CN107251226A - 摄像元件 - Google Patents

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Abstract

提供一种能够同时实现进一步小型化和高图像质量化的摄像元件。摄像元件具备：多个传送电容(252)，各个传送电容(252)是针对各个垂直传送线(239)设置的，形成沟槽构造；多个列读出电路，各个列读出电路是针对各个垂直传送线(239)设置的，通过第二扩散层(31)而与传送电容(252)分离，具有列源极跟随晶体管(244)和箝位开关(253)；多个列扫描电路，各个列扫描电路是针对多个列读出电路的各个列读出电路设置的，具有列选择开关(254)，该列选择开关(254)经由传送电容(252)而与垂直传送线(239)连接，使摄像信号经由列源极跟随晶体管(244)而从垂直传送线(239)输出；水平传送线(258)，其用于传送摄像信号；以及恒流源(257)。

Description

摄像元件
技术领域
本发明涉及一种拍摄被摄体来生成该被摄体的图像数据的摄像元件。
背景技术
以往，已知如下一种技术：在CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor：互补金属氧化物半导体)摄像元件中，为了去除单位像素内的电荷电压转换部的复位噪声，在针对每个像素列配置的噪声去除部中只设置了用于传送摄像信号的传送电容(参照专利文献1)。根据该技术，通过进行在将像素复位之后将传送电容复位且输出像素的信号的噪声信号读出动作以及在传送像素所蓄积的电荷之后输出像素的信号的光噪声和信号读出动作，不在噪声去除部内设置采样用的电容器就将传送电容的容量抑制得低并且减小噪声去除部的占有面积，由此能够同时实现摄像元件的小型化和高图像质量化。
专利文献1：日本专利第5596888号
发明内容
发明要解决的问题
另外，一般来说，对于摄像元件追求达成进一步小型化的期望。为了满足该期望，在上述的专利文献1的情况下，考虑通过减小传送电容的容量来减小噪声去除部的占有面积。然而，在进一步减小了传送电容的容量的情况下，存在无法充分地进行图像信号的噪声去除从而难以实现高图像质量化这样的问题。
本发明是鉴于上述问题而完成的，其目的在于提供一种能够同时实现进一步小型化和高图像质量化的摄像元件。
用于解决问题的方案
为了解决上述的问题而实现目的，本发明所涉及的摄像元件的特征在于，具备：多个像素，所述多个像素被配置成二维矩阵状，从外部接收光，生成与受光量相应的摄像信号并输出该摄像信号；多个第一传送线，各个所述第一传送线是针对所述多个像素的配置中的每个纵线设置的，用于传送从所述多个像素的各个像素输出的所述摄像信号；多个电容器，各个所述电容器是针对所述多个第一传送线的各个第一传送线设置的，形成沟槽构造，该沟槽构造形成于第一扩散层，具有第一电极；多个列读出电路，各个所述列读出电路是针对所述多个第一传送线的各个第一传送线设置的，通过第二扩散层而与所述电容器分离，具有第一晶体管和第二晶体管，所述第一晶体管的栅极与所述第一电极连接，所述第一晶体管用于将所述摄像信号放大，所述第二晶体管的源极与所述第一电极连接，所述第二晶体管用于将所述电容器复位至规定的电位；多个列扫描电路，各个所述列扫描电路是针对所述多个列读出电路的各个列读出电路设置的，具有第三晶体管，所述第三晶体管经由所述电容器而与所述第一传送线连接，使所述摄像信号经由所述第一晶体管而从所述第一传送线输出；第二传送线，其与所述第三晶体管连接，经由所述第一晶体管来传送所述摄像信号；以及恒流源，其与所述第二传送线连接，使所述摄像信号从所述多个第一传送线的各个第一传送线向所述第二传送线输出。
另外，本发明所涉及的摄像元件的特征在于，在上述发明中，所述电容器具有：沟槽，其形成于所述第一扩散层；以及介电膜，其形成于所述沟槽中，所述第一电极设置在所述介电膜的内侧，所述第一传送线与所述第一扩散层连接。
另外，本发明所涉及的摄像元件的特征在于，在上述发明中，所述电容器具有：沟槽，其形成于所述第二扩散层；第二电极，其形成于所述沟槽中；以及介电膜，其形成于所述第二电极中，所述第一电极设置在所述介电膜的内侧，并且设置在以将所述介电膜夹在中间的方式与所述第二电极相向的位置，所述第一扩散层与所述第二电极和所述第一传送线分别连接。
另外，本发明所涉及的摄像元件的特征在于，在上述发明中，还具备用于将所述第一扩散层与所述第二扩散层分离的分离构件。
另外，本发明所涉及的摄像元件的特征在于，在上述发明中，具备：电路芯片，其配置有所述多个列读出电路、所述多个列扫描电路、所述第二传送线以及所述恒流源；像素芯片，其层叠于所述电路芯片上，配置有所述多个像素、所述多个第一传送线以及所述多个电容器；以及连接部，其将所述第一电极与所述第一晶体管连接，所述电容器具有：沟槽，其形成于所述第一扩散层；以及介电膜，其形成于所述沟槽中，所述第一电极设置在所述介电膜的内侧，并且与所述第一传送线连接。
另外，本发明所涉及的摄像元件的特征在于，在上述发明中，具备：像素芯片，其配置有所述多个像素、所述多个第一传送线以及所述多个电容器；电路芯片，其层叠于所述像素芯片上，配置有所述多个列读出电路、所述多个列扫描电路、所述第二传送线以及所述恒流源；以及连接部，其将所述第一电极与所述第一晶体管连接，所述电容器具有：沟槽，其形成于所述第一扩散层；以及介电膜，其形成于所述沟槽中，所述第一电极形成于所述介电膜的内侧，所述第一传送线与所述第一扩散层连接。
发明的效果
根据本发明所涉及的摄像元件，起到能够同时实现进一步小型化和高图像质量化这样的效果。
附图说明
图1是示意性地表示本发明的实施方式1所涉及的内窥镜系统的整体结构的图。
图2是表示本发明的实施方式1所涉及的内窥镜系统的主要部分的功能的框图。
图3是表示图2所示的第一芯片的详细结构的框图。
图4是表示第一芯片的结构的电路图。
图5是表示本发明的实施方式1所涉及的内窥镜系统的受光部的基准电压生成部的结构的电路图。
图6是至少包含列源极跟随晶体管、传送电容、箝位开关以及列选择开关的第一芯片的俯视图。
图7是第一芯片的在至少包含传送电容的位置截断的截面图。
图8是本发明的实施方式1的变形例1中的第一芯片的在包含传送电容的位置截断的截面图。
图9是本发明的实施方式1的变形例2中的第一芯片的在包含传送电容的位置截断的截面图。
图10是包含本发明的实施方式2所涉及的第一芯片中的列源极跟随晶体管、传送电容、箝位开关以及列选择开关的俯视图。
图11是本发明的实施方式2所涉及的第一芯片的在包含传送电容的位置截断的截面图。
图12是本发明的实施方式3所涉及的第一芯片中的电路芯片的俯视图。
图13是本发明的实施方式3所涉及的第一芯片的在包含传送电容的位置截断的截面图。
具体实施方式
以下，作为用于实施本发明的方式(以下称为“实施方式”)，对具备摄像装置的内窥镜系统进行说明。另外，本发明并不限定于该实施方式。并且，在附图的记载中，对相同的部分标注相同的附图标记来进行说明。另外，需要留意的是，附图是示意性的，各构件的厚度与宽度的关系、各构件的比率等与实际不同。另外，附图彼此之间也包含尺寸、比率互不相同的部分。
(实施方式1)
[内窥镜系统的结构]
图1是示意性地表示本发明的实施方式1所涉及的内窥镜系统的整体结构的图。图1所示的内窥镜系统1具备内窥镜2、传输线缆3、连接器部5、处理器6(处理装置)、显示装置7以及光源装置8。
内窥镜2通过将作为传输线缆3的一部分的插入部100插入到被检体的体腔内来拍摄被检体的体内图像并将图像信号(图像数据)输出到处理器6。另外，内窥镜2位于传输线缆3的一端侧，在向被检体的体腔内插入的插入部100的前端101侧设置有进行体内图像的摄像的摄像部20(摄像装置)，在插入部100的基端102侧连接接受针对内窥镜2的各种操作的操作部4。摄像部20利用传输线缆3经由操作部4而与连接器部5连接。由摄像部20拍摄到的图像的图像信号例如经过具有几米(m)长度的传输线缆3后被输出到连接器部5。
连接器部5与内窥镜2、处理器6以及光源装置8连接，对由所连接的内窥镜2输出的图像信号实施规定的信号处理，并且将摄像信号从模拟信号转换为数字信号(A/D转换)，将该数字信号作为图像信号输出到处理器6。
处理器6使用CPU(Central Processing Unit：中央处理单元)等构成，对从连接器部5输出的图像信号实施规定的图像处理，并且对内窥镜系统1整体统一进行控制。此外，在本实施方式1中，处理器6作为处理装置发挥功能。
显示装置7显示与由处理器6实施图像处理后的图像信号对应的图像。另外，显示装置7显示与内窥镜系统1有关的各种信息。
光源装置8例如使用氙气灯、白色LED(Light Emitting Diode：发光二极管)等构成，经由连接器部5、传输线缆3而从内窥镜2的插入部100的前端101侧朝向被检体照射照明光。
图2是表示内窥镜系统1的主要部分的功能的框图。参照图2来说明内窥镜系统1的各结构的详细内容以及内窥镜系统1内的电信号的路径。
如图2所示，摄像部20具备第一芯片21(摄像元件)和第二芯片22。
第一芯片21具有：受光部23，在该受光部23中，多个单位像素沿行列方向配置成二维矩阵状；读出部24，其读出由受光部23进行光电转换后的摄像信号；定时生成部25，其基于从连接器部5输入的基准时钟信号和同步信号生成定时信号并输出到读出部24；以及缓冲器26，其将读出部24从受光部23读出的摄像信号和基准信号放大。此外，参照图3在后面记述第一芯片21的更详细的结构。
第二芯片22具有缓冲器27，该缓冲器27作为将从第一芯片21输出的摄像信号经由传输线缆3和连接器部5向处理器6发送的发送部发挥功能。此外，能够根据设定的情况适当变更搭载于第一芯片21和第二芯片22的电路的组合。
另外，摄像部20经由传输线缆3接受由处理器6内的电源部61生成的电源电压VDD并且接受接地电压GND。在向摄像部20提供的电源电压VDD与接地电压GND之间设置有电源稳定用的电容器C100。
连接器部5具有模拟前端部51(以下称为“AFE部51”)和摄像信号处理部52。连接器部5将内窥镜2(摄像部20)与处理器6电连接，作为中继电信号的中继处理部发挥功能。连接器部5与摄像部20通过传输线缆3连接，连接器部5与处理器6通过螺旋线缆(coil cable)连接。另外，连接器部5还与光源装置8连接。
AFE部51接收从摄像部20传输的摄像信号，在通过电阻等无源元件进行阻抗匹配之后，通过电容器取出交流成分，并通过分压电阻来决定动作点。AFE部51对从摄像部20传输的模拟的摄像信号进行A/D转换来将其作为数字的摄像信号输出到摄像信号处理部52。
摄像信号处理部52对从AFE部51输入的数字的摄像信号进行纵线去除、噪声去除等规定的信号处理后向处理器6输出。摄像信号处理部52例如使用FPGA(FieldProgrammable Gate Array：现场可编程门阵列)构成。另外，摄像信号处理部52基于从处理器6提供且成为内窥镜2的各结构部的动作基准的基准时钟信号(例如27MHz的时钟信号)生成表示各帧的起始位置的同步信号，并将该同步信号与基准时钟信号一起经由传输线缆3输出到摄像部20的定时生成部25。在此，同步信号中包含水平同步信号和垂直同步信号。
处理器6是对内窥镜系统1的整体统一进行控制的控制装置。处理器6具备电源部61和图像信号处理部62。
电源部61生成电源电压VDD，并将所生成的该电源电压VDD与接地电压GND一起经由连接器部5和传输线缆3提供到摄像部20。
图像信号处理部62对由摄像信号处理部52实施信号处理后的数字的摄像信号进行同时化处理、白平衡(WB)调整处理、增益调整处理、伽马校正处理、数字模拟(D/A)转换处理、格式转换处理等图像处理来将其转换为图像信号，并将该图像信号输出到显示装置7。
显示装置7基于从图像信号处理部62输入的图像信号来显示由摄像部20拍摄到的图像。显示装置7使用液晶、有机EL(Electro Luminescence：电致发光)等的显示面板等构成。
[第一芯片的结构]
接着，对上述的第一芯片21的详细结构进行说明。图3是表示图2所示的第一芯片21的详细结构的框图。图4是表示第一芯片21的结构的电路图。
如图3和图4所示，第一芯片21具有受光部23、读出部24(驱动部)、定时生成部25、缓冲器26以及滞后电路28。
滞后电路28对经由传输线缆3输入的基准时钟信号和同步信号进行波形整形，将进行该波形整形后的基准时钟信号和同步信号输出到定时生成部25。
定时生成部25基于由滞后电路28进行整形后的基准时钟信号和同步信号生成各种驱动信号(φTa、φTb、φR、φX、φVCL、φHCLR、φHCLK、φMUXSEL、φHSH)并提供到垂直扫描部241、噪声去除部243、水平扫描部245、多路转换器260(以下称为“MUX 260”)以及基准电压生成部246。
读出部24包括垂直扫描部241(行选择电路)、恒流源242、噪声去除部243、列源极跟随晶体管244(第一晶体管)、水平扫描部245(列选择电路)以及基准电压生成部246。
垂直扫描部241基于从定时生成部25提供的驱动信号(φT、φR、φX)来对受光部23中的被选择的行<N>(N＝0、1、2、···、n-1、n)施加行选择信号φTa<N>、φTb<N>、φR<N>以及φX<N>，由恒流源242驱动受光部23的各单位像素230而将摄像信号和像素复位时的噪声信号传送到垂直传送线239并输出到噪声去除部243。
噪声去除部243将各单位像素230的输出偏差和像素复位时的噪声信号去除，将由各单位像素230进行光电转换后的摄像信号输出到列源极跟随晶体管244。此外，参照图4来在后面记述噪声去除部243的详细内容。
水平扫描部245基于从定时生成部25提供的驱动信号(φHCLK)来对受光部23中的被选择的列<M>(M＝0、1、2、···、m-1、m)施加列选择信号φHCLK<M>，将由各单位像素230进行光电转换后的摄像信号经由列源极跟随晶体管244传送到水平传送线258并输出到多路转换器260。
多路转换器260由从定时生成部25提供的驱动信号驱动，将通过水平传送线258输入的摄像信号和由基准电压生成部246生成的基准电压Vref(恒压信号)交替地输出到缓冲器26。在此，所输出的基准电压Vref在连接器部5的摄像信号处理部52等中被利用于去除在传输线缆3中传输摄像信号时叠加的同相噪声。此外，也可以根据需要在多路转换器260的输入侧设置用于增益调整的放大器。
缓冲器26根据需要将基准电压Vref(恒压信号)和去除噪声后的摄像信号放大后交替地输出到第二芯片22。
在第一芯片21的受光部23中，多个单位像素230排列成二维矩阵状。各单位像素230包含光电转换元件231(光电二极管)和光电转换元件232、电荷转换部233、传输晶体管234(第一传送部)和传输晶体管235、电荷转换部复位部236(晶体管)、像素源极跟随晶体管237以及像素输出开关238(信号输出部)。此外，在本说明书中，将一个或多个光电转换元件和用于从各个光电转换元件向电荷转换部233传送信号电荷的传输晶体管称为单位单元。即，单位单元中包含一个或多个光电转换元件和传输晶体管的组，各单位像素230中包含一个单位单元。
光电转换元件231和光电转换元件232将入射光光电转换为与其光量相应的信号电荷量并蓄积。光电转换元件231的阴极侧与传输晶体管234的一端侧连接，阳极侧与接地电压GND连接，光电转换元件232的阴极侧与传输晶体管235的一端侧连接，阳极侧与接地电压GND连接。电荷转换部233由浮置扩散电容(FD)构成，将光电转换元件231和光电转换元件232中蓄积的电荷转换为电压。
传输晶体管234从光电转换元件231向电荷转换部233传送电荷，传输晶体管235从光电转换元件232向电荷转换部233传送电荷。传输晶体管234的栅极与用于提供行选择信号(行选择脉冲)φTa的信号线连接，另一端侧与电荷转换部233连接，传输晶体管235的栅极与用于提供行选择信号(行选择脉冲)φTb的信号线连接，另一端侧与电荷转换部233连接。传输晶体管234当从垂直扫描部241经由信号线被提供行选择信号φTa时，成为导通状态，从光电转换元件231向电荷转换部233传送信号电荷，传输晶体管235当从垂直扫描部241经由信号线被提供行选择信号φTb时，成为导通状态，从光电转换元件232向电荷转换部233传送信号电荷。
电荷转换部复位部236将电荷转换部233复位为规定电位。电荷转换部复位部236的一端侧与电源电压VDD连接，另一端侧与电荷转换部233连接，栅极与用于提供行选择信号φR的信号线连接。电荷转换部复位部236当从垂直扫描部241经由信号线被提供行选择信号φR时，成为导通状态，使电荷转换部233中蓄积的信号电荷释放，从而将电荷转换部233复位为规定电位。
像素源极跟随晶体管237的一端侧与电源电压VDD连接，另一端侧与像素输出开关238的一端侧连接，栅极被输入由电荷转换部233进行电压转换后的信号(图像信号或复位时的信号)。
像素输出开关238将由电荷转换部233进行电压转换后的信号输出到垂直传送线239。像素输出开关238的另一端侧与垂直传送线239连接，栅极与用于提供行选择信号φX的信号线连接。当从垂直扫描部241经由信号线向像素输出开关238的栅极提供行选择信号φX时，像素输出开关238成为导通状态，将图像信号或复位时的信号传送到垂直传送线239。
垂直传送线239是针对单位像素230中的每个纵线设置的，用于传送从单位像素230输出的摄像信号。
恒流源242是针对各个垂直传送线239设置的。恒流源242的一端侧与垂直传送线239连接，另一端侧与接地电压GND连接，栅极被施加偏置电压Vbias1。恒流源242驱动单位像素230，将单位像素230的输出读出到垂直传送线239。被读出到垂直传送线239的信号被输入到噪声去除部243。
噪声去除部243包含传送电容252(电容器)和箝位开关253(第二晶体管)。
传送电容252的一端侧与垂直传送线239连接，另一端侧与列源极跟随晶体管244连接。
箝位开关253的一端侧与用于从基准电压生成部246提供箝位电压Vclp的信号线连接，另一端侧连接在传送电容252与列源极跟随晶体管244之间，从定时生成部25向箝位开关253的栅极输入驱动信号φVCL。向噪声去除部243输入的摄像信号是含有噪声成分的光噪声和信号。
当从定时生成部25向箝位开关253的栅极输入驱动信号φVCL时，箝位开关253成为导通状态，传送电容252通过从基准电压生成部246提供的箝位电压Vclp而被复位。由噪声去除部243去除噪声后的摄像信号被输入到列源极跟随晶体管244的栅极。
噪声去除部243不需要采样用的电容器(采样电容)，因此传送电容252(AC耦合电容器)的容量只要是对列源极跟随晶体管244的输入容量而言足够的容量即可。除此以外，能够使噪声去除部243在第一芯片21中的占有面积减小与省略的采样电容相应的面积。
列源极跟随晶体管244的一端侧与电源电压VDD连接，另一端侧与列选择开关254(第三晶体管)的一端侧连接，栅极被输入由噪声去除部243去除噪声后的摄像信号。此外，在本实施方式1中，列源极跟随晶体管244(第一晶体管)和箝位开关253(第二晶体管)作为列读出电路发挥功能。
列选择开关254的一端侧与列源极跟随晶体管244的另一端侧连接，另一端侧与水平传送线258(第二传送线)连接，栅极与用于从水平扫描部245提供列选择信号φHCLK<M>的信号线连接。当从水平扫描部245向列<M>的列选择开关254的栅极提供列选择信号φHCLK<M>时，列选择开关254成为导通状态，将列<M>的垂直传送线239的信号(由噪声去除部243去除噪声后的摄像信号)传送到水平传送线258。此外，在本实施方式1中，列选择开关254作为列扫描电路发挥功能。
水平复位晶体管256的一端侧与接地电压GND连接，另一端侧与水平传送线258连接，从定时生成部25向水平复位晶体管256的栅极输入驱动信号φHCLR。当从定时生成部25向水平复位晶体管256的栅极输入驱动信号φHCLR时，水平复位晶体管256成为导通状态，将水平传送线258复位。
恒流源257的一端侧与水平传送线258连接，另一端侧与接地电压GND连接，栅极被施加偏置电压Vbias2。恒流源257将摄像信号从垂直传送线239向水平传送线258读出。被读出到水平传送线258的摄像信号被输入到采样保持部255。
水平传送线258与各个列选择开关254连接，经由列源极跟随晶体管244传送摄像信号。
采样保持部255具有采样保持开关262(晶体管)、采样电容(电容器)263以及运算放大器264。采样保持开关262的一端侧与水平传送线258连接，另一端侧与运算放大器264的输入连接，经由水平传送线258向采样保持开关262输入摄像信号和水平复位时的噪声信号。采样电容263的一端侧与采样保持开关262的另一端侧及运算放大器264的输入连接，另一端侧与接地电压GND连接。运算放大器264的输出与运算放大器264的反相输入端子连接，并且与多路转换器260的输入连接。采样保持部255将采样保持开关262刚刚转变为截止状态之前的电压保持在采样电容263中，在采样保持开关262为截止状态的期间，将采样电容263中保持的电压输出。
在本实施方式1中，通过交替地进行来自垂直传送线239的去除噪声后的摄像信号的读出和利用水平复位晶体管256对水平传送线258进行的复位，能够抑制列方向的摄像信号的串扰。另外，通过在传送去除噪声后的摄像信号时使采样保持部255的采样保持开关262为导通状态、在传送复位时的噪声信号时使采样保持部255的采样保持开关262为截止状态，能够仅将去除噪声后的摄像信号输出到运算放大器264。通过使第一芯片21具备采样保持部255，能够使后级的放大电路的频带减半，并且能够抑制范围。
多路转换器260将从采样保持部255输出的去除噪声后的摄像信号和由基准电压生成部246生成的基准电压Vref交替地输出到第二芯片22。
在第二芯片22中，仅将去除噪声后的摄像信号和基准电压Vref的交流成分经由传输线缆3传输到连接器部5。
图5是表示本实施方式1所涉及的内窥镜系统1的受光部23的基准电压生成部246的结构的电路图。基准电压生成部246(恒压信号生成部)包括由两个电阻291和292构成的电阻分压电路、由驱动信号φVSH驱动的开关293(晶体管)、以及与电源相独立且用于消除波动的采样电容294(电容器)。在通过驱动开关293来利用驱动信号φVSH进行驱动的定时，基准电压生成部246从与受光部23相同的电源电压VDD生成基准电压Vref(恒压信号)和噪声去除部243的箝位电压Vclp。
由于在相同的定时从相同的电源生成基准电压Vref和箝位电压Vclp，因此基准电压Vref反映电源波动对从噪声去除部243输出的摄像信号的影响。另外，基准电压Vref在传输过程中反映传输线缆3中的传输噪声信息。因而，通过将去除噪声后的摄像信号和基准电压Vref交替地输出到连接器部5，来在连接器部5中进行相关双采样等噪声去除处理，从而能够得到去除传输过程中的噪声后的摄像信号。
接着，对上述的列源极跟随晶体管244、传送电容252、箝位开关253以及列选择开关254的配置进行说明。图6是至少包含列源极跟随晶体管244、传送电容252、箝位开关253以及列选择开关254的第一芯片21的俯视图。图7是第一芯片21的在至少包含传送电容252的位置截断的截面图。
如图6和图7所示，传送电容252(电容器)形成沟槽构造，该沟槽构造形成于第一扩散层30，具有第一电极252a。另外，传送电容252具有形成于第一扩散层30的沟槽252b和形成于沟槽252b中的介电膜252c。介电膜252c使用SiO2(氧化硅)、Si3N4(氮化硅)、Al2O3(氧化铝)、HfO2(氧化铪)、ZrO2(氧化锆)、Ta2O5(氧化钽)、TiO2(氧化钛)、Y2O3(氧化钇)以及La2O3(氧化镧)等形成。并且，关于传送电容252，第一电极252a形成于介电膜252c的内侧。另外，第一扩散层30与垂直传送线239连接。由此，来自像素输出开关238的摄像信号被传递到第一扩散层30。
列源极跟随晶体管244(第一晶体管)的栅极经由沟槽252b而与第一电极252a连接，漏极与电源电压VDD连接，源极与列选择开关254(第三晶体管)连接。列源极跟随晶体管244将经由垂直传送线239而从像素输出开关238输出的摄像信号放大，并将该摄像信号经由列选择开关254而输出到水平传送线258。
箝位开关253(第二晶体管)的源极经由沟槽252b而与第一电极252a连接，漏极与用于从基准电压生成部246提供箝位电压Vclp的信号线连接。箝位开关253当从定时生成部25被输入驱动信号φVCL时，成为导通状态，将沟槽252b内部的第一电极252a的电位复位为从基准电压生成部246提供的箝位电压Vclp，仅将经由垂直传送线239而从像素输出开关238输出的摄像信号传递到列源极跟随晶体管244。
列选择开关254(第三晶体管)经由传送电容252而与垂直传送线239连接，使摄像信号经由列源极跟随晶体管244而从垂直传送线239向水平传送线258输出。
并且，由列源极跟随晶体管244和箝位开关253构成的每个列读出电路通过第二扩散层31而分离。
根据以上所说明的本发明的实施方式1，通过将传送电容252设为沟槽构造，能够同时实现小型化和高图像质量化。
(实施方式1的变形例1)
接着，对本发明的实施方式1的变形例1进行说明。图8是本发明的实施方式1的变形例1中的第一芯片的在包含传送电容的位置截断的截面图。此外，在本实施方式1的变形例1中，对与上述的实施方式1所涉及的内窥镜系统1相同的结构标注相同的附图标记，并省略说明。
如图8所示，第一芯片21b具有第一电极252d和第二电极252e来代替上述的实施方式1所涉及的传送电容252的与垂直传送线239连接的第一电极252a。第二电极252e使用杂质掺杂型的多晶硅形成，通过嵌入到沟槽252b而形成。介电膜252c形成于第二电极252e中。另外，第一电极252d形成于介电膜252c的内侧。并且，第一电极252d设置于与第二电极252e隔着介电膜252c相向的位置。另外，第一扩散层30与第二电极252e及垂直传送线239分别连接。
根据以上所说明的本发明的实施方式1的变形例1，在将第二电极252e设置在形成于第二扩散层31的沟槽252b之后，形成介电膜252c和第一电极252d，因此不使用高能量的离子注入机就能够形成深的沟槽252b。
(实施方式1的变形例2)
接着，对本发明的实施方式1的变形例2进行说明。图9是本发明的实施方式1的变形例2中的第一芯片的在包含传送电容的位置截断的截面图。此外，在本实施方式1的变形例2中，对与上述的实施方式1所涉及的内窥镜系统1相同的结构标注相同的附图标记，并省略说明。
图9所示的第一芯片21c具有将第一扩散层30与第二扩散层31分离的分离构件32。具体地说，第一芯片21c使用具有氧化硅膜的层的SOI(Silicon On Insulator：绝缘硅)基板构成，通过在第二扩散层31形成比沟槽252b深的深沟槽并且注入氧化硅膜等分离构件32，来将第一扩散层30与第二扩散层31分离。
根据以上所说明的本实施方式1的变形例2，由于利用分离构件32将第一扩散层30与第二扩散层31分离，因此能够使列源极跟随晶体管244的容量减少。
(实施方式2)
接着，对本发明的实施方式2进行说明。在实施方式2中，第一芯片的结构与上述的实施方式1所涉及的第一芯片21的结构不同。具体地说，作为本实施方式2所涉及的第一芯片，使用层叠型的成像芯片。因此，以下对本实施方式2所涉及的第一芯片的结构进行说明。此外，对与上述的实施方式1所涉及的内窥镜系统1相同的结构标注相同的附图标记，并省略说明。
图10是包含本发明的实施方式2所涉及的第一芯片中的列源极跟随晶体管、传送电容、箝位开关以及列选择开关的俯视图。图11是本发明的实施方式2所涉及的第一芯片的在包含传送电容的位置截断的截面图。此外，在图10和图11中，为了简化说明而省略了单位像素230等结构。
图10和图11所示的第一芯片21d使用前面照射型(Front Side Illumination：前感光式)的成像芯片构成。第一芯片21d具备像素芯片40、电路芯片41、将像素芯片40与电路芯片41电连接的连接部42(凸块)以及设置于连接部42与电路芯片41之间的第一电极43。第一芯片21d是将电路芯片41、第一电极43、连接部42以及像素芯片40依次层叠而形成的。
电路芯片41配设有列源极跟随晶体管244、箝位开关253以及列选择开关254。
第一电极43以层叠于列源极跟随晶体管244的方式设置，其下端侧与列源极跟随晶体管244连接，上端侧与连接部连接。
连接部42以层叠于第一电极43的方式设置，其下端侧与第一电极43连接，上端侧与像素芯片40连接。连接部42例如使用金等构成。
像素芯片40配置有垂直传送线239和传送电容252。此外，在像素芯片40配置有单位像素230(未图示)。传送电容252具有形成于第一扩散层30的沟槽252b、形成于沟槽252b中的介电膜252c、形成于介电膜252c的内侧的电极252f以及用于将第一扩散层30分离的第二扩散层31。另外，第一扩散层30与垂直传送线239连接。
根据以上所说明的本发明的实施方式2，将列源极跟随晶体管244、箝位开关253以及列选择开关254等的电路配设于与像素芯片40不同的电路芯片41，因此与上述的实施方式1相比能够实现进一步小型化。
此外，在本发明的实施方式2中，也可以在像素芯片内设置多个传送电容。由此，能够得到图像质量更高的摄像信号。
(实施方式3)
接着，对本发明的实施方式3进行说明。在本实施方式3中，作为第一芯片，使用背面照射型的成像芯片。因此，以下对本实施方式3所涉及的第一芯片的结构进行说明。此外，对与上述的实施方式1所涉及的内窥镜系统1相同的结构标注相同的附图标记，并省略说明。
图12是本发明的实施方式3所涉及的第一芯片中的电路芯片的俯视图。图13是本发明的实施方式3所涉及的第一芯片的在包含传送电容的位置截断的截面图。此外，在图12和图13中，为了简化说明而省略了单位像素230等的结构。
图12和图13所示的第一芯片21e使用背面照射型(Back Side Illumination：背部感光式)的成像芯片构成。第一芯片21e具备像素芯片40a、电路芯片41a以及将像素芯片40a与电路芯片41a电连接的连接部42(凸块)。第一芯片21e是将像素芯片40a、连接部42以及电路芯片41a依次层叠而形成的。
像素芯片40a配置有垂直传送线239和传送电容252。此外，在像素芯片40a配置有单位像素230(未图示)。传送电容252具有形成于第一扩散层30的沟槽252b、形成于沟槽252b中的介电膜252c、形成于介电膜的内侧的第一电极252a以及用于将第一扩散层30分离的第二扩散层31。另外，第一扩散层30与垂直传送线239连接。
连接部42以层叠于第一电极252a的方式设置，其下端侧与第一电极252a连接，上端侧与电路芯片41a连接。连接部42例如使用金等构成。
电路芯片41a配设有列源极跟随晶体管244、箝位开关253以及列选择开关254。
根据以上所说明的本发明的实施方式3，将列源极跟随晶体管244、箝位开关253以及列选择开关254等的电路配设在与像素芯片40a不同的电路芯片41a，因此与上述的实施方式1相比能够实现进一步小型化。
这样，本发明能够包含此处没有记载的各种实施方式，能够在由权利要求书确定的技术思想的范围内进行各种设计变更等。
附图标记说明
1：内窥镜系统；2：内窥镜；3：传输线缆；4：操作部；5：连接器部；6：处理器；7：显示装置；8：光源装置；20：摄像部；21、21b、21c、21d、21e：第一芯片；22：第二芯片；23：受光部；24：读出部；25：定时生成部；26、27：缓冲器；28：滞后电路；30：第一扩散层；31：第二扩散层；32：分离构件；40、40a：像素芯片；41、41a：电路芯片；42：连接部；43、252a、252d：第一电极；51：AFE部；52：摄像信号处理部；61：电源部；62：图像信号处理部；230：单位像素；231、232：光电转换元件；233：电荷转换部；234、235：传输晶体管；236：电荷转换部复位部；237：像素源极跟随晶体管；238：像素输出开关；239：垂直传送线；241：垂直扫描部；242、257：恒流源；243：噪声去除部；244：列源极跟随晶体管；245：水平扫描部；246：基准电压生成部；252：传送电容；252b：沟槽；252c：介电膜；252e：第二电极；252f：电极；253：箝位开关；254：列选择开关；255：采样保持部；256：水平复位晶体管；258：水平传送线；260：多路转换器；262：采样保持开关；263、294：采样电容；264：运算放大器；291、292：电阻；293：开关；C100：电容器。

Claims (6)

1.一种摄像元件，其特征在于，具备：
多个像素，所述多个像素被配置成二维矩阵状，从外部接收光，生成与受光量相应的摄像信号并输出该摄像信号；
多个第一传送线，各个所述第一传送线是针对所述多个像素的配置中的每个纵线设置的，用于传送从所述多个像素的各个像素输出的所述摄像信号；
多个电容器，各个所述电容器是针对所述多个第一传送线的各个第一传送线设置的，形成沟槽构造，该沟槽构造形成于第一扩散层，具有第一电极；
多个列读出电路，各个所述列读出电路是针对所述多个第一传送线的各个第一传送线设置的，通过第二扩散层而与所述电容器分离，具有第一晶体管和第二晶体管，所述第一晶体管的栅极与所述第一电极连接，所述第一晶体管用于将所述摄像信号放大，所述第二晶体管的源极与所述第一电极连接，所述第二晶体管用于将所述电容器复位至规定的电位；
多个列扫描电路，各个所述列扫描电路是针对所述多个列读出电路的各个列读出电路设置的，具有第三晶体管，所述第三晶体管经由所述电容器而与所述第一传送线连接，使所述摄像信号经由所述第一晶体管而从所述第一传送线输出；
第二传送线，其与所述第三晶体管连接，经由所述第一晶体管来传送所述摄像信号；以及
恒流源，其与所述第二传送线连接，使所述摄像信号从所述多个第一传送线的各个第一传送线向所述第二传送线输出。
2.根据权利要求1所述的摄像元件，其特征在于，
所述电容器具有：
沟槽，其形成于所述第一扩散层；以及
介电膜，其形成于所述沟槽中，
所述第一电极设置在所述介电膜的内侧，
所述第一传送线与所述第一扩散层连接。
3.根据权利要求1所述的摄像元件，其特征在于，
所述电容器具有：
沟槽，其形成于所述第二扩散层；
第二电极，其形成于所述沟槽中；以及
介电膜，其形成于所述第二电极中，
所述第一电极设置在所述介电膜的内侧，并且设置在以将所述介电膜夹在中间的方式与所述第二电极相向的位置，
所述第一扩散层与所述第二电极和所述第一传送线分别连接。
4.根据权利要求1～3中的任一项所述的摄像元件，其特征在于，
还具备用于将所述第一扩散层与所述第二扩散层分离的分离构件。
5.根据权利要求1所述的摄像元件，其特征在于，具备：
电路芯片，其配置有所述多个列读出电路、所述多个列扫描电路、所述第二传送线以及所述恒流源；
像素芯片，其层叠于所述电路芯片上，配置有所述多个像素、所述多个第一传送线以及所述多个电容器；以及
连接部，其将所述第一电极与所述第一晶体管连接，
所述电容器具有：
沟槽，其形成于所述第一扩散层；以及
介电膜，其形成于所述沟槽中，
所述第一电极设置在所述介电膜的内侧，并且与所述第一传送线连接。
6.根据权利要求1所述的摄像元件，其特征在于，具备：
像素芯片，其配置有所述多个像素、所述多个第一传送线以及所述多个电容器；
电路芯片，其层叠于所述像素芯片上，配置有所述多个列读出电路、所述多个列扫描电路、所述第二传送线以及所述恒流源；以及
连接部，其将所述第一电极与所述第一晶体管连接，
所述电容器具有：
沟槽，其形成于所述第一扩散层；以及
介电膜，其形成于所述沟槽中，
所述第一电极形成于所述介电膜的内侧，
所述第一传送线与所述第一扩散层连接。
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