JPH09129861A

JPH09129861A - 固体撮像素子

Info

Publication number: JPH09129861A
Application number: JP7282059A
Authority: JP
Inventors: Naoki Nishi; 直樹西
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1995-10-30
Filing date: 1995-10-30
Publication date: 1997-05-16

Abstract

(57)【要約】【課題】簡単な構成で全画素読出し方式のＣＣＤイメ
ージセンサを得ることができ、信号電荷を転送する際に
使用される転送電極を、２層の電極材料にて構成するこ
とを可能にし、しかも外部回路の構成上及び動作上の簡
略化を実現させる。【解決手段】被写体からの入射光の光量に応じた量の
信号電荷に光電変換する受光部１３（１３ａ及び１３
ｂ）が多数マトリクス状に配され、各列の受光部１３に
対して共通に転送チャネル領域１１が形成され、これら
転送チャネル領域１１を、偶数行に関する受光部１３ａ
に蓄積された信号電荷を垂直方向に転送する第１の転送
チャネル領域１１ａと、奇数行に関する受光部１３ｂに
蓄積された信号電荷を垂直方向に転送する第２の転送チ
ャネル領域とで構成し、これら第１及び第２の転送チャ
ネル領域を、対応する列の受光部１３の両側にそれぞれ
分離して配して構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、固体撮像素子に関
し、特に全ての画素の情報を独立して読み出すことがで
きる全画素読出し方式のイメージセンサに適用して好適
な固体撮像素子に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の例えばインターライン転送方式の
ＣＣＤイメージセンサにおいては、図１０に示すよう
に、入射光量に応じた量の電荷に光電変換する受光部
（図１０においては図示せず）が多数マトリクス状に配
され、更にこれら多数の受光部のうち、列方向に配列さ
れた受光部に対して共通とされた垂直転送レジスタ１０
１が多数本、行方向に配列されたイメージ部１０２を有
する。

【０００３】また、上記イメージセンサにおいては、上
記イメージ部１０２に隣接し、かつ多数本の垂直転送レ
ジスタ１０１に対して共通とされた水平転送レジスタ１
０３が設けられ、この水平転送レジスタ１０３の最終段
には、例えばフローティングディフュージョンやフロー
ティングゲートにて構成された電荷−電圧変換部と、該
電荷−電圧変換部からの出力信号を増幅する出力アンプ
を具備した出力部１０４が接続されている。

【０００４】そして、イメージ部１０２への４相の垂直
転送パルスφＶ１〜φＶ４の供給によって、イメージ部
１０２における各垂直転送電極下のポテンシャル分布が
順次変化し、これによって、信号電荷がイメージ部１０
２の垂直転送レジスタ１０１に沿って垂直方向（水平転
送レジスタ１０３側）に転送されることになる。

【０００５】また、このとき、水平転送レジスタ１０３
上に形成された例えば２層の多結晶シリコン層による水
平転送電極への互いに位相の異なる２相の水平転送パル
スφＨ１及びφＨ２の印加によって、信号電荷が順次出
力部１０４に転送され、該出力部１０４において電気信
号に変換されて、該出力部１０４より撮像信号として取
り出されることになる。

【０００６】次に、上記イメージ部１０２における構成
を図６に基づいて説明すると、このイメージ部１０２
は、信号電荷の転送経路である転送チャネル領域１１１
が垂直方向に多数本形成され、各転送チャネル領域１１
１に隣接して一方にはチャネルストッパ領域１１２が形
成され、他方には読出しゲート部が形成されている。

【０００７】そして、各転送チャネル領域１１１上に
は、例えば２層の多結晶シリコン層による４枚の垂直転
送電極（第１〜第４の垂直転送電極１１３ａ〜１１３
ｄ）を１組として、その組が多数、垂直方向に順次配列
されて形成されている。

【０００８】特に、図示の例では、例えば偶数行に関す
る受光部１１４ａに隣接して第１及び第２の垂直転送電
極１１３ａ及び１１３ｂが配列され、奇数行に関する受
光部１１４ｂに隣接して第３及び第４の垂直転送電極１
１３ｃ及び１１３ｄが配列されている。

【０００９】次に、上記ＩＴ方式のイメージセンサの読
出し動作、例えばフィールド読出し動作を図１２〜図１
４に基づいて説明すると、まず、受光部１１４ａ及び１
１４ｂから信号電荷を読み出す電荷読出し動作は、図１
２Ａにおける読出し直前のｔ０時において、第１の垂直
転送電極１１３ａに印加される第１の垂直転送パルスφ
Ｖ１及び第３の垂直転送電極１１３ｃに印加される第３
の垂直転送パルスφＶ３がそれぞれ高レベル（０Ｖ）、
第２の垂直転送電極１１３ｂに印加される第２の垂直転
送パルスφＶ２及び第４の垂直転送電極１１３ｄに印加
される第４の垂直転送パルスφＶ４がそれぞれ低レベル
（−９Ｖ）であることから、図１３に示すように、第１
及び第３の垂直転送電極１１３ａ及び１１３ｃ下にそれ
ぞれポテンシャル井戸が形成される。このとき、第１及
び第３の垂直転送電極１１３ａ及び１１３ｃ下のポテン
シャル段差は、受光部１１４ａ及び１１４ｂのポテンシ
ャル段差よりも浅い位置にあるため、受光部１１４ａ及
び１１４ｂからの信号電荷の流れ込みは行なわれない。

【００１０】次のｔ１時において、第１の垂直転送パル
スφＶ１が読出しレベル（１５Ｖ）となるため、第１の
垂直転送電極１１３ａ下のポテンシャル井戸が受光部１
１４ａ及び１１４ｂのポテンシャル段差よりも深くな
り、これによって、偶数行に関する受光部１１４ａに蓄
積されていた信号電荷ｅ１のみが第１の垂直転送電極１
１３ａ下に転送・蓄積されることになる。

【００１１】次に、ｔ２時において、第１の垂直転送パ
ルスφＶ１が元の高レベルに復帰するため、第１の垂直
転送電極１１３ａ下に転送された信号電荷ｅ１は、依然
この第１の垂直転送電極１１３ａ下に留まることにな
る。

【００１２】そして、次のｔ３時において、第３の垂直
転送パルスφＶ３が読出しレベル（１５Ｖ）となるた
め、今度は、第３の垂直転送電極１１３ｃ下のポテンシ
ャル井戸が受光部１１４ａ及び１１４ｂのポテンシャル
段差よりも深くなり、これによって、今度は奇数行に関
する受光部１１４ｂに蓄積されていた信号電荷ｅ２が第
３の垂直転送電極１１３ｃ下に転送・蓄積されることに
なる。

【００１３】次に、ｔ４時において、第３の垂直転送パ
ルスφＶ３が元の高レベルに復帰するため、第３の垂直
転送電極１１３ｃ下に転送された信号電荷ｅ２は、依然
この第３の垂直転送電極１１３ｃ下に留まることにな
る。

【００１４】次に、ｔ５時において、第２の垂直転送パ
ルスφＶ２が高レベルになることから、第１の垂直転送
電極１１３ａ下から第３の垂直転送電極１１３ｃ下にか
けて一つの連続したポテンシャル井戸が形成され、これ
により、第１の垂直転送電極１１３ａ下にあった偶数行
の信号電荷ｅ１と第３の垂直転送電極１１３ｃ下にあっ
た信号電荷ｅ２が上記連続形成されたポテンシャル井戸
において混合され、一つの信号電荷ｅとして転送・蓄積
される。

【００１５】次に、ｔ６時において、第３の垂直転送パ
ルスφＶ３が低レベルになることから、第３の垂直転送
電極１１３ｃ下にポテンシャル障壁が形成され、信号電
荷ｅは、第１及び第２の垂直転送電極１１３ａ及び１１
３ｂ下に連続形成されたポテンシャル井戸に転送・蓄積
される。

【００１６】このようにして、偶数行に関する受光部１
１４ａの信号電荷ｅ１と奇数行に関する受光部１１４ｂ
の信号電荷ｅ２とが混合されて第１及び第２の垂直転送
電極１１３ａ及び１１３ｂ下に転送・蓄積されることに
なる。

【００１７】次に、上記ＩＴ方式のイメージセンサにお
ける垂直方向の転送動作（垂直転送レジスタに沿った転
送動作）について、図１２Ｂのタイミングチャート及び
図１４の動作概念図を参照しながら説明する。

【００１８】まず、上記図１３で示す電荷読出し動作の
終了後において、第１及び第２の垂直転送電極１１３ａ
及び１１３ｂ下に連続形成されたポテンシャル井戸に信
号電荷が転送・蓄積された状態（ｔ１１時）から説明す
ると、図１２Ｂに示すように、次のｔ１２時において、
第４の垂直転送パルスφＶ４が高レベルになることか
ら、第４の垂直転送電極１１３ｄ下にポテンシャル井戸
が形成され、読出し動作後の信号電荷ｅは、第１，第２
及び第４の垂直転送電極１１３ａ，１１３ｂ及び１１３
ｄ下に連続形成されたポテンシャル井戸に転送・蓄積さ
れる。

【００１９】次のｔ１３時において、第２の垂直転送パ
ルスφＶ２が低レベルになることから、第２の垂直転送
電極１１３ｂ下にポテンシャル障壁が形成され、信号電
荷ｅは、第１及び第４の垂直転送電極１１３ａ及び１１
３ｄ下に連続形成されたポテンシャル井戸に転送・蓄積
される。

【００２０】次のｔ１４時において、第３の垂直転送パ
ルスφＶ３が高レベルになることから、第３の垂直転送
電極１１３ｃ下にポテンシャル井戸が形成され、信号電
荷ｅは、第１，第３及び第４の垂直転送電極１１３ａ，
１１３ｃ及び１１３ｄ下に連続形成されたポテンシャル
井戸に転送・蓄積される。

【００２１】次のｔ１５時において、第１の垂直転送パ
ルスφＶ１が低レベルになることから、第１の垂直転送
電極１１３ａ下にポテンシャル障壁が形成され、信号電
荷ｅは、第３及び第４の垂直転送電極１１３ｃ及び１１
３ｄ下に連続形成されたポテンシャル井戸に転送・蓄積
される。

【００２２】次のｔ１６時において、第２の垂直転送パ
ルスφＶ２が高レベルになることから、第２の垂直転送
電極１１３ｂ下にポテンシャル井戸が形成され、信号電
荷ｅは、第２〜第４の垂直転送電極１１３ｂ〜１１３ｄ
下に連続形成されたポテンシャル井戸に転送・蓄積され
る。

【００２３】次のｔ１７時において、第４の垂直転送パ
ルスφＶ４が低レベルになることから、第４の垂直転送
電極１１３ｄ下にポテンシャル障壁が形成され、信号電
荷ｅは、第２及び第３の垂直転送電極１１３ｂ及び１１
３ｃ下に連続形成されたポテンシャル井戸に転送・蓄積
される。

【００２４】次のｔ１８時において、第１の垂直転送パ
ルスφＶ１が高レベルになることから、第１の垂直転送
電極１１３ａ下にポテンシャル井戸が形成され、信号電
荷ｅは、第１〜第３の垂直転送電極１１３ａ〜１１３ｃ
下に連続形成されたポテンシャル井戸に転送・蓄積され
る。

【００２５】次のｔ１９時において、第３の垂直転送パ
ルスφＶ３が低レベルになることから、第３の垂直転送
電極１１３ｃ下にポテンシャル障壁が形成され、信号電
荷ｅは、第１及び第２の垂直転送電極１１３ａ及び１１
３ｂ下に連続形成されたポテンシャル井戸に転送・蓄積
される。

【００２６】この段階で、前段における第１及び第２の
垂直転送電極１１３ａ及び１１３ｂ下に蓄積されていた
信号電荷ｅは、次段の第１及び第２の垂直転送電極１１
３ａ及び１１３ｂ下に転送されることになる。このよう
にして、図１２Ｂに示すタイミングで第１〜第４の垂直
転送パルスφＶ１〜φＶ４が各垂直転送電極１１３ａ〜
１１３ｄに印加されることにより、上記混合された信号
電荷ｅは順次垂直方向に転送されることになる。

【００２７】ところで、最近は、全ての画素の情報を独
立して読み出すことができる全画素読出しＣＣＤイメー
ジセンサの需要が多くなり、特に、コンピュータへの画
像入力等の用途などでその需要が広がってきている。

【００２８】上記図１１で示すＩＴ方式のイメージセン
サにおいては、垂直方向に並ぶ２つの受光部１１４ａ及
び１１４ｂに対して４つの垂直転送電極１１３ａ〜１１
３ｄが形成されており、これら垂直転送電極１１３ａ〜
１１３ｄを４相の垂直転送パルスφＶ１〜φＶ４にて動
作させるようにしているため、上記２つの受光部１１４
ａ及び１１４ｂの各信号電荷ｅ１及びｅ２を混合させず
に転送するためには、時間的に分割する必要がある。

【００２９】例えば、先に偶数行に関する受光部１１４
ａに蓄積された信号電荷ｅ１を転送し、次に奇数行に関
する受光部１１４ｂに蓄積されている信号電荷ｅ２を転
送する必要がある。しかし、この場合、最初に転送する
信号電荷ｅ１を転送し終えるまで、次の信号電荷ｅ２を
読み出すことができず、最初の信号電荷ｅ１を読み出す
ときと次の信号電荷ｅ２を読み出す間に、ある程度の時
間が必要になる。

【００３０】また、これでは、垂直方向の画素数が半分
に間引きされた画像が２枚得られるだけで、これを１枚
の全画素の情報をもつ画像にするためには、固体撮像素
子の外部で２つの画像を組み合わせる動作が必要があ
る。つまり、外部回路としてフレームメモリなどの大容
量の画像メモリが必要になる。

【００３１】その他の例としては、メカニカルシャッタ
を用いて、偶数列に関する信号電荷と奇数列に関する信
号電荷を時間的に分けて転送し、出力する方法や、きわ
めて短い時間差で、偶数列に関する信号電荷と奇数列に
関する信号電荷を転送し、出力するようにして全画素読
出し方式を実現させているものもある（例えば特開平６
−８９９９６号公報参照）。

【００３２】しかし、これらの方法においては、メカニ
カルシャッタが別途必要であり、しかも、高速で移動す
る被写体に対してブレを生じたり、高速の垂直転送が必
要になるなどの種々の問題がある。

【００３３】このような欠点をなくすため、最近では図
１５に示すような３層３相ＣＣＤによる垂直転送部をも
つ構造が考えられている。

【００３４】ここで、上記３層３相ＣＣＤによる垂直転
送部をもつイメージセンサ、特にそのイメージ部の構成
及びその垂直転送動作について図１５〜図１８を参照し
ながら説明する。

【００３５】このイメージ部は、信号電荷の転送経路で
ある転送チャネル領域１２１上に、例えば３層の多結晶
シリコン層による３枚の垂直転送電極（第１〜第３の垂
直転送電極１２２ａ〜１２２ｃ）を１組として、その組
が多数、垂直方向に順次配列されて形成されて構成され
ている。特に、図示の例では、各行に関する受光部１２
３に隣接して第１〜第３の垂直転送電極１２２ａ〜１２
２ｃが配列され、各転送チャネル領域１２１の片側には
チャネルストッパ領域１２４が形成されている。

【００３６】次に、上記３層３相ＣＣＤイメージセンサ
の読出し動作を図１６〜図１８に基づいて説明すると、
まず、受光部１２３から信号電荷ｅを読み出す電荷読出
し動作は、図１６Ａにおける読出し直前のｔ０時におい
て、第１の垂直転送パルスφＶ１及び第３の垂直転送パ
ルスφＶ３がそれぞれ低レベル（−９Ｖ）、第２の垂直
転送パルスφＶ２が高レベル（０Ｖ）であることから、
図１７に示すように、第２の垂直転送電極１２２ｂ下の
みにポテンシャル井戸が形成される。このとき、第２の
垂直転送電極１２２ｂ下のポテンシャル段差は、受光部
１２３のポテンシャル段差よりも浅い位置にあるため、
受光部１２３からの信号電荷ｅの流れ込みは行なわれな
い。

【００３７】次のｔ１時において、第２の垂直転送パル
スφＶ２が読出しレベル（１５Ｖ）となるため、第２の
垂直転送電極１２２ｂ下のポテンシャル井戸が受光部１
２３のポテンシャル段差よりも深くなり、これによっ
て、各行に関する受光部１２３に蓄積されていた信号電
荷ｅが第２の垂直転送電極１２２ｂ下に転送・蓄積され
ることになる。

【００３８】次に、ｔ２時において、第２の垂直転送パ
ルスφＶ２が元の高レベルに復帰するため、第２の垂直
転送電極１２２ｂ下に転送された信号電荷ｅは、依然こ
の第２の垂直転送電極１２２ｂ下に留まることになる。

【００３９】このようにして、各行に関する受光部１２
３の信号電荷ｅがそれぞれ対応する第２の垂直転送電極
１２２ｂ下に転送・蓄積されることになる。

【００４０】次に、上記３層３相のイメージセンサにお
ける垂直方向の転送動作（垂直転送レジスタに沿った転
送動作）について、図１６Ｂのタイミングチャート及び
図１８の動作概念図を参照しながら説明する。

【００４１】まず、上記図１７で示す電荷読出し動作の
終了後において、第２の垂直転送電極１２２ｂ下に形成
されたポテンシャル井戸に信号電荷ｅが転送・蓄積され
た状態（ｔ１１時）から説明すると、次のｔ１２時にお
いて、第３の垂直転送パルスφＶ３が高レベルになるこ
とから、第３の垂直転送電極１２２ｃ下にポテンシャル
井戸が形成され、読出し動作後の信号電荷ｅは、第２及
び第３の垂直転送電極１２２ｂ及び１２２ｃ下に連続形
成されたポテンシャル井戸に転送・蓄積される。

【００４２】次のｔ１３時において、第２の垂直転送パ
ルスφＶ２が低レベルになることから、第２の垂直転送
電極１２２ｂ下にポテンシャル障壁が形成され、信号電
荷ｅは、第３の垂直転送電極１２２ｃ下に形成されたポ
テンシャル井戸に転送・蓄積される。

【００４３】次のｔ１４時において、第１の垂直転送パ
ルスφＶ１が高レベルになることから、第１の垂直転送
電極１２２ａ下にポテンシャル井戸が形成され、信号電
荷ｅは、第１及び第３の垂直転送電極１２２ａ及び１２
２ｃ下に連続形成されたポテンシャル井戸に転送・蓄積
される。

【００４４】次のｔ１５時において、第３の垂直転送パ
ルスφＶ３が低レベルになることから、第３の垂直転送
電極１２２ｃ下にポテンシャル障壁が形成され、信号電
荷ｅは、第１の垂直転送電極１２２ａ下に形成されたポ
テンシャル井戸に転送・蓄積される。

【００４５】次のｔ１６時において、第２の垂直転送パ
ルスφＶ２が高レベルになることから、第２の垂直転送
電極１２２ｂ下にポテンシャル井戸が形成され、信号電
荷ｅは、第１及び第２の垂直転送電極１２２ａ及び１２
２ｂ下に連続形成されたポテンシャル井戸に転送・蓄積
される。

【００４６】次のｔ１７時において、第１の垂直転送パ
ルスφＶ１が低レベルになることから、第１の垂直転送
電極１２２ａ下にポテンシャル障壁が形成され、信号電
荷ｅは、第２の垂直転送電極１２２ｂ下に形成されたポ
テンシャル井戸に転送・蓄積される。

【００４７】この段階で、前段における第２の垂直転送
電極１２２ｂ下に蓄積されていた信号電荷ｅは、次段の
第２の垂直転送電極１２２ｂ下に転送されることにな
る。このようにして、図１６Ｂに示すタイミングで第１
〜第３の垂直転送パルスφＶ１〜φＶ３が各垂直転送電
極１２２ａ〜１２２ｃに印加されることにより、全画素
の信号電荷ｅはそれぞれ独立に順次垂直方向に転送され
ることになる。

【００４８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記３
層３相ＣＣＤ構造のイメージセンサにおいては、垂直転
送電極１２２ａ〜１２２ｃを構成する膜（一般に多結晶
シリコンが用いられる）が３層必要になるため、この点
が製造を困難にしており、しかも、２層４相ＣＣＤ構造
のイメージセンサと比して同じ面積に対する取扱い電荷
量が小さいという問題がある。

【００４９】本発明は、上記の課題に鑑みてなされたも
ので、その目的とするところは、簡単な構成で全画素読
出し方式のＣＣＤイメージセンサを得ることができる固
体撮像素子を提供することにある。

【００５０】また、本発明の他の目的は、信号電荷を転
送する際に使用される転送電極を、２層の電極材料にて
構成することが可能で、受光部周辺構造の簡略化、高感
度化及びスミア抑圧比の向上などの特性を得ることがで
き、しかも外部回路にフレームメモリ等を設ける必要が
なく、電子機器とした場合の構成上及び動作上の簡略化
を実現させることができる固体撮像素子を提供すること
にある。

【００５１】

【課題を解決するための手段】本発明に係る固体撮像素
子は、被写体からの入射光の光量に応じた量の信号電荷
に光電変換する受光部が多数マトリクス状に配され、各
列の受光部に対して共通に垂直転送レジスタが形成さ
れ、上記垂直転送レジスタを、偶数行に関する受光部に
蓄積された信号電荷を水平レジスタに転送する偶数行用
垂直転送レジスタと、奇数行に関する受光部に蓄積され
た信号電荷を上記水平レジスタに転送する奇数行用垂直
転送レジスタとで構成し、これら偶数行用垂直転送レジ
スタと奇数行用垂直転送レジスタを、対応する列の受光
部の両側にそれぞれ分離して配して構成する。

【００５２】これにより、まず、電荷蓄積期間に、受光
部において、被写体からの入射光の光量に応じた量の信
号電荷に光電変換される。その後、電荷読出し期間にお
いて、受光部に蓄積されている信号電荷が垂直転送レジ
スタに読み出されることになるが、このとき、偶数行に
関する受光部に蓄積されている信号電荷が偶数行用垂直
転送レジスタに読み出され、奇数行に関する受光部に蓄
積されている信号電荷が奇数行用垂直転送レジスタに読
み出される。

【００５３】この場合、上記偶数行用垂直転送レジスタ
と奇数行用垂直転送レジスタが、対応する列の受光部の
両側にそれぞれ分離して配されていることから、偶数行
に関する受光部からの信号電荷は、当該受光部の一方の
側に配されている偶数行用垂直転送レジスタに転送さ
れ、奇数行に関する受光部からの信号電荷は、当該受光
部の他方の側に配されている奇数行用垂直転送レジスタ
に転送されることとなる。

【００５４】そして、次の垂直転送期間において、偶数
行に関する信号電荷及び奇数行に関する信号電荷は、そ
れぞれ偶数行用垂直転送レジスタ及び奇数行用垂直転送
レジスタに沿って、かつ並行して水平レジスタ側に順次
転送されることになる。即ち、全画素に関する信号電荷
がそれぞれ独立に順次水平レジスタ側に転送されること
となる。

【００５５】このように、本発明に係る固体撮像素子に
おいては、簡単な構成で全画素読出し方式のＣＣＤイメ
ージセンサを得ることができる。また、垂直転送レジス
タを偶数行用垂直転送レジスタと奇数行用垂直転送レジ
スタとで構成し、各垂直転送レジスタを対応する列の受
光部の両側にそれぞれ分離して配するようにしているた
め、信号電荷を転送する際に使用される転送電極を、２
層の電極材料にて構成することが可能となり、受光部周
辺構造の簡略化、高感度化及びスミア抑圧比の向上など
の特性を得ることができる。

【００５６】また、偶数行に関する信号電荷と奇数行に
関する信号電荷とがそれぞれ並行して転送されることか
ら、外部にフレームメモリ等の大型の回路を設ける必要
がなくなり、外部回路の簡略化に有効となる。

【００５７】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る固体撮像素子
を２層４相ＣＣＤ構造のイメージセンサに適用した実施
の形態例（以下、単に実施の形態に係るイメージセンサ
と記す）を図１〜図９を参照しながら説明する。

【００５８】この実施の形態に係るイメージセンサは、
図１に示すように、入射光量に応じた量の電荷に光電変
換する受光部（図１においては図示せず）が多数マトリ
クス状に配され、更にこれら多数の受光部のうち、列方
向に配列された受光部に対して共通とされた垂直転送レ
ジスタ１が多数本、行方向に配列されたイメージ部２を
有する。

【００５９】また、上記イメージセンサにおいては、上
記イメージ部２に隣接し、かつ多数本の垂直転送レジス
タ１に対して共通とされた水平転送レジスタ３が設けら
れ、この水平転送レジスタ３の最終段には、例えばフロ
ーティングディフュージョンやフローティングゲートに
て構成された電荷−電圧変換部と、該電荷−電圧変換部
からの出力信号を増幅する出力アンプを具備した出力部
４が接続されている。

【００６０】そして、イメージ部２への４相の垂直転送
パルスφＶ１〜φＶ４の供給によって、イメージ部２に
おける各垂直転送電極下のポテンシャル分布が順次変化
し、これによって、信号電荷がイメージ部２の垂直転送
レジスタ１に沿って垂直方向（水平転送レジスタ３側）
に転送されることになる。

【００６１】また、このとき、水平転送レジスタ３上に
形成された例えば２層の多結晶シリコン層による水平転
送電極への互いに位相の異なる２相の水平転送パルスφ
Ｈ１及びφＨ２の印加によって、信号電荷が順次出力部
４に転送され、該出力部４において電気信号に変換され
て、該出力部４より撮像信号として取り出されることに
なる。

【００６２】次に、本実施の形態に係るイメージセンサ
におけるイメージ部の構成を図２に基づいて説明する
と、このイメージ部は、信号電荷の転送経路である例え
ばｎ形の不純物拡散による転送チャネル領域１１が垂直
方向に多数本形成されている。これら各転送チャネル領
域１１は、その中央部分に垂直方向に連続して延びるｐ
形の不純物拡散によるチャネル分離用領域１２が形成さ
れて、左右に分離されたかたちとなっている。従って、
以下の説明では、左右に分離された転送チャネル領域１
１ａ及び１１ｂのうち、右側の転送チャネル領域１１ａ
を第１の転送チャネル領域１１ａと記し、左側の転送チ
ャネル領域１１ｂを第２の転送チャネル領域１１ｂと記
し、総括して示す場合は、単に転送チャネル領域１１と
記す。

【００６３】また、このイメージ部２は、偶数行に関す
る受光部１３ａと図面上、右側に隣接する第２の転送チ
ャネル領域１１ｂとの間には偶数行用チャネルストッパ
領域１４ａが形成され、奇数行に関する受光部１３ｂと
図面上、左側に隣接する第１の転送チャネル領域１１ａ
との間には奇数行用チャネルストッパ領域１４ｂが形成
されている。従って、偶数行に関する受光部１３ａと、
図面上、左側に隣接する第１の転送チャネル領域１１ａ
の間の領域、並びに奇数行に関する受光部１３ｂと、図
面上、右側に隣接する第２の転送チャネル領域１１ｂの
間の領域は、それぞれ偶数行及び奇数行の読出しゲート
部を構成している。

【００６４】そして、各転送チャネル領域１１上、つま
り第１及び第２の転送チャネル領域１１ａ及び１１ｂに
対して共通に、例えば２層の多結晶シリコン層による４
枚の垂直転送電極（第１〜第４の垂直転送電極１５Ａ〜
１５Ｄ）を１組として、その組が多数、垂直方向に順次
配列されて形成されている。

【００６５】特に、図示の例では、例えば偶数行に関す
る受光部１３ａに隣接して第１及び第２の垂直転送電極
１５ａ及び１５ｂが配列され、奇数行に関する受光部１
３ｂに隣接して第３及び第４の垂直転送電極１５ｃ及び
１５ｄが配列されている。

【００６６】次に、上記実施の形態に係るイメージセン
サの読出し動作を図３〜図６に基づいて説明する。ま
ず、受光部１３から信号電荷を読み出す電荷読出し動作
について図３Ａ及び図４を参照しながら説明するが、こ
の実施の形態に係るイメージセンサにおいては、偶数行
に関する受光部１３ａからの電荷読出し動作と奇数行に
関する受光部１３ｂからの電荷読出し動作が異なる。

【００６７】まず、図３Ａにおける読出し直前のｔ０時
において、第１の垂直転送電極１５ａに印加される第１
の垂直転送パルスφＶ１及び第３の垂直転送電極１５ｃ
に印加される第３の垂直転送パルスφＶ３がそれぞれ高
レベル（０Ｖ）、第２の垂直転送電極１５ｂに印加され
る第２の垂直転送パルスφＶ２及び第４の垂直転送電極
１５ｄに印加される第４の垂直転送パルスφＶ４がそれ
ぞれ低レベル（−９Ｖ）であることから、第１及び第２
の転送チャネル領域１１ａ及び１１ｂのうち、第１及び
第３の垂直転送電極１５ａ及び１５ｃ下の領域にそれぞ
れポテンシャル井戸が形成される。このとき、第１及び
第３の垂直転送電極１５ａ及び１５ｃ下のポテンシャル
段差は、受光部１３ａ及び１３ｂのポテンシャル段差よ
りも浅い位置にあるため、受光部１３ａ及び１３ｂから
の信号電荷の流れ込みは行なわれない。

【００６８】次のｔ１時において、第１の垂直転送パル
スφＶ１が読出しレベル（１５Ｖ）となるため、第１の
垂直転送電極１５ａ下のポテンシャル井戸が受光部１３
ａ及び１３ｂのポテンシャル段差よりも深くなる。これ
によって、偶数行に関する受光部１３ａに蓄積されてい
た信号電荷（以下、単に偶数行の信号電荷ｅ１と記す）
が第１の垂直転送電極１５ａ下、特にこの場合、第１の
転送チャネル領域１１ａにおける第１の垂直転送電極１
５ａ下に転送・蓄積されることになる。このとき、奇数
行に関する受光部１３ｂに蓄積されている信号電荷ｅ２
は、第２のチャネルストッパ領域１４ｂによって第１の
垂直転送電極１５ａ下への転送が阻止される。

【００６９】次に、ｔ２時において、第１の垂直転送パ
ルスφＶ１が元の高レベルに復帰するため、第１の転送
チャネル領域１１ａにおける第１の垂直転送電極１５ａ
下に転送された信号電荷ｅ１は、依然この第１の垂直転
送電極１５ａ下に留まることになる。

【００７０】そして、次のｔ３時において、第３の垂直
転送パルスφＶ３が読出しレベル（１５Ｖ）となるた
め、今度は、第３の垂直転送電極１５ｃ下のポテンシャ
ル井戸が受光部１３ａ及び１３ｂのポテンシャル段差よ
りも深くなり、これによって、奇数行に関する受光部１
３ｂに蓄積されていた信号電荷ｅ２（以下、奇数行の信
号電荷ｅ２と記す）が第３の垂直転送電極１５ｃ下、特
にこの場合、第２の転送チャネル領域１１ｂにおける第
３の垂直転送電極１５ｃ下に転送・蓄積されることにな
る。このとき、偶数行の信号電荷ｅ１は、依然第１の転
送チャネル領域１１ａにおける第１の垂直転送電極１５
ａ下に留まることになる。

【００７１】次に、ｔ４時において、第３の垂直転送パ
ルスφＶ３が元の高レベルに復帰するため、第２の転送
チャネル領域１１ｂにおける第３の垂直転送電極１５ｃ
下に転送された信号電荷ｅ２は、依然この第３の垂直転
送電極１５ｃ下に留まることになる。このとき、偶数行
の信号電荷ｅ１も、依然第１の転送チャネル領域１１ａ
における第１の垂直転送電極１５ａ下に留まることにな
る。

【００７２】次に、ｔ５時において、第２の垂直転送パ
ルスφＶ２が高レベルになることから、第１の垂直転送
電極１５ａ下から第３の垂直転送電極１５ｃ下にかけて
一つの連続したポテンシャル井戸が形成され、これによ
り、偶数行の信号電荷ｅ１は、第１の転送チャネル領域
１１ａにおける第１〜第３の垂直転送電極１５ａ〜１５
ｃ下に連続形成されたポテンシャル井戸に転送・蓄積さ
れ、奇数行の信号電荷ｅ２は、第２の転送チャネル領域
１１ｂにおける第１〜第３の垂直転送電極１５ａ〜１５
ｃ下に連続形成されたポテンシャル井戸に転送・蓄積さ
れる。

【００７３】次に、ｔ６時において、第３の垂直転送パ
ルスφＶ３が低レベルになることから、第３の垂直転送
電極１５ｃ下にポテンシャル障壁が形成され、偶数行の
信号電荷ｅ１は、第１の転送チャネル領域１１ａにおけ
る第１及び第２の垂直転送電極１５ａ及び１５ｂ下に連
続形成されたポテンシャル井戸に転送・蓄積され、奇数
行の信号電荷ｅ２は、第２の転送チャネル領域１１ｂに
おける第１及び第２の垂直転送電極１５ａ及び１５ｂ下
に連続形成されたポテンシャル井戸に転送・蓄積され
る。

【００７４】つまり、偶数行の信号電荷ｅ１と奇数行の
信号電荷ｅ２は互いに混合されずに、それぞれ独立に読
み出されることになり、偶数行の信号電荷ｅ１は、第１
の転送チャネル領域１１ａにおける第１及びと第２の垂
直転送電極１５ａ及び１５ｂ下に読み出され、奇数行の
信号電荷ｅ２は、第２の転送チャネル領域１１ｂにおけ
る第１及びと第２の垂直転送電極１５ａ及び１５ｂ下に
読み出されることになる。

【００７５】次に、上記実施の形態に係るイメージセン
サにおける垂直方向の転送動作（垂直転送レジスタ１に
沿った転送動作）について、図３Ｂのタイミングチャー
ト並びに図５及び図６の動作概念図を参照しながら説明
する。

【００７６】まず、上記図４で示す電荷読出し動作の終
了後において、偶数行の信号電荷ｅ１が、第１の転送チ
ャネル領域１１ａにおける第１及び第２の垂直転送電極
１５ａ及び１５ｂ下に連続形成されたポテンシャル井戸
に転送・蓄積され、奇数行の信号電荷ｅ２が、第２の転
送チャネル領域１１ｂにおける第１及び第２の垂直転送
電極１５ａ及び１５ｂ下に連続形成されたポテンシャル
井戸に転送・蓄積された状態（ｔ１１時）から説明する
と、次のｔ１２時において、第４の垂直転送パルスφＶ
４が高レベルになることから、第４の垂直転送電極１５
ｄ下にポテンシャル井戸が形成され、これにより、図５
に示すように、読出し動作後の偶数行の信号電荷ｅ１
は、第１の転送チャネル領域１１ａにおける第１，第２
及び第４の垂直転送電極１５ａ，１５ｂ及び１５ｄ下に
連続形成されたポテンシャル井戸に転送・蓄積され、図
６に示すように、読出し動作後の奇数行の信号電荷ｅ２
は、第２の転送チャネル領域１１ｂにおける第１，第２
及び第４の垂直転送電極１５ａ，１５ｂ及び１５ｄ下に
連続形成されたポテンシャル井戸に転送・蓄積される。

【００７７】次のｔ１３時において、第２の垂直転送パ
ルスφＶ２が低レベルになることから、第２の垂直転送
電極１５ｂ下にポテンシャル障壁が形成され、これによ
り、偶数行の信号電荷ｅ１は、図５に示すように、第１
の転送チャネル領域１１ａにおける第１及び第４の垂直
転送電極１５ａ及び１５ｄ下に連続形成されたポテンシ
ャル井戸に転送・蓄積され、奇数行の信号電荷ｅ２は、
図６に示すように、第２の転送チャネル領域１１ｂにお
ける第１及び第４の垂直転送電極１５ａ及び１５ｄ下に
連続形成されたポテンシャル井戸に転送・蓄積される。

【００７８】次のｔ１４時において、第３の垂直転送パ
ルスφＶ３が高レベルになることから、第３の垂直転送
電極１５ｃ下にポテンシャル井戸が形成され、これによ
り、偶数行の信号電荷ｅ１は、図５に示すように、第１
の転送チャネル領域１１ａにおける第１，第３及び第４
の垂直転送電極１５ａ，１５ｃ及び１５ｄ下に連続形成
されたポテンシャル井戸に転送・蓄積され、奇数行の信
号電荷ｅ２は、図６に示すように、第２の転送チャネル
領域１１ｂにおける第１，第３及び第４の垂直転送電極
１５ａ，１５ｃ及び１５ｄ下に連続形成されたポテンシ
ャル井戸に転送・蓄積される。

【００７９】次のｔ１５時において、第１の垂直転送パ
ルスφＶ１が低レベルになることから、第１の垂直転送
電極１５ａ下にポテンシャル障壁が形成され、これによ
り、偶数行の信号電荷ｅ１は、図５に示すように、第１
の転送チャネル領域１１ａにおける第３及び第４の垂直
転送電極１５ｃ及び１５ｄ下に連続形成されたポテンシ
ャル井戸に転送・蓄積され、奇数行の信号電荷ｅ２は、
図６に示すように、第２の転送チャネル領域１１ｂにお
ける第３及び第４の垂直転送電極１５ｃ及び１５ｄ下に
連続形成されたポテンシャル井戸に転送・蓄積される。

【００８０】次のｔ１６時において、第２の垂直転送パ
ルスφＶ２が高レベルになることから、第２の垂直転送
電極１５ｂ下にポテンシャル井戸が形成され、これによ
り、偶数行の信号電荷ｅ１は、図５に示すように、第１
の転送チャネル領域１１ａにおける第２〜第４の垂直転
送電極１５ｂ〜１５ｄ下に連続形成されたポテンシャル
井戸に転送・蓄積され、奇数行の信号電荷ｅ２は、図６
に示すように、第２の転送チャネル領域１１ｂにおける
第２〜第４の垂直転送電極１５ｂ〜１５ｄ下に連続形成
されたポテンシャル井戸に転送・蓄積される。

【００８１】次のｔ１７時において、第４の垂直転送パ
ルスφＶ４が低レベルになることから、第４の垂直転送
電極１５ｄ下にポテンシャル障壁が形成され、これによ
り、偶数行の信号電荷ｅ１は、図５に示すように、第１
の転送チャネル領域１１ａにおける第２及び第３の垂直
転送電極１５ｂ及び１５ｃ下に連続形成されたポテンシ
ャル井戸に転送・蓄積され、奇数行の信号電荷ｅ２は、
図６に示すように、第２の転送チャネル領域１１ｂにお
ける第２及び第３の垂直転送電極１５ｂ及び１５ｃ下に
連続形成されたポテンシャル井戸に転送・蓄積される。

【００８２】次のｔ１８時において、第１の垂直転送パ
ルスφＶ１が高レベルになることから、第１の垂直転送
電極１５ａ下にポテンシャル井戸が形成され、これによ
り、偶数行の信号電荷ｅ１は、図５に示すように、第１
の転送チャネル領域１１ａにおける第１〜第３の垂直転
送電極１５ａ〜１５ｃ下に連続形成されたポテンシャル
井戸に転送・蓄積され、奇数行の信号電荷ｅ２は、図６
に示すように、第２の転送チャネル領域１１ｂにおける
第１〜第３の垂直転送電極１５ａ〜１５ｃ下に連続形成
されたポテンシャル井戸に転送・蓄積される。

【００８３】次のｔ１９時において、第３の垂直転送パ
ルスφＶ３が低レベルになることから、第３の垂直転送
電極１５ｃ下にポテンシャル障壁が形成され、これによ
り、偶数行の信号電荷ｅ１は、図５に示すように、第１
の転送チャネル領域１１ａにおける第１及び第２の垂直
転送電極１５ａ及び１５ｂ下に連続形成されたポテンシ
ャル井戸に転送・蓄積され、奇数行の信号電荷ｅ２は、
図６に示すように、第２の転送チャネル領域１１ｂにお
ける第１及び第２の垂直転送電極１５ａ及び１５ｂ下に
連続形成されたポテンシャル井戸に転送・蓄積される。

【００８４】この段階で、前段における第１の転送チャ
ネル領域１１ａの第１及び第２の垂直転送電極１５ａ及
び１５ｂ下に蓄積されていた偶数行の信号電荷ｅ１並び
に第２の転送チャネル領域１１ｂの第１及び第２の垂直
転送電極１５ａ及び１５ｂ下に蓄積されていた奇数行の
信号電荷ｅ２は、それぞれ次段における第１の転送チャ
ネル領域１１ａの第１及び第２の垂直転送電極１５ａ及
び１５ｂ下並びに第２の転送チャネル領域１１ｂの第１
及び第２の垂直転送電極１５ａ及び１５ｂ下に転送され
ることになる。このようにして、図３Ｂに示すタイミン
グで第１〜第４の垂直転送パルスφＶ１〜φＶ４が各垂
直転送電極１５ａ〜１５ｄに印加されることにより、偶
数行の信号電荷ｅ１と奇数行の信号電荷ｅ２は、それぞ
れ独立に、かつ並行して順次垂直方向に転送されること
になる。

【００８５】このように、本実施の形態に係るイメージ
センサにおいては、第１の転送チャネル領域１１ａと第
２の転送チャネル領域１１ｂ上に形成される第１〜第４
の垂直転送電極１５ａ〜１５ｄが、第１及び第２の転送
チャネル領域１１ａ及び１１ｂに対して共通に形成され
るため、電荷転送に寄与するポテンシャルの変化も第１
及び第２の転送チャネル領域１１ａ及び１１ｂに対して
共通となる。

【００８６】しかし、偶数行に関する受光部１３ａと第
２の転送チャネル領域１１ｂとの間、並びに奇数行に関
する受光部１３ｂと第１の転送チャネル領域１１ａとの
間にそれぞれ第１及び第２のチャネルストッパ領域１４
ａ及び１４ｂを形成するようにして、各チャネルストッ
パ領域１４ａ及び１４ｂを各受光部１３ａ及び１３ｂの
両側に交互に設けるようにしているため、例えば偶数行
に関する受光部１３ａの信号電荷ｅ１を読み出す際に、
第１の垂直転送電極１５ａに印加される第１の垂直転送
パルスφＶ１のレベルを高くして該第１の垂直転送電極
１５ａ下のポテンシャルを深くしても、偶数行に関する
受光部１３ａの信号電荷ｅ１は、図２上右側に位置する
第２の転送チャネル領域１１ｂに形成されているポテン
シャル井戸には読み出されず、図２上左側に位置する第
１の転送チャネル領域１１ａに形成されている第１の垂
直転送電極１５ａ下のポテンシャル井戸に読み出される
ことになる。

【００８７】上記電荷読出し動作は、奇数行に関する受
光部１３ｂにおいても同様であり、奇数行に関する受光
部１３ｂの信号電荷ｅ２を読み出す際に、第３の垂直転
送電極１５ｃに印加される第３の垂直転送パルスφＶ３
のレベルを高くして該第３の垂直転送電極１５ｃ下のポ
テンシャルを深くしても、奇数行に関する受光部１３ｂ
の信号電荷ｅ２は、図２上左側に位置する第１の転送チ
ャネル領域１１ａに形成されているポテンシャル井戸に
は読み出されず、図２上右側に位置する第２の転送チャ
ネル領域１１ｂに形成されている第３の垂直転送電極１
５ｃ下のポテンシャル井戸に読み出されることになる。

【００８８】上記のような構成により、本実施の形態に
係るイメージセンサにおいては、通常のＩＴ方式のイメ
ージセンサと同じ電荷読出し動作のタイミングと垂直方
向への電荷転送動作のタイミングを用いることができ
る。即ち、ＩＴ方式と共通のタイミングで電荷読出し動
作と垂直方向への電荷転送動作を行なうことができる。

【００８９】従って、従来から用いられているＩＴ方式
のイメージセンサにおける垂直転送パルス供給系をその
まま使用することができ、簡単に全画素読出し方式のＣ
ＣＤイメージセンサを製造することが可能となる。

【００９０】また、転送チャネル領域１１を、偶数行用
としての第１の転送チャネル領域１１ａと奇数行用とし
ての第２の転送チャネル領域１１ｂとで構成し、各転送
チャネル領域１１ａ及び１１ｂを、対応する列の受光部
１３ａ及び１３ｂの両側にそれぞれ分離して配するよう
にしているため、信号電荷を転送する際に使用される転
送電極を、２層の電極材料（例えば多結晶シリコン層）
にて構成することが可能となり、受光部周辺構造の簡略
化、高感度化及びスミア抑圧比の向上などの特性を得る
ことができる。

【００９１】また、偶数行に関する信号電荷ｅ１と奇数
行に関する信号電荷ｅ２とがそれぞれ並行して転送され
ることから、外部にフレームメモリ等の大型の回路を設
ける必要がなくなり、外部回路の簡略化に有効となる。

【００９２】上記図２の例では、受光部１３ａ及び１３
ｂの両側にそれぞれ互い違いに設けられるチャネルスト
ッパ領域１４ａ及び１４ｂを非連続に形成した例を示し
たが、その他、図７に示すように、偶数行に関する受光
部１３ａと奇数行に関する受光部１３ｂとを垂直方向で
分離するチャネルストッパ領域１４ｃを介して連続的に
形成するようにしてもよい。この場合、偶数行の信号電
荷ｅ１と奇数行の信号電荷ｅ２のクロストークを有効に
防止することができ、しかも、チャネルストッパ領域に
固定電位を供給してポテンシャル障壁の高さを調整した
い場合に、その供給端部をイメージ部の外側に導出する
ことができるため、固定電位を供給するための配線構造
を簡単にすることができる。

【００９３】ところで、本実施の形態に係るイメージセ
ンサにおいては、図１及び図２に示すように、第１の転
送チャネル領域１１ａを有する第１の垂直転送レジスタ
１ａと第２の転送チャネル領域１１ｂを有する第２の垂
直転送レジスタ１ｂとが水平方向に交互に形成された形
となっているため、第１の垂直転送レジスタ１ａ及び第
２の垂直転送レジスタ１ｂを通じて偶数行の信号電荷ｅ
１及び奇数行の信号電荷ｅ２を並行して水平転送レジス
タ３に転送し、該水平転送レジスタ３及び出力部４を通
じて撮像信号を出力させた場合、図１に示すように、奇
数行の信号電荷ｅ２に基づく撮像信号と偶数行の信号電
荷ｅ１に基づく撮像信号とが１ビット単位に交互に出力
されることになる。

【００９４】従って、上記１ビット単位に交互に出力さ
れる撮像信号を外部回路にて分離するには、該外部回路
に、奇数行に関する撮像信号の出力タイミングで該撮像
信号をサンプリングする奇数行用のサンプル・ホールド
回路と、偶数行に関する撮像信号の出力タイミングで該
撮像信号をサンプリングする偶数行用のサンプル・ホー
ルド回路を設け、更にこれらサンプル・ホールド回路の
後段に２つのラインメモリを並列に接続し、時間的に後
に出力されるべき撮像信号、例えば偶数行に関する撮像
信号を１行分蓄積することができるラインメモリを設け
ることで可能となる。

【００９５】また、図８に示すように、偶数行の信号電
荷ｅ１及び奇数行の信号電荷ｅ２を第１の垂直転送レジ
スタ１ａ及び第２の垂直転送レジスタ１ｂを通じて水平
転送レジスタ３に転送する際に、第２の垂直転送レジス
タ１ｂを通じての奇数行の信号電荷ｅ２の転送と、第１
の垂直転送レジスタ１ａを通じての偶数行の信号電荷ｅ
１の転送とが別々になるように、第１〜第４の垂直転送
パルスを設定することにより、最初に第２の垂直転送レ
ジスタ１ｂ（第２の転送チャネル領域１１ｂ）に通じて
奇数行に関するすべての信号電荷ｅ２を水平転送レジス
タ３及び出力部４を通じて奇数行の撮像信号として出力
し、次いで、第１の垂直転送レジスタ１ａ（第１の転送
チャネル領域１１ａ）を通じて今度は偶数行に関するす
べての信号電荷ｅ１を水平転送レジスタ３及び出力部４
を通じて偶数行の撮像信号として出力することが可能と
なる。

【００９６】この場合、最初の例えば奇数行に関するす
べての信号電荷ｅ２を転送する場合は、図３Ａのｔ１時
において第１の垂直転送パルスφＶ１のレベルを読出し
レベルとしないで、そのまま高レベルを維持させれば、
偶数行に関する受光部１３ａに蓄積されている信号電荷
ｅ１の第１の転送チャネル領域１１ａへの読み出しは行
なわれず、ｔ３時において第２の転送チャネル領域１１
ｂに読み出された奇数行の信号電荷ｅ２のみが水平転送
レジスタ３側に順次転送されることになる。

【００９７】上記奇数行に関するすべての信号電荷ｅ２
が出力部４を通じて撮像信号として出力された後、今度
は、図３Ａのｔ３時において第３の垂直転送パルスφＶ
３を読出しレベルとせずに高レベルを維持させるように
し、反対にｔ１時において第１の垂直転送パルスφＶ１
を読出しレベルとすることにより、偶数行に関するすべ
ての信号電荷ｅ１が水平転送レジスタ３側に転送される
ことになる。

【００９８】また、図９に示すように、水平転送レジス
タ３を２本並列に設け（第１及び第２の水平転送レジス
タ３ａ及び３ｂ）、更に各水平転送レジスタ３ａ及び３
ｂの後段に出力部（第１及び第２の出力部４ａ及び４
ｂ）を設けて、撮像信号の出力系を２系統とすること
で、第２の垂直転送レジスタ１ｂ（第２の転送チャネル
領域１１ｂ）を通じて転送される奇数行の信号電荷ｅ２
を第１の水平転送レジスタ３ａ及び第１の出力部４ａを
通じて奇数行に関する撮像信号として取り出すことがで
き、第１の垂直転送レジスタ１ａ（第１の転送チャネル
領域１１ａ）を通じて転送される偶数行の信号電荷ｅ１
を第２の水平転送レジスタ３ｂ及び第２の出力部４ｂを
通じて偶数行に関する撮像信号として取り出すことがで
きる。

【００９９】

【発明の効果】上述のように、本発明に係る固体撮像素
子によれば、被写体からの入射光の光量に応じた量の信
号電荷に光電変換する受光部が多数マトリクス状に配さ
れ、各列の受光部に対して共通に垂直転送レジスタが形
成され、上記垂直転送レジスタを、偶数行に関する受光
部に蓄積された信号電荷を水平レジスタに転送する偶数
行用垂直転送レジスタと、奇数行に関する受光部に蓄積
された信号電荷を上記水平レジスタに転送する奇数行用
垂直転送レジスタとで構成し、これら偶数行用垂直転送
レジスタと奇数行用垂直転送レジスタを、対応する列の
受光部の両側にそれぞれ分離して配するようにしたの
で、簡単な構成で全画素読出し方式のＣＣＤイメージセ
ンサを得ることができ、信号電荷を転送する際に使用さ
れる転送電極を、２層の電極材料にて構成することが可
能で、受光部周辺構造の簡略化、高感度化及びスミア抑
圧比の向上などの特性を得ることができ、しかも外部回
路にフレームメモリ等を設ける必要がなく、電子機器と
した場合の構成上及び動作上の簡略化を実現させること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る固体撮像素子を２層４相ＣＣＤ構
造のイメージセンサに適用した実施の形態例（以下、単
に実施の形態に係るイメージセンサと記す）を示す概略
構成図である。

【図２】本実施の形態に係るイメージセンサのイメージ
部の平面構成を示す拡大平面図である。

【図３】本実施の形態に係るイメージセンサの読出し動
作を示すタイミングチャートであり、同図Ａは電荷読出
し動作のタイミングチャートを示し、同図Ｂは垂直転送
動作のタイミングチャートを示す。

【図４】本実施の形態に係るイメージセンサの電荷読出
し動作を示す動作概念図であり、同図Ａは偶数行の信号
電荷の読出し動作を示し、同図Ｂは奇数行の信号電荷の
読出し動作を示す。

【図５】本実施の形態に係るイメージセンサの偶数行の
垂直転送動作を示す動作概念図である。

【図６】本実施の形態に係るイメージセンサの奇数行の
垂直転送動作を示す動作概念図である。

【図７】他の実施の形態に係るイメージセンサのイメー
ジ部の平面構成を示す拡大平面図である。

【図８】本実施の形態に係るイメージセンサの信号電荷
の転送方式の他の例を示す説明図である。

【図９】本実施の形態に係るイメージセンサにおいて、
２本の水平転送レジスタを設けた場合の信号電荷の転送
方式を示す説明図である。

【図１０】ＩＴ方式のイメージセンサの一般的構成を示
す概略構成図である。

【図１１】ＩＴ方式のイメージセンサにおけるイメージ
部の平面構成を示す拡大平面図である。

【図１２】ＩＴ方式のイメージセンサにおける読出し動
作を示すタイミングチャートであり、同図Ａは電荷読出
し動作のタイミングチャートを示し、同図Ｂは垂直転送
動作のタイミングチャートを示す。

【図１３】ＩＴ方式のイメージセンサにおける電荷読出
し動作を示す動作概念図である。

【図１４】ＩＴ方式のイメージセンサにおける垂直転送
動作を示す動作概念図である。

【図１５】３層３相ＣＣＤイメージセンサのイメージ部
の平面構成を示す拡大平面図である。

【図１６】３層３相ＣＣＤイメージセンサの読出し動作
を示すタイミングチャートであり、同図Ａは電荷読出し
動作のタイミングチャートを示し、同図Ｂは垂直転送動
作のタイミングチャートを示す。

【図１７】３層３相ＣＣＤイメージセンサの電荷読出し
動作を示す動作概念図である。

【図１８】３層３相ＣＣＤイメージセンサの垂直転送動
作を示す動作概念図である。

【符号の説明】

１垂直転送レジスタ１ａ第１の垂直転送レジスタ１ｂ第２の垂直転送レジスタ２イメージ部３水平転送レジスタ４出力部１１転送チャネル領域１１ａ第１の転送チャネル領域１１ｂ第２の転送チャネル領域１２チャネル分離用領域１３受光部１３ａ偶数行に関する受光部１３ｂ奇数行に関する受光部１４ａ第１のチャネルストッパ領域１４ｂ第２のチャネルストッパ領域１５ａ〜１５ｄ第１〜第４の垂直転送電極

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被写体からの入射光の光量に応じた量の
信号電荷に光電変換する受光部が多数マトリクス状に配
され、各列の受光部に対して共通に垂直転送レジスタが形成さ
れ、上記垂直転送レジスタは、偶数行に関する受光部に蓄積
された信号電荷を水平レジスタに転送する偶数行用垂直
転送レジスタと、奇数行に関する受光部に蓄積された信
号電荷を上記水平レジスタに転送する奇数行用垂直転送
レジスタとからなり、これら偶数行用垂直転送レジスタと奇数行用垂直転送レ
ジスタは、対応する列の受光部の両側にそれぞれ分離し
て配されていることを特徴とする固体撮像素子。
【請求項２】上記偶数行に関する受光部と、該受光部
に隣接する奇数行用垂直転送レジスタとの間に信号電荷
の転送を阻止するための第１のチャネルストップ領域が
形成され、上記奇数行に関する受光部と、該受光部に隣
接する偶数行用垂直転送レジスタとの間に信号電荷の転
送を阻止するための第２のチャネルストップ領域が形成
されていることを特徴とする請求項１記載の固体撮像素
子。
【請求項３】上記第１及び第２のチャネルストップ領
域が、上記受光部を垂直方向に分離する領域を介して連
続的に形成されていることを特徴とする請求項２記載の
固体撮像素子。
【請求項４】上記第１及び第２のチャネルストップ領
域が、非連続的に形成されていることを特徴とする請求
項２記載の固体撮像素子。
【請求項５】隣接する２列間に配された偶数行用垂直
転送レジスタと奇数行用垂直転送レジスタの各転送電極
が共通とされ、上記各垂直転送レジスタ間にチャネルス
トップ領域が形成されていることを特徴とする請求項１
記載の固体撮像素子。
【請求項６】上記偶数行用垂直転送レジスタ及び奇数
行用垂直転送レジスタには、偶数行に関する信号電荷及
び奇数行に関する信号電荷をそれぞれ並行してかつ行単
位に転送するための垂直転送パルスが印加され、上記水平レジスタには、上記偶数行に関する信号電荷と
奇数行に関する信号電荷を互い違いに転送するための水
平転送パルスが印加されることを特徴とする請求項１記
載の固体撮像素子。
【請求項７】上記水平レジスタを通じて転送される信
号電荷を電気信号に変換する出力部の後段に、偶数行に
関する信号電荷に基づく電気信号と奇数行に関する信号
電荷に基づく電気信号を行単位に分離する分離回路が接
続されていることを特徴とする請求項６記載の固体撮像
素子。
【請求項８】上記偶数行用垂直転送レジスタ及び奇数
行用垂直転送レジスタには、偶数行に関する信号電荷及
び奇数行に関する信号電荷をそれぞれ並行してかつ行単
位に転送するための垂直転送パルスが印加され、上記水平レジスタには、隣合う上記偶数行に関する信号
電荷と奇数行に関する信号電荷を混合して転送するため
の水平転送パルスが印加されることを特徴とする請求項
１記載の固体撮像素子。
【請求項９】上記水平レジスタが２本以上配され、上記偶数行用垂直転送レジスタ及び奇数行用垂直転送レ
ジスタには、偶数行に関する信号電荷及び奇数行に関す
る信号電荷をそれぞれ並行してかつ行単位に転送するた
めの垂直転送パルスが印加され、上記垂直転送レジスタと水平レジスタ間並びに各水平レ
ジスタ間には、それぞれ異なる行に関する信号電荷を個
別にそれぞれ対応する水平レジスタに転送するための転
送パルスが印加される電極が形成されていることを特徴
とする請求項１記載の固体撮像素子。
【請求項１０】上記偶数行用垂直転送レジスタ及び奇
数行用垂直転送レジスタは、いずれか一方の垂直転送レ
ジスタに対する垂直転送パルスの印加に基づいて、当該
一方の垂直転送レジスタに関する全ての行の信号電荷を
上記水平レジスタ側に転送した後、他方の垂直転送レジ
スタに対する垂直転送パルスの印加に基づいて、当該他
方の垂直転送レジスタに関する全ての行の信号電荷を上
記水平レジスタ側に転送することを特徴とする請求項１
記載の固体撮像素子。