JP2006013176A - 固体撮像装置およびこれを備えたカメラ - Google Patents

Abstract

【課題】 水平方向の画素数を削減し、かつ、モワレや偽信号を生じることなく良質な映像信号を高速に出力できる固体撮像装置を提供する。
【解決手段】 複数の光電変換部１００および垂直転送部１１０が形成されてなる撮像部１４０と、水平転送部１２０と、撮像部１４０と水平転送部１２０との間に配設された振り分け転送部１３０とを備え、振り分け転送部１３０は、垂直転送部１１０から水平転送部１２０への信号電荷の読み出しを列毎に独立に制御する独立電極を複数具備し、その独立電極と接続される配線は水平転送部１２０をわたして形成される固体撮像装置。
【選択図】 図１

Description

本発明は、受けた光を電気信号に変換し、映像信号として出力する固体撮像装置に関するものである。

従来、受けた光を電気信号に変換し、映像信号として出力する固体撮像装置が知られており、この固体撮像装置から得た映像信号を静止画像として表示するデジタルスチルカメラ等のカメラが知られている。近年では、このような固体撮像装置を用いたカメラは、画質および機能の更なる向上が要望され、画質の高密度化が進んでいる。

このような固体撮像装置において、映像信号の出力スピードを向上させるために、信号電荷を読み出す画素を間引くことにより出力映像信号中の画素数を減らす駆動方法が、従来から提案されている。例えば特許文献１には、水平方向３画素を１ブロックとして、各ブロックにおける中央画素を除く２画素（両端の２画素）の信号電荷を固体撮像装置内で混合すると共に、ブロック中央の１画素の信号電荷を、隣接するブロックの中央の１画素の信号電荷と混合することにより、固体撮像装置からの出力映像信号における水平方向の画素数を削減する駆動方法が開示されている。
特開平１１−２３４６８８号公報

しかしながら、間引き等により通常の１／３の周波数でサンプリングする場合、ナイキスト周波数１／３Ｆを境に高域成分が折り返されるため、（２／３）Ｆの成分がＤＣ成分に加わるが、上述した従来の駆動方法による固体撮像装置では、図１１の水平空間周波数応答を示すグラフのｇ１にあるように、サンプリング周波数の３分の２の成分が０ではない。これにより、モワレの発生や、偽信号の発生等により、出力映像信号の画質が劣化するという問題を有している。

そこで、本発明は、かかる問題点に鑑み、水平方向の画素数を削減でき、かつ、モワレや偽信号を生じることなく良質な映像信号を高速に出力できる、小型・高解像度の固体撮像装置を提供することを目的とする。

本発明者らは、上記状況に鑑み、水平方向の画素数を削減できる固体撮像装置であって、モワレや偽信号を生じることなく良質な映像信号を高速に出力できる固体撮像装置を実現する技術として、（公開されていないが特願２００２−３２８８６８号に記載の技術を既に提案している。）
図１（ａ）は上記特願２００２−３２８８６８号に示される固体撮像装置の概略構成図であり、図１（ｂ）は画素部３００から水平転送部１２０への信号電荷の読み出しを制御するための列方向に独立の駆動電極を有する振り分け転送部１３０の概略構成図である。

上記特願２００２−３２８８６８号に示される固体撮像装置は、図１（ａ）に示されるように、画素に対応して２次元状に配列され、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）および青（Ｂ）の３色のカラーフィルタがそれぞれ配置された複数の光電変換部１００と、駆動電極Ｖ１〜Ｖ６、Ｖ３Ｒ、Ｖ３Ｌ、Ｖ５ＲおよびＶ５Ｌを具備するＣＣＤ(Charge Coupled Device)により構成され、駆動パルスφＶ１〜φＶ６、φＶ３Ｒ、φＶ３Ｌ、φＶ５ＲおよびφＶ５Ｌの印加に応じて光電変換部１００で生成した信号電荷を列方向に転送する複数の垂直転送部１１０と、駆動電極Ｈ１およびＨ２を具備するＣＣＤにより構成され、駆動パルスφＨ１およびφＨ２の印加に応じて信号電荷を行方向に転送する水平転送部１２０と、複数の光電変換部１００および垂直転送部１１０が形成されてなる撮像部（有効画素部）１４０と水平転送部１２０との間に配設され、画素部３００から水平転送部１２０への信号電荷の読み出しを制御する列方向に独立の駆動電極が形成された振り分け転送部１３０とからなる。

図１（ｂ）に示されるように、振り分け転送部１３０の垂直転送部１１０は、２ｎ＋１（ｎは１以上の整数）列毎に同じ電極構造を有し、駆動パルスφＶ１〜φＶ６、φＶ３Ｒ、φＶ３Ｌ、φＶ５ＲおよびφＶ５Ｌが印加される駆動電極Ｖ１〜Ｖ６、Ｖ３Ｒ、Ｖ３Ｌ、Ｖ５ＲおよびＶ５Ｌを具備するＣＣＤから構成される。ここで、駆動電極Ｖ１、Ｖ２、Ｖ４およびＶ６は全列にわたる共通電極であり、駆動電極Ｖ３、Ｖ３Ｒ、Ｖ３Ｌ、Ｖ５、Ｖ５ＲおよびＶ５Ｌは各列において島状に分離した独立電極であり、振り分け転送部１３０は、垂直転送部１１０から水平転送部１２０への信号電荷の読み出しを列毎に独立に制御する。

上記のような構成を有する固体撮像装置において、図２に示されるタイミングチャートに従って、垂直転送部１１０、水平転送部１２０および振り分け転送部１３０に各駆動パルスを印加し、駆動することにより、水平方向に３画素の信号電荷が混合される。なお、駆動パルスφＶ１〜φＶ６、φＶ３Ｒ、φＶ３Ｌ、φＶ５ＲおよびφＶ５Ｌが高レベルの場合、駆動パルスが印加された駆動電極はストレージ部となり、また、駆動パルスφＶ１〜φＶ６、φＶ３Ｒ、φＶ３Ｌ、φＶ５ＲおよびφＶ５Ｌが高レベルの場合、駆動パルスが印加された駆動電極はバリア部となる。

以上のような構成を有する固体撮像装置によれば、画素混合において信号電荷が捨てられないので、感度が高い映像信号を得ることができる。また、水平転送部において各混合画素群の重心は等間隔を有することとなるので、図１１の水平空間周波数応答を示すグラフのｇ２にあるように、２／３Ｆの成分が０となり、ＤＣへの折り返し成分はほとんど無くなり、モワレや偽信号が少ない画像信号を得ることができる。

なお、上記において２ｎ＋１列毎周期で同じ電極構造を有する電極構造で説明を行なったが、２ｎ（ｎは１以上の整数）列毎周期でも画素混合は実現可能である。ただし、モワレや偽信号は大きくなる。

ところが、上記固体撮像装置において、振り分け転送部１３０は複数の独立の駆動電極を具備する必要がある。
本発明の固体撮像装置は、信号電荷を生成し、信号電荷を列方向に転送する画素部と、画素部から信号電荷を受け取り行方向に転送する水平転送部とを備える固体撮像装置であって、画素部は、信号電荷を生成する有効画素部および有効画素部と水平転送部とに挟まれた信号電荷を生成しないダミー画素部とを有し、ダミー画素部に画素部から水平転送部への信号電荷の読み出しを制御するための行方向に分離した独立の駆動電極を複数具備することを特徴とする。

これによって、有効画素部ではないダミー画素部に駆動電極を行方向に独立して形成することができるので、有効な信号電荷を損なわずに水平転送部で画素混合し水平方向の画素数を削減し、かつ、モワレや偽信号を生じることなく良質な映像信号を高速に出力できる固体撮像装置の実現を容易にする固体撮像装置を実現することができる。

また、駆動電極と、駆動電極と異なる層に形成された第１の配線とを垂直に接続する第１のプラグを有し、第１のプラグ下の駆動電極の層の下層に、駆動電極とは異なる層の駆動電極が形成されても良い。これによって、独立電極と配線との距離が短くなり、かつコンタクトを平坦な箇所に形成することができ、歩留が安定することでコストダウンを実現することができる。

また、駆動電極と、駆動電極と異なる層に形成された第２の配線とを垂直に接続する第２のプラグを有し、第２のプラグ下の駆動電極の層の下層に、駆動電極以外の駆動電極が形成されていなくても良い。

これによって、独立電極と配線とのコンタクトを形成するために必要な寸法をコンタクトと駆動電極の寸法ばらつきだけで決定できることから最小にすることができ、画素の微細化が可能になり、小型・高解像度の固体撮像装置を実現することができる。

また、本発明は、請求項１〜３のいずれか１項に記載の固体撮像装置を備えることを特徴とするカメラであってもよい。
これによって、固体撮像装置から高速にデータが出力されるので、高速動作が可能であり、かつ、画質に優れたカメラを実現することができる。

本発明に係る固体撮像装置によれば、画素混合において信号電荷が捨てられず、また、水平転送部において各混合画素群の重心は等間隔を有するので、水平方向の画素数を削減し、かつ、モワレや偽信号を生じることなく良質な映像信号を高速に出力できる固体撮像装置を実現できるという効果が奏される。また、本発明に係る固体撮像装置によれば、有効な信号電荷を損なうことなく独立電極を形成することができるので、有効な信号電荷を損なうことなく水平方向の画素数を削減し、かつ、モワレや偽信号を生じることなく良質な映像信号を高速に出力できる固体撮像装置の実現することができるという効果が奏される。

また、本発明に係る固体撮像装置によれば、独立電極と配線とがコンタクトする領域において、コンタクトを安定化することができ、製造ばらつきを防止できるので、歩留まり等の損害を大幅に軽減し、低コストの固体撮像装置を実現することができるという効果が奏される。

また、本発明に係る固体撮像装置によれば、独立電極と配線とがコンタクトする領域において、独立電極と配線とのコンタクトを形成するために必要な寸法を最小にすることができ、微細化によって小型・高解像度の固体撮像装置を実現できるという効果が奏される。

よって、本発明により、水平方向の画素数を削減し、かつ、モワレや偽信号を生じることなく良質な映像信号を高速に出力できる固体撮像装置を提供することが可能となり、実用的価値は極めて高い。

（第１の実施の形態）
以下、本発明の実施の形態における固体撮像装置について、図面を参照しながら説明する。

図１（ａ）は第１の実施の形態の固体撮像装置の概略構成図であり、図１（ｂ）は画素部３００から水平転送部１２０への信号電荷の読み出しを制御するための行方向に独立の駆動電極を有する振り分け転送部１３０の概略構成図であり、図１（ｃ）は振り分け転送部１３０の概略断面図である。

本実施の形態の固体撮像装置は、水平方向の画素数を削減し、かつ、モワレや偽信号を生じることなく良質な映像信号を高速に出力できる固体撮像装置を実現することを目的とするものであって、図１（ａ）に示されるように、画素に対応して２次元状に配列され、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）および青（Ｂ）の３色のカラーフィルタがそれぞれ配置された複数の光電変換部１００と、駆動電極Ｖ１〜Ｖ６、Ｖ３Ｒ、Ｖ３Ｌ、Ｖ５ＲおよびＶ５Ｌを具備するＣＣＤにより構成され、駆動パルスφＶ１〜φＶ６、φＶ３Ｒ、φＶ３Ｌ、φＶ５ＲおよびφＶ５Ｌの印加に応じて光電変換部１００で生成した信号電荷を列方向に転送する複数の垂直転送部１１０と、駆動電極Ｈ１およびＨ２を具備するＣＣＤにより構成され、駆動パルスφＨ１およびφＨ２の印加に応じて信号電荷を行方向に転送する水平転送部１２０と、複数の光電変換部１００および垂直転送部１１０が形成されてなる撮像部（有効画素部）１４０と水平転送部１２０との間に配設され、水平転送部１２０への信号電荷の読み出しを制御する行方向に分離した独立の駆動電極が形成されたダミー画素部１２５にある振り分け転送部１３０とからなる。

図１（ｂ）に示されるように、振り分け転送部１３０の垂直転送部１１０は、２ｎ＋１（ｎは１以上の整数）列毎に同じ電極構造を有し、駆動パルスφＶ１〜φＶ６、φＶ３Ｒ、φＶ３Ｌ、φＶ５ＲおよびφＶ５Ｌが印加される駆動電極Ｖ１〜Ｖ６、Ｖ３Ｒ、Ｖ３Ｌ、Ｖ５ＲおよびＶ５Ｌを具備するＣＣＤから構成される。ここで、駆動電極Ｖ１、Ｖ２、Ｖ４およびＶ６は全列にわたる共通電極であり、駆動電極Ｖ３、Ｖ３Ｒ、Ｖ３Ｌ、Ｖ５、Ｖ５ＲおよびＶ５Ｌは各列において島状に分離した独立電極であり、振り分け転送部１３０は、垂直転送部１１０から水平転送部１２０への信号電荷の読み出しを列毎に独立に制御する。

また、図１（ｃ）に示されるように、振り分け転送部１３０は、第１層目のポリシリコン１５０および第２層目のポリシリコン１６０が積層されてなる２層構造を有する駆動電極と、垂直転送部１１０の遮光の役割も兼ねるアルミニウム層である第１の配線１７０と、タングステン層である第２の配線１８０と、タングステンからなり、第１の配線１７０と第２層目のポリシリコン１６０あるいは第２の配線１８０とを電気的に接続するプラグ１９０とが形成されてなる。

以上のような構成を有する固体撮像装置において、図２に示されるタイミングチャートに従って、垂直転送部１１０、水平転送部１２０および振り分け転送部１３０に各駆動パルスを印加し、駆動することにより、水平方向に３画素の信号電荷が混合される。なお、駆動パルスφＶ１〜φＶ６、φＶ３Ｒ、φＶ３Ｌ、φＶ５ＲおよびφＶ５Ｌが高レベルの場合、駆動パルスが印加された駆動電極はストレージ部となり、また、駆動パルスφＶ１〜φＶ６、φＶ３Ｒ、φＶ３Ｌ、φＶ５ＲおよびφＶ５Ｌが高レベルの場合、駆動パルスが印加された駆動電極はバリア部となる。

図３は、同実施の形態の固体撮像装置の配線レイアウトの概略を示す図である。なお、図１と同一の要素には同一の符号が付されており、それらに関する詳しい説明はここでは省略する。

図３に示されるように、同実施の形態の固体撮像装置では、撮像部（有効画素部）１４０の光電変換部１００を除く部分を遮光のためにタングステンで覆い、水平転送部１２０および振り分け転送部１３０を遮光のためにタングステンおよびアルミで覆い、撮像部（有効画素部）１４０および振り分け転送部１３０からなる画素部３００の下から垂直方向に水平転送部１２０をわたして独立電極Ｖ５、Ｖ５ＲおよびＶ５Ｌと接続される配線を形成し、画素部３００の横から水平方向に独立電極Ｖ３、Ｖ３Ｒ、Ｖ３Ｌと接続される配線を形成する配線レイアウトが用いられる。

図４、５は、振り分け転送部１３０の配線レイアウトの詳細を示す図であり、図４はタングステンおよびアルミニウムからなる層の配線レイアウトを示し、図５はポリシリコンからなる層の配線レイアウトを示している。なお、図１、３と同一の要素には同一の符号が付されており、それらに関する詳しい説明はここでは省略する。

図４に示されるように、振り分け転送部１３０では、垂直転送部１１０を第１の配線１７０およびタングステン層である遮光層４００で覆い、画素部３００の横（図においては下側あるいは上側）から第２の配線１８０を配線し、その第２の配線１８０と第１の配線１７０とを適当な位置４１０でプラグ１９０によりコンタクトさせ、更にその第１の配線１７０と第２層目のポリシリコン１６０とを所定の位置４２０で遮光層４００を開口させ、プラグ１９０によりコンタクトさせることにより独立電極Ｖ３、Ｖ３Ｒ、Ｖ３Ｌと接続される配線を形成し、画素部３００の下（図においては右側）から第１の配線１７０を配線し、その第１の配線１７０と第２層目のポリシリコン１６０とを位置４２０で遮光層４００を開口させ、プラグ１９０によりコンタクトさせることにより独立電極Ｖ５、Ｖ５ＲおよびＶ５Ｌと接続される配線を形成する配線レイアウトが用いられる。

また、第２の配線１８０は、図５で示される第２の配線１８０と重なる駆動電極（図においては下側あるいは上側）とそれぞれ端部が交わらない配置をしている。
また、図５に示されるように、振り分け転送部１３０では、第２層目のポリシリコン１６０を垂直転送部１１０上に形成することにより独立電極Ｖ３、Ｖ３Ｒ、Ｖ３Ｌ、Ｖ５、Ｖ５ＲおよびＶ５Ｌを形成し、第１層目のポリシリコン１５０を垂直転送部１１０全てにわたるように形成することにより共通電極を形成する配線レイアウトが用いられる。

図６は、水平転送部１２０の配線レイアウトの詳細を示す図である。
図６に示されるように、水平転送部１２０では、遮光のために第１の配線１７０およびタングステン層である遮光層６００で水平転送部１２０を覆い、水平転送部１２０の下（図においては左側）から配線してきた第１の配線１７０を位置４２０で第２層目のポリシリコン１６０とコンタクトさせるように、水平転送部１２０上に第１の配線１７０を形成する配線レイアウトが用いられる。ここでは、遮光層６００は、配線１７０のスペースを埋めるように配置しているが、隙間なく埋めてもよい。

図７（ａ）は配線レイアウトの詳細を示す図（図５のＡ部の拡大図）であり、図７（ｂ）は詳細な断面図（図７（ａ）のｃ−ｃ’線における断面図）であり、図８（ａ）は配線レイアウトの詳細を示す図（図５のＢ部の拡大図）であり、図８（ｂ）は詳細な断面図（図８（ａ）のｄ−ｄ’線における断面図）である。

図７（ｂ）に示されるように、振り分け転送部１３０は、位置４１０において、第１層目のポリシリコン１５０と、第２層目のポリシリコン１６０と、第２の配線１８０と、第２の配線１８０および第１の配線１７０をコンタクトするプラグ１９０と、第１の配線１７０とが順に積層されてなる構造を有する。

また、図８（ｂ）に示されるように、振り分け転送部１３０は、位置４２０において、第１層目のポリシリコン１５０と、第２層目のポリシリコン１６０と、第２層目のポリシリコン１６０および第１の配線１７０をコンタクトするプラグ１９０と、第１の配線１７０とが順に積層されてなる構造を有する。

ここで、位置４１０および位置４２０のそれぞれにおいて第１層目のポリシリコン１５０は、プラグ１９０下に位置し、プラグ１９０の底面積よりも大きく平坦な面を有する。
以上のように本実施の形態の固体撮像装置によれば、有効な信号電荷を損なわずに画素混合において信号電荷が捨てること無く、水平方向の画素数を１／（２ｎ＋１）に低減することができ、また、水平転送部１２０において各混合画素群の重心は等間隔を有する。
よって、本実施の形態の固体撮像装置は、モワレや偽信号を生じることなく良質な映像信号を高速に出力できる固体撮像装置を実現することができる。

また、本実施の形態の固体撮像装置によれば、独立電極Ｖ５、Ｖ５ＲおよびＶ５Ｌと接続される配線は、画素部３００の下から垂直方向に水平転送部１２０をわたして形成される。よって、画素部と水平転送部との間の距離に関係無く、Ｖ５、Ｖ５ＲおよびＶ５Ｌと接続される配線を形成することができるので、本実施の形態の固体撮像装置は、有効な信号電荷を損なわずに水平方向の画素数を削減し、かつ、モワレや偽信号を生じることなく良質な映像信号を高速に出力できる固体撮像装置の実現を容易にする固体撮像装置の配線レイアウトを実現することができる。

また、本実施の形態の固体撮像装置によれば、従来は画素部３００の遮光のためだけに利用されていたタングステンからなる遮光層の一部を、独立電極Ｖ３、Ｖ３ＲおよびＶ３Ｌと接続される配線として利用する。よって、独立電極Ｖ３、Ｖ３ＲおよびＶ３Ｌのために、新たな層を設けて配線を形成する必要が無いので、本実施の形態の固体撮像装置は、新たな製造工程を加えること無くコストアップを抑制することができる。

また、本実施の形態の固体撮像装置によれば、第１の配線１７０は振り分け転送部１３０の配線の役割だけでなく、遮光の役割も兼ねる。よって、振り分け転送部の垂直転送部を、第１の配線で遮光することができるので、本実施の形態の固体撮像装置は、垂直転送部１１０に光が進入することにより起こる画質の低下を防止する固体撮像装置を実現することができる。

また、本実施の形態の固体撮像装置によれば、従来は水平転送部１２０の遮光のためだけに利用されていたアルミニウムからなる遮光層を、水平転送部１２０の遮光層を兼ねた独立電極Ｖ５、Ｖ５ＲおよびＶ５Ｌと接続される配線として利用する。よって、独立電極Ｖ５、Ｖ５ＲおよびＶ５Ｌのために、新たな層を設けて配線を形成する必要が無いので、本実施の形態の固体撮像装置は、新たな製造工程を加えること無くコストアップを抑制することができる。また、本実施の形態の固体撮像装置によれば、第１の配線１７０と第２の配線１８０とがコンタクトする位置４１０において、第１層目のポリシリコン１５０はプラグ１９０の底面よりも大きな面積で平坦な面を有し、また、第１の配線１７０と第２層目のポリシリコン１６０とがコンタクトする位置４２０において、第１層目のポリシリコン１５０はプラグ１９０の底面よりも大きな面積で平坦な面を有する。よって、第２の配線および第２層目のポリシリコンはプラグの底面よりも大きな面積で平坦な面を有し配線との距離が短くなり、コンタクトを安定化することができ、製造ばらつきを防止でき、また、重なり合う配線と駆動電極の端面が交わらないように配置するため、十分電気的に絶縁できるので、本実施の形態の固体撮像装置は、歩留まり等の損害を大幅に軽減し、低コストの固体撮像装置を実現することができるという効果が奏される。

なお、ポリシリコンとのコンタクトは、第2層目のポリシリコン１６０としていたが第1層目のポリシリコン１５０のコンタクトも同様であり第2層目のポリシリコン１６０をプラグ１９０の底面よりも大きな面積で平坦な面を有しておればよい。

また、本実施の形態の固体撮像装置において、タングステン層である遮光層６００と、アルミニウム層である第１の配線１７０とにより水平転送部１２０の遮光をおこなった。しかし、水平転送部に２層構造のアルミニウムを形成し、アルミニウム層である遮光層と、アルミニウム層である第１の配線とにより水平転送部の遮光をおこなってもよい。

また、本実施の形態の固体撮像装置において、アルミニウム層である第１の配線１７０と、タングステン層である第２の配線１８０とにより独立電極Ｖ３、Ｖ３Ｒ、Ｖ３Ｌと接続される配線を形成した。しかし、振り分け転送部上に２層構造のタングステンを形成し、タングステン層である第１の配線と、タングステン層である第２の配線とにより独立電極Ｖ３、Ｖ３Ｒ、Ｖ３Ｌと接続される配線を形成してもよい。

また、水平転送部１２０上にオンチップレンズ層を形成してもよいし、振り分け転送部１３０上に黒色のオンチップレンズ層を形成してもよい。また、黒色のオンチップレンズ層は、複数の色を積層した例えば、ＲとＢを積層した黒色に近いレンズ層にしてもよい。このとき、オンチップレンズ層の形成は、例えば光電変換部のカラーフィルムの形成工程でおこなわれる。これによって、新たな製造工程を加えること無く転送部への光の進入を防止することができるので、画質の低下を簡易に防止することができる。

また、図９の水平転送部１２０の上面図に示されるように、水平転送部１２０上の第１の配線１７０と、第１の配線１７０よりも大きな幅を有する他の配線との間に第１の配線１７０の少なくとも１つと略同一形状のダミーの配線９００を形成してもよい。これによって、高い寸法精度で第１の配線を形成することができる。

なお、上記実施例において２ｎ＋１列毎周期で同じ電極構造を有する電極構造で説明を行なったが、２ｎ（ｎは１以上の整数）列毎周期でも画素混合は実現可能である。
また、カラーフィルタはＲＧＢの３色フィルタで説明したが、シアン、マゼンタ、黄、緑などの４色フィルタであっても構わない。
（第２の実施の形態）
以下、本発明の第２の実施の形態における固体撮像装置について、図面を参照しながら説明する。

第２の実施の形態における固体撮像装置の概略構成は第１の実施の形態における固体撮像装置と同様である。図１（ａ）（ｂ）（ｃ）の詳しい説明はここでは省略する。
また、駆動については図２に示されるタイミングチャートに従い、第１の実施の形態における固体撮像装置と同様であるため詳しい説明はここでは省略する。

配線レイアウトの概略についても第１の実施の形態における固体撮像装置と同様であり図３に示されるため、詳しい説明はここでは省略する。 図４、図１０は、振り分け転送部１３０の配線レイアウトの詳細を示す図であり、図４はタングステンおよびアルミニウムからなる層の配線レイアウトを示し、図１０はポリシリコンからなる層の配線レイアウトを示している。なお、図１、３と同一の要素には同一の符号が付されており、それらに関する詳しい説明はここでは省略する。

図４は、第１の実施の形態における固体撮像装置と同様であり、これらに関する詳しい説明はここでは省略する。
また、図１０に示されるように、振り分け転送部１３０では、第２層目のポリシリコン１６０を垂直転送部１１０上に形成することにより独立電極Ｖ３、Ｖ３Ｒ、Ｖ３Ｌ、Ｖ５、Ｖ５ＲおよびＶ５Ｌを形成し、第１層目のポリシリコン１５０を垂直転送部１１０全てにわたるように形成することにより共通電極を形成する配線レイアウトが用いられる。

水平転送部１２０の配線レイアウトの詳細は、第１の実施の形態における固体撮像装置と同様であり、図６に示されるためこれらに関する詳しい説明はここでは省略する。
図１１（ａ）は配線レイアウトの詳細を示す図（図１０のＡ部の拡大図）であり、図１１（ｂ）は詳細な断面図（図１１（ａ）のｃ−ｃ’線における断面図）であり、図１２（ａ）は配線レイアウトの詳細を示す図（図１０のＢ部の拡大図）であり、図１２（ｂ）は詳細な断面図（図１２（ａ）のｄ−ｄ’線における断面図）である。

図１１（ｂ）に示されるように、振り分け転送部１３０は、位置４１０において、第２層目のポリシリコン１６０と、第２の配線１８０と、第２の配線１８０および第１の配線１７０をコンタクトするプラグ１９０と、第１の配線１７０とが順に積層されてなる構造を有する。

また、図１２（ｂ）に示されるように、振り分け転送部１３０は、位置４２０において、第２層目のポリシリコン１６０と、第２層目のポリシリコン１６０および第１の配線１７０をコンタクトするプラグ１９０と、第１の配線１７０とが順に積層されてなる構造を有する。

以上のように本実施の形態の固体撮像装置によれば、有効な信号電荷を損なわずに画素混合において信号電荷が捨てること無く、水平方向の画素数を１／（２ｎ＋１）に低減することができ、また、水平転送部１２０において各混合画素群の重心は等間隔を有する。よって、本実施の形態の固体撮像装置は、モワレや偽信号を生じることなく良質な映像信号を高速に出力できる固体撮像装置を実現することができる。

また、本実施の形態の固体撮像装置によれば、独立電極Ｖ５、Ｖ５ＲおよびＶ５Ｌと接続される配線は、画素部３００の下から垂直方向に水平転送部１２０をわたして形成される。よって、画素部と水平転送部との間の距離に関係無く、Ｖ５、Ｖ５ＲおよびＶ５Ｌと接続される配線を形成することができるので、本実施の形態の固体撮像装置は、有効な信号電荷を損なわずに水平方向の画素数を削減し、かつ、モワレや偽信号を生じることなく良質な映像信号を高速に出力できる固体撮像装置の実現を容易にする固体撮像装置の配線レイアウトを実現することができる。

また、本実施の形態の固体撮像装置によれば、従来は画素部３００の遮光のためだけに利用されていたタングステンからなる遮光層の一部を、独立電極Ｖ３、Ｖ３ＲおよびＶ３Ｌと接続される配線として利用する。よって、独立電極Ｖ３、Ｖ３ＲおよびＶ３Ｌのために、新たな層を設けて配線を形成する必要が無いので、本実施の形態の固体撮像装置は、新たな製造工程を加えること無くコストアップを抑制することができる。

また、本実施の形態の固体撮像装置によれば、第１の配線１７０は振り分け転送部１３０の配線の役割だけでなく、遮光の役割も兼ねる。よって、振り分け転送部の垂直転送部を、第１の配線で遮光することができるので、本実施の形態の固体撮像装置は、垂直転送部１１０に光が進入することにより起こる画質の低下を防止する固体撮像装置を実現することができる。

また、本実施の形態の固体撮像装置によれば、従来は水平転送部１２０の遮光のためだけに利用されていたアルミニウムからなる遮光層を、水平転送部１２０の遮光層を兼ねた独立電極Ｖ５、Ｖ５ＲおよびＶ５Ｌと接続される配線として利用する。よって、独立電極Ｖ５、Ｖ５ＲおよびＶ５Ｌのために、新たな層を設けて配線を形成する必要が無いので、本実施の形態の固体撮像装置は、新たな製造工程を加えること無くコストアップを抑制することができる。 また、本実施の形態の固体撮像装置によれば、第１の配線１７０と第２の配線１８０とがコンタクトする位置４１０において、第１の配線１７０と第２層目のポリシリコン１６０とがコンタクトする位置４２０において、コンタクト形成に必要な寸法をプラグ１９０と第２層目のポリシリコン１６０の寸法ばらつきだけで決定できることから最小限に留めることができ、微細化により小型・小解像度の固体撮像装置を実現することができるという効果が奏される。また、重なり合う配線と駆動電極の端面が交わらないように配置するため、十分電気的に絶縁できるので、本実施の形態の固体撮像装置は、低コストの固体撮像装置を実現することができるという効果が奏される。

なお、ポリシリコンとのコンタクトは、第2層目のポリシリコン１６０としていたが第1層目のポリシリコン１５０のコンタクトも同様であり第１層目のポリシリコン１５０の下層に駆動電極を配置しなければよい。

また、本実施の形態の固体撮像装置において、タングステン層である遮光層６００と、アルミニウム層である第１の配線１７０とにより水平転送部１２０の遮光をおこなった。しかし、水平転送部に２層構造のアルミニウムを形成し、アルミニウム層である遮光層と、アルミニウム層である第１の配線とにより水平転送部の遮光をおこなってもよい。

また、本実施の形態の固体撮像装置において、アルミニウム層である第１の配線１７０と、タングステン層である第２の配線１８０とにより独立電極Ｖ３、Ｖ３Ｒ、Ｖ３Ｌと接続される配線を形成した。しかし、振り分け転送部上に２層構造のタングステンを形成し、タングステン層である第１の配線と、タングステン層である第２の配線とにより独立電極Ｖ３、Ｖ３Ｒ、Ｖ３Ｌと接続される配線を形成してもよい。

また、水平転送部１２０上にオンチップレンズ層を形成してもよいし、振り分け転送部１３０上に黒色のオンチップレンズ層を形成してもよい。また、黒色のオンチップレンズ層は、複数の色を積層した例えば、ＲとＢを積層した黒色に近いレンズ層にしてもよい。このとき、オンチップレンズ層の形成は、例えば光電変換部のカラーフィルムの形成工程でおこなわれる。これによって、新たな製造工程を加えること無く転送部への光の進入を防止することができるので、画質の低下を簡易に防止することができる。

また、図９の水平転送部１２０の上面図に示されるように、水平転送部１２０上の第１の配線１７０と、第１の配線１７０よりも大きな幅を有する他の配線との間に第１の配線１７０の少なくとも１つと略同一形状のダミーの配線９００を形成してもよい。これによって、高い寸法精度で第１の配線を形成することができる。

なお、上記実施例において２ｎ＋１列毎周期で同じ電極構造を有する電極構造で説明を行なったが、２ｎ（ｎは１以上の整数）列毎周期でも画素混合は実現可能である。
また、カラーフィルタはＲＧＢの３色フィルタで説明したが、シアン、マゼンタ、黄、緑などの４色フィルタであっても構わない。
（第３の実施の形態）
以下、本発明の実施の形態における固体撮像装置を搭載したカメラについて、図面を参照しながら説明する。

図１４は、第３の実施の形態のカメラのブロック図である。
図１４に示されるように、カメラは、レンズ１０００と、固体撮像装置１０１０と、駆動回路１０２０と、信号処理部１０３０と、外部インターフェイス部１０４０とからなる。

上記構成を有するカメラにおいて、外部に信号が出力されるまでの処理は以下のような順序に沿っておこなわれる。
（１）レンズ１０００を光が通過し、固体撮像装置１０１０に入る。
（２）信号処理部１０３０は、駆動回路１０２０を通して固体撮像装置１０１０を駆動し、固体撮像装置１０１０からの出力信号を取り込む。
（３）信号処理部１０３０で処理した信号を、外部インターフェイス部１０４０を通して外部に出力する。

以上のように本実施の形態のカメラによれば、固体撮像装置から高速にデータが出力される。よって、本実施の形態のカメラは、高速動作が可能であり、かつ、画質に優れたカメラを実現することができる。

本発明は、固体撮像装置に利用でき、特にデジタルスチルカメラ等に利用することができる。

（ａ）本発明の第１、２の実施形態の固体撮像装置の概略構成図である。 （ｂ）第１、２の実施形態の固体撮像装置の振り分け転送部１３０の概略構成図である。

（ｃ）第１、２の実施形態の固体撮像装置の振り分け転送部１３０の概略断面図である。
第１、２の実施形態の固体撮像装置の画素混合を行う場合の動作タイミングチャートである。 第１、２の実施形態の固体撮像装置の配線レイアウトの概略を示す図である。 第１、２の実施形態の固体撮像装置のタングステンおよびアルミニウムからなる層の配線レイアウトの詳細を示す図である。 第１の実施形態の固体撮像装置のポリシリコンからなる層の配線レイアウトの詳細を示す図である。 第１、２の実施形態の固体撮像装置の水平転送部１２０の配線レイアウトの詳細を示す図である。 （ａ）第１の実施形態の固体撮像装置の振り分け転送部１３０の配線レイアウトの詳細を示す図（図５のＡ部の拡大図）である。

（ｂ）第１の実施形態の固体撮像装置の振り分け転送部１３０の詳細な断面図（図７（ａ）のｃ−ｃ’線における断面図）である。
（ａ）第１の実施形態の固体撮像装置の振り分け転送部１３０の配線レイアウトの詳細を示す図（図５のＢ部の拡大図）である。

（ｂ）第１の実施形態の固体撮像装置の振り分け転送部１３０の詳細な断面図（図７（ａ）のｄ−ｄ’線における断面図）である。
第１、２の実施形態の固体撮像装置の水平転送部１２０の上面図である。 第２の実施形態の固体撮像装置のポリシリコンからなる層の配線レイアウトの詳細を示す図である。 （ａ）第２の実施形態の固体撮像装置の振り分け転送部１３０の配線レイアウトの詳細を示す図（図１０のＡ部の拡大図）である。

（ｂ）第１の実施形態の固体撮像装置の振り分け転送部１３０の詳細な断面図（図１１（ａ）のｃ−ｃ’線における断面図）である。
（ａ）第１の実施形態の固体撮像装置の振り分け転送部１３０の配線レイアウトの詳細を示す図（図１０のＢ部の拡大図）である。

（ｂ）第１の実施形態の固体撮像装置の振り分け転送部１３０の詳細な断面図（図１１（ａ）のｄ−ｄ’線における断面図）である。
第２の実施の形態のカメラのブロック図である。 第１の実施の形態の固体撮像装置の水平空間周波数応答を示すグラフである。 従来の固体撮像装置の配線レイアウトの概略を示す図である。

符号の説明

１００ 光電変換部
１１０ 垂直転送部
１２０ 水平転送部
１２５ ダミー画素部
１３０ 振り分け転送部
１４０ 撮像部（有効画素部）
１５０ 第１層目のポリシリコン
１６０ 第２層目のポリシリコン
１７０ 第１の配線
１８０ 第２の配線
１９０ プラグ
３００、１２００ 画素部
４００、６００ 遮光層
４１０、４２０ 位置
９００ ダミーの配線
１０００ レンズ
１０１０ 固体撮像装置
１０２０ 駆動回路
１０３０ 信号処理部
１０４０ 外部インターフェイス

Claims (4)

1. 信号電荷を生成し、前記信号電荷を列方向に転送する画素部と、前記画素部から前記信号電荷を受け取り行方向に転送する水平転送部とを備える固体撮像装置であって、
   前記画素部は、前記信号電荷を生成する有効画素部および前記有効画素部と前記水平転送部とに挟まれた前記信号電荷を生成しないダミー画素部とを有し、前記ダミー画素部に前記画素部から前記水平転送部への信号電荷の読み出しを制御するための行方向に分離した独立の駆動電極を複数具備することを特徴とする固体撮像装置。
2. 前記駆動電極と、前記駆動電極と異なる層に形成された第１の配線とを垂直に接続する第１のプラグを有し、
   前記第１のプラグ下の前記駆動電極の層の下層に、前記駆動電極とは異なる層の駆動電極が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の固体撮像装置。
3. 前記駆動電極と、前記駆動電極と異なる層に形成された第２の配線とを垂直に接続する第２のプラグを有し、
   前記第２のプラグ下の前記駆動電極の層の下層に、前記駆動電極以外の駆動電極が形成されていないことを特徴とする請求項１に記載の固体撮像装置。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の固体撮像装置を備える
   ことを特徴とするカメラ。

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