电位向下增加且大致平坦的区域为第二屏障区域，进一步，形成其次的势阱的区域为第二电荷储存区域。对第一电荷储存区域和第一屏障区域给予共同的第一偏压，对第二电荷储存区域和第二屏障区域给予共同的第二偏压。在各区域的交界附近电位倾斜，故而形成边缘区域。图20中，对第二偏压给予较第一偏压更大的电压，第一电荷储存区域的电荷经由第二屏障区域而被传送至第二电荷储存区域。通过对第一偏压给予较第二偏压更大的电压，储存于第二电荷储存区域的电荷经由与第二电荷储存区域邻接的像素的第一屏障区域而被传送至第一电荷储存区域。通过重复该操作，而进行遍及多个像素的电荷传送。
[0051]在像素尺寸为24μπι的情况下，在第一电荷储存区域的端部即位置Ομπι中产生的电子在lX10—3(yS)后到达第二电荷储存区域。在像素尺寸为48μπι的情况下，在位置Ομπι中产生的电子在1.2Χ I(T1Ws)后到达第二电荷储存区域。另一方面，在像素尺寸为96μπι的情况下，由于电位平坦的区域过大，所以在位置Ομπι中产生的电子未到达第二电荷储存区域。
[0052]因此，在本实施形态的电荷耦合元件中，其被构成为在像素的大部分中形成倾斜电位。形成倾斜电位的方法有多种，但优选如下方法，即，隔着绝缘膜而将电阻性栅极电极配置于光电转换区域上，并对电阻性栅极电极的两端施加电压。
[0053]在使用电阻性栅极电极的情况下，在像素尺寸为24μπι、48μπι、96μπι的情况下，各像素内的电场强度的最小值成为63(V/nm)、41(V/nm)、18(V/nm)。在像素尺寸为24μηι、48μηι、96μπι的情况下，不使用电阻性栅极电极的2相驱动CCD中，各像素内的电场强度的最小值为28(V/nm)、1.2(V/nm)、0(V/nm)。因此，可知通过使用电阻性栅极电极，与不使用电阻性栅极电极的情形相比，能够增加电场强度。另外，该结果是，在2相驱动CCD的情况下，使屏障区域与电荷储存区域的长度的比率为1:2的情况下的结果，在使用电阻性栅极电极的情况下，则为使屏障区域的长度为4μηι、使电荷储存区域的长度为8 μπι的情况下的结果。
[0054]以下，对实施形态的电荷耦合元件进行详细说明。
[0055]图1是表示具备电荷耦合元件的固体摄像装置的平面构成的图，图2是图1所示电荷耦合元件的剖视图(ΙΙ-ΙΙ箭头线剖面)。
[0056]如图2所示，该电荷耦合元件100具备:半导体基板10，其具有排列于Y轴方向(一个方向)上的多个像素区域PX(图2中表示为ΡΧ(1)、ΡΧ(2));及绝缘膜20，其设置于半导体基板10上。在P型(第一导电型)的半导体基板10的表面侧，形成有较半导体基板本体1A更高浓度地添加杂质(P型)而成的接触区域Cl，电极El(参照图1)接触并电连接于接触区域Cl。在半导体基板10的表面侧形成有构成二维摄像区域的多个像素行AR，各像素行具备排列于Y轴方向上的多个像素区域ΡΧ。另外，接触区域Cl也可以以包围半导体基板10的外缘的方式而形成。
[0057]如图1所示，在各像素行AR的终端部，设置有控制电子的通过的传送栅极电极TG，隔着传送栅极电极TG，而配置有水平暂存器HR。水平暂存器HR经由传送栅极电极TG，而将流入之其中的电子向水平方向(X轴负方向)传送。经传送的电子被输入至放大器A，转换为电压，并输出至外部。
[0058]如图2所示，各个像素区域PX具备:光电转换区域SI，其对所入射的能量线进行光电转换(另外，耗尽层变宽的PN接形成在半导体基板本体1A与光电转换区域SI的界面)；及电阻性栅极电极R(倾斜电位形成构件)，其在光电转换区域SI内形成沿着一个方向的电位倾斜。另外，各个像素区域PX具备:第一传送电极Tl，其设置于绝缘膜20上;及第二传送电极T2，其设置于绝缘膜20上，且配置于第一传送电极Tl与邻接于该像素区域PX(1)的像素区域ΡΧ(2)之间。进一步，各个像素区域PX具备:屏障区域B，其位于半导体基板10中的第一传送电极Tl的正下方;及电荷储存区域S2，其位于半导体基板10中的第二传送电极Τ2的正下方。
[0059]此处，屏障区域B的杂质浓度(第二导电型:Ν型)低于电荷储存区域S2的杂质浓度(N型)，第一传送电极Tl与第二传送电极Τ2电连接。
[0060]另外，在本例中，倾斜电位形成构件是位于光电转换区域SI的正上方、且设置于绝缘膜20上的电阻性栅极电极R，自驱动电路101对电阻性栅极电极R的Y轴方向的两端间施加特定的固定电压，如上所述，即便使用半导体基板表面的二维浓度分布，也能够构成倾斜电位形成构件。倾斜电位形成构件促进沿着电荷传送方向的电荷的传送。
[0061]在使用电阻性栅极电极R的情况下，在绝缘膜20上配置电阻性栅极电极R，对其两端间施加固定电压，由此，在电阻性栅极电极的正下方的半导体区域中，能够形成电位倾斜。此处，对电阻性栅极电极R中的电子传送方向的前段施加电位RGL，对后段施加电位RGH(>RGL)。换言之，在与接地之间，分别施加电压RGL、RGH。由于后段的电位较高，所以具有负电荷的电子向电位较高的后段流去。因此，即使是在使用大面积的像素的情况下，也能够充分地传送电荷。
[0062]通过电阻性栅极电极R，即使是在像素尺寸较大的情况下，也能够将在光电转换区域SI内产生的电荷向一个方向充分地传送。经传送的电荷经由屏障区域B而被传送至电荷储存区域S2。屏障区域B及电荷储存区域S2的无偏压状态下的电位(potential)因杂质浓度差而不同，电荷储存区域S2较深，容易储存电荷。另一方面，在这些屏障区域B及电荷储存区域S2中，通过电连接的第一传送电极Tl及第二传送电极T2，经由绝缘膜而被给予相同的偏压。因此，通过使向第一传送电极Tl及第二传送电极T2的施加电位(传送信号PV)上下波动，从而能够实现经由屏障区域B将电荷储存于电荷储存区域S2(第一状态)，将经储存的电荷向后段的像素传送(第二状态)。
[0063]可以对电阻性栅极电极R或传送电极Tl、T2，自驱动电路101给予电位。驱动电路101通过控制装置102而进行控制。控制装置102由微电脑等构成，根据向控制装置102的控制输入，而将预先编程的时钟信号向驱动电路1I送出。若对驱动电路1I输入特定的时钟信号，则驱动电路101产生固定电压RGL、RGH和I相的传送信号PV。例如，驱动电路101检测到时钟信号的输入开始，在一定时间的期间，产生固定的电压RGURGH，并且将时钟信号根据需要分频，在经分频的时钟信号的上升时刻，使传送信号PV的电位上升，在下降时刻使传送信号PV的电位降低。
[0064]即，该固体摄像装置具备电荷親合元件100、驱动电荷親合元件100的驱动电路101、及控制驱动电路101的控制装置102，控制装置102以第一传送电极Tl及第二传送电极T2的电位通过传送信号PV的施加而同时上下振动的方式控制驱动电路101。此时，通过电位的上下波动，能够交替地形成上述“第一状态”及“第二状态”。
[0065]图3是图1所示电荷耦合元件的剖视图(II1-1II箭头线剖面)。
[0066]传送至垂直方向的像素行的最后的像素区域PX(最后)的电子被储存于最后的屏障区域B与电荷储存区域S2。在最后的屏障区域B与电荷储存区域S2上，隔着绝缘膜20，而配置有共同的传送电极STG，但是它也可以是分离的。邻接于最后的电荷储存区域S2，设置有N型的通道区域B3，在通道区域B3上隔着绝缘膜20而配置有传送栅极电极TG。传送栅极电极TG控制向水平暂存器HR的电荷传送，且被施加栅极用的时钟信号TGV。时钟信号TGV可以是与时钟信号PV相同，也可以设定为进行组合动作。
[0067]若对传送栅极电极TG给予高于基准值的电位，打开栅极，则储存于最终的像素区域PX(最后)的电荷经由通道区域B3而流入至形成于水平暂存器用的传送电极PH的正下方的半导体区域。该半导体区域由屏障区域B*和电荷储存区域S2*构成，且可以是分别与屏障区域B及电荷储存区域S2相同的构成。
[0068]储存于水平暂存器HR的电荷储存区域S2*的电荷是，通过对设置于绝缘膜20上的水平方向的传送电极PH施加水平方向的传送信号，而在水平方向上传送，该传送信号及对传送栅极电极TG施加的传送信号均是根据控制装置102的指示通过驱动电路101而产生。
[0069]图4是用以说明垂直方向的像素行中的电位变化的图，图5是表示各信号的电位的变化的图表。另外，以下曲线图中，电位用Φ表示，图中向下为正方向。