JP2001111026A - 固体撮像装置 - Google Patents

固体撮像装置

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JP2001111026A
JP2001111026A JP28733499A JP28733499A JP2001111026A JP 2001111026 A JP2001111026 A JP 2001111026A JP 28733499 A JP28733499 A JP 28733499A JP 28733499 A JP28733499 A JP 28733499A JP 2001111026 A JP2001111026 A JP 2001111026A
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ccd
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Nobuo Suzuki
信雄 鈴木
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Fujifilm Microdevices Co Ltd
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Fujifilm Microdevices Co Ltd
Fuji Photo Film Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来のIT−CCDにおいては、画素密度の
向上に伴って、水平転送CCDにおける転送電極の形成
に高度な微細加工技術が要求されるようになると共に、
水平転送CCDに駆動パルスを供給するために使用され
るパルス供給用端子の負荷静電容量が増加して、水平転
送CCDの消費電力が増大する。 【解決手段】 複数列、複数行に亘って配置された多数
個の光電変換素子と、これらの光電変換素子に蓄積され
た信号電荷を水平転送CCDに転送するための複数本の
垂直転送CCDと、光電変換素子の各々に蓄積された信
号電荷の前記垂直転送CCDへの読み出しを光電変換素
子毎に制御するための読み出しゲート領域とを備えたI
T−CCDを作製するにあたり、前記複数本の垂直転送
CCDの2本に1本ずつ、これらの2本の垂直転送CC
Dを合流させる加算チャネルを形成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、エリア・イメージ
センサとして利用される固体撮像装置およびその駆動方
法に係り、特に、複数の光電変換素子列と複数の垂直転
送CCDとを備えたインターライン転送型の固体撮像装
置およびその駆動方法に関する。
【0002】
【従来の技術】CCD(電荷結合素子)の量産技術が確
立されて以来、CCD型の固体撮像装置をエリア・イメ
ージセンサとして利用したビデオカメラ、電子スチルカ
メラ等が急速に普及している。CCD型の固体撮像装置
は、その構造により何種類かに分類されるが、その一つ
に、インターライン転送型の固体撮像装置(以下、この
固体撮像装置を「IT−CCD」と略記する。)があ
る。
【0003】IT−CCDは、半導体基板の表面に一定
のピッチで複数列、複数行に亘って配列された多数個の
光電変換素子を有する。各光電変換素子列は複数個の光
電変換素子によって構成され、各光電変換素子行も複数
個の光電変換素子によって構成される。各光電変換素子
は、通常、フォトダイオードによって構成される。
【0004】pnフォトダイオードからなる多数個の光
電変換素子は、例えば半導体基板の所望面側にp型ウェ
ルを形成し、所望形状のn型領域を目的とする光電変換
素子の数と同じ数だけ前記のp型ウェル中に形成するこ
とによって作製される。必要に応じて、各n型領域上に
+ 型領域が形成される。信号電荷は、前記のn型領域
のそれぞれに蓄積される。すなわち、前記のn型領域の
それぞれは、信号電荷蓄積領域として機能する。
【0005】以下、本明細書において「光電変換素子」
の用語は、信号電荷蓄積領域のみを指す場合もある。ま
た、本明細書でいう「光電変換素子に近接する」あるい
は「光電変換素子に隣接する」とは、「光電変換素子を
構成している信号電荷蓄積領域に近接する」こと、ある
いは、「光電変換素子を構成している信号電荷蓄積領域
に隣接する」ことを意味するものとする。
【0006】光電変換素子列の1列毎に、当該光電変換
素子列に近接して、1本の電荷転送チャネルが形成され
る。したがって、IT−CCDは複数本の電荷転送チャ
ネルを有する。1本の電荷転送チャネルは、当該電荷転
送チャネルに近接している光電変換素子列における全て
の光電変換素子に蓄積された信号電荷を転送するための
電荷転送チャネルとして利用される。
【0007】電荷転送チャネルの各々を平面視上横断す
る複数本の転送電極が、前記の半導体基板表面上に電気
絶縁膜を介して形成される。各転送電極と各電荷転送チ
ャネルとの平面視上の交差部それぞれは、1つの電荷転
送段として機能する。すなわち、1本の電荷転送チャネ
ルと前記の複数本の転送電極とによって、1本の垂直転
送CCDが形成される。
【0008】本明細書においては、垂直転送CCDを構
成する複数本の転送電極それぞれにおいて上記の電荷転
送段を構成する領域を、「転送路形成部」という。
【0009】インターレース駆動型のIT−CCDにお
ける個々の垂直転送CCDは、通常、1つの光電変換素
子に対して2つの電荷転送段を有する。全画素読み出し
型のIT−CCDにおける個々の垂直転送CCDは、通
常、1つの光電変換素子に対して3つまたは4つの電荷
転送段を有する。そして、1つのIT−CCDは、当該
IT−CCDに形成されている前記複数列の光電変換素
子列と同じ数の垂直転送CCDを有する。
【0010】前述した光電変換素子の各々が光電変換す
ることにより、当該光電変換素子に信号電荷が蓄積され
る。各光電変換素子に蓄積された信号電荷は、それぞ
れ、対応する電荷転送チャネルに所定の時期に読み出さ
れる。
【0011】光電変換素子から電荷転送チャネルへの信
号電荷の読み出しを制御するために、光電変換素子の1
個毎に当該光電変換素子に隣接して、読み出しゲート領
域が前記の半導体基板表面に形成される。この読み出し
ゲート領域は、通常、光電変換素子および電荷転送チャ
ネルと逆導電型の領域で構成される。各読み出しゲート
領域は、所定の電荷転送チャネルにおける所定の区域に
も隣接する。
【0012】また、読み出しゲート領域それぞれの上
に、読み出しゲート電極部が形成される。読み出しゲー
ト電極部の各々は、通常、垂直転送CCDを構成する所
定の転送電極における転送路形成部の一部の領域からな
る。
【0013】各電荷転送チャネルに読み出された信号電
荷は、当該電荷転送チャネルを含んで構成される各垂直
転送CCDによって、出力転送路へ転送される。この出
力転送路は、通常、CCDによって形成さる(以下、こ
のCCDを「水平転送CCD」ということがある。)。
【0014】水平転送CCDからなる出力転送路は、1
つの垂直転送CCDに対してN個の電荷転送段を有す
る。1つの電荷転送段は、通常、1つのポテンシャルバ
リア部と、1つのポテンシャルウェル部とを有し、前記
の「N」は2である。1電荷転送段が均一なポテンシャ
ルを有する場合、前記の「N」は3以上である。
【0015】出力転送路は、受け取った信号電荷を前記
光電変換素子行の長手方向(以下、この方向を単に「行
方向」という。)に順次転送して、出力部に送る。垂直
転送CCDと同様に、出力転送路も前記の半導体基板上
に形成される。
【0016】垂直転送CCDや水平転送CCDは、フォ
トダイオードと同様に光電変換能を有している。このた
め、当該垂直転送CCDや水平転送CCDによって無用
の光電変換が行われないように、光電変換素子が分布す
る感光部から水平転送CCDに亘って光遮蔽膜が形成さ
れる。光遮蔽膜は、光電変換素子(フォトダイオード)
それぞれの上に所定形状の開口部を有する。1個の光電
変換素子に対して1個の開口部が形成される。この開口
部は、通常、光電変換素子の信号電荷蓄積領域を平面視
したときの縁より内側において開口する。
【0017】1つの光電変換素子と、当該光電変換素子
に隣接して形成された1つの読み出しゲート領域と、当
該読み出しゲート領域を平面視上覆う読み出しゲート電
極部と、前記1つの光電変換素子に対応する2〜4つの
電荷転送段(垂直転送CCDにおける2〜4つの電荷転
送段)とによって、1つの画素が構成される。そして、
個々の光電変換素子の表面のうちで上記の開口部から平
面視上露出している部分が、1つの画素における受光部
として機能する。
【0018】したがって、IT−CCDにおいては、光
遮蔽膜に形成されている開口部それぞれの平面視上の形
状および当該開口部の平面視上の面積によって、個々の
画素における受光部の形状および面積が実質的に決ま
る。
【0019】ところで、IT−CCDの普及の拡大に伴
い、その性能、例えば解像度や感度の更なる向上が求め
られている。
【0020】IT−CCDの解像度は、当該IT−CC
Dにおける画素密度に大きく依存する。画素密度が高い
ほど、解像度を高めやすい。一方、IT−CCDの感度
は、個々の画素における受光部の面積に大きく依存す
る。個々の画素における受光部の面積が広いほど、感度
を高めやすい。
【0021】特許第2825702号公報に記載されて
いるIT−CCD(同公報では「固体撮像素子」と称さ
れているが、本明細書では「IT−CCD」と表記す
る。)は、個々の画素における受光部の面積の低下を抑
制しつつ画素密度を向上させることを可能にしたIT−
CCDとして知られている。
【0022】このIT−CCDでは、多数個の光電変換
素子が一定のピッチで複数列、複数行に亘って配列され
ており、1つの光電変換素子列および1つの光電変換素
子行は、それぞれ複数個の光電変換素子を含んでいる。
偶数列を構成している前記複数個の光電変換素子の各々
は、奇数列を構成している前記複数個の光電変換素子に
対し、各光電変換素子列内での光電変換素子同士のピッ
チの約1/2、列方向にずれている。同様に、偶数行を
構成する前記複数個の光電変換素子の各々は、奇数行を
構成する前記複数個の光電変換素子に対し、各光電変換
素子行内での光電変換素子同士のピッチの約1/2、行
方向にずれている。光電変換素子列の各々は、奇数行ま
たは偶数行の光電変換素子のみを含んでいる。
【0023】各光電変換素子に蓄積された信号電荷を転
送するために、1つの光電変換素子列に対して1本の垂
直転送CCDが当該光電変換素子列に近接して配置され
ている。垂直転送CCDの各々は複数本の転送電極を含
んで構成され、これら複数本の転送電極はハニカム状に
配設されている。そして、複数本の転送電極をハニカム
状に配設することによって生じる六角形の隙間それぞれ
に、上記の光電変換素子の各々が平面視上位置してい
る。
【0024】個々の垂直転送CCDは、当該垂直転送C
CDに近接している1つの光電変換素子列における全て
の光電変換素子によって、これらの光電変換素子に蓄積
された信号電荷を転送するためのCCDとして利用され
る。各垂直転送CCDは、蛇行しつつ、所定(垂直)方
向に信号電荷を転送する。
【0025】上記公報に記載されているIT−CCDで
は、多数個の光電変換素子および複数本の転送電極(垂
直転送CCD用の複数本の転送電極)を上述のように配
設することにより、個々の画素における受光部の面積低
下を抑制しつつ画素密度を向上させることを可能にして
いる。
【0026】なお、本明細書においては、上述した多数
個の光電変換素子の配置を、以下、「画素ずらし配置」
と称する。
【0027】
【発明が解決しようとする課題】例えば、画素ずらし配
置が行われている1/2型、200万画素のIT−CC
Dを電子スチルカメラ用のIT−CCDとして使用しよ
うとする場合、当該IT−CCDにおける画素ピッチ
は、光電変換素子行の長手方向(以下、この方向を「行
方向」または「方向DH 」という。)については、およ
そ2.8μmとなる。また、画素ずらし配置が行われて
いる1/3型、200万画素のIT−CCDを電子スチ
ルカメラ用のIT−CCDとして使用しようとする場
合、当該IT−CCDにおける前記の方向DH の画素ピ
ッチは、およそ2.1μmとなる。
【0028】垂直転送CCDとしては、4相駆動型CC
Dが多用されており、水平転送CCDとしては、2相駆
動型CCDが多用されている。
【0029】4相駆動型CCDからなる垂直転送CCD
と2相駆動型CCDからなる水平転送CCDとを備えた
IT−CCDにおいて、前記の方向DH に2.1μmピ
ッチで画素を形成すること自体は、比較的容易である。
しかしながら、当該IT−CCDにおける水平転送CC
Dは、1列の画素当たり4つの電極を有するものでなけ
ればならない。すなわち、長さ2.1μmの領域中に4
つの転送電極が形成されたものでなければならない。こ
のときの個々の転送電極の幅は、およそ0.5μmであ
る。
【0030】したがって、上記の水平転送CCDを有す
るIT−CCDを得るにあたっては、チップサイズの小
型化が図れる一方で、高度な微細加工技術が必要とな
る。
【0031】また、水平転送CCDが1列の画素当たり
4つの転送電極を有することから、当該水平転送CCD
に駆動パルスを供給するために使用されるパルス供給用
端子の負荷静電容量が大きい。
【0032】さらに、200万画素を超える高解像度の
IT−CCDになると、読み出しフレーム周波数を上げ
るために、通常、20MHz前後という高速の駆動パル
スで水平転送CCDを動作させることになる。
【0033】これらの結果として、水平転送CCDの消
費電力は例えば数10mWにまで増大する。消費電力の
増大は、電池搭載型の電子スチルカメラにとっては電池
寿命の低下を招く。
【0034】本発明の目的は、高度な微細加工技術によ
らずとも画素密度を容易に向上させることができ、か
つ、消費電力の増大を容易に抑制することが可能なIT
−CCDおよびその駆動方法を提供することにある。
【0035】
【課題を解決するための手段】本発明の一観点によれ
ば、半導体基板の表面に設定された感光部内に複数行、
複数列に亘って形成された多数個の光電変換素子と、光
電変換素子列の1列毎に該光電変換素子列に近接して前
記半導体基板の表面に形成され、各々が前記感光部を一
定の方向に平面視上横切る複数本の電荷転送チャネル
と、前記感光部上に形成された複数本の転送電極であっ
て、各々が前記複数本の電荷転送チャネルの数と同じ数
の複数個の転送路形成部を有し、該複数個の転送路形成
部の各々が、それぞれ別個の電荷転送チャネルと平面視
上交差するとともに、該平面視上の交差部の各々におい
て前記電荷転送チャネルと共に1つの電荷転送段を構成
する複数本の転送電極と、前記電荷転送チャネルの複数
本に1本ずつ前記半導体基板の表面に形成され、各々
が、相隣る複数本の電荷転送チャネルを前記感光部の外
側の領域において合流させる複数本の加算チャネルと、
前記半導体基板の表面における前記感光部の外側の領域
上に形成された加算チャネル用転送電極であって、前記
複数本の加算チャネルの各々と平面視上交差し、前記複
数本の加算チャネルとの平面視上の交差部の各々におい
て、前記加算チャネルと共に1つの加算用電荷転送段を
構成する加算チャネル用転送電極とを具備した固体撮像
装置が提供される。
【0036】本発明の他の観点によれば、上記の固体撮
像装置の駆動方法であって、1つの垂直ブランキング期
間において、所定の光電変換素子行または所定の光電変
換素子列を構成する光電変換素子の各々に蓄積された信
号電荷を該光電変換素子に隣接する前記読み出しゲート
を介して該読み出しゲートに隣接する前記電荷転送チャ
ネルに読み出す信号電荷読み出し工程と、前記1つの垂
直ブランキング期間から次の垂直ブランキング期間まで
の間に、前記電荷転送チャネルに読み出された前記信号
電荷の各々を画像信号に変換して出力する画像信号出力
工程とを含む固体撮像装置の駆動方法が提供される。
【0037】上述した固体撮像装置においては、1本の
電荷転送チャネルを含んで構成される電荷転送段の各々
が相隣るもの同士で互いに隣接するように上記複数本の
転送電極を形成することにより、1本の垂直転送CCD
を感光部に形成することができる。当該垂直転送CCD
は、感光部に形成されている光電変換素子列の数と同じ
数だけ形成される。したがって、当該固体撮像装置にお
いて光電変換素子から信号電荷を読み出し、これを転送
するのに必要な垂直転送CCDの本数は、従来の固体撮
像装置における垂直転送CCDの本数と同じである。
【0038】しかしながら、上記の固体撮像装置は、上
述した加算チャネルを有している。このため、当該加算
チャネルの下流に水平転送CCDを設けた場合、当該水
平転送CCDにおける電荷転送段の総数、ひいては転送
電極の総数は、従来の半分以下で済む。
【0039】したがって、水平転送CCDにおける個々
の電荷転送段での転送電極の幅を狭めなくても、例えば
200万画素という高画素密度の固体撮像装置を得るこ
とができる。すなわち、高度の微細加工技術を用いなく
ても、例えば200万画素という高画素密度の固体撮像
装置を得ることができる。
【0040】また、水平転送CCDに形成すべき転送電
極の総数が従来の半分以下で済むので、当該水平転送C
CDに駆動パルスを供給するために使用されるパルス供
給用端子の負荷静電容量の増大も抑えられる。したがっ
て、消費電力の増大を容易に抑制することができる。
【0041】なお、本明細書においては、信号電荷の転
送経路内における当該信号電荷の移動を1つの流れとみ
なして、個々の部材等の相対的な位置を、必要に応じて
「何々の上流」、「何々の下流」等と称して特定するも
のとする。
【0042】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施例を詳細に説明する。
【0043】図1は、第1の実施例のインターレース駆
動型IT−CCD100を概略的に示す平面図である。
同図に示したように、IT−CCD100は、半導体基
板1の表面に設定された感光部10と、当該感光部10
の外側に形成された合流部50と、当該合流部50の外
側に形成された出力転送路60と、当該出力転送路60
の一端に接続配置された出力部65とを具備している。
【0044】なお、図1は、図面をみやすくするため
に、また、説明を判りやすくするために、光電変換素子
20の数を64個にした略図である。実際のインターレ
ース駆動型IT−CCDでは、光電変換素子の数が数1
0万〜数100万に達する。
【0045】まず、図1に示した感光部10の構成につ
いて、既出の図1の他に、図2、図3、図4(a)およ
び図4(b)を用いて説明する。
【0046】図2は、感光部10における光電変換素子
20、チャネルストップ領域25および電荷転送チャネ
ル30の平面配置を示す模式図である。
【0047】図3は、感光部10の概略を示す部分断面
斜視図である。
【0048】図4(a)は、感光部10上に形成されて
いる転送電極31の概略を示す部分平面図であり、図4
(b)は、感光部10上に形成されている転送電極32
の概略を示す部分平面図である。
【0049】以下の説明は、p型ウェルを備えたn型シ
リコン基板からなる半導体基板1を用いた場合を例にと
り、行う。勿論、他の半導体基板を用いて同様の機能を
有するIT−CCDを得ることも可能である。
【0050】計64個の光電変換素子20が、8行、8
列に亘って感光部10における半導体基板1の表面に形
成されている。すなわち、8つの光電変換素子行21
と、8つの光電変換素子列22とが、感光部10におけ
る半導体基板1の表面に形成されている。図1または図
2に示すように、個々の光電変換素子20は、平面視
上、矩形を呈する。
【0051】計8本の電荷転送チャネル(図1において
は図示せず。)が、光電変換素子列22の1列に1本ず
つ、対応する光電変換素子列22の左側(図1での左
側)に形成されている。これらの電荷転送チャネルは、
感光部10を一定の方向DV (図1中に矢印で示す。)
に横切っている。図2に示すように、個々の電荷転送チ
ャネル30は、平面視上、帯状を呈する。図3に示すよ
うに、電荷転送チャネル30は、例えばp型ウェル2内
にn型領域を帯状に形成することによって得られる。
【0052】図2に示すように、後述する読み出しゲー
ト領域41が形成されている箇所を除き、光電変換素子
20と電荷転送チャネル30との間にチャネルストップ
領域25が形成されている。当該チャネルストップ領域
は、1つの光電変換素子列22において相隣る2個の光
電変換素子20同士の間にも形成されている。図3に示
すように、チャネルストップ領域25は、例えばp型ウ
ェル2内にp+ 型領域を所定形状に形成することによっ
て得られる。
【0053】図3に示すように、光電変換素子20は、
例えば、半導体基板1の一表面側に形成されたp型ウェ
ル2中の所定領域と、当該所定領域の上に設けられたn
型領域3と、n型領域3上に設けられた埋込み用p+
層4とによって構成された埋込型のフォトダイオードか
らなる。n型領域3は、信号電荷蓄積領域として機能す
る。図示を省略した電気絶縁膜(シリコン酸化膜)が、
+ 型層4上に形成されている。
【0054】図1に示すように、計8本の転送電極31
と計8本の転送電極32とが、電気絶縁膜(図示せ
ず。)を介して感光部10上に交互に形成されている。
図3に示すように、これらの転送電極31、32は、各
電荷転送チャネル30を平面視上横断している。転送電
極32は、例えば第1ポリシリコン層によって形成され
る。転送電極31は、例えば第2ポリシリコン層によっ
て形成される。転送電極31と転送電極32とは、図示
を省略した電気絶縁膜によって、互いに絶縁されてい
る。
【0055】個々の転送電極31は、平面視上の形状が
矩形である転送路形成部31Tを計8個有している(図
1参照)。1本の転送電極31において相隣る2つの転
送路形成部31Tは、図3または図4に示すように、帯
状を呈する接続部31Cによって互いに繋がっている。
各接続部31Cは、前記の方向DH (図1参照)に延び
ている。
【0056】1本の転送電極31における各転送路形成
部31Tは、図3に示すように、それぞれ別個の電荷転
送チャネル30と平面視上交差する。転送路形成31T
と電荷転送チャネル30との平面視上の交差部は、1つ
の電荷転送段として機能する。また、個々の転送電極3
1において、図1の左端から数えて偶数番目の転送路形
成部31Tの各々は、感光部10に形成されている所定
の読み出しゲート領域41を平面視上覆う(図3参
照)。転送路形成部31Tにおいて読み出しゲート領域
41を平面視上覆う部分は、光電変換素子20から信号
電荷を読み出すための読み出しゲート電極部31G(図
3および図4参照)として機能する。
【0057】転送電極32の各々も、平面視上の形状が
矩形である転送路形成部32Tを計8個有している(図
1参照)。1本の転送電極32において相隣る2つの転
送路形成部32Tは、図3または図4に示すように、帯
状を呈する接続部32Cによって互いに繋がっている。
各接続部32Cは、前記の方向DH (図1参照)に延び
ている。
【0058】1本の転送電極32における各転送路形成
部32Tは、図3に示すように、それぞれ別個の電荷転
送チャネル30と平面視上交差する。転送路形成32T
と電荷転送チャネル30との平面視上の交差部は、1つ
の電荷転送段として機能する。また、個々の転送電極3
2において、図1の左端から数えて奇数番目の転送路形
成部32Tの各々は、感光部10に形成されている所定
の読み出しゲート領域41を平面視上覆う(図3参
照)。転送路形成部32Tにおいて読み出しゲート領域
41を平面視上覆う部分は、光電変換素子20から信号
電荷を読み出すための読み出しゲート電極部32G(図
3および図4参照)として機能する。
【0059】転送路形成部31Tを含んで構成される電
荷転送段と転送路形成部32Tを含んで構成される電荷
転送段とは、1本の電荷転送チャネル30に沿って交互
に連なって、1本の垂直転送CCD35(図1参照)を
形成している。1個の光電変換素子20に対して、転送
路形成部31Tを含んで構成される電荷転送段と転送路
形成部32Tを含んで構成される電荷転送段との計2個
の電荷転送段が、上流側からこの順番で形成されてい
る。
【0060】図1においては、図を判りやすくするため
に、個々の垂直転送CCD35における転送路形成部3
1Tと転送路形成部32Tとを互いに離隔して描いてい
る。しかしながら、個々の垂直転送CCD35における
転送路形成部31Tとその下流側に近接して形成されて
いる転送路形成部32Tとは、図3に示すように、一部
重なっている。
【0061】すなわち、転送路形成部31Tの下流側の
縁部は、図示を省略した電気絶縁膜を介して、転送路形
成部32Tの上流側の縁部に覆い被さっている。転送路
形成部31Tとその下流側に近接して形成されている転
送路形成部32Tとは、いわゆる重ね合わせ転送電極構
造をなしている。
【0062】以下、互いに絶縁された2つの転送電極に
よって構成される構造であって、一方の転送電極におけ
る或る1つの稜に沿った縁部が他方の転送電極における
或る1つの稜に沿った縁部に覆い被さっている構造を、
単に「重ね合わせ転送電極構造」という。この場合の
「転送電極」には、転送路形成部、補助転送電極、加算
チャネル用転送電極等も含まれるものとする。重ね合わ
せ転送電極構造は、3つ以上の転送電極によっても構成
することができる。
【0063】また、2つの転送電極からなる重ね合わせ
転送電極構造における重ね合わせ部分をみたときに下に
位置する転送電極を「下層電極」と呼び、上に位置する
転送電極を上層電極と呼ぶことがある。3つの転送電極
からなる重ね合わせ転送電極構造における重ね合わせ部
分をみたときに最も下に位置する転送電極を「下層電
極」と呼び、最も上に位置する転送電極を上層電極と呼
び、下層電極と上層電極との間に位置する転送電極を中
層電極と呼ぶことがある。
【0064】垂直転送CCD35の各々は、その右側
(図1での右側)に近接して形成されている光電変換素
子列22を構成している各光電変換素子20に蓄積され
た信号電荷を、読み出しゲート40介して受け取り、当
該信号電荷を前記の方向DV に転送する。
【0065】上記の読み出しゲート40は、1個の光電
変換素子20に1個ずつ形成されている(図1参照)。
図1においては、図を判りやすくするために、読み出し
ゲート40を転送路形成部31Gまたは32Gに隣接さ
せて描いている。しかしながら、実際の読み出しゲート
40は、半導体基板1に形成されているp型ウェル2の
所定箇所からなる読み出しゲート領域41(図3参照)
と、当該読み出しゲート領域41を平面視上覆う前記の
読み出しゲート電極部31Gまたは32Gとを含んで構
成されている(図3参照)。
【0066】図1の左端から数えて奇数番目に当たる光
電変換素子列22を構成する光電変換素子20の各々に
対しては、平面視上、当該光電変換素子20の下流側の
ほぼ半分の領域の左側に隣接して、読み出しゲート領域
41が形成されている(図2および図3参照)。読み出
しゲート領域41は、光電変換素子20に対応する2つ
の電荷転送段のうち、転送路形成部32Tを含んで構成
される電荷転送段に隣接している。読み出しゲート電極
部32Gが、当該読み出しゲート領域41を平面視上覆
っている。
【0067】図1の左端から数えて偶数番目に当たる光
電変換素子列22を構成する光電変換素子20の各々に
対しては、平面視上、当該光電変換素子20の上流側の
ほぼ半分の領域の左側に隣接して、読み出しゲート領域
41が形成されている(図2および図3参照)。この読
み出しゲート領域41は、当該光電変換素子20に対応
する2つの電荷転送段のうち、転送路形成部31Tを含
んで構成される電荷転送段に隣接している。読み出しゲ
ート電極部31Gが、当該読み出しゲート領域41を平
面視上覆っている。
【0068】次に、図1に示した合流部50の構成につ
いて、既出の図1の他に図5を用いて説明する。
【0069】図5は、上述した感光部10、各電荷転送
チャネル30、加算チャネル51および出力転送路60
の平面配置を示す概略図である。
【0070】上述した電荷転送チャネル30の各々は、
感光部10を前記の方向DV (図1または図5参照)に
横切った後、さらに2補助電荷転送段分、出力転送路6
0側(合流部50内)に延在している。「補助電荷転送
段」については後述する。
【0071】相隣る2本の電荷転送チャネル30は、合
流部50内においても、図示を省略したチャネルストッ
プ領域によって互いに分離されている。
【0072】計4本の加算チャネル51が、2本の電荷
転送チャネル30に1本ずつ接続されている(図5参
照)。加算チャネル51の平面視上の形状は、Y字状で
ある。各加算チャネル51は、相隣る2本の電荷転送チ
ャネル30のそれぞれの下流端に連なって、これら2本
の電荷転送チャネル30を合流させている。相隣る2本
の加算チャネル51は、図示を省略したチャネルストッ
プ領域によって互いに分離されている。
【0073】図1および図5に示すように、1本の加算
チャネル用転送電極52が合流部50に設けられてい
る。加算チャネル用転送電極52は、例えばポリシリコ
ンによって形成される。当該加算チャネル用転送電極5
2は、半導体基板1上に電気絶縁膜(図示せず。)を介
して設けられる。
【0074】加算チャネル用転送電極52は、加算チャ
ネル51を平面視上覆うV字状の加算用転送路形成部5
2Tを計4個有している。相隣る2個の加算用転送路形
成部52Tは、帯状を呈する接続部52Cによって繋が
っている。各加算用転送路形成部52Tは、図5に示し
たように、それぞれ別個の加算チャネル51と平面視上
交差する。加算チャネル51と加算用転送路形成部52
Tとの平面視上の交差部は、1つの加算用電荷転送段と
して機能する。
【0075】補助電荷転送チャネル53が、各加算チャ
ネル51の下流端に繋がっている(図5参照)。各補助
電荷転送チャネル53の下流端は、出力転送路60に達
している。相隣る2本の補助電荷転送チャネル53は、
図示を省略したチャネルストップ領域によって互いに分
離されている。
【0076】第1補助転送電極55と第2補助転送電極
56とが上流側からこの順番で、感光部10における最
も下流の転送電極32と加算チャネル51との平面視上
の間に形成されている(図1参照)。第3補助転送電極
57、第4補助転送電極58および第5補助転送電極5
9が、上流側からこの順番で、各加算チャネル51と出
力転送路60との平面視上の間に形成されている。
【0077】第1補助転送電極55は、平面視上の形状
が矩形である補助転送路形成部を計8個有している(図
1参照)。相隣る2つの補助転送路形成部55Tは、帯
状を呈する接続部55Cによって互いに繋がっている。
各接続部55Cは、前記の方向DH に延びている。各補
助転送路形成部55Tは、それぞれ別個の電荷転送チャ
ネル30と平面視上交差する。補助転送路形成55Tと
電荷転送チャネル30との平面視上の交差部は、1つの
補助電荷転送段として機能する。
【0078】第2補助転送電極56も、平面視上の形状
が矩形である補助転送路形成部56Tを計8個有してい
る(図1参照)。相隣る2つの補助転送路形成部56T
は、帯状を呈する接続部56Cによって互いに繋がって
いる。各接続部56Cは、前記の方向DH に延びてい
る。各補助転送路形成部56Tは、それぞれ別個の電荷
転送チャネル30と平面視上交差する。補助転送路形成
56Tと電荷転送チャネル30との平面視上の交差部
は、1つの補助電荷転送段として機能する。
【0079】第3補助転送電極57は、平面視上の形状
が矩形である補助転送路形成部を計4個有している(図
1参照)。相隣る2つの補助転送路形成部57Tは、帯
状を呈する接続部57Cによって互いに繋がっている。
各接続部57Cは、前記の方向DH に延びている。各補
助転送路形成部57Tは、それぞれ別個の電荷転送チャ
ネル53と平面視上交差する。補助転送路形成57Tと
電荷転送チャネル53との平面視上の交差部は、1つの
補助電荷転送段として機能する。
【0080】第4補助転送電極58および第5補助転送
電極59は、それぞれ、第3補助転送電極57とほぼ同
じ形状および大きさを有し、第3補助転送電極57とほ
ぼ同じ仕様で配設されている。図1においては、第4補
助転送電極58における補助転送路形成部を符号58T
で示し、当該第4補助転送電極58における接続部を符
号58Cで示している。同様に、図1においては、第5
補助転送電極59における補助転送路形成部を符号59
Tで示し、当該第5補助転送電極59における接続部を
符号58Cで示している。
【0081】図1においては、図を判りやすくするため
に、感光部10における最も下流の転送電極32、加算
チャネル用転送電極52および第1〜第5補助転送電極
55、56、57、58、59を相隣るもの同士で互い
に離隔させて描いている。しかしながら、転送路形成部
32T、加算用転送路形成部52Tおよび補助転送路形
成部55T、56T、57T、58T、59Tは、重ね
合わせ転送電極構造をなしている。
【0082】補助転送路形成部55T、加算用転送路形
成部52Tおよび補助転送路形成部58Tが上層電極に
相当する。最も下流の転送電極32における転送路形成
部32T、補助転送路形成部56T、補助転送路形成部
57Tおよび補助転送路形成部59Tが下層電極に相当
する。
【0083】図1の左端から数えて1、2番目の各垂直
転送CCD35は、感光部10を方向DV に横断した
後、さらに2補助電荷転送段分、合流部50内にそれぞ
れ延在し、その後、最も左側の加算チャネル51(図5
参照)と最も左の加算用転送形成部52Tとを含んで構
成される加算用電荷転送段において合流する。図1の左
端から数えて3、4番目の各垂直転送CCD35および
5、6番目の各垂直転送CCD35ならびに7、8番目
の各垂直転送CCD35についても同様である。
【0084】各加算用電荷転送段の下流には、1本の補
助電荷転送チャネル53(図5参照)と補助転送路形成
部57T、58T、59Tとを含んで構成される補助垂
直転送CCDがそれぞれ続いている。これらの補助垂直
転送CCDは、出力転送路60に達している。
【0085】次に、図1に示した出力転送路60および
出力部65について説明する。
【0086】出力転送路60は、感光部10から加算部
50を介して送られてきた信号電荷を受け取り、当該信
号電荷を出力部65へ順次転送する。出力転送路60
は、例えば2層電極構造の2相駆動型CCD、3層電極
構造の2相駆動型CCD、2層電極構造の4相駆動型C
CD等によって構成される。
【0087】2層電極構造の2相または4相駆動型CC
Dは、第1ポリシリコンからなる転送電極と第2ポリシ
リコンからなる転送電極とを有する2層ポリシリコン電
極構造の2相駆動型CCDを含む。3層電極構造の2相
駆動型CCDは、第1ポリシリコンからなる転送電極、
第2ポリシリコンからなる転送電極および第3ポリシリ
コンからなる転送電極を有する3層ポリシリコン電極構
造の2相駆動型CCDを含む。
【0088】出力部65は、出力転送路60から送られ
てきた信号電荷をフローティング容量(図示せず。)に
よって信号電圧に変換し、当該信号電圧をソースホロワ
回路(図示せず。)等を利用して増幅する。検出(変
換)された後の電荷は、図示を省略したリセットトラン
ジスタを介して電源(図示せず。)に吸収される。
【0089】図1に示したIT−CCD100において
は、各転送電極31、各転送電極32、第1補助転送電
極55、第2補助転送電極56、加算チャネル用転送電
極52、第3補助転送電極57、第4補助転送電極58
および第5補助転送電極59の各々に4相の駆動パルス
を供給するために、4つのパルス供給用端子70a、7
0b、70c、70dが配設されている。
【0090】各転送電極31、各転送電極32、加算チ
ャネル用転送電極52および第1〜第5補助転送電極5
5、56、57、58、59は、感光部10から合流部
50に向かって3つおきに選択することによって、4つ
の転送電極群に分けられる。個々のパルス供給用端子7
0a、70b、70c、70dは、それぞれ異なる転送
電極群の1つに電気的に接続されている。
【0091】出力転送路60を構成する各転送電極に2
相の駆動パルスを供給するために、2つのパルス供給用
端子75a、75bが配設されている。
【0092】以上説明したIT−CCD100において
は、(a) 1つの光電変換素子20、(b) この光電変換素
子20の左側(図1での左側)に近接して形成されてい
る2つの電荷転送段、すなわち、転送路形成部31Tを
含んで構成される電荷転送段と転送路形成部32Tを含
んで構成される電荷転送段、および、(c) 転送路形成部
31Tもしくは32Tを含んで構成される前記の電荷転
送段と光電変換素子20との間に形成されている1つの
読み出しゲート40、によって、1つの画素が構成され
る。当該IT−CCD100においては、計64個の画
素が8行、8列に亘って形成されている。
【0093】IT−CCD100は、前述した加算チャ
ネル51を有している。このため、出力転送路60(図
1参照)をCCDによって構成する場合、当該出力転送
路60における電荷転送段の総数、ひいては転送電極の
総数は、従来の半分で済む。当該出力転送路60の駆動
周波数は従来の2倍になる。
【0094】したがって、出力転送路60における個々
の電荷転送段での転送電極の幅を狭めなくても、例えば
200万画素という高画素密度のIT−CCDを得るこ
とができる。すなわち、高度の微細加工技術を用いなく
ても、例えば200万画素という高画素密度のIT−C
CDを得ることができる。
【0095】また、出力転送路60に形成すべき転送電
極の総数が従来の半分で済むので、当該出力転送路60
に駆動パルスを供給するために使用されるパルス供給用
端子75a、75b(図1参照)の負荷静電容量の増大
も抑えられる。したがって、消費電力の増大を容易に抑
制することができる。
【0096】図示した第1の実施例のIT−CCD10
0は、IT−CCDとしては簡単な構造のIT−CCD
である。実際のIT−CCDでは、前述したように、垂
直転送CCDや水平転送CCD等によって無用の光電変
換が行われるのを防止するために、感光部から出力転送
路に亘る所定の領域を平面視上覆う光遮蔽膜が形成され
る。また、通常、光電変換素子での光電変換効率を高め
るために、マイクロレンズアレイが配設される。さら
に、カラー撮像用のIT−CCDでは色フィルタアレイ
が配設される。
【0097】図6(a)および図6(b)は、上述した
IT−CCD100に光遮蔽膜80を設けた後のIT−
CCD(以下、このIT−CCDを「IT−CCD10
0a」という。)を概略的に示す部分断面図である。こ
れらの図に示すように、光遮蔽膜80は、感光部10上
においては、光電変換素子20それぞれの上に所定形状
の開口部81を有する。1個の光電変換素子20に対し
て1個の開口部81が形成される。各開口部81は、平
面視上、光電変換素子20における信号電荷蓄積領域
(n型領域3)の平面視上の縁より内側において開口し
ている。1つの光電変換素子20のうちで上記の開口部
81から平面視上露出している部分が、個々の画素にお
ける受光部(以下、この受光部を「受光部81」という
ことがある。)として機能する。
【0098】上記の光遮蔽膜80は、例えばアルミニウ
ム、クロム、タングステン、チタンまたはモリブデンか
らなる金属薄膜や、これらの金属の2種以上からなる合
金薄膜、あるいは、前記の金属同士または前記の金属と
前記の合金とを組み合わせた多層金属薄膜等によって形
成される。
【0099】開口部(受光部)81のそれぞれは、平面
視上、矩形を呈する。これらの開口部(受光部)81の
形状、大きさおよび向きは、実質的に同じである。
【0100】開口部(受光部)81から光電変換素子2
0に入射した光は、当該光電変換素子20によって光電
変換されて信号電荷となる。この信号電荷は、光電変換
素子20の信号電荷蓄積領域であるn型領域3から当該
光電変換素子20に隣接する読み出しゲート40を介し
て垂直転送CCD35に読み出される。このとき、所定
の読み出しパルスが転送電極31(読み出しゲート電極
部31G)または転送電極32(読み出しゲート電極部
32G。ただし、図6(a)および図6(b)において
は図示せず。)に印加される。
【0101】なお、図6(a)および図6(b)におい
ては、図1や図3において図示を省略した2つの部材が
示されている。1つは、半導体基板1の表面に形成され
た電気絶縁膜5である。当該電気絶縁膜5は、例えばシ
リコン酸化物からなる。他の1つは、転送電極31を覆
っている電気絶縁層34である。当該電気絶縁層34
は、転送電極31と転送電極32とが平面視上重なって
いる箇所においては、例えば、転送電極32の表面に形
成された電気絶縁膜(例えばシリコン酸化膜)と、転送
電極31の表面に形成された電気絶縁膜(例えばシリコ
ン酸化膜)とからなる。
【0102】一方、前記のマイクロレンズを設けるにあ
たっては、まず、光遮蔽膜80が設けられているIT−
CCD100a(図6参照)の感光部上に平坦化膜が形
成される。この平坦化膜は焦点調節層としても利用され
る。そして、白黒撮像用のIT−CCDにおいては、前
記の平坦化膜の表面に所定個のマイクロレンズからなる
マイクロレンズアレイが配設される。一方、カラー撮像
用のIT−CCDにおいては、上記の平坦化膜の上に色
フィルタアレイが形成される。このため、マイクロレン
ズアレイは、前記の色フィルタアレイ上に更に第2の平
坦化膜を設けた後、当該第2の平坦化膜の表面に形成さ
れる。白黒撮像用およびカラー撮像用のいずれのIT−
CCDにおいても、個々のマイクロレンズは、それぞれ
別個に、画素の受光部を平面視上覆うようにして形成さ
れる。
【0103】第1の平坦化膜は、例えばフォトレジスト
等の透明樹脂を例えばスピンコート法によって所望の厚
さに塗布することによって形成される。
【0104】色フィルタアレイは、カラー撮像を可能に
する複数種の色フィルタを所定のパターンで形成したも
のである。このような色フィルタアレイとしては、3原
色(赤、緑、青)系の色フィルタアレイ、および、いわ
ゆる補色タイプの色フィルタアレイがある。
【0105】補色タイプの色フィルタアレイは、例えば
(i) 緑(G)、シアン(Cy)および黄(Ye)の各色
フィルタ、(ii)シアン(Cy)、黄(Ye)および白も
しくは無色(W)の各色フィルタ、(iii) シアン(C
y)、マゼンダ(Mg)、黄(Ye)および緑(G)の
各色フィルタ、または、(iv)シアン(Cy)、黄(Y
e)、緑(G)および白もしくは無色(W)の各色フィ
ルタ、等によって構成することができる。
【0106】色フィルタアレイは、例えば、フォトリソ
グラフィ法等の方法によって、所望色の顔料もしくは染
料を分散させた樹脂(カラーレジン)の層を所定箇所に
形成することによって作製することができる。
【0107】色フィルタアレイにおける各色フィルタの
配置パターンは、次のようにして選定される。すなわ
ち、当該色フィルタアレイが設けられたIT−CCDに
おける所定の2〜3画素行または2〜3画素列、例えば
相隣る2または3つの画素行の各光電変換素子に蓄積さ
れた信号電荷を用いて、加色法または減色法によりフル
カラー情報が得られるように選定される。
【0108】色フィルタ上に形成される第2の平坦化膜
は、例えばフォトレジスト等の透明樹脂を例えばスピン
コート法によって所望の厚さに塗布することによって形
成される。
【0109】マイクロレンズアレイを構成するマイクロ
レンズの各々は、1つの画素の受光部81(図6参照)
を平面視上覆うようにして形成されている。これらのマ
イクロレンズは、例えば、屈折率が概ね1.3〜2.0
の透明樹脂(フォトレジストを含む。)からなる層をフ
ォトリソグラフィ法等によって所定形状に区画した後、
熱処理によって各区画の透明樹脂層を溶融させ、表面張
力によって角部を丸め込ませた後に冷却することによっ
て得られる。
【0110】図1に示したIT−CCD100を駆動さ
せるために、各転送電極31、各転送電極32、加算チ
ャネル用転送電極52、第1〜第5補助転送電極55、
56、57、58、59、ならびに出力転送路60に所
定の駆動パルスを供給するための駆動パルス供給手段が
用いられる。
【0111】以下、図6に示したIT−CCD100a
をインターレース駆動させる場合を例にとり、その駆動
方法の一例を説明する。なお、下記の説明においては、
IT−CCD100aに形成されている8つの画素行を
上流側から順番に第1画素行、第2画素行、第3画素
行、……第8画素行と称する。また、上記8つの画素列
を図1の左端から順番に第1画素列、第2画素列、第3
画素列、……第8画素列と称する。後述する他の実施例
において形成されている画素行、画素列についても、同
様にして所望の画素行または画素列を特定するものとす
る。
【0112】また、本実施例および後述する他の実施例
においては、画素行および画素列についての上記の呼称
に準じて、所望の画素を例えば「3行5列の画素」のよ
うに特定するものとする。
【0113】図7は、1フレームを下記(i) 〜(iv)の4
つのフィールドに分けてIT−CCD100aをインタ
ーレース駆動させる際の読み出しパルスの一例を示す。
【0114】(i) 2行奇数列、4行奇数列、6行奇数列
および8行奇数列の各画素からなる第1フィールド。
【0115】(ii)2行偶数列、4行偶数列、6行偶数列
および8行偶数列の各画素からなる第2フィールド。
【0116】(iii) 1行奇数列、3行奇数列、5行奇数
列および7行奇数列の各画素からなる第3フィールド。
【0117】(iv)1行偶数列、3行偶数列、5行偶数列
および7行偶数列の各画素からなる第4フィールド。
【0118】図8に示すように、IT−CCD100a
をインターレース駆動させる際に使用される駆動パルス
供給手段110は、例えば、同期信号発生器101、タ
イミング発生器102、垂直駆動回路103および水平
駆動回路104を含んで構成される。なお、図8におい
ては、光遮蔽膜80が省略されている。
【0119】同期信号発生器101は、垂直同期パル
ス、水平同期パルス等、信号処理に必要な各種のパルス
を作る。タイミング発生器102は、垂直転送CCD3
0の駆動に必要な4相の垂直パルス信号、光電変換素子
20からの信号電荷の読み出しに必要な読み出しパル
ス、出力転送路60の駆動に必要な2相の水平パルス信
号等のためのタイミング信号を作る。
【0120】垂直駆動回路103は、上記のタイミング
信号に基づいて垂直パルス信号を発生する。当該垂直パ
ルス信号は、パルス供給用端子70a、70b、70c
または70dを介して、4つある前記の転送電極群のう
ちの所定の転送電極群に印加される。水平駆動回路10
4は、上記のタイミング信号に基づいて水平パルス信号
を発生する。当該水平パルス信号は、パルス供給用端子
75a、75bを介して出力転送路60に印加される。
【0121】パルス供給用端子70aに印加される垂直
パルス信号をVa 、パルス供給用端子70bに印加され
る垂直パルス信号をVb 、パルス供給用端子70cに印
加される垂直パルス信号をVc 、パルス供給用端子70
dに印加される垂直パルス信号をVd と表記する。ま
た、パルス供給用端子75aに加えられる水平パルス信
号をHa と表記し、パルス供給用端子75bに加えられ
る水平パルス信号をHbと表記する。Ha の位相とHb
の位相とは、互いにπずれている。
【0122】ブランキングパルスによって規定される第
1の垂直ブランキング期間(以下、垂直ブランキング期
間を「Vブランキング」と略記する。)の適当な時期
に、低レベルの垂直パルスVL がパルス供給用端子70
a、70bに印加されると共に、高レベルの垂直パルス
H がパルス供給用端子70c、70dに印加される。
そして、これらの垂直パルスVL 、VH が印加されてい
るときに、さらに高レベルの読み出しパルスVR がパル
ス供給用端子70dに印加される。
【0123】当該読み出しパルスVR の印加により、第
1フィールドを構成している光電変換素子20の各々に
蓄積されていた信号電荷が、それぞれ対応する垂直転送
CCD35に読み出される(信号電荷読み出し工程)。
【0124】8行奇数列の各光電変換素子20から読み
出された信号電荷は、上記第1のVブランキングに続く
第1の水平ブランキング期間(以下、水平ブランキング
期間を「Hブランキング」と略記する。)に、出力転送
路60に転送される。これらの信号電荷は、第1のHブ
ランキングに続く第1の水平有効信号期間に、出力部6
5から順次出力される(画像信号出力工程)。
【0125】以下同様にして、6行奇数列の各光電変換
素子20から読み出された信号電荷についての画像出力
工程、4行奇数列の各光電変換素子20から読み出され
た信号電荷についての画像出力工程および2行奇数列の
各光電変換素子20から読み出された信号電荷について
の画像出力工程が順次行われる。
【0126】1つのフィールドを構成する光電変換素子
20の各々に蓄積されていた信号電荷を全て出力部65
から出力するためには、計4回の画像出力工程が必要で
ある。当該4回の画像出力工程を行うのに要する期間
を、以下、「有効信号期間」という。
【0127】第1フィールドについての有効信号期間が
終了した後にブランキングパルスによって新たに規定さ
れる第2のVブランキングの適当な時期に、低レベルの
垂直パルスVL がパルス供給用端子70a、70bに印
加されると共に、高レベルの垂直パルスVH がパルス供
給用端子70c、70dに印加される。そして、これら
の垂直パルスVL 、VH が印加されているときに、読み
出しパルスVR がパルス供給用端子70cに印加され
る。
【0128】当該読み出しパルスVR の印加により、第
2フィールドを構成している光電変換素子20の各々に
蓄積されていた信号電荷が、それぞれ対応する垂直転送
CCD35に読み出される(信号電荷読み出し工程)。
【0129】この信号電荷読み出し工程に引き続き、第
2フィールドについての有効信号期間が設定される。こ
の有効信号期間において、第1フィールドについての有
効信号期間に行われる計4回の画像読み出し工程と同様
にして、8行偶数列、6行偶数列、4行偶数列2行偶数
列の順番で、各光電変換素子20から読み出された信号
電荷についての画像出力工程が計4回行われる。
【0130】以下、同様にして、第3フィールドについ
ての信号電荷読み出し工程および計4回の画像読み出し
工程、ならびに、第4フィールドについての信号電荷読
み出し工程および計4回の画像読み出し工程が順次行わ
れる。
【0131】第3フィールドについての信号電荷読み出
し工程においては、高レベルの垂直パルスVH がパルス
供給用端子70a、70bに印加されると共に、低レベ
ルの垂直パルスVL がパルス供給用端子70c、70d
に印加される。そして、これらの垂直パルスVL 、VH
が印加されているときに、読み出しパルスVR がパルス
供給用端子70bに印加される。
【0132】第4フィールドについての信号電荷読み出
し工程においては、高レベルの垂直パルスVH がパルス
供給用端子70a、70bに印加されると共に、低レベ
ルの垂直パルスVL がパルス供給用端子70c、70d
に印加される。そして、これらの垂直パルスVL 、VH
が印加されているときに、読み出しパルスVR がパルス
供給用端子70aに印加される。
【0133】第1のVブランキングから第4フィールド
に対する有効信号期間にかけて行われる上記の動作を繰
り返すことにより、インターレースされた画像出力信
号、すなわち、各フィールドの画像出力信号が出力部6
5から次々と出力される。
【0134】上記のインターレース動作において出力部
65から出力される画像出力信号は、2本の垂直転送C
CD35(図1参照)によって別々に転送されてきた電
荷が前述した加算用電荷転送段の各々において加算(合
流)されることによって生じた電荷(以下、この電荷を
「加算信号」という。)に基づく画像出力信号である。
個々の垂直転送CCD35は、(a) 信号電荷と、(b) 当
該垂直転送CCD35で生じた暗電流とスミアに相当す
る電荷とが混ざった電荷(以下、この電荷を「雑音信号
電荷」という。)、とを転送してくる。
【0135】例えば、第1フィールドまたは第3フィー
ルドの画像信号出力工程の各々においては、図1での左
端から数えて奇数番目に当たる垂直転送CCD35のそ
れぞれが上記の信号電荷を次々と転送してくる。このと
き、図1での左端から数えて偶数番目に当たる垂直転送
CCD35のそれぞれは、上記の雑音信号電荷を次々と
転送してくる。
【0136】また、第2フィールドまたは第4フィール
ドの画像信号出力工程の各々においては、図1での左端
から数えて偶数番目に当たる垂直転送CCD35のそれ
ぞれが上記の信号電荷を次々と転送してくる。このと
き、図1での左端から数えて奇数番目に当たる垂直転送
CCD35のそれぞれは、上記の雑音信号電荷を次々と
転送してくる。
【0137】1つの加算信号は、2本の垂直転送CCD
35の一方が転送してきた上記の信号電荷と他方の垂直
転送CCD35が転送してきた上記の雑音信号電荷とが
加算された電荷である。
【0138】雑音信号電荷は、後述するドレイン領域お
よび排出ゲートを設けることにより、加算用電荷転送段
の手前で除去することができる。
【0139】インターレースされたフィールド画像信号
を必要とするカメラでは、例えば、出力部65から出力
された第1フィールドのフィールド画像出力信号と第2
フィールドのフィールド画像出力信号とをフィールドメ
モリに一旦蓄積する。その後、当該フィールドメモリに
蓄積された画像出力信号に信号処理を施して、画像信号
を得る。あるいは、出力部65から出力された第3フィ
ールドのフィールド画像出力信号と第4フィールドのフ
ィールド画像出力信号とをフィールドメモリに一旦蓄積
する。その後、当該フィールドメモリに蓄積された画像
出力信号に信号処理を施して、画像信号を得る。
【0140】このカメラの場合、第1フィールドと第2
フィールドとで感光時刻がずれてしまうのを防止するた
めに、あるいは、第3フィールドと第4フィールドとで
感光時刻がずれてしまうのを防止するために、メカニカ
ルシャッタを使用することが好ましい。前述した第1の
Vブランキングが終了した後、第2のVブランキングが
開始するまでの間、各画素に光学像が入射しないように
メカニカルシャッタを閉じておく。あるいは、前述した
第3のVブランキングが終了した後、第4のVブランキ
ングが開始するまでの間、各画素に光学像が入射しない
ようにメカニカルシャッタを閉じておく。これにより、
第1フィールドおよび第2フィールドのそれぞれについ
て、あるいは、第3フィールドおよび第4フィールドの
それぞれについて、同一時刻のフィールド画像出力信号
が得られる。
【0141】フレームの画像信号を必要とするカメラで
は、前述した第1フィールド〜第4フィールドそれぞれ
についての画像出力信号をフレームメモリに一旦蓄積す
る。その後、1フレーム分の画像出力信号毎に色信号処
理を施して、フレームの画像信号を得る。
【0142】1フレームのみのフレーム画像が必要なカ
メラの場合、フィールド毎に感光時刻がずれてしまうの
を防止するために、メカニカルシャッタを使用すること
が好ましい。第1のVブランキングが終了した後、第4
のVブランキング期間が終了するまでの間、各画素に光
学像が入射しないようにメカニカルシャッタを閉じてお
く。これにより、第1フィールド〜第4フィールドのそ
れぞれについて、同一時刻のフィールド画像出力信号が
得られる。また、第1フィールド〜第4フィールドそれ
ぞれについてのフィールド画像にスミアが生じることを
抑制できる。
【0143】次に、本発明の第2の実施例によるIT−
CCDについて、図9を用いて説明する。
【0144】図9は、第2の実施例によるIT−CCD
200を概略的に示す平面図である。同図に示したIT
−CCD200は、(i) 各転送電極31、各転送電極3
2、加算チャネル用転送電極52および第1〜第5補助
転送電極55、56、57、58、59のそれぞれに所
定の駆動パルスを供給するためのパルス供給用端子の
数、ならびに、(ii)前記のパルス供給用端子と前記の各
転送電極31、32、52、55、56、57、58、
59との結線の仕様、を除いて、前述したIT−CCD
100と同じ構造を有する。なお、図9に示した構成部
分のうち、図1に示した構成部分と共通するものについ
ては、図1で用いた符号と同じ符号を付して、その説明
を省略する。
【0145】図9に示したように、IT−CCD200
においては、各転送電極31、各転送電極32、加算チ
ャネル用転送電極52および第1〜第5補助転送電極5
5、56、57、58、59のそれぞれに所定の駆動パ
ルスを供給するために、8つのパルス供給用端子71
a、71b、71c、71d、71e、71f、71
g、71hが設けられている。
【0146】これらのパルス供給用端子71a、71
b、71c、71d、71e、71f、71g、71h
は、それぞれ所定の転送電極31、32、52、55、
56、57、58または59に電気的に接続されてい
る。
【0147】IT−CCD200は、前述したIT−C
CD100と同様に、図5に示した加算チャネル51を
有している。このため、IT−CCD100における理
由と同じ理由から、高度の微細加工技術を用いなくて
も、例えば200万画素という高画素密度のIT−CC
Dを得ることができる。また、消費電力の増大を容易に
抑制することができる。
【0148】IT−CCD200に光遮蔽膜を設けるこ
とにより、垂直転送CCD35や水平転送CCD等によ
って無用の光電変換が行われるのを防止することができ
る。
【0149】マイクロレンズアレイを設けることによ
り、光電変換素子20での光電変換効率を高めることが
できる。マイクロレンズアレイは、例えば前述した第1
の実施例のIT−CCD100についての説明の中で述
べたマイクロレンズアレイの形成手順に準じて形成する
ことができる。
【0150】色フィルタアレイを設けることにより、カ
ラー撮像用のIT−CCDを得ることができる。色フィ
ルタアレイは、例えば前述した第1の実施例のIT−C
CD100についての説明の中で述べた色フィルタアレ
イの形成手順に準じて形成することができる。
【0151】IT−CCD200をインターレース駆動
させる場合には、パルス供給用端子71a、71b、7
1c、71d、71e、71f、71g、71hのそれ
ぞれに所定の垂直パルス信号が印加される。水平パルス
信号Ha がパルス供給用端子75aに印加され、水平パ
ルス信号Hb がパルス供給用端子75bに印加される。
各転送電極31、32、52、55、56、57、58
が8つの電極群に分けられているので、8種類の読み出
しが可能である。
【0152】図10は、1フレームを下記(i) 〜(viii)
の8つのフィールドに分けてIT−CCD200をイン
ターレース駆動させる際の読み出しパルスの一例を示
す。
【0153】(i) 4行奇数列および8行奇数列の各画素
からなる第1フィールド。
【0154】(ii)4行偶数列および8行偶数列の各画素
からなる第2フィールド。
【0155】(iii) 3行奇数列および7行奇数列の各画
素からなる第3フィールド。
【0156】(iv)3行偶数列および7行偶数列の各画素
からなる第4フィールド。
【0157】(v) 2行奇数列および6行奇数列の各画素
からなる第5フィールド。
【0158】(vi)2行偶数列および6行偶数列の各画素
からなる第6フィールド。
【0159】(vii) 1行奇数列および5行奇数列の各画
素からなる第7フィールド。
【0160】(viii)1行偶数列および5行偶数列の各画
素からなる第8フィールド。
【0161】IT−CCD200をインターレース駆動
させる際に使用する駆動パルス供給手段は、例えば、前
述したIT−CCD100をインターレース駆動させる
際に使用される駆動パルス供給手段110と同様にして
構成される。
【0162】第1フィールド〜第8フィールドそれぞれ
の画像信号出力は、1フレームを4つのフィールドに分
割してインターレース駆動させる場合に1フィールドの
画像信号出力を得るために行われる動作(第1の実施例
参照)と同様の動作により、得ることができる。このと
き、各フィールド毎に、1回の信号電荷読み出し工程と
2回の画像信号出力工程が行われる。そして、当該動作
を第1フィールドから第8フィードまで行うことによ
り、1フレームの画像出力信号を得ることができる。
【0163】IT−CCD200においても、前述した
IT−CCD100を用いてインターレースされたフィ
ールド画像信号を得る場合と同様の動作により、インタ
ーレースされたフィールド画像信号を得ることができ
る。また、前述したIT−CCD100を用いてフレー
ム画像信号を得る場合と同様の動作により、フレーム画
像信号を得ることができる。
【0164】IT−CCD200においては、各垂直転
送CCD35を8相駆動させることができる。8相駆動
型のCCDにおいては、連続する6〜7つの電荷転送段
に亘って1つのポテンシャルウェルを形成し、ここに蓄
積された信号電荷を転送することが可能である。一方、
4相駆動型のCCDでは、連続する2〜3つの電荷転送
段に亘って1つのポテンシャルウェルを形成し、ここに
蓄積された信号電荷を転送することが可能である。
【0165】したがって、各転送電極31、32の設計
パターンが同じであった場合、8相駆動型の垂直転送C
CDは、4相駆動型の垂直転送CCDのおよそ2〜3倍
の信号電荷を転送することが可能である。
【0166】その結果として、IT−CCD200にお
いては、個々の垂直転送CCD35について電荷転送チ
ャネルのチャネル幅を狭めて、その分、光電変換素子2
0および画素の受光部それぞれの面積を増やすことが可
能になる。これに伴って、感度および飽和出力の増大な
らびにダイナミックレンジの拡大がそれぞれ可能にな
る。
【0167】次に、本発明の第3の実施例によるIT−
CCDについて、図11を用いて説明する。
【0168】図11は、第3の実施例によるIT−CC
D300における感光部10aおよび合流部50それぞ
れの一部を概略的に示す部分平面図である。図11に
は、7行1列、7行2列、7行3列、7行4列、8行1
列、8行2列、8行3列および8行4列の各画素と、こ
れらの画素の下流域の一部とが描かれている。また、感
光部10aおよび加算部50に形成されている各種の転
送電極に駆動パルスを供給するための3つのパルス供給
用端子72a、72b、72cも描かれている。
【0169】同図に示したIT−CCD300は、(i)
感光部に形成されている転送電極の種類、総数および転
送電極同士の関係、(ii)感光部に形成されている各転送
電極、加算チャネル用転送電極および第1〜第5補助転
送電極それぞれに所定の駆動パルスを供給するためのパ
ルス供給用端子の数、ならびに、(iii) 前記のパルス供
給用端子と感光部に形成されている各転送電極、加算チ
ャネル用転送電極および第1〜第5補助転送電極それぞ
れとの結線の仕様、を除いて、前述したIT−CCD1
00と同じ構造を有する。
【0170】図11に示した構成部分のうち、図1に示
した構成部分と共通するものについては、図1で用いた
符号と同じ符号を付してその説明を省略する。ただし、
転送電極31および転送電極32については、あらため
て説明する。
【0171】図11に示したように、3種類の転送電極
31、32、33が感光部10aに8本ずつ形成されて
いる。転送電極31と転送電極32とは、上流側から下
流側に向かって、転送電極31、転送電極32の順番で
交互に1本ずつ形成されている。転送路形成部31Tと
その下流側に近接して形成されている転送路形成部32
Tとは、互いに離隔されている。
【0172】転送電極33の各々は、平面視上の形状が
矩形である転送路形成部33Tを計8個有している。1
本の転送電極33において相隣る2つの転送路形成部3
3Tは、前記の方向DV に延在する帯状の接続部33C
によって互いに繋がっている。各接続部33Cは、転送
路形成部31T、32Tの上に電気絶縁膜を介して形成
されている。
【0173】転送路形成部33Tは、転送路形成部31
Tとその下流側に近接して形成されている転送路形成部
32Tとの間に配設されている。前記の方向DH (図1
1参照)に沿って並ぶ各転送路形成部33Tは、それぞ
れ別個の電荷転送チャネルと平面視上交差する。転送路
形成33Tと電荷転送チャネルとの平面視上の交差部
は、1つの電荷転送段として機能する。
【0174】転送路形成部31Tと、当該転送路形成部
31Tの直ぐ下流に形成されている転送路形成部33T
と、当該転送路形成部33Tの直ぐ下流に形成されてい
る転送路形成部32Tとは、重ね合わせ転送電極構造を
なしている。転送路形成部33Tが上層電極に相当し、
転送路形成部31Tが中層電極に相当し、転送路形成部
32Tが下層電極に相当する。
【0175】IT−CCD300においては、(a) 1つ
の光電変換素子20、(b) この光電変換素子20の左側
(図11での左側)に近接して形成されている3つの電
荷転送段、すなわち、転送路形成部31Tを含んで構成
される電荷転送段と、転送路形成部33Tを含んで構成
される電荷転送段と、転送路形成部32Tを含んで構成
される電荷転送段、および、(c) 転送路形成部31Tも
しくは32Tを含んで構成される前記の電荷転送段と光
電変換素子20との間に形成されている1つの読み出し
ゲート40、によって、1つの画素が構成される。
【0176】3つのパルス供給用端子72a、72b、
72cが感光部10aの外側に設けられている。
【0177】パルス供給用端子72aは、各転送電極3
3と、第2補助転送電極56と、図示を省略した第4補
助転送電極58(図1参照)とに電気的に接続されてい
る。パルス供給用端子72bは、各転送電極32と、加
算チャネル用転送電極52と、図示を省略した第5補助
転送電極59(図1参照)とに電気的に接続されてい
る。パルス供給用端子72cは、各転送電極31と、第
1補助転送電極55と、第3補助転送電極57とに電気
的に接続されている。
【0178】IT−CCD300は、前述したIT−C
CD100と同様に、図5に示した加算チャネル51を
有している。このため、IT−CCD100における理
由と同じ理由から、高度の微細加工技術を用いなくて
も、例えば200万画素という高画素密度のIT−CC
Dを得ることができる。また、消費電力の増大を容易に
抑制することができる。
【0179】IT−CCD300に光遮蔽膜を設けるこ
とにより、垂直転送CCD35や水平転送CCD等によ
って無用の光電変換が行われるのを防止することができ
る。
【0180】マイクロレンズアレイを設けることによ
り、光電変換素子20での光電変換効率を高めることが
できる。マイクロレンズアレイは、例えば前述した第1
の実施例のIT−CCD100についての説明の中で述
べたマイクロレンズアレイの形成手順に準じて形成する
ことができる。
【0181】色フィルタアレイを設けることにより、カ
ラー撮像用のIT−CCDを得ることができる。色フィ
ルタアレイは、例えば前述した第1の実施例のIT−C
CD100についての説明の中で述べた色フィルタアレ
イの形成手順に準じて形成することができる。
【0182】図11に示した構成を有するIT−CCD
300は、インターレース駆動が可能なIT−CCDで
ある。インターレース駆動を行う際には、パルス供給用
端子72a、72b、72cのそれぞれに所定の垂直パ
ルス信号が印加される。水平パルス信号Ha が図示を省
略したパルス供給用端子75a(図1参照)に印加さ
れ、水平パルス信号Hb が図示を省略したパルス供給用
端子75b(図1参照)に印加される。
【0183】図12は、1フレームを下記(i) 〜(ii)の
2つのフィールドに分けてインターレース駆動を行う際
の読み出しパルスの一例を示す。
【0184】(i) 奇数列の各画素からなる第1フィール
ド。
【0185】(ii)偶数列の各画素からなる第2フィール
ド。
【0186】インターレース駆動の際に使用する駆動パ
ルス供給手段は、例えば、前述したIT−CCD100
をインターレース駆動させる際に使用される駆動パルス
供給手段110(図7参照)と同様にして構成される。
垂直転送CCD35の各々は、3相駆動される。
【0187】第1フィールドおよび第2フィールドそれ
ぞれの画像信号出力は、1フレームを4つのフィールド
に分割してインターレース駆動させる場合に1フィール
ドの画像信号出力を得るために行われる動作(第1の実
施例参照)と同様の動作により、得ることができる。こ
のとき、各フィールド毎に、1回の信号電荷読み出し工
程と8回の画像信号出力工程が行われる。そして、当該
動作を第1フィールドから第8フィードまで行うことに
より、1フレームの画像出力信号を得ることができる。
【0188】第1のVブランキングから第2フィールド
に対する有効信号期間かけて行われる上記の動作を繰り
返すことにより、各フィールドの画像出力信号が出力部
から次々と出力される。
【0189】前述した第1の実施例のIT−CCD10
0を用いてフレームの画像信号を得る場合と同様の動作
により、フレーム画像信号を得ることができる。
【0190】次に、本発明の第4の実施例によるIT−
CCDについて、図13および図14を用いて説明す
る。
【0191】図13は、第4の実施例によるIT−CC
D400を概略的に示す部分平面図である。
【0192】図14は、図13に示したA−A線断面の
概略である。
【0193】これらの図に示したIT−CCD400
は、(i) 第1補助転送電極における補助転送路形成部の
形状、(ii)第2補助転送電極における補助転送路形成部
の形状、(iii) 電荷転送チャネルの形状、(iv)合流部に
おけるドレイン領域の有無、(v) 合流部における排出ゲ
ートの有無、および、(vi)合流部に形成されているチャ
ネルストップ領域の形状、を除いて、前述したIT−C
CD100と同じ構造を有する。
【0194】図13および図14に示した構成部分のう
ち、図1または図6に示した構成部分と共通するものに
ついては、図1または図6で用いた符号と同じ符号を付
してその説明を省略する。
【0195】上述したように、第1補助転送電極355
における補助転送路形成部355Tの形状は、図1に示
したIT−CCD100における補助転送路形成部55
Tの形状とは異なる。同様に、第2補助転送電極356
における補助転送路形成部356Tの形状も、図1に示
したIT−CCD100における補助転送路形成部56
Tの形状とは異なる。
【0196】これらの補助転送路形成部355T、35
6Tの形状は、後述するドレイン領域および排出ゲート
を半導体基板1に配設しやすいように、選定されてい
る。
【0197】図13の左端から数えて奇数番目に当たる
補助転送路形成部355Tの各々は、上流側から左斜め
下流側に向かって延在している。図13の左端から数え
て偶数番目に当たる補助転送路形成部355Tの各々
は、上流側から右斜め下流側に向かって延在している。
【0198】図13の左端から数えて奇数番目に当たる
補助転送路形成部356Tの各々は、上流側から下流側
に一旦向かった後にその向きを右斜め下流側に変えて延
在している。図13の左端から数えて偶数番目に当たる
補助転送路形成部356Tの各々は、上流側から下流側
に一旦向かった後にその向きを左斜め下流側に変えて延
在している。
【0199】IT−CCD400を構成する電荷転送チ
ャネルの各々は、感光部10内においては、図1に示し
たIT−CCD100における感光部10内での電荷転
送チャネル30と同じ形状を有する。
【0200】しかしながら、図13の左端から数えて奇
数番目の垂直転送CCD35を構成する電荷転送チャネ
ルの各々は、合流部350に入った後、その向きを大き
く変化させて加算チャネル51(図5参照)に達してい
る。すなわち、上流側から左斜め下流側に一旦向かった
後にその向きを下流側に変え、その後さらに、その向き
を右斜め下流側に変えて、加算チャネル51(図5参
照)に達している。
【0201】また、図13の左端から数えて偶数番目の
垂直転送CCD35を構成する電荷転送チャネルの各々
も、合流部350に入った後、その向きを大きく変化さ
せて加算チャネル51(図5参照)に達している。すな
わち、上流側から右斜め下流側に一旦向かった後にその
向きを下流側に変え、その後さらに、その向きを左斜め
下流側に変えて、加算チャネル51(図5参照)に達し
ている。
【0202】図13の左端から数えて1番目の補助転送
路形成部356Tと2番目の補助転送路形成部356T
との平面視上の間に、1つのドレイン領域310が形成
されている。同様に、図13の左端から数えて3、4番
目の各補助転送路形成部356Tの平面視上の間、5、
6番目の各補助転送路形成部356Tの平面視上の間、
および、7、8番目の各補助転送路形成部356Tの平
面視上の間にも、それぞれ1つのドレイン領域310が
形成されている。
【0203】図14に示すように、各ドレイン領域31
0は、半導体基板1に形成されているp型ウェル2内の
所定箇所にn+ 型領域を形成することによって作製され
ている。個々のドレイン領域310は、平面視上、前記
の方向DV に長い矩形を呈する。ドレイン領域310と
当該ドレイン領域310に近接する電荷転送チャネル3
0との間には、p型ウェル2が介在している。
【0204】排出ゲート電極315が、ドレイン領域3
10と当該ドレイン領域310に近接する電荷転送チャ
ネル30との間に介在するp型ウェル2を平面視上覆う
ようにして、当該p型ウェル2の上方に形成されてい
る。排出ゲート電極315は、半導体基板1の表面に形
成された電気絶縁膜5の表面上に形成されている。
【0205】1つの排出ゲート電極315は、当該排出
ゲート電極315の下方に位置するp型ウェル2、すな
わち、ドレイン領域310と当該ドレイン領域310に
近接する電荷転送チャネル30との間に介在するp型ウ
ェル2と共に、1つの排出ゲート320を構成する。
【0206】排出ゲート電極315における補助転送路
形成部356T側の縁部は、当該補助転送路形成部56
Tにおけるドレイン領域310側の縁部に覆い被さって
いる。ただし、排出ゲート電極315と補助転送路形成
部356Tとは、電気絶縁層330によって互いに絶縁
されている。電気絶縁層330は、例えば、補助転送路
形成部356Tの表面に形成された電気絶縁膜と、排出
ゲート電極315上に形成された電気絶縁膜とからな
る。
【0207】1つの排出ゲート320は、前記の転送路
形成部356Tを含んで構成される1つの電荷転送段お
よび1つのドレイン領域310とともに、1つの絶縁ゲ
ート型トランジスタを構成している。
【0208】図14に示したIT−CCD400におい
ては、前述した光遮蔽膜80(図6(a)および図6
(b)参照)が電気絶縁層330上に形成されている。
【0209】なお、互いに相隣る電荷転送チャネル30
は、上記の排出ゲート320が形成されている箇所を除
き、チャネルストップ領域340(図14参照)によっ
て分離されている。
【0210】IT−CCD400は、前述したIT−C
CD100と同様に、図5に示した加算チャネル51を
有している。このため、IT−CCD100における理
由と同じ理由から、高度の微細加工技術を用いなくて
も、例えば200万画素という高画素密度のIT−CC
Dを得ることができる。また、消費電力の増大を容易に
抑制することができる。
【0211】IT−CCD400に光遮蔽膜を設けるこ
とにより、垂直転送CCD35や水平転送CCD等によ
って無用の光電変換が行われるのを防止することができ
る。
【0212】マイクロレンズアレイを設けることによ
り、光電変換素子20での光電変換効率を高めることが
できる。マイクロレンズアレイは、例えば前述した第1
の実施例のIT−CCD100についての説明の中で述
べたマイクロレンズアレイの形成手順に準じて形成する
ことができる。
【0213】色フィルタアレイを設けることにより、カ
ラー撮像用のIT−CCDを得ることができる。色フィ
ルタアレイは、例えば前述した第1の実施例のIT−C
CD100についての説明の中で述べた色フィルタアレ
イの形成手順に準じて形成することができる。
【0214】IT−CCD400は、前述した第1の実
施例のIT−CCD100と全く同様にして、インター
レース駆動させることができる。
【0215】IT−CCD100についての説明の中で
述べたように、個々の垂直転送CCD35は、信号電荷
と雑音信号電荷とを加算用電荷転送段に転送してくる。
IT−CCD400においては、上記の雑音信号電荷を
ドレイン領域310に排出することができる。
【0216】雑音信号電荷をドレイン領域310に排出
するために、まず、図14での左端から数えて奇数番目
に当たる排出ゲート電極315の各々を1つのパルス供
給用端子380aに電気的に接続する。また、偶数番目
に当たる排出ゲート電極315の各々を1つのパルス供
給用端子380bに電気的に接続する。
【0217】そして、所定の時期に、パルス供給用端子
380aおよびパルス供給用端子380bに制御電圧V
ONまたは制御電圧VOFF を印加する。制御電圧V
OFF は、電荷転送チャネル30の電荷がドレイン領域3
10に排出されないような、十分に小さい正電圧もしく
は零電圧または十分に大きい負電圧である。制御電圧V
ONは、電荷転送チャネル30の電荷を全てドレイン領域
310に排出するに十分大きい正電圧である。
【0218】図15は、上記の制御電圧VONおよびV
OFF が印加される時期の一例を示す。
【0219】第1フィールドまたは第3フィールドにつ
いてのVブランキングから有効信号期間が終了するまで
の間、パルス供給用端子380aに制御電圧VOFF を印
加し、パルス供給用端子380bには所定の制御電圧V
ONを印加する。パルス供給用端子380aにVOFF を印
加することにより、図14での左端から数えて奇数番目
に当たる排出ゲート320の各々が閉となる。また、パ
ルス供給用端子380bにVONを印加することにより、
図14での左端から数えて偶数番目に当たる排出ゲート
320の各々が開となる。
【0220】この状態で、図14での左端から数えて偶
数番目に当たる補助転送路形成部356Tを含んで構成
される補助電荷転送段の各々に雑音信号電荷が転送され
てくると、当該雑音信号が所定のドレイン領域310に
排出される(ノイズ削減工程)。
【0221】第2フィールドまたは第4フィールドにつ
いてのVブランキングから有効信号期間が終了するまで
の間、パルス供給用端子380aに制御電圧VONを印加
し、パルス供給用端子380bには制御電圧VOFF を印
加する。
【0222】この状態で、図14での左端から数えて奇
数番目に当たる補助転送路形成部356Tを含んで構成
される補助電荷転送段の各々に雑音信号電荷が転送され
てくると、当該雑音信号が所定のドレイン領域310に
排出される(ノイズ削減工程)。
【0223】IT−CCD400を上述のようにしてイ
ンターレース駆動させるために使用される駆動パルス供
給手段は、例えば、図7に示した駆動パルス供給手段1
10に更に排出ゲート制御回路を付設することによって
構成される。排出ゲート制御回路は、上述した制御電圧
ON、VOFF をパルス供給用端子380a、380bに
印加する。
【0224】次に、本発明の第5の実施例について図1
6、図17、図18、図19および図20を用いて説明
する。
【0225】図16は、第5の実施例のインターレース
駆動型IT−CCD500を概略的に示す平面図であ
る。
【0226】図17は、IT−CCD500における感
光部410の一部を拡大して示す平面図である。
【0227】図18(a)は、図17に示した電荷転送
チャネル430aを概略的に示す平面図であり、図18
(b)は、図17に示した電荷転送チャネル430bを
概略的に示す平面図である。
【0228】図19(a)は、図17に示した転送電極
431を概略的に示す平面図であり、図19(b)は、
図17に示した転送電極432を概略的に示す平面図で
ある。図20は、感光部410と、各電荷転送チャネル
430a、430bと、加算チャネル51と、出力転送
路60との平面配置を示す概略図である。
【0229】図16に示したIT−CCD500は、
(i) 計32個の画素が画素ずらし配置されている点、お
よび、(ii)感光部と1つの加算用電荷転送段との間に形
成されている補助電荷転送段の数が2から1に減った
点、を除いて、前述したIT−CCD100と同様の構
造を有する。図16、図17、図18または図19にお
いて図1、図3または図5に示した構成部分と共通する
部分については、図1、図3または図5で用いた符号と
同じ符号を付してその説明を省略する。
【0230】計32個の光電変換素子420が、8行、
8列に亘って感光部410における半導体基板1の表面
に画素ずらし配置されている。8つの光電変換素子行4
21と、8つの光電変換素子列422とが、感光部41
0における半導体基板1の表面に形成されている。
【0231】偶数番目の光電変換素子行421を構成す
る光電変換素子420(信号電荷蓄積領域)の各々は、
奇数番目の光電変換素子行421を構成する光電変換素
子420(信号電荷蓄積領域)同士のピッチP1 の約1
/2、行方向(方向DH )にずれている(図17参
照)。同様に、偶数番目の光電変換素子列422を構成
する光電変換素子420(信号電荷蓄積領域)の各々
は、奇数番目の光電変換素子列422を構成する光電変
換素子420(信号電荷蓄積領域)同士のピッチP2
約1/2、列方向(方向DV )にずれている(図17参
照)。
【0232】ここで、本明細書においていう「ピッチP
1 の約1/2」とは、P1/2を含む他に、製造誤差、
設計上もしくはマスク製作上起こる画素位置の丸め誤差
等の要因によってP1 /2からはずれてはいるものの、
得られるIT−CCDの性能およびその画像の画質から
みて実質的にP1/2と同等とみなすことができる値を
も含むものとする。本明細書でいう「ピッチP2 の約1
/2」についても同様である。
【0233】図17に示すように、光電変換素子420
それぞれの平面視上の形状は実質的に六角形であり、個
々の光電変換素子420の平面視上の大きさおよび向き
は、実質的に同一である。
【0234】2種類の電荷転送チャネル430a、43
0bが、方向DH に交互に4本ずつ形成されている(図
17参照)。電荷転送チャネル430a、430bは、
平面視上の形状が互いにほぼ線対称になっている。
【0235】図17、図18(a)および図18(b)
に示すように、電荷転送チャネル430a、430bの
各々は、複数の区間が区間同士の境界部で向きを変えな
がら全体として方向DV に連なった蛇行形状を呈する。
図18(a)、図18(b)中の符号R1 、R2
3 、……R6 は、それぞれ、電荷転送チャネル430
a、430bにおける1つの区間を指している。
【0236】電荷転送チャネル430aの各々において
は、感光部410の上端側から数えて偶数番目の区間そ
れぞれの右隣に、読み出しゲート440が形成されてい
る。一方、電荷転送チャネル430bの各々において
は、感光部410の上端側から数えて奇数番目の区間
(ただし、1番目の区間を除く。)それぞれの右隣に、
読み出しゲート440が形成されている。読み出しゲー
ト440の各々は、所定の光電変換素子420とも隣接
している。
【0237】電荷転送チャネル430a、430bと光
電変換素子420とは、読み出しゲート440が形成さ
れている箇所を除き、図示を省略したチャネルストップ
領域によって分離されている。1つの光電変換素子列4
22内において相隣る2つの光電変換素子420同士
も、図示を省略したチャネルストップ領域によって分離
されている。
【0238】2種類の転送電極431、432が、それ
ぞれ、各電荷転送チャネル430a、430bを平面視
上横断するようにして、ハニカム状に形成されている
(図17参照)。
【0239】図19(a)に示したように、転送電極4
31の各々は、2種類の接続部431C1 、431C2
をそれぞれ所定個ずつ有している。接続部431C1
左端(図19(a)での左端)には転送路形成部431
1 が続いており、接続部431C1 の右端(図19
(a)での右端)には転送路形成部431T2 が続いて
いる。接続部431C2 の左端(図17および図19
(a)での左端)には転送路形成部431T2 が続いて
おり、接続部431C2 の右端(図19(a)での右
端)には転送路形成部431T1 が続いている。
【0240】感光部410の最も上端に形成されている
転送電極431を除き、転送電極431の各々における
接続部431C1 は接続部431C2 よりわずかに長
い。感光部410の最も上端に形成されている転送電極
431では、接続部431C1の長さと接続部431C
2 の長さとが実質的に等しくなっている。
【0241】1本の転送電極431における転送路形成
部431T1 、431T2 の総数は、感光部410に形
成されている電荷転送チャネル430a、430bの総
数と同じである。個々の転送路形成部431T1 、43
1T2 は、図17に示したように、電荷転送チャネル4
30aまたは430bにおける1つの区間を平面視上覆
って、当該区間とともに1つの電荷転送段を構成する。
また、転送路形成部431T2 の各々は、感光部410
の最も上端に形成されている転送電極431における各
転送路形成部431T2 を除いて、それぞれ別個に、1
つの読み出しゲート領域をも平面視上覆う。
【0242】読み出しゲート領域は、光電変換素子42
0の左下斜辺(図16または図17での左下斜辺)と、
当該左下斜辺に近接する1つの区間(電荷転送チャネル
430aまたは430bにおける1つの区間)とに、隣
接する。当該読み出しゲート領域は、半導体基板1に設
けられたp型ウェルにおける所定箇所からなる。
【0243】当該転送路形成部431T2 の幅は転送路
形成部431T1 の幅より広い。個々の転送路形成部4
31T2 において上記の読み出しゲート領域を平面視上
覆う部分は、光電変換素子420から信号電荷を読み出
すための読み出しゲート電極部431G(図17および
図19(a)参照)として機能する。
【0244】図17の左端から数えて偶数番値の光電変
換素子列422を構成する光電変換素子420の各々に
対しては、読み出しゲート440の各々が、1つの読み
出しゲート領域と1つの読み出しゲート電極部431G
とを含んで構成される。
【0245】図19(b)に示すように、転送電極43
2の各々は、2種類の接続部432C1 、432C2
それぞれ所定個ずつ有している。接続部432C1 の左
端(図19(b)での左端)には転送路形成部432T
1 が続いており、接続部432C1 の右端(図19
(b)での右端)には転送路形成部432T2 が続いて
いる。接続部432C2 の左端(図19(b)での左
端)には転送路形成部432T2 が続いており、接続部
432C2 の右端(図19(b)での右端)には転送路
形成部432T1 が続いている。
【0246】1本の転送電極432における転送路形成
部432T1 、432T2 の総数は、感光部410に形
成されている電荷転送チャネル430a、430bの総
数と同じである。個々の転送路形成部432T1 、43
2T2 は、図17に示したように、電荷転送チャネル4
30a、430bにおける1つの区間を平面視上覆っ
て、当該区間とともに1つの電荷転送段を構成する。ま
た、転送路形成部432T1 の各々は、それぞれ別個
に、1つの読み出しゲート領域をも平面視上覆う。この
ため、当該転送路形成部432T1 の幅は転送路形成部
432T2 の幅より広い。
【0247】個々の転送路形成部432T1 において読
み出しゲート領域を平面視上覆う部分は、光電変換素子
420から信号電荷を読み出すための読み出しゲート電
極部432G(図17および図19(b)参照)として
機能する。
【0248】図17の左端から数えて奇数番値の光電変
換素子列422を構成する光電変換素子420の各々に
対しては、読み出しゲート440の各々が、1つの読み
出しゲート領域と1つの読み出しゲート電極部432G
とを含んで構成される。
【0249】転送路形成部431T1 を含んで構成され
る電荷転送段と転送路形成部432T1 を含んで構成さ
れる電荷転送段とは交互に連なって、1本の垂直転送C
CD435を形成する(図17参照)。この垂直転送C
CD435における電荷転送段の各々は、電荷転送段同
士の境界部で向きを変えつつ連なって、全体としては前
記の方向DV に延びている(図17参照)。当該垂直転
送CCD435は、その右(図16または図17での
右)に近接して形成されている光電変換素子列422
(奇数列の光電変換素子列422)を構成している光電
変換素子420の各々に蓄積された信号電荷を前記の方
向DV に転送する。
【0250】また、転送路形成部431T2 を含んで構
成される電荷転送段と転送路形成部432T2 を含んで
構成される電荷転送段も交互に連なって、1本の垂直転
送CCD435を形成する(図17参照)。この垂直転
送CCD435における電荷転送段の各々も、電荷転送
段同士の境界部で向きを変えつつ連なって、全体として
は前記の方向DV に延びている(図17参照)。当該垂
直転送CCD435は、その右(図16または図17で
の右)に形成されている光電変換素子列422(偶数列
の光電変換素子列422)を構成している光電変換素子
420の各々に蓄積された信号電荷を前記の方向DV
転送する。
【0251】相隣る2本の転送電極431、432は、
ある1つの光電変換素子列422を横切るときには、接
続部431C1 、432C1 または接続部431C2
432C2 において重なる。また、前記の光電変換素子
列422の隣の光電変換素子列422を横切るときには
互いに離隔して、当該光電変換素子列422を構成して
いる光電変換素子420の1つを平面視上取り囲む。相
隣る2本の転送電極431、432は、上記の離合を繰
り返しながら、全体として前記の方向DH に延びている
(図17参照)。
【0252】図16の構成において、相隣る2本の転送
電極が、感光部10の上端側からみて転送電極431と
転送電極432とであった場合、当該相隣る2本の転送
電極431、432は、奇数行の光電変換素子420の
各々を平面視上取り囲む。一方、相隣る2本の転送電極
が、感光部10の上端側からみて転送電極432と転送
電極431とであった場合、当該相隣る2本の転送電極
432、431は、偶数行の光電変換素子420の各々
を平面視上取り囲む。
【0253】これら相隣る2本の転送電極431、43
2は、互いに離隔している箇所それぞれにおいて光電変
換素子420の1つを平面視上取り囲んで、ここに六角
形もしくは実質的に六角形の光電変換素子領域を1つ画
定している。
【0254】図16での左端から数えて奇数番目に当た
る光電変換素子列422の各々における各光電変換素子
領域は、1つの接続部431C1 と当該接続部431C
1 を介して相隣る2つの転送路形成部431T1 、43
1T2 、ならびに、1つの接続部432C1 と当該接続
部432C1 を介して相隣る2つの転送路形成部432
1 、432T2 によって、平面視上、画定される。
【0255】一方、図16での左端から数えて偶数番目
に当たる光電変換素子列422における各光電変換素子
領域は、1つの接続部431C2 と当該接続部431C
2 を介して相隣る2つの転送路形成部431T2 、43
1T1 、ならびに、1つの接続部432C2 と当該接続
部432C2 を介して相隣る2つの転送路形成部432
2 、432T1 によって、平面視上、画定される。
【0256】なお、図16においては、転送電極431
と転送電極432とを区別しやすくするために、当該転
送電極431、432を互いに離隔して描いている。し
かしながら、これらの転送電極431、432は、図1
7に示したように、接続部431C1 、432C1 、接
続部431C2 、432C2 、転送路形成部431
1 、432T1 、転送路形成部431T2 、432T
2 において重なっている。
【0257】感光部410における左端(図1での左
端)の光電変換素子列422の左側に垂直転送CCD4
35を設けない場合、当該左端の光電変換素子列422
を構成している各光電変換素子420は、相隣る2本の
転送電極431、432によって平面視上取り囲まれて
いなくてもよい。すなわち、左端の光電変換素子列42
2を構成している各光電変換素子420を平面視上取り
囲むうえで必要となる左端の転送路形成部431T1
よび432T1 をそれぞれ省略することができる。さら
には、左端の接続部431C1 および432C1 をも省
略することができる。感光部410における右端の光電
変換素子列422の右側に垂直転送CCD435を設け
ない場合についても、同様である(図16参照)。
【0258】図20に示すように、上述した垂直転送C
CD435を構成する電荷転送チャネル430a、43
0bの各々は、感光部410を前記の方向DV に横切っ
た後、さらに1補助電荷転送段分、出力転送路60側に
延在している。相隣る2本の電荷転送チャネル430
は、感光部410の外側においても、図示を省略したチ
ャネルストップ領域によって互いに分離されている。
【0259】IT−CCD500における合流部50a
(図16参照)は、感光部410と1つの加算用電荷転
送段との間に形成されている補助電荷転送段の数が2か
ら1に減った点を除いて、前述したIT−CCD100
における合流部50と同じ構造を有する。前記の補助電
荷転送段を形成するために、感光部410と加算チャネ
ル用転送電極52との平面視上の間に、1本の補助転送
電極456が設けられている(図16参照)。以下、こ
の補助転送電極456を「第2補助転送電極456」と
いう。
【0260】第2補助転送電極456は、計8個の補助
転送路形成部456Tと、相隣る2個の補助転送路形成
部456T同士を繋ぐ計7個の接続部456Cとを有し
ている。当該第2補助転送電極456は、感光部410
における最も上流に形成されている転送電極431と、
平面視上、線対称の形状を有する。
【0261】IT−CCD500は、前述したIT−C
CD100と同様に、加算チャネル51を有している。
このため、IT−CCD100における理由と同じ理由
から、高度の微細加工技術を用いなくても、例えば20
0万画素という高画素密度のIT−CCDを得ることが
できる。また、消費電力の増大を容易に抑制することが
できる。
【0262】IT−CCD500に光遮蔽膜を設けるこ
とにより、垂直転送CCD435や水平転送CCD等に
よって無用の光電変換が行われるのを防止することがで
きる。
【0263】マイクロレンズアレイを設けることによ
り、光電変換素子420での光電変換効率を高めること
ができる。マイクロレンズアレイは、例えば前述した第
1の実施例のIT−CCD100についての説明の中で
述べたマイクロレンズアレイの形成手順に準じて形成す
ることができる。
【0264】色フィルタアレイを設けることにより、カ
ラー撮像用のIT−CCDを得ることができる。色フィ
ルタアレイは、例えば前述した第1の実施例のIT−C
CD100についての説明の中で述べた色フィルタアレ
イの形成手順に準じて形成することができる。
【0265】IT−CCD500は、前述したIT−C
CD100と全く同様にして、1フレームを下記(i) 〜
(iv)の4つのフィールドに分けてインターレース駆動さ
せることができる。
【0266】(i) 第4画素行および第8画素行の各画素
からなる第1フィールド。
【0267】(ii)第3画素行および第7画素行の各画素
からなる第2フィールド。
【0268】(iii) 第2画素行および第6画素行の各画
素からなる第3フィールド。
【0269】(iv)第1画素および第5画素行の各画素か
らなる第4フィールド。
【0270】IT−CCD500においても、前述した
IT−CCD100を用いてインターレースされたフィ
ールド画像信号を得る場合と同様の動作により、インタ
ーレースされたフィールド画像信号を得ることができ
る。また、前述したIT−CCD100を用いてフレー
ム画像信号を得る場合と同様の動作により、フレーム画
像信号を得ることができる。
【0271】次に、本発明の第6の実施例によるIT−
CCDについて、図21を用いて説明する。
【0272】図21は、第6の実施例によるIT−CC
D600を概略的に示す平面図である。同図に示したI
T−CCD600は、前述した第5の実施例のIT−C
CD500における感光部410(図16参照)と同一
構成の感光部を有する。
【0273】また、IT−CCD600は、前述した第
4の実施例のIT−CCD400における合流部350
(図13参照)とほぼ同じ構成の合流部350aを有す
る。当該合流部350aにおいては、IT−CCD40
0における合流部350に比べ、感光部410と1つの
加算用電荷転送段との間に形成されている補助電荷転送
段の数が2から1に減っている。第1補助転送電極35
5および当該第1補助転送電極355の補助転送路形成
部355Tを含んで構成される補助電荷転送段がない。
【0274】図21において図13または図16に示し
た構成部分と共通する部分については、図13または図
16で用いた符号と同じ符号を付してその説明を省略す
る。
【0275】IT−CCD600は、前述したIT−C
CD100と同様に、加算チャネル51を有している。
このため、前述したIT−CCD100における理由と
同じ理由から、高度の微細加工技術を用いなくても、例
えば200万画素という高画素密度のIT−CCDを得
ることができる。また、消費電力の増大を容易に抑制す
ることができる。さらに、相隣る2つの画素行同士の間
で画素の集光効率や感度に差が生じることを防止しやす
い。
【0276】IT−CCD600に光遮蔽膜を設けるこ
とにより、垂直転送CCD435や水平転送CCD等に
よって無用の光電変換が行われるのを防止することがで
きる。
【0277】マイクロレンズアレイを設けることによ
り、光電変換素子420での光電変換効率を高めること
ができる。マイクロレンズアレイは、例えば前述した第
1の実施例のIT−CCD100についての説明の中で
述べたマイクロレンズアレイの形成手順に準じて形成す
ることができる。
【0278】色フィルタアレイを設けることにより、カ
ラー撮像用のIT−CCDを得ることができる。色フィ
ルタアレイは、例えば前述した第1の実施例のIT−C
CD100についての説明の中で述べた色フィルタアレ
イの形成手順に準じて形成することができる。
【0279】IT−CCD600は、第5の実施例のI
T−CCD500と同様にして、1フレームを4つのフ
ィールドに分けてインターレース駆動させることができ
る。
【0280】第1フィールドまたは第3フィールドの画
像信号出力工程の各々においては、図21での左端から
数えて奇数番目に当たる垂直転送CCD435のそれぞ
れが雑音信号電荷を次々と転送してくる。このとき、図
21での左端から数えて偶数番目に当たる垂直転送CC
D435のそれぞれは、信号電荷を次々と転送してく
る。
【0281】一方、第2フィールドまたは第4フィール
ドの画像信号出力工程の各々においては、図21での左
端から数えて偶数番目に当たる垂直転送CCD435の
それぞれが雑音信号電荷を次々と転送してくる。このと
き、図21での左端から数えて奇数番目に当たる垂直転
送CCD435のそれぞれは、信号電荷を次々と転送し
てくる。
【0282】上記の雑音信号電荷は、所定の時期に、パ
ルス供給用端子380aおよびパルス供給用端子380
bに制御電圧VONまたは制御電圧VOFF を印加すること
により、ドレイン領域310に排出することができる。
【0283】図22は、上記の制御電圧VONおよびV
OFF が印加される時期の一例を示す。
【0284】第1フィールドまたは第3フィールドにつ
いてのVブランキングから有効信号期間が終了するまで
の間、パルス供給用端子380aに制御電圧VONを印加
し、パルス供給用端子380bに制御電圧VOFF を印加
する。これにより、図21での左端から数えて奇数番目
に当たる補助転送路形成部356Tを含んで構成される
補助電荷転送段の各々に転送されてきた雑音信号電荷
が、当該補助電荷転送段から所定のドレイン領域310
に排出される(ノイズ削減工程)。
【0285】一方、第2フィールドまたは第4フィール
ドについてのVブランキングから有効信号期間が終了す
るまでの間、パルス供給用端子380aに制御電圧V
OFF を印加し、パルス供給用端子380bに制御電圧V
ONを印加する。これにより、図21での左端から数えて
偶数番目に当たる補助転送路形成部356Tを含んで構
成される補助電荷転送段の各々に転送されてきた雑音信
号電荷が、当該補助電荷転送段から所定のドレイン領域
310に排出される(ノイズ削減工程)。
【0286】次に、本発明の第7の実施例によるIT−
CCDについて、図23を用いて説明する。
【0287】図23は、第7の実施例によるIT−CC
D700を概略的に示す平面図である。同図に示したI
T−CCD700は、(i) 各転送電極431、432、
加算チャネル用転送電極52および第2〜第5補助転送
電極356、57、58、59のそれぞれに所定の駆動
パルスを供給するためのパルス供給用端子の数、およ
び、(ii)これらのパルス供給用端子と上記(i) に示した
各転送電極との結線の仕様、を除き、前述した第6の実
施例のIT−CCD600と同様の構成を有する。図2
3において図21に示した構成部分と共通する部分につ
いては、図21で用いた符号と同じ符号を付してその説
明を省略する。
【0288】図23に示したように、IT−CCD70
0は、各転送電極431、432、加算チャネル用転送
電極52、第2〜第5補助転送電極356、57、5
8、59のそれぞれに所定の駆動パルスを供給するため
に、6つパルス供給用端子70a、70b、70c1
70d1 、70c2 、70d2 を有している。
【0289】パルス供給端子70c1 、70c2 は、図
21に示したパルス供給端子70cを2つに分けたもの
である。また、パルス供給用端子70d1 、70d
2 は、図21に示したパルス供給端子70dを2つに分
けたものである。
【0290】IT−CCD700は、前述したIT−C
CD100と同様に、加算チャネル51を有している。
このため、前述したIT−CCD100における理由と
同じ理由から、高度の微細加工技術を用いなくても、例
えば200万画素という高画素密度のIT−CCDを得
ることができる。また、消費電力の増大を容易に抑制す
ることができる。さらに、相隣る2つの画素行同士の間
で画素の集光効率や感度に差が生じることを防止しやす
い。
【0291】IT−CCD700に光遮蔽膜を設けるこ
とにより、垂直転送CCD435や水平転送CCD等に
よって無用の光電変換が行われるのを防止することがで
きる。
【0292】マイクロレンズアレイを設けることによ
り、光電変換素子420での光電変換効率を高めること
ができる。マイクロレンズアレイは、例えば前述した第
1の実施例のIT−CCD100についての説明の中で
述べたマイクロレンズアレイの形成手順に準じて形成す
ることができる。
【0293】色フィルタアレイを設けることにより、カ
ラー撮像用のIT−CCDを得ることができる。色フィ
ルタアレイは、例えば前述した第1の実施例のIT−C
CD100についての説明の中で述べた色フィルタアレ
イの形成手順に準じて形成することができる。
【0294】IT−CCD700は、1フレームを4つ
のフィールドに分けてインターレース駆動させることが
できる。このとき、垂直パルス信号Va がパルス供給端
子70aに印加され、垂直パルス信号Vb がパルス供給
端子70bに印加される。垂直パルス信号Vc がパルス
供給端子70c1 とパルス供給端子70c2 とに印加さ
れ、垂直パルス信号Vd がパルス供給端子70d1 とパ
ルス供給端子70d2とに印加される。これにより、前
述した第6の実施例のIT−CCD600と同様に、1
フレームが第1フィールド〜第4フィールドの計4つの
フィールドに分割される。
【0295】水平パルス信号Ha がパルス供給用端子7
5aに印加され、水平パルス信号H b がパルス供給用端
子75bに印加される。必要に応じて、制御電圧VON
OF F がパルス供給端子380a、380bに印加され
る。
【0296】個々のフィールドの画像信号出力は、第6
の実施例と同様の動作により、得ることができる。そし
て、当該動作を第1フィールドから第4フィードまで行
うことにより、1フレームの画像出力信号を得ることが
できる。
【0297】IT−CCD700は、信号電荷が読み出
される画素行の数を全画素行数の1/4に間引きながら
駆動させることができる。この間引き駆動の際には、ま
ず、Va がパルス供給端子70aに印加され、Vb がパ
ルス供給端子70bに印加される。Vc がパルス供給端
子70c1 とパルス供給端子70c2 とに印加され、V
d がパルス供給端子70d1 とパルス供給端子70d2
とに印加される。
【0298】ブランキングパルスによって規定されるV
ブランキングの適当な時期に、例えば、低レベルの垂直
パルスVL がパルス供給用端子70a、70bに印加さ
れると共に、高レベルの垂直パルスVH がパルス供給用
端子70c1 、70c2 、70d1 、70d2 に印加さ
れる。そして、これらの垂直パルスVL 、VH が印加さ
れているときに、読み出しパルスVR がパルス供給用端
子70d1 に印加される。当該読み出しパルスVR の印
加により、第8画素行の各光電変換素子420に蓄積さ
れていた信号電荷がそれぞれ対応する垂直転送CCD4
35に読み出される(信号電荷読み出し工程)。信号電
荷は、図23の左端から数えて偶数番目に当たる垂直転
送CCD435の各々に読み出される。
【0299】続いて、1周期分の垂直パルス信号Va
b 、Vc 、Vd がパルス供給用端子70a、70b、
70c1 、70c2 、70d1 、70d2 の各々に印加
される。これにより、垂直転送CCD435に読み出さ
れていた信号電荷は、出力転送路60へ向けて1電荷転
送段だけ転送される。
【0300】この後、低レベルの垂直パルスVL がパル
ス供給用端子70a、70bに印加されると共に、高レ
ベルの垂直パルスVH がパルス供給用端子70c1 、7
0c 2 、70d1 、70d2 に印加される。そして、こ
れらの垂直パルスVL 、VHが印加されているときに、
読み出しパルスVR がパルス供給用端子70c1 に印加
される。当該読み出しパルスVR の印加により、第7画
素行の各光電変換素子420に蓄積されていた信号電荷
がそれぞれ所定の垂直転送CCD435に読み出される
(信号電荷読み出し工程)。信号電荷は、図23の左端
から数えて奇数番目に当たる垂直転送CCD435の各
々に読み出される。
【0301】偶数番目の垂直転送CCD435の各々に
読み出されていた第8画素行からの信号電荷は、Vブラ
ンキングに続く第1のHブランキングに、出力転送路6
0に転送される。これらの信号電荷は、第1のHブラン
キングに続く第1の水平有効信号期間に、出力部65か
ら順次出力される(画像信号出力工程)。
【0302】奇数番目の垂直転送CCD435の各々に
読み出されていた第7画素行からの信号電荷は、第1の
水平有効信号期間に続く第2のHブランキング期間に、
出力転送路60に転送される。これらの信号電荷は、第
2のHブランキングに続く第2の水平有効信号期間に、
出力部65から順次出力される(画像信号出力工程)。
【0303】以下、上記読み出された信号電荷を通常の
インターレース駆動における信号電荷の処理と同様に処
理することにより、1/4に間引きされたフィールド画
像信号、あるいは、1/4に間引きされたフレーム画像
信号を得ることができる。
【0304】勿論、上記の間引き動作に準じて、任意の
2画素行を対象にして1/4間引き動作を行うことがで
きる。どの画素行を対象にして1/4間引き動作を行う
かは、適宜選択可能である。1/4間引き動作の対象を
どの画素行にするかに応じて、パルス供給端子70a、
70b、70c1 、70c2 、70d1 、70d2 と各
転送電極431、各転送電極432、第2補助転送電極
356、加算チャネル用転送電極52および第3〜第5
補助転送電極57、58、59との結線の仕様が選定さ
れる。IT−CCD700をカラー撮像用のIT−CC
Dとした場合には、配設される色フィルタアレイにおけ
る色フィルタの配列パターンも勘案して、どの画素行を
対象にして間引き動作を行うかが選定される。
【0305】上述した間引きは、全画素の信号電荷を読
み出すことが目的ではなく、常に1/4の行数(画素行
の数)に間引かれた画像信号を得ることを目的とするも
のである。図示したIT−CCD700には8つの画素
行しかないため、1/4に間引く動作は2回の水平読み
出しで終了となる。しかしながら、実際の画素行数は、
例えば600行以上である。
【0306】図23に示した感光部410が前記の方向
V にn段連接された構造のIT−CCDについて上記
の間引き動作を行って、1/4に間引きされたフレーム
画像信号を得る場合には、上述した間引き動作を第1段
から第n段まで行う。このとき、所望の画素行の各光電
変換素子420から垂直転送CCD435への信号電荷
の読み出しは、各段とも同時に行われる。各段から読み
出された信号電荷の各々は、垂直転送CCD435の各
々によって出力転送路60へ順次転送され、当該出力転
送路60内を転送されて、出力部65から順次出力され
る。
【0307】上述した1/4間引き動作では、1フィー
ルド期間に2つの画素行からの画像信号を得ることがで
きる。このため、IT−CCD700をカラー撮像用の
IT−CCDとした場合には、加色法または減色法に基
づいてカラー画像を得るうえで必要となる全ての色信号
を、1フィールド期間に得ることができる。色信号処理
を行う際に必要となるメモリは、1または2画素行分の
画像信号出力を記憶することができるメモリでもよい。
したがって、フィールドメモリやメカニカルシャッタ
は、必須の部品ではなくなる。
【0308】また、上述した1/4間引き動作での解像
度は高くはないが、通常のインターレース駆動の際の4
倍のフレーム(フィールド)周波数で画像信号が得られ
るという利点を有する。したがって、当該IT−CCD
700は、高フレーム周波数の画像信号を得るうえで好
適な構造を有するIT−CCDである。
【0309】上述した1/4間引き動作に準じて、任意
の複数行を対象にして1/2間引き動作、1/3間引き
動作、……1/n(nは整数を表す。)間引き動作を行
うことができる。どのような間引き動作を行うかは、適
宜選択可能である。
【0310】なお、必要に応じて、制御電圧VON、V
OFF がパルス供給端子380a、380bに印加され
る。
【0311】図24は、上述した1/4間引き動作の際
に使用される読み出しパルスおよび制御電圧VON、V
OFF それぞれの一例を示す。
【0312】補助転送路形成部356Tを含んで構成さ
れる補助電荷転送段の各々には、信号電荷と雑音信号電
荷とが交互に転送されてくる。図23での左端から数え
て奇数番目に当たる補助転送路形成部356Tを含んで
構成される補助電荷転送段の各々に雑音信号電荷が転送
されてきたときに、パルス供給端子380aに制御電圧
ONを印加し、パルス供給用端子380bに制御電圧V
OFF を印加する。これにより、前記の雑音信号電荷が所
定のドレイン領域310に排出される(ノイズ削減工
程)。
【0313】図23での左端から数えて偶数番目に当た
る補助転送路形成部56Tを含んで構成される補助電荷
転送段の各々に雑音信号電荷が転送されてきたときにつ
いても、同様である。
【0314】次に、本発明の第8の実施例によるIT−
CCDについて、図25を用いて説明する。
【0315】図25は、第8の実施例によるIT−CC
D800における感光部710および合流部750それ
ぞれの一部を概略的に示す部分平面図である。同図に示
したIT−CCD800は、(i) 光電変換素子の平面視
上の形状、(ii)感光部に形成されている転送電極の種類
およびその配設仕様、(iii) 電荷転送チャネルの平面視
上の形状、(iv)感光部と加算チャネル用転送電極との平
面視上の間に形成されている補助転送電極の数、(v) 感
光部に形成されている各転送電極および合流部に形成さ
れている各補助転送電極に所定の駆動パルスをそれぞれ
供給するためのパルス供給用端子の数、ならびに、(vi)
前記のパルス供給用端子と感光部に形成されている各転
送電極および合流部に形成されてる各補助転送電極との
結線の仕様、を除いて、前述した第5の実施例のIT−
CCD500と同じ構造を有する。
【0316】図25に示した構成部分のうち、図16ま
たは図17に示した構成部分と共通するものについて
は、図16または図17で用いた符号と同じ符号を付し
てその説明を省略する。
【0317】図25に示したように、感光部710に形
成されている個々の光電変換素子720は、平面視上、
八角形を呈する。計32個の光電変換素子720が8
行、8列に亘って画素ずらし配置されている。5行1
列、5行3列、5行5列、6行2列、6行4列、7行1
列、7行3列、7行5列、8行2列および8行4列の各
画素と、これらの画素の下流域の一部とが図25に描か
れている。
【0318】3種類の転送電極431、432、733
が感光部710に所定本数ずつ形成されている。各転送
電極431と各転送電極432とは、相隣るもの同士の
間に所定の間隔が設けられている点を除き、前述した第
5の実施例のIT−CCD500における各転送電極4
31、432と同じ仕様で配設されている。
【0319】転送電極733の各々は、相隣る2本の転
送電極431、432の平面視上の間に配設されてい
る。個々の転送電極733は、平面視上矩形を呈する転
送路形成部733Tを計8個有する。1本の転送電極7
33を構成する転送路形成部733Tの各々は、互いに
別個の電荷転送チャネル(図示せず。)と平面視上交差
する。電荷転送チャネルは、平面視上、転送路形成部7
33Tを前記の方向DVに横切る。転送路形成733T
と電荷転送チャネルとの平面視上の交差部は、1つの電
荷転送段として機能する。
【0320】1本の転送電極733において、1つの光
電変換素子720を介して相隣る2個の転送路形成部7
33Tは、光電変換素子720の平面視上の外周に沿っ
て延在する接続部733C1 によって繋がっている。1
本の転送電極733において、光電変換素子720を介
さずに相隣る2個の転送路形成部733Tは、直線状を
呈する接続部733C2 によって繋がっている。
【0321】図25での左端から数えて奇数番目に当た
る転送路形成部733Tと、当該転送形成部733Tの
直ぐ上流に形成されている転送路形成部431T1 と、
当該転送形成部733Tの直ぐ下流に形成されている転
送路形成部432T1 とは、重ね合わせ転送電極構造を
なす。
【0322】同様に、図25での左端から数えて偶数番
目に当たる転送路形成部733Tと、当該転送形成部7
33Tの直ぐ上流に形成されている転送路形成部431
2と、当該転送形成部733Tの直ぐ下流に形成され
ている転送路形成部432T 2 とは、重ね合わせ転送電
極構造をなす。
【0323】転送路形成部733Tが下層電極に相当
し、転送路形成部431T1 、転送路形成部432
1 、転送路形成部431T2 および転送路形成部43
2T2 が上層電極に相当する。
【0324】感光部710の最も下流から数えて2番目
の転送電極733と同じ形状および大きさを有する第1
補助転送電極755が、合流部750の最も上流に形成
されている。第1補助転送電極755における各補助転
送路形成部755Tは、互いに別個の電荷転送チャネル
(図示せず。)と平面視上交差する。電荷転送チャネル
は、平面視上、補助転送路形成部755Tを前記の方向
V に横切る。補助転送路形成755Tと電荷転送チャ
ネルとの平面視上の交差部は、1つの補助電荷転送段と
して機能する。
【0325】図25での左端から数えて奇数番目に当た
る補助転送路形成部755Tと、その上流側に近接して
形成されている転送路形成部431T1 とは、重ね合わ
せ転送電極構造をなす。同様に、図25での左端から数
えて偶数番目に当たる補助転送路形成部755Tと、そ
の上流側に近接して形成されている転送路形成部431
2 も、重ね合わせ転送電極構造をなす。補助転送路形
成部755Tが下電極に相当し、転送路形成部431T
1 、転送路形成部431T2 が上層電極に相当する。
【0326】合流部750における第1補助転送電極7
55よりも下流の構成は、前述した第5の実施例のIT
−CCD500の合流部50aの構成と同様である。第
1補助転送電極755の下流に第2補助転送電極45
6、加算チャネル用転送電極52、第3補助転送電極5
7、第4補助転送電極(図示せず。)および第5補助転
送電極(図示せず。)がこの順番で形成されている。
【0327】ただし、第1補助転送電極755、加算チ
ャネル用転送電極52および第4補助転送電極が、重ね
合わせ転送電極構造における上層電極に相当する。
【0328】感光部710においては、転送路形成部4
31T1 を含んで構成される電荷転送段と、転送路形成
部733Tを含んで構成される電荷転送段と、転送路形
成部432T1 を含んで構成される電荷転送段とが上流
側からこの順番で繰り返し連なって、1本の垂直転送C
CD735を形成している。当該垂直転送CCD735
は、図25での左端から数えて奇数番目に当たる。
【0329】当該奇数番目に当たる垂直転送CCD73
5の各々は、感光部710を出た後、2補助電荷転送段
分、合流部750内に延在している。前記の2補助電荷
転送段とは、図25での左端から数えて奇数番目に当た
る補助転送路形成部755Tを含んで構成される補助電
荷転送段と、当該補助電荷転送段の下流側において補助
転送路形成部456T1 を含んで構成される補助電荷転
送段との2つである。
【0330】同様に、転送路形成部431T2 を含んで
構成される電荷転送段と、転送路形成部733Tを含ん
で構成される電荷転送段と、転送路形成部432T2
含んで構成される電荷転送段とが上流側から順次連なっ
て、1本の垂直転送CCD735を形成している。当該
垂直転送CCD735は、図25での左端から数えて偶
数番目に当たる。
【0331】当該偶数番目に当たる垂直転送CCD73
5の各々も、感光部710を出た後、2補助電荷転送段
分、合流部750内に延在している。前記の2補助電荷
転送段とは、図25での左端から数えて偶数番目に当た
る転送路形成部755Tを含んで構成される補助電荷転
送段と、当該補助電荷転送段の下流側において補助転送
路形成部456T2 を含んで構成される補助電荷転送段
との2つである。
【0332】IT−CCD800においては、(a) 1つ
の光電変換素子720、(b) この光電変換素子720の
左側(図25での左側)に近接して形成されている4つ
の電荷転送段、すなわち、転送路形成部431T1 また
は431T2 を含んで構成される電荷転送段と、転送路
形成部733Tを含んで構成される2個の電荷転送段
と、転送路形成部432T1 または432T2 を含んで
構成される電荷転送段、および、(c) 転送路形成部43
1T2 もしくは432T1 を含んで構成される前記の電
荷転送段と光電変換素子720との間に形成されている
1つの読み出しゲート740、によって、1つの画素が
構成される。なお、読み出しゲート740は、形状が多
少異なる以外は、前述した第5の実施例のIT−CCD
500における読み出しゲート440と同様の構造を有
する。
【0333】4つのパルス供給用端子770a、770
b、770c、770dが感光部710の外側に設けら
れている。
【0334】パルス供給用端子770aは、各転送電極
431と第3補助転送電極57とに電気的に接続されて
いる。パルス供給用端子770bは、各転送電極733
と、感光部710の上端から数えて奇数番目に当たる各
第1補助転送電極755とに電気的に接続されている。
パルス供給用端子770cは、各転送電極432と、第
2補助転送電極456と、第5補助転送電極とに電気的
に接続されている。パルス供給用端子770Dは、感光
部710の上端から数えて偶数番目に当たる各第1補助
転送電極755と加算チャネル用転送電極52とに電気
的に接続されている。
【0335】IT−CCD800は、前述したIT−C
CD100と同様に、加算チャネル51を有している。
このため、前述したIT−CCD100における理由と
同じ理由から、高度の微細加工技術を用いなくても、例
えば200万画素という高画素密度のIT−CCDを得
ることができる。また、消費電力の増大を容易に抑制す
ることができる。さらに、相隣る2つの画素行同士の間
で画素の集光効率や感度に差が生じることを防止しやす
い。
【0336】IT−CCD800に光遮蔽膜を設けるこ
とにより、垂直転送CCD735や水平転送CCD等に
よって無用の光電変換が行われるのを防止することがで
きる。
【0337】マイクロレンズアレイを設けることによ
り、光電変換素子720での光電変換効率を高めること
ができる。マイクロレンズアレイは、例えば前述した第
1の実施例のIT−CCD100についての説明の中で
述べたマイクロレンズアレイの形成手順に準じて形成す
ることができる。
【0338】色フィルタアレイを設けることにより、カ
ラー撮像用のIT−CCDを得ることができる。色フィ
ルタアレイは、例えば前述した第1の実施例のIT−C
CD100についての説明の中で述べた色フィルタアレ
イの形成手順に準じて形成することができる。
【0339】IT−CCD800は、インターレース駆
動を行うことが可能なIT−CCDである。インターレ
ース駆動を行う場合には、パルス供給用端子770a、
770b、770c、770dのそれぞれに所定の垂直
パルス信号が印加される。水平パルス信号Ha が図示を
省略したパルス供給用端子75a(図16参照)に印加
され、水平パルス信号Hb が図示を省略したパルス供給
用端子75b(図16参照)に印加される。
【0340】図26は、1フレームを下記(i) 〜(ii)の
2つのフィールドに分けてプログレッシブ走査を行う際
の読み出しパルスの一例を示す。
【0341】(i) 偶数行の各画素からなる第1フィール
ド。
【0342】(ii)奇数行の各画素からなる第2フィール
ド。
【0343】インターレース駆動させる際に使用する駆
動パルス供給手段は、例えば、前述したIT−CCD1
00をインターレース駆動させる際に使用される駆動パ
ルス供給手段110(図7参照)と同様にして構成され
る。
【0344】ブランキングパルスによって規定される第
1のVブランキングの適当な時期に、低レベルの垂直パ
ルスVL がパルス供給用端子770b、770cに印加
されると共に、高レベルの垂直パルスVH がパルス供給
用端子770a、770dに印加される。そして、これ
らの垂直パルスVL 、VH が印加されているときに、さ
らに高レベルの読み出しパルスVR がパルス供給用端子
770aに印加される。
【0345】当該読み出しパルスVR の印加により、第
1フィールドを構成している光電変換素子720の各々
に蓄積されていた信号電荷が、それぞれ対応する垂直転
送CCD735に読み出される(信号電荷読み出し工
程)。
【0346】第8画素行の各光電変換素子720から読
み出された信号電荷は、上記第1のVブランキングに続
く第1のHブランキングに、出力転送路に転送される。
これらの信号電荷は、第1のHブランキングに続く第1
の水平有効信号期間に、出力部から順次出力される(画
像信号出力工程)。
【0347】以下同様にして、第6画素行の各光電変換
素子720から読み出された信号電荷についての画像出
力工程、第4画素行の各光電変換素子720から読み出
された信号電荷についての画像出力工程、第2画素行の
各光電変換素子720から読み出された信号電荷につい
ての画像出力工程が順次行われる。
【0348】1つのフィールドを構成する光電変換素子
720の各々に蓄積されていた信号電荷を全て出力部か
ら出力するためには、計4回の画像出力工程が必要であ
る。当該4回の画像出力工程を行うのに要する期間を、
以下、「有効信号期間」という。
【0349】第1フィールドについての有効信号期間が
終了した後にブランキングパルスによって新たに規定さ
れる第2のVブランキングの適当な時期に、低レベルの
垂直パルスVL がパルス供給用端子770a、770d
に印加されると共に、高レベルの垂直パルスVH がパル
ス供給用端子770b、770cに印加される。そし
て、これらの垂直パルスVL 、VH が印加されていると
きに、読み出しパルスV R がパルス供給用端子770c
に印加される。
【0350】当該読み出しパルスVR の印加により、第
2フィールドを構成している光電変換素子720の各々
に蓄積されていた信号電荷が、それぞれ対応する垂直転
送CCD735に読み出される(信号電荷読み出し工
程)。
【0351】第7画素行の各光電変換素子720から読
み出された信号電荷は、上記第2のVブランキングに続
く第1のHブランキングに、出力転送路に転送される。
これらの信号電荷は、第1のHブランキングに続く第1
の水平有効信号期間に、出力部から順次出力される(画
像信号出力工程)。
【0352】以下同様にして、第5画素行の各光電変換
素子720から読み出された信号電荷についての画像出
力工程、第3画素行の各光電変換素子720から読み出
された信号電荷についての画像出力工程、第1画素行の
各光電変換素子720から読み出された信号電荷につい
ての画像出力工程が順次行われる。
【0353】第1のVブランキングから第2フィールド
に対する有効信号期間かけて行われる上記の動作を繰り
返すことにより、各フィールドの画像出力信号が出力部
から次々と出力される。
【0354】前述した第1の実施例のIT−CCD10
0を用いてフレームの画像信号を得る場合と同様の動作
により、フレーム画像信号を得ることができる。
【0355】以上、実施例を挙げて本発明のIT−CC
Dを説明したが、本発明は上述した実施例に限定される
ものではない。種々の変更、改良、組み合わせ等が可能
なことは当業者に自明であろう。
【0356】例えば、各実施例のIT−CCDは、p型
ウェルを備えたn型半導体基板に光電変換素子(フォト
ダイオード)、垂直転送CCD、出力転送路等を形成し
たものであるが、p型半導体基板に光電変換素子(フォ
トダイオード)、垂直転送CCD、出力転送等を形成し
ても、IT−CCDを得ることができる。
【0357】また、サファイア基板等の表面に所望の半
導体層を形成し、当該半導体層に光電変換素子(フォト
ダイオード)、垂直転送CCD、出力転送路等を形成し
てIT−CCDを得ることもできる。本明細書において
は、半導体以外の材料からなる基板の一面に光電変換素
子(フォトダイオード)、垂直転送CCD、出力転送路
等を形成するための半導体層を設けたものも、「半導体
基板」に含まれるものとする。
【0358】光電変換素子の平面視上の形状は、矩形
(菱形を含む。)、全ての内角が鈍角となっている五角
形以上の多角形、内角に鋭角と鈍角とが含まれる五角形
以上の多角形、これらの角部に丸みを付けた形状等、適
宜選択可能である。
【0359】光電変換素子は画素ずらし配置されていて
もよいし、画素ずらし配置されていなくてもよい。垂直
転送CCDの電荷転送チャネルの平面視上の形状は、光
電変換素子がどのように配置されているかに応じて、適
宜選択可能である。
【0360】画素ずらし配置を行う場合、垂直転送CC
Dを構成する各転送電極の形状は、接続部と転送路形成
部とが鈍角をなして連なった形状か、または、接続部と
転送路形成部とが滑らかに連なった形状とすることが好
ましい。
【0361】垂直転送CCDの駆動方法は、実施例とし
て挙げた駆動方法に限定されるものではない。目的とす
るIT−CCDの用途等に応じて、例えば3相以上の所
望の相数で駆動させることが可能である。これに伴っ
て、各転送電極に所定の駆動パルスを供給するためのパ
ルス供給用端子の数、および、当該パルス供給用端子と
各転送電極との結線の仕様も、目的とするIT−CCD
における垂直転送CCDの駆動方法に応じて適宜変更可
能である。出力転送路についても同様である。
【0362】各実施例においては、2本の垂直転送CC
Dの各々から1つの加算用電荷転送段に信号電荷が同時
に転送されてこないように、各読み出しゲートが配設さ
れている。個々の光電変換素子に対する読み出しゲート
の配設箇所は、基本的に、奇数列の光電変換素子と偶数
列の光電変換素子とで異なっていればよい。
【0363】したがって、1個の光電変換素子に電荷転
送段を3つずつ形成する場合は、実施例に示した箇所以
外の箇所に読み出しゲートを設けることも可能である。
例えば、奇数列の光電変換素子に対しては3つの電荷転
送段のうちの最上流の電荷転送段に隣接させて読み出し
ゲートを形成し、偶数列の光電変換素子に対しては3つ
の電荷転送段のうちの真ん中の電荷転送段に隣接させて
読み出しゲートを形成することも可能である。
【0364】ただし、光電変換素子1個当たりの電荷転
送段の数に拘わらず、読み出しゲートの配設箇所は、奇
数列同士および偶数列同士で同じにすることが好まし
い。
【0365】加算用電荷転送段より上流に補助電荷転送
段を設けることは、必須の要件ではない。垂直転送CC
Dは、感光部を出た後直ちに加算用電荷転送段に接続さ
れていてもよい。
【0366】同様に、加算用電荷転送段より下流に補助
電荷転送段を設けることは、必須の要件ではない。加算
用電荷転送段は、出力転送路に直に接続されていてもよ
い。
【0367】各実施例のIT−CCDにおいては、n型
半導体基板に形成されたp型ウェル上に光電変換素子
(フォトダイオード)が形成されている。したがって、
これらのIT−CCDでは縦型オーバーフロードレイン
構造を付設することができる。これに伴って、電子シャ
ッタを付設することができる。各実施例のIT−CCD
に縦型オーバーフロードレイン構造を付設するために
は、前記のp型ウェルと前記のn型半導体基板の下部
(p型ウェルより下の領域)とに逆バイアスを印加でき
る構造を付加する。また、縦型オーバーフロードレイン
構造に代えて横型オーバーフロードレイン構造を付設し
てもよい。縦型または横型のオーバーフロードレイン構
造を付設することにより、ブルーミングを抑制すること
が容易になる。
【0368】IT−CCDの駆動方法は、適宜選択可能
である。これに伴って、垂直転送CCD(垂直転送CC
Dを構成している転送電極)および出力転送部(出力転
送部を構成している転送電極)のそれぞれに所定の駆動
パルスを供給する駆動パルス供給手段の構成も、適宜選
択可能である。
【0369】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のIT−C
CDにおいては、画素密度を高めても、出力転送路(水
平転送CCD)における転送電極の幅を比較的広くする
ことができる。
【0370】したがって、本発明によれば、画素密度が
高く消費電力が少ないIT−CCDを低コストの下に提
供することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1の実施例によるIT−CCDを概略的に示
す平面図である。
【図2】第1の実施例によるIT−CCDの感光部にお
ける光電変換素子、チャネルストップ領域および電荷転
送チャネルの平面配置を示す模式図である。
【図3】第1の実施例によるIT−CCDの感光部の概
略を示す部分断面斜視図である。
【図4】図4(a)は、第1の実施例によるIT−CC
Dの感光部上に形成されている転送電極31の概略を示
す部分平面図であり、図4(b)は、前記の感光部上に
形成されている転送電極32の概略を示す部分平面図で
ある。
【図5】第1の実施例によるIT−CCDの感光部、各
電荷転送チャネル、加算チャネルおよび出力転送路の平
面配置を示す概略図である。
【図6】図6(a)および図6(b)は、第1の実施例
によるIT−CCDに光遮蔽膜を設けた例を概略的に示
す部分断面図である。
【図7】第1の実施例によるIT−CCDをインターレ
ース駆動させる場合に使用され読み出しパルスの一例を
示すパルス波形図である。
【図8】第1の実施例によるIT−CCDをインターレ
ース駆動させる場合に使用される駆動パルス供給手段と
前記のIT−CCDとの関係を示す図である。
【図9】第2の実施例によるIT−CCDを概略的に示
す平面図である。
【図10】第2の実施例のIT−CCDをインターレー
ス駆動させる際に使用される読み出しパルスの一例を示
すパルス波形図である。
【図11】第3の実施例によるIT−CCDにおける感
光部および合流部それぞれの一部を概略的に示す部分平
面図である。
【図12】第3の実施例のIT−CCDにおいてプログ
レッシブ走査を行う際に使用される読み出しパルスの一
例を示すパルス波形図である。
【図13】第4の実施例によるIT−CCDを概略的に
示す部分平面図である。
【図14】図13に示したA−A線断面の概略図であ
る。
【図15】第4の実施例によるIT−CCDにおけるノ
イズ削減工程で使用される制御電圧の一例を示す波形図
である。
【図16】第5の実施例によるIT−CCDを概略的に
示す平面図である。
【図17】第5の実施例によるIT−CCDにおける感
光部の一部を拡大して示す平面図である。
【図18】図18(a)は、第5の実施例によるIT−
CCDにおける電荷転送チャネル430aを概略的に示
す平面図であり、図18(b)は、第5の実施例による
IT−CCDにおける電荷転送チャネル430bを概略
的に示す平面図である。
【図19】図19(a)は、第5の実施例によるIT−
CCDにおける転送電極431を概略的に示す平面図で
あり、図19(b)は、第5の実施例によるIT−CC
Dにおける転送電極432を概略的に示す平面図であ
る。
【図20】第5の実施例によるIT−CCDにおける感
光部、各電荷転送チャネル、加算チャネルおよび出力転
送路の平面配置を示す概略図である。
【図21】第6の実施例によるIT−CCDを概略的に
示す平面図である。
【図22】第6の実施例によるIT−CCDにおけるノ
イズ削減工程で使用される制御電圧の一例を示す波形図
である。
【図23】第7の実施例によるIT−CCD700を概
略的に示す平面図である。
【図24】第7の実施例によるIT−CCDを1/4間
引き駆動する際に使用される読み出しパルスの一例、お
よび、ノイズ削減工程で使用される制御電圧の一例を示
す波形図である。
【図25】第8の実施例によるIT−CCDにおける感
光部および合流部それぞれの一部を概略的に示す部分平
面図である。
【図26】第8の実施例のIT−CCDにおいてプログ
レッシブ走査を行う際に使用される読み出しパルスの一
例を示すパルス波形図である。
【符号の説明の】
1…半導体基板 2…p型ウェル 10、10a、410、710…感光部 20、420、720…光電変換素子(フォトダイオー
ド) 21、421、721…光電変換素子行 22、422、722…光電変換素子列 30、430a、430b…電荷転送チャネル 35、435、735…垂直転送CCD 31、32、33、431、432、731、732、
733…転送電極 31T、32T、33T、431T1 、431T2 、4
32T1 、432T2 、731T1 、731T2 、732T1 、732T2
733T…転送路形成部 40、440、740…読み出しゲート 50、50a、350、350a、750…合流部 51…加算チャネル 52…加算チャネル用転送電極 53…補助電荷転送チャネル 55、355、755…第1補助転送電極 56、356、456…第2補助転送電極 57…第3補助転送電極 58…第4補助転送電極 59…第5補助転送電極 100、100a、200、300、400、500、
600、700、800…IT−CCD 310…ドレイン領域 315…排出ゲート電極 320…排出ゲート
フロントページの続き Fターム(参考) 4M118 AA01 AA02 AA04 AA10 AB01 BA13 CA03 CA20 DA03 DA12 DA15 DA18 DB01 DB03 DB06 DB07 DB08 FA03 FA06 FA13 FA26 FA33 GB11 GB17 GC08 GC09 GD04 5C024 AA01 BA01 CA00 CA11 FA01 GA13 GA14 GA16 GA31 JA11 JA23

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体基板の表面に設定された感光部内
    に複数行、複数列に亘って形成された多数個の光電変換
    素子と、 光電変換素子列の1列毎に該光電変換素子列に近接して
    前記半導体基板の表面に形成され、各々が前記感光部を
    一定の方向に平面視上横切る複数本の電荷転送チャネル
    と、 前記感光部上に形成された複数本の転送電極であって、
    各々が前記複数本の電荷転送チャネルの数と同じ数の複
    数個の転送路形成部を有し、該複数個の転送路形成部の
    各々が、それぞれ別個の電荷転送チャネルと平面視上交
    差するとともに、該平面視上の交差部の各々において前
    記電荷転送チャネルと共に1つの電荷転送段を構成する
    複数本の転送電極と、 前記電荷転送チャネルの複数本に1本ずつ前記半導体基
    板の表面に形成され、各々が、相隣る複数本の電荷転送
    チャネルを前記感光部の外側の領域において合流させる
    複数本の加算チャネルと、 前記半導体基板の表面における前記感光部の外側の領域
    上に形成された加算チャネル用転送電極であって、前記
    複数本の加算チャネルの各々と平面視上交差し、前記複
    数本の加算チャネルとの平面視上の交差部の各々におい
    て、前記加算チャネルと共に1つの加算用電荷転送段を
    構成する加算チャネル用転送電極とを具備した固体撮像
    装置。
  2. 【請求項2】 前記光電変換素子列の各々および前記光
    電変換素子行の各々が、それぞれ複数個の光電変換素子
    によって構成され、偶数列を構成する前記複数個の光電
    変換素子の各々が、奇数列を構成する前記複数個の光電
    変換素子に対し、各光電変換素子列内での光電変換素子
    同士のピッチの約1/2、列方向にずれ、偶数行を構成
    する前記複数個の光電変換素子の各々が、奇数行を構成
    する前記複数個の光電変換素子に対し、各光電変換素子
    行内での光電変換素子同士のピッチの約1/2、行方向
    にずれている請求項1に記載の固体撮像装置。
  3. 【請求項3】 前記電荷転送段が、前記光電変換素子の
    1個に2個ずつ形成されている請求項1または請求項2
    に記載の固体撮像装置。
  4. 【請求項4】 さらに、前記光電変換素子に蓄積された
    信号電荷の読み出しを制御するための読み出しゲートを
    有し、 該読み出しゲートが、奇数番目の光電変換素子列を構成
    する光電変換素子の各々に対しては、該光電変換素子に
    対応する2個の電荷転送段のうちの一方の電荷転送段に
    隣接して前記半導体基板の表面に形成された読み出しゲ
    ート領域と、該読み出しゲート領域上に設けられた読み
    出しゲート電極とを含んで構成され、 偶数番目の光電変換素子列を構成する光電変換素子の各
    々に対しては、前記奇数番目の光電変換素子列を構成す
    る光電変換素子に対する読み出しゲートよりも1電荷転
    送段分上流または下流にずれた電荷転送段に隣接して前
    記半導体基板の表面に形成された読み出しゲート領域
    と、該読み出しゲート領域上に設けられた読み出しゲー
    ト電極とを含んで構成される請求項3に記載の固体撮像
    装置。
  5. 【請求項5】 前記電荷転送段が、前記光電変換素子の
    1個に3個ずつ形成されている請求項1または請求項2
    に記載の固体撮像装置。
  6. 【請求項6】 さらに、前記光電変換素子に蓄積された
    信号電荷の読み出しを制御するための読み出しゲートを
    有し、 該読み出しゲートが、奇数番目の光電変換素子列を構成
    する光電変換素子の各々に対しては、該光電変換素子に
    対応する3個の電荷転送段のなかの1つの電荷転送段に
    隣接して前記半導体基板の表面に形成された読み出しゲ
    ート領域と、該読み出しゲート領域上に設けられた読み
    出しゲート電極とを含んで構成され、 偶数番目の光電変換素子列を構成する光電変換素子の各
    々に対しては、前記奇数番目の光電変換素子列を構成す
    る光電変換素子に対する読み出しゲートよりも1もしく
    は2電荷転送段分上流または下流にずれた電荷転送段に
    隣接して前記半導体基板の表面に形成された読み出しゲ
    ート領域と、該読み出しゲート領域上に設けられた読み
    出しゲート電極とを含んで構成される請求項5に記載の
    固体撮像装置。
  7. 【請求項7】 前記読み出しゲートが、奇数番目の光電
    変換素子列を構成する光電変換素子の各々に対しては、
    該光電変換素子に対応する3個の電荷転送段のなかで最
    も上流の電荷転送段または下も下流の電荷転送段に隣接
    して前記半導体基板の表面に形成された読み出しゲート
    領域と、該読み出しゲート領域上に設けられた読み出し
    ゲート電極とを含んで構成され、 偶数番目の光電変換素子列を構成する光電変換素子の各
    々に対しては、該光電変換素子に対応する3個の電荷転
    送段のなかで最も下流の電荷転送段または最も上流の電
    荷転送段に隣接して前記半導体基板の表面に形成された
    読み出しゲート領域と、該読み出しゲート領域上に設け
    られた読み出しゲート電極とを含んで構成される請求項
    6に記載の固体撮像装置。
  8. 【請求項8】 前記電荷転送段が、前記光電変換素子の
    1個に4個ずつ形成されている請求項2に記載の固体撮
    像装置。
  9. 【請求項9】 さらに、前記光電変換素子に蓄積された
    信号電荷の読み出しを制御するための読み出しゲートを
    有し、 該読み出しゲートが、奇数番目の光電変換素子列を構成
    する光電変換素子の各々に対しては、該光電変換素子に
    対応する4個の電荷転送段のなかの1つの電荷転送段に
    隣接して前記半導体基板の表面に形成された読み出しゲ
    ート領域と、該読み出しゲート領域上に設けられた読み
    出しゲート電極とを含んで構成され、 偶数番目の光電変換素子列を構成する光電変換素子の各
    々に対しては、前記奇数番目の光電変換素子列を構成す
    る光電変換素子に対する読み出しゲートよりも1もしく
    は2電荷転送段分上流または下流にずれた電荷転送段に
    隣接して前記半導体基板の表面に形成された読み出しゲ
    ート領域と、該読み出しゲート領域上に設けられた読み
    出しゲート電極とを含んで構成される請求項8に記載の
    固体撮像装置。
  10. 【請求項10】 さらに、2層電極構造の2相駆動型C
    CDまたは3層電極構造の2相駆動型CCDからなり、
    前記光電変換素子の各々が光電変換することによって該
    光電変換素子に蓄積された信号電荷を前記加算用電荷転
    送段を介して受け取り、該信号電荷を所定の方向に転送
    する出力転送路を有する請求項1〜請求項9のいずれか
    に記載の固体撮像装置。
  11. 【請求項11】 さらに、前記複数本の転送電極のうち
    の最も下流の転送電極と前記加算チャネル用転送電極と
    の間に形成され、前記複数本の電荷転送チャネルの各々
    と平面視上交差する補助転送電極であって、前記複数本
    の電荷転送チャネルとの平面視上の交差部において該電
    荷転送チャネルとともに1つの補助電荷転送段を構成す
    る複数個の補助転送路形成部を有する補助転送電極と、 前記補助電荷転送段の2個に1〜2個ずつ該補助電荷転
    送段に近接して前記半導体基板の表面に形成されたドレ
    イン領域と、 前記補助電荷転送段の1個毎に該補助電荷転送段を構成
    する前記転送路形成部に隣接配置された排出ゲートであ
    って、各々が、前記ドレイン領域の1つと該ドレイン領
    域に近接する前記補助転送路形成部との平面視上の間隙
    を覆うようにして前記半導体基板上に形成された排出ゲ
    ート電極とを有する排出ゲートとを具備した請求項1〜
    請求項10のいずれかに記載の固体撮像装置。
  12. 【請求項12】 請求項1〜請求項11のいずれかに記
    載の固体撮像装置の駆動方法であって、 1つの垂直ブランキング期間において、所定の光電変換
    素子行または所定の光電変換素子列を構成する光電変換
    素子の各々に蓄積された信号電荷を該光電変換素子に隣
    接する前記読み出しゲートを介して該読み出しゲートに
    隣接する前記電荷転送チャネルに読み出す信号電荷読み
    出し工程と、 前記1つの垂直ブランキング期間から次の垂直ブランキ
    ング期間までの間に、前記電荷転送チャネルに読み出さ
    れた前記信号電荷の各々を画像信号に変換して出力する
    画像信号出力工程とを含む固体撮像装置の駆動方法。
  13. 【請求項13】 請求項11に記載の固体撮像装置の駆
    動方法であって、 1つの垂直ブランキング期間において、所定の光電変換
    素子行または所定の光電変換素子列を構成する光電変換
    素子の各々に蓄積された信号電荷を該光電変換素子に隣
    接する前記読み出しゲートを介して該読み出しゲートに
    隣接する前記電荷転送チャネルに読み出す信号電荷読み
    出し工程と、 前記1つの垂直ブランキング期間から次の垂直ブランキ
    ング期間までの間に、前記電荷転送チャネルに読み出さ
    れた前記信号電荷の各々を画像信号に変換して出力する
    画像信号出力工程とを含み、 さらに、前記画像信号出力工程が、前記電荷転送段に雑
    音信号電荷が蓄積されているときには前記排出ゲートを
    開とし、前記電荷転送段に信号電荷が蓄積されていると
    きには前記排出ゲートを閉とするノイズ削減工程を含む
    固体撮像装置の駆動方法。
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