JP2713991B2 - Solid-state imaging device - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) 本発明は、複数本の水平CCDを有する固体撮像装置に
係わり、特に水平CCD間の電荷転送の改良をはかった固
体撮像装置に関する。Description: Object of the Invention (Industrial application field) The present invention relates to a solid-state imaging device having a plurality of horizontal CCDs, and in particular, to a solid-state imaging device in which charge transfer between horizontal CCDs is improved. Related to the device.
(従来の技術) 近年、CCD撮像装置は、家庭用ビデオカメラ等に広く
用いられ、また放送用カメラにおいても撮像管からの変
換が進められている。家庭用ビデオカメラにおけるスー
パーVHS方式(S−VHS方式)や、テレビ放送におけるHD
TV方式等の新しいシステムの出現に伴い、多画素固体撮
像装置のニーズが高まっている。これらのシステムで
は、垂直方向の画素数はS−VHS方式で約500画素、HDTV
方式で約1000画素と決まっており、多画素化のニーズは
水平方向画素の高集積化に向けられている。(Prior Art) In recent years, CCD image pickup apparatuses have been widely used for home video cameras and the like, and conversion from image pickup tubes has also been advanced in broadcast cameras. Super VHS format (S-VHS format) for home video cameras and HD for TV broadcasting
With the emergence of new systems such as the TV system, the need for multi-pixel solid-state imaging devices is increasing. In these systems, the number of pixels in the vertical direction is about 500 pixels in the S-VHS format, and HDTV
The method is determined to be about 1000 pixels, and the need for multi-pixels is being directed to higher integration of horizontal pixels.
水平方向の画素数の増加に伴い、信号出力の読出し周
波数及び水平CCDの駆動周波数が高くなるため、従来用
いられてきた1本の水平CCDの構造では、CCDを駆動する
ための電力の増加や、水平CCDにおける転送効率の低下
等の問題が生じるようになった。そこで、これらの問題
を解決するものとして、複数本の水平CCDを有する構造
が発表されている。例えば、文献(『1/2インチ768×49
2素子CCDイメージセンサ』TV技報、昭和61年2月、TEBS
109 ED942)。As the number of pixels in the horizontal direction increases, the readout frequency of the signal output and the driving frequency of the horizontal CCD increase. Therefore, the structure of a single horizontal CCD that has been conventionally used increases the power required to drive the CCD. However, problems such as a decrease in transfer efficiency in a horizontal CCD have come to occur. In order to solve these problems, a structure having a plurality of horizontal CCDs has been disclosed. For example, a document (“1/2 inch 768 × 49
Two-element CCD image sensor ”TV Technical Report, February 1986, TEBS
109 ED942).
以下、この2線水平CCDを有する従来のCCD撮像装置の
一例を第5図を参照して説明する。第5図において10は
半導体基板、20は感光部であるフォトダイオード、301,
〜,30M,30M+1,〜,30Nは垂直CCDであり、垂直CCDはφV1
〜φV4が印加される4組の電極で構成されて4層駆動で
動作する。さらに、30M,30M+1のような隣接する2列の
垂直CCDに対応し、1段を構成する水平CCD41,42が並列
に配置されている。2本の水平CCD41,42には各々出力ア
ンプ51,52が設けられている。また、垂直CCDと水平CCD
との間には、垂直CCDと水平CCD間の転送のタイミングを
取るための電極53,54が、2本の水平CCDの間には水平CC
D間の電荷の転送を行うための電極55が設けられてい
る。Hereinafter, an example of a conventional CCD imaging device having the two-line horizontal CCD will be described with reference to FIG. In FIG. 5, reference numeral 10 denotes a semiconductor substrate, reference numeral 20 denotes a photodiode as a photosensitive portion, and reference numerals 30 1 ,
~, 30 M , 30 M + 1 , ~, 30 N are vertical CCDs, and the vertical CCD is φV 1
Consists of 4 pairs of electrodes ~FaiV 4 is applied operates in four layers driven. Further, horizontal CCDs 41 and 42 forming one stage are arranged in parallel corresponding to two adjacent columns of vertical CCDs such as 30 M and 30 M + 1 . Output amplifiers 51 and 52 are provided for the two horizontal CCDs 41 and 42, respectively. Also, vertical CCD and horizontal CCD
Between the horizontal CCD and the horizontal CCD are electrodes 53 and 54 for timing the transfer between the vertical CCD and the horizontal CCD.
An electrode 55 for transferring charges between D is provided.
このような構造では、フォトダイオード20に一定期間
蓄積された信号電荷は、各々対応する垂直CCDに読出さ
れたのち垂直方向に転送される。例えば30M,30M+1のよ
うな隣接する2列の垂直CCDにより転送される信号電荷
の動きを見ると、φVLが与えられる電極53,54を介して
水平CCD41に転送された信号電荷のうち、垂直CCD30M+1
の電荷はさらに、φTが与えられる電極55を介して水平
CCD42に転送される。2本の水平CCDに振分けられた隣接
する垂直CCDからの信号電荷は各々の水平CCDに分離され
たまま水平方向に転送され、出力アンプ51,52より出力
される。In such a structure, the signal charges accumulated in the photodiode 20 for a certain period are read out to the corresponding vertical CCDs and then transferred in the vertical direction. For example 30 M, 30 looking at the movement of the signal charges transferred by the vertical CCD two adjacent columns, such as M + 1, φ VL via the electrodes 53 and 54 is given the signal charges transferred to the horizontal CCD41 Of which, vertical CCD30 M + 1
Further horizontal through an electrode 55 to which φ T is applied.
Transferred to CCD42. The signal charges from the adjacent vertical CCDs distributed to the two horizontal CCDs are transferred in the horizontal direction while being separated into the respective horizontal CCDs, and output from the output amplifiers 51 and 52.
次に、第6図及び第7図を用いて2本の水平CCDへの
信号電荷の振分けの動作について説明する。第6図は垂
直CCDの最終段(ここではφV2が与えられる電極56)、
電極53,54、2本の水平CCD41,42、電極55の具体的な構
造の一例を示す図、第7図は第6図の各電極に印加され
る駆動パルスを示す図である。Next, an operation of distributing signal charges to two horizontal CCDs will be described with reference to FIGS. 6 and 7. FIG. FIG. 6 shows the final stage of the vertical CCD (the electrode 56 to which φ V2 is given),
FIG. 7 is a diagram showing an example of a specific structure of the electrodes 53 and 54, the two horizontal CCDs 41 and 42, and the electrode 55. FIG. 7 is a diagram showing driving pulses applied to each electrode in FIG.
第6図において、実線は第1層目の電極、破線は第2
層目の電極、1点鎖線は第3層目の電極を示している。
また、斜線で示してあるのは素子分離領域である。水平
CCD41,42は2層駆動で動作するため、水平方向の電荷の
転送において、電荷を一時蓄積するチャネル上の電極6
2,63(ここでは第2層目の電極を用いている)と水平方
向の電荷の転送においてバリアとなるチャネル上の電極
64,65(ここでは第3層目の電極を用いている)の4種
類の電極があり、電極62,64、電極63,65を各々電気的に
接続してφH1とφH2の2組の転送電極を構成している。
なお、水平CCD41,42間の電荷の転送では水平CCD41の下
のチャネルが電荷の通り道となる。In FIG. 6, the solid line is the first layer electrode, and the broken line is the second electrode.
The electrode of the first layer and the chain line indicate the electrode of the third layer.
The hatched area is an element isolation region. Horizontal
Since the CCDs 41 and 42 operate by the two-layer drive, the electrodes 6 on the channels for temporarily storing the charges during the transfer of the charges in the horizontal direction.
2,63 (here the second layer electrode is used) and the electrode on the channel that serves as a barrier in the horizontal charge transfer
There are four types of electrodes, 64 and 65 (here, the third layer electrode is used). Two sets of φ H1 and φ H2 are formed by electrically connecting the electrodes 62 and 64 and the electrodes 63 and 65, respectively. Of the transfer electrode.
In the transfer of charges between the horizontal CCDs 41 and 42, a channel below the horizontal CCD 41 serves as a path for the charges.
第6図の〜は信号電荷71,72の転送時の動きを示
し、第7図のタイミング〜と対応している。タイミ
ングで信号電荷71,72は電極56から電極53,54へ、タイ
ミングで電極53,54から水平CCD41に転送される。タイ
ミング,において、信号電極71は素子分離領域によ
って水平CCD41に止まる。これに対し信号電荷72はタイ
ミングで電極55に、さらにタイミングで水平CCD42
に転送される。以上のようにして隣接する垂直CCDから
の信号電荷を2本の水平CCD41,42に振分けている。6 shows the movement of the signal charges 71 and 72 during transfer, and corresponds to the timing of FIG. At the timing, the signal charges 71 and 72 are transferred from the electrode 56 to the electrodes 53 and 54 and from the electrodes 53 and 54 to the horizontal CCD 41 at the timing. At the timing, the signal electrode 71 stops at the horizontal CCD 41 by the element isolation region. On the other hand, the signal charge 72 is applied to the electrode 55 at the timing, and further to the horizontal CCD 42 at the timing.
Is forwarded to As described above, the signal charges from the adjacent vertical CCDs are distributed to the two horizontal CCDs 41 and 42.
しかしながら、この種の装置にあっては次のような問
題があった。即ち、2本の水平CCD41,42間の電荷の転送
時に電荷の通り道となるチャネル上の電極62が長方形を
しており、これを現在電極材料として用いられている多
結晶シリコンで形成すると、電極の周辺部に2000Å程度
のギザギザが発生する。このため、電極62の幅(水平方
向の長さ)が1枚の電極内で最大4000Å程度ばらつくこ
とになる。このばらつきは、信号電極が通過するチャネ
ル電位を変化させ、幅が広い場合は電位は高い方に、幅
が狭い場合は低い方に変化させる。However, this type of apparatus has the following problems. That is, the electrode 62 on the channel through which the charges pass when the charges are transferred between the two horizontal CCDs 41 and 42 has a rectangular shape, and is formed of polycrystalline silicon which is currently used as an electrode material. Jagged around 2000mm around the area. For this reason, the width (length in the horizontal direction) of the electrode 62 varies up to about 4000 ° within one electrode. This variation changes the channel potential through which the signal electrode passes, and changes the potential to a higher value when the width is wider and a lower value when the width is narrower.
これについて第8図を参照して更に説明する。第8図
は第6図において、信号電荷72の転送動作,に関わ
る電極部と、転送動作における各電極下のチャネルの電
位を電荷の転送方向に沿って示した図である。電極62の
設計上の幅をLとし、判り易いように電極62の中央付近
の両側に2000Åの出っ張りが発生したとすると、この部
分での電極幅はL+4000Åとなる。電極幅がL+4000Å
となった部分では、チャネルの電位が他の部分のチャネ
ルの電位に比べてΔVだけ高くなっている。ここで、L
の値を4μmにすると、ΔVは約50mVとなり、電子の熱
励起電圧(電子が熱励起によって越えられる電位障壁の
電位差)である約25mVよりも大きな値となる。つまり、
電極62の1枚の電極の下のチャネル内に局所的に電位の
高い部分(以下電位のポケットと呼ぶ)が発生し、電荷
の転送が完全に行われないのである。そしてこの場合、
再生した画面に不規則な縦線が発生し画質が著しく劣化
することになる。This will be further described with reference to FIG. FIG. 8 is a diagram showing, in FIG. 6, an electrode portion relating to the transfer operation of the signal charge 72 and the potential of the channel under each electrode in the transfer operation along the charge transfer direction. Assuming that the designed width of the electrode 62 is L, and that a protrusion of 2000 ° is generated on both sides near the center of the electrode 62 for easy understanding, the electrode width at this portion is L + 4000 °. Electrode width is L + 4000mm
In the portion indicated by, the channel potential is higher by ΔV than the channel potential in the other portions. Where L
Is 4 μm, ΔV is about 50 mV, which is larger than the thermal excitation voltage of electrons (the potential difference of the potential barrier over which electrons can be crossed by thermal excitation) of about 25 mV. That is,
A portion with a high potential (hereinafter referred to as a potential pocket) is locally generated in a channel below one of the electrodes 62, and the charge transfer is not completely performed. And in this case,
Irregular vertical lines are generated on the reproduced screen, and the image quality is significantly deteriorated.
(発明が解決しようとする課題) このように従来、複数本の水平CCDを有する固体撮像
装置では、水平CCD間の電荷の転送不良により再生画面
上に不透明な縦線が発生するという問題があった。(Problems to be Solved by the Invention) As described above, conventionally, in a solid-state imaging device having a plurality of horizontal CCDs, there is a problem that an opaque vertical line is generated on a reproduction screen due to a poor charge transfer between the horizontal CCDs. Was.
本発明は、上記事情を考慮してなされたもので、その
目的とするところは、水平CCD間の電荷の転送不良をな
くし、縦線発生による画質の劣化のない良好な画像を得
ることのできる固体撮像装置を提供することにある。The present invention has been made in consideration of the above circumstances, and an object of the present invention is to eliminate a charge transfer failure between horizontal CCDs and to obtain a good image without deterioration in image quality due to generation of vertical lines. An object of the present invention is to provide a solid-state imaging device.
[発明の構成] (課題を解決するための手段) 本発明の骨子は、信号電荷の水平CCD間の転送に対し
て同一チャネル内で、信号電荷の入口に対して出口側の
チャネル電位が高くなるように、チャネル幅或いはチャ
ネル幅及び不純物ドープ量を選択することにある。[Constitution of the Invention] The gist of the present invention is that the channel potential on the exit side with respect to the entrance of the signal charge is high in the same channel for the transfer of the signal charge between the horizontal CCDs. The purpose is to select a channel width or a channel width and an impurity doping amount so as to be as follows.
即ち本発明は、半導体基板上にマトリックス状に配列
された感光部と、これらの感光部配列に沿って前記基板
上に配列形成され、該感光部に蓄積された信号電荷を読
出す複数列の垂直CCDと、これらの垂直CCDと直交する方
向に前記基板上に平行配置され、該垂直CCDより転送さ
れる各行の信号電荷を振分けて水平方向に転送する複数
本の水平CCDとを備えた固体撮像装置において、前記複
数本の水平CCDを、該水平CCDのチャネルのうち水平CCD
間の信号電荷の転送を供されるチャネルが同一チャネル
内で、信号電荷の入口側に対して出口側が広くなるよう
に形成するようにしたものである。That is, the present invention provides a photosensitive unit arranged in a matrix on a semiconductor substrate, and a plurality of columns formed on the substrate along these photosensitive unit arrangements and reading signal charges stored in the photosensitive unit. A solid body comprising a vertical CCD and a plurality of horizontal CCDs which are arranged in parallel on the substrate in a direction orthogonal to these vertical CCDs and distribute the signal charges of each row transferred from the vertical CCD and transfer the signal charges in the horizontal direction. In the imaging apparatus, the plurality of horizontal CCDs are used as horizontal CCDs among channels of the horizontal CCDs.
The channel to which the signal charges are transferred is formed so that the outlet side is wider than the inlet side of the signal charges in the same channel.
また本発明は、上記固体撮像装置において、前記複数
本の水平CCDは、該水平CCDのチャネルのうち水平CCD間
の電子による信号電荷の転送を供されるチャネルが同一
チャネル内で、信号電荷の入口側に対して出口側が広く
なるように形成し、且つ同一チャネル内で信号電荷の入
口側に対して出口側でチャネル電位が高くなるように、
チャネルの不純物ドープ量を異ならせて形成するように
したものである。Further, according to the present invention, in the solid-state imaging device, the plurality of horizontal CCDs are configured such that, among the channels of the horizontal CCD, a channel provided with transfer of signal charges by electrons between the horizontal CCDs is in the same channel, and The outlet side is formed wider than the inlet side, and the channel potential is higher on the outlet side than on the inlet side of the signal charge in the same channel,
The channel is formed with different impurity doping amounts.
(作用) 本発明によれば、水平CCD間の電荷の転送時に信号電
荷が通過するチャネルが同一チャネル内で信号電荷の入
口側に対して出口側が広くなるように電極が形成されて
いる。このチャネルの広がりによって、チャネルの電位
が信号電荷の水平CCD間の転送方向に沿って高くなるよ
うな電位の勾配が生じる。従って、電極のギザギザによ
る電位のポケットをこの電位勾配により打消すことがで
き、水平CCD間の転送において信号電荷の完全転送が可
能となる。つまり、水平CCD間の信号電荷の転送に際し
て転送不良が起こらず、縦線発生による画質の劣化のな
い良好な画像を再生することが可能となる。(Operation) According to the present invention, the electrodes are formed such that the channel through which the signal charges pass during the transfer of charges between the horizontal CCDs is wider on the exit side than on the entrance side of the signal charges in the same channel. This spread of the channel causes a potential gradient such that the potential of the channel increases along the transfer direction of the signal charge between the horizontal CCDs. Therefore, the potential pocket due to the jaggedness of the electrodes can be canceled by this potential gradient, and the complete transfer of the signal charge becomes possible in the transfer between the horizontal CCDs. That is, a transfer failure does not occur when transferring the signal charges between the horizontal CCDs, and it is possible to reproduce a good image without deterioration in image quality due to generation of vertical lines.
また、チャネル幅及び不純物ドープ量の双方を上記の
ように制御することにより、水平CCD間の信号電荷転送
をより完全に行うことが可能となる。Further, by controlling both the channel width and the impurity doping amount as described above, it is possible to more completely transfer signal charges between horizontal CCDs.
(実施例) 以下、本発明の詳細を図示の実施例によって説明す
る。(Examples) Hereinafter, details of the present invention will be described with reference to the illustrated examples.
第1図は本発明の一実施例に係わる2線水平CCDを用
いたCCD撮像装置を示す概略構成図であり、垂直CCDの最
終段以降の電極部配置を示している。また、第6図と同
一部分には同一符号を付している。この実施例では、水
平CCD41,42間の転送において信号電荷の通り道となるチ
ャネル80が、信号電荷の入口側(電極53,54)に対して
出口側(電極55)の方が広くなるように形成されてい
る。ここで、チャネル80上の電極61が第2層の電極によ
って形成されており、この電極61の水平CCD41上の形状
がチャネル80の形状となる。従って電極61を、その幅が
信号電荷の入口側に対して出口側の方が広くなるように
形成することによって、上記チャネル形状を実現してい
る。なお、チャネル80及び電極61以外の基本的な構造,
電荷転送の動作は、第6図及び第7図で示した従来のも
のと同様であるため、ここでは説明を省略する。FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a CCD image pickup apparatus using a two-line horizontal CCD according to one embodiment of the present invention, and shows the arrangement of electrode units in the last stage of a vertical CCD. The same parts as those in FIG. 6 are denoted by the same reference numerals. In this embodiment, the channel 80 through which signal charges pass during transfer between the horizontal CCDs 41 and 42 is wider on the exit side (electrode 55) than on the entrance side (electrodes 53 and 54) of signal charge. Is formed. Here, the electrode 61 on the channel 80 is formed by the electrode of the second layer, and the shape of the electrode 61 on the horizontal CCD 41 becomes the shape of the channel 80. Therefore, the channel shape is realized by forming the electrode 61 such that the width thereof is wider on the exit side with respect to the entrance side of the signal charge. The basic structure other than the channel 80 and the electrode 61,
The operation of the charge transfer is the same as that of the conventional device shown in FIGS. 6 and 7, and the description thereof is omitted here.
第1図において、チャネル80が信号電荷72の水平CCD4
1,42間の転送方向に沿って広くなるように形成されてい
るため、チャネル80には電極53,54側に対して電極55側
の方が高くなる電位勾配ができ、タイミング,にお
ける電荷の転送が速やかに行える。In FIG. 1, a channel 80 is a horizontal CCD 4 of a signal charge 72.
Since the channel 80 is formed so as to become wider along the transfer direction, the potential gradient in the channel 80 is higher on the electrode 55 side than on the electrodes 53 and 54, and the charge Transfer can be done quickly.
第2図に、チャネル80の幅の中心値を4μmとし、3
μmから5.5μmまでチャネル幅を変化した場合のチャ
ネル電位の変化を示す。第2図において、チャネル幅が
3μmと5.5μmの電位の差は約420mVである。ここで、
チャネル80の垂直方向の長さを15μmとすると、電位勾
配は28mV/μmとなる。電極61のギザギザによる電位ポ
ケットはこの電位勾配を持ったチャネルに生じるが、チ
ャネル電位から見ると傾斜部に電位ポケットが存在する
ことになるので、電位ポケットの大きさは電位勾配だけ
実質的に小さくなる。従って、従来構造で問題となって
いた5mVの電位ポケットが実効的に22mVに低減し電子の
熱励起電圧以下になるので、信号電荷の完全転送が可能
になる。FIG. 2 shows a case where the center value of the width of the channel 80 is 4 μm and 3
The change of the channel potential when the channel width is changed from μm to 5.5 μm is shown. In FIG. 2, the potential difference between the channel widths of 3 μm and 5.5 μm is about 420 mV. here,
Assuming that the vertical length of the channel 80 is 15 μm, the potential gradient is 28 mV / μm. The potential pocket due to the jaggedness of the electrode 61 occurs in the channel having this potential gradient, but when viewed from the channel potential, the potential pocket exists in the inclined portion, so the size of the potential pocket is substantially smaller by the potential gradient. Become. Therefore, the potential pocket of 5 mV, which has been a problem in the conventional structure, is effectively reduced to 22 mV, which is lower than the thermal excitation voltage of electrons, so that signal charges can be completely transferred.
かくして本実施例によれば、電極61の幅を信号電荷の
入口側に対して出口側の方を広く形成し、水平CCD41,42
間の信号電荷の転送に供されるチャネル80の電位を入口
側に対して出口側の方を高くしている。このため、水平
CCD41,42間の信号電荷の転送を速やかに行うことができ
ると共に、電極61のギザギザに起因する電位ポケットを
チャネル80の電位勾配により打消すことができる。従っ
て、水平CCD間の転送において信号電荷の完全転送が可
能となり、縦線発生による画質の劣化を未然に防止し、
良好な画像を再生することができる。また、基本的な構
成を変更することなく、電極61の幅を信号電荷転送方向
に沿って可変するのみで簡易に実現し得る等の利点もあ
る。Thus, according to the present embodiment, the width of the electrode 61 is formed wider on the exit side with respect to the entrance side of the signal charge, and the horizontal CCDs 41 and 42 are formed.
The potential of the channel 80 used for the transfer of the signal charge between the two is set higher on the outlet side than on the inlet side. For this reason, horizontal
The transfer of signal charges between the CCDs 41 and 42 can be performed promptly, and the potential pocket caused by the jaggedness of the electrode 61 can be canceled by the potential gradient of the channel 80. Therefore, it is possible to completely transfer signal charges in the transfer between horizontal CCDs, and to prevent the deterioration of image quality due to the generation of vertical lines,
A good image can be reproduced. In addition, there is an advantage that it can be easily realized only by changing the width of the electrode 61 along the signal charge transfer direction without changing the basic configuration.
第3図は本発明の他の実施例の要部構成を示す平面図
であり、電極64,65を第2層目、チャネル上の電極61を
第3層目とした例である。この場合、チャネル80の形状
は第3図に示すように水平CCD41において第2層目の電
極64,65で覆われていない部分の形状になり、第3層目
の電極61はチャネル80を完全に覆うように形成してあれ
ばその形状に制約はない。このような構成であっても、
チャネル80の形状が水平CCD41,42間の信号電荷の転送方
向に沿って入口側より出口側の方が広くなっているの
で、先の第1の実施例と同様の効果が得られる。FIG. 3 is a plan view showing a main part of another embodiment of the present invention, in which the electrodes 64 and 65 are the second layer, and the electrode 61 on the channel is the third layer. In this case, as shown in FIG. 3, the shape of the channel 80 is the portion of the horizontal CCD 41 that is not covered by the second layer electrodes 64 and 65, and the third layer electrode 61 completely fills the channel 80. There is no restriction on its shape as long as it is formed so as to cover the surface. Even with such a configuration,
Since the shape of the channel 80 is wider on the outlet side than on the inlet side in the signal charge transfer direction between the horizontal CCDs 41 and 42, the same effect as in the first embodiment can be obtained.
なお、本発明は上述した各実施例に限定されるもので
はない。実施例では第4図(a)に示す如くチャネル80
の形状が垂直方向に対して幅の増加の割合が一定な台形
について説明したが、チャネル80の信号電荷の出入口付
近の部分には前記電極43,44及び電極45等により各々フ
リンジ電界が生じている。そこで、電荷の出入口付近は
電極の幅を変化させず、第4図(b)に示す如く中央部
付近だけチャネル80の幅(電極の幅)を変化させてもよ
い。さらに、幅の割合も一定ではなく、中央部付近だけ
チャネルの幅を変化させてもよい。Note that the present invention is not limited to the above-described embodiments. In the embodiment, as shown in FIG.
Although the shape of the trapezoid has a constant increase in width with respect to the vertical direction, a fringe electric field is generated by the electrodes 43, 44, the electrodes 45, and the like in portions near the entrance and exit of the signal charge of the channel 80. I have. Therefore, the width of the channel 80 (the width of the electrode) may be changed only in the vicinity of the center as shown in FIG. Further, the width ratio is not constant, and the width of the channel may be changed only near the center.
また、チャネル幅の可変に加え、チャネル領域にドー
プする不純物種,ドープ量により電位差を持たせてもよ
い。例えば、第4図(c)に示す如く、チャネル80の信
号電荷入口側81にボロン(B)を5×1015〜1×1016/c
m3程度ドーピングし、出口側82に燐(P)や砒素(As)
をドーピングし、信号電荷の出口側のチャネル電位をよ
り高めるようにしてもよい。さらに、この不純物種,ド
ープ量を選択することにより、チャネル幅を変えること
なく、信号電荷の転送方向に対してチャネル電位に勾配
を持たせることができる。In addition to the variable channel width, a potential difference may be provided depending on the type and amount of impurities doped in the channel region. For example, as shown in FIG. 4 (c), boron (B) is applied to the signal charge inlet side 81 of the channel 80 at 5 × 10 15 -1 × 10 16 / c.
Doping about m 3 , phosphorous (P) or arsenic (As) on exit side 82
To increase the channel potential on the exit side of the signal charge. Further, by selecting the impurity species and the doping amount, it is possible to give a gradient to the channel potential in the signal charge transfer direction without changing the channel width.
また、実施例では電極2線水平CCDの構造を例に用い
て説明してきたが、3線以上の複数本の水平CCDについ
ても、水平CCD間の電荷の転送で電荷の通り道となるチ
ャネルに対して本発明を適用することが可能である。そ
の他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々変形して
実施することができる。Further, in the embodiment, the structure of the two-electrode horizontal CCD has been described as an example. However, a plurality of horizontal CCDs having three or more wires may be used for a channel through which charges are transferred when transferring charges between the horizontal CCDs. Thus, the present invention can be applied. In addition, various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.
[発明の効果] 以上詳述したように本発明によれば、垂直CCDの信号
電荷の振分けを行うための水平CCD間のチャネルにおい
て、同一チャネル内で信号電荷の入口側よりも出口側の
方が高くなる電位勾配を形成することができる。従っ
て、電極周辺部のギザギザ等に起因する電位ポケットの
影響をなくし、電荷の転送を完全転送とすることがで
き、不規則な縦線の発生する画質の劣化のない再生画像
を得ることが可能となる。[Effects of the Invention] As described above in detail, according to the present invention, in the channel between the horizontal CCDs for distributing the signal charges of the vertical CCDs, the exit side of the signal charges is closer to the exit side in the same channel. Can be formed. Therefore, it is possible to eliminate the influence of the potential pocket caused by the jaggedness or the like in the peripheral portion of the electrode, to completely transfer the charges, and to obtain a reproduced image without deterioration of image quality due to irregular vertical lines. Becomes
第1図は本発明の一実施例に係わるCCD撮像装置の概略
構成を説明するためのもので垂直CCDの最終段以降の構
成を示す平面図、第2図は同実施例の作用を説明するた
めのものでチャネル幅に対するチャネル電位の変化を示
す特性図、第3図は本発明の他の実施例の要部構成を示
す平面図、第4図は変形例を説明するための平面図、第
5図乃至第8図はそれぞれ従来のCCD撮像装置を説明す
るためのもので、第5図は全体構成を示す平面図、第6
図は垂直CCDの最終段以降の構成を示す平面図、第7図
は各部電極に印加する信号を示す信号波形図、第8図は
信号電荷転送方向に沿ったチャネル電位の変化を示す模
式図である。 10……半導体基板、20……フォトダイオード(感光
部)、301,〜,30N……垂直CCD、41,42……水平CCD、51,
52……出力アンプ、53,〜,55……垂直転送電極、61,〜,
65……水平転送電極、71,72……信号電荷、80……チャ
ネル。FIG. 1 is a plan view showing a schematic configuration of a CCD image pickup apparatus according to an embodiment of the present invention, and is a plan view showing a configuration of a vertical CCD after the last stage, and FIG. FIG. 3 is a characteristic diagram showing a change in channel potential with respect to a channel width, FIG. 3 is a plan view showing a main part configuration of another embodiment of the present invention, FIG. 4 is a plan view illustrating a modification, 5 to 8 are views for explaining a conventional CCD image pickup apparatus. FIG. 5 is a plan view showing the entire structure, and FIG.
FIG. 7 is a plan view showing the configuration after the last stage of the vertical CCD, FIG. 7 is a signal waveform diagram showing signals applied to respective electrodes, and FIG. 8 is a schematic diagram showing a change in channel potential along the signal charge transfer direction. It is. 10 ... semiconductor substrate, 20 ... photodiode (photosensitive part), 30 1 , ..., 30 N ... vertical CCD, 41, 42 ... horizontal CCD, 51,
52 …… Output amplifier, 53, ~, 55 …… Vertical transfer electrode, 61, ~,
65 horizontal transfer electrodes, 71, 72 signal charges, 80 channels.
Claims (3)
た感光部と、これらの感光部配列に沿って前記基板上に
配列形成され、該感光部に蓄積された信号電荷を読出す
複数列の垂直CCDと、これらの垂直CCDと直交する方向に
前記基板上に平行配置され、該垂直CCDより転送される
各行の信号電荷を振分けて水平方向に転送する複数本の
水平CCDとを備えた固体撮像装置において、前記複数本
の水平CCDは、該水平CCDのチャネルのうち水平CCD間の
信号電荷の転送に供されるチャネルが、同一チャネル内
で信号電荷の入口側に対して出口側が広くなるように形
成されてなることを特徴とする固体撮像装置。1. A photosensitive unit arranged in a matrix on a semiconductor substrate, and a plurality of columns formed on the substrate along the arrangement of the photosensitive units and reading signal charges stored in the photosensitive unit. A solid body comprising a vertical CCD and a plurality of horizontal CCDs which are arranged in parallel on the substrate in a direction orthogonal to these vertical CCDs and distribute the signal charges of each row transferred from the vertical CCD and transfer the signal charges in the horizontal direction. In the image pickup apparatus, among the plurality of horizontal CCDs, of the channels of the horizontal CCD, a channel provided for transfer of signal charges between the horizontal CCDs has an outlet side wider than an inlet side of signal charges in the same channel. A solid-state imaging device characterized by being formed as described above.
ネルのうち水平CCD間の信号電荷の転送に供されるチャ
ネルが、同一チャネル内で信号電荷の入口側に対して出
口側が連続的に広くなるように形成されてなることを特
徴とする請求項1に記載の固体撮像装置。2. In the plurality of horizontal CCDs, of the channels of the horizontal CCD, a channel provided for transferring signal charges between the horizontal CCDs has a continuous output port side with respect to an input side of signal charges in the same channel. The solid-state imaging device according to claim 1, wherein the solid-state imaging device is formed so as to be wider as desired.
た感光部と、これらの感光部配列に沿って前記基板上に
配列形成され、該感光部に蓄積された信号電荷を読出す
複数列の垂直CCDと、これらの垂直CCDと直交する方向に
前記基板上に平行配置され、該垂直CCDより転送される
各行の信号電荷を振分けて水平方向に転送する複数本の
水平CCDとを備えた固体撮像装置において、前記複数本
の水平CCDは、該水平CCDのチャネルのうち水平CCD間の
電子による信号電荷の転送に供されるチャネルが、同一
チャネル内で信号電荷の入口側に対して出口側が広くな
るように形成され、且つ同一チャネル内で信号電荷の入
口側に対して出口側でチャネル電位が高くなるように、
チャネルの不純物ドープ量を異ならせて形成されてなる
ことを特徴とする固体撮像装置。3. A plurality of photosensitive units arranged in a matrix on a semiconductor substrate, and a plurality of columns arranged on the substrate along the arrangement of the photosensitive units and reading signal charges stored in the photosensitive units. A solid body comprising a vertical CCD and a plurality of horizontal CCDs which are arranged in parallel on the substrate in a direction orthogonal to these vertical CCDs and distribute the signal charges of each row transferred from the vertical CCD and transfer the signal charges in the horizontal direction. In the image pickup apparatus, the plurality of horizontal CCDs include, among the channels of the horizontal CCD, a channel provided for transfer of signal charges due to electrons between the horizontal CCDs, and an exit side with respect to an entrance side of the signal charges in the same channel. It is formed so as to be wider and the channel potential is higher on the outlet side than on the inlet side of the signal charge in the same channel,
A solid-state imaging device formed by changing the impurity doping amount of a channel.
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|---|---|---|---|
| JP63139947A JP2713991B2 (en) | 1988-06-07 | 1988-06-07 | Solid-state imaging device |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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-
1988
- 1988-06-07 JP JP63139947A patent/JP2713991B2/en not_active Expired - Fee Related
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| JPH01308072A (en) | 1989-12-12 |
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