[发明专利]驱动装置以及使用该驱动装置的空间信息检测装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种通过对施加到电荷耦合元件的电极的控制电压进行控制而使用在形成电荷耦合元件的半导体上形成的势阱来传送电荷的电荷耦合元件的驱动装置以及使用该电荷耦合元件的驱动装置的空间信息检测装置。

背景技术

通常，电荷耦合元件(CCD=Charge-Coupled Device)使用于图像传感器、模拟信号的延迟、数字信号的移位寄存器等领域。这种电荷耦合元件在通过半导体形成的元件形成层的表面排列多个电极，通过对各电极施加控制电压，在形成于元件形成层的势阱中储存电荷。另外，通过对施加到所排列的电极的控制电压进行控制，使势阱的位置、深度变化，在相邻的势阱之间能够使电荷移动。

另外，还提出了以下技术，将这种电荷耦合元件的结构应用于受光元件，由此能够控制受光元件的灵敏度。例如，在文献1(日本国公开专利公报2004-309310号)中记载了一种受光元件，其具有在添加了杂质的半导体层即元件形成层上隔着绝缘层设置了电极的MIS元件的结构。即，使用透过光的材料来形成电极和绝缘层，当光通过电极和绝缘层而入射到元件形成层时，在元件形成层的内部生成电荷。

另外，在一个受光元件中设置多个电极，通过对施加到电极的控制电压进行控制，能够对沿着元件形成层的表面的势阱的面积进行控制。当前，将元件形成层的导电形状设为n形，当设为使用电子作为电荷时，在对电极施加正的控制电压时，在与元件形成层的电极对应的部位形成聚集电子的势阱。

因而，当以在元件形成层形成势阱的方式在对电极施加正的控制电压的状态下光照射到元件形成层时，在势阱附近生成的电子的一部分在势阱中被捕获而在势阱中聚集。没有在势阱中聚集的剩余的电子通过在元件形成层的深部中再次进行结合而终止。

这样，在势阱中聚集电子，因此通过使沿着元件形成层的表面的势阱的面积变化，能够使通过光照射而生成的电子中聚集于势阱中的电子的比例变化。即，通过使势阱的面积变化，能够调整受光元件的灵敏度。

在一个受光元件中，在控制势阱的面积时，对施加正的控制电压的电极的个数进行调整即可。例如，如果一个受光元件具备五个电极，则在对五个电极施加正的控制电压时灵敏度变得最大，在对任意电极均不施加正的控制电压时灵敏度变得最小(变为不聚集电子的状态)。

在上述结构的受光元件中，通过对施加到电极的控制电压进行控制，势阱的位置、深度发生变化，因此还作为电荷耦合元件而发挥功能，能够使聚集到势阱的电子(电荷)移动。在上述文献1中记载了以下技术：在对多个电极施加控制电压的状态下聚集与受光量相应的电荷，之后，作为仅对一个电极施加控制电压的状态而在势阱中保持电荷。总之，设置聚集电荷的期间以及保持电荷的期间，在各期间中使施加控制电压的电极的个数变化。

另外，在势阱中保持的电荷与电荷耦合元件同样地，通过对施加到各电极的控制电压进行控制，在相邻形成的势阱之间传送，最终从受光元件取出到外部。

另外，使对施加到各电极的控制电压进行切换的定时与从受光元件取出电荷时使用的时钟信号同步。也就是说，对施加到各电极的控制电压进行切换的时间间隔变为时钟信号周期的整数倍。

在此，假设以下情况：在与连续地排列的多个电极对应地形成的势阱中聚集电荷之后，将聚集的电荷转移到在与一个电极对应地形成的势阱中保持电荷的状态。

假设以下情况：例如图4的(b)所示，在与六个电极10A~10F对应的势阱11中聚集电荷12之后，如图4的(g)所示，在与一个电极10A对应的势阱11中保持电荷12。图4的(a)示出电极10的位置，10A~10J的附图标记是用于划分电极10的附图标记，将十个电极10为一个单位而使用。

另外，在图4示出的例子中，还进行以下动作：如图4的(h)所示，在与六个电极10C~10H相对应的势阱11中聚集电荷12之后，如图4的(i)所示，在与一个电极10H对应的势阱11中保持电荷12。

除了在聚集电荷的状态向保持电荷的状态过渡时电荷12的移动方向相反以外，图4的(b)~(g)的动作与图4的(h)~(i)的动作是相同的动作。也就是说，可以说是不对称的互补的动作。