(57)【要約】【課題】センサ部から読み出した電荷の転送方向を全て同一方向のまま、読出しパルスを素子分離不純物領域にかけないようにすることで、読出し電圧の低電圧化を可能にする。【解決手段】島状の転送電極１４１を、ライン間において上下に２分割されたシャント配線１４３，１４４によって電気的に接続する配線構造とする。そして、この配線構造において、同一画素行の隣り合う画素列における読出し電極を兼ねる転送電極１４１に対して異なる電位を与えるようにする。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板上に行列状に設けられた複数の画素と、
前記行列状の画素配列の画素列ごとに設けられ、前記画素から読み出しゲート部によって読み出された信号電荷を同一方向に転送する電荷転送部と、
前記行列状の画素配列の複数の画素列を単位として画素行間に当該画素行の画素配列方向に沿って配線された複数の配線と
前記複数の画素列における同一画素行の前記読み出しゲート部の電極に対して前記複数の配線を通して異なる電位を与える駆動部と
を備える固体撮像装置。
【請求項２】
前記転送電極は、島状に形成されており、
前記複数の配線は、前記転送電極と異なる配線層に設けられて前記読み出しゲート部の電極と電気的に接続されたシャント配線である
請求項１記載の固体撮像装置。
【請求項３】
前記複数の配線は、互いに異なる配線層に設けられている
請求項２記載の固体撮像装置。
【請求項４】
前記複数の配線は、２つの画素列を単位とした２つの配線であり、
前記２つの配線は、前記読み出しゲート部の電極と同じ配線層に当該読み出しゲート部の電極と一体に形成されている
請求項１記載の固体撮像装置。
【請求項５】
前記駆動部は、前記複数の画素列における異なる画素行の前記読み出しゲート部の電極に対して読出し電圧を同じタイミングで与える
請求項１記載の固体撮像装置。
【請求項６】
半導体基板上に行列状に設けられた複数の画素と、
前記行列状の画素配列の画素列ごとに設けられ、前記画素から読み出しゲート部によって読み出された信号電荷を同一方向に転送する電荷転送部とを備える固体撮像装置の駆動に当たって、
前記行列状の画素配列の複数の画素列を単位として画素行間に当該画素行の画素配列方向に沿って配線された複数の配線を通して、前記複数の画素列における同一画素行の前記読み出しゲート部の電極に対して異なる電位を与える
固体撮像装置の駆動方法。
【請求項７】
半導体基板上に行列状に設けられた複数の画素と、
前記行列状の画素配列の画素列ごとに設けられ、前記画素から読み出しゲート部によって読み出された信号電荷を同一方向に転送する電荷転送部と、
前記行列状の画素配列の複数の画素列を単位として画素行間に当該画素行の画素配列方向に沿って配線された複数の配線と
前記複数の画素列における同一画素行の前記読み出しゲート部の電極に対して前記複数の配線を通して異なる電位を与える駆動手段と
を備える固体撮像装置を用いた撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体撮像装置、固体撮像装置の駆動方法および撮像装置に関し、特にＣＣＤ(Charge Coupled Device)固体撮像装置に代表される電荷転送型固体撮像装置、当該固体撮像装置の駆動方法および当該固体撮像装置を用いた撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電荷転送型固体撮像装置、例えばＣＣＤ固体撮像装置は、光電変換を行うセンサ部と、当該センサ部に蓄積された信号電荷を読み出す読出しゲート部と、当該読出しゲート部によって読み出された信号電荷を転送する電荷転送部とを有している。センサ部が２次元配置されてなるエリアセンサの場合には、電荷転送部は、信号電荷を画素列の画素配列方向（垂直方向）に転送する垂直転送部と、信号電荷を画素行の画素配列方向（水平方向）に転送する水平転送部とからなる。
【０００３】
そして、一般的には、垂直転送部の特定の相の転送電極、例えば４相駆動の場合には１相目と３相目に対応する各転送電極が読出しゲート部のゲート電極を兼ねた構造となっている。このことから、４相の転送パルスのうち、１相目と３相目の転送パルスが低レベルＶＬ、中間レベルＶＭおよび高レベルＶＨの３値をとる。そして、その３値目の高レベルＶＨのパルスが読出しゲート部のゲート電極（１相目、３相目に対応する各転送電極）に印加される読出しパルスとして用いている。
【０００４】
ここで、垂直転送部の転送パルスは、一般的に、中間レベルＶＭを０Ｖとし、低レベルＶＬが負電圧となる負の電圧パルスである。これに対して、読出しパルスの電圧（以下、「読出し電圧」と記述する場合もある）ＶＨとしては、１０Ｖ以上の比較的高い電圧が用いられる。そして、読出し電圧ＶＨによってＣＣＤ固体撮像装置の消費電力が決まる。したがって、ＣＣＤ固体撮像装置の低電圧化、ひいては低消費電力化を図るためには、読出し電圧ＶＨの電圧値を下げる必要がある（読出し電圧ＶＨの低電圧化）。
【０００５】
ところで、読出しゲート部の電極構造は、水平方向に同一の読出し電極の電位が同電位であり、読出し電圧ＶＴが印加されるライン（画素行）については、全ての画素の読出し電極に読出し電圧ＶＴが印加される構造となっている。この電極構造だと、隣接する画素のセンサ部間の素子分離不純物領域にも読出し電圧ＶＴが印加されるために、信号電荷の読出し方向と反対方向に信号電荷を移動させようとする電界が生じることになり、理想的な転送電界の発生の妨げとなっている。
【０００６】
このような問題を解決するため、従来例に係る固体撮像装置は、１層目の読出しゲート電極の向きを交互に逆向きにする電極構造を採っている（例えば、特許文献１参照）。この電極構造によれば、隣接するセンサ部での信号電荷の読出しタイミングが交互となり、電荷読出しの際の転送電界を一方向のみに与えることができるために、信号電荷の円滑な読出し動作を行うことができるようになる。そして、読出し電圧ＶＨの電圧値を下げることで、固体撮像装置の低消費電力化を図ることができる。
【０００７】
【特許文献１】特開平１０−１６４４３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１記載の従来技術では、転送方向が逆方向の２種類の垂直転送部を有し、センサ部から読み出した信号電荷を当該２種類の垂直転送部によって上下逆方向に転送する構成の固体撮像装置を前提としている。
【０００９】
この従来例に係る固体撮像装置では、２種類の垂直転送部によって上下方向に垂直転送した信号電荷を上下の水平転送部で水平転送し、それぞれ別々の出力部で電気信号に変換することになる。したがって、２つの水平転送部と２つの出力部が必要になるために、チップサイズが大きくなるとともに、一枚のウェハからのチップの取れ数を表す理収が悪くなる。また、２つの出力部の特性のマッチングが必要になる。
【００１０】
本発明は、センサ部から読み出した電荷の転送方向を全て同一方向のまま、読出しパルスを素子分離不純物領域にかけないようにすることで、読出し電圧の低電圧化を可能にした固体撮像装置、固体撮像装置の駆動方法および撮像装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために、本発明は、
半導体基板上に行列状に設けられた複数の画素と、
前記行列状の画素配列の画素列ごとに設けられ、前記画素から読み出された信号電荷を同一方向に転送する電荷転送部と
を備える固体撮像装置において、
前記行列状の画素配列の複数の画素列を単位として画素行間に当該画素行の画素配列方向に沿って配線された複数の配線を通して、前記複数の画素列における同一画素行の前記読み出しゲート部の電極に対して異なる電位を与える構成を採る。
【００１２】
画素から読み出した信号電荷を同一方向に転送する固体撮像装置において、複数の画素列における同一画素行の読出し電極（読出しゲート部の電極）に対して複数の配線を通して電圧を与える配線構造を採ることで、画素間の素子分離不純物領域に電圧が印加されなくなる。そして、複数の配線を通して同一画素行の読出し電極に対して異なる電位を与えるようにすることで、信号電荷を読み出す画素列の読出し電極に読出し電圧を印加したときに、隣の画素列の読出し電極には読出し電圧と異なる電圧が印加される。これにより、画素からの信号電荷の読出し方向と反対方向に信号電荷を移動させようとする電界が生じない。すなわち、信号電荷の読出しの際の転送電界を信号電荷に対して一方向のみに与えることができる。換言すれば、信号電荷の読出し時に理想的な転送電界を発生させることができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、素子分離不純物領域に読出し電圧をかけないことで、信号電荷の読出し時に理想的な転送電界を発生させることができるために、読出し方向と反対方向の転送電界が発生する場合に比べて読出し電圧の低電圧化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、発明を実施するための最良の形態（以下、「実施形態」と記述する）について図面を用いて詳細に説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
１．ＣＣＤ固体撮像装置
２．第１実施形態（２分割構造）
３．第２実施形態（多層構造）
４．変形例
５．適用例（撮像装置）
【００１５】
＜１．ＣＣＤ固体撮像装置＞
図１は、本発明が適用される固体撮像装置、例えばインターライン転送（ＩＴ）方式ＣＣＤ固体撮像装置の構成の一例を示す概略構成図である。図１において、撮像部１１は、行列状に２次元配置された複数のセンサ部（画素）１２と、これらセンサ部１２に隣接して設けられた読出しゲート部１３と、行列状の画素配列に対して画素列ごとに設けられたＣＣＤからなる垂直転送部１４とから構成されている。
【００１６】
この撮像部１１において、１つのセンサ部１２、これに隣接した読出しゲート部１３および１つのセンサ部１２に対応した垂直転送部１４のパケットからなる１単位が単位セル１５となる。ここで、垂直転送部１４のパケットとは、垂直転送部１４においてポテンシャルが深くなったり、浅くなったりすることによって信号電荷の転送を担う単位転送セルを言う。そして、このパケットが連続して連なることで垂直転送部１４の転送チャネルが形成される。
【００１７】
センサ部１２は、例えばＰＮ接合のフォトダイオードからなり、入射光をその輝度レベルに応じた電荷量の信号電荷に光電変換して蓄積する。読出しゲート部１３は、読出しパルスφＲＯＰが印加されることにより、センサ部１２に蓄積された信号電荷を垂直転送部１４へ読み出す。
【００１８】
垂直転送部１４は、例えば４相の垂直転送パルスφＶ１〜φＶ４によって転送駆動され、読出しゲート部１３によってセンサ部１２から読み出された信号電荷を、水平ブランキング期間の一部にて１走査線（１ライン）に相当する部分ずつ順に垂直方向に転送する。ここに、垂直方向とは、画素列の画素の配列方向（列方向）を言う。
【００１９】
ここで、垂直転送部１４において、パケットが連なってなる転送チャネルの上方には、４相の垂直転送パルスφＶ１〜φＶ４に対応した４つの転送電極が転送方向に繰り返して配置されている。そして、例えば１相目と３相目に対応する各転送電極が、読出しゲート部１３の読出し電極（ゲート電極）を兼ねている。
【００２０】
このことから、４相の垂直転送パルスφＶ１〜φＶ４のうち、１相目と３相目の垂直転送パルスφＶ１，φＶ３が低レベルＶＬ、中間レベルＶＭおよび高レベルＶＨの３値をとり、その３値目の高レベル（読出し電圧）ＶＨのパルスが読出しゲート部１３に印加される読出しパルスφＲＯＰとなる。
【００２１】
すなわち、１相目と３相目の垂直転送パルスφＶ１，φＶ３の３値目の読出しパルスφＲＯＰが１相目と３相目に対応する各転送電極（読出しゲート部１３の読出し電極）に印加される。これにより、センサ部１２に蓄積された信号電荷が垂直転送部１４に読み出される。
【００２２】
２相目と４相目の垂直転送パルスφＶ２，φＶ３は、低レベルＶＬと中間レベルＶＭの２値をとる。そして、４相の垂直転送パルスφＶ１〜φＶ４が低レベルＶＬと中間レベルＶＭとの間で周期的に遷移することで垂直転送部１４の転送駆動が行われ、センサ部１２から読み出された信号電荷が当該垂直転送部１４によって垂直転送される。
【００２３】
垂直転送部１４の一方の端部側には、ＣＣＤからなる水平転送部１６が配されている。この水平転送部１６には、複数本の垂直転送部１４から１ラインに相当する信号電荷が順にシフト（転送）される。水平転送部１６は、例えば２相の水平転送パルスφＨ１，φＨ２によって転送駆動されることで、複数本の垂直転送部１４からシフトされる１ライン分の信号電荷を、水平ブランキング期間後の水平走査期間にて順次水平方向に転送する。ここに、水平方向とは、画素行の画素の配列方向（行方向）を言う。
【００２４】
水平転送部１６の転送先側の端部には、例えばフローティング・ディフュージョン・アンプ構成の出力部である電荷電圧変換部１７が設けられている。電荷電圧変換部１７は、水平転送部１６によって水平転送される信号電荷を順次信号電圧に変換して出力する。この信号電圧は、被写体を経て撮像部１１に入射し、センサ部１２でその輝度レベルに応じて光電変換されて得られる撮像信号ＯＵＴとして出力される。
【００２５】
上述したセンサ部１２、読出しゲート部１３、垂直転送部１４、水平転送部１６および電荷電圧変換部１７等の構成要素は、半導体基板（以下、「チップ」と記述する場合もある）１８上に形成されている。半導体基板１８は、後述する基板バイアス電圧Ｖｓｕｂによってバイアスされている。以上により、インターライン転送方式のＣＣＤ固体撮像装置１０が構成される。
【００２６】
ＣＣＤ固体撮像装置１０の駆動制御は、チップ外部のタイミング制御回路２１によるタイミング制御によって行われる。タイミング制御回路２１は、垂直同期信号ＶＤ、水平同期信号ＨＤおよびマスタークロックＭＣＫを基に、ＣＣＤ固体撮像装置１０の各種の動作の制御を行うために、ＣＣＤ駆動回路２２およびシャッタ駆動回路２３を制御する。
【００２７】
ここに、各種の動作としては、センサ部１２での信号電荷の蓄積（露光）期間の制御、センサ部１２から垂直転送部１４への信号電荷の読出し、垂直転送部１４での垂直転送、水平転送部１６での水平転送、電荷電圧変換部１７のリセット動作などが挙げられる。
【００２８】
具体的には、タイミング制御回路２１は、フィールド読出しを行うために、２つのフィールドで１コマ（フレーム）の映像が得られるようにＣＣＤ駆動回路２２の駆動制御を行う。このタイミング制御回路２１によるタイミング制御の下に、ＣＣＤ駆動回路２２は、４相の垂直転送パルスφＶ１〜φＶ４および２相の水平転送パルスφＨ１，φＨ２によって垂直転送部１４および水平転送部１６を駆動する。
【００２９】
シャッタ駆動回路２３は、タイミング制御回路２１によるタイミング制御の下に、シャッタパルスφＶｓｕｂを半導体基板１８に所定のタイミングで印加することで、センサ部１２に蓄積された信号電荷を半導体基板１８側に掃き捨てる電子シャッタ動作を行う。この電子シャッタ動作により、センサ部１２に信号電荷を蓄積する蓄積期間、即ち露光期間の制御が行われる。このとき、シャッタパルスφＶｓｕｂは、半導体基板１８をバイアスする基板バイアス電圧Ｖｓｕｂに重畳される形で印加される。
【００３０】
図２に、４相の垂直転送パルスφＶ１〜φＶ４および読出しパルスφＲＯＰのタイミング関係を示す。図２から明らかなように、読出しパルスφＲＯＰは正の電圧パルスであり、垂直転送パルスφＶ１〜φＶ４は負の電圧パルスである。ここでは、垂直転送パルスφＶ１〜φＶ４の低レベルを−７．５Ｖ、高レベル（中間レベル）を０Ｖ、読出しパルスφＲＯＰの電圧値（高レベル）を１３Ｖとした場合を例に挙げている。ただし、これらの数値は一例に過ぎず、当該数値に限定されるものではない。
【００３１】
図２から明らかなように、各フィールドの垂直ブランキング期間（Ｖ−Ｂｌｋ）に読出しパルスφＲＯＰがアクティブ（高レベルＶＨ）になる。この読出し電圧ＶＨの印加により、読出しゲート部１３によるセンサ部１２から垂直転送部１４への信号電荷の読出しが行われる。
【００３２】
また、水平ブランキング期間（Ｈ−Ｂｌｋ）において、４相の垂直転送パルスφＶ１〜φＶ４が、中間レベル（０Ｖ）ＶＭと低レベル（−７．５Ｖ）ＶＬとの間で遷移する動作を周期的に繰り返す。この垂直転送パルスφＶ１〜φＶ４による転送駆動により、垂直転送部１４が信号電荷を垂直方向に転送する。
【００３３】
上記構成のＣＣＤ固体撮像装置１０において、本発明は、読出しゲート部１３および垂直転送部１４の電極構造を特徴としている。以下に、読出しゲート部１３および垂直転送部１４の電極構造の具体的な実施形態について説明する。
【００３４】
＜２．第１実施形態＞
第１実施形態では、画素行の間（ライン間）に水平方向に沿って形成される配線を垂直方向において上下に２分割し、この２分割した配線を通して同一画素行の隣り合う画素列の読出し電極に対して異なる電位を与えることを特徴としている。２分割する配線については、センサ部１２の横に位置し、読出しゲート部１３の読出し電極を兼ねる転送電極と異なる配線層に設けるようにしても良いし、また、読出し電極を兼ねる転送電極と同じ配線層に当該転送電極と一体に設けるようにしても良い。以下に、２分割の配線構造の具体的な実施例について説明する。
【００３５】
（２−１．実施例１）
〔構成〕
図３は、第１実施形態の実施例１に係る配線構造を示す平面パターン図である。ここでは、ｊ行目のｉ−１列、ｉ列、ｉ＋１列の読出しゲート部１３ｉ−１，１３ｉ，１３ｉ＋１および垂直転送部１４ｉ−１，１４ｉ，１４ｉ＋１の配線構造を示している。
【００３６】
ｉ列の垂直転送部１４ｉ−１，１４ｉ，１４ｉ＋１は、転送チャネルの上方に、信号電荷の転送方向に沿って繰返し配列された転送電極１４１，１４２を有する単層電極構造となっている。転送電極１４１，１４２は、１層目の配線層に形成されている。図３中、転送電極１４１，１４２を一点鎖線で示している。
【００３７】
転送電極１４１は、センサ部１２の横に位置し、転送チャネル上に島状に形成された電極（島状電極／浮島電極）である。この転送電極１４１は、読出しゲート部１３ｉ−１，１３ｉ，１３ｉ＋１の読出し電極（ゲート電極）を兼ねる。したがって、転送電極１４１には１行おきに、１相目の垂直転送パルスφＶ１または３相目の垂直転送パルスφＶ３が印加されることになる。ここでは、ｊ行目の画素列に対して１相目の垂直転送パルスφＶ１（φＶ１Ａ，φＶ１Ｂ）が印加されるようになっている。
【００３８】
転送電極１４２は、転送電極１４１と同じ１層目の配線層の画素行間において、水平方向に沿って各画素列共通に形成されている。この転送電極１４２には１行おきに、２相目の垂直転送パルスφＶ２または４相目の垂直転送パルスφＶ４が印加されることになる。ここでは、ｊ−１行目の画素列に対して４相目の垂直転送パルスφＶ４が印加され、ｊ行目の画素列に対して２相目の垂直転送パルスφＶ２が印加されるようになっている。
【００３９】
２層目の配線層には、転送電極１４２の上に当該転送電極１４２に沿って、１相目、３相目の垂直転送パルスφＶ１，φＶ３を伝送する配線１４３，１４４が形成されている。配線１４３，１４４は、画素行の間に水平方向に沿って形成され、上下に２分割された配線に相当する。
【００４０】
一方の配線１４３は、１列おきに転送チャネル上において図の下方向に突出した突出部１４３Ａを有し、当該突出部１４３Ａにて転送電極１４１に対して電気的に接続されている。他方の配線１４４は、配線１４３とは別の列の転送チャネル上において図の上方向に突出した突出部１４４Ａを有し、当該突出部１４４Ａにて転送電極１４１に対して電気的に接続されている。
【００４１】
すなわち、２分割された配線１４３，１４４は、島状電極である転送電極１４１の相互間を当該転送電極１４１の層（１層目）とは別の層（２層目）で電気的に接続するシャント配線である。図３中、シャント配線１４３，１４４を二点鎖線で示している。
【００４２】
そして、シャント配線１４３は、１列おきの転送電極１４１に対して１相目、３相目の垂直転送パルスφＶ１Ａ，φＶ３Ａを与える。シャント配線１４４は、シャント配線１４３と異なる列の転送電極１４１に対して１相目、３相目の垂直転送パルスφＶ１Ｂ，φＶ３Ｂを与える。
【００４３】
ここで、１相目、３相目の垂直転送パルスφＶ１，φＶ３がそれぞれ、２つの垂直転送パルスφＶ１Ａ，φＶ１Ｂ，Ｖ３Ａ，φＶ３Ｂからなるのは、同一画素行の隣り合う画素列の読出し電極に対して異なる電位を与える構成を採ることによるものである。
【００４４】
上記構成のシャント配線構造において、１層目の転送電極１４１，１４２や、シャント配線１４３，１４４の材料としては、ポリシリコンでも良いし、またタングステン、銅、アルミニウムなどの金属材料でも良い。
【００４５】
〔信号電荷の読出しおよび垂直転送の各動作（第１例）〕
続いて、実施例１に係る配線構造を採るＣＣＤ固体撮像装置１０における読出しゲート部１３によるセンサ部１２からの信号電荷の読出しおよび垂直転送部１４による信号電荷の垂直転送の各動作（第１例）について説明する。なお、ＣＣＤ固体撮像装置１０に搭載されるカラーフィルタとしては、例えば図４に示す原色ベイヤー配列のカラーフィルタが用いられるものとする。ただし、原色ベイヤー配列に限られるものではなく、補色市松配列、ホワイトフィルタを含む複数のカラーフィルタを用いても良いし、カラーフィルタなしの固体撮像装置であっても良い。
【００４６】
ここでは、１相目の垂直転送パルスφＶ１Ａ，φＶ１Ｂによる読出し動作について、図５のタイミングチャートを基に、図６〜図１３の動作説明図（その１〜その８）を参照して説明するものとする。３相目の垂直転送パルスφＶ３Ａ，φＶ３Ｂによる読出し動作についても、基本的に、１相目の垂直転送パルスφＶ１Ａ，φＶ１Ｂによる読出し動作の場合と同じである。垂直転送パルスφＶ１Ａ，φＶ１Ｂおよび垂直転送パルスφＶ３Ａ，φＶ３Ｂは、駆動部であるＣＣＤ駆動回路２２（図１参照）から与えられる。
【００４７】
図５において、先述したように、１相目の垂直転送パルスφＶ１Ａ，φＶ１Ｂが低レベルＶＬ、中間レベルＶＭおよび高レベルＶＨの３値をとり、その３値目の高レベル（読出し電圧）ＶＨのパルスが読出しゲート部１３に印加される読出しパルスφＲＯＰとなる。
【００４８】
また、以下では、垂直転送パルスφＶ１Ａの読出しパルスφＲＯＰによって信号電荷が読み出される１列おきの列を奇数列とし、垂直転送パルスφＶ１Ｂの読出しパルスφＲＯＰによって信号電荷が読み出される１列おきの列を偶数列として説明するものとする。なお、図６〜図１３の動作説明図において、網掛けで示す部分は信号電荷を蓄積し得るパケットを表わしている。
【００４９】
先ず、時刻ｔ１１で垂直転送パルスφＶ１Ａの読出しパルスφＲＯＰがシャント配線１４３を通して奇数列の転送電極１４１に印加されると、当該転送電極１４１下のポテンシャルが深くなる。これにより、図６に示すように、Ｇｂ，ＢのラインにおけるＧｂのセンサ部１２の信号電荷が、転送電極１４１下のパケットに読み出される。
【００５０】
このとき、２相目、４相目の垂直転送パルスφＶ２，φＶ４が中間レベルＶＭにあるために、転送電極１４１の下のパケットに読み出された信号電荷は、当該パケットの前後のパケットにも広がる。すなわち、Ｇｂのセンサ部１２の信号電荷は、垂直転送パルスφＶ４の転送電極１４２下、垂直転送パルスφＶ１Ａの転送電極１４１下および垂直転送パルスφＶ２の転送電極１４２下の各パケットに存在することになる。
【００５１】
次に、時刻ｔ１２で垂直転送パルスφＶ１Ｂの読出しパルスφＲＯＰがシャント配線１４４を通して偶数列の転送電極１４１に印加されると、当該転送電極１４１下のポテンシャルが深くなる。これにより、図７に示すように、Ｇｂ，ＢのラインにおけるＢのセンサ部１２の信号電荷が、転送電極１４１下のパケットに読み出される。このとき、２相目、３相目の垂直転送パルスφＶ２，φＶ３Ｂが中間レベルＶＭにあるために、転送電極１４１下のパケットに読み出された信号電荷は、当該パケットの前２つの計３つのパケットに広がる。
【００５２】
一方、偶数列の信号電荷の読出しが行われる以前に、４相目の垂直転送パルスφＶ４が既に中間レベルＶＭから低レベルＶＬに遷移している。この垂直転送パルスφＶ４のＶＭ→ＶＬの遷移により、垂直転送パルスφＶ４の転送電極１４２下のポテンシャルが浅くなる。これにより、奇数列にあっては、φＶ４の転送電極１４２下、φＶ１Ａの転送電極１４１下およびφＶ２の転送電極１４２下の各パケットに存在していた信号電荷が１パケット分だけ転送される。
【００５３】
これにより、偶数列の信号電荷の読出しが行われた時点で、奇数列、偶数列いずれの場合も、図７から明らかなように、信号電荷は同じパケット位置に存在する。すなわち、信号電荷は、垂直転送パルスφＶ１Ａ，φＶ１Ｂの転送電極１４１下、垂直転送パルスφＶ２の転送電極１４２下および垂直転送パルスφＶ３Ａ，φＶ３Ｂの転送電極１４１下の各パケットに存在する。
【００５４】
したがって、以降は、奇数列、偶数列の各信号電荷は、並行して同じように垂直転送される。具体的には、時刻ｔ１３で垂直転送パルスφＶ１Ａ，φＶ１Ｂが共に中間レベルＶＭから低レベルＶＬに遷移すると、垂直転送パルスφＶ１Ａ，φＶ１Ｂの転送電極１４１下のポテンシャルが浅くなる。これにより、図８に示すように、φＶ１Ａ，φＶ１Ｂの転送電極１４１下のパケット内の信号電荷が、φＶ２の転送電極１４２下およびφＶ３Ａ，φＶ３Ｂの転送電極１４１下の各パケット内に移動する。
【００５５】
次に、時刻ｔ１４で垂直転送パルスφＶ４が低レベルＶＬから中間レベルＶＭに遷移すると、垂直転送パルスφＶ４の転送電極１４２下のポテンシャルが深くなる。すると、図９に示すように、φＶ２の転送電極１４２下およびφＶ３Ａ，φＶ３Ｂの転送電極１４１下の各パケット内の信号電荷が垂直転送パルスφＶ４の転送電極１４２下のパケットまで広がる。
【００５６】
次いで、時刻ｔ１５で垂直転送パルスφＶ２が中間レベルＶＭから低レベルＶＬに遷移すると、垂直転送パルスφＶ２の転送電極１４２下のポテンシャルが浅くなる。これにより、図１０に示すように、φＶ２の転送電極１４２下のパケット内の信号電荷が、φＶ３Ａ，φＶ３Ｂの転送電極１４１下およびφＶ４の転送電極１４２下の各パケット内に移動する。
【００５７】
次に、時刻ｔ１６で垂直転送パルスφＶ１Ａ，φＶ１Ｂが共に低レベルＶＬから中間レベルＶＭに遷移すると、垂直転送パルスφＶ１Ａ，φＶ１Ｂの転送電極１４１下のポテンシャルが深くなる。すると、図１１に示すように、φＶ３Ａ，φＶ３Ｂの転送電極１４１下およびφＶ４の転送電極１４２下の各パケット内の信号電荷が、φＶ１Ａ，φＶ１Ｂの転送電極１４１下のパケットまで広がる。
【００５８】
次いで、時刻ｔ１７で垂直転送パルスφＶ３Ａ，φＶ３Ｂが中間レベルＶＭから低レベルＶＬに遷移すると、垂直転送パルスφＶ３Ａ，φＶ３Ｂの転送電極１４１下のポテンシャルが浅くなる。これにより、図１２に示すように、φＶ３Ａ，φＶ３Ｂの転送電極１４１下のパケット内の信号電荷が、φＶ４の転送電極１４２下およびφＶ１Ａ，φＶ１Ｂの転送電極１４１下の各パケット内に移動する。
【００５９】
次に、時刻ｔ１８で垂直転送パルスφＶ２が低レベルＶＬから中間レベルＶＭに遷移すると、垂直転送パルスφＶ２の転送電極１４２下のポテンシャルが深くなる。すると、図１３に示すように、φＶ４の転送電極１４２下およびφＶ１Ａ，φＶ１Ｂの転送電極１４１下の各パケット内の信号電荷が、φＶ２の転送電極１４２下のパケットまで広がる。
【００６０】
上述した一連の動作により、センサ部１２から垂直転送部１４へ信号電荷を読み出し、この読み出した信号電荷を垂直転送部１４で順次垂直転送することができる。この垂直転送された信号電荷は、垂直転送部１４から水平転送部１６へライン（画素行）単位で移送される。
【００６１】
カラーフィルタが原色ベイヤー配列の場合、信号電荷の出力の順番は、１ライン目がＧｂ，Ｂ，Ｇｂ，Ｂ，…となり、２ライン目はＲ，Ｇｒ，Ｒ，Ｇｒ，…となり、以降、この繰返しとなる。そして、水平転送部１６による水平転送後、電荷電圧変換部１５で信号電圧に変換されて出力される。それ以降の信号処理については従来の信号処理部を使用することができる。
【００６２】
〔信号電荷の読出しおよび垂直転送の各動作（第２例）〕
続いて、実施例１に係る配線構造を採るＣＣＤ固体撮像装置１０における読出しゲート部１３によるセンサ部１２からの信号電荷の読出しおよび垂直転送部１４による信号電荷の垂直転送の各動作（第２例）について説明する。カラーフィルタの色配列は、第１例の場合と同じ原色ベイヤー配列とする。
【００６３】
ここでは、１相目の垂直転送パルスφＶ１Ａおよび３相目の垂直転送パルスφＶ３Ｂによる読出し動作について、図１４のタイミングチャートを基に、図１５〜図２４の動作説明図（その１〜その１０）を参照して説明するものとする。１相目の垂直転送パルスφＶ１Ｂおよび３相目の垂直転送パルスφＶ３Ａによる読出し動作についても、基本的に、１相目の垂直転送パルスφＶ１Ａおよび３相目の垂直転送パルスφＶ３Ｂによる読出し動作の場合と同じである。垂直転送パルスφＶ１Ａ，φＶ１Ｂおよび垂直転送パルスφＶ３Ａ，φＶ３Ｂは、駆動部であるＣＣＤ駆動回路２２（図１参照）から与えられる。
【００６４】
また、本動作例においても、垂直転送パルスφＶ１Ａの読出しパルスφＲＯＰによって信号電荷が読み出される列を奇数列とし、垂直転送パルスφＶ３Ｂの読出しパルスφＲＯＰによって信号電荷が読み出される列を偶数列として説明するものとする。なお、図１５〜図２４の動作説明図において、網掛けで示す部分は信号電荷を蓄積し得るパケットを表わしている。
【００６５】
先ず、時刻ｔ２１で垂直転送パルスφＶ１Ａの読出しパルスφＲＯＰがシャント配線１４３を通して奇数列の転送電極１４１に印加されると、当該転送電極１４１下のポテンシャルが深くなる。これにより、図１５に示すように、Ｇｂ，ＢのラインにおけるＧｂのセンサ部１２の信号電荷が、転送電極１４１下のパケットに読み出される。
【００６６】
このとき、２相目の垂直転送パルスφＶ２が中間レベルＶＭにあるために、転送電極１４１の下のパケットに読み出された信号電荷は当該パケットの前のパケットにも広がる。すなわち、Ｇｂのセンサ部１２の信号電荷は、垂直転送パルスφＶ１Ａの転送電極１４１下および垂直転送パルスφＶ２の転送電極１４２下の各パケットに存在する。
【００６７】
時刻ｔ２１では同時に、垂直転送パルスφＶ３Ｂの読出しパルスφＲＯＰがシャント配線１４４を通して偶数列の転送電極１４１に印加されると、当該転送電極１４１下のポテンシャルが深くなる。これにより、図１５に示すように、Ｒ，ＧｒのラインにおけるＧｒのセンサ部１２の信号電荷が、転送電極１４１下のパケットに読み出される。
【００６８】
このとき、上述したように、２相目の垂直転送パルスφＶ２が中間レベルＶＭにあるために、転送電極１４１の下のパケットに読み出された信号電荷は当該パケットの後ろのパケットにも広がる。すなわち、Ｇｂのセンサ部１２の信号電荷は、垂直転送パルスφＶ１Ａの転送電極１４１下および垂直転送パルスφＶ４の転送電極１４２下の各パケットに存在する。
【００６９】
次に、時刻ｔ２２で垂直転送パルスφＶ３Ａが低レベルＶＬから中間レベルＶＭに遷移することで、垂直転送パルスφＶ３Ａの転送電極１４２の下のポテンシャルが深くなる。これにより、奇数列にあっては、図１６に示すように、垂直転送パルスφＶ１Ａの転送電極１４１下および垂直転送パルスφＶ２の転送電極１４２下の各パケットに存在していた信号電荷が、垂直転送パルスφＶ３Ａの転送電極１４２下のパケットまで広がる。
【００７０】
次に、時刻ｔ２３で垂直転送パルスφＶ１Ａが中間レベルＶＭから低レベルＶＬに遷移することで、垂直転送パルスφＶ１Ａの転送電極１４１の下のポテンシャルが浅くなる。これにより、奇数列にあっては、Ｇｂの信号電荷が存在するパケットが、図１７に示すように、３パケットから２パケットに変化する。すなわち、φＶ１Ａの転送電極１４１下、φＶ２の転送電極１４２下およびφＶ３Ａの転送電極１４２下の３パケットから、φＶ２の転送電極１４２下およびφＶ３Ａの転送電極１４２下の２パケットに変わる。
【００７１】
このとき、偶数列にあっては、信号電荷が読み出されたときの状態のままである。すなわち、図１５および図１６の場合と同様に、Ｇｂのセンサ部１２の信号電荷は、垂直転送パルスφＶ１Ａの転送電極１４１下および垂直転送パルスφＶ４の転送電極１４２下の各パケットに存在したまま変化は無い。これにより、奇数列、偶数列いずれの場合にも、信号電荷は同じパケット位置に存在する。すなわち、図１７から明らかなように、信号電荷は、垂直転送パルスφＶ２の転送電極１４２下および垂直転送パルスφＶ３Ａ，φＶ３Ｂの転送電極１４１下の各パケットに存在する。
【００７２】
したがって、以降は、奇数列、偶数列の各信号電荷は、並行して同じように垂直転送される。具体的には、時刻ｔ２４で垂直転送パルスφＶ４が低レベルＶＬから中間レベルＶＭに遷移すると、垂直転送パルスφＶ４の転送電極１４２下のポテンシャルが深くなる。すると、図１８に示すように、φＶ２の転送電極１４２下およびφＶ３Ａ，φＶ３Ｂの転送電極１４１下の各パケット内の信号電荷が垂直転送パルスφＶ４の転送電極１４２下のパケットまで広がる。
【００７３】
次いで、時刻ｔ２５で垂直転送パルスφＶ２が中間レベルＶＭから低レベルＶＬに遷移すると、垂直転送パルスφＶ２の転送電極１４２下のポテンシャルが浅くなる。これにより、図１９に示すように、φＶ２の転送電極１４２下のパケット内の信号電荷が、φＶ３Ａ，φＶ３Ｂの転送電極１４１下およびφＶ４の転送電極１４２下の各パケット内に移動する。
【００７４】
次に、時刻ｔ２６で垂直転送パルスφＶ１Ａ，φＶ１Ｂが共に低レベルＶＬから中間レベルＶＭに遷移すると、垂直転送パルスφＶ１Ａ，φＶ１Ｂの転送電極１４１下のポテンシャルが深くなる。すると、図２０に示すように、φＶ３Ａ，φＶ３Ｂの転送電極１４１下およびφＶ４の転送電極１４２下の各パケット内の信号電荷が、φＶ１Ａ，φＶ１Ｂの転送電極１４１下のパケットまで広がる。
【００７５】
次いで、時刻ｔ２７で垂直転送パルスφＶ３Ａ，φＶ３Ｂが中間レベルＶＭから低レベルＶＬに遷移すると、垂直転送パルスφＶ３Ａ，φＶ３Ｂの転送電極１４１下のポテンシャルが浅くなる。これにより、図２１に示すように、φＶ３Ａ，φＶ３Ｂの転送電極１４１下のパケット内の信号電荷が、φＶ４の転送電極１４２下およびφＶ１Ａ，φＶ１Ｂの転送電極１４１下の各パケット内に移動する。
【００７６】
次に、時刻ｔ２８で垂直転送パルスφＶ２が低レベルＶＬから中間レベルＶＭに遷移すると、垂直転送パルスφＶ２の転送電極１４２下のポテンシャルが深くなる。すると、図２２に示すように、φＶ４の転送電極１４２下およびφＶ１Ａ，φＶ１Ｂの転送電極１４１下の各パケット内の信号電荷が、φＶ２の転送電極１４２下のパケットまで広がる。
【００７７】
次いで、時刻ｔ２９で垂直転送パルスφＶ４が中間レベルＶＭから低レベルＶＬに遷移すると、垂直転送パルスφＶ４の転送電極１４２の下のポテンシャルが浅くなる。これにより、図２３に示すように、φＶ４の転送電極１４２下のパケットに存在していた信号電荷がφＶ１Ａ，φＶ１Ｂの転送電極１４１下およびφＶ２の転送電極１４２下の各パケット内に移動する。
【００７８】
次に、時刻ｔ３０で垂直転送パルスφＶ３Ａ，φＶ３Ｂが低レベルＶＬから中間レベルＶＭに遷移すると、垂直転送パルスφＶ３Ａ，φＶ３Ｂの転送電極１４１の下のポテンシャルが深くなる。これにより、図３０に示すように、φＶ１Ａ，φＶ１Ｂの転送電極１４１下およびφＶ２の転送電極１４２下の各パケット存在していた信号電荷が、φＶ３Ａ，φＶ３Ｂの転送電極１４１下のパケットまで広がる。
【００７９】
上述した一連の動作により、センサ部１２から垂直転送部１４へ信号電荷を読み出し、この読み出した信号電荷を垂直転送部１４で順次垂直転送することができる。この垂直転送された信号電荷は、垂直転送部１４から水平転送部１６へライン単位で移送される。そして、水平転送部１６による水平転送後、電荷電圧変換部１５で信号電圧に変換されて出力される。それ以降の信号処理については従来の信号処理部を使用することができる。
【００８０】
ここで、先述した第１例に係る動作例の場合は、同一ラインの全ての画素に対して読出し電圧ＶＴを印加する従来の電極構造の場合に比べて、トータルのフレームレートが若干下がる。これは、垂直転送パルスφＶ１Ａによる読出しのタイミングと垂直転送パルスφＶ１Ｂによる読出しのタイミングとが異なることに起因する。
【００８１】
これに対して、第２例に係る動作例の場合は、１相目の垂直転送パルスφＶ１Ａによる読出しのタイミングと３相目の垂直転送パルスφＶ３Ｂによる読出しのタイミングとを揃えているため、従来の電極構造の場合と同等のフレームレートを維持することができる。すなわち、読出し電圧ＶＴを同じタイミングで与えて２画素の信号電荷を同時に読み出すことで、２画素の信号電荷を順番に読み出す第１例に係る動作例よりもフレームレートを向上できる。
【００８２】
以上説明したように、実施例１に係る配線構造は、単層電極構造であり、島状の転送電極１４１を、ライン間において上下に２分割されたシャント配線１４３，１４４によって電気的に接続した構成となっている。そして、この配線構造において、同一画素行の隣り合う画素列における読出し電極を兼ねる転送電極１４１に対して異なる電位を与えることで、次のような作用効果を得ることができる。
【００８３】
具体的には、隣り合う列の転送電極（読出し電極）１４１を２分割されたシャント配線１４３，１４４によって別々に駆動するために、センサ部１２相互間を分離する素子分離不純物領域に読出し電圧（読出しパルスφＲＯＰの電圧）ＶＴがかからない。そして、奇数列の転送電極１４１に読出し電圧ＶＴを印加するときに、偶数列の転送電極１４１に低レベルＶＬを印加することで、センサ部１２からの信号電荷の読出し方向と反対方向に信号電荷を移動させようとする電界が生じない。すなわち、信号電荷の読出しの際の転送電界を信号電荷に対して一方向のみに与えることができる。
【００８４】
図２５に、第１実施形態の実施例１に係る電極構造の平面パターン（Ａ）およびセンサ部１２および読出しゲート部１３のポテンシャル（Ｂ）を示している。図２５（Ｂ）は、図２５（Ａ）のＡ−Ａ´線に沿った断面におけるポテンシャル関係を示している。
【００８５】
また、図２５（Ｂ）において、破線は実施例１に係る電極構造でのポテンシャルを、実線は従来例に係る電極構造でのポテンシャルをそれぞれ示している。ここで、従来例に係る電極構造とは、前にも述べたように、読出し電圧ＶＴが印加されるラインについては、全ての画素の読出し電極に読出し電圧ＶＴが印加される電極構造のことである。
【００８６】
図２５（Ｂ）のポテンシャル図から明らかなように、従来例に係る電極構造では、隣り合う列の読出し電極に対して読出し電圧ＶＴが印加されるために、センサ部１２からの信号電荷の読出し方向と反対方向に信号電荷を移動させようとする電界が生じる。
【００８７】
これに対して、実施例１に係る電極構造では、奇数列の転送電極１４１に読出し電圧ＶＴを印加するときに、偶数列の転送電極１４１には低レベルＶＬが印加されるために、センサ部１２からの信号電荷の読出し方向と反対方向に信号電荷を移動させようとする電界が生じない。
【００８８】
しかも、従来例に係る電極構造の場合よりも、センサ部１２から垂直転送部１４の転送チャネルへの転送電界が強いことがわかる。すなわち、読出しゲート部１３によるセンサ部１２から垂直転送部１４への信号電荷の読出しに理想的な転送電界を発生させることができる。
【００８９】
これにより、読出し方向と反対方向の転送電界が発生する従来例に係る電極構造の場合に比べて読出し電圧ＶＴを低減できる。そして、読出し電圧ＶＴの低電圧化により、ＣＣＤ固体撮像装置１０の低電圧化、ひいてはＣＣＤ固体撮像装置１０の低消費電力化を図ることができる。
【００９０】
また、１列おきの島状の転送電極１４の相互間を２分割されたシャント配線１４３，１４４によって電気的に接続するシャント構造を採った場合には、特に斜め入射光のケラレを低減できる利点もある。これは、図３において、水平方向に延びる１層目の転送電極１４２の幅に対して、シャント配線１４３，１４４の配線幅が狭くてよいためである。入射光のケラレを低減できることで、センサ部１２の感度の向上を図ることができる。
【００９１】
これに対して、転送電極１４２と同程度の幅の配線を２層以上に積層する多層電極構造の場合には、特に斜め入射光のケラレの成分が増加するために、センサ部１２の感度が低下する。ここに、「ケラレ」とは、センサ部１２の開口を通過する有効光線束が、配線層などによって遮られる現象を言う。
【００９２】
なお、先述した第１例、第２例の動作説明では、読出し電圧ＶＴが印加される読出し電極の隣の読出し電極に低レベルＶＬを印加するようにしているが、当該隣の読出し電極に中間電圧ＶＭを印加するようにしても良い。この場合も、１ライン全て読出し電圧を印加する従来例に係る電極構造の場合よりも、読出し電圧を低減できる。
【００９３】
（２−２．実施例２）
図２６は、第１実施形態の実施例２に係る配線構造を示す平面パターン図であり、図中、図３と同等部分には同一符号を付して示している。ここでは、ｊ行目のｉ−１列、ｉ列、ｉ＋１列の読出しゲート部１３ｉ−１，１３ｉ，１３ｉ＋１および垂直転送部１４ｉ−１，１４ｉ，１４ｉ＋１の配線構造を示している。
【００９４】
実施例１に係る配線構造は、読出し電極を兼ねる１層目の転送電極１４１を島状電極にするとともに、２層目のシャント配線を２分割し、当該シャント配線１４３，１４４によって島状の転送電極１４の相互間を１列おきに電気的に接続するシャント構造である。
【００９５】
これに対して、本実施例２に係る配線構造は、読出し電極を兼ねる転送電極１４１を、同じライン間において水平方向に並行して設けられる２つの配線１４５，１４６と同じ配線層（１層目）に一体に形成した単層配線構造を採っている。
【００９６】
この場合にも、２つの配線１４５，１４６は、シャント配線１４３，１４４と同様に、同じライン間において２分割された構成となっている。すなわち、読出し電極を兼ねる１層目の転送電極１４１は、２分割された２つの配線１４５，１４６によって１列おきに電気的に接続されている。
【００９７】
この実施例２に係る単層配線構造の場合にも、基本的に、実施例１に係る配線構造の場合と同様に、図５や図１４のタイミングに基づく駆動によってセンサ部１２からの信号電荷の読出しおよび垂直転送部１４による垂直転送の各動作を行うことができる。そして、カラーフィルタが原色ベイヤー配列の場合は、信号電荷の出力の順番は、１ライン目がＧｂ，Ｂ，Ｇｂ，Ｂ，…となり、２ライン目はＲ，Ｇｒ，Ｒ，Ｇｒ，…となり、以降、この繰返しとなる。
【００９８】
また、センサ部１２および読出しゲート部１３のポテンシャルについても、実施例１に係る配線構造の場合と同様に考えることができる（図２５（Ｂ）参照）。すなわち、読出しゲート部１３によるセンサ部１２から垂直転送部１４への信号電荷の読出しに理想的な転送電界を発生させることができるために、読出し方向と反対方向の転送電界が発生する従来例に係る電極構造の場合に比べて読出し電圧ＶＴを低減できる。
【００９９】
そして、読出し電圧ＶＴの低電圧化により、ＣＣＤ固体撮像装置１０の低電圧化、ひいてはＣＣＤ固体撮像装置１０の低消費電力化を図ることができる。また、単層電極構造であることで、実施例１に係るシャント構造の場合よりも、入射光のケラレを低減できるために、センサ部１２の感度の向上を図ることができる。
【０１００】
＜３．第２実施形態＞
第２実施形態では、画素行の間（ライン間）に水平方向に沿って形成される配線を多層配線とし、この多層配線を通して同一画素行の隣り合う画素列の読出し電極に対して異なる電位を与えることを特徴としている。読出し電極に対して異なる電位を与える配線については、２つ画素列を単位とした２層配線や、３つの画素列を単位とした３層配線などが考えられる。
【０１０１】
ここで言う２層配線や３層配線は、読出し電極が形成される１層目の配線を含んでいない。１層目の配線を含めると３層配線や４層配線等の多層配線構造ということになる。以下に、多層配線構造の具体的な実施例について説明する。
【０１０２】
（３−１．実施例１）
図２７は、第２実施形態の実施例１に係る配線構造を示す平面パターン図であり、図中、図３と同等部分には同一符号を付して示している。ここでは、ｊ行目のｉ−１列、ｉ列、ｉ＋１列の読出しゲート部１３ｉ−１，１３ｉ，１３ｉ＋１および垂直転送部１４ｉ−１，１４ｉ，１４ｉ＋１の配線構造を示している。
【０１０３】
ｉ列の垂直転送部１４ｉ−１，１４ｉ，１４ｉ＋１は、転送チャネルの上方に、信号電荷の転送方向に沿って繰返し配列された転送電極１４１，１４２を有している。転送電極１４１，１４２は、１層目の配線層に形成されている。図２７中、転送電極１４１，１４２を一点鎖線で示している。
【０１０４】
転送電極１４１は、センサ部１２の横に位置し、転送チャネル上に形成された島状の電極である。この転送電極１４１は、読出しゲート部１３ｉ−１，１３ｉ，１３ｉ＋１の読出し電極を兼ねる。したがって、転送電極１４１には１行おきに、１相目の垂直転送パルスφＶ１または３相目の垂直転送パルスφＶ３が印加されることになる。ここでは、ｊ行目の画素列に対して１相目の垂直転送パルスφＶ１（φＶ１Ａ，φＶ１Ｂ）が印加されるようになっている。
【０１０５】
転送電極１４２は、転送電極１４１と同じ１層目の配線層の画素行間において、水平方向に沿って各画素列共通に形成されている。この転送電極１４２には１行おきに、２相目の垂直転送パルスφＶ２または４相目の垂直転送パルスφＶ４が印加されることになる。ここでは、ｊ−１行目の画素列に対して４相目の垂直転送パルスφＶ４が印加され、ｊ行目の画素列に対して２相目の垂直転送パルスφＶ２が印加されるようになっている。
【０１０６】
２層目の配線層には、転送電極１４２の上に当該転送電極１４２に沿って、１相目／３相目の垂直転送パルスφＶ１Ａ／φＶ３Ａを伝送する配線１４７が形成されている。この配線１４７は、１列おきに転送チャネル上において図の上方向に突出した突出部１４７Ａを有し、当該突出部１４７Ａにて転送電極１４１に対して電気的に接続されている。すなわち、２層目の配線１４７は、島状電極である転送電極１４１を１列おきに電気的に接続するシャント配線である。図２７中、２層目のシャント配線１４７を二点鎖線で示している。
【０１０７】
３層目の配線層には、２層目のシャント配線１４７の上に当該シャント配線１４７に沿って、１相目／３相目の垂直転送パルスφＶ１Ｂ／φＶ３Ｂを伝送する配線１４８が形成されている。この配線１４８は、シャント配線１４７とは異なる１列おきに転送チャネル上において図の上方向に突出した突出部１４８Ａを有し、当該突出部１４８Ａにて転送電極１４１に対して電気的に接続されている。すなわち、３層目の配線１４８は、島状電極である転送電極１４１を、シャント配線１４７とは異なる１列おきに電気的に接続するシャント配線である。図２７中、３層目のシャント配線１４８を破線で示している。
【０１０８】
上記構成の多層配線構造において、１層目の転送電極１４１，１４２や、２層目、３層目のシャント配線１４７，１４８の材料としては、ポリシリコンでも良いし、またタングステン、銅、アルミニウムなどの金属材料でも良い。
【０１０９】
先述した第１実施形態の実施例１に係る配線構造は、シャント配線が単層であり、当該単層構造の配線を２分割してシャント配線１４３，１４４としたシャント配線構造となっていた。これに対して、第２実施形態の実施例１に係る配線構造は、シャント配線が２層構造になっており、当該２層構造のシャント配線１４７，１４８によって島状の転送電極１４を１列おきに電気的に接続するシャント配線構造となっている。
【０１１０】
すなわち、第１実施形態の実施例１に係る配線構造と第２実施形態の実施例１に係る配線構造とは、構造上、シャント配線が単層構造であるか２層構造であるかの違いがあるだけである。したがって、基本的に、第１実施形態の実施例１に係る配線構造の場合と同様に、図５や図１４のタイミングに基づく駆動によってセンサ部１２からの信号電荷の読出しおよび垂直転送部１４による垂直転送の各動作を行うことができる。そして、カラーフィルタが原色ベイヤー配列の場合は、信号電荷の出力の順番は、１ライン目がＧｂ，Ｂ，Ｇｂ，Ｂ，…となり、２ライン目はＲ，Ｇｒ，Ｒ，Ｇｒ，…となり、以降、この繰返しとなる。
【０１１１】
また、センサ部１２および読出しゲート部１３のポテンシャルについても、第１実施形態の実施例１に係る配線構造の場合と同様に考えることができる（図２５（Ｂ）参照）。すなわち、読出しゲート部１３によるセンサ部１２から垂直転送部１４への信号電荷の読出しに理想的な転送電界を発生させることができるために、読出し方向と反対方向の転送電界が発生する従来例に係る電極構造の場合に比べて読出し電圧ＶＴを低減できる。そして、読出し電圧ＶＴの低電圧化により、ＣＣＤ固体撮像装置１０の低電圧化、ひいてはＣＣＤ固体撮像装置１０の低消費電力化を図ることができる。
【０１１２】
多層配線構造であっても、２層目、３層目の配線が順に配線幅を狭くなるシャント配線１４７，１４８であることで、転送電極１４２と同程度の幅の配線を２層以上に積層する多層電極構造の場合に比べて、入射光のケラレを低減できるために、センサ部１２の感度の向上を図ることができる利点がある。
【０１１３】
（３−２．実施例２）
〔構成〕
図２８は、第２実施形態の実施例２に係る配線構造を示す平面パターン図であり、図中、図２７と同等部分には同一符号を付して示している。ここでも、ｊ行目のｉ−１列、ｉ列、ｉ＋１列の読出しゲート部１３ｉ−１，１３ｉ，１３ｉ＋１および垂直転送部１４ｉ−１，１４ｉ，１４ｉ＋１の配線構造を示している。
【０１１４】
実施例１に係る配線構造では、２つの画素列を単位とし、一方の画素列の読出し電極１４１に読出し電圧ＶＴを与えるときに、他方の画素列の読出し電極１４１に読出し電圧ＶＴと異なる電圧、例えば低レベルＶＬを与えるようにしていた（図５や図１４参照）。これに対して、本実施例２に係る配線構造では、３つの画素列を単位としている。
【０１１５】
図２８において、ｉ列の垂直転送部１４ｉ−１，１４ｉ，１４ｉ＋１は、転送チャネルの上方に、信号電荷の転送方向に沿って繰返し配列された転送電極１４１，１４２を有している。転送電極１４１，１４２は、１層目の配線層に形成されている。図２８中、転送電極１４１，１４２を一点鎖線で示している。
【０１１６】
転送電極１４１は、センサ部１２の横に位置し、転送チャネル上に形成された島状の電極である。この転送電極１４１は、読出しゲート部１３ｉ−１，１３ｉ，１３ｉ＋１の読出し電極を兼ねる。したがって、転送電極１４１には１行おきに、１相目の垂直転送パルスφＶ１または３相目の垂直転送パルスφＶ３が印加されることになる。ここでは、ｊ行目の画素列に対して１相目の垂直転送パルスφＶ１（φＶ１Ａ，φＶ１Ｂ）が印加されるようになっている。
【０１１７】
転送電極１４２は、転送電極１４１と同じ１層目の配線層の画素行間において、水平方向に沿って各画素列共通に形成されている。この転送電極１４２には１行おきに、２相目の垂直転送パルスφＶ２または４相目の垂直転送パルスφＶ４が印加されることになる。ここでは、ｊ−１行目の画素列に対して４相目の垂直転送パルスφＶ４が印加され、ｊ行目の画素列に対して２相目の垂直転送パルスφＶ２が印加されるようになっている。
【０１１８】
２層目の配線層には、転送電極１４２の上に当該転送電極１４２に沿って、１相目／３相目の垂直転送パルスφＶ１Ａ／φＶ３Ａを伝送する配線１４７が形成されている。この配線１４７は、２列おきに転送チャネル上において図の上方向に突出した突出部１４７Ａを有し、当該突出部１４７Ａにて転送電極１４１に対して電気的に接続されている。すなわち、２層目の配線１４７は、島状電極である転送電極１４１を２列おきに電気的に接続するシャント配線である。図２８中、２層目のシャント配線１４７を二点鎖線で示している。
【０１１９】
３層目の配線層には、２層目のシャント配線１４７の上に当該シャント配線１４７に沿って、１相目／３相目の垂直転送パルスφＶ１Ｂ／φＶ３Ｂを伝送する配線１４８が形成されている。この配線１４８は、シャント配線１４７の隣の２列おきに転送チャネル上において図の上方向に突出した突出部１４８Ａを有し、当該突出部１４８Ａにて転送電極１４１に対して電気的に接続されている。すなわち、３層目の配線１４８は、島状電極である転送電極１４１を、シャント配線１４７の隣の２列おきに電気的に接続するシャント配線である。図２８中、３層目のシャント配線１４８を破線で示している。
【０１２０】
４層目の配線層には、３層目のシャント配線１４８の上に当該シャント配線１４８に沿って、１相目／３相目の垂直転送パルスφＶ１Ｃ／φＶ３Ｃを伝送する配線１４９が形成されている。この配線１４９は、シャント配線１４８の隣の２列おきに転送チャネル上において図の上方向に突出した突出部１４９Ａを有し、当該突出部１４９Ａにて転送電極１４１に対して電気的に接続されている。すなわち、３層目の配線１４９は、島状電極である転送電極１４１を、シャント配線１４８の隣の２列おきに電気的に接続するシャント配線である。図２８中、４層目のシャント配線１４９を実線で示している。
【０１２１】
上記構成の多層配線構造において、１層目の転送電極１４１，１４２や、２層目、３層目、４層目のシャント配線１４７，１４８，１４９の材料としては、ポリシリコンでも良いし、またタングステン、銅、アルミニウムなどの金属材料でも良い。
【０１２２】
〔信号電荷の読出しおよび垂直転送の各動作〕
続いて、実施例２に係る配線構造を採るＣＣＤ固体撮像装置１０における読出しゲート部１３によるセンサ部１２からの信号電荷の読出しおよび垂直転送部１４による信号電荷の垂直転送の各動作について説明する。なお、ＣＣＤ固体撮像装置１０に搭載されるカラーフィルタとしては、例えば図４に示す原色ベイヤー配列のカラーフィルタが用いられるものとする。ただし、原色ベイヤー配列に限られるものではなく、補色市松配列、ホワイトフィルタを含む複数のカラーフィルタを用いても良いし、カラーフィルタなしの固体撮像装置であっても良い。
【０１２３】
ここでは、１相目の垂直転送パルスφＶ１Ａ，φＶ１Ｂ，φＶ１Ｃによる読出し動作について、図２９のタイミングチャートを基に、図３０〜図４３の動作説明図（その１〜その１４）を参照して説明するものとする。３相目の垂直転送パルスφＶ３Ａ，φＶ３Ｂ，φＶ３Ｃによる読出し動作についても、基本的に、１相目の垂直転送パルスφＶ１Ａ，φＶ１Ｂ，φＶ１Ｃによる読出し動作の場合と同じである。垂直転送パルスφＶ１Ａ，φＶ１Ｂ，φＶ１Ｃおよび垂直転送パルスφＶ３Ａ，φＶ３Ｂ，φＶ３Ｃは、駆動部であるＣＣＤ駆動回路２２（図１参照）から与えられる。
【０１２４】
図２９において、先述したように、１相目の垂直転送パルスφＶ１Ａ，φＶ１Ｂ，φＶ１Ｃが低レベルＶＬ、中間レベルＶＭおよび高レベルＶＨの３値をとり、その３値目の高レベル（読出し電圧）ＶＨのパルスが読出しゲート部１３に印加される読出しパルスφＲＯＰとなる。なお、図３０〜図４３の動作説明図において、網掛けで示す部分は信号電荷を蓄積し得るパケットを表わしている。
【０１２５】
また、本実施例２では、隣り合う３つの画素列を単位とし、これに対応して例えば１相目の垂直転送パルスφＶ１について、３種類の垂直転送パルスφＶ１Ａ，φＶ１Ｂ，φＶ１Ｃを用いている。そこで、以下では、便宜上、垂直転送パルスφＶ１Ａによって駆動される２列おきの画素列を１列目、垂直転送パルスφＶ１Ｂによって駆動される次の２列おきの画素列を２列目、垂直転送パルスφＶ１Ｃによって駆動されるさらに次の２列おきの画素列を３列目とする。
【０１２６】
先ず、時刻ｔ３１で垂直転送パルスφＶ１Ａの読出しパルスφＲＯＰがシャント配線１４７を通して１列目の転送電極１４１に印加されると、当該転送電極１４１下のポテンシャルが深くなる。これにより、図３０に示すように、Ｇｂ，Ｂのラインにおける１列目のセンサ部１２の信号電荷が２列おきに、φＶ１Ａの転送電極１４１下のパケットに読み出される。
【０１２７】
このとき、２相目の垂直転送パルスφＶ２が中間レベルＶＭにあるために、転送電極１４１の下のパケットに読み出された信号電荷は、当該パケットの前のパケット、即ちφＶ２の転送電極１４２下のパケットにも広がる。これにより、センサ部１２から読み出された１列目の信号電荷は、垂直転送パルスφＶ１Ａの転送電極１４１下および垂直転送パルスφＶ２の転送電極１４２下の各パケット内に存在することになる。
【０１２８】
次に、時刻ｔ３２で垂直転送パルスφＶ１Ａの読出しパルスφＲＯＰが消滅する。すなわち、垂直転送パルスφＶ１Ａが読出し電圧ＶＴから中間レベルＶＭに遷移する。このとき、φＶ１Ａの転送電極１４１下のポテンシャルが深い（読出し時よりも浅い）状態にあるために、図３１に示すように、１列目の信号電荷はφＶ１Ａの転送電極１４１下およびφＶ２の転送電極１４２下の各パケット内に存在する状態が持続される。
【０１２９】
次に、時刻ｔ３３で垂直転送パルスφＶ１Ｂ，φＶ３Ａ，φＶ３Ｃが低レベルＶＬから中間レベルＶＭに遷移すると、φＶ１Ｂ，φＶ３Ａ，φＶ３Ｃの各転送電極１４１の下のポテンシャルが深くなる。ここでは、１列目の信号電荷に着目するものとすると、図３２に示すように、φＶ１Ａの転送電極１４１下およびφＶ２の転送電極１４２下の各パケット内に存在していた信号電荷がφＶ３Ａの転送電極１４１下のパケットに広がる。
【０１３０】
次に、時刻ｔ３４で垂直転送パルスφＶ１Ｃ，φＶ３Ｂが中間レベルＶＭから低レベルＶＬに遷移すると、φＶ１Ｃ，φＶ３Ｂの各転送電極１４１のポテンシャルが浅くなる。このとき、１列目の信号電荷に変化はない。すなわち、１列目の信号電荷は、図３３に示すように、φＶ１Ａの転送電極１４１下、φＶ２の転送電極１４２下およびφＶ３Ａの転送電極１４１下の各パケット内に存在する状態が持続される。２列目、３列目の信号電荷の動きについては後述する。
【０１３１】
次に、時刻ｔ３５で垂直転送パルスφＶ１Ｂの読出しパルスφＲＯＰがシャント配線１４８を通して２列目の転送電極１４１に印加されると、当該転送電極１４１下のポテンシャルが深くなる。これにより、図３４に示すように、Ｇｂ，Ｂのラインにおける２列目のセンサ部１２の信号電荷が２列おきに、φＶ１Ｂの転送電極１４１下のパケットに読み出される。
【０１３２】
このとき、２相目の垂直転送パルスφＶ２が中間レベルＶＭにあるために、転送電極１４１の下のパケットに読み出された信号電荷は、当該パケットの前のパケット、即ちφＶ２の転送電極１４２下のパケットにも広がる。これにより、センサ部１２から読み出された２列目の信号電荷は、垂直転送パルスφＶ１Ｂの転送電極１４１下および垂直転送パルスφＶ２の転送電極１４２下の各パケット内に存在することになる。
【０１３３】
また、垂直転送パルスφＶ１Ａ，φＶ２，φＶ３Ａが中間レベルＶＭのままである。したがって、１列目の信号電荷については、図３４に示すように、φＶ１Ａの転送電極１４１下、φＶ２の転送電極１４２下およびφＶ３Ａの転送電極１４１下の各パケット内に存在する状態が持続されている。
【０１３４】
次に、時刻ｔ３６で垂直転送パルスφＶ１Ｂの読出しパルスφＲＯＰが消滅する。すなわち、垂直転送パルスφＶ１Ｂが読出し電圧ＶＴから中間レベルＶＭに遷移する。このとき、φＶ１Ｂの転送電極１４１下のポテンシャルが深い（読出し時よりも浅い）状態にあるために、図３５に示すように、２列目の信号電荷はφＶ１Ｂの転送電極１４１下およびφＶ２の転送電極１４２下の各パケット内に存在する状態が持続される。
【０１３５】
このときも、垂直転送パルスφＶ１Ａ，φＶ２，φＶ３Ａが中間レベルＶＭのままである。したがって、１列目の信号電荷は、図３５に示すように、φＶ１Ａの転送電極１４１下、φＶ２の転送電極１４２下およびφＶ３Ａの転送電極１４１下の各パケット内に存在する状態が持続されている。
【０１３６】
次に、時刻ｔ３７で垂直転送パルスφＶ１Ａが中間レベルＶＭから低レベルに遷移すると、φＶ１Ａの転送電極１４１の下のポテンシャルが浅くなる。これにより、φＶ１Ａの転送電極１４１下のパケット内の１列目の信号電荷は、図３６に示すように、φＶ２，φＶ３Ａの転送電極１４２，１４１の各パケット内に移動する。
【０１３７】
また、垂直転送パルスφＶ１Ａの遷移と同時に、垂直転送パルスφＶ１Ｃ，φＶ３Ｂが低レベルＶＬから中間レベルＶＭに遷移し、φＶ１Ｃ，φＶ３Ｂの転送電極１４１の下のポテンシャルが深くなる。これにより、φＶ１Ｂの転送電極１４１下およびφＶ２の転送電極１４２下の各パケット内の２列目の信号電荷がφＶ３Ｂの転送電極１４１下のパケットに広がる。すなわち、２列目の信号電荷は、図３６に示すように、φＶ１Ｂの転送電極１４１下、φＶ２の転送電極１４２下およびφＶ３Ｂの転送電極１４１下の各パケット内に存在する。
【０１３８】
次に、時刻ｔ３８で垂直転送パルスφＶ１Ｃの読出しパルスφＲＯＰがシャント配線１４９を通して３列目の転送電極１４１に印加されると、当該転送電極１４１下のポテンシャルが深くなる。これにより、図３７に示すように、Ｇｂ，Ｂのラインにおける３列目のセンサ部１２の信号電荷が２列おきに、φＶ１Ｃの転送電極１４１下のパケットに読み出される。
【０１３９】
このとき、垂直転送パルスφＶ２，φＶ３Ｃが中間レベルＶＭにあるために、転送電極１４１の下のパケットに読み出された信号電荷は、当該パケットの前２つのパケット、即ちφＶ２の転送電極１４２下およびφＶ３Ｃの転送電極１４１下のパケットにも広がる。これにより、センサ部１２から読み出された３列目の信号電荷は、φＶ１Ｃの転送電極１４１下、φＶ２の転送電極１４２下およびφＶ３Ｃの転送電極１４１下の各パケット内に存在することになる。
【０１４０】
時刻ｔ３８で垂直転送パルスφＶ１Ｃの読出しパルスφＲＯＰが発生したとき、φＶ１Ｃ以外の垂直転送パルスについては論理（レベル）の変化はない。したがって、１列目、２列目の信号電荷については、前の状態が維持されている。すなわち、１列目の信号電荷は、φＶ２，φＶ３Ａの転送電極１４２，１４１の各パケット内に存在している。また、２列目の信号電荷は、φＶ１Ｂの転送電極１４１下、φＶ２の転送電極１４２下およびφＶ３Ｂの転送電極１４１下の各パケット内に存在している。
【０１４１】
次に、時刻ｔ３９で垂直転送パルスφＶ１Ｃの読出しパルスφＲＯＰが消滅する。すなわち、垂直転送パルスφＶ１Ｃが読出し電圧ＶＴから中間レベルＶＭに遷移する。このとき、φＶ１Ｃの転送電極１４１下のポテンシャルが深い（読出し時よりも浅い）状態にある。したがって、３列目の信号電荷は、図３８に示すように、φＶ１Ｃの転送電極１４１下、φＶ２の転送電極１４２下およびφＶ３Ｃの転送電極１４１下の各パケット内に存在する状態が持続される。このときも、φＶ１Ｃ以外の垂直転送パルスについては論理の変化はない。したがって、１列目、２列目の信号電荷については、前の状態が維持されている。
【０１４２】
次に、時刻ｔ４０で垂直転送パルスφＶ１Ｂ，φＶ１Ｃが中間レベルＶＭから低レベルＶＬに遷移し、φＶ１Ｂ，φＶ１Ｃの各転送電極１４１の下のポテンシャルが浅くなる。これにより、図３９に示すように、φＶ１Ｂ，φＶ１Ｃの各転送電極１４１下のパケット内の２列目、３列目の各信号電荷が、当該パケットの前２つのパケットに移動する。このとき、１列目の信号電荷については変化がない。
【０１４３】
すなわち、図３９から明らかなように、時刻ｔ４０のタイミングで、１列目、２列目、３列目の各信号電荷が同じパケット位置に存在することになる。具体的には、１列目の信号電荷は、φＶ２，φＶ３Ａの転送電極１４２，１４１下の各パケット内に存在する。２列目の信号電荷は、φＶ２，φＶ３Ｂの転送電極１４２，１４１下の各パケット内に存在する。３列目の信号電荷は、φＶ２，φＶ３Ｃの転送電極１４２，１４１下の各パケット内に存在する。
【０１４４】
したがって、以降は、１列目、２列目、３列目の各信号電荷は、並行して同じように垂直転送される。具体的には、時刻ｔ４１で垂直転送パルスφＶ４が低レベルＶＬから中間レベルＶＭに遷移すると、φＶ４の電極１４２の下のポテンシャルが深くなる。これにより、それぞれ２つのパケット内に存在していた１列目、２列目、３列目の各信号電荷は、図４０に示すように、φＶ４の電極１４２下のパケットに広がる。
【０１４５】
その結果、１列目の信号電荷は、φＶ２，φＶ３Ａ，φＶ４の転送電極１４２，１４１，１４２下の３つのパケット内に存在する。２列目の信号電荷は、φＶ２，φＶ３Ｂ，φＶ４の転送電極１４２，１４１，１４２下の３つのパケット内に存在する。３列目の信号電荷は、φＶ２，φＶ３Ｃ，φＶ４の転送電極１４２，１４１，１４２下の３つのパケット内に存在する。
【０１４６】
次に、時刻ｔ４２で垂直転送パルスφＶ２が中間レベルＶＭから低レベルＶＬに遷移すると、φＶ２の電極１４２の下のポテンシャルが浅くなる。これにより、φＶ２の電極１４２下の各パケット内に存在していた１列目、２列目、３列目の各信号電荷は、図４１に示すように、当該パケットの前２つのパケット内に移動する。
【０１４７】
その結果、１列目の信号電荷は、φＶ３Ａ，φＶ４の転送電極１４１，１４２下の２つのパケット内に存在する。２列目の信号電荷は、φＶ３Ｂ，φＶ４の転送電極１４１，１４２下の２つのパケット内に存在する。３列目の信号電荷は、φＶ３Ｃ，φＶ４の転送電極１４１，１４２下の２つのパケット内に存在する。
【０１４８】
次に、時刻ｔ４３で１相目の垂直転送パルスφＶ１Ａ，φＶ１Ｂ，φＶ１Ｃが低レベルＶＬから中間レベルＶＭに遷移し、φＶ１Ａ，φＶ１Ｂ，φＶ１Ｃの各転送電極１４１の下のポテンシャルが深くなる。これにより、２つのパケット内に存在していた１列目、２列目、３列目の各信号電荷は、図４２に示すように、φＶ１Ａ，φＶ１Ｂ，φＶ１Ｃの各転送電極１４１下のパケットに広がる。
【０１４９】
具体的には、１列目の信号電荷は、φＶ３Ａ，φＶ４，φＶ１Ａの転送電極１４１，１４２，１４１下の３つのパケット内に存在する。２列目の信号電荷は、φＶ３Ｂ，φＶ４，φＶ１Ｂの転送電極１４１，１４２，１４１下の３つのパケット内に存在する。３列目の信号電荷は、φＶ３Ｃ，φＶ４，φＶ１Ｃの転送電極１４１，１４２，１４１下の３つのパケット内に存在する。
【０１５０】
次に、時刻ｔ４４で３相目の垂直転送パルスφＶ３Ａ，φＶ３Ｂ，φＶ３Ｃが中間レベルＶＭからに低レベルＶＬ遷移し、φＶ３Ａ，φＶ３Ｂ，φＶ３Ｃの各転送電極１４１の下のポテンシャルが浅くなる。これにより、φＶ３Ａ，φＶ３Ｂ，φＶ３Ｃの各転送電極１４１下のパケット内に存在していた１列目、２列目、３列目の各信号電荷は、図４３に示すように、当該パケットの前２つのパケット内に移動する。
【０１５１】
その結果、１列目の信号電荷は、φＶ４，φＶ１Ａの転送電極１４２，１４１下の２つのパケット内に存在する。２列目の信号電荷は、φＶ４，φＶ１Ｂの転送電極１４２，１４１下の２つのパケット内に存在する。３列目の信号電荷は、φＶ４，φＶ１Ｃの転送電極１４２，１４１下の２つのパケット内に存在する。以降、同様の動作が繰り返される。
【０１５２】
以上は、１相目の垂直転送パルスφＶ１Ａ，φＶ１Ｂ，φＶ１ＣによってＧｂ，Ｂのラインの各センサ部１２から信号電荷を読み出し、当該信号電荷を垂直転送する場合の動作例である。同様にして、３相目の垂直転送パルスφＶ３Ａ，φＶ３Ｂ，φＶ３ＣによってＲ，Ｇｒのラインの各センサ部１２から信号電荷を読み出し、当該信号電荷を垂直転送する動作が行うことができる。
【０１５３】
そして、カラーフィルタが原色ベイヤー配列の場合、信号電荷の出力の順番は、１ライン目がＧｂ，Ｂ，Ｇｂ，Ｂ，…となり、２ライン目はＲ，Ｇｒ，Ｒ，Ｇｒ，…となり、以降、この繰返しとなる。そして、水平転送部１６による水平転送後、電荷電圧変換部１５で信号電圧に変換されて出力される。それ以降の信号処理については従来の信号処理部を使用することができる。
【０１５４】
上述したように、本実施例２に係る配線構造では、３つの画素列を単位とし、同一画素行の隣り合う画素列の読出し電極に対して、多層のシャント配線を通して異なる電位、例えば読み出し電圧ＶＴ、低レベルＶＬ、中間レベルＶＭを与えるようにしている。これにより、次のような作用効果を得ることができる。
【０１５５】
すなわち、隣り合う列の転送電極（読出し電極）１４１を多層のシャント配線１４７，１４８，１４９によって別々に駆動するために、センサ部１２相互間の素子分離不純物領域に読出し電圧（読出しパルスφＲＯＰの電圧）ＶＴがかからない。そして、１列目の転送電極１４１に読出し電圧ＶＴを印加するときに、２列目の転送電極１４１に低レベルＶＬを、３列目の転送電極１４１に中間レベルＶＭを印加することで、センサ部１２からの信号電荷の読出し方向と反対方向に信号電荷を移動させようとする電界が生じない。すなわち、信号電荷の読出しの際の転送電界を信号電荷に対して一方向のみに与えることができる。
【０１５６】
図４４に、第２実施形態の実施例２に係る電極構造の平面パターン（Ａ）およびセンサ部１２および読出しゲート部１３のポテンシャル（Ｂ）を示している。図４４（Ｂ）は、図４４（Ａ）のＢ−Ｂ´線に沿った断面におけるポテンシャル関係を示している。
【０１５７】
また、図４４（Ｂ）において、実線は、３つの画素列を単位として隣り合う３つの読出し電極に対して読出し電圧ＶＴ、低レベルＶＬ、中間レベルＶＭを印加したときのポテンシャルを示している。また、破線は、２つの画素列を単位として隣り合う２つの読出し電極に対して読出し電圧ＶＴと低レベルＶＬを交互に印加したときのポテンシャルを示している。
【０１５８】
図４４（Ｂ）のポテンシャル図から明らかなように、実施例２に係る電極構造では、隣り合う３つの読出し電極に対して読出し電圧ＶＴ、低レベルＶＬ、中間レベルＶＭを印加することで、センサ部１２からの信号電荷の読出し方向と反対方向に信号電荷を移動させようとする電界が生じない。
【０１５９】
しかも、読出し電圧ＶＴと低レベルＶＬを交互に印加する場合よりも、センサ部１２から垂直転送部１４の転送チャネルへの転送電界が強いことがわかる。すなわち、読出しゲート部１３によるセンサ部１２から垂直転送部１４への信号電荷の読出しに理想的な転送電界を発生させることができる。
【０１６０】
これにより、読出し方向と反対方向の転送電界が発生する従来例に係る電極構造の場合に比べて読出し電圧ＶＴを低減できる。そして、読出し電圧ＶＴの低電圧化により、ＣＣＤ固体撮像装置１０の低電圧化、ひいてはＣＣＤ固体撮像装置１０の低消費電力化を図ることができる。
【０１６１】
なお、上記実施例２では、隣り合う３つの読出し電極に対して読出し電圧ＶＴ、低レベルＶＬ、中間レベルＶＭを印加するようにしている。具体的には、図２９のタイミングチャートから明らかなように、１列目の読出し電極に読出し電圧ＶＴを印加するとき、２列目の読出し電極に低レベルＶＬを、３列目の読出し電極に中間レベルＶＭをそれぞれ印加するようにしている。
【０１６２】
ただし、これは一例に過ぎない。例えば、１列目の読出し電極に読出し電圧ＶＴを印加するとき、２列目の読出し電極に中間レベルＶＭを、３列目の読出し電極に低レベルＶＬをそれぞれ印加するようにしても、１ライン全て読出し電圧を印加する場合よりも、読出し電圧を低減できる。
【０１６３】
また、上記実施例２において、１相目の垂直転送パルスφＶ１による読出しのタイミングと３相目の垂直転送パルスφＶ３による読出しのタイミングとを揃えるようにしてもよい。すなわち、読出し電圧ＶＴを同じタイミングで与えるようにすることで、異なるタイミングで与えて順番に読み出す場合よりもフレームレートを向上できる。
【０１６４】
（３−３．実施例３）
図４５は、第２実施形態の実施例２に係る配線構造を示す平面パターン図であり、図中、図２７と同等部分には同一符号を付して示している。ここでも、ｊ行目のｉ−１列、ｉ列、ｉ＋１列の読出しゲート部１３ｉ−１，１３ｉ，１３ｉ＋１および垂直転送部１４ｉ−１，１４ｉ，１４ｉ＋１の配線構造を示している。
【０１６５】
本実施例３に係る配線構造は、第１実施形態の実施例１に係る配線構造（図３）と、第２実施形態の実施例１に係る配線構造（図２７）とを組み合わせた配線構造、即ち２分割配線構造と多層シャント配線構造とを組み合わせた配線構造となっている。
【０１６６】
具体的には、転送電極１４２の上に当該転送電極１４２に沿って２層目の配線層に形成された配線１４７を２分割する。この２分割された配線１４７Ａ，１４７Ｂは、１列目、２列目の各転送電極（読出し電極）１４１に対して１相目／３相目の垂直転送パルスφＶ１Ａ，φＶ１Ｂ／φＶ３Ａ，φＶ３Ｂを伝送するシャント配線となる。図４５中、２層目のシャント配線１４７Ａ，１４７Ｂを二点鎖線で示している。
【０１６７】
３層目の配線層には、２層目のシャント配線１４７Ａ，１４７Ｂ間の上に当該シャント配線１４７Ａ，１４７Ｂに沿って配線１４８が形成されている。この配線１４８は、３列目の転送電極（読出し電極）１４１に対して１相目／３相目の垂直転送パルスφＶ１Ｃ／φＶ３Ｃを伝送するシャント配線となる。図４５中、３層目のシャント配線１４８を破線で示している。
【０１６８】
上記構成の２分割配線＋多層シャント配線構造において、１層目の転送電極１４１，１４２や、２層目、３層目のシャント配線１４７Ａ，１４７Ｂ，１４８の材料としては、ポリシリコンでも良いし、またタングステン、銅、アルミニウムなどの金属材料でも良い。
【０１６９】
上記実施例３に係る配線構造においても、実施例２に係る配線構造の場合と同様に、図２９のタイミングに基づく駆動によってセンサ部１２からの信号電荷の読出しおよび垂直転送部１４による垂直転送の各動作を行うことができる。そして、カラーフィルタが原色ベイヤー配列の場合は、信号電荷の出力の順番は、１ライン目がＧｂ，Ｂ，Ｇｂ，Ｂ，…となり、２ライン目はＲ，Ｇｒ，Ｒ，Ｇｒ，…となり、以降、この繰返しとなる。
【０１７０】
また、センサ部１２および読出しゲート部１３のポテンシャルについても、実施例２に係る配線構造の場合と同様に考えることができる（図４４（Ｂ）参照）。すなわち、読出しゲート部１３によるセンサ部１２から垂直転送部１４への信号電荷の読出しに理想的な転送電界を発生させることができるために、読出し方向と反対方向の転送電界が発生する従来例に係る電極構造の場合に比べて読出し電圧ＶＴを低減できる。そして、読出し電圧ＶＴの低電圧化により、ＣＣＤ固体撮像装置１０の低電圧化、ひいてはＣＣＤ固体撮像装置１０の低消費電力化を図ることができる。
【０１７１】
＜４．変形例＞
本発明は、ＣＣＤ固体撮像装置への適用に限られるものではなく、センサ部から読出しゲート部によって信号電荷を読み出し、当該信号電荷を転送する固体撮像装置全般に適用可能である。なお、固体撮像装置はワンチップとして形成された形態であってもよいし、撮像部と、信号処理部または光学系とがまとめてパッケージングされた撮像機能を有するモジュール状の形態であってもよい。
【０１７２】
＜５．適用例＞
本発明は、固体撮像装置への適用に限られるものではなく、当該固体撮像装置を撮像デバイスとして用いる撮像装置にも適用可能である。ここで、撮像装置とは、デジタルスチルカメラやビデオカメラ等のカメラシステムや、携帯電話機などの撮像機能を有する電子機器のことを言う。なお、電子機器に搭載される上記モジュール状の形態、即ちカメラモジュールを撮像装置とする場合もある。
【０１７３】
図４６は、本発明に係る撮像装置の構成の一例を示すブロック図である。図４６に示すように、本発明に係る撮像装置１００は、レンズ群１０１等を含む光学系、撮像素子１０２、カメラ信号処理回路であるＤＳＰ回路１０３、フレームメモリ１０４、表示装置１０５、記録装置１０６、操作系１０７および電源系１０８等を有している。そして、ＤＳＰ回路１０３、フレームメモリ１０４、表示装置１０５、記録装置１０６、操作系１０７および電源系１０８がバスライン１０９を介して相互に接続された構成となっている。
【０１７４】
レンズ群１０１は、被写体からの入射光（像光）を取り込んで撮像素子１０２の撮像面上に結像する。撮像素子１０２は、レンズ群１０１によって撮像面上に結像された入射光の光量を画素単位で電気信号に変換して画素信号として出力する。この撮像素子１０２として、先述した第１，第２実施形態に係るＣＣＤ固体撮像装置が用いられる。
【０１７５】
表示装置１０５は、液晶表示装置や有機ＥＬ(electro luminescence)表示装置等のパネル型表示装置からなり、撮像素子１０２で撮像された動画または静止画を表示する。記録装置１０６は、撮像素子１０２で撮像された動画または静止画を、ビデオテープやＤＶＤ(Digital Versatile Disk)等の記録媒体に記録する。
【０１７６】
操作系１０７は、ユーザによる操作の下に、本撮像装置が持つ様々な機能について操作指令を発する。電源系１０８は、ＤＳＰ回路１０３、フレームメモリ１０４、表示装置１０５、記録装置１０６および操作系１０７の動作電源となる各種の電源を、これら供給対象に対して適宜供給する。
【図面の簡単な説明】
【０１７７】
【図１】本発明が適用されるインターライン転送方式ＣＣＤ固体撮像装置の構成の一例を示す概略構成図である。
【図２】４相の垂直転送パルスφＶ１〜φＶ４および読出しパルスφＲＯＰのタイミング関係を示すタイミングチャートである。
【図３】第１実施形態の実施例１に係る配線構造を示す平面パターン図である。
【図４】原色ベイヤー配列を示す図である。
【図５】第１実施形態の実施例１に係る配線構造での信号電荷の読出しおよび垂直転送の第１例の動作説明に供するタイミングチャートである。
【図６】実施例１に係る配線構造での信号電荷の読出しおよび垂直転送の第１例の動作説明図（その１）である。
【図７】実施例１に係る配線構造での信号電荷の読出しおよび垂直転送の第１例の動作説明図（その２）である。
【図８】実施例１に係る配線構造での信号電荷の読出しおよび垂直転送の第１例の動作説明図（その３）である。
【図９】実施例１に係る配線構造での信号電荷の読出しおよび垂直転送の第１例の動作説明図（その４）である。
【図１０】実施例１に係る配線構造での信号電荷の読出しおよび垂直転送の第１例の動作説明図（その５）である。
【図１１】実施例１に係る配線構造での信号電荷の読出しおよび垂直転送の第１例の動作説明図（その６）である。
【図１２】実施例１に係る配線構造での信号電荷の読出しおよび垂直転送の第１例の動作説明図（その７）である。
【図１３】実施例１に係る配線構造での信号電荷の読出しおよび垂直転送の第１例の動作説明図（その８）である。
【図１４】第１実施形態の実施例１に係る配線構造での信号電荷の読出しおよび垂直転送の第２例の動作説明に供するタイミングチャートである。
【図１５】実施例１に係る配線構造での信号電荷の読出しおよび垂直転送の第２例の動作説明図（その１）である。
【図１６】実施例１に係る配線構造での信号電荷の読出しおよび垂直転送の第２例の動作説明図（その２）である。
【図１７】実施例１に係る配線構造での信号電荷の読出しおよび垂直転送の第２例の動作説明図（その３）である。
【図１８】実施例１に係る配線構造での信号電荷の読出しおよび垂直転送の第２例の動作説明図（その４）である。
【図１９】実施例１に係る配線構造での信号電荷の読出しおよび垂直転送の第２例の動作説明図（その５）である。
【図２０】実施例１に係る配線構造での信号電荷の読出しおよび垂直転送の第２例の動作説明図（その６）である。
【図２１】実施例１に係る配線構造での信号電荷の読出しおよび垂直転送の第２例の動作説明図（その７）である。
【図２２】実施例１に係る配線構造での信号電荷の読出しおよび垂直転送の第２例の動作説明図（その８）である。
【図２３】実施例１に係る配線構造での信号電荷の読出しおよび垂直転送の第２例の動作説明図（その９）である。
【図２４】実施例１に係る配線構造での信号電荷の読出しおよび垂直転送の第２例の動作説明図（その１０）である。
【図２５】実施例１に係る電極構造の平面パターン図（Ａ）およびセンサ部および読出しゲート部のポテンシャル図（Ｂ）である。
【図２６】第１実施形態の実施例２に係る配線構造を示す平面パターン図である。
【図２７】第２実施形態の実施例１に係る配線構造を示す平面パターン図である。
【図２８】第２実施形態の実施例２に係る配線構造を示す平面パターン図である。
【図２９】第２実施形態の実施例２に係る配線構造での信号電荷の読出しおよび垂直転送の動作説明に供するタイミングチャートである。
【図３０】実施例２に係る配線構造での信号電荷の読出しおよび垂直転送の動作説明図（その１）である。
【図３１】実施例２に係る配線構造での信号電荷の読出しおよび垂直転送の動作説明図（その２）である。
【図３２】実施例２に係る配線構造での信号電荷の読出しおよび垂直転送の動作説明図（その３）である。
【図３３】実施例２に係る配線構造での信号電荷の読出しおよび垂直転送の動作説明図（その４）である。
【図３４】実施例２に係る配線構造での信号電荷の読出しおよび垂直転送の動作説明図（その５）である。
【図３５】実施例２に係る配線構造での信号電荷の読出しおよび垂直転送の動作説明図（その６）である。
【図３６】実施例２に係る配線構造での信号電荷の読出しおよび垂直転送の動作説明図（その７）である。
【図３７】実施例２に係る配線構造での信号電荷の読出しおよび垂直転送の動作説明図（その８）である。
【図３８】実施例２に係る配線構造での信号電荷の読出しおよび垂直転送の動作説明図（その９）である。
【図３９】実施例２に係る配線構造での信号電荷の読出しおよび垂直転送の動作説明図（その１０）である。
【図４０】実施例２に係る配線構造での信号電荷の読出しおよび垂直転送の動作説明図（その１１）である。
【図４１】実施例２に係る配線構造での信号電荷の読出しおよび垂直転送の動作説明図（その１２）である。
【図４２】実施例２に係る配線構造での信号電荷の読出しおよび垂直転送の動作説明図（その１３）である。
【図４３】実施例２に係る配線構造での信号電荷の読出しおよび垂直転送の動作説明図（その１４）である。
【図４４】実施例２に係る電極構造の平面パターン図（Ａ）およびセンサ部および読出しゲート部のポテンシャル図（Ｂ）である。
【図４５】第２実施形態の実施例３に係る配線構造を示す平面パターン図である。
【図４６】本発明に係る撮像装置の構成の一例を示すブロック図である。
【符号の説明】
【０１７８】
１０…ＣＣＤ固体撮像装置、１１…撮像部、１２…センサ部（画素）、１３…読出しゲート部、１４…垂直転送部、１６…水平転送部、１７…電荷電圧変換部、１４１…転送電極（読出し電極）、１４２…転送電極、１４３，１４４，１４７，１４７Ａ，１４７Ｂ，１４８，１４９…シャント配線
【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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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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