JPS6350868B2 - - Google Patents
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- JPS6350868B2 JPS6350868B2 JP57180410A JP18041082A JPS6350868B2 JP S6350868 B2 JPS6350868 B2 JP S6350868B2 JP 57180410 A JP57180410 A JP 57180410A JP 18041082 A JP18041082 A JP 18041082A JP S6350868 B2 JPS6350868 B2 JP S6350868B2
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- signal
- charge transfer
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- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 12
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 claims description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 11
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 6
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
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- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- 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
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
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駆動方法に関するものであ
る。
元の固体撮像素子の駆動方法に関するものであ
る。
一般に固体撮像素子はシリコンのような半導体
材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ものである。そし
て、固体撮像素子は従来の撮像管に比べて、小
型・軽量・高信頼性の上、撮像装置を製作する上
で調整箇所が非常に少なくなるという利点を持つ
ており、広い分野から注目を集めている。
材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ものである。そし
て、固体撮像素子は従来の撮像管に比べて、小
型・軽量・高信頼性の上、撮像装置を製作する上
で調整箇所が非常に少なくなるという利点を持つ
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スイツチを用いたものやCCD（Charge
Coupled Device）を用いたものが主であつたが、
前者のMOSスイツチを用いたものの場合、信号
を読み出す時に用いるMOSスイツチに起因した
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
で異なつており、これが固定パターン雑音と呼ば
れる雑音となつて、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
を有していた。また、後者のCCDを用いたもの、
特に前者のMOS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。一方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。したがつて
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
中の小さな信号検出する際には大きな問題とな
る。
MOSスイツチを用いたものやCCD（Charge
Coupled Device）を用いたものが主であつたが、
前者のMOSスイツチを用いたものの場合、信号
を読み出す時に用いるMOSスイツチに起因した
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
で異なつており、これが固定パターン雑音と呼ば
れる雑音となつて、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
を有していた。また、後者のCCDを用いたもの、
特に前者のMOS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。一方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。したがつて
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一垂直分を一
つの電位井戸として駆動し、低雑音比、高ダイナ
ミツクレンジ化をはかつ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
図にしたがつて説明する。
つの電位井戸として駆動し、低雑音比、高ダイナ
ミツクレンジ化をはかつ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
図にしたがつて説明する。
第１図は上記固体撮像素子のブロツク図で簡単
のために３×４のアレイで示してある。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トランジスタ
で形成されたトランスフアーゲート、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CCD５とのイン
ターフエースを形成するインターフエース部、６
は出力プリアンプ、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、水平CCD５と出力プリアンプ６は従来の
CCD型の固体撮像素子と全く同じで良く、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およびインターフエース部４に特徴を有
するものであり、この部分の構造および動作を第
２図ａないしｊおよび第３図を用いて説明する。
まず、この部分の構造について第２図ａを用いて
説明すると、第２図ａは第１図Ａ−A′の断面を
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
ターフエース部４は２つのゲート電極４−１，４
−２から構成されており、インターフエース部４
の端は水平CCD５の１つのゲート電極５−１に
接しているものである。そして８は半導体基板で
あり、各々のゲート電極下にチヤネルが形成され
るものである。このチヤネルは表面チヤネルであ
つても、埋め込みチヤネルであつても差しつかえ
ないものである。なお、第２図ａにおいては各々
のゲート電極間がギヤツプを持つた構造となつて
いるが、多層のゲート電極構造を用いてゲート電
極間にオーバーラツプ部を設けたものであつても
良いものである。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
示したようなクロツク信号φV1ないしφV4，φS，
φT，φHが印加されるものである。ただし、この
実施例においてはＮチヤネルの場合であり、Ｐチ
ヤネルの場合にはクロツク信号の極性を反転した
ものとすれば良いものである。
のために３×４のアレイで示してある。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トランジスタ
で形成されたトランスフアーゲート、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CCD５とのイン
ターフエースを形成するインターフエース部、６
は出力プリアンプ、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、水平CCD５と出力プリアンプ６は従来の
CCD型の固体撮像素子と全く同じで良く、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およびインターフエース部４に特徴を有
するものであり、この部分の構造および動作を第
２図ａないしｊおよび第３図を用いて説明する。
まず、この部分の構造について第２図ａを用いて
説明すると、第２図ａは第１図Ａ−A′の断面を
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
ターフエース部４は２つのゲート電極４−１，４
−２から構成されており、インターフエース部４
の端は水平CCD５の１つのゲート電極５−１に
接しているものである。そして８は半導体基板で
あり、各々のゲート電極下にチヤネルが形成され
るものである。このチヤネルは表面チヤネルであ
つても、埋め込みチヤネルであつても差しつかえ
ないものである。なお、第２図ａにおいては各々
のゲート電極間がギヤツプを持つた構造となつて
いるが、多層のゲート電極構造を用いてゲート電
極間にオーバーラツプ部を設けたものであつても
良いものである。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
示したようなクロツク信号φV1ないしφV4，φS，
φT，φHが印加されるものである。ただし、この
実施例においてはＮチヤネルの場合であり、Ｐチ
ヤネルの場合にはクロツク信号の極性を反転した
ものとすれば良いものである。
次に第２図ａ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ｊに基ずいて説明す
ると、第２図ｂないしｊはそれぞれのタイミング
における第２図ａの位置に対応したチヤネルのポ
テンシヤルの状態を示したものであり、第２図ｂ
は第３図においてt1のタイミングに相当するとき
のポテンシヤルである。このときクロツク信号
φV1ないしφV4はすべて“Ｈ”レベルになつている
ので、ゲート電極３−１ないし３−４下には大き
な電位井戸（以下ポテンシヤルウエルと称す。）
が形成されており、またクロツク信号φSはクロツ
ク信号φV1ないしφV4より高い“Ｈ”レベルになつ
ているので、ゲート電極４−１下には、より深い
ポテンシヤルウエルが形成されているとともに、
クロツク信号φTは“Ｌ”レベルとなつているの
で、ゲート電極４−２の下には浅いポテンシヤル
ウエ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つており、図中点
線で示したようなポテンシヤル状態の間を往復し
ているものである。そしてこの状態において、垂
直方向中任意の１つのトランスフアーゲート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も
のである。
送について、第２図ｂないしｊに基ずいて説明す
ると、第２図ｂないしｊはそれぞれのタイミング
における第２図ａの位置に対応したチヤネルのポ
テンシヤルの状態を示したものであり、第２図ｂ
は第３図においてt1のタイミングに相当するとき
のポテンシヤルである。このときクロツク信号
φV1ないしφV4はすべて“Ｈ”レベルになつている
ので、ゲート電極３−１ないし３−４下には大き
な電位井戸（以下ポテンシヤルウエルと称す。）
が形成されており、またクロツク信号φSはクロツ
ク信号φV1ないしφV4より高い“Ｈ”レベルになつ
ているので、ゲート電極４−１下には、より深い
ポテンシヤルウエルが形成されているとともに、
クロツク信号φTは“Ｌ”レベルとなつているの
で、ゲート電極４−２の下には浅いポテンシヤル
ウエ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つており、図中点
線で示したようなポテンシヤル状態の間を往復し
ているものである。そしてこの状態において、垂
直方向中任意の１つのトランスフアーゲート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も
のである。
次に第３図に示すt2のタイミング、つまりクロ
ツク信号φV1が“Ｌ”レベルにされると第２図ｃ
に示す如く、ゲート電極３−１下のポテンシヤル
ウエ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図図示矢印Ａ方向へ押されこ
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ツク信号φV2〜φV4が順次
“Ｌ”レベルにされ、第２図ｄ〜ｆに示す如く、
ゲート電極３−２〜３−４下のポテンシヤルが順
次浅くなり、信号電荷Qsigが、第２図図示矢印
Ａ方向へ押し出されてゆき、クロツク信号φV4が
“Ｌ”となつた時点では、信号電荷Qsigはゲート
電極４−１の下のポテンシヤルウエルに蓄えられ
ることになるものである。なお、ゲート電極４−
１は信号電荷Qsig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ツ
ク信号φSが“Ｈ”時のポテンシヤルがゲート電極
３−１〜３−４の下のポテンシヤルより深くする
必要はないものである。この様にして、信号電荷
Qsigがゲート電極４−１に集められ、水平CCD
５の１水平線分の走査が終つた後、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５−３のクロツク信号φHを
“Ｈ”レベルとするとともに、ゲート電極４−２
のクロツク信号φTが“Ｈ”レベルにされるため、
それぞれのゲート下のポテンシヤルは第２図ｇに
示す如くなる。なお、この時ゲート電極４−２下
のポテンシヤルがゲート電極４−１及びゲート電
極５−１下のポテンシヤ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もので
ある。次に第３図に示すt7のタイミングにクロツ
ク信号φSが“Ｌ”レベルとされ、第２図ｈに示す
如く、ゲート電極４−１下のポテンシヤルは浅く
なるため、信号電荷Qsigはゲート電極５−１下
のポテンシヤルウエル内に移動させられることに
なる。その後、第３図に示すt8のタイミングにて
クロツク信号φTが“Ｌ”レベルとなり、第２図
ｉに示す如くゲート電極４−２下のポテンシヤル
は浅くなり、信号電荷Qsigは水平CCD５により
転送されることになるものである。信号（信号電
荷Qsig）を受けとつた水平CCD５は順次出力プ
リアンプ６に信号を転送することになり、信号が
水平CCD５に転送されると第３図に示すt9のタイ
ミングで、クロツク信号φV1〜φV4，φSは再び
“Ｈ”レベルとなり、t1のタイミングの時と同じ
条件になり、上記で述べたサイクルを繰り返すこ
とになるものである。
ツク信号φV1が“Ｌ”レベルにされると第２図ｃ
に示す如く、ゲート電極３−１下のポテンシヤル
ウエ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図図示矢印Ａ方向へ押されこ
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ツク信号φV2〜φV4が順次
“Ｌ”レベルにされ、第２図ｄ〜ｆに示す如く、
ゲート電極３−２〜３−４下のポテンシヤルが順
次浅くなり、信号電荷Qsigが、第２図図示矢印
Ａ方向へ押し出されてゆき、クロツク信号φV4が
“Ｌ”となつた時点では、信号電荷Qsigはゲート
電極４−１の下のポテンシヤルウエルに蓄えられ
ることになるものである。なお、ゲート電極４−
１は信号電荷Qsig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ツ
ク信号φSが“Ｈ”時のポテンシヤルがゲート電極
３−１〜３−４の下のポテンシヤルより深くする
必要はないものである。この様にして、信号電荷
Qsigがゲート電極４−１に集められ、水平CCD
５の１水平線分の走査が終つた後、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５−３のクロツク信号φHを
“Ｈ”レベルとするとともに、ゲート電極４−２
のクロツク信号φTが“Ｈ”レベルにされるため、
それぞれのゲート下のポテンシヤルは第２図ｇに
示す如くなる。なお、この時ゲート電極４−２下
のポテンシヤルがゲート電極４−１及びゲート電
極５−１下のポテンシヤ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もので
ある。次に第３図に示すt7のタイミングにクロツ
ク信号φSが“Ｌ”レベルとされ、第２図ｈに示す
如く、ゲート電極４−１下のポテンシヤルは浅く
なるため、信号電荷Qsigはゲート電極５−１下
のポテンシヤルウエル内に移動させられることに
なる。その後、第３図に示すt8のタイミングにて
クロツク信号φTが“Ｌ”レベルとなり、第２図
ｉに示す如くゲート電極４−２下のポテンシヤル
は浅くなり、信号電荷Qsigは水平CCD５により
転送されることになるものである。信号（信号電
荷Qsig）を受けとつた水平CCD５は順次出力プ
リアンプ６に信号を転送することになり、信号が
水平CCD５に転送されると第３図に示すt9のタイ
ミングで、クロツク信号φV1〜φV4，φSは再び
“Ｈ”レベルとなり、t1のタイミングの時と同じ
条件になり、上記で述べたサイクルを繰り返すこ
とになるものである。
なお、上記実施例の動作説明では、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
行なつているものである。
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
行なつているものである。
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ヤルウエル内を通し
て行なわれるので、MOS方式の様なスパイク雑
音は全くなく、しかも取り扱える信号電荷量は垂
直電荷転送素子３の一垂直線分全体のポテンシヤ
ルウエルで決まるため、非常に大きくとることが
でき、しかも、垂直信号線を形成するチヤネルの
幅を小さくしても充分大きくとれるものである。
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つて垂直電荷転送素
子３あるいは水平CCD５を大きくすることが容
易となるものである。一方、上記実施例において
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フレーム時間近くの
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がチヤネル内に存在する時
間が短かくなるため、チヤネルリーク電流やスミ
ヤが低減できる効果をも有するものである。
CCD方式と同様にポテンシヤルウエル内を通し
て行なわれるので、MOS方式の様なスパイク雑
音は全くなく、しかも取り扱える信号電荷量は垂
直電荷転送素子３の一垂直線分全体のポテンシヤ
ルウエルで決まるため、非常に大きくとることが
でき、しかも、垂直信号線を形成するチヤネルの
幅を小さくしても充分大きくとれるものである。
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つて垂直電荷転送素
子３あるいは水平CCD５を大きくすることが容
易となるものである。一方、上記実施例において
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フレーム時間近くの
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がチヤネル内に存在する時
間が短かくなるため、チヤネルリーク電流やスミ
ヤが低減できる効果をも有するものである。
本発明は上述した固体撮像素子の転送効率改善
に係わるものであり、以下図にしたがつて本発明
による固体撮像素子の駆動方法の一例を説明す
る。全体構成は第１図と全く同じであり、第４図
ａは第２図ａと同じである。第４図ｂ〜ｊおよび
第５図は本発明による固体撮像素子の駆動方法を
説明する電位図およびタイミング図である。ま
ず、第５図t1に相当するタイミングでは第２図ｂ
に示すようなポテンシヤル状態になつており、こ
の状態で垂直列中任意の１検出器から信号電荷
Qsigが垂直電荷転送素子３内に読み出す。次に
第５図t2のタイミングではφV1が中間電位（“Ｈ”
レベルと“Ｌ”レベルとの中間値）となり、電位
は第２図ｃのようになる。さらに第５図t3のタイ
ミングではφV1は“Ｌ”となり、φV2が中間電位と
なる。信号電荷Qsigは熱運動と拡散で空間的に
広がつてゆくが、ポテンシヤルのより低い方向へ
動こうとするため、全体として第４図に示すよう
に矢印Ａ方向に移動する。t4，t5，t6とタイミン
グが進むにつれてφV2，φV3，φV4はそれぞれ中間
電位を経て“Ｌ”レベルとなり、それにしたがつ
て信号電荷Qsigは順次移動し、インターフエー
ス部４のゲート電極４−１下に蓄積される。その
後、t7〜t9の期間で従来法で説明したのと同様な
動作で信号電荷Qsigを転送し、上記動作を繰り
返す。
に係わるものであり、以下図にしたがつて本発明
による固体撮像素子の駆動方法の一例を説明す
る。全体構成は第１図と全く同じであり、第４図
ａは第２図ａと同じである。第４図ｂ〜ｊおよび
第５図は本発明による固体撮像素子の駆動方法を
説明する電位図およびタイミング図である。ま
ず、第５図t1に相当するタイミングでは第２図ｂ
に示すようなポテンシヤル状態になつており、こ
の状態で垂直列中任意の１検出器から信号電荷
Qsigが垂直電荷転送素子３内に読み出す。次に
第５図t2のタイミングではφV1が中間電位（“Ｈ”
レベルと“Ｌ”レベルとの中間値）となり、電位
は第２図ｃのようになる。さらに第５図t3のタイ
ミングではφV1は“Ｌ”となり、φV2が中間電位と
なる。信号電荷Qsigは熱運動と拡散で空間的に
広がつてゆくが、ポテンシヤルのより低い方向へ
動こうとするため、全体として第４図に示すよう
に矢印Ａ方向に移動する。t4，t5，t6とタイミン
グが進むにつれてφV2，φV3，φV4はそれぞれ中間
電位を経て“Ｌ”レベルとなり、それにしたがつ
て信号電荷Qsigは順次移動し、インターフエー
ス部４のゲート電極４−１下に蓄積される。その
後、t7〜t9の期間で従来法で説明したのと同様な
動作で信号電荷Qsigを転送し、上記動作を繰り
返す。
CCDの転送効率は主に信号電荷が転送される
領域に存在する電荷トラツプによつて決まる。す
なわち、信号電荷がポテンシヤルウエル内に転送
されるとその一部は信号電荷が分布する領域に存
在する電荷トラツプに捕獲される。従来の駆動方
法では垂直電荷転送素子内を電荷が転送していく
とき、１つのゲートが“Ｈ”から“Ｌ”に移る
と、捕獲されていたトラツプ電荷が放出されはじ
め、少なくとも次のゲートが“Ｌ”になるまでの
間に放出された電荷の一部は信号電荷と合流す
る。この電荷が多ければ多いほどトラツプされた
電荷の影響は少なくなり、転送効率は改善され
る。したがつて、本発明の駆動方法を用いれば、
ゲート電位が中間電位のときに放出された電荷は
電位分布が方向性をもつためにすべて信号電荷と
合流するし、その後ゲート電位が“Ｌ”になつて
から次のゲートが“Ｌ”になるまでの時間に放出
されたものの一部も信号電荷に合流し、従来の駆
動方法に比べてトラツプ電荷が放出され、信号電
荷に合流する割合と時間が長くなり、転送効率は
改善される。
領域に存在する電荷トラツプによつて決まる。す
なわち、信号電荷がポテンシヤルウエル内に転送
されるとその一部は信号電荷が分布する領域に存
在する電荷トラツプに捕獲される。従来の駆動方
法では垂直電荷転送素子内を電荷が転送していく
とき、１つのゲートが“Ｈ”から“Ｌ”に移る
と、捕獲されていたトラツプ電荷が放出されはじ
め、少なくとも次のゲートが“Ｌ”になるまでの
間に放出された電荷の一部は信号電荷と合流す
る。この電荷が多ければ多いほどトラツプされた
電荷の影響は少なくなり、転送効率は改善され
る。したがつて、本発明の駆動方法を用いれば、
ゲート電位が中間電位のときに放出された電荷は
電位分布が方向性をもつためにすべて信号電荷と
合流するし、その後ゲート電位が“Ｌ”になつて
から次のゲートが“Ｌ”になるまでの時間に放出
されたものの一部も信号電荷に合流し、従来の駆
動方法に比べてトラツプ電荷が放出され、信号電
荷に合流する割合と時間が長くなり、転送効率は
改善される。
上記説明でも明らかなように本発明の転送方法
で重要な点は、垂直電荷転送素子におけるポテン
シヤル最大と最小の間に中間ポテンシヤルレベル
を設けて転送効率を改善することであり、この中
間ポテンシヤルレベルは実施例のように１つであ
る必要はなく、最大から最小へ段階的に複数個の
レベルをもつていても良く、またその間、連続的
に変化するものであつても良い。
で重要な点は、垂直電荷転送素子におけるポテン
シヤル最大と最小の間に中間ポテンシヤルレベル
を設けて転送効率を改善することであり、この中
間ポテンシヤルレベルは実施例のように１つであ
る必要はなく、最大から最小へ段階的に複数個の
レベルをもつていても良く、またその間、連続的
に変化するものであつても良い。
また、上記実施例ではすべてＮチヤネルの埋め
込みチヤネルを電荷転送素子として用いている
が、本発明はこれに限らずＰチヤネルでも表面チ
ヤネルでも同様な効果が得られるのは言うまでも
ない。
込みチヤネルを電荷転送素子として用いている
が、本発明はこれに限らずＰチヤネルでも表面チ
ヤネルでも同様な効果が得られるのは言うまでも
ない。
以上説明したように本発明によれば、垂直電荷
転送素子の一垂直分を１つの電位井戸として駆動
する電荷転送素子において、垂直電荷転送素子の
ポテンシヤル最大と最小の領域の間に任意の中間
ポテンシヤル部を設けるようにしたことにより、
高い転送効率が得られるという効果を有する。
転送素子の一垂直分を１つの電位井戸として駆動
する電荷転送素子において、垂直電荷転送素子の
ポテンシヤル最大と最小の領域の間に任意の中間
ポテンシヤル部を設けるようにしたことにより、
高い転送効率が得られるという効果を有する。
第１図〜第３図はこの発明に係わる固体撮像素
子の一実施例を示し、第１図は固体撮像素子のブ
ロツク図、第２図ａは第１図の断面Ａ−A′を示
す図、第２図ｂ〜ｊは第２図ａ部における動作を
説明するための電位図、第３図はクロツクタイミ
ング図、第４図、第５図はこの発明による固体撮
像素子の駆動方法の一実施例を示し、第４図ａは
第１図の断面Ａ−A′を示す図、第４図ｂ〜ｊは
第４図ａにおける動作を説明するための電位図、
第５図はクロツクタイミング図である。なお、図
中同一符号は同一または相当部分を示す。 １……光検出部、２……トランスフアーゲー
ト、３……垂直電荷転送素子、３−１，３−２，
３−３，３−４……ゲート電極、４……インター
フエース部、４−１，４−２……ゲート電極、５
……水平CCD、５−１……ゲート電極、６……
プリアンプ、８……半導体基板。
子の一実施例を示し、第１図は固体撮像素子のブ
ロツク図、第２図ａは第１図の断面Ａ−A′を示
す図、第２図ｂ〜ｊは第２図ａ部における動作を
説明するための電位図、第３図はクロツクタイミ
ング図、第４図、第５図はこの発明による固体撮
像素子の駆動方法の一実施例を示し、第４図ａは
第１図の断面Ａ−A′を示す図、第４図ｂ〜ｊは
第４図ａにおける動作を説明するための電位図、
第５図はクロツクタイミング図である。なお、図
中同一符号は同一または相当部分を示す。 １……光検出部、２……トランスフアーゲー
ト、３……垂直電荷転送素子、３−１，３−２，
３−３，３−４……ゲート電極、４……インター
フエース部、４−１，４−２……ゲート電極、５
……水平CCD、５−１……ゲート電極、６……
プリアンプ、８……半導体基板。
Claims (1)
- １ ２次元に配列された光検出器から順次信号を
読み出す垂直電荷転送素子を有する固体撮像素子
において、上記垂直電荷転送素子の少なくとも一
部に一列に並んだMOSゲート下に電位井戸を形
成しこの電位井戸を形成するMOSゲートのうち
信号を転送する方向とは逆の方向から順次電位井
戸を消滅させるようにして信号電荷を転送する
際、上記電位井戸を形成するゲート電極と電位井
戸が消滅したゲート電極との間に中間の電位をも
つたゲート電極を少なくとも一つ有するようにし
て信号電荷を転送させたことを特徴とする固体撮
像素子の駆動方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57180410A JPS5968970A (ja) | 1982-10-12 | 1982-10-12 | 固体撮像素子の駆動方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57180410A JPS5968970A (ja) | 1982-10-12 | 1982-10-12 | 固体撮像素子の駆動方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5968970A JPS5968970A (ja) | 1984-04-19 |
| JPS6350868B2 true JPS6350868B2 (ja) | 1988-10-12 |
Family
ID=16082758
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57180410A Granted JPS5968970A (ja) | 1982-10-12 | 1982-10-12 | 固体撮像素子の駆動方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5968970A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012217059A (ja) * | 2011-03-31 | 2012-11-08 | Honda Motor Co Ltd | 固体撮像装置 |
| US9018573B2 (en) | 2011-03-31 | 2015-04-28 | Honda Motor Co., Ltd. | Solid-state image sensing device with a change-over switch |
| US9054014B2 (en) | 2011-03-31 | 2015-06-09 | Honda Motor Co., Ltd. | Unit pixel for accurately removing reset noise, solid-state image sensing device, and method for summing unit pixel signals |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0834564B2 (ja) * | 1984-05-23 | 1996-03-29 | 株式会社日立製作所 | 固体撮像装置およびその駆動方法 |
| JP2513177B2 (ja) * | 1985-02-12 | 1996-07-03 | 株式会社日立製作所 | 固体撮像素子 |
-
1982
- 1982-10-12 JP JP57180410A patent/JPS5968970A/ja active Granted
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012217059A (ja) * | 2011-03-31 | 2012-11-08 | Honda Motor Co Ltd | 固体撮像装置 |
| US9018573B2 (en) | 2011-03-31 | 2015-04-28 | Honda Motor Co., Ltd. | Solid-state image sensing device with a change-over switch |
| US9054014B2 (en) | 2011-03-31 | 2015-06-09 | Honda Motor Co., Ltd. | Unit pixel for accurately removing reset noise, solid-state image sensing device, and method for summing unit pixel signals |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5968970A (ja) | 1984-04-19 |
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