[发明专利]固态成像器件和固态成像装置

说明书

本申请是申请日为2008年1月30日、申请号为200810000267.5、名 称为“固态成像器件和固态成像装置”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及固态成像器件和固态成像装置。更具体而言，本发明涉及 能够实现高帧速率的固态成像器件和固态成像装置。

背景技术

在摄像机和数码相机中，已经使用了在电荷转移部件中使用CCD寄 存器的CCD型固态成像器件(参考日本未审查专利申请公布NO.2004- 96546)。

这种CCD型固态成像器件具有多个像素，其中光电转换元件(光电 二极管：PD)以矩阵的形状被二维地布置在半导体基片的成像区中。入射 到每个像素上的光由光电二极管进行光电转换，以生成电荷，电荷经由垂 直转移寄存器和水平转移部分被转移到输出部件的漂移扩散(FD)区域， MOS晶体管检测FD区域中的电势变化，并且该电势变化被转换成电信 号，该电信号再被放大并输出为视频信号。

图5A是示出已知的CCD型固态成像器件的示意性平面图，图5B是 沿图5A中的线A-A’截取的示意性截面图。该CCD型固态成像器件101 主要由图像区102、水平转移部分103和输出部件104构成。图像区由以 矩阵形状布置的光接收部分(未示出)和布置在相应光接收部分的每个纵 列中的垂直转移寄存器(未示出)构成，所述垂直转移寄存器用于转移来 自相应光接收部分的电荷。遮光膜105被形成在图像区和水平转移部分的 上面。

CCD型固态成像器件被形成在具有P阱区域的n型半导体基片(N- sub)上。单个地电势供应源(GND)向如下区域施加地电势：对应于图 像区的P阱区域(对应于图像区的P阱区域在下文中被称为“图像区P阱 区域”)；对应于水平转移部分的P阱区域(对应于水平转移部分的P阱 区域在下文中被称为“水平转移部分P阱区域”)；对应于输出部件的P 阱区域(对应于输出部件的P阱区域在下文中被称为“输出部件P阱区 域”)；以及遮光膜。N阱区域被形成在与用于提供水平转移时钟的焊盘 107相对应的区域中。

在如上构造的CCD型固态成像器件中，当来自定时信号生成器电路 (未示出)的垂直转移时钟施加到垂直转移寄存器时，从光接收部分读取 到垂直转移寄存器的电荷沿垂直方向被转移。当来自定时信号生成器电路 的水平转移时钟施加到水平转移部分时，被转移到水平转移部分的电荷沿 水平方向被转移。来自水平转移部分的电荷被转换成FD区域中的电压， 并且从输出部件读取该电压作为光接收信号。

由于近来市场对高图像质量的需求，加速了在CCD型固态成像器件 中设置更多像素的发展趋势。此外，也越来越需要在短时间内同时捕获大 量图像。因此，希望实现一种具有大量像素并且帧速率与当前所使用的帧 速率大致相同的CCD型固态成像器件。

一种实现具有大量像素并且帧速率与当前使用的帧速率大致相同的 CCD型固态成像器件的方法可以是(1)提高用于驱动CCD型固态成像器 件的驱动频率的方法和(2)在有效像素时段期间执行垂直转移的方法。

然而，如果通过提高用于驱动CCD型固态成像器件的驱动频率来实 现与当前所使用的帧速率大致相同的帧速率，则可能导致以下问题，例如 由于提高驱动频率而导致发热增多、消耗功率增加、CCD型固态成像器件 的基片昂贵、外围组件数目增加。通过提高用于驱动CCD型固态成像器 件的驱动频率来实现与当前所使用的帧速率大致相同的帧速率不能说是一 种令人满意的方法。此外，相对于最近对提高帧速率的要求而言，仅仅采 用提高驱动频率的措施已接近极限。

如果通过在有效像素时段内执行垂直转移来实现与当前所使用的帧速 率大致相同的帧速率，则可能会产生串扰噪声，如以下[1]到[5]所示。

[1]如图6所示，在有效像素时段内的垂直转移期间，在垂直转移时钟 上升和下降时会在图像区中产生串扰噪声，并且该串扰噪声经由图像区中 的遮光膜被传播到图像区P阱区域。传播到图像区P阱区域的串扰噪声被 传播到输出部件P阱区域。因此由于背栅(back gate)效应，在CCD型固 态成像器件的输出信号中产生串扰噪声。