(57)【要約】【課題】垂直転送部を駆動する駆動信号の波形なまりによる転送効率の劣化を、製造工程の増加を招くことなく効果的に改善することができる固体撮像装置を得る。【解決手段】複数の画素部と、画素部で生成された信号電荷を垂直方向に転送する複数の垂直転送部とを備え、画素部および垂直転送部が撮像領域を形成している固体撮像装置において、垂直転送部１２１〜１２５は、その垂直転送チャネル領域と重なるよう形成され、該垂直転送チャネル領域に形成されるポテンシャルレベルを、信号電荷の転送の向きが決まるよう傾斜させる方向付け領域Ｒ１〜Ｒ５を有し、方向付け領域の平面形状は、複数の垂直転送部におけるポテンシャルレベルの傾斜が、垂直転送部の位置が撮像領域の中央部に近いほど緩やかになるよう設定されている。【選択図】図３
2013125799.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マトリクス状に配列され、入射光の光電変換により信号電荷を生成する複数の画素部と、該複数の画素部の列毎に設けられ、対応する列の画素部で生成された信号電荷を垂直方向に転送する複数の垂直転送部とを備え、該画素部および該垂直転送部が撮像領域を形成している固体撮像装置であって、
該垂直転送部は、
半導体基板上に該垂直方向に沿って該信号電荷の転送経路として形成された垂直転送チャネル領域と、
該半導体基板上に該垂直転送チャネル領域と重なるよう形成され、該垂直転送チャネル領域に形成されるポテンシャルレベルを、該信号電荷の転送の向きが決まるよう傾斜させる方向付け領域とを備え、
該方向付け領域の平面形状は、該複数の垂直転送部における該ポテンシャルレベルの傾斜が、該垂直転送部の位置が該撮像領域の中央部に近いほど緩やかになるよう設定されている、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、
前記撮像領域上に前記垂直方向に沿って配列された複数の垂直転送電極を備え、
該複数の垂直転送電極の各々は、
前記複数の垂直転送チャネル領域に跨るよう各垂直転送チャネル領域を横切って形成されている、固体撮像装置。
【請求項３】
請求項１に記載の固体撮像装置において、
前記複数の垂直転送部の各々の垂直転送チャネル領域上に配列された複数の単位転送電極と、
該複数の垂直転送チャネル領域に跨るよう各垂直転送チャネル領域を横切って形成された複数の転送配線とを備え、
該転送配線が、該転送配線に対向する該単位転送電極とコンタクト部により接続されて複数の垂直転送電極が構成されている、固体撮像装置。
【請求項４】
請求項３に記載の固体撮像装置において、
前記単位転送電極は、ポリシリコン膜により構成されており、
前記転送配線は、金属材料からなる金属配線である、固体撮像装置。
【請求項５】
請求項２から請求項４のいずれか１項に記載の固体撮像装置において、
前記方向付け領域は、前記垂直転送チャネル領域における前記複数の垂直転送電極の各々に対向する部分に形成されている、固体撮像装置。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれかに記載の固体撮像装置において、
前記方向付け領域は、前記半導体基板にＰ型不純物を注入して形成されたＰ型不純物領域であり、
前記電荷転送チャネル領域では、
前記垂直転送電極毎に、該Ｐ型不純物領域と重なる部分のポテンシャルレベルが、該Ｐ型不純物領域と重ならない部分のポテンシャルレベルより高くなるようポテンシャルレベルが傾斜している、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Ｐ型不純物はボロンである、固体撮像装置。
【請求項８】
請求項１から請求項５のいずれかに記載の固体撮像装置において、
前記方向付け領域は、前記半導体基板にＮ型不純物を注入して形成されたＮ型不純物領域であり、
前記電荷転送チャネル領域では、
前記垂直転送電極毎に、該Ｎ型不純物領域と重なる部分のポテンシャルレベルが、該Ｎ型不純物領域と重ならない部分のポテンシャルレベルより低くなるようポテンシャルレベルが傾斜している、固体撮像装置。
【請求項９】
請求項８に記載の固体撮像装置において、
前記Ｎ型不純物はリンあるいは砒素である、固体撮像装置。
【請求項１０】
被写体の撮像を行う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ないし請求項９のいずれかに記載の固体撮像装置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電子情報機器に関し、特に、垂直転送部での転送効率を改善した固体撮像装置およびこのような固体撮像装置を備えた電子情報機器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から固体撮像装置としては、ＣＣＤ型固体撮像装置およびＣＭＯＳ型固体撮像装置があるが、ＣＣＤ型固体撮像装置では、垂直転送部の転送電極（以下、垂直転送電極という。）には、撮像領域の外部にまで延伸した垂直転送電極の両端にてバスラインから駆動信号（以下、駆動パルスともいう。）が印加されるようになっている。
【０００３】
ところが、垂直転送電極では駆動パルスの伝播遅延が発生し、バスラインと垂直転送電極の接続箇所に近い撮像領域の周辺部と、バスラインから遠く離れた撮像領域の中央部では、垂直転送電極に印加される駆動パルスの波形が大幅に異なってしまい、撮像領域の全体で設計どおりの転送特性を得ることが困難である。
【０００４】
このような駆動パルスの波形のなまりによる転送特性の変動は、画素サイズが大きい場合は転送特性のマージンがあったため、ある程度吸収することができていたが、画素サイズが小さくなると、例えば２μｍ以下となると、上記転送特性の変動に起因する垂直転送効率や暗電流などの特性の劣化が顕在化して無視できなくなってくる。
【０００５】
このような垂直駆動部の駆動パルスの波形なまりによる転送特性の劣化の問題に対しては従来から取り組みがなされており、例えば、特許文献１にはこのような問題を、垂直転送電極の抵抗値を撮像領域の中央部と周辺部とで変えることで解消したものが開示されている。
【０００６】
図１２〜図１４は、特許文献１に開示の従来のＣＣＤ型固体撮像装置を説明する図であり、図１２は、従来のＣＣＤ型固体撮像装置の全体構成を概略的に示し、図１３は、従来のＣＣＤ型固体撮像装置の垂直転送部（図１２のＡ部分）における垂直転送電極と画素部との配置を説明する図であり、図１４は、従来のＣＣＤ型固体撮像装置の垂直転送部（図１２のＡ部分）における垂直転送電極と転送チャネル（以下、垂直転送チャネル領域という。）との配置を示している。
【０００７】
このＣＣＤ型固体撮像装置（以下、固体撮像装置という。）１は、行列状に並ぶよう配列された複数の画素部１ａと、複数の画素部１ａの各列に沿って設けられ、画素部１ａで光電変換により得られた信号電荷を垂直方向に転送する複数の垂直転送部２と、これらの垂直転送部２の一端側に配置され、垂直転送部２により画素部１ａから転送されてきた信号電荷を水平方向に転送する水平転送部３と、水平転送部３から転送されてきた信号電荷を電圧信号に変換し増幅して出力する出力部４とを有している。ここで、画素部１ａおよび垂直転送部２は撮像領域１ｂを構成しており、画素部１ａはフォトダイオードなどの光電変換素子を受光部として含んでいる。また、垂直転送部は４相の駆動信号ΦＶ１〜ΦＶ４により駆動される構成となっている。また、撮像領域１ｂでは、緑色カラーフィルタＧ、青色カラーフィルタＢ、赤色カラーフィルタＲはベイヤー配列となっている。
【０００８】
また、撮像領域１ｂには、図１４に示すように、垂直転送部２１〜２５（図１２では垂直転送部２）を構成する垂直転送チャネル領域２０に沿って垂直転送電極２ａ〜２ｄが配置されている。これらの垂直転送電極２ａ〜２ｄは、半導体基板上に絶縁膜を介して形成された導電性膜（例えば導電性不純物を含有するポリシリコン膜）からなり、その平面形状は、撮像領域を横切って受光部（画素部）に重ならないように垂直転送チャネル領域と交差する方向（水平方向）に延伸した形状となっている。これらの垂直転送電極２ａ〜２ｄの、撮像領域１ｂの外部にまで延伸した両端部分には、図１３に示すように、バスラインＢｓ１〜Ｂｓ４から４相の駆動信号φＶ１〜φＶ４の各電圧が印加されるようになっている。
【０００９】
さらに、各垂直転送電極２ａ〜２ｄは、撮像領域１ｂの中央部Ａ３に位置する部分ではその抵抗値が低く、撮像領域１ｂにおける両側部（つまり、バスラインに近い部分）Ａ１およびＡ５ではその抵抗値が高く、中央部と両側部の間の部分Ａ２およびＡ４では、その抵抗値が中程度の値となっている。つまり、各垂直転送電極２ａ〜２ｄは、撮像領域１ｂにてその中央部から両側部（紙面の左右両側部）にかけて抵抗値が高くなる構造となっている。なお、図１４では、撮像領域１ｂの中央部Ａ３の垂直転送部２を垂直転送部２３とし、撮像領域１ｂの両側部Ａ１、Ａ５の垂直転送部２を垂直転送部２１、２５とし、撮像領域１ｂの中央部と両側部の間の部分Ａ２およびＡ４の垂直転送部２を垂直転送部２２、２４として示している。また、図１４では、図１３に示すバスラインＢｓ１〜Ｂｓ４は省略している。
【００１０】
このように抵抗値を撮像領域の中央部から両側部（紙面の左右両側部）にかけて変化させた構造の垂直転送電極は、これを構成するポリシリコン膜に対して選択的なイオン注入処理を、抵抗値の異なる部分が形成されるよう複数回行うことにより形成することができる。
【００１１】
このような構成の固体撮像装置では、垂直転送電極の抵抗値を水平方向における中央部から両側部に近づくほど大きくしているので、撮像領域の中央部と周辺部とで垂直転送電極を駆動する駆動パルスの波形の差が小さくなり、これによって、信号遅延による駆動パルスの波形なまりによる垂直転送効率や暗電流などの特性劣化が抑制されることとなる。
【００１２】
また、この特許文献１には、水平方向に延びる垂直転送電極の配線幅および配線厚さを変えることで、この垂直転送電極の抵抗値を、撮像領域の水平方向における中央部で低く、撮像領域の水平方向における両側部で高くする方法が開示されている。この方法では、垂直転送電極を構成するポリシリコン膜に対する選択的な熱処理を複数回行って、ポリシリコン膜の表面酸化部分の厚さを変えることにより、垂直転送電極の配線幅および配線厚さを、撮像領域の水平方向における中央部から、撮像領域の水平方向における両側部にかけて変化させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開２００８−１４１０４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかしながら、上記特許文献１に開示の方法は、従来の固体撮像装置における水平方向に延びる垂直転送電極の抵抗値を、撮像領域の両側部に近い部分ほど高くするというものであり、垂直転送電極を構成するポリシリコン膜に対して選択的なイオン注入処理を、抵抗値の異なる部分が形成されるよう複数回行うものであるが、実際の固体撮像装置では、垂直転送部は水平方向に多数配列されており、駆動パルスの波形は、中央部に近い垂直転送部ほど少しずつ鈍ることとなるので、水平方向に延びる垂直転送電極を、各垂直転送部に対応する部分で、各垂直転送部での駆動パルスの波形なまりに応じた抵抗値を持つようイオン注入処理を行うことは非常に困難である。また、隣接する複数の垂直転送部を１組として、固体撮像装置における垂直転送部を複数の組に区分し、この組毎に垂直転送電極の抵抗値を調整するとしても、複数のイオン注入処理が必要となり、また、この場合には、各組内での複数の垂直転送部での駆動パルスの波形の違いによる転送特性の劣化が生じてしまう。この各組内での垂直転送部での駆動パルスの波形の違いを低減するには、さらに多くのイオン注入処理が必要となって工程数が増えるため、結局、垂直転送部での駆動パルスの波形の違いによる転送特性の劣化を改善した固体撮像装置の実現は困難と予想される。
【００１５】
さらに、水平方向に延びる垂直転送電極の配線幅および配線厚さを変える方法では、微細化の進んだ固体撮像装置では垂直転送電極の幅や厚さは加工限界に近く、精度良く抵抗値を調整するのは難しいという問題もある。
【００１６】
本発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、垂直転送部を駆動する駆動信号の波形なまりによる転送効率の劣化を、製造工程の増加を招くことなく効果的に改善することができる固体撮像装置、およびこのような固体撮像装置を備えた電子情報機器を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明に係る固体撮像装置は、マトリクス状に配列され、入射光の光電変換により信号電荷を生成する複数の画素部と、該複数の画素部の列毎に設けられ、対応する列の画素部で生成された信号電荷を垂直方向に転送する複数の垂直転送部とを備え、該画素部および該垂直転送部が撮像領域を形成している固体撮像装置であって、該垂直転送部は、半導体基板上に該垂直方向に沿って該信号電荷の転送経路として形成された垂直転送チャネル領域と、該半導体基板上に該垂直転送チャネル領域と重なるよう形成され、該垂直転送チャネル領域に形成されるポテンシャルレベルを、該信号電荷の転送の向きが決まるよう傾斜させる方向付け領域とを備え、該方向付け領域の平面形状は、該複数の垂直転送部における該ポテンシャルレベルの傾斜が、該垂直転送部の位置が該撮像領域の中央部に近いほど緩やかになるよう設定されており、そのことにより上記目的が達成される。
【００１８】
本発明は、上記固体撮像装置において、前記撮像領域上に前記垂直方向に沿って配列された複数の垂直転送電極を備え、該複数の垂直転送電極の各々は、前記複数の垂直転送チャネル領域に跨るよう各垂直転送チャネル領域を横切って形成されていることが好ましい。
【００１９】
本発明は、上記固体撮像装置において、前記複数の垂直転送部の各々の垂直転送チャネル領域上に配列された複数の単位転送電極と、該複数の垂直転送チャネル領域に跨るよう各垂直転送チャネル領域を横切って形成された複数の転送配線とを備え、該転送配線が、該転送配線に対向する該単位転送電極とコンタクト部により接続されて複数の垂直転送電極が構成されていることが好ましい。
【００２０】
本発明は、上記固体撮像装置において、前記単位転送電極は、ポリシリコン膜により構成されており、前記転送配線は、金属材料からなる金属配線であることが好ましい。
【００２１】
本発明は、上記固体撮像装置において、前記方向付け領域は、前記垂直転送チャネル領域における前記複数の垂直転送電極の各々に対向する部分に形成され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、前記方向付け領域は、前記半導体基板にＰ型不純物を注入して形成されたＰ型不純物領域であり、前記電荷転送チャネル領域では、前記垂直転送電極毎に、該Ｐ型不純物領域と重なる部分のポテンシャルレベルが、該Ｐ型不純物領域と重ならない部分のポテンシャルレベルより高くなるようポテンシャルレベルが傾斜していることが好ましい。
【００２３】
本発明は、上記固体撮像装置において、前記Ｐ型不純物はボロン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、前記方向付け領域は、前記半導体基板にＮ型不純物を注入して形成されたＮ型不純物領域であり、前記電荷転送チャネル領域では、前記垂直転送電極毎に、該Ｎ型不純物領域と重なる部分のポテンシャルレベルが、該Ｎ型不純物領域と重ならない部分のポテンシャルレベルより低くなるようポテンシャルレベルが傾斜し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Ｎ型不純物はリンあるいは砒素であることが好ましい。
【００２６】
本発明に係る電子情報機器は、被写体の撮像を行う撮像部を備えた電子情報機器であって、該撮像部は、上述した本発明に係る固体撮像装置であり、そのことにより上記目的が達成される。
【００２７】
次に作用について説明する。
【００２８】
本発明においては、複数の画素部と、画素部で生成された信号電荷を垂直方向に転送する複数の垂直転送部とを備え、画素部および垂直転送部が撮像領域を形成している固体撮像装置において、垂直転送部は、その垂直転送チャネル領域と重なるよう形成され、該垂直転送チャネル領域に形成されるポテンシャルレベルを、信号電荷の転送の向きが決まるよう傾斜させる方向付け領域を有し、方向付け領域の平面形状を、複数の垂直転送部におけるポテンシャルレベルの傾斜が、垂直転送部の位置が撮像領域の中央部に近いほど緩やかになるよう設定しているので、駆動パルスの信号レベルが急峻に変化する撮像領域の周辺部に位置する垂直転送部では、信号電荷を転送方向に流すためのポテンシャルレベルの傾斜が急傾斜であるため、信号電荷の転送が駆動パルスの信号レベルの急峻な変化に追従することとなる。一方、駆動パルスの信号レベルが緩やかに変化する撮像領域の中央部に位置する垂直転送部では、信号電荷を転送方向に流すためのポテンシャルレベルの傾斜が緩やかであり、１つの垂直転送電極の下側領域でのポテンシャルレベルの最低値と最大値との差分（信号電荷を転送するときの障壁の高さ）が小さいため、信号電荷が移動しやすくなっている。
【００２９】
これにより、固体撮像装置の撮像領域の中央部と周辺部とで垂直転送部の駆動パルスの波形の違いが転送効率の差となって撮像不良の原因となるのを抑制することができる。
【００３０】
つまり、駆動パルスの波形なまりによる転送効率の差を、垂直転送チャネル領域でのポテンシャルレベルのプロファイルにより吸収することができ、これにより撮像領域の中央部で駆動パルスの波形なまりが生じたままで、撮像領域全体としての転送プロファイルを最適化することにより、垂直転送部の転送効率を改善することができる。
【発明の効果】
【００３１】
以上のように、本発明によれば、垂直転送部を駆動する駆動信号の波形なまりによる転送効率の劣化を、製造工程の増加を招くことなく効果的に改善することができる固体撮像装置、およびこのような固体撮像装置を備えた電子情報機器を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】図１は、本発明の実施形態１によるＣＣＤ型固体撮像装置を説明する図であり、このＣＣＤ型固体撮像装置の全体構成を概略的に示している。
【図２】図２は、本発明の実施形態１によるＣＣＤ型固体撮像装置を説明する図であり、このＣＣＤ型固体撮像装置の垂直転送部（図１のＢ部分）における垂直転送電極と画素部との配置を示している。
【図３】図３は、本発明の実施形態１によるＣＣＤ型固体撮像装置を説明する図であり、このＣＣＤ型固体撮像装置の垂直転送部（図１のＢ部分）における垂直転送電極と垂直転送チャネル領域との配置を示している。
【図４】図４は、本発明の実施形態１によるＣＣＤ型固体撮像装置を説明する図であり、図４（ａ）は、図３のＸ−Ｘ線部分の断面構造を示し、図４（ｂ）は、図３のＹ−Ｙ線部分の断面構造を示し、図４（ｃ）は、図３のＹ−Ｙ線に沿ったポテンシャルレベルを示し、図４（ｄ）は、撮像領域の中央部の垂直転送部での垂直転送方向に沿ったポテンシャルレベルを示し、図４（ｅ）は、撮像領域の一端側周辺部の垂直転送部での垂直転送方向に沿ったポテンシャルレベルを示している。
【図５】図５は、本発明の実施形態１によるＣＣＤ型固体撮像装置の動作を説明する図であり、このＣＣＤ型固体撮像装置における１つの垂直転送部にて信号電荷が転送される様子（図５（ａ）〜図５（ｃ））を示している。
【図６】図６は、本発明の実施形態１によるＣＣＤ型固体撮像装置の動作を説明する図であり、撮像領域の中央部および周辺部での垂直転送部の駆動パルスの波形を示している。
【図７】図７は、本発明の実施形態２によるＣＣＤ型固体撮像装置を説明する図であり、このＣＣＤ型固体撮像装置の全体構成を概略的に示している。
【図８】図８は、本発明の実施形態２によるＣＣＤ型固体撮像装置を説明する図であり、このＣＣＤ型固体撮像装置の垂直転送部（図７のＣ部分）における垂直転送電極と画素部との配置を示している。
【図９】図９は、本発明の実施形態２によるＣＣＤ型固体撮像装置を説明する図であり、このＣＣＤ型固体撮像装置の垂直転送部（図７のＣ部分）における垂直転送電極と垂直転送チャネル領域との配置を示している。
【図１０】図１０は、本発明の実施形態２によるＣＣＤ型固体撮像装置を説明する図であり、図１０（ａ）は、図９のＸａ−Ｘａ線部分の断面構造を示し、図１０（ｂ）は、図９のＹａ−Ｙａ線部分の断面構造を示し、図１０（ｃ）は、図９のＹａ−Ｙａ線に沿ったポテンシャルレベルを示し、図１０（ｄ）は、撮像領域の中央部の垂直転送部での垂直転送方向に沿ったポテンシャルレベルを示し、図１０（ｅ）は、撮像領域の一端側周辺部の垂直転送部での垂直転送方向に沿ったポテンシャルレベルを示している。
【図１１】図１１は、本発明の実施形態３として、実施形態１および２の固体撮像装置の少なくとも一方を撮像部に用いた電子情報機器の概略構成例を示すブロック図である。
【図１２】図１２は、特許文献１に開示の従来のＣＣＤ型固体撮像装置を説明する図であり、このＣＣＤ型固体撮像装置の全体構成を概略的に示している。
【図１３】図１３は、特許文献１に開示の従来のＣＣＤ型固体撮像装置を説明する図であり、このＣＣＤ型固体撮像装置の垂直転送部（図１２のＡ部分）における垂直転送電極と画素部との配置を示している。
【図１４】図１４は、特許文献１に開示の従来のＣＣＤ型固体撮像装置を説明する図であり、このＣＣＤ型固体撮像装置の垂直転送部（図１２のＡ部分）における垂直転送電極と垂直転送チャネル領域との配置を示している。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
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。
【００３４】
（実施形態１）
図１〜図６は、本発明の実施形態１によるＣＣＤ型固体撮像装置を説明する図であり、図１は、このＣＣＤ型固体撮像装置の全体構成を概略的に示し、図２は、このＣＣＤ型固体撮像装置の垂直転送部（図１のＢ部分）における転送電極（垂直転送電極）と画素部との配置を説明する図であり、図３は、このＣＣＤ型固体撮像装置の垂直転送部（図１のＢ部分）における垂直転送電極と垂直転送チャネル領域との配置を示している。
【００３５】
この実施形態１のＣＣＤ型固体撮像装置（以下、単に固体撮像装置ともいう。）１０は、行列状に並ぶよう配列された複数の画素部１１ａと、複数の画素部１１ａの各列に沿って設けられ、画素部１１ａで光電変換により得られた信号電荷を垂直方向に転送する複数の垂直転送部１２と、これらの垂直転送部１２の一端側に配置され、垂直転送部１２により画素部１１ａから転送されてきた信号電荷を水平方向に転送する水平転送部１３と、水平転送部１３から転送されてきた信号電荷を電圧信号に変換し増幅して出力する出力部１４とを有している。ここで、画素部１１ａおよび垂直転送部１２は撮像領域１１ｂを構成しており、画素部１１ａはフォトダイオードなどの光電変換素子を受光部として含んでいる。また、各垂直転送部１２は４相の駆動信号ΦＶ１〜ΦＶ４により駆動される構成となっている。また、撮像領域１１ｂでは、緑色カラーフィルタＧ、青色カラーフィルタＢ、赤色カラーフィルタＲはベイヤー配列となっている。
【００３６】
また、撮像領域１１ｂには、図３に示すように、垂直転送部１２１〜１２５（図１の垂直転送部１２）を構成する垂直転送チャネル領域１２０に沿って垂直転送電極（転送ゲート）１２ａ〜１２ｄが配置されている。これらの垂直転送電極１２ａ〜１２ｄは、半導体基板上に絶縁膜を介して形成された導電性膜からなる。ここでは、垂直転送電極を構成する導電性膜は、例えば導電性不純物を含有するポリシリコン膜で構成している。但し、垂直転送電極の構成はこれに限定されるものではない。
【００３７】
以下、垂直転送部１２１〜１２５（図１では垂直転送部１２）の構成について、図２および図３を用いて詳しく説明する。
【００３８】
垂直転送電極１２ａ〜１２ｄの平面形状は、図２および図３に示すように、撮像領域１１ｂを横切って画素部１１ａに重ならないように垂直転送チャネル領域１２０と交差する方向（水平方向）に延伸した形状となっている。これらの垂直転送電極１２ａ〜１２ｄの、撮像領域１１ｂの外部にまで延伸した両端部分には、バスラインＢｓ１〜Ｂｓ４から４相の駆動信号φＶ１〜φＶ４の各電圧が印加されるようになっている。
【００３９】
なお、図３では、図１に示す垂直転送部１２は、その撮像領域における位置に応じて垂直転送部１２１〜１２５として示している。つまり、図３では、ＣＣＤ型固体撮像装置の垂直転送部１２（図１のＢ部分）の一部として、撮像領域１１ｂの中央部Ｂ３における隣接する２つの垂直転送部１２３、撮像領域１１ｂの一方の側部（周辺部）Ｂ１における１つの垂直転送部１２１、撮像領域１１ｂの他方の側部（周辺部）Ｂ５における１つの垂直転送部１２５、撮像領域１１ｂの中央部Ｂ３と一方の側部Ｂ１との間の部分Ｂ２における隣接する２つの垂直転送部１２２、撮像領域１１ｂの中央部Ｂ３と他方の側部Ｂ５との間の部分Ｂ４における隣接する２つの垂直転送部１２４を示している。また、図３では、図２に示すバスラインＢｓ１〜Ｂｓ４は省略している。
【００４０】
次に垂直転送部の断面構造を、垂直転送部１２４を例に挙げて図４により説明する。
【００４１】
図４（ａ）は、図３のＸ−Ｘ線部分の断面構造を示し、図４（ｂ）は、図３のＹ−Ｙ線部分の断面構造を示し、図４（ｃ）は、図３のＹ−Ｙ線に沿ったポテンシャルレベルを示し、図４（ｄ）は、撮像領域の中央部の垂直転送部での垂直転送方向に沿ったポテンシャルレベルを示し、図４（ｅ）は、撮像領域の一端側周辺部の垂直転送部での垂直転送方向に沿ったポテンシャルレベルを示している。
【００４２】
図４（ａ）および図４（ｂ）に示すように、Ｎ型半導体基板（例えばＮ型シリコン基板）１０１の表面部分に形成されたＰ型ウエル領域１０１ａの表面部分は、垂直転送チャネル領域１２０としてＮ型不純物領域が形成されており、さらに、垂直転送チャネル領域に形成されるポテンシャルレベルを、信号電荷の転送の向きが決まるよう傾斜させる方向付け領域としてＰ型不純物領域Ｒ４が形成されている。ここで、Ｐ型不純物領域Ｒ４はボロン（Ｂ）あるいはフッ化ボロン（ＢＦ２）などのＰ型ドーパントを導入して形成されており、また、Ｎ型不純物領域はＰ（リン）あるいは砒素（Ａｓ）などのＮ型ドーパントの導入により形成されている。
【００４３】
なおここで、Ｎ型半導体基板の不純物濃度は、１０１２〜１０１６個／ｃｍ３であり、Ｐ型ウエル領域１０１ａの不純物濃度は、１０１２〜１０１６個／ｃｍ３であり、垂直転送チャネル領域１２０としてＮ型不純物領域の不純物濃度は、１０１５〜１０１９個／ｃｍ３であり、方向付け領域Ｒ４としてＰ型不純物領域の不純物濃度は、１０１４〜１０１８個／ｃｍ３である。
【００４４】
これにより垂直転送部１２４の垂直転送チャネル領域１２０の、各垂直転送電極１２ａ〜１２ｄに対向する部分に形成されるポテンシャルレベルＬｐは、図４（ｃ）に示すように、方向付け領域Ｒ４を形成した部分では、該方向付け領域Ｒ４を形成していない部分に比べて高くなるよう傾斜したものとなり、方向付け領域Ｒ４により電荷転送の方向Ｖｄが規定されることとなる。
【００４５】
なお、図４（ｃ）では、垂直転送電極１２ａ〜１２ｄに印加される駆動パルスΦＶ１〜ΦＶ４により、垂直転送電極１２ｂ〜１２ｄの下側でのポテンシャルレベルが、垂直転送電極１２ａの下側でのポテンシャルレベルに比べて深くなっている状態を示している。
【００４６】
さらに、上記方向付け領域は、垂直電荷転送部１２４だけでなく他の垂直電荷転送部１２１〜１２３、１２５の垂直転送チャネル領域１２０にもＰ型不純物領域Ｒ１〜Ｒ３、Ｒ５として形成されている。これらの方向付け領域としてのＰ型不純物領域Ｒ１〜Ｒ３，Ｒ５の不純物濃度は、Ｐ型不純物領域Ｒ４の不純物濃度と同一である。
【００４７】
そして、この実施形態１では、垂直電荷転送部１２１〜１２５の垂直転送チャネル領域１２０に形成されている方向付け領域Ｒ１〜Ｒ５の平面形状は、複数の垂直転送部におけるポテンシャルレベルの傾斜が、垂直転送部の位置が撮像領域１１ｂの中央部Ｂ３に近いほど緩やかになるよう設定されている。
【００４８】
つまり、ここでは、撮像領域１１ｂの側部（周辺部）Ｂ１、Ｂ５に位置する方向付け領域Ｒ１、Ｒ５は、撮像領域１１ｂの中央部Ｂ３に位置する方向付け領域Ｒ３に比べて、垂直転送チャネル領域１２０と重なる面積が大きくなるよう形成されており、さらに、撮像領域１１ｂの中央部Ｂ３と側部Ｂ１との間の部分Ｂ２に位置する方向付け領域Ｒ２は、垂直転送チャネル領域１２０と重なる面積が、方向付け領域Ｒ３と垂直転送チャネル領域１２０とが重なる面積に比べて大きくなり、かつ方向付け領域Ｒ１、Ｒ５と垂直転送チャネル領域１２０とが重なる面積に比べて小さくなるよう形成され、撮像領域１１ｂの中央部Ｂ３と側部Ｂ５との間の部分Ｂ４に位置する方向付け領域Ｒ４は、垂直転送チャネル領域１２０と重なる面積が、方向付け領域Ｒ３と垂直転送チャネル領域１２０とが重なる面積に比べて大きくなり、かつ方向付け領域Ｒ１、Ｒ５と垂直転送チャネル領域１２０とが重なる面積と比べて小さくなるよう形成されている。
【００４９】
このように方向付け領域と垂直転送チャネル領域とが重なる面積を、撮像領域１１ｂでの垂直転送部の位置によって変えることにより、撮像領域１１ｂでの垂直転送部の位置によって、垂直転送チャネル領域に形成されるポテンシャルレベルの傾斜の大きさを変えることができる。
【００５０】
例えば、撮像領域１１ｂの側部Ｂ１に位置する垂直転送部１２１（図４（ｅ））では、方向付け領域Ｒ１と垂直転送チャネル領域１２０とが重なる面積が大きく、一方、撮像領域１１ｂの中央部Ｂ３に位置する垂直転送部１２３（図４（ｄ））では、方向付け領域Ｒ３と垂直転送チャネル領域１２０とが重なる面積が小さく、このため、撮像領域１１ｂの側部Ｂ１に位置する垂直転送部１２１（図４（ｅ））の垂直転送チャネル領域１２０に形成されるポテンシャルレベルＬｐ１の傾斜は、撮像領域１１ｂの中央部Ｂ３に位置する垂直転送部１２３（図４（ｄ））の垂直転送チャネル領域１２０に形成されるポテンシャルレベルＬｐ２の傾斜より大きくなっている。
【００５１】
これにより、垂直転送電極の駆動パルスの波形が、撮像領域の中央部と周辺部とで異なることにより転送特性の劣化を解消することができる。
【００５２】
また、ここでは、それぞれの方向付け領域Ｒ１〜Ｒ５の平面形状は、直角三角形形状であり、斜辺以外の２辺のうちの一方が垂直転送方向と直交して垂直転送チャネル領域１２０を横切るよう配置され、斜辺以外の２辺のうちの他方が垂直転送方向と平行に配置されており、垂直転送方向と平行な辺の長さは、いずれの垂直転送チャネル領域に形成されているものも一定（例えば、０．５μｍ）であり、方向付け領域と垂直転送電極との重なり部分の面積は、方向付け領域の垂直転送方向と直交する辺の長さ（例えば、０．１μｍ〜１．０μｍの範囲）によって調整する形状となっている。
【００５３】
また、撮像領域１１ｂにおける全ての垂直転送部における方向付け領域Ｒ１〜Ｒ５は、１回のイオン注入プロセスにより形成することができる。
【００５４】
つまり、上記方向付け領域Ｒ１〜Ｒ５は、平面形状が撮像領域１１ｂにおける垂直転送部毎に異なるだけであるので、この方向付け領域としての不純物領域を形成する際のイオン注入マスクを、そのマスク開口領域の形状を、各垂直転送部で形成すべき方向付け領域の平面パターンに合わせたものとすることで、簡単に形成することができる。
【００５５】
なお、図２および図３では、垂直転送電極の、撮像領域１１ｂにおける５つの領域Ｂ１〜Ｂ５に対応する部分についてしか示していないが、垂直転送電極は、撮像領域１１ｂの一方側から他方側に向かって延びる形状を有しており、撮像領域１１ｂにおけるすべての垂直転送チャネル領域に跨って形成されているものであることは言うまでもない。
【００５６】
また、図３では、方向付け領域Ｒ２〜Ｒ４の平面形状を隣接する２つの垂直転送部では同一形状としているが、方向付け領域の平面形状は、垂直転送部毎に変化させても、あるいは３つ以上の垂直転送部を１組として変化させてもよい。ただし、方向付け領域の平面形状を同一とする１つの組に属する垂直転送部の数は少ない方が望ましい。
【００５７】
また、ここでは、垂直転送部を駆動する駆動信号は４相駆動パルスとしているが、８相駆動パルスなど４相以上の駆動パルスを用いてもよい。
【００５８】
また、方向付け領域の平面形状は、図３に示す直角三角形形状に限定されるものではなく、たとえば、長方形形状でもよく、この場合は、長方形形状の垂直転送方向と直交する長辺を一定長さとし、短辺の長さを、撮像領域における垂直転送部の位置に応じて変化させて、方向付け領域と垂直転送チャネル領域との重なり部分の面積を変えるようにする。
【００５９】
さらに、方向付け領域はＰ型不純物領域により構成したものに限定されず、Ｎ型不純物領域により構成してもよい。ただし、方向付け領域をＮ型不純物領域により構成した場合、垂直転送チャネル領域における方向付け領域を形成した部分が、方向付け領域を形成していない部分に比べて、ポテンシャルレベルが深くなるので、方向付け領域をＰ型不純物領域により形成した場合と同じ方向に信号電荷を転送する場合は、図３に示す垂直転送電極に対する方向付け領域の配置を、図３に示す直角三角形形状の方向付け領域を、この直角三角形の斜辺を軸として折り返した配置とする必要がある。
【００６０】
次に動作について説明する。
【００６１】
このような固体撮像装置では、垂直転送部１２および水平転送部１３にそれぞれ駆動信号が供給されることにより、画素部１１ａで生成された信号電荷が垂直転送部１２に読み出され、さらに垂直転送部１２では信号電荷が垂直方向に転送されて水平転送部１３に送られる。
【００６２】
水平転送部１３では、垂直転送部１２からの信号電荷が水平方向に転送され、出力部１４では、水平転送部１３からの信号電荷が信号電圧に変換されて増幅されて出力される。
【００６３】
以下、本実施形態１の垂直転送部１２の動作について詳しく説明する。
【００６４】
図５は、本発明の実施形態１によるＣＣＤ型固体撮像装置の動作を説明する図であり、このＣＣＤ型固体撮像装置における１つの垂直転送部にて信号電荷が転送される様子（図５（ａ）〜図５（ｃ））を示している。
【００６５】
例えば、図５（ａ）に示すタイミング（ｔ＝ｔ１）では、垂直転送電極１２ａの駆動パルスΦＶ１はローレベル、垂直転送電極１２ｂ〜１２ｄの駆動パルスΦＶ２〜ΦＶ４はミドルレベルであり、この状態では、垂直転送チャネル領域１２０の垂直転送電極１２ｂ〜１２ｄの下側でのポテンシャルレベルが、垂直転送チャネル領域１２０における垂直転送電極１２ａの下側でのポテンシャルレベルに比べて低くなり、このポテンシャルレベルが低くなっている部分に信号電荷Ｓｃ１が溜まっている。
【００６６】
次に、図５（ｂ）に示すタイミング（ｔ＝ｔ２）では、垂直転送電極１２ａおよび１２ｂの駆動パルスΦＶ１およびΦＶ２が反転するので、これにより垂直転送チャネル領域１２０の垂直転送電極１２ｂの下側部分にあった信号電荷Ｓｃ１が垂直転送方向Ｖｄに沿って移動し、垂直転送チャネル領域１２０の垂直転送電極１２ａの下側部分には垂直転送チャネル領域の上流側から信号電荷Ｓｃ２が移動してくる。
【００６７】
さらに、図５（ｃ）に示すタイミング（ｔ＝ｔ３）では、垂直転送電極１２ｂおよび１２ｃの駆動パルスΦＶ２およびΦＶ３が反転するので、これにより垂直転送チャネル領域１２０の垂直転送電極１２ｃの下側部分にあった信号電荷Ｓｃ１が垂直転送方向Ｖｄに沿って移動し、垂直転送チャネル領域１２０の垂直転送電極１２ｂの下側部分には垂直転送チャネル領域の上流側から信号電荷Ｓｃ２が移動してくる。
【００６８】
このようにして４相駆動パルスΦＶ１〜ΦＶ４により垂直転送部１２が駆動され、垂直転送部１２では信号電荷が垂直転送方向Ｖｄに沿って転送されることとなる。
【００６９】
ところで、本実施形態１においても、図２に示すように、垂直転送電極１２ａ〜１２ｄでは、それぞれ両端部にバスラインＢｓ１〜Ｂｓ４を介して駆動パルスΦＶ１〜ΦＶ４が印加される構成となっているため、撮像領域１１ｂの中央部Ｂ３と周辺部Ｂ１およびＢ５とでは、垂直転送電極に印加される駆動パルスの波形が伝達遅延によって異なった波形となる。
【００７０】
図６は、撮像領域の周辺部Ｂ１およびＢ５に位置する垂直転送部１２１および１２５での駆動パルスの波形Ｌａを、撮像領域の中央部Ｂ３に位置する垂直転送部１２３での駆動パルスの波形Ｌｂと対比させて示している。
【００７１】
この図６に示すように、撮像領域の中央部Ｂ３では、撮像領域の周辺部Ｂ１およびＢ５に比べて、垂直転送部１２３に印加される駆動パルスの波形は、立ち上がりも立下りも緩やかになるが、この実施形態１の固体撮像装置では、方向付け領域の平面形状を撮像領域の中央部Ｂ３では、撮像領域の周辺部Ｂ１およびＢ５と変えることで、撮像領域１１ｂの側部Ｂ１に位置する垂直転送部１２１（図４（ｅ））の垂直転送チャネル領域１２０に形成されるポテンシャルレベルＬｐ１の傾斜を、撮像領域１１ｂの中央部Ｂ３に位置する垂直転送部１２３（図４（ｄ））の垂直転送チャネル領域１２０に形成されるポテンシャルレベルＬｐ２の傾斜より大きくしている。
【００７２】
従って、駆動パルスの信号レベルが急峻に変化する撮像領域１１ｂの周辺部Ｂ１およびＢ５に位置する垂直転送部１２１および１２５では、信号電荷を転送方向に流すためのポテンシャルレベルＬｐ１の傾斜が急傾斜であるため、信号電荷の転送が駆動パルスの信号レベルの急峻な変化に追従して、わずかな期間で次の垂直転送電極へ電荷を転送することが可能となる。
【００７３】
一方、駆動パルスの信号レベルが緩やかに変化する撮像領域１１ｂの中央部Ｂ３に位置する垂直転送部１２３では、信号電荷を転送方向に流すためのポテンシャルレベルＬｐ２の傾斜が緩やかであり、１つの垂直転送電極の下側領域でのポテンシャルレベルの最低値と最大値との差分（信号電荷を転送するときの障壁の高さ）Ｈ２が小さいため、次の垂直転送電極１２ｄの障壁Ｈ２を越えて、垂直転送電極１２ｃから垂直転送電極１２ｄへと信号電荷が移動しやすくなっている。なお、図４（ｅ）中、Ｈ１は、撮像領域１１ｂの周辺部Ｂ１に位置する垂直転送部１２１における、１つの垂直転送電極の下側領域でのポテンシャルレベルの最低値と最大値との差分（信号電荷を転送するときの障壁の高さ）である。
【００７４】
このように本実施形態１では、複数の画素部と、画素部で生成された信号電荷を垂直方向に転送する複数の垂直転送部とを備え、画素部および垂直転送部が撮像領域を形成している固体撮像装置１０において、各垂直転送部１２１〜１２５は、その垂直転送チャネル領域と重なるよう形成され、該垂直転送チャネル領域に形成されるポテンシャルレベルを信号電荷の転送の向きが決まるよう傾斜させる方向付け領域Ｒ１〜Ｒ５を有し、方向付け領域の平面形状は、複数の垂直転送部におけるポテンシャルレベルの傾斜が、垂直転送部の位置が撮像領域１１ｂの中央部に近いほど緩やかになるよう設定されているので、駆動パルスの信号レベルが急峻に変化する撮像領域１１ｂの周辺部Ｂ１およびＢ５に位置する垂直転送部１２１および１２５では、信号電荷を転送方向に流すためのポテンシャルレベルＬｐ１の傾斜が急傾斜であるため、信号電荷の転送が駆動パルスの信号レベルの急峻な変化に追従することとなる。一方、駆動パルスの信号レベルが緩やかに変化する撮像領域１１ｂの中央部Ｂ３に位置する垂直転送部１２３では、信号電荷を転送方向に流すためのポテンシャルレベルＬｐ２の傾斜が緩やかであり、１つの垂直転送電極の下側領域でのポテンシャルレベルの最低値と最大値との差分（信号電荷を転送するときの障壁の高さ）Ｈ２が小さいため、信号電荷が移動しやすくなっている。
【００７５】
これにより、固体撮像装置の撮像領域の中央部と周辺部とで垂直転送部の駆動パルスの波形の違いが転送効率の差となって撮像不良の原因となるのを抑制することができる。
【００７６】
つまり、駆動パルスの波形なまりによる転送効率の差を、垂直転送チャネル領域１２０でのポテンシャルレベルのプロファイルにより吸収することができ、これにより撮像領域の中央部で駆動パルスの波形なまりが生じたままで、撮像領域全体としての転送プロファイルを最適化することにより、垂直転送部の転送効率を改善することができる。
【００７７】
なお、上記実施形態１では、固体撮像装置として、垂直転送電極を、例えば導電性不純物を含有するポリシリコン膜で構成したものを示しているが、固体撮像装置は、該垂直転送電極を、金属配線とポリシリコン膜とで構成したものでもよい。このように金属配線とポリシリコン膜とで垂直転送電極を形成した固体撮像装置においても、画素サイズが小さいと、金属配線の線幅が細くなるため、抵抗値が上昇し、撮像領域の中央部では駆動パルスの波形なまりが発生する。このため、この場合にも、実施形態１で説明した、撮像領域の中央部と周辺部との間での駆動パルスの波形なまりによる転送効率の差を、垂直転送チャネル領域でのポテンシャルレベルのプロファイルにより吸収する構成が有効となる。
【００７８】
そこで、以下の実施形態２では、このような構成の垂直転送電極を備えた固体撮像装置について具体的に説明する。
（実施形態２）
図７〜図１０は、本発明の実施形態２によるＣＣＤ型固体撮像装置を説明する図であり、図７は、このＣＣＤ型固体撮像装置の全体構成を概略的に示し、図８は、このＣＣＤ型固体撮像装置の垂直転送部（図７のＣ部分）における転送電極（垂直転送電極）と画素部との配置を説明する図であり、図９は、このＣＣＤ型固体撮像装置の垂直転送部（図７のＣ部分）における垂直転送電極と垂直転送チャネル領域との配置を示している。
【００７９】
この実施形態２の固体撮像装置２０は、実施形態１の固体撮像装置１０におけるポリシリコン膜からなる垂直転送電極１２ａ〜１２ｄに代えて、ポリシリコン膜からなる単位転送電極２０２を、金属配線からなる転送配線２０１に接続した構造の垂直転送電極２２ａ〜２２ｄを備えたものであり、その他の構成は実施形態１と同様である。つまり、この固体撮像装置２０は、複数の画素部１１ａと、画素部１１ａで光電変換により得られた信号電荷を垂直方向に転送する複数の垂直転送部２２と、垂直転送部２２から転送されてきた信号電荷を水平方向に転送する水平転送部１３と、水平転送部１３から転送されてきた信号電荷を電圧信号に変換し増幅して出力する出力部１４とを有している。
【００８０】
またここで、垂直転送電極２２ａ〜２２ｄを構成する単位転送電極２０２は、半導体基板上に絶縁膜を介して形成されたポリシリコン膜からなり、また、垂直転送電極２２ａ〜２２ｄを構成する転送配線２０１は、該ポリシリコン膜上に層間絶縁膜を介して形成された金属材料膜からなり、撮像領域１１ｂの一方側から他方側に向かって延びる形状を有しており、該転送配線２０１の、撮像領域１１ｂの外部にまで延伸した両端部分には、バスラインＢｓ１〜Ｂｓ４から４相の駆動信号φＶ１〜φＶ４の各電圧が印加されるようになっている。
【００８１】
以下、この実施形態２の固体撮像装置２０の垂直転送部及び垂直転送電極について詳しく説明する。
【００８２】
ここでは、図７に示す固体撮像装置２０のＣ部分の詳細を示す図８および図９を用いて、この実施形態２の固体撮像装置における垂直転送部及び垂直転送電極の構成について説明する。
【００８３】
なお、図９では、図７に示す垂直転送部２２は、その撮像領域における位置に応じて垂直転送部２２１〜２２５として示している。つまり、図９では、ＣＣＤ型固体撮像装置の垂直転送部２２（図７のＣ部分）の一部として、撮像領域１１ｂの中央部Ｃ３における隣接する２つの垂直転送部２２３、撮像領域１１ｂの一方の側部（周辺部）Ｃ１における１つの垂直転送部２２１、撮像領域１１ｂの他方の側部（周辺部）Ｃ５における１つの垂直転送部２２５、撮像領域１１ｂの中央部Ｃ３と一方の側部Ｃ１との間の部分Ｃ２における隣接する２つの垂直転送部２２２、撮像領域１１ｂの中央部Ｃ３と他方の側部Ｃ５との間の部分Ｃ４における隣接する２つの垂直転送部２２４を示している。また、図９では、図８に示すバスラインＢｓ１〜Ｂｓ４は省略している。
【００８４】
各垂直転送部２２１〜２２５の垂直転送チャネル領域２２０上には単位転送電極２０２が垂直転送方向に沿って複数配列されており、また、すべての垂直転送部の単位転送電極２０２が構成する行列における行毎に転送配線２０１が設けられている。
【００８５】
たとえば、図７に示す固体撮像装置２０のＣ部分では、図８に示すように、紙面上から１行目の単位転送電極２０２の列に沿って転送配線２０１が設けられており、この転送配線２０１と、対応する単位転送電極２０２とがコンタクト部２０３により接続されて、垂直転送電極２２ａが形成されている。同様に、図８の紙面上から２行目の単位転送電極２０２と、２行目の単位転送電極２０２の列に沿って配置されている転送配線２０１とがコンタクト部２０３により接続されて垂直転送電極２２ｂが形成され、図８の紙面上から３行目の単位転送電極２０２と、３行目の単位転送電極２０２の列に沿って配置されている転送配線２０１とがコンタクト部２０３により接続されて垂直転送電極２２ｃが形成され、さらに、図８の紙面上から４行目の単位転送電極２０２と、４行目の単位転送電極２０２の列に沿って配置されている転送配線２０１とがコンタクト部２０３により接続されて垂直転送電極２２ｄが形成されている。
【００８６】
次に垂直転送部の断面構造を、垂直転送部２２４を例に挙げて図１０により説明する。
【００８７】
図１０（ａ）は、図９のＸａ−Ｘａ線部分の断面構造を示し、図１０（ｂ）は、図９のＹａ−Ｙａ線部分の断面構造を示し、図１０（ｃ）は、図９のＹａ−Ｙａ線に沿ったポテンシャルレベルを示し、図１０（ｄ）は、撮像領域の中央部の垂直転送部での垂直転送方向に沿ったポテンシャルレベルを示し、図１０（ｅ）は、撮像領域の一端側周辺部の垂直転送部での垂直転送方向に沿ったポテンシャルレベルを示している。
【００８８】
図１０（ａ）および図１０（ｂ）に示すように、Ｎ型半導体基板（例えばＮ型シリコン基板）１０１の表面部分に形成されたＰ型ウエル領域１０１ａの表面部分は、垂直転送チャネル領域２２０としてＮ型不純物領域が形成されており、さらに、垂直転送チャネル領域に形成されるポテンシャルレベルを、信号電荷の転送の向きが決まるよう傾斜させる方向付け領域としてＰ型不純物領域Ｒ４が形成されている。ここで、Ｐ型不純物領域Ｒ４はボロン（Ｂ）あるいはフッ化ボロン（ＢＦ２）などのＰ型ドーパントを導入して形成されており、また、Ｎ型不純物領域はＰ（リン）あるいは砒素（Ａｓ）などのＮ型ドーパントの導入により形成されている。
【００８９】
また、Ｎ型半導体基板の不純物濃度、Ｐ型ウエル領域１０１ａの不純物濃度、垂直転送チャネル領域２２０としてのＮ型不純物領域の不純物濃度、方向付け領域Ｒ４としてＰ型不純物領域の不純物濃度は、実施形態１におけるものと同一である。
【００９０】
これにより、垂直転送部２２４の垂直転送チャネル領域２２０の、各垂直転送電極２２ａ〜２２ｄの単位転送電極２０２に対向する部分に形成されるポテンシャルレベルＬｐは、図１０（ｃ）に示すように、方向付け領域Ｒ４を形成した部分では、該方向付け領域Ｒ４を形成していない部分に比べて高くなるよう傾斜したものとなり、方向付け領域Ｒ４により電荷転送の方向Ｖｄが規定されることとなる。
【００９１】
なお、図１０（ｃ）では、垂直転送電極２２ａ〜２２ｄに印加される駆動パルスΦＶ１〜ΦＶ４により、垂直転送電極２２ｂ〜２２ｄの単位転送電極２０２下側でのポテンシャルレベルが、垂直転送電極２２ａの単位転送電極２０２下側でのポテンシャルレベルに比べて深くなっている状態を示している。
【００９２】
さらに、上記方向付け領域は、垂直転送部１２４だけでなく他の垂直転送部２２１〜２２３、２２５の垂直転送チャネル領域２２０にもＰ型不純物領域Ｒ１〜Ｒ３、Ｒ５として形成されている。これらの方向付け領域としてのＰ型不純物領域Ｒ１〜Ｒ３，Ｒ５の不純物濃度は、Ｐ型不純物領域Ｒ４の不純物濃度と同一である。
【００９３】
そして、この実施形態２では、垂直電荷転送部２２１〜２２５の垂直転送チャネル領域２２０に形成されている方向付け領域Ｒ１〜Ｒ５の平面形状は、実施形態１と同様に、複数の垂直転送部におけるポテンシャルレベルの傾斜が、垂直転送部の位置が撮像領域１１ｂの中央部Ｃ３に近いほど緩やかになるよう設定されている。
【００９４】
つまり、ここでは、撮像領域１１ｂの側部（周辺部）Ｃ１、Ｃ５に位置する方向付け領域Ｒ１、Ｒ５は、撮像領域１１ｂの中央部Ｃ３に位置する方向付け領域Ｒ３に比べて、垂直転送チャネル領域２２０と重なる面積が大きくなるよう形成されており、さらに、撮像領域１１ｂの中央部Ｃ３と側部Ｃ１との間の部分Ｃ２に位置する方向付け領域Ｒ２は、垂直転送チャネル領域２２０と重なる面積が、方向付け領域Ｒ３に比べて大きくなり、かつ方向付け領域Ｒ１、Ｒ５に比べて小さくなるよう形成され、撮像領域１１ｂの中央部Ｃ３と側部Ｃ５との間の部分Ｃ４に位置する方向付け領域Ｒ４は、垂直転送チャネル領域２２０と重なる面積が、方向付け領域Ｒ３と垂直転送チャネル領域２２０とが重なる面積に比べて大きくなり、かつ方向付け領域Ｒ１、Ｒ５と垂直転送チャネル領域２２０とが重なる面積と比べて小さくなるよう形成されている。
【００９５】
このように方向付け領域と垂直転送チャネル領域とが重なる面積を、撮像領域１１ｂでの垂直転送部の位置によって変えることにより、撮像領域１１ｂでの垂直転送部の位置によって、垂直転送チャネル領域に形成されるポテンシャルレベルの傾斜の大きさを変えることができる。
【００９６】
例えば、撮像領域１１ｂの側部Ｃ１に位置する垂直転送部２２１（図１０（ｅ））では、方向付け領域Ｒ１と垂直転送チャネル領域２２０とが重なる面積が大きく、一方、撮像領域１１ｂの中央部Ｃ３に位置する垂直転送部２２３（図１０（ｄ））では、方向付け領域Ｒ３と垂直転送チャネル領域２２０とが重なる面積が小さく、このため、撮像領域１１ｂの側部Ｃ１に位置する垂直転送部２２１（図１０（ｅ））の垂直転送チャネル領域２２０に形成されるポテンシャルレベルＬｐ１の傾斜は、撮像領域１１ｂの中央部Ｃ３に位置する垂直転送部２２３（図１０（ｄ））の垂直転送チャネル領域２２０に形成されるポテンシャルレベルＬｐ２の傾斜より大きくなっている。
【００９７】
これにより、垂直転送電極の駆動パルスの波形が、撮像領域の中央部と周辺部とで異なることによる転送特性の劣化を解消することができる。
【００９８】
なお、図８および図９では、垂直転送電極２２ａ〜２２ｄの、撮像領域１１ｂにおける５つの領域Ｃ１〜Ｃ５に対応する部分についてしか示していないが、これらの垂直転送電極を構成する転送配線２０１は、撮像領域の一方側から他方側に向かって延びる形状を有しており、撮像領域１１ｂにおけるすべての垂直転送チャネル領域に跨って形成されているものであることは言うまでもない。
【００９９】
このような構成の固体撮像装置２０においても、垂直転送部２２および水平転送部１３にそれぞれ駆動信号が供給されることにより、画素部１１ａで生成された信号電荷が垂直転送部２２に読み出され、さらに垂直転送部２２では信号電荷が垂直方向に転送されて水平転送部１３に送られる。水平転送部１３では、垂直転送部２２からの信号電荷が水平方向に転送され、出力部１４では、水平転送部１３からの信号電荷が信号電圧に変換されて増幅されて出力される。
【０１００】
このような構成の本実施形態２では、複数の画素部１１ａと、画素部で生成された信号電荷を垂直方向に転送する複数の垂直転送部とを備え、画素部および垂直転送部が撮像領域１１ｂを形成している固体撮像装置２０において、垂直転送部１２１〜１２５は、その垂直転送チャネル領域２２０と重なるよう形成され、該垂直転送チャネル領域に形成されるポテンシャルレベルを、信号電荷の転送の向きが決まるよう傾斜させる方向付け領域Ｒ１〜Ｒ５を有し、方向付け領域の平面形状は、複数の垂直転送部におけるポテンシャルレベルの傾斜が、垂直転送部の位置が撮像領域の中央部Ｃ３に近いほど緩やかになるよう設定されているので、駆動パルスの信号レベルが急峻に変化する撮像領域１１ｂの周辺部Ｃ１およびＣ５に位置する垂直転送部２２１および２２５では、信号電荷を転送方向に流すためのポテンシャルレベルの傾斜が急傾斜であり、このため、信号電荷の転送が駆動パルスの信号レベルの急峻な変化に追従することとなる。一方、駆動パルスの信号レベルが緩やかに変化する撮像領域１１ｂの中央部Ｃ３に位置する垂直転送部２２３では、信号電荷を転送方向に流すためのポテンシャルレベルの傾斜が緩やかであり、このため１つの垂直転送電極の下側領域でのポテンシャルレベルの最低値と最大値との差分（信号電荷を転送するときの障壁の高さ）が小さく、信号電荷が移動しやすくなっている。
【０１０１】
これにより、固体撮像装置の撮像領域の中央部と周辺部とで垂直転送部の駆動パルスの波形の違いが転送効率の差となって撮像不良の原因となるのを抑制することができる。
【０１０２】
つまり、駆動パルス信号の波形なまりによる転送効率の差を、垂直転送チャネル領域でのポテンシャルレベルのプロファイルにより吸収することができ、これにより撮像領域の中央部で駆動パルスの波形なまりが生じたままで、撮像領域全体としての転送プロファイルを最適化することにより、垂直転送部の転送効率を改善することができる。
【０１０３】
また、本実施形態２では、垂直転送電極を、各垂直転送部を構成する垂直転送チャネル領域上にポリシリコン膜からなる単位転送電極２０１を、複数の垂直転送部に跨るよう水平方向に延びる金属配線２０２にコンタクト部２０３により接続した構造としているので、垂直転送電極の低抵抗化により垂直転送部の駆動パルスの波形なまりを抑制しつつ、駆動パルス信号の波形なまりによる転送効率の差を、垂直転送チャネル領域でのポテンシャルレベルのプロファイルにより吸収することができ、これにより垂直転送部の転送効率をより一層改善することができる。
【０１０４】
さらに、上記実施形態１および２では、特に説明しなかったが、上記実施形態１および２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以下簡単に説明する。
（実施形態３）
図１１は、本発明の実施形態３として、実施形態１および２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電子情報機器の概略構成例を示すブロック図である。
【０１０５】
図１１に示す本発明の実施形態２による電子情報機器９０は、本発明の上記実施形態１および２の固体撮像装置の少なくともいずれかを、被写体の撮影を行う撮像部９１として備えたものであり、このような撮像部による撮影により得られ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９２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部９３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部９４と、この画像データを印刷（印字）して出力（プリントアウト）する画像出力部９５とのうちの少なくともいずれかを有している。
【０１０６】
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】
【０１０７】
本発明は、固体撮像装置および電子情報機器の分野において、垂直転送部を駆動する駆動信号の波形なまりによる転送効率の劣化を、製造工程の増加を招くことなく効果的に改善することができる固体撮像装置、およびこのような固体撮像装置を備えた電子情報機器を実現することができる。
【符号の説明】
【０１０８】
１０  ＣＣＤ型固体撮像装置（固体撮像装置）
１１ａ  画素部
１１ｂ  撮像領域
１２、２０、１２１〜１２４、２２１〜２２４  垂直転送部
１２ａ〜１２ｄ、２２ａ〜２２ｄ  垂直転送電極
１３  水平転送部
１４  出力部
９０  電子情報機器
９１  撮像部
９２  メモリ部
９３  表示部
９４  通信部
９５  画像出力部
１２０、２２０  垂直転送チャネル領域
２０１  転送配線
２０２  単位転送電極
２０３  コンタクト部
Ｂ１およびＢ５  周辺部（側部）
Ｂ２およびＢ４  間の部分
Ｂ３  中央部
Ｂｓ１〜Ｂｓ４  バスライン
Ｈ１、Ｈ２  障壁高さ
Ｌａ、Ｌｂ  駆動パルスの波形
Ｌｐ、Ｌｐ１、Ｌｐ２  ポテンシャルレベル
Ｒ１〜Ｒ５  方向付け領域
Ｓｃ１、Ｓｃ２  信号電荷
Ｖｄ  垂直転送方向
ΦＶ１〜ΦＶ４  駆動信号
【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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