(57)【要約】【課題】  ２方向に信号電荷を転送可能な水平電荷転送装置を備え、且つ消費電力を低減することのできる固体撮像装置を提供する。【解決手段】  固体撮像装置は、一導電型の半導体基板と、前記半導体基板上に二次元状に配列された複数の光電変換素子と、前記光電変換素子の列間に垂直方向に配列され、前記光電変換素子で発生した信号電荷を垂直方向に転送する垂直電荷転送手段と、前記垂直電荷転送手段からの信号電荷を一時蓄積し、行方向に順次転送する水平電荷転送手段であって、少なくとも二系統の水平シフトレジスタで構成され、各水平シフトレジスタは１８０度異なる方向へ前記信号電荷を転送することができ、少なくとも一方の前記水平シフトレジスタの駆動を変更することで、他方の前記水平シフトレジスタに連続して且つ同じ方向に前記信号電荷の転送を行うことができる電極構成を有する水平電荷転送手段と、前記水平電荷転送手段により転送された信号電荷を検出して出力する出力手段とを有する。【選択図】  図１
2006279289.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一導電型の半導体基板と、
前記半導体基板上に二次元状に配列された複数の光電変換素子と、
前記光電変換素子の列間に垂直方向に配列され、前記光電変換素子で発生した信号電荷を垂直方向に転送する垂直電荷転送手段と、
前記垂直電荷転送手段からの信号電荷を一時蓄積し、行方向に順次転送する水平電荷転送手段であって、少なくとも二系統の水平シフトレジスタで構成され、各水平シフトレジスタは１８０度異なる方向へ前記信号電荷を転送することができ、少なくとも一方の前記水平シフトレジスタの駆動を変更することで、他方の前記水平シフトレジスタに連続して且つ同じ方向に前記信号電荷の転送を行うことができる電極構成を有する水平電荷転送手段と、
前記水平電荷転送手段により転送された信号電荷を検出して出力する出力手段と
を有する固体撮像装置。
【請求項２】
前記他方の水平シフトレジスタは、連続した２電極が電気的に接続されており、前記一方の水平シフトレジスタは、連続した２電極が電気的に接続されていない請求項１記載の固体撮像装置。
【請求項３】
一導電型の半導体基板と、前記半導体基板上に二次元状に配列された複数の光電変換素子と、前記光電変換素子の列間に垂直方向に配列され、前記光電変換素子で発生した信号電荷を垂直方向に転送する垂直電荷転送手段と、それぞれが１８０度異なる方向へ前記信号電荷を転送することができる少なくとも二系統の水平シフトレジスタで構成され、前記垂直電荷転送手段からの信号電荷を一時蓄積し、行方向に順次転送する水平電荷転送手段と、前記水平電荷転送手段により転送された信号電荷を検出して出力する出力手段とを有する固体撮像装置の駆動方法であって、
少なくとも一方の前記水平シフトレジスタの駆動を変更することで、他方の前記水平シフトレジスタに連続して且つ同じ方向に前記信号電荷の転送を行うことができる固体撮像装置の駆動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体撮像装置に関し、より詳しくは、固体撮像装置の駆動方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１５は、従来の固体撮像装置１０の構成を表す概略平面図である。
【０００３】
固体撮像装置１０は、２次元状に配列された多数の光電変換素子（フォトダイオード）１１及び光電変換素子１１で発生する信号電荷を垂直方向に転送する複数列の垂直電荷転送装置（ＶＣＣＤ）１２、フォトダイオード１１の列数をほぼ２等分するように転送方向が異なり、ＶＣＣＤ１２の各列の下流側の端部に配置され、ＶＣＣＤ１２によって転送された信号電荷を水平方向に転送する水平電荷転送装置（ＨＣＣＤ）１４ａ、１４ｂ及び各ＨＣＣＤ１４から出力される信号を検出する出力アンプ１５ａ、１５ｂを含んで構成される。ＶＣＣＤ１２及びＨＣＣＤ１４ａ、１４ｂは、電荷結合素子（ＣＣＤ）によって構成される。
【０００４】
一般的な電荷結合素子を用いた固体撮像装置におけるＨＣＣＤは１方向への転送を行い、それに対応した単一の出力アンプで構成されるものであるが、この従来の固体撮像装置は、信号電荷の読み出しサイクルの高速化を目的として、異なる方向への転送を行う２本のＨＣＣＤ１４ａ、１４ｂを搭載している。
【０００５】
ＶＣＣＤ１２の各Ｖ１〜Ｖ４には、例えば、図１６に示すタイミングチャートにおける駆動波形ΦＶ１〜ΦＶ４が印加される。駆動波形ΦＶ１〜ΦＶ４は、周知の４相駆動で、図１６に示すＶＨ印加（ΦＶ１及びΦＶ３）により、読み出し部３ｇを介して、固体撮像装置１０に入射した光量に応じて光電変換素子１１に蓄積された信号電荷をＶＣＣＤ１２に読み出す。
【０００６】
転送期間においてＶＣＣＤ１２のＶ１〜Ｖ４にミッドレベル（ＶＭ）又はローレベル（ＶＬ）のパルスを順次印加することにより、信号電荷は、順次ＨＣＣＤ１４方向に転送される。
【０００７】
ＨＣＣＤ１４ａ及び１４ｂは、図１６に示すように、周知の２相駆動により出力アンプ１５方向に水平に信号電荷を順次転送し、転送された信号電荷は出力アンプ１５ａ及び１５ｂにより検出され、ＯＳ波形の如く入射光量に応じた出力電圧を発生する。
【０００８】
上述のＨＣＣＤ１４ａ及び１４ｂの転送動作は同時刻に並行して行うため、ＨＣＣＤが１本の構造に比べて、概略１／２の読み出し期間となり、読み出しサイクルの短縮が図れる。
【０００９】
図１７は、図１５に示す従来の固体撮像装置１０の垂直ＣＣＤ（ＶＣＣＤ）１２を含むＨＣＣＤ１４ａと１４ｂとの境界部位の概略平面図である。
【００１０】
ＶＣＣＤ１２は４相駆動で、奇数電極のＶ１、Ｖ３は、第２層電極７で構成され、偶数電極のＶ２、Ｖ４は、第１層電極６で構成される。ＨＣＣＤ１４（１４ａ及び１４ｂ）は、ＶＣＣＤ１２の最終電極とのインターフェイスを第２層電極７で構成し、この第２層電極を経由して第１層電極６の電極下チャネル３に信号電荷を一時蓄積する。
【００１１】
図１８は、図１７のＡ−Ｂで示す部分の断面図である。
【００１２】
一導電型半導体基板１の表層側に基板と反対導電型のウェル層２を形成し、ウェル層２中の基板表面には、ウェル層２と反対導電型の不純物層（転送チャネル）３、４が形成される。不純物層３と不純物層４では、不純物層４が相対的に薄い不純物層を成す。基板１の上には、絶縁層５を介して、第１の電極６と、電極６と基板１それぞれに対し絶縁層５を介して第２の電極７が形成されている。電極６下に不純物層３、電極７下に不純物層４が形成されている。第１の電極７と第２の電極８は、電気的に接続されており、図１９に示す入力により周知の２相駆動ＣＣＤの動作を実現する。
【００１３】
第１のＨＣＣＤ１４ａと第２のＨＣＣＤ１４ｂは、電極の接続が異なる。図中、左右方向中央付近のＨ２電極７は、左右方向に隣接する２つの電極６と電気的に接続されている。その３電極を中心として、図中左側の第１のＨＣＣＤ１４ａ側では、電極６と右方向に隣接する電極７が電気的に接続されている。また、図中右側の第２のＨＣＣＤ１４ｂ側では、電極６と左方向に隣接する電極７が電気的に接続されている。
【００１４】
図１９は、図１５に示す従来の固体撮像装置１０の第１のＨＣＣＤ１４ａと第２のＨＣＣＤ１４ｂの駆動を説明するための図である。図中左側が、タイミングチャートであり、右側がタイミングチャートに対応した図１８の不純物層３及び４の電位図である。
【００１５】
ＶＣＣＤ１２から転送された信号電荷は、電極７下の不純物層４を介して、電極６下の不純物層３に一時的に蓄積され、タイミングチャートに示すような周知のφＨ１とφＨ２の逆相クロック動作により各々ＨＣＣＤ１４ａは左方向、ＨＣＣＤ１４ｂは右方向への転送を行う。
【００１６】
図２０は、従来の固体撮像装置２０の垂直ＣＣＤ（ＶＣＣＤ）１２を含むＨＣＣＤ１４ａと１４ｂとの境界部位の概略平面図である。
【００１７】
図１７及び図１８に示す従来の固体撮像装置１０と構造的に異なる点は、ＶＣＣＤ１２の転送路の水平方向の列数に対応したＨＣＣＤ１４の電極７、８が半数となっている点、ＶＣＣＤ１２とＨＣＣＤ１４との接続部にラインメモリ（ＬＭ）１３を設置している点、及びＨＣＣＤ１４の電気的接続である。
【００１８】
すなわち、第１のＨＣＣＤ１４ａと第２のＨＣＣＤ１４ｂの境界部を除く電極は、電極７と電極６が交互に配置され、その列数は電極６と電極７の２枚を一組とした場合には、従来の固体撮像装置１０では、ＶＣＣＤ１２の列数の２倍あるのに対して、従来の固体撮像装置２０では、ＶＣＣＤ１２の列数と同数となっている。なお、これは、ＶＣＣＤ１２とＨＣＣＤ１４との接続部にラインメモリ（ＬＭ）１３を設置したためである。すなわち、ラインメモリ１３が設置されている場合は、ＨＣＣＤ電極をＨ１を高電位、Ｈ２を低電位に設定し、ラインメモリ１３を高電位状態から低電位状態に設定することで、ラインメモリ１３に接続された列（Ｈ１）の信号電荷のみを選択的にＨＣＣＤ１４に読み出すことができるためである。ＨＣＣＤ１４内の信号電荷を転送した後に、ＨＣＣＤ電極をＨ２を高電位、Ｈ１を低電位に設定し、ラインメモリ１３を高電位状態から低電位状態に設定することで、ラインメモリ１３に接続された列（Ｈ２）の信号電荷のみを選択的にＨＣＣＤ１４に読み出すことができる。その後、ＨＣＣＤ１４内の信号電荷を転送することで、全信号電荷を読み出すことができる。なお、第１のＨＣＣＤ１４ａと第２のＨＣＣＤ１４ｂの境界の電極６はＨ３となっている。
【００１９】
図２１は、図２０のＡ−Ｂで示す部分の断面図である。
【００２０】
基本的な構造は、図１８に示す固体撮像装置１０と同一であるので説明を省略する。固体撮像装置１０と異なるのは、第１のＨＣＣＤ１４ａと第２のＨＣＣＤ１４ｂの境界の電極６がＨ３として単独となっているところである。
【００２１】
図２２は、図２０に示す従来の固体撮像装置２０の第１のＨＣＣＤ１４ａと第２のＨＣＣＤ１４ｂの駆動を説明するための図である。図中左側が、タイミングチャートであり、右側がタイミングチャートに対応した図２１の不純物層３及び４の電位図である。
【００２２】
ＶＣＣＤ１２から転送された信号電荷は、電極７下の不純物層４を介して、電極６下の不純物層３に一時的に蓄積され、タイミングチャートに示すような周知のφＨ１とφＨ２の逆相クロック動作により各々ＨＣＣＤ１４ａは左方向、ＨＣＣＤ１４ｂは右方向への転送を行う。なお、Ｈ３は、低電位に固定されている。
【００２３】
上述の従来の固体撮像装置１０及び２０は、いずれの場合も、固体撮像装置の撮像エリアの画像情報を全体にわたり万遍なく得るためには、たとえＶＣＣＤ１２等により垂直方向の間引き（数ラインごとに読み出す動作）を行った場合においても、第１のＨＣＣＤ１４ａと第２のＨＣＣＤ１４ｂの双方を駆動する必要がある。
【００２４】
図２３は、固体撮像装置の出力に係る周辺回路の概略図である。図中、出力アンプ１５ａからの出力をＯＳ１とし、出力アンプ１５ｂからの出力をＯＳ２とする。
【００２５】
出力ＯＳ１及びＯＳ２のそれぞれは、電流バッファ、ＣＤＳ回路、Ａ／Ｄ変換回路等を含むアナログフロントエンド（ＡＦＥ）２１を経て、補正・合成回路２２に入力される。出力ＯＳ１及びＯＳ２は、出力アンプがその物理的位置の違いや、製造上のバラツキ等により特性が異なってしまうため、両者の特性合わせこみの補正回路を通す必要がある。補正後は、出力ＯＳ１及びＯＳ２の合成を行い、デジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）２３により、カラー化処理やストレージフォーマットやモニターフォーマット出力への変換後、ストレージ／モニター２４に出力される。
【００２６】
【特許文献１】特開２００４−１９４０２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２７】
上述したように、従来のＨＣＣＤを２本備えた固体撮像装置では、全ての信号を読み出す場合はや、例えば、デジタルスチルカメラに用いられる場合で垂直方向ないしは水平方向の信号を間引きしてＡＥ／ＡＦ用の信号を得る場合など、全ての場合で２系統のＨＣＣＤを駆動しなければならない。そのため、固体撮像装置の消費電力の中でウェイトの大きい出力アンプを常に２系統駆動しなければならず、消費電力が増大してしまう。
【００２８】
また、出力信号処理においても、２系統の出力アンプの出力を処理するため、ＡＦＥ２１を２つ動作させる必要がある。さらに、補正回路２２を動作させる必要もあることから、周辺回路の消費電力の増大を招く。さらに、２系統の補正誤差によるＳ／Ｎ比の劣化などを招くことも考えられる。
【００２９】
本発明の目的は、２方向に信号電荷を転送可能な水平電荷転送装置を備え、且つ消費電力を低減することのできる固体撮像装置を提供することである。
【００３０】
また、本発明の他の目的は、２方向に信号電荷を転送可能な水平電荷転送装置を備え、且つ消費電力を低減することのできる固体撮像装置の駆動方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００３１】
本発明の一観点によれば、固体撮像装置は、一導電型の半導体基板と、前記半導体基板上に二次元状に配列された複数の光電変換素子と、前記光電変換素子の列間に垂直方向に配列され、前記光電変換素子で発生した信号電荷を垂直方向に転送する垂直電荷転送手段と、前記垂直電荷転送手段からの信号電荷を一時蓄積し、行方向に順次転送する水平電荷転送手段であって、少なくとも二系統の水平シフトレジスタで構成され、各水平シフトレジスタは１８０度異なる方向へ前記信号電荷を転送することができ、少なくとも一方の前記水平シフトレジスタの駆動を変更することで、他方の前記水平シフトレジスタに連続して且つ同じ方向に前記信号電荷の転送を行うことができる電極構成を有する水平電荷転送手段と、前記水平電荷転送手段により転送された信号電荷を検出して出力する出力手段とを有する。
【発明の効果】
【００３２】
本発明によれば、２方向に信号電荷を転送可能な水平電荷転送装置を備え、且つ消費電力を低減することのできる固体撮像装置を提供することができる。
【００３３】
また、本発明によれば、２方向に信号電荷を転送可能な水平電荷転送装置を備え、且つ消費電力を低減することのできる固体撮像装置の駆動方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
【実施例】
【００３５】
図１は、本発明の第１の実施例による固体撮像装置の垂直ＣＣＤ（ＶＣＣＤ）１２を含むＨＣＣＤ１４ａと１４ｂとの境界部位の概略平面図である。なお、ＨＣＣＤ１４に４相（φＨ１〜φＨ４）の駆動パルスが印加され、その電極構成が変更されている以外は、図１７に示す従来技術と同様である。すなわち、ＶＣＣＤ１２等のＨＣＣＤ１４以外の構成は、従来技術と同様であり、周知技術を利用可能である。
【００３６】
第１の実施例の電極構成の特徴は、フォトダイオード１１の列数をほぼ２等分した場合の中央部から左側に位置する第１のＨＣＣＤ１４ａでは、電極６及び電極７を電気的に接続して１組の電極とし、中央部から端部（図中、中央から左端）に向かって「Ｈ２、Ｈ１」の電極並びを繰り返している点と、中央部から右側に位置する第２のＨＣＣＤ１４ｂでは、電極６及び電極７を電気的に独立して配線し、中央部から端部（図中、中央から右端）に向かって「Ｈ４、Ｈ１、Ｈ３、Ｈ２」の電極並びを繰り返している点である。
【００３７】
なお、上述したＨＣＣＤ１４の電極並び、及び後述する駆動波形のタイミング以外の構成は、従来技術として説明した構成が適宜利用可能であるので、その説明は省略する。
【００３８】
図２は、図１のＡ−Ｂで示す部分の断面図である。
【００３９】
一導電型半導体基板１の表層側に基板と反対導電型のウェル層２を形成し、ウェル層２中の基板表面には、ウェル層２と反対導電型の不純物層（転送チャネル）３、４が形成される。不純物層３と不純物層４では、不純物層４が相対的に薄い不純物層を成す。基板１の上には、絶縁層５を介して、第１の電極６と、電極６と基板１それぞれに対し絶縁層５を介して第２の電極７が形成されている。電極６下に不純物層３、電極７下に不純物層４が形成されている。
【００４０】
図３は、本発明の第１の実施例による第１のＨＣＣＤ１４ａと第２のＨＣＣＤ１４ｂの駆動を説明するための図である。図中左側が、タイミングチャートであり、右側がタイミングチャートに対応した図２の不純物層３及び４の電位図である。
【００４１】
図３（Ａ）は、第１のＨＣＣＤ１４ａと第２のＨＣＣＤ１４ｂを用いて信号電荷を左右２方向に転送する場合の駆動を説明する図である。
【００４２】
ＶＣＣＤ１２から転送された信号電荷は、電極７下の不純物層４を介して、電極６下の不純物層３に一時的に蓄積され、タイミングチャートに示すようにφＨ１及びφＨ３を一組とし、φＨ２及びφＨ４を一組とした逆相クロック動作により各々ＨＣＣＤ１４ａは左方向、ＨＣＣＤ１４ｂは右方向への転送を行う。
【００４３】
図３（Ｂ）は、第１のＨＣＣＤ１４ａと第２のＨＣＣＤ１４ｂを用いて信号電荷を１方向（例えば、図中左方向）に転送する場合の駆動を説明する図である。
【００４４】
ＶＣＣＤ１２から転送された信号電荷は、電極７下の不純物層４を介して、電極６下の不純物層３に一時的に蓄積され、タイミングチャートに示すようにφＨ１及びφＨ４を一組とし、φＨ２及びφＨ３を一組とした逆相クロック動作によりＨＣＣＤ１４ａ、ＨＣＣＤ１４ｂともに左方向への転送を行う。
【００４５】
図４は、本発明の第１の実施例の変形例による固体撮像装置の垂直ＣＣＤ（ＶＣＣＤ）１２を含むＨＣＣＤ１４ａと１４ｂとの境界部位の概略平面図である。なお、ＨＣＣＤ１４に８相（φＨ１〜φＨ８）の駆動パルスが印加され、その電極構成が変更されている以外は、図１７に示す従来技術及び図１に示す第１の実施例と同様である。すなわち、ＶＣＣＤ１２等のＨＣＣＤ１４以外の構成は、従来技術と同様であり、周知技術を利用可能である。
【００４６】
第１の実施例の変形例の電極構成の特徴は、フォトダイオード１１の列数をほぼ２等分した場合の中央部から左側に位置する第１のＨＣＣＤ１４ａでは、電極６及び電極７を電気的に独立して配線し、中央部から端部（図中、中央から左端）に向かって「Ｈ４、Ｈ３、Ｈ２、Ｈ１」の電極並びを繰り返している点と、中央部から右側に位置する第２のＨＣＣＤ１４ｂでは、電極６及び電極７を独立して配線し、中央部から端部（図中、中央から右端）に向かって「Ｈ５、Ｈ６、Ｈ７、Ｈ８」の電極並びを繰り返している点である。
【００４７】
なお、上述したＨＣＣＤ１４の電極並び、及び後述する駆動波形のタイミング以外の構成は、従来技術として説明した構成が適宜利用可能であるので、その説明は省略する。また、図５に示す断面構造も上述した電極構成以外は図２に示すものと同様であるのでその説明を省略する。
【００４８】
図６は、本発明の第１の実施例の変形例による第１のＨＣＣＤ１４ａと第２のＨＣＣＤ１４ｂの駆動を説明するための図である。図中左側が、タイミングチャートであり、右側がタイミングチャートに対応した図５の不純物層３及び４の電位図である。
【００４９】
図６（Ａ）は、第１のＨＣＣＤ１４ａと第２のＨＣＣＤ１４ｂを用いて信号電荷を左右２方向に転送する場合の駆動を説明する図である。
【００５０】
ＶＣＣＤ１２から転送された信号電荷は、電極７下の不純物層４を介して、電極６下の不純物層３に一時的に蓄積され、タイミングチャートに示すようにφＨ１、φＨ２、φＨ６及びφＨ７を一組とし、φＨ３、φＨ４、φＨ５、φＨ８を一組とした逆相クロック動作により各々ＨＣＣＤ１４ａは左方向、ＨＣＣＤ１４ｂは右方向への転送を行う。
【００５１】
図６（Ｂ）は、第１のＨＣＣＤ１４ａと第２のＨＣＣＤ１４ｂを用いて信号電荷を１方向（例えば、図中左方向）に転送する場合の駆動を説明する図である。
【００５２】
ＶＣＣＤ１２から転送された信号電荷は、電極７下の不純物層４を介して、電極６下の不純物層３に一時的に蓄積され、タイミングチャートに示すようにφＨ１、φＨ２、φＨ５及びφＨ６を一組とし、φＨ３、φＨ４、φＨ７及びφＨ８を一組とした逆相クロック動作によりＨＣＣＤ１４ａ、ＨＣＣＤ１４ｂともに左方向への転送を行う。また、φＨ２、φＨ３、φＨ６及びφＨ７を一組とし、φＨ１、φＨ４、φＨ５及びφＨ８を一組とした逆相クロック動作によりＨＣＣＤ１４ａ、ＨＣＣＤ１４ｂともに右方向への転送を行うこともできる。右方向への転送を行うことで鏡像画像を生成可能であり、例えば、車載用のバックミラーに映し出す画像等に用いることができる。
【００５３】
図７は、本発明の第２の実施例による固体撮像装置の垂直ＣＣＤ（ＶＣＣＤ）１２を含むＨＣＣＤ１４ａと１４ｂとの境界部位の概略平面図である。なお、ＨＣＣＤ１４に４相（φＨ１〜φＨ４）の駆動パルスが印加され、その電極構成が変更されている以外は、図２０に示すラインメモリ１３を備えた従来技術と同様である。すなわち、ＶＣＣＤ１２、ラインメモリ１３等のＨＣＣＤ１４以外の構成は、従来技術と同様であり、周知技術を利用可能である。
【００５４】
第２の実施例の電極構成の特徴は、フォトダイオード１１の列数をほぼ２等分した場合の中央部から左側に位置する第１のＨＣＣＤ１４ａでは、電極６及び電極７を電気的に接続して１組の電極とし、中央部から端部（図中、中央から左端）に向かって「Ｈ１、Ｈ２」の電極並びを繰り返している点と、中央部から右側に位置する第２のＨＣＣＤ１４ｂでは、電極６及び電極７を電気的に独立して配線し、中央部から端部（図中、中央から右端）に向かって「Ｈ４、Ｈ２、Ｈ３、Ｈ１」の電極並びを繰り返している点である。
【００５５】
なお、上述したＨＣＣＤ１４の電極並び、及び後述する駆動波形のタイミング以外の構成は、従来技術として説明した構成が適宜利用可能であるので、その説明は省略する。また、図８に示す断面構造も、各電極のピッチが異なるものの、上述した電極構成以外は図２及び図５に示すものと同様であるのでその説明を省略する。
【００５６】
図９は、本発明の第２の実施例による第１のＨＣＣＤ１４ａと第２のＨＣＣＤ１４ｂを用いて信号電荷を左右２方向に転送する場合の駆動を説明するための図である。図中左側が、タイミングチャートであり、右側がタイミングチャートに対応した図８の不純物層３及び４の電位図である。
【００５７】
ＶＣＣＤ１２から転送された信号電荷は、電極７下の不純物層４を介して、電極６下の不純物層３に一時的に蓄積され、電位図に示すように、中央部に位置する信号電荷は当初Ｈ１電極下及びＨ４電極下に分かれて蓄積される。タイミングチャートに示すようにまずφＨ４に低電圧を印加することにより、Ｈ４電極下の信号電荷をＨ１電極下に移動させる。その後、φＨ１及びφＨ４を一組とし、φＨ２及びφＨ３を一組とした逆相クロック動作により各々ＨＣＣＤ１４ａは左方向、ＨＣＣＤ１４ｂは右方向への転送を行う。
【００５８】
図１０は、本発明の第２の実施例による第１のＨＣＣＤ１４ａと第２のＨＣＣＤ１４ｂを用いて信号電荷を１方向（例えば、図中左方向）に転送する場合の駆動を説明する図である。図中左側が、タイミングチャートであり、右側がタイミングチャートに対応した図８の不純物層３及び４の電位図である。
【００５９】
ＶＣＣＤ１２から転送された信号電荷は、電極７下の不純物層４を介して、電極６下の不純物層３に一時的に蓄積され、タイミングチャートに示すようにφＨ１及びφＨ３を一組とし、φＨ２及びφＨ４を一組とした逆相クロック動作によりＨＣＣＤ１４ａ、ＨＣＣＤ１４ｂともに左方向への転送を行う。
【００６０】
図１１は、本発明の第２の実施例の変形例による固体撮像装置の垂直ＣＣＤ（ＶＣＣＤ）１２を含むＨＣＣＤ１４ａと１４ｂとの境界部位の概略平面図である。なお、ＨＣＣＤ１４に８相（φＨ１〜φＨ８）の駆動パルスが印加され、その電極構成が変更されている以外は、図２０に示すラインメモリ１３を備えた従来技術及び図７に示す第２の実施例と同様である。すなわち、ＶＣＣＤ１２等のＨＣＣＤ１４以外の構成は、従来技術と同様であり、周知技術を利用可能である。
【００６１】
本実施例の電極構成の特徴は、フォトダイオード１１の列数をほぼ２等分した場合の中央部から左側に位置する第１のＨＣＣＤ１４ａでは、電極６及び電極７を電気的に独立して配線し、中央部から端部（図中、中央から左端）に向かって「Ｈ４、Ｈ３、Ｈ２、Ｈ１」の電極並びを繰り返している点と、中央部から右側に位置する第２のＨＣＣＤ１４ｂでは、電極６及び電極７を独立して配線し、中央部から端部（図中、中央から右端）に向かって「Ｈ５、Ｈ６、Ｈ７、Ｈ８」の電極並びを繰り返している点である。
【００６２】
なお、上述したＨＣＣＤ１４の電極並び、及び後述する駆動波形のタイミング以外の構成は、従来技術として説明した構成が適宜利用可能であるので、その説明は省略する。また、図１２に示す断面構造も上述した電極構成以外は図２、図５、図８に示すものと同様であるのでその説明を省略する。
【００６３】
図１３は、第１のＨＣＣＤ１４ａと第２のＨＣＣＤ１４ｂを用いて信号電荷を左右２方向に転送する場合の駆動を説明する図である。図中左側が、タイミングチャートであり、右側がタイミングチャートに対応した図１２の不純物層３及び４の電位図である。
【００６４】
ＶＣＣＤ１２から転送された信号電荷は、電極７下の不純物層４を介して、電極６下の不純物層３に一時的に蓄積され、電位図に示すように、中央部に位置する信号電荷は当初Ｈ３電極下及びＨ５電極下に分かれて蓄積される。タイミングチャートに示すようにまずφＨ５に低電圧を印加することにより、Ｈ５電極下の信号電荷をＨ３電極下に移動させる。その後、φＨ１、φＨ２、φＨ６及びφＨ７を一組とし、φＨ３、φＨ４、φＨ５、φＨ８を一組とした逆相クロック動作により各々ＨＣＣＤ１４ａは左方向、ＨＣＣＤ１４ｂは右方向への転送を行う。
【００６５】
図１４は、第１のＨＣＣＤ１４ａと第２のＨＣＣＤ１４ｂを用いて信号電荷を１方向（例えば、図中左方向）に転送する場合の駆動を説明する図である。図中左側が、タイミングチャートであり、右側がタイミングチャートに対応した図１２の不純物層３及び４の電位図である。
【００６６】
ＶＣＣＤ１２から転送された信号電荷は、電極７下の不純物層４を介して、電極６下の不純物層３に一時的に蓄積され、タイミングチャートに示すようにφＨ１、φＨ２、φＨ５及びφＨ６を一組とし、φＨ３、φＨ４、φＨ７及びφＨ８を一組とした逆相クロック動作によりＨＣＣＤ１４ａ、ＨＣＣＤ１４ｂともに左方向への転送を行う。また、φＨ２、φＨ３、φＨ６及びφＨ７を一組とし、φＨ１、φＨ４、φＨ５及びφＨ８を一組とした逆相クロック動作によりＨＣＣＤ１４ａ、ＨＣＣＤ１４ｂともに右方向への転送を行うこともできる。右方向への転送を行うことで鏡像画像を生成可能であり、例えば、車載用のバックミラーに映し出す画像等に用いることができる。
【００６７】
以上の本発明の第１及び第２の実施例及びそれらの変形例のように、電極配線を変更し、その駆動タイミングを変更することで、二系統の（ＨＣＣＤ１４ａ及びＨＣＣＤ１４ｂ）の転送方向を任意に選択することができるようになり、必要に応じて２方向への転送と１方向への転送を使い分けることができる。
【００６８】
１方向のみの水平転送を行う場合、例えば、図２３に示す、固体撮像装置の出力に係る周辺回路において、出力は出力ＯＳ１のみとなり、出力アンプ１５及びアナログフロントエンド（ＡＦＥ）２１は１系統のみ動作させればよくなる。
【００６９】
よって、２方向水平転送が必要ないときには、出力アンプの動作に伴う消費電力を概略半分に減らすことができる。また、ＡＦＥの動作に伴う消費電力も概略半分に減らすことができる。
【００７０】
さらに、出力が１系統となるため、２方向水平転送が必要ないときには、補正・合成回路２２を用いる必要がなくなる。よって、補正・合成回路の動作に伴う消費電力も概略半分に減らすことができる。
【００７１】
なお、実施例では、４相又は８相の駆動パルスを印加する例を説明したが、これに限らず例えば、６相の駆動パルスを与えるようにしてもよい。
【００７２】
以上実施例に沿って本発明を説明したが、本発明はこれらに制限されるものではない。例えば、種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に自明であろう。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】本発明の第１の実施例による固体撮像装置の垂直ＣＣＤ（ＶＣＣＤ）１２を含むＨＣＣＤ１４ａと１４ｂとの境界部位の概略平面図である。
【図２】図１のＡ−Ｂで示す部分の断面図である。
【図３】本発明の第１の実施例によるＨＣＣＤ１４の８相駆動による水平画素加算を行う場合のタイミングチャートと信号電荷の動きを示す図である。
【図４】本発明の第１の実施例の変形例による固体撮像装置の垂直ＣＣＤ（ＶＣＣＤ）１２を含むＨＣＣＤ１４ａと１４ｂとの境界部位の概略平面図である。
【図５】図４のＡ−Ｂで示す部分の断面図である。
【図６】本発明の第２の実施例による固体撮像装置のＶＣＣＤ１２を含むラインメモリ１３付近及びＨＣＣＤ１４の電極構成を表す平面図である。
【図７】本発明の第２の実施例による固体撮像装置の垂直ＣＣＤ（ＶＣＣＤ）１２を含むＨＣＣＤ１４ａと１４ｂとの境界部位の概略平面図である。
【図８】図７のＡ−Ｂで示す部分の断面図である。
【図９】本発明の第２の実施例による第１のＨＣＣＤ１４ａと第２のＨＣＣＤ１４ｂを用いて信号電荷を左右２方向に転送する場合の駆動を説明するための図である。
【図１０】本発明の第２の実施例による第１のＨＣＣＤ１４ａと第２のＨＣＣＤ１４ｂを用いて信号電荷を１方向（例えば、図中左方向）に転送する場合の駆動を説明する図である。
【図１１】本発明の第２の実施例の変形例による固体撮像装置の垂直ＣＣＤ（ＶＣＣＤ）１２を含むＨＣＣＤ１４ａと１４ｂとの境界部位の概略平面図である。
【図１２】図１１のＡ−Ｂで示す部分の断面図である。
【図１３】第１のＨＣＣＤ１４ａと第２のＨＣＣＤ１４ｂを用いて信号電荷を左右２方向に転送する場合の駆動を説明する図である。
【図１４】第１のＨＣＣＤ１４ａと第２のＨＣＣＤ１４ｂを用いて信号電荷を１方向（例えば、図中左方向）に転送する場合の駆動を説明する図である。
【図１５】従来の固体撮像装置１０の構成を表す概略平面図である。
【図１６】図１５に示す従来の固体撮像装置１０の駆動タイミングチャートである。
【図１７】図１５に示す従来の固体撮像装置１０の垂直ＣＣＤ（ＶＣＣＤ）１２を含むＨＣＣＤ１４ａと１４ｂとの境界部位の概略平面図である。
【図１８】図１７のＡ−Ｂで示す部分の断面図である。
【図１９】図１５に示す従来の固体撮像装置１０の第１のＨＣＣＤ１４ａと第２のＨＣＣＤ１４ｂの駆動を説明するための図である。
【図２０】従来の固体撮像装置２０の垂直ＣＣＤ（ＶＣＣＤ）１２を含むＨＣＣＤ１４ａと１４ｂとの境界部位の概略平面図である。
【図２１】図２０のＡ−Ｂで示す部分の断面図である。
【図２２】図２０に示す従来の固体撮像装置２０の第１のＨＣＣＤ１４ａと第２のＨＣＣＤ１４ｂの駆動を説明するための図である。
【図２３】固体撮像装置の出力に係る周辺回路の概略図である。
【符号の説明】
【００７４】
１…半導体基板、２…ウェル層、３、４…不純物層、５…絶縁膜、６、７…電極、８…素子分離層、１０、２０…固体撮像装置、１１…光電変換素子、１２…ＶＣＣＤ、１３…ラインメモリ、１４ａ…第１のＨＣＣＤ、１４ｂ…第２のＨＣＣＤ、１５…出力アンプ、２１…ＡＦＥ、２２…補正・合成回路、２３…ＤＳＰ、２４…ストレージ／モニター
【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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