JP4942687B2

JP4942687B2 - 固体撮像装置、固体撮像装置の駆動方法および電子情報機器

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Publication number: JP4942687B2
Application number: JP2008070470A
Authority: JP
Inventors: 千絵徳満
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2008-03-18
Filing date: 2008-03-18
Publication date: 2012-05-30
Anticipated expiration: 2028-03-18
Also published as: JP2009225381A

Description

本発明は、被写体からの画像光を光電変換して撮像する複数の半導体素子（受光部）で構成された固体撮像装置および固体撮像装置の駆動方法、この固体撮像装置を画像入力デバイスとして撮像部に用いた例えばデジタルビデオカメラおよびデジタルスチルカメラなどのデジタルカメラや、画像入力カメラ、スキャナ、ファクシミリ、カメラ付き携帯電話装置などの電子情報機器に関する。

近年、従来の固体撮像装置では、高解像度化と高フレームレート化が進んでおり、これに伴う水平ＣＣＤの高速駆動によって、水平方向の信号電荷の転送劣化や、消費電力の増加などが問題になっている。

これを解決するために、水平ＣＣＤおよびその出力部に複数チャネル（複数の水平ＣＣＤおよびその出力部）を設けることにより、駆動周波数を下げることが考えられている。このように、複数の水平ＣＣＤを設けたとしても、複数の垂直ＣＣＤからの各信号電荷を、垂直ＣＣＤに接する水平ＣＣＤから、別の水平ＣＣＤに電荷転送するときの転送効率が悪く、複数の水平ＣＣＤを持つ従来の固体撮像装置の歩留りを悪化させる主な原因となっている。

これを解決する手段として、転送電荷の転送電荷残りを防いで電荷転送効率を向上させる特許文献１が提案されている。

図８は、特許文献１に開示されている従来の固体撮像装置の要部構成例を示す水平ＣＣＤの平面図である。図９は、水平ブランキング期間中に図８の各電極に印加する駆動パルスの波形図である。図１０は、図８のＢ―Ｂ′線に沿った断面構造および図８の各期間ｔ１〜t５における各電極下の電位分布と信号電荷の電荷転送の様子を示す模式図である。

図８〜図１０では、垂直ＣＣＤ１０２および１０３からの信号電荷を振分け転送する水平ＣＣＤ１０４と、垂直ＣＣＤ１０３からの信号電荷を転送する水平ＣＣＤ１０５から構成され、このうちの水平ＣＣＤ１０４の蓄積電極が、チャネルのほぼ中央部で分割された第１電極要素１１１Ａおよび第２電極要素１１１Ｂの２つの電極要素で構成されている。第１電極要素１１１Ａは水平ＣＣＤ１０５の蓄積電極を構成しており、また、第２電極要素１１１Ｂはバリア電極１１２と共通に接続されている。

以下に、図８〜図１０を用いて従来の固体撮像装置１００の動作を説明する。

従来の固体撮像装置１００において、まず、垂直ＣＣＤ１０２および１０３の最終転送電極１０７下に蓄積されていた信号電荷は、期間ｔ１で、水平転送電極に印加する駆動パルスΦＨ１、ΦＨ２Ａ、ΦＨ２Ｂを同時にＶ_Hに、その後、垂直転送電極１０７に印加する駆動パルスΦＶ_ＬＡＳＴをＶ_Lにすることによって、水平ＣＣＤ１０４に対応する蓄積電極１１１Ａおよび１１１Ｂ下に同時に、図１０の第１の信号電荷１１５のように電荷転送される。

次に、期間ｔ２で、図９に示すように、振分けゲート電極１０６に印加する駆動パルスΦＴをＶ_Hに、その後、駆動パルスΦＨ１、ΦＨ２Ｂを同時にＶ_Lとし、駆動パルスΦＨ２ＡをＶ_HとＶ_Lの中間値であるＶ_Mにすることによって、垂直ＣＣＤ１０３から水平ＣＣＤ１０４に電荷転送され、水平ＣＣＤ１０４の蓄積電極下に電位勾配を形成してスムーズに水平ＣＣＤ１０４を電荷転送した信号電荷は、図１０に示すように振分けチャネル１０６に電荷転送される。

その後、期間ｔ３で、図９に示すように、駆動パルスΦＨ２ＡをＶ_Lにすることによって、図１０に示すように信号電荷の振分けチャネル１０６への電荷転送を完了する。

さらに、期間ｔ４において、図９に示すように、まず、駆動パルスΦＨ１をＶ_Hに、次に、駆動パルスΦＴをＶ_Lにすることによって、図１０に示すように振分けチャネル１０６の信号電荷は水平ＣＣＤ１０５の蓄積電極１０９下へと電荷転送される。

一方、垂直ＣＣＤ１０２から電荷転送されてきた信号電荷は、期間ｔ２〜ｔ４においては、振分けチャネル１０６上のチャネルストッパ１０１によって水平ＣＣＤ１０４にそのまま留まっている。このようにして、垂直ＣＣＤ１０２および１０３からの信号電荷はそれぞれ水平ＣＣＤ１０４および１０５にそれぞれ振分けられ、垂直ＣＣＤ１０２および１０３からの信号電荷の振分け電荷転送が完了する。

その後、振分けられた信号電荷は期間ｔ５において、二つの水平ＣＣＤ１０４および１０５内をそれぞれ出力部（電荷検出部）に向って水平方向に電荷転送される。

このように、従来の固体撮像装置１００において、水平ＣＣＤ１０４の蓄積電極を複数の電極要素１１１Ａ、１１１Ｂで構成し、垂直ＣＣＤ１０２、１０３からの信号電荷を、振分けチャネル１０６に電荷転送する際に、電極要素１１１Ａ、１１１Ｂに、図９のような異なる駆動パルスΦＨ２Ａ、ΦＨ２Ｂを印加することによって、水平ＣＣＤ１０４の蓄積電極下に電位勾配を形成させて、水平ＣＣＤ１０４から振分けチャネル１０６に信号電荷を効率良く電荷転送することができる。
特開平６−３１９０８１号公報

しかし、上記従来技術では、垂直ＣＣＤ側の水平ＣＣＤ１０４の幅を２分割する場合に、図８に示すように、３つの金属配線１０８から、振分けチャネル１０６上に、電極要素１１１Ａ、１１１Ｂおよび振分けゲート電極１１０を引き出しているため、図１０に示すように、振分けチャネル１０６、電極要素１１１Ａ、１１１Ｂおよび振分けゲート電極１１０の４層構造でないと実現できず、水平ＣＣＤ１０４の幅も広いこともあって、水平ＣＣＤ１０４の電荷転送路への電界が弱くなって信号電荷の取り残し（取り残された信号電荷１１４）が発生する。まして、水平ＣＣＤ１０４の電極要素を、３分割以上にして増やす場合には、各電極を構成する層の数をさらに増やす必要があり、工程数が増加する。これを防止するために、水平ＣＣＤ１０４の電荷転送路への電界を強くしようとすると、駆動パルスの電位を上げる必要があり、消費電力が増加する。

また、振分けチャネル１０６から水平ＣＣＤ１０５へ信号電荷を電荷転送する際に、振分けチャネル１０６に、図１０の期間ｔ４に示すように取り残した信号電荷１１４は、再び、駆動パルスΦＨを振分けチャネル１０６に印加したときに水平ＣＣＤ１０４側へと逆流し、水平ＣＣＤ１０４に既に取り残された信号電荷１１４と共に、期間ｔ５で第２信号電荷１１６と混ざってしまい、これがノイズ成分になる。

なお、以上は、駆動パルスΦＨ１、ΦＨ２ＡおよびΦＨ２Ｂによる駆動の場合であって、水平ＣＣＤ１０４を２分割する場合であるが、このことは、図１１に示すように、駆動パルスΦＨ１およびΦＨ２による駆動の場合であって、水平ＣＣＤ１０４を２分割する場合にも同様のことが言える。

本発明は、上記従来の問題を解決するもので、複数の水平ＣＣＤを並列に有する固体撮像装置において、垂直ＣＣＤに近い水平ＣＣＤの信号電荷を、垂直ＣＣＤから遠い水平ＣＣＤへ電荷転送する際に、垂直ＣＣＤに近い水平ＣＣＤの蓄積電極を複数の電極要素から構成して、駆動パルスを順次印加することにより、垂直ＣＣＤに近い水平ＣＣＤから垂直ＣＣＤに遠い水平ＣＣＤへ、信号電荷を取り残すことなく信号電荷をより効率よく電荷転送させることができる固体撮像装置および固体撮像装置の駆動方法、この固体撮像装置を画像入力デバイスとして撮像部に用いた例えばカメラ付き携帯電話装置などの電子情報機器を提供することを目的とする。

本発明の固体撮像装置は、入射光を光電変換して信号電荷を生成する複数の受光部からそれぞれ読み出された各信号電荷を複数の第１電荷転送路を用いて垂直方向に電荷転送する複数の第１電荷転送手段と、該複数の第１電荷転送手段からそれぞれ受け渡された各信号電荷を、複数の第２電荷転送路を用いて水平方向にそれぞれ電荷転送する複数の第２電荷転送手段とを有する固体撮像装置において、該複数の第１電荷転送手段に近い側の第２電荷転送手段の電荷転送路の信号電荷を、該複数の第１電荷転送手段から遠い側の第２電荷転送手段の電荷転送路に電荷転送させるべく、水平方向に伸びる横長の複数の転送電極が、その長手方向を水平方向にして、該近い側の第２電荷転送手段の電荷転送路上で垂直方向に並べて設けられているものであり、そのことにより上記目的が達成される。

また、好ましくは、本発明の固体撮像装置において、前記近い側の第２電荷転送手段の電荷転送路上における幅方向転送用の複数の転送電極は、前記遠い側の第２電荷転送手段の電荷転送路上の複数の転送電極に対して電気的に独立している。

さらに、好ましくは、本発明の固体撮像装置において、前記遠い側の第２電荷転送手段の電荷転送路上における水平方向転送用の複数の転送電極と、前記近い側の第２電荷転送手段の電荷転送路上の垂直方向転送用の複数の転送電極とに、同じ複数相の駆動信号を印加して、前記複数の第２電荷転送手段により各信号電荷を水平方向にそれぞれ電荷転送する。

さらに、好ましくは、本発明の固体撮像装置において、前記遠い側の第２電荷転送手段の電荷転送路上における水平方向転送用の複数の転送電極の一部が、前記近い側の第２電荷転送手段の電荷転送路上に延設され、延設された転送電極の一部と、該近い側の第２電荷転送手段の垂直方向転送用の複数の転送電極とに、該遠い側の第２電荷転送手段における水平方向転送用の複数相の駆動信号と同じ複数相の駆動信号を印加して、該近い側の第２電荷転送手段により各信号電荷を水平方向に電荷転送する。この同じ複数層の駆動信号が２相駆動の場合、延設された転送電極と、幅方向転送用（垂直方向転送用）の複数の転送電極には、逆相のパルスが印加され、幅方向転送用の複数の各転送電極には、同相のパルスが印加される。

さらに、好ましくは、本発明の固体撮像装置において、前記近い側の第２電荷転送手段の電荷転送路の幅方向に電荷転送するための複数の転送電極は、該複数の転送電極を構成する層数を３層にして複数の転送電極に分割する。

さらに、好ましくは、本発明の固体撮像装置において、前記近い側の第２電荷転送手段の電荷転送路上の複数の転送電極に印加されて垂直方向に電荷転送するための駆動信号の振幅が、水平方向に電荷転送するための駆動信号の振幅と同じかまたは当該駆動信号の振幅よりも大きい振幅である。

さらに、好ましくは、本発明の固体撮像装置における駆動信号が供給される配線層が前記第２電荷転送路の上部に配設されていると共に、該配線層と前記近い側の第２電荷転送路上の所定の転送電極とを電気的に接続するコンタクトが該第２電荷転送路の上部に配設されている。

さらに、好ましくは、本発明の固体撮像装置において、同じパルス電圧が印加される転送電極上に接続される配線層の配線幅は大きく形成され、異なるパルス電圧が印加される転送電極上方の当該配線層の配線幅は小さく形成されている。また、好ましくは、本発明の固体撮像装置において、同じパルス電圧が印加される転送電極上に接続される配線層および／またはこれに接続される転送電極の幅は大きく形成され、異なるパルス電圧が印加される転送電極上方の当該配線層および／またはこれに接続される転送電極の幅は小さく形成されている。

さらに、好ましくは、本発明の固体撮像装置において、前記第２電荷転送路上に配設された転送電極が２相の駆動信号ΦＨ１と駆動信号ΦＨ２で駆動される場合に、該駆動信号ΦＨ１が供給される配線層の幅が、該駆動信号ΦＨ１が供給される転送電極の上方では大きく、該駆動信号ΦＨ２が供給される転送電極の上方では小さく形成され、該駆動信号ΦＨ２が供給される配線層の幅が、該駆動信号ΦＨ１が供給される転送電極の上方では小さく、該駆動信号ΦＨ２が供給される転送電極の上方では大きく形成されている。また、好ましくは、本発明の固体撮像装置において、前記第２電荷転送路上に配設された転送電極が２相の駆動信号ΦＨ１と駆動信号ΦＨ２で駆動される場合に、該駆動信号ΦＨ１が供給される配線層および／またはこれに接続される転送電極の幅が、該駆動信号ΦＨ１が供給される転送電極の上方では大きく、該駆動信号ΦＨ２が供給される転送電極の上方では小さく形成され、該駆動信号ΦＨ２が供給される配線層および／またはこれに接続される転送電極の幅が、該駆動信号ΦＨ１が供給される転送電極の上方では小さく、該駆動信号ΦＨ２が供給される転送電極の上方では大きく形成されている。

さらに、好ましくは、本発明の固体撮像装置において、前記第２電荷転送路上に配設された転送電極が３相の駆動信号ΦＨ１、駆動信号ΦＨ２および駆動信号ΦＨ３で駆動される場合に、該駆動信号ΦＨ１が供給される配線層の幅が、該駆動信号ΦＨ１が供給される転送電極の上方では大きく、該駆動信号ΦＨ２および該駆動信号ΦＨ３が供給される転送電極の上方では小さく形成され、また、該駆動信号ΦＨ２が供給される配線層の幅が、該駆動信号ΦＨ１および該駆動信号ΦＨ３が供給される転送電極の上方では小さく、該駆動信号ΦＨ２が供給される転送電極の上方では大きく形成され、さらに、駆動信号ΦＨ３が供給される配線層の幅が、該駆動信号ΦＨ１および該駆動信号ΦＨ２が供給される転送電極の上方では小さく、該駆動信号ΦＨ３が供給される転送電極の上方では大きく形成されている。また、好ましくは、本発明の固体撮像装置において、前記第２電荷転送路上に配設された転送電極が３相の駆動信号ΦＨ１、駆動信号ΦＨ２および駆動信号ΦＨ３で駆動される場合に、該駆動信号ΦＨ１が供給される配線層および／またはこれに接続される転送電極の幅が、該駆動信号ΦＨ１が供給される転送電極の上方では大きく、該駆動信号ΦＨ２および該駆動信号ΦＨ３が供給される転送電極の上方では小さく形成され、また、該駆動信号ΦＨ２が供給される配線層および／またはこれに接続される転送電極の幅が、該駆動信号ΦＨ１および該駆動信号ΦＨ３が供給される転送電極の上方では小さく、該駆動信号ΦＨ２が供給される転送電極の上方では大きく形成され、さらに、駆動信号ΦＨ３が供給される配線層および／またはこれに接続される転送電極の幅が、該駆動信号ΦＨ１および該駆動信号ΦＨ２が供給される転送電極の上方では小さく、該駆動信号ΦＨ３が供給される転送電極の上方では大きく形成されている。

本発明の固体撮像装置の駆動方法は、入射光を光電変換して信号電荷を生成する複数の受光部からそれぞれ読み出された各信号電荷を複数の第１電荷転送路を用いて垂直方向に電荷転送する複数の第１電荷転送手段からそれぞれ受け渡された各信号電荷を、複数の第２電荷転送手段により、複数の第２電荷転送路を用いて水平方向にそれぞれ電荷転送する固体撮像装置の駆動方法において、該複数の第１電荷転送手段に近い側の第２電荷転送手段の電荷転送路上に配設された複数の転送電極に駆動信号を供給することにより、該複数の転送電極が該近い側の第２電荷転送手段の電荷転送路の幅方向に電荷転送して、該複数の第１電荷転送手段に近い側の第２電荷転送手段の電荷転送路の信号電荷を、該複数の第１電荷転送手段から遠い側の第２電荷転送手段の電荷転送路に電荷転送させ、該複数の転送電極は、水平方向に伸びた横長の形状を有し、その長手方向を水平方向にして、該近い側の第２電荷転送手段の電荷転送路上で垂直方向に並べて設けられているものであり、そのことにより上記目的が達成される。

また、好ましくは、本発明の固体撮像装置の駆動方法において、前記近い側の第２電荷転送手段の電荷転送路上の複数の転送電極に印加されて垂直方向に電荷転送するための駆動信号の振幅が、水平方向に電荷転送するための駆動信号の振幅と同じかまたは当該駆動信号の振幅よりも大きい振幅である。

さらに、好ましくは、本発明の固体撮像装置の駆動方法において、前記近い側の第２電荷転送手段の電荷転送路の幅を２〜１０のいずれかに分割した各転送電極に前記駆動信号を供給することより、前記第１電荷転送手段の電荷転送路から該第２電荷転送手段の電荷転送路で受けた信号電荷を、前記遠い側の第２電荷転送手段の電荷転送路に電荷転送した後に、該第２電荷転送手段の電荷転送路で該第１電荷転送手段の電荷転送路から次の信号電荷を受ける。

さらに、好ましくは、本発明の固体撮像装置の駆動方法において、前記近い側の第２電荷転送手段の電荷転送路の幅を２〜１０のいずれかに分割した各転送電極に前記駆動信号を供給することより、前記第１電荷転送手段の電荷転送路から該第２電荷転送手段の電荷転送路で受けた信号電荷を、該近い側の第２電荷転送手段の電荷転送路上で順次電荷転送するときに、該近い側の第２電荷転送手段の空いた電荷転送路部で該第１電荷転送手段から次の信号電荷を受けるように制御する。

本発明の電子情報機器は、本発明の上記固体撮像装置を画像入力デバイスとして撮像部に用いたものであり、そのことにより上記目的が達成される。

上記構成により、以下、本発明の作用を説明する。

本発明においては、第１電荷転送手段に近い側の第２電荷転送手段に、近い側の第２電荷転送手段から遠い側の第２電荷転送手段に信号電荷を割り振るための複数の転送電極を設けるので、第１電荷転送手段に近い側の第２電荷転送手段から遠い側の第２電荷転送手段に、信号電荷を取り残すことなく信号電荷をより効率よく電荷転送させることが可能となる。このため、フレームレートの高い歩留りの良い固体撮像装置を得ることが可能となる。

結果として、従来の４層から３層にすることが可能となる。第１電荷転送手段に近い側の第２電荷転送手段に設けられた転送電極について、転送電極を構成する層を増やさずに、複数に転送電極を分割できる。

また、近い側の第２電荷転送手段の電荷転送路上の複数の転送電極に印加される所定方向（垂直方向）と同じ駆動方向の駆動信号の振幅が、所定方向に直交する駆動方向（水平方向の駆動方向）の駆動信号の振幅と同じかまたは当該駆動信号の振幅よりも大きい振幅である。これによって、電荷転送路上の転送電界が高いので確実に電荷転送できる。

以上により、本発明によれば、第１電荷転送手段に近い側の第２電荷転送手段に、近い側の第２電荷転送手段から遠い側の第２電荷転送手段に信号電荷を割り振るための複数の転送電極を設けたため、第１電荷転送手段に近い側の第２電荷転送手段から遠い側の第２電荷転送手段に、信号電荷を取り残すことなく信号電荷をより効率よく電荷転送させるため、フレームレートの高い歩留りの良い固体撮像装置を得ることができる。

以下に、本発明の固体撮像装置の実施形態１〜４よび、この固体撮像装置の実施形態１〜４いずれいかを画像入力デバイスとして撮像部に用いた例えばカメラ付き携帯電話装置などの電子情報機器の実施形態５について図面を参照しながら詳細に説明する。

（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態１に係る固体撮像装置の要部構成例を模式的に示す平面図である。

図１において、本実施形態例１の固体撮像装置１０は、垂直ＣＣＤから二つの水平ＣＣＤに信号電荷が受け渡されるが、垂直ＣＣＤに近い側に第１水平ＣＣＤ４、遠い側に第２水平ＣＣＤ５がそれぞれ配置されており、第１水平ＣＣＤ４と第２水平ＣＣＤ５との間に、分離のための電極６が配置されている。

図１は、本発明の実施形態１に係る固体撮像装置の要部構成例を示す水平ＣＣＤの平面図である。

図１において、本実施形態１の固体撮像装置１０は、信号電荷を垂直方向に電荷転送する複数列の第１電荷転送手段としての垂直ＣＣＤの垂直最終ゲート７から各信号電荷がそれぞれ受け渡されて各信号電荷が割り振られる２行の第２電荷転送手段としての水平ＣＣＤ４、５と、これらの２本の水平ＣＣＤ４、５間に配設され、これらの水平ＣＣＤ４、５を分離する振分けチャネル６とを有しており、複数列の垂直ＣＣＤに近い側の水平ＣＣＤ４（電荷転送路）の信号電荷を、複数列の垂直ＣＣＤにから遠い側の水平ＣＣＤ５（電荷転送路）に電荷転送するために、複数列の垂直ＣＣＤに近い側の水平ＣＣＤ４上に、近い側の水平ＣＣＤ４の幅方向に複数枚（ここでは４枚）の転送電極２１〜２４が配設されている。
水平ＣＣＤ４は、第１ポリシリコン層で形成された転送電極１と、第２ポリシリコン層と第３ポリシリコン層を交互に配置した複数（ここでは４つ）の転送電極２１〜２４から構成されている。この水平ＣＣＤ４は、垂直ＣＣＤの垂直最終ゲート７から受け渡された各信号電荷を、転送電極１に駆動パルスΦＨ１を印加すると共に、転送電極２１〜２４に駆動パルスΦＨ２を印加することにより水平方向に電荷転送する場合と、転送電極２１〜２４に駆動パルスΦＨａ２１〜ΦＨａ２４を印加することにより水平ＣＣＤ５側に電荷転送する場合とに割り振ることができる。

水平ＣＣＤ５は、第１ポリシリコン層で形成された転送電極１と、第２ポリシリコン層で形成された転送電極２とが水平方向に繰り返し配設されており、転送電極１に駆動パルスΦＨ１を印加すると共に、転送電極２に駆動パルスΦＨ２を印加することにより水平方向に電荷転送することができる。

振分けチャネル６は、水平ＣＣＤ４と水平ＣＣＤ５との間を分離するものであり、第３ポリシリコン層で構成され、振分けチャネル６と転送電極１が交差するところでは、第１ポリシリコン層で形成された転送電極１下にチャネルストップ部３が設けられており、水平ＣＣＤ４と水平ＣＣＤ５とを分離している。また、各電極の右半分には電荷転送のための電界方向付けが為されている。
本実施形態１では、２画素につき、１パケットの水平蓄積部を備える構造とし、水平ＣＣＤ５へは水平ＣＣＤ４を介して信号電荷が電荷転送される。

図２（ａ）は、図１のＣ１−Ｃ１’線の断面図であり、図２（ｂ）は、図１のＣ２−Ｃ２’線の断面図である。
メタル配線層３１と転送電極２１とを電気的に接続するコンタクト（図示せず）、図２（ａ）に示すようにメタル配線層３２と転送電極２２とを電気的に接続するコンタクト３５、図２（ｂ）に示すようにメタル配線層３３と転送電極２３とを電気的に接続するコンタクト３６および、メタル配線層３４と転送電極２４とを電気的に接続するコンタクト（図示せず）が第２電荷転送路としての水平ＣＣＤ４の上部に配設されている。即ち、メタル配線層３１が深さ方向にコンタクト（図示せず）を介し転送電極２１に電気的に接続され、メタル配線層３２が深さ方向にコンタクト３５を介し転送電極２２に電気的に接続され、メタル配線層３３が深さ方向にコンタクト３６を介し転送電極２３に電気的に接続され、メタル配線層３４が深さ方向にコンタクト（図示せず）を介し転送電極２４に電気的に接続されている。

上記構成により、以下、その動作を説明する。

図３は、図１の各電極に印加する駆動パルスのタイミング図である。

図３に示すように、垂直ＣＣＤの最終段の垂直最終ゲート７には、駆動パルスΦＶ_ＬＡＳＴが印加されている。また、転送電極２１には駆動パルスΦＨａ２１が印加され、転送電極２２には駆動パルスΦＨａ２２が印加され、転送電極２３には駆動パルスΦＨａ２３が印加され、転送電極２４には駆動パルスΦＨａ２４が印加され、転送電極２には駆動パルスΦＨ２が印加され、転送電極１には駆動パルスΦＨ１が印加され、振分けチャネル６には駆動パルスΦＨｓが印加される。

図４は、図１のＡ−Ａ’線部分の縦断面図および図３の駆動パルスを印加したときのポテンシャル転送図である。

図４に示すように、まず、垂直ＣＣＤの垂直最終ゲート７から水平ＣＣＤ４へ信号電荷が電荷転送される期間ｔ１では、垂直最終ゲート７に電圧Ｖ_Ｈから電圧Ｖ_Ｌが印加されて垂直最終ゲート７のポテンシャルが高くなり、第１信号電荷１５が水平ＣＣＤ４へと流れ込む。このとき、水平ＣＣＤ４の転送電極２１、転送電極２２、転送電極２３、転送電極２４、さらに、振分けチャネル６、さらに、水平ＣＣＤ５の転送電極２には電圧Ｖ_Ｈが印加され、ポテンシャルが深くなっている。一方、転送電極１には電圧Ｖ_Ｌが印加されて電荷転送路の両側にポテンシャル障壁を形成し、水平方向隣の電荷転送路に信号電荷が混ざるのを防いでいる。

次に、期間ｔ２で、水平ＣＣＤ４の転送電極２１に電圧Ｖ_Ｌが印加されて、転送電極２１のポテンシャルが持ち上がり、転送電荷１５は水平ＣＣＤ５の方向へ順次電荷移動される。

これと同様に、期間ｔ３〜ｔ６で、転送電極２２、転送電極２３、転送電極２４、さらに振分けチャネル６に順次、電圧Ｖ_Ｌが印加されて、信号電荷１５は完全に水平ＣＣＤ５側に電荷移動される。

続いて、期間ｔ７において、第１信号電荷１５を水平ＣＣＤ５側に電荷転送後、振分けチャネル６は電圧Ｖ_Ｌのままで、転送電極２１、転送電極２２、転送電極２３および転送電極２４には、再び、電圧Ｖ_Ｈが印加されて、転送電極２１〜２４下の電荷転送路のポテンシャルが深くなる。

その後、期間ｔ８で、垂直最終ゲート７に電圧Ｖ_Ｈが印加された後に電圧Ｖ_Ｌが印加され、第２信号電荷１６が水平ＣＣＤ４側に流れ込む。

このようにして、本実施形態１では、水平ＣＣＤ４を介して第１信号電荷１５を水平ＣＣＤ５側に完全に電荷転送した後に、第２信号電荷１６を水平ＣＣＤ４に電荷転送することを可能とする複数（ここでは２つ）の水平ＣＣＤ４，５を得ることができる。さらに、水平方向への信号電荷の転送時には、転送電極１に駆動パルスΦＨ１を印加し、それとは逆相の駆動パルスΦＨ２を転送電極２、転送電極２１、転送電極２２、転送電極２３および転送電極２４に印加して２相ゲートの水平転送と同じように電荷転送させることができる。

なお、本実施形態１では、水平ＣＣＤ４，５を３層ポリの４つの転送電極で分割する事例を示したが、同じ効果が得られる構造であれば、どのような材質や、層数、パターンでも構わない。

また、駆動パルスΦＨ１が印加される転送電極と交差する配線層であって、駆動パルスΦＨ２が印加される転送電極と交差する配線層は、その交差部分で線幅を交差部分以外に比べて細く構成することによりカップリング容量を少なくして、信号の遅れを解消することができる。

（実施形態２）
上記実施形態１では、転送電極上２１〜２４にコンタクトを介してメタル配線層３１〜３４が設けられ、垂直ＣＣＤに近い側の水平ＣＣＤ４から、垂直ＣＣＤに遠い側の水平ＣＣＤ５に振分けチャネル６を介して信号電荷を電荷転送する際に、垂直ＣＣＤに近い側の水平ＣＣＤ４の幅を４分割した各転送電極２１〜２４により、垂直ＣＣＤから水平ＣＣＤ４で受けた信号電荷を、垂直ＣＣＤに遠い側の水平ＣＣＤ５に電荷転送した後に、水平ＣＣＤ４で垂直ＣＣＤから次の信号電荷を受ける場合について説明したが、本実施形態２では、信号電荷を素早く電荷転送するために、垂直ＣＣＤに近い側の水平ＣＣＤ４から、垂直ＣＣＤに遠い側の水平ＣＣＤ５に振分けチャネル６を介して信号電荷を転送する際に、垂直ＣＣＤに近い側の水平ＣＣＤ４の幅を４分割した複数の各転送電極２１〜２４により信号電荷を電荷転送しながら、これと同時に水平ＣＣＤ４で垂直ＣＣＤから次の信号電荷を受ける場合について説明する。

図５は、図１のＡ−Ａ’線部分と同様の部分の縦断面図および、本発明の実施形態２に係る固体撮像装置の駆動方法により各電極に駆動パルスを印加したときのポテンシャル転送図である。

図５に示すように、本実施形態２の固体撮像装置１０Ａにおいて、まず、垂直ＣＣＤの垂直最終ゲート７から水平ＣＣＤ４へ信号電荷が電荷転送される期間ｔ１では、まず、垂直最終ゲート７に電圧Ｖ_Ｈから電圧Ｖ_Ｌが印加されて垂直最終ゲート７のポテンシャルが高くなり、第１信号電荷１５が水平ＣＣＤ４へと流れ込む。このとき、水平ＣＣＤ４の転送電極２１、転送電極２２、転送電極２３、転送電極２４、さらに、振分けチャネル６、さらに、水平ＣＣＤ５の転送電極２には電圧Ｖ_Ｈが印加され、ポテンシャルが深くなっている。一方、転送電極１には電圧Ｖ_Ｌが印加されて電荷転送路の両側にポテンシャル障壁を形成し、水平方向隣の電荷転送路に信号電荷が混ざるのを防いでいる。

続いて、期間ｔ３で、水平ＣＣＤ４の転送電極２２に電圧Ｖ_Ｌが印加され、転送電極２２のポテンシャルが持ち上がり、転送電荷１５は水平ＣＣＤ５の方向へ順次電荷移動される。このとき、振分けチャネル６は電圧Ｖ_Ｈのままで、転送電極２１には、再び、電圧Ｖ_Ｈが印加されて、転送電極２１下の電荷転送路のポテンシャルが深くなる。垂直最終ゲート７に電圧Ｖ_Ｈが印加され、第２信号電荷１６が水平ＣＣＤ４側に流れ込む。
その後、期間ｔ４で、水平ＣＣＤ４の転送電極２３に電圧Ｖ_Ｌが印加され、転送電極２３のポテンシャルが持ち上がり、転送電荷１５は水平ＣＣＤ５の方向へ順次電荷移動される。このとき、振分けチャネル６は電圧Ｖ_Ｈのままで、転送電極２１、２２には、電圧Ｖ_Ｈが印加されて、転送電極２１、２２下の電荷転送路のポテンシャルが深くなる。
さらに、期間ｔ５で、水平ＣＣＤ４の転送電極２４に電圧Ｖ_Ｌが印加され、転送電極２４のポテンシャルが持ち上がり、転送電荷１５は水平ＣＣＤ５の方向へ順次電荷移動される。このとき、振分けチャネル６は電圧Ｖ_Ｈのままで、転送電極２１〜２３には、電圧Ｖ_Ｈが印加されて、転送電極２１〜２３下の電荷転送路のポテンシャルが深くなる。
さらに、期間ｔ６で、振分けチャネル６に電圧Ｖ_Ｌが印加され、振分けチャネル６のポテンシャルが持ち上がり、転送電荷１５は完全に水平ＣＣＤ５側に電荷移動される。このとき、転送電極２１〜２４には、電圧Ｖ_Ｈが印加されて、転送電極２１〜２４下の電荷転送路のポテンシャルが深くなる。その後、垂直最終ゲート７に電圧Ｖ_Ｌが印加され、第２信号電荷１６が完全に水平ＣＣＤ４側に流れ込む。

このようにして、本実施形態２では、水平ＣＣＤ４を介して第１信号電荷１５を水平ＣＣＤ５側に完全に電荷転送した後に、第２信号電荷１６を水平ＣＣＤ４側に順次電荷転送するため、信号電荷を水平ＣＣＤ４、５側に素早く振り分けることができる。また、上記実施形態１の場合と同様に、水平方向への信号電荷の転送時には、転送電極１に駆動パルスΦＨ１を印加し、それとは逆相の駆動パルスΦＨ２を転送電極２、転送電極２１、転送電極２２、転送電極２３および転送電極２４に印加して２相ゲートの水平転送と同じように電荷転送させることができる。

（実施形態３）
上記実施形態１，２では、４枚の転送電極上２１〜２４にコンタクトを介して４本のメタル配線層３１〜３４が設けられ、垂直ＣＣＤに近い側の水平ＣＣＤ４から、垂直ＣＣＤに遠い側の水平ＣＣＤ５に振分けチャネル６を介して信号電荷を電荷転送する際に、垂直ＣＣＤに近い側の水平ＣＣＤ４の幅を４分割した各転送電極２１〜２４により、垂直ＣＣＤから水平ＣＣＤ４で受けた信号電荷を、垂直ＣＣＤに遠い側の水平ＣＣＤ５に電荷転送する場合について説明したが、本実施形態３では、２枚の転送電極上にコンタクトをそれぞれ介して２本のメタル配線層が設けられ、垂直ＣＣＤに近い側の水平ＣＣＤ４から、垂直ＣＣＤに遠い側の水平ＣＣＤ５に振分けチャネル６を介して信号電荷を電荷転送する際に、垂直ＣＣＤに近い側の水平ＣＣＤ４の幅を２分割した各転送電極により、垂直ＣＣＤから水平ＣＣＤ４で受けた信号電荷を、垂直ＣＣＤに遠い側の水平ＣＣＤ５に電荷転送する場合について説明する。なお、本実施形態３の固体撮像装置では、２枚の各転送電極上にコンタクトをそれぞれ介して２本のメタル配線層が設けられている他は、図１および図２の場合と同様であり、本実施形態３の固体撮像装置と同様の作用効果を奏する部材には、図１および図２と同一の部材番号を付して説明する。
本実施形態３の固体撮像装置は、信号電荷を垂直方向に電荷転送する複数列の第１電荷転送手段としての垂直ＣＣＤの垂直最終ゲート７から各信号電荷がそれぞれ受け渡されて各信号電荷が割り振られる２行の第２電荷転送手段としての水平ＣＣＤ４、５と、これらの２本の水平ＣＣＤ４、５間に配設され、これらの水平ＣＣＤ４、５を分離する振分けチャネル６とを有しており、複数列の垂直ＣＣＤに近い側の水平ＣＣＤ４（電荷転送路）の信号電荷を、複数列の垂直ＣＣＤにから遠い側の水平ＣＣＤ５（電荷転送路）に電荷転送するために、複数列の垂直ＣＣＤに近い側の水平ＣＣＤ４上に、近い側の水平ＣＣＤ４の幅方向に２枚の各転送電極が配設されている。
水平ＣＣＤ４は、第１ポリシリコン層で形成された転送電極１と、第２ポリシリコン層と第３ポリシリコン層を交互に配置した複数（ここでは２つ）の各転送電極から構成されている。この水平ＣＣＤ４は、垂直ＣＣＤの垂直最終ゲート７から受け渡された各信号電荷を、転送電極１に駆動パルスΦＨ１を印加すると共に、２つの各転送電極に駆動パルスΦＨ２を印加することにより水平方向に電荷転送する場合と、２つの各転送電極に２相の各駆動パルスを印加することにより水平ＣＣＤ５側に電荷転送する場合とに割り振ることができる。

水平ＣＣＤ５は、第１ポリシリコン層で形成された転送電極１と、水平ＣＣＤ４から第２ポリシリコン層で形成された転送電極２とが水平方向に繰り返し配設されており、転送電極１に駆動パルスΦＨ１を印加すると共に、転送電極２に駆動パルスΦＨ２を印加することにより水平方向に電荷転送することができる。

振分けチャネル６は、水平ＣＣＤ４と水平ＣＣＤ５との間を分離するものであり、第３ポリシリコン層で構成され、振分けチャネル６と転送電極１が交差するところでは、第１ポリシリコン層で形成された転送電極１下にチャネルストップ部３が設けられており、水平ＣＣＤ４と水平ＣＣＤ５とを分離している。また、各電極の右半分には電荷転送のための電界方向付けが為されている。

（実施形態４）
本実施形態４では、水平ＣＣＤ４上の転送電極２１〜２４とその上方の第１配線層との間に、メタル中継用の第２配線層が配設され、その第２配線層の平面視位置が第１配線層と隣の第１配線層との間隙下に渡って水平ＣＣＤ４の遮光用として配設されている場合について説明する。
図６は、本発明の実施形態４に係る固体撮像装置の要部構成例を模式的に示す水平ＣＣＤの平面図である。

図６に示すように、本実施形態４の固体撮像装置１Ｂは、２チャンネルの水平ＣＣＤ４，５を有しており、垂直ＣＣＤに近い側の水平ＣＣＤ４の信号電荷を、垂直ＣＣＤから遠い水平ＣＣＤ５へ電荷転送するときに、水平ＣＣＤ４の上に複数（ここでは４枚）の転送電極２１〜２４が配設されており、これらの転送電極２１〜２４に駆動パルスを順次印加することにより、水平ＣＣＤ４から水平ＣＣＤ５に信号電荷を取り残しすることなく完全に電荷転送することができる。このとき、複数の転送電極２１〜２４を駆動するための配線層３１〜３４が水平ＣＣＤ４の上部に左右方向（水平方向；水平ＣＣＤ４の長手方向と同じ方向）にそれぞれ平行に配置されている。これらの転送電極２１〜２４と配線層３１〜３４の間（深さ方向の間）にメタル中継層としての配線層５１〜５４が配設されている。これらの配線層５１〜５４は、配線層３１〜３４の長手方向に直交する方向に、上面から見た相対位置（平面視）をずらして、配線層３１〜３４の各間隙下を覆って水平ＣＣＤ４上を完全に覆うように配置されている。

水平ＣＣＤ５上は、１本の配線層３５によって遮光されている。水平ＣＣＤ４と水平ＣＣＤ５共通の駆動パルスΦＨ１および水平ＣＣＤ５の駆動パルスΦＨ２は、水平ＣＣＤ５の下方に２本の金属配線８を引き出して、転送電極１、２に電気的に接続されている。
上記実施形態１の場合と同様に、上側の配線層３１〜３４と下側の配線層５１〜５４との間には両者を電気的に接続するためのコンタクト７１が形成されており、エッチングダメージの少ない例えば等方性エッチング、即ちウェットエッチングによって、転送電極２１〜２６とのコンタクト６１が形成されている。
転送電極２１〜２４とその上のメタル中継層としての配線層５１〜５４とのカップリング容量を抑制するために、同じパルス電圧が印加される転送電極２１〜２４上に接続される配線層５１〜５４の配線幅は大きく構成され、異なるパルス電圧が印加される転送電極２１〜２４上に接続される配線層５１〜５４の配線幅は小さく構成される。
例えば、電荷転送路としての水平ＣＣＤ４，５上に配設された転送電極が２相の駆動パルスΦＨ１と駆動パルスΦＨ２で駆動される場合、駆動パルスΦＨ１が供給される配線層の幅が、駆動パルスΦＨ１が供給される転送電極の上方では大きく、駆動パルスΦＨ２が供給される転送電極の上方では小さく構成され、また同様に、駆動パルスΦＨ２が供給される配線層の幅が、駆動パルスΦＨ１が供給される転送電極の上方では小さく、駆動パルスΦＨ２が供給される転送電極の上方では大きく形成されている。
要するに、水平ＣＣＤ４上に形成されたメタル中継層としての配線層５１〜５４はそれぞれ、異なる駆動パルスΦＨ１またはΦＨ２が供給される転送電極の上部では線幅を小さくして、その転送電極と配線層５１〜５４とのカップリング容量を小さくしている。
これにより、水平ＣＣＤ４への光の漏れこみを防止し、かつ、転送電極−配線メタル間のコンタクトエッチングによる転送電極へのダメージを低減し、かつ、カップリング容量の少ない固体撮像装置１Ｂを得ることができる。

以上により、本実施形態４では、２つのチャネルの水平ＣＣＤ４，５を持つ場合について説明したが、２つの水平ＣＣＤ４，５に限定されるものではなく、３つ以上の水平ＣＣＤを持つ場合にも本発明を適用できる。また、水平ＣＣＤ４，５の駆動は、各駆動パルスΦＨ１とΦＨ２による２相駆動の場合について説明したが、３相駆動以上の場合にも本実施形態４を適用可能である。

（実施形態５）
図７は、本発明の実施形態５として、本発明の実施形態１〜４に係る固体撮像装置１、１Ａ、１Ｂおよび１Ｄ（実施形態３）のいずれかを撮像部に用いた電子情報機器の概略構成例を示すブロック図である。

図７において、本実施形態５の電子情報機器９０は、上記実施形態１〜４に係る固体撮像装置１、１Ａ、１Ｂおよび１Ｄ（実施形態３）のいずれかからのカラー画像信号を記録用に所定の信号処理した後にデータ記録可能とする記録メディアなどのメモリ部９１と、この固体撮像装置１〜４に係る固体撮像装置１、１Ａ、１Ｂおよび１Ｄ（実施形態３）のいずれかからのカラー画像信号を表示用に所定の信号処理した後に液晶表示画面などの表示画面上に表示可能とする液晶表示装置などの表示手段９２と、この固体撮像装置１〜４に係る固体撮像装置１、１Ａ、１Ｂおよび１Ｄ（実施形態３）のいずれかからのカラー画像信号を通信用に所定の信号処理をした後に通信処理可能とする送受信装置などの通信手段９３と、この固体撮像装置１〜４に係る固体撮像装置１、１Ａ、１Ｂおよび１Ｄ（実施形態３）のいずれかからのカラー画像信号を印字するプリンタなどの画像出力装置９４とのうちの少なくともいずれかを有している。

この電子情報機器９０としては、前述したように例えばデジタルビデオカメラ、デジタルスチルカメラなどのデジタルカメラや、監視カメラ、ドアホンカメラ、車載用後方監視カメラなどの車載用カメラおよびテレビジョン電話用カメラなどの画像入力カメラ、スキャナ、ファクシミリ、カメラ付き携帯電話装置および携帯端末装置（ＰＤＡ）などの画像入力デバイスを有した電子機器が考えられる。

したがって、本実施形態５によれば、この固体撮像装置１〜３のいずれかからのカラー画像信号に基づいて、これを表示画面上に良好に表示したり、これを紙面にて画像出力装置９４により良好にプリントアウト（印刷）したり、これを通信データとして有線または無線にて良好に通信したり、これをメモリ部９１に所定のデータ圧縮処理を行って良好に記憶したり、各種データ処理を良好に行うことができる。

なお、上記実施形態１〜４の説明に加えて説明すると、本発明の固体撮像装置の駆動方法として、複数の垂直ＣＣＤに近い側の水平ＣＣＤ４上に配設された複数の転送電極に駆動信号を供給することにより、複数の転送電極が水平ＣＣＤ４の幅方向に電荷転送して、複数の垂直ＣＣＤに近い側の水平ＣＣＤ４の信号電荷を、複数の垂直ＣＣＤから遠い側の水平ＣＣＤ５に電荷転送させるように制御が為される。この近い側の水平ＣＣＤ４上の複数の転送電極に印加される垂直方向の駆動信号の振幅が、水平駆動信号の振幅と同じかまたは当該水平駆動信号の振幅よりも大きい振幅であれば、電荷転送路上の転送電界が高いので確実に電荷転送できる。また、近い側の水平ＣＣＤ４の幅を複数、例えば２〜１０分割のいずれかに分割した各転送電極に駆動信号を供給することより、垂直ＣＣＤから水平ＣＣＤ４で受けた信号電荷を、水平ＣＣＤ５に電荷転送した後に、水平ＣＣＤ４で垂直ＣＣＤから次の信号電荷を受けるように制御する。または、近い側の水平ＣＣＤ４の幅を複数、例えば２〜１０分割のいずれかに分割した各転送電極に駆動信号を供給することより、水平ＣＣＤ４の幅を２〜１０分割のいずれかに分割した各転送電極により信号電荷を電荷転送し、かつこれと同時に、水平ＣＣＤ４で垂直ＣＣＤから次の信号電荷を受けるように制御する。即ち、近い側の水平ＣＣＤ４の空いた電荷転送路部（パケット部）で垂直ＣＣＤから次の信号電荷を受けるように制御する。以上によって、垂直ＣＣＤに近い水平ＣＣＤ４から垂直ＣＣＤに遠い水平ＣＣＤ５へ、信号電荷を取り残すことなく信号電荷をより確実に効率よく電荷転送させることができる本発明の目的を達成することができる。

また、上記実施形態１〜４では、特に説明しなかったが、好ましくは、本発明の固体撮像装置において、同じパルス電圧が印加される転送電極上に接続される配線層および／またはこれに接続される転送電極の幅は大きく形成され、異なるパルス電圧が印加される転送電極上方の当該配線層および／またはこれに接続される転送電極の幅は小さく形成されている。例えば、水平ＣＣＤ上に配設された転送電極が２相の駆動信号ΦＨ１と駆動信号ΦＨ２で駆動される場合に、駆動信号ΦＨ１が供給される配線層および／またはこれに接続される転送電極の幅が、駆動信号ΦＨ１が供給される転送電極の上方では大きく、駆動信号ΦＨ２が供給される転送電極の上方では小さく形成され、駆動信号ΦＨ２が供給される配線層および／またはこれに接続される転送電極の幅が、駆動信号ΦＨ１が供給される転送電極の上方では小さく、該駆動信号ΦＨ２が供給される転送電極の上方では大きく形成されていてもよい。

なお、二つの水平ＣＣＤ４，５における水平方向の電荷転送について、図１２を用いて更に詳細に説明する。

図１２に示すように、遠い側の水平ＣＣＤ５上における水平方向転送用の複数の転送電極１，２と、近い側の水平ＣＣＤ４上の垂直方向転送用の複数の転送電極（例えば転送電極２１〜２４）とに、同じ複数相の駆動信号を印加して、水平ＣＣＤ４、５により各信号電荷を水平方向にそれぞれ電荷転送する。この場合、遠い側の水平ＣＣＤ５上における水平方向転送用の複数の転送電極１の一部が、近い側の水平ＣＣＤ４上に延設され、延設された転送電極１の一部と、近い側の水平ＣＣＤ４の垂直方向転送用の複数の転送電極２１〜２４とに、遠い側の水平ＣＣＤ５における水平方向転送用の複数相（ここでは２相）の駆動信号と同じ複数相の駆動信号を印加して、近い側の水平ＣＣＤ４により各信号電荷を水平方向に電荷転送する。

図１２中の丸部分Ｘは、２枚の転送電極１、２１が重なっているところであり、転送電極２１が転送電極１上に位置し、転送電極１の方が第１層目なので、転送電極１には駆動パルスΦＨ１が印加される。また、図１２中のＹ部に示すように、水平転送時に、幅方向転送用の複数の各転送電極２１〜２４には、幅方向に電荷転送した転送先の転送電極と同相の駆動パルスΦＨ２が印加される。さらに、図１２中のＺ部に示す転送電極２は、幅方向に電荷転送した転送先の電極である。

以上のように、本発明の好ましい実施形態１〜５を用いて本発明を例示してきたが、本発明は、この実施形態１〜５に限定して解釈されるべきものではない。本発明は、特許請求の範囲によってのみその範囲が解釈されるべきであることが理解される。当業者は、本発明の具体的な好ましい実施形態１〜５の記載から、本発明の記載および技術常識に基づいて等価な範囲を実施することができることが理解される。本明細書において引用した特許、特許出願および文献は、その内容自体が具体的に本明細書に記載されているのと同様にその内容が本明細書に対する参考として援用されるべきであることが理解される。

本発明は、被写体からの画像光を光電変換して撮像する複数の半導体素子で構成された固体撮像装置および、この固体撮像装置を画像入力デバイスとして撮像部に用いた例えばデジタルビデオカメラおよびデジタルスチルカメラなどのデジタルカメラや、画像入力カメラ、スキャナ、ファクシミリ、カメラ付き携帯電話装置などの電子情報機器の分野において、複数の水平ＣＣＤを並列に有する固体撮像装置において、垂直ＣＣＤに近い水平ＣＣＤの信号電荷を、垂直ＣＣＤから遠い水平ＣＣＤへ電荷転送する際に、垂直ＣＣＤに近い水平ＣＣＤの蓄積電極を複数の電極要素から構成して、駆動パルスを順次印加することにより、垂直ＣＣＤに近い水平ＣＣＤから垂直ＣＣＤに遠い水平ＣＣＤへ、信号電荷を取り残すことなく信号電荷をより効率よく電荷転送させることができる。

本発明の実施形態１に係る固体撮像装置の要部構成例を模式的に示す水平ＣＣＤの平面図である。（ａ）は、図１のＣ１−Ｃ１’線の断面図であり、（ｂ）は、図１のＣ２−Ｃ２’線の断面図である。図１の各電極に印加する駆動パルスのタイミング図である。図１のＡ−Ａ’線部分の縦断面図および図３の駆動パルスを印加したときのポテンシャル転送図である。図１のＡ−Ａ’線部分と同様の部分の縦断面図および、本発明の実施形態２に係る固体撮像装置の駆動方法により各電極に駆動パルスを印加したときのポテンシャル転送図である。本発明の実施形態４に係る固体撮像装置の要部構成例を模式的に示す水平ＣＣＤの平面図である。本発明の実施形態５として、本発明の実施形態１〜４に係る固体撮像装置のいずれかを撮像部に用いた電子情報機器の概略構成例を示すブロック図である。特許文献１に開示されている従来の固体撮像装置の要部構成例を示す水平ＣＣＤの平面図である。水平ブランキング期間中に図８の各電極に印加する駆動パルスの波形図である。図８のＢ−Ｂ‘線に沿った断面構造および図８の各期間ｔ１〜t５における各電極下の電位分布と信号電荷の電荷転送の様子を示す模式図である。図８の従来の固体撮像装置の変形例を示す水平ＣＣＤの平面図である。図１の二つの水平ＣＣＤにおける水平方向の電荷転送を説明するための模式図である。

符号の説明

４、５水平ＣＣＤ（電荷転送路）
６振分けチャネル
８金属配線層
１０、１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｄ固体撮像装置
１、２、２１〜２４転送電極
３１〜３５配線層
５１〜５４配線層（メタル中継層）
６１、７１コンタクト
ΦＨ１、ΦＨ２、ΦＨａ２１〜ΦＨａ２４駆動パルス（駆動信号）
９０電子情報機器
９１メモリ部
９２表示手段
９３通信手段
９４画像出力装置

Claims

入射光を光電変換して信号電荷を生成する複数の受光部からそれぞれ読み出された各信号電荷を複数の第１電荷転送路を用いて垂直方向に電荷転送する複数の第１電荷転送手段と、該複数の第１電荷転送手段からそれぞれ受け渡された各信号電荷を、複数の第２電荷転送路を用いて水平方向にそれぞれ電荷転送する複数の第２電荷転送手段とを有する固体撮像装置において、
該複数の第１電荷転送手段に近い側の第２電荷転送手段の電荷転送路の信号電荷を、該複数の第１電荷転送手段から遠い側の第２電荷転送手段の電荷転送路に電荷転送させるべく、水平方向に伸びる横長の複数の転送電極が、その長手方向を水平方向にして、該近い側の第２電荷転送手段の電荷転送路上で垂直方向に並べて設けられている固体撮像装置。
前記近い側の第２電荷転送手段の電荷転送路上における幅方向転送用の複数の転送電極は、前記遠い側の第２電荷転送手段の電荷転送路上の複数の転送電極に対して電気的に独立している請求項１に記載の固体撮像装置。
前記遠い側の第２電荷転送手段の電荷転送路上における水平方向転送用の複数の転送電極と、前記近い側の第２電荷転送手段の電荷転送路上の垂直方向転送用の複数の転送電極とに、同じ複数相の駆動信号を印加して、前記複数の第２電荷転送手段により各信号電荷を水平方向にそれぞれ電荷転送する請求項１または２に記載の固体撮像装置。
前記遠い側の第２電荷転送手段の電荷転送路上における水平方向転送用の複数の転送電極の一部が、前記近い側の第２電荷転送手段の電荷転送路上に延設され、延設された転送電極の一部と、該近い側の第２電荷転送手段の垂直方向転送用の複数の転送電極とに、該遠い側の第２電荷転送手段における水平方向転送用の複数相の駆動信号と同じ複数相の駆動信号を印加して、該近い側の第２電荷転送手段により各信号電荷を水平方向に電荷転送する請求項３に記載の固体撮像装置。
前記近い側の第２電荷転送手段の電荷転送路の幅方向に電荷転送するための複数の転送電極は、該複数の転送電極を構成する層数を３層にして複数の転送電極に分割する請求項１または２に記載の固体撮像装置。
前記近い側の第２電荷転送手段の電荷転送路上の複数の転送電極に印加されて垂直方向に電荷転送するための駆動信号の振幅が、水平方向に電荷転送するための駆動信号の振幅と同じかまたは当該駆動信号の振幅よりも大きい振幅である請求項１に記載の固体撮像装置。
駆動信号が供給される配線層が前記第２電荷転送路の上部に配設されていると共に、該配線層と前記近い側の第２電荷転送路上の所定の転送電極とを電気的に接続するコンタクトが該第２電荷転送路の上部に配設されている請求項１〜６のいずれかに記載の固体撮像装置。
同じパルス電圧が印加される転送電極上に接続される配線層および／またはこれに接続される転送電極の幅は大きく形成され、異なるパルス電圧が印加される転送電極上方の当該配線層および／またはこれに接続される転送電極の幅は小さく形成されている請求項７に記載の固体撮像装置。
前記第２電荷転送路上に配設された転送電極が２相の駆動信号ΦＨ１と駆動信号ΦＨ２で駆動される場合に、該駆動信号ΦＨ１が供給される配線層および／またはこれに接続される転送電極の幅が、該駆動信号ΦＨ１が供給される転送電極の上方では大きく、該駆動信号ΦＨ２が供給される転送電極の上方では小さく形成され、該駆動信号ΦＨ２が供給される配線層および／またはこれに接続される転送電極の幅が、該駆動信号ΦＨ１が供給される転送電極の上方では小さく、該駆動信号ΦＨ２が供給される転送電極の上方では大きく形成されている請求項７または８に記載の固体撮像装置。
前記第２電荷転送路上に配設された転送電極が３相の駆動信号ΦＨ１、駆動信号ΦＨ２および駆動信号ΦＨ３で駆動される場合に、該駆動信号ΦＨ１が供給される配線層および／またはこれに接続される転送電極の幅が、該駆動信号ΦＨ１が供給される転送電極の上方では大きく、該駆動信号ΦＨ２および該駆動信号ΦＨ３が供給される転送電極の上方では小さく形成され、また、該駆動信号ΦＨ２が供給される配線層および／またはこれに接続される転送電極の幅が、該駆動信号ΦＨ１および該駆動信号ΦＨ３が供給される転送電極の上方では小さく、該駆動信号ΦＨ２が供給される転送電極の上方では大きく形成され、さらに、駆動信号ΦＨ３が供給される配線層および／またはこれに接続される転送電極の幅が、該駆動信号ΦＨ１および該駆動信号ΦＨ２が供給される転送電極の上方では小さく、該駆動信号ΦＨ３が供給される転送電極の上方では大きく形成されている請求項７または８に記載の固体撮像装置。
入射光を光電変換して信号電荷を生成する複数の受光部からそれぞれ読み出された各信号電荷を複数の第１電荷転送路を用いて垂直方向に電荷転送する複数の第１電荷転送手段からそれぞれ受け渡された各信号電荷を、複数の第２電荷転送手段により、複数の第２電荷転送路を用いて水平方向にそれぞれ電荷転送する固体撮像装置の駆動方法において、
該複数の第１電荷転送手段に近い側の第２電荷転送手段の電荷転送路上に配設された複数の転送電極に駆動信号を供給することにより、該複数の転送電極が該近い側の第２電荷転送手段の電荷転送路の幅方向に電荷転送して、該複数の第１電荷転送手段に近い側の第２電荷転送手段の電荷転送路の信号電荷を、該複数の第１電荷転送手段から遠い側の第２電荷転送手段の電荷転送路に電荷転送させ、
該複数の転送電極は、水平方向に伸びた横長の形状を有し、その長手方向を水平方向にして、該近い側の第２電荷転送手段の電荷転送路上で垂直方向に並べて設けられている固体撮像装置の駆動方法。
前記近い側の第２電荷転送手段の電荷転送路上の複数の転送電極に印加されて垂直方向に電荷転送するための駆動信号の振幅が、水平方向に電荷転送するための駆動信号の振幅と同じかまたは当該駆動信号の振幅よりも大きい振幅である請求項１１に記載の固体撮像装置の駆動方法。
前記近い側の第２電荷転送手段の電荷転送路の幅を２〜１０のいずれかに分割した各転送電極に前記駆動信号を供給することより、前記第１電荷転送手段の電荷転送路から該第２電荷転送手段の電荷転送路で受けた信号電荷を、前記遠い側の第２電荷転送手段の電荷転送路に電荷転送した後に、該第２電荷転送手段の電荷転送路で該第１電荷転送手段の電荷転送路から次の信号電荷を受ける請求項１１に記載の固体撮像装置の駆動方法。
前記近い側の第２電荷転送手段の電荷転送路の幅を２〜１０のいずれかに分割した各転送電極に前記駆動信号を供給することより、前記第１電荷転送手段の電荷転送路から該第２電荷転送手段の電荷転送路で受けた信号電荷を、該近い側の第２電荷転送手段の電荷転送路上で順次電荷転送するときに、該近い側の第２電荷転送手段の空いた電荷転送路部で該第１電荷転送手段から次の信号電荷を受けるように制御する請求項１１に記載の固体撮像装置の駆動方法。
請求項１〜１０のいずれかに記載の固体撮像装置を画像入力デバイスとして撮像部に用いた電子情報機器。