(57)【要約】【課題】分割露光方式において必要となるマスクの枚数、露光回数を増加させることなく、電荷の読み出し周波数が低減したイメージセンサなどを提供する。【解決手段】イメージセンサは、同一の配線パターンを有する水平方向に配列した複数の回路部を備える。回路部は、光電変換素子と、光電変換素子からの電荷を、転送クロックに応じて水平方向に転送する電荷転送素子と、電荷転送素子に転送クロックを伝送する、垂直方向に配列した複数の配線とを有する。電荷転送素子は、電荷転送素子からの電荷を読み出す２組の電荷読み出し部に、配線を介して選択的に接続される。第１回路部の複数の配線の少なくとも一部は、垂直方向に変位して、隣接する第２回路部の配線に接続される。【選択図】図３
2015019004.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
同一の配線パターンを有する水平方向に配列した複数の回路部、を備えたイメージセンサであって、
前記回路部は、
光電変換素子と、
前記光電変換素子からの電荷を、転送クロックに応じて水平方向に転送する電荷転送素子と、
前記電荷転送素子に転送クロックを伝送する、垂直方向に配列した複数の配線とを有し、
前記電荷転送素子は、該電荷転送素子からの電荷を読み出す２組の電荷読み出し部に、前記配線を介して選択的に接続され、
第１回路部の複数の配線の少なくとも一部は、垂直方向に変位して、隣接する第２回路部の配線に接続されたことを特徴とするイメージセンサ。
【請求項２】
前記複数の配線は、
前記回路部内を水平方向に直線的に延びる直線配線と、
前記回路部内を段差状に屈曲して延びる屈曲配線とを含むことを特徴とする、請求項１に記載のイメージセンサ。
【請求項３】
前記電荷転送素子は、バリアゲートと蓄積ゲートとを有し、
前記バリアゲートは前記直線配線に接続され、
前記蓄積ゲートは前記屈曲配線に接続されたことを特徴とする、請求項２に記載のイメージセンサ。
【請求項４】
前記複数の配線は、追加の屈曲配線を含み、
前記追加の屈曲配線は、該追加の屈曲配線が位置する回路部に応じて、ポテンシャル障壁を形成するためのバイアス電圧または前記転送クロックを伝送することを特徴とする、請求項２または３に記載のイメージセンサ。
【請求項５】
前記電荷転送素子は、１段当たり２個の蓄積ゲートと２個のバリアゲートとを有し、
前記２個の蓄積ゲートは、それぞれ独立した屈曲配線に接続されることを特徴とする、請求項２〜４のいずれか１項に記載のイメージセンサ。
【請求項６】
前記転送クロックは、２相クロックである、請求項１〜５のいずれか１項に記載のイメージセンサ。
【請求項７】
水平方向に配列した複数の第１露光領域に対応するパターンを有する第１マスクと、
前記複数の第１露光領域の水平端部に設けられた第２露光領域に対応するパターンを有する第２マスクとを備え、
前記第１マスクには、垂直方向に配列した複数の配線パターンが形成され、
前記第２マスクには、前記複数の配線パターンに接続された複数の電極パッドのパターンが形成され、
前記複数の配線パターンは、前記第１露光領域内を水平方向に直線的に延びる直線配線パターンと、前記第１露光領域内を段差状に屈曲して延びる屈曲配線パターンとを含むことを特徴とするマスクセット。
【請求項８】
請求項７に記載のマスクセットを用いて前記複数の第１露光領域および第２露光領域を分割露光することにより製造されたことを特徴とするイメージセンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、分割露光方式により製造される大型のイメージセンサおよび当該イメージセンサの製造などに用いられるイメージセンサのマスクセットに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、入射光を光電変換して信号電荷を発生する多数の画素（光検出器）が半導体基板上にアレイ状が配置され、同一基板上に信号電荷の読出回路および出力アンプが備えられたイメージセンサが多数開発されている。例えばリモートセンシングにおいては、画素が１次元アレイ状に配置されたリニアイメージセンサが人工衛星などに搭載される。そして、アレイ状に配置された画素に対して垂直な方向を衛星の進行方向に一致させることによって地表の２次元画像が撮影される。画素の微細化が進むにつれて画像解像度が向上し、多画素化が進むにつれて観測幅が広がってきた。このような高性能化が進むにつれて、イメージセンサは大型化してきた。
【０００３】
一般に、イメージセンサは、シリコンのウェハプロセスによって製造され、その露光工程においてフォトマスク上のレイアウトパターンがウェハ上へ転写される。一般にシリコンウェハプロセスにおける露光方法には、マスクパターンを１：１のサイズで投影するプロジェクションアライナ（等倍露光装置）を用いる方法と、１／５などのサイズに縮小投影するステッパ（縮小露光装置）を用いる方法とがある。前者は、ウェハサイズまでの巨大なパターンを一括して露光できる反面、３μｍ以下程度の微細なパターンは解像できないといった特徴がある。一方後者は、１μｍ以下の微細パターンでも解像できる反面、１度に露光できる範囲がウェハ上で２０ｍｍ角程度の領域に制限されるといった特徴がある。
【０００４】
イメージセンサの大型化に伴い、そのチップサイズは、ステッパで一括露光可能な範囲よりも大きくなりつつある。それゆえ、イメージセンサの製造工程において、写真製版の解像度を維持しつつ、このような大型チップに対応する領域を露光する方法として、いわゆる分割露光方式が開発されてきた。当該方式では、チップ全体が複数の領域に分割され、各領域はステッパで別々に露光されて一方向につなぎ合わされる。例えば特許文献１では、チップを複数の領域に分割し、ダイシングラインを含むチップ端領域と、画素部を含むチップ端領域間のチップ中央領域とを別々に露光している。そして、当該チップ中央領域を水平方向につなげて繰り返し露光することによって、一方向に長い大型イメージセンサの形成を可能としている。
【０００５】
一方、このような大型のイメージセンサでは、全画素からの信号を１つの出力ポートから読み出そうとすると、読み出し周波数が高くなってノイズが大きくなるといった問題がある。この問題に対して、画素領域を複数のブロックに分割して並列に読み出す方法が提案されている。例えば特許文献２では、２次元イメージセンサの画素領域を２×２の領域に４分割して並列に読み出す方法が開示されている。この方法では、水平方向では左右２本のＣＣＤ（Charge Coupled Device：電荷結合素子）に分割して信号の読み出しが行われ、水平ＣＣＤでの電荷転送方向が互いに逆方向になるように配線のレイアウトが行われる（特許文献２の図１２を参照）。また、その境界部分には、両ＣＣＤの信号が混じり合わないように障壁が形成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平６−４５５８１号公報
【特許文献２】特開平５−２２６６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、分割露光方式で製造される大型のイメージセンサにおいて、特許文献２のように水平ＣＣＤを分割して左右読み出しとするためには、電荷を左方向に転送する水平ＣＣＤと、右方向に転送する水平ＣＣＤと、その境界に位置する障壁の部分と、などをそれぞれ別々のマスクで形成する必要がある。それゆえ、必要となるマスクの枚数、露光回数が増加して製造コストが増大するといった課題が生じる。さらに、写真製版工程が複雑になりすぎるため、半導体製造ラインを自動化するのが困難となり、生産効率が低下するといった課題が生じる。
【０００８】
そこで本発明は、分割露光方式において必要となるマスクの枚数、露光回数を増加させることなく、電荷の読み出し周波数が低減したイメージセンサ、およびイメージセンサの製造に使用できるマスクセット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】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明によるイメージセンサは、同一の配線パターンを有する水平方向に配列した複数の回路部を備える。回路部は、光電変換素子と、光電変換素子からの電荷を、転送クロックに応じて水平方向に転送する電荷転送素子と、電荷転送素子に転送クロックを伝送する、垂直方向に配列した複数の配線とを有する。電荷転送素子は、電荷転送素子からの電荷を読み出す２組の電荷読み出し部に、配線を介して選択的に接続される。第１回路部の複数の配線の少なくとも一部は、垂直方向に変位して、隣接する第２回路部の配線に接続される。
【００１０】
また、本発明によるマスクセットは、水平方向に配列した複数の第１露光領域に対応するパターンを有する第１マスクと、複数の第１露光領域の水平端部に設けられた第２露光領域に対応するパターンを有する第２マスクとを備える。第１マスクには、垂直方向に配列した複数の配線パターンが形成される。第２マスクには、複数の配線パターンに接続された複数の電極パッドのパターンが形成される。複数の配線パターンは、第１露光領域内を水平方向に直線的に延びる直線配線パターンと、第１露光領域内を段差状に屈曲して延びる屈曲配線パターンとを含む。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、電荷転送素子に伝送される転送クロックを回路部ごとに独立して制御可能となり、これにより、必要となるマスクの枚数、露光回数を増加させることなく、電荷の読み出し周波数が低減したイメージセンサが実現される。さらに、当該イメージセンサの製造に使用できるマスクセットが実現される。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】（ａ）と（ｂ）は、本発明の実施の形態１によるイメージセンサのマスクセットを示す図であり、（ｃ）は、マスクセットを用いて製造されるイメージセンサの配線レイアウトを示す図である。
【図２】本発明の一実施形態によるイメージセンサの構成を示す平面図である。
【図３】本発明の実施の形態２によるイメージセンサについての、図１に対応する図である。
【図４】（ａ）は、本発明の実施の形態２によるイメージセンサの配線レイアウトを模式的に示す図であり、（ｂ）は、印加される転送クロックと電荷の転送方向との関係を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態２によるイメージセンサに転送クロックを印加した場合のチャネルポテンシャルの変化を示す図であり、（ａ）は電荷の左向きの転送を、（ｂ）は電荷の右向きの転送を示す。
【図６】本発明の実施の形態３によるイメージセンサについての、図１に対応する図である。
【図７】本発明の実施の形態３によるイメージセンサにおける、中央ショットどうしの境界付近での電荷の転送動作を説明するための図である。
【図８】本発明の実施の形態３によるイメージセンサにおける、中央ショットどうしの境界付近での電荷の転送動作を説明するための図である。
【図９】本発明の実施の形態４によるイメージセンサについての、図１に対応する図である。
【図１０】本発明の実施の形態４によるイメージセンサにおける電荷の転送方向を説明するための図である。
【図１１】２相駆動ＣＣＤによる電荷の転送動作（左向き）を示す図である。
【図１２】２相駆動ＣＣＤによる電荷の転送動作（右向き）を示す図である。
【図１３】２相駆動ＣＣＤに印加される転送クロックタイミングを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態であるＣＣＤイメージセンサ（以下、単にイメージセンサと記す）、および当該イメージセンサの製造に用いるマスクセットについて、図を参照しながら説明する。マスクセットとは、複数のマスクを組み合わせた構成を指すものとする。なお、各図において、同一または同様の構成には同一の符号を付している。また、各図において、ｘ軸方向を水平方向、ｙ軸方向を垂直方向とする。これらの方向により、イメージセンサの設置方向は制限されない。
【００１４】
実施の形態１．
図１（ａ），（ｂ）は、本発明の実施の形態１によるイメージセンサのマスクセットを示す図である。
マスクセットは、チップ中央部の露光領域１（以下、中央ショットと記す）に対応するパターンを有する中央マスク１００（図１（ａ））と、チップ端部の露光領域２（以下、周辺ショットと記す）に対応するパターンを有する周辺マスク２００（図１（ｂ））とで構成される。中央ショット１は、水平方向に並べて設けられている。各マスクの形状は、露光領域に合わせて長方形を有する。
【００１５】
なお、中央ショット１は、特許請求の範囲の「第１露光領域」に相当し、中央ショット１に形成される回路パターンが「回路部」に相当する。周辺ショット２は、「第２露光領域」に相当する。
【００１６】
中央マスク１００には、回路要素のパターン３ａ，３ｂと、配線のパターン４，５（５ａ〜５ｃ）と、１つの回路要素と１本の配線とを接続するコンタクトのパターン６とが形成されている。配線のパターン４は、中央ショット１を水平に直線的に横切るようにレイアウトされる。それゆえ、以下ではパターン４を直線配線のパターンと記す。一方、配線のパターン５は、互いに交差せず、垂直方向に等間隔に並べて設けられる。また、配線のパターン５は、中央ショット１を段差状に屈曲して水平方向に横切る。つまり、配線のパターン５では、水平方向に延びる部分と垂直方向に延びる部分とが段差状に接続されている。それゆえ、以下ではパターン５を屈曲配線のパターンと記す。図１で、直線配線のパターンは１本、屈曲配線のパターン５は３本存在するが、これに限定されない。
【００１７】
周辺マスク２００には、中央マスク１００に対応して、直線配線のパターン４と、屈曲配線のパターン５と、これらの端部に設けられた入出力パッドのパターン７とが形成されている。屈曲配線のパターン５は、周辺ショット２の水平方向両端に位置するが、同一の符号が付された同一のパターンは、垂直方向の位置が異なっている。
【００１８】
中央マスク１００および周辺マスク２００は、例えば、ガラス基板にレジストとクロムなどの金属薄膜とが塗布されたブランクスを準備する工程と、電子ビームなどを用いた描画工程と、レジストを除去する現像工程と、金属薄膜のエッチング工程と、などを経て製造される。
【００１９】
以下、パターン３〜７は、符号１３〜１７を付した構成に対応するものとする。
【００２０】
図１（ｃ）は、図１（ａ），（ｂ）に示すイメージセンサのマスクセットを用いて製造されるイメージセンサの配線レイアウトを示す図である。
中央マスク１００と周辺マスク２００とは、いわゆる分割露光方式によってつなぎ合わされる。図１（ｃ）では、中央ショット１が水平方向に４回つなぎ合わされ、その左右両側に１回ずつ周辺ショット２がつなぎ合わされている。それゆえ、配線レイアウトは、中央ショット１ごとに同一のパターンとなる。
【００２１】
図１（ｃ）に示すように、直線配線１４は、水平方向に直線的に延びて入出力パッド１７ａどうしを電気的に接続する。屈曲配線１５は、水平方向に段差状に屈曲して延びる。このように屈曲することにより、隣接する中央ショット１どうしの境界では、互いに垂直方向に１段ずれて形成された屈曲配線１５どうしが電気的に接続される。例えば、中央ショットＳ２の上から２番目の屈曲配線は、屈曲配線のパターン５ｂにより形成された配線である。当該屈曲配線は、中央ショットＳ１の上から３番目の屈曲配線（屈曲配線のパターン５ｃにより形成された配線）と、中央ショットＳ３の上から１番目の屈曲配線（屈曲配線のパターン５ａにより形成された配線）とに接続される。
【００２２】
なお、回路要素１３ａ，１３ｂとしては、画素、水平ＣＣＤ（水平転送ＣＣＤ、ＨＣＣＤ）などが想定される。
【００２３】
各中央ショット１の回路要素１３ａは、コンタクト１６により直線配線１４に接続され、その直線配線１４を介して並列に接続されている。回路要素１３ａには、左右に配置された周辺ショット２内の入出力パッド１７ａから、同時にクロックまたはバイアス電圧が印加される。回路要素１３ｂは、段差状に屈曲して延びる屈曲配線１５に接続されており、これにより、それぞれ独立に配線される。
【００２４】
このようなイメージセンサの配線レイアウトによれば、中央ショット１内で配線１４に接続される回路要素１３ｂは、中央ショット１ごとに別の入出力パッド１７ｂ〜１７ｅへ電気的に接続される。これにより、各回路要素１３ｂを独立に制御でき、即ち各回路要素にクロックまたはバイアスを独立に印加可能となる。
【００２５】
このとき、当該配線レイアウトは、２枚のマスク１００，２００からなるマスクセットを用いた分割露光方式により、中央ショット１を水平方向に複数回つなぎ合わせて実現される。つまり、必要となるマスクの枚数、露光回数を増加させることがなく、製造コストを低減させることができる。
【００２６】
実施の形態２．
図２は、本発明の一実施形態によるイメージセンサの構成を示す平面図である。
イメージセンサ３００は、リニアイメージセンサである。イメージセンサ３００では、基板８の上に画素９が直線的に配置され、画素９に隣接して水平ＣＣＤ１０（１０ａ，１０ｂ）が形成されている。基板８は、例えばシリコン基板である。画素９は、例えば光電変換素子たるフォトダイオードからなる。以下で説明するように水平ＣＣＤ１０ａ，１０ｂ（の転送ゲート）には、それぞれ電荷を−ｘ方向、＋ｘ方向に転送するように転送クロックが印加される。水平ＣＣＤ１０ａ，１０ｂの両端にはそれぞれ、転送されてきた電荷を電圧に変換する出力アンプ１１（１１ａ，１１ｂ）が設けられている。出力アンプは、例えばＦＤＡ（フローティングディフュージョンアンプ）である。なお、特許請求の範囲の「電荷読み出し部」は、例えば出力アンプ１１ａ，１１ｂを含む読み出し回路により実現される。
【００２７】
図３は、本発明の実施の形態２によるイメージセンサについての、図１に対応する図である。
図３（ａ），（ｂ）に示すマスクを用いた分割露光方式により、図２のイメージセンサ３００が製造される。図３（ａ）に示すように、直線配線のパターン４は２本設けられ（４ａ，４ｂ）、屈曲配線のパターン５は４本（５ａ〜５ｄ）設けられる。それ以外のマスクセットの構成は、図１（ａ），（ｂ）に示したものと同様である。図３（ｃ）に示すように、ＣＣＤ１段当たりに４つの転送ゲートＧ１〜Ｇ４が設けられる。転送ゲートＧ２，Ｇ４は、それぞれ直線配線１４ａ，１４ｂに電気的に接続され、転送ゲートＧ１，Ｇ３は、それぞれいずれかの屈曲配線１５に電気的に接続される。直線配線１４と屈曲配線１５は、転送クロックを伝送する配線である。
【００２８】
転送ゲートＧ１〜Ｇ４は、２層のポリシリコンからなる。転送ゲートＧ２，Ｇ４の下にはチャネルポテンシャルが浅く形成され、転送ゲートＧ２，Ｇ４はバリアゲート、転送ゲートＧ１，Ｇ３は蓄積ゲートとして機能する。
【００２９】
４つの転送ゲートＧ１〜Ｇ４には、入出力パッド１７を介して２相の転送クロックが印加される。図３（ｃ）に示すように、転送ゲートＧ２には転送クロックφＨ１が印加され、転送ゲートＧ４には転送クロックφＨ２が印加される。このように、直線配線１４ａ，１４ｂに接続される転送ゲートには、どの中央ショット１に含まれる転送ゲートであるかによらず、同一の転送クロックが印加される。一方、屈曲配線１５に接続される転送ゲートには、どの中央ショット１に含まれる転送ゲートであるかに応じて、異なる転送クロックが印加される。
【００３０】
次に、本実施形態２によるイメージセンサにおける水平ＣＣＤでの電荷の転送動作について説明する。
まず、図１１，１２を参照して、一般的な２相駆動ＣＣＤでの電荷の転送動作について説明する。図１１，１２では、電荷はそれぞれ左方向、右方向へ転送される。同図の上側には、電荷の転送方向に沿ったＣＣＤの断面構造が示されている。同図の下側には、図１３（２相駆動ＣＣＤに印加される転送クロックタイミングを示す図である。）にｔ１〜ｔ５で示した各時刻での、チャネルポテンシャル分布の模様が示されている。
【００３１】
図１１，１２に示す２相駆動ＣＣＤは、ＣＣＤ１段当たりに４つの転送ゲートＧ１〜Ｇ４で構成される。転送ゲートＧ１〜Ｇ４では、隣接する２ゲートずつが電気的に接続されて、それぞれが１つの水平ＣＣＤ転送電極を構成する。バリアゲートが開放されることにより、ポテンシャルの井戸となる蓄積ゲートに電荷が一定時間だけ蓄積される。ＣＣＤの駆動時には、互いに逆相である２相の転送クロックφＨ１，φＨ２（図１３を参照）が、配線Ｗ１，Ｗ２を介して入出力パッドから印加される。このとき電荷の転送方向（左右）は、電気的に接続される２つのゲートに関して、蓄積ゲートに対してバリアゲートが左右どちらに位置するかにより決定される。図１１では、蓄積ゲートＧ１，Ｇ３に対してバリアゲートＧ２，Ｇ４が右側に位置し、転送クロックの印加により電荷１９は左側（−ｘ方向）へ転送される。図１２では蓄積ゲートＧ１，Ｇ３に対してバリアゲートＧ２，Ｇ４が左側に位置し、転送クロックの印加により電荷１９は右側（＋ｘ方向）へ転送される。
【００３２】
図４（ａ）は、本発明の実施の形態２によるイメージセンサの配線レイアウトを模式的に示す図であり、図４（ｂ）は、印加される転送クロックと電荷の転送方向との関係を示す図である。
図４（ａ）の配線レイアウトは、図３（ｃ）を模式的に示したものである。図４（ａ）に示すように、本実施形態２によるイメージセンサでは、転送ゲートＧ１〜Ｇ４への配線が別々にレイアウトされる。このレイアウトを有する配線に対して図４（ｂ）の表に従って転送クロックφＨ１，φＨ２を印加することにより、転送ゲートＧ１〜Ｇ４の結線方法がそれぞれ図１１または１２に示した場合と同様となって、電荷は左方向または右方向に転送される。
【００３３】
図５は、本発明の実施の形態２によるイメージセンサに転送クロックを印加した場合のチャネルポテンシャルの変化を示す図である。図５（ａ）は電荷の左向きの転送を、図５（ｂ）は電荷の右向きの転送を示す。
中央ショットＳ１，Ｓ２には転送クロックφＨ１が印加されるため（図３（ｃ）を参照）、図５（ａ）の構成となって電荷は左向きに転送される。中央ショットＳ３，Ｓ４には転送クロックφＨ２が印加されるため、図５（ｂ）の構成となって電荷は右向きに転送される。それゆえ、中央ショットＳ２とＳ３の間で電荷の転送方向が変化することになる。
【００３４】
イメージセンサ３００は、例えば、基板８の表面の水平ＣＣＤが形成される領域に、不純物拡散またはイオン注入によってチャネルポテンシャルを形成する工程と、ゲート絶縁膜を堆積する工程と、図３（ａ），（ｂ）のマスクセットを用いた分割露光方式により転送ゲートと配線を形成する工程と、図示しない保護膜を堆積させる工程と、などを経て製造される。
【００３５】
本実施形態２のように、水平ＣＣＤにおける電荷の転送方向を左右両側へ分割することにより、電荷の読み出し周波数は低減し、転送効率の向上、消費電力の低減につながる。
【００３６】
実施の形態３．
図６は、本発明の実施の形態３によるイメージセンサについての、図１に対応する図である。
本実施形態３では、中央ショット１に含まれる転送ゲートＧ３のうち最も右側にあるゲートＧ３Ｌが、追加の屈曲配線３５により独立配線とされる。追加の屈曲配線３５は、追加の入出力ゲート３７に接続される。図６において、符号Ｇ３Ｌ−１〜符号Ｇ３Ｌ−４は、それぞれ中央ショット１〜４に含まれるゲートＧ３Ｌが電気的に接続される入出力ゲートを指す。残りの転送ゲートＧ１〜Ｇ４については図示していないが、実施形態２で示したイメージセンサと同様の配線レイアウトとなる（図３（ｃ）、図４（ａ）を参照）。中央マスク１００に形成された配線パターン５ｄ〜５ｆ（図６（ａ））が、追加の屈曲配線３５に対応する。本実施形態３による配線レイアウトは、図６（ａ），（ｂ）によるマスクセットにより実現される。
【００３７】
ここで、前記の通り中央ショットＳ１とＳ２との境界で電荷の転送方向は変化せず、どちらも左方向である（図５を参照）。一方、中央ショットＳ３では電荷は右方向に転送されるため、中央ショットＳ２とＳ３との境界で電荷の転送方向が変化する（図６を参照）。
【００３８】
図７，８は、本発明の実施の形態３によるイメージセンサにおける、中央ショットどうしの境界付近での電荷の転送動作を説明するための図である。
図６（ｃ）の配線レイアウトにより、中央ショットＳ１に含まれるゲートＧ３Ｌには、入出力ゲートＧ３Ｌ−１を介して転送クロックφＨ１が印加される。それゆえ、中央ショットＳ１に含まれるゲートＧ３Ｌは、通常の蓄積ゲートとして機能する（図７を参照）。中央ショットＳ３に含まれるゲートＧ３Ｌも同様である。一方、中央ショットＳ２に含まれるゲートＧ３Ｌには、入出力ゲートＧ３Ｌ−２を介して負バイアス電圧ＬＬが印加される（図８を参照）。これにより、中央ショットＳ２に含まれるゲートＧ３Ｌの下にポテンシャル障壁２０が形成される。
【００３９】
このような構成によれば、電荷の転送方向が変化する２つの水平ＣＣＤの境界に隣接してポテンシャル障壁が形成されることにより、当該２つの水平ＣＣＤの分離が確実になり、例えば一方の水平ＣＣＤに余剰電荷があふれた場合であっても、あふれた電荷が他方の水平ＣＣＤへの流入するのを防止できる。
【００４０】
本実施形態３では、中央ショット１に含まれる転送ゲートＧ３のうち最も右側にあるゲートＧ３Ｌを独立配線とすることによりポテンシャル障壁を形成したが、他のゲートを独立配線として負バイアス電圧を印加した構成でも同様の作用を奏する。
【００４１】
実施の形態４．
図９は、本発明の実施の形態４によるイメージセンサについての、図１に対応する図である。
本実施形態４では、実施形態２の場合よりも屈曲配線の数を増加させて、中央ショット１に含まれる転送ゲートＧ１とＧ３とがそれぞれ独立配線とされる。転送ゲートＧ１は、屈曲配線４５を介していずれかの入出力パッド４７に接続される。転送ゲートＧ３は、屈曲配線５５を介していずれかの入出力パッド５７に接続される。残りの転送ゲートＧ２とＧ４については図示していないが、実施形態２で示したイメージセンサと同様の配線レイアウトとなる。中央マスク１００に形成された配線パターン５ｇ〜５ｉ（図９（ａ））が、屈曲配線４５に対応する。また、配線パターン５ｊ〜５ｌ（同図）が、屈曲配線５５に対応する。本実施形態４による配線レイアウトは、図９（ａ），（ｂ）によるマスクセットにより実現される。
【００４２】
図１０は、本発明の実施の形態４によるイメージセンサにおける電荷の転送方向を説明するための図である。
本実施形態４では、図４（ｂ）の表に基づいて転送ゲートＧ１，Ｇ３に印加する転送クロックを制御することにより、水平ＣＣＤでの電荷の転送方向を図１０の（１）〜（３）のように適宜切り替えることができる。例えば全中央ショット１の転送ゲートＧ１に転送クロックφＨ１を印加し、転送ゲートＧ３に転送クロックφＨ２を印加すれば、図１０の（１）に示すように、電荷は全水平ＣＣＤで左方向に転送される。印加する転送クロックを転送ゲートＧ１とＧ３とで逆にすれば、図１０の（３）に示すように、電荷は全水平ＣＣＤで右方向に転送される。さらに、各転送ゲートに図５で説明したように転送クロックを印加すれば、図１０の（２）に示すように、電荷の転送方向は中央ショットＳ２とＳ３の間で変化する。
【００４３】
なお、中央ショット１に含まれる転送ゲートＧ１，Ｇ３ごとに転送クロックを制御することにより、中央ショット１ごとに電荷の転送方向を設定することも当然に可能である。
【００４４】
このような構成によれば、電荷の転送方向を撮像シーンに応じて選択でき、また、例えば衛星軌道上で出力系の一方が故障した場合に転送方向を切り替えるといった冗長性を持たせることができ、それゆえ人工衛星に搭載されたイメージセンサを長寿命化できるという効果が得られる。
【００４５】
以下、本発明の実施形態の変形例について説明する。
【００４６】
各実施形態では、水平方向に中央ショット１を４回つなぎ合わせる分割露光方式について示したが、これに限定されず、２回以上つなぎ合わせればよい。このとき、中央ショット１の数に応じて屈曲配線の数を増減させる。
【００４７】
また、各実施形態では、中央ショット１を段差状に屈曲して延びる屈曲配線に、蓄積ゲートＧ１，Ｇ３が接続される構成について示した。しかし、配線１５，３５，４５，５５は、中央ショットの左端と右端で垂直方向（ｙ方向）に配線間隔分だけ変位して、隣接する中央ショットの（１段上または下の）配線１５，３５，４５，５５に接続される構成であればよく、互いに交差しない限り任意の形状とすることができる。
【００４８】
また、各実施形態では、画素が１次元アレイ状に配置されたリニアイメージセンサについて示したが、２次元イメージセンサにも本発明を適用でき、さらに電荷の転送タイミングを被写体像の移動のタイミングに同期させるＴＤＩ（Time Delayed Integration：時間遅延積分）方式のイメージセンサにも本発明を適用できる。
【００４９】
また、各実施形態の配線レイアウトを、水平ＣＣＤの転送ゲートの配線に適用する場合について示したが、これ以外のクロック、バイアス配線にも適用可能である。この場合にも、各ショットに含まれる回路要素への配線をショットごとに独立配線とすることで、入力容量の低減、消費電流の削減といった効果が得られる。
【符号の説明】
【００５０】
１  中央ショット、  ２  周辺ショット、  ３  回路要素のパターン、  ４  直線配線のパターン、  ５  屈曲配線のパターン、  ６  コンタクトのパターン、  ７  入出力パッドのパターン、  ８  基板、  ９  画素、  １０  水平ＣＣＤ、  １１  出力アンプ、  １２ａ  蓄積ゲート、  １２ｂ  バリアゲート、  １３ａ，１３ｂ  回路要素、  １４  直線配線、  １５  屈曲配線、  １６  コンタクト、  １７  入出力パッド、  １８  チャネルポテンシャル、  １９  電荷、  ２０  ポテンシャル障壁、  １００  中央マスク、  ２００  周辺マスク、  ３００  イメージセンサ。
【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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