[发明专利]电荷传输装置及其驱动方法及固态图像摄像装置

说明书

本发明涉及电荷传输装置，尤其涉及利用高析像清晰度传感器读出微小间距像素信号的多线读出CCD(电荷耦合器件)寄存器驱动方法。

像CCD寄存器这样的电荷传输装置，作为固态图像读出装置(以下简称图像读出器)的信号电荷传输部件，现已被广泛应用。尤其是多线读出CCD寄存器适用于微小间距的高析像清晰度传感器，因此其重要性增大。

首先，以采用多线读出CCD寄存器的CCD线性图像读出器为例，说明现有的一般结构。

图26是现有半导体基片上的平面结构图。该图表示采用称为双线读出法用两个CCD寄存器3、5读出一行像素1的情况。移位门2是针对全部像素设置的，转移门4则是针对上述一行像素中的一个像素设置的。如图26中箭头所示，将给定的驱动脉冲加到电极上，奇数号的像素信号电荷被传送到外侧的CCD寄存器，而偶数号的像素信号电荷则被传送到内侧的CCD寄存器。当分别被传输到各个寄存器后，通过输出缓冲器输出到外部。因此，使用同一间距的CCD寄存器，就能输送两倍的信号电荷，所以能以两倍的间距配置像素。因此，采用多线读出CCD寄存器的线性图像传感器，就能提高像素的排列密度。

图26所示半导体基片上A—A′、B—B′线的断面图以及该部分的电位分布如图27、28所示。图29所示，是该半导体基片的主要部分的放大平面图。移位门2及转移门4分别与专用的驱动脉冲导线SH，TG连接，在CCD寄存器3及5中，驱动脉冲导线φ₁及φ₂分别与其校正传输电极互相连接。例如，图26中的A—A′部分的传输电极与驱动脉冲导线φ₁连接，与其相邻的B—B′部分的传输电极则与驱动脉冲导线φ₂连接。首先，在时刻t₁，信号电荷存放在像素1中。然后，在到达时刻t₂时，脉冲电压加到移位门2上，门被导通，信号电荷便从像素移至移位门2。其次，在时刻t₃，顺序移至CCD寄存器31、32。接着，在时刻t₄，只有CCD寄存器31中的信号电荷被移到转移门4中，在时刻t₅，移至CCD寄存器51。此后，电荷由两相脉冲传输到CCD中，并输出到外部。

多线读出CCD寄存器的问题所在是电荷在寄存器之间传输时会产生残留电荷。在有电荷残留时，图像上会出现线条，非常显眼，因此，在一行中即使只有一个比特的信号，往往会使整条通道变坏，成为通道合格率下降的重要原因。

造成电荷残留的原因，往往是第一寄存器出口处的通道变窄，由于通道效应而形成阻挡层，或者由于污染等原因，有时会使通道中残留电荷。这些问题通过在模式工艺上想办法，还是能够得到改善的，但是要使一行中的残留电荷为零却极为困难。再者，今后由于高灵敏度化的趋势，所用电荷的数量会变小，而由于像素增多的趋势，又会使信号数量增多，结果使产生电荷残留的概率增大。

本发明的目的在于提供一种电荷传输装置，该装置能够在不残留于传输电极之下且不与其它位置处产生的信号电荷混合的情况下传输半导体基片上给定位置处产生的信号电荷。

本发明的电荷传输装置的特征是：它备有半导体基片，若干个传输电极，若干个电荷传输部件，若干个转移门电路以及汇集电荷的设施；传输电极是在上述半导体基片上形成的，用来传输在半导体基片上产生的信号电荷；电荷传输部件并排装设在上述半导体基片上；转移门电路用来传输在并排安装的若干个电荷传输部件之间形成的信号电荷，该电荷是在上述的者干个电荷传输部件之中某一个给定的电荷传输部件的给定传输电极上形成的；将这种电荷采用给定的驱动脉冲，通过门电部依次转移到相邻的下一个电荷传输部件的给定传输电极上；汇集电荷设施用来通过另外的一个转移门，将在向上述下一个电荷传输部件上转移信号电荷时在上述给定电荷传输部件上残留的电荷，从上述给定电荷传输部件传输到下一个电荷传输部件上，从而使上述残留电荷与上述给定的信号电荷汇集在一起。另外还可设置信号电荷的累加寄存器，用来在将上述若干个电荷传输部件中的给定电荷传输部件中的给定的传输电极中的信号电荷、采用给定的驱动脉冲、向相邻的下一个电荷传输部件的绐定的传输电极转移的期间，将残留的信号电荷暂时存放在上述给定传输部件中的任一传输电极中。上述若干个电荷传输部分的若干个传输电极可以分别由两个电极构成，在这两个电极上可以分别连接各电荷传输部件进行传输的驱动脉冲导线以及电荷传输部件进行反向传输的驱动脉冲导线。在上述若干个电荷传输部件上，还可以分别装设数量不等的传输电极。