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JPH03258083A - Solid-state image pickup element - Google Patents

Solid-state image pickup element

Info

Publication number
JPH03258083A
JPH03258083A JP2054932A JP5493290A JPH03258083A JP H03258083 A JPH03258083 A JP H03258083A JP 2054932 A JP2054932 A JP 2054932A JP 5493290 A JP5493290 A JP 5493290A JP H03258083 A JPH03258083 A JP H03258083A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
transfer
gate
charge transfer
horizontal
sections
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2054932A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Tetsuya Iizuka
哲也 飯塚
Kazuya Yonemoto
和也 米本
Kazuji Wada
和司 和田
Satoshi Nakamura
聡 中村
Koichi Harada
耕一 原田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sony Corp filed Critical Sony Corp
Priority to JP2054932A priority Critical patent/JPH03258083A/en
Priority to US07/663,428 priority patent/US5216489A/en
Priority to DE69119624T priority patent/DE69119624T2/en
Priority to SG1996008145A priority patent/SG63628A1/en
Priority to EP91103097A priority patent/EP0444696B1/en
Publication of JPH03258083A publication Critical patent/JPH03258083A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)

Abstract

PURPOSE:To improve the transfer efficiency between horizontal charge transfer sections by setting tentatively a gate voltage of a transfer gate voltage to an intermediate voltage on the way of the gate voltage to be transited at the end of charge transfer between the horizontal charge transfer sections. CONSTITUTION:A gate 9 is provided between a storage section 3 and a 1st horizontal register 4, the gate 9 is controlled by a signal PHIVH and the gate 9 is conductive when the signal PHIVH is at an H level and the gate 9 is interrupted when the signal PHIVH is at an L level. That is, a gate voltage of a transfer gate 10 controlling the transfer between horizontal charge transfer sections at the end of the charge transfer between the horizontal charge transfer sections is transited via an intermediate voltage or transited slowly to bring the transfer gate 10 into the interrupting state after the charge of a channel region 14 under the gate electrode is sufficiently transferred to the horizontal charge transfer section being the transfer destination. Thus, an ill effect of the charge applied to the transfer gate 10 reversely transferred to the horizontal charge transfer sections being the transfer destination is prevented and the transmission efficiency is improved.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は複数の水平電荷転送部を有する固体撮像素子に
関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a solid-state image sensor having a plurality of horizontal charge transfer sections.

〔発明の概要〕[Summary of the invention]

本発明は、マトリクス状に配列された受光部からの信号
電荷をそれぞれ複数の垂直電荷転送部。
In the present invention, signal charges from light receiving sections arranged in a matrix are transferred to a plurality of vertical charge transfer sections.

水平電荷転送部を介して読み出すCCD固体撮像素子に
おいて、水平電荷転送部間の転送ゲートのゲート電圧の
遷移を段階的に行ったり或いは時間的に長く行うことに
より、転送効率の向上を図るものである。
In a CCD solid-state image sensor that reads out data via a horizontal charge transfer section, the transfer efficiency is improved by making the transition of the gate voltage of the transfer gate between the horizontal charge transfer sections stepwise or for a longer period of time. be.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

非常に多くの画素を有する固体撮像素子では、その水平
転送周波数が高くなるため、その転送が困難となる。そ
こで、その水平転送周波数を低くするために、水平電荷
転送部(水平レジスタ)を2本以上設け、これに信号電
荷を振り分けて転送することが行われている。
In a solid-state image sensor having a large number of pixels, the horizontal transfer frequency becomes high, making the transfer difficult. Therefore, in order to lower the horizontal transfer frequency, two or more horizontal charge transfer units (horizontal registers) are provided, and signal charges are distributed and transferred to these units.

例えば、2つの互いに並行して設けられた水平電荷転送
部を有し、2相の転送信号ΦH1,ΦH2により各水平
電荷転送部で高速転送が行われる固体撮像素子では、2
つの水平電荷転送部の転送電極は、転送ゲートを挟んで
共通とされ、共通の転送信号ΦH1,ΦH2が与えられ
ている。転送ゲートの下部には、チャンネル領域がチャ
ンネルストップ領域に挟まれて設けられており、そのチ
ャンネル領域を介して水平電荷転送部間の転送が行われ
る。そのチャンネル領域は、一方の水平電荷転送部の転
送信号ΦH2が与えられる領域と、他方の水平電荷転送
部の転送信号ΦH1が与えられるM¥iに挟まれおり、
一方の水平電荷転送部の転送信号ΦH1が与えられる領
域は転送ゲートの下部のチャンネルストップ領域に隣接
する。
For example, in a solid-state image sensor that has two horizontal charge transfer sections provided in parallel, each horizontal charge transfer section performs high-speed transfer using two-phase transfer signals ΦH1 and ΦH2.
The transfer electrodes of the two horizontal charge transfer sections are common across the transfer gate, and are provided with common transfer signals ΦH1 and ΦH2. A channel region is provided below the transfer gate and sandwiched between channel stop regions, and transfer between the horizontal charge transfer sections is performed via the channel region. The channel region is sandwiched between a region to which the transfer signal ΦH2 of one horizontal charge transfer section is applied and a region M\i to which the transfer signal ΦH1 of the other horizontal charge transfer section is applied,
The region to which the transfer signal ΦH1 of one horizontal charge transfer section is applied is adjacent to the channel stop region below the transfer gate.

第5図(a)〜(d)は水平電荷転送部間の電荷の転送
をそのポテンシャルから説明する図である。水平電荷転
送部の転送信号ΦH2の領域から、信号ΦHHGに制御
される転送ゲートを介して、水平電荷転送部の転送信号
ΦH1の領域に電荷の転送をする場合について説明する
と、まず、第5図(a)に示すように、信号ΦHHGの
レベルを高くして、転送ゲートを導通状態とし、転送信
号ΦH1,ΦH2を低レベルにする。すると、転送ゲー
トの下部のチャンネル領域に電荷が蓄積される0次に、
第5図(ハ)に示すように、転送先である転送信号ΦH
1のみを高レベルに変化させる。すると、転送ゲートの
下部のチャンネル領域に蓄積されていた電荷が他方の水
平電荷転送部の転送信号ΦH1にかかるfilJdiに
転送される。次に、転送ゲートと遮断状態にするために
、第5図(C)に示すように、信号ΦHHGのレベルを
高レベルから低レベルに遷移させる。そして、第5図(
d)に示すように、完全に信号ΦHHGのレベルが低レ
ベルとなったところで、2本の水平電荷転送部が電気的
に分離されたことになり、振り分は転送が完了したこと
になる。
FIGS. 5(a) to 5(d) are diagrams for explaining charge transfer between horizontal charge transfer sections from the viewpoint of the potential thereof. To explain the case where charges are transferred from the area of the transfer signal ΦH2 of the horizontal charge transfer unit to the area of the transfer signal ΦH1 of the horizontal charge transfer unit via the transfer gate controlled by the signal ΦHHG, first, FIG. As shown in (a), the level of the signal ΦHHG is raised to make the transfer gate conductive, and the transfer signals ΦH1 and ΦH2 are set to a low level. Then, the 0th order where charges are accumulated in the channel region at the bottom of the transfer gate,
As shown in FIG. 5(c), the transfer signal ΦH which is the transfer destination
Change only 1 to a high level. Then, the charges accumulated in the channel region below the transfer gate are transferred to filJdi applied to the transfer signal ΦH1 of the other horizontal charge transfer section. Next, in order to cut off the transfer gate, the level of the signal ΦHHG is changed from a high level to a low level, as shown in FIG. 5(C). And Figure 5 (
As shown in d), when the level of the signal ΦHHG becomes completely low, the two horizontal charge transfer sections are electrically separated, and the distribution is completed.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

ところが、上述の水平電荷転送部間の電荷転送には、次
のような問題がある。
However, the charge transfer between the horizontal charge transfer sections described above has the following problems.

すなわち、水平電荷転送部間の電荷の転送の終了時には
、2つの水平電荷転送部の間の転送ゲートを遮断状態に
する必要があるが、その遮断状態にするためのレベル遷
移の時に、転送ゲートの下部のチャンネル領域に存在す
る電荷の一部が元の水平電荷転送部側にも戻されて、転
送効率が劣化する。
In other words, at the end of the charge transfer between the horizontal charge transfer sections, it is necessary to put the transfer gate between the two horizontal charge transfer sections into the cutoff state, but at the time of the level transition to put the transfer gate into the cutoff state, the transfer gate A portion of the charge existing in the channel region below the horizontal charge transfer section is also returned to the original horizontal charge transfer section, degrading the transfer efficiency.

そこで、本発明は上述の技術的な課題に鑑み、水平電荷
転送部の間の転送効率を向上させるような固体撮像素子
の提供を目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above-mentioned technical problems, the present invention aims to provide a solid-state image sensor that improves the transfer efficiency between horizontal charge transfer sections.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

上述の目的を達成する本発明の固体撮像素子は、マトリ
クス状に配列された複数の受光部と、それら受光部の各
垂直列毎に設けられ該受光部からの電荷を垂直方向に転
送する複数の垂直電荷転送部と、それら垂直電荷転送部
からの電荷を水平方向に転送する複数の水平電荷転送部
を有している。
A solid-state image sensor of the present invention that achieves the above-mentioned object includes a plurality of light receiving sections arranged in a matrix, and a plurality of light receiving sections provided for each vertical column of the light receiving sections to transfer charges from the light receiving sections in the vertical direction. It has a vertical charge transfer section and a plurality of horizontal charge transfer sections that transfer charges from the vertical charge transfer sections in the horizontal direction.

上記受光部に隣接した垂直電荷転送部と上記水平電荷転
送部の間には、第2の垂直電荷転送部からなる蓄積部を
設けても良い。
An accumulation section including a second vertical charge transfer section may be provided between the vertical charge transfer section adjacent to the light receiving section and the horizontal charge transfer section.

そして、本発明の固体撮像素子は、上記複数の水平電荷
転送部の間の転送を制御する転送ゲートのゲート電圧が
、水平電荷転送部間の電荷転送終了時に、該ゲート電圧
が遷移する途中の中間電圧に一時的に設定されたり、或
いは通常の上記ゲート電圧の遷移よりも遅く遷移するこ
とを特徴としている。
Further, in the solid-state image sensor of the present invention, the gate voltage of the transfer gate that controls the transfer between the plurality of horizontal charge transfer sections is set at a point in the middle of the transition of the gate voltage when the charge transfer between the horizontal charge transfer sections is completed. It is characterized by being temporarily set to an intermediate voltage or by making a transition slower than the normal transition of the gate voltage.

ここで、上記中間電圧への一時的な設定は、例えば、2
値パルスであったものを中間レベルを増やして3値パル
スにすることで実現でき、上記遅い遷移はゲート電極の
充電の時定数を変化させ、例えばゲート容量を大きくす
ることで実現可能である。
Here, the temporary setting to the intermediate voltage is, for example, 2
This can be realized by increasing the intermediate level of a value pulse to make it a three-value pulse, and the slow transition can be realized by changing the time constant of charging the gate electrode, for example, by increasing the gate capacitance.

〔作用〕[Effect]

水平電荷転送部間の電荷転送の終了時に、水平電荷転送
部の間の転送を制御する転送ゲートのゲート電圧を中間
電圧を介して遷移させたり、或いは通常より遅く遷移さ
せることで、ゲート電極の下部のチャンネル領域の電荷
が十分に転送先の水平電荷転送部に転送された後に、転
送ゲートを遮断状態にすることができる。従って、転送
ゲートにかかる電荷が転送元の水平電荷転送部に逆に転
送されるような弊害が防止され、転送効率が向上するこ
とになる。
At the end of the charge transfer between the horizontal charge transfer sections, the gate voltage of the transfer gate that controls the transfer between the horizontal charge transfer sections is made to transition through an intermediate voltage or more slowly than usual, so that the gate voltage of the gate electrode can be changed. After the charges in the lower channel region are sufficiently transferred to the horizontal charge transfer section as a transfer destination, the transfer gate can be turned off. Therefore, the disadvantage that the charge applied to the transfer gate is reversely transferred to the horizontal charge transfer section of the transfer source is prevented, and the transfer efficiency is improved.

〔実施例〕〔Example〕

本発明の好適な実施例を図面を参照しながら説明する。 Preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

本実施例は、FIT(フレームインターライントランス
ファ)型のCCDイメージセンサ−の例であり、水平電
荷転送周波数を低減させるために2本の水平電荷転送部
を有している。
This embodiment is an example of a FIT (frame interline transfer) type CCD image sensor, which has two horizontal charge transfer sections to reduce the horizontal charge transfer frequency.

第1図はその模式的な平面図である。第1図に示すよう
に、本実施例のCCDイメージセンサ−1は、信号電荷
を光電変換により発生させる撮像部2と、その信号電荷
を一時的に蓄積する蓄積部3と、水平電荷転送部である
第1の水平レジスタ4と、同しく水平電荷転送部である
第2の水平レジスタ5を主たる構成要素としており、こ
れらはシリコン基板上に半導体製造技術を以て形成され
ている。
FIG. 1 is a schematic plan view thereof. As shown in FIG. 1, the CCD image sensor 1 of this embodiment includes an imaging section 2 that generates signal charges by photoelectric conversion, an accumulation section 3 that temporarily accumulates the signal charges, and a horizontal charge transfer section. The main components are a first horizontal register 4, which is a horizontal charge transfer section, and a second horizontal register 5, which is also a horizontal charge transfer section, and these are formed on a silicon substrate using semiconductor manufacturing technology.

撮像部2は、マトリクス状に配列された受光部6を有し
ており、これら受光部6でそれぞれ入射光の光電変換が
行われる。これら受光部6は、−例として、n型のシリ
コン基板、pウェルに形成されるn型の不純物拡散領域
と、その表面のn型の正孔蓄積層からなり、表面から順
にpnpn構造とされる。各受光部6の各垂直列に沿っ
て、各垂直列毎に第1の垂直レジスタ7が設けられてい
る。これら第1の垂直レジスタ7は受光部6からの電荷
を垂直方向に転送する。これら第1の垂直レジスタ7に
は、それぞれ電荷を転送するための埋め込みチャンネル
層がシリコン基板に形成され、その埋め込みチャンネル
層上には絶縁膜を介して複数の転送電極が形成される。
The imaging section 2 has light receiving sections 6 arranged in a matrix, and each of these light receiving sections 6 performs photoelectric conversion of incident light. These light receiving sections 6 are made up of, for example, an n-type silicon substrate, an n-type impurity diffusion region formed in a p-well, and an n-type hole accumulation layer on the surface, and have a pnpn structure in order from the surface. Ru. Along each vertical column of each light receiving section 6, a first vertical register 7 is provided for each vertical column. These first vertical registers 7 transfer charges from the light receiving section 6 in the vertical direction. In each of these first vertical registers 7, a buried channel layer for transferring charges is formed on a silicon substrate, and a plurality of transfer electrodes are formed on the buried channel layer with an insulating film interposed therebetween.

この第1の垂直レジスタ7の転送電極には、転送信号Φ
IMI〜ΦIM4が供給される。
The transfer electrode of this first vertical register 7 has a transfer signal Φ
IMI to ΦIM4 are supplied.

蓄積部3には、第1の垂直レジスタ7に電気的に連続す
るように複数の第2の垂直レジスタ8が形成されており
、第1の垂直レジスタ7と第2の垂直レジスタ8の数は
一対一に対応する。第1の垂直レジスタ7から第2の垂
直レジスタ8に垂直ブランキング期間に高速に信号電荷
を転送することで、スメアの低減がなされる。これら第
2の垂直レジスタ8には、転送信号ΦSTI〜ΦST4
が供給される。
A plurality of second vertical registers 8 are formed in the storage section 3 so as to be electrically continuous with the first vertical register 7, and the number of the first vertical registers 7 and the second vertical registers 8 is One-on-one correspondence. Smear is reduced by transferring signal charges from the first vertical register 7 to the second vertical register 8 at high speed during the vertical blanking period. These second vertical registers 8 have transfer signals ΦSTI to ΦST4.
is supplied.

蓄積部3と第1の水平レジスタ4の間には、ゲート9が
設けられ、このゲート9は信号ΦVHにより制御される
。信号ΦVHが高レベルの時、ゲート9が導通状態とな
り、信号ΦVHが低しヘルの時、ゲート9が遮断状態と
なる。
A gate 9 is provided between the storage section 3 and the first horizontal register 4, and this gate 9 is controlled by a signal ΦVH. When the signal ΦVH is at a high level, the gate 9 is in a conductive state, and when the signal ΦVH is low and in a healthy state, the gate 9 is in a cut-off state.

第1の水平レジスタ4及び第2の水平レジスタ5は、互
いに並列に、蓄積部3の垂直方向の端部にゲート9を介
して設けられている。これら第1の水平レジスタ4及び
第2の水平レジスタ5には、転送電極が形成されており
、それら転送電極には高速転送時に互いに逆相の関係と
なる位相の転送信号ΦH1,ΦH2が供給される。これ
ら第1の水平レジスタ4及び第2の水平レジスタ5の間
には、転送ゲート10が設けられており、これら2つの
水平レジスタ間の転送を制御する。転送ゲート10には
、信号ΦHHGが供給されており、この信号ΦHHGの
レベルで、2つの水平レジスタ間の転送が制御される。
The first horizontal register 4 and the second horizontal register 5 are provided in parallel with each other at the vertical end of the storage section 3 via a gate 9. Transfer electrodes are formed in the first horizontal register 4 and the second horizontal register 5, and transfer signals ΦH1 and ΦH2 having phases opposite to each other during high-speed transfer are supplied to these transfer electrodes. Ru. A transfer gate 10 is provided between the first horizontal register 4 and the second horizontal register 5, and controls transfer between these two horizontal registers. A signal ΦHHG is supplied to the transfer gate 10, and the level of this signal ΦHHG controls the transfer between the two horizontal registers.

各水平レジスタ4.5の終端部には、それぞれフローテ
ィングディフユージゴン領域21 22が設けられてい
る。各フローティングディフユージタンeMM21.2
2は各増幅器23.24に接続されており、信号電荷が
電圧に変換されて、それぞれ出力信号Vout+、  
Vout−が出力される。また、各フローティングディ
フユージッン領域21゜22は、リセットゲー1−25
.25を介して電圧VRDI、VRD2が与えられてい
るリセットドレイン領域26.26に接続されている。
At the end of each horizontal register 4.5, a floating diffusigon area 21, 22 is provided, respectively. Each floating diffusitane eMM21.2
2 are connected to each amplifier 23 and 24, and the signal charges are converted into voltages, and the output signals Vout+ and Vout+,
Vout- is output. In addition, each floating differential region 21° 22 has a reset gate 1-25.
.. 25 to a reset drain region 26.26 to which voltages VRDI and VRD2 are applied.

従って、リセットゲート25,25!こ与えられている
信号ΦRGによって、フローティングディフユージッン
領域21.22はリセット(プリチャージ)される。
Therefore, reset gate 25, 25! The floating differential regions 21 and 22 are reset (precharged) by the applied signal ΦRG.

また、上記水平レジスタ5の側部には、信号ΦSGが与
えられるス逅アゲート電極27が設けられ、さらに、そ
のス逅アゲート電極27に沿って電圧VSDが与えられ
たスミアドレイン領域28が形成される。これらスミア
ゲート電極27及びスミアドレイン領域28によって、
ス壽ア電荷の掃き出しが行われる。
Further, a smear gate electrode 27 to which a signal ΦSG is applied is provided on the side of the horizontal register 5, and a smear drain region 28 to which a voltage VSD is applied is formed along the smear gate electrode 27. Ru. By these smear gate electrode 27 and smear drain region 28,
The square charge is swept away.

第2図は2本の水平レジスタ4.5の部分の平面図であ
る。これら2本の水平レジスタ4.5は、転送ゲート1
0を挾んで並列に設けられており、特に第1の水平レジ
スタ4はそれぞれ図中−点鎖線で示す第1層目のポリシ
リコン層からなるゲート9と転送ゲート10に挟まれて
設けられ、第2の水平レジスタ5はその転送ゲート10
と同じく第1層目のポリシリコン層からなるスミアゲー
ト電極27に挟まれて設けられている。各水平レジスタ
4,5には、それぞれ第2層目のポリシリコン層と第3
層目のポリシリコン層からなるそれぞれ複数の転送電極
11.12が配されている。転送電極11は図中実線で
示すように第2層目のポリシリコン層をパターニングし
て形成され、図中■方向を長手方向としているが、2つ
の水平レジスタ4,5に亘る電極が直線上にならないよ
うに転送ゲート10上で−H方向に線幅程度曲げられて
おり、各水平レジスタ4.5上では略矩形状とされてい
る。複数の転送電極11は、H方向で互いに一定の間隔
を以て離間しており、その離間した領域を覆い且つその
端部が転送電極11上に重なるようなパターンで図中破
線で示すように第3層目のポリシリコン層からなる転送
電極12が形成されている。これら転送電極12も転送
電極11と同様に、図中V方向を長手方向としているが
、2つの水平レジスタ4.5に亘る電極が直線上になら
ないように転送ゲート10上で−H方向に線幅程度曲げ
られており、H,−H方向の側部が共に転送電極ll上
に重なりながら各水平レジスタ4.5上では略矩形状と
されている。これら転送電極11.12には、各転送電
極毎に交互に転送信号ΦH1,ΦH2が供給されている
。従って任意の転送電極11に対して隣接する転送電極
12の一方は、必ず同相の転送信号が与えられており、
本実施例では転送電極11の−H側に隣接する転送電極
12に同相の転送信号ΦH1又はΦH2が与えられてい
る。また、同じ電圧を与えた状態で転送電極11の下部
のチャンネル層が転送電極12の下部のチャンネル層よ
りもポテンシャル井戸が深くされており、転送電極11
側がストレージ部となり、転送電極12側がトランファ
一部として機能する。
FIG. 2 is a plan view of a portion of two horizontal registers 4.5. These two horizontal registers 4.5 are connected to transfer gate 1
In particular, the first horizontal register 4 is provided sandwiched between a gate 9 made of a first layer of polysilicon layer and a transfer gate 10, which are indicated by dashed lines in the figure. The second horizontal register 5 has its transfer gate 10
Similarly, it is provided between smear gate electrodes 27 made of the first polysilicon layer. Each horizontal register 4, 5 has a second polysilicon layer and a third polysilicon layer, respectively.
A plurality of transfer electrodes 11 and 12 each made of a polysilicon layer are arranged. The transfer electrode 11 is formed by patterning the second polysilicon layer as shown by the solid line in the figure, and the direction (■) in the figure is the longitudinal direction. It is bent by about the line width in the -H direction on the transfer gate 10 so that it does not become distorted, and has a substantially rectangular shape on each horizontal register 4.5. The plurality of transfer electrodes 11 are spaced apart from each other at regular intervals in the H direction, and are arranged in a third pattern so as to cover the spaced areas and have their ends overlapped with the transfer electrodes 11, as shown by broken lines in the figure. A transfer electrode 12 made of a second polysilicon layer is formed. Like the transfer electrodes 11, these transfer electrodes 12 also have a longitudinal direction in the V direction in the figure, but a line is placed in the -H direction on the transfer gate 10 so that the electrodes spanning the two horizontal registers 4.5 are not on a straight line. It is bent about the width, and has a substantially rectangular shape on each horizontal register 4.5, with both side portions in the H and −H directions overlapping the transfer electrode ll. Transfer signals ΦH1 and ΦH2 are alternately supplied to these transfer electrodes 11 and 12 for each transfer electrode. Therefore, one of the transfer electrodes 12 adjacent to any transfer electrode 11 is always given a transfer signal of the same phase.
In this embodiment, an in-phase transfer signal ΦH1 or ΦH2 is applied to the transfer electrode 12 adjacent to the -H side of the transfer electrode 11. Furthermore, when the same voltage is applied, the potential well of the lower channel layer of the transfer electrode 11 is made deeper than that of the lower channel layer of the transfer electrode 12.
The side serves as a storage section, and the transfer electrode 12 side functions as a transfer section.

転送ゲート10の下部のシリコン基板の表面には、第2
図中、斜線領域で示すチャンネルストップflJi域1
3が設けられ、それらチャンネルストップ領域13に挾
まれた領域がチャンネル領域14とされる。このチャン
ネル領域14は、転送ゲート10の下部でH方向及び■
方向に対して共に斜めに設けられるパターンとされてお
り、転送電極11.12の曲げられた方向とはクロスす
るようになっている。このチャンネル領域14は、第1
の水平レジスタ4の転送信号ΦH2に制御される領域1
5と、水平レジスタ5の転送信号ΦH1に制御される領
域16をその両端に対向させるように設けられている。
A second layer is formed on the surface of the silicon substrate below the transfer gate 10.
In the figure, channel stop flJi area 1 indicated by the shaded area
3 are provided, and the area sandwiched between these channel stop areas 13 is defined as a channel area 14. This channel region 14 is located under the transfer gate 10 in the H direction and the
Both patterns are provided diagonally with respect to the direction, and are arranged to cross the direction in which the transfer electrodes 11 and 12 are bent. This channel region 14 is the first
Area 1 controlled by transfer signal ΦH2 of horizontal register 4 of
5 and a region 16 controlled by the transfer signal ΦH1 of the horizontal register 5 are provided so as to face each other at both ends thereof.

チャンネル領域14が第1の水平レジスタ4の転送信号
ΦH2に制御される領域15に連続して設けられるため
、第1の水平レジスタ4の転送信号ΦH2に制御される
領域はチャンネルストップ領域13に連続する。従って
、転送ゲート10のゲート電圧が高くなっても、第1の
水平レジスタ4の転送信号ΦH1に制御される領域から
電荷が次の水平レジスタ5に転送されるようなことはな
い。なお、第1の水平レジスタ4の蓄積部3側のゲート
9の下部にも図中斜線領域で示すチャンネルストップ領
域17が設けられる。
Since the channel region 14 is provided continuously to the region 15 controlled by the transfer signal ΦH2 of the first horizontal register 4, the region controlled by the transfer signal ΦH2 of the first horizontal register 4 is continuous to the channel stop region 13. do. Therefore, even if the gate voltage of the transfer gate 10 becomes high, charges will not be transferred from the region of the first horizontal register 4 controlled by the transfer signal ΦH1 to the next horizontal register 5. Note that a channel stop region 17 is also provided below the gate 9 of the first horizontal register 4 on the side of the storage section 3, as indicated by a hatched region in the figure.

このような第1の水平レジスタ4と第2の水平レジスタ
5を有する本実施例のCCDイメージヤは、水平転送周
波数を低減するために水平レジスタ間の振り分は転送が
行われる。第2図中、丸印は第1の水平レジスタ4で転
送される電荷を表したものであり、第1の水平レジスタ
4の転送信号ΦH1に制御される領域に蓄積部3から転
送されて来るために、その第1の水平レジスタ4内に止
まる。一方、図中黒丸印で示す電荷は、第1の水平レジ
スタ4を介して第2の水平レジスタ5まで転送される電
荷を表したものであり、はじめに第1の水平レジスタ4
の転送信号ΦH1に制御される領域15へ蓄積部3から
転送されて来るために、チャンネル領域14を介して第
2の水平レジスタ5の領域16まで転送される。
In the CCD imager of this embodiment having such a first horizontal register 4 and a second horizontal register 5, data is transferred between the horizontal registers in order to reduce the horizontal transfer frequency. In FIG. 2, the circles represent the charges transferred by the first horizontal register 4, which are transferred from the storage section 3 to the area controlled by the transfer signal ΦH1 of the first horizontal register 4. Therefore, it remains in its first horizontal register 4. On the other hand, the charges indicated by black circles in the figure represent the charges transferred to the second horizontal register 5 via the first horizontal register 4.
In order to be transferred from the storage section 3 to the area 15 controlled by the transfer signal ΦH1, the signal is transferred to the area 16 of the second horizontal register 5 via the channel area 14.

次に、第3図及び第4図(a)〜(d)を参照して、そ
の第2図の黒丸にかかる水平レジスタ間の振り分は転送
について説明する。
Next, with reference to FIG. 3 and FIGS. 4(a) to 4(d), the transfer between the horizontal registers corresponding to the black circles in FIG. 2 will be explained.

初めに、転送ゲートlOに供給されている信号ΦHHG
が高レベルになって、転送ゲー)10が導通状態となり
、続いて転送電極11.12に供給されている転送信号
ΦH1,ΦH2が共に低レベルとなることで、第1の水
平レジスタ4の’4M15の電荷が少なくともチャンネ
ル領域14まで転送される。この時のポテンシャルの状
態は、第4図(a)に示すように、信号ΦHHGにかか
る領域のポテンシャルだけが落ち込んだものとなる。
First, the signal ΦHHG supplied to the transfer gate lO
becomes a high level, the transfer gate 10 becomes conductive, and then the transfer signals ΦH1 and ΦH2 supplied to the transfer electrodes 11 and 12 both become low level, so that the first horizontal register 4' 4M15 charges are transferred at least to the channel region 14. At this time, the potential state is such that only the potential in the region applied to the signal ΦHHG is depressed, as shown in FIG. 4(a).

続いて、第3図の時刻t1で、転送先の第2の水平レジ
スタ5の領域16を制御する信号ΦH1のレベルが、低
レベルから高レベルに遷移スる。
Subsequently, at time t1 in FIG. 3, the level of the signal ΦH1 that controls the area 16 of the second horizontal register 5, which is the transfer destination, changes from a low level to a high level.

すると、第4図(ロ)に示すように、信号ΦH1にかか
る領域16のポテンシャルが深くなり、電荷が領域16
まで転送される。
Then, as shown in FIG. 4(b), the potential of the region 16 applied to the signal ΦH1 becomes deeper, and the charge is transferred to the region 16.
will be forwarded to.

次に、第3図の時刻t2で転送ゲー)10に与えられて
いる信号ΦHHGを高レベルから低レベルまで遷移させ
るのではなく、高レベルから中間レベルまで遷移させる
。すると、第4図(C)に示すように、第2の水平レジ
スタ5の領域16のポテンシャルの方がチャンネル領域
14のポテンシャルの深さよりも深くなり、その結果、
信号電荷が十分に第2の水平レジスタ5の領域16に転
送される。
Next, at time t2 in FIG. 3, the signal ΦHHG applied to the transfer game 10 is not caused to transition from a high level to a low level, but from a high level to an intermediate level. Then, as shown in FIG. 4(C), the potential in the region 16 of the second horizontal register 5 becomes deeper than the potential in the channel region 14, and as a result,
The signal charge is sufficiently transferred to the area 16 of the second horizontal register 5.

そして、第3図の時刻t、で、転送ゲー)10に与えて
いる信号ΦHHGのレベルを中間レベルから低レベルに
遷移させ、転送ゲー)10を遮断状態とする。この時、
既に信号ΦHHGを中間レベルとした時点で電荷が十分
に第2の水平レジスタ5側に転送されているために、チ
ャンネル領域14の電荷が逆に転送されてしまうような
問題は生じない。
Then, at time t in FIG. 3, the level of the signal ΦHHG applied to the transfer game 10 is transitioned from the intermediate level to the low level, and the transfer game 10 is placed in a cutoff state. At this time,
Since the charge has already been sufficiently transferred to the second horizontal register 5 side when the signal ΦHHG is set to the intermediate level, a problem such as the charge in the channel region 14 being transferred in the opposite direction does not occur.

以上は、振り分は転送終了時において、信号ΦHHGの
高レベルから低レベルへの遷移を高レベルから一旦中間
レベルにし、その中間レベルから低レベルに遷移させる
ようにした例であり、段階的に信号ΦHHGのレベルを
遷移させるものである。このような手段によって、その
転送効率を向上させることが可能となるが、第3図の信
号ΦHHGに破線で示すように、通常の上記ゲート電圧
の遷移よりも遅く遷移させることでも、同様の効果を得
ることができる。例えば、このような遅い遷移は、転送
ゲート10を駆動するドライバーの駆動能力を切り換え
ることや、遅く遷移させる時のみ容量や抵抗を付加して
時定数を大きくさせる等の手段を講じれば良い。
The above is an example in which the transition from the high level to the low level of the signal ΦHHG is made from the high level to the intermediate level once at the end of the transfer, and then from the intermediate level to the low level. This is used to transition the level of the signal ΦHHG. Although it is possible to improve the transfer efficiency by such means, the same effect can also be obtained by making the gate voltage transition slower than the normal transition of the gate voltage, as shown by the broken line in the signal ΦHHG in FIG. can be obtained. For example, such a slow transition may be achieved by changing the driving capability of the driver that drives the transfer gate 10, or by adding a capacitance or resistance only when making a slow transition to increase the time constant.

なお、上述の実施例は、フレームインターライン転送型
のCCD固体撮像素子の例であるが、本発明の固体撮像
素子は、インターライン転送型のCCD固体撮像素子で
あっても良い。また、水平レジスタの数は2本に限定さ
れず、本発明の固体撮像素子は、それ以上の数を有して
いるものであっても良い。また、水平レジスタを駆動す
る転送信号も2相のものに限定されない。
Although the above embodiment is an example of a frame interline transfer type CCD solid-state image sensor, the solid-state image sensor of the present invention may be an interline transfer type CCD solid-state image sensor. Further, the number of horizontal registers is not limited to two, and the solid-state image sensor of the present invention may have a larger number. Further, the transfer signal that drives the horizontal register is not limited to a two-phase signal.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明の固体撮像素子は、水平電荷転送部間の転送を制
御する転送ゲートの転送終了時の遷移が、中間電圧を介
したもの或いは時間的にゆっくり行われるものとされる
ため、その転送ゲートの下部のチャンネル領域から逆に
転送元の水平電荷転送部へ転送されるような問題が生し
ない、従って、水平電荷転送部間の転送の転送効率が向
上し、良質な画質の画像信号を各種の映像機器に供給す
ることができる。
In the solid-state image sensor of the present invention, the transition at the end of the transfer of the transfer gate that controls the transfer between the horizontal charge transfer sections is performed via an intermediate voltage or slowly in time; This eliminates the problem of data being transferred from the channel region at the bottom to the source horizontal charge transfer unit. Therefore, the transfer efficiency between the horizontal charge transfer units is improved, and various image signals of high quality can be transferred. video equipment.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明の固体撮像素子の一例の全体的な構造を
示す模式的な平面図、第2図はその一例の要部平面図、
第3図はその一例の水平レジスタ間の転送の終了時のタ
イミングチャート、第4図(a)〜(d)はその−例の
水平レジスタ間の転送の終了時のチャンネル領域付近に
おけるポテンシャル状態を示すポテンシャル図、第5図
(a)〜(d)は従来例の水平レジスタ間の転送の終了
時のチャンネル領域付近におけるポテンシャル状態を示
すポテンシャル図である。 l・・・CCDイメージ中 2・・・撮像部 3・・・蓄積部 4・・・第1の水平レジスタ 5・・・第2の水平レジスタ 6・・・受光部 7・・・第1の垂直レジスタ 8・・・第2の垂直レジスタ 10・・・転送ゲート 11.12・・・転送電極 13・・・チャンネルストップ領域 14・・・チャンネル領域 15.16・・・領域
FIG. 1 is a schematic plan view showing the overall structure of an example of the solid-state image sensor of the present invention, FIG. 2 is a plan view of essential parts of the example,
Figure 3 is a timing chart at the end of transfer between horizontal registers in one example, and Figures 4 (a) to (d) show potential states near the channel area at the end of transfer between horizontal registers in that example. The potential diagrams shown in FIGS. 5(a) to 5(d) are potential diagrams showing the potential state near the channel region at the end of transfer between horizontal registers in the conventional example. l... CCD image middle 2... imaging section 3... storage section 4... first horizontal register 5... second horizontal register 6... light receiving section 7... first Vertical register 8...Second vertical register 10...Transfer gate 11.12...Transfer electrode 13...Channel stop region 14...Channel region 15.16...Area

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)マトリクス状に配列された複数の受光部と、それ
ら受光部の各垂直列毎に設けられ該受光部からの電荷を
垂直方向に転送する複数の垂直電荷転送部と、それら垂
直電荷転送部からの電荷を水平方向に転送する複数の水
平電荷転送部を有する固体撮像素子であって、 上記複数の水平電荷転送部の間の転送を制御する転送ゲ
ートのゲート電圧は、水平電荷転送部間の電荷転送終了
時に、該ゲート電圧が遷移する途中の中間電圧に一時的
に設定されることを特徴とする固体撮像素子。
(1) A plurality of light receiving sections arranged in a matrix, a plurality of vertical charge transfer sections provided for each vertical column of the light receiving sections and vertically transferring charges from the light receiving sections, and the vertical charge transfer. The solid-state imaging device has a plurality of horizontal charge transfer sections that horizontally transfer charges from the horizontal charge transfer sections, and the gate voltage of the transfer gate that controls the transfer between the plurality of horizontal charge transfer sections is determined by the horizontal charge transfer section. 1. A solid-state image sensor, wherein the gate voltage is temporarily set to an intermediate voltage during transition when charge transfer between the two ends.
(2)マトリクス状に配列された複数の受光部と、それ
ら受光部の各垂直列毎に設けられ該受光部からの電荷を
垂直方向に転送する複数の垂直電荷転送部と、それら垂
直電荷転送部からの電荷を水平方向に転送する複数の水
平電荷転送部を有する固体撮像素子であって、 上記複数の水平電荷転送部の間の転送を制御する転送ゲ
ートのゲート電圧は、水平電荷転送部間の電荷転送終了
時に、通常の上記ゲート電圧の遷移よりも遅く遷移する
ことを特徴とする固体撮像素子。
(2) A plurality of light receiving sections arranged in a matrix, a plurality of vertical charge transfer sections provided for each vertical column of the light receiving sections and vertically transferring charges from the light receiving sections, and the vertical charge transfer. The solid-state imaging device has a plurality of horizontal charge transfer sections that horizontally transfer charges from the horizontal charge transfer sections, and the gate voltage of the transfer gate that controls the transfer between the plurality of horizontal charge transfer sections is determined by the horizontal charge transfer section. A solid-state imaging device characterized in that the gate voltage transitions later than the normal transition of the gate voltage at the end of charge transfer between the two.
JP2054932A 1990-03-02 1990-03-08 Solid-state image pickup element Pending JPH03258083A (en)

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JP2054932A JPH03258083A (en) 1990-03-08 1990-03-08 Solid-state image pickup element
US07/663,428 US5216489A (en) 1990-03-02 1991-03-01 Solid state image sensor
DE69119624T DE69119624T2 (en) 1990-03-02 1991-03-01 Solid state image scanner
SG1996008145A SG63628A1 (en) 1990-03-02 1991-03-01 Solid state image sensor
EP91103097A EP0444696B1 (en) 1990-03-02 1991-03-01 Solid state image sensor

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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5173840A (en) * 1974-11-18 1976-06-26 Rca Corp
JPS5913369A (en) * 1982-07-13 1984-01-24 Sony Corp solid-state image sensor

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