(57)【要約】【課題】電源電圧を高くすることなく、受光部の飽和信号電荷量の広範囲での調整を可能とする。【解決手段】埋込み型のセンサ構造とするためにフォトダイオード３２と表層部との間に設けられたセンサＰ領域３３の電位を可変とする。そして、センサＰ領域３３の電位を制御することによって受光部１３の飽和信号電荷量Ｑsを調整する。具体的には、センサＰ領域３３の電位を微調整することによって製造ばらつきに対するＱs調整を実現する。あるいは、基板バイアス電圧の電圧値によって所定の飽和信号電荷量が設定された状態において、センサＰ領域３３の電位を切り替えることによって駆動モードに応じたＱs変調を実現する。【選択図】図２
2011182360.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上のウェル領域内に形成された光電変換部、及び、当該光電変換部と表層部との間に設けられた、基板と逆導電型の不純物領域を有する受光部と、
前記不純物領域の電位を制御することによって前記受光部の飽和信号電荷量を調整する飽和信号電荷量調整部とを備える固体撮像装置。
【請求項２】
前記基板に印加する基板バイアス電圧の電圧値を所定の飽和信号電荷量に対応して設定する基板バイアス設定部を備え、
前記飽和信号電荷量調整部は、前記基板バイアス設定部によって所定の飽和信号電荷量が設定された状態において、前記不純物領域の電位を駆動モードに応じて切り替えることによって前記受光部の飽和信号電荷量を調整する請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項３】
前記基板バイアス設定部は、前記基板バイアス電圧の電圧値を微調整することによって前記受光部の飽和信号電荷量を調整する請求項２に記載の固体撮像装置。
【請求項４】
前記飽和信号電荷量調整部は、前記受光部から電荷転送部に信号電荷を読み出す前に前記不純物領域に対して飽和信号電荷量が少なくなる極性の電圧を印加し、前記電荷転送部による信号電荷の転送中は前記不純物領域に印加する電圧を元に戻す請求項２または請求項３に記載の固体撮像装置。
【請求項５】
前記飽和信号電荷量調整部は、前記不純物領域に対して飽和信号電荷量が少なくなる極性の電圧を印加している期間において、前記電荷転送部の転送電極に対して当該電荷転送部のポテンシャルが浅くなる極性の電圧を印加する請求項４に記載の固体撮像装置。
【請求項６】
前記飽和信号電荷量調整部は、前記受光部に入射する光を制御するメカニカルシャッタが閉じた後に、前記不純物領域に対して飽和信号電荷量が少なくなる極性の電圧を一定期間印加する請求項４または請求項５に記載の固体撮像装置。
【請求項７】
前記飽和信号電荷量調整部は、前記不純物領域に対して飽和信号電荷量が少なくなる極性の電圧を印加するとき、その印加の際の電圧変動量と同じ変動量だけ前記電荷転送部の転送電極に印加する電圧をシフトさせる請求項２に記載の固体撮像装置。
【請求項８】
前記基板に印加する基板バイアス電圧の電圧値を所定の飽和信号電荷量に対応して設定する基板バイアス設定部を備え、
前記基板バイアス設定部は、前記基板バイアス電圧の電圧値を駆動モードに応じて切り替えることによって前記受光部の飽和信号電荷量を調整し、
前記飽和信号電荷量調整部は、前記不純物領域の電位を微調整することによって前記受光部の飽和信号電荷量を調整する請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項９】
前記飽和信号電荷量調整部は、前記不純物領域に対して飽和信号電荷量が少なくなる極性の電圧を印加するとき、その印加の際の電圧変動量と同じ変動量だけ前記電荷転送部の転送電極に印加する電圧をシフトさせる請求項８に記載の固体撮像装置。
【請求項１０】
基板上のウェル領域内に形成された光電変換部、及び、当該光電変換部と基板表面との間に設けられた、基板と逆導電型の不純物領域を有する受光部の飽和信号電荷量を、前記不純物領域の電位を制御することによって調整する
固体撮像装置の駆動方法。
【請求項１１】
基板上のウェル領域内に形成された光電変換部、及び、当該光電変換部と基板表面との間に設けられた、基板と逆導電型の不純物領域を有する受光部と、
前記不純物領域の電位を制御することによって前記受光部の飽和信号電荷量を調整する飽和信号電荷量調整部と
を備える固体撮像装置を有する電子機器。
【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、及び、電子機器に関し、特に、ＣＣＤ(Charge Coupled Device)固体撮像装置に代表される電荷転送型の固体撮像装置、当該固体撮像装置の駆動方法、及び、当該固体撮像装置を有する電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
固体撮像装置、例えば電荷転送型の固体撮像装置の一種であるＣＣＤ固体撮像装置は、一般的に、縦型オーバーフロードレイン構造を採っている。縦型オーバーフロードレイン構造は、半導体基板、例えばＮ型の基板上に形成したＰウェル内に、受光部や電荷転送部等を形成し、基板を正の基板電圧Ｖsubでバイアスすることで、受光部で生ずる過剰な電荷を基板側に掃き捨てる構造である。以下、基板をバイアスする正の基板電圧Ｖsubを基板バイアス電圧Ｖsubと呼ぶこととする。
【０００３】
縦型オーバーフロードレイン構造では、例えば高輝度の被写体を撮像した際に受光部で生ずる過剰な電荷が、オーバーフローバリアを乗り越えて基板側に溢れ出すために、受光部の井戸に蓄積される信号電荷量が飽和する。オーバーフローバリアの高さ（ポテンシャル）は、基板バイアス電圧Ｖsubの電圧値によって決まる。
【０００４】
換言すれば、受光部の飽和信号電荷量Ｑsは、基板バイアス電圧Ｖsubの電圧値によって決まる。具体的には、基板バイアス電圧Ｖsubの電圧値が高いと、オーバーフローバリアの高さが低くなり、受光部の飽和信号電荷量Ｑsが減少する。逆に、基板バイアス電圧Ｖsubの電圧値が低いと、オーバーフローバリアの高さが高くなり、受光部の飽和信号電荷量Ｑsが増加する。
【０００５】
ここで、画素アレイ部中の一部の画素に強い光が入射し、当該画素の受光部で発生する信号電荷量が飽和信号電荷量Ｑsを越えるとき、周囲の受光部、転送部とのバリアがオーバーフローバリアよりも低いと、次のような現象が発生する。すなわち、過剰な電荷はオーバーフローバリアで掃き捨てられずに周囲の受光部、転送部に流れ込み、偽信号として現れるブルーミング現象が発生する。したがって、オーバーフローバリアの高さを決める基板バイアス電圧Ｖsubの電圧値を適正に設定することが重要である。
【０００６】
ところで、受光部の飽和信号電荷量Ｑsは、製造ばらつきによってデバイス（固体撮像装置）毎に異なる。そのため、固体撮像装置においては、製造ばらつきに対して受光部の飽和信号電荷量Ｑsがデバイス毎に同じになるように、基板バイアス電圧Ｖsubの電圧値を調整するようにしている（例えば、特許文献１参照）。以下では、この製造ばらつきに対する飽和信号電荷量Ｑsの調整をＱs調整と呼ぶこととする。
【０００７】
また、基板バイアス電圧Ｖsubの電圧値を固体撮像装置の駆動モードによって変える技術も知られている（例えば、特許文献２参照）。例えば、全画素の信号を独立に読み出す静止画モードと、画素の信号をあらかじめ決められた画素間で加算して読み出す動画モードとで、基板バイアス電圧Ｖsubの電圧値を切り替えることにより、１画素あたりの飽和信号電荷量Ｑsを変更するようにしている。
【０００８】
一例として、動画モードでは、基板バイアス電圧Ｖsubの電圧値を切り替えて１画素あたりの飽和信号電荷量Ｑsを静止画モードの場合よりも少なくするようにしている。これは、画素間で加算したときの信号電荷量が電荷転送部の飽和信号電荷量を越えないようにするためである。以下では、駆動モードに応じた飽和信号電荷量Ｑsの変更（変調）をＱs変調と呼ぶこととする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特許第３６３５６８１号公報
【特許文献２】特許第３４４０７２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところで、近年要求される固体撮像装置の多画素化、画素の微細化が進むと、素子分離領域や受光領域のサイズも小さくなり、線幅ばらつきによる各部のポテンシャル変動の影響は相対的に大きくなる。すなわち、画素の微細化に伴い、製造ばらつきによる受光部の飽和信号電荷量Ｑsのデバイス毎のばらつきが大きくなる傾向にある。このため、基板バイアス電圧Ｖsubの電圧値の調整量も、多画素化、画素の微細化に伴う飽和信号電荷量Ｑsのばらつきに応じて大きくなってきているのが現状である。
【００１１】
また、多画素の静止画撮像と高速な動画撮像とを両立させるために、加算数（加算する画素数）の多い駆動モードの必要性も強まっている。これにより、飽和信号電荷量Ｑsの変調量（調整量）、即ち、基板バイアス電圧Ｖsubの電圧値の調整量を拡大するという必要性も増している。
【００１２】
そして、デバイス毎の基板バイアス電圧Ｖsubの電圧値のばらつきの拡大と、駆動モードによる基板バイアス電圧Ｖsubの電圧値の変調量の拡大により、基板バイアス電圧Ｖsubの電圧値の調整範囲を拡大する必要性が高まっている。基板バイアス電圧Ｖsubの電圧値の調整範囲を拡大するには電源電圧を高くする必要がある。しかし、電源電圧を高くすると、固体撮像装置の消費電力が増大する。
【００１３】
そこで、本発明は、電源電圧を高くすることなく、受光部の飽和信号電荷量の広範囲での調整を可能とする固体撮像装置、固体撮像装置の駆動方法、及び、電子機器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】
【００１４】
上記目的を達成するために、本発明は、基板上のウェル領域内に形成された光電変換部、及び、当該光電変換部と表層部との間に設けられた、基板と逆導電型の不純物領域を有する受光部を備える固体撮像装置において、前記不純物領域の電位を制御することによって前記受光部の飽和信号電荷量を調整する構成を採っている。
【００１５】
基板バイアス電圧は、あらかじめ定められた電圧値により、基板上のウェル領域で形成されるオーバーフロードレイン構造のオーバーフローバリアの高さ（ポテンシャル）を決める。そして、製造ばらつきに対するＱs調整、及び、駆動モードに応じたＱs変調の両方を基板バイアス電圧の電圧値で行うとした場合、オーバーフローバリアの高さに対応してあらかじめ定められた電圧値を基準として、デバイス毎あるいは駆動モード毎に基板バイアス電圧の電圧値を調整することになる。そのため、基板バイアス電圧の電圧値の調整範囲を拡大すると、必然的に電源電圧が高くなる。
【００１６】
そこで、光電変換部と表層部との間に介在し、一般的に、基板上のウェル領域と同電位に保たれる不純物領域の電位を可変とし、当該不純物領域の電位を制御する。不純物領域の電位が変化することによって受光部の飽和信号電荷量が変動する。したがって、基板バイアス電圧の電圧値によって所定の飽和信号電荷量が設定された状態において、不純物領域の電位を微調整することによって製造ばらつきに対するＱs調整を実現できる。また、基板バイアス電圧の電圧値によって所定の飽和信号電荷量が設定された状態において、不純物領域の電位を切り替えることによって駆動モードに応じたＱs変調を実現できる。
【００１７】
すなわち、製造ばらつきに対するＱs調整、及び、駆動モードに応じたＱs変調のいずれの場合にも、所定の飽和信号電荷量は基板バイアス電圧の電圧値によって決められた状態にあり、その状態において不純物領域の電位を微調整または切り替えることになる。したがって、所定の飽和信号電荷量に対応してあらかじめ定められた電圧値を基準として基板バイアス電圧を切り替える場合に比べて低い電源電圧にて、受光部の飽和信号電荷量を広範囲で調整できる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、光電変換部と基板表面との間に介在する不純物領域の電位を制御し、受光部の飽和信号電荷量を調整することで、電源電圧を高くしなくても、受光部の飽和信号電荷量の広範囲での調整を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施形態に係る固体撮像装置を示す概略構成図である。
【図２】受光部周辺の構造の一例を示す断面図である。
【図３】受光部の基板深さ方向のポテンシャル分布図である。
【図４】基板バイアス電圧Ｖsubの電圧値による制御の場合（Ａ）と、センサＰ領域の電位による制御の場合（Ｂ）の飽和信号電荷量Ｑsの調整についての説明図である。
【図５】参考例に係る駆動方式（従来例に係る駆動方式）の説明に供するタイミングチャートである。
【図６】実施例１に係る駆動方式の説明に供するタイミングチャートである。
【図７】実施例２に係る駆動方式の説明に供するタイミングチャートである。
【図８】実施例３に係る駆動方式の説明に供するタイミングチャートである。
【図９】実施例４に係る駆動方式の説明に供するタイミングチャートである。
【図１０】実施例５に係る駆動方式の説明に供するタイミングチャートである。
【図１１】実施例６に係る駆動方式の説明に供するタイミングチャートである。
【図１２】センサＰ領域に対する電圧印加構造の一例を示す概略構成図である。
【図１３】センサＰ領域に対する電圧印加構造の他の例を示す断面図である。
【図１４】本発明による電子機器の一例である撮像装置の構成例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、発明を実施するための形態（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．本発明の一実施形態に係る固体撮像装置
１−１．固体撮像装置の構成
１−２．受光部周辺の構造
１−３．本実施形態の特徴部分
２．具体的な実施例
２−１．参考例（Ｑs調整及びＱs変調を共にＶsub電位で実現）
２−２．実施例１（Ｑs調整をセンサＰ領域の電位で実現、Ｑs変調をＶsub電位で実                      現）
２−３．実施例２（Ｑs調整をＶsub電位で実現、Ｑs変調をセンサＰ領域の電位で実                      現）
２−４．実施例３（センサＰ領域の電位の変調期間で垂直転送部の転送電極を全てＬ                      ｏｗバイアス）
２−５．実施例４（メカニカルシャッタを閉じた後に、センサＰ領域の電位を一旦マ                      イナス側に変調する）
２−６．実施例５（実施例１において垂直転送クロックの各バイアスをセンサＰ領域                      の電位の変調量に合わせてシフト）
２−７．実施例６（実施例２において垂直転送クロックの各バイアスをセンサＰ領域                      の電位の変調量に合わせてシフト）
２−８．センサＰ領域に対する電圧印加構造
３．変形例
４．適用例（電子機器）
【００２１】
＜１．本発明の一実施形態に係る固体撮像装置＞
［１−１．固体撮像装置の構成］
図１は、本発明の一実施形態に係る固体撮像装置を示す概略構成図である。ここでは、固体撮像装置として、例えば、電荷転送型の固体撮像装置の一種であるＣＣＤ固体撮像装置の場合を例に挙げて説明する。ただし、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、広く、電荷転送型の固体撮像装置全般に対して適用可能である。
【００２２】
図１において、本実施形態に係るＣＣＤ固体撮像装置１０は、半導体基板、例えばＮ型基板１１上に形成した画素部Ｐウェル１２内に、受光部１３、垂直転送部１４、読出しゲート部１５、水平転送部１６及び電荷電圧変換部１７が形成された構成となっている。
【００２３】
単位画素を構成する受光部１３は、後述するように、例えばＰＮ接合のフォトダイオードを含み、行方向（水平方向）及び列方向（垂直方向）に行列状に２次元配列されて、入射光をその光量に応じた電荷量の信号電荷に光電変換して蓄積する。受光部１３の具体的な構成の詳細については後述する。
【００２４】
垂直転送部１４はＣＣＤからなり、受光部の画素列ごとに配置され、受光部１３から読出しゲート部１５を介して読み出される信号電荷を垂直方向に転送する。垂直転送部１４は、例えば４相の垂直転送クロックφＶ1〜φＶ4によって転送駆動され、受光部１３から読み出される信号電荷を水平ブランキング期間の一部にて１ライン（１行）に相当する部分ずつ順に水平転送部１６に転送する。
【００２５】
水平転送部１６はＣＣＤからなり、複数の垂直転送部１４の各々の転送先側の端部に沿って設けられている。水平転送部１６には、複数の垂直転送部１４から１ラインに相当する信号電荷が順に垂直転送される。水平転送部１６は、例えば２相の水平転送クロックφＨ1，φＨ2によって転送駆動され、垂直転送部１４の各々から転送された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おいて順次水平方向に転送する。
【００２６】
電荷電圧変換部１７は、水平転送部１６の転送先側の端部に設けられている。電荷電圧変換部１７は、例えば周知のフローティング・ディフュージョン・アンプによって構成されており、水平転送部１６によって水平転送されてきた信号電荷を順次電気信号、例えば電圧信号に変換して出力する。
【００２７】
周辺部Ｐウェル１８内には、例えば周知のソースフォロワ回路からなる出力回路１９が形成されている。出力回路１９は、電荷電圧変換部１７から入力される電圧信号を、被写体からの光の入射量に応じたＣＣＤ出力Ｖoutとして出力端子２０を介して基板１１の外部に出力する。
【００２８】
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が構成されている。そして、本実施形態に係るＣＣＤ固体撮像装置１０は、後述するように縦型オーバーフロードレイン構造を採り、上記の各構成要素に加えて、基板バイアス設定部２１及び飽和信号電荷量調整部２２を例えば基板１１の外部に備えている。
【００２９】
ただし、基板バイアス設定部２１及び飽和信号電荷量調整部２２については、共に基板１１の外部に配置する構成に限られるものではなく、それらの一方または両方を、上記の各構成要素と同じ基板１１上に集積する構成を採ることも可能である。
【００３０】
基板バイアス設定部２１及び飽和信号電荷量調整部２２は、外部から与えられる制御（指令）信号に基づいて所定の制御を行う。具体的には、基板バイアス設定部２１は、Ｎ型基板１１に印加する基板バイアス電圧Ｖsubの電圧値によって受光部１３の飽和信号電荷量Ｑsを設定する。基板バイアス電圧Ｖsubの電圧値は、縦型オーバーフロードレイン構造のオーバーフローバリアの高さ（ポテンシャル）を決める。
【００３１】
そして、オーバーフローバリアの高さは、受光部１３の飽和信号電荷量Ｑsを決める。すなわち、受光部１３の飽和信号電荷量Ｑsは、基板バイアス電圧Ｖsubの電圧値によって決まる。具体的には、基板バイアス電圧Ｖsubの電圧値が高いと、オーバーフローバリアの高さが低くなり、受光部１３の飽和信号電荷量Ｑsが減少する。逆に、基板バイアス電圧Ｖsubの電圧値が低いと、オーバーフローバリアの高さが高くなり、受光部１３の飽和信号電荷量Ｑsが増加する。
【００３２】
飽和信号電荷量調整部２２は、受光部１３の光電変換部と表層部（基板１１の表面部）との間に介在する、基板１１と逆導電型の不純物領域の電位を制御することによって受光部１３の飽和信号電荷量Ｑsを調整する。この飽和信号電荷量調整部２２は本発明の特徴とする構成要素であり、その作用の詳細については後述する。
【００３３】
［１−２．受光部周辺の構造］
図２は、受光部１３周辺の構造の一例を示す断面図であり、図中、図１と同等部分には同一符号を付して示している。
【００３４】
図２において、半導体基板、例えばＮ型基板１１の上にＰ型の画素部ウェル１２が形成されている。画素部ウェル１２内には、Ｎ+ 型の信号蓄積領域３１が形成されている。画素部ウェル１２及び信号蓄積領域３１は、受光部１３の光電変換部（光電変換素子）であるＰＮ接合のフォトダイオード３２を構成している。
【００３５】
受光部１３は、フォトダイオード３２と表層部（基板１１の表面部）との間に形成された、基板１１と逆導電型（画素部ウェル１２と同導電型）の薄い不純物領域、即ちＰ+ 型の領域（以下、「センサＰ領域」と記述する）３３を有する。すなわち、受光部１３は、センサＰ領域３３を有することで、フォトダイオード３２の空乏層端を界面から離した埋込み型フォトダイオード（ＨＡＤ（Hole Accumulated Diode；正孔蓄積ダイオード）センサと呼ばれる場合もある）の構成となっている。
【００３６】
受光部１３に蓄積される信号電荷ｅの電荷量は、図３のポテンシャル分布図に示すように、画素部Ｐウェル１２で形成されるオーバーフローバリアＯＦＢのポテンシャルバリアの高さによって決定される。すなわち、オーバーフローバリアＯＦＢは、受光部１３に蓄積される飽和信号電荷量Ｑsを決めるものである。そして、受光部１３の蓄積電荷量が飽和信号電荷量Ｑsを越えた場合に、その越えた分がポテンシャルバリアを越えて基板１１側に溢れ出す（掃き出される）。
【００３７】
以上により、縦型オーバーフロードレイン構造の受光部１３が構成されている。縦型オーバーフロードレイン構造においては、基板１１がオーバーフロードレインとなる。この縦型オーバーフロードレイン構造の受光部１３において、飽和信号電荷量Ｑsは、デバイスのＳ／Ｎ特性や、垂直転送部１４の取扱い電荷量などによって決定されるが、製造ばらつきにより、オーバーフローバリアＯＦＢのポテンシャルがばらつく。このオーバーフローバリアＯＦＢのポテンシャルは、オーバーフロードレインバイアス、即ち先述した基板バイアス電圧Ｖsubによって調整可能である。
【００３８】
受光部１３の横には、読出しゲート部１５を構成するＰ型領域、即ち、画素部Ｐウェル１２の一部を介してＮ+ 型の信号電荷転送領域３４が形成され、当該信号電荷転送領域３４の下にはＰ+ 型の不純物拡散領域３５が形成されている。Ｐ+ 型の不純物拡散領域３５は、スミア成分の混入を防止するためのものである。信号電荷転送領域３４及び不純物拡散領域３５の横には、Ｐ+ 型のチャネルストップ領域３６が形成されている。
【００３９】
信号電荷転送領域３４及びチャネルストップ領域３６の上方には、ゲート絶縁膜３７を介して例えば多結晶シリコンからなる転送電極３８が配されている。この転送電極３８は、信号電荷転送領域３４及び不純物拡散領域３５と共に垂直転送部１４を構成し、また、画素部Ｐウェル１２の一部（受光部１３と垂直転送部１４の間の部分）の上方に位置する部位が読出しゲート部１５のゲート電極を兼ねている。
【００４０】
垂直転送部１４の上方には、転送電極３８を覆うようにして層間膜３９を介して遮光膜４０が形成されている。この遮光膜４０は、受光部１３において選択的にエッチングされており、外部からの光Ｌはこのエッチング除去によって形成された開口部４１を通して受光部１３に入射する。そして、基板１１には、受光部１３の飽和信号電荷量Ｑsを決定する、オーバーフローバリアＯＦＢのポテンシャルを決める基板バイアス電圧Ｖsubが基板バイアス設定部２１（図１参照）から印加される。
【００４１】
［１−３．本実施形態の特徴部分］
上記構成のＣＣＤ固体撮像装置１０において、本実施形態では、埋込み型のセンサ構造とするためにフォトダイオード３２と表層部との間に設けられた、基板１１と逆導電型の不純物領域、即ちセンサＰ領域３３の電位を可変とする。そして、センサＰ領域３３の電位を制御することによって受光部１３の飽和信号電荷量Ｑsを調整することを特徴としている。好ましくは、飽和信号電荷量Ｑsの調整を、基板バイアス電圧Ｖsubの電圧値の制御と、センサＰ領域３３の電位の制御の両方を用いて行う。
【００４２】
従来は、基板バイアス電圧Ｖsubの電圧値を制御することにより飽和信号電荷量Ｑsを調整していた。具体的には、基板バイアス電圧Ｖsubの電圧値を相対的に低く設定することにより、図４（Ａ）に実線で示すように、オーバーフローバリアのポテンシャルが浅く（高く）なるために飽和信号電荷量Ｑsが相対的に多く設定される。また、基板バイアス電圧Ｖsubの電圧値を相対的に高くすることにより、図４（Ａ）に破線で示すように、オーバーフローバリアのポテンシャルが深く（低く）なるために飽和信号電荷量Ｑsが相対的に少なく設定される。
【００４３】
基板１１の電位と同様にセンサＰ領域３３の電位を変化させても、オーバーフローバリアのポテンシャルが変動する。したがって、センサＰ領域３３の電位を制御するようにしても、図４（Ａ）と同じ飽和信号電荷量Ｑsの調整を実現できる。すなわち、図４（Ｂ）に示すように、図４（Ａ）における基板バイアス電圧Ｖsubの電圧値と同じ変化量だけセンサＰ領域３３の電位を変化させても、飽和信号電荷量Ｑsの変動量は図４（Ａ）の場合と同じ変動量となる。
【００４４】
具体的には、センサＰ領域３３の電位を相対的に高く設定することにより、図４（Ｂ）に実線で示すように、井戸のポテンシャルが深く（相対的に、オーバーフローバリアのポテンシャルが浅く）なるために飽和信号電荷量Ｑsが相対的に多く設定される。また、センサＰ領域３３の電位を相対的に低くすることにより、図４（Ｂ）に破線で示すように、井戸のポテンシャルが浅く（相対的に、オーバーフローバリアのポテンシャルが深く）なるために飽和信号電荷量Ｑsが相対的に少なく設定される。
【００４５】
前にも述べたように、受光部１３の飽和信号電荷量Ｑsの調整には、製造ばらつきに対するＱs調整と、静止画モード／動画モード等の駆動モードに応じたＱs変調とが存在する。飽和信号電荷量Ｑsの調整にセンサＰ領域３３の電位の制御を用いる手法は、製造ばらつきに対するＱs調整及び駆動モードに応じたＱs変調のいずれにおいても使用することができる。また、製造ばらつきに対するＱs調整及び駆動モードに応じたＱs変調の両方に対して使用しても良い。
【００４６】
このように、センサＰ領域３３の電位の制御によって受光部１３の飽和信号電荷量Ｑsを調整することにより、ＣＣＤ固体撮像装置１０の電源電圧を上げる（高くする）ことなく、飽和信号電荷量Ｑsの広範囲での調整を実現できる。ここで、「電源電圧を上げることなく」とは、製造ばらつきに対するＱs調整と、駆動モードに応じたＱs変調とを共に基板バイアス電圧Ｖsubの電圧値によって実現する従来の駆動方式に比べて電源電圧を上げることなく、という意味合いである。
【００４７】
＜２．具体的な実施例＞
以下に、本実施形態に係るＣＣＤ固体撮像装置１０における具体的な実施例に係る駆動方式について説明する。具体的な実施例について説明する前に、参考例として、製造ばらつきに対するＱs調整、及び、駆動モードに応じたＱs変調を共に、基板バイアス電圧Ｖsubの電圧値を変化させることにより行う従来例に係る駆動方式について説明する。
【００４８】
［２−１．参考例］
図５は、参考例（従来例）に係る駆動方式の説明に供するタイミングチャートである。図５には、基板バイアス電圧Ｖsubの電圧値、及び、垂直転送クロックの電圧値の具体的な数値についても示している。ただし、ここで示した数値は一例に過ぎず、これらの数値に限られるものではない。
【００４９】
参考例、即ち従来例に係る駆動方式では、基板バイアス電圧Ｖsubの電圧値を例えば±１Ｖの範囲で制御（微調整）することによって製造ばらつきに対するＱs調整を実現している。また、静止画モードと動画モードで基板バイアス電圧Ｖsubの電圧値を切り替えることによって駆動モードに応じたＱs変調を実現している。
【００５０】
図５のタイミングチャートから明らかなように、静止画モードと動画モードでの基板バイアス電圧Ｖsubの電圧値の切り替えは、メカニカルシャッタの開（ＯＰＥＮ）状態において、外部から与えられるトリガー信号ＴＲＧに同期して行われる。
【００５１】
図５に示す基板バイアス電圧Ｖsubの電圧値、及び、センサＰ領域３３の電位は、
静止画モードのとき、Ｖsub＝６Ｖ±１Ｖ、センサＰ領域３３の電位＝０Ｖ
動画モードのとき、Ｖsub＝１２Ｖ±１Ｖ、センサＰ領域３３の電位＝０Ｖ
が必要だとする（±１Ｖはばらつき）と仮定したときの中央値を示している。このとき、基板バイアス電圧Ｖsubの電圧値の調整範囲としては５Ｖ（＝６Ｖ−１Ｖ）から１３Ｖ（＝１２Ｖ＋１Ｖ）まで必要である。このため、ＣＣＤ固体撮像装置１０の電源電圧（以下、単「電源電圧」と記述する場合もある）としては、最低１３Ｖが必要となる。
【００５２】
［２−２．実施例１］
図６は、実施例１に係る駆動方式の説明に供するタイミングチャートである。図６には、基板バイアス電圧Ｖsubの電圧値、及び、垂直転送クロックの電圧値の具体的な数値についても示している。ただし、ここで示した数値は一例に過ぎず、これらの数値に限られるものではない。
【００５３】
実施例１に係る駆動方式では、センサＰ領域３３の電位を可変とし、当該センサＰ領域３３の電位を例えば±１Ｖの範囲で制御（微調整）することによって製造ばらつきに対するＱs調整を実現する。実施例１では、センサＰ領域３３の電位の中央値を−１Ｖとしている。また、駆動モードに応じたＱs変調については、静止画モードと動画モードで基板バイアス電圧Ｖsubの電圧値を切り替えることによって実現する。
【００５４】
図６のタイミングチャートから明らかなように、静止画モードと動画モードでの基板バイアス電圧Ｖsubの電圧値の切り替えは、メカニカルシャッタの開（ＯＰＥＮ）状態において、外部から与えられるトリガー信号ＴＲＧに同期して行われる。
【００５５】
実施例１は、従来例と比較して駆動方式としては変わっていないが、基板バイアス電圧Ｖsubの電圧値とセンサＰ領域３３の電位が変更されている。この場合、基板バイアス電圧Ｖsubの電圧値、及び、センサＰ領域３３の電位は、
静止画モードのとき、Ｖsub＝５Ｖ、センサＰ領域３３の電位＝−１Ｖ±１Ｖ
動画モードのとき、Ｖsub＝１１Ｖ、センサＰ領域３３の電位＝−１Ｖ±１Ｖ
となる。
【００５６】
実施例１の駆動方式の場合、ＣＣＤ固体撮像装置１０の電源電圧として必要な電圧は、最低１１Ｖとなる。このように、センサＰ領域３３の電位でＱs調整を実現し、基板バイアス電圧Ｖsubの電圧値でＱs変調を実現することで、Ｑs調整、及び、Ｑs変調を共に基板バイアス電圧Ｖsubの電圧値で実現する場合に比べて、電源電圧を２Ｖ（＝１３Ｖ−１１Ｖ）低減できる。
【００５７】
［２−３．実施例２］
図７は、実施例２に係る駆動方式の説明に供するタイミングチャートである。図７には、基板バイアス電圧Ｖsubの電圧値、及び、垂直転送クロックの電圧値の具体的な数値についても示している。ただし、ここで示した数値は一例に過ぎず、これらの数値に限られるものではない。
【００５８】
実施例２に係る駆動方式では、センサＰ領域３３の電位を可変とし、当該センサＰ領域３３の電位を静止画モードと動画モードで切り替えることによって駆動モードに応じたＱs変調を実現する。また、製造ばらつきに対するＱs調整については、基板バイアス電圧Ｖsubの電圧値を例えば±１Ｖの範囲で微調整することによって実現する。
【００５９】
図７のタイミングチャートから明らかなように、静止画モードと動画モードでのセンサＰ領域３３の電位の切り替えは、メカニカルシャッタの開（ＯＰＥＮ）状態において、外部から与えられるトリガー信号ＴＲＧに同期して行われる。
【００６０】
実施例２に係る駆動方式では、従来基板バイアス電圧Ｖsubの電圧値の切り替えによって行っていた駆動モードに応じたＱs変調を、センサＰ領域３３の電位の切り替えによって実現する。この場合、基板バイアス電圧Ｖsubの電圧値及びセンサＰ領域３３の電位は、
静止画モードのとき、Ｖsub＝６Ｖ±１Ｖ、センサＰ領域３３の電位＝０Ｖ
動画モードのとき、Ｖsub＝６Ｖ±１Ｖ、センサＰ領域３３の電位＝６Ｖ
となる。
【００６１】
実施例２の駆動方式の場合、ＣＣＤ固体撮像装置１０の電源電圧として必要な電圧は、最低７Ｖとなる。このように、基板バイアス電圧Ｖsubの電圧値でＱs調整を実現し、センサＰ領域３３の電位でＱs変調を実現することで、Ｑs調整及びＱs変調を共に基板バイアス電圧Ｖsubの電圧値で実現する場合に比べて、電源電圧を６Ｖ（＝１３Ｖ−７Ｖ）低減できる。したがって、電源電圧の低減効果は、実施例２の駆動方式の方が実施例１の駆動方式よりも大きい。
【００６２】
上記の通り、センサＰ領域３３の電位を制御することにより、ＣＣＤ固体撮像装置１０の電源電圧を上げずに、飽和信号電荷量Ｑsの広範囲での調整を実現できる。このことについてより具体的に説明する。
【００６３】
全画素の信号を独立に読み出す静止画モードでの所定の飽和信号電荷量Ｑsは基板バイアス電圧Ｖsubの電圧値で決定される。具体的には、従来例及び実施例２ではＶsub＝６Ｖ、実施例１ではＶsub＝５Ｖで静止画モードの飽和信号電荷量Ｑsが決定されている。
【００６４】
そして、従来例の駆動方式の場合には、Ｖsub＝６Ｖを基準として動画モードで基板バイアス電圧Ｖsubの電圧値をＶsub＝１２Ｖに切り替えている。製造ばらつきに対するＱs調整の±１Ｖを加味すると、電源電圧としては最低１３Ｖが必要となる。
【００６５】
一方、実施例２の駆動方式の場合には、Ｖsub＝６Ｖで静止画モードでの所定の飽和信号電荷量Ｑsが決定された状態において、センサＰ領域３３の電位を、０Ｖを基準として動画モードで６Ｖに切り替えている。製造ばらつきに対する基板バイアス電圧Ｖsubの±１Ｖを加味すると、電源電圧としては最低７Ｖが必要となる。
【００６６】
したがって、センサＰ領域３３の電位の切り替えによって駆動モードに応じたＱs変調を実現することにより、電源電圧を上げなくても広範囲で飽和信号電荷量Ｑsを調整できる。また、実施例１の駆動方式の場合には、製造ばらつきに対するＱs調整が、基板バイアス電圧Ｖsubに比べて低いセンサＰ領域３３の電位の微調整（±１Ｖ）であるため、やはり、電源電圧を上げなくても広範囲で飽和信号電荷量Ｑsを調整できる。
【００６７】
ここで、図２から明らかなように、センサＰ領域３３は画素部Ｐウェル１２と電気的に結合している。また、画素部Ｐウェル１２には、フォトダイオード３２と共に垂直転送部１４の信号電荷転送領域３４が形成されている。
【００６８】
したがって、単純にセンサＰ領域３３の電位を変化させる、特に、駆動モードに応じてセンサＰ領域３３の電位を切り替えると、垂直転送部１４の転送電極３８のゲートバイアスとの相対関係が変動する。これにより、受光部１３から垂直転送部１４への信号電荷の漏込みや、垂直転送部１４での暗電流の増加などの問題の発生が懸念される。
【００６９】
実施例１（図６参照）、実施例２（図７参照）の駆動方式の場合、垂直転送部１４の転送電極３８にＶＨ電位（例えば、０Ｖ程度）とＶＬ電位（例えば、−５Ｖ〜−８Ｖ）の垂直転送クロックが印加されることにより、信号電荷が垂直転送される。このとき、センサＰ領域３３の電位を０Ｖよりも低くすると、飽和信号電荷量Ｑsが少なく設定される（図４（Ｂ）参照）が、オーバーフローバリアのポテンシャルの浅く（高く）なり、周辺の受光部、転送部へのバリアは相対的に深く（低く）なる。
【００７０】
このため、ＶＨ電位が印加されている転送電極において、受光部１３から垂直転送部１４に信号電荷が漏れ込み易くなる。そして、受光部１３から垂直転送部１４に信号電荷が漏れ込むことで、偽信号として現れるブルーミング現象が発生する。
【００７１】
受光部１３から垂直転送部１４への信号電荷の漏込みや、垂直転送部１４での暗電流の増加などの問題についての懸念を解消するための対策として、以下に２つの方法（Ａ），（Ｂ）を提案する。
・方法（Ａ）:受光部１３から垂直転送部１４に信号電荷を読み出す前、好ましくは直前にセンサＰ領域３３の電位を変調し（切り替え）、その変調期間で垂直転送部１４の転送電極３８を全てＬｏｗ（低電位）バイアスにする。
・方法（Ｂ）:垂直転送クロックの各バイアスをセンサＰ領域３３の電位の変調量に合わせてシフトする。
【００７２】
駆動モードに応じたＱs変調をセンサＰ領域３３の電位の切り替えによって実現する場合（実施例２）は、２つの方法（Ａ），（Ｂ）のどちらの方法も選択することができる。製造ばらつきに対するＱs調整をセンサＰ領域３３の電位の微調整で実現する場合は、方法（Ｂ）を選択することができる。この２つの方法を実施例３、実施例４として以下に説明する。
【００７３】
［２−４．実施例３］
図８は、実施例３に係る駆動方式の説明に供するタイミングチャートである。図８には、基板バイアス電圧Ｖsubの電圧値、及び、垂直転送クロックの電圧値の具体的な数値についても示している。ただし、ここで示した数値は一例に過ぎず、これらの数値に限られるものではない。
【００７４】
実施例３に係る駆動方式では、特にブルーミング現象の発生を防ぐために、受光部１３からの信号電荷の読出し直前にセンサＰ領域３３の電位を変調し、その変調期間において垂直転送部１４の転送電極３８を全てＬｏｗバイアスにする。
【００７５】
図８のタイミングチャートにおいて、垂直転送クロックの３値目の高電圧（高レベル）のパルスが、信号電荷の読出し時に読出しゲート部１５のゲート電極（転送電極３８と兼用）に印加される読出しパルスである。
【００７６】
この読出しパルスが発生する直前、即ち、受光部１３から垂直転送部１４に信号電荷を読み出す直前に、センサＰ領域３３の電位を例えば０Ｖから−６Ｖに変調する。この変調期間において、垂直転送部１４の転送電極３８を全てＬｏｗバイアス、例えば−７Ｖにする。このＬｏｗバイアスについては、通常垂直転送部１４の駆動時に用いるＶＬ電位でも良いし、また、ブルーミング現象を起こさない範囲でＶＨ電位とＶＬ電位の中間電位を用いても良い。
【００７７】
上述したように、受光部１３から垂直転送部１４に信号電荷を読み出す前、好ましくは直前にセンサＰ領域３３の電位を変調する（切り替える）ことで、飽和信号電荷量Ｑsが少なくなる方向に変化する。一方、センサＰ領域３３の電位の変調期間で垂直転送部１４の転送電極３８を全てＬｏｗバイアスにすることで、垂直転送部１４のポテンシャルが浅くなる方向に変化する。その結果、受光部１３から垂直転送部１４に信号電荷が漏れ込み難くなるため、ブルーミング現象の発生を抑制することができる。
【００７８】
［２−５．実施例４］
図９は、実施例４に係る駆動方式の説明に供するタイミングチャートである。図９には、基板バイアス電圧Ｖsubの電圧値、及び、垂直転送クロックの電圧値の具体的な数値についても示している。ただし、ここで示した数値は一例に過ぎず、これらの数値に限られるものではない。
【００７９】
実施例４に係る駆動方式は、実施例３に係る駆動方式を前提としている。そして、実施例３に係る駆動方式において、メカニカルシャッタを閉じた後に、例えば０Ｖに設定されているセンサＰ領域３３の電位を一旦マイナス側（本例では、−１Ｖ）に一定期間変調する（切り替える）ことを特徴としている。
【００８０】
メカニカルシャッタを閉じた後は、光電変換で発生する電子とオーバーフロードレイン（基板１１）へ流れる電子の平衡状態が崩れ、再び平衡状態に達するまで飽和信号電荷量Ｑsは時間が経過するにつれて減少する。
【００８１】
そこで、実施例４に係る駆動方式では、メカニカルシャッタを閉じた後に、センサＰ領域３３の電位をマイナス側に変調することで、飽和信号電荷量Ｑsをメカニカルシャッタが閉状態のときよりも若干少なくする。そして、一定期間経過後センサＰ領域３３の電位を元の電位、即ち０Ｖに戻すことで、飽和信号電荷量Ｑsの時間経過による減少を抑制することができる。この実施例４に係る駆動方式によれば、フィールド毎の飽和信号電荷量Ｑsの差をなくすことができる。
【００８２】
［２−６．実施例５］
図１０は、実施例５に係る駆動方式の説明に供するタイミングチャートである。図１０には、基板バイアス電圧Ｖsubの電圧値、及び、垂直転送クロックの電圧値の具体的な数値についても示している。ただし、ここで示した数値は一例に過ぎず、これらの数値に限られるものではない。
【００８３】
実施例５に係る駆動方式は、実施例１に係る駆動方式を前提とし、先述した方法（Ｂ）を実現する駆動方式である。そして、実施例１に係る駆動方式において、垂直転送クロックの各バイアスをセンサＰ領域３３の電位の変調量に合わせてシフトする。ここで、「センサＰ領域３３の電位の変調量に合わせてシフトする」とは、変動量が厳密に一致である場合の他、実質的に一致である場合も含まれる。
【００８４】
具体的には、実施例１に係る駆動方式では、センサＰ領域３３の電位の変調量を−１Ｖとしている。この変調量−１Ｖに合わせて、実施例５に係る駆動方式では、ＶＨ電位が例えば０Ｖ、ＶＬ電位が例えば−７Ｖの垂直転送クロックを、ＶＨ電位が−１Ｖ、ＶＬ電位が−８Ｖの垂直転送クロックに変更している。すなわち、垂直転送クロックの各バイアスをセンサＰ領域３３の電位の変調量に合わせて−１Ｖだけシフトしている。
【００８５】
上述したように、実施例５に係る駆動方式では、センサＰ領域３３の電位を微調整することによって製造ばらつきに対するＱs調整を実現する実施例１に係る駆動方式を前提としている。そして、実施例１に係る駆動方式において、垂直転送クロックの各バイアスをセンサＰ領域３３の電位の変調量に合わせてシフトすることにより、受光部１３から垂直転送部１４への信号電荷の漏込みや、垂直転送部１４での暗電流の増加などの問題を解消できる。
【００８６】
［２−７．実施例６］
図１１は、実施例６に係る駆動方式の説明に供するタイミングチャートである。図１１には、基板バイアス電圧Ｖsubの電圧値、及び、垂直転送クロックの電圧値の具体的な数値についても示している。ただし、ここで示した数値は一例に過ぎず、これらの数値に限られるものではない。
【００８７】
実施例６に係る駆動方式は、実施例２に係る駆動方式を前提とし、先述した方法（Ｂ）を実現する駆動方式である。そして、実施例２に係る駆動方式において、垂直転送クロックの各バイアスをセンサＰ領域３３の電位の変調量に合わせてシフトする。ここで、「センサＰ領域３３の電位の変調量に合わせてシフトする」とは、変動量が厳密に一致である場合の他、実質的に一致である場合も含まれる。
【００８８】
実施例２に係る駆動方式では、センサＰ領域３３の電位の変調量を、駆動モードに応じて変調している。具体的には、センサＰ領域３３の電位の変調量を、動画モードで例えば−６Ｖ、静止画モードで０Ｖとしている。この変調量６Ｖに合わせて、実施例６に係る駆動方式では、動画モードで垂直転送クロックのＶＨ電位を例えば−６Ｖ、ＶＬ電位を例えば−１３Ｖとし、静止画モードで垂直転送クロックのＶＨ電位を０Ｖ、ＶＬ電位を−７Ｖとしている。
【００８９】
上述したように、実施例６に係る駆動方式では、センサＰ領域３３の電位を切り替えることによって駆動モードに応じたＱs変調を実現する実施例２に係る駆動方式を前提としている。そして、実施例２に係る駆動方式において、垂直転送クロックの各バイアスをセンサＰ領域３３の電位の変調量に合わせてシフトすることにより、受光部１３から垂直転送部１４への信号電荷の漏込みや、垂直転送部１４での暗電流の増加などの問題を解消できる。
【００９０】
以上説明した各実施例において、実施例１及び実施例５では、センサＰ領域３３の電位を変調（微調整）し、受光部１３の飽和信号電荷量Ｑsを制御することによってデバイス毎の製造ばらつきに対するＱs調整を実現するようにしている。このとき、駆動モードに応じたＱs変調については、基板バイアス電圧Ｖsubの電圧値の変調（切り替え）によって実現している。
【００９１】
また、実施例２、実施例３、実施例４、及び、実施例６では、センサＰ領域３３の電位を変調し（切り替え）、受光部１３の飽和信号電荷量Ｑsを制御することによって駆動モードに応じたＱs変調を実現している。このとき、デバイス毎の製造ばらつきに対するＱs調整については、基板バイアス電圧Ｖsubの電圧値の変調（微調整）によって実現している。
【００９２】
これら実施例１乃至実施例６に係る駆動方式以外にも、デバイス毎の製造ばらつきに対するＱs調整、及び、駆動モードに応じたＱs変調を共に、センサＰ領域３３の電位の変調（微調整／切り替え）によって実現することも可能である。
【００９３】
また、センサＰ領域３３の電位の変調（微調整／切り替え）と基板バイアス電圧Ｖsubの電圧値の変調（微調整／切り替え）とを併用して、デバイス毎の製造ばらつきに対するＱs調整、及び、駆動モードに応じたＱs変調の各々について実現することも可能である。
【００９４】
［２−８．センサＰ領域に対する電圧印加構造］
次に、受光部１３のセンサＰ領域３３に対して電圧を印加する構造（手法）について説明する。
【００９５】
図１において説明したように、Ｎ型基板１１上には、画素部Ｐウェル１２と周辺部Ｐウェル１８が形成されており、画素部Ｐウェル１２内に受光部１３、垂直転送部１４、水平転送部１６及び電荷電圧変換部１７などの構成要素が形成されている。そして、一般的に、図１２に示すように、画素部Ｐウェル１２の外周または外周の一部に、基板１１と配線層とを電気的に接続するコンタクト部４１が存在する。
【００９６】
このように、画素部Ｐウェル１２の外周または外周の一部にコンタクト部４１が存在するＣＣＤ固体撮像装置１０において、当該コンタクト部４１を利用することで、画素部Ｐウェル１２を介してセンサＰ領域３３に所望の電圧（電位）を印加することができる。従来は、画素部Ｐウェル１２の電位を０Ｖに固定している。
【００９７】
センサＰ領域３３に対する他の電圧印加構造（方法）として、各画素で配線を引き回してセンサＰ領域３３を基板１１に対して電気的に接続し（コンタクトをとり）、センサＰ領域３３に所望の電圧（電位）を印加するように構成することも可能である。
【００９８】
一例として、図１３に示すように、遮光膜４０と受光部１３のセンサＰ領域３３との間にコンタクト部４２を形成し、遮光膜４０からコンタクト部４２を通してセンサＰ領域３３に所望の電圧を印加する構成が考えられる。ただし、図１３の構造は一例であり、これに限られるものではない。例えば、遮光膜４０を用いずに、センサＰ領域３３の電位制御用の独立配線を形成し、当該配線を通してセンサＰ領域３３に所望の電圧を印加するようにしても良い。
【００９９】
＜３．変形例＞
上記実施形態では、半導体基板１１としてＮ型の基板を用いるＣＣＤ固体撮像装置に適用した場合を例に挙げて説明したが、本発明は、Ｐ型の基板を用いるＣＣＤ固体撮像装置にも、電圧の極性が逆極性とすることによって同様に適用可能である。Ｐ型の基板を用いる場合には、例えば、基板バイアス電圧Ｖsubは負の電圧に設定される。
【０１００】
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。
【０１０１】
＜４．電子機器＞
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、画像取込部（光電変換部）に固体撮像装置を用いる電子機器全般に対して適用可能である。ここで言う電子機器としては、デジタルスチルカメラやビデオカメラ等の撮像装置や、携帯電話機などの撮像機能を有する携帯端末装置や、画像読取部に固体撮像装置を用いる複写機などが挙げられる。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。
【０１０２】
［撮像装置］
図１４は、本発明による電子機器の一例である撮像装置の構成例を示すブロック図である。図１４に示すように、本発明による撮像装置５０は、レンズ群１０１、メカニカルシャッタ５２、ＣＣＤ固体撮像装置５３、カメラ信号処理部であるＤＳＰ回路５４、フレームメモリ５５、表示装置５６、記録装置５７、操作系５８及び電源系５９等の構成要素から構成されている。
【０１０３】
そして、ＤＳＰ回路５４、フレームメモリ５５、表示装置５６、記録装置５７、操作系５８及び電源系５９がバスライン６０を介して相互に接続された構成となっている。また、本撮像装置５０は、システムコントローラ７０により、上記の各構成要素の制御や、後述する設定部６１及び調整部６２の制御など、種々の制御が行われる。
【０１０４】
レンズ群５１は、被写体からの入射光（像光）を取り込み、メカニカルシャッタ５２を通してＣＣＤ固体撮像装置５３の撮像面上に結像する。ＣＣＤ固体撮像装置５３は、レンズ群５１によって撮像面上に結像された入射光をその光量に応じた電荷量の信号電荷に画単位で変換する。このＣＣＤ固体撮像装置５３として、先述した実施形態に係るＣＣＤ固体撮像装置１０が用いられる。
【０１０５】
ＣＣＤ固体撮像装置５３は、設定部６１で設定された基板バイアス電圧Ｖsubが基板に印加される。すなわち、設定部６１は、図１の基板バイアス設定部２１に相当する。また、システムコントローラ７０による制御の下に、調整部６２によって受光部１３のセンサＰウェル３３の電位が変調される。すなわち、調整部６２は、図１の飽和信号電荷量調整部２２に相当する。
【０１０６】
表示装置５６は、例えば、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、ＣＣＤ固体撮像装置５３で撮像された動画または静止画を表示する。記録装置５７は、ＣＣＤ固体撮像装置５３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。
【０１０７】
操作系５８は、ユーザによる操作の下に、本撮像装置５０が持つ様々な機能について操作指令を発する。電源系５９は、ＤＳＰ回路５４、フレームメモリ５５、表示装置５６、記録装置５７及び操作系５８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。
【０１０８】
このような撮像装置５０は、ビデオカメラやデジタルスチルカメラ、さらには携帯電話機等のモバイル機器向けカメラモジュールに適用される。そして、この撮像装置５０において、ＣＣＤ固体撮像装置５３として先述した実施形態に係るＣＣＤ固体撮像装置１０を用いることができる。
【０１０９】
先述したように、ＣＣＤ固体撮像装置１０によれば、電源電圧を上げることなく、受光部の飽和信号電荷量の広範囲での調整を実現できるために、ＣＣＤ固体撮像装置１０、ひいては撮像装置５０の低消費電力を維持しつつ、多画素化、画素の微細化に対応できる。そして、多画素化、画素の微細化に伴ってより高画質の撮像画素を得ることができる。また、広範囲での飽和信号電荷量の調整を実現できることで、加算する画素数の多い駆動モードが必要となる、多画素の静止画撮像と高速な動画撮像とを両立させることができるようにもなる。
【符号の説明】
【０１１０】
１０…ＣＣＤ固体撮像装置、１１…半導体基板（Ｎ型基板）、１２…画素部Ｐウェル、１３…受光部（単位画素）、１４…垂直転送部、１５…読出しゲート部、１６…水平転送部、１７…電荷電圧変換部、１８…周辺部Ｐウェル、２１…基板バイアス設定部、２２…飽和信号電荷量調整部、３１…信号蓄積領域、３２…フォトダイオード、３３…センサＰ領域、３４…信号電荷転送領域、３５…不純物拡散領域、３６…チャネルストップ領域、３８…転送電極、４０…遮光膜
【図１】
2011182360.tif 000003
【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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