專利名稱：固體攝像裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電荷倍增型固體攝像裝置。
背景技術(shù)：
作為電荷倍增型固體攝像裝置，已知有下述的非專利文獻(xiàn)1所記載的裝置。非專 利文獻(xiàn)1所記載的固體攝像裝置，具備攝像區(qū)域、輸出寄存器、轉(zhuǎn)角寄存器、倍增寄存器、第 1放大器、過掃描單元及第2放大器。該固體攝像裝置在倍增來自攝像區(qū)域的電荷的情況 下，將來自該攝像區(qū)域的電荷通過輸出寄存器向一個(gè)方向傳送，將來自輸出寄存器的電荷 經(jīng)由轉(zhuǎn)角寄存器向倍增寄存器傳送，通過倍增寄存器而倍增電荷，將基于經(jīng)倍增的電荷的 信號(hào)從第1放大器輸出。另一方面，該固體攝像裝置，在未倍增來自攝像區(qū)域的電荷的情況 下，將來自攝像區(qū)域的電荷通過輸出寄存器向其它方向傳送，將來自輸出寄存器的電荷通 過過掃描單元傳送，將基于該電荷的信號(hào)從第2放大器輸出。另外，在電荷倍增型固體攝像裝置中，存在有多端口型固體攝像裝置。例如，2端 口型固體攝像裝置具備攝像區(qū)域、輸出寄存器、第1轉(zhuǎn)角寄存器、第1倍增寄存器、第1放大 器、第2轉(zhuǎn)角寄存器、第2倍增寄存器及第2放大器。在2端口型固體攝像裝置中，攝像區(qū) 域分割成包含一個(gè)以上的像素列的第1區(qū)及第2區(qū)。該2端口型固體攝像裝置，將來自第1 區(qū)的電荷通過輸出寄存器向一個(gè)方向傳送，將該電荷經(jīng)由第1轉(zhuǎn)角寄存器向第1倍增寄存 器傳送，通過第1倍增寄存器倍增電荷，將基于經(jīng)倍增的電荷的信號(hào)從第1放大器輸出。同 時(shí)，該2端口型的固體攝像裝置，將來自第2區(qū)的電荷通過輸出寄存器向其它方向傳送，將 該電荷經(jīng)由第2轉(zhuǎn)角寄存器向第2倍增寄存器傳送，通過第2倍增寄存器倍增電荷，并將基 于經(jīng)倍增的電荷的信號(hào)從第2放大器輸出。此外，該2端口型固體攝像裝置，可基于來自攝像區(qū)域的全區(qū)的電荷，從第1放大 器及第2放大器中的一者輸出信號(hào)。例如，在只從第1放大器輸出信號(hào)的情況下，可將來自 攝像區(qū)域的全區(qū)的電荷通過輸出寄存器向一個(gè)方向傳送，將該電荷經(jīng)由第1轉(zhuǎn)角寄存器向 第1倍增寄存器傳送，通過第1倍增寄存器倍增電荷，并將基于經(jīng)倍增的電荷的信號(hào)從第1 放大器輸出。非專利文獻(xiàn)1 :E2V CCD97-00 Back Illuminated 2-Phase IMO Series Electron Multiplying CCD Sensor Spec Sheet

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明所要解決的問題非專利文獻(xiàn)1所記載的電荷倍增型固體攝像裝置或多端口型電荷倍增型固體攝 像裝置中，在只從兩個(gè)放大器中的一個(gè)放大器輸出電荷的情況下，會(huì)產(chǎn)生噪聲。本發(fā)明的目的在于提供一種可減少噪聲的電荷倍增型固體攝像裝置。解決問題的技術(shù)手段發(fā)明人等發(fā)現(xiàn)，非專利文獻(xiàn)1所記載的電荷倍增型固體攝像裝置中，在只從第2放大器輸出信號(hào)的情況下，因來自未使用的轉(zhuǎn)角寄存器及倍增寄存器的電荷流入輸出寄存器 而產(chǎn)生噪聲。此外，另又發(fā)現(xiàn)，前述多端口型電荷倍增型固體攝像裝置中，在只從一個(gè)放大 器輸出信號(hào)時(shí)，因來自未使用的轉(zhuǎn)角寄存器及倍增寄存器的電荷流入輸出寄存器而產(chǎn)生噪 聲。本發(fā)明基于如此的知識(shí)見解而完成。本發(fā)明的固體攝像裝置具備攝像區(qū)域、輸出寄存器、轉(zhuǎn)角寄存器、倍增寄存器、第 1放大器、第2放大器及閥柵電極。輸出寄存器為接收自攝像區(qū)域傳送的電荷并將該電荷傳 送的傳送寄存器。輸出寄存器可將電荷向一個(gè)方向及與該一個(gè)方向相反的另一個(gè)方向選擇 性傳送。轉(zhuǎn)角寄存器傳送從輸出寄存器向一個(gè)方向傳送的電荷。倍增寄存器接收來自轉(zhuǎn)角 寄存器的電荷而生成經(jīng)倍增的電荷并同時(shí)予以傳送。第1放大器生成基于來自倍增寄存器 的經(jīng)倍增的電荷的信號(hào)。第2放大器生成基于由輸出寄存器向另一個(gè)方向傳送的電荷的信 號(hào)。閥柵電極為用于阻礙輸出寄存器與轉(zhuǎn)角寄存器之間的電荷傳送的電極。根據(jù)該固體攝像裝置，從第2放大器輸出信號(hào)時(shí)，通過對(duì)閥柵電極施加電壓，可防 止來自未使用的轉(zhuǎn)角寄存器及倍增寄存器的電荷流入輸出寄存器。本發(fā)明的固體攝像裝置優(yōu)選為還具備用于排出轉(zhuǎn)角寄存器及倍增寄存器所存儲(chǔ) 的電荷的溢出漏極。通過由溢出漏極將存儲(chǔ)于轉(zhuǎn)角寄存器及倍增寄存器的電荷排出，可抑 制來自未使用的轉(zhuǎn)角寄存器及倍增寄存器的電荷對(duì)其他要素施加的影響。本發(fā)明的固體攝像裝置優(yōu)選為還具備過掃描單元，其為用于將從輸出寄存器向 其它方向傳送的電荷傳送至第2放大器的寄存器；及用于阻礙輸出寄存器與過掃描單元之 間的電荷的傳送的其它閥柵電極。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，通過從第1放大器輸出信號(hào)時(shí)對(duì)該其它閥 柵電極施加電壓，可防止來自過掃描單元的電荷流入輸出寄存器。本發(fā)明的另一固體攝像裝置具備攝像區(qū)域、輸出寄存器、第1轉(zhuǎn)角寄存器、第1倍 增寄存器、第1放大器、第2轉(zhuǎn)角寄存器、第2倍增寄存器、第2放大器、第1閥柵電極及第 2閥柵電極。輸出寄存器為接收自攝像區(qū)域傳送的電荷并將該電荷傳送的傳送寄存器。輸 出寄存器可將電荷向一個(gè)方向及與該一個(gè)方向相反的另一個(gè)方向選擇性傳送。第1轉(zhuǎn)角寄 存器傳送從輸出寄存器向一個(gè)方向傳送的電荷。第1倍增寄存器接收來自第1轉(zhuǎn)角寄存器 的電荷而生成經(jīng)倍增的電荷并同時(shí)予以傳送。第1放大器輸出基于來自第1倍增寄存器的 經(jīng)倍增的電荷的信號(hào)。第2轉(zhuǎn)角寄存器傳送從輸出寄存器向其它方向傳送的電荷。第2倍 增寄存器接收來自第2轉(zhuǎn)角寄存器的電荷而生成經(jīng)倍增的電荷并同時(shí)予以傳送。生成基于 來自第2倍增寄存器的經(jīng)倍增的電荷的信號(hào)。第1閥柵電極為用于阻礙輸出寄存器與第1 轉(zhuǎn)角寄存器之間的電荷傳送的電極。第2閥柵電極為用于阻礙輸出寄存器與第2轉(zhuǎn)角寄存 器之間的電荷傳送的電極。根據(jù)該固體攝像裝置，通過從第1放大器與第2放大器中的一者輸出信號(hào)時(shí)，對(duì)第 1閥柵電極及第2閥柵電極中對(duì)應(yīng)的一者施加電壓，可防止來自未使用的轉(zhuǎn)角寄存器及倍 增寄存器的電荷流入輸出寄存器。另外，本發(fā)明的固體攝像裝置優(yōu)選為還具備用于排出第1及第2轉(zhuǎn)角寄存器及第1 及第2倍增寄存器所存儲(chǔ)的電荷的溢出漏極。通過以溢出漏極排出電荷，可抑制來自未使 用的轉(zhuǎn)角寄存器及倍增寄存器的電荷對(duì)其他要素施加的影響。發(fā)明的效果如上述說明，根據(jù)本發(fā)明，可防止來自未使用的轉(zhuǎn)角寄存器及倍增寄存器的電荷流入輸出寄存器，故可提供一種可減少噪聲的電荷倍增型固體攝像裝置。


圖1為顯示一實(shí)施方式所涉及的固體攝像裝置的圖。圖2為圖1所示的固體攝像裝置附上配線顯示的圖。圖3為圖2的III - III線的剖面圖。圖4為圖2的IV _ IV線的剖面圖。圖5為顯示溢出漏極的一例的剖面圖，為圖1的V - V線的剖面圖。圖6為顯示溢出漏極的另一例的剖面圖。圖7為顯示另一實(shí)施方式所涉及的固體攝像裝置的圖。圖8為圖7所示的固體攝像裝置附上配線顯示的圖。圖9為顯示三相時(shí)鐘信號(hào)的例的圖。
具體實(shí)施例方式以下，參照附圖對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選的實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)說明。另外，在各附圖中相同 或相當(dāng)?shù)牟糠謽?biāo)以相同的符號(hào)。圖1為顯示一實(shí)施方式所涉及的固體攝像裝置的圖。圖2為圖1所示的固體攝像 裝置附上配線顯示的圖。另外，圖2中未顯示后述的溢出漏極。圖1及圖2所示的固體攝像裝置10具備攝像區(qū)域12、輸出寄存器14、轉(zhuǎn)角寄存 器16、倍增寄存器18、第1放大器20、第2放大器22及第1閥柵電極VG1。另外，固體攝像 裝置10還可具備過掃描單元24、溢出漏極26a及26b，以及第2閥柵電極VG2。攝像區(qū)域12為感應(yīng)入射光而生成電荷的區(qū)域。具體而言，攝像區(qū)域12包含二維 排列的多個(gè)像素，各像素包含光電二極管。本實(shí)施方式的固體攝像裝置10除攝像區(qū)域12外還具備電荷存儲(chǔ)區(qū)域28。電荷存 儲(chǔ)區(qū)域28為將攝像區(qū)域12所生成的電荷在向后述的輸出寄存器傳送前暫時(shí)予以存儲(chǔ)的部 分。具有如此的電荷存儲(chǔ)區(qū)域28的固體攝像裝置10被稱為幀傳遞(frame transfer)(XD 圖像傳感器。但，本發(fā)明的固體攝像裝置也可為隔行(interline)CXD圖像傳感器或全幀傳 遞(full frame transfer)CCD 圖像傳感器。輸出寄存器14為接收攝像區(qū)域12所生成的在垂直方向傳送的電荷，并將該電荷 在水平方向傳送的傳送寄存器。輸出寄存器14可將電荷向一個(gè)方向Xl及與該一個(gè)方向Xl 相反的另一個(gè)方向X2選擇性地傳送。具體而言，如圖2所示，輸出寄存器14通過接收施加 于端子Pl P3的三相時(shí)鐘信號(hào)，而傳送電荷。將三相時(shí)鐘信號(hào)在向一個(gè)方向Xl傳送電荷 的情況下，以一部分重疊的方式，依次給予端子P1、P2、P3(參照?qǐng)D9(a))，在向另一個(gè)方向 X2傳送電荷的情況下，以一部分重疊的方式，依次給予端子P3、P2、Pl (參照?qǐng)D9 (b))。另 外，從端子Pl P3延伸的配線，對(duì)于輸出寄存器14、轉(zhuǎn)角寄存器16及過掃描單元24為共 通的配線，分別連接于輸出寄存器14、轉(zhuǎn)角寄存器16及過掃描單元24。轉(zhuǎn)角寄存器16接收從輸出寄存器14向Xl方向傳送的電荷，并且將該電荷向倍增 寄存器18傳送。具體而言，轉(zhuǎn)角寄存器16通過接收上述三相時(shí)鐘信號(hào)，而傳送電荷。倍增寄存器18為通過沖擊電離(impact ionization)效應(yīng)而倍增電荷，并傳送經(jīng)倍增的電荷的寄存器。倍增寄存器18接收來自轉(zhuǎn)角寄存器16的電荷，并生成經(jīng)倍增的電 荷，將該經(jīng)倍增的電荷向第1放大器20傳送。如圖2所示，倍增寄存器連接有從端子PMl PM3及PDC延伸的配線。端子PMl PM3為用于向倍增寄存器18輸入三相時(shí)鐘信號(hào)的端子。另外，端子PDC為輸入DC電壓的 端子，所述DC電壓用于在倍增寄存器18中形成障壁。倍增寄存器18通過接收向這些端子 PMl PM3及PDC輸入的信號(hào)，而生成經(jīng)倍增的電荷，并傳送該電荷。第1放大器20接收由倍增寄存器18倍增的電荷，進(jìn)行電荷電壓轉(zhuǎn)換，生成對(duì)應(yīng)于 所接收的電荷的量的信號(hào)。作為第1放大器20，可使用浮動(dòng)擴(kuò)散放大器。第2放大器22經(jīng)由過掃描單元24接收通過輸出寄存器14向另一個(gè)方向X2傳送 的電荷，并輸出對(duì)應(yīng)于該電荷的量的信號(hào)。作為該第2放大器22，可使用浮動(dòng)擴(kuò)散放大器。 另外，過掃描單元24與輸出寄存器14相同，為通過接收向端子Pl P3給予的三相時(shí)鐘信 號(hào)，將電荷向第2放大器22傳送的傳送寄存器。以下，參照?qǐng)D2、圖3及圖4，對(duì)第1閥柵電極VGl及第2閥柵電極VG2進(jìn)行說明。 此處，圖3為圖2的III - III線的剖面圖，圖4為圖2的IV - IV線的剖面圖。如圖3所示，固體攝像裝置10具備ρ型基板30、ρ型外延層32、η型區(qū)域34及多 個(gè)電極36。ρ型外延層32設(shè)于ρ型基板30上，η型區(qū)域34為通過從ρ型外延層32的上 面向該層32的一部分區(qū)域注入η型摻雜劑而形成的區(qū)域。在η型區(qū)域34的上方且電介質(zhì) 層40上設(shè)置有多個(gè)電極36。輸出寄存器14及轉(zhuǎn)角寄存器16的各段，由ρ型基板30、ρ型 外延層32、η型區(qū)域34及三個(gè)電極36構(gòu)成。第1閥柵電極VGl為構(gòu)成鄰接于輸出寄存器14的轉(zhuǎn)角寄存器16的段16a的三個(gè) 電極36中最靠近輸出寄存器14的電極。對(duì)第1閥柵電極VGl，在轉(zhuǎn)角寄存器16的使用時(shí)， 即從第1放大器20輸出信號(hào)的情況下，可施加與三相時(shí)鐘信號(hào)中對(duì)端子Pl所施加的時(shí)鐘 信號(hào)相同的信號(hào)。但是，第1閥柵電極VGl連接于與端子Pl不同的端子PVG1。在轉(zhuǎn)角寄存 器16未使用時(shí)，即從第2放大器22輸出信號(hào)的情況下，對(duì)第1閥柵電極VGl施加來自端子 PVGl的規(guī)定的電壓。由此，可阻礙來自倍增寄存器18及轉(zhuǎn)角寄存器16的電荷流入輸出寄 存器14。如圖4所示，過掃描單元24的各段也由ρ型基板30、ρ型外延層32、η型區(qū)域34 及三個(gè)電極36所構(gòu)成。第2閥柵電極VG2為構(gòu)成鄰接于輸出寄存器14的過掃描單元24 的段24a的三個(gè)電極36中的最靠近輸出寄存器14的電極。對(duì)第2閥柵電極VG2，在過掃描單元24使用時(shí)，即從第2放大器22輸出信號(hào)的情 況下，可施加與三相時(shí)鐘信號(hào)中對(duì)端子P3所施加的時(shí)鐘信號(hào)相同的信號(hào)。但是，第2閥柵 電極VG2連接于與端子P3不同的端子PVG2。在過掃描單元24未使用時(shí)，即從第1放大器 20輸出信號(hào)的情況下，對(duì)第2閥柵電極VG2施加來自PVG2的規(guī)定的電壓。由此，可阻礙來 自過掃描單元24的電荷流入輸出寄存器14。然后，參照?qǐng)D1及圖5，對(duì)溢出漏極26a及26b進(jìn)行說明。圖5為顯示溢出漏極的 一個(gè)例子的剖面圖，為圖1的V - V線的剖面圖。如圖5所示，在η型區(qū)域34的兩側(cè)，形成有ρ+型通道阻隔層38。在這些η型區(qū) 域34及信道阻隔層38上，設(shè)置有稱為SiO2層的電介質(zhì)層40。溢出漏極26a為η+型半導(dǎo) 體區(qū)域，沿η型區(qū)域34的邊設(shè)置。另外，在作為溢出漏極26a的上方的電介質(zhì)層40上，形成有溢出柵極42a。另外，溢出柵極42a與電極36，由電介質(zhì)層44電性分離。在如此構(gòu)造 的溢出漏極26a，通過對(duì)柵極42a施加規(guī)定的電壓，可排出存儲(chǔ)于轉(zhuǎn)角寄存器16的電荷。對(duì)于溢出漏極26b，也與溢出漏極26a相同，沿構(gòu)成倍增寄存器18的η型區(qū)域34 設(shè)置，在其上方形成有溢出柵極42b (未圖示)。對(duì)于溢出漏極26b，通過對(duì)柵極42b施加規(guī) 定的電壓，可排出存儲(chǔ)于倍增寄存器18的電荷。如圖1所示，溢出漏極26a與柵極42a沿轉(zhuǎn)角寄存器16、輸出寄存器14及過掃描 單元24的邊設(shè)置。另外，溢出漏極26b和柵極42b與溢出漏極26a和柵極42a分離，沿倍 增寄存器18設(shè)置。另外，如圖6所示，也可取代溢出柵極，將η-型半導(dǎo)體區(qū)域46設(shè)于溢出漏極26a、 26b與η型區(qū)域34之間。以下，說明固體攝像裝置10的動(dòng)作。固體攝像裝置10中，將基于來自攝像區(qū)域12 的電荷的信號(hào)從第1放大器20輸出的情況下，來自攝像區(qū)域12的電荷通過輸出寄存器14 向一個(gè)方向Xl傳送。該電荷經(jīng)由轉(zhuǎn)角寄存器16向倍增寄存器18傳送。之后，由倍增寄存 器18所倍增的電荷被生成并傳送，基于該經(jīng)倍增的電荷的信號(hào)由第1放大器20生成。在 這樣從第1放大器20輸出信號(hào)的情況下，將來自端子PVG2的規(guī)定的電壓向第2閥柵電極 VG2施加。由此，可阻礙來自未使用的過掃描單元24的不要的電荷流入輸出寄存器14。其 結(jié)果，可減少來自固體攝像裝置10的輸出信號(hào)中的噪聲。另一方面，從第2放大器22輸出信號(hào)的情況下，將來自攝像區(qū)域12的電荷通過輸 出寄存器14向另一個(gè)方向Χ2傳送。該電荷通過過掃描單元24進(jìn)一步傳送。于是，通過第 2放大器22，生成基于來自過掃描單元24的電荷的信號(hào)。在這樣從第2放大器22輸出信 號(hào)的情況下，將規(guī)定電壓從端子PVGl向第1閥柵電極VGl施加。由此，可防止來自未使用 的轉(zhuǎn)角寄存器16及倍增寄存器18的不要的電荷流入輸出寄存器14。其結(jié)果，可減少來自 固體攝像裝置10的輸出信號(hào)中的噪聲。此外，固體攝像裝置10中，即使在各寄存器產(chǎn)生比可存儲(chǔ)的電荷量更多量的電 荷，也可通過溢出漏極26a及26b排出此類電荷。因此，可減少來自未使用的寄存器的電荷 對(duì)其他要素給予的影響。以下，對(duì)本發(fā)明的其它實(shí)施方式的固體攝像裝置進(jìn)行說明。圖7為顯示另一實(shí)施 方式的固體攝像裝置的圖，圖8為圖7所示的固體攝像裝置附上配線顯示的圖。圖7及圖8所示的固體攝像裝置10A，為2端口型的固體攝像裝置，具備攝像區(qū)域 12A、輸出寄存器14A、第1轉(zhuǎn)角寄存器^、第2轉(zhuǎn)角寄存器162、第1倍增寄存器^、第2 倍增寄存器182、第1放大器20A、第2放大器22A、第1閥柵電極VGl及第2閥柵電極VG2。 另外，固體攝像裝置IOA還可具備溢出漏極26a及26b。攝像區(qū)域12A與固體攝像裝置10的攝像區(qū)域12相同，為感應(yīng)入射光生成電荷的 區(qū)域。攝像區(qū)域12A包含第1區(qū)U1及第2區(qū)122。第1區(qū)U1及第2區(qū)122為圖中水平方 向并列的區(qū)。第1區(qū)U1及第2區(qū)122分別包含多個(gè)像素列。此外，固體攝像裝置IOA也具備電荷存儲(chǔ)區(qū)域28的幀傳遞(frame transfer)CCD 圖像傳感器。但，本發(fā)明的固體攝像裝置也可為隔行(interline)CXD圖像傳感器或全幀傳 遞(full frame transfer)CCD 圖像傳感器。輸出寄存器14A為將來自攝像區(qū)域12A的垂直的電荷向水平方向傳送的傳送寄存器。輸出寄存器14A可將來自攝像區(qū)域12A的電荷向一個(gè)方向Xl及與該一個(gè)方向Xl相反 的另一個(gè)方向X2選擇性地傳送。本固體攝像裝置IOA中，輸出寄存器14A包含第1輸出寄存器H1及第2輸出寄 存器142。第1輸出寄存器H1為接收來自第1區(qū)A的電荷的傳送寄存器，第2輸出寄存 器142為接收來自第2區(qū)122的電荷的傳送寄存器。在第1輸出寄存器H1上連接有從端子PlpPZpPSi延伸的配線。另外，在第2輸 出寄存器142上連接有從端子P12、P22、P32延伸的配線。第1輸出寄存器H1以一部分重疊 的方式，通過按PlpPZpPSi的順序被給予三相的時(shí)鐘信號(hào)，將電荷向一個(gè)方向Xl傳送。另 外，第1輸出寄存器H1以一部分重疊的方式，通過按P3p P2p Pl1的順序被給予三相的時(shí) 鐘信號(hào)，將電荷向另一個(gè)方向X2傳送。第2輸出寄存器142通過按Pl2、P22、P32的順序被 給予三相的時(shí)鐘信號(hào)，將電荷向另一個(gè)方向X2傳送。另外，第2輸出寄存器142通過按P32、 P22、P12的順序被給予三相的時(shí)鐘信號(hào)，將電荷向一個(gè)方向Xl傳送。第1轉(zhuǎn)角寄存器Iei為將自輸出寄存器14A傳送的電荷向第1倍增寄存器IS1傳 送的傳送寄存器。第2轉(zhuǎn)角寄存器162為將來自輸出寄存器14A傳送的電荷向第2倍增寄 存器IS2傳送的寄存器。從端子Plp P2p PS1延伸的配線，對(duì)于第1輸出寄存器H1與第1轉(zhuǎn)角寄存器Iei 為共通的配線，也與第1轉(zhuǎn)角寄存器Ie1連接。另外，從端子P12、P22、P32延伸的配線，對(duì)于 第2輸出寄存器142與第2轉(zhuǎn)角寄存器162為共通的配線，也與第2轉(zhuǎn)角寄存器162連接。固體攝像裝置IOA的第1閥柵電極VGl，為鄰接于輸出寄存器14A的第1轉(zhuǎn)角寄存 器Ie1的段I6ia所具有的多個(gè)電極中，在被給予時(shí)鐘信號(hào)的電極中最靠近輸出寄存器14A 的電極。在第1閥柵電極VGl上，連接有來自端子PVGl的配線。在由第1轉(zhuǎn)角寄存器Iei 傳送電荷并從第1放大器20A輸出信號(hào)的情況下，向第1閥柵電極VGl，從端子PVGl給予和 從端子Pi1給予的時(shí)鐘信號(hào)相同的時(shí)鐘信號(hào)。另一方面，在第1轉(zhuǎn)角寄存器Ie1未使用時(shí)， 從端子PVGl向第1閥柵電極VGl施加規(guī)定的電壓。由此，可阻礙電荷從第1轉(zhuǎn)角寄存器Iei 向輸出寄存器14A流入。另外，第2閥柵電極VG2，為鄰接于輸出寄存器14A的第2轉(zhuǎn)角寄存器162的段162a 具有的多個(gè)電極中，在被給予時(shí)鐘信號(hào)的電極中最靠近輸出寄存器14A的電極。在第2閥 柵電極VG2上，連接有來自端子PVG2的配線。在由第2轉(zhuǎn)角寄存器162傳送電荷并從第2 放大器22A輸出信號(hào)的情況下，向第2閥柵電極VG2，從端子PVG2給予和從端子Pl2給予的 時(shí)鐘信號(hào)相同的時(shí)鐘信號(hào)。另一方面，在第2轉(zhuǎn)角寄存器162未使用時(shí)，從端子PVG2向第2 閥柵電極VG2施加規(guī)定的電壓。由此，可阻礙電荷從第2轉(zhuǎn)角寄存器162向輸出寄存器14A 流入。第1倍增寄存器IS1為由沖擊電離效應(yīng)來倍增電荷，并傳送經(jīng)倍增的電荷的寄存 器。第1倍增寄存器IS1接收來自第ι轉(zhuǎn)角寄存器Ie1的電荷，并生成經(jīng)倍增的電荷，將該 經(jīng)倍增的電荷向第ι放大器20i傳送。在第1倍增寄存器IS1上連接有從端子PMl1 JDCpPiC1及PiO1延伸的配線。端子 PM1, PM2,及PiO1為用于向第1倍增寄存器IS1輸入三相時(shí)鐘信號(hào)的端子。另外，端子PDC1 為被輸入DC電壓的端子，所述DC電壓用于在第1倍增寄存器IS1形成障壁。第1倍增寄 存器IS1通過接收向這些端子PMlpPDCpPiC1及PiO1輸入的信號(hào)，而生成經(jīng)倍增的電荷，并傳送該電荷。第2倍增寄存器IS2也由沖擊電離效應(yīng)來倍增電荷，并傳送經(jīng)倍增的電荷的寄存 器。第2倍增寄存器IS2接收來自第2轉(zhuǎn)角寄存器162的電荷，并生成經(jīng)倍增的電荷，將該 經(jīng)倍增的電荷向第2放大器202傳送。在第2倍增寄存器IS2上連接有從端子PMl2、PDC2、PM22及PM32延伸的配線。端子 PM12、PM22及PM32為用于向第2倍增寄存器IS2輸入三相時(shí)鐘信號(hào)的端子。另外，端子PDC2 為被輸入DC電壓的端子所述DC電壓用于在第2倍增寄存器IS2形成障壁。第2倍增寄存 器IS2通過接收向這些端子PM12、PDC2、PM22及PM32輸入的信號(hào)，而生成經(jīng)倍增的電荷，并傳 送該電荷。第1放大器20A接收由第1倍增寄存器IS1倍增的電荷，進(jìn)行電荷電壓轉(zhuǎn)換，輸出 對(duì)應(yīng)于所接收的電荷的量的信號(hào)。作為第1放大器20A，可使用浮動(dòng)擴(kuò)散放大器。第2放大器22A接收由第2倍增寄存器IS2倍增的電荷，進(jìn)行電荷電壓轉(zhuǎn)換，輸出 對(duì)應(yīng)于所接收的電荷的量的信號(hào)。第2放大器22A，也可使用浮動(dòng)擴(kuò)散放大器。溢出漏極26a沿輸出寄存器14A、第1轉(zhuǎn)角寄存器Iei及第2轉(zhuǎn)角寄存器162的邊 設(shè)置。在溢出漏極26a的上方，與固體攝像裝置10的構(gòu)造相同，設(shè)置有溢出柵極42a。該溢 出漏極26a通過對(duì)溢出柵極42a施加規(guī)定的電壓，可排出來自輸出寄存器14A、第1轉(zhuǎn)角寄 存器Ie1及第2轉(zhuǎn)角寄存器162的電荷。另外，分別沿第1倍增寄存器IS1的邊及第2倍增寄存器IS2的邊，設(shè)置有溢出漏 極26b。在溢出漏極26b的上方，與固體攝像裝置10的構(gòu)造相同，設(shè)置有溢出柵極42b。該 溢出漏極26b，通過施加規(guī)定的電壓，可排出來自第1倍增寄存器IS1及第2倍增寄存器IS2 的電荷。另外，與固體攝像裝置10的情況相同，也可取代溢出柵極，在η型半導(dǎo)體區(qū)域與溢 出漏極之間形成η-型半導(dǎo)體區(qū)域。以下，說明固體攝像裝置IOA的動(dòng)作。固體攝像裝置10中，從2端口輸出信號(hào)的 情況下，即，從第1放大器20Α及第2放大器22Α輸出信號(hào)的情況下，將來自第1區(qū)U1的 電荷通過第1輸出寄存器H1向一個(gè)方向Xl傳送。另外，將來自第2區(qū)122的電荷通過第 2輸出寄存器H1向另一個(gè)方向Χ2傳送。來自第1輸出寄存器H1的電荷，經(jīng)由第1轉(zhuǎn)角寄存器Iei向第1倍增寄存器IS1 傳送。然后，由第1倍增寄存器IS1生成經(jīng)倍增的電荷。之后，基于第1倍增寄存器IS1K 倍增的電荷的信號(hào)，由第1放大器20Α生成。來自第2輸出寄存器142的電荷，經(jīng)由第2轉(zhuǎn)角寄存器162向第2倍增寄存器IS2 傳送。然后，生成由第2倍增寄存器IS2倍增的電荷并予以傳送。之后，基于由第2倍增寄 存器IS2所倍增的電荷的信號(hào)，由第2放大器22Α生成。如此，進(jìn)行2端口的動(dòng)作的情況下， 固體攝像裝置IOA可高速地輸出信號(hào)。另一方面，存在不是從2端口輸出信號(hào)，而希望動(dòng)作雖然慢但只從第1放大器20Α 及第2放大器22Α中的一者輸出基于來自攝像區(qū)域12的全區(qū)的電荷的信號(hào)的情況。這是 因?yàn)榭蓪⑹褂脙蓚€(gè)倍增寄存器的情況下的這兩個(gè)倍增寄存器間的增益的差異所造成的影 響從輸出信號(hào)排除。例如，在只從第1放大器20Α輸出信號(hào)的情況下，將來自攝像區(qū)域12的全區(qū)的電
9荷通過輸出寄存器14A向一個(gè)方向Xl傳送。來自輸出寄存器14A的電荷，經(jīng)由第1轉(zhuǎn)角寄 存器Ie1向第1倍增寄存器IS1傳送。然后，生成由第1倍增寄存器IS1倍增的電荷。之后， 基于由第1倍增寄存器IS1所倍增的電荷的信號(hào)，由第1放大器20A生成。如此，在只從第1放大器20A輸出信號(hào)的情況，對(duì)第2閥柵電極VG2施加規(guī)定電壓。 由此，可阻礙來自未使用的第2轉(zhuǎn)角寄存器162及第2倍增寄存器IS2的電荷向輸出寄存器 14A流入。其結(jié)果，可減少?gòu)牡?放大器20A輸出的信號(hào)中的噪聲。另外，在只從第2放大器22A輸出信號(hào)的情況，將來自攝像區(qū)域12全區(qū)的電荷通 過輸出寄存器14A向另一個(gè)方向X2傳送。來自輸出寄存器14A的電荷，經(jīng)由第2轉(zhuǎn)角寄存 器162向第2倍增寄存器IS2傳送。然后，生成由第2倍增寄存器IS2倍增的電荷并予以傳 送。之后，基于第2倍增寄存器IS2所倍增的電荷的信號(hào)，由第2放大器22A生成。這樣在只從第2放大器22A輸出信號(hào)的情況，對(duì)第1閥柵電極VGl施加規(guī)定電壓。 由此，可阻礙來自未使用的第ι轉(zhuǎn)角寄存器Ie1及第ι倍增寄存器Is1的電荷向輸出寄存器 14A流入。其結(jié)果，可減少?gòu)牡?放大器20A輸出的信號(hào)中的噪聲。而且，固體攝像裝置IOA中，即使在各寄存器產(chǎn)生比可存儲(chǔ)的電荷量更多量的電 荷，也可通過溢出漏極26a及26b將這些電荷排出。因此，可減少來自未使用的寄存器的電 荷對(duì)其他要素給予的影響。此外，本發(fā)明并非局限于上述實(shí)施方式，而可進(jìn)行各種各樣的變形。例如，上述實(shí) 施方式的固體攝像裝置雖為三相驅(qū)動(dòng)的固體攝像裝置，但本發(fā)明的固體攝像裝置也可為四 相驅(qū)動(dòng)的固體攝像裝置，所輸入的時(shí)鐘信號(hào)的相數(shù)也無任何限制。另外，圖1所示的構(gòu)造及圖7所示的構(gòu)造也可多端口化。具體而言，本發(fā)明的固體 攝像裝置也可以包含固體攝像裝置10的輸出寄存器14、轉(zhuǎn)角寄存器16、倍增寄存器18、第 1放大器20、第2放大器22及第1閥柵電極VGl的構(gòu)造為一單元，而具備多個(gè)該單元。在該 情況下，各單元的輸出寄存器傳送來自攝像區(qū)域的對(duì)應(yīng)的像素列的電荷。另外，在各單元， 也可包含第2閥柵電極VG2、過掃描單元24及溢出漏極26a與26b。另外，本發(fā)明的固體攝像裝置，也可以包含固體攝像裝置IOA的輸出寄存器14、轉(zhuǎn) 角寄存器Iei及162、倍增寄存器IS1及IS2、放大器20A及22A以及閥柵電極VGl及VG2的 構(gòu)造為一單元，而具備多個(gè)該單元。在該情況下，各單元的輸出寄存器傳送來自攝像區(qū)域的 對(duì)應(yīng)的像素列的電荷。另外，在各單元，也可包含溢出漏極26a與26b。此外，圖7所示的固體攝像裝置IOA雖為2端口的固體攝像裝置，但本發(fā)明的固體 攝像裝置也可為多端口型固體攝像裝置，其以包含接收來自攝像區(qū)域的對(duì)應(yīng)像素列的電荷 的輸出寄存器、傳送來自該輸出寄存器的電荷的轉(zhuǎn)角寄存器、接收來自該轉(zhuǎn)角寄存器的電 荷并生成經(jīng)倍增的電荷的倍增寄存器、生成基于來自該倍增寄存器的經(jīng)倍增的電荷的信號(hào) 的輸出寄存器，及可阻礙從轉(zhuǎn)角寄存器至輸出寄存器的電荷的流入的閥柵電極為一單元， 而具備多個(gè)該單元。符號(hào)說明10…固體攝像裝置、12···攝像區(qū)域、14···輸出寄存器、16···轉(zhuǎn)角寄存器、18···倍增 寄存器、20···第1放大器、22···第2放大器、24···過掃描單元、26a、26b…溢出漏極、28···電荷 存儲(chǔ)區(qū)域、30...ρ型基板、32…ρ型外延層、34...η型區(qū)域、36...電極、38...通道阻隔層、40… 電介質(zhì)層、42a、42b…溢出柵極、44…電介質(zhì)層、46…η-型半導(dǎo)體區(qū)域、Ρ1、Ρ2、Ρ3、ΡΜ1、ΡΜ2、PM3、PDC、PVG1、PVG2...端子、VGl…第1閥柵電極、VG2…第2閥柵電極、IOA…固體攝像裝置、 12A···攝像區(qū)域、12廣《第1區(qū)、122…第2區(qū)、14A…輸出寄存器、14廣《第1輸出寄存器、14廣· 第2輸出寄存器、Iei…第1轉(zhuǎn)角寄存器、162…第2轉(zhuǎn)角寄存器、IS1…第1倍增寄存器、18^· 第2倍增寄存器、20A…第1放大器、22A…第2放大器、卩11、卩21、卩31、卩12、卩22、卩32、卩111、卩121、 PM3” PMl2, PM22、PM32、PDC” PDCf.端子。
權(quán)利要求
一種固體攝像裝置，其特征在于具備攝像區(qū)域；輸出寄存器，其接收自所述攝像區(qū)域傳送的電荷并將該電荷傳送，可將電荷向一個(gè)方向以及與該一個(gè)方向相反的另一個(gè)方向選擇性地傳送；轉(zhuǎn)角寄存器，其傳送從所述輸出寄存器向所述一個(gè)方向傳送的電荷；倍增寄存器，其接收來自所述轉(zhuǎn)角寄存器的電荷并生成經(jīng)倍增的電荷；第1放大器，其生成基于來自所述倍增寄存器的經(jīng)倍增的電荷的信號(hào)；該第2放大器，其生成基于由所述輸出寄存器向所述另一個(gè)方向傳送的電荷的信號(hào)；以及閥柵電極，其用于阻礙所述輸出寄存器與所述轉(zhuǎn)角寄存器之間的電荷傳送。
2.如權(quán)利要求1所述的固體攝像裝置，其特征在于還具備用于排出所述轉(zhuǎn)角寄存器和所述倍增寄存器中所存儲(chǔ)的電荷的溢出漏極。
3.如權(quán)利要求1或2所述的固體攝像裝置，其特征在于 還具備過掃描單元，其為用于將從所述輸出寄存器向所述另一個(gè)方向傳送的電荷傳送至所述 第2放大器的寄存器；以及其它的閥柵電極，其用于阻礙所述輸出寄存器與所述過掃描單元之間的電荷的傳送。
4.一種固體攝像裝置，其特征在于 具備攝像區(qū)域；輸出寄存器，其接收自所述攝像區(qū)域傳送的電荷并將該電荷傳送，可將電荷向一個(gè)方 向以及與該一個(gè)方向相反的另一個(gè)方向選擇性地傳送；第1轉(zhuǎn)角寄存器，其傳送從所述輸出寄存器向所述一個(gè)方向傳送的電荷； 第1倍增寄存器，其接收來自所述第1轉(zhuǎn)角寄存器的電荷并生成經(jīng)倍增的電荷； 第1放大器，其生成基于來自所述第1倍增寄存器的經(jīng)倍增的電荷的信號(hào)； 第2轉(zhuǎn)角寄存器，其傳送從所述輸出寄存器向所述另一個(gè)方向傳送的電荷； 第2倍增寄存器，其接收來自所述第2轉(zhuǎn)角寄存器的電荷并生成經(jīng)倍增的電荷； 第2放大器，其生成基于來自所述第2倍增寄存器的經(jīng)倍增的電荷的信號(hào)； 第1閥柵電極，其用于阻礙所述輸出寄存器與所述第1轉(zhuǎn)角寄存器之間的電荷傳送； 第2閥柵電極，其用于阻礙所述輸出寄存器與所述第2轉(zhuǎn)角寄存器之間的電荷傳送。
5.如權(quán)利要求4的固體攝像裝置，其特征在于還具備用于放出所述第1及第2轉(zhuǎn)角寄存器和所述第1及第2倍增寄存器中所存儲(chǔ)的 電荷的溢出漏極。
全文摘要
本發(fā)明提供一種固體攝像裝置，本發(fā)明的一實(shí)施方式的固體攝像裝置具備攝像區(qū)域、輸出寄存器、轉(zhuǎn)角寄存器、倍增寄存器、第1放大器、第2放大器及閥柵電極。輸出寄存器為接收自攝像區(qū)域傳送的電荷并將該電荷傳送的傳送寄存器。輸出寄存器可將電荷向一個(gè)方向及與該一個(gè)方向相反的另一個(gè)方向選擇性傳送。轉(zhuǎn)角寄存器傳送從輸出寄存器向一個(gè)方向傳送的電荷。倍增寄存器接收來自轉(zhuǎn)角寄存器的電荷而生成經(jīng)倍增的電荷并同時(shí)予以傳送。第1放大器生成基于來自倍增寄存器的經(jīng)倍增的電荷的信號(hào)。第2放大器生成基于由輸出寄存器向另一個(gè)方向傳送的電荷的信號(hào)。閥柵電極為用于阻礙輸出寄存器與轉(zhuǎn)角寄存器之間的電荷傳送的電極。
文檔編號(hào)H04N5/335GK101960597SQ201080001167
公開日2011年1月26日 申請(qǐng)日期2010年1月22日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月30日
發(fā)明者前田堅(jiān)太郎, 村松雅治, 米田康人, 鈴木久則, 高木慎一郎 申請(qǐng)人:浜松光子學(xué)株式會(huì)社