JPS60119182A - 固体撮像素子 - Google Patents
固体撮像素子Info
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- JPS60119182A JPS60119182A JP58228029A JP22802983A JPS60119182A JP S60119182 A JPS60119182 A JP S60119182A JP 58228029 A JP58228029 A JP 58228029A JP 22802983 A JP22802983 A JP 22802983A JP S60119182 A JPS60119182 A JP S60119182A
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Classifications
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
- H01L27/148—Charge coupled imagers
- H01L27/14831—Area CCD imagers
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
- H04N25/70—SSIS architectures; Circuits associated therewith
- H04N25/71—Charge-coupled device [CCD] sensors; Charge-transfer registers specially adapted for CCD sensors
- H04N25/73—Charge-coupled device [CCD] sensors; Charge-transfer registers specially adapted for CCD sensors using interline transfer [IT]
-
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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】
〔発明の技術分野〕
この発明は信号の読み出しに特徴を有する２次元の固体
撮像素子の素子構造に関するものである。
撮像素子の素子構造に関するものである。
一般に固体撮像素子はシリコンのような半導体祠料上に
光検出器と走査機構を設けたものであり、光検出器に適
当なものを選べば、可視から赤外領域までの撮像が可能
となる。そして、固体撮像素子は従来の撮像管に比べて
、小型・軽量・高信頼性である上、撮像装置を製作する
上で調整箇所が非常に少な（なるという利点を持ってお
り、広い分野から注目を集めている。
光検出器と走査機構を設けたものであり、光検出器に適
当なものを選べば、可視から赤外領域までの撮像が可能
となる。そして、固体撮像素子は従来の撮像管に比べて
、小型・軽量・高信頼性である上、撮像装置を製作する
上で調整箇所が非常に少な（なるという利点を持ってお
り、広い分野から注目を集めている。
さて、固体撮像素子の走査機構としては、従来ＭＯＳス
イッチを用いたものやＣＯＤ （ＣｈａｒｇｅＣｏｕｐ
ｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）を用いたものが主ズあったが、
前者゛のＭＯＳスイッチを用いたものの場合、信号を読
み出す時に用いるＭＯＳスイッチに起因したスパイク雑
音が信号に混入し、Ｓ／Ｎ比を低下させるとともに、こ
のスパイク雑音は読み出す列間で異なっており、これが
固定パターン雑音と呼ばれる雑音となって、Ｓ／Ｎ比を
さらに低下させるという欠点を有し、高いＳ／Ｎ比が要
求される微弱な信号検出には用いることができないとい
う問題ををしていた。また、後者のＣＯＤを用いたもの
、特に前者のＭＯ３方式と同様に光検出器を自由に選択
できるため最近広く用いられているインターライン方式
のＣＣＤ方式では、検出器列と検出器列との間にＣＣＤ
が配置されるため、検出器の有効面積を大きくするため
にＣＣＤ部の面積はできるだけ小さく設計することが望
ましい。−万ＣＣＤの電荷転送能力は構造を同一とすれ
ば、ＣＣＤ１段当りの蓄積ゲート面積に比例する。した
がってＣＣＤ部の面積を小さくすることは取り扱える電
荷の最大値が制限されることになる。こうした問題は特
に赤外線固体撮像素子のように大きな背景中の小さな信
号を検出する際には大きな問題となる。
イッチを用いたものやＣＯＤ （ＣｈａｒｇｅＣｏｕｐ
ｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）を用いたものが主ズあったが、
前者゛のＭＯＳスイッチを用いたものの場合、信号を読
み出す時に用いるＭＯＳスイッチに起因したスパイク雑
音が信号に混入し、Ｓ／Ｎ比を低下させるとともに、こ
のスパイク雑音は読み出す列間で異なっており、これが
固定パターン雑音と呼ばれる雑音となって、Ｓ／Ｎ比を
さらに低下させるという欠点を有し、高いＳ／Ｎ比が要
求される微弱な信号検出には用いることができないとい
う問題ををしていた。また、後者のＣＯＤを用いたもの
、特に前者のＭＯ３方式と同様に光検出器を自由に選択
できるため最近広く用いられているインターライン方式
のＣＣＤ方式では、検出器列と検出器列との間にＣＣＤ
が配置されるため、検出器の有効面積を大きくするため
にＣＣＤ部の面積はできるだけ小さく設計することが望
ましい。−万ＣＣＤの電荷転送能力は構造を同一とすれ
ば、ＣＣＤ１段当りの蓄積ゲート面積に比例する。した
がってＣＣＤ部の面積を小さくすることは取り扱える電
荷の最大値が制限されることになる。こうした問題は特
に赤外線固体撮像素子のように大きな背景中の小さな信
号を検出する際には大きな問題となる。
これに対して垂直電荷転送素子の１垂直分を１つの電位
井戸として駆動し、低雑音化、高ダイナミツクレンジ化
をはかった固体撮像素子が考案された。第１図ないし第
３図はこの種の固体撮像素子の一例の動作を説明する図
である。以下これを図にしたがって説明する。
井戸として駆動し、低雑音化、高ダイナミツクレンジ化
をはかった固体撮像素子が考案された。第１図ないし第
３図はこの種の固体撮像素子の一例の動作を説明する図
である。以下これを図にしたがって説明する。
第１図は上記固体撮像素子のブロック図で、簡単のため
に３×４のアレイで示しである。図中、１は半導体基板
上に２次元的に配列された光検出器、２は同一基板上に
形成されたＭＯＳ）ランジスタで形成されたｌ・ランス
ファーゲート、３は上記半導体基板に形成された垂直電
荷転送素子、４は上記半導体基板に形成された水平ＣＣ
Ｄ５とのインターフェースを形成するインターフェース
部、６は出力ブリアンプ、７はこのプリアンプの出力で
ある。
に３×４のアレイで示しである。図中、１は半導体基板
上に２次元的に配列された光検出器、２は同一基板上に
形成されたＭＯＳ）ランジスタで形成されたｌ・ランス
ファーゲート、３は上記半導体基板に形成された垂直電
荷転送素子、４は上記半導体基板に形成された水平ＣＣ
Ｄ５とのインターフェースを形成するインターフェース
部、６は出力ブリアンプ、７はこのプリアンプの出力で
ある。
このように構成された固体撮像素子において、垂直方向
の電荷転送に関する部分、つまり垂直電荷転送素子３お
よびインターフェース部４の構造および動作を第２図（
ａｌないしく３１および第３図を用いて説明する。なお
、水平ＣＣＤ５と出力プリアンプ６は通常のＣＣＤ型の
固体撮像素子と全く同様であり、その説明は省く。
の電荷転送に関する部分、つまり垂直電荷転送素子３お
よびインターフェース部４の構造および動作を第２図（
ａｌないしく３１および第３図を用いて説明する。なお
、水平ＣＣＤ５と出力プリアンプ６は通常のＣＣＤ型の
固体撮像素子と全く同様であり、その説明は省く。
まず、垂直電荷転送素子３およびインターフェイス部４
の部分の構造について第２図（ａ）を用いて説明する。
の部分の構造について第２図（ａ）を用いて説明する。
第２図＋ａ）は第１図のｎ−ｎ線断面を示したものであ
り、垂直電荷転送素子３は４つのゲート電極３−１ない
し３−４で構成され、インターフェース部４は２つのゲ
ート電極４−１． ４−２から構成されており、インタ
ーフェース部４の端は水平ＣＣＤ５の１つのゲート電極
５−１に接している。また、８は半導体基板であり、各
々のゲート電極下にチャネルが形成されるものである。
り、垂直電荷転送素子３は４つのゲート電極３−１ない
し３−４で構成され、インターフェース部４は２つのゲ
ート電極４−１． ４−２から構成されており、インタ
ーフェース部４の端は水平ＣＣＤ５の１つのゲート電極
５−１に接している。また、８は半導体基板であり、各
々のゲート電極下にチャネルが形成されるものである。
このチャネルは表面チャネルであっても、埋め込みチャ
ネルであっても差しつかえない。なお、第２図ｔａ＋に
おいては各々のゲート電極間がギャップを持った構造と
なっているが、多層のゲート電極構造を用いてゲート電
極間にオーバーランプ部を設けたものであっても良い。
ネルであっても差しつかえない。なお、第２図ｔａ＋に
おいては各々のゲート電極間がギャップを持った構造と
なっているが、多層のゲート電極構造を用いてゲート電
極間にオーバーランプ部を設けたものであっても良い。
一方、各ゲート電極３−１ないし３−４．４−１．４−
２．５−１には第３図に示したようなりロック信号φＶ
ｌないしφＶ４．φＳ、φＴ、φＨが印加される。ただ
し、この例においてはＮチャネルの場合であり、Ｐチャ
ネルの場合にはクロック信号の極性を反転したものとす
れば良い。
２．５−１には第３図に示したようなりロック信号φＶ
ｌないしφＶ４．φＳ、φＴ、φＨが印加される。ただ
し、この例においてはＮチャネルの場合であり、Ｐチャ
ネルの場合にはクロック信号の極性を反転したものとす
れば良い。
次に第２図ｆａ）に示したものの垂直方向の電荷転送に
ついて、第２図（ｂ）ないしＵ）に基ずいて説明すると
、第２図（ｂｌないしくｊｌはそれぞれのタイミングに
おける第２図（δ）の位置に対応したチャネルのポテン
シャルの状態を示し、第２図（ｂ）は第３図においてｔ
ｌのタイミングに相当するときのポテンシャルである。
ついて、第２図（ｂ）ないしＵ）に基ずいて説明すると
、第２図（ｂｌないしくｊｌはそれぞれのタイミングに
おける第２図（δ）の位置に対応したチャネルのポテン
シャルの状態を示し、第２図（ｂ）は第３図においてｔ
ｌのタイミングに相当するときのポテンシャルである。
このときクロック信号φＶ１ないしφＶ４は全て″Ｈ″
レベルになっているので、ゲート電極３−１ないし３−
４下には大きな電位井戸（以下ポテンシャルウェルと称
す。）が形成されており、またクロック信号φＳはクロ
ック信号φＶ１ないしφＶ４より高いＨ”レベルになっ
ているので、ゲート電極４−１下には、より深いポテン
シャルウェルが形成されている。また、クロック信号φ
Ｔは′”Ｌ”レベルとなっているので、ゲート電極４−
２の下には浅いポテンシャルウェルが形成されている。
レベルになっているので、ゲート電極３−１ないし３−
４下には大きな電位井戸（以下ポテンシャルウェルと称
す。）が形成されており、またクロック信号φＳはクロ
ック信号φＶ１ないしφＶ４より高いＨ”レベルになっ
ているので、ゲート電極４−１下には、より深いポテン
シャルウェルが形成されている。また、クロック信号φ
Ｔは′”Ｌ”レベルとなっているので、ゲート電極４−
２の下には浅いポテンシャルウェルが形成されている。
一方水平ＣＣＤ５はこの状態のときに電荷転送を行なっ
ており、図中点線で示したようなポテンシャル状態の間
を往復している。
ており、図中点線で示したようなポテンシャル状態の間
を往復している。
そしてこの状態において、垂直方向中任意の１つのトラ
ンスファーゲート２をＯＮして、垂直電荷転送素子３中
に検出器１の内容を読み出すと、ゲート電極３−１〜３
−４の所定位置に信号電荷Ｑｓｉｇが存在することにな
る。
ンスファーゲート２をＯＮして、垂直電荷転送素子３中
に検出器１の内容を読み出すと、ゲート電極３−１〜３
−４の所定位置に信号電荷Ｑｓｉｇが存在することにな
る。
次に第３図に示すｔ２のタイミング、つまりクロック信
号φ■１が”Ｌ”レベルにされると、第２図（Ｃ１に示
す如く、ゲート電極３−１下のポテンシャルウェルが浅
くなるため信号電荷Ｑｓｉｇは空間的に広がりながら、
第２図中の矢印Ａ方向へ押されることになる。さらに第
３図に示すようにｔ３゜ｔ４．ｔ５のタイミングにクロ
ック信号φ■２〜φｖ４が順次”Ｌ”レベルにされ、第
２図ｆｄｌ〜ｆｆｌに示す如く、ゲート電極３−２〜３
−４下のポテンシャルが順次浅くなり、信号電荷Ｑｓｉ
ｇが、図中矢印入方向へ押し出されてゆき、クロック信
号φＶ４が”Ｌ”となった時点では、信号電荷Ｑｓｉｇ
はデー１−電極４−１の下のポテンシャルウェルに蓄え
られることになる。なお、ゲート電極４−１は信号電荷
０３１ｇを十分蓄えられるだけの大きさが必要であるが
、上記実施例に示す如くクロック信号φＳが”Ｈ”時の
ポテンシャルが、ゲート電極３−１〜３−４の下のポテ
ンシャルより深くする必要はない。
号φ■１が”Ｌ”レベルにされると、第２図（Ｃ１に示
す如く、ゲート電極３−１下のポテンシャルウェルが浅
くなるため信号電荷Ｑｓｉｇは空間的に広がりながら、
第２図中の矢印Ａ方向へ押されることになる。さらに第
３図に示すようにｔ３゜ｔ４．ｔ５のタイミングにクロ
ック信号φ■２〜φｖ４が順次”Ｌ”レベルにされ、第
２図ｆｄｌ〜ｆｆｌに示す如く、ゲート電極３−２〜３
−４下のポテンシャルが順次浅くなり、信号電荷Ｑｓｉ
ｇが、図中矢印入方向へ押し出されてゆき、クロック信
号φＶ４が”Ｌ”となった時点では、信号電荷Ｑｓｉｇ
はデー１−電極４−１の下のポテンシャルウェルに蓄え
られることになる。なお、ゲート電極４−１は信号電荷
０３１ｇを十分蓄えられるだけの大きさが必要であるが
、上記実施例に示す如くクロック信号φＳが”Ｈ”時の
ポテンシャルが、ゲート電極３−１〜３−４の下のポテ
ンシャルより深くする必要はない。
この様にして、信号電荷Ｑｓｉｇがゲート電極４−１下
に集められ、水平ＣＣＤ５の１水平線分の走査が終わっ
た後、第３図に示すｔ６のタイミングにゲート電極４−
２に接する水平ＣＣＤ５のゲート電極５−１のクロック
信号φＨを”Ｈ”レベルとするとともに、ゲート電極４
−２のクロック信号φＴをＨ″ レベルにすると、それ
ぞれのゲート下のポテンシャルは第２図（ｇ）に示す如
くなる。
に集められ、水平ＣＣＤ５の１水平線分の走査が終わっ
た後、第３図に示すｔ６のタイミングにゲート電極４−
２に接する水平ＣＣＤ５のゲート電極５−１のクロック
信号φＨを”Ｈ”レベルとするとともに、ゲート電極４
−２のクロック信号φＴをＨ″ レベルにすると、それ
ぞれのゲート下のポテンシャルは第２図（ｇ）に示す如
くなる。
なお、この時ゲート電極４−２下のポテンシャルがゲー
ト電極４−１及びゲート電極５−１下のポテンシャルよ
り高くなるようにしているが、必らずしも高くする必要
はない。次に第３図に示すｔｌのタイミングにクロック
信号φＳが″Ｌ″レベルとされ、第２図（ｈｌに示す如
く、ゲート電極４−１下のポテンシャルは浅くなるため
、信号電荷Ｑｓｉｇはゲート電極５−１下のポテンシャ
ルウェル内に移動させられることになる。その後、第３
図に示ずｔ８のタイミングにてクロ・ツク信号φＴが”
■７″レベルとなり、第２図＋１１に示す如くゲート電
極４−２下のポテンシャルは浅くなり、信号電荷口ｓｉ
ｇは水平ＣＣＤ５により転送されることになる。
ト電極４−１及びゲート電極５−１下のポテンシャルよ
り高くなるようにしているが、必らずしも高くする必要
はない。次に第３図に示すｔｌのタイミングにクロック
信号φＳが″Ｌ″レベルとされ、第２図（ｈｌに示す如
く、ゲート電極４−１下のポテンシャルは浅くなるため
、信号電荷Ｑｓｉｇはゲート電極５−１下のポテンシャ
ルウェル内に移動させられることになる。その後、第３
図に示ずｔ８のタイミングにてクロ・ツク信号φＴが”
■７″レベルとなり、第２図＋１１に示す如くゲート電
極４−２下のポテンシャルは浅くなり、信号電荷口ｓｉ
ｇは水平ＣＣＤ５により転送されることになる。
信号（信号電荷Ｑｓｉｇ）を受けとった水平ＣＣ５は順
次出力プリアンプ６に信号を転送し、この信号が水平Ｃ
ＣＤ５に転送されると第３図に示すｔ９のタイミングで
、クロック信号φＶ１〜φＶ４゜φＳは再びＨ”レベル
となり、ｔｌのタイミングの時と同し条件になり、上記
で述べたサイクルを繰り返すことになる。
次出力プリアンプ６に信号を転送し、この信号が水平Ｃ
ＣＤ５に転送されると第３図に示すｔ９のタイミングで
、クロック信号φＶ１〜φＶ４゜φＳは再びＨ”レベル
となり、ｔｌのタイミングの時と同し条件になり、上記
で述べたサイクルを繰り返すことになる。
な−お、上記動作説明では、１つの垂直電荷転送素子３
にある検出器１の内容を読み出した場合について説明し
たが、それぞれの垂直信号転送素子３が同時に上記で述
べたと同様の動作を行なっているものである。
にある検出器１の内容を読み出した場合について説明し
たが、それぞれの垂直信号転送素子３が同時に上記で述
べたと同様の動作を行なっているものである。
この様にしたことにより、電荷の転送は従来のＣＣＤ方
式と同様にポテンシャルウェル内を通して行なわれるの
で、ＭＯ３方式の様なスパイク雑音は全くない。また、
取り扱える信号電荷量は垂直電荷転送素子３の１垂直線
分全体のポテンシャルウェルで決まるため、非常に大き
くすることができ、しかも、垂直信号線を形成するチャ
ネルの幅を小さくしても充分大きくとることができる。
式と同様にポテンシャルウェル内を通して行なわれるの
で、ＭＯ３方式の様なスパイク雑音は全くない。また、
取り扱える信号電荷量は垂直電荷転送素子３の１垂直線
分全体のポテンシャルウェルで決まるため、非常に大き
くすることができ、しかも、垂直信号線を形成するチャ
ネルの幅を小さくしても充分大きくとることができる。
また、ゲート電極４−１と水平ＣＣＤ５は検出器１アレ
イの外側に形成でき、大きさの制約が少なくなるため必
要な電荷量に従って垂直電荷転送素子３あるいは水平Ｃ
ＣＤ５を大きくすることが容易となる。一方、上記の例
においては、垂直電荷転送素子３が１水平期間中に走査
され（通常、最も長いものは１フレ一ム時間近（の期間
をかけて垂直電荷転送素子３を転送される。）、信号電
荷Ｑｓｉｇがチャネル内に存在する時間が短くなるため
、チャネルリーク電流を低減でき、さらには光検出器１
を通らずに直接ＣＯＤに混入した信号電荷のＭ積によっ
て生ずる正常な画像のしみ出し部分（スミャ）をも低減
できる効果を有する。
イの外側に形成でき、大きさの制約が少なくなるため必
要な電荷量に従って垂直電荷転送素子３あるいは水平Ｃ
ＣＤ５を大きくすることが容易となる。一方、上記の例
においては、垂直電荷転送素子３が１水平期間中に走査
され（通常、最も長いものは１フレ一ム時間近（の期間
をかけて垂直電荷転送素子３を転送される。）、信号電
荷Ｑｓｉｇがチャネル内に存在する時間が短くなるため
、チャネルリーク電流を低減でき、さらには光検出器１
を通らずに直接ＣＯＤに混入した信号電荷のＭ積によっ
て生ずる正常な画像のしみ出し部分（スミャ）をも低減
できる効果を有する。
ところで、この種の電荷転送素子内における電荷転送の
メカニズムとしては、自由電荷転送のモデルが考えられ
ており、この中には、熱による電荷の拡散（ｔｈｅｒｍ
ａｌ ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ ） 、 自己誘導ドリフＩ
・（ｓｅｌｆ−ｉｎｄｕｃｅｄ ｄｒｉｆｔ） 、 フ
リンジフィールド・ドリフト（ｆｒｉＢｅ−ｆｉｅｌｄ
ｄｒｉｆｔ ）という３つのプロセスが含まれている
。このうち２つのドリフトプロセスが非常に重要となる
が、特に自己誘導ドリフ１へは転送初期にキャリア（ｃ
ａｒｒｉｅｒ）同志の反発作用により生ずるもので、大
部分の信号電荷はこの自己誘導ドリフトにより転送され
る。
メカニズムとしては、自由電荷転送のモデルが考えられ
ており、この中には、熱による電荷の拡散（ｔｈｅｒｍ
ａｌ ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ ） 、 自己誘導ドリフＩ
・（ｓｅｌｆ−ｉｎｄｕｃｅｄ ｄｒｉｆｔ） 、 フ
リンジフィールド・ドリフト（ｆｒｉＢｅ−ｆｉｅｌｄ
ｄｒｉｆｔ ）という３つのプロセスが含まれている
。このうち２つのドリフトプロセスが非常に重要となる
が、特に自己誘導ドリフ１へは転送初期にキャリア（ｃ
ａｒｒｉｅｒ）同志の反発作用により生ずるもので、大
部分の信号電荷はこの自己誘導ドリフトにより転送され
る。
ところが、上述の従来方法によれば、キャリアはチャネ
ル内に広く分布して存在するためこの自己誘導ドリフト
の効果が小さくなっており、このため十分な転送効率が
得られないという欠点があった。
ル内に広く分布して存在するためこの自己誘導ドリフト
の効果が小さくなっており、このため十分な転送効率が
得られないという欠点があった。
本発明は上記従来の欠点を改善するためになされたもの
で、垂直電荷転送素子の１垂直分を１つの電位井戸とし
て駆動するようにした固体撮像素子において、そのチャ
ネルに複数のポテンシャルバリヤを設けて該チャネルを
分割するようにすることにより、転送される信号電荷の
広がりを小ざくして十分な自己誘導ドリフトの効果が得
られる固体撮像素子を提供することを目的としている。
で、垂直電荷転送素子の１垂直分を１つの電位井戸とし
て駆動するようにした固体撮像素子において、そのチャ
ネルに複数のポテンシャルバリヤを設けて該チャネルを
分割するようにすることにより、転送される信号電荷の
広がりを小ざくして十分な自己誘導ドリフトの効果が得
られる固体撮像素子を提供することを目的としている。
〔発明の実施例〕
以下この発明の実施例を図に従って説明する。
第４図（８１は本発明の一実施例を示す第２図ｆａ）に
対応する断面図で、第４図（ｂ）〜（Ｊ）はこの構造の
素子のチャネルのポテンシャルを各タイミングについて
示したものである。駆動のクロックのタイミング関係は
従来の第３図と全く同様である。
対応する断面図で、第４図（ｂ）〜（Ｊ）はこの構造の
素子のチャネルのポテンシャルを各タイミングについて
示したものである。駆動のクロックのタイミング関係は
従来の第３図と全く同様である。
第４図（ａｌで従来と異る点は各ゲート電極下に９−１
〜９−４で示した小さなポテンシャルバリヤ領域を形成
したことで、これは通電の２相駆動ＣＣＤと同じ構造で
あり、全く同一の方法で形成することができる。すなわ
ち埋め込みチャネルであれば、各ポテンシャルバリヤ領
域９−１〜９−４を形成すべき部分の不純物濃度を他の
部分より薄くすることによって作ることができる。
〜９−４で示した小さなポテンシャルバリヤ領域を形成
したことで、これは通電の２相駆動ＣＣＤと同じ構造で
あり、全く同一の方法で形成することができる。すなわ
ち埋め込みチャネルであれば、各ポテンシャルバリヤ領
域９−１〜９−４を形成すべき部分の不純物濃度を他の
部分より薄くすることによって作ることができる。
次に作用効果について説明する。
駆動方法は従来の場合と全く同しであるが、第４１’Ｘ
＋（ｂｌ〜０１に示したように、チャネル内に小さなポ
テンシャルバリヤが形成されるため、電荷Ｑｓｉｇはチ
ャネル内に広く分布せず、各ポテンシャルバリヤによっ
て分けられたそれぞれのウェルの容量に従って、信号の
注入された領域近くに分割されて収容される。このため
、信号の転送は電荷のかたまりとして行なわれ、自己誘
導ドリフトのｖ〕果が大きくなり、転送効率が向上する
。
＋（ｂｌ〜０１に示したように、チャネル内に小さなポ
テンシャルバリヤが形成されるため、電荷Ｑｓｉｇはチ
ャネル内に広く分布せず、各ポテンシャルバリヤによっ
て分けられたそれぞれのウェルの容量に従って、信号の
注入された領域近くに分割されて収容される。このため
、信号の転送は電荷のかたまりとして行なわれ、自己誘
導ドリフトのｖ〕果が大きくなり、転送効率が向上する
。
なお、上記実施例ではポテンシャルバリヤの形成をチャ
ネル中の不純物分布を制御することによって行なってい
るが、これはゲート酸化膜厚を制御することによって行
なっても良い。
ネル中の不純物分布を制御することによって行なってい
るが、これはゲート酸化膜厚を制御することによって行
なっても良い。
以上のように、本発明によれば、垂直電荷転送素子の１
垂直分を１つの電位井戸として駆動するようにした固体
撮像素子において、そのチャネルをポテンシャルバリヤ
で分割するようにしたので、転送される信号電荷の広が
りが小さくなって自己誘導ドリフトの効果が大きくなり
、高い転送効率がｉＭられるという効果がある。
垂直分を１つの電位井戸として駆動するようにした固体
撮像素子において、そのチャネルをポテンシャルバリヤ
で分割するようにしたので、転送される信号電荷の広が
りが小さくなって自己誘導ドリフトの効果が大きくなり
、高い転送効率がｉＭられるという効果がある。
第１図〜第３図は従来の固体撮像素子の一例を示し、第
１図は固体撮像素子のブロック図、第２図ｆａｌは第１
図のｎ−ｎ線断面を示す図、第２図（ｂｌ〜ｆＪ）は第
２図（ａｌに示す素子の動作を説明するための電位図、
第３図はクロックタイミング図、第４図はこの発明の一
実施例による固体撮像素子を示し、第４図（８１は該素
子の第２図に相当する断面図、第４図（ｂｌ〜０１は第
４図（ａｌに示す素子の動作を説明するだめの電位図で
ある。 図において、１は光検出部、２はトランスファーゲート
、３は垂直電荷転送素子、３−１．３−２．３−３．３
−４はゲート電極、４はインターフェース部、１−Ｌ４
−−２はゲート電極、５は水平ＣＣＤ、５−１はゲート
電極、６はプリアンプ、８は半導体基板、９−１〜９−
４はポテンシャルバリヤ部である。 なお、図中同一符号は同−又は相当部分を示す。 代理人 大 岩 増 雄 第１図 第２図 手続補正書 （自発） 特許庁長官殿 １、事ｆｌの表示 ｆ’ｉ’ｌ！Ａｆｆ昭 ５８−２２
８０２９号２、発明の名称 固体撮像素Ｊ ３、補正をする者 明細書の発明の詳細な説明の欄、及び図面（第３図） ６、補正の内容 （１１明細書第５頁第１４行のｒ４−２．５−１」をｒ
４−２Ｊに訂正する。 （２）同第１６行の「φＴ、φＨが」を「φＴが」に訂
正する。 （３） 同第６頁第１５〜１６行の「浅いポテンシャル
ウェル」を「ポテンシャルバリヤ」に訂正する。 （４）同第９頁第６行の「転送し、この信号」を「転送
する。信号」に訂正する。 （５） 第３図を別紙の通り訂正する。 以 上
１図は固体撮像素子のブロック図、第２図ｆａｌは第１
図のｎ−ｎ線断面を示す図、第２図（ｂｌ〜ｆＪ）は第
２図（ａｌに示す素子の動作を説明するための電位図、
第３図はクロックタイミング図、第４図はこの発明の一
実施例による固体撮像素子を示し、第４図（８１は該素
子の第２図に相当する断面図、第４図（ｂｌ〜０１は第
４図（ａｌに示す素子の動作を説明するだめの電位図で
ある。 図において、１は光検出部、２はトランスファーゲート
、３は垂直電荷転送素子、３−１．３−２．３−３．３
−４はゲート電極、４はインターフェース部、１−Ｌ４
−−２はゲート電極、５は水平ＣＣＤ、５−１はゲート
電極、６はプリアンプ、８は半導体基板、９−１〜９−
４はポテンシャルバリヤ部である。 なお、図中同一符号は同−又は相当部分を示す。 代理人 大 岩 増 雄 第１図 第２図 手続補正書 （自発） 特許庁長官殿 １、事ｆｌの表示 ｆ’ｉ’ｌ！Ａｆｆ昭 ５８−２２
８０２９号２、発明の名称 固体撮像素Ｊ ３、補正をする者 明細書の発明の詳細な説明の欄、及び図面（第３図） ６、補正の内容 （１１明細書第５頁第１４行のｒ４−２．５−１」をｒ
４−２Ｊに訂正する。 （２）同第１６行の「φＴ、φＨが」を「φＴが」に訂
正する。 （３） 同第６頁第１５〜１６行の「浅いポテンシャル
ウェル」を「ポテンシャルバリヤ」に訂正する。 （４）同第９頁第６行の「転送し、この信号」を「転送
する。信号」に訂正する。 （５） 第３図を別紙の通り訂正する。 以 上
Claims (1)
- （Ｉ）２次元に配列された光検出器から順次信号を読み
出す複数の電荷転送素子を有する固体撮像素子であって
、該複数の電荷転送素子においては該素子の少なくとも
一部に該素子の一列に並んだＭＯＳゲーＩ・への電圧印
加によって該ＭＯＳゲート下のチャネル中に電位井戸が
形成され、」二記各ＭＯＳゲートへの印加電圧を変える
ことにより該電位井戸が上記信号を転送する方向とは逆
の方向から順次／ｉ’ｉ減していくようにして信号が転
送されるようにした固体撮像素子において、上記ＭＯＳ
ゲート下のチャネル中に複数個のポテンシャルバリー＼
・を設りたことを特徴とする固体撮（ＴＡ素子。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58228029A JPS60119182A (ja) | 1983-11-30 | 1983-11-30 | 固体撮像素子 |
| US06/644,433 US4583003A (en) | 1983-11-30 | 1984-08-27 | Solid-state image sensor |
| DE3439019A DE3439019C2 (de) | 1983-11-30 | 1984-10-25 | Festkörperbildsensor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58228029A JPS60119182A (ja) | 1983-11-30 | 1983-11-30 | 固体撮像素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60119182A true JPS60119182A (ja) | 1985-06-26 |
Family
ID=16870078
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58228029A Pending JPS60119182A (ja) | 1983-11-30 | 1983-11-30 | 固体撮像素子 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4583003A (ja) |
| JP (1) | JPS60119182A (ja) |
| DE (1) | DE3439019C2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5396121A (en) * | 1992-10-21 | 1995-03-07 | Sharp Kabushiki Kaisha | Solid-state imaging device and a method for driving the same |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63148778A (ja) * | 1986-12-11 | 1988-06-21 | Sony Corp | 固体撮像素子 |
| JPH01106676A (ja) * | 1987-10-20 | 1989-04-24 | Mitsubishi Electric Corp | 固体イメージセンサ |
| JP2595077B2 (ja) * | 1988-12-23 | 1997-03-26 | 株式会社日立製作所 | 撮像装置 |
| JP2604905B2 (ja) * | 1990-11-29 | 1997-04-30 | 宇宙開発事業団 | 固体撮像装置 |
| US5705836A (en) * | 1995-05-22 | 1998-01-06 | Dalsa, Inc. | Efficient charge transfer structure in large pitch charge coupled device |
| US5838372A (en) * | 1996-09-03 | 1998-11-17 | Ohmeda Inc. | Phase clock drive circuit and method for reduction of readout noise in CCDs |
| US6690421B1 (en) * | 1996-10-30 | 2004-02-10 | Fuji Photo Film Co., Ltd. | Structure of solid state image pickup device |
| KR100370123B1 (ko) * | 1999-08-17 | 2003-01-29 | 주식회사 하이닉스반도체 | 전하 결합 소자 |
| JP3747845B2 (ja) * | 2000-12-25 | 2006-02-22 | ソニー株式会社 | 固体撮像素子の駆動方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JPS5778167A (en) * | 1980-11-04 | 1982-05-15 | Toshiba Corp | Charge transfer area image sensor |
| JPS58175374A (ja) * | 1982-04-07 | 1983-10-14 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 固体撮像装置 |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6013549B2 (ja) * | 1977-01-14 | 1985-04-08 | ソニー株式会社 | 固体撮像装置の雑音除去回路 |
| JPS5780764A (en) * | 1980-11-10 | 1982-05-20 | Sony Corp | Solid state image pickup element |
| JPS57104377A (en) * | 1980-12-19 | 1982-06-29 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Solid-state image pickup device |
| NL8105397A (nl) * | 1981-11-30 | 1983-06-16 | Philips Nv | Ladingsgekoppelde inrichting. |
| JPS58210663A (ja) * | 1982-06-01 | 1983-12-07 | Mitsubishi Electric Corp | 固体撮像装置 |
| JPS5931056A (ja) * | 1982-08-13 | 1984-02-18 | Mitsubishi Electric Corp | 固体撮像素子 |
-
1983
- 1983-11-30 JP JP58228029A patent/JPS60119182A/ja active Pending
-
1984
- 1984-08-27 US US06/644,433 patent/US4583003A/en not_active Expired - Lifetime
- 1984-10-25 DE DE3439019A patent/DE3439019C2/de not_active Expired
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5778167A (en) * | 1980-11-04 | 1982-05-15 | Toshiba Corp | Charge transfer area image sensor |
| JPS58175374A (ja) * | 1982-04-07 | 1983-10-14 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 固体撮像装置 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5396121A (en) * | 1992-10-21 | 1995-03-07 | Sharp Kabushiki Kaisha | Solid-state imaging device and a method for driving the same |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE3439019A1 (de) | 1985-06-05 |
| US4583003A (en) | 1986-04-15 |
| DE3439019C2 (de) | 1987-02-05 |
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