(57)【要約】【課題】  回路動作停止後のトランジスタの信頼性の低下を防止することのできるチャージポンプ回路を提供する。【解決手段】  複数のノードが逆流防止スイッチを介して接続され、各ノードにコンデンサを介してクロックパルス源が接続されたチャージポンプ回路において、少なくとも一部のノードに対して積極的リークパスが接続されているチャージポンプ回路を提供する。【選択図】          図２
2006158116.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のノードが逆流防止スイッチを介して接続され、各ノードにコンデンサを介してクロックパルス源が接続されたチャージポンプ回路において、少なくとも一部のノードに対して積極的リークパスが接続されているチャージポンプ回路。
【請求項２】
前記積極的リークパスによる放電電流が、前記逆流防止スイッチ及び前記コンデンサのリーク電流よりも１桁以上大きく、かつ、回路動作時の出力電流よりも１桁以上小さい請求項１に記載のチャージポンプ回路。
【請求項３】
前記積極的リークパスによる放電電流が、前記逆流防止スイッチ及び前記コンデンサのリーク電流よりも２桁以上大きく、かつ、回路動作時の出力電流よりも２桁以上小さい請求項１に記載のチャージポンプ回路。
【請求項４】
前記逆流防止スイッチがトランジスタである請求項１〜３のいずれか１項に記載のチャージポンプ回路。
【請求項５】
前記積極的リークパスが、前記逆流防止スイッチのトランジスタのソースとドレインとの間、及び、ソースとゲートとの間のうち、少なくとも一方に接続されている請求項４に記載のチャージポンプ回路。
【請求項６】
前記積極的リークパスが抵抗素子である請求項１〜５のいずれか１項に記載のチャージポンプ回路。
【請求項７】
前記積極的リークパスが、チャージポンプ回路をオフにしたときにゲートにオン電圧をかけるようにしたトランジスタである請求項１〜５のいずれか１項に記載のチャージポンプ回路。
【請求項８】
前記積極的リークパスが、ダイオード接続されたトランジスタである請求項１〜５のいずれか１項に記載のチャージポンプ回路。
【請求項９】
更に、前記逆流防止スイッチのトランジスタのゲートに接続され、前記逆流防止スイッチのトランジスタがオフの状態のときにゲート電圧とソース電圧とを略等しくし、オン状態のときには、ゲートとソースとの間の電圧が前記逆流防止スイッチのトランジスタの閾値電圧よりも高くなるように制御を行うゲート電圧制御装置を含む請求項４〜８のいずれか１項に記載のチャージポンプ回路。
【請求項１０】
半導体基板内の第１導電型のウエルに行列状に配置され、入射光を光電変換した信号電荷を蓄積する、前記第１導電型とは逆導電型の第２導電型の電荷蓄積領域と、
前記半導体基板内で前記電荷蓄積領域の各列に近接して形成され、全体として列方向に延在する前記第２導電型の複数の垂直転送チャネルと、
前記垂直転送チャネルの上方に形成され、前記垂直転送チャネル、及び前記電荷蓄積領域と前記垂直転送チャネルとの間の領域のポテンシャルを制御することによって、前記電荷蓄積領域に蓄積された信号電荷を読み出し、前記電荷蓄積領域から読み出された信号電荷を前記列方向に転送する垂直転送電極と、
前記垂直転送チャネルから転送される信号電荷を水平方向に転送する水平ＣＣＤ部と
を備える固体撮像素子と、
前記固体撮像素子を駆動する駆動部と、
前記固体撮像素子または前記駆動部に電力を供給する電源回路と
を有する固体撮像装置であって、
前記電源回路が、複数のノードが逆流防止スイッチを介して接続され、各ノードにコンデンサを介してクロックパルス源が接続されたチャージポンプ回路において、少なくとも一部のノードに対して積極的リークパスが接続されているチャージポンプ回路を含む固体撮像装置。
【請求項１１】
前記電源回路に含まれるチャージポンプ回路の前記積極的リークパスによる放電電流が、前記逆流防止スイッチ及び前記コンデンサのリーク電流よりも１桁以上大きく、かつ、回路動作時の出力電流よりも１桁以上小さい請求項１０に記載の固体撮像装置。
【請求項１２】
前記電源回路に含まれるチャージポンプ回路の前記積極的リークパスによる放電電流が、前記逆流防止スイッチ及び前記コンデンサのリーク電流よりも２桁以上大きく、かつ、回路動作時の出力電流よりも２桁以上小さい請求項１０に記載の固体撮像装置。
【請求項１３】
前記電源回路に含まれるチャージポンプ回路の前記逆流防止スイッチがトランジスタである請求項１０〜１２のいずれか１項に記載の固体撮像装置。
【請求項１４】
前記電源回路に含まれるチャージポンプ回路の前記積極的リークパスが、前記逆流防止スイッチのトランジスタのソースとドレインとの間、及び、ソースとゲートとの間のうち、少なくとも一方に接続されている請求項１３に記載の固体撮像装置。
【請求項１５】
前記電源回路に含まれるチャージポンプ回路の前記積極的リークパスが抵抗素子である請求項１０〜１４のいずれか１項に記載の固体撮像装置。
【請求項１６】
前記電源回路に含まれるチャージポンプ回路の前記積極的リークパスが、チャージポンプ回路をオフにしたときにゲートにオン電圧をかけるようにしたトランジスタである請求項１０〜１４のいずれか１項に記載の固体撮像装置。
【請求項１７】
前記電源回路に含まれるチャージポンプ回路の前記積極的リークパスが、ダイオード接続されたトランジスタである請求項１０〜１４のいずれか１項に記載の固体撮像装置。
【請求項１８】
前記電源回路に含まれるチャージポンプ回路が、更に、前記逆流防止スイッチのトランジスタのゲートに接続され、前記逆流防止スイッチのトランジスタがオフの状態のときにゲート電圧とソース電圧とを略等しくし、オン状態のときには、ゲートとソースとの間の電圧が前記逆流防止スイッチのトランジスタの閾値電圧よりも高くなるように制御を行うゲート電圧制御装置を含む請求項１３〜１７のいずれか１項に記載の固体撮像装置。
【請求項１９】
前記行列状に配置された電荷蓄積領域が、第１の正方行列状に配列された第１の電荷蓄積領域と、前記第１の正方行列状に配列された第１の電荷蓄積領域の格子間位置に、第２の正方行列状に配列された第２の電荷蓄積領域とを含む請求項１０〜１８のいずれか１項に記載の固体撮像装置。
【請求項２０】
前記第１導電型がｐ型である請求項１０〜１９のいずれか１項に記載の固体撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主に携帯電話機などコイルを使わずに昇圧等を行うチャージポンプ回路、及びチャージポンプ回路を備える固体撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話機などで高い電圧が必要となる場合には、コイルを用いたスイッチングレギュレータでは周囲に磁束が漏れてノイズを発生させるため、コンデンサで実現できるチャージポンプ回路が用いられる。
【０００３】
図３は、従来のチャージポンプ回路の一例を示す回路図である。図３に示すチャージポンプ回路は、コンデンサ及び逆流防止スイッチとしてのダイオードを組み合わせた回路である。
【０００４】
ダイオードＤ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４、Ｄ５及びＤ６が、この順に順方向に直列接続されている。ダイオードＤｎとＤｎ＋１（ｎ＝１，２，３，４，５）との間にノード（節点）Ｎｎを定める。ノードＮｎ（ｎ＝１，２，３，４，５）には、クロック生成装置ＣＫｎが、コンデンサＣｎを介して接続されている。たとえば、クロック生成装置ＣＫ１はコンデンサＣ１を介して、ノードＮ１（Ｄ１のカソード、Ｄ２のアノード）に接続される。
【０００５】
ダイオードＤ６のカソードは、バイパスコンデンサＣｏｕｔを介して接地されている。
【０００６】
ダイオードＤ１のアノードから電圧ＶＤＤが入力され、Ｄ６のカソードから出力電圧Ｖｏｕｔが出力される。
【０００７】
図３のチャージポンプ回路の昇圧動作の原理を、以下に説明する。
【０００８】
ダイオードＤ１，Ｄ２、コンデンサＣ１及びクロック生成装置ＣＫ１で構成される回路部分（ノードＮ１）に着目する。
【０００９】
まず、ＣＫ１によるクロックが立ち下がった場合、Ｃ１の容量結合によりノードＮ１の電位（Ｄ１のカソード電位、Ｄ２のアノード電位）が低下しようとするが、Ｄ１がオンするために、Ｄ１のカソード電圧とアノード電圧とはほぼ等しくなる。なお、ダイオードは通常、カソード電圧がアノード電圧より約０．６Ｖ低くなったときにオンする。
【００１０】
次に、ＣＫ１によるクロックが立ち上がった場合、Ｃ１の容量結合によって、ノードＮ１の電位（Ｄ１のカソードの電位）が、ＣＫ１のクロックの振幅分だけ、立ち下がり時の電位よりも高くなる。ダイオードＤ１のカソード電位がアノード電位より高くなり、ダイオードＤ１は逆バイアスとなる。一旦カソードに流れ込んだ電荷はアノードには戻らない。ダイオードＤ２が順バイアスとなると、ダイオードＤ２のカソード電位はアノード電位とほぼ等しくなるまで上昇する。
【００１１】
このようにノードＮ１（ダイオードＤ１のカソード）においては、ダイオードの逆流防止作用により、Ｄ１のアノードの電位とほぼ等しい電位、及び、それよりもクロックの振幅分だけ高い電位が、クロックに同期して交互に現れる。
【００１２】
同様にノードＮ２〜Ｎ５（Ｄ２〜Ｄ５の各段のダイオードのカソード）においても、それぞれＤ２〜Ｄ５のアノードの電位とほぼ等しい電位、及び、アノードの電位よりもそれぞれＣＫ２〜ＣＫ５のクロックの振幅分だけ高い電位が、各クロックに同期して交互に現れる。
【００１３】
したがって、ＣＫ１〜ＣＫ５によるクロック生成のタイミングを調整することにより、Ｎ１からＮ５に進むにつれて高い電圧を得ることが可能になる。
【００１４】
Ｄ１〜Ｄ５の各段のダイオードごとに高められた電圧は、最終段のダイオードＤ６で整流され、Ｖｏｕｔとして出力される。バイパスコンデンサＣｏｕｔは、平滑化のために、最終の出力ノードに配置される。
【００１５】
上述のように、チャージポンプ回路においては、通常、クロックを生成するクロック生成装置と、結合容量を構成するコンデンサと、ダイオード等の逆流防止素子とを用いて昇圧を行う。
【００１６】
しかし、図３に示したチャージポンプ回路のように、逆流防止素子としてダイオードを用いる場合、前述のように、ダイオードをオンするためには約０．６Ｖの順方向電圧が必要となるために、昇圧ロスが招来される。
【００１７】
昇圧ロスを防止するために、逆流防止素子としてダイオードを用いるのではなく、トランジスタのオン／オフによって逆流防止を行う、昇圧効率の高いチャージポンプ回路も知られている。
【００１８】
図４は、トランジスタのオン／オフによって逆流防止を行うチャージポンプ回路の一例を示す回路図である。
【００１９】
図３に示したチャージポンプ回路と比較した場合、Ｄ１〜Ｄ６の各ダイオードの代わりにトランジスタＴ１〜Ｔ６が回路構成に用いられている。Ｔ１〜Ｔ６の各トランジスタは、ソース及びドレインが、それぞれダイオードＤ１〜Ｄ６のアノード及びカソードに対応するように接続されている。
【００２０】
また、Ｔ１〜Ｔ６の各トランジスタのゲートには、それぞれゲート電圧制御装置（ゲート電圧制御回路）ＧＶ１〜ＧＶ６が接続されている。ゲート電圧制御装置ＧＶ１〜ＧＶ６は、それぞれＴ１〜Ｔ６の各トランジスタのオン／オフを制御するため、トランジスタがオフの状態のときにゲート電圧とソース電圧とを略等しくし、オン状態のときには、ゲートとソースとの間の電圧がトランジスタの閾値電圧よりも高くなるようにする。
【００２１】
図４に示したチャージポンプ回路においては、クロックが立ち下がる場合には、トランジスタのソースとドレインとの間を導通せしめて、ドレイン電圧をソース電圧と完全に等しくすることができる。このため、図３に示した、ダイオードを用いたチャージポンプ回路よりも電圧ロスの少ない高効率のチャージポンプ回路を実現することができる。
【００２２】
図５は、図４に示したチャージポンプ回路を構成するトランジスタのソース電圧の時間的な振る舞いを示すタイミング図の一例である。
【００２３】
図中Ｓ１〜Ｓ６の各折れ線は、それぞれ図４のチャージポンプ回路のＴ１〜Ｔ６の各トランジスタのソース電圧Ｓ１〜Ｓ６を示す。ソース電圧Ｓ２〜Ｓ６は、それぞれノードＮ１〜Ｎ５の電圧である。また、Ｖｏｕｔで記した線は、図４の出力電圧Ｖｏｕｔを示す。
【００２４】
ソース電圧Ｓ１は、ＶＤＤ電圧に等しい。チャージポンプ回路の動作状態において、ソース電圧Ｓ２（ノードＮ１の電圧）はＶＤＤ電圧と２×ＶＤＤ電圧との間で振動し、ソース電圧Ｓ３（ノードＮ２の電圧）は２×ＶＤＤ電圧と３×ＶＤＤ電圧との間で振動する。ソース電圧Ｓ６（ノードＮ５の電圧）まで、一般にソース電圧ＳＮ（ノードＮＮ−１の電圧、Ｎ＝２，３，４，５，６）は、（Ｎ−１）×ＶＤＤ電圧とＮ×ＶＤＤ電圧との間で振動する。
【００２５】
ＣＫ１〜ＣＫ５によるクロック生成のタイミングを調整し、Ｔ１からＴ６に進むにつれ、１つのトランジスタごとにＶＤＤ電圧だけ高いソース電圧Ｓ１〜Ｓ６を得ることができる。このため最終段の逆流防止用トランジスタＴ６では、ソース電圧Ｓ６が、６×ＶＤＤとなっているときにオンし、５×ＶＤＤに下がっているときにはオフするように制御することで、最終的に６×ＶＤＤの「ほぼ直流（ＤＣ：Ｄｉｒｅｃｔ  Ｃｕｒｒｅｎｔ）」の電圧を得ることができる。ここで「ほぼ直流」と記したのは、出力電圧Ｖｏｕｔ部に負荷が接続されている場合、負荷で消費される電力の分だけＶｏｕｔが低下するためである。これがリップルとして現れるので、Ｖｏｕｔノードには平滑化のためのバイパスコンデンサＣｏｕｔが配置される。
【００２６】
チャージポンプ回路は、昇圧された電圧が必要な際に動作される。一方、昇圧された電圧が不必要となった場合には、殊に携帯電話機などの機器においては、チャージポンプ回路の出力を電源として動作する機器を停止するだけでなく、チャージポンプ回路自体も停止して、消費電力の低減を図る場合が多い。
【００２７】
チャージポンプ回路の動作の停止は、クロックを停止することで行われる。チャージポンプ回路の動作停止後、負荷電流が遮断されていれば電力の消費はなくなるため、各ノードの電位は自然放電により低下していく。ここで自然放電とは、トランジスタなどの素子におけるリーク電流を意味する。昨今のプロセス技術で製造されたトランジスタの場合には、リーク電流自体が極めて小さく、完全に放電に至るまでに数秒を要する場合がある。
【００２８】
再び、図５を参照する。図中の、電圧の振動が終わった後の右側の部分は、チャージポンプ回路の動作停止後のソース電圧（Ｓ１〜Ｓ６）の推移を示す。ノードごとに電圧低下の速度が異なっている。各ノードでのリーク電流が不均一である場合には、このように、ノードごとに電圧低下の速度が異なる。
【００２９】
図５に示す場合においては、ノードＮ４（Ｓ５のソース）におけるリーク電流が小さく、ノードＮ３（Ｓ４のソース）のリーク電流が大きい。この場合においては、ノードＮ４の電圧（ソース電圧Ｓ５）の低下速度が遅く、ノードＮ３の電圧（ソース電圧Ｓ４）の低下速度が速いために、ノードＮ３とノードＮ４との間の電位差（トランジスタＴ４におけるソースとドレインとの間の電位差）が、通常の動作時の２×ＶＤＤよりも大きくなる可能性がある。隣接するノード間の耐圧（トランジスタのソース、ドレイン間の耐圧）は、通常、チャージポンプ回路動作時にかかる電圧である２×ＶＤＤよりも高くなるように設定される。しかし、設定された耐圧よりも高い電圧が印加された場合、トランジスタの信頼性を損ねる可能性がある。
【００３０】
また、チャージポンプ回路が停止する場合には、ソース、ドレイン間だけではなく、ゲート、ソース間にも信頼性上許容されないほどの高い電圧がかかってしまう可能性もある。（たとえば、特許文献１参照。）
【００３１】
【特許文献１】特開２００１−１５７４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００３２】
本発明の目的は、回路動作停止後のトランジスタの信頼性の低下を防止することのできるチャージポンプ回路を提供することである。
【００３３】
また、本発明の他の目的は、回路動作停止後のトランジスタの信頼性の低下を防止することのできるチャージポンプ回路を備えた、高信頼性の固体撮像装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００３４】
本発明の一観点によれば、複数のノードが逆流防止スイッチを介して接続され、各ノードにコンデンサを介してクロックパルス源が接続されたチャージポンプ回路において、少なくとも一部のノードに対して積極的リークパスが接続されているチャージポンプ回路が提供される。
【００３５】
このチャージポンプ回路は、トランジスタの信頼性の低下を防止することのできるチャージポンプ回路である。
【００３６】
また、一旦回路動作を停止した後でも短時間に初期状態に戻るため、安定動作が可能なチャージポンプ回路である。
【００３７】
また、本発明の他の観点によれば、半導体基板内の第１導電型のウエルに行列状に配置され、入射光を光電変換した信号電荷を蓄積する、前記第１導電型とは逆導電型の第２導電型の電荷蓄積領域と、前記半導体基板内で前記電荷蓄積領域の各列に近接して形成され、全体として列方向に延在する前記第２導電型の複数の垂直転送チャネルと、前記垂直転送チャネルの上方に形成され、前記垂直転送チャネル、及び前記電荷蓄積領域と前記垂直転送チャネルとの間の領域のポテンシャルを制御することによって、前記電荷蓄積領域に蓄積された信号電荷を読み出し、前記電荷蓄積領域から読み出された信号電荷を前記列方向に転送する垂直転送電極と、前記垂直転送チャネルから転送される信号電荷を水平方向に転送する水平ＣＣＤ部とを備える固体撮像素子と、前記固体撮像素子を駆動する駆動部と、前記固体撮像素子または前記駆動部に電力を供給する電源回路とを有する固体撮像装置であって、前記電源回路が、複数のノードが逆流防止スイッチを介して接続され、各ノードにコンデンサを介してクロックパルス源が接続されたチャージポンプ回路において、少なくとも一部のノードに対して積極的リークパスが接続されているチャージポンプ回路を含む固体撮像装置が提供される。
【００３８】
この固体撮像装置は、トランジスタの信頼性の低下を防止することのでき、安定動作が可能なチャージポンプ回路を用いた電源回路を備えているため、信頼性の高い固体撮像装置である。
【発明の効果】
【００３９】
本発明によれば、回路動作停止後のトランジスタの信頼性の低下を防止することのできるチャージポンプ回路を提供することができる。
【００４０】
また、本発明によれば、回路動作停止後のトランジスタの信頼性の低下を防止することのできるチャージポンプ回路を備えた、高信頼性の固体撮像装置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】
【００４１】
図１（Ａ）は、固体撮像素子を組み込んだ固体撮像装置の主要部を示すブロック図である。また、図１（Ｂ）は、固体撮像装置に用いられる電源回路内の一部を示したブロック図である。更に、図１（Ｃ）及び（Ｄ）は、固体撮像素子の構成を示す概略的な平面図である。また、図１（Ｅ）は、固体撮像素子の画素配列部の一部の概略を示す断面図である。
【００４２】
図１（Ａ）を参照する。固体撮像装置は、画素ごとに入射した光量に応じて信号電荷を発生し、発生した信号電荷に基づく画像信号を供給する固体撮像素子５１、固体撮像素子５１の受光部（画素配列部）に入射光を集光する撮像レンズ５０、固体撮像素子５１を駆動するための駆動信号（転送電圧等）を発生し、固体撮像素子５１に供給する駆動ＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ：集積回路）５２、固体撮像素子５１の出力信号をアナログ−デジタル変換し、デジタル変換された画像信号の認識処理、データ圧縮、ネットワークコントロール等の処理を行って画像データを出力する信号処理ＩＣ５４、及び固体撮像素子５１、駆動ＩＣ５２に電力を供給する電源回路５３を含んで構成される。
【００４３】
駆動ＩＣ５２は、たとえば垂直ＣＣＤ駆動信号を発生するＶドライバを含む。駆動ＩＣ５２から固体撮像素子５１に供給される信号は、水平ＣＣＤ駆動信号、垂直ＣＣＤ駆動信号、出力アンプ駆動信号及び基板バイアス信号である。
【００４４】
図１（Ｂ）は、図１（Ａ）中に示した電源回路５３内の一部を示したブロック図である。電源回路５３は、たとえば、シリーズレギュレータ５７、５９ａ、５９ｂ及びチャージポンプ回路５８ａ、５８ｂを含んで構成される。
【００４５】
たとえば３．２〜４．３Ｖであるバッテリ電圧ＶＢＡＴが、シリーズレギュレータ５７に入力される。シリーズレギュレータ５７は、入力電圧を３Ｖに平滑、定電圧化して出力する機能を有する。バッテリ電圧ＶＢＡＴは、シリーズレギュレータ５７により、３Ｖの一定電圧に整流され、出力される。
【００４６】
シリーズレギュレータ５７から出力された３Ｖの電圧は、後に実施例として詳述するチャージポンプ回路５８ａ、及び５８ｂに入力される。チャージポンプ回路５８ａ及び５８ｂは、それぞれ入力電圧を６倍及び−３倍に増幅して出力する。
【００４７】
したがって、チャージポンプ回路５８ａ、５８ｂからは、それぞれ約１８Ｖ、約−９Ｖの電圧が出力される。なお、回路の出力抵抗と流れる電流などにより、チャージポンプ回路５８ａ、５８ｂから出力される電圧は、それぞれ１８Ｖ、−９Ｖよりも若干降下する。
【００４８】
チャージポンプ回路５８ａ及び５８ｂから出力された約１８Ｖ、約−９Ｖの電圧は、それぞれシリーズレギュレータ５９ａ及び５９ｂに入力される。シリーズレギュレータ５９ａ及び５９ｂは、それぞれ入力電圧を１５Ｖ、−７．５Ｖに平滑、定電圧化して出力する機能を有する。チャージポンプ回路５８ａ及び５８ｂから出力された約１８Ｖ、約−９Ｖの電圧は、それぞれシリーズレギュレータ５９ａ及び５９ｂにより、１５Ｖ、−７．５Ｖの一定電圧に整流され、出力される。出力電圧は、固体撮像素子５１を駆動するために、たとえば垂直転送電極に印加される駆動信号（転送電圧等）として利用される。
【００４９】
図１（Ｃ）を参照する。固体撮像素子は、たとえば行列状に配置された複数の感光部６２、感光部６２の各列に近接して形成された複数の垂直ＣＣＤ部６４、複数の垂直ＣＣＤ部６４に電気的に結合された水平ＣＣＤ部６６、及び水平ＣＣＤ部６６の端部に設けられ、水平ＣＣＤ部６６からの出力電荷信号を増幅する増幅回路部６７を含んで構成される。なお、画素配列部６１は感光部６２及び垂直ＣＣＤ部６４を含んで構成される。また、本図は、画素配列部６１等の形成された半導体基板を、その法線方向（上方）から見た図である。
【００５０】
感光部６２は、感光素子、たとえば光電変換素子（フォトダイオード）及び読み出しゲートを含んで構成される。光電変換素子は、入射した光量に応じて信号電荷を発生、蓄積する。蓄積された信号電荷の垂直ＣＣＤ部６４（垂直転送チャネル）への読み出しは、読み出しゲートに印加される電圧により制御される。垂直ＣＣＤ部６４に読み出された信号電荷は、全体として垂直ＣＣＤ部６４内（垂直転送チャネル）を、水平ＣＣＤ部６６に向かう方向（垂直方向）に転送される。垂直ＣＣＤ部６４の末端まで転送された信号電荷は、水平ＣＣＤ部６６に転送され、水平ＣＣＤ部６６内（水平転送チャネル）を水平方向に転送され、増幅回路部６７で増幅されて外部に取り出される。
【００５１】
なお、感光部６２の配列は、図１（Ｃ）に示したような行方向及び列方向にそれぞれ一定ピッチで正方（テトラゴナル）行列的に配列される場合の他、行方向及び列方向に１つおきにたとえば１／２ピッチずつ位置をずらして配列されるハニカム配列がある。ハニカム配列では、第１の正方行列的に配列された感光部６２と、その格子間位置に第２の正方行列的に配列された感光部６２とを含む。
【００５２】
図１（Ｄ）は、ハニカム配列された固体撮像素子の概略的な平面図である。ハニカム配列とは、第１の正方行列的に配列された感光部６２と、その格子間位置に第２の正方行列的に配列された感光部６２とからなる感光部６２の配列のことをいう。垂直ＣＣＤ部６４（垂直転送チャネル）は感光部６２の間を蛇行するように形成される。なお、ハニカム配列とはいっても、この構成における感光部６２は多くの場合、八角形状である。
【００５３】
図１（Ｅ）を参照する。たとえばｎ型のシリコン基板である半導体基板８１に形成されたｐ型のウエル層８２に、ｎ型の不純物添加領域で構成される光電変換素子７１とその上方のｐ+型の埋め込み領域７１ａ、それらに近接するｎ型領域の垂直転送チャネル７３、及び光電変換素子７１と垂直転送チャネル７３の間にｐ型の読み出しゲート７２が形成されている。垂直転送チャネル７３上方には絶縁膜７４を介して、垂直転送電極７５が形成されている。隣り合う光電変換素子７１列間にはｐ型のチャネルストップ領域７６が形成されている。
【００５４】
チャネルストップ領域７６は、光電変換素子７１、垂直転送チャネル７３等の電気的な分離を行うための領域である。絶縁膜７４は、半導体基板８１表面上に、たとえば熱酸化により形成された酸化シリコン膜を含む。垂直転送電極７５は、たとえばポリシリコンで形成される第１層垂直転送電極及び第２層垂直転送電極を含む。これらはアモルファスシリコンで形成することも可能である。垂直転送電極７５は、それに印加される電圧（駆動信号）で、垂直転送チャネル７３のポテンシャルを制御することによって、信号電荷の垂直転送チャネル７３内の転送を行う。また、読み出しゲート７２上方の垂直転送電極７５は印加電圧（駆動信号）で、読み出しゲート７２のポテンシャルを制御することによって、入射光量に応じて光電変換素子７１で生成、蓄積された信号電荷を、読み出しゲート７２から垂直転送チャネル７３に読み出す役割も果たす。垂直転送電極７５上には、たとえばポリシリコンの熱酸化により得られる絶縁性のシリコン酸化膜７７が形成されている。垂直転送チャネル７３、及びその上方の絶縁膜７４、垂直転送電極７５を含んで、垂直ＣＣＤ部６４は構成される。
【００５５】
垂直転送電極７５上方には、絶縁性の酸化シリコン膜７７を介して、たとえばタングステンにより遮光膜７９が形成されている。遮光膜７９には、光電変換素子７１の上方に開口部７９ａが形成されている。遮光膜７９上には、窒化シリコン膜７８が形成されている。
【００５６】
遮光膜７９は、上述のように各光電変換素子７１上方に開口部７９ａを有し、画素配列部６１に入射する光が光電変換素子７１以外の領域に入射するのを防止する。
【００５７】
遮光膜７９上方には、たとえばＢＰＳＧ（Ｂｏｒｏ−Ｐｈｏｓｐｈｏ  Ｓｉｌｉｃａｔｅ  Ｇｌａｓｓ）でつくられた平坦化層８３ａが形成され、その平坦な表面上に、たとえば赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３原色のカラーフィルタ層８４が形成される。その上を平坦化するために、更に平坦化層８３ｂが形成される。平坦な表面を有する平坦化層８３ｂ上には、たとえばマイクロレンズ用のフォトレジストパタンを溶融、固化してマイクロレンズ８５が形成される。マイクロレンズ８５は、各光電変換素子７１の上方に、たとえば微小な半球状の凸レンズが配列されたものである。マイクロレンズ８５は入射光を光電変換素子７１に集光する。１つのマイクロレンズ８５で集束される光は、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）のいずれかの色のカラーフィルタ層８４を通して１つの光電変換素子７１に入射する。したがって、複数の光電変換素子は、それぞれ上方に形成された赤（Ｒ）のカラーフィルタ層８４を透過した光が入射する光電変換素子、緑（Ｇ）のカラーフィルタ層８４を透過した光が入射する光電変換素子、青（Ｂ）のカラーフィルタ層８４を透過した光が入射する光電変換素子の３種類の光電変換素子を含む。
【００５８】
図２は、図１（Ｂ）に示した電源回路５３に含まれる、チャージポンプ回路を示す回路図である。チャージポンプ回路は、ｎチャンネルのＭＯＳ型トランジスタを用いて昇圧する構成を採る。
【００５９】
チャージポンプ回路は、図４に示したチャージポンプ回路の各トランジスタＴｎ（ｎ＝１，２，３，４，５，６）のソース、ドレイン間に抵抗素子Ｒｄｎ（ｎ＝１，２，３，４，５，６）、ソース、ゲート間に抵抗素子Ｒｇｎ（ｎ＝１，２，３，４，５，６）が付加したものである。抵抗素子Ｒｄｎ及びＲｇｎは、電荷放電のために用いられる積極的リークパスである。
【００６０】
積極的リークパスとは、意図していないのに流れてしまう、たとえば絶縁ゲートからチャネルへのリークと区別されるべき、意図して作製された電流路のことをいう。
【００６１】
付加されたこれらの抵抗素子Ｒｄｎ、Ｒｇｎの抵抗値は、これらの抵抗素子による放電電流が各ノードにおけるリーク電流よりは十分に（たとえば少なくとも１桁以上、好ましくは２桁以上）大きいが、チャージポンプ回路の出力電流よりは十分に（たとえば少なくとも１桁以上、好ましくは２桁以上）小さくなるように、設定される。チャージポンプ回路の動作時に抵抗素子Ｒｄｎ、Ｒｇｎに電流が流れても、出力電流と比較すれば十分に小さいので、チャージポンプ回路の効率等にはほとんど影響を及ぼさない。
【００６２】
一方、チャージポンプ回路が動作状態から停止状態へと移行する際には、抵抗素子Ｒｄｎ（ｎ＝１，２，３，４，５，６）によって予め設定された電流（トランジスタやコンデンサの素子によって大きなバラツキを生じるリーク電流よりも十分に大きい。）で、Ｔｎ（ｎ＝１，２，３，４，５，６）のソース、ドレイン間を放電することで、ソース、ドレイン間の電位差を２×ＶＤＤ以下とすることができる。
【００６３】
また、Ｔｎ（ｎ＝１，２，３，４，５，６）のソース、ゲート間に抵抗素子Ｒｇｎを接続することによって、ゲートからソースへの放電がなされるため、上記の場合と同様に、ソース、ゲート間の電位差が動作時よりも高くなることはない。
【００６４】
このように各トランジスタＴｎのソース、ドレイン間、及び、ソース、ゲート間に、それぞれ放電用の抵抗素子Ｒｄｎ及びＲｇｎを接続することで、動作状態において印加されていた電圧よりも高い電圧が各トランジスタＴｎのソース、ドレイン間、及び、ソース、ゲート間に印加されることを防止することができる。このため、トランジスタの信頼性の低下を防止することが可能となる。
【００６５】
更に、図２に示すチャージポンプ回路の構成によれば、各トランジスタＴｎ（ｎ＝１，２，３，４，５，６）のソース、ドレイン間で放電が行われるため、リーク電流による自然放電の場合よりも短時間で全ノードの電荷が初期化され、チャージポンプ電源を再度投入するまでの待ち時間を大幅に短縮することが可能となる。
【００６６】
全ノードの電荷の初期化が必要なのは、各ノードにおける放電が不十分で、ノードの電圧が不確定な状態でチャージポンプを再度起動しようとすると、設計的に想定していない状態から再度クロックが動作しはじめ、結果的に予期しない状態（たとえば過電圧による絶縁破壊等）に陥る可能性があるためである。すなわち、全てのノードの電荷が初期化された状態からチャージポンプ回路を再度起動しない場合においては、安定した動作が得られない可能性があるためである。
【００６７】
本実施例の構成においては、各トランジスタＴｎ（ｎ＝１，２，３，４，５，６）のソース、ドレイン間、及び、ソース、ゲート間に配置した抵抗素子Ｒｄｎ（ｎ＝１，２，３，４，５，６）及びＲｇｎ（ｎ＝１，２，３，４，５，６）によって、全てのノードを、抵抗とコンデンサによって決まる短い時間で初期化することができ、チャージポンプ回路を安定的に動作させることができる。
【００６８】
実施例によるチャージポンプ回路は、トランジスタの信頼性の低下を防止することができ、安定動作が可能なチャージポンプ回路である。このため、実施例によるチャージポンプ回路を用いた電源装置（電源回路）を備える固体撮像装置は、信頼性の高い固体撮像装置である。
【００６９】
なお、実施例においては、チャージポンプ回路としてｎチャンネルのＭＯＳ型トランジスタを用いて昇圧する構成を取り上げたが、ｐチャンネルのＭＯＳ型トランジスタを用いてもよい。
【００７０】
また、実施例に示したような昇圧回路ではなく、負電圧を発生させるチャージポンプ回路においても、トランジスタのソース、ドレイン間、ソース、ゲート間に放電素子を接続することにより、チャージポンプ型昇圧回路と同様の効果を得ることができる。
【００７１】
更に、実施例においては、放電素子として抵抗素子を使用しているが、抵抗素子の代わりに、たとえば、図６（Ａ）に示すように、チャージポンプ回路をオフにしたときにゲートにオン電圧をかけるようにしたトランジスタを用いたり、図６（Ｂ）に示すように、トランジスタをダイオード接続して、放電素子とすることが可能である。
【００７２】
実施例においては、ノードＮ１〜Ｎ５のすべてに対して放電素子が接続されているが、少なくとも一部のノードに対して放電素子（積極的リークパス）が接続されていればよい。
【００７３】
更に、実施例においては、トランジスタのソース、ドレイン間、及び、ソース、ゲート間の双方に放電素子を接続したチャージポンプ回路を取り上げたが、少なくとも一方に放電素子を接続したチャージポンプ回路であっても、同様にトランジスタの信頼性の低下を防止することができる。
【００７４】
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、固体撮像装置（素子）のｎ型とｐ型を反転させることも可能である。その他、種々の変更、改良、組み合わせが可能なことは当業者に自明であろう。
【産業上の利用可能性】
【００７５】
チャージポンプ回路は、昇圧等を行う様々な電気回路に使用することができる。
【００７６】
固体撮像装置は、デジタルカメラ、携帯電話機に内蔵される撮像装置等に使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】（Ａ）は、固体撮像素子を組み込んだ固体撮像装置の主要部を示すブロック図であり、（Ｂ）は、固体撮像装置に用いられる電源回路内の一部を示したブロック図であり、（Ｃ）及び（Ｄ）は、固体撮像素子の構成を示す概略的な平面図であり、（Ｅ）は、固体撮像素子の画素配列部の一部の概略を示す断面図である。
【図２】実施例によるチャージポンプ回路を示す回路図である。
【図３】従来のチャージポンプ回路の一例を示す回路図である。
【図４】トランジスタのオン／オフによって整流を行う、チャージポンプ回路の一例を示す回路図である。
【図５】図４に示したチャージポンプ回路を構成するトランジスタのソース電圧の時間的な振る舞いを示すタイミング図の一例である。
【図６】（Ａ）は、チャージポンプ回路をオフにしたときにゲートにオン電圧をかけるようにしたトランジスタを示し、（Ｂ）は、トランジスタをダイオード接続した放電素子を示す。
【符号の説明】
【００７８】
５０  撮像レンズ
５１  固体撮像素子
５２  駆動ＩＣ
５３  電源回路
５４  信号処理ＩＣ
５７  シリーズレギュレータ
５８ａ，ｂ  チャージポンプ回路
５９ａ，ｂ  シリーズレギュレータ
６１  画素配列部
６２  感光部
６４  垂直ＣＣＤ部
６６  水平ＣＣＤ部
６７  増幅回路部
７１  光電変換素子
７１ａ  埋め込み領域
７２  読み出しゲート
７３  垂直転送チャネル
７４  絶縁膜
７５  垂直転送電極
７６  チャネルストップ領域
７７  シリコン酸化膜
７８  窒化シリコン膜
７９  遮光膜
７９ａ  開口部
８１  半導体基板
８２  ウエル層
８３ａ，ｂ  平坦化層
８４  カラーフィルタ層
８５  マイクロレンズ
ＶＢＡＴ  バッテリ電圧
Ｒｄ１〜Ｒｄ６  抵抗素子
Ｒｇ１〜Ｒｇ６  抵抗素子
Ｎ１〜Ｎ５  ノード
Ｃ１〜Ｃ５  コンデンサ
Ｃｏｕｔ  バイパスコンデンサ
Ｄ１〜Ｄ６  ダイオード
Ｔ１〜Ｔ６  トランジスタ
ＣＫ１〜ＣＫ５  クロック生成装置
ＧＶ１〜ＧＶ６  ゲート電圧制御装置
Ｖｏｕｔ  出力電圧
【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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