JP2000350100A - 固体撮像装置 - Google Patents
固体撮像装置Info
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- JP2000350100A JP2000350100A JP11155961A JP15596199A JP2000350100A JP 2000350100 A JP2000350100 A JP 2000350100A JP 11155961 A JP11155961 A JP 11155961A JP 15596199 A JP15596199 A JP 15596199A JP 2000350100 A JP2000350100 A JP 2000350100A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】水平転送速度を高めることができるＣＣＤなど
の固体撮像装置を提供する。 【解決手段】吸収する光の量に応じた信号電荷を生成す
る複数個の受光セル１２が集積された受光面１０と、受
光面１０から転送された信号電荷を複数の領域毎に分割
して、当該領域の専有する幅を狭めながら所定の方向に
垂直転送する第１転送部１１と、第１転送部１１から転
送された信号電荷を前記分割された複数の領域毎に所定
の方向に水平転送する第２転送部２０と、第２転送部２
０から転送された信号電荷を増幅するアンプ２１とを有
する構成とする。
の固体撮像装置を提供する。 【解決手段】吸収する光の量に応じた信号電荷を生成す
る複数個の受光セル１２が集積された受光面１０と、受
光面１０から転送された信号電荷を複数の領域毎に分割
して、当該領域の専有する幅を狭めながら所定の方向に
垂直転送する第１転送部１１と、第１転送部１１から転
送された信号電荷を前記分割された複数の領域毎に所定
の方向に水平転送する第２転送部２０と、第２転送部２
０から転送された信号電荷を増幅するアンプ２１とを有
する構成とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は固体撮像装置に関
し、特に電荷結合素子などの固体撮像装置に関する。
し、特に電荷結合素子などの固体撮像装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】固体撮像装置、例えばＣＣＤ（Charge C
oupled device ）には、一般にインターライントランス
ファー方式やフレームトランスファー方式などがある。
インターライントランスファー方式のＣＣＤの平面図を
図１６（ａ）に示す。例えば、フォトダイオード構造を
有して光電変換し、生成した信号電荷を所定の方向（図
面上矢印の方向）に垂直転送する受光面１０と、受光面
１０からの信号電荷を水平転送する水平転送部（水平転
送レジスタ）２０と、得られた信号電荷を増幅するアン
プ２１とを有する構成である。アンプ２１は不図示の信
号処理回路などへ接続されている。上記の受光面１０
は、図１６（ｂ）に示す単位画素となる受光セル１２が
敷きつめられて構成されている。インターライントラン
スファー方式においては、受光セル１２は、光電変換に
より信号電荷を生成する受光部（開口部）１２ａと、受
光部１２ａで生成した信号電荷を垂直転送する転送部や
配線部を有する遮光部１２ｂとから構成される。
oupled device ）には、一般にインターライントランス
ファー方式やフレームトランスファー方式などがある。
インターライントランスファー方式のＣＣＤの平面図を
図１６（ａ）に示す。例えば、フォトダイオード構造を
有して光電変換し、生成した信号電荷を所定の方向（図
面上矢印の方向）に垂直転送する受光面１０と、受光面
１０からの信号電荷を水平転送する水平転送部（水平転
送レジスタ）２０と、得られた信号電荷を増幅するアン
プ２１とを有する構成である。アンプ２１は不図示の信
号処理回路などへ接続されている。上記の受光面１０
は、図１６（ｂ）に示す単位画素となる受光セル１２が
敷きつめられて構成されている。インターライントラン
スファー方式においては、受光セル１２は、光電変換に
より信号電荷を生成する受光部（開口部）１２ａと、受
光部１２ａで生成した信号電荷を垂直転送する転送部や
配線部を有する遮光部１２ｂとから構成される。
【０００３】一方、フレームトランスファー方式のＣＣ
Ｄの平面図を図１７（ａ）に示す。例えば、フォトダイ
オード構造を有して光電変換し、生成した信号電荷を所
定の方向（図面上矢印の方向）に垂直転送する受光面１
０と、信号電荷を読み出すまでの間一時的に保持する機
能を有する遮光された垂直転送部１１と、垂直転送部か
らの信号電荷を水平転送する水平転送部２０と、得られ
た信号電荷を増幅するアンプ２１とを有する構成であ
る。アンプ２１は不図示の信号処理回路などへ接続され
ている。上記の受光面１０は、図１７（ｂ）に示す単位
画素となる受光セル１２が敷きつめられて構成されてい
る。この受光セル１２は、転送ゲート部１２ｃと仮想ゲ
ート部（１２ｄ，１２ｅ，１２ｆ）を有する、いわゆる
仮想ゲート方式のＣＣＤの受光セルである。仮想ゲート
部（１２ｄ，１２ｅ，１２ｆ）の一部に、アンチブルー
ミングゲート部１２ｅが形成されている構成である。
Ｄの平面図を図１７（ａ）に示す。例えば、フォトダイ
オード構造を有して光電変換し、生成した信号電荷を所
定の方向（図面上矢印の方向）に垂直転送する受光面１
０と、信号電荷を読み出すまでの間一時的に保持する機
能を有する遮光された垂直転送部１１と、垂直転送部か
らの信号電荷を水平転送する水平転送部２０と、得られ
た信号電荷を増幅するアンプ２１とを有する構成であ
る。アンプ２１は不図示の信号処理回路などへ接続され
ている。上記の受光面１０は、図１７（ｂ）に示す単位
画素となる受光セル１２が敷きつめられて構成されてい
る。この受光セル１２は、転送ゲート部１２ｃと仮想ゲ
ート部（１２ｄ，１２ｅ，１２ｆ）を有する、いわゆる
仮想ゲート方式のＣＣＤの受光セルである。仮想ゲート
部（１２ｄ，１２ｅ，１２ｆ）の一部に、アンチブルー
ミングゲート部１２ｅが形成されている構成である。
【０００４】上記のインターライントランスファー方式
あるいはフレームトランスファー方式を用いて、ＴＤＩ
（time delay integration；時間遅延積算）機能を有す
るＣＣＤが開発されている。コンフォーカル顕微鏡とし
て機能することができる上記のＴＤＩセンサは、例えば
図１８（ａ）の平面図に示す構成を有しており、フォト
ダイオード構造を有して光電変換し、生成した信号電荷
を所定の方向（図面上矢印ＯＰV の方向）に垂直転送す
る受光面１０と、受光面１０からの信号電荷を水平転送
する水平転送部２０と、得られた信号電荷を増幅するア
ンプ２１とを有する構成である。アンプ２１は不図示の
信号処理回路などへ接続されている。上記の受光面１０
においては、単位画素となる受光セル１２が１画素の整
数倍毎（図面上は３画素毎）に水平方向に配置され、垂
直方向には１段毎に１画素ずつずらして配置されてい
る。受光面１０上の受光セル１２を除く領域は垂直転送
路１３により構成されており、受光セル１２において生
成した信号電荷を図面上矢印ＯＰV の方向に転送する。
垂直転送路１３は、例えば受光セル１２と同じ構成を有
し、遮光されていることにより転送のみに機能するよう
になっている。従って、上記のＴＤＩセンサの受光面１
０は、上記の従来のインターライントランスファー方式
あるいはフレームトランスファー方式のＣＣＤの受光面
上に、水平方向に１画素の整数倍毎、垂直方向に１段毎
に１画素ずつずらして開口した遮光膜を設けることで構
成することができる。
あるいはフレームトランスファー方式を用いて、ＴＤＩ
（time delay integration；時間遅延積算）機能を有す
るＣＣＤが開発されている。コンフォーカル顕微鏡とし
て機能することができる上記のＴＤＩセンサは、例えば
図１８（ａ）の平面図に示す構成を有しており、フォト
ダイオード構造を有して光電変換し、生成した信号電荷
を所定の方向（図面上矢印ＯＰV の方向）に垂直転送す
る受光面１０と、受光面１０からの信号電荷を水平転送
する水平転送部２０と、得られた信号電荷を増幅するア
ンプ２１とを有する構成である。アンプ２１は不図示の
信号処理回路などへ接続されている。上記の受光面１０
においては、単位画素となる受光セル１２が１画素の整
数倍毎（図面上は３画素毎）に水平方向に配置され、垂
直方向には１段毎に１画素ずつずらして配置されてい
る。受光面１０上の受光セル１２を除く領域は垂直転送
路１３により構成されており、受光セル１２において生
成した信号電荷を図面上矢印ＯＰV の方向に転送する。
垂直転送路１３は、例えば受光セル１２と同じ構成を有
し、遮光されていることにより転送のみに機能するよう
になっている。従って、上記のＴＤＩセンサの受光面１
０は、上記の従来のインターライントランスファー方式
あるいはフレームトランスファー方式のＣＣＤの受光面
上に、水平方向に１画素の整数倍毎、垂直方向に１段毎
に１画素ずつずらして開口した遮光膜を設けることで構
成することができる。
【０００５】上記のＴＤＩセンサの動作について説明す
る。図１８（ａ）に示すように、被写体Ａを撮像する場
合には、被写体Ａをステージに乗せ、所定の方向に一定
の速度で動かす。このとき、受光面１０においては、ス
テージの移動速度に同期して信号電荷の転送を行う。す
なわち、被写体Ａが受光面１０を横切って移動すると
き、受光セルＣ１で被写体Ａに対する信号電荷が生成
し、得られた信号電荷は矢印ＯＰV の方向に垂直転送さ
れ、受光セルＣ２に到達するとその部分の信号電荷と加
算される。得られた信号電荷は、次の垂直転送までの間
に矢印ＯＰH の方向に水平転送され、アンプを介して画
像信号として取り出される。以上の動作を繰り返すこと
により、連続画像を撮像することができる。
る。図１８（ａ）に示すように、被写体Ａを撮像する場
合には、被写体Ａをステージに乗せ、所定の方向に一定
の速度で動かす。このとき、受光面１０においては、ス
テージの移動速度に同期して信号電荷の転送を行う。す
なわち、被写体Ａが受光面１０を横切って移動すると
き、受光セルＣ１で被写体Ａに対する信号電荷が生成
し、得られた信号電荷は矢印ＯＰV の方向に垂直転送さ
れ、受光セルＣ２に到達するとその部分の信号電荷と加
算される。得られた信号電荷は、次の垂直転送までの間
に矢印ＯＰH の方向に水平転送され、アンプを介して画
像信号として取り出される。以上の動作を繰り返すこと
により、連続画像を撮像することができる。
【０００６】従って、図１８（ｂ）に示すように、信号
電荷は受光セルに到達するたびにその部分の電荷と加算
される。この電荷転送はステージの動作と連動させてい
るので、常に同じ被写体部分の画像が加算されることに
なる。すなわち、被写体Ａの移動速度ＯＰA の速度と、
被写体Ａに対する信号電荷Ａ’の垂直転送速度ＯＰV を
同期させることにより、被写体Ａを多重露光撮像するこ
とを可能にしている。
電荷は受光セルに到達するたびにその部分の電荷と加算
される。この電荷転送はステージの動作と連動させてい
るので、常に同じ被写体部分の画像が加算されることに
なる。すなわち、被写体Ａの移動速度ＯＰA の速度と、
被写体Ａに対する信号電荷Ａ’の垂直転送速度ＯＰV を
同期させることにより、被写体Ａを多重露光撮像するこ
とを可能にしている。
【０００７】上記のＴＤＩセンサは、インターライント
ランスファー方式あるいはフレームトランスファー方式
のＣＣＤのどちらでも構成することができるが、動作と
してはフレームトランスファー方式の方が適している。
インターライントランスファー方式の場合には、受光部
（開口部）から転送路への電荷転送と転送路内での電荷
転送は別のレベルのクロック電圧が必要になるため、駆
動系とタイミングが複雑になる。このため、構造的には
フレームトランスファー方式の方が有利である。
ランスファー方式あるいはフレームトランスファー方式
のＣＣＤのどちらでも構成することができるが、動作と
してはフレームトランスファー方式の方が適している。
インターライントランスファー方式の場合には、受光部
（開口部）から転送路への電荷転送と転送路内での電荷
転送は別のレベルのクロック電圧が必要になるため、駆
動系とタイミングが複雑になる。このため、構造的には
フレームトランスファー方式の方が有利である。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ＴＤＩセンサにおいては、受光面における垂直転送を１
回行った後、次の垂直転送を行うまでの間に水平転送を
完了させる必要があるため、水平転送速度が遅い場合に
はＴＤＩセンサ全体の動作速度を制限しなければならな
いという問題があった。例えば、垂直転送を２００ＫＨ
ｚで動作させた場合、水平転送を５μ秒の間に完了させ
る必要がある。このとき、水平２０００画素のＣＣＤ
で、デューティ５０％の場合には、８００ＭＨｚの高速
水平転送が必要となってくる。
ＴＤＩセンサにおいては、受光面における垂直転送を１
回行った後、次の垂直転送を行うまでの間に水平転送を
完了させる必要があるため、水平転送速度が遅い場合に
はＴＤＩセンサ全体の動作速度を制限しなければならな
いという問題があった。例えば、垂直転送を２００ＫＨ
ｚで動作させた場合、水平転送を５μ秒の間に完了させ
る必要がある。このとき、水平２０００画素のＣＣＤ
で、デューティ５０％の場合には、８００ＭＨｚの高速
水平転送が必要となってくる。
【０００９】水平転送速度を高めるためには、例えば図
１９（ａ）に示すように、水平転送部２０，２０’とア
ンプ２１，２１’の組を複数組（図面上は２組）設ける
方法がある。ｎ組の水平転送部とアンプを設けること
で、水平転送部全体の転送速度をｎ倍に速くすることが
できる。しかし、この場合には水平転送部の転送セルの
ピッチがｎ倍に長くなってしまうことになる。例えば、
受光面の構成が水平１０００画素、１０μｍピッチであ
る場合には、図１９（ａ）に示すように２組の水平転送
部とアンプを設けると水平転送部一本あたり５００画
素、２０μｍピッチとなる。１０組の水平転送部とアン
プを設けると水平転送部は１００μｍピッチとなり、１
００μｍピッチの転送セルで転送させることは事実上不
可能になる。このように、セル長が長くなるほど高速転
送が困難となってくるので、この方法で大幅に高速化す
ることは難しい。
１９（ａ）に示すように、水平転送部２０，２０’とア
ンプ２１，２１’の組を複数組（図面上は２組）設ける
方法がある。ｎ組の水平転送部とアンプを設けること
で、水平転送部全体の転送速度をｎ倍に速くすることが
できる。しかし、この場合には水平転送部の転送セルの
ピッチがｎ倍に長くなってしまうことになる。例えば、
受光面の構成が水平１０００画素、１０μｍピッチであ
る場合には、図１９（ａ）に示すように２組の水平転送
部とアンプを設けると水平転送部一本あたり５００画
素、２０μｍピッチとなる。１０組の水平転送部とアン
プを設けると水平転送部は１００μｍピッチとなり、１
００μｍピッチの転送セルで転送させることは事実上不
可能になる。このように、セル長が長くなるほど高速転
送が困難となってくるので、この方法で大幅に高速化す
ることは難しい。
【００１０】また、例えば図１９（ｂ）に示すように、
１本の水平転送部２０をｎ分割し、それぞれにアンプ２
１を設けることで、ｎ組の水平転送部とアンプとする方
法が考えられ、この方法によっても水平転送部全体の転
送速度をｎ倍に速くすることができる。しかしながら、
上記の方法においてはアンプの配置場所がなく、水平転
送部をｎ組に分割することが困難となっている。
１本の水平転送部２０をｎ分割し、それぞれにアンプ２
１を設けることで、ｎ組の水平転送部とアンプとする方
法が考えられ、この方法によっても水平転送部全体の転
送速度をｎ倍に速くすることができる。しかしながら、
上記の方法においてはアンプの配置場所がなく、水平転
送部をｎ組に分割することが困難となっている。
【００１１】上記のように水平転送速度を高めること
は、高速駆動をするために、ＴＤＩセンサ以外のＣＣＤ
などの固体撮像装置としても実現することが望まれてい
る。
は、高速駆動をするために、ＴＤＩセンサ以外のＣＣＤ
などの固体撮像装置としても実現することが望まれてい
る。
【００１２】本発明は上記の問題点に鑑みてなされたも
のであり、本発明の目的は、水平転送速度を高めること
ができるＣＣＤなどの固体撮像装置を提供することであ
る。
のであり、本発明の目的は、水平転送速度を高めること
ができるＣＣＤなどの固体撮像装置を提供することであ
る。
【００１３】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明の固体撮像装置は、吸収する光の量に応じた
信号電荷を生成する複数個の受光セルが集積された受光
面と、前記受光面から転送された信号電荷を複数の領域
毎に分割して、当該領域の専有する幅を狭めながら所定
の方向に垂直転送する第１転送部と、前記第１転送部か
ら転送された信号電荷を前記分割された複数の領域毎に
所定の方向に水平転送する第２転送部と、前記第２転送
部から転送された信号電荷を増幅するアンプとを有す
る。
め、本発明の固体撮像装置は、吸収する光の量に応じた
信号電荷を生成する複数個の受光セルが集積された受光
面と、前記受光面から転送された信号電荷を複数の領域
毎に分割して、当該領域の専有する幅を狭めながら所定
の方向に垂直転送する第１転送部と、前記第１転送部か
ら転送された信号電荷を前記分割された複数の領域毎に
所定の方向に水平転送する第２転送部と、前記第２転送
部から転送された信号電荷を増幅するアンプとを有す
る。
【００１４】上記の本発明の固体撮像装置は、好適に
は、前記受光面においては、前記受光セルが所定の距離
をもって離散して配置されており、前記受光面の前記受
光セルを除く領域に、前記受光セルにおいて生成した信
号電荷を所定の方向に垂直転送する第３転送部が形成さ
れており、前記第１転送部においては、前記第３転送部
から転送された信号電荷を複数の領域毎に分割して、前
記受光面の最も転送下流側の受光セルの幅に相当する距
離を詰めることにより、前記領域の専有する幅を狭めな
がら所定の方向に垂直転送する。
は、前記受光面においては、前記受光セルが所定の距離
をもって離散して配置されており、前記受光面の前記受
光セルを除く領域に、前記受光セルにおいて生成した信
号電荷を所定の方向に垂直転送する第３転送部が形成さ
れており、前記第１転送部においては、前記第３転送部
から転送された信号電荷を複数の領域毎に分割して、前
記受光面の最も転送下流側の受光セルの幅に相当する距
離を詰めることにより、前記領域の専有する幅を狭めな
がら所定の方向に垂直転送する。
【００１５】上記の本発明の固体撮像装置は、好適に
は、前記第１転送部が、第１の方向に転送する第１転送
路と、前記第１の方向と異なる第２の方向に転送する第
２転送路とを有し、前記第１転送路と前記第２転送路の
組み合わせにより前記受光面の最も転送下流側の受光セ
ルの幅に相当する距離を詰めるように配置されている。
は、前記第１転送部が、第１の方向に転送する第１転送
路と、前記第１の方向と異なる第２の方向に転送する第
２転送路とを有し、前記第１転送路と前記第２転送路の
組み合わせにより前記受光面の最も転送下流側の受光セ
ルの幅に相当する距離を詰めるように配置されている。
【００１６】上記の本発明の固体撮像装置は、好適に
は、前記第１転送部が、第１転送セルと、前記第１転送
セルと大きさが異なる第２転送セルとを有し、前記第１
転送セルと前記第２転送セルの組み合わせにより、前記
分割された複数の領域の専有する幅を狭めながら所定の
方向に垂直転送するように配置されている。
は、前記第１転送部が、第１転送セルと、前記第１転送
セルと大きさが異なる第２転送セルとを有し、前記第１
転送セルと前記第２転送セルの組み合わせにより、前記
分割された複数の領域の専有する幅を狭めながら所定の
方向に垂直転送するように配置されている。
【００１７】上記の本発明の固体撮像装置は、ＣＣＤな
どの固体撮像装置において、受光面と水平転送を行う第
２転送部とを接続する第１転送部が、受光面から転送さ
れた信号電荷を複数の領域毎に分割して、当該領域の専
有する幅を狭めながら所定の方向に垂直転送を行うよう
に配置されている。従って、分割された各第１転送部の
専有する幅を狭めた分、水平転送を行う分割された第２
転送部のそれぞれにアンプを配置する場所を確保でき、
ＣＣＤなどの固体撮像装置の水平転送速度を高めること
ができる。
どの固体撮像装置において、受光面と水平転送を行う第
２転送部とを接続する第１転送部が、受光面から転送さ
れた信号電荷を複数の領域毎に分割して、当該領域の専
有する幅を狭めながら所定の方向に垂直転送を行うよう
に配置されている。従って、分割された各第１転送部の
専有する幅を狭めた分、水平転送を行う分割された第２
転送部のそれぞれにアンプを配置する場所を確保でき、
ＣＣＤなどの固体撮像装置の水平転送速度を高めること
ができる。
【００１８】また、上記の目的を達成するため、本発明
の固体撮像装置は、吸収する光の量に応じた信号電荷を
生成する複数個の受光セルが集積された受光面と、前記
受光面から転送された信号電荷を複数の領域毎に分割し
て、当該領域の水平方向の一方の端部から他方の端部に
向かって垂直方向の転送距離が単調に変化するように所
定の方向に垂直転送する第１転送部と、前記第１転送部
から転送された信号電荷を前記分割された複数の領域毎
に所定の方向に水平転送する第２転送部と、前記第２転
送部から転送された信号電荷を増幅するアンプとを有す
る。
の固体撮像装置は、吸収する光の量に応じた信号電荷を
生成する複数個の受光セルが集積された受光面と、前記
受光面から転送された信号電荷を複数の領域毎に分割し
て、当該領域の水平方向の一方の端部から他方の端部に
向かって垂直方向の転送距離が単調に変化するように所
定の方向に垂直転送する第１転送部と、前記第１転送部
から転送された信号電荷を前記分割された複数の領域毎
に所定の方向に水平転送する第２転送部と、前記第２転
送部から転送された信号電荷を増幅するアンプとを有す
る。
【００１９】上記の本発明の固体撮像装置は、好適に
は、前記第１転送部が、第１転送セルと、前記第１転送
セルと大きさが異なる第２転送セルとを有し、前記第１
転送セルと前記第２転送セルの組み合わせにより、前記
分割された複数の領域の水平方向の一方の端部から他方
の端部に向かって垂直方向の転送距離が単調に変化する
ように所定の方向に垂直転送するように配置されてい
る。
は、前記第１転送部が、第１転送セルと、前記第１転送
セルと大きさが異なる第２転送セルとを有し、前記第１
転送セルと前記第２転送セルの組み合わせにより、前記
分割された複数の領域の水平方向の一方の端部から他方
の端部に向かって垂直方向の転送距離が単調に変化する
ように所定の方向に垂直転送するように配置されてい
る。
【００２０】上記の本発明の固体撮像装置は、ＣＣＤな
どの固体撮像装置において、受光面と水平転送を行う第
２転送部とを接続する第１転送部が、受光面から転送さ
れた信号電荷を複数の領域毎に分割して、当該領域の水
平方向の一方の端部から他方の端部に向かって垂直方向
の転送距離が単調に変化するように所定の方向に垂直転
送を行うように配置されている。従って、水平転送を行
う第２転送部の転送方向は、第１転送部の垂直転送方向
と直交する方向からずれた方向とすることができ、これ
により水平転送を行う分割された第３転送部のそれぞれ
にアンプを配置する場所を確保でき、ＣＣＤなどの固体
撮像装置の水平転送速度を高めることができる。
どの固体撮像装置において、受光面と水平転送を行う第
２転送部とを接続する第１転送部が、受光面から転送さ
れた信号電荷を複数の領域毎に分割して、当該領域の水
平方向の一方の端部から他方の端部に向かって垂直方向
の転送距離が単調に変化するように所定の方向に垂直転
送を行うように配置されている。従って、水平転送を行
う第２転送部の転送方向は、第１転送部の垂直転送方向
と直交する方向からずれた方向とすることができ、これ
により水平転送を行う分割された第３転送部のそれぞれ
にアンプを配置する場所を確保でき、ＣＣＤなどの固体
撮像装置の水平転送速度を高めることができる。
【００２１】また、上記の目的を達成するため、本発明
の固体撮像装置は、吸収する光の量に応じた信号電荷を
生成する複数個の受光セルが集積された受光面と、前記
受光面から転送された信号電荷を複数の領域毎に分割し
て、各領域毎に転送方向を屈曲しながら所定の方向に水
平転送する転送部と、前記転送部から転送された信号電
荷を増幅するアンプとを有する。
の固体撮像装置は、吸収する光の量に応じた信号電荷を
生成する複数個の受光セルが集積された受光面と、前記
受光面から転送された信号電荷を複数の領域毎に分割し
て、各領域毎に転送方向を屈曲しながら所定の方向に水
平転送する転送部と、前記転送部から転送された信号電
荷を増幅するアンプとを有する。
【００２２】上記の本発明の固体撮像装置は、好適に
は、前記転送部が、転送方向を屈曲する転送セルを有す
る。
は、前記転送部が、転送方向を屈曲する転送セルを有す
る。
【００２３】上記の本発明の固体撮像装置は、ＣＣＤな
どの固体撮像装置において、受光面と水平転送を行う転
送部が、受光面から転送された信号電荷を複数の領域毎
に分割して、各領域毎に転送方向を屈曲しながら所定の
方向に水平転送を行うように配置されている。従って、
水平転送を行う転送部の屈曲した部分の先端部にアンプ
を配置する場所を確保でき、ＣＣＤなどの固体撮像装置
の水平転送速度を高めることができる。
どの固体撮像装置において、受光面と水平転送を行う転
送部が、受光面から転送された信号電荷を複数の領域毎
に分割して、各領域毎に転送方向を屈曲しながら所定の
方向に水平転送を行うように配置されている。従って、
水平転送を行う転送部の屈曲した部分の先端部にアンプ
を配置する場所を確保でき、ＣＣＤなどの固体撮像装置
の水平転送速度を高めることができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態につ
いて、図面を参照して説明する。
いて、図面を参照して説明する。
【００２５】第１実施形態 図１は、本実施形態に係るＴＤＩ（time delay integra
tion）センサとして機能する固体撮像装置（ＣＣＤ（Ch
arge Coupled device ））の平面図である。フォトダイ
オード構造を有して光電変換し、生成した信号電荷を所
定の方向（図面上矢印ＯＰV の方向）に垂直転送する受
光面１０と、受光面１０からの信号電荷を垂直転送する
垂直転送部１１と、垂直転送部１１からの信号電荷を水
平転送する水平転送部２０と、得られた信号電荷を増幅
するアンプ２１とを有する構成である。アンプ２１は不
図示の信号処理回路などへ接続されている。本実施形態
においては、垂直転送部１１が、受光面から転送された
信号電荷を複数の領域毎に分割しており、当該領域の専
有する幅を狭めながら所定の方向に垂直転送を行うよう
に配置されており、各領域毎に分割された垂直転送部１
１に水平転送部２０とアンプ２１をそれぞれ複数個設け
て、水平転送速度を高めることが可能となっている。上
記の受光面１０においては、単位画素となる受光セル１
２が水平方向に２個、垂直方向に２個並べられた４個を
１組として、１画素の整数倍毎（図面上は４画素毎）に
水平方向に配置され、垂直方向には所定の行数（例えば
１０行）離間した位置に１画素ずつずらして配置されて
いる。受光面１０上の受光セル１２を除く領域は垂直転
送路１３により構成されており、受光面１０全体とし
て、受光セル１２において生成した信号電荷を図面上矢
印ＯＰV の方向に転送する。
tion）センサとして機能する固体撮像装置（ＣＣＤ（Ch
arge Coupled device ））の平面図である。フォトダイ
オード構造を有して光電変換し、生成した信号電荷を所
定の方向（図面上矢印ＯＰV の方向）に垂直転送する受
光面１０と、受光面１０からの信号電荷を垂直転送する
垂直転送部１１と、垂直転送部１１からの信号電荷を水
平転送する水平転送部２０と、得られた信号電荷を増幅
するアンプ２１とを有する構成である。アンプ２１は不
図示の信号処理回路などへ接続されている。本実施形態
においては、垂直転送部１１が、受光面から転送された
信号電荷を複数の領域毎に分割しており、当該領域の専
有する幅を狭めながら所定の方向に垂直転送を行うよう
に配置されており、各領域毎に分割された垂直転送部１
１に水平転送部２０とアンプ２１をそれぞれ複数個設け
て、水平転送速度を高めることが可能となっている。上
記の受光面１０においては、単位画素となる受光セル１
２が水平方向に２個、垂直方向に２個並べられた４個を
１組として、１画素の整数倍毎（図面上は４画素毎）に
水平方向に配置され、垂直方向には所定の行数（例えば
１０行）離間した位置に１画素ずつずらして配置されて
いる。受光面１０上の受光セル１２を除く領域は垂直転
送路１３により構成されており、受光面１０全体とし
て、受光セル１２において生成した信号電荷を図面上矢
印ＯＰV の方向に転送する。
【００２６】上記のＣＣＤの受光セル１２および垂直転
送路１３の一部を拡大した平面図を図２に示す。受光セ
ル１２は、チャネルストップ１４により分離された４個
を１組として、垂直方向には所定の行数（例えば１０
行）離間した位置に１画素ずつずらして配置されてい
る。このように、転送方向下流の受光セル組をすぐ上流
の受光セル組に対して受光セル１個分ずつずらす配置が
繰り返される。従って、図中の４つの受光セルＣ１，Ｃ
２，Ｃ３，Ｃ４は水平方向に対して同一の位置となり、
それぞれが被写体の同一部分を撮像する。
送路１３の一部を拡大した平面図を図２に示す。受光セ
ル１２は、チャネルストップ１４により分離された４個
を１組として、垂直方向には所定の行数（例えば１０
行）離間した位置に１画素ずつずらして配置されてい
る。このように、転送方向下流の受光セル組をすぐ上流
の受光セル組に対して受光セル１個分ずつずらす配置が
繰り返される。従って、図中の４つの受光セルＣ１，Ｃ
２，Ｃ３，Ｃ４は水平方向に対して同一の位置となり、
それぞれが被写体の同一部分を撮像する。
【００２７】垂直転送路１３は、第１相１３ａ、第２相
１３ｂおよび第３相１３ｃの３相から１つの転送セルが
形成されており、この転送セルが矢印ＯＰV と略同一の
方向へ繰り返し並べられている。垂直転送路１３には、
さらに矢印ＯＰV の方向と異なる斜めの方向に延伸する
斜伸垂直転送路１３’が形成されており、第１相１３
ａ’、第２相１３ｂ’および第３相１３ｃ’の３相から
形成される転送セルが矢印ＯＰV に対して斜めに繰り返
し並べられている。
１３ｂおよび第３相１３ｃの３相から１つの転送セルが
形成されており、この転送セルが矢印ＯＰV と略同一の
方向へ繰り返し並べられている。垂直転送路１３には、
さらに矢印ＯＰV の方向と異なる斜めの方向に延伸する
斜伸垂直転送路１３’が形成されており、第１相１３
ａ’、第２相１３ｂ’および第３相１３ｃ’の３相から
形成される転送セルが矢印ＯＰV に対して斜めに繰り返
し並べられている。
【００２８】上記のＣＣＤのレイアウトにおいては、受
光セル１２領域を１００％の仮想ゲート領域として設計
するために、垂直転送路１３中に矢印ＯＰV の方向と異
なる斜めの方向に延伸する斜伸垂直転送路１３’が必要
となっている。受光セル１２サイズをＸμｍとし、ｎ列
毎に受光セル１２を設けるレイアウトの場合には、垂直
転送部のゲートピッチは（ｎ列−２画素）Ｘ／ｎ列とな
る。例えば、Ｘ＝８μｍとし、ｎ列毎に受光セル１２を
設ける場合、垂直転送部のゲートピッチは６．４μｍと
なる。また、コンフォーカル顕微鏡用途のために、４個
の受光セルを１組とする受光セル組が垂直方向には所定
の行数（例えば１０行）離間した位置に１画素ずつずら
して配置されている。垂直転送路１３は、同一列の受光
セルに合わせるために、その転送方向は、図中の矢印Ｏ
ＰV と略同一の方向であるが、正確には同一列の受光セ
ル間（例えば１０行）で矢印ＯＰV に対して少しずつず
らして形成されており、その各行でのずらしの量はＸ／
（ｎ列／２画素）／（ｍ行−２画素）となり、ｎ＝ｍ＝
１０、Ｘ＝８μｍの場合には、０．２μｍとなる。
光セル１２領域を１００％の仮想ゲート領域として設計
するために、垂直転送路１３中に矢印ＯＰV の方向と異
なる斜めの方向に延伸する斜伸垂直転送路１３’が必要
となっている。受光セル１２サイズをＸμｍとし、ｎ列
毎に受光セル１２を設けるレイアウトの場合には、垂直
転送部のゲートピッチは（ｎ列−２画素）Ｘ／ｎ列とな
る。例えば、Ｘ＝８μｍとし、ｎ列毎に受光セル１２を
設ける場合、垂直転送部のゲートピッチは６．４μｍと
なる。また、コンフォーカル顕微鏡用途のために、４個
の受光セルを１組とする受光セル組が垂直方向には所定
の行数（例えば１０行）離間した位置に１画素ずつずら
して配置されている。垂直転送路１３は、同一列の受光
セルに合わせるために、その転送方向は、図中の矢印Ｏ
ＰV と略同一の方向であるが、正確には同一列の受光セ
ル間（例えば１０行）で矢印ＯＰV に対して少しずつず
らして形成されており、その各行でのずらしの量はＸ／
（ｎ列／２画素）／（ｍ行−２画素）となり、ｎ＝ｍ＝
１０、Ｘ＝８μｍの場合には、０．２μｍとなる。
【００２９】上記のＴＤＩセンサとしての動作について
説明する。例えば、被写体をステージに乗せ、所定の方
向に一定の速度で動かすとともに、受光面においては、
ステージの移動速度に同期して信号電荷の転送を行う。
すなわち、被写体が受光面１０を横切って移動すると
き、受光セルＣ１で被写体に対する信号電荷が生成し、
得られた信号電荷は受光セルＣ１の矢印ＯＰV の方向と
直交する一方向側から垂直転送路１３に転送され、この
垂直転送路１３より矢印ＯＰV の方向に垂直転送され
る。次に、被写体が、受光セルＣ１と同じ組であり、受
光セルＣ１に対して垂直方向に隣接する受光セルＣ２ま
で移動すると、受光セルＣ２において被写体に対する信
号電荷が生成し、得られた信号電荷は受光セルＣ２の矢
印ＯＰV の方向と直交する一方向側から垂直転送路１３
に転送され、被写体の移動と同期して上記の受光セルＣ
１から転送されてきた信号電荷と加算される。次に、信
号電荷は斜伸垂直転送路１３’によって矢印ＯＰV に対
して斜めに角度を有する方向に転送され、再び矢印ＯＰ
V の方向に延伸する垂直転送路１３により転送される。
次に、受光セルＣ１，Ｃ２の受光セル組に対して転送方
向にすぐ下流に形成された受光セル組の受光セルＣ３お
よびＣ４においてそれぞれ被写体に対する信号電荷が生
成し、得られた信号電荷は受光セルＣ３，Ｃ４の矢印Ｏ
ＰV の方向と直交する他方向側から垂直転送路１３に転
送され、被写体の移動と同期して上記の受光セルＣ１，
Ｃ２から転送されてきた信号電荷と加算される。上記の
動作が垂直転送部１１に到達するまで繰り返され、得ら
れた信号電荷は複数の領域に分割された垂直転送部１１
によりさらに垂直転送される。水平転送部２０に達した
信号電荷は、分割された各領域毎に次の垂直転送までの
間に水平方向に転送され、アンプ２１を介して画像信号
として取り出される。以上の動作を繰り返すことによ
り、連続画像を撮像することができる。
説明する。例えば、被写体をステージに乗せ、所定の方
向に一定の速度で動かすとともに、受光面においては、
ステージの移動速度に同期して信号電荷の転送を行う。
すなわち、被写体が受光面１０を横切って移動すると
き、受光セルＣ１で被写体に対する信号電荷が生成し、
得られた信号電荷は受光セルＣ１の矢印ＯＰV の方向と
直交する一方向側から垂直転送路１３に転送され、この
垂直転送路１３より矢印ＯＰV の方向に垂直転送され
る。次に、被写体が、受光セルＣ１と同じ組であり、受
光セルＣ１に対して垂直方向に隣接する受光セルＣ２ま
で移動すると、受光セルＣ２において被写体に対する信
号電荷が生成し、得られた信号電荷は受光セルＣ２の矢
印ＯＰV の方向と直交する一方向側から垂直転送路１３
に転送され、被写体の移動と同期して上記の受光セルＣ
１から転送されてきた信号電荷と加算される。次に、信
号電荷は斜伸垂直転送路１３’によって矢印ＯＰV に対
して斜めに角度を有する方向に転送され、再び矢印ＯＰ
V の方向に延伸する垂直転送路１３により転送される。
次に、受光セルＣ１，Ｃ２の受光セル組に対して転送方
向にすぐ下流に形成された受光セル組の受光セルＣ３お
よびＣ４においてそれぞれ被写体に対する信号電荷が生
成し、得られた信号電荷は受光セルＣ３，Ｃ４の矢印Ｏ
ＰV の方向と直交する他方向側から垂直転送路１３に転
送され、被写体の移動と同期して上記の受光セルＣ１，
Ｃ２から転送されてきた信号電荷と加算される。上記の
動作が垂直転送部１１に到達するまで繰り返され、得ら
れた信号電荷は複数の領域に分割された垂直転送部１１
によりさらに垂直転送される。水平転送部２０に達した
信号電荷は、分割された各領域毎に次の垂直転送までの
間に水平方向に転送され、アンプ２１を介して画像信号
として取り出される。以上の動作を繰り返すことによ
り、連続画像を撮像することができる。
【００３０】図３（ａ）は、図２中の領域Ｂの拡大図で
ある。チャネルストップ１４により分離された受光セル
１２に対して、第１相１３ａ、第２相１３ｂおよび第３
相１３ｃの３相から１つの転送セルが形成されている垂
直転送路１３が接続して形成されている。ここで、受光
セル１２と第２相１３ｂが幅Ｌをもって接続している。
ある。チャネルストップ１４により分離された受光セル
１２に対して、第１相１３ａ、第２相１３ｂおよび第３
相１３ｃの３相から１つの転送セルが形成されている垂
直転送路１３が接続して形成されている。ここで、受光
セル１２と第２相１３ｂが幅Ｌをもって接続している。
【００３１】図３（ｂ）は図３（ａ）中のＸ−Ｘ’にお
ける断面図であり、図３（ｃ）は図３（ａ）中のＹ−
Ｙ’における断面図である。単結晶シリコンからなるｐ
型半導体基板３０のｐ型素子分離層３２で分離された領
域に、ｎ型の導電性不純物を含有するシリコンからなる
ｎ型半導体層３１が形成されており、その上層に例えば
酸化シリコンのゲート絶縁膜４０が形成されている。ゲ
ート絶縁膜４０の上層には、平面図における第１相１３
ａ領域において、例えばポリシリコンからなる第１ゲー
ト電極４１が形成されており、第１ゲート電極を被覆し
て酸化シリコンからなるゲート電極被覆膜４２が形成さ
れている。また、平面図における第３相１３ｃ領域にお
いて、第２ゲート電極４３が形成されている。第１ゲー
ト電極４１および第２ゲート電極４３の下層のｎ型半導
体層３１中にはｎ型の導電性不純物の高濃度領域である
第１ｎ型不純物高濃度領域３３が形成されている。第１
ゲート電極４１が形成されている領域、すなわち第１相
１３ａが第１ポリウェルＰＷ１となり、第３ゲート電極
４３が形成されている領域、すなわち第３相１３ｃが第
２ポリウェルＰＷ２となる。第１および第２ゲート電極
４１，４３の間隙部である第２相１３ｂ領域において、
ｎ型半導体層中３１にはｐ型の導電性不純物を含有する
ｐ型第１反転層３５が形成されており、また、受光セル
１２領域において、ｐ型第１反転層３５よりもｐ型の導
電性不純物を高濃度に含有するｐ型第２反転層３６が形
成されている。さらに、ｐ型第１反転層３５およびｐ型
第２反転層３６の下層の半導体層３１中にはｎ型の導電
性不純物の高濃度領域である第２ｎ型不純物高濃度領域
３４が形成されており、仮想ゲート領域を構成する。ｐ
型第１反転層３５が形成されている領域、すなわち第２
相１３ｂが仮想ウェルＶＷとなり、ｐ型第２反転層３６
が形成されている領域、すなわち受光セル１２領域が仮
想バリアＶＢとなる。
ける断面図であり、図３（ｃ）は図３（ａ）中のＹ−
Ｙ’における断面図である。単結晶シリコンからなるｐ
型半導体基板３０のｐ型素子分離層３２で分離された領
域に、ｎ型の導電性不純物を含有するシリコンからなる
ｎ型半導体層３１が形成されており、その上層に例えば
酸化シリコンのゲート絶縁膜４０が形成されている。ゲ
ート絶縁膜４０の上層には、平面図における第１相１３
ａ領域において、例えばポリシリコンからなる第１ゲー
ト電極４１が形成されており、第１ゲート電極を被覆し
て酸化シリコンからなるゲート電極被覆膜４２が形成さ
れている。また、平面図における第３相１３ｃ領域にお
いて、第２ゲート電極４３が形成されている。第１ゲー
ト電極４１および第２ゲート電極４３の下層のｎ型半導
体層３１中にはｎ型の導電性不純物の高濃度領域である
第１ｎ型不純物高濃度領域３３が形成されている。第１
ゲート電極４１が形成されている領域、すなわち第１相
１３ａが第１ポリウェルＰＷ１となり、第３ゲート電極
４３が形成されている領域、すなわち第３相１３ｃが第
２ポリウェルＰＷ２となる。第１および第２ゲート電極
４１，４３の間隙部である第２相１３ｂ領域において、
ｎ型半導体層中３１にはｐ型の導電性不純物を含有する
ｐ型第１反転層３５が形成されており、また、受光セル
１２領域において、ｐ型第１反転層３５よりもｐ型の導
電性不純物を高濃度に含有するｐ型第２反転層３６が形
成されている。さらに、ｐ型第１反転層３５およびｐ型
第２反転層３６の下層の半導体層３１中にはｎ型の導電
性不純物の高濃度領域である第２ｎ型不純物高濃度領域
３４が形成されており、仮想ゲート領域を構成する。ｐ
型第１反転層３５が形成されている領域、すなわち第２
相１３ｂが仮想ウェルＶＷとなり、ｐ型第２反転層３６
が形成されている領域、すなわち受光セル１２領域が仮
想バリアＶＢとなる。
【００３２】上記の構成において、受光セル１２領域と
近接する領域に、不図示のドレイン電極を設けることが
好ましく行われる。ドレイン電極は、ブルーミング抑制
と待機時間中に生成する暗電流をクリアする機能を有す
る。
近接する領域に、不図示のドレイン電極を設けることが
好ましく行われる。ドレイン電極は、ブルーミング抑制
と待機時間中に生成する暗電流をクリアする機能を有す
る。
【００３３】上記の第１相１３ａ、第２相１３ｂおよび
第３相１３ｃから構成される転送セルにおいては、第１
相１３ａの上層に形成された第１ゲート電極４１に所定
のクロックの電圧Ｐ１を印加し、一方第３相１３ｃの上
層に形成された第２ゲート電極４３に電圧Ｐ１と異なる
クロックの電圧Ｐ２を印加する。第２相１３ｂおよび受
光セル１２領域上にはゲート電極は形成されていなく、
一定の電圧が印加されたゲートが形成されているとみな
せる仮想ゲート構造となる。
第３相１３ｃから構成される転送セルにおいては、第１
相１３ａの上層に形成された第１ゲート電極４１に所定
のクロックの電圧Ｐ１を印加し、一方第３相１３ｃの上
層に形成された第２ゲート電極４３に電圧Ｐ１と異なる
クロックの電圧Ｐ２を印加する。第２相１３ｂおよび受
光セル１２領域上にはゲート電極は形成されていなく、
一定の電圧が印加されたゲートが形成されているとみな
せる仮想ゲート構造となる。
【００３４】上記のＣＣＤにおけるＰＷ１、ＶＷ、ＰＷ
２、およびＶＢの各部のポテンシャルおよび信号電荷の
転送方法について説明する。図４は、上記のＣＣＤのポ
テンシャル図である。ここで、一方向に連続するポテン
シャルであるＰＷ１、ＶＷ、ＰＷ２の各部は実線で示
し、ＶＷに接続して形成されているＶＢ（受光セル）の
ポテンシャルを波線で示している。各セルの第１ゲート
電極４１と第２ゲート電極４３はそれぞれ異なるクロッ
クの電圧パルス（高（Ｈｉｇｈ）と低（Ｌｏｗ））が与
えられ、これに対応してＰＷ１とＰＷ２はそれぞれＰＷ
ＬとＰＷＨの２準位をとる。一方で、仮想ゲート領域に
おいては、ｐ型第１反転層３５およびｐ型第２反転層３
６により隣接するゲート電極の影響を受けず、一定電位
となる。信号電荷の転送は、まず図４（ａ）に示すよう
に、ＰＷ１，ＰＷ２＝ＰＷＬとすると、ＶＷが最も低い
準位となり、ＶＢ（受光セル）で生成した信号電子がＶ
Ｗに転送される。次に、図４（ｂ）に示すように、ＰＷ
１＝ＰＷＬ、ＰＷ２＝ＰＷＨとすると、ＶＷから最低準
位となるＰＷ２に信号電荷が転送される。次に、図４
（ｃ）に示すように、ＰＷ１，ＰＷ２＝ＰＷＨとする
と、隣接する転送セルのＰＷ１がＰＷ２と同じ最低準位
となり、信号電荷が隣接する転送セルのＰＷ１にも転送
される。次に、図４（ｄ）に示すように、ＰＷ１＝ＰＷ
Ｈ、ＰＷ２＝ＰＷＬとすると、ＰＷ２から最低準位とな
る隣接する転送セルのＰＷ１に信号電荷が転送される。
この時点で信号電荷は全て隣接する転送セルに転送され
ており、以降は隣接する転送セル内での転送となる。次
に、図４（ｅ）に示すように、ＰＷ１，ＰＷ２＝ＰＷＬ
とすると、ＰＷ１から最低準位となるＶＷに信号電荷が
転送される。以上のステップを繰り返すことにより、１
つの転送セルから隣接する転送セルへと信号電荷が転送
される。また、上記の各時点で受光セルにおいて新たに
生成する信号電荷は直ちにＶＷに転送され、ＶＷよりも
低いポテンシャルがある場合には速やかにより低い準位
へと転送され、先に転送されている信号電荷と加算され
る。上記の転送方法は、受光セルと垂直転送部の配置か
らはインターライントランスファー方式のようである
が、実際の電荷転送動作はフレームトランスファー方式
と同様に動作できる。ＰＷ１、ＶＷ、ＰＷ２、およびＶ
Ｂの各部のポテンシャルの設計は、従来より知られてい
る仮想ゲート構造のＣＣＤと同様とすることができる。
２、およびＶＢの各部のポテンシャルおよび信号電荷の
転送方法について説明する。図４は、上記のＣＣＤのポ
テンシャル図である。ここで、一方向に連続するポテン
シャルであるＰＷ１、ＶＷ、ＰＷ２の各部は実線で示
し、ＶＷに接続して形成されているＶＢ（受光セル）の
ポテンシャルを波線で示している。各セルの第１ゲート
電極４１と第２ゲート電極４３はそれぞれ異なるクロッ
クの電圧パルス（高（Ｈｉｇｈ）と低（Ｌｏｗ））が与
えられ、これに対応してＰＷ１とＰＷ２はそれぞれＰＷ
ＬとＰＷＨの２準位をとる。一方で、仮想ゲート領域に
おいては、ｐ型第１反転層３５およびｐ型第２反転層３
６により隣接するゲート電極の影響を受けず、一定電位
となる。信号電荷の転送は、まず図４（ａ）に示すよう
に、ＰＷ１，ＰＷ２＝ＰＷＬとすると、ＶＷが最も低い
準位となり、ＶＢ（受光セル）で生成した信号電子がＶ
Ｗに転送される。次に、図４（ｂ）に示すように、ＰＷ
１＝ＰＷＬ、ＰＷ２＝ＰＷＨとすると、ＶＷから最低準
位となるＰＷ２に信号電荷が転送される。次に、図４
（ｃ）に示すように、ＰＷ１，ＰＷ２＝ＰＷＨとする
と、隣接する転送セルのＰＷ１がＰＷ２と同じ最低準位
となり、信号電荷が隣接する転送セルのＰＷ１にも転送
される。次に、図４（ｄ）に示すように、ＰＷ１＝ＰＷ
Ｈ、ＰＷ２＝ＰＷＬとすると、ＰＷ２から最低準位とな
る隣接する転送セルのＰＷ１に信号電荷が転送される。
この時点で信号電荷は全て隣接する転送セルに転送され
ており、以降は隣接する転送セル内での転送となる。次
に、図４（ｅ）に示すように、ＰＷ１，ＰＷ２＝ＰＷＬ
とすると、ＰＷ１から最低準位となるＶＷに信号電荷が
転送される。以上のステップを繰り返すことにより、１
つの転送セルから隣接する転送セルへと信号電荷が転送
される。また、上記の各時点で受光セルにおいて新たに
生成する信号電荷は直ちにＶＷに転送され、ＶＷよりも
低いポテンシャルがある場合には速やかにより低い準位
へと転送され、先に転送されている信号電荷と加算され
る。上記の転送方法は、受光セルと垂直転送部の配置か
らはインターライントランスファー方式のようである
が、実際の電荷転送動作はフレームトランスファー方式
と同様に動作できる。ＰＷ１、ＶＷ、ＰＷ２、およびＶ
Ｂの各部のポテンシャルの設計は、従来より知られてい
る仮想ゲート構造のＣＣＤと同様とすることができる。
【００３５】上記の垂直転送部１１近傍領域の拡大図を
図５に示す。受光面１０には４個を１組とする受光セル
が所定の距離を離間して配置されており、その間隙部に
垂直転送路１３が敷きつめられて形成されている。受光
面１０の最も転送下流側においても、４個を１組とする
受光セル１２が配置されている。上記の受光面１０の垂
直転送路１３に接続して、例えば３０個程度の転送セル
から構成される垂直転送部１１が形成されている。垂直
転送部１１全体では、信号電荷を所定の方向（図面上矢
印ＯＰV の方向）に転送されるが、垂直転送部１１は矢
印ＯＰV の方向に転送する第１転送路Ｔv と、矢印ＯＰ
V に対して斜めの方向に転送する第２転送路Ｔa とから
構成されており、第１転送路Ｔv と第２転送路Ｔa の組
み合わせにより、受光面１０の最も転送下流側の受光セ
ル１２の幅に相当する距離を詰めるように配置され、こ
れにより、垂直転送部１１の分割された複数の各領域の
専有する幅を狭めながら、所定の方向に垂直転送を行う
ことが可能となっている。受光面１０の最も転送下流側
の受光セル１２の直下部分である転送に寄与しない領域
においては、チャネルストップ１４あるいはフィールド
酸化膜などが形成されている。上記の垂直転送部１１に
接続して、水平転送部２０が形成されており、さらに水
平転送部２０の転送先にアンプ２１が設けられている。
図５に示す。受光面１０には４個を１組とする受光セル
が所定の距離を離間して配置されており、その間隙部に
垂直転送路１３が敷きつめられて形成されている。受光
面１０の最も転送下流側においても、４個を１組とする
受光セル１２が配置されている。上記の受光面１０の垂
直転送路１３に接続して、例えば３０個程度の転送セル
から構成される垂直転送部１１が形成されている。垂直
転送部１１全体では、信号電荷を所定の方向（図面上矢
印ＯＰV の方向）に転送されるが、垂直転送部１１は矢
印ＯＰV の方向に転送する第１転送路Ｔv と、矢印ＯＰ
V に対して斜めの方向に転送する第２転送路Ｔa とから
構成されており、第１転送路Ｔv と第２転送路Ｔa の組
み合わせにより、受光面１０の最も転送下流側の受光セ
ル１２の幅に相当する距離を詰めるように配置され、こ
れにより、垂直転送部１１の分割された複数の各領域の
専有する幅を狭めながら、所定の方向に垂直転送を行う
ことが可能となっている。受光面１０の最も転送下流側
の受光セル１２の直下部分である転送に寄与しない領域
においては、チャネルストップ１４あるいはフィールド
酸化膜などが形成されている。上記の垂直転送部１１に
接続して、水平転送部２０が形成されており、さらに水
平転送部２０の転送先にアンプ２１が設けられている。
【００３６】図５において矢印ＯＰV の方向に転送する
第１転送路Ｔv と矢印ＯＰV に対して斜めの方向に転送
する第２転送路Ｔa が近接して形成されている領域Ｄの
拡大図を図６に示す。矢印ＯＰV の方向に転送する第１
転送路Ｔv は、通常の転送セル１１ａが矢印ＯＰV の方
向に並べられて構成されている。一方、矢印ＯＰV に対
して斜めの方向に転送する第２転送路Ｔa は、転送セル
１１ａが例えば１セルごとに１セル長の１割程度の距離
をずらすように並べられて構成されている。
第１転送路Ｔv と矢印ＯＰV に対して斜めの方向に転送
する第２転送路Ｔa が近接して形成されている領域Ｄの
拡大図を図６に示す。矢印ＯＰV の方向に転送する第１
転送路Ｔv は、通常の転送セル１１ａが矢印ＯＰV の方
向に並べられて構成されている。一方、矢印ＯＰV に対
して斜めの方向に転送する第２転送路Ｔa は、転送セル
１１ａが例えば１セルごとに１セル長の１割程度の距離
をずらすように並べられて構成されている。
【００３７】上記の構造において、受光セル１２から垂
直方向に直接信号電荷の転送はなされないので、受光面
１０の直下に水平転送部２０が形成された場合には、例
えば８μｍのセルを用いて１０セル毎の受光セル配列構
成とした場合、８０μｍ分のセル毎に１６μｍ分の信号
電荷がなくなることになる。このように、一定の数のセ
ル毎に信号電荷がないことになり、画像信号として不都
合を生じる。しかしながら、本実施形態においては、受
光面１０と水平転送部２０の間に、受光面１０の最も転
送下流側の受光セルの幅に相当する距離を詰めながら所
定の方向に垂直転送する垂直転送部１１が形成されてい
るので、水平転送部２０から取り出される信号電荷に上
記のような不都合を生じることはない。
直方向に直接信号電荷の転送はなされないので、受光面
１０の直下に水平転送部２０が形成された場合には、例
えば８μｍのセルを用いて１０セル毎の受光セル配列構
成とした場合、８０μｍ分のセル毎に１６μｍ分の信号
電荷がなくなることになる。このように、一定の数のセ
ル毎に信号電荷がないことになり、画像信号として不都
合を生じる。しかしながら、本実施形態においては、受
光面１０と水平転送部２０の間に、受光面１０の最も転
送下流側の受光セルの幅に相当する距離を詰めながら所
定の方向に垂直転送する垂直転送部１１が形成されてい
るので、水平転送部２０から取り出される信号電荷に上
記のような不都合を生じることはない。
【００３８】本実施形態のＣＣＤによれば、垂直転送部
１１において受光面１０の最も転送下流側の受光セルの
幅に相当する距離を詰めながら所定の方向に垂直転送し
ているので、水平転送を行う分割された水平転送部２０
のそれぞれにアンプ２１を配置する場所を確保でき、Ｃ
ＣＤなどの固体撮像装置の水平転送速度を高めることが
できる。
１１において受光面１０の最も転送下流側の受光セルの
幅に相当する距離を詰めながら所定の方向に垂直転送し
ているので、水平転送を行う分割された水平転送部２０
のそれぞれにアンプ２１を配置する場所を確保でき、Ｃ
ＣＤなどの固体撮像装置の水平転送速度を高めることが
できる。
【００３９】本実施形態において、第１転送路Ｔv と第
２転送路Ｔa の組み合わせ方に限定はない。例えば図７
に示すように、まず第１転送路Ｔv によって矢印ＯＰV
の方向に転送し、次に第２転送路Ｔa によって矢印ＯＰ
V の方向に対して斜めに転送し、再び第１転送路Ｔv に
よって矢印ＯＰV の方向に転送する構成とすることも可
能である。
２転送路Ｔa の組み合わせ方に限定はない。例えば図７
に示すように、まず第１転送路Ｔv によって矢印ＯＰV
の方向に転送し、次に第２転送路Ｔa によって矢印ＯＰ
V の方向に対して斜めに転送し、再び第１転送路Ｔv に
よって矢印ＯＰV の方向に転送する構成とすることも可
能である。
【００４０】第２実施形態 図８は、本実施形態に係る固体撮像装置（ＣＣＤ）の平
面図である。本実施形態に係るＣＣＤは、第１実施形態
と異なり、ＴＤＩセンサには限定されず、通常のフレー
ムトランスファー方式のＣＣＤとして構成することがで
きる。
面図である。本実施形態に係るＣＣＤは、第１実施形態
と異なり、ＴＤＩセンサには限定されず、通常のフレー
ムトランスファー方式のＣＣＤとして構成することがで
きる。
【００４１】フォトダイオード構造を有して光電変換
し、生成した信号電荷を所定の方向（図面上矢印ＯＰV
の方向）に垂直転送する受光面１０と、受光面１０から
の信号電荷を垂直転送する垂直転送部１１と、垂直転送
部１１からの信号電荷を水平転送する水平転送部２０
と、得られた信号電荷を増幅するアンプ２１とを有する
構成である。アンプ２１は不図示の信号処理回路などへ
接続されている。上記の受光面１０においては、例えば
転送機能を有する単位画素となる受光セルが敷きつめら
れて配置されており、受光面１０全体として、受光セル
において生成した信号電荷を図面上矢印ＯＰV の方向に
転送する。
し、生成した信号電荷を所定の方向（図面上矢印ＯＰV
の方向）に垂直転送する受光面１０と、受光面１０から
の信号電荷を垂直転送する垂直転送部１１と、垂直転送
部１１からの信号電荷を水平転送する水平転送部２０
と、得られた信号電荷を増幅するアンプ２１とを有する
構成である。アンプ２１は不図示の信号処理回路などへ
接続されている。上記の受光面１０においては、例えば
転送機能を有する単位画素となる受光セルが敷きつめら
れて配置されており、受光面１０全体として、受光セル
において生成した信号電荷を図面上矢印ＯＰV の方向に
転送する。
【００４２】上記の受光面１０に接続して、例えば３０
個程度の転送セルから構成される垂直転送部１１が形成
されている。垂直転送部１１全体では、信号電荷を所定
の方向（図面上矢印ＯＰV の方向）に転送されるが、垂
直転送部１１は矢印ＯＰV の方向に転送する第１転送路
Ｔv と、矢印ＯＰV に対して斜めの方向に転送する第２
転送路Ｔa とから構成されており、第１転送路Ｔv と第
２転送路Ｔa の組み合わせにより、垂直転送部１１が、
複数に分割された各領域の専有する幅を狭めながら、所
定の方向に垂直転送を行うように配置されている。上記
の複数の領域毎に分割毎に分割された垂直転送部１１に
接続して、水平転送部２０とアンプ２１がそれぞれ複数
個設けられている。
個程度の転送セルから構成される垂直転送部１１が形成
されている。垂直転送部１１全体では、信号電荷を所定
の方向（図面上矢印ＯＰV の方向）に転送されるが、垂
直転送部１１は矢印ＯＰV の方向に転送する第１転送路
Ｔv と、矢印ＯＰV に対して斜めの方向に転送する第２
転送路Ｔa とから構成されており、第１転送路Ｔv と第
２転送路Ｔa の組み合わせにより、垂直転送部１１が、
複数に分割された各領域の専有する幅を狭めながら、所
定の方向に垂直転送を行うように配置されている。上記
の複数の領域毎に分割毎に分割された垂直転送部１１に
接続して、水平転送部２０とアンプ２１がそれぞれ複数
個設けられている。
【００４３】図８において矢印ＯＰV の方向に転送する
第１転送路Ｔv と矢印ＯＰV に対して斜めの方向に転送
する第２転送路Ｔa から構成される垂直転送部１１の拡
大図を図９に示す。説明を簡単にするために、図面上転
送セルの個数を９個と少なくして簡略化している。矢印
ＯＰV の方向に転送する第１転送路Ｔv は、通常の幅を
有する転送セル１１ａが矢印ＯＰV の方向に並べられて
構成されている。一方、矢印ＯＰV に対して斜めの方向
に転送する第２転送路Ｔa は、通常の転送セル１１ａよ
りも幅の狭められた転送セル１１ｂが並べられて構成さ
れている。
第１転送路Ｔv と矢印ＯＰV に対して斜めの方向に転送
する第２転送路Ｔa から構成される垂直転送部１１の拡
大図を図９に示す。説明を簡単にするために、図面上転
送セルの個数を９個と少なくして簡略化している。矢印
ＯＰV の方向に転送する第１転送路Ｔv は、通常の幅を
有する転送セル１１ａが矢印ＯＰV の方向に並べられて
構成されている。一方、矢印ＯＰV に対して斜めの方向
に転送する第２転送路Ｔa は、通常の転送セル１１ａよ
りも幅の狭められた転送セル１１ｂが並べられて構成さ
れている。
【００４４】本実施形態のＣＣＤによれば、垂直転送部
１１が複数に分割された各領域の専有する幅を狭めなが
ら、所定の方向に垂直転送を行うので、水平転送を行う
分割された水平転送部２０のそれぞれにアンプ２１を配
置する場所を確保でき、ＣＣＤなどの固体撮像装置の水
平転送速度を高めることができる。
１１が複数に分割された各領域の専有する幅を狭めなが
ら、所定の方向に垂直転送を行うので、水平転送を行う
分割された水平転送部２０のそれぞれにアンプ２１を配
置する場所を確保でき、ＣＣＤなどの固体撮像装置の水
平転送速度を高めることができる。
【００４５】本実施形態において、第１転送路Ｔv と第
２転送路Ｔa の転送セルの大きさを入れ替えることも可
能である。図１０に示すように、矢印ＯＰV に対して斜
めの方向に転送する第２転送路Ｔ a を通常の幅を有する
転送セル１１ａにより構成し、矢印ＯＰV の方向に転送
する第１転送路Ｔv を通常の転送セル１１ａよりも幅の
狭められた転送セル１１ｂにより構成することができ
る。
２転送路Ｔa の転送セルの大きさを入れ替えることも可
能である。図１０に示すように、矢印ＯＰV に対して斜
めの方向に転送する第２転送路Ｔ a を通常の幅を有する
転送セル１１ａにより構成し、矢印ＯＰV の方向に転送
する第１転送路Ｔv を通常の転送セル１１ａよりも幅の
狭められた転送セル１１ｂにより構成することができ
る。
【００４６】本実施形態のＣＣＤは、ＴＤＩセンサとし
て機能するＣＣＤに適用することが可能である。この場
合、上記の受光面においては、第１実施形態のように、
受光セルが例えば４個を１組として所定の距離を離間し
て配置されており、受光面の最も転送下流側において
も、受光セル組が配置されている。ここで、受光セルか
ら垂直方向に直接信号電荷の転送はなされないので、第
１実施形態と同様にして、受光面の最も転送下流側の受
光セルの幅に相当する距離を詰めながら、さらに幅の異
なる転送セルを用いて、複数に分割された各領域の専有
する幅を狭めるように垂直転送部を配置することが好ま
しい。
て機能するＣＣＤに適用することが可能である。この場
合、上記の受光面においては、第１実施形態のように、
受光セルが例えば４個を１組として所定の距離を離間し
て配置されており、受光面の最も転送下流側において
も、受光セル組が配置されている。ここで、受光セルか
ら垂直方向に直接信号電荷の転送はなされないので、第
１実施形態と同様にして、受光面の最も転送下流側の受
光セルの幅に相当する距離を詰めながら、さらに幅の異
なる転送セルを用いて、複数に分割された各領域の専有
する幅を狭めるように垂直転送部を配置することが好ま
しい。
【００４７】第３実施形態 図１１は、本実施形態に係る固体撮像装置（ＣＣＤ）の
平面図である。本実施形態に係るＣＣＤは、第１実施形
態と異なり、ＴＤＩセンサには限定されず、通常のフレ
ームトランスファー方式のＣＣＤとして構成することが
できる。
平面図である。本実施形態に係るＣＣＤは、第１実施形
態と異なり、ＴＤＩセンサには限定されず、通常のフレ
ームトランスファー方式のＣＣＤとして構成することが
できる。
【００４８】フォトダイオード構造を有して光電変換
し、生成した信号電荷を所定の方向（図面上矢印ＯＰV
の方向）に垂直転送する受光面１０と、受光面１０から
の信号電荷を垂直転送する垂直転送部１１と、垂直転送
部１１からの信号電荷を水平転送する水平転送部２０
と、得られた信号電荷を増幅するアンプ２１とを有する
構成である。アンプ２１は不図示の信号処理回路などへ
接続されている。上記の受光面１０においては、例えば
転送機能を有する単位画素となる受光セルが敷きつめら
れて配置されており、受光面１０全体として、受光セル
において生成した信号電荷を図面上矢印ＯＰV の方向に
転送する。
し、生成した信号電荷を所定の方向（図面上矢印ＯＰV
の方向）に垂直転送する受光面１０と、受光面１０から
の信号電荷を垂直転送する垂直転送部１１と、垂直転送
部１１からの信号電荷を水平転送する水平転送部２０
と、得られた信号電荷を増幅するアンプ２１とを有する
構成である。アンプ２１は不図示の信号処理回路などへ
接続されている。上記の受光面１０においては、例えば
転送機能を有する単位画素となる受光セルが敷きつめら
れて配置されており、受光面１０全体として、受光セル
において生成した信号電荷を図面上矢印ＯＰV の方向に
転送する。
【００４９】上記の受光面１０に接続して、例えば３０
個程度の転送セルから構成される垂直転送部１１が形成
されている。垂直転送部１１は、受光面１０から転送さ
れた信号電荷を複数の領域毎に分割して、当該領域の水
平方向の一方の端部から他方の端部に向かって垂直方向
の転送距離が単調に変化するように所定の方向に垂直転
送を行う。上記の複数の領域毎に分割毎に分割された垂
直転送部１１に接続して、水平転送部２０とアンプ２１
がそれぞれ複数個設けられている。
個程度の転送セルから構成される垂直転送部１１が形成
されている。垂直転送部１１は、受光面１０から転送さ
れた信号電荷を複数の領域毎に分割して、当該領域の水
平方向の一方の端部から他方の端部に向かって垂直方向
の転送距離が単調に変化するように所定の方向に垂直転
送を行う。上記の複数の領域毎に分割毎に分割された垂
直転送部１１に接続して、水平転送部２０とアンプ２１
がそれぞれ複数個設けられている。
【００５０】図１１において、複数の領域毎に分割し
て、各領域毎に水平方向の一方の端部から他方の端部に
向かって垂直方向の転送距離が単調に変化するように配
置された垂直転送部１１の拡大図を図１２に示す。説明
を簡単にするために、図面上転送セルの個数を７個と少
なくして簡略化している。矢印ＯＰV の方向に転送する
垂直転送部１１は、通常のセルサイズを有する転送セル
１１ａと、転送セル１１ａよりも転送方向にセルサイズ
を拡大された転送セル１１ｂが組み合わせて構成されて
いる。ここで、垂直転送部１１の各領域毎に水平方向の
一方の端部における転送セルは全て通常のセルサイズを
有する転送セル１１ａを用いて構成され、他方の端部に
向けて、転送セル１１ａを１個ずつ転送方向にセルサイ
ズを拡大された転送セル１１ｂに置換していくことによ
り、水平方向の一方の端部から他方の端部に向けて垂直
方向の転送距離が単調に変化するように配置されてい
る。
て、各領域毎に水平方向の一方の端部から他方の端部に
向かって垂直方向の転送距離が単調に変化するように配
置された垂直転送部１１の拡大図を図１２に示す。説明
を簡単にするために、図面上転送セルの個数を７個と少
なくして簡略化している。矢印ＯＰV の方向に転送する
垂直転送部１１は、通常のセルサイズを有する転送セル
１１ａと、転送セル１１ａよりも転送方向にセルサイズ
を拡大された転送セル１１ｂが組み合わせて構成されて
いる。ここで、垂直転送部１１の各領域毎に水平方向の
一方の端部における転送セルは全て通常のセルサイズを
有する転送セル１１ａを用いて構成され、他方の端部に
向けて、転送セル１１ａを１個ずつ転送方向にセルサイ
ズを拡大された転送セル１１ｂに置換していくことによ
り、水平方向の一方の端部から他方の端部に向けて垂直
方向の転送距離が単調に変化するように配置されてい
る。
【００５１】上記の通常のセルサイズを有する転送セル
１１ａと、転送方向にセルサイズを拡大された転送セル
１１ｂの拡大図を図１３に示す。転送セル１１ａは、例
えばポリバリアＰＢ（ＬPB）、ポリウェルＰＷ
（ＬPW）、仮想バリアＶＢ（ＬVB）、仮想ウェルＶＷ
（ＬVW）の各相から構成されている。上記の括弧内は、
転送方向の幅を示している。これらの４相合計で、例え
ば８μｍのセルサイズとなっている。転送セル１１ｂ
は、例えばポリバリアＰＢ（ＬPB）、ポリウェルＰＷ
（ＬPW’）、仮想バリアＶＢ（ＬVB）、仮想ウェルＶＷ
（ＬVW’）の各相から構成されている。上記の括弧内
は、転送方向の幅を示している。すなわち、ポリバリア
ＰＢと仮想バリアＶＢの幅は転送セル１１ａの場合と同
じで、ポリウェルＰＷと仮想ウェルＶＷのい幅がそれぞ
れ例えば０．４μｍずつ転送方向に拡大され、これらの
４相合計で、転送セル１１ａよりも１割程度転送方向に
拡大されたセルサイズとなっている。
１１ａと、転送方向にセルサイズを拡大された転送セル
１１ｂの拡大図を図１３に示す。転送セル１１ａは、例
えばポリバリアＰＢ（ＬPB）、ポリウェルＰＷ
（ＬPW）、仮想バリアＶＢ（ＬVB）、仮想ウェルＶＷ
（ＬVW）の各相から構成されている。上記の括弧内は、
転送方向の幅を示している。これらの４相合計で、例え
ば８μｍのセルサイズとなっている。転送セル１１ｂ
は、例えばポリバリアＰＢ（ＬPB）、ポリウェルＰＷ
（ＬPW’）、仮想バリアＶＢ（ＬVB）、仮想ウェルＶＷ
（ＬVW’）の各相から構成されている。上記の括弧内
は、転送方向の幅を示している。すなわち、ポリバリア
ＰＢと仮想バリアＶＢの幅は転送セル１１ａの場合と同
じで、ポリウェルＰＷと仮想ウェルＶＷのい幅がそれぞ
れ例えば０．４μｍずつ転送方向に拡大され、これらの
４相合計で、転送セル１１ａよりも１割程度転送方向に
拡大されたセルサイズとなっている。
【００５２】本実施形態のＣＣＤによれば、垂直転送部
１１が、複数に分割された各領域において、水平方向の
一方の端部から他方の端部に向けて垂直方向の転送距離
が単調に変化するように配置されて、所定の方向に垂直
転送を行うので、水平転送を行う分割された水平転送部
２０のそれぞれにアンプ２１を配置する場所を確保で
き、ＣＣＤなどの固体撮像装置の水平転送速度を高める
ことができる。
１１が、複数に分割された各領域において、水平方向の
一方の端部から他方の端部に向けて垂直方向の転送距離
が単調に変化するように配置されて、所定の方向に垂直
転送を行うので、水平転送を行う分割された水平転送部
２０のそれぞれにアンプ２１を配置する場所を確保で
き、ＣＣＤなどの固体撮像装置の水平転送速度を高める
ことができる。
【００５３】本実施形態において、例えばＴＤＩセンサ
として機能するＣＣＤに適用する場合、例えば図１４に
示す構成により実現することができる。受光面１０にお
いては、第１実施形態のように、受光セルが例えば４個
を１組として所定の距離を離間して配置されており、受
光面の最も転送下流側においても、受光セル組が配置さ
れている。受光セル１２の間隙部に垂直転送路１３が敷
きつめられている。ここで、受光セルから垂直方向に直
接信号電荷の転送はなされないので、水平転送により信
号を読みだしたときに一定の数のセル毎に信号電荷がな
くなることを防止するため、受光面１０と上記の垂直転
送部１１の間に、受光面の最も転送下流側の受光セルの
幅に相当する距離を補正する副垂直転送部１１’を設け
ることが好ましい。上記の副垂直転送部１１’において
は、幅の異なる転送セル１１ａ’，１１ｂ’の組み合わ
せにより、受光面の最も転送下流側の受光セルの幅に相
当する距離を補正して水平転送により信号を読みだした
ときに一定の数のセル毎に信号電荷がなくならないよう
にすることができる。上記の副垂直転送部１１’に対し
て、本実施形態に係る複数の領域毎に分割されて水平方
向の一方の端部から他方の端部に向けて垂直方向の転送
距離が単調に変化するように配置された垂直転送部１１
が接続し、水平転送部２０とアンプ２１がそれぞれ複数
個設けられている。
として機能するＣＣＤに適用する場合、例えば図１４に
示す構成により実現することができる。受光面１０にお
いては、第１実施形態のように、受光セルが例えば４個
を１組として所定の距離を離間して配置されており、受
光面の最も転送下流側においても、受光セル組が配置さ
れている。受光セル１２の間隙部に垂直転送路１３が敷
きつめられている。ここで、受光セルから垂直方向に直
接信号電荷の転送はなされないので、水平転送により信
号を読みだしたときに一定の数のセル毎に信号電荷がな
くなることを防止するため、受光面１０と上記の垂直転
送部１１の間に、受光面の最も転送下流側の受光セルの
幅に相当する距離を補正する副垂直転送部１１’を設け
ることが好ましい。上記の副垂直転送部１１’において
は、幅の異なる転送セル１１ａ’，１１ｂ’の組み合わ
せにより、受光面の最も転送下流側の受光セルの幅に相
当する距離を補正して水平転送により信号を読みだした
ときに一定の数のセル毎に信号電荷がなくならないよう
にすることができる。上記の副垂直転送部１１’に対し
て、本実施形態に係る複数の領域毎に分割されて水平方
向の一方の端部から他方の端部に向けて垂直方向の転送
距離が単調に変化するように配置された垂直転送部１１
が接続し、水平転送部２０とアンプ２１がそれぞれ複数
個設けられている。
【００５４】第４実施形態 図１５（ａ）は、本実施形態に係る固体撮像装置（ＣＣ
Ｄ）の平面図である。本実施形態に係るＣＣＤは、第１
実施形態と異なり、ＴＤＩセンサには限定されず、通常
のフレームトランスファー方式のＣＣＤとして構成する
ことができる。
Ｄ）の平面図である。本実施形態に係るＣＣＤは、第１
実施形態と異なり、ＴＤＩセンサには限定されず、通常
のフレームトランスファー方式のＣＣＤとして構成する
ことができる。
【００５５】フォトダイオード構造を有して光電変換
し、生成した信号電荷を所定の方向（図面上矢印ＯＰV
の方向）に垂直転送する受光面１０と、受光面１０から
の信号電荷を垂直転送する垂直転送部１１と、垂直転送
部１１からの信号電荷を水平転送する水平転送部２０
と、得られた信号電荷を増幅するアンプ２１とを有する
構成である。アンプ２１は不図示の信号処理回路などへ
接続されている。上記の受光面１０においては、例えば
転送機能を有する単位画素となる受光セルが敷きつめら
れて配置されており、受光面１０全体として、受光セル
において生成した信号電荷を図面上矢印ＯＰV の方向に
転送する。
し、生成した信号電荷を所定の方向（図面上矢印ＯＰV
の方向）に垂直転送する受光面１０と、受光面１０から
の信号電荷を垂直転送する垂直転送部１１と、垂直転送
部１１からの信号電荷を水平転送する水平転送部２０
と、得られた信号電荷を増幅するアンプ２１とを有する
構成である。アンプ２１は不図示の信号処理回路などへ
接続されている。上記の受光面１０においては、例えば
転送機能を有する単位画素となる受光セルが敷きつめら
れて配置されており、受光面１０全体として、受光セル
において生成した信号電荷を図面上矢印ＯＰV の方向に
転送する。
【００５６】上記の受光面１０に接続して、複数の領域
毎に分割して、各領域毎に転送方向を屈曲部Ｃにおいて
屈曲しながら所定の方向に水平転送する水平転送部２０
が設けられている。各領域に分割された水平転送部２０
の先端部にアンプ２１がそれぞれ設けられている。
毎に分割して、各領域毎に転送方向を屈曲部Ｃにおいて
屈曲しながら所定の方向に水平転送する水平転送部２０
が設けられている。各領域に分割された水平転送部２０
の先端部にアンプ２１がそれぞれ設けられている。
【００５７】図１５（ｂ）は、上記の水平転送部２０に
おける屈曲部Ｃ近傍領域を拡大した図である。転送ゲー
トＧとウェルＷが矢印ＯＰH の方向に繰り返し並べられ
ているが、屈曲部Ｃに配置されたウェルＷにおいては、
信号電荷の転送方向が９０°屈曲する。以降は、再び転
送ゲートＧとウェルＷが矢印ＯＰH と直交する方向であ
る矢印ＯＰV の方向に繰り返し並べられる。上記の屈曲
部Ｃに配置されたウェルＷにおいては、円滑に信号電荷
を転送するために、水平方向の幅ＬH と垂直方向の幅Ｌ
V をできるだけ近い値に設定することが好ましい。
おける屈曲部Ｃ近傍領域を拡大した図である。転送ゲー
トＧとウェルＷが矢印ＯＰH の方向に繰り返し並べられ
ているが、屈曲部Ｃに配置されたウェルＷにおいては、
信号電荷の転送方向が９０°屈曲する。以降は、再び転
送ゲートＧとウェルＷが矢印ＯＰH と直交する方向であ
る矢印ＯＰV の方向に繰り返し並べられる。上記の屈曲
部Ｃに配置されたウェルＷにおいては、円滑に信号電荷
を転送するために、水平方向の幅ＬH と垂直方向の幅Ｌ
V をできるだけ近い値に設定することが好ましい。
【００５８】本実施形態のＣＣＤによれば、水平転送部
が複数の領域毎に分割して、各領域毎に転送方向を屈曲
部Ｃにおいて屈曲しながら所定の方向転送するように配
置されており、これにより分割された水平転送部２０の
それぞれにアンプ２１を配置する場所を確保でき、ＣＣ
Ｄなどの固体撮像装置の水平転送速度を高めることがで
きる。
が複数の領域毎に分割して、各領域毎に転送方向を屈曲
部Ｃにおいて屈曲しながら所定の方向転送するように配
置されており、これにより分割された水平転送部２０の
それぞれにアンプ２１を配置する場所を確保でき、ＣＣ
Ｄなどの固体撮像装置の水平転送速度を高めることがで
きる。
【００５９】本発明は、上記の実施形態に限定されな
い。例えば、複数の幅や長さを有する転送セルを用いる
場合、その幅や長さの差は設計に応じて選択することが
できる。また、受光セル組の一組を構成する受光セルの
個数や、垂直転送部に対する配置は適宜選択することが
できる。さらに、垂直転送部を構成する転送セルの相数
などの必要に応じて選択することが可能である。その
他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更を行う
ことができる。
い。例えば、複数の幅や長さを有する転送セルを用いる
場合、その幅や長さの差は設計に応じて選択することが
できる。また、受光セル組の一組を構成する受光セルの
個数や、垂直転送部に対する配置は適宜選択することが
できる。さらに、垂直転送部を構成する転送セルの相数
などの必要に応じて選択することが可能である。その
他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更を行う
ことができる。
【００６０】
【発明の効果】本発明の固体撮像装置によれば、水平転
送速度を高めることができるＣＣＤなどの固体撮像装置
を提供することができる。
送速度を高めることができるＣＣＤなどの固体撮像装置
を提供することができる。
【図１】図１は本発明の第１実施形態に係るＣＣＤの平
面図である。
面図である。
【図２】図２は第１実施形態に係るＣＣＤの受光セルお
よび垂直転送路の一部を拡大した平面図である。
よび垂直転送路の一部を拡大した平面図である。
【図３】図３（ａ）は図２中の領域Ｂの拡大平面図、
（ｂ）は（ａ）中のＸ−Ｘ’における断面図、（ｃ）は
（ａ）中のＹ−Ｙ’における断面図である。
（ｂ）は（ａ）中のＸ−Ｘ’における断面図、（ｃ）は
（ａ）中のＹ−Ｙ’における断面図である。
【図４】図４は第１実施形態に係るＣＣＤの信号電荷の
転送を説明するためのポテンシャル図である。
転送を説明するためのポテンシャル図である。
【図５】図５は垂直転送部の構成を示す平面図である。
【図６】図６は垂直転送部の詳細な構成を示す拡大平面
図である。
図である。
【図７】図７は垂直転送部の別の構成を示す平面図であ
る。
る。
【図８】図８は本発明の第２実施形態に係るＣＣＤの平
面図である。
面図である。
【図９】図９は第２実施形態に係るＣＣＤの垂直転送部
の詳細な構成を示す拡大平面図である。
の詳細な構成を示す拡大平面図である。
【図１０】図１０は第２実施形態に係るＣＣＤの垂直転
送部の詳細な別の構成を示す拡大平面図である。
送部の詳細な別の構成を示す拡大平面図である。
【図１１】図１１は本発明の第３実施形態に係るＣＣＤ
の平面図である。
の平面図である。
【図１２】図１２は第３実施形態に係るＣＣＤの垂直転
送部の詳細な構成を示す拡大平面図である。
送部の詳細な構成を示す拡大平面図である。
【図１３】図１３は第３実施形態に係るＣＣＤの垂直転
送部に用いる転送セルの平面図である。
送部に用いる転送セルの平面図である。
【図１４】図１４は第２実施形態に係るＣＣＤの垂直転
送部の詳細な別の構成を示す拡大平面図である。
送部の詳細な別の構成を示す拡大平面図である。
【図１５】図１５（ａ）は本発明の第３実施形態に係る
ＣＣＤの平面図であり、（ｂ）は水平転送部の詳細な構
成を示す拡大平面図である。
ＣＣＤの平面図であり、（ｂ）は水平転送部の詳細な構
成を示す拡大平面図である。
【図１６】図１６（ａ）は第１従来例に係るＣＣＤの平
面図、（ｂ）は受光セルの平面図である。
面図、（ｂ）は受光セルの平面図である。
【図１７】図１７（ａ）は第２従来例に係るＣＣＤの平
面図、（ｂ）は受光セルの平面図である。
面図、（ｂ）は受光セルの平面図である。
【図１８】図１８（ａ）は第３従来例に係るＣＣＤの平
面図、（ｂ）は動作を説明するための模式図である。
面図、（ｂ）は動作を説明するための模式図である。
【図１９】図１９（ａ）は第４従来例に係るＣＣＤの平
面図、（ｂ）は第５従来例に係るＣＣＤの平面図であ
る。
面図、（ｂ）は第５従来例に係るＣＣＤの平面図であ
る。
１０…受光面、１１…垂直転送部、１２…受光セル、１
３…垂直転送部、１３’…斜伸垂直転送部、１４…チャ
ネルストップ、２０…水平転送部、２１…アンプ、３０
…ｐ型半導体基板、３１…ｎ型半導体層、３２…ｐ型素
子分離層、３３…第１ｎ型不純物高濃度領域、３４…第
２ｎ型不純物高濃度領域、３５…ｐ型第１反転層、３６
…ｐ型第２反転層、４０…ゲート絶縁膜、４１…第１ゲ
ート電極、４２…ゲート電極被覆膜、４３…第２ゲート
電極、Ａ…被写体、Ｃ１〜Ｃ４…受光セル。
３…垂直転送部、１３’…斜伸垂直転送部、１４…チャ
ネルストップ、２０…水平転送部、２１…アンプ、３０
…ｐ型半導体基板、３１…ｎ型半導体層、３２…ｐ型素
子分離層、３３…第１ｎ型不純物高濃度領域、３４…第
２ｎ型不純物高濃度領域、３５…ｐ型第１反転層、３６
…ｐ型第２反転層、４０…ゲート絶縁膜、４１…第１ゲ
ート電極、４２…ゲート電極被覆膜、４３…第２ゲート
電極、Ａ…被写体、Ｃ１〜Ｃ４…受光セル。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4M118 AA10 AB01 BA10 BA12 CA04 DA03 DA16 DA32 DB01 DB07 FA02 FA06 FA26 FA28 FA44 FA50 5C024 AA01 CA16 FA01 FA11 GA11 JA10 JA21
Claims (8)
- 【請求項１】吸収する光の量に応じた信号電荷を生成す
る複数個の受光セルが集積された受光面と、 前記受光面から転送された信号電荷を複数の領域毎に分
割して、当該領域の専有する幅を狭めながら所定の方向
に垂直転送する第１転送部と、 前記第１転送部から転送された信号電荷を前記分割され
た複数の領域毎に所定の方向に水平転送する第２転送部
と、 前記第２転送部から転送された信号電荷を増幅するアン
プとを有する固体撮像装置。 - 【請求項２】前記受光面においては、前記受光セルが所
定の距離をもって離散して配置されており、 前記受光面の前記受光セルを除く領域に、前記受光セル
において生成した信号電荷を所定の方向に垂直転送する
第３転送部が形成されており、 前記第１転送部においては、前記第３転送部から転送さ
れた信号電荷を複数の領域毎に分割して、前記受光面の
最も転送下流側の受光セルの幅に相当する距離を詰める
ことにより、前記領域の専有する幅を狭めながら所定の
方向に垂直転送する請求項１記載の固体撮像装置。 - 【請求項３】前記第１転送部が、第１の方向に転送する
第１転送路と、前記第１の方向と異なる第２の方向に転
送する第２転送路とを有し、 前記第１転送路と前記第２転送路の組み合わせにより前
記受光面の最も転送下流側の受光セルの幅に相当する距
離を詰めるように配置されている請求項２記載の固体撮
像装置。 - 【請求項４】前記第１転送部が、第１転送セルと、前記
第１転送セルと大きさが異なる第２転送セルとを有し、 前記第１転送セルと前記第２転送セルの組み合わせによ
り、前記分割された複数の領域の専有する幅を狭めなが
ら所定の方向に垂直転送するように配置されている請求
項１記載の固体撮像装置。 - 【請求項５】吸収する光の量に応じた信号電荷を生成す
る複数個の受光セルが集積された受光面と、 前記受光面から転送された信号電荷を複数の領域毎に分
割して、当該領域の水平方向の一方の端部から他方の端
部に向かって垂直方向の転送距離が単調に変化するよう
に所定の方向に垂直転送する第１転送部と、 前記第１転送部から転送された信号電荷を前記分割され
た複数の領域毎に所定の方向に水平転送する第２転送部
と、 前記第２転送部から転送された信号電荷を増幅するアン
プとを有する固体撮像装置。 - 【請求項６】前記第１転送部が、第１転送セルと、前記
第１転送セルと大きさが異なる第２転送セルとを有し、 前記第１転送セルと前記第２転送セルの組み合わせによ
り、前記分割された複数の領域の水平方向の一方の端部
から他方の端部に向かって垂直方向の転送距離が単調に
変化するように所定の方向に垂直転送するように配置さ
れている請求項５記載の固体撮像装置。 - 【請求項７】吸収する光の量に応じた信号電荷を生成す
る複数個の受光セルが集積された受光面と、 前記受光面から転送された信号電荷を複数の領域毎に分
割して、各領域毎に転送方向を屈曲しながら所定の方向
に水平転送する転送部と、 前記転送部から転送された信号電荷を増幅するアンプと
を有する固体撮像装置。 - 【請求項８】前記転送部が、転送方向を屈曲する転送セ
ルを有する請求項７記載の固体撮像装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15596199A JP4298061B2 (ja) | 1999-06-03 | 1999-06-03 | 固体撮像装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15596199A JP4298061B2 (ja) | 1999-06-03 | 1999-06-03 | 固体撮像装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000350100A true JP2000350100A (ja) | 2000-12-15 |
| JP4298061B2 JP4298061B2 (ja) | 2009-07-15 |
Family
ID=15617327
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15596199A Expired - Fee Related JP4298061B2 (ja) | 1999-06-03 | 1999-06-03 | 固体撮像装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4298061B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003046862A (ja) * | 2001-08-01 | 2003-02-14 | Hamamatsu Photonics Kk | Ｘ線撮像装置 |
| JP2014158161A (ja) * | 2013-02-15 | 2014-08-28 | Mitsubishi Electric Corp | Ｔｄｉ方式リニアイメージセンサ、及びその駆動方法 |
| JP2015038499A (ja) * | 2009-01-23 | 2015-02-26 | ケーエルエー−テンカー・コーポレーションＫｌａ−Ｔｅｎｃｏｒ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ | 検査システムおよびモジュラーアレイ |
| WO2019044247A1 (ja) | 2017-09-04 | 2019-03-07 | 浜松ホトニクス株式会社 | 固体撮像装置 |
-
1999
- 1999-06-03 JP JP15596199A patent/JP4298061B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003046862A (ja) * | 2001-08-01 | 2003-02-14 | Hamamatsu Photonics Kk | Ｘ線撮像装置 |
| JP2015038499A (ja) * | 2009-01-23 | 2015-02-26 | ケーエルエー−テンカー・コーポレーションＫｌａ−Ｔｅｎｃｏｒ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ | 検査システムおよびモジュラーアレイ |
| JP2014158161A (ja) * | 2013-02-15 | 2014-08-28 | Mitsubishi Electric Corp | Ｔｄｉ方式リニアイメージセンサ、及びその駆動方法 |
| WO2019044247A1 (ja) | 2017-09-04 | 2019-03-07 | 浜松ホトニクス株式会社 | 固体撮像装置 |
| CN111052731A (zh) * | 2017-09-04 | 2020-04-21 | 浜松光子学株式会社 | 固体摄像装置 |
| KR20200044917A (ko) | 2017-09-04 | 2020-04-29 | 하마마츠 포토닉스 가부시키가이샤 | 고체 촬상 장치 |
| EP3681146A4 (en) * | 2017-09-04 | 2021-01-20 | Hamamatsu Photonics K.K. | SOLID STATE IMAGING DEVICE |
| US11127777B2 (en) | 2017-09-04 | 2021-09-21 | Hamamatsu Photonics K.K. | Solid state imaging device |
| CN111052731B (zh) * | 2017-09-04 | 2022-04-08 | 浜松光子学株式会社 | 固体摄像装置 |
| KR102439210B1 (ko) | 2017-09-04 | 2022-09-02 | 하마마츠 포토닉스 가부시키가이샤 | 고체 촬상 장치 |
| US11908880B2 (en) | 2017-09-04 | 2024-02-20 | Hamamatsu Photonics K.K. | Solid state imaging device |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP4298061B2 (ja) | 2009-07-15 |
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