JP5000258B2

JP5000258B2 - Solid-state imaging device

Info

Publication number: JP5000258B2
Application number: JP2006283933A
Authority: JP
Inventors: 立城粕谷; 雅治村松
Original assignee: Hamamatsu Photonics KK
Current assignee: Hamamatsu Photonics KK
Priority date: 2006-10-18
Filing date: 2006-10-18
Publication date: 2012-08-15
Anticipated expiration: 2026-10-18
Also published as: JP2008103487A

Description

本発明は、複数の固体撮像素子が隣接して配置されている固体撮像装置に関するものである。 The present invention relates to a solid-state imaging device in which a plurality of solid-state imaging elements are arranged adjacent to each other.

特許文献１に記載された撮像装置は、二次元状に配列された複数の画素を有する撮像センサが複数組み合わされた構成を備える。そして、この特許文献１には、撮像センサ同士の隙間によって欠落するデータを該隙間の両側に配置された画素のデータから補完することが記載されている。 The imaging device described in Patent Literature 1 includes a configuration in which a plurality of imaging sensors each having a plurality of pixels arranged in a two-dimensional manner are combined. Japanese Patent Application Laid-Open No. H10-228707 describes supplementing data lost due to a gap between image sensors from data of pixels arranged on both sides of the gap.

また、特許文献２には、垂直電荷転送部の転送電極に供給される転送クロックの伝播遅延を防ぐため、アルミニウム膜からなるシャント配線が転送電極上に形成された固体撮像素子が開示されている。このシャント配線は遮光膜としても機能し、垂直電荷転送部がシャント配線によって覆われている。
特開２０００−２７８６０５号公報特開平３−２５６３５９号公報 Further, Patent Document 2 discloses a solid-state imaging device in which a shunt wiring made of an aluminum film is formed on a transfer electrode in order to prevent a propagation delay of a transfer clock supplied to the transfer electrode of the vertical charge transfer unit. . This shunt wiring also functions as a light shielding film, and the vertical charge transfer portion is covered with the shunt wiring.
JP 2000-278605 A JP-A-3-256359

複数の固体撮像素子を互いに隣接して配置する、いわゆるバタブル構造においては、固体撮像素子の各撮像領域の間に隙間が生じる。そして、この隙間は、入射したエネルギー線を感知することができない不感領域となり、撮像された画像が該不感領域を境に不連続となってしまう。この不連続性を低減するため、不感領域に隣接する画素列からの画像データをもとに、該不感領域の画像データが補完される。しかし、不感領域に隣接する画素列の上にシャント配線が配設されると、該画素列へ入射するエネルギー線量が不十分となり、不感領域の画像を満足に補完できない。 In a so-called bubbling structure in which a plurality of solid-state imaging elements are arranged adjacent to each other, a gap is generated between the imaging regions of the solid-state imaging element. The gap becomes a dead area where the incident energy beam cannot be sensed, and the captured image becomes discontinuous with the dead area as a boundary. In order to reduce this discontinuity, the image data of the insensitive area is complemented based on the image data from the pixel column adjacent to the insensitive area. However, if the shunt wiring is disposed on the pixel column adjacent to the dead region, the energy dose incident on the pixel column becomes insufficient, and the image of the dead region cannot be satisfactorily complemented.

本発明は、上述の点に鑑みてなされたものであり、バタブル構造を有し、固体撮像素子間の不感領域の画像データを好適に補完できる固体撮像装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described points, and an object thereof is to provide a solid-state imaging device having a buttable structure and capable of preferably complementing image data of a dead area between solid-state imaging elements.

上記した課題を解決するために、本発明に係る第１の固体撮像装置は、複数の画素が二次元配列されて成りエネルギー線の入射に感応して電荷を発生する撮像領域を各々有し、該二次元配列の第１の方向に並んだ状態で互いに隣接して配置されている複数の固体撮像素子を備え、複数の固体撮像素子のそれぞれが、第１の方向を長手方向として撮像領域上に設けられ、二次元配列の第２の方向に電荷を転送するための転送電圧が印加される転送電極と、金属または金属シリサイドからなり、第１の方向と交差する方向を長手方向として撮像領域上に設けられ、転送電極に電気的に接続されて転送電圧を転送電極に供給する供給配線とを更に有し、供給配線が、第１の方向における撮像領域の両端部に配置された画素列を除く領域上に設けられていることを特徴とする。 In order to solve the above-described problem, a first solid-state imaging device according to the present invention has an imaging region in which a plurality of pixels are two-dimensionally arranged and generates charges in response to incidence of energy rays, A plurality of solid-state imaging devices arranged adjacent to each other in a state of being arranged in the first direction of the two-dimensional array, and each of the plurality of solid-state imaging devices on the imaging region with the first direction as a longitudinal direction And a transfer electrode to which a transfer voltage for transferring charges in the second direction of the two-dimensional array is applied, and an imaging region made of metal or metal silicide and having a direction intersecting the first direction as a longitudinal direction And a supply line that is electrically connected to the transfer electrode and supplies a transfer voltage to the transfer electrode, and the supply lines are arranged at both ends of the imaging region in the first direction. Provided on the area except And said that you are.

第１の固体撮像装置においては、転送電圧を転送電極に供給する供給配線が、第１の方向における撮像領域の両端部に配置された画素列を除く領域上に設けられているので、該両端部に配置された画素列には、供給配線によって遮光されることなく十分な量のエネルギー線が入射する。また、撮像領域の両端部は、不感領域と隣接する。従って、第１の固体撮像装置によれば、バタブル配置された複数の固体撮像素子間の不感領域の画像を、この両端部の画素列の画像データによって適切に補完できる。 In the first solid-state imaging device, the supply wiring for supplying the transfer voltage to the transfer electrode is provided on the area excluding the pixel columns arranged at both ends of the imaging area in the first direction. A sufficient amount of energy rays are incident on the pixel columns arranged in the portion without being blocked by the supply wiring. Further, both ends of the imaging region are adjacent to the insensitive region. Therefore, according to the first solid-state imaging device, the image of the insensitive area between the plurality of solid-state imaging elements arranged in a bubbling manner can be appropriately complemented by the image data of the pixel columns at both ends.

また、本発明に係る第２の固体撮像装置は、複数の画素が二次元配列されて成りエネルギー線の入射に感応して電荷を発生する撮像領域を各々有し、該二次元配列の第１の方向に並んだ状態で互いに隣接して配置されている複数の固体撮像素子を備え、複数の固体撮像素子のそれぞれが、第１の方向を長手方向として撮像領域上に設けられ、二次元配列の第２の方向に電荷を転送するための転送電圧が印加される転送電極と、金属または金属シリサイドからなり、第１の方向における撮像領域の両端部に配置された画素列を除く各画素列に沿って撮像領域上に設けられた複数のエネルギー線遮蔽部とを更に有し、複数のエネルギー線遮蔽部のうち一部のエネルギー線遮蔽部が転送電極と電気的に接続されており、二次元配列の第２の方向に電荷を転送するための転送電圧が一部のエネルギー線遮蔽部に供給されることを特徴とする。 In addition, the second solid-state imaging device according to the present invention has an imaging region in which a plurality of pixels are two-dimensionally arranged and generates charges in response to the incidence of energy rays. A plurality of solid-state imaging devices arranged adjacent to each other in a state of being aligned in the direction of each other, each of the plurality of solid-state imaging devices is provided on the imaging region with the first direction as the longitudinal direction, and is a two-dimensional array A transfer electrode to which a transfer voltage for transferring a charge in the second direction is applied, and each pixel column made of metal or metal silicide, excluding pixel columns arranged at both ends of the imaging region in the first direction A plurality of energy ray shielding portions provided on the imaging region along the line, and some of the energy ray shielding portions are electrically connected to the transfer electrode. In the second direction of the dimension array Transfer voltage for transferring is characterized to be supplied to a portion of the energy-ray shielding portion.

第２の固体撮像装置においては、複数のエネルギー線遮蔽部が、第１の方向における撮像領域の両端部に配置された画素列を除く各画素列に沿って撮像領域上に設けられている。このように、エネルギー線遮蔽部が両端部の画素列を除いて設けられることにより、両端部の画素列には、エネルギー線遮蔽部によって遮られることなく十分な量のエネルギー線が入射する。また、撮像領域の両端部は、不感領域と隣接する。従って、第２の固体撮像装置によれば、バタブル配置された複数の固体撮像素子間の不感領域の画像を、この両端部の画素列の画像データによって適切に補完できる。 In the second solid-state imaging device, a plurality of energy ray shielding units are provided on the imaging region along each pixel column excluding the pixel columns arranged at both ends of the imaging region in the first direction. As described above, by providing the energy ray shielding portions except for the pixel columns at both ends, a sufficient amount of energy rays are incident on the pixel columns at both ends without being blocked by the energy ray shielding portions. Further, both ends of the imaging region are adjacent to the insensitive region. Therefore, according to the second solid-state imaging device, the image of the insensitive area between the plurality of solid-state imaging devices arranged in a bubbling manner can be appropriately complemented by the image data of the pixel columns at both ends.

また、第２の固体撮像装置においては、複数のエネルギー線遮蔽部が金属または金属シリサイドからなり、そのうち一部のエネルギー線遮蔽部が転送電極と電気的に接続され、転送電圧が供給される。これにより、転送電極に対し転送電圧を好適に印加できる。また、複数のエネルギー線遮蔽部は（両端部の画素列を除く）各画素列に沿って設けられているので、一部の画素列上にのみシャント配線が設けられる構成と比較して、各画素列の開口率を略一定にでき、入射するエネルギー線量のばらつきを低減できる。 In the second solid-state imaging device, the plurality of energy ray shielding portions are made of metal or metal silicide, and some of the energy ray shielding portions are electrically connected to the transfer electrode and supplied with the transfer voltage. Thereby, the transfer voltage can be suitably applied to the transfer electrode. In addition, since the plurality of energy ray shielding portions are provided along each pixel column (excluding the pixel columns at both ends), each of the energy ray shielding portions is compared with the configuration in which the shunt wiring is provided only on a part of the pixel columns. The aperture ratio of the pixel row can be made substantially constant, and variations in incident energy dose can be reduced.

また、第２の固体撮像装置は、エネルギー線遮蔽部が、互いに隣接する画素列の間を跨ぐように配設されていることが好ましい。これにより、各画素列にエネルギー線を効率よく入射させることができる。 In the second solid-state imaging device, it is preferable that the energy ray shielding portion is disposed so as to straddle between adjacent pixel columns. Thereby, an energy beam can be efficiently incident on each pixel column.

なお、上記した第１及び第２の固体撮像装置において、エネルギー線とは、紫外線、赤外線、可視光の他に電子線、放射線、Ｘ線も含まれるものとする。また、撮像領域の両端部に配置された画素列とは、撮像領域の一端部及び他端部に配置された各一列の画素列を指す場合と、撮像領域の一端部に配置された複数列の画素列、及び他端部に配置された複数列の画素列を指す場合とが含まれるものとする。 In the first and second solid-state imaging devices described above, the energy rays include electron beams, radiation, and X-rays in addition to ultraviolet rays, infrared rays, and visible light. In addition, the pixel columns arranged at both ends of the imaging region refer to a single pixel column arranged at one end and the other end of the imaging region, and a plurality of columns arranged at one end of the imaging region. And the case of referring to a plurality of pixel columns arranged at the other end.

本発明によれば、バタブル構造を有し、固体撮像素子間の不感領域の画像データを好適に補完できる固体撮像装置を提供できる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it can provide the solid-state imaging device which has a battable structure and can complement suitably the image data of the dead area between solid-state image sensors.

以下、添付図面を参照しながら本発明による固体撮像装置の実施の形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。 Embodiments of a solid-state imaging device according to the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. In the description of the drawings, the same elements are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.

（実施の形態）
図１は、本実施形態に係る固体撮像装置を示す概略構成図である。図２は、本実施形態の固体撮像装置が備える固体撮像素子を示す概略構成図である。図３は、図２におけるIII−III線に沿った断面構成を説明するための図である。なお、図１及び図２には、説明のためＸＹ直交座標系が示されている。 (Embodiment)
FIG. 1 is a schematic configuration diagram illustrating a solid-state imaging device according to the present embodiment. FIG. 2 is a schematic configuration diagram illustrating a solid-state imaging device included in the solid-state imaging device of the present embodiment. FIG. 3 is a diagram for explaining a cross-sectional configuration along the line III-III in FIG. 2. 1 and 2 show an XY orthogonal coordinate system for explanation.

図１に示すように、固体撮像装置１は、複数の固体撮像素子３を備える。各固体撮像素子３は、フルフレーム転送（ＦＦＴ）型ＣＣＤであって、撮像領域（エネルギー線感応領域）１１と、電荷蓄積部としての垂直トランスファーゲート部３０（図２参照）と、電荷出力部としての水平シフトレジスタ２７とを有する。撮像領域１１は、複数の画素（光電変換部）１３が行方向（第１の方向、本実施形態ではＸ軸方向に規定）及び列方向（第２の方向、本実施形態ではＹ軸方向に規定）に二次元配列されて成る。そして、列方向に並ぶ画素１３の群は、一つの画素列を構成する。この画素１３それぞれは、エネルギー線（紫外線、赤外線、可視光、Ｘ線、電子線等）の入射に感応して電荷を発生する。そして、各固体撮像素子３は、上記二次元配列の行方向に並んだ状態で互いに隣接して配置され、いわゆるバタブル構造を成している。 As shown in FIG. 1, the solid-state imaging device 1 includes a plurality of solid-state imaging elements 3. Each solid-state imaging device 3 is a full frame transfer (FFT) type CCD, and includes an imaging region (energy ray sensitive region) 11, a vertical transfer gate unit 30 (see FIG. 2) as a charge storage unit, and a charge output unit. As a horizontal shift register 27. In the imaging region 11, a plurality of pixels (photoelectric conversion units) 13 are arranged in a row direction (first direction, defined in the X-axis direction in the present embodiment) and a column direction (second direction, in the Y-axis direction in the present embodiment). Specified). A group of pixels 13 arranged in the column direction forms one pixel column. Each of the pixels 13 generates charges in response to the incidence of energy rays (ultraviolet rays, infrared rays, visible light, X-rays, electron beams, etc.). The solid-state imaging devices 3 are arranged adjacent to each other in a state of being arranged in the row direction of the two-dimensional array, and form a so-called bubbling structure.

撮像領域１１の表面側には、図２に示すように、当該撮像領域１１を覆うように複数の転送電極１５が設置されている。複数の転送電極１５は、撮像領域１１の行方向を長手方向としてそれぞれ設けられ、撮像領域１１の列方向に沿って整列している。なお、本実施形態において、転送電極１５は各行に対して２本ずつ設けられており、列方向に電荷を転送するための転送電圧（以下、垂直転送電圧という）が印加される。 As shown in FIG. 2, a plurality of transfer electrodes 15 are installed on the surface side of the imaging region 11 so as to cover the imaging region 11. The plurality of transfer electrodes 15 are provided with the row direction of the imaging region 11 as a longitudinal direction, and are aligned along the column direction of the imaging region 11. In this embodiment, two transfer electrodes 15 are provided for each row, and a transfer voltage (hereinafter referred to as a vertical transfer voltage) for transferring charges in the column direction is applied.

また、撮像領域１１の表面側には、複数のエネルギー線遮蔽部１７が設置されている。複数のエネルギー線遮蔽部１７は、例えばアルミニウムといった金属または金属シリサイドからなり、撮像領域１１へ入射するエネルギー線の一部を遮蔽する。複数のエネルギー線遮蔽部１７は、撮像領域１１の行方向の両端部に配置された画素列を除く各画素列に沿って設けられている。また、複数のエネルギー線遮蔽部１７は、互いに隣接する画素列の間を跨ぐように配設されており、並置されたエネルギー線遮蔽部１７の隙間から各画素１３の中心部へエネルギー線が入射するしくみとなっている。換言すれば、撮像領域１１がｎ本（ｎ≧４）の画素列を含む場合、撮像領域１１の行方向の両端部に配置された各ｍ本（ｍ≧１）の画素列を除く（ｎ−２×ｍ）本の画素列に沿って、（ｎ−２×ｍ−１）本のエネルギー線遮蔽部１７が、互いに隣接する画素列の間を跨ぐように配設される。 In addition, a plurality of energy ray shielding portions 17 are installed on the surface side of the imaging region 11. The plurality of energy ray shielding portions 17 are made of a metal such as aluminum or metal silicide, for example, and shield a part of the energy rays incident on the imaging region 11. The plurality of energy ray shielding portions 17 are provided along each pixel column excluding the pixel columns disposed at both ends in the row direction of the imaging region 11. Further, the plurality of energy ray shielding portions 17 are arranged so as to straddle between adjacent pixel columns, and energy rays are incident on the central portion of each pixel 13 from the gap between the arranged energy ray shielding portions 17. It is a mechanism to do. In other words, when the imaging region 11 includes n (n ≧ 4) pixel columns, each of m (m ≧ 1) pixel columns arranged at both ends of the imaging region 11 in the row direction is excluded (n (−2 × m) pixel lines are arranged such that (n−2 × m−1) energy beam shielding portions 17 straddle between adjacent pixel columns.

複数のエネルギー線遮蔽部１７のうち一部のエネルギー線遮蔽部１７は、供給配線２１ａ及び２１ｂを構成する。供給配線２１ａ及び２１ｂは、いわゆるシャント配線（裏打ち配線ともいう）である。供給配線２１ａ及び２１ｂは、転送制御部２９と周期的に接続されており、供給配線２１ａ及び２１ｂには転送制御部２９から垂直転送電圧が供給される。供給配線２１ａ及び２１ｂは各々対応する転送電極１５と電気的に接続されており、垂直転送電圧を転送電極１５へ供給する。本実施形態において、エネルギー線遮蔽部１７は、所定本数（例えば１３本）毎に供給配線２１ａまたは２１ｂとして利用される。 Some of the energy ray shielding portions 17 among the plurality of energy ray shielding portions 17 constitute supply wirings 21a and 21b. The supply wirings 21a and 21b are so-called shunt wirings (also referred to as backing wirings). The supply wirings 21a and 21b are periodically connected to the transfer control unit 29, and a vertical transfer voltage is supplied from the transfer control unit 29 to the supply wirings 21a and 21b. The supply wirings 21 a and 21 b are electrically connected to the corresponding transfer electrodes 15 and supply a vertical transfer voltage to the transfer electrodes 15. In this embodiment, the energy ray shielding part 17 is used as the supply wiring 21a or 21b for every predetermined number (for example, 13).

また、供給配線２１ａ及び２１ｂ以外のエネルギー線遮蔽部１７は、ダミー配線１９を構成する。ダミー配線１９は、撮像領域１１の行方向に供給配線２１ａ及び２１ｂと並んで配設され、供給配線２１ａ及び２１ｂと同様のエネルギー線遮蔽作用を有する。ダミー配線１９は、転送電極１５とは接続されておらず、また、配線２３によって互いに電気的に接続されるとともに、接地電位などの定電位線に接続されている。 Further, the energy ray shielding portions 17 other than the supply wirings 21 a and 21 b constitute a dummy wiring 19. The dummy wiring 19 is arranged alongside the supply wirings 21a and 21b in the row direction of the imaging region 11, and has the same energy ray shielding effect as the supply wirings 21a and 21b. The dummy wiring 19 is not connected to the transfer electrode 15, is electrically connected to each other by the wiring 23, and is connected to a constant potential line such as a ground potential.

垂直トランスファーゲート部３０（図２参照）は、各画素１３にて生じた電荷を画素列毎に蓄積する蓄積部３１を含む。蓄積部３１は、対応する画素列から転送されてきた電荷を蓄積し、その蓄積した電荷を一括して出力する。 The vertical transfer gate unit 30 (see FIG. 2) includes an accumulation unit 31 that accumulates the charges generated in each pixel 13 for each pixel column. The accumulation unit 31 accumulates the charges transferred from the corresponding pixel column, and outputs the accumulated charges in a lump.

水平シフトレジスタ２７は、垂直トランスファーゲート部３０の各蓄積部３１にて蓄積され、出力された電荷を受け取り、行方向に転送して、アンプ部２５に順次出力する。水平シフトレジスタ２７から出力された電荷は、アンプ部２５によって電圧信号に変換され、各画素列毎の入射エネルギー線量を示す信号として固体撮像装置１の外部へ出力される。 The horizontal shift register 27 receives the charges accumulated and output in each accumulation unit 31 of the vertical transfer gate unit 30, transfers them in the row direction, and sequentially outputs them to the amplifier unit 25. The electric charge output from the horizontal shift register 27 is converted into a voltage signal by the amplifier unit 25 and output to the outside of the solid-state imaging device 1 as a signal indicating the incident energy dose for each pixel column.

撮像領域１１、転送電極１５、供給配線２１ａ及び２１ｂ（エネルギー線遮蔽部１７）、垂直トランスファーゲート部３０、水平シフトレジスタ２７及びその他の回路は、図３に示されるように、半導体基板５１上に形成される。半導体基板５１は、導電型がｐ型であって半導体基板５１の基体となるｐ型Ｓｉ基板５３と、その表面側に形成された、ｎ型半導体層５５及びｐ^＋型半導体層（図示せず）とを含んでいる。ｎ型半導体層５５及びｐ^＋型半導体層は、撮像領域１１の列方向を長手方向として行方向に交互に設けられている。ｐ型Ｓｉ基板５３とｎ型半導体層５５とはｐｎ接合を構成しており、ｎ型半導体層５５はエネルギー線の入射により電荷を生成する撮像領域（エネルギー線感応領域）となっている。そして、ｎ型半導体層５５は、撮像領域１１の各画素列を構成している。ｐ^＋型半導体層は、各列を分離するアイソレーション領域として機能する。 The imaging region 11, the transfer electrode 15, the supply wirings 21a and 21b (energy ray shielding unit 17), the vertical transfer gate unit 30, the horizontal shift register 27, and other circuits are formed on the semiconductor substrate 51 as shown in FIG. It is formed. The semiconductor substrate 51 has a p-type conductivity type, a p-type Si substrate 53 serving as a base of the semiconductor substrate 51, and an n-type semiconductor layer 55 and a p ⁺ -type semiconductor layer (not shown) formed on the surface side thereof. ). The n-type semiconductor layers 55 and the p ⁺ -type semiconductor layers are alternately provided in the row direction with the column direction of the imaging region 11 as the longitudinal direction. The p-type Si substrate 53 and the n-type semiconductor layer 55 form a pn junction, and the n-type semiconductor layer 55 serves as an imaging region (energy-ray sensitive region) that generates charges upon incidence of energy rays. The n-type semiconductor layer 55 constitutes each pixel column in the imaging region 11. The p ⁺ type semiconductor layer functions as an isolation region that separates the columns.

転送電極１５は、半導体基板５１の表面に絶縁層５７を介して設けられる。転送電極１５は撮像領域１１の行方向を長手方向として列方向に交互に設けられている。そして、これらｎ型半導体層５５及び転送電極１５によって、二次元配列される画素１３が構成されることとなる。転送電極１５及び絶縁層５７はエネルギー線を透過する材料からなり、本実施形態においては、転送電極１５はポリシリコン膜からなり、絶縁層５７はシリコン酸化膜からなる。 The transfer electrode 15 is provided on the surface of the semiconductor substrate 51 via an insulating layer 57. The transfer electrodes 15 are alternately provided in the column direction with the row direction of the imaging region 11 as the longitudinal direction. The n-type semiconductor layer 55 and the transfer electrode 15 constitute a pixel 13 that is two-dimensionally arranged. The transfer electrode 15 and the insulating layer 57 are made of a material that transmits energy rays. In this embodiment, the transfer electrode 15 is made of a polysilicon film, and the insulating layer 57 is made of a silicon oxide film.

転送電極１５は、供給配線２１ａ及び２１ｂに交互に接続されている。供給配線２１ａに接続された転送電極１５、及び供給配線２１ｂに接続された転送電極１５には、互いに逆相の周期的な垂直転送電圧がそれぞれ印加される。 The transfer electrodes 15 are alternately connected to the supply wirings 21a and 21b. Periodic vertical transfer voltages of opposite phases are applied to the transfer electrode 15 connected to the supply wiring 21a and the transfer electrode 15 connected to the supply wiring 21b, respectively.

また、半導体基板５１の表面上には、絶縁層５７を介してゲート電極３３及び水平転送電極３５が設けられている。ゲート電極３３は、撮像領域１１の行方向を長手方向として、電荷転送方向に見て最も下流に位置する転送電極１５に隣接して設けられている。ゲート電極３３には、端子３３ａを介して電圧レベルがＨレベル又はＬレベルであるクロック信号が入力される。半導体基板５１は、転送電極１５寄りに位置するゲート電極３３下のｎ型半導体層５５に、低濃度のｎ型半導体となるように形成されたバリア領域５９を有する。このバリア領域５９は、撮像領域１１の行方向を長手方向として設けられている。したがって、ゲート電極３３下には、バリア領域５９とｎ型半導体の領域５５ａとがそれぞれ存在し、これらゲート電極３３及び両領域５９，５５ａによって、垂直トランスファーゲート部３０が構成されることとなる。 A gate electrode 33 and a horizontal transfer electrode 35 are provided on the surface of the semiconductor substrate 51 with an insulating layer 57 interposed therebetween. The gate electrode 33 is provided adjacent to the transfer electrode 15 located on the most downstream side in the charge transfer direction with the row direction of the imaging region 11 as the longitudinal direction. A clock signal having a voltage level of H level or L level is input to the gate electrode 33 via the terminal 33a. The semiconductor substrate 51 has a barrier region 59 formed in the n-type semiconductor layer 55 under the gate electrode 33 located near the transfer electrode 15 so as to be a low-concentration n-type semiconductor. The barrier region 59 is provided with the row direction of the imaging region 11 as a longitudinal direction. Therefore, the barrier region 59 and the n-type semiconductor region 55a exist under the gate electrode 33, and the vertical transfer gate portion 30 is constituted by the gate electrode 33 and the regions 59 and 55a.

水平転送電極３５は、各画素列に対応して複数設けられ、ゲート電極３３に隣接して撮像領域１１の行方向に沿って整列している。水平転送電極３５及び水平転送電極３５下のｎ型半導体層５５等によって、水平シフトレジスタ２７が構成される。 A plurality of horizontal transfer electrodes 35 are provided corresponding to each pixel column, and are aligned along the row direction of the imaging region 11 adjacent to the gate electrode 33. The horizontal shift register 27 is configured by the horizontal transfer electrode 35 and the n-type semiconductor layer 55 below the horizontal transfer electrode 35.

固体撮像装置１において、エネルギー線の像が撮像領域１１の表面側から入射すると、エネルギー線の像は転送電極１５及び絶縁層５７を透過して、撮像領域１１の各画素１３内部へ到達する。そして、各画素１３内部において電荷が発生する。この電荷は、転送制御部２９により制御された垂直転送電圧が転送電極１５に印加されることによって、画素１３内部に一旦保持されたのち、列方向に転送される。転送された電荷は水平シフトレジスタ２７へ出力される。そして、電荷は水平シフトレジスタ２７によって行方向に転送され、アンプ部２５へ入力されて電圧信号に変換される。この電圧信号は、各画素列毎の入射エネルギー線量を示す信号として固体撮像装置１の外部へ出力される。そして、固体撮像装置１の外部において、各固体撮像素子３からの画像データが、連続した画像として合成される。 In the solid-state imaging device 1, when an energy ray image is incident from the surface side of the imaging region 11, the energy ray image passes through the transfer electrode 15 and the insulating layer 57 and reaches the inside of each pixel 13 in the imaging region 11. Electric charges are generated inside each pixel 13. This charge is temporarily held in the pixel 13 by applying a vertical transfer voltage controlled by the transfer control unit 29 to the transfer electrode 15 and then transferred in the column direction. The transferred charge is output to the horizontal shift register 27. The electric charges are transferred in the row direction by the horizontal shift register 27 and input to the amplifier unit 25 to be converted into a voltage signal. This voltage signal is output to the outside of the solid-state imaging device 1 as a signal indicating the incident energy dose for each pixel column. Then, outside the solid-state imaging device 1, the image data from each solid-state imaging device 3 is synthesized as a continuous image.

また、互いに隣接する一方の固体撮像素子３の撮像領域１１と他方の固体撮像素子３の撮像領域１１との間には、入射したエネルギー線を感知することができない不感領域が生じる。固体撮像装置１の外部において連続した画像が作成される際には、この不感領域における画像データは、不感領域と隣接する撮像領域１１の両端部の画素列（すなわち、列方向における撮像領域１１の両端部それぞれに位置する一または複数の画素列）の画像データによって補完される。 In addition, an insensitive region in which incident energy rays cannot be detected is generated between the imaging region 11 of one solid-state imaging device 3 adjacent to each other and the imaging region 11 of the other solid-state imaging device 3. When a continuous image is created outside the solid-state imaging device 1, the image data in the insensitive area is obtained from pixel columns at both ends of the imaging area 11 adjacent to the insensitive area (that is, the imaging area 11 in the column direction). Image data of one or a plurality of pixel columns positioned at both ends).

以上に説明した本実施形態の固体撮像装置１では、供給配線２１ａ，２１ｂを含む複数のエネルギー線遮蔽部１７が、行方向における撮像領域１１の両端部に配置された画素列を除く領域上に設けられている。これにより、撮像領域１１の両端部の画素列には、エネルギー線遮蔽部１７によって遮られることなく十分な量のエネルギー線が入射する。また、撮像領域１１の両端部は、固体撮像素子３の間の不感領域と隣接する。従って、本実施形態の固体撮像装置１によれば、バタブル配置された複数の固体撮像素子３の間の不感領域の画像を、この両端部の画素列の画像データによって適切に補完できる。 In the solid-state imaging device 1 of the present embodiment described above, the plurality of energy ray shielding portions 17 including the supply wirings 21a and 21b are on the region excluding the pixel columns arranged at both ends of the imaging region 11 in the row direction. Is provided. As a result, a sufficient amount of energy rays are incident on the pixel columns at both ends of the imaging region 11 without being blocked by the energy ray shielding portion 17. Further, both end portions of the imaging region 11 are adjacent to a dead region between the solid-state imaging devices 3. Therefore, according to the solid-state imaging device 1 of the present embodiment, the image of the insensitive area between the plurality of solid-state imaging elements 3 arranged in a bubbling manner can be appropriately complemented by the image data of the pixel columns at both ends.

また、本実施形態の固体撮像装置１においては、一部のエネルギー線遮蔽部１７が供給配線２１ａ，２１ｂとして転送電極１５と電気的に接続され、垂直転送電圧が供給される。これにより、転送電極１５に対し垂直転送電圧を好適に印加できる。特に、転送電極１５がポリシリコン等の比較的高い抵抗率を有する材料からなる場合、低抵抗率である金属または金属シリサイドからなる供給配線２１ａ，２１ｂによって転送電極１５に垂直転送電圧を印加することにより、より高速な転送動作が可能となる。 Further, in the solid-state imaging device 1 of the present embodiment, a part of the energy ray shielding unit 17 is electrically connected to the transfer electrode 15 as the supply wirings 21a and 21b, and the vertical transfer voltage is supplied. Thereby, a vertical transfer voltage can be suitably applied to the transfer electrode 15. In particular, when the transfer electrode 15 is made of a material having a relatively high resistivity such as polysilicon, a vertical transfer voltage is applied to the transfer electrode 15 by the supply wirings 21a and 21b made of metal or metal silicide having a low resistivity. As a result, a faster transfer operation is possible.

また、本実施形態の固体撮像装置１においては、複数のエネルギー線遮蔽部１７は（両端部の画素列を除く）各画素列に沿って設けられているので、両端部の画素列を除く全ての画素列上にエネルギー線遮蔽部１７が均等に配設されることとなる。従って、一部の画素列上にのみシャント配線が設けられる構成と比較して、各画素列の開口率を略一定にでき、入射するエネルギー線量のばらつきを低減できる。 Further, in the solid-state imaging device 1 of the present embodiment, the plurality of energy ray shielding units 17 are provided along each pixel column (excluding the pixel columns at both ends), and therefore all except the pixel columns at both ends. The energy ray shielding portions 17 are evenly arranged on the pixel columns. Therefore, compared with a configuration in which shunt wiring is provided only on a part of the pixel columns, the aperture ratio of each pixel column can be made substantially constant, and variations in incident energy dose can be reduced.

また、エネルギー線遮蔽部１７は、本実施形態のように、互いに隣接する画素列の間を跨ぐように配設されていることが好ましい。これにより、各画素列の中心部付近にエネルギー線を効率よく入射させることができる。 Moreover, it is preferable that the energy ray shielding unit 17 is disposed so as to straddle between adjacent pixel columns as in the present embodiment. Thereby, energy rays can be efficiently incident near the center of each pixel column.

（変形例）
続いて、上記実施形態の一変形例に係る固体撮像装置について説明する。図４は、本変形例の固体撮像装置が備える固体撮像素子３ａを示す概略構成図である。この固体撮像素子３ａと上記実施形態の固体撮像素子３との相違点は、ダミー配線の有無である。すなわち、本変形例の固体撮像素子３ａはダミー配線を備えておらず、撮像領域１１上には、供給配線２１ａ，２１ｂが所定の間隔をあけて設けられている。 (Modification)
Next, a solid-state imaging device according to a modification of the above embodiment will be described. FIG. 4 is a schematic configuration diagram illustrating a solid-state imaging device 3a included in the solid-state imaging device of the present modification. The difference between the solid-state imaging device 3a and the solid-state imaging device 3 of the above embodiment is the presence or absence of dummy wiring. That is, the solid-state imaging device 3a of this modification does not include a dummy wiring, and supply wirings 21a and 21b are provided on the imaging region 11 with a predetermined interval.

本変形例において、供給配線２１ａ及び２１ｂは、行方向と交差する方向（列方向に限らず、行方向と斜めに交差する方向を含む）を長手方向として撮像領域１１上に設けられている。そして、供給配線２１ａ及び２１ｂは、上記実施形態と同様、行方向における撮像領域１１の両端部に配置された画素列を除く領域上に設けられている。なお、供給配線２１ａ及び２１ｂに関する他の構成については、上記実施形態と同様なので説明を省略する。 In the present modification, the supply wirings 21a and 21b are provided on the imaging region 11 with the direction intersecting the row direction (including not only the column direction but also the direction obliquely intersecting the row direction) as the longitudinal direction. The supply wirings 21a and 21b are provided on regions excluding the pixel columns arranged at both ends of the imaging region 11 in the row direction, as in the above embodiment. Note that other configurations relating to the supply wirings 21a and 21b are the same as those in the above-described embodiment, and thus description thereof is omitted.

本変形例の固体撮像素子３ａを備える固体撮像装置によれば、上記実施形態と同様に、撮像領域１１の両端部に配置された画素列に対してエネルギー線を十分に入射させることができる。従って、バタブル配置された複数の固体撮像素子３の間の不感領域の画像を、該画素列の画像データによって適切に補完できる。 According to the solid-state imaging device including the solid-state imaging element 3a of the present modification, energy rays can be sufficiently incident on the pixel columns arranged at both ends of the imaging region 11 as in the above embodiment. Therefore, the image of the insensitive area between the plurality of solid-state imaging devices 3 arranged in a bubbling manner can be appropriately complemented with the image data of the pixel column.

また、本変形例においては、ダミー電極が設けられていないので、供給配線２１ａ，２１ｂが配設されていない画素列の開口率が高くなり、供給配線２１ａ，２１ｂが配設された画素列の開口率との間に差が生じる。従って、供給配線２１ａ，２１ｂが配設された画素列の画像データに関しては、隣接する画素列の画像データに基づいて補正がなされる。そして、このような場合、もし撮像領域１１の両端部の画素列上に供給配線が配設されていたならば、その隣が不感領域であるため上記補正が困難となる。本変形例では、撮像領域１１の両端部の画素列を除く領域上に供給配線２１ａ及び２１ｂが設けられることにより、上記補正を好適に行うことができる。 Further, in this modification, since no dummy electrode is provided, the aperture ratio of the pixel column in which the supply wirings 21a and 21b are not provided becomes high, and the pixel column in which the supply wirings 21a and 21b are provided. There is a difference between the aperture ratio. Therefore, the image data of the pixel column in which the supply wirings 21a and 21b are arranged is corrected based on the image data of the adjacent pixel column. In such a case, if the supply wiring is disposed on the pixel columns at both ends of the imaging region 11, the correction is difficult because the adjacent region is a dead region. In the present modification, the above correction can be suitably performed by providing the supply wirings 21a and 21b on the region excluding the pixel columns at both ends of the imaging region 11.

本発明は、上述した実施形態及び変形例に限定されるものではない。例えば、図１及び図２では行方向における撮像領域１１の両端部の画素列（すなわち、エネルギー線遮蔽部１７が配設されない画素列）を、理解を容易にするため各端部にそれぞれ１本のみ図示しているが、両端部の画素列は、各端部にそれぞれ複数本あってもよい。例えば、４００行１５００列といった膨大な画素数を有する固体撮像素子においては、エネルギー線遮蔽部が配設されない両端部の画素列の本数を例えば一端部あたり４０本とすることによって、本発明の効果を好適に奏することができる。 The present invention is not limited to the above-described embodiments and modifications. For example, in FIG. 1 and FIG. 2, one pixel column at each end of the imaging region 11 in the row direction (that is, a pixel column in which the energy ray shielding unit 17 is not provided) is provided at each end to facilitate understanding. However, only a plurality of pixel columns at both ends may be provided at each end. For example, in a solid-state imaging device having an enormous number of pixels such as 400 rows and 1500 columns, the number of pixel columns at both ends where no energy ray shielding unit is disposed is set to 40 per end, for example. Can be suitably achieved.

また、供給配線は、上記した実施形態以外にも任意の本数、任意の位置でエネルギー線遮蔽部から選択することができるので、必要な電荷転送速度、補正方法などに応じて適宜設けられるとよい。 In addition to the embodiment described above, the supply wiring can be selected from the energy ray shielding unit at an arbitrary number and at an arbitrary position. Therefore, the supply wiring may be appropriately provided according to a necessary charge transfer rate, a correction method, and the like. .

また、上記実施形態では、２相駆動のＣＣＤを用いている。これ以外に、３相駆動以上のＣＣＤを用いても、必要本数の供給配線を設置することにより、本発明による固体撮像装置を好適に構成することができる。 In the above embodiment, a two-phase drive CCD is used. In addition to this, even when a CCD of three-phase driving or more is used, the solid-state imaging device according to the present invention can be suitably configured by installing the necessary number of supply wires.

また、上記実施形態では、ＣＣＤとしてＦＦＴ型ＣＣＤが用いられているが、例えばフレーム転送型ＣＣＤ（ＦＴ型ＣＣＤ）などの他のＣＣＤでもよい。 In the above embodiment, an FFT type CCD is used as the CCD. However, other CCDs such as a frame transfer type CCD (FT type CCD) may be used.

実施形態に係る固体撮像装置を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows the solid-state imaging device which concerns on embodiment. 実施形態の固体撮像装置が備える固体撮像素子を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows the solid-state image sensor with which the solid-state imaging device of embodiment is provided. 図２におけるIII−III線に沿った断面構成を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the cross-sectional structure along the III-III line in FIG. 変形例の固体撮像装置が備える固体撮像素子を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows the solid-state image sensor with which the solid-state imaging device of a modification is provided.

Explanation of symbols

１…固体撮像装置、３，３ａ…固体撮像素子、１１…撮像領域、１３…画素、１５…転送電極、１７…エネルギー線遮蔽部、１９…ダミー配線、２１ａ，２１ｂ…供給配線、２５…アンプ部、２７…水平シフトレジスタ、２９…転送制御部、３０…垂直トランスファーゲート部、３１…蓄積部、３３…ゲート電極、３５…水平転送電極、５１…半導体基板、５３…ｐ型Ｓｉ基板、５５…ｎ型半導体層、５７…絶縁層、５９…バリア領域。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Solid-state imaging device 3, 3a ... Solid-state image sensor, 11 ... Imaging area, 13 ... Pixel, 15 ... Transfer electrode, 17 ... Energy-ray shielding part, 19 ... Dummy wiring, 21a, 21b ... Supply wiring, 25 ... Amplifier 27: Horizontal shift register, 29 ... Transfer control unit, 30 ... Vertical transfer gate unit, 31 ... Storage unit, 33 ... Gate electrode, 35 ... Horizontal transfer electrode, 51 ... Semiconductor substrate, 53 ... p-type Si substrate, 55 ... n-type semiconductor layer, 57 ... insulating layer, 59 ... barrier region.

Claims

A plurality of pixels are arranged in a two-dimensional array, each has an imaging region that generates charges in response to the incidence of energy rays, and is arranged adjacent to each other in a state aligned in the first direction of the two-dimensional array. A plurality of solid-state imaging devices,
Each of the plurality of solid-state imaging elements is
A transfer electrode provided on the imaging region with the first direction as a longitudinal direction and applied with a transfer voltage for transferring the charge in the second direction of the two-dimensional array;
A plurality of energy ray shielding portions made of metal or metal silicide and provided on the imaging region along each pixel column excluding the pixel columns arranged at both ends of the imaging region in the first direction; Have
A part of the energy ray shielding portions of the plurality of energy ray shielding portions are electrically connected to a transfer electrode, and a transfer voltage for transferring the charge in the second direction of the two-dimensional array is A solid-state imaging device, wherein the solid-state imaging device is supplied to a part of the energy ray shielding unit.

The solid-state imaging device according to claim 1 , wherein the energy ray shielding portion is disposed so as to straddle between adjacent pixel columns.