JP2009296658A

JP2009296658A - 固体撮像装置及び固体撮像素子の駆動方法

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Publication number: JP2009296658A
Application number: JP2009216127A
Authority: JP
Inventors: Hiroaki Tanaka; 弘明田中
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2009-09-17
Filing date: 2009-09-17
Publication date: 2009-12-17

Abstract

【課題】多画素化や大型化に伴う転送レジスタの伝搬遅延を抑制することにより、高速駆動や転送効率の向上を図ることが可能な固体撮像装置及び固体撮像素子の駆動方法を提供する。
【解決手段】複数のセンサ部１３と、読み出しゲート部１４と、垂直転送レジスタ１５と、水平転送レジスタ１６と、水平転送レジスタ１６の配線１８Ａ，１８Ｂと、同一の水平転送クロックを入力する各配線１８Ａ，１８Ｂにそれぞれ複数設けられた入力端子１９Ａ及び１９Ｂ，１９Ｃ及び１９Ｄと、各入力端子１９Ａ，１９Ｂ，１９Ｃ，１９Ｄに独立して接続された駆動手段２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄと、垂直転送レジスタ１５の各相の転送電極の両側に設けられ、それぞれ垂直転送クロックを供給する、垂直転送レジスタの入力端子のそれぞれに独立して接続され、垂直転送レジスタの駆動を行う駆動手段２２とを含む固体撮像装置を構成する。
【選択図】図５

Description

本発明は、例えばＣＣＤ固体撮像素子等の光電変換した信号電荷を転送する電荷転送部として転送レジスタを有する固体撮像素子及びその駆動手段を有して成る固体撮像装置及びこの固体撮像素子の駆動方法に係わる。

近年、デジタルスチルカメラが急速に普及しつつある。特に最近、高解像度化のため、より画素数の多い撮像素子が用いられるようになっている。
また、特性を重視する観点から、セルサイズ及び光学系を大型化した撮像素子も用いられるようになっている。
例えば１０００万画素等の多画素の撮像素子や３５ｍｍ以上の大画面のＣＣＤ固体撮像素子が用いられるようになっている。

そして、ＣＣＤ固体撮像素子において、画素数が増加した場合、駆動周波数を高速にしなければ、フレームレートは低下してしまうこととなる。
ＣＣＤ固体撮像素子のフレームレートの低下は、デジタルスチルカメラの撮影間隔（記録時間）の低下や連写枚数の減少につながるため好ましくない。

そのため、多画素化を達成するための課題の一つとして、ＣＣＤ固体撮像素子の特に水平転送レジスタを高速で駆動する必要がある。

ここで、ＣＣＤ固体撮像素子とその駆動部を有する従来の固体撮像装置の一例の概略構成図を図６Ａに示す。
この固体撮像装置５０においては、マトリクス状に配列され光電変換を行う複数のセンサ部５３と、センサ部５３で光電変換された信号電荷を読み出す読み出しゲート部５４と、各センサ部５３列毎に配された垂直転送レジスタ５５とを有してＣＣＤ固体撮像素子５１の撮像領域５２が構成されている。
垂直転送レジスタ５５の端部に接続して撮像領域５２の図中下部に水平転送レジスタ５６が設けられている。水平転送レジスタ５６の後段には、電荷−電圧変換部５７が接続されている。

水平転送レジスタ５６は、２つの水平転送クロックＨφ１及びＨφ２が印加されて２相駆動を行うように構成されている。
これら水平転送クロックＨφ１及びＨφ２は、ＣＣＤ固体撮像素子５１の外部から、ＣＣＤ固体撮像素子５１に設けられたボンディングパッド（入力端子）５９を通じて入力され、配線５８（５８Ａ，５８Ｂ）を通じて水平転送レジスタ５６の図示しない転送電極に印加される。
ボンディングパッド（入力端子）５９は、水平転送レジスタ５６の図中右端側に対して１相当たり１カ所ずつ合計２カ所（５９Ａ，５９Ｂ）設けられている。

そして、２つのボンディングパッド（入力端子）５９には、それぞれ水平ドライバ６０（６０Ａ，６０Ｂ）を通じてタイミング発生回路６１から水平転送クロックＨφ１及びＨφ２が入力される。水平ドライバ６０及びタイミング発生回路６１が固体撮像装置５０の駆動部を構成する。

また、同様にタイミング発生回路６１から図示しないボンディングパッド（入力端子）を通じて垂直転送レジスタ５５の各転送電極（図示せず）には４つの垂直転送クロックＶφ１，Ｖφ２，Ｖφ３，Ｖφ４が入力される。これにより、垂直転送レジスタ５５において４相駆動による垂直転送がなされる。

この例における水平転送レジスタ５６の等価回路は図６Ｂのようになる。
図６Ｂ中、黒丸の部分は、それぞれ第１相の水平転送クロックＨφ１が印加される第１相の転送電極及び配線５８Ａと、第２相の水平転送クロックＨφ２が印加される第２相の転送電極及び配線５８Ｂに相当する。
Ｃφ_H1及びＣφ_H2は、各相の水平転送クロックが印加される転送電極及び配線５８Ａまたは５８Ｂと、基板側の接地電位との間の容量を示す。
Ｃφ_HHは、第１相の転送クロックＨφ１と第２相の転送クロックＨφ２との容量である。この容量Ｃφ_HHは、異相の転送電極間の容量や転送電極とその上を通る異相の配線５８との間の容量等を合成した容量である。
Ｒφ_Hは、各相の水平転送クロックＨφ１及びＨφ２が印加される配線５８（５８Ａ，５８Ｂ）における直列抵抗を示している。

図６の場合、各水平ドライバ６０Ａ，６０Ｂにそれぞれかかる負荷容量Ｃａ，Ｃｂについて
Ｃａ＋Ｃｂ＝Ｃφ_H1＋Ｃφ_H2＋Ｃφ_HH （１）
が成り立つ。

しかしながら、多画素のＣＣＤ固体撮像素子の場合、水平転送レジスタの転送段数が多くなるため、負荷容量も増大する。
また、セルサイズ及び光学系を大型化したＣＣＤ固体撮像素子では、水平転送レジスタの面積が大きくなるため、この点も負荷容量及び配線抵抗を増大させることとなる。
このように負荷容量や配線抵抗が増加すると、水平転送レジスタに印加される水平転送クロックに伝搬遅延が生じるため、水平転送レジスタの入力端子から遠い位置では、水平転送クロックの波形が鈍ってしまい、水平転送効率が劣化してしまうという問題がある。

図６Ａに示した固体撮像装置５０において、ＣＣＤ固体撮像素子５１が多画素化や大型化して水平転送レジスタ５６の負荷容量Ｃや配線５８の配線抵抗Ｒφ_Hが増加すると、入力端子５９から水平転送レジスタ５６の端までの距離が長くなるため、配線５８の入力端子５９から遠い位置では、伝搬遅延により水平転送クロックＨφ１，Ｈφ２の波形が鈍ってしまう。
これにより、水平転送効率が劣化してしまう。

そこで、上述の問題点を改善するために、図７Ａに示すように、水平転送レジスタ５６の配線５８に接続されているボンディングパッド（入力端子）５９を、水平転送レジスタ５６の両側の２カ所に設ける方法も実施されている。
図７Ａに示すように、ボンディングパッド（入力端子）５９が、水平転送レジスタ５６の図中右端側に対して１相当たり１カ所ずつ合計２カ所に、また図中左端側に対しても１相当たり１カ所ずつ合計２カ所に、総計４カ所（５９Ａ，５９Ｂ，５９Ｃ，５９Ｄ）設けられている。

第１相の水平転送クロックＨφ１が入力されるボンディングパッド５９Ａ及び５９Ｃには、第１の水平ドライバ６０Ａが接続されている。第２相の水平転送クロックＨφ２が入力されるボンディングパッド５９Ｂ及び５９Ｄには、第２の水平ドライバ６０Ｂが接続されている。

この場合、入力端子５９から最も遠い位置は水平転送レジスタ５６の中央部となり、図６Ａに示した固体撮像装置５０の構成と比較して、最も遠い位置までの距離が短くなるため、伝搬遅延は低減される。

図７Ａの固体撮像装置７０における水平転送レジスタ５６の等価回路を図７Ｂに示す。水平転送レジスタ５６用の配線５８Ａ及び５８Ｂが２つに枝分かれしており、枝分かれした両端は、それぞれ図７Ａの左端の入力端子５９Ａ，５９Ｂと図７Ａの右端の入力端子５９Ｃ，５９Ｄとに接続される。
尚、図７Ｂの配線５８Ａ及び５８Ｂの直列抵抗Ｒφ_HA，Ｒφ_HBと、図６Ｂの配線５８Ａ及び５８Ｂの直列抵抗Ｒφ_Hとは、
Ｒφ_HA＋Ｒφ_HB＝Ｒφ_H（２）
の関係にある。

しかしながら、図７に示す固体撮像装置７０の構成では、同一の水平転送クロックＨφ１或いはＨφ２に対して、水平ドライバ６０Ａ或いは６０Ｂが共通に接続されている。
即ち第１相の配線５８Ａに対して第１相の水平転送クロックＨφ１を供給する水平ドライバは第１の水平ドライバ６０Ａのみであり、第２相の配線５８Ｂに対して第２相の水平転送クロックＨφ２を供給する水平ドライバは第２の水平ドライバ６０Ｂのみとなっている。

従って、各水平ドライバ６０Ａ，６０Ｂの１チャンネル当たりの負荷容量Ｃａ，Ｃｂは図６の場合と変わらず、（１）式の関係にある。

このように水平ドライバ６０Ａ，６０Ｂの負荷容量が図６の場合と変わらないため、上述のように水平転送レジスタ５６用の入力端子５９を水平転送レジスタ５６の両端に設けただけでは、多画素化や大型化によって水平転送レジスタ５６の負荷容量や配線抵抗が大きくなった固体撮像装置に対して伝搬遅延を抑制することが難しくなる。
そして、伝搬遅延により、水平転送レジスタ５６の中央部の波形が鈍ってしまい、水平転送効率が劣化してしまう。

上述した問題の解決のために、本発明においては、多画素化や大型化に伴う転送レジスタの伝搬遅延を抑制することにより、高速駆動や転送効率の向上を図ることが可能な固体撮像装置及び固体撮像素子の駆動方法を提供するものである。

本発明の固体撮像装置は、マトリクス状に配置され、光電変換を行う複数のセンサ部と、センサ部で光電変換された信号電荷を読み出す読み出しゲート部と、読み出された信号電荷を転送する垂直転送レジスタと、垂直転送レジスタから転送された信号電荷を水平転送する水平転送レジスタと、この水平転送レジスタの複数の水平転送クロックをそれぞれ入力する複数の配線と、水平転送レジスタに設けられた、同一の水平転送クロックを入力する各配線にそれぞれ複数設けられた入力端子と、各入力端子に独立して接続され、水平転送レジスタの駆動を行う駆動手段と、垂直転送レジスタの各相の転送電極の両側に設けられ、それぞれ垂直転送クロックを供給する、垂直転送レジスタの入力端子と、垂直転送レジスタの各入力端子に独立して接続され、垂直転送レジスタの駆動を行う駆動手段とを含むものである。

上述の本発明の構成によれば、水平転送レジスタの同一の水平転送クロックを入力する各配線にそれぞれ入力端子が複数設けられたことにより、入力端子が各水平転送クロックを入力する配線に対して１つ設けられた場合と比較して、入力端子から最も遠い位置までの配線の距離が低減される。
さらに、各入力端子に独立して駆動手段が接続されて水平転送レジスタの駆動がなされることにより、駆動手段が入力端子と同じく水平転送レジスタの同一の水平転送クロックを入力する各配線にそれぞれ複数設けられるため、１つの駆動手段当たりの負荷容量を低減することができる。

本発明の固体撮像素子の駆動方法は、マトリクス状に配置され光電変換を行う複数のセンサ部と、このセンサ部で光電変換された信号電荷を読み出す読み出しゲート部と、読み出された信号電荷を転送する垂直転送レジスタと、垂直転送レジスタから転送された信号電荷を水平転送する水平転送レジスタとを有する固体撮像素子を駆動する際に、水平転送レジスタの複数の水平転送クロックをそれぞれ入力する複数の配線の同一の水平転送クロックを入力する各配線にそれぞれ複数の入力端子を接続すると共に、各入力端子に独立して駆動手段を接続して水平転送レジスタの駆動を行い、垂直転送レジスタの各相の転送電極の両側にそれぞれ入力端子を設けて、垂直転送レジスタの各入力端子に独立して駆動手段を接続して垂直転送レジスタの駆動を行うものである。

上述の本発明方法によれば、水平転送レジスタの同一の水平転送クロックを入力する各配線にそれぞれ複数の入力端子を接続することにより、入力端子を各水平転送クロックを入力する各配線に１つずつ接続した場合と比較して、入力端子から最も遠い位置までの配線の距離が低減される。
さらに、各入力端子に独立して駆動手段を接続して水平転送レジスタの駆動を行うことにより、駆動手段も入力端子と同じく水平転送レジスタの同一の水平転送クロックを入力する各配線にそれぞれ複数接続するため、１つの駆動手段当たりの負荷容量を低減することができる。

上述の本発明によれば、転送レジスタの同一転送クロックを入力する各配線にそれぞれ入力端子を複数設けて、かつ各入力端子に独立して駆動手段を接続することにより、各駆動手段当たりの負荷容量が低減される。
これにより、負荷容量に起因する伝搬遅延が低減され、伝搬遅延による転送クロックの波形の劣化を防止して水平転送効率の劣化を防止することができる。

従って、多画素や大型の固体撮像素子においても、転送レジスタの高速駆動及び転送効率の向上を実現することが可能となる。

固体撮像装置の一形態（本発明の参考例）の概略構成図である。図１の水平転送レジスタの等価回路図である。Ａ固体撮像装置の他の形態（本発明の参考例）の概略構成図である。Ｂ図３Ａの水平転送レジスタの等価回路図である。Ａ固体撮像装置のさらに他の形態（本発明の参考例）の概略構成図である。Ｂ図４Ａの水平転送レジスタの等価回路図である。本発明の実施の形態の固体撮像装置の概略構成図である。Ａ従来の固体撮像装置の概略構成図である。Ｂ図６Ａの水平転送レジスタの等価回路図である。Ａ従来の他の固体撮像装置の概略構成図である。Ｂ図７Ａの水平転送レジスタの等価回路図である。

本発明は、マトリクス状に配置され、光電変換を行う複数のセンサ部と、センサ部で光電変換された信号電荷を読み出す読み出しゲート部と、読み出された信号電荷を転送する垂直転送レジスタと、垂直転送レジスタから転送された信号電荷を水平転送する水平転送レジスタと、この水平転送レジスタの複数の水平転送クロックをそれぞれ入力する複数の配線と、水平転送レジスタに設けられた、同一の水平転送クロックを入力する各配線にそれぞれ複数設けられた入力端子と、各入力端子に独立して接続され、水平転送レジスタの駆動を行う駆動手段と、垂直転送レジスタの各相の転送電極の両側に設けられ、それぞれ垂直転送クロックを供給する、垂直転送レジスタの入力端子と、垂直転送レジスタの各入力端子に独立して接続され、垂直転送レジスタの駆動を行う駆動手段とを含む固体撮像装置である。

本発明は、マトリクス状に配置され光電変換を行う複数のセンサ部と、センサ部で光電変換された信号電荷を読み出す読み出しゲート部と、読み出された信号電荷を転送する垂直転送レジスタと、垂直転送レジスタから転送された信号電荷を水平転送する水平転送レジスタとを有する固体撮像素子を駆動する方法であって、水平転送レジスタの複数の水平転送クロックをそれぞれ入力する複数の配線の同一の水平転送クロックを入力する各配線にそれぞれ複数の入力端子を接続すると共に、各入力端子に独立して駆動手段を接続して水平転送レジスタの駆動を行い、垂直転送レジスタの各相の転送電極の両側にそれぞれ入力端子を設けて、垂直転送レジスタの各入力端子に独立して駆動手段を接続して垂直転送レジスタの駆動を行う固体撮像素子の駆動方法である。

図１Ａは本発明の参考例として固体撮像装置の一形態の概略構成図を示す。
この固体撮像装置１０では、マトリクス状に配列され光電変換を行う複数のセンサ部１３と、センサ部１３で光電変換された信号電荷を読み出す読み出しゲート部１４と、各センサ部１３列毎に配された垂直転送レジスタ１５とを有してＣＣＤ固体撮像素子１１の撮像領域１２が構成されている。
垂直転送レジスタ１５の端部に接続して撮像領域１２の図中下部に水平転送レジスタ１６が設けられている。水平転送レジスタ１６の後段には、電荷−電圧変換部１７が接続されている。

垂直転送レジスタ１５は、４つの垂直転送クロックＶφ１，Ｖφ２，Ｖφ３，Ｖφ４が印加されて４相駆動を行うように構成されている。
水平転送レジスタ１６は、２つの水平転送クロックＨφ１及びＨφ２が印加されて２相駆動を行うように構成されている。

本形態では、図７Ａに示した固体撮像装置７０と同様に、水平転送レジスタ１６の第１相の転送クロックＨφ１及び第２相の転送クロックＨφ２のそれぞれに対応して、ボンディングパッド（入力端子）１９を水平転送レジスタ１６の左右端の合計２カ所ずつ（１９Ａ，１９Ｃ及び１９Ｂ，１９Ｄ）設けている。
このボンディングパッド（入力端子）１９を通じて、外部から水平転送クロックＨφ１及びＨφ２が入力され、配線１８（１８Ａ，１８Ｂ）を通じて水平転送レジスタ１６の図示しない転送電極に印加される。

さらに、本形態では、特に各ボンディングパッド（入力端子）１９Ａ，１９Ｂ，１９Ｃ，１９Ｄのそれぞれに対して、駆動手段として水平ドライバ２０（２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄ）を独立して接続する構成とする。

そして、各ボンディングパッド（入力端子）１９Ａ，１９Ｂ，１９Ｃ，１９Ｄには、それぞれ接続された水平ドライバ２０（２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄ）を通じて、タイミング発生回路２１から水平転送クロックＨφ１或いはＨφ２が入力される。
水平ドライバ２０及びタイミング発生回路２１が、固体撮像装置１０の駆動部を構成する。

このとき、水平ドライバ２０Ａによりタイミング発生回路２１からの第１相の水平転送クロックＨφ１が転送クロックＨφ１Ａに変換され、水平ドライバ２０Ｂによりタイミング発生回路２１からの第２相の水平転送クロックＨφ２が転送クロックＨφ２Ａに変換され、水平ドライバ２０Ｃによりタイミング発生回路２１からの第１相の水平転送クロックＨφ１が転送クロックＨφ１Ｂに変換され、水平ドライバ２０Ｄによりタイミング発生回路２１からの第２相の水平転送クロックＨφ２が転送クロックＨφ２Ｂに変換される。

また、本形態では、水平転送レジスタ１６に第１相の水平転送クロックＨφ１及び第２相の水平転送クロックＨφ２をそれぞれ入力する配線１８を、いずれも水平転送レジスタ１６の転送段の中央部で２分割する構成とする。
即ち水平転送レジスタ１６の右半分では第１相の配線１８Ａと第２相の配線１８Ｂが各相の転送電極（図示せず）に接続され、水平転送レジスタ１６の左半分では第１相の配線１８Ｃと第２相の配線１８Ｄが各相の転送電極（図示せず）に接続される。

そして、水平転送レジスタ１６の右半分の第１相の配線１８Ａにはボンディングパッド１９Ａを通じて転送クロックＨφ１Ａが供給され、水平転送レジスタ１６の右半分の第２相の配線１８Ｂにはボンディングパッド１９Ｂを通じて転送クロックＨφ２Ａが供給され、水平転送レジスタ１６の左半分の第１相の配線１８Ｃにはボンディングパッド１９Ｃを通じて転送クロックＨφ１Ｂが供給され、水平転送レジスタ１６の左半分の第２相の配線１８Ｄにはボンディングパッド１９Ｄを通じて転送クロックＨφ２Ｂが供給される。

また、タイミング発生回路２１から図示しないボンディングパッド（入力端子）を通じて垂直転送レジスタ１５の各転送電極（図示せず）に４つの垂直転送クロックＶφ１，Ｖφ２，Ｖφ３，Ｖφ４が入力される。

本形態における水平転送レジスタ１６の等価回路は図２のようになる。
図２中、黒丸の部分は、それぞれ第１相の水平転送クロックＨφ１が印加される第１相の転送電極及び配線１８Ａと、第２相の水平転送クロックＨφ２が印加される第２相の転送電極及び配線１８Ｂに相当する。
Ｃφ_H1A及びＣφ_H2Aは、水平転送レジスタ１６の右半分の各相の水平転送クロックが印加される転送電極及び配線１８Ａまたは１８Ｂと、基板側の接地電位との間の容量を示す。
Ｃφ_H1B及びＣφ_H2Bは、水平転送レジスタ１６の左半分の各相の水平転送クロックが印加される転送電極及び配線１８Ｃまたは１８Ｄと、基板側の接地電位との間の容量を示す。
Ｃφ_HAHAは、水平転送レジスタ１６の右半分における第１相の転送クロックＨφ１と第２相の転送クロックＨφ２との容量である。
Ｃφ_HBHBは、水平転送レジスタ１６の左半分における第１相の転送クロックＨφ１と第２相の転送クロックＨφ２との容量である。
これらの容量Ｃφ_HAHA及びＣφ_HBHBは、異相の転送電極間の容量や転送電極とその上を通る異相の配線１８との間の容量等を合成した容量である。
Ｒφ_HA及びＲφ_HBは、各相の水平転送クロックＨφ１及びＨφ２が印加される配線１８Ａ，１８Ｂ及び１８Ｃ，１８Ｄにおける直列抵抗を示している。

図２の場合、各水平ドライバ２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄにそれぞれかかる負荷容量Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４について
Ｃ１＋Ｃ２＝Ｃφ_H1A＋Ｃφ_H2A＋Ｃφ_HAHA
Ｃ３＋Ｃ４＝Ｃφ_H1B＋Ｃφ_H2B＋Ｃφ_HBHB （３）
が成り立つ。
また、図６の構成と比較すると、
Ｃφ_H1A＋Ｃφ_H1B＝Ｃφ_H1
Ｃφ_H2A＋Ｃφ_H2B＝Ｃφ_H2
Ｃφ_HAHA＋Ｃφ_HBHB＝Ｃφ_HH （４）
が成り立つ。
従って、（１）、（３）、（４）より、
Ｃ１＋Ｃ２＋Ｃ３＋Ｃ４＝Ｃａ＋Ｃｂ（５）
となり、同じ容量が４つに分割される。

ここで、水平転送レジスタ１６の中央で配線１８が２分割されているため、左右に分割された水平転送レジスタ１６の面積や転送段数は半分になる。
このとき、第１相の転送クロックＨφ１と第２相の転送クロックＨφ２との容量Ｃφ_HAHA，Ｃφ_HBHBは、水平転送レジスタ１６が２分割されて水平転送レジスタ１６の転送段数が従来の半分になっていることから、それぞれ図６Ｂ及び図７ＢのＣφ_HHの１／２となる。
また、水平転送レジスタ１６の各相の水平転送クロックが印加される転送電極及び配線１８と、基板側の接地電位との間の容量Ｃφ_H1A，Ｃφ_H1B，Ｃφ_H2A，Ｃφ_H2Bは、対応する水平転送レジスタ１６の面積が従来の半分になっているので、それぞれ図６Ｂ及び図７ＢのＣφ_H1，Ｃφ_H2の１／２となる。
これにより、Ｃ１＋Ｃ２＝Ｃ３＋Ｃ４＝（Ｃａ＋Ｃｂ）／２となり、各水平ドライバ２０Ａ〜２０Ｄの負荷容量Ｃ１〜Ｃ４は、従来の水平ドライバの負荷容量Ｃａ，Ｃｂの１／２に低減される。

従って、水平ドライバ２０の１チャンネル当たりの負荷容量が半減されるため、水平転送レジスタ１６に印加される水平転送クロックＨφ１，Ｈφ２に生ずる伝搬遅延が低減され、水平転送レジスタ１６の入力端子１９から遠い位置（中央部）でも波形が鈍ることがなくなる。
即ち所要の波形の水平転送クロックＨφ１，Ｈφ２が印加され、水平転送効率の劣化を防止することが可能となる。

上述の本形態によれば、水平転送レジスタ１６の同一相の水平転送クロックＨφ１，Ｈφ２に対して、それぞれ入力端子１９を水平転送レジスタ１６の左右端に合計２つ（１９Ａ及び１９Ｃ，１９Ｂ及び１９Ｄ）設けたことにより、水平転送レジスタの一端側に入力端子が設けられた従来の構成と比較して、入力端子１９から最も遠い位置までの距離が半分に低減され、配線１８の伝搬距離による伝搬遅延が抑制される。

さらに、本形態によれば、各入力端子１９Ａ，１９Ｂ，１９Ｃ，１９Ｄに独立して水平ドライバ２０（２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄ）を接続したことにより、水平ドライバ２０も、水平転送レジスタ１６の同一相の転送クロックＨφ１，Ｈφ２に対して合計２つ設けられる。
これにより、水平転送レジスタの同一相の転送クロックＨφ１，Ｈφ２に対して１つずつ水平ドライバが設けられた従来の構成と比較して、水平ドライバ２０の１チャンネル当たりの負荷容量も低減することができる。

即ち水平ドライバ２０にかかる負荷容量が低減されるため、負荷容量に起因する伝搬遅延も低減され、伝搬遅延による水平転送効率の劣化を防止することができる。
従って、固体撮像装置１０の水平転送レジスタ１６の高速駆動及び転送効率の向上を実現することができ、固体撮像素子１１を多画素化または大型化しても高速駆動して効率良く転送を行うことが可能になる。

続いて、本発明に対する他の参考例として、固体撮像装置の他の形態の概略構成図を図３Ａに示す。
図３Ａに示すように、本形態の固体撮像装置３１は、先の形態の固体撮像装置１０と同様に、水平転送レジスタ１６の同一転送クロックＨφ１，Ｈφ２のそれぞれに対して、入力端子１９が２カ所ずつ（１９Ａ及び１９Ｃ，１９Ｂ及び１９Ｄ）設けられていると共に、各入力端子１９Ａ，１９Ｂ，１９Ｃ，１９Ｄにそれぞれ独立して水平ドライバ２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄを接続している。

ただし、本形態の固体撮像装置３１では、水平転送レジスタ１６の同一相の転送クロックを入力する配線１８を分割しない点で、先の実施の形態の固体撮像装置１０とは異なっている。

また、本形態の固体撮像装置３１の水平転送レジスタ１６の等価回路を図３Ｂに示す。
図３Ｂに示すように、等価回路的には図７Ｂに示した従来例と大きな差が無くなるが、この場合は各入力端子１９（１９Ａ，１９Ｂ，１９Ｃ，１９Ｄ）に接続される水平ドライバ２０（２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄ）が独立していることにより、水平ドライバ２０のチャンネル数は４つに増加する。
従って、水平ドライバ２０の１チャンネル当たりの負荷容量は、水平ドライバ２０の負荷容量（Ｃ１〜Ｃ４）が半減された先の形態の固体撮像装置１０とほぼ等価となる。
そのため、水平転送レジスタ１６に印加される水平転送クロックＨφ１，Ｈφ２に生ずる伝搬遅延が低減され、入力端子１９から遠い位置でも波形が鈍ることが無くなり、水平転送効率の劣化を防止することが可能となる。

また、この例では、特に同一相の水平転送クロックＨφ１，Ｈφ２を入力する配線を分割していないため、左右の水平ドライバ２０の特性の差が生じた場合や左右からの配線抵抗Ｒφ_HAとＲφ_HBに違いが生じた場合でも、ほぼ中央部で打ち消すように作用するため、中央部における波形の違いがなくなる利点を有している。
これにより、左右の特性の差や配線抵抗の違いにより水平転送レジスタ１６中の転送に悪影響を与えることも防止することが可能となる。

尚、固体撮像素子１１の構成や周辺回路部の配線のレイアウトによっては、同一相の水平転送クロックＨφ１，Ｈφ２に対して設けられる入力端子１９を水平転送レジスタ１６の左右の端ではなく、中央部付近に配置するようにしてもよい。また、端や中央部以外の他の箇所に設ける構成としてもよい。

本発明に対するさらに他の参考例を説明する。本形態は、水平転送レジスタ１６の同一相の水平転送クロックＨφ１，Ｈφ２に対して入力端子１９を水平転送レジスタ１６の中央部付近に２つずつ設けた構成である。

本発明に対するさらに他の参考例として、固体撮像装置のさらに他の形態の概略構成図を図４Ａに示す。
この固体撮像装置３２は、水平転送レジスタ１６の同一相の水平転送クロックＨφ１，Ｈφ２に対して、入力端子１９が水平転送レジスタ１６の中央部付近に２つずつ（１９Ａ及び１９Ｃ，１９Ｂ及び１９Ｄ）設けられて構成されている。
そして、各入力端子１９Ａ，１９Ｂ，１９Ｃ，１９Ｄに独立して水平ドライバ２０（２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄ）が接続されている。

このように構成されていることにより、入力端子１９が水平転送レジスタ１６の左右端に合計２つずつ設けられた先の形態の固体撮像装置３１と同様に、配線１８の入力端子１９から最も遠い位置までの距離を低減して配線抵抗による伝搬遅延を低減すると共に、水平ドライバ２０の１チャンネル当たりの負荷容量を半分に低減することができる。

その他の構成は、図３Ａに示した形態の固体撮像装置３１と同様であるため、重複説明を省略する。

また、図４Ａの固体撮像装置３２の水平転送レジスタ１６の等価回路図を図４Ｂに示す。図４Ｂに示すように、等価回路図は先の形態の固体撮像装置３１の等価回路図（図３Ｂ）と同様である。

ここで、本発明の実施の形態として、図３Ａに示した固体撮像装置３１の構成において、さらに垂直転送レジスタ１５にも本発明を適用した場合の固体撮像装置の構成を図５に示す。
図５に示すように、この固体撮像装置３３では、ＣＣＤ固体撮像素子１１の右側と左側からそれぞれ垂直転送レジスタ１５の垂直転送クロックＶφ１，Ｖφ２，Ｖφ３，Ｖφ４が供給されている。また、これらの垂直転送クロックＶφ１，Ｖφ２，Ｖφ３，Ｖφ４は、独立して左右に４つずつ配置された垂直ドライバ２２を通じてタイミング発生回路２１からＣＣＤ固体撮像素子１１の各入力端子（図示せず）に供給される。
その他の構成は図３Ａの固体撮像装置３１と同様である。

本実施の形態によれば、垂直転送レジスタ１５の各相の転送電極に、それぞれ左右から垂直転送クロックＶφ１，Ｖφ２，Ｖφ３，Ｖφ４が供給されるため、入力端子から最も遠い位置が中央部となり、図３Ａの場合と比較して伝搬距離が約半分と短くなる。
さらに、垂直転送クロックＶφ１，Ｖφ２，Ｖφ３，Ｖφ４は、各入力端子に独立して左右に設けられた垂直ドライバ２２を通じて供給されるため、各垂直ドライバ２２の１つ当たりの負荷容量が１／２に低減される。
これにより、垂直転送レジスタ１５においても伝搬遅延が低減されるので、さらに駆動の高速化や固体撮像素子１１の大型化を図ることができる。

尚、上述の実施の形態では、水平ドライバ２０や垂直ドライバ２２をタイミング発生回路２１とは別に設けた構成であったが、例えば水平ドライバや垂直ドライバをタイミング発生回路の半導体チップに内蔵する構成としてもよい。

また、上述の実施の形態では、同一の転送レジスタ１５，１６の転送クロックに対する入力端子１９を２カ所ずつとしているが、これを３カ所以上の複数として、それぞれの入力端子１９に独立してドライバ（駆動手段）を接続する構成としてもよい。
例えば図３Ａの構成と図４Ａの構成とを組み合わせて、水平転送レジスタ１６に対して左右端及び中央部に合計３カ所ないし４カ所入力端子１９を設けて、各入力端子１９に独立して水平ドライバ２０を接続するように構成してもよい。

また、上述の実施の形態では、ＣＣＤ固体撮像素子を有する固体撮像装置に本発明を適用して説明したが、センサ部で光電変換された電荷を転送レジスタで転送する構成であれば、その他の構成の固体撮像素子を有する固体撮像装置にも本発明を適用することができる。

また、マトリクス状に配置されたセンサ部または一列に配置されたセンサ部を複数の領域に分割して、分割出力（多チャンネル出力）で信号を取り出すことにより、駆動周波数を下げる構成の固体撮像装置が考えられる。
この場合には、分割された各領域のセンサ部に対してそれぞれ転送レジスタが設けられ、従来の転送レジスタを分割した構成になる。
このような構成とした固体撮像装置についても、本発明を適用することができる。即ち分割された各転送レジスタに対して、転送レジスタの同一の転送クロックに対して入力端子を複数設け、かつ各入力端子に独立してドライバ（駆動手段）を接続すればよい。尚、分割された各転送レジスタに共通の配線により転送クロックを供給するようにした場合には、同一の転送クロックの配線に対して入力端子を複数（例えば転送レジスタ数と同じ数）設け、かつ各入力端子に独立してドライバ（駆動手段）を接続すればよい。

本発明は、上述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲でその他様々な構成が取り得る。

１０，３１，３２，３３固体撮像装置、１１ＣＣＤ固体撮像素子、１２撮像領域、１３センサ部、１４読み出しゲート部、１５垂直転送レジスタ、１６水平転送レジスタ、１７電荷−電圧変換部、１８，１８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃ，１８Ｄ配線、１９，１９Ａ，１９Ｂ，１９Ｃ，１９Ｄボンディングパッド（入力端子）、２０，２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄ水平ドライバ、２１タイミング発生回路、２２垂直ドライバ、Ｈφ１，Ｈφ２水平転送クロック

Claims

マトリクス状に配置され、光電変換を行う複数のセンサ部と、
上記センサ部で光電変換された信号電荷を読み出す読み出しゲート部と、
読み出された信号電荷を転送する垂直転送レジスタと、
上記垂直転送レジスタから転送された上記信号電荷を水平転送する水平転送レジスタと、
上記水平転送レジスタの複数の水平転送クロックをそれぞれ入力する複数の配線と、
上記水平転送レジスタに設けられた、同一の上記水平転送クロックを入力する各上記配線にそれぞれ複数設けられた入力端子と、
各上記入力端子に独立して接続され、上記水平転送レジスタの駆動を行う駆動手段と、
上記垂直転送レジスタの各相の転送電極の両側に設けられ、それぞれ垂直転送クロックを供給する、垂直転送レジスタの入力端子と、
上記垂直転送レジスタの各入力端子に独立して接続され、上記垂直転送レジスタの駆動を行う駆動手段とを含む
固体撮像装置。
マトリクス状に配置され光電変換を行う複数のセンサ部と、該センサ部で光電変換された信号電荷を読み出す読み出しゲート部と、読み出された信号電荷を転送する垂直転送レジスタと、該垂直転送レジスタから転送された信号電荷を水平転送する水平転送レジスタとを有する固体撮像素子を駆動する方法であって、
上記水平転送レジスタの複数の水平転送クロックをそれぞれ入力する複数の配線の同一の水平転送クロックを入力する各上記配線にそれぞれ複数の入力端子を接続すると共に、各入力端子に独立して駆動手段を接続して上記水平転送レジスタの駆動を行い、
上記垂直転送レジスタの各相の転送電極の両側にそれぞれ入力端子を設けて、該垂直転送レジスタの各入力端子に独立して駆動手段を接続して上記垂直転送レジスタの駆動を行う
固体撮像素子の駆動方法。