JPH11155103A

JPH11155103A - 固体撮像装置

Info

Publication number: JPH11155103A
Application number: JP9321198A
Authority: JP
Inventors: Hidenori Shibata; 英紀柴田
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1997-11-21
Filing date: 1997-11-21
Publication date: 1999-06-08
Also published as: US6207982B1

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は、プログレッシブスキャン方式を採用
する固体撮像装置において、スミア特性の大幅な改善と
低消費電力化とを容易に実現できるようにすることを最
も主要な特徴とする。【解決手段】たとえば、マトリックス状に配列された複
数の受光部１０の、各行の受光部１０の上下にそれぞれ
対応させて、一対の水平転送部２１，２１からなる信号
電荷転送部２０を設ける。そして、信号電荷転送部２０
を各行ごとに選択的に駆動させて、奇数番目に対応する
各受光部１０の信号電荷を一方の水平転送部２１によ
り、偶数番目に対応する各受光部１０の信号電荷を他方
の水平転送部２１により、それぞれ振り分けて転送す
る。こうして、全受光部１０の信号電荷の転送を、各行
ごとに、垂直転送よりも転送速度が速い、水平方向への
２本の水平転送路２１，２１を用いて行う構成となって
いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、固体撮像装置に
係り、特に、プログレッシブスキャン方式を採用する、
電子スチル（デジタルスチル）カメラやＰＣ（パーソナ
ル・コンピュータ）カメラ用のＣＣＤ（Charge Coupled
Device ）に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、撮像管に代わるものとして、撮像
管よりも小型，軽量，長寿命という特長を有する固体撮
像装置が用いられるようになってきている。特に、イン
ターライントランスファーＣＣＤ（以下、ＩＴ−ＣＣＤ
と略記する）は、家庭用のビデオカメラや放送用のハン
ディカメラなどに広く利用されている。

【０００３】一方、従来のデジタルスチルカメラ用のＣ
ＣＤにおいて、全画素の信号を独立して出力する、いわ
ゆるプログレッシブスキャン方式のＣＣＤについては、
メカニカルシャッターを用いない場合の低スミア化、お
よび、フィルムと同一の画角に対応するチップ面積の拡
大などの要求がある。

【０００４】すなわち、プログレッシブスキャン方式の
ＣＣＤを実現するには、垂直転送部の転送段数を従来の
ＣＣＤの２倍にする必要がある。ＩＴ−ＣＣＤの場合
は、垂直転送部の転送段数を２倍にするために、既存の
２層電極、４相駆動を、３層電極、３相駆動に変更して
対応するもの、または、受光部の中央に配線を横切らせ
て、２層電極、４相駆動を行うものなどが開発されてい
る。

【０００５】しかしながら、前者は構造の複雑化を招
き、後者は感度の低下を招くという問題があった。これ
に対し、フレームトランスファーＣＣＤ（以下、ＦＴ−
ＣＣＤと略記する）の場合、２層電極、４相駆動により
プログレッシブスキャン方式を容易に実現できるもの
の、メカニカルシャッターを用いないと、スミアの影響
がより深刻なものとなる。

【０００６】さらに、ＩＴ−ＣＣＤおよびＦＴ−ＣＣＤ
においては、チップ面積の拡大や多画素化を行う場合、
転送電極の容量の増大により、駆動回路での消費電力が
増加するという不具合があった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記したように、従来
においては、プログレッシブスキャン方式を実現するた
めに、各種の試みがなされてはいるものの、特に、メカ
ニカルシャッターを用いない場合のスミア特性の悪化、
および、チップ面積の拡大や多画素化の要求に対する消
費電力の増加が問題となっていた。そこで、この発明
は、スミア特性を大幅に改善でき、かつ、低消費電力化
を容易に実現することが可能な固体撮像装置を提供する
ことを目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、この発明の固体撮像装置にあっては、半導体基板
上にマトリックス状に配列された複数の受光部と、各行
に対応する、前記受光部の上下にそれぞれ配設された一
対の水平転送部からなる信号電荷転送部と、前記信号電
荷転送部の水平転送部を各対ごとに駆動して、行に対応
する、各受光部の信号電荷を、それぞれの水平転送部に
より選択的に転送させるための駆動部と、それぞれの水
平転送部で転送される、行に対応する、各受光部の信号
電荷を時系列的に出力する出力部とから構成されてい
る。

【０００９】この発明の固体撮像装置によれば、各行に
対応する、それぞれの受光部の信号電荷を、受光部の上
下にそれぞれ隣接する一対の水平転送部により振り分け
て転送できるようになる。これにより、短い転送時間内
に、より多くの信号電荷を転送することが可能となるも
のである。

【００１０】特に、一対の水平転送部からなる信号電荷
転送部のうち、一方の水平転送部の奇数番目の各受光部
に対応する第１のストレージ電極と、他方の水平転送部
の偶数番目の各受光部に対応する第２のストレージ電極
とを、それぞれ電気的に接続するようにした場合には、
２本ずつ必要であった配線が、各水平転送部に対して１
本で済むようになる。このため、配線を遮光膜としても
兼用することが可能となるものである。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態につ
いて図面を参照して説明する。図１は、本発明の実施の
第一の形態にかかる固体撮像装置の基本構成を示すもの
である。

【００１２】本図において、たとえば、Ｓｉ基板（図示
していない）上には複数の受光部１０がマトリックス状
に配列されている。なお、ここでは、説明を簡単にする
ために、行数が５で、列数（１行当たりの受光部数）が
６の、１１ａ〜１１ｆ、１２ａ〜１２ｆ、１３ａ〜１３
ｆ、１４ａ〜１４ｆ、１５ａ〜１５ｆの各受光部からな
る場合について説明する。

【００１３】各行の、上記受光部１１ａ〜１１ｆ、受光
部１２ａ〜１２ｆ、受光部１３ａ〜１３ｆ、受光部１４
ａ〜１４ｆ、受光部１５ａ〜１５ｆに対応して、それぞ
れ、ＣＣＤからなる信号電荷転送部２０が設けられてい
る。信号電荷転送部２０は、各行に対応する、上記受光
部１１ａ〜１１ｆ、受光部１２ａ〜１２ｆ、受光部１３
ａ〜１３ｆ、受光部１４ａ〜１４ｆ、受光部１５ａ〜１
５ｆの上下にそれぞれ配設された、一対の水平転送部２
１（水平転送部２１ａ，２１ｂ、水平転送部２１ｂ，２
１ｃ、水平転送部２１ｃ，２１ｄ、水平転送部２１ｄ，
２１ｅ、水平転送部２１ｅ，２１ｆ）により構成されて
いる。

【００１４】すなわち、全受光部１０の上下、および、
各行の受光部１１ａ〜１１ｆ、受光部１２ａ〜１２ｆ、
受光部１３ａ〜１３ｆ、受光部１４ａ〜１４ｆ、受光部
１５ａ〜１５ｆの相互間には、水平方向（行方向）に沿
って、それぞれ水平転送部２１ａ，水平転送部２１ｂ，
水平転送部２１ｃ，水平転送部２１ｄ，水平転送部２１
ｅ，水平転送部２１ｆが配設されている。

【００１５】そして、上記受光部１１ａ〜１１ｆの上下
にそれぞれ配設された一対の水平転送部２１ａ，２１ｂ
により、各受光部１１ａ〜１１ｆの信号電荷を水平方向
に転送するための信号電荷転送部２０が構成されてい
る。たとえば、各受光部１１ａ〜１１ｆの信号電荷のう
ち、奇数番目に対応する受光部１１ａ，１１ｃ，１１ｅ
の信号電荷１１ａ´，１１ｃ´，１１ｅ´は一方の水平
転送部２１ａによって、また、偶数番目に対応する受光
部１１ｂ，１１ｄ，１１ｆの信号電荷１１ｂ´，１１ｄ
´，１１ｆ´は他方の水平転送部２１ｂによって、それ
ぞれ転送されるようになっている。

【００１６】同様に、上記受光部１２ａ〜１２ｆの上下
にそれぞれ配設された一対の水平転送部２１ｂ，２１ｃ
により、各受光部１２ａ〜１２ｆの信号電荷を水平方向
に転送するための信号電荷転送部２０が構成されてい
る。たとえば、各受光部１２ａ〜１２ｆの信号電荷のう
ち、奇数番目に対応する受光部１２ａ，１２ｃ，１２ｅ
の信号電荷は一方の水平転送部２１ｂによって、また、
偶数番目に対応する受光部１２ｂ，１２ｄ，１２ｆの信
号電荷は他方の水平転送部２１ｃによって、それぞれ転
送されるようになっている。この場合、上記受光部１１
ａ〜１１ｆに対応する信号電荷転送部２０の他方の水平
転送部２１ｂが、上記受光部１２ａ〜１２ｆに対応する
信号電荷転送部２０の一方の水平転送部２１ｂとして共
用されている。

【００１７】同様に、上記受光部１３ａ〜１３ｆの上下
にそれぞれ配設された一対の水平転送部２１ｃ，２１ｄ
により、各受光部１３ａ〜１３ｆの信号電荷を水平方向
に転送するための信号電荷転送部２０が構成されてい
る。たとえば、各受光部１３ａ〜１３ｆの信号電荷のう
ち、奇数番目に対応する受光部１３ａ，１３ｃ，１３ｅ
の信号電荷は一方の水平転送部２１ｃによって、また、
偶数番目に対応する受光部１３ｂ，１３ｄ，１３ｆの信
号電荷は他方の水平転送部２１ｄによって、それぞれ転
送されるようになっている。この場合、上記受光部１２
ａ〜１２ｆに対応する信号電荷転送部２０の他方の水平
転送部２１ｃが、上記受光部１３ａ〜１３ｆに対応する
信号電荷転送部２０の一方の水平転送部２１ｃとして共
用されている。

【００１８】同様に、上記受光部１４ａ〜１４ｆの上下
にそれぞれ配設された一対の水平転送部２１ｄ，２１ｅ
により、各受光部１４ａ〜１４ｆの信号電荷を水平方向
に転送するための信号電荷転送部２０が構成されてい
る。たとえば、各受光部１４ａ〜１４ｆの信号電荷のう
ち、奇数番目に対応する受光部１４ａ，１４ｃ，１４ｅ
の信号電荷は一方の水平転送部２１ｄによって、また、
偶数番目に対応する受光部１４ｂ，１４ｄ，１４ｆの信
号電荷は他方の水平転送部２１ｅによって、それぞれ転
送されるようになっている。この場合、上記受光部１３
ａ〜１３ｆに対応する信号電荷転送部２０の他方の水平
転送部２１ｄが、上記受光部１４ａ〜１４ｆに対応する
信号電荷転送部２０の一方の水平転送部２１ｄとして共
用されている。

【００１９】同様に、上記受光部１５ａ〜１５ｆの上下
にそれぞれ配設された一対の水平転送部２１ｅ，２１ｆ
により、各受光部１５ａ〜１５ｆの信号電荷を水平方向
に転送するための信号電荷転送部２０が構成されてい
る。たとえば、各受光部１５ａ〜１５ｆの信号電荷のう
ち、奇数番目に対応する受光部１５ａ，１５ｃ，１５ｅ
の信号電荷は一方の水平転送部２１ｅによって、また、
偶数番目に対応する受光部１５ｂ，１５ｄ，１５ｆの信
号電荷は他方の水平転送部２１ｆによって、それぞれ転
送されるようになっている。この場合、上記受光部１４
ａ〜１４ｆに対応する信号電荷転送部２０の他方の水平
転送部２１ｅが、上記受光部１５ａ〜１５ｆに対応する
信号電荷転送部２０の一方の水平転送部２１ｅとして共
用されている。

【００２０】信号電荷転送部２０の一端には、各対の水
平転送部２１ａ〜２１ｆにそれぞれ駆動パルスを選択的
に印加するための、第１の行選択駆動回路３１が接続さ
れている。第１の行選択駆動回路３１は、駆動配線３２
ａ，３２ｂを介して、偶数番目または奇数番目の転送電
極（図示していない）とそれぞれ接続されて、各対の水
平転送部２１ａ〜２１ｆを２相駆動するようになってい
る。

【００２１】たとえば、水平転送部２１ａに対しては、
少なくとも、各受光部１１ａ〜１１ｆの信号電荷のう
ち、奇数番目に対応する受光部１１ａ，１１ｃ，１１ｅ
の信号電荷１１ａ´，１１ｃ´，１１ｅ´を転送できる
ようにするために、駆動配線３２ｂが、受光部１１ａ，
１１ｃ，１１ｅに対応するそれぞれの転送電極（第１の
ストレージ電極）と接続されている。

【００２２】水平転送部２１ｂに対しては、各受光部１
１ａ〜１１ｆの信号電荷のうち、偶数番目に対応する受
光部１１ｂ，１１ｄ，１１ｆの信号電荷１１ｂ´，１１
ｄ´，１１ｆ´を転送できるようにするために、駆動配
線３２ａが、受光部１１ｂ，１１ｄ，１１ｆに対応する
それぞれの転送電極（第２のストレージ電極）と接続さ
れている。

【００２３】また、水平転送部２１ｂに対しては、各受
光部１２ａ〜１２ｆの信号電荷のうち、奇数番目に対応
する受光部１２ａ，１２ｃ，１２ｅの信号電荷を転送で
きるようにするために、駆動配線３２ｂが、受光部１２
ａ，１２ｃ，１２ｅに対応するそれぞれの転送電極（第
１のストレージ電極）と接続されている。

【００２４】同様に、水平転送部２１ｃに対しては、駆
動配線３２ａが、各受光部１２ａ〜１２ｆの、偶数番目
に対応する受光部１２ｂ，１２ｄ，１２ｆの転送電極
（第２のストレージ電極）とそれぞれ接続され、駆動配
線３２ｂが、各受光部１３ａ〜１３ｆの、奇数番目に対
応する受光部１３ａ，１３ｃ，１３ｅの転送電極（第１
のストレージ電極）とそれぞれ接続されている。

【００２５】同様に、水平転送部２１ｄに対しては、駆
動配線３２ａが、各受光部１３ａ〜１３ｆの、偶数番目
に対応する受光部１３ｂ，１３ｄ，１３ｆの転送電極
（第２のストレージ電極）とそれぞれ接続され、駆動配
線３２ｂが、各受光部１４ａ〜１４ｆの、奇数番目に対
応する受光部１４ａ，１４ｃ，１４ｅの転送電極（第１
のストレージ電極）とそれぞれ接続されている。

【００２６】同様に、水平転送部２１ｅに対しては、駆
動配線３２ａが、各受光部１４ａ〜１４ｆの、偶数番目
に対応する受光部１４ｂ，１４ｄ，１４ｆの転送電極
（第２のストレージ電極）とそれぞれ接続され、駆動配
線３２ｂが、各受光部１５ａ〜１５ｆの、奇数番目に対
応する受光部１５ａ，１５ｃ，１５ｅの転送電極（第１
のストレージ電極）とそれぞれ接続されている。

【００２７】同様に、水平転送部２１ｆに対しては、少
なくとも、駆動配線３２ａが、各受光部１５ａ〜１５ｆ
の、偶数番目に対応する受光部１５ｂ，１５ｄ，１５ｆ
の転送電極（第２のストレージ電極）とそれぞれ接続さ
れている。

【００２８】信号電荷転送部２０の他端には、それぞ
れ、各水平転送部２１ａ〜２１ｆによって転送される信
号電荷を検出するための、信号電荷検出部３３ａ〜３３
ｆが接続されている。

【００２９】信号電荷検出部３３ａ〜３３ｆの出力端
は、ＭＯＳスイッチ３４ａ〜３４ｆをそれぞれに介し
て、各水平転送部２１ａ〜２１ｆによって転送される信
号電荷を時系列により出力するための出力部３５に接続
されている。

【００３０】ＭＯＳスイッチ３４ａ〜３４ｆは、それぞ
れのゲートに接続される、第２の行選択駆動回路（たと
えば、シフトレジスタ）３６によってオン／オフ制御さ
れるようになっている。

【００３１】以下に、上記した構成の固体撮像装置にお
ける駆動方法について、簡単に説明する。たとえば、１
行目の各受光部１１ａ〜１１ｆに対応する水平転送部２
１ａ，２１ｂに対して、第１の行選択駆動回路３１から
信号電荷読み出し用の駆動パルスが印加されたとする。

【００３２】すると、奇数番目に対応する各受光部１１
ａ，１１ｃ，１１ｅの信号電荷１１ａ´，１１ｃ´，１
１ｅ´は一方の水平転送部２１ａによって、また、偶数
番目に対応する各受光部１１ｂ，１１ｄ，１１ｆの信号
電荷１１ｂ´，１１ｄ´，１１ｆ´は他方の水平転送部
２１ｂによって、それぞれ読み出される。

【００３３】このとき、信号電荷１１ａ´，１１ｃ´，
１１ｅ´および信号電荷１１ｂ´，１１ｄ´，１１ｆ´
は、それぞれ、１画素分（１／２転送段分）だけずれて
いる。

【００３４】このため、第１の行選択駆動回路３１から
電荷転送用の駆動パルスが印加されることにより、水平
転送部２１ａを転送される信号電荷１１ａ´，１１ｃ
´，１１ｅ´、および、水平転送部２１ｂを転送される
信号電荷１１ｂ´，１１ｄ´，１１ｆ´は、時間的に
は、信号電荷１１ａ´、１１ｂ´、１１ｃ´、１１ｄ
´、１１ｅ´、１１ｆ´の順で信号電荷検出部３３ａ，
３３ｂにより検出される。

【００３５】したがって、第２の行選択駆動回路３６に
よって、通常の信号転送の周波数（この場合、電荷転送
用の駆動パルスの周波数の２倍）でＭＯＳトランジスタ
３４ａ，３４ｂを交互にオン／オフさせることにより、
各信号電荷は、１１ａ´、１１ｂ´、１１ｃ´、１１ｄ
´、１１ｅ´、１１ｆ´の順で出力部３５から出力され
ることになる。

【００３６】同様にして、２行目の各受光部１２ａ〜１
２ｆの信号電荷を出力させるためには、水平転送部２１
ｂ，２１ｃに対して、信号電荷読み出し用の駆動パルス
と電荷転送用の駆動パルスとを選択的に印加することに
よって、各信号電荷を時系列により出力させることがで
きる。

【００３７】このようにして、３行目の各受光部１３ａ
〜１３ｆの信号電荷、４行目の各受光部１４ａ〜１４ｆ
の信号電荷、および、５行目の各受光部１５ａ〜１５ｆ
の信号電荷を、それぞれ同様に出力させることで、全受
光部１０の信号電荷を時系列により出力するプログレッ
シブスキャン駆動（方式）が可能となる。

【００３８】上記したように、本発明の実施の第一の形
態にかかる固体撮像装置によれば、転送速度が遅い垂直
転送を行わずに、各行に対応する、それぞれの受光部の
信号電荷を、受光部の上下にそれぞれ隣接する一対の水
平転送部に振り分けて転送するようにしている。

【００３９】これにより、信号電荷の、水平方向への高
速な転送が可能となるため、画像中において、高輝度被
写体の像が上下に薄い帯を引く、スミア現象の発生を大
幅に低減できるようになる。

【００４０】また、各行の受光部に対応する、一対（２
つ）の水平転送部を選択的に駆動できるとともに、各行
の受光部にそれぞれ対応して設けられた１つの水平転送
部により、信号電荷を水平方向に転送する固体撮像装置
（たとえば、特開平４−３６５２７４号公報参照）の場
合の１／２の周波数で駆動できるようになる。このた
め、たとえチップ面積の拡大や多画素化を行った場合で
も、低消費電力化が可能である。

【００４１】さらには、各行の受光部に対応するそれぞ
れの信号電荷を、一対の水平転送部により振り分けて転
送できるようになる結果、たとえば、転送できる信号電
荷の量が、上記公報に開示の固体撮像装置の２倍になる
など、短い転送時間内に、より多くの信号電荷を転送す
ることが可能となる。

【００４２】なお、上記した本発明の実施の第一の形態
においては、各行に対応する受光部の信号電荷を一対の
水平転送部に振り分けるために、１つの水平転送部に対
して２本の駆動配線を配設するように構成した場合につ
いて説明したが、これに限らず、たとえば１本の駆動配
線によって各受光部の信号電荷を一対の水平転送部に振
り分けるように構成することも可能である。

【００４３】図２は、本発明の実施の第二の形態にかか
る固体撮像装置の概略を示すもので、各行に対応する受
光部の信号電荷を一対の水平転送部に振り分けるため
に、水平転送部のそれぞれに１本ずつ駆動配線を配設す
るように構成した場合の例である。なお、同図（ａ）は
転送電極を含む画素部の平面パターンであり、同図
（ｂ）は図（ａ）のＢ−Ｂ線に沿う断面図、同図（ｃ）
は同じくＣ−Ｃ線に沿う断面図である。

【００４４】同図（ａ）において、各行の受光部（たと
えば、フォトダイオード）１０の上下に対応する、Ｓｉ
基板１の表面部には、それぞれ、転送チャネル（水平Ｃ
ＣＤチャネル）２が形成されている。

【００４５】各転送チャネル２上には、絶縁膜３を介し
て、水平転送部２１がそれぞれ設けられている。各水平
転送部２１は、受光部１０のそれぞれに対応して設けら
れた複数の転送電極からなっている。転送電極のそれぞ
れは、たとえば、第１層ポリＳｉからなるストレージ電
極４１、および、このストレージ電極４１の相互間に絶
縁膜４を介してそれぞれ設けられた、第２層ポリＳｉか
らなるバリア電極４２により形成されている。

【００４６】ストレージ電極４１は、各行に対応する、
奇数番目の受光部１０のそれぞれに対応して設けられた
第１のストレージ電極４１ａと、偶数番目の受光部１０
のそれぞれに対応して設けられた第２のストレージ電極
４１ｂとからなっている。

【００４７】ストレージ電極４１は、各対の水平転送部
２１の、一方の水平転送部２１の第１のストレージ電極
４１ａ、および、他方の水平転送部２１の第２のストレ
ージ電極４１ｂの相互が電気的に接続されて、各行に対
応する、それぞれの受光部１０の間を蛇行するように配
置されている。

【００４８】バリア電極４２は、上記ストレージ電極４
１の相互間を埋め込むように、それぞれ島状に設けられ
ている。水平転送部２１のうち、奇数行に対応する、各
水平転送部２１のストレージ電極４１（４１ａ）および
バリア電極４２は、たとえば同図（ｂ）に示すように、
その一部がコンタクト部４３を介して電気的に接続され
ている。また、その他のストレージ電極４１（４１ｂ）
およびバリア電極４２は、絶縁膜５を介して、各水平転
送部２１ごとにそれぞれ１本ずつ設けられたＡｌなどか
らなる駆動配線４４と、コンタクト部４５により電気的
に接続されている。

【００４９】同様に、偶数行に対応する、各水平転送部
２１のストレージ電極４１（４１ａ）およびバリア電極
４２は、たとえば同図（ｃ）に示すように、その一部が
コンタクト部４３を介して電気的に接続されている。ま
た、その他のストレージ電極４１（４１ｂ）およびバリ
ア電極４２は、絶縁膜５を介して、各水平転送部２１ご
とにそれぞれ１本ずつ設けられたＡｌなどからなる駆動
配線４４と、コンタクト部４５により電気的に接続され
ている。

【００５０】このような構成によれば、単に、上記した
第一の形態にかかる固体撮像装置と同様の効果が期待で
きるのみでなく、さらなる構成の簡素化を図ることが可
能となる。

【００５１】すなわち、各対の水平転送部２１の、一方
の水平転送部２１の第１のストレージ電極４１ａと、他
方の水平転送部２１の第２のストレージ電極４１ｂとが
互いに接続されている。このため、１本の駆動配線４４
によって、各行に対応する受光部１０の信号電荷を、そ
の受光部１０の上下にそれぞれ隣接する一対の水平転送
部２１に振り分けることが可能となる。

【００５２】しかも、駆動配線４４が１本で済むことに
より、駆動配線４４の遮光膜としての併用も可能となる
ため、遮光膜用の金属層の形成を省略できる。次に、図
３および図４を参照して、上記した第二の形態にかかる
固体撮像装置の駆動方法について説明する。

【００５３】図３は、図２に示した固体撮像装置の駆動
方法を説明するために、要部の構成をさらに模式的に示
すものである。なお、ここでは、受光部１０の行数を
５、列数を６とした場合について説明する。

【００５４】上述したように、各行に対応する、受光部
１１ａ〜１１ｆ、受光部１２ａ〜１２ｆ、受光部１３ａ
〜１３ｆ、受光部１４ａ〜１４ｆ、受光部１５ａ〜１５
ｆの上下には、それぞれ隣接して、水平転送部２１ａ〜
２１ｆが配設されている。

【００５５】水平転送部２１ａ〜２１ｆは、２相駆動に
よりそれぞれ動作するように、ストレージ電極４１とバ
リア電極４２とからなる、複数の転送電極４０ａ〜４０
ｆによって構成されている。

【００５６】そして、各水平転送部２１ａ〜２１ｆの転
送電極４０ａ〜４０ｆのうち、奇数番目の転送電極（第
１のストレージ電極）４０ａ，４０ｃ，４０ｅと、各行
の、奇数番目に対応する受光部１１ａ，１１ｃ，１１
ｅ、受光部１２ａ，１２ｃ，１２ｅ、受光部１３ａ，１
３ｃ，１３ｅ、受光部１４ａ，１４ｃ，１４ｅ、およ
び、受光部１５ａ，１５ｃ，１５ｅとの間には、それぞ
れ、信号電荷を読み出すための読み出し部５１ａが設け
られている。

【００５７】同様に、偶数番目の転送電極（第２のスト
レージ電極）４０ｂ，４０ｄ，４０ｆと、各行の、偶数
番目に対応する受光部１１ｂ，１１ｄ，１１ｆ、受光部
１２ｂ，１２ｄ，１２ｆ、受光部１３ｂ，１３ｄ，１３
ｆ、受光部１４ｂ，１４ｄ，１４ｆ、および、受光部１
５ｂ，１５ｄ，１５ｆとの間には、それぞれ、信号電荷
を読み出すための読み出し部５１ｂが設けられている。

【００５８】また、水平転送部２１ａの転送電極４０
ａ，４０ｃ，４０ｅに対応する、各読み出し部５１ａ
と、水平転送部２１ｂの転送電極４０ｂ，４０ｄ，４０
ｆに対応する、各読み出し部５１ｂとの相互が、配線５
２によって電気的に接続されている。

【００５９】同様に、水平転送部２１ｂの転送電極４０
ａ，４０ｃ，４０ｅに対応する、各読み出し部５１ａ
と、水平転送部２１ｃの転送電極４０ｂ，４０ｄ，４０
ｆに対応する、各読み出し部５１ｂとの相互が、配線５
２によって電気的に接続されている。

【００６０】同様に、水平転送部２１ｃの転送電極４０
ａ，４０ｃ，４０ｅに対応する、各読み出し部５１ａ
と、水平転送部２１ｄの転送電極４０ｂ，４０ｄ，４０
ｆに対応する、各読み出し部５１ｂとの相互が、配線５
２によって電気的に接続されている。

【００６１】同様に、水平転送部２１ｄの転送電極４０
ａ，４０ｃ，４０ｅに対応する、各読み出し部５１ａ
と、水平転送部２１ｅの転送電極４０ｂ，４０ｄ，４０
ｆに対応する、各読み出し部５１ｂとの相互が、配線５
２によって電気的に接続されている。

【００６２】同様に、水平転送部２１ｅの転送電極４０
ａ，４０ｃ，４０ｅに対応する、各読み出し部５１ａ
と、水平転送部２１ｆの転送電極４０ｂ，４０ｄ，４０
ｆに対応する、各読み出し部５１ｂとの相互が、配線５
２によって電気的に接続されている。

【００６３】なお、水平転送部２１ｆの転送電極４０
ａ，４０ｃ，４０ｅに対応する、各読み出し部５１ａの
相互は、配線５２によって電気的に接続されている。ま
た、上記水平転送部２１ａの偶数番目の各転送電極４０
ｂ，４０ｄ，４０ｆに対しては、駆動配線４４ａよりそ
れぞれ駆動パルスが印加されるようになっている。

【００６４】そして、水平転送部２１ａの各転送電極４
０ｂ，４０ｄ，４０ｆに印加される駆動パルスは、駆動
配線４４ａを介して、水平転送路２１ａと信号電荷検出
部３３ａとの間に設けられた端部の転送電極４０ｙに
も、印加されるようになっている。

【００６５】さらに、上記水平転送部２１ａの奇数番目
の各転送電極４０ａ，４０ｃ，４０ｅに対しては、駆動
配線４４ｂよりそれぞれ駆動パルスが印加されるように
なっており、各転送電極４０ａ，４０ｃ，４０ｅに対し
て駆動パルスが印加されることによって、配線５２を介
して、上記水平転送部２１ｂの偶数番目の各転送電極４
０ｂ，４０ｄ，４０ｆに対しても、それぞれ駆動パルス
が印加されるようになっている。

【００６６】また、水平転送部２１ａの各転送電極４０
ａ，４０ｃ，４０ｅ、および、水平転送部２１ｂの各転
送電極４０ｂ，４０ｄ，４０ｆに印加される駆動パルス
は、駆動配線４４ｂを介して、水平転送路２１ａと信号
電荷検出部３３ａとの間に設けられた端部の転送電極４
０ｘ、並びに、水平転送路２１ｂと信号電荷検出部３３
ｂとの間に設けられた端部の転送電極４０ｙにも、それ
ぞれ印加されるようになっている。

【００６７】同様に、上記水平転送部２１ｂの奇数番目
の各転送電極４０ａ，４０ｃ，４０ｅに対しては、駆動
配線４４ｃよりそれぞれ駆動パルスが印加されるように
なっており、各転送電極４０ａ，４０ｃ，４０ｅに対し
て駆動パルスが印加されることによって、配線５２を介
して、上記水平転送部２１ｃの偶数番目の各転送電極４
０ｂ，４０ｄ，４０ｆに対しても、それぞれ駆動パルス
が印加されるようになっている。

【００６８】また、水平転送部２１ｂの各転送電極４０
ａ，４０ｃ，４０ｅ、および、水平転送部２１ｃの各転
送電極４０ｂ，４０ｄ，４０ｆに印加される駆動パルス
は、駆動配線４４ｃを介して、水平転送路２１ｂと信号
電荷検出部３３ｂとの間に設けられた端部の転送電極４
０ｘ、並びに、水平転送路２１ｃと信号電荷検出部３３
ｃとの間に設けられた端部の転送電極４０ｙにも、それ
ぞれ印加されるようになっている。

【００６９】同様に、上記水平転送部２１ｃの奇数番目
の各転送電極４０ａ，４０ｃ，４０ｅに対しては、駆動
配線４４ｄよりそれぞれ駆動パルスが印加されるように
なっており、各転送電極４０ａ，４０ｃ，４０ｅに対し
て駆動パルスが印加されることによって、配線５２を介
して、上記水平転送部２１ｄの偶数番目の各転送電極４
０ｂ，４０ｄ，４０ｆに対しても、それぞれ駆動パルス
が印加されるようになっている。

【００７０】また、水平転送部２１ｃの各転送電極４０
ａ，４０ｃ，４０ｅ、および、水平転送部２１ｄの各転
送電極４０ｂ，４０ｄ，４０ｆに印加される駆動パルス
は、駆動配線４４ｄを介して、水平転送路２１ｃと信号
電荷検出部３３ｃとの間に設けられた端部の転送電極４
０ｘ、並びに、水平転送路２１ｄと信号電荷検出部３３
ｄとの間に設けられた端部の転送電極４０ｙにも、それ
ぞれ印加されるようになっている。

【００７１】同様に、上記水平転送部２１ｄの奇数番目
の各転送電極４０ａ，４０ｃ，４０ｅに対しては、駆動
配線４４ｅよりそれぞれ駆動パルスが印加されるように
なっており、各転送電極４０ａ，４０ｃ，４０ｅに対し
て駆動パルスが印加されることによって、配線５２を介
して、上記水平転送部２１ｅの偶数番目の各転送電極４
０ｂ，４０ｄ，４０ｆに対しても、それぞれ駆動パルス
が印加されるようになっている。

【００７２】また、水平転送部２１ｄの各転送電極４０
ａ，４０ｃ，４０ｅ、および、水平転送部２１ｅの各転
送電極４０ｂ，４０ｄ，４０ｆに印加される駆動パルス
は、駆動配線４４ｅを介して、水平転送路２１ｄと信号
電荷検出部３３ｄとの間に設けられた端部の転送電極４
０ｘ、並びに、水平転送路２１ｅと信号電荷検出部３３
ｅとの間に設けられた端部の転送電極４０ｙにも、それ
ぞれ印加されるようになっている。

【００７３】同様に、上記水平転送部２１ｅの奇数番目
の各転送電極４０ａ，４０ｃ，４０ｅに対しては、駆動
配線４４ｆよりそれぞれ駆動パルスが印加されるように
なっており、各転送電極４０ａ，４０ｃ，４０ｅに対し
て駆動パルスが印加されることによって、配線５２を介
して、上記水平転送部２１ｆの偶数番目の各転送電極４
０ｂ，４０ｄ，４０ｆに対しても、それぞれ駆動パルス
が印加されるようになっている。

【００７４】また、水平転送部２１ｅの各転送電極４０
ａ，４０ｃ，４０ｅ、および、水平転送部２１ｆの各転
送電極４０ｂ，４０ｄ，４０ｆに印加される駆動パルス
は、駆動配線４４ｆを介して、水平転送路２１ｅと信号
電荷検出部３３ｅとの間に設けられた端部の転送電極４
０ｘ、並びに、水平転送路２１ｆと信号電荷検出部３３
ｆとの間に設けられた端部の転送電極４０ｙにも、それ
ぞれ印加されるようになっている。

【００７５】なお、上記水平転送部２１ｆの奇数番目の
各転送電極４０ａ，４０ｃ，４０ｅ、および、水平転送
路２１ｆと信号電荷検出部３３ｆとの間に設けられた端
部の転送電極４０ｘに対しては、たとえば、駆動配線４
４ｇよりそれぞれ駆動パルスが印加されるようになって
いる。

【００７６】図４は、図３に示した固体撮像装置を駆動
するための駆動パルスの一例を示すものである。なお、
ここでは、始めに第１行目の各受光部１１ａ〜１１ｆの
信号電荷を読み出して、転送・出力し、連続して第２行
目、第３行目と、順に出力する場合について説明する。

【００７７】駆動パルスφＨ1 は、１水平走査期間Ｔ内
に各受光部１０に蓄積された信号電荷を読み出し部５１
ａ，５１ｂより読み出すための信号電荷読み出し用の駆
動パルスＰ_R と、読み出した信号電荷を水平方向に転送
するための電荷転送用の駆動パルスＰ_T1とを有してい
る。

【００７８】駆動パルスφＨ2 は、１水平走査期間Ｔ内
に信号電荷の水平方向への転送を行うための電荷転送用
の駆動パルスＰ_T2を有している。この場合、電荷転送用
の駆動パルスＰ_T1，Ｐ_T2は２相駆動を行うためのパルス
であるため、それぞれ逆相とされている。

【００７９】さて、第１行目に対応する、各受光部１１
ａ〜１１ｆの信号電荷を出力させるためには、期間Ｔ₁
において、駆動配線４４ｂに駆動パルスφＨ1 が、ま
た、駆動配線４４ａ，４４ｃに駆動パルスφＨ2 が印加
される。

【００８０】たとえば、駆動配線４４ｂに駆動パルスφ
Ｈ1 の信号電荷読み出し用の駆動パルスＰ_R が印加され
ると、そのタイミングで、各受光部１１ａ〜１１ｆの信
号電荷が、水平転送部２１ａの転送電極４０ａ，４０
ｃ，４０ｅおよび水平転送部２１ｂの転送電極４０ｂ，
４０ｄ，４０ｆに対応する、それぞれの転送チャネル
（図示していない）に読み出される。

【００８１】すなわち、水平転送部２１ａの転送電極４
０ａ，４０ｃ，４０ｅは、水平転送部２１ｂの転送電極
４０ｂ，４０ｄ，４０ｆと接続されている。このため、
受光部１１ａ〜１１ｆのうち、奇数番目の各受光部１１
ａ，１１ｃ，１１ｅの信号電荷は水平転送部２１ａによ
って、偶数番目の各受光部１１ｂ，１１ｄ，１１ｆの信
号電荷は水平転送部２１ｂによって、それぞれ読み出さ
れる。

【００８２】この後、駆動配線４４ａ，４４ｂ，４４ｃ
にそれぞれ電荷転送用の駆動パルスＰ_T1，Ｐ_T2が印加さ
れると、そのタイミングで、上記読み出された各信号電
荷は信号電荷検出部３３ａ，３３ｂに順に転送される。

【００８３】この場合、水平転送部２１ａを転送される
信号電荷と、水平転送部２１ｂを転送される信号電荷と
は、読み出された時点で１／２転送段分だけずれてい
る。このため、信号電荷検出部３３ａ，３３ｂでの信号
電荷の検出タイミングは、信号電荷を１段転送する時間
の１／２ほどずれる。

【００８４】したがって、信号電荷検出部３３ａ，３３
ｂの出力を、たとえば図１に示したように、ＭＯＳスイ
ッチ３４ａ，３４ｂにより駆動パルスＰ_T1，Ｐ_T2の２倍
の周波数によって切り換えて、出力部３５に交互に接続
することで、第１行目の各受光部１１ａ〜１１ｆの信号
電荷を、１１ａ´，１１ｂ´，１１ｃ´，１１ｄ´，１
１ｅ´，１１ｆ´の順に時系列に出力させることができ
る。

【００８５】続いて、期間Ｔ₂ において、駆動配線４４
ｃに駆動パルスφＨ1 が、また、駆動配線４４ｂ，４４
ｄに駆動パルスφＨ2 が印加されたとする。すると、第
２行目に対応する、各受光部１２ａ〜１２ｆの信号電荷
のうち、受光部１２ａ，１２ｃ，１２ｅの信号電荷が水
平転送部２１ｂによって、受光部１２ｂ，１２ｄ，１２
ｆの信号電荷が水平転送部２１ｃによって、それぞれ読
み出される。

【００８６】そして、水平転送部２１ｂ，２１ｃによっ
てそれぞれ読み出された、第２行目の各受光部１２ａ〜
１２ｆの信号電荷は、信号電荷検出部３３ｂ，３３ｃに
転送された後、出力部３５より時系列に出力される。

【００８７】同様にして、期間Ｔ₃ において、駆動配線
４４ｄに駆動パルスφＨ1 が、また、駆動配線４４ｃ，
４４ｅに駆動パルスφＨ2 が印加されたとする。する
と、第３行目に対応する、各受光部１３ａ〜１３ｆの信
号電荷のうち、受光部１３ａ，１３ｃ，１３ｅの信号電
荷が水平転送部２１ｃによって、受光部１３ｂ，１３
ｄ，１３ｆの信号電荷が水平転送部２１ｄによって、そ
れぞれ読み出される。

【００８８】そして、水平転送部２１ｃ，２１ｄによっ
てそれぞれ読み出された、第３行目の各受光部１３ａ〜
１３ｆの信号電荷は、信号電荷検出部３３ｃ，３３ｄに
転送された後、出力部３５より時系列に出力される。

【００８９】同様にして、期間Ｔ₄ において、駆動配線
４４ｅに駆動パルスφＨ1 が、また、駆動配線４４ｄ，
４４ｆに駆動パルスφＨ2 が印加されたとする。する
と、第４行目に対応する、各受光部１４ａ〜１４ｆの信
号電荷のうち、受光部１４ａ，１４ｃ，１４ｅの信号電
荷が水平転送部２１ｄによって、受光部１４ｂ，１４
ｄ，１４ｆの信号電荷が水平転送部２１ｅによって、そ
れぞれ読み出される。

【００９０】そして、水平転送部２１ｄ，２１ｅによっ
てそれぞれ読み出された、第４行目の各受光部１４ａ〜
１４ｆの信号電荷は、信号電荷検出部３３ｄ，３３ｅに
転送された後、出力部３５より時系列に出力される。

【００９１】同様にして、期間Ｔ₅ において、駆動配線
４４ｆに駆動パルスφＨ1 が、また、駆動配線４４ｅ，
４４ｇに駆動パルスφＨ2 が印加されたとする。する
と、第５行目に対応する、各受光部１５ａ〜１５ｆの信
号電荷のうち、受光部１５ａ，１５ｃ，１５ｅの信号電
荷が水平転送部２１ｅによって、受光部１５ｂ，１５
ｄ，１５ｆの信号電荷が水平転送部２１ｆによって、そ
れぞれ読み出される。

【００９２】そして、水平転送部２１ｅ，２１ｆによっ
てそれぞれ読み出された、第５行目の各受光部１５ａ〜
１５ｆの信号電荷は、信号電荷検出部３３ｅ，３３ｆに
転送された後、出力部３５より時系列に出力される。

【００９３】このようにして、１フィールド期間内にお
いて、各行に対応する受光部１０の、奇数番目の各受光
部の信号電荷と、偶数番目の各受光部の信号電荷とを、
その行の各受光部の上下に隣接する一対の水平転送部に
より各行ごとに順に読み出すことで、全受光部１０の信
号電荷を時系列により出力するプログレッシブスキャン
駆動（方式）が可能となっている。

【００９４】なお、上記した本発明にかかる実施の各形
態においては、いずれも、複数の水平転送路をそれぞれ
転送される、各行に対応する受光部の信号電荷をＭＯＳ
スイッチを用いて出力部より出力させる場合を例に示し
たが、これに限らず、この発明の要旨を変えない範囲に
おいて、種々変形実施可能なことは勿論である。

【００９５】

【発明の効果】以上、詳述したようにこの発明によれ
ば、スミア特性を大幅に改善でき、かつ、低消費電力化
を容易に実現することが可能な固体撮像装置を提供でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施の第一の形態にかかる固体撮像
装置の基本構成を概略的に示すブロック図。

【図２】この発明の実施の第二の形態にかかる固体撮像
装置の概略を示す構成図。

【図３】図２に示した固体撮像装置の駆動方法を説明す
るために、要部の構成をさらに模式的に示す概略平面
図。

【図４】図３に示した固体撮像装置を駆動するための駆
動パルスの一例を示す信号波形図。

【符号の説明】

１…Ｓｉ基板２…転送チャネル３…絶縁膜４…絶縁膜５…絶縁膜１０（１１ａ〜１１ｆ、１２ａ〜１２ｆ、１３ａ〜１３
ｆ、１４ａ〜１４ｆ、１５ａ〜１５ｆ）…受光部１１ａ´，１１ｂ´，１１ｃ´，１１ｄ´，１１ｅ´，
１１ｆ´…信号電荷２０…信号電荷転送部２１（２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ，２１ｅ，２１
ｆ）…水平転送部３１…第１の行選択駆動回路３２ａ，３２ｂ…駆動配線３３ａ〜３３ｆ…信号電荷検出部３４ａ〜３４ｆ…ＭＯＳスイッチ３５…出力部３６…第２の行選択駆動回路４０ａ〜４０ｆ，４０ｘ，４０ｙ…転送電極４１…ストレージ電極４１ａ…第１のストレージ電極４１ｂ…第２のストレージ電極４２…バリア電極４３…コンタクト部４４（４４ａ〜４４ｇ）…駆動配線４５…コンタクト部５１ａ，５１ｂ…読み出し部５２…配線 φＨ1 ，φＨ2 …駆動パルスＰ_R …信号電荷読み出し用の駆動パルスＰ_T1，Ｐ_T2…電荷転送用の駆動パルスＴ（Ｔ₁ ，Ｔ₂ ，Ｔ₃ ，Ｔ₄ ，Ｔ₅ ）…１水平走査期間

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】半導体基板上にマトリックス状に配列さ
れた複数の受光部と、各行に対応する、前記受光部の上下にそれぞれ配設され
た一対の水平転送部からなる信号電荷転送部と、前記信号電荷転送部の水平転送部を各対ごとに駆動し
て、行に対応する、各受光部の信号電荷を、それぞれの
水平転送部により選択的に転送させるための駆動部と、それぞれの水平転送部で転送される、行に対応する、各
受光部の信号電荷を時系列的に出力する出力部とを具備
したことを特徴とする固体撮像装置。
【請求項２】前記信号電荷転送部の各水平転送部は、
それぞれ、第１のストレージ電極と第２のストレージ電
極とを交互に配置してなり、一対の水平転送部のうち、
一方の水平転送部は第１のストレージ電極に対応する奇
数番目の各受光部の信号電荷を、また、他方の水平転送
部は第２のストレージ電極に対応する偶数番目の各受光
部の信号電荷を転送するものであることを特徴とする請
求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項３】前記信号電荷転送部の各水平転送部は、
それぞれ、奇数番目の各受光部に対応する第１のストレ
ージ電極と、偶数番目の各受光部に対応する第２のスト
レージ電極とを交互に配置してなり、前記第１のストレ
ージ電極の相互、および、前記第２のストレージ電極の
相互が、それぞれ接続されていることを特徴とする請求
項１に記載の固体撮像装置。
【請求項４】前記信号電荷転送部の各水平転送部は、
それぞれ、奇数番目の各受光部に対応する第１のストレ
ージ電極と、偶数番目の各受光部に対応する第２のスト
レージ電極とを交互に配置してなり、一対の水平転送部
からなる信号電荷転送部のうち、一方の水平転送部の第
１のストレージ電極、および、他方の水平転送部の第２
のストレージ電極が、互いに電気的に接続されているこ
とを特徴とする請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項５】前記信号電荷転送部は、各対の他方の水
平転送部と各対の一方の水平転送部とが共用されている
ことを特徴とする請求項１に記載の固体撮像装置。