(57)【要約】【課題】ＣＣＤ固体撮像装置において、ホットキャリア現象に起因する発光光が画素領域へ到達するのを抑制し、画質の向上を図る。【解決手段】画素領域２２と出力回路部２５との間の半導体基板３１に、出力回路２５を構成するトランジスタ２６において発生するホットキャリア発光３７の光電変換部（ＰＤ）への進入を阻止する阻止部４２を有する。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板と、
前記半導体基板に形成され、光電変換部を有する複数の画素が配列された画素領域と、
前記半導体基板の前記画素領域の外側に形成され、前記光電変換部からの信号電荷を電気信号に変換して出力する出力回路部と、
前記画素領域と前記出力回路部との間の前記半導体基板に形成され、前記出力回路部を構成するトランジスタにおいて発生するホットキャリア発光の前記光電変換部への進入を阻止する阻止部と
を有する固体撮像装置。
【請求項２】
前記阻止部が、前記光電変換部の最深部と同等以上の深さに至るＶ溝に前記半導体基板とは異なる屈折率を有する材料層を埋め込んで成る屈折体で構成される
請求項１記載の固体撮像装置。
【請求項３】
前記屈折部の表面を含む前記半導体基板上に、屈折光を吸収する遮光層を有する
請求項２記載の固体撮像装置。
【請求項４】
前記阻止部が、前記画素領域のオプティカルブラック画素と同様の構成を有するダミー画素の領域で構成され、
前記直進光により前記ダミー画素に蓄積された電荷が電子シャッタ動作時にリセットされる
請求項１記載の固体撮像装置。
【請求項５】
半導体基板と、
前記半導体基板に形成され、光電変換部を有する複数の画素が配列された画素領域と、
前記半導体基板の前記画素領域の外側に形成され、前記光電変換部からの信号電荷を電気信号に変換して出力する出力回路部と、
前記画素領域と前記出力回路部との間の前記半導体基板に形成され、前記出力回路を構成するトランジスタにおいて発生するホットキャリアによる電子・正孔対の正孔の前記光電変換部近傍への移動を阻止する阻止部とを
有する固体撮像装置。
【請求項６】
前記阻止部が溝型分離部で構成される
請求項５記載の固体撮像装置。
【請求項７】
前記阻止部が、所要電圧が印加される所要導電型の不純物領域で構成される
請求項５記載の固体撮像装置。
【請求項８】
半導体基板と、
前記半導体基板に形成され、光電変換部を有する複数の画素が配列された画素領域と、
前記半導体基板の前記画素領域の外側に形成され、前記光電変換部からの信号電荷を電気信号に変換して出力する出力回路部と、
前記出力回路部を構成するトランジスタにおいて発生するホットキャリア発光の反射光の前記光電変換部への進入を阻止する阻止部と
を有する固体撮像装置。
【請求項９】
前記阻止部が前記出力回路部を被覆し、可視領域及び近赤外領域の光に対する遮光膜で構成される
請求項８記載の固体撮像装置。
【請求項１０】
前記阻止部が、前記半導体基板の裏面に形成した近赤外領域の光に対する反射防止膜で構成される
請求項８記載の固体撮像装置。
【請求項１１】
半導体基板と、
前記半導体基板に形成され、光電変換部を有する複数の画素が配列された画素領域と、
前記半導体基板の前記画素領域の外側に形成され、前記光電変換部からの信号電荷を電気信号に変換して出力する出力回路部と、
前記出力回路部側に配置された前記画素領域の垂直及び水平側のオプティカルブラック画素と
を有する固体撮像装置。
【請求項１２】
半導体基板と、
前記半導体基板に形成され、光電変換部を有する複数の画素が配列された画素領域と、
前記半導体基板の前記画素領域の外側に形成され、前記光電変換部からの信号電荷を電気信号に変換して出力する出力回路部と、
前記画素領域の有効画素領域の対角線の延長線上に配置され前記出力回路部におけるホットキャリア発光源となるトランジスタと
を有する固体撮像装置。
【請求項１３】
半導体基板に形成され、光電変換部を有する複数の画素が配列された画素領域と、
前記半導体基板の前記画素領域の外側に形成され、前記光電変換部からの信号電荷を電気信号に変換して出力する出力回路部と、
露光期間中に前記出力回路部の駆動を停止するための、前記出力回路部におけるソースフォロア回路の負荷ＭＯＳトランジスタをオン／オフ制御するオン／オフ制御信号供給手段と
を有し、
オン／オフ制御信号を水平転送クロックから生成する
固体撮像装置。
【請求項１４】
半導体基板に形成され、光電変換部を有する複数の画素が配列された画素領域と、
前記半導体基板の前記画素領域の外側に形成され、前記光電変換部からの信号電荷を電気信号に変換して出力する出力回路部と、
前記出力回路部における最終段のソースフォロア回路の駆動ＭＯＳトランジスタに接続された駆動用ＩＣ回路と
を有し、
露光期間中に前記駆動用ＩＣ回路の電流を停止して前記出力回路部の動作を停止する
固体撮像装置。
【請求項１５】
光学系と、
固体撮像装置と、
前記固体撮像装置の出力信号を処理する信号処理回路を備え、
前記固体撮像装置は、
半導体基板と、
前記半導体基板に形成され、光電変換部を有する複数の画素が配列された画素領域と、
前記半導体基板の前記画素領域の外側に形成され、前記光電変換部からの信号電荷を電気信号に変換して出力する出力回路部と、
前記画素領域と前記出力回路部との間の前記半導体基板に形成され、前記出力回路部を構成するトランジスタにおいて発生するホットキャリア発光の前記光電変換部への進入を阻止する阻止部と
を有する電子機器。
【請求項１６】
光学系と、
固体撮像装置と、
前記固体撮像装置の出力信号を処理する信号処理回路を備え、
前記固体撮像装置は、
半導体基板と、
前記半導体基板に形成され、光電変換部を有する複数の画素が配列された画素領域と、
前記半導体基板の前記画素領域の外側に形成され、前記光電変換部からの信号電荷を電気信号に変換して出力する出力回路部と、
前記画素領域と前記出力回路部との間の前記半導体基板に形成され、前記出力回路部を構成するトランジスタにおいて発生するホットキャリアによる電子・正孔対の正孔の前記光電変換部近傍への移動を阻止する阻止部と
を有する電子機器。
【請求項１７】
光学系と、
固体撮像装置と、
前記固体撮像装置の出力信号を処理する信号処理回路を備え、
前記固体撮像装置は、
半導体基板と、
前記半導体基板に形成され、光電変換部を有する複数の画素が配列された画素領域と、
前記半導体基板の前記画素領域の外側に形成され、前記光電変換部からの信号電荷を電気信号に変換して出力する出力回路部と、
前記出力回路部を構成するトランジスタにおいて発生するホットキャリア発光の反射光の前記光電変換部への進入を阻止する阻止部と
を有する電子機器。
【請求項１８】
光学系と、
固体撮像装置と、
前記固体撮像装置の出力信号を処理する信号処理回路を備え、
前記固体撮像装置は、
半導体基板と、
前記半導体基板に形成され、光電変換部を有する複数の画素が配列された画素領域と、
前記半導体基板の前記画素領域の外側に形成され、前記光電変換部からの信号電荷を電気信号に変換して出力する出力回路部と、
前記出力回路部側に配置された前記画素領域の垂直及び水平側のオプティカルブラック画素と
を有する電子機器。
【請求項１９】
光学系と、
固体撮像装置と、
前記固体撮像装置の出力信号を処理する信号処理回路を備え、
前記固体撮像装置は、
半導体基板と、
前記半導体基板に形成され、光電変換部を有する複数の画素が配列された画素領域と、
前記半導体基板の前記画素領域の外側に形成され、前記光電変換部からの信号電荷を電気信号に変換して出力する出力回路部と、
前記画素領域の有効画素領域の対角線の延長線上に配置され前記出力回路部におけるホットキャリア発光源となるトランジスタと
を有する電子機器。
【請求項２０】
光学系と、
固体撮像装置と、
前記固体撮像装置の出力信号を処理する信号処理回路を備え、
前記固体撮像装置は、
半導体基板に形成され、光電変換部を有する複数の画素が配列された画素領域と、
前記半導体基板の前記画素領域の外側に形成され、前記光電変換部からの信号電荷を電気信号に変換して出力する出力回路部と、
露光期間中に前記出力回路部の駆動を停止するための制御手段を有する。
電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）型の固体撮像装置、及びこの固体撮像装置を備えた例えばカメラ等の電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
固体撮像装置として、電荷結合素子（ＣＣＤ）による固体撮像装置が知られている。このＣＣＤ型の固体撮像装置（以下、ＣＣＤ固体撮像装置という）は、受光量に応じた信号電荷を生成、蓄積する光電変換部、すなわちフォトダイオードにより受光センサ部が構成され、複数個の受光センサ部が２次元マトリックス状に配列される。この複数の受光センサ部のフォトダイオードに入射する被写体の光信号に基いて信号電荷が発生し、蓄積される。この信号電荷は、受光センサ部の列毎に配置したＣＣＤ構造の垂直転送レジスタにより垂直方向に転送されると共に、ＣＣＤ構造の水平転送レジスタによって水平方向に転送される。そして、水平方向に転送された信号電荷は、電荷―電圧変換部を有する出力部から被写体の画像情報として出力される。
【０００３】
出力部としては、通常、水平転送レジスタの終段に接続されたフローティングディフージョン（ＦＤ）とソースフォロア回路（出力回路部）とから成る、いわゆるフローティングディフージョン型アンプ（ＦＤ型アンプ）で構成される。ソースフォロアの出力回路部では、微小な信号を増幅して出力するため、ソースフォロア回路を複数段接続して構成される。水平転送レジスタを転送された各画素の信号電荷は、フローティングディフージョン（ＦＤ）とソースフォロア回路で信号電圧に変換されて出力される。
【０００４】
ＣＣＤ固体撮像装置は、例えば、デジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラなどに広く用いられている。また、ＣＣＤ固体撮像装置は、カメラ付き携帯電話、その他などのモバイル機器に搭載される固体撮像装置として用いられている。
【０００５】
ＣＣＤ固体撮像装置においては、カメラの高性能化の要求に対応するため、ソースフォロアの出力回路部の性能、例えば変換効率や周波数特性の向上施策としてトランジスタの小型化が図られている。すなわち、ソースフォロア回路の駆動ＭＯＳトランジスタのゲート長が縮小され、電流駆動能力の向上によりトランジスタサイズの小型化が図られている。
【０００６】
駆動ＭＯＳトランジスタにおけるゲート長の縮小は、ドレイン近傍の高電界を招き、ホットリャリア現象の発生をし易くしている。
【０００７】
ここで、ソースフォロア回路の駆動ＭＯＳトランジスタにおいて、ソースからドレインに流れる電子がドレイン近傍の高電界により加速されてシリコン結晶格子に衝突し、２次電子とフォトンを放出する。すなわち、ホットキャリア（電子・正孔対）生成、及びホットキャリア発光が発生する。その際に発生する電子・正孔対のうち、正孔の大部分は、基板に向かって流れ基板電流となる。
【０００８】
ホットキャリア発光については、エミッション顕微鏡観察により、ソースフォロア回路の駆動ＭＯＳトランジスタの部分が発光することが確認されている。特に、最終段の駆動ＭＯＳトランジスタでの発光が比較的顕著である。これは、ｎチャネルＭＯＳトランジスタを駆動ＭＯＳトランジスタとするソースフォロア回路では、最終段の駆動ＭＯＳトランジスタのソース電圧とドレインで電圧の差異が最も大きく、ドレイン近傍の電界が高くなるためである。
【０００９】
ここで、ソースフォロアの出力回路部が画素領域付近に配置されている場合、ホットキャリア現象により発生した電子・正孔対が再結合して発する光、あるいはホットキャリア発光が画素領域内に進入し、ノイズとして検出される現象が確認されている。あるいは、ホットキャリア現象により発生した電子・正孔対のうち、電子が拡散して画素領域の光電変換部に進入し、ノイズとなることも考えられる。
【００１０】
特にＣＣＤカメラでは、ソースフォロア回路でのホットキャリア現象に起因し、暗時の撮影など長時間露光モード（露光時間が１秒〜数分程度）の場合、ソースフォロア回路を中心とした円状に画像の輝度を上げる（画像が光って見える）現象が確認されている。露光時間の増加により、高輝度領域の輝度、範囲は増加する傾向が見られる。この高輝度領域は、画像ノイズとして画像を劣化させる。
【００１１】
以下に、長時間露光モードでのホットキャリアに起因する高輝度領域の発生を抑制する、従来の実施・提案されている対策を示す。
（１）長時間露光モードの信号画像を取り込み後に連続して遮光画像を取り込み、差分を取ることで、暗時固定パターンのノイズを除去する。
（２）ＭＯＳトランジスタのホットキャリアに対する一般的な改善策であるＬＤＤ（Lightly Doped Drain）構造により、ドレイン端における電界集中を緩和する。
（３）ソースフォロア回路の動作条件を変更する。例えば、動作電流やソース・ドレイン間電圧を低減することにより、ホットキャリアの発生を抑制する。
（４）基板バイアスの無調整化と外付け部品を少なくする事を狙い、基板バイアス設定回路を内蔵したＣＣＤ撮像素子でも、長時間露光モードにおいて、基板バイアス設定回路内のトランジスタで生じるホットキャリアに起因する高輝度領域の発生が報告されている。その対策として、長時間露光モード期間中に、ホットキャリア発生箇所のトランジスタに流れる電流を軽減する駆動方法と回路構成が提案されている。（特許文献１参照）。
【００１２】
その他、特許文献２において、ソースフォロア回路と光電変換部との間の基板内に、インパクトイオン化を原因とする発光光を遮蔽するアルミニウム等を材料とする遮光部材を配置した固体撮像装置が開示されている。この場合は、インパクトイオン化により電子・正孔対が発生し、この電子・正孔対が再結合して発する光を遮蔽するようにしている。
【００１３】
また、特許文献３には、感光部の信号蓄積期間における出力部の無駄な電力消費を抑制するために、垂直転送クロックパルスを負荷ＭＯＳトランジスタのゲートに印加して出力部に流れる電流を制御する構成が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特開２００８−３５１９３号公報
【特許文献２】特開２００２−４３５５６号公報
【特許文献３】特開２００６−１５７９４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
ところで、上述の（１）の対策では、信号画像の取り込み後に連続して遮光画像を取り込む構成であるので、連続で取り込む時間ロスが問題となる。
上述の（２）の対策では、ＬＤＤ構造により、ドレイン端における電界集中が緩和され、ホットキャリアの発生を低減できるが、阻止することは困難である。
上述の（３）の対策では、ホットキャリアは抑制されるが、回路の設計の自由度が制約され、なおかつ、画素部や他の回路との動作条件の整合性を取る必要があり、更には回路性能を低下させることが懸念される。
上述の（４）の対策では、ソースフォロアの出力回路についても同様に、長時間露光期間中にホットキャリア発生を抑制する駆動方法と回路構成が考案できれば対策として効果的である。しかし、ホットキャリアを発生する回路毎に駆動方法と回路構成を施策する必要がある。
【００１６】
本発明は、上述の点に鑑み、画素領域外側に配置された出力回路部から発生する、ホットキャリア現象に起因する発光光が画素領域へ到達するのを抑制し、画質の向上を図った固体撮像装置、及びその固体撮像装置を備えた電子機器を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明に係る固体撮像装置は、半導体基板と、半導体基板に形成され、光電変換部を有する複数の画素が配列された画素領域と、半導体基板の画素領域の外側に形成され、光電変換部からの信号電荷を電気信号に変換して出力する出力回路部を有する。さらに、本発明は、画素領域と出力回路部との間の半導体基板に形成され、出力回路部を構成するトランジスタにおいて発生するホットキャリア発光の光電変換部への進入を阻止する阻止部を有する。
【００１８】
本発明の固体撮像装置では、画素領域と出力回路部との間の半導体基板に阻止部が形成されるので、ホットキャリア発光の半導体基板内を直進する光が阻止され、光電変換部への光の到達が抑えられる。これにより、特に、長期間露光モードにおけるホットキャリア発光に起因した画素領域での高輝度領域の発生が低減する。
【００１９】
本発明に係る固体撮像装置は、半導体基板と、半導体基板に形成され、光電変換部を有する複数の画素が配列された画素領域と、半導体基板の画素領域の外側に形成され、光電変換部からの信号電荷を電気信号に変換して出力する出力回路部を有する。さらに本発明は、画素領域と出力回路部との間の半導体基板に形成され、出力回路部を構成するトランジスタにおいてホットキャリア現象により発生する電子・正孔対の正孔の光電変換部近傍への移動を阻止する阻止部を有する。
【００２０】
本発明の固体撮像装置では、画素領域と出力回路部との間の半導体基板に形成された阻止部で、ホットキャリア現象による電子・正孔対の正孔のキャリアの光電変換部近傍への移動が阻止され、上記正孔の再結合が抑制される。すなわち、電子・正孔の再結合が抑制されるので再結合に基く発光が抑制される。これにより、発光光の光電変換部への進入が抑えられ、特に、長期間露光モードにおける画素領域での高輝度領域の発生が低減する。
【００２１】
本発明に係る固体撮像装置は、半導体基板と、半導体基板に形成され、光電変換部を有する複数の画素が配列された画素領域と、半導体基板の画素領域の外側に形成され、光電変換部からの信号電荷を電気信号に変換して出力する出力回路部を有する。さらに本発明は、出力回路部を構成するトランジスタにおいて発生するホットキャリア発光の反射光の光電変換部への進入を阻止する阻止部を有する。
【００２２】
本発明の固体撮像装置では、出力回路部を構成するトランジスタに阻止部を有するので、トランジスタにおいて発生したホットキャリア発光がこの阻止部で進行を阻止され、ホットキャリア発光の反射光が光電変換部へ進入するのを防ぐことができる。これにより、特に、長期間露光モードにおける画素領域での高輝度領域の発生が低減する。
【００２３】
本発明に係る固体撮像装置は、半導体基板と、半導体基板に形成され、光電変換部を有する複数の画素が配列された画素領域と、半導体基板の画素領域の外側に形成され、光電変換部からの信号電荷を電気信号に変換して出力する出力回路部を有する。さらに本発明は、出力回路部側に配置された画素領域の垂直及び水平側のオプティカルブラック画素を有する。
【００２４】
本発明の固体撮像装置では、出力回路部側に画素領域の垂直及び水平側のオプティカルブラック画素が配置されるので、出力回路部のホットキャリア発光源と有効画素領域間の距離が拡大し、発光光の有効画素領域への進入が抑制される。これにより、特に、長期間露光モードにおける画素領域での高輝度領域の発生が低減する。
【００２５】
本発明に係る固体撮像装置は、半導体基板と、半導体基板に形成され、光電変換部を有する複数の画素が配列された画素領域と、半導体基板の画素領域の外側に形成され、光電変換部からの信号電荷を電気信号に変換して出力する出力回路部を有する。さらに本発明は、画素領域の有効画素領域の対角線の延長線上に配置され出力回路部におけるホットキャリア発光源となるトランジスタを有する。
【００２６】
本発明の固体撮像装置では、画素領域の有効画素領域の対角線の延長線上に出力回路部におけるホットキャリア発光源となるトランジスタが配置されるので、ホットキャリア発光源と有効画素領域間の距離が拡大し、発光光の有効画素領域への進入が抑制される。これにより、特に、長期間露光モードにおける画素領域での高輝度領域の発生が低減する。
【００２７】
本発明に係る電子機器は、光学系と、固体撮像装置と、固体撮像装置の出力信号を処理する信号処理回路を備える。固体撮像装置は、半導体基板と、半導体基板に形成され、光電変換部を有する複数の画素が配列された画素領域と、半導体基板の画素領域の外側に形成され、光電変換部からの信号電荷を電気信号に変換して出力する出力回路部を有する。さらに固体撮像装置は、画素領域と出力回路部との間の半導体基板に形成され、出力回路部を構成するトランジスタにおいて発生するホットキャリア発光の光電変換部への進入を阻止する阻止部を有する。
【００２８】
本発明の電子機器では、固体撮像装置において、画素領域と出力回路部との間の半導体基板に阻止部が形成されるので、ホットキャリア発光の半導体基板内を直進する光が阻止され、光電変換部への進入が阻止される。これにより、特に、長期間露光モードにおけるホットキャリア発光に起因した画素領域での高輝度領域の発生が低減する。
【００２９】
本発明に係る電子機器は、光学系と、固体撮像装置と、固体撮像装置の出力信号を処理する信号処理回路を備える。固体撮像装置は、半導体基板と、半導体基板に形成され、光電変換部を有する複数の画素が配列された画素領域と、半導体基板の画素領域の外側に形成され、光電変換部からの信号電荷を電気信号に変換して出力する出力回路部を有する。さらに固体撮像装置は、画素領域と出力回路部との間の前記半導体基板に形成され、出力回路部を構成するトランジスタにおいてホットキャリア現象により発生する電子・正孔対の正孔の前記光電変換部近傍への移動を阻止する阻止部を有する。
【００３０】
本発明の電子機器では、固体撮像装置において、画素領域と出力回路部との間の半導体基板に形成された阻止部で、ホットキャリア現象による電子・正孔対の正孔の光電変換部近傍への移動が阻止され、上記一方のキャリアの再結合が抑制される。すなわち、電子・正孔の再結合が抑制されるので再結合に基く発光が抑制される。これにより、発光光の光電変換部への進入が抑えられ、特に、長期間露光モードにおける画素領域での高輝度領域の発生が低減する。
【００３１】
本発明に係る電子機器は、光学系と、固体撮像装置と、固体撮像装置の出力信号を処理する信号処理回路を備える。固体撮像装置は、半導体基板と、半導体基板に形成され、光電変換部を有する複数の画素が配列された画素領域と、半導体基板の画素領域の外側に形成され、光電変換部からの信号電荷を電気信号に変換して出力する出力回路部を有する。さらに固体撮像装置は、出力回路部を構成するトランジスタにおいて発生するホットキャリア発光の反射光の光電変換部への進入を阻止する阻止部を有する。
【００３２】
本発明の電子機器では、固体撮像装置において、出力回路部を構成するトランジスタに阻止部を有するので、トランジスタで発生したホットキャリア発光がこの阻止部で進行を阻止され、ホットキャリア発光の反射光が光電変換部へ進入するのを防ぐことができる。これにより、特に、長期間露光モードにおける画素領域での高輝度領域の発生が低減する。
【００３３】
本発明に係る電子機器は、光学系と、固体撮像装置と、固体撮像装置の出力信号を処理する信号処理回路を備える。固体撮像装置は、半導体基板と、半導体基板に形成され、光電変換部を有する複数の画素が配列された画素領域と、半導体基板の画素領域の外側に形成され、光電変換部からの信号電荷を電気信号に変換して出力する出力回路部を有する。さらに固体撮像装置は、出力回路部側に配置された画素領域の垂直及び水平側のオプティカルブラック画素を有する。
【００３４】
本発明の電子機器では、固体撮像装置において、出力回路部側に画素領域の垂直及び水平側のオプティカルブラック画素が配置されるので、出力回路部のホットキャリア発光源と有効画素領域間の距離が拡大し、発光光の有効画素領域への進入が抑制される。これにより、特に、長期間露光モードにおける画素領域での高輝度領域の発生が低減する。
【００３５】
本発明に係る電子機器は、光学系と、固体撮像装置と、固体撮像装置の出力信号を処理する信号処理回路を備える。固体撮像装置は、半導体基板と、半導体基板に形成され、光電変換部を有する複数の画素が配列された画素領域と、半導体基板の画素領域の外側に形成され、光電変換部からの信号電荷を電気信号に変換して出力する出力回路部を有する。さらに固体撮像装置は、画素領域の有効画素領域の対角線の延長線上に配置され出力回路部におけるホットキャリア発光源となるトランジスタを有する。
【００３６】
本発明の電子機器では、固体撮像装置において、画素領域の有効画素領域の対角線の延長線上に出力回路部におけるホットキャリア発光源となるトランジスタが配置される。このトランジスタ配置により、ホットキャリア発光源と有効画素領域間の距離が拡大し、発光光の有効画素領域への進入が抑制される。これにより、特に、長期間露光モードにおける画素領域での高輝度領域の発生が低減する。
【００３７】
本発明に係る固体撮像装置は、半導体基板に形成され、光電変換部を有する複数の画素が配列された画素領域と、半導体基板の画素領域の外側に形成され、光電変換部からの信号電荷を電気信号に変換して出力する出力回路部を有する。さらに本発明は、露光期間中に出力回路の駆動を停止するための、出力回路部におけるソースフォロア回路の負荷ＭＯＳトランジスタをオン／オフ制御するオン／オフ制御信号供給手段を有する。オン／オフ制御信号は水平転送クロックから生成する。
【００３８】
本発明の固体撮像装置では、露光期間中に水平転送クロック信号から生成したオフ制御信号を出力回路部の負荷ＭＯＳトランジスタのゲートに入力される。これにより負荷ＭＯＳトランジスタがオフ状態となり、ソースフォロア回路からなる出力回路部の駆動が停止される。出力回路部の駆動停止で、出力回路を構成する駆動ＭＯＳトランジスタでのホットキャリア発光の発生が抑止される。
【００３９】
本発明に係る固体撮像装置は、半導体基板に形成され、光電変換部を有する複数の画素が配列された画素領域と、半導体基板の前記画素領域の外側に形成され、前記光電変換部からの信号電荷を電気信号に変換して出力する出力回路部を有する。さらに本発明は、出力回路部における最終段のソースフォロア回路の駆動ＭＯＳトランジスタに接続された駆動用ＩＣ回路を有し、露光期間中に駆動用ＩＣ回路の電流を停止して出力回路部の動作を停止する。
【００４０】
本発明の固体撮像装置では、駆動用ＩＣ回路が最終段のソースフォロア回路の駆動用電流源として用いられる。露光期間中に最終段の駆動ＭＯＳトランジスタに接続された駆動用ＩＣ回路の電流がオフすることにより、駆動用ＩＣ回路の回路動作が停止し、最終段のソースフォロア回路の駆動が停止される。出力回路部の駆動停止で、出力回路を構成する最終段の駆動ＭＯＳトランジスタでのホットキャリア発光の発生が抑止される。
【００４１】
本発明に係る電子機器は、光学系と、固体撮像装置と、固体撮像装置の出力信号を処理する信号処理回路を備える。固体撮像装置は、半導体基板に形成され、光電変換部を有する複数の画素が配列された画素領域と、半導体基板の前記画素領域の外側に形成され、光電変換部からの信号電荷を電気信号に変換して出力する出力回路部を有する。さらに固体撮像装置は、露光期間中に出力回路部の駆動を停止するための制御手段を有する。
【００４２】
本発明の電子機器では、固体撮像装置において、露光期間中に制御手段により出力回路部の駆動が停止される。出力回路部の駆動停止で、出力回路を構成する駆動ＭＯＳトランジスタでのホットキャリア発光の発生が抑止される。
【発明の効果】
【００４３】
本発明に係る固体撮像装置によれば、ホットキャリア現象に起因した発光光の光電変換部への到達を抑制し、画質の向上を図ることができる。
本発明に係る電子機器によれば、上記固体撮像装置を備えることにより、画質の向上が図られ、高品質の電子機器を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明に適用されるＩＴ方式のＣＣＤ固体撮像装置の概略構成図である。
【図２】本発明に適用されるＦＩＴ方式のＣＣＤ固体撮像装置の概略構成図である。
【図３】本発明の説明に供する固体撮像装置の概略平面図である。
【図４】本発明の説明に供する固体撮像装置の要部の断面図である。
【図５】本発明の説明に供するシリコン中の光の吸収波長の波長依存性を示すグラフである。
【図６】本発明の第１実施の形態に係る固体撮像装置の概略平面図である。
【図７】本発明の第１実施の形態に係る固体撮像装置の要部の概略断面図である。
【図８】本発明の第２実施の形態に係る固体撮像装置の要部の概略断面図である。
【図９】本発明の第３実施の形態に係る固体撮像装置の概略平面図である。
【図１０】本発明の第３実施の形態に係る固体撮像装置の要部の概略断面図である。
【図１１】本発明の第４実施の形態に係る固体撮像装置の概略平面図である。
【図１２】本発明の第４実施の形態に係る固体撮像装置の要部の概略断面図である。
【図１３】Ａ〜Ｆ  各材料の近赤外領域の吸収係数と屈折率の特性図である。
【図１４】本発明の第５実施の形態に係る固体撮像装置の概略平面図である。
【図１５】本発明の第５実施の形態に係る固体撮像装置の要部の概略断面図である。
【図１６】本発明の第６実施の形態に係る固体撮像装置の要部の概略断面図である。
【図１７】本発明の第７実施の形態に係る固体撮像装置の概略平面図である。
【図１８】本発明の第７実施の形態に係る固体撮像装置の要部の概略断面図である。
【図１９】本発明の第８実施の形態に係る固体撮像装置の概略平面図である。
【図２０】本発明の第８実施の形態に係る固体撮像装置の要部の概略断面図である。
【図２１】本発明の第９実施の形態に係る固体撮像装置の概略平面図である。
【図２２】本発明の第１０実施の形態に係る固体撮像装置の概略平面図である。
【図２３】本発明の第１２実施の形態に係る固体撮像装置の出力部の回路構成図である。
【図２４】本発明の第１３実施の形態に係る固体撮像装置の出力部の回路構成図である。
【図２５】本発明の第１４実施の形態に係る固体撮像装置の出力部の回路構成図である。
【図２６】本発明の第１５実施の形態に係る固体撮像装置の出力部の回路構成図である。
【図２７】本発明の第１６実施の形態に係る固体撮像装置の出力部の回路構成図である。
【図２８】本発明の第１７実施の形態に係る固体撮像装置の出力部の回路構成図である。
【図２９】本発明に係る固体撮像装置における信号波形のタイミングチャートである。
【図３０】本発明の説明に供するＣＣＤ固体撮像装置の水平転送レジスタ及び出力回路部の概略図である。
【図３１】本発明の第１８実施の形態に係る電子機器の概略構成図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４５】
以下、図面を参照して発明を実施するための最良の形態（以下実施の形態とする）について説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
１．実施の形態に適用される固体撮像装置の構造
２．ホットキャリア起因の発光光の進入経路の説明
３．第１の実施の形態（固体撮像装置の構成例）
４．第２の実施の形態（固体撮像装置の構成例）
５．第３の実施の形態（固体撮像装置の構成例）
６．第４の実施の形態（固体撮像装置の構成例）
７．第５の実施の形態（固体撮像装置の構成例）
８．第６の実施の形態（固体撮像装置の構成例）
９．第７の実施の形態（固体撮像装置の構成例）
１０．第８の実施の形態（固体撮像装置の構成例）
１１．第９の実施の形態（固体撮像装置の構成例）
１２．第１０実施の形態（電子機器の構成例）
１３．第１１実施の形態（固体撮像装置の構成例）
１４．第１２実施の形態（固体撮像装置の構成例）
１５．第１３実施の形態（固体撮像装置の構成例）
１６．第１４実施の形態（固体撮像装置の構成例）
１７．第１５実施の形態（固体撮像装置の構成例）
１８．第１６実施の形態（固体撮像装置の構成例）
１９．第１７実施の形態（固体撮像装置の構成例）
２０．第１８実施の形態（電子機器の構成例）
【００４６】
＜１．実施の形態に適用される固体撮像装置の構造＞
図１に、本発明に適用される固体撮像装置、すなわちインターライン転送（以下、ＩＴと略称する）方式のＣＣＤ固体撮像装置の概略を示す。図２に、本発明に適用される固体撮像装置、すなわちフレームインターライン転送（以下、ＦＩＴと略称する）方式のＣＣＤ固体撮像装置の概略構成を示す。
【００４７】
ＩＴ方式のＣＣＤ固体撮像装置１は、図１に示すように、複数の受光センサ部２が２次元マトリクス状に配列され、各受光センサ部列に対応してＣＣＤ構造の垂直転送レジスタ３が配列された成る撮像領域４と、ＣＣＤ構造の水平転送レジスタ５とを備える。さらに水平転送レジスタ５の終段に電荷―電圧変換部を含む出力部６が接続される。出力部６は、例えば、フローティングディフージョン（ＦＤ）とソースフォロワ・アンプとから成る、いわゆるフローティングディフージョン型アンプで構成される。その他、出力部６としては、いわゆるフローティングゲート型アンプで構成することもできる。
【００４８】
ＩＴ方式のＣＣＤ固体撮像装置１では、受光センサ部２において、受光量に応じた信号電荷が生成され、蓄積される。この受光センサ部２の信号電荷は、読み出しゲート部７に読み出しゲート電圧ＶＴが印加さされることにより、垂直転送レジスタ３に読み出される。垂直転送レジスタ３に読み出された後、垂直転送電極に印加される垂直駆動パルスにより、信号電荷は一ライン毎に垂直転送レジスタ３内を順次水平転送レジスタ５へ向けて転送される。垂直転送レジスタ３から、一ライン毎の信号電荷が水平転送レジスタ５へ転送された後、水平転送電極に印加される水平駆動パルスにより、信号電荷は順次水平転送レジスタ５内を転送し、出力部６を通して画素信号（撮像信号）として出力される。すなわち、水平転送レジスタからフローティングディフージョン（ＦＤ）に転送された信号電荷は、ソースフォロア回路で信号電圧、つまり画素信号に変換されて出力される。
【００４９】
ＦＩＴ方式のＣＣＤ固体撮像装置１１は、図２に示すように、複数の受光センサ部２が２次元マトリクス状に配列され、各受光センサ部列に対応して垂直転送レジスタ３が配列された成る撮像領域４と、蓄積領域１２と、水平転送レジスタ５とを備える。垂直転送レジスタ３及び水平転送レジスタ５は、ＣＣＤ構造を有して構成される。蓄積領域１２は、撮像領域４の垂直転送レジスタ３に対応した数のＣＣＤ構造の垂直転送レジスタ１３のみを有して構成される。さらに、水平転送レジスタ５の終段に、上記と同様の電荷―電圧変換部を含む出力部６が接続される。
【００５０】
ＦＩＴ方式のＣＣＤ固体撮像装置１１では、受光センサ部２において、受光量に応じた信号電荷が生成され、蓄積される。この受光センサ部２の信号電荷は、読み出しゲート部７に読み出しゲート電圧ＶＴが印加さされることにより、垂直転送レジスタ３に読み出される。垂直転送レジスタ３に読み出された後、撮像領域４の垂直転送レジスタ３の垂直転送電極と、蓄積領域１２の垂直転送レジスタ１３の垂直転送電極とに、高速転送の垂直駆動パルスが印加される。これにより、撮像領域４の垂直転送レジスタ３に読み出された信号電荷は、高速転送されて蓄積領域１２の垂直転送レジスタ１３に蓄積される。その後、蓄積領域１２の垂直転送レジスタ１３の垂直転送レジスタに定速の垂直駆動パルスが印加されることにより、信号電荷は一ライン毎に垂直転送レジスタ１３内を順次水平転送レジスタ５へ向けて転送される。垂直転送レジスタ１３から、一ライン毎の信号電荷が水平転送レジスタ５へ転送される。その後、水平転送電極に印加される水平駆動パルスにより、信号電荷は順次水平転送レジスタ５内を転送し、出力６を通して画素信号（撮像信号）として出力される。
【００５１】
なお、上述のＩＴ方式、ＦＩＴ方式の固体撮像装置においては、垂直転送レジスタを、例えば４相駆動パルスにより駆動することができる。また、インターレースで読み出すことができる。インターレースでは、垂直方向の一方の隣合う２画素の信号を加算して奇数フィールド読み出し、垂直方向の他方の隣合う２画素の信号を加算して偶数フィールド読み出しとすることができる。水平転送レジスタは、例えば２相駆動パルスで駆動することができる。
【００５２】
以下の各実施の形態に係るＣＣＤ固体撮像装置は、図１のＩＴ方式の固体撮像装置１、図２のＦＩＴ方式のＣＣＤ固体撮像装置１１のいずれにも適用できるものである。但し、以下の各実施の形態に係るＣＣＤ固体撮像装置は、いずれもＩＴ方式の固体撮像装置に適用した場合である。
【００５３】
＜２．ホットキャリア起因の発光光の進入経路の説明＞
本発明の実施の形態の説明に先立ち、ホットキャリア起因による発光光の進入経路、すなわち出力回路部から画素領域の光電変換部への光進入経路について説明する。図３に、ＩＴ方式のＣＣＤ固体撮像装置２１の画素領域（撮像領域）２２と、ＣＣＤ構造の水平転送レジスタ２３と、フローティングディフュージョン（ＦＤ）２４と、複数段のソースフォロア回路を接続した出力回路部２５との概略レイアウトを示す。
【００５４】
フローティングディフュージョン（ＦＤ）２４と出力回路部２５とにより出力部となるフローティングディフュージョンアンプが構成される。画素領域２２は、前述の図１で説明したように、２次元マトリックス配列された複数の受光センサ部と、受光センサ部の各列に対応したＣＣＤ構造の垂直転送レジスタとを有する。受光センサ部は、光電変換部となるフォトダイオードで形成される。出力回路部２５は、画素領域２２外側の近傍に配置される。ホットキャリアに起因して発生する発光源は、出力回路部２５のソースフォロア回路の駆動ＭＯＳトランジスタである。駆動ＭＯＳトランジスタがｎチャネルで構成される多段ソースフォロア回路の場合は、最終段の駆動ＭＯＳトランジスタの発光が比較的顕著である。図３では主要な発光源として最終段の駆動ＭＯＳトランジスタ２６を示す。この発光光に起因して出力回路部２５に近い画素領域２２の一部が、発光源を中心とした円状に高輝度領域２７が発生する。なお、図３における駆動ＭＯＳトランジスタ２６の配置角度は一例であり限定されない。
【００５５】
図４に、図３のＣＣＤ固体撮像装置２１の要部の模式的な断面構造と共に、ホットキャリア起因により発生した発光光の画素領域２２の光電変換部への進入経路を示す。シリコンの半導体基板３１に、光電変換部のフォトダイオードを有する画素領域２２が形成される。ここでは、光電変換部を模式的にＰＤで表している。また、半導体基板３１に、画素領域２２の外側の近傍部に出力回路部２５を構成するソースフォロア回路の例えばｎチャネルの駆動ＭＯＳトランジスタ２６が形成される。駆動ＭＯＳトランジスタ２６は、基板表面側にソース領域３２及びドレイン領域３３が形成され、ソース領域３２及びドレイン領域３３間の基板表面上にゲート絶縁膜３４を介してゲート電極３５を形成して構成される。なお、ソース領域３２とドレイン領域３３の配置は逆であっても良い。ＣＣＤ固体撮像装置２１はパッケージ内に配置され、パッケージの光入射側にパッケージカバーガラス３６が配置される。
【００５６】
駆動ＭＯＳトランジスタ２６では、ホットキャリア現象によりホットキャリア発光３７と、電子・正孔対が発生する。発生した電子・正孔対のうち、基板電流として排出されなかった正孔ｈが一部が残る。
【００５７】
ホットキャリア発光３７の発光波長は、可視光領域及び近赤外領域の波長に相当する５００ｎｍ〜９００ｎｍである。駆動ＭＯＳトランジスタ２６で発生したホットキャリア発光３７および正孔ｈが画素領域２２へ影響を及ぼす経路としては４通りある。
第１経路は、ホットキャリア発光３７が半導体基板３１内を直進して画素領域２２の光電変換部（ＰＤ）へ直接進入する経路Ｍ１である。
第２経路は、ホットキャリア発光３７がパッケージカバーガラス３６で反射し、その反射光が画素領域２２の光電変換部（ＰＤ）へ進入する反射進入経路Ｍ２である。
第３経路は、ホットキャリア発光３７が基板裏面３１Ｂで反射し、その反射光が画素領域２２の光電変換部（ＰＤ）へ進入する反射進入経路Ｍ３である。
第４経路は、ホットキャリア現象で発生した電子・正孔対のうちの正孔ｈが画素領域２２下の近傍に移動し、電子と再結合して再結合光を発生し、その再結合光が画素領域２２の光電変換部へ進入する再結合光進入経路Ｍ４である。
【００５８】
第１経路（Ｍ１）、第３経路（Ｍ３）の光Ｌ１，Ｌ３は、シリコン基板中を透過するので、図５に示すように波長の短い光は吸収され、近赤外領域の波長光となる。第４経路（Ｍ４）の光Ｌ４も、再結合光がバンドギャップエネルギーと同程度のエネルギーであり、１１００ｎｍ付近の近赤外領域の波長光である。第２経路（Ｍ２）の光Ｌ２は、固体撮像装置より外部に出射されるので、５００ｎｍ〜９００ｎｍの範囲の波長光となる。
【００５９】
＜３．第１実施の形態＞
［固体撮像装置の構成例］
図６及び図７に、本発明に係る固体撮像装置、すなわちＣＣＤ固体撮像装置の第１実施の形態を示す。第１実施の形態に係る固体撮像装置４１は、図６に示すように、受光センサ部とＣＣＤ構造の垂直転送レジスタを有する画素領域（撮像領域）２２と、ＣＣＤ構造の水平転送レジスタ２３と、出力部２８とを有して成る。出力部２８は、水平転送レジスタ２３の終段に形成されたフローティングディフージョン（ＦＤ）２４と複数段のソースフォロア回路を接続してなる出力回路部２５とで構成される。フローティングディフージョン（ＦＤ）２４は初段のソースフォロア回路の駆動ＭＯＳトランジスタのゲートに接続される。
【００６０】
そして、本実施の形態においては、画素領域２２と出力回路部２５との間の半導体基板に、出力回路部２５を構成するトランジスタにおいて発生するホットキャリア発光３７が画素領域２２の光電変換部への進入を阻止する阻止部４２を形成して構成される。阻止部４２の設置場所は、少なくとも上記画素領域２２と出力回路部２５との間であるが、画素領域２２の外周の一部、または画素領域２２を囲う全外周とすることができる。また、阻止部４２の設置場所は、出力回路部２５の外周の一部、または、出力回路部２５を囲う全外周とすることができる。本例の阻止部４２は、ソースフォロア回路の駆動ＭＯＳトランジスタ２６の発光源から第１経路（Ｍ１）に沿ってシリコン基板内を直進する近赤外領域の波長光Ｌ１が光電変換部へ進入しないように、画素領域２２と出力回路部２５の間に形成される。また、上記出力回路部２５を構成するトランジスタとして、本例では最終段のソースフォロア回路の駆動ＭＯＳトランジスタ２６を図６および図７に示している。
【００６１】
第１実施の形態の阻止部４２は、図７の断面構造に示すように、半導体基板３１の表面にＶ字溝（以下、Ｖ溝という）４３を形成し、Ｖ溝４３内に半導体基板３１のシリコンと屈折率を異にした材料を埋め込んで成る、いわゆる屈折体４４で構成される。このＶ字状の屈折体４４は、直進する近赤外領域の波長光Ｌ１の進行方向を屈折により変更し、画素領域２２への進入を阻止するものである。屈折体４４としては、屈折率がシリコンの屈折率（≒３．７）より大きい材料、例えばゲルマニウム（Ｇｅ）で形成しても良い。あるいはＶ字状の屈折体としては、屈折率がシリコンの屈折率（≒３．７）より小さい材料、例えばシリコン酸化（ＳｉＯ２）膜（≒１．４５）、シリコン窒化（Ｓｉ３Ｎ４）膜（≒２．０）等で形成しても良い。また、屈折体４４は、画素領域の光電変換領域の最深部と同等の深さ、あるいは同等以上の深さに至るように形成される。Ｖ溝４３は、例えば次のようにして形成することができる。例えば（１００）面方位のシリコン基板３１を用い、ＫＯＨのエッチング液によるウェットエッチングを行えば、基板表面に対して５４．７４°の傾斜をもつＶ溝４３が形成される。屈折体４４は、ＣＶＤ法により埋め込むように形成される。
【００６２】
図７は、図６の固体撮像装置４１の要部の模式的な断面構造を示す。断面構造では、シリコンの半導体基板３１に、光電変換部のフォトダイオードを有する画素領域２２が形成される。ここでは、光電変換部を模式的のＰＤで表している。また、半導体基板３１に、画素領域２２の外側に出力回路部２５を構成する最終団のソースフォロア回路の例えばｎチャネルの駆動ＭＯＳトランジスタ２６が形成される。出力回路部２５は画素領域２２の近傍に配置される。駆動ＭＯＳトランジスタ２６は、基板表面側にソース領域３２及びドレイン領域３３が形成され、ソース領域３２及びドレイン領域３３間の基板表面上にゲート絶縁膜３４を介してゲート電極３５を形成して構成される。
【００６３】
なお、図示しないが、本実施の形態の固体撮像装置は、通常のように、画素領域２２において、受光センサ部を除いて遮光膜が形成され、平坦化膜を介してオンチップカラーフィルタ及びオンチップマイクロレンズが形成される。また、本実施の形態の固体撮像装置は、いわゆる縦型オーバーフロードレイン構造を有し、過大受光のときは余剰電荷が半導体基板側に排出され、また電子シャッタ動作時にも電荷が半導体基板側に排出されるように構成される。以下に述べる各実施の形態の固体撮像装置においても同様の構成が採られている。
【００６４】
第１実施の形態に係る固体撮像装置４１によれば、画素領域２２と出力回路部２５との間のシリコンの半導体基板３１に阻止部４２を構成する屈折体４４が形成される。この屈折体４４をシリコン基板３１より屈折率の大きい材料で形成するときは、駆動ＭＯＳトランジスタ２６から発生するホットキャリア発光３７の半導体基板３１内を第１経路（Ｍ１）に沿って直進する近赤外領域の波長光Ｌ１が、屈折体４４により上方に屈折する。屈折光Ｌ１１が上方へ向かうことにより、第１経路（Ｍ１）に沿って直進する近赤外領域の波長光Ｌ１の画素領域２２の光電変換部（ＰＤ）への進入が阻止される。
【００６５】
また、屈折体４４をシリコン基板３１より屈折率の小さい材料で形成するときは、駆動ＭＯＳトランジスタ２６から発生するホットキャリア発光３７の第１経路（Ｍ１）に沿って直進する近赤外領域の波長光Ｌ１が、屈折体４４により下方に屈折する。屈折光Ｌ１２が下方へ向かうことにより、第１経路（Ｍ１）に沿って直進する近赤外領域の波長光Ｌ１の画素領域２２の光電変換部（ＰＤ）への進入が阻止される。なお、下方に屈折させた光については、基板裏面３１Ｂに反射防止層を設置することで、基板裏面３１Ｂで反射した光が画素領域２２の光電変換部（ＰＤ）へ進入することを阻止でき、前記の反射防止層については後述する第６実施例と同様である。
【００６６】
従って、画素領域２２の外側に配置された出力回路部２５から発生するホットキャリア発光３７の半導体基板内を直進する近赤外領域の波長光Ｌ１が画素領域２２の光電変換部（ＰＤ）への到達を抑制し、画質の向上を図ることができる。特に、長時間露光モード時における画素領域での局所的な高輝度領域の発生を抑制することができる。
【００６７】
＜４．第２実施の形態＞
［固体撮像装置の構成例］
図８に、本発明に係る固体撮像装置、すなわちＣＣＤ固体撮像装置の第２実施の形態を示す。第２実施の形態に係る固体撮像装置４６は、半導体基板３１の阻止部４２となる屈折体４４に対応する表面から画素領域２２の近傍にかけて、近赤外光による屈折光Ｌ１１を吸収する光吸収体４７を形成して構成される。このときの屈折体４４は、シリコン基板３１より近赤外領域の波長における屈折率が大きい材料で形成される。光吸収体４７は、近赤外領域の波長における吸収係数の高い材料、例えばタングステン（Ｗ）、アルミニウム（Ａｌ）などによる膜で形成することができる。表１及び図１３に示すように、例えばタングステン（Ｗ）、アルミニウム（Ａｌ）等は近赤外領域の吸収係数がシリコンと比較して高い。
【００６８】
屈折体４４と吸収体４７の間には、屈折体４４から吸収体４７へ入射する近赤外領域の波長光Ｌ１１に対する反射防止膜４８を形成することが望ましい。半導体基板３１と吸収体４７の間には、半導体基板３１から吸収体４７へ入射する近赤外領域の波長光Ｌ１１に対する反射防止膜４８を形成することが望ましい。反射防止膜４８は、単層、あるいは複層で形成することができる。また、屈折体４４上と半導体基板３１上とで、反射防止膜４８を異なる構成とし、各々の場所での近赤外領域の波長光Ｌ１１に対する反射防止に適した構成（屈折率、膜厚、層数）とすることで、更に反射を抑制できる。次に、半導体基板３１から吸収体４７への光Ｌ１１の入射に対する、単層の反射防止膜４８の屈折率、膜厚の条件の一例を示す。
【００６９】
該当する近赤外の波長λに対して
屈折体４４の屈折率：ｎ０
吸収体４７の屈折率：ｎ２
とする。
ここで反射防止膜４８の屈折率：ｎ１、膜厚ｄ１とすると、一般に以下の２式の関係を満たす場合に反射率がゼロとなる。
ｎ１×ｎ１＝ｎ０×ｎ２    （式１）。
ｄ１＝λ／（４×ｎ１）    (式２)。
例えば、波長９００ｎｍの近赤外領域の光に対して屈折体４４としてＳｉＯ２（波長９００ｎｍでの屈折率約１．４５）、吸収体４７としてタングステンＷ（波長９００ｎｍでの屈折率約３．２２）、を用いる。そうすると、前記条件では、反射防止膜４８として屈折率２．１６、膜厚１０４ｎｍが好ましく、波長９００ｎｍでの屈折率約２．０２のＳｉ３Ｎ４を反射防止膜に適用することが反射抑制に効果的となる。
【００７０】
その他の構成は第１実施の形態と同様であるので、図７と対応する部分には同一符号を付して重複説明を省略する。
【００７１】
第２実施の形態に係る固体撮像装置４６によれば、半導体基板３１より屈折率の小さい屈折体４４の表面に、近赤外領域の波長光に対して吸収係数の高い吸収体４７を形成したことにより、上方に屈折した近赤外領域の屈折光Ｌ１１が吸収体４７で吸収される。この吸収体４７により屈折光Ｌ１１が吸収されることにより、屈折光Ｌ１１の迷い光が画素領域２２の光電変換部（ＰＤ）へ進入することが阻止され、さらに画質の向上を図ることができる。また、吸収体４７の下部に反射防止膜４８を形成するときは、屈折体４４と吸収体４７との界面での反射を抑制できるので、さらにホットキャリア発光３７の影響を抑制し、画質の向上を図ることができる。
【００７２】
＜５．第３実施の形態＞
［固体撮像装置の構成例］
図９及び図１０に、本発明に係る固体撮像装置、すなわちＣＣＤ固体撮像装置の第３実施の形態を示す。第３実施の形態に係る固体撮像装置５１は、図９に示すように、受光センサ部とＣＣＤ構造の垂直転送レジスタを有する画素領域（撮像領域）２２と、ＣＣＤ構造の水平転送レジスタ２３と、出力部２８とを有して成る。出力部２８は、水平転送レジスタ２３の終段に形成されたフローティングディフージョン（ＦＤ）２４と複数段のソースフォロア回路を接続してなる出力回路部２５とで構成される。フローティングディフージョン（ＦＤ）２４は初段のソースフォロア回路の駆動ＭＯＳトランジスタのゲートに接続される。
【００７３】
第３実施の形態に係る固体撮像装置５１は、画素領域２２と出力回路部２５との間の半導体基板に、出力回路部２５を構成するトランジスタにおいて発生するホットキャリア発光３７が画素領域２２の光電変換部への進入を阻止する阻止部４２を形成して構成される。阻止部４２は、ソースフォロア回路の駆動ＭＯＳトランジスタ２６の発光源から第１経路（Ｍ１）に沿ってシリコン基板内を直進する近赤外領域の波長光Ｌ１が光電変換部へ進入するのを阻止するものである。阻止部４２を配置する場所は第１実施の形態で説明した場所と同様である。また、上記出力回路部２５を構成するトランジスタとして、本例では最終段のソースフォロア回路の駆動ＭＯＳトランジスタ２６を図９および図１０に示している。
【００７４】
第３実施の形態の阻止部４２は、図１０の断固構造に示すように、画素領域２２のオプティカルブラック画素と同様の構成を有するダミー画素の領域５２で構成される。このダミー画素の領域５２は、複数のダミー画素の集合体で構成される。
その他の構成は、第１実施の形態で説明したと同様であるので、図６及び図７と対応する部分には同一符号を付して重複説明を省略する。
【００７５】
第３実施の形態に係る固体撮像装置５１によれば、ダミー画素の領域５２がホットキャリア発光３７の半導体基板内を直進する近赤外領域の波長光Ｌ１のトラップ領域として作用する。すなわち、第１経路（Ｍ１）に沿って直進したホットキャリア発光３７の近赤外領域の波長光Ｌ１は、ダミー画素の領域５２でトラップされ、画素領域２２の光電変換部への進入が抑制される。ダミー画素の領域５２に進入した光Ｌ１により生成された電荷、すなわちダミー画素の領域５２にトラップされた電荷は、信号として出力しない。このダミー画素の領域５２にトラップされた電荷は、電子シャッタ動作時に半導体基板３１側に排出され、リセットされる。
【００７６】
このように、ホットキャリア発光３７の半導体基板３１内を直進する近赤外領域の波長光Ｌ１１が、ダミー画素の領域５２にトラップされ、画素領域２への光Ｌ１の到達が抑制されるので、画質の向上を図ることができる。特に、長時間露光モード時における局所的な画素領域での高輝度領域の発生を抑制することができる。
【００７７】
＜６．第４実施の形態＞
［固体撮像装置の構成例］
図１１及び図１２に、本発明に係る固体撮像装置、すなわちＣＣＤ固体撮像装置の第４実施の形態を示す。第４実施の形態に係る固体撮像装置５４は、受光センサ部とＣＣＤ構造の垂直転送レジスタを有する画素領域（撮像領域）２２と、ＣＣＤ構造の水平転送レジスタ２３と、出力部２８とを有して成る。出力部２８は、水平転送レジスタ２３の終段に形成されたフローティングディフージョン（ＦＤ）２４と複数段のソースフォロア回路を接続してなる出力回路部２５とで構成される。フローティングディフージョン（ＦＤ）２４は初段のソースフォロア回路の駆動ＭＯＳトランジスタのゲートに接続される。
【００７８】
第４実施の形態に係る固体撮像装置５４は、画素領域２２と出力回路部２５との間の半導体基板に、出力回路部２５を構成するトランジスタにおいて発生するホットキャリア発光３７が画素領域２２の光電変換部への進入を阻止する阻止部５５を形成して構成される。阻止部５５は、ソースフォロア回路の駆動ＭＯＳトランジスタ２６の発光源から第１経路（Ｍ１）に沿ってシリコン基板内を直進する近赤外領域の波長光Ｌ１が光電変換部へ進入するのを阻止する遮光体である。以下、この阻止部５５を遮光体という。遮光体５５を配置する場所は第１実施の形態で説明した阻止部と同様である。また、上記出力回路部２５を構成するトランジスタとして、本例では最終段のソースフォロア回路の駆動ＭＯＳトランジスタ２６を図１１および図１２に示している。
【００７９】
第４実施の形態の遮光体は、近赤外領域の波長光に対して遮光性の高い材料を半導体基板３１に埋め込んで形成される。遮光体材料としては、表１及び図１３に示すように、例えばタングステン（Ｗ）、アルミニウム（Ａｌ）等の近赤外領域に高い吸収係数を示す材料を用いるのが好ましい。その他、ゲルマニウム（Ｇｅ）もシリコン（Ｓｉ）と比較すれば吸収係数が高い。
【００８０】
【表１】
2010245499.tif 000003
【００８１】
図１３は、材料の近赤外領域での吸収係数と、屈折率を示している。縦軸右が吸収係数、縦軸左が屈折率、横軸が波長を示す。同図Ａはタングステン（Ｗ）の特性、同図Ｂはアルミニウム（Ａｌ）の特性、同図Ｃはゲルマニウム（Ｇｅ）の特性、同図Ｄは酸化シリコン（ＳｉＯ２）の特性、同図Ｅはシリコン（Ｓｉ）の特性、同図Ｆは窒化シリコン（Ｓｉ３Ｎ４）の特性を示す。
【００８２】
遮光体５５は、画素領域２２の光電変換領域の最深部と同等の深さ、あるいは同等以上の深さに至るように形成される。
【００８３】
遮光体５５とシリコン基板３１との間に近赤外領域の波長光に対して反射防止となる反射防止膜を形成することができる。以下の屈折率、膜厚の反射防止膜を設けることで、光の抑制効果を向上することができる。反射防止膜としては単層、複層で形成することができる。単層の反射防止膜の屈折率、膜厚の条件の一例は、前述の第２実施の形態で説明した条件を用いることができる。但し、ｎ０はシリコン基板の屈折率、ｎ２は遮光体５５の屈折率に置き換える。
【００８４】
その他の構成は、前述の第１実施の形態で説明したと同様であるので、図６、図７と対応する部分には同一符号を付して重複説明を省略する。
【００８５】
第４実施の形態に係る固体撮像装置５４によれば、画素領域２２と出力回路部２５との間の半導体基板３１内に遮光体５５が形成される。駆動ＭＯＳトランジスタ２６でホットキャリア発が発生した際、半導体基板３１内を第１経路（Ｍ１）に沿い直進する近赤外領域の波長光Ｌ１は、遮光体５５で遮光され、画素領域２２の光電変換部への光Ｌ１の到達が抑制され、画質の向上を図ることができる。特に、長時間露光モード時における画素領域での局所的な高輝度領域の発生を抑制することができる。
【００８６】
＜７．第５実施の形態＞
［固体撮像装置の構成例］
図１４及び図１５に、本発明に係る固体撮像装置、すなわちＣＣＤ固体撮像装置の第５実施の形態を示す。第５実施の形態に係る固体撮像装置５７は、受光センサ部とＣＣＤ構造の垂直転送レジスタを有する画素領域（撮像領域）２２と、ＣＣＤ構造の水平転送レジスタ２３と、出力部２８とを有して成る。出力部２８は、水平転送レジスタ２３の終段に形成されたフローティングディフージョン（ＦＤ）２４と複数段のソースフォロア回路を接続してなる出力回路部２５とで構成される。フローティングディフージョン（ＦＤ）２４は初段のソースフォロア回路の駆動ＭＯＳトランジスタのゲートに接続される。
【００８７】
第５実施の形態に係る固体撮像装置５７は、出力回路部２５を構成するトランジスタにおいて発生するホットキャリア発光３７の反射光の画素領域２２の光電変換部（ＰＤ）への進入を阻止する阻止部５８を形成して構成される。上記トランジスタとして、本例では最終段のソースフォロア回路の駆動ＭＯＳトランジスタ２６を図１４および図１５に示している。
【００８８】
第５実施の形態の阻止部５８は、ホットキャリア発光３７の第２経路（Ｍ２）に沿ってパッケージカバーガラス３６で反射する反射光Ｌ２１が光電変換部（ＰＤ）に進入しないように、出力回路部２５の上部全面を被覆する遮光体膜５９で構成される。この遮光体膜５９は出力回路部２５上部から半導体基板３１の表面に一部延長するように形成される。
【００８９】
ホットキャリア発光３７の波長が５００ｎｍ〜９００ｎｍであるため、可視光から近赤外領域での遮光性能の高い材料が必要である。材料として例えばタングステン（Ｗ）、アルミニウム（Ａｌ）が挙げられ、図１３に示したように前記波長範囲で高い吸収係数を持つ。また、遮光体膜５９は、赤外線カットフィルタと、赤緑青（ＲＧＢ）のカラーフィルタとの組み合わせ膜、例えば積層膜で形成することができる。これはカラーフィルタで可視光の波長を遮光し、赤外線カットフィルタで近赤外領域の波長を遮光するものである。また、カラーフィルタの分光を向上するためにパッケージカバーガラス３６の内面に赤外線カットフィルタが形成されている場合は、遮光体膜５９を赤緑青(ＲＧＢ)のカラーフィルタの積層膜とすることも出来る。この場合パッケージカバーガラス３６の赤外線カットフィルタ膜としては、ホットキャリア発光３７のうちカラーフィルタから成る遮光体膜５９を透過した近赤外領域の光を光電変換部に反射しないように、反射防止膜を赤外線カットフィルタに設けることが望ましい。更に、赤外線カットフィルタのタイプとしては吸収型の赤外線カットフィルタが望ましい。
【００９０】
その他の構成は、前述の第１実施の形態と同様であるので、図６及び図７に対応する部分には同一符号を付して重複説明を省略する。
【００９１】
第５実施の形態に係る固体撮像装置５７によれば、出力回路部２５の上部に遮光体膜５９が形成されているので、第２経路（Ｍ２）のホットキャリア発光３７がこの遮光体膜５９で遮光され、パケージカバーガラス３６での反射光Ｌ２１の発生が阻止される。すなわち、反射光Ｌ２１の画素領域２２の光電変換部（ＰＤ）への進入を抑制することができる。従って、画質の向上を図ることができる。特に、長時間露光モード時における画素領域での局所的な高輝度領域の発生を抑制することができる。遮光体膜５９の下部に反射防止膜を形成することにより、さらに遮光体膜５９と半導体基板３１との界面での反射を抑制でき好ましい。
【００９２】
＜８．第６実施の形態＞
［固体撮像装置の構成例］
図１６に、本発明に係る固体撮像装置、すなわちＣＣＤ固体撮像装置の第６実施の形態を示す。第６実施の形態に係る固体撮像装置６１は、出力回路部２５を構成するトランジスタにおいて発生するホットキャリア発光３７の反射光の画素領域２２の光電変換部（ＰＤ）への進入を阻止する阻止部５８を形成して構成される。上記トランジスタとして、本例では最終段のソースフォロア回路の駆動ＭＯＳトランジスタ２６を図１６に示している。
【００９３】
阻止部５８は、ホットキャリア発光３７の第３経路（Ｍ３）に沿って半導体基板３１内を進行し半導体基板の裏面３１Ｂで反射する反射光Ｌ３１が光電変換部（ＰＤ）に進入しないように、半導体基板３１の裏面に形成した反射防止膜６２で構成される。半導体基板３１内を進行する光は、図５に示したようにシリコン基板３１の透過において波長の短い領域の光の吸収が比較的大きい為、近赤外領域の波長光となる。そのため、反射防止膜６２としては、近赤外領域の波長光に対する反射防止能力の高い膜を用いる。また、反射防止膜６２としては、シリコン基板の裏面３１Ｂに反射防止膜を設置し、さらに赤外線カットフィルタを組み合わせた構成とすることができる。赤外線カットフィルタのタイプは吸収型が望ましい。この構成では基板裏面Ｂ３１での反射を抑制し、基板を透過させた近赤外領域の波長光を吸収型の赤外線カットフィルタで吸収させることで、パッケージ底部で反射した光が再度シリコン基板３１内に進入することを抑制するものである。吸収型赤外線カットフィルタとしては、例えば、フィルタ内に金属イオンや染料を有し、入射光のうち赤外領域の光、特に７００ｎｍ〜１１００ｎｍの近赤外領域の光を金属イオンや染料で吸収させ、それ以下の波長の光を透過させるものである。
【００９４】
その他の構成は、前述の第１実施の形態と同様であるので、図６及び図７に対応する部分には同一符号を付して重複説明を省略する。
【００９５】
第６実施の形態に係る固体撮像装置６１によれば、半導体基板３１の裏面に近赤外領域の光の反射を防止する光吸収型の反射防止膜６２が形成されている。ホットキャリア発光３７の第３経路（Ｍ３）に沿って進行する近赤外領域の光は、反射防止膜６２で吸収され、半導体基板３１の裏面での反射が阻止される。従って、第３経路（Ｍ３）に沿い、基板裏面で反射する反射光Ｌ３１は阻止され、画素領域２２の光電変換部（ＰＤ）への光進入が抑制され、画質の向上を図ることができる。特に、長時間露光モード時における画素領域での局所的な高輝度領域の発生を抑制することができる。
【００９６】
＜９．第７実施の形態＞
［固体撮像装置の構成例］
図１７及び図１８に、本発明に係る固体撮像装置、すなわちＣＣＤ固体撮像装置の第７実施の形態を示す。第７実施の形態に係る固体撮像装置６４は、受光センサ部とＣＣＤ構造の垂直転送レジスタを有する画素領域（撮像領域）２２と、ＣＣＤ構造の水平転送レジスタ２３と、出力部２８とを有して成る。出力部２８は、水平転送レジスタ２３の終段に形成されたフローティングディフージョン（ＦＤ）２４と複数段のソースフォロア回路を接続してなる出力回路部２５とで構成される。フローティングディフージョン（ＦＤ）２４は初段のソースフォロア回路の駆動ＭＯＳトランジスタのゲートに接続される。
【００９７】
第７実施の形態に係る固体撮像装置６４は、画素領域２２と出力回路部２５との間の半導体基板内に、ホットキャリア現象で発生する電子・正孔対の正孔が画素領域２２の光電変換部近傍へ移動するのを阻止する阻止部６５を形成して構成される。すなわち、出力回路部２５を構成するトランジスタにおけるホットキャリア現象により発生する電子・正孔対の正孔が画素領域２２の光電変換部近傍へ移動するのを阻止する阻止部６５が形成される。また、上記出力回路部２５を構成するトランジスタとして、本例では最終段のソースフォロア回路の駆動ＭＯＳトランジスタ２６を図１７および図１８に示している。
【００９８】
第７実施の形態の阻止部６５は、図１８の断面構造で示すように、深い溝型分離部（ディープ・トレンチアイソレーション）６６で構成される。通常の固体撮像装置の素子分離で使用される、いわゆるシャロートレンチアイソレーションの構成よりも、より深い溝型分離構造で構成する。
【００９９】
溝型分離部６６は、図１８に示すように、半導体基板３１に所定の深さの溝６７を形成し、溝内面に例えばシリコン酸化膜等による絶縁膜６８を形成すると共に、近赤外領域の波長においても遮光性を有する材料層６９を埋め込んで構成される。材料層６９としては、例えばタングステン（Ｗ）等の金属層を用いることができる。シリコン酸化膜は正孔ｈの移動を阻止する。タングステン層は半導体基板内を進行する近赤外領域の光を遮蔽する。また、正孔ｈの移動を阻止するためのみであれば、溝６７内にシリコン酸化膜による絶縁層６８と多結晶シリコン６９を埋め込んだ一般的なディープトレンチ構成とすることもできる。
【０１００】
溝型分離部６６の深さは、光電変換部（ＰＤ）の深さより深く、かつ半導体基板内部を正孔ｈが移動し得る深さを十分にカバーできる深さとする。
その他の構成は、前述の第１実施の形態と同様であるので、図６及び図７に対応する部分には同一符号を付して重複説明を省略する。
【０１０１】
第７実施の形態に係る固体撮像装置６４によれば、画素領域２２と出力回路部２５との間の半導体基板３１に溝型分離部６６が形成される。この溝型分離部６６により、ホットキャリア現象で生成された電子・正孔対のうち基板電流として排出されなかった正孔ｈが、画素領域２２の光電変換部近傍に移動するのを阻止することができる。従って、排出されなかった正孔ｈが光電変換部近傍まで移動して電子と再結合するのを阻止することができ、再結合光の光電変換部（ＰＤ）への影響を抑制することができる。従って、第４経路（Ｍ４）に沿う再結合光Ｌ４の光電変換部への進入を抑制することができ、画質の向上を図ることができる。特に、長時間露光モード時における画素領域での局所的な高輝度領域の発生を抑制することができる。
【０１０２】
溝型分離部６６を図１７に示すように、シリコン酸化膜等の絶縁膜６８とタングステン等の近赤外領域の波長で比較的高い吸収係数を持つ金属層６９で構成するときは、絶縁膜６８で正孔の移動を阻止し、金属層６９で基板内を進行する近赤外領域の光を吸収する。これにより、さらに上記高輝度領域の発生を抑制して、画質の向上を図ることができる。
【０１０３】
＜１０．第８実施の形態＞
［固体撮像装置の構成例］
図１９及び図２０に、本発明に係る固体撮像装置、すなわちＣＣＤ固体撮像装置の第８実施の形態を示す。第８実施の形態に係る固体撮像装置７１は、受光センサ部とＣＣＤ構造の垂直転送レジスタを有する画素領域（撮像領域）２２と、ＣＣＤ構造の水平転送レジスタ２３と、出力部２８とを有して成る。出力部２８は、水平転送レジスタ２３の終段に形成されたフローティングディフージョン（ＦＤ）２４と複数段のソースフォロア回路を接続してなる出力回路部２５とで構成される。フローティングディフージョン（ＦＤ）２４は初段のソースフォロア回路の駆動ＭＯＳトランジスタのゲートに接続される。
【０１０４】
第８実施の形態に係る固体撮像装置７１は、画素領域２２と出力回路部２５との間の半導体基板内に、ホットキャリア現象で発生する電子・正孔対の正孔が画素領域２２の光電変換部近傍へ移動するのを阻止する阻止部７２を形成して構成される。すなわち、出力回路部２５を構成するトランジスタで発生するホットキャリアによる電子・正孔対の一方の画素領域２２の光電変換部近傍への移動を阻止する阻止部７２が形成される。また、上記出力回路部２５を構成するトランジスタとして、本例では最終段のソースフォロア回路の駆動ＭＯＳトランジスタ２６を図１９および図２０に示している。
【０１０５】
第８実施の形態の阻止部７２は、図２０の断面構造で示すように、画素領域２２と出力回路部２５との間に半導体基板３１に、電子・正孔対に対するポテンシャルバリアを形成し、電子・正孔対の移動を遮断する高濃度不純物領域７２で構成される。
【０１０６】
半導体基板３１は、第一導電型の例えばｎ型半導体基板７３に、第二導電型の例えばｐ型半導体ウェル領域７５及びｎ型半導体領域７４を有して構成される。画素領域２２の光電変換部（ＰＤ）、出力回路部２５の各ＭＯＳトランジスタは、ｎ型半導体領域７４に形成される。なお、図２０ではトレンチ等のアイソレーションの記載は省略されている。
【０１０７】
上記の高濃度不純物領域７２は、本例では高濃度のｎ＋型不純物領域で形成される。高濃度不純物領域７２は、ｎ型半導体領域７４内にｐ型半導体ウェル領域７５に達するように形成してもよい。さらに、半導体基板３１の表面に、このｎ＋型の高濃度不純物領域７２に接続する電極７６が形成され、電極７６を通じて、例えば長時間露光期間中に正の電圧Ｖが印加されるように構成される。高濃度不純物領域７２の平面的に見た設置場所は、第１実施の形態で説明した阻止部の場合と同じである。
【０１０８】
その他の構成は、第１実施の形態で説明したと同様であるので、図６及び図７に対応する部分には同一符号を付して重複説明を省略する。
【０１０９】
第８実施の形態に係る固体撮像装置７１によれば、画素領域２２と出力回路部２５との間のｎ型半導体領域７４にｎ＋型の高濃度不純物領域７２が形成される。高濃度不純物領域７２は下方のｐ型半導体ウェル領域７５に達する構成としてもよい。この高濃度不純物領域７２に正の電圧Ｖを印加することにより、正孔に対するポテンシャルバリア７７が形成される。ホットキャリア現象で生成された電子・正孔対のうち基板電流として排出されなかった正孔ｈは、画素領域２２側に移動しようとしても、ポテンシャルバリア７７により遮断される。これにより、正孔ｈが光電変換部近傍まで移動して電子と再結合するのを阻止することができ、再結合光の発生を抑制することができる。従って、第４経路（Ｍ４）に沿う再結合光Ｌ４の光電変換部への進入を阻止することができ、画質の向上を図ることができる。特に、長時間露光モード時における画素領域での局所的な高輝度領域の発生を抑制することができる。
【０１１０】
＜１１．第９実施の形態＞
［固体撮像装置の構成例］
図２１に、本発明に係る固体撮像装置、すなわちＣＣＤ固体撮像装置の第９実施の形態を示す。第９実施の形態に係る固体撮像装置７８は、受光センサ部とＣＣＤ構造の垂直転送レジスタを有する画素領域（撮像領域）２２と、ＣＣＤ構造の水平転送レジスタ２３と、出力部２８とを有して成る。出力部２８は、水平転送レジスタ２３の終段に形成されたフローティングディフージョン（ＦＤ）２４と複数段のソースフォロア回路を接続してなる出力回路部２５とで構成される。フローティングディフージョン（ＦＤ）２４は初段のソースフォロア回路の駆動ＭＯＳトランジスタのゲートに接続される。
【０１１１】
第９実施の形態に係る固体撮像装置７８は、本実施の形態においては、画素領域２２において、有効画素領域２２Ａの外側の黒基準を検出するためのオプティカルブラック画素の領域２２Ｂ［２２Ｂ１，２２Ｂ２］を、出力回路部２５側に配置して構成される。すなわち、出力回路部２５側に、画素領域２２の垂直側のオプティカルブラック画素領域２２Ｂ１と水平側のオプティカルブラック画素領域２２Ｂ２が配置される。なお、垂直側のオプティカルブラック画素領域２２Ｂ１の水平方向の幅を拡大することにより、下記に述べる効果を向上することが出来る。
【０１１２】
その他の構成は、第１実施の形態で説明したと同様であるので、図６と対応する部分には同一符号を付して重複説明を省略する。
【０１１３】
第９実施の形態に係る固体撮像装置７８によれば、出力回路部２５側に画素領域２２の垂直、水平側のオプティカルブラック画素領域２２Ｂ１、２２Ｂ２を配置した構成とすることにより、有効画素領域２２Ａと出力回路部２５との距離Ｓ１が拡大する。距離Ｓ１が拡大することで、ホットキャリア現象により発生する光が有効画素領域の光電変換部（ＰＤ）へ進入することが抑制され、画質の向上を図ることができる。特に、長時間露光モード時における画素領域での局所的な高輝度領域の発生を抑制することができる。
【０１１４】
ホットキャリア現象で発生した発光光は一部オプティカルブラック画素領域２２Ｂ１，２２Ｂ２に進入するが、その発光光によりオプティカルブラック画素領域２２Ｂ１，２２Ｂ２で発生した電荷は、信号電荷の読み出し前に高速掃き捨て動作で排出される。
【０１１５】
＜１２．第１０実施の形態＞
［固体撮像装置の構成例］
図２２に、本発明に係る固体撮像装置、すなわちＣＣＤ固体撮像装置の第１０実施の形態を示す。第１０実施の形態に係る固体撮像装置８１は、受光センサ部とＣＣＤ構造の垂直転送レジスタを有する画素領域（撮像領域）２２と、ＣＣＤ構造の水平転送レジスタ２３と、出力部２８とを有して成る。出力部２８は、水平転送レジスタ２３の終段に形成されたフローティングディフージョン（ＦＤ）２４と複数段のソースフォロア回路を接続してなる出力回路部２５とで構成される。フローティングディフージョン（ＦＤ）２４は初段のソースフォロア回路の駆動ＭＯＳトランジスタのゲートに接続される。
【０１１６】
第１０実施の形態に係る固体撮像装置８１は、ホットキャリア発光原となるトランジスタが、画素領域２２内の有効画素領域に対する対角領域８２に存するように出力回路部２５を配置して構成される。より詳しくは、上記トランジスタが画素領域２２の有効画素領域の対角線の延長線上に存するように、出力回路部２５が配置される。すなわち、本実施の形態では、上記トランジスタが画素領域２２のコーナ部に対応して有効画素領域から最遠部に位置するように出力回路部２５が配置される。上記ホットキャリア発光原となるトランジスタは、本例では出力回路部２５の最終段のソースフォロア回路の駆動ＭＯＳトランジスタである。
【０１１７】
また、本実施の形態では、出力回路部２５の出力パッドを有効画素領域から最遠部に配置し、かつ最終段のソースフォロア回路の駆動ＭＯＳトランジスタ２６を上記出力パッドの近傍に配置するのが好ましい。
【０１１８】
第１０実施の形態に係る固体撮像装置８１によれば、ホットキャリア発光原となるトランジスタが有効画素領域２２Ａに対して対角領域８２に存するように出力回路部２５を配置することにより、有効画素領域と出力回路部２５との距離Ｓ２が拡大する。距離Ｓ２が拡大することで、ホットキャリア現象により発生する光が有効画素領域の光電変換部（ＰＤ）へ進入することが抑制され、画質の向上を図ることができる。特に、長時間露光モード時における画素領域での局所的な高輝度領域の発生を抑制することができる。
【０１１９】
上記出力パッドを有効画素領域から最遠部に配置し、かつソースフォロア回路の駆動ＭＯＳトランジスタ２６をこの出力パッドの近傍に配置するときは、上記駆動ＭＯＳトランジスタを有効画素領域から最遠部に配置し易くなる。
【０１２０】
上例において、図２１を除く他の図３、図６、図９、図１１、図１４、図１７、図１９、図２２の画素領域２２は、有効画素領域及びオプティカルブラック領域の明示を省略している。
【０１２１】
＜１３．第１１実施の形態＞
［固体撮像装置の構成例］
第１１実施の形態に係る固体撮像装置は、上述した第１実施の形態〜第１０実施の形態を、適宜組み合わせて構成することができる。このように組み合わせることにより、さらに画素領域２２の周辺回路部でのホットキャリア現象に起因する画像の高輝度領域の発生を抑制することができる。
【０１２２】
他の実施の形態として、ホットキャリア現象により発生した電子・正孔対のうち、電子が拡散して画素領域の光電変換部に進入する場合には、電子の侵入を阻止する阻止部を設ける。阻止部は、画素領域と出力回路部との間の半導体基板内に設けられる。この阻止部は、ホットキャリア現象により発生したホトキャリア発光が、半導体基板中を通して画素領域の光電変換部へ進入するのを阻止することができる。阻止部は、例えば、タングステン（Ｗ）、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、シリサイド（ＣｏＳｉ，ＷＳｉ，ＴｉＳｉなど）等のメタルで形成することができる。あるいは阻止部は、ＳｉＯ２，ＳｉＮ、ＳｉＯＮ、溝内に絶縁物を埋め込んだＳＴＩ(Shallow  Trench Isolation)構造、等の絶縁体で形成することができる。あるいは阻止部は、電子に対してバリアを形成する不純物拡散層により形成することができる。あるいは阻止部は、電子を捕獲して排出する所要電位が与えられた金属層で形成することができる。
【０１２３】
上述の実施の形態においては、ホットキャリア現象に起因する発光が、ソースフォロア回路で構成された出力回路部で発生する場合を例にした。本発明は、画素領域の周辺回路部のその他の回路、例えば基板バイアス設定回路等においてホットキャリア現象に起因する発光がある場合にも適用できる。特に、この場合の実施の形態としては、第１実施の形態〜第９実施の形態を適用できる。
【０１２４】
上述の第１実施の形態〜第１１実施の形態では、出力回路部の駆動ＭＯＳトランジスタで発生するホットキャリア発光に基いて光電変換部のフォトダイオードに侵入する電荷を阻止する手段を配置して画質の向上を図るようにした。一方、長時間露光中に、出力回路部のトランジスタ駆動を停止し、ホットキャリア発光自体の発生を抑止して、画質の向上を図ることもできる。次に、その実施の形態を説明する。
【０１２５】
図３０に、水平転送レジスタと出力回路部の概略構成を示す。この構成では、第１導電型、例えばｐ型の半導体基板１２１に第２導電型、例えばｎ型の半導体ウェル領域１２２が形成された半導体基体１２３が設けられる。ｎ型半導体ウェル領域１２２に水平転送レジスタ１３０が形成される。水平転送レジスタ１３０は、ｎ型半導体ウェル領域１２２の表面にゲート絶縁膜１２４を介して電荷転送方向に沿って複数の転送電極１２５，１２６が形成されて構成される。２つ一組の転送電極１２５及び１２６に対して各組交互に２相の水平転送クロック信号（クロックパルス）φＨ１、φＨ２が印加される。転送方向に向かって階段状のポテンシャルを形成するために、各水平転送クロック信号φＨ１、φＨ２が印加されるそれぞれの一方の転送電極１２６下には、ｎ−領域１２７が形成される。
【０１２６】
水平転送レジスタ１３０の最終段に、出力ゲート部１２８を介してｎ型半導体領域によるフローティングディフージョンＦＤに接続される。出力ゲート部１２８は、そのゲート電極１２９に固定電圧ＶＯＧが印加される。フローティングディフージョンＦＤには、信号電荷をリセットするためのリセットトランジスタＴｒ１が接続される。リセットトランジスタＴｒ１は、ｎ型リセットドレイン領域１３１とフローティングディフージョンＦＤと、その間にゲート絶縁膜１２４を介して形成されたリセットゲート電極１３２とを有して構成される。リセットドレイン領域１３１には、リセットドレイン電圧（例えば電源電圧）ＶＲＤが印加される。リセットゲート電極１３２には、リセットゲートパルス信号φＲＧが印加される。
【０１２７】
出力回路部２５は、複数段、本例では２段のソースフォロア回路１３５及び１３６を有して構成される。この例では各ソースフォロア回路を構成するトランジスタはｎチャネルＭＯＳトランジスタで構成される。すなわち、第１の駆動ＭＯＳトランジスタＱ１１と負荷ＭＯＳトランジスタＱ２１により初段のソースフォロア回路１３５が構成され、第２の駆動ＭＯＳトランジスタＱ１２と負荷ＭＯＳトランジスタＱ２２により２段目のソースフォロア回路１３６が構成される。初段のソースフォロア回路１３５の出力が２段目のソースフォロア回路１３６の第２駆動ＭＯＳトランジスタＱ１２のゲートに接続される。第１、第２の駆動ＭＯＳトランジスタＱ１１、Ｑ１２のドレインが電源ＶＤＤに接続され、第１、第２の負荷ＭＯＳトランジスタＱ２１、２２のソースが抵抗Ｒを解して接地される。第１、第２の負荷トランジスタＱ２１、２２のゲートには、電圧ＶＧＧが印加される。２段目の駆動ＭＯＳトランジスタＱ１２と負荷ＭＯＳトランジスタＱ２２との接続中点から出力端子ｔｏｕｔが導出される。
【０１２８】
前述のホットキャリア発光は、第１、第２の駆動ＭＯＳトランジスタＱ１１、１２のいずれにも生じるが、最終段である２段目のソースフォロア回路１３６の第２の駆動ＭＯＳトランジスタＱ１２でのホットキャリア発光が顕著である。
【０１２９】
＜１４．第１２実施の形態＞
［固体撮像装置の構成例］
図２３に、本発明に係る固体撮像装置、すなわちＣＣＤ固体撮像装置の第１２実施の形態を示す。図２３は、ＣＣＤ固体撮像装置のうち、出力回路部の回路構成を示す。第１２実施の形態に係る固体撮像装置８３は、図示しないが、前述と同様に、半導体基板と、この半導体基板に形成され、光電変換部を有する複数の画素が配列された画素領域と、半導体基板の画素領域の外側に形成された出力回路部とを有する。画素領域では、光電変換部となるフォトダイオードと、各フォトダイオードの列毎に配置されたＣＣＤ構造の垂直転送レジスタと、ＣＣＤ構造の水平転送レジスタを有して形成される。出力回路部は、その入力が水平転送レジスタの最終段側のフローティングディフージョンＦＤに接続され、フォトダイオードからの信号電荷を電気信号に変換して出力するようになされる（図３０参照）。
【０１３０】
本実施の形態の出力回路部８４は、図２３に示すように、複数段、本例では２段のソースフォロア回路８５、８６と、最終段（２段目）のソースフォロア回路８６の出力側に接続された増幅器８７とを有して構成される。初段のソースフォロア回路８５は、駆動ＭＯＳトランジスタＱ１１と負荷トランジスタＱ２１と抵抗Ｒを有して構成される。最終段のソースフォロア回路８６は、駆動ＭＯＳトランジスタＱ１２と、出力側の増幅器８７に内在するＭＯＳトランジスタを利用した負荷ＭＯＳトランジスタとを有して構成される。これら駆動ＭＯＳトランジスタ及び負荷ＭＯＳトランジスタは、本例ではｎチャネルＭＯＳトランジスタで構成される。また、負荷ＭＯＳトランジスタＱ２１は、ノーマリオフトランジスタで構成される。出力回路部が３段以上のソースフォロア回路で構成される場合も、同様に各負荷ＭＯＳトランジスタは、ノーマリオフトランジスタで構成される。
【０１３１】
そして、本実施の形態では、露光期間、特に長時間露光モード時において、初段の負荷ＭＯＳトランジスタＱ２１のゲートに低レベル電圧を供給して負荷ＭＯＳトランジスタＱ２１をオフ状態として駆動停止し、出力回路部８４の動作を停止するように構成される。一方、ＣＣＤ出力信号を読み出す定常駆動時には、初段の負荷ＭＯＳトランジスタのゲートに定常電圧ＶＧＧを供給して出力回路部８４を定常駆動するようになされる。
【０１３２】
この負荷ＭＯＳトランジスタＱ２１に対する長時間露光時と定常駆動時のオン／オフ制御は、水平転送クロック信号から生成した制御信号により行うようになす。このため、本実施の形態においては、負荷ＭＯＳトランジスタＱ２１へオン／オフ制御信号を供給するための、オン／オフ制御信号供給手段８９が設けられる。本例では、オン／オフ制御信号を、２相の水平転送クロック信号φＨ１、φＨ２のうち、一方の水平転送クロック信号φＨ２を用いて生成する。なお、オン／オフ制御信号供給手段８９は、本例では固体撮像チップ内に配置したが、個体撮像チップ外に配置することもできる。
【０１３３】
オン／オフ制御信号供給手段８９は、水平転送クロック信号φＨ２を供給するφＨ２供給部８８と、初段のソースフォロア回路８５の負荷トランジスタＱ２１のゲートに接続された低域通過フィルタ回路８７とを有して構成される。φＨ２供給部８８からの水平転送クロック信号φＨ２は、低域通過フィルタ回路８７を通じて負荷ＭＯＳトランジスタＱ２１のゲートへ供給される。破線で囲む領域９０は、固体撮像チップを示す。増幅器８７は、別の半導体チップに設けられて最終段のソースフォロア回路８６の出力に接続される。
【０１３４】
次に、第１２実施の形態に係る固体撮像装置８３の動作（駆動方法）を説明する。図２９に、ＣＣＤ固体撮像装置における各信号波形のタイミングチャートを示す。φＨ１、φＨ２は、２相の水平転送クロック信号である。ＶＧＧは、負荷ＭＯＳトランジスタＱ２１のゲートに与えられるゲート信号である。φＲＧは、リセットトランジスタＴｒ１のリセットパルス信号である。ＣＣＤＯＵＴは、出力回路部の出力端から得られるＣＣＤ出力信号である。
【０１３５】
露光期間、例えば長時間の露光期間ＴＡでは、水平転送クロック信号φＨ２は、図２９に示すように、低レベルの０Ｖに維持される。なお、低レベルを負電圧で設計することもできる。
【０１３６】
長時間露光モードでシャッタを押している間（期間ＴＡ）は、出力回路部８４における初段のソースフォロア回路８５の負荷ＭＯＳトランジスタＱ２１のゲートに、水平転送クロック信号φＨ２の低レベルが入力される。すなわち、負荷ＭＯＳトランジスタＱ２１のゲートに、低域通過フィルタ回路８７を通じてφＨ２供給部８８から水平転送クロック信号φＨ２の低レベル（０Ｖ）が入力される。水平転送クロック信号φＨ２の低レベル（０Ｖ）がゲートに入力されると、ノーマリオフトランジスタである負荷ＭＯＳトランジスタＱ２１はオフ状態とる。負荷ＭＯＳトランジスタＱ２１がオフ状態になることで、駆動ＭＯＳトランジスタＱ１１、Ｑ１２に電流が流れず、出力回路部８４のトランジスタ駆動が停止する。出力回路部８４の駆動停止により、駆動ＭＯＳトランジスタＱ１１、Ｑ１２では、ホットキャリア現象が起こらず、ホットキャリア発光自体の発生が抑止される。
【０１３７】
一方、長時間露光が終わり、信号読み出し期間ＴＢへ移行すると、図２９に示すように、供給部８８から水平転送クロック信号φＨ２の高レベルと低レベルの繰り返しパルスが低域通過フィルタ回路８７に入力される。そして、低域通過フィルタ回路８７から出力され定常電圧ＶＧＧが出力回路部８４の負荷ＭＯＳトランジスタＱ２１のゲートに入力されることにより、出力回路部８７が定常駆動し、増幅器８７よりＣＣＤ出力信号が取り出される。
【０１３８】
第１２実施の形態に係る固体撮像装置８３によれば、長時間露光時、出力回路部８４の負荷ＭＯＳトランジスタＱ２１に水平転送クロック信号φＨ２の低レベルが入力され、負荷ＭＯＳトランジスタＱ２１がオフ状態となり、出力回路部８４の駆動が停止する。これにより、駆動ＭＯＳトランジスタＱ１１、Ｑ１２でのホットキャリア発光自体の発生が抑止される。従って、長時間露光モード時における、ホットキャリア発光に基く画素領域での局所的な高輝度領域の発生が抑制され、画質の向上を図ることができる。
【０１３９】
＜１５．第１３実施の形態＞
［固体撮像装置の構成例］
図２４に、本発明に係る固体撮像装置、すなわちＣＣＤ固体撮像装置の第１３実施の形態を示す。図２４は、ＣＣＤ固体撮像装置のうち、出力回路部の回路構成を示す。第１３実施の形態は、第１２実施の形態における定常駆動時に負荷ＭＯＳトランジスタＱ２１へ入力する定常電圧ＶＧＧの電圧レベルを、より最適化するために増幅器９４を追加以外は、第１４実施の形態と同様である。図２４において、図２３と対応する部分は同一符号を付して示す。
【０１４０】
第１３実施の形態に係る固体撮像装置９１は、図示しないが、前述と同様に、半導体基板と、この半導体基板に形成され、光電変換部を有する複数の画素が配列された画素領域と、半導体基板の画素領域の外側に形成された出力回路部とを有する。画素領域では、光電変換部となるフォトダイオードと、各フォトダイオードの列毎に配置されたＣＣＤ構造の垂直転送レジスタと、ＣＣＤ構造の水平転送レジスタを有して形成される。出力回路部は、その入力が水平転送レジスタの最終段側のフローティングディフージョンＦＤに接続され、フォトダイオードからの信号電荷を電気信号に変換して出力するようになされる。
【０１４１】
本実施の形態の出力回路部９２は、図２４に示すように、複数段、本例では２段のソースフォロア回路８５、８６と、最終段（２段目）のソースフォロア回路８６の出力側に接続された増幅器８７とを有して構成される。初段のソースフォロア回路８５は、駆動ＭＯＳトランジスタＱ１１と負荷トランジスタＱ２１と抵抗Ｒを有して構成される。最終段のソースフォロア回路８６は、駆動ＭＯＳトランジスタＱ１２と、出力側の増幅器８７に内在するＭＯＳトランジスタを利用した負荷ＭＯＳトランジスタとを有して構成される。これら駆動ＭＯＳトランジスタ及び負荷ＭＯＳトランジスタは、本例ではｎチャネルＭＯＳトランジスタで構成される。また、負荷ＭＯＳトランジスタＱ２１は、ノーマリオフトランジスタで構成される。
【０１４２】
そして、本実施の形態では、露光期間、特に長時間露光モード時において、初段の負荷ＭＯＳトランジスタＱ２１のゲートに低レベル電圧を供給して負荷ＭＯＳトランジスタＱ２１をオフ状態として駆動停止し、出力回路部９２の動作を停止するように構成される。一方、ＣＣＤ出力信号を読み出す定常駆動時には、初段の負荷ＭＯＳトランジスタのゲートに定常電圧ＶＧＧを供給して出力回路部９２を定常駆動するようになされる。
【０１４３】
この負荷ＭＯＳトランジスタＱ２１に対する長時間露光時と定常駆動時のオン／オフ制御は、水平転送クロック信号から生成した制御信号により行うようになす。このため、本実施の形態においては、負荷ＭＯＳトランジスタＱ２１へオン／オフ制御信号を供給するための、オン／オフ制御信号供給手段９３が設けられる。本例では、オン／オフ制御信号を、２相の水平転送クロック信号φＨ１、φＨ２のうち、一方の水平転送クロック信号φＨ２を用いて生成する。
【０１４４】
オン／オフ制御信号供給手段９３は、水平転送クロック信号φＨ２を供給するφＨ２供給部８８と、低域通過フィルタ回路８７と、低域通過フィルタ回路８７からの出力レベル（すなわち電圧レベル）を、より最適化するめの増幅器９４とを有して構成される。増幅器９３４の出力が初段のソースフォロア回路８５の負荷トランジスタＱ２１のゲートに接続される。従って、φＨ２供給部８８からの水平転送クロック信号φＨ２は、低域通過フィルタ回路８７、増幅器９４を通じて負荷ＭＯＳトランジスタＱ２１のゲートへ供給される。
【０１４５】
次に、第１３実施の形態に係る固体撮像装置８３の動作（駆動方法）を説明する。第１２実施の形態と同様に、長時間露光モードでシャッタを押している間（期間ＴＡ）は、出力回路部８４における初段のソースフォロア回路８５の負荷ＭＯＳトランジスタＱ２１のゲートに、水平転送クロック信号φＨ２の低レベルが入力される。すなわち、負荷ＭＯＳトランジスタＱ２１のゲートに、低域通過フィルタ回路８７及び増幅器９４を通じて、φＨ２供給部８８から水平転送クロック信号φＨ２の低レベル（０Ｖ）が入力される。水平転送クロック信号φＨ２の低レベル（０Ｖ）がゲートに入力されると、ノーマリオフトランジスタである負荷ＭＯＳトランジスタＱ２１はオフ状態とる。負荷ＭＯＳトランジスタＱ２１がオフ状態になることで、前述と同様に、出力回路部８４のトランジスタ駆動が停止し、駆動ＭＯＳトランジスタＱ１１、Ｑ１２では、ホットキャリア現象が起こらず、ホットキャリア発光自体の発生が抑止される。
【０１４６】
一方、長時間露光が終わり、信号読み出し期間ＴＢへ移行すると、図２９に示すように、供給部８８から水平転送クロック信号φＨ２の高レベルと低レベルの繰り返しパルスが低域通過フィルタ回路８７に入力される。そして、低域通過フィルタ回路８７から出力され定常電圧は、増幅器９４により更に最適化される。すなわち、所望の高レベルの定常電圧ＶＧＧが得られる。この最適化された定常電圧ＶＧＧが出力回路部９２の負荷ＭＯＳトランジスタＱ２１のゲートに入力されることにより、出力回路部９２が定常駆動し、増幅器８７よりＣＣＤ出力信号が取り出される。
【０１４７】
第１３実施の形態に係る固体撮像装置９１によれば、長時間露光時、出力回路部９２の負荷ＭＯＳトランジスタＱ２１に水平転送クロック信号φＨ２の低レベルが入力され、負荷ＭＯＳトランジスタＱ２１がオフ状態となり、出力回路部８４の駆動が停止する。これにより、駆動ＭＯＳトランジスタＱ１１、Ｑ１２でのホットキャリア発光自体の発生が抑止される。従って、長時間露光モード時における、ホットキャリア発光に基く画素領域での局所的な高輝度領域の発生が抑制され、画質の向上を図ることができる。また、ＣＣＤ出力信号の読み出し時には、低域通過フィルタ回路８７からの定常電圧ＶＧＧが増幅器９４により最適化されるので、ソースフォロア回路８５，８６をより安定して駆動することができる。
【０１４８】
＜１６．第１４実施の形態＞
［固体撮像装置の構成例］
図２５に、本発明に係る固体撮像装置、すなわちＣＣＤ固体撮像装置の第１４実施の形態を示す。図２５は、ＣＣＤ固体撮像装置のうち、出力回路部の回路構成を示す。第１４実施の形態は、負荷ＭＯＳトランジスタＱ２１に対するオン／オフ制御信号を水平転送クロック信号φＨ１から生成した例である。図２５において、図２３と対応する部分は同一符号を付して示す。
【０１４９】
第１４実施の形態に係る固体撮像装置９５は、図示しないが、前述と同様に、半導体基板と、この半導体基板に形成され、光電変換部を有する複数の画素が配列された画素領域と、半導体基板の画素領域の外側に形成された出力回路部とを有する。画素領域では、光電変換部となるフォトダイオードと、各フォトダイオードの列毎に配置されたＣＣＤ構造の垂直転送レジスタと、ＣＣＤ構造の水平転送レジスタを有して形成される。出力回路部は、その入力が水平転送レジスタの最終段側のフローティングディフージョンＦＤに接続され、フォトダイオードからの信号電荷を電気信号に変換して出力するようになされる。
【０１５０】
本実施の形態の出力回路部９６は、図２５に示すように、複数段、本例では２段のソースフォロア回路８５、８６と、最終段（２段目）のソースフォロア回路８６の出力側に接続された増幅器８７とを有して構成される。初段のソースフォロア回路８５は、駆動ＭＯＳトランジスタＱ１１と負荷トランジスタＱ２１と抵抗Ｒを有して構成される。最終段のソースフォロア回路８６は、駆動ＭＯＳトランジスタＱ１２と、出力側の増幅器８７に内在するＭＯＳトランジスタを利用した負荷ＭＯＳトランジスタとを有して構成される。これら駆動ＭＯＳトランジスタ及び負荷ＭＯＳトランジスタは、本例ではｎチャネルＭＯＳトランジスタで構成される。また、負荷ＭＯＳトランジスタＱ２１は、ノーマリオフトランジスタで構成される。
【０１５１】
そして、本実施の形態では、露光期間、特に長時間露光モード時において、初段の負荷ＭＯＳトランジスタＱ２１のゲートに低レベル電圧を供給して負荷ＭＯＳトランジスタＱ２１をオフ状態として駆動停止し、出力回路部９６の動作を停止するように構成される。一方、ＣＣＤ出力信号を読み出す定常駆動時には、初段の負荷ＭＯＳトランジスタのゲートに定常電圧ＶＧＧを供給して出力回路部９６を定常駆動するようになされる。
【０１５２】
この負荷ＭＯＳトランジスタＱ２１に対する長時間露光時と定常駆動時のオン／オフ制御は、水平転送クロック信号から生成した制御信号により行うようになす。このため、本実施の形態においては、負荷ＭＯＳトランジスタＱ２１へオン／オフ制御信号を供給するための、オン／オフ制御信号供給手段９７が設けられる。本例では、オン／オフ制御信号を、２相の水平転送クロック信号φＨ１、φＨ２のうち、他方の水平転送クロック信号φＨ１を用いて生成する。
【０１５３】
水平転送クロック信号φＨ１は、長時間露光期間ＴＡ中に高レベルの電圧を示すので、負荷ＭＯＳトランジスタＱ２１のゲートに低レベルの電圧を入力するためには、高レベルの電圧を反転させる必要がある。オン／オフ制御信号供給手段９７は、水平転送クロック信号φＨ１を供給するφＨ１供給部９８と、φＨ１供給部９８からの水平転送クロック信号φＨ１を反転する反転器９９と、低域通過フィルタ回路８７とを有して構成される。
【０１５４】
反転器９９の出力が低域通過フィルタ回路８７に入力され、低域通過フィルタ回路８７の出力が初段のソースフォロア回路８５の負荷ＭＯＳトランジスタＱ２１のゲートに入力される。従って、φＨ１供給部９７からの水平転送クロック信号φＨ１は、反転器９９で反転され、低域通過フィルタ回路８７を通じて負荷ＭＯＳトランジスタＱ２１のゲートへ供給される。
【０１５５】
次に、第１４実施の形態に係る固体撮像装置９５の動作（駆動方法）を説明する。露光期間、例えば長時間の露光期間ＴＡでは、水平転送クロック信号φＨ１が図２９に示すように、高レベルの電圧に維持される。長時間露光モードでシャッタを押している間（図２９の期間ＴＡ参照）は、初段のソースフォロア回路８５の負荷ＭＯＳトランジスタＱ２１のゲートに、水平転送クロック信号φＨ１の反転による低レベルの電圧が入力される。すなわち、φＨ１供給部９８からの水平転送クロック信号φＨ１の高レベル電圧が反転器９９で反転されて低レベル電圧（０Ｖ）になる。この低レベル電圧が、低域通過フィルタ回路８７を通じて負荷ＭＯＳトランジスタＱ２１のゲートに入力され、ノーマリオフトランジスタである負荷ＭＯＳトランジスタＱ２１はオフ状態とる。負荷ＭＯＳトランジスタＱ２１がオフ状態になることで、前述と同様に、出力回路部９６のトランジスタ駆動が停止し、駆動ＭＯＳトランジスタＱ１１、Ｑ１２では、ホットキャリア現象が起こらず、ホットキャリア発光自体の発生が抑止される。
【０１５６】
一方、長時間露光が終わり、信号読み出し期間ＴＢへ移行すると、図２９に示すように、供給部８８から水平転送クロック信号φＨ２の高レベルと低レベルの繰り返しパルスが低域通過フィルタ回路８７に入力される。そして、反転器９９及び低域通過フィルタ回路８７を通じて得られた定常電圧ＶＧＧが出力回路部９６の負荷ＭＯＳトランジスタＱ２１のゲートに入力される。これにより、出力回路部９２が定常駆動し、増幅器８７よりＣＣＤ出力信号が取り出される。
【０１５７】
第１４実施の形態に係る固体撮像装置９５によれば、長時間露光時、出力回路部９６の負荷ＭＯＳトランジスタＱ２１に水平転送クロック信号φＨ１から生成した低レベルの電圧が入力される。これにより、負荷ＭＯＳトランジスタＱ２１がオフ状態となり、出力回路部９５の駆動が停止する。このため、駆動ＭＯＳトランジスタＱ１１、Ｑ１２でのホットキャリア発光自体の発生が抑止される。従って、長時間露光モード時における、ホットキャリア発光に基く画素領域での局所的な高輝度領域の発生が抑制され、画質の向上を図ることができる。
【０１５８】
＜１７．第１５実施の形態＞
［固体撮像装置の構成例］
図２６に、本発明に係る固体撮像装置、すなわちＣＣＤ固体撮像装置の第１５実施の形態を示す。図２６は、ＣＣＤ固体撮像装置のうち、出力回路部の回路構成を示す。第１５実施の形態は、第１４実施の形態における定常駆動時に負荷ＭＯＳトランジスタＱ２１へ入力する定常電圧ＶＧＧの電圧レベルを、より最適化するために増幅器９４を追加以外は、第１４実施の形態と同様である。図２６において、図２５と対応する部分は同一符号を付して示す。
【０１５９】
第１５実施の形態に係る固体撮像装置１０１は、図示しないが、前述と同様に、半導体基板と、この半導体基板に形成され、光電変換部を有する複数の画素が配列された画素領域と、半導体基板の画素領域の外側に形成された出力回路部とを有する。画素領域では、光電変換部となるフォトダイオードと、各フォトダイオードの列毎に配置されたＣＣＤ構造の垂直転送レジスタと、ＣＣＤ構造の水平転送レジスタを有して形成される。出力回路部は、その入力が水平転送レジスタの最終段側のフローティングディフージョンＦＤに接続され、フォトダイオードからの信号電荷を電気信号に変換して出力するようになされる。
【０１６０】
本実施の形態の出力回路部１０２は、図２６に示すように、複数段、本例では２段のソースフォロア回路８５、８６と、最終段（２段目）のソースフォロア回路８６の出力側に接続された増幅器８７とを有して構成される。初段のソースフォロア回路８５は、駆動ＭＯＳトランジスタＱ１１と負荷トランジスタＱ２１と抵抗Ｒを有して構成される。最終段のソースフォロア回路８６は、駆動ＭＯＳトランジスタＱ１２と、出力側の増幅器８７に内在するＭＯＳトランジスタを利用した負荷ＭＯＳトランジスタとを有して構成される。これら駆動ＭＯＳトランジスタ及び負荷ＭＯＳトランジスタは、本例ではｎチャネルＭＯＳトランジスタで構成される。また、負荷ＭＯＳトランジスタＱ２１は、ノーマリオフトランジスタで構成される。
【０１６１】
そして、本実施の形態では、露光期間、特に長時間露光モード時において、初段の負荷ＭＯＳトランジスタＱ２１のゲートに低レベル電圧を供給して負荷ＭＯＳトランジスタＱ２１をオフ状態として駆動停止し、出力回路部１０２の動作を停止するように構成される。一方、ＣＣＤ出力信号を読み出す定常駆動時には、初段の負荷ＭＯＳトランジスタＱ２１のゲートに定常電圧ＶＧＧを供給して出力回路部１０２を定常駆動するようになされる。
【０１６２】
この負荷ＭＯＳトランジスタＱ２１に対する長時間露光時と定常駆動時のオン／オフ制御は、水平転送クロック信号から生成した制御信号により行うようになす。このため、本実施の形態においては、負荷ＭＯＳトランジスタＱ２１へオン／オフ制御信号を供給するための、オン／オフ制御信号供給手段１０３が設けられる。本例では、オン／オフ制御信号を、２相の水平転送クロック信号φＨ１、φＨ２のうち、他方の水平転送クロック信号φＨ１を用いて生成する。
【０１６３】
水平転送クロック信号φＨ１は、長時間露光期間ＴＡ中に高レベルの電圧を示すので、負荷ＭＯＳトランジスタＱ２１のゲートに低レベルの電圧を入力するためには、高レベルの電圧を反転させる必要がある。オン／オフ制御信号供給手段１０３は、水平転送クロック信号φＨ１を供給するφＨ１供給部９８と、φＨ１供給部９８からの水平転送クロック信号φＨ１を反転する反転器９９と、低域通過フィルタ回路８７と、増幅器９４とを有して構成される。増幅器９４は、低域通過フィルタ回路８７からの出力レベル（電圧レベル）を、より最適化するためのものである。
【０１６４】
反転器９９の出力が低域通過フィルタ回路８７に入力され、低域通過フィルタ回路８７の出力が増幅器９４に入力され、増幅器９４の出力が初段のソースフォロア回路８５の負荷ＭＯＳトランジスタＱ２１のゲートに入力される。従って、φＨ１供給部９７からの水平転送クロック信号φＨ１は、反転器９９で反転され、低域通過フィルタ回路８７及び増幅器９４を通じて負荷ＭＯＳトランジスタＱ２１のゲートへ供給される。
【０１６５】
次に、第１５実施の形態に係る固体撮像装置１０１の動作（駆動方法）を説明する。露光期間、例えば長時間の露光期間ＴＡでは、水平転送クロック信号φＨ１が図２９に示すように、高レベルの電圧に維持される。長時間露光モードでシャッタを押している間（図２９の期間ＴＡ参照）は、初段のソースフォロア回路８５の負荷ＭＯＳトランジスタＱ２１のゲートに、水平転送クロック信号φＨ１の反転による低レベルの電圧が入力する。すなわち、φＨ１供給部９８からの水平転送クロック信号φＨ１の高レベル電圧が反転器９９で反転されて低レベル電圧（０Ｖ）になる。この低レベル電圧が、低域通過フィルタ回路８７及び増幅器９４を通じて負荷ＭＯＳトランジスタＱ２１のゲートに入力され、ノーマリオフトランジスタである負荷ＭＯＳトランジスタＱ２１がオフ状態とる。負荷ＭＯＳトランジスタＱ２１がオフ状態になることで、前述と同様に、出力回路部１０２のトランジスタ駆動が停止する。これにより、駆動ＭＯＳトランジスタＱ１１、Ｑ１２では、ホットキャリア現象が起こらず、ホットキャリア発光自体の発生が抑止される。
【０１６６】
一方、長時間露光が終わり、信号読み出し期間ＴＢへ移行すると、図２９に示すように、供給部８８から水平転送クロック信号φＨ２の高レベルと低レベルの繰り返しパルスが反転器９９を通じて低域通過フィルタ回路８７に入力される。そして、低域通過フィルタ回路８７から出力された定常電圧は、増幅器９４により更に最適化される。すなわち、所望の高レベルの定常電圧ＶＧＧが得られる。この最適化された定常電圧ＶＧＧが出力回路部９６の負荷ＭＯＳトランジスタＱ２１のゲートに入力されることにより、出力回路部９２が定常駆動し、増幅器８７よりＣＣＤ出力信号が取り出される。
【０１６７】
第１５実施の形態に係る固体撮像装置１０１によれば、長時間露光時、出力回路部１０２の負荷ＭＯＳトランジスタＱ２１に水平転送クロック信号φＨ１から生成した低レベルの電圧が入力される。この低レベル電圧の入力により、負荷ＭＯＳトランジスタＱ２１がオフ状態となり、出力回路部１０２の駆動が停止し、駆動ＭＯＳトランジスタＱ１１、Ｑ１２でのホットキャリア発光自体の発生が抑止される。従って、長時間露光モード時における、ホットキャリア発光に基く画素領域での局所的な高輝度領域の発生が抑制され、画質の向上を図ることができる。また、ＣＣＤ出力信号の読み出し時には、低域通過フィルタ回路８７からの定常電圧ＶＧＧが増幅器９４により最適化されるので、ソースフォロア回路８５，８６をより安定して駆動することができる。
【０１６８】
＜１８．第１６実施の形態＞
［固体撮像装置の構成例］
図２７に、本発明に係る固体撮像装置、すなわちＣＣＤ固体撮像装置の第１６実施の形態を示す。図２７は、ＣＣＤ固体撮像装置のうち、出力回路部の回路構成を示す。ソースフォロア回路において、ホットキャリア発光の主たる発生源は、ソースフォロア回路の最終段の駆動ＭＯＳトランジスタである。第１６実施の形態では、例えば長時間露光時に、この最終段の駆動ＭＯＳトランジスタのホットキャリア発光を発生させないようにした例である。
【０１６９】
第１６実施の形態に係る固体撮像装置１０５は、図示しないが、前述と同様に、半導体基板と、この半導体基板に形成され、光電変換部を有する複数の画素が配列された画素領域と、半導体基板の画素領域の外側に形成された出力回路部とを有する。画素領域では、光電変換部となるフォトダイオードと、各フォトダイオードの列毎に配置されたＣＣＤ構造の垂直転送レジスタと、ＣＣＤ構造の水平転送レジスタを有して形成される。出力回路部は、その入力が水平転送レジスタの最終段側のフローティングディフージョンＦＤに接続され、フォトダイオードからの信号電荷を電気信号に変換して出力するようになされる。
【０１７０】
本実施の形態の出力回路部１０６は、図２７に示すように、複数段、本利では２段のソースフォロア回路８５，８６を有して構成される。初段のソースフォロア回路８５は、駆動ＭＯＳトランジスタＱ１１と負荷ＭＯＳトランジスタＱ２１と抵抗Ｒを有して構成される。最終段（２段目）のソースフォロア回路８６は、駆動ＭＯＳトランジスタＱ１２と、駆動用電流源となる駆動用ＩＣ回路（以下、バッファＩＣ回路という）１０７を有して構成される。すなわち、最終段のソースフォロア回路８６では、負荷ＭＯＳトランジスタを省き、駆動用電流源として固体撮像チップ９０の外部に配置したバッファＩＣ回路１０７を用いている。駆動ＭＯＳトランジスタ及び負荷ＭＯＳトランジスタは、本例ではｎチャネルＭＯＳトランジスタで構成される。また、負荷ＭＯＳトランジスタＱ２１は、ノーマリオフトランジスタで構成される。
【０１７１】
バッファＩＣ回路１０７は、周波数ゲインの可変機能、電流の可変機能を有しているが、本例では電流可変（オン／オフ）機能のみが用いられる。このバッファＩＣ回路１０７は、長時間露光モード時において、電流がオフするようになされる。  初段のソースフォロア回路８５では、負荷ＭＯＳトランジスタＱ２１のゲートに一定の定常電圧ＶＧＧが入力される。
【０１７２】
次に、第１６実施の形態に係る固体撮像装置１０５の動作（駆動方法）を説明する。長時間露光モードでシャッタを押している間（期間ＴＡ）は、モード切り換え信号（？）に基いて、バッファＩＣ回路１０７の電流がオフすることにより、バッファＩＣ回路１０７の回路動作が停止し、最終段のソースフォロア回路８６の駆動が停止する。これによって、最終段の駆動ＭＯＳトランジスタＱ１２のホットキャリア現象が起こらず、駆動ＭＯＳトランジスタＱ１２でのホットキャリア発光の発生が抑止される。初段のソースフォロア回路８５は駆動しているので、駆動ＭＯＳトランジスタＱ１１にホットキャリア発光は生じる。しかし、顕著に影響を与えるのは最終段の駆動ＭＯＳトランジスタＱ１２でのホットキャリア発光であるので、駆動ＭＯＳトランジスタＱ１１でのホットキャリア発光による影響は少ない。
【０１７３】
一方、長時間露光が終わり、信号読み出し期間ＴＢに移行すると、モード切り換え信号に基いて、バッファＩＣ回路１０７の電流がオンすることにより、バッファＩＣ回路１０７が動作し、際終段のソースフォロア回路８６が駆動する。つまり、出力回路部１０６が定常駆動し、バッファＩＣ回路１０７よりＣＣＤ出力信号が取り出される。
【０１７４】
第１６実施の形態に係る固体撮像装置１０５によれば、長時間露光時にはバッファＩＣ回路１０７が駆動さ停止となるので、最終段の駆動ＭＯＳトランジスタＱ１２でのホットキャリア発光の発生が抑止される。従って、長時間露光モード時におけるホットキャリア発光に基く画素領域での局所的な高輝度領域の発生が抑制され、画質の向上を図ることができる。
【０１７５】
＜１９．第１７実施の形態＞
［固体撮像装置の構成例］
図２８に、本発明に係る固体撮像装置、すなわちＣＣＤ固体撮像装置の第１７実施の形態を示す。図２８は、ＣＣＤ固体撮像装置のうち、出力回路部の回路構成を示す。図２８において、図２３と対応する部分は同一符号を付して示す。
【０１７６】
第１７実施の形態に係る固体撮像装置１０９は、図示しないが、前述と同様に、半導体基板と、この半導体基板に形成され、光電変換部を有する複数の画素が配列された画素領域と、半導体基板の画素領域の外側に形成された出力回路部とを有する。画素領域では、光電変換部となるフォトダイオードと、各フォトダイオードの列毎に配置されたＣＣＤ構造の垂直転送レジスタと、ＣＣＤ構造の水平転送レジスタを有して形成される。出力回路部は、その入力が水平転送レジスタの最終段側のフローティングディフージョンＦＤに接続され、フォトダイオードからの信号電荷を電気信号に変換して出力するようになされる。
【０１７７】
本実施の形態の出力回路部１１０は、図２８に示すように、複数段、本例では２段のソースフォロア回路８５、８６と、最終段（２段目）のソースフォロア回路８６の出力側に接続された増幅器８７とを有して構成される。初段のソースフォロア回路８５は、駆動ＭＯＳトランジスタＱ１１と負荷トランジスタＱ２１と抵抗Ｒを有して構成される。最終段のソースフォロア回路８６は、駆動ＭＯＳトランジスタＱ１２と、出力側の増幅器８７に内在するＭＯＳトランジスタを利用した負荷ＭＯＳトランジスタとを有して構成される。これら駆動ＭＯＳトランジスタ及び負荷ＭＯＳトランジスタは、本例ではｎチャネルＭＯＳトランジスタで構成される。また、負荷ＭＯＳトランジスタＱ２１は、ノーマリオフトランジスタで構成される。
【０１７８】
そして、本実施の形態では、露光期間、特に長時間露光モード時において、初段の負荷ＭＯＳトランジスタＱ２１のゲートに定常電圧ＶＧＧを入力せず、負荷ＭＯＳトランジスタＱ２１をオフ状態として駆動停止し、出力回路部８４の動作を停止するように構成される。一方、ＣＣＤ出力信号を読み出す定常駆動時には、初段の負荷ＭＯＳトランジスタのゲートに定常電圧ＶＧＧを入力して出力回路部８４を定常駆動するようになされる。
【０１７９】
この負荷ＭＯＳトランジスタＱ２１に対する長時間露光時と定常駆動時のオン／オフ制御は、スイッチ素子１１１を介して固体撮像チップの外部からの定常電圧ＶＧＧの供給／停止で行うようになす。
【０１８０】
次に、第１７実施の形態に係る固体撮像装置１０９の動作（駆動方法）を説明する。長時間露光モードでシャッタを押している間（期間ＴＡ）は、スイッチ素子１１１が開き、初段のソースフォロア回路８５の負荷ＭＯＳトランジスタＱ２１のゲートには、定常電圧ＶＧＧが入力されない。すなわち、負荷ＭＯＳトランジスタＱ２１がオフ状態となり、出力回路部１１０駆動停止となる。これにより、駆動ＭＯＳトランジスタＱ１１、Ｑ１２では、ホットキャリア現象が起こらず、ホットキャリア発光の発生が抑止される。
【０１８１】
一方、長時間露光が終わり、信号読み出し期間ＴＢへ移行すると、スイッチ素子１１１が閉じられて外部から定常電圧ＶＧＧが、負荷ＭＯＳトランジスタＱ２１のゲートに入力される。定常電圧ＶＧＧが入力されることで、出力回路部１１０が定常駆動し、増幅器８７よりＣＣＤ出力信号が取り出される。
【０１８２】
第１７実施の形態に係る固体撮像装置１０９によれば、長時間露光時には初段の負荷ＭＯＳトランジスタＱ２１がオフ状態となって出力回路部１０２が駆動停止となるので、駆動ＭＯＳトランジスタＱ１１、Ｑ１２でのホットキャリア発光の発生が抑止される。従って、長時間露光モード時におけるホットキャリア発光に基く画素領域での局所的な高輝度領域の発生が抑制され、画質の向上を図ることができる。
【０１８３】
＜２０．第１８実施の形態＞
［電子機器の構成例］
上述の本発明に係る固体撮像装置は、例えばデジタルカメラやビデオカメラ等のカメラシステムや、撮像機能を有する携帯電話、あるいは撮像機能を備えた他の機器、などの電子機器に適用することができる。
【０１８４】
図３１に、本発明に係る電子機器の一例としてカメラに適用した第１１実施の形態を示す。本実施形態例に係るカメラは、静止画像又は動画撮影可能なビデオカメラを例としたものである。本実施形態例のカメラ１４１は、固体撮像装置１４２と、固体撮像装置１４２の受光センサ部に入射光を導く光学系１４３と、シャッタ装置１４４を有する。さらに、本実施形態例のカメラ１４２は、固体撮像装置１４２を駆動する駆動回路１４５と、固体撮像装置１４２の出力信号を処理する信号処理回路１４６を有する。
【０１８５】
固体撮像装置１４２は、上述した各実施の形態の固体撮像装置のいずれかが適用される。光学系（光学レンズ）１４３は、被写体からの像光（入射光）を固体撮像装置１４２の撮像面上に結像させる。これにより、固体撮像装置１４２内に、一定期間信号電荷が蓄積される。光学系１４３は、複数の光学レンズから構成された光学レンズ系としてもよい。シャッタ装置１４４は、固体撮像装置９２への光照射期間及び遮光期間を制御する。駆動回路１４５は、固体撮像装置１４２の転送動作及びシャッタ装置１４４のシャッタ動作を制御する駆動信号を供給する。駆動回路１４５から供給される駆動信号（タイミング信号）により、固体撮像装置１４２の信号転送を行う。信号処理回路１４６は、各種の信号処理を行う。信号処理が行われた映像信号は、メモリなどの記憶媒体に記憶され、或いは、モニタに出力される。
【０１８６】
第１１実施の形態に係る電子機器によれば、固体撮像装置において、ホットキャリア現象に起因した発光により、長時間露光モード時での画素領域の局所的な高輝度領域の発生を抑制することができ、高画質の電子機器を提供することがでる。例えば、画質を向上したカメラなどを提供することができる。
【符号の説明】
【０１８７】
１・・ＩＴ方式のＣＣＤ固体撮像装置、２・・受光センサ部、３・・垂直転送レジスタ、４・・画素領域、５・・水平転送レジスタ、６・・出力部、Ｍｉ〜Ｍ４・・発光光の進入経路、２１,４１,４６,５１，５４，５７，６１，６４，７１，７８，８１、・・固体撮像装置、２２・・画素領域、２３・・水平転送レジスタ・２４・・フローティングディフージョン、２５・・出力回路部、２６・・最終段の駆動ＭＯＳトランジスタ、３１・・半導体基板、３２・・ソース領域、３３・・ドレイン領域、３５・・ゲート電極、３７・・ホットキャリア発光、４１・・固体撮像装置、４２・・阻止部、４４・・屈折体、４７・・吸収体操、５２・・ダミー画素領域、８３、９１、９５、１０１、１０５、１０９・・固体撮像装置、８４、９２、９６、１０２，１０６，１１０・・出力回路部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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