JP2009054852A - 固体撮像素子および撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】低消費電力でかつ設計の容易な固体撮像素子および撮像装置を得る。
【解決手段】光電変換部２から読み出された信号電荷を列方向に転送する複数の垂直電荷転送部３と、垂直電荷転送部３を転送されてきた信号電荷を前記列方向Ｙに直交する行方向Ｘに転送する水平電荷転送部５とを有する固体撮像素子１００であって、水平電荷転送部５はそれぞれ信号電荷を転送する少なくとも３つのブロック５ｂに分割されてなり、各ブロック５ｂの信号電荷転送方向下流側に、ブロック内を転送されてきた信号電荷をフローティングディフュージョンで検出して出力する出力部８がそれぞれ接続され、各出力部８は、水平転送電極から離反する方向に延設され水平電荷転送部５とフローティングディフュージョンとを連結するダミー転送部を有し、少なくとも水平電荷転送部５とダミー転送部が同一の遮光膜１３で覆われる。
【選択図】図１

Description

本発明は、光電変換素子と、この光電変換素子で発生した電荷を垂直方向に転送する多数の垂直電荷転送路と、垂直電荷転送路を転送されてきた電荷を前記垂直方向と直交する水平方向に転送する水平電荷転送路とを有する固体撮像素子に関する。

ＣＣＤ型の固体撮像素子は、近年の多画素化に伴って水平ＣＣＤの駆動周波数が増大しており、これが消費電力の増加の原因となっている。従来、消費電力を抑えるために、水平ＣＣＤをなくした構成のＣＣＤ型の固体撮像素子が提案されている。この固体撮像素子によれば、水平ＣＣＤがないため、消費電力を大幅に削減することが可能である。しかし、水平ＣＣＤがないために、水平方向での画素加算等の画質向上のための柔軟な駆動を行うことができない。

そこで、水平ＣＣＤを有する固体撮像素子で、消費電力を低減したものとして特許文献１及び特許文献２記載のものが提案されている。特許文献１及び特許文献２記載の固体撮像素子は、水平ＣＣＤを２つに分割して、これら分割した２つの水平ＣＣＤにそれぞれ出力アンプを接続した構成としている。

特開２００４−８０２８６号公報 特開２００４−１９４０２３号公報

しかし、特許文献１及び特許文献２記載のように、水平ＣＣＤを２つに分割しただけでは、更なる多画素化による消費電力の増大に対応することは困難である。また、特許文献２記載の構成では、水平ＣＣＤの構造を工夫する必要があると共に、多画素化による微細化が進んだ場合には、その設計が容易ではない。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、低消費電力でかつ設計の容易な固体撮像素子および撮像装置を提供することを目的とする。

本発明に係る上記目的は、下記構成により達成される。
（１） 複数の光電変換部を有する受光部と、前記複数の光電変換部から読み出された信号電荷を列方向に転送する複数の垂直電荷転送部と、前記垂直電荷転送部を転送されてきた信号電荷を前記列方向に直交する行方向に転送する水平電荷転送部とを有する固体撮像素子であって、
前記水平電荷転送部はそれぞれ前記信号電荷を転送する少なくとも３つのブロックに分割されてなり、前記各ブロックの信号電荷転送方向下流側に、前記ブロック内を転送されてきた信号電荷をフローティングディフュージョンで検出して出力する出力部がそれぞれ接続され、
前記各出力部は、前記水平転送電極から離反する方向に延設され前記水平電荷転送部とフローティングディフュージョンとを連結するダミー転送部を有し、
少なくとも前記水平電荷転送部と前記ダミー転送部が同一の遮光膜で覆われた固体撮像素子。

この固体撮像素子によれば、遮光膜の端部と水平電荷転送部との距離を十分に確保できるとともに、フローティングディフュージョンに対しては所定距離を確保することができる。

（２） （１）記載の固体撮像素子であって、
前記ダミー転送部が、複数段の転送電極を備えて構成されている固体撮像素子。

この固体撮像素子によれば、段数を増やすことで水平電荷転送部からの離反距離を稼ぐことができ、より確実に水平電荷転送部を遮光することができる。

（３） （１）または（２）記載の固体撮像素子であって、
前記ダミー転送部が、前記水平電荷転送部の転送電極にそれぞれ接続されて前記水平電荷転送部の駆動信号と同期して信号電荷が転送される固体撮像素子。

この固体撮像素子によれば、水平電荷転送部用の駆動信号をそのままダミー転送部に適用でき、ダミー転送部の駆動が簡単化される。

（４） （１）〜（３）のいずれか１項記載の固体撮像素子であって、
前記ダミー転送部の電荷転送方向下流端に出力ゲート電極が接続され、
前記ダミー転送部の前記出力ゲート電極との接続位置までを前記遮光膜が覆っている固体撮像素子。

この固体撮像素子によれば、フローティングディフュージョン直近の出力ゲート電極までが遮光膜で覆われることで、フローティングディフュージョンに対して一定距離を確保しつつ、水平電荷転送部からの距離を稼ぐことができる。

（５） （１）〜（４）のいずれか１項記載の固体撮像素子と、
前記固体撮像素子に光学像を結像させる光学系と、
を備えた撮像装置。

この撮像装置によれば、低消費電力でかつ迷光による偽信号の影響しない良好な画像が取得可能となる。

本発明に係る固体撮像素子によれば、低消費電力でかつ設計の容易な固体撮像素子を提供できるとともに、水平電荷転送部と遮光膜端との距離を離すことができ、迷光に対する遮光性を強くできる。

本発明に係る撮像装置によれば、上記固体撮像素子と、固体撮像素子に光学像を結像させる光学系とを備えたので、低消費電力でかつ迷光による偽信号の影響しない良好な画像を取得できる。

以下、本発明に係る固体撮像素子および撮像装置の好適な実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
図１は本発明の実施形態を説明するためのＣＣＤ型の固体撮像素子の半導体基板上方の積層物を除く部分の平面模式図である。
図１に示す固体撮像素子１００は、ｎ型の半導体基板１の行方向（図中のＸ方向）と、行方向Ｘに直交する列方向（図中のＹ方向）に正方格子状に配設された多数の光電変換素子（光電変換部）２と、各光電変換素子２から読み出された電荷を列方向Ｙに転送するための多数本の垂直電荷転送部である垂直転送チャネル（ＶＣＣＤ）３と、各垂直転送チャネル３に接続され、各垂直転送チャネル３を転送されてきた電荷を一時的に蓄積するラインメモリ（ＬＭ）４と、ＬＭ４に蓄積されている電荷を読み出して行方向Ｘに転送するための水平電荷転送部である水平転送チャネル（ＨＣＣＤ）５と、を備える。

ＨＣＣＤ５は、行方向Ｘに少なくとも３つのブロックに分割されており、各ブロック５ｂには、行方向Ｘに並ぶ例えば８本のＶＣＣＤ３が電気的に接続されている。各ブロック５ｂに接続されるＶＣＣＤ３の数は複数であれば良く、特に限定されない。各ブロック５ｂには、各ブロック５ｂ内のＨＣＣＤ５を最後まで転送された電荷に応じた信号を出力する出力部８が接続されている。各出力部８には、出力部８から出力されたアナログ信号に対して相関二重サンプリング処理のアナログ信号処理を行い、処理後のアナログ信号をデジタル化するＣＤＳ／ＡＤ部９が接続されている。出力部８は、出力ゲート部６と、アンプ部７とから構成される。

図２は、図１に示すＨＣＣＤ５の１ブロック分の構成例を（ａ），（ｂ）で表した拡大図である。図２では、ブロック５ｂの半導体基板上方に積層される部分も一部図示している。
図２（ａ）に示すように、ブロック５ｂ内のＨＣＣＤ５は、ＨＣＣＤ５の電荷転送動作時に電荷を蓄積する領域となるｎ型不純物からなる蓄積領域１０と、ＨＣＣＤ５の電荷転送動作時にバリアを形成する領域となるｎ⁻型不純物からなるバリア領域１１とを含み、蓄積領域１０とバリア領域１１は行方向Ｘに交互に配置されている。各蓄積領域１０には、図１に示したＬＭ４が接続されている。図２には図示していないが、蓄積領域１０上方には、蓄積領域１０と略同じ形状の蓄積電極が形成され、バリア領域１１上方には、バリア領域１１と略同じ形状のバリア電極が形成されている。

ブロック５ｂの行方向Ｘの両端のＨＣＣＤ５には、各ブロック５ｂ同士を分離するバリアを形成するためのｎ⁻型不純物からなるブロック間バリア領域１２が形成されている。図２には図示していないが、ブロック間バリア領域１２上方には、ブロック間バリア領域１２と同じ形状のブロック間バリア電極が形成されている。

蓄積電極、バリア電極、及びブロック間バリア電極の上方にはタングステン等からなる不図示の配線が形成され、この配線上方にはタングステン等からなる遮光膜１３が形成されている。蓄積電極、バリア電極、及びブロック間バリア電極は、それぞれ、不図示のコンタクト部にて配線と接続されている。

上記の配線を介して、蓄積電極、バリア電極、及びブロック間バリア電極に供給する電圧を制御することで、ＬＭ４から各蓄積領域１０に転送された電荷を、行方向Ｘに転送することができる。ここでは、図２における左方から右方に向かって電荷が転送されるものとし、図中、左端に配置された蓄積領域１０を初段の蓄積領域１０と定義し、右端に配置された蓄積領域１０を最終段の蓄積領域１０と定義する。バリア領域１１についても同様に、左端に配置されたバリア領域１１を初段のバリア領域１１と定義し、右端に配置されたバリア領域１１を最終段のバリア領域１１と定義する。

奇数段の蓄積領域１０上の蓄積電極及び偶数段のバリア領域１１上のバリア電極に接続された配線と、偶数段の蓄積領域１０上の蓄積電極及び奇数段のバリア領域１１上のバリア電極に接続された配線とには、異なる駆動パルスが供給される。これにより、各ブロック５ｂのＨＣＣＤ５は２相駆動される。ＨＣＣＤ５では、駆動パルスをハイレベル、ローレベルとする駆動を繰り返すことで、電荷が次段の蓄積領域１０に順次移動され、最終段の蓄積領域１０まで転送される。

最終段の蓄積領域１０の列方向Ｙの端部のうち、ＶＣＣＤ３とは反対側の端部、すなわち、ＬＭ４と接続されていない端部には、出力部８が接続されている。

出力ゲート部６は、最終段の蓄積領域１０に接続されたｎ⁻型不純物からなる出力ゲートバリア領域１４と、出力ゲートバリア領域１４に接続された電荷蓄積領域１５と、電荷蓄積領域１５に接続されたフローティングディフュージョン（ＦＤ）１６領域と、ＦＤ１６領域の電位をリセットするためのリセットゲート１７とからなる。図示していないが、出力ゲートバリア領域１４及び電荷蓄積領域１５の上方には、それぞれ、その領域に電圧を印加するための電極が形成されている。最終段の蓄積領域１０に転送された電荷は、出力ゲートバリア領域１４のポテンシャルが深くなることで電荷蓄積領域１５に移動して蓄積され、蓄積された電荷はＦＤ１６領域に移動して蓄積される。

アンプ部７は、ソースフォロワ回路によって構成される。アンプ部７はＨＣＣＤ５下方に位置し、水平転送されてきた電荷はアンプ部７側のＦＤ１６領域に読み出され、出力される。このソースフォロワ回路の初段のＭＯＳトランジスタを構成するのが、ＦＤ１６領域に接続されたゲート電極１８と、ソース領域１９と、ドレイン領域２０である。ＦＤ１６領域の電位変化が初段のＭＯＳトランジスタによって信号に変換され、この信号がソースフォロワ回路によって増幅される。増幅された信号は、ＣＤＳ／ＡＤ部９に入力される。出力部８の構成は、図示したものに限らず、公知の様々なものを利用することができる。

このような構成により、最終段の蓄積領域１０まで転送された電荷を、その蓄積領域１０の列方向Ｙの端部から列方向Ｙに転送してＦＤ１６領域に蓄積し、ＦＤ１６領域に蓄積した電荷に応じた電圧信号を得ることができる。

この構成の固体撮像素子では、各ブロック５ｂにおいて、最終段の蓄積領域１０まで転送された電荷を列方向Ｙに転送して電荷蓄積領域１５に蓄積する構成のため、最終段の蓄積領域１０から電荷蓄積領域１５への列方向Ｙの電荷転送にかかる時間は、蓄積領域１０から次段の蓄積領域１０への行方向Ｘの電荷転送にかかる時間よりも長くなり、ブロック５ｂにおける電荷転送効率の低下が懸念される。

このため、固体撮像素子１００では、各ブロック５ｂ内の最終段の蓄積領域１０の電圧印加時のポテンシャルが、その最終段の蓄積領域１０の列方向Ｙの端部のうち、ＶＣＣＤ３側の端部から、その反対側の端部に向かって深くなるようにしている。このようにすることで、最終段の蓄積領域１０から電荷蓄積領域１５への列方向Ｙの電荷転送にかかる時間を短縮することができ、ブロック５ｂ全体での電荷転送効率を向上させることが可能となる。

固体撮像素子１００は、ＨＣＣＤ５が少なくとも３つのブロック５ｂに分割され、各ブロック５ｂに出力部８が設けられているため、ＨＣＣＤ５が分割されていない場合に比べ、ＨＣＣＤ５の駆動周波数を大幅に小さくすることができる。例えば、ＨＣＣＤ５に含まれる蓄積領域１０の数が２０４８個である場合を考える。この場合、ＨＣＣＤ５を分割せずに駆動しようとすると、あるフレームレートを実現するのに３６ＭＨｚの駆動周波数が必要であるとする。特許文献１，２のように、ＨＣＣＤ５を２つに分割した場合は、上記フレームレートを実現するのに３６／２＝１８ＭＨｚの駆動周波数があれば良い。さらに、本実施形態のようにＨＣＣＤ５を３つ以上（例えば２５６とする）に分割した場合には、上記フレームレートを実現するのに２０４８／２５６＝１４０ｋＨｚの駆動周波数があれば良い。このように、ＨＣＣＤ５の分割数が増える程、駆動周波数を小さくすることができ、その分、消費電力を削減することができる。このように、固体撮像素子１００は、多画素化、高フレームレート化を実現しつつ水平駆動周波数を低周波数化でき、低消費電力化が可能となっている。

ところで、固体撮像素子１００では、ＨＣＣＤチャネル領域とアンプ部７が近接した構造となっており、ＨＣＣＤ遮光膜１３Ａの端はＨＣＣＤチャネルから近い位置でしか切れない。この理由は、ＦＤ１６領域におけるアンプ部７のゲート電極１８と基板とのコンタクト２１を、ＨＣＣＤ遮光膜１３Ａと同じプロセスで形成する遮光膜１３Ｂを用い、遮光膜１３Ｂを介して行われており、ＨＣＣＤ遮光膜１３ＡとＦＤ１６領域で使用している遮光膜１３Ｂとの間に一定のギャップＧを設ける必要があるためである。遮光膜１３Ａと遮光膜１３Ｂとを近づけると、寄生容量が発生して光の検出感度が下がってしまう。つまり、ＨＣＣＤ５は完全に覆いたいが、ＦＤ１６領域については寄生容量発生のため覆うことはできない。

これに対し、ＦＤ１６領域におけるゲート電極１８と基板とのコンタクト２１に、図２（ｂ）に示すように、ＨＣＣＤ遮光膜１３とは別の遮光膜２３を用い、ＨＣＣＤ遮光膜１３でＦＤ１６領域を含めたアンプ部７を覆ってしまう構成とした場合、図３に図２のＡ−Ａ矢視図を示すように、上下にタングステンの膜が重なりあうことになる。その結果、ＦＤ１６領域の遮光膜２３とＨＣＣＤ遮光膜１３との間に寄生容量Ｆが発生してしまい、これが電荷検出感度を下げる要因となり、高感度化に対して不利となる。絶縁層２４ａ，２４ｂは適宜介装するが、膜厚は水平距離よりも距離を稼げないため、上下の遮光膜１３，２３の間で寄生容量が発生してしまう。このように、上記２つの場合を想定しても、寄生容量が増えてしまい、高感度化ができず、偽信号が迷光により発生して入り込むことになる。また、チャネル部を長く形成すれば、電荷の移動が遅くなった。

そこで、本実施の形態による固体撮像素子１００では、以下の構成をさらに付加することで、これらの不具合を解消している。
図４はダミー転送部を付加したＨＣＣＤ近傍の拡大図である。
すなわち、チャンネルストップ領域２７と交互に設けられたＶＣＣＤ３の一端には、ＬＭ４を介してＨＣＣＤ５が接続される。ＨＣＣＤ５の上方には、逆Ｌ字型の電極２６ａと長方形の電極２６ｂとをこの順番で水平方向Ｘに配列する。

ＨＣＣＤ５の転送電極に、ＶＣＣＤ３の８列ごとにアンプ部７側へ電荷を転送する電極（以降ＣＧ電極と呼ぶ）、および、そのとき水平転送しないようにする電極（以降ＨＳ電極と呼ぶ）がある。水平転送を防止するＨＳ電極には転送防止パルスφＨＳが印加される。第一電極Ｈ１とダミー転送部２５にはＣＧ電極が介在し、ＣＧ電極には転送パルスφＣＧが印加される。

ＨＣＣＤ５には、ＨＳ電極から図中右方に第一電極Ｈ１、第二電極Ｈ２、第三電極Ｈ３、第四電極Ｈ４の電極組が繰り返される。この電極組には、転送パルスφＨ１，φＨ２，φＨ３，φＨ４が印加される。ＨＣＣＤ５は、これら電極組に印加される転送パルスのレベルをハイレベルとローレベルとに切り替えることで、電荷蓄積領域、バリア領域を形成させるように動作させ、複数の電荷転送段を形成する。

各出力部８は、ＶＣＣＤ３とはＨＣＣＤ５を跨いだ反対側でＨＣＣＤ５から離反する方向に延設され、ＨＣＣＤ５とＦＤ１６領域とを連結するダミー転送部２５を有している。そして、少なくともＨＣＣＤ５とダミー転送部２５は、同一の遮光膜１３で覆われている。ダミー転送部２５には、複数段の転送電極である第一ダミー電極ＨＤ１、第二ダミー電極ＨＤ２、第三ダミー電極ＨＤ３が設けられ、第一ダミー電極ＨＤ１〜第三ダミー電極ＨＤ３は第一電極Ｈ１、第二電極Ｈ２、第三電極Ｈ３と並列接続される。これらの第一電極Ｈ１と第一ダミー電極ＨＤ１には転送パルスφＨ１、第二電極Ｈ２と第二ダミー電極ＨＤ２には転送パルスφＨ２、第三電極Ｈ３と第三ダミー電極ＨＤ３には転送パルスφＨ３、第四電極Ｈ４には転送パルスφＨ４が印加される。

ダミー転送部２５の第一ダミー電極ＨＤ１には出力ゲート電極ＯＧが接続され、出力ゲート電極ＯＧはＤＣバイアスφＯＧが印加される。出力ゲート電極ＯＧに接続されたＦＤ１６領域には、ＦＤ１６領域の電位をリセットするためのリセット端子ＲＳが接続される。アンプ部７は、ソースフォロワ回路の初段のＭＯＳトランジスタを構成するソース端子ＯＤ、リセットドレイン端子ＲＤを有する。ＦＤ領域の電位変化が初段のＭＯＳトランジスタによって信号に変換され、この信号がソースフォロワ回路によって増幅される。ＨＳ電極がロー、かつＣＧ電極がＨ４電極と同期しているとき、ＦＤ１６領域側に電荷が転送され、ダミー転送部２５の１段分の転送、ＤＣバイアスであるＯＧ電極を経て、ＦＤ１６領域へ転送、出力される構造となっている。

本実施の形態による構造において、ＨＣＣＤ遮光膜１３端は、ＦＤ１６領域から一定のギャップＧを取って、ＯＧ電極近傍までとなる。ＨＣＣＤ５からアンプ部７ヘの転送にかけて、ダミー転送部２５を有さない従来構造でも、ＨＣＣＤ遮光膜１３は、同じくＦＤ１６領域から一定のギャップＧを取ってＯＧ電極近傍までとなっているが、ＨＣＣＤ５がない分、ＨＣＣＤ遮光膜１３の端は水平転送を行うＨＣＣＤチャネルに近接しており、迷光が入射してきた場合に水平転送を行うＨＣＣＤチャネル領域に入り込みやすい構造となっていた（すなわち、ダミー転送部２５が存在しない分、図中、Ｌの距離が短くなっていた）。一方、本実施形態では、ダミー転送部２５の段数分だけＨＣＣＤ遮光膜１３の端は水平転送を行うＨＣＣＤチャネル領域から離れているため、迷光が入射しても、水平転送を行うＨＣＣＤチャネル領域に入り込むことはない。

つまり、ＨＣＣＤ５の駆動パルスを利用して、ＨＣＣＤ５に接続されるダミー転送路２５を形成し、このダミー転送路２５にＨＣＣＤ５の駆動パルスを印加することで、信号電荷をＨＣＣＤ５から離れたところまで搬送して、ＨＣＣＤ５と遮光膜１３の端部との距離Ｌを稼ぎ、光漏れを防止している。そして、ＦＤ１６領域はダミー転送部２５で接続されるので、電荷蓄積面積が増加することによる電荷転送効率低下等の転送路の延長による問題は生じない。また、ＨＣＣＤ遮光膜１３とＦＤ１６領域で使用している遮光膜１３（図２（ａ）参照）との間に一定のギャップＧも確保される。

したがって、本実施の形態による固体撮像素子１００は、ＨＣＣＤ５を少なくとも３つのブロック５ｂに分割し、各ブロック５ｂの信号電荷転送方向下流側に、ブロック５ｂ内を転送されてきた信号電荷をＦＤ１６領域で検出して出力するアンプ部７を接続した構成でありながら、ＨＣＣＤ５と遮光膜１３端との距離Ｌを離すことができ、迷光に対する遮光性を強くできる。つまり、アンプ部７には、ＨＣＣＤ５から離反する方向に延設されＨＣＣＤ５とＦＤ１６領域とを連結するダミー転送部２５を設け、ＨＣＣＤ５とダミー転送部２５を同一の遮光膜１３で覆ったので、低消費電力でかつ設計の容易な固体撮像素子１００が提供できる。

そして、ダミー転送部２５が、複数段の転送電極を備えて構成されており、所望の段数とすることでＨＣＣＤ５からの離反距離を稼ぐことができ、より確実に水平電荷転送部を遮光することができる。

また、ダミー転送部２５が、ＨＣＣＤ５の転送電極にそれぞれ接続されて、ＨＣＣＤ５の駆動信号φＨ１〜φＨ４と同期して信号電荷が転送されるので、ＨＣＣＤ５用の駆動信号をそのままダミー転送部２５に適用でき、ダミー転送部２５の駆動が簡単化される。

さらに、ダミー転送部２５の電荷転送方向下流端に、出力ゲート電極ＯＧが接続され、ダミー転送部２５の出力ゲート電極ＯＧとの接続位置までを遮光膜１３が覆っているので、ＦＤ１６領域直近の出力ゲート電極ＯＧまでが遮光膜１３で覆われることで、ＦＤ１６領域に対して一定距離を確保しつつ、ＨＣＣＤ５からの距離を稼ぐことができる。

次に、上記した実施の形態による固体撮像素子１００を備えた撮像装置であるデジタルカメラについて説明する。
図５は本発明に係る固体撮像素子を搭載したデジタルカメラのブロック図である。
図示するデジタルカメラは、撮影レンズ４１と、上記した固体撮像素子１００と、この両者の間に設けられた絞り４３と、赤外線カットフィルタ４５と、光学ローパスフィルタ４７とを備える。デジタルカメラの全体を統括制御するＣＰＵ４９は、フラッシュ発光部５１および受光部５３を制御し、レンズ駆動部５５を制御して撮影レンズ４１の位置をフォーカス位置に調整し、絞り駆動部５７を介し絞り４３の開口量を制御して露光量調整を行う。

また、ＣＰＵ４９は、撮像素子駆動部５９を介して固体撮像素子１００を駆動し、撮影レンズ４１を通して撮像した被写体画像を色信号として出力させる。ＣＰＵ４９には、操作部６１を通してユーザからの指示信号が入力され、ＣＰＵ４９はこの指示にしたがって各種制御を行う。

デジタルカメラの電気制御系は、固体撮像素子１００の出力に接続されたアナログ信号処理部６７と、このアナログ信号処理部６７から出力されたＲＧＢの色信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換回路６９とを備え、これらはＣＰＵ４９によって制御される。

さらに、このデジタルカメラの電気制御系は、メインメモリ（フレームメモリ）７１に接続されたメモリ制御部７３と、ガンマ補正演算，ＲＧＢ／ＹＣ変換処理，画像合成処理等の画像処理を行うデジタル信号処理部７５と、撮像画像をＪＰＥＧ画像に圧縮したり圧縮画像を伸張したりする圧縮伸張処理部７７と、測光データを積算しデジタル信号処理部７５が行うホワイトバランス補正のゲインを求める積算部７９と、着脱自在の記録媒体８１が接続される外部メモリ制御部８３と、カメラ背面等に搭載された液晶表示部８５が接続される表示制御部８７とを備え、これらは、制御バス８９およびデータバス９１によって相互に接続され、ＣＰＵ４９からの指令によって制御される。

本実施の形態によるデジタルカメラで被写体画像を撮像する場合、図１に示す各光電変換素子２が受光量に応じた信号電荷を蓄積し、この信号電荷を先ずＶＣＣＤ３に読み出し、ＶＣＣＤ３に沿ってＨＣＣＤ５の方向に転送する。

各信号電荷をＶＣＣＤ３に読み出す直前のタイミングでは、各ＶＣＣＤ３やＨＣＣＤ５は掃き出し動作によって信号電荷が空の状態になっている。注入された所定電荷量の上記読出処理後に、各画素の受光量に応じた信号電荷を固体撮像素子１００から読み出し、デジタル信号処理部７５は、被写体画像データを生成する。

このデジタルカメラによれば、固体撮像素子１００と、固体撮像素子１００に光学像を結像させる光学系とを備えたので、転送効率の劣化が生じず、高速動作を実現でき、ノイズの無い良好な画像を高速に取得することができる。また、均一な基準信号を用いて、出力信号差を高精度に補正することができ、良好な画像を得ることができる。

本発明は、ＣＣＤ型の固体撮像素子で、特には、水平電荷転送部を少なくとも３つのブロックに分割し、各ブロックの信号電荷転送方向下流側に、ブロック内を転送されてきた信号電荷をフローティングディフュージョンで検出して出力する出力部を接続した固体撮像素子に対し、低消費電力でかつ設計を容易にし、迷光に対する遮光性を強くでき、例えば、電子カメラやビデオカメラ、或いは携帯端末などへの利用に有効である。

本発明の実施形態を説明するためのＣＣＤ型の固体撮像素子の半導体基板上方の積層物を除く部分の平面模式図である。 図１に示すＨＣＣＤ５の１ブロック分の構成例を（ａ），（ｂ）で表した拡大図である。 図２のＡ−Ａ矢視図である。 ダミー転送部を付加したＨＣＣＤ近傍の拡大図である。 本発明に係る固体撮像素子を搭載したデジタルカメラのブロック図である。

符号の説明

２ 光電変換素子（光電変換部）
３ ＶＣＣＤ（垂直電荷転送部）
５ ＨＣＣＤ（水平電荷転送部）
５ｂ ３つのブロック
８ 出力部
１３，１３Ａ，１３Ｂ 遮光膜
１６ ＦＤ（フローティングディフュージョン）
２５ ダミー転送部
５３ 受光部
１００ 固体撮像素子
ＨＤ１，ＨＤ２，ＨＤ３ 第一、第二、第三ダミー電極（複数段の転送電極）
ＯＧ 出力ゲート電極
Ｘ 行方向
Ｙ 列方向

Claims (5)

1. 複数の光電変換部を有する受光部と、前記複数の光電変換部から読み出された信号電荷を列方向に転送する複数の垂直電荷転送部と、前記垂直電荷転送部を転送されてきた信号電荷を前記列方向に直交する行方向に転送する水平電荷転送部とを有する固体撮像素子であって、
   前記水平電荷転送部はそれぞれ前記信号電荷を転送する少なくとも３つのブロックに分割されてなり、前記各ブロックの信号電荷転送方向下流側に、前記ブロック内を転送されてきた信号電荷をフローティングディフュージョンで検出して出力する出力部がそれぞれ接続され、
   前記各出力部は、前記水平転送電極から離反する方向に延設され前記水平電荷転送部とフローティングディフュージョンとを連結するダミー転送部を有し、
   少なくとも前記水平電荷転送部と前記ダミー転送部が同一の遮光膜で覆われた固体撮像素子。
2. 請求項１記載の固体撮像素子であって、
   前記ダミー転送部が、複数段の転送電極を備えて構成されている固体撮像素子。
3. 請求項１または請求項２記載の固体撮像素子であって、
   前記ダミー転送部が、前記水平電荷転送部の転送電極にそれぞれ接続されて前記水平電荷転送部の駆動信号と同期して信号電荷が転送される固体撮像素子。
4. 請求項１〜請求項３のいずれか１項記載の固体撮像素子であって、
   前記ダミー転送部の電荷転送方向下流端に出力ゲート電極が接続され、
   前記ダミー転送部の前記出力ゲート電極との接続位置までを前記遮光膜が覆っている固体撮像素子。
5. 請求項１〜請求項４のいずれか１項記載の固体撮像素子と、
   前記固体撮像素子に光学像を結像させる光学系と、
   を備えた撮像装置。

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