(57)【要約】  電荷結合素子（ＣＣＤ）画像センサは、光検出器の線形アレイを有する。線形アレイ内の光検出器は、別個のサブアレイに配置され、各サブアレイは２以上の光検出器を有する。出力チャネルは、光検出器の各サブアレイに接続される。各出力チャネルは、互いに対して線形配置の水平ＣＣＤシフトレジスタと該水平ＣＣＤシフトレジスタの一端に接続された出力構造とを有する。各連続する出力チャネルは、線形アレイの交互の側に配置される。１つおきの出力チャネルは、線形アレイの交互の側に配置される。１又は複数の暗参照ピクセルは、水平ＣＣＤシフトレジスタ内の１又は複数の追加シフトレジスタ要素に接続され得る。
2013545274.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光検出器の線形アレイであって、前記光検出器の線形アレイは、複数のサブアレイに配置された複数の光検出器を有し、各サブアレイは２以上の光検出器を有する、光検出器の線形アレイ、
光検出器の各サブアレイに接続される光チャネルであって、各出力チャネルは、互いに対して線形配置の水平電荷結合素子（ＣＣＤ）シフトレジスタと該水平ＣＣＤシフトレジスタの一端に接続された出力構造とを有し、前記水平シフトレジスタと前記出力構造とを通じる電荷転送経路が実質的に直線状になるようにされ、各連続する出力チャネルは、前記線形アレイの交互の側に配置される、出力チャネル、
を有するＣＣＤ画像センサ。
【請求項２】
各水平ＣＣＤシフトレジスタは、複数のシフトレジスタ要素を有し、１つのシフトレジスタ要素は、個々のサブアレイ内の各光検出器と関連付けられる、請求項１に記載のＣＣＤ画像センサ。
【請求項３】
少なくとも１つの水平ＣＣＤシフトレジスタは、
１又は複数の追加シフトレジスタ要素、
を更に有し、
暗参照ピクセルは、前記少なくとも１つの水平ＣＣＤシフトレジスタ内の前記１又は複数の追加シフトレジスタ要素に電気的に接続される、請求項２に記載のＣＣＤ画像センサ。
【請求項４】
前記１又は複数の追加シフトレジスタ要素のうちの少なくとも１つは、前記出力構造から最も遠い前記少なくとも１つの水平シフトレジスタの一端に配置される、請求項３に記載のＣＣＤ画像センサ。
【請求項５】
前記１又は複数の追加シフトレジスタ要素のうちの少なくとも１つは、前記出力構造に直ぐに隣接する前記少なくとも１つの水平シフトレジスタの一端に配置される、請求項３に記載のＣＣＤ画像センサ。
【請求項６】
各シフトレジスタ要素と個々の光検出器との間に配置された転送機構、を更に有する請求項２乃至６のいずれか一項に記載のＣＣＤ画像センサ。
【請求項７】
各出力構造は、電荷検知ノードを有する、請求項１乃至６のいずれか一項に記載のＣＣＤ画像センサ。
【請求項８】
各出力構造は、前記電荷検知ノードに接続された出力バッファを更に有する、請求項７に記載のＣＣＤ画像センサ。
【請求項９】
線形アレイ画像センサの複数の出力を形成する方法であって、前記方法は、
光検出器の線形アレイの一方の側に第１の複数の出力チャネルを形成するステップであって、前記第１の複数の出力チャネル内の出力チャネルは、それぞれ、前記光検出器の線形アレイ内の別個の光検出器のサブアレイに接続される、ステップ、
光検出器の線形アレイの別の側に第２の複数の出力チャネルを形成するステップであって、前記第２の複数の出力チャネル内の出力チャネルは、それぞれ、前記光検出器の線形アレイ内の別個の光検出器のサブアレイに接続され、前記第１及び第２の複数の出力チャネル内の各連続する出力チャネルは、前記線形アレイの交互の側に配置され、前記第１及び第２の複数の出力チャネル内の各出力チャネルは、線形配置の水平シフトレジスタと該水平シフトレジスタの一端に接続された出力構造とを有し、前記水平シフトレジスタと前記出力構造とを通じた電荷転送経路が実質的に直線状になるようにする、ステップ、
を有する方法。
【請求項１０】
前記水平シフトレジスタと個々の検出器のサブアレイとの間に転送機構を設けるステップ、を更に有する請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記出力構造から最も遠い水平シフトレジスタの一端に、少なくとも１つの水平シフトレジスタ内に１又は複数の追加シフトレジスタ要素を設けるステップ、を更に有する請求項９又は１０に記載の方法。
【請求項１２】
各追加シフトレジスタ要素に電気的に接続された暗参照ピクセルを設けるステップ、を更に有する請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記出力構造に直ぐに隣接する水平シフトレジスタの一端に、少なくとも１つの水平シフトレジスタ内に１又は複数の追加シフトレジスタ要素を設けるステップ、を更に有する請求項９又は１０に記載の方法。
【請求項１４】
各追加シフトレジスタ要素に電気的に接続された暗参照ピクセルを設けるステップ、を更に有する請求項１３に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、デジタルカメラ及び他の種類の画像キャプチャ装置で使用される画像センサに関し、より詳細には線形電荷結合素子（Charge-Coupled  Device：ＣＣＤ）画像センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
図１は、従来の単一出力線形アレイＣＣＤ画像センサの概略ブロック図を示す。画像センサ１００は、線形アレイ１０４としても知られる光検出器の単一の線形列を有する。光は、光検出器１０２により光キャリア（つまり、電子又はホール）に変換される。光キャリアは、次に、離散電荷パケット１０６として、転送機構１１２を用いて水平ＣＣＤシフトレジスタ１１０内のシフトレジスタ要素１０８へ同時に転送される。電荷パケット１０６は、次に、シフトレジスタ要素１０８に電気的にクロック供給することにより、電荷検知ノード１１４へ順次転送されるか又はシフトされる。電荷検知ノード１１４は、標準的に、出力バッファ１１６に接続されるフローティングデフュージョン（図示しない）を有する。
【０００３】
単一出力線形画像センサでは、電荷検知ノード１１４及び出力バッファ１１６は、水平ＣＣＤシフトレジスタ１１０の端に直接置かれる。この配置は、電荷検知ノード１１４及び出力バッファ１１６への電荷の転送が妨げられない。電荷転送の方向は、水平ＣＣＤシフトレジスタ１１０、電荷検知ノード１１４、及び出力バッファ１１６を通じて実質的に直線である。水平ＣＣＤシフトレジスタ１１０及び検知ノード１１４及び出力バッファ１１６の間には空間的干渉が存在せず、速度及び信号品質について各々の設計を最適化することを可能にする。
【０００４】
線形アレイＣＣＤ画像センサの動作速度は、毎秒複数行を読み出すものと期待される。動作速度は、通常、複数の出力を用いることにより向上する。図２は、従来の複数出力線形アレイＣＣＤ画像センサの概略ブロック図を示す。各出力構造２００は、光検出器のサブアレイ２０２に接続され、サブアレイ２０２からの信号を検知し、各水平ＣＣＤシフトレジスタ２０４の端に置かれる。
【０００５】
従来の複数出力線形画像センサに伴う問題は、出力構造が各水平ＣＣＤシフトレジスタの端の近傍に配置できないことである。電荷転送の方向は、遮られ、水平ＣＣＤシフトレジスタ１１０、電荷検知ノード１１４、及び出力バッファ１１６を通じて直線ではない。これは、出力構造の大きさが光検出器のピッチより遙かに大きいからである。そして、光検出器は連続したアレイに配置されなければならない。したがって、出力構造と光検出器の規則的パターンと水平ＣＣＤシフトレジスタとの間には物理的干渉が存在する。
【０００６】
図２、３に示した実施形態では、電荷転送処理に干渉する回転又は追加シフトレジスタ要素を通じて電荷転送の方向を変える必要がある。これらの回転は、図３に矢印により示すように、出力構造に到達するために電荷が転送されなければならない距離を増大する。各シフトレジスタ要素３００は、４個の位相３０２を有し、電荷転送は図３の実施形態において各位相間で行われる。最後の位相から出力までの電荷転送距離３０４は、水平ＣＣＤシフトレジスタの位相間の電荷転送距離３０６よりも遙かに長い。長い電荷転送距離３０４は、電荷をシフトするための電界の減少をもたらす。また、小さい電界は、出力構造への非効率な電荷転送又は不完全な電荷転送を引き起こす。さらに、小さい電界は、隣接ピクセルの信号を一緒に混合することにより出力の外乱を生じる。この非効率な転送は、各サブアレイ出力構造の最初のピクセルの信号部分の損失を生じる。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
電荷結合素子（ＣＣＤ）画像センサは、光検出器の線形アレイを有する。線形アレイ内の光検出器は、別個のサブアレイに配置され、各サブアレイは２以上の光検出器を有する。出力チャネルは、光検出器の各サブアレイに接続される。各出力チャネルは、互いに対して線形配置の水平ＣＣＤシフトレジスタと該水平ＣＣＤシフトレジスタの一端に接続された出力構造とを有し、前記水平シフトレジスタと前記出力構造とを通じる電荷転送経路が中断のない直線状であるか又は実質的に直線状になるようにする。各連続する出力チャネル又は他の出力チャネルは、線形アレイの交互の側に配置される。１又は複数の暗参照ピクセルは、水平ＣＣＤシフトレジスタ内の１又は複数の追加シフトレジスタ要素に接続され得る。
【０００８】
線形アレイ画像センサの複数の出力を形成する方法は、光検出器の線形アレイの１つの側に１又は複数の出力チャネルを設けるステップを有し、前記出力チャネルは、それぞれ、前記線形アレイ内の光検出器の別個のサブアレイに接続される。１又は複数の出力チャネルは、光検出器の線形アレイの他の側に設けられ、前記出力チャネルは、それぞれ、光検出器の線形アレイ内の光検出器の別個のサブアレイに接続される。各連続する出力チャネル又は各々の他の出力チャネルは、線形アレイの交互の側に設けられる。各出力チャネルは、線形配置の水平シフトレジスタと該水平シフトレジスタの一端に接続された出力構造とを有し、前記水平シフトレジスタと前記出力構造とを通じる電荷転送経路が中断のない直線状であるか又は実質的に直線状になるようにする。転送機構は、前記水平シフトレジスタと光検出器の個々のサブアレイとの間に設けられる。１又は複数の追加シフトレジスタ要素は、少なくとも１つの水平シフトレジスタ内に設けられ得る。暗参照ピクセルが設けられ、各追加シフトレジスタ要素に電気的に接続され得る。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
本発明の実施形態は、以下の図面を参照して良好に理解される。図中の要素は、必ずしも互いに対して実寸通りではない。
【図１】従来の単一出力線形アレイＣＣＤ画像センサの概略ブロック図を示す。
【図２】従来の複数出力線形アレイＣＣＤ画像センサの概略ブロック図を示す。
【図３】従来の４位相水平ＣＣＤシフトレジスタを有する複数出力線形アレイＣＣＤ画像センサの概略ブロック図を示す。
【図４】本発明による第１の実施形態における複数出力線形アレイＣＣＤ画像センサの概略ブロック図を示す。
【図５】本発明による実施形態における複数出力を有する線形アレイＣＣＤ画像センサの出力チャネルを通じた電荷シフトの方向を示す。
【図６】本発明による実施形態における複数出力を有する線形アレイＣＣＤ画像センサの出力チャネルを通じた電荷シフトの方向を示す。
【図７】本発明による実施形態における複数出力を有する線形アレイＣＣＤ画像センサの出力チャネルを通じた電荷シフトの方向を示す。
【図８】従来技術による線形ピクセルアレイを示す。
【図９】本発明による第２の実施形態における複数出力線形アレイＣＣＤ画像センサの概略ブロック図を示す。
【図１０】図９に示した線形アレイＣＣＤ画像センサ９０８を形成する方法のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
明細書及び請求の範囲を通じて、以下の用語は、特に明示されない限り、ここでは明示的に関連付けられた意味を取る。単数表記（ａ、ａｎ、ｔｈｅ）の意味は複数の参照も含み、「内に（ｉｎ）」の意味は「内に（ｉｎ）」及び「の上に（ｏｎ）」を含む。用語「接続される」は、接続される要素間の直接電気的接続、又は１又は複数の受動的若しくは能動的中間装置を通じた間接接続を意味する。用語「回路」は、所望の機能を提供するために共に接続される能動的若しくは受動的な単一構成要素又は複数の構成要素を意味する。用語「信号」は、少なくとも１つの電流、電圧又はデータ信号を意味する。
【００１１】
さらに、「上（ｏｎ、ｏｖｅｒ、ｔｏｐ）」、「下（ｂｏｔｔｏｍ）」、「左」、「右」のような指向性の用語は、説明されている図の方向を参照して用いられる。本発明の実施形態の構成要素は、多数の異なる方位に位置付けることができるので、指向性用語は、説明のみを目的として用いられ、限定的に用いられるものではない。画像センサウエハの層又は対応する画像センサと関連して用いられるとき、指向性用語は、広義に解釈されるべきであり、１又は複数の中間層若しくは他の中間画像センサの特徴若しくは要素の存在を排除しない。したがって、本願明細書で別の層の上に形成され又は別の層を覆って形成されるとして記載される所与の層は、１又は複数の追加層により該別の層と離れていても良い。画像センサの構成又は動作と関連して用いられるとき、指向性用語は、広義に解釈されるべきであり、代替の構成又は動作を排除しない。
【００１２】
図中、同様の番号は同様の部分を示す。
【００１３】
図４は、本発明による第１の実施形態における複数出力線形アレイＣＣＤ画像センサの概略ブロック図を示す。画像センサ４００は、線形アレイ４０４に配置された複数の光検出器４０２を有する。簡単のため、１２個の光検出器４０２のみを示す。当業者は、線形アレイが任意の数の光検出器を有し得ることを理解する。
【００１４】
隣接する光検出器４０２は、別個のサブアレイ４０６、４０８、４１０にグループ化される。本発明による一実施形態では、各サブアレイ４０６、４０８、４１０は、２以上の光検出器４０２を有する。水平ＣＣＤシフトレジスタ４１２、４１４、４１６は、光検出器毎に１又は複数の位相を有する複数のシフトレジスタ要素４１８を有する。図示した実施形態では、各シフトレジスタ要素４１８は、光検出器４０２毎に４個の位相４２０、４２２、４２４、４２６を有する。
【００１５】
各水平ＣＣＤシフトレジスタ４１２、４１４、４１６は、出力構造４２８、４３０、４３２に接続される。水平ＣＣＤシフトレジスタ及び出力構造は、互いに対して線形配置に位置付けられ、水平ＣＣＤシフトレジスタ及び出力構造を通じた電荷転送経路が中断のない直線状（又は実質的に直線状）になるようにする。各水平ＣＣＤシフトレジスタ及び結合された関連する出力構造は、出力チャネル４２９、４３１、４３３を形成する。本発明による一実施形態では、出力構造４２８、４３０、４３２は、それぞれ、電荷検知ノード及び出力バッファを有する。
【００１６】
シフトレジスタ要素４１８の少なくとも１つの位相は、光検出器４０２から電荷パケットを直接受信する。図示した実施形態では、各シフトレジスタ要素４１８の位相４２０は、それぞれ転送機構４３４、４３６、４３８を用いて光検出器４０２から電荷パケットを直接受信する。次に、電荷パケットは、対応する出力構造へ連続的にシフトされる。水平ＣＣＤシフトレジスタ４１２、４１６及び出力構造４２８、４３２は、それぞれ、線形アレイ４０４の片側に配置される。一方で、水平ＣＣＤシフトレジスタ４１４及び出力構造４３０は、線形アレイ４０４の反対側に配置される。したがって、出力チャネル４２９、４３１、４３３は、線形アレイ４０４の反対側に交互に配置される。各連続する出力チャネル又は他の出力チャネルは、線形アレイ４０４の片側に配置される。このような出力チャネルの配置は、出力構造４２８、４３０、４３２がそれぞれ個々の水平ＣＣＤシフトレジスタ４１２、４１４、４１６の端に直接置かれるようにする。この交互の配置は、電荷経路の方向が実質的に直線状の経路なので、出力構造４２８、４３０、４３２への妨害のない電荷転送を可能にする。水平ＣＣＤシフトレジスタ４１２、４１４、４１６及び出力構造４２８、４３０、４３４の間には空間的干渉が存在しない。よって、水平ＣＣＤシフトレジスタ及び出力構造の両方の設計を速度及び信号品質について最適化することを可能にする。
【００１７】
図５−７は、本発明による実施形態における複数出力を有する線形アレイＣＣＤ画像センサの出力チャネルを通じた電荷シフトの方向を示す。出力チャネル内の各水平ＣＣＤシフトレジスタ及び出力構造は、従来知られている技術を用いて、「左」へ又は「右」へ電荷シフトを独立に方向付けられても良い。図５では、出力チャネル５０２は線形アレイ５００の一方の側に配置され、出力チャネル５０４は線形アレイ５００の他方の側に配置される。本発明による一実施形態では、出力チャネル５０２、５０４は、それぞれ、水平ＣＣＤシフトレジスタ及び出力構造を有する。
【００１８】
出力チャネル５０２、５０４内の水平ＣＣＤシフトレジスタは、全て、電荷を一方向に（例えば、右へ）シフトする。
【００１９】
図６では、出力チャネル６０２は線形アレイ５００の一方の側に配置され、出力チャネル５０４は線形アレイ５００の他方の側に配置される。本発明による一実施形態では、出力チャネル５０４、６０２は、それぞれ、水平ＣＣＤシフトレジスタ及び出力構造を有する。出力チャネル６０２内の水平ＣＣＤシフトレジスタは、全て、電荷を一方向に（例えば、左へ）シフトし、一方で、出力チャネル５０４内の水平ＣＣＤシフトレジスタは、全て、電荷を反対方向に（例えば、右へ）シフトする。
【００２０】
最後に、図７では、出力チャネル５０２、６０２は線形アレイ５００の一方の側に配置され、出力チャネル５０４、６０４は線形アレイ５００の他方の側に配置される。出力チャネル５０４、６０２内の水平ＣＣＤシフトレジスタは、全て、電荷を一方向に（例えば、左へ）シフトし、一方で、出力チャネル５０２、６０４内の水平ＣＣＤシフトレジスタは、全て、電荷を反対方向に（例えば、右へ）シフトする。
【００２１】
本発明による他の実施形態は、２個の小さい線形アレイを端と端で接することにより、より大きな線形アレイを生成できる。ここで、２個の小さい線形アレイに関連付けられた水平ＣＣＤシフトレジスタ及び出力構造は、反対方向に電荷をシフトする。したがって、１つの水平ＣＣＤシフトレジスタは、線形アレイ内の光検出器の２個のサブアレイに関連付けられ、出力構造は、水平シフトレジスタの両端に接続される。このようなパターンは、より大きな規則的又は不規則パターンに集約できる。
【００２２】
本発明による一実施形態では、水平ＣＣＤシフトレジスタは、光検出器のピッチと整合する。図５−７に示したように出力チャネルを配置することは、回転又は他の構造のＣＴＥ劣化に苦しまない複数出力線形画像センサを生成する。代わりに、複数出力線形アレイは、単一出力線形アレイ画像センサと同じ信号品質を有することができる。この向上したＣＴＥは、より高いラインレートで動作するためにも使用できる。
【００２３】
図８を参照すると、従来技術による線形ピクセルアレイが示される。線形アレイ８００は、複数の光生成光検出器又はピクセルを有する。暗参照ピクセル区域８０２は、線形ピクセルアレイ８００の両端に配置される。暗参照ピクセル区域は、通常、複数の暗参照ピクセルを有する。暗参照ピクセルは、通常、金属シールドのような不透明シールドにより覆われる感光性ピクセルである。暗参照ピクセルは、光生成された電荷担体（つまり、入射光により生成された電荷）を生成するために用いられない。代わりに、暗参照ピクセルは、照射されていないときにピクセルにより生成される暗電荷に対する補償値を決定するために用いられる。全てのピクセル（暗参照及び光生成の両方）は、特定量の非照射状態の電荷（「暗電荷」）を生成する。各ピクセルにより生成される暗電荷の量は、製造過程におけるばらつきにより他のピクセルとは異なり得る。光生成された電荷を生成するピクセルでは、暗電荷は、光生成された電荷に加えられるノイズを構成する。したがって、光生成ピクセルにより生成される電荷は、その電荷が実際には光生成ピクセルにより受信される光量を表さないので、誤っている可能性がある。
【００２４】
暗参照ピクセルから出力された暗電荷の量を表す信号は、光生成ピクセルにより生成された信号から減算される。それにより、光生成ピクセルにより生成される信号に含まれる暗電荷量を除去するか、又は少なくとも低減する。従来の線形アレイ画像センサでは、暗参照ピクセル８０２は、線形アレイ８００の端にのみ置かれる。画像がキャプチャされるとき、暗参照ピクセルは光生成電荷を生成しないので、暗参照ピクセル８０２は、線形アレイ８００内に置くことができない。線形アレイ８００内に散在された場合、暗参照ピクセルは、キャプチャされた画像内に暗い線を生成してしまうだろう。したがって、暗参照ピクセルは、線形アレイ８００の端にのみ配置される。
【００２５】
図９は、本発明による第２の実施形態における複数出力線形アレイＣＣＤ画像センサの概略ブロック図を示す。図４に示した実施形態と同様に、隣接する光検出器４０２、４０２ａは、別個のサブアレイにグループ化される。水平ＣＣＤシフトレジスタ９００、９０２、９０４は、光検出器毎に１又は複数の位相を有する複数のシフトレジスタ要素９０６を有する。光検出器４０２は、光生成電荷を、水平ＣＣＤシフトレジスタ９００、９０２、９０４内の個々のシフトレジスタ要素９０６へ転送する。
【００２６】
各水平ＣＣＤシフトレジスタ９００、９０２、９０４は、出力構造４２８、４３０、４３２に接続される。水平ＣＣＤシフトレジスタ及び出力構造は、互いに対して線形配置に位置付けられ、水平ＣＣＤシフトレジスタ及び出力構造を通じた電荷転送経路が中断のない直線状（又は実質的に直線状）になるようにする。各水平ＣＣＤシフトレジスタ及び結合された関連する出力構造は、出力チャネル９０１、９０３、９０５を形成する。出力チャネル９０１、９０５は線形アレイ４０４の一方の側に配置され、出力チャネル９０３は線形アレイ４０４の反対側に配置される。
【００２７】
画像センサ９０８は、暗参照ピクセル９１０、９１２、９１４、９１６を有する。
【００２８】
４個の暗参照ピクセルのみを示すが、当業者は、画像センサが任意の数の暗参照ピクセルを有し得ることを理解するだろう。暗参照ピクセル９１０は、水平ＣＣＤシフトレジスタ９００内の追加シフトレジスタ要素９１８に電気的に接続される。暗参照ピクセル９１０は、転送機構９２０を用いて、追加シフトレジスタ要素９１８へ電荷を転送する。
【００２９】
暗参照ピクセル９１２、９１４は、水平ＣＣＤシフトレジスタ９０２内の追加シフトレジスタ要素９２２、９２４に電気的に接続される。暗参照ピクセル９１２、９１４は、転送機構９２６、９２８を用いて、個々の追加シフトレジスタ要素９２２、９２４へ電荷を転送する。最後に、暗参照ピクセル９１６は、水平ＣＣＤシフトレジスタ９０４内の追加シフトレジスタ要素９３０に電気的に接続され、転送機構９３２を用いて追加シフトレジスタ要素へ電荷を転送する。出力構造４２８、４３０、４３２から出力される信号は、暗参照ピクセル９１０、９１２、９１４、９１６により生成される非画像（暗）電荷、並びに光検出器４０２、４０２ａから出力される暗及び光生成電荷担体を含む。
【００３０】
シフトレジスタ要素９１８、９２２は、水平ＣＣＤシフトレジスタ９００、９０２の一端、出力構造４２８、４３０から最も遠い端に位置付けられる。シフトレジスタ要素９２４、９２６は、水平ＣＣＤシフトレジスタ９０２、９０４の他端、出力構造４３０、４３２から最も近い端に位置付けられる。図９に示した実施形態の１つの利点は、暗参照ピクセルが線形アレイ４０４の端以外の場所に配置できることである。例えば、図示した実施形態では、暗参照ピクセル９１２、９１４は、線形アレイ４０４内の光生成光検出器（例えば、光検出器４０２ａ）の近くに位置付けられる。これは、暗参照ピクセル９１２、９１４により生成される暗電荷が光生成光検出器４０２ａにより生成される暗電荷量を良好に表すことができるようにする。
【００３１】
図１０を参照すると、図９に示した画像センサ９０８を形成する方法のフローチャートが示される。先ず、ブロック１０００に示すように、光検出器の線形アレイが形成される。光検出器の線形アレイは、従来知られている技術を用いて形成できる。例えば、マスクレイヤが、基板の上に置かれ、光検出器が形成される場所に開口を設けるパターンをつけられ得る。次に、特定の導電型を有するドーパントが基板に埋め込まれ、光検出器を形成する。光検出器は、ピン止めダイオード及び非ピン止めダイオードを含む任意の種類の光検出器であり得る。
【００３２】
次に、ブロック１００２に示すように、複数の水平ＣＣＤシフトレジスタが、線形アレイの片側に形成される。複数の水平ＣＣＤシフトレジスタは、線形アレイの反対側にも形成される。水平ＣＣＤシフトレジスタは、各々連続する出力チャネルが線形アレイの交互の側に配置されるように、形成される。
【００３３】
水平ＣＣＤシフトレジスタは、従来知られている技術を用いて形成できる。例えば、マスクレイヤが、基板の上に置かれ、各シフトレジスタ要素又は各シフトレジスタ要素内の位相が形成される場所に開口を設けるパターンをつけられ得る。次に、特定の導電型を有するドーパントが基板に埋め込まれ、シフトレジスタ要素又は位相を形成する。埋め込まれた障壁も、シフトレジスタ要素又は位相間に形成されても良い。また、電極は各シフトレジスタ要素又は位相の上に形成され、水平ＣＣＤシフトレジスタを通じて電荷パケットをシフトするために用いられる個々の電圧クロック信号に電気的に接続される。通常、電極は、電極レイヤ内に形成される。２位相ＣＣＤシフトレジスタでは、交互の電極（１つおきの電極）は１つの電極レイヤを形成し、残りの電極は第２の電極レイヤを形成する。４位相ＣＣＤシフトレジスタでは、第１及び第３の位相（又は第２及び第４の位相）に渡り配置された電極は１つの電極レイヤを形成し、残りの電極は第２の電極レイヤを形成する。
【００３４】
次に、ブロック１００４に示すように、線形アレイと複数の水平ＣＣＤシフトレジスタとの間の転送機構が形成される。転送機構は、従来知られている技術を用いて形成できる。次に（ブロック１００６）、出力構造は、水平ＣＣＤシフトレジスタの一端又は両端に形成される。例えば、出力構造は、一連のマスクレイヤを基板の上に配置し、電荷検知ノード及び出力バッファの構成要素が形成される場所に開口を設けるようマスクレイヤにパターンを付けることにより、形成できる。次に、特定の導電型を有するドーパントが基板に埋め込まれ、電荷検知ノード及び出力バッファを形成する。
【００３５】
ブロック１００８に示すように、１又は複数の暗参照ピクセルは、１又は複数の出力チャネル内の水平ＣＣＤシフトレジスタに隣接して形成される。１又は複数の暗参照ピクセルは、線形アレイに直ぐに隣接する側面とは反対の水平ＣＣＤシフトレジスタの側面に形成される。暗参照ピクセルは、光検出器の線形アレイが形成されるとき、形成できる。次に、不透明シールドは、従来知られている技術を用いて暗参照ピクセルの上に形成される。
【００３６】
暗参照ピクセルが形成される場合、追加シフトレジスタ要素は、個々の水平ＣＣＤシフトレジスタに関連付けられた各暗参照ピクセルの該個々の水平ＣＣＤシフトレジスタ内に含まれる。追加シフトレジスタ要素は、ブロック１００２及び１００４で水平ＣＣＤシフトレジスタが形成されるときに、形成できる。
【００３７】
最後に、ブロック１０１０に示すように、出力構造内の暗参照ピクセルと複数の水平ＣＣＤシフトレジスタとの間の転送機構が形成される。転送機構は、線形アレイと水平ＣＣＤシフトレジスタとの間の転送機構と同時に形成できる。
【００３８】
当業者は、本発明による他の実施形態が図１０に示したブロックの順序を変更できることを理解するだろう。例えば、転送機構は出力構造の前に形成でき、又は線形アレイは転送機構が形成された後に形成できる。線形アレイ、水平シフトレジスタ、転送機構、出力構造又は暗参照ピクセルに含まれる複数の構成要素は、マスクレイヤを適切にパターン付けすることにより同時に形成できる。
【００３９】
さらに、画像センサ内の他の構成要素は、図１０に示した処理の間に形成できる。最後に、本発明による他の実施形態では、幾つかのブロックは省略できる。単に例として、ブロック１００８及び１０１０が省略できる。
【００４０】
本発明は、本発明の特定の好適な実施形態への特定の参照と共に詳細に記載されたが、種々の変形及び変更が本発明の精神及び範囲内に包含され得ることが理解されるだろう。例えば、本発明による実施形態は、４位相水平ＣＣＤシフトレジスタと関連して記載された。本発明による他の実施形態は、１又は複数の位相を有し得る。出力構造は、本願明細書に記載した電荷検知ノード及び出力バッファに追加で又はそれらと異なる構成要素を有し得る。
【００４１】
本発明の特定の実施形態が本願明細書で記載されたが、本願はこれらの実施形態に限定されないことに留意すべきである。特に、１つの実施形態に関して記載された任意の特徴は、互換性があれば、他の実施形態でも用いることができる。また、異なる実施形態の特徴は、互換性があれば、交換可能である。
【符号の説明】
【００４２】
１００  線形アレイＣＣＤ画像センサ
１０２  光検出器
１０４  線形アレイ
１０６  電荷パケット
１０８  シフトレジスタ要素
１００  水平ＣＣＤシフトレジスタ
１１２  転送機構
１１４  電荷検知ノード
１１６  出力バッファ
２００  出力構造
２０２  光検出器のサブアレイ
２０４  水平ＣＣＤシフトレジスタ
３００  シフトレジスタ要素
３０２  位相
３０４  出力までの電荷転送距離
３０６  位相間の電荷転送距離
４００  線形アレイＣＣＤ画像センサ
４０２  光検出器
４０２ａ  光検出器
４０４  光検出器の線形アレイ
４０６  光検出器のサブアレイ
４０８  光検出器のサブアレイ
４１０  光検出器のサブアレイ
４１２  水平ＣＣＤシフトレジスタ
４１４  水平ＣＣＤシフトレジスタ
４１６  水平ＣＣＤシフトレジスタ
４１８  シフトレジスタ要素
４２０  位相
４２２  位相
４２４  位相
４２６  位相
４２８  出力構造
４２９  出力チャネル
４３０  出力構造
４３１  出力チャネル
４３２  出力構造
４３３  出力チャネル
４３４  転送機構
４３６  転送機構
４３８  転送機構
５００  線形アレイ
５０２  出力チャネル
５０４  出力チャネル
６０２  出力チャネル
６０４  出力チャネル
８００  線形アレイ
８０２  暗参照ピクセル
９００  水平ＣＣＤシフトレジスタ
９０１  出力チャネル
９０２  水平ＣＣＤシフトレジスタ
９０３  出力チャネル
９０４  水平ＣＣＤシフトレジスタ
９０５  出力チャネル
９０６  シフトレジスタ要素
９０８  線形アレイＣＣＤ画像センサ
９１０  暗参照ピクセル
９１２  暗参照ピクセル
９１４  暗参照ピクセル
９１６  暗参照ピクセル
９１８  シフトレジスタ要素
９２０  転送機構
９２２  シフトレジスタ要素
９２４  シフトレジスタ要素
９２６  転送機構
９２８  転送機構
９３０  シフトレジスタ要素
９３２  転送機構
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【国際調査報告】
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