(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
２次元状に配列された複数のフォトダイオードと、
それぞれが前記フォトダイオードの列に対応して設けられ、該対応するフォトダイオードの列の電荷が読み出され、電荷を垂直方向に転送する複数の第１垂直ＣＣＤと、
前記複数の第１垂直ＣＣＤにより転送された電荷の一部を水平方向に転送する水平ＣＣＤと、
前記複数の第１垂直ＣＣＤにより転送された電荷の他の一部が掃き捨てられるドレインと、
それぞれが複数の前記第１垂直ＣＣＤに対応して設けられ、該対応する複数の第１垂直ＣＣＤにより転送された電荷を前記水平ＣＣＤおよび前記ドレインに転送する複数の転送制御部とを備え、
前記転送制御部は、
該転送制御部に対応する複数の第１垂直ＣＣＤにより転送された電荷を垂直方向に転送する１つの第２垂直ＣＣＤと、
前記１つの第２垂直ＣＣＤと前記水平ＣＣＤとの間に設けられ、前記１つの第２垂直ＣＣＤと前記水平ＣＣＤとの間にポテンシャルバリアを形成する垂直ＣＣＤ最終ゲートと、
該転送制御部に対応する複数の第１垂直ＣＣＤと前記第２垂直ＣＣＤとの間に設けられ、該転送制御部に対応する複数の第１垂直ＣＣＤにより転送された電荷を前記第２垂直ＣＣＤに転送する１つの合流部と、
前記合流部と前記ドレインとの間に設けられ、前記合流部と前記ドレインとの間にポテンシャルバリアを形成するドレインゲートとを有する
固体撮像素子。
【請求項２】
前記転送制御部は、さらに、
前記第２垂直ＣＣＤと前記ドレインとの間に設けられ、前記第２垂直ＣＣＤと前記ドレインとの間にポテンシャルバリアを形成するドレインゲートとを有する
請求項１に記載の固体撮像素子。
【請求項３】
前記転送制御部は、さらに、
該転送制御部に対応する複数の第１垂直ＣＣＤのそれぞれに対応して設けられ、該対応する第１垂直ＣＣＤと前記合流部との間にポテンシャルバリアを形成するホールドゲートとを有し、
前記転送制御部において、隣り合う前記第１垂直ＣＣＤに対応して設けられたホールドゲートのチャネル同士の間隔は、前記隣り合う第１垂直ＣＣＤのチャネル同士の間隔よりも短い
請求項１に記載の固体撮像素子。
【請求項４】
２次元状に配列された複数のフォトダイオードと、
それぞれが前記フォトダイオードの列に対応して設けられ、該対応するフォトダイオードの列の電荷が読み出され、電荷を垂直方向に転送する複数の第１垂直ＣＣＤと、
前記複数の第１垂直ＣＣＤにより転送された電荷の一部を水平方向に転送する水平ＣＣＤと、
前記複数の第１垂直ＣＣＤにより転送された電荷の他の一部が掃き捨てられるドレインと、
それぞれが複数の前記第１垂直ＣＣＤに対応して設けられ、該対応する複数の第１垂直ＣＣＤにより転送された電荷を前記水平ＣＣＤおよび前記ドレインに転送する複数の転送制御部とを備え、
前記転送制御部は、
該転送制御部に対応する複数の第１垂直ＣＣＤにより転送された電荷を垂直方向に転送する１つの第２垂直ＣＣＤと、
前記１つの第２垂直ＣＣＤと前記水平ＣＣＤとの間に設けられ、前記１つの第２垂直ＣＣＤと前記水平ＣＣＤとの間にポテンシャルバリアを形成する垂直ＣＣＤ最終ゲートとを有し、
前記ドレインは、前記転送制御部の左右両側に配置され、
前記転送制御部は、さらに、
前記第２垂直ＣＣＤと該第２垂直ＣＣＤの左右両側の前記ドレインとの間にそれぞれ設けられ、前記第２垂直ＣＣＤと前記ドレインとの間にポテンシャルバリアを形成するドレインゲートを有する
固体撮像素子。
【請求項５】
前記ドレインは、隣り合う前記転送制御部の間に設けられ、該隣り合う転送制御部の電荷が掃き捨てられ、
前記転送制御部は、さらに、
前記第２垂直ＣＣＤと前記ドレインとの間に設けられ、前記第２垂直ＣＣＤと前記ドレインとの間にポテンシャルバリアを形成するドレインゲートを有する
請求項１に記載の固体撮像素子。
【請求項６】
隣り合う前記転送制御部のドレインゲートは、１つのゲート電極を共用しており、
前記隣り合う転送制御部のドレインゲートのポテンシャルは、１つのゲート電極により制御されている
請求項１又は４に記載の固体撮像素子。
【請求項７】
全ての前記転送制御部のドレインゲートは、前記ドレインゲートを駆動する駆動パルスが供給される１つの端子に接続され、
前記全ての転送制御部の垂直ＣＣＤ最終ゲートは、前記垂直ＣＣＤ最終ゲートを駆動する駆動パルスが供給される１つの端子に接続される
請求項２に記載の固体撮像素子。
【請求項８】
前記複数の転送制御部のドレインゲートは、前記ドレインゲートを駆動する異なる駆動パルスが供給される複数の端子に接続される
請求項２に記載の固体撮像素子。
【請求項９】
前記第１垂直ＣＣＤ、前記転送制御部および前記水平ＣＣＤは、ポテンシャルバリアで区切られる連続したポテンシャルウェルで転送される電荷であるパケットを転送し、
前記転送制御部は、該転送制御部に対応する複数の第１垂直ＣＣＤのうちの所定の第１垂直ＣＣＤにより転送されたパケットを選択的に前記水平ＣＣＤに転送し、該転送制御部に対応する複数の第１垂直ＣＣＤのうちの前記所定の第１垂直ＣＣＤ以外の第１垂直ＣＣＤにより転送されたパケットを選択的に前記ドレインに転送する
請求項１に記載の固体撮像素子。
【請求項１０】
前記転送制御部は、水平走査期間において、前記第２垂直ＣＣＤと前記水平ＣＣＤとの間にポテンシャルバリアを形成した状態で、前記第２垂直ＣＣＤの電荷を前記ドレインに転送する
請求項１に記載の固体撮像素子。
【請求項１１】
前記第１垂直ＣＣＤ、前記転送制御部および前記水平ＣＣＤは、ポテンシャルバリアで区切られる連続したポテンシャルウェルで転送される電荷であるパケットを転送し、
前記転送制御部は、信号電荷を含むパケットを選択的に前記水平ＣＣＤに転送し、信号電荷を含まないパケットを選択的に前記ドレインに転送する
請求項１に記載の固体撮像素子。
【請求項１２】
前記第１垂直ＣＣＤ、前記転送制御部および前記水平ＣＣＤは、ポテンシャルバリアで区切られる連続したポテンシャルウェルで転送される電荷であるパケットを転送し、
前記転送制御部は、該転送制御部に対応する複数の第１垂直ＣＣＤのうちの所定の第１垂直ＣＣＤにより連続して転送された複数のパケットの一部を前記水平ＣＣＤに転送し、前記連続して転送された複数のパケットの他部を前記ドレインに転送する
請求項１に記載の固体撮像素子。
【請求項１３】
前記転送制御部は、水平走査期間にまたがって前記ドレインへの前記パケットの転送を行う
請求項９、１１および１２のいずれか１項に記載の固体撮像素子。
【請求項１４】
２次元状に配列された複数のフォトダイオードと、
それぞれが前記フォトダイオードの列に対応して設けられ、該対応するフォトダイオードの列の電荷が読み出され、電荷を垂直方向に転送する複数の第１垂直ＣＣＤと、
前記複数の第１垂直ＣＣＤにより転送された電荷の一部を水平方向に転送する水平ＣＣＤと、
前記複数の第１垂直ＣＣＤにより転送された電荷の他の一部が掃き捨てられるドレインと、
それぞれが複数の前記第１垂直ＣＣＤに対応して設けられ、該対応する複数の第１垂直ＣＣＤにより転送された電荷を前記水平ＣＣＤおよび前記ドレインに転送する複数の転送制御部とを備え、
前記転送制御部は、
該転送制御部に対応する複数の第１垂直ＣＣＤにより転送された電荷を垂直方向に転送する１つの第２垂直ＣＣＤと、
前記１つの第２垂直ＣＣＤと前記水平ＣＣＤとの間に設けられ、前記１つの第２垂直ＣＣＤと前記水平ＣＣＤとの間にポテンシャルバリアを形成する垂直ＣＣＤ最終ゲートとを有し、
前記第１垂直ＣＣＤ、前記転送制御部および前記水平ＣＣＤは、ポテンシャルバリアで区切られる連続したポテンシャルウェルで転送される電荷であるパケットを転送し、
前記転送制御部は、
前記複数のフォトダイオードが２次元状に配列されてなる撮像部における該撮像部の縦横比に対し横の比が大きい画角のエリアを信号出力エリアとし、該撮像部における前記信号出力エリア以外のエリアを信号掃き捨てエリアとしたとき、
前記信号出力エリアに含まれるフォトダイオードからの信号電荷を含むパケットを前記水平ＣＣＤに転送し、前記信号掃き捨てエリアに含まれるフォトダイオードからの信号電荷を含むパケットを前記ドレインに転送する
固体撮像素子。
【請求項１５】
２次元状に配列された複数のフォトダイオードと、
それぞれが前記フォトダイオードの列に対応して設けられ、該対応するフォトダイオードの列の電荷が読み出され、電荷を垂直方向に転送する複数の第１垂直ＣＣＤと、
前記複数の第１垂直ＣＣＤにより転送された電荷の一部を水平方向に転送する水平ＣＣＤと、
前記複数の第１垂直ＣＣＤにより転送された電荷の他の一部が掃き捨てられるドレインと、
それぞれが複数の前記第１垂直ＣＣＤに対応して設けられ、該対応する複数の第１垂直ＣＣＤにより転送された電荷を前記水平ＣＣＤおよび前記ドレインに転送する複数の転送制御部とを備え、
前記転送制御部は、
該転送制御部に対応する複数の第１垂直ＣＣＤにより転送された電荷を垂直方向に転送する１つの第２垂直ＣＣＤと、
前記１つの第２垂直ＣＣＤと前記水平ＣＣＤとの間に設けられ、前記１つの第２垂直ＣＣＤと前記水平ＣＣＤとの間にポテンシャルバリアを形成する垂直ＣＣＤ最終ゲートと、
前記第２垂直ＣＣＤと前記ドレインとの間に設けられ、前記第２垂直ＣＣＤと前記ドレインとの間にポテンシャルバリアを形成するドレインゲートとを有し、
前記ドレインゲート及び前記第２垂直ＣＣＤに同一の電圧を印加したとき、前記ドレインゲート下部のチャネル領域は、前記第２垂直ＣＣＤのチャネル領域に比べて浅いポテンシャルとなる
固体撮像素子。
【請求項１６】
固体撮像素子の駆動方法であって、
前記固体撮像素子は、
２次元状に配列された複数のフォトダイオードと、
それぞれが前記フォトダイオードの列に対応して設けられ、該対応するフォトダイオードの列の信号電荷が読み出され、電荷を垂直方向に転送する複数の第１垂直ＣＣＤと、
前記複数の第１垂直ＣＣＤにより転送された電荷の一部を水平方向に転送する水平ＣＣＤと、
前記複数の第１垂直ＣＣＤにより転送された電荷の他の一部が掃き捨てられるドレインと、
それぞれが複数の前記第１垂直ＣＣＤに対応して設けられ、該対応する複数の第１垂直ＣＣＤにより転送された電荷を前記水平ＣＣＤおよび前記ドレインに転送する複数の転送制御部とを備え、
前記転送制御部は、
該転送制御部に対応する複数の第１垂直ＣＣＤにより転送された電荷を垂直方向に転送する１つの第２垂直ＣＣＤと、
前記第２垂直ＣＣＤと前記ドレインとの間に設けられ、前記第２垂直ＣＣＤと前記ドレインとの間にポテンシャルバリアを形成するドレインゲートとを有し、
前記ドレインゲートに、Ｈｉｇｈレベル電圧、Ｍｉｄｄｌｅレベル電圧、及びＬｏｗレベル電圧の３値の駆動パルスを供給し、
前記第１垂直ＣＣＤおよび前記水平ＣＣＤは、ポテンシャルバリアで区切られる連続したポテンシャルウェルで転送される電荷であるパケットを転送し、
前記固体撮像素子の駆動方法は、
前記複数の第１垂直ＣＣＤのうちの所定の第１垂直ＣＣＤにより転送されたパケットを選択的に前記水平ＣＣＤに転送し、前記複数の第１垂直ＣＣＤのうちの前記所定の第１垂直ＣＣＤ以外の第１垂直ＣＣＤにより転送されたパケットを選択的に前記ドレインに転送するステップを含む
固体撮像素子の駆動方法。
【請求項１７】
前記固体撮像素子の駆動方法は、さらに、前記パケットの前記水平ＣＣＤへの転送が行われていないときに、前記第１垂直ＣＣＤと前記水平ＣＣＤとの間にポテンシャルバリアを形成するステップを含む
請求項１６に記載の固体撮像素子の駆動方法。
【請求項１８】
前記水平ＣＣＤにより電荷が水平方向に転送されている期間中に、前記ドレインゲートにＭｉｄｄｌｅレベル電圧を印加する
請求項１６に記載の固体撮像素子の駆動方法。
【請求項１９】
前記第２垂直ＣＣＤから前記水平ＣＣＤに電荷を転送している時に、前記ドレインゲートにＬｏｗレベル電圧を供給する
請求項１６に記載の固体撮像素子の駆動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＣＣＤ型の固体撮像素子およびその駆動方法に関し、特に、垂直方向への電荷転送の技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、１０００万画素超まで固体撮像素子の高画素化が進み、銀塩なみの静止画を撮影したり、動画を撮影したりすることが可能になっている。この高画素化に伴い、固体撮像素子の単位画素（画素セル）サイズのピッチは２μｍを切り、更に微細化が進行している。以下、電荷転送型（ＣＣＤ型）の固体撮像素子を例にとって、従来の固体撮像素子の構成とその駆動方法（例えば、特許文献１参照）について説明する。【０００３】
図２４は、従来のＣＣＤ型の固体撮像素子の概略構成を示す図である。【０００４】
この固体撮像素子は、２次元状（行列状）に配列されたフォトダイオード９０２と、フォトダイオード９０２から読み出された信号電荷（画素信号）を転送するための垂直ＣＣＤ９０３と、読み出しを行うフォトダイオード９０２を行単位で選択するアドレス回路９０４と、垂直ＣＣＤ９０３から分岐して形成されたドレイン９１５とを備える。ドレイン９１５への電荷転送は転送電極９０５および９０６と制御ゲート（ドレインゲート）９１４に印加される転送パルスにより制御される。これら転送電極９０５および９０６と制御ゲート９１４は、それぞれ行状（ライン状）に配置され、それぞれ独立の１つの配線により端子９１８、９１９および９１６に接続される。【０００５】
このような固体撮像素子において、垂直ＣＣＤ９０３により転送された信号電荷は、垂直ＣＣＤ９０３の終端部から転送電極９０５および９０６の制御下で水平ＣＣＤ９１１へ転送され、信号出力部から出力される。一方、スミア電荷は垂直ＣＣＤ９０３から転送電極９０５と制御ゲート９１４の制御下でドレイン９１５へ掃き捨てられる。転送電極９０５および９０６と制御ゲート９１４は行状にそれぞれ１つの配線に接続されているため、これら一連の動作は画像に対して行単位で制御されることが一般的である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開昭６２−０７６７６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
先述のとおり、従来の固体撮像素子およびその駆動方法では、１列の垂直ＣＣＤにつき１個のドレインゲートが配置され、行状に並んだドレインゲートには同一の駆動パルスが印加される。従って、行単位のスミア電荷および不要パケットの掃き捨て動作を行うことは可能であるが、列単位でのスミア電荷および不要パケットの掃き捨て動作を行うことはできない。【０００８】
近年の固体撮像素子は高度に多画素化されているが、信号電荷の読み出し速度の高速化に対し多画素化が先んじている為、フレームレートの低下の問題を生じている。このフレームレートの低下には、画素信号の間引きや画素信号の加算などによる出力パケット数の圧縮により対策することが一般的である。画素信号の加算はフォトダイオードから垂直ＣＣＤへの信号電荷の読み出しを選択的に行い、垂直ＣＣＤおよび水平ＣＣＤに印加する駆動パルスの構成により容易に実現できる。しかし、この場合には、ダイナミックレンジが損なわれる。また垂直方向（列方向）での画素信号の間引き（列方向の間引き）は、フォトダイオードから垂直ＣＣＤへの信号電荷の読み出しを選択的に行い、読み出さない信号電荷を電子シャッターにより基板へ掃き捨てさせることで容易に実現できる。しかし、この場合には、出力画像中の被写体の輪郭が階段状に現れたり、解像度が水平と垂直で大幅に偏ったりするなどの画質劣化が生じる。従って、多くの場合、画素信号の加算と画素信号の間引きを組み合わせて出力信号（出力パケット数）の圧縮を実現するが、更なる画質向上のために、フォトダイオードの列単位での信号の間引きを実現できる技術が求められている。【０００９】
他方では、固体撮像素子における単位画素の微細化形成が進み、スミアやブルーミングなど垂直ＣＣＤに発生する不要電荷を防ぐことが困難となっており、垂直ＣＣＤ構造や駆動による対策が求められている。特に、極めて大光量の光源が被写体となったときなどに発生するスミアやブルーミング電荷が、垂直ＣＣＤをオーバーフローして水平ＣＣＤへ流入することによる画質劣化への対策は、大きな課題である。【００１０】
そこで、本発明は、列単位での信号の間引きが可能な固体撮像素子およびその駆動方法を提供することを第１の目的とする。【００１１】
また、スミアやブルーミングによる画質劣化の改善が可能な固体撮像素子およびその駆動方法を提供することを第２の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するために、本発明の固体撮像素子は、２次元状に配列された複数のフォトダイオードと、それぞれが前記フォトダイオードの列に対応して設けられ、該対応するフォトダイオードの列の電荷が読み出され、電荷を垂直方向に転送する複数の第１垂直ＣＣＤと、前記複数の第１垂直ＣＣＤにより転送された電荷の一部を水平方向に転送する水平ＣＣＤと、前記複数の第１垂直ＣＣＤにより転送された電荷の他の一部が掃き捨てられるドレインと、それぞれが複数の前記第１垂直ＣＣＤに対応して設けられ、該対応する複数の第１垂直ＣＣＤにより転送された電荷を前記水平ＣＣＤおよび前記ドレインに転送する複数の転送制御部とを備え、前記転送制御部は、該転送制御部に対応する複数の第１垂直ＣＣＤにより転送された電荷を垂直方向に転送する１つの第２垂直ＣＣＤと、前記１つの第２垂直ＣＣＤと前記水平ＣＣＤとの間に設けられ、前記１つの第２垂直ＣＣＤと前記水平ＣＣＤとの間にポテンシャルバリアを形成する垂直ＣＣＤ最終ゲートとを有することを特徴とする。【００１３】
これにより、転送制御部により所定列のフォトダイオードの信号電荷を水平ＣＣＤに転送させ、所定列以外の列のフォトダイオードの信号電荷をドレインに転送させることができるので、列単位での信号の間引きが可能になる。その結果、多画素化および微細化した場合でも、ダイナミックレンジを確保し画質劣化を低減しつつ動画の高速性を確保できる。【００１４】
また、信号電荷を水平ＣＣＤに転送していないときに、第２垂直ＣＣＤと水平ＣＣＤとの間にポテンシャルバリアを形成できるので、スミアやブルーミング電荷が垂直ＣＣＤをオーバーフローして水平ＣＣＤへ流入することが抑えられる。その結果、スミアやブルーミングによる画質劣化の改善が可能となる。【００１５】
また、前記転送制御部は、水平走査期間において、前記第２垂直ＣＣＤと前記水平ＣＣＤとの間にポテンシャルバリアを形成した状態で、前記第２垂直ＣＣＤの電荷を前記ドレインに転送してもよい。【００１６】
これにより、水平走査期間に垂直ＣＣＤをオーバーフローした電荷が水平ＣＣＤへ流入し画像異常が発生することを抑えることができる。【００１７】
更に、前記第１垂直ＣＣＤ、前記転送制御部および前記水平ＣＣＤは、ポテンシャルバリアで区切られる連続したポテンシャルウェルで転送される電荷であるパケットを転送し、前記転送制御部は、信号電荷を含むパケットを選択的に前記水平ＣＣＤに転送し、信号電荷を含まないパケットを選択的に前記ドレインに転送してもよい。【００１８】
これにより、不要電荷を含むパケットを素子内でドレインへ掃き捨てることにより、出力信号中のスミア電荷を削減し、スミア改善を実現できる。
【発明の効果】
【００１９】
以上の説明から明らかなように、本発明に係る固体撮像素子および駆動方法によれば、列単位での画素信号の間引きが可能となるので、垂直方向と水平方向の画素信号の間引き割合の差が減少し加算画素の画素重心が均一化される。その結果、垂直方向および水平方向の解像度の不均一性が緩和され、被写体輪郭の滑らかさが向上する。また、画素圧縮を高度化させてフレームレートを向上できる。加えて、間引き量を多くできることにより画素信号の加算の加算数を抑えられることによりダイナミックレンジを向上できる。【００２０】
更に、不要電荷のパケットをドレインへ掃き捨てることで画像中のスミアを軽減できる。また、水平走査期間に垂直ＣＣＤをオーバーフローする電荷を水平ＣＣＤへ流入させないことで画像異常を防止する。【００２１】
よって、固体撮像素子特性の最大化が図れ、多画素化や微細化が進む今日における本発明の実用的価値は極めて高い。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】図１は本発明の実施の形態１に係る固体撮像素子の構成を示す図である。
【図２Ａ】図２Ａは同実施の形態の実施例１に係る固体撮像素子の構成を示す図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは同実施例１に係る転送制御部およびドレインの構成を示す図である。
【図３Ａ】図３Ａは同実施例１に係る転送制御部による水平走査終了直後の電荷転送におけるポテンシャル分布（図２ＢのＥ−Ｅ’−Ｅ’’とＥ’−Ｅ’’’におけるポテンシャル分布）を示す図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは同実施例１に係る転送制御部による水平ブランク期間の電荷転送におけるポテンシャル分布（図２ＢのＥ−Ｅ’−Ｅ’’とＥ’−Ｅ’’’におけるポテンシャル分布）を示す図である。
【図３Ｃ】図３Ｃは同実施例１に係る転送制御部による水平ブランク期間の電荷転送におけるポテンシャル分布（図２ＢのＥ−Ｅ’−Ｅ’’とＥ’−Ｅ’’’におけるポテンシャル分布）を示す図である。
【図３Ｄ】図３Ｄは同実施例１に係る転送制御部による信号電荷パケットのドレイン掃き捨てにおけるポテンシャル分布（図２ＢのＥ−Ｅ’−Ｅ’’とＥ’−Ｅ’’’におけるポテンシャル分布）を示す図である。
【図３Ｅ】図３Ｅは同実施例１に係る転送制御部による信号電荷パケットのドレイン掃き捨てにおけるポテンシャル分布（図２ＢのＥ−Ｅ’−Ｅ’’とＥ’−Ｅ’’’におけるポテンシャル分布）を示す図である。
【図４】図４は同実施例１に係る転送制御部の動作を示すタイミングチャートである。
【図５】図５は同実施の形態の実施例２に係る転送制御部の動作を示すタイミングチャートである。
【図６Ａ】図６Ａは同実施の形態の実施例３に係る固体撮像素子において信号電荷パケットおよび空パケットが転送される様子を示す図である。
【図６Ｂ】図６Ｂは同実施例３に係る固体撮像素子において信号電荷パケットおよび空パケットが転送される様子を示す図である。
【図７】図７は同実施例３に係る転送制御部の動作を示すタイミングチャートである。
【図８】図８は同実施の形態の実施例４に係る固体撮像素子において信号電荷パケットおよび間引き電荷パケットが転送される様子を示す図である。
【図９】図９は同実施の形態の実施例５に係る転送制御部の動作を示すタイミングチャートである。
【図１０】図１０は同実施の形態の実施例６に係る転送制御部の動作を示すタイミングチャートである。
【図１１】図１１は同実施の形態の実施例７に係る固体撮像素子の概略構成を示す図である。
【図１２Ａ】図１２Ａは本発明の実施の形態２に係る固体撮像素子の構成を示す図である。
【図１２Ｂ】図１２Ｂは同実施の形態に係る転送制御部およびドレインの構成を示す図である。
【図１２Ｃ】図１２Ｃは同実施の形態に係る転送制御部の動作を示すタイミングチャートである。
【図１３Ａ】図１３Ａは本発明の実施の形態３に係る固体撮像素子の構成を示す図である。
【図１３Ｂ】図１３Ｂは同実施の形態に係る固体撮像素子の構成の変形例を示す図である。
【図１３Ｃ】図１３Ｃは同実施の形態に係る固体撮像素子の構成の変形例を示す図である。
【図１４Ａ】図１４Ａは本発明の実施の形態４に係る固体撮像素子の構成を示す図である。
【図１４Ｂ】図１４Ｂは同実施の形態に係る転送制御部およびドレインの構成を示す図である。
【図１５】図１５は本発明の実施の形態５に係る固体撮像素子の構成を示す図である。
【図１６Ａ】図１６Ａは本発明の実施の形態６に係る固体撮像素子の構成を示す図である。
【図１６Ｂ】図１６Ｂは同実施の形態に係る転送制御部およびドレインの構成を示す図である。
【図１７】図１７は本発明の実施の形態７に係る固体撮像素子の構成を示す図である。
【図１８】図１８は本発明の実施の形態９に係る固体撮像素子の構成を示す図である。
【図１９】図１９は本発明の実施の形態９に係る固体撮像素子の構成を示す図である。
【図２０】図２０は本発明の実施の形態９に係る転送制御部の動作を示すタイミングチャートである。
【図２１Ａ】図２１Ａは本発明の実施の形態９に係る転送制御部の空パケットのドレイン掃き捨てにおけるｔ＝０時のポテンシャル分布を示す図である。
【図２１Ｂ】図２１Ｂは本発明の実施の形態９に係る転送制御部の空パケットのドレイン掃き捨てにおけるｔ＝１時のポテンシャル分布を示す図である。
【図２１Ｃ】図２１Ｃは本発明の実施の形態９に係る転送制御部の空パケットのドレイン掃き捨てにおけるｔ＝２時のポテンシャル分布を示す図である。
【図２１Ｄ】図２１Ｄは本発明の実施の形態９に係る転送制御部の空パケットのドレイン掃き捨てにおけるｔ＝３時のポテンシャル分布を示す図である。
【図２１Ｅ】図２１Ｅは本発明の実施の形態９に係る転送制御部の空パケットのドレイン掃き捨てにおけるｔ＝１時のドレインゲート２５０下のポテンシャルを調整したポテンシャル分布を示す図である。
【図２２】図２２は本発明の実施の形態９に係る転送制御部の信号電荷パケット及び空パケットが、極めて大光量の光源が被写体となった時にドレインゲート下をオーバーフローしてドレインに掃き捨てられるポテンシャル分布を示す図である。
【図２３Ａ】図２３Ａは本発明の実施の形態９に係る転送制御部の信号電荷パケットがドレインゲートにＭｉｄｄｌｅレベル電圧を印加時に転送される様子を示す図である。
【図２３Ｂ】図２３Ｂは本発明の実施の形態９に係る転送制御部の信号電荷パケットがドレインゲートにＬｏｗレベル電圧を印加時に転送される様子を示す図である。
【図２４】図２４は従来のＣＣＤ型の固体撮像素子の概略構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。
【００２４】
（実施の形態１）
図１は、本実施の形態に係る固体撮像素子の構成を示す図である。
【００２５】
この固体撮像素子は、図１に示されるように、２次元状に配列された光電変換手段としての複数のフォトダイオード１００、複数の読み出し部１０１、シフトレジスタである複数の第１垂直ＣＣＤ１１０、複数の転送制御部２０１、ドレイン２５１、シフトレジスタである水平ＣＣＤ３００、および信号出力部３０１を備える。
【００２６】
複数の第１垂直ＣＣＤ１１０は、それぞれがフォトダイオード１００の列に対応して設けられ、対応するフォトダイオード１００の列から信号電荷が読み出され、電荷を垂直方向に転送する。第１垂直ＣＣＤ１１０は、垂直ＣＣＤゲート電極（図示せず）を有する。
【００２７】
ドレイン２５１には、第１垂直ＣＣＤ１１０により転送された電荷が掃き捨てられる。
【００２８】
水平ＣＣＤ３００は、複数の第１垂直ＣＣＤ１１０により転送された電荷の一部を水平方向に転送する。水平ＣＣＤ３００は、水平ＣＣＤゲート電極（図示せず）を有する。
【００２９】
複数の転送制御部２０１は、それぞれが複数の第１垂直ＣＣＤ１１０に対応して設けられ、対応する複数の第１垂直ＣＣＤ１１０により転送された電荷を水平ＣＣＤ３００およびドレイン２５１に転送する。転送制御部２０１は、第２垂直ＣＣＤ２１０、合流部２２１、ドレインゲート２５０および垂直ＣＣＤ最終ゲート（図示せず）を有する。転送制御部２０１では、複数の第１垂直ＣＣＤ１１０が合流部２２１で合流する。
【００３０】
第２垂直ＣＣＤ２１０は、この第２垂直ＣＣＤ２１０が設けられた転送制御部２０１に対応する複数の第１垂直ＣＣＤ１１０により転送された電荷の他の一部（水平ＣＣＤ３００に転送されない電荷）を垂直方向に転送する。
【００３１】
垂直ＣＣＤ最終ゲートは、第２垂直ＣＣＤ２１０と水平ＣＣＤ３００との間に設けられ、第２垂直ＣＣＤ２１０と水平ＣＣＤ３００との間にポテンシャルバリアを形成する。垂直ＣＣＤ最終ゲートは、第２垂直ＣＣＤ２１０と水平ＣＣＤ３００との間の電荷転送を制御する。垂直ＣＣＤ最終ゲートは、ゲート電極およびその下方に設けられたチャネル領域から構成される。
【００３２】
ドレインゲート２５０は、第２垂直ＣＣＤ２１０とドレイン２５１との間に設けられ、第２垂直ＣＣＤ２１０とドレイン２５１との間にポテンシャルバリアを形成する。ドレインゲート２５０は、第２垂直ＣＣＤ２１０とドレイン２５１との間の電荷転送を制御する。ドレインゲート２５０は、ゲート電極およびその下方に設けられたチャネル領域から構成される。
【００３３】
合流部２２１は、この合流部２２１が設けられた転送制御部２０１に対応する複数の第１垂直ＣＣＤ１１０と第２垂直ＣＣＤ２１０との間に設けられ、複数の第１垂直ＣＣＤ１１０により転送された電荷を第２垂直ＣＣＤ２１０に転送する。
【００３４】
第１垂直ＣＣＤ１１０、転送制御部２０１および水平ＣＣＤ３００は、ポテンシャルバリアで区切られる連続したポテンシャルウェルで転送される電荷であるパケットを転送する。
【００３５】
上記構造を有する固体撮像素子では、フォトダイオード１００において光電変換が行われ、フォトダイオード１００に入射した光量に応じた量の信号電荷が生成される。生成した信号電荷は、読み出しを兼ねた垂直ＣＣＤゲート電極に印加される読み出しパルスにより読み出し部１０１から第１垂直ＣＣＤ１１０に読み出される。読み出された信号電荷は、信号電荷パケットとして垂直ＣＣＤゲート電極に印加される垂直転送パルスにより第１垂直ＣＣＤ１１０を垂直方向に転送されていき、さらに合流部２２１および第２垂直ＣＣＤ２１０を垂直方向に転送されていき、水平ＣＣＤ３００に流入する。流入した信号電荷パケットは、水平ＣＣＤゲート電極に印加される水平転送パルスにより水平ＣＣＤ３００を水平方向に転送されていき信号出力部３０１に到達する。到達した信号電荷パケットは、信号出力部３０１で電圧信号に変換され、電圧信号検出後にリセットドレイン部（図示せず）へ掃き捨てられる。
【００３６】
一方、第２垂直ＣＣＤ２１０から水平ＣＣＤ３００へ転送されずに掃き捨てられる信号電荷パケットは、合流部２２１から第２垂直ＣＣＤ２１０およびドレインゲート２５０を通り、ドレイン２５１へ掃き捨てられる。
【００３７】
フォトダイオード１００からの信号電荷の読み出し、垂直転送、水平転送および掃き捨て等に用いられる駆動パルス（例えば読み出しパルス、垂直転送パルスおよび水平転送パルス）は、固体撮像素子の外部の駆動パルス制御部（図示せず）より印加される。
【００３８】
ドレイン２５１は、固体撮像素子が形成された基板のドレイン形成部に外部から高電圧（例えば１０Ｖ）を印加する方法や、ドレイン形成部と基板深部との間の不純物による障壁を除去する方法などによって形成することができる。これらドレイン２５１の構造は、高度に微細化が進んだ今日の固体撮像素子に於いては、形成することが加工精度的に困難である。また高電圧を印加するドレイン構造の場合はブレークダウンやパンチスルーの発生が障害となる。
【００３９】
しかしながら、本実施の形態の固体撮像素子は、垂直ＣＣＤを第１垂直ＣＣＤ１１０および第２垂直ＣＣＤ２１０で構成し、垂直ＣＣＤは水平ＣＣＤと接続する前に第１垂直ＣＣＤ１１０の複数列を合流部２２１で合流させて１つの第２垂直ＣＣＤ２１０に接続させる構造を持つ。従って、第２垂直ＣＣＤ２１０の部分において隣り合う垂直ＣＣＤ同士の間隔を広げることができるので、間隔が広げられた部分にドレイン構造を形成することでドレイン構造形成の難易度を下げることができる。
【００４０】
また、本実施の形態の固体撮像素子では、後述の駆動方法を用いれば、出力画像の列単位の間引きと、スミアの軽減と、水平走査期間で垂直ＣＣＤをオーバーフローした信号電荷の水平ＣＣＤへの流入による画像異常の防止とを実現することが可能となる。例えば、パケットの水平ＣＣＤ３００への転送が行われていないときに、転送制御部２０１により第１垂直ＣＣＤ１１０と水平ＣＣＤ３００との間にポテンシャルバリアを形成することでオーバーフローを抑制できる。
【００４１】
（実施例１）
本実施形態の固体撮像素子の応用例を、実施例１によって示す。
【００４２】
図２Ａは本実施例に係る固体撮像素子の構成を示す図であり、図２Ｂは転送制御部２０７およびドレイン２５１の構成を示す図である。
【００４３】
この固体撮像素子は、図２Ａに示されるように、フォトダイオード１００、読み出し部１０１、第１垂直ＣＣＤ１１０、転送制御部２０７、ドレイン２５１、水平ＣＣＤ３００および信号出力部３０１を備える。
【００４４】
転送制御部２０７は、図２Ｂに示されるように、ストレージゲート１２０、ホールドゲート１３０、第２垂直ＣＣＤ２１０、合流部２２１およびドレインゲート２５０を有する。そして、第２垂直ＣＣＤ２１０は、分岐部２１１および垂直ＣＣＤ最終ゲート２１２を有する。転送制御部２０１では、フォトダイオード１００の３列に対応して設けられた３列の第１垂直ＣＣＤ１１０が合流部２２１で合流する。
【００４５】
ホールドゲート１３０は、このホールドゲート１３０が設けられた転送制御部２０７に対応する複数の第１垂直ＣＣＤ１１０のそれぞれに対応して設けられ、対応する第１垂直ＣＣＤ１１０と合流部２２１との間にポテンシャルバリアを形成する。ホールドゲート１３０は、ゲート電極およびその下方に設けられたチャネル領域から構成される。
【００４６】
垂直ＣＣＤ最終ゲート２１２は、第２垂直ＣＣＤ２１０と水平ＣＣＤ３００との間に設けられ、第２垂直ＣＣＤ２１０と水平ＣＣＤ３００との間にポテンシャルバリアを形成する。垂直ＣＣＤ最終ゲート２１２は、第２垂直ＣＣＤ２１０と水平ＣＣＤ３００との間の電荷転送を制御する。垂直ＣＣＤ最終ゲート２１２は、ゲート電極およびその下方に設けられたチャネル領域から構成される。
【００４７】
ストレージゲート１２０およびホールドゲート１３０には、第１垂直ＣＣＤ１１０から合流部２２１への電荷の転送を制御する駆動パルスが供給される。具体的には、合流する３つの第１垂直ＣＣＤ１１０のうちの第１列目と合流部２２１との間に設けられたストレージゲート１２０およびホールドゲート１３０には、それぞれ駆動パルスφＶＳＴＬおよびφＶＨＬＤＬが供給される。そして、合流する３つの第１垂直ＣＣＤ１１０のうちの第２列目と合流部２２１との間に設けられたストレージゲート１２０およびホールドゲート１３０には、それぞれ駆動パルスφＶＳＴＣおよびφＶＨＬＤＣが供給される。また、合流する３つの第１垂直ＣＣＤ１１０のうちの第３列目と合流部２２１との間に設けられたストレージゲート１２０およびホールドゲート１３０には、それぞれ駆動パルスφＶＳＴＲおよびφＶＨＬＤＲが供給される。
【００４８】
合流部２２１には駆動パルスφＶＪＣが供給され、分岐部２１１には駆動パルスφＶＢＲが供給され、垂直ＣＣＤ最終ゲート２１２には駆動パルスφＶＬが供給され、ドレインゲート２５０には駆動パルスφＶＤＧが供給される。複数の分岐部２１１およびドレインゲート２５０は供給された駆動パルスに従って第２垂直ＣＣＤ２１０からドレイン２５１への電荷転送を制御する。
【００４９】
第１垂直ＣＣＤ１１０には垂直転送パルスφＶｘが供給され、水平ＣＣＤ３００には水平転送パルスφＨ１およびφＨ２が供給される。
【００５０】
全ての転送制御部２０７の分岐部２１１は、駆動パルスφＶＢＲが供給される１つの端子２６０に配線されている。従って、行状に配置された全ての分岐部２１１は１系統の駆動パルスにより制御される。
【００５１】
全ての転送制御部２０７のドレインゲート２５０は、駆動パルスφＶＤＧが供給される１つの端子２６１に配線され、全ての転送制御部２０７の垂直ＣＣＤ最終ゲート２１２は、垂直ＣＣＤ最終ゲート２１２を駆動する駆動パルスφＶＬが供給される１つの端子に接続されている。従って、行状に配置された全てのドレインゲート２５０および垂直ＣＣＤ最終ゲート２１２はそれぞれ１系統の駆動パルスにより制御される。
【００５２】
転送制御部２０７は、該転送制御部２０７に対応する複数の第１垂直ＣＣＤ１１０のうちの所定の第１垂直ＣＣＤ１１０により転送されたパケットを選択的に水平ＣＣＤ３００に転送し、該転送制御部２０７に対応する複数の第１垂直ＣＣＤ１１０のうちの所定の第１垂直ＣＣＤ１１０以外の第１垂直ＣＣＤ１１０により転送されたパケットを選択的にドレイン２５１に転送する。
【００５３】
次に、第１垂直ＣＣＤ１１０を転送されてきた信号電荷パケットを信号出力部３０１へ転送する場合およびドレイン２５１で掃き捨てる場合の転送制御部２０１の動作（駆動方法）について図３Ａ〜図３Ｅを用いて説明する。なお、以下では、合流する３つの第１垂直ＣＣＤ１１０のうちの第２列目の信号電荷パケットを掃き捨て、第１列目および第３列目の信号電荷パケットを混合して信号出力部３０１へ転送する場合について説明を行う。
【００５４】
図３Ａ、図３Ｂ、図３Ｃ、図３Ｄおよび図３Ｅは、転送制御部２０１におけるポテンシャル分布（図２ＢのＥ−Ｅ’−Ｅ’’とＥ’−Ｅ’’’におけるポテンシャル分布）を示す図である。図４は、転送制御部２０１の動作を示すタイミングチャートである。
【００５５】
まず、信号電荷パケットを信号出力部３０１へ転送する場合の転送制御部２０１の動作について説明する。
【００５６】
最初に、合流する３つの第１垂直ＣＣＤ１１０のうちの第１列目および第３列目に対応して設けられたストレージゲート１２０およびホールドゲート１３０のそれぞれについて、Ｍｉｄｄｌｅレベル電圧のφＶＳＴＬおよびφＶＳＴＲ並びにＬｏｗレベル電圧のφＶＨＬＤＬおよびφＶＨＬＤＲが供給される。これにより、第１列目および第３列目のストレージゲート１２０がＭｉｄｄｌｅレベル電圧に設定され、ホールドゲート１３０がＬｏｗレベル電圧に設定されるため、第１列目および第３列目の第１垂直ＣＣＤ１１０の信号電荷パケットはストレージゲート１２０に蓄積される（図３Ａ）。
【００５７】
次に、第１列目および第３列目の第１垂直ＣＣＤ１１０に対応して設けられたストレージゲート１２０およびホールドゲート１３０のそれぞれについて、Ｌｏｗレベル電圧のφＶＳＴＬおよびφＶＳＴＲ並びにＭｉｄｄｌｅレベル電圧のφＶＨＬＤＬおよびφＶＨＬＤＲが供給される。これにより、第１列目および第３列目のホールドゲート１３０が選択的にＭｉｄｄｌｅレベル電圧に設定されるため、ストレージゲート１２０に蓄積されている信号電荷パケットはホールドゲート１３０に転送される。
【００５８】
次に、第１列目および第３列目の第１垂直ＣＣＤ１１０に対応して設けられたホールドゲート１３０にＬｏｗレベル電圧のφＶＨＬＤＬおよびφＶＨＬＤＲが供給され、かつ合流部２２１にＭｉｄｄｌｅレベル電圧のφＶＪＣが供給される。その後、分岐部２１１にＭｉｄｄｌｅレベル電圧のφＶＪＣが供給され、かつ合流部２２１にＬｏｗレベル電圧のφＶＪＣが供給される。更にその後、垂直ＣＣＤ最終ゲート２１２にＭｉｄｄｌｅレベル電圧のφＶＬが供給され、かつ分岐部２１１にＬｏｗレベル電圧のφＶＢＲが供給される。これにより、合流部２２１、分岐部２１１および垂直ＣＣＤ最終ゲート２１２が順次Ｍｉｄｄｌｅレベル電圧に設定されるため、第１列目および第３列目の第１垂直ＣＣＤ１１０の信号電荷パケットが混合され、混合された信号電荷パケットは水平ＣＣＤ３００へ転送される（図３Ｂおよび図３Ｃ）。
【００５９】
最後に、水平ＣＣＤ３００に転送された信号電荷パケットは、水平ＣＣＤ３００を転送されていき、信号出力部３０１から出力される。
【００６０】
次に、信号電荷パケットをドレイン２５１で掃き捨てる場合の転送制御部２０１の動作について説明する。
【００６１】
最初に、合流する３つの第１垂直ＣＣＤ１１０のうちの第２列目に対応して設けられたストレージゲート１２０およびホールドゲート１３０のそれぞれについて、Ｍｉｄｄｌｅレベル電圧のφＶＳＴＣおよびＬｏｗレベル電圧のφＶＨＬＤＣが供給される。これにより、第２列目の第１垂直ＣＣＤ１１０の信号電荷パケットはストレージゲート１２０に蓄積される。
【００６２】
次に、第２列目の第１垂直ＣＣＤ１１０に対応して設けられたストレージゲート１２０およびホールドゲート１３０のそれぞれについて、Ｌｏｗレベル電圧のφＶＳＴＣおよびＭｉｄｄｌｅレベル電圧のφＶＨＬＤＣが供給される。これにより、第２列目のストレージゲート１２０に蓄積されている信号電荷パケットはホールドゲート１３０に転送される。
【００６３】
次に、第２列目の第１垂直ＣＣＤ１１０に対応して設けられたホールドゲート１３０にＬｏｗレベル電圧のφＶＨＬＤＣが供給され、かつ合流部２２１にＭｉｄｄｌｅレベル電圧のφＶＪＣが供給される。これにより、第２列目の第１垂直ＣＣＤ１１０の信号電荷パケットは合流部２２１に転送される。
【００６４】
次に、分岐部２１１にＭｉｄｄｌｅレベル電圧のφＶＢＲが供給され、かつ垂直ＣＣＤ最終ゲート２１２にＬｏｗレベル電圧のφＶＬが供給され、かつドレインゲート２５０にＬｏｗレベル電圧のφＶＤＧが供給される。これにより、第２列目の第１垂直ＣＣＤ１１０の信号電荷パケットが分岐部２１１に蓄積される（図３Ｄ）。
【００６５】
最後に、分岐部２１１にＬｏｗレベル電圧のφＶＢＲが供給され、かつドレインゲート２５０にＭｉｄｄｌｅレベル電圧のφＶＤＧが供給される。これにより、第２列目の第１垂直ＣＣＤ１１０の信号電荷パケットが選択的にドレイン２５１に掃き捨てられる（図３Ｅ）。
【００６６】
以上のように本実施例の固体撮像素子では、フォトダイオード１００の列毎に選択的に信号電荷の転送を制御することができ、信号出力（画像出力）する列と信号を掃き捨てる（間引く）列とを設定することができるため、画像の行方向の間引きを行うことができる。
【００６７】
（実施例２）
本実施例に係る固体撮像素子は、図２Ａに示される構成を有し、フォトダイオード１００、読み出し部１０１、第１垂直ＣＣＤ１１０、転送制御部２０７、ドレイン２５１、水平ＣＣＤ３００および信号出力部３０１を備える。そして、転送制御部２０７は、図２Ｂに示される構成を有し、ストレージゲート１２０、ホールドゲート１３０、第２垂直ＣＣＤ２１０、合流部２２１およびドレインゲート２５０を有し、第２垂直ＣＣＤ２１０は、分岐部２１１および垂直ＣＣＤ最終ゲート２１２を有する。
【００６８】
転送制御部２０７は、水平走査期間において、第２垂直ＣＣＤ２１０と水平ＣＣＤ３００との間にポテンシャルバリアを形成した状態で、第２垂直ＣＣＤ２１０の電荷をドレイン２５１に転送する。
【００６９】
次に水平走査期間における転送制御部２０７の駆動方法について説明する。
【００７０】
図５は転送制御部２０７の動作を示すタイミングチャートである。
【００７１】
図５の動作は、水平ブランク期間の垂直転送が完了した後のｔ３において、合流部２２１にＭｉｄｄｌｅレベル電圧のφＶＪＣが供給され、かつ分岐部２１１にＭｉｄｄｌｅレベル電圧のφＶＢＲが供給され、かつドレインゲート２５０にＭｉｄｄｌｅレベル電圧のφＶＤＧが供給されるという点で図４の動作と異なる。これにより、合流部２２１、分岐部２１１およびドレインゲート２５０がＭｉｄｄｌｅレベル電圧に設定され、垂直ＣＣＤ最終ゲート２１２がＬｏｗレベル電圧に設定された状態が水平走査期間中維持される。その結果、第１垂直ＣＣＤ１１０にて発生しバリアゲートをオーバーフローするまでに増大した不要電荷は、分岐部２１１から水平ＣＣＤ３００へ流入する方向へ移動せず、ドレインゲート２５０を通ってドレイン２５１へ流れ込む。
【００７２】
ここで、種々の駆動方法等の関係により、ｔ３において、合流部２２１、分岐部２１１およびドレインゲート２５０が全てＭｉｄｄｌｅレベル電圧に設定される必要はない。例えば、合流部２２１はＬｏｗレベル電圧に設定されてもよい。また、ｔ３において、垂直ＣＣＤ最終ゲート２１２はＬｏｗレベル電圧でなく、Ｍｉｄｄｌｅレベル電圧に設定されていてもよい。
【００７３】
また、水平走査期間が終了した後のｔ１〜ｔ２の期間において、合流部２２１にＬｏｗレベル電圧のφＶＪＣが供給された後で分岐部２１１にＬｏｗレベル電圧のφＶＢＲが供給され、さらに分岐部２１１にＬｏｗレベル電圧のφＶＢＲが供給された後でドレインゲート２５０にＬｏｗレベル電圧のφＶＤＧが供給されるという点で図４の動作と異なる。これにより、合流部２２１、分岐部２１１およびドレインゲート２５０が順次ＭｉｄｄｌｅレベルからＬｏｗレベルへ変化する。その結果、合流部２２１、分岐部２１１およびドレインゲート２５０に存在する電荷がドレイン２５１へ完全に掃き出される。
【００７４】
以上のように本実施例の固体撮像素子によれば、水平走査期間に於いて第１垂直ＣＣＤ１１０で発生するスミアやブルーミングなどの不要電荷が増大し、第１垂直ＣＣＤ１１０のバリアゲートをオーバーフローして水平ＣＣＤ３００へ流入することが抑えられる。その結果、スミアやブルーミングにより発生する画像異常が隣接する列や画像全体へ波及することを抑えることができる。
【００７５】
（実施例３）
本実施例に係る固体撮像素子は、図２Ａに示される構成を有し、フォトダイオード１００、読み出し部１０１、第１垂直ＣＣＤ１１０、転送制御部２０７、ドレイン２５１、水平ＣＣＤ３００および信号出力部３０１を備える。そして、転送制御部２０７は、図２Ｂに示される構成を有し、ストレージゲート１２０、ホールドゲート１３０、第２垂直ＣＣＤ２１０、合流部２２１およびドレインゲート２５０を有し、第２垂直ＣＣＤ２１０は、分岐部２１１および垂直ＣＣＤ最終ゲート２１２を有する。
【００７６】
転送制御部２０７は、信号電荷とスミアやノイズ等の不要電荷とを含む信号電荷パケットを選択的に水平ＣＣＤ３００に転送し、信号電荷を含まずスミアやブルーミングやノイズ等の不要電荷のみが含まれる空パケットを選択的にドレイン２５１に転送する。
【００７７】
次に空パケットをドレイン２５１へ掃き捨てるための転送制御部２０７の駆動方法について説明する。
【００７８】
図６Ａおよび図６Ｂは、信号電荷パケット１５０および空パケット１５１が転送される様子を示す図である。
【００７９】
図６Ａに示されるように、水平走査期間から水平ブランク期間へ移行した直後において、第１垂直ＣＣＤ１１０には、信号電荷パケット１５０と、空パケット１５１とが交互に列状に存在する。水平走査期間から水平ブランク期間へ移行した直後は、信号電荷パケット１５０は、第１垂直ＣＣＤ１１０の終端部にあるストレージゲート１２０で待機している。
【００８０】
図６Ａの状態から選択的にホールドゲート１３０がＭｉｄｄｌｅレベル電圧に設定され、さらに合流部２２１、分岐部２１１および垂直ＣＣＤ最終ゲート２１２も順次Ｍｉｄｄｌｅレベル電圧に設定される。その後、ストレージゲート１２０、ホールドゲート１３０、合流部２２１、分岐部２１１および垂直ＣＣＤ最終ゲート２１２が順次Ｌｏｗレベル電圧に設定され、信号電荷パケット１５０が水平ＣＣＤ３００へ転送される。この動作が転送制御部２０７のそれぞれで行われ、各列の信号電荷パケット１５０が水平ＣＣＤ３００へ転送され、図６Ｂの状態となる。
【００８１】
図６Ｂの状態から全てのホールドゲート１３０がＭｉｄｄｌｅレベル電圧に設定され、さらに合流部２２１、分岐部２１１およびドレインゲート２５０も順次Ｍｉｄｄｌｅレベル電圧に設定される。その後、ストレージゲート１２０、ホールドゲート１３０、合流部２２１、分岐部２１１およびドレインゲート２５０が順次Ｌｏｗレベル電圧に設定され、第１垂直ＣＣＤ１１０の終端部のストレージゲート１２０で待機している空パケット１５１はドレイン２５１へ掃き出される。
【００８２】
図７は、転送制御部２０７の動作（図６Ａおよび図６Ｂで示した動作）を示すタイミングチャートである。
【００８３】
図７の動作は、信号電荷パケット１５０の信号出力部３０１への転送およびドレイン２５１での掃き捨てが行われた後のｔ４〜ｔ５の期間において、合流部２２１にＬｏｗレベル電圧のφＶＪＣが供給された後で分岐部２１１にＬｏｗレベル電圧のφＶＢＲが供給され、さらに分岐部２１１にＬｏｗレベル電圧のφＶＢＲが供給された後でドレインゲート２５０にＬｏｗレベル電圧のφＶＤＧが供給されるという点で図４の動作と異なる。これにより、合流部２２１、分岐部２１１およびドレインゲート２５０が順次ＭｉｄｄｌｅレベルからＬｏｗレベルへ変化する。その結果、空パケット１５１がドレイン２５１に掃き捨てられる。
【００８４】
以上のように本実施例の固体撮像素子によれば、信号電荷パケット１５０と空パケット１５１が第１垂直ＣＣＤ１１０内で占有する面積比に応じてスミアやブルーミング等により生ずる不要電荷を削減することが可能となる。例えば、第１垂直ＣＣＤ１１０における連続する１２枚のゲートを１つの繰り返し単位として、信号電荷パケット１５０、バリア、空パケット１５１およびバリアがそれぞれ４ゲート、２ゲート、４ゲートおよび２ゲートとして構成されるとする。この場合、全てのパケットを加算駆動により信号出力する場合と比べて、不要電荷は半分（−６デシベル）の削減効果を得られる。
【００８５】
（実施例４）
本実施例に係る固体撮像素子は、図２Ａに示される構成を有し、フォトダイオード１００、読み出し部１０１、第１垂直ＣＣＤ１１０、転送制御部２０７、ドレイン２５１、水平ＣＣＤ３００および信号出力部３０１を備える。そして、転送制御部２０７は、図２Ｂに示される構成を有し、ストレージゲート１２０、ホールドゲート１３０、第２垂直ＣＣＤ２１０、合流部２２１およびドレインゲート２５０を有し、第２垂直ＣＣＤ２１０は、分岐部２１１および垂直ＣＣＤ最終ゲート２１２を有する。
【００８６】
転送制御部２０７は、該転送制御部２０７に対応する複数の第１垂直ＣＣＤ１１０のうちの所定の第１垂直ＣＣＤ１１０により連続して転送された複数のパケットの一部を画像情報に用いる信号電荷パケットとして水平ＣＣＤ３００に転送し、連続して転送された複数のパケットの他部を間引きの対象となる間引き電荷パケットとしてドレイン２５１に転送する。
【００８７】
次に、間引き電荷パケットをドレイン２５１より掃き捨て、出力画像を行方向に間引くことについて説明する。
【００８８】
図８は、信号電荷パケット１５０および間引き電荷パケット１５２が転送される様子を示す図である。
【００８９】
図８に示されるように、水平走査期間から水平ブランク期間へ移行した直後において、第１垂直ＣＣＤ１１０には、信号電荷パケット１５０と間引き電荷パケット１５２が交互に列状に存在する。信号電荷パケット１５０と間引き電荷パケット１５２は、ともにフォトダイオード１００より読み出された信号電荷を含む。
【００９０】
図８の状態から空パケット１５１をドレイン２５１へ掃き捨てる場合と同様の動作、つまり図６Ａ〜図７で示した動作において空パケット１５１を間引き電荷パケット１５２に置き換えた動作が転送制御部２０７にて行われ、間引き電荷パケット１５２がドレイン２５１へ掃き捨てられる。
【００９１】
以上のように本実施例の固体撮像素子によれば、間引き電荷パケット１５２がドレイン２５１へ掃き捨てられ、出力画像を列方向に間引くことが可能となる。通常、列方向の画素信号の間引きはフォトダイオード１００からの信号電荷の読み出しを選択的に行うことで実施するため、第１垂直ＣＣＤ１１０に配置される読み出しゲートの系統数を読み出しの組み合わせパターン（駆動方法の種類）により増加させる必要がある。しかしながら、本実施例の固体撮像素子では、転送制御部２０７に供給する駆動パルスの周期を変化させるだけで列方向の画素信号の間引きが可能となる。その結果、間引き割合の自由度が向上し、読み出しゲートの系統数を減少させ端子数も減少させることができる。
【００９２】
（実施例５）
本実施例に係る固体撮像素子は、図２Ａに示される構成を有し、フォトダイオード１００、読み出し部１０１、第１垂直ＣＣＤ１１０、転送制御部２０７、ドレイン２５１、水平ＣＣＤ３００および信号出力部３０１を備える。そして、転送制御部２０７は、図２Ｂに示される構成を有し、ストレージゲート１２０、ホールドゲート１３０、第２垂直ＣＣＤ２１０、合流部２２１およびドレインゲート２５０を有し、第２垂直ＣＣＤ２１０は、分岐部２１１および垂直ＣＣＤ最終ゲート２１２を有する。
【００９３】
転送制御部２０７は、水平走査期間にまたがってドレイン２５１へのパケット転送を行う。
【００９４】
図９は転送制御部２０７の動作を示すタイミングチャートである。
【００９５】
図９の動作は、所定列のフォトダイオード１００の信号を間引くために合流部２２１、分岐部２１１およびドレインゲート２５０に供給されたＭｉｄｄｌｅレベル電圧のφＶＪＣ、φＶＢＲおよびφＶＤＧが水平走査期間をまたがって継続して供給され続けるという点で図４の動作と異なる。これにより、合流部２２１、分岐部２１１およびドレインゲート２５０がＭｉｄｄｌｅレベル電圧に設定され、かつ垂直ＣＣＤ最終ゲート２１２がＬｏｗレベル電圧に設定された状態が水平走査期間中維持される。その結果、間引きの対象となるパケットが水平走査期間をまたがってドレイン２５１へ掃き捨てられる。また、第１垂直ＣＣＤ１１０にて発生しバリアゲートをオーバーフローするまでに増大した不要電荷は、分岐部２１１から水平ＣＣＤ３００へ流入する方向へ移動せず、ドレインゲート２５０を通ってドレイン２５１へ流れ込む。
【００９６】
以上のように本実施例の固体撮像素子によれば、行方向の画素信号の間引きができるだけでなく、水平走査期間に発生する第１垂直ＣＣＤ１１０をオーバーフローする不要電荷が水平ＣＣＤ３００へ流入することを防止することも可能になる。また、ドレイン２５１への掃き捨て駆動と他の駆動とで動作期間を共有できるため、水平ブランク期間に間引きパケットをドレイン２５１へ掃き出す駆動（図８の駆動）よりも駆動時間を短縮できる。
【００９７】
（実施例６）
本実施例に係る固体撮像素子は、図２Ａに示される構成を有し、フォトダイオード１００、読み出し部１０１、第１垂直ＣＣＤ１１０、転送制御部２０７、ドレイン２５１、水平ＣＣＤ３００および信号出力部３０１を備える。そして、転送制御部２０７は、図２Ｂに示される構成を有し、ストレージゲート１２０、ホールドゲート１３０、第２垂直ＣＣＤ２１０、合流部２２１およびドレインゲート２５０を有し、第２垂直ＣＣＤ２１０は、分岐部２１１および垂直ＣＣＤ最終ゲート２１２を有する。
【００９８】
次に空パケットをドレイン２５１へ掃き捨てるための転送制御部２０７の動作について説明する。
【００９９】
図１０は転送制御部２０７の動作を示すタイミングチャートである。
【０１００】
図１０の動作は、空パケット１５１をドレインゲート２５０に掃き捨てるために合流部２２１、分岐部２１１およびドレインゲート２５０に供給されたＭｉｄｄｌｅレベル電圧のφＶＪＣ、φＶＢＲおよびφＶＤＧが水平走査期間をまたがって継続して供給され続けるという点で図７の動作と異なる。これにより、合流部２２１、分岐部２１１およびドレインゲート２５０がＭｉｄｄｌｅレベル電圧に設定され、かつ垂直ＣＣＤ最終ゲート２１２がＬｏｗレベル電圧に設定された状態が水平走査期間中維持される。その結果、空パケット１５１が水平走査期間をまたがってドレイン２５１へ掃き捨てられる。また、第１垂直ＣＣＤ１１０にて発生しバリアゲートをオーバーフローするまでに増大した不要電荷は、分岐部２１１から水平ＣＣＤ３００へ流入する方向へ移動せず、ドレインゲート２５０を通ってドレイン２５１へ流れ込む。
【０１０１】
以上のように本実施例の固体撮像素子によれば、空パケット１５１の掃き出しができるだけでなく、水平走査期間に発生する第１垂直ＣＣＤ１１０をオーバーフローする不要電荷が水平ＣＣＤ３００へ流入することを防止することも可能となる。また、ドレイン２５１への掃き出し駆動と他の駆動とで動作期間を共有できるため、水平ブランク期間に間引きパケットをドレイン２５１へ掃き出す駆動（図８の駆動）よりも駆動時間を短縮できる。
【０１０２】
なお、図１０で示した動作において空パケット１５１を間引き電荷パケット１５２に置き換えた動作が転送制御部２０７にて行われてもよい。
【０１０３】
（実施例７）
図１１は、本実施例に係る固体撮像素子の概略構成を示す図である。
【０１０４】
本実施例に係る固体撮像素子は、撮像部１０、光学黒部（オプティカルブラック部）１１、転送制御部２０７、ドレイン（図示せず）、水平ＣＣＤ３００および信号出力部３０１を備える。転送制御部２０７は、図２Ｂに示される構成を有し、ストレージゲート１２０、ホールドゲート１３０、第２垂直ＣＣＤ２１０、合流部２２１およびドレインゲート２５０を有し、第２垂直ＣＣＤ２１０は、分岐部２１１および垂直ＣＣＤ最終ゲート２１２を有する。
【０１０５】
撮像部１０は、縦横比が異なり横長画角であり、撮像信号が読み出される対象となるエリアであり、複数のフォトダイオードが２次元状に配列されてなる。撮像部１０は、該撮像部１０の縦横比に対し横の比が大きい画角のエリアである信号出力エリア２０と、その上下に２つある信号掃き捨てエリア２１とを連結して構成される。撮像部１０と比較して信号出力エリア２０は画角が横長である。信号出力エリア２０および信号掃き捨てエリア２１は、フォトダイオード、読み出し部および第１垂直ＣＣＤを有する。
【０１０６】
上記構造の固体撮像素子において、転送制御部２０７は、信号出力エリア２０以外の信号掃き捨てエリア２１に含まれるフォトダイオードからの信号電荷を含むパケットを転送制御部２０７内部にある分岐部２１１からドレイン２５１へ転送して掃き捨て、信号出力エリア２０に含まれるフォトダイオードからの信号電荷を含むパケットのみを水平ＣＣＤ３００へ転送して信号出力させる。これにより、画像出力が高速化されてフレームレートが向上する。
【０１０７】
一般的には、撮像部１０の上下の一部のエリアの信号を撮像情報として出力させず掃き捨てる場合、該一部のエリアの信号電荷を掃き捨てる期間は、垂直ＣＣＤと水平ＣＣＤの列対応を無視した駆動パルスが印加されて高速な転送が行われる無効期間として扱われる。本実施例の固体撮像素子によれば、信号掃き捨てエリア２１の信号電荷を水平ＣＣＤ３００から信号出力部３０１へ転送する時間を短縮できるばかりでなく、信号掃き捨てエリア２１の信号電荷をドレイン２５１へ掃き捨てる期間中は水平ＣＣＤ３００の駆動パルスを停止できるため消費電力の低減効果も得られる。
【０１０８】
（実施の形態２）
図１２Ａは本実施の形態に係る固体撮像素子の構成を示す図であり、図１２Ｂは転送制御部２０２およびドレイン２５１の構成を示す図である。
【０１０９】
この固体撮像素子は、図１２Ａに示されるように、フォトダイオード１００、読み出し部１０１、第１垂直ＣＣＤ１１０、転送制御部２０２、ドレイン２５１、水平ＣＣＤ３００および信号出力部３０１を備える。
【０１１０】
転送制御部２０２は、複数の第１垂直ＣＣＤ１１０に対応して設けられ、対応する複数の第１垂直ＣＣＤ１１０により転送された電荷を水平ＣＣＤ３００およびドレイン２５１に転送する。
【０１１１】
転送制御部２０２は、図１２Ｂに示されるように、ストレージゲート１２０、ホールドゲート１３０、第２垂直ＣＣＤ２１０、合流部２２２およびドレインゲート２５０を有する。第２垂直ＣＣＤ２１０は、第２垂直ＣＣＤ２１０と水平ＣＣＤ３００との間に設けられ、第２垂直ＣＣＤ２１０と水平ＣＣＤ３００との間にポテンシャルバリアを形成する垂直ＣＣＤ最終ゲート（図示せず）を有する。
【０１１２】
転送制御部２０２は、合流部２２２からドレインゲート２５０を介してドレイン２５１への電荷転送路が分岐している点で、実施例１の転送制御部２０１とは異なる。
【０１１３】
合流部２２２は、この合流部２２２が設けられた転送制御部２０２に対応する複数の第１垂直ＣＣＤ１１０と第２垂直ＣＣＤ２１０との間に設けられ、対応する複数の第１垂直ＣＣＤ１１０により転送された電荷を第２垂直ＣＣＤ２１０に転送する。ドレインゲート２５０は、合流部２２２とドレイン２５１との間に設けられ、合流部２２２とドレイン２５１との間にポテンシャルバリアを形成する。
【０１１４】
転送制御部２０２では、フォトダイオード１００の３列に対応して設けられた３列の第１垂直ＣＣＤ１１０が合流部２２２で合流する。
【０１１５】
ストレージゲート１２０およびホールドゲート１３０には、第１垂直ＣＣＤ１１０から合流部２２２への電荷の転送を制御する駆動パルスが供給される。具体的には、合流する３つの第１垂直ＣＣＤ１１０のうちの第１列目と合流部２２２との間に設けられたストレージゲート１２０およびホールドゲート１３０には、それぞれ駆動パルスφＶＳＴＬおよびφＶＨＬＤＬが供給される。そして、合流する３つの第１垂直ＣＣＤ１１０のうちの第２列目と合流部２２２との間に設けられたストレージゲート１２０およびホールドゲート１３０には、それぞれ駆動パルスφＶＳＴＣおよびφＶＨＬＤＣが供給される。また、合流する３つの第１垂直ＣＣＤ１１０のうちの第３列目と合流部２２２との間に設けられたストレージゲート１２０およびホールドゲート１３０には、それぞれ駆動パルスφＶＳＴＲおよびφＶＨＬＤＲが供給される。
【０１１６】
合流部２２２には駆動パルスφＶＪＣが供給され、第２垂直ＣＣＤ２１０の垂直ＣＣＤ最終ゲートには駆動パルスφＶＬが供給され、ドレインゲート２５０には駆動パルスφＶＤＧが供給される。
【０１１７】
第１垂直ＣＣＤ１１０には垂直転送パルスφＶｘが供給され、水平ＣＣＤ３００には水平転送パルスφＨ１およびφＨ２が供給される。
【０１１８】
転送制御部２０２では、合流部２２２がドレインゲート２５０およびドレイン２５１への分岐部を兼ねているため、分岐部を別途設ける場合と比較して第２垂直ＣＣＤ２１０のゲート数を削減することができる。実施例１の転送制御部２０７では、合流部２２１と分岐部２１１に２系統独立の転送パルスを印加する必要があったが、転送制御部２０２では１系統の転送パルスを合流部２２２に印加するだけでよく、１系統の転送パルスが合流と分岐の役割を一括して担う。
【０１１９】
図１２Ｃは、転送制御部２０２の動作を示すタイミングチャートである。図１２Ｃは、図４に示される実施例１の列単位の間引きの動作を、本実施の形態の転送制御部２０２で行う場合の各駆動パルスの波形を示すタイミングチャートである。
【０１２０】
図１２Ｃと図４を比較すれば明らかなように、図１２ＣではφＶＢＲがないため、図１２Ｃの動作では図４の動作に対し水平ブランク期間が短縮される。
【０１２１】
以上のように本実施の形態の固体撮像素子によれば、駆動パルスの系統数を削減できるため、固体撮像素子の端子数と、駆動パルス供給のために固体撮像素子と別に用意する駆動パルス制御部のチャンネル数を削減できる。また、水平ブランク期間を短縮できるので、フレームレートの高速化を実現することができる。
【０１２２】
（実施の形態３）
図１３Ａは本実施の形態に係る固体撮像素子の構成を示す図である。
【０１２３】
この固体撮像素子は、図１３Ａに示されるように、フォトダイオード１００、読み出し部１０１、第１垂直ＣＣＤ１１０、転送制御部２０３、ドレイン２５１、水平ＣＣＤ３００および信号出力部３０１を備える。
【０１２４】
転送制御部２０３は、複数の第１垂直ＣＣＤ１１０に対応して設けられ、対応する複数の第１垂直ＣＣＤ１１０により転送された電荷を水平ＣＣＤ３００およびドレイン２５１に転送する。
【０１２５】
転送制御部２０３は、ストレージゲート（図示せず）、ホールドゲート（図示せず）、第２垂直ＣＣＤ２１０、合流部２２１およびドレインゲート２５０を有する。第２垂直ＣＣＤ２１０は、分岐部（図示せず）、および第２垂直ＣＣＤ２１０と水平ＣＣＤ３００との間に設けられ、第２垂直ＣＣＤ２１０と水平ＣＣＤ３００との間にポテンシャルバリアを形成する垂直ＣＣＤ最終ゲート（図示せず）を有する。
【０１２６】
転送制御部２０３では、フォトダイオード１００の３列に対応して設けられた３列の第１垂直ＣＣＤ１１０が合流部２２１で合流する。
【０１２７】
ホールドゲートは、このホールドゲートが設けられた転送制御部２０３に対応する複数の第１垂直ＣＣＤ１１０のそれぞれに対応して設けられ、対応する第１垂直ＣＣＤ１１０と合流部２２１との間にポテンシャルバリアを形成する。
【０１２８】
転送制御部２０３は、第１垂直ＣＣＤ１１０の終端部と隣接するストレージゲートおよびホールドゲートのチャネルの幅が拡幅され、該チャネルの中心線が第１垂直ＣＣＤ１１０のチャネルの中心線と比較して合流部２２２にて合流する列同士で近付きあっているという点で、実施例１の転送制御部２０７とは異なる。つまり、１つの転送制御部２０３において、隣り合う第１垂直ＣＣＤ１１０に対応して設けられたホールドゲートのチャネル同士の間隔が隣り合う第１垂直ＣＣＤ１１０のチャネル同士の間隔よりも短いという点で実施例１の固体撮像素子とは異なる。
【０１２９】
第１垂直ＣＣＤ１１０は合流部２２１との接続部における転送不良を低減するため、終端部でチャネル幅を拡幅する必要がある。しかし、ドレイン２５１およびドレインゲート２５０を形成するスペースを確保するために、合流部２２１のチャネル幅は電荷転送方向に向かって狭くなるように絞り込む必要が生ずる。この絞込みによりナローチャネル効果の影響で電荷転送方向と逆のポテンシャル傾斜が発生する場合がある。しかしながら、転送制御部２０３では、合流部２２１の第１垂直ＣＣＤ１１０側のチャネル幅を狭くして絞込みの角度を緩やかな形状でチャネル形成することができ、合流部２２１での逆ポテンシャル傾斜による転送不良を防止できる。合わせて、ドレイン２５１およびドレインゲート２５０を形成するスペースを広くすることで、ドレイン２５１に高電圧を印加することによるブレークダウンやパンチスルーの発生を抑えることができる。
【０１３０】
なお、転送制御部２０３は、ストレージゲートおよびホールドゲートのチャネルの中心線が合流する列同士で近付くように、図１３Ａの構成を有するとしたが、図１３Ｂ又は図１３Ｃの構成を有してもよい。図１３Ｂの場合、ストレージゲートおよびホールドゲートのチャネルのチャネル幅の拡幅を小さく抑えることができる。また図１３Ｃの場合、ストレージゲートおよびホールドゲートのチャネルのチャネル幅を変更することなく、図１３Ａの構成よりも合流する列同士でのチャネルの中心線を近づけることができる。図１３Ｂおよび図１３Ｃのいずれの場合も、図１３Ａの構成と比較して合流部２２１の絞込みを緩やかにすることができ、合流部２２１での逆ポテンシャル傾斜による転送不良の防止効果を高めると同時に、ドレイン形成スペースの余裕を拡大することができる。
【０１３１】
（実施の形態４）
図１４Ａは、本実施の形態に係る固体撮像素子の構成を示す図である。図１４Ｂは、転送制御部２０４およびドレイン２５１の構成を示す図である。
【０１３２】
この固体撮像素子は、図１４Ａに示されるように、フォトダイオード１００、読み出し部１０１、第１垂直ＣＣＤ１１０、転送制御部２０４、ドレイン２５１、水平ＣＣＤ３００および信号出力部３０１を備える。
【０１３３】
転送制御部２０４は、複数の第１垂直ＣＣＤ１１０に対応して設けられ、対応する複数の第１垂直ＣＣＤ１１０により転送された電荷を水平ＣＣＤ３００およびドレイン２５１に転送する。
【０１３４】
転送制御部２０４は、図１４Ｂに示されるように、ストレージゲート（図示せず）、ホールドゲート（図示せず）、第２垂直ＣＣＤ２１０、合流部２２１およびドレインゲート２５０を有する。第２垂直ＣＣＤ２１０は、分岐部２１１、および第２垂直ＣＣＤ２１０と水平ＣＣＤ３００との間に設けられ、第２垂直ＣＣＤ２１０と水平ＣＣＤ３００との間にポテンシャルバリアを形成する垂直ＣＣＤ最終ゲート２１２を有する。ドレインゲート２５０は、ゲート電極２７１およびその下方に設けられた電荷転送チャネル（チャネル領域）２７０から構成される。
【０１３５】
ドレイン２５１は、隣り合う転送制御部２０４の間に設けられ、隣り合う転送制御部２０４の電荷が掃き捨てられる。
【０１３６】
転送制御部２０４では、ドレイン２５１と第２垂直ＣＣＤ２１０とを結ぶ１つの電荷転送チャネル２７０上に１つのゲート電極２７１が配置されている。ドレインゲート２５０は島状に形成されている。従って、ドレインゲート２５０に駆動パルスを印加するために、外部からのパルスを受け取る端子とドレインゲート２５０とをつなぐ配線が設置される。
【０１３７】
転送制御部２０４では、フォトダイオード１００の３列に対応して設けられた３列の第１垂直ＣＣＤ１１０が合流部２２１で合流する。
【０１３８】
転送制御部２０４は、第２垂直ＣＣＤ２１０（転送制御部２０４）の左右両側にドレイン２５１およびドレインゲート２５０が配置されているという点で、実施例１の転送制御部２０７とは異なる。
【０１３９】
以上のように本実施の形態の固体撮像素子によれば、転送制御部２０４では、第２垂直ＣＣＤ２１０とこの第２垂直ＣＣＤ２１０の左右両側のドレイン２５１との間にそれぞれドレインゲート２５０が配置され、更にその外側にドレイン２５１が配置される。そして、ドレインゲート２５０は、第２垂直ＣＣＤ２１０とドレイン２５１との間にポテンシャルバリアを形成する。従って、第２垂直ＣＣＤ２１０にある電荷をドレイン２５１へ掃き出す際、左右両側に２つの掃き出しのためのパスが存在するため高速に且つ完全に電荷の掃き出しを行うことができる。
【０１４０】
（実施の形態５）
図１５は、本実施の形態に係る固体撮像素子の構成を示す図である。
【０１４１】
この固体撮像素子は、図１５に示されるように、フォトダイオード１００、読み出し部１０１、第１垂直ＣＣＤ１１０、転送制御部２０５、ドレイン２５１、水平ＣＣＤ３００および信号出力部３０１を備える。
【０１４２】
転送制御部２０５は、複数の第１垂直ＣＣＤ１１０に対応して設けられ、対応する複数の第１垂直ＣＣＤ１１０により転送された電荷を水平ＣＣＤ３００およびドレイン２５１に転送する。
【０１４３】
転送制御部２０５は、ストレージゲート（図示せず）、ホールドゲート（図示せず）、第２垂直ＣＣＤ２１０、合流部２２１およびドレインゲート２５０を有する。第２垂直ＣＣＤ２１０は、分岐部（図示せず）、および第２垂直ＣＣＤ２１０と水平ＣＣＤ３００との間に設けられ、第２垂直ＣＣＤ２１０と水平ＣＣＤ３００との間にポテンシャルバリアを形成する垂直ＣＣＤ最終ゲート（図示せず）を有する。
【０１４４】
転送制御部２０５では、フォトダイオード１００の２列に対応して設けられた２列の第１垂直ＣＣＤ１１０が合流部２２１で合流する。
【０１４５】
転送制御部２０５は、第２垂直ＣＣＤ２１０が行方向に不均等間隔に配置され２列単位で空白域を設け配置され、該空白域にドレイン構造（ドレインゲート２５０およびドレイン２５１）が形成されているという点で、実施例１の転送制御部２０７とは異なる。
【０１４６】
ドレイン２５１は、隣り合う転送制御部２０５の間に設けられ、隣り合う転送制御部２０５の電荷が掃き捨てられる。ドレイン２５１は、２つの転送制御部２０５（第２垂直ＣＣＤ２１０）に対し１つ配置されている。
【０１４７】
以上のように本実施の形態の固体撮像素子によれば、転送制御部２０５では、第２垂直ＣＣＤ２１０の左右どちらか片側にドレインゲート２５０が配置され、更にその外側にドレイン２５１が配置され、第２垂直ＣＣＤ２１０のもう一方の片側に第２垂直ＣＣＤ２１０が配置されている。一方でドレイン２５１の左右両側にドレインゲート２５０が配置され、更にその外側に第２垂直ＣＣＤ２１０が配置されている。そして、ドレインゲート２５０は、第２垂直ＣＣＤ２１０とドレイン２５１との間に設けられ、第２垂直ＣＣＤ２１０とドレイン２５１との間にポテンシャルバリアを形成する。従って、１つのドレイン２５１は２つの異なる第２垂直ＣＣＤ２１０により共用され、１つのドレイン２５１には２つの異なる第２垂直ＣＣＤ２１０からの電荷が掃き出される。その結果、ドレイン２５１は第２垂直ＣＣＤ２１０の数に対し１／２の個数だけ生成すれば良く、本実施の形態の固体撮像素子は、高度に微細化の進んだ今日の固体撮像素子における技術として、非常に有用である。
【０１４８】
（実施の形態６）
図１６Ａは、本実施の形態に係る固体撮像素子の構成を示す図である。図１６Ｂは、転送制御部２０６およびドレイン２５１の構成を示す図である。
【０１４９】
この固体撮像素子は、図１６Ａに示されるように、フォトダイオード１００、読み出し部１０１、第１垂直ＣＣＤ１１０、転送制御部２０６、ドレイン２５１、水平ＣＣＤ３００および信号出力部３０１を備える。
【０１５０】
転送制御部２０６は、複数の第１垂直ＣＣＤ１１０に対応して設けられ、対応する複数の第１垂直ＣＣＤ１１０により転送された電荷を水平ＣＣＤ３００およびドレイン２５１に転送する。
【０１５１】
転送制御部２０６は、図１６Ｂに示されるように、ストレージゲート（図示せず）、ホールドゲート（図示せず）、第２垂直ＣＣＤ２１０、合流部２２１およびドレインゲート２５０を有する。第２垂直ＣＣＤ２１０は、分岐部２１１、および第２垂直ＣＣＤ２１０と水平ＣＣＤ３００との間に設けられ、第２垂直ＣＣＤ２１０と水平ＣＣＤ３００との間にポテンシャルバリアを形成する垂直ＣＣＤ最終ゲート２１２を有する。ドレインゲート２５０は、ゲート電極２７１およびその下方に設けられた電荷転送チャネル２７０から構成される。
【０１５２】
転送制御部２０６では、フォトダイオード１００の３列に対応して設けられた３列の第１垂直ＣＣＤ１１０が合流部２２１で合流する。
【０１５３】
転送制御部２０６は、ドレイン２５１とドレイン２５１の左右両側に配置された第２垂直ＣＣＤ２１０との間に配置された電荷転送チャネル２７０のポテンシャルを１つのゲート電極２７１で制御するという点で、実施の形態４の転送制御部２０４および実施の形態５の転送制御部２０５とは異なる。つまり、隣り合う転送制御部２０６のドレインゲート２５０は１つのゲート電極を共用しており、隣り合う転送制御部２０６の２つのドレインゲート２５０のポテンシャルが１つのゲート電極２７１により制御されているという点で実施の形態４および実施の形態５の固体撮像素子とは異なる。
【０１５４】
転送制御部２０６では、実施の形態４の転送制御部２０４および実施の形態５の転送制御部２０５と異なり、ゲート電極２７１がドレイン２５１を「コ」の字形に囲むように形成され１つのゲート電極２７１が２つの電荷転送チャネル２７０上に配置されている。従って、１つのゲート電極２７１が２つの転送制御部２０６（第２垂直ＣＣＤ２１０）からドレイン２５１への電荷転送を制御する。
【０１５５】
ドレインゲート２５０は島状に形成されているため、ドレインゲート２５０に駆動パルスを印加するためには外部からの駆動パルスを受け取る端子とドレインゲート２５０との配線を設置する必要があり、該配線とドレインゲート２５０とは接点を形成し導通させなければならない。転送制御部２０６の場合、複数の電荷転送チャネル２７０のポテンシャルを１つのゲート電極２７１が合わせて制御できるため、配線とドレインゲート２５０との接点形成箇所を少なくすることができる。接点形成には通常加工精度や耐圧の面で一定のスペースが必要で配線の自由度が制限されるが、その箇所を削減できることで配線の自由度が向上しスペースマージンを確保できることで歩留まりの改善が実現される。
【０１５６】
（実施の形態７）
図１７は、本実施の形態に係る固体撮像素子の構成を示す図である。
【０１５７】
この固体撮像素子は、図１７に示されるように、フォトダイオード１００、読み出し部１０１、第１垂直ＣＣＤ１１０、転送制御部２０８、ドレイン２５１、水平ＣＣＤ３００および信号出力部３０１を備える。
【０１５８】
転送制御部２０８は、複数の第１垂直ＣＣＤ１１０に対応して設けられ、対応する複数の第１垂直ＣＣＤ１１０により転送された電荷を水平ＣＣＤ３００およびドレイン２５１に転送する。
【０１５９】
転送制御部２０８は、ストレージゲート（図示せず）、ホールドゲート（図示せず）、第２垂直ＣＣＤ２１０、合流部２２１およびドレインゲート２５０を有する。第２垂直ＣＣＤ２１０は、分岐部（図示せず）、および第２垂直ＣＣＤ２１０と水平ＣＣＤ３００との間に設けられ、第２垂直ＣＣＤ２１０と水平ＣＣＤ３００との間にポテンシャルバリアを形成する垂直ＣＣＤ最終ゲート（図示せず）を有する。
【０１６０】
転送制御部２０８では、フォトダイオード１００の３列に対応して設けられた３列の第１垂直ＣＣＤ１１０が合流部２２１で合流する。
【０１６１】
転送制御部２０８は、複数のドレインゲート２５０がそれぞれ別の端子２６１に配線され、複数のドレインゲート２５０に独立の駆動パルスを印加できるという点で実施例１の転送制御部２０７とは異なる。つまり、複数の転送制御部２０８のドレインゲート２５０が異なる駆動パルスφＶＤＧが供給される複数の端子に接続されるという点で実施例１の固体撮像素子とは異なる。従って、行状に配置されたドレインゲート２５０は、少なくとも２系統以上の駆動パルスの供給を受けて、独立に制御される。
【０１６２】
図１７の固体撮像素子では、第１垂直ＣＣＤ１１０は３列単位で合流部２２１を介して第２垂直ＣＣＤ２１０と接続され、第２垂直ＣＣＤ２１０は独立の駆動パルスにより制御される２つのドレインゲート２５０に接続された行方向に並ぶ２つを１単位として電荷転送が制御されている。従って、転送制御部２０８は行方向に並ぶ６つの第１垂直ＣＣＤ１１０を１単位とした繰り返しで電荷転送を制御する。これにより、行方向の画素信号の加算や列単位の間引きを６列単位で行うことが可能となる。通常、転送制御部の転送制御についての行方向の繰り返し単位を大きい数とする場合、それに比例して制御端子数および転送パルスの系統数が増大する。しかし、図１７の固体撮像素子によれば、合流部２２１で合流する第１垂直ＣＣＤ１１０の列数をａ、ドレインゲート２５０の系統数をｂとすると、繰り返し単位＝ａ×ｂとして表される程度に抑えることができる。その結果、制御端子数および転送パルスの系統数の増加を小規模に抑えつつ、高度な画素信号の加算および間引きを実現することができる。
【０１６３】
（実施の形態８）
図１の固体撮像素子に於いて、ドレインゲート２５０及び第２垂直ＣＣＤ２１０に同一の電圧を印加したときドレインゲート２５０の下部に位置するチャネル領域と第２垂直ＣＣＤ２１０のチャネル領域とでポテンシャルが異なるように、つまりドレインゲート２５０のチャネル領域が第２垂直ＣＣＤ２１０のチャネル領域よりも浅いポテンシャルとなるように半導体基板（固体撮像素子が形成される基板）のウェルが形成される場合について説明する。
【０１６４】
本実施の形態の固体撮像素子を用いれば、第２垂直ＣＣＤ２１０から水平ＣＣＤ３００へ電荷転送する際に、ドレイン２５１への分岐構造により転送路が変調を受けて転送不良となることを防ぐことができる。
【０１６５】
一方で、ドレインゲート２５０の下部に浅いポテンシャルとなるチャネル領域を設けた場合、第２垂直ＣＣＤ２１０からドレイン２５１へ電荷を掃き出す際に、電荷の完全掃き出しを行うことが困難になる場合もあるが、この種の問題はドレインゲート２５０にＭｉｄｄｌｅレベル電圧よりも高い電圧を印加する、つまりドレインゲート２５０に印加するＭｉｄｄｌｅレベル電圧を第２垂直ＣＣＤ２１０に印加されるＭｉｄｄｌｅレベル電圧よりも高くすることで解決できる。
【０１６６】
（実施の形態９）
図１８及び図１９は本実施の形態に係る固体撮像素子の構成を示す図である。図１９は転送制御部２０９近辺の拡大図である。
【０１６７】
この固体撮像素子は、図１８に示されるように、フォトダイオード１００、読み出し部１０１、第１垂直ＣＣＤ１１０、転送制御部２０９、水平ＣＣＤ３００および信号出力部３０１を備える。
【０１６８】
転送制御部２０９は、複数の第１垂直ＣＣＤ１１０に対応して設けられ、対応する複数の第１垂直ＣＣＤ１１０により転送された電荷を水平ＣＣＤ３００およびドレイン２５１に転送する。
【０１６９】
転送制御部２０９は、図１９に示されるように、ストレージゲート（図示せず）、ホールドゲート（図示せず）、第２垂直ＣＣＤ２１０、合流部２２１、ドレインゲート２５０およびドレイン２５１を有する。第２垂直ＣＣＤ２１０は、分岐部２１１、および第２垂直ＣＣＤ２１０と水平ＣＣＤ３００との間に設けられ、第２垂直ＣＣＤ２１０と水平ＣＣＤ３００との間にポテンシャルバリアを形成する垂直ＣＣＤ最終ゲート２１２を有する。ドレインゲート２５０は、ゲート電極２７１並びにその下方に設けられた電荷転送チャネル２７０及びＰ型不純物領域２８０から構成される。
【０１７０】
転送制御部２０９は、ゲート電極２７１下の電荷転送チャネル２７０にＰ型不純物をストライプ状に注入してＰ型不純物領域２８０が形成されている点で実施例１の転送制御部２０１とは異なる。また、ドレインゲート２５０のパルス印加が３値制御とされている点でも実施例１の転送制御部２０１とは異なる。つまり、各種駆動パルスを生成し、固体撮像素子に供給する駆動パルス生成部（図外）がドレインゲート２５０に３値の駆動パルスを供給するという点でも実施例１の固体撮像素子と異なる。
【０１７１】
実施の形態１〜８では、ドレインゲート２５０に２値（Ｍｉｄｄｌｅレベル電圧、Ｌｏｗレベル電圧）の駆動パルスを印加してドレインゲート２５０の制御を行っている。２値パルスの制御において前述の発明の効果を十分に得ることができるが、ドレイン２５１への電荷掃き出しが列ごとにバラツキを生じてしまう可能性がある。また、ドレインゲート２５０横の分岐部２１１から垂直ＣＣＤ最終ゲート２１２への信号電荷の転送時に、信号電荷がドレイン方向に流れてしまう可能性がある。さらに、ドレインゲート２５０下のポテンシャル変調の影響を受けポテンシャルディップが発生し転送不良を起こしてしまう可能性がある。
【０１７２】
そこで、本実施の形態ではこれらの課題を解消するために、ドレインゲート２５０に与える駆動パルスの電圧を３値（Ｈｉｇｈレベル電圧、Ｍｉｄｄｌｅレベル電圧、Ｌｏｗレベル電圧）とした。図２０は、その時の転送制御部２０９の動作を示すタイミングチャートである。
【０１７３】
図２１Ａ〜２１Ｅは、ドレインゲート２５０にＨｉｇｈレベル電圧が印加されている時、つまり転送制御部２０９の空パケットのスミア信号等の不要電荷をドレイン２５１に掃き捨てるときの転送制御部２０１におけるポテンシャル分布を示す図である。
【０１７４】
図２１Ａは、垂直ＣＣＤ最終ゲート２１２をＬｏｗレベル電圧とし、ドレインゲート２５０にＨｉｇｈレベル電圧を印加する前の状態で空パケットのスミア信号等の不要電界が溜まっている状態のポテンシャル図である（図２０のｔ=０時）。
【０１７５】
図２１Ｂはドレインゲート２５０にＨｉｇｈレベル電圧を印加し、ドレイン２５１に電荷を掃き出し始める状態のポテンシャル図である（図２０のｔ＝１時）。Ｈｉｇｈレベル電圧を印加するため、Ｍｉｄｄｌｅレベル電圧を印加してドレイン２５１へ転送するドレインゲート２５０の２値制御時よりも高電界を得ることができるため、ドレイン２５１へ不要電荷を掃き出しやすくすることができ、また不要電荷の掃き出しが列ごとにバラツキを起こす課題を無くすことができる。
【０１７６】
図２１Ｃはドレインゲート２５０にＨｉｇｈレベル電圧を印加し、ドレイン２５１に電荷を掃き出している状態のポテンシャル図である（図２０のｔ=２時）。ドレインゲート２５０にＨｉｇｈレベル電圧印加時に蓄積転送ゲート後方のゲート（合流部２２１）をＭｉｄｄｌｅレベル電圧からＬｏｗレベル電圧に変化させることで、ウェル固定によりドレイン掃き出し方向への電界を確保することができる。
【０１７７】
図２１Ｄはドレインゲート２５０にＨｉｇｈレベル電圧を印加し、ドレイン２５１に電荷を掃き出している状態のポテンシャル図である（図２０のｔ=３時）。ドレインゲート２５０にＨｉｇｈレベル電圧を印加してドレイン２５１に不要電荷を排出する時に、分岐部２１１をＬｏｗレベル電圧にすることで、分岐部２１１、ドレインゲート２５０及びドレイン２５１間の転送電界が高くなるので、さらにドレイン２５１への電荷排出がしやすくなる。
【０１７８】
なお、ドレインゲート２５０にＨｉｇｈレベル電圧を印加しドレイン２５１に不要電荷を掃き出している時（図２０のｔ＝１時）において、ドレインゲート２５０とドレイン２５１とが同電位になるように、つまり図２１Ｅのポテンシャル図となるように、ドレインゲート２５０下の電荷転送チャネル２７０へのＰ型不純物の注入条件及び注入領域が調整されてもよい。
【０１７９】
図２２は、ドレインゲート２５０にＭｉｄｌｌｅレベル電圧が印加されている時、つまり水平走査期間の転送制御部２０１におけるポテンシャル分布を示す図である。
【０１８０】
図２２は、極めて大光量の光源が被写体となった時に、転送制御部２０９の信号電荷パケット及び空パケットがドレインゲート２５０下をオーバーフローしてドレイン２５１に掃き捨てられる状態のポテンシャル図である。転送制御部２０９において水平走査期間中に垂直ＣＣＤ最終ゲート２１２をＬｏｗレベル電圧にし、その他のゲートをＭｉｄｄｌｅレベル電圧にすることによって信号電荷パケット及び空パケットが形成される。このとき、ドレインゲート２５０にＭｉｄｄｌｅレベル電圧を印加し、垂直ＣＣＤ最終ゲート２１２をＬｏｗレベル電圧にすることによってできたポテンシャルバリアよりも深いポテンシャルにドレインゲート２５０をする。これにより、極めて大光量の光源が被写体となったときなどに発生するスミア電荷及びブルーミング電荷等が垂直ＣＣＤをこえて水平ＣＣＤ３００に流入する前にドレインゲート２５０をオーバーフローしてドレイン２５１に捨てられるため、画像劣化を無くすことが出来る。
【０１８１】
図２２ではドレインゲート２５０のポテンシャル状態と垂直ＣＣＤ最終ゲート２１２のポテンシャル状態とがポイントとなる。これは、垂直ＣＣＤ最終ゲート２１２のポテンシャルがドレインゲート２５０のポテンシャルより深い状態であれば、極めて大光量の光源が被写体となったときに発生するスミアやブルーミング電荷はやがて垂直ＣＣＤをこえて水平ＣＣＤ３００に流入し画像劣化を起こしてしまうからである。ドレインゲート２５０のポテンシャルの調整は、ドレインゲート２５０の電荷転送チャネル２７０でのＰ型不純物領域２８０の形成における、Ｐ型不純物を注入する領域、及びＰ型不純物の注入量の変更により簡単に行うことができる。ドレインゲート２５０の２値制御時においては、ドレインゲート２５０のポテンシャルの調整は、ドレインゲート２５０の電荷転送チャネルの幅の調整で行わなければならない。電荷転送チャネルの幅を狭くすることでポテンシャルを調整する場合は問題ないが、電荷転送チャネルの幅を広くすることでポテンシャルを調整する場合は、合わせてドレインゲート２５０の形状も変更しなければならないため、変更にコストもかかってしまう。
【０１８２】
ドレイン２５１の形成方法として固体撮像素子が形成された基板のドレイン形成部に外部から高電圧（例えば１０Ｖ）を印加する場合について前述しているが、ドレイン形成部と基板深部との間の不純物による障壁を除去する方法もある。不純物の形状及び注入条件などを変更してドレイン２５１に通じる側壁のポテンシャルを周りより深い状態にすることで不要電荷をオーバーフローさせてドレイン２５１に捨てることができる。この方法であればドレインゲート２５０が無いレイアウトでも不要電荷をオーバーフローさせてドレイン２５１に排出することが可能となる。しかしながら、不要電荷を排出できるようにするためのポテンシャル調整が難しく、また、不要電荷を基板に排出するためシャッターパルスを印加した時に、画面上に段差が発生することがある。さらにまた、極めて大光量の光源が被写体となった時にドレイン２５１にオーバーフローさせて不要電荷をドレインゲート２５０に排出することが目的にもかかわらず、大きな電荷を扱うことによってオーバーフローさせる箇所のポテンシャルが浅くなりドレイン２５１に電荷を排出しにくくなる。これに対して、本実施の形態においてはドレインゲート２５０でゲート制御するため、このような問題を軽減させることが出来る。
【０１８３】
図２３Ａは、ドレインゲート２５０にＬｏｗレベル電圧が印加されている時、つまりドレインゲート横の分岐部２１１から垂直ＣＣＤ最終ゲート２１２への信号パケットの転送時の転送制御部２０１におけるポテンシャル分布を示す図である。
【０１８４】
ドレインゲート２５０がＭｉｄｄｌｅレベル電圧のままではドレインゲート２５０のポテンシャル変調の影響を受け、ポテンシャルディップが発生し、信号電荷の一部がポテンシャルディップにトラップされ、転送不良を起こすことが考えられる。この時画面上には黒縦線となって画像不具合が現れる。特に小さい光量光源が被写体となった時は強調され画面上に現れる。そこで、ドレインゲート２５０横の分岐部２１１から垂直ＣＣＤ最終ゲート２１２の転送時、つまり第２垂直ＣＣＤ２１０から水平ＣＣＤ３００に電荷を転送している時に限り、ドレインゲート２５０にＬｏｗレベル電圧を印加することでポテンシャルの変調を受けない状態にし、ドレインゲート２５０のポテンシャルディップ起因の垂直転送不良を無くすことが出来る。その時の様子を図２３Ｂにポテンシャル図として記す。ドレインゲート２５０が２値制御の場合は、今回示した駆動が出来ないため、垂直転送不良を起こしてしまうリスクが常に付きまとう。この点においてはドレインゲート２５０のパルス印加を３値制御することで、垂直転送不良を無くし歩留まりを上げることができるので、コスト面で非常に有利となる。
【０１８５】
ドレインゲート２５０に与える電圧を３値（Ｈｉｇｈレベル電圧、Ｍｉｄｄｌｅレベル電圧、Ｌｏｗレベル電圧）とした場合のそれぞれについて記述したが、３値制御で固体撮像素子を不具合なく動かす為には、ドレインゲート２５０のポテンシャル調整が重要となってくる。ドレインゲート２５０の電荷転送チャネル２７０の線幅変更は広くする場合はドレインゲート２５０の変更も伴う場合もあるので必要最小限のポテンシャル調整しかできないが、ドレインゲート２５０の電荷転送チャネル２７０に形成するＰ型不純物領域２８０の線幅変更、及び注入条件変更で容易にポテンシャル調整することができる。
【０１８６】
以上より、ドレインゲート２５０を３値のパルスで制御することにより、空パケットのスミア信号の掃き出しによるスミア低減、極めて大光量の光源が被写体となったときなどに発生するスミア及びブルーミング電荷などが垂直ＣＣＤをこえて水平ＣＣＤ３００に流入することで発生する画像劣化の改善、及びドレインゲート２５０のポテンシャルディップ起因の垂直転送不良の改善の３項目の両立を実現することができ、スミア性能と歩留改善での低コスト化との両面において大幅な改善を行うことができる。
【０１８７】
なお、以上の説明はドレイン２５１が垂直ＣＣＤ最終ゲート２１２の手前のゲート位置に配置した時の例であるが、この位置に限定しなくてもよい。
【０１８８】
以上、本発明の固体撮像素子およびその駆動方法について、実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、この実施の形態に限定されるものではない。本発明の要旨を逸脱しない範囲内で当業者が思いつく各種変形を施したものも本発明の範囲内に含まれる。また、発明の趣旨を逸脱しない範囲で、複数の実施の形態における各構成要素を任意に組み合わせてもよい。
【０１８９】
例えば、図１２Ａの転送制御部２０２の構成が実施の形態３〜９の固体撮像素子に用いられてもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１９０】
本発明は、固体撮像素子およびその駆動方法に利用でき、特に高画質のデジタルカメラやビデオカメラ等に利用することができる。
【符号の説明】
【０１９１】
１０    撮像部
１１    光学黒部
２０    信号出力エリア
２１    信号掃き捨てエリア
１００、９０２    フォトダイオード
１０１    読み出し部
１１０    第１垂直ＣＣＤ
１２０    ストレージゲート
１３０    ホールドゲート
１５０    信号電荷パケット
１５１    空パケット
１５２    間引き電荷パケット
２０１、２０２、２０３、２０４、２０５、２０６、２０７、２０８、２０９    転送制御部
２１０    第２垂直ＣＣＤ
２１１    分岐部
２１２    垂直ＣＣＤ最終ゲート
２２１、２２２    合流部
２５０    ドレインゲート
２５１、９１５    ドレイン
２６０、２６１、９１６、９１８、９１９    端子
２７０    電荷転送チャネル
２７１    ゲート電極
２８０    Ｐ型不純物領域
３００、９１１    水平ＣＣＤ
３０１    信号出力部
９０３    垂直ＣＣＤ
９０４    アドレス回路
９０５、９０６    転送電極
９１４    制御ゲート
【図１】
0005562335.tif 000002
【図２Ａ】
0005562335.tif 000003
【図２Ｂ】
0005562335.tif 000004
【図３Ａ】
0005562335.tif 000005
【図３Ｂ】
0005562335.tif 000006
【図３Ｃ】
0005562335.tif 000007
【図３Ｄ】
0005562335.tif 000008
【図３Ｅ】
0005562335.tif 000009
【図４】
0005562335.tif 000010
【図５】
0005562335.tif 000011
【図６Ａ】
0005562335.tif 000012
【図６Ｂ】
0005562335.tif 000013
【図７】
0005562335.tif 000014
【図８】
0005562335.tif 000015
【図９】
0005562335.tif 000016
【図１０】
0005562335.tif 000017
【図１１】
0005562335.tif 000018
【図１２Ａ】
0005562335.tif 000019
【図１２Ｂ】
0005562335.tif 000020
【図１２Ｃ】
0005562335.tif 000021
【図１３Ａ】
0005562335.tif 000022
【図１３Ｂ】
0005562335.tif 000023
【図１３Ｃ】
0005562335.tif 000024
【図１４Ａ】
0005562335.tif 000025
【図１４Ｂ】
0005562335.tif 000026
【図１５】
0005562335.tif 000027
【図１６Ａ】
0005562335.tif 000028
【図１６Ｂ】
0005562335.tif 000029
【図１７】
0005562335.tif 000030
【図１８】
0005562335.tif 000031
【図１９】
0005562335.tif 000032
【図２０】
0005562335.tif 000033
【図２１Ａ】
0005562335.tif 000034
【図２１Ｂ】
0005562335.tif 000035
【図２１Ｃ】
0005562335.tif 000036
【図２１Ｄ】
0005562335.tif 000037
【図２１Ｅ】
0005562335.tif 000038
【図２２】
0005562335.tif 000039
【図２３Ａ】
0005562335.tif 000040
【図２３Ｂ】
0005562335.tif 000041
【図２４】
0005562335.tif 000042