专利名称：摄像装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及摄像装置，特别是涉及具备摄像部的摄像装置。
背景技术：
以往，具有进行光电变换的摄像部的数码相机等摄像装置是为人所知的。这样的摄像装置例如公示在安藤隆男和菰渊宽仁所著的《固体摄像元件的基础》，日本理工出版会，1999年12月5日，第3-7页中。在上述现有的摄像装置中，在摄像部将多个像素配置为矩阵形的同时，通过向该像素射入光而进行光电变换。另外，以往与摄像时相独立地设置通过高速地输出经光电变换后的电子从而快速地取得图像来显示被摄体的预览模式的摄像装置也是为人所知的。
在上述的预览模式中，在1秒内输出30帧电子的情况下，由于需要使在1帧电子的光电变换的时间在1/30秒以下，所以存在在摄像部中生成的电子变少的问题。另外，近年来，通过使像素的尺寸细微化，开发了在摄像部配置超过100万像素的摄像装置。在将这样的像素细微化的情况下，由于射入1个像素的光变少，所以在这种情况下，也存在在摄像部生成的电子变少的问题。另外，在光线暗时进行摄像的情况下，由于射入像素的光更加少，所以存在在摄像部生成的电子更加少的问题。其结果是具有难以抑制由于光量不足引起的画面质量下降的问题。
发明内容
本发明是为了要解决上述的课题而提出，其目的之一是提供可以抑制由于光量不足引起的画面质量下降的摄像装置。
为了达到上述的目的，本发明的摄像装置具有进行光电变换的摄像部；将从所述摄像部传送的至少两个像素的电子进行混合的混合部；具有比后段的栅极的传送方向的长度小的所述传送方向的长度、并且将由所述混合部混合后的所述电子排出的电子排出用栅极。
在这样的一个侧面的摄像装置上，通过如上述那样设置将从摄像部传送的至少两个像素的电子混合的混合部，可以将从摄像部传送的至少两个像素的电子混合后，将该混合后的电子输出。其结果是即使由摄像部中生成的电子变少而使从摄像部传送的电子变少，也可以抑制由于光量不足引起的画面质量的下降。另外，通过设置将由混合部混合后的电子排出的电子排出用的栅极，在混合部混合比所需要更多的电子的情况下，可以容易地将不影响画面质量的多余电子排出。在这种情况下，通过使电子排出用电极的传送方向的长度比后段的栅极的传送方向的长度小，可以使由电子排出用电极形成的电位势阱比由后段的栅极形成的电位势阱小。这样，由于排出电子用的栅极形成的电位势阱与由后段的栅极形成的电位势阱相比可以积蓄的电子少，所以可以迅速地进行多余电子的排出。所以，即使在混合部混合了比所需更多的电子的情况下，由于可以迅速地将多余的电子排出，所以不需加长用于排出多余电子的时间。其结果是即使在为了抑制由于光量不足而引起的画面质量下降而进行至少2个像素的电子的混合的情况下，也可以抑制传送速度的减慢。所以，可以抑制由于传送时光的混入而产生的光的杂音(模糊(smear))。
在上述的一个侧面的摄像装置上，优选所述电子排出用栅极设置在所述混合部上，形成具有将从所述摄像部传送的至少两个所述像素的所述电子进行混合、并且将所述经混合后的电子排出的功能的电位势阱。这样构成的话，可以通过一个电子排出用栅极，在混合部，一边混合至少2个像素的电子，一边迅速地将不影响画面质量的多余电子排出。
在上述电子排出用栅极形成具有将从所述摄像部传送的至少两个所述像素的所述电子进行混合、并且将所述经混合后的电子排出的功能的电位势阱的构成上，优选，通过使输入到所述电子排出用栅极的信号变为设定的电位电平，形成用于混合至少2个所述像素的所述电子的电位势阱，输入至所述电子排出用栅极的所述信号的所述设定电位电平在将至少2个所述像素的所述电子传送到所述电位势阱的期间内被保持。这样构成的话，可以混合至少2个像素的电子。
输入至所述电子排出用栅极的所述信号的所述设定电位电平在将至少2个所述像素的所述电子传送到所述电位势阱的期间内被保持的构成中，优选超出可以积蓄在由所述电子排出用栅极形成的所述电位势阱的所述电子的数量的所述电子由所述电子排出用栅极排出。这样构成的话，可以容易地在由电子排出用栅极形成的电位势阱中，一边混合至少2个像素的电子，一边迅速地将不影响画面的多余电子排出。
在上述的一个侧面的摄像装置中，优选，在所述混合部中混合与由所述摄像部传送的所述传送方向相邻的3个所述像素的所述电子。这样构成的话，可以将与传送方向相邻的3个像素的电子混合后，将该混合后的电子输出。
在上述的一个侧面的摄像装置上，优选，所述混合部包含混合从所述摄像部传送的至少2个所述像素的所述电子的电子混合用栅极，所述电子排出用栅极配置成比所述混合部的电子混合用栅极更靠后段。这样构成的话，在混合部，在电子混合用栅极的多余的电子的排出量少的情况下，也可以在比混合部更靠后段的位置上，迅速地将多余的电子排出。另外，配置有混合电子用的栅极的混合部，和比配置有电子排出用栅极的混合部更靠后段的2个部位上分散进行多余电子的排出，所以可以在混合部和比混合部更靠后段的部位上分别减少被排出的多余电子的数量。由此，由于可以抑制从由混合电子用的栅极以及电子排出用栅极形成的电位势阱排出的多余电子混入由位于在混合电子用的栅极以及电子排出用栅极的传送方向的两侧的栅极形成的电位势阱，所以可以抑制画面质量的下降。
在包含上述混合电子用的栅极的同时，在将电子排出用栅极配置在比混合电子用的栅极更靠后端的位置上的构成中，优选，所述混合部的所述电子混合用栅极具有比所述电子排出用栅极的所述传送方向的长度更大的所述传送方向的长度。这样构成的话，可以容易地进一步减少混合部的多余电子的排出量。由此，可以进一步地抑制从由混合电子用的栅极形成的电位势阱排出的多余电子混入由位于混合电子用的栅极的传送方向的两侧的栅极形成的电位势阱。
在上述的一个侧面的摄像装置上，优选，至少设置2个所述电子排出用栅极，所述至少2个电子排出用栅极的各自的所述传送方向的长度随着被配置的位置变为位于后段而变小。这样构成的话，可以通过在配置了电子混合用栅极的混合部以及比配置了至少2个电子排出用栅极的混合部更靠后段的3个部位以上分散进行多余电子的排出。由此，可以在电子混合用栅极以及至少2个电子排出用栅极所形成的电位势阱上，进一步地减少被分别排出的多余电子的数量。其结果是，由于可以抑制从由电子混合用栅极和电子排出用栅极形成的电位势阱排出的多余电子混入由位于混合电子用的栅极以及电子排出用栅极的传送方向的两侧的栅极形成的电位势阱，所以可以抑制画面质量的下降。
在上述至少设置2个电子排出用栅极的构成上，优选，至少2个所述电子排出用栅极之中的一个设置在所述混合部上，由所述混合部的电子排出用栅极形成的电位势阱具有将由所述摄像部传送的至少2个所述像素的所述电子混合、将所述混合后的电子排出的功能。这样构成的话，通过至少2个电子排出用栅极中的一个，可以在混合部，一边将至少2个像素的电子排出，一边迅速地将不影响画面质量的多余电子排出。
在混合部上设置上述至少2个的电子排出用栅极之中的一个的构成中，优选，由所述混合部的所述电子排出用栅极中排出的所述电子数量比从位于比所述混合部更靠后段的所述电子排出用栅极排出的所述电子数量少。这样构成的话，由于可以减少在混合部被排出的多余的电子的数量，所以可以抑制从混合部排出的多余电子混入由位于混合部的传送方向的两侧的栅极形成的电位势阱。
在根据上述一个侧面的摄像装置中，优选，配置在所述电子排出用栅极的所述传送方向的两侧的栅极具有比所述电子排出用栅极的所述传送方向的长度更大的所述传送方向的长度。这样构成的话，可以加大由电子排出用栅极形成的电位势阱和在配置在电子排出用栅极的传送方向的两侧的栅极的外侧形成的电位势阱的传送方向的间隔。由此，由于可以抑制从由电子排出用栅极形成的电位势阱排出的电子越过在被配置在电子排出用栅极的传送方向的两侧的栅极的下面形成的电位壁垒，混入相邻的电位势阱，所以可以抑制画面质量的下降。
在根据上述一个侧面的摄像装置中，优选，还具有积蓄从所述摄像部传送的由所述光电变换生成的电子的积蓄部，由所述混合部混合的所述电子被转送到所述积蓄部。这样构成的话，由于只要将被混合了的至少2个像素的电子作为一个像素的电子而积蓄在积蓄部即可，所以这可以使积蓄部的形成区域比摄像部的形成区域小。由此，可以使具有积蓄部的帧传送型等的摄像装置小型化。
在还具有上述积蓄部的构成中，优选，所述积蓄部具有将至少2个所述像素的所述电子作为一个像素的电子积蓄的功能。这样构成的话，可以容易地将在混合部混合的至少2个像素的电子积蓄在积蓄部。
在还具有上述积蓄部的构成中，优选，所述混合部设置在所述积蓄部与所述摄像部的边界部上。这样构成的话，可以容易地将从摄像部传送的至少2个像素的电子在混合部混合后，将该混合后的电子传送到积蓄部。
在将上述混合部设置在积蓄部与摄像部的边界上的构成中，优选，电子排出用栅极设在位于所述积蓄部与所述摄像部的边界部的所述混合部中。这样构成的话，通过电子排出用栅极，在位于积蓄部与摄像部的边界部的混合部，可以一边混合至少2个像素的电子，一边迅速地将不影响画面的多余电子排出。
在上述电子排出用栅极被设在位于积蓄部与摄像部的边界部的混合部上的构成中，优选，电子排出用栅极具有比所述积蓄部的栅极的所述传送方向的长度更小的所述传送方向的长度。这样构成的话，在位于积蓄部与摄像部的边界部的混合部上混合比所需要的电子多的电子的情况下，可以容易地将不影响画面质量的多余电子排出。
在上述电子排出用栅极被设在位于积蓄部与摄像部的边界部的混合部的构成中，优选，与所述电子排出用栅极相邻的所述摄像部的栅极具有比所述电子排出用栅极的所述传送方向的长度大的所述传送方向的长度，与所述电子排出用栅极相邻的所述积蓄部的栅极具有比所述电子排出用栅极的所述传送方向的长度大的传送方向的所述长度。这样构成的话，可以加大由电子排出用栅极形成的电位势阱、和在与电子排出用栅极相邻的摄像部的栅极外侧上形成的电位势阱的传送方向的间隔。还可以加大由电子排出用栅极形成的电位势阱、和在与电子排出用栅极相邻的积蓄部的栅极外侧上形成的电位势阱的传送方向的间隔。
由此，可以抑制从由电子排出用栅极形成的电位势阱排出的电子越过在与电子排出用栅极相邻的摄像部以及积蓄部的各自的栅极的下面形成的电位壁垒，混入相邻的电位势阱。其结果是在将电子排出用栅极设置在位于积蓄部与摄像部的边界部上的混合部的摄像装置中，可以抑制画面质量的下降。
在还具备上述积蓄部的构成中，优选，所述摄像部、所述混合部以及所述积蓄部由多相的时钟脉冲信号所驱动，分别在所述摄像部以及所述积蓄部，按照各相的栅极的负荷容量相互实质上相等的方式，调节所述摄像部、所述混合部以及所述积蓄部的至少1个栅极的所述传送方向的长度。这样构成的话，可以抑制因产生了各相的栅极的负荷容量的不同而导致的栅极在成为导通状态或者截止状态的定时发生偏移。
在这种情况下，优选，调节了所述传送方向的长度的栅极包含多个以使所述传送方向的长度比其他栅极更大的方式调节后的栅极，以使所述传送方向的长度变大的方式调节后的栅极配置成相互不相邻。这样构成的话，可以抑制被调节为使相互相邻的传送方向的长度变大的栅极同时地成为导通状态而造成电场产生的区域变大。由此可以抑制在基板表面上的电子的再结合和来自基板的电子流入。
图1是表示根据本发明的第1实施方式的摄像装置的整体构成的框图。
图2是图1所示的摄像装置的摄像部以及积蓄部的平面图。
图3是图2沿100-100线的截面图。
图4是为了说明根据本发明的第1实施方式的摄像装置的动作的时间图。
图5是表示使栅极的传送方向的长度变化而模拟从传送了约18000个电子的电位势阱排出的样子的模拟结果的图。
图6是表示根据本发明的第2实施方式的摄像部以及积蓄部的平面图。
图7是表示根据本发明的第3实施方式的摄像部以及积蓄部的平面图。
图8是表示根据本发明的第4实施方式的摄像部以及积蓄部的平面图。
图9是表示根据本发明的第5实施方式的摄像部以及积蓄部的平面图。
具体实施例方式
以下参照附图对于本发明的实施方式进行说明。
第1实施方式参照图1-图3，在该第1实施方式中，对于在帧传送型的摄像装置上使用本发明的例子进行说明。
第1实施方式的帧传送型摄像装置80如图1所示的那样，具有摄像部81、积蓄部82、水平传送部83、输出部84。摄像部81具有通过光的入射而进行光电变换的多个像素81a(参照图2)被配置为矩阵形的构成。另外，摄像部81具有在积蓄由光电变换而生成的电子的同时，将其向积蓄部82(A的方向)传送的功能。积蓄部82具有积蓄从摄像部81传送的电子并向水平传送部83(A的方向)传送的功能。水平传送部83具有将从积蓄部82传送来的电子依次地传送到输出部84的功能。输出部84具有将从水平传送部83传送来的电子作为电子信号而输出的功能。另外，在摄像部81上，在输入用于传送电子的3相时钟脉冲信号φP1-φP3的同时，在积蓄部82上，输入用于传送电子的3相时钟脉冲信号φC1-φC3。
在此，在第1实施方式中，在积蓄部82与摄像部81的边界部上，设置用于将在传送方向(A方向)上并列的3个像素81a(图2中仅表示了传送方向的1个像素)的电子混合的混合部82a。时钟脉冲信号φC1被输入该混合部82a。
另外，作为摄像装置80的截面构造，如图3所示的那样，在n型硅基板1的表面上形成P阱(P-well)2的同时，在P阱2的表面上形成N阱(N-well)。另外，如图2以及图3所示的那样，在位于摄像部81的n型硅基板1的N阱3上，通过由厚度大约为70nm的SiO2组成的栅极绝缘膜4，形成厚度大约为70nm的多晶硅组成的栅极51a-53a。另外，在位于混合部82a以后的积蓄部82的n型硅基板1的N阱3上，通过栅极绝缘膜4，形成由厚度约为70nm的多晶硅组成的栅极61-63。栅极51a-53a以及61-63的传送方向(A方向)长度a约为0.7μm，在传送方向(A方向)上按照间距(中心间的间隔)约为0.9μm配置。另外，摄像部81的栅极51a-53a具有分别响应时钟脉冲信号φP1-φP3，形成用于积蓄以及传送电子的电位势阱的功能。积蓄部82的栅极61-63具有分别响应时钟脉冲信号φC1-φC3，用于形成积蓄以及传送电子的电位势阱的功能。
在此，在第1实施方式中，如图3所示，在位于混合部82a上的n型硅基板1的N阱3上，通过栅极绝缘膜4，形成由厚度约为70nm的多晶硅组成的栅极70。该混合部82a的栅极70的传送方向(A方向)长度b约为0.5nm，比混合部82a以后的积蓄部82的栅极61-63以及摄像部81的栅极51a-53a的传送方向(A方向)长度a(约为0.7nm)小。另外，混合部82a的栅极70具有在响应时钟脉冲信号φC1，混合在传送方向(A方向)上并列的3个像素81a的电子的同时，形成用于积蓄以及传送那些混合了的电子的电位势阱的功能。另外，混合部82a的栅极70具有在混合部82a上混合了超过所需数量的电子时，将不影响画面质量的多余电子排除的功能。另外，栅极70是本发明的“电子排除用栅极”的一个例子。
另外，在n型硅基板1的N阱3上，如图2所示的那样，按照沿传送方向(A方向)延伸那样，以设定的间距形成p型沟道截断件7。然后，在摄像部81的3个栅极51a-53a的形成区域上通过一个被p型沟道截断件7隔出的一个区域，构成一个像素81a。另外，在图2中，在摄像部81中，虽然为了简化图纸，仅仅表示了在与传送方向(A方向)垂直的方向上并列的最终段的3个像素81a，但是，实际多个像素81a被配置成矩阵形。另外，在图2中，虽然在包含混合部82a的积蓄部82上，仅仅表示了4段的栅极70以及61-63，但是，实际上形成了数量与摄像部81的像素81a相对应的栅极。
接下来，参照图1-图4，对于在约为10MHz的传送频率下使第1实施方式的摄像装置80动作的情况进行说明。另外，图4中的斜线区域(阴影区域)表示电子被积蓄到响应各个时钟脉冲信号而形成的电位势阱的状态。另外，在图4中，表示相对于L电平的电位将H电平的电位在下侧表示。
首先，在图2中所示的摄像部81，在光射入各个像素81a的同时，通过将入射光进行光电变换，在各个像素81a上生成电子。在这时，使时钟脉冲信号φP1为H电平。由此，在摄像部81的栅极51a下的N阱3(参照图3)上形成电位势阱的同时，电子被积蓄在该电位势阱。
接下来，通过使时钟脉冲信号φP2为H电平，在摄像部81的栅极52a下的N阱3上形成电位势阱。由此，约半数的电子从栅极51a的电位势阱向栅极52a的电位势阱移动。其后，通过使时钟脉冲信号φP1为L电平，在栅极51a的电位势阱消灭的同时，被积蓄在栅极51a的电位势阱的剩下的约半数的电子向栅极52a的电位势阱移动。
接下来，通过使时钟脉冲信号φP3为H电平，在摄像部81的栅极53a下的N阱3上形成电位势阱。由此，约半数的电子从栅极52a的电位势阱向栅极53a的电位势阱移动。其后，通过使时钟脉冲信号φP2为L电平，栅极52a的电位势阱消灭的同时，被积蓄在栅极52a的电位势阱的剩下的约半数的电子移动到栅极53a的电位势阱。
接下来，通过使时钟脉冲信号φC1为H电平，在积蓄部82的栅极63以及混合部82a的栅极70下的N阱3上形成电位势阱。在此，在第1实施方式中，由于混合部82a的栅极70的传送方向(A方向)长度b(约为0.5nm)比混合部82a以后的积蓄部82的栅极63的传送方向(A方向)长度a(约为0.7nm)小，所以栅极70的电位势阱比栅极63的电位势阱小。这样，通过形成在混合部82a的栅极70下的N阱3上形成电位势阱，约半数的电子从摄像部81的栅极53a的电位势阱向混合部82a的栅极70的电位势阱移动。此后，通过使时钟脉冲信号φP3为L电平，摄像部81的栅极53a的电位势阱消灭的同时，被积蓄在栅极53a的电位势阱的剩下的半数的电子向混合部82a的栅极70的电位势阱移动。这样，在摄像部81上生成的1个像素81a的电子被积蓄在混合部82a。
其后，在2次重复使时钟脉冲信号φP1-φP3依次为H电平的动作的同时，在该期间(图4的B的期间)使时钟脉冲信号φC1保持为H电平。由此，在第1实施方式中，在混合部82a上，混合在传送方向(A方向)上排列的3个像素81a的电子。另外，在这时，在第1实施方式中，在混合部82a上，不影响画面质量的多余电子被排出。
在此，对于使在积蓄部82a上可以传送的电子数量为6000，模拟排除不影响画面质量的多余电子的状态的结果进行说明。
参照图5，在排出电子使电子数量从约为18000而达到约为6000为止的情况下，由传送长度(A方向)约为0.7μm的栅极形成的电位势阱上，需要约1秒(1×100秒)的长的时间。在此，在使在约为10MHz的传送频率(约为1×10-7秒(约为100ns)的传送周期)下动作的第1实施方式中，由于在混合部82a上可以排出电子的期间是图4的期间B(约为250ns)，在将具有约1秒的电子排出时间所需的约0.7μm的大的传送方向(A方向)长度的栅极用于混合部82a的情况下，在图4的期间B内，难于将被积蓄在混合部82a的电子排出到6000的电子数量。另外，在由传送方向(A方向)长度约为0.5μm的栅极形成的电位势阱中，在排出电子使电子数量从约为18000达到约为6000为止时，可以在约为1×10-7秒(约为100ns)的非常短的时间内排出电子。所以，在将具有约为0.5μm的小的传送方向(A方向)长度的栅极70用于混合部82a的第1实施方式中，在可以在混合部82a中排出电子的期间B内，可以将被积蓄在混合部82a的电子排至约为6000电子数。
如上述那样，使用混合部82a的栅极70，进行电子的混合和排出之后，如图4所示的那样，通过使时钟脉冲信号φC2为H电平，在积蓄部82的栅极61下的N阱3(参照图3)上形成电位势阱。由此大约半数的电子从栅极70的电位势阱向栅极61的电位势阱移动。在这之后，通过使时钟脉冲信号φC1为L电平，栅极70的电位势阱消灭的同时，被积蓄在栅极70的电位势阱的剩下的约半数的电子向的栅极61的电位势阱移动。这之后，在使时钟脉冲信号φC3为H电平，通过使时钟脉冲信号φC2为L电平，电子从栅极61的电位势阱向栅极62的电位势阱移动。
这样，如上所述，通过重复将时钟脉冲信号φP1-φP3以及φC1-φC3依次成为H电平的动作，将被积蓄在摄像部81的1帧(所有的像素81a)的电子传送到积蓄部82。那之后，如图1所示的那样，将被积蓄在82的电子一段一段地(在与传送方向(A方向)相垂直的方向并列的像素81a)传送到电平传送83的同时，将那一段的电子传送到输出部84。
在第1实施方式中，如上述那样，通过在摄像部81与积蓄部82的边界部上，设置使在传送方向(A方向)上并列的3个像素81a的电子混合的混合部82a，可以使积蓄在摄像部81的在传送方向(A方向)上并列的3个像素81a的电子混合，将那些混合了的电子传送到积蓄部82，而且输出。其结果是即使由于入射到摄像部81的光变少，积蓄在摄像部81的电子变少，也可以抑制由于光量不足而引起画质下降。另外，通过使混合部82a的栅极70的传送方向(A方向)长度b(约为0.5μm)比混合部82a以后的积蓄部82的栅极61-63的传送方向(A方向)长度a(约为0.7μm)小，可以使栅极70的电位势阱比栅极61-63的电位势阱小。由此，由于混合部82a的栅极70的电位势阱的一方与混合部82a以后的积蓄部82的栅极61-63的电位势阱相比可以积蓄的电子变少，所以可以在混合部82a上迅速地将那些不影响画质的多余电子排出。所以，即使在混合部82a上混合了超过所需数量的电子，由于可以迅速地排出多余电子，所以不需要加长用于排出多余电子的时间。其结果是在为了抑制由于光量不足引起的画质下降而通过混合部82a进行3个像素81a的电子的混合情况下，可以抑制传送速度变迟。所以，可以抑制由于传送时的光的混入而引起的光杂音(模糊)的发生。
另外，在第1实施方式中，根据通过将由混合部82a混合的3个像素81a的电子传送到积蓄部82构成，由于将混合后的3个像素81a的电子作为1个像素81a的电子积蓄在积蓄部82即可，所以可以使那些积蓄部82的形成区域比摄像部81的形成区域小。由此，可以实现具有积蓄部82的帧传送型摄像装置80的小型化。
(第2实施方式)参照图6，对于在该第2实施方式中与上述第1实施方式不同，对具有约为0.5μm的传送方向(A方向)长度的混合部82a的栅极70的传送方向(A方向)的两侧形成具有约为1.2μm的大的传送方向(A方向)长度的栅极的情况进行说明。
在该第2实施方式中，如图6所示的那样，摄像部81的最终段的像素81a通过栅极51a、52a以及53c而构成。这样，与混合部82a的栅极70相邻的栅极53c具有约为1.2μm的传送方向(A方向)长度c。另外，栅极53c具有响应时钟脉冲信号φP3、形成用于积蓄和传送电子用的电位势阱的功能。另外，摄像部81的最终段以前的段的像素81a与上述第1实施方式相同，由具有约为0.7μm的传送方向(A方向)长度a的栅极51a-53a构成。
另外，在该第2实施方式中，在包含混合部82a的积蓄部82上，在与混合部82a的栅极70相邻的第2段，形成具有约为1.2μm的传送方向(A方向)长度c的栅极61a。这样，栅极61a具有响应时钟脉冲信号φC2、形成积蓄以及传送电子的电位势阱的功能。另外，在包含混合部82a的积蓄部82的第3段以及第4段上分别形成具有约为0.7μm的传送方向(A方向)长度a的栅极62以及63。
另外，第2实施方式的其他构成，与上述第1实施方式相同。
在第2实施方式中，如上述那样，通过在具有约为0.5μm的传送方向(A方向)长度b的混合部82a的栅极70的传送方向(A方向)的两侧分别形成具有约为1.2μm的大的传送方向(A方向)长度的栅极53c(摄像部81侧)以及栅极61a(积蓄部82侧)，可以加大混合部82a的栅极70的电位势阱和与摄像部81的栅极53c相邻的栅极52a的电位势阱的传送方向(A方向)的间隔、以及混合部82a的栅极70的电位势阱和与积蓄部82的栅极61a相邻的栅极62的电位势阱的传送方向(A方向)的间隔。由此，由于可以抑制从混合部82a的栅极70的电位势阱排出的电子超越栅极53c以及61a之下的电位壁垒，混入相邻的电位势阱，所以，与第1实施方式相比可以抑制画质的下降。
另外，第2实施方式的其他效果，与上述第1实施方式相同。
(第3实施方式)参照图7，对于在该第3实施方式中与上述第2实施方式不同，而在比混合部82a更靠后段的积蓄部82上设置电子排出用栅极的情况进行说明。
在第3实施方式中，如图7所示的那样，在混合部82a上形成具有约为0.9μm的传送方向(A方向)长度d的栅极70a。这样，栅极70a具有响应时钟脉冲信号φC1并将在传送方向(A方向)上并列的3个像素81a的电子混合，同时形成用于积蓄以及传送混合后的电子的电位势阱的功能。另外，栅极70a是本发明的“电子混合用栅极”的一个例子。另外，在包含混合部82a积蓄部82的第4段上，形成具有约为0.5μm的传送方向(A方向)长度b的栅极70b。这样，栅极70b具有响应时钟脉冲信号φC1、形成积蓄以及传送电子的电位势阱的功能。另外，栅极70b具有在混合部82a上混合了超过所需数量的电子的情况下排出不影响画质的多余的电子的功能。另外，栅极70b是本发明的“电子排出用栅极”的一个例子。
在第3实施方式中，在具有约为0.5μm的传送方向(A方向)长度b的栅极70的传送方向(A方向)的两侧，分别形成具有约为1.2μm的大的传送方向(A方向)长度的栅极62a(第3段)以及栅极64(第5段)。另外，在包含混合部82a的积蓄部82的第6段以及第7段上，分别形成具有约为0.7μm的传送方向(A方向)长度a的栅极65以及栅极66。
另外，第3实施方式的其他构成，与上述第1实施方式相同。
接下来，作为第3实施方式的摄像装置的动作，在如图4所示的第1实施方式相同的定时，被积蓄在摄像部81上的电子被依次传送到积蓄部82以及水平传送部83(参照图1)。
在此，在第3实施方式中，在混合部82a上排出的多余电子数量比上述第1实施方式少。具体地说，如图5所示的那样，在传送方向(A方向)长度约为0.5μm的栅极70的电位势阱(第1实施方式)中，将电子的数量从约为18000排到6000所需的时间约为1×10-7秒(约为100ns)。另外，在传送方向(A方向)长度约为0.9μm的栅极70a的电位势阱(第3实施方式)中，排出时间与传送方向(A方向)长度约为0.5μm的栅极70同样地约为1×10-7秒(约为100ns)的话，只能将电子的数量从约为18000排到12000。即，如果排出时间同样约为1×10-7秒(约为100ns)的话，相对于在上述第1实施方式中只能排出12000个电子来，在上述第3实施方式中只能排出6000个电子。
另外，第3实施方式中，在包含混合部82a的积蓄部82的第4段(具有约为0.5μm传送方向(A方向)长度的栅极70b)上，也可以排出多余电子。例如，即使在形成有栅极70b的第4段上传送了12000个电子，也可以将电子排出到约6000个。
在第3实施方式中，如上述那样，通过在包含混合部82a的积蓄部82的第4段上，形成具有约为0.5μm传送方向(A方向)长度b的栅极70b，在混合部82a上，即使在不影响画质的多余的电子的排出量少的情况下，在包含混合部82a的积蓄部82的第4段，也可以迅速地排出多余的电子。另外，由于在混合部82a(栅极70a)和包含混合部82a的积蓄部82的第4段(栅极70b)这两个部位分散进行电子的排出，所以可以减少在混合部82a和包含混合部82a的积蓄部82的第4段被排出的多余的电子数量。由此，可以抑制从栅极70a的电位势阱排出的多余的电子越过分别位于混合部82a的栅极70a的长度方向(A方向)的两侧的栅极53c(摄像部81侧)以及栅极61a(积蓄部82侧)的电位壁垒，混入相邻的电位势阱。另外，可以抑制从栅极70b的电位势阱排出的多余的电子越过分别位于包含混合部82a的积蓄部82的第4段的栅极70b的传送方向(A方向)的两侧的栅极62a以及64的电位壁垒，混入相邻的电位势阱。其结果是与上述第2实施方式相比，可以抑制画质下降。另外，栅极70b由于响应时钟脉冲信号φC1而进行驱动，所以在形成栅极70b的电位势阱期间B(参照图4)内，可以加长仅形成栅极70b和与栅极70b相邻的栅极62a以及64中与栅极70b相对应的电位势阱的期间(排出电子期间)。由此，在包含混合部82a的积蓄部82的第4段上，可以得到排出电子的足够时间。
另外，在第3实施方式中，通过在具有约为0.5μm的传送方向(A方向)长度b的栅极70b的传送方向(A方向)的两侧，分别形成具有约为1.2μm的大的传送方向(A方向) 长度c的栅极62a以及64，与上述第2实施方式相同，由于可以抑制从栅极70b的电位势阱排出的电子超越栅极62a以及64之下的电位壁垒，混入相邻的电位势阱，所以可以抑制画质的下降。
另外，第3实施方式的其他效果，与上述第1实施方式相同。
(第4实施方式)参照图8，对于在该第4实施方式中与上述第2实施方式不同，按照各个与时钟脉冲信号线φP1-φP3以及φC1-φC3相连接的栅极的平面面积(负荷容量)的合计相同的那样，调节栅极的传送方向(A方向)长度的情况进行说明。
在该第4实施方式中，如图8所示的那样，与上述的第2实施方式相同，在混合部82a的具有约为0.5μm的传送方向(A方向)长度b的栅极70的传送方向(A方向)的两侧，分别形成具有约为1.2μm的传送方向(A方向)长度c的栅极53c(摄像部81侧)以及61a(积蓄部82侧)。另外，混合部82a的栅极70在与时钟脉冲信号线φC1相连接的同时，摄像部81的栅极53c以及积蓄部82的栅极61a分别与时钟脉冲信号线φP3以及φC2相连接。
在此，在第4实施方式中摄像部81的最终段的像素81a由栅极51c、52c以及53c构成。这样，与时钟脉冲信号线φP1相连接的栅极51c具有约为1.2μm的传送方向(A方向)长度c。另外，与时钟脉冲信号线φP2相连接的栅极52c也具有约为1.2μm的传送方向(A方向)长度c。另外，与时钟脉冲信号线φP3相连接的栅极53c也如上述那样，也按照具有约为1.2μm的传送方向(A方向)长度c那样形成。而摄像部81的最终段之前段的像素81a与上述第2实施方式相同，由具有约为0.7μm的传送方向(A方向)长度a的栅极51a-53a构成。由此，在该第4实施方式中，在分别连接了具有约为0.7μm的传送方向(A方向)长度a的多个栅极51a-53a的时钟脉冲信号线φP1-φP3上，分别地一个一个地连接具有约为1.2μm的传送方向(A方向)长度c的栅极51c-53c。所以，由于分别连接在时钟脉冲信号线φP1-φP3上的栅极的传送方向(A方向)长度的合计相互相等，所以各个被连接到时钟脉冲信号线φP1-φP3上的栅极的平面面积的合计相等。
另外，在该第4实施方式中，在包含混合部82a的积蓄部82上，在连接时钟脉冲信号线φC3的第3段上，形成具有约为1.2μm的传送方向(A方向)长度c的栅极62a。另外，在连接时钟脉冲信号线φC1的第4段上，形成具有约为1.4μm的传送方向(A方向)长度e的栅极63a。另外，在连接时钟脉冲信号线φC2的第5段，形成具有约为0.7μm的传送方向(A方向)长度a的栅极64a。另外，在连接时钟脉冲信号线φC3的第6段，形成具有约为0.7μm的传送方向(A方向)长度a的栅极65。另外，连接时钟脉冲信号线φC1的第1段的栅极70以及连接时钟脉冲信号φC2的第2段的栅极61a分别如上述那样按照具有约为0.5μm的传送方向(A方向)长度b以及约为1.2μm的传送方向(A方向)长度c那样形成。由此，在该第4实施方式中，分别连接在时钟脉冲信号线φC1-φC3上的栅极的传送方向的长度的合计相同。所以，各个连接到时钟脉冲信号线φC1-φC3上的栅极的平面面积的合计相等。
另外，第4实施方式的其他构成，与上述第1实施方式相同。
在第4实施方式中，通过在分别连接了多个具有约为0.7μm的传送方向(A方向)长度a的栅极51a-53a的时钟脉冲信号线φP1-φP3上，分别地一个一个地连接具有约为1.2μm的传送方向(A方向)长度c的栅极51c-53c，可以使各个被连接到时钟脉冲信号线φP1-φP3上的栅极的平面面积的合计相等。另外，通过在连接有具有约为0.5μm的传送方向(A方向)长度b的栅极70的时钟脉冲信号线φC1上连接具有约为1.4μm的传送方向(A方向)长度e的栅极63a，同时，在时钟脉冲信号线φC1-φC3上，分别地连接有具有约为1.2μm的传送方向(A方向)长度c的栅极61a以及62a和具有约为0.7μm的传送方向(A方向)长度a的栅极64a的65，由此可以使各个被连接到时钟脉冲信号线φC1-φC3上的栅极的平面面积的合计相等。由此，可以使各相的栅极的负荷容量相互实质相等。其结果使可以抑制由于发生各相的栅极的负荷容量的不同而造成的一部分的栅极成为导通状态或者截止状态的定时发生偏移。
另外，第4实施方式的其他效果，与上述第2实施方式相同。
(第5实施方式)参照图9，对于在该第5实施方式中与上述第4实施方式不同，将具有约为1.2μm的大的传送方向(A方向)长度的栅极按照互不相邻那样配置的情况进行说明。
在该第5实施方式中，如图9所示的那样，与上述的第4实施方式相同，在混合部82a的具有约为0.5μm的传送方向(A方向)长度b的栅极70的传送方向(A方向)的两侧，分别形成具有约为1.2μm的传送方向(A方向)长度c的栅极53c(摄像部81侧)以及61a(积蓄部82侧)。
在此，在第5实施方式中，与上述的第4实施方式不同，摄像部81的最终段的像素81a由栅极51c、52a以及53c构成。这样，与时钟脉冲信号线φP2相连接的栅极52a具有约为0.7μm的传送方向(A方向)长度a。所以，具有约为1.2μm的大的传送方向(A方向)长度c的栅极51c以及53c按照互不相邻那样配置。摄像部81的最终段以前的段的像素81a由栅极51a、52c、53a构成。这样，与时钟脉冲信号线φP2相连接的栅极52c也具有约为1.2μm的传送方向(A方向)长度c。由此，时钟脉冲信号线φP1-φP3上，分别连接了具有约为0.7μm的传送方向(A方向)长度a的栅极51a-53a和具有约为1.2μm的传送方向(A方向)长度c的栅极51c-53c。所以，由于分别连接在时钟脉冲信号线φP1-φP3上的栅极的传送方向(A方向)长度的合计相互相等，所以各个被连接到时钟脉冲信号线φP1-φP3上的栅极的平面面积的总和相等。另外，具有约为1.2μm的大的传送方向(A方向)长度c的栅极51c以及52c按照互不相邻那样配置。
另外，在该第5实施方式中，与上述的第4实施方式不同，在包含混合部82a的积蓄部82上，在连接时钟脉冲信号线φC3的第3段，形成具有约为0.7μm的传送方向(A方向)长度a的栅极62。所以，具有约为1.2μm的大的传送方向(A方向)长度c的第2段的栅极61a以及具有约为1.4μm的大的传送方向(A方向)长度e的第4段的栅极63a，被互不相邻地配置。另外，在连接时钟脉冲信号线φC3的第6段，形成具有约为1.2μm的传送方向(A方向)长度c的栅极65a。由此，具有约为0.5μm的传送方向(A方向)长度b的栅极70和具有约为1.4μm的传送方向(A方向)长度e的栅极63a被连接到时钟脉冲信号线φC1上。另外，具有约为1.2μm的传送方向(A方向)长度c的栅极61a以及65a和具有约为0.7μm的传送方向(A方向)长度a的栅极64a以及62被分别连接到时钟脉冲信号线φC2以及φC3上。所以，由于分别连接在时钟脉冲信号线φC1-φC3上的栅极的传送方向长度的合计相等，所以各个被连接到时钟脉冲信号线φC1-φC3上的栅极的平面面积的合计相等。另外，具有约为1.2μm以上的大的传送方向(A方向)长度的栅极63a以及65a按照互不相邻那样配置。
另外，第5实施方式的其他构成，与上述第1实施方式相同。
在第5实施方式中，如上述那样，通过将具有大于约1.2μm以上的大的传送方向(A方向)长度的栅极51c-53c、61a、63a以及65a按照互不相邻那样配置，可以抑制由于具有约1.2μm以上的大的传送方向(A方向)长度的栅极同时成为导通状态而引起电场产生的区域变大的情况。由此，可以抑制n型硅基板1的表面的电子的再结合和来自n型硅基板1的电子的流入。
另外，在第5实施方式中，与上述第4实施方式相同，可以使各相的栅极的负荷容量相互实质相等。其结果是可以抑制由于各相栅极的负荷容量的不同的发生，而造成的一部分栅极成为导通状态或者截止状态的定时发生偏移。
另外，第5实施方式的其他效果，与上述第2实施方式相同。
另外，此次公示的实施方式应该考虑为在所有点上只是举例，而不是受到限制的。本发明的范围不是在上述的实施方式的说明中而是在权利要求的范围中表示，还包含了与权利要求的范围同等的意思以及在范围内的所有变更。
例如，在上述第1～第5实施方式中，对混合3个像素的电子进行了说明，但本发明并不限于此，若是混合2个以上的像素的电子的情况，均可得到同样的效果。
此外，在上述第1～第5实施方式中，在积蓄部设置用于混合2个以上的像素的电子的混合部，但本发明不限于此，在积蓄部以外的区域设置混合部也可。例如，在摄像部和积蓄部之间的区域另外设置摄像部和积蓄部也可。
此外，在上述第1～第5实施方式中，以将本发明用于帧传送型的摄像装置为例进行了说明，但本发明不限于此，也可用于行间(interline)型摄像装置。在将本发明用于行间型摄像装置时，优选在摄像部和水平传送部之间设置混合部。
此外，在上述第1～第5实施方式中，使用3相的时钟脉冲信号传送电子，但本发明不限于此，也可使用3相以外的时钟脉冲信号传送电子。例如，可使用2相或4相的时钟脉冲信号传送电子。
此外，在上述第3实施方式中，在较混合部更后段的积蓄部，设置1个排出电子用电极，但本发明不限于此，也可构成为在较混合部更后段的积蓄部，至少设置2个排出电子用电极，同时，使至少2个排出电子用电极的各个传送方向的长度，随着所配置的位置逐渐向后段靠近而逐渐变小。根据该构成，可进行在比配置有电子混合用电极的混合部和配置有至少2个的排出电子用电极的混合部更靠后段的3个以上位置，分散进行多余电子的排出。由此，可进一步减少电子混合用电极和至少2个的排出电子用电极分别排出的多余电子的数量。结果，可抑止由电子混合用电极和至少2个的排出电子用电极所排出的多余的电子越过位于电子混合用电极和至少2个的排出电子用电极的传送方向的两侧的栅极之下所形成的电位障碍，混入相邻的电位势阱，由此抑止画面质量的下降。
权利要求
1.一种摄像装置，其特征在于，具有进行光电变换的摄像部；将从所述摄像部传送的至少两个像素的电子进行混合的混合部；具有比后段的栅极的传送方向的长度小的所述传送方向的长度、并且将由所述混合部混合的所述电子排出的电子排出用栅极。
2.根据权利要求1所述的摄像装置，其特征在于，所述电子排出用栅极设置在所述混合部上，形成具有将从所述摄像部传送的至少两个所述像素的所述电子进行混合、并且将所述经混合后的电子排出的功能的电位势阱。
3.根据权利要求2所述的摄像装置，其特征在于，通过使输入到所述电子排出用栅极的信号变为设定的电位电平，形成用于混合至少2个所述像素的所述电子的电位势阱，输入至所述电子排出用栅极的所述信号的所述设定电位电平在将至少2个所述像素的所述电子传送到所述电位势阱的期间内被保持。
4.根据权利要求3所述的摄像装置，其特征在于，超出可以积蓄在由所述电子排出用栅极形成的所述电位势阱的所述电子的数量的所述电子由所述电子排出用栅极排出。
5.根据权利要求1所述的摄像装置，其特征在于，在所述混合部中混合与由所述摄像部传送的所述传送方向相邻的3个所述像素的所述电子。
6.根据权利要求1所述的摄像装置，其特征在于，所述混合部包含混合从所述摄像部传送的至少2个所述像素的所述电子的电子混合用栅极，所述电子排出用栅极配置成比所述混合部的电子混合用栅极更靠后段。
7.根据权利要求6所述的摄像装置，其特征在于，所述混合部的所述电子混合用栅极具有比所述电子排出用栅极的所述传送方向的长度更大的所述传送方向的长度。
8.根据权利要求1所述的摄像装置，其特征在于，至少设置2个所述电子排出用栅极，所述至少2个电子排出用栅极的各自的所述传送方向的长度随着被配置的位置变为位于后段而变小。
9.根据权利要求8所述的摄像装置，其特征在于，至少2个所述电子排出用栅极之中的一个设置在所述混合部上，由所述混合部的电子排出用栅极形成的电位势阱具有将由所述摄像部传送的至少2个所述像素的所述电子混合、将所述混合后的电子排出的功能。
10.根据权利要求9所述的摄像装置，其特征在于，由所述混合部的所述电子排出用栅极中排出的所述电子数量比从位于比所述混合部更靠后段的所述电子排出用栅极排出的所述电子数量少。
11.根据权利要求1所述的摄像装置，其特征在于，配置在所述电子排出用栅极的所述传送方向的两侧的栅极具有比所述电子排出用栅极的所述传送方向的长度更大的所述传送方向的长度。
12.根据权利要求1所述的摄像装置，其特征在于，还具有积蓄从所述摄像部传送的由所述光电变换生成的电子的积蓄部，由所述混合部混合的所述电子被转送到所述积蓄部。
13.根据权利要求12所述的摄像装置，其特征在于，所述积蓄部具有将至少2个所述像素的所述电子作为一个像素的电子积蓄的功能。
14.根据权利要求12所述的摄像装置，其特征在于，所述混合部设置在所述积蓄部与所述摄像部的边界部上。
15.根据权利要求14所述的摄像装置，其特征在于，所述电子排出用栅极设在位于所述积蓄部与所述摄像部的边界部的所述混合部中。
16.根据权利要求15所述的摄像装置，其特征在于，所述电子排出用栅极具有比所述积蓄部的栅极的所述传送方向的长度更小的所述传送方向的长度。
17.根据权利要求15所述的摄像装置，其特征在于，与所述电子排出用栅极相邻的所述摄像部的栅极具有比所述电子排出用栅极的所述传送方向的长度大的所述传送方向的长度，与所述电子排出用栅极相邻的所述积蓄部的栅极具有比所述电子排出用栅极的所述传送方向的长度大的传送方向的所述长度。
18.根据权利要求12所述的摄像装置，其特征在于，所述摄像部、所述混合部以及所述积蓄部由多相的时钟脉冲信号所驱动，分别在所述摄像部以及所述积蓄部，按照各相的栅极的负荷容量相互实质上相等的方式，调节所述摄像部、所述混合部以及所述积蓄部的至少1个栅极的所述传送方向的长度。
19.根据权利要求18所述的摄像装置，其特征在于，调节了所述传送方向的长度的栅极包含多个以使所述传送方向的长度比其他栅极更大的方式调节后的栅极，以使所述传送方向的长度变大的方式调节后的栅极配置成相互不相邻。
全文摘要
本发明提供可以抑制由于光量不足引起的画面质量下降的摄像装置。具有进行光电变换的摄像部；将从摄像部传送的至少两个像素的电子进行混合的混合部；具有比后段的栅极的传送方向的长度小的传送方向的长度、并且将由混合部混合的电子排出的电子排出用栅极。
文档编号H04N5/3725GK1649394SQ200510005140
公开日2005年8月3日 申请日期2005年1月28日 优先权日2004年1月28日
发明者小田真弘, 泉诚 申请人:三洋电机株式会社