专利名称：固态成像装置的制作方法
发明
背景技术：
领域本发明涉及一种固态成像装置，尤其是用于数字静态照像机，摄像机或类似设备的固态成像装置。
背景技术：
在固态成像装置中，通过垂直传送单元和水平传送单元，从输出单元中拾取积累在成像区域的信号电荷作为电信号，被拾取的电信号被记录于视频装置或直接传送到位于接收方的电视或类似设置来重现。
在现有技术中，对于采用相互交织扫描行间传送(IS-IT)类型的电荷传送方法的固态成像装置，已经提出一种在垂直方向上淡化(thining)像素的技术，以提高读取速度(以下叫帧速率)。在一个像素淡化的例子中，为了在一个输出所有1280×960像素的帧速率为7.5帧/秒的固态成像装置中实现30帧/秒的帧速率，只读取垂直方向上四个像素中的一个像素，即，以在垂直方向上读取像素的比率为1/4的压缩比来完成压缩，从而提高帧速率。
图6是图解在垂直方向上淡化像素的电极结构的示意图。在图7中由符号H表示的驱动脉冲被应用到垂直电极107，在图7中由符号I表示的驱动脉冲被应用到垂直电极108，在图7中由符号J表示的驱动脉冲被应用到垂直电极(2)109，在图7中由符号K表示的驱动脉冲被应用到垂直电极110，在图7中由符号L表示的驱动脉冲被应用到垂直电极111，在图7中由符号M表示的驱动脉冲被应用到垂直电极(4)112。以这种方式，如图8所示，在光电二极管101到140中由附图标记101到110所指示的光电二极管中积累的信号电荷被读取到垂直传送单元，被读取的电荷从垂直传送单元被传送到水平传送单元。具体地，通过将读取电压，即，用于将积累在光电二极管中的信号电荷读取到垂直传送单元的读取电压(1)113，施加到驱动脉冲，即，在图7中由符号H、I、J、K、L、M所表示的用于驱动垂直传送单元的驱动脉冲中的由符号K所表示的垂直传送时钟脉冲，以将积累在由附图标记106到110所表示的光电二极管中的信号电荷读取到垂直传送单元。通过垂直传送时钟脉冲由两条线传送所读取的电荷。其后，通过将一读取电压(2)114施加到由图7中的符号H表示的垂直传送时钟脉冲上，积累在由符号101到105所表示的光电二极管中的信号电荷被读取到垂直传送单元。积累在由附图标记101到110所表示的光电二极管中的信号电荷和被读取到垂直传送单元的信号电荷通过垂直传送时钟脉冲被依次传送到水平传送单元。被传送到水平传送单元的电荷通过由图7中符号N和O所表示的水平传送时钟脉冲被依次从水平传送单元传送到输出单元，以便从所述输出单元输出，并实现在垂直方向上以1/4压缩比的压缩。图6中的符号″G″，″R″和″B″分别表示滤色器中的″绿″，″红″和″蓝″，图7中的符号P表示水平消隐(blanking)间隔。图8显示了在图7中符号Q所表示的时间段内所读取的信号电荷的位置。
尽管垂直方向上的压缩能够以上述方式完成，然而水平方向上的压缩仍然是困难。因此，例如，当1280×960像素在垂直方向上以1/4的压缩比压缩时，输出单元输出的是1280×240像素。这不能维持用于电视的宽高比，以至于垂直和水平方向之间的平衡被降级。因此，事实上需要通过在后置处理(post process)中以1/4的压缩比执行压缩，以维持4∶3的宽高比。
为了应对这种情况，一种技术(例如，参见日本专利申请公开号No.2002-112122)已经被提出。在这种技术中，预定数量(二个或以上)相邻的垂直传送单元被共同地用作一个组，每个组与水平传送单元的单元传送位一一对应，并且将电荷从垂直传送单元传送到与垂直传送单元所属于的组对应的水平传送单元的单元传送位(以下叫对应的单元传送位)，从而在水平传送单元中进行水平方向上的压缩。
发明内容
然而，在使用将预定数量，两个或以上，相邻的垂直传送单元作为一组，并使每组与水平传送单元的单元传送位一一对应，并将电荷从垂直传送单元传送到单元传送位的情况下，将电荷从垂直传送单元传送到对应的单元传送位的传送控制会变得不足，这是因为尽管在相同的组里，每个垂直传送单元中电荷的传送目的地是相同的，但是每个垂直传送单元与对应的单元传送位之间的位置关系是不同的。这种传送控制上的不足将被改进。
使用一个具体例子来描述在将预定数量(两个或以上)相邻的垂直传送单元共同地用作一组，且每个组与水平传送单元的单元传送位一一对应，然后将电荷从垂直传送单元传送到对应的单元传送位的情况下，电荷传送控制的不足。在以下的描述中，假设将电荷从垂直传送单元传送到施加了水平传送单元驱动脉冲H1的水平传送单元的电极上。
图9A(a-1)图解其中通过施加水平传送单元驱动脉冲H1和H2而驱动水平传送单元的两相驱动，图9A(a-2)图解其中通过施加水平传送单元驱动脉冲H1、H2和H3而驱动水平传送单元的三相驱动。如图所示，如果单独的垂直传送单元121与水平传送单元122的单元传送位123一一对应，那么每个垂直传送单元相对于作为电荷传送目的地的单元传送位都具有相同的位置关系，并且能够在相同的方向上(图9A中符号A所表示的方向)将电荷传送到对应的单元传送位。因此有可能实现足够的传送控制，使电荷从垂直传送单元传送到对应的单元传送位。
图9B(b-1)图解其中通过施加水平传送单元驱动脉冲H1和H2而驱动水平传送单元的两相驱动，图9B(b-2)图解其中通过施加水平传送单元驱动脉冲H1、H2和H3而驱动水平传送单元的三相驱动。在图9B(b-1)和9B(b-2)中，两个相邻垂直传送单元被用作一组，并且每个组与水平传送单元的单元传送位一一对应。图9C(c-1)图解其中通过施加水平传送单元驱动脉冲H1和H2而驱动水平传送单元的两相驱动，图9C(c-2)图解其中通过施加水平传送单元驱动脉冲H1，H2和H3而驱动的水平传送单元的三相驱动。在图9C(c-1)和9C(c-2)中，三个相邻垂直传送单元被用作一组，并且每个组与水平传送单元的单元传送位一一对应。相对于图9A中所示的情况，在图9B和9C中，对于每个垂直传送单元，相对于作为电荷传送目的地的单元传送位的位置关系变得不同，并且对于每个垂直传送单元电荷以不同的方向被传送到对应的单元传送位。因此很难实现足够的传送控制使得电荷从垂直传送单元传送到对应的单元传送位。
更具体的，在将两个相邻垂直传送单元用作一组，并且水平传送单元由两相驱动进行驱动的情况下(如图9B(b-1)所示)，由符号b所表示的垂直传送单元在符号B所表示的方向上将电荷传送到对应的单元传送位，而由符号c所表示的垂直传送单元在符号C所表示的方向上将电荷传送到相应单元传送位。因此，向对应的单元传送位传送电荷的方向根据同组里的垂直传送单元而不同。这就有可能实现一种简单的布局来完成电荷从垂直传送单元到对应的单元传送位的直接传送。
更进一步的，在其中将两个相邻垂直传送单元用作一组，并且水平传送单元由三相驱动进行驱动的情况下(如图9B(b-2)所示)，由符号d所表示的垂直传送单元在符号D所表示的方向上将电荷传送到对应的单元传送位，而由符号e所表示的垂直传送单元在符号E所表示的方向上将电荷传送到对应的单元传送位。因此，向对应的单元传送位传送电荷的方向根据同组里的垂直传送单元而不同，由此导致很难实现电荷从垂直传送单元到对应的单元传送位的直接传送。出于这一原因，就需要重新考虑传送路径的布局。
更进一步的，在其中将三个相邻垂直传送单元用作一组，并且水平传送单元由两相驱动进行驱动的情况下(如图8C(c-1)所示)，由符号f所表示的垂直传送单元在符号F所表示的方向上将电荷传送到对应的单元传送位，由符号g所表示的垂直传送单元在符号G所表示的方向上将电荷传送到相应单元传送位，并且由符号h所表示的垂直传送单元在符号H所表示的方向上将电荷传送到相应单元传送位。因此，向对应的单元传送位传送电荷的方向根据同组里的垂直传送单元而不同，由此导致很难实现电荷从垂直传送单元到相应单元传送位的直接传送。出于这一原因，就需要重新考虑传送路径的布局。
更进一步的，在其中将三个相邻垂直传送单元用作一组，并且水平传送单元由三相驱动进行驱动的情况下(如图9C(c-2)所示)，由符号i所表示的垂直传送单元在符号I所表示的方向上将电荷传送到对应的单元传送位，由符号j所表示的垂直传送单元在符号J所表示的方向上将电荷传送到对应的单元传送位，而由符号k所表示的垂直传送单元在符号K所表示的方向上将电荷传送到对应的单元传送位。因此，向对应的单元传送位传送电荷的方向根据同组里的垂直传送单元而不同，由此导致很难实现电荷从垂直传送单元到对应的单元传送位的直接传送。出于这一原因，就需要重新考虑传送路径的布局。
本发明就是在考虑了上述情况后做出的。根据本发明的一个实施例，提供一种能够在水平传送单元中实现水平方向压缩，并具有能够容易地将电荷从垂直传送单元传送到水平传送单元的传送路径布局的固态成像装置。
本发明所提供的固态成像装置具有包括布置为矩阵形状的多个光电二极管，和沿着光电二极管的每个纵列布置的、用于从每个光电二极管传送电荷的垂直传送单元的图像拾取单元；和水平传送单元，用于在水平方向上从垂直传送单元传送电荷，并使被周作一个组的预定数量的，两个或多个相邻的垂直传送单元与水平传送单元的单元传送位相对应，并且将电荷从垂直传送单元传送到与垂直传送单元所属于的组对应的水平传送单元的单元传送位。所述固态成像装置具有至少一个对应于每个组的、并提供给每个组的电荷传送单元，电荷从垂直传送单元被传送到与所述垂直传送单元所属于的组对应的电荷传送单元，然后再从电荷传送单元传送到水平传送单元的单元传送位。
将预定数量，两个或多个相邻的垂直传送单元用作一个组来与水平传送单元的单元传送位相对应，并且垂直传送单元将电荷传送到水平传送单元的对应的单元传送位。这就有可能在水平传送单元中实现水平方向上的压缩。
至少向每个组提供一个电荷传送单元，所述电荷传送单元对应于每个组。将电荷从垂直传送单元传送到与所述垂直传送单元所属于的那个组相对应的电荷传送单元，然后再从所述电荷传送单元传送到水平传送单元的单元传送位。具体地，将电荷从垂直传送单元传送到与所述垂直传送单元所属于的那个组相对应的电荷传送单元，然后再从所述电荷传送单元传送到单元传送位，所述单元传送位对应于将电荷传送到所述电荷传送单元的垂直传送单元。因此，组中的每一个垂直传送单元通过电荷传送单元将电荷传送到对应的单元传送位。因此可以抑制组中每个垂直传送单元与对应的单元传送位之间在位置关系上的变化(shift)。
在本发明所述的固态成像装置中，即使在水平传送单元中完成了水平方向上的压缩，也可以在将电荷从垂直传送单元传送到水平传送单元时抑制组中每个垂直传送单元在传送方向上的变化。这可以提高将电荷从垂直传送单元传送到水平传送单元的控制性。
图1A是显示采用本发明实施例的CCD固态成像装置的示意图；图1B是图解采用本发明实施例的CCD固态成像装置的漏极(drain)单元(图1B中符号D所指示的区域)的示意图，其中水平传送单元由两相驱动进行驱动，并且两个相邻的垂直传送单元被共同地用作一组；图2A至2C是图解由多个垂直传送单元构成的组和水平传送单元的单元传送位之间的对应关系的示意图；图3A至3C是图解采用本发明实施例的CCD固态成像装置电荷传送的第一示意图；图4A至4C是图解采用本发明实施例的CCD固态成像装置电荷传送的第二示意图；图5A至5C是图解采用本发明实施例的CCD固态成像装置电荷传送的第三示意图；图6是显示在垂直方向上淡化像素的电极结构示意图；图7是图解每个脉冲的操作定时的示意图；
图8是显示在图6中由符号Q所表示的定时读出的信号电荷位置的示意图；和图9A至9C是图解信号电荷的传送方向的示意图。
具体实施例方式
为便于理解本发明，下面将结合附图描述本发明的具体实施例。
图1A是用于解释采用本发明实施例的CCD固态成像装置的实例的示意图。图1所示的固态成像装置1具有以矩阵形状布置的光电二极管2；沿着光电二极管的每个纵列布置的垂直传送单元3，用于从每个光电二极管传送信号电荷；水平传送单元4，用于在水平方向上传送从垂直传送单元传送来的电荷；以及输出单元5，用于以电压的形式输出从水平传送单元4传送来的电荷。
图1B是图解采用本发明实施例的CCD固态成像装置的漏极单元(图1B中符号D所指示的区域)的示意图，其中水平传送单元由两相驱动进行驱动，并且两个相邻的垂直传送单元被共同地用作一组。在图1B中表示存储的符号ST在以后作为ST单元进行描述，在图1B中表示保持的符号HL在以后作为HL单元进行描述。尽管没有示出漏极单元，但是在采用三或更多相驱动方法来驱动水平传送单元的情况和把三个或更多相邻的垂直传送单元用作一组的情况下，所述漏极单元类似于图1B中所显示的漏极单元，其中垂直传送单元形成在电荷保持单元D和垂直传送单元之间。漏极单元通过ST单元与沟道(channel)耦合，通过电阻接触连接到光屏蔽薄膜或类似物上，最后连接到GND。通过将ST单元和V4设置到偏压电势L，一次存储在ST单元中的信号电荷通过沟道被泄漏到具有比ST单元电势高的漏极单元。通过抑制ST单元的传导性来提供沟道。具体地，在ST单元和沟道中的漏极单元之间提供势垒(potential barrier)，以便只在必要时泄漏存储在ST单元的信号电荷。可选地，可以在ST单元和漏极单元之间提供一个门(gate)，以便控制电荷的累积和泄漏。
光屏蔽薄膜是金属光屏蔽薄膜，其形成为布线层的上薄膜来屏蔽来自所需区域的光，并且通常用于固态成像装置。通常，向金属光屏蔽薄膜施加固定电压。在这个实例中，尽管结构是将信号电荷从光屏蔽薄膜泄漏到GND，但出于配线的便利，也不一定要求通过光屏蔽薄膜泄漏信号电荷。如果可以使信号电荷泄漏，则可以使用任何漏极，并且也不要求一定泄漏到GND，但是所述漏极要具有比ST单元高的电势。
尽管没有给出的漏极(drain)的更进一步的描述以避免冗余，但漏极被连接到沟道，并且通过将ST单元和前级的偏置电压设定到L来完成电荷泄漏的操作。这对本发明的所有实施例来说是共同的。
第一实施例水平传送单元由两相驱动进行驱动，并且把两个相邻的垂直组用作一组(参见图2A)。
在本实施例中，如图2A所示，两个相邻的垂直传送单元被用作一个组Gr，并且对应于每一组的电荷传送单元(VOG单元)6形成在水平传送单元和垂直传送单元之间。由存储单元(ST单元)7a和保持单元(HL单元)7b组成的电荷保持单元7形成在每个组的一个垂直传送单元和VOG单元之间。与水平传送单元的单元传送位10对应地形成由两个垂直传送单元形成的一个组。为了简化说明，对其形成电荷保持单元的垂直传送单元被表示为第一垂直传送单元3a，另一垂直传送单元被表示为第二垂直传送单元3b。
在下文中将描述以下三种情况。在以上构成的CCD固态成像没备中，一种情况是电荷被泄漏到漏极，并在水平方向上执行压缩，一种情况是电荷不被泄漏到漏极，并在水平方向上执行压缩，还有一种情况是所有像素都被读取。图中所示的符号″G″，″R″和”B”对应于滤色器的“绿”，“红”和“蓝”。
(1-A)电荷被泄漏，并在水平方向上执行压缩的情况。
在电荷被泄漏到漏极，并在水平方向上执行压缩的情况下，如图3A(a-1)所示，在光电二极管中积累的电荷被读取到垂直传送单元后，所述VOG单元，ST单元和H1被设定为高电平(以下称为H电平)，并且HL单元和H2被设定为低电平(以下称为L电平)。在这种情况下，通过使垂直传送单元将电荷传送1位(参考图3A(a-2))，被读取到垂直传送单元(2)的电荷被传送到施加了H1的对应的单元传送位的电极。由于ST单元具有H电平，并且HL单元具有L电平，要被跳过的电荷(被读取到第一垂直传送单元的电荷)留在ST单元中。这些留在ST单元中的电荷作为不必需的电荷被泄漏到漏极。
接着，在水平传送单元中传送电荷，以便能够以1/2的压缩比在水平方向上压缩垂直传送单元的第一阶段(stage)。
其后，电荷以类似的方式传送，以便在随后的阶段也能以1/2的压缩比在水平方向上进行压缩。
(1-B)电荷不被泄漏到漏极，并在水平方向上执行压缩的情况。
在电荷不被泄漏到漏极，而在水平方向上执行压缩的情况下，如图3B(b-1)所示，在光电二极管中积累的电荷被读取到垂直传送单元后，所述VOG单元，ST单元和H1被设定为H电平，并且HL单元和H2被设定为L电平。在这种情况下，通过使垂直传送单元将电荷传送1位(参考图3B(b-2))，被读取到垂直传送单元(2)的电荷被传送到施加了H1的对应的单元传送位的电极。
接着，在被读取到水平传送单元的电荷在水平传送单元中被传送1位之后(参考图3B(b-3))，ST单元由H电平转变为L电平，并且HT单元由L电平转变为H电平。在这种情况下，将保留在ST单元中的电荷(被读取到第一垂直传送单元的电荷)通过VOG单元传送到施加了H1的电极，从而执行在水平传送单元中电荷的相加。(参考图3B(b-4))。
然后，电荷被传送到水平传送单元，以便能够以1/2的压缩比在水平方向上压缩垂直传送单元的第一阶段。
其后，电荷以类似的方式传送，以便在随后的阶段也能以1/2的压缩比在水平方向上进行压缩。
(1-C)所有像素都被读取的情况在所有像素都被读取的情况下，如图3C(c-1)所示，在光电二极管中积累的电荷被读取到垂直传送单元后，所述VOG单元，ST单元和H1被设定为H电平，并且HL单元和H2被设定为L电平。在这种情况下，通过使垂直传送单元将电荷传送1位(参考图3C(c-2))，被读取到垂直传送单元(2)的电荷被传送到施加了H1的对应的单元传送位的电极。
其后，在水平传送单元中传送被读取到水平传送单元的电荷以输出被读取到第二垂直传送单元的电荷。
接着，ST单元由L电平转换为H电平，HT单元由H电平转换为L电平。在这种情况下，保留在ST单元中的电荷(被读取到第一垂直传送单元的电荷)被传送到施加了H1的电极(参考图3C(c-3))，其后，在水平传送单元中传送电荷以输出被读取到第一垂直传送单元的电荷。使用这种方法，垂直传送单元第一阶段中的所有像素可以被读取。
其后，电荷以类似的方法进行传送，以便在随后的阶段中所有像素都可以被读取。
第二实施例所述水平传送单元由三相驱动进行驱动，并且三个相邻的垂直传送单元被用作一组。(参考图2B)。
在本实施例中，如图2B所示，三个相邻的垂直传送单元被用作一组Gr，对应于每一个组的VOG单元6被形成在水平传送单元和垂直传送单元之间。将由存储单元(1)(ST(1)单元)8a和保持单元(1)(HL(1)单元)8b组成的电荷保持单元(1)8形成在每个组的一个垂直传送单元与VOG单元之间。将由存储单元(2)(ST(2)单元)9a和保持单元(2)(HL(2)单元)9b组成的电荷保持单元(2)9形成在每个组的另一个垂直传送单元与VOG单元之间。与水平传送单元的单元传送位10对应地形成一个由三个垂直传送单元形成的组。为简化说明，将对其形成电荷保持单元(1)的垂直传送单元表示为第一垂直传送单元3a，将对其形成电荷保持单元(2)的垂直传送单元表示为垂直第二传送单元3b，将没有对其形成电荷保持单元的垂直传送单元表示为第三垂直传送单元3c。
在下文中将描述以下三种情况。在以上构成的CCD固态成像设备中，一种情况是电荷被泄漏到漏极，并在水平方向上执行压缩，一种情况是电荷不被泄漏到漏极，并在水平方向上执行压缩，还有一种情况是所有像素都被读取。
(2-A)电荷被泄漏到漏极，并在水平方向上执行压缩的情况。
在电荷被泄漏到漏极，并在水平方向上执行压缩的情况下，如图4A(a-1)所示，在光电二极管中积累的电荷被读取到垂直传送单元之后，所述VOG单元，ST(1)单元，ST(2)单元，HL(2)单元和H1被设定为H电平，并且HL(1)单元，H2和H3被设定为L电平。在这种情况下，通过使垂直传送单元将电荷传送1位(参考图4A(a-2))，被读取到垂直传送单元(2)和垂直传送单元(3)的电荷被传送到施加了H1的对应单元传送位的电极。由于ST单元(1)具有H电平，并且HL(1)单元具有L电平，所以被读取到垂直传送单元(1)的电荷被跳过而保留在ST(1)单元中。保留在ST(1)单元中的电荷作为不必需的电荷被泄漏。
接着，在水平传送单元中传送电荷，以便可以以1/3的压缩比率在水平方向上压缩垂直传送单元的第一阶段。
其后，电荷以类似的方式传送，以便在随后的阶段也能以1/3的压缩比在水平方向上进行压缩。
(2-B)电荷不被泄漏到漏极，并在水平方向上执行压缩的情况。
在电荷不被泄漏到漏极，并在水平方向上执行压缩的情况下，如图4B(b-1)所示，在光电二极管中积累的电荷被读取到垂直传送单元之后，所述VOG单元，ST(1)单元，ST(2)单元，HL(2)单元和H1被设定为H电平，并且HL(1)单元，H2和H3被设定为L电平。在这种情况下，通过使垂直传送单元将电荷传送1位(参考图4B(b-2))，被读取到垂直传送单元(2)和垂直传送单元(3)的电荷被传送到施加了H1的对应单元传送位的电极。
接着，在被读取到水平传送单元的电荷被传送1位之后(参考图4B(b-3))，ST(1)单元由H电平转变为L电平，HL单元由L电平转变为H电平。在这种情况下，将被读取到垂直传送单元(1)并保留在ST单元中的电荷通过VOG单元传送到施加了H1的电极，从而执行在水平传送单元中电荷的相加(参考图4B(b-4))。
接着，在水平传送单元中传送电荷，以便能够以1/3的压缩比在水平方向上压缩垂直传送单元的第一阶段。
其后，电荷以类似的方式传送，以便在随后的阶段也能以1/3的压缩比在水平方向上进行压缩。
(2-C)所有像素都被读取的情况。
在所有像素都被读取的情况下，如图4C(c-1)所示，在光电二极管中积累的电荷被读取到垂直传送单元之后，所述VOG单元，ST(1)单元，ST(2)单元和H1被设定为H电平，并且HL(1)单元，HL(2)单元，H2和H3被设定为L电平。在这种情况下，通过使垂直传送单元将电荷传送1位(参考图4C(c-2))，被读取到垂直传送单元(3)的电荷被传送到施加了H1的对应单元传送位的电极。
其后，在水平传送单元中传送电荷，以输出被读取到第三垂直传送单元的电荷。
接着，ST(2)单元由H电平转换为L电平，HT(2)单元由L电平转换为H电平。在这种情况下，保留在ST(2)单元中的电荷被传送到施加了H1的电极(参考图4C(c-3))，其后，在水平传送单元中传送电荷以输出被读取到垂直传送单元(2)的电荷。
接着，ST(1)单元由H电平转换为L电平，HT(1)单元由L电平转换为H电平。在这种情况下，保留在ST(1)单元中的电荷被传送到旋加了H1的电极(参考图4C(c-4))，其后，在水平传送单元中传送电荷以输出被读取到垂直传送单元(1)的电荷。使用这种方法，垂直传送单元第一阶段中的所有像素都可以被读取。其后，电荷以类似的方法进行传送，以便在随后的阶段中所有像素都可以被读取。
第三实施例所述水平传送单元由三相驱动进行驱动，并且四个相邻的垂直传送单元被用作一组。(参考图2C)。
在本实施例中，如图2C所示，四个相邻的垂直传送单元，即第一垂直传送单元3a，第二垂直传送单元3b，第三垂直传送单元3c以及第四垂直传送单元3d被用作一组Gr，并且对应于每一组的VOG单元形成在水平传送单元和垂直传送单元之间。所述VOG单元由对应于第一垂直传送单元和第二垂直传送单元的VOG单元(1)11和对应于第三垂直传送单元和第四垂直传送单元的VOG单元(2)12组成。由ST单元和HL单元组成的电荷保持单元7形成在第一垂直传送单元和VOG单元(1)以及第三垂直传送单元和VOG单元(2)之间。与水平传送单元的单元传送位10对应地形成由四个垂直传送单元形成的一个组。
在下文中将描述以下三种情况。在以上构成的CCD固态成像设备中，一种情况是电荷被泄漏到漏极，并在水平方向上执行压缩，一种情况是电荷不被泄漏到漏极，并在水平方向上执行压缩，还有一种情况是所有像素都被读取。
(3-A)电荷被泄漏到漏极，并在水平方向上执行压缩的情况。
在电荷被泄漏到漏极，并在水平方向上完成压缩的情况下，如图5A(a-1)所示，在光电二极管中积累的电荷被读取到垂直传送单元之后，所述VOG单元(1)，VOG单元(2)，ST单元和H1被设定为H电平，HL单元和H2以及H3被设定为L电平。在这种情况下，通过使垂直传送单元将电荷传送1位(参考图5A(a-2))，被读取到垂直传送单元(2)和垂直传送单元(4)的电荷被传送到施加了H1的对应单元传送位的电极。由于ST单元具有H电平，并且HL单元具有L电平，要被跳过的电荷(被读取到垂直传送单元(1)和垂直传送单元(3)的电荷)保留在ST单元中。保留在ST单元中的电荷作为不必需的电荷被泄漏。
接着，在水平传送单元中传送电荷，以便可以以1/2的压缩比率在水平方向上压缩垂直传送单元的第一阶段。
(3-B)电荷不被泄漏到漏极，并在水平方向上执行压缩的情况。
在电荷不被泄漏到漏极，并在水平方向上执行压缩的情况下，如图5B(b-1)所示，在光电二极管中积累的电荷被读取到垂直传送单元之后，所述VOG(1)单元，VOG(2)单元，ST单元和H1被设定为H电平，并且HL单元，H2和H3被设定为L电平。在这种情况下，通过使垂直传送单元将电荷传送1位(参考图5B(b-2))，被读取到垂直传送单元(2)和垂直传送单元(4)的电荷被传送到施加了H1的对应单元传送位的电极。
接着，在被读取到水平传送单元的电荷在水平方向上被传送1位之后(参考图5B(b-3))，ST单元由H电平转变为L电平，HT单元由L电平转变为H电平。在这种情况下，被读取到垂直传送单元(1)和垂直传送单元(3)并保留在ST单元中的电荷通过VOG单元(1)或VOG单元(2)被传送到施加有H1的电极，从而执行在水平传送单元中电荷的相加(参考图5B(b-4))。
接着，在水平传送单元中传送电荷，以便能够以1/2的压缩比在水平方向上压缩垂直传送单元的第一阶段。
其后，电荷以类似的方式传送，以便在随后的阶段也能以1/2的压缩比在水平方向上进行压缩。
(3-C)所有像素都被读取的情况。
在所有像素都被读取的情况下，如图5C(c-1)所示，在光电二极管中积累的电荷被读取到垂直传送单元之后，所述VOG单元(1)，ST单元和H1被设定为H电平，并且VOG单元(2)，HL单元，H2和H3被设定为L电平。在这种情况下，通过使垂直传送单元将电荷传送1位(参考图5C(c-2))，被读取到垂直传送单元(2)的电荷被传送到施加了H1的对应单元传送位的电极。其后，在水平传送单元中传送电荷，以输出被读取到第二垂直传送单元的电荷。
接着，VOG单元(1)由H电平转换为L电平，并且VOG单元(2)由L电平转换为H电平。在这种情况下，通过使垂直传送单元将电荷传送1位(参考图5C(c-3))，被读取到垂直传送单元(4)的电荷被传送到施加了H1的对应单元传送位的电极。其后，在水平传送单元中传送电荷，以输出被读取到第四垂直传送单元的电荷。
接着，ST由H电平转换为L电平，HT单元由L电平转换为H电平。在这种情况下，从垂直传送单元(3)传送并保留在ST单元中的电荷被传送到施加了H1的电极，而从垂直传送单元(1)读取并保留在ST单元中的电荷被传送到HL单元(参考图5C(c-4))，其后，在水平传送单元中传送电荷，以输出被读取到垂直传送单元(3)的电荷。
接着，VOG单元(1)由L电平转换为H电平，VOG单元(2)由H电平转换为L电平。在这种情况下，保留在HL单元中的电荷被传送到施加了H1的电极(参考图5C(c-5))，其后，在水平传送单元中传送电荷，以输出被读取到垂直传送单元(1)中的电荷。使用这种方法，垂直传送单元第一阶段中的所有像素都可以被读取。
其后，电荷以类似的方法进行传送，以便在随后的阶段中所有像素都可以被读取。
在应用了上述本发明的CCD固态成像没备中，要从垂直传送单元传送到水平传送单元的电荷通过VOG单元进行传送。明确地说，就是将电荷从垂直传送单元传送到VOG单元，然后再从VOG单元传送到水平传送单元。
更明确地说，在第一和第二实施例中，每个垂直传送单元和电荷要被传送到的VOG单元之间的位置关系是相同的。因此，每个垂直传送单元可以以相同的方向向VOG单元传送电荷。更进一步地，每个VOG单元和电荷要被传送到的水平传送单元之间的位置关系是相同的。因此，每个VOG单元可以以相同的方向向水平传送单元传送电荷。
在第三实施例中，由于将电荷通过VOG单元(1)或VOG单元(2)传送，因此可以抑制同组中的每个垂直传送单元的电荷传送方向的变化。
因此可以实现从垂直传送单元向水平传送单元传送电荷的足够的电荷传送控制。
电荷保持单元被提供用来构成从相同组中的每个垂直传送单元向对应单元传送位传送电荷的不同路径。因此可以将本发明应用于不需执行在水平方向上的压缩即可读取所有像素的驱动方法中。
更明确地说，在第一实施例中，第一垂直传送单元通过电荷保持单元和VOG单元将电荷传送到对应的单元传送位，而第二垂直传送单元仅通过VOG单元将电荷传送到对应的单元传送位，从而形成了第一垂直传送单元和第二垂直传送单元向对应的单元传送位传送电荷的不同路径。在第二实施例中，第一垂直传送单元通过电荷保持单元(1)和VOG单元将电荷传送到对应的单元传送位，第二垂直传送单元通过电荷保持单元(2)和VOG单元将电荷传送到对应的单元传送位，而第三垂直传送单元仅通过VOG单元将电荷传送到对应的单元传送位，从而形成了第一垂直传送单元，第二垂直传送单元和第三垂直传送单元向对应的单元传送位传送电荷的不同路径。在第三实施例中，第一垂直传送单元通过电荷保持单元和VOG单元(1)将电荷传送到对应的单元传送位，第二垂直传送单元仅通过VOG单元(1)将电荷传送到对应的单元传送位，第三垂直传送单元通过电荷保持单元和VOG单元(2)将电荷传送到对应的单元传送位，而第四垂直传送单元仅通过VOG单元(2)将电荷传送到对应的单元传送位，从而形成了第一垂直传送单元，第二垂直传送单元，第三垂直传送单元和第四垂直传送单元向对应的单元传送位传送电荷的不同路径。因此可以将本发明应用于读取所有像素的驱动方法中。
本领域技术人员应该理解根据设计需要和其他因素所作的各种修改，组合，子组合和变型都落在本发明所附权利要求或其等效物的范围之内。
本发明包含的主题内容涉及于2005年4月28日在日本专利局申请的日本专利申请JP 2005-133415，其整个内容被作为参考合并在此。
权利要求
1.一种固态成像装置包括以矩阵形式布置的多个光电二极管；沿着光电二极管的每个纵列布置的垂直传送单元；和水平传送单元，其中预定数量的、两个或多个相邻的垂直传送单元被用作一组来与单元传送位相对应，其中向每个组提供至少一个与垂直传送单元的每个组对应的电荷传送单元。
2.如权利要求1所述的固态成像装置，其中在垂直传送单元的每个组的垂直传送单元之间提供至少一个电荷保持单元。
3.一种用于固态成像装置的驱动方法，所述装置包括以矩阵形式布置的多个光电二极管；沿着光电二极管的每个纵列布置的垂直传送单元；水平传送单元，其中预定数量，两个或多个相邻的垂直传送单元被用作一组来与单元传送位相对应，和向每个组提供至少一个与垂直传送单元的每个组对应的电荷传送单元，所述驱动方法包括步骤从所述组中的垂直传送单元向与所述垂直传送单元所属于的组对应的电荷传送单元传送电荷，和从电荷传送单元向水平传送单元的单元传送位传送电荷。
4.如权利要求3所述的用于固态成像装置的驱动方法，其中在组中的至少一个垂直传送单元中提供对应于所述垂直传送单元的电荷保持单元，和将电荷从垂直传送单元传送到电荷保持单元，然后进一步从电荷保持单元传送到电荷传送单元。
5.如权利要求4所述的用于固态成像装置的驱动方法，其中作为电荷传送路径，具有第一传送路径，通过该路径，将电荷从所述组中的至少一个垂直传送单元传送到电荷传送单元，再从电荷传送单元传送到水平传送单元，和第二传送路径，通过该路径，将电荷从其它垂直传送单元传送到电荷保持单元，再从电荷保持单元传送到电荷传送单元，然后进一步从电荷传送单元传送到水平传送单元，其中在第二传送路径中，通过第一传送路径被传送到水平传送单元的信号电荷在电荷被保持在电荷保持单元的期间中被水平地传送与单元传送位对应的量，然后在第二传送路径中的电荷从电荷传送单元被传送到水平传送单元。
6.如权利要求4所述的用于固态成像装置的驱动方法，其中多个光电二极管分别具有滤色器；和在电荷保持在第二传送路径中的电荷保持单元的期间，多个光电二极管将通过第一传送路径传送到水平传送单元的电荷水平地传送与单元传送位对应的量，然后在第二传送路径中将信号电荷从电荷传送单元传送到水平传送单元以混合同色的电荷。
7.一种使用固态成像装置的照相机，所述固态成像装置包括以矩阵形式布置的多个光电二极管；沿着光电二极管的每个纵列布置的垂直传送单元；和水平传送单元，其中预定数量的、两个或多个相邻的垂直传送单元被用作一组来与单元传送位相对应，其中向每个组提供至少一个与垂直传送单元的每个组对应的电荷传送单元，和在垂直传送单元的每个组的垂直传送单元之间提供至少一个电荷保持单元，其中，多个光电二极管分别具有滤色器；和在电荷保持在第二传送路径中的电荷保持单元的期间，多个光电二极管将通过第一传送路径传送到水平传送单元的电荷水平地传送与单元传送位对应的量，然后在第二传送路径中将信号电荷从电荷传送单元传送到水平传送单元以混合同色的电荷。
全文摘要
一种固态成像装置，包括以矩阵形式布置的多个光电二极管，沿着光电二极管的每个纵列布置的垂直传送单元，以及水平传送单元，其中预定数量，两个或多个相邻的垂直传送单元被用作一组来与单元传送位相对应，其中向每个组提供至少一个对应于每个垂直传送单元组的电荷传送单元。
文档编号H04N5/341GK1893101SQ20061012141
公开日2007年1月10日 申请日期2006年4月28日 优先权日2005年4月28日
发明者井上将宏, 广田功, 白石雄一郎, 吉村纪彦 申请人:索尼株式会社