JP2003282859A

JP2003282859A - 固体撮像素子

Info

Publication number: JP2003282859A
Application number: JP2002081977A
Authority: JP
Inventors: Hideo Nomura; 秀雄野村
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2002-03-22
Filing date: 2002-03-22
Publication date: 2003-10-03

Abstract

(57)【要約】【課題】受光面積の拡大や、電荷転送幅の拡大に依存
することなく、ダイナミックレンジを拡大できるように
する。【解決手段】光電変換により信号電荷を発生する受光
部１と、この受光部１によって光電変換された信号電荷
を水平方向に転送する水平転送レジスタ５と、この水平
転送レジスタ５を複数に分割するために該水平転送レジ
スタ５内に設けられたオーバフローバリア７と、このオ
ーバフローバリア７によって分割された個々の水平転送
レジスタ５Ａ及び５Ｂに独立してそれぞれ接続されたＦ
Ｄアンプ９Ａ及び９Ｂとを備え、このオーバフローバリ
ア７は受光部側の水平転送レジスタ５Ａの取り扱い電荷
量を決定するようになされたものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、光信号を光電変
換して信号出力するＣＣＤ（ＣｈａｒｇｅＣｏｕｐｌ
ｅｄＤｅｖｉｃｅ）等に適用して好適な固体撮像素子
に関するものである。詳しくは、電位障壁部によって複
数に分割された個々の電荷転送部に独立してそれぞれ接
続された電荷電圧変換部を備え、受光部側の電荷転送部
の取り扱い電荷量をこの電位障壁部で決定することによ
って、受光部に大光量が入射した場合に、受光部側の電
荷転送部から一方の電荷電圧変換部へ通常光量に相当す
る信号電荷を転送できることに加え、この受光部側の電
荷転送部の取り扱い電荷量を越えた信号電荷を非受光部
側の電荷転送部から他方の電荷電圧変換部へ独立して転
送できるようにしたものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、デジタルカメラやデジタルビデオ
等の撮像装置はますます普及しつつある。これに伴っ
て、これらの撮像装置に対する画質向上の要求も高まり
つつあり、撮像装置に搭載される固体撮像素子の撮像機
能を如何に高めるかが課題となっている。

【０００３】図８は従来例に係るＣＣＤ固体撮像素子９
０の構成例を示す概念図である。この固体撮像素子９０
の撮像動作は以下の通りである。まず、マトリクス状に
配置された個々の受光部（画素：ＵｎｉｔＣｅｌｌ）
９１に光が入射する。すると、個々の受光部９１で入射
光量に応じた信号電荷が発生する（光電変換）。次に、
これらの信号電荷は、個々の受光部９１から読み出さ
れ、垂直転送レジスタ９２と水平転送レジスタ９３によ
ってフローティングディフュージョン（ＦＤ）アンプ９
４まで順次転送される。そして、このＦＤアンプ９４で
信号電荷は信号電圧に変換され、所定の端子から出力さ
れる。

【０００４】このような固体撮像素子９０の撮像機能、
例えば、画像の色彩（色のコントラスト）を高めるため
には、この固体撮像素子９０のダイナミックレンジを拡
大すれば良い。このダイナミックレンジは式で表され
る。Ｄ_range＝１０×ｌｏｇ（Ｖ_max／（Ｖ_noise ²／Ｖ_max））・・・Ｄ_range：ダイナミックレンジ［ｄＢ］Ｖ_max：飽和信号量（出力可能な最大信号量）［ｍＶ］Ｖ_noise：ノイズレベル［ｍＶ］式より明らかなように、Ｖ_maxを増大することによっ
て、ダイナミックレンジを拡大することができる。

【０００５】そこで、このＶ_maxを増大するために（ダ
イナミックレンジを拡大するために）、固体撮像素子９
０では、受光部９１の面積を拡大して、この受光部９１
に蓄積できる電荷量を増やすようになされていた。さら
に、この固体撮像素子９０によれば、垂直転送レジスタ
９２と水平転送レジスタ９２の寸法幅（レジスタ幅）を
広げて、その取り扱い電荷量を増大するようになされて
いた。また、ダイナミックレンジを拡大するために、同
一の受光部、又は複数の受光部から蓄積時間を変えた信
号電圧を出力させ、信号出力（パケット）を合成する方
法も検討されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来例
に係るダイナミックレンジの拡大方法によれば、以下の
ような問題があった。ダイナミックレンジを拡大するためには、受光部９
１の面積を拡大したり、垂直転送レジスタ９２及び水平
転送レジスタ９３を拡幅しなければならず、固体撮像素
子９０の微細化が妨げられてしまう。水平転送レジスタ９３とＦＤアンプ９４との間にあ
る水平出力（ＨＯＧ）ゲート部の絞り込み角度をθ’と
したとき、この絞り込み角度θ’は水平転送レジスタ９
３の拡幅によって広角度に形成されてしまう。この絞り
込み角度θ’の広角度化は、水平転送レジスタ９３の転
送劣化を招いてしまう原因となる。同一の受光部から蓄積時間を変えた信号電圧を出力
させ、信号出力を合成する方法では、蓄積時間の異なる
信号電荷を同一のタイミングで受光部に蓄積できないの
で、特に動画を撮像した際には不自然な画となってしま
う。複数の受光部から蓄積時間を変えた信号電圧を出力
させ、信号出力を合成する方法では、同一の受光部を使
用する方法と比べて、解像度が悪化してしまう。因み
に、同一の受光部を使用する方法と同程度の解像度を得
るためには、受光部の面積を半分にする必要がある。こ
の方法を一般的に用いることは、製造技術や、製造コス
トの面で好ましくない。

【０００７】そこで、この発明はこのような問題を解決
したものであって、受光面積の拡大や、電荷転送幅の拡
大に依存することなく、ダイナミックレンジを拡大でき
るようにした固体撮像素子の提供を目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上述した課題は、光電変
換により信号電荷を発生する受光部と、この受光部によ
って光電変換された信号電荷を所定方向に転送する電荷
転送部と、この電荷転送部を複数に分割するために該電
荷転送部内に設けられた電位障壁部と、この電位障壁部
によって分割された個々の電荷転送部に独立してそれぞ
れ接続された電荷電圧変換部とを備え、この電位障壁部
は受光部側の電荷転送部の取り扱い電荷量を決定するよ
うになされたことを特徴とする固体撮像素子によって解
決される。

【０００９】本発明に係る固体撮像素子によれば、受光
部に大光量が入射した場合に、受光部側の電荷転送部か
ら一方の電荷電圧変換部へ通常光量に相当する信号電荷
を転送でき、かつ、この受光部側の電荷転送部の取り扱
い電荷量を越えた信号電荷を非受光部側の電荷転送部か
ら他方の電荷電圧変換部へ独立して転送できる。

【００１０】さらに、例えば、受光部側の電荷転送部に
対して、非受光部側の電荷転送部が低感度化され、各々
の電荷電圧変換部から出力される信号電圧が重み付けさ
れて合成される。これにより、ダイナミックレンジを大
幅に拡大できる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下図面を参照しながら、この発
明の実施形態に係る固体撮像素子について説明する。図
１は本発明の実施形態に係る固体撮像素子１００の構成
例を示す概念図である。この実施形態では、電位障壁部
によって複数に分割された個々の電荷転送部に独立して
それぞれ接続された電荷電圧変換部を備え、受光部側の
電荷転送部の取り扱い電荷量をこの電位障壁部によって
決定し、受光部に大光量が入射した場合に、受光部側の
電荷転送部から一方の電荷電圧変換部へ通常光量に相当
する信号電荷を転送でき、かつ、この受光部側の電荷転
送部の取り扱い電荷量を越えた信号電荷を非受光部側の
電荷転送部から他方の電荷電圧変換部へ独立して転送で
きるようにすると共に、１つの受光部から受光量に応じ
た複数の信号電圧を同時に出力できるようにしたもので
ある。

【００１２】図１に示す固体撮像素子１００は、エリア
型のＣＣＤ固体撮像素子である。図１に示すように、こ
の固体撮像素子１００は、マトリクス状に配列された複
数の受光部１を備えている。この受光部１は、入射した
光量に応じて所定量の信号電荷を発生（光電変換）す
る、いわゆる画素である。

【００１３】また、この固体撮像素子１００は、これら
の受光部１から読み出される信号電荷を垂直方向（図１
に示す破線矢印の方向）に転送する垂直転送レジスタ３
を備えている。この垂直転送レジスタ３は、例えば４相
駆動型のＣＣＤである。この垂直転送レジスタ３は、受
光部１の縦列の一方の側に沿うように複数設けられてい
る。

【００１４】さらに、この固体撮像素子１００は、垂直
転送レジスタ３によって垂直方向に転送された信号電荷
を水平方向に転送する、電荷転送部の一例となる水平転
送レジスタ５を備えている。この水平転送レジスタ５
は、例えば２相駆動型のＣＣＤである。図１に示すよう
に、この水平転送レジスタ５は、垂直方向に配置された
複数の垂直転送レジスタ３のそれぞれと接続するよう
に、水平方向に配置されている。

【００１５】ところで、図１に示すように、この固体撮
像素子１００では、この水平転送レジスタ５内に電位障
壁部の一例となるオーバフローバリア７が設けられてい
る。そして、このオーバフローバリア７によって、水平
転送レジスタ５は受光部１側と非受光部１側に分割され
ている。

【００１６】以下で、このオーバフローバリア７によっ
て分割された水平転送レジスタ５の受光部側を第１の水
平転送レジスタ５Ａといい、非受光部側を第２の水平転
送レジスタ５Ｂという。この第１の水平転送レジスタ５
Ａは、通常光量に相当する信号電荷を水平方向（図１に
示す２点鎖線矢印の方向）に転送するためのものであ
る。また、第２の水平転送レジスタ５Ｂは、第１の水平
転送レジスタ５Ａの取り扱い電荷量を超えた信号電荷
（大光量の信号電荷）を水平方向に転送するためのもの
である。これら第１、第２の水平転送レジスタ５Ａ及び
５Ｂの転送機能については、後で説明する。

【００１７】さらに、この固体撮像素子１００は、一方
の電荷電圧転送部の一例となる第１のフローティングデ
ィフュージョンアンプ（ＦＤアンプ）９Ａを備えてい
る。この第１のＦＤアンプ９Ａは第１の水平転送レジス
タ５Ａに接続されており、第１の水平転送レジスタ５Ａ
によって転送されてきた信号電荷を信号電圧に変換し出
力する機能を有している。また、この固体撮像素子１０
０は、他方の電荷電圧転送部の一例となる第２のＦＤア
ンプ９Ｂを備えている。この第２のＦＤアンプ９Ｂは第
２の水平転送レジスタ５Ｂに接続されており、第２の水
平転送レジスタ５Ｂによって転送されてきた信号電荷を
信号電圧に変換し出力する機能を有している。このよう
に、第１、第２のＦＤアンプ９Ａ及び９Ｂはそれぞれが
独立して設けられている。

【００１８】図２は第１の水平転送レジスタ５Ａの構成
例を示すＸ１−Ｘ２矢視断面図である。図２に示すよう
に、通常光量の信号電荷を水平方向に転送する水平転送
レジスタ５Ａは、Ｎ型の半導体基板１１に設けられたＰ
型のウェル層１３と、このウェル層１３に選択的に設け
られたＮ型の埋め込みチャネル層１５Ａと、この埋め込
みチャネル層１５Ａとウェル層１３上に設けられたゲー
ト絶縁膜と、このゲート絶縁膜を介してウェル層１３と
埋め込みチャネル層１５Ａの上方にそれぞれ設けられた
信号電荷転送用の電極部１７Ａ及び１９Ａとから構成さ
れている。

【００１９】これらの中で、半導体基板１１は、例えば
単結晶シリコンである。また、ゲート絶縁膜は、シリコ
ン酸化膜である。この電極部１７Ａ及び１９Ａに２相の
水平転送クロックパルスφＨ１、φＨ２が印加されるこ
とによって、通常光量の信号電荷は図２の左方向に転送
される。

【００２０】また、図２に示すように、水平転送レジス
タ５Ａによって転送される信号電荷を電圧に変換し出力
するＦＤアンプ９Ａは、Ｐ型のウェル層１３に設けられ
たＮ型のフローティングディフュージョン（ＦＤ）層２
３Ａと、Ｎ型のリセットドレン（ＲＤ）層２５Ａと、こ
れらＦＤ層２３ＡとＲＤ層２５Ａ間のウェル層１３上に
設けられたゲート絶縁膜と、このゲート絶縁膜上に設け
られたリセットゲート（ＲＧ）電極２７と、ＦＤ層２３
Ａに接続する出力ソースフォロア２９Ａとから構成され
ている。

【００２１】ＦＤ層２３Ａは、水平転送レジスタ５Ａか
らＦＤアンプ９Ａへ転送される信号電荷を蓄積するキャ
パシタとして機能する不純物拡散層である。また、出力
ソースフォロア２９Ａは、ＦＤ層２３Ａに蓄積される信
号電荷を信号出力するものである。さらに、ＲＧ電極２
７Ａ及びＲＤ層２５Ａは、ＦＤ層２３Ａに蓄積された信
号電荷を信号出力した後に、ＦＤ層２３Ａをリセットす
るためのものである。

【００２２】また、図２に示すように、このＦＤアンプ
９Ａと水平転送レジスタ５Ａとの間には、水平出力ゲー
ト（ＨＯＧ）２１Ａが設けられている。この水平出力ゲ
ート２１Ａは、水平転送レジスタ５ＡとＦＤアンプ９Ａ
間の信号電荷の流れを制御するためのものである。

【００２３】図３は第２の水平転送レジスタ５Ｂの構成
例を示すＸ３−Ｘ４矢視断面図である。図３に示すよう
に、大光量の信号電荷を転送する第２の水平転送レジス
タ５Ｂは、図２に示した第１の水平転送レジスタ５Ａと
同様の構造を有している。つまり、電極部１７Ｂ及び１
９Ｂに２相の水平転送クロックパルスφＨ１、φＨ２が
印加されることによって、大光量の信号電荷は図３の左
方向に転送される。

【００２４】なお、この第２の水平転送レジスタ５Ｂの
埋め込みチャネル層１５ＢのＮ型不純物濃度は、第１の
水平転送レジスタ５Ａの埋め込みチャネル層１５Ａ（図
２参照）の不純物濃度よりも低くなされている。また、
ＦＤ層２３Ｂ及びＲＤ層２５ＢのＮ型不純物濃度は、Ｆ
Ｄ層２３Ａ及びＲＤ層２３Ａ（図２参照）の不純物濃度
よりも低くなされている。

【００２５】図４Ａ及びＢはオーバフローバリア７の構
成例を示すＹ１−Ｙ２及びＹ３−Ｙ４矢視断面図であ
る。図４Ａに示すように、第１の水平転送レジスタ５Ａ
と第２の水平転送レジスタ５Ｂを分割するオーバフロー
バリア７は、例えば、ウェル層１３に設けられたＰ型の
不純物拡散層である。このオーバフローバリア７のＰ型
の不純物濃度は、ウェル層１３のＰ型の不純物濃度より
も薄くなされている。即ち、オーバフローバリア７のポ
テンシャルは、ウェル層１３よりも高くなされている。

【００２６】このオーバフローバリア７の不純物濃度
（ポテンシャル）や、形成位置等を調整することによっ
て、第１の水平転送レジスタ５Ａを通常光量の信号電荷
の転送路とすることができる。言い換えれば、このオー
バフローバリア７によって、水平転送レジスタ５Ａの取
り扱い電荷量が決定される。

【００２７】従って、受光部１に大光量が入射して、水
平転送レジスタ５Ａの埋め込みチャネル層１５Ａに、そ
の取り扱い電荷量を超える信号電荷（通常光量の信号電
荷＋大光量の信号電荷）が転送されてきた場合に、大光
量の信号電荷のみをオーバフローバリア７を越えさせて
水平転送レジスタ５Ｂのチャネル層１５Ｂへ再転送でき
る。

【００２８】また、図４Ａに示す電荷転送用の電極部１
７Ａ及び１７Ｂと、図４Ｂに示す電極部１９Ａ及び１９
Ｂにそれぞれ２相の水平転送クロックパルスφＨ１、φ
Ｈ２を印加することによって、通常光量の信号電荷と、
大光量の信号電荷をＦＤ層２３Ａ及び２３Ｂ方向へ同時
に転送することができる。

【００２９】そして、ＦＤ層２３Ａに転送した通常光量
の信号電荷を図５に示す出力ソースフォロワ２９Ａで信
号電圧に変換し、端子３１Ａから出力させる。また、こ
れと同時に、ＦＤ層２３Ｂに転送した大光量の信号電荷
を出力ソースフォロワ２９Ｂで信号電圧に変換し、端子
３１Ｂから出力させる。

【００３０】図６は固体撮像素子１００の入射光量と信
号出力の関係を示す図である。図６のＸ軸は、受光部１
（図１参照）への入射光量である。また、図６のＹ軸
は、端子３１Ａ及び３１Ｂ（図４参照）から出力される
信号電圧である。図６に示すように、受光部に通常光量
が入射した場合には、通常光量の信号電圧（Ｖ_OUT1）の
みが出力される。

【００３１】これに対して、受光部に大光量が入射した
場合には、Ｖ_OUT1が出力されると同時に、大光量の信号
電圧（Ｖ_OUT2）が出力される。このように、固体撮像素
子１００では、通常光量の出力と、大光量の出力を同時
に得ることができるので、信号電圧（信号出力）を容易
に合成できる。

【００３２】また、図６において、Ｖ_OUT2の入射光量に
対する信号電圧の傾きを小さくし、さらに、この傾きに
応じてＶ_OUT2とＶ_OUT1を重み付けし合成することによっ
て、ダイナミックレンジを大幅に拡大できる。このＶ
_OUT2の傾きを小さくするためには、ＦＤアンプ９Ｂ（図
１参照）のゲインをＦＤアンプ９Ａ（図１参照）よりも
低くすれば良い。ＦＤアンプの出力の変化量ΔＶ
_OUTは、式で表される。 ΔＶ_out＝Ｑ／Ｃ_FD・・・Ｑ：信号電荷量Ｃ_FD：フローティングディフュージョン（ＦＤ）の容量

【００３３】従って、式より明らかなように、ＦＤア
ンプ９Ｂのゲインを低くするためには、Ｑ（大光量の信
号電荷）を低減し、Ｃ_FD（ＦＤ層２３Ｂの容量）を増大
すれば良い。このＱを低くするために、例えば、第１の
水平転送レジスタに比べて第２の水平転送レジスタを低
感度化しておく。即ち、図４Ａに示したように、埋め込
みチャネル層１５ＢのＮ型の不純物濃度を埋め込みチャ
ネル層１５Ａよりも薄くして、水平転送レジスタ５Ｂの
転送効率を低めに抑える。また、Ｃ_FDを大きくするため
に、例えば、ＦＤ層２３Ｂ（図３参照）の不純物濃度を
ＦＤ層２３Ａ（図２参照）よりも薄くしておく。

【００３４】このように、水平転送レジスタ５Ｂを低感
度化してＱを低めに抑えると共に、ＦＤ層２３Ｂの不純
物濃度を薄くすることにより、図６に示したＶ_OUT2の入
射光量に対する信号電圧の傾きを小さくできる。加え
て、これらの信号電圧Ｖ_OUT1、Ｖ_OUT2を用いて外部回路
の信号処理を行う場合には、外部回路側のアンプゲイン
を調整しておき、外部回路で信号出力の合成を行っても
良い。この場合も、固体撮像素子１００のダイナミック
レンジを拡大できる。信号出力の合成は、固体撮像素子
１００の内部で行っても良いし、外部に取り出して行っ
ても良い。

【００３５】ところで、図１に示した固体撮像素子１０
０の第１の水平転送レジスタ５Ａは通常光量の信号のみ
を扱えれば良いので、通常光量の信号と大光量の信号の
両方を１つの水平転送レジスタで転送する従来方式の固
体撮像素子９０と比べて、そのレジスタ幅を狭くするこ
とができる。

【００３６】これにより、水平転送レジスタ５ＡとＦＤ
アンプ９Ａ間のＨＯＧゲート部の絞り込み角度をθとし
たとき、この絞り込み角度θを従来型の固体撮像素子９
０（図８参照）よりも狭角度にすることができる。それ
ゆえ、水平転送レジスタ５Ａの転送劣化に対するマージ
ンを広くすることができる。

【００３７】さらに、この第１の水平転送レジスタ５Ａ
のレジスタ幅を第２の水平転送レジスタのレジスタ幅よ
りも狭くしておく。これにより、小信号における信号電
荷の転送効率をさらに改善できる。

【００３８】このように、本発明に係る固体撮像素子１
００によれば、オーバフローバリア７によって複数に分
割された水平転送レジスタ５Ａ及び５Ｂに独立してそれ
ぞれ接続されたＦＤアンプ９Ａ及び９Ｂを備え、受光部
側の水平転送レジスタ５Ａの取り扱い電荷量はこのオー
バフローバリア７によって決定されたものである。

【００３９】従って、受光部１に大光量が入射した場合
に、受光部側の水平転送レジスタ５ＡからＦＤアンプ９
Ａへ通常光量に相当する信号電荷を転送でき、かつ、こ
の水平転送レジスタ５Ａの取り扱い電荷量を越えた信号
電荷を非受光部側の水平転送レジスタ５ＢからＦＤアン
プ９Ｂへ独立して転送できる。

【００４０】これにより、通常光量の信号電圧と、大光
量の信号電圧を同時に出力できるので、信号電圧（信号
出力）を容易に合成できる。それゆえ、ダイナミックレ
ンジを大幅に拡大できる。

【００４１】また、従来方式と比べて、通常光量の信号
電荷と、大光量の信号電荷を１つの受光部で同時に蓄積
できる。それゆえ、動画を撮像した場合でも、自然な画
を得ることができる。

【００４２】尚、この実施形態では、水平転送レジスタ
５に１つのオーバフローバリアを設ける場合について説
明したが、オーバフローバリアは１つに限られることは
ない。例えば、第２の水平転送レジスタ５Ｂにさらにオ
ーバフローバリア（ドレイン）を設け、第２の水平転送
レジスタ５Ｂであふれた信号電荷を第３の水平転送レジ
スターを用いて転送しても良い。これらの第１、第２及
び第３の水平転送レジスタによって転送される信号電荷
を電荷電圧変換し、その出力を合成することによって、
さらなるダイナミックレンジの改善が可能となる。

【００４３】また、第１の水平転送レジスタ５Ａの取り
扱い電荷量を決めるオーバーフローバリア７は、Ｎ型の
埋め込みチャネル層１５Ａ及び１５Ｂに対してバリアと
なるＰ型の不純物拡散層に限られることはない。例え
ば、図７Ａに示すように、水平転送レジスタ５Ａ及び５
Ｂ間の半導体基板１１上にゲート絶縁膜と、独立したゲ
ート電極５１とを設け、このゲート電極５１に静電位
（例えば、−５Ｖ）を与えてこの部分のポテンシャルを
下げても良い。この場合も、埋め込みチャネル層１５Ａ
及び１５Ｂ間と、図７Ｂに示すＰ型のウェル層１３に、
第１の水平転送レジスタ５Ａの取り扱い電荷量を決める
電位障壁を形成できる。

【００４４】さらに、この実施形態では、エリア型のＣ
ＣＤ固体撮像素子の場合について説明したが、これに限
られることはなく、例えばファクシミリ装置（ｆａｘ）
に使用されるライン型のＣＣＤ固体撮像素子等にも適用
できる。

【００４５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る固体
撮像素子１００によれば、電位障壁部によって複数に分
割された個々の電荷転送部に独立してそれぞれ接続され
た電荷電圧変換部を備え、受光部側の電荷転送部の取り
扱い電荷量はこの電位障壁部によって決定されたもので
ある。

【００４６】この構成によって、受光部に大光量が入射
した場合に、受光部側の電荷転送部から一方の電荷電圧
変換部へ通常光量に相当する信号電荷を転送でき、か
つ、この受光部側の電荷転送部の取り扱い電荷量を越え
た信号電荷を非受光部側の電荷転送部から他方の電荷電
圧変換部へ独立して転送できる。

【００４７】従って、従来方式と比べて、１つの受光部
から受光量に応じた複数の信号電圧を同時に出力できる
ので、信号電圧を容易に合成できる。これにより、ダイ
ナミックレンジを大幅に拡大できる。

【００４８】この発明は、光信号を光電変換して信号出
力するＣＣＤ固体撮像素子に適用して極めて好適であ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】固体撮像素子１００の構成例を示す概念図であ
る。

【図２】第１の水平転送レジスタ５Ａの構成例を示すＸ
１−Ｘ２矢視断面図である。

【図３】第２の水平転送レジスタ５Ｂの構成例を示すＸ
３−Ｘ４矢視断面図である。

【図４】Ａ及びＢはオーバフローバリア７の構成例を示
すＹ１−Ｙ２及びＹ３−Ｙ４矢視断面図である。

【図５】ＦＤアンプ９Ａ及び９Ｂの構成例を示す回路図
である。

【図６】固体撮像素子１００の入射光量と信号出力の関
係を示す図である。

【図７】Ａ及びＢはオーバフローバリア７の他の構成例
を示す断面図である。

【図８】従来例に係る固体撮像素子９０の構成例を示す
概念図である。

【符号の説明】

１・・・受光部、３・・・垂直転送レジスタ、５・・・
水平転送レジスタ（電荷転送部）、７・・・オーバフロ
ーバリア（電位障壁部）、９Ａ，９Ｂ・・・ＦＤアンプ
（電荷電圧変換部）、１００・・・固体撮像素子

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光電変換により信号電荷を発生する受光
部と、前記受光部によって光電変換された信号電荷を所定方向
に転送する電荷転送部と、前記電荷転送部を複数に分割するために該電荷転送部内
に設けられた電位障壁部と、前記電位障壁部によって分割された個々の電荷転送部に
独立してそれぞれ接続された電荷電圧変換部とを備え、前記電位障壁部は前記受光部側の電荷転送部の取り扱い
電荷量を決定するようになされたことを特徴とする固体
撮像素子。
【請求項２】複数の前記電荷電圧変換部から出力され
る各々の信号電圧が、重み付けされて合成されることを
特徴とする請求項１に記載の固体撮像素子。
【請求項３】前記信号電圧は、当該固体撮像素子の内
部又は外部で合成されることを特徴とする請求項２に記
載の固体撮像素子。
【請求項４】前記電荷転送部内に複数の電位障壁部を
備えたことを特徴とする請求項１に記載の固体撮像素
子。
【請求項５】前記電位障壁部によって分割された個々
の電荷転送部において、受光部側の電荷転送部は非受光
部側の電荷転送部よりもその寸法幅が狭くなされたこと
を特徴とする請求項１に記載の固体撮像素子。