(57)【要約】【課題】複数の電荷結合部（ＣＣＤ列）の間で電荷を転送する機能を備えたイメージセンサを適切に動作させる技術を提供する。【解決手段】電荷結合部（２）と、その電荷結合部（２）に駆動パルス（φ１、φ２）を供給する駆動パルス供給部（３）とを具備する固体撮像装置を構成する。その電荷結合部（２）は、第１ＣＣＤ列（４）と、第２ＣＣＤ列（５）と、ＣＣＤ間電荷転送部（６）とを備えているものとする。その第１ＣＣＤ列（４）からその第２ＣＣＤ列（５）へ、その信号電荷を受け渡すＣＣＤ間電荷転送期間において、一定レベルの信号（ＧＮＤ）を、調整用信号（φ１’、φ２’）として供給する。また、その第１ＣＣＤ列（４）またはその第２ＣＣＤ列（５）の内部を通って電荷を転送するＣＣＤ内電荷転送期間において、その駆動パルス（φ１、φ２）と同相のパルスを、その調整用信号（φ１’、φ２’）として供給する。【選択図】図１２
2011166400.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光電変換部から供給された信号電荷を出力アンプに転送する電荷結合部と、
前記電荷結合部に駆動パルスを供給する駆動パルス供給部と
を具備し、
前記電荷結合部は、
前記光電変換部から供給される前記信号電荷を受ける第１ＣＣＤ列と、
前記第１ＣＣＤ列から供給される前記信号電荷を受ける第２ＣＣＤ列と、
前記第１ＣＣＤ列と前記第２ＣＣＤ列との間に設けられ、前記第１ＣＣＤ列から前記第２ＣＣＤ列へ供給される前記信号電荷の受け渡しを制御するＣＣＤ間電荷結合部と
を備え、
前記第１ＣＣＤ列と前記第２ＣＣＤ列との各々は、駆動パルスに応答して動作し、
前記駆動パルス供給部は、
前記駆動パルスを供給するメインクロックドライバと、
調整用信号を供給するサブクロックドライバと、
前記メインクロックドライバの出力端と前記サブクロックドライバの出力端との間に設けられた容量と
を備え、
前記サブクロックドライバは、
前記第１ＣＣＤ列から前記第２ＣＣＤ列へ前記信号電荷を受け渡すＣＣＤ間電荷転送期間において、一定レベルの信号を前記調整用信号として供給し、
前記第１ＣＣＤ列または前記第２ＣＣＤ列の内部を通って電荷を転送するＣＣＤ内電荷転送期間において、前記駆動パルスと同相のパルスを前記調整用信号として供給する
固体撮像装置。
【請求項２】
請求項１に記載の固体撮像装置において、
前記駆動パルスは、
第１駆動パルスと、
前記第１駆動パルスと逆相の第２駆動パルスと
を含み、
前記調整用信号は、
第１駆動パルスに対応する第１調整用信号と、
前記第２駆動パルスに対応する第２調整用信号と
を含み
前記第１ＣＣＤ列と前記第２ＣＣＤ列との各々は、
第１駆動パルスに応答して動作する第１ＣＣＤと、
前記第１駆動パルスと逆相の第２駆動パルスに応答して動作する第２ＣＣＤと
を含み、
前記駆動パルス供給部は、
前記第１駆動パルスを供給する第１駆動パルス用メインクロックドライバと、
第１調整用信号を供給する第１駆動パルス用サブクロックドライバと、
前記第１駆動パルス用メインクロックドライバの出力端と前記第１駆動パルス用サブクロックドライバの出力端との間に設けられた第１容量と、
前記第２駆動パルスを供給する第２駆動パルス用メインクロックドライバと、
第２調整用信号を供給する第２駆動パルス用サブクロックドライバと、
前記第２駆動パルス用メインクロックドライバの出力端と前記第２駆動パルス用サブクロックドライバの出力端との間に設けられた第２容量と
を備え、
前記第１駆動パルス用サブクロックドライバは、
前記ＣＣＤ間電荷転送期間において、一定レベルの信号を前記第１調整用信号として供給し、
前記ＣＣＤ内電荷転送期間において、前記第１駆動パルスと同相のパルスを前記第１調整用信号として供給し、
前記第２駆動パルス用サブクロックドライバは、
前記ＣＣＤ間電荷転送期間において、前記一定レベルの信号を前記第２調整用信号として供給し、
前記ＣＣＤ内電荷転送期間において、前記第２駆動パルスと同相のパルスを前記第２調整用信号として供給する
固体撮像装置。
【請求項３】
請求項２に記載の固体撮像装置において、
前記第１容量は、
第１容量素子で形成され、
前記第１容量素子は、
前記第１駆動パルス用メインクロックドライバの出力端に接続された第１極板と、
前記第１駆動パルス用サブクロックドライバの出力端に接続された第２極板と
を備え、
前記第２容量は、
第２容量素子で形成され、
前記第２容量素子は、
前記第２駆動パルス用メインクロックドライバの出力端に接続された第３極板と、
前記第３駆動パルス用サブクロックドライバの出力端に接続された第４極板と
を備える
固体撮像装置。
【請求項４】
請求項３に記載の固体撮像装置において、
前記第１容量素子と前記第２容量素子の少なくとも一方は、
前記電荷結合部を有する半導体チップの外部に形成され、
前記駆動パルス供給部は、
前記第１容量素子と前記第２容量素子の少なくとも一方の前段に設けられたクロック発生器を含む
固体撮像装置。
【請求項５】
請求項２から４のいずれか１項に記載の固体撮像装置において、
前記第１容量は、
前記第１駆動パルスを受ける第１駆動パルス配線と、
前記第１駆動パルス配線に並列に配置され、前記第１調整用信号を受ける第１並列配線と
を含み、
前記第２容量は、
前記第２駆動パルスを受ける第２駆動パルス配線と、
前記第２駆動パルス配線に並列に配置され、前記第２調整用信号を受ける第２並列配線と
を含む
固体撮像装置。
【請求項６】
請求項５に記載の固体撮像装置において、
前記第１容量は、
前記電荷結合部を有する半導体チップの内部に形成され、前記第１駆動パルス配線の前段に設けられた第１クロックドライバと、
前記電荷結合部を有する半導体チップの内部に形成され、前記第１並列配線の前段に設けられた第２クロックドライバと
を含み、
前記第２容量は、
前記電荷結合部を有する半導体チップの内部に形成され、前記第２駆動パルス配線の前段に設けられた第３クロックドライバと、
前記電荷結合部を有する半導体チップの内部に形成され、前記第２並列配線の前段に設けられた第４クロックドライバと
を含む
固体撮像装置。
【請求項７】
光電変換部から供給された信号電荷を出力アンプに転送する電荷結合部と、前記電荷結合部に駆動パルスを供給する駆動パルス供給部とを具備し、前記電荷結合部が、前記光電変換部から供給される前記信号電荷を受ける第１ＣＣＤ列と、前記第１ＣＣＤ列から供給される前記信号電荷を受ける第２ＣＣＤ列と、前記第１ＣＣＤ列と前記第２ＣＣＤ列との間に設けられ、前記第１ＣＣＤ列から前記第２ＣＣＤ列へ供給される前記信号電荷の受け渡しを制御するＣＣＤ間電荷結合部とを備える固体撮像装置の動作方法であって、
（ａ）前記第１ＣＣＤ列と前記第２ＣＣＤ列との各々に駆動パルスを供給するステップと、
（ｂ）容量を介して前記駆動パルスを供給する信号線に調整用信号を供給するステップと
を備え、
前記（ｂ）ステップは、
前記第１ＣＣＤ列から前記第２ＣＣＤ列へ前記信号電荷を受け渡すＣＣＤ間電荷転送期間において、一定レベルの信号を前記調整用信号として供給するステップと、
前記第１ＣＣＤ列または前記第２ＣＣＤ列の内部を通って電荷を転送するＣＣＤ内電荷転送期間において、前記駆動パルスと同相のパルスを前記調整用信号として供給するステップと
を含む
固体撮像装置。
【請求項８】
請求項７に記載の固体撮像装置において、
前記駆動パルスが、第１駆動パルスと、前記第１駆動パルスとは逆相の第２駆動パルスとを含み、
前記調整用信号が、第１駆動パルスに対応する第１調整用信号と、前記第２駆動パルスに対応する第２調整用信号とを含み、
前記第１ＣＣＤ列と前記第２ＣＣＤ列との各々が、第１駆動パルスに応答して動作する第１ＣＣＤと、前記第２駆動パルスに応答して動作する第２ＣＣＤとを含むとき、
前記（ａ）ステップは、
第１駆動パルス用メインクロックドライバを介して前記第１駆動パルスを供給するステップと、
第２駆動パルス用メインクロックドライバを介して前記第２駆動パルスを供給するステップと
を含み
前記（ｂ）ステップは、
（ｂ−１）第１駆動パルス用サブクロックドライバを介して前記第１調整用信号を供給するステップと、
（ｂ−２）第２駆動パルス用サブクロックドライバを介して前記第２調整用信号を供給するステップと
を含み、
前記（ｂ−１）ステップは、
前記ＣＣＤ間電荷転送期間において、
前記第１駆動パルス用メインクロックドライバの出力端と前記第１駆動パルス用サブクロックドライバの出力端との間に設けられた第１容量を介して、一定レベルの信号を前記第１調整用信号として供給するステップと、
前記ＣＣＤ内電荷転送期間において、
前記第１容量を介して、前記第１駆動パルスと同相のパルスを前記第１調整用信号として供給するステップ
を含み、
前記（ｂ−２）ステップは、
前記ＣＣＤ間電荷転送期間において、
前記第２駆動パルス用メインクロックドライバの出力端と前記第２駆動パルス用サブクロックドライバの出力端との間に設けられた第２容量を介して、一定レベルの信号を前記第２調整用信号として供給するステップと、
前記ＣＣＤ内電荷転送期間において、
前記第２容量を介して、前記第２駆動パルスと同相のパルスを前記第２調整用信号として供給するステップを含む
固体撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、一列のフォトダイオードの信号電荷を、高速のデータレートで出力するための技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載の技術では、電荷転送部（ＣＣＤ）の転送特性などに余裕を持たせるため、一列のフォトダイオードの電荷を、複数のＣＣＤに振り分けて出力している。
【０００３】
図１は、一列のフォトダイオードの電荷を、複数のＣＣＤに振り分けて出力する固体撮像装置１０１の構成を示す図である。固体撮像装置１０１は、複数のフォトダイオード（赤色用フォトダイオード列１０２、緑色用フォトダイオード列１０３、青色用フォトダイオード列１０４）を備えている。各々のフォトダイオードの両側には、２つのＣＣＤが設けられている。固体撮像装置１０１は、１画素おきに両側のＣＣＤへ電荷を読み出すような構造になっている。
【０００４】
図２は、ＣＣＤ内部の電荷を転送させるための動作を示すタイミングチャートである。図２に示されているように、固体撮像装置１０１のＣＣＤには、第１駆動パルスφ１と、その第１駆動パルスφ１と逆層の第２駆動パルスφ２とが与えられる。図３は、そのときの電荷転送の様子を示した模式図である。その第１駆動パルスφ１と第２駆動パルスφ２とが与えられることにより、フォトダイオードからＣＣＤの電荷蓄積部に読み出された電荷が、出力の方向に向かって転送される。
【０００５】
一般的にカラーコピー機やカラースキャナなどの機器では、カラーリニアイメージセンサが使用されている。それらの機器に使用されるカラーリニアイメージセンサは、図１に示されるような３列のフォトダイオード列（赤色用フォトダイオード列１０２、緑色用フォトダイオード列１０３、青色用フォトダイオード列１０４）を備えている。それらの間隔（ライン間隔）は、通常電荷転送方向の画素間隔の整数倍となっている。３列のフォトダイオード列（赤色用フォトダイオード列１０２、緑色用フォトダイオード列１０３、青色用フォトダイオード列１０４）は、被写体の同一の部分を撮像して、３色の信号を合成して撮像した画像を再現させる。そのため、たとえば青色用フォトダイオード列１０４が被写体のある部分撮像した場合、緑色用フォトダイオード列１０３および赤色用フォトダイオード列１０２は、時間的に遅れて同一場所を撮像することになる。
【０００６】
青色用フォトダイオード列１０４で検出した信号および、緑色用フォトダイオード列１０３で検出した信号は、赤色用フォトダイオード列１０２が同じ部分の信号検出するまで保持しておく必要がある。そのために、外部メモリが必要となってくる。ライン間隔が広いほどその間の撮像するライン数が増え、その信号を保持しておくべき外部メモリの容量は大きくなるため、リニアイメージセンサを使用した機器を製造する場合、このライン間隔を小さくすることが望まれる傾向にある。また、ＣＣＤが取り扱える電荷量を確保するためには、ＣＣＤの幅をある程度確保する必要がある。
【０００７】
ライン間隔を小さくしようとすると、フォトダイオード列の間に配置されるＣＣＤの幅が制約される。そのため、図１のように、１つのフォトダイオード列の両側に、２本のＣＣＤ列を配置することが困難になってくる。
【０００８】
フォトダイオード列のライン間隔を小さくする技術が知られている。図４は、そのライン間隔を縮小させた固体撮像装置２０１の構成を示す平面図である。図４を参照すると、固体撮像装置２０１は、青色用フォトダイオード列２０４の片側に、複数のＣＣＤ（第１青色用ＣＣＤ２０９、第２青色用ＣＣＤ２１０）を備えている。また、赤色用フォトダイオード列２０２の片側に、複数のＣＣＤ（第１赤色用ＣＣＤ２０５、第２赤色用ＣＣＤ２０６）を備えている。
【０００９】
赤色用フォトダイオード列２０２は、青色用フォトダイオード列２０４で蓄積された電荷を、一旦、一番近いＣＣＤ（第１青色用ＣＣＤ２０９）に転送する。そして、そのうち１画素おきの電荷を、隣のＣＣＤ（第２青色用ＣＣＤ２１０）に転送する。同様に、赤色用フォトダイオード列２０２で蓄積された電荷は、一旦、一番近いＣＣＤ（第１赤色用ＣＣＤ２０５）に転送される。そして、そのうち１画素おきの電荷が、隣のＣＣＤ（第２赤色用ＣＣＤ２０６）に転送される。なお、複数のＣＣＤ間で電荷を転送する技術としては、特許文献２（特開平０７−０５８３１５号公報）や特許文献３（特開平０３−２５０９８２号公報）などに開示されて技術が知られている。
【００１０】
特許文献２には、水平転送チャネル間で信号電荷を転送する際、簡単な駆動で信号電荷の取り残しを防止するための技術が記載されている。また、特許文献３には、並列して設けられた複数の水平電荷転送部を有する固体撮像素子に関する技術が記載されている。水平電荷転送部間の転送で転送ゲートが制御するチャネル領域を挟んで対向した領域にかかる位相が異なる転送信号のレベルを、高速転送時によりも低速度に変化させている。
【００１１】
上述した図４の固体撮像装置２０１のように、フォトダイオード列とそこから読み出される電荷を転送するＣＣＤの組み合わせは複数ある場合が一般的である。以下では、１列分のフォトダイオード列から信号電荷を受ける場合に対応して、従来技術の説明を行う。図５は、上述の図４の領域２１５の構成を概念的に示すブロック図である。固体撮像装置２０１は、クロック発生器２１６から供給される駆動パルスに応じて動作している。そのクロック発生器２１６は、第１駆動パルス用クロックドライバ２１７と第２駆動パルス用クロックドライバ２１８とに接続されている。第１駆動パルス用クロックドライバ２１７は、第１駆動パルスφ１を供給する。第２駆動パルス用クロックドライバ２１８は、第２駆動パルスφ２を供給する。
【００１２】
固体撮像装置２０１の領域２１５は、第１青色用ＣＣＤ２０９と、第２青色用ＣＣＤ２１０と、それらの間に設けられた青色用ＣＣＤ間電荷転送部２１３とを含んでいる。第１青色用ＣＣＤ２０９には、第１駆動電極２２１と第２駆動電極２２２とが交互に配置されている。同様に、第２青色用ＣＣＤ２１０には、第１駆動電極２２１と第２駆動電極２２２とが交互に配置されている。第１駆動電極２２１には、第１駆動パルス配線２１９を介して第１駆動パルスφ１が供給される。第２駆動電極２２２には、第２駆動パルス配線２２０を介して第２駆動パルスφ２が供給される。
【００１３】
図６は、領域２１５に供給される駆動パルスを示すタイミングチャートである。図７Ａ、図７Ｂは、そのときの電荷の動きを示した模式図である。第１青色用ＣＣＤ２０９および第２青色用ＣＣＤ２１０は、第１駆動パルス配線２１９および第２駆動パルス配線２２０を介して、第１駆動パルスφ１および第２駆動パルスφ２で駆動される。第１駆動パルスφ１および第２駆動パルスφ２は、高速動作させるほど、クロックドライバで波形を急峻にして駆動することが必要となる。
【００１４】
リニアセンサーのように、１列のフォトダイオードからＣＣＤに電荷を読み出す場合、通常は、１列に並んだフォトダイオードの信号を同時刻にＣＣＤに読み出す。フォトダイオードの片側にのみＣＣＤがある場合は、そのフォトダイオードに一番近いＣＣＤに、全フォトダイオードの電荷が同時に読み出されることになる。ＣＣＤでの電荷蓄積容量を確保するには、ＣＣＤ内の電荷蓄積部の面積を大きくとることが必要になる。通常ＣＣＤの電荷蓄積領域は、第１駆動電極２２１および第２駆動電極２２２の下に不純物領域を設け、そのことで生じる電位障壁によって確保される。
【００１５】
電荷を一定方向に転送するためには、図４のような、電荷蓄積部分２１１と電位障壁２１２の組み合わせが、最低２組必要になる。電荷蓄積部分２１１の面積を稼ぐために、フォトダイオード２個につき、第１駆動電極２２１と第２駆動電極２２２を設けるような構成をとることが一般的である。その場合、隣接するフォトダイオードの電荷を同時にＣＣＤに読み出そうとすると、図１０のように第１駆動パルスφ１と第２駆動パルスφ２を同相で駆動し、不純物領域により形成された電位障壁によって信号電荷を分離することになる。
【００１６】
フォトダイオードに近い第１青色用ＣＣＤ２０９、の内部の信号電荷は、青色用ＣＣＤ間電荷転送部２１３を介して、第１駆動電極２２１または第２駆動電極２２２の直下の信号電荷の片方だけを第２青色用ＣＣＤ２１０へ転送することになる。同様に、第１赤色用ＣＣＤ２０５の信号電荷は、ＣＣＤ間転送制御信号φＴＧ２を操作することにより、赤色用ＣＣＤ間電荷転送部２１４を介して、第１駆動電極２２１または第２駆動電極２２２の直下の信号電荷の片方だけを第２赤色用ＣＣＤ２０６へ転送することになる。図７Ａは、このときの第１青色用ＣＣＤ２０９（または第１赤色用ＣＣＤ２０５）側での動きを表している。また、図７Ｂは、このときの第２青色用ＣＣＤ２１０（または第２赤色用ＣＣＤ２０６）側での動きを表している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１７】
【特許文献１】特公平０７−０８５５０２号公報
【特許文献２】特開平０７−０５８３１５号公報
【特許文献３】特開平０３−２５０９８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
フォトダイオードの片側にのみＣＣＤがある場合は、そのフォトダイオードに一番近いＣＣＤに、全フォトダイオードの電荷が同時に読み出される。その後、読みだされた信号電荷は、ＣＣＤ間転送期間において、そのうち１画素おきの電荷を、隣のＣＣＤに転送する。図８は、従来の駆動パルスを示すタイミングチャートである。ＣＣＤ内での電荷を効率よく転送するために、第１駆動パルスφ１と第２駆動パルスφ２の駆動パルスの電圧変化（立ち上がり、立下り）を急峻にし、転送電極の負荷容量などで、駆動パルスの波形が鈍っても、ＣＣＤに蓄積された電荷を転送するのに十分な電圧がかかるようにする必要がある。
【００１９】
この場合、ＣＣＤ内で一定方向に電荷を転送するためのパルス（図８のＣＣＤ内転送期間）と、フォトダイオードから電荷を読み出すときに、第１駆動パルスφ１と第２駆動パルスφ２とが同相で駆動している部分（図８のＣＣＤ間転送期間）の両方について、波形の変化が急峻になる。
【００２０】
図９は、そのＣＣＤ内転送期間とそのＣＣＤ間転送期間とにおける第１駆動パルスφ１と第２駆動パルスφ２の波形を示す波形図である。図９に示されているように、クロックの変化が急峻になっているので、第１駆動パルスφ１と第２駆動パルスφ２の位相が、図９の時刻ｔ１から時刻ｔ２のように、少しずれると、ＣＣＤ内の第１駆動電極２２１、第２駆動電極２２２の直下に生じる電位差（ＶＭとＶＨの差）が大きくなる。
【００２１】
図１０は、このときの信号電荷の状態を示すポテンシャル図である。本来分離されていなければならない信号電荷が、図１０のように第１駆動電極２２１の直下の電荷蓄積部から、第２駆動電極２２２の直下の電荷蓄積部へ転送されてしまう。この結果、例えば、第１青色用ＣＣＤ２０９から出力されるべき信号電荷が減少し、その分が第２青色用ＣＣＤ２１０から出力される信号電荷に加算されてしまう。結果として第１青色用ＣＣＤ２０９と第２青色用ＣＣＤ２１０の出力に差ができてしまう。
【００２２】
図１１は、第１駆動パルスφ１と第２駆動パルスφ２の位相がずれた場合に、第１青色用ＣＣＤ２０９（第１ＣＣＤ列）と第２青色用ＣＣＤ２１０（第２ＣＣＤ列）の出力がどのようになっていくかを示したグラフである。この電荷混合、転送異常が画素ごとにばらついて発生すると、出力信号ムラとなり、この撮像装置を使用した画像装置の出力画像の画質を損なうことになる。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
以下に、［発明を実施するための形態］で使用される番号を用いて、［課題を解決するための手段］を説明する。これらの番号は、［特許請求の範囲］の記載と［発明を実施するための形態］との対応関係を明らかにするために付加されたものである。ただし、それらの番号を、［特許請求の範囲］に記載されている発明の技術的範囲の解釈に用いてはならない。
【００２４】
上記の課題を解決するために、光電変換部（フォトダイオード）から供給された信号電荷を出力アンプに転送する電荷結合部（２）と、その電荷結合部（２）に駆動パルス（φ１、φ２）を供給する駆動パルス供給部（３）とを具備する固体撮像装置を構成する。ここにおいて、その電荷結合部（２）は、その光電変換部から供給されるその信号電荷を受ける第１ＣＣＤ列（４）と、その第１ＣＣＤ列（４）から供給されるその信号電荷を受ける第２ＣＣＤ列（５）と、その第１ＣＣＤ列（４）とその第２ＣＣＤ列（５）との間に設けられ、その第１ＣＣＤ列（４）からその第２ＣＣＤ列（５）へ供給されるその信号電荷の受け渡しを制御するＣＣＤ間電荷転送部（６）とを備えているものとする。また、その第１ＣＣＤ列（４）とその第２ＣＣＤ列（５）との各々は、駆動パルス（φ１、φ２）に応答して動作する。その駆動パルス供給部（３）は、その駆動パルス（φ１、φ２）を供給するメインクロックドライバ（１２、１４）と、調整用信号（φ１’、φ２’）を供給するサブクロックドライバ（１３、１５）と、そのメインクロックドライバ（１２、１４）の出力端とそのサブクロックドライバ（１３、１５）の出力端との間に設けられた容量（１６、１７）とを備えているものとする。そして、そのサブクロックドライバ（１３、１５）は、その第１ＣＣＤ列（４）からその第２ＣＣＤ列（５）へその信号電荷を受け渡すＣＣＤ間電荷転送期間において、一定レベルの信号（ＧＮＤ）をその調整用信号（φ１’、φ２’）として供給する。また、その第１ＣＣＤ列（４）またはその第２ＣＣＤ列（５）の内部を通って電荷を転送するＣＣＤ内電荷転送期間において、その駆動パルス（φ１、φ２）と同相のパルスをその調整用信号（φ１’、φ２’）として供給する。
【発明の効果】
【００２５】
本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、複数の電荷転送部（ＣＣＤ列）の間で電荷を転送する機能を備えたイメージセンサを適切に動作させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】図１は、一列のフォトダイオードの電荷を、複数のＣＣＤに振り分けて出力する固体撮像装置１０１の構成を示すブロック図である。
【図２】図２は、ＣＣＤ内部の電荷を転送させるための動作を示すタイミングチャートである。
【図３】図３は、電荷転送の様子を示した模式図である。
【図４】図４は、ライン間隔を縮小させた固体撮像装置２０１の構成を示すブロック図である。
【図５】図５は、図４の領域２１５の構成を概念的に示すブロック図である。
【図６】図６は、図４の領域２１５に供給される駆動パルスを示すタイミングチャートである。
【図７Ａ】図７Ａは、電荷の動きを示した模式図である。
【図７Ｂ】図７Ｂは、電荷の動きを示した模式図である。
【図８】図８は、従来の駆動パルスを示すタイミングチャートである。
【図９】図９は、従来のＣＣＤ内転送期間とそのＣＣＤ間転送期間とにおける第１駆動パルスφ１と第２駆動パルスφ２の波形を示す波形図である。
【図１０】図１０は、従来の信号電荷の状態を示すポテンシャル図である。
【図１１】図１１は、第１駆動パルスφ１と第２駆動パルスφ２の位相がずれた場合の出力を示したグラフである。
【図１２】図１２は、第１実施形態の固体撮像装置１の構成を例示する平面図である。
【図１３】図１３は、本実施形態の固体撮像装置１の動作を例示するタイミングチャートである。
【図１４】図１４は、実際の駆動電極にかかる駆動パルスの波形を例示する波形図である。
【図１５】図１５は、本実施形態の固体撮像装置１の信号電荷の状態を示すポテンシャル図である。
【図１６】図１６は、本願発明の固体撮像装置１の第２実施形態の構成を例示するブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
［第１実施形態］
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。なお、実施の形態を説明するための図において、同一の部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
【００２８】
図１２は、第１実施形態の固体撮像装置１の構成を例示する平面図である。本実施形態の固体撮像装置１は、上述の領域２１５と同様に、フォトダイオードの片側に設けられた電荷結合部２を備えている。また、固体撮像装置１は、駆動パルス供給部３を備えている。
【００２９】
電荷結合部２は、第１ＣＣＤ列４と、第２ＣＣＤ列５と、ＣＣＤ間電荷転送部６とを備えている。第１ＣＣＤ列４は、フォトダイオード列から供給される信号電荷を最初に受け取る。第２ＣＣＤ列５は、その第１ＣＣＤ列４と並列して設けられている。ＣＣＤ間電荷転送部６は、その第１ＣＣＤ列４とその第２ＣＣＤ列５の間に配置されている。ＣＣＤ間電荷転送部６は、ＣＣＤ間転送制御信号φＴＧ２に応答して動作する。ＣＣＤ間電荷転送部６は、第１ＣＣＤ列４から第２ＣＣＤ列５に供給される信号電荷の受け渡しを制御する。
【００３０】
また、電荷結合部２は、第１駆動電極７と第２駆動電極８とを備えている。第１駆動電極７と第２駆動電極８とは、配線（第１駆動パルス配線９、第２駆動パルス配線１０）を介して外部からの第１駆動パルスφ１、第２駆動パルスφ２により駆動される。第１駆動電極７は、第１駆動パルス配線９を介して供給される第１駆動パルスφ１を受ける。第２駆動電極８は、第２駆動パルス配線１０を介して供給される第２駆動パルスφ２を受ける。
【００３１】
駆動パルス供給部３は、クロック発生器１１と、第１駆動パルス用メインクロックドライバ１２と、第１駆動パルス用サブクロックドライバ１３と、第２駆動パルス用メインクロックドライバ１４と、第２駆動パルス用サブクロックドライバ１５と第１容量素子１６と、第２容量素子１７とを備えている。クロック発生器１１は、クロック発生器１１は、第１駆動パルスφ１、第２駆動パルスφ２、第１調整用信号φ１’、および第２調整用信号φ２’を生成する。第１駆動パルスφ１、第２駆動パルスφ２、第１調整用信号φ１’、および第２調整用信号φ２’は、クロックドライバで駆動能力を強化して印加される。
【００３２】
クロック発生器１１は、第１駆動パルス用メインクロックドライバ１２の受信端と、第１駆動パルス用サブクロックドライバ１３の受信端と、第２駆動パルス用メインクロックドライバ１４の受信端と、第２駆動パルス用サブクロックドライバ１５の受信端に接続されている。第１駆動パルス用メインクロックドライバ１２の出力端は、第１接続ノード１８を介して第１容量素子１６の一端に接続されている。また、第１駆動パルス用メインクロックドライバ１２は、第１接続ノード１８を介して第１駆動パルス配線９に接続されている。第１駆動パルス用サブクロックドライバ１３の出力端は、第１容量素子１６の他端に接続されている。その第１駆動パルス用サブクロックドライバ１３は、第１容量素子１６を介して第１接続ノード１８に接続されている。第２駆動パルス用メインクロックドライバ１４の出力端は、第２接続ノード１９を介して第２容量素子１７の一端に接続されている。また、第２駆動パルス用メインクロックドライバ１４は、第２接続ノード１９を介して第２駆動パルス配線１０に接続されている。第２駆動パルス用サブクロックドライバ１５の出力端は、第２容量素子１７の他端に接続されている。その第２駆動パルス用サブクロックドライバ１５は、第２容量素子１７を介して第２接続ノード１９に接続されている。
【００３３】
図１３は、本実施形態の固体撮像装置１の動作を例示するタイミングチャートである。図１３は、固体撮像装置１を駆動するための駆動パルスのうち、第１ＣＣＤ列４から第２ＣＣＤ列５へ電荷を転送している部分のタイミングチャートを示している。第１駆動パルスφ１および第２駆動パルスφ２は、ＣＣＤ内電荷転送期間において、お互いに逆相の駆動パルスとして印加される。ＣＣＤ間電荷転送期間においては、第１駆動パルスφ１および第２駆動パルスφ２は、お互いに同相の駆動パルスとして印加されている。また、第１調整用信号φ１’、第２調整用信号φ２’は、ＣＣＤ内電荷転送期間ではそれぞれ第１駆動パルスφ１、第２駆動パルスφ２と同相の信号として供給されている。そして、ＣＣＤ間電荷転送期間では、第１調整用信号φ１’、第２調整用信号φ２’とも、Ｌｏｗレベル（０Ｖ）に固定されている。
【００３４】
この駆動パルス（第１駆動パルスφ１、第２駆動パルスφ２、第１調整用信号φ１’、および第２調整用信号φ２’）よって、ＣＣＤ間電荷転送期間の第１駆動パルスφ１と第１調整用信号φ１’との間に駆動電圧の分だけ電位差が生じ、また、第２駆動パルスφ２と第２調整用信号φ２’との間に駆動電圧の分だけ電位差が生じる。それによって、生じる負荷容量のため第１駆動パルスφ１と第２駆動パルスφ２の駆動波形が鈍り、駆動パルスの変化のスピードが遅くなる。
【００３５】
図１４は、実際の駆動電極（第１駆動電極７、第２駆動電極８）にかかる駆動パルスの波形を例示する波形図である。図１４の第１駆動パルスφ１と第２駆動パルスφ２のように、駆動パルスが同相で動いている部分の位相が、ｔ１−ｔ２のようにずれた場合、駆動電極に印加される電圧の差ＶＨ−ＶＭが駆動パルスの変化のスピードが遅い分、従来例に比べて小さくなる。
【００３６】
図１５は、本実施形態の固体撮像装置１の信号電荷の状態を示すポテンシャル図である。第１駆動パルスφ１と第２駆動パルスφ２が逆相で動作しているＣＣＤ内電荷転送期間では、第１調整用信号φ１’、第２調整用信号φ２’に対して電位差が生じない。ＣＣＤ内電荷転送期間の駆動能力を確保するように、第１容量素子１６の容量Ｃ１と、第２容量素子１７の容量Ｃ２とを適切に設定すれば、図１５に示すように第１駆動パルスφ１が供給されている第１駆動電極７と、第２駆動パルスφ２が供給されている第２駆動電極８の下での電荷転送部の電位差
φ（ＶＨ）−φ（ＶＭ）
が小さくなる。
そのため、第１駆動パルスφ１による駆動電極の下に蓄積された電荷が、電位障壁を越えて第２駆動パルスφ２による駆動電極の下の電荷と混合しにくくなる。これによりＣＣＤ間の電荷の振り分けが均等になるので、駆動パルスの位相ずれによる複数のＣＣＤからの出力のばらつきによる出力画像の画質の劣化を抑えることができる。
【００３７】
［第２実施形態］
以下に、図面を参照して、本願発明の第２実施形態について説明を行う。図１６は、本願発明の固体撮像装置１の第２実施形態の構成を例示するブロック図である。図１６に示されているように、第２実施形態の固体撮像装置１は、電荷結合部２を駆動する第１駆動パルスφ１、第２駆動パルスφ２のドライバ回路を、固体撮像装置のチップに内蔵している。このような場合、第１実施形態のように外付けのコンデンサ（第１容量素子１６、第２容量素子１７）などで容量を構成することができないことがある。
【００３８】
図１６を参照すると、第２実施形態の固体撮像装置１は、このような場合に対応し、電荷結合部２を駆動する第１駆動パルスφ１の配線（第１駆動パルス配線９）に対し、層間膜を介して第１調整用信号φ１’の配線（第１並列配線９ａ）を重ねて設けている。同様に、第２駆動パルスφ２の配線（第２駆動パルス配線１０）に対し、層間膜を介して第２調整用信号φ２’の配線（第１並列配線１０ａ）を重ねて設けている。図１６に示されているように、第１駆動パルス配線９と第１並列配線９ａとの間には、配線間容量（第１配線容量３１）が形成される。また、第２駆動パルス配線１０と第１並列配線１０ａとの間には、配線間容量（第２配線容量３２）が形成される。この配線間容量（第１配線容量３１、第２配線容量３２）が、第１実施形態の第１容量素子１６、第２容量素子１７に対応する。
【００３９】
第１駆動パルスφ１と第１調整用信号φ１’に電位差が生じ、第２駆動パルスφ２と第２調整用信号φ２’に電位差が生じた際、この配線間容量（第１配線容量３１、第２配線容量３２）が負荷となる。そのため、駆動波形が鈍り、第１駆動パルスφ１と第２駆動パルスφ２が同相で動作している期間の波形の変化が緩やかになる。なおこの場合、ＣＣＤ内電荷転送期間の駆動能力を確保したうえで、ＣＣＤ間転送期間の波形が鈍るように、第１駆動パルス配線９、第２駆動パルス配線１０に対する第１並列配線９ａ、第１並列配線１０ａの配線が重なる部分の面積や層間膜厚などで適切な容量に設定することが好ましい。それによって第１実施形態の固体撮像装置１と同様の動作で、駆動パルスの位相ずれによる複数のＣＣＤからの出力のばらつきによる出力画像の画質の劣化を抑えることができる。
【００４０】
以上、本願発明の実施の形態を具体的に説明した。本願発明は上述の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。また、上述の複数の実施形態は、その構成・動作に矛盾が生じない範囲において組み合わせて実施することが可能である。
【符号の説明】
【００４１】
１…固体撮像装置
２…電荷結合部
３…駆動パルス供給部
４…第１ＣＣＤ列
５…第２ＣＣＤ列
６…ＣＣＤ間電荷転送部
７…第１駆動電極
８…第２駆動電極
９…第１駆動パルス配線
９ａ…第１並列配線
１０…第２駆動パルス配線
１０ａ…第１並列配線
１１…クロック発生器
１２…第１駆動パルス用メインクロックドライバ
１３…第１駆動パルス用サブクロックドライバ
１４…第２駆動パルス用メインクロックドライバ
１５…第２駆動パルス用サブクロックドライバ
１６…第１容量素子
１７…第２容量素子
１８…第１接続ノード
１９…第２接続ノード
２１…不純物領域
３１…第１配線容量
３２…第２配線容量
１０１…固体撮像装置
１０２…赤色用フォトダイオード列
１０３…緑色用フォトダイオード列
１０４…青色用フォトダイオード列
１０５…第１赤色用ＣＣＤ
１０６…第２赤色用ＣＣＤ
１０７…第１緑色用ＣＣＤ
１０８…第２緑色用ＣＣＤ
１０９…第１青色用ＣＣＤ
１１０…第２青色用ＣＣＤ
１１１…電荷蓄積部
１１２…電位障壁
２０１…固体撮像装置
２０２…赤色用フォトダイオード列
２０３…緑色用フォトダイオード列
２０４…青色用フォトダイオード列
２０５…第１赤色用ＣＣＤ
２０６…第２赤色用ＣＣＤ
２０７…第１緑色用ＣＣＤ
２０８…第２緑色用ＣＣＤ
２０９…第１青色用ＣＣＤ
２１０…第２青色用ＣＣＤ
２１１…電荷蓄積部
２１２…電位障壁
２１３…青色用ＣＣＤ間電荷転送部
２１４…赤色用ＣＣＤ間電荷転送部
２１５…領域
２１６…クロック発生器
２１７…第１駆動パルス用クロックドライバ
２１８…第２駆動パルス用クロックドライバ
２１９…第１駆動パルス配線
２２０…第２駆動パルス配線
２２１…第１駆動電極
２２２…第２駆動電極
２２３…不純物領域
φ１…第１駆動パルス
φ２…第２駆動パルス
φ１’…第１調整用信号
φ２’…第２調整用信号
φＴＧ２…ＣＣＤ間転送制御信号
【図１】
2011166400.tif 000003
【図２】
2011166400.tif 000004
【図３】
2011166400.tif 000005
【図４】
2011166400.tif 000006
【図５】
2011166400.tif 000007
【図６】
2011166400.tif 000008
【図７Ａ】
2011166400.tif 000009
【図７Ｂ】
2011166400.tif 000010
【図８】
2011166400.tif 000011
【図９】
2011166400.tif 000012
【図１０】
2011166400.tif 000013
【図１１】
2011166400.tif 000014
【図１２】
2011166400.tif 000015
【図１３】
2011166400.tif 000016
【図１４】
2011166400.tif 000017
【図１５】
2011166400.tif 000018
【図１６】
2011166400.tif 000019