JPH07312726A - Solid-state image pickup element and its drive method - Google Patents
Solid-state image pickup element and its drive methodInfo
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- JPH07312726A JPH07312726A JP6105533A JP10553394A JPH07312726A JP H07312726 A JPH07312726 A JP H07312726A JP 6105533 A JP6105533 A JP 6105533A JP 10553394 A JP10553394 A JP 10553394A JP H07312726 A JPH07312726 A JP H07312726A
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- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】この発明は固体撮像素子とその駆
動方法に関し、特に低温動作が必要な赤外線固体撮像素
子における電荷結合素子(以後CCDと呼称)の転送特
性の改良に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a solid-state image pickup device and a driving method thereof, and more particularly to improvement of transfer characteristics of a charge-coupled device (hereinafter referred to as CCD) in an infrared solid-state image pickup device which requires low temperature operation.
【0002】[0002]
【従来の技術】近年のシリコン(Si)LSI技術の進
捗にともない、半導体基板上に多数の光検出器を1次元
または2次元アレイ状に配置し、同一基板上に信号電荷
転送回路と出力アンプとを形成した固体撮像素子が多数
開発されている。このうち、光検出器として赤外線検出
器を用いた赤外線固体撮像素子は、赤外線レンズ、素子
駆動回路、信号処理回路、素子冷却器などと組み合わせ
て赤外線カメラとして実用化されており、防犯、報道、
温度計測、リモートセンシングなどの様々な分野で利用
されている。赤外線検出器としては、波長にして3〜5
μm帯の赤外線を検出できるPtSi/Siショットキ
バリアダイオードなどが用いられ、最近では10μm帯
の赤外線を検出できるものとして、IrSi/Siショ
ットキバリアダイオードやGeSi/Siヘテロ接合検
出器などを用いたものも開発されている。また信号電荷
転送回路としては、CCDが使用されるものが多い。2. Description of the Related Art With the recent progress of silicon (Si) LSI technology, a large number of photodetectors are arranged in a one-dimensional or two-dimensional array on a semiconductor substrate, and a signal charge transfer circuit and an output amplifier are arranged on the same substrate. A large number of solid-state image pickup devices formed with and have been developed. Among them, the infrared solid-state imaging device using an infrared detector as a photodetector is put into practical use as an infrared camera in combination with an infrared lens, a device driving circuit, a signal processing circuit, a device cooler, etc.
It is used in various fields such as temperature measurement and remote sensing. The infrared detector has a wavelength of 3 to 5
PtSi / Si Schottky barrier diodes that can detect infrared rays in the μm band are used. Recently, as PtSi / Si Schottky barrier diodes that can detect infrared rays in the 10 μm band, those that use GeSi / Si heterojunction detectors and the like are also used. Being developed. Further, CCD is often used as the signal charge transfer circuit.
【0003】図12は、従来の1次元配列の赤外線固体
撮像素子の基本構成を示す平面図である。図12におい
て、P型Si基板1の上にPtSi/Siショットキバ
リアダイオードなどで構成された複数の光検出器2が1
次元的に配列されている。またP型Si基板1上には、
1次元的に配列された光検出器2に沿って信号電荷転送
回路としてCCD3が平行に形成され、個々の光検出器
2とCCD3との間には、光検出器2からCCD3への
信号電荷の送出を制御するためのトランスファゲート4
が設けられている。トランスファゲート4のゲート電極
はゲート電圧を印加するための入力ピン5に共通に接続
されている。また、信号電荷転送回路3には信号を外部
へ取り出すための出力アンプ6が接続されている。FIG. 12 is a plan view showing the basic structure of a conventional one-dimensional array infrared solid-state image pickup device. In FIG. 12, a plurality of photodetectors 2 composed of PtSi / Si Schottky barrier diodes or the like are formed on a P-type Si substrate 1.
It is arranged dimensionally. Moreover, on the P-type Si substrate 1,
A CCD 3 is formed in parallel as a signal charge transfer circuit along the photodetectors 2 arranged one-dimensionally, and a signal charge from the photodetector 2 to the CCD 3 is provided between each photodetector 2 and the CCD 3. Transfer gate 4 for controlling the sending of data
Is provided. The gate electrode of the transfer gate 4 is commonly connected to an input pin 5 for applying a gate voltage. Further, the signal charge transfer circuit 3 is connected to an output amplifier 6 for taking out a signal to the outside.
【0004】次に図13を用いて従来の1次元配列の赤
外線固体撮像素子で使用されるCCD3の構成について
説明する。図13にはCCD3の転送方向に沿った断面
図と、CCD3の動作を説明するためのポテンシャル図
(a)〜(c)を示す。なおCCD3としては、一例と
して4相駆動の埋め込みチャネル型CCD(以後BCC
Dと呼称)を示す。Next, the structure of the CCD 3 used in the conventional one-dimensional array infrared solid-state image pickup device will be described with reference to FIG. FIG. 13 shows a sectional view along the transfer direction of the CCD 3 and potential diagrams (a) to (c) for explaining the operation of the CCD 3. The CCD 3 is, for example, a four-phase drive embedded channel type CCD (hereinafter BCC).
(D).
【0005】図13の断面図において、P型Si基板1
の上面側にはCCDチャネル9としてN型不純物領域が
形成されている。CCDチャネル9の上にはSiO2な
どにより絶縁膜7が形成され、その上には電気的に独立
した複数のゲート電極8がポリシリコンなどにより形成
されている。4相駆動のBCCDであるから、ゲート電
極8には位相の異なるクロック電圧を印加するために、
入力ピン10a、10b、10c、10dが順に接続さ
れている。In the sectional view of FIG. 13, a P-type Si substrate 1 is shown.
An N-type impurity region is formed as a CCD channel 9 on the upper surface side of. An insulating film 7 made of SiO 2 or the like is formed on the CCD channel 9, and a plurality of electrically independent gate electrodes 8 are made of polysilicon or the like on the insulating film 7. Since it is a four-phase drive BCCD, in order to apply clock voltages of different phases to the gate electrode 8,
The input pins 10a, 10b, 10c and 10d are sequentially connected.
【0006】また図13のポテンシャル図(a)〜
(c)には、CCDチャネルに形成されたポテンシャル
井戸W1〜W4の中に、信号電荷11a〜11dが蓄積
された状態が模式的に表されている。Further, the potential diagrams (a) to (a) of FIG.
In (c), the state in which the signal charges 11a to 11d are accumulated in the potential wells W1 to W4 formed in the CCD channel is schematically shown.
【0007】次に、図12に示した従来の1次元配列の
赤外線固体撮像素子の動作について説明する。P型Si
基板1上の光検出器2に赤外線が入射すると、ここで、
入射光量に対応した信号電荷が発生する。発生した信号
電荷は、トランスファゲート4がOFFの期間中は光検
出器2に蓄積される。次に、入力ピン5に電圧が印加さ
れてトランスファゲート4がONになると、各光検出器
2に蓄積された信号電荷はトランスファゲート4を通し
てCCD3へと送出される。CCD3に移された信号電
荷はCCD3によって転送され、出力アンプ6を通して
各光検出器2からの信号が順次外部へ取り出される。The operation of the conventional one-dimensional array infrared solid-state image sensor shown in FIG. 12 will be described below. P type Si
When infrared rays are incident on the photodetector 2 on the substrate 1, here,
A signal charge corresponding to the amount of incident light is generated. The generated signal charge is accumulated in the photodetector 2 while the transfer gate 4 is OFF. Next, when a voltage is applied to the input pin 5 and the transfer gate 4 is turned on, the signal charges accumulated in each photodetector 2 are sent to the CCD 3 through the transfer gate 4. The signal charges transferred to the CCD 3 are transferred by the CCD 3, and the signals from the photodetectors 2 are sequentially taken out to the outside through the output amplifier 6.
【0008】次に、図13を用いて従来のCCD3の動
作について説明する。図13において、ゲート電極8は
入力ピン10a〜10dに順に接続され、その繰り返し
接続によって4相駆動のBCCDを構成している。入力
ピン10a〜10dには、それぞれ位相が90゜ずつ異
なるクロック信号φ1〜φ4が与えられる。まず図13
のポテンシャル図(a)において、クロック信号φ1と
φ2が「H」レベル、クロック信号φ3とφ4が「L」
レベルの信号であるならば、クロック信号φ1とφ2が
与えられるゲート電極8の下には、断面図の右から順に
ポテンシャル井戸W1〜W4が形成され、各々のポテン
シャル井戸W1〜W4には信号電荷11a〜11dが保
持される。次いで図13のポテンシャル図(b)におい
て、クロック信号φ3が「H」レベルの電圧となると、
ポテンシャル井戸W1〜W4はクロック信号φ3が与え
られるゲート電極8の下まで広がり、信号電荷11a〜
11dの分布もそれぞれの井戸中において広がる。次に
図13のポテンシャル図(c)において、クロック信号
φ1が「L」レベルの電圧となると、ポテンシャル井戸
W1〜W4のうちクロック信号φ1が与えられたゲート
電極8の下に対応する部分のポテンシャルが高くなり、
信号電荷11a〜11dはクロック信号φ2とφ3が与
えられたゲート電極8の下のポテンシャル井戸中に移さ
れる。以上の動作を繰り返して行うことによって、信号
電荷11a〜11dは図中に矢印で示すようにポテンシ
ャル図の右方向へと順に転送される。Next, the operation of the conventional CCD 3 will be described with reference to FIG. In FIG. 13, the gate electrode 8 is sequentially connected to the input pins 10a to 10d, and the repeated connection forms a four-phase drive BCCD. The input pins 10a to 10d are supplied with clock signals .phi.1 to .phi.4 whose phases differ by 90.degree., Respectively. First, FIG.
In the potential diagram (a) of FIG. 3, the clock signals φ1 and φ2 are at “H” level, and the clock signals φ3 and φ4 are at “L”.
If it is a level signal, potential wells W1 to W4 are formed below the gate electrode 8 to which the clock signals φ1 and φ2 are applied in order from the right side of the sectional view, and the potential wells W1 to W4 are provided with signal charges. 11a to 11d are retained. Then, in the potential diagram (b) of FIG. 13, when the clock signal φ3 becomes the voltage of “H” level,
The potential wells W1 to W4 extend below the gate electrode 8 to which the clock signal φ3 is applied, and the signal charges 11a to
The distribution of 11d also spreads in each well. Next, in the potential diagram (c) of FIG. 13, when the clock signal φ1 becomes the voltage of the “L” level, the potential of the corresponding portion of the potential wells W1 to W4 below the gate electrode 8 to which the clock signal φ1 is applied. Becomes higher,
The signal charges 11a to 11d are transferred into the potential well below the gate electrode 8 to which the clock signals φ2 and φ3 are applied. By repeating the above operation, the signal charges 11a to 11d are sequentially transferred to the right side of the potential diagram as indicated by arrows in the diagram.
【0009】ところで、一般にショットキバリアダイオ
ードやヘテロ接合素子などを赤外線検出素子として利用
する場合、暗電流の発生を抑制するために素子を低温に
冷却する必要がある。そのため、これらの赤外線検出素
子を用いた赤外線固体撮像素子で赤外線カメラなどを構
成する場合は、赤外線検出素子冷却用の冷凍器を組み合
わせて使用している。By the way, in general, when a Schottky barrier diode or a heterojunction element is used as an infrared detecting element, it is necessary to cool the element to a low temperature in order to suppress the generation of dark current. Therefore, when an infrared camera or the like is configured with an infrared solid-state image sensor using these infrared detecting elements, a refrigerator for cooling the infrared detecting elements is used in combination.
【0010】このような赤外線固体撮像素子において実
用上必要となる冷却温度は、波長域3〜5μm帯の赤外
線固体撮像素子では約80K(ケルビン)、波長域10
μm帯の赤外線固体撮像素子では約40K程度である。
このような低温に赤外線検出素子を冷却した場合、温度
低下にともないCCDでの電荷損失が増大する。これ
は、CCDチャネル内に存在する種々の電荷トラップの
放出時定数が温度低下とともに長くなり、信号電荷が一
旦電荷トラップに捕獲されると転送期間内に再放出され
にくくなるためである。このため、赤外線固体撮像素子
で使用するCCDでは、低温動作において電荷損失が小
さいことが要求される。The cooling temperature required for practical use in such an infrared solid-state image pickup device is about 80 K (Kelvin) in the infrared solid-state image pickup device in the wavelength range of 3 to 5 μm, and the wavelength range is 10.
In the infrared solid-state image sensor in the μm band, it is about 40K.
When the infrared detection element is cooled to such a low temperature, the charge loss in the CCD increases as the temperature decreases. This is because the emission time constants of various charge traps existing in the CCD channel increase as the temperature decreases, and once the signal charges are captured by the charge traps, they are less likely to be re-emitted within the transfer period. Therefore, the CCD used in the infrared solid-state image sensor is required to have a small charge loss in low temperature operation.
【0011】図13に示した従来のCCD3では、低温
動作での電荷損失に関与する電荷トラップの主なもの
は、CCDチャネル9を形成するために導入したN型不
純物イオンである。このため、従来の波長域3〜5μm
帯の赤外線固体撮像素子ではN型不純物濃度を下げるな
どの方法で対処している。一方、波長域10μmの帯赤
外線固体撮像素子では動作温度がさらに低温になるた
め、CCD3にBCCDを用いる場合はN型不純物イオ
ンによる損失がさらに大きくなり、転送が困難となる。
このため、BCCDに代わって表面チャネル型CCD
(以後SCCDと呼称)を用いることも検討されてい
る。BCCDでは信号電荷がP型Si基板1内部のCC
Dチャネル9中を転送されるのに対し、SCCDの場合
には信号電荷がP型Si基板1と絶縁膜7との界面を転
送される。この場合、BCCDでみられたようなバルク
欠陥に起因するバルクトラップの影響はない。その代わ
りに、SCCDでは絶縁膜7とP型Si基板1との界面
に存在する界面順位がトラップとして作用し、温度低下
とともにその影響が増大する。このため、SCCDを低
温で使用する場合には界面順位による電荷損失を低減す
る必要がある。そのための有効な手段として、従来よ
り、fat−zeroと呼ばれる方法がある。以下に、
この方法について説明する。In the conventional CCD 3 shown in FIG. 13, the main charge traps involved in charge loss at low temperature operation are N-type impurity ions introduced to form the CCD channel 9. Therefore, the conventional wavelength range of 3 to 5 μm
The infrared solid-state image pickup device in the band is dealt with by reducing the N-type impurity concentration. On the other hand, since the operating temperature of the infrared ray solid-state imaging device having a wavelength range of 10 μm is further lowered, when BCCD is used as the CCD 3, the loss due to the N-type impurity ions is further increased, which makes transfer difficult.
Therefore, instead of BCCD, surface channel CCD
The use of (hereinafter referred to as SCCD) is also under consideration. In BCCD, the signal charge is CC inside the P-type Si substrate 1.
In the case of the SCCD, signal charges are transferred through the interface between the P-type Si substrate 1 and the insulating film 7, while being transferred through the D channel 9. In this case, there is no effect of bulk traps due to bulk defects as seen in BCCD. Instead, in the SCCD, the interface order existing at the interface between the insulating film 7 and the P-type Si substrate 1 acts as a trap, and its influence increases as the temperature decreases. Therefore, when the SCCD is used at a low temperature, it is necessary to reduce the charge loss due to the interface order. As an effective means for this, there is a method conventionally called fat-zero. less than,
This method will be described.
【0012】図14には4相駆動のSCCDの転送方向
に沿った断面図と、従来のfat−zero法を説明す
るためのポテンシャル図を示す。図14において、P型
Si基板1の上面上にはSiO2などにより絶縁膜7が
形成され、その上には電気的に独立した複数のゲート電
極8がポリシリコンなどにより形成されている。4相駆
動のSCCDであるから、ゲート電極8には位相の異な
るクロック電圧を印加するために、入力ピン10a、1
0b、10c、10dが順に接続されている。FIG. 14 shows a sectional view along the transfer direction of a four-phase driven SCCD and a potential diagram for explaining a conventional fat-zero method. In FIG. 14, an insulating film 7 is formed of SiO 2 or the like on the upper surface of the P-type Si substrate 1, and a plurality of electrically independent gate electrodes 8 are formed of polysilicon or the like on the insulating film 7. Since it is a four-phase driving SCCD, input pins 10a, 1 are used to apply clock voltages having different phases to the gate electrode 8.
0b, 10c, and 10d are sequentially connected.
【0013】また図14のポテンシャル図には、Si基
板1に形成されたポテンシャル井戸W11〜W14の中
に、バイアス電荷12a〜12d、および転送すべき信
号電荷11a〜11dが蓄積された状態が模式的に表さ
れている。Further, the potential diagram of FIG. 14 schematically shows a state in which the bias charges 12a to 12d and the signal charges 11a to 11d to be transferred are accumulated in the potential wells W11 to W14 formed in the Si substrate 1. It is represented by
【0014】図15に、図14で示したSCCDの転送
方向に垂直な方向での断面図の部分拡大図と、SCCD
の動作を説明するためのポテンシャル図(a)および
(b)を示す。図15においては、図14と同じ構成に
は同じ符号を付し、信号電荷や入力ピン、ポテンシャル
井戸の個々の区別はしていない。また、図15のポテン
シャル図(a)および(b)のポテンシャル井戸の周囲
に示された符号13、14、15はSi基板1と絶縁膜
7との界面に存在する界面準位を模式的に表したもので
ある。図15のポテンシャル図(a)はfat−zer
o法を採用しない場合のポテンシャル井戸の状態を、ポ
テンシャル図(b)はfat−zero法を採用した場
合のポテンシャル井戸の状態を示している。FIG. 15 is a partially enlarged view of a cross-sectional view of the SCCD shown in FIG. 14 taken in a direction perpendicular to the transfer direction, and SCCD.
7A and 7B are potential diagrams for explaining the operation of FIG. In FIG. 15, the same components as those in FIG. 14 are denoted by the same reference numerals, and the signal charge, the input pin, and the potential well are not individually distinguished. Reference numerals 13, 14, and 15 shown around the potential wells in potential diagrams (a) and (b) of FIG. 15 schematically indicate the interface states existing at the interface between the Si substrate 1 and the insulating film 7. It is a representation. The potential diagram (a) of FIG. 15 is a fat-zer.
The potential well state when the o method is not adopted, and the potential diagram (b) shows the potential well state when the fat-zero method is adopted.
【0015】次に、図14を用いてfat−zero法
の動作について説明する。fat−zero法とは、C
CDの入力端(出力アンプが設けられた端部とは反対側
の端部であって、図14では左側に相当)から一定量の
バイアス電荷12を常に入力する方法である。バイアス
電荷を入力する方法としては、CCDの入力端側に複数
のトランジスタを設け、バイアス電荷の入力量を制御す
るFill andSpill法と一般に呼ばれる手法
などが用いられる。Next, the operation of the fat-zero method will be described with reference to FIG. The fat-zero method is C
This is a method in which a constant amount of bias charge 12 is always input from the input end of CD (the end opposite to the end provided with the output amplifier, which corresponds to the left side in FIG. 14). As a method of inputting the bias charge, a method generally called a Fill and Spill method in which a plurality of transistors are provided on the input end side of the CCD and the input amount of the bias charge is controlled is used.
【0016】このとき、CCDで転送される電荷パケッ
ト(電荷の塊)は、信号電荷11とバイアス電荷12と
の和になる。一定量のバイアス電荷12を常時入力する
ことにより、トラップとして作用する界面準位がバイア
ス電荷12によって常に埋められた状態になり、信号電
荷11の受ける電荷損失が減少する。この状態を図15
を用いてさらに説明を加える。At this time, the charge packet (charge mass) transferred by the CCD is the sum of the signal charge 11 and the bias charge 12. By constantly inputting a fixed amount of the bias charge 12, the interface state acting as a trap is always filled with the bias charge 12, and the charge loss received by the signal charge 11 is reduced. This state is shown in FIG.
For further explanation.
【0017】CCDのポテンシャル井戸W内に信号電荷
11が存在していない状態では界面準位は空の状態にあ
る。fat−zero法を用いない場合にCCDのポテ
ンシャル井戸W内に信号電荷11が転送されると、信号
電荷11はCCDのポテンシャル井戸Wの一定の高さに
まで満たされ、その高さまでの空の界面準位に遭遇す
る。空の界面準位に遭遇した信号電荷11は捕獲され、
一方、空の界面準位は信号電荷11に満たされ図15の
ポテンシャル図(a)に示すように界面準位14とな
る。なお、ポテンシャル図(a)では空の界面準位には
符号13が付されている。The interface state is empty when the signal charge 11 is not present in the potential well W of the CCD. When the signal charge 11 is transferred into the potential well W of the CCD when the fat-zero method is not used, the signal charge 11 is filled up to a certain height of the potential well W of the CCD, and the empty space up to that height is filled. Encounter interface states. The signal charge 11 that encounters the empty interface state is captured,
On the other hand, the empty interface state is filled with the signal charge 11 and becomes the interface state 14 as shown in the potential diagram (a) of FIG. In the potential diagram (a), reference numeral 13 is attached to the empty interface state.
【0018】界面準位14は信号電荷11の通過に伴っ
て、いろいろな時定数で電荷を放出する。捕獲された電
荷の一部は十分に速く放出され、通過する信号電荷11
に合流するが、大部分の電荷は後続して転送されてくる
次の信号電荷11に流入する。これは先行の信号電荷1
1からの電荷損失を意味する。The interface state 14 emits charges with various time constants as the signal charges 11 pass. Some of the trapped charge is released fast enough to pass through the signal charge 11
, But most of the charge flows into the next signal charge 11, which is subsequently transferred. This is the preceding signal charge 1
Means charge loss from 1.
【0019】一方、fat−zero法を用いる場合に
は、CCDのポテンシャル井戸Wの一定の高さまでは、
予め与えられたバイアス電荷12に満たされている。そ
こに信号電荷11が転送されると、信号電荷11はバイ
アス電荷12の上に加えられ、図15のポテンシャル図
(b)に示すように分布する。図15のポテンシャル図
(b)において、バイアス電荷12を捕獲した界面準位
には符号15が付されている。On the other hand, when the fat-zero method is used, at a certain height of the potential well W of the CCD,
It is filled with the bias charge 12 given in advance. When the signal charge 11 is transferred there, the signal charge 11 is added on the bias charge 12 and distributed as shown in the potential diagram (b) of FIG. In the potential diagram (b) of FIG. 15, reference numeral 15 is attached to the interface state in which the bias charge 12 is captured.
【0020】界面準位15はバイアス電荷によって常に
埋められた状態にあるので、信号電荷11に対してトラ
ップとして作用する界面準位は、ポテンシャル井戸Wの
側面に存在する界面準位14のみとなり、信号電荷11
からの電荷損失量が低減する。Since the interface level 15 is always filled with the bias charge, the interface level 14 acting as a trap for the signal charge 11 is only the interface level 14 existing on the side surface of the potential well W. Signal charge 11
The amount of charge loss from is reduced.
【0021】[0021]
【発明が解決しようとする課題】図14と図15で示し
た従来のfat−zero法では、バイアス電荷12の
量を増加していくと、初めは電荷損失量が低下していく
が、やがてバイアス電荷12がポテンシャル井戸Wの底
を埋め尽くしたところで電荷損失量は一定となる。これ
は、ポテンシャル井戸Wの側面に存在する界面準位14
は信号電荷11によって満たされており、バイアス電荷
12を増してポテンシャル井戸の底上げをしても、信号
電荷11によって満たされる界面準位14の量は変化し
ないからである。従って、従来のfat−zero法を
用いたSCCDでは、一定値以下に電荷損失を低減でき
ない、いわゆる電荷損失の下限値が存在するといった問
題があった。しかも、その下限値は温度低下とともに増
大してしまうため、10μm帯赤外線固体撮像素子を駆
動するために必要な温度では、電荷損失が大きすぎて電
荷転送が困難になるといった問題があった。In the conventional fat-zero method shown in FIGS. 14 and 15, as the amount of the bias charge 12 is increased, the amount of charge loss initially decreases, but eventually. When the bias charge 12 fills the bottom of the potential well W, the amount of charge loss becomes constant. This is due to the interface state 14 existing on the side surface of the potential well W.
Is filled with the signal charge 11, and even if the bias charge 12 is increased to raise the bottom of the potential well, the amount of the interface state 14 filled with the signal charge 11 does not change. Therefore, the conventional SCCD using the fat-zero method has a problem that the charge loss cannot be reduced to a certain value or less, that is, there is a so-called lower limit value of the charge loss. Moreover, since the lower limit value increases with a decrease in temperature, there is a problem in that the charge loss is too large and the charge transfer becomes difficult at the temperature required for driving the 10 μm band infrared solid-state imaging device.
【0022】また、fat−zero法はSCCDに対
しては有効な方法であるが、BCCDに適用してもその
効果は小さい。この理由はBCCDの場合、転送される
電荷はCCDチャネル内に空間的に広がって存在し、ト
ラップとなるN型不純物イオンがチャネル内に一様に分
布している。そのため、バイアス電荷によってトラップ
を埋めたところで、信号電荷はそのまわりに空間的に広
がり、そこに存在するN型不純物イオンによって捕獲さ
れてしまうからである。しかも、BCCDにfat−z
ero法を用いた場合にも、やはり低温では電荷損失が
大きくなるという点ではSCCDと同様であり、捕獲さ
れる電荷が多い分だけBCCDの方が電荷損失が大きく
電荷転送が困難になるといった問題があった。The fat-zero method is effective for the SCCD, but its effect is small when applied to the BCCD. The reason for this is that in the case of BCCD, the transferred charges exist spatially in the CCD channel, and the N-type impurity ions serving as traps are uniformly distributed in the channel. Therefore, when the trap is filled with the bias charge, the signal charge spatially spreads around the trap and is trapped by the N-type impurity ions existing there. Moreover, fat-z is added to the BCCD.
Even when the ero method is used, it is similar to SCCD in that the charge loss also becomes large at low temperature, and BCCD has a larger charge loss due to the larger amount of charges to be captured, which makes it difficult to transfer charges. was there.
【0023】この発明は上記のような問題点を解決する
ためになされたもので、電荷損失が小さく、赤外線固体
撮像素子を駆動するのに必要な低温動作においても十分
な転送効率を有する赤外線固体撮像素子を得ることを目
的としている。The present invention has been made to solve the above problems, and has a small charge loss, and an infrared solid having sufficient transfer efficiency even at a low temperature operation required for driving an infrared solid-state image pickup device. The purpose is to obtain an image sensor.
【0024】[0024]
【課題を解決するための手段】請求項1記載の固体撮像
素子の駆動方法は、光の照射を受けて電荷を発生する光
検出器が1列に連なった光検出器アレイと、前記光検出
器から出力される前記電荷を転送する電荷結合素子とで
構成される固体撮像素子において、転送すべき前記電荷
を信号電荷とし、該信号電荷に先行して前記信号電荷と
等しい電荷量のダミー電荷を前記電荷結合素子に与える
ことを特徴とする。According to a first aspect of the present invention, there is provided a method of driving a solid-state image pickup device, which comprises a photodetector array in which photodetectors which generate electric charges upon irradiation with light are arranged in a row, and the photodetector array. In a solid-state imaging device including a charge-coupled device that transfers the charge output from the container, the charge to be transferred is a signal charge, and a dummy charge having an amount equal to the signal charge precedes the signal charge. Is provided to the charge coupled device.
【0025】請求項2記載の固体撮像素子は、請求項1
記載の固体撮像素子の駆動方法により駆動する固体撮像
素子であって、前記光検出器は、前記電荷を、相等しい
電荷量の第1と第2の電荷として出力するための開閉機
能を有した第1と第2の電荷送出経路を個々に備え、前
記電荷結合素子において前記第1の電荷送出経路は、前
記第2の電荷送出経路よりも電荷転送方向に対して上流
側に接続され、前記第1の電荷を前記信号電荷とし、前
記第2の電荷を前記ダミー電荷とすることを特徴とす
る。According to a second aspect of the present invention, there is provided the solid-state image pickup device according to the first aspect.
A solid-state image sensor driven by the solid-state image sensor driving method described above, wherein the photodetector has an opening / closing function for outputting the charges as first and second charges having equal charge amounts. First and second charge delivery paths are individually provided, and in the charge coupled device, the first charge delivery path is connected to an upstream side of the second charge delivery path in a charge transfer direction, and The first charge is the signal charge, and the second charge is the dummy charge.
【0026】請求項3記載の固体撮像素子は、請求項1
記載の固体撮像素子の駆動方法により駆動する固体撮像
素子であって、前記光検出器は、前記電荷を、相等しい
電荷量に分割し、前後するタイミングで出力するための
開閉機能を有した電荷分割送出経路を個々に備え、先の
タイミングで与えられる電荷を前記ダミー電荷とし、後
のタイミングで与えられる電荷を前記信号電荷とするこ
とを特徴とする。According to a third aspect of the present invention, there is provided the solid-state image pickup device according to the first aspect.
A solid-state imaging device driven by the method for driving a solid-state imaging device according to claim 1, wherein the photodetector divides the electric charge into equal amounts of electric charge, and has an opening / closing function for outputting at a timing before and after. It is characterized in that each of the divided delivery paths is individually provided, and the electric charge given at the previous timing is the dummy electric charge and the electric charge given at the later timing is the signal electric charge.
【0027】請求項4記載の固体撮像素子は、請求項1
記載の固体撮像素子の駆動方法により駆動する固体撮像
素子であって、前記電荷が第1の電荷であり、前記光検
出器が第1の光検出器であり、前記光検出器アレイが第
1の光検出器アレイであって、前記第1の光検出器アレ
イの反対側に、前記電荷結合素子を間に挟んで前記第1
の光検出器アレイと同様に配列された第2の光検出器ア
レイをさらに備え、前記第2の光検出器アレイを構成す
る第2の光検出器は、前記第1の光検出器と同一の構成
であり、前記第1の光検出器と同量の光の照射を受ける
と、前記第1の電荷と同電荷量の第2の電荷を発生さ
せ、前記第1の光検出器および前記第2の光検出器は、
それぞれ前記第1の電荷および前記第2の電荷を出力す
るための開閉機能を有した第1および第2の電荷送出経
路をそれぞれ備え、前記電荷結合素子において、前記第
1の電荷送出経路は前記第2の電荷送出経路よりも電荷
転送方向に対して上流側に接続され、前記第1の電荷を
前記信号電荷とし、前記第2の電荷を前記ダミー電荷と
することを特徴とする。According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a solid-state image pickup device according to the first aspect.
A solid-state image sensor driven by the solid-state image sensor driving method described above, wherein the electric charge is a first electric charge, the photodetector is a first photodetector, and the photodetector array is a first photodetector array. The photodetector array of claim 1, wherein the first photodetector array is opposite to the first photodetector array with the charge coupled device interposed therebetween.
Second photodetector array arranged in the same manner as the second photodetector array, and the second photodetector constituting the second photodetector array is the same as the first photodetector. And receiving the same amount of light as the first photodetector, the first photodetector and the second photodetector generate the second charge having the same charge amount as the first charge. The second photodetector is
In the charge-coupled device, the first charge delivery path includes the first and second charge delivery paths each having an opening / closing function for outputting the first charge and the second charge. It is characterized in that the first charge is connected to the upstream side of the second charge delivery path in the charge transfer direction, the first charge is the signal charge, and the second charge is the dummy charge.
【0028】請求項5記載の固体撮像素子は、請求項1
記載の固体撮像素子の駆動方法により駆動する固体撮像
素子であって、前記電荷が第1の電荷であり、前記光検
出器が第1の光検出器であり、前記光検出器アレイが第
1の光検出器アレイであって、前記第1の光検出器アレ
イの反対側に、前記電荷結合素子を間に挟んで前記第1
の光検出器アレイと同様に配列された第2の光検出器ア
レイをさらに備え、前記第2の光検出器アレイを構成す
る第2の光検出器は、前記第1の光検出器と同一の構成
であり、前記第1の光検出器と同量の光の照射を受ける
と、前記第1の電荷と同電荷量の第2の電荷を発生さ
せ、前記第1の光検出器および前記第2の光検出器は、
それぞれ前記第1の電荷および前記第2の電荷を出力す
るための開閉機能を有した第1および第2の電荷送出経
路をそれぞれ備え、前記第1の電荷送出経路と前記第2
の電荷送出経路は、前記電荷結合素子の同じ位置に接続
され、前記第1の電荷および前記第2の電荷は前後する
タイミングで出力され、先のタイミングで与えられる前
記第2の電荷を前記ダミー電荷とし、後のタイミングで
与えられる前記第1の電荷を前記信号電荷とすることを
特徴とする。The solid-state image pickup device according to claim 5 is the same as that according to claim 1.
A solid-state image sensor driven by the solid-state image sensor driving method described above, wherein the electric charge is a first electric charge, the photodetector is a first photodetector, and the photodetector array is a first photodetector array. The photodetector array of claim 1, wherein the first photodetector array is opposite to the first photodetector array with the charge coupled device interposed therebetween.
Second photodetector array arranged in the same manner as the second photodetector array, and the second photodetector constituting the second photodetector array is the same as the first photodetector. And receiving the same amount of light as the first photodetector, the first photodetector and the second photodetector generate the second charge having the same charge amount as the first charge. The second photodetector is
First and second charge delivery paths each having an opening / closing function for outputting the first charge and the second charge are provided, and the first charge delivery path and the second charge delivery path are provided.
Are connected to the same position of the charge-coupled device, the first charge and the second charge are output at the timings before and after, and the second charge given at the previous timing is output to the dummy. An electric charge is used, and the first electric charge given at a later timing is used as the signal electric charge.
【0029】請求項6記載の固体撮像素子は、請求項5
記載の固体撮像素子において、前記第2の電荷送出経路
は、前記第2の電荷を一時的に蓄積するための蓄積手段
を有していることを特徴とする。The solid-state image pickup device according to claim 6 is the same as that according to claim 5.
In the solid-state image pickup device described above, the second charge delivery path has a storage unit for temporarily storing the second charge.
【0030】請求項7記載の固体撮像素子は、光の照射
を受けて電荷を発生する光検出器が1列に連なった光検
出器アレイが複数並列に配置された光検出器アレイ列
と、前記光検出器から出力される前記電荷を転送する電
荷結合素子が前記光検出器アレイのそれぞれに併設され
た電荷結合素子列と、前記電荷結合素子列の電荷転送方
向下流側の端部に、前記電荷結合素子列に直交するよう
に接続された直交配置の電荷結合素子とで構成される固
体撮像素子において、前記光検出器アレイ列の前記光検
出器は、前記電荷を、相等しい電荷量の第1と第2の電
荷として出力するための開閉機能を有した第1と第2の
電荷送出経路を個々に備え、前記電荷結合素子において
前記第1の電荷送出経路は、前記第2の電荷送出経路よ
りも電荷転送方向に対して上流側に接続され、前記第1
の電荷を前記信号電荷、前記第2の電荷を前記ダミー電
荷として、前記信号電荷に先行して前記ダミー電荷が与
えられ、前記直交配置の電荷結合素子においても、前記
信号電荷に先行して前記ダミー電荷が与えられることを
特徴とする。According to a seventh aspect of the present invention, in the solid-state image pickup device, a photodetector array row in which a plurality of photodetector arrays, each of which has one row of photodetectors which generate charges upon irradiation with light, are arranged in parallel, A charge-coupled device that transfers the charges output from the photodetector is provided in each of the photodetector arrays, and a charge-coupled device array is provided at the downstream end of the charge-coupled device array. In a solid-state imaging device composed of an orthogonally arranged charge-coupled device connected so as to be orthogonal to the charge-coupled device array, the photodetectors in the photodetector array array provide the charges with equal charge amounts. First and second charge delivery paths each having an opening / closing function for outputting as the first and second charges of the first charge delivery device, and the first charge delivery path in the charge coupled device is the second charge delivery path. In the charge transfer direction rather than the charge delivery path Connected to the upstream side by the first
Is used as the signal charge and the second charge as the dummy charge, and the dummy charge is given prior to the signal charge. Even in the charge-coupled device in the orthogonal arrangement, the dummy charge is preceded by the signal charge. It is characterized in that a dummy charge is given.
【0031】請求項8記載の固体撮像素子は、光の照射
を受けて電荷を発生する光検出器が1列に連なった光検
出器アレイが複数並列に配置された光検出器アレイ列
と、前記光検出器から出力される前記電荷を転送する電
荷結合素子が前記光検出器アレイのそれぞれに併設され
た電荷結合素子列と、前記電荷結合素子列の電荷転送方
向下流側の端部に、前記電荷結合素子列に直交するよう
に接続された直交配置の電荷結合素子とで構成される固
体撮像素子において、前記電荷結合素子列の電荷転送方
向下流側の端部には、前記電荷を、分岐した2つの経路
を通すことで、相等しい電荷量の第1と第2の電荷とに
分割して出力する、開閉機能を有する第1と第2の経路
からなる分岐電荷送出経路が設けられ、前記直交配置の
電荷結合素子において、前記第1の経路は、前記第2の
経路よりも電荷転送方向に対して上流側に接続され、前
記第1の電荷を前記信号電荷とし、前記第2の電荷を前
記ダミー電荷とし、前記直交配置の電荷結合素子におい
ては、前記信号電荷に先行して前記ダミー電荷が与えら
れることを特徴とする。The solid-state image pickup device according to claim 8 is a photodetector array row in which a plurality of photodetector arrays, each of which has one row of photodetectors which generate electric charges upon irradiation with light, are arranged in parallel. A charge-coupled device that transfers the charges output from the photodetector is provided in each of the photodetector arrays, and a charge-coupled device array is provided at the downstream end of the charge-coupled device array. In a solid-state imaging device configured with an orthogonally arranged charge-coupled device connected so as to be orthogonal to the charge-coupled device array, the charge is provided at an end of the charge-coupled device array on the downstream side in the charge transfer direction, A branched charge delivery path including a first and a second path having an opening / closing function is provided, which is divided into the first and second charges having the same charge amount and output by passing through the two branched paths. , In the orthogonally arranged charge-coupled device , The first path is connected to the upstream side in the charge transfer direction with respect to the second path, the first charge is the signal charge, the second charge is the dummy charge, The orthogonally arranged charge coupled device is characterized in that the dummy charges are applied prior to the signal charges.
【0032】請求項9記載の固体撮像素子は、光の照射
を受けて電荷を発生する光検出器が1列に連なった光検
出器アレイが複数並列に配置された光検出器アレイ列
と、前記光検出器から出力される前記電荷を転送する電
荷結合素子が前記光検出器アレイのそれぞれに併設され
た電荷結合素子列と、前記電荷結合素子列の電荷転送方
向下流側の端部に、前記電荷結合素子列に直交するよう
に接続された直交配置の電荷結合素子とで構成される固
体撮像素子において、前記電荷結合素子列の電荷転送方
向下流側の端部には、前記電荷を、相等しい電荷量に分
割し、前後するタイミングで出力するための開閉機能を
有した電荷分割送出経路が設けられ、先のタイミングで
与えられる電荷を前記ダミー電荷とし、後のタイミング
で与えられる電荷を前記信号電荷とし、前記直交配置の
電荷結合素子においては、前記信号電荷に先行して前記
ダミー電荷が与えられることを特徴とする。According to a ninth aspect of the present invention, in the solid-state image pickup device, a photodetector array row in which a plurality of photodetector arrays, each of which has one row of photodetectors which generate charges upon irradiation with light, are arranged in parallel, A charge-coupled device that transfers the charges output from the photodetector is provided in each of the photodetector arrays, and a charge-coupled device array is provided at the downstream end of the charge-coupled device array. In a solid-state imaging device configured with an orthogonally arranged charge-coupled device connected so as to be orthogonal to the charge-coupled device array, the charge is provided at an end of the charge-coupled device array on the downstream side in the charge transfer direction, A charge dividing / delivery path having an opening / closing function for dividing into equal charge amounts and outputting at the timings before and after is provided, and the charge given at the earlier timing is used as the dummy charge, and the charge given at the later timing is used. A serial signal charge in the charge coupled device of the orthogonal arrangement is characterized in that the dummy charge prior to the signal charge is supplied.
【0033】請求項10記載の固体撮像素子は、光の照
射を受けて電荷を発生する光検出器が1列に連なった光
検出器アレイが複数並列に配置された光検出器アレイ列
と、前記光検出器から出力される前記電荷を転送する電
荷結合素子が前記光検出器アレイのそれぞれに併設され
た電荷結合素子列と、前記電荷結合素子列の電荷転送方
向下流側の端部に、前記電荷結合素子列に直交するよう
に接続された直交配置の電荷結合素子とで構成される固
体撮像素子において、前記電荷結合素子は前記光検出器
アレイのそれぞれの両側に第1および第2の電荷結合素
子として併設され、前記光検出器は、前記電荷を、相等
しい電荷量の第1と第2の電荷として出力するための開
閉機能を有した第1と第2の電荷送出経路を個々に備
え、前記第1の電荷送出経路は前記第1の電荷結合素子
に、前記第2の電荷送出経路は前記第2の電荷結合素子
にそれぞれ接続され、前記直交配置の電荷結合素子にお
いて、前記第1の電荷結合素子列の電荷転送方向下流側
の端部は、前記第2の電荷結合素子列の電荷転送方向下
流側の端部よりも電荷転送方向に対して上流側に接続さ
れ、前記第1の電荷を前記信号電荷とし、前記第2の電
荷を前記ダミー電荷とし、前記直交配置の電荷結合素子
においては、前記信号電荷に先行して前記ダミー電荷が
与えられることを特徴とする。According to a tenth aspect of the present invention, in the solid-state image pickup device, a photodetector array row in which a plurality of photodetector arrays, each of which has a row of photodetectors which generate electric charges upon irradiation with light, are arranged in parallel, A charge-coupled device that transfers the charges output from the photodetector is provided in each of the photodetector arrays, and a charge-coupled device array is provided at the downstream end of the charge-coupled device array. In a solid-state imaging device including an orthogonally arranged charge-coupled device connected so as to be orthogonal to the charge-coupled device array, the charge-coupled device includes first and second charge-coupled devices on both sides of the photodetector array. The photodetector is provided as a charge-coupled device, and the photodetector has first and second charge delivery paths each having an opening / closing function for outputting the charges as first and second charges having equal charge amounts. To prepare for the first charge The output path is connected to the first charge coupled device, and the second charge delivery path is connected to the second charge coupled device. In the charge coupled device in the orthogonal arrangement, the first charge coupled device array of the first charge coupled device is connected. An end portion on the downstream side in the charge transfer direction is connected to an upstream side with respect to the charge transfer direction with respect to an end portion on the downstream side in the charge transfer direction of the second charge-coupled device row, and the first charge is connected to the signal charge. The second charge is the dummy charge, and the charge coupled device in the orthogonal arrangement is provided with the dummy charge prior to the signal charge.
【0034】[0034]
【作用】請求項1記載の固体撮像素子の駆動方法によれ
ば、信号電荷に先行して信号電荷と等しい電荷量のダミ
ー電荷を電荷結合素子に与えることで、電荷結合素子内
における電荷の移動を妨げる電荷捕獲機構にまずダミー
電荷が捕獲されるので、信号電荷が捕獲される割合が低
減し、信号電荷の捕獲に伴う電荷損失が低減される。According to the solid-state image pickup device driving method of the present invention, the dummy charge having the same charge amount as the signal charge is applied to the charge coupled device prior to the signal charge, whereby the movement of the charge in the charge coupled device is performed. Since the dummy charge is first captured by the charge trapping mechanism that prevents the signal charge, the rate of capturing the signal charge is reduced, and the charge loss accompanying the capture of the signal charge is reduced.
【0035】請求項2記載の固体撮像素子によれば、光
検出器が第1と第2の電荷送出経路を個々に備え、電荷
結合素子において第1の電荷送出経路が第2の電荷送出
経路よりも電荷転送方向に対して上流側に接続されてい
るので、第1の電荷を信号電荷とし、第2の電荷をダミ
ー電荷とすることにより、信号電荷に先行して信号電荷
と等しい電荷量のダミー電荷を電荷結合素子に与えるこ
とができ、電荷結合素子内における電荷の移動を妨げる
電荷捕獲機構にまずダミー電荷が捕獲されるので、信号
電荷が捕獲される割合が低減し、信号電荷の捕獲に伴う
電荷損失が低減される。According to another aspect of the solid-state imaging device of the present invention, the photodetector is provided with the first and second charge delivery paths, and the first charge delivery path of the charge coupled device is the second charge delivery path. Since the first charge is the signal charge and the second charge is the dummy charge, the charge amount is equal to the signal charge prior to the signal charge because the first charge is the signal charge and the second charge is the dummy charge. The dummy charges can be given to the charge coupled device, and the dummy charges are first captured by the charge trapping mechanism that prevents the movement of the charges in the charge coupled device. Charge loss associated with capture is reduced.
【0036】請求項3記載の固体撮像素子によれば、電
荷分割送出経路から、先のタイミングで与えられる電荷
をダミー電荷とし、後のタイミングで与えられる電荷を
信号電荷とすることにより、信号電荷に先行して信号電
荷と等しい電荷量のダミー電荷を電荷結合素子に与える
ことができ、電荷結合素子内における電荷の移動を妨げ
る電荷捕獲機構にまずダミー電荷が捕獲されるので、信
号電荷が捕獲される割合が低減し、信号電荷の捕獲に伴
う電荷損失が低減される。According to the solid-state image pickup device of the third aspect, the signal charges are supplied from the charge division / delivery path by using the charges given at the previous timing as the dummy charges and the charges given at the latter timing as the signal charges. Prior to, the dummy charge of the same amount as the signal charge can be given to the charge coupled device, and the dummy charge is first captured by the charge trapping mechanism that prevents the movement of the charge in the charge coupled device. Is reduced, and the charge loss associated with the capture of the signal charge is reduced.
【0037】請求項4記載の固体撮像素子によれば、第
1の電荷送出経路は、第2の電荷送出経路よりも電荷転
送方向に対して上流側に接続されているので、第1の電
荷を信号電荷とし、第2の電荷をダミー電荷とすること
により、信号電荷に先行して信号電荷と等しい電荷量の
ダミー電荷を電荷結合素子に与えることができ、電荷結
合素子内における電荷の移動を妨げる電荷捕獲機構にま
ずダミー電荷が捕獲されるので、信号電荷が捕獲される
割合が低減し、信号電荷の捕獲に伴う電荷損失が低減さ
れる。According to the solid-state imaging device of the fourth aspect, the first charge delivery path is connected to the upstream side of the second charge delivery path in the charge transfer direction. Is used as the signal charge and the second charge is used as the dummy charge, dummy charges having the same charge amount as the signal charge can be given to the charge coupled device prior to the signal charge, and the charge transfer in the charge coupled device is prevented. Since the dummy charge is first captured by the charge trapping mechanism that prevents the signal charge, the rate of capturing the signal charge is reduced, and the charge loss accompanying the capture of the signal charge is reduced.
【0038】請求項5記載の固体撮像素子によれば、第
1の光検出器アレイの反対側に第2の光検出器アレイを
備え、第1の光検出器および第2の光検出器が、第1の
電荷送出経路および第2の電荷送出経路を個々に備え、
第1の電荷送出経路と第2の電荷送出経路は電荷結合素
子の同じ位置に接続され、第1の電荷および第2の電荷
は前後するタイミングで出力され、先のタイミングで与
えられる第2の電荷をダミー電荷とし、後のタイミング
で与えられる第1の電荷を信号電荷とすることで、電荷
結合素子内における電荷の移動を妨げる電荷捕獲機構に
まずダミー電荷が捕獲されるので、信号電荷が捕獲され
る割合が低減し、信号電荷の捕獲に伴う電荷損失が低減
される。According to the solid-state imaging device of the fifth aspect, the second photodetector array is provided on the opposite side of the first photodetector array, and the first photodetector and the second photodetector are provided. , Individually comprising a first charge delivery path and a second charge delivery path,
The first charge delivery path and the second charge delivery path are connected to the same position of the charge-coupled device, and the first charge and the second charge are output at the timings before and after and the second charge given at the previous timing. By using the electric charge as a dummy electric charge and the first electric charge given at a later timing as the signal electric charge, the dummy electric charge is first captured by the electric charge trapping mechanism that prevents the movement of the electric charge in the charge coupled device. The rate of trapping is reduced and the charge loss associated with trapping the signal charge is reduced.
【0039】請求項6記載の固体撮像素子によれば、請
求項5記載の固体撮像素子において第2の電荷送出経路
が、第2の電荷を一時的に蓄積するための蓄積手段を有
しているので、第2の光検出器で発生した第2の電荷を
蓄積手段に蓄積し、空になった第2の光検出器に次の電
荷が発生している間に、第2の電荷をダミー電荷として
電荷結合素子に与えることができるので、第2の電荷の
移動サイクルを効率化して動作時間を短縮した固体撮像
素子をえることができる。According to the solid-state image pickup device of the sixth aspect, in the solid-state image pickup device of the fifth aspect, the second charge delivery path has a storage means for temporarily storing the second charge. Therefore, the second electric charge generated in the second photodetector is accumulated in the accumulating means, and the second electric charge is accumulated while the next electric charge is generated in the empty second photodetector. Since it can be given to the charge-coupled device as dummy charges, it is possible to obtain a solid-state imaging device in which the transfer cycle of the second charges is made efficient and the operation time is shortened.
【0040】請求項7記載の固体撮像素子によれば、光
検出器の第1の電荷送出経路が電荷結合素子において、
第2の電荷送出経路よりも電荷転送方向に対して上流側
に接続されているので、第1の電荷を信号電荷、第2の
電荷をダミー電荷として電荷結合素子に与えることによ
り、信号電荷に先行してダミー電荷が与えられ、直交配
置の電荷結合素子においても、信号電荷に先行して前記
ダミー電荷が与えられることになり、電荷結合素子列お
よび直交配置の電荷結合素子内において、電荷の移動を
妨げる電荷捕獲機構にまずダミー電荷が捕獲されるの
で、信号電荷が捕獲される割合が低減し、信号電荷の捕
獲に伴う電荷損失が低減される。According to the solid-state imaging device of the seventh aspect, the first charge delivery path of the photodetector is a charge-coupled device,
Since it is connected to the upstream side with respect to the charge transfer direction with respect to the second charge transmission path, the first charge is given to the charge coupled device as the signal charge and the second charge is given to the charge coupled device as the dummy charge, so that the signal charge is changed. The dummy charges are given in advance, and the dummy charges are given in advance of the signal charges even in the charge-coupled elements arranged in the orthogonal arrangement. Since the dummy charges are first captured by the charge trapping mechanism that prevents movement, the rate of trapping the signal charges is reduced, and the charge loss due to the trapping of the signal charges is reduced.
【0041】請求項8記載の固体撮像素子によれば、分
岐電荷送出経路の第1の経路が、直交配置の電荷結合素
子において、第2の経路よりも電荷転送方向に対して上
流側に接続されているので、第1の電荷を信号電荷、第
2の電荷をダミー電荷として電荷結合素子に与えること
により、信号電荷に先行してダミー電荷が与えられるこ
とになり、電荷結合素子内における電荷の移動を妨げる
電荷捕獲機構にまずダミー電荷が捕獲されるので、信号
電荷が捕獲される割合が低減し、信号電荷の捕獲に伴う
電荷損失が低減される。According to the solid-state image pickup device of the eighth aspect, the first path of the branch charge transmission path is connected to the upstream side of the second path in the charge transfer direction in the charge coupled device in the orthogonal arrangement. Since the first charge is given as the signal charge and the second charge is given as the dummy charge to the charge-coupled device, the dummy charge is given prior to the signal charge. Since the dummy charges are first captured by the charge trapping mechanism that prevents the movement of the signal charges, the rate at which the signal charges are trapped is reduced, and the charge loss due to the trapping of the signal charges is reduced.
【0042】請求項9記載の固体撮像素子によれば、電
荷分割送出経路から先のタイミングで与えられる電荷を
ダミー電荷とし、後のタイミングで与えられる電荷を信
号電荷することで、信号電荷に先行してダミー電荷が与
えられることになり、直交配置の電荷結合素子内におい
て、電荷の移動を妨げる電荷捕獲機構にまずダミー電荷
が捕獲されるので、信号電荷が捕獲される割合が低減
し、信号電荷の捕獲に伴う電荷損失が低減される。According to the solid-state image pickup device of the ninth aspect, the charges applied from the charge division / delivery path at the timing earlier are used as dummy charges, and the charges applied at the timing later are signal-charged, thereby leading the signal charges. Then, the dummy charges are given, and the dummy charges are first captured by the charge trapping mechanism that prevents the movement of the charges in the charge coupled device in the orthogonal arrangement. The charge loss associated with charge capture is reduced.
【0043】請求項10記載の固体撮像素子によれば、
光検出器の電荷が第1および第2の電荷送出経路を介し
て、それぞれ第1および第2の電荷結合素子に与えら
れ、直交配置の電荷結合素子において、第1の電荷結合
素子の電荷転送方向下流側の端部は、第2の電荷結合素
子の電荷転送方向下流側の端部よりも電荷転送方向に対
して上流側に接続されているので、第1の電荷を信号電
荷、第2の電荷をダミー電荷として電荷結合素子に与え
ることにより、信号電荷に先行してダミー電荷が与えら
れることになり、直交配置の電荷結合素子内において、
電荷の移動を妨げる電荷捕獲機構にまずダミー電荷が捕
獲されるので、信号電荷が捕獲される割合が低減し、信
号電荷の捕獲に伴う電荷損失が低減される。According to the solid-state imaging device of the tenth aspect,
The charges of the photodetector are given to the first and second charge-coupled devices via the first and second charge-delivery paths, respectively, and the charge transfer of the first charge-coupled device is performed in the charge-coupled devices arranged orthogonally. Since the end portion on the downstream side in the direction is connected to the upstream side in the charge transfer direction with respect to the end portion on the downstream side in the charge transfer direction of the second charge-coupled device, the first charge is connected to the signal charge and the second charge By giving the charge of 4 to the charge-coupled device as a dummy charge, the dummy charge is given prior to the signal charge, and in the charge-coupled device in the orthogonal arrangement,
Since the dummy charges are first captured by the charge trapping mechanism that hinders the movement of the charges, the ratio of trapping the signal charges is reduced, and the charge loss due to the trapping of the signal charges is reduced.
【0044】[0044]
<第1の実施例:固体撮像素子の駆動方法>図1は本発
明に係る第1の実施例として、固体撮像素子の駆動方法
を説明するための図であって、4相駆動のSCCD17
の転送方向に沿った断面図と、ポテンシャル図を同一図
上で示す。図1のSCCD17の転送方向に沿った断面
図において、P型Si基板1の上面上にはSiO2など
により絶縁膜7が形成され、その上には電気的に独立し
た複数のゲート電極80がポリシリコンなどにより形成
されている。4相駆動のSCCDであるから、ゲート電
極80には位相の異なるクロック電圧を印加するため
に、入力ピン10a、10b、10c、10dに順に接
続されている。<First Embodiment: Driving Method of Solid-State Imaging Device> FIG. 1 is a diagram for explaining a driving method of a solid-state imaging device as a first embodiment according to the present invention.
A cross-sectional view along the transfer direction and a potential diagram are shown in the same figure. In a cross-sectional view of the SCCD 17 of FIG. 1 along the transfer direction, an insulating film 7 made of SiO 2 or the like is formed on the upper surface of the P-type Si substrate 1, and a plurality of electrically independent gate electrodes 80 are formed thereon. It is made of polysilicon or the like. Since it is a four-phase driving SCCD, the gate electrodes 80 are sequentially connected to the input pins 10a, 10b, 10c and 10d in order to apply clock voltages having different phases.
【0045】また図1のポテンシャル図には、P型Si
基板1に形成されたポテンシャル井戸W11、W13の
中にダミー電荷16a、16bが、ポテンシャル井戸W
12、W14の中に転送すべき信号電荷11a、11b
が蓄積された状態が模式的に表されている。In the potential diagram of FIG. 1, P-type Si is used.
In the potential wells W11 and W13 formed in the substrate 1, the dummy charges 16a and 16b are
12, signal charges 11a and 11b to be transferred into W14
The state in which is accumulated is schematically shown.
【0046】SCCD17の電荷転送動作は図13に示
した従来のCCD3の場合とほぼ同様であるが、SCC
D17では、転送すべき信号電荷に先行して信号電荷と
ほぼ等量のダミー電荷を転送する。その手順は、まず最
初にダミー電荷16aをポテンシャル井戸W14に与え
る。次にダミー電荷16aをポテンシャル井戸W13に
転送し、空になったポテンシャル井戸W14に信号電荷
11aを与える。次にダミー電荷16aをポテンシャル
井戸W12に転送し、信号電荷11aをポテンシャル井
戸W13に転送し、空になったポテンシャル井戸W14
にダミー電荷16bを与える。次にダミー電荷16aを
ポテンシャル井戸W11に転送し、信号電荷11aをポ
テンシャル井戸W12に転送し、ダミー電荷16bをポ
テンシャル井戸W13に転送し、空になったポテンシャ
ル井戸W14に信号電荷11bを与える。The charge transfer operation of the SCCD 17 is almost the same as that of the conventional CCD 3 shown in FIG.
At D17, the dummy charges of substantially the same amount as the signal charges are transferred prior to the signal charges to be transferred. In the procedure, first, the dummy charge 16a is applied to the potential well W14. Next, the dummy charge 16a is transferred to the potential well W13, and the empty potential well W14 is supplied with the signal charge 11a. Next, the dummy charge 16a is transferred to the potential well W12, the signal charge 11a is transferred to the potential well W13, and the empty potential well W14 is transferred.
To the dummy charge 16b. Next, the dummy charge 16a is transferred to the potential well W11, the signal charge 11a is transferred to the potential well W12, the dummy charge 16b is transferred to the potential well W13, and the empty potential well W14 is supplied with the signal charge 11b.
【0047】図14および図15に示した従来のfat
−zero法による転送の場合には、バイアス電荷に比
べて転送される電荷の和(信号電荷+バイアス電荷)の
方が大きいことに起因して、信号電荷に満たされた界面
準位が存在するので、一定量の電荷損失が常に存在する
が、図1に示した本発明に係る固体撮像素子の駆動方法
では、信号電荷に先立つダミー電荷の量と、続いて与え
られる信号電荷の量をほぼ等しくしているので電荷損失
が低減される。これを図1に即して説明すれば、最初に
与えられるダミー電荷16aによって空の界面準位が満
たされると、続いて与えられる信号電荷11aはダミー
電荷16aと同じ電荷量を有するので、界面準位に捕獲
されることがなくなる。The conventional fat shown in FIG. 14 and FIG.
In the case of transfer by the −zero method, there is an interface state filled with signal charges because the sum of transferred charges (signal charge + bias charge) is larger than the bias charge. Therefore, although there is always a certain amount of charge loss, in the method for driving a solid-state image sensor according to the present invention shown in FIG. 1, the dummy charge amount preceding the signal charge and the signal charge amount subsequently applied are almost equal to each other. Since they are equal, the charge loss is reduced. This will be described with reference to FIG. 1. When the empty interface state is filled with the dummy charge 16a applied first, the signal charge 11a applied subsequently has the same charge amount as the dummy charge 16a. It will not be captured by the levels.
【0048】また、従来のfat−zero法ではBC
CDに対する転送損失の低減効果は小さいものであった
が、図1に示した本発明に係る固体撮像素子の駆動方法
では、上記と同様の理由で、BCCDに対しても電荷損
失を十分に低減する効果がある。In the conventional fat-zero method, BC is used.
Although the effect of reducing the transfer loss with respect to the CD was small, in the method for driving the solid-state image sensor according to the present invention shown in FIG. 1, the charge loss was sufficiently reduced for the BCCD for the same reason as above. Has the effect of
【0049】なお、以上の動作によりCCD転送を行っ
た場合、出力アンプを通して得られた信号出力には、ダ
ミー電荷による出力(以後ダミー出力と呼称)と信号電
荷による出力(以後信号出力と呼称)が交互に現れる。
このため、固体撮像装置において信号出力を画像表示さ
せる場合には、ダミー出力を除いて信号出力のみを選択
的に表示するように信号処理を行う。When the CCD transfer is performed by the above operation, the signal output obtained through the output amplifier is the output by the dummy charge (hereinafter referred to as the dummy output) and the output by the signal charge (hereinafter referred to as the signal output). Appear alternately.
Therefore, when the signal output is displayed as an image in the solid-state imaging device, signal processing is performed so that only the signal output is selectively displayed excluding the dummy output.
【0050】<第2の実施例:赤外線固体撮像素子A>
次に、本発明に係る第2の実施例として、図1を用いて
説明した固体撮像素子の駆動方法を実現するための固体
撮像素子の構成について説明する。図2は1次元に配列
の赤外線固体撮像素子Aの基本構成を示す平面図であ
る。図2においてP型Si基板1の上にPtSi/Si
ショットキバリアダイオードなどで構成された複数の光
検出器20が1次元的に配列されている。またP型Si
基板1上には、1次元的に配列された光検出器20に沿
って信号電荷転送回路として4相駆動のSCCD17が
平行に形成され、電荷は図2の左側から右側に向かうよ
うに転送される。また、個々の光検出器20とSCCD
17との間には、光検出器20からSCCD17への信
号電荷の送出を制御するためのトランスファゲート4a
および4bが左右対称に設けられ、その間隔はCCD1
段分(図2では4ゲート分)だけ離れてSCCD17に
接続されている。なお、トランスファゲート4aと4b
は電気的に接続されている。<Second Embodiment: Infrared solid-state image pickup device A>
Next, as a second embodiment according to the present invention, a configuration of a solid-state image sensor for realizing the method for driving the solid-state image sensor described with reference to FIG. 1 will be described. FIG. 2 is a plan view showing the basic configuration of the infrared solid-state image sensor A which is one-dimensionally arranged. In FIG. 2, PtSi / Si is formed on the P-type Si substrate 1.
A plurality of photodetectors 20 composed of Schottky barrier diodes and the like are arranged one-dimensionally. In addition, P-type Si
On the substrate 1, a four-phase driving SCCD 17 is formed in parallel as a signal charge transfer circuit along the one-dimensionally arranged photodetectors 20, and charges are transferred from the left side to the right side of FIG. It In addition, the individual photodetector 20 and the SCCD
17 and a transfer gate 4a for controlling the transmission of signal charges from the photodetector 20 to the SCCD 17.
And 4b are provided symmetrically, and the space between them is CCD1.
It is connected to the SCCD 17 at a distance of four steps (four gates in FIG. 2). The transfer gates 4a and 4b
Are electrically connected.
【0051】4相駆動のSCCD17のゲート電極は4
つで1組をなし、トランスファゲート4aに接続される
ゲート電極を80aとして、電荷の転送方向の上流側か
ら80b、80c、80dという順に符号が付されるの
で、トランスファゲート4bに接続されるゲート電極も
80aとなる。なお、図中で破線で示されている部分は
電荷の移動が可能な領域(活性な領域)を表している。
これは、以後の図3〜図11についても同様である。The gate electrode of the four-phase driving SCCD 17 is 4
The gate electrode connected to the transfer gate 4a is set to 80a, and reference numerals 80b, 80c, and 80d are attached in this order from the upstream side in the charge transfer direction. The electrode also becomes 80a. In addition, a portion shown by a broken line in the drawing represents a region (active region) in which charges can move.
This also applies to the subsequent FIGS. 3 to 11.
【0052】以下、固体撮像素子Aの動作について説明
する。トランスファゲート4aおよび4bを共にON状
態にすると、光検出器20で発生した信号電荷のうち半
分がトランスファゲート4aを通り、残りの半分がトラ
ンスファゲート4bを通ってSCCD17へと送出され
る。このとき、トランスファゲート4aを通った電荷を
信号電荷として、トランスファゲート4bを通った電荷
をダミー電荷としてSCCD17で転送を行う。この構
成により信号電荷とほぼ等量のダミー電荷をSCCD1
7に与えることができ、図1を用いて説明した固体撮像
素子の駆動方法を実現した固体撮像素子を得ることがで
きる。The operation of the solid-state image sensor A will be described below. When both the transfer gates 4a and 4b are turned on, half of the signal charge generated in the photodetector 20 passes through the transfer gate 4a and the other half is sent out to the SCCD 17 through the transfer gate 4b. At this time, the charges that have passed through the transfer gate 4a are used as signal charges, and the charges that have passed through the transfer gate 4b are used as dummy charges to be transferred by the SCCD 17. With this configuration, the dummy charges of almost the same amount as the signal charges are supplied to the SCCD 1.
7, and a solid-state image sensor that realizes the method for driving the solid-state image sensor described with reference to FIG. 1 can be obtained.
【0053】なお、以上説明した本発明に係る第2の実
施例によれば、最初に与えられる信号電荷はトランスフ
ァゲート4aを通過した後のCCD1段分だけは、ダミ
ー電荷が先行して与えられない領域を転送されるため、
この部分において電荷損失を受けるが、素子の構成や駆
動方法が単純であるという利点がある。According to the second embodiment of the present invention described above, the dummy charges are given first to the signal charges initially given to only one CCD after passing through the transfer gate 4a. Not transferred area, so
Although this portion suffers charge loss, there is an advantage that the structure and driving method of the element are simple.
【0054】<第3の実施例:赤外線固体撮像素子B>
次に、本発明に係る第3の実施例として、図1を用いて
説明した固体撮像素子の駆動方法を実現するための固体
撮像素子の構成について説明する。図3は1次元配列の
赤外線固体撮像素子Bの基本構成を示す平面図である。
図3においてP型Si基板1の上にPtSi/Siショ
ットキバリアダイオードなどで構成された複数の光検出
器20が1次元的に配列されている。またP型Si基板
1上には、1次元的に配列された光検出器20に沿って
信号電荷転送回路として4相駆動のSCCD17が平行
に形成され、電荷は図2の左側から右側に向かうように
転送される。また、個々の光検出器20とSCCD17
との間には、光検出器20からSCCD17への信号電
荷の送出を制御するために、ポリシリコンなどで構成さ
れたコントロールゲート18〜22が光検出器20側か
ら順に設けられ、他の光検出器20とSCCD17との
間に設けられたコントロールゲート180、190、2
00、210、220と互いに電気的に接続されてい
る。<Third Embodiment: Infrared Solid State Image Pickup Device B>
Next, as a third embodiment according to the present invention, a configuration of a solid-state image sensor for realizing the method for driving the solid-state image sensor described with reference to FIG. 1 will be described. FIG. 3 is a plan view showing the basic configuration of the infrared solid-state image sensor B having a one-dimensional array.
In FIG. 3, a plurality of photodetectors 20 composed of PtSi / Si Schottky barrier diodes or the like are arranged one-dimensionally on a P-type Si substrate 1. Further, on the P-type Si substrate 1, four-phase driven SCCDs 17 are formed in parallel as signal charge transfer circuits along the photodetectors 20 arranged one-dimensionally, and the charges move from the left side to the right side in FIG. Is transferred as. In addition, the individual photodetector 20 and the SCCD 17
Between them and control gates 18 to 22 made of polysilicon or the like are provided in order from the photodetector 20 side in order to control the sending of signal charges from the photodetector 20 to the SCCD 17, and other light Control gates 180, 190, 2 provided between the detector 20 and the SCCD 17
00, 210, 220 are electrically connected to each other.
【0055】このコントロールゲート180、190、
200、210、220において信号電荷を2分するこ
とにより、一方を信号電荷、他方をダミー電荷としてS
CCD17のゲート電極を80a〜80dに交互に与え
ることができ、図1を用いて説明した固体撮像素子の駆
動方法を実現した固体撮像素子を得ることができる。The control gates 180, 190,
By dividing the signal charges in 200, 210, and 220 into two, one is used as the signal charge and the other is used as the dummy charge.
The gate electrodes of the CCD 17 can be alternately applied to 80a to 80d, and the solid-state image sensor realizing the method for driving the solid-state image sensor described with reference to FIG. 1 can be obtained.
【0056】4相駆動のSCCD17のゲート電極は4
つで1組をなし、コントロールゲート220に接続され
るゲート電極を80aとして、電荷の転送方向の上流側
から80b、80c、80dという順に符号が付され、
それが繰り返されている以下にコントロールゲート18
0、190、200、210、220で信号電荷を2分
する動作について、図4を用いて説明する。図4は図3
におけるA−A’での断面図と、当該断面図に対応する
位置でのポテンシャル井戸の時間的変化を示すポテンシ
ャル図(a)〜(h)を示した図である。図4の断面図
において、P型Si基板1の上面上にはSiO2などに
より絶縁膜7が形成され、その上に形成された光検出器
20を構成するPtSi層23とゲート電極80aとの
間に、電気的に独立したコントロールゲート180、1
90、200、210、220がPtSi層23側から
順に設けられている。なお、信号電荷はポテンシャル図
の左側(PtSi層23側)から右側(ゲート電極80
a側)へと転送されるまず、ポテンシャル図(a)に示
すように、コントロールゲート180がOFFの期間中
にPtSi層23で発生した信号電荷24がPtSi層
23の下に形成されたポテンシャル井戸W21に蓄積さ
れる。このときコントロールゲート190、200、2
10およびゲート電極80aはON状態にあり、コント
ロールゲート190、200、210の下にポテンシャ
ル井戸W22が、ゲート電極80aの下にポテンシャル
井戸23が形成される。なお、ポテンシャル井戸の深さ
はW21、W22、W23の順に深くなる。The gate electrode of the four-phase driving SCCD 17 is 4
And a gate electrode connected to the control gate 220 is 80a, and reference numerals 80b, 80c, and 80d are provided in this order from the upstream side in the charge transfer direction.
It is repeated below Control gate 18
The operation of dividing the signal charges by 0, 190, 200, 210, 220 will be described with reference to FIG. FIG. 4 is FIG.
FIG. 3 is a diagram showing a cross-sectional view taken along line AA ′ in FIG. 4 and potential diagrams (a) to (h) showing temporal changes of the potential well at positions corresponding to the cross-sectional view. In the cross-sectional view of FIG. 4, an insulating film 7 made of SiO 2 or the like is formed on the upper surface of the P-type Si substrate 1, and the PtSi layer 23 and the gate electrode 80a which form the photodetector 20 are formed on the insulating film 7. In between, electrically independent control gates 180, 1
90, 200, 210, 220 are sequentially provided from the PtSi layer 23 side. Note that the signal charges are from the left side (PtSi layer 23 side) to the right side (gate electrode 80) of the potential diagram.
First, as shown in the potential diagram (a), the signal charge 24 generated in the PtSi layer 23 during the OFF period of the control gate 180 is a potential well formed under the PtSi layer 23. It is accumulated in W21. At this time, the control gates 190, 200, 2
10 and the gate electrode 80a are in the ON state, and the potential well W22 is formed under the control gates 190, 200, 210, and the potential well 23 is formed under the gate electrode 80a. In addition, the depth of the potential well becomes deeper in the order of W21, W22, and W23.
【0057】次にポテンシャル図(b)に示すように、
コントロールゲート180がON状態になると、ポテン
シャル井戸W21とW22との間のポテンシャル障壁が
なくなって信号電荷24はポテンシャル井戸W22へと
流れ込む。Next, as shown in the potential diagram (b),
When the control gate 180 is turned on, the potential barrier between the potential wells W21 and W22 disappears and the signal charge 24 flows into the potential well W22.
【0058】次にポテンシャル図(c)に示すように、
信号電荷24がポテンシャル井戸W22に移動した後、
コントロールゲート180がOFF状態になって、コン
トロールゲート180の下にポテンシャル障壁が形成さ
れるとポテンシャル井戸22への信号電荷24の送出が
完了する。Next, as shown in the potential diagram (c),
After the signal charge 24 moves to the potential well W22,
When the control gate 180 is turned off and a potential barrier is formed under the control gate 180, the transmission of the signal charge 24 to the potential well 22 is completed.
【0059】次にポテンシャル図(d)に示すように、
コントロールゲート200がOFF状態となり、コント
ロールゲート200の下に対応する部分のポテンシャル
井戸W22の底が部分的に上昇し、ポテンシャル井戸W
22が分割されてポテンシャル井戸W24、W25が形
成される。これに伴って信号電荷24も2分され、以後
は、電荷の転送方向の上流側(PtSi層23側)のポ
テンシャル井戸W24に蓄積される電荷を信号電荷25
とし、下流側(ゲート電極80a側)のポテンシャル井
戸W25に蓄積される電荷をダミー電荷26とする。Next, as shown in the potential diagram (d),
The control gate 200 is turned off, the bottom of the potential well W22 corresponding to the bottom of the control gate 200 partially rises, and the potential well W22
22 is divided to form potential wells W24 and W25. Along with this, the signal charge 24 is also divided into two, and thereafter, the charge accumulated in the potential well W24 on the upstream side (PtSi layer 23 side) in the charge transfer direction is converted into the signal charge 25.
Then, the charges accumulated in the potential well W25 on the downstream side (gate electrode 80a side) are used as dummy charges 26.
【0060】次にポテンシャル図(e)に示すように、
コントロールゲート220がON状態になると、ポテン
シャル井戸W25とW23との間のポテンシャル障壁が
なくなってダミー電荷26はポテンシャル井戸W23へ
と流れ込む。Next, as shown in the potential diagram (e),
When the control gate 220 is turned on, the potential barrier between the potential wells W25 and W23 disappears and the dummy charges 26 flow into the potential well W23.
【0061】次にポテンシャル図(f)に示すように、
ポテンシャル井戸W23のダミー電荷26はSCCD1
7によってCCD転送された後、コントロールゲート2
20がOFF状態になって、コントロールゲート220
の下にポテンシャル障壁が形成されるとダミー電荷26
の送出が完了する。Next, as shown in the potential diagram (f),
The dummy charge 26 of the potential well W23 is SCCD1.
Control gate 2 after CCD transfer by 7
20 is turned off and the control gate 220
If a potential barrier is formed under the
Is completed.
【0062】次にポテンシャル図(g)に示すように、
コントロールゲート200および220がON状態にな
ることによって、コントロールゲート200および22
0の下のポテンシャル障壁がなくなって信号電荷25が
ポテンシャル井戸23へと送出される。Next, as shown in the potential diagram (g),
When the control gates 200 and 220 are turned on, the control gates 200 and 22 are
The potential barrier under 0 disappears and the signal charge 25 is sent to the potential well 23.
【0063】以上の動作により、光検出器20で発生し
た信号電荷24は2分されて、SCCD17への送出が
完了する。その後、図4(h)に示すように、信号電荷
25はダミー電荷26にCCD1段分だけ遅れてCCD
転送される。By the above operation, the signal charge 24 generated in the photodetector 20 is divided into two, and the transmission to the SCCD 17 is completed. After that, as shown in FIG. 4H, the signal charge 25 is delayed from the dummy charge 26 by one CCD stage, and
Transferred.
【0064】以上説明したように、本発明に係る第3の
実施例によれば、構造や駆動方法がやや複雑になるが、
ダミー電荷と信号電荷が同一の経路で与えられるので、
ダミー電荷が必ず信号電荷に先行して与えられることに
なり、ダミー電荷と信号電荷が異なる経路で与えられる
場合のCCD1段分の電荷損失を防止した固体撮像素子
を得ることができる。As described above, according to the third embodiment of the present invention, the structure and driving method are slightly complicated,
Since the dummy charge and the signal charge are given in the same path,
Since the dummy charges are always applied prior to the signal charges, it is possible to obtain a solid-state imaging device that prevents charge loss for one CCD stage when the dummy charges and the signal charges are applied through different paths.
【0065】<第4の実施例:赤外線固体撮像素子C>
次に、本発明に係る第4の実施例として、図1を用いて
説明した固体撮像素子の駆動方法を実現するための固体
撮像素子の構成について説明する。図5は1次元配列の
赤外線固体撮像素子Cの基本構成を示す平面図である。
図5においてP型Siなどの半導体基板1の上にPtS
i/Siショットキバリアダイオードなどで構成された
複数の光検出器27およびダミー電荷発生用光検出器2
8がそれぞれ1次元的に配列され、全体として光検出器
27および28が2次元的に配列された構成となってい
る。<Fourth Embodiment: Infrared solid-state image pickup device C>
Next, as a fourth embodiment of the present invention, a configuration of a solid-state image sensor for realizing the method of driving the solid-state image sensor described with reference to FIG. 1 will be described. FIG. 5 is a plan view showing the basic configuration of the infrared solid-state image sensor C having a one-dimensional array.
In FIG. 5, PtS is formed on the semiconductor substrate 1 such as P-type Si.
A plurality of photodetectors 27 composed of i / Si Schottky barrier diodes and a dummy charge generation photodetector 2
8 are arranged one-dimensionally, and photodetectors 27 and 28 are arranged two-dimensionally as a whole.
【0066】またP型Si基板1上には、1次元的に配
列された光検出器27と、同じく1次元的に配列された
ダミー電荷発生用光検出器28との間に、両検出器に沿
って信号電荷転送回路として4相駆動のSCCD17が
平行に形成され、電荷は図5の左側から右側に向かうよ
うに転送される。また、個々の光検出器27とダミー電
荷発生用光検出器28とは、SCCD17を間に挟んで
それぞれ1対1に相対するように配置されている。な
お、光検出器27とダミー電荷発生用光検出器28は、
共に同等の性能および構成を有している。Further, on the P-type Si substrate 1, both photodetectors 27 which are arranged one-dimensionally and photodetectors 28 for dummy charge generation which are also arranged one-dimensionally are arranged between the two detectors. A four-phase drive SCCD 17 is formed in parallel as a signal charge transfer circuit along the line, and charges are transferred from the left side to the right side of FIG. The individual photodetectors 27 and the dummy charge generation photodetectors 28 are arranged so as to face each other with the SCCD 17 interposed therebetween. The photodetector 27 and the dummy charge generation photodetector 28 are
Both have the same performance and configuration.
【0067】光検出器27とSCCD17との間には、
光検出器27からSCCD17への信号電荷の送出を制
御するためのトランスファゲート4cが設けられ、一
方、相対するダミー電荷発生用光検出器28とSCCD
17との間には、ダミー電荷発生用光検出器28からS
CCD17への信号電荷の送出を制御するためのトラン
スファゲート4dが設けられている。Between the photodetector 27 and the SCCD 17,
A transfer gate 4c for controlling the transmission of signal charges from the photodetector 27 to the SCCD 17 is provided, while the dummy charge generating photodetector 28 and the SCCD which face each other are provided.
17 between the photodetector 28 for dummy charge generation and S
A transfer gate 4d for controlling the transmission of signal charges to the CCD 17 is provided.
【0068】トランスファゲート4cはトランスファゲ
ート4dよりも電荷の転送方向の上流側(図5では左
側)でSCCD17に接続され、トランスファゲート4
cと4dの間隔はCCD1段分(図5では4ゲート分)
だけ離れている。なお、トランスファゲート4cと4d
は電気的には独立している。また、SCCD17の構成
は図1を用いて説明しているので、重複する説明は省略
する。The transfer gate 4c is connected to the SCCD 17 on the upstream side (left side in FIG. 5) in the charge transfer direction with respect to the transfer gate 4d.
The distance between c and 4d is one CCD (4 gates in Fig. 5).
Just away. In addition, the transfer gates 4c and 4d
Are electrically independent. Further, since the configuration of the SCCD 17 has been described with reference to FIG. 1, redundant description will be omitted.
【0069】一般に、1次元固体撮像素子を用いて2次
元の画像情報を得る場合には、光検出器列に対して垂直
な方向(図5では副走査方向として矢印で示す方向)に
機械的に走査する必要がある。例えば人工衛星や航空機
などを用いた地表のリモートセンシングに応用する場合
は、固体撮像装置を搭載した人工衛星や航空機などの飛
行方向を、固体撮像素子の副走査方向に合わせるか、あ
るいは、人工衛星や航空機などの飛行方向に合わせて固
体撮像装置の角度を変えるなどして、固体撮像素子の副
走査方向と飛行方向を一致させるように工夫されてい
る。Generally, when two-dimensional image information is obtained by using a one-dimensional solid-state image pickup device, mechanical movement is performed in a direction perpendicular to the photodetector array (direction shown by an arrow as a sub-scanning direction in FIG. 5). Need to scan. For example, when applied to remote sensing of the ground surface using an artificial satellite or an aircraft, the flight direction of the artificial satellite or aircraft equipped with the solid-state imaging device is adjusted to the sub-scanning direction of the solid-state imaging device, or By changing the angle of the solid-state image pickup device in accordance with the flight direction of an aircraft or the like, the device is devised so that the sub-scanning direction of the solid-state image pickup device and the flight direction match.
【0070】以下、固体撮像素子Cの動作について説明
する。リモートセンシングなど観測対象の時間的変化が
緩やかな場合には、図5に示した固体撮像素子Cにおい
て、まずダミー電荷発生用光検出器28が地表のある位
置からの光(赤外光)を受けてダミー電荷を蓄積する。
次に、一定時間経過後に光検出器27が地表の同位置か
らの光(赤外光)を受けて信号電荷を蓄積する。この結
果光検出器27とダミー電荷発生用光検出器28は同じ
位置からの光(赤外光)を受けることになり、各々に蓄
積された電荷量は同じになる。The operation of the solid-state image sensor C will be described below. When the temporal change of the observation target such as remote sensing is gradual, in the solid-state imaging device C shown in FIG. 5, first, the dummy charge generation photodetector 28 emits light (infrared light) from a position on the ground surface. Receives and accumulates dummy charges.
Next, after a certain time has elapsed, the photodetector 27 receives light (infrared light) from the same position on the ground surface and accumulates signal charges. As a result, the photodetector 27 and the dummy charge generating photodetector 28 receive light (infrared light) from the same position, and the amount of charge accumulated in each is the same.
【0071】次に、トランスファゲート4cをON状態
にして光検出器27の信号電荷をSCCD17に送出す
る。SCCD17に送られた信号電荷が、SCCD17
によりCCD1段分(図5では4ゲート分)を転送され
るタイミングに合わせて、トランスファゲート4dをO
N状態にしてダミー電荷発生用光検出器28のダミー電
荷をSCCD17に送出する。これにより、信号電荷に
先だって、同じ電荷量を有するダミー電荷が与えられる
ことになり、次段のSCCD17中を転送される際には
電荷損失が防止される。Next, the transfer gate 4c is turned on and the signal charge of the photodetector 27 is sent to the SCCD 17. The signal charge sent to the SCCD 17 is
Therefore, the transfer gate 4d is turned on at the timing when one CCD (4 gates in FIG. 5) is transferred.
The dummy charge of the photodetector 28 for dummy charge generation is sent to the SCCD 17 in the N state. As a result, the dummy charges having the same charge amount are given prior to the signal charges, and charge loss is prevented when the charges are transferred in the SCCD 17 of the next stage.
【0072】以上説明したように、本発明に係る第4の
実施例によれば、信号電荷に先行して、同じ電荷量のダ
ミー電荷をSCCD17に与えることができるので、電
荷損失を低減した固体撮像素子を得ることができる。As described above, according to the fourth embodiment of the present invention, since the dummy charge of the same charge amount can be given to the SCCD 17 prior to the signal charge, the solid state with reduced charge loss. An image sensor can be obtained.
【0073】<第5の実施例:赤外線固体撮像素子D>
次に、本発明に係る第5の実施例として、図1を用いて
説明した固体撮像素子の駆動方法を実現するための固体
撮像素子の構成について説明する。図6は1次元配列の
赤外線固体撮像素子Dの基本構成を示す平面図である。
図6において、光検出器27からSCCD17への信号
電荷の送出を制御するためのトランスファゲート4c
は、ダミー電荷発生用光検出器28からSCCD17へ
の信号電荷の送出を制御するためのトランスファゲート
4dに相対してSCCD17の同一のゲート電極80a
に接続されている。その他の構成については、図5を用
いて説明した本発明に係る第4の実施例の固体撮像素子
Cと同様なので、重複する説明は省略する。<Fifth Embodiment: Infrared Solid State Image Pickup Device D>
Next, as a fifth embodiment according to the present invention, a configuration of a solid-state image sensor for realizing the method for driving the solid-state image sensor described with reference to FIG. 1 will be described. FIG. 6 is a plan view showing the basic configuration of the infrared solid-state image sensor D having a one-dimensional array.
In FIG. 6, a transfer gate 4c for controlling transmission of signal charges from the photodetector 27 to the SCCD 17
Is the same gate electrode 80a of the SCCD 17 as opposed to the transfer gate 4d for controlling the transmission of the signal charge from the dummy charge generation photodetector 28 to the SCCD 17.
It is connected to the. Other configurations are the same as those of the solid-state image pickup device C of the fourth embodiment according to the present invention described with reference to FIG. 5, and thus redundant description will be omitted.
【0074】以下、固体撮像素子Dの動作について説明
する。基本的な動作は、第4の実施例で図5を用いて説
明した固体撮像素子Cと同様に、リモートセンシングな
ど観測対象の時間的変化が緩やかな場合に、時間差を有
して与えられる同一部分からの光(赤外光)を光検出器
27およびダミー電荷発生用光検出器28が受け、それ
ぞれの検出器で発生した電荷を一旦蓄積し、タイミング
を計ってSCCD17に送出してCCD転送を行うもの
である。The operation of the solid-state image sensor D will be described below. Similar to the solid-state image sensor C described with reference to FIG. 5 in the fourth embodiment, the basic operation is the same as that given with a time difference when the temporal change of the observation target such as remote sensing is gradual. The light (infrared light) from the portion is received by the photodetector 27 and the dummy charge generation photodetector 28, and the charges generated by the respective detectors are temporarily accumulated, and are then sent to the SCCD 17 at a timing and transferred to the CCD. Is to do.
【0075】ここで第4の実施例の固体撮像素子Cと異
なるのは、トランスファゲート4cおよび4dが相対し
てSCCD17の同一のゲート電極80aに接続されて
いる点である。従って、電荷転送のタイミングも異な
り、まずトランスファゲート4dをON状態にしてダミ
ー用光検出器28で発生したダミー電荷をSCCD17
に送出してCCD1段分の転送を行い、続いてトランス
ファゲート4cをON状態にして光検出器27で発生し
た信号電荷をSCCD17に送出して転送することにな
る。Here, the difference from the solid-state image pickup device C of the fourth embodiment is that the transfer gates 4c and 4d are connected to the same gate electrode 80a of the SCCD 17 opposite to each other. Therefore, the charge transfer timing is also different. First, the transfer gate 4d is turned on and dummy charges generated by the dummy photodetector 28 are supplied to the SCCD 17.
Then, the transfer gate 4c is turned on and the signal charges generated by the photodetector 27 are sent to the SCCD 17 and transferred.
【0076】従って本発明に係る第5の実施例によれ
ば、ダミー電荷を必ず信号電荷に先行して与えられるこ
とができ、ダミー電荷と信号電荷が異なる経路で与えら
れる場合のCCD1段分の電荷損失を防止した固体撮像
素子を得ることができる。Therefore, according to the fifth embodiment of the present invention, the dummy charges can always be given prior to the signal charges, and one stage of CCD when the dummy charges and the signal charges are given through different paths. It is possible to obtain a solid-state image sensor in which charge loss is prevented.
【0077】<第6の実施例:赤外線固体撮像素子E>
次に、本発明に係る第6の実施例として、図1を用いて
説明した固体撮像素子の駆動方法を実現するための固体
撮像素子の構成について説明する。図7は1次元配列の
赤外線固体撮像素子Eの基本構成を示す平面図である。
図7において、個々のダミー電荷発生用光検出器28と
SCCD17との間には、ポリシリコンなどで構成され
たコントロールゲート30〜32がダミー電荷発生用光
検出器28側から順に設けられ、コントロールゲート3
2はSCCD17のゲート電極80aに接続されてい
る。一方、光検出器27からSCCD17への信号電荷
の送出を制御するためのトランスファゲート4cは、コ
ントロールゲート30〜32に相対してSCCD17の
同一のゲート電極80aに接続されている。コントロー
ルゲート30および32の間に設けられたコントロール
ゲート31は、ダミー電荷発生用光検出器28で発生し
たダミー電荷を一旦蓄積するポテンシャル井戸を形成す
るための電極であって、コントロールゲート30および
32はコントロールゲート31が形成するポテンシャル
井戸に対して、ダミー電荷の入出制御を行うための電極
である。これらコントロールゲート30〜32で構成さ
れる電荷経路を、その機能から遅延回路と呼称する。そ
の他の構成については、図6を用いて説明した本発明に
係る第5の実施例の固体撮像素子Dと同様なので、重複
する説明は省略する。<Sixth Embodiment: Infrared Solid State Image Pickup Device E>
Next, as a sixth embodiment according to the present invention, a configuration of a solid-state image sensor for realizing the method for driving the solid-state image sensor described with reference to FIG. 1 will be described. FIG. 7 is a plan view showing the basic configuration of the infrared solid-state image sensor E having a one-dimensional array.
In FIG. 7, between the individual dummy charge generation photodetectors 28 and the SCCD 17, control gates 30 to 32 made of polysilicon or the like are provided in order from the dummy charge generation photodetector 28 side, and control is performed. Gate 3
2 is connected to the gate electrode 80a of the SCCD 17. On the other hand, the transfer gate 4c for controlling the transmission of the signal charge from the photodetector 27 to the SCCD 17 is connected to the same gate electrode 80a of the SCCD 17 opposite to the control gates 30-32. The control gate 31 provided between the control gates 30 and 32 is an electrode for forming a potential well for temporarily storing the dummy charges generated by the dummy charge generation photodetector 28. Is an electrode for controlling the entry / exit of dummy charges to / from the potential well formed by the control gate 31. The charge path composed of these control gates 30 to 32 is called a delay circuit because of its function. Other configurations are the same as those of the solid-state image pickup device D according to the fifth embodiment of the present invention described with reference to FIG. 6, and thus the duplicate description will be omitted.
【0078】以下、固体撮像素子Eの動作について説明
する。基本的な動作は、第5の実施例で図6を用いて説
明した固体撮像素子Dと同様に、リモートセンシングな
ど観測対象の時間的変化が緩やかな場合に、時間差を有
して与えられる同一部分からの光(赤外光)を光検出器
27およびダミー電荷発生用光検出器28が受け、それ
ぞれの検出器で発生した電荷を一旦蓄積し、タイミング
を計ってSCCD17に送出してCCD転送を行うもの
である。The operation of the solid-state image pickup device E will be described below. Similar to the solid-state image sensor D described in the fifth embodiment with reference to FIG. 6, the basic operation is the same as that given with a time difference when the temporal change of the observation target such as remote sensing is gradual. The light (infrared light) from the portion is received by the photodetector 27 and the dummy charge generation photodetector 28, and the charges generated by the respective detectors are temporarily accumulated, and are then sent to the SCCD 17 at a timing and transferred to the CCD. Is to do.
【0079】図5および図6を用いて説明した固体撮像
素子CおよびDでは、ダミー電荷発生用光検出器28が
観測した地点を光検出器27が観測するまでの副走査期
間中はSCCD17CCD転送が行われない。言い換え
れば、2つの光検出器27と28とが同一観測点の信号
を得るまで両光検出器内にそれぞれ電荷を蓄積した後
に、CCD転送が行われる。このため、固体撮像素子C
およびDが1つの地点を観測し、次の地点の観測準備が
整うまでに要する時間は、ダミー電荷発生用光検出器2
8が光(赤外光)を受けてから光検出器27がSCCD
17に信号電荷を送出して一連の動作が終了するまでの
時間(以後動作時間と呼称)となる。固体撮像装置を搭
載した人工衛星や航空機などは一定の速度で移動してい
るので、この動作時間の間に一定の距離を移動する。す
なわち、動作時間が観測の分解能を決定することにな
り、動作時間を短くすることは観測の分解能を高めるこ
とになる。In the solid-state image pickup devices C and D described with reference to FIGS. 5 and 6, the SCCD 17CCD transfer is performed during the sub-scanning period until the photodetector 27 observes the spot observed by the dummy charge generation photodetector 28. Is not done. In other words, the CCD transfer is performed after the two photodetectors 27 and 28 have accumulated charges in both photodetectors until they obtain signals at the same observation point. Therefore, the solid-state image sensor C
The time required for D and D to observe one point and to be ready for observation at the next point depends on the photodetector 2 for dummy charge generation.
After 8 receives the light (infrared light), the photodetector 27 becomes the SCCD
It is the time until the series of operations is completed after the signal charges are sent to 17 (hereinafter referred to as operation time). Since an artificial satellite or an aircraft equipped with the solid-state imaging device moves at a constant speed, it moves a fixed distance during this operation time. That is, the operating time determines the resolution of observation, and shortening the operating time increases the resolution of observation.
【0080】動作時間を短くするには、1つには光検出
器27と28との間隔を狭くすることが考えられるが、
光検出器27と28との間隔を狭くするには物理的な制
限がある。In order to shorten the operation time, it is considered that the distance between the photodetectors 27 and 28 is narrowed.
There is a physical limitation in reducing the distance between the photodetectors 27 and 28.
【0081】そこで、図7に示す本発明に係る第6の実
施例では、電荷の移動サイクルを効率化して動作時間の
短縮を図った。図7において、ダミー電荷発生用光検出
器28で発生したダミー電荷を、一旦コントロールゲー
ト31の下に形成されるポテンシャル井戸に蓄積する。
この間に光検出器27が所定位置に達して信号電荷が蓄
積されるが、コントロールゲート31の下に形成された
ポテンシャル井戸に蓄積されたダミー電荷は、信号電荷
が送出される前にコントロールゲート32をON状態に
することで、信号電荷に先行してSCCD17に与えら
れ、次に、トランスファゲート4cをON状態にするこ
とで光検出器27の信号電荷がSCCD17に与えられ
る。この時点ではすでに、ダミー電荷発生用光検出器2
8で発生した次のダミー電荷が、コントロールゲート3
1の下に形成されたポテンシャル井戸に蓄積され、SC
CD17への送出準備が整っている。Therefore, in the sixth embodiment according to the present invention shown in FIG. 7, the charge transfer cycle is made efficient to shorten the operation time. In FIG. 7, the dummy charges generated by the dummy charge generation photodetector 28 are temporarily stored in the potential well formed under the control gate 31.
During this period, the photodetector 27 reaches a predetermined position and the signal charge is accumulated. However, the dummy charge accumulated in the potential well formed under the control gate 31 is controlled before the signal charge is transmitted. Is turned on to give the signal charge to the SCCD 17 prior to the signal charge, and then the transfer gate 4c is turned on to give the signal charge of the photodetector 27 to the SCCD 17. At this point, the dummy charge generation photodetector 2 has already been
The next dummy charge generated in 8 is the control gate 3
Accumulated in the potential well formed under
Ready to send to CD17.
【0082】このようにダミー電荷を前もって蓄積して
おくことにより、光検出器27は余分な待機期間なしに
SCCD17に信号電荷を送出することができるので、
動作時間が短縮され観測の分解能を高くできる。By thus preliminarily accumulating the dummy charges, the photodetector 27 can send out the signal charges to the SCCD 17 without an extra waiting period.
The operation time can be shortened and the observation resolution can be increased.
【0083】以上説明したように、本発明に係る第6の
実施例によれば、動作時間を短縮して観測の分解能を大
きくした固体撮像素子を得ることができる。As described above, according to the sixth embodiment of the present invention, it is possible to obtain a solid-state image pickup device in which the operation time is shortened and the observation resolution is increased.
【0084】なお、図7では遅延回路を1段設けた場合
を示しているが、コントロールゲートの数を増すことに
よって、これを複数段設けてもよい。Although FIG. 7 shows a case where one stage of delay circuit is provided, a plurality of stages may be provided by increasing the number of control gates.
【0085】<第7の実施例:赤外線固体撮像素子F>
次に、本発明に係る第7の実施例として、図1を用いて
説明した固体撮像素子の駆動方法を実現するための固体
撮像素子の構成について説明する。図8は2次元配列の
赤外線固体撮像素子Fの基本構成を示す平面図である。<Seventh Embodiment: Infrared Solid State Image Pickup Device F>
Next, as a seventh embodiment according to the present invention, a configuration of a solid-state image sensor for realizing the method for driving the solid-state image sensor described with reference to FIG. 1 will be described. FIG. 8 is a plan view showing the basic configuration of the infrared solid-state image sensor F having a two-dimensional array.
【0086】図8において、P型Si基板1の上にPt
Si/Siショットキバリアダイオードなどで構成され
た複数の光検出器20が1次元的に配列されている。ま
たP型Si基板1上には、1次元的に配列された光検出
器20に沿って信号電荷転送回路として4相駆動のSC
CD33が平行に形成され、電荷は図8の上側から下側
に向かうように転送される。また、個々の光検出器20
とSCCD33との間には、光検出器20からSCCD
33への信号電荷の送出を制御するためのトランスファ
ゲート4eおよび4fが上下対称に設けられ、その間隔
はCCD1段分(図8では4ゲート分)だけ離れてSC
CD33に接続されている。なお、トランスファゲート
4eと4fは電気的に接続されている。In FIG. 8, Pt is formed on the P-type Si substrate 1.
A plurality of photodetectors 20 composed of Si / Si Schottky barrier diodes and the like are arranged one-dimensionally. Further, on the P-type Si substrate 1, a 4-phase drive SC is provided as a signal charge transfer circuit along the photodetectors 20 arranged one-dimensionally.
CDs 33 are formed in parallel, and charges are transferred from the upper side to the lower side in FIG. Also, the individual photodetector 20
From the photodetector 20 to the SCCD 33.
Transfer gates 4e and 4f for controlling the transmission of the signal charge to 33 are provided symmetrically in the vertical direction, and their intervals are separated by one CCD stage (4 gates in FIG. 8) and SC.
It is connected to CD33. The transfer gates 4e and 4f are electrically connected.
【0087】なお、SCCD34、トランスファゲート
4eおよび4fの構成は第2の実施例として図2を用い
て説明した1次元配列の赤外線固体撮像素子AのSCC
D17、トランスファゲート4aおよび4bと同様であ
るので、重複する説明は省略する。The structure of the SCCD 34 and the transfer gates 4e and 4f is the SCC of the infrared solid-state image pickup device A of the one-dimensional array described in the second embodiment with reference to FIG.
Since it is the same as D17 and the transfer gates 4a and 4b, duplicated description will be omitted.
【0088】図8において、1次元的に配列された光検
出器20と、それに併設されたSCCD33とからなる
1次元配列の赤外線固体撮像素子が平行に複数形成さ
れ、2次元配列の赤外線固体撮像素子Fを構成してい
る。複数のSCCD33は、SCCD33に対して垂直
に配置されたSCCD34に接続されている。SCCD
34は、各々のSCCD33によって転送される光検出
器20からの信号電荷を受け、それをさらに転送するた
めのCCDである。なお信号電荷の転送方向は図8の左
側から右側に向かう方向である。In FIG. 8, a plurality of one-dimensionally arranged infrared solid-state image pickup elements, each of which is composed of a photodetector 20 arranged one-dimensionally and an SCCD 33 attached to the photodetector 20, are formed in parallel to form a two-dimensional array of infrared solid-state image pickup devices. It constitutes the element F. The plurality of SCCDs 33 are connected to the SCCDs 34 arranged vertically to the SCCDs 33. SCCD
Reference numeral 34 is a CCD for receiving the signal charge from the photodetector 20 transferred by each SCCD 33 and further transferring it. The signal charge transfer direction is from the left side to the right side in FIG.
【0089】SCCD34の構成も第2の実施例として
図2を用いて説明した1次元配列の赤外線固体撮像素子
AのSCCD17と同様に4相駆動であり、ゲート電極
は4つで1組をなし、SCCD33に接続されるゲート
電極を90aとして、電荷の転送方向の上流側から90
b、90c、90dという順に符号が付され、以後それ
が繰り返して付されることになる。図8において1c隣
合うSCCD33とはCCD2段分(8ゲート分)離れ
ており、隣合うSCCD33もゲート電極を90aに接
続されることになる。The structure of the SCCD 34 is also a four-phase drive like the SCCD 17 of the infrared solid-state image pickup device A of the one-dimensional array described with reference to FIG. 2 as the second embodiment, and four gate electrodes form one set. , 90a as the gate electrode connected to the SCCD 33, and 90 from the upstream side in the charge transfer direction.
The symbols are assigned in the order of b, 90c, and 90d, and thereafter, they are repeatedly assigned. In FIG. 8, it is separated from the adjacent SCCD 33 by 1c by two CCDs (8 gates), and the adjacent SCCD 33 is also connected to the gate electrode 90a.
【0090】以下、固体撮像素子Fの動作について説明
する。トランスファゲート4eおよび4fを共にON状
態にすると、光検出器20で発生した信号電荷のうち半
分がトランスファゲート4eを通り、残りの半分がトラ
ンスファゲート4fを通ってSCCD33へと送出され
る。このとき、トランスファゲート4eを通った電荷を
信号電荷とし、トランスファゲート4fを通った電荷を
ダミー電荷としてCCD転送を行うことは、第2の実施
例として説明した図2の赤外線固体撮像素子Aと同様で
あり、図1を用いて説明した本発明に係る固体撮像素子
の駆動方法を実現している。The operation of the solid-state image sensor F will be described below. When both the transfer gates 4e and 4f are turned on, half of the signal charge generated in the photodetector 20 passes through the transfer gate 4e and the other half is sent out to the SCCD 33 through the transfer gate 4f. At this time, CCD transfer is performed by using the charge passing through the transfer gate 4e as a signal charge and the charge passing through the transfer gate 4f as a dummy charge, which is the same as the infrared solid-state image sensor A of FIG. 2 described as the second embodiment. Similarly, the solid-state imaging device driving method according to the present invention described with reference to FIG. 1 is realized.
【0091】また、SCCD33からSCCD34への
電荷の転送は、SCCD33からSCCD34へとダミ
ー電荷を送出した後、SCCD34においてダミー電荷
をCCD1段だけ転送し、次にSCCD33からSCC
D34へと信号電荷が送出されるようにする。以上の動
作により、SCCD34では常に信号電荷に先行してダ
ミー電荷が転送されることになり、図1を用いて説明し
た本発明に係る固体撮像素子の駆動方法を実現すること
になる。Further, the charges are transferred from the SCCD 33 to the SCCD 34 by sending dummy charges from the SCCD 33 to the SCCD 34, transferring the dummy charges by one CCD in the SCCD 34, and then transferring the dummy charges from the SCCD 33 to the SCC 34.
The signal charge is sent to D34. By the above operation, the dummy charges are always transferred prior to the signal charges in the SCCD 34, and the method for driving the solid-state image sensor according to the present invention described with reference to FIG. 1 is realized.
【0092】以上説明したように、本発明に係る第7の
実施例によれば、構造や駆動方法が簡単な、電荷損失を
防止した2次元配列の固体撮像素子を得ることができ
る。As described above, according to the seventh embodiment of the present invention, it is possible to obtain a two-dimensional array solid-state image pickup device having a simple structure and a simple driving method and preventing charge loss.
【0093】なお図8では、光検出器20からSCCD
33への信号電荷の送出に、図2を用いて説明した1次
元配列の赤外線固体撮像素子Aのトランスファゲート4
aおよび4bと同様のトランスファゲート4eおよび4
fを用いているが、この代わりに、図3を用いて説明し
た1次元配列の赤外線固体撮像素子Bのコントロールゲ
ート180、190、200、210、220からなる
信号電荷の送出機構を用いても良い。In FIG. 8, the photodetector 20 is connected to the SCCD.
The transfer gate 4 of the infrared solid-state imaging device A of the one-dimensional array described with reference to FIG.
transfer gates 4e and 4 similar to a and 4b
Although f is used, instead of this, the signal charge sending mechanism including the control gates 180, 190, 200, 210, 220 of the infrared solid-state image sensor B of the one-dimensional array described with reference to FIG. 3 may be used. good.
【0094】<第8の実施例:赤外線固体撮像素子G>
次に、本発明に係る第8の実施例として、図1を用いて
説明した固体撮像素子の駆動方法を実現するための固体
撮像素子の構成について説明する。図9は2次元配列の
赤外線固体撮像素子Gの基本構成を示す平面図である。<Eighth Embodiment: Infrared Solid State Image Pickup Device G>
Next, as an eighth embodiment according to the present invention, a configuration of a solid-state image sensor for realizing the method for driving the solid-state image sensor described with reference to FIG. 1 will be described. FIG. 9 is a plan view showing the basic configuration of the infrared solid-state image sensor G having a two-dimensional array.
【0095】図9において、P型Si基板1の上にPt
Si/Siショットキバリアダイオードなどで構成され
た複数の光検出器20が1次元的に配列されている。ま
たP型Si基板1上には、1次元的に配列された光検出
器20に沿って信号電荷転送回路として4相駆動のSC
CD35が平行に形成され、電荷は図9の上側から下側
に向かうように転送される。また、個々の光検出器20
とSCCD35との間には、光検出器20からSCCD
35への信号電荷の送出を制御するためのトランスファ
ゲート4gが設けられている。なお、トランスファゲー
ト4gは他の光検出器20のトランスファゲート4gと
電気的に接続されている。In FIG. 9, Pt is formed on the P-type Si substrate 1.
A plurality of photodetectors 20 composed of Si / Si Schottky barrier diodes and the like are arranged one-dimensionally. Further, on the P-type Si substrate 1, a 4-phase drive SC is provided as a signal charge transfer circuit along the photodetectors 20 arranged one-dimensionally.
The CDs 35 are formed in parallel, and the charges are transferred from the upper side to the lower side in FIG. Also, the individual photodetector 20
From the photodetector 20 to the SCCD 35.
A transfer gate 4g for controlling the sending of the signal charge to 35 is provided. The transfer gate 4g is electrically connected to the transfer gate 4g of the other photodetector 20.
【0096】なお、SCCD35は図1を用いて説明し
た本発明に係る固体撮像素子の駆動方法に基づいた動作
をするCCDではなく、従来からの4相駆動のCCDで
あるので、詳細な動作および構成についての説明は省略
する。Since the SCCD 35 is not a CCD which operates based on the driving method of the solid-state image pickup device according to the present invention described with reference to FIG. 1 but a conventional four-phase driving CCD, detailed operation and The description of the configuration is omitted.
【0097】図9においてSCCD35は分岐接合部3
6を介してSCCD34に接続されている。分岐接合部
36は与えられた電荷を2分する構造を有し、2つの出
力端は、SCCD34に接続された場合にCCD1段分
(4ゲート分)の間隔を有するように形成されている。
分岐接合部36においては、電荷の移動が可能な領域
(活性な領域)が二股に分岐されて形成され、その上に
ゲート電極が設けられた構造であり、図中では2つのゲ
ート電極が示されているが、これは一体となったゲート
電極でもよい。In FIG. 9, the SCCD 35 is a branch junction 3
It is connected to the SCCD 34 via 6. The branch junction 36 has a structure that divides a given charge into two, and two output terminals are formed so as to have a space of one CCD stage (4 gates) when connected to the SCCD 34.
The branch junction 36 has a structure in which a region capable of moving charges (active region) is bifurcated, and a gate electrode is provided on the region. Two gate electrodes are shown in the figure. However, this may be an integrated gate electrode.
【0098】以下、固体撮像素子Gの動作について説明
する。一般的に2次元配列の固体撮像素子では、1次元
的に配列された光検出器20に併設されたCCD(便宜
的に垂直CCDと呼称)の転送速度は、垂直CCDに垂
直に接続されたCCD(便宜的に水平CCDと呼称)に
比べて遅いので、垂直CCDではクロックの立ち下がり
時間を長くするなどの方法により、従来の転送方式のC
CDでも電荷損失を実用上問題とならないレベルにまで
低減している場合もある。このような場合に、水平CC
Dにのみ本発明に係る固体撮像素子の駆動方法を適用す
ることによって、水平CCDでの電荷損失を低減させる
ことができる。The operation of the solid-state image sensor G will be described below. Generally, in a two-dimensional array of solid-state image pickup devices, the transfer speed of a CCD (for convenience referred to as a vertical CCD) attached to a one-dimensionally arrayed photodetector 20 is vertically connected to the vertical CCD. Since it is slower than a CCD (referred to as a horizontal CCD for convenience), the vertical CCD has a conventional transfer method, such as a method of increasing the clock fall time.
In some CDs, the charge loss may be reduced to a level that does not pose a problem in practical use. In such a case, the horizontal CC
By applying the driving method of the solid-state image pickup device according to the present invention only to D, the charge loss in the horizontal CCD can be reduced.
【0099】すなわち、図9において、光検出器20で
発生した信号電荷はSCCD35に与えられ、従来の転
送方式によってSCCD34に向けて転送される。分岐
接合部36に達した信号電荷は分岐接合部36において
同量の電荷に2分され、それぞれSCCD34のCCD
1段分(4ゲート分)離れた位置に与えられる。この場
合、SCCD34の電荷転送方向の上流側(図9では左
側)に与えられた電荷を信号電荷、下流側(図9では右
側)に与えられた電荷をダミー電荷とすることで、信号
電荷に先行してダミー電荷が与えられることになる。That is, in FIG. 9, the signal charges generated in the photodetector 20 are given to the SCCD 35 and transferred to the SCCD 34 by the conventional transfer method. The signal charge reaching the branch junction 36 is divided into two equal amounts in the branch junction 36, and each of the CCDs of the SCCD 34
It is given at a position one step away (4 gates). In this case, the charges applied to the upstream side (left side in FIG. 9) of the SCCD 34 in the charge transfer direction are used as signal charges, and the charges applied to the downstream side (right side in FIG. 9) are used as dummy charges. The dummy charge is given in advance.
【0100】以上説明したように、本発明に係る第8の
実施例によれば、構造や駆動方法が簡単な、電荷損失を
防止した2次元配列の固体撮像素子を得ることができ
る。As described above, according to the eighth embodiment of the present invention, it is possible to obtain a two-dimensional array solid-state image pickup device having a simple structure and a simple driving method and preventing charge loss.
【0101】<第9の実施例:赤外線固体撮像素子H>
次に、本発明に係る第9の実施例として、図1を用いて
説明した固体撮像素子の駆動方法を実現するための固体
撮像素子の構成について説明する。図10は2次元配列
の赤外線固体撮像素子Hの基本構成を示す平面図であ
る。<Ninth Embodiment: Infrared Solid State Image Pickup Device H>
Next, as a ninth embodiment according to the present invention, a configuration of a solid-state image sensor for realizing the method for driving the solid-state image sensor described with reference to FIG. 1 will be described. FIG. 10 is a plan view showing the basic configuration of the infrared solid-state image sensor H having a two-dimensional array.
【0102】図10において、SCCD35とSCCD
34との間には、SCCD35からSCCD34への信
号電荷の送出を制御するために、ポリシリコンなどで構
成されたコントロールゲート37〜41がSCCD35
側から順に設けられている。コントロールゲート37〜
41は他のSCCD35とSCCD34との間にも設け
られ、互いに電気的に接続されている。In FIG. 10, SCCD 35 and SCCD
34, control gates 37 to 41 made of polysilicon or the like are provided between the SCCD 35 and the SCCD 35 in order to control transmission of signal charges from the SCCD 35 to the SCCD 35.
They are provided in order from the side. Control gate 37 ~
41 is also provided between the other SCCD 35 and the SCCD 34, and is electrically connected to each other.
【0103】図10においてコントロールゲート37〜
41以外の構成は、第8の実施例として説明した図9の
赤外線固体撮像素子Gと同様であり、第8の実施例が、
SCCD35とSCCD34との間に設けられた分岐接
合部36によって信号電荷を2分していたのに対し、本
実施例ではコントロールゲート37〜41によって信号
電荷を2分し、ダミー電荷と信号電荷としてSCCD3
4に与えることを特徴とする。In FIG. 10, control gates 37-
The configuration other than 41 is the same as that of the infrared solid-state imaging device G of FIG. 9 described as the eighth embodiment, and the eighth embodiment is
While the signal charge is divided into two by the branch junction 36 provided between the SCCD 35 and the SCCD 34, in the present embodiment, the signal charge is divided into two by the control gates 37 to 41, and the dummy charge and the signal charge are divided into two. SCCD3
It is characterized by giving to 4.
【0104】図10のB−B’断面におけるコントロー
ルゲート37〜41の構成は、第3の実施例として図3
および図4を用いて説明した赤外線固体撮像素子Bの、
A−A’断面におけるコントロールゲート180、19
0、200、210、220の構成と同様であって、以
下のように図中の符号が変わるだけである。すなわち、
図4におけるPtSi層23、コントロールゲート18
0、190、200、210、220、ゲート電極80
aが、それぞれ、SCCD35、コントロールゲート3
7、38、39、40、41、ゲート電極90aとな
る。従って、信号電荷を2分し、ダミー電荷と信号電荷
とする動作も同様であることは説明するまでもない。The structure of the control gates 37 to 41 in the BB 'section of FIG. 10 is as shown in FIG.
And the infrared solid-state image sensor B described with reference to FIG.
Control gates 180, 19 in the section AA '
The configuration is the same as that of 0, 200, 210, 220, and only the reference numerals in the figure are changed as follows. That is,
PtSi layer 23 and control gate 18 in FIG.
0, 190, 200, 210, 220, gate electrode 80
a is the SCCD 35 and the control gate 3 respectively
7, 38, 39, 40, 41, and the gate electrode 90a. Therefore, it goes without saying that the operation of dividing the signal charge into two and using the dummy charge and the signal charge is similar.
【0105】従って、本発明に係る第9の実施例によれ
ば、構造や駆動方法がやや複雑になるが、ダミー電荷と
信号電荷が同一の経路で与えられるので、ダミー電荷が
必ず信号電荷に先行して与えられることになり、ダミー
電荷と信号電荷が異なる経路で与えられる場合のCCD
1段分の電荷損失を防止した2次元配列の固体撮像素子
を得ることができる。Therefore, according to the ninth embodiment of the present invention, although the structure and the driving method are slightly complicated, since the dummy charges and the signal charges are given through the same path, the dummy charges are always converted into the signal charges. The CCD in the case where the dummy charge and the signal charge are given in advance and are given through different paths.
It is possible to obtain a solid-state imaging device having a two-dimensional array in which charge loss of one stage is prevented.
【0106】<第10の実施例:赤外線固体撮像素子I
>次に、本発明に係る第10の実施例として、図11を
用いて説明した固体撮像素子の駆動方法を実現するため
の固体撮像素子の構成について説明する。図11は2次
元配列の赤外線固体撮像素子Iの基本構成を示す平面図
である。<Tenth Embodiment: Infrared solid-state image sensor I
Next, as a tenth embodiment of the present invention, the configuration of a solid-state image sensor for realizing the method for driving the solid-state image sensor described with reference to FIG. 11 will be described. FIG. 11 is a plan view showing the basic configuration of the infrared solid-state image sensor I having a two-dimensional array.
【0107】図11において、P型Siなどの半導体基
板1の上にPtSi/Siショットキバリアダイオード
などで構成された複数の光検出器20が1次元的に配列
されている。またP型Si基板1上には、1次元的に配
列された光検出器20の両側に沿って信号電荷転送回路
として4相駆動のSCCD35Aおよび35Bが平行に
形成され、電荷は図10の上側から下側に向かうように
転送される。また、個々の光検出器20とSCCD35
Aおよび35Bとの間には、光検出器20からSCCD
35Aおよび35Bへの信号電荷の送出を制御するため
のトランスファゲート4gおよび4hが左右対称に設け
られている。トランスファゲート4hと4iは図に示さ
れない部分で電気的に接続されている。In FIG. 11, a plurality of photodetectors 20 composed of PtSi / Si Schottky barrier diodes or the like are one-dimensionally arranged on a semiconductor substrate 1 of P-type Si or the like. In addition, on the P-type Si substrate 1, four-phase driven SCCDs 35A and 35B are formed in parallel as signal charge transfer circuits along both sides of the one-dimensionally arranged photodetectors 20, and the charges are on the upper side of FIG. Is transferred from the bottom to the bottom. In addition, the individual photodetector 20 and the SCCD 35
Between A and 35B, from the photodetector 20 to the SCCD
Transfer gates 4g and 4h for controlling the delivery of signal charges to 35A and 35B are provided symmetrically. The transfer gates 4h and 4i are electrically connected at a portion not shown in the figure.
【0108】また、SCCD35Aおよび35B、トラ
ンスファゲート4hおよび4iの構成は第8の実施例と
して図9を用いて説明した2次元配列の赤外線固体撮像
素子GのSCCD35、トランスファゲート4gと同様
であるので、重複する説明は省略する。The configurations of the SCCDs 35A and 35B and the transfer gates 4h and 4i are the same as those of the SCCD 35 and the transfer gate 4g of the infrared solid-state image pickup element G of the two-dimensional array described with reference to FIG. 9 as the eighth embodiment. , Duplicate description will be omitted.
【0109】図11において、1次元的に配列された光
検出器20と、その両側併設されたSCCD35Aおよ
び35Bとからなる1次元配列の赤外線固体撮像素子が
平行に複数形成され、2次元配列の赤外線固体撮像素子
Iを構成している。SCCD35Aおよび35Bは、S
CCD35Aおよび35Bに対して垂直に配置されたS
CCD34のCCD1段分だけ離れた位置に接続されて
いる。In FIG. 11, a plurality of one-dimensionally arranged infrared solid-state image pickup devices, each of which includes a photodetector 20 arranged one-dimensionally and SCCDs 35A and 35B provided on both sides of the photodetector 20, are formed in parallel. An infrared solid-state image sensor I is configured. The SCCDs 35A and 35B are S
S arranged vertically to the CCDs 35A and 35B
The CCD 34 is connected to a position separated by one CCD.
【0110】以下、固体撮像素子Iの動作について説明
する。トランスファゲート4hおよび4iを共にON状
態にすると、光検出器20で発生した信号電荷のうち半
分がトランスファゲート4hを通ってSCCD35A
に、残りの半分がトランスファゲート4iを通ってSC
CD35Bへと送出される。このとき、トランスファゲ
ート4hを通った電荷を信号電荷とし、トランスファゲ
ート4iを通った電荷をダミー電荷としてCCD転送を
行うことにより、図1を用いて説明した本発明に係る固
体撮像素子の駆動方法を実現することができる。The operation of the solid-state image sensor I will be described below. When both the transfer gates 4h and 4i are turned on, half of the signal charges generated by the photodetector 20 pass through the transfer gate 4h and the SCCD 35A.
And the other half goes through the transfer gate 4i
It is sent to CD35B. At this time, the charge passing through the transfer gate 4h is used as a signal charge, and the charge passing through the transfer gate 4i is used as a dummy charge to perform CCD transfer, thereby performing the method for driving the solid-state imaging device according to the present invention described with reference to FIG. Can be realized.
【0111】以上説明したように、本発明に係る第10
の実施例によれば、構造や駆動方法が簡単な、電荷損失
を防止した2次元配列の固体撮像素子を得ることができ
る。As described above, the tenth aspect of the present invention
According to the embodiment, it is possible to obtain a two-dimensional array solid-state image pickup device having a simple structure and a simple driving method and preventing charge loss.
【0112】<変形例1>以上の第2〜第10の実施例
においては、4相駆動のCCDの場合について説明を行
ったが、これ以外の何相駆動のCCDでも動作および効
果は同様である。また、本発明に係る固体撮像素子の駆
動方法を説明するためのポテンシャル図においては、C
CDクロックとしてダブルクロック方式(4相のうちで
2相を常に“H”とする方式)の場合について説明して
いるが、シングルクロック方式の場合でも効果は同様で
ある。また、本発明によるCCD転送を従来のfat−
zero法に併用することも可能であり、このとき、f
at−zero法だけの場合よりも電荷損失がさらに低
減できる。<Modification 1> In the above second to tenth embodiments, the case of a four-phase driving CCD has been described. However, the operation and effects are the same for any other phase driving CCD. is there. Further, in the potential diagram for explaining the driving method of the solid-state imaging device according to the present invention, C
The case of the double clock system (the system in which two of the four phases are always "H") has been described as the CD clock, but the effect is the same even in the case of the single clock system. In addition, the CCD transfer according to the present invention can be performed by the conventional fat-
It is also possible to use in combination with the zero method, and at this time, f
The charge loss can be further reduced as compared with the case of only the at-zero method.
【0113】<変形例2>以上の第2〜第10の実施例
においては、低温動作の赤外線固体撮像素子の場合につ
いて説明を行ったが、常温動作の固体撮像素子でも同様
に転送損失を低減する効果がある。従って、光検出器2
0以外の構成の光検出器を用いた場合にも同様の効果が
得られる。<Modification 2> In the above second to tenth embodiments, the infrared solid-state image pickup device operating at a low temperature has been described, but the transfer loss is similarly reduced even in the solid-state image pickup device operating at room temperature. Has the effect of Therefore, the photodetector 2
The same effect can be obtained when a photodetector having a configuration other than 0 is used.
【0114】[0114]
【発明の効果】請求項1記載の固体撮像素子の駆動方法
によれば、信号電荷に先行して信号電荷と等しい電荷量
のダミー電荷を電荷結合素子に与えることで、電荷結合
素子内における電荷の移動を妨げる電荷捕獲機構にまず
ダミー電荷が捕獲されるので、信号電荷が捕獲される割
合が低減し、信号電荷の捕獲に伴う電荷損失が低減され
るので、信号電荷の転送効率を向上することができる。According to the method for driving a solid-state image pickup device of the first aspect, the charge in the charge-coupled device is supplied by giving the charge-coupled device a dummy charge having a charge amount equal to the signal charge prior to the signal charge. Since the dummy charges are first captured by the charge trapping mechanism that prevents the movement of the signal charges, the rate of trapping the signal charges is reduced and the charge loss due to the trapping of the signal charges is reduced, thus improving the transfer efficiency of the signal charges. be able to.
【0115】請求項2記載の固体撮像素子によれば、光
検出器が第1と第2の電荷送出経路を個々に備え、電荷
結合素子において第1の電荷送出経路が第2の電荷送出
経路よりも電荷転送方向に対して上流側に接続されてい
るので、第1の電荷を信号電荷とし、第2の電荷をダミ
ー電荷とすることにより、信号電荷に先行して信号電荷
と等しい電荷量のダミー電荷を電荷結合素子に与えるこ
とができ、電荷結合素子内における電荷の移動を妨げる
電荷捕獲機構にまずダミー電荷が捕獲されるので、信号
電荷が捕獲される割合が低減し、信号電荷の捕獲に伴う
電荷損失が低減されるので、信号電荷の転送効率が向上
した固体撮像素子を得ることができる。According to the solid-state image pickup device of the second aspect, the photodetector is provided with the first and second charge delivery paths, and the first charge delivery path in the charge coupled device is the second charge delivery path. Since the first charge is the signal charge and the second charge is the dummy charge, the charge amount is equal to the signal charge prior to the signal charge because the first charge is the signal charge and the second charge is the dummy charge. The dummy charges can be given to the charge coupled device, and the dummy charges are first captured by the charge trapping mechanism that prevents the movement of the charges in the charge coupled device. Since the charge loss due to the trapping is reduced, it is possible to obtain a solid-state image sensor with improved signal charge transfer efficiency.
【0116】請求項3記載の固体撮像素子によれば、電
荷分割送出経路から、先のタイミングで与えられる電荷
をダミー電荷とし、後のタイミングで与えられる電荷を
信号電荷とすることにより、信号電荷に先行して信号電
荷と等しい電荷量のダミー電荷を電荷結合素子に与える
ことができ、電荷結合素子内における電荷の移動を妨げ
る電荷捕獲機構にまずダミー電荷が捕獲されるので、信
号電荷が捕獲される割合が低減し、信号電荷の捕獲に伴
う電荷損失が低減されるので、信号電荷の転送効率が向
上した固体撮像素子を得ることができる。According to the solid-state image pickup device of the third aspect, the signal charges are supplied from the charge division transmission path by using the charges given at the previous timing as the dummy charges and the charges given at the latter timing as the signal charges. Prior to, the dummy charge of the same amount as the signal charge can be given to the charge coupled device, and the dummy charge is first captured by the charge trapping mechanism that prevents the movement of the charge in the charge coupled device. Since the charge ratio is reduced and the charge loss due to the capture of the signal charge is reduced, it is possible to obtain the solid-state imaging device with the improved transfer efficiency of the signal charge.
【0117】請求項4記載の固体撮像素子によれば、第
1の電荷送出経路は、第2の電荷送出経路よりも電荷転
送方向に対して上流側に接続されているので、第1の電
荷を信号電荷とし、第2の電荷をダミー電荷とすること
により、信号電荷に先行して信号電荷と等しい電荷量の
ダミー電荷を電荷結合素子に与えることができ、電荷結
合素子内における電荷の移動を妨げる電荷捕獲機構にま
ずダミー電荷が捕獲されるので、信号電荷が捕獲される
割合が低減し、信号電荷の捕獲に伴う電荷損失が低減さ
れるので、信号電荷の転送効率が向上した固体撮像素子
を得ることができる。According to the solid-state image pickup device of the fourth aspect, the first charge delivery path is connected to the upstream side of the second charge delivery path in the charge transfer direction. Is used as the signal charge and the second charge is used as the dummy charge, dummy charges having the same charge amount as the signal charge can be given to the charge coupled device prior to the signal charge, and the charge transfer in the charge coupled device is prevented. Since the dummy charge is first captured by the charge trapping mechanism that prevents the signal charge, the rate of capturing the signal charge is reduced and the charge loss due to the capture of the signal charge is reduced. An element can be obtained.
【0118】請求項5記載の固体撮像素子によれば、第
1の光検出器アレイの反対側に第2の光検出器アレイを
備え、光検出器および第2の光検出器が、第1の電荷送
出経路および第2の電荷送出経路を個々に備え、第1の
電荷送出経路と第2の電荷送出経路は電荷結合素子の同
じ位置に接続され、第1の電荷および第2の電荷は前後
するタイミングで出力され、先のタイミングで与えられ
る第2の電荷をダミー電荷とし、後のタイミングで与え
られる第1の電荷を信号電荷とすることで、電荷結合素
子内における電荷の移動を妨げる電荷捕獲機構にまずダ
ミー電荷が捕獲されるので、信号電荷が捕獲される割合
が低減し、信号電荷の捕獲に伴う電荷損失が低減される
ので、信号電荷の転送効率が向上した固体撮像素子を得
ることができる。According to the solid-state image pickup device of the fifth aspect, the second photodetector array is provided on the opposite side of the first photodetector array, and the photodetector and the second photodetector have the first photodetector array. Are individually provided, the first charge delivery path and the second charge delivery path are connected to the same position of the charge coupled device, and the first charge and the second charge are The second charge, which is output at the timing before and after and is given at the earlier timing, is used as the dummy charge, and the first charge, which is provided at the later timing, is used as the signal charge, thereby preventing the movement of the charge in the charge-coupled device. Since the dummy charges are first captured by the charge trapping mechanism, the rate of trapping the signal charges is reduced, and the charge loss due to the trapping of the signal charges is reduced. Obtainable.
【0119】請求項6記載の固体撮像素子によれば、請
求項5記載の固体撮像素子において第2の電荷送出経路
が、第2の電荷を一時的に蓄積するための蓄積手段を有
しているので、第2の光検出器で発生した第2の電荷を
蓄積手段に蓄積し、空になった第2の光検出器に次の電
荷が発生している間に、第2の電荷をダミー電荷として
電荷結合素子に与えることができるので、第2の電荷の
移動サイクルを効率化して動作時間を短縮した固体撮像
素子を得ることができる。According to the solid-state image pickup device of the sixth aspect, in the solid-state image pickup device of the fifth aspect, the second charge delivery path has a storage unit for temporarily storing the second charge. Therefore, the second electric charge generated in the second photodetector is accumulated in the accumulating means, and the second electric charge is accumulated while the next electric charge is generated in the empty second photodetector. Since it can be given to the charge coupled device as dummy charges, it is possible to obtain a solid-state imaging device in which the second charge transfer cycle is made efficient and the operation time is shortened.
【0120】請求項7記載の固体撮像素子によれば、光
検出器の第1の電荷送出経路が電荷結合素子において、
第2の電荷送出経路よりも電荷転送方向に対して上流側
に接続されているので、第1の電荷を信号電荷、第2の
電荷をダミー電荷として電荷結合素子に与えることによ
り、信号電荷に先行してダミー電荷が与えられ、直交配
置の電荷結合素子においても、信号電荷に先行して前記
ダミー電荷が与えられることになり、電荷結合素子列お
よび直交配置の電荷結合素子内において、電荷の移動を
妨げる電荷捕獲機構にまずダミー電荷が捕獲されるの
で、信号電荷が捕獲される割合が低減し、信号電荷の捕
獲に伴う電荷損失が低減されるので、信号電荷の転送効
率が向上した固体撮像素子を得ることができる。According to the solid-state imaging device of the seventh aspect, the first charge delivery path of the photodetector is a charge-coupled device,
Since it is connected to the upstream side with respect to the charge transfer direction with respect to the second charge transmission path, the first charge is given to the charge coupled device as the signal charge and the second charge is given to the charge coupled device as the dummy charge, so that the signal charge is changed. The dummy charges are given in advance, and the dummy charges are given in advance of the signal charges even in the charge-coupled elements arranged in the orthogonal arrangement. Since the dummy charge is first captured by the charge trapping mechanism that prevents movement, the rate of trapping the signal charge is reduced, and the charge loss due to the trapping of the signal charge is reduced, so that the transfer efficiency of the signal charge is improved. An image sensor can be obtained.
【0121】請求項8記載の固体撮像素子によれば、分
岐電荷送出経路の第1の経路が、直交配置の電荷結合素
子において、第2の経路よりも電荷転送方向に対して上
流側に接続されているので、第1の電荷を信号電荷、第
2の電荷をダミー電荷として電荷結合素子に与えること
により、信号電荷に先行してダミー電荷が与えられるこ
とになり、電荷結合素子内における電荷の移動を妨げる
電荷捕獲機構にまずダミー電荷が捕獲されるので、信号
電荷が捕獲される割合が低減し、信号電荷の捕獲に伴う
電荷損失が低減されるので、信号電荷の転送効率が向上
した固体撮像素子を得ることができる。According to the solid-state image pickup device of the eighth aspect, the first path of the branched charge delivery path is connected to the upstream side of the second path in the charge transfer direction in the charge coupled device arranged orthogonally. Since the first charge is given as the signal charge and the second charge is given as the dummy charge to the charge-coupled device, the dummy charge is given prior to the signal charge. The dummy charges are first captured by the charge trapping mechanism that prevents the transfer of the signal charges, so that the ratio of the signal charges to be captured is reduced, and the charge loss due to the capture of the signal charges is reduced, so that the transfer efficiency of the signal charges is improved. A solid-state image sensor can be obtained.
【0122】請求項9記載の固体撮像素子によれば、電
荷分割送出経路から先のタイミングで与えられる電荷を
ダミー電荷とし、後のタイミングで与えられる電荷を信
号電荷することで、信号電荷に先行してダミー電荷が与
えられることになり、直交配置の電荷結合素子内におい
て、電荷の移動を妨げる電荷捕獲機構にまずダミー電荷
が捕獲されるので、信号電荷が捕獲される割合が低減
し、信号電荷の捕獲に伴う電荷損失が低減されるので、
信号電荷の転送効率が向上した固体撮像素子を得ること
ができる。According to the solid-state image pickup device of the ninth aspect, the charges given from the charge division / delivery path at the earlier timing are used as the dummy charges, and the charges given at the latter timing are signal-charged, thereby leading the signal charges. Then, the dummy charges are given, and the dummy charges are first captured by the charge trapping mechanism that prevents the movement of the charges in the charge coupled device in the orthogonal arrangement. Since the charge loss associated with charge capture is reduced,
It is possible to obtain a solid-state imaging device with improved signal charge transfer efficiency.
【0123】請求項10記載の固体撮像素子によれば、
光検出器の電荷が第1および第2の電荷送出経路を介し
て、それぞれ第1および第2の電荷結合素子に与えら
れ、直交配置の電荷結合素子において、第1の電荷結合
素子の電荷転送方向下流側の端部は、第2の電荷結合素
子の電荷転送方向下流側の端部よりも電荷転送方向に対
して上流側に接続されているので、第1の電荷を信号電
荷、第2の電荷をダミー電荷として電荷結合素子に与え
ることにより、信号電荷に先行してダミー電荷が与えら
れることになり、直交配置の電荷結合素子内において、
電荷の移動を妨げる電荷捕獲機構にまずダミー電荷が捕
獲されるので、信号電荷が捕獲される割合が低減し、信
号電荷の捕獲に伴う電荷損失が低減されるので、信号電
荷の転送効率が向上した固体撮像素子を得ることができ
る。According to the solid-state imaging device of the tenth aspect,
The charges of the photodetector are given to the first and second charge-coupled devices via the first and second charge-delivery paths, respectively, and the charge transfer of the first charge-coupled device is performed in the charge-coupled devices arranged orthogonally. Since the end portion on the downstream side in the direction is connected to the upstream side in the charge transfer direction with respect to the end portion on the downstream side in the charge transfer direction of the second charge-coupled device, the first charge is connected to the signal charge and the second charge By giving the charge of 4 to the charge-coupled device as a dummy charge, the dummy charge is given prior to the signal charge, and in the charge-coupled device in the orthogonal arrangement,
Since the dummy charges are first captured by the charge trapping mechanism that hinders the transfer of charges, the rate of trapping the signal charges is reduced, and the charge loss due to the trapping of the signal charges is reduced, thus improving the transfer efficiency of the signal charges. It is possible to obtain the solid-state imaging device.
【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]
【図1】 本発明に係る第1の実施例の固体撮像素子の
駆動方法を説明するための図である。FIG. 1 is a diagram for explaining a driving method of a solid-state image sensor according to a first embodiment of the present invention.
【図2】 本発明に係る第2の実施例の固体撮像素子の
構成を説明するための平面図である。FIG. 2 is a plan view for explaining the configuration of a solid-state image sensor according to a second embodiment of the present invention.
【図3】 本発明に係る第3の実施例の固体撮像素子の
構成を説明するための平面図である。FIG. 3 is a plan view for explaining the configuration of a solid-state image sensor according to a third embodiment of the present invention.
【図4】 本発明に係る第3の実施例の固体撮像素子の
動作を説明するための図である。FIG. 4 is a diagram for explaining the operation of the solid-state image sensor according to the third embodiment of the present invention.
【図5】 本発明に係る第4の実施例の固体撮像素子の
構成を説明するための平面図である。FIG. 5 is a plan view for explaining the structure of a solid-state image sensor according to a fourth embodiment of the present invention.
【図6】 本発明に係る第5の実施例の固体撮像素子の
構成を説明するための平面図である。FIG. 6 is a plan view for explaining the structure of a solid-state image sensor according to a fifth embodiment of the present invention.
【図7】 本発明に係る第6の実施例の固体撮像素子の
構成を説明するための平面図である。FIG. 7 is a plan view for explaining the structure of a solid-state image sensor according to a sixth embodiment of the present invention.
【図8】 本発明に係る第7の実施例の固体撮像素子の
動作を説明するための図である。FIG. 8 is a diagram for explaining the operation of the solid-state imaging device of the seventh embodiment according to the present invention.
【図9】 本発明に係る第8の実施例の固体撮像素子の
構成を説明するための平面図である。FIG. 9 is a plan view for explaining the configuration of a solid-state image sensor according to an eighth embodiment of the present invention.
【図10】 本発明に係る第9の実施例の固体撮像素子
の構成を説明するための平面図である。FIG. 10 is a plan view for explaining the structure of a solid-state image sensor according to a ninth embodiment of the present invention.
【図11】 本発明に係る第10の実施例の固体撮像素
子の構成を説明するための平面図である。FIG. 11 is a plan view for explaining the structure of a solid-state image sensor according to a tenth embodiment of the present invention.
【図12】 従来の固体撮像素子の基本構成を説明する
ための平面図である。FIG. 12 is a plan view for explaining the basic configuration of a conventional solid-state image sensor.
【図13】 従来の固体撮像素子の動作を説明するため
の図である。FIG. 13 is a diagram for explaining the operation of the conventional solid-state image sensor.
【図14】 fat−zero法による従来の固体撮像
素子の動作を説明するための図である。FIG. 14 is a diagram for explaining the operation of the conventional solid-state imaging device by the fat-zero method.
【図15】 fat−zero法による従来の固体撮像
素子の動作を説明するためのポテンシャル図である。FIG. 15 is a potential diagram for explaining the operation of the conventional solid-state imaging device by the fat-zero method.
17,33〜35,35A,35B SCCD、20,
27 光検出器、24,25,11a,11b 信号電
荷、26,16a,16b ダミー電荷、28ダミー電
荷発生用光検出器、30〜32,37〜41,180,
190,200,210,220 コントロールゲー
ト、36 分岐接合部、4a〜4i トランスファゲー
ト、W11〜W14,W21〜W25 ポテンシャル井
戸、80a〜80d,90a〜90d ゲート電極。17, 33-35, 35A, 35B SCCD, 20,
27 photodetectors, 24, 25, 11a, 11b signal charges, 26, 16a, 16b dummy charges, 28 dummy charge generating photodetectors, 30 to 32, 37 to 41, 180,
190, 200, 210, 220 control gates, 36 branch junctions, 4a to 4i transfer gates, W11 to W14, W21 to W25 potential wells, 80a to 80d, 90a to 90d gate electrodes.
Claims (10)
器が1列に連なった光検出器アレイと、前記光検出器か
ら出力される前記電荷を転送する電荷結合素子とで構成
される固体撮像素子において、 転送すべき前記電荷を信号電荷とし、該信号電荷に先行
して前記信号電荷と等しい電荷量のダミー電荷を前記電
荷結合素子に与えることを特徴とする固体撮像素子の駆
動方法。1. A photodetector array in which photodetectors that generate charges upon irradiation with light are arranged in a row, and a charge-coupled device that transfers the charges output from the photodetectors. In the solid-state imaging device according to claim 1, the charge to be transferred is a signal charge, and a dummy charge having a charge amount equal to the signal charge is given to the charge-coupled device prior to the signal charge. Method.
により駆動する固体撮像素子において、 前記光検出器は、前記電荷を、相等しい電荷量の第1と
第2の電荷として出力するための開閉機能を有した第1
と第2の電荷送出経路を個々に備え、 前記電荷結合素子において前記第1の電荷送出経路は、
前記第2の電荷送出経路よりも電荷転送方向に対して上
流側に接続され、 前記第1の電荷を前記信号電荷とし、前記第2の電荷を
前記ダミー電荷とすることを特徴とする固体撮像素子。2. The solid-state imaging device driven by the method for driving a solid-state imaging device according to claim 1, wherein the photodetector outputs the charges as first and second charges having equal charge amounts. First with opening and closing function
And a second charge delivery path, and the first charge delivery path in the charge coupled device is
A solid-state imaging device, which is connected to an upstream side of a charge transfer direction with respect to the second charge delivery path, wherein the first charge is the signal charge and the second charge is the dummy charge. element.
により駆動する固体撮像素子において、 前記光検出器は、前記電荷を、相等しい電荷量に分割
し、前後するタイミングで出力するための開閉機能を有
した電荷分割送出経路を個々に備え、 先のタイミングで与えられる電荷を前記ダミー電荷と
し、後のタイミングで与えられる電荷を前記信号電荷と
することを特徴とする固体撮像素子。3. The solid-state imaging device driven by the method for driving a solid-state imaging device according to claim 1, wherein the photodetector divides the electric charge into equal amounts of electric charge, and outputs the electric charges at a timing before and after. A solid-state image pickup device, comprising: individual charge-dividing / delivering paths having an opening / closing function, wherein charges given at a previous timing are used as the dummy charges, and charges given at a later timing are used as the signal charges.
により駆動する固体撮像素子において、 前記電荷が第1の電荷であり、前記光検出器が第1の光
検出器であり、前記光検出器アレイが第1の光検出器ア
レイであって、 前記第1の光検出器アレイの反対側に、前記電荷結合素
子を間に挟んで前記第1の光検出器アレイと同様に配列
された第2の光検出器アレイをさらに備え、 前記第2の光検出器アレイを構成する第2の光検出器
は、前記第1の光検出器と同一の構成であり、前記第1
の光検出器と同量の光の照射を受けると、前記第1の電
荷と同電荷量の第2の電荷を発生させ、 前記第1の光検出器および前記第2の光検出器は、それ
ぞれ前記第1の電荷および前記第2の電荷を出力するた
めの開閉機能を有した第1および第2の電荷送出経路を
それぞれ備え、 前記電荷結合素子において、前記第1の電荷送出経路は
前記第2の電荷送出経路よりも電荷転送方向に対して上
流側に接続され、 前記第1の電荷を前記信号電荷とし、前記第2の電荷を
前記ダミー電荷とすることを特徴とする固体撮像素子。4. The solid-state imaging device driven by the method for driving a solid-state imaging device according to claim 1, wherein the electric charge is a first electric charge, the photodetector is a first photodetector, and The detector array is a first photodetector array, and is arranged on the opposite side of the first photodetector array in the same manner as the first photodetector array with the charge coupled device interposed therebetween. And a second photodetector array, wherein the second photodetector constituting the second photodetector array has the same structure as the first photodetector, and the first photodetector array has the same structure as the first photodetector.
Receiving the same amount of light as the photodetector, the second charge having the same charge amount as the first charge is generated, and the first photodetector and the second photodetector are: The charge-coupled device includes first and second charge delivery paths each having an opening / closing function for outputting the first charge and the second charge. A solid-state imaging device, which is connected upstream of a second charge delivery path in the charge transfer direction, wherein the first charge is the signal charge and the second charge is the dummy charge. .
により駆動する固体撮像素子において、 前記電荷が第1の電荷であり、前記光検出器が第1の光
検出器であり、前記光検出器アレイが第1の光検出器ア
レイであって、 前記第1の光検出器アレイの反対側に、前記電荷結合素
子を間に挟んで前記第1の光検出器アレイと同様に配列
された第2の光検出器アレイをさらに備え、 前記第2の光検出器アレイを構成する第2の光検出器
は、前記第1の光検出器と同一の構成であり、前記第1
の光検出器と同量の光の照射を受けると、前記第1の電
荷と同電荷量の第2の電荷を発生させ、 前記第1の光検出器および前記第2の光検出器は、それ
ぞれ前記第1の電荷および前記第2の電荷を出力するた
めの開閉機能を有した第1および第2の電荷送出経路を
それぞれ備え、 前記第1の電荷送出経路と前記第2の電荷送出経路は、
前記電荷結合素子の同じ位置に接続され、前記第1の電
荷および前記第2の電荷は前後するタイミングで出力さ
れ、 先のタイミングで与えられる前記第2の電荷を前記ダミ
ー電荷とし、後のタイミングで与えられる前記第1の電
荷を前記信号電荷とすることを特徴とする固体撮像素
子。5. The solid-state imaging device driven by the method for driving a solid-state imaging device according to claim 1, wherein the electric charge is a first electric charge, the photodetector is a first photodetector, and The detector array is a first photodetector array, and is arranged on the opposite side of the first photodetector array in the same manner as the first photodetector array with the charge coupled device interposed therebetween. And a second photodetector array, wherein the second photodetector constituting the second photodetector array has the same structure as the first photodetector, and the first photodetector array has the same structure as the first photodetector.
Receiving the same amount of light as the photodetector, the second charge having the same charge amount as the first charge is generated, and the first photodetector and the second photodetector are: First and second charge delivery paths each having an opening / closing function for outputting the first charge and the second charge, respectively, the first charge delivery path and the second charge delivery path. Is
The first charge and the second charge are connected at the same position of the charge-coupled device and are output at the timings before and after, and the second charge given at the previous timing is used as the dummy charge, and the later timing. The solid-state imaging device, wherein the first charge given by the above is used as the signal charge.
前記第2の電荷送出経路は、前記第2の電荷を一時的に
蓄積するための蓄積手段を有していることを特徴とする
固体撮像素子。6. The solid-state image sensor according to claim 5,
The solid-state imaging device, wherein the second charge delivery path has a storage unit for temporarily storing the second charge.
器が1列に連なった光検出器アレイが複数並列に配置さ
れた光検出器アレイ列と、 前記光検出器から出力される前記電荷を転送する電荷結
合素子が前記光検出器アレイのそれぞれに併設された電
荷結合素子列と、 前記電荷結合素子列の電荷転送方向下流側の端部に、前
記電荷結合素子列に直交するように接続された直交配置
の電荷結合素子とで構成される固体撮像素子において、 前記光検出器アレイ列の前記光検出器は、前記電荷を、
相等しい電荷量の第1と第2の電荷として出力するため
の開閉機能を有した第1と第2の電荷送出経路を個々に
備え、 前記電荷結合素子において前記第1の電荷送出経路は、
前記第2の電荷送出経路よりも電荷転送方向に対して上
流側に接続され、 前記第1の電荷を前記信号電荷、前記第2の電荷を前記
ダミー電荷として、前記信号電荷に先行して前記ダミー
電荷が与えられ、 前記直交配置の電荷結合素子においても、前記信号電荷
に先行して前記ダミー電荷が与えられることを特徴とす
る固体撮像素子。7. A photodetector array row in which a plurality of photodetector arrays, each of which has one row of photodetectors that generate electric charges upon irradiation with light, are arranged in parallel, and output from the photodetector. A charge-coupled device array in which charge-coupled devices that transfer the charges are provided in each of the photodetector arrays, and an end of the charge-coupled device array on the downstream side in the charge transfer direction is orthogonal to the charge-coupled device array. In the solid-state imaging device composed of the orthogonally arranged charge-coupled devices connected as described above, the photodetectors in the photodetector array row include the charges,
In the charge-coupled device, the first charge delivery path includes first and second charge delivery paths each having an opening / closing function for outputting as first and second charges having an equal charge amount.
The second charge is connected upstream of the second charge delivery path in the charge transfer direction, and the first charge is the signal charge and the second charge is the dummy charge, and the signal charge is preceded by the signal charge. A solid-state imaging device, wherein dummy charges are applied, and the dummy charges are applied prior to the signal charges even in the orthogonally arranged charge coupled device.
器が1列に連なった光検出器アレイが複数並列に配置さ
れた光検出器アレイ列と、 前記光検出器から出力される前記電荷を転送する電荷結
合素子が前記光検出器アレイのそれぞれに併設された電
荷結合素子列と、 前記電荷結合素子列の電荷転送方向下流側の端部に、前
記電荷結合素子列に直交するように接続された直交配置
の電荷結合素子とで構成される固体撮像素子において、 前記電荷結合素子列の電荷転送方向下流側の端部には、
前記電荷を、分岐した2つの経路を通すことで、相等し
い電荷量の第1と第2の電荷とに分割して出力する、開
閉機能を有する第1と第2の経路からなる分岐電荷送出
経路が設けられ、 前記直交配置の電荷結合素子において、前記第1の経路
は、前記第2の経路よりも電荷転送方向に対して上流側
に接続され、 前記第1の電荷を前記信号電荷とし、前記第2の電荷を
前記ダミー電荷とし、前記直交配置の電荷結合素子にお
いては、前記信号電荷に先行して前記ダミー電荷が与え
られることを特徴とする固体撮像素子。8. A photodetector array row in which a plurality of photodetector arrays, each of which has one row of photodetectors that generate electric charges upon irradiation with light, are arranged in parallel, and the photodetector array is output from the photodetector array. A charge-coupled device array in which charge-coupled devices that transfer the charges are provided in each of the photodetector arrays, and an end of the charge-coupled device array on the downstream side in the charge transfer direction is orthogonal to the charge-coupled device array. In the solid-state imaging device configured with the orthogonally arranged charge-coupled device connected in such a manner, the end of the charge-coupled device row on the downstream side in the charge transfer direction is
Branched charge delivery including first and second paths having an opening / closing function, which outputs the charges by dividing them into first and second charges having equal charge amounts by passing through the two branched paths. A path is provided, and in the charge coupled device in the orthogonal arrangement, the first path is connected to an upstream side in the charge transfer direction with respect to the second path, and the first charge is the signal charge. The solid-state imaging device, wherein the second charge is the dummy charge, and in the charge coupled device in the orthogonal arrangement, the dummy charge is given prior to the signal charge.
器が1列に連なった光検出器アレイが複数並列に配置さ
れた光検出器アレイ列と、 前記光検出器から出力される前記電荷を転送する電荷結
合素子が前記光検出器アレイのそれぞれに併設された電
荷結合素子列と、 前記電荷結合素子列の電荷転送方向下流側の端部に、前
記電荷結合素子列に直交するように接続された直交配置
の電荷結合素子とで構成される固体撮像素子において、 前記電荷結合素子列の電荷転送方向下流側の端部には、
前記電荷を、相等しい電荷量に分割し、前後するタイミ
ングで出力するための開閉機能を有した電荷分割送出経
路が設けられ、 先のタイミングで与えられる電荷を前記ダミー電荷と
し、後のタイミングで与えられる電荷を前記信号電荷と
し、 前記直交配置の電荷結合素子においては、前記信号電荷
に先行して前記ダミー電荷が与えられることを特徴とす
る固体撮像素子。9. A photodetector array row in which a plurality of photodetector arrays, each of which has one row of photodetectors that generate electric charges upon irradiation with light, are arranged in parallel, and output from the photodetector. A charge-coupled device array in which charge-coupled devices that transfer the charges are provided in each of the photodetector arrays, and an end of the charge-coupled device array on the downstream side in the charge transfer direction is orthogonal to the charge-coupled device array. In the solid-state imaging device configured with the orthogonally arranged charge-coupled device connected in such a manner, the end of the charge-coupled device row on the downstream side in the charge transfer direction is
A charge division / delivery path having an opening / closing function for dividing the electric charge into equal electric charge amounts and outputting the electric charges at the front and rear timings is provided. A solid-state imaging device, wherein the applied charge is the signal charge, and in the charge coupled device in the orthogonal arrangement, the dummy charge is applied prior to the signal charge.
出器が1列に連なった光検出器アレイが複数並列に配置
された光検出器アレイ列と、 前記光検出器から出力される前記電荷を転送する電荷結
合素子が前記光検出器アレイのそれぞれに併設された電
荷結合素子列と、 前記電荷結合素子列の電荷転送方向下流側の端部に、前
記電荷結合素子列に直交するように接続された直交配置
の電荷結合素子とで構成される固体撮像素子において、 前記電荷結合素子は前記光検出器アレイのそれぞれの両
側に第1および第2の電荷結合素子として併設され、 前記光検出器は、前記電荷を、相等しい電荷量の第1と
第2の電荷として出力するための開閉機能を有した第1
と第2の電荷送出経路を個々に備え、 前記第1の電荷送出経路は前記第1の電荷結合素子に、
前記第2の電荷送出経路は前記第2の電荷結合素子にそ
れぞれ接続され、 前記直交配置の電荷結合素子において、前記第1の電荷
結合素子列の電荷転送方向下流側の端部は、前記第2の
電荷結合素子列の電荷転送方向下流側の端部よりも電荷
転送方向に対して上流側に接続され、 前記第1の電荷を前記信号電荷とし、前記第2の電荷を
前記ダミー電荷とし、前記直交配置の電荷結合素子にお
いては、前記信号電荷に先行して前記ダミー電荷が与え
られることを特徴とする固体撮像素子。10. A photodetector array row in which a plurality of photodetector arrays, each of which has one row of photodetectors that generate electric charges upon irradiation with light, are arranged in parallel, and output from the photodetector. A charge-coupled device array in which charge-coupled devices that transfer the charges are provided in each of the photodetector arrays, and an end of the charge-coupled device array on the downstream side in the charge transfer direction is orthogonal to the charge-coupled device array. In the solid-state imaging device configured with the charge-coupled devices arranged orthogonally to each other, the charge-coupled devices are provided as first and second charge-coupled devices on both sides of the photodetector array, respectively. The photodetector has a first opening / closing function for outputting the charges as first and second charges having equal charge amounts.
And a second charge delivery path, wherein the first charge delivery path is connected to the first charge coupled device,
The second charge delivery paths are respectively connected to the second charge coupled devices, and in the orthogonally arranged charge coupled devices, an end portion of the first charge coupled device row on the downstream side in the charge transfer direction is the first charge coupled device array. The second charge coupled device array is connected to the upstream side in the charge transfer direction with respect to the downstream end portion in the charge transfer direction, the first charge is the signal charge, and the second charge is the dummy charge. In the orthogonally arranged charge coupled device, the dummy charge is applied prior to the signal charge.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6105533A JPH07312726A (en) | 1994-05-19 | 1994-05-19 | Solid-state image pickup element and its drive method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6105533A JPH07312726A (en) | 1994-05-19 | 1994-05-19 | Solid-state image pickup element and its drive method |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH07312726A true JPH07312726A (en) | 1995-11-28 |
Family
ID=14410233
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP6105533A Pending JPH07312726A (en) | 1994-05-19 | 1994-05-19 | Solid-state image pickup element and its drive method |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH07312726A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002016244A (en) * | 2000-04-28 | 2002-01-18 | Eastman Kodak Co | Pixel of image sensor corresponding to batch electronic shutter operation |
CN105572486A (en) * | 2016-01-29 | 2016-05-11 | 西北核技术研究所 | Charge transfer efficiency test method of post-neutron irradiation charge coupled device |
-
1994
- 1994-05-19 JP JP6105533A patent/JPH07312726A/en active Pending
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