(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射光を光電変換して電荷を生成する、アレイ状に配置された複数の画素部と、該各画素部から読み出された電荷を垂直方向に転送する垂直転送部と、該垂直転送部から転送された電荷を水平方向に転送する水平転送部とを備えた固体撮像装置であって、
該水平転送部は、水平方向に順次配列された複数の転送ゲートと、該転送ゲートに駆動信号を供給する信号配線とを有し、
該水平転送部を構成する構成部材の少なくとも１層のレイアウトパターンは、該水平転送部における分岐位置の両側で電荷転送方向が逆方向となるよう該転送ゲートと該信号配線とを接続するパターンであり、
該水平転送部は、該分岐位置から一方側には電荷が撮像信号として転送され、該分岐位置から他方側には電荷が不要電荷として転送されるよう構成されている固体撮像装置。
【請求項２】
請求項１に記載の固体撮像装置において、
前記水平転送部は、
隣接する２つの転送ゲートからなり、第１の駆動信号により駆動される第１の転送電極と、
隣接する２つの転送ゲートからなり、該第１の駆動信号とは逆相の第２の駆動信号により駆動される第２の転送電極と、
該第１の転送電極を構成する転送ゲートに該第１の駆動信号を供給する第１の信号配線と、
該第２の転送電極を構成する転送ゲートに該第２の駆動信号を供給する第２の信号配線とを有する固体撮像装置。
【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の信号配線と前記第２の信号配線とは、同一の金属層のパターニングにより形成したものである固体撮像装置。
【請求項４】
請求項２に記載の固体撮像装置において、
前記第１の信号配線は、第１の金属層のパターニングにより形成したものであり、
前記第２の信号配線は、該第１の金属層とは異なる第２の金属層のパターニングにより形成したものである固体撮像装置。
【請求項５】
請求項２に記載の固体撮像装置において、
前記第１および第２の信号配線のレイアウトパターンを、該水平転送部における分岐位置の両側で電荷転送方向が逆方向となるよう該転送ゲートと該信号配線とが接続されるパターンとしている固体撮像装置。
【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の転送電極を構成する隣接する２つの転送ゲートは、その一方を第１のポリシリコン層のパターニングにより形成し、その他方を、該第１のポリシリコン層とは異なる第２のポリシリコン層のパターニングにより形成したものであり、
前記第２の転送電極を構成する隣接する２つの転送ゲートは、その一方を該第１のポリシリコン層のパターニングにより形成し、その他方を該第２のポリシリコン層のパターニングにより形成したものである固体撮像装置。
【請求項７】
請求項６に記載の固体撮像装置において、
前記隣接する第１および第２の転送電極を構成する４つの転送ゲートは、水平方向に順次配列された第１〜第４の転送ゲートであり、該第１〜第４の転送ゲートは平面形状が異なるものである固体撮像装置。
【請求項８】
請求項７に記載の固体撮像装置において、
該水平転送部における分岐位置の一方側では、前記第１の転送電極は、第１および第２の転送ゲートにより構成され、前記第２の転送電極は、第３および第４の転送ゲートにより構成され、
該水平転送部における分岐位置の一他方側では、前記第１の転送電極は、第２および第３の転送ゲートにより構成され、前記第２の転送電極は、第４および第１の転送ゲートにより構成されている固体撮像装置。
【請求項９】
請求項２に記載の固体撮像装置において、
前記第１および第２の転送電極を構成する複数の転送ゲートのレイアウトパターンを、該水平転送部における分岐位置の両側で電荷転送方向が逆方向となるよう該転送ゲートと該信号配線とが接続されるパターンとしている固体撮像装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の固体撮像装置において、
前記第１の転送電極を構成する隣接する２つの転送ゲートは、その一方を第１のポリシリコン層のパターニングにより形成し、その他方を、該第１のポリシリコン層とは異なる第２のポリシリコン層のパターニングにより形成したものであり、
前記第２の転送電極を構成する隣接する２つの転送ゲートは、その一方を該第１のポリシリコン層のパターニングにより形成し、その他方を該第２のポリシリコン層のパターニングにより形成したものである固体撮像装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の固体撮像装置において、
前記隣接する第１および第２の転送電極を構成する４つの転送ゲートは、水平方向に沿って順に配列された第１〜第４の転送ゲートであり、該第１の転送ゲートと第３の転送ゲートとは同一の平面形状を有し、該第２の転送ゲートと第４の転送ゲートとは同一の平面形状を有するものである固体撮像装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載の固体撮像装置において、
該水平転送部における所定位置の一方側では、前記第１の転送電極は、第１および第２の転送ゲートにより構成され、前記第２の転送電極は、第３および第４の転送ゲートにより構成され、
該水平転送部における所定位置の一他方側では、前記第１の転送電極は、第２および第３の転送ゲートにより構成され、前記第２の転送電極は、第４および第１の転送ゲートにより構成されている固体撮像装置。
【請求項１３】
請求項１に記載の固体撮像装置において、
前記水平転送部の一端側および他端側のいずれか一方に配置され、該水平転送部からの信号電荷を撮像信号として出力する出力部を有し、
該水平転送部は、前記垂直転送部からの不要電荷を、前記分岐位置から該出力部とは反対の方向に転送する固体撮像装置。
【請求項１４】
請求項１に記載の固体撮像装置において、
前記水平転送部の一端側に配置され、該水平転送部からの信号電荷を撮像信号として出力する第１の出力部と、
該水平転送部の他端側に配置され、該水平転送部からの信号電荷を撮像信号として出力する第２の出力部とを有する固体撮像装置。
【請求項１５】
請求項１に記載の固体撮像装置において、
前記分岐位置は、
該水平転送部を構成する構成部材のレイアウトパターンの１層以上の変更により、該水平転送部の任意の位置に設定されるものである固体撮像装置。
【請求項１６】
請求項１５に記載の固体撮像装置において、
前記変更したレイアウトパターンに対応するマスクパターン以外のマスクパターンは、前記分岐位置の異なる固体撮像装置の間で共用されるものである固体撮像装置。
【請求項１７】
請求項１に記載の固体撮像装置において、
前記水平転送部の、前記出力部とは反対側に配置され、前記不要電荷を掃き出すための水平ドレインを備えた固体撮像装置。
【請求項１８】
請求項１に記載の固体撮像装置において、
前記水平転送部は、前記アレイ状に配置された複数の画素部の個数である有効画素数を下回る個数の画素部が、撮像領域を構成する画素として用いられるよう、該水平転送部を構成する構成部材のレイアウトパターンにより前記分岐位置を設定したものである固体撮像装置。
【請求項１９】
請求項１に記載の固体撮像装置において、
前記該水平転送部を構成する構成部材のレイアウトパターンは、
前記転送ゲートのレイアウトパターン、前記信号配線のレイアウトパターン、および該転送ゲートと信号配線とを接続するコンタクト層のレイアウトパターンのいずれかである固体撮像装置。
【請求項２０】
請求項１に記載の固体撮像装置を駆動する駆動方法であって、
該固体撮像装置の水平転送部における複数の転送ゲートに駆動信号を供給することにより、該水平転送部の分岐位置の一方側では、前記垂直転送部からの電荷を必要電荷として、その一端側に配置された信号処理部に転送し、該水平転送部の分岐位置の他方側では、前記垂直転送部からの電荷を不要電荷として、その他端側に配置された電荷掃き出し部に転送する固体撮像装置の駆動方法。
【請求項２１】
撮像部を備えた電子情報機器であって、
該撮像部は請求項１〜１９のいずれかに記載の固体撮像装置を含むものである電子情報機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体撮像装置およびその駆動方法、並びに電子情報機器に関し、特に、その水平転送部を所定位置の両側で電荷転送方向が逆方向となるよう構成した固体撮像装置およびその駆動方法、、並びに電子情報機器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、固体撮像装置では、２次元アレイ状に配列された複数の画素部（以下、単に画素ともいう。）での光電変換により発生した電荷を、各画素部列毎に対応する垂直転送部で垂直方向に１画素部毎に別々転送し、該垂直転送部の一端側に配置された水平転送部で、該垂直転送部からの電荷を１ラインずつ水平方向に転送して出力部に送り、該出力部から撮像信号として出力している。
【０００３】
動画を撮像する場合、フレームレートに従って、受光部から出力部への電荷転送は、一定の期間内に完了させる必要があるが、電荷転送には転送劣化を起こさない程度の十分な期間が必要である。このため、垂直転送期間および水平転送時間には、転送効率を考慮した期間を設定する必要がある。
【０００４】
また、一般的な固体撮像装置は、有効画素すべての電荷が、垂直方向に転送された後、水平方向に転送されて出力部に送られる構造であるため、撮像に必要とされる画素数が有効画素よりも少ない場合でも、１フレーム分の画素の電荷を転送するのに、有効画素すべての電荷を転送するのと同じだけ時間がかかっていた。
【０００５】
このような問題に対しては、特許文献１に、水平電荷転送部である水平ＣＣＤと、その近傍にその転送方向に沿って配置した水平ＣＣＤドレインとの間に、水平ＣＣＤドレインゲートを設け、不要な電荷を一括して水平ＣＣＤから水平ＣＣＤドレインに掃き出す方法が提案されている。
【０００６】
図８は、上記特許文献１に記載の方法を説明するための図であり、この方法を適用した固体撮像装置を示している。
【０００７】
この固体撮像装置は、入射光を信号電荷に光電変換する、行列状に配置された複数の画素部１と、この画素部１に蓄積された信号電荷を読み出して列方向（垂直方向）に転送する垂直転送部２と、この垂直転送部２からの信号電荷を行方向（水平方向）に転送する水平転送部３と、転送された信号電荷を増幅して撮像信号として出力する出力部４とを備えている。ここで、上記垂直転送部２は、各画素部列毎にこれに沿って配置され、上記水平転送部２は、上記垂直転送部２の一端側に配置されている。また、上記水平転送部２の、上記画素部の配置領域とは反対側には、該水平転送部２の転送方向に沿って水平掃き出しドレイン６が配置されており、該水平掃き出しドレイン６と該水平転送部２との間には水平ＣＤＤドレインゲート２４が配置されている。なお、上記垂直転送部２の他端側には垂直掃き出しドレイン５が配置されている。
【０００８】
次に動作について説明する。
【０００９】
ここでは、この固体撮像装置における有効画素領域（つまり画素部が行列状に配列されている領域）の中央部分を所望の画像切り出し領域２５とする。従って、該画素切り出し領域２５の上端位置より上側に位置する領域Ａ、および領域２５の下端位置より下側に位置する領域Ｂの画素部で発生した電荷は必要のない不要電荷である。また、同様に、該画素切り出し領域２５の左右両側に位置する領域ＣおよびＤの画素部で発生した電荷も、必要のない不要電荷である。
【００１０】
従来技術では、領域Ａと領域Ｂで発生した不要電荷を垂直転送するときには、水平ＣＣＤドレインゲート２４をオンし、水平転送部３に転送されてきた不要電荷は、水平転送をすることなく、そのまま、水平掃き出しドレイン６に排出するようにしている。さらに、領域Ｃと領域Ｄで発生した不要電荷と、所望の画像切り出し領域２５で発生した必要な電荷を含む１ライン分の電荷は、垂直転送により水平転送部まで転送し、その後、水平転送部に転送されてきた電荷を水平転送するときには、領域Ｃで発生した不要な電荷２１に続いて所望の画像切り出し領域２５で発生した必要な電荷２０とを出力部４まで転送した後、水平ＣＣＤドレインゲート２４をオンして、水平掃き出しドレイン６に不要電荷を排出している。これにより、撮像素子の全有効画素で発生した電荷の内の不要な電荷が捨てられることとなり、水平転送部としての水平ＣＣＤの駆動周波数の低減が可能となっている。
【特許文献１】特開平１１−８８０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、上記のような従来技術では、有効画素領域のうちの所望される領域（画素切り出し領域）で発生した電荷を効率よく転送するには、水平ＣＣＤドレインゲート２４を所定のタイミングで駆動する必要があり、このため、該ゲート２４にその駆動信号を印加するための信号端子が必要であり、さらに、該ゲートの駆動タイミングパターン、つまり駆動信号を生成する駆動回路も必要となる。この結果、端子の数が増え、別途駆動タイミングパターンの作成のための回路が追加されることとなり、回路構成の増大を招くという問題がある。
【００１２】
本発明は、上記のような従来の問題点を解決するためになされたもので、水平ＣＣＤ（水平転送部）内に、電荷を必要電荷として所定方向に転送する領域と電荷をその逆方向へ転送する領域との転送分岐箇所を、該水平転送部を構成する部材のレイアウトパターンにより任意に設定することができ、これにより、水平転送部の駆動により必要な電荷を効率よく転送することが可能となり、さらには、不要電荷を掃き出すための回路構成を別途追加することなく、有効画素領域における一部の領域からの必要電荷の読み出し時の水平ＣＣＤの駆動周波数を低減できる固体撮像装置およびその駆動方法、並びに該固体撮像装置を用いた電子情報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】
【００１３】
本発明に係る固体撮像装置は、入射光を光電変換して電荷を生成する、アレイ状に配置された複数の画素部と、該各画素部から読み出された電荷を垂直方向に転送する垂直転送部と、該垂直転送部から転送された電荷を水平方向に転送する水平転送部とを備えた固体撮像装置であって、該水平転送部は、水平方向に順次配列された複数の転送ゲートと、該転送ゲートに駆動信号を供給する信号配線とを有し、該水平転送部を構成する構成部材の少なくとも１層のレイアウトパターンは、該水平転送部における分岐位置の両側で電荷転送方向が逆方向となるよう該転送ゲートと該信号配線とを接続するパターンであり、該水平転送部は、該分岐位置から一方側には電荷が撮像信号として転送され、該分岐位置から他方側には電荷が不要電荷として転送されるよう構成されているものであり、そのことにより上記目的が達成される。
【００１４】
本発明は、上記固体撮像装置において、前記水平転送部は、隣接する２つの転送ゲートからなり、第１の駆動信号により駆動される第１の転送電極と、隣接する２つの転送ゲートからなり、該第１の駆動信号とは逆相の第２の駆動信号により駆動される第２の転送電極と、該第１の転送電極を構成する転送ゲートに該第１の駆動信号を供給する第１の信号配線と、該第２の転送電極を構成する転送ゲートに該第２の駆動信号を供給する第２の信号配線とを有することが好ましい。
【００１５】
本発明は、上記固体撮像装置において、前記第１の信号配線と前記第２の信号配線とは、同一の金属層のパターニングにより形成したものであることが好ましい。
【００１６】
本発明は、上記固体撮像装置において、前記第１の信号配線は、第１の金属層のパターニングにより形成したものであり、前記第２の信号配線は、該第１の金属層とは異なる第２の金属層のパターニングにより形成したものであることが好ましい。
【００１７】
本発明は、上記固体撮像装置において、前記第１および第２の信号配線のレイアウトパターンを、該水平転送部における分岐位置の両側で電荷転送方向が逆方向となるよう該転送ゲートと該信号配線とが接続されるパターンとしていることが好ましい。
【００１８】
本発明は、上記固体撮像装置において、前記第１の転送電極を構成する隣接する２つの転送ゲートは、その一方を第１のポリシリコン層のパターニングにより形成し、その他方を、該第１のポリシリコン層とは異なる第２のポリシリコン層のパターニングにより形成したものであり、前記第２の転送電極を構成する隣接する２つの転送ゲートは、その一方を該第１のポリシリコン層のパターニングにより形成し、その他方を該第２のポリシリコン層のパターニングにより形成したものであることが好ましい。
【００１９】
本発明は、上記固体撮像装置において、前記隣接する第１および第２の転送電極を構成する４つの転送ゲートは、水平方向に順次配列された第１〜第４の転送ゲートであり、該第１〜第４の転送ゲートは平面形状が異なるものであることが好ましい。
【００２０】
本発明は、上記固体撮像装置において、該水平転送部における分岐位置の一方側では、前記第１の転送電極は、第１および第２の転送ゲートにより構成され、前記第２の転送電極は、第３および第４の転送ゲートにより構成され、該水平転送部における分岐位置の一他方側では、前記第１の転送電極は、第２および第３の転送ゲートにより構成され、前記第２の転送電極は、第４および第１の転送ゲートにより構成されていることが好ましい。
【００２１】
本発明は、上記固体撮像装置において、前記第１および第２の転送電極を構成する複数の転送ゲートのレイアウトパターンを、該水平転送部における分岐位置の両側で電荷転送方向が逆方向となるよう該転送ゲートと該信号配線とが接続されるパターンとしていることが好ましい。
【００２２】
本発明は、上記固体撮像装置において、前記第１の転送電極を構成する隣接する２つの転送ゲートは、その一方を第１のポリシリコン層のパターニングにより形成し、その他方を、該第１のポリシリコン層とは異なる第２のポリシリコン層のパターニングにより形成したものであり、前記第２の転送電極を構成する隣接する２つの転送ゲートは、その一方を該第１のポリシリコン層のパターニングにより形成し、その他方を該第２のポリシリコン層のパターニングにより形成したものであることが好ましい。
【００２３】
本発明は、上記固体撮像装置において、前記隣接する第１および第２の転送電極を構成する４つの転送ゲートは、水平方向に沿って順に配列された第１〜第４の転送ゲートであり、該第１の転送ゲートと第３の転送ゲートとは同一の平面形状を有し、該第２の転送ゲートと第４の転送ゲートとは同一の平面形状を有するものであることが好ましい。
【００２４】
本発明は、上記固体撮像装置において、該水平転送部における所定位置の一方側では、前記第１の転送電極は、第１および第２の転送ゲートにより構成され、前記第２の転送電極は、第３および第４の転送ゲートにより構成され、該水平転送部における所定位置の一他方側では、前記第１の転送電極は、第２および第３の転送ゲートにより構成され、前記第２の転送電極は、第４および第１の転送ゲートにより構成されていることが好ましい。
【００２５】
本発明は、上記固体撮像装置において、前記水平転送部の一端側および他端側のいずれか一方に配置され、該水平転送部からの信号電荷を撮像信号として出力する出力部を有し、該水平転送部は、前記垂直転送部からの不要電荷を、前記分岐位置から該出力部とは反対の方向に転送することが好ましい。
【００２６】
本発明は、上記固体撮像装置において、前記水平転送部の一端側に配置され、該水平転送部からの信号電荷を撮像信号として出力する第１の出力部と、該水平転送部の他端側に配置され、該水平転送部からの信号電荷を撮像信号として出力する第２の出力部とを有することが好ましい。
【００２７】
本発明は、上記固体撮像装置において、前記分岐位置は、該水平転送部を構成する構成部材のレイアウトパターンの１層以上の変更により、該水平転送部の任意の位置に設定されるものであることが好ましい。
【００２８】
本発明は、上記固体撮像装置において、前記変更したレイアウトパターンに対応するマスクパターン以外のマスクパターンは、前記分岐位置の異なる固体撮像装置の間で共用されるものであることが好ましい。
【００２９】
本発明は、上記固体撮像装置において、前記水平転送部の、前記出力部とは反対側に配置され、前記不要電荷を掃き出すための水平ドレインを備えていることが好ましい。
【００３０】
本発明は、上記固体撮像装置において、前記水平転送部は、前記アレイ状に配置された複数の画素部の個数である有効画素数を下回る個数の画素部が、撮像領域を構成する画素として用いられるよう、該水平転送部を構成する構成部材のレイアウトパターンにより前記分岐位置を設定したものであることが好ましい。
【００３１】
本発明は、上記固体撮像装置において、前記該水平転送部を構成する構成部材のレイアウトパターンは、前記転送ゲートのレイアウトパターン、前記信号配線のレイアウトパターン、および該転送ゲートと信号配線とを接続するコンタクト層のレイアウトパターンのいずれかであることが好ましい。
【００３３】
本発明に係る固体撮像装置の駆動方法は、上記固体撮像装置を駆動する駆動方法であって、該固体撮像装置の水平転送部における複数の転送ゲートに駆動信号を供給することにより、該水平転送部の分岐位置の一方側では、前記垂直転送部からの電荷を必要電荷として、その一端側に配置された信号処理部に転送し、該水平転送部の分岐位置の他方側では、前記垂直転送部からの電荷を不要電荷として、その他端側に配置された電荷掃き出し部に転送するものであり、そのことにより上記目的が達成される。
【００３５】
本発明に係る電子情報機器は、撮像部を備えた電子情報機器であって、該撮像部は上記固体撮像装置を含むものであり、そのことにより上記目的が達成される。
【００３６】
以下、本発明の作用について説明する。
【００３７】
本発明においては、水平方向に順次配列された複数の転送ゲートと、該転送ゲートに駆動信号を供給する信号配線とを有する水平転送部において、該水平転送部を構成する構成部材の少なくとも１層のレイアウトパターンを、該水平転送部における分岐位置の両側で電荷転送方向が逆方向となるよう該転送ゲートと該信号配線とを接続するパターンとしているので、水平転送の電荷を左右に転送する位置を、レイアウトパターン１層以上の変更によって任意に設定することができる。また、水平転送部の一端側に出力部を配置し、その他端側に掃き出しドレインを配置し、電荷を出力部あるいは掃き出しドレインに、例えば必要な電荷を出力部に、また不要な電荷を掃き出しドレインに転送することにより、水平転送期間を節約でき、フレームレートを落とさずに、水平駆動周波数を低減できる。
【００３８】
この結果、不要電荷を掃き出すための回路構成、つまり電荷掃き出しドレインゲートに駆動信号を印加するための端子やその駆動信号を作成する回路などを別途追加することなく、有効画素領域における一部の領域からの必要電荷の読み出し時の水平ＣＣＤの駆動周波数を低減できる。
【００３９】
本発明においては、上記固体撮像装置において、前記水平転送部は、前記アレイ状に配置された複数の画素部の個数である有効画素数を下回る個数の画素部が、撮像領域を構成する画素として用いられるよう、該水平転送部を構成する構成部材のレイアウトパターンにより前記所定位置を設定したものであるので、有効画素数を下回る画素数を撮像に用いる固体撮像装置への切り替えを、レイアウトパターン１層以上の変更によって成し得ることができる。
【００４０】
本発明において、上記固体撮像装置において、水平転送部を構成する構成部材のレイアウトパターンは、前記転送ゲートのレイアウトパターン、前記信号配線のレイアウトパターン、および該転送ゲートと信号配線とを接続するコンタクト層のレイアウトパターンのいずれかであるので、信号配線としての金属配線層、コンタクト層、もしくは転送ゲートを構成するポリシリコン層の変更によって、電荷を左右に転送する位置を任意に設定できる。
【発明の効果】
【００４１】
以上のように本発明によれば、固体撮像装置において、水平転送部内に、電荷を必要電荷として所定方向に転送する領域と電荷をその逆方向への転送により不要電荷として掃き出す領域との転送分岐箇所を、該水平転送部を構成する部材のレイアウトパターンにより任意に設定することができ、これにより、水平転送部の駆動により必要な電荷を効率よく転送することが可能となり、不要電荷を掃き出すための回路構成を別途追加することなく、有効画素領域における一部の領域からの必要電荷の読み出し時の水平ＣＣＤの駆動周波数を低減できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４２】
以下本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。
【００４３】
（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態１による固体撮像装置を示す概略図である。
【００４４】
この実施形態１の固体撮像装置１００は、入射光を信号電荷に光電変換する、行列状に配置された複数の画素部（以下単に画素ともいう。）１と、これらの画素部１に蓄積された信号電荷を読み出して列方向（垂直方向）に転送する垂直転送部２と、この垂直転送部２からの信号電荷を行方向（水平方向）に転送する水平転送部３と、転送された信号電荷を増幅して撮像信号として出力する出力部４とを備えている。ここで、上記垂直転送部２は、各画素列毎にこれに沿って配置され、上記水平転送部２は、上記垂直転送部２の一端側に配置されている。また、上記垂直転送部２の他端側には垂直掃き出しドレイン５が配置されている。このような構成は、従来の固体撮像装置２００と同一のものである。
【００４５】
そして、本実施形態１では、上記水平転送部２の下側、つまり上記画素部１の配置領域とは反対側には水平掃き出しドレイン１０６が配置されており、この水平掃き出しドレイン１０６は、平面Ｌ字形状を有しており、水平転送部１０３の下側辺に沿った横部分と、該水平転送部１０３の、出力部４とは反対側の右側辺に沿った縦部分とからなる。
【００４６】
また、上記水平転送部１０３は、有効画素領域における画素切り出し領域２５の紙面右側端と一致する位置に転送分岐境界９が設定されている。
【００４７】
つまり、該水平転送部１０３は、その転送分岐境界９に対して出力部４側（紙面左側）に位置する第１の転送部１０３ａと、その転送分岐境界９に対して出力部４とは反対側（紙面右側）に位置する第２の転送部１０３ｂとを有している。ここで、上記第１の転送部１０３ａは、垂直転送部２から転送されてきた電荷を、必要電荷として出力部４側に転送するＣＣＤ部であり、上記第２の転送部１０３ｂは、垂直転送部２から転送されてきた電荷を、不要電荷として上記水平掃き出しドレイン１０６の縦部分に転送するＣＣＤ部である。
【００４８】
図２〜図４は、上記水平転送部１０３の具体的構成を説明する図であり、図２は、該水平転送部１０３における転送ゲートおよび配線のレイアウトを示し、図３は該転送ゲートに印加する駆動パルスのタイミングチャートを示し、図４は、図２におけるＩＩＡ−ＩＩＡ’線部分の断面構造、および該水平転送部１０３におけるポテンシャル分布を示している。
【００４９】
図２（ａ）に示すように、上記水平転送部１０３には、垂直転送部２から転送された電荷を水平方向に転送するための複数の転送ゲート１４ａ、１４ｂ、１５ａ、１５ｂが水平転送方向に順次繰り返し配置されている。
【００５０】
ここで、転送ゲート１４ａおよび１４ｂは１層目の転送ゲートであり、第１のポリシリコン膜をマスクパターンを用いてパターニングしてなるものである。また、転送ゲート１５ａおよび１５ｂは、２層目の転送ゲートであり、該第１のポリシリコン膜の上層に位置する第２のポリシリコン膜をマスクパターンを用いてパターニングしてなるものである。
【００５１】
また、上記転送ゲート１４ａと転送ゲート１５ａには第１の駆動パルスΦＨ１が印加され、上記転送ゲート１４ｂと転送ゲート１５ｂには第２の駆動パルスΦＨ２が印加されるようになっている。すなわち、本発明の実施形態１では、水平転送部１０３は、第１および第２の駆動パルスφＨ１、φＨ２が印加される２相ゲートで、１パケットの信号電荷を転送するものとなっている。
【００５２】
詳述すると、水平転送部１０３の転送分岐位置Ｘには、２層目の転送ゲート１５ｂが位置している。そして、該転送分岐位置Ｘの一方側の、電荷を出力部４に転送する第１の水平ＣＣＤ部１０３ａでは、電荷が転送される方向（紙面左方向）に向けて、２層目の転送ゲート１５ａ、１層目の転送ゲート１４ａ、２層目の転送ゲート１５ｂ、および１層目の転送ゲート１４ｂがこの順に繰り返し並んでいる。また、該転送分岐境界Ｘの他方側の、電荷を掃き出しドレイン１０６に向けて転送する第２の水平ＣＣＤ部８では、電荷が転送される方向（紙面右方向）に向けて、２層目の転送ゲート１５ａ、１層目の転送ゲート１４ａ、２層目の転送ゲート１５ｂ、および１層目の転送ゲート１４ｂがこの順に繰り返し並んでいる。
【００５３】
また、２層目の転送ゲート１５ａおよび１５ｂの下側の、電荷転送が行われる電荷転送領域１０３ｃには、上記駆動パルスの印加時に電荷が転送される転送方向が決まるよう、電界を方向付ける拡散領域１９が形成されている。
【００５４】
そして、これらの転送ゲートの一端側には、上記各転送ゲートの２相の駆動パルスを供給する配線１０および１１が配置されている。これらの配線は、上記転送ゲートを形成するポリシリコン膜の上に絶縁膜を介して形成された金属膜をパターニングしてなるものであり、上記各転送ゲートとは、該絶縁膜を貫通するコンタクトホールを介して接続されている。
【００５５】
すなわち、該転送分岐境界Ｘの一方側（紙面左側）の第１の水平ＣＣＤ部１０３ａでは、２層目の転送ゲート１５ａとその左側に隣接して位置する１層目の転送ゲート１４ａとがそれぞれ、コンタクト１６ａおよび１６ｂにより、第１の駆動パルスΦＨ１を供給する金属配線１０に接続され、２層目の転送ゲート１５ｂとその左側に隣接して位置する１層目の転送ゲート１４ｂとがそれぞれ、コンタクト１７ａおよび１７ｂにより、第２の駆動パルスΦＨ１を供給する金属配線１１に接続されている。これにより、該第１の水平ＣＣＤ１０３ａでは、２層目の転送ゲート１５ａおよびその左側の１層目の転送ゲート１４ａがΦＨ１転送電極１２を形成し、２層目の転送ゲート１５ｂとその左側の１層目の転送ゲート１４ｂとがΦＨ２転送電極１３を形成している。
【００５６】
一方、該転送分岐箇所Ｘの他方側（紙面右側）の第２の水平ＣＣＤ部１０３ｂでは、２層目の転送ゲート１５ａとその右側に隣接して位置する１層目の転送ゲート１４ａとがそれぞれ、コンタクト１６ａおよび１６ｂにより、第１の駆動パルスΦＨ１を供給する金属配線１０に接続され、２層目の転送ゲート１５ｂとその右側に隣接して位置する１層目の転送ゲート１４ｂとがそれぞれ、コンタクト１７ａおよび１７ｂにより、第２の駆動パルスΦＨ２を供給する金属配線１１に接続されている。これにより、該第２の水平ＣＣＤ１０３ｂでは、２層目の転送ゲート１５ａとその右側に隣接して位置する１層目の転送ゲート１４ａとがΦＨ１転送電極１２を形成し、２層目の転送ゲート１５ｂとその左側に隣接して位置する１層目の転送ゲート１４ｂとがΦＨ２転送電極１３を形成している。
【００５７】
また、転送分岐位置Ｘでは、この位置Ｘ上に位置する２層目の転送ゲート１５ｂがコンタクト１７ｂにより、第２の駆動パルスΦＨ２を供給する金属配線１１に接続され、該位置Ｘ上の２層目の転送ゲート１５ｂの左側の１層目の転送ゲート１４ｂがコンタクト１７ａにより該金属配線１１に接続され、該境界Ｘ上の２層目の転送ゲート１５ｂの右側の１層目の転送ゲート１４ｂがコンタクト１７ａにより該金属配線１１に接続されている。
【００５８】
また、２層目の転送ゲート１５ａおよび１５ｂの下には、電界方向付け１９が注入されている。
【００５９】
なお、図２（ｂ）は、第１の水平ＣＣＤ部１０３ａにおける１層目の転送ゲート１４ａおよび１４ｂの平面パターンを示し、図２（ｃ）は、上記第２の水平ＣＣＤ部１０３ｂにおける１層目の転送ゲート１４ａおよび１４ｂの平面パターンを示している。  このように本実施形態の固体撮像装置は、上記ΦＨ１配線１０およびΦＨ２配線１１の平面パターンを従来のものから変更して転送分岐位置Ｘを形成したものであり、金属配線層のマスクパターンを１層分変更しているだけである。
【００６０】
従って、左端の出力部へ左方向の転送を行う第１ＣＣＤ部１０３ａでは、１層目の転送ゲート１４ａ、１４ｂ、および２層目の転送ゲート１５ａ、１５ｂを金属配線１０および１１に接続するコンタクトの配列順序は、図２の紙面左から、転送ゲートの配置順に、つまり、ΦＨ２配線１１と１層目の転送ゲート１４ｂを接続するコンタクト１７ａ、ΦＨ２配線１１と２層目の転送ゲート１５ｂとを接続するコンタクト１７ｂ、ΦＨ１配線１０と１層目の転送ゲート１４ａとを接続するコンタクト１６ａ、ΦＨ１配線と２層目の転送ゲート１５ａとを接続するコンタクト１６ｂ、ΦＨ２配線と１層目の転送ゲート１４ｂとを接続するコンタクト１７ａ・・・という順に並んでいる。このような接続により、水平転送部の電荷は、上記転送パルスΦＨ１およびΦＨ２により、出力部４のある左方向へ転送される。
【００６１】
一方、転送分岐箇所１８の右側に位置する第２のＣＣＤ部１０３ｂでは、１層目の転送ゲート１４ａ、１４ｂ、および２層目の転送ゲート１５ａ、１５ｂを金属配線１０、１１に接続するコンタクトの配列順序は、図２の紙面左から、転送ゲートの配置順に、ΦＨ２配線１１と２層目の転送ゲート１５ｂを接続するコンタクト１７ｂ、ΦＨ２配線と１層目の転送ゲート１４ｂを接続するコンタクト１７ａ、ΦＨ１配線１０と１層目の転送ゲート１５ａを接続するコンタクト１６ｂ、ΦＨ１配線１０と１層目の転送ゲート１４ａとを接続するコンタクト１６ａ、ΦＨ２配線１１と２層目の転送ゲート１５ｂを接続するコンタクト１７ｂ・・・という順に並んでいる。このような接続により、第２のＣＣＤ部１０３ｂでは電荷は出力部４とは反対方向（紙面右方向）へ転送される。
【００６２】
次に動作について説明する。
【００６３】
この実施形態１の固体撮像装置１００では、有効画素領域のうちの撮像に用いるべき領域は、図１に示すように画素切り出し領域２５として設定されており、従って、水平転送部１０３における転送分岐箇所Ｘは、該画素切り出し領域２５の右端と一致する位置に設定されている。
【００６４】
この実施形態１の固体撮像装置１００では、各画素部で発生した電荷は、垂直転送部２により垂直方向に転送され、この垂直方向の転送により各画素行毎に電荷が水平転送部１０３に送り込まれると、水平転送部１０３では、各画素行毎に水平方向の電荷転送が行われる。
【００６５】
このとき、水平転送部１０３では、転送ゲートへの２相駆動パルスΦＨ１およびΦＨ２により、電荷分岐位置Ｘの左側ＣＣＤ部１０３ａでは、電荷が出力部４に転送され、電荷分岐箇所Ｘの左側ＣＣＤ部１０３ｂでは、電荷が水平掃き出しドレイン１０６の縦辺部に電荷が転送される。
【００６６】
つまり、水平転送部１０３の左側ＣＣＤ部１０３ａでは、電界方向付け領域１９上に位置する２層目の転送ゲート１５ａとその左側の１層目の転送ゲート１４ａに第１の駆動パルスΦＨ１が印加され、電界方向付け領域１９上に位置する２層目の転送ゲート１５ｂとその左側の１層目の転送ゲート１４ｂに第２の駆動パルスΦＨ２が印加される。すると、該駆動パルスΦＨ１がハイレベルとなったときには、１層目の転送ゲート１４ａの下側では、２層目の転送ゲート１５ａの下側よりもポテンシャルレベルが深くなり、これらの転送ゲートに対応する転送領域では、常に電荷は左側に移動することとなる。また、該駆動パルスΦＨ２がハイレベルとなったときには、１層目の転送ゲート１４ｂの下側では、２層目の転送ゲート１５ｂの下側よりもポテンシャルレベルが深くなり、これらの転送ゲートに対応する転送領域では、常に電荷は左側に移動することとなる。その結果、図４に示すように、上記２相駆動パルスΦＨ１およびΦＨ２が交互にハイレベルとローレベルとに変化することにより、水平転送部１０３の左側ＣＣＤ部１０３ａでは、電荷は、出力部４側に転送されることとなる。
【００６７】
一方、水平転送部１０３の右側ＣＣＤ部１０３ｂでは、電界方向付け領域１９上に位置する２層目の転送ゲート１５ａとその右側の１層目の転送ゲート１４ａに第１の駆動パルスΦＨ１が印加され、電界方向付け領域１９上に位置する２層目の転送ゲート１５ｂとその右側の１層目の転送ゲート１４ｂに第２の駆動パルスΦＨ２が印加される。すると、該駆動パルスΦＨ１がハイレベルとなったときには、１層目の転送ゲート１４ａの下側では、２層目の転送ゲート１５ａの下側よりもポテンシャルレベルが深くなり、これらの転送ゲートに対応する転送領域では、常に電荷は右側に移動することとなる。また、該駆動パルスΦＨ２がハイレベルとなったときには、１層目の転送ゲート１４ｂの下側では、２層目の転送ゲート１５ｂの下側よりもポテンシャルレベルが深くなり、これらの転送ゲートに対応する転送領域では、常に電荷は左側に移動することとなる。その結果、図４に示すように、上記２相駆動パルスΦＨ１およびΦＨ２が交互にハイレベルとローレベルとに変化することにより、水平転送部１０３の右側ＣＣＤ部１０３ｂでは、電荷は、水平掃き出しドレインの縦辺部に転送されることとなる。
【００６８】
このとき、全有効画素数の水平段数をＮ、画素行の左端から転送分岐箇所Ｘまでの水平転送段数、つまり隣接する一対の転送ゲート（１層目の転送ゲートと２層目の転送ゲート）からなる転送電極の個数をＭとすると、水平１ラインの転送期間は、Ｍ回のクロックで済むことになり、全有効画素数の水平段数Ｎ＞分岐箇所までの段数Ｍ（Ｍの最小値＝Ｎ／２）が成り立つため、水平転送期間を大幅に節約できる。さらに、不要な電荷を掃き出す処理も同時に行える。
【００６９】
このように本実施形態１では、２次元アレイ状に配置され、入射光を光電変換して電荷を生成する複数の画素部１と、各画素列に対応して配置され、該各画素列の画素から読み出された電荷を垂直方向に転送する垂直転送部２と、該垂直転送部から転送された電荷を水平方向に転送する水平転送部１０３とを備えた固体撮像装置１００において、該水平転送部１０３におけるΦＨ１配線１０およびΦＨ２配線１１を、これらの配線が、該水平転送部の決められた分岐箇所Ｘの両側で電荷転送方向が逆方向となるよう、対応する転送ゲートに接続されるレイアウトパターンとしたので、水平ＣＣＤ（水平転送部）内に、電荷を必要電荷として所定方向に転送する領域と電荷をその逆方向への転送により不要電荷として掃き出す領域との転送分岐箇所を、該水平転送部を構成する部材のレイアウトパターンにより任意に設定することができ、これにより、水平転送部の駆動により必要な電荷を効率よく転送することが可能となる。その結果、不要電荷を掃き出すための回路構成を別途追加することなく、有効画素領域における一部の領域からの必要電荷の読み出し時の水平ＣＣＤの駆動周波数を低減できる。
（実施形態２）
図５は、本発明の実施形態２による固体撮像装置を説明する図であり、その水平転送部における転送ゲートおよび配線のレイアウト（図（ａ））、および１層目の転送ゲートの平面形状（図（ｂ））を示している。
【００７０】
この実施形態２の固体撮像装置は、実施形態１の固体撮像装置と同様、入射光を信号電荷に光電変換する、行列状に配置された複数の画素部と、これらの画素部１に蓄積された信号電荷を読み出して列方向（垂直方向）に転送する垂直転送部と、この垂直転送部２からの信号電荷を行方向（水平方向）に転送する水平転送部と、転送された信号電荷を増幅して撮像信号として出力する出力部とを備えている。この実施形態２の固体撮像装置は、上記実施形態１のものとは、その水平転送部における転送ゲート、ΦＨ１配線およびΦＨ２配線の平面パターンが異なっているが、これらのパターンは、水平転送部における転送分岐箇所の左右の部分で同じである。また、この実施形態２では、転送ゲートと配線とを接続するコンタクトの配置パターンは、転送分岐箇所の左右の部分で異なったものとなっている。なお、この実施形態２のその他の構成は、上記実施形態１におけるものと同一であるので、以下、水平転送部における転送ゲートと配線との接続構造について説明する。
【００７１】
図５（ａ）に示すように、この実施形態２の固体撮像装置の水平転送部２０３には、垂直転送部２から転送された電荷を水平方向に転送するための複数の転送ゲート２４ａ、２４ｂ、２５ａ、２５ｂが水平転送方向に順次繰り返し配置されている。
【００７２】
ここで、転送ゲート２４ａおよび２４ｂは１層目の転送ゲートであり、第１のポリシリコン膜をマスクパターンを用いてパターニングしてなるものである。また、転送ゲート２５ａおよび２５ｂは２層目の転送ゲートであり、該第１のポリシリコン膜の上層に位置する第２のポリシリコン膜をマスクパターンを用いてパターニングしてなるものである。
【００７３】
また、上記転送ゲート２４ａと転送ゲート２５ａには第１の駆動パルスΦＨ１が印加され、上記転送ゲート２４ｂと転送ゲート２５ｂには第２の駆動パルスΦＨ２が印加されるようになっている。すなわち、本発明の実施形態２においても、水平転送部２０３は、第１および第２の駆動パルスφＨ１、φＨ２が印加される２相ゲートで、１パケットの信号電荷を転送するものとなっている。
【００７４】
詳述すると、水平転送部２０３の転送分岐位置Ｘには、２層目の転送ゲート２５ｂが位置している。そして、該転送分岐位置Ｘの一方側の、電荷を出力部４に転送する第１の水平ＣＣＤ部２０３ａでは、電荷が転送される方向（紙面左方向）に向けて、２層目の転送ゲート２５ａ、１層目の転送ゲート２４ａ、２層目の転送ゲート２５ｂ、および１層目の転送ゲート２４ｂがこの順に繰り返し並んでいる。また、該転送分岐位置Ｘの他方側の、電荷を掃き出しドレイン１０６に向けて転送する第２の水平ＣＣＤ部２０３ｂでは、電荷が転送される方向（紙面右方向）に向けて、２層目の転送ゲート２５ａ、１層目の転送ゲート２４ａ、２層目の転送ゲート２５ｂ、および１層目の転送ゲート２４ｂがこの順に繰り返し並んでいる。
【００７５】
また、２層目の転送ゲート２５ａおよび２５ｂの下側の電荷転送領域２０３ｃには、上記駆動パルスの印加時に電荷が転送される転送方向が決まるよう、電界を方向付ける拡散領域１９（図４参照）が形成されている。なお、図５のＶＡ−ＶＡ’断面は、図４に示す図２のＩＩＡ−ＩＩＡ’断面の構造と同一である。
【００７６】
そして、これらの転送ゲートの一端側には、上記各転送ゲートの２相の駆動パルスを供給する配線２０および２１が配置されている。これらの配線は、上記転送ゲートを形成するポリシリコン膜の上に絶縁膜を介して形成された金属膜をパターニングしてなるものであり、上記各転送ゲートとは、該絶縁膜を貫通するコンタクトホールを介して接続されている。
【００７７】
すなわち、該転送分岐位置Ｘの一方側（紙面左側）の第１の水平ＣＣＤ部２０３ａでは、２層目の転送ゲート２５ａとその左側に隣接して位置する１層目の転送ゲート２４ａとがそれぞれ、コンタクト２６ａおよび２６ｂにより、第１の駆動パルスΦＨ１を供給する金属配線２０に接続され、２層目の転送ゲート２５ｂとその左側に隣接して位置する１層目の転送ゲート２４ｂとがそれぞれ、コンタクト２７ａおよび２７ｂにより、第２の駆動パルスΦＨ２を供給する金属配線２１に接続されている。これにより、該第１の水平ＣＣＤ２０３ａでは、２層目の転送ゲート２５ａおよびその左側の１層目の転送ゲート２４ａが１つのΦＨ１転送電極２２を形成し、２層目の転送ゲート２５ｂとその左側の１層目の転送ゲート２４ｂとがΦＨ２転送電極２３を形成している。
【００７８】
一方、該転送分岐箇所Ｘの他方側（紙面右側）の第２の水平ＣＣＤ部２０３ｂでは、２層目の転送ゲート２５ａとその右側に隣接して位置する１層目の転送ゲート２４ａとがそれぞれ、コンタクト２６ａおよび２６ｂにより、第１の駆動パルスΦＨ１を供給する金属配線２０に接続され、２層目の転送ゲート２５ｂとその右側に隣接して位置する１層目の転送ゲート２４ｂとがそれぞれ、コンタクト２７ａおよび２７ｂにより、第２の駆動パルスΦＨ２を供給する金属配線２１に接続されている。これにより、該第２の水平ＣＣＤ２０３ｂでは、２層目の転送ゲート２５ａとその右側に隣接して位置する１層目の転送ゲート２４ａとが１つのΦＨ１転送電極２２を形成し、２層目の転送ゲート２５ｂとその右側に隣接して位置する１層目の転送ゲート２４ｂとが１つのΦＨ２転送電極２３を形成している。
【００７９】
また、転送分岐位置Ｘでは、この位置Ｘ上に位置する２層目の転送ゲート２５ｂがコンタクト２７ｂにより、第２の駆動パルスΦＨ２を供給する金属配線２１に接続され、該境界Ｘ上の２層目の転送ゲート２５ｂの左側の１層目の転送ゲート２４ｂがコンタクト２７ａにより該金属配線２１に接続され、該位置Ｘ上の２層目の転送ゲート２５ｂの右側の１層目の転送ゲート２４ｂがコンタクト２７ａにより該金属配線２１に接続されている。
【００８０】
なお、図５（ｂ）は１層目の転送ゲート２４ａおよび２４ｂの平面パターンを示しており、この実施形態では、これらの転送ゲートの平面パターンは同一である。
【００８１】
このように本実施形態２の固体撮像装置は、転送ゲートと配線とを接続するコンタクトのレイアウトパターンを、水平転送部における転送分岐箇所の左右の部分で異なったものとして、該水平転送部の決められた分岐箇所Ｘの両側で電荷転送方向が逆方向となるよう、対応する転送ゲートがΦＨ１配線およびΦＨ２配線に接続されるようにしている。
【００８２】
次に動作について説明する。
【００８３】
この実施形態２の固体撮像装置においても、各画素部で発生した電荷は、垂直転送部２により垂直方向に転送される。この垂直方向の転送により各画素行毎に電荷が水平転送部２０３に送り込まれると、水平転送部２０３では、各画素行毎に水平方向の電荷転送が行われる。
【００８４】
このとき、水平転送部２０３では、転送ゲートへの２相駆動パルスΦＨ１およびΦＨ２により、電荷分岐箇所Ｘの左側ＣＣＤ部２０３ａでは、電荷が出力部に転送され、電荷分岐箇所Ｘの左側ＣＣＤ部２０３ｂでは、電荷が水平掃き出しドレインの縦端部側に電荷が転送される。
【００８５】
つまり、水平転送部２０３の左側ＣＣＤ部２０３ａでは、電界方向付け領域上に位置する２層目の転送ゲート２５ａとその左側の１層目の転送ゲート２４ａに第１の駆動パルスΦＨ１が印加され、電界方向付け領域上に位置する２層目の転送ゲート２５ｂとその左側の１層目の転送ゲート２４ｂに第２の駆動パルスΦＨ２が印加されると、実施形態１と同様、電荷が左側に移動することとなる。
【００８６】
一方、水平転送部２０３の右側ＣＣＤ部２０３ｂでは、電界方向付け領域上に位置する２層目の転送ゲート２５ａとその右側の１層目の転送ゲート２４ａに第１の駆動パルスΦＨ１が印加され、電界方向付け領域上に位置する２層目の転送ゲート２５ｂとその右側の１層目の転送ゲート２４ｂに第２の駆動パルスΦＨ２が印加されると、実施形態１と同様、電荷は右側に移動して、水平掃き出しドレインの縦長端部に転送されることとなる。
【００８７】
このように本実施形態２においても、２次元アレイ状に配置され、入射光を光電変換して電荷を生成する複数の画素部と、各画素列に対応して配置され、該各画素列の画素から読み出された電荷を垂直方向に転送する垂直転送部と、該垂直転送部から転送された電荷を水平方向に転送する水平転送部２０３とを備えた固体撮像装置において、転送ゲートと配線とを接続するコンタクトのレイアウトパターンを、該水平転送部の決められた分岐箇所Ｘの両側で電荷転送方向が逆方向となるよう、転送ゲートが対応するΦＨ１配線２０およびΦＨ２配線２１に接続されるレイアウトパターンに変更したので、水平ＣＣＤ（水平転送部）内に、電荷を必要電荷として所定方向に転送する領域と電荷をその逆方向への転送により不要電荷として掃き出す領域との転送分岐箇所を、該コンタクトのレイアウトパターンにより任意に設定することができ、これにより、水平転送部の駆動により必要な電荷を効率よく転送することが可能となる。その結果、不要電荷を掃き出すための回路構成を別途追加することなく、有効画素領域における一部の領域からの必要電荷の読み出し時の水平ＣＣＤの駆動周波数を低減できる。
（実施形態３）
図６および図７は、本発明の実施形態３による固体撮像装置を説明する図であり、図６は、その水平転送部における転送ゲートおよび配線のレイアウトを示し、図７は、１層目の転送ゲートの平面形状（図（ａ）、（ｂ））および２層目の転送ゲートの平面形状（図（ｃ））を示している。
【００８８】
この実施形態３の固体撮像装置は、転送ゲートのレイアウトパターンを、水平転送部の決められた分岐位置Ｘの両側で電荷転送方向が逆方向となるよう、該転送ゲートがΦＨ１配線３０およびΦＨ２配線３１に接続されるレイアウトパターンとしたものである。つまり、この実施形態３では、実施形態１における配線のレイアウトパターン、あるいは実施形態２におけるコンタクトのレイアウトパターンに代えて、転送ゲートのレイアウトパターンを、水平転送部における転送分岐箇所の左右の部分で異なったものとしている。この点以外の構成は、上記実施形態と同一である。
【００８９】
図６に示すように、この実施形態３の固体撮像装置の水平転送部３０３には、垂直転送部２から転送された電荷を水平方向に転送するための複数の転送ゲート３４ａ、３４ｂ、３５ａ、３５ｂが水平転送方向に順次繰り返し配置されている。
【００９０】
ここで、転送ゲート３４ａ、３４ｂは１層目の転送ゲートであり、第１のポリシリコン膜をマスクパターンを用いてパターニングしてなるものである。また、転送ゲート３５ａおよび３５ｂは２層目の転送ゲートであり、該第１のポリシリコン膜の上層に位置する第２のポリシリコン膜をマスクパターンを用いてパターニングしてなるものである。
【００９１】
また、１層目の転送ゲート３４ａと２層目の転送ゲート３５ａには第１の駆動パルスΦＨ１が印加され、１層目の転送ゲート３４ｂと２層目の転送ゲート３５ｂには第２の駆動パルスΦＨ２が印加されるようになっている。すなわち、本発明の実施形態３においても、水平転送部３０３は、第１および第２の駆動パルスφＨ１、φＨ２が印加される２相ゲートで、１パケットの信号電荷を転送するものとなっている。
【００９２】
詳述すると、水平転送部３０３の転送分岐境界Ｘには、２層目の転送ゲート３５ｂが位置している。そして、該転送分岐位置Ｘの一方側の、電荷を出力部に転送する第１の水平ＣＣＤ部３０３ａでは、電荷が転送される方向（紙面左方向）に向けて、２層目の転送ゲート３５ａ、１層目の転送ゲート３４ａ、２層目の転送ゲート３５ｂ、および１層目の転送ゲート３４ｂがこの順に繰り返し並んでいる。また、該転送分岐境界Ｘの他方側の、電荷を掃き出しドレインに向けて転送する第２の水平ＣＣＤ部３０３ｂでは、電荷が転送される方向（紙面右方向）に向けて、２層目の転送ゲート３５ａ、１層目の転送ゲート３４ａ、２層目の転送ゲート３５ｂ、および１層目の転送ゲート３４ｂがこの順に繰り返し並んでいる。
【００９３】
また、２層目の転送ゲート３５ａおよび３５ｂの下側の電荷転送領域には、上記駆動パルスの印加時に電荷が転送される転送方向が決まるよう、電界を方向付ける拡散領域（図４参照）が形成されている。なお、図６のＶＩＡ−ＶＩＡ’断面は、図４に示す図２のＩＩＡ−ＩＩＡ’断面の構造と同一である。
【００９４】
そして、これらの転送ゲートの一端側には、上記各転送ゲートの２相の駆動パルスを供給する配線３０および３１が配置されている。これらの配線は、上記転送ゲートを形成するポリシリコン膜の上に絶縁膜を介して形成された金属膜をパターニングしてなるものであり、上記各転送ゲートとは、該絶縁膜を貫通するコンタクトホールを介して接続されている。
【００９５】
すなわち、該転送分岐境界Ｘの一方側（紙面左側）の第１の水平ＣＣＤ部３０３ａでは、２層目の転送ゲート３５ａとその左側に隣接して位置する１層目の転送ゲート３４ａとがそれぞれ、コンタクト３６ａおよび３６ｂにより、第１の駆動パルスΦＨ１を供給する金属配線３０に接続され、２層目の転送ゲート３５ｂとその左側に隣接して位置する１層目の転送ゲート３４ｂとがそれぞれ、コンタクト３７ａおよび３７ｂにより、第２の駆動パルスΦＨ２を供給する金属配線３１に接続されている。これにより、該第１の水平ＣＣＤ３０３ａでは、２層目の転送ゲート３５ａおよびその左側の１層目の転送ゲート３４ａが１つのΦＨ１転送電極３２を形成し、２層目の転送ゲート３５ｂとその左側の１層目の転送ゲート３４ｂとがΦＨ２転送電極３３を形成している。
【００９６】
一方、該転送分岐箇所Ｘの他方側（紙面右側）の第２の水平ＣＣＤ部３０３ｂでは、２層目の転送ゲート３５ａとその右側に隣接して位置する１層目の転送ゲート３４ａとがそれぞれ、コンタクト３６ａおよび３６ｂにより、第１の駆動パルスΦＨ１を供給する金属配線３０に接続され、２層目の転送ゲート３５ｂとその右側に隣接して位置する１層目の転送ゲート３４ｂとがそれぞれ、コンタクト３７ａおよび３７ｂにより、第２の駆動パルスΦＨ２を供給する金属配線３１に接続されている。これにより、該第２の水平ＣＣＤ３０３ｂでは、２層目の転送ゲート３５ａとその右側に隣接して位置する１層目の転送ゲート３４ａとが１つのΦＨ１転送電極３２を形成し、２層目の転送ゲート３５ｂとその右側に隣接して位置する１層目の転送ゲート３４ｂとが１つのΦＨ２転送電極１３を形成している。
【００９７】
また、転送分岐位置Ｘでは、この境界Ｘ上に位置する２層目の転送ゲート３５ｂがコンタクト３７ｂにより、第２の駆動パルスΦＨ２を供給する金属配線３１に接続され、該境界Ｘ上の２層目の転送ゲート３５ｂの左側の１層目の転送ゲート３４ｂがコンタクト３７ａにより該金属配線３１に接続され、該境界Ｘ上の２層目の転送ゲート３５ｂの右側の１層目の転送ゲート３４ｂがコンタクト３７ａにより該金属配線３１に接続されている。
【００９８】
また、２層目の転送ゲート３５ａおよび３５ｂの下には、電界方向付け拡散層が注入されている。
【００９９】
このように本実施形態３の固体撮像装置は、１層目の転送ゲート３４ａ、３４ｂの平面パターンと、２層目の転送ゲート３５ａおよび３５ｂの平面パターンとを実施形態１のものから変更して転送分岐箇所を形成したものであるが、２層目の転送ゲート３５ａおよび３５ｂの平面パターンは、転送分岐位置Ｘの両側部分で同一とし、１層目の転送ゲート３４ａ、３４ｂの平面パターンは、転送分岐位置Ｘの両側部分で異なったものとしている。
【０１００】
次に動作について説明する。
【０１０１】
この実施形態３の固体撮像装置においても、各画素部で発生した電荷は、垂直転送部２により垂直方向に転送される。この垂直方向の転送により各画素行毎に電荷が水平転送部３０３に送り込まれると、水平転送部３０３では、各画素行毎に水平方向の電荷転送が行われる。
【０１０２】
このとき、水平転送部３０３では、転送ゲートへの２相駆動パルスΦＨ１およびΦＨ２により、電荷分岐箇所Ｘの左側ＣＣＤ部３０３ａでは、電荷が出力部に転送され、電荷分岐箇所Ｘの左側ＣＣＤ部３０３ｂでは、電荷が水平掃き出しドレインの縦端部側に電荷が転送される。
【０１０３】
つまり、水平転送部３０３の左側ＣＣＤ部３０３ａでは、電界方向付け領域上に位置する２層目の転送ゲート３５ａとその左側の１層目の転送ゲート３４ａに第１の駆動パルスΦＨ１が印加され、電界方向付け領域上に位置する２層目の転送ゲート３５ｂとその左側の１層目の転送ゲート３４ｂに第２の駆動パルスΦＨ２が印加されると、実施形態１と同様、電荷が左側に移動することとなる。
【０１０４】
一方、水平転送部３０３の右側ＣＣＤ部３０３ｂでは、電界方向付け領域上に位置する２層目の転送ゲート３５ａとその右側の１層目の転送ゲート３４ａに第１の駆動パルスΦＨ１が印加され、電界方向付け領域上に位置する２層目の転送ゲート３５ｂとその右側の１層目の転送ゲート３４ｂに第２の駆動パルスΦＨ２が印加されると、実施形態１と同様、電荷は右側に移動して、水平掃き出しドレインの縦長端部に転送されることとなる。
【０１０５】
このように本実施形態３においても、２次元アレイ状に配置され、入射光を光電変換して電荷を生成する複数の画素部と、各画素列に対応して配置され、該各画素列の画素から読み出された電荷を垂直方向に転送する垂直転送部と、該垂直転送部から転送された電荷を水平方向に転送する水平転送部３０３とを備えた固体撮像装置において、対応する転送ゲートのレイアウトパターンを、該水平転送部の決められた分岐箇所Ｘの両側で電荷転送方向が逆方向となるよう、ΦＨ１配線３０およびΦＨ２配線３１に接続されるレイアウトパターンとしたので、水平ＣＣＤ（水平転送部）内に、電荷を必要電荷として所定方向に転送する領域と電荷をその逆方向への転送により不要電荷として掃き出す領域との転送分岐箇所を、該転送ゲートのレイアウトパターンにより任意に設定することができ、これにより、水平転送部の駆動により必要な電荷を効率よく転送することが可能となる。その結果、不要電荷を掃き出すための回路構成を別途追加することなく、有効画素領域における一部の領域からの必要電荷の読み出し時の水平ＣＣＤの駆動周波数を低減できる。
【０１０６】
なお、上記各実施形態では、ΦＨ１配線およびΦＨ２配線は同一の金属配線層のパターニングにより形成したものとしているが、これらは、異なる金属層のパターニングにより形成したものでもよい。
【０１０７】
さらに、上記各実施形態では、転送ゲートに印加する駆動信号は、２相の駆動信号であるが、水平転送部は、３相以上の駆動信号により駆動してもよい。
【０１０８】
さらに、上記各実施形態では、固体撮像装置として、出力部を水平転送部の一方側にのみ配置したものを示しているが、該固体撮像装置は、水平転送部の両側にそれぞれ出力部を配置し、必要な電荷をそれぞれの出力部で分散して転送することにより、転送効率を高めることができる。この場合、各出力部で処理した電荷は必要な電荷であり、画像データは、該両出力部の出力をその後段の信号処理回路でまとめて処理することにより作成することができる。
【０１０９】
また、上記実施形態では、転送分岐位置Ｘは、水平転送部の中間部分に設定しているが、転送分岐位置Ｘは、水平転送部のレイアウトパターンの変更により、水平転送部の一端側あるいは他端側に設定することもできる。
【０１１０】
また、上記実施形態では、前記転送ゲートのレイアウトパターン、あるいは前記信号配線のレイアウトパターンを、該水平転送部における分岐位置の両側で電荷転送方向が逆方向となるよう該転送ゲートと該信号配線とが接続されるパターンとしているが、該転送ゲートと信号配線とを接続するコンタクト層のレイアウトパターンを、該水平転送部における分岐位置の両側で電荷転送方向が逆方向となるよう該転送ゲートと該信号配線とが接続されるパターンとしてもよい。つまり、水平転送部は、その構成部材のレイアウトパターンを１層以上変更することにより、分岐位置の両側で電荷転送方向が逆方向となる構造としたものであれば、どの層を変更したものでもよい。
（実施形態４）
なお、上記実施形態１〜３では、特に説明しなかったが、上記実施形態１〜３の固体撮像装置の少なくともいずれかを撮像部に用いた例えばデジタルビデオカメラ、デジタルスチルカメラなどのデジタルカメラや、画像入力カメラ、スキャナ、ファクシミリ、カメラ付き携帯電話装置などの画像入力デバイスを有した電子情報機器について説明する。
【０１１１】
本発明の電子情報機器は、本発明の上記実施形態１〜３の固体撮像装置の少なくともいずれかを撮像部に用いて得た高品位な画像データを記録用に所定の信号処理した後にデータ記録する記録メディアなどのメモリ部と、この画像データを表示用に所定の信号処理した後に液晶表示画面などの表示画面上に表示する液晶表示装置などの表示手段と、この画像データを通信用に所定の信号処理をした後に通信処理する送受信装置などの通信手段と、この画像データを印刷（印字）して出力（プリントアウト）する画像出力手段とのうちの少なくともいずれかを有している。
【０１１２】
以上のように、本発明の好ましい実施形態を用いて本発明を例示してきたが、本発明は、この実施形態に限定して解釈されるべきものではない。本発明は、特許請求の範囲によってのみその範囲が解釈されるべきであることが理解される。当業者は、本発明の具体的な好ましい実施形態の記載から、本発明の記載および技術常識に基づいて等価な範囲を実施することができることが理解される。本明細書において引用した特許、特許出願および文献は、その内容自体が具体的に本明細書に記載されているのと同様にその内容が本明細書に対する参考として援用されるべきであることが理解される。
【産業上の利用可能性】
【０１１３】
本発明は、固体撮像装置およびその駆動方法、並びに該固体撮像装置を用いた電子情報機器の分野において、固体撮像装置の水平ＣＣＤ（水平転送部）内に、電荷を必要電荷として所定方向に転送する領域と電荷をその逆方向へ転送する領域との転送分岐箇所を、該水平転送部を構成する部材のレイアウトパターンにより任意に設定することができ、これにより、水平転送部の駆動により必要な電荷を効率よく転送することが可能となり、引いては、不要電荷を掃き出すための回路構成を別途追加することなく、有効画素領域における一部の領域からの必要電荷の読み出し時の水平ＣＣＤの駆動周波数を低減できるものである。
【図面の簡単な説明】
【０１１４】
【図１】図１は、本発明の実施形態１による固体撮像装置を示す概略図である。
【図２】図２は、上記実施形態１の固体撮像装置における水平転送部の具体的構成を説明する図であり、図２（ａ）は、該水平転送部における転送ゲートおよび配線のレイアウトを示し、図２（ｂ）、（ｃ）は、１層目の転送ゲートの平面形状を示している。
【図３】図３は、上記実施形態１の固体撮像装置の説明図であり、該固体撮像装置の水平転送部における該転送ゲートに印加する駆動パルスのタイミングチャートを示している。
【図４】図４は、図２におけるＩＩＡ−ＩＩＡ’線部分の断面構造、および該水平転送部１０３におけるポテンシャル分布を示している。
【図５】図５は、本発明の実施形態２による固体撮像装置を説明する図であり、その水平転送部における転送ゲートおよび配線のレイアウト（図（ａ））、および１層目の転送ゲートの平面形状（図（ｂ）、（ｃ））を示している。
【図６】図６は、本発明の実施形態３による固体撮像装置を説明する図であり、その水平転送部における転送ゲートおよび配線のレイアウトを示している。
【図７】図７は、上記実施形態３の固体撮像装置を説明する図であり、その水平転送部における１層目の転送ゲートの平面形状（図（ａ）および（ｂ））、２層目の転送ゲートの平面形状（図（ｃ））を示している。
【図８】図８は、上記特許文献１に記載の方法を説明するための図であり、この方法を適用した固体撮像装置を示している。
【符号の説明】
【０１１５】
１  画素部
２  垂直転送部
３  水平転送部
４  出力部
５  垂直掃き出しドレイン
９  転送分岐境界
２５  画素切り出し領域
１００  固体撮像装置
１０３、２０３、３０３  水平転送部
１０６  水平掃き出しドレイン
【図１】
0004439556.tif 000002
【図２】
0004439556.tif 000003
【図３】
0004439556.tif 000004
【図４】
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【図５】
0004439556.tif 000006
【図６】
0004439556.tif 000007
【図７】
0004439556.tif 000008
【図８】
0004439556.tif 000009