(57)【要約】【課題】電荷排出回路に含まれる垂直電荷転送装置の転送チャネル内に確率的に存在する電位障壁又は電位ばらつき等に起因する電荷転送残りによる縦線の発生を抑制する。【解決手段】電荷転送装置は、信号電荷を転送する垂直電荷転送装置と、前記垂直電荷転送装置に隣接して複数個形成され、該隣接する垂直電荷転送装置の少なくとも一方で転送される信号電荷を選択的に排出する電荷排出回路と、前記垂直電荷転送装置で転送される信号電荷を外部に出力する出力回路とを有する。【選択図】  図１
2004303781.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
信号電荷を転送する垂直電荷転送装置と、
前記垂直電荷転送装置に隣接して複数個形成され、該隣接する垂直電荷転送装置の少なくとも一方で転送される信号電荷を選択的に排出する電荷排出回路と、
前記垂直電荷転送装置で転送される信号電荷を外部に出力する出力回路と
を有する電荷転送装置。
【請求項２】
前記垂直電荷転送装置は、複数が並列に配置され、
前記隣接する一つの前記垂直電荷転送装置に対して複数個形成される電荷排出回路のうちの少なくとも一つにおける電荷排出方向は、他の電荷排出回路の電荷排出方向と逆方向である請求項１記載の電荷転送装置。
【請求項３】
前記電荷排出回路は、対応する前記垂直電荷転送装置が同一である他の電荷排出回路と共用する電荷排出ドレインを有する請求項１又は２記載の電荷転送装置。
【請求項４】
前記電荷排出ドレインは、前記垂直電荷転送装置の列数に対して１／２程度である請求項３記載の電荷転送装置。
【請求項５】
前記電荷排出回路は、前記垂直電荷転送装置が同一である他の電荷排出回路とは独立して、電荷排出を制御する制御ゲートを有する請求項１〜４のいずれか１項に記載の電荷転送装置。
【請求項６】
半導体基板と、
前記半導体基板に形成された複数の光電変換素子と、
前記半導体基板上方に形成され、前記光電変換素子で光電変換された信号電荷を転送する垂直電荷転送装置と、
所定の位置で光電変換された信号電荷を選択的に排出する請求項１〜５のいずれか１項に記載の電荷転送装置と
を有する固体撮像撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電荷転送装置及び電荷転送装置を用いた固体撮像装置に関し、特に電荷転送装置の電荷排出構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電荷転送装置を用いた固体撮像装置では、例えば、垂直電荷転送装置上に信号電荷を外部に排出するための電荷排出回路を設け、光電変換素子の任意の一水平ラインの信号電荷を選択的に間引くことが行われている。（例えば、特許文献１参照。）
図５は、従来の固体撮像装置の電荷転送装置における電荷排出構造を示す図である。図５（Ａ）は、従来の固体撮像装置の電荷転送装置における電荷排出構造を示す平面図である。
【０００３】
固体撮像装置２００は、正方行列状に配列される多数の光電変換素子８１、複数列の垂直電荷転送装置（ＶＣＣＤ）８２、水平電荷転送装置（ＨＣＣＤ）８３及び出力回路８４を含んで構成される。
【０００４】
光電変換素子８１に蓄積された信号電荷８７は、隣接する垂直電荷転送装置８２により、図の上方から下方に向けて垂直に転送される。水平電荷転送装置８３は、複数列の垂直電荷転送装置８２により転送された信号電荷８７を並列に受け取り、出力回路８４に順次転送する。出力回路８４は、水平電荷転送装置８３により転送される信号電荷８７を固体撮像装置２００の外部に出力する。
【０００５】
垂直電荷転送装置８２の末端の水平電荷転送装置８３付近には、電荷排出回路９０が形成される。電荷排出回路９０は、転送路９１、排出制御ゲート９３及び排出ドレイン９５を含んで構成され、垂直電荷転送装置８２で転送される信号電荷８７を固体撮像装置２００の外部に排出することができる。
【０００６】
図５（Ｂ）は、電荷排出回路９０の構成を示す概略断面図である。
【０００７】
転送路９１は、ｐウェル（又はｐ型基板）８５の表面に形成されるｎ型転送チャネル（以下単に転送チャネルと呼ぶ）９１ｃと、絶縁膜８６を挟んで転送チャネル９１ｃの上方に形成される転送電極９１ｅとで構成され、垂直電荷転送装置８２の１転送段を形成する。転送電圧供給線９２は、転送電極９１ｅに制御電圧Φｖｎを供給する。
【０００８】
排出制御ゲート９３は、転送路９１の転送チャネル９１ｃと排出ドレイン９５として形成されるｎ型領域に挟まれた領域である排出チャネル９３ｃと、絶縁膜８６を挟んで排出チャネル９３ｃの上方に形成される排出制御ゲート電極９３ｅとで構成される。排出制御ゲート９３は、排出制御電圧供給線９４により供給される制御電圧Φｒｃによりオン・オフが制御される。なお、制御電圧Φｒｃが、ハイレベル状態の時がオンであり、ロウレベル状態の時がオフである。
【０００９】
排出ドレイン９５は、ｐウェル（又はｐ型基板）８５の表面に形成されるｎ型領域で構成され、垂直電荷転送装置８２（転送路９１）から、信号電荷８７を外部に排出するためのドレインである。ドレイン電圧供給線９６は、ドレイン９５にドレイン電圧Ｖｄｒを供給する。
【００１０】
図５（Ｃ）は、図５（Ｂ）に示す電荷排出回路９０の半導体内に形成される電位分布図である。
【００１１】
それぞれ、電位９７は転送チャネルのチャネル電位、電位９８ｏｆｆは排出チャネル９３ｃの排出動作オフ（制御電圧Φｒｃがロウレベル）時のチャネル電位、電位９８ｏｎは排出チャネル９３ｃの排出動作オン（制御電圧Φｒｃがハイレベル）時のチャネル電位、電位９９は電荷排出ドレイン９５のドレイン電位を示す。
【００１２】
固体撮像素子２００の通常動作中は、電荷排出制御電極９３ｅは、オフ状態（制御電圧Φｒｃがロウレベル）を保持し、垂直電荷転送路８２で転送される信号電荷８７は、外部に排出されずに、水平電荷転送装置８３に転送される。ここで、必要に応じて、信号電荷８７が転送チャネル９１ｃに転送されてきた時に、電荷排出制御電極９３ｅをオン状態（制御電圧Φｒｃがハイレベル）にすることにより、図中点線の矢印で示すように、排出チャネル９３ｃを介して、信号電荷８７を転送チャネル９１ｃから電荷排出ドレイン９５に排出することができる。
【００１３】
上述の排出動作によれば、、並列に配置される複数の電荷排出回路９０で一度に行われるので、特定のタイミングで電荷排出制御電極９３ｅのオン・オフを切り替えることにより、光電変換素子８１の選択された一水平ラインの信号電荷を選択的に間引くことができる。
【００１４】
【特許文献１】特開平６−３３８５２４号公報
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
一般的に、転送チャネル９１ｃ内には、例えば、加工上のばらつきにより、ある確率で図５（Ｃ）に示すような電位障壁８９が存在する場合がある。電位障壁８９が存在すると、一定量以下の電荷は電荷排出ドレイン９５に排出できない。この場合に、上述の電荷排出回路９０において、電荷排出制御電極９３ｅをオン状態にして信号電荷８７を電荷排出ドレイン９５に排出する時に、電位障壁８９が存在する転送チャネル９１ｃでは、該電位障壁８９により信号電荷８７が取り残されることがある。ここで取り残された信号電荷は、排出動作終了後に、垂直電荷転送路８２から水平電荷転送装置８３を経て出力されてしまう。
【００１６】
例えば、全信号電荷を電荷排出回路９０により、電荷排出ドレイン９５に排出した場合には、電位障壁８９が存在する垂直ラインには、排出残り電荷が出力され、再生画面上に白い線として現れる。この現象は、デジタルスティルカメラ等で、周知の垂直１／２ライン間引きの場合にも、信号に白線が重畳された画像となって現れ、著しく画質を悪化させてしまう。
【００１７】
本発明の目的は、電荷排出回路に含まれる垂直電荷転送装置の転送チャネル内に確率的に存在する電位障壁又は電位ばらつき等に起因する電荷転送残りによる縦線の発生を抑制することである。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
本発明の一観点によれば、電荷転送装置は、信号電荷を転送する垂直電荷転送装置と、前記垂直電荷転送装置に隣接して複数個形成され、該隣接する垂直電荷転送装置の少なくとも一方で転送される信号電荷を選択的に排出する電荷排出回路と、前記垂直電荷転送装置で転送される信号電荷を外部に出力する出力回路とを有する。
【００１９】
また、本発明の他の観点によれば、固体撮像撮像装置は、半導体基板と、前記半導体基板に形成された複数の光電変換素子と、前記半導体基板上方に形成され、前記光電変換素子で光電変換された信号電荷を転送する垂直電荷転送装置と、所定の位置で光電変換された信号電荷を選択的に排出する電荷転送装置とを有する。
【００２０】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の第１の実施例による固体撮像装置１０１の垂直電荷転送装置２における電荷排出構造を示す図である。
【００２１】
図１（Ａ）は、固体撮像装置１０１の垂直電荷転送装置２における電荷排出構造を示す平面図である。
【００２２】
固体撮像装置１０１は、正方行列状に配列される多数の光電変換素子１、光電変換素子１の各列に隣接して形成された複数列の垂直電荷転送装置（ＶＣＣＤ）２、複数列の垂直電荷転送装置２の一端に形成された水平電荷転送装置（ＨＣＣＤ）３及び水平電荷転送装置３の一端に接続された出力回路４を含んで構成される。
【００２３】
光電変換素子１に蓄積された信号電荷７は、隣接する垂直電荷転送装置２により、図の上方から下方に向けて垂直に転送される。水平電荷転送装置３は、複数列の垂直電荷転送装置２により転送された信号電荷７を並列に受け取り、出力回路４に順次転送する。出力回路４は、水平電荷転送装置３により転送される信号電荷７を固体撮像装置１０１の外部に出力する。
【００２４】
垂直電荷転送装置２の末端の水平電荷転送装置３付近には、第１の電荷排出回路１０及び第２の電荷排出回路２０が上下に形成される。第１の電荷排出回路１０は、転送路１１、排出制御ゲート１３及び排出ドレイン１５を含んで構成され、所定の位置で光電変換され垂直電荷転送装置２で転送される信号電荷７を選択的に固体撮像装置１０１の外部に排出することができる。第２の電荷排出回路２０は、転送路２１、排出制御ゲート２３及び排出ドレイン２５を含んで構成され、第１の電荷排出回路１０で取り残された信号電荷８を固体撮像装置１０１の外部に排出することができる。
【００２５】
図１（Ｂ）は、第１の電荷排出回路１０の構成を示す概略断面図である。
【００２６】
転送路１１は、ｐウェル（又はｐ型基板）５の表面に形成されるｎ型転送チャネル（以下単に転送チャネルと呼ぶ）１１ｃと、絶縁膜６を挟んで転送チャネル１１ｃの上方に形成される転送電極１１ｅとで構成され、垂直電荷転送装置２の１転送段を形成する。転送電圧供給線１２は、転送電極１１ｅに第１の転送制御電圧Φｖｎ１を供給する。
【００２７】
排出制御ゲート１３は、転送路１１の転送チャネル１１ｃと排出ドレイン１５として形成されるｎ型領域に挟まれた領域である排出チャネル１３ｃと、絶縁膜６を挟んで排出チャネル１３ｃの上方に形成される排出制御ゲート電極１３ｅとで構成される。排出制御ゲート１３は、排出制御電圧供給線１４により供給される第１の排出制御電圧Φｒｃ１によりオン・オフが制御される。なお、第１の排出制御電圧Φｒｃ１が、ハイレベル状態の時がオンであり、ロウレベル状態の時がオフである。
【００２８】
排出ドレイン１５は、ｐウェル（又はｐ型基板）５の表面に形成されるｎ型領域で構成され、垂直電荷転送装置２（転送路１１）から、信号電荷７を外部に排出するためのドレインである。ドレイン電圧供給線１６は、排出ドレイン１５に第１のドレイン電圧Ｖｄｒ１を供給する。
【００２９】
図１（Ｃ）は、図１（Ｂ）に示す第１の電荷排出回路１０の半導体内に形成される電位分布図である。
【００３０】
それぞれ、電位１７は転送チャネルのチャネル電位、電位１８ｏｆｆは排出チャネル１３ｃの排出動作オフ（制御電圧Φｒｃ１がロウレベル）時のチャネル電位、電位１８ｏｎは排出チャネル１３ｃの排出動作オン（制御電圧Φｒｃ１がハイレベル）時のチャネル電位、電位１９は電荷排出ドレイン１５のドレイン電位を示す。
【００３１】
固体撮像素子１０１の通常動作中は、電荷排出制御電極１３ｅは、オフ状態（制御電圧Φｒｃ１がロウレベル）を保持し、垂直電荷転送路２で転送される信号電荷７は、外部に排出されずに、水平電荷転送装置３に転送される。ここで、必要に応じて、信号電荷７が転送チャネル１１ｃに転送されてきた時に、電荷排出制御電極１３ｅをオン状態（制御電圧Φｒｃ１がハイレベル）にすることにより、図中点線の矢印で示すように、排出チャネル１３ｃを介して、信号電荷７を転送チャネル１１ｃから電荷排出ドレイン１５に排出することができる。
【００３２】
上述の排出動作によれば、特定のタイミングで電荷排出制御電極１３ｅのオン・オフを切り替えることにより、所定の位置の光電変換素子１で光電変換された信号電荷を選択的に間引くことができる。
【００３３】
ここで、第１の電荷排出回路１０の転送チャネル１１ｃ内に、例えば、電位障壁９が存在すると、全ての信号電荷７を排出することができずに、排出取り残し電荷８（図１（Ｅ））が転送チャネル１１ｃ内に残ってしまう場合がある。本実施例では、この排出取り残し電荷８（図１（Ｅ））を第２の電荷排出回路２０により、外部に排出する。
【００３４】
図１（Ｄ）は、第２の電荷排出回路２０の構成を示す概略断面図である。
【００３５】
転送路２１は、ｐウェル（又はｐ型基板）５の表面に形成されるｎ型転送チャネル（以下単に転送チャネルと呼ぶ）２１ｃと、絶縁膜６を挟んで転送チャネル２１ｃの上方に形成される転送電極２１ｅとで構成され、垂直電荷転送装置２の１転送段を形成する。転送電圧供給線２２は、転送電極２１ｅに第２の転送制御電圧Φｖｎ２を供給する。
【００３６】
排出制御ゲート２３は、転送路２１の転送チャネル２１ｃと排出ドレイン２５として形成されるｎ型領域に挟まれた領域である排出チャネル２３ｃと、絶縁膜６を挟んで排出チャネル２３ｃの上方に形成される排出制御ゲート電極２３ｅとで構成される。排出制御ゲート２３は、排出制御電圧供給線２４により供給される第２の排出制御電圧Φｒｃ２によりオン・オフが制御される。なお、第２の排出制御電圧Φｒｃ２が、ハイレベル状態の時がオンであり、ロウレベル状態の時がオフである。
【００３７】
排出ドレイン２５は、ｐウェル（又はｐ型基板）５の表面に形成されるｎ型領域で構成され、垂直電荷転送装置２（転送路２１）から、排出取り残し電荷８（図１（Ｅ））を外部に排出するためのドレインである。ドレイン電圧供給線２６は、排出ドレイン２５に第２のドレイン電圧Ｖｄｒ２を供給する。
【００３８】
図１（Ｅ）は、図１（Ｄ）に示す第２の電荷排出回路２０の半導体内に形成される電位分布図である。
【００３９】
それぞれ、電位２７は転送チャネルのチャネル電位、電位２８ｏｆｆは排出チャネル２３ｃの排出動作オフ（制御電圧Φｒｃ２がロウレベル）時のチャネル電位、電位２８ｏｎは排出チャネル２３ｃの排出動作オン（制御電圧Φｒｃ２がハイレベル）時のチャネル電位、電位２９は電荷排出ドレイン２５のドレイン電位を示す。
【００４０】
固体撮像装置１０１の通常動作中は、電荷排出制御電極２３ｅは、オフ状態（制御電圧Φｒｃ２がロウレベル）を保持し、垂直電荷転送路２で転送される信号電荷７は、外部に排出されずに、水平電荷転送装置３に転送される。ここで、第１の電荷排出回路１０による電荷排出動作後（排出取り残し電荷８を転送チャネル２１ｃに転送後）に、電荷排出制御電極２３ｅをオン状態（制御電圧Φｒｃ２がハイレベル）にすることにより、図中点線の矢印で示すように、排出チャネル２３ｃを介して、排出取り残し電荷８を転送チャネル２１ｃから電荷排出ドレイン２５に排出することができる。
【００４１】
以上のように、本発明の第１の実施例では、第１の電荷排出回路１０の下段に第２の電荷排出回路２０を設けることにより、第１の電荷排出回路１０によって取り残された排出取り残し電荷８を第２の電荷排出回路２０で排出することができる。よって、排出取り残し電荷８をほぼ完全に無くすことができる。
【００４２】
ただし、第１の電荷排出回路１０に電位障壁９が存在する確率と、第２の電荷排出回路２０に電位障壁９が存在する確率とは、同等であると考えられるので、本発明の第１の実施例による電荷排出の電荷取り残し確率は、「０」ではない。しかし、各電荷排出回路１０及び２０の電荷取り残し確率を「１／１００」とした場合、第１の電荷排出回路１０と第２の電荷排出回路２０の両方で電荷が取り残される確率は、「１／１０，０００」となり、大幅な改善効果を得ることができる。
【００４３】
なお、実施例では、第１の電荷排出回路１０と第２の電荷排出回路２０のみを設けたが、さらに、第３の電荷排出回路を設けることができる。この場合に、各電荷排出回路の電荷取り残し確率を「１／１００」とすると、第１〜第３の電荷排出回路の全てで電荷が取り残される確率は、「１／１，０００，０００」となり、実質的には、電荷排出の電荷取り残し確率は「０」に限りなく近くなる。
【００４４】
なお、図１（Ａ）で示した構成は、第１の電荷排出回路１０及び第２の電荷排出回路２０を除き、公知の正方配列ＣＣＤ固体撮像装置と同様である。
【００４５】
図２は、本発明の第２の実施例による固体撮像装置１０２の垂直電荷転送装置２における電荷排出構造を示す図である。
【００４６】
図２（Ａ）は、固体撮像装置１０２の垂直電荷転送装置２における電荷排出構造を示す平面図である。この第２の実施例による固体撮像装置１０２は、第１の電荷排出回路１０と第２の電荷排出回路３０の電荷排出方向が、各々異なる点で、前述の第１の実施例と異なる。その他の構造及び動作は、第１の実施例と同様であるので、その説明を省略する。
【００４７】
図２（Ｂ）は、第１の電荷排出回路１０の構成を示す概略断面図であり、図２（Ｄ）は、第２の電荷排出回路３０の構成を示す概略断面図である。第１の電荷排出回路１０の構成は、図１（Ｂ）に示した電荷排出回路１０の構成と同様であるので、その説明を省略する。また、第２の電荷排出回路３０の、各部材の位置関係が、図１（Ｄ）に示した電荷排出回路２０とは左右逆になっている点のみが異なるだけであるので、詳細な説明は省略する。
【００４８】
図２（Ｂ）及び図２（Ｄ）に示すように、第１の電荷排出回路１０は、転送路１１に対して、排出制御ゲート１３が左側に位置し、信号電荷７は、左側のドレイン１５に排出される。これに対して、第２の電荷排出回路３０は、転送路３１に対して、排出制御ゲート３３が右側に位置し、取り残し信号電荷８は、右側のドレイン３５に排出される。
【００４９】
このように、第１の電荷排出回路１０と第２の電荷排出回路３０の電荷排出方向を逆にすることの利点を図２（Ｃ）及び図２（Ｅ）に示す電位分布図を参照して説明する。
【００５０】
電子障壁９が、垂直電荷転送装置２（転送チャネル１１ｃ及び３１ｃ）内で垂直方向に沿って延在する場合、図に示すように、転送チャネル１１ｃでは、排出チャネル１３ｃ側に存在するが、転送チャネル３１ｃでは、排出チャネル３３ｃの反対側に存在することになる。このような場合に、第１の実施例のように、第１の電荷排出回路１０と第２の電荷排出回路２０の電荷排出方向を同一にすると、電荷の排出取り残しを解消することができない。しかし、この第２の実施例のように、第１の電荷排出回路１０と第２の電荷排出回路３０の電荷排出方向を逆にすることにより、取り残し電荷８は、第１の電荷排出回路１０とは、逆方向の排出ドレイン３５に排出することができる。
【００５１】
従って、本発明の第２の実施例によれば、空間相関を有する電位障壁が存在する場合にも、電荷排出回路による電荷取り残しを大幅に削減することができる。
【００５２】
図３は、本発明の第３の実施例による固体撮像装置１０３の垂直電荷転送装置２ｈにおける電荷排出構造を示す図である。
【００５３】
図３（Ａ）は、固体撮像装置１０３の垂直電荷転送装置２における電荷排出構造を示す平面図である。
【００５４】
固体撮像装置１０３の、光電変換素子１ｈは、いわゆる画素ずらし配列、又はハニカム配列で行列状に配列されている。すなわち、奇数行の画素と偶数行の画素は水平方向で半ピッチずれて配置され、奇数列の画素と偶数列の画素は垂直方向で半ピッチずれて配置されている。
【００５５】
光電変換素子１ｈは、基本的に菱形であるが、その頂部が面取りされた（厳密には８角形の）形状を有する。ハニカム配列の菱形画素を採用することで、無効領域を減少させ、垂直電荷転送装置（ＶＣＣＤ）２ｈの転送路の幅を広く形成できる。各列の光電変換素子１ｈに沿って配置された複数列の垂直電荷転送装置（ＶＣＣＤ）２ｈは、光電変換素子１ｈの形状に沿って垂直方向に蛇行して形成される。
【００５６】
光電変換素子１ｈに蓄積された信号電荷７は、隣接する垂直電荷転送装置２ｈにより、図の上方から下方に向けて垂直に転送される。水平電荷転送装置３は、複数列の垂直電荷転送装置２により転送された信号電荷７を並列に受け取り、出力回路４に順次転送する。出力回路４は、水平電荷転送装置３により転送される信号電荷７を固体撮像装置１０３の外部に出力する。
【００５７】
垂直電荷転送装置２ｈの末端の水平電荷転送装置３付近に、図に示すように垂直に対して傾斜した転送段７１を設けることで、水平方向に隣接する２列の垂直電荷転送装置２ｈを近接させ、拡大された空間に、第１の電荷排出回路４０が形成される。第１の電荷排出回路４０は、左右の垂直電荷転送装置２ｈの転送路４１Ｌ、４１Ｒ、左右の排出制御ゲート４３Ｌ、４３Ｒ及び一つの排出ドレイン４５を含んで構成され、水平方向に隣接する左右の垂直電荷転送装置２ｈで転送される信号電荷７を固体撮像装置１０３の外部に排出することができる。すなわち、隣接する２列の垂直電荷転送装置２ｈが、１個の排出ドレイン４５を共用する構造となっている。
【００５８】
さらに、図に示すように、第１の電荷排出回路４０の後段に、垂直に対して転送段７１とは逆方向に傾斜した転送段７２を設け、該傾斜した転送段７２によって拡大された空間に、第１の電荷排出回路４０とは電荷排出方向が異なる第２の電荷排出回路５０が形成される。
【００５９】
図３（Ｂ）は、第１の電荷排出回路４０の構成を示す概略断面図である。なお、第２の電荷排出回路５０は、第１の電荷排出回路４０とは、水平方向に１列ずれた垂直電荷転送回路２ｈに対応する点が異なり、その他の構成、及び動作はほぼ同一であるので、その説明は省略する。
【００６０】
排出ドレイン４５の両側には、それぞれが排出制御電極４３ｅ及び排出チャネル４３ｃで構成される排出制御ゲート４３Ｌ及び４３Ｒが形成され、さらに、排出制御ゲート４３Ｌ及び４３Ｒのそれぞれの外側に、それぞれが転送電極４１ｅ及び転送チャネル４１ｃで構成される転送路４１Ｌ及び４１Ｒが形成される。転送路４１Ｌ及び４１Ｒの信号電荷７は、それぞれ同時にオンされる排出制御ゲート４３Ｌ及び４３Ｒにより、同一の排出ドレイン４５から排出される。
【００６１】
図３（Ｃ）は、図３（Ｂ）に示す第１の電荷排出回路４０の半導体内に形成される電位分布図である。
【００６２】
それぞれ、電位４７は転送チャネル４１ｃのチャネル電位、電位４８ｏｆｆは排出チャネル４３ｃの排出動作オフ（制御電圧Φｒｃ３がロウレベル）時のチャネル電位、電位４８ｏｎは排出チャネル４３ｃの排出動作オン（制御電圧Φｒｃ３がハイレベル）時のチャネル電位、電位４９は電荷排出ドレイン４５のドレイン電位を示す。
【００６３】
信号電荷７が左右の転送チャネル４１ｃに転送されてきた時に、左右の電荷排出制御電極４３ｅをオン状態（制御電圧Φｒｃ３がハイレベル）にすることにより、図中点線の矢印で示すように、左右の排出チャネル４３ｃを介して、信号電荷７を左右の転送チャネル４１ｃから、中央に位置する電荷排出ドレイン４５に排出することができる。
【００６４】
第２の電荷排出装置５０においても、同様の動作を行い、第１の電荷排出回路４０とは、逆の電荷排出方向で第１の電荷排出装置４０の取り残し電荷を排出することができる。
【００６５】
以上のように、本発明の第３の実施例では、２列の垂直電荷転送装置２ｈが、１個の排出ドレイン４５を共用するので、ドレインの数が半減し、水平方向の集積度を大幅に高めることができる。また、第１の電荷排出回路４０の下段に電荷排出方向の異なる第２の電荷排出回路５０を設けることにより、上述の第２の実施例と同様に、空間相関を有する電位障壁が存在する場合にも、電荷排出回路による電荷取り残しを大幅に削減することができる。
【００６６】
なお、排出ドレイン４５を共用することで、前述の第１及び第２の実施例に比べてドレインの数は半減するが、実際には、両端の垂直電荷転送装置については、排出ドレインを共用できない場合があるので、ドレインの数は、１／２程度になる。
【００６７】
図４は、本発明の第４の実施例による固体撮像装置１０４における電荷排出構造を示す平面図である。前述の第３の実施例と同様の構成及び機能については、説明を省略し、相違点のみを、以下に説明する。
【００６８】
前述の第３の実施例との違いは、第１の電荷排出回路６０と第２の電荷排出回路７０が同一スペース内に形成されている点である。この場合、図に示すように、第１の電荷排出回路６０と第２の電荷排出回路７０の排出ドレインを一体化して、一つの排出ドレイン６５とすることが出来る。従って、本発明の第４の実施例によれば、水平方向のみならず垂直方向の集積度も大幅に高めることができる。
【００６９】
以上、本発明の実施例によれば、一つの垂直電荷転送装置に対して、複数の電荷排出回路を設けることで、垂直電荷転送装置を転送される信号電荷を選択的に排出する場合に問題となる電荷の排出取り残しを飛躍的に低減することができる。
【００７０】
例えば、１個の電荷排出回路で取り残しが起こる確率をηとすると、１個の垂直電荷転送装置に対して、ｎ個の電荷排出装置を設けた場合の電荷取り残し確率は、ηのｎ乗に減少する。ここで、η＜１、ｎ≧２（ｎは、整数）を示す。
【００７１】
なお、上述の第１から第４の実施例では、いずれも２個の電荷排出装置を設けた例を説明したが、３個以上の電荷排出装置を設けることにより、さらに、取り残し電荷が存在する隔離とを低減させることができる。
【００７２】
また、上述の第１及び第２の実施例では、正方配列ＣＣＤ固体撮像装置を例に説明し、第３及び第４の実施例では、画素ずらし配列ＣＣＤ固体撮像装置を例に説明したが、第１及び第２の実施例を画素ずらし配列ＣＣＤ固体撮像装置に適用し、第３及び第４の実施例を正方配列ＣＣＤ固体撮像装置に適用することもできる。
【００７３】
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、種々の変更、改良、組合せ等が可能なことは当業者に自明であろう。
【００７４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、電荷排出回路に含まれる垂直電荷転送装置の転送チャネル内に確率的に存在する電位障壁又は電位ばらつき等に起因する電荷転送残りによる縦線の発生を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例による固体撮像装置１０１の垂直電荷転送装置２における電荷排出構造を示す図である。
【図２】本発明の第２の実施例による固体撮像装置１０２の垂直電荷転送装置２における電荷排出構造を示す図である。
【図３】本発明の第３の実施例による固体撮像装置１０３の垂直電荷転送装置２ｈにおける電荷排出構造を示す図である。
【図４】本発明の第４の実施例による固体撮像装置１０４の垂直電荷転送装置２ｈにおける電荷排出構造を示す図である。
【図５】従来の固体撮像装置２００の垂直電荷転送装置における電荷排出構造を示す図である。
【符号の説明】
１…光電変換素子、２…垂直電荷転送装置、３…水平電荷転送装置、４…出力回路、５…ｐウェル、６…絶縁膜、７…信号電荷、８…取り残し信号電荷、９…電位障壁、１０，４０，６０…第１の電荷排出回路、２０，３０，５０，７０…第２の電荷排出回路、１１，２１，３１，４１・・・転送路、１２，２２，３２・・・転送電圧供給線、１３，２３，３３，４３・・・排出制御ゲート、１４，２４，３４・・・排出制御電圧供給線、１５，２５，３５，４５・・・排出ドレイン、１６，２６，３６・・・ドレイン電圧供給線、７１，７２…転送段、１０１〜１０４…固体撮像装置
【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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