[发明专利]固态成像装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种固态成像装置，具体涉及一种具有像素阵列的线性图像传感器，其中像素阵列中多个接收元件沿着电荷转移方向布置，而且像素阵列每一侧上设置有多个CCD寄存器。

背景技术

线性图像传感器将光接收元件(例如光电二极管)中存储的信号电荷通过CCD(电荷耦合器件)寄存器进行转移，并输出被转换为电压的信号电荷。由于容易设计，所以通常使用具有CCD寄存器的线性图像传感器，这些CCD寄存器设置在光电二极管(像素)阵列的每一侧上。还经常使用交错式结构。交错式结构具有多个像素阵列，这些像素阵列偏移1/2、1/3、1/4...像素间距。通过使用该结构，线性图像传感器可以是高分辨率的。

如上所述，日本未审专利申请公布No.2-91954(Hirama)中公开了一种具有CCD寄存器的固态成像装置，这些CCD寄存器设置在光电二极管阵列的每一侧上。Hirama的固态成像装置公开了一种结构，其中每一个CCD寄存器连接到浮置扩散区(floating diffusion)。然而，当每一个CCD寄存器都具有输出电路时，固态成像装置需要具有两个输出电路。因此存在一个问题，即固态成像装置的面积增大。

为了克服上述问题，Hirama公开了另一种固态成像装置，其中通过把两行CCD寄存器的同侧上的边缘折叠90度而把两行CCD寄存器结合到一起。这样，结合后的CCD寄存器连接至单一的浮置扩散区。浮置扩散区将结合后的CCD寄存器输出的信号电荷转换为电压。在这种情况下，由于CCD寄存器被折叠了90度，所以难以对CCD寄存器进行布图设计。此外，输入CCD寄存器的信号电荷的转移效率容易变差。在另一种固态成像装置中，两行CCD寄存器逐渐接近。这样，结合后的CCD寄存器的结点与单一的浮置扩散区相连。

图7示出了两行CCD寄存器逐渐接近的固态成像装置，结合后的CCD寄存器在结合后的CCD寄存器的结点处与单一的浮置扩散区相连。如图7所示，固态成像装置90具有光电二极管阵列91(其包括例如多个光电二极管等的光接收元件)、CCD寄存器92、CCD寄存器93、浮置扩散区94、复位晶体管95、输出电路96以及恒压源91至93。CCD寄存器92和CCD寄存器93在电荷转移方向的末端结合在一起。输出电路96和浮置扩散区94连接至金属配线97。浮置扩散区94连接至复位晶体管95。在固态成像装置90中，从CCD寄存器92和CCD寄存器93输出的信号电荷在浮置扩散区94处被转换为电压，并通过金属配线97从输出电路96输出该电压。

日本未审专利申请公布No.7-46371(Akiyama)中公开了另一种固态成像装置。该固态成像装置包括一个或两个输出电路。这样，该输出电路根据两行CCD寄存器输出的电荷而输出电压。即，Akiyama的固态成像装置将每一个CCD寄存器所转移的电荷输入电荷合成部分，与电荷合成部分相连的单一输出电路根据信号电荷而输出电压。否则，每一个CCD寄存器所转移的电荷从与每一个CCD寄存器相连的输出电路输出。

然而，在Hirama的两行CCD寄存器逐渐接近、且从单个浮置扩散区输出信号电荷的固态成像装置中，CCD寄存器的元件数增加，而且固态成像装置的面积增大。原因如下。例如，当布置在CCD寄存器92和CCD寄存器93之间的光电二极管较大时，CCD寄存器92和CCD寄存器93的距离较长。在这种情况下，两行CCD寄存器逐渐接近，而且两行CCD寄存器被结合在一起。CCD寄存器的元件数由此增加。当两行CCD寄存器的距离较长时，使两行CCD寄存器逐渐接近，从而需要CCD寄存器的多个电极，以改进信号电荷的转移效率的能力。即，固态成像装置的面积增大。在Akiyama公开的固态成像装置中，当两行CCD寄存器结合到一起时，需要对CCD寄存器的多个元件进行布置，而且固态成像装置的面积增大，如同Hirama的技术。当两行CCD寄存器中的每一个均输出信号电荷时，固态成像装置的面积增大，因为每一个CCD寄存器都具有输出电路。

发明内容