JP2675056C - - Google Patents

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JP2675056C
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【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、固体撮像素子に関し、例えばカラーラインセンサに利用して有効
な技術に関するものである。 〔従来の技術〕 カラーラインセンサ(一次元センサ)の例として、昭和60年電子通信学会全
国大会1−232がある。このカラーラインセンサは、ガラスキャップ上に赤(
R)、緑(G)及び青(B)のカラーフィルタをつけて、3つのラインセンサを
一体的に封止するものである。 〔発明が解決しようとする課題〕 上記のようなカラーラインセンサでは、3つのラインセンサを並べて配置し、
それぞれにR,G及びBのカラーフィルタを設けるものであるため、(1)縦方向
のピッチが大きくなり高解像度が得られないこと、(2)3つのラインセンサの組
み合わせから構成されるためその組み立て工程が必要になり、コスト高が免れな
い、(3)3つのラインセンサを同期して動作させる必要があり、駆動回路が複雑
になるとともに3つのラインセンサの素子特性のバラツキがそのまま出力信号に
現れてしまうという問題がある。 そこで、カラーラインセンサを1チップの半導体集積回路に構成することを考
えた。このようにすれば光電変換素子を高密度に配置できるため、高解像度を得
ることができる。しかしながら、上記光電変換素子を高密度に配置した場 合、次のような問題が生じることが本願発明者の研究によって明らかにされた。
上記のような半導体集積回路装置においては、画像信号用の出力端子と、その読
み出しに用いられるクロックパルスを入力する端子とを持つ。上記画像信号は微
小なアナログ信号であるのに対して、クロックパルスは電源電圧のような大きな
信号振幅で変化する信号である。したがって、上記端子を隣接して配置すると、
両者間の寄生容量を通して画像信号側にパルス性のノイズがのってしまう。 この発明の目的は、高解像度で高S/Nを実現した固体撮像素子を提供するこ
とにある。 この発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴は、本明細書の記述およ
び添付図面から明らかになるであろう。 〔課題を解決するための手段〕 本願において開示される発明のうち代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
下記の通りである。すなわち、固体撮像素子における信号出力端子に隣接して配
置される端子を空き端子とし、該空き端子を半導体集積回路から直流的な電圧が
供給される端子とする。 〔作用〕 上記した手段によれば、信号出力端子が半導体集積回路から直流的な電圧が供
給される空き端子により実質的にシールドがなされるから容量結合によるパルス
性ノイズを大幅に低減できる。 〔実施例〕 第2図には、この発明が適用されるカラーラインセンサの一実施例の要部ブロ
ック図が示されている。同図の回路ブロックは、公知の半導体集積回路の製造技
術によって、特に制限されないが、単結晶シリコンのような1つの半導体基板上
において形成される。 同図において、受光部は、一列に並んで配列されホトダイオードアレイから構
成される。この実施例では、カラーラインセンサを構成するため、青、緑及び赤
に応じてそれぞれ上記のような受光部が設けられる。上記ホトダイオードアレイ
において、1つのホトセンサーの占有面積に対して後述する転送部を構 成するCCD(電荷移送素子)アナログシフトレジスタの占有面積が大きいので
、レイアウトの制約から転送部CCDが上下に2分割される。上記ホトダイオー
ドアレイのうち、奇数番目のホトダイオードの出力信号は、同図のフォトダイオ
ードアレイからなる受光部に対して上側に設けられた転送ゲートを通して転送部
CCDに並列に読み出される。偶数番目のホトダイオードの出力信号は、同図の
フォトダイオードアレイからなる受光部に対して下側に設けられた転送ゲートを
通して転送部CCDに並列に読み出される。同図では、上記転送ゲートと転送部
を合わせてCCDのように表している。 上記各色に対応してそれぞれ上下に振り分けられて配置されたCCD転送部の
出力信号は、出力アンプを通して出力端子OSAB、OSBB(青)、OSAG
、OSBG(緑)及びOSAR、OSBR(赤)の6つの端子から出力される。 この他、上記カラーラインセンサには、後述するように転送ゲートを制御する
転送クロックパルス、CCDアナログシフトレジスタの動作に必要なシフトクロ
ックパルス、及び出力アンプの動作に必要なクロックパルス等の各種クロックパ
ルスが入力される。 上記各クロックパルスは、電源電圧のもとにフルスイングする大きな振幅を持
つのに対して、上記各出力端子OSAB、OSBB(青)、OSAG、OSBG
(緑)及びOSAR、OSBR(赤)から出力される画像信号は極めて微小な信
号である。したがって、上記のようなクロックパルスが入力される端子に隣接し
て上記出力端子を配置したのでは、画像出力信号側からみたとき端子間の寄生容
量によって飛び込むカップリングノイズが無視できない大きなものになってしま
う。 そこで、第1図に示すように、上記各端子を配置するものである。 緑色(G)に対応した信号出力端子OSAGとOSBGは、半導体集積回路装
置の上部の2番と45番の端子を用いる。上記信号出力端子OSAG(2番端子
)に隣接する1番端子は空き端子NCとし、特に制限されないが、ここからはO
D(出力アンプの動作電圧)電位を出力するようにしている。上記信号出力端子
OSAG(2番端子)に隣接する3番端子は出力アンプの電源電圧O Dが供給される。この電源電圧ODは、各色に対応した回路に共通である。一方
、上記信号出力端子OSBG(45番端子)に隣接する44番端子は回路の接地
電位VSSを供給する。この端子VSSは、各色に対応した回路に共通である。
上記信号出力端子OSBG(45番端子)に隣接する46番端子は緑色に対応し
たCCD転送路の出力部のバイアス電圧OGGが供給される。 赤色(R)に対応した信号出力端子OSBRとOSARは、半導体集積回路装
置の左側の9番と11番の端子を用いる。上記信号出力端子OSBR(9番端子
)に隣接する8番端子は空き端子NCとし、上記同様にOD電位を出力するよう
にしている。上記信号出力端子OSBR(9番端子)に隣接する10番端子は赤
色に対応したCCD転送路の出力部のバイアス電圧OGRが供給される。この端
子OGRは上記信号出力端子OSAR(11番)に隣接する端子でもある。上記
信号出力端子OSAR(11番端子)に隣接する12番端子は空き端子NCとし
、上記同様にOD電位を出力するようにしている。 青色(B)に対応した信号出力端子OSBBとOSABは、半導体集積回路装
置の右側の36番と38番の端子を用いる。上記信号出力端子OSBB(36番
端子)に隣接する35番端子は空き端子NCとし、上記同様にOD電位を出力す
るようにしている。上記信号出力端子OSBB(36番端子)に隣接する37番
端子は青色に対応したCCD転送路の出力部のバイアス電圧OGBが供給される
。この端子OGBは上記信号出力端子OSAB(38番)に隣接する端子でもあ
る。上記信号出力端子OSAB(38番端子)に隣接する39番端子は空き端子
NCとし、上記同様にOD電位を出力するようにしている。 なお、代表的なタイミングパルスについて説明すると以下の通りである。タイ
ミングパルスφTGR(19番端子)、φTGG(25番端子)及びφTGB(
30番端子)は、上記ホトダイオードアレイの信号を転送路にパラレルに読み出
すタイミングパルスである。タイミングパルスφ2R(15番端子と20番端子
)、φ1R(16番端子と21番端子)は赤色のCCDの転送用のシフトクロッ
クパルスであり、タイミングパルスφ1G(22番端子と27番端子)、φ2G
(23番端子と26番端子)は緑色のCCDの転送用のシフトクロックパルスで
あり、タイミングパルスφ1B(28番端子と32番端子)、 φ2B(29番端子と31番端子)は青色のCCDの転送用のシフトクロックパ
ルスである。 このようなクロックパルスや他のクロックパルスを含めて、上記信号出力端子
に隣接しては、いかなるクロックパルスを入力する端子が配置されることはない
。言い換えるならば、上記信号出力端子には、常に空き端子や直流的な電圧端子
が配置されるものであり、これらの端子が上記信号出力端子のシールド作用を待
つため、パルス性のノイズが微小な画像信号にのることが防止できる。 上記の実施例から得られる作用効果は、下記の通りである。すなわち、 (1)固体撮像素子における信号出力端子に隣接して配置される端子を空き端子又
は直流的な電圧が供給される端子とすることにより、信号出力端子は空き端子又
は直流的な電圧が供給された端子により実質的にシールドがなされるから容量結
合によって飛び込むパルス性ノイズを大幅に低減できるという効果が得られる。 (2)上記1つの半導体集積回路装置に三原色からなるラインセンサを設けること
により、ホトダイオードアレイを高密度に配置できるから高解像度を得ることが
できるという効果が得られる。 以上本発明者によってなされた発明を実施例に基づき具体的に説明したが、こ
の発明は上記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種
々変更可能であることはいうまでもない。例えば、ホトダイオードアレイからの
読み出しは、前記のようなCCDアナログシフトレジスタを用いるものの他、ス
イッチMOSFETを通して出力させるものであってもよい。また、信号出力端
子を1番端子等のように半導体集積回路装置の端に配置して隣接する端子を1つ
にするものであってもよい。 この発明は、前記のようなカラーラインセンサの他、CCD型やMOS型等各
種エリアセンサのように微小な画像信号を出力する端子とクロックパルスを入力
する端子を持つ各種の固体撮像素子に広く利用できるものである。 〔発明の効果〕 本願において開示される発明のうち代表的なものによって得られる効果を簡単
に説明すれば、下記の通りである。すなわち、固体撮像素子における信号 出力端子に隣接して配置される端子を空き端子とし、該空き端子を半導体集積回
路から直流的な電圧が供給される端子とすることにより、信号出力端子は半導体
集積回路から直流的な電圧が供給された空き端子により実質的にシールドがなさ
れるから容量結合によって飛び込むパルス性ノイズを大幅に低減できる。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a solid-state imaging device, and more particularly to a technology that is effective when used for a color line sensor. 2. Description of the Related Art As an example of a color line sensor (one-dimensional sensor), there is the National Convention of the Institute of Electronics and Communication Engineers 1-232 in 1985. This color line sensor has a red (
R), green (G) and blue (B) color filters are attached, and the three line sensors are integrally sealed. [Problem to be Solved by the Invention] In the color line sensor as described above, three line sensors are arranged side by side,
Each of them is provided with R, G and B color filters, so (1) the pitch in the vertical direction becomes large and high resolution cannot be obtained, and (2) it is composed of a combination of three line sensors. (3) It is necessary to operate the three line sensors synchronously, the drive circuit becomes complicated, and the variations in the element characteristics of the three line sensors are output signals as they are. There is a problem that appears in the. Therefore, it has been considered that the color line sensor is configured as a one-chip semiconductor integrated circuit. By doing so, the photoelectric conversion elements can be arranged at a high density, so that a high resolution can be obtained. However, it has been clarified by the study of the present inventor that the following problems occur when the photoelectric conversion elements are arranged at high density.
Such a semiconductor integrated circuit device has an output terminal for an image signal and a terminal for inputting a clock pulse used for reading the image signal. While the image signal is a minute analog signal, the clock pulse is a signal that changes with a large signal amplitude such as a power supply voltage. Therefore, if the above terminals are arranged adjacently,
Pulse noise is added to the image signal side through the parasitic capacitance between the two. An object of the present invention is to provide a solid-state imaging device that has realized high resolution and high S / N. The above and other objects and novel features of the present invention will become apparent from the description of the present specification and the accompanying drawings. [Means for Solving the Problems] Briefly describing the outline of a representative one of the inventions disclosed in the present application,
It is as follows. That is, a terminal arranged adjacent to the signal output terminal of the solid-state imaging device is an empty terminal, and the empty terminal is a terminal to which a DC voltage is supplied from the semiconductor integrated circuit. [Operation] According to the above-described means, the signal output terminal is substantially shielded by the empty terminal to which a DC voltage is supplied from the semiconductor integrated circuit, so that the pulse noise due to capacitive coupling can be significantly reduced. [Embodiment] FIG. 2 is a block diagram showing a main part of an embodiment of a color line sensor to which the present invention is applied. The circuit block shown in FIG. 1 is formed on a single semiconductor substrate such as single crystal silicon, though not particularly limited, by a known semiconductor integrated circuit manufacturing technique. In the figure, the light receiving section is composed of a photodiode array arranged in a line. In this embodiment, in order to constitute a color line sensor, the above-described light receiving units are provided for blue, green, and red, respectively. In the above-mentioned photodiode array, the area occupied by a CCD (charge transfer device) analog shift register constituting a transfer section described later is larger than the area occupied by one photosensor. Is done. The output signals of the odd-numbered photodiodes in the photodiode array are read out in parallel to the transfer section CCD through the transfer gate provided above the light receiving section composed of the photodiode array in FIG. The output signals of the even-numbered photodiodes are read out in parallel to the transfer unit CCD through a transfer gate provided below the light receiving unit composed of the photodiode array in FIG. In the figure, the transfer gate and the transfer section are represented like a CCD together. The output signals of the CCD transfer units, which are allocated to the respective colors in the vertical direction, are output to output terminals OSAB, OSBB (blue), OSAG through an output amplifier.
, OSBG (green) and OSAR, OSBR (red). In addition, the color line sensor includes various clocks such as a transfer clock pulse for controlling a transfer gate, a shift clock pulse required for operation of a CCD analog shift register, and a clock pulse required for operation of an output amplifier, as described later. A pulse is input. Each of the clock pulses has a large amplitude that makes a full swing under the power supply voltage, whereas each of the output terminals OSAB, OSBB (blue), OSAG, OSBG
(Green) and image signals output from OSAR and OSBR (Red) are extremely small signals. Therefore, if the output terminal is arranged adjacent to the terminal to which the clock pulse is input as described above, the coupling noise that jumps in due to the parasitic capacitance between the terminals when viewed from the image output signal side becomes large that cannot be ignored. Would. Therefore, as shown in FIG. 1, the above terminals are arranged. As the signal output terminals OSAG and OSBG corresponding to green (G), terminals Nos. 2 and 45 at the top of the semiconductor integrated circuit device are used. The first terminal adjacent to the signal output terminal OSAG (second terminal) is an empty terminal NC, and is not particularly limited.
D (operating voltage of output amplifier) potential is output. The third terminal adjacent to the signal output terminal OSAG (second terminal) is supplied with the power supply voltage OD of the output amplifier. This power supply voltage OD is common to circuits corresponding to each color. On the other hand, a terminal 44 adjacent to the signal output terminal OSBG (terminal 45) supplies the ground potential VSS of the circuit. This terminal VSS is common to circuits corresponding to each color.
The terminal 46 adjacent to the signal output terminal OSBG (terminal 45) is supplied with the bias voltage OGG of the output section of the CCD transfer path corresponding to green. As the signal output terminals OSBR and OSAR corresponding to red (R), terminals 9 and 11 on the left side of the semiconductor integrated circuit device are used. The eighth terminal adjacent to the signal output terminal OSBR (the ninth terminal) is an empty terminal NC so as to output the OD potential as described above. The 10th terminal adjacent to the signal output terminal OSBR (the 9th terminal) is supplied with the bias voltage OGR of the output section of the CCD transfer path corresponding to red. This terminal OGR is also a terminal adjacent to the signal output terminal OSAR (No. 11). The twelfth terminal adjacent to the signal output terminal OSAR (the eleventh terminal) is an empty terminal NC so as to output the OD potential as described above. As the signal output terminals OSBB and OSAB corresponding to blue (B), terminals 36 and 38 on the right side of the semiconductor integrated circuit device are used. A terminal 35 adjacent to the signal output terminal OSBB (terminal 36) is an empty terminal NC, and outputs an OD potential as described above. The 37th terminal adjacent to the signal output terminal OSBB (the 36th terminal) is supplied with the bias voltage OGB of the output section of the CCD transfer path corresponding to blue. This terminal OGB is also a terminal adjacent to the signal output terminal OSAB (No. 38). The 39th terminal adjacent to the signal output terminal OSAB (the 38th terminal) is an empty terminal NC, and outputs the OD potential in the same manner as described above. The following describes a typical timing pulse. Timing pulses φTGR (terminal 19), φTGG (terminal 25) and φTGB (terminal 25)
(No. 30 terminal) is a timing pulse for reading the signal of the photodiode array in parallel to the transfer path. Timing pulses φ2R (terminals 15 and 20) and φ1R (terminals 16 and 21) are shift clock pulses for red CCD transfer, and timing pulses φ1G (terminals 22 and 27), φ2G
(Terminals 23 and 26) are shift clock pulses for green CCD transfer. Timing pulses φ1B (Terminals 28 and 32) and φ2B (Terminals 29 and 31) are blue CCDs. Is a shift clock pulse for transfer. No terminal for inputting any clock pulse is arranged adjacent to the signal output terminal including such a clock pulse or another clock pulse. In other words, a vacant terminal or a DC voltage terminal is always arranged in the signal output terminal, and since these terminals wait for the shielding effect of the signal output terminal, pulse noise is very small. It can be prevented from getting on the image signal. The operational effects obtained from the above embodiment are as follows. That is, (1) The signal output terminal of the solid-state imaging device, which is disposed adjacent to the signal output terminal, is a vacant terminal or a terminal to which a DC voltage is supplied. Since the shield is made substantially by the supplied terminal, the effect that the pulse noise jumped in by the capacitive coupling can be greatly reduced can be obtained. (2) By providing the line sensors of the three primary colors in the one semiconductor integrated circuit device, it is possible to obtain a high resolution since the photodiode arrays can be arranged at a high density. Although the invention made by the inventor has been specifically described based on the embodiments, the invention is not limited to the above-described embodiments, and various changes can be made without departing from the gist of the invention. Nor. For example, reading from the photodiode array may be performed by using a CCD MOSFET instead of using the above-described CCD analog shift register, or may be performed by using a switch MOSFET. Further, the signal output terminal may be arranged at the end of the semiconductor integrated circuit device such as the first terminal and the number of adjacent terminals may be reduced to one. The present invention is widely applied to various solid-state imaging devices having a terminal for outputting a minute image signal and a terminal for inputting a clock pulse, such as various area sensors such as a CCD type and a MOS type, in addition to the color line sensor described above. Available. [Effects of the Invention] The effects obtained by typical ones of the inventions disclosed in the present application will be briefly described as follows. That is, the signal output terminal of the solid-state imaging device is provided as a vacant terminal, and the vacant terminal is a terminal to which a DC voltage is supplied from the semiconductor integrated circuit. Since an empty terminal to which a DC voltage is supplied from the circuit is substantially shielded, pulse noise jumping in by capacitive coupling can be greatly reduced.

【図面の簡単な説明】 第1図は、この発明に係る固体撮像素子の一実施例を示すピン配置図、 第2図は、この発明に係るカラーラインセンサの要部ブロック図である。 CCD・・転送部(アナログシフトレジスタ)[Brief description of the drawings]   FIG. 1 is a pin arrangement diagram showing one embodiment of a solid-state imaging device according to the present invention,   FIG. 2 is a block diagram of a main part of the color line sensor according to the present invention.   CCD transfer section (analog shift register)

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1.1チップ上に光電変換素子を配列した半導体集積回路と、該半導体集積回路
を収納する収納部と、該収納部の相対する2辺に設けられた複数の端子とを有し
、該端子の画像信号出力端子に隣接して配置される端子を空き端子とし、該空き
端子に上記半導体集積回路から直流的な電圧が供給されることを特徴とする固体
撮像素子。
Claims 1. A semiconductor integrated circuit in which photoelectric conversion elements are arranged on a chip, a storage portion for storing the semiconductor integrated circuit, and a plurality of terminals provided on two opposite sides of the storage portion. And a terminal arranged adjacent to the image signal output terminal of the terminal as an empty terminal ,
A solid-state imaging device , wherein a DC voltage is supplied to a terminal from the semiconductor integrated circuit .

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