JPH03120976A - 固体撮像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、電荷結合形固体撮像デバイス（ＣＣＤ）から
成る固体描像装置に関する。

〔従来の技術〕

従来、このような固体撮像装置として、フレームインタ
ーライントランスファ方式（以下、ＦＩＴ）の撮像装置
がある。これは、多数の受光エレメント　（画素に相当
する）が垂直及び水平方向に沿ってマトリクス状に配列
されると共に、その垂直方向に並ぶ各列の受光エレメン
ト群に対して垂直電荷転送路が並設された構造を有する
受光領域と、この受光領域の各垂直電荷転送路に従属に
接続する同数の垂直電荷転送路群を有すると共に上面が
遮光された蓄積領域と、該蓄積領域の垂直電荷転送路群
を介して転送されてくる１水平ライン毎の信号電荷を時
系列的に水平電荷転送する水平電荷転送路を備えている
。

そして、受光領域の受光エレメント群に被写体光学像を
照射して、信号電荷を成る一定の時間で集積し、各受光
エレメントの信号電荷金相隣合う垂直電荷転送路へ転送
した後、蓄積領域の垂直電荷転送路へ高速に転送し、更
に、蓄積領域の信号電荷を１水平ライン毎に所定周期で
水平電荷転送路へ繰返して転送し、その各周期内に水平
電荷転送路が信号読出しすることにより、全ての受光エ
レメントに対する画素信号を得ることができるようにな
っている。

又、このような固体撮像装置は、被写体光学像を照射し
てから受光エレメントに発生ずる信号電荷を垂直電荷転
送路へ転送するまでの期間を露光時間とすることにより
、擬似的にシャッター機能を発揮するので、機械式シャ
ッターを設けなくて済むという効果が得られる。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、このようなＦＩＴ方弐の固体撮像装置に
あっては、受光エレメントに発生した全ての信号電荷を
蓄積するための垂直電荷転送路を有する蓄積領域が必要
であるため、蓄積領域の装置全体に占める割合が大きく
なり、その結果、装置の小型化、受光領域の画素数の増
加や各受光エレメントの開口率の向上を図ることが困難
であった。

そして、今後の固体撮像装置の性能向上を図る上で蓄積
領域の占有面積を小さくすることが望まれている。

本発明はこのような課題に鑑みて成されたものであり、
蓄積領域の占有面積の小さなＦＩＴ方式の固体撮像装置
を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

このような目的を達成するために本発明は、複数の受光
エレメントを行方向及び列方向に沿ってマトリクス状に
配列・形成すると共に、行方向に並ぶ各列の受光エレメ
ント群に隣接した垂直電荷転送路群を形成して成る受光
領域と、上記各垂直電荷転送路に従属に接続する電荷転
送路を有すると共に、上記受光領域から転送されて来る
信号電荷を該電荷転送路に一時的に保持して水平電荷転
送路へ転送する蓄積領域を有するＦＩＴ方弐の固体撮像
装置において、蓄積領域は、上記受光領域中の各垂直電
荷転送路に対して、一方の転送エレメントのポテンシャ
ル井戸が深く、他方の転送エレメントのポテンシャル井
戸が浅くなるように不純物濃度を設定した一対ずつの電
荷転送路群から成り、該受光領域と蓄積領域の間に、所
定タイミングに同期して、上記各垂直電荷転送路と上記
一対ずつの電荷転送路との分岐部のポテンシャル井戸ル
を制御することにより、垂直電荷転送路から転送されて
来る信号電荷を一行毎に交互に一対ずつの電荷転送路へ
振り分ける振り分け部を形成した。

又、前記全ての受光エレメントに残存する不要信号電荷
を前記垂直電荷転送路、振り分け部、電荷転送路及び水
平電荷転送路を介して放出し、該受光エレメントから垂
直電荷転送路へ転送した直後の時点から適宜の期間を露
光時間とし、受光エレメントに発生した信号電荷を、該
露光時間の経過直後に第１のフィールドに該当する受光
エレメントの信号電荷、次に第２のフィールドに該当す
る受光エレメントの信号電荷の順で蓄積領域に転送して
一時的に保持し、該蓄積領域に保持した信号電荷を水平
電荷転送路を介して読み出すことにより、擬似的なシャ
ッター機能を持たせることとした。

尚、本発明の固体撮像装置は、白黒の撮像装置に適用し
てもよいし、カラーフィルタなどを設けることによって
分光特性を有する受光エレメントを適用することにより
、カラー固体撮像装置に適用してもよい。

〔作　用〕

このような構造を有する本発明の固体撮像装置にあって
は、受光領域に形成された各垂直電荷転送路から転送さ
れて来た信号電荷を、該夫々の垂直電荷転送路に対して
２本ずつ形成された蓄積領域の垂直電荷転送路に振り分
けて２列ずつで蓄積するように構成したので蓄積領域の
垂直方向における幅を従来の約半分にすることができる
結果、装置全体に対する受光領域の占有面積率を上げる
ことができ、多画素化、高感度化などの性能向上を図っ
た固体撮像装置を提供することが出来る。

又、擬似的なシャッター機能をもたせることにより、機
械式のシャッターを必要としない電子カメラなどを実現
することができる。

〔実施例］ 以下、本発明の一実施例を図面と共に説明する。

まず、全体の構造を第１図に基づいて説明すると、第１
図において、１は受光領域であり、Ｎ行（偶数行）Ｍ列
の合計ＮＸＭ個の受光エレメント８口〜ａＮＭが形成さ
れると共に、垂直方向に並ふ各列の受光エレメント群に
対して垂直電荷転送路で、〜β、が並設されている。そ
して、これらの受光エレメントと垂直電荷転送路の周囲
はアイソレーション層（図中、斜線で示す）となってい
る。

又、図示していないが、垂直電荷転送路！、〜１．４の
上面には水平方向（列方向）に延びる複数の転送電極が
所定ピッチで垂直方向（行方向）に並設されており、こ
れらの転送電極に例えば所謂４相駆動方式の駆動信号φ
ｖ１〜φｖ４を印加して制御することにより、信号電荷
を１水平ラインずつ転送する。又、各受光エレメントと
それに隣接する所定の垂直電荷転送路の間には信号電荷
を移すためのトランスファゲートが設けられている。

更に又、奇数行に配列された受光エレメントａｌｌ＋　
　ａｌＺＡ＋ａｌｌｌ　　％　　ａ：ｌｌ＋　　ａ３２
ゞａ３Ｍ　　＼　０””　　　　ａｎ−＋＋ａＮ−１□
〜ａｌｌ−ＩＮが奇数フィールド、偶数行に配列された
受光エレメントａ２１＋　ａ２□〜ａ２Ｍ　、ａ４１＋
　ａ４□〜ａ４Ｍ　％・・・・・・・・・　ａＮＩ　＋
　ａ、、□〜ａＮＭが偶数フィールドに配列されるもの
とする。

２は振り分け部であって、夫々の垂直電荷転送路１１＼
ムに対して分岐路Ｅ１〜ＥＨが形成され、後述するよう
に、垂直電荷転送路ｉ、〜１．から転送されてくる個々
の信号電荷を交互に２方向（図中の矢印で示す）へ振り
分けて転送する。

３は蓄積領域であり、分岐路Ｅｌ−ＥＨに対し一対ずつ
の垂直電荷転送路ｆ１１．　ｆｌ□〜ｆ８□＋　ｆＭＺ
が形成されている。そして、図示しないが、垂直電荷転
送路ｆｚ、　ｆ＋□〜ｆＭｌ、　ｆＭＺの上面には水平
方向（列方向）に延びる複数の転送電極が所定ピッチで
垂直方向（行方向）に並設されており、これらの転送電
極に例えば所謂４相駆動方式の駆動信号φＬ１〜φＬ４
を印加して制御することにより、信号電荷を１水平ライ
ンずつ転送する。又、転送路の上面には遮光のための遮
光層が形成されている。

４は整列部であり、垂直電荷転送路ｆｉｌ、　ｆｌ□〜
ｒＭ＋、　ｆＭＺの夫々の一対に対して合流路Ｆ１〜Ｆ
９が形成され、垂直電荷転送路ｆｉｌ、　ｆｌ□〜ｈ＋
、　ｆ。２から転送されて来る信号電荷を混合すること
なく、交互に水平電荷転送路５へ転送する。

水平電荷転送路５は合流路Ｆ１〜ｐ、に対応する信号電
荷転送エレメントを備えており、転送されて来た信号電
荷を所定タイミングに同期して水平方向へ転送する。

６は出力アンプであり、水平電荷転送路５から転送され
て来る信号電荷をインピーダンス変換することにより電
圧或いは電流としての画素信号５（ｔ）を発生する。尚
、説明の都合上、同信号の変数りは水平電荷転送路５の
転送タイミング−に同期した時点を示す。換言すれば５
（ｔ）受光エレメントの配列位置に対応した画素信号を
表すものとする。

更に、発明の要部に関わる部分の詳細な構造を第２図〜
第５図に基づいて説明する。

第２図は、分岐路２と合流路４の周辺構造を拡大して示
す部分構造図であり、更に、第２図におけるＸ−Ｘ線断
面を第３図に、Ｙ−Ｙ線断面を第４図に、Ｚ−Ｚ線断面
を第５図に夫々示している。

尚、水平方向の構造は均一なセル構成を成しているので
、第１列及び第２列の垂直電荷転送路１１及び１２に対
応する垂直方向に関わる構造を代表して示している。

第２図において、受光領域ｌの受光エレメントａＮ−１
＋Ｉ　と”Ｎ＋　１に隣接した垂直電荷転送路！。

と、受光エレメントａＮ＋Ｉ　とａＮ、２に隣接した垂
直電荷転送路１２の上面には４相駆動力式に基づく信号
電荷転送を行うための転送電極ｇｚＮｓ　ｇｚＮ−＋、
ｇ！１□、ｇｚＨ−＋が所定ピッチで並設され、受光エ
レメントａＨ−１＋Ｉ　とａＮ−１，Ｚに対して転送電
極ｇｔＨ−３とｇ２Ｎ−ｚが対応し、受光エレメントａ
Ｎ＋１とａＮ、２に対して転送電極ｇｚＮ−＋　とｇｚ
Ｎが対応している。

次に、振り分け部２の構造を説明すると、垂直電荷転送
路１１に接続すると共にその垂直電荷転送路１１を蓄積
領域３の一対の垂直電荷転送路ｆ８、ｆ１□に接続する
分岐路Ｅ１が形成され、垂直電荷転送路２□に接続する
と共にその垂直電荷転送路２□を蓄積領域３の一対の垂
直電荷転送路ｆ２＋　、Ｆ２２に接続する分岐路Ｅ２が
形成されている。

分岐路Ｅ１とＢ２の上面は最終の転送電極ｇｚｓの一部
が覆っており、更に、第３図と第４図に示すように、垂
直電荷転送路ｆｉｌ　、ｆｌ□への分岐部分と垂直電荷
転送路ｆｚ＋　、ｆｚｚへの分岐部分に対応する転送電
極ｇｚＮの一部分が除かれた穴部ｈ１、ｈ２が形成され
ている。又、転送電極ｇｚＮの上面にはこれらの穴部ｈ
ｌ、　ｈ２の上面を覆うようにしてポリシリコン層から
成るゲート電極Ｇ１が積層され、その一部分が第３図に
示すように、穴部り、、　ｈ２内に介在している。そし
て、転送電極ｇｚＮの終端に連なってゲート電極Ｇ２が
並設されている。尚、第２図において、斜線で示す部分
がアイソレーションであり、このアイソレーションによ
って分岐路Ｅ１、Ｂ２及び垂直電荷転送路ｆｚ　、ｆ＋
□及びＦ２１、ｆ２□が分離されている。

次に、蓄積領域３の構造を説明すると、垂直電荷転送路
Ｌ＋　、Ｌｚ及びｈ＋　ｓ　ｒｚｚの上面に、ゲート電
極Ｇ２に連なって複数の転送電極Ｌ１〜Ｌ、が並設され
、所謂４相駆動方式に従った電荷転送を行うための所定
タイミングの駆動信号φＬｌ〜φＬ４が印加される。こ
こで、受光領域ｌにＮ行の受光エレメント群が形成され
るものとすると、この受光領域３の垂直電荷転送路に形
成される転送ゲート数は２Ｎ本であり、蓄積領域３の垂
直電荷転送路に形成されている転送ゲート数はＮ本（ｉ
＝Ｎ）に設定される。

次に、整列部４の構造を説明する。一対ずつの垂直電荷
転送路ｆｌｌ　、ｆｌ□及びＦ２１　、ｆ２ｇの夫々が
再び合流する合流路Ｆ、、　Ｆ２が形成され、合流路Ｆ
３、Ｆ２の上面には、蓄積領域３における最終の転送電
極し、に連なるようにしてゲート電極Ｇ１、Ｂ、、Ｂ２
が並設されている。

そして、夫々の合流路Ｆ１とＦ２が、２相駆動力式に従
って水平電荷転送する水平電荷転送路５に形成されてい
る転送電極（図中、１１．、　＋＋ｚ・・・・・・で示
す）下の所定の電荷転送エレメントに接続している。

更に、蓄積領域３に一対ずつ形成された垂直電荷転送路
の夫々片方の垂直電荷転送路ｆｌｌ　％　Ｆ２１は他方
の垂直電荷転送路ｆ１２　、ｆ２□よりも高濃度の不純
物を拡散することにより、予めポテンシャルレベルを深
く設定してあり、更に垂直電荷転送路ｆｌｌ　、Ｆ２１
に続く分岐路Ｅ、とＢ２も同様の不純物濃度に設定され
、更に垂直電荷転送路ｆｌｌ　％　Ｆ２１に続く合流部
Ｆ１、Ｆ２及びゲート電極Ｂ８、Ｂ２下の領域も同様の
不純物濃度に設定されている。

次に、かかる構造の固体撮像装置の作動を第６図のタイ
ミングチャートに基づいて説明する。尚、第２図に示し
た２列の画素信号を読み出す作動を代表して説明する。

まず、不要な電荷を外部へ放出するための初期化を行う
。即ち、トランスファゲートに関わる偶数番目の転送ゲ
ートに高電圧レベル“’　ＨＨ”を所定時間印加するこ
とにより全てのトランスファーゲートを「オン」状態に
して、全ての受光エレメントに残留する信号電荷を垂直
電荷転送路！、〜１Ｈへ移し、更に、４相駆動力式に基
づく駆動信号φＩＩＩ〜φｖ４、φＬ１〜φＬ４に従っ
て電荷転送を行うと同時に、２相駆動力式に基づく“駆
動信号　φＭｌ、φ１１２に従って水平電荷転送路５が
水平方向へ電荷転送を行うことにより、全ての受光エレ
メントについての不要信号電荷を放出する。尚、この初
期化期間では、全てのゲート信号φ、１、φ、２、φＧ
３、φ１、φＢ２を所定のタイミングで゛′Ｈ゛レベル
にすることによって不要信号電荷の移動を可能にする。

又、上記トランスファゲートを「オン」状態から再度「
オフ」状態にした直後の時点（以下、この時点を（。と
する）から被写体光学像の露光開始となり、ある露光期
間τの直後から受光エレメントに集積した信号電荷の読
取り走査を開始する。

第６図中の時点１．が露光期間τ　（τ−ｔ＋　　ｔｏ
）の直後とすると、まず、駆動信号φＶ□が“′Ｈ°゛
レベルとなる期間中に更に高いレベル゛’ＨＨ’”のゲ
ート信号を転送電極ｇｚ、　ｇｂ〜ｇｚＮ−ｚに印加す
ることにより、奇数フィールドに該当する受光エレメン
ト群のトランスファーゲートを導通にして、それらの受
光エレメントに集積された信号電荷を所定の垂直電荷転
送路Ｉ！、１〜！９に転送する。このとき、駆動信号φ
ｖ４には”　ＨＨ”レベルの信号が印加されないので、
偶数フィールドに該当する受光エレメントの信号電荷は
受光エレメント内に留まる。

このようにして垂直電荷転送路２．〜１１．Ｉに移され
た信号電荷は、駆動信号φ９．〜φｖ４に同期して蓄積
領域３へ転送される。

まず、第Ｎ−１行目の受光エレメント（第２図では、ａ
Ｎ−１＋Ｉ　とａＮ−１，２の受光エレメント）で発生
した信号電荷が振り分け部３へ転送される時点（時点ｔ
ｚ）で、ゲート電極Ｇ１に’　ＨＨ”レベル（Ｄ’ｙ”
−ト信号φＧ＋が印加されて「オンＪ状態となり、更に
、ゲート電極Ｇ２にＨ“レベルのゲート信号φ、２が印
加されて「オン」状態となる（時点ｔｚ）。このとき、
ゲート信号φ、１により穴部ｈ＋、Ｎ２の下の分岐路の
ポテンシャルレベルが深くなるので、信号電荷がこれら
の穴部ｈ１、Ｎ２側へ流入し、更に一方の垂直電荷転送
路ｆ１１−、　ｆ２１側のゲート電極Ｇ２下のポテンシ
ャル井戸へ転送される。

次に、駆動信号φ１．〜φｖ４に同期して、第Ｎ３行目
の受光エレメントに該当する信号電荷が振り分け部２へ
転送されるとく時点Ｌ４）、このときはゲート信号φＧ
＋が“′Ｌ“°レベルであるので、信号電荷は他方の垂
直電荷転送路ｆ１□、「２□側のゲート電極Ｇ２下のポ
テンシャル井戸へ転送される。

次に、このようにして夫々の垂直電荷転送路ｆｆ２１　
、ｆｌ□、「２□のゲート電極Ｇ２下へ振り分けられた
第Ｎ−１行目と第Ｎ−３行目の信号電荷は、４相駆動方
弐に基づく駆動信号φ１．〜φ、４に従って、転送電極
Ｎ４下のポテンシャル井戸まで転送される（時点ｔｓ）
。

そして、この時点ｔ、には、先の時点ｔ２と同じく次の
第Ｎ−５行目の信号電荷が分岐路しいＥ２へ転送される
ので、その信号電荷が一方の垂直電荷転送路ｆｌｌ　、
ｒｚ＋側のゲート電極６２下のポテンシャル井戸へ転送
され、更に時点ｔ、では先の時点ｔ１と同様に更に次の
第Ｎ−７行目の信号電荷が他方の垂直電荷転送路ｆ、□
、ｆＺ□側のゲート電極Ｇ２下へ振り分けられた後、第
Ｎ−５行目と第Ｎ−７行目の信号電荷及び第１１−１行
目と第Ｎ−３行目の信号電荷は、４相駆動力式に基づく
駆動信号φ１．〜φＬ４に従って、転送電極Ｌ４とし。

下のポテンシャル井戸まで転送される（時点ｔヮ）。

このような動作を繰り返すことによって、奇数フィール
ドに該当する下から奇数行目に位置する受光エレメント
に対する信号電荷は、穴部ｈ１、Ｎ２などの下のポテン
シャルレベルが深くなることにより、一方の垂直電荷転
送路ｆｌｌ　、ｆｉｌ側へ転送され、奇数フィールドに
該当する下から偶数行目に位置する受光エレメントで発
生した信号電荷は、穴部ｈ１、ｈｔなどの下のポテンシ
ャルレベルが高いままとなることから、他方の垂直電荷
転送路ｆ１２、ｆ、側へ交互に転送される。

そして、奇数フィールドに該当する受光エレメント群の
全信号電荷の蓄積領域３への転送が完了すると（時点ｔ
１゜で完了するものとする）、次に、偶数フィールドに
該当する受光エレメントに関わる信号電荷の転送が開始
される（時点ｔｏ）。尚、図中で、偶数フィールドの転
送開始時点Ｌ８よりも奇数フィールドの蓄積領域３への
転送完了時点ｔ１゜が時間的に遅れるのは、受光領域ｌ
の転送動作に従属して蓄積領域３の転送動作が行われる
ことによる。

まず、時点ｔ８で第Ｎ行目の受光エレメント（第２図で
は、ａＮ＋Ｉ　とａＮ＋２の受光エレメント）で発生し
た信号電荷が振り分け部３へ転送されると、ゲート電極
Ｇ、にＨＨ“レベルのゲート信号φ６１が印加されて「
オン」状態となり、更に、ゲート電極Ｇ２にｌ　Ｈｌ”
レベルのゲート信号φ６□が印加されて［オンＪ状態と
なる（時点ｔｑ）。このとき、ゲート信号φ６１により
穴部ｈ１、ｈ２の下の分岐路のポテンシャルレベルが深
くなるので、信号電荷がこれらの穴部ｈ１、ｈ２側へ流
入し、更に一方の垂直電荷電送路ｆｌＩ＋ｆ２＋側のゲ
ート電極Ｇ２下のポテンシャル井戸へ転送される。

次に、駆動信号φ９．〜φｖ４に同期して、第Ｎ−２行
目の受光エレメントに該当する信号電荷が振り分け部２
へ転送されると（時点ｔ１１）、このときはゲート信号
φ、がｌ　ｌ、　ｌ“レベルであるので、信号電荷は他
方の垂直電荷転送路ｒ＋ｚ　、ｆＺ□側のゲート電極Ｇ
２下のポテンシャル井戸へ転送される。

次に、このようにして夫々の垂直電荷転送路ｆｚ　、ｈ
＋　％　ｆｅ２、ｆｚ□のゲート電極Ｇ２下へ振り分け
られた第Ｎ行目と第Ｎ−２行目の信号電荷は、４相駆動
力式に基づく駆動信号φＬｌ〜φＬ４に従って、転送電
極Ｌ４下のポテンシャル井戸まで転送される　（時点１
．□）。

そして、この時点ｔ１□には、先の時点ｔ、と同じく次
の第Ｎ−４行目の信号電荷が分岐路Ｅ１、Ｅ２へ転送さ
れるので、その信号電荷が一方の垂直電荷転送路ｆｌｌ
　、ｆ２１側のゲート電極Ｇ２下のポテンシャル井戸へ
転送され、更に時点ｔｒｉでは先の時点ｔ、と同様に更
に次の第Ｎ−６行目の信号電荷が他方の垂直電荷転送路
「１□、ｆ２□例のゲート電極Ｇ２下へ振り分けられた
後、第Ｎ−４行目と第Ｎ６行目の信号電荷及び第Ｎ行目
と第Ｎ−２行目の信号電荷は、４相駆動方弐に基づく駆
動信号φ。

〜φＬ４に従って、転送電極Ｌ４とＬ８下のポテンシャ
ル井戸まで転送される（時点ｔ１４）。尚、先に蓄積領
域３へ転送された奇数フィールドの信号電荷も偶数フィ
ールドの信号電荷の転送動作に同期して順次転送される
ことは言うまでもない。そして、このような動作を繰り
返すことにより、偶数フィールドに関わる信号電荷の蓄
積領域３４への転送を行う。

以上、奇数フィールドと偶数フィールドの全信号電荷の
蓄積領域３への転送が完了すると、第７図（ａ）に示す
ような配列（受光エレメントの配列に同じ）であった信
号電荷は、第７図（ｂ）に示すように、蓄積領域３中の
夫々の垂直電荷転送路ｆｌｌ　、ｆｌ□、’２１　、ｆ
２□の所定の転送エレメント中に振り分けて保持される
こととなる。尚、図中、奇数フィールドに該当する信号
電荷を符号Ａ、偶数フィールドに該当する信号電荷を符
号Ｂで示す。

次に、蓄積領域３に保持された信号電荷の続出しが開始
される（時点ｔ１５）。

即ち、蓄積領域３の転送電極Ｌ１〜Ｌ、に印加される４
相駆動力式に従った駆動信号φＬｌ〜φＬ４に同期して
、ゲート信号φ６３が所定タイミングで“’ＨＨ”レベ
ルとなることにより（時点ｔｌｓ〜ｔ、７）、第８図（
ａ）に示すように、ゲート電極Ｇ３下に信号電荷を転送
する。ここで、不純物濃度の低い側の垂直電荷転送路ｆ
＋２　、ｆａｔなどに関わるポテンシャル井戸が浅く（
第８図（ａ）の上側のポテンシャルプロフィールを参照
〕、不純物濃度の高い側の垂直電荷転送路ｆｌｌ　、ｆ
２１などに関わるポテンシャル井戸が深くなる〔第８図
（ａ）の下側のポテンシャルプロフィールヲ参照）。

次に、ゲート信号φ、ｌ、φ、２が順次にＨ”レベルに
なることにより、第８図（ｂ）に示すように、不純物濃
度の低い側の垂直電荷転送路Ｌｚ　、ｆｚ□なとの信号
電荷だけが水平電荷転送路５へ転送され、水平電荷転送
路５により１水平ライン分の信号電荷が読み出される。

即ち、第８図（ｂ）に示すように、不純物濃度の高い側
のゲート電極Ｇ３下のポテンシャル井戸〔第８図（ｂ）
の下側のポテンシャルプロフィールを参照〕はゲート電
極Ｂ１の下のポテンシャル井戸より浅くなるため信号電
荷の転送が行われず、不純物濃度の低い側のゲート電掻
Ｇ、下のポテンシャル井戸〔第８図（ｂ）の上側のポテ
ンシャルプロフィールを参照〕はゲート電極Ｂ１下のポ
テンシャル井戸より深くなるため信号電荷の転送が行わ
れて、一方の信号電荷だけが転送される。尚、このよう
に、ポテンシャル井戸の深さの相違によって信号電荷の
選択を行うように、予め、印加するゲート信号φ、１と
φ□の電圧レベル及び電荷転送路の不純物濃度を設定し
ておく。

次に、ゲート信号φ、３を“Ｉ　ｌ−１１レベルにする
と共に、ゲート信号φ８１、φ、２が順次に“′Ｈルベ
ルになることにより　（時点ｔｉｔ）、第８図（ｃ）に
示すように、不純物濃度の高い側の垂直電荷転送路ｆ＋
＋　％　ｆｚ＋などの信号電荷だけが水平電荷転送路５
へ転送され、水平電荷転送路５により１水平ライン分の
信号電荷が読み出される。即ち、第８図（ｂ）に示すよ
うに、不純物濃度の高い側のゲート電極Ｇ、下のポテン
シャル井戸［第８図（ｂ）の下側のポテンシャルプロフ
ィールを参照］が浅くなり、相対的にゲート電極Ｂ１下
のポテンシャル井戸が深くなるので信号電荷の転送が行
われる。

そして、同様の転送動作を繰り返すことにより、蓄積領
域３中の奇数フィールドの信号電荷から偶数フィールド
の信号の順番で読み出される。

このように、この実施例によれば、従来に較べて受光領
域１に対する蓄積領域３中の占有面積比が約半分となる
ので、装置の小型化、画素数の増加、開口率の向上など
を実現することができる。

又、初期化の完了から信号電荷の読出し開始までの期間
τを露光時間として適宜に設定することにより、擬似的
な電子シャンク−を実現することができ、機械式シャッ
ターが不要となる。

尚、この実施例では、整列部を設けたが、この整列部を
設けずに、２列１組とする電荷転送路からの信号電荷を
水平電荷転送路へ直接転送するようにしてもよい。この
場合、水平電荷転送路の転送エレメント数を２倍にして
高速で転送動作する。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、受光領域に形成
された各垂直電荷転送路から転送されて来た信号電荷を
、該夫々の垂直電荷転送路に対して２本ずつ形成された
蓄積領域の垂直電荷転送路に振り分けて２列ずつで蓄積
するように構成したので蓄積領域の垂直方向における幅
を従来の約半分にすることができる結果、装置全体に対
する受光領域の占有面積率を上げることができ、多画素
化、高感度化などの性能向上を図った固体描像装置を提
供することが出来る。又、擬似的なシャッター機能をも
たせることにより、機械式のシャッターを必要としない
電子カメラなどを実現することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の全体構造を説明するための
実施例構造図； 第２図は実施例の要部構造を説明するための部分構造図
： 第３図、第４図、第５図は第２図中の要部縦断面図； 第６図は実施例の作動を説明するためのタイミングチャ
ート−； 第７図は実施例の作動を説明するための説明図；第８図
は実施例の整列部の機能を説明するための説明図である
。 図中の符号： １；受光領域 ２；振り分け部 ３；蓄積領域 ４；整列部 ５；水平電荷転送路 ６；出力アンプ Ｅｌ、Ｂ２；分岐部 ｈｌ、ｈ２；穴部 Ｇ１、Ｇｔ、　Ｇ、、Ｂ４、Ｂ２；ゲート電極Ｆｉ＋　
−、Ｆｌ□％　Ｆｉｌ　、Ｆ２□　：垂直電荷転送路。 弔 ５ 図 弔 ７ 図 第 図 （ａ） （ｂ） （Ｃ）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）複数の受光エレメントを行方向及び列方向に沿っ
   てマトリクス状に配列・形成すると共に、行方向に並ぶ
   各列の受光エレメント群に隣接した垂直電荷転送路群を
   形成して成る受光領域と、上記各垂直電荷転送路に従属
   に接続する電荷転送路群を有すると共に、上記受光領域
   から転送されて来る信号電荷を該電荷転送路に一時的に
   保持して水平電荷転送路へ転送する蓄積領域を有するＦ
   ＩＴ方式の固体撮像装置において；前記蓄積領域は、前
   記受光領域中の各垂直電荷転送路に対して、一方の転送
   エレメントのポテンシャル井戸が深く、他方の転送エレ
   メントのポテンシャル井戸が浅くなるように不純物濃度
   を設定した一対ずつの電荷転送路群から成り、該受光領
   域と蓄積領域の間に、所定タイミングに同期して、上記
   各垂直電荷転送路と上記一対ずつの電荷転送路との分岐
   部のポテンシャルレベルを制御することにより、垂直電
   荷転送路から転送されて来る信号電荷を一行毎に交互に
   一対ずつの電荷転送路へ振り分ける振り分け部を形成し
   たことを特徴とする固体撮像装置。
2. （２）請求項（１）の固体撮像装置において；前記全て
   の受光エレメントに残存する不要信号電荷を前記垂直電
   荷転送路、振り分け部、電荷転送路及び水平電荷転送路
   を介して放出し、該受光エレメントから垂直電荷転送路
   へ転送した直後の時点から適宜の期間を露光時間とし、
   受光エレメントに発生した信号電荷を、該露光時間の経
   過直後に第１のフィールドに該当する受光エレメントの
   信号電荷、次に第２のフィールドに該当する受光エレメ
   ントの信号電荷の順で蓄積領域に転送して一時的に保持
   し、該蓄積領域に保持した信号電荷を水平電荷転送路を
   介して読み出すことにより、擬似的なシャッター動作を
   行うことを特徴とする固体撮像装置。