(57)【要約】【課題】ＨＨ間転送、水平転送劣化の抑制と共に水平転送部の飽和低下を克服できる固体撮像装置及びそれを備えたカメラを提供することを目的とする。【解決手段】行列状に配列された複数の画素部１を備える固体撮像装置及びそれを備えたカメラであって、複数の画素部１の各列に対応して設けられ、複数の画素部１それぞれから読み出した信号電荷を垂直方向へ転送するための垂直転送部２と、並列に配置され、垂直転送部２から受け取った信号電荷を水平方向に転送するための複数の水平転送部と、複数の水平転送部間に設けられ、複数の水平転送部間で信号電荷の転送を行うための振り分け転送部６とを備える。【選択図】図１
2013004934.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
行列状に配列された複数の画素を備える固体撮像装置であって、
前記複数の画素の各列に対応して設けられ、前記複数の画素それぞれから読み出した信号電荷を垂直方向へ転送するための垂直転送部と、
並列に配置され、前記垂直転送部から受け取った信号電荷を水平方向に転送するための複数の水平転送部と、
前記複数の水平転送部間に設けられ、前記複数の水平転送部間で信号電荷の転送を行うための振り分け転送部とを備え、
前記複数の水平転送部のうち、前記垂直転送部から信号電荷を受ける第１の水平転送部では、前記複数の水平転送部のチャネルを形成する導電型と同じ導電型の不純物が追加注入された第１不純物追加注入領域が前記複数の水平転送部の並び方向に沿って形成される
固体撮像装置。
【請求項２】
前記第１の水平転送部の前記振り分け転送部側の側端の第１電位は、前記振り分け転送部が水平転送部間で信号電荷の転送を行うとき、前記第１の水平転送部の電位分布のうちで最も深くなるよう制御され、
前記第１の水平転送部の前記振り分け転送部側の側端の第２電位は、前記複数の水平転送部が信号電荷を水平方向に転送するとき、前記第１の水平転送部の電位分布のうちで最も深くならないように制御される
請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項３】
前記第１の水平転送部では、さらに、
前記第１不純物追加注入領域の導電型と同じ導電型の不純物が追加注入された第２不純物追加注入領域が前記振り分け転送部側の側端部に形成される
請求項１または２に記載の固体撮像装置。
【請求項４】
前記第１不純物追加注入領域は、前記複数の水平転送部間の方向に沿って前記複数の水平転送部にも形成されており、
前記第２不純物追加注入領域は、前記第１の水平転送部の前記振り分け転送部側の側端部だけでなく前記振り分け転送部にも形成されている
請求項３に記載の固体撮像装置。
【請求項５】
前記複数の水平転送部は、前記垂直転送部から信号電荷を受ける前記第１の水平転送部と、前記振り分け転送部から信号電荷を受ける第２の水平転送部とで構成され、
前記第２不純物追加注入領域は、前記第２の水平転送部の前記振り分け転送部側の側端部にも形成され、
前記第２不純物追加注入領域は、前記振り分け転送部を中心に、第１の水平転送部と第２の水平転送部とで対称になるように形成されている
請求項４に記載の固体撮像装置。
【請求項６】
前記第１の水平転送部の前記振り分け転送部側の側端の第３電位は、前記画素から読み出す信号電荷量が所定値以下の場合で、かつ、水平転送部間で信号電荷の転送を行うとき、前記第１電位よりも深くなるよう制御される
請求項４に記載の固体撮像装置。
【請求項７】
前記第２不純物追加注入領域の不純物濃度は、
前記第１不純物追加注入領域の不純物濃度よりも高い
請求項１〜６のいずれか１項に記載の固体撮像装置。
【請求項８】
前記複数の水平転送部のチャネルを形成する導電型は、Ｎ型である
請求項１〜７のいずれか１項に記載の固体撮像装置。
【請求項９】
前記複数の水平転送部それぞれを構成する転送電極は、４つの水平転送電極で構成され、
前記複数の水平転送部は、水平４相駆動方式で駆動される
請求項１〜８のいずれか１項に記載の固体撮像装置。
【請求項１０】
前記垂直転送部、前記複数の水平転送部及び前記振り分け転送部を構成する転送電極は、全て単層電極で構成される
請求項１〜９のいずれか１項に記載の固体撮像装置。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれか１項に記載の固体撮像装置を備える
カメラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、行列状に配列された複数の画素を備える固体撮像装置及びそれを備えたカメラに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、固体撮像装置では、高解像度化の要求を満たすため、水平方向の画素数増加が進んでおり、それに伴い水平転送部の高速駆動化も図られている。水平転送部の高速駆動化には、転送効率の劣化及び消費電力の増加の課題があるが、それを解決する手段の一つとして、複数の水平転送部を並列に設ける技術が報告されている。
【０００３】
しかし、近年、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）固体撮像装置を用いたカメラでは、更に高フレームレートのフルＨＤ（ｈｉｇｈ  ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ）動画出力（１９２０×１０８０）の要望が非常に強い。この高フレームレート化に対応するためには、水平転送部の更なる高速駆動化が必要であり、信号電荷の転送効率の劣化の抑制が必要である。特に、複数の水平転送部を並列に設けた構造においては、複数の水平転送部間の転送（ＨＨ間転送）と水平転送の両立が困難である。
【０００４】
そこで、複数の水平転送部間の転送（ＨＨ間転送）と水平転送との両立を図りつつも、水平転送効率低下の抑制効果を得るための技術が提案されている（例えば特許文献１参照）。
【０００５】
以下、従来（特許文献１記載）のＣＣＤ固体撮像装置について説明する。
【０００６】
図１３は、特許文献１記載の固体撮像装置の水平転送部の一部の平面構成を示す図である。図１４は、図１３に示すＥ−Ｅ’に沿った水平転送部の電位分布と信号電荷の転送状態とを示す電位模式図である。
【０００７】
図１３に示す固体撮像装置は、垂直転送ゲート９０７、第１水平転送レジスタ９０４、第２水平転送レジスタ９０５、ＨＨ転送ゲート９０６及びＰ型不純物注入領域９１１を備える。
【０００８】
また、この固体撮像装置は、水平蓄積電極Ｈ１Ｓ、Ｈ２Ｓ、水平バリア電極Ｈ１Ｔ、Ｈ２Ｔが構成されている。そして、この固体撮像装置は、水平転送時には各電極にφＨ１、φＨ２の電圧を印加して信号電荷を転送する水平２相駆動を行う。
【０００９】
また、図１３では、信号電荷９１４が、第１水平転送レジスタ９０４から第２水平転送レジスタ９０５へ電荷転送（ＨＨ間転送）される転送経路Ｑ９０１を模式的に示している。また、信号電荷９１５が第１水平転送レジスタ９０４において水平転送される転送経路Ｐ９０１および転送経路Ｐ９０２を模式的に示している。
【００１０】
Ｐ型不純物注入領域９１１は、特許文献１の特徴的な要素であり、第１水平転送レジスタ９０４及び第２水平転送レジスタ９０５間における信号電荷の転送を加速するため形成されている。具体的には、Ｐ型不純物注入領域９１１は、斜線で示すように、第１水平転送レジスタ９０４から第２水平転送レジスタ９０５への電荷転送に寄与する蓄積ゲート部Ｈ２Ｓに傾斜を設けて形成すると共に、更に他の転送ゲート部のＨ１Ｓ、Ｈ１Ｔ、Ｈ２Ｔにも形成している。
【００１１】
このＰ型不純物注入領域９１１により、第１水平転送レジスタ９０４の水平蓄積電極Ｈ２Ｓ下の蓄積ゲート部には、図１４に示すように、ＨＨ転送ゲート９０６（第２水平転送レジスタ９０５）へ向けて電位勾配９１３が形成される。この電位勾配９１３により、第１水平転送レジスタ９０４から第２水平転送レジスタ９０５への転送電界を強化することができ、ＨＨ間転送時の転送劣化を抑制することができる。
【００１２】
一方、水平転送時には、Ｐ型不純物注入領域９１１の形成により第１水平転送レジスタ９０４では、信号電荷は、例えば転送経路Ｐ９０１や転送経路Ｐ９０２のようにＨＨ転送ゲート９０６に沿った転送経路で水平転送される。
【００１３】
この構成により、特許文献１記載はＨＨ間転送時の転送効率劣化を抑制すると共に、水平転送時には、ＨＨ転送ゲート１０６に沿った転送経路で水平転送することで、水平転送時における信号電荷の蛇行を防ぎ水平転送効率劣化を抑制することができる。
【００１４】
特に、水平転送効率が低下しやすい信号電荷量が少ない低照度の撮影時に、水平転送効率低下の抑制効果を大きく得ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
【特許文献１】特開平６−１６３８７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
しかしながら、上記特許文献１の固体撮像装置の構成では、転送効率の改善は見込まれるものの実用上大きな課題がある。以下、その課題について説明する。
【００１７】
図１５は、図１３に示すＦ−Ｆ’及びＧ−Ｇ’に沿った水平転送部の電位分布と信号電荷の蓄積状態とを模式的に示す図である。図１５において、電位分布９１６は、Ｇ−Ｇ’に沿った水平バリア電極Ｈ１Ｔ下における第１水平転送レジスタ９０４の電位分布を示している。電位分布９１７は、Ｆ−Ｆ’に沿った水平蓄積電極Ｈ１Ｓ下における第１水平転送レジスタ９０４の電位分布を示している。また、第１水平転送レジスタ９０４においてＰ型不純物が追加注入された領域に対応するＰ型不純物注入領域９１１と、Ｐ型不純物が追加注入されてない領域に対応する領域９１２とが示されている。
【００１８】
なお、電位分布９１７における斜線部はＨ１Ｓに蓄積可能な信号電荷量を示している。また、電位差９１８は、水平蓄積電極Ｈ１Ｓ下に電荷を最も多く蓄積した際の電位と水平バリア電極Ｈ１Ｔの電位分布９１７の電位差Δφを示している。換言すると、領域９１２において、水平蓄積電極Ｈ１Ｓ下の電位と水平バリア電極Ｈ１Ｔの電位との電位差がΔφより小さい場合は、蓄積されている信号電荷は水平方向へ信号電荷が漏れてしまい蓄積電荷量が減少してしまうことを示している。
【００１９】
図１５に示すように、水平蓄積電極Ｈ１Ｓ下及び水平バリア電極Ｈ１Ｔの電位分布において、いずれも領域９１２の電位はＰ型不純物注入領域９１１の電位よりも深くなっている。また水平蓄積電極Ｈ１Ｓ下の領域に電荷を蓄積するためには、Ｐ型不純物注入領域９１１における水平蓄積電極Ｈ１Ｓ下の電位分布９１７と領域９１２における水平バリア電極Ｈ１Ｔ下の電位分布９１６との電位の差がΔφ以上必要であるが、それを満たさない。そのため、水平蓄積電極Ｈ１Ｓ下（第１水平転送レジスタ９０４）は部分的にしか電荷を蓄積することができず取り扱い電荷量が大幅に低下してしまう。
【００２０】
ここで、一般的な固体撮像装置の水平転送部における信号電荷の蓄積状態と比較する。
【００２１】
図１６は、一般的な固体撮像装置の水平転送部における信号電荷の蓄積状態を模式的に示す図である。
【００２２】
電位分布９１９は、水平転送部における水平バリア電極Ｈ１Ｔ下の電位分布を示している。電位分布９２０は、水平転送部における水平蓄積電極Ｈ１Ｓ下の電位分布を示している。電位分布９２０における斜線部はＨ１Ｓに蓄積可能な信号電荷量を示している。また、ここでの電位差９１８は、水平蓄積電極Ｈ１Ｓに電荷を最も多く蓄積した際の電位と水平バリア電極Ｈ１Ｔの電位差Δφを示している。
【００２３】
図１６では、図１５のように部分的な不純物注入領域がないため、水平蓄積電極Ｈ１Ｓ全体に信号電荷を蓄積することができる。
【００２４】
換言すると、上記特許文献１記載の固体撮像装置の構成のように、水平転送部間の転送を強化するために部分的に不純物追加注入を実施すれば、大幅な飽和信号電荷量の低下を招いてしまい広ダイナミックレンジな画質は得ることができない。
【００２５】
なお、飽和信号電荷量の向上を図るために、例えば水平駆動電圧振幅の拡大や第１水平転送レジスタ９０４の距離を大幅に拡大する手段も考えられるが、いずれの手段を採用しても消費電力の増大、ＨＨ間転送不良の劣化に繋がってしまうので適用することができない。つまり、水平転送部を並列に設けた複数の出力部を有する構造においては、ＨＨ間転送と水平転送の劣化を防ぐと共に、水平転送部の飽和信号量の確保が重要である。しかし、これらの特性を両立するためには、上記特許文献１記載の固体撮像装置の構成では、高い水平駆動電圧が必要であり、その結果、消費電力の大幅な増大を招いてしまう。
【００２６】
本発明は、上記従来の課題を解決するためになされたもので、ＨＨ間転送、水平転送劣化の抑制と共に水平転送部の飽和低下を克服できる固体撮像装置及びそれを備えたカメラ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】
【００２７】
上記目的を達成するために、本発明の一形態に係る固体撮像装置は、行列状に配列された複数の画素を備える固体撮像装置であって、前記複数の画素の各列に対応して設けられ、前記複数の画素それぞれから読み出した信号電荷を垂直方向へ転送するための垂直転送部と、並列に配置され、前記垂直転送部から受け取った信号電荷を水平方向に転送するための複数の水平転送部と、前記複数の水平転送部間に設けられ、前記複数の水平転送部間で信号電荷の転送を行うための振り分け転送部とを備え、前記複数の水平転送部のうち、前記垂直転送部から信号電荷を受ける第１の水平転送部では、前記複数の水平転送部のチャネルを形成する導電型と同じ導電型の不純物が追加注入された第１不純物追加注入領域が前記複数の水平転送部の並び方向に沿って形成される。
【００２８】
この構成により、ＨＨ間転送、水平転送劣化の抑制と共に水平転送部の飽和低下を克服できる固体撮像装置を実現できる。
【００２９】
ここで、前記第１の水平転送部の前記振り分け転送部側の側端の第１電位は、前記振り分け転送部が水平転送部間で信号電荷の転送を行うとき、前記第１の水平転送部の電位分布のうちで最も深くなるよう制御され、前記第１の水平転送部の前記振り分け転送部側の側端の第２電位は、前記複数の水平転送部が信号電荷を水平方向に転送するとき、前記第１の水平転送部の電位分布のうちで最も深くならないように制御されるとしてもよい。
【００３０】
好ましくは、前記第１の水平転送部では、さらに、前記第１不純物追加注入領域の導電型と同じ導電型の不純物が追加注入された第２不純物追加注入領域が前記振り分け転送部側の側端部に形成される。
【００３１】
ここで、前記第１不純物追加注入領域は、前記複数の水平転送部間の方向に沿って前記複数の水平転送部にも形成されており、前記第２不純物追加注入領域は、前記第１の水平転送部の前記振り分け転送部側の側端部だけでなく前記振り分け転送部にも形成されているとしてもよい。
【００３２】
また、前記複数の水平転送部は、前記垂直転送部から信号電荷を受ける前記第１の水平転送部と、前記振り分け転送部から信号電荷を受ける第２の水平転送部とで構成され、前記第２不純物追加注入領域は、前記第２の水平転送部の前記振り分け転送部側の側端部にも形成され、前記第２不純物追加注入領域は、前記振り分け転送部を中心に、第１の水平転送部と第２の水平転送部とで対称になるように形成されているとしてもよい。
【００３３】
また、前記第１の水平転送部の前記振り分け転送部側の側端の第３電位は、前記画素から読み出す信号電荷量が所定値以下の場合で、かつ、水平転送部間で信号電荷の転送を行うとき、前記第１電位よりも深くなるよう制御されるとしてもよい。
【００３４】
ここで、前記第２不純物追加注入領域の不純物濃度は、前記第１不純物追加注入領域の不純物濃度よりも高い。
【００３５】
また、前記複数の水平転送部のチャネルを形成する導電型は、Ｎ型であるとしてもよい。
【００３６】
また、前記複数の水平転送部それぞれを構成する転送電極は、４つの水平転送電極で構成され、前記複数の水平転送部は、水平４相駆動方式で駆動されるとしてもよい。
【００３７】
また、前記垂直転送部、前記複数の水平転送部及び前記振り分け転送部を構成する転送電極は、全て単層電極で構成されるとしてもよい。
【００３８】
また、上記目的を達成するために、本発明の一形態に係るカメラは、上記の形態のいずれかに記載の固体撮像装置を備える。
【発明の効果】
【００３９】
本発明によれば、ＨＨ間転送、水平転送劣化の抑制と共に水平転送部の飽和低下を克服できる固体撮像装置及びそれを備えたカメラを実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の実施の形態１に係る固体撮像装置を示した全体構成図である。
【図２】本発明の実施の形態１における水平転送部の詳細構成を説明するための図である。
【図３】本発明の実施の形態１における水平転送部間の垂直転送時の駆動タイミングを示す図である。
【図４】本発明の実施の形態１における水平転送部間の垂直転送時のＡ−Ａ’に沿った電位分布を模式的に示す図である。
【図５】本発明の実施の形態１における水平転送部間の垂直転送時及び水平転送時のＡ−Ａ’に沿った電位分布を模式的に示す図である。
【図６】本発明の実施の形態１における水平転送時のＢ−Ｂ’に沿った電位分布を模式的に示す図である。
【図７】本発明の実施の形態１の変形例における固体撮像装置の水平転送部の詳細構成を説明するための図である。
【図８】本発明の実施の形態２における固体撮像装置の水平転送部の詳細構成を説明するための図である。
【図９】本発明の実施の形態２における水平転送部間の垂直転送時及び水平転送時のＣ−Ｃ’に沿った電位分布を模式的に示す図である。
【図１０】本発明の実施の形態３における固体撮像装置の水平転送部の詳細構成を説明するための図である。
【図１１】本発明の実施の形態３における水平転送部間の垂直転送時及び水平転送時のＤ−Ｄ’に沿った電位分布を模式的に示す図である。
【図１２】本発明における実施の形態４のカメラシステムの全体構成を示す図である。
【図１３】特許文献１記載の固体撮像装置の水平転送部の一部の平面構成を示す図である。
【図１４】図１３に示すＥ−Ｅ’に沿った水平転送部の電位分布と信号電荷の転送状態とを示す電位模式図である。
【図１５】図１３に示すＦ−Ｆ’及びＧ−Ｇ’に沿った水平転送部の電位分布と信号電荷の蓄積状態とを模式的に示す図である。
【図１６】一般的な固体撮像装置の水平転送部における信号電荷の蓄積状態を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００４１】
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。なお、本発明について、以下の実施の形態及び添付の図面を用いて説明を行うが、これは例示を目的としており、本発明がこれらに限定されることを意図しない。
【００４２】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る固体撮像装置を示した全体構成図である。
【００４３】
図１に示す固体撮像装置は、行列状に配列された複数の画素を備える固体撮像装置であって、光電変換素子を含む画素部１、垂直転送部２、信号電荷の読み出し部３、第１水平転送部４、第２水平転送部５、振り分け転送部６、第１出力部７及び第２出力部８を備える。
【００４４】
画素部１は、入射される可視光をその光量に応じた電荷量に光電変換する光電変換素子を含み、行列状（マトリックス状）に行列状に配列されている。換言すると、画素部１は入射される可視光をその光量に応じた電荷量の信号電荷を発生する。
【００４５】
読み出し部３は、画素部１で発生した信号電荷を、読み出して垂直転送部２に伝達するためのものである。
【００４６】
垂直転送部２は、複数の画素部１の各列に対応して設けられ、複数の画素部１それぞれから読み出した信号電荷を垂直方向へ転送する。換言すると、垂直転送部２は、画素部１で発生した信号電荷を、読み出し部３を介して読み出し、読み出した信号電荷を順次転送し、第１水平転送部４に転送する。
【００４７】
第１水平転送部４及び第２水平転送部５は、本発明の複数の水平転送部の一例であり、並列に配置され、垂直転送部２から受け取った信号電荷を水平方向に転送する。
【００４８】
具体的には、第１水平転送部４は、複数の水平転送部のうち、垂直転送部２から信号電荷を受ける。第２水平転送部５は、振り分け転送部６により第１水平転送部４から第２水平転送部５へ転送された信号電荷を受ける。
【００４９】
より詳しくは、あるラインの信号電荷が垂直転送部から第１水平転送部４に転送され、振り分け転送部６によりその信号電荷が第２水平転送部５に転送される。次ラインの信号電荷を垂直転送部２から第１水平転送部４に転送される。その後、第１水平転送部４と第２水平転送部５に蓄積されている信号電荷を同時に水平方向に、対応する第１出力部７と第２出力部８に出力される。
【００５０】
なお、第１水平転送部４では、第１水平転送部のチャネルを形成する導電型（Ｎ型）と同じ導電型（Ｎ型）の不純物が追加注入された不純物追加注入領域が少なくとも複数の水平転送部間の方向に沿って形成されている。この不純物追加注入領域は、本願の特徴的な部分であるが、後に詳述するためここでの説明は省略する。
【００５１】
振り分け転送部６は、複数の水平転送部間に設けられ、複数の水平転送部間で信号電荷の転送を行う。具体的には、振り分け転送部６は、垂直転送部２から信号電荷を受け取った第１水平転送部４から第２水平転送部５へ信号電荷を転送する。
【００５２】
第１出力部７は、第１水平転送部４より出力された信号電荷を検出して信号電圧に変換して出力し、第２出力部８は、第２水平転送部５より出力された信号電荷を検出して信号電圧に変換して出力する。このようにして、第１出力部７と第２出力部８とは、２ライン分の信号を出力する。
【００５３】
以上のように構成された固体撮像装置では、並列に配置された水平転送部を有することにより、信号電荷を２ライン分ずつ同時に出力できるので高速駆動を実現することができる。
【００５４】
次に、本願の特徴的な構成が形成されている第１水平転送部４、第２水平転送部５及び振り分け転送部６の詳細構成について説明する。
【００５５】
図２は、本発明の実施の形態１における水平転送部の詳細構成を説明するための図である。図２には、Ｎ型の不純物追加注入領域１１とＮ型の不純物追加注入領域１２Ａとを備える第１水平転送部４と、第２水平転送部５と、チャネルストップ領域９及び中間転送部１５で構成される振り分け転送部６とが示されている。
【００５６】
第１水平転送部４の垂直方向の上端部（垂直転送部２の最終段）には、垂直最終転送電極１３が設けられている。
【００５７】
第１水平転送部４には第１の水平転送電極２１Ａが設けられており、第２水平転送部５には第１の水平転送電極２１Ｂが設けられている。また、第１水平転送部４及び第２水平転送部５にはそれぞれ、第２の水平転送電極２２と、第３の水平転送電極２３と、第４の水平転送電極２４とが設けられている。このように、第１水平転送部４及び第２水平転送部５には、複数の第１〜第４の水平転送電極が設けられている。
【００５８】
振り分け転送部６では、中間転送部１５の上に、第１水平転送部４及び第２水平転送部５間（以下水平転送部間と記載）の垂直転送（ＨＨ転送）を行うためのＨＨ転送電極１０が設けられている。
【００５９】
チャネルストップ領域９は、第１水平転送部４及び第２水平転送部５の間すなわち振り分け転送部６において、ＨＨ間転送を行う中間転送部１５が形成されていない領域に形成されている。
【００６０】
また、図２では、信号電荷１４Ａが、第１水平転送部４から第２水平転送部５へ電荷転送（ＨＨ間転送）される転送経路Ｑ１を模式的に示している。また、信号電荷１４Ｂが第１水平転送部４において水平転送される転送経路Ｐ１を模式的に示している。
【００６１】
Ｎ型の不純物追加注入領域１１は、本発明の第１不純物追加注入領域の一例であり、本実施の形態における特徴的な構成要素である。
【００６２】
具体的には、Ｎ型の不純物追加注入領域１１は、少なくとも第１水平転送部４のチャネルを形成する導電型（Ｎ型）と同じ導電型（Ｎ型）の不純物が追加注入された領域であり、少なくとも第１水平転送部４に形成される。ここで、不純物追加注入領域１１は、図２に示すように、水平転送部間の方向に沿って、中間転送部１５および第２水平転送部５にも形成されている。
【００６３】
Ｎ型の不純物追加注入領域１２Ａは、本発明の第２不純物追加注入領域の一例であり、本実施の形態における特徴的な構成要素である。
【００６４】
Ｎ型の不純物追加注入領域１２Ａは、不純物追加注入領域１１の導電型（Ｎ型）と同じ導電型の不純物（Ｎ型）が追加注入された領域であり、少なくとも第１の水平転送部の振り分け転送部６側の側端部に形成される。ここで、不純物追加注入領域１２Ａは、図２に示すように、第１水平転送部４の振り分け転送部６側の側端部だけでなく振り分け転送部６にも形成されている。
【００６５】
次に、以上のように構成された第１水平転送部４と、第２水平転送部５と、振り分け転送部６との特徴的な部分、すなわち、ＨＨ転送時及び水平転送時における第１の水平転送電極２１Ａ下の第１水平転送部４の電位分布について説明する。
【００６６】
図３は、本発明の実施の形態１における水平転送部間の垂直転送時の駆動タイミングを示す図である。図４は、本発明の実施の形態１における水平転送部間の垂直転送時のＡ−Ａ’に沿った電位分布を模式的に示す図である。
【００６７】
図３に示すように、まず、時刻ｔａにおいて、垂直最終転送電極１３にφＶＬのローレベル（例えば−６Ｖ）、第１の水平転送電極２１ＡにφＨ１ａ（例えば１．８Ｖ）、第１の水平転送電極２１ＢにφＨ１ｂのハイレベル（例えば１．８Ｖ）、ＨＨ転送電極１０にφＨＨＴのハイレベル（例えば０Ｖ）の転送パルスを印加する。また、第２の水平転送電極２２にφＨ２のローレベル（例えば０Ｖ）、第３の水平転送電極２３にφＨ３のローレベル（例えば０Ｖ）、第４の水平転送電極２４にφＨ４のローレベル（例えば０Ｖ）の転送パルスを印加する。
【００６８】
このように転送パルスを印加することにより、第１の水平転送電極２１Ａ下の第１水平転送部４、ＨＨ転送電極１０下の中間転送部１５、第１の水平転送電極２１Ｂ下の第２水平転送部５は、図４の（ａ）に示す電位分布を示す。それにより、信号電荷は垂直転送部２から第１水平転送部４及び中間転送部１５に転送される。
【００６９】
なお、図４（ａ）において、ＨＨ転送電極１０下の中間転送部１５の電位は第１の水平転送電極２１Ｂ下の第２水平転送部５の電位より深くなっているが、第１の水平転送電極２１Ｂ下の第２水平転送部５の電位がＨＨ転送電極１０下の中間転送部１５の電位より深くなるよう形成されていても良い。
【００７０】
また、第１水平転送部４内の不純物追加注入領域１１と第２水平転送部５内の不純物追加注入領域１１の不純物濃度構成（濃度及び領域）を同じにすることで、図４（ａ）に示す電位分布のように、電位をほぼ同じにすることができる。それにより、水平転送効率などの各チャネルにおける特性差を抑制することができる。
【００７１】
次に、時刻ｔｂにおいて、第１の水平転送電極２１Ａに印加するφＨ１Ａの転送パルスをローレベル（例えば０Ｖ）に遷移させる。
【００７２】
このように転送パルスを印加することにより、第１の水平転送電極２１Ａ下の第１水平転送部４、ＨＨ転送電極１０下の中間転送部１５、第１の水平転送電極２１Ｂ下の第２水平転送部５は、図４の（ｂ）に示す電位分布を示す。それにより、第１水平転送部４の信号電荷は中間転送部１５へ転送される。
【００７３】
次に、時刻ｔｃにおいて、ＨＨ転送電極１０下の中間転送部１５に印加する転送パルスφＨＨＴをローレベル（例えば−６Ｖ）に遷移させる。
【００７４】
このように転送パルスを印加することにより、第１の水平転送電極２１Ａ下の第１水平転送部４、ＨＨ転送電極１０下の中間転送部１５、第１の水平転送電極２１Ｂ下の第２水平転送部５は、図４の（ｃ）に示す電位分布を示す。それにより、中間転送部１５の信号電荷は第２水平転送部５へ転送される。
【００７５】
以上のようにして、水平転送部間の転送（ＨＨ転送）を完了することができる。
【００７６】
次に、ＨＨ転送電極１０に印加するφＨＨＴはローレベルに維持して水平転送部間のバリアを形成したまま、次の信号電荷を垂直転送部から第１水平転送部４へ同様に転送させる。その後、各水平転送部の信号電荷を同時に水平転送し各出力部で出力する（図示せず）。
【００７７】
このように転送パルスを印加することにより、第１の水平転送電極２１Ａ下の第１水平転送部４、ＨＨ転送電極１０下の中間転送部１５、第１の水平転送電極２１Ｂ下の第２水平転送部５は、ＨＨ転送及び水平転送を行うことができる。
【００７８】
ここで、さらに、図５を用いて、第１の水平転送電極２１Ａ下の第１水平転送部４、ＨＨ転送電極１０下の中間転送部１５、第１の水平転送電極２１Ｂ下の第２水平転送部５のＨＨ転送時及び水平転送時における特徴的な電位分布とその効果について説明する。
【００７９】
図５は、本発明の実施の形態１における水平転送部間の垂直転送時及び水平転送時のＡ−Ａ’に沿った電位分布を模式的に示す図である。図５（ａ）は図４（ａ）と同様にＨＨ転送時の電位分布を示しており、図５（ｂ）は、水平転送時の電位分布を示している。
【００８０】
図５（ａ）に示すように、第１水平転送部４では、ＨＨ電極沿いの不純物追加注入領域１２Ａの電位が最も深くなっている。
【００８１】
つまり、ＨＨ転送時、ＨＨ転送電極１０下の中間転送部１５に近い第１水平転送部４の領域では、ＨＨ転送電極１０をハイレベルにして電位を深くすることで、ＨＨ転送時の電界を強化することができる。しかし、第１水平転送部４内の転送距離は、高速駆動する信号電荷にとっては長いため、ＨＨ転送電極１０下の中間転送部１５からの距離がやや遠い領域では、ＨＨ転送電極による転送電界強化の効果は極端に低下する。そのため、本実施の形態では、第１水平転送部４の振り分け転送部６側の側端部及び振り分け転送部６に不純物追加注入領域１２Ａを形成する。それにより、ＨＨ転送電極１０下の中間転送部１５からやや距離が離れた領域の電位を深くすることができ、転送電界を強化することができる。すなわち、転送劣化を抑制することができる。
【００８２】
一方、図５（ｂ）に示すように、第１水平転送部４では、ＨＨ電極沿いの不純物追加注入領域１２Ａの電位が最も深くなってはいない。ここで、電位３１はφＨ１ａがハイレベル時、電位３２はローレベル時における第１の水平転送電極２１Ａ下の第１水平転送部４の電位分布を示している。
【００８３】
つまり、水平転送時、ＨＨ転送電極１０をローレベルにすることで、ＨＨ転送電極１０下の中間転送部１５だけでなく、ＨＨ転送電極１０下の中間転送部１５に近い第１水平転送部４の領域の電位も浅くなったためである。
【００８４】
そのため、図５（ｂ）に示すように、第１の水平転送電極２１Ａ下の第１水平転送部４内において、水平転送時に電位が最も深くなるのは不純物追加注入領域１２Ａではなく、第１水平転送部４の中央部付近の領域になる。これは、第１水平転送部４の垂直転送部２側は、垂直最終転送電極１３がローレベルで維持しているため、電位が浅くなっているからである。さらに、図２に示すように不純物追加注入領域１１は不純物の注入濃度に傾斜を設けているため、第１水平転送部４の中央より垂直転送部２側が浅くなっているからである。
【００８５】
したがって、水平転送時に電位が最も深くなるのは不純物追加注入領域１２Ａではないため、図２に示すように信号電荷１４Ｂは転送経路Ｐ１に沿って転送され、不純物追加注入領域１２Ａを通過しない。すなわち、転送劣化を抑制することができるという効果を奏する。
【００８６】
以上を言い換えると、第１水平転送部４の振り分け転送部６側の側端の電位は、振り分け転送部６が水平転送部間で信号電荷の転送を行うとき、第１水平転送部４の電位のうち最も深くなるよう制御される。一方、第１水平転送部４の振り分け転送部６側の側端の電位は、第１水平転送部４および第２水平転送部５が信号電荷を水平方向に転送するときは、第１水平転送部４の電位のうち最も深くならないように制御される。
【００８７】
続いて、本実施の形態の構成により、従来と比べて飽和信号電荷量が改善することについて説明する。
【００８８】
図１３に示す従来の固体撮像装置では、ＨＨ転送及び水平転送の転送電界を強化するために設けているＰ型不純物注入領域９１１の電位うち、ＨＨ転送ゲート９０６側の端部の電位が最も深くなる。そのため、水平転送時に蓄積できる電荷量が大幅に低下してしまう課題があった。これは、上述したように、信号電荷を蓄積できる蓄積電荷量は電位が最も深い領域によって律速されるからである。
【００８９】
一方、本実施の形態の固体撮像装置では、第１の水平転送電極２１Ａ下の第１水平転送部４内において、ＨＨ転送時に電位が最も深くなるのは不純物追加注入領域１２Ａである。しかし、第１の水平転送電極２１Ａ下の第１水平転送部４内において、水平転送時（水平転送時前の信号電荷を蓄積する時）に電位が最も深くなるのは不純物追加注入領域１２Ａ付近の領域ではなく第１水平転送部４の中央部付近に近い領域であるため、蓄積できる電荷量が低下することはない。
【００９０】
このことについて、図６を用いてさらに説明する。
【００９１】
図６は、本発明の実施の形態１における水平転送時のＢ−Ｂ’に沿った電位分布を模式的に示す図である。
【００９２】
図６に示すように、水平転送部間の転送であるＨＨ転送を実施しない第４の水平転送電極２４下の第１水平転送部４においても、図５の第１の水平転送電極２１Ａ下の第１水平転送部４の電位分布と同様に、水平転送時の際、第１水平転送部４の不純物追加注入領域１２Ａの電位は、最も深くなっていない。
【００９３】
具体的には、図６（ａ）に示すように、第４の水平転送電極２４下の第１水平転送部４の電位が電位３３及び電位３４のいずれを示す場合でも第１水平転送部４の不純物追加注入領域１２Ａは、第１水平転送部４において電位が最も深くなっていない。ここで、電位３３は、第４の水平転送電極２４に印加するφＨ４がハイレベルである時、電位３４は第４の水平転送電極２４に印加するφＨ４がローレベルである時を示している。
【００９４】
また、図６（ｂ）は、図６（ａ）の場合において、第４の水平転送電極２４下に信号電荷を蓄積したときの模式図である。斜線部は蓄積された信号電荷を、Δφは信号電荷を最も多く蓄積した際の第４の水平転送電極２４の電位と、隣接した第３の水平転送電極２３にローレベルを印加したときの電位との電位差を示している。上述したように、第４の水平転送電極２４下の第１水平転送部４において、局所的に電位が深くなるような箇所はないので、水平転送部全体に渡り信号電荷を蓄積することができ十分は飽和電荷量を確保することができる。
【００９５】
なお、図５では第１の水平転送電極２１Ａ下の電位分布について、図６では第４の水平転送電極２４下の電位分布について説明したが、第２の水平転送電極２２、第３の水平転送電極２３下においても同様であり、水平転送時の際、第１水平転送部４において、第１水平転送部４のＨＨ転送電極沿いの不純物追加注入領域１２Ａの電位は最も深くなく飽和が低下することはない。
【００９６】
以上、本実施の形態によれば、第１水平転送部４において、水平転送部間のＨＨ転送時には電位が最も深く、水平転送時には電位が最も深くならないようにＨＨ転送電極１０に沿った不純物追加注入領域１２Ａを形成する。それにより、ＨＨ転送劣化と水平転送劣化を克服すると共に、飽和電荷量の低下を防ぐことが可能になる。
【００９７】
それにより、ＨＨ間転送、水平転送劣化の抑制と共に水平転送部の飽和低下を克服できる固体撮像装置を実現できる。
【００９８】
なお、図２では、ＨＨ転送電荷を強化する不純物追加注入領域１１は、ＨＨ転送方向が深くなるように注入する不純物の濃度の傾斜を設けているがそれに限らない。
【００９９】
例えば、ＨＨ転送電極１０に沿った不純物追加注入領域１２Ａに接するまで傾斜を設けないとしてもよい。その場合、図５（ｂ）のように、水平転送時に第１水平転送部４の中央付近からＨＨ電極間にかけての電位を、傾斜がなく平らに近い状態で形成することができるという効果を奏する。それにより、水平転送時の信号電荷の蛇行を抑制でき水平転送効率劣化を克服することができる。
【０１００】
また、本実施の形態では、全ての転送電極は単層電極で構成されている。そして、本実施の形態における固体撮像装置は、第１の水平転送電極２１Ａ〜第４の水平転送電極２４にそれぞれφＨ１〜φＨ４の駆動電圧を印加し、信号電荷を水平方向に順次転送する水平４相駆動方式である。
【０１０１】
本実施の形態では、水平２相駆動方式に比べ低消費電力効果が大きく、水平３相駆動方式に比べ水平転送部間の垂直転送と水平転送の両立に適している水平４相駆動方式の例を示している。これにより、ＨＨ転送、水平転送、飽和低下を克服すると共に、低消費電力化を図ることができるという効果を奏する。
【０１０２】
しかしながら、本技術は、複層電極の構成や水平２相駆動方式、水平３相駆動方式の構成でも同様の効果を得ることができる。以下それを変形例として説明する。
【０１０３】
（変形例１）
図７は、本発明の実施の形態１の変形例における固体撮像装置の水平転送部の詳細構成を説明するための図である。なお、図２と同様の要素には同一の符号を付しており、詳細な説明は省略する。
【０１０４】
図７に示す固体撮像装置は、垂直転送ゲート９０７、第１水平転送レジスタ６４、第２水平転送レジスタ６５、ＨＨ転送ゲート６６、Ｎ型の不純物追加注入領域６０及びＮ型の不純物追加注入領域６１を備える。また、この固体撮像装置は、水平蓄積電極Ｈ１Ｓ、Ｈ２Ｓ、水平バリア電極Ｈ１Ｔ、Ｈ２Ｔが構成されている。そして、この固体撮像装置は、水平転送時には各電極にφＨ１、φＨ２の電圧を印加して信号電荷を転送する水平２相駆動を行う。
【０１０５】
つまり、図７に示す固体撮像装置は、従来例と同じ水平２相駆動方式の水平転送部に、実施の形態１の特徴部分を適用した構成である。
【０１０６】
ここで、Ｎ型の不純物追加注入領域６１は、本発明の第１不純物追加注入領域の一例であり、第１水平転送レジスタ６４のチャネルを形成する導電型（Ｎ型）と同じ導電型（Ｎ型）の不純物が追加注入された領域であり、第１水平転送レジスタ６４に形成される。
【０１０７】
また、Ｎ型の不純物追加注入領域６０は、本発明の第２不純物追加注入領域の一例である。Ｎ型の不純物追加注入領域６０は、不純物追加注入領域６１の導電型（Ｎ型）と同じ導電型の不純物（Ｎ型）が追加注入された領域であり、第１水平転送レジスタ６４の振り分け転送部（ＨＨ転送ゲート６６）側の側端部に形成される。
【０１０８】
また、図７では、信号電荷６７Ａが、第１水平転送レジスタ６４から第２水平転送レジスタ６５へ電荷転送（ＨＨ間転送）される転送経路Ｑ４を模式的に示している。また、信号電荷６７Ｂが第１水平転送レジスタ６４において水平転送される転送経路Ｐ８を模式的に示している。
【０１０９】
このように構成された固体撮像装置は、上述した理由により、水平転送時において蛇行することもなく、飽和信号量の低下も発生しない。
【０１１０】
（実施の形態２）
図８は、本発明の実施の形態２における固体撮像装置の水平転送部の詳細構成を説明するための図である。なお、図２と同様の要素には同一の符号を付しており、詳細な説明は省略する。
【０１１１】
実施の形態１と異なる点は、ＨＨ転送電極１０に印加する転送パルスをハイレベル、ローレベル１、ローレベル２のように３つの異なる電圧を印加できる点と、ＨＨ転送電極１０の３つの異なる電圧に対応してＨＨ転送電極１０に沿った不純物追加注入領域１２Ｂが形成されている点である。ここで、ローレベル１とローレベル２とは以下の場面で選択される。すなわち、ローレベル１は、カメラの撮像条件が高ＩＳＯ時のように極めて低照度時に選択され、ＨＨ転送電極１０に印加される。その他の撮像条件では、ローレベル２が選択され、ＨＨ転送電極１０に印加される。
【０１１２】
また、図８では、信号電荷２５Ａが、第１水平転送部４から第２水平転送部５へ電荷転送（ＨＨ間転送）される転送経路Ｑ２を模式的に示している。また、信号電荷２５Ｂ及び信号電荷２５Ｃが第１水平転送部４において水平転送される転送経路Ｐ３、Ｐ２を模式的に示している。
【０１１３】
図９は、本発明の実施の形態２における水平転送部間の垂直転送時及び水平転送時のＣ−Ｃ’に沿った電位分布を模式的に示す図である。具体的には、図９（ａ）は、ＨＨ転送時における図８中のＣ−Ｃ’に沿った電位分布の模式図を示しており、図８（ｂ）は、水平転送時における図８中のＣ−Ｃ’に沿った電位分布の模式図を示している。
【０１１４】
なお、ＨＨ転送動作は、実施の形態１と同様であり、図３に示す駆動パルスを各電極に印加することで信号電荷をＨＨ転送する。つまり、図９（ａ）は、図３に示す時刻ｔａの状態を示しており、実施の形態１におけるＨＨ転送時の電位分布である図４（ａ）と同様の図となっている。そのため、第１水平転送部４ではＨＨ転送電極１０沿いの不純物追加注入領域１２Ｂの領域が最も電位が深くなっている。
【０１１５】
図８（ｂ）において、電位４１はＨＨ転送電極１０にローレベル１（例えば−３Ｖ）の転送パルスが印加された時の電位分布を示している。電位４２はＨＨ転送電極１０にローレベル２（例えば−６Ｖ）の転送パルスが印加された時の電位分布を示している。
【０１１６】
図８（ｂ）に示すように、ＨＨ転送電極１０にローレベルの転送パルスを印加すると、ＨＨ転送電極１０下の中間転送部１５及びＨＨ電極沿いの電位が浅くなるが、ローレベル１の負方向の電圧は、ローレベル２の電圧より小さいため、電位４１は電位４２より電位が深い。
【０１１７】
また、電位４１は、第１水平転送部４におけるＨＨ転送電極１０沿いの不純物追加注入領域１２Ｂにおいても電位４２より深い。電位４２は、実施の形態１同様に、第１水平転送部４における不純物追加注入領域１２Ｂの電位が最も深くなっていない。一方、電位４１では第１水平転送部４におけるＨＨ転送電極１０沿いの不純物追加注入領域１２Ｂの電位が最も深くなっている。
【０１１８】
このように、ローレベルの転送パルスがＨＨ転送電極１０に印加される場合には、信号電荷は電位が最も深い箇所に拡散されて転送される。そして、第１水平転送部４の振り分け転送部６側の側端の電位４１は、画素部１から読み出す信号電荷量が所定値以下の場合で、かつ、水平転送部間で信号電荷の転送を行うとき、電位４２よりも深くなるよう制御される。
【０１１９】
具体的には、水平転送時において、ＨＨ転送電極１０にローレベル１の転送パルスが印加される時は、信号電荷は、転送経路Ｐ２で示すようにＨＨ転送電極沿いの不純物追加注入領域１２Ｂで転送される。また、水平転送時において、ＨＨ転送電極１０にローレベル２の転送パルスが印加される時は、信号電荷は、転送経路Ｐ３で示すように第１の水平転送電極２１Ａ下の中央部に近いところで転送される。
【０１２０】
ＨＨ転送電極１０にローレベル１の転送パルスが印加されるのは、極めて低照度時のみであり水平転送劣化が生じやすい場合にのみ適用（選択）される。
【０１２１】
このようにすることで、低照度時に固体撮像装置の画素部１が生成する少量の信号電荷を、ＨＨ転送電極１０沿いの不純物追加注入領域１２Ｂに集約し、電荷密度を高めて水平転送することができるので転送効率の劣化を抑制することができる。
【０１２２】
なお、上述したように、ＨＨ転送電極１０にローレベル１の転送パルスが印加される場合、ＨＨ転送電極１０沿いの不純物追加注入領域１２Ｂの電位が最も深くなるため、第１水平転送部４の蓄積可能な飽和電荷量は低下してしまう。しかし、ＨＨ転送電極１０にローレベル１の転送パルスが印加されるのは極めて低照度の時のみであり少信号の電荷量に限定した適用であるため問題にはならない。
【０１２３】
つまり、標準的な光量時や高輝度時などの場合では、ＨＨ転送電極１０にはローレベル２が印加されるため、実施の形態１や図９（ａ）に示した電位分布を示すので、飽和電荷量が低下することはない。
【０１２４】
以上、本実施の形態によれば、ＨＨ転送電極１０に印加する転送パルスをハイレベル、ローレベル１、ローレベル２のように３つの異なる電圧を印加できるように構成する。そして、極めて低照度時の水平転送時の際、ＨＨ転送電極１０に印加する転送パルスとしてローレベル１を選択し、その他の撮像条件下では、ＨＨ転送電極１０に印加する転送パルスとしてローレベル２を選択する。加えて、ＨＨ転送電極１０に印加される３つの電圧条件に対応してＨＨ転送電極１０沿いの不純物追加注入領域１２Ｂを形成する。すると、第１水平転送部４の振り分け転送部６側の側端の電位４１は、画素部１から読み出す信号電荷量が所定値以下の場合で、かつ、水平転送部間で信号電荷の転送を行うとき、電位４２よりも深くなるよう制御することができる。
【０１２５】
それにより、標準的な光量時や高輝度時などの場合に、飽和電荷量の低下を防ぐことができるだけでなく、極めて低照度で信号電荷量が少ない時でも水平転送劣化の抑制を行うことができる。
【０１２６】
したがって、本実施の形態の固体撮像装置によれば、ＨＨ転送劣化を防ぎ、かつ水平転送劣化の克服を更に強化でき、更に飽和電荷量の低下を抑制することができる。
【０１２７】
（実施の形態３）
図１０は、本発明の実施の形態３における固体撮像装置の水平転送部の詳細構成を説明するための図である。なお、図２と同様の要素には同一の符号を付しており、詳細な説明は省略する。
【０１２８】
本実施の形態の特徴は、ＨＨ転送電極１０沿いの不純物追加注入領域１２Ｃを、ＨＨ転送電極１０を軸として第１水平転送部４と第２水平転送部５とに対称に形成している点である。
【０１２９】
具体的には、不純物追加注入領域１２Ｃは、第１水平転送部４の振り分け転送部６側の側端部だけでなく、第２水平転送部５の振り分け転送部６側の側端部にも形成され、振り分け転送部６を軸として、第１水平転送部４と第２水平転送部５とで対称になるように形成されている。換言すると、本実施の形態の特徴は、第１水平転送部４における不純物追加注入領域１２Ｃと、第２水平転送部５における不純物追加注入領域１２Ｃとを同じ面積で形成している。
【０１３０】
さらに、実施の形態１と異なる点は、実施の形態２と同様に、ＨＨ転送電極１０に印加する転送パルスをハイレベル、ローレベル１、ローレベル２のように３つの異なる電圧を印加する点である。具体的には、極めて低照度時で水平転送を行う際、ＨＨ転送電極１０に印加する転送パルスとしてローレベル１（例えば−３Ｖ）を選択し、その他の撮影条件では、ＨＨ転送電極１０に印加する転送パルスとしてローレベル２（例えば−６Ｖ）を選択する点と、ＨＨ転送電極１０の３つの異なる電圧に対応してＨＨ転送電極１０に沿った不純物追加注入領域１２Ｃが形成されている点である。
【０１３１】
また、図１０では、信号電荷４４が、第１水平転送部４から第２水平転送部５へ電荷転送（ＨＨ間転送）される転送経路Ｑ３を模式的に示している。また、信号電荷３５Ａ及び信号電荷３５Ｂが第１水平転送部４において水平転送される転送経路Ｐ５、Ｐ４を模式的に示している。さらに、信号電荷３６Ａ及び信号電荷３６Ｂが第２水平転送部５において水平転送される転送経路Ｐ６、Ｐ７を模式的に示している。
【０１３２】
図１１は、本発明の実施の形態３における水平転送部間の垂直転送時及び水平転送時のＤ−Ｄ’に沿った電位分布を模式的に示す図である。具体的には、図１１（ａ）は、ＨＨ転送時における図１０中のＤ−Ｄ’に沿った電位分布の模式図を示しており、図１１（ｂ）は、水平転送時における図１０中のＣ−Ｃ’に沿った電位分布の模式図を示している。
【０１３３】
図１０（ａ）では、実施の形態１及び実施の形態２と同様に、図３に示す駆動パルスを各電極に印加することで信号電荷をＨＨ転送する。つまり、図１１（ａ）は、図３に示す時刻ｔａの状態を示しており、実施の形態１におけるＨＨ転送時の電位分布である図４（ａ）と同様の図となっている。
【０１３４】
図１１（ｂ）において、電位５１はＨＨ転送電極１０にローレベル１の転送パルスが印加された時の電位分布を示している。電位５２はＨＨ転送電極１０にローレベル２の転送パルスが印加された時の電位分布を示している。
【０１３５】
水平転送時の際、極めて低照度時には、ＨＨ転送電極１０にローレベル１の転送パルスが印加されて水平転送劣化の抑制を行う。また、その他の撮像条件下では、ＨＨ転送電極１０にローレベル２の転送パルスが印加されて第１水平転送部４の飽和の低下をさせない。これらについては、上記実施の形態２と同じであるため詳細説明は省略する。
【０１３６】
以上、本実施の形態によれば、第１水平転送部４と第２水平転送部５とにおいて、ＨＨ転送電極１０沿いの不純物追加注入領域１２Ｃが対称的に形成されているため、ＨＨ転送電極１０を軸として電位分布が対称に形成される。
【０１３７】
それにより、第１水平転送部４と第２水平転送部５とでは、ほぼ同じ電位分布状態で信号電荷の水平転送が行われるので、各水平転送部の水平転送効率差を抑制することができるという効果を奏する。
【０１３８】
また、図１０中に示す転送経路Ｐ４及び転送経路Ｐ６は極めて低照度時に信号電荷が転送される転送経路を示している。転送経路Ｐ５及び転送経路Ｐ７は、それ以外の照度条件下での転送経路を示している。
【０１３９】
通常、一般的なＣＣＤ固体撮像装置において、極めて低照度条件下のような少量の信号電荷転送の場合、水平転送効率のバラツキが発生しやすく、複数の水平転送部で転送する場合、特に各水平転送部の水平転送効率差が顕著になる。
【０１４０】
しかし、本実施の形態によれば、図１０及び図１１（ｂ）に示すように、極めて少量の信号電荷であっても、その少量の信号電荷をＨＨ転送電極１０沿いの不純物追加注入領域１２Ｃに集約し、電荷密度を高めた上で水平転送することができる。それにより転送効率の劣化を抑制することができる。
【０１４１】
さらに加えて、第１水平転送部４と第２水平転送部５との水平転送効率差を抑制することができる。
【０１４２】
なぜなら、一般的に並列の水平転送部を複数有する構造の固体撮像装置は、ＨＨ転送の強化や水平転送部の飽和確保の観点から、第１水平転送部４と第２水平転送部５の幅が異なる場合が多い。しかし、本実施の形態の構造では、仮に各水平転送部の幅が異なっても、ＨＨ転送電極沿いにおいては同じ構成にすることができ、各水平転送部間の特性差を抑制することができるからである。
【０１４３】
なお、ＨＨ転送電極１０沿いの不純物追加注入領域１２Ｃを、注入する加速エネルギーを高めるなどで深い位置に形成すると、極めて少量時の信号電荷を水平転送する際、水平方向のフリンジ転送電界を強めることができる。これにより、更に水平転送効率の強化（向上）を図ることができる。
【０１４４】
以上、本実施の形態によれば、ＨＨ転送電極１０に印加する転送パルスをハイレベル、ローレベル１、ローレベル２のように３つの異なる電圧を印加できるように構成する。そして、極めて低照度時の水平転送時の際、ＨＨ転送電極１０に印加する転送パルスとしてローレベル１を選択し、その他の撮像条件下では、ＨＨ転送電極１０に印加する転送パルスとしてローレベル２を選択する。
【０１４５】
加えて、ＨＨ転送電極１０に印加される３つの電圧条件に対応してＨＨ転送電極１０沿いの不純物追加注入領域１２Ｃを、ＨＨ転送電極１０を軸にして第１水平転送部４と第２水平転送部５とに対して、対称に形成する。
【０１４６】
この構成により、水平転送の劣化やバラツキが生じやすい極めて低照度の信号条件時においても、水平転送効率の劣化を抑制すると共に、各水平転送部間の水平転送効率差を小さくすることができる。
【０１４７】
（実施の形態４）
以下、実施の形態１〜実施の形態３の固体撮像装置を備えるカメラシステムについて説明する。
【０１４８】
図１２は、本発明における実施の形態４のカメラシステムの全体構成を示す図である。
【０１４９】
このカメラは、入射光を光電変換し、光電変換することにより生じた信号電荷を転送するＣＣＤ型の固体撮像装置１００と、クロックドライバ（ＶＤｒ）１４０と、ＣＤＳ（相関二重サンプリング）やＡＤＣ（アナログ・デジタル変換）の処理を行なう前処理部（ＣＤＳ／ＡＤＣ）１２０と、画素補間や輝度・色差処理等を行なって映像信号を出力するデジタル信号処理部（ＤＳＰ）１３０と、タイミングジェネレータ（ＴＧ）１４０とを備える。
【０１５０】
固体撮像装置１００は、実施の形態１〜３で説明した固体撮像装置である。
【０１５１】
ＶＤｒ１１０は、垂直ＣＣＤによる電荷転送を制御する。具体的には、ＴＧ１４０から出力されたロジック信号Ｖｔ及びＣＨから駆動パルスφＶを生成し、駆動パルスφＶを固体撮像装置１００の垂直ＣＣＤに供給し、垂直ＣＣＤによる電荷転送を制御する。
【０１５２】
ＴＧ１４０は、ＤＳＰ１３０から水平同期信号ＨＤ、垂直同期信号ＶＤ及びクロック信号ＭＣＫの各パルスの入力を受け、固体撮像装置１００の駆動に用いられる駆動パルスφＨと、ロジック信号Ｖｔ及びＣＨを生成するとともに、前処理部１２０及びＤＳＰ１３０に信号処理パルスＰＲＯＣを出力する。
【０１５３】
以上のように、カメラシステムは構成される。
【０１５４】
以上、本発明によれば、ＨＨ間転送、水平転送劣化の抑制と共に水平転送部の飽和低下を克服できる固体撮像装置及びそれを備えたカメラを実現できる。
【０１５５】
以上、本発明の固体撮像装置について、実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、この実施の形態に限定されるものではない。本発明の要旨を逸脱しない範囲内で当業者が思いつく各種変形を施したものも本発明の範囲内に含まれる。また、発明の趣旨を逸脱しない範囲で、複数の実施の形態における各構成要素を任意に組み合わせてもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１５６】
本発明は、固体撮像装置及びそれを備えたカメラに利用でき、特に、フルＨＤ動画のような高速の動画モードを実現するためのデジタルスチルカメラ等の固体撮像装置及びそれを備えたカメラに利用することができる。
【符号の説明】
【０１５７】
１  画素部
２  垂直転送部
３  読み出し部
４  第１水平転送部
５  第２水平転送部
６  振り分け転送部
７  第１出力部
８  第２出力部
９  チャネルストップ領域
１０  ＨＨ転送電極
１１、１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ、６０、６１  不純物追加注入領域
１３  垂直最終転送電極
１４、１４Ｂ、２５Ａ、２５Ｂ、２５Ｃ、３５Ａ、３５Ｂ、３６Ａ、３６Ｂ、４４、６７、６８、９１４、９１５  信号電荷
１５  中間転送部
２１Ａ、２１Ｂ  第１の水平転送電極
２２  第２の水平転送電極
２３  第３の水平転送電極
２４  第４の水平転送電極
３１、３２、３３、３４、４１、４２、５１、５２  電位
Ｐ１〜Ｐ８、Ｐ１０１、Ｐ１０２、Ｑ１〜Ｑ４、Ｑ１０１  転送経路
６４、９０４  第１水平転送レジスタ
６５、９０５  第２水平転送レジスタ
６６、１０６、９０６  ＨＨ転送ゲート
１００  固体撮像装置
１１０  ＶＤｒ
１２０  前処理部
１３０  ＤＳＰ
１４０  ＴＧ
９０７  垂直転送ゲート
９１１  Ｐ型不純物注入領域
９１２  領域
９１３  電位勾配
９１６、９１７、９１９、９２０  電位分布
９１８  電位差
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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