專利名稱：固體攝像裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及固體攝像裝置。
背景技術(shù)：
作為固體攝像裝置，已知有分別具有對應于光入射而產(chǎn)生電荷并且平面形狀為 由兩條長邊和兩條短邊形成的大致矩形的光感應區(qū)域的多個光電變換部在一維方向(沿 著光感應區(qū)域的短邊方向的方向)上配置成矩陣狀的固體攝像裝置(例如參照專利文獻 1)。一直以來，這樣的固體攝像裝置被運用于各種各樣的用途中，特別是作為分光器的 光檢測單元而被廣泛應用地使用。專利文獻1 日本特開2005-164363號公報

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明所要解決的問題然而，專利文獻1所記載的固體攝像裝置存在以下的問題。在專利文獻1所記 載的固體攝像裝置中，產(chǎn)生于光感應區(qū)域的電荷從光感應區(qū)域的短邊側(cè)被讀出。因此， 所產(chǎn)生的電荷有必要在光感應區(qū)域的長邊方向上移動，該移動距離較長。其結(jié)果，難以 高速地讀出所產(chǎn)生的電荷。在專利文獻1所記載的固體攝像裝置中，分別鄰接于光感應區(qū)域的一對短邊而 配置存儲電荷的擴散區(qū)域以及放大并輸出產(chǎn)生于該擴散區(qū)域的電壓信號的放大區(qū)域。即 在專利文獻1所記載的固體攝像裝置中，因為分別從鄰接于光感應區(qū)域的各短邊而配置 的一對放大區(qū)域輸出信號，所以，用于獲得一維圖像的信號處理成為必要，圖像處理可 能會變得繁雜。因此，本發(fā)明的目的在于，提供一種可以不使圖像處理變得繁雜并且可以高速 地讀出產(chǎn)生于光感應區(qū)域的電荷的固體攝像裝置。解決問題的技術(shù)手段本發(fā)明所涉及的固體攝像裝置分別具有對應于光入射而產(chǎn)生電荷并且平面形狀 為由兩條長邊和兩條短邊形成的大致矩形的光感應區(qū)域、以及相對于光感應區(qū)域而形成 沿著平行于形成光感應區(qū)域的平面形狀的長邊的規(guī)定的方向升高的電位梯度的電位梯度 形成區(qū)域，并且具備以沿著與上述規(guī)定的方向交叉的方向的方式并置的多個光電變換 部、以及取得分別從多個光電變換部傳輸?shù)碾姾刹⒃谂c規(guī)定的方向交叉的方向上傳輸并 輸出的第1和第2電荷輸出部。在本發(fā)明所涉及的固體攝像裝置中，在各光電變換部中，因為由電位梯度形成 區(qū)域而形成沿著上述規(guī)定的方向升高的電位梯度，所以，在光感應區(qū)域中產(chǎn)生的電荷沿 著由所形成的電位梯度而得到的電勢的傾斜，向任意的短邊側(cè)移動。由此，電荷的移動 速度受電位梯度(電勢的傾斜)支配，并且使電荷的讀出速度高速化。在本發(fā)明中，從多個光電變換部傳輸?shù)碾姾捎傻?或者第2電荷輸出部取得并在與規(guī)定的方向交叉的上述方向上被傳輸并輸出。其結(jié)果，根據(jù)本發(fā)明，不需要再次進行 現(xiàn)有的技術(shù)中所必要的用于獲得一維圖像的信號處理，并能夠防止圖像處理的煩雜化。然而，在本發(fā)明中，光感應區(qū)域的平面形狀為由兩條長邊和兩條短邊形成的大 致矩形。因此，光感應區(qū)域中的飽和電荷量大。優(yōu)選，電位梯度形成區(qū)域形成沿著作為上述規(guī)定的方向的從形成光感應區(qū)域的 平面形狀的一條短邊側(cè)朝向另一條短邊側(cè)的第1方向升高的電位梯度，第1以及第2電荷 輸出部被配置于形成光感應區(qū)域的平面形狀的另一條短邊側(cè)，還具備分別對應于光電變 換部并且被配置于各光電變換部與第1電荷輸出部之間、將來自對應的光電變換部的光 感應區(qū)域的電荷傳輸?shù)降?電荷輸出部的多個第1傳輸部、以及分別對應于光電變換部并 且被配置于各第1電荷輸出部與第2電荷輸出部之間、將被傳輸?shù)降?電荷輸出部的電荷 傳輸?shù)降?電荷輸出部的多個第2傳輸部。因為由電位梯度形成區(qū)域而形成沿著上述第1方向升高的電位梯度，所以，在 光感應區(qū)域中產(chǎn)生的電荷沿著由所形成的電位梯度得到的電勢的傾斜，向另一條短邊側(cè) 移動。向另一條短邊側(cè)移動的電荷在第1傳輸部中被取得并且在第1方向上被傳輸。從 各第1傳輸部傳輸?shù)碾姾捎傻?電荷輸出部而在與第1方向交叉的方向上被傳輸并輸出。 被存儲于第ι電荷輸出部中的電荷由第2傳輸部而在第1方向上被傳輸。從各第2傳輸 部傳輸?shù)碾姾捎傻?電荷輸出部而在與第1方向交叉的方向上被傳輸并輸出。優(yōu)選，電位梯度形成區(qū)域選擇性地形成沿著作為上述規(guī)定的方向的從形成光感 應區(qū)域的平面形狀的一條短邊側(cè)朝向另一條短邊側(cè)的第1方向以及從形成光感應區(qū)域的 平面形狀的另一條短邊側(cè)朝向一條短邊側(cè)的第2方向中的任意的方向升高的電位梯度， 第1電荷輸出部被配置于形成光感應區(qū)域的平面形狀的一條短邊側(cè)，第2電荷輸出部被配 置于形成光感應區(qū)域的平面形狀的另一條短邊側(cè)，還具備分別對應于光電變換部并且被 配置于各光電變換部與第1電荷輸出部之間、將來自對應的光電變換部的光感應區(qū)域的 電荷傳輸?shù)降?電荷輸出部的多個第1傳輸部、以及分別對應于光電變換部并且被配置于 各光電變換部與第2電荷輸出部之間、將來自對應的光電變換部的光感應領(lǐng)域的電荷傳 輸?shù)降?電荷輸出部的多個第2傳輸部。如果由電位梯度形成區(qū)域而形成沿著上述第2方向升高的電位梯度，那么在光 感應區(qū)域中產(chǎn)生的電荷沿著由所形成的電位梯度得到的電勢的傾斜，向一條短邊側(cè)移 動。向一條短邊側(cè)移動的電荷在第1傳輸部中被取得并在第2方向上被傳輸。從各第1 傳輸部傳輸?shù)碾姾捎傻?電荷輸出部而在與第1方向交叉的方向上被傳輸并輸出。如果 由電位梯度形成區(qū)域而形成沿著上述第1方向升高的電位梯度，那么在光感應區(qū)域中產(chǎn) 生的電荷沿著由所形成的電位梯度而得到的電勢的傾斜，向另一條短邊側(cè)移動。向另一 條短邊側(cè)移動的電荷在第2傳輸部中被取得并在第1方向上被傳輸。從各第2傳輸部傳 輸?shù)碾姾捎傻?電荷輸出部而在與第2方向交叉的方向上被傳輸并輸出。更加優(yōu)選，第2電荷輸出部從多個第2傳輸部取得在整個第1期間內(nèi)在光電變換 部中產(chǎn)生的電荷并在與規(guī)定的方向交叉的方向上傳輸并輸出，第1電荷輸出部從多個第1 傳輸部取得在較第1期間短的整個第2期間內(nèi)在光電變換部中產(chǎn)生的電荷并在與規(guī)定的方 向交叉的方向上傳輸并輸出。如果存儲在整個第1期間內(nèi)在光電變換部中產(chǎn)生的電荷，那么由于曝光時間比較長，因而強的入射光由于信號飽和而難以恰當?shù)貦z測出，弱的入射光可以作為足夠大 的信號而被檢測出。如果存儲在整個第2期間內(nèi)在光電變換部中產(chǎn)生的電荷，那么由于 曝光時間比較短，因而弱的入射光由于信號微弱而難以作為信號被充分地檢測出，強的 入射光不會發(fā)生飽和而可以作為信號被恰當?shù)貦z測出。這樣，不論入射光的強度，入射 光均可以作為信號而被恰當?shù)貦z測出，實際有效的動態(tài)范圍變大。在本發(fā)明中，因為具備第1以及第2電荷輸出部，所以，傳輸在整個第2期間內(nèi) 在光電變換部中產(chǎn)生的電荷和傳輸在整個第1期間內(nèi)在光電變換部中產(chǎn)生的電荷，彼此 不會成為阻礙。發(fā)明的效果根據(jù)本發(fā)明，能夠提供一種可以不使圖像處理變得煩雜并且可以高速地讀出在 光感應區(qū)域中產(chǎn)生的電荷的固體攝像裝置。


圖1是表示第1實施方式所涉及的固體攝像裝置的構(gòu)成的圖。圖2是用于說明沿著圖1中的II-II線的截面構(gòu)成的圖。圖3是在第1實施方式所涉及的固體攝像裝置中、所輸入的各信號的時序圖。圖4是用于說明圖3中的在各時刻的電荷的存儲以及排出動作的電勢圖。圖5是用于說明光電變換部中的電荷的移動的模式圖。圖6是表示第2實施方式所涉及的固體攝像裝置的構(gòu)成的圖。圖7是用于說明沿著圖6中的VII-VII線的截面構(gòu)成的圖。圖8是在第2實施方式所涉及的固體攝像裝置中、所輸入的各信號的時序圖。圖9是用于說明圖8中的在各時刻的電荷的存儲以及排出動作的電勢圖。符號的說明1…固體攝像裝置、3…光電變換部、5…緩沖柵極部、7…第1傳輸部、9…第1 移位寄存器、11…第2傳輸部、13…第2移位寄存器、15…光感應區(qū)域、17…電位梯度形 成區(qū)域、23…放大部、61…固體攝像裝置、62…第1緩沖柵極部、63…第1傳輸部、65... 第2移位寄存器、66…第2緩沖柵極部、67…第2傳輸部、69…第2移位寄存器。實施方式以下，參照附圖，對本發(fā)明的優(yōu)選的實施方式進行詳細的說明。此外，在說 明的過程中，對相同的要素或者具有相同的功能的要素使用相同的符號，省略重復的說 明。(第1實施方式)圖1是表示第1實施方式所涉及的固體攝像裝置的構(gòu)成的圖。圖2是用于說明 沿著圖1中的II-II線的截面構(gòu)成的圖。第1實施方式所涉及的固體攝像裝置1具備多個光電變換部3、多個緩沖柵極部 5、多個第1傳輸部7、作為第1電荷輸出部的第1移位寄存器9、多個第2傳輸部11、作 為第2電荷輸出部的第2移位寄存器13。固體攝像裝置1能夠作為分光器的光檢測單元 使用。各光電變換部3具有光感應區(qū)域15和電位梯度形成區(qū)域17。光感應區(qū)域15感應光的入射并產(chǎn)生對應于入射光強度的電荷。電位梯度形成區(qū)域17相對于光感應區(qū)域 15，形成沿著從形成光感應區(qū)域15的平面形狀的一條短邊側(cè)朝向另一條短邊側(cè)的第1方 向(沿著光感應區(qū)域15的長邊方向的方向)升高的電位梯度。在光感應區(qū)域15中產(chǎn)生 的電荷由電位梯度形成區(qū)域17而從光感應區(qū)域15的另一條短邊側(cè)排出。光感應區(qū)域15的平面形狀為由兩條長邊和兩條短邊形成的大致矩形。多個光電 變換部3以沿著與上述第1方向交叉(例如垂直)的方向的方式并置，并在一維方向上配 置成矩陣狀。多個光電變換部3在沿著光感應區(qū)域15的短邊方向的方向上并置。在本 實施方式中，光感應區(qū)域15的長邊方向上的長度被設定為例如Imm的程度左右，光感區(qū) 域15的短邊方向上的長度被設定為例如24 μ m左右。相對于各光感應區(qū)域15，以在沿著光感應區(qū)域15的短邊方向的方向上夾持該光 感應區(qū)域15的方式，配置有隔離區(qū)域18和溢流漏極(OFD overflow drain)區(qū)域19。隔 離區(qū)域18鄰接于光感應區(qū)域15的一條長邊并在沿著光感應區(qū)域15的長邊方向的方向上 延伸。隔離區(qū)域18電氣分離夾持隔離區(qū)域18而鄰接的一對光感應區(qū)域15。溢流漏極區(qū)域19鄰接于光感應區(qū)域15的另一條長邊并在沿著光感應區(qū)域15的 長邊方向的方向上延伸。溢流漏極區(qū)域19包含由柵極晶體管構(gòu)成的溢流柵極(OFG : overflow gate)，并在光感應區(qū)域15中產(chǎn)生超過該光感應區(qū)域15的存儲容量的電荷的時 候，排出超過存儲容量的部分的電荷。由此，可以防止從超過存儲容量的光感應區(qū)域15 溢出的電荷漏出到其它的光感應區(qū)域15的高光溢出(blooming)等的不良情況。各緩沖柵極部5分別對應于光電變換部3并且被配置于形成光感應區(qū)域15的平 面形狀的另一條短邊側(cè)。即多個緩沖柵極部5在與上述第1方向交叉的方向(沿著光感應 區(qū)域15的短邊方向的方向)上被并置于形成光感應區(qū)域15的平面形狀的另一條短邊側(cè)。 緩沖柵極部5間隔開光電變換部3 (光感應區(qū)域15)和第1傳輸部7。在本實施方式中， 在緩沖柵極部5中存儲由電位梯度形成區(qū)域17而從光感應區(qū)域15排出的電荷。隔離區(qū) 域(圖中沒有表示)被配置于鄰接的緩沖柵極部5之間，從而實現(xiàn)緩沖柵極部5之間的電 氣分離。各第1傳輸部7分別對應于緩沖柵極部5并且被配置于緩沖柵極部5與第1移位 寄存器9之間。即多個第1傳輸部7在與上述第1方向交叉的方向上被并置于形成光感 應區(qū)域15的平面形狀的另一條短邊側(cè)。第1傳輸部7取得被存儲于緩沖柵極部5的電荷 并朝向第1方向即朝向第1移位寄存器9傳輸所取得的電荷。隔離區(qū)域(圖中沒有表示) 被配置于鄰接的第1傳輸部7之間，從而實現(xiàn)第1傳輸部7之間的電氣分離。第1移位寄存器9相對于多個第1傳輸部7，在第1方向上與各第1傳輸部7鄰 接地配置。即第1移位寄存器9被配置于形成光感應區(qū)域15的平面形狀的另一條短邊 側(cè)。第1移位寄存器9接收分別從第1傳輸部7傳輸?shù)碾姾?，并在與第1方向交叉的上 述方向上傳輸，從而依次輸出至放大部23。從第1移位寄存器9輸出的電荷由放大部23 而被變換成電壓，并作為在與第1方向交叉的上述方向上并置的每個光電變換部3(光感 應區(qū)域15)的電壓而被輸出至固體攝像裝置1的外部。各第2傳輸部11分別對應于緩沖柵極部5并且被配置于第1移位寄存器9與第 2移位寄存器13之間。即多個第2傳輸部11在與上述第1方向交叉的方向上被并置于 形成光感應區(qū)域15的平面形狀的另一條短邊側(cè)。第2傳輸部11取得被存儲于對應的第1移位寄存器9的區(qū)域的電荷并朝向第1方向即朝向第2移位寄存器13傳輸所取得的電 荷。隔離區(qū)域(圖中沒有表示)被配置于鄰接的第2傳輸部11之間，從而實現(xiàn)第2傳輸 部11之間的電氣分離。第2移位寄存器13相對于多個第2傳輸部11，在第1方向上與各第2傳輸部11 鄰接地配置。即第2移位寄存器13與第1移位寄存器9相同，被配置于形成光感應區(qū)域 15的平面形狀的另一條短邊側(cè)。第2移位寄存器13接收分別從第2傳輸部11傳輸?shù)碾?荷，并在與第1方向交叉的上述方向上傳輸，從而依次輸出至放大部23。從第2移位寄 存器13輸出的電荷由放大部23而被變換成電壓，并作為在與第1方向交叉的上述方向上 并置的每個光電變換部3 (光感應區(qū)域15)的電壓而被輸出至固體攝像裝置1的外部。如圖2所示，多個光電變換部3、多個緩沖柵極部5、多個第1傳輸部7、第1移 位寄存器9、多個第2傳輸部11以及第2移位寄存器13被形成于半導體基板30上。半 導體基板30包含成為半導體基板30的基體的ρ型半導體層31、被形成于ρ型半導體層 31的一個面?zhèn)鹊摩切桶雽w層32，33，35，37，39、η_型半導體層34，36，38，40、以 及P+型半導體層41。在本實施方式中，使用Si作為半導體。所謂“高雜質(zhì)濃度”， 是指例如雜質(zhì)濃度為IX IO17Cm 3左右以上，將“ + ”標注成導電型。所謂“低雜質(zhì)濃 度”，是指雜質(zhì)濃度為IX IO15Cm 3左右以下，將“_”標注成導電型。作為η型雜質(zhì)， 有砷等，作為ρ型雜質(zhì)，有硼等。ρ型半導體層31和η型半導體層32形成ρη接合，由η型半導體層32構(gòu)成由光 的入射而產(chǎn)生電荷的光感應區(qū)域15。η型半導體層32在平面視圖中為由兩條長邊和兩條 短邊形成的大致矩形。η型半導體層32以沿著與第1方向(即沿著從形成η型半導體層 32的平面形狀的一條短邊側(cè)朝向另一條短邊側(cè)的η型半導體層32的長邊方向的方向)交 叉的方向的方式并置，并在一維方向上配置成矩陣狀。各η型半導體層32在沿著η型半 導體層32的短邊方向的方向上并置。上述隔離區(qū)域19能夠由ρ+型半導體層構(gòu)成。相對于η型半導體層32，配置有一對電極51，52。一對電極51，52由透過光 的材料，例如多晶硅膜構(gòu)成，經(jīng)由絕緣層(圖中沒有表示)而被形成于η型半導體層32 上。由一對電極51，52，構(gòu)成電位梯度形成區(qū)域17。電極51，52也可以被形成為在與 上述第1方向交叉的方向上連續(xù)地延伸，以遍及以沿著與上述第1方向交叉的方向的方式 并置的多個η型半導體層32。當然，電極51，52也可以被形成于每個η型半導體層32 上。電極51構(gòu)成所謂的電阻性柵極，在從形成η型半導體層32的平面形狀的一條短 邊側(cè)朝向另一條短邊側(cè)的方向(上述第1方向)上延伸而被形成。電極51通過將定電位 差賦予給兩端，從而形成對應于該電極51的第1方向上的電阻成分的電位梯度，即形成 沿著上述第1方向升高的電位梯度。從控制電路(圖中沒有表示)將信號MGL賦予給電 極51的一端，從控制電路(圖中沒有表示)將信號MGH賦予給電極51的另一端以及電 極52。如果信號MGL為L電平并且信號MGH為H電平，那么在η型半導體層32上形 成沿著上述第1方向升高的電位梯度。電極53在第1方向上與電極52鄰接地配置。電極53經(jīng)由絕緣層(圖中沒有表 示)而被形成于η型半導體層33上。η型半導體層33被配置于形成η型半導體層32的 平面形狀的另一條短邊側(cè)。電極53例如由多晶硅膜構(gòu)成。從控制電路(圖中沒有表示)將信號BG賦予給電極53。由電極53以及電極53下的η型半導體層33，構(gòu)成緩沖柵極 部5。傳輸電極54，55在第1方向上與電極53鄰接地配置。傳輸電極54，55經(jīng)由絕 緣層(圖中沒有表示)而被分別形成于η_型半導體層34以及η型半導體層35上。η型 半導體層34以及η型半導體層35在第1方向上與η型半導體層33鄰接地配置。傳輸電 極54，55例如由多晶硅膜構(gòu)成。從控制電路(圖中沒有表示)將信號TGl賦予給傳輸 電極54，55。由傳輸電極54，55以及傳輸電極54，55下的η型半導體層34以及η型 半導體層35，構(gòu)成第1傳輸部7。一對傳輸電極56，57在第1方向上與傳輸電極55鄰接地配置。傳輸電極56， 57經(jīng)由絕緣層(圖中沒有表示)而被分別形成于ιΓ型半導體層36以及η型半導體層37 上。η_型半導體層36以及η型半導體層37在第1方向上與η型半導體層35鄰接地配 置。傳輸電極56，57例如由多晶硅膜構(gòu)成。從控制電路(圖中沒有表示)將信號PlHl 等賦予給傳輸電極56，57。由傳輸電極56，57以及傳輸電極56，57下的η型半導體層 36以及η型半導體層37，構(gòu)成第1移位寄存器9。傳輸電極58在第1方向上與傳輸電極57鄰接地配置。傳輸電極58經(jīng)由絕緣層 (圖中沒有表示)而被形成于η_型半導體層38上。η_型半導體層38在第1方向上與η 型半導體層37鄰接地配置。傳輸電極58例如由多晶硅膜構(gòu)成。從控制電路(圖中沒有 表示)將信號TG2賦予給傳輸電極58。由傳輸電極58以及傳輸電極58下的η型半導 體層38，構(gòu)成第2傳輸部11。傳輸電極59在第1方向上與傳輸電極58鄰接地配置。傳輸電極59經(jīng)由絕緣層 (圖中沒有表示)而被形成于η_型半導體層40以及η型半導體層39上。η_型半導體層 40在第1方向上與η_型半導體層38鄰接地配置。η型半導體層39在第1方向上與η_型 半導體層40鄰接地配置。傳輸電極59例如由多晶硅膜構(gòu)成。從控制電路(圖中沒有表 示)將信號Ρ1Η2等賦予給傳輸電極59。由傳輸電極59和傳輸電極59下的ιΓ型半導體 層40以及η型半導體層39，構(gòu)成第2移位寄存器13。P+型半導體層41將η型半導體層32，33，35，37，39以及η—型半導體層34， 36，38，40電氣分離于半導體基板30的其它部分。上述的各絕緣層由透過光的材料，例 如氧化硅膜構(gòu)成。優(yōu)選，除了 η型半導體層32，η型半導體層33，35，37，39、η_型半 導體層34，36，38，40 (緩沖柵極部5、第1傳輸部7、第1移位寄存器9、第2傳輸部 11以及第2移位寄存器13)為了防止產(chǎn)生不要的電荷而配置遮光部材等，從而被遮光。接著，根據(jù)圖3以及圖4，對固體攝像裝置1中的動作進行說明。圖3是在本實 施方式所涉及的固體攝像裝置1中、輸入到電極51 59的各信號MGL，MGH, BG, TGI, Ρ1Η1, TG2，Ρ1Η2的時序圖。圖4(a) (e)是用于說明圖3中的在各時刻tl t5的電荷的存儲以及排出動作的電勢圖。然而，在η型半導體中存在正離子化的施主，在ρ型半導體中存在負離子化的受 主。半導體中的電勢為η型比ρ型高。換言之，能量帶圖中的電勢由于朝下成為電勢 的正方向，所以η型半導體中的電勢在能量帶圖中比ρ型半導體的電勢深(高)，能級變 低。如果將正電位施加于各電極，那么電極正下方的半導體區(qū)域的電勢變深(在正方向 上變大)。如果減小被施加于各電極的正電位大小，那么對應的電極正下方的半導體區(qū)域的電勢變淺(在正方向上變小)。如圖3所示，在時刻tl，如果信號MGL，MGH, TGI, P1H1, TG2，P1H2為
L電平且信號BG為H電平，那么η型半導體層33的電勢Φ 33因為比η_型半導體層34的 電勢φ34深，所以形成電勢φ32，Φ33的井(參照圖4(a))。在該狀態(tài)下，如果光入射到 η型半導體層32并產(chǎn)生電荷，那么所產(chǎn)生的電荷被存儲于電勢Φ32，Φ33的井內(nèi)。電荷 量QL1被存儲于電勢Φ32，Φ33中。在時刻t2，如果信號MGH為H電平，那么在η型半導體層32上形成沿著上述 第1方向升高的電位梯度，電勢Φ32以朝向η型半導體層33側(cè)變深的方式發(fā)生傾斜，從 而形成電勢Φ32的梯度(參照圖4(b))。同樣，在時刻t2，如果信號TGl為H電平，那 么n_型半導體層34以及η型半導體層35的各電勢Φ34，Φ35變深，從而形成電勢Φ35的 井。被存儲于電勢Φ32的井內(nèi)的電荷也如圖5所示沿著電勢Φ32的梯度移動，與被存儲 于電勢Φ33的井中的電荷一起，被傳輸?shù)诫妱荭?5的井內(nèi)。電荷量QL1被存儲于電勢Φ35 中。在時刻t3，如果信號TGl為L電平，那么電勢Φ34，Φ35變淺。由此，形成電 勢φ32，φ33的井。此時，維持形成電勢Φ32的梯度的狀態(tài)，并將所產(chǎn)生的電荷存儲到電 勢Φ33的井內(nèi)。將電荷量QL2存儲到電勢Φ32中(參照圖4(c))。另外，在時刻t3，如 果信號PlHl為H電平，那么n_型半導體層36以及η型半導體層37的各電勢Φ36，Φ37 變深，從而形成電勢Φ37的井。被存儲于電勢Φ35的井內(nèi)的電荷被傳輸至電勢Φ37的井 內(nèi)。電荷量QL1被存儲于電勢Φ 37中。在時刻t4，如果信號TGl為H電平且信號PlHl為L電平，那么形成電勢Φ35 的井(參照圖4(d))。由此，被存儲于電勢Φ 33的井內(nèi)的電荷被傳輸?shù)诫妱荭?35的井內(nèi)。 電荷量QL2被存儲于電勢Φ 35中。同樣，在時刻t4，如果信號TG2，P1H2為H電平，那么η—型半導體層38，40 以及η型半導體層39的各電勢Φ38，Φ40, Φ39變深，從而形成電勢Φ39的井。被存儲 于電勢Φ 37的井內(nèi)的電荷被傳輸至電勢Φ 39的井內(nèi)。電荷量QL1被存儲于電勢Φ 39中。 此后，電荷量QL1的電荷在電荷傳輸期間TPl的期間內(nèi)，在與上述第1方向交叉的方向 上依次被傳輸，并被輸出至放大部23。省略圖3中的圖示，但是，在電荷傳輸期間TPl 中，作為信號Ρ1Η2等而賦予用于在與上述第1方向交叉的方向上傳輸電荷量QL1的信 號。在時刻t5，如果信號MGH為L電平且信號TGl為L電平，那么與時刻tl相同，
電勢Φ32的梯度消失，并且形成電勢Φ32，Φ33的井(參照圖4(e))。由此，與時刻tl相 同，所產(chǎn)生的電荷被存儲于電勢Φ32，Φ33的井內(nèi)。同樣，在時刻t5，如果信號PlHl為 H電平，那么與時刻t3相同，形成電勢Φ37的井。被存儲于電勢Φ35的井內(nèi)的電荷被傳 輸至電勢Φ37的井內(nèi)。電荷量QL2被存儲于電勢Φ37中。此后，電荷量QL2W電荷在 電荷傳輸期間ΤΡ2的期間內(nèi)，在與上述第1方向交叉的方向上依次被傳輸，并被輸出至放 大部23。省略圖3中的圖示，但是，在電荷傳輸期間ΤΡ2中，作為信號PlHl等而賦予 用于在與上述第1方向交叉的方向上傳輸電荷量QL2的信號。如以上所述，在本實施方式中，光感應區(qū)域15的平面形狀為由兩條長邊和兩條 短邊形成的大致矩形。在此情況下，可以增大光感應區(qū)域15的長邊方向上的長度，并能夠增大各光感應區(qū)域15中的飽和電荷量，從而能夠謀求SN比的提高。多個光電變換部3以沿著與上述第1方向交叉的方向的方式并置，并在一維方向 上配置成矩陣狀。在本實施方式中，多個光電變換部3在沿著光感應區(qū)域15的短邊方向 的方向上并置。在各光電變換部3中，因為由電極51而形成沿著上述第1方向升高的電 位梯度，所以，在光感應區(qū)域15中產(chǎn)生的電荷沿著由所形成的電位梯度得到的電勢的傾 斜，向另一條短邊側(cè)移動。由此，電荷的移動速度受電位梯度(電勢的傾斜)支配，電 荷的讀出速度高速化。向另一條短邊側(cè)移動的電荷被存儲于緩沖柵極部5。被存儲于緩沖柵極部5的電 荷被第1傳輸部7取得，并在第1方向上被傳輸。然后，從各第1傳輸部7傳輸?shù)碾姾?由第1移位寄存器9而在與上述第1方向交叉的方向上被傳輸并輸出。被存儲于第1移 位寄存器9的電荷由第2傳輸部11而在第1方向上被傳輸。然后，從各第2傳輸部11 傳輸?shù)碾姾捎傻?移位寄存器13而在與上述第1方向交叉的方向上被傳輸并輸出。從多 個光電變換部3傳輸?shù)碾姾捎傻?或者第2移位寄存器9，13取得，并在與上述第1方向 交叉的方向上被傳輸。其結(jié)果，在固體攝像裝置1中，不需要再次進行用于獲得一維圖 像的信號處理，并能夠防止圖像處理的煩雜化。在本實施方式中，光感應區(qū)域15的平面形狀為由兩條長邊和兩條短邊形成的大 致矩形。其結(jié)果，光感應區(qū)域15中的飽和電荷量較大。在本實施方式中，連續(xù)且交替地輸出在整個第1期間(圖3中的期間Tl)內(nèi)在光 電變換部3 (光感應區(qū)域15)中產(chǎn)生的電荷(電荷量QL1)、以及在較第1期間Tl短的整 個第2期間(圖3中的期間T2)內(nèi)在光電變換部3 (光感應區(qū)域15)中產(chǎn)生的電荷(電荷 量QL2)。即在本實施方式中，將第1期間Tl和第2期間T2之和作為一個讀出周期，存 儲并輸出在光電變換部3中產(chǎn)生的電荷。在本實施方式中，在整個第1期間內(nèi)在光電變 換部3中產(chǎn)生的電荷在電荷傳輸期間TPl中被讀出，在整個第2期間內(nèi)在光電變換部3中 產(chǎn)生的電荷在電荷傳輸期間TP2中被讀出。在本實施方式中，第1期間Tl被設定為例如 9.99ms左右，第2期間T2被設定為例如10 μ s左右，第1期間Tl被設定成第2期間T2 的大致1000倍。在第1期間Tl被設定為9.99ms，第2期間T2被設定為10 μ s的情況下，在整 個第1期間Tl內(nèi)在光電變換部3中產(chǎn)生的電荷量發(fā)生飽和的時候，可以將基于在整個第 2期間T2內(nèi)在光電變換部3中產(chǎn)生的電荷量的輸出調(diào)整到1000倍，并作為固體攝像裝置 1的輸出。在整個第1期間Tl內(nèi)在光電變換部3中產(chǎn)生的電荷量不發(fā)生飽和的時候，也 可以將基于在整個第1期間Tl內(nèi)在光電變換部3中產(chǎn)生的電荷量與在整個第2期間T2內(nèi) 在光電變換部3中產(chǎn)生的電荷量之和的輸出作為固體攝像裝置1的輸出。如果存儲在整個第1期間Tl內(nèi)在光電變換部3中產(chǎn)生的電荷，那么由于曝光時 間比較長，因而強的入射光由于信號飽和而難以恰當?shù)貦z測出，弱的入射光可以作為足 夠大的信號而被檢測出。另外，如果存儲在整個第2期間T2內(nèi)在光電變換部3中產(chǎn)生的 電荷，那么由于曝光時間比較短，因而弱的入射光由于信號微弱而難以作為信號充分地 檢測出，強的入射光不發(fā)生飽和并可以作為信號恰當?shù)貦z測出。如以上所述，在固體攝 像裝置1中，不論入射光的強度，入射光均可以作為信號而被恰當?shù)貦z測，實際有效的 動態(tài)范圍變大。
在本實施方式中，固體攝像裝置1具備第1或者第2移位寄存器9，13。由此， 在整個第2期間T2內(nèi)在光電變換部3中產(chǎn)生的電荷的傳輸和在整個第1期間Tl內(nèi)在光電 變換部3中產(chǎn)生的電荷的傳輸，彼此不會成為阻礙。(實施方式2)圖6是表示第2實施方式所涉及的固體攝像裝置的構(gòu)成的圖。圖7是用于說明 沿著圖6中的VII-VII線的截面構(gòu)成的圖。第2實施方式所涉及的固體攝像裝置61具備多個光電變換部3、多個第1緩沖柵 極部62、多個第1傳輸部63、作為第1電荷輸出部的第1移位寄存器65、多個第2緩沖 柵極部66、多個第2傳輸部67、以及作為第2電荷輸出部的第2移位寄存器69。固體攝 像裝置61也與上述的固體攝像裝置1相同，能夠作為分光器的光檢測單元使用。各光電變換部3具有光感應區(qū)域15和電位梯度形成區(qū)域17。電位梯度形成區(qū)域 17相對于光感應區(qū)域15，選擇性地形成沿著從形成光感應區(qū)域15的平面形狀的一條短邊 側(cè)朝向另一條短邊側(cè)的第1方向以及從形成光感應區(qū)域15的平面形狀的另一條短邊側(cè)朝 向一條短邊側(cè)的第2方向中的任意的方向升高的電位梯度。上述第1以及第2方向是沿 著光感應區(qū)域15的長邊方向的方向。在光感應區(qū)域15中產(chǎn)生的電荷由電位梯度形成區(qū) 域17，從光感應區(qū)域15的另一條短邊側(cè)或者一條短邊側(cè)被排出。各第1緩沖柵極部62分別對應于光電變換部3并且被配置于形成光感應區(qū)域15 的平面形狀的一條短邊側(cè)。即多個第1緩沖柵極部62在與上述第1以及第2方向交叉的 第3方向(沿著光感應區(qū)域15的短邊方向的方向)上被并置于形成光感應區(qū)域15的平面 形狀的一條短邊側(cè)。第1緩沖柵極部62間隔開光電變換部3 (光感應區(qū)域15)和第1傳 輸部63。在本實施方式中，在第1緩沖柵極部62中存儲由電位梯度形成區(qū)域17而從光 感應區(qū)域15排出的電荷。隔離區(qū)域(圖中沒有表示)被配置于鄰接的第1緩沖柵極部62 之間，從而實現(xiàn)第1緩沖柵極部62之間的電氣分離。各第1傳輸部63分別對應于第1緩沖柵極部62并且在第2方向上與對應的第1 緩沖柵極部62鄰接地配置。即多個第1傳輸部63也分別對應于光電變換部3并且在上 述第3方向上被并置于形成光感應區(qū)域15的平面形狀的一條短邊側(cè)。第1傳輸部63從 第1緩沖柵極部62取得由電位梯度形成區(qū)域17而從光感應區(qū)域15排出的電荷，并在第 2方向上傳輸所取得的電荷。隔離區(qū)域(圖中沒有表示)被配置于鄰接的第1傳輸部63 之間，從而實現(xiàn)第1傳輸部63之間的電氣分離。第1移位寄存器65相對于多個第1傳輸部63，在第2方向上與各第1傳輸部63 鄰接地配置。即第1移位寄存器65被配置于形成光感應區(qū)域15的平面形狀的一條短邊 側(cè)。第1移位寄存器65接收分別從第1傳輸部63傳輸?shù)碾姾?，并在上述?方向上傳 輸，從而依次輸出至放大部23。從第1移位寄存器65輸出的電荷由放大部23而被變換 成電壓，并作為在上述第3方向上并置的每個光電變換部3 (光感應區(qū)域15)的電壓而被 輸出至固體攝像裝置61的外部。各第2緩沖柵極部66分別對應于光電變換部3并且被配置于形成光感應區(qū)域15 的平面形狀的另一條短邊側(cè)。即多個第2緩沖柵極部66在上述第3方向上被并置于形成 光感應區(qū)域15的平面形狀的另一條短邊側(cè)。第2緩沖柵極部66間隔開光電變換部3 (光 感應區(qū)域15)和第2傳輸部67。在本實施方式中，在第2緩沖柵極部66中存儲由電位梯度形成區(qū)域17而從光感應區(qū)域15排出的電荷。隔離區(qū)域(圖中沒有表示)被配置于鄰 接的第2緩沖柵極部66之間，從而實現(xiàn)第2緩沖柵極部66之間的電氣分離。各第2傳輸部67分別對應于第2緩沖柵極部66并且在第1方向上與對應的第2 緩沖柵極部66鄰接地配置。即多個第2傳輸部67也分別對應于光電變換部3，并且在上 述第3方向上被并置于形成光感應區(qū)域15的平面形狀的一條短邊側(cè)。第2傳輸部67從 第2緩沖柵極部66取得由電位梯度形成區(qū)域17而從光感應區(qū)域15排出的電荷，并在第 1方向上傳輸所取得的電荷。隔離區(qū)域(圖中沒有表示)被配置于鄰接的第2傳輸部67 之間，從而實現(xiàn)第2傳輸部67之間的電氣分離。第2移位寄存器69相對于多個第2傳輸部67，在第1方向上與各第2傳輸部67 鄰接地配置。即第2移位寄存器69被配置于形成光感應區(qū)域15的平面形狀的另一條短 邊側(cè)。第2移位寄存器69接收分別從第2傳輸部67傳輸?shù)碾姾?，并在上述?方向上 傳輸，從而依次輸出至放大部23。從第2移位寄存器69輸出的電荷由放大部23而被變 換成電壓，并作為在上述第3方向上并置的每個光電變換部3(光感應區(qū)域15)的電壓而 被輸出至固體攝像裝置61的外部。如圖7所示，多個光電變換部3、多個第1緩沖柵極部62、多個第1傳輸部63、 第1移位寄存器65、多個第2緩沖柵極部66、多個第2傳輸部67以及第2移位寄存器69 被形成于半導體基板30上。半導體基板30包含ρ型半導體層31、被形成于ρ型半導體 層31的一個面?zhèn)鹊摩切桶雽w層81，82，83，85，86，87，89、ιΓ型半導體層84，88、 以及P+型半導體層41。ρ型半導體層31和η型半導體層81形成ρη接合，由η型半導體層81而構(gòu)成由 光的入射而產(chǎn)生電荷的光感應區(qū)域15。η型半導體層81在平面視圖中為由兩條長邊和兩 條短邊形成的大致矩形。η型半導體層81以沿著與上述第1方向(即沿著從形成η型半 導體層81的平面形狀的一條短邊側(cè)朝向另一條短邊側(cè)的η型半導體層32的長邊方向的方 向)交叉的方向的方式并置，并在一維方向上配置成矩陣狀。當然，η型半導體層81也 以沿著與上述第2方向(即沿著從形成η型半導體層81的平面形狀的另一條短邊側(cè)朝向 一條短邊側(cè)的η型半導體層32的長邊方向的方向)交叉的方向的方式并置。各η型半導 體層81在沿著η型半導體層81的短邊方向的方向上，即在上述第3方向上并置。上述 隔離區(qū)域也能夠由P+型半導體層構(gòu)成。相對于各η型半導體層81，配置一組電極91 93。一組電極91 93由透過 光的材料，例如多晶硅膜構(gòu)成，并經(jīng)由絕緣層(圖中沒有表示)而被形成于η型半導體層 32上。由一組電極91 93而構(gòu)成電位梯度形成區(qū)域17。各電極91 93也可以被形 成為在第3方向上連續(xù)地延伸，以遍及以沿著與第2方向交叉的方向的方式并置的多個η 型半導體層81。當然，各電極91 93也可以被形成于每個η型半導體層81。電極91構(gòu)成所謂的電阻性柵極，并被形成為在從形成η型半導體層81的平面形 狀的一條短邊側(cè)朝向另一條短邊側(cè)的方向(上述第1方向)上以及在從另一條短邊側(cè)朝向 一條短邊側(cè)的方向(上述第2方向)上延伸。電極91通過將定電位差賦予給兩端，從而 形成對應于該電極91的第1或者第2方向上的電阻成分的電位梯度，即形成沿著上述第 1或者第2方向升高的電位梯度。電極92在第2方向上與電極91鄰接地配置。電極93 在第1方向上與電極91鄰接地配置。從控制電路(圖中沒有表示)將信號MGl賦予給電極91的一端(一條短邊側(cè)的端部)以及電極92，并從控制電路(圖中沒有表示)將信 號MG2賦予給電極91的另一端(另一條短邊側(cè)的端部)以及電極93。如果信號MGl 為H電平并且信號MG2為L電平，那么在η型半導體層81上形成沿著上述第1方向升 高的電位梯度。如果信號MGl為L電平并且信號MG2為H電平，那么在η型半導體層 81上形成沿著上述第2方向升高的電位梯度。電極94在第2方向上與電極92鄰接地配置。電極94經(jīng)由絕緣層(圖中沒有表 示)而被形成于η型半導體層82上。η型半導體層82被配置于形成η型半導體層81的 平面形狀的一條短邊側(cè)。電極94例如由多晶硅膜構(gòu)成。從控制電路(圖中沒有表示) 將信號BG2賦予給電極94。由電極94以及電極94下的η型半導體層82，構(gòu)成第1緩 沖柵極部62。傳輸電極95在第2方向上與電極94鄰接地配置。傳輸電極95經(jīng)由絕緣層(圖 中沒有表示)而被形成于η型半導體層83上。η型半導體層83在第2方向上與η型半導 體層82鄰接地配置。傳輸電極95例如由多晶硅膜構(gòu)成。從控制電路(圖中沒有表示) 將信號TG2賦予給傳輸電極95。由傳輸電極95以及傳輸電極95下的η型半導體層83， 構(gòu)成第1傳輸部63。一對傳輸電極96，97在第2方向上與傳輸電極95鄰接地配置。傳輸電極96， 97經(jīng)由絕緣層(圖中沒有表示)而分別被形成于η_型半導體層84以及η形半導體層85 上。η_型半導體層84以及η形半導體層85在第2方向上與η型半導體層83鄰接地配 置。傳輸電極96，97例如由多晶硅膜構(gòu)成。從控制電路(圖中沒有表示)將信號Ρ1Η2 等賦予給傳輸電極96，97。由傳輸電極96，97以及傳輸電極96，97下的η型半導體層 84以及η型半導體層85，構(gòu)成第1移位寄存器65。電極98在第1方向上與電極93鄰接地配置。電極98經(jīng)由絕緣層(圖中沒有表 示)而被形成于η型半導體層86上。η型半導體層86被配置于形成η型半導體層81的 平面形狀的另一條短邊側(cè)。電極98例如由多晶硅膜構(gòu)成。從控制電路(圖中沒有表示) 將信號BGl賦予給電極98。由電極98以及電極98下的η型半導體層86，構(gòu)成第2緩 沖柵極部66。傳輸電極99在第1方向上與電極98鄰接地配置。傳輸電極99經(jīng)由絕緣層(圖 中沒有表示)而被形成于η型半導體層87上。η型半導體層87在第1方向上與η型半導 體層86鄰接地配置。傳輸電極99例如由多晶硅膜構(gòu)成。從控制電路(圖中沒有表示) 將信號TGl賦予給傳輸電極99。由傳輸電極99以及傳輸電極99下的η型半導體層87， 構(gòu)成第2傳輸部67。一對傳輸電極100，101在第1方向上與傳輸電極99鄰接地配置。傳輸電極 100，101經(jīng)由絕緣層(圖中沒有表示)而分別被形成于η_型半導體層88以及η形半導體 層89上。ιΓ型半導體層88以及η形半導體層89在第1方向上與η型半導體層87鄰接 地配置。傳輸電極100，101例如由多晶硅膜構(gòu)成。從控制電路(圖中沒有表示)將信 號PlHl等賦予給傳輸電極100，101。由傳輸電極100，101以及傳輸電極100，101下 的η_型半導體層88以及η型半導體層89，構(gòu)成第2移位寄存器69。ρ+型半導體層41將η型半導體層81，82，83，85，86，87，89以及ιΓ型半導體 層84，88電氣分離于半導體基板30的其它部分。上述的各絕緣層由透過光的材料，例如氧化硅膜構(gòu)成。優(yōu)選，除了 η型半導體層81，η型半導體層81，82，83，85，86，87， 89、ιΓ型半導體層84，88(第1緩沖柵極部62、第1傳輸部63、第1移位寄存器65、第 2緩沖柵極部66、第2傳輸部67以及第2移位寄存器69)為了防止產(chǎn)生不要的電荷而配 置遮光部材等，從而被遮光。接著，根據(jù)圖8以及圖9，對固體攝像裝置61中的動作進行說明。圖8是在 本實施方式所涉及的固體攝像裝置61中、輸入到電極91 101的各信號MG1，MG2， BGl, BG2，TGI, TG2，Ρ1Η1, Ρ1Η2的時序圖。圖9 (a) (f)是用于說明圖8中的 在各時刻tl t6的電荷的存儲以及排出動作的電勢圖。如圖8所示，在時刻tl，如果信號MG1，BGl為H電平且信號MG2，BG2， TGI, TG2，P1H1, P1H2為L電平，那么在η型半導體層81上形成沿著上述第1方向 升高的電位梯度，電勢Φ81以朝向η型半導體層86側(cè)變深的方式發(fā)生傾斜，從而形成電 勢Φ81的梯度(參照圖9(a))。此時，因為η型半導體層86的電勢Φ86比η型半導體層 87的電勢Φ87深，所以，形成電勢Φ86的井。在該狀態(tài)下，如果光入射到η型半導體層 81并產(chǎn)生電荷，那么所產(chǎn)生的電荷也如圖5所示沿著電勢Φ81的梯度在第1方向上移動， 并被存儲于電勢Φ81，Φ86的井內(nèi)。電荷量QL1被存儲于電勢Φ81，Φ86中。在時刻t2，如果信號TGl為H電平，那么η型半導體層87的電勢Φ 87變深，從 而形成電勢Φ 86，Φ 87的井(參照圖9 (b))。電荷量QL1被存儲于電勢Φ 86，Φ 87中。在時刻t3，如果信號MGl，BGl為L電平且信號MG2，BG2為H電平，那么 在η型半導體層81上形成沿著上述第2方向升高的電位梯度，電勢Φ81以朝向η型半導 體層82側(cè)變深的方式發(fā)生傾斜，從而形成電勢Φ81的梯度(參照圖9(c))。此時，因為 η型半導體層82的電勢Φ82比η型半導體層83的電勢Φ83深，所以形成電勢Φ82的井。 在該狀態(tài)下，如果光入射到η型半導體層81并產(chǎn)生電荷，那么所產(chǎn)生的電荷沿著電勢Φ81 的梯度在第2方向上移動，并被存儲于電勢Φ82的井內(nèi)。電荷量QL2被存儲于電勢82中。 因為電勢Φ86變淺，所以電荷量QL1的電荷被存儲于電勢Φ87的井中。在時刻t4，如果信號TGl為L電平并且信號PlHl為H電平，那么電勢Φ87變 淺，并且η_型半導體層88以及η型半導體層89的各電勢Φ88，Φ89變深，從而形成電勢 Φ89的井(參照圖9(d))。被存儲于電勢Φ 87的井內(nèi)的電荷被傳輸?shù)诫妱荭?9的井內(nèi)。 電荷量QL1被存儲于電勢Φ89中。此后，電荷量QL1W電荷在電荷傳輸期間TPl的期間 內(nèi)，在上述第3方向上被依次傳輸，并被輸出至放大部23。在電荷傳輸期間TPl中，作 為信號PlHl等而賦予用于在第3方向上傳輸電荷量QL1的信號。在時刻t4，如果信號TG2為H電平，那么η型半導體層83的電勢Φ 83變深，從 而形成電勢Φ82，Φ83的井(參照圖9(d))。電荷量QL2被存儲于電勢Φ82，Φ83中。在時刻t5，如果信號BG2為L電平，那么由于電勢Φ82變淺，因而電荷量QL2 的電荷被存儲于電勢Φ83的井中(參照圖9(e))。在時刻t5，如果信號MG1，BGl為H電平，那么與時刻tl相同，形成電勢Φ81
的梯度(以朝向η型半導體層86側(cè)變深的方式發(fā)生傾斜的梯度)，并且形成電勢Φ86的 井。因此，如果光入射到η型半導體層81而產(chǎn)生電荷，那么所產(chǎn)生的電荷沿著電勢Φ81 的梯度在第1方向上移動，并被存儲于電勢Φ86的井內(nèi)。電荷量QL1被存儲于電勢Φ86 中。
在時刻t6，如果信號P1H2為H電平，那么η—型半導體層84以及η型半導體層 85的各電勢Φ84，Φ85變深，從而形成電勢Φ85的井(參照圖9(f))。被存儲于電勢Φ83 的井內(nèi)的電荷被傳輸至電勢Φ85的井內(nèi)。電荷量QL2被存儲于電勢Φ85中。此后，電 荷量QL2的電荷在電荷傳輸期間ΤΡ2的期間內(nèi)，在上述第3方向上被依次傳輸，并被輸 出至放大部23。在電荷傳輸期間ΤΡ2中，作為信號Ρ1Η2等而賦予用于在第3方向上傳 輸電荷量QL2W信號。在時刻t6，如果信號PlHl為L電平，那么各電勢Φ88，Φ89變淺。此時，因為 維持形成電勢Φ81的梯度的狀態(tài)，所以，如果光入射到η型半導體層81而產(chǎn)生電荷，那 么所產(chǎn)生的電荷沿著電勢Φ81的梯度在第1方向上移動，并被存儲于電勢Φ86的井內(nèi)。如以上所述，在本實施方式中，在各光電變換部3中，因為由電極91而形成沿 著第1方向或者第2方向升高的電位梯度，所以，在光感應區(qū)域15中產(chǎn)生的電荷沿著由 所形成的電位梯度得到的電勢的傾斜，向另一條或者一條短邊側(cè)移動。由此，電荷的移 動速度受電位梯度(電勢的傾斜)支配，電荷的讀出速度高速化。向另一條短邊側(cè)移動的電荷被存儲于第2緩沖柵極部66中。被存儲于第2緩沖 柵極部66的電荷被第2傳輸部67取得，并在第1方向上被傳輸。從各第2傳輸部67傳 輸?shù)碾姾捎傻?移位寄存器69而在上述第3方向上被傳輸并輸出。向一條短邊側(cè)移動的 電荷被存儲于第1緩沖柵極部62。被存儲于第1緩沖柵極部62的電荷被第1傳輸部63 取得，并在第1方向上被傳輸。從各第1傳輸部63傳輸?shù)碾姾捎傻?移位寄存器65而 在上述第3方向上被傳輸并輸出。這樣，從多個光電變換部3傳輸?shù)碾姾捎傻?或者第2 移位寄存器65，69取得，并在第3方向上被傳輸。其結(jié)果，在固體攝像裝置61中，不 需要再次進行用于獲得一維圖像的信號處理，從而能夠防止圖像處理的煩雜化。即使在本實施方式中，也能夠連續(xù)且交替地輸出在整個第1期間(圖8中的期 間Tl)內(nèi)在光電變換部3 (光感應區(qū)域15)中產(chǎn)生的電荷(電荷量QL1).在整個第2期間 (圖3中的期間T2)內(nèi)在光電變換部3 (光感應區(qū)域15)中產(chǎn)生的電荷(電荷量QL2)。其 結(jié)果，與第1實施方式相同，固體攝像裝置61中，不論入射光的強度，入射光均可以作 為信號而被恰當?shù)貦z測，實際有效的動態(tài)范圍變大。固體攝像裝置61因為具備第1或者第2移位寄存器65，69，所以，傳輸在整個 第2期間T2內(nèi)在光電變換部3中產(chǎn)生的電荷和傳輸在整個第1期間Tl內(nèi)在光電變換部3 中產(chǎn)生的電荷，彼此不會成為阻礙。以上，雖然對本發(fā)明的優(yōu)選的實施方式進行了說明，但是，本發(fā)明并不一定限 于上述的實施方式，只要在不脫離其宗旨的范圍內(nèi)，可以進行各種各樣的變更。產(chǎn)業(yè)上的利用可能性本發(fā)明可以作為分光器的光檢測單元而加以利用。
權(quán)利要求
1. 一種固體攝像裝置，其特征在于，多個光電變換部，分別具有光感應區(qū)域和電位梯度形成區(qū)域，所述光感應區(qū)域?qū)?于光入射而產(chǎn)生電荷并且平面形狀為由兩條長邊和兩條短邊形成的大致矩形，所述電位 梯度形成區(qū)域相對于所述光感應區(qū)域，形成沿著平行于形成所述光感應區(qū)域的平面形狀 的長邊的規(guī)定的方向升高的電位梯度，并且所述多個光電變換部以沿著與所述規(guī)定的方 向交叉的方向的方式并置；以及第1以及第2電荷輸出部，取得分別從所述多個光電變換部傳輸?shù)碾姾桑⒃谂c所述 規(guī)定的方向交叉的所述方向上傳輸并輸出。
2.如權(quán)利要求1所述的固體攝像裝置，其特征在于，所述電位梯度形成區(qū)域形成沿著作為所述規(guī)定的方向的從形成所述光感應區(qū)域的平 面形狀的一條短邊側(cè)朝向另一條短邊側(cè)的第1方向升高的電位梯度，所述第1以及第2電荷輸出部被配置于形成所述光感應區(qū)域的平面形狀的另一條短邊側(cè)，所述固體攝像裝置還具備多個第1傳輸部，分別對應于所述光電變換部并且被配置于各所述光電變換部與所 述第1電荷輸出部之間，將來自對應的光電變換部的光感應區(qū)域的電荷傳輸?shù)剿龅?電 荷輸出部；以及多個第2傳輸部，分別對應于所述光電變換部并且被配置于各所述第1電荷輸出部與 所述第2電荷輸出部之間，將被傳輸?shù)剿龅?電荷輸出部的電荷傳輸?shù)剿龅?電荷輸 出部。
3.如權(quán)利要求1所述的固體攝像裝置，其特征在于，所述電位梯度形成區(qū)域選擇性地形成沿著作為所述規(guī)定的方向的從形成所述光感 應區(qū)域的平面形狀的一條短邊側(cè)朝向另一條短邊側(cè)的第1方向以及從形成所述光感應區(qū) 域的平面形狀的另一條短邊側(cè)朝向一條短邊側(cè)的第2方向中的任意的方向升高的電位梯 度，所述第1電荷輸出部被配置于形成所述光感應區(qū)域的平面形狀的一條短邊側(cè)，所述第2電荷輸出部被配置于形成所述光感應區(qū)域的平面形狀的另一條短邊側(cè)，所述固體攝像裝置還具備多個第1傳輸部，分別對應于所述光電變換部并且被配置于各所述光電變換部與所 述第1電荷輸出部之間，將來自對應的光電變換部的光感應區(qū)域的電荷傳輸?shù)剿龅?電 荷輸出部；以及多個第2傳輸部，分別對應于所述光電變換部并且被配置于各所述光電變換部與所 述第2電荷輸出部之間，將來自對應的光電變換部的光感應領(lǐng)域的電荷傳輸?shù)剿龅?電 荷輸出部。
4.如權(quán)利要求2或者3所述的固體攝像裝置，其特征在于，所述第2電荷輸出部從所述多個第2傳輸部取得在整個第1期間內(nèi)在所述光電變換部 中產(chǎn)生的電荷，并在與所述規(guī)定的方向交叉的所述方向上傳輸并輸出，所述第1電荷輸出部從所述多個第1傳輸部取得在較所述第1期間短的整個第2期間內(nèi)在所述光電變換部中產(chǎn)生的電荷，并在與所述規(guī)定的方向交叉的方向上傳輸并輸出。
全文摘要
固體攝像裝置(1)具備多個光電變換部(3)、第1以及第2移位寄存器(9，13)。各光電變換部(3)具有對應于光入射而產(chǎn)生電荷并且平面形狀為由兩條長邊和兩條短邊形成的大致矩形的光感應區(qū)域(15)以及相對于光感應區(qū)域(15)而形成沿著平行于形成光感應區(qū)域(15)的平面形狀的長邊的規(guī)定的方向升高的電位梯度的電位梯度形成區(qū)域(17)。多個光電變換部(3)以沿著與上述規(guī)定的方向交叉的方向的方式并置。第1以及第2移位寄存器(9，13)取得分別從多個光電變換部(3)傳輸?shù)碾姾刹⑶以谂c上述規(guī)定的方向交叉的方向上傳輸并輸出。由此，實現(xiàn)了可以不使圖像處理變得煩雜并且可以高速地讀出在光感應區(qū)域中產(chǎn)生的電荷的固體攝像裝置。
文檔編號G01J1/02GK102017154SQ20098011565
公開日2011年4月13日 申請日期2009年4月22日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月30日
發(fā)明者大塚慎也, 村松雅治, 米田康人, 鈴木久則 申請人:浜松光子學株式會社