JP2001111027A - 電荷転送路およびそれを用いた固体撮像装置 - Google Patents
電荷転送路およびそれを用いた固体撮像装置Info
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 高集積度，高光電変換機能，高転送性能の固
体撮像素子を提供する。 【解決手段】 半導体基板の表面に行列状に配列され、
奇数列に対し、偶数列の光電変換素子は各列内のピッチ
の約１／２ずれており、奇数行に対し、偶数行の光電変
換素子は各行内のピッチの約１／２ずれている多数個の
光電変換素子と、対応する光電変換素子列に近接して半
導体基板上に形成された帯状平面形状を有し、蛇行しつ
つ列方向に延在する複数の転送チャネル領域と、転送チ
ャネル領域上方を横断し、全体として行方向に延在し、
転送チャネル領域上に複数の区画線を画定する端部重ね
合わせ構成を有し、各転送チャネル領域内に区画線で仕
切られた複数の電荷転送区画を画定する複数の転送電極
とを有し、各転送チャネル領域内で、行方向に沿って、
複数の電荷転送区画が並存する領域を含む。
体撮像素子を提供する。 【解決手段】 半導体基板の表面に行列状に配列され、
奇数列に対し、偶数列の光電変換素子は各列内のピッチ
の約１／２ずれており、奇数行に対し、偶数行の光電変
換素子は各行内のピッチの約１／２ずれている多数個の
光電変換素子と、対応する光電変換素子列に近接して半
導体基板上に形成された帯状平面形状を有し、蛇行しつ
つ列方向に延在する複数の転送チャネル領域と、転送チ
ャネル領域上方を横断し、全体として行方向に延在し、
転送チャネル領域上に複数の区画線を画定する端部重ね
合わせ構成を有し、各転送チャネル領域内に区画線で仕
切られた複数の電荷転送区画を画定する複数の転送電極
とを有し、各転送チャネル領域内で、行方向に沿って、
複数の電荷転送区画が並存する領域を含む。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電荷転送路とそれ
を用いた固体撮像装置に関し、特に転送性能を改善した
電荷転送路とそれを用いた固体撮像装置に関する。
を用いた固体撮像装置に関し、特に転送性能を改善した
電荷転送路とそれを用いた固体撮像装置に関する。
【０００２】なお、本明細書において、転送性能とは転
送速度、転送効率を含む概念を示す。
送速度、転送効率を含む概念を示す。
【０００３】
【従来の技術】第１導電型の半導体領域表面に、第２導
電型の延在する転送チャネル領域を形成し、この転送チ
ャネル領域表面に絶縁膜を介して複数の転送電極を形成
することにより、電荷転送路を形成することができる。
転送電極は転送チャネル領域と容量結合し、その電圧を
制御することにより転送チャネル領域のポテンシャルを
制御することができる。連続的に電荷を転送するために
は、転送チャネル領域表面上に複数の転送電極の各端部
をオーバーラップさせて形成する。
電型の延在する転送チャネル領域を形成し、この転送チ
ャネル領域表面に絶縁膜を介して複数の転送電極を形成
することにより、電荷転送路を形成することができる。
転送電極は転送チャネル領域と容量結合し、その電圧を
制御することにより転送チャネル領域のポテンシャルを
制御することができる。連続的に電荷を転送するために
は、転送チャネル領域表面上に複数の転送電極の各端部
をオーバーラップさせて形成する。
【０００４】このような電荷転送路を用いた半導体装置
として、固体撮像装置が知られている。固体撮像装置
は、受光領域中に行列状に配置された光電変換素子と、
各光電変換素子列に近接して形成された電荷転送路とを
有する。光電変換素子に蓄積された電荷を、電荷転送路
に読出し、電荷転送路を転送することにより、画素情報
を表す電荷を外部に取り出すことができる。
として、固体撮像装置が知られている。固体撮像装置
は、受光領域中に行列状に配置された光電変換素子と、
各光電変換素子列に近接して形成された電荷転送路とを
有する。光電変換素子に蓄積された電荷を、電荷転送路
に読出し、電荷転送路を転送することにより、画素情報
を表す電荷を外部に取り出すことができる。
【０００５】通常、光電変換素子を正方行列状に配置
し、電荷転送路を光電変換素子列に近接させ、列方向に
直線状に形成する。電荷転送路のポテンシャルを制御す
る転送電極は、行方向に延在し、各光電変換素子上で切
り欠かれた形状を有する。
し、電荷転送路を光電変換素子列に近接させ、列方向に
直線状に形成する。電荷転送路のポテンシャルを制御す
る転送電極は、行方向に延在し、各光電変換素子上で切
り欠かれた形状を有する。
【０００６】特願平８−２８８８５６号は、列方向、行
方向に約１／２ピッチの画素ずらしを採用した固体撮像
装置を提案している。各列内で画素である光電変換素子
は一定のピッチで配置され、各行内においても光電変換
素子は一定のピッチで配列されている。
方向に約１／２ピッチの画素ずらしを採用した固体撮像
装置を提案している。各列内で画素である光電変換素子
は一定のピッチで配置され、各行内においても光電変換
素子は一定のピッチで配列されている。
【０００７】奇数列の光電変換素子に対し、偶数列の光
電変換素子は列内のピッチの約１／２ずれた位置に配置
されている。又、奇数行の光電変換素子に対し、偶数行
の光電変換素子は行内のピッチの約１／２ずれた位置に
配置されている。
電変換素子は列内のピッチの約１／２ずれた位置に配置
されている。又、奇数行の光電変換素子に対し、偶数行
の光電変換素子は行内のピッチの約１／２ずれた位置に
配置されている。
【０００８】図１１にこの固体撮像装置の構成を概略的
に示す。多数の画素（光電変換素子）ＰＩＸは行列状に
配置され、列方向にはピッチＰVで配置され、行方向に
はピッチＰHで配置されている。隣接する列の光電変換
素子は、列方向に約（１／２）ＰVずれた位置に配置さ
れ、隣接する行の光電変換素子は、行方向に約（１／
２）ＰHずれた位置に配置されている。
に示す。多数の画素（光電変換素子）ＰＩＸは行列状に
配置され、列方向にはピッチＰVで配置され、行方向に
はピッチＰHで配置されている。隣接する列の光電変換
素子は、列方向に約（１／２）ＰVずれた位置に配置さ
れ、隣接する行の光電変換素子は、行方向に約（１／
２）ＰHずれた位置に配置されている。
【０００９】なお、各画素ＰＩＸの上には色フィルター
が設けられ、カラー固体撮像装置を構成している。各画
素のカラーをＧ(緑色)、Ｂ（青色）、Ｒ(赤色)で示して
いる。チャネルストップ領域ＣＳが、画素ＰＩＸの一方
の側辺を取り囲みつつ、列方向に延在して配置され、各
列を電気的に分離している。チャネルストップ領域ＣＳ
と、画素ＰＩＸに挟まれた領域内に垂直電荷転送チャネ
ルが形成される。
が設けられ、カラー固体撮像装置を構成している。各画
素のカラーをＧ(緑色)、Ｂ（青色）、Ｒ(赤色)で示して
いる。チャネルストップ領域ＣＳが、画素ＰＩＸの一方
の側辺を取り囲みつつ、列方向に延在して配置され、各
列を電気的に分離している。チャネルストップ領域ＣＳ
と、画素ＰＩＸに挟まれた領域内に垂直電荷転送チャネ
ルが形成される。
【００１０】半導体基板表面に酸化シリコン膜を介して
形成される第１ポリシリコン膜と第２ポリシリコン膜に
より、図中横方向に延在する電荷転送電極Ｅ１、Ｅ２が
形成されている。第１ポリシリコン膜表面も酸化シリコ
ン膜で覆われ、第２ポリシリコン膜から絶縁される。
形成される第１ポリシリコン膜と第２ポリシリコン膜に
より、図中横方向に延在する電荷転送電極Ｅ１、Ｅ２が
形成されている。第１ポリシリコン膜表面も酸化シリコ
ン膜で覆われ、第２ポリシリコン膜から絶縁される。
【００１１】電荷転送電極は、各行当り２本形成されて
いる。なお、図示の構成において、各列内における画素
ＰＩＸは、２行当り１個形成されているため、各列内に
おいて画素１個当り４つの転送電極が形成されている。
これら１画素当り４本の電極を４相駆動することによ
り、各画素から読み出した電荷を独立して垂直方向に転
送することができる。
いる。なお、図示の構成において、各列内における画素
ＰＩＸは、２行当り１個形成されているため、各列内に
おいて画素１個当り４つの転送電極が形成されている。
これら１画素当り４本の電極を４相駆動することによ
り、各画素から読み出した電荷を独立して垂直方向に転
送することができる。
【００１２】電荷転送電極は、電荷転送路内の電荷を列
方向に転送させるものであり、行方向に沿った縁を有す
る複数の電極が列方向にオーバーラップして配置されて
いる。画素ずらし配置においては、隣接する画素の位置
を行方向、列方向にオーバーラップさせることが可能で
ある。また、隣接する画素情報の補間を行なうことによ
り、同一位置で複数の色情報を得ることも容易である。
このため、高画素密度の画像を得るのに有効な配置であ
る。
方向に転送させるものであり、行方向に沿った縁を有す
る複数の電極が列方向にオーバーラップして配置されて
いる。画素ずらし配置においては、隣接する画素の位置
を行方向、列方向にオーバーラップさせることが可能で
ある。また、隣接する画素情報の補間を行なうことによ
り、同一位置で複数の色情報を得ることも容易である。
このため、高画素密度の画像を得るのに有効な配置であ
る。
【００１３】しかしながら、各画素の面積を拡大する
と、転送路は必然的に蛇行する形状となる。転送路が蛇
行することにより、直線的な転送路と較べ、電荷の転送
距離は長くなる。転送距離の増大に従い、転送時間も長
くなり易い。
と、転送路は必然的に蛇行する形状となる。転送路が蛇
行することにより、直線的な転送路と較べ、電荷の転送
距離は長くなる。転送距離の増大に従い、転送時間も長
くなり易い。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、転送
性能を向上することのできる電荷転送路を提供すること
である。
性能を向上することのできる電荷転送路を提供すること
である。
【００１５】本発明の他の目的は、画素ずらし配置を有
する固体撮像装置において，画素の高集積化を可能にす
ると共に，光電変換素子の機能を維持し，かつ転送路の
転送性能を改善することのできる固体撮像装置を提供す
ることである。
する固体撮像装置において，画素の高集積化を可能にす
ると共に，光電変換素子の機能を維持し，かつ転送路の
転送性能を改善することのできる固体撮像装置を提供す
ることである。
【００１６】本発明のさらに他の目的は，画素ずらし配
置を有する固体撮像装置の効率的な駆動方法を提供する
ことである。
置を有する固体撮像装置の効率的な駆動方法を提供する
ことである。
【００１７】
【発明の実施の形態】図１〜５は，本発明の第１の実施
例による固体撮像装置を示す。図１は、転送電極までを
形成した半導体基板の上面図を示す。図２（Ａ）は、半
導体基板に不純物添加領域を形成した状態の基板表面の
配置例を示す線図、図２(Ｂ)は、図２（Ａ）のIIＢ‐II
Ｂ線に沿う断面構成を示す概略断面図である。図３
（Ａ）は、基板表面に形成する２層ポリシリコン電極の
配置を示す概略線図、図３(Ｂ)，(Ｃ)は、図３（Ａ）に
おけるIIIＢ‐IIIＢ線およびIIIＣ‐IIIＣに沿う半導体
基板の断面構成を概略的に示す断面図である。
例による固体撮像装置を示す。図１は、転送電極までを
形成した半導体基板の上面図を示す。図２（Ａ）は、半
導体基板に不純物添加領域を形成した状態の基板表面の
配置例を示す線図、図２(Ｂ)は、図２（Ａ）のIIＢ‐II
Ｂ線に沿う断面構成を示す概略断面図である。図３
（Ａ）は、基板表面に形成する２層ポリシリコン電極の
配置を示す概略線図、図３(Ｂ)，(Ｃ)は、図３（Ａ）に
おけるIIIＢ‐IIIＢ線およびIIIＣ‐IIIＣに沿う半導体
基板の断面構成を概略的に示す断面図である。
【００１８】図１(Ａ)に示すように、シリコン等の半導
体チップ表面には、光電変換素子の電荷蓄積領域となる
ｎ型領域３が行列状に配置される。図の構成において
は、ｎ型領域３は、奇数列と偶数列で列内のピッチの約
１／２ずれて配置され、奇数行と偶数行においても行内
のピッチの約１／２ずれて配置されている。
体チップ表面には、光電変換素子の電荷蓄積領域となる
ｎ型領域３が行列状に配置される。図の構成において
は、ｎ型領域３は、奇数列と偶数列で列内のピッチの約
１／２ずれて配置され、奇数行と偶数行においても行内
のピッチの約１／２ずれて配置されている。
【００１９】図２(Ａ)に示すように、各列の左側におい
てｐ+型領域７が列方向に延在する形状で形成され、各
ｎ型領域３の左側を取り囲んでいる。ｐ+型領域７は、
各列を電気的に分離する。隣接するｐ+型領域７の間お
よびｐ+型領域７とその左側のｎ型領域３の間を縫うよ
うに、ｎ型領域５が列方向に蛇行して形成されている。
このｎ型領域５とｎ型領域３の間には、ｐ-型領域２が
露出して読出しゲート領域を構成している。
てｐ+型領域７が列方向に延在する形状で形成され、各
ｎ型領域３の左側を取り囲んでいる。ｐ+型領域７は、
各列を電気的に分離する。隣接するｐ+型領域７の間お
よびｐ+型領域７とその左側のｎ型領域３の間を縫うよ
うに、ｎ型領域５が列方向に蛇行して形成されている。
このｎ型領域５とｎ型領域３の間には、ｐ-型領域２が
露出して読出しゲート領域を構成している。
【００２０】図２(Ｂ)に示すように、ｐ-型領域２はｎ
型シリコン基板１内に形成されたｐ型ウエルで形成さ
れ、このｐ型ウエル２中にｎ型領域３，５およびｐ+型
領域７が形成されている。ｎ型領域３は画素である光電
変換素子を形成するホトダイオードの電荷蓄積領域を構
成する。なお、電荷蓄積領域を光電変換素子と言う場合
もある。ｎ型領域５は、列方向に電荷を転送する垂直転
送チャネルを構成する。各不純物添加領域は、例えばイ
オン注入とその後のアニールによって形成される。
型シリコン基板１内に形成されたｐ型ウエルで形成さ
れ、このｐ型ウエル２中にｎ型領域３，５およびｐ+型
領域７が形成されている。ｎ型領域３は画素である光電
変換素子を形成するホトダイオードの電荷蓄積領域を構
成する。なお、電荷蓄積領域を光電変換素子と言う場合
もある。ｎ型領域５は、列方向に電荷を転送する垂直転
送チャネルを構成する。各不純物添加領域は、例えばイ
オン注入とその後のアニールによって形成される。
【００２１】図２に示すような構成を有する半導体基板
表面上に例えば熱酸化によるシリコン酸化膜等の絶縁膜
を介し、ポリシリコン等の積層転送電極が形成される。
表面上に例えば熱酸化によるシリコン酸化膜等の絶縁膜
を介し、ポリシリコン等の積層転送電極が形成される。
【００２２】図３(Ａ)は、転送電極の形状を示す平面図
である。図３(Ｂ)、(Ｃ)は、図３(Ａ)におけるIIIＢ−I
IIＢ線およびIIIＣ−IIIＣ線に沿う断面図である。
である。図３(Ｂ)、(Ｃ)は、図３(Ａ)におけるIIIＢ−I
IIＢ線およびIIIＣ−IIIＣ線に沿う断面図である。
【００２３】半導体基板表面に熱酸化膜８が形成され、
その上に第１層ポリシリコン層が形成される。ホトリソ
グラフィーとエッチングにより、第１層ポリシリコン層
をパターニングし、第１ポリシリコン転送電極１１ａ、
１１ｂが形成される。第１ポリシリコン転送電極１１
ａ、１１ｂは、図３(Ａ)に示すようなパターンを有し、
電荷蓄積領域であるｎ型領域３の上側を取り囲むように
配置される。
その上に第１層ポリシリコン層が形成される。ホトリソ
グラフィーとエッチングにより、第１層ポリシリコン層
をパターニングし、第１ポリシリコン転送電極１１ａ、
１１ｂが形成される。第１ポリシリコン転送電極１１
ａ、１１ｂは、図３(Ａ)に示すようなパターンを有し、
電荷蓄積領域であるｎ型領域３の上側を取り囲むように
配置される。
【００２４】第１ポリシリコン転送電極１１ａ、１１ｂ
を形成した後、その表面に熱酸化による酸化膜９が形成
される。熱酸化膜９を形成した後、基板表面上に第２ポ
リシリコン層が形成され、ホトリソグラフィー及びエッ
チングにより、パターニングされて第２ポリシリコン転
送電極１２ａ、１２ｂが形成される。第２ポリシリコン
転送電極は、ｎ型領域３の下側を取り囲み、図３（Ａ）
中点線で示す形状を有する。
を形成した後、その表面に熱酸化による酸化膜９が形成
される。熱酸化膜９を形成した後、基板表面上に第２ポ
リシリコン層が形成され、ホトリソグラフィー及びエッ
チングにより、パターニングされて第２ポリシリコン転
送電極１２ａ、１２ｂが形成される。第２ポリシリコン
転送電極は、ｎ型領域３の下側を取り囲み、図３（Ａ）
中点線で示す形状を有する。
【００２５】図３（Ｂ）、（Ｃ）に示すように、第１ポ
リシリコン転送電極１１（１１ａ、１１ｂを１１で総称
する）と第２ポリシリコン転送電極１２（１２ａ、１２
ｂを１２で総称する）は、図３(Ｂ)、（Ｃ）に示すよう
に端部を重ね合わせたオーバーラップ構造を有する。
リシリコン転送電極１１（１１ａ、１１ｂを１１で総称
する）と第２ポリシリコン転送電極１２（１２ａ、１２
ｂを１２で総称する）は、図３(Ｂ)、（Ｃ）に示すよう
に端部を重ね合わせたオーバーラップ構造を有する。
【００２６】図２（Ａ）に示す基板上に、図３（Ａ）で
示す積層転送電極を形成すると、図１に示す構成とな
る。
示す積層転送電極を形成すると、図１に示す構成とな
る。
【００２７】なお、図３（Ｂ）、（Ｃ）に示すように、
積層転送電極１１、１２を形成した後、その上に平坦な
表面を有する絶縁層１４を形成する。絶縁層１４は、例
えば酸化シリコン系絶縁層と平坦化機能を有する絶縁層
の積層構造で形成される。絶縁層１４の上には、カラー
フィルタ層１５が形成される。
積層転送電極１１、１２を形成した後、その上に平坦な
表面を有する絶縁層１４を形成する。絶縁層１４は、例
えば酸化シリコン系絶縁層と平坦化機能を有する絶縁層
の積層構造で形成される。絶縁層１４の上には、カラー
フィルタ層１５が形成される。
【００２８】カラーフィルタ層１５は、各画素における
電荷蓄積領域３を覆い、所望の波長の光のみを各画素に
入射させる。なお、カラーフィルター層１５の上にはさ
らに平坦化機能を有する平坦化絶縁層が形成され、その
上に電荷蓄積領域上に開口を有する遮光膜が形成され
る。遮光膜上には、さらに平坦化機能を有する平坦化膜
が形成され、その上にマイクロレンズが形成される。固
体撮像装置の一般的構造に関しては、例えば、特開昭６
１−２５２２４号公報の実施例の欄を参照することがで
きる。
電荷蓄積領域３を覆い、所望の波長の光のみを各画素に
入射させる。なお、カラーフィルター層１５の上にはさ
らに平坦化機能を有する平坦化絶縁層が形成され、その
上に電荷蓄積領域上に開口を有する遮光膜が形成され
る。遮光膜上には、さらに平坦化機能を有する平坦化膜
が形成され、その上にマイクロレンズが形成される。固
体撮像装置の一般的構造に関しては、例えば、特開昭６
１−２５２２４号公報の実施例の欄を参照することがで
きる。
【００２９】図１に示すように、その上に積層転送電極
を形成した転送チャネル領域５は、転送電極によって複
数の区画に仕切られる。これらの区画は、第１層の転送
電極１１の境界線６によって画定される。
を形成した転送チャネル領域５は、転送電極によって複
数の区画に仕切られる。これらの区画は、第１層の転送
電極１１の境界線６によって画定される。
【００３０】図４（Ａ）は、転送チャネル領域５内の各
区画を示す概略平面図である。転送チャネル領域５は、
その上方に形成される第１層及び第２層の転送電極１
１、１２により、区画Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４に仕切ら
れる。これらの４つの区画Ｓ１〜Ｓ４は、列方向に繰り
返し配置される。
区画を示す概略平面図である。転送チャネル領域５は、
その上方に形成される第１層及び第２層の転送電極１
１、１２により、区画Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４に仕切ら
れる。これらの４つの区画Ｓ１〜Ｓ４は、列方向に繰り
返し配置される。
【００３１】区画Ｓ１の上には、第２ポリシリコン電極
１２が配置されている。区画Ｓ２の上には、第１ポリシ
リコン電極１１が配置されている。区画Ｓ３、Ｓ４の上
には、同様第２ポリシリコン電極１２、第１ポリシリコ
ン電極１１が配置されている。なお、奇数列の転送路と
偶数列の転送路は、列方向ピッチの約１／２ずれた形状
を有する。
１２が配置されている。区画Ｓ２の上には、第１ポリシ
リコン電極１１が配置されている。区画Ｓ３、Ｓ４の上
には、同様第２ポリシリコン電極１２、第１ポリシリコ
ン電極１１が配置されている。なお、奇数列の転送路と
偶数列の転送路は、列方向ピッチの約１／２ずれた形状
を有する。
【００３２】図４（Ａ）に示す配置において、各区画
は、幅の狭い幅狭部と幅の広い幅広部とを有する。隣接
する区画Ｓ１、Ｓ２は長い直線状斜辺とその両端に接続
された短い水平方向の辺を有する境界線６ａを介して接
している。
は、幅の狭い幅狭部と幅の広い幅広部とを有する。隣接
する区画Ｓ１、Ｓ２は長い直線状斜辺とその両端に接続
された短い水平方向の辺を有する境界線６ａを介して接
している。
【００３３】該斜辺は転送チャネル領域の側縁と平行に
配置され、転送チャネル領域を行方向に並んだ２つの幅
狭部に分離する。各幅狭部は一定幅を有する。一定幅の
領域は均一なナローチャネル効果を有する。なお、斜辺
は厳密に転送チャネル領域の側縁と平行である必要はな
く、実質的に平行であればよい。並存する幅狭部の両側
にそれぞれ幅広部が連続している。
配置され、転送チャネル領域を行方向に並んだ２つの幅
狭部に分離する。各幅狭部は一定幅を有する。一定幅の
領域は均一なナローチャネル効果を有する。なお、斜辺
は厳密に転送チャネル領域の側縁と平行である必要はな
く、実質的に平行であればよい。並存する幅狭部の両側
にそれぞれ幅広部が連続している。
【００３４】区画Ｓ２とＳ３の各幅広部は、水平方向の
境界線６ｂを介して接している。幅広部はナローチャネ
ル効果の影響が少なく、低いポテンシャルを有する。
境界線６ｂを介して接している。幅広部はナローチャネ
ル効果の影響が少なく、低いポテンシャルを有する。
【００３５】図４（Ｂ）は、ナローチャネル効果を概略
的に説明するための断面図である。ｐ-型領域１７中に
ｎ型領域１８が形成されている。ｐ-領域１７とｎ型領
域１８間の作り付け電位および印加電圧により、両者の
間のｐｎ接合周辺に空乏層が発達する。破線１９は、こ
のような状態における１つの等電位面を概略的に示す。
ｎ型領域１８の幅が狭い場合、両側から発達する空乏層
が接し、中間領域の底部のポテンシャルも持ち上げてし
まう。等電位面１９は幅方向に縮小するのみでなく、深
さ方向も縮小する。このように、幅の狭い半導体領域に
おいては、ナローチャネル効果によりポテンシャルが上
昇する。
的に説明するための断面図である。ｐ-型領域１７中に
ｎ型領域１８が形成されている。ｐ-領域１７とｎ型領
域１８間の作り付け電位および印加電圧により、両者の
間のｐｎ接合周辺に空乏層が発達する。破線１９は、こ
のような状態における１つの等電位面を概略的に示す。
ｎ型領域１８の幅が狭い場合、両側から発達する空乏層
が接し、中間領域の底部のポテンシャルも持ち上げてし
まう。等電位面１９は幅方向に縮小するのみでなく、深
さ方向も縮小する。このように、幅の狭い半導体領域に
おいては、ナローチャネル効果によりポテンシャルが上
昇する。
【００３６】電荷転送路の幅が狭くなると、ナローチャ
ネル効果を避けることは難しくなる。電荷転送路の幅が
変化すると、電荷転送路内にポテンシャル分布が生じ、
円滑に電荷を転送することが困難になり得る。電荷転送
路は、例えば、作り付け電位のみにより、ｎ型領域が完
全に空乏化する条件に設定される。
ネル効果を避けることは難しくなる。電荷転送路の幅が
変化すると、電荷転送路内にポテンシャル分布が生じ、
円滑に電荷を転送することが困難になり得る。電荷転送
路は、例えば、作り付け電位のみにより、ｎ型領域が完
全に空乏化する条件に設定される。
【００３７】図４（Ａ）に示す電荷転送路５において
は、各区画が幅の広い幅広部と幅の狭い幅狭部とを有す
る。幅狭部の幅が一定のため幅狭部のナローチャネル効
果は均一である。幅の広い幅広部は、幅の狭い幅狭部に
比べナローチャネル効果を受ける割合が少なく、幅広部
分のポテンシャルは幅狭部よりもが低くなる。従って、
電荷は幅狭部分よりも幅広部分に優先的に蓄積される。
は、各区画が幅の広い幅広部と幅の狭い幅狭部とを有す
る。幅狭部の幅が一定のため幅狭部のナローチャネル効
果は均一である。幅の広い幅広部は、幅の狭い幅狭部に
比べナローチャネル効果を受ける割合が少なく、幅広部
分のポテンシャルは幅狭部よりもが低くなる。従って、
電荷は幅狭部分よりも幅広部分に優先的に蓄積される。
【００３８】区画Ｓ４から区画Ｓ１に電荷を転送する場
合、区画Ｓ４における電荷は幅広部分に優先的に分布す
る。区画Ｓ１のポテンシャルを下げると、区画Ｓ４の幅
広部分に蓄積された電荷は速やかに区画Ｓ１の幅広部分
に転送される。このため、区画Ｓ４から区画Ｓ１に電荷
を転送する転送性能を向上することができる。
合、区画Ｓ４における電荷は幅広部分に優先的に分布す
る。区画Ｓ１のポテンシャルを下げると、区画Ｓ４の幅
広部分に蓄積された電荷は速やかに区画Ｓ１の幅広部分
に転送される。このため、区画Ｓ４から区画Ｓ１に電荷
を転送する転送性能を向上することができる。
【００３９】区画Ｓ１と区画Ｓ２は、長い境界線６ａに
より接している。区画Ｓ１から区画Ｓ２に電荷を転送す
る場合、区画Ｓ２のポテンシャルを下げると、長い境界
線６ａを横断して、電荷が転送される。すなわち、境界
線６ａを横断する電荷転送は、電荷転送路５の長さ方向
に生じるのではなく、長い境界線６ａを横断するように
生じる。転送領域の断面積が広いため、境界線６ａを介
する電荷転送の転送性能は向上する。
より接している。区画Ｓ１から区画Ｓ２に電荷を転送す
る場合、区画Ｓ２のポテンシャルを下げると、長い境界
線６ａを横断して、電荷が転送される。すなわち、境界
線６ａを横断する電荷転送は、電荷転送路５の長さ方向
に生じるのではなく、長い境界線６ａを横断するように
生じる。転送領域の断面積が広いため、境界線６ａを介
する電荷転送の転送性能は向上する。
【００４０】このようにして、図１に示す積層転送電極
構造を有する電荷転送路は、蛇行形状を有するにもかか
わらず、高い転送性能を実現することが期待される。実
際に転送性能を測定したところ、良好な転送性能を確認
することが出来た。
構造を有する電荷転送路は、蛇行形状を有するにもかか
わらず、高い転送性能を実現することが期待される。実
際に転送性能を測定したところ、良好な転送性能を確認
することが出来た。
【００４１】図５は、転送電極に対する駆動回路の接続
法を示す。駆動回路としては４相駆動回路を用いる場合
を示す。第２層転送電極１２ａに、第１相駆動電源φ１
が接続され、第１層転送電極１１ａに第２相駆動電源φ
２が接続される。同様、第２層転送電極１２ｂ、第１層
転送電極１１ｂに第３相駆動電源φ３、第４相駆動電源
φ４が接続される。
法を示す。駆動回路としては４相駆動回路を用いる場合
を示す。第２層転送電極１２ａに、第１相駆動電源φ１
が接続され、第１層転送電極１１ａに第２相駆動電源φ
２が接続される。同様、第２層転送電極１２ｂ、第１層
転送電極１１ｂに第３相駆動電源φ３、第４相駆動電源
φ４が接続される。
【００４２】図６は、４相駆動信号を用いた固体撮像素
子の駆動方法を説明するための信号波形を示すタイミン
グチャートである。駆動信号は、転送用ハイレベルＨ、
転送用ローレベルＬ及び転送用ハイレベルよりさらに高
い読出しレベルＲを有する。読出しレベルＲは例えば＋
１５Ｖであり、電荷蓄積領域からｐ-型領域２を介して
隣接する電荷転送路５に電荷を読み出すことができる。
転送用ハイレベルＨは、例えば接地電位であり、転送用
ローレベルＬは、例えば‐８Ｖである。
子の駆動方法を説明するための信号波形を示すタイミン
グチャートである。駆動信号は、転送用ハイレベルＨ、
転送用ローレベルＬ及び転送用ハイレベルよりさらに高
い読出しレベルＲを有する。読出しレベルＲは例えば＋
１５Ｖであり、電荷蓄積領域からｐ-型領域２を介して
隣接する電荷転送路５に電荷を読み出すことができる。
転送用ハイレベルＨは、例えば接地電位であり、転送用
ローレベルＬは、例えば‐８Ｖである。
【００４３】以下、第２層転送電極１２に読出しレベル
の信号を印加する場合を説明する。ｐ‐型領域２の内第
２層転送電極１２の下に配置される部分が読出しゲート
領域２ｒ（図１、図２参照）となる。
の信号を印加する場合を説明する。ｐ‐型領域２の内第
２層転送電極１２の下に配置される部分が読出しゲート
領域２ｒ（図１、図２参照）となる。
【００４４】図６に示すように、先ず第１相駆動信号φ
１、第２相駆動信号φ２をハイレベルとし、第３及び第
４相駆動信号φ３、φ４をローレベルに維持する。この
状態において、第１相駆動信号φ１を読出しレベルＲま
で上昇させる。読出しレベルＲの印加により、図５の電
荷蓄積領域３ａ、３ｃから隣接する電荷転送路５に蓄積
電荷が読み出される。その後、第１相駆動信号を転送用
ハイレベルに戻す。
１、第２相駆動信号φ２をハイレベルとし、第３及び第
４相駆動信号φ３、φ４をローレベルに維持する。この
状態において、第１相駆動信号φ１を読出しレベルＲま
で上昇させる。読出しレベルＲの印加により、図５の電
荷蓄積領域３ａ、３ｃから隣接する電荷転送路５に蓄積
電荷が読み出される。その後、第１相駆動信号を転送用
ハイレベルに戻す。
【００４５】読み出された電荷はハイレベルの第２層転
送電極１２a,第１相転送電極１１aの下に分布する。転
送チャネル領域の全幅を電荷蓄積に利用するため、読出
し時の転送性能を高くすることができる。なお、第１相
駆動信号を転送用ハイレベルを介さず、直接読出しレベ
ルとしてもよい。
送電極１２a,第１相転送電極１１aの下に分布する。転
送チャネル領域の全幅を電荷蓄積に利用するため、読出
し時の転送性能を高くすることができる。なお、第１相
駆動信号を転送用ハイレベルを介さず、直接読出しレベ
ルとしてもよい。
【００４６】この状態では、例えば図５の電荷蓄積領域
３ｂ、３ｄに蓄積された電荷は、いまだ電荷転送路に読
み出されず、電荷蓄積領域に留まった状態である。この
状態では、電荷転送路５の半分に電荷が読み出された状
態であり、残り半分の電荷転送路には電荷が読み出され
ていない。全転送路に電荷を読み出すためには、光電変
換素子３ｂ、３ｄからも電荷を読み出す必要がある。
３ｂ、３ｄに蓄積された電荷は、いまだ電荷転送路に読
み出されず、電荷蓄積領域に留まった状態である。この
状態では、電荷転送路５の半分に電荷が読み出された状
態であり、残り半分の電荷転送路には電荷が読み出され
ていない。全転送路に電荷を読み出すためには、光電変
換素子３ｂ、３ｄからも電荷を読み出す必要がある。
【００４７】次に、第１相及び第２相駆動信号φ１、φ
２をローレベルとし、第３相及び第４相駆動信号φ３、
φ４を転送用ハイレベルとする。第３相駆動信号φ３を
読出しレベルＲに増大させる。この読出しレベルの印加
により、図５における電荷蓄積領域３ｂ、３ｄに蓄積さ
れた電荷が隣接する電荷転送路５に読み出される。
２をローレベルとし、第３相及び第４相駆動信号φ３、
φ４を転送用ハイレベルとする。第３相駆動信号φ３を
読出しレベルＲに増大させる。この読出しレベルの印加
により、図５における電荷蓄積領域３ｂ、３ｄに蓄積さ
れた電荷が隣接する電荷転送路５に読み出される。
【００４８】この状態で、転送電極を４相駆動すること
により、読み出した電荷を列方向に転送することができ
る。
により、読み出した電荷を列方向に転送することができ
る。
【００４９】図５の駆動回路に代え、８相駆動回路を転
送電極に接続することもできる。電荷蓄積領域の半分か
ら電荷を読み出し、８相駆動を行なえば、転送速度を高
めることができる。
送電極に接続することもできる。電荷蓄積領域の半分か
ら電荷を読み出し、８相駆動を行なえば、転送速度を高
めることができる。
【００５０】図７は、第１の実施例の変形例を示す。本
構成においては、隣接する電荷転送路がチャネルストッ
プ領域を介して接する部分の区画線６ｂも行方向に対し
て傾斜するように配置する。斜めに配置することによ
り、境界線６ｂの長さが長くなる。すなわち、区画から
区画への電荷転送を行なう場合、電荷が通過する領域の
断面積が広くなるため、転送性能を高めることができ
る。
構成においては、隣接する電荷転送路がチャネルストッ
プ領域を介して接する部分の区画線６ｂも行方向に対し
て傾斜するように配置する。斜めに配置することによ
り、境界線６ｂの長さが長くなる。すなわち、区画から
区画への電荷転送を行なう場合、電荷が通過する領域の
断面積が広くなるため、転送性能を高めることができ
る。
【００５１】図８（Ａ）は本発明の第２の実施例による
固体撮像装置を示す。光電変換素子が画素ずらし配置で
行列状に配置され、列方向に電荷転送路、チャネルスト
ップ領域が配置され、行方向に転送電極が配置されてい
る。
固体撮像装置を示す。光電変換素子が画素ずらし配置で
行列状に配置され、列方向に電荷転送路、チャネルスト
ップ領域が配置され、行方向に転送電極が配置されてい
る。
【００５２】隣接する電荷転送路がチャネルストップ領
域を介して対向する部分の境界線６ｂは第１の実施例に
おける境界線と同様であるが、１つの電荷転送路が斜め
方向に隣接する電荷蓄積領域間に挟まれた部分における
境界線６ａが第１の実施例と異なり、直線状に配置され
ている。
域を介して対向する部分の境界線６ｂは第１の実施例に
おける境界線と同様であるが、１つの電荷転送路が斜め
方向に隣接する電荷蓄積領域間に挟まれた部分における
境界線６ａが第１の実施例と異なり、直線状に配置され
ている。
【００５３】各区画が幅広部分と幅狭部分を有する点及
び境界線６ａが行方向から傾き、電荷転送路中を長く配
置されている点は第１の実施例と同様である。境界線６
ａが直線状に形成されることにより、幅狭部分のチャネ
ル幅が連続的に変化する。ナローチャネル効果が生じて
も、ポテンシャルの変化は単調かつ連続的であり、適当
な電圧印加により、電荷転送路中に電荷を滞留させる可
能性が減少する。このようにして、転送性能を高めるこ
とができる。
び境界線６ａが行方向から傾き、電荷転送路中を長く配
置されている点は第１の実施例と同様である。境界線６
ａが直線状に形成されることにより、幅狭部分のチャネ
ル幅が連続的に変化する。ナローチャネル効果が生じて
も、ポテンシャルの変化は単調かつ連続的であり、適当
な電圧印加により、電荷転送路中に電荷を滞留させる可
能性が減少する。このようにして、転送性能を高めるこ
とができる。
【００５４】なお、隣接する区画にローレベル、ハイレ
ベルの電圧を印加した状態では、ハイレベルの電圧を印
加した区画のポテンシャルが下がり、長い境界線６ａを
横断して高性能の電荷転送が行なわれる。境界線６ｂを
横断する電荷転送に関しては第１の実施例と同様であ
る。
ベルの電圧を印加した状態では、ハイレベルの電圧を印
加した区画のポテンシャルが下がり、長い境界線６ａを
横断して高性能の電荷転送が行なわれる。境界線６ｂを
横断する電荷転送に関しては第１の実施例と同様であ
る。
【００５５】図８（Ｂ）は、第２の実施例の変形例を示
す。第１層転送電極１１と第２層転送電極１２の形状を
変更することにより、境界線６ｂも水平方向から傾くよ
うに形成されている。境界線６ｂが傾き、その長さが長
くなることにより、電荷転送性能が向上する。
す。第１層転送電極１１と第２層転送電極１２の形状を
変更することにより、境界線６ｂも水平方向から傾くよ
うに形成されている。境界線６ｂが傾き、その長さが長
くなることにより、電荷転送性能が向上する。
【００５６】図９は、第３の実施例による固体撮像装置
の平面構造を概略的に示す。本実施例においては、第１
層転送電極１１ａ、１１ｂの読出しゲート２ｒに隣接す
る部分が切り欠かれ、第２層転送電極１２ａ、１２ｂも
その形状にしたがって変更されている。読出しゲート２
ｒに隣接する部分で、第２層転送電極１２が先広がりの
形状を有することにより、読出し動作における転送性能
を向上することができる。すなわち、電荷蓄積領域３か
ら読出しゲート２ｒを越えて隣接する電荷転送路５に電
荷を読み出す場合、電荷転送の方向に従って電荷が移動
する領域の幅が広くなる。このため、効率的な電荷転送
が期待される。
の平面構造を概略的に示す。本実施例においては、第１
層転送電極１１ａ、１１ｂの読出しゲート２ｒに隣接す
る部分が切り欠かれ、第２層転送電極１２ａ、１２ｂも
その形状にしたがって変更されている。読出しゲート２
ｒに隣接する部分で、第２層転送電極１２が先広がりの
形状を有することにより、読出し動作における転送性能
を向上することができる。すなわち、電荷蓄積領域３か
ら読出しゲート２ｒを越えて隣接する電荷転送路５に電
荷を読み出す場合、電荷転送の方向に従って電荷が移動
する領域の幅が広くなる。このため、効率的な電荷転送
が期待される。
【００５７】図９（Ｂ）は、第３の実施例の変形例を示
す。
す。
【００５８】図９（Ａ）の構成においては、転送電極１
１、１２が左右非対称な形状を有する。転送電極に駆動
信号を印加し、転送路中で電荷を転送する場合、隣接す
るチャネルで転送電極の形状が異なるため、転送性能に
影響を与える可能性がある。
１、１２が左右非対称な形状を有する。転送電極に駆動
信号を印加し、転送路中で電荷を転送する場合、隣接す
るチャネルで転送電極の形状が異なるため、転送性能に
影響を与える可能性がある。
【００５９】図９（Ｂ）の構造においては、転送電極１
１、１２の形状が左右対称的な形状に変更されている。
このため、電荷転送路中を電荷転送する場合、各瞬間の
電荷転送路の転送性能を均一化することができる。
１、１２の形状が左右対称的な形状に変更されている。
このため、電荷転送路中を電荷転送する場合、各瞬間の
電荷転送路の転送性能を均一化することができる。
【００６０】以上固体撮像装置が画素ずらし構造を有
し、電荷転送路が蛇行する場合を説明したが、直線状に
延在する電荷転送路に対しても同様の構造を採用するこ
とができる。また、固体撮像装置の実施例を説明した
が、上述の電荷転送路は固体撮像装置に限らず、広く電
荷転送路に利用することができる。
し、電荷転送路が蛇行する場合を説明したが、直線状に
延在する電荷転送路に対しても同様の構造を採用するこ
とができる。また、固体撮像装置の実施例を説明した
が、上述の電荷転送路は固体撮像装置に限らず、広く電
荷転送路に利用することができる。
【００６１】図１０は、直線状電荷転送路の実施例にお
ける、区画形状の例を示す。
ける、区画形状の例を示す。
【００６２】図１０（Ａ）は、直線状の電荷転送路５が
４つの区画Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４の繰り返しにより形
成されている場合を示す。各区画Ｓ１〜Ｓ４は、図４
（Ａ）に示す区画Ｓ１〜Ｓ４と同様、幅広部分と幅狭部
分を有する。このような構成により、幅広部分による電
荷蓄積機能および長い境界線６ａを介した効率な電荷転
送が行なえることは図４（Ａ）の電荷転送と同様であ
る。
４つの区画Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４の繰り返しにより形
成されている場合を示す。各区画Ｓ１〜Ｓ４は、図４
（Ａ）に示す区画Ｓ１〜Ｓ４と同様、幅広部分と幅狭部
分を有する。このような構成により、幅広部分による電
荷蓄積機能および長い境界線６ａを介した効率な電荷転
送が行なえることは図４（Ａ）の電荷転送と同様であ
る。
【００６３】図１０（Ｂ）は、図１０（Ａ）の構成にお
ける境界線６ａ、６ｂの水平方向部分を斜めに傾けた構
造である。その他の部分は図１０（Ａ）と同様である。
境界線６ｂも斜めに傾けたことにより、その長さが長く
なり、転送性能が向上する。境界線は、電荷転送路の側
縁に対して傾いているが、電荷転送は境界線に対して直
交方向に生じ、上述のように効率的な転送が可能であ
る。
ける境界線６ａ、６ｂの水平方向部分を斜めに傾けた構
造である。その他の部分は図１０（Ａ）と同様である。
境界線６ｂも斜めに傾けたことにより、その長さが長く
なり、転送性能が向上する。境界線は、電荷転送路の側
縁に対して傾いているが、電荷転送は境界線に対して直
交方向に生じ、上述のように効率的な転送が可能であ
る。
【００６４】図１０（Ｃ）は、電荷転送路５を一様に斜
めに配置された直線状の境界線６で仕切ることにより、
同一形状の区画Ｓを構成した場合を示す。境界線６が水
平方向から傾くことにより、その長さが長くなり、転送
性能が向上する。
めに配置された直線状の境界線６で仕切ることにより、
同一形状の区画Ｓを構成した場合を示す。境界線６が水
平方向から傾くことにより、その長さが長くなり、転送
性能が向上する。
【００６５】図１０（Ｄ）は、境界線６を上向きのシェ
ブロンパターンとした場合を示す。境界線６の長さが長
くなり、隣接する区画間の転送性能が向上する。
ブロンパターンとした場合を示す。境界線６の長さが長
くなり、隣接する区画間の転送性能が向上する。
【００６６】なお、境界線を水平方向または行方向に対
して傾ける場合、傾けた効果を明確にするためには、そ
の角度は５度以上とすることが望ましい。電荷転送路中
の区画がほぼ同一面積を有する場合を説明したが、区画
の面積は必ずしも一定でなくてもよい。但し、効率的な
電荷転送を行なうためには、各区画の面積に余り大きな
差は付けないことが好ましい。例えば、同一電荷転送路
中の任意の２つの区画の面積の比は、１：１から１：５
（または５：１）の範囲内とすることが好ましい。
して傾ける場合、傾けた効果を明確にするためには、そ
の角度は５度以上とすることが望ましい。電荷転送路中
の区画がほぼ同一面積を有する場合を説明したが、区画
の面積は必ずしも一定でなくてもよい。但し、効率的な
電荷転送を行なうためには、各区画の面積に余り大きな
差は付けないことが好ましい。例えば、同一電荷転送路
中の任意の２つの区画の面積の比は、１：１から１：５
（または５：１）の範囲内とすることが好ましい。
【００６７】２層転送電極の場合を説明したが、３層以
上の転送電極で電荷転送路を構成することもできる。ま
た、駆動方式は４相駆動に限らない。
上の転送電極で電荷転送路を構成することもできる。ま
た、駆動方式は４相駆動に限らない。
【００６８】以上実施例に沿って本発明を説明したが、
本発明はこれらに制限されるものではない。例えば種々
の変更、改良、組み合わせが可能なことは当業者に自明
であろう。
本発明はこれらに制限されるものではない。例えば種々
の変更、改良、組み合わせが可能なことは当業者に自明
であろう。
【００６９】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
電荷転送路の転送性能を向上することができる。
電荷転送路の転送性能を向上することができる。
【００７０】蛇行する電荷転送路の場合も高い転送性能
を実現することにより、直線状の電荷転送路に劣らない
転送性能を実現することができる。
を実現することにより、直線状の電荷転送路に劣らない
転送性能を実現することができる。
【００７１】画素ずらし配置を有する固体撮像装置にお
いては、電荷転送路を蛇行させることが望まれるが、電
荷転送路を蛇行させることによる問題点を解決すること
ができる。
いては、電荷転送路を蛇行させることが望まれるが、電
荷転送路を蛇行させることによる問題点を解決すること
ができる。
【図１】 本発明の第１の実施例を示す概略平面図であ
る。
る。
【図２】 第１の実施例における基板内の不純物添加領
域の平面形状を概略的に示す線図及び基板断面図であ
る。
域の平面形状を概略的に示す線図及び基板断面図であ
る。
【図３】 第１の実施例における２層転送電極の形状を
示す平面図及び基板垂直方向の断面図である。
示す平面図及び基板垂直方向の断面図である。
【図４】 第１の実施例における電荷転送チャネルの区
画形状を示す線図及びナローチャネル効果を説明するた
めの概略断面図である。
画形状を示す線図及びナローチャネル効果を説明するた
めの概略断面図である。
【図５】 第１の実施例における駆動回路の接続を示す
概略平面図である。
概略平面図である。
【図６】 第１の実施例による固体撮像装置の駆動方法
を概略的に示すタイミングチャートである。
を概略的に示すタイミングチャートである。
【図７】 第１の実施例の変形例を示す平面図である。
【図８】 本発明の第２の実施例による固体撮像装置の
構成を概略的に示す平面図である。
構成を概略的に示す平面図である。
【図９】 本発明の第３の実施例による固体撮像装置の
構成を概略的に示す平面図である。
構成を概略的に示す平面図である。
【図１０】 本発明の他の実施例による電荷転送路を示
す概略平面図である。
す概略平面図である。
【図１１】 本発明者の先の提案による固体撮像装置の
構成を概略的に示す平面図である。
構成を概略的に示す平面図である。
１ ｎ型半導体基板 ２ ｐ型ウエル ３，５ ｎ型領域 ６ 境界線 ７ ｐ+型チャネルストップ領域 ８，９ 酸化シリコン膜 １１，１２ ポリシリコン転送電極 １４ 絶縁層 １５ カラーフィルタ層
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成１１年１２月１５日（１９９９．１２．
１５）
１５）
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図８
【補正方法】変更
【補正内容】
【図８】 ─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成１２年１２月２７日（２０００．１２．
２７）
２７）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項２１
【補正方法】変更
【補正内容】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4M118 AA03 AA10 AB01 BA13 CA03 DA03 DA13 DA24 DB08 DB10 FA07 FA26 FA35 GB07 GC07 GD04 5C024 AA01 CA12 DA01 EA04 EA08 FA01 JA25
Claims (23)
- 【請求項１】 第１導電型の表面領域を有する半導体基
板と、 前記表面領域内に形成され、前記第１導電型と逆の第２
導電型を有し、１対の側縁で画定された帯状平面形状を
有し、全体として半導体基板表面内の１方向(延在方向)
に延在するチャネル領域と、 前記チャネル領域を覆って、前記半導体基板上に形成さ
れた絶縁膜と、 前記チャネル領域上方を横断して前記絶縁膜上に形成さ
れ、前記チャネル領域上に複数の区画線を画定する端部
重ね合わせ構成を有し、前記チャネル領域内に前記区画
線で仕切られた複数の電荷転送区画を画定する複数の転
送電極とを有し、 前記延在方向に直交する直交方向に沿って、複数の前記
電荷転送区画が並存する領域を含む電荷転送路。 - 【請求項２】 前記区画線の少なくとも１部が前記直交
方向に対して５度以上の角度を形成するように、前記チ
ャネル領域と前記複数の転送電極との形状が選択されて
いる請求項１に記載の電荷転送路。 - 【請求項３】 前記区画線の少なくとも１部が前記側縁
とほぼ平行な部分を有する請求項１または２に記載の電
荷転送路。 - 【請求項４】 前記電荷転送区画の少なくとも１部が前
記直交方向の幅を単調に変化させる部分を有する請求項
１または２に記載の電荷転送路。 - 【請求項５】 前記チャネル領域が、周期的に蛇行しつ
つ前記延在方向に延在し、前記延在方向に対して傾斜し
た領域で前記区画線の少なくとも１部が前記直交方向に
対して５度以上傾斜した部分を有する請求項１乃至４の
いずれか１項に記載の電荷転送路。 - 【請求項６】 前記延在方向に対して傾斜した領域で、
隣接する前記電荷転送区画が直線状の区画線を介して接
している請求項５に記載の電荷転送路。 - 【請求項７】 前記複数の電荷転送区画の少なくとも１
部が、前記直交方向の幅に関し幅狭部分と幅広部分とを
有する請求項１乃至３のいずれか１項に記載の電荷転送
路。 - 【請求項８】 前記幅広部分が、電荷転送区画の１端に
ある請求項７に記載の電荷転送路。 - 【請求項９】 隣接する前記電荷転送区画が、相接する
部分で共に前記幅広部分を有する請求項８に記載の電荷
転送路。 - 【請求項１０】 前記幅狭部分が前記幅広部分から離れ
るに従って前記直交方向の幅を減少させている請求項７
乃至９のいずれか１項に記載の電荷転送路。 - 【請求項１１】 （ａ）２次元表面を画定する半導体基
板と、 (ｂ)前記半導体基板の表面に一定のピッチで複数列、複
数行に配列された多数個の光電変換素子であって、奇数
列の光電変換素子に対し、偶数列の光電変換素子は各列
内の光電変換素子ピッチの約１／２ずれており、奇数行
の光電変換素子に対し、偶数行の光電変換素子は各行内
の光電変換素子ピッチの約１／２ずれており、前記各光
電変換素子列は、奇数列または偶数列の光電変換素子の
みを含む多数個の光電変換素子と、 （ｃ）各々が、対応する光電変換素子列に近接して半導
体基板上に形成され、１対の側縁で画定された帯状平面
形状を有し、蛇行しつつ列方向に延在する複数の転送チ
ャネル領域と、 （ｄ）前記転送チャネル領域上方を横断し、全体として
行方向に延在する複数の転送電極であって、前記転送チ
ャネル領域上に複数の区画線を画定する端部重ね合わせ
構成を有し、各前記転送チャネル領域内に前記区画線で
仕切られた複数の電荷転送区画を画定する複数の転送電
極とを有し、 各前記転送チャネル領域内で、前記行方向に沿って、複
数の前記電荷転送区画が並存する領域を含む固体撮像装
置。 - 【請求項１２】 前記区画線の少なくとも１部が前記行
方向に対して５度以上の角度を形成するように、前記チ
ャネル領域と前記複数の転送電極との形状が選択されて
いる請求項１１に記載の固体撮像装置。 - 【請求項１３】 前記区画線の少なくとも１部が前記側
縁とほぼ平行な部分を有する請求項１１または１２に記
載の固体撮像装置。 - 【請求項１４】 前記電荷転送区画の少なくとも１部が
前記行方向の幅を単調に変化させる部分を有する請求項
１１または１２に記載の固体撮像装置。 - 【請求項１５】 前記転送チャネル領域が、周期的に蛇
行しつつ前記列方向に延在し、前記列方向に対して傾斜
した領域で前記区画線の少なくとも１部が前記行方向に
対して５度以上傾斜した部分を有する請求項１１乃至１
４のいずれか１項に記載の固体撮像装置。 - 【請求項１６】 前記行方向に対して傾斜した領域で、
隣接する前記電荷転送区画が直線状の区画線を介して接
している請求項１５に記載の固体撮像装置。 - 【請求項１７】 前記複数の電荷転送区画の少なくとも
１部が、前記行方向の幅に関し幅狭部分と幅広部分とを
有する請求項１１乃至１３のいずれか１項に記載の固体
撮像装置。 - 【請求項１８】 前記幅広部分が、電荷転送区画の１端
にある請求項１７に記載の固体撮像装置。 - 【請求項１９】 隣接する前記電荷転送区画が、相接す
る部分で共に前記幅広部分を有する請求項１８に記載の
固体撮像装置。 - 【請求項２０】 前記幅狭部分が前記幅広部分から離れ
るに従って前記行方向の幅を減少させている請求項１７
乃至１９のいずれか１項に記載の固体撮像装置。 - 【請求項２１】 前記複数の電荷転送区画の任意の２つ
の比は１：１から１：５の間にある請求項１１から２０
のいずれか１項に記載の固体撮像装置。 - 【請求項２２】 ２次元表面を画定する半導体基板と、
前記半導体基板の表面に一定のピッチで複数列、複数行
に配列された多数個の光電変換素子であって、奇数列の
光電変換素子に対し、偶数列の光電変換素子は各列内の
光電変換素子ピッチの約１／２ずれており、奇数行の光
電変換素子に対し、偶数行の光電変換素子は各行内の光
電変換素子ピッチの約１／２ずれており、前記各光電変
換素子列は、奇数列または偶数列の光電変換素子のみを
含む多数個の光電変換素子と、各々が、対応する光電変
換素子列に近接して半導体基板上に形成され、１対の側
縁で画定された帯状平面形状を有し、蛇行しつつ列方向
に延在する複数の転送チャネル領域と、前記転送チャネ
ル領域上方を横断し、全体として行方向に延在する複数
の転送電極であって、前記転送チャネル領域上に複数の
区画線を画定する端部重ね合わせ構成を有し、各前記転
送チャネル領域内に前記区画線で仕切られた複数の電荷
転送区画を画定する複数の転送電極とを有し、各前記転
送チャネル領域内の前記光電変換素子に近接した位置
で、前記行方向に沿って、複数の前記電荷転送区画が並
存する領域を含む固体撮像装置を駆動する駆動方法であ
って、 (ａ）前記光電変換素子に電荷を蓄積する工程と、
（ｂ）前記光電変換素子に隣接する第１電荷転送区画に
読出しレベルの電圧を印加するとともに、その行方向に
隣接する第２電荷転送区画に転送用のハイレベルの電圧
を印加する工程と（ｃ）前記第１電荷転送区画の電圧を
転送用ハイレベルに変化させる工程とを含む固体撮像装
置の駆動方法。 - 【請求項２３】 前記工程（ｂ）、（ｃ）が奇数行の光
電変換素子と偶数行の光電変換素子に対して繰り返し行
なわれる請求項２２記載の固体撮像装置の駆動方法。
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| JP4673053B2 (ja) | 電荷転送装置 |
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