(57)【要約】【課題】複数の信号出力部をもつＣＣＤ固体撮像装置において、同一の電荷が各信号出力部に転送された場合の信号出力差を低減すること。【解決手段】出力アンプ４の電源電圧、リセットドレイン６の電圧を供給する配線が、それぞれ出力アンプ電源電圧印加パッド９、リセットドレイン電圧印加パッド１０からバイアス電圧発生回路８に接続された後に複数の信号出力部に向けて分岐し、分岐後の複数の配線間で配線抵抗が等しく形成される。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に、光電変換部と、前記光電変換部で発生した信号電荷を転送する電荷転送部と、前記電荷転送部からの信号電荷を検出するフローティングディフュージョン及びリセットトランジスタ及び出力アンプを有する複数の信号出力部と、バイアス電圧発生回路とを備え、前記出力アンプに電源電圧を供給する配線または前記リセットトランジスタにドレイン電圧を供給する配線が、電圧印加パッドから前記バイアス電圧発生回路に接続された後に分岐し、前記複数の信号出力部に接続され、前記分岐した点から前記複数の信号出力部のコンタクト部までの配線抵抗がそれぞれほぼ等しいことを特徴とするＣＣＤ固体撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はＣＣＤ固体撮像装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、画像の高解像度化を目的にデジタルスチルカメラ、ムービーカメラ等でＣＣＤの高画素化が進んでいる。しかし、画素数が増大すると、転送周波数が従来のままではフレームレートが低下するという問題がある。単純に転送周波数を高くすると消費電力が高くなるため、信号出力部を複数設ける並列出力方式が検討されている。一般に水平転送ＣＣＤと信号出力部を複数設ける、あるいは１つの水平転送ＣＣＤを分割してその端部それぞれに信号出力部を設け、フレームレートを向上する方法が用いられる。
【０００３】
従来のＣＣＤ固体撮像装置の構成を図２に示す。図２において、１はフォトダイオード、２は垂直転送ＣＣＤ、３は水平転送ＣＣＤ、４は出力アンプ、５はフローティングディフュージョン、６はリセットドレイン、７はリセットゲート、８はバイアス電圧発生回路、９は出力アンプ電源電圧印加パッド、１０はリセットドレイン電圧印加パッドである。本図は、１つの水平転送ＣＣＤを分割してその端部それぞれに出力アンプ４、フローティングディフュージョン５、リセットトランジスタで構成される信号出力部を設け、出力アンプ４としてソースホロワを使用した場合のＣＣＤ固体撮像装置の構造を示している。
【０００４】
以上のように構成されたＣＣＤ固体撮像装置において、以下その動作について説明する。フォトダイオード１で光電変換され蓄積された信号電荷は、垂直ＣＣＤ転送ゲートに読み出しパルスを印加することで垂直転送ＣＣＤ２に読み出される。垂直転送ＣＣＤ２に読み出された信号電荷は垂直ＣＣＤ転送ゲートに転送パルスを印加することで順次水平転送ＣＣＤ３に転送される。水平転送ＣＣＤ３に転送された信号電荷は、中央部を境界として左側の信号電荷は左側のフローティングディフュージョン５へ、右側の信号電荷は右側のフローティングディフュージョン５へ向けて転送される。信号電荷は、フローティングディフュージョン５で電位変化に変換された後、出力アンプ４を通して信号として出力される。出力後、リセットゲート７にリセットパルスを印加してフローティングディフュージョン５の信号電荷をドレインへ除去し、リセットドレイン６の電圧にフローティングディフュージョン５の電位を固定する。図２に示すような信号出力部を複数有するＣＣＤ固体撮像装置においては、同一の電荷量が異なる信号出力部のフローティングディフュージョン５に転送された場合、出力アンプ４を通った信号出力は同じであることが望ましく、複数の信号出力部で信号出力差が存在すると、画像中央部に縦線が発生する。バイアス電圧発生回路８としては、出力アンプ４の電流源を構成するロードトランジスタのゲートバイアス、ＣＣＤ固体撮像装置の基板バイアス、リセットトランジスタを構成するリセットゲート７のバイアスなどの電圧発生回路が素子内部に形成されることが多く、バイアス電圧発生回路８の電源電圧としては出力アンプ４の電源電圧又はリセットドレイン６の電圧を使用するのが通常であり、これらの配線とバイアス電圧発生回路８の電源が接続される。図２において、出力アンプ４の電源部をＡ，Ｂ、リセットドレイン６をＣ，Ｄ、出力アンプ４の電源電圧の配線、リセットドレイン６の電圧の配線が複数の信号出力部へ向けて分岐する点をそれぞれＧ，Ｊ、バイアス電圧発生回路８に分岐する点をＥ，Ｆ，Ｈ，Ｉとし、出力アンプ４に流れる電流をＩ１、リセットドレイン６に流れる電流をＩ４、バイアス電圧発生回路８に流れる電流をＩ２，Ｉ３，Ｉ５，Ｉ６とし、Ａ−Ｅ間の抵抗をＲ１、Ｂ−Ｆ間の抵抗をＲ１’、Ｅ−Ｇ間の抵抗をＲ２、Ｆ−Ｇ間の抵抗をＲ２’、Ｃ−Ｈ間の抵抗をＲ３、Ｄ−Ｉ間の抵抗をＲ３’、Ｈ−Ｊ間の抵抗をＲ４、Ｉ−Ｊ間の抵抗をＲ４’とする。Ｇ，Ｊの電圧をそれぞれＶＧ，ＶＪとし、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの電圧をＶＡ，ＶＢ，ＶＣ，ＶＤとすると、配線の電圧降下によりＶＡ＝ＶＧ−Ｒ１×Ｉ１−Ｒ２×（Ｉ１＋Ｉ２）、ＶＢ＝ＶＧ−Ｒ１’×Ｉ１−Ｒ２’×（Ｉ１＋Ｉ３）、ＶＣ＝ＶＪ−Ｒ３×Ｉ４−Ｒ４×（Ｉ４＋Ｉ５）、ＶＤ＝ＶＪ−Ｒ３’×Ｉ４−Ｒ４’×（Ｉ４＋Ｉ６）となる。ＶＡとＶＢ、ＶＣとＶＤの差を低減するために、通常、Ｒ１＝Ｒ１’、Ｒ２＝Ｒ２’、Ｒ３＝Ｒ３’、Ｒ４＝Ｒ４’となるように配線幅、配線長、配線の膜厚を設定する。
【０００５】
また、光電変換部を４分割し、４つの信号出力部から出力する構成も提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
【特許文献１】
特開平５−２２６６７号公報（第２−３頁、第１図）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記従来の構成では、出力アンプの電源電圧の配線あるいはリセットドレイン電圧の配線に接続されるバイアス電圧発生回路の数、有無によって、バイアス電圧発生回路に分岐する電流が変化するため、それぞれの配線において発生する電圧降下が等しくならず、複数の出力アンプ間でゲインが異なるという欠点を有している。バイアス電圧発生回路の電源電圧を出力アンプの電源電圧供給配線と共有化している場合には、出力アンプの電源電圧が複数の出力アンプ間で異なることにより、ドライブトランジスタのドレイン−ソースコンダクタンスの差が発生し、出力アンプのゲインが変動し、複数の信号出力部間での信号出力差が大きくなるという欠点を有している。またリセットドレインの配線にバイアス発生回路の電源を接続している場合には、複数の出力アンプ間で入力ＤＣ電圧に差が生じ、ドライブトランジスタ、ロードトランジスタのドレイン−ソースコンダクタンスの差が発生し、出力アンプのゲインが変動し、複数の信号出力部間での信号出力差が大きくなる。
【０００８】
本発明は上記従来の問題点を解決するもので、複数の出力アンプからの信号出力の差が小さいＣＣＤ固体撮像装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために本発明のＣＣＤ固体撮像装置は、出力アンプの電源電圧及びリセットドレイン電圧の配線におけるバイアス電圧発生回路への分岐を、出力アンプの電源電圧、リセットドレイン電圧の配線が複数の信号出力部に向けて分岐する点よりも電圧印加パッド側で行い、複数の信号出力部に向けて分岐した点から出力アンプの電源部、リセットドレインまでの配線抵抗を分岐後の複数の配線間で同一となる構造を有している。
【００１０】
前記構成によって、複数の信号出力部へ電圧を供給するために分岐した出力アンプの電源電圧及びリセットドレインの配線における分岐後の電流及び抵抗を、複数の配線間で等しくできるため、分岐後の配線中の電圧降下が等しくなり、複数の出力アンプにおいて電源電圧及び入力ＤＣ電圧を等しくできるため、出力アンプ間のゲイン差を低減でき、同一の信号電荷が複数の信号出力部に転送された場合に生じる信号出力差を低減できる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下本発明の一実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１２】
図１は本発明の第１の実施の形態におけるＣＣＤ固体撮像装置の全体図を示すものである。図１において、図２と同じ構成要素については同じ符号を用いており、説明を省略する。以上のように構成されたＣＣＤ固体撮像装置について、以下その動作を説明する。
【００１３】
出力アンプ電源電圧印加パッド９及びリセットドレイン電圧印加パッド１０からは、各信号出力部へ電圧を供給するための配線が接続される。出力アンプ電源電圧印加パッド９とリセットドレイン電圧印加パッド１０は共通であっても構わない。図１において、出力アンプ４の電源部をＡ，Ｂ、リセットドレイン６をＣ，Ｄ、出力アンプ４の電源電圧、リセットドレイン６の配線が複数の信号出力部へ向けて分岐する点をそれぞれＧ点、Ｊ点とし、バイアス電圧発生回路８に分岐する点をＥ，Ｆ，Ｈ，Ｉとし、出力アンプ４に流れる電流をＩ１、リセットドレイン６に流れる電流をＩ４、バイアス電圧発生回路８に流れる電流をＩ２，Ｉ３，Ｉ５，Ｉ６とする。Ａ−Ｇ間、Ｂ−Ｇ間の配線抵抗は、配線幅、配線長、配線の膜厚を同じにすることで等しくする。Ｃ−Ｊ、Ｄ−Ｊ間の配線抵抗についても同様である。ここでは、Ａ−Ｇ間、Ｂ−Ｇ間の抵抗をＲ１、Ｃ−Ｊ間、Ｄ−Ｊ間の抵抗をＲ２とする。配線をレイアウトする際、バイアス電圧発生回路８に使用される電源電圧を供給するための配線は、各信号出力部へ向けて出力アンプ電源電圧及びリセットドレイン電圧配線が分岐する点（Ｇ点、Ｊ点）よりも電圧印加パッド側で、出力アンプ電源電圧配線及びリセットドレイン電圧配線から分岐する（Ｅ点、Ｆ点、Ｈ点、Ｉ点）。そのため、バイアス電圧発生回路８の数、有無に関係なく、Ｇ点で分岐した後の複数の出力アンプ電源電圧配線に流れる電流は等しく、Ｊ点で分岐した後の複数のリセットドレイン電圧の配線に流れる電流も等しくなる。結果として、バイアス電圧発生回路８へ接続される配線が分岐した後のＧ点からＡ点とＧ点からＢ点までの電圧降下は等しく、Ｊ点からＣ点とＪ点からＤ点までの電圧降下も等しくなり、各信号出力部における出力アンプ４の電源電圧であるＶＡとＶＢはＶＡ＝ＶＢ＝ＶＧ−Ｒ１×Ｉ１となり、リセットドレイン電圧であるＶＣ，ＶＤもＶＣ＝ＶＤ＝ＶＪ−Ｒ２×Ｉ４となる。このため、複数の出力アンプ４間で、ロードトランジスタ及びドライブトランジスタのドレイン−ソースコンダクタンスは等しくなり、出力アンプ４のゲイン差を小さくできるため、同一の信号電荷が複数の信号出力部に転送された場合に生じる信号出力差を低減できる。
【００１４】
以上のように本実施の形態によれば、信号出力差の極めて小さい複数の出力部をもつＣＣＤ固体撮像装置を実現できる。
【００１５】
【発明の効果】
以上のように本発明は、出力アンプの電源電圧及びリセットドレイン電圧の配線におけるバイアス電圧発生回路への配線の分岐を、出力アンプの電源電圧、リセットドレイン電圧の配線が複数の信号出力部に向けて分岐する点よりも電圧印加パッド側で行い、複数の信号出力部に向けて分岐した点から出力アンプの電源部、リセットドレインまでの配線抵抗を分岐後の複数の配線間で同一にすることで、複数の出力アンプ間のゲイン差を低減することのできる優れたＣＣＤ固体撮像装置を実現できるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態におけるＣＣＤ固体撮像装置の全体図
【図２】従来のＣＣＤ固体撮像装置の全体図
【符号の説明】
１  フォトダイオード
２  垂直転送ＣＣＤ
３  水平転送ＣＣＤ
４  出力アンプ
５  フローティングディフュージョン
６  リセットドレイン
７  リセットゲート
８  バイアス電圧発生回路
９  出力アンプ電源電圧印加パッド
１０  リセットドレイン電圧印加パッド
【図１】
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【図２】
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