(57)【要約】【課題】飽和信号量を低下させることなく消費電力を低くすることができる固体撮像装置を提供する。【解決手段】垂直水平ドライバ回路１０２において、最終電極部１０７ｂを駆動する駆動信号φＨＬ、中間電極部１０７ｃを駆動する駆動信号φＨ２１、φＨ２２、およびリセット信号φＲを生成し、水平ドライバ回路１０３において、前段水平ＣＣＤ部を駆動する駆動信号φＨ４１〜φＨ４４を生成する構成とし、φＨ４１〜φＨ４４の電圧レベルを、φＨＬ、φＨ２１、φＨ２２、およびリセット信号φＲの電圧レベルよりも小さくする。【選択図】図１
2009027285.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フローティング・ディフュージョン・アンプリファイア型の電荷検出部を有する固体撮像装置であって、
受光した光を信号電荷に変換する光電変換素子部と、
前記光電変換素子部により変換された信号電荷を垂直転送する垂直レジスタ部と、
Ｎ（Ｎは３以上の整数）相駆動される構造の電極部を有し、前記垂直レジスタ部から転送された信号電荷を水平転送する前段水平レジスタ部と、
前記前段水平レジスタ部から転送された信号電荷を前記電荷検出部へ水平転送する最終電極部と、
前記前段水平レジスタ部を駆動するＮ相駆動信号を生成する第１ドライバ部と、
前記最終電極部を駆動する最終電極駆動信号を生成する第２ドライバ部と、
前記電荷検出部に蓄積された信号電荷をリセットするためのリセット信号を生成する第３ドライバ部と、
を備え、前記Ｎ相駆動信号の電圧レベルが、前記最終電極駆動信号の電圧レベルよりも低いことを特徴とする固体撮像装置。
【請求項２】
請求項１記載の固体撮像装置であって、さらに、前記最終電極部と前記前段水平レジスタ部との間に、Ｌ（ＬはＮよりも小さい正の整数）相駆動される構造の中間電極部を備えるとともに、前記中間電極部を駆動するＬ相駆動信号を生成する第４ドライバ部を備え、前記Ｎ相駆動信号の電圧レベルが、前記最終電極駆動信号および前記Ｌ相駆動信号の電圧レベルよりも低いことを特徴とする固体撮像装置。
【請求項３】
前記中間電極部は、２相駆動される構造であることを特徴とする請求項２記載の固体撮像装置。
【請求項４】
前記最終電極駆動信号の立ち上がり・立ち下りのタイミングが、前記Ｌ相駆動信号の立ち上がり・立ち下りのタイミングと異なることを特徴とする請求項２もしくは３のいずれかに記載の固体撮像装置。
【請求項５】
前記リセット信号の立ち上がりまたは立ち下りのタイミングが、前記最終電極駆動信号の立ち上がりのタイミングと異なることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の固体撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フローティング・ディフュージョン・アンプリファイア（ＦＤＡ）型の電荷検出部を有する固体撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ＦＤＡ型の電荷検出部を有する固体撮像装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。図９に、従来のＦＤＡ型の電荷検出部を有する固体撮像装置の概略構成を示す。
【０００３】
図９に示すように、固体撮像装置２００は、固体撮像素子２０１と、垂直ドライバ回路２０２と、水平ドライバ回路２０３と、出力アンプ２０４と、を備える。また、固体撮像素子２０１は、格子状に配置された複数の光電変換素子２０５からなる光電変換素子部と、光電変換素子２０５の各列ごとに配置された複数の垂直ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）２０６からなる垂直ＣＣＤ部と、垂直ＣＣＤ部の出力端側に配置された水平ＣＣＤ部２０７と、水平ＣＣＤ部２０７の出力端側に配置された出力部２０８と、を備える。ここで、出力部２０８がＦＤＡ型の電荷検出部である。
【０００４】
まず、この固体撮像装置２００の動作の概要を説明する。固体撮像素子２０１の光電変換素子部は、各光電変換素子２０５に入射された光の強度に応じた信号電荷をそれぞれ発生する。垂直ＣＣＤ部は、光電変換素子２０５にて発生した信号電荷を、ライン単位で垂直方向へ順次転送する。水平ＣＣＤ部２０７は、垂直転送されたライン単位の各信号電荷を水平方向に順次転送する。出力部２０８は、水平転送された各信号電荷を順次検出し、その検出した各信号電荷を、順次、電圧に変換する。
【０００５】
出力アンプ２０４は、出力部２０８にて変換された電圧信号を増幅して、出力信号Ｖｏｕｔを生成する。出力信号Ｖｏｕｔは、図示しない外部回路において積分型相関二重サンプリング処理されて画像信号となり、図示しないディスプレイへ送信される。
【０００６】
続いて、この固体撮像装置２００について詳細に説明する。垂直ドライバ回路２０２は、垂直ＣＣＤ２０６を駆動する４相の駆動信号φＶ１、φＶ２、φＶ３およびφＶ４を生成する。このφＶ１〜φＶ４はパルス信号である。
【０００７】
水平ドライバ回路２０３は、水平ＣＣＤ部２０７の前段水平ＣＣＤ部を駆動する２相の駆動信号φＨ１、φＨ２および最終電極部を駆動する最終電極駆動信号φＨＬ、並びに出力部２０８のリセット・ゲート２１１を駆動するリセット信号φＲを生成する。このφＨ１、φＨ２、φＨＬ、φＲはパルス信号である。
【０００８】
光電変換素子２０５は、受光した光を信号電荷に変換する。この信号電荷は、光の強度に応じた電荷量となる。垂直ＣＣＤ２０６は、４相駆動される構造の電極部を有する。具体的には、垂直ＣＣＤ２０６は２つの光電変換素子２０５に対して４つの転送電極を有し、垂直ドライバ回路２０２が生成する４相駆動信号φＶ１、φＶ２、φＶ３およびφＶ４が、その４つの転送電極にそれぞれ印加される。垂直ＣＣＤ２０６は駆動信号φＶ１〜φＶ４により４相駆動され、光電変換素子部（各光電変換素子２０５）にて発生した各信号電荷を垂直方向に転送する（垂直転送）。
【０００９】
垂直ＣＣＤ２０６の端部には、水平ＣＣＤ部２０７が配置されている。水平ＣＣＤ部２０７は、２相駆動される構造の電極部を有する前段水平ＣＣＤ部と、最終電極部とからなる。
【００１０】
具体的には、前段水平ＣＣＤ部は１つの垂直ＣＣＤ２０６に対して４つの転送電極を有する。この４つの転送電極は、隣接する２つの転送電極が１組となり、その転送電極の２つの組にはそれぞれ水平ドライバ回路２０３が生成する２相駆動信号φＨ１、φＨ２が印加される。また、最終電極部は２つの転送電極を有し、その２つの転送電極には、水平ドライバ回路２０３が生成する最終電極駆動信号φＨＬが印加される。
【００１１】
水平ＣＣＤ部２０７は駆動信号φＨ１、φＨ２、およびφＨＬにより２相駆動され、垂直ＣＣＤ部（各垂直ＣＣＤ２０６）の出力端から転送された信号電荷を水平方向に転送する（水平転送）。
【００１２】
水平ＣＣＤ部２０７の出力側には、ＦＤＡ型の電荷検出部である出力部２０８が配置されている。出力部２０８は、出力ゲート２０９と、出力アンプ２０４に接続するフローティング・ディフュージョン（ＦＤＡ）２１０と、リセット・ゲート２１１と、リセット・ドレイン２１２を備える。
【００１３】
出力ゲート２０９には、一定電圧のＯＧ信号が印加されており、水平ＣＣＤ部２０７の最終電極部に印加される駆動信号φＨＬが‘Ｌ’レベルとなって、最終電極部下の電位が出力ゲート２０９下の電位（ＯＧバリア：電位障壁）よりも低くなったときに、最終電極部に蓄積された信号電荷がＦＤＡ２１０へ転送される。
【００１４】
一方、リセット・ドレイン２１２には一定電圧ＲＤが印加されている。また、リセット・ゲート２１１には、水平ドライバ回路２０３が生成するリセット信号φＲが印加される。リセット信号φＲが‘Ｈ’レベルとなってリセット・ゲート２１１がオン状態になると、ＦＤＡ２１０に蓄積されていた信号電荷がリセットされ、ＦＤＡ２１０の電圧はリセット・ドレイン２１２の電圧ＲＤと等しくなる。その後、リセット信号φＲが‘Ｌ’レベルになると、ＦＤＡ２１０の電圧は基準電圧（フィードスルーレベル）となる。その後、水平ＣＣＤ部２０７からＦＤＡ２１０へ信号電荷が転送されると、ＦＤＡ２１０の電圧は、その転送された信号電荷量の分だけ基準電圧から下がった電圧となる。
【００１５】
以上のように、ＦＤＡ２１０の電圧は、リセット動作（リセット期間）後、水平ＣＣＤ部２０７から新たな信号電荷が転送されるまでの期間（フィードスルー期間）、基準電圧（フィードスルーレベル）となる。そして、水平ＣＣＤ部２０７から新たな信号電荷が転送された後、リセット信号φＲが‘Ｈ’レベルに立ち上がるまでの期間（信号期間）、その転送された信号電荷量の分だけ基準電圧から下がった電圧（信号電圧：信号レベル）となる。このように、ＦＤＡ２１０は、水平ＣＣＤ部２０７から転送されてきた信号電荷を電圧に変換する。
【００１６】
ＦＤＡ２１０に接続する出力アンプ２０４は、ＦＤＡ２１０において発生する電圧を増幅して出力信号Ｖｏｕｔを生成する。出力信号Ｖｏｕｔは、図示しない外部回路において積分型相関二重サンプリング処理されて画像信号となり、図示しないディスプレイへ送信される。すなわち、外部回路は、出力信号Ｖｏｕｔのフィードスルー期間の積分信号量（基準電圧の積分値に相当する。）と、出力信号Ｖｏｕｔの信号期間の積分信号量（信号電圧の積分値に相当する。）との差分を演算して１画素分の画像信号を生成し、その生成した画像信号を、図示しないディスプレイへ送信する。
【００１７】
続いて、この固体撮像装置２００における水平転送および電荷検出について、詳細に説明する。図１０は、２相駆動信号φＨ１、φＨ２、最終電極駆動信号φＨＬ、リセット信号φＲ、並びに出力信号Ｖｏｕｔのタイミングチャートを示す図である。また、図１１は、図９に示す水平ＣＣＤ部２０７および出力部２０８のＡＢ線における断面図および電位分布を示す図である。
【００１８】
図１０に示すように、φＨ１とφＨ２は同振幅・逆位相、φＨ１とφＨＬは同振幅・同位相であり、φＲは、φＨＬが立ち上がるタイミングとほぼ同じタイミングで立ち上がる。また、図１１に示すように、水平ＣＣＤ部２０７の前段水平ＣＣＤ部において、２つの転送電極からなる各組のうち、水平ＣＣＤ部２０７の出力端とは反対側の転送電極下には、アクセプタ不純物が注入された不純物注入領域Ｎ−が形成されている。また、同様に、最終電極駆動信号φＨＬが印加される最終電極部を構成する２つの転送電極のうち、水平ＣＣＤ部２０７の出力端とは反対側の転送電極下には、アクセプタ不純物が注入された不純物注入領域Ｎ−が形成されている。
【００１９】
このように構成することで、直下の不純物濃度がアクセプタ不純物などにより変更されていない方の転送電極下の電位の井戸に信号電荷が蓄積され、その蓄積された信号電荷が、直下に不純物注入領域Ｎ−が形成されている転送電極下の電位の井戸へ後戻りしないようにしている。
【００２０】
図１０および図１１に示すように、時刻ｔ１において、駆動信号φＨ１およびφＨＬが‘Ｈ’レベルになり、駆動信号φＨ２が‘Ｌ’レベルになると、駆動信号φＨ１が印加される１相目の転送電極下の電位の井戸に信号電荷が蓄積されるとともに、水平ＣＣＤ部２０７の前段水平ＣＣＤ部を転送してきた信号電荷が、駆動信号φＨＬが印加される最終電極部下の電位の井戸に蓄積される。また、リセット信号φＲが‘Ｈ’レベルになると、ＦＤＡ２１０に蓄積されていた信号電荷がリセットされ、ＦＤＡ２１０の電圧はリセット・ドレイン２１２の電圧ＲＤと等しくなる。
【００２１】
次に、時刻ｔ２において、リセット信号φＲが‘Ｌ’レベルになると、ＦＤＡ２１０の電圧は基準電圧（フィードスルーレベル）となり、ＦＤＡ２１０に信号電荷が蓄積される準備が整う。
【００２２】
次に、時刻ｔ３、時刻ｔ４において、駆動信号φＨ１およびφＨＬが‘Ｌ’レベルになり、駆動信号φＨ２が‘Ｈ’レベルになると、１相目の転送電極下に蓄積されていた信号電荷が、駆動信号φＨ２が印加される２相目の転送電極下の電位の井戸に向けて移動するとともに、最終電極部下に蓄積されていた信号電荷が、ＦＤＡ２１０下の電位の井戸に向けて移動する。そして、ＦＤＡ２１０の電圧が、ＦＤＡ２１０に転送された信号電荷量の分だけ基準電圧から下がった電圧（信号電圧：信号レベル）となる。
【００２３】
以降、時刻ｔ１〜時刻ｔ４における動作を繰り返して、垂直ＣＣＤ部から垂直転送された各ラインの各信号電荷を水平転送し、その水平転送した各信号電荷を電圧に変換して、出力信号Ｖｏｕｔを生成する。
【００２４】
以上のように、ＦＤＡ型の電荷検出部を有する固体撮像装置では、各光電変換素子２０５にて発生した信号電荷を垂直転送および水平転送し、出力部（電荷検出部）において、各信号電荷を電圧に変換している。
【００２５】
一方、近年、固体撮像装置の低消費電力化が要求されている。消費電力を低くするために駆動信号の電圧レベルを低くすることが考えられる。特に、高速動作が要求される水平ＣＣＤ部を駆動する駆動信号の電圧レベルを低くすることができれば、消費電力を大幅に低くすることができる。
【００２６】
しかしながら、前記した従来の固体撮像装置２００において、単に水平ドライバ回路２０３で生成される信号の電圧レベルを低くするだけでは、飽和信号量（ＦＤＡ２１０に蓄積可能な信号電荷量）の低下や先送り現象により、ディスプレイに表示される画像が高照度化するという問題や、転送残り現象および後戻り現象により、特性不良が発生するという問題があった。
【００２７】
図１２は、リセット信号φＲの電圧低下による飽和信号量の低下を説明するための図である。リセット信号φＲが低電圧化すると、ＦＤＡ２１０に蓄積された信号電荷が完全にリセットされなくなる。そのため、図１２に示すように、ＦＤＡ２１０に蓄積される信号電荷の絶対量が少なくなる。すなわち、飽和信号量が低下する。その結果、ディスプレイに表示される画像が高照度化する。
【００２８】
また、図１３は、駆動信号φＨＬの電圧低下による先送り現象を説明するための図、図１４は、先送り現象が発生したことによる高照度化を説明するための図である。駆動信号φＨＬが低電圧化すると、図１３に示すように、駆動信号φＨＬが‘Ｈ’レベルのときの最終電極部下の電位が低くなり、最終電極部に転送された信号電荷が、駆動信号φＨＬが‘Ｈ’レベルの間に、ＯＧバリア（電位障壁）を超えてＦＤＡ２１０へ移動してしまい、先送り現象が発生する。そして、先送り現象が発生すると、図１４に示すように、フィードスルーレベルがつぶれてしまう。フィードスルーレベルつぶれが発生することによって、飽和信号量が低下し、その結果、ディスプレイに表示される画像が高照度化する。
【００２９】
また、図１５は、駆動信号φＨ１およびφＨ２の電圧低下による転送残り現象および後戻り現象を説明するための図である。同振幅・逆位相の駆動信号φＨ１およびφＨ２が低電圧化すると、図１５に示すように、駆動信号φＨ１が印加される転送電極下の電位と駆動信号φＨ２が印加される転送電極下の電位の電位差が小さくなる。
【００３０】
そのため、時刻ｔ３、時刻ｔ４に示すように、駆動信号φＨ１が印加される転送電極下の電位の井戸に蓄積されていた信号電荷が、駆動信号φＨ２が印加される転送電極下の電位の井戸へ転送される際に、隣り合う転送電極下の電位の差が小さいことから、直下の不純物濃度がアクセプタ不純物などにより変更されていない方の転送電極下の電位の井戸へ全ての信号電荷が転送されず、直下に不純物注入領域Ｎ−が形成されている方の転送電極下の電位の井戸に信号電荷が残る（転送残り現象）。そして、その残った信号電荷は、時刻ｔ１に示すように、転送方向とは逆方向の、駆動信号φＨ１が印加される転送電極下の電位の井戸へと後戻り転送する（後戻り現象）。
【００３１】
このように、駆動信号φＨ１およびφＨ２が低電圧化すると、転送残り現象および後戻り現象が発生し、信号量減少による感度の低下や、横線、画像の横流れといった不具合（特性不良）が発生する。
【特許文献１】特開平５−９５００８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００３２】
本発明は、上記問題点に鑑み、ＦＤＡ型の電荷検出部を有する固体撮像装置において、前段水平ＣＣＤ部（前段水平レジスタ部）をＮ（Ｎは３以上の整数）相駆動される構造にし、そのＮ相駆動信号を生成するドライバを、最終電極駆動信号やリセット信号を生成するドライバとは別異に設けることにより、飽和信号量の低下や、先送り現象、転送残り現象、後戻り現象を防止しながら、前段水平ＣＣＤ部を駆動するＮ相駆動信号を低電圧化して消費電力を低くすることができる固体撮像装置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】
【００３３】
本発明の請求項１記載の固体撮像装置は、フローティング・ディフュージョン・アンプリファイア型の電荷検出部を有する固体撮像装置であって、受光した光を信号電荷に変換する光電変換素子部と、前記光電変換素子部により変換された信号電荷を垂直転送する垂直レジスタ部と、Ｎ（Ｎは３以上の整数）相駆動される構造の電極部を有し、前記垂直レジスタ部から転送された信号電荷を水平転送する前段水平レジスタ部と、前記前段水平レジスタ部から転送された信号電荷を前記電荷検出部へ水平転送する最終電極部と、前記前段水平レジスタ部を駆動するＮ相駆動信号を生成する第１ドライバ部と、前記最終電極部を駆動する最終電極駆動信号を生成する第２ドライバ部と、前記電荷検出部に蓄積された信号電荷をリセットするためのリセット信号を生成する第３ドライバ部と、を備え、前記Ｎ相駆動信号の電圧レベルが、前記最終電極駆動信号の電圧レベルよりも低いことを特徴とする。
【００３４】
また、本発明の請求項２記載の固体撮像装置は、請求項１記載の固体撮像装置であって、さらに、前記最終電極部と前記前段水平レジスタ部との間に、Ｌ（ＬはＮよりも小さい正の整数）相駆動される構造の中間電極部を備えるとともに、前記中間電極部を駆動するＬ相駆動信号を生成する第４ドライバ部を備え、前記Ｎ相駆動信号の電圧レベルが、前記最終電極駆動信号および前記Ｌ相駆動信号の電圧レベルよりも低いことを特徴とする。
【００３５】
また、本発明の請求項３記載の固体撮像装置は、請求項２記載の固体撮像装置であって、前記中間電極部は、２相駆動される構造であることを特徴とする。
【００３６】
また、本発明の請求項４記載の固体撮像装置は、請求項２もしくは３のいずれかに記載の固体撮像装置であって、前記最終電極駆動信号の立ち上がり・立ち下りのタイミングが、前記Ｌ相駆動信号の立ち上がり・立ち下りのタイミングと異なることを特徴とする。
【００３７】
また、本発明の請求項５記載の固体撮像装置は、請求項１ないし３のいずれかに記載の固体撮像装置であって、前記リセット信号の立ち上がりまたは立ち下りのタイミングが、前記最終電極駆動信号の立ち上がりのタイミングと異なることを特徴とする。
【発明の効果】
【００３８】
本発明の好ましい形態によれば、前段水平レジスタ部を駆動するＮ相駆動信号の電圧レベルを、従来の固体撮像装置において前段水平ＣＣＤ部を駆動する２相駆動信号の電圧レベルよりも低くすることができ、消費電力を低下させることができる。
【００３９】
また、前段水平レジスタ部をＮ相駆動することにより、前段水平レジスタ部における転送残り現象および後戻り現象を回避することができる。
【００４０】
また、最終電極部を駆動する最終電極駆動信号を高い電圧レベル（例えば、従来の固体撮像装置において最終電極部を駆動する駆動信号の電圧レベルと同等の電圧レベル）に設定することで、先送り現象を回避することができ、先送り現象による高照度化を防ぐことができる。
【００４１】
また、前段水平レジスタ部を３相以上の駆動方式で駆動すると、図１６に示すように、カップリング・ノイズが発生するが、電荷検出部に近い中間電極部をＮ相よりも少ないＬ相の駆動方式で駆動することで、駆動波形の立ち上がり・立ち下りの数を減らすことができ、カップリング・ノイズを低減することができる。特に、中間電極部を２相駆動方式で駆動される構造にすれば、カップリング・ノイズをより低減することができる。
【００４２】
また、中間電極部を駆動するＬ相駆動信号を高い電圧レベル（例えば、従来の固体撮像装置において前段水平ＣＣＤ部を駆動する駆動信号の電圧レベルと同等の電圧レベル）に設定することで、中間電極部における転送残り現象および後戻り現象を回避することができる。
【００４３】
また、中間電極部や最終電極部を駆動する駆動信号を高い電圧レベルに設定することで、適切な深さの電位の井戸を形成することができ、信号電荷を適切にＦＤＡに転送することができる。
【００４４】
また、リセット信号を高い電圧レベル（例えば、従来の固体撮像装置においてリセット・ゲートに印加するリセット信号の電圧レベルと同等の電圧レベル）に設定することで、ＦＤＡに蓄積された信号電荷を完全にリセットすることができる。したがって、飽和信号量の低下による高照度化を防ぐことができる。
【００４５】
また、最終電極駆動信号の位相を早めることで、早いタイミングで信号電荷をＦＤＡに移動させ、信号期間を長くすることができる。このようにすれば、信号期間の積分信号量が増加するので、高照度化を防ぐことができる。一方、最終電極駆動信号の位相を遅らせることで、フィードスルー期間を長くすることができ、ノイズを低減することができる。
【００４６】
また、リセット信号の位相を遅らせることで、ＦＤＡに蓄積されていた信号電荷は、遅いタイミングでリセットされることとなる。このようにすれば、信号期間の積分信号量が増加するので、高照度化を防ぐことができる。一方、リセット信号の位相を早めることで、フィードスルー期間を長くすることができ、ノイズを低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４７】
（実施の形態１）
図１に、本発明の実施の形態１における固体撮像装置の概略構成の一例を示す。図１に示すように、固体撮像装置１００は、固体撮像素子１０１と、垂直水平ドライバ回路１０２と、水平ドライバ回路１０３と、出力アンプ１０４と、を備える。また、固体撮像素子１０１は、格子状に配置された複数の光電変換素子１０５からなる光電変換素子部と、光電変換素子１０５の各列ごとに配置された複数の垂直ＣＣＤ１０６からなる垂直ＣＣＤ部（垂直レジスタ部）と、垂直ＣＣＤ部の出力端側に配置された水平ＣＣＤ部１０７と、水平ＣＣＤ部１０７の出力端側に配置された出力部１０８と、を備える。ここで、出力部１０８がＦＤＡ型の電荷検出部である。
【００４８】
まず、この固体撮像装置１００の動作の概要を説明する。固体撮像素子１０１の光電変換素子部は、各光電変換素子１０５に入射された光の強度に応じた信号電荷をそれぞれ発生する。垂直ＣＣＤ部は、光電変換素子１０５にて発生した信号電荷を、ライン単位で垂直方向へ順次転送する。水平ＣＣＤ部１０７は、垂直転送されたライン単位の各信号電荷を水平方向に順次転送する。出力部１０８は、水平転送された各信号電荷を順次検出し、その検出した各信号電荷を、順次、電圧に変換する。
【００４９】
出力アンプ１０４は、出力部１０８にて変換された電圧信号を増幅して、出力信号Ｖｏｕｔを生成する。出力信号Ｖｏｕｔは、図示しない外部回路において積分型相関二重サンプリング処理されて画像信号となり、図示しないディスプレイへ送信される。
【００５０】
続いて、この固体撮像装置１００について詳細に説明する。垂直水平ドライバ回路１０２は、垂直ＣＣＤ１０６を駆動する４相の駆動信号φＶ１、φＶ２、φＶ３およびφＶ４を生成する。また、垂直水平ドライバ回路（第４ドライバ部）１０２は、水平ＣＣＤ部１０７の中間電極部１０７ｃを駆動する２相の駆動信号φＨ２１、φＨ２２を生成する。また、垂直水平ドライバ回路（第２ドライバ部）１０２は、水平ＣＣＤ部１０７の最終電極部１０７ｂを駆動する最終電極駆動信号φＨＬを生成する。また、垂直水平ドライバ回路（第３ドライバ部）１０２は、出力部１０８のリセット・ゲート１１１を駆動するリセット信号φＲを生成する。ここでは、垂直水平ドライバ回路１０２には３．３Ｖの電源が供給されている。また、上記したφＶ１〜φＶ４、φＨ２１、φＨ２２、φＨＬ、φＲはパルス信号であり、それぞれ独立して生成される。
【００５１】
水平ドライバ回路（第１ドライバ部）１０３は、水平ＣＣＤ部１０７の前段水平ＣＣＤ部（前段水平レジスタ部）を駆動する４相の駆動信号φＨ４１、φＨ４２、φＨ４３およびφＨ４４を生成する。ここでは、水平ドライバ回路１０３には１．８Ｖの電源が供給されている。また、上記したφＨ４１、φＨ４２、φＨ４３、φＨ４４はパルス信号であり、それぞれ独立して生成される。
【００５２】
なお、垂直水平ドライバ回路１０２および水平ドライバ回路１０３に供給する電源電圧は、上記した電圧に限定されるものではない。ただし、垂直水平ドライバ回路１０２は、水平ドライバ回路１０３に比べて高い電圧を扱うことができるドライバＩＣである。
【００５３】
光電変換素子１０５は、受光した光を信号電荷に変換する。この信号電荷は、光の強度に応じた電荷量となる。垂直ＣＣＤ１０６は、４相駆動される構造の電極部を有する。具体的には、垂直ＣＣＤ１０６は２つの光電変換素子１０５に対して４つの転送電極を有し、垂直水平ドライバ回路１０２が生成する４相駆動信号φＶ１、φＶ２、φＶ３およびφＶ４が、その４つの転送電極にそれぞれ印加される。垂直ＣＣＤ１０６は駆動信号φＶ１〜φＶ４により４相駆動され、光電変換素子部（各光電変換素子１０５）により変換された各信号電荷を垂直方向に転送する（垂直転送）。なお、４相駆動方式以外の駆動方式（例えば、３相駆動方式）の垂直ＣＣＤによって信号電荷を垂直転送する構成としてもよい。
【００５４】
垂直ＣＣＤ１０６の端部には、水平ＣＣＤ部１０７が配置されている。水平ＣＣＤ部１０７は、４相駆動される構造の電極部を有する前段水平ＣＣＤ部と、後段水平ＣＣＤ部（後段水平レジスタ部）１０７ａとからなる。また、後段水平ＣＣＤ部１０７ａは、最終電極部１０７ｂと、前段水平ＣＣＤ部と最終電極部１０７ｂとの間に配置され、２相駆動される構造の電極部を有する中間電極部１０７ｃと、からなる。
【００５５】
具体的には、前段水平ＣＣＤ部は２つの垂直ＣＣＤ１０６に対して８つの転送電極を有する。この８つの転送電極は、隣接する２つの転送電極が１組となり、その転送電極の４つの組にはそれぞれ水平ドライバ回路１０３が生成する４相駆動信号（前段水平駆動信号）φＨ４１〜φＨ４４が印加される。
【００５６】
また、最終電極部１０７ｂは２つの転送電極を有し、その２つの転送電極には、垂直水平ドライバ回路１０２が生成する最終電極駆動信号φＨＬが印加される。また、中間電極部１０７ｃは、隣接する２つの転送電極の組を複数組（ここでは、３組）有し、垂直水平ドライバ回路１０２が生成する２相駆動信号（中間水平駆動信号）φＨ２１、φＨ２２が、その組ごとに交互に印加される。
【００５７】
水平ＣＣＤ部１０７の前段水平ＣＣＤ部は駆動信号φＨ４１〜φＨ４４により４相駆動され、垂直ＣＣＤ部（各垂直ＣＣＤ１０６）の出力端から転送された信号電荷を水平方向に転送する（水平転送）。また、後段水平ＣＣＤ部１０７ａは駆動信号φＨ２１、φＨ２２、およびφＨＬにより２相駆動され、前段水平ＣＣＤ部から転送された信号電荷を出力部１０８へ水平転送する。
【００５８】
なお、ここでは、水平ＣＣＤ部１０７が１つの水平ＣＣＤを備える構成について説明するが、水平ＣＣＤ部１０７が複数の水平ＣＣＤを備える構成であっても、同様に適用できる。また、後段水平ＣＣＤ部１０７ａが最終電極部１０７ｂと中間電極部１０７ｃとからなる構成について説明するが、後段水平ＣＣＤ部１０７ａは、少なくとも最終電極部１０７ｂを含むように構成されていればよい。
【００５９】
水平ＣＣＤ部１０７の出力側には、ＦＤＡ型の電荷検出部である出力部１０８が配置されている。出力部１０８は、出力ゲート１０９と、出力アンプ１０４に接続するＦＤＡ１１０と、リセット・ゲート１１１と、リセット・ドレイン１１２を備える。
【００６０】
出力ゲート１０９には、一定電圧のＯＧ信号が印加されており、水平ＣＣＤ部１０７の最終電極部１０７ｂに印加される駆動信号φＨＬが‘Ｌ’レベルとなって、最終電極部１０７ｂ下の電位が出力ゲート１０９下の電位（ＯＧバリア：電位障壁）よりも低くなったときに、最終電極部１０７ｂに蓄積された信号電荷がＦＤＡ１１０へ転送される。
【００６１】
一方、リセット・ドレイン１１２には一定電圧ＲＤが印加されている。また、リセット・ゲート１１１には、垂直水平ドライバ回路１０２が生成するリセット信号φＲが印加される。リセット信号φＲが‘Ｈ’レベルとなってリセット・ゲート１１１がオン状態になると、ＦＤＡ１１０に蓄積されていた信号電荷がリセットされ、ＦＤＡ１１０の電圧はリセット・ドレイン１１２の電圧ＲＤと等しくなる。その後、リセット信号φＲが‘Ｌ’レベルになると、ＦＤＡ１１０の電圧は基準電圧（フィードスルーレベル）となる。その後、水平ＣＣＤ部１０７からＦＤＡ１１０へ信号電荷が転送されると、ＦＤＡ１１０の電圧は、その転送された信号電荷量の分だけ基準電圧から下がった電圧となる。
【００６２】
以上のように、ＦＤＡ１１０の電圧は、リセット動作（リセット期間）後、水平ＣＣＤ部１０７から新たな信号電荷が転送されるまでの期間（フィードスルー期間）、基準電圧（フィードスルーレベル）となる。そして、水平ＣＣＤ部１０７から新たな信号電荷が転送された後、リセット信号φＲが‘Ｈ’レベルに立ち上がるまでの期間（信号期間）、その転送された信号電荷量の分だけ基準電圧から下がった電圧（信号電圧：信号レベル）となる。このように、ＦＤＡ１１０は、水平ＣＣＤ部１０７から転送されてきた信号電荷を電圧に変換する。
【００６３】
ＦＤＡ１１０に接続する出力アンプ１０４は、ＦＤＡ１１０において発生する電圧を増幅して出力信号Ｖｏｕｔを生成する。出力信号Ｖｏｕｔは、図示しない外部回路において積分型相関二重サンプリング処理されて画像信号となり、図示しないディスプレイへ送信される。すなわち、外部回路は、出力信号Ｖｏｕｔのフィードスルー期間の積分信号量（基準電圧の積分値に相当する。）と、出力信号Ｖｏｕｔの信号期間の積分信号量（信号電圧の積分値に相当する。）との差分を演算して１画素分の画像信号を生成し、その生成した画像信号を、図示しないディスプレイへ送信する。
【００６４】
続いて、この固体撮像装置１００における水平転送および電荷検出について、詳細に説明する。図２は、４相駆動信号φＨ４１〜φＨ４４、２相駆動信号φＨ２１、φＨ２２、最終電極駆動信号φＨＬ、リセット信号φＲ、並びに出力信号Ｖｏｕｔのタイミングチャートの一例を示す図である。また、図３は、図１に示す水平ＣＣＤ部１０７および出力部１０８のＡＢ線における断面図および電位分布の一例を示す図である。
【００６５】
図２に示すように、φＨ４１〜φＨ４４は同じ振幅（例えば１．８Ｖ）を有し、φＨ２１、φＨ２２、φＨＬ、およびφＲは同じ振幅（例えば３．３Ｖ）を有し、φＨ４１〜φＨ４４の電圧レベルは、φＨ２１、φＨ２２、φＨＬ、およびφＲの電圧レベルに比べて小さい。なお、φＨＬは、φＨ２１、φＨ２２およびφＲと同じ電圧レベルでなくともよい。
【００６６】
また、φＨ２１、φＨ２２は同振幅・逆位相、φＨ２１とφＨＬは同振幅・同位相であり、φＲは、φＨ２１が立ち上がるタイミングとほぼ同じタイミングで立ち上がる。なお、上述したようにφＨＬとφＨ２１とは同じ振幅（電圧レベル）でなくともよい。
【００６７】
また、図３に示すように、水平ＣＣＤ部１０７の中間電極部１０７ｃにおいて、２つの転送電極からなる各組のうち、水平ＣＣＤ部１０７の出力端とは反対側の転送電極下には、アクセプタ不純物が注入された不純物注入領域Ｎ−が形成されている。また、同様に、最終電極駆動信号φＨＬが印加される最終電極部１０７ｂを構成する２つの転送電極のうち、水平ＣＣＤ部１０７の出力端とは反対側の転送電極下には、アクセプタ不純物が注入された不純物注入領域Ｎ−が形成されている。このように構成することで、直下の不純物濃度がアクセプタ不純物などにより変更されていない方の転送電極下の電位の井戸に信号電荷が蓄積され、その蓄積された信号電荷が、直下に不純物注入領域Ｎ−が形成されている転送電極下の電位の井戸へ後戻りしないようにしている。一方、４相の駆動信号φＨ４１〜φＨ４４が印加される前段水平ＣＣＤ部の各転送電極下には、不純物注入領域Ｎ−は形成されていない。
【００６８】
図２および図３に示すように、時刻ｔ１において、駆動信号φＨ４２が‘Ｈ’レベルになると、駆動信号φＨ４３、φＨ４４が印加される転送電極下の電位の井戸に蓄積されていた信号電荷が、駆動信号φＨ４２が印加される転送電極下の電位の井戸にも広がって蓄積される。
【００６９】
次に、時刻ｔ２において、駆動信号φＨＬ、φＨ２１が‘Ｈ’レベルになり、駆動信号φＨ２２が‘Ｌ’レベルになると、駆動信号φＨ２２が印加される転送電極下の電位の井戸に蓄積されていた信号電荷が、駆動信号φＨ２１が印加される転送電極下の電位の井戸へ移動するとともに、中間電極部１０７ｃを転送してきた信号電荷が、駆動信号φＨＬが印加される最終電極部１０７ｂ下の電位の井戸に蓄積される。また、駆動信号φＨ４４が‘Ｌ’レベルになると、駆動信号φＨ４４が印加される転送電極下の電位の井戸に蓄積されていた信号電荷が、駆動信号φＨ４２、φＨ４３が印加される転送電極下の電位の井戸へ移動する。また、リセット信号φＲが‘Ｈ’レベルになると、ＦＤＡ１１０に蓄積されていた信号電荷がリセットされ、ＦＤＡ１１０の電圧はリセット・ドレイン１１２の電圧ＲＤと等しくなる。
【００７０】
次に、時刻ｔ３において、リセット信号φＲが‘Ｌ’レベルになると、ＦＤＡ１１０の電圧は基準電圧（フィードスルーレベル）となり、ＦＤＡ１１０に信号電荷が蓄積される準備が整う。また、駆動信号φＨ４１が‘Ｈ’レベルになると、駆動信号φＨ４２、φＨ４３が印加される転送電極下の電位の井戸に蓄積されていた信号電荷が、駆動信号φＨ４１が印加される転送電極下の電位の井戸にも広がって蓄積される。
【００７１】
次に、時刻ｔ４において、駆動信号φＨ４３が‘Ｌ’レベルになると、駆動信号φＨ４３が印加される転送電極下の電位の井戸に蓄積されていた信号電荷が、駆動信号φＨ４１、φＨ４２が印加される転送電極下の電位の井戸へ移動する。
【００７２】
次に、時刻ｔ５において、駆動信号φＨ４４が‘Ｈ’レベルになると、駆動信号φＨ４１、φＨ４２が印加される転送電極下の電位の井戸に蓄積されていた信号電荷が、駆動信号φＨ４４が印加される転送電極下の電位の井戸にも広がって蓄積される。
【００７３】
次に、時刻ｔ６において、駆動信号φＨＬ、φＨ２１が‘Ｌ’レベルになり、駆動信号φＨ２２が‘Ｈ’レベルになると、駆動信号φＨ２１が印加される転送電極下に蓄積されていた信号電荷が、駆動信号φＨ２２が印加される転送電極下の電位の井戸に向けて移動するとともに、最終電極部１０７ｂ下に蓄積されていた信号電荷が、ＦＤＡ１１０下の電位の井戸に向けて移動する。そして、ＦＤＡ１１０の電圧が、ＦＤＡ１１０に転送された信号電荷量の分だけ基準電圧から下がった電圧（信号電圧：信号レベル）となる。
【００７４】
また、前段水平ＣＣＤ部に隣接する中間電極部１０７ｃの転送電極に印加される駆動信号（ここでは、φＨ２２）が‘Ｈ’レベルになるとき、中間電極部１０７ｃに隣接する前段水平ＣＣＤ部の転送電極（ここでは、φＨ４１、φＨ４２が印加される転送電極）下の電位の井戸に信号電荷が蓄積されている場合、その信号電荷は、前段水平ＣＣＤ部を駆動する駆動信号よりも電圧レベルが高い駆動信号により駆動される中間電極部１０７ｃ側へ転送される。その際、前段水平ＣＣＤ部側の転送電極に印加する駆動信号を‘Ｌ’レベルにすることで（ここでは、φＨ４２を‘Ｌ’レベルにしている）、中間電極部１０７ｃ側への信号電荷の転送が確実となる。またその際、中間電極部１０７ｃ側の転送電極に印加する駆動信号（ここでは、φＨ２２）を、前段水平ＣＣＤ部側の転送電極に印加する駆動信号（ここでは、φＨ４２）を‘Ｌ’レベルにするタイミングよりも早く‘Ｈ’レベルにすることで、転送不良を回避することができる。
【００７５】
また、駆動信号φＨ４２が‘Ｌ’レベルになると、駆動信号φＨ４２が印加される転送電極下の電位の井戸に蓄積されていた信号電荷が、駆動信号φＨ４１、φＨ４４が印加される転送電極下の電位の井戸へ移動する。
【００７６】
次に、時刻ｔ７において、駆動信号φＨ４３が‘Ｈ’レベルになると、駆動信号φＨ４１、φＨ４４が印加される転送電極下の電位の井戸に蓄積されていた信号電荷が、駆動信号φＨ４３が印加される転送電極下の電位の井戸にも広がって蓄積される。
【００７７】
次に、時刻ｔ８において、駆動信号φＨ４１が‘Ｌ’レベルになると、駆動信号φＨ４１が印加される転送電極下の電位の井戸に蓄積されていた信号電荷が、駆動信号φＨ４３、φＨ４４が印加される転送電極下の電位の井戸へ移動する。
【００７８】
以降、時刻ｔ１〜時刻ｔ８における動作を繰り返して、垂直ＣＣＤ部から垂直転送された各ラインの各信号電荷を水平転送し、その水平転送した各信号電荷を電圧に変換して、出力信号Ｖｏｕｔを生成する。
【００７９】
以上のように、本実施の形態１によれば、前段水平ＣＣＤ部を駆動する４相駆動信号φＨ４１〜φＨ４４を低電圧化して、消費電力を低減することができる。また、前段水平ＣＣＤ部を４相駆動することにより、前段水平ＣＣＤ部における転送残り現象および後戻り現象を防止することができる。
【００８０】
一方、最終電極部１０７ｂを駆動する最終電極駆動信号φＨＬの電圧レベルを、従来の固体撮像装置において最終電極部を駆動する駆動信号の電圧レベルに維持するので、駆動信号φＨＬの電圧低下による先送り現象を防止できる。
【００８１】
また、中間電極部１０７ｃを駆動する２相駆動信号φＨ２１、φＨ２２の電圧レベルを、従来の固体撮像装置において前段水平ＣＣＤ部を駆動する駆動信号の電圧レベルに維持するので、中間電極部における転送残り現象および後戻り現象を防止することができる。
【００８２】
また、リセット信号φＲの電圧レベルを、従来の固体撮像装置においてリセット・ゲートに印加するリセット信号の電圧レベルに維持するので、リセット信号φＲの電圧低下による飽和信号量の低下を防止することができる。
【００８３】
また、最終電極駆動信号φＨＬを高い電圧レベル（例えば、従来の固体撮像装置において最終電極部を駆動する最終電極駆動信号の電圧レベルと同等の電圧レベル）に設定することで、適切な深さの電位の井戸を形成することができ、信号電荷を適切にＦＤＡに転送することができる。
【００８４】
また、中間電極部１０７ｃを駆動する駆動信号φＨ２１、φＨ２２を高い電圧レベル（例えば、従来の固体撮像装置において前段水平ＣＣＤ部を駆動する駆動信号の電圧レベルと同等の電圧レベル）に設定することで、適切な深さの電位の井戸を形成することができ、信号電荷を適切にＦＤＡに転送することができる。
【００８５】
また、出力部（電荷検出部）１０８に近い後段水平ＣＣＤ部１０７ａを２相駆動するので、駆動波形の立ち上がり・立ち下りの数を減らすことができ、カップリング・ノイズを低減することができる。
【００８６】
なお、最終電極部１０７ｂの駆動信号φＨＬの電圧レベルは、最終電極部１０７ｂに信号電荷が蓄積されている状態において、その蓄積された信号電荷が、ＯＧバリア（電位障壁）を超えてＦＤＡ１１０へ先送りされないような値に設定する。また、リセット信号φＲの電圧レベルは、ＦＤＡ１１０に蓄積された信号電荷が完全にリセットされる値に設定する。
【００８７】
また、中間電極部１０７ｃの駆動信号φＨ２１、φＨ２２の電圧レベルは、前段水平ＣＣＤ部を駆動する４相駆動信号φＨ４１〜φＨ４４の電圧レベルよりも高い値であって、転送残り現象および後戻り現象が発生しないような値に設定する。但し、駆動信号φＨＬおよびリセット信号φＲの電圧レベルよりも低い値であってもよい。
【００８８】
（実施の形態２）
続いて、本発明の実施の形態２における固体撮像装置について説明する。この固体撮像装置の構成は、前述した実施の形態１における固体撮像装置と同様であるので、その説明は省略する。
【００８９】
本実施の形態２における固体撮像装置は、最終電極部１０７ｂを駆動する最終電極駆動信号φＨＬの立ち上がり・立ち下りのタイミングが、中間電極部１０７ｃを駆動する駆動信号φＨ２１の立ち上がり・立ち下りのタイミングよりも早い点に特徴がある。
【００９０】
図４は、本実施の形態２における固体撮像装置の４相駆動信号φＨ４１〜φＨ４４、２相駆動信号φＨ２１、φＨ２２、最終電極駆動信号φＨＬ、リセット信号φＲ、並びに出力信号Ｖｏｕｔのタイミングチャートの一例を示す図である。
【００９１】
図４に示すように、最終電極駆動信号φＨＬの位相が、駆動信号φＨ２１の位相と比べて時間ｔａだけ進んでいる。すなわち、駆動信号φＨＬは、駆動信号φＨ２１の立ち上がりタイミングよりも早く立ち上がり、駆動信号φＨ２１の立ち下がりタイミングよりも早く立ち下がる。
【００９２】
このように最終電極駆動信号φＨＬの位相を進めることで、最終電極部１０７ｂに蓄積されている信号電荷が早いタイミングでＦＤＡ１１０に移動する。その結果、信号期間が長くなり、信号期間の積分信号量が増加するので、高照度化を防ぐことができる。
【００９３】
（実施の形態３）
続いて、本発明の実施の形態３における固体撮像装置について説明する。この固体撮像装置の構成は、前述した実施の形態１における固体撮像装置と同様であるので、その説明は省略する。
【００９４】
本実施の形態３における固体撮像装置は、最終電極部１０７ｂを駆動する最終電極駆動信号φＨＬの立ち上がり・立ち下りのタイミングが、中間電極部１０７ｃを駆動する駆動信号φＨ２１の立ち上がり・立ち下りのタイミングよりも遅れている点に特徴がある。
【００９５】
図５は、本実施の形態３における固体撮像装置の４相駆動信号φＨ４１〜φＨ４４、２相駆動信号φＨ２１、φＨ２２、最終電極駆動信号φＨＬ、リセット信号φＲ、並びに出力信号Ｖｏｕｔのタイミングチャートの一例を示す図である。
【００９６】
図５に示すように、最終電極駆動信号φＨＬの位相が、駆動信号φＨ２１の位相と比べて時間ｔｃだけ遅れている。すなわち、駆動信号φＨＬは、駆動信号φＨ２１の立ち上がりタイミングよりも遅く立ち上がり、駆動信号φＨ２１の立ち下がりタイミングよりも遅く立ち下がる。このように最終電極駆動信号φＨＬの位相を遅らせることで、フィードスルー期間が長くなり、ノイズを低減することができる。
【００９７】
（実施の形態４）
続いて、本発明の実施の形態４における固体撮像装置について説明する。この固体撮像装置の構成は、前述した実施の形態１における固体撮像装置と同様であるので、その説明は省略する。
【００９８】
本実施の形態４における固体撮像装置は、リセット・ゲート１１１に印加するリセット信号φＲの立ち上がりタイミングが、最終電極部１０７ｂを駆動する駆動信号φＨＬの立ち上がりタイミングよりも遅れている点に特徴がある。
【００９９】
図６は、本実施の形態４における固体撮像装置の４相駆動信号φＨ４１〜φＨ４４、２相駆動信号φＨ２１、φＨ２２、最終電極駆動信号φＨＬ、リセット信号φＲ、並びに出力信号Ｖｏｕｔのタイミングチャートの一例を示す図である。
【０１００】
図６に示すように、リセット信号φＲの位相が、駆動信号φＨＬの位相と比べて時間ｔｂだけ遅れている。すなわち、リセット信号φＲは、駆動信号φＨＬの立ち上がりタイミングよりも遅く立ち上がる。
【０１０１】
このようにリセット信号φＲの位相を遅らせることで、ＦＤＡ１１０に蓄積されていた信号電荷は、遅いタイミングでリセットされ、信号期間の積分信号量が増加するので、高照度化を防ぐことができる。
【０１０２】
（実施の形態５）
続いて、本発明の実施の形態５における固体撮像装置について説明する。この固体撮像装置の構成は、前述した実施の形態１における固体撮像装置と同様であるので、その説明は省略する。
【０１０３】
本実施の形態５における固体撮像装置は、リセット・ゲート１１１に印加するリセット信号φＲの立ち上がりタイミングが、最終電極部１０７ｂを駆動する駆動信号φＨＬの立ち上がりタイミングよりも早い点に特徴がある。
【０１０４】
図７は、本実施の形態５における固体撮像装置の４相駆動信号φＨ４１〜φＨ４４、２相駆動信号φＨ２１、φＨ２２、最終電極駆動信号φＨＬ、リセット信号φＲ、並びに出力信号Ｖｏｕｔのタイミングチャートの一例を示す図である。
【０１０５】
図７に示すように、リセット信号φＲの位相が、駆動信号φＨＬの位相と比べて時間ｔｄだけ進んでいる。すなわち、リセット信号φＲは、駆動信号φＨＬの立ち上がりタイミングよりも早く立ち上がる。このようにリセット信号φＲの位相を進めることで、フィードスルー期間を長くすることができ、ノイズを低減することができる。
【０１０６】
（実施の形態６）
続いて、本発明の実施の形態６における固体撮像装置について説明する。図８に、本発明の実施の形態６における固体撮像装置の一部の概略構成の一例を示す。なお、前述した実施の形態１において説明した部材と同一の部材に同一符号を付している。以下、前述した実施の形態１と異なる部分についてのみ説明する。
【０１０７】
図８に示すように、本実施の形態６における固体撮像装置は、後段水平ＣＣＤ部１０７ａの各転送電極の長手方向の長さが、出力部１０８のＦＤＡ１１０に近づくにつれて小さくなる一方、その幅が、出力部１０８のＦＤＡ１１０に近づくにつれて大きくなる点が前述の実施の形態１と異なり、その余の点は同様である。なお、前段水平ＣＣＤ部の各転送電極については、その長手方向の長さと幅は一定である。
【０１０８】
このように、後段水平ＣＣＤ部１０７ａを先細りの構造とすることで、信号電荷がＦＤＡ１１０に蓄積しやすくなる。また、このような先細りの構造において、転送電極の幅を一定にすると、ＦＤＡ１１０に近づくにつれて、信号電荷の蓄積量が小さくなる。そこで、ＦＤＡ１１０に近づくにつれて、転送電極の幅を大きくしている。
【０１０９】
また、ＦＤＡ１１０に近づくにつれて転送電極の幅を大きくしているので、これらの転送電極を駆動する駆動信号の電圧レベルが低いと、十分な深さの電位の井戸を形成することができない。そのため、後段水平ＣＣＤ部１０７ａの中間電極部１０７ｃを駆動する駆動信号φＨ２１、φＨ２２の電圧レベルは、最終電極部１０７ｂに隣接する幅Ｗ７の転送電極下に、信号電荷を蓄積するのに十分な深さの電位の井戸を形成することができる値に設定する必要がある。また、後段水平ＣＣＤ部１０７ａの最終電極部１０７ｂを駆動する駆動信号φＨＬの電圧レベルは、出力部１０８に隣接する幅Ｗ９の転送電極下に、信号電荷を蓄積するのに十分な深さの電位の井戸を形成することができる値に設定する必要がある。
【０１１０】
本実施の形態６によれば、前述した実施の形態１と同様に、飽和信号量の低下や、先送り現象、転送残り現象、後戻り現象を防止しながら、前段水平ＣＣＤ部を駆動する駆動信号を低電圧化して消費電力を低くすることができる。
【０１１１】
また、本実施の形態６における固体撮像装置において、前述した実施の形態２もしくは３のように、駆動信号φＨＬの位相を進めてもよいし、遅らせてもよい。また、前述した実施の形態４もしくは５のように、リセット信号φＲの位相を遅らせてもよいし、進めてもよい。このようにすれば、前述した実施の形態２ないし５と同様に、信号期間の積分信号量を増加させて高照度化を防いだり、フィードスルー期間を長くしてノイズを低減させることができる。
【０１１２】
なお、上記した実施の形態１ないし６では、前段水平ＣＣＤ部が４相駆動方式の場合について説明したが、前段水平ＣＣＤ部はＮ（Ｎは３以上の整数）相駆動方式であればよい。また、中間電極部が２相駆動方式の場合について説明したが、中間電極部はＬ（ＬはＮより小さい正の整数）相駆動方式であればよい。このように、出力部（電荷検出部）に近い中間電極部をＮ相よりも少ないＬ相の駆動方式とすることで、駆動波形の立ち上がり・立ち下りの数を減らすことができ、カップリング・ノイズを低減することができる。特に、中間電極部を２相駆動方式にすれば、カップリング・ノイズをより低減することができる。
【０１１３】
また、中間電極部と最終電極部を駆動する駆動信号、並びにリセット信号とが、同一のドライバ回路により生成される場合について説明したが、これらの信号を生成するドライバ回路を別異に設けてもよい。
【０１１４】
また、リセット信号が立ち上がると、ＦＤＡに蓄積されていた信号電荷がリセットされる場合について説明したが、リセット信号が立ち下がるタイミングで信号電荷がリセットされるようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１１５】
本発明にかかる固体撮像装置は、飽和信号量を低減させることなく、消費電力を低くすることができ、カメラ等に有効である。
【図面の簡単な説明】
【０１１６】
【図１】本発明の実施の形態１における固体撮像装置の概略構成の一例を示す図
【図２】同実施の形態１における固体撮像装置の４相駆動信号、２相駆動信号、最終電極駆動信号、リセット信号、並びに出力信号のタイミングチャートの一例を示す図
【図３】同実施の形態１における固体撮像装置の水平ＣＣＤ部および出力部の断面図および電位分布を示す図
【図４】本発明の実施の形態２における固体撮像装置の４相駆動信号、２相駆動信号、最終電極駆動信号、リセット信号、並びに出力信号のタイミングチャートの一例を示す図
【図５】本発明の実施の形態３における固体撮像装置の４相駆動信号、２相駆動信号、最終電極駆動信号、リセット信号、並びに出力信号のタイミングチャートの一例を示す図
【図６】本発明の実施の形態４における固体撮像装置の４相駆動信号、２相駆動信号、最終電極駆動信号、リセット信号、並びに出力信号のタイミングチャートの一例を示す図
【図７】本発明の実施の形態５における固体撮像装置の４相駆動信号、２相駆動信号、最終電極駆動信号、リセット信号、並びに出力信号のタイミングチャートの一例を示す図
【図８】本発明の実施の形態６における固体撮像装置の一部の概略構成の一例を示す図
【図９】従来の固体撮像装置の概略構成を示す図
【図１０】従来の固体撮像装置における２相駆動信号、最終電極駆動信号、リセット信号、並びに出力信号のタイミングチャートを示す図
【図１１】従来の固体撮像装置における水平ＣＣＤ部および出力部の断面図および電位分布を示す図
【図１２】従来の固体撮像装置における飽和信号量の低下を説明するための図
【図１３】従来の固体撮像装置における先送り現象を説明するための図
【図１４】従来の固体撮像装置における高照度化を説明するための図
【図１５】従来の固体撮像装置における転送残り現象および後戻り現象を説明するための図
【図１６】従来の固体撮像装置における出力信号に発生するノイズを説明するための図
【符号の説明】
【０１１７】
１００、２００      固体撮像装置
１０１、２０１      固体撮像素子
１０２      垂直水平ドライバ回路
１０３、２０３      水平ドライバ回路
１０４、２０４      出力アンプ
１０５、２０５      光電変換素子
１０６、２０６      垂直ＣＣＤ
１０７、２０７      水平ＣＣＤ部
１０７ａ    後段水平ＣＣＤ部
１０７ｂ    最終電極部
１０７ｃ    中間電極部位
１０８、２０８      出力部
１０９、２０９      出力ゲート
１１０、２１０      ＦＤＡ（フローティング・ディフュージョン）
１１１、２１１      リセット・ゲート
１１２、２１２      リセット・ドレイン
２０２      垂直ドライバ回路
【図１】
2009027285.tif 000003
【図２】
2009027285.tif 000004
【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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