JP2001244451A - 固体撮像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 １つの電荷読み出し期間内の異なる時期に２
度に分けて信号電荷を読み出す従来の方法では、固体撮
像素子のダイナミックレンジが低下したり、垂直電荷転
送路での信号電荷の転送効率が低下することがある。 【解決手段】 １つの電荷読み出し期間の間に時期をず
らして２度読み出しパルスを供給する際に、最初に供給
される読み出しパルスの立ち上がり時に他の駆動信号を
立ち下げ、前記最初に供給される読み出しパルスの立ち
下がり時に更に他の駆動信号を立ち上げる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は固体撮像装置に係
り、特に、半導体基板の一表面側に行列状に形成された
多数個の光電変換素子と、光電変換素子列の１列毎にこ
の光電変換素子列に近接して半導体基板に形成された垂
直電荷転送路と、これら垂直電荷転送路の各々に駆動信
号を供給する駆動回路とを備えた固体撮像装置に関す
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機器が急速に普及している。

【０００３】ＣＣＤ型の固体撮像装置をエリア・センサ
に利用する場合、半導体基板の一表面側に例えば計数１
０万〜数１００万個程度の光電変換素子が多数行、多数
列に亘って形成される。光電変換素子としては、フォト
ダイオードが多用されている。個々の光電変換素子列に
近接して、ＣＣＤによって構成される垂直電荷転送路が
配設される。光電変換素子とこれに対応する垂直電荷転
送路との間に、１個の光電変換素子に１つずつ、読み出
しゲート用のチャネル領域が形成される。

【０００４】この垂直電荷転送路は、半導体基板に形成
された電荷転送チャネルと、この電荷転送チャネル上に
電気絶縁層を介して形成された複数本の転送電極とを含
んで構成される。転送電極の各々は、電荷転送チャネル
と平面視上交差し、この平面視上の交差部に電荷転送段
を形成する。垂直電荷転送路の各々においては、１本の
電荷転送チャネルを含んで構成される多数の電荷転送段
が光電変換素子列方向に相隣るもの同士で互いに連なっ
ている。

【０００５】本明細書では、行列状に形成された多数個
の光電変換素子の配列方向のうちで、その方向の一端に
出力転送路が形成されている配列方向を「光電変換素子
列方向」といい、この方向の光電変換素子の配列を「光
電変換素子列」という。光電変換素子列に交差する方向
を「光電変換素子行方向」といい、この方向の光電変換
素子の配列を「光電変換素子行」という。

【０００６】一部の転送電極は、読み出しゲート用のチ
ャネル領域上にまで延在してこのチャネル領域とともに
読み出しゲートを構成する。本明細書においては、この
転送電極を「第１転送電極」という。読み出しゲートは
構成せずに垂直電荷転送路のみを構成する転送電極を、
本明細書では「第２転送電極」という。

【０００７】第１転送電極に高い電圧を印加すると、そ
の下の電荷転送チャネルおよび読み出しゲート用のチャ
ネル領域それぞれのポテンシャルが容量結合によって低
くなる。光電変換素子は、転送電極との間に積極的容量
結合を有さず、そのポテンシャルはあまり変化しない。
したがって、光電変換素子のポテンシャルよりも電荷転
送チャネルおよび読み出しゲート用のチャネル領域のポ
テンシャルを低くすることができる。光電変換素子に蓄
積された信号電荷を、読み出しゲートを介して、対応す
る垂直電荷転送路に読み出すことができる。

【０００８】光電変換素子に蓄積された信号電荷を垂直
電荷転送路に読み出すための高電圧のパルスを、「読み
出しパルス」という。

【０００９】転送電極に相対的に高いレベルの電圧を印
加することにより、この転送電極を含んで構成される電
荷転送段にポテンシャル・ウェルを形成することができ
る。転送電極に相対的に低いレベルの電圧を印加するこ
とにより、この転送電極を含んで構成される電荷転送段
にポテンシャル・バリアを形成することができる。

【００１０】各転送電極に印加する電圧を適宜制御する
ことにより、垂直電荷転送路内の信号電荷を出力転送路
に転送することができる。出力転送路は、一般に、垂直
電荷転送路と同じ半導体基板に形成された２相駆動型Ｃ
ＣＤまたは４相駆動型ＣＣＤによって構成される。

【００１１】垂直電荷転送路の各々から信号電荷を受け
取った出力転送路は、これらの信号電荷を出力部へ順次
転送する。

【００１２】本明細書においては、光電変換素子、読み
出しゲートおよび垂直電荷転送路が形成され、必要に応
じて出力転送路および出力部が更に形成された半導体基
板を、「固体撮像素子」という。

【００１３】垂直電荷転送路を駆動して信号電荷を出力
転送路に転送するための駆動回路が、固体撮像素子に付
設される。垂直電荷転送路の各々は、一般に、駆動回路
から供給される３相以上の駆動信号によって駆動され
る。

【００１４】垂直電荷転送路については、種々の駆動方
法が知られている。その中の１つに、多数個の光電変換
素子を正方行列状（行数と列数とが異なる場合を含む。
以下同じ。）に配置し、奇数行の各光電変換素子からの
信号電荷の読み出しと、偶数行の各光電変換素子からの
信号電荷の読み出しとを、１つの電荷読み出し期間内の
異なる時期に一斉に行う方法がある。

【００１５】１つの電荷読み出し期間内のある時期に、
奇数行の光電変換素子行に対応する第１転送電極の各々
に一斉に読み出しパルスが印加され、同じ電荷読み出し
期間内の他の時期に、偶数行の光電変換素子行に対応す
る第１転送電極の各々に一斉に読み出しパルスが印加さ
れる。

【００１６】奇数行の光電変換素子行に対応する第１転
送電極の各々に印加される読み出しパルスは、駆動回路
から垂直電荷転送路に供給される複数相の駆動信号のう
ちの１つに重畳される。偶数行の光電変換素子行に対応
する第１転送電極の各々に印加される読み出しパルス
は、駆動回路から垂直電荷転送路に供給される複数相の
駆動信号のうちの他の１つに重畳される。

【００１７】読み出しパルスそれぞれの立ち上がり時に
同期して、他の１相の駆動信号が立ち下げられる。最初
に印加される読み出しパルスの立ち上がり時に同期して
立ち下げられる駆動信号と、２番目に印加される読み出
しパルスの立ち上がり時に同期して立ち下げられる駆動
信号とは、異なる。

【００１８】読み出しパルスの立ち下がり時について
は、他の相の駆動信号との同期は別段とられない。ある
いは、読み出しパルスの立ち上がりに同期して立ち下が
った駆動信号が、読み出しパルスの立ち下がりに同期し
て立ち上げられる。

【００１９】この方法では、奇数行の各光電変換素子か
ら読み出した信号電荷と、偶数行の各光電変換素子から
読み出した信号電荷とを、各垂直電荷転送路内で混合さ
せて転送する。例えば、ある行の光電変換素子の各々か
ら読み出した信号電荷と、その下流側の行の光電変換素
子の各々から読み出した信号電荷とが混合される。

【００２０】なお、本明細書においては、光電変換素子
から出力転送路に転送される信号電荷の移動を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。

【００２１】光電変換素子２個分の信号電荷を混合して
転送することにより、転送すべき信号電荷の数を光電変
換素子の総数の半分にすることができる。全ての光電変
換素子から信号電荷を読み出すのに要する時間を短縮す
ることができるので、動解像度が向上する。

【００２２】１個の光電変換素子当たりの電荷転送段の
数が２個である垂直電荷転送路を備えた固体撮像素子な
いし固体撮像装置であっても、１つの水平走査期間内に
全ての光電変換素子から信号電荷を読み出すことができ
る。

【００２３】全ての光電変換素子からの信号電荷の読み
出しを２回に分けて行うので、個々の読み出しパルスの
電圧を比較的低く抑えることができる。仮に、全ての光
電変換素子からの信号電荷の読み出しを一度に行うと、
半導体基板表面に形成されている電気絶縁層のポテンシ
ャルが深くなり、光電変換素子のポテンシャルも深くな
る。その結果として、光電変換素子に蓄積された信号電
荷を読み出すためには、読み出すパルスの電圧を高くす
ることが必要になる。

【００２４】読み出しパルスの立ち上がりに同期させて
他の１相の駆動信号を立ち下げることにより、読み出し
パルスの立ち上がり時に惹起される誘導雑音を相殺する
ことが可能になる。

【００２５】１行おきの光電変換素子に例えば緑の色フ
ィルタを配置し、残る光電変換素子に関しては交互の列
に赤と青の色フィルタを配置すれば、各色を分離した状
態で信号電荷を混合させることができる。

【００２６】

【発明が解決しようとする課題】１つの電荷読み出し期
間内の異なる時期に２度に分けて信号電荷を読み出す従
来の方法では、固体撮像素子のダイナミックレンジが低
下することがある。固体撮像素子のダイナミックレンジ
が低下すると、この固体撮像素子からの電気信号に基づ
いて得た動画データを再生したときに、画像中の明暗の
差が不明瞭となって画質が低下する。

【００２７】また、垂直電荷転送路での信号電荷の転送
効率が低下することがある。信号電荷の転送効率が低下
すると、再生された画像の画質が低下する。

【００２８】本発明の目的は、ダイナミックレンジや垂
直電荷転送路での信号電荷の転送効率が低下するのを抑
制しやすい固体撮像装置を提供することにある。

【００２９】

【課題を解決するための手段】本発明の一観点によれ
ば、半導体基板と、前記半導体基板の一表面側に複数
行、複数列に亘る行列状に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に形成された電荷転送チャネル
と、前記半導体基板に形成され、前記光電変換素子の各
々と該光電変換素子に対応する電荷転送チャネルとの間
に１つずつ介在する多数の読み出しゲート用チャネル領
域と、前記半導体基板上に電気的絶縁層を介して形成さ
れた複数本の第１転送電極であって、各々が、光電変換
素子列方向に互いに間隔をあけながら光電変換素子行に
沿って延在し、前記電荷転送チャネルの各々と平面視上
交差して該平面視上の交差部それぞれにおいて電荷転送
段を構成するとともに、対応する光電変換素子行を構成
する光電変換素子の各々に隣接する前記読み出しゲート
用チャネル領域を平面視上覆う複数本の第１転送電極
と、前記電気的絶縁層上に配設された複数本の第２転送
電極であって、前記光電変換素子列方向に沿って相隣る
２本の第１転送電極の間に少なくとも１本ずつ形成さ
れ、各々が、光電変換素子行方向に延在するとともに、
前記電荷転送チャネルの各々と平面視上交差して該平面
視上の交差部それぞれにおいて電荷転送段を構成する複
数本の第２転送電極と、前記第１および第２転送電極の
各々を介して前記電荷転送段の各々に全体として少なく
とも３相の駆動信号を供給することができる駆動回路で
あって、１つの電荷読み出し期間内に互いに異なる時期
に読み出しパルスを供給する２相の駆動信号と、前記電
荷読み出し期間内で最初に供給される読み出しパルスの
立ち上がり時に立ち下がる波形を有する駆動信号と、前
記最初に供給される読み出しパルスの立ち上がり時に立
ち下がることなく、該最初に供給される読み出しパルス
の立ち下がり時に立ち上がる波形を有する駆動信号とを
供給することができる駆動回路とを備えた固体撮像装置
が提供される。

【００３０】本件発明者らの研究により、１つの電荷読
み出し期間内の異なる時期に２度読み出しパルスを印加
すると、最初の読み出しパルスが立ち下がるときに各光
電変換素子の飽和時信号電荷が低下することが明らかと
なった。光電変換素子の飽和時信号電荷が低下すると、
固体撮像素子のダイナミックレンジが低下する。

【００３１】ここで、本明細書でいう「飽和時信号電
荷」とは、光電変換素子に蓄えることができる最大の信
号電荷を意味する。

【００３２】最初の読み出しパルスの立ち下がりに同期
して、他の１相の駆動信号を立ち上げることにより、各
光電変換素子の飽和時信号電荷の低下を抑制することが
できる。固体撮像素子のダイナミックレンジが低下する
ことが抑制される。

【００３３】最初の読み出しパルスの立ち上がり同期さ
せて立ち下げる駆動信号と、最初の読み出しパルスの立
ち下がりに同期させて立ち上げる駆動信号とを異なる相
の駆動信号にすることにより、垂直転送路内を信号電荷
が逆方向に転送されるのを容易に防止することができ
る。垂直電荷転送路での信号電荷の転送効率の低下を抑
制することができる。

【００３４】

【発明の実施の形態】図１は、実施例による固体撮像装
置の概略を示すブロック図である。同図に示すように、
本実施例の固体撮像装置１００は、撮像光学系１、固体
撮像素子１０、駆動回路５０、映像信号処理回路６０、
画像データ出力部７０、制御部８０およびパルス信号発
生部９０を備えている。

【００３５】撮像光学系１は、固体撮像素子１０上に光
学像を結像させる。この撮像光学系１は、例えば光学レ
ンズ、絞り、オプティカルローパスフィルタ、マイクロ
レンズ、色フィルタ等を含んで構成される。なお、図中
の矢印Ｌは光束を示す。

【００３６】固体撮像素子１０は、撮像光学系１が結像
した光学像を電気信号に変換する。この固体撮像素子１
０は、例えば、光電変換素子、読み出しゲート、垂直電
荷転送路、出力転送路、出力部等を含んで構成される。

【００３７】駆動回路５０は、固体撮像素子１０の撮像
動作に必要な駆動信号を固体撮像素子１０に供給する。
この駆動回路５０は、例えばリセットドライバ、垂直ド
ライバ、水平ドライバ、ＤＣ電源等を含んで構成され
る。

【００３８】映像信号処理回路６０は、固体撮像素子１
０から出力された電気信号を受け取り、これに種々の処
理を施して画像データを生成する。この映像信号処理回
路６０は、例えばアナログ／デジタル変換器、ＣＤＳ回
路（相関二重サンプリング回路）、色分離回路、ディレ
ーライン等を含んで構成される。

【００３９】画像データ出力部７０は、映像信号処理回
路６０から出力された画像データを受け取り、これをフ
レームメモリ等の記録媒体に記憶する。画像データ出力
部７０に記憶された画像データは、その後、ＣＲＴディ
スプレイや液晶ディスプレイ等の表示装置や、メモリカ
ード等の記憶媒体に出力される。

【００４０】制御部８０は、映像信号処理回路６０や出
力部７０の動作を制御する。この制御部８０は、例えば
中央演算処理装置（ＣＰＵ）によって構成される。

【００４１】パルス信号発生部９０は、装置内の動作の
統一をとるためのパルス信号を生成し、駆動回路５０、
映像信号処理回路６０および制御部８０に供給する。こ
のパルス信号発生部９０は、例えば、一定の周期でパル
スを発生する原発振、タイミングジェネレータ等を含ん
で構成される。

【００４２】図２は、固体撮像素子１０の一例を概略的
に示す平面図である。同図に示したように、固体撮像素
子１０は、半導体基板１１と、半導体基板１１の一表面
側に複数行、複数列に亘って正方行列状に配設された多
数個の光電変換素子１５と、光電変換素子列の１列毎に
この光電変換素子列に近接して形成された垂直電荷転送
路２０とを有する。

【００４３】垂直電荷転送路２０の各々は、上流側から
数えて奇数番目に当たる行（以下、単に「奇数行」とい
う。）の光電変換素子の各々に対して２個の電荷転送段
２０ａ、２０ｂを有し、上流側から数えて偶数番目に当
たる行（以下、単に「偶数行」という。）の光電変換素
子の各々に対して２個の電荷転送段２０ｃ、２０ｄを有
する。

【００４４】光電変換素子１５の各々と、これに対応す
る垂直電荷転送路２０（電荷転送段２０ａまたは２０
ｃ）との間に、読み出しゲート３０が配設されている。

【００４５】各垂直電荷転送路２０の一端は、出力転送
路４０に達する。出力転送路４０は、例えば２相駆動型
または４相駆動型のＣＣＤによって構成される。この出
力転送路４０は、垂直電荷転送路２０の各々から信号電
荷を受け取り、この信号電荷を出力部４５に転送する。

【００４６】出力部４５は、出力転送路４０の一端に接
続されている。この出力部４５は、出力転送路４０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、この信号電圧をソー
スホロワ回路（図示せず。）等を利用して増幅する。検
出（変換）された後のフローティング容量の電荷は、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。

【００４７】図３は、固体撮像素子１０における光電変
換素子１５、垂直電荷転送路２０および読み出しゲート
３０の概略を示す平面図である。

【００４８】同図に示したように、垂直電荷転送路２０
の各々は、半導体基板１１に形成された電荷転送チャネ
ル２１と、電荷転送チャネル２１と平面視上交差しなが
ら光電変換素子行に沿って延在する複数本の第１および
第２転送電極２２、２３とを含んで構成される。

【００４９】電荷転送チャネル２１の各々は、対応する
光電変化素子列に沿って、その右側に帯状に延在する。

【００５０】第１転送電極２２および第２転送電極２３
の各々は、導電層と、その表面に形成された電気絶縁性
被膜とによって構成される。第１転送電極２２と第２転
送電極２３とは、電気的に絶縁されている。

【００５１】第１転送電極２２の各々は、光電変換素子
行の１行に１本ずつ、その上流側に延在する。個々の第
１転送電極２２は、電荷転送チャネル２１の所定領域を
平面視上覆う矩形状の電荷転送段形成部２２Ｅと、光電
変換素子行方向に沿って隣り合う電荷転送段形成部２２
Ｅ同士を繋ぐ水平部２２Ｈとを有する。電荷転送段形成
部２２Ｅそれぞれの下流側端部は、水平部２２Ｈそれぞ
れの下流側端部より更に下流側に突出する。

【００５２】第２転送電極２３の各々は、光電変換素子
行の１行に１本ずつ、その下流側に延在する。個々の第
２転送電極２３は、電荷転送チャネル２１の所定領域を
平面視上覆う矩形状の電荷転送段形成部２３Ｅと、光電
変換素子行方向に沿って隣り合う電荷転送段形成部２３
Ｅ同士を繋ぐ水平部２３Ｈとを有する。電荷転送段形成
部２３Ｅそれぞれの上流側端部は、水平部２３Ｈそれぞ
れの上流側端部より更に上流側に突出する。

【００５３】第２転送電極２３における電荷転送段形成
部２３Ｅそれぞれの上流側の縁部は、その上流側の第１
転送電極２２における電荷転送段形成部２２Ｅの下流側
の縁部に重なっている。第２転送電極２３における線幅
方向の下流側の縁部は、その下流側の第１転送電極２２
における線幅方向の上流側の縁部に重なっている。

【００５４】このため、１本の第１転送電極２２とその
下流側の１本の第２転送電極２３とは、光電変換素子行
方向に沿って並ぶ多数の開口部を画定する。１行の光電
変換素子行を構成する光電変換素子１５それぞれの表面
は、平面視上、これらの開口部から露出する。ただし、
図２で最も左側の光電変換素子列を構成する光電変換素
子１５それぞれの上方においては、図３に示すように前
記の開口部の左側が開放されている。

【００５５】第１転送電極２２における電荷転送段形成
部２２Ｅの各々は、その下の電荷転送チャネル２１とと
もに１つの電荷転送段を構成する。

【００５６】第２転送電極２３における電荷転送段形成
部２３Ｅの各々は、その下の電荷転送チャネル２１とと
もに１つの電荷転送段を構成する。

【００５７】垂直電荷転送路２０の各々は、１本の電荷
転送チャネル２１を含んで構成される多数個の電荷転送
段、すなわち、電荷転送段形成部２２Ｅまたは２３Ｅを
含んで構成される多数個の電荷転送段が電荷転送チャネ
ル２１の延在方向に連なって形成されている。

【００５８】奇数行の光電変換素子１５に対応する２個
の電荷転送段２０ａ、２０ｂ（図２参照）のうち、電荷
転送段２０ａは奇数番目の第１転送電極２２の電荷転送
段形成部２２Ｅを含んで構成され、電荷転送段２０ｂは
奇数番目の第２転送電極２３の電荷転送段形成部２３Ｅ
を含んで構成される。

【００５９】偶数行の光電変換素子１５に対応する２個
の電荷転送段２０ｃ、２０ｄ（図２参照）のうち、電荷
転送段２０ｃは偶数番目の第１転送電極２２の電荷転送
段形成部２２Ｅを含んで構成され、電荷転送段２０ｄは
偶数番目の第２転送電極２３の電荷転送段形成部２３Ｅ
を含んで構成される。

【００６０】読み出しゲート３０の各々は、光電変換素
子１５の右縁部に沿って形成された読み出しゲート用チ
ャネル領域を含んで構成される。これらのチャネル領域
の各々は、各電荷転送段形成部２２Ｅの左側縁部によっ
て平面視上覆われる。各電荷転送段形成部２２Ｅにおい
て読み出しゲート用チャネル領域を平面視上覆っている
領域は、読み出しゲート３０のゲート電極として機能す
る。

【００６１】読み出しゲート３０用のチャネル領域が形
成されている箇所を除き、図示を省略したチャネルスト
ップ領域が各光電変換素子１５の周囲を取り囲んでい
る。チャネルストップ領域は、光電変換素子１５同士、
および、光電変換素子１５とこれに対応しない電荷転送
チャネル２１とを電気的に分離する。

【００６２】なお、実際の固体撮素子においては、光電
変換素子（フォトダイオード）以外の領域において無用
の光電変換が行われないように、光遮蔽膜が形成され
る。光遮蔽膜は、光電変換素子それぞれの上に開口部を
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。

【００６３】図４（Ａ）および図４（Ｂ）は、図２〜図
３に示した固体撮像素子１０に更に光遮蔽膜を設けるこ
とによって得られる固体撮像素子１０ａを概略的に示す
部分断面図である。

【００６４】図４（Ａ）は、図３に示したＡ−Ａ線に沿
った断面を概略的に示す。図４（Ｂ）は、図３に示した
Ｂ−Ｂ線に沿った断面を概略的に示す。

【００６５】図４（Ａ）および図４（Ｂ）に示すよう
に、固体撮像素子１０ａを構成する半導体基板１１は、
ｎ型半導体基板１１ａと、この上に形成されたｐ^- 型不
純物層（第１のｐ型ウェル）１１ｂと、この上に形成さ
れたｐ型不純物層（第２のｐ型ウェル）１１ｃとを有す
る。

【００６６】個々の光電変換素子１５は、例えば、ｐ型
不純物層１１ｃの所定箇所にｎ型不純物領域１５ａを設
け、その上にｐ⁺⁺型不純物層１５ｂを設けることによっ
て形成された埋め込み型のフォトダイオードである。ｎ
型不純物領域１５ａの各々は、信号電荷蓄積領域として
機能する。これらのｎ型不純物領域１５ａは、平面視
上、矩形を呈する。

【００６７】個々の電荷転送チャネル２１は、例えば、
ｐ型不純物層１１ｃの所定箇所にｎ型不純物領域を設け
ることによって形成される。

【００６８】個々の光電変換素子１５における右側（図
３中での右）縁部に沿って、ｐ型不純物層１１ｃが露出
している。ｐ型不純物層１１ｃにおけるこの領域が、読
み出しゲートのチャネル領域３０ａに相当する。個々の
チャネル領域３０ａは、対応する光電変換素子１５の右
側縁部での上流端から当該右側縁部のほぼ中央にかけて
延在する。電荷転送チャネル２１とこれに対応する光電
変換素子１５とは、チャネル領域３０ａを介して隣接す
る。

【００６９】チャネル領域３０ａが形成されている箇所
を除き、チャネルストップ領域２５が各光電変換素子１
５の周囲を取り囲んでいる。このチャネルストップ領域
２５は、例えば、ｐ型不純物層１１ｃの所定箇所にｐ⁺
型不純物領域を設けることによって形成される。チャネ
ルストップ領域２５は、光電変換素子１５同士、およ
び、光電変換素子１５とこれに対応しない電荷転送チャ
ネル２１とを電気的に分離する。

【００７０】なお、各不純物領域ないし各不純物層は、
例えばイオン注入とその後のアニールとによって形成す
ることができる。半導体基板１１を構成するｐ^- 型不純
物層（第１のｐ型ウェル）１１ｂおよびｐ型不純物層
（第１のｐ型ウェル）１１ｃは、例えばエピタキシャル
成長法によって形成することもできる。

【００７１】ｐ⁺⁺型不純物層における不純物濃度はｐ⁺
型不純物領域における不純物濃度より高く、ｐ⁺ 型不純
物領域における不純物濃度はｐ型不純物層における不純
物濃度より高い。ｐ^- 型不純物層における不純物濃度
は、ｐ型不純物層における不純物濃度より低い。

【００７２】電気絶縁層１２が、半導体基板１１におけ
る一表面上、すなわち、上述した各種の不純物領域が形
成されている側の表面（各種の不純物領域の露出面を含
む。）上に形成されている。

【００７３】電気絶縁層１２は、例えば、酸化ケイ素等
の電気絶縁性酸化物や、窒化ケイ素等の電気絶縁性窒化
物を用いて形成される。この電気絶縁層１２は、例え
ば、１つの電気絶縁性酸化物層からなる単層構造、電気
絶縁性酸化物層とその上に形成された電気絶縁性窒化物
層との２層構造、または、電気絶縁性酸化物層とその上
に形成された電気絶縁性窒化物層とその上に形成された
電気絶縁性酸化物層との３層構造によって構成される。

【００７４】第１転送電極２２および第２転送電極２３
が、それぞれ電気絶縁層１２上に形成される。先ず第１
転送電極２２が形成され、その後に第２転送電極２３が
形成される。

【００７５】第１転送電極２２は、例えばドナーまたは
アクセプタを添加したポリシリコンからなる導電層２２
ａと、その表面に形成された熱酸化膜（酸化ケイ素膜）
２２ｂとからなる。第２転送電極２３についても同様で
ある。

【００７６】金属からなる導電層と、その表面に形成さ
れた電気絶縁性被膜とによって転送電極を構成すること
も可能である。

【００７７】第１転送電極２２における電荷転送段形成
部２２Ｅ（図３参照）はチャネル領域３０ａを平面視上
覆って、このチャネル領域３０ａとともに読み出しゲー
ト３０を構成する。第１転送電極２２においてチャネル
領域３０ａを平面視上覆っている領域が、ゲート電極と
して機能する。ゲート電極下に位置する電気絶縁層１２
の一領域が、ゲート絶縁膜として機能する。

【００７８】第１転送電極２２（ゲート電極）に読み出
しパルスを印加すると、ゲート電極下に位置するチャネ
ル領域３０ａにチャネルが誘起され、光電変換素子１５
とこれに対応する電荷転送チャネル２１とが導通する。

【００７９】光遮蔽膜３５が、電荷転送チャネル２１、
チャネルストップ領域２５、第１転送電極２２、第２転
送電極２３および出力転送路４０（図２参照）を覆って
いる。この光遮蔽膜３５は、光電変換素子１５それぞれ
の上に１個ずつ、所定形状の開口部３５ａを有する。各
開口部３５ａは、平面視上、光電変換素子１５における
ｎ型不純物領域１５ａの縁より内側において開口してい
る。

【００８０】光遮蔽膜３５は、例えばアルミニウム、ク
ロム、タングステン、チタン、モリブデン等の金属から
なる薄膜や、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
の合金とを含む群から選択された２種以上を組み合わせ
た多層金属薄膜等によって形成される。

【００８１】図２および図３に示した固体撮像素子１０
または図４（Ａ）および図４（Ｂ）に示した固体撮像素
子１０ａにおいて光電変換素子１５の各々に蓄積された
信号電荷は、対応する読み出しゲート３０を介して垂直
電荷転送路２０に読み出される。その後、垂直電荷転送
路２０内を出力転送路４０へ向けて転送され、出力転送
路４０へ受け渡される。出力転送路４０は、垂直電荷転
送路２０から受け取った信号電荷を出力部５０へ向けて
転送する。

【００８２】図３に、各第１転送電極２２および各第２
転送電極２３に対する駆動回路５０（図１参照）からの
駆動配線の接続を併記する。駆動回路５０として４相駆
動回路を用いる場合を示す。

【００８３】各第１転送電極２２および各第２転送電極
２３は、それぞれ、奇数行の光電変換素子行に対応する
転送電極と、偶数行の光電変換素子行に対応する転送電
極とにグループ分けされる。計４つのグループに分かれ
る。

【００８４】奇数行の光電変換素子行に対応する第１転
送電極２２の各々は、第１相駆動信号源に接続され、こ
こから第１相駆動信号φＶ１の供給を受ける。奇数行の
光電変換素子行に対応する第２転送電極２３の各々は第
２相駆動信号源に接続され、ここから第２相駆動信号φ
Ｖ２の供給を受ける。

【００８５】同様に、偶数行の光電変換素子行に対応す
る第１転送電極２２の各々は第３相駆動信号源に接続さ
れて第３相駆動信号φＶ３の供給を受け、偶数行の光電
変換素子行に対応する第２転送電極２３の各々は第４相
駆動信号源に接続されて第４相駆動信号φＶ４の供給を
受ける。

【００８６】図５は、垂直電荷転送路２０の各々を４相
の駆動信号を用いて駆動させる際に各駆動信号が供給さ
れる時期を概略的に示すタイミングチャートである。

【００８７】図５に示したように、垂直電荷転送路２０
の駆動時には、電荷読み出し期間と垂直電荷転送期間と
が交互に設定される。光電変換素子１５に蓄積された信
号電荷は、電荷読み出し期間に垂直電荷転送路２０に読
み出され、垂直電荷転送路２０中の所定の電荷転送段に
分布する。これらの信号電荷は、垂直電荷転送期間に、
出力転送路４０へ向けて転送される。

【００８８】電荷読み出し期間の開始時点および終了時
点それぞれにおいて、第１相駆動信号φＶ１および第２
相駆動信号φＶ２はローレベルＬの電位、例えば−８Ｖ
にあり、第３相駆動信号φＶ３および第４相駆動信号φ
Ｖ４はハイレベルＨの電位、例えば接地電位にある。

【００８９】電荷読み出し期間中の所定の時期に、第１
相駆動信号φＶ１および第３相駆動信号φＶ３に読み出
しレベルＲの信号がそれぞれ重畳される。以下、第１相
駆動信号φＶ１に重畳される読み出しレベルＲの信号を
「読み出しパルスＲ１」といい、第３相駆動信号φＶ３
に重畳される読み出しレベルＲの信号を「読み出しパル
スＲ２」という。読み出しパルスＲ１、Ｒ２の電位は、
いずれも、例えば＋１５Ｖである。

【００９０】読み出しパルスＲ１が奇数行の光電変換素
子行に対応する各第１転送電極２２に印加されることに
より、奇数行の光電変換素子１５の各々に蓄積されてい
た信号電荷が、読み出しゲート３０を介して、対応する
垂直電荷転送路２０へ一斉に読み出される。

【００９１】読み出しパルスＲ２が偶数行の光電変換素
子行に対応する各第１転送電極２２に印加されることに
より、偶数行の光電変換素子１５の各々に蓄積されてい
た信号電荷が、読み出しゲート３０を介して、対応する
垂直電荷転送路２０へ一斉に読み出される。

【００９２】或る１つの奇数行の光電変換素子１５から
読み出された信号電荷と、その直ぐ上流の偶数行の光電
変換素子１５から読み出された信号電荷とは、後述する
ように、電荷読み出し期間中に混合される。

【００９３】ある電荷読み出し期間で最初の読み出しパ
ルスＲ１が印加されてから次の電荷読み出し期間で最初
の読み出しパルスＲ１が印加されるまでの間が、１フレ
ーム期間に相当する。

【００９４】図６は、図５に示した電荷読み出し期間に
おける各駆動信号の波形を示すタイミングチャートであ
る。

【００９５】図７は、図６に示した時刻ｔ１からｔ８ま
での間での信号電荷の移動の様子を時刻ｔ１、ｔ３、ｔ
５、ｔ７について示す模式図である。

【００９６】図８は、図６に示した時刻ｔ８から電荷読
み出し期間終了までの間での信号電荷の移動の様子を時
刻ｔ９、ｔ１１、ｔ１３について示す模式図である。

【００９７】図７および図８には、１列の光電変換素子
列を構成する光電変換素子のうちの４個と、それらに対
応する読み出しゲート３０および垂直電荷転送路２０が
模式的に示されている。各光電変換素子１５に蓄積され
た信号電荷は記号ｑ１、ｑ２、ｑ３、ｑ４で示されてい
る。さらに、信号電荷ｑ１を蓄積する光電変換素子１５
の上流側の光電変換素子（図示せず。）に蓄積されてい
た信号電荷が、記号ｑ０で示されている。

【００９８】なお、図７または図８においては、垂直電
荷転送路２０を構成する電荷転送段の各々を矩形で表し
ている。電荷転送段中の記号Ｈは、この電荷転送段を構
成する転送電極にハイレベルＨの駆動信号が供給されて
いることを示す。同様に、記号ＬはローレベルＬの駆動
信号が供給されていることを示し、記号Ｒ１は読み出し
パルスＲ１が供給されていることを示し、記号Ｒ２は読
み出しパルスＲ２が供給されていることを示す。

【００９９】図６に示したように、電荷読み出し期間の
開始時刻ｔ０において、第１、２相の各駆動信号φＶ
１、φＶ２はローレベルＬにあり、第３、４相の各駆動
信号φＶ３、φＶ４はハイレベルＨにある。

【０１００】第１相駆動信号φＶ１は、その後ハイレベ
ルＨに移行し、時刻ｔ２からｔ４まで読み出しパルスＲ
１が重畳される。時刻ｔ４でハイレベルＨに戻り、時刻
ｔ６でローレベルＬに移行して、このローレベルＬを電
荷読み出し期間が終了するまで維持する。

【０１０１】第２相駆動信号φＶ２は、第１相駆動信号
φＶ１がローレベルＬからハイレベルＨに移行するのに
やや遅れてローレベルＬからハイレベルＨに移行する。
時刻ｔ１０でハイレベルＨからローレベルＬに戻って、
このローレベルＬを電荷読み出し期間が終了するまで維
持する。

【０１０２】第３相駆動信号φＶ３は、第１相駆動信号
φＶ１がローレベルＬからハイレベルＨに移行するのに
やや遅れてハイレベルＨからローレベルＬに移行し、時
刻ｔ４でローレベルＬからハイレベルＨに戻る。時刻ｔ
１０からｔ１２まで読み出しパルスＲ２が重畳された
後、時刻ｔ１２で再びハイレベルＨに戻り、このハイレ
ベルＨを電荷読み出し期間が終了するまで維持する。

【０１０３】第４相駆動信号φＶ４は、時刻ｔ２でハイ
レベルＨからローレベルＬに移行し、時刻ｔ８で再びハ
イレベルＨに戻って、このハイレベルＨを電荷読み出し
期間が終了するまで維持する。

【０１０４】転送電極にハイレベルの駆動信号が供給さ
れると、この転送電極を含んで構成される電荷転送段に
ポテンシャル・ウェル領域が形成される。転送電極に読
み出しパルスが供給されると、この転送電極を含んで構
成される電荷転送段に更に深いポテンシャル・ウェル領
域が形成される。転送電極にローレベルの駆動信号が供
給されると、この転送電極を含んで構成される電荷転送
段にポテンシャル・バリア領域が形成される。

【０１０５】図７に示した時刻ｔ１におけるように、第
１相駆動信号φＶ１に読み出しパルスＲ１が重畳される
までの間は、各光電変換素子１５に蓄積された信号電荷
はそのまま光電変換素子１５に分布する。

【０１０６】第１相駆動信号φＶ１に読み出しパルスＲ
１が重畳されると、対応する読み出しゲート３０にチャ
ネルが誘起されるとともに、これらの読み出しゲート３
０に対応する電荷転送段に深いポテンシャル・ウェル領
域が形成される。

【０１０７】その結果として、奇数行の光電変換素子１
５の各々に蓄積されていた信号電荷、例えば図７におけ
る信号電荷ｑ３、ｑ５が、対応する垂直電荷転送路２０
に読み出される。

【０１０８】図７に示した時刻ｔ３におけるように、第
１相駆動信号φＶ１に読み出しパルスＲ１が重畳されて
いる期間中、信号電荷は、奇数行の読み出しゲート３０
の各々に対応する電荷転送段に分布する。

【０１０９】その後、第１〜第４相の各駆動信号φＶ
１、φＶ２、φＶ３、φＶ４が図６に示したように変化
するのに伴って、垂直電荷転送路２０内の信号電荷は、
時刻ｔ４からｔ１０の間に下記(1) 〜(3) のように下流
側に移動する。 (1) 図７に示した時刻ｔ５におけるように、時刻ｔ４か
らｔ６までの間は、奇数行の読み出しゲート３０に対応
する電荷転送段とその下流側の２個の電荷転送段とから
なる３連の電荷転送段に分布する。３連の電荷転送段を
構成する最も下流の電荷転送段は、偶数行の読み出しゲ
ート３０に対応する。 (2) 図７に示した時刻ｔ７におけるように、時刻ｔ６か
らｔ８までの間は、奇数行の読み出しゲート３０に対応
する電荷転送段の下流側に形成された２連の電荷転送段
に分布する。２連の電荷転送段を構成する下流側の電荷
転送段は、偶数行の読み出しゲート３０に対応する。 (3) 図８に示した時刻ｔ９におけるように、時刻ｔ８か
らｔ１０までの間は、奇数行の読み出しゲート３０に対
応する電荷転送段の下流側に形成された３連の電荷転送
段に分布する。３連の電荷転送段を構成する下流側の２
個の電荷転送段は、偶数行の光電変換素子１５に対応す
る。

【０１１０】時刻ｔ１０からｔ１２まで第３相駆動信号
φＶ３に読み出しパルスＲ２が重畳されるのに伴って、
偶数行の光電変換素子１５の各々に蓄積されていた信号
電荷、例えば図７および図８における信号電荷ｑ２、ｑ
４が、対応する垂直電荷転送路２０に読み出される。

【０１１１】図８に示した時刻ｔ１１におけるように、
これらの信号電荷は、第３相駆動信号φＶ３に読み出し
パルスＲ２が重畳されている期間中、偶数行の読み出し
ゲート３０の各々に対応する電荷転送段に分布する。

【０１１２】このとき、先に垂直電荷転送路２０に読み
出されていた奇数行の光電変換素子１５からの信号電
荷、例えば図７および図８における信号電荷ｑ１、ｑ３
も、偶数行の読み出しゲート３０の各々に対応する電荷
転送段に移動する。

【０１１３】このため、奇数行の光電変換素子１５から
読み出された信号電荷、例えば図８に示したｑ３と、そ
の下流の偶数行の光電変換素子１５から読み出された信
号電荷、例えば図８に示したｑ４とが、偶数行の読み出
しゲート３０に対応する電荷転送段において混合され
る。

【０１１４】図８に示した時刻ｔ１３におけるように、
例えば信号電荷はこの後、偶数行の読み出しゲート３０
に対応する電荷転送段とその下流側の電荷転送段とから
なる２連の電荷転送段に移動する。この状態が所定の時
間維持された後、垂直電荷転送期間（図５参照）に入
る。

【０１１５】図９は、垂直電荷転送期間内における各駆
動信号の信号波形を示すタイミングチャートである。

【０１１６】同図に示すように、垂直電荷転送期間に入
ると第１〜第４相の各駆動信号φＶ１、φＶ２、φＶ
３、φＶ４がそれぞれローレベルＬとハイレベルＨとの
間で変化し、４相駆動信号が発生する。各駆動信号φＶ
１、φＶ２、φＶ３、φＶ４の波形はほぼ同じである
が、互いの位相は異なる。

【０１１７】垂直電荷転送路２０に読み出され、混合さ
れていた信号電荷の各々が、混合された状態のまま出力
転送路４０（図２参照）へ向けて転送される。

【０１１８】また、垂直電荷転送期間内に、出力転送路
４０を駆動させるための駆動信号が駆動回路５０（図１
参照）から出力転送路４０に供給される。

【０１１９】出力転送路４０が２相駆動型ＣＣＤによっ
て構成されている場合、第１相駆動信号φＨ１および第
２相駆動信号φＨ２が駆動回路５０から供給される。第
１相駆動信号φＨ１および第２相駆動信号φＨ２は、そ
れぞれローレベルとハイレベルとの間で変化し、２相駆
動信号を発生させる。

【０１２０】出力転送路４０が４相駆動型ＣＣＤによっ
て構成されている場合、第１相駆動信号φＨ１、第２相
駆動信号φＨ２、第３相駆動信号φＨ３および第４相駆
動信号φＨ４が駆動回路５０から供給される。これらの
駆動信号φＨ１〜φＨ４の各々は、それぞれローレベル
とハイレベルとの間で変化し、４相駆動信号を発生す
る。

【０１２１】出力転送路４０は、垂直電荷転送路２０の
各々から混合された状態の信号電荷を受け取り、これら
の信号電荷を出力部４５（図２参照）へ向けて転送す
る。

【０１２２】出力転送路４０から信号電荷を受け取った
出力部４５は、受け取った信号電荷量に応じた出力（信
号電圧）を順次発生する。

【０１２３】映像信号処理回路６０（図１参照）は、出
力部４５が発生した出力（信号電圧）を受け取り、この
信号にサンプルホールド、クランプ、増幅、リセットノ
イズ除去、ガンマ補正、色分離等の処理を行う。

【０１２４】これにより、個々の光電変換素子１５に蓄
積された信号電荷量が算出ないし検出され、これに基づ
いた画像データが生成される。生成された画像データ
は、画像データ出力部７０（図１参照）を経て表示装
置、記録媒体等に送られる。

【０１２５】図６に示したように、実施例の固体撮像装
置１００においては、読み出しパルスＲ１の立ち上がり
時に第４相駆動信号φＶ４が立ち下がる。また、読み出
しパルスＲ２の立ち上がり時に第２相駆動信号φＶ２が
立ち下がる。

【０１２６】このため、読み出しパルスＲ１、Ｒ２の立
ち上がり時に惹起される誘導雑音を相殺することが可能
になる。

【０１２７】読み出しパルスＲ１の立ち上がり時におい
ては、第１相駆動信号φＶ１以外の任意の駆動信号を立
ち下げることができる。同様に、読み出しパルスＲ２の
立ち上がり時においては、第３相駆動信号φＶ３以外の
任意の駆動信号を立ち下げることができる。

【０１２８】読み出しパルスの立ち上がりによって惹起
される誘導雑音を相殺するうえからは、読み出しパルス
が供給される転送電極と同様の形状および構造を有する
転送電極に供給される駆動信号を、読み出しパルスの立
ち上がりに同期させて立ち下げることが好ましい。

【０１２９】したがって、読み出しパルスＲ１の立ち上
がり時においては第４相駆動信号φＶ４を立ち下げ、読
み出しパルスＲ２の立ち上がり時においては第２相駆動
信号φＶ２を立ち下げることが好ましい。

【０１３０】また、第３相駆動信号φＶ３が、読み出し
パルスＲ１の立ち下がり時に立ち上がる。

【０１３１】このため、読み出しパルスＲ１の立ち下が
りに伴って各光電変換素子の飽和時信号電荷が低下する
ことが抑制される。読み出しパルスＲ１の立ち下がり時
においては、偶数行の光電変換素子は未だ信号電荷を蓄
積している。もし飽和時信号電荷が低下すると、蓄積し
ていた信号電荷をリークさせてしまう可能性がある。以
下、その理由を説明する。

【０１３２】図１０（Ａ）は、図４（Ａ）および図４
（Ｂ）に示した固体撮像素子１０ａにおける１個の光電
変換素子１５とその周辺に分布する静電容量成分とを示
す等価回路図である。

【０１３３】図１０（Ｂ）は、光電変換素子１５周辺の
静電容量成分の構成図である。

【０１３４】図１０（Ａ）または図１０（Ｂ）に示した
構成要素のうちで図４（Ａ）または図４（Ｂ）に示した
構成要素と共通するものについては、図４（Ａ）または
図４（Ｂ）で用いた参照符号と同じ参照符号を付して、
その説明を省略する。

【０１３５】図１０（Ａ）および図１０（Ｂ）に示した
ように、光電変換素子１５の各々には、光遮蔽膜３５と
第１転送電極２２との静電容量Ｃ₁ 、光遮蔽膜３５とｐ
⁺⁺型不純物層１５ｂとの静電容量Ｃ₂ 、第１転送電極２
２とチャネルストップ領域２５との静電容量Ｃ₃ 、ｐ⁺⁺
型不純物層１５ｂとｎ型不純物領域１５ａとの静電容量
Ｃ₄ 、ｎ型不純物領域１５ａとｐ^- 型不純物層（第１の
ｐ型ウェル）１１ｂとの静電容量Ｃ₅ が附随する。

【０１３６】さらに、図１０（Ａ）および図１０（Ｂ）
においては図示を省略しているが、光遮蔽膜３５と第２
転送電極２３（図４（Ｂ）参照）との静電容量および第
２転送電極２３とチャネルストップ領域２５との静電容
量も附随する。

【０１３７】チャネルストップ領域２５の全体は図示の
抵抗Ｒ₁ に相当し、光遮蔽膜３５の全体は図示の抵抗Ｒ
₂ に相当する。光電変換素子１５は図示の抵抗Ｒ₃ を有
する。固体撮像素子１０ａがオーバーフロードレインを
有す場合には、オーバーフロードレイン用の電源Ｖ_OFD
がさらに附随する。

【０１３８】図６に示した第１相駆動信号φＶ１におい
て時刻ｔ４で読み出しパルスＲ１が立ち下がると、図１
０（Ａ）および図１０（Ｂ）に示した静電容量Ｃ₁ 、Ｃ
₂ 、Ｃ₃ 等に比例する電圧変化ΔＶが発生する。

【０１３９】読み出しパルスＲ１の立ち下がり時に他の
駆動信号の一つを立ち上げないと、この電圧ΔＶが、チ
ャネルストップ領域２５を介して各光電変換素子１５に
おけるｐ⁺⁺型不純物層１５ｂに影響を及ぼす。

【０１４０】図１１に示すように、電圧変化ΔＶの影響
によってｐ⁺⁺型不純物層１５ｂの電位が低下する。図中
の実線がｐ⁺⁺型不純物層１５ｂの電位の経時変化を示し
ている。

【０１４１】図１２に示すように、読み出しパルスＲ１
が立ち下がる前、例えば時刻ｔ２におけるよりも、各光
電変換素子１５のポテンシャルが浅くなる。各光電変換
素子１５の飽和時信号電荷が減少し、ダイナミックレン
ジが低下する。

【０１４２】図６に示した２度目の読み出しパルス、す
なわち、第３相駆動信号φＶ３に重畳された読み出しパ
ルスＲ２によって、飽和時信号電荷が減少した状態にあ
る偶数行の光電変換素子１５から信号電荷が読み出され
る。

【０１４３】飽和時信号電荷が異なる２種類の光電変換
素子１５から読み出された信号電荷に基づいた画像デー
タが、映像信号処理回路６０（図１参照）で生成される
結果となる。再生される画像の画質が低下する。

【０１４４】しかしながら、固体撮像装置１００におい
ては、図６に示した第３相駆動信号φＶ３が、読み出し
パルスＲ１の立ち下がり時に立ち上がる。

【０１４５】第１転送電極２２の各々は、各行において
ほぼ同一の形状および構造を有し、光遮蔽膜３５やチャ
ネルストップ領域２５ともほぼ同一の接合容量を形成し
ている。したがって、第１相駆動信号φＶ１と第３相駆
動信号φＶ３とが逆極性の電圧変化をすると、それらの
影響は効率的に相殺される。

【０１４６】このため、上記の電圧変化ΔＶの影響によ
ってｐ⁺⁺型不純物層１５ｂの電位が低下するということ
が抑制される。

【０１４７】最初に信号電荷が読み出される奇数行の光
電変換素子１５それぞれの飽和時信号電荷と、次に信号
電荷が読み出される偶数行の光電変換素子１５それぞれ
の飽和時信号電荷とが同等となる。すなわち、ダイナミ
ックレンジの低下が抑制される。

【０１４８】なお、第２転送電極２３の附随容量も、わ
ずかの差はあるが、第１転送電極２２の附随容量に近
い。読み出しパルスＲ１の立ち下がり時に立ち上がる駆
動信号は、第２〜第４相の各駆動信号φＶ２〜φＶ４の
中から任意に選ぶことも可能である。

【０１４９】ただし、駆動信号を立ち上げることに伴っ
て、この駆動信号が供給された転送電極を含んで構成さ
れる電荷転送段にポテンシャル・ウェル領域が形成され
る。

【０１５０】このポテンシャル・ウェル領域が、例えば
図２に示した電荷転送段２０ｄに形成されると、同図に
示した電荷転送段２０ａに読み出されていた信号電荷が
上流側に逆流する。信号電荷の転送効率が低下する。

【０１５１】したがって、固体撮像素子１０ａと駆動回
路５０（図１参照）とを図３に示した方法で接続する場
合は、読み出しパルスＲ１の立ち下がり時に第２相駆動
信号φＶ２または第３相駆動信号φＶ３を立ち上げるこ
とが好ましい。

【０１５２】このように、読み出しパルスＲ１が重畳さ
れる駆動信号以外の駆動信号を読み出しパルスＲ１の立
ち上がり時に立ち下げ、更に他の駆動信号を読み出しパ
ルスＲ１の立ち下がり時に立ち上げることにより、Ｓ／
Ｎ比、ダイナミックレンジ、垂直電荷転送路での信号電
荷の転送効率等が低下するのを容易に抑制することがで
きる。

【０１５３】図１３は、他の実施例による固体撮像装置
２００における固体撮像素子１１０の一部を概略的に示
す平面図である。

【０１５４】本実施例の固体撮像装置２００は、図１に
示した固体撮像装置１００と同様に構成されるが、図３
と図１３との比較から明らかなように、固体撮像素子の
構造が異なる。これに伴って、駆動回路、映像信号処理
回路、制御部およびパルス信号発生回路が、後述するよ
うに、図１に示した駆動回路５０、映像信号処理回路６
０、制御部８０およびパルス信号発生回路９０と異なる
動作を行う。

【０１５５】なお、図１３に示した構成要素のうちで図
３、図４（Ａ）または図４（Ｂ）に示した構成要素と機
能的に共通するものについては、図３、図４（Ａ）また
は図４（Ｂ）で用いた参照符号と同じ参照符号を付し
て、その具体的な説明を省略する。

【０１５６】図１３に示した固体撮像素子１１０は、半
導体基板１１の一表面側に多数個の光電変換素子１５が
画素ずらし配置されている点で、図３に示した固体撮像
素子１０ならびに図４（Ａ）および図４（Ｂ）に示した
固体撮像素子１０ａと大きく異なる。

【０１５７】ここで、本明細書でいう「画素ずらし配
置」とは、奇数番目に当たる光電変換素子列を構成する
各光電変換素子１５に対し、偶数番目に当たる光電変換
素子列を構成する光電変換素子１５の各々が、光電変換
素子列内での光電変換素子１５同士のピッチの約１／
２、列方向にずれ、奇数番目に当たる光電変換素子行を
構成する各光電変換素子１５に対し、偶数番目に当たる
光電変換素子行を構成する光電変換素子１５の各々が、
光電変換素子行内での各光電変換素子１５同士のピッチ
の約１／２、行方向にずれ、光電変換素子列の各々が奇
数行または偶数行の光電変換素子１５のみを含むよう
な、多数個の光電変換素子の配置を意味する。

【０１５８】「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」とは、１／２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１／２からはずれてはいるもの
の、得られる固体撮像装置の性能およびその画像の画質
からみて実質的に１／２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「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」について
も同様である。

【０１５９】多数個の光電変換素子１５が画素ずらし配
置されていることから、第１転送電極２２における電荷
転送段形成部２２Ｅの各々は、２本の電荷転送チャネル
を平面視上横切り、各電荷転送チャネルとの平面視上の
交差部において電荷転送段を１つずつ構成する。第２転
送電極２３における電荷転送段形成部２３Ｅの各々につ
いても同様である。１個の光電変換素子１５に対して４
個の電荷転送段が形成される。

【０１６０】固体撮像素子１１０を構成する半導体基板
１１、光電変換素子１５、垂直電荷転送路２０、電荷転
送チャネル２１、第１転送電極２２、第２転送電極２３
および読み出しゲート３０の構造は、それぞれ、図３、
図４（Ａ）または図４（Ｂ）に示した構造と同様であ
る。

【０１６１】図１３においては図示を省略したが、図４
（Ａ）および図４（Ｂ）に示した固体撮像素子１０ａに
形成されているチャネルストップ領域２５と同様のチャ
ネルストップ領域が形成されている。また、図４（Ａ）
および図４（Ｂ）に示した光遮蔽膜３５と同様の光遮蔽
膜が形成されている。

【０１６２】図１３に示した各垂直電荷転送路２０（各
電荷転送チャネル２１）の下流端に出力転送路が形成さ
れ、この出力転送路の一端に出力部が接続されている。
出力転送路および出力部は、図２に示した出力転送路４
０または出力部４５と同様に構成される。

【０１６３】図１３に、各第１転送電極２２および各第
２転送電極２３に対する駆動回路５０（図１参照）から
の駆動配線の接続を併記する。駆動回路５０として８相
駆動回路を用いる場合を示す。各第１転送電極２２およ
び各第２転送電極２３は、計８つのグループに分かれ
る。

【０１６４】奇数行の光電変換素子行に対応する第１転
送電極２２の各々は、上流側から交互に第１相駆動信号
源または第５相駆動信号源に接続され、ここから第１相
駆動信号φＶ１または第５相駆動信号φＶ５の供給を受
ける。

【０１６５】奇数行の光電変換素子行に対応する第２転
送電極２３の各々は、上流側から交互に第２相駆動信号
源または第６相駆動信号源に接続され、ここから第２相
駆動信号φＶ２または第６相駆動信号φＶ６の供給を受
ける。

【０１６６】同様に、偶数行の光電変換素子行に対応す
る第１転送電極２２の各々は第３相駆動信号源または第
７相駆動信号源に接続されて第３相駆動信号φＶ３また
は第７相駆動信号φＶ７の供給を受け、偶数行の光電変
換素子行に対応する第２転送電極２３の各々は第４相駆
動信号源または第８相駆動信号源に接続されて第４相駆
動信号φＶ４または第８相駆動信号φＶ８の供給を受け
る。

【０１６７】図１４は、図１３に示した垂直電荷転送路
２０の各々を８相の駆動信号を用いて駆動させる際に各
駆動信号が供給される時期を概略的に示すタイミングチ
ャートである。

【０１６８】図３に示した垂直電荷転送路２０の各々を
４相の駆動信号を用いて駆動させる場合と同様に、電荷
読み出し期間と垂直電荷転送期間とが交互に設定され
る。

【０１６９】電荷読み出し期間の開始時点および終了時
点それぞれにおいて、第１相駆動信号φＶ１、第２相駆
動信号φＶ２、第５相駆動信号φＶ５および第６相駆動
信号φＶ６は、ローレベルＬの電位、例えば−８Ｖにあ
る。第３相駆動信号φＶ３、第４相駆動信号φＶ４、第
３相駆動信号φＶ７および第８相駆動信号φＶ８は、ハ
イレベルＨの電位、例えば接地電位にある。

【０１７０】電荷読み出し期間中の所定の時期に、第１
相駆動信号φＶ１、第３相駆動信号φＶ３、第５相駆動
信号φＶ５および第７相駆動信号φＶ７に読み出しレベ
ルＲの信号がそれぞれ重畳される。以下、第１相駆動信
号φＶ１および第５相駆動信号φＶ５に重畳される読み
出しレベルＲの信号を「読み出しパルスＲ１」といい、
第３相駆動信号φＶ３および第７相駆動信号φＶ７に重
畳される読み出しレベルＲの信号を「読み出しパルスＲ
２」という。読み出しパルスＲ１、Ｒ２の電位は、いず
れも、例えば＋１５Ｖである。

【０１７１】読み出しパルスＲ１が奇数行の光電変換素
子行に対応する各第１転送電極２２に印加されることに
より、奇数行の光電変換素子１５の各々に蓄積されてい
た信号電荷が、読み出しゲート３０を介して、対応する
垂直電荷転送路２０へ一斉に読み出される。

【０１７２】読み出しパルスＲ２が偶数行の光電変換素
子行に対応する各第２転送電極２３に印加されることに
より、偶数行の光電変換素子１５の各々に蓄積されてい
た信号電荷が、読み出しゲート３０を介して、対応する
垂直電荷転送路２０へ一斉に読み出される。

【０１７３】本実施例においては、１光電変換素子１５
当たり４段の電荷転送段が存在する。したがって、全て
の光電変換素子１５から信号電荷を一度に読み出して
も、これらの信号電荷を混合することなく転送すること
が可能である。

【０１７４】或る１つの奇数行の光電変換素子１５から
垂直電荷転送路２０へ読み出された信号電荷と、その直
ぐ下流の偶数行の光電変換素子１５から垂直電荷転送路
２０へ読み出された信号電荷とは、電荷読み出し期間の
終了時点において、行方向に沿って一列に並ぶ。

【０１７５】垂直電荷転送路２０に読み出された各信号
電荷は、位相を合わせた状態で、すなわち、行方向に沿
って一列に並んだ状態で、電荷読み出し期間の終了後に
設定される垂直電荷転送期間内に出力転送路４０へ向け
て順次転送される。

【０１７６】ある電荷読み出し期間で最初の読み出しパ
ルスＲ１が印加されてから次の電荷読み出し期間で最初
の読み出しパルスＲ１が印加されるまでの間が、１フレ
ーム期間に相当する。

【０１７７】図１５は、図１４に示した電荷読み出し期
間における各駆動信号の信号波形を示すタイミングチャ
ートである。

【０１７８】図１６は、図１５に示した時刻ｔ１からｔ
６までの間での信号電荷の移動の様子を時刻ｔ１、ｔ
３、ｔ５について示す模式図である。

【０１７９】図１７は、図１５に示した時刻ｔ６からｔ
１０までの間での信号電荷の移動の様子を時刻ｔ７、ｔ
９について示す模式図である。

【０１８０】図１８は、図１５に示した時刻ｔ１０から
電荷読み出し期間終了までの間での信号電荷の移動の様
子を時刻ｔ１１、ｔ１３について示す模式図である。

【０１８１】図１６〜図１８には、奇数列の光電変換素
子列を構成する光電変換素子のうちの４個と、それらに
対応する読み出しゲート３０および垂直電荷転送路２
０、ならびに、その右隣（図１３での右隣）の偶数列の
光電変換素子列を構成する光電変換素子のうちの４個
と、それらに対応する読み出しゲート３０および垂直電
荷転送路２０が模式的に示されている。

【０１８２】各光電変換素子１５に蓄積された信号電荷
は上流側から順番に記号ｑ１、ｑ２、ｑ３、ｑ４、ｑ
５、ｑ６、ｑ７、ｑ８で示されている。

【０１８３】なお、図１６〜図１８においては、垂直電
荷転送路２０を構成する電荷転送段の各々を矩形で表し
ている。電荷転送段中の記号Ｈは、この電荷転送段を構
成する転送電極にハイレベルＨの駆動信号が供給されて
いることを示す。同様に、記号ＬはローレベルＬの駆動
信号が供給されていることを示し、記号Ｒ１は読み出し
パルスＲ１が供給されていることを示し、記号Ｒ２は読
み出しパルスＲ２が供給されていることを示す。

【０１８４】図１５と図６との対比から明らかなよう
に、図１５に示した第１〜第４相の駆動信号φＶ１〜φ
Ｖ４の各々は、図６に示した第１〜第４相の駆動信号φ
Ｖ１〜φＶ４の各々と同様の波形を有する。同様に、図
１５に示した第５〜第８相の駆動信号φＶ５〜φＶ８の
各々は、図６に示した第１〜第４相の駆動信号φＶ１〜
φＶ４の各々と同様の波形を有する。

【０１８５】このため、図１５に示した時刻ｔ０からｔ
１０までの間、奇数列の光電変換素子１５の各々に蓄積
されていた信号電荷ｑ１、ｑ３、ｑ５、ｑ７は、図７〜
図８に示した信号電荷ｑ１、ｑ２、ｑ３、ｑ４と同様の
挙動を示す。この間、偶数列の光電変換素子１５の各々
に蓄積されていた信号電荷ｑ２、ｑ４、ｑ６、ｑ８は、
光電変換素子１５内にそのままとどまる。

【０１８６】図１６〜図１７は、時刻ｔ０からｔ１０ま
での間での信号電荷の移動の様子を時刻ｔ１、ｔ３、ｔ
５、ｔ７、ｔ９について示す。

【０１８７】時刻ｔ１０からｔ１２まで第３相駆動信号
φＶ３および第７相駆動信号φＶ７に読み出しパルスＲ
２が重畳されるのに伴って、偶数列の光電変換素子１５
の各々に蓄積されていた信号電荷、例えば図１６〜図１
８における信号電荷ｑ２、ｑ４、ｑ６、ｑ８が、対応す
る垂直電荷転送路２０に読み出される。

【０１８８】図１８に示した時刻ｔ１１におけるよう
に、これらの信号電荷ｑ２、ｑ４、ｑ６、ｑ８は、第３
相駆動信号φＶ３および第７相駆動信号φＶ７に読み出
しパルスＲ２が重畳されている期間中、偶数行の読み出
しゲート３０の各々に対応する電荷転送段に分布する。

【０１８９】このとき、先に垂直電荷転送路２０に読み
出されていた奇数列の光電変換素子１５からの信号電
荷、例えば図１６〜図１８における信号電荷ｑ１、ｑ
３、ｑ５、ｑ７は、個々の光電変換素子１５に対応する
４個の電荷転送段のうちで読み出しパルスＲ２が印加さ
れている電荷転送段に分布する。

【０１９０】図１８に示した時刻ｔ１３におけるよう
に、この後、奇数列の光電変換素子１５からの信号電
荷、例えば図１６〜図１８における信号電荷ｑ１、ｑ
３、ｑ５、ｑ７は、個々の光電変換素子１５に対応する
４個の電荷転送段のうちの下流側の２個の電荷転送段に
移動する。偶数列の光電変換素子１５からの信号電荷、
例えば図１６〜図１８における信号電荷ｑ２、ｑ４、ｑ
６、ｑ８は、個々の光電変換素子１５に対応する４個の
電荷転送段のうちの上流側の２個の電荷転送段に移動す
る。この状態が所定の時間維持された後、垂直電荷転送
期間（図５参照）に入る。

【０１９１】したがって、電荷読み出し期間の終了時点
においては、或る１つの奇数行の光電変換素子１５から
読み出された信号電荷と、その直ぐ下流の偶数行の光電
変換素子１５から読み出された信号電荷とが、行方向に
沿って一列に並ぶ。

【０１９２】図１９は、垂直電荷転送期間内における各
駆動信号の信号波形を示すタイミングチャートである。

【０１９３】同図に示すように、垂直電荷転送期間に入
ると第１〜第８相の各駆動信号φＶ１、φＶ２、φＶ
３、φＶ４、φＶ５、φＶ６、φＶ７、φＶ８がそれぞ
れローレベルＬとハイレベルＨとの間で変化し、８相駆
動信号が発生する。各駆動信号φＶ１〜φＶ８の波形は
ほぼ同じであるが、互いの位相は異なる。

【０１９４】垂直電荷転送路２０に読み出され、行方向
に沿って並んでいた信号電荷の各々が、並んだままの状
態のまま出力転送路４０（図２参照）へ向けて転送され
る。

【０１９５】垂直電荷転送路２０に読み出された信号電
荷の各々が、他の信号電荷と混合されることなく、出力
転送路４０（図２参照）へ向けて転送される。

【０１９６】また、出力転送路４０を駆動させるための
駆動信号が、垂直電荷転送期間内に駆動回路５０（図１
参照）から出力転送路４０に供給される。

【０１９７】先に説明した固体撮像装置１００と同様に
して、出力転送路４０から出力部４５（図２参照）への
信号電荷の転送、出力部４５での出力（信号電圧）の発
生、および、映像信号処理回路６０（図１参照）での画
像データの生成が行われる。

【０１９８】ただし、信号電荷の混合が行われていない
ので、映像処理回路６０において色分離処理は行われな
い。

【０１９９】先に説明した固体撮像装置１００における
理由と同様の理由から、読み出しパルスＲ１、Ｒ２の立
ち上がりに伴って誘導雑音が惹起されるのを抑制するこ
とができる。また、読み出しパルスＲ１の立ち下がり時
に各光電変換素子の飽和時信号電荷が低下することも抑
制される。Ｓ／Ｎ比やダイナミックレンジの低下が抑制
される。

【０２００】読み出しパルスＲ１の立ち上がり時に立ち
下げる駆動信号は、第１相駆動信号φＶ１および第５相
駆動信号φＶ５のそれぞれを除いた他の駆動信号の中か
ら任意に選択することができる。同様に、読み出しパル
スＲ２の立ち上がり時に立ち下げる駆動信号は、第３相
駆動信号φＶ３および第７相駆動信号φＶ７のそれぞれ
を除いた他の駆動信号の中から任意に選択することがで
きる。

【０２０１】固体撮像装置１００における理由と同様の
理由から、読み出しパルスＲ１の立ち上がり時に第４相
駆動信号φＶ４および第８相駆動信号φＶ８を立ち下
げ、読み出しパルスＲ２の立ち上がり時に第２相駆動信
号φＶ２および第６相駆動信号φＶ６を立ち下げること
が好ましい。

【０２０２】また、読み出しパルスＲ１の立ち下がり時
に立ち上げる駆動信号は、第２〜第４相の各駆動信号φ
Ｖ２〜φＶ４の中からと、第６〜第８相の各駆動信号φ
Ｖ６〜φＶ８の中から、それぞれ任意に１つずつ選択す
ることができる。

【０２０３】先に説明した固体撮像装置１００における
理由と同様の理由から、第２相駆動信号φＶ２または第
３相駆動信号φＶ３のいずれか一方と、第６相駆動信号
φＶ２または第７相駆動信号φＶ７のいずれか一方と
を、読み出しパルスＲ１の立ち下がり時に立ち上げるこ
とが好ましい。特に、第３相駆動信号φＶ３と第７相駆
動信号φＶ７とを立ち上げることが好ましい。

【０２０４】以上、実施例による固体撮像装置について
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であ
る。

【０２０５】例えば、光電変換素子等が形成される半導
体基板は、ｎ型半導体基板の一表面側にｐ型ウェルを形
成したもの、ｎ型半導体基板の一表面上にｐ^- 型半導体
のエピタキシャル成長層を形成したもの等であってもよ
い。さらには、電気絶縁性基板の表面に所望の導電型の
半導体層を形成し、この半導体層に所望の導電型の不純
物領域を形成するか、この半導体層上に所望の導電型の
半導体からなるエピタキシャル成長層を形成したもの等
であってもよい。全ての導電型を反転させてもよい。

【０２０６】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）、電荷転送チャネル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。

【０２０７】光電変換素子は、埋め込み型のフォトダイ
オードであることが好ましいが、埋め込み型ではないフ
ォトダイオードであってもよい。

【０２０８】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
宜選択可能であろう。

【０２０９】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。

【０２１０】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、直
線状、蛇行形状等、適宜選択可能である。

【０２１１】さらには、各転送電極の平面視上の形状
も、直線状、蛇行形状等、適宜選択可能である。

【０２１２】光電変換素子１個当たりの電荷転送段の数
は、２個または４個に限定されるものではない。光電変
換素子の配置仕様や垂直電荷転送路の駆動方法等に応じ
て、２個以上の所望数に適宜変更可能である。これに伴
って、光電変換素子行当たりの第１転送電極および第２
転送電極の本数も、適宜変更可能である。

【０２１３】同様に、垂直電荷転送路の駆動も、４相駆
動および８相駆動の他、３相駆動、６相駆動等、３相以
上の所望数の駆動信号を用いた駆動に適宜変更可能であ
る。

【０２１４】固体撮像素子の走査方法も、ＮＴＳＣ方
式、インターレース走査、ノンインターレース走査等、
適宜選択可能である。

【０２１５】必要に応じて、光電変換素子での光電変換
効率を高めるためのマイクロレンズアレイやインナーレ
ンズ、あるいは、カラー撮像用の色フィルタアレイが半
導体基板上に配設される。

【０２１６】図２０は、前述した固体撮像素子１０ａに
更に色フィルタアレイおよびマイクロレンズアレイを設
けることによって作製したカラー撮像用の固体撮像素子
１０ｂを概略的に示す部分断面図である。

【０２１７】同図における光遮蔽膜３５から半導体基板
１１側の領域は、図４（Ａ）に示した領域に対応してい
る。図２０に示した構成部材のうちで図４（Ａ）に示し
た構成部材に対応するものには図４（Ａ）で用いた符号
と同じ符号を付して、その具体的な説明を省略する。

【０２１８】図２０に示すように、第１の平坦化膜３６
が、光遮蔽膜３５上および開口部３５ａから露出してい
る電気絶縁層１２上に形成される。第１の平坦化膜３６
はマイクロレンズ用の焦点調節層としても利用される。
必要に応じて、第１の平坦化膜３６中にインナーレンズ
が形成される。

【０２１９】第１の平坦化膜３６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。

【０２２０】色フィルタアレイ３７は、第１の平坦化膜
３６上に形成される。この色フィルタアレイ３７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。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。

【０２２１】３原色系の色フィルタアレイおよび補色タ
イプの色フィルタアレイのいずれにおいても、個々の光
電変換素子１５の上方に色フィルタが１個ずつ配設され
る。図２０においては３個の色フィルタ３７ａ、３７
ｂ、３７ｃが示されている。

【０２２２】色フィルタアレイ３７は、例えば、所望色
の顔料もしくは染料を含有させた樹脂（カラーレジン）
の層を、フォトリソグラフィ法等の方法によって所定箇
所に形成することによって作製することができる。

【０２２３】第２の平坦化膜３８が、色フィルタアレイ
３７上に形成される。第２の平坦化膜３８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。

【０２２４】マイクロレンズアレイ３９は、第２の平坦
化膜３８上に形成される。このマイクロレンズアレイ３
９は、個々の光電変換素子１５の上方に１個ずつ配設さ
れたマイクロレンズ３９ａによって構成される。

【０２２５】これらのマイクロレンズ３９ａ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等によって得られる。

【０２２６】その他、種々の変更、改良、組み合わせ等
が可能である。

【０２２７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
固体撮像装置のダイナミックレンジや垂直電荷転送路で
の信号電荷の転送効率が低下するのを抑制することがで
きる。画質の高い画像データを生成する固体撮像装置を
提供することが容易になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例による固体撮像装置の概略を示すブロッ
ク図である。

【図２】固体撮像素子の一例を概略的に示す平面図であ
る。

【図３】図２に示した固体撮像素子における光電変換素
子、垂直電荷転送路および読み出しゲートの概略を示す
平面図である。

【図４】図４は、図２に示した固体撮像素子に更に光遮
蔽膜を設けた固体撮像素子を概略的に示す断面図であ
り、図４（Ａ）は、図３に示したＡ−Ａ線に沿った断面
に相当する断面の概略図、図４（Ｂ）は、図３に示した
Ｂ−Ｂ線に沿った断面に相当する断面の概略図である。

【図５】図２に示した固体撮像素子の垂直電荷転送路の
各々を４相の駆動信号を用いて駆動させる際に各駆動信
号が供給される時期を概略的に示すタイミングチャート
である。

【図６】図５に示した電荷読み出し期間における各駆動
信号の波形を示すタイミングチャートである。

【図７】図６に示した時刻ｔ１からｔ８までの間での信
号電荷の移動の様子を時刻ｔ１、ｔ３、ｔ５、ｔ７につ
いて示す模式図である。

【図８】図６に示した時刻ｔ８から電荷読み出し期間終
了までの間での信号電荷の移動の様子を時刻ｔ９、ｔ１
１、ｔ１３について示す模式図である。

【図９】図５に示した垂直電荷転送期間内における各駆
動信号の信号波形を示すタイミングチャートである。

【図１０】図１０（Ａ）は、図４（Ａ）および図４
（Ｂ）に示した固体撮像素子における１個の光電変換素
子とその周辺に分布する静電容量成分とを示す等価回路
図である。

【図１１】読み出しパルスの立ち下がり時に他の駆動信
号を立ち上げなかった場合に、埋め込み型の光電変換素
子を構成するｐ⁺⁺型不純物層の電位が低下する様子を示
すグラフである。

【図１２】埋め込み型の光電変換素子を構成するｐ⁺⁺型
不純物層の電位が低下した場合と低下しない場合とでの
飽和時信号電荷の違いを示すグラフである。

【図１３】他の実施例による固体撮像装置における固体
撮像素子の一部を概略的に示す平面図である。

【図１４】図１３に示した垂直電荷転送路の各々を８相
の駆動信号を用いて駆動させる際に各駆動信号が供給さ
れる時期を概略的に示すタイミングチャートである。

【図１５】図１４に示した電荷読み出し期間における各
駆動信号の信号波形を示すタイミングチャートである。

【図１６】図１５に示した時刻ｔ１からｔ６までの間で
の信号電荷の移動の様子を時刻ｔ１、ｔ３、ｔ５につい
て示す模式図である。

【図１７】図１５に示した時刻ｔ６からｔ１０までの間
での信号電荷の移動の様子を時刻ｔ７、ｔ９について示
す模式図である。

【図１８】図１５に示した時刻ｔ１０から電荷読み出し
期間終了までの間での信号電荷の移動の様子を時刻ｔ１
１、ｔ１３について示す模式図である。

【図１９】図１４に示した垂直電荷転送期間内における
各駆動信号の信号波形を示すタイミングチャートであ
る。

【図２０】色フィルタアレイおよびマイクロレンズアレ
イを設けた固体撮像素子の一例を概略的に示す断面図で
ある。

【符号の説明】

１…撮像光学系、 １０、１０ａ、１０ｂ１１０…固体
撮像素子、 １１…半導体基板、 ２０…垂直電荷転送
路、 ２１…電荷転送チャネル、 ２２…第１転送電
極、 ２３…第２転送電極、 ２５…チャネルストップ
領域、 ３０…読み出しゲート、 ３５…光遮蔽膜、
３７…色フィルタアレイ、 ３９…マイクロレンズアレ
イ、 ４０…出力転送路、 ４５…出力部、 ５０…駆
動回路、６０…映像信号処理回路、 ７０…画像データ
出力部、 ８０…制御部、 ９０…パルス信号発生回
路、 １００、２００…固体撮像装置。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 池田 勝己 宮城県黒川郡大和町松坂平１丁目６番地 富士フイルムマイクロデバイス株式会社内 Ｆターム(参考） 4M118 AA02 AA03 AB01 BA10 CA04 CB14 DA03 DA28 DB05 DB06 DB07 DB08 DB09 DB11 FA02 FA06 FA13 FA26 FA35 FA50 GB08 GB11 5C024 CX06 CX43 CX53 DX01 EX43 EX52 GX03 GY01 GY15 GZ38 GZ39 GZ44 JX25

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体基板と、 前記半導体基板の一表面側に複数行、複数列に亘る行列
   状に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
   前記半導体基板に形成された電荷転送チャネルと、 前記半導体基板に形成され、前記光電変換素子の各々と
   該光電変換素子に対応する電荷転送チャネルとの間に１
   つずつ介在する多数の読み出しゲート用チャネル領域
   と、 前記半導体基板上に電気的絶縁層を介して形成された複
   数本の第１転送電極であって、各々が、光電変換素子列
   方向に互いに間隔をあけながら光電変換素子行に沿って
   延在し、前記電荷転送チャネルの各々と平面視上交差し
   て該平面視上の交差部それぞれにおいて電荷転送段を構
   成するとともに、対応する光電変換素子行を構成する光
   電変換素子の各々に隣接する前記読み出しゲート用チャ
   ネル領域を平面視上覆う複数本の第１転送電極と、 前記電気的絶縁層上に配設された複数本の第２転送電極
   であって、前記光電変換素子列方向に沿って相隣る２本
   の第１転送電極の間に少なくとも１本ずつ形成され、各
   々が、光電変換素子行方向に延在するとともに、前記電
   荷転送チャネルの各々と平面視上交差して該平面視上の
   交差部それぞれにおいて電荷転送段を構成する複数本の
   第２転送電極と、 前記第１および第２転送電極の各々を介して前記電荷転
   送段の各々に全体として少なくとも３相の駆動信号を供
   給することができる駆動回路であって、１つの電荷読み
   出し期間内に互いに異なる時期に読み出しパルスを供給
   する２相の駆動信号と、前記電荷読み出し期間内で最初
   に供給される読み出しパルスの立ち上がり時に立ち下が
   る波形を有する駆動信号と、前記最初に供給される読み
   出しパルスの立ち上がり時に立ち下がることなく、該最
   初に供給される読み出しパルスの立ち下がり時に立ち上
   がる波形を有する駆動信号とを供給することができる駆
   動回路とを備えた固体撮像装置。
2. 【請求項２】 前記電荷転送段の各々が、１個の光電変
   換素子当たり２個ずつ形成されている請求項１に記載の
   固体撮像装置。
3. 【請求項３】 前記電荷転送段の各々が、１個の光電変
   換素子当たり４個ずつ形成されている請求項１に記載の
   固体撮像装置。
4. 【請求項４】 前記駆動回路が、前記電荷転送段の各々
   に全体として４相の駆動信号を供給する請求項１〜請求
   項３のいずれかに記載の固体撮像装置。
5. 【請求項５】 前記駆動回路が、前記電荷転送段の各々
   に全体として８相の駆動信号を供給する請求項１〜請求
   項３のいずれかに記載の固体撮像装置。
6. 【請求項６】 前記多数個の光電変換素子が画素ずらし
   配置されている請求項１〜請求項５のいずれかに記載の
   固体撮像装置。