12624889A JPH02304939A (ja) | 1989-05-19 | 1989-05-19 | 電荷転送素子 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP12624889A JPH02304939A (ja) | 1989-05-19 | 1989-05-19 | 電荷転送素子 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH02304939A true JPH02304939A (ja) | 1990-12-18 |
Family
ID=14930471
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP12624889A Pending JPH02304939A (ja) | 1989-05-19 | 1989-05-19 | 電荷転送素子 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH02304939A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5589698A (en) * | 1993-12-10 | 1996-12-31 | Nec Corporation | Solid state imaging device having sliding potential gradient |
-
1989
- 1989-05-19 JP JP12624889A patent/JPH02304939A/ja active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5589698A (en) * | 1993-12-10 | 1996-12-31 | Nec Corporation | Solid state imaging device having sliding potential gradient |
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