(57)【要約】【課題】電荷・電気信号変換部に設けた電荷入力部に余剰電荷が溢れる現象を簡単な構造で抑制することのできる技術を提供する。【解決手段】水平転送路２１０（電荷転送部）は、電荷転送方向において、電荷を出力する最終段水平転送レジスタ２１４（電荷出力部）を有する。電荷・電気信号変換部１６は、最終段水平転送レジスタ２１４から入力された電荷を受け取るＦＤ部２５０（電荷入力部）を有する。好ましくは、水平転送路２１０上に小信号障壁２２０を設け、その出口２２２を電荷入力部と対向させる。好ましくは、水平転送路２１０に隣接して、水平オーバーフローバリア２７２及び水平オーバーフロードレイン２７６で構成された余剰電荷掃捨部２７０を配置する。電荷の転送方向に対して交差した第２の方向（幅方向）における最終段水平転送レジスタ２１４の中央部からずれた位置（好ましくは余剰電荷掃捨部２７０側）に電荷入力部を配置する。【選択図】図４
2012156177.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物理特性の変化に基づき発生される電荷を検出する電荷検出部が一定の方向に配された素子部と、
電荷検出部に対応して転送レジスタが配列され、電荷を転送レジスタにより転送する電荷転送部と、
電荷転送部により転送された電荷の量に対応する電気信号を生成する電荷・電気信号変換部、
とを備え、
電荷転送部は、電荷の転送方向である第１の方向において、電荷を出力する電荷出力部を有し、
電荷・電気信号変換部は、電荷出力部から入力された電荷を受け取る電荷入力部を有し、
電荷入力部は、第１の方向に対して交差した第２の方向における電荷出力部の中央部からずれた位置に配置されている
固体撮像装置。
【請求項２】
小信号転送時に電荷を集める役割を果たす障壁が電荷転送部に設けられており、
障壁の電荷出力部側の出口は、電荷入力部と対向する位置に配置されている
請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項３】
素子部は、電荷検出部が、直列的に配されており、
電荷転送部は、電荷検出部の列ごとに設けられており、
電荷・電気信号変換部は、各列の電荷転送部により転送された電荷の量に対応する電気信号を生成する
請求項１又は請求項２に記載の固体撮像装置。
【請求項４】
素子部は、電荷検出部がマトリクス状に配されており、
電荷転送部は、電荷検出部の垂直列ごとに設けられるとともに、電荷検出部から出力された電荷を垂直方向に転送する垂直転送部と、垂直転送部から電荷が転送され、転送された電荷を水平方向に転送する水平転送部とで成り、
電荷・電気信号変換部は、水平転送部により転送された電荷の量に対応する電気信号を生成する
請求項１又は請求項２に記載の固体撮像装置。
【請求項５】
物理特性の変化に基づき発生される電荷を検出する電荷検出部が配された素子部と、
電荷検出部から入力された電荷を受け取る電荷入力部を有し、受け取った電荷の量に対応する電気信号を生成する電荷・電気信号変換部、
とを備え、
素子部は、電荷の転送方向である第１の方向において、電荷検出部が検出した電荷を出力する電荷出力部を有し、
電荷・電気信号変換部は、電荷出力部から入力された電荷を受け取る電荷入力部を有し、
電荷入力部は、電荷検出部から電荷入力部へ電荷が入力される第１の方向に対して交差した第２の方向における電荷検出部の中央部からずれた位置に配置されている
固体撮像装置。
【請求項６】
素子部は、電荷検出部が、直列的又はマトリクス状に配されており、
電荷・電気信号変換部は、電荷入力部が各電荷検出部と対応した電荷出力部からの電荷を各別に受け取るように構成されており、又は、電荷入力部が各電荷検出部と対応した電荷出力部からの電荷を時分割で受け取るように構成されており、各電荷入力部が受け取った電荷の量に対応する電気信号を生成する
請求項５に記載の固体撮像装置。
【請求項７】
電荷出力部の不要な電荷を第２の方向に掃捨て可能な余剰電荷掃捨部が電荷出力部に並設されており、
電荷入力部は、第２の方向における電荷出力部の中央部よりも余剰電荷掃捨部側にずれた位置に配置されている
請求項１乃至請求項６の何れか１項に記載の固体撮像装置。
【請求項８】
余剰電荷掃捨部は、電荷出力部の素子部とは反対側に配設されている
請求項７に記載の固体撮像装置。
【請求項９】
余剰電荷掃捨部は、電荷出力部の素子部側に配設されている
請求項７又は請求項８に記載の固体撮像装置。
【請求項１０】
素子部は、電荷検出部に対して配線層が配される側と反対側から電磁波を取り込む裏面入射型の構造となっている
請求項７乃至請求項９の何れか１項に記載の固体撮像装置。
【請求項１１】
電荷出力部の第２の方向における幅を２・Ｗとし、第２の方向における電荷出力部の中央部から電荷入力部までの距離をＰとしたとき、距離ＰはＷ／５よりも長い
請求項１乃至請求項１０の何れか１項に記載の固体撮像装置。
【請求項１２】
距離Ｐは３・Ｗ／４よりも長い
請求項１１に記載の固体撮像装置。
【請求項１３】
電荷出力部から電荷入力部までの第１の方向における距離と、電荷入力部を電荷出力部に射影した位置から余剰電荷掃捨部までの第２の方向における距離とが、同程度に設定されている
請求項７乃至請求項１０の何れか１項に記載の固体撮像装置。
【請求項１４】
物理特性の変化に基づき発生される電荷を検出する電荷検出部により検出された電荷を出力する電荷出力部と、
電荷出力部から入力された電荷を受け取る電荷入力部を有し、受け取った電荷の量に対応する電気信号を生成する電荷・電気信号変換部、
とを備え、
電荷入力部は、電荷出力部から電荷入力部へ電荷が入力される第１の方向に対して交差した第２の方向における電荷出力部の中央部からずれた位置に配置されている
電荷検出装置。
【請求項１５】
電荷出力部の不要な電荷を第２の方向に掃捨て可能な余剰電荷掃捨部、
を更に備え、
電荷入力部は、第２の方向における電荷出力部の中央部よりも余剰電荷掃捨部側にずれた位置に配置されている
請求項１４に記載の電荷検出装置。
【請求項１６】
複数の転送レジスタが配列され、電荷を転送レジスタにより転送する電荷転送部と、
電荷転送部により転送された電荷の量に対応する電気信号を生成する電荷・電気信号変換部、
とを備え、
電荷転送部は、電荷の転送方向である第１の方向において、電荷を出力する電荷出力部を有し、
電荷・電気信号変換部は、電荷出力部から入力された電荷を受け取る電荷入力部を有し、
電荷入力部は、第１の方向に対して交差した第２の方向における電荷出力部の中央部からずれた位置に配置されている
電荷転送装置。
【請求項１７】
電荷出力部の不要な電荷を第２の方向に掃捨て可能な余剰電荷掃捨部が、複数の転送レジスタ及び電荷出力部に並設されており、
電荷入力部は、第２の方向における電荷出力部の中央部よりも余剰電荷掃捨部側にずれた位置に配置されている
請求項１６に記載の電荷転送装置。
【請求項１８】
小信号転送時に電荷を集める役割を果たす障壁が電荷転送部に設けられており、
障壁の電荷出力部側の出口は、電荷入力部と対向する位置に配置されている
請求項１６又は請求項１７に記載の電荷転送装置。
【請求項１９】
物理特性の変化に基づき発生される電荷を検出する電荷検出部が一定の方向に配された素子部と、
電荷検出部に対応して転送レジスタが配列され、電荷を転送レジスタにより転送する電荷転送部と、
電荷転送部により転送された電荷の量に対応する電気信号を生成する電荷・電気信号変換部と、
電荷検出部に電磁波を導く入射系、
とを備え、
電荷転送部は、電荷の転送方向である第１の方向において、電荷を出力する電荷出力部を有し、
電荷・電気信号変換部は、電荷出力部から入力された電荷を受け取る電荷入力部を有し、
電荷入力部は、第１の方向に対して交差した第２の方向における電荷出力部の中央部からずれた位置に配置されている
撮像装置。
【請求項２０】
物理特性の変化に基づき発生される電荷を検出する電荷検出部が一定の方向に配された素子部と、
電荷検出部に対応して転送レジスタが配列され、電荷を転送レジスタにより転送する電荷転送部と、
電荷転送部により転送された電荷の量に対応する電気信号を生成する電荷・電気信号変換部と、
とを有する固体撮像装置を備えた電子機器であって、
電荷転送部は、電荷の転送方向である第１の方向において、電荷を出力する電荷出力部を有し、
電荷・電気信号変換部は、電荷出力部から入力された電荷を受け取る電荷入力部を有し、
電荷入力部は、第１の方向に対して交差した第２の方向における電荷出力部の中央部からずれた位置に配置されている
電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電荷検出装置、電荷転送装置、固体撮像装置、撮像装置、及び、電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
電荷検出装置、電荷転送装置、固体撮像装置、或いは、撮像装置が、種々の電子機器において使用されている。例えば、光や放射線等の外部から入力される電磁波に対して感応性をする、或いは圧力変化に基づき発生される電荷を検出する等、電磁波や圧力その他各種の物理特性の変化に基づき発生される電荷を検出する電荷検出機能を持った単位構成要素（例えば単位画素）がリニア状或いはマトリクス状に配列されてなり、単位構成要素によって電気信号に変換された物理量分布（例えば圧力分布等）を電気信号として読み出す物理量分布検知半導体装置或いは特に物理量分布として画像情報を扱う固体撮像装置が様々な分野で使われている。例えば、映像機器の分野では、物理量のうちの光を検知するＣＣＤ（Charge Coupled Device ）型あるいはＭＯＳ（Metal Oxide Semiconductor ）やＣＭＯＳ（Complementary Metal-oxide Semiconductor ）型の固体撮像装置が使われている。これらは、単位構成要素（固体撮像装置にあっては画素）により電気信号に変換された物理量分布を電気信号として読み出す。
【０００３】
電荷を電気信号に変換するには、例えば光電変換機能を持つ電荷検出部により検出された電荷を電荷・電気信号変換部の電荷入力部に入力する（渡す）。電荷・電気信号変換部は、電荷入力部に入力された電荷の量の変化に基づいて電気信号を取得する。例えば、ＣＣＤ型の固体撮像装置では、電荷検出部で検出された電荷を垂直転送部及び水平転送部を介して電荷・電気信号変換部に設けた電荷入力部に転送し、この電荷入力部の電荷量変動をトランジスタによって検出し、これを電気信号に変換、増幅することにより撮像信号として出力する（特開昭６２−１５４８８１号公報を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭６２−１５４８８１号公報
【０００５】
ここで、例えば大光量が入射したときの大信号時等には、転送路で転送可能な電荷量を超過し、その超過した電荷（余剰電荷）による影響が画像に現れることがある。その対策として、特開昭６２−１５４８８１号公報では、転送路に隣接してオーバーフローバリア（オーバーフローゲートとも称される）及びオーバーフロードレインを設けている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
当該技術分野では、電荷出力部で扱うことが可能な電荷量を超過して電荷・電気信号変換部に設けた電荷入力部に余剰電荷が溢れる現象を抑制することのできる新たな技術が求められている。
【０００７】
本開示は、電荷出力部で扱うことが可能な電荷量を超過して電荷・電気信号変換部に設けた電荷入力部に余剰電荷が溢れる現象を抑制することのできる新たな技術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】
【０００８】
第１の態様に係る固体撮像装置は、物理特性の変化に基づき発生される電荷を検出する電荷検出部が一定の方向に配された素子部と、電荷検出部に対応して転送レジスタが配列され、電荷を転送レジスタにより転送する電荷転送部と、電荷転送部により転送された電荷の量に対応する電気信号を生成する電荷・電気信号変換部、とを備える。電荷転送部は、電荷の転送方向である第１の方向において、電荷を出力する電荷出力部を有する。電荷・電気信号変換部は、電荷出力部から入力された電荷を受け取る電荷入力部を有する。電荷入力部は、第１の方向に対して交差した第２の方向における電荷出力部の中央部からずれた位置に配置されている。
【０００９】
第２の態様に係る固体撮像装置は、物理特性の変化に基づき発生される電荷を検出する電荷検出部が配された素子部と、電荷検出部から入力された電荷を受け取る電荷入力部を有し、受け取った電荷の量に対応する電気信号を生成する電荷・電気信号変換部、とを備える。素子部は、電荷の転送方向である第１の方向において、電荷検出部が検出した電荷を出力する電荷出力部を有する。電荷・電気信号変換部は、電荷出力部から入力された電荷を受け取る電荷入力部を有する。電荷入力部は、電荷検出部から電荷入力部へ電荷が入力される第１の方向に対して交差した第２の方向における電荷検出部の中央部からずれた位置に配置されている。
【００１０】
第１或いは第２の態様に係る固体撮像装置の従属項に記載された各固体撮像装置は、第１或いは第２の態様に係る固体撮像装置のさらなる有利な具体例を規定する。
【００１１】
第３の態様に係る電荷検出装置は、物理特性の変化に基づき発生される電荷を検出する電荷検出部により検出された電荷を出力する電荷出力部と、電荷出力部から入力された電荷を受け取る電荷入力部を有し、受け取った電荷の量に対応する電気信号を生成する電荷・電気信号変換部、とを備える。電荷入力部は、電荷出力部から電荷入力部へ電荷が入力される第１の方向に対して交差した第２の方向における電荷出力部の中央部からずれた位置に配置されている。第３の態様に係る電荷検出装置は、第１或いは第２の態様に係る固体撮像装置の従属項に記載された各技術・手法が同様に適用可能であり、それが適用された構成は、第３の態様に係る電荷検出装置のさらなる有利な具体例を規定する。
【００１２】
第４の態様に係る電荷転送装置は、複数の転送レジスタが配列され、電荷を転送レジスタにより転送する電荷転送部と、電荷転送部により転送された電荷の量に対応する電気信号を生成する電荷・電気信号変換部、とを備える。電荷転送部は、電荷の転送方向である第１の方向において、電荷を出力する電荷出力部を有する。電荷・電気信号変換部は、電荷出力部から入力された電荷を受け取る電荷入力部を有する。電荷入力部は、第１の方向に対して交差した第２の方向における電荷出力部の中央部からずれた位置に配置されている。第４の態様に係る電荷転送装置は、第１或いは第２の態様に係る固体撮像装置の従属項に記載された各技術・手法が同様に適用可能であり、それが適用された構成は、第４の態様に係る電荷転送装置のさらなる有利な具体例を規定する。
【００１３】
第５の態様に係る撮像装置は、物理特性の変化に基づき発生される電荷を検出する電荷検出部が一定の方向に配された素子部と、電荷検出部に対応して転送レジスタが配列され、電荷を転送レジスタにより転送する電荷転送部と、電荷転送部により転送された電荷の量に対応する電気信号を生成する電荷・電気信号変換部と、電荷検出部に電磁波を導く入射系、とを備える。電荷転送部は、電荷の転送方向である第１の方向において、電荷を出力する電荷出力部を有し、電荷・電気信号変換部は、電荷出力部から入力された電荷を受け取る電荷入力部を有し、電荷入力部は、第１の方向に対して交差した第２の方向における電荷出力部の中央部からずれた位置に配置されている。第５の態様に係る撮像装置は、第１或いは第２の態様に係る固体撮像装置の従属項に記載された各技術・手法が同様に適用可能であり、それが適用された構成は、第５の態様に係る撮像装置のさらなる有利な具体例を規定する。
【００１４】
第６の態様に係る電子機器は物理特性の変化に基づき発生される電荷を検出する電荷検出部が一定の方向に配された素子部と、電荷検出部に対応して転送レジスタが配列され、電荷を転送レジスタにより転送する電荷転送部と、電荷転送部により転送された電荷の量に対応する電気信号を生成する電荷・電気信号変換部と、とを有する固体撮像装置を備える。電荷転送部は、電荷の転送方向である第１の方向において、電荷を出力する電荷出力部を有する。電荷・電気信号変換部は、電荷出力部から入力された電荷を受け取る電荷入力部を有する。電荷入力部は、第１の方向に対して交差した第２の方向における電荷出力部の中央部からずれた位置に配置されている。第６の態様に係る電子機器は、第１或いは第２の態様に係る固体撮像装置の従属項に記載された各技術・手法が同様に適用可能であり、それが適用された構成は、第６の態様に係る電子機器のさらなる有利な具体例を規定する。
【００１５】
要するに、第１の態様に係る固体撮像装置、第２の態様に係る固体撮像装置、第３の態様に係る電荷検出装置、第４の態様に係る電荷転送装置、第５の態様に係る撮像装置、及び、第６の態様に係る電子機器においては何れも、電荷出力部の中央部からずれた位置に電荷入力部を配置している。電荷出力部の中央部に電荷入力部を配置している場合と対比した場合、余剰電荷は外側に溢れ易くなるので、余剰電荷が電荷入力部に溢れる現象が緩和される。
【発明の効果】
【００１６】
第１の態様に係る固体撮像装置、第２の態様に係る固体撮像装置、第３の態様に係る電荷検出装置、第４の態様に係る電荷転送装置、第５の態様に係る撮像装置、及び、第６の態様に係る電子機器によれば、電荷入力部に余剰電荷が溢れる現象を、電荷出力部の中央部からずれた位置に電荷入力部を配置すると云った簡単な構造で抑制することができる。余剰電荷の電荷入力部への漏込みを抑制することができるので、高性能の各種の装置・機器（例えば高画質の固体撮像装置や撮像画像を扱う電子機器）を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１は、撮像装置の一実施形態を示す概略構成図である。
【図２】図２は、固体撮像装置の概略構成図である。
【図３】図３（Ａ）〜図３（Ｂ）（（Ｂ１）〜（Ｂ４））は、実施例１に対する比較例の接続構造を説明する図である。
【図４】図４（Ａ）（（Ａ１）〜（Ａ２））〜図４（Ｂ）（（Ｂ１）〜（Ｂ２））は、実施例１の接続構造を説明する図である。
【図５】図５（Ａ）〜図５（Ａ）は、電荷入力部の配置位置の設定手法を説明する図である。
【図６】図６（Ａ）（（Ａ１）〜（Ａ２））〜図６（Ｂ）（（Ｂ１）〜（Ｂ２））は、実施例２の接続構造を説明する図である。
【図７】図７（Ａ）（（Ａ１）〜（Ａ２））〜図７（Ｂ）（（Ｂ１）〜（Ｂ２））は、実施例３の接続構造を説明する図である。
【図８】図８（Ａ）〜図８（Ｃ）は、実施例４の接続構造を説明する図である。
【図９】図９は、第１変形例を示す図である。
【図１０】図１０は、第２変形例を示す図である。
【図１１】図１１（Ａ）〜図１１（Ｂ）は、第３変形例を示す図である。
【図１２】図１２は、第４変形例を示す図である。
【図１３】図１３（Ａ）〜図１３（Ｅ）は、本開示で提案する技術が適用される電子機器の一例を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面を参照して、本明細書で開示する技術の実施形態について詳細に説明する。各機能要素について形態別に区別する際には、Ａ，Ｂ，Ｃ，…等のようにアルファベットの参照子を付して記載し、特に区別しないで説明する際にはこの参照子を割愛して記載する。図面においても同様である。
【００１９】
説明は以下の順序で行なう。
１．全体概要
２．撮像装置の全体構成
３．ＣＣＤ型の固体撮像装置と周辺部の概要（エリアセンサ）
４．電荷入力部との接続構造
実施例１：撮像エリアと反対側のオーバーフロードレイン側に片寄って配置
実施例２：撮像エリア側のオーバーフロードレイン側に片寄って配置
実施例３：実施例１＋実施例２
実施例４：実施例３から小信号障壁を取外し
５．変形例
第１変形例：ＣＣＤ型の固体撮像装置＆リニアセンサ
第２変形例：電荷検出装置単独の構成への適用
第３変形例：電荷転送装置単独の構成への適用
第４変形例：ＣＭＯＳ型の固体撮像装置の画素への適用
その他の電子機器への適用例
【００２０】
＜全体概要＞
［固体撮像装置、電荷検出装置、電荷転送装置、撮像装置、電子機器］
先ず、基本的な事項について以下に説明する。第１及び第２の態様に係る固体撮像装置、第３の態様に係る電荷検出装置、第４の態様に係る電荷転送装置、第５の態様に係る撮像装置、並びに、第６の態様に係る電子機器と対応する本実施形態の構成においては、電荷出力部の中央部からずれた位置に電荷入力部を配置する。このような簡単な構造により、電荷入力部に余剰電荷が溢れる現象を抑制することができる。因みに、電荷・電気信号変換部には、電荷入力部の他に、例えばトランジスタ等で構成された電荷・電気信号変換機能を持つ増幅回路を備える。電荷入力部としては、フローティングディフュージョンやフローティングゲート等が代表的であるが、これらには限定されない。
【００２１】
本実施形態の構成における第１の固体撮像装置では、電荷検出部に対応して転送レジスタが配列され、電荷を転送レジスタにより転送する電荷転送部を備えるし、又、電荷転送部により転送された電荷の量に対応する電気信号を生成する電荷・電気信号変換部も備える。そして、電荷出力部は、電荷転送部における電荷の転送方向である第１の方向において電荷を出力するように設けられる。電荷転送部としては、例えばＣＣＤ型が代表的であるが、これに限らず、電荷を順次転送する構造のものであればよく、例えばＣＰＴ（Charge Priming Transfer）型やＢＢＤ（Bucket Brigade Delay）型等でもよい。
【００２２】
このような電荷転送部を備える構成にあっては、小信号転送時に電荷を集める役割を果たす障壁が電荷転送部に設けられているのが好ましく、更には、障壁の電荷出力部側の出口を電荷入力部と対向する位置に配置するとよい。この構成では、特に小信号時における電荷・電気信号の変換効率が良好になる。
【００２３】
本実施形態の構成における第１の固体撮像装置においては、電荷検出部が直列的に配されている素子部を備えた、いわゆるリニアセンサでもよい。「直列的」とは、全体して長尺状であることを意味し、例えば、電荷検出部が１例に直線状に配置されることが典型例であるが、これに限らず、２列或いは３列等複数列に亘って電荷検出部が直線状に設けられていてもよいし、列数に拘わらず千鳥状に電荷検出部が配されていてもよい。
【００２４】
本実施形態の構成における第１の固体撮像装置においては、電荷検出部がマトリクス状に配されている素子部を備えた、いわゆるエリアセンサでもよい。「マトリクス状」とは、電荷検出部が全体して２次元状に配されることを意味し、例えば、縦方向と横方向にそれぞれ１列に配される形態が典型例であるが、これに限らず、斜め格子状やハニカム状等でもよい。これらの場合、電荷転送部は、電荷検出部の垂直列ごとに設けられるとともに、電荷検出部から出力された電荷を垂直方向に転送する垂直転送部と、垂直転送部から電荷が転送され、転送された電荷を水平方向に転送する水平転送部とで成る。そして、電荷・電気信号変換部は、水平転送部により転送された電荷の量に対応する電気信号を生成する。つまり、エリアセンサである点で後述の第２の固体撮像装置におけるエリアセンサと同様であるが、電荷出力部及び電荷・電気信号変換部（電荷入力部も）が素子部の外部に設けられる点で異なる。
【００２５】
例えば、ＣＣＤ型のエリアセンサが代表的であるが、これには限らない。因みに、ＣＣＤ型の転送部は、ＣＣＤ自身が電磁波に対しての検知機能を持つので、信号転送路としても使用する場合、電磁波が当たっている素子で信号の転送が行なわれると、いわゆるスミア現象と称されるノイズが発生する。これを避けるために、例えば、ＩＴ−ＣＣＤ（Interline Transfer ＣＣＤ）、ＦＩＴ−ＣＣＤ（Frame Interline Transfer）ＣＣＤ）、ＦＴ−ＣＣＤ（FrameTransfer ＣＣＤ）や、デジタルスチルカメラでは機械的シャッタを併用したＦＦＴ−ＣＣＤ（Full Frame Transfer ＣＣＤ）等があるが、本実施形態の構成における第１の固体撮像装置は、これらの何れにも適用される。
【００２６】
本実施形態の構成における第２の固体撮像装置では、素子部における電荷検出部の配列形態は、直列的又はマトリクス状の何れでもよい。「直列的」や「マトリクス状」に関しては、第１の固体撮像装置の場合と同様である。電荷・電気信号変換部は、電荷入力部が各電荷検出部と対応した電荷出力部からの電荷を各別に受け取るように構成する。或いは、電荷入力部が各電荷検出部と対応した電荷出力部からの電荷を時分割で受け取るように構成された、いわゆる画素共有構造にしてもよい。電荷・電気信号変換部が何れの場合であっても、各電荷入力部が受け取った電荷の量に対応する電気信号を電荷・電気信号変換部が生成する。
【００２７】
直列的に電荷検出部を配すればいわゆるリニアセンサとなるし、マトリクス状に電荷検出部を配すればいわゆるエリアセンサとなる。但し、第１の固体撮像装置とは異なり、垂直転送部や水平転送部は備えられず、電荷検出部から入力された電荷を受け取る電荷入力部を有し、受け取った電荷の量に対応する電気信号を生成する電荷・電気信号変換部を備える。即ち、第２の固体撮像装置と前述の第１の固体撮像装置におけるリニアセンサやエリアセンサとの関係では、電荷出力部及び電荷・電気信号変換部（電荷入力部も）が素子部内に設けられる点で異なる。
【００２８】
例えば、近年、低消費電力化やシステムの小型化の点でＣＣＤ型イメージセンサよりも有利な増幅型の固体撮像装置、例えばＣＭＯＳ型イメージセンサが広く用いられるようになってきている。このような増幅型の固体撮像装置において画素信号を外部に読み出すには、複数の単位画素が配列されている画素部に対してアドレス制御をし、個々の単位画素からの信号を決められたアドレスの順または任意に選択して読み出す。つまり、増幅型の固体撮像装置は、アドレス制御型の固体撮像装置の一例である。或いは、単位画素がマトリクス状に配された形態では、画素そのものに増幅機能を持たせるために、ＭＯＳ構造等の能動素子（ＭＯＳトランジスタ）を用いて画素を構成している。例えば、光電変換素子であるフォトダイオードに蓄積された信号電荷（光電子やホール）を能動素子で増幅し、画像情報として読み出す。この種のアドレス制御型の固体撮像装置では、例えば、画素トランジスタが２次元行列状に多数配列されて画素部が構成され、ライン（行）ごとあるいは画素ごとに入射光に対応する信号電荷の蓄積が開始され、その蓄積された信号電荷に基づく電流または電圧の信号がアドレス指定によって各画素から順に読み出される。ここで、ＭＯＳ（ＣＭＯＳを含む）型においては、アドレス制御の一例として、１行分を同時にアクセスして行単位で画素信号を画素部から読み出す方式（いわゆるカラム読出し方式）が多く用いられている。本実施形態の構成における第２の固体撮像装置は、このような増幅型或いはアドレス制御型の固体撮像装置に適用される。
【００２９】
本実施形態の構成においては、好ましくは、電荷出力部の不要な電荷を第２の方向に掃捨て可能な余剰電荷掃捨部を更に備える（積極的に設ける）とよい。いわゆる横型オーバーフロードレイン構造を設けるのが好ましい。この場合、電荷入力部は、第２の方向における電荷出力部の中央部よりも余剰電荷掃捨部側にずれた位置に配置されているのがよい。余剰電荷掃捨部を積極的に設けずに電荷出力部の中央部からずれた位置に電荷入力部を配置しただけでは、第２の方向への不要電荷の掃捨て先が十分に確保されず、十分な効果が得られ難いが、余剰電荷掃捨部を備え、その近傍に電荷入力部を配置することで、不要電荷の電荷入力部への漏れ込みを抑制し易くなる。因みに、電荷出力部と電荷入力部との間に設けられる第１の障壁（バリア、ゲート部）のポテンシャルと、電荷出力部と余剰電荷掃捨部（特にオーバーフロードレイン）との間に設けられる第２の障壁のポテンシャルとには差を付け、第１の障壁よりも第２の障壁を低くするとよい。
【００３０】
電荷検出部が複数列に亘って設けられていている場合に、余剰電荷掃捨部を設ける場合には、各列について余剰電荷掃捨部を設けてもよいし、１列の余剰電荷掃捨部が複数列に共用される構成にしてもよい。例えば、２列に亘って電荷検出部が配されている場合に、その２列の中間で列を成すように余剰電荷掃捨部を配置してもよい。
【００３１】
本実施形態の構成においては、余剰電荷掃捨部は、電荷出力部の素子部とは反対側に配設されていてもよい。或いは、電荷出力部の素子部とは反対側に配設されていてもよい。詳しくは、転送レジスタが素子部を超える超過領域まで配設されている場合、余剰電荷掃捨部は、超過領域における素子部側に配設されていてもよい。これらの双方を併用して、素子部とは反対側及び素子部側に余剰電荷掃捨部が配設されていてもよく、この場合、電荷入力部は、それら余剰電荷掃捨部の何れか一方側にのみ配置してもよいし、両方の余剰電荷掃捨部側に配置してもよい、つまり、電荷入力部を複数箇所に配置してもよい。この場合、電荷入力部ごとに増幅回路を設けてもよいし、１つの増幅回路が複数箇所の電荷入力部に共用される構成にしてもよい。因みに、ここでで説明した構成は、素子部との関係で規定しており、第１の固体撮像装置にのみ適用可能である。
【００３２】
固体撮像装置は、大きくは、配線層が配される側を表面側としたとき、表面側から入射光を取り込む表面入射型（表面照射型とも称される）と配線層が配される側と反対側の裏面側から入射光を取り込む裏面入射型（裏面照射型とも称される）とに大別される。本実施形態の構成においては、好ましくは、裏面入射型の構造となっているとよい。この構成は、余剰電荷掃捨部を備える構成と組み合わせると利点が大きい。
【００３３】
本実施形態の構成においては、電荷出力部の第２の方向における幅を２・Ｗとし、第２の方向における電荷出力部の中央部から電荷入力部までの距離をＰとしたとき、距離ＰはＷ／５よりも長いとよく（Ｐ＞Ｗ／５）、好ましくは距離ＰはＷ／２よりも長いとよく（Ｐ＞Ｗ／２）、更に好ましくは距離Ｐは３・Ｗ／４よりも長いとよい（Ｐ＞３・Ｗ／４）。或いは、電荷出力部から電荷入力部までの第１の方向における距離と、電荷入力部を電荷出力部に射影した位置から余剰電荷掃捨部までの第２の方向における距離とが、同程度に（概ね等しく）設定されているとよい。「同程度に（概ね等しく）」であり、厳密に等しいことは要せず、常識の範囲内で多少の距離差があってもよい。
【００３４】
固体撮像装置は、電磁波に対して感応性をする電荷検出部（典型的には光電変換部）を備えており、電荷検出部を利用して画像を取り込む画像取込部に適用可能であり、当該固体撮像装置を用いる撮像装置や電子機器全般に搭載して用いられる。例えば、デジタルスチルカメラやビデオカメラ等の撮像装置（カメラシステム）に使用されるし、電子機器としては、携帯電話機等の撮像機能を有する携帯端末装置、画像読取部に固体撮像装置或いは撮像装置を用いる複写装置等が挙げられる。前述のように、固体撮像装置及び撮像装置はリニアセンサ及びエリアセンサを含む。即ち、固体撮像装置は、光や放射線等の外部から入力される電磁波に対して感応性をする単位構成要素（例えば画素）をライン状もしくはマトリクス状に複数個配列してなる物理量分布検知半導体装置の一態様と捉えることもできるし、撮像装置は物理量分布検知半導体装置を利用した物理情報取得装置（物理量分布検知装置）の一態様と捉えることもできる。
【００３５】
本実施形態の構成は、光や放射線等の外部から入力される電磁波に対して感応性をする電荷検出部を備えた固体撮像装置に限らず、各種の物理量の変化を電荷量の変化として検知するあらゆるものに適用できる。例えば指紋に関する情報を圧力に基づく電気的特性の変化や光学的特性の変化に基づき指紋の像を検知する指紋認証装置等、その他の物理的な変化を検知する装置に適用可能である。例えば、タッチパネルにおける検出部に本開示の技術を適用できる。或いは、コンピュータ機器の分野では、指紋に関する情報を圧力に基づく電気的特性の変化や光学的特性の変化に基づき指紋の像を検知する指紋認証装置等が使われているが、これらは、単位構成要素（固体撮像装置にあっては画素）によって電気信号に変換された物理量分布を電気信号として読み出すものであり、本開示の技術を適用できる。電子機器に搭載されるカメラモジュールを撮像装置と称する場合もある。以下で説明する構成は、固体撮像装置及びこれを搭載した撮像装置で代表的に説明するが、これに限らず、撮像機能を有する各種の電子機器にも適用可能である。このことから理解されるように、請求項に記載の技術に限らず、電荷検出装置、電荷転送装置、或いは、固体撮像装置等と同様の機能部を備えた物理量分布検知半導体装置や物理情報取得装置を本開示が提案する技術として抽出することもできる。因みに、本明細書では、特段の断り（例えば、この項で区別して説明した点）のない限り、物理量分布検知半導体装置は固体撮像装置で代表して記述し（換言すると物理量分布検知半導体装置は固体撮像装置を含み）、物理情報取得装置は撮像装置で代表して記述する（換言すると物理情報取得装置は撮像装置を含む）。
【００３６】
＜撮像装置の全体構成＞
図１は、デジタルスチルカメラ等として適用される撮像装置１の一実施形態を示す概略構成図である。撮像装置１は、静止画撮像動作時にカラー画像を撮像し得るカメラとして適用される。撮像装置１は、固体撮像装置１０、撮像レンズ５０、及び、駆動制御部９６を有する撮像装置モジュール３と、本体ユニット４とを備えている。駆動制御部９６は、固体撮像装置１０を駆動制御する駆動装置の一例である。本体ユニット４は、撮像装置モジュール３により得られる撮像信号に基づいて映像信号を生成しモニター出力したり所定の記憶メディアに画像を格納したりする機能部分を有する。
【００３７】
固体撮像装置１０としては例えば、ＣＣＤ型あるいはＭＯＳ（Metal Oxide Semiconductor ）やＣＭＯＳ（Complementary Metal-oxide Semiconductor ）型の固体撮像装置が使用されるが、これらに限定されない。以下では、ＣＣＤ型で説明する。
【００３８】
駆動制御部９６は、タイミング信号生成部４０（ＴＧ）と、垂直ドライバ４２Ｖ（ＶDr）及び水平ドライバ４２Ｈ（ＨDr）を具備するドライバ４２と、駆動電源４６とを有する。タイミング信号生成部４０は、固体撮像装置１０を駆動するための各種のパルス信号を生成する。ドライバ４２は、タイミング信号生成部４０からのパルス信号を受けて、固体撮像装置１０を駆動するためのドライブパルスに変換する。駆動電源４６は、固体撮像装置１０やドライバ４２等に電源供給する。
【００３９】
本例では、撮像装置モジュール３内の固体撮像装置１０と駆動制御部９６とにより固体撮像装置２が構成される。固体撮像装置１０のみで固体撮像装置２として取り扱ってもよい。固体撮像装置２は、固体撮像装置１０と駆動制御部９６とが、１枚の回路基板上に配されたものとして提供されるものであるのがよい。
【００４０】
撮像装置１の処理系統は、大別して、光学系５、信号処理系６、記録系７、表示系８、及び制御系９を備える。図示しないが、動作電源となる各種の電源を、これら各系統の供給対象に対して適宜供給する電源系も設けられる。撮像装置モジュール３及び本体ユニット４が、図示しない外装ケースに収容されて、実際の製品（完成品）が仕上がる。
【００４１】
光学系５は、固体撮像装置１０と撮像レンズ５０とを備える。撮像レンズ５０は、電荷検出部（この例では固体撮像装置１０のセンサ部）に電磁波（この例では光）を導く入射系の一例であり、メカシャッタ５２、被写体の光画像を集光するレンズ５４、及び、光画像の光量を調整する絞り５６を有する。光学系５は、被写体からの入射光（像光）を取り込んで固体撮像装置１０の撮像面上に結像する。固体撮像装置１０は、レンズ５４で集光された光画像を光電変換して電気信号に変換する。メカシャッタ５２は、固体撮像装置１０のセンサ部（電荷生成部）における電荷の蓄積を停止させる機能を持つ機構的なシャッタである。被写体Ｚからの光Ｌは、シャッタ５２及びレンズ５４を透過し、絞り５６により調整されて適度な明るさで固体撮像装置１０に入射する。このとき、レンズ５４は、被写体Ｚからの光Ｌからなる映像が、固体撮像装置１０上で結像されるように焦点位置を調整する。
【００４２】
信号処理系６は、バッファ部６０（CCD BUFF）と、プリアンプ部６２及びＡＤ変換部６４（Analog/Digital Converter）を具備するアナログフロントエンド６１（ＡＦＥ）と、画像処理部６６とを備える。
【００４３】
バッファ部６０は、固体撮像装置１０から出力されたＣＣＤ出力信号を、劣化することなく、アナログフロントエンド６１に供給するための受渡し機能を持つ部分であり、固体撮像装置１０とは別の集積回路（ＩＣ）とされる。プリアンプ部６２は、例えば、固体撮像装置１０からの撮像信号をサンプリングすることによってノイズを低減させるＣＤＳ（Correlated Double Sampling：相関２重サンプリング）回路や、撮像信号を増幅する増幅アンプや、撮像信号をクランプ（CLAMP）するクランプ回路等を有する。ＡＤ変換部６４は、プリアンプ部６２が出力するアナログ信号をデジタル信号に変換する。
【００４４】
画像処理部６６は、ＡＤ変換部６４から入力されるデジタル信号に所定の画像処理を施す。画像処理部６６は、例えば信号分離部、色信号処理部（Ｃ-proc）、輝度信号処理部（Ｙ-proc）等を有する。信号分離部は、色フィルタとして原色フィルタ以外のものが使用されているときにＡＤ変換部６４から供給されるデジタル撮像信号をＲ（赤）信号、Ｇ（緑）信号、Ｂ（青）信号（纏めて原色信号ＲＧＢとも記す）に分離する原色分離機能を具備する。
【００４５】
色信号処理部は、信号分離部によって分離されたて原色信号ＲＧＢに基づいて色信号Ｃに関しての信号処理を行なう。例えば、ホワイトバランス補正、ガンマ補正、色差マトリクス処理等を行なう。輝度信号処理部は、信号分離部によって分離された原色信号ＲＧＢに基づいて輝度信号Ｙに関しての信号処理を行なう。例えば、高周波輝度信号生成処理と、低周波輝度信号生成処理と、輝度信号生成処理等を行なう。高周波輝度信号生成処理では、信号分離部から供給される原色信号ＲＧＢに基づいて比較的周波数が高い成分までをも含む輝度信号YHを生成する。低周波輝度信号生成処理では、ホワイトバランスが調整された原色信号ＲＧＢに基づいて比較的周波数が低い成分のみを含む輝度信号YLを生成する。輝度信号生成処理では、２種類の輝度信号YH及び輝度信号YLに基づいて輝度信号Ｙを生成する。輝度信号YLは露光制御にも利用される。
【００４６】
記録系７は、メモリ７２と、ＣＯＤＥＣ７４（ＣＯＤＥＣ：Code/Decode 或いはCompression/Decompression の略）を備え、固体撮像装置１０で撮像された動画又は静止画を、メモリ７２に記録する。メモリ７２は、画像信号を記憶するフラッシュメモリ等の記録媒体で構成されている。メモリ７２に代えて、ビデオテープやＤＶＤ(Digital Versatile Disc)等の記録媒体を使用する構成にしてもよい。ＣＯＤＥＣ７４は、画像処理部６６が処理した画像信号を符号化してメモリ７２に記録し、又、読み出して復号し画像処理部６６に供給する。
【００４７】
表示系８は、ＤＡ変換部８２と、ビデオエンコーダ８４と、ビデオモニター８６とを備える。画像処理部６６とＤＡ変換部８２は、一例として、纏めて、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）で構成される。ＤＡ変換部８２は、画像処理部６６が処理した画像データ（Ｙデータ及びＣデータ）をアナログ信号にする。ビデオエンコーダ８４は、ＤＡ変換部８２によりアナログ化された画像信号を後段のビデオモニター８６に適合する形式のビデオ信号にエンコードする。例えば、色信号副搬送波に対応する色差信号Ｒ−Ｙ及び色差信号Ｂ−Ｙを輝度信号Ｙと合成して、映像信号Ｖ（＝Ｙ＋Ｓ＋Ｃ：Ｓは同期信号、Ｃはクロマ信号）に変換する。この際、必要に応じて、電荷転送装置の一例であるＣＣＤディレイライン（ＣＣＤ−ＤＬ）を信号遅延素子として使用して信号の同時化処理等を行なってもよい。
【００４８】
ビデオモニター８６は、液晶表示装置（ＬＣＤ；Liquid Crystal Display）や有機ＥＬ（Electro Luminescence)表示装置等のパネル型表示装置を有し、入力される映像信号Ｖに対応する固体撮像装置１０で撮像された動画又は静止画を表示する。
【００４９】
制御系９は、カメラ制御部９２と、露出コントローラ９４（露出制御部）と、駆動制御部９６と、操作部９８とを備える。カメラ制御部９２は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やマイクロプロセッサ（microprocessor）で構成された中央制御部９２ａと、読出専用の記憶部であるＲＯＭ（Read Only Memory）、或いは随時読出し・書込みが可能なメモリであるＲＡＭ（Random Access Memory）等を具備する記憶部９２ｂや、図示を割愛したその他の周辺部材を有している。中央制御部９２ａは、コンピュータが行なう演算と制御の機能を超小型の集積回路に集約させたＣＰＵを代表例とする電子計算機の中枢をなすものと同様である。
【００５０】
カメラ制御部９２は、システム全体を制御するものであり、例えば、撮像装置１のバス９９に接続された画像処理部６６、ＣＯＤＥＣ７４、メモリ７２、露出コントローラ９４、及びタイミング信号生成部４０を制御する。ＲＯＭにはカメラ制御部９２の制御プログラム等が格納されている。ＲＡＭにはカメラ制御部９２が各種処理を行なうためのデータ等が格納される。カメラ制御部９２は、メモリカード等の記録媒体を挿脱可能に構成し、或いは又、インターネット等の通信網との接続が可能に構成するとよい。このためには、図示しないが例えば、カメラ制御部９２は、中央制御部９２ａや記憶部９２ｂの他に、メモリ読出部や通信Ｉ／Ｆ（インタフェース）を備えるようにする。
【００５１】
露出コントローラ９４は、画像処理部６６に送られた画像の明るさが適度な明るさを保つようにシャッタ５２や絞り５６を制御する。駆動制御部９６は、固体撮像装置１０から画像処理部６６までの各機能部の動作タイミングを制御するタイミング信号生成部４０（タイミングジェネレータ；ＴＧ）、ドライバ４２、及び駆動電源４６を有する。アナログフロントエンド６１、タイミング信号生成部４０、及びドライバ４２を纏めて、ＣＣＤカメラフロントエンドとも称する。
【００５２】
操作部９８は、ユーザがシャッタタイミングやその他のコマンドを入力するためのユーザインタフェースであり、ユーザによる操作の下に撮像装置１が持つ様々な機能について操作指令を発する。ビデオモニター８６は、撮像装置１のファインダの役割も担っている。ユーザが操作部９８に含まれるシャッタボタンを押下した場合、カメラ制御部９２は、タイミング信号生成部４０に対し、シャッタボタンが押下された直後の画像信号を取り込み、その後は画像処理部６６の図示しない画像メモリに画像信号が上書きされないように信号処理系６を制御させる。その後、画像処理部６６の画像メモリに書き込まれた画像データは、ＣＯＤＥＣ７４によって符号化されてメモリ７２に記録される。以上のような撮像装置１の動作によって、１枚の画像データの取り込みが完了する。
【００５３】
撮像装置１では、オートフォーカス（ＡＦ）、オートホワイトバランス（ＡＷＢ）、自動露光（ＡＥ）等の自動制御装置を備えている。これらの制御は、固体撮像装置１０から得られる出力信号を使用して処理する。例えば、露出コントローラ９４は、画像処理部６６に送られた画像の明るさが適度な明るさを保つようにその制御値がカメラ制御部９２により設定され、その制御値に従って絞り５６を制御する。例えば、カメラ制御部９２が画像処理部６６に保持されている画像から適当な個数の輝度値のサンプルを獲得し、平均値が予め定められた適当とされる輝度の範囲に収まるように絞り５６の制御値を設定する。タイミング信号生成部４０は、カメラ制御部９２により制御され、固体撮像装置１０、プリアンプ部６２、ＡＤ変換部６４、画像処理部６６等の動作に必要とされるタイミングパルスを発生し、各部に供給する。操作部９８は、ユーザが、撮像装置１を動作させるとき操作される。
【００５４】
図示した例は、信号処理系６のプリアンプ部６２及びＡＤ変換部６４を撮像装置モジュール３に内蔵しているが、このような構成に限らず、プリアンプ部６２やＡＤ変換部６４を本体ユニット４内に設ける構成を採ることもできる。タイミング信号生成部４０を撮像装置モジュール３に内蔵しているが、このような構成に限らず、タイミング信号生成部４０を本体ユニット４内に設ける構成を採ることもできる。タイミング信号生成部４０とドライバ４２とが別体のものとしているが、このような構成に限らず、両者を一体化させたもの（ドライバ内蔵のタイミングジェネレータ）としてもよい。こうすることにより、よりコンパクトな（小型の）撮像装置１を構成できる。タイミング信号生成部４０やドライバ４２は、それぞれ個別のディスクリート部材で回路構成されたものでもよいが、１つの半導体基板上に回路形成されたＩＣ（Integrated Circuit）として提供されるものであるのがよい。こうすることにより、コンパクトにできるだけなく、部材の取扱いが容易になるし、両者を低コストで実現できる。撮像装置１の製造が容易になる。
【００５５】
使用する固体撮像装置１０との関わりの強い部分であるタイミング信号生成部４０やドライバ４２を固体撮像装置１０と共通の基板に搭載することにより一体化させる、或いは撮像装置モジュール３内に搭載することにより一体化させると、部材の取扱いや管理が簡易になる。これらがモジュールとして一体となっているので、撮像装置１（の完成品）の製造も容易になる。撮像装置モジュール３は、光学系５からのみ構成されていてもよい。
【００５６】
＜固体撮像装置と周辺部の概要＞
図２は、固体撮像装置１０と、固体撮像装置１０を駆動する駆動制御部９６の一実施形態とから構成された固体撮像装置２の概略構成図である。固体撮像装置２は、一例として、センサ部の配列（垂直方向の配列）の間に垂直電荷転送部が配列されたインターライン方式のＣＣＤ型の固体撮像装置１０（ＩＴ−ＣＣＤ）を４相で駆動する場合を例に採って説明する。
【００５７】
図２において、固体撮像装置１０には、駆動電源４６から、ドレイン電圧Ｖdd及びリセットドレイン電圧Ｖrdが印加され、ドライバ４２にも所定の電圧が供給される。固体撮像装置２を構成するＣＣＤ型の固体撮像装置１０は、半導体基板２１上に、画素（ユニットセル）に対応して受光素子の一例であるフォトダイオード等からなる電荷センサ部１１（感光部；フォトセル）が多数、垂直（列）方向及び水平（行）方向において２次元マトリクス状に配列されている。これらセンサ部１１は、電荷検出部の一例であり、受光面から入射した入射光を検知し、その光量（強度）に応じた電荷量の電荷を取得（一般的に光電変換といわれる）し、この取得した電荷を当該センサ部１１に蓄積する。
【００５８】
固体撮像装置１０は、センサ部１１の垂直列ごとにＮ相駆動に対応する複数本の垂直転送電極２４が設けられる垂直転送部１３（垂直ＣＣＤ、Ｖレジスタ部、或いは垂直電荷転送部とも称される）が配列されている。本例では、４相駆動に対応するべく、２ユニットセル当たり４本の垂直転送電極２４（それぞれに参照子_1、_2、_3、_4を付して示す）が電荷転送部の一例である垂直転送部１３上に配列されている。
【００５９】
例えば、垂直転送部１３上（受光面側）には、各列の同垂直位置の垂直転送部１３に共通となるように、４種類の垂直転送電極２４が、垂直方向に所定の順序で、センサ部１１の受光面に開口部を形成するように配置されている。垂直転送電極２４は、水平方向に延在するように、即ち、センサ部１１の受光面側に開口部を形成するようにしつつ、水平方向に横切るように配線される。
【００６０】
４種類の垂直転送電極２４は、１つのセンサ部１１に２つの垂直転送電極２４が対応するように形成され、駆動制御部９６のドライバ４２から供給される４種類の垂直ドライブパルス（ΦＶ_1、ΦＶ_2、ΦＶ_3、ΦＶ_4）で電荷を垂直方向に転送駆動するように構成されている。即ち、２つのセンサ部１１を１組にして、４つの垂直転送電極２４にそれぞれ垂直ドライブパルス（ΦＶ_1、ΦＶ_2、ΦＶ_3、ΦＶ_4）が駆動制御部９６のドライバ４２から印加される。
【００６１】
固体撮像装置１０には、複数本の垂直転送部１３の各転送先側端部即ち、最後の行の垂直転送部１３に隣接して、電荷の主たる転送方向（図の右から左の方向）に複数の水平転送レジスタ２１２が延在する水平転送部１５が設けられている。図示した例では、水平転送レジスタ２１２は、撮像エリア１４（素子部）を超える領域まで配設されている。水平転送部１５は、複数の水平転送レジスタ２１２が転送方向に配列された水平転送路２１０（水平ＣＣＤ、Ｈレジスタ部、或いは水平電荷転送部とも称される）と、水平転送路２１０の垂直転送部１３（撮像エリア１４）とは反対側に並設された余剰電荷掃捨部２７０とを備える。水平転送路２１０は１ライン分に限らず複数ライン分設けてもよいが、その場合、余剰電荷掃捨部２７０は水平転送路２１０の数に適合するように配置される。
【００６２】
水平転送路２１０は、例えば２相の水平転送クロック（Ｈ１、Ｈ２）に基づく水平ドライブパルス（ΦＨ１、ΦＨ２）によって転送駆動され、複数本の垂直転送部１３から移された１ライン分の電荷を、水平ブランキング期間後の水平走査期間において順次水平方向に転送する。このため２相駆動に対応する複数本（２本）の水平転送電極２９-1及び水平転送電極２９-2（纏めて水平転送電極２９）が設けられる。因みに、転送方向の端部である最終段の水平転送レジスタ２１２を最終段水平転送レジスタ２１４（ＬＨｒｅｇ）と記す。
【００６３】
ここで、図示した例では、垂直方向の４つの電極によって規定される垂直転送部１３の一組（１パケット）に対応して、組ごとに４つの垂直転送電極２４が設けられ、その中で、垂直方向の最上部に位置するセンサ部１１は、垂直ドライブパルスΦＶ_1が印加される垂直転送電極２４_1に対応している。更に１段前（より水平転送部１５側）の垂直転送電極２４_2には垂直ドライブパルスΦＶ_2が印加され、更に１段前（より水平転送部１５側）の垂直転送電極２４_3には垂直ドライブパルスΦＶ_3が印加され、最も水平転送部１５側の垂直転送電極２４_4には垂直ドライブパルスΦＶ_4が印加される。
【００６４】
垂直転送部１３の転送方向は図中縦（列）方向であり、この方向に垂直転送部１３が設けられ、この方向に直交する方向（水平方向、行方向）に垂直転送電極２４が複数本並べられる。更に、これら垂直転送部１３と各センサ部１１との間には読出ゲート１２（ＲＯＧ）が介在している。各画素の読出ゲート１２上には、４つの垂直転送電極２４_1〜垂直転送電極２４_4のうちの垂直転送電極２４_1及び垂直転送電極２４_3の対応する方が読出電極を兼ねるように設けられている。各ユニットセルの境界部分にはチャネルストップＣＳが設けられている。これらセンサ部１１の垂直列ごとに設けられ、各センサ部１１から読出ゲート部１２によって読み出された電荷を垂直転送する複数本の垂直転送部１３によって撮像エリア１４（撮像部）が構成されている。
【００６５】
センサ部１１に蓄積された電荷は、読出ゲート部１２に読出パルスＲＧに対応する読出ドライブパルスΦＲＧが印加されることにより垂直転送部１３に読み出される。センサ部１１から垂直転送部１３への電荷の読出しをフィールドシフトともいう。垂直転送部１３は、４相の垂直転送クロックＶ１〜垂直転送クロックＶ４に基づく垂直ドライブパルスΦＶ１〜垂直ドライブパルスΦＶ４よって転送駆動され、読み出された電荷を水平ブランキング期間の一部にて１走査線（１ライン）に相当する部分ずつ順に垂直方向に転送する。この１ラインずつの電荷の垂直転送をラインシフトともいう。
【００６６】
水平転送部１５の転送先の端部（最終段水平転送レジスタ２１４）には、水平転送部１５により水平転送された電荷を電気信号に変換してアナログの撮像信号として出力する電荷・電気信号変換部１６が設けられている。電荷・電気信号変換部１６の最終段水平転送レジスタ２１４との接続箇所を電荷入力部１７と称する。最終段水平転送レジスタ２１４は、電荷・電気信号変換部１６に電荷を出力する電荷出力部の一例である。電荷・電気信号変換部１６で取得された電気信号は、被写体からの光の入射量に応じたＣＣＤ出力（Ｖｏ）として導出される。以上により、インターライン方式の固体撮像装置１０が構成されている。
【００６７】
電荷・電気信号変換部１６は、電荷入力部１７の電荷量に応じた電気信号の変動を検出できればよく、種々の構成を採り得る。例えば、寄生容量を持った拡散層であるフローティングディフュージョン（Floating Diffusion：ＦＤ部）を電荷入力部１７（この例では電荷蓄積部）に利用したフローティングディフュージョンアンプ（ＦＤＡ；Floating Diffusion Amp）構成の増幅回路が典型的に使用される。但し、これに限らず、電荷入力部１７にフローティングゲートを利用した構成等、電荷・電気信号変換機能を持つ限り、種々の構成を採り得る。電荷・電気信号変換部１６は、電荷・電気信号変換機能を成すべく、電荷入力部１７に接続されたトランジスタを有し、例えば、電荷入力部１７の電荷の変化量ΔＱと対応する電圧変化ΔＶを出力端に発生させる。例えば、電荷入力部１７にフローティングディフュージョンを使用する場合、フローティングディフュージョンの静電容量をＣとすると、電圧変化ΔＶ（Ｖｏ）はΔＶ＝ΔＱ／Ｃで表される。
【００６８】
余剰電荷掃捨部２７０は、電荷が不要な箇所へ漏れ込まないようにするもので、本例では水平転送路２１０の撮像エリア１４とは反対側において水平転送路２１０の転送方向に沿って並設（隣接）した横型（ラテラル型、横方向）のものが使用されている。因みに、余剰電荷掃捨部の他の構成としては、半導体の深さ方向において、ポテンシャル障壁を転送ゲート下のポテンシャル障壁よりも低く設定し、溢れる電荷を基板側へ捨てる縦型構造のものもある。縦型は表面入射型への適用が容易であるが裏面入射型への適用は困難である一方、横型は表面入射型及び裏面入射型の何れにも適用が容易である。裏面入射型は基板が存在しないことがその理由である。
【００６９】
固体撮像装置２は、固体撮像装置１０を駆動するための種々のパルス信号（“Ｌ”レベルと“Ｈ”レベルの２値）を生成するタイミング信号生成部４０と、タイミング信号生成部４０から供給された種々のパルスを所定レベルのドライブパルスにして固体撮像装置１０に供給するドライバ４２とを備えている。例えば、タイミング信号生成部４０は、水平同期信号（ＨＤ）や垂直同期信号（ＶＤ）に基づいて、固体撮像装置１０のセンサ部１１に蓄積された電荷を読み出すための読出パルスＲＧ、読み出した電荷を垂直方向に転送駆動し水平転送部１５に渡すための垂直転送クロックＶ１〜垂直転送クロックＶｎ（ｎは駆動時の相数を示す；例えば４相駆動時にはＶ４）、垂直転送部１３から渡された電荷を水平方向に転送駆動し電荷・電気信号変換部１６に渡すための水平転送クロックＨ１及び水平転送クロックＨ２、リセットパルスＲＧ等を生成し、ドライバ４２に供給する。固体撮像装置１０が電子シャッタに対応するものである場合には、タイミング信号生成部４０は、電子シャッタパルスＸＳＧもドライバ４２に供給する。
【００７０】
ドライバ４２は、タイミング信号生成部４０から供給された種々のクロックパルスを所定レベルの電圧信号（ドライブパルス）に変換し、或いは別の信号に変換し固体撮像装置１０に供給する。例えば、タイミング信号生成部４０から発せられた４相の垂直転送クロックＶ１〜垂直転送クロックＶ４は、ドライバ４２を介して垂直ドライブパルスΦＶ１〜垂直ドライブパルスΦＶ４とされ、固体撮像装置１０内の対応する所定の垂直転送電極（２４-1〜２４-4）に印加される。読出パルスＲＧはドライバ４２を介して垂直転送クロックＶ１及び垂直転送クロックＶ３と組み合わされて、読出電圧を含む３値レベルの垂直ドライブパルスΦＶ１及び垂直ドライブパルスΦＶ３とされ、対応する垂直転送電極２４-1及び垂直転送電極２４-3に印加される。水平転送クロックＨ１及び水平転送クロックＨ２は、ドライバ４２を介してドライブパルスΦＨ１及びドライブパルスΦＨ２とされ、固体撮像装置１０内の対応する水平転送電極２９-1及び水平転送電極２９-2に印加される。
【００７１】
ここで、ドライバ４２は、上述のように、読出パルスＲＧについては、４相の垂直転送クロックＶ１〜垂直転送クロックＶ４のうちの垂直転送クロックＶ１及び垂直転送クロックＶ３と組み合わせることにより、３値レベルをとる垂直ドライブパルスΦＶ１及び垂直ドライブパルスΦＶ３として、固体撮像装置１０に供給する。つまり、垂直ドライブパルスΦＶ１及び垂直ドライブパルスΦＶ３は、本来の垂直転送動作だけでなく、電荷の読出しにも兼用する。
【００７２】
このような構成の固体撮像装置１０の一連の動作を概説すれば以下の通りである。先ず、タイミング信号生成部４０は、垂直転送クロックＶ１〜垂直転送クロックＶ４や読出パルスＲＧ等の種々のパルス信号を生成する。これらのパルス信号は、ドライバ４２により所定電圧レベルのドライブパルスに変換された後に、固体撮像装置１０の所定端子に入力される。
【００７３】
センサ部１１の各々に蓄積された電荷は、タイミング信号生成部４０から発せられた読出パルスＲＧが読出ゲート部１２の転送チャネル端子電極に印加され、転送チャネル端子電極下のポテンシャルが深くなることにより、当該読出ゲート部１２を通して垂直転送部１３に読み出される。そして、４相の垂直ドライブパルスΦＶ１〜垂直ドライブパルスΦＶ４に基づいて垂直転送部１３が駆動されることにより、順次水平転送部１５へ転送される。
【００７４】
水平転送部１５は、タイミング信号生成部４０から発せられた２相の水平転送クロックＨ１及び水平転送クロックＨ２がドライバ４２により所定電圧レベルに変換された２相の水平ドライブパルスΦＨ１及び水平ドライブパルスΦＨ２に基づいて、複数本の垂直転送部１３の各々から垂直転送された１ラインに相当する電荷を順次電荷・電気信号変換部１６側に水平転送する。図では、水平転送部１５を１系統で示しているが、素子構成によっては水平転送部１５を複数系統備えることもある。この場合、電荷・電気信号変換部１６は水平転送部１５ごとに設けられ、バッファ部６０は各電荷・電気信号変換部１６とインタフェース可能な構成にする。
【００７５】
電荷・電気信号変換部１６は、水平転送部１５（詳しくは最終段のチャージパケット或いはレジスタ、以下「最終段パケット」と記す）から順に注入される電荷を図示しないフローティングディフュージョンに蓄積し、蓄積した電荷を信号電圧に変換して、例えば図示しないソースフォロア構成の出力回路を介して、撮像信号Ｖｏ（ＣＣＤ出力信号）として出力する。電荷・電気信号変換部１６の出力段のソースフォロアは、十分な駆動能力が無い。このため、ソースフォロワで増幅したＣＣＤ出力信号が劣化しないように、電荷・電気信号変換部１６から出力された撮像信号Ｖｏは先ず、バッファ部６０に入力され、バッファ部６０を介してアナログフロントエンド６１に送られる。
【００７６】
即ち上記固体撮像装置１０においては、センサ部１１を縦横に２次元状に配置してなる撮像エリア１４で検出した電荷を、各センサ部１１の垂直列に対応して設けられた垂直転送部１３により水平転送部１５まで垂直転送し、この後、２相の水平ドライブパルスＨ１及び水平ドライブパルスＨ２に基づいて、電荷を水平転送部１５により水平方向に転送する。そして、電荷・電気信号変換部１６にて水平転送部１５からの電荷に対応した電位に変換してから出力するという動作を繰り返す。
【００７７】
＜電荷入力部との接続構造＞
以下に、水平転送部１５とＦＤアンプ構造を持つＣＣＤ出力段（電荷・電気信号変換部１６）との接続構造の具体的な態様について説明する。
【実施例１】
【００７８】
図３〜図４は、実施例１の接続構造を説明する図である。ここで、図３は、実施例１に対する比較例の接続構造を説明する図であって、図３（Ａ）は比較例の接続構造を説明する平面模式図であり、図３（Ｂ）は図３（Ａ）のポテンシャル図である。図４は、実施例１の接続構造を説明する図であって、図４（Ａ）は実施例１の接続構造を説明する平面模式図であり、図４（Ｂ）は図４（Ａ）のポテンシャル図である。
【００７９】
図３（Ａ）に示す比較例及び図４（Ａ）に示す実施例１の何れも、水平転送部１５は、複数の水平転送レジスタ２１２（Ｈｒｅｇ）が転送方向（最終段の水平転送レジスタ２１２を最終段水平転送レジスタ２１４と記す）に配列された水平転送路２１０を備える。水平転送路２１０は、撮像エリア１４を超える超過領域まで配設されており、撮像エリア１４の垂直転送部１３と接続される分よりも多くの水平転送レジスタ２１２を備える。超過領域の水平転送レジスタ２１２が配設されている部分を、ダミー水平転送路２１１と称する。ダミー水平転送路２１１側の水平転送レジスタ２１２には、最終段水平転送レジスタ２１４側に向けて漸次狭小となる（幅が狭くなる）ように小信号障壁２２０（ＨＳＢ：Hreg Small signal Barrier）が形成されている。水平転送レジスタ２１２上の小信号障壁２２０は、小信号転送時に電荷を集める役割を果たす転送路であって、水平転送レジスタ２１２におけるポテンシャルの深い部分の幅が、最終段水平転送レジスタ２１４側になるほど狭くなっており、その狭小部分を出口２２２として、小信号転送時に電荷を出口２２２側に集める役割を果たす。
【００８０】
水平転送部１５は、最終段の水平転送レジスタ２１２（以下、最終段水平転送レジスタ２１４と記す）の電荷・電気信号変換部１６側には水平出力ゲート２３０（ＨＯＧ：Hreg Output Gate）が配置され、電荷・電気信号変換部１６と水平出力ゲート２３０との接続箇所にはフローティングディフージョン部２５０（ＦＤ：Floating Diffusion）が配置されている。フローティングディフージョン部２５０と対向する位置に小信号障壁２２０の出口２２２が配置されている。小信号障壁２２０の出口２２２は例えば２マイクロメートル程度に設定される。フローティングディフージョン部２５０は図示しない電荷・電気信号変換部１６を成すトランジスタのゲートに接続される。
【００８１】
水平転送部１５は更に、水平オーバーフローバリア２７２（ＨＯＢ：Hreg Overflow Barrier）と水平オーバーフロードレイン２７６（ＨＯＤ：Hreg Overflow Drain／）とを備える。水平オーバーフローバリア２７２は、余剰電荷障壁の一例であり、水平オーバーフロードレイン２７６は余剰電荷井戸の一例であり、水平オーバーフロードレイン２７６（余剰電荷障壁）と水平オーバーフロードレイン２７６（余剰電荷井戸）とで、余剰電荷掃捨部が構成される。撮像エリア１４（垂直転送部１３）と反対側において水平転送路２１０と並設して（水平転送レジスタ２１２の転送方向と並行に）配置されている。水平オーバーフロードレイン２７６は、更にＨＯＧ２７２の外側に水平オーバーフローバリア２７２と並設して（水平転送レジスタ２１２の転送方向と並行に）配置されている。水平オーバーフローバリア２７２及び水平オーバーフロードレイン２７６は、水平転送路（水平転送路２１０）で飽和した余剰電荷を吐き捨てるための機能をなす。
【００８２】
ここで、図３（Ａ）に示す比較例の水平転送部１５Ｚは、電荷入力部１７（この例ではフローティングディフージョン部２５０）が水平転送路２１０の幅方向の中央部に配置されている。このような比較例の接続構造の場合、大信号時（例えば大光量が入射したとき）、水平転送路２１０で蓄積できる電荷量を超過してしまうことがある。通常、水平転送路で蓄積可能な信号量を超過してしまった電荷は水平オーバーフロードレイン２７６へ吐き捨てるが、例えば、水平転送路２１０の最終段水平転送レジスタ２１４で電荷が溢れる場合、水平オーバーフローバリア２７２を越えて水平オーバーフロードレイン２７６に捨てられずに、水平出力ゲート２３０を越えてフローティングディフージョン部２５０へ電荷を溢してしまうことがある。電荷・電気信号変換部１６にて電荷に基づく電気信号を取得する際には、水平出力ゲート２３０を開けて最終段水平転送レジスタ２１４に蓄積された電荷をフローティングディフージョン部２５０側へ吐き出すのであるが、その前に前記の「水平出力ゲート２３０を越えてフローティングディフージョン部２５０へ溢した電荷（以下「余剰電荷」とも記す）があると、その余剰電荷の分も電荷・電気信号変換部１６で電気信号に変換され得る。過剰な電荷が水平転送路２１０を転送するとき、水平オーバーフロードレイン２７６へ必ず吐き捨てられるとの前提の元に信号処理を行なうので、このようなフローティングディフージョン部２５０側へ余剰電荷が溢れ出る現象があると、これに起因した信号漏込みにより画質が低下し、画像としても問題となってしまう。
【００８３】
この現象を抑制するために、例えば、水平オーバーフローバリア２７２を水平出力ゲート２３０より低くすることが考えられる。しかしながら、水平出力ゲート２３０を低くすると、最終段水平転送レジスタ２１４に蓄積可能な電荷量（飽和電荷量と記す）が少なくなり、いわゆるダイナミックレンジが狭くなってしまう。又、水平出力ゲート２３０を低くしたからと云って、フローティングディフージョン部２５０側へ電荷が溢れ出る現象を必ず抑制できるとは限らないことが分かった。このため、最終段水平転送レジスタ２１４の飽和電荷量を一定程度確保することと、フローティングディフージョン部２５０側へ電荷が溢れ出る現象を抑制することとの両立が難しく、そのための試作検討が必要となる。
【００８４】
例えば、図３（Ｂ）には、図３（Ａ）に示したＡ点（フローティングディフージョン部２５０側）〜Ｂ点（最終段水平転送レジスタ２１４の幅方向及び長手方向の何れもの中央部）〜Ｃ点（水平オーバーフロードレイン２７６側）の部分のポテンシャル図を示している。前述のように、水平転送時（図３（Ｂ１）参照）には、水平オーバーフローバリア２７２を水平出力ゲート２３０より低くしている。フローティングディフージョン部２５０が水平転送路２１０の幅方向の中央部に配置されているため、Ａ点からＢ点までの距離ＡＢに対して、Ｂ点からＣ点までの距離ＢＣが長くなる。一例としては、距離ＡＢに対して距離ＢＣは数倍以上となり、飽和電荷量を大きくするときには１０倍以上となることも多い。例えば、距離ＡＢは２マイクロメートル程度に設定され、距離ＢＣは１０〜３０マイクロメートル程度に設定される。
【００８５】
このような場合において、光量の少ない小信号時は、図３（Ｂ２）に示すように、電荷がフローティングディフージョン部２５０に溢れることはない。因みに、小信号障壁２２０が設けられており、その出口２２２がフローティングディフージョン部２５０と対向する位置に配置されているので、電荷は最終段水平転送レジスタ２１４全体ではなく、フローティングディフージョン部２５０近傍に集められる。一方、例えば光量の多い大信号時等には、最終段水平転送レジスタ２１４全体に電荷が蓄積される。水平オーバーフローバリア２７２のポテンシャルを水平出力ゲート２３０のポテンシャルよりも低くしていれば、大信号時の電荷量が最終段水平転送レジスタ２１４の飽和電荷量を越えるとき、理想的には、図３（Ｂ３）に示すように、全ての余剰電荷は水平オーバーフロードレイン２７６へ捨てられるはずである。
【００８６】
しかしながら、転送路等の電荷出力部に隣接して余剰電荷掃捨部（オーバーフローバリア及びオーバーフロードレイン）を設けた場合でも、余剰電荷が電荷・電気信号変換部に設けた電荷入力部に溢れ、その影響が画像に現れることがあることが分かった。比較例の場合であれば、水平オーバーフローバリア２７２を水平出力ゲート２３０よりも低くしていても、水平オーバーフロードレイン２７６へ捨てる前にフローティングディフージョン部２５０へ溢してしまうことがある。
【００８７】
水平オーバーフローバリア２７２を水平出力ゲート２３０よりも低くしていてもフローティングディフージョン部２５０へ溢してしまう現象の理由としては、フローティングディフージョン部２５０が水平転送路２１０の幅方向の中央部（Ｂ点）に配置されていることが要因と考えられる。これは、フローティングディフージョン部２５０より水平オーバーフロードレイン２７６とは反対側の最終段水平転送レジスタ２１４ａは、水平オーバーフロードレイン２７６よりもフローティングディフージョン部２５０の方が近いためと考えられる。詳しくは、フローティングディフージョン部２５０より水平オーバーフロードレイン２７６側の最終段水平転送レジスタ２１４ｂにおける余剰電荷は概ね水平オーバーフロードレイン２７６に吐き出すことができても、フローティングディフージョン部２５０より水平オーバーフロードレイン２７６とは反対側の最終段水平転送レジスタ２１４ａにおける余剰電荷を水平オーバーフロードレイン２７６に吐き出すにはフローティングディフージョン部２５０近傍を経由することになるため電荷がフローティングディフージョン部２５０に集中し、フローティングディフージョン部２５０近傍での蓄積電荷量が局所的に増え、図３（Ｂ４）に示すように、水平出力ゲート２３０を越えてしまうためと考えられる。
【００８８】
そこで、本実施形態では（実施例１に限らず他の実施例でも）、電荷出力部で扱うことが可能な電荷量を超過して電荷・電気信号変換部に設けた電荷入力部に余剰電荷が溢れる現象を、簡単な構造で抑制することのできる技術を提案する。例えば、図４（Ａ）に示す実施例１の水平転送部１５Ａは、電荷入力部１７（この例ではフローティングディフージョン部２５０）を水平転送路の幅方向の中央付近ではなく、上側（撮像エリア１４側）もしくは下側（撮像エリア１４と反対側）に配置する点に特徴がある。具体的には、実施例１の水平転送部１５Ａは、水平転送路２１０の幅方向の中央部から外れた（ずれた）位置で、かつ、水平オーバーフロードレイン２７６側にフローティングディフージョン部２５０が配置されている。
【００８９】
「水平転送路の中央付近ではなく」とは云っても、余剰電荷掃捨部２７０が設けられている場合には、水平オーバーフロードレイン２７６とは反対側（つまり撮像エリア１４側）に電荷入力部１７（フローティングディフージョン部２５０）を配置したのでは後述する理由から意味がない。換言すると、余剰電荷掃捨部２７０が設けられている実施例１の水平転送部１５Ａの場合には、電荷出力部（最終段水平転送レジスタ２１４）から電荷入力部（フローティングディフージョン部２５０）へ電荷が入力される第１の方向に対して交差した（直角な）第２の方向である幅方向における最終段水平転送レジスタ２１４（つまり水平転送路２１０の水平転送レジスタ２１２）の中央部からずれた位置（分かり易く云えば外側：以下同様）であって、撮像エリア１４の反対側に配置されている水平オーバーフロードレイン２７６に近い側に片寄って、フローティングディフージョン部２５０が配置されている点に特徴がある。フローティングディフージョン部２５０の位置を水平オーバーフロードレイン２７６側に移動し、好ましくは、水平オーバーフローバリア２７２のポテンシャルを調整し、水平出力ゲート２３０よりもバリアを深く設定する。
【００９０】
好ましくは、最終段水平転送レジスタ２１４の中央部（図中のＢ点）からフローティングディフージョン部２５０（詳しくは最終段水平転送レジスタ２１４とフローティングディフージョン部２５０との境界）までの距離ＡＢが、最終段水平転送レジスタ２１４の図中のＢ点から水平オーバーフロードレイン２７６（詳しくは水平オーバーフローバリア２７２と水平オーバーフロードレイン２７６との境界）までの距離ＢＣ（大凡小信号障壁２２０の出口２２２の距離）と同程度となるように、フローティングディフージョン部２５０の配置位置を設定する。「同程度」であればよく、多少長くても、或いは短くてもよい。例えば、水平オーバーフローバリア２７２と小信号障壁２２０との距離（つまり小信号障壁２２０の出口２２２）は２マイクロメートル程度に設定される。
【００９１】
ここで、図４（Ａ１）に示す第１例の水平転送部１５Ａ_1は、小信号障壁２２０の出口２２２が比較例と同様に水平転送路の幅方向の中央付近に配置されている。これに対して、図４（Ａ２）に示す第２例は、小信号障壁２２０の出口２２２がフローティングディフージョン部２５０と対向する位置に配置されている。つまり、第２例の水平転送部１５Ａ_2は、比較例に対してフローティングディフージョン部２５０の位置を変更したことに合わせて、小信号転送時に電荷を集める役割を果たす小信号障壁２２０の形状を変更している。第２例の水平転送部１５Ａ_2の方が第１例の水平転送部１５Ａ_1よりもフローティングディフージョン部２５０近傍に電荷を集めることが容易であるから（特に小信号時）、ＱＶ変換の効率が良好である。
【００９２】
例えば、図４（Ｂ）には、図４（Ａ）に示したＡ点（フローティングディフージョン部２５０側）〜Ｂ点（最終段水平転送レジスタ２１４の幅方向の中央部及び長手方向の水平オーバーフロードレイン２７６側）〜Ｃ点（水平オーバーフロードレイン２７６側）の部分のポテンシャル図を示している。第１例及び第２例の何れの場合でも、水平出力ゲート２３０よりも水平オーバーフローバリア２７２の方がバリアが深くなるように、水平オーバーフローバリア２７２のポテンシャルが調整されている。水平転送路２１０（最終段水平転送レジスタ２１４）の幅方向の中央付近よりも水平オーバーフロードレイン２７６に近い側にフローティングディフージョン部２５０が配置されているので、大信号時に溢れた信号を水平オーバーフロードレイン２７６側へ捨てることが容易になり、フローティングディフージョン部２５０へ溢す現象を抑制できる。
【００９３】
フローティングディフージョン部２５０より水平オーバーフロードレイン２７６とは反対側の最終段水平転送レジスタ２１４ａにおける余剰電荷を水平オーバーフロードレイン２７６に吐き出す際に、フローティングディフージョン部２５０近傍を経由するためフローティングディフージョン部２５０近傍に電荷が集中する。しかしながら、比較例よりもフローティングディフージョン部２５０に近い側に水平オーバーフロードレイン２７６が配置されているので、蓄積電荷量がフローティングディフージョン部２５０近傍で局所的に増えても、比較例よりも水平オーバーフロードレイン２７６側へ吐き出し易い。例えば大信号を転送していて飽和電荷量が足りない場合、フローティングディフージョン部２５０に溢れる前に水平オーバーフロードレイン２７６側に余剰電荷を溢れさせることにより、フローティングディフージョン部２５０側に余剰電荷が漏れこまないようにすることができる。大信号転送時に発生する余剰電荷のフローティングディフージョン部２５０側への溢れ及びこれを起因とする信号漏込みを防止することができる。この利点により、水平転送路最終段に蓄積可能な電荷量の確保が容易となり、試作の回数を減らすことができる。因みに、実施例１の電荷転送長Ｌ１は比較例の電荷転送長Ｌ０よりも長くなるが、問題はない。
【００９４】
以上の点を踏まえれば、特に図示のように、最終段水平転送レジスタ２１４の中央部（図中のＢ点）からフローティングディフージョン部２５０（詳しくは最終段水平転送レジスタ２１４とフローティングディフージョン部２５０との境界）までの距離ＡＢが、最終段水平転送レジスタ２１４の図中のＢ点から水平オーバーフロードレイン２７６（詳しくは水平オーバーフローバリア２７２と水平オーバーフロードレイン２７６との境界）までの距離ＢＣと同程度とすれば、大信号時に溢れた信号をより確実に水平オーバーフロードレイン２７６側へ捨てることができフローティングディフージョン部２５０へ溢す現象をより確実に抑制することができる。
【００９５】
因みに、実施例１等で提案する技術においては、横型の余剰電荷掃捨部２７０が水平転送路２１０に隣接して設けられていることは必須ではないが、本開示で得ようとする効果を大きくするには、余剰電荷掃捨部２７０が設けられていた方がよい。
【００９６】
［電荷入力部の配置位置］
図５は、電荷入力部１７の配置位置の設定手法を説明する図である。この図により、水平転送路２１０（最終段水平転送レジスタ２１４）の幅方向の中央付近よりも余剰電荷掃捨部２７０に近い側に電荷入力部１７（この例ではフローティングディフージョン部２５０）を配置する際の考え方が示されている。
【００９７】
前述の説明から理解されるように、電荷入力部１７（この例ではフローティングディフージョン部２５０）の配置位置は、電荷の主たる流れ方向（この例では水平転送路２１０の長手方向である転送方向）と直角な方向（この例では水平転送レジスタ２１２の最終段水平転送レジスタ２１４の幅方向）の中央付近よりも余剰電荷掃捨部２７０に近い側（中央部よりも外側に片寄った位置）である限り、何れの箇所に配置してもよい。
【００９８】
例えば、水平転送路２１０（最終段水平転送レジスタ２１４）の幅を２・Ｗとし、幅方向の中央部ＣＬ１から幅方向における電荷入力部１７の配置位置までの距離（換言すると、中央部よりも外側への片寄りの程度）をＰとする。中央部ＣＬ１から幅方向における余剰電荷掃捨部２７０までの距離はＷである。又、比較例の水平転送部１５Ｚにおける電荷入力部１７の配置位置の余剰電荷掃捨部２７０側における製造バラツキ範囲をΔＰとする。製造バラツキ範囲ΔＰは、例えば、標準偏差をσとしたとき、σ或いは３・σ等とすればよい。この場合において、水平転送部１５Ｖにおける距離Ｐは、図５（Ａ）に示す第１例のように、製造バラツキ範囲ΔＰよりも大きければよい（ΔＰ＜Ｐ≦Ｗ、或いは、ΔＰ≦Ｐ≦Ｗ）。本明細書において「よりも大きい」とは、「等号（＝）」を含んでもよい。こうすることにより、大信号時に溢れた信号を比較例よりも確実に余剰電荷掃捨部２７０へ捨てることができ、電荷入力部１７側へ溢す現象を確実に抑制することができる。
【００９９】
又、図５（Ｂ）に示す第２例のように、製造バラツキ範囲ΔＰにとらわれずに、余剰電荷掃捨部２７０までの距離Ｗに対しての比で距離Ｐを規定してもよい。例えば、１／５よりも大きくする（Ｗ／５＜Ｐ≦Ｗ、或いは、Ｗ／５≦Ｐ≦Ｗ：図中の「その１」）、好ましくは１／２よりも大きくする（Ｗ／２＜Ｐ≦Ｗ、或いは、Ｗ／２≦Ｐ≦Ｗ：図中の「その２」）、更に好ましくは３／４よりも大きくする（３・Ｗ／４＜Ｐ≦Ｗ、或いは、３・Ｗ／４≦Ｐ≦Ｗ：図中の「その３」）。通常であれば、比較例の場合、製造バラツキ範囲ΔＰはＷ／５以下になると考えてよく、大信号時に溢れた信号を比較例よりも確実に余剰電荷掃捨部２７０へ捨てることができ、電荷入力部１７側へ溢す現象を確実に抑制することができる。因みに、１／２よりも大きくする（Ｗ／２＜Ｐ≦Ｗ、或いは、４・Ｗ／５＜Ｐ≦Ｗ）ということは、幅方向の中央部ＣＬ１から余剰電荷掃捨部２７０までの中間点をＣＬ２としたとき、中間点ＣＬ２よりも中央部ＣＬ１側ではなく、中間点ＣＬ２よりも余剰電荷掃捨部２７０側に、電荷入力部１７を配置することを意味する。
【０１００】
図５（Ａ）及び図５（Ｂ）の何れにおいても、電荷入力部１７と余剰電荷掃捨部２７０との距離Ｐの取り方は、理解し易いように、次のように設定すればよい。先ず、図４において、電荷入力部１７（フローティングディフージョン部２５０）の中点Ａを最終段水平転送レジスタ２１４の中間線（転送方向の中点を通る幅方向の線）上に射影した点をＢ点とする。そして、第１の方向（電荷転送方向）における電荷出力部（最終段水平転送レジスタ２１４）から電荷入力部１７までの距離に関しては、電荷入力部１７の中点から最終段水平転送レジスタ２１４の中点までの距離（図４のＡ点からＢ点までの距離）、電荷入力部１７の中点から水平出力ゲート２３０と最終段水平転送レジスタ２１４との境界までの距離、最終段水平転送レジスタ２１４の中点から水平出力ゲート２３０と電荷入力部１７との境界までの距離、或いは、水平出力ゲート２３０の転送方向の長さ（ゲート長）を使用するとよい。電荷入力部１７を電荷出力部（最終段水平転送レジスタ２１４）に射影した位置から余剰電荷掃捨部２７０までの距離については、Ｂ点から余剰電荷掃捨部２７０（特に水平オーバーフロードレイン２７６）の中点までの距離、Ｂ点から余剰電荷掃捨部２７０（特に水平オーバーフロードレイン２７６）の中点までの距離、或いは、Ｂ点から水平オーバーフローバリア２７２と水平オーバーフロードレイン２７６との境界までの距離を使用するとよい。最も好ましい距離の取り方としては、電荷入力部１７側については、最終段水平転送レジスタ２１４の中点（図４のＢ点）から水平出力ゲート２３０と電荷入力部１７との境界までの距離、余剰電荷掃捨部２７０側については、最終段水平転送レジスタ２１４の中点（図４のＢ点）から水平オーバーフローバリア２７２と水平オーバーフロードレイン２７６との境界までの距離である。
【実施例２】
【０１０１】
図６は、実施例２の接続構造を説明する図である。ここで、図６（Ａ）は実施例２の接続構造を説明する平面模式図であり、図６（Ｂ）は図６（Ａ）のポテンシャル図である。
【０１０２】
実施例２の水平転送部１５Ｂは、水平オーバーフローバリア２７２及び水平オーバーフロードレイン２７６の他に、水平オーバーフローバリア２７４と水平オーバーフロードレイン２７８とを備える。水平オーバーフローバリア２７４は、垂直転送部１３と接続される分よりも後段側の水平転送レジスタ２１２（つまりダミー水平転送路２１１）について、撮像エリア１４（垂直転送部１３）側においてダミー水平転送路２１１と並設して（水平転送レジスタ２１２の転送方向と並行に）配置されている。水平オーバーフロードレイン２７８は、更に水平オーバーフローバリア２７４の外側に水平オーバーフローバリア２７４と並設して（水平転送レジスタ２１２の転送方向と並行に）配置されている。水平オーバーフローバリア２７４及び水平オーバーフロードレイン２７８は、水平オーバーフローバリア２７２及び水平オーバーフロードレイン２７６と同様に、水平転送路２１０で飽和した余剰電荷を吐き捨てるための機能をなす。
【０１０３】
そして、実施例１の水平転送部１５Ｂは、水平転送路２１０の幅方向の中央部から外れた位置で、かつ、水平オーバーフロードレイン２７８側に、フローティングディフージョン部２５２が配置されている点に特徴がある。フローティングディフージョン部２５２は図示しない電荷・電気信号変換部１６を成すトランジスタのゲートに接続される。水平転送路の中央付近よりもＨＯＤに近い側にフローティングディフージョン部２５２が配置されている点では実施例１と共通する。好ましくは、最終段水平転送レジスタ２１４の中央部（図中のＢ点）からフローティングディフージョン部２５２（詳しくは最終段水平転送レジスタ２１４とフローティングディフージョン部２５２との境界）までの距離が、最終段水平転送レジスタ２１４の中央部（図中のＢ点）から水平オーバーフロードレイン２７８（詳しくは水平オーバーフローバリア２７４と水平オーバーフロードレイン２７８との境界）までの距離と同程度或いはそれ以下となるように、フローティングディフージョン部２５２の配置位置を設定する。
【０１０４】
ここで、図６（Ａ１）に示す第１例の水平転送部１５Ｂ_1は、小信号障壁２２０の出口２２２が比較例と同様に水平転送路の幅方向の中央付近に配置されている。これに対して、図６（Ａ２）に示す第２例の水平転送部１５Ｂ_2は、小信号障壁２２０の出口２２２がフローティングディフージョン部２５２と対向する位置に配置されるようにしている。つまり、第２例は、比較例に対してフローティングディフージョン部２５２の位置を変更したことに合わせて、小信号転送時に電荷を集める役割を果たす小信号障壁２２０の形状を変更している。第２例の水平転送部１５Ｂ_2の方が第１例の水平転送部１５Ｂ_1よりもフローティングディフージョン部２５２近傍に電荷を集めることが容易であるから（特に小信号時）、ＱＶ変換の効率が良好である。
【０１０５】
実施例２も実施例１と同様に、大信号時に溢れた余剰電荷をフローティングディフージョン部２５２へ溢すことなく水平オーバーフロードレイン２７８側へ捨てることができ、大信号転送時に発生する余剰電荷のフローティングディフージョン部２５２側への溢れやこれを起因とする信号漏込みを防止することができる。因みに、実施例２の電荷転送長Ｌ２の方が実施例１の電荷転送長Ｌ１よりも短くなるため、転送効率が実施例１よりも良好である。
【実施例３】
【０１０６】
図７は、実施例３の接続構造を説明する図（平面模式図）である。ポテンシャル図は割愛する。図から分かるように、実施例３の水平転送部１５Ｃは、実施例１と実施例２とを併用した構成であり、水平転送路２１０の幅方向の中央部から外れた位置で、かつ、水平オーバーフロードレイン２７６側に、フローティングディフージョン部２５０が配置され、更に、水平オーバーフロードレイン２７８側にもフローティングディフージョン部２５２が配置されている。フローティングディフージョン部２５０は図示しない第１の電荷・電気信号変換部１６を成すトランジスタのゲートに接続され、フローティングディフージョン部２５２は図示しない第２の電荷・電気信号変換部１６を成すトランジスタのゲートに接続される。
【０１０７】
好ましくは、最終段水平転送レジスタ２１４の第１の中央部（図中のＢ１点）からフローティングディフージョン部２５０（詳しくは最終段水平転送レジスタ２１４とフローティングディフージョン部２５０との境界）までの距離が、最終段水平転送レジスタ２１４の第１の中央部（図中のＢ点１）から水平オーバーフロードレイン２７６（詳しくは水平オーバーフローバリア２７２と水平オーバーフロードレイン２７６との境界）までの距離と同程度或いはそれ以下となるように、フローティングディフージョン部２５０の配置位置を設定する。更に、最終段水平転送レジスタ２１４の第２の中央部（図中のＢ２点）からフローティングディフージョン部２５２（詳しくは最終段水平転送レジスタ２１４とフローティングディフージョン部２５２との境界）までの距離が、最終段水平転送レジスタ２１４の第２の中央部（図中のＢ点２）から水平オーバーフロードレイン２７８（詳しくは水平オーバーフローバリア２７４と水平オーバーフロードレイン２７８との境界）までの距離と同程度或いはそれ以下となるように、フローティングディフージョン部２５２の配置位置を設定する。
【０１０８】
図７（Ａ）に示す第１例の水平転送部１５Ｃ_1は、小信号障壁２２０の出口２２２が比較例と同様に水平転送路の幅方向の中央付近に配置されている。これに対して、図６（Ｂ）に示す第２例水平転送部１５Ｃ_2は、小信号障壁２２０に２つの出口２２２_1及び出口２２２_2が設けられ、出口２２２_1がフローティングディフージョン部２５０と対向する位置に配置され、出口２２２_2がフローティングディフージョン部２５２と対向する位置に配置されている。つまり、第２例は、比較例に対してフローティングディフージョン部２５０及びフローティングディフージョン部２５２の位置を変更したことに合わせて、小信号転送時に電荷を集める役割を果たす小信号障壁２２０の形状を変更している。
【０１０９】
実施例３の水平転送部１５Ｃは、フローティングディフュージョンを、水平オーバーフロードレイン２７６側のフローティングディフージョン部２５０と水平オーバーフロードレイン２７８側のフローティングディフージョン部２５２の２箇所に備えるので、大信号転送時に発生する余剰電荷のフローティングディフュージョン側への溢れやこれを起因とする信号漏込みを、実施例１及び実施例２よりも確実に防止することができる。
【実施例４】
【０１１０】
図８は、実施例４の接続構造を説明する図（平面模式図）である。ポテンシャル図は割愛する。図から分かるように、実施例４の水平転送部１５Ｄは、実施例１、実施例２、或いは、実施例３に対して小信号障壁２２０を取り外した構成である。
【０１１１】
図８（Ａ）に示す第１例の水平転送部１５Ｄ_1は、実施例１に対する変形例であり、水平転送路２１０の幅方向の中央部から外れた位置で、かつ、水平オーバーフロードレイン２７６側に、フローティングディフージョン部２５０が配置されている。図８（Ｂ）に示す第２例の水平転送部１５Ｄ_2は、実施例２に対する変形例であり、水平転送路２１０の幅方向の中央部から外れた位置で、かつ、水平オーバーフロードレイン２７８側に、フローティングディフージョン部２５２が配置されている。図８（Ｃ）に示す第３例の水平転送部１５Ｄ_3は、実施例３に対する変形例であり、水平転送路２１０の幅方向の中央部から外れた位置で、かつ、水平オーバーフロードレイン２７６側にフローティングディフージョン部２５０が配置され、水平オーバーフロードレイン２７８側にフローティングディフージョン部２５２が配置されている。
【０１１２】
実施例４の水平転送部１５Ｄは、水平転送路２１０に小信号障壁２２０が設けられていないので、小信号転送時に電荷を出口２２２側に集める効果は得られないが、実施例１〜実施例３と同様に、大信号転送時に発生する余剰電荷のフローティングディフュージョン側への溢れやこれを起因とする信号漏込みを防止することはできる。
【０１１３】
以上、本開示について実施形態（或いは実施例：以下同様）を用いて説明したが、本開示の技術的範囲は前記実施形態に記載の範囲には限定されない。要旨を逸脱しない範囲で前記実施形態に多様な変更または改良を加えることができ、そのような変更または改良を加えた形態も本開示の技術的範囲に含まれる。
【０１１４】
又、前記実施形態は、クレーム（請求項）に係る技術を限定するものではなく、更には、実施形態の中で説明されている特徴の組合せの全てが本開示で提案する技術の解決手段に必須であるとは限らない。前述した実施形態には種々の段階の技術が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜の組合せにより種々の変形された技術を抽出できる。実施形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、本開示で得ようとする効果が得られる限りにおいて、この幾つかの構成要件が削除された構成も本開示で提案する技術として抽出され得る。
【０１１５】
［第１変形例］
例えば、前記実施形態では、いわゆるエリアセンサの一例としてＣＣＤ型の固体撮像装置における水平転送部とその最終段と接続される電荷・電気信号変換部とに着目して説明したが、本開示で提案する技術の適用範囲はこれに限定されない。例えば、図９に示す第１変形例のように、ＣＣＤ型の固体撮像装置は、リニアセンサであってもよい。この例では、電荷検出部が直線状に２列配置されている、換言すると素子部が２列設けられている。列ごとに電荷転送部が設けられ、各列の電荷転送部の各電荷検出部に対応して転送レジスタＲｅｇが設けられている。最終段の転送レジスタＲｅｇを最終段レジスタＬＲｅｇと称する。最終段レジスタＬＲｅｇは、読出しゲートＲＯＧを介して電荷・電気信号変換部のフローティングディフージョン部２５０と接続される。又、電荷転送部と並設して１列の余剰電荷掃捨部が設けられ、この１列の余剰電荷掃捨部が２列の電荷転送部に共用される構成となっている。詳しくは、オーバーフローバリアが素子部ごとに設けられ、２列分のオーバーフローバリアがオーバーフロードレインを挟む状態になっている。このような構造において、リニアセンサに設けられる電荷転送路と電荷・電気信号変換部の電荷入力部との接続構造に関して、前記実施形態で提案した技術を同様に適用できる。例えば、必要に応じて、小信号転送時に電荷を集める役割を果たす小信号障壁２２０を電荷転送部の最終段側の数段分に設け、小信号障壁２２０の電荷出力部側の出口を電荷入力部と対向する位置に配置してもよい。
【０１１６】
［第２変形例］
固体撮像装置或いは撮像装置を構成する部材としての電荷検出装置或いは電荷転送装置に限らず、例えば、図１０に示す第２変形例のように、電荷検出装置単独のものにも、前記実施形態で提案した技術を同様に適用できる。因みに、第２変形例の電荷転送装置は、例えばリニアセンサに類似した構成になっている。即ち、図示した構成では、電荷検出部が直線状に１列配置されている、換言すると素子部が１列設けられている。電荷転送部の各電荷検出部に対応して転送レジスタＲｅｇが設けられている。最終段の転送レジスタＲｅｇを最終段レジスタＬＲｅｇと称する。最終段レジスタＬＲｅｇは、読出しゲートＲＯＧを介して電荷・電気信号変換部のフローティングディフージョン部２５０と接続される。電荷転送部と並設して余剰電荷掃捨部が設けられている。このような構造において、リニアセンサに設けられる電荷転送路と電荷・電気信号変換部の電荷入力部との接続構造に関して、前記実施形態で提案した技術を同様に適用できる。例えば、必要に応じて、小信号転送時に電荷を集める役割を果たす小信号障壁２２０を電荷転送部の最終段側の数段分に設け、小信号障壁２２０の電荷出力部側の出口を電荷入力部と対向する位置に配置してもよい。
【０１１７】
［第３変形例］
或いは、図１１に示す第３変形例のように、電荷転送装置単独のものにも、前記実施形態で提案した技術を同様に適用できる。例えば図１１（Ａ）に示す第１例は、電荷生成部（電荷検出部の一例）は電荷出力部を兼ねる構成と捉えてもよいし、或いは、読出しゲート及びリセットゲート（図示しない電荷・電気信号変換部１６に設けられる）を電荷出力部として捉えてもよい。図示した構成では、１つの電荷生成部が読出しゲートＲＯＧを介して電荷・電気信号変換部のフローティングディフージョン部２５０と接続されている。電荷生成部及び読出しゲートＲＯＧと並設して余剰電荷掃捨部が設けられている。このような構造において、リニアセンサに設けられる電荷転送路と電荷・電気信号変換部の電荷入力部との接続構造に関して、前記実施形態で提案した技術を同様に適用できる。例えば、必要に応じて、小信号転送時に電荷を集める役割を果たす小信号障壁２２０を電荷転送部の最終段側の数段分に設け、小信号障壁２２０の電荷出力部側の出口を電荷入力部と対向する位置に配置してもよい。
【０１１８】
一方、図１１（Ｂ）に示す第２例は、電荷転送部をアナログ信号の遅延に利用する形態（アナログ量を扱うシフトレジスタ）であり、例えばＣＣＤディレイラインとして適用される。電荷転送部における転送レジスタＲｅｇの配列方向の一端（図中の右側）には電気信号を電荷に変換する電気信号・電荷変換部と、変換された電荷を電荷転送部に注入する注入ゲートとが設けられている。電荷転送部における転送レジスタＲｅｇの配列方向の他端（図中の左側）は、読出しゲートＲＯＧを介して電荷・電気信号変換部のフローティングディフージョン部２５０と接続されている。必要に応じて、小信号転送時に電荷を集める役割を果たす小信号障壁を電荷転送部の最終段側の数段分に設け、小信号障壁の電荷出力部側の出口を電荷入力部と対向する位置に配置してもよい。注入ゲートを介して入力した電荷を転送レジスタの素子数分の転送回数に相当する遅延を持たせて反対側の端から取り出すことにより遅延線（ディレイライン）として動作させる。
【０１１９】
［第４変形例］
図１２に示す第４変形例のように、ＣＭＯＳ型のリニアセンサ或いはエリアセンサ（ＣＭＯＳイメージセンサ）等のように、電荷検出部が配列された素子部（或いは素子エリア部）の各画素に電荷・電気信号変換部を配置する構成においても、前記実施形態で提案した技術を同様に適用できる。例えば、ＣＭＯＳイメージセンサは、光電変換部（電荷検出部の一例）を含む画素が二次元アレイ状に複数配置されている。個々の画素は、光電変換部の他に、転送ゲート部、リセットゲート部、及び、増幅部（電荷・電気信号変換部の一例）等を構成する多くの構成要素（例えば、トランジスタ）を一画素領域内に有する。このような構造において、光電変換部と増幅部との間の接続構造に関して、前記実施形態で提案した技術を同様に適用できる。因みに、この場合、光電変換部は電荷出力部を兼ねる構成と捉えてもよいし、或いは、転送ゲート部及びリセットゲート部を電荷出力部として捉えてもよい。
【０１２０】
例えば、図１２は、ＡＤ変換（Analog to Digital Conversion）処理とＣＤＳ（Correlated Double Sampling；相関２重サンプリング）処理に着目したＣＭＯＳイメージセンサ１００１の簡易的な回路構成図である。ＡＤ変換方式としては、回路規模や処理速度（高速化）や分解能等の観点から様々な方式が考えられているが、一例として、参照信号比較型、スロープ積分型、或いはランプ信号比較型等とも称されるＡＤ変換方式を採用する。この手法は、簡単な構成でＡＤ変換器が実現できるため、並列に設けても回路規模が大きくならないという特徴を有している。参照信号比較型のＡＤ変換に当たっては、変換開始（比較処理の開始）から変換終了（比較処理の終了）までの時間に基づいてカウント動作有効期間Ｔenを決定し（ここではその期間を示すカウントイネーブル信号ENとする）、その期間のクロック数に基づき処理対象信号をデジタルデータに変換する。以下具体的に説明する。
【０１２１】
単位画素１００３は、電荷生成部１０３２の他に、４個のトランジスタ（読出選択用トランジスタ１０３４、リセットトランジスタ１０３６、垂直選択用トランジスタ１０４０、増幅用トランジスタ１０４２）を、電荷・電気信号変換部の一例である画素信号生成部１００５を構成する基本素子として備える。読出選択用トランジスタ１０３４は、転送信号TRGで駆動される。初期化部を構成するリセットトランジスタ１０３６は、リセット信号RSTで駆動される。垂直選択用トランジスタ１０４０は、垂直選択信号VSELで駆動される。
【０１２２】
電荷生成部１０３２は、フォトダイオード等の受光素子で構成される検知部の一例である。電荷生成部１０３２は、受光素子のアノードが低電位側の基準電位Ｖssに接続され、カソード側が読出選択用トランジスタ１０３４のソースに接続されている。基準電位Ｖssは接地電位GNDとしてもよい。読出選択用トランジスタ１０３４（転送ゲート）は、ドレインがリセットトランジスタ１０３６とフローティングディフュージョン１０３８と増幅用トランジスタ１０４２とが接続される接続ノードに接続される。リセットトランジスタ１０３６は、ソースがフローティングディフュージョン１０３８に、ドレインがリセット電源Ｖrd（通常は電源Ｖddと共通にする）にそれぞれ接続される。
【０１２３】
垂直選択用トランジスタ１０４０は、一例として、ドレインが増幅用トランジスタ１０４２のソースに、ソースが画素線１０５１にそれぞれ接続され、ゲート（特に垂直選択ゲートSELVという）が垂直選択線１０５２に接続される。増幅用トランジスタ１０４２は、ゲートがフローティングディフュージョン１０３８に接続され、ドレインが電源Ｖddに接続され、ソースは垂直選択用トランジスタ１０４０を介して画素線１０５１に接続され、更に画素線１０５１が垂直信号線１０１９に接続される。他の接続例として、垂直選択用トランジスタ１０４０は、ドレインを電源Ｖddに接続し、ソースを増幅用トランジスタ１０４２のドレインに接続し、増幅用トランジスタ１０４２のソースを画素線１０５１に接続してもよい。
【０１２４】
垂直信号線１０１９は、一端がカラム部１０２６側に延在するとともに、その経路において、読出電流源部１０２４が接続されている。動作電流供給部１０２４の各列の電流源１２４０は、垂直列に対して負荷ＭＯＳトランジスタを有し、各列共通に使用される基準電流源部１２４８と負荷ＭＯＳトランジスタとの間でゲート同士が接続されカレントミラー回路を構成し、垂直信号線１０１９に対し定電流源１２４２として機能するようになっている。そして、増幅用トランジスタ１０４２との間で、略一定の動作電流（読出電流）が供給されるソースフォロワ構成が採られる。
【０１２５】
参照信号生成部１０２７は、ＤＡ変換部１２７０と抵抗部１３４０とを有する。図示しないが、ＤＡ変換部１２７０は、定電流源の組合せで構成されている電流源部、カウンタ部、オフセット生成部、電流源制御部、規定電流Ｉ_0を設定する基準電流源部を備え、電流出力型のＤＡ変換回路となっている。電流源部の電流出力端には、抵抗値Ｒ_1340の抵抗部１３４０が電流電圧変換部として接続されている。電流源部、電流源制御部、抵抗部１３４０で、電流電圧変換部が構成され、電流源部と抵抗部１３４０との接続点の発生する電圧が参照信号SLP_ADCとして利用される。
【０１２６】
各カラムの垂直信号線１０１９は、比較処理部１３２２の一方の端子（この例では反転入力端）に接続されている。これによって、垂直信号線１０１９を介して、画素信号電圧Ｖｘがカラム部１０２６のＡＤ変換部１２５０に供給される。ＡＤ変換部１２５０では、単位画素１００３から垂直信号線１０１９に読み出した画素信号電圧Ｖｘを、ＡＤ変換部１２５０の比較処理部１３２２で参照信号SLP_ADCと比較する。そして、図示を割愛したカウンタ制御信号生成部が計数処理部１３５１をカウントイネーブル信号ENに基づき動作させ、そのカウント動作と１対１の対応をとりながらを参照信号電位を変化させ、垂直信号線１０１９の画素信号電圧Ｖｘをデジタルデータに変換する。
【０１２７】
このような構造のＣＭＯＳイメージセンサ１００１において、単位画素１００３に設けられる電荷生成部１０３２と画素信号生成部１００５（電荷・電気信号変換部）のフローティングディフュージョン１０３８（電荷入力部）との接続構造に関して、前記実施形態で提案した技術を同様に適用できる。
【０１２８】
［その他の電子機器への適用例］
図１３は、本開示で提案する技術（前記実施形態で提案した技術）が適用される電子機器の一例を説明する図である。
【０１２９】
前記実施形態で提案した電荷検出装置、電荷転送装置、固体撮像装置、或いは撮像装置の技術は、ゲーム機、電子ブック、電子辞書、携帯電話機等の各種の電子機器において、電荷・電気信号変換部に設けた電荷入力部に余剰電荷が溢れる現象を抑制する場合に適用することができる。
【０１３０】
例えば、図１３（Ａ）は、電子機器６００が、画像表示装置の一例である表示モジュール６０４（液晶表示装置や有機ＥＬ表示装置）を利用したテレビジョン受像機６０２の場合の外観例を示す図である。テレビジョン受像機６０２は、台座６０６に支持されたフロントパネル６０３の正面に表示モジュール６０４を配置した構造となっており、表示面にはフィルターガラス６０５が設けられている。このテレビジョン受像機６０２には、図示しないＣＣＤディレイライン（電荷転送装置の一例）が使用されており、ＣＣＤディレイラインを利用した信号遅延処理において、前記実施形態で提案した技術がそのまま適用可能である。
【０１３１】
図１３（Ｂ）は、電子機器６００がデジタルカメラ６１２の場合の外観例を示す図である。デジタルカメラ６１２は、表示モジュール６１４、コントロールスイッチ６１６、シャッターボタン６１７、その他を含んでいる。デジタルカメラ６１２には図示しない固体撮像装置が搭載されており、前記実施形態で提案した固体撮像装置或いは撮像装置の技術がそのまま適用可能である。
【０１３２】
図１３（Ｃ）は、電子機器６００がビデオカメラ６２２の場合の外観例を示す図である。ビデオカメラ６２２は、本体６２３の前方に被写体を撮像する撮像レンズ６２５が設けられ、さらに、表示モジュール６２４や撮影のスタート／ストップスイッチ６２６等が配置されている。ビデオカメラ６２２には図示しない固体撮像装置が搭載されており、前記実施形態で提案した固体撮像装置或いは撮像装置の技術がそのまま適用可能である。
【０１３３】
図１３（Ｄ）は、電子機器６００が携帯電話機６３２の場合の外観例を示す図である。携帯電話機６３２は、折り畳み式であり、上側筐体６３３ａ、下側筐体６３３ｂ、表示モジュール６３４ａ、サブディスプレイ６３４ｂ、カメラ６３５、連結部６３６（この例ではヒンジ部）、ピクチャーライト６３７等を含んでいる。そして、携帯電話機６３２のカメラ６３５に関して、前記実施形態で提案した固体撮像装置或いは撮像装置の技術がそのまま適用可能である。
【０１３４】
図１３（Ｅ）は、電子機器６００がコンピュータ６４２の場合の外観例を示す図である。コンピュータ６４２は、下型筐体６４３ａ、上側筐体６４３ｂ、表示モジュール６４４、Ｗｅｂカメラ６４５、キーボード６４６等を含んでいる。そして、コンピュータ６４２のＷｅｂカメラ６４５に関して、前記実施形態で提案した固体撮像装置或いは撮像装置の技術がそのまま適用可能である。
【符号の説明】
【０１３５】
１…撮像装置、１０…固体撮像装置、１１…センサ部、１３…垂直転送部、１４…撮像エリア、１５…水平転送部、１６…電荷・電気信号変換部、１７…電荷入力部、２…固体撮像装置、２１０…水平転送路、２１１…ダミー水平転送路、２１２…水平転送レジスタ、２１４…最終段水平転送レジスタ、２２０…小信号障壁、２２２…出口、２３０…水平出力ゲート、２５０…フローティングディフージョン部、２５２…フローティングディフージョン部、２７０…余剰電荷掃捨部、２７２…水平オーバーフローバリア、２７４…水平オーバーフローバリア、２７６…水平オーバーフロードレイン、２７８…水平オーバーフロードレイン、３…撮像装置モジュール、４…本体ユニット、４０…タイミング信号生成部、４２…ドライバ、４６…駆動電源、５…光学系、６…信号処理系、７…記録系、８…表示系、９…制御系
【図１】
2012156177.tif 000003
【図２】
2012156177.tif 000004
【図３】
2012156177.tif 000005
【図４】
2012156177.tif 000006
【図５】
2012156177.tif 000007
【図６】
2012156177.tif 000008
【図７】
2012156177.tif 000009
【図８】
2012156177.tif 000010
【図９】
2012156177.tif 000011
【図１０】
2012156177.tif 000012
【図１１】
2012156177.tif 000013
【図１２】
2012156177.tif 000014
【図１３】
2012156177.tif 000015