KR100196817B1 - 고체촬상장치 및 그 전하전송방법 - Google Patents

고체촬상장치 및 그 전하전송방법 Download PDF

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KR100196817B1
KR100196817B1 KR1019940033430A KR19940033430A KR100196817B1 KR 100196817 B1 KR100196817 B1 KR 100196817B1 KR 1019940033430 A KR1019940033430 A KR 1019940033430A KR 19940033430 A KR19940033430 A KR 19940033430A KR 100196817 B1 KR100196817 B1 KR 100196817B1
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니시무로 타이죠
가부시키가이샤 도시바
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Abstract

[목적] 다선 CCD 레지스터 구조를 갖추고, 레지스터간 전송시에 있어서 전하의 잔여가 있어도 신호출력의 정확한 보정을 용이하게 행하며, 외관상의 전하의 잔여를 없애는 것이 가능한 고체촬상장치 및 그 전하전송방법을 제공한다.
[구성] 레지스터간 전송시에 패트제로전하(20)를 CCD 레지스터(3)에 주입하고, 패트제로전하(20)와 신호전하를 합하여 레지스터간 전송을 행한다. 반도체기판의 화소(1)로부터 공급된 신호전하의 레지스터간 전송 전에 입력부(11,12)로부터 공급된 패트제로전하(20)를 레지스터간 전송하고, 패트제로전하만을 레지스터간 전송한 때의 전송잔여전하를 검출하여 그에 따른 양의 신호보정을 행하거나, 혹은 신호전하를 레지스터간 전송하기 직전에 그 이전의 레지스터간 전송에서 남겨진 전하를 배출하는 등의 전송잔여전하 배출수단을 설치한 것을 특징으로 하고 있다.

Description

고체촬상장치 및 그 전하전송방법
제1도는 본 발명의 제1실시예의 고체촬상장치의 부분평면도.
제2도는 제1실시예의 고체촬상장치의 부분평면도.
제3도는 제1실시예의 고체촬상장치의 부분평면도.
제4도는 제1실시예의 고체촬상장치의 부분평면도.
제5도는 제1실시예의 고체촬상장치의 부분평면도.
제6도는 제1실시예의 고체촬상장치의 부분평면도.
제7도는 제1도의 C-C'선에 따른 단면도.
제8도는 제1도의 A-A'선에 따른 단면도.
제9도는 제1도의 B-B'선에 따른 단면도.
제10도는 제1실시예의 고체촬상장치의 전하전송 타이밍도.
제11도는 본 발명의 신호전하량과 레지스터간 전송후의 출력의 관계를 나타낸 특성도.
제12도는 제2실시예의 고체촬상장치의 부분평면도.
제13도는 제2실시예의 고체촬상장치의 부분평면도.
제14도는 제2실시예의 고체촬상장치의 부분평면도.
제15도는 제2실시예의 고체촬상장치의 부분평면도.
제16도는 제2실시예의 고체촬상장치의 전하전송 타이밍도.
제17도는 제3실시예의 고체촬상장치의 부분평면도.
제18도는 제3실시예의 고체촬상장치의 부분평면도.
제19도는 제3실시예의 고체촬상장치의 부분평면도.
제20도는 제3실시예의 고체촬상장치의 부분평면도.
제21도는 제3실시예의 고체촬상장치의 부분평면도.
제22도는 제3실시예의 고체촬상장치의 부분평면도.
제23도는 제3실시예의 고체촬상장치의 전하전송 타이밍도.
제24도는 제4실시예의 고체촬상장치의 부분평면도.
제25도는 제4실시예의 고체촬상장치의 부분평면도.
제26도는 제4실시예의 고체촬상장치의 부분평면도.
제27도는 제4실시예의 고체촬상장치의 부분평면도.
제28도는 제4실시예의 고체촬상장치의 부분평면도.
제29도는 제4실시예의 고체촬상장치의 부분평면도.
제30도는 제4실시예의 고체촬상장치의 전하전송 타이밍도.
제31도는 제24도의 A-A'선에 따른 단면도.
제32도는 종래의 이미지 센서의 평면도.
제33도는 본 발명 및 종래의 다선 CCD구조의 선형 이미지 센서의 평면도.
제34도는 종래의 이미지 센서의 부분평면도.
제35도는 종래의 이미지 센서의 부분평면도.
제36도는 종래의 이미지 센서의 부분평면도.
제37도는 종래의 신호전하량과 레지스터간 전송후의 출력의 관계를 나타낸 특성도.
제38도는 제1실시예의 고체촬상장치의 전하전송 타이밍도.
제39도는 제33도의 이미지 센서의 부분평면도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 화소 2 : 시프트 게이트
3,6 : 전하전송부(CCD 레지스터) 4,7 : 출력부
5 : 트랜스퍼 게이트 8,25 : 정상전하
9 : 잔여 결손이 있는 전하 10,26 : 잔여전하가 가산된 전하
11,12 : 패트제로전하 입력부 13,14,15,16 : 전하배출부
21 : 신호전하 20 : 패트제로전하
23 : 정상의 패트제로전하가 가산된 전하
24 : 잔여가 있는 패트제로전하가 가산된 전하
100 : 반도체기판
[산업상의 이용분야]
본 발명은 다선 CCD 레지스터 구조를 갖추고, 레지스터간 전송시에 있어서 전하의 잔여가 발생해도 신호출력의 보정을 용이하게 행할 수 있는 고체촬상장치에 관한 것이다.
[종래의 기술]
현재, 각종의 화상판독장치에 CCD 이미지 센서가 사용되고 있다. CCD 선형 이미지 센서를 예로 설명하면, 일반적으로 제32도에 나타낸 바와 같이 입사광량에 따라 신호전하를 발생하는 1차원 모양으로 배열된 화소열(1)과, 화소열에서 발생한 신호전하를 출력부로 전송하고 전하결합소자(CCD)로 이루어진 전하전송부(3), 화소로부터 신호전하를 전하전송부(3)로 전송하는 시프트 게이트(2) 및, 신호전하를 적당한 전원전압으로 변환하는 출력부(4)로 구성되어 있다. 근래, 화상판독장치의 고해상도, 고속화가 진행되고, CCD 이미지 센서에 대해서도 고해상도화, 고속화가 강력히 요구되고 있다. 이것을 해결하는 방법으로서, 제33도에 나타낸 다선 CCD 레지스터 구조의 이미지 센서가 있다. 도면은 반도체기판에 형성된 이 이미지 센서의 개략평면도이다. 예컨대, 기수번째의 화소(1)로부터의 신호전하는 외측의 CCD 레지스터(6)로 이동되고, 우수번째의 화소(1)로부터의 신호전하는 내측의 CCD 레지스터(3)로 이동된다. 이들 신호전하는, 각각 CCD 레지스터(3,6)내를 전송되어 출력버퍼(4,7)를 매개해서 외부로 출력된다. 따라서, 동일 피치의 CCD 레지스터를 이용하는 경우에, 2배의 신호전하를 운반하는 것으로 되므로, 2배의 피치로 화소를 배열할 수 있으므로 화소의 배열밀도가 향상된다.
제34도~∼제36도는 제33도에 나타낸 반도체기판에 형성된 이미지 센서의 수화소부분의 확대평면도이다. 그리고, 이미지 센서를 확대하여 그 요부를 나타낸 평면도를 제39도에 나타내고, 레지스터의 소정의 하나의 신호전하를 전송하는 전송시각 t1∼t5 사이의 구동타이밍을 제38도에 나타낸다. 시프트 게이트(2) 및 트랜스퍼 게이트(5)는 각각 전용의 구동펄스선(SH,TG)에 접속되고, CCD 레지스터(3,6)에는 구동펄스선(P1,P2)이 그 정렬하고 있는 전송전극에 교대로 접속되어 있다.
먼저, 시각 t1에서 신호전하(21)는 화소(1)에 축적되어 있다. 다음에 시각 t2로 되던, 시프트 게이트(2)에 펄스전압이 가해져 게이트가 열리고, 신호전하는 화소(1)로부터 시프트 게이트(2)로 이동한다. 다음에, 신호전하는 시각 t3에서는 CCD 레지스터(31,32)의 아래로 이동한다. 다음에, 시각 t4에서 CCD 레지스터(31)의 신호전하만 트랜스퍼 게이트(5)의 아래로 이동하고, 시각 t5에서 CCD 레지스터(61)로 이동된다. 그후, CCD 레지스터(31)와 CCD 레지스터(61)의 신호전하는 2상(相) 펄스(P1,P2)에 의해 CCD 레지스터 내를 전송되어 출력버퍼(4,7)로부터 외부로 출력된다.
이 구조에서는, 복수의 CCD 레지스터(3,6)에서 동시에 신호를 독출하기 때문에 출력속도가 빠르고, 또 동일한 CCD 레지스터의 피치에 대해 레지스터의 갯수배만큼의 화소가 설치되므로, 고해상도에도 유리하다.
[발명이 해결하고자 하는 과제]
제34도 내지 제36도를 참조하여 신호전하의 전송방법을 상세히 설명한다. CCD 레지스터(3,6)는 펄스전압(P1,P2)이 인가되는 2상 구동구조이고, 레지스터간에 레지스터간의 전하전송을 행하는 트랜스퍼전극(5)이 설치되어 있다. 먼저, 제34도에 나타낸 바와 같이 하나 걸러 화소로부터 시프트 게이트(2)를 열어 신호전하를 레지스터(3)로 옮긴다. 다음에, 제35도에서 트랜스퍼 게이트(5)를 열어 전하를 CCD 레지스터(3)로부터 CCD 레지스터(6)로 옮긴다. 최후로, 제36도에서 시프트 게이트(2)를 열어 잔여의 화소로부터 전하를 CCD 레지스터(3)로 전송한다. 그후, 레지스터 내를 전송시켜서 출력부로 신호전하를 전송한다.
그렇지만, 이 다선 CCD 레지스터 구조에서는, 레지스터간을 신호전하를 전송할 때에 전송잔여가 발생하기 쉽다(제35도의 중앙의 전하). 이 잔여전하는 화상결함으로 되어 특성상의 치명적인 결함으로 된다. 잔여량은, 신호전하가 소정량 이상일 때에 일정량 남겨지는 성질이 있기 때문에, 정상전하(8), 잔여가 있는 전하(9), 잔여전하가 가산된 전하(10)의 신호전하량과 레지스터간 전송후의 전하량은 제37도와 같은 관계로 된다. 따라서, 신호전하량이 작을 때 비선형의 특성으로 되기 때문에, 신호처리로 보정하는 것도 어렵다. 제37도는 출력전하량의 신호전하량 의존성을 나타낸 특성도로, 종축에 출력, 횡축에 신호전하량을 나타내고 있다.
본 발명은 상기한 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 다선 CCD 레지스터구조를 갖추고, 레지스터간 전송시에 있어서 전하의 잔여가 있어도 신호출력의 정확한 보정을 용이하게 행하며, 외관상의 전하의 잔여를 없애는 것이 가능한 고체촬상장치 및 그 전하전송방법을 제공함에 그 목적이 있다.
[과제를 해결하기 위한 수단]
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 레지스터간 전송시에 패트제로전하를 CCD 레지스터에 주입하고, 패트제로전하와 신호전하를 합하여 레지스터간 전송을 행하며, 신호전하의 레지스터간 전송 전에 패트제로전하를 레지스터간 전송하고, 패트제로전하만을 레지스터간 전송한 때의 전송잔여전하를 검출하여 그에 따른 양의 신호보정을 행하거나, 혹은 신호전하를 레지스터간 전송하기 직전에 그 이전의 레지스터간 전송에서 남겨진 전하를 배출하는 등의 전송잔여전하 배출수단을 설치한 것을 특징으로 하고 있다. 즉, 본 발명의 고체촬상장치는, 반도체기판과, 이 반도체기판에 설치된 입사광을 신호전하로 변환하는 복수의 감광화소, 상기 반도체기판에 형성되어 상기 감광화소에 발생하는 신호전하를 전송하는 복수의 전송전극을 갖추고 또한 서로 병렬로 배열된 복수의 CCD 레지스터, 상기 CCD 레지스터 사이에 배치되어 이 복수의 CCD 레지스터 중의 소정의 CCD 레지스터 내의 신호전하를 인접하는 CCD 레지스터로 전송하는 레지스터간 전송부 및, 상기 반도체기판에 형성된 패트제로전하 공급수단을 구비하고, 상기 패트제로전하 공급수단은 소정의 신호전하를 레지스터간 전송할 때에 이 신호전하에 패트제로전하를 인가하는 것을 특징으로 하고 있다.
상기 패트제로전하 공급수단은, 상기 전하전송부에 접속되는 전하입력전극과 전하입력 드레인전극으로 이루어지도록 해도 좋다. 상기 반도체기판에는, 패트제로전하 공급수단으로부터 공급된 패트제로전하를 배출하는 수단이 형성되어 있도록 해도 좋다.
또, 본 발명의 고체촬상장치의 전하전송방법은, 패트제로전하를 반도체기판에 형성된 제1의 CCD 레지스터에 공급하는 수단과, 상기 패트제로전하를 상기 반도체기판에 형성된 레지스터간 전송부를 매개로 제2의 CCD 레지스터로 전송하는 수단, 상기 반도체기판에 설치된 복수의 감광화소로부터 생성한 신호전하를 상기 제1의 CCD 레지스터로 전송하는 수단, 상기 신호전하를 상기 레지스터간 전송부를 매개로 상기 제2의 CCD 레지스터로 전송하는 수단 및, 상기 신호전하를 상기 제2의 CCD 레지스터 내를 전송시켜서 출력부로부터 출력시키는 수단을 구비하고, 상기 패트제로전하는, 상기 신호전하와 함께 상기 제2의 CCD 레지스터 내를 전송시키던가, 상기 신호전하가 제2의 CCD 레지스터 내를 전송하기 전에 상기 제2의 CCD 레지스터 내를 전송시키던가, 혹은 상기 반도체기판으로부터 배출시키는 것을 특징으로 하고 있다.
[작용]
레지스터간 전송시에 전하의 잔여가 있어도 신호출력의 정확한 보정을 용이하게 행할 수 있으므로, 외관상 전하의 잔여를 없앨 수 있게 된다.
[실시예]
이하, 도면을 참조해저 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.
먼저, 제1도 내지 제11도, 제33도를 참조하여 제1실시예를 설명한다. 제1도 내지 제6도는 제33도에 도시되고 반도체기판에 형성된 이미지 센서의 수화소부분을 나타내며 그 동작을 설명하는 확대평면도, 제7도 내지 제9도는 각각 제1도의 A-A'선, B-B'선, C-C'선에 따른 반도체기판의 단면도, 제10도는 레지스터의 소정의 1개의 신호전하를 전송하는 전송시각 t1∼t6 사이의 구동타이밍도이다. 제11도는 본 발명의 이미지 센서의 출력전하량의 신호전하량 의존성을 나타낸 특성도로, 종축에 출력, 횡축에 신호전하량을 나타내고 있다. 제33도는 본 발명 및 종래의 다선 CCD 레지스터 구조의 이미지 센서로 반도체기판에 형성된 개략평면도이다. 예컨대, 도면의 좌측으로부터 기수번째의 화소(1)로부터의 신호전하는 외측의 CCD 레지스터(6)로 이동되고, 도면의 좌측으로부터의 우수번째의 화소(1)로부터의 신호전하는 내측의 CCD 레지스터(3)로 이동된다. 이들 신호전하는 각각 CCD 레지스터(3,6) 내를 전송되어 출력버퍼(4,7)를 매개해서 외부로 출력된다. 시프트 게이트(2) 및 트랜스퍼 게이트(5)는 각각 전용의 구동펄스선[SH(SH1,SH2),TG]에 접속되고, CCD 레지스터(3,6)에는 구동펄스선(P1,P2)이 그 정렬하고 있는 전송전극에 교대로 접속되어 있다.
시프트 게이트(2)에 구동펄스선(SH1,SH2)이 그 정렬하고 있는 전극에 교대로 접속하고 있다. 제1도에 나타낸 바와 같이, 시프트 게이트(2)의 각 전극은 구동펄스선(SH1,SH2)의 어느 것인가가 교대로 접속되어 배치되어 있지만, 이 도면 이외의 도면에 도시되어 있는 시프트 게이트(2)는 모두 제1도와 동일한 구조이므로, SH1 및 SH2의 표시는 생략한다 제1도의 A-A'선 부분의 전극에는 구동펄스선(SH1)이 접속되어 있고, 인접한 B-B'선 부분의 전극에는 구동펄스선(SH2)이 접속되어 있다. 제7도∼제9도에 나타낸 바와 같이, 화소(1)는 반도체기판(100)의 표면영역에 형성된 불순물확산영역으로 이루어지고, 시프트게이트(2), 트랜스퍼 게이트(5), CCD 레지스터(3,6)는 반도체기판(100)상에 형성된 폴리실리콘 등의 전극으로 구성되어 있다. 이 실시예에서는, CCD 레지스터(3)에 패트제로전하가 주입되는 입력부(11,12)가 형성되어 있다. 입력부(11)는 반도체기판(100)상에 형성된 폴리실리콘 등의 전극으로 이루어지고, 이 전극은 구동펄스선(IG)에 접속되어 있다. 입력부(12)는 반도체기판(100)의 표면영역에 형성된 불순물확산영역으로 이루어지고, 광전변환부를 구성하고 있다.
다음에는 제1도∼제6도 및 제10도의 타이밍도를 참조하면서 본 발명의 이미지 센서의 동작을 설명한다. 먼저, 입력부(11)의 구동펄스선(IG)을 온함으로써 입력부로부터 패트제로전하(20)가 CCD 레지스터(3)에 주입되고 있다(제1도). 다음에, 시각 t2에서 트랜스퍼 게이트(5)의 구동펄스선(TG)을 온함으로써 패트제로전하가 CCD 레지스터(3)로부터 CCD 레지스터(6)로 전송된다(제2도). 이때, 도면 중앙의 패트제로전하는 잔여전하를 CCD 레지스터(3)에 남기고 CCD 레지스터(6)로 전송된다. 다음에, 시각 t3에서 시프트 게이트(2)의 구동펄스선(SH1)에 의해 각 화소(1)의 하나 걸러 신호전하(21)를 CCD 레지스터(3)로 전송한다(제3도). 다음에, 시각 t4에서 신호전하를 그 잔여전하가 있는 경우는 이 잔여전하와 함께 CCD 레지스터(3)로부터 트랜스퍼 게이트(5)를 매개해서 CCD 레지스터(6)로 옮긴다(제4도). 패트제로전하의 잔여전하는 최초의 CCD 레지스터(3)에 남아 있다. 다음에, 시각 t5에서 시프트 게이트(2)의 구동펄스선(SH2)에 의해 잔여의 화소(1)로부터 신호전하를 CCD 레지스터(3)로 전송한다(제5도 ).
다음에, 시각 t6에서 2상 펄스(P1,P2)에 의해 신호전하를 CCD 레지스터(3)내를 전송시켜서 상기 패트제로전하의 잔여전하와 합류시킨다(제6도), 마찬가지로, CCD 레지스터(6)내의 신호전하도 2상 펄스의 구동에 의해 내부를 전송하여 출력버퍼로부터 출력된다. 제6도에 나타낸 바와 같이 화소(1)로부터의 신호전하는, 페트제로전하나 잔여전하와 합류하여 정상의 신호전하(25) 이외에, 잔여전하가 가산된 신호전하(26), 정상의 패트제로전하가 가산된 신호전하(23), 잔여가 있는 패트제로전하가 가산된 신호전하(24)가 얻어진다. 이때의 신호전하량과 레지스터간 전송후의 전하량, 즉 출력은 제11도와 같이 된다. 제11도는 이 실시예의 출력전하량의 신호전하량 의존성을 나타낸 특성도로 종축에 출력, 횡축에 신호전하량을 나타내고 있다. 신호전하량이 작은 경우에도 비선형의 특성을 유지하고 있기 때문에, 잔여의 유무에 따라 오프셋은 변화하지만, 선형성은 유지되므로 신호의 보정을 용이하게 행할 수 있다. 도면에 있어서, 직선 23은 레지스터(6)의 잔여가 없는 출력을 나타내고, 직선 24는 레지스터(6)의 잔여가 있는 출력을 나타내며, 직선 25는 레지스터(3)의 잔여가 없는 출력을 나타내고, 직전 26은 레지스터(3)의 잔여가 있는 출력을 나타내고 있다.
다음에는 제12도 내지 제16도를 참조하여 제2실시예를 설명한다.
제12도 내지 제15도는 제33도에 도시되고 반도체기판에 형성된 이미지 센서의 수화소부분을 나타내며 그 동작을 설명하는 확대평면도이고, 제16도는 이 동작타이밍도이다. 이 실시예에서는, 패트제로전하와 신호전하를 합류하여 한꺼번에 레지스터간 전송을 행하고 있다. 먼저, 시각 t1에서 입력부(11)의 구동펄스선(IG) 및 시프트 게이트(2)의 구동펄스선(SH1)을 온하여 입력부로부터 패트제로전하를 CCD 레지스터(3)에 주입하고 있는 부분에, 시각 t2에서 각 화소(1)의 하나 걸러 신호전하를 CCD 레지스터(3)로 전송한다(제12도). 다음에, 시각 t3에서 트랜스퍼 게이트(5)의 구동펄스선(7G)을 온하여 신호전하 및 패트제로전하를 CCD 레지스터(3)로부터 CCD 레지스터(6)로 전송한다(제13도). 이때, 도면 중앙의 패트제로전하는 잔여전하를 CCD 레지스터(3)에 남기고 전송된다. 다음에, 시각 t4에서 시프트 게이트(2)의 구동펄스선(SH2)에 의해 잔여의 화소(1)로부터 신호전하를 CCD 레지스터(3)로 전송한다(제14도). 다음에, 시각 t5에서 2상 펄스(P1,P2)에 의해 신호전하를 CCD 레지스터(3)내를 전송시켜서 상기 패트제로전하의 잔여전하와 합류시킨다(제15도). 마찬가지로, CCD 레지스터(6)내의 신호전하도 2상 펄스의 구동에 의해 내부를 전송하여 출력버퍼로부터 출력된다. 제1실시예와 마찬가지로, 화소(1)로부터의 신호전하는, 패트제로전하나 잔여전하와 합류하여 정상의 신호전하(25) 이외에, 잔여전하가 가산된 신호전하(26), 정상의 패트제로전하가 가산된 신호전하(23), 잔여가 있는 패트제로전하가 가산된 신호전하(24)가 얻어진다(제11도 참조). 이 실시예에서도 신호전하량이 적어도 비선형의 특성을 유지하고 있기 때문에, 잔여의 유무에 따라 오프셋은 변화하지만, 선형성은 유지되므로 신호의 보정을 용이하게 행할 수 있다.
이 실시예와 같이 신호전하와 패트제로전하를 합류하는 경우는, 패트제로전하를 바이어스광을 화소에 조사하여 화소에서 발생시켜도 좋다. 신호전하와 패트제로전하가 합류하고 있는 레지스터(6)에서는 전송전하량이 레지스터(3)보다 커지므로, 레지스터의 최대전송전하량을 크게 할 필요가 있다.
또, 신호전하의 전송이 제2도의 상태일 때에, 레지스터 내의 전하를 출력부로 전송하고, 그 출력을 다시 제5도의 동작에서 신호전하를 전송한 때의 출력으로부터 빼내면, 진실한 신호전하량이 구해진다.
또, 이상은 레지스터간 전송이 1회인 경우이지만, 레지스터간 전송을 복수회 행하는 경우에는, 그 레지스터간 전송 중 잔여전하는 레지스터 내의 동일한 전극에 있을 필요가 있다.
다음에는 제17도 내지 제23도를 참조하여 제3실시예를 설명한다.
제17도 내지 제22도는 제33도에 도시되고 반도체기판에 형성된 이미지 센서의 수화소부분을 나타내며 그 동작을 설명하는 확대평면도이고, 제23도는 그 동작의 타이밍도이다. 이 실시예에서는, CCD 레지스터(6)의 전하를 배출하기 위한 전하배출부(13,14)가 설치되어 있는 점에 특징이 있다. 전하배출부(13)는 반도체기판상에 형성된 폴리실리콘 등의 전극으로 이루어지고, 구동펄스선(OFG)에 접속되어 있다. 전하배출부(14)는 반도체기판의 표면영역에 형성된 불순물확산영역으로 이루어지고, 구동펄스선(OFD)에 접속되어 있다 먼저, 시각 t1에서 입력부(11)의 구동펄스선(IG)을 온함으로써 입력부로부터 패트제로전하가 CCD 레지스터(3)에 주입된다(제17도). 다음에, 시각 t2에서 트랜스퍼게이트(5)의 구동펄스선(TG)을 온함으로써 패트제로전하가 CCD 레지스터(3)로부터 CCD 레지스터(6)로 전송된다(제18도). 이때, 도면 중앙의 패트제로전하는 잔여전하를 CCD 레지스터(3)에 남기고 CCD 레지스터(6)로 전송된다. 다음에, 시각 t3에서 전하배출부(13)에 접속된 구동펄스선(OFG)을 온하여 CCD 레지스터(6)의 패트제로전하를 전하배출부(14)로 전송하여 이 패트제로전하를 레지스터 전송로로부터 배제한다(제19도).
다음에, 시각 t4에서 시프트 게이트(2)의 구동펄스선(SH1)에 의해 각 화소(1)의 하나 걸러 신호전하를 CCD 레지스터(3)로 전송한다(제20도). 다음에, 시각 t5에서 신호전하를 그 잔여전하가 있는 경우는 이 잔여전하와 함께 CCD레지스터(3)로부터 트랜스퍼 게이트(5)를 매개해서 CCD 레지스터(6)로 옮긴다(제21도). 패트제로전하의 잔여전하는 최초의 CCD 레지스터(3)에 남아 있다. 다음에, 시각 t6에서 시프트 게이트(2)의 구동펄스선(SH2)에 의해 잔여의 화소(1)로부터 신호전하를 CCD 레지스터(3)로 전송한다. 다음에, 시각 t7에서 2상 펄스(P1,P2)에 의해 신호전하를 CCD 레지스터(3)내를 전송시켜서 상기 패트제로전하의 잔여전하와 합류시킨다(제22도). 마찬가지로, CCD 레지스터(6)내의 신호전하도 2상 펄드의 구동에 의해 내부를 전송하여 제33도에 나타낸 출력버퍼(4,7)로부터 출력된다. 제19도에 나타낸 바와 같이 패트제로전하를 레지스터간 전송한 후, CCD 레지스터(6)의 전하를 배출하면, 신호전하에 가산되는 것은 잔여전하만이므로, CCD 레지스터로 전송하는 전하량을 크게 할 필요가 없고, 또 신호전하에 패트제로전하가 가산되어 있지 않으므로, 패트제로전하에 포함되는 노이즈의 영향을 받지 않게 된다. 또, 전하배출부 대신에, CCD 레지스터(6)에 접하여 다른 1조의 트랜스퍼 게이트와 CCD 레지스터를 설치하고, 거기에 패트제로전하를 전송하는 것도 가능하다.
다음에는 제24도 내지 제31도를 참조하여 제4실시예를 설명한다.
이 실시예에서는, 신호전하를 레지스터간 전송하기 직전에 레지스터(6)내의 전하를 완전히 배출하고, 더욱이 다음의 신호전하를 전송해 오기 전에 레지스터(3)내의 잔여전하를 배출하는 점에 특징이 있다. 제24도 내지 제29도는 제33도에 도시되고 반도체기판에 형성된 이미지 센서의 수화소부분을 나타내며 그 동작을 설명하는 확대평면도, 제30도는 그 동작의 타이밍도이고, 그리고 제31도는 제24도의 A-A'선에 따른 반도체기판(100)의 단면도이다. 이 실시예에서는, CCD 레지스터(3,6)의 전하를 배출하기 위한 전하배출부(15,16)가 설치되어 있는 점에 특징이 있다. 전하배출부(15,16)는 반도체기판상에 형성된 레지스터전극(3,6)의 바로 아래에 매립된 N형 불순물확산영역(이하, 매립영역이라 한다)으로 이루어지고, 구동펄스선(D1,D2)에 접속되어 있다. 먼저, 시각 t1에서 입력부(11)의 구동펄스선(IG)을 온함으로써 입력부로부터 패트제로전하가 CCD 레지스터(3)에 주입되고 있다(제24도).
다음에, 시각 t2에서 트랜스퍼 게이트(5)의 구동펄스선(TG)을 온함으로써 패트제로전하가 CCD 레지스터(3)로부터 CCD 레지스터(6)로 전송된다(제25도). 이때, 도면 중앙의 패트제로전하는 잔여전하를 CCD 레지스터(3)에 남기고 CCD레지스터(6)로 전송된다. 다음에, 시각 t3에서 시프트 게이트(2)의 구동펄스선(SH1)에 의해 각 화소(1)의 하나 걸러 신호전하를 CCD 레지스터(3)로 전송한다(제26도). 다음에, 시각 t4에서 전하배출부(16)에 접속된 구동펄스선(D2)을 온하여 CCD 레지스터(6)의 패트제로전하를 배출한다(제26도). 다음에, 시각t5에서 신호전하를 그 잔여전하가 있는 경우는 이 잔여전하와 함께 CCD 레지스터(3)로부터 트랜스퍼 게이트(5)를 매개해서 CCD 레지스터(6)로 전송한다(제27도). 패트제로전하의 잔여전하는 최초의 CCD 레지스터(3)에 남아 있다.
다음에, 시각 t6에서 전하배출부(15)에 접속된 구동펄스선(D1)을 온하여 CCD 레지스터(3)의 패트제로전하를 배출한다(제28도). 다음에, 시각 t7에서 시프트 게이트(2)의 구동펄스선(SH2)에 의해 잔여의 화소(1)로부터 신호전하를 CCD 레지스터(3)로 전송한다. 다음에, 시각 t8에서 2상 펄스(P1,P2)에 의해 신호전하를 CCD 레지스터(3)내를 전송시킨다(제29도). 마찬가지로, CCD 레지스터(6)내의 신호전하도 2상 펄스의 구동에 의해 내부를 전송한다.
이 실시예에서는, 신호전하를 레지스터간 전송하기 직전에 레지스터(6)내의 전하를 완전히 배출하고, 더욱이 다음의 신호전하를 전송해 오기 전에 레지스터(3)내의 잔여전하를 배출하고 있다. 이에 따라, 최종적으로 잔여가 없는 완전한 신호전하가 남는다.
[발명의 효과]
이상 설명한 바와 같이 본 발명에 있어서는, 패트제로전하를 집어넣음으로써, 신호전하의 레지스터간 전송시의 잔여가 신호전하량에 관계없이 항상 일정하게 되므로, 잔여가 발생해도 신호의 보정이 용이하다. 또, 잔여전하를 배출함으로써 신호전하의 잔여전하를 없앨 수 있게 된다.

Claims (19)

  1. 직선으로 배열된 복수의 광전변환소자로 이루어져 입사광을 신호전하로 변환하는 광전변환수단과, 상기 광전변환소자와 병렬로 배열되고, 각각이 복수의 전하결합소자를 갖추고서 상기 신호전하를 전송하기 위한 것으로, 그 중 제1전하전송로가 상기 광전변환소자에 전기적으로 접속되는 적어도 제1 및 제2전하전송로, 상기 제1전하전송로가 상기 광전변환소자에 전기적으로 접속되도록 하는 시프트 레지스터를 갖추고, 제1타이밍에서 상기 광전변환수단으로부터 상기 제1전하전송로로 신호전하를 전송하며, 제2타이밍에서 상기 제1전하전송로로 전송된 신호전하를 상기 제2전하전송로로 전송하는 전하전송수단, 상기 시프트 레지스터에 접속된 구동펄스선 및, 상기 제1전하전송로에 전기적으로 접속되어 상기 제1전하전송로로부터 상기 제2전하전송로로 전송되는 신호전하에 패트제로전하를 인가하는 전하공급수단을 구비하고, 상기 제1타이밍에서 상기 광전변환수단으로부터 상기 제1전하전송로로 신호전하를 전송하기 위해 상기 구동펄스선을 매개로 상기 시프트 레지스터에 구동펄스가 공급되는 것을 특징으로 하는 고체촬상장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 전하공급수단은 입사광을 패트제로전하로 변환하는 전하입력 드레인영역과, 전송되는 신호전하에 패트제로전하를 인가하는 전하입력전극으로 이루어지고, 이들 전하입력 드레인영역 및 전하입력전극이 반도체기판상에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 고체촬상장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 전하공급수단은, 상기 전하입력전극에 접속된 다른 구동펄스선을 갖추고, 제3타이밍에서 상기 신호전하에 패트제로전하를 인가하기 위해 상기 다른 구동펄스선을 매개로 상기 전하입력전극에 구동펄스가 공급되는 것을 특징으로 하는 고체촬상장치.
  4. 제1항에 있어서, 적어도 상기 제2전하전송로에 전기적으로 접속되고, 상기 신호전하로부터 패트제로전하를 제거하여 상기 제2전하전송로로부터 적어도 상기 전송된 패트제로전하를 배출하는 배출수단을 더 구비한 것을 특징으로 하는 고체촬상장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 배출수단은, 상기 고체촬상장치가 형성되어 있는 반도체기판상에 형성된 적어도 하나의 전극으로 이루어진 제1배출부와, 상기 반도체기판의 표면에 형성된 적어도 하나의 불순물 확산영역으로 이루어진 제2배출부를 갖춘 것을 특징으로 하는 고체촬상장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 전하입력전극에 접속된 다른 구동펄스선을 더 구비하고, 제3타이밍에서 상기 제2전하전송로로부터 패트제로전하를 배출하기 위해 상기 다른 구동펄스선을 매개로 상기 전하입력전극에 구동펄스가 공급되는 것을 특징으로 하는 고체촬상장치.
  7. 제4항에 있어서, 상기 배출수단은, 상기 제1전하전송로 아래에 설치된 제1배출부와, 상기 제2전하전송로 아래에 설치된 2배출부를 갖추고, 상기 제1 및 제2배출부가 불순물 확산영역으로 이루어진 것을 특징으로 하는 고체촬상장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 제1배출부에 접속된 제1구동펄스선과, 상기 제2배출부에 접속된 제2구동펄스선을 더 구비하고, 제3타이밍에서 상기 제1전하전송로로부터 패트제로전하를 배출하기 위해 상기 제1구동펄스선을 매개로 상기 제1배출부에 구동펄스가 공급되고, 제4타이밍에서 상기 제2전하전송로로부터 패트제로전하를 배출하기 위해 상기 제2구동펄스선을 매개로 상기 제2배출부에 구동펄스가 공급되는 것을 특징으로 하는 고체촬상장치.
  9. 제1항에 있어서, 상기 제2전하전송로가 상기 제1전하전송로의 최대 전하전송률보다도 높은 최대 전하전송률을 갖는 것을 특징으로 하는 고체촬상장치.
  10. 제1항에 있어서, 상기 전하전송수단은, 상기 제1전하전송로가 상기 광전변환소자에 전기적으로 접속되도록 하는 트랜스퍼 게이트와, 이 트랜스퍼 게이트에 접속된 다른 구동펄스선을 갖추고, 제2타이밍에서 상기 제1전하전송로로부터 상기 제2전하전송로로 신호전하를 전송하기 위해 상기 다른 구동펄스선을 매개로 상기 트랜스퍼 게이트에 구동펄스가 공급되는 것을 특징으로 하는 고체촬상장치.
  11. 입사광을 신호전하로 변환하는 광전변환소자와, 상기 신호전하를 전송하기 위한 것으로 그 중 제1전하전송로가 상기 광전변환소자에 접속되는 적어도 제1 및 제2전하전송로, 상기 제1전하전송로가 상기 광전변환소자에 전기적으로 접속되도록 하는 시프트 레지스터를 갖추고서 상기 제1 및 제2전하전송로 사이에서 상기 신호전하를 전송하는 전하전동수단 및, 상기 시프트 레지스터에 접속된 구동펄스선을 구비하고, 제1타이밍에서 상기 광전변환소자로부터 상기 제1전하전송로로 신호전하를 전송하기 위해 상기 구동펄스선을 매개로 상기 시프트 레지스터에 구동펄스가 공급되는 고체촬상장치의 전하전송방법에 있어서, 상기 제1전하전송로에 패트제로전하를 공급하는 단계와, 상기 패트제로전하를 상기 제1전하전송로로부터 상기 제2전하전송로로 전송하는 단계, 상기 시프트 레지스터를 매개로 상기 제1전하전송로에 신호전하를 공급하는 단계, 상기 신호전하를 상기 제1전하전송로로부터 상기 제2전하전송로로 전송하는 단계 및, 상기 제2전하전송로로부터 상기 신호전하 및 상기 패트제로전하를 출력하는 단계를 구비하여 이루어진 것을 특징으로 하는 고체촬상장치의 전하전송방법.
  12. 제11항에 있어서, 상기 신호전하 및 상기 패트제로전하를 출력하는 단계는, 적어도 상기 제2전하전송로에 상기 패트제로전하보다도 높은 전위를 인가함으로써 적어도 상기 제2전하전송로로부터 상기 패트제로전하를 배출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 고체촬상장치의 전하전송방법.
  13. 제11항에 있어서, 상기 신호전하를 상기 제2전하전송로로 전송하기 전에, 상기 패트제로전하를 상기 제2전하전송로로부터 출력하고, 이 출력된 패트제로전하를 상기 제2전하전송로로부터 출력되는 상기 신호전하 및 상기패트제로전하로 이루어진 전하로부터 뺌으로써 신호출력전하를 얻는 것을 특징으로 하는 고체촬상장치의 전하전송방법.
  14. 제11항에 있어서, 상기 신호전하를 상기 제1전하전송로에 공급하기 전에, 상기 패트제로전하를 상기 제1전하전송로로부터 상기 제2전하전송로로 전송하는 것을 특징으로 하는 고체촬상장치의 전하전송방법.
  15. 제11항에 있어서, 상기 신호전하를 상기 제1전하전송로에 공급한 후에, 상기 패트제로전하 및 상기 신호전하를 상기 제2전하전송로로 전송하는 것을 특징으로 하는 고체촬상장치의 전하전송방법.
  16. 제11항에 있어서, 상기 제1전하전송로로부터 잔여 패트제로전하를 출력하는 단계를 더 구비하여 이루어진 것을 특징으로 하는 고체촬상장치의 전하전송방법.
  17. 제11항에 있어서, 상기 신호전하를 상기 제1전하전송로에 공급하기 전에, 상기 패트제로전하를 상기 제2전하전송로로부터 출력하는 것을 특징으로 하는 고체촬상장치의 전하전송방법.
  18. 제11항에 있어서, 상기 신호전하틀 상기 제1전하전송로로부터상기 제2전하전송로로 전송하기 전에, 상기 패트제로전하를 상기 제2전하전송로로부터 출력하는 것을 특징으로 하는 고체촬상장치의 전하전송방법.
  19. 입사광을 신호전하로 변환하는 광전변환소자와, 상기 신호전하를 전송하기 위한 것으로 그 중 제1전하전송로가 상기 광전변환소자에 접속되는 적어도 제1 및 제2전하전송로, 상기 제1전하전송로가 상기 광전변환소자에 전기적으로 접속되도록 하는 시프트 레지스터를 갖추고서 상기 제1 및 제2전하전송로 사이에서 상기 신호전하를 전송하는 전하전송수단 및, 상기 시프트 레지스터에 접속된 구동펄스선을 구비하고, 제1타이밍에서 상기 광전변환소자로부터 상기 제1전하전송로로 신호전하를 전송하기 위해 상기 구동펄스선을 매개로 상기 시프트 레지스터에 구동펄스가 공급되는 고체촬상장치의 전하전송방법에 있어서, 상기 제1전하전송로에 패트제로전하를 공급하는 단계와, 상기 패트제로전하를 상기 시프트 레지스터를 매개로 상기 제1전하전송로로부터 상기 제2전하전송로로 전송하는 단계, 상기 제2전하전송로로부터 상기 패트제로전하를 출력하는 단계, 상기 제2전하전송로로부터 상기 패트제로전하를 출력한 후에, 상기 신호전하를 상기 제1전하전송로에 공급하는 단계, 상기 제1전하전송로로부터 상기 제2전하전송로로 상기 신호전하를 잔여 패트제로전하와 함께 전송하는 단계 및, 상기 제2전하전송로로부터 상기 신호전하 및 상기 잔여 패트제로전하를 출력하는 단계를 구비하여 이루어진 것을 특징으로 하는 고체촬상장치의 전하전송방법.
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