JPH0897397A - 固体撮像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 同一画素の信号電荷を各々分担して水平転送
する２つの転送部からなる水平転送レジスタにおいて、
信号電荷の分割不良による縦筋状の欠陥を発生すること
なく、信号電荷の振分けを可能とした固体撮像装置を提
供する。 【構成】 ２つの水平転送レジスタ４（６）を具備し、
イメージ部側の第１の水平転送レジスタ４では同一画素
の信号電荷を制御ゲート部５によって２つの転送部４
ａ，４ｂに振り分けて水平転送を行う構成の固体撮像装
置において、転送部４ａのビット（φＨ２）とこれと対
の関係にある転送部４ｂのビット（φＨ２）よりも水平
転送方向にて１ビット後方のビット（φＨ１）との間の
転送ゲート部５に転送チャネル１７を形成し、この転送
チャネル１７を通して２つの転送部４ａ，４ｂ間で信号
電荷の振分けを行う構成とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、固体撮像装置に関し、
特に各画素から読み出された信号電荷を垂直転送レジス
タ中で混合することなく読み出すいわゆる全画素読出し
方式のＣＣＤ固体撮像装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＣＣＤ固体撮像装置として、解像度をよ
り高めるために、水平転送レジスタを例えば２本具備
し、奇数ラインの信号電荷と偶数ラインの信号電荷とを
別々の水平転送レジスタにて同時に水平転送し、１Ｈ
（Ｈは水平走査期間）内に２ライン分の信号電荷を読み
出すことによって全画素読出しを可能とした構成のもの
が周知である。

【０００３】ところで、水平転送レジスタの取扱い電荷
量を十分に多くするには、水平転送レジスタのチャネル
幅を広く設定する必要がある。何故ならば、水平転送用
クロックパルスの振幅を一定としたとき、水平転送レジ
スタの取扱い電荷量がレジスタの１ビット当りの面積に
比例するため、１ビット分のチャネル長およびチャネル
幅を拡大することによって取扱い電荷量を多くすること
ができるのであるが、水平転送レジスタの１ビット分の
チャネル長はイメージ部の寸法によって制約されてしま
うことから、拡大が許容されるのはチャネル幅だけだか
らである。

【０００４】しかし、チャネル幅を広くすると、転送電
極に印加した水平転送用クロックパルスによりレジスタ
に生じる電界強度が弱くなる。特に、水平転送レジスタ
のチャネル幅方向における中央部分において弱くなる。
かかる転送電界強度の低下は水平転送レジスタでの垂直
方向への信号電荷の転送効率の低下を招く。これに伴っ
て、一部の信号電荷を転送しきれない状態が発生するこ
とがある。すなわち、全画素読出し方式のＣＣＤ固体撮
像装置においては、２本の水平転送レジスタのうち、イ
メージ部側のレジスタからその反対側のレジスタへ、１
ライン分の信号電荷をパラレルに転送する場合に完全な
転送ができなくなり、これに伴って画質劣化をもたらす
虞れがあった。

【０００５】この全画素読出し方式のＣＣＤ固体撮像装
置において、水平転送レジスタでの転送効率を低下させ
ることなく取扱い電荷量を多くするために、イメージ部
側の水平転送レジスタを２つの転送部で構成し、これら
の転送部によって同一画素の信号電荷を各々分担して水
平転送するようにしたものが知られている（例えば、特
開平３−７２７９０号公報参照）。その構成の概略およ
び動作について、以下に説明する。

【０００６】図９において、マトリクス状に２次元配列
された複数個のフォトセンサ１と、これらフォトセンサ
１の垂直列毎に配されてフォトセンサ１で発生した信号
電荷を垂直転送する複数本の垂直転送レジスタ２とによ
って、インターライン転送方式のＣＣＤイメージ部３が
構成されている。このイメージ部３の下には第１の水平
転送レジスタ４が配されており、この第１の水平転送レ
ジスタ４は１ライン分の信号電荷を互いに分担して水平
転送する２つの転送部４ａ，４ｂからなる。これらの転
送部４ａ，４ｂは、チャネル幅が略同一で互いにやや離
間して平行に配置され、出力部で一体化している。そし
て、転送部４ａと４ｂのチャネル幅の和が第１の水平転
送レジスタ４のチャネル幅となり、これが十分な取扱い
電荷量を得ることのできる値に設定されている。

【０００７】第１の水平転送レジスタ４において、２つ
の転送部４ａ，４ｂ間には制御ゲート部５が設けられて
おり、この制御ゲート部５は同一の画素の信号電荷を転
送部４ａ，４ｂに振り分ける制御をなす。第１の水平転
送レジスタ４の下側には、これとやや離間して第２の水
平転送レジスタ６が平行に配置されている。この第２の
水平転送レジスタ６のチャネル幅は、第１の水平転送レ
ジスタ４のチャネル幅と略同一に設定されている。第１
の水平転送レジスタ４と第２の水平転送レジスタ６との
間には転送ゲート部７が設けられており、この転送ゲー
ト部７は垂直転送レジスタ５から第１の水平転送レジス
タ４へ転送された１ライン分の信号電荷を、さらに第２
の水平転送レジスタ６へ転送する制御をなす。第１，第
２の水平転送レジスタ４，６によって水平転送された信
号電荷は、各出力部８-1，８-2で信号電圧に変換されて
出力ＯＵＴ１，ＯＵＴ２として導出される。

【０００８】このように、第１の水平転送レジスタ４を
２つの転送部４ａ，４ｂによって構成したことにより、
第１の水平転送レジスタ４全体としてのチャネル幅は広
くても、各転送部４ａ，４ｂの個々のチャネル幅を狭く
できることから、転送電界強度の低下は起こらないた
め、第１の水平転送レジスタ４を介しての第２の水平転
送レジスタ６への信号電荷の転送効率の低下も起こらな
い。換言すれば、第１の水平転送レジスタ４での垂直転
送方向における転送効率を低下させることなく取扱い電
荷量を多くできることになる。

【０００９】ところで、第１の水平転送レジスタ４にお
いては、２つの転送部４ａ，４ｂに振り分けられて水平
転送された信号電荷は出力部８-1で再び合流することか
ら、２つの転送部４ａ，４ｂで各々転送される電荷量に
関係なく、第１の水平転送レジスタ４でのビット当りの
取扱い電荷量は一定である。しかしながら、２つの転送
部４ａ，４ｂでの各々のビット当りの取扱い電荷量は、
１ビット分のチャネル長およびチャネル幅で決まること
から、転送部４ａ，４ｂ間で信号電荷を振り分けた際
に、一方の転送部に振り分けられた信号電荷が当該転送
部の取扱い電荷量を越えた場合には、第１の水平転送レ
ジスタ４での取扱い電荷量を多くできたにも拘らず、１
画素分の全信号電荷を完全に転送できないことになって
しまう。

【００１０】そこで、２つの転送部４ａ，４ｂ間で信号
電荷を振り分ける際に、各転送部４ａ，４ｂでの取扱い
電荷量を考慮しつつ信号電荷の振分けを可能にした全画
素読出し方式のＣＣＤ固体撮像装置が本出願人により提
案されている（特開平６−１０５２３９号公報参照）。
すなわち、このＣＣＤ固体撮像装置では、図１０に示す
ように、第１の水平転送レジスタ４において、２つの転
送部４ａ，４ｂ間の制御ゲート部５のチャネル内に、水
平転送方向に沿ってポテンシャルバリア部１３を形成し
た構成を採っている。

【００１１】そして、制御ゲート部５に転送部４ａを介
して一旦信号電荷を蓄積した後、１相目のクロックパル
スφＨ１がローレベル、２相目のクロックパルスφＨ２
がハイレベルの状態において、制御ゲート部５のゲート
電極１６に印加するゲートパルスφＨＨＧを中間レベル
とする。このとき、ポテンシャルバリア部１３をオーバ
ーフローした信号電荷は転送部４ａに戻る。一方、制御
ゲート部５に残った信号電荷は、ゲートパルスφＨＨＧ
がローレベルとなることで、転送部４ｂへ転送される。
これにより、第１の水平転送レジスタ４において、信号
電荷が転送部４ａと４ｂとに振り分けられるのである。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記構
成の従来のＣＣＤ固体撮像装置では、図１１に示すタイ
ミングチャートにおいて、１相目のクロックパルスφＨ
１がローレベルからハイレベルになるトランジェント期
間（時刻Ｔ３から時刻Ｔ４の間）において、制御ゲート
部５から転送部４ｂの１相目（φＨ１）のビットに信号
電荷が一旦転送されたときに、転送部４ｂが水平レジス
タ転送が可能な状態になっていると、図１２に示すよう
に、水平転送方向（図１０の右から左方向）への転送電
界によって一部の信号電荷が１相目（φＨ１）のビット
の水平転送方向の前方の２相目（φＨ２）のビットへ転
送されてしまう。

【００１３】図１０の転送チャネルのパターンでは、同
じ画素からの転送部４ａ中の信号電荷と転送部４ｂ中の
信号電荷を同じゲート下の対のビットに集めるために２
相目のクロックパルスφＨ２をローレベルにしなければ
ならない。このとき、前方の２相目（φＨ２）のビット
へ移動した信号電荷は時刻Ｔ４から時刻Ｔ５の間に、さ
らにその前方の１相目（φＨ１）のビットにある信号電
荷と混合してしまう。この信号電荷の振分け時における
水平方向での信号電荷の混合は、画面中の信号量がある
一定量より多い場合全ての水平期間で発生するため、再
生画面上では縦筋状の欠陥となって現れることになる。

【００１４】この画像欠陥を発生させないようにするた
めには、制御ゲート部５のポテンシャルバリア部１３の
ポテンシャルが、１相目（φＨ１）のビットのポテンシ
ャルよりも浅くなる状態で水平レジスタ転送ができない
状態、即ち２相目（φＨ２）のビットのポテンシャルが
１相目（φＨ１）のビットのポテンシャルよりも浅くな
っていれば良い。しかし、この場合、転送部４ａの取扱
い電荷量はポテンシャルバリア部１３のポテンシャルで
制限され、減少することになる。

【００１５】そこで、本発明は、同一画素の信号電荷を
各々分担して水平転送する２つの転送部からなる水平転
送レジスタにおいて、信号電荷の分割不良による縦筋状
の欠陥を発生することなく、信号電荷の振分けを可能と
した固体撮像装置を提供することを目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の固体撮像
装置は、イメージ部から転送された信号電荷を水平転送
する第１の水平転送レジスタと、イメージ部から第１の
水平転送レジスタを介して転送された信号電荷を水平転
送する第２の水平転送レジスタとを具備した固体撮像装
置であって、第１の水平転送レジスタが、同一画素の信
号電荷を扱う対のビットが水平転送方向に配列されかつ
同一画素からの信号電荷を各々分担して水平転送する２
つの転送部と、この２つの転送部のうちのイメージ部側
の転送部のビットとこれとタイミングの関係にある第２
の水平転送レジスタ側の転送部のビットよりも水平転送
方向にて後方のビットとの間に形成された転送チャネル
を形成し、この転送チャネルを通して２つの転送部間に
おいて信号電荷の振分けを行う制御ゲート部と、この制
御ゲート部の一部の領域に水平転送方向に沿って形成さ
れたポテンシャルバリア部とを備え、制御ゲート部に信
号電荷を蓄積した後、制御ゲート部と転送部との相対的
ポテンシャル差を制御することによって信号電荷を振り
分ける構成となっている。

【００１７】請求項３記載の固体撮像装置は、イメージ
部から転送された信号電荷を水平転送する第１の水平転
送レジスタと、イメージ部から第１の水平転送レジスタ
を介して転送された信号電荷を水平転送する第２の水平
転送レジスタとを具備した固体撮像装置であって、第１
の水平転送レジスタが、同一画素からの信号電荷を各々
分担して水平転送する２つの転送部と、この２つの転送
部間において信号電荷の振分けを行う制御ゲート部と、
この制御ゲート部の一部の領域に水平転送方向に沿って
形成された第１のポテンシャルバリア部と、２つの転送
部のうちの第２の水平転送レジスタ側の転送部の制御ゲ
ート部側に水平転送方向に沿って形成された第２のポテ
ンシャルバリア部とを備え、制御ゲート部に信号電荷を
蓄積した後、制御ゲート部と転送部との相対的ポテンシ
ャル差を制御することによって信号電荷を振り分ける構
成となっている。

【００１８】

【作用】請求項１記載の固体撮像装置において、第１の
水平転送レジスタでの信号電荷の振分けの際には、イメ
ージ部から転送された信号電荷は、イメージ部側の電荷
転送部の２相目のビットを通して制御ゲート部に一旦蓄
積される。そして、１相目のクロックパルスがローレベ
ル、２相目のクロックパルスがハイレベルの状態におい
て、制御ゲート部のゲート電極に印加するゲートパルス
を中間レベルとすると、制御ゲート部のポテンシャルバ
リア部をオーバーフローした信号電荷は、イメージ部側
の電荷転送部の２相目のビットに戻る。

【００１９】一方、制御ゲート部に残った信号電荷は、
ゲートパルスをローレベルとすることにより、制御ゲー
ト部の転送チャネルを通して第２の水平転送レジスタ側
の転送部の同一画素の信号電荷を扱う２相目のビットの
１ビット後方の１相目のビットに転送される。これによ
り、同一画素の信号電荷が２つの転送部に振り分けられ
る。そして、この１相目のビットに転送された信号電荷
が前方の２相目のビットに転送されることにより、２つ
の転送部中の信号電荷が同じゲート電極下の対のビット
に集められる。このとき、１ビット後方の１相目のビッ
トに転送された信号電荷がその前方の２相目のビットに
移動するだけであるため、水平方向での信号電荷の混合
は生じない。

【００２０】請求項３記載の固体撮像装置において、イ
メージ部から転送された信号電荷が制御ゲート部に一旦
蓄積された後、制御ゲート部のポテンシャルバリア部を
オーバーフローした信号電荷がイメージ部側の電荷転送
部の２相目のビットに戻るまでの作用は上記の場合と同
様である。一方、第２の水平転送レジスタ側の転送部の
制御ゲート部側に水平転送方向に沿ってポテンシャルバ
リア部が形成されていることから、制御ゲート部に残っ
た信号電荷を第２の水平転送レジスタ側の転送部に振り
分ける際に、１相目のビットに対してポテンシャルバリ
ア部のポテンシャル分だけ高い電圧を印加することにな
る。これにより、制御ゲート部に残った信号電荷の転送
が開始されるときには、２相目のビットのポテンシャル
が１相目のポテンシャルより浅くなり、水平レジスタ転
送が不可能な状態となる。したがって、１相目のビット
に転送された信号電荷がさらにその前方の２相目のビッ
トに転送されることはないため、水平方向での信号電荷
の混合は生じない。

【００２１】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細
に説明する。

【００２２】図１は、本発明の第１実施例を示す平面パ
ターン図であり、図９における第１の水平転送レジスタ
４の一部分のみを示している。図１において、第１の水
平転送レジスタ４は、イメージ部３（図９参照）から転
送されてきた１ライン分の信号電荷を互いに分担して水
平転送する２つの転送部４ａ，４ｂから構成されてい
る。これらの転送部４ａ，４ｂは、チャネル幅が略同一
で互いにやや離間して平行に配置されている。

【００２３】この第１の水平転送レジスタ４において、
その基板上には図に一点鎖線で示す蓄積ゲート電極１１
と図に二点鎖線で示す転送ゲート電極１２とが水平転送
方向にて交互に配列されて対をなしており、これらのゲ
ート電極対に印加される水平転送用クロックパルスφＨ
１，φＨ２によって２相駆動される。そして、転送部４
ａ，４ｂのチャネルにおいて、同一の蓄積ゲート電極１
１および転送ゲート電極１２の下が、同一画素の信号電
荷を扱う対のビットとなっている。

【００２４】転送部４ａ，４ｂ間には、イメージ部３か
ら転送されてきた同一画素の信号電荷を転送部４ａ，４
ｂに振り分けるための制御ゲート部５が設けられてい
る。この制御ゲート部５には、転送部４ａのビット（φ
Ｈ２）とこれと対の関係にある転送部４ｂのビット（φ
Ｈ２）よりも水平転送方向にて１ビット後方のビット
（φＨ１）との間に転送チャネル１７が形成されてい
る。また、この転送チャネル１７の転送部４ａ側には、
水平転送方向に沿ってポテンシャルバリア部１３が形成
されている。

【００２５】このポテンシャルバリア部１３はその形成
位置に、転送チャネル１７を形成する不純物とは逆導電
型の不純物を打ち込んだり、その形成位置以外の制御ゲ
ート部５の領域に同導電型の不純物を打ち込んだりする
ことによって形成される。また、制御ゲート部５のゲー
ト酸化膜（図示せず）の膜厚を、ポテンシャルバリア部
１３の形成領域とそれ以外の領域とで異ならせることに
よってもポテンシャルバリア部１３を形成することが可
能である。なお、図中、散点部分１４はチャネルストッ
プ部である。このチャネルストップ部１４は、図から明
らかなように、制御ゲート部５から転送部４ｂの１相目
（φＨ１）のビットに転送される信号電荷が、２相目
（φＨ２）のビットに入らないような形状に形成されて
いる。

【００２６】次に、上記構成の第１実施例に係る第１の
水平転送レジスタ４における信号電荷の振分け動作につ
いて、図２のタイミングチャートおよび図３のポテンシ
ャル図を参照しつつ説明する。図２において、φＶＨ２
は垂直転送レジスタ２の出力部のゲート電極１５に印加
されるゲートパルス、φＨ１は１相目の水平転送用クロ
ックパルス、φＨＨＧは制御ゲート部５のゲート電極１
６に印加されるゲートパルスである。なお、２相目の水
平転送用クロックパルスφＨ２については、信号電荷の
振分けのタイミングでは常時ハイレベルとなっているた
め図示していない。図３は、図１におけるＡ−Ａ′線断
面のポテンシャル分布を示しており、同図において、時
刻Ｔ１〜Ｔ５は図２の時刻Ｔ１〜Ｔ５に対応している。

【００２７】時刻Ｔ１では、垂直転送レジスタ２から第
１の水平転送レジスタ４へ信号電荷を転送する直前の状
態にある。そして、ゲートパルスφＶＨ２がハイレベル
にある時刻Ｔ２において、垂直転送レジスタ２から第１
の水平転送レジスタ４へ信号電荷が転送される。この時
刻Ｔ２では、クロックパルスφＨ１がローレベルである
ことから、転送部４ｂのポテンシャルは浅く、又クロッ
クパルスφＨ２が上述した如くハイレベルでかつゲート
パルスφＨＨＧもハイレベルであることから、転送部４
ａおよび制御ゲート部５のポテンシャルは深くなってい
る。

【００２８】したがって、垂直転送レジスタ２からの信
号電荷は、転送部４ａの２相目（φＨ２）のビットを介
して制御ゲート部５に転送され、特に制御ゲート部５に
はポテンシャルバリア部１３があるため、このポテンシ
ャルバリア部１３以外の領域に多く蓄積される。制御ゲ
ート部５に信号電荷を一旦蓄積した後、ゲートパルスφ
ＨＨＧの電位がミドル（中間）レベルとなった時刻Ｔ３
において、ポテンシャルバリア部１３のポテンシャルが
その変動可能範囲のミドルレベルになることにより、制
御ゲート部５のポテンシャルバリア部１３のない領域に
は、その領域の面積およびポテンシャルバリア部１３の
ポテンシャル（高さ）に応じた電荷量だけ信号電荷が蓄
積される。

【００２９】この電荷量は、転送部４ｂでの取扱い電荷
量を考慮して、制御ゲート部５のポテンシャルバリア部
１３のない領域の面積およびポテンシャルバリア１３の
ポテンシャルによって決定され、そのまま転送部４ｂに
て転送される電荷量となる。このとき、ポテンシャルバ
リア部１３のポテンシャルは、転送部４ｂのポテンシャ
ルと同じか、又はそれよりも深くなるように設定され
る。制御ゲート部５に蓄積可能な電荷量には限りがある
ため、制御ゲート部５に溜まり切らずにポテンシャルバ
リア部１３から溢れた電荷は、転送部４ａの２相目（φ
Ｈ２）のビットに戻り、ここに蓄積される。すなわち、
転送部４ａにて水平転送される電荷量は、垂直転送レジ
スタ２から転送された全電荷量から、転送部４ｂにて水
平転送される電荷量を差し引いた量となる。

【００３０】クロックパルスφＨ１がハイレベルにある
時刻Ｔ４では、転送部４ｂのポテンシャルが深くなるこ
とにより、制御ゲート部５に蓄積された信号電荷が転送
部４ｂに転送される。このとき、信号電荷は転送チャネ
ル１７を通して、同一画素の信号電荷が蓄積された転送
部４ａの２相目（φＨ２）のビットに対し、転送部４ｂ
における転送方向の１ビット後方の１相目（φＨ１）の
ビットに転送される。ゲートパルスφＨＨＧがローレベ
ルとなった時刻Ｔ５では、制御ゲート部５のポテンシャ
ルが最も浅くなり、転送部４ｂの１相目（φＨ１）のビ
ットへの信号電荷の転送が完了する。そして、クロック
パルスφＨ１がローレベルにある時刻Ｔ６では、１相目
（φＨ１）のビットの信号電荷がその前方の２相目（φ
Ｈ２）のビットに転送される。時刻Ｔ５，Ｔ６における
転送部４ｂの水平転送方向のポテンシャル分布を図４に
示す。

【００３１】以上の一連の動作により、垂直転送レジス
タ２から第１の水平転送レジスタ４へ転送されてきた同
一画素の信号電荷が、転送部４ｂでの取扱い電荷量を基
準にして転送部４ａと転送部４ｂとに振り分けられる。
また、制御ゲート部５において、転送部４ａのビットと
これと対の関係にある転送部４ｂのビットよりも水平転
送方向にて１ビット後方のビットとの間に転送チャネル
１７を形成し、同一画素の信号電荷を転送部４ａの２相
目（φＨ２）のビットに対し、転送部４ｂにおける転送
方向の１ビット後方の１相目（φＨ１）のビットに転送
するようにしたことにより、２つの転送部４ａ，４ｂに
振り分けられた信号電荷が転送部４ａ，４ｂの対のビッ
トに確実に転送され、転送部４ｂ中で信号電荷の混合が
発生しないので、この混合に伴う縦縞状の欠陥が発生す
ることもない。また、この画像欠陥を無くすために、転
送部４ａのポテンシャルを浅くする必要がないことか
ら、転送部４ａの取扱い電荷量は転送部４ａの構造で決
まり、制御ゲート部５により制限されないため、取扱い
電荷量を向上できる。

【００３２】第１の水平転送レジスタ４において、転送
部４ａと転送部４ｂに振り分けられた信号電荷は、水平
転送後に再び１画素分の信号電荷に戻される。１画素分
の信号電荷に戻すためには、例えば、第１の水平転送レ
ジスタ４の最終段、即ち当該レジスタ４を２段に分割す
る必要のない場所において、転送部４ａ，４ｂのチャネ
ルを繋げることにより、分離された信号電荷を水平転送
時に再び１つの塊とすることができる。ここで、第１の
水平転送レジスタ４を２段に分割する必要のない場所と
は、例えば、図９の構成において、第１の水平転送レジ
スタ４から第２の水平転送レジスタ６へ信号電荷の転送
を行う必要のない場所、具体的には、有効画素信号が垂
直転送レジスタ２から第１の水平転送レジスタ４へ転送
されてこない水平ダミービットなどのことである。

【００３３】なお、上記実施例においては、信号電荷を
振り分ける際に、クロックパルスφＨ１をハイレベルに
するとしたが、図２にクロックパルスφＨ１′として示
すようにローレベルのままでも良い。この場合には、振
り分けられた信号電荷は１相目（φＨ１）の蓄積ゲート
電極１１の下を通って２相目（φＨ２）のビットに転送
されることになるため、クロックパルスφＨ１をハイレ
ベルにした後ローレベルとした場合と結果的に同じこと
になる。

【００３４】図５は、本発明の第２実施例を示す平面パ
ターン図であり、図中、図１と同等部分には同一符号を
付して示している。この第２実施例では、図１０に示す
従来例の場合と同様の平面パターン構造において、転送
部４ｂの制御ゲート部５側に水平転送方向に沿ってポテ
ンシャルバリア部１８を形成した構成となっている。こ
のポテンシャルバリア部１８は、先の実施例におけるポ
テンシャルバリア部１３の場合と同様に、ポテンシャル
バリア部１８の領域のゲート絶縁膜（ゲート酸化膜）の
膜厚を制御したり、不純物濃度を制御することによって
形成される。

【００３５】具体的には、例えば、埋込みチャネルで酸
化膜厚を制御する場合は、ゲート酸化膜の膜厚を薄くす
ることによってポテンシャルバリア部１８を形成でき
る。また、不純物濃度を制御する場合は、転送部４ｂの
チャネルを形成する不純物とは逆導電型の不純物を打ち
込んだり、その形成位置以外の転送部４ｂの領域に同導
電型の不純物を打ち込んだりすることによって形成でき
る。このポテンシャルバリア部１８は、そのポテンシャ
ルが制御ゲート部５のポテンシャルバリア部１３のポテ
ンシャルと同じになったときに、転送部４ｂにおける１
相目（φＨ１）のビットのポテンシャルが２相目（φＨ
２）のビットのポテンシャルよりも深くなるように形成
される。

【００３６】次に、上記構成の第２実施例に係る第１の
水平転送レジスタ４′における信号電荷の振分け動作に
ついて、図６のタイミングチャートおよび図７のポテン
シャル図を参照しつつ説明する。図６において、φＶＨ
２は垂直転送レジスタ２の出力部のゲート電極１５に印
加されるゲートパルス、φＨ１は１相目の水平転送用ク
ロックパルス、φＨＨＧは制御ゲート部５のゲート電極
１６に印加されるゲートパルスである。なお、２相目の
水平転送用クロックパルスφＨ２については、信号電荷
の振分けのタイミングでは常時ハイレベルとなっている
ため図示していない。図７は、図５におけるＢ−Ｂ′線
断面のポテンシャル分布を示しており、同図において、
時刻Ｔ１〜Ｔ５は図６の時刻Ｔ１〜Ｔ５に対応してい
る。

【００３７】時刻Ｔ１では、垂直転送レジスタ２から第
１の水平転送レジスタ４′へ信号電荷を転送する直前の
状態にある。そして、ゲートパルスφＶＨ２がハイレベ
ルにある時刻Ｔ２において、垂直転送レジスタ２から第
１の水平転送レジスタ４′へ信号電荷が転送される。こ
の時刻Ｔ２では、クロックパルスφＨ１がローレベルで
あることから、転送部４ｂのポテンシャルは浅く、又ク
ロックパルスφＨ２およびゲートパルスφＨＨＧがハイ
レベルであることから、転送部４ａおよび制御ゲート部
５のポテンシャルは深くなっている。

【００３８】したがって、垂直転送レジスタ２からの信
号電荷は、転送部４ａの２相目（φＨ２）のビットを介
して制御ゲート部５に転送され、特に制御ゲート部５に
はポテンシャルバリア部１３があるため、このポテンシ
ャルバリア部１３以外の領域に多く蓄積される。制御ゲ
ート部５に信号電荷を蓄積した後、ゲートパルスφＨＨ
Ｇの電位がミドルレベルとなった時刻Ｔ３において、ポ
テンシャルバリア部１３のポテンシャルがその変動可能
範囲のミドルレベルになることにより、制御ゲート部５
のポテンシャルバリア部１３のない領域には、その領域
の面積およびポテンシャルバリア部１３のポテンシャル
に応じた電荷量だけ信号電荷が蓄積される。

【００３９】このとき、ポテンシャルバリア部１３のポ
テンシャルは、転送部４ｂのポテンシャルバリア部１８
のポテンシャルと同じか、又はそれよりも深くなるよう
に設定される。制御ゲート部５に蓄積可能な電荷量には
限りがあるため、制御ゲート部５に溜まり切らずにポテ
ンシャルバリア部１３から溢れた電荷は、転送部４ａの
２相目（φＨ２）のビットに蓄積される。クロックパル
スφＨ１がハイレベルにある時刻Ｔ４では、転送部４ｂ
のポテンシャルが深くなることにより、制御ゲート部５
に蓄積された信号電荷は、ポテンシャルバリア部１８を
越えて転送部４ｂの１相目（φＨ１）のビットに転送さ
れる。

【００４０】このクロックパルスφＨ１がローレベルか
らハイレベルになるトランジェント期間（時刻Ｔ３から
時刻Ｔ４の間）において、転送部４ｂのポテンシャルバ
リア部１８のポテンシャルが制御ゲート部５のポテンシ
ャルバリア部１３のポテンシャルよりも深くなった時点
で、制御ゲート部５に蓄積された信号電荷の転送部４ｂ
への転送が開始される。ここで、転送部４ｂのポテンシ
ャルバリア部１８は、先述したように、そのポテンシャ
ルが制御ゲート部５のポテンシャルバリア部１３のポテ
ンシャルと同じになったときに、転送部４ｂにおける１
相目（φＨ１）のビットのポテンシャルが２相目（φＨ
２）のビットのポテンシャルよりも深くなるように形成
されている。

【００４１】これにより、制御ゲート部５に蓄積された
信号電荷が転送部４ｂの１相目のビットに転送されたと
き、従来構造の場合には、図１２から明らかなように、
転送部４ｂが水平レジスタ転送が可能な状態にあること
から、転送された信号電荷が２相目のビットに転送さ
れ、水平方向での信号電荷の混合を招くのに対し、本実
施例の構造の場合には、図８に示すように、上記のポテ
ンシャルの関係によって１相目のビットから２相目のビ
ットへはバリアが形成され、水平レジスタ転送が不可能
な状態になるので、２相目のビットへの信号電荷の転送
は行われない。

【００４２】以上の一連の動作により、垂直転送レジス
タ２から第１の水平転送レジスタ４へ転送されてきた同
一画素の信号電荷が、転送部４ｂでの取扱い電荷量を基
準にして転送部４ａと転送部４ｂとに振り分けられると
ともに、転送部４ｂの制御ゲート部５側に水平転送方向
に沿ってポテンシャルバリア１８を形成したことによ
り、信号電荷を振り分ける際に、転送部４ｂが転送不可
能な状態となり、転送部４ｂ中で信号電荷の混合が発生
しないので、この混合に伴う縦縞状の欠陥が発生するこ
ともない。また、この画像欠陥を無くすために、転送部
４ａのポテンシャルを浅くする必要がないことから、転
送部４ａの取扱い電荷量は転送部４ａの構造で決まり、
制御ゲート部５により制限されないため、取扱い電荷量
を向上できる。

【００４３】なお、上記各実施例においては、ゲートパ
ルスφＨＨＧとして、３値レベルをとるクロックを用
い、そのミドルレベルで信号電荷の振分けを行うように
した構成について説明したが、必ずしも３値レベルをと
るクロックである必要はなく、遅延回路などを用いてゲ
ートパルスφＨＨＧの立下がりスピードを十分遅くする
ようにしても、信号電荷の振分けを行うことが可能であ
る。

【００４４】また、各転送部４ａ，４ｂの取扱い電荷量
を考慮した信号電荷の振分けを行う必要がない場合は、
垂直転送レジスタ２からの信号電荷を制御ゲート部５を
含む第１の水平転送レジスタ４全体に蓄積した後、転送
部４ａ，４ｂのポテンシャルを変化させずに制御ゲート
部５のポテンシャルを浅くすることによっても信号電荷
を振り分けることができる。なお、この場合には、制御
ゲート部５にポテンシャルバリア部１３が存在すること
により、制御ゲート部５において第１の水平転送レジス
タ４側（イメージ部３側）が高く、その反対側が低いポ
テンシャルが構築されるため、第１の水平転送レジスタ
４から第２の水平転送レジスタ６へ信号電荷を垂直転送
する場合に、その転送をよりスムーズに行うことができ
る。

【００４５】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１記載の本
発明によれば、第１，第２の水平転送レジスタを具備
し、イメージ部側の第１の水平転送レジスタでは同一画
素の信号電荷を２つの転送部に振り分けて水平転送を行
う構成の固体撮像装置において、イメージ部側の転送部
のビットとこれとタイミングの関係にある第２の水平転
送レジスタ側の転送部のビットよりも水平転送方向にて
１ビット後方のビットとの間に転送チャネルを形成し、
この転送チャネルを通して２つの転送部間で信号電荷の
振分けを行うようにしたので、第２の水平転送レジスタ
側の転送部中で信号電荷が混合することはない。これに
より、信号電荷の分割不良に伴う縦筋状の画像欠陥を発
生することなく、２つの転送部間で信号電荷を２分割す
ることが可能となる。また、この画像欠陥を無くすため
に、イメージ側の転送部のポテンシャルを浅くする必要
がないことから、当該転送部の取扱い電荷量は自身の構
造で決まり、制御ゲート部により制限されないため、取
扱い電荷量を向上できることにもなる。

【００４６】請求項３記載の発明によれば、第１，第２
の水平転送レジスタを具備し、イメージ部側の第１の水
平転送レジスタでは同一画素の信号電荷を２つの転送部
に振り分けて水平転送を行う構成の固体撮像装置におい
て、第２の水平転送レジスタ側の転送部の制御ゲート部
側に水平転送方向に沿ってポテンシャルバリア部を形成
したことにより、制御ゲート部に蓄積された信号電荷を
第２の水平転送レジスタ側の転送部へ転送する際に、当
該転送部が水平レジスタ転送が不可能な状態となるの
で、当該転送部中で信号電荷が混合することはない。こ
れにより、信号電荷の分割不良に伴う縦筋状の画像欠陥
を発生することなく、２つの転送部間で信号電荷を２分
割することが可能となる。また、この画像欠陥を無くす
ために、イメージ側の転送部のポテンシャルを浅くする
必要がないことから、当該転送部の取扱い電荷量は自身
の構造で決まり、制御ゲート部により制限されないた
め、取扱い電荷量を向上できることにもなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例を示す平面パターン図であ
る。

【図２】第１実施例における信号電荷の振分け動作を説
明するためのタイミングチャートである。

【図３】図１におけるＡ−Ａ′線断面のポテンシャル図
である。

【図４】転送部４ｂの水平転送方向のポテンシャル図で
ある。

【図５】本発明の第２実施例を示す平面パターン図であ
る。

【図６】第２実施例における信号電荷の振分け動作を説
明するためのタイミングチャートである。

【図７】図５におけるＢ−Ｂ′線断面のポテンシャル図
である。

【図８】φＨ１がローレベルからハイレベルになるトラ
ンジェント期間におけるポテンシャルバリア部１８水平
転送方向のポテンシャル図である。

【図９】全画素読出し方式のＣＣＤ固体撮像装置の構成
の一例を示す平面図である。

【図１０】従来例を示す平面パターン図である。

【図１１】従来例の動作説明のタイミングチャートであ
る。

【図１２】従来の問題点を説明するポテンシャル図であ
る。

【符号の説明】

３ イメージ部 ４，４′ 第１の水平転送レジスタ ４ａ，４ｂ 転送部 ５ 制御ゲート部 ６ 第２の水平転送レジスタ ７ 転送ゲート部 １３，１８ ポテンシャルバリア部 １４ チャネルストップ部 １７ 転送チャネル

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 イメージ部から転送された信号電荷を水
   平転送する第１の水平転送レジスタと、前記イメージ部
   から前記第１の水平転送レジスタを介して転送された信
   号電荷を水平転送する第２の水平転送レジスタとを具備
   した固体撮像装置であって、 前記第１の水平転送レジスタは、同一画素の信号電荷を
   扱う対のビットが水平転送方向に配列されかつ同一画素
   からの信号電荷を各々分担して水平転送する２つの転送
   部と、前記２つの転送部のうちの前記イメージ部側の転
   送部のビットとこれと対の関係にある前記第２の水平転
   送レジスタ側の転送部のビットよりも水平転送方向にて
   後方のビットとの間に形成された転送チャネルを有し、
   この転送チャネルを通して前記２つの転送部間において
   信号電荷の振分けを行う制御ゲート部と、前記制御ゲー
   ト部の一部の領域に水平転送方向に沿って形成されたポ
   テンシャルバリア部とを備え、前記制御ゲート部に信号
   電荷を蓄積した後、前記制御ゲート部と前記転送部との
   相対的ポテンシャル差を制御することによって信号電荷
   を振り分けることを特徴とする固体撮像装置。
2. 【請求項２】 前記転送チャネルは、前記イメージ側の
   転送部とこれと対の関係にある前記第２の水平転送レジ
   スタ側の転送部のビットよりも水平方向にて１／２ビッ
   ト後方のビットとの間に形成されていることを特徴とす
   る請求項１記載の固体撮像装置。
3. 【請求項３】 イメージ部から転送された信号電荷を水
   平転送する第１の水平転送レジスタと、前記イメージ部
   から前記第１の水平転送レジスタを介して転送された信
   号電荷を水平転送する第２の水平転送レジスタとを具備
   した固体撮像装置であって、 前記第１の水平転送レジスタは、同一画素からの信号電
   荷を各々分担して水平転送する２つの転送部と、前記２
   つの転送部間において信号電荷の振分けを行う制御ゲー
   ト部と、前記制御ゲート部の一部の領域に水平転送方向
   に沿って形成された第１のポテンシャルバリア部と、前
   記２つの転送部のうちの前記第２の水平転送レジスタ側
   の転送部の前記制御ゲート部側に水平転送方向に沿って
   形成された第２のポテンシャルバリア部とを備え、前記
   制御ゲート部に信号電荷を蓄積した後、前記制御ゲート
   部と前記転送部との相対的ポテンシャル差を制御するこ
   とによって信号電荷を振り分けることを特徴とする固体
   撮像装置。
4. 【請求項４】 前記第２のポテンシャルバリア部は、そ
   のポテンシャルが前記第１のポテンシャルバリア部のポ
   テンシャルと同じになったときに前記第２の水平転送レ
   ジスタ側の転送部における１相目のビットのポテンシャ
   ルが２相目のビットのポテンシャルよりも深くなるよう
   に形成されたことを特徴とする請求項２記載の固体撮像
   装置。