(57)【要約】【課題】複数の水平転送部を備え、水平転送部間での振り分け転送を確実に行うことができ、かつ水平転送のための消費電力を低減し、かつ駆動信号を供給するためのピン数の増加をできる限り抑えた固体撮像装置を提供する。【解決手段】水平ＣＣＤ３１の電極８を電気的に分離された電極要素８Ａ、８Ｂで構成し、振り分け転送の際にはそれぞれに異なる駆動信号を印加することによって、チャネル中央部付近の電極下に電位勾配を形成する。また、電極要素８Ａの形状を、垂直ＣＣＤ６側の辺を短く、振り分け転送部の電極５側の辺を長く形成することによって狭チャネル効果を発生させ、電極要素８Ａ下全体に所望の電位勾配を形成する。これにより、ＣＣＤのゲート幅が大きくなった場合でも、電極要素８Ａをさらに分割することなく、振り分け転送の良好な転送効率が得られるので、ピン数の増加が抑えられる。【選択図】図２
2011249431.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マトリクス状に配置された複数の光電変換部と、
複数の電極を有し、前記複数の電極に駆動信号が印加されるに応じて、前記光電変換部で発生した電荷を垂直方向に転送する垂直転送部と、
複数の電極を有し、前記複数の電極に駆動信号が印加されるに応じて、前記垂直転送部より転送された電荷を水平方向に転送する、並列に配置された複数の水平転送部と、
前記複数の水平転送部のうちの隣接する２つの水平転送部間に設けられた、前記隣接する２つの水平転送部の一方から他方へ電荷を転送する振り分け転送部と
を備え、
前記２つの水平転送部の前記一方が有している複数の電極のうち、前記振り分け転送部への電荷を転送するための駆動信号を印加される電極が、電気的に分離された複数の電極要素で構成され、前記複数の電極要素が水平方向に隣接している
固体撮像装置。
【請求項２】
前記複数の電極要素のうち、前記振り分け転送部に直接電荷を転送するための駆動信号を印加される電極要素は、前記光電変換部側の辺が短く、前記光電変換部側の対辺が前記光電変換部側の辺に比べて長い形状に形成されている
請求項１記載の固体撮像装置。
【請求項３】
前記隣接する２つの水平転送部のそれぞれが有している複数の電極は、前記隣接する２つの水平転送部間を水平方向に延びる直線を対称軸とする線対称の形状に形成されている
請求項１記載の固体撮像装置。
【請求項４】
前記振り分け転送部は、前記光電変換部側の辺が短く、前記光電変換部側の対辺が前記光電変換部側の辺に比べて長い形状に形成された電極を有している
請求項１記載の固体撮像装置。
【請求項５】
前記２つの水平転送部の一方が有している各電極は、他方が有している電極のうち垂直方向に対向する電極から複数個水平方向にずれた位置にある電極に電気的に接続されている
請求項１記載の固体撮像装置。
【請求項６】
前記隣接する２つの水平転送部のそれぞれが有している複数の電極のうち、複数の電極要素に分離されておらずかつ互いに垂直方向に対向する電極の向かい合う端部領域の下層に、不純物拡散領域が形成されている
請求項１記載の固体撮像装置。
【請求項７】
請求項１記載の固体撮像装置の駆動方法であって、
前記複数の水平転送部内で電荷を水平方向に転送するために、前記複数の水平転送部のそれぞれが有している複数の電極に、３以上の相の駆動信号を印加する
固体撮像装置の駆動方法。
【請求項８】
前記複数の水平転送部のそれぞれが有している１つの電極から分離された複数の電極要素に、前記３以上の相の駆動信号のうち同じ相の駆動信号を印加する
請求項７記載の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、並列に配置された複数の水平転送部を備えた固体撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
固体撮像装置は家庭用デジタルスチルカメラ、ビデオカメラ、放送用カメラ等に広く用いられている。また、近年ではＨＤＴＶ方式等、動画撮影の高解像度化に対するニーズが高まっており、こうした要望を満たすために、固体撮像装置では水平方向の画素数増加が進んでいる。
【０００３】
水平方向の画素数増加に伴い、信号出力の読み出し周波数および水平ＣＣＤの駆動周波数が高くなるため、従来用いられてきた水平ＣＣＤが１本の構造では、ＣＣＤを駆動するための消費電力の増加や、水平ＣＣＤにおける転送効率の低下等の問題が生じている。
【０００４】
そこで、これらの問題を解決する方法として、複数の水平ＣＣＤを有する構造が提案されている。複数の水平ＣＣＤを有する構造では、信号電荷を１本目の水平ＣＣＤから２本目の水平ＣＣＤへ転送する振り分け転送と呼ばれる処理を行うことで、２本目の水平ＣＣＤにおいても信号電荷を水平方向に転送することができる。複数の水平ＣＣＤを用いて信号電荷を転送することで、個々の水平ＣＣＤの駆動周波数を低くし、上述の問題点を改善することができる。
【０００５】
しかしながら、複数の水平ＣＣＤを有する構造では、１本目の水平ＣＣＤから２本目の水平ＣＣＤへ信号電荷を転送する際、１本目の水平ＣＣＤの電極下における電位勾配が弱いと、２本目の水平ＣＣＤへ信号電荷が完全に転送されずに、信号電荷の一部が１本目の水平ＣＣＤに取り残される。この取り残された信号電荷の一部は、隣接した垂直ＣＣＤからの信号電荷と混合されてしまうために、画面上で縦すじ状固定パターン等の画質劣化が現れるという問題が生じる。
【０００６】
この問題点を改善する方法としては、例えば特許文献１に記載されたものが知られている。
【０００７】
図１６は、特許文献１に記載されている固体撮像装置の主要部２０９を説明するための平面図である。図１６において、矢印Ｈは水平方向を表し矢印Ｖは垂直方向を表す。以下では、水平方向および垂直方向をＨ方向およびＶ方向とも言う。
【０００８】
図１６において、電極２は垂直ＣＣＤ６の最終段の蓄積電極であり、垂直ＣＣＤ６は電極２からＶ方向に図外へ延設されている。垂直ＣＣＤ６と直交するＨ方向に、２本の水平ＣＣＤ３９、４９が備えられ、水平ＣＣＤ３９、４９の間に電極１６が設けられている。また、信号電荷が行き来する領域を分離するため、チャネルストッパ領域１が各所に備えられている。さらに、水平ＣＣＤ３９において蓄積電極として機能する電極７が、振り分け転送のために、チャネルのほぼ中央部で分割された第１の電極要素７Ａ、および第２の電極要素７Ｂの２つの電極要素で構成されている。電極７のＨ方向の両側には、バリア電極としての電極１３が設けられている。
【０００９】
特許文献１には、固体撮像装置のこのような構成が開示されるとともに、このような構成において、第１の電極要素７Ａと第２の電極要素７Ｂとに異なる電位を印加して、電極７下に所望の電位勾配を与えることによって、水平ＣＣＤ３９に蓄積されている信号電荷を、残さず確実に水平ＣＣＤ４９へ転送することができる駆動方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開平６−３１９０８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
特許文献１に開示される従来の固体撮像装置では、図１６に示されるように、２相の駆動信号を用いて信号電荷の水平転送を行う構成が採用されている。このような２相駆動のＣＣＤでは一般的に、バリア電極が設けられるために、高い電圧の駆動信号を印加する必要があり、ＣＣＤの消費電力が大きくなることが知られている。
【００１２】
また、画素の高密度化が進むと水平ＣＣＤのゲート長（例えば電極７のＨ方向の長さ）は小さくなるので、飽和電荷量を確保するために水平ＣＣＤのゲート幅（例えば電極７のＶ方向の長さ）は大きくなる。そうすると、水平ＣＣＤ３９から水平ＣＣＤ４９へ信号電荷を確実かつ効率よく転送できる電位勾配を得るために、電極７をより多くの電極要素に分割した上で、各々の電極要素に好適な駆動信号を与える必要が生じる。その結果、駆動信号を供給するために必要なピン数が増加する。
【００１３】
しかしながら、特許文献１では、このような課題を解決するための有効な方策は示されていない。
【００１４】
前記課題に鑑み、本発明は、振り分け転送を確実に行うことができ、かつ水平転送のための消費電力を低減し、かつ駆動信号を供給するためのピン数の増加をできる限り抑えた固体撮像装置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】
【００１５】
上記目的を達成するために、本発明に係る固体撮像装置の１つの態様は、マトリクス状に配置された複数の光電変換部と、複数の電極を有し、前記複数の電極に駆動信号が印加されるに応じて、前記光電変換部で発生した電荷を垂直方向に転送する垂直転送部と、複数の電極を有し、前記複数の電極に駆動信号が印加されるに応じて、前記垂直転送部より転送された電荷を水平方向に転送する、並列に配置された複数の水平転送部と、前記複数の水平転送部のうちの隣接する２つの水平転送部間に設けられた、前記隣接する２つの水平転送部の一方から他方へ電荷を転送する振り分け転送部とを備え、前記２つの水平転送部の前記一方が有している複数の電極のうち、前記振り分け転送部への電荷を転送するための駆動信号を印加される電極が、電気的に分離された複数の電極要素で構成され、前記複数の電極要素が水平方向に隣接しているものである。
【００１６】
ここで、前記複数の電極要素のうち、前記振り分け転送部に直接電荷を転送するための駆動信号を印加される電極要素は、前記光電変換部側の辺が短く、前記光電変換部側の対辺が前記光電変換部側の辺に比べて長い形状に形成されていることが好ましい。
【００１７】
本発明に係る固体撮像装置の駆動方法の１つの態様は、前述のように構成された固体撮像装置において前記複数の水平転送部内で電荷を水平方向に転送するために、前記複数の水平転送部のそれぞれが有している複数の電極に、３以上の相の駆動信号を印加するものである。
【００１８】
ここで、前記複数の水平転送部のそれぞれが有している１つの電極から分離された複数の電極要素に、前記３以上の相の駆動信号のうち同じ相の駆動信号を印加することが好ましい。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、水平転送部内において、水平方向に隣接した複数の電極要素を用いて振り分け転送を行うという構成にしたことにより、電極を追加すること無く、振り分け転送時にチャネル中央付近の蓄積電極下に電位勾配を形成することが可能となるので、ピン数を増加すること無く、振り分け転送時の転送効率を向上するという効果が得られる。
【００２０】
また、振り分け転送に用いる電極要素の形状を、振り分け転送部に向かって末広がりにすることで、狭チャネル効果により蓄積電極下全体に電位勾配が形成されるため、今後画素の高密度化により水平ＣＣＤのゲート幅が広くなった場合でも、ピン数を増加する必要が無いという効果が得られる。
【００２１】
さらに、信号電荷を水平方向に転送する際、３相、またはそれ以上の駆動信号を印加することで、水平電極に印加する電圧を小さくすることができるので、消費電力を低減することができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施形態１における固体撮像装置の全体構成図。
【図２】実施形態１の固体撮像装置の主要部の構成の一例を示す平面図。
【図３】実施形態１の振り分け転送のための駆動信号の波形を示す図。
【図４】実施形態１の振り分け転送時のＡ−Ａ’断面における電位分布と信号電荷の転送の様子を示す模式図。
【図５】実施形態１の水平転送のための駆動信号の波形を示す図。
【図６】実施形態１の水平転送時のＢ−Ｂ’断面における電位分布と信号電荷の転送の様子を示す模式図。
【図７】従来の固体撮像装置を４相駆動に変更した比較例の構成を示す平面図。
【図８】実施形態２の水平転送のための駆動信号の波形を示す図。
【図９】実施形態２の水平転送時のＢ−Ｂ’断面における電位分布と信号電荷の転送の様子を示す模式図。
【図１０】実施形態３の固体撮像装置の主要部の構成の一例を示す平面図。
【図１１】実施形態３の振り分け転送時のＡ−Ａ’断面における電位分布と信号電荷の転送の様子を示す模式図。
【図１２】実施形態４の固体撮像装置の主要部の構成の一例を示す平面図。
【図１３】実施形態４の振り分け転送のための駆動信号の波形を示す図。
【図１４】実施形態４の振り分け転送時のＡ−Ａ’断面における電位分布と信号電荷の転送の様子を示す模式図。
【図１５】実施形態５の固体撮像装置の主要部の構成の一例を示す平面図。
【図１６】従来の固体撮像装置の主要部の平面図。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の実施形態における固体撮像装置について、図面を参照しながら説明する。
【００２４】
（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態に係る固体撮像装置１０１の全体概略図である。
【００２５】
図１では、２つの水平転送部を用いて構成された固体撮像装置１０１の例が示されている。固体撮像装置１０１は、垂直方向（図中、Ｖ方向）と水平方向（図中、Ｈ方向）に行列状に配列された複数の光電変換部ＰＤを備える。また、複数の光電変換部ＰＤの側部に、光電変換部ＰＤから読み出した電荷を垂直方向に転送する垂直転送部１２０が設けられている。
【００２６】
垂直転送部１２０の最終段は、信号電荷を一時的に蓄積可能な電荷蓄積部として機能するラインメモリＬＭであり、このラインメモリＬＭには、第１の水平転送部１４０が接続されている。また、第１の水平転送部１４０には、振り分け転送部１５０を介して第２の水平転送部１６０が接続されている。第１の水平転送部１４０の水平方向の端部には、信号電荷を出力する出力アンプＡＭＰ１が設けられ、第２の水平転送部１６０の水平方向の端部には、信号電荷を出力する出力アンプＡＭＰ２が設けられている。
【００２７】
また、図示していないが、この固体撮像装置１０１には駆動部が設けられ、この駆動部が、垂直転送部１２０及び、第１の水平転送部１４０、第２の水平転送部１６０、振り分け転送部１５０にそれぞれ駆動信号を供給している。
【００２８】
このように構成された固体撮像装置１０１において、第１の水平転送部１４０から振り分け転送部１５０を介して第２の水平転送部１６０へ信号電荷を転送するための特徴的な構成が、例えば、破線部２００内に設けられている。以下では、本願発明の主要部としての破線部２００の構成例を説明する。
【００２９】
図２は、固体撮像装置１０１の主要部２０１の構成の一例を示す平面図である。図２に示される主要部２０１は、図１の破線部２００の一例である。また、図２の垂直ＣＣＤ６、水平ＣＣＤ３１、水平ＣＣＤ４１は、それぞれ図１の垂直転送部１２０、第１の水平転送部１４０、第２の水平転送部１６０の一例である。
【００３０】
図２において、電極２は垂直ＣＣＤ６の最終段の電極であり、垂直ＣＣＤ６は、電極２から図外の上方に向かってＶ方向に延設されている。垂直ＣＣＤ６と直交するＨ方向に、２本の水平ＣＣＤ３１、４１が備えられ、その間に振り分け転送部１５０として機能する電極５が設けられている。また、信号電荷が行き来する領域を分離するため、チャネルストッパ領域１が各所に備えられている。
【００３１】
さらに、振り分け転送が行われる水平ＣＣＤ３１の電極８が、チャネルのほぼ中央部で分割された第１の電極要素８Ａ、および第２の電極要素８Ｂの２つの電極要素で構成されている。また、第１の電極要素８Ａは、光電変換部側の辺（図中の上辺）が短く、その対辺（図中の下辺）が長い形状に形成されている。さらに、水平ＣＣＤ３１の各電極と水平ＣＣＤ４１の各電極とは、水平ＣＣＤ３１、４１の間を電極５を通ってＨ方向に延びる直線を対称軸として、線対称の形状に形成されている。例えば、水平ＣＣＤ３１の電極８Ａ、８Ｂのそれぞれと線対称に、水平ＣＣＤ４１の電極９、１２が設けられている。
【００３２】
以上のように構成された主要部２０１を有する固体撮像装置１０１について、水平ＣＣＤ３１から水平ＣＣＤ４１へ信号電荷を転送する振り分け転送の動作を、以下に説明する。
【００３３】
図３は、信号電荷の振り分け転送のために電極２、電極要素８Ｂ、電極要素８Ａ、電極９、電極５にそれぞれ印加される駆動信号φVL、φH4、φH1A、φH1B、φTの信号波形を示す。ＶLはローレベルの電位を表し、ＶHはハイレベルの電位を表す。これらの駆動信号は水平ブランキング期間中に各電極に印加される。
【００３４】
図４は、図３の期間Ｔ１〜Ｔ４の各々の終了時点における、図２のＡ−Ａ’線に沿った断面に見られる各電極下の電位分布と信号電荷の転送の様子を示した図である。以下の説明では、駆動信号、電位および期間はすべて符号で参照される。
【００３５】
垂直ＣＣＤ６の電極２下に蓄積されていた信号電荷は、Ｔ１において、φH4、φH1Aを同時にＶHにし、かつφVLをＶLにすることによって、水平ＣＣＤ３１の電極要素８Ｂ、８Ａ下に転送される。
【００３６】
Ｔ２でφTをＶHにし、φH4をＶLにすることによって、信号電荷は電極５下に転送される。Ｔ３でφH1BをＶHにし、φH1AをＶLにすることによって、信号電荷は水平ＣＣＤ４１の電極９下へ転送される。Ｔ４においてφTをＶLにすることによって、信号電荷の電極９下への転送が完了する。
【００３７】
このようにして、水平ＣＣＤ３１から水平ＣＣＤ４１へ信号電荷が転送され、振り分け転送が完了する。
【００３８】
このとき、水平ＣＣＤ３１から水平ＣＣＤ４１へ信号電荷が転送される期間Ｔ２〜Ｔ４を通して、振り分け転送に関与する電極の両隣の電極に印加されるφH2、φH3はＶLに維持されているため、信号電荷は水平方向に漏れない。
【００３９】
また、振り分け転送が完了した後の水平転送では、４相の駆動信号を印加して水平転送を行っている。水平転送における動作を、水平ＣＣＤ３１の例で代表して、以下に説明する。
【００４０】
図５は、水平ＣＣＤ３１による信号電荷の水平転送のために電極１１、電極１０、電極要素８Ａ、電極要素８Ｂにそれぞれ印加される駆動信号φH3、φH2、φH1A、φH4の信号波形を示す。ＶLはローレベルの電位を表し、ＶHはハイレベルの電位を表す。
【００４１】
図６は、図５の期間Ｔ１〜Ｔ４の各々の終了時点における、図２のＢ−Ｂ’線に沿った断面に見られる各電極下の電位分布と信号電荷の転送の様子を示した図である。以下の説明では、駆動信号および期間はすべて符号で参照される。
【００４２】
振り分け転送が完了した後に、水平ＣＣＤ３１の電極要素８Ａ、８Ｂ下に蓄積されていた信号電荷は、Ｔ１においてφH2をＶHに、φH4をＶLにすることによって、電極１０および電極要素８Ａ下に転送される。
【００４３】
Ｔ２で、φH3をＶHにし、φH1AをＶLにすることによって、電極１０および電極要素８Ａ下に蓄積されていた信号電荷は、電極１０、１１下に転送される。Ｔ３でφH4をＶHにし、φH2をＶLにすることによって、電極１０、１１下に蓄積されていた信号電荷は、電極要素８Ｂおよび電極１１下に転送される。このようにして、進行方向である出力アンプ側へ信号電荷は順次転送される。
【００４４】
なお、水平ＣＣＤ４１の駆動は、駆動信号φH1Aの代わりに、駆動信号φH1Aと同一の駆動信号φH1Bを用いることで同様に行うことができる。
【００４５】
（比較例）
ここで、図１６に示される従来の固体撮像装置を、４相の駆動信号にて信号電荷を水平転送する構成に適用した比較例を考える。
【００４６】
図７は、従来の固体撮像装置を実施形態１と同様の４相の駆動信号にて信号電荷の水平転送を行うように単純に変更した場合の主要部２０８の構成の一例を示す平面図である。
【００４７】
ここで、図２に示す実施形態１の構成と、図７に示す比較例の構成との大きな違いは、水平ＣＣＤ３１、４１と、水平ＣＣＤ３８、４８とに設けられる電極の形状にある。すなわち、実施形態１の構成では振り分け転送に用いられる電極要素８Ａ、８ＢがＨ方向に隣接しているのに対し、比較例の構成では振り分け転送に用いられる電極要素７Ａ、７ＢがＶ方向に隣接している点が異なる。
【００４８】
いずれの構成においても、振り分け転送のための各電極要素に異なる信号を印加することにより、水平ＣＣＤ３１から水平ＣＣＤ４１へ、また水平ＣＣＤ３８から水平ＣＣＤ４８へ信号電荷を確実に転送できる効果が得られるが、このような効果を得るために用いられるピン数（駆動信号の相数）は、図７に示す比較例では６相であるのに対し、図２に示す本実施形態では５相と少ない。
【００４９】
すなわち、本実施形態によれば、水平ＣＣＤ３１から電極５下へ信号電荷を転送する際、信号電荷の水平転送に用いられる電極要素８Ａ、８Ｂを振り分け転送に兼用し、電極要素８Ａ、８Ｂのそれぞれに異なる駆動信号を印加することによって、チャネル中央部付近の電極下に好適な電位勾配を形成することができる。これにより、水平ＣＣＤ３１から電極５下へ信号電荷を確実に転送することができる。駆動信号の相数は、比較列と比べて、少なく抑えられる。
【００５０】
また、本実施形態によれば、振り分け転送に用いる電極要素８Ａの形状を、光電変換部側の辺を短く、その対辺を長く形成することによって狭チャネル効果が発生し、電極要素８Ａ下全体に電位勾配を形成することができる。これにより、水平ＣＣＤ３１から電極５下へ信号電荷を転送する際の転送効率を向上することが可能となる。
【００５１】
さらに、電極要素８Ａ下全体に電位勾配が形成されるため、今後画素の高密度化により電極８の幅が広くなった場合でも、課題の項で指摘したように、分割する電極要素の数を増やし、駆動信号を供給するためのピン数を増加させる必要が無い。
【００５２】
また、本実施形態によれば、信号電荷の水平転送を４相の駆動信号にて行うことによって、２相駆動に用いられる水平バリア電極が無くなるため、水平転送のために印加する駆動信号の電圧を小さくすることができる。これにより、水平ＣＣＤ３１、４１の消費電力を下げることが可能となる。
【００５３】
また、本実施形態によれば、水平ＣＣＤ３１と水平ＣＣＤ４１の各電極は、水平ＣＣＤ３１、４１の間を電極５を通ってＨ方向に延びる直線を対称軸として、線対称の形状に形成されている。例えば、水平ＣＣＤ３１と水平ＣＣＤ４１とが線対称では無く、全く同じ形状だった場合、電極５の形状を変更する必要があるので、振り分け転送時の転送効率が低下する可能性があるが、線対称にすることでそのような可能性が排除できる。また、線対称に形成したことにより、水平ＣＣＤ３１と水平ＣＣＤ４１との水平転送効率を一致させることが可能となる。
【００５４】
また、実施形態１は水平ＣＣＤが２本ある場合を例に挙げて述べたが、３本以上の水平ＣＣＤが並列に配置された固体撮像装置においては、隣接する２つの水平ＣＣＤごとに、その２つの水平ＣＣＤの一方から他方へ電荷を転送する振り分け転送部を設けることにより、同様の効果が得られる。
【００５５】
また、実施形態１は、４相の駆動信号を印加して信号電荷を転送する場合を例に挙げて述べたが、３相以上の駆動信号を印加して信号電荷を転送する固体撮像装置であれば、同様の効果が得られる。
【００５６】
（実施形態２）
以下、本発明の実施形態２における水平転送の駆動方法について、図面を参照しながら説明する。実施形態２の駆動方法は、図２に示される固体撮像装置の主要部２０１に対して適用される。
【００５７】
図８は、水平ＣＣＤ３１による信号電荷の水平転送のために電極要素８Ａ、電極１０、電極１１、電極要素８Ｂにそれぞれ印加される駆動信号φH1A、φH2、φH3、φH4の信号波形を示す。ＶLはローレベルの電位を表し、ＶHはハイレベルの電位を表す。
【００５８】
図９は、図８の期間Ｔ１〜Ｔ４の各々の終了時点における、図２のＢ−Ｂ’線に沿った断面に見られる各電極下の電位分布と信号電荷の転送の様子を示した図である。以下の説明では、駆動信号および期間はすべて符号で参照される。
【００５９】
本実施形態において、実施形態１と同様の部分については同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００６０】
本実施形態と実施形態１との相違点は、実施形態１では４相の駆動信号を印加して水平転送を行ったのに対し、本実施形態では３相の駆動信号を印加して水平転送を行っている点である。この違いから、本実施の形態では次のような動作が行われる。
【００６１】
振り分け転送が完了した後に、水平ＣＣＤ３１の電極８Ａ、８Ｂ下に蓄積されていた信号電荷は、Ｔ１においてφH2をＶHにし、φH4、φH1Aを同時にＶLにすることによって、電極１０下に転送される。
【００６２】
Ｔ２で、φH3をＶHにし、φH2をＶLにすることによって、電極１０下に蓄積されていた信号電荷は、電極１１下に転送される。Ｔ３でφH4、φH1Aを同時にＶHにし、φH3をＶLにすることによって、電極１１下に蓄積されていた信号電荷は、電極８Ａ、８Ｂ下に転送される。Ｔ４においてφH2をＶHにし、φH4、φH1Aを同時にＶLにすることによって、電極８Ａ、８Ｂに蓄積されていた信号電荷は、電極１０下に転送される。このようにして、進行方向である出力アンプ側へ信号電荷は順次転送される。
【００６３】
なお、水平ＣＣＤ４１の駆動は、駆動信号φH1Aの代わりに、駆動信号φH1Aと同一の駆動信号φH1Bを用いることで同様に行うことができる。
【００６４】
すなわち実施形態２によれば、水平転送の際、φH4とφH1Aに同一の駆動信号を印加することによって、狭チャネル効果による電位勾配が無くなり、水平転送時にチャネルが蛇行しなくなる。これにより、水平転送時の実効チャネル長が短くなり、信号電荷を水平方向に転送する速度を速くすることが可能となる。
【００６５】
（実施形態３）
以下、本発明の実施形態３における固体撮像装置の主要部の構成とその動作について、図面を参照しながら説明する。
【００６６】
図１０は、実施形態３の固体撮像装置の主要部２０２の構成の一例を示す平面図である。図１０に示される主要部２０２は、図１の破線部２００の一例である。
【００６７】
本実施形態において、実施形態１または実施形態２と同様の部分については同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００６８】
本実施形態と実施形態１との相違点は、本実施形態の水平ＣＣＤ３２および水平ＣＣＤ４２の電極の数や形状が、実施形態１の水平ＣＣＤ３１および水平ＣＣＤ４１の電極の数や形状と異なる点、また振り分け転送部１５０として機能する電極１５の形状が、光電変換部側の辺が短く、その対辺が長く形成されている点である。
【００６９】
図１０に示されるように、本実施形態の固体撮像装置の主要部２０２は、図２に示される水平ＣＣＤ４１の電極９、１２が、水平ＣＣＤ４２の１つの電極１４にまとめられたものである。また、それに伴い、電極１５の形状が、光電変換部側の辺が短く、その対辺が長く形成されている。
【００７０】
本実施形態の構成において、水平ＣＣＤ３２から水平ＣＣＤ４２へ信号電荷を転送する振り分け転送の動作を、以下に説明する。本実施形態で用いる駆動信号は、図３に示される実施形態１で用いた駆動信号と同様である。
【００７１】
図１１は、図３の期間Ｔ１〜Ｔ４の各々の終了時点における、図１０のＡ−Ａ’線に沿った断面に見られる各電極下の電位分布と信号電荷の転送の様子を示した図である。図１１を図４と比較すると、信号電荷の流れは同様であるが、図１１では、電極１５下全体に、狭チャネル効果による電位勾配が形成されている。
【００７２】
このように、実施形態３では、電極１５の形状を、光電変換部側の辺が短く、その対辺を長く形成することによって、狭チャネル効果を発生させるので、電極１５下全体に電位勾配が形成される。これにより、振り分け転送時の転送効率を向上することが可能となる。
【００７３】
また、実施形態３によれば、実施形態１の水平ＣＣＤ４１の２つの電極９、１２を、水平ＣＣＤ４２の１つの電極１４にまとめることによって、水平ＣＣＤ４２内で狭チャネル効果による電位勾配が無くなり、水平転送時にチャネルが蛇行しなくなる。これにより、水平転送時の実効チャネル長が短くなり、水平ＣＣＤ４２内の信号電荷を水平方向に転送する速度を速くすることが可能となる。
【００７４】
さらに、水平ＣＣＤ４２の電極数が、水平ＣＣＤ４１の電極数よりも減少したことにより、水平ＣＣＤ４２のゲート容量が減少するため、さらに高速に信号電荷を転送することが可能になる。
【００７５】
（実施形態４）
以下、本発明の実施形態４における固体撮像装置の主要部の構成とその動作について、図面を参照しながら説明する。
【００７６】
図１２は実施形態４の固体撮像装置の主要部２０３の構成の一例を示す平面図である。図１２に示される主要部２０３は、図１の破線部２００の一例である。
【００７７】
本実施形態において、実施形態１と同様の部分については同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００７８】
本実施形態と実施形態１との相違点は、水平ＣＣＤ３１内の各電極が、電極５を跨いで真下に位置する（つまり、Ｖ方向に対向する）水平ＣＣＤ４１内の電極に接続されるのでなく、真下に位置する電極から２つ隣の電極に接続されている点である。
【００７９】
本実施形態の構成において、水平ＣＣＤ３１から水平ＣＣＤ４１へ信号電荷を転送する振り分け転送の動作を、以下に説明する。
【００８０】
図１３は、信号電荷の振り分け転送のために電極２、電極要素８Ｂ、電極要素８Ａ、電極９、電極５にそれぞれ印加される駆動信号φVL、φH1、φH2、φH4、φTの信号波形を示す。これらの駆動信号は水平ブランキング期間中に各電極に印加される。
【００８１】
図１４は、図１３の期間Ｔ１〜Ｔ４の各々の終了時点における、図１２のＡ−Ａ’線に沿った断面に見られる各電極下の電位分布と信号電荷の転送の様子を示した図である。以下の説明では、駆動信号、電位および期間はすべて符号で参照される。
【００８２】
垂直ＣＣＤ６の電極２下に蓄積されていた信号電荷は、Ｔ１においてφH1、φH2を同時にＶHにし、電極２に印加する信号φVLをＶLにすることによって、水平ＣＣＤ３１の電極７および８下に転送される。
【００８３】
Ｔ２でφVTをＶHにし、φH1をＶLにすることによって、信号電荷は電極５下に転送される。Ｔ３でφH4をＶHにし、φH2をＶLにすることによって、信号電荷は水平ＣＣＤ４１の電極９下へ転送される。Ｔ４においてφTをＶLにすることによって、電極９への転送を完了する。
【００８４】
このようにして、水平ＣＣＤ３１から水平ＣＣＤ４１へ信号電荷が転送され、振り分け転送が完了する。
【００８５】
このとき、水平ＣＣＤ３１から水平ＣＣＤ４１へ信号電荷が転送される期間Ｔ２〜Ｔ４を通して、振り分け転送されるべき信号電荷がある電極の両隣の電極に印加される駆動信号はＶLに維持されているため、信号電荷は水平方向に漏れない。
【００８６】
また、振り分け転送が完了した後の水平転送については、動作は実施形態１と同様である。
【００８７】
すなわち、実施形態４によれば、図１２に示されるような、水平ＣＣＤ３１内の電極が、電極５を跨いで真下に位置する水平ＣＣＤ４１内の電極から２つ隣の電極に接続されている構造においても、実施形態１と同等の振り分け転送、及び水平転送を行なうことができる。これにより実施形態４では、振り分け転送時の転送効率は実施形態１と同等性能を維持しつつ、ピン数は実施形態１に比べてさらに削減することが可能となる。
【００８８】
（実施形態５）
以下、本発明の実施形態５における固体撮像装置の主要部の構成とその動作について、図面を参照しながら説明する。
【００８９】
図１５は、実施形態３の固体撮像装置の主要部２０４の構成の一例を示す平面図である。図１５に示される主要部２０４は、図１の破線部２００の一例である。
【００９０】
本実施形態において、実施形態１と同様の部分については同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００９１】
本実施形態と実施形態１との相違点は、不純物拡散領域１８が、水平ＣＣＤ３４、４４の内部に形成されている点である。
【００９２】
図１５では、水平ＣＣＤ３４、４４のそれぞれの、複数の電極要素に分離されておらずかつ互いに垂直方向に対向する電極の向かい合う端部領域の下層に、ｎ型の不純物拡散領域１８が形成されいてる。複数の電極要素に分離されていない電極とは、電極１０、１１のように長方形で形成されていて、振り分け転送に関与しない電極のことである。ｎ型の不純物拡散領域１８は、そのような電極下の電極５へ向かう端部領域に形成されている。
【００９３】
これにより、水平転送時において、少量の信号電荷しか存在しない場合、信号電荷は不純物拡散領域１８に集まり、図１１内の矢印に示すような経路を通って電荷が転送される。
【００９４】
すなわち、実施形態５によれば、不純物拡散領域１８を形成することによって、水平転送時において、少量の信号電荷しか存在しない場合、信号電荷を狭い領域に集めることができる。これにより、信号電荷の密度が高くなり、電荷間の反発力によって転送効率が向上するので、小信号の場合、水平転送の転送効率を向上することが可能となる。
【００９５】
以上、実施形態に基づいて、本発明の固体撮像装置のいくつかの態様を説明した。これらの説明は、本発明を限定することを意図したものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を各実施形態に施し、また異なる実施形態における構成要素を組み合わせて構築される形態も、本発明の範囲内に含まれる。
【００９６】
実施形態では、垂直方向および水平方向として、この技術分野で通常用いられる方向を当てはめて説明したが、この垂直方向および水平方向は絶対的な方向を限定しないことに注意する。例えば、実施形態で説明した固体撮像装置を９０°回転させて配置した構成の固体撮像装置に本発明を適用することができる。そのような場合において、上述の説明の中の全ての垂直（Ｖ）と水平（Ｈ）の表記が入れ替わった固体撮像装置も、本発明に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００９７】
本発明は、並列に配置された複数の水平転送部を備えた固体撮像装置として、家庭用デジタルスチルカメラ、ビデオカメラ、放送用カメラ等に広く利用できる。
【符号の説明】
【００９８】
１  チャネルストッパ領域
２、５、７〜１１、１３〜１６  電極
６  垂直ＣＣＤ
７Ａ、７Ｂ、８Ａ、８Ｂ  電極要素
１８  不純物拡散領域
３１、３２、３４、３８、３９、４１、４２、４４、４８、４９  水平ＣＣＤ
１０１  固体撮像装置
１２０  垂直転送部
１４０  水平転送部
１５０  振り分け転送部
１６０  水平転送部
２００  破線部
２０１〜２０４、２０８、２０９  固体撮像装置の主要部
ＡＭＰ１、ＡＭＰ２  出力アンプ
ＬＭ  ラインメモリ
ＰＤ  光電変換部
【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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