(57)【要約】【課題】水平電荷転送時に余剰電荷排出領域に信号電荷が漏れ出ることを防止し、水平電荷転送領域の位置によらず一定の飽和電荷量を維持でき、シェーディングなどの画像のムラの発生を防止できる固体撮像装置及び撮像装置を提供する。【解決手段】固体撮像装置１０は、撮像領域において垂直方向及び水平方向に配列され、入射光に応じて信号電荷を生成する複数の光電変換部２１と、光電変換部２１で生成された信号電荷を垂直方向に転送する垂直電荷転送領域２０と、垂直電荷転送領域２０から転送された信号電荷を水平方向に転送する水平電荷転送領域２２と、水平電荷転送時に水平電荷転送領域２２に生じた余剰の信号電荷を排出する余剰電荷排出領域２４と、水平電荷転送前に水平電荷転送領域２２に蓄積された信号電荷の一部を排出することで飽和電荷量を低下させる飽和電荷排出手段を備えている。【選択図】図２
2009055386.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像領域において垂直方向及び水平方向に配列され、入射光に応じて信号電荷を生成する複数の光電変換部と、
前記光電変換部で生成された信号電荷を垂直方向に転送する垂直電荷転送領域と、
前記垂直電荷転送領域から転送された信号電荷を水平方向に転送する水平電荷転送領域と、
水平電荷転送時に前記水平電荷転送領域に生じた余剰の信号電荷を排出する余剰電荷排出領域と、
水平電荷転送前に前記水平電荷転送領域に蓄積された信号電荷の一部を排出することで飽和電荷量を低下させる飽和電荷排出手段を備えていることを特徴とする固体撮像装置。
【請求項２】
前記飽和電荷排出手段は、電荷排出ゲート電極と、該電荷排出ゲート電極に対応して設けられ、ポテンシャル障壁として機能する不純物拡散領域とを有することを特徴とする請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項３】
前記飽和電荷排出ゲート電極には、水平電荷転送前に前記水平電荷転送領域に蓄積された信号電荷の一部を排出するタイミングで駆動信号が入力されることを特徴とする請求項２に記載の固体撮像装置。
【請求項４】
前記水平電荷転送領域が、第１ゲート電極と第２ゲート電極とを水平方向に交互に並べてなる水平電荷転送電極を有し、前記飽和電荷排出ゲート電極が第１ゲート電極と第２ゲート電極のうち少なくともストレージ電極側に一部が覆われるように形成されていることを特徴とする請求項３に記載の固体撮像装置。
【請求項５】
上記請求項１から４に記載の固体撮像装置と、駆動時に前記固体撮像装置に所定のタイミングで駆動信号を入力する駆動部とを備えたことを特徴とする撮像装置。
【請求項６】
撮像領域において垂直方向及び水平方向に配列された複数の光電変換部で、該撮像領域への入射光に応じて信号電荷を生成し、出力することで画像を得る固体撮像装置の駆動方法であって、
前記光電変換部で生成された信号電荷を垂直電荷転送領域によって垂直方向に転送するステップと、
前記垂直電荷転送領域から転送された信号電荷を水平電荷転送領域によって水平方向に転送するステップと、
水平電荷転送時に前記水平電荷転送領域に生じた余剰の信号電荷を余剰電荷排出領域に排出するステップと、
水平電荷転送前に前記水平電荷転送領域に蓄積された信号電荷の一部を飽和電荷排出手段によって排出することで飽和電荷量を低下させるステップを有することを特徴とする固体撮像装置の駆動方法。
【請求項７】
前記飽和電荷排出手段が、電荷排出ゲート電極と、該電荷排出ゲート電極に対応して設けられ、ポテンシャル障壁として機能する不純物拡散領域とを有し、前記飽和電荷排出ゲート電極に、水平電荷転送前に前記水平電荷転送領域に蓄積された信号電荷の一部を排出するタイミングで駆動信号を入力し、前記不純物拡散領域のポテンシャルを低下させ、前記水平電荷転送領域に蓄積された信号電荷の一部を前記余剰電荷排出領域に掃きだし、その後、前記不純物拡散領域のポテンシャルを水平電荷転送時の高さまで上げるステップを有することを特徴とする請求項６に記載の固体撮像装置の駆動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、入射光に応じて信号電荷を生成する光電変換部から信号電荷を読み出して電荷転送部によって転送させ、出力することで画像を生成する固体撮像装置，固体撮像装置の駆動方法及び撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図７は、従来の固体撮像装置の構成を示す図である。図８は、図７のx’-y’線における断面図である。図７においては、固体撮像装置１００には、複数の光電変換素子１１１が図中破線で囲われた撮像領域においてマトリクス状に配列されている。図中上下方向に並んだ光電変換素子１１１を光電変換素子列とする場合、光電変換素子列同士の間にはそれぞれ、光電変換素子列と略平行に延設された垂直電荷転送領域１１０が設けられている。また、垂直電荷転送領域１１０の各端部が、該垂直電荷転送領域１１０に対して垂直方向（図中水平方向）に延設けられた水平電荷転送領域１１２に接続されている。水平電荷転送領域１１２の水平方向における出力側の端部には出力アンプ１１５が設けられている。さらに、固体撮像装置１００は、水平電荷転送時に、水平電荷転送領域１１２で発生する余剰電荷を排出するため、該水平電荷転送領域１１２と略平行に設けられた電荷排出領域（Ｈドレイン部）１１４が設けられている。
【０００３】
図８に示すように、半導体基板２００の表面部において、ポリシリコン等の水平電荷転送電極１１２ａと、該水平電荷転送電極１１２ａと対向する領域にＮ型不純物拡散領域２１２とが形成されている。また、電荷排出領域１１４は、Ｎ型不純物拡散領域２１２に対してＰ型不純物拡散領域２２０を介して形成されたＮ型不純物拡散領域によって形成されている。なお、半導体基板２００の下層は、Ｐ型不純物拡散領域で構成されている。
【０００４】
駆動時に、水平電荷転送電極１１２ａに水平転送信号φHi（i=1,2,…）が入力されると、垂直電荷転送電極１１０に蓄積された信号電荷が水平電荷転送電極１１２に読み出され、Ｎ型不純物拡散領域２１２に蓄積される。そして、水平転送されて出力アンプ１１５で電圧変換されて出力信号OSとして出力される。このとき、Ｎ型不純物拡散領域２１２に隣接して設けられたＰ型不純物拡散領域２２０が転送電荷に対してポテンシャル障壁として機能する。
【０００５】
図９は、電荷転送時のタイミングチャートを示す図である。水平同期信号ＨＤがローレベルからハイレベルに変化して、垂直転送信号φVk（k=1,2,…）が駆動されると、垂直電荷転送電極１１０の最終段にある信号電荷が水平電荷転送領域１１２に転送される（期間ｔ１）。その後、水平転送信号φHiの駆動により、信号電荷が水平電荷転送領域１１２に沿って水平転送される（期間ｔ３）。垂直電荷転送領域１１０から水平電荷転送領域１１２に転送された信号電荷のうち、飽和電荷量を超える余剰な電荷は、ポテンシャル障壁となるＰ型不純物拡散領域２２０を超えることで余剰電荷排出領域１１４によって排出される。このため、従来の固体撮像装置１００は、水平電荷転送領域の飽和電荷量は常に一定に維持され、出力された画像にムラが生じることを防止している。
従来、水平電荷転送領域の余剰電荷を排出する構成を備えた固体撮像装置としては、例えば下記特許文献に示すものがある。
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−８７６５９号公報
【特許文献２】特公平７−３４５８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、実動作においては、水平電荷転送期間中に、水平電荷転送領域１１２から余剰電荷排出領域１１４に信号電荷の漏れが生じるため、電荷検出部に近い水平電荷転送領域１１２に読み出される飽和電荷量より、電荷検出部より遠い側に読み出される水平電荷転送領域１１２の飽和電荷量の方が減少することに起因して、出力した画像にムラ（シェーディング）を生じさせ、画質を劣化させて歩留まり低下の原因となる点で改善の余地があった。
【０００８】
図１０（ａ）は、水平電荷転送前のポテンシャル井戸と駆動を説明するタイミングチャートである。図１０（ｂ）は、水平電荷転送後のポテンシャル井戸と駆動を説明するタイミングチャートである。図１０（ａ）に示すように、水平電荷転送領域１１２の飽和蓄積電荷をＳとする。このとき、飽和蓄積電荷Ｓは、Ｐ型不純物拡散領域のポテンシャル障壁と略同じ高さとなるポテンシャル高さまで信号電荷が蓄積される。しかし、図１０（ｂ）の水平電荷転送後は、余剰電荷排出領域１１４に信号電荷が漏れ出てしまい、漏れ出た信号電荷の量に応じて飽和蓄積電荷Ｓがポテンシャルが低下した蓄積電荷Ｓ’となる。なお、図中のVlは垂直電荷転送電極の最終段の転送電極に相当し、水平電荷転送領域へ信号電荷を転送するとき以外は、ロー（ＬＯＷ）レベルとなって水平電荷転送領域１１２に対するポテンシャル障壁となる。
【０００９】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、水平電荷転送時に余剰電荷排出領域に信号電荷が漏れ出ることを防止し、水平電荷転送領域の位置によらず一定の飽和電荷量を維持でき、シェーディングなどの画像のムラの発生を防止できる固体撮像装置，固体撮像装置の駆動方法及び撮像装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の上記目的は、下記構成によって達成される。
（１）撮像領域において垂直方向及び水平方向に配列され、入射光に応じて信号電荷を生成する複数の光電変換部と、
前記光電変換部で生成された信号電荷を垂直方向に転送する垂直電荷転送領域と、
前記垂直電荷転送領域から転送された信号電荷を水平方向に転送する水平電荷転送領域と、
水平電荷転送時に前記水平電荷転送領域に生じた余剰の信号電荷を排出する余剰電荷排出領域と、
水平電荷転送前に前記水平電荷転送領域に蓄積された信号電荷の一部を排出することで飽和電荷量を低下させる飽和電荷排出手段を備えていることを特徴とする固体撮像装置。
（２）前記飽和電荷排出手段は、電荷排出ゲート電極と、該電荷排出ゲート電極に対応して設けられ、ポテンシャル障壁として機能する不純物拡散領域とを有することを特徴とする上記（１）に記載の固体撮像装置。
（３）前記飽和電荷排出ゲート電極には、水平電荷転送前に前記水平電荷転送領域に蓄積された信号電荷の一部を排出するタイミングで駆動信号が入力されることを特徴とする上記（２）に記載の固体撮像装置。
（４）前記水平電荷転送領域が、第１ゲート電極と第２ゲート電極とを水平方向に交互に並べてなる水平電荷転送電極を有し、前記飽和電荷排出ゲート電極が第１ゲート電極と第２ゲート電極のうち少なくともストレージ電極側に一部が覆われるように形成されていることを特徴とする上記（３）に記載の固体撮像装置。
（５）上記請求項１から４に記載の固体撮像装置と、駆動時に前記固体撮像装置に所定のタイミングで駆動信号を入力する駆動部とを備えたことを特徴とする撮像装置。
（６）撮像領域において垂直方向及び水平方向に配列された複数の光電変換部で、該撮像領域への入射光に応じて信号電荷を生成し、出力することで画像を得る固体撮像装置の駆動方法であって、
前記光電変換部で生成された信号電荷を垂直電荷転送領域によって垂直方向に転送するステップと、
前記垂直電荷転送領域から転送された信号電荷を水平電荷転送領域によって水平方向に転送するステップと、
水平電荷転送時に前記水平電荷転送領域に生じた余剰の信号電荷を余剰電荷排出領域に排出するステップと、
水平電荷転送前に前記水平電荷転送領域に蓄積された信号電荷の一部を飽和電荷排出手段によって排出することで飽和電荷量を低下させるステップを有することを特徴とする固体撮像装置の駆動方法。
（７）前記飽和電荷排出手段が、電荷排出ゲート電極と、該電荷排出ゲート電極に対応して設けられ、ポテンシャル障壁として機能する不純物拡散領域とを有し、前記飽和電荷排出ゲート電極に、水平電荷転送前に前記水平電荷転送領域に蓄積された信号電荷の一部を排出するタイミングで駆動信号を入力し、前記不純物拡散領域のポテンシャルを低下させ、前記水平電荷転送領域に蓄積された信号電荷の一部を前記余剰電荷排出領域に掃きだし、その後、前記不純物拡散領域のポテンシャルを水平電荷転送時の高さまで上げるステップを有することを特徴とする上記（６）に記載の固体撮像装置の駆動方法。
【００１１】
本発明は、撮像時に光電変換部で生成された信号電荷を垂直電荷転送領域に読み出し、垂直電荷転送領域によって垂直転送し、その最終段から水平電荷転送領域に転送する。そして、水平電荷転送領域によって水平転送し、該水平電荷転送領域の端部から出力することで画像を生成する。固体撮像装置は、水平電荷転送時に余剰の信号電荷を排出する余剰電荷排出領域と、水平電荷転送領域に蓄積された信号電荷の一部を排出することで飽和電荷量を低下させる飽和電荷排出手段とを備えている。固体撮像装置の駆動時に、飽和電荷排出手段によって水平電荷転送領域に蓄積された信号電荷の一部を排出するこで、排出した分だけ飽和電荷量の信号電荷のポテンシャルが低くなる。すると、その後で水平電荷転送を行う際にポテンシャル障壁から余剰電荷排出領域へ電荷が不測に漏れ出てしまうことを防止することができる。このため、水平電荷転送領域の飽和電荷量を、該水平電荷転送領域の位置にかからわらず常に一定に維持することができ、出力された画像にムラが生じることをより確実に防止できる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、水平電荷転送時に余剰電荷排出領域に信号電荷が漏れ出ることを防止し、水平電荷転送流老い木の位置によらず一定の飽和電荷量を維持でき、シェーディングなどの画像のムラの発生を防止できる固体撮像装置，固体撮像装置の駆動方法及び撮像装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳しく説明する。
図１は、本発明の実施形態の撮像装置の概略構成を示す図である。なお、本実施形態では、撮像装置の一例としてデジタルカメラの構成を用いて説明する。図１の撮像装置は、撮像部１と、アナログ信号処理部２と、Ａ／Ｄ変換部３と、駆動部４と、ストロボ５と、デジタル信号処理部６と、圧縮／伸張処理部７と、表示部８と、システム制御部９と、内部メモリ１５と、メディアインタフェース１１と、記録メディア１２と、操作部１３とを備える。デジタル信号処理部６、圧縮／伸張処理部７、表示部８、システム制御部９、内部メモリ１５、及びメディアインタフェース１１は、システムバス１４に接続されている。
【００１４】
撮像部１は、撮影レンズ等の光学系及び後述する固体撮像装置１０によって被写体の撮影を行うものであり、アナログの撮像信号を出力する。撮像部１には、固体撮像装置１０への光の入射の遮断制御を行うメカニカルシャッタも含まれている。アナログ信号処理部２は、撮像部１で得られた撮像信号に所定のアナログ信号処理を施す。Ａ／Ｄ変換部３は、アナログ信号処理部２で処理後のアナログ信号をデジタル信号に変換する。Ａ／Ｄ変換部３の出力は、いわゆるＲＡＷ画像データとしてデジタル信号処理部６に送られる。ＲＡＷ画像データは、撮像部１からの撮像信号の形式のままデジタル化したデジタル画像データである。
【００１５】
撮影に際しては、駆動部４を介して光学系、メカニカルシャッタ、及び固体撮像装置１０の制御が行われる。固体撮像装置１０は、操作部１３の一部である２段レリーズボタン（図示せず）の操作による２段レリーズスイッチ（図示せず）のＳ２オンを契機として、所定のタイミングで、駆動部４に含まれるタイミングジェネレータ（図１ではＴＧと記載）からの駆動信号によって駆動される。駆動部４は、駆動時に後述の固体撮像装置に所定のタイミングで駆動信号を入力する。
【００１６】
デジタル信号処理部６は、Ａ／Ｄ変換部３からのデジタル画像データに対して、操作部１３によって設定された動作モードに応じたデジタル信号処理を行う。デジタル信号処理部６が行う処理には、黒レベル補正処理（ＯＢ処理）、リニアマトリクス補正処理、ホワイトバランス調整処理、ガンマ補正処理、画像合成処理、同時化処理、及びＹ／Ｃ変換処理等が含まれる。デジタル信号処理部６は、例えばＤＳＰで構成される。
【００１７】
圧縮／伸張処理部７は、デジタル信号処理部６で得られたＹ／Ｃデータに対して圧縮処理を施すとともに、記録メディア１２から得られた圧縮画像データに対して伸張処理を施す。
【００１８】
表示部８は、例えばＬＣＤ表示装置を含んで構成され、撮影されてデジタル信号処理を経た画像データに基づく画像を表示する。記録メディア１２に記録された圧縮画像データを伸張処理して得た画像データに基づく画像の表示も行う。また、撮影時のスルー画像、デジタルカメラの各種状態、操作に関する情報の表示等も可能である。
【００１９】
内部メモリ１５は、例えばＤＲＡＭであり、デジタル信号処理部６やシステム制御部９のワークメモリとして利用される他、記録メディア１２に記録される撮影画像データを一時的に記憶するバッファメモリや表示部８への表示画像データのバッファメモリとしても利用される。メディアインタフェース１１は、メモリカード等の記録メディア１２との間のデータの入出力を行うものである。
【００２０】
システム制御部９は、所定のプログラムによって動作するプロセッサを主体に構成され、撮影動作を含むデジタルカメラ全体の制御を行う。
【００２１】
操作部１３は、デジタルカメラ使用時の各種操作を行うものであり、レリーズボタン等を含んでいる。
【００２２】
図２は、固体撮像装置の構成を説明する図である。図２に示すように、固体撮像装置１０は、シリコンなどの半導体基板上に、図中破線で示す撮像領域が区画され、該撮像領域の垂直方向（図２中の上下方向）及び水平方向（図２中の左右方向）に複数の光電変換素子２１が配列されている。光電変換素子２１は、被写界からの入射光を光電変換し、該入射光に応じた信号電荷を生成する構成で、例えば、フォトダイオードなどによって構成することができる。
【００２３】
垂直方向に並んだ光電変換素子２１の列同士の間には、垂直方向に延設された垂直電荷転送領域２０がそれぞれ設けられている。それぞれの垂直電荷転送領域２０の垂直方向の転送側の端部が共通の水平電荷転送領域２２に接続されている。
【００２４】
垂直電荷転送領域２０は、光電変換素子２１から信号電荷を読み出し、垂直方向に転送する  垂直電荷転送領域２０は、図示しない複数段からなる垂直電荷転送電極を垂直方向に対して並列した構成を有し、各垂直電荷転送電極に所定の垂直転送信号φVk(k1,2,…)を入力することで、信号電荷を水平電荷転送電極に沿って水平転送し、最終段から水平電荷転送領域２２へ転送する。
【００２５】
図３は、図２のＡの部分拡大図である。図３に示すように水平電荷転送領域２２は、ポリシリコンによって形成された第１ゲート電極２２ａと第２ゲート電極２２ｂとからなる水平電荷転送電極を備え、第１ゲート電極２２ａと第２ゲート電極２２ｂとを水平方向に対して交互に配置した構成である。第１ゲート電極２２ａと第２ゲート電極２２ｂとのうち、一方がストレージ電極として機能し、他方がバリア電極として機能する。本実施形態では、垂直電荷転送電極には２相の水平転送信号φHi(i=1,2,…)が入力され、信号電荷が垂直電荷転端部に設けられた出力アンプ２５へ水平転送され、出力アンプ２５で電圧変換されて出力信号OSとして出力される。
【００２６】
本実施形態の撮像装置１０は、水平電荷転送領域２２に生じた余剰の信号電荷を排出する余剰電荷排出領域２４が、水平電荷転送領域２２に対して平行に形成されている。また、撮像装置１０は、水平電荷転送前に水平電荷転送領域２２に蓄積された信号電荷の一部を排出することで飽和電荷量を低下させる飽和電荷排出手段として機能する飽和電荷排出ゲート電極２３を備えている。
【００２７】
図４は、図３のx-y断面を示す図である。
水平電荷転送領域２２の第１ゲート電極２２ａと対向する、半導体基板３０上の表面部には、水平電荷転送領域２２の信号電荷を一時的に蓄積させるためのＮ型不純物拡散領域３２が形成されている。
【００２８】
また、半導体基板３０上の表面部の、飽和電荷排出ゲート電極２３と対向する領域には、ポテンシャル障壁として機能するＰ型不純物拡散領域３３が形成されている。なお、本実施形態では、半導体基板３０の下層は、Ｐ型不純物層で形成されており、その一部が表面部に露呈することでＰ型不純物拡散領域３３を構成している。
【００２９】
飽和電荷排出ゲート電極２３は、該飽和電荷排出ゲート電極２３の一部を覆うように水平電荷転送領域２２の第１ゲート電極２２ａと第２ゲート電極２２ｂ（図示せず）がオーバーラップするように形成されている。飽和電荷排出ゲート電極２３と第１ゲート電極２２ａとの間、及び、飽和電荷排出ゲート電極２３と第２ゲート電極２２ｂとの間には、それぞれ図示しない絶縁膜が形成され、電気的絶縁性が確保されている。なお、飽和電荷排出ゲート電極２３は、第１ゲート電極２２ａと第２ゲート電極２２ｂとのうち、少なくともストレージ電極側の電極にオーバーラップされていてもよい。
【００３０】
飽和電荷排出ゲート電極２３は、第１ゲート電極２２ａと第２ゲート電極２２ｂと別のゲート電極製造工程で形成される。本実施形態では、飽和電荷排出ゲート電極２３を第１のポリシリコンで形成し、第１ゲート電極２２ａを第２のポリシリコンで形成し、第２ゲート電極２２ｂを第３のポリシリコンで形成している。
【００３１】
飽和電荷排出ゲート電極２３には、水平転送前の所定のタイミングで駆動信号φDgが入力される。駆動信号φDgについては、後述する。
【００３２】
半導体基板３０の表面部には、Ｎ型不純物拡散領域３２に対してＰ型不純物拡散領域３３を挟んだ領域に形成されたＮ型不純物拡散領域であって、水平電荷転送時に水平電荷転送領域２２に生じた余剰の信号電荷を排出する余剰電荷排出領域２４が形成されている。
【００３３】
次に、固体撮像装置の駆動時の動作を説明する。図５は、電荷転送時のタイミングチャートを示す図である。図６（ａ）は、水平電荷転送領域の飽和電荷を排出する前のポテンシャル状態を示す図であり、図６（ｂ）は、飽和電荷の一部を排出している期間のポテンシャル状態を示す図であり、図６（ｃ）は、飽和電荷の一部を排出する期間後のポテンシャル状態を示す図である。なお、図６中のVlは、垂直電荷転送電極の最終段に位置する転送電極のポテンシャルを示している。
【００３４】
水平同期信号HDがローレベルからハイレベルに変化し、垂直転送信号φVk(k=1,2,…)が駆動されると、垂直電荷転送領域２０の最終段に蓄積する信号電荷が水平電荷転送領域２２に転送される（期間ｔ１）。このとき、飽和電荷排出ゲート電極に入力される駆動信号φDgは、ローレベルに保持されている。
垂直電荷転送領域２０から水平電荷転送領域２２に信号電荷が転送され、蓄積すると、図６（ａ）に示すように、水平電荷転送領域２２に対応するＮ型不純物拡散領域３２に蓄積される信号電荷を飽和電荷Ｓとすると、飽和電荷Ｓは、Ｐ型不純物拡散領域３３のポテンシャル障壁によって余剰電荷排出領域２４に移動することなく、保持されている。
【００３５】
期間ｔ１の後、駆動信号φDgがハイレベルのパルスを供給すると、飽和電荷排出ゲート電極２３に対応するＰ型不純物拡散領域３３のポテンシャルが低下する（期間ｔ２）。すると、図６（ｂ）に示すように、飽和電荷排出ゲート電極２３に対応するＰ型不純物拡散領域３３のポテンシャル障壁の電位が所定の量だけ低下し、Ｎ型不純物拡散領域３２に蓄積された飽和電荷Ｓの一部が余剰電荷排出領域２４へ排出される。こうすることで、飽和電荷Ｓは、排出された電荷量の分だけ目減りした飽和電荷Ｓ’となる。
【００３６】
図６（ｃ）に示すように、期間ｔ２後、駆動信号φDgをローレベルに再び変化することで、飽和電荷排出ゲート電極２３に対応するＰ型不純物拡散領域３３のポテンシャル障壁の電位が上がり、Ｎ型不純物拡散領域３２に飽和電荷Ｓ’が蓄積された状態となる。
【００３７】
その後、水平電荷転送領域２２に水平転送信号φHiが入力されることで、水平電荷転送領域２２に蓄積された飽和電荷Ｓ’に相当する信号電荷が水平転送される（期間ｔ３）。水平転送時には、水平電荷転送領域２２に対応するＮ型不純物拡散領域３２と余剰電荷排出領域２４との間に、飽和電荷Ｓ’に比べて十分に高いポテンシャル障壁が形成されているため、飽和電荷Ｓ’が余剰電荷排出領域２４に漏れでてしまうことが防止される。
【００３８】
本実施形態の固体撮像装置、及び、この固体撮像装置を備えた撮像装置によれば、撮像時に光電変換部２１で生成された信号電荷を垂直電荷転送領域２０に読み出し、垂直電荷転送領域２０によって垂直転送し、その最終段から水平電荷転送領域２２に転送する。そして、水平電荷転送領域２２によって水平転送し、該水平電荷転送領域２２の端部から出力することで画像を生成する。固体撮像装置１０は、水平電荷転送時に余剰の信号電荷を排出する余剰電荷排出領域２４と、水平電荷転送領域２２に蓄積された信号電荷の一部を排出することで飽和電荷量を低下させる飽和電荷排出手段とを備えている。固体撮像装置１０の駆動時に、飽和電荷排出手段によって水平電荷転送領域２２に蓄積された信号電荷の一部を排出するこで、排出した分だけ飽和電荷量の信号電荷のポテンシャルが低くなる。すると、その後で水平電荷転送を行う際にポテンシャル障壁から余剰電荷排出領域２４へ電荷が不測に漏れ出てしまうことを防止することができる。このため、水平電荷転送領域２２の飽和電荷量を、該水平電荷転送領域２２の位置にかからわらず常に一定に維持することができ、出力された画像にムラが生じることをより確実に防止できる。
【００３９】
また、本発明は、撮像領域において垂直方向及び水平方向に配列された複数の光電変換部で、該撮像領域への入射光に応じて信号電荷を生成し、出力することで画像を得る固体撮像装置の駆動方法は、上記構成の固体撮像装置及び撮像装置の構成によって好適に実施することができる。
すなわち、固体撮像装置１０の駆動方法は、光電変換部２１で生成された信号電荷を垂直電荷転送領域２０によって垂直方向に転送するステップと、垂直電荷転送領域２０から転送された信号電荷を水平電荷転送領域２２によって水平方向に転送するステップと、水平電荷転送時に水平電荷転送領域２２に生じた余剰の信号電荷を余剰電荷排出領域２４に排出するステップと、水平電荷転送前に水平電荷転送領域２２に蓄積された信号電荷の一部を、飽和電荷排出手段によって排出することで飽和電荷量を低下させるステップを有する。この駆動方法によれば、水平電荷転送領域２２の飽和電荷量を、該水平電荷転送領域２２の位置にかからわらず常に一定に維持することができ、出力された画像にムラが生じることをより確実に防止できる。
【００４０】
また、上記駆動方法において、飽和電荷排出手段が、電荷排出ゲート電極２３と、該電荷排出ゲート電極２３に対応して設けられ、ポテンシャル障壁として機能する不純物拡散領域（Ｐ型不純物拡散領域３３）とを有し、飽和電荷排出ゲート電極２３に、水平電荷転送前に水平電荷転送領域２２に蓄積された信号電荷の一部を排出するタイミングで駆動信号を入力し、不純物拡散領域のポテンシャルを低下させ、水平電荷転送領域２２に蓄積された信号電荷の一部を余剰電荷排出領域２４に掃きだし、その後、不純物拡散領域のポテンシャルを水平電荷転送時の高さまで上げるステップを有することが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の実施形態の撮像装置の概略構成を示す図である。
【図２】固体撮像装置の構成を説明する図である。
【図３】図２のＡの部分拡大図である。
【図４】図３のx-y断面を示す図である。
【図５】電荷転送時のタイミングチャートを示す図である。
【図６】（ａ）は、水平電荷転送領域の飽和電荷を排出する前のポテンシャル状態を示す図であり、（ｂ）は、飽和電荷の一部を排出している期間のポテンシャル状態を示す図であり、（ｃ）は、飽和電荷の一部を排出する期間後のポテンシャル状態を示す図である。
【図７】従来の固体撮像装置の構成を示す図である。
【図８】図７のx’-y’線における断面図である。
【図９】電荷転送時のタイミングチャートを示す図である。
【図１０】（ａ）は、水平電荷転送前のポテンシャル井戸と駆動を説明するタイミングチャートであり、（ｂ）は、水平電荷転送前のポテンシャル井戸と駆動を説明するタイミングチャートである。
【符号の説明】
【００４２】
１０    固体撮像装置
２０    垂直電荷転送領域
２２    水平電荷転送領域
２３    飽和電荷排出ゲート電極
２４    余剰電荷排出領域
３２    Ｎ型不純物拡散領域
３３    Ｐ型不純物拡散領域
【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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