專利名稱：固體攝像元件及具備其的攝像機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及將接受到的光變換為電信號(hào)、作為影像信號(hào)輸出的固體攝像元件。
背景技術(shù)：
以往，已知有將接受到的光變換為電信號(hào)、作為影像信號(hào)輸出的固體攝像元件。此外，已知有根據(jù)從該固體攝像元件得到的影像信號(hào)顯示圖像的數(shù)字?jǐn)z像機(jī)。近年來，使用這樣的固體攝像元件的攝像機(jī)要求畫質(zhì)及功能的進(jìn)一步提高，像素的高密度化在不斷發(fā)展。
在這樣的固體攝像元件中，為了實(shí)現(xiàn)例如動(dòng)畫顯示，以提高影像信號(hào)的輸出速度為目的，以往提出了通過將讀出信號(hào)電荷的像素間隔剔除來減少輸出影像信號(hào)中的像素?cái)?shù)的驅(qū)動(dòng)方法。
例如在日本特開2004-180284號(hào)公報(bào)及日本特開2005-166826號(hào)公報(bào)中，公開了如下的結(jié)構(gòu)作為垂直傳送部中的距水平傳送部最近的傳送段的最終傳送段(分配傳送部)在每m(m是2以上的整數(shù))列具有相同的傳送電極結(jié)構(gòu)，在上述m列中的一個(gè)列以外的垂直最終段或所有列的垂直最終段中，為了與該m列中的其他列獨(dú)立地控制從該垂直最終段向水平傳送部的傳送動(dòng)作，設(shè)有與上述其他列獨(dú)立的傳送電極。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，通過將從垂直傳送段向水平傳送部的傳送、和水平傳送部所進(jìn)行的向水平方向的傳送組合，能夠任意地進(jìn)行像素輸出的排列切換及混合，能夠提高影像信號(hào)的輸出速度。
圖33是表示在上述特開2005-166826號(hào)公報(bào)中公開的分配傳送部的構(gòu)造的剖視圖。分配傳送部具有驅(qū)動(dòng)電極，具有將第1層的多晶硅(未圖示)及第2層的多晶硅260層疊而構(gòu)成的2層構(gòu)造；作為鋁層的第1布線270，也兼有垂直傳送部(未圖示)的遮光的作用；第2布線280，由鎢形成，也兼作遮光膜；接觸插頭290，將第1布線270和第2層的多晶硅260電連接。
但是，在圖33所示的結(jié)構(gòu)中，在OB區(qū)域正下方的區(qū)域(設(shè)在有效像素區(qū)域的左右的OB區(qū)域與水平傳送部之間的區(qū)域)中，由于從插頭290與第2布線280之間的間隙漏入光，從而存在發(fā)生OB鉗位錯(cuò)誤(clamp miss)的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了解決這些問題，其目的在于，提供一種在進(jìn)行水平方向的像素混合的固體攝像元件中通過防止OB鉗位錯(cuò)誤、能夠高速地輸出優(yōu)質(zhì)的圖像的固體攝像元件及具備其的攝像機(jī)。
為了達(dá)到上述目的，有關(guān)本發(fā)明的第1固體攝像元件的特征在于，具有垂直傳送部，用于將從2維排列的像素讀出的信號(hào)電荷向垂直方向傳送，與上述像素的各列對(duì)應(yīng)設(shè)置；和水平傳送部，將從上述垂直傳送部獲取的信號(hào)電荷向水平方向傳送；上述垂直傳送部中的距上述水平傳送部最近的傳送段即垂直最終段在有效像素區(qū)域和水平傳送部之間的區(qū)域中，每m(m是2以上的整數(shù))列具有相同的傳送電極結(jié)構(gòu)，并且，在上述m列中的一個(gè)列以外的垂直最終段或所有的列的垂直最終段中，為了與該m列中的其他列獨(dú)立地控制從該垂直最終段向上述水平傳送部的傳送動(dòng)作，設(shè)有與上述其他列獨(dú)立的獨(dú)立傳送電極；上述垂直最終段在包括設(shè)在有效像素區(qū)域的水平方向兩側(cè)的至少一側(cè)上的OB區(qū)域的區(qū)域和水平傳送部之間的區(qū)域中，具有所有的列共用的共用傳送電極；在上述垂直最終段中，上述OB區(qū)域與水平傳送部之間的區(qū)域的整體被遮光膜覆蓋。
此外有關(guān)本發(fā)明的第2固體攝像元件的特征在于，具有垂直傳送部，用于將從2維排列的像素讀出的信號(hào)電荷向垂直方向傳送，與上述像素的各列對(duì)應(yīng)設(shè)置；和水平傳送部，將從上述垂直傳送部獲取的信號(hào)電荷向水平方向傳送；上述垂直傳送部中的距上述水平傳送部最近的傳送段即垂直最終段在有效像素區(qū)域和水平傳送部之間的區(qū)域中，每m(m是2以上的整數(shù))列具有相同的傳送電極結(jié)構(gòu)，并且，在上述m列中的一個(gè)列以外的垂直最終段或所有的列的垂直最終段中，為了與該m列中的其他列獨(dú)立地控制從該垂直最終段向上述水平傳送部的傳送動(dòng)作，設(shè)有與上述其他列獨(dú)立的獨(dú)立傳送電極；上述垂直最終段在包括設(shè)在有效像素區(qū)域的水平方向兩側(cè)的至少一側(cè)上的OB區(qū)域的區(qū)域和水平傳送部之間的區(qū)域中，具有所有的列共用的共用傳送電極；在上述共用傳送電極的兩端部上連接有施加驅(qū)動(dòng)信號(hào)的布線；在上述垂直最終段中，上述OB區(qū)域與水平傳送部之間的區(qū)域除了在距有效像素區(qū)域最近的列上形成的開口部以外，被遮光膜覆蓋；上述共用傳送電極的兩端部的一個(gè)與上述布線經(jīng)由上述開口部連接。
進(jìn)而，有關(guān)本發(fā)明的攝像機(jī)的特征在于，具備上述第1或第2固體攝像元件。
根據(jù)本發(fā)明，能夠提供一種在進(jìn)行水平方向的像素混合的固體攝像元件中通過防止OB鉗位錯(cuò)誤而能夠高速地輸出優(yōu)質(zhì)的圖像的固體攝像元件及具備其的攝像機(jī)。


圖1是表示有關(guān)本發(fā)明的一實(shí)施方式的固體攝像元件的概略結(jié)構(gòu)的示意圖。
圖2是表示在有關(guān)本發(fā)明的一實(shí)施方式的固體攝像元件中混合的像素的組合的說明圖。
圖3是表示垂直最終段的有效像素區(qū)域正下方的區(qū)域的電極以及布線的布置的圖。
圖4是表示垂直最終段的有效像素區(qū)域正下方的區(qū)域的電極以及布線的布置的圖。
圖5是表示垂直最終段的有效像素區(qū)域正下方的區(qū)域的電極以及布線的布置的圖。
圖6是圖3所示的A-A線的剖視圖。
圖7是表示垂直最終段的OB區(qū)域正下方的區(qū)域的電極以及布線的布置的圖。
圖8是表示垂直最終段的OB區(qū)域正下方的區(qū)域的電極以及布線的布置的圖。
圖9是圖7所示的B-B線的剖視圖。
圖10是表示在水平方向上混合了信號(hào)電荷的像素的組合的說明圖。
圖11～圖20是說明有關(guān)本發(fā)明的一實(shí)施方式的固體攝像元件的像素混合的步驟的示意圖。
圖21是表示用來實(shí)現(xiàn)圖11～圖20所示的像素混合的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的時(shí)序圖。
圖22～圖31是說明有關(guān)本發(fā)明的一實(shí)施方式的固體攝像元件的像素混合的步驟的示意圖。
圖32是表示有關(guān)本發(fā)明的一實(shí)施方式的攝像機(jī)的概略結(jié)構(gòu)的框圖。
圖33是表示以往的固體攝像元件的構(gòu)造的剖視圖。
具體實(shí)施例方式
有關(guān)本發(fā)明的第1固體攝像元件的特征在于，具有垂直傳送部，用于將從2維排列的像素讀出的信號(hào)電荷向垂直方向傳送，與上述像素的各列對(duì)應(yīng)設(shè)置；和水平傳送部，將從上述垂直傳送部獲取的信號(hào)電荷向水平方向傳送；上述垂直傳送部中的距上述水平傳送部最近的傳送段即垂直最終段在有效像素區(qū)域和水平傳送部之間的區(qū)域中，每m(m是2以上的整數(shù))列具有相同的傳送電極結(jié)構(gòu)，并且，在上述m列中的一個(gè)列以外的垂直最終段或所有的列的垂直最終段中，為了與該m列中的其他列獨(dú)立地控制從該垂直最終段向上述水平傳送部的傳送動(dòng)作，設(shè)有與上述其他列獨(dú)立的獨(dú)立傳送電極；上述垂直最終段在包括設(shè)在有效像素區(qū)域的水平方向兩側(cè)的至少一側(cè)上的OB區(qū)域的區(qū)域和水平傳送部之間的區(qū)域中，具有所有的列共用的共用傳送電極；在上述垂直最終段中，上述OB區(qū)域與水平傳送部之間的區(qū)域的整體被遮光膜覆蓋。
在上述的結(jié)構(gòu)中，所謂的“包括OB區(qū)域的區(qū)域”是指只要至少包括OB區(qū)域就可以，除了OB區(qū)域以外，也可以包括其附近的有效像素區(qū)域。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，上述垂直最終段在包括設(shè)在有效像素區(qū)域的水平方向兩側(cè)的至少一側(cè)的OB區(qū)域的區(qū)域和水平傳送部之間的區(qū)域中，具有所有的列共用的共用傳送電極，在上述垂直最終段中，上述OB區(qū)域與水平傳送部之間的區(qū)域的整體被遮光膜覆蓋，由此，來防止OB鉗位錯(cuò)誤。由此，能夠提供可高速地輸出優(yōu)質(zhì)的圖像的固體攝像元件。
此外有關(guān)本發(fā)明的第2固體攝像元件的特征在于，具有垂直傳送部，用于將從2維排列的像素讀出的信號(hào)電荷向垂直方向傳送，與上述像素的各列對(duì)應(yīng)設(shè)置；和水平傳送部，將從上述垂直傳送部獲取的信號(hào)電荷向水平方向傳送；上述垂直傳送部中的距上述水平傳送部最近的傳送段即垂直最終段在有效像素區(qū)域和水平傳送部之間的區(qū)域中，每m(m是2以上的整數(shù))列具有相同的傳送電極結(jié)構(gòu)，并且，在上述m列中的一個(gè)列以外的垂直最終段或所有的列的垂直最終段中，為了與該m列中的其他列獨(dú)立地控制從該垂直最終段向上述水平傳送部的傳送動(dòng)作，設(shè)有與上述其他列獨(dú)立的獨(dú)立傳送電極；上述垂直最終段在包括設(shè)在有效像素區(qū)域的水平方向兩側(cè)的至少一側(cè)上的OB區(qū)域的區(qū)域和水平傳送部之間的區(qū)域中，具有所有的列共用的共用傳送電極；在上述共用傳送電極的兩端部上連接有施加驅(qū)動(dòng)信號(hào)的布線；在上述垂直最終段中，上述OB區(qū)域與水平傳送部之間的區(qū)域除了在距有效像素區(qū)域最近的列上形成的開口部以外，被遮光膜覆蓋；上述共用傳送電極的兩端部的一個(gè)與上述布線經(jīng)由上述開口部連接。
在上述的結(jié)構(gòu)中，所謂的“包括OB區(qū)域的區(qū)域”也是指只要至少包括OB區(qū)域就可以，除了OB區(qū)域以外，也可以包括其附近的有效像素區(qū)域。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，上述垂直最終段在包括設(shè)在有效像素區(qū)域的水平方向兩側(cè)的至少一側(cè)的OB區(qū)域的區(qū)域和水平傳送部之間的區(qū)域中，具有所有的列共用的共用傳送電極，在上述垂直最終段中，上述OB區(qū)域與水平傳送部之間的區(qū)域除了在距有效像素區(qū)域最近的列上形成的開口部以外，大體上完全被遮光膜覆蓋，由此來防止OB鉗位錯(cuò)誤。由此，能夠提供可高速地輸出優(yōu)質(zhì)的圖像的固體攝像元件。進(jìn)而，根據(jù)該結(jié)構(gòu)，通過在共用傳送電極的兩端部上連接施加驅(qū)動(dòng)信號(hào)的布線，還具有可防止驅(qū)動(dòng)信號(hào)的波形鈍化的優(yōu)點(diǎn)。
此外，在上述第2固體攝像元件中，優(yōu)選為，連接在上述共用傳送電極的一個(gè)端部上的布線跨越水平傳送部的上層延伸設(shè)置。由于獨(dú)立傳送電極的布線跨越水平傳送部的上層延伸設(shè)置，所以能夠與其同樣地圖形化布線，能夠使制造工序簡(jiǎn)化。
此外，在上述第1或第2固體攝像元件中，優(yōu)選為，向上述共用傳送電極施加的驅(qū)動(dòng)信號(hào)與向上述有效像素區(qū)域中的任一個(gè)傳送電極施加的驅(qū)動(dòng)信號(hào)共用。這是因?yàn)椋捎贠B區(qū)域的上述垂直最終段形成上述共用傳送電極，使在有效區(qū)域和OB區(qū)域的邊界部分上混合的像素變換，混合像素變得不均勻，所以也存在暗信號(hào)增加的情況，但如果是上述結(jié)構(gòu)，則有能夠使暗信號(hào)的增加在最低限度內(nèi)的優(yōu)點(diǎn)。此外，能夠削減驅(qū)動(dòng)脈沖的種類和端子數(shù)。
以下，參照附圖對(duì)本發(fā)明的具體的實(shí)施方式進(jìn)行說明。
圖1是表示有關(guān)本實(shí)施方式的固體攝像元件的概略結(jié)構(gòu)的示意圖，特別表示傳送電極的構(gòu)造。圖2是表示本實(shí)施方式的固體攝像元件的概略結(jié)構(gòu)的示意圖，特別表示像素與傳送段的關(guān)系。
本實(shí)施方式的固體攝像元件1如圖2所示，具備對(duì)應(yīng)于像素二維狀排列的光電變換部2、垂直傳送部3、和水平傳送部4。垂直傳送部3及水平傳送部4分別由CCD構(gòu)成。作為光電變換部2，使用光電二極管。在各個(gè)光電變換部2中配置有紅(R)、綠(G)、藍(lán)(B)這三色的彩色過濾器。在本實(shí)施方式中，在垂直、水平方向上都間隔2個(gè)像素周期地配置有RGB的各個(gè)過濾器。例如，如圖2所示，如果以垂直方向2個(gè)像素×水平方向2個(gè)像素的共計(jì)4個(gè)像素為單位，則將彩色過濾器配置為，使左下的像素為R、右下及左上的像素為G，右上的像素為B。另外，通過從未圖示的控制部向垂直傳送部3及水平傳送部4的傳送電極發(fā)送控制信號(hào)，來控制固體攝像元件1的動(dòng)作。
上述的控制部設(shè)在固體攝像元件1的外部，通過信號(hào)線與固體攝像元件1連接?；蛘咭部梢耘c固體攝像元件1一體地形成。
在本實(shí)施方式的固體攝像元件1中，垂直傳送部3將垂直方向的光電變換部2的3行(即垂直方向3個(gè)像素)作為一個(gè)傳送段(稱作“垂直傳送段)。固體攝像元件1構(gòu)成為，在垂直傳送部3內(nèi)，在垂直方向上將間隔1個(gè)像素(1行)的3個(gè)像素的信號(hào)電荷相加。在垂直傳送部3內(nèi)，在垂直方向上將間隔1行的3個(gè)像素的信號(hào)電荷混合的方法，例如可以通過以下的(1)～(3)的步驟實(shí)現(xiàn)。
(1)首先，將垂直方向上間隔2行的1/3的像素的信號(hào)電荷向垂直傳送部3讀出，進(jìn)行2個(gè)像素的垂直傳送。
(2)接著，將從前次讀出的像素向順方向(垂直傳送方向)的第2行的像素的信號(hào)電荷向垂直傳送部3讀出，與前次讀出的像素混合，進(jìn)行2行垂直傳送。
(3)進(jìn)而，將剩余的像素的信號(hào)電荷向垂直傳送部3讀出。
通過以上的(1)～(3)的步驟，能夠?qū)㈤g隔1行的3像素的信號(hào)電荷混合。由此，在固體攝像元件1中，將垂直方向的像素?cái)?shù)削減到1/3。
此外，位于固體攝像元件1的有效像素區(qū)域的垂直傳送部3構(gòu)成為，在水平方向上以3列的單位具有相同的構(gòu)造。在本實(shí)施方式的各圖中，設(shè)水平傳送部4的信號(hào)電荷被輸出到圖中左側(cè)，將這3列單位的垂直傳送部3從接近水平傳送部4的輸出側(cè)開始依次分別稱作第1列、第2列、第3列(在圖中標(biāo)記作1列、2列、3列)。此外，在垂直傳送部3中，以下將最接近于水平傳送部4的傳送段稱作垂直最終段。
這里，參照?qǐng)D1對(duì)固體攝像元件1的電極構(gòu)造進(jìn)行說明。另外，在圖1中，在垂直最終段和其正上方的1段的垂直傳送段中，僅圖示了水平傳送部4的輸出側(cè)和相反側(cè)(有效像素區(qū)域的右側(cè))的端部。
另外，在圖1中，為了將圖示簡(jiǎn)略化，在水平傳送部4的輸出側(cè)和相反側(cè)的OB區(qū)域中圖示了僅4位的電極構(gòu)造，但在實(shí)際的固體攝像元件中，在水平傳送部4的輸出側(cè)和相反側(cè)，一般確保有40～50位的OB區(qū)域。
如圖1所示，在固體攝像元件1中，垂直傳送部3的各個(gè)垂直傳送段分別由V1～V6這6相的傳送電極(共用電極)構(gòu)成。但是，只有垂直最終段與其他垂直傳送段的電極構(gòu)造不同。進(jìn)而，垂直最終段在有效像素區(qū)域正下方的區(qū)域(有效像素區(qū)域與水平傳送部4之間的區(qū)域)和OB區(qū)域正下方的區(qū)域(OB區(qū)域與水平傳送部4之間的區(qū)域)中，電極構(gòu)造相互不同。
如圖1所示，垂直最終段的第1相、第2相、第4相、第6相由與其他垂直傳送段的傳動(dòng)電極V1、V2、V4、V6共用的電極構(gòu)成。在垂直最終段的有效像素區(qū)域正下方的區(qū)域中，第1列的第3相的傳送電極由與其他垂直傳送段的第3相的傳送電極(V3)獨(dú)立的獨(dú)立電極V3-1構(gòu)成，第1列的第5相的傳送電極由與其他垂直傳送段的第5相的傳送電極(V5)獨(dú)立的獨(dú)立電極V5-1構(gòu)成。同樣，第2列的第3相的傳送電極由獨(dú)立電極V3-2構(gòu)成，第2列的第5相的傳送電極由獨(dú)立電極V5-2構(gòu)成。進(jìn)而，第3列的第3相的傳送電極由獨(dú)立電極V3-3構(gòu)成，第3列的第5相的傳送電極由獨(dú)立電極V5-3構(gòu)成。
另一方面，在垂直最終段的OB區(qū)域正下方的區(qū)域中，第3相及第5相的傳送電極也與第1相、第2相、第4相、第6相同樣，各列共用而連續(xù)形成。在圖1的例子中，在垂直最終段的OB區(qū)域正下方的區(qū)域中，第3相及第5相的傳送電極作為與上述獨(dú)立電極V3-1、V5-1共用的電極而形成。
圖3～圖5是表示垂直最終段的有效像素區(qū)域正下方的區(qū)域的電極及布線的布置的圖。圖3是表示鋁布線布置的圖，圖4是表示從圖3所示的結(jié)構(gòu)中除去了上述鋁布線的狀態(tài)的圖，圖5是表示從圖4所示的結(jié)構(gòu)中除去了遮光膜的狀態(tài)的圖。另外，在圖3～圖5中，水平傳送部4位于圖中上方。此外，圖6是圖3所示的A-A線的剖視圖。
由圖3～圖6可知，固體攝像元件1的垂直最終段的有效像素區(qū)域正下方的區(qū)域的第5相的電極(V5-1、V5-2、V5-3)通過圖形化成島狀的第2層的多晶硅柵(polysilicon gate)160(特別是參照?qǐng)D5及圖6)而形成為獨(dú)立電極。另外，固體攝像元件1的垂直最終段的有效像素區(qū)域正下方的區(qū)域的第3相的電極也與該第5相的電極同樣地形成為島狀。另外，第1相的電極也由第2層的多晶硅柵160形成。另外，第2相、第4相、第6相的電極也由在與第2層的多晶硅柵160不同的層上圖形化后的第1層的多晶硅柵180(參照?qǐng)D5)形成。另外，形成第2相、第4相、第6相的電極的第1層的多晶硅柵180如圖5所示，各列共用而連續(xù)地形成。
在第2層的多晶硅柵160的上層，經(jīng)由層間絕緣膜161設(shè)置有鎢遮光膜162。在層間絕緣膜161的更上層，圖形化有鋁布線164。布線164的上層由保護(hù)膜165覆蓋。此外，在遮光膜162上設(shè)有開口部162a，通過貫通該開口部162a和層間絕緣膜161的接觸插頭163，將第2層的多晶硅柵160與鋁布線164電連接。另外，第2層的多晶硅柵160形成在形成于硅基板167上的柵絕緣膜166的表面上，在第2層的多晶硅柵160的下方的硅基板167內(nèi)形成有垂直傳送路徑168。
此外，如圖3所示，通過接觸插頭163與垂直最終段的第5相的獨(dú)立電極V5-1、V5-2、V5-3連接的鋁布線164沿著信號(hào)電荷的垂直傳送方向延伸設(shè)置，布線成通過水平傳送部4上方(參照?qǐng)D1)。
另一方面，通過接觸插頭163與垂直最終段的第3相的獨(dú)立電極V3-2、V3-3連接的鋁布線164沿著與信號(hào)電荷的垂直傳送方向相反方向延伸設(shè)置，通過接觸插頭171與兼作遮光膜的鎢布線170電連接。
此外，通過接觸插頭163與獨(dú)立電極V3-1連接的鋁布線164與形成在與其相同層上的鋁布線172連接。
圖7～圖9是表示垂直最終段的OB區(qū)域正下方的區(qū)域的電極及布線的布置的圖。圖7是表示鋁布線布置的圖，圖8是表示從圖7所示的結(jié)構(gòu)除去了上述鋁布線的狀態(tài)的圖。另外，在圖7及圖8中，水平傳送部4位于圖中上方。此外，圖9是圖7所示的B-B線的剖視圖。
如圖9所示，在垂直最終段的OB區(qū)域正下方的區(qū)域中，第2層的多晶硅柵160作為各列共用的共用電極連續(xù)地形成。并且，如圖7～圖9所示，在垂直最終段的OB區(qū)域正下方的區(qū)域中，除了在有效像素區(qū)域側(cè)的最端部的列中設(shè)置了2處的開口部162a以外，在整個(gè)面上形成有鎢遮光膜162。該開口部162a是為了使接觸插頭163貫通而設(shè)置的，該接觸插頭163將鋁布線164和作為各列共用而形成的電極V3-1、V5-1的第2層的多晶硅柵160分別電連接。這樣，在固體攝像元件1中，通過鎢遮光膜162能夠?qū)⒋怪弊罱K段的OB區(qū)域正下方的區(qū)域的大致整個(gè)面遮光，所以可防止鉗位錯(cuò)誤。
另外，對(duì)于垂直最終段的OB區(qū)域正下方的區(qū)域的共用電極(V3-1、V5-1)，如圖1及圖7所示，優(yōu)選對(duì)這些共用電極的兩端部設(shè)置施加驅(qū)動(dòng)脈沖的布線。這是因?yàn)?，通過從共用電極的兩端施加驅(qū)動(dòng)脈沖，可改善驅(qū)動(dòng)波形的鈍化(なまり)。但是，圖7所示的鋁布線164、開口部162a、以及接觸插頭163不是必須的，在驅(qū)動(dòng)波形的鈍化不是問題的情況下可以省略。在此情況下，垂直最終段的OB區(qū)域正下方的區(qū)域的整個(gè)面沒有開口部，被鎢遮光膜162覆蓋，所以能夠?qū)B區(qū)域完全地遮光，可得到能夠更可靠地防止鉗位錯(cuò)誤的效果。
下面對(duì)固體攝像元件1的水平方向的像素混合動(dòng)作的一例進(jìn)行說明。
固體攝像元件1通過控制部(未圖示)控制垂直傳送部3及水平傳送部4的傳送動(dòng)作，將水平方向的間隔1列的3像素混合，將水平方向的像素?cái)?shù)削減為1/3。即，在固體攝像元件1中，通過如上述那樣將垂直方向的像素?cái)?shù)削減為1/3，并且將水平方向的像素?cái)?shù)削減為1/3，將整體的像素?cái)?shù)削減為1/9。
圖10表示在水平方向上混合信號(hào)電荷的像素的組合。另外，以下將被混合的像素的組合稱作混合像素組。在圖10中，在例如Rxy那樣表示的標(biāo)記中，設(shè)R、G、B表示該像素的過濾器的顏色，x表示該像素的垂直位置(從接近水平傳送部4側(cè)開始設(shè)為第1段、第2段……)，y表示混合像素組中的該像素的位置(從接近水平傳送部4的輸出側(cè)開始設(shè)為第1個(gè)、第2個(gè)……)。
如圖10所示，固體攝像元件1例如如G11、G12、G13那樣間隔1個(gè)像素將每3個(gè)綠的像素作為第1混合像素組。進(jìn)而，決定藍(lán)的像素的混合像素組，以使其與由該第1混合像素組生成的混合像素的重心等間隔。即，將第1混合像素組的G12與G13之間的B11、該G13與相鄰的混合像素組的G11之間的像素即B12、和相鄰的混合像素組的G11與G12之間的像素即B13這3個(gè)像素作為第2混合像素組。
這樣，通過將水平方向上交替地配置的雙色的像素間隔1個(gè)像素地組合每3個(gè)而混合，混合后的各色的像素重心成為等間隔，所以不會(huì)產(chǎn)生干涉條紋或偽信號(hào)。另外，將在圖10中用a表示的3行、用b表示的3行在垂直方向上分別混合。
接著，參照?qǐng)D11～圖20說明用來以圖10所示的組合進(jìn)行像素混合的固體攝像元件1的驅(qū)動(dòng)步驟。另外，在圖11～圖20中，對(duì)于有效像素區(qū)域的各像素，在例如Rxy那樣表示的標(biāo)記中，設(shè)R、G、B表示該像素的過濾器的顏色，x表示該像素的垂直位置(從接近水平傳送部4側(cè)開始設(shè)為第1段、第2段……)，y表示混合像素組中的該像素的位置(從接近水平傳送部4的輸出側(cè)開始設(shè)為第1個(gè)、第2個(gè)……)。此外，對(duì)于OB區(qū)域的像素，由于沒有進(jìn)行水平方向的混合，所以例如用RxO的標(biāo)記表示。這里，R、G、B表示該像素的過濾器的顏色，x表示該像素的垂直位置(從接近水平傳送部4側(cè)開始設(shè)為第1段、第2段……)。末尾的O表示是OB區(qū)域的像素。此外，在圖11～圖20以及后述的圖22～圖31中，顯示在各列的上部的數(shù)字對(duì)于有效像素區(qū)域表示各個(gè)列對(duì)應(yīng)于第1列～第3列中的哪一列，對(duì)于OB區(qū)域表示與各個(gè)列同時(shí)被驅(qū)動(dòng)的有效像素區(qū)域的列的號(hào)(第1列或第3列)。
如上所述，以3列為單位構(gòu)成的垂直傳送部3的垂直最終段的各列構(gòu)成為，使相同列的其他垂直傳送段以及其他列的垂直最終段都分別獨(dú)立地進(jìn)行傳送。例如，在第1列及第3列的垂直最終段中保持有信號(hào)電荷的狀態(tài)下，能夠僅將第2列的垂直最終段的信號(hào)電荷向水平傳送部4傳送。此外，在第1列及第2列的垂直最終段中保持有信號(hào)電荷的狀態(tài)下，能夠僅將第3列的垂直最終段的信號(hào)電荷向水平傳送部4傳送。
圖11所示的狀態(tài)表示從光電變換部2讀出信號(hào)電荷、在垂直傳送部3中將垂直方向的像素?cái)?shù)削減為1/3的狀態(tài)，即在各垂直傳送段中保持有混合后的3個(gè)像素的信號(hào)電荷的狀態(tài)。
這里，通過在垂直最終段中僅驅(qū)動(dòng)第2列(V3-2、V5-2)，如圖12所示，成為僅將第2列的垂直最終段的信號(hào)電荷向水平傳送部4傳送的狀態(tài)。
接著，在將水平傳送部4的信號(hào)電荷向順方向傳送2個(gè)像素后，通過在垂直最終段中僅驅(qū)動(dòng)第3列(V3-3、V5-3)，如圖13所示，僅將第3列的垂直最終段的信號(hào)電荷向水平傳送部4傳送。由此，如圖13所示，G12與G13、以及B12與B13的每2個(gè)像素的信號(hào)電荷在水平傳送部4內(nèi)分別被混合。
接著，再將水平傳送部4的信號(hào)電荷向順方向傳送2個(gè)像素后，通過在垂直最終段中驅(qū)動(dòng)第1列(V3-1、V5-1)，將剩余在垂直最終段中的G11及B11的信號(hào)電荷向水平傳送部4傳送。此時(shí)，由于OB區(qū)域正下方的區(qū)域中的垂直最終段的共用電極V3-1、V5-1也同時(shí)被驅(qū)動(dòng)，所以將垂直最終段的OB區(qū)域正下方的區(qū)域的信號(hào)電荷(B1O、G1O)都向水平傳送部4傳送。
由此，如圖14所示，從有效像素區(qū)域傳送的G11、G12和G13這3個(gè)像素的信號(hào)電荷、以及B11、B12和B13的信號(hào)電荷在水平傳送部4內(nèi)分別被混合。這樣，相同段中的雙色的像素間隔1像素地以每3像素的組合分別被混合，水平方向的像素?cái)?shù)被削減為1/3。此外，由圖14可知，由于綠的混合像素和藍(lán)的混合像素被等間隔地輸出，所以不會(huì)產(chǎn)生干涉條紋或偽信號(hào)。
然后，與上述同樣，通過再重復(fù)2個(gè)循環(huán)的第2列的驅(qū)動(dòng)、第3列的驅(qū)動(dòng)、第1列的驅(qū)動(dòng)，如圖15～圖20所示，3行(在圖10中用a表示的行)的信號(hào)電荷的向水平傳送部4的傳送結(jié)束。
如圖20所示，向水平傳送部4傳送的信號(hào)電荷被從水平傳送部4依次輸出。從水平傳送部4輸出的圖像信號(hào)由于是將像素1維配置的，所以為了使該信號(hào)恢復(fù)為原來的2維排列，在固體攝像元件1的外部的圖像處理裝置中，進(jìn)行將來自水平傳送部4的輸出信號(hào)2維地再配置的處理。
另外，如圖20所示那樣向水平傳送部4傳送的信號(hào)電荷在有效像素區(qū)域和OB區(qū)域中水平混合的方式不同，結(jié)果在其邊界部會(huì)產(chǎn)生混合像素?cái)?shù)的偏差。1段的信號(hào)由于是在垂直方向上3像素混合，所以最大為12像素混合。
另外，用來實(shí)現(xiàn)圖11～圖20所示的像素混合步驟的驅(qū)動(dòng)時(shí)序圖如圖21所示。在圖21中，在賦予給各電極的驅(qū)動(dòng)脈沖是高電平的情況下，該電極為存儲(chǔ)部，在驅(qū)動(dòng)脈沖為低電平的情況下，該電極為阻擋部。
以上參照?qǐng)D11～圖15對(duì)固體攝像元件1的驅(qū)動(dòng)方法的一例進(jìn)行了說明，但固體攝像元件1的驅(qū)動(dòng)方法并不僅限于該例。例如，圖11～圖15所示的例子以下述結(jié)構(gòu)為前提，即，如圖1所示，垂直最終段的OB區(qū)域正下方的區(qū)域的共用電極連接在與有效像素區(qū)域正下方的垂直最終段的獨(dú)立電極V3-1、V5-1相同的布線上。但是，固體攝像元件1的結(jié)構(gòu)并不限于此，例如也可以將垂直最終段的OB區(qū)域正下方的區(qū)域的共用電極連接在與有效像素區(qū)域正下方的垂直最終段的獨(dú)立電極V3-3、V5-3相同的布線上。在此情況下，固體攝像元件1的水平方向的像素混合的步驟成為圖22～圖31所示那樣。
另外，如圖31所示那樣向水平傳送部4傳送的信號(hào)電荷與圖20所示的信號(hào)電荷相同，在有效像素區(qū)域與OB區(qū)域的邊界部具有混合像素?cái)?shù)的偏差，最大為15像素混合。
另外，在上述的實(shí)施方式中，使垂直最終段的OB區(qū)域正下方的區(qū)域的共用電極連接在與有效像素區(qū)域正下方的垂直最終段的獨(dú)立電極V3-1及V5-1、或V3-3及V5-3相同的布線上。但是，除此以外，也可以將垂直最終段的OB區(qū)域正下方的區(qū)域的共用電極連接在與有效像素區(qū)域的共用電極(V3、V5)相同的布線上。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，由于能夠削減驅(qū)動(dòng)脈沖的種類及電極端子數(shù)，所以有使固體攝像元件1的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化的優(yōu)點(diǎn)。此外，也可以將獨(dú)立電極V3-1及V5-1同時(shí)做成與有效像素區(qū)域的共用電極(V3、V5)相同的布線，此時(shí)，不僅實(shí)現(xiàn)了上述固體攝像元件1的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化，而且通過能夠使最大混合像素?cái)?shù)為12像素，還有能夠?qū)⒒旌舷袼財(cái)?shù)的偏差所帶來的暗信號(hào)的增加抑制在最低限度內(nèi)的優(yōu)點(diǎn)。
以上對(duì)作為有關(guān)本發(fā)明的一實(shí)施方式的固體攝像元件進(jìn)行了說明，但有關(guān)上述說明的固體攝像元件1僅僅是一具體例。例如，本發(fā)明并不限于圖2所示那樣的過濾器排列的固體攝像元件，也能夠用于其他排列中。進(jìn)而，也能夠應(yīng)用于不使用彩色過濾器的黑白圖像的固體攝像元件中。
此外，在上述中，說明了m＝3的例子，但并不限于m＝3，對(duì)于在最終傳送段中通過獨(dú)立地驅(qū)動(dòng)各列的傳送電極來進(jìn)行水平方向的像素混合的結(jié)構(gòu)，也能夠使用本發(fā)明。
進(jìn)而，如果將在本實(shí)施方式中說明的固體攝像元件應(yīng)用在數(shù)字?jǐn)z像機(jī)中，則從固體攝像元件高速地輸出數(shù)據(jù)，所以能夠進(jìn)行高速動(dòng)作，并且能夠?qū)崿F(xiàn)畫質(zhì)優(yōu)良的數(shù)字?jǐn)z像機(jī)。由于能夠切換本發(fā)明的高速動(dòng)作和通常的全像素讀出動(dòng)作來使用，所以能夠?qū)崿F(xiàn)兼具備動(dòng)畫(高速動(dòng)作)模式和靜止圖像(全像素讀出動(dòng)作)模式的數(shù)字?jǐn)z像機(jī)。
圖32中表示有關(guān)本發(fā)明的數(shù)字?jǐn)z像機(jī)的結(jié)構(gòu)例。本數(shù)字?jǐn)z像機(jī)具備光學(xué)系統(tǒng)31，包括用來將來自被攝體的入射光成像在固體攝像元件1的攝像面上的鏡頭等；控制部32，控制固體攝像元件1的驅(qū)動(dòng)；和圖像處理部33，對(duì)來自固體攝像元件1的輸出信號(hào)實(shí)施各種信號(hào)處理。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，通過防止固體攝像元件1的OB鉗位錯(cuò)誤，能夠?qū)崿F(xiàn)可高速地輸出優(yōu)質(zhì)的影像信號(hào)的數(shù)字?jǐn)z像機(jī)。
本發(fā)明通過在進(jìn)行水平方向的像素混合的固體攝像元件中防止OB鉗位錯(cuò)誤，可以作為能夠高速地輸出優(yōu)質(zhì)的影像信號(hào)的固體攝像元件和具備其的攝像機(jī)使用。
權(quán)利要求
1.一種固體攝像元件，其特征在于，具有垂直傳送部，用于將從2維排列的像素讀出的信號(hào)電荷向垂直方向傳送，與上述像素的各列對(duì)應(yīng)設(shè)置；和水平傳送部，將從上述垂直傳送部獲取的信號(hào)電荷向水平方向傳送；上述垂直傳送部中的距上述水平傳送部最近的傳送段即垂直最終段在有效像素區(qū)域和水平傳送部之間的區(qū)域中，每m列具有相同的傳送電極結(jié)構(gòu)，其中，m是2以上的整數(shù)，并且，在上述m列中的一個(gè)列以外的垂直最終段或所有的列的垂直最終段中，為了與該m列中的其他列獨(dú)立地控制從該垂直最終段向上述水平傳送部的傳送動(dòng)作，設(shè)有與上述其他列獨(dú)立的獨(dú)立傳送電極；上述垂直最終段在包括設(shè)在有效像素區(qū)域的水平方向兩側(cè)的至少一側(cè)上的OB區(qū)域的區(qū)域和水平傳送部之間的區(qū)域中，具有所有的列共用的共用傳送電極；在上述垂直最終段中，上述OB區(qū)域與水平傳送部之間的區(qū)域的整體被遮光膜覆蓋。
2.如權(quán)利要求1所述的固體攝像元件，其特征在于，向上述共用傳送電極施加的驅(qū)動(dòng)信號(hào)與向上述有效像素區(qū)域的任一個(gè)傳送電極施加的驅(qū)動(dòng)信號(hào)共用。
3.一種固體攝像元件，其特征在于，具有垂直傳送部，用于將從2維排列的像素讀出的信號(hào)電荷向垂直方向傳送，與上述像素的各列對(duì)應(yīng)設(shè)置；和水平傳送部，將從上述垂直傳送部獲取的信號(hào)電荷向水平方向傳送；上述垂直傳送部中的距上述水平傳送部最近的傳送段即垂直最終段在有效像素區(qū)域和水平傳送部之間的區(qū)域中，每m列具有相同的傳送電極結(jié)構(gòu)，其中，m是2以上的整數(shù)，并且，在上述m列中的一個(gè)列以外的垂直最終段或所有的列的垂直最終段中，為了與該m列中的其他列獨(dú)立地控制從該垂直最終段向上述水平傳送部的傳送動(dòng)作，設(shè)有與上述其他列獨(dú)立的獨(dú)立傳送電極；上述垂直最終段在包括設(shè)在有效像素區(qū)域的水平方向兩側(cè)的至少一側(cè)上的OB區(qū)域的區(qū)域和水平傳送部之間的區(qū)域中，具有所有的列共用的共用傳送電極；在上述共用傳送電極的兩端部上連接有施加驅(qū)動(dòng)信號(hào)的布線；在上述垂直最終段中，上述OB區(qū)域與水平傳送部之間的區(qū)域除了在距有效像素區(qū)域最近的列上形成的開口部以外，被遮光膜覆蓋；上述共用傳送電極的兩端部的一個(gè)與上述布線經(jīng)由上述開口部連接。
4.如權(quán)利要求3所述的固體攝像元件，其特征在于，連接在上述共用傳送電極的兩端部的一個(gè)上的布線跨越水平傳送部的上層延伸設(shè)置。
5.如權(quán)利要求3所述的固體攝像元件，其特征在于，向上述共用傳送電極施加的驅(qū)動(dòng)信號(hào)與向上述有效像素區(qū)域中的任一個(gè)傳送電極施加的驅(qū)動(dòng)信號(hào)共用。
6.一種攝像機(jī)，其特征在于，具備權(quán)利要求1所述的固體攝像元件。
7.一種攝像機(jī)，其特征在于，具備權(quán)利要求2所述的固體攝像元件。
全文摘要
在進(jìn)行水平方向的像素混合的固體攝像元件中，通過防止OB鉗位錯(cuò)誤，實(shí)現(xiàn)能夠高速地輸出優(yōu)質(zhì)的圖像的固體攝像元件及具備其的攝像機(jī)。距水平傳送部(4)最近的傳送段即垂直最終段在有效像素區(qū)域與水平傳送部之間的區(qū)域中，設(shè)有與其他列獨(dú)立的獨(dú)立傳送電極(V3－1、V3－2、V3－3、V5－1、V5－2、V5－3)，在OB區(qū)域與水平傳送部(4)之間的區(qū)域中，設(shè)有在所有的列中共用的共用傳送電極(V3－1、V5－1)。進(jìn)而，在上述垂直最終段中，在OB區(qū)域與水平傳送部之間的整個(gè)區(qū)域、或距有效像素區(qū)域最近的列中，除了用來進(jìn)行(V3－1、V5－1)的布線而形成的開口部以外的區(qū)域由遮光膜覆蓋。
文檔編號(hào)H04N5/369GK1956206SQ200610136560
公開日2007年5月2日 申請(qǐng)日期2006年10月25日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月25日
發(fā)明者加藤良章, 米本和也, 蓮香剛 申請(qǐng)人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社