JP2007325223A - Solid-state imaging device and imaging apparatus - Google Patents
Solid-state imaging device and imaging apparatus Download PDFInfo
- Publication number
- JP2007325223A JP2007325223A JP2006156464A JP2006156464A JP2007325223A JP 2007325223 A JP2007325223 A JP 2007325223A JP 2006156464 A JP2006156464 A JP 2006156464A JP 2006156464 A JP2006156464 A JP 2006156464A JP 2007325223 A JP2007325223 A JP 2007325223A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- region
- charge transfer
- transfer unit
- potential
- barrier
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Images
Landscapes
- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
Abstract
Description
本発明は、固体撮像装置、特にはＣＣＤ（Charge Coupled Device）型の固体撮像素子、及びそれを備えた撮像装置に関する。 The present invention relates to a solid-state imaging device, in particular, a CCD (Charge Coupled Device) type solid-state imaging device, and an imaging device including the same.
近年、ＣＣＤ型固体撮像素子に代表される固体撮像素子は、デジタルスチルカメラやデジタルビデオカメラ等の撮像装置の撮像素子として広く利用されており、その需要は益々増加している。また、撮像装置における高機能化、小型化、低消費電力化の求めに伴い、固体撮像素子においては、高画素化、微細化、低消費電力化が求められている。 In recent years, solid-state image sensors represented by CCD solid-state image sensors have been widely used as image sensors for image pickup apparatuses such as digital still cameras and digital video cameras, and the demand thereof has been increasing. In addition, with the demand for higher functionality, smaller size, and lower power consumption in imaging devices, solid-state imaging devices are required to have higher pixels, smaller dimensions, and lower power consumption.
ここで、従来からの固体撮像素子（例えば、特許文献１参照。）の構成について、図９を用いて説明する。図９は、従来からの固体撮像素子の概略構成を示す平面図である。また、図９においては、一例としてＣＣＤ型固体撮像素子が示されている。図９に示すように、固体撮像素子は半導体基板２０１を備えている。
Here, the configuration of a conventional solid-state imaging device (see, for example, Patent Document 1) will be described with reference to FIG. FIG. 9 is a plan view showing a schematic configuration of a conventional solid-state imaging device. FIG. 9 shows a CCD solid-state imaging device as an example. As shown in FIG. 9, the solid-state imaging device includes a
図９の例では、半導体基板２０１には、２次元状に配列された複数の受光部２０２と、受光部２０２の垂直方向の列に沿って列毎に配置された垂直電荷転送部（垂直ＣＣＤ）２０３と、受光部２０２の最終行に隣接するように設けられた水平電荷転送部（水平ＣＣＤ）２０４とが設けられている。
In the example of FIG. 9, the
受光部２０２は、フォトダイオードであり、受光した光の強度に応じて電荷を蓄積する。また、一つの受光部２０２と、それと隣接する垂直ＣＣＤ２０３の一部分とで、一つの画素２１０が構成されている。受光部２０２に蓄積された電荷は、垂直ＣＣＤ２０３によって読み出され、垂直方向に転送される。そして、電荷は、水平ＣＣＤ２０４に送られた後、水平方向に転送され、出力アンプ２０５を介して外部に出力される。
The
また、図９に示すように、水平ＣＣＤ２０４の垂直ＣＣＤ２０３に隣接していない側には、バリア領域２０６を介してドレイン領域２０７が設けられている。バリア領域２０６は、電位障壁であり、垂直ＣＣＤ２０３から転送された電荷のうち水平ＣＣＤ２０４の最大電荷蓄積容量を超えた分（余剰電荷）のみを通過させ、余剰電荷をドレイン領域２０７に排出する。
As shown in FIG. 9, a
また、複数の受光部２０２が設けられた受光領域の周辺領域であって、水平ＣＣＤ２０４の後段を含む領域には、暗電流の補正のためオプティカルブラック（光学的黒画素）２０８が設けられている。なお、図９においては、オプティカルブラック２０８には、ハッチングが施されている。
Further, an optical black (optical black pixel) 208 is provided in a peripheral region of the light receiving region where the plurality of
次に、図１０及び図１１を用いて水平ＣＣＤ２０４及びドレイン領域２０７の構成について詳細に説明する。図１０は、図９に示した固体撮像素子の一部を拡大して示す平面図である。図１０に示すように、垂直ＣＣＤ２０３及び水平ＣＣＤ２０４は、それぞれ電荷の転送経路となるチャネル領域と２層構造の転送電極とで構成されている。図１０においては、２層構造の転送電極のうち、下層に位置する第１層の転送電極にはハッチングが施されている。
Next, the configuration of the
具体的には、垂直ＣＣＤ２０３は、垂直方向に延びるチャネル領域２１１ａと、第１層の垂直転送電極２１２と、第２層の垂直転送電極２１３とで構成されている。また、垂直ＣＣＤ０３では、４相駆動によって電荷の転送が行われている。
Specifically, the
水平ＣＣＤ２０４は、水平方向に延びるチャネル領域２１１ｂと、第１層の水平転送電極２１４と、第２層の水平転送電極２１５とで構成されている。水平ＣＣＤ２０４においては、２相駆動によって電荷の転送が行われている。また、２相駆動が採用されているため、チャネル領域２１１ｂにおいては、第１層の水平電極２１４の直下に位置する部分に電荷が蓄積される。第１層の水平転送電極２１４の直下に位置しない部分には、電位障壁となるバリア領域２１６が形成されている。
The
図１１（ａ）は、図１０に示された固体撮像素子の一部を切断線Ａ−Ａ´に沿って切断して得られた断面図であり、図１１（ｂ）は、図１１（ａ）に示された各部の電位を示す図である。図１１（ａ）に示すように、ドレイン領域２０７には、外部から一定電圧が印加され、これによりバリア領域２０６の電位（オーバーフローバリア電位）Φ１が設定される。このとき、図１１（ｂ）に示すように、オーバーフローバリア電位Φ１は、水平ＣＣＤのバリア領域２１６（図１０参照）の電位Φ２より大きくなるように（Φ１＞Φ２）設定される。更に、オーバーフローバリア電位Φ１は、フェルミ電位Φ３と、熱電子放出に基づいた電位障壁値△Φαとの差（Φ３−△Φα）より小さくなるようにも（Φ１＜（Φ３−△Φα））設定される。
FIG. 11A is a cross-sectional view obtained by cutting a part of the solid-state imaging device shown in FIG. 10 along the cutting line AA ′, and FIG. It is a figure which shows the electric potential of each part shown by a). As shown in FIG. 11A, a constant voltage is applied to the
また、フェルミ電位Φ３とは、水平ＣＣＤ２０４が、設定された電荷量（必要電荷蓄積容量：Ｑhccd）を蓄積する為に必要な電位をいう。更に、熱電子放出に基づいた電位障壁値△Φαとは、チャネル領域２１１ｂにおける電位障壁（フェルミ電位障壁）による電位差と熱電子放出によるオーバーフロー開始電位との差をいう。通常、電位障壁値△Φαの値は、バリア領域２１６の長さや、バリア領域２１６の不純物濃度に応じて、０．４Ｖ〜０．６Ｖ程度となる。
The Fermi potential Φ3 is a potential necessary for the
また、オーバーフローバリア電位Φ１が水平ＣＣＤのバリア領域２１６の電位Φ２より大きく設定されるのは、オーバーフローバリア電位Φ１が電位Φ２以下であると、オプティカルブラック２０８（図９参照）へと過剰に電荷が溢れ出すからである。この場合、黒レベル浮き上がり現象といった不具合が発生してしまう。
The overflow barrier potential Φ1 is set to be larger than the potential Φ2 of the horizontal
更に、オーバーフローバリア電位Φ１が、フェルミ電位Φ３と電位障壁値△Φαとの差（Φ３−△Φα）より小さく設定されるのは、オーバーフローバリア電位Φ１が上記差（Φ３−△Φα）以上であると、必要な電荷までドレイン領域２０７に排出されてしまうからである。この場合、水平ＣＣＤ２０４の電荷蓄積容量が減少し、飽和ムラが発生しやすくなり、その上、電荷蓄積容量の減少をゲインの増加で補う必要があるため、画像ムラといった不具合が発生してしまう。
Furthermore, the overflow barrier potential Φ1 is set smaller than the difference (Φ3-ΔΦα) between the Fermi potential Φ3 and the potential barrier value ΔΦα because the overflow barrier potential Φ1 is equal to or greater than the difference (Φ3-ΔΦα). This is because necessary charges are discharged to the
このようにオーバーフローバリア電位Φ１が最適な値に設定されることにより、余剰電荷のみがドレイン領域２０７に排出される。但し、オーバーフローバリア電位Φ１の最適な値は、拡散領域の製造ばらつき等により素子毎に異なる値となる。このため、図９〜図１１に示した固体撮像装置の水平ＣＣＤ２０４の設計においては、オーバーフローバリア電位Φ１の最適値が最大限にばらついても、常に、Φ２＜Φ１＜（Φ３−△Φα）が満たされるように、十分な余裕を持たせた設計を行う必要がある。
Thus, by setting the overflow barrier potential Φ1 to an optimum value, only surplus charges are discharged to the
しかし、近年の画素数の増加や画素サイズの微細化により、水平ＣＣＤ２０４の設計だけで、オーバーフローバリア電位Φ１の変動に対応することは困難になってきている。よって、十分な余裕を持たせた設計ができなくても、常に、Φ２＜Φ１＜（Φ３−△Φα）が満たされるようにするため、素子毎に、製造後にドレイン領域２０７に印加する電圧の値を調整して、オーバーフローバリア電位Φ１を適切な値に設定することが求められている。
However, due to the recent increase in the number of pixels and miniaturization of the pixel size, it has become difficult to cope with the fluctuation of the overflow barrier potential Φ1 only by designing the
ところで、従来から、固体撮像素子においては、各受光部における余剰電荷の溢れによるブルーミングを抑制するため、半導体基板にバイアス電圧を印加し、これによって受光部における過剰電荷を排出している（例えば、特許文献２参照。）。また、このときも、適切な電荷量を排出するため、バイアス電圧の電位が調整される。 By the way, conventionally, in a solid-state imaging device, a bias voltage is applied to the semiconductor substrate in order to suppress blooming due to excess charge overflow in each light receiving unit, thereby discharging excess charge in the light receiving unit (for example, (See Patent Document 2). Also at this time, the potential of the bias voltage is adjusted in order to discharge an appropriate amount of charge.
具体的には、特許文献２に開示の固体撮像素子では、水平ＣＣＤから離れた位置にあるオプティカルブラックの一部分に定電流源が接続され、光入力無しで蓄積電荷を読み出すことが可能な画素（ダミーホワイト部）が形成されている。ダミーホワイト部に蓄積された電荷も、垂直ＣＣＤによって読み出され、垂直方向に転送された後、水平ＣＣＤによって水平方向に転送される。その後、受光部に蓄積された電荷と同様に、ダミーホワイト部に蓄積された電荷も、出力アンプによって、電荷量に応じた信号に変換されて出力される。
Specifically, in the solid-state imaging device disclosed in
そして、固体撮像素子を備える撮像装置の制御装置は、ダミーホワイト部から読み出され、出力アンプから出力された出力信号に基づいて、受光部の飽和レベルを検出し、検出した飽和レベルに応じて、半導体基板に印加するバイアス電圧を設定する。この結果、受光部における過剰電荷の排出が適切に調整される。 Then, the control device of the imaging device including the solid-state imaging device detects the saturation level of the light receiving unit based on the output signal read from the dummy white unit and output from the output amplifier, and according to the detected saturation level The bias voltage applied to the semiconductor substrate is set. As a result, excessive charge discharge in the light receiving unit is appropriately adjusted.
従って、上記の原理を水平ＣＣＤ２０４に適用すれば、オーバーフローバリア電位Φ１を適切な値に設定できると考えられる。具体的には、オプティカルブラックによって遮光された水平ＣＣＤ２０４の一部分をダミーホワイト部とし、この部分に電流を供給すれば良い。この場合、ダミーホワイト部に蓄積された電荷は、出力アンプから信号として出力されるので、制御装置は、この信号に基づいて、水平ＣＣＤ２０４の飽和レベルを検出する。そして、制御装置は、検出した飽和レベルに基づいて、ドレイン領域２０７に印加する電圧の電位を調整して、バリア領域２０６の電位Φ１を適切な値に設定する。
しかしながら、特許文献２に開示の技術を水平ＣＣＤ２０４に適用した場合、ダミーホワイト部に蓄積された電荷は、水平ＣＣＤ２０４による読出及び転送によって損失を受ける。更に、ダミーホワイト部に蓄積された電荷は、出力アンプによって信号に変換される際に、アンプノイズによる影響を受け、劣化する。このため、ダミーホワイト部に蓄積された電荷を精度良く検出するのは難しく、この結果、オーバーフローバリア電位Φ１を適切な値に設定するのも困難となる。
However, when the technique disclosed in
本発明の目的は、上記問題を解消し、電荷転送部からドレイン領域に排出される電荷の状態を正確に把握でき、且つ、適切なオーバーフローバリア電位を簡単に設定できる固体撮像素子及びそれを用いた撮像装置を提供することにある。 An object of the present invention is to solve the above-described problems, to accurately grasp the state of charge discharged from the charge transfer unit to the drain region, and to use a solid-state imaging device capable of easily setting an appropriate overflow barrier potential. It is to provide an image pickup apparatus.
上記目的を達成するため、本発明における撮像装置は、固体撮像素子と制御装置とを備える撮像装置であって、前記固体撮像素子は、複数の受光部と、前記複数の受光部から読み出した信号電荷を転送する電荷転送部と、前記電荷転送部に隣接し、且つ、前記電荷転送部の余剰電荷のみを通過させるバリア領域と、前記バリア領域に隣接し、且つ、前記バリア領域を通過した前記余剰電荷を排出するドレイン領域と、検出部とを備え、前記検出部は、前記ドレイン領域に接続され、且つ、前記ドレイン領域における電荷の変動を検出し、前記制御装置は、前記検出部によって検出された前記電荷の変動に応じて、前記バリア領域の電位を調整することを特徴とする。 In order to achieve the above object, an imaging apparatus according to the present invention is an imaging apparatus including a solid-state imaging device and a control device, and the solid-state imaging device includes a plurality of light receiving units and signals read from the plurality of light receiving units. A charge transfer unit that transfers charges; a barrier region that is adjacent to the charge transfer unit and that allows only surplus charges of the charge transfer unit to pass; and that is adjacent to the barrier region and that has passed through the barrier region. A drain region for discharging surplus charge; and a detection unit, wherein the detection unit is connected to the drain region and detects a change in charge in the drain region, and the control device detects by the detection unit The potential of the barrier region is adjusted according to the fluctuation of the electric charge.
また、上記目的を達成するため、本発明における固体撮像装置は、複数の受光部と、前記複数の受光部から読み出した信号電荷を転送する電荷転送部と、前記電荷転送部に隣接し、且つ、前記電荷転送部の余剰電荷のみを通過させるバリア領域と、前記バリア領域に隣接し、且つ、前記バリア領域を通過した前記余剰電荷を排出するドレイン領域とを備えた固体撮像素子であって、前記ドレイン領域に接続された検出部を更に備え、前記検出部は、前記ドレイン領域における電荷の変動を検出することを特徴とする。 In order to achieve the above object, a solid-state imaging device according to the present invention includes a plurality of light receiving units, a charge transfer unit that transfers signal charges read from the plurality of light receiving units, and adjacent to the charge transfer unit. A solid-state imaging device comprising a barrier region that allows only surplus charges of the charge transfer unit to pass therethrough, and a drain region that is adjacent to the barrier region and that drains the surplus charges that have passed through the barrier region, The apparatus further includes a detection unit connected to the drain region, and the detection unit detects a change in charge in the drain region.
更に、上記目的を達成するため、本発明におけるプログラムは、上記本発明における固体撮像素子の駆動をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、（ａ）前記検出部によって検出された前記電荷の変動を特定するステップと、（ｂ）上記（ａ）のステップで特定された前記電荷の変動に応じて、前記バリア領域の電位を調整するステップとを前記コンピュータに実行させることを特徴とする。 Furthermore, in order to achieve the above object, a program according to the present invention is a program for causing a computer to drive the solid-state imaging device according to the present invention, and (a) fluctuation of the electric charge detected by the detection unit. And (b) adjusting the potential of the barrier region in accordance with the fluctuation of the electric charge specified in the step (a).
以上のように本発明において、固体撮像素子は、ドレイン領域における電荷の変動を検出する検出部を備えている。検出部は、ドレイン領域に接続されており、電荷の変動をドレイン領域から直接検出している。つまり、本発明においては、バリア領域の電位（オーバーフローバリア電位Φ１）を設定するための情報は、従来例と異なり、電荷転送部による転送や出力アンプによる信号変換等を経ることなく取得される。よって、本発明によれば、電荷転送部からドレイン領域に排出される電荷の状態を正確に把握でき、この結果、素子毎に適切なオーバーフローバリア電位を簡単に設定できる。 As described above, in the present invention, the solid-state imaging device includes a detection unit that detects a change in charge in the drain region. The detection unit is connected to the drain region and directly detects a change in charge from the drain region. That is, in the present invention, the information for setting the potential of the barrier region (overflow barrier potential Φ1) is acquired without passing through the transfer by the charge transfer unit, the signal conversion by the output amplifier, or the like, unlike the conventional example. Therefore, according to the present invention, it is possible to accurately grasp the state of charge discharged from the charge transfer unit to the drain region, and as a result, an appropriate overflow barrier potential can be easily set for each element.
本発明における撮像装置は、固体撮像素子と制御装置とを備える撮像装置であって、前記固体撮像素子は、複数の受光部と、前記複数の受光部から読み出した信号電荷を転送する電荷転送部と、前記電荷転送部に隣接し、且つ、前記電荷転送部の余剰電荷のみを通過させるバリア領域と、前記バリア領域に隣接し、且つ、前記バリア領域を通過した前記余剰電荷を排出するドレイン領域と、検出部とを備え、前記検出部は、前記ドレイン領域に接続され、且つ、前記ドレイン領域における電荷の変動を検出し、前記制御装置は、前記検出部によって検出された前記電荷の変動に応じて、前記バリア領域の電位を調整することを特徴とする。 The imaging device according to the present invention is an imaging device including a solid-state imaging device and a control device, and the solid-state imaging device includes a plurality of light receiving units and a charge transfer unit that transfers signal charges read from the plurality of light receiving units. A barrier region that is adjacent to the charge transfer unit and allows only surplus charges of the charge transfer unit to pass therethrough, and a drain region that is adjacent to the barrier region and discharges the excess charge that has passed through the barrier region And a detector, wherein the detector is connected to the drain region and detects a change in charge in the drain region, and the control device detects the change in the charge detected by the detector. Accordingly, the potential of the barrier region is adjusted.
上記本発明における撮像装置は、前記複数の受光部、前記電荷転送部、前記バリア領域、前記ドレイン領域、及び前記検出部が、同一の半導体基板に形成され、前記複数の受光部が、垂直方向及び水平方向に沿って２次元状に配列され、前記電荷転送部が、前記受光部の垂直方向の列に沿って配置され、且つ、前記受光部から信号電荷を読み出して垂直方向に転送する垂直電荷転送部と、前記垂直電荷転送部によって転送された信号電荷を受け取って水平方向に転送する水平電荷転送部とを備え、前記ドレイン領域が、前記水平電荷転送部の前記受光部側の反対側に、水平方向に沿って形成され、前記バリア領域が、前記水平電荷転送部と前記ドレイン領域との間に、水平方向に沿って形成され、前記制御装置が、前記検出部によって検出された前記電荷の変動に応じて、前記固体撮像素子の外部から前記ドレイン領域に印加される電圧を設定し、これによって前記バリア領域の電位を調整する態様とすることができる。 In the imaging device according to the present invention, the plurality of light receiving units, the charge transfer unit, the barrier region, the drain region, and the detection unit are formed on the same semiconductor substrate, and the plurality of light receiving units are arranged in a vertical direction. The charge transfer units are arranged along a vertical column of the light receiving units, and read out the signal charges from the light receiving units and transfer them in the vertical direction. A charge transfer unit; and a horizontal charge transfer unit that receives and transfers the signal charge transferred by the vertical charge transfer unit in the horizontal direction, and the drain region is opposite to the light receiving unit side of the horizontal charge transfer unit The barrier region is formed along the horizontal direction between the horizontal charge transfer unit and the drain region, and the control device detects the detection unit by the detection unit. Wherein in accordance with a variation in the charge was, set the voltage applied to the drain region from the outside of the solid-state imaging device, whereby it is possible to mode of adjusting the potential of the barrier region.
上記態様においては、前記検出部が、入力回路と差分回路とを備え、前記入力回路は、遮光された前記水平電荷転送部の一部分と、前記遮光された水平電荷転送部のチャネル領域に接続された入力端子とを備え、前記差分回路は、前記ドレイン領域に接続されており、且つ、前記入力端子から前記入力回路に電流が供給されたときの前記ドレイン領域における電流の変動量を、前記電荷の変動として検出するのが好ましい。 In the above aspect, the detection unit includes an input circuit and a difference circuit, and the input circuit is connected to a part of the shielded horizontal charge transfer unit and a channel region of the shielded horizontal charge transfer unit. The differential circuit is connected to the drain region, and the amount of change in the current in the drain region when current is supplied from the input terminal to the input circuit is calculated as the charge amount. Preferably, it is detected as a fluctuation of
この場合、水平電荷転送部の有効領域には何ら影響を与えることなく、検出部を配置できる。更に、この場合は、簡単な構成で、ドレイン領域における電荷の変動を検出でき、コストの増加を抑制できる。 In this case, the detection unit can be arranged without affecting the effective area of the horizontal charge transfer unit. Furthermore, in this case, with a simple configuration, fluctuations in charge in the drain region can be detected, and an increase in cost can be suppressed.
また、上記態様において、前記検出部が、入力回路と差分回路とを備え、前記入力回路は、遮光された前記水平電荷転送部の一部分と、前記遮光された水平電荷転送部のチャネル領域に接続された入力端子とを備え、前記差分回路は、前記ドレイン領域及び前記バリア領域に接続されており、且つ、前記入力端子から前記入力回路に電流が供給されたときの前記バリア領域における電位の変動量を、前記電荷の変動として検出するのも好ましい。更に、前記検出部が、入力回路と差分回路とを備え、前記入力回路は、遮光された前記水平電荷転送部の一部分と、前記遮光された水平電荷転送部のチャネル領域に接続された入力端子とを備え、前記差分回路は、前記ドレイン領域及び前記バリア領域に接続されており、且つ、前記入力端子から前記入力回路に電流が供給されたときの前記バリア領域における容量の変動量を、前記電荷の変動として検出するのも好ましい。 In the above aspect, the detection unit includes an input circuit and a difference circuit, and the input circuit is connected to a part of the shielded horizontal charge transfer unit and a channel region of the shielded horizontal charge transfer unit. The difference circuit is connected to the drain region and the barrier region, and the potential variation in the barrier region when current is supplied from the input terminal to the input circuit It is also preferred to detect the quantity as a change in the charge. Further, the detection unit includes an input circuit and a difference circuit, and the input circuit is connected to a part of the horizontal charge transfer unit shielded from light and a channel region of the shielded horizontal charge transfer unit. The differential circuit is connected to the drain region and the barrier region, and the amount of variation in capacitance in the barrier region when current is supplied from the input terminal to the input circuit, It is also preferable to detect it as a change in charge.
これらの場合も、水平電荷転送部の有効領域には何ら影響を与えることなく、検出部を配置できる。更に、簡単な構成で、ドレイン領域における電荷の変動を検出でき、コストの増加を抑制できる。 In these cases, the detection unit can be arranged without affecting the effective area of the horizontal charge transfer unit. Furthermore, with a simple configuration, fluctuations in charge in the drain region can be detected, and an increase in cost can be suppressed.
更に、上記の三つの場合においては、前記遮光された前記水平電荷転送部の一部分が、前記水平電荷転送部における転送方向の逆方向の側の端部であり、前記差分回路が、前記入力回路に隣接した位置に配置されているのが好ましい。このようにすることにより、検出部が水平電荷転送部の有効領域に何らかの影響を与えるのを抑制することができる。 Further, in the above three cases, a part of the shielded horizontal charge transfer unit is an end of the horizontal charge transfer unit on the side opposite to the transfer direction, and the difference circuit is the input circuit. It is preferable that it is arrange | positioned in the position adjacent to. By doing in this way, it can suppress that a detection part has some influence on the effective area | region of a horizontal charge transfer part.
また、上記態様においては、前記バリア領域の電位をΦ１、前記水平電荷転送部の前記チャネル領域において電位障壁となっている領域の電位をΦ２、前記水平電荷転送部が設定電荷量を前記チャネル領域に蓄積するために必要な電位をΦ３、前記水平電荷転送部の前記チャネル領域における電位障壁による電位差と熱電子放出によるオーバーフロー開始電位との差を△Φαとしたときに、前記制御装置が、前記バリア領域の電位Φ１が下記式（１）を満たすように、前記ドレイン領域に印加される電圧を設定するのが好ましい。この場合は、オプティカルブラックへと電荷が過剰に溢れ出したり、必要以上に電荷がドレイン領域に排出されたりするのを抑制できる。 In the above aspect, the potential of the barrier region is Φ1, the potential of the region that is a potential barrier in the channel region of the horizontal charge transfer unit is Φ2, and the horizontal charge transfer unit sets the set charge amount to the channel region. When the potential required for storage in the channel region of the horizontal charge transfer unit is Φ3, and the difference between the potential difference due to the potential barrier in the channel region and the overflow start potential due to thermionic emission is ΔΦα, the control device The voltage applied to the drain region is preferably set so that the potential Φ1 of the barrier region satisfies the following formula (1). In this case, it is possible to prevent the electric charge from overflowing excessively into the optical black or discharging the electric charge to the drain region more than necessary.
（数３）
Φ２＜Φ１＜Φ３−△Φα・・・・・（１）
(Equation 3)
Φ2 <Φ1 <Φ3-ΔΦα (1)
また、本発明における固体撮像装置は、複数の受光部と、前記複数の受光部から読み出した信号電荷を転送する電荷転送部と、前記電荷転送部に隣接し、且つ、前記電荷転送部の余剰電荷のみを通過させるバリア領域と、前記バリア領域に隣接し、且つ、前記バリア領域を通過した前記余剰電荷を排出するドレイン領域とを備えた固体撮像素子であって、前記ドレイン領域に接続された検出部を更に備え、前記検出部は、前記ドレイン領域における電荷の変動を検出することを特徴とする。 In addition, the solid-state imaging device according to the present invention includes a plurality of light receiving units, a charge transfer unit that transfers signal charges read from the plurality of light receiving units, an adjacent to the charge transfer unit, and a surplus of the charge transfer unit. A solid-state imaging device comprising: a barrier region that allows only charges to pass; and a drain region that is adjacent to the barrier region and that drains the excess charge that has passed through the barrier region, and is connected to the drain region A detector is further provided, and the detector detects a change in charge in the drain region.
上記固体撮像素子は、前記複数の受光部、前記電荷転送部、前記バリア領域、前記ドレイン領域、及び前記検出部が、同一の半導体基板に形成され、前記複数の受光部が、垂直方向及び水平方向に沿って２次元状に配列され、前記電荷転送部が、前記受光部の垂直方向の列に沿って配置され、且つ、前記受光部から信号電荷を読み出して垂直方向に転送する垂直電荷転送部と、前記垂直電荷転送部によって転送された信号電荷を受け取って水平方向に転送する水平電荷転送部とを備え、前記ドレイン領域が、前記水平電荷転送部の前記受光部側の反対側に、水平方向に沿って形成され、前記バリア領域が、前記水平電荷転送部と前記ドレイン領域との間に、水平方向に沿って形成され、前記固体撮像素子の外部から前記ドレイン領域に印加される電圧の大きさによって、前記バリア領域の電位が調整される態様とすることができる。 In the solid-state imaging device, the plurality of light receiving units, the charge transfer unit, the barrier region, the drain region, and the detection unit are formed on the same semiconductor substrate, and the plurality of light receiving units are arranged in a vertical direction and a horizontal direction. Vertical charge transfer arranged in a two-dimensional manner along the direction, the charge transfer unit being arranged along a vertical column of the light receiving unit, and reading the signal charge from the light receiving unit and transferring it in the vertical direction And a horizontal charge transfer unit that receives the signal charge transferred by the vertical charge transfer unit and transfers it in the horizontal direction, the drain region on the opposite side of the horizontal charge transfer unit to the light receiving unit side, The barrier region is formed along the horizontal direction between the horizontal charge transfer unit and the drain region, and is applied to the drain region from the outside of the solid-state imaging device. That the magnitude of the voltage, the potential of the barrier region can be a manner to be adjusted.
上記態様においては、前記検出部が、入力回路と差分回路とを備え、前記入力回路は、遮光された前記水平電荷転送部の一部分と、前記遮光された水平電荷転送部のチャネル領域に接続された入力端子とを備え、前記差分回路は、前記ドレイン領域に接続されており、且つ、前記入力端子から前記入力回路に電流が供給されたときの前記ドレイン領域における電流の変動量を、前記電荷の変動として検出するのが好ましい。この場合は、簡単な構成で、ドレイン領域における電荷の変動が検出されるため、コストの増加を抑制できる。 In the above aspect, the detection unit includes an input circuit and a difference circuit, and the input circuit is connected to a part of the shielded horizontal charge transfer unit and a channel region of the shielded horizontal charge transfer unit. The differential circuit is connected to the drain region, and the amount of change in the current in the drain region when current is supplied from the input terminal to the input circuit is calculated as the charge amount. Preferably, it is detected as a fluctuation of In this case, since the fluctuation of the charge in the drain region is detected with a simple configuration, an increase in cost can be suppressed.
更に、上記の場合においては、前記遮光された前記水平電荷転送部の一部分が、前記水平電荷転送部における転送方向の逆方向の側の端部であり、前記差分回路が、前記入力回路に隣接した位置に配置されているのが好ましい。このようにすることにより、検出部が水平電荷転送部の有効領域に何らかの影響を与えるのを抑制することができる。 Furthermore, in the above case, a part of the shielded horizontal charge transfer unit is an end of the horizontal charge transfer unit on the side opposite to the transfer direction, and the difference circuit is adjacent to the input circuit. It is preferable to arrange in the position. By doing in this way, it can suppress that a detection part has some influence on the effective area | region of a horizontal charge transfer part.
更に、上記態様では、前記ドレイン領域に外部から印加される電圧の値を設定するドレイン電圧設定回路を更に備えていることもできる。この場合、前記ドレイン電圧設定回路は、直列に接続された複数の抵抗素子と、前記複数の抵抗素子それぞれ毎に設けられ、各抵抗素子に並列に接続された短絡配線とを備えているのが好ましい。このような構成とすることにより、オーバーフローバリア電位を簡単に設定値に保持することができる。 Further, the above aspect may further include a drain voltage setting circuit that sets a value of a voltage applied from the outside to the drain region. In this case, the drain voltage setting circuit includes a plurality of resistance elements connected in series and a short-circuit wiring provided for each of the plurality of resistance elements and connected in parallel to the resistance elements. preferable. With such a configuration, the overflow barrier potential can be easily held at the set value.
また、本発明におけるプログラムは、上記本発明における固体撮像素子の駆動をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、（ａ）前記検出部によって検出された前記電荷の変動を特定するステップと、（ｂ）上記（ａ）のステップで特定された前記電荷の変動に応じて、前記バリア領域の電位を調整するステップとを前記コンピュータに実行させることを特徴とする。 A program according to the present invention is a program for causing a computer to drive the solid-state imaging device according to the present invention, wherein (a) identifying the fluctuation of the charge detected by the detection unit; b) causing the computer to execute a step of adjusting the potential of the barrier region in accordance with the fluctuation of the charge specified in the step (a).
上記本発明におけるプログラムにおいては、前記固体撮像素子が上記請求項８〜１３のいずれかに記載の固体撮像素子であって、前記固体撮像素子の外部から前記ドレイン領域に印加される電圧の大きさによって、前記バリア領域の電位が調整されており、前記バリア領域の電位をΦ１、前記水平電荷転送部の前記チャネル領域において電位障壁となっている領域の電位をΦ２、前記水平電荷転送部が設定電荷量を前記チャネル領域に蓄積するために必要な電位をΦ３、前記水平電荷転送部の前記チャネル領域における電位障壁による電位差と熱電子放出によるオーバーフロー開始電位との差を△Φαとしたときに、前記（ｂ）のステップにおいて、前記バリア領域の電位Φ１が下記式（１）を満たすように、前記ドレイン領域に印加される電圧が設定されるのが好ましい。この場合は、オプティカルブラックへと電荷が過剰に溢れ出したり、必要以上に電荷がドレイン領域に排出されたりするのを抑制できる。
In the program according to the present invention, the solid-state imaging device is the solid-state imaging device according to any one of
（数４）
Φ２＜Φ１＜Φ３−△Φα・・・・・（１）
(Equation 4)
Φ2 <Φ1 <Φ3-ΔΦα (1)
（実施の形態）
以下、本発明の実施の形態における固体撮像素子及び撮像装置について、図１〜図５を参照しながら説明する。最初に、本実施の形態における固体撮像素子の概略構成について図１を用いて説明する。図１は、本発明の実施の形態における固体撮像素子の概略構成を示す平面図である。
(Embodiment)
Hereinafter, a solid-state imaging device and an imaging apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. First, a schematic configuration of the solid-state imaging device in the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a plan view showing a schematic configuration of a solid-state imaging device according to an embodiment of the present invention.
図１に示すように、固体撮像素子１は、複数の受光部２と、信号電荷を転送する電荷転送部と、電荷転送部の余剰電荷のみを通過させるバリア領域６と、バリア領域６を通過した余剰電荷を排出するドレイン領域７とを備えている。本実施の形態において、固体撮像素子１は、背景技術において図９に示した固体撮像素子（以下「従来例」という。）と同様に、ＣＣＤ型固体撮像素子である。本実施の形態においても、受光部２、電荷転送部、バリア領域６、ドレイン領域７は、同一の半導体基板１０に形成されている。
As shown in FIG. 1, the solid-
また、従来例と同様に、複数の受光部２は、垂直方向及び水平方向に沿って２次元状に配列され、電荷転送部は、垂直電荷転送部（垂直ＣＣＤ）３と水平電荷転送部（水平ＣＣＤ）４とを備えている。更に、一つの受光部２と、それと隣接する垂直ＣＣＤ３の一部分とで、一つの画素９が構成されている。受光部２に蓄積された電荷は、垂直ＣＣＤ３によって読み出され、水平ＣＣＤ４に送られた後、水平方向に転送され、出力アンプ５を介して外部に出力される。図１中の矢印は画素の転送方向を示している。
Similarly to the conventional example, the plurality of
更に、従来例と同様に、本実施の形態においても、ドレイン領域７は、水平ＣＣＤ４の受光部２側の反対側に、水平方向に沿って形成されている。バリア領域６は、水平ＣＣＤ４とドレイン領域７との間に、水平方向に沿って形成されている。更に、ドレイン領域７には、外部から一定電圧が印加され、これによりバリア領域６の電位（オーバーフローバリア電位）Φ１が設定される。複数の受光部２が設けられた受光領域の周辺領域であって、水平ＣＣＤ４の後段を含む領域には、オプティカルブラック（光学的黒画素）８も設けられている。図１においても、オプティカルブラック８にはハッチングが施されている。
Further, similarly to the conventional example, also in the present embodiment, the
このように、図１に示す固体撮像素子１は、従来例と同様の構成を備えているが、次の点で従来例と異なっている。図１に示すように、固体撮像素子１は、検出部１１を備えている。検出部１１は、ドレイン領域７に接続され、ドレイン領域７における電荷の変動を検出する。また、検出部１１は、固体撮像素子の外部に備えられたバリア電位制御装置３０に接続されており、バリア電位制御装置３０に対して、検出した電荷の変動を特定する信号を出力する。
As described above, the solid-
本実施の形態では、検出部１１は、図３を用いて後述するように、ドレイン領域７における電流の変動量△Ｉを検出することによって、電荷の変動を検出している。また、検出部１１は、入力回路１２と、差分回路１３とを備え、固体撮像素子１が形成された半導体基板１０に形成されている。入力回路１２には、入力端子１４が接続されている。
In the present embodiment, as will be described later with reference to FIG. 3, the
また、バリア電位制御装置３０は、検出部１１が信号を出力すると、信号によって特定される電荷の変動に応じて、バリア領域６のオーバーフローバリア電位Φ１を調整する。本実施の形態では、バリア電位制御装置３０は、ドレイン領域７に印加される電圧の大きさをドレイン電圧調整回路３１で調整することによって、オーバーフローバリア電位Φ１を調整している。また、バリア電位制御装置３０は、図４を用いて後述するように、撮像装置のシステムコントローラの一部を構成している。
In addition, when the
ここで、固体撮像素子に設けられた検出部１１の具体的構成について図２及び図３を用いて説明する。図２は、図１に示した固体撮像素子の検出部近傍を拡大して示す平面図である。図３は、図１に示した固体撮像素子の検出部の回路構成を示す回路図である。なお、図２においては、検出部１１を構成する差分回路１３については図示を省略している。
Here, a specific configuration of the
図２に示すように、検出部１１を構成する入力回路１１は、水平ＣＣＤ４のオプティカルブラック８によって遮光された部分と、入力端子１４とを備えている。本実施の形態では、入力端子１４は、半導体基板１０（図１参照）に設けられた拡散領域１４ａと、拡散領域１４ａに接続された金属配線１４ｂとで形成されている。拡散領域１４ａは、水平ＣＣＤ４の遮光された部分のチャネル領域１７に接続されていている。
As shown in FIG. 2, the
また、入力端子１４は、固体撮像素子１の外部に設けられた電流供給回路３２に接続されている。電流供給回路３２は、バリア電位制御装置３０（図１参照）の指示に応じて、入力端子１４を介して入力回路１２に電流を供給する。また、水平ＣＣＤ４の遮光された部分に対して垂直方向において隣接するバリア領域６の一部分及びドレイン領域７の一部分も、入力回路１１を構成している。このドレイン領域の一部分は、拡散領域２１によって、図３に示す差分回路１３に接続される。
Further, the
このような構成により、図３に示すように、入力回路１２はトランジスタ素子として機能する。このトラジスタ素子においては、バリア領域６がトランジスタ素子のチャネルとなる。よって、電流供給回路３２から供給された電流は、バリア領域６の電位に応じて、ドレイン領域７へと送られ、更に、差分回路１３に送られる。
With such a configuration, as shown in FIG. 3, the
図３に示すように、本実施の形態では、差分回路１３は、２値間の変動量を検出する回路であり、主に記憶素子（メモリ）２２と演算増幅素子（オペアンプ）２３とを備えている。メモリ２２は、入力回路１２から送られてきた電流の電流値を単位時間毎に記憶する。また、メモリ２２は、現時点の電流と電流値が同レベルの電流Ｉ2と、現時点より単位時間前の電流と電流値が同レベルの電流Ｉ1とを、オペアンプ２３に向けて出力する。電流Ｉ2はオペアンプの正の入力端子に入力され、電流Ｉ1はオペアンプ２３の負の入力端子に入力される。
As shown in FIG. 3, in the present embodiment, the
そして、オペアンプ２３は、二つの入力端子の電位差に応じた電圧信号を生成する。このとき、電圧信号の電圧レベルＶ0（＝Ｖ2−Ｖ1）は、電流Ｉ2と電流Ｉ1との電流値の差、即ち、ドレイン領域７における単位時間当たりの電流の変動量△Ｉに応じて変動する。オペアンプ２３が生成した信号は、ドレイン領域７における電荷の変動（電流の変動量△Ｉ）を特定する信号として、バリア電位制御装置３０（図１参照）へと出力される。
The
差分回路１３が信号を出力すると、バリア電位制御装置３０は、オペアンプ２３が生成した信号から、ドレイン領域７における電流の変動量△Ｉを特定する。更に、バリア電位制御装置３０は、特定した電流の変動量△Ｉに基づいて、ドレイン領域７に印加される電圧を設定して、オーバーフローバリア電位Φ１を調整する。バリア電位制御装置３０における処理については、図５を用いて後述する。
When the
なお、図２に示す固体撮像素子１おいて、入力回路１１以外の部分は、従来例と同様に構成されている。具体的には、垂直ＣＣＤ３は、垂直方向に延びるチャネル領域（図示せず）と、第１層の垂直転送電極１８と、第２層の垂直転送電極１９とで構成されている。また、水平ＣＣＤ４は、水平方向に延びるチャネル領域１７と、第１層の水平転送電極１５と、第２層の水平転送電極１６とで構成されている。
In the solid-
更に、水平ＣＣＤ４においては、従来例と同様に、２相駆動が採用されているため、チャネル領域１７において、第１層の水平転送電極１５の直下に位置しない部分には、電位障壁となるバリア領域２０が形成されている。また、図２において、バリア領域２０、下層に位置する第１層の垂直転送電極１８及び同じく第１層の水平転送電極１５にはハッチングが施されている。
Further, since the
ここで、本実施の形態における撮像装置の構成について図４を用いて説明する。図４は、本発明の実施の形態における撮像装置の概略構成を示すブロック図である。なお、図４に示された固体撮像素子１は、図１に示したものと同様のものである。
Here, the configuration of the imaging device in this embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a block diagram showing a schematic configuration of the imaging apparatus according to the embodiment of the present invention. The solid-
図４に示すように、本実施の形態における撮像装置は、図１〜図３に示した本実施の形態における固体撮像素子１を備えている。また、本実施の形態における撮像装置は、デジタルスチルカメラであり、固体撮像素子１に加え、撮像レンズ系３４、絞り調整機構３６、及び赤外光除去用のローパスフィルタ３８といった光学系部品や、補助光源（フラッシュ）３７も備えている。更に、撮像装置には、撮像レンズ系３４の焦点調整のために、撮像レンズ系３４を前後方向に移動させるモータ３５が備えられている。
As shown in FIG. 4, the imaging apparatus in the present embodiment includes the solid-
また、撮像装置は、ＣＰＵを備えたシステムコントローラ３３と、各部を駆動するドライバ回路とを更に備えている。図４の例では、ドライバ回路として、レンズドライバ３９、露出制御ドライバ４０、及びＣＣＤドライバ４３が備えられている。また、システムコントローラ３３には、各種の初期値等などが記録されたＲＯＭ４４や、操作スイッチ（ＳＷ）４８が接続されている。
The imaging apparatus further includes a
システムコントローラ３３は、撮像装置の各部を統括的に制御している。具体的には、システムコントローラ３３は、撮像レンズ系３４の焦点を被写体（図示せず）に合わせるため、モータ３５の起動及び停止を行うレンズドライバ３９に指示を送信する。レンズドライバ３９は、システムコントローラ３３の指示通りにモータ３５を稼動させる。同様に、システムコントローラ３３は、露出量が適切な値となるように露出制御ドライバ４０に指示を送信する。露出制御ドライバ４０は、システムコントローラ３３の指示に合わせて、絞り調整機構の開度調整や補助光源３７の点灯を行う。
The
また、システムコントローラ３３は、固体撮像素子１に撮像を行わせるため、ＣＣＤドライバ４３に指示を送信する。ＣＣＤドライバ４３は、指示に応じて、固体撮像素子１に露光（電荷蓄積）を行わせ、そして垂直ＣＣＤや水平ＣＣＤに駆動パルスを供給して電荷転送を行わせる。垂直ＣＣＤ及び水平ＣＣＤによって転送された電荷は、出力アンプによって増幅され、撮像データとして出力される。
Further, the
また、本実施の形態では、システムコントローラ３３が、図１に示したバリア電位制御装置３０として機能し、ＣＣＤドライバ４３が、図１に示した電流供給回路３２及びドレイン電圧調整回路３１として機能する。よって、システムコントローラ３３は、図３に示した差分回路１３が出力した信号から、ドレイン領域７における電流の変動量△Ｉを特定し、これに基づいて、ドレイン領域７に印加される電圧を設定して、オーバーフローバリア電位Φ１を調整する。このとき、入力回路１２（図２及び図３参照）への電流の供給、及びドレイン領域７に印加される電圧の調整は、ＣＣＤドライバ４３によって行われる。
In this embodiment, the
また、撮像装置は、固体撮像素子１から出力された撮像データを処理するため、プリプロセス回路４１、デジタルプロセス回路４２、カードインターフェース（Ｉ／Ｆ）４６、メモリカード４７及び液晶ディスプレイ４５を更に備えている。
The image pickup apparatus further includes a
固体撮像素子１が出力した撮像データは、先ず、プリプロセス回路４１に入力され、それによってデジタル信号に変換される。そして、デジタル信号に変換された撮像データは、デジタルプロセス回路４２に入力される。デジタルプロセス回路４２は、入力された撮像データに対して、色信号生成処理、マトリックス変換処理といった各種のデジタル画像処理を行い、最終の撮像データを生成する。
The imaging data output from the solid-
また、デジタルプロセス回路４２によってデジタル処理された撮像データは、カードインターフェース４６を介して、メモリカード４７に入力され、メモリカード４７に記憶される。また、撮像データは、液晶ディスプレイ４５にも入力され、撮像画像として表示される。更に、液晶ディスプレイ４５には、撮像画像だけでなく、撮影者が行った各種操作の状態や、撮像装置の動作状況等といった種々の情報も表示される。
Further, the imaging data digitally processed by the
次に、図５を用いて、バリア電位制御装置３０の動作について説明する。図５は、図１及び図４に示したバリア電位制御装置で行われる処理を示す流れ図である。なお、以下の説明においては、適宜、図１〜図４を参酌する。
Next, the operation of the barrier
最初に、図５に示すように、システムコントローラ３３内に構築されたバリア電位制御装置３０（図１及び図４参照）は、ドレイン領域７に印加する電圧（ドレイン電圧）Ｖofdの初期値を設定する（ステップＳ１）。本実施の形態１では、バリア電位制御装置３０は、オーバーフローバリア電位Φ１が、フェルミ電位Φ３と、熱電子放出に基づいた電位障壁値△Φαとの差（Φ３−△Φα）より大きくなるように（Φ１＞（Φ３−△Φα））、ドレイン電圧Ｖofdの初期値を設定する。
First, as shown in FIG. 5, the barrier potential control device 30 (see FIGS. 1 and 4) constructed in the
なお、本実施の形態では、Φ１＞（Φ３−△Φα）を満たすドレイン電圧Ｖofdの初期値は、予め、ＲＯＭ４４（図４参照）に格納されている。バリア電位制御装置３０は、ＲＯＭ４４から初期値を読み出し、ＣＣＤドライバ４３に構築されたドレイン電圧調整回路３１（図１及び図４参照）に対して、読み出したドレイン電圧をドレイン領域７（図１参照）に印加するよう指示を与える。
In the present embodiment, the initial value of the drain voltage V ofd that satisfies Φ1> (Φ3-ΔΦα) is stored in advance in the ROM 44 (see FIG. 4). The barrier
次に、バリア電位制御装置３０は、ＣＣＤドライバ４３に指示を送り、ＣＣＤドライバ４３に構築された電流供給回路３２から、入力回路１２の入力端子１４（図１〜図３参照）に規定の電流を供給させる（ステップＳ２）。なお、ステップＳ２において供給する電流の電流値Ｉ［Ａ］は、例えば、水平設定電荷量をＱ、画素行１段あたりの転送時間をＴ１とすると、下記式（２）によって表すことができる。また、下記式（２）において、ｑ＝１．６０２×１０-19［Ｃ］である。
Next, the barrier
（数５）
Ｉ＝ｑ＊Ｑ／ｔ１・・・・・（２）
(Equation 5)
I = q * Q / t1 (2)
次いで、バリア電位制御装置３０は、差分回路１３（図１及び図３参照）が出力した電圧信号から、ドレイン領域７（図１参照）における電流の変動量△Ｉを特定する。そして、△Ｉと予め設定された第１基準変動量△Ｉqmaxとの差（△Ｉ−△Ｉqmax）を求め、求めた差が０（ゼロ）より小さいかどうかを判定する（ステップＳ３）。
Next, the barrier
本実施の形態では、第１基準変動量△Ｉqmaxは、オーバーフローバリア電位Φ１が（Φ３−△Φα）よりも大きい状態（Φ１＞（Φ３−△Φα））から、（Φ３−△Φα）よりも小さい状態（Φ１＜（Φ３−△Φα））へと遷移したときの、ドレイン領域７における電流の変動量△Ｉに設定されている。言い換えると、Φ１＝（Φ３−△Φα）となったときのドレイン領域７における変動量△Ｉが、第１基準変動量△Ｉqmaxに設定されている。
In the present embodiment, the first reference fluctuation amount ΔI qmax is obtained from the state (Φ1> (Φ3-ΔΦα)) where the overflow barrier potential Φ1 is larger than (Φ3-ΔΦα), and from (Φ3-ΔΦα). Is also set to the current fluctuation amount ΔI in the
更に、第１基準変動量△Ｉqmaxも、ＲＯＭ４４に予め格納されており、バリア電位制御装置３０は、ＲＯＭから第１基準変動量△Ｉqmaxを読み出し、読み出した値を用いてステップＳ３を実行する。なお、第１基準変動量△Ｉqmaxの値は、予め実験を行うことによって決定できる。仕様が同一の固体撮像素子に対しては同一の値が適用される。
Further, the first reference fluctuation amount ΔI qmax is also stored in the
ステップＳ３の判定の結果、差（△Ｉ−△Ｉqmax）が０（ゼロ）より小さい場合（△Ｉ−△Ｉqmax＜０）は、バリア電位制御装置３０は、後述のステップＳ４を実行する。一方、ステップＳ３の判定の結果、差（△Ｉ−△Ｉqmax）が０（ゼロ）以上である場合（△Ｉ−△Ｉqmax≧０）は、バリア電位制御装置３０は、ドレイン電圧調整回路３１に、ドレイン電圧Ｖofdの値を設定量（α）だけ減少させる（ステップＳ５）。
If the difference ( ΔI−ΔI qmax ) is smaller than 0 (zero) as a result of the determination in step S3 ( ΔI−ΔI qmax <0), the barrier
このように、本実施の形態では、バリア電位制御装置３０は、△Ｉ−△Ｉqmaxが負の値となるまで、即ち、オーバーフローバリア電位Φ１が（Φ３−△Φα）より小さくなる（Φ１＜（Φ３−△Φα））まで、ステップＳ２、Ｓ３、Ｓ５を繰り返す。
Thus, in this embodiment, the barrier
次に、ステップＳ４においては、バリア電位制御装置３０は、ドレイン領域７における電流の変動量△Ｉと、第２基準変動量△Ｉofとの差（△Ｉ−△Ｉof）を求め、求めた差が０（ゼロ）より大きいかどうかを判定する。本実施の形態では、第２基準変動量△Ｉofは、オーバーフローバリア電位Φ１が水平ＣＣＤ４のバリア領域２０（図２参照）の電位Φ２と等しくなったときの、ドレイン領域７における電流の変動量△Ｉに設定されている。なお、第２基準変動量△Ｉqfの値も、予め実験を行うことによって決定できる。この場合も、仕様が同一の固体撮像素子に対しては同一の値が適用される。
Next, in step S4, the barrier
ステップＳ４の判定の結果、△Ｉ−△Ｉofが０（ゼロ）より大きい場合（△Ｉ−△Ｉof＞０）は、Φ１＞Φ２と判断できる。ステップＳ２、ステップＳ３及びステップＳ５により、Φ１＜（Φ３−△Φα）が満たされているから、この場合は、下記式（１）が成立する。 A result of the determination in step S4, △ I- △ I of the 0 (zero) is greater than (△ I- △ I of> 0 ) is, .phi.1> .phi.2 it can be determined. In step S2, step S3, and step S5, Φ1 <(Φ3-ΔΦα) is satisfied. In this case, the following expression (1) is established.
（数６）
Φ２＜Φ１＜Φ３−△Φα・・・・・（１）
(Equation 6)
Φ2 <Φ1 <Φ3-ΔΦα (1)
そして、バリア電位制御装置３０は、オーバーフローバリア電位Φ１が適切な値に設定されていると判断し、電流供給回路３２から入力端子１４への電流供給を停止する。その後、バリア電位制御装置３０は、一定時間の経過後、ステップＳ２からの処理を再度実行する。この結果、オーバーフローバリア電位Φ１は、常に適切な値に設定される。
Then, the barrier
一方、△Ｉ−△Ｉofが０（ゼロ）以下である場合（△Ｉ−△Ｉof≦０）は、Φ１≦Φ２と判断できる。この場合は、バリア電位制御装置３０は、固体撮像素子１（図１及び図４参照）に問題が生じていると判定し、処理を中止する。また、バリア電位制御装置３０は、液晶ディスプレイ４５に問題が生じている旨を表示させ、撮影者に通知を行なう。
On the other hand, when ΔI−ΔI of is 0 (zero) or less (ΔI−ΔI of ≦ 0), it can be determined that φ1 ≦ Φ2. In this case, the barrier
このように、本実施の形態では、検出部１１によってドレイン領域７における電荷の変動が直接検出されており、更に、直接検出された情報に基づいてオーバーフロー電位Φ１が調整される。よって、本実施の形態によれば、従来例に比べて、適切なオーバーフローバリア電位Φ１を簡単に設定できる。
As described above, in the present embodiment, the fluctuation of the charge in the
また、本実施の形態では、バリア電位制御装置３０は、自動的にオーバーフロー電位Φ１を調整するため、水平ＣＣＤ４からドレイン領域７に排出される電荷量は、常に適切な値となる。つまり、本実施の形態では、オプティカルブラック８（図１参照）への過剰な電荷漏れによる黒レベル浮き上がり現象や、水平ＣＣＤ４の飽和ムラによる画像ムラが、自動的に抑制され、撮像画像の画質の向上が図られる。
In the present embodiment, since the barrier
また、上述したように、本実施の形態においては、バリア電位制御装置３０は、システムコントローラ３３に構築されている。具体的には、バリア電位制御装置３０の構築は、システムコントローラ３３として機能しているコンピュータに、図５に示すステップＳ１〜Ｓ５を具現化させるプログラムをインストールし、これを実行させることによって、実現できる。この場合、システムコントローラ３３のＣＰＵは、バリア電位制御装置３０として機能することとなる。
Further, as described above, in this embodiment, the barrier
また、図１〜図５に示した例は、常時、バリア電位制御装置３０が、オーバーフローバリア電位Φ１を調整する態様であるが、本発明は、この態様に限定されるものではない。例えば、工場出荷前に、外部の装置によってバリア電位を調整し、調整後にバリア電位を固定する態様であっても良い。この態様について図６及び図７を用いて説明する。
Moreover, although the example shown in FIGS. 1-5 is a mode in which the barrier
図６は、本発明の実施の形態における固体撮像素子の他の例を示す平面図である。図７は、図６に示した固体撮像素子に設けられたドレイン電圧設定回路の一例を示す回路図である。 FIG. 6 is a plan view showing another example of the solid-state imaging device according to the embodiment of the present invention. FIG. 7 is a circuit diagram showing an example of a drain voltage setting circuit provided in the solid-state imaging device shown in FIG.
図６の例においても、図１〜図５の例と同様に、バリア電位制御装置３０は、電流供給回路３２から入力端子１４に規定の電流を供給し、ドレイン領域７の電流の変動量△Ｉに基づいて、ドレイン電圧調整回路３１によってドレイン電圧Ｖofdを設定する。
Also in the example of FIG. 6, as in the examples of FIGS. 1 to 5, the barrier
但し、図６の例においては、図１〜図５の例と異なり、バリア電位制御装置３０、電流供給回路３２、及びドレイン電圧調整回路３１は、撮像装置の一部を構成しておらず、撮像装置とは別の検査装置５０を構成している。
However, in the example of FIG. 6, unlike the examples of FIGS. 1 to 5, the barrier
更に、図６の例では、固体撮像素子１は、ドレイン電圧設定回路２４を備えている。ドレイン電圧設定回路２４は、固体撮像素子１から検査装置５０が分離された後、固体撮像素子１のドレイン領域７に、バリア電位制御装置３０が設定した電圧が印加されるように、外部から印加される電圧を調整する。
Further, in the example of FIG. 6, the solid-
ここで、検査装置５０によるオーバーフローバリア電位Φ１の調整について説明する。図６の例においては、先ず、検査作業者によって、検査装置５０が固体撮像素子１に接続される。具体的には、検査装置５０の電流供給回路３２が入力端子１４に、バリア電池制御装置３０が差分回路１３に接続され、そして、ドレイン電圧調整回路３１がドレイン電圧設定回路２４を介してドレイン領域７に接続される。また、接続には、検査装置５０に備えられたプローブ針が用いられる。
Here, adjustment of the overflow barrier potential Φ1 by the
その後、図６の例においても、検査装置５０のバリア電位制御装置３０によって、図５に示したステップＳ１〜Ｓ５が実行される。但し、図６の例では、ステップＳ３において、差（△Ｉ−△Ｉqmax）が０（ゼロ）より小さい場合、バリア電位制御装置３０は、検査装置５０の分離後も、現在のドレイン電圧Ｖofdが印加されるように、ドレイン電圧設定回路２４を調整する。
Thereafter, also in the example of FIG. 6, steps S <b> 1 to S <b> 5 shown in FIG. 5 are executed by the barrier
具体的には、図７に示すように、ドレイン電圧設定回路２４は、直列に接続された複数の抵抗素子Ｒ１〜Ｒｎ（ｎ：自然数）と、複数の抵抗素子Ｒ１〜Ｒｎそれぞれ毎に設けられ、各抵抗素子に並列に接続された短絡配線Ｓ１〜Ｓｎとを備えている。短絡配線Ｓ１〜Ｓｎのうちの幾つかを切断すれば、切断した短絡配線の数に応じて、ＶｉｎとＶｏｕｔの間の抵抗値を変動させることができ、Ｖｏｕｔの値を変化させることができる。
Specifically, as shown in FIG. 7, the drain
よって、バリア電位制御装置３０は、検査装置５０を固体撮像素子１から分離した後に、ドレイン領域７に印加される電圧の大きさが、現時点のドレイン電圧Ｖofdの値となるように、短絡配線Ｓ１〜Ｓｎを切断して抵抗値を調整する。短絡配線Ｓ１〜Ｓｎの切断方法としては、バリア電位制御装置３０からの過大電流の供給等が挙げられる。
Therefore, the barrier
また、図６の例では、ステップＳ４において、△Ｉ−△Ｉofが０（ゼロ）より大きい場合（△Ｉ−△Ｉof＞０）は、検査装置５０は処理を終了する。一方、△Ｉ−△Ｉofが０（ゼロ）以下である場合（△Ｉ−△Ｉof≦０）は、検査装置５０は、固体撮像素子１が不良品であると判定し、処理を終了する。なお、これらの処理の終了後、検査作業者は、プローブ針を非接触にして、検査装置５０と固体撮像素子１との接続を解除する。
In the example of FIG. 6, if ΔI−ΔI of is larger than 0 (zero) in step S4 (ΔI−ΔI of > 0), the
このように、図６の例によれば、図１〜図５に示した例と異なり、常時、オーバーフローバリア電位Φ１を調整することはできないが、オーバーフローバリア電位Φ１の調整が、固体撮像素子１の使用前に１度だけ行えば良い固体撮像素子に対して有効となる。また、図６の例では、検出部１１は、固体撮像素子１及び撮像装置の両方に対して電気的に分離されたのと同じ状態となる。よって、検出部１１が生じさせる寄生容量が、固体撮像素子１に悪影響を与えるのを抑制できる。
As described above, according to the example of FIG. 6, unlike the example shown in FIGS. 1 to 5, the overflow barrier potential Φ1 cannot always be adjusted. This is effective for a solid-state imaging device that only needs to be performed once before use. Moreover, in the example of FIG. 6, the
なお、図６に示す固体撮像素子１に搭載するドレイン電圧設定回路２４は、図７に示す例に限定されるものではない。但し、図７に示す例とした場合は、複雑な回路素子を必要とすることなく、ドレイン電圧を調整することができる。また、図７に示す例とした場合は、固体撮像素子の製造工程において、新たな工程を追加することなく、ドレイン電圧設定回路２５を構成することができ、コストの増加を抑制できる。更に、図７に示すドレイン電圧設定回路２４は、構成が簡単であるため、レイアウトの自由度が高いという利点も備えている。
The drain
また、図１〜図５に示した例では、検出部１１の全部は、固体撮像素子を構成している半導体基板に設けられているが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、差分回路１３が固体撮像装置の外部に設けられている態様であっても良い。
Moreover, in the example shown in FIGS. 1-5, although all the
図８は、本発明の実施の形態における撮像装置の他の例を示すブロック図である。図８に示す例では、検出部１１（図１参照）を構成する差分回路１３は、固体撮像素子１の外部に設けられている。この例によれば、図１〜図５に示した例に比べて、固体撮像素子１のチップ面積の増加を抑制できる。
FIG. 8 is a block diagram illustrating another example of the imaging device according to the embodiment of the present invention. In the example shown in FIG. 8, the
なお、図８に示す撮像装置は、差分回路１３が固体撮像素子１の外部に設けられている点を除き、図４に示した撮像装置と同様に構成されている。また、図８の例において、差分回路１３は、ＣＣＤドライバ４３に搭載することもできる。更に、図８の例においても、入力回路（図１〜図３参照）は、固体撮像素子１を構成する半導体基板（図１参照）に設けられている。
The imaging apparatus shown in FIG. 8 is configured in the same manner as the imaging apparatus shown in FIG. 4 except that the
図１〜図８に示した本実施の形態は、撮像装置がデジタルスチルカメラである例について説明しているが、本発明はこれに限定されるものではない。本発明においては、撮像装置は、デジタルスチルカメラ以外の撮像装置、例えば、デジタルビデオカメラ（ムービー）や、撮像機能を備えた携帯電話に代表される携帯端末装置等であっても良い。 Although the present embodiment illustrated in FIGS. 1 to 8 describes an example in which the imaging apparatus is a digital still camera, the present invention is not limited to this. In the present invention, the imaging device may be an imaging device other than a digital still camera, such as a digital video camera (movie), a mobile terminal device represented by a mobile phone having an imaging function, or the like.
本発明の固体撮像素子によれば、オーバーフローバリア電位を適切な値に設定できるため、画質の優れた撮像画像を得ることができる。よって、本発明の固体撮像素子、及びそれを用いた撮像装置は、デジタルスチルカメラや、デジタルビデオカメラ、更には携帯端末装置に有効であり、産業上の利用可能性を有するものである。 According to the solid-state imaging device of the present invention, since the overflow barrier potential can be set to an appropriate value, a captured image with excellent image quality can be obtained. Therefore, the solid-state imaging device of the present invention and an imaging device using the same are effective for digital still cameras, digital video cameras, and portable terminal devices, and have industrial applicability.
１ 固体撮像素子
２ 受光部
３ 垂直電荷転送部（垂直ＣＣＤ）
４ 水平電荷転送部（水平ＣＣＤ）
５ 出力アンプ
６ バリア領域
７ ドレイン領域
８ オプティカルブラック
９ 単位画素
１０ 半導体基板
１１ 検出部
１２ 入力回路
１３ 差分回路
１４ 入力端子
１４ａ 拡散領域
１４ｂ 金属配線
１５ 第１層の水平転送電極
１６ 第２層の水平転送電極
１７ チャネル領域
１８ 第１層の垂直転送電極
１９ 第２層の垂直転送電極
２０ チャネル領域１７に設けられたバリア領域
２１ 拡散領域
２２ メモリ
２３ オペアンプ
２４ ドレイン電圧設定回路
３０ バリア電位制御装置
３１ ドレイン電圧調整回路
３２ 電流供給回路
３３ システムコントローラ
３４ 撮像レンズ系
３５ モータ
３６ 絞り調整機構
３７ 補助光源
３８ ローパスフィルタ
３９ レンズドライバ
４０ 露出制御ドライバ
４１ プリプロセス回路
４２ デジタルプロセス回路
４３ ＣＣＤドライバ
４４ ＲＯＭ
４５ 液晶ディスプレイ
４６ カードインターフェース（Ｉ／Ｆ）
４７ メモリカード
４８ 操作スイッチ
DESCRIPTION OF
4 Horizontal charge transfer unit (horizontal CCD)
DESCRIPTION OF
45
47
Claims (15)
前記固体撮像素子は、複数の受光部と、前記複数の受光部から読み出した信号電荷を転送する電荷転送部と、前記電荷転送部に隣接し、且つ、前記電荷転送部の余剰電荷のみを通過させるバリア領域と、前記バリア領域に隣接し、且つ、前記バリア領域を通過した前記余剰電荷を排出するドレイン領域と、検出部とを備え、
前記検出部は、前記ドレイン領域に接続され、且つ、前記ドレイン領域における電荷の変動を検出し、
前記制御装置は、前記検出部によって検出された前記電荷の変動に応じて、前記バリア領域の電位を調整することを特徴とする撮像装置。 An imaging device comprising a solid-state imaging device and a control device,
The solid-state imaging device includes a plurality of light receiving units, a charge transfer unit that transfers signal charges read from the plurality of light receiving units, and is adjacent to the charge transfer unit and passes only surplus charges of the charge transfer unit. A barrier region to be discharged, a drain region that is adjacent to the barrier region and that discharges the surplus charges that have passed through the barrier region, and a detection unit,
The detector is connected to the drain region and detects a change in charge in the drain region;
The image pickup apparatus, wherein the control device adjusts a potential of the barrier region according to a change in the charge detected by the detection unit.
前記複数の受光部が、垂直方向及び水平方向に沿って２次元状に配列され、
前記電荷転送部が、前記受光部の垂直方向の列に沿って配置され、且つ、前記受光部から信号電荷を読み出して垂直方向に転送する垂直電荷転送部と、前記垂直電荷転送部によって転送された信号電荷を受け取って水平方向に転送する水平電荷転送部とを備え、
前記ドレイン領域が、前記水平電荷転送部の前記受光部側の反対側に、水平方向に沿って形成され、
前記バリア領域が、前記水平電荷転送部と前記ドレイン領域との間に、水平方向に沿って形成され、
前記制御装置が、前記検出部によって検出された前記電荷の変動に応じて、前記固体撮像素子の外部から前記ドレイン領域に印加される電圧を設定し、これによって前記バリア領域の電位を調整する請求項１に記載の撮像装置。 The plurality of light receiving units, the charge transfer unit, the barrier region, the drain region, and the detection unit are formed on the same semiconductor substrate,
The plurality of light receiving units are arranged two-dimensionally along a vertical direction and a horizontal direction,
The charge transfer unit is disposed along a vertical column of the light receiving units, and reads the signal charges from the light receiving unit and transfers them in the vertical direction, and is transferred by the vertical charge transfer unit. A horizontal charge transfer unit that receives the transferred signal charge and transfers it horizontally.
The drain region is formed along the horizontal direction on the opposite side of the horizontal charge transfer unit to the light receiving unit side,
The barrier region is formed along the horizontal direction between the horizontal charge transfer unit and the drain region,
The control device sets a voltage applied to the drain region from the outside of the solid-state imaging device in accordance with a change in the electric charge detected by the detection unit, and thereby adjusts the potential of the barrier region. Item 2. The imaging device according to Item 1.
前記入力回路は、遮光された前記水平電荷転送部の一部分と、前記遮光された水平電荷転送部のチャネル領域に接続された入力端子とを備え、
前記差分回路は、前記ドレイン領域に接続されており、且つ、前記入力端子から前記入力回路に電流が供給されたときの前記ドレイン領域における電流の変動量を、前記電荷の変動として検出する請求項２に記載の撮像装置。 The detection unit includes an input circuit and a difference circuit,
The input circuit includes a part of the horizontal charge transfer unit shielded from light and an input terminal connected to a channel region of the shielded horizontal charge transfer unit,
The difference circuit is connected to the drain region, and detects a fluctuation amount of a current in the drain region when a current is supplied from the input terminal to the input circuit as a fluctuation of the charge. 2. The imaging device according to 2.
前記入力回路は、遮光された前記水平電荷転送部の一部分と、前記遮光された水平電荷転送部のチャネル領域に接続された入力端子とを備え、
前記差分回路は、前記ドレイン領域及び前記バリア領域に接続されており、且つ、前記入力端子から前記入力回路に電流が供給されたときの前記バリア領域における電位の変動量を、前記電荷の変動として検出する請求項２に記載の撮像装置。 The detection unit includes an input circuit and a difference circuit,
The input circuit includes a part of the horizontal charge transfer unit shielded from light and an input terminal connected to a channel region of the shielded horizontal charge transfer unit,
The difference circuit is connected to the drain region and the barrier region, and the amount of change in potential in the barrier region when a current is supplied from the input terminal to the input circuit is defined as the change in charge. The imaging device according to claim 2 to detect.
前記入力回路は、遮光された前記水平電荷転送部の一部分と、前記遮光された水平電荷転送部のチャネル領域に接続された入力端子とを備え、
前記差分回路は、前記ドレイン領域及び前記バリア領域に接続されており、且つ、前記入力端子から前記入力回路に電流が供給されたときの前記バリア領域における容量の変動量を、前記電荷の変動として検出する請求項２に記載の撮像装置。 The detection unit includes an input circuit and a difference circuit,
The input circuit includes a part of the horizontal charge transfer unit shielded from light and an input terminal connected to a channel region of the shielded horizontal charge transfer unit,
The difference circuit is connected to the drain region and the barrier region, and the amount of change in capacitance in the barrier region when current is supplied from the input terminal to the input circuit is defined as the change in charge. The imaging device according to claim 2 to detect.
前記差分回路が、前記入力回路に隣接した位置に配置されている請求項３〜５のいずれかに記載の撮像装置。 A part of the horizontal charge transfer unit that is shielded from light is an end portion on a side opposite to a transfer direction in the horizontal charge transfer unit,
The imaging device according to claim 3, wherein the difference circuit is disposed at a position adjacent to the input circuit.
前記制御装置が、前記バリア領域の電位Φ１が下記式（１）を満たすように、前記ドレイン領域に印加される電圧を設定する請求項２に記載の撮像装置。
（数１）
Φ２＜Φ１＜Φ３−△Φα・・・・・（１） The potential of the barrier region is Φ1, the potential of a region that is a potential barrier in the channel region of the horizontal charge transfer unit is Φ2, and the horizontal charge transfer unit is necessary to accumulate a set charge amount in the channel region. When the potential is Φ3, and the difference between the potential difference due to the potential barrier in the channel region of the horizontal charge transfer unit and the overflow start potential due to thermionic emission is ΔΦα,
The imaging device according to claim 2, wherein the control device sets a voltage applied to the drain region so that a potential Φ1 of the barrier region satisfies the following formula (1).
(Equation 1)
Φ2 <Φ1 <Φ3-ΔΦα (1)
前記ドレイン領域に接続された検出部を更に備え、
前記検出部は、前記ドレイン領域における電荷の変動を検出することを特徴とする固体撮像素子。 A plurality of light receiving portions, a charge transfer portion for transferring signal charges read from the plurality of light receiving portions, a barrier region adjacent to the charge transfer portion and allowing only surplus charges of the charge transfer portion to pass through, A solid-state imaging device including a drain region adjacent to the barrier region and discharging the surplus charge that has passed through the barrier region;
A detector connected to the drain region;
The solid-state imaging device, wherein the detection unit detects a change in charge in the drain region.
前記複数の受光部が、垂直方向及び水平方向に沿って２次元状に配列され、
前記電荷転送部が、前記受光部の垂直方向の列に沿って配置され、且つ、前記受光部から信号電荷を読み出して垂直方向に転送する垂直電荷転送部と、前記垂直電荷転送部によって転送された信号電荷を受け取って水平方向に転送する水平電荷転送部とを備え、
前記ドレイン領域が、前記水平電荷転送部の前記受光部側の反対側に、水平方向に沿って形成され、
前記バリア領域が、前記水平電荷転送部と前記ドレイン領域との間に、水平方向に沿って形成され、
前記固体撮像素子の外部から前記ドレイン領域に印加される電圧の大きさによって、前記バリア領域の電位が調整される請求項８に記載の固体撮像素子。 The plurality of light receiving units, the charge transfer unit, the barrier region, the drain region, and the detection unit are formed on the same semiconductor substrate,
The plurality of light receiving units are arranged two-dimensionally along a vertical direction and a horizontal direction,
The charge transfer unit is disposed along a vertical column of the light receiving units, and reads the signal charges from the light receiving unit and transfers them in the vertical direction, and is transferred by the vertical charge transfer unit. A horizontal charge transfer unit that receives the transferred signal charge and transfers it horizontally.
The drain region is formed along the horizontal direction on the opposite side of the horizontal charge transfer unit to the light receiving unit side,
The barrier region is formed along the horizontal direction between the horizontal charge transfer unit and the drain region,
The solid-state imaging device according to claim 8, wherein the potential of the barrier region is adjusted by the magnitude of a voltage applied to the drain region from the outside of the solid-state imaging device.
前記入力回路は、遮光された前記水平電荷転送部の一部分と、前記遮光された水平電荷転送部のチャネル領域に接続された入力端子とを備え、
前記差分回路は、前記ドレイン領域に接続されており、且つ、前記入力端子から前記入力回路に電流が供給されたときの前記ドレイン領域における電流の変動量を、前記電荷の変動として検出する請求項９に記載の固体撮像素子。 The detection unit includes an input circuit and a difference circuit,
The input circuit includes a part of the horizontal charge transfer unit shielded from light and an input terminal connected to a channel region of the shielded horizontal charge transfer unit,
The difference circuit is connected to the drain region, and detects a fluctuation amount of a current in the drain region when a current is supplied from the input terminal to the input circuit as a fluctuation of the charge. 9. The solid-state image sensor according to 9.
前記差分回路が、前記入力回路に隣接した位置に配置されている請求項１０に記載の固体撮像素子。 A part of the horizontal charge transfer unit that is shielded from light is an end portion on a side opposite to a transfer direction in the horizontal charge transfer unit,
The solid-state imaging device according to claim 10, wherein the difference circuit is disposed at a position adjacent to the input circuit.
（ａ）前記検出部によって検出された前記電荷の変動を特定するステップと、
（ｂ）上記（ａ）のステップで特定された前記電荷の変動に応じて、前記バリア領域の電位を調整するステップとを前記コンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。 A program for causing a computer to drive the solid-state imaging device according to any one of claims 8 to 13,
(A) identifying a change in the charge detected by the detection unit;
(B) causing the computer to execute a step of adjusting the potential of the barrier region in accordance with the fluctuation of the electric charge specified in the step (a).
前記バリア領域の電位をΦ１、前記水平電荷転送部の前記チャネル領域において電位障壁となっている領域の電位をΦ２、前記水平電荷転送部が設定電荷量を前記チャネル領域に蓄積するために必要な電位をΦ３、前記水平電荷転送部の前記チャネル領域における電位障壁による電位差と熱電子放出によるオーバーフロー開始電位との差を△Φαとしたときに、
前記（ｂ）のステップにおいて、前記バリア領域の電位Φ１が下記式（１）を満たすように、前記ドレイン領域に印加される電圧が設定される請求項１４に記載のプログラム。
（数２）
Φ２＜Φ１＜Φ３−△Φα・・・・・（１） The solid-state image pickup device according to any one of claims 9 to 13, wherein the potential of the barrier region depends on the magnitude of a voltage applied to the drain region from the outside of the solid-state image pickup device. Has been adjusted,
The potential of the barrier region is Φ1, the potential of a region that is a potential barrier in the channel region of the horizontal charge transfer unit is Φ2, and the horizontal charge transfer unit is necessary to accumulate a set charge amount in the channel region. When the potential is Φ3, and the difference between the potential difference due to the potential barrier in the channel region of the horizontal charge transfer unit and the overflow start potential due to thermionic emission is ΔΦα,
The program according to claim 14, wherein in the step (b), a voltage applied to the drain region is set so that the potential Φ1 of the barrier region satisfies the following formula (1).
(Equation 2)
Φ2 <Φ1 <Φ3-ΔΦα (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2006156464A JP2007325223A (en) | 2006-06-05 | 2006-06-05 | Solid-state imaging device and imaging apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2006156464A JP2007325223A (en) | 2006-06-05 | 2006-06-05 | Solid-state imaging device and imaging apparatus |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2007325223A true JP2007325223A (en) | 2007-12-13 |
Family
ID=38857591
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2006156464A Withdrawn JP2007325223A (en) | 2006-06-05 | 2006-06-05 | Solid-state imaging device and imaging apparatus |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2007325223A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2019115032A (en) * | 2017-12-20 | 2019-07-11 | キヤノン株式会社 | Solid-state imaging device, imaging apparatus, and imaging method |
-
2006
- 2006-06-05 JP JP2006156464A patent/JP2007325223A/en not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2019115032A (en) * | 2017-12-20 | 2019-07-11 | キヤノン株式会社 | Solid-state imaging device, imaging apparatus, and imaging method |
| JP7149784B2 (en) | 2017-12-20 | 2022-10-07 | キヤノン株式会社 | Solid-state imaging device, imaging device, and imaging method |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US9706145B2 (en) | Solid-state imaging element and driving method therefor, and electronic apparatus | |
| JP4804027B2 (en) | Solid-state imaging device for focus detection | |
| US8872092B2 (en) | Photo-electric conversion device with current fluctuation suppression | |
| JP5511203B2 (en) | Imaging device and imaging apparatus | |
| US7486320B2 (en) | Photoelectric conversion device and image pickup system using the photoelectric conversion device | |
| US9667892B2 (en) | Image sensor, image sensing device, camera, and method of driving image sensing device | |
| JP5322816B2 (en) | Imaging apparatus and control method thereof | |
| JP2008042238A (en) | Photoelectric converter, and imaging system employing it | |
| JP2009177092A (en) | Imaging device and system | |
| JP5219555B2 (en) | IMAGING DEVICE AND IMAGING SYSTEM USING IMAGING DEVICE | |
| JP2009089367A (en) | Image sensing apparatus and imaging system | |
| JP4921011B2 (en) | Imaging apparatus and driving method thereof | |
| JP3977342B2 (en) | Solid-state imaging device design method and imaging system | |
| JP2023072018A (en) | Imaging device and electronic camera | |
| JP2007325223A (en) | Solid-state imaging device and imaging apparatus | |
| US20140008704A1 (en) | Linear sensor, image sensor, and electronic apparatus | |
| JP2008218756A (en) | Photoelectric conversion device and image pickup system | |
| JP5490275B2 (en) | Imaging apparatus and imaging system | |
| JP2006148513A (en) | Solid state imaging device and camera using it | |
| JP7384211B2 (en) | Imaging element and imaging device | |
| JP5364306B2 (en) | Solid-state imaging device and imaging apparatus | |
| JP2017108275A (en) | Solid-state image pickup device, control method for solid-state image pickup device, and image pickup system | |
| JP5219481B2 (en) | Imaging device | |
| JP2013013141A (en) | Image pickup device and image pickup system using image pickup device | |
| JP2006216985A (en) | Solid state imaging device and imaging system using the same |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20090901 |