JPH08250699A

JPH08250699A - 固体撮像装置及びその駆動方法

Info

Publication number: JPH08250699A
Application number: JP7055294A
Authority: JP
Inventors: Minoru Yasuda; 実安田; Yasuto Maki; 康人真城
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1995-03-15
Filing date: 1995-03-15
Publication date: 1996-09-27
Anticipated expiration: 2017-08-26
Also published as: KR960036106A; CA2171400C; KR100596697B1; KR100536935B1; EP0732748A2; US5703386A; EP0732748A3; DE69637152D1; US5949099A; JP3318814B2; EP1737040A1; CA2171400A1; DE69637152T2; EP0732748B1; DE69637775D1; EP1737040B1

Abstract

(57)【要約】【目的】デバイスの小型化に有利な横型シャッター構
造を持つ固体撮像装置を提供する。【構成】複数のセンサ部１１が直線状に配列されてな
るセンサ列１２の電荷転送部１３側に、島状の電荷排出
ドレイン部２２及びこれを囲む屈曲した電荷排出ゲート
部２３からなる電荷排出部２１を読み出しゲート部１５
の第１の領域１５ａに隣接して配するとともに、この電
荷排出部２１を互いに隣り合う一組のセンサ部１１，１
１に対して１つずつ設けた構成とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、固体撮像装置及びその
駆動方法に関し、特にセンサに蓄積された電荷をセンサ
の横方向に配置された電荷排出部に掃き出すいわゆる横
型シャッター構造を持つ固体撮像装置及びその駆動方法
に関する。

【０００２】

【従来の技術】横型シャッター構造を持つ固体撮像装
置、例えばＣＣＤリニアセンサの従来例の構成を図１０
に、そのＸ‐Ｙ断面のポテンシャルを図１１にそれぞれ
示す。先ず、図１０において、光電変換素子であるセン
サ部１０１が直線状に複数配列されてなるセンサ列１０
２の一方側には、読み出しゲート部１０３を介して各セ
ンサ部１０１から読み出された電荷を転送する電荷転送
部１０４が設けられ、その反対側には、電荷排出ゲート
部１０５を介して各センサ部１０１から読み出された電
荷を排出する電荷排出ドレイン部１０６が設けられてい
る。電荷転送部１０４で転送された電荷は、その終端に
形成された電荷電圧変換部１０７で電圧に変換され、バ
ッファ１０８を介して出力端子１０９から図示せぬ信号
処理系へ出力される。

【０００３】上記の構成において、通常の電荷の読み出
しに際しては、読み出しゲート部１０３の読み出しゲー
ト電極１１１に読み出しゲートパルスφＲＯＧを印加す
ることにより、読み出しゲート電極１１１の下のポテン
シャルを浅い状態ＲＬから深い状態ＲＨに変化させ、各
センサ部１０１から電荷を読み出す。そして、電荷転送
部１０４の転送方向に配列された転送ゲート電極１１２
に例えば２相のシフトパルスφＨ１，φＨ２を与えるこ
とで、電荷を読み出しゲート電極１１１の下から読み出
しかつ転送する。一方、センサ部１０１での電荷の蓄積
時間を変化させる場合には、蓄積時間以外の期間で電荷
排出ゲート部１０５のシャッターゲート電極１１３にシ
ャッターパルスφＳＧを印加することにより、シャッタ
ーゲート電極１１３の下のポテンシャルを浅い状態ＳＬ
から深い状態ＳＨに変化させ、蓄積期間以外にセンサ部
１０１で生じた電荷を電荷排出ドレイン部１０６に掃き
捨てる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、バーコード
読取り用センサやカメラのＡＦ(Automatic Focussing)
センサとして用いられるＣＣＤリニアセンサでは、感度
向上などのために、電荷の読み出し方向に長いセンサ構
造が採用されている。一例として、バーコード読取り用
センサとして用いられるＣＣＤリニアセンサの場合に
は、１画素の開口サイズが１４μｍ×２００μｍ程度で
ある。このようなセンサ構造を有するＣＣＤリニアセン
サに、上述した如き横型シャッター構造を持たせた場
合、センサ長に起因する読み出し不良による読み出し残
像と、シャッター動作の不完全さによるシャッター残像
の２つが問題になってくる。この２つの問題のうち、読
み出し残像については、読み出し時間を長く設定するこ
とによって軽減することができるが、この方法はＣＣＤ
リニアセンサの使用条件を制約することになる。

【０００５】このため、センサの構造上の対策として、
図１２のポテンシャル図に示すように、センサ部１０１
内において電荷の読み出し方向に対してポテンシャル段
差を設け、センサ部１０１内に階段状のポテンシャル勾
配を付けることにより、電荷を読み出し易くし、センサ
長に起因する読み出し不良を解消する方法が考えられ
る。しかしながら、この方法を採用した場合には、読み
出し不良をなくすことはできるが、センサ部１０１内の
ポテンシャル段差のために、図１０において説明した横
型シャッター構造、即ちセンサ列１０２に関して電荷転
送部１０４と反対側に電荷排出ドレイン部１０６を配し
た構成のシャッター構造を採用できないことになる。

【０００６】これに対し、センサ列に関して電荷転送部
と同じ側に電荷排出部を配したシャッター構造を持つ固
体撮像装置が知られている（例えば、特開昭５９−７４
６６７号公報参照）。すなわち、センサ（感光画素）列
の電荷転送部（ＣＣＤレジスタ）側に、各画素で発生し
た電荷をその下部に蓄積するための蓄積電極を各画素に
対応して配するとともに、各蓄積電極の下部に蓄積され
た電荷を排出する電荷排出部を各蓄積電極の側方に配し
た構成のものである。しかしながら、このシャッター構
造を持つ従来の固体撮像装置では、各画素ごとに電荷排
出部を配した構成を採っているので、蓄積電極に加えて
電荷排出部を各画素ごとに配するためのスペースが必要
となり、デバイスの小型化を図る上で不利であった。

【０００７】本発明は、上記課題に鑑みてなされたもの
であり、その目的とするところは、デバイスの小型化に
有利な横型シャッター構造を持つ固体撮像装置を提供す
ることにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明では、複数の光電
変換素子と、複数の光電変換素子の各々で発生した電荷
を転送する電荷転送部と、複数の光電変換素子と電荷転
送部との間に設けられた読み出しゲート部と、複数の光
電変換素子と電荷転送部との間に設けられた電荷排出部
とを具備する横型シャッター構造の固体撮像装置におい
て、電荷排出部が互いに近接する一組の光電変換素子に
対して１つずつ設けられた構成を採っている。

【０００９】本発明ではさらに、複数の光電変換素子
と、この複数の光電変換素子に隣接した第１の読み出し
ゲート部と、この第１の読み出しゲート部に隣接した第
２の読み出しゲート部と、この第２の読み出しゲート部
に隣接した電荷転送部と、第１の読み出しゲート部に隣
接した電荷排出ゲート部と、この電荷排出ゲート部に隣
接した電荷排出ドレイン部とを具備する固体撮像装置に
おいて、電荷蓄積期間中に、第１の読み出しゲート部を
オフとし、電荷排出ゲート部をオンとする駆動方法を採
っている。

【００１０】

【作用】上記構成の固体撮像装置において、複数の光電
変換素子は、入射光をその光量に応じた電荷量の信号電
荷に変換する。読み出しゲート部は、複数の光電変換素
子の各々で発生した電荷を読み出す。電荷転送部は、複
数の光電変換素子から読み出された電荷を出力側へ転送
する。電荷排出部は、互いに近接する一組の光電変換素
子から読み出された電荷を掃き捨てることで、シャッタ
ー動作を行う。

【００１１】上記の駆動方法において、電荷蓄積期間中
に、第１の読み出しゲート部をオフとすることで、光電
変換素子に信号電荷が蓄積される。また、このとき、第
１の読み出しゲート部には、信号電荷と混ざるとノイズ
となる電荷が発生する。この電荷蓄積期間に第１の読み
出しゲート部で発生する電荷は、電荷排出ゲート部がオ
ンとなっていることで、この電荷排出ゲート部を介して
電荷排出ドレイン部に掃き捨てられる。したがって、光
電変換素子で発生した信号電荷を第１，第２の読み出し
ゲート部を介して電荷転送部に読み出す際に、この信号
電荷にノイズ成分となる電荷が混入することはない。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
つつ詳細に説明する。図１は、本発明の一実施例を示す
平面構造図であり、例えばバーコード読取り用センサと
して用いられるＣＣＤリニアセンサに適用した例を示
す。図１において、複数のセンサ部１１が直線状に配列
されてセンサ列１２を構成している。センサ部１１は、
フォトダイオードなどの光電変換素子からなり、受光面
への入射光をその光量に応じた電荷量の信号電荷に変換
して蓄積する。このセンサ部１１は、感度向上などを目
的として、電荷の読み出し方向（図の上下方向）に長い
センサ構造となっている。センサ列１２の一方側には、
センサ列１２に沿って電荷転送部１３が設けられてい
る。

【００１３】この電荷転送部１３は、転送方向に交互に
配された蓄積領域ＳＴ及び転送領域ＴＲによって形成さ
れたｎ型不純物からなるＣＣＤチャネル１４によって構
成され、センサ列１２の各センサ部１１で発生し、読み
出しゲート部１５を介して読み出された信号電荷を転送
する。蓄積領域ＳＴ及び転送領域ＴＲの上方には、２層
構造のゲート電極が配されている。すなわち、蓄積領域
ＳＴの上方には１層目のポリシリコンからなる一点鎖線
で示す蓄積ゲート電極１６が、転送領域ＴＲの上方には
２層目のポリシリコンからなる二点鎖線で示す転送ゲー
ト電極１７がそれぞれ配されている。そして、互いに隣
り合う蓄積ゲート電極１６及び転送ゲート電極１７を対
とし、これら電極対（１６，１７）に対して２相の転送
クロックφＨ１，φＨ２を印加することにより、信号電
荷の転送動作が行われる。

【００１４】読み出しゲート部１５は、センサ列１２に
隣接して形成されたｎ型不純物からなる第１の領域１５
ａと、電荷転送部１３に隣接して形成されたｎ^-型不純
物からなる第２の領域１５ｂとからなり、第１の領域１
５ａが隣り合う画素の第１の領域１５ａと連続すること
で、互いに隣り合う一対（一組）のセンサ部１１，１１
に跨がって平面視Ｕ字形（図１上では、逆Ｕ字形）をな
している。なお、画素間で連続する第１の領域１５ａ
は、センサ部１１，１１間を分離するｐ型不純物からな
るチャネルストップ部１８を延長して形成することによ
って画素境界にて分離されている。

【００１５】この読み出しゲート部１５において、第１
の領域１５ａの上方には、１層目のポリシリコンからな
る一点鎖線で示す読み出しゲート電極１９が配されるこ
とで第１の読み出しゲート部を構成している。また、第
２の領域１５ｂの上方には、２層目のポリシリコンから
なる二点鎖線で示す転送ゲート電極２０が配されること
で第２の読み出しゲート部を構成している。本実施例に
おいては、この転送ゲート電極２０は、電荷転送部１３
の転送領域ＴＲ上の転送ゲート電極１７を延長すること
によって形成されている。これによれば、第２の領域１
５ｂの転送ゲート電極２０を、電荷転送部１３の転送領
域ＴＲの転送ゲート電極１７と兼用できるので、構造の
簡略化が図れる。

【００１６】画素境界ごとに形成された読み出しゲート
部１５のうち、１つおきの読み出しゲート部１５の内側
には、電荷排出部２１が第１の領域１５ａに接して設け
られている。これにより、電荷排出部２１は、互いに隣
り合う一対のセンサ部１１，１１に対して１つずつ設け
られたことになる。この電荷排出部２１は、逆Ｕ字形の
読み出しゲート部１５の内側に配置されたｎ⁺型不純物
からなる島状の電荷排出ドレイン部２２と、この電荷排
出ドレイン部２２の図の上方及び両側方を囲むように屈
曲して形成されたｎ^-型不純物からなる電荷排出ゲート
部２３とを有する構成となっており、電荷排出ゲート部
２３の上方には、２層目のポリシリコンからなる二点鎖
線で示すシャッターゲート電極２４が設けられている。

【００１７】上記構成のＣＣＤリニアセンサの要部の拡
大図を図２に示す。図２において、読み出しゲート電極
１９、シャッターゲート電極２４及び転送ゲート電極２
０に対して、図３の読み出しゲートパルスφＲＯＧ、シ
ャッターゲートパルスφＳＧ及び転送ゲートパルスφＴ
Ｇを印加した場合の動作について、以下に説明する。な
お、図２のＸ‐Ｘ′方向（読み出し方向）及びＹ‐Ｙ′
（シャッター方向）に沿った断面ポテンシャルを図４及
び図５にそれぞれ示す。

【００１８】先ず、図３のシャッター期間では、読み出
しゲートパルスφＲＯＧをＯＮ（高レベル）、シャッタ
ーゲートパルスφＳＧをＯＮ、転送ゲートパルスφＴＧ
をＯＦＦ（低レベル）とする。すると、図４及び図５の
ポテンシャル図において、読み出しゲート部１５の第１
の領域１５ａのポテンシャルが浅い状態ＲＬから深い状
態ＲＨに変化し、第２の領域１５ｂのポテンシャルが浅
い状態ＴＬのまま変化せず、電荷排出部２１の電荷排出
ゲート部２３のポテンシャルが浅い状態ＳＬから深い状
態ＳＨに変化する。したがって、センサ部１１内及び読
み出しゲート部１５内で発生した電荷は、図２の矢印２
５，２６に沿って電荷排出ゲート部２３を通って電荷排
出ドレイン部２２に掃き捨てられる。

【００１９】そして、図３の蓄積期間では、読み出しゲ
ートパルスφＲＯＧをＯＦＦ、シャッターゲートパルス
φＳＧをＯＮ、転送ゲートパルスφＴＧをＯＦＦとす
る。すると、図４及び図５のポテンシャル図において、
読み出しゲート部１５の第１の領域１５ａのポテンシャ
ルが深い状態ＲＨから浅い状態ＲＬに変化し、第２の領
域１５ｂのポテンシャルが浅い状態ＴＬのまま変化せ
ず、電荷排出部２１の電荷排出ゲート部２３のポテンシ
ャルが深い状態ＳＨを維持する。したがって、センサ部
１１で発生した電荷は、センサ部１１内に溜められる。

【００２０】また、この電荷蓄積期間において、読み出
しゲートパルスφＲＯＧをＯＦＦ、シャッターゲートパ
ルスφＳＧをＯＮとし、第１の領域１５ａで蓄積期間に
発生した電荷（信号電荷と混ざるとノイズとなる）に対
して電荷排出ドレイン部２２側への電界を与えることに
より、この電荷を常に電荷排出ドレイン部２２へ掃き捨
てることができるので、第１の領域１５ａで発生する暗
電流などに起因するノイズ成分を低減できる。なお、本
実施例の場合には、転送ゲート電極２０を電荷転送部１
３の転送ゲート電極１７と一体に形成しているので、転
送ゲート電極２０に与える電圧を独立に制御することは
できないが、転送ゲート電極１７と別体で形成した場合
にはその制御を独立に行うことができる。したがって、
電荷蓄積期間に、転送ゲート電極２０に低レベルの電圧
を印加することで、第１の領域１５ａに発生した電荷の
電荷転送部１３への混入を積極的に阻止できるので、暗
電流などに起因するノイズ成分をより確実に低減できる
ことになる。

【００２１】次に、読み出し期間では、読み出しゲート
パルスφＲＯＧを再びＯＮ、シャッターゲートパルスφ
ＳＧをＯＦＦ、転送ゲートパルスφＴＧをＯＮとする。
すると、図４及び図５のポテンシャル図において、読み
出しゲート部１５の第１の領域１５ａのポテンシャルが
浅い状態ＲＬから深い状態ＲＨに変化し、第２の領域１
５ｂのポテンシャルも浅い状態ＴＬから深い状態ＴＨに
変化し、電荷排出部２１の電荷排出ゲート部２３のポテ
ンシャルが深い状態ＳＨから浅い状態ＳＬに変化する。
したがって、センサ部１１に蓄積された電荷は、図２の
矢印２５，２７に沿って読み出しゲート部１５及び転送
ゲート電極２０を通リ、電荷転送部１３の蓄積領域ＳＴ
（図１を参照）に転送される。

【００２２】このようにして、上述したシャッター期
間、蓄積期間及び読み出し期間のサイクルを繰り返すこ
とにより、電荷の読み出し及び電荷の掃き捨てを実現で
きることになる。なお、本実施例では、電荷読み出し時
に、転送ゲートパルスφＴＧを読み出しゲートパルスφ
ＲＯＧに同期させるようにしたが、必ずしも同期させる
必要はなく、転送ゲートパルスφＴＧが読み出しゲート
パルスφＲＯＧに同期していなくても、読み出しゲート
パルスφＲＯＧがＯＦＦするまで転送ゲートパルスφＴ
ＧがＯＮしていれば、信号電荷の読み出しは可能であ
る。また、蓄積時間は、上記の蓄積時間及びシャッター
期間の時間を調整することで変更することができる。

【００２３】上述したように、センサ列１２の電荷転送
部１３側に電荷排出部２１を設けたことにより、電荷の
読み出し方向に長いセンサ構造を持つＣＣＤリニアセン
サにおいて、図１２に示すように、センサ部１１内に読
み出し方向に階段状のポテンシャル勾配を付けた場合に
も適用できることから、センサ長に起因する読み出し不
良を解消しつつシャッター動作を実現できるため、読み
出し残像及びシャッター残像をなくすことができること
になる。しかも、電荷排出部２１を互いに隣り合う一対
のセンサ部１１，１１に対して１つずつ設けたことによ
り、先述した従来技術（特開昭５９−７４６６７号公
報）のように、各センサ部ごとに設けた場合よりもセン
サピッチの微細化が可能となり、省スペース化が図れる
ため、デバイスの小型化に有利な構造となる。

【００２４】また、読み出しゲート部１５を互いに隣り
合う一対のセンサ部１１，１１に跨がる平面視Ｕ字形に
形成し、その内側に電荷排出ドレイン部２２及びそれを
囲む屈曲した電荷排出ゲート部２３からなる電荷排出部
２１を配した構成としたことにより、電荷排出ゲート部
２３を通してセンサ部１１から電荷排出ドレイン部２２
へ電界を与えやすいため、電荷の排出効率を向上できる
ことになる。さらに、読み出しゲート部１５を、センサ
列１２に隣接して形成された第１の領域１５ａと、電荷
転送部１３に隣接して形成された第２の領域１５ｂとに
よって構成する一方、電荷排出部２１を第１の領域１５
ａに接して設けた構成としたことで、センサ部１１と電
荷転送部１３との間のゲート部が２段で済むため、３段
構成の上記従来技術に比べて構造が簡単であり、駆動が
単純化され、しかも省スペースにもなる。

【００２５】ところで、上記の実施例において、読み出
しゲート電極１９、シャッターゲート電極２４及び転送
ゲート電極２０に対し、図６に示す駆動タイミングの読
み出しゲートパルスφＲＯＧ、シャッターゲートパルス
φＳＧ及び転送ゲートパルスφＴＧを印加することによ
り、シャッターゲート電極２４をオーバーフローコント
ロールゲート（ＯＦＣＧ）電極として動作させることも
可能である。この場合のオーバーフローコントロールゲ
ート（シャッターゲート電極２４）の電圧は、シャッタ
ーゲートパルスφＳＧの低レベル側の電圧Ｖ_OFCGで決ま
り、そのときの図２のＹ‐Ｙ′断面のポテンシャルを図
７に示す。

【００２６】図６のタイミングチャートにおいて、シャ
ッター期間及び蓄積期間での動作は先の実施例の場合と
同じである。次に、蓄積期間に続くＯＦＣＧ期間では、
読み出しゲートパルスφＲＯＧを再びＯＮ、シャッター
ゲートパルスφＳＧを電圧Ｖ _OFCGとし、転送ゲートパル
スφＴＧをＯＦＦのままとする。すると、図７のポテン
シャル図において、読み出しゲート部１５の第１の領域
１５ａのポテンシャルが浅い状態ＲＬから深い状態ＲＨ
に変化し、電荷排出部２１の電荷排出ゲート部２３のポ
テンシャルが深い状態ＳＨから電圧Ｖ_OFCGで決まる状態
（オーバーフローコントロール状態）Ｓ_OFCGに変化す
る。

【００２７】これにより、第１の領域１５ａにおいて、
電荷排出部２１の電荷排出ゲート部２３のポテンシャル
Ｓ_OFCGを越える電荷は電荷排出ドレイン部２２に掃き捨
てられることになるため、第１の領域１５ａには、電荷
排出ゲート部２３のポテンシャルＳ_OFCG、即ちシャッタ
ーゲートパルスφＳＧの電圧Ｖ_OFCGで決まる一定量の電
荷が蓄積されることになる。なお、本例の場合には、シ
ャッターゲートパルスφＳＧを電圧Ｖ_OFCGとすることに
よってＯＦＣＧ機能を持たせるようにしたが、電荷排出
ゲート部２３の不純物濃度を制御することにより、シャ
ッターゲートパルスφＳＧを図６に一点鎖線で示すレベ
ルでＯＦＦとし、同様のＯＦＣＧ機能を持たせることも
可能である。

【００２８】次に、図６の読み出し期間では、読み出し
ゲートパルスφＲＯＧをＯＮ、シャッターゲートパルス
φＳＧを電圧Ｖ_OFCGのままとし、転送ゲートパルスφＴ
ＧをＯＮとする。すると、読み出しゲート部１５の第１
の領域１５ａのポテンシャルが深い状態ＲＨを、電荷排
出部２１の電荷排出ゲート部２３のポテンシャルがオー
バーフローコントロール状態Ｓ_OFCGをそれぞれ維持する
一方、先の実施例の場合と同様に、図４のポテンシャル
図において、第２の領域１５ｂのポテンシャルが浅い状
態ＴＬから深い状態ＴＨに変化する。したがって、ＯＦ
ＣＧ期間で第１の領域１５ａに蓄積された一定量の電荷
が転送ゲート電極２０を通り、電荷転送部１３の蓄積領
域ＳＴ（図１を参照）に転送される。

【００２９】なお、この読み出し期間では、読み出しゲ
ートパルスφＲＯＧをＯＮ、シャッターゲートパルスφ
ＳＧを電圧Ｖ_OFCG、転送ゲートパルスφＴＧをＯＮとす
ることにより、第１の領域１５ａに蓄積された電荷を電
荷転送部１３へ転送するとしたが、読み出しゲートパル
スφＲＯＧを転送ゲートパルスφＴＧと同期するタイミ
ングでＯＦＦしても、第１の領域１５ａに蓄積された電
荷の電荷転送部１３への転送は可能である。このよう
に、ＯＦＣＧ機能を付加することにより、電荷転送部１
３へは常に一定量の信号電荷を転送できるので、電荷転
送部１３でのオーバーフローを防止できることになる。

【００３０】図８は、本発明の他の実施例を示す要部の
平面構造図であり、図中、図１と同等部分には同一符号
を付して示してある。本実施例では、図９に示すよう
に、センサ列１２の両側に電荷転送部１３Ａ，１３Ｂを
配列し、センサ列１２と電荷転送部１３Ａ，１３Ｂとの
間に配された読み出しゲート部１５Ａ，１５Ｂにより、
センサ列１２の偶数番目のセンサ部１１ｅの信号電荷を
上側の電荷転送部１５Ａへ、奇数番目のセンサ部１１ｏ
の信号電荷を下側の電荷転送部１５Ｂへそれぞれ読み出
するいわゆる両側読み出し構成のＣＣＤリニアセンサに
適用した場合を示している。

【００３１】以下、本実施例の要部について図８を用い
て具体的に説明するが、読み出しゲート部１５Ａ側，１
５Ｂ側の構成は全く同じであり、又基本的な構成は図１
の実施例と同じであるので、読み出しゲート部１５Ａ
側，１５Ｂ側に図１と同じ符号を付し、読み出しゲート
部１５Ａ側のみについて説明するものとする。先ず、読
み出しゲート部１５Ａは、センサ列１２に隣接して形成
された第１の領域１５ａと、電荷転送部１３Ａに隣接し
て形成された第２の領域１５ｂとからなり、第１の領域
１５ａが１画素おいて隣りの画素の第１の領域１５ａと
連続することにより、互いに近接する一対（一組）のセ
ンサ部１１ｅ，１１ｅに跨がって平面視Ｕ字形（読み出
しゲート部１５Ｂ側は、逆Ｕ字形）をなしている。

【００３２】この読み出しゲート部１５Ａにおいて、第
１の領域１５ａの上方には、１層目のポリシリコンから
なる読み出しゲート電極１９が配されている。また、第
２の領域１５ｂの上方には、２層目のポリシリコンから
なる転送ゲート電極２０が配されている。この転送ゲー
ト電極２０は、先の実施例の場合と同様に、電荷転送部
１３Ａの転送領域ＴＲ上の転送ゲート電極１７を延長す
ることによって形成されている。

【００３３】読み出しゲート部１５Ａのうち、１つおき
の読み出しゲート部１５Ａの内側には、電荷排出部２１
が第１の領域１５ａに接して設けられている。これによ
り、電荷排出部２１は、互いに近接する一対のセンサ部
１１ｅ，１１ｅに対して１つずつ設けられたことにな
る。この電荷排出部２１は、Ｕ字形の読み出しゲート部
１５Ａの内側に配置された島状の電荷排出ドレイン部２
２と、この電荷排出ドレイン部２２の図の上方及び両側
方を囲むように屈曲して形成された電荷排出ゲート部２
３とを有する構成となっており、電荷排出ゲート部２３
の上方には、２層目のポリシリコンからなるシャッター
ゲート電極２４が設けられている。

【００３４】上記の構成において、シャッター期間、蓄
積期間及び読み出し期間での各動作は、先の実施例の場
合と全く同じように行われる。また、ＯＦＣＧ機能につ
いても、先の実施例の場合と全く同様に実現できる。こ
のように、両側読み出し構成のＣＣＤリニアセンサにお
いて、電荷排出部２１を互いに近接する一対のセンサ部
１１ｅ，１１ｅ（１１ｏ，１１ｏ）に対して１つずつ設
けた構成としたことにより、センサ列１２の片側から見
ると、４画素に対して１個の電荷排出部２１が設けられ
たことになるので、省スペース化が図れ、デバイスの小
型化に有利な構造となる。

【００３５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
センサ列の電荷転送部側に電荷排出部を配するととも
に、この電荷排出部を互いに近接する一組のセンサ部
（光電変換素子）に対して１つずつ設けた構成としたこ
とにより、電荷の読み出し方向に長いセンサ構造を持つ
固体撮像装置において、センサ部内に読み出し方向に階
段状のポテンシャル勾配を付けた場合にも適用できるた
め、読み出し残像及びシャッター残像をなくすことがで
き、しかも電荷排出部を各センサ部ごとに設けた場合よ
りも省スペース化が図れるため、デバイスの小型化に有
利な構造を提供できることになる。

【００３６】また、センサ列と電荷転送部との間に第
１，第２の読み出しゲート部を有する構造の固体撮像装
置において、電荷蓄積期間中に、第１の読み出しゲート
部をオフとし、電荷排出ゲート部をオンするようにした
ことにより、この電荷蓄積期間中に第１の読み出しゲー
ト部に発生するノイズ成分となる電荷が電荷排出ドレイ
ン部に掃き捨てられるので、暗電流などに起因するノイ
ズの少ない撮像信号を導出できることになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す平面構造図である。

【図２】図１の要部の拡大図である。

【図３】シャッター、蓄積及び読み出しの各動作を説明
するためのタイミングチャートである。

【図４】図２のＸ‐Ｘ′断面のポテンシャル図である。

【図５】図２のＹ‐Ｙ′断面のポテンシャル図である。

【図６】ＯＦＣＧ機能の動作を説明するためのタイミン
グチャートである。

【図７】ＯＦＣＧ期間での図２のＹ‐Ｙ′断面のポテン
シャル図である。

【図８】本発明の他の実施例を示す要部の平面構造図で
ある。

【図９】両側読み出し構成のＣＣＤリニアセンサの構成
図である。

【図１０】横型シャッター構造を持つＣＣＤリニアセン
サの従来例の構成図である。

【図１１】図１０のＸ‐Ｙ断面のポテンシャル図であ
る。

【図１２】センサ部内に階段状のポテンシャル勾配を付
けた場合のセンサ部周辺のポテンシャル図である。

【符号の説明】

１１センサ部１２センサ列１３，１３Ａ，１３Ｂ電荷転送部１４ＣＣＤチャネル１５，１５Ａ，１５Ｂ読み出しゲート部１６蓄積（ＳＴ）ゲート電極１７転送（ＴＲ）ゲート電極１８チャネルストップ部１９読み出しゲート電極２０転送ゲート電極２１電荷排出部２２電荷排出ドレイン部２３電荷排出ゲート部２４シャッターゲート電極

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の光電変換素子と、前記複数の光電変換素子の各々で発生した電荷を転送す
る電荷転送部と、前記複数の光電変換素子と前記電荷転送部との間に設け
られた読み出しゲート部と、前記複数の光電変換素子と前記電荷転送部との間に、互
いに近接する一組の光電変換素子に対して１つずつ設け
られた電荷排出部とを具備することを特徴とする固体撮
像装置。
【請求項２】前記読み出しゲート部は前記一組の光電
変換素子に跨がる平面視Ｕ字形をなし、前記電荷排出部
は該Ｕ字形の内側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。
【請求項３】前記読み出しゲート部は、前記複数の光
電変換素子に隣接して形成された第１の領域と、前記電
荷転送部に隣接して形成された第２の領域とからなり、
前記電荷排出部は前記第１の領域に接して設けられてい
ることを特徴とする請求項１記載の固体撮像装置。
【請求項４】前記電荷排出部は、前記Ｕ字形の内側に
配置された排出ドレイン部と、この排出ドレイン部を囲
む屈曲した排出ゲート部とを有す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５】前記電荷転送部は転送方向に交互に配さ
れた蓄積領域及び転送領域からなり、前記第２の領域は
前記転送領域に形成された電極の延長部分を含むことを
特徴とする請求項３記載の固体撮像装置。
【請求項６】複数の光電変換素子と、前記複数の光電変換素子に隣接した第１の読み出しゲー
ト部と、前記第１の読み出しゲート部に隣接した第２の読み出し
ゲート部と、前記第２の読み出しゲート部に隣接した電荷転送部と、前記第１の読み出しゲート部に隣接した電荷排出ゲート
部と、前記電荷排出ゲート部に隣接した電荷排出ドレイン部と
を具備する固体撮像装置において、電荷蓄積期間中に、前記第１の読み出しゲート部をオフ
とし、前記電荷排出ゲート部をオンとすることを特徴と
する固体撮像装置の駆動方法。