(57)【要約】【課題】信号電荷の転送残りを低減することができるＣＣＤ固体撮像装置を提供する。【解決手段】受光部１からの信号電荷を蓄積する複数の長方形状の電荷蓄積部を有し、この電荷蓄積部間で信号電荷を電荷蓄積部の短辺に沿う方向に転送する様に構成された水平転送レジスタ４と、水平転送レジスタの最終段の電荷蓄積部と同一の長方形状に構成されると共に、その長辺が水平転送レジスタの最終段の電荷蓄積部の長辺に近接して配置され、更には、水平転送レジスタから転送された信号電荷をその長辺に沿う方向に転送する様に構成された第２の垂直転送レジスタとを備える。【選択図】図１
2010118565.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
信号電荷を蓄積する複数の長方形状の電荷蓄積部を有し、該電荷蓄積部のポテンシャルを変化することにより前記電荷蓄積部間で信号電荷を電荷蓄積部の短辺に沿う方向に転送すべく構成された第１の電荷転送部と、
該第１の電荷転送部の最終段の電荷蓄積部と略同一形状の長方形状に構成されると共に、その長辺が前記第１の電荷転送部の最終段の電荷蓄積部の長辺に近接して配置され、更には、前記第１の電荷転送部から転送された信号電荷をその長辺に沿う方向に転送すべく構成された第２の電荷転送部とを備える
電荷転送部。
【請求項２】
前記第２の電荷転送部に転送パルスを印加する電極数は、前記第１の電荷転送部の駆動位相数と同一である
請求項１に記載の電荷転送部。
【請求項３】
前記第１の電荷転送部の最終段の電荷蓄積部と前記第２の電荷転送部との間に、第１の所定電圧が印加された第１のバリア領域が設けられた
請求項１または請求項２に記載の電荷転送部。
【請求項４】
前記第２の電荷転送部は、信号電荷の転送方向に向けてポテンシャル勾配が設けられた
請求項１または請求項２に記載の電荷転送部。
【請求項５】
前記第２の電荷転送部の前記第１の電荷転送部とは反対側に近接して、不要な信号電荷を掃き捨てるドレイン領域が設けられた
請求項１または請求項２に記載の電荷転送部。
【請求項６】
前記第２の電荷転送部と前記ドレイン領域との間に、第２の所定電圧が印加された第２のバリア領域が設けられた
請求項５に記載の電荷転送部。
【請求項７】
信号電荷を蓄積する複数の長方形状の電荷蓄積部を有し、該電荷蓄積部のポテンシャルを変化することにより前記電荷蓄積部間で信号電荷を電荷蓄積部の短辺に沿う方向に転送すべく構成された第１の電荷転送部と、
該第１の電荷転送部の最終段の電荷蓄積部と略同一形状の長方形状に構成されると共に、その長辺が前記第１の電荷転送部の最終段の電荷蓄積部の長辺に近接して配置され、更には、前記第１の電荷転送部から転送された信号電荷をその長辺に沿う方向に転送すべく構成された第２の電荷転送部と、
該第２の電荷転送部から転送された信号電荷を蓄積し、蓄積された信号電荷を電圧信号に変換する電荷電圧変換部とを備える
電荷転送部。
【請求項８】
前記第２の電荷転送部と前記電荷電圧変換部との間に、第３の所定電圧が印加された第３のバリア領域が設けられた
請求項７に記載の電荷転送部。
【請求項９】
撮像部と、
該撮像部より転送された信号電荷を蓄積する複数の長方形状の電荷蓄積部を有し、該電荷蓄積部のポテンシャルを変化することにより前記電荷蓄積部間で信号電荷を電荷蓄積部の短辺に沿う方向に転送すべく構成された第１の電荷転送部と、
該第１の電荷転送部の最終段の電荷蓄積部と略同一形状の長方形状に構成されると共に、その長辺が前記第１の電荷転送部の最終段の電荷蓄積部の長辺に近接して配置され、更には、前記第１の電荷転送部から転送された信号電荷をその長辺に沿う方向に転送すべく構成された第２の電荷転送部と、
該第２の電荷転送部から転送された信号電荷を蓄積し、蓄積された信号電荷を電圧信号に変換する電荷電圧変換部とを備える
固体撮像装置。
【請求項１０】
マトリクス状に配列された受光部と、
該受光部の垂直列毎に設けられると共に同受光部から信号電荷が読み出され、読み出された信号電荷を垂直方向に転送する第１の垂直転送部と、
該第１の垂直転送部から転送された信号電荷を蓄積する複数の長方形状の電荷蓄積部を有し、該電荷蓄積部のポテンシャルを変化することにより前記電荷蓄積部間で信号電荷を電荷蓄積部の短辺に沿う方向に転送すべく構成された水平転送部と、
該水平転送部の最終段の電荷蓄積部と略同一形状の長方形状に構成されると共に、その長辺が前記水平転送部の最終段の電荷蓄積部に近接して配置され、更には、前記水平転送部から転送された信号電荷をその長辺に沿う方向に転送すべく構成された第２の垂直転送部と、
該第２の垂直転送部から転送された信号電荷を蓄積し、蓄積された信号電荷を電圧信号に変換する電荷電圧変換部とを備える
固体撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電荷転送部及び固体撮像装置に関する。詳しくは、特にＣＣＤエリアセンサの水平転送レジスタやＣＣＤリニアセンサの転送レジスタ、更にはＣＣＤ遅延素子の転送レジスタとして用いて好適な電荷転送部及びこうした電荷転送部を利用した固体撮像装置に係るものである。
【背景技術】
【０００２】
図６は従来のＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）固体撮像装置を説明するための模式的な平面図である。また、図７（ａ）は従来のＣＣＤ固体撮像装置の水平転送レジスタの最終出力段（図６中符合ａで示す領域）を説明するための模式的な断面図である。
【０００３】
従来のＣＣＤ固体撮像装置は、シリコン基板１００内に、マトリクス状に配列された複数の受光部１０１、この受光部に隣接して設けられ、受光部で取り込んだ信号電荷を読み出す読み出しゲート１０２が形成されている。また、読み出しゲートによって読み出された信号電荷を垂直方向に転送する垂直転送レジスタ１０３、垂直転送レジスタにより転送された信号電荷を水平方向に転送する水平転送レジスタ１０４が形成されている。更に、受光部の読み出しゲートとは逆側に設けられ、混色を抑制するチャネルストップ領域１０５が形成されている（例えば、特許文献１参照。）。また、水平転送レジスタは受光部から得られた信号電荷を蓄積する複数の電荷蓄積部を有しており、水平転送レジスタ上の転送電極に転送クロックを印加することで電荷蓄積部のポテンシャルを変化させ、電荷蓄積部間で信号電荷を水平転送する様に構成されている。
【０００４】
水平転送レジスタに転送された信号電荷は、水平転送レジスタ上の転送電極（Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３，ＬＨ）に転送クロックを印加することで出力方向へ転送される。
具体的には、図７（ａ）中符合Ｈ１で示す転送電極に図８中符合Ｈφ１で示す転送クロックを印加し、図７（ａ）中符号Ｈ２で示す転送電極に図８中符合Ｈφ２で示す転送クロックを印加する。また、図７（ａ）中符合Ｈ３で示す転送電極に図８中符合Ｈφ３で示す転送クロックを印加する。更には、図７（ａ）中符合ＬＨで示す転送電極（以下、「ＬＨ電極」と称する。）に図８中符合ＬＨφで示す転送クロックを印加し、水平転送レジスタのポテンシャルを上下させることで、出力方向（右方向から左方向）に信号電荷が転送されることとなる。
【０００５】
水平転送レジスタ内を転送された信号電荷は、フローティング・ディフュージョン（ＦＤ）に転送され、ＦＤに転送された信号電荷は出力回路にて電荷量に応じた電圧に変換される。その後、リセットゲートＲＧにリセットゲート電圧ＲＧφが印加されることで信号電荷はリセットゲートドレインＲＤに掃き捨てられることとなる。
こうした一連の動作を行なうことによって、ＣＣＤ固体撮像装置の出力信号を得ることができる。
【０００６】
なお、従来のＣＣＤ固体撮像装置では、水平転送レジスタをクロック駆動した場合におけるカップリングの低減を目的として水平転送レジスタの最終段には転送電極ＨＯＧ（以下、「ＨＯＧ電極」と称する。）によって固定電圧として電圧ＨＯＧφが印加されている。ここで、カップリングとは、ＨＯＧ電極と出力回路の浮遊領域との間の寄生容量に起因する容量結合によって出力波形が変動することを意味する。
【０００７】
上記の様に、ＨＯＧ電極に固定電圧が印加されているために、ＨＯＧ電極下のポテンシャルはほとんど変化しないものの、ＬＨ電極にはＬＨφが印加されており、ＬＨ電極下のポテンシャルは上下に変化する。そして、ＬＨφがハイレベル（Ｈレベル）状態のときに、ＨＯＧ電極下のポテンシャルとＬＨ電極下のポテンシャルとでＬＨ電極下（図７（ｂ）中符合ｂで示す領域）に蓄積できる最大信号量（Ｄレンジ）が定義されることとなる。また、ＬＨ電極がＨレベル状態からローレベル（Ｌレベル）状態に変化すると、ＬＨ電極下からＨＯＧ電極下方向に転送電界が形成される。そして、ＬＨ電極下からＨＯＧ電極下方向に転送電界が形成されると、ＬＨ電極下に蓄積されていた信号電荷はＨＯＧ電極下のポテンシャルを越えてＦＤに転送されることとなる。
なお、Ｄレンジは大きい方が良く、ＬＨ電極下からＨＯＧ電極下への転送電界（図７（ｂ）中符合ｃで示す転送）も大きい方が良いことは言うまでもない。
【０００８】
ここで、通常のＣＣＤ固体撮像装置では、Ｈφ１が印加される電荷蓄積部、Ｈφ２が印加される電荷蓄積部及びＨφ３が印加される電荷蓄積部とを一対とし、この一対の電荷蓄積部と一列のユニットセルとを対応させて構成されている（図９（ａ）参照。）。そのために、電荷蓄積部の転送長（図９中符合ｄ１で示す長さ）はユニットセルサイズ（単位画素の大きさ）によって決定されることとなる。そのために近年のセルサイズの微細化に伴って電荷蓄積部の転送長は短くなり、換言すると、電荷蓄積部の取扱電荷量が小さくなり、結果として水平レジスタの取扱電荷量が減少する傾向にある。
【０００９】
そのために、水平レジスタの取扱電荷量を増大する方法として、（１）一対の電荷蓄積部と複数列のユニットセルとを対応させる方法（図９（ｂ）参照。）が提案されている。また、（２）電荷蓄積部の転送幅（図９中符合ｄ２で示す長さ）を拡大する方法（図９（ｃ）参照。）が提案されている。
【００１０】
【特許文献１】特開平１０−１４４９０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、上記の（１）一対の電荷蓄積部と複数列のユニットセルとを対応させる方法の場合には、一対の電荷蓄積部が複数のユニットセルに対応しているために、複数回の水平転送を繰り返さなければならず、高速駆動対応向きではない。具体的には、１回目で図９（ｂ）中符合１０３ａで示すユニットセルの信号電荷を水平転送し、２回目で図９（ｂ）中符合１０３ｂで示すユニットセルの信号電荷を水平転送するといった２回の水平転送を繰り返さなければならない。従って、高速駆動が求められる場合の対応策としては充分では無かった。
【００１２】
一方、上記の（２）電荷蓄積部の転送幅を拡大する方法の場合には、信号電荷の転送残りが懸念される。以下、この点について詳細に説明する。
一般に水平転送レジスタの形状はＦＤに向けて絞り込まれて構成されており、換言すると、信号電荷の転送方向に行くに従って幅狭に構成されている。そのため、ＦＤから遠く絞り込みがなされていない電荷蓄積部の水平転送は右から左への横方向のみの転送であるのに対して、ＦＤに近く絞り込みがなされている電荷蓄積部の水平転送は右から左への横方向に加えて上下方向から中央に向かっての転送も必要となる。そして、上下方向から中央に向かっての転送をも必要になると、横方向のみの転送と比較するとより長い転送時間を要することとなる。それ故に、充分な転送時間を確保できない場合には、信号電荷の転送残りが生じてしまい、結果として混色や画流れ等の画像劣化の原因となる可能性がある。
【００１３】
更に、絞り込みの影響によって、最終段の電荷蓄積部の取扱信号量自体も減少してしまうことから、前方向あるいは後ろ方向への信号溢しが発生してしまう。そして、この信号溢しが黒レベルズレを引き起こし、更に、画像が暗くなる症状や、局所的に黒つぶれが生じるといった画像破綻を引き起こす可能性もある。
【００１４】
ここで、上記の（２）の方法を採用した場合の転送残りの対応策として、ＨＯＧ電極下のポテンシャルを深くすることでＬＨ電極からＨＯＧ電極方向への転送電界を強める技術が採用されることもある。しかし、ＨＯＧ電極下のポテンシャルを深くすることはＤレンジの低下を招くこととなってしまう。
【００１５】
また、ＨＯＧ電極下のポテンシャルを浅くしてＬＨ電極下からＨＯＧ電極下の方向への転送電極を強めることで、ＬＨφが印加される電荷蓄積部における右から左への横方向への転送は改善されると考えられる。換言すると、ＬＨφが印加される電荷蓄積部の中央付近における転送は改善されると考えられる。しかし、上下方向から中央に向かっての転送については直接的な影響は少ないと考えられる。
【００１６】
本発明は以上の点に鑑みて創案されたものであって、信号電荷の転送残りを低減することができる電荷転送部及び固体撮像装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記の目的を達成するために、本発明に係る電荷転送部では、信号電荷を蓄積する複数の長方形状の電荷蓄積部を有し、該電荷蓄積部のポテンシャルを変化することにより前記電荷蓄積部間で信号電荷を電荷蓄積部の短辺に沿う方向に転送すべく構成された第１の電荷転送部と、該第１の電荷転送部の最終段の電荷蓄積部と略同一形状の長方形状に構成されると共に、その長辺が前記第１の電荷転送部の最終段の電荷蓄積部の長辺に近接して配置され、更には、前記第１の電荷転送部から転送された信号電荷をその長辺に沿う方向に転送すべく構成された第２の電荷転送部とを備える。
【００１８】
また、本発明に係る電荷転送部では、信号電荷を蓄積する複数の長方形状の電荷蓄積部を有し、該電荷蓄積部のポテンシャルを変化することにより前記電荷蓄積部間で信号電荷を電荷蓄積部の短辺に沿う方向に転送すべく構成された第１の電荷転送部と、該第１の電荷転送部の最終段の電荷蓄積部と略同一形状の長方形状に構成されると共に、その長辺が前記第１の電荷転送部の最終段の電荷蓄積部の長辺に近接して配置され、更には、前記第１の電荷転送部から転送された信号電荷をその長辺に沿う方向に転送すべく構成された第２の電荷転送部と、該第２の電荷転送部から転送された信号電荷を蓄積し、蓄積された信号電荷を電圧信号に変換する電荷電圧変換部とを備える。
【００１９】
ここで、第２の電荷転送部が第１の電荷転送部の最終段と略同一形状の長方形状に構成されると共に、その長辺が第１の電荷転送部の最終段の電荷蓄積部の長辺に近接して配置されたことによって、第１の電荷転送部から第２の電荷転送部に信号電荷を転送するにあたって第１の電荷転送部の絞り込みを行なう必要が無くなる。
また、第２の電荷転送部が第１の電荷転送部から転送された信号電荷をその長辺に沿う方向に転送すべく構成されたことによって、第２の電荷転送部が信号電荷の転送を行なうにあたって第２の電荷転送部の絞り込みを行なう度合いを小さく抑えることができ、若しくは、第２の電荷転送部の絞り込みを行なう必要が無くなる。
即ち、第１の電荷転送部から第２の電荷転送部に第２の電荷転送部の短辺に沿って信号電荷を転送し、続いて、第２の電荷転送部の長辺に沿って信号電荷を転送することによって、信号電荷の転送幅の縮小化が実現し、第１の電荷転送部及び第２の電荷転送部が絞り込まれて構成される必要がなくなり、若しくは、絞り込みを行なう度合いを小さく抑えることができ、スムースにＦＤに向けて信号電荷を転送することができる。
【００２０】
また、上記の目的を達成するために、本発明に係る固体撮像装置では、撮像部と、該撮像部より転送された信号電荷を蓄積する複数の長方形状の電荷蓄積部を有し、該電荷蓄積部のポテンシャルを変化することにより前記電荷蓄積部間で信号電荷を電荷蓄積部の短辺に沿う方向に転送すべく構成された第１の電荷転送部と、該第１の電荷転送部の最終段の電荷蓄積部と略同一形状の長方形状に構成されると共に、その長辺が前記第１の電荷転送部の最終段の電荷蓄積部の長辺に近接して配置され、更には、前記第１の電荷転送部から転送された信号電荷をその長辺に沿う方向に転送すべく構成された第２の電荷転送部と、該第２の電荷転送部から転送された信号電荷を蓄積し、蓄積された信号電荷を電圧信号に変換する電荷電圧変換部とを備える。
【００２１】
ここで、第２の電荷転送部が第１の電荷転送部の最終段と略同一形状の長方形状に構成されると共に、その長辺が第１の電荷転送部の最終段の電荷蓄積部の長辺に近接して配置されたことによって、第１の電荷転送部から第２の電荷転送部に信号電荷を転送するにあたって第１の電荷転送部の絞り込みを行なう必要が無くなる。
また、第２の電荷転送部が第１の電荷転送部から転送された信号電荷をその長辺に沿う方向に転送すべく構成されたことによって、第２の電荷転送部が信号電荷の転送を行なうにあたって第２の電荷転送部の絞り込みを行なう度合いを小さく抑えることができ、若しくは、第２の電荷転送部の絞り込みを行なう必要が無くなる。
即ち、第１の電荷転送部から第２の電荷転送部に第２の電荷転送部の短辺に沿って信号電荷を転送し、続いて、第２の電荷転送部の長辺に沿って信号電荷を転送することによって、信号電荷の転送幅の縮小化が実現し、第１の電荷転送部及び第２の電荷転送部が絞り込まれて構成される必要がなくなり、若しくは、絞り込みを行なう度合いを小さく抑えることができ、スムースにＦＤに向けて信号電荷を転送することができる。
【００２２】
また、本発明に係る固体撮像装置では、マトリクス状に配列された受光部と、該受光部の垂直列毎に設けられると共に同受光部から信号電荷が読み出され、読み出された信号電荷を垂直方向に転送する第１の垂直転送部と、該第１の垂直転送部から転送された信号電荷を蓄積する複数の長方形状の電荷蓄積部を有し、該電荷蓄積部のポテンシャルを変化することにより前記電荷蓄積部間で信号電荷を電荷蓄積部の短辺に沿う方向に転送すべく構成された水平転送部と、該水平転送部の最終段の電荷蓄積部と略同一形状の長方形状に構成されると共に、その長辺が前記水平転送部の最終段の電荷蓄積部に近接して配置され、更には、前記水平転送部から転送された信号電荷をその長辺に沿う方向に転送すべく構成された第２の垂直転送部と、該第２の垂直転送部から転送された信号電荷を蓄積し、蓄積された信号電荷を電圧信号に変換する電荷電圧変換部とを備える。
【００２３】
ここで、第２の垂直転送部が水平転送部の最終段と略同一形状の長方形状に構成されると共に、その長辺が第２の垂直転送部の最終段の電荷蓄積部の長辺に近接して配置されたことによって、水平転送部から第２の垂直転送部に信号電荷を転送するにあたって水平転送部の絞り込みを行なう必要が無くなる。
また、第２の垂直転送部が水平転送部から転送された信号電荷をその長辺に沿う方向に転送すべく構成されたことによって、第２の垂直転送部が信号電荷の転送を行なうにあたって第２の垂直転送部の絞り込みを行なう度合いを小さく抑えることができ、若しくは、第２の垂直転送部の絞り込みを行なう必要が無くなる。
即ち、水平転送部から第２の垂直転送部に第２の垂直転送部の短辺に沿って信号電荷を転送し、続いて、第２の垂直転送部の長辺に沿って信号電荷を転送することによって、信号電荷の転送幅の縮小化が実現し、水平転送部及び第２の垂直転送部が絞り込まれて構成される必要がなくなり、若しくは、絞り込みを行なう度合いを小さく抑えることができ、スムースにＦＤに向けて信号電荷を転送することができる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明を適用した電荷転送部及び固体撮像装置では、絞り込みを行なう必要がなくなり、若しくは、絞り込みを行なう度合いを小さく抑えることができるために、信号電荷の転送残りを低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明し、本発明の理解に供する。
図１は本発明を適用した固体撮像装置の一例であるＣＣＤ固体撮像装置を説明するための模式図である。
ここで示すＣＣＤ固体撮像装置は、上記した従来のＣＣＤ固体撮像装置と同様に、シリコン基板内に、マトリクス状に配列された複数の受光部１、この受光部に隣接して設けられ、受光部で取り込んだ信号電荷を読み出す読み出しゲート２が形成されている。また、読み出しゲートによって読み出された信号電荷を垂直方向に転送する第１の垂直転送レジスタ３、第１の垂直転送レジスタにより転送された信号電荷を水平方向に転送する水平転送レジスタ４が形成されている。更に、受光部の読み出しゲートとは逆側に設けられ、混色を抑制するチャネルストップ領域５が形成されている。
【００２６】
また、水平転送レジスタは受光部から得られた信号電荷を蓄積する複数の電荷蓄積部を有しており、水平転送レジスタ上の転送電極に転送クロックを印加することで電荷蓄積部のポテンシャルを変化させ、電荷蓄積部間で信号電荷を水平転送する様に構成されている。
【００２７】
ここで、水平転送レジスタの各電荷蓄積部は長方形状に構成され、各電荷蓄積部の短辺が水平転送レジスタによる信号電荷の転送方向に沿う様に構成されている。即ち、電荷蓄積部のポテンシャルを変化させることで、各電荷蓄積部の短辺に沿って信号電荷が転送される様に構成されている。
【００２８】
水平転送レジスタに転送された信号電荷は、上記した従来のＣＣＤ固体撮像装置と同様に、水平転送レジスタ上の転送電極（Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３，ＬＨ）に転送クロックを印加することで出力方向へ転送される。
具体的には、図１中符合Ｈ１で示す転送電極に図２中符合Ｈφ１で示す転送クロックを印加し、図１中符号Ｈ２で示す転送電極に図２中符合Ｈφ２で示す転送クロックを印加し、図１中符合Ｈ３で示す転送電極に図２中符合Ｈφ３で示す転送クロックを印加する。また、図１中符合ＬＨで示す転送電極に図２中符合ＬＨφで示す転送クロックを印加し、水平転送レジスタのポテンシャルを上下させることで、出力方向（右方向から左方向）に信号電荷が転送されることとなる。
【００２９】
また、水平転送レジスタの最終段の電荷蓄積部の転送方向側には、第１のバリア領域６を介して第２の垂直転送レジスタ７が形成されており、この第２の垂直転送レジスタは水平転送レジスタから転送された信号電荷を蓄積する３つの電荷蓄積部を有している。そして、第２の垂直転送レジスタ上の転送電極に転送クロックを印加することで電荷蓄積部のポテンシャルを変化させ、電荷蓄積部間で信号電荷を垂直転送する様に、即ち、第２の垂直転送レジスタ（全体）の長辺に沿って信号電荷が転送される様に構成されている。
【００３０】
なお、第２の垂直転送レジスタ（全体）は水平転送レジスタの各電荷蓄積部と同一形状の長方形状に構成されている。
【００３１】
ここで、第２の垂直転送レジスタが水平転送レジスタの各電荷蓄積部と同一形状の長方形状に構成されているために、水平転送レジスタから第２の垂直転送レジスタに信号電荷を転送するにあたって、水平転送レジスタの絞り込みが不要となる。
【００３２】
ところで、第２の垂直転送レジスタに転送された信号電荷は、第２の垂直転送レジスタ上の転送電極（ＨＶ１，ＨＶ２，ＨＶ３）に転送クロックを印加することで出力方向へ転送される。
具体的には、図１中符合ＨＶ１で示す転送電極に図２中符合φＨＶ１で示す転送クロックを印加し、図１中符号ＨＶ２で示す転送電極に図２中符合φＨＶ２で示す転送クロックを印加する。また、図１中符号ＨＶ３で示す転送電極に図２中符合φＨＶ３で示す転送クロックを印加し、第２の垂直転送レジスタのポテンシャルを上下させることで、出力方向（上方向から下方向）に信号電荷が転送されることとなる。
【００３３】
また、第１のバリア領域上の第１の電極には第１の所定電圧が印加されている。そして、第１のバリア領域上の第１の電極に第１の所定電圧が印加されることで、第２の垂直転送レジスタによる信号電荷の転送時に水平転送レジスタから第２の垂直転送レジスタに次の信号電荷が混入しないような構造が実現されている。
【００３４】
ここで、本実施例では、水平転送レジスタの最終段の電荷蓄積部の転送方向側に、第１のバリア領域を介して第２の垂直転送レジスタが形成された場合を例に挙げて説明を行なっているが、必ずしも第１のバリア領域が形成される必要はない。即ち、水平転送レジスタの最終段の電荷蓄積部の転送方向側に、第１のバリア領域を介することなく第２の垂直転送レジスタが形成されても良い。但し、第２の垂直転送レジスタによる信号電荷の転送時に水平転送レジスタから第２の垂直転送レジスタに次の信号電荷が混入しない様にするためには、第１のバリア領域を介して第２の垂直転送レジスタが形成された方が好ましい。
【００３５】
また、本実施例では、図２中符合φＨＶ１で示す転送クロックは図２中符号Ｈφ２で示す転送クロックと同一クロックであり、図２中符合φＨＶ２で示す転送クロックは図２中符号Ｈφ３で示す転送クロックと同一クロックである。また、図２中符合φＨＶ３で示す転送クロックは図２中符号Ｈφ１で示す転送クロックと同一クロックである。
【００３６】
また、第２の垂直転送レジスタの最終段の電荷蓄積部の転送方向側には、第３のバリア領域１０を介してフローティングディフュージョンアンプ（ＦＤ）１１が形成されている。更に、第３のバリア領域上の第３の電極に第３の所定電圧が印加されている。そして、第３のバリア領域上の第３の電極に第３の所定電圧が印加されることで、ＦＤにおける所望のダイナミックレンジを満たすだけの信号電荷を第２の垂直転送レジスタにて取扱可能な構造が実現されている。
【００３７】
ここで、本実施例では、第２の垂直転送レジスタの最終段の電荷蓄積部の転送方向側に、第３のバリア領域を介してＦＤが形成された場合を例に挙げて説明を行なっているが、必ずしも第３のバリア領域が形成される必要はない。即ち、第２の垂直転送レジスタの最終段の転送方向側に、第３のバリア領域を介することなくＦＤが形成されても良い。但し、ＦＤにおける所望のダイナミックレンジを満たすだけの信号電荷を第２の垂直転送レジスタにて取扱可能にするためには、第３のバリア領域を介してＦＤが形成された方が好ましい。
【００３８】
また、ＦＤの第３のバリア領域とは反対側には、リセットゲート（ＲＧ）１４を介してリセットドレイン（ＲＤ）１５が設けられている。そして、リセットゲートには、図２中符合φＲＧで示すリセットゲートパルスが印加されており、リセットドレイン１５には、所定のリセットドレイン電圧が印加されている。
【００３９】
上記の様に構成されたＣＣＤ固体撮像装置では、水平転送レジスタから水平転送された信号電荷を第２の垂直転送レジスタで受け、第２の垂直転送レジスタで信号電荷を垂直転送することによって、信号電荷をＦＤに転送している。即ち、水平転送レジスタの水平転送によってＦＤに信号電荷を転送するのではなく、第２の垂直転送レジスタの垂直転送によってＦＤに信号電荷を転送している。
ここで、水平転送レジスタの水平転送によってＦＤに信号電荷を転送する場合の転送幅と比較すると、第２の垂直転送レジスタの垂直転送によってＦＤに信号電荷を転送する場合の転送幅の方が小さい。従って、水平転送レジスタ及び第２の垂直転送レジスタの絞り込みは一切不要である。
この様に、本発明を適用したＣＣＤ固体撮像装置では、従来のＣＣＤ固体撮像装置と比べて水平転送レジスタの絞り込みが不要となるために、信号電荷の転送効率の向上が期待できる。
【００４０】
また、上記の様に構成されたＣＣＤ固体撮像装置では、第２の垂直転送レジスタの電極数（３つ）と水平転送レジスタの駆動位相数（３相駆動）が同一であるために、極めて容易に信号電荷の転送効率を改善することができる。換言すると、クロック端子数の増加やフレームレートの低下、更には、駆動周波数の増加を招くことなく、信号電荷の転送効率を改善することができる。
【００４１】
図３は図１に示すＣＣＤ固体撮像装置の変形例（１）を説明するための模式図であり、図４は図１に示すＣＣＤ固体撮像装置の変形例（１）における第２の垂直転送レジスタのポテンシャルを説明するための模式図である。
【００４２】
ここで示すＣＣＤ固体撮像装置の変形例（１）では、図１に示すＣＣＤ固体撮像装置の第２の垂直転送レジスタに、複数回のイオン注入によるインプラバリアを数段形成することによって、信号電荷の転送方向に向けてポテンシャル勾配が設けられている。それ以外の点については、図１に示すＣＣＤ固体撮像装置と同様である。
【００４３】
具体的には、各電荷蓄積部にポテンシャルが低い領域（図中符合Ａで示す領域）と、ポテンシャルが高い領域（図中符合Ｂで示す領域）とを形成することで、ＦＤに向けてポテンシャル勾配が設けられている。
【００４４】
上記したＣＣＤ固体撮像装置の変形例（１）では、ＦＤに向けて下り勾配のポテンシャル傾斜が設けられているために、自己誘起電界による信号電荷の転送効果を期待することができる。従って、第２の垂直転送レジスタによる信号電荷の転送をより確実に行なうことができ、第２の垂直転送レジスタの転送残しを減少することができる。
【００４５】
図５は図１に示すＣＣＤ固体撮像装置の変形例（２）を説明するための模式図である。ここで示すＣＣＤ固体撮像装置の変形例（２）では、変形例（１）と同様に、第２の垂直転送レジスタにポテンシャル勾配が設けられている。更に、第２の垂直転送レジスタの水平転送レジスタとは反対側に、第２のバリア領域１６を介してドレイン領域１７が設けられている。
【００４６】
ここで、第２のバリア領域上の第２の電極に第２の所定電圧が印加されている。そして、第２のバリア領域上の第２の電極に第２の所定電圧が印加されることで、一定レベル以上の余剰電荷をドレイン領域に掃き捨てることが可能な構造が実現されている。なお、ドレイン領域には、所定のドレイン電圧が印加されている。
【００４７】
上記したＣＣＤ固体撮像装置の変形例（２）では、第２の垂直転送レジスタに隣接してドレイン領域が設けられているために、大信号時の余分な信号電荷を掃き捨てることができ、過剰な信号電荷に起因する画像破綻を抑制することができる。
【００４８】
なお、従来のＣＣＤ固体撮像装置では、図６で示す様に、水平転送レジスタの撮像領域とは反対側にドレイン領域１０６を設けることによって、大信号時の余分な信号電荷をドレイン領域に掃き捨てる技術が提案されていた。
しかし、水平転送レジスタの撮像領域とは反対側にドレイン領域を設ける構造の場合には、ドレイン領域の全長が長くなってしまう。そして、ドレイン領域の全長が長くなると、ドレイン領域の製造バラツキの影響が大きくなり、取扱信号量のチップ内バラツキや個体差の影響が懸念される。従って、ドレイン領域の製造バラツキによる不具合を抑制しつつ大信号時の余分な信号電荷を掃き捨てるためには、第２の垂直転送レジスタに隣接してドレイン領域が設けられた方が好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明を適用した固体撮像装置の一例であるＣＣＤ固体撮像装置を説明するための模式図である。
【図２】各転送クロックを説明するための模式図である。
【図３】図１に示すＣＣＤ固体撮像装置の変形例（１）を説明するための模式図である。
【図４】図１に示すＣＣＤ固体撮像装置の変形例（１）における第２の垂直転送レジスタのポテンシャルを説明するための模式図である。
【図５】図１に示すＣＣＤ固体撮像装置の変形例（２）を説明するための模式図である。
【図６】従来のＣＣＤ固体撮像装置を説明するための模式的な平面図である。
【図７】従来のＣＣＤ固体撮像装置の水平転送レジスタの最終出力段を説明するための模式的な断面図、並びに信号電荷の蓄積及び転送を説明するための模式図である。
【図８】各転送クロックを説明するための模式図である。
【図９】電荷蓄積部と垂直転送レジスタとの対応関係を説明するための模式図である。
【符号の説明】
【００５０】
１    受光部
２    読み出しゲート
３    垂直転送レジスタ
４    水平転送レジスタ
５    チャネルストップ領域
６    第１のバリア領域
７    第２の垂直転送レジスタ
１０    第３のバリア領域
１１    ＦＤ
１４    リセットゲート
１５    リセットドレイン
１６    第２のバリア領域
１７    ドレイン領域
【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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