WO2009096338A1 - 固体撮像装置及びそれを含むx線ct装置 - Google Patents

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WO2009096338A1
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pixel
photodiode
solid
imaging device
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PCT/JP2009/051105
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Kazuki Fujita
Harumichi Mori
Ryuji Kyushima
Masahiko Honda
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Hamamatsu Photonics K.K.
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    • H04N5/30Transforming light or analogous information into electric information
    • H04N5/32Transforming X-rays

Definitions

  • the present invention relates to a solid-state imaging device including a plurality of light receiving units arranged two-dimensionally, and an X-ray CT apparatus including the same.
  • PPS Passive Pixel Sensor
  • the PPS solid-state imaging device has a structure in which PPS pixel portions including photodiodes that generate an amount of electric charge corresponding to incident light intensity are two-dimensionally arranged in M rows and N columns. In each pixel portion, the charge generated by the photodiode in response to light incidence is stored in the capacitor element of the integration circuit, and a voltage value corresponding to the amount of stored charge is output.
  • the output ends of each of the M pixel units belonging to each column are connected to the input ends of the integration circuits provided corresponding to the columns via readout wirings provided corresponding to the columns. It is connected. Then, in order from the first row to the M-th row, the charges generated in the photodiodes of the pixel portion are input to the corresponding integration circuit via the corresponding readout wiring, and the voltage value corresponding to the charge amount from the integration circuit. Is output.
  • each of the N pixel units belonging to each row is connected to the control unit via a row selection wiring provided corresponding to the row.
  • each pixel unit outputs charges generated in the photodiode to the readout wiring.
  • a PPS solid-state imaging device is used in various applications.
  • a PPS solid-state imaging device is combined with a scintillator panel and used as an X-ray flat panel sensor in medical applications and industrial applications.
  • the PPS solid-state imaging device is specifically used in an X-ray CT apparatus, a microfocus X-ray inspection apparatus, and the like.
  • a solid-state imaging device used for such an application includes a large-area light-receiving unit in which M ⁇ N pixel units are two-dimensionally arranged, and the light-receiving unit has a side length exceeding 10 cm. In some cases, it is integrated on a semiconductor substrate. Therefore, only one solid-state imaging device may be manufactured from one semiconductor wafer. JP 2006-234557 A JP 2001-027673 A
  • the inventors have found the following problems. That is, in the conventional solid-state imaging device, when the readout wiring corresponding to any column is disconnected during manufacture, the M pixel units belonging to that column are positioned closer to the integration circuit than the disconnection position. The pixel portion to be connected is connected to the integration circuit by the readout wiring, but the pixel portion located far from the disconnection position with respect to the integration circuit is not connected to the integration circuit.
  • the charge generated in the photodiode in response to light incidence in the pixel portion located far from the disconnection position with respect to the integration circuit is not read out to the integration circuit, and the photodiode It is being accumulated in the junction capacitance part.
  • the row selection wiring corresponding to any one of the rows is disconnected in the middle of manufacturing, among the N pixel portions belonging to the row, the pixel portion located closer to the row selection portion than the disconnection position is Although connected to the row selection unit through the row selection wiring, the pixel unit located farther from the disconnection position than the row selection unit is not connected to the row selection unit.
  • the charge generated in the photodiode in response to the light incidence in the pixel portion located far from the disconnection position with respect to the row selection portion is not read out to the integration circuit and accumulated in the junction capacitance portion of the photodiode.
  • the amount of charge accumulated in the junction capacitance portion of the photodiode exceeds the saturation level, the charge exceeding the saturation level overflows to the adjacent pixel portion.
  • the influence when one readout wiring is disconnected, the influence not only affects the pixel portion of the column connected to the readout wiring, but also extends to the pixel portions of both adjacent columns. Eventually, a defective line occurs in the pixel portions of three consecutive columns. Similarly, when one row selection wiring is disconnected, the influence extends not only to the pixel portion of the row connected to the row selection wiring, but also to the pixel portions of both adjacent rows. A defective line is generated in the pixel portions of the three rows.
  • the defective lines are not continuous and if both sides of one defective line are normal lines, it is possible to interpolate the pixel data of the defective lines using the pixel data of the normal lines on both sides.
  • the probability of occurrence of disconnection is increased because the readout wiring and the row selection wiring are long.
  • Patent Document 1 proposes a technique intended to eliminate the problems of such a conventional solid-state imaging device.
  • this conventional technique an average value of all pixel data of adjacent lines adjacent to the defective line is obtained, and an average value of all pixel data of several normal lines adjacent to the defect line is also obtained. If the difference is equal to or greater than a certain value, it is determined that the adjacent line is also defective, the pixel data of the adjacent line is corrected, and the pixel data of the defective line is further corrected based on the corrected value of the pixel data of the adjacent line. Correct.
  • Patent Document 2 proposes a technique intended to solve the problems of the above-described conventional solid-state imaging device.
  • a dummy photodiode is formed in the region between the pixel portions, Charges saturated in the pixel portion on the defective line are caught by a dummy photodiode and discharged.
  • the present invention has been made to solve the above-described problems, and is capable of obtaining a high-resolution image even when any of the readout wirings or row selection wirings is disconnected.
  • An object of the present invention is to provide a solid-state imaging device having a structure and an X-ray CT apparatus including the same.
  • each of the pixel portions P 1,1 to P M, N includes a photodiode that generates an amount of charge corresponding to the intensity of incident light, and a readout switch connected to the photodiode.
  • the photodiodes included in the pixel portion P m, n (m is an integer from 1 to M and n is an integer from 1 to N) in the light receiving unit have the first conductivity type.
  • the light receiving unit includes channel stoppers provided in regions sandwiched between the pixel units P 1,1 to P M, N.
  • the channel stopper is formed of a first conductivity type third semiconductor region having an impurity concentration higher than that of the first semiconductor region.
  • the light receiving portion is a region surrounded by any 2 ⁇ 2 pixel portions adjacent to each other among the pixel portions P 1,1 to P M, N (specifically, corner portions of the arbitrary pixel portions).
  • the first dummy photodiode provided in a state surrounded by the channel stopper.
  • the first dummy photodiode includes a common first semiconductor region and a second conductivity type fourth semiconductor region formed on the first semiconductor region.
  • One of the first conductivity type and the second conductivity type is P-type, and the other is N-type.
  • the light receiving unit is surrounded by a channel stopper in a region surrounded by any two adjacent pixel units among the pixel units P 1,1 to P M, N
  • the second dummy photodiode may be further included.
  • the second dummy photodiode is constituted by a common first semiconductor region and a second conductivity type fifth semiconductor region formed on the first semiconductor region.
  • the pixel portion on the defective line responds to light incidence.
  • the charges generated in the photodiode are not read out and are stored in the junction capacitance portion of the photodiode.
  • the amount of charge accumulated in the junction capacitance portion of the photodiode exceeds the saturation level, the charge exceeding the saturation level overflows outside the pixel portion.
  • the dummy area is surrounded by the channel stopper in the area between the pixel parts (the area around the corner of each pixel part or the area between the two pixel parts) in the light receiving part.
  • a photodiode is provided.
  • the solid-state imaging device can obtain a high-resolution image even when any one of the readout wirings or the row selection wiring is disconnected.
  • each pixel portion occupies a substantially square area.
  • Most of the substantially square region is a photodiode region, and a field effect transistor as a read switch is formed at one corner of the approximately square region. Since the electric field strength is high at the corners of the substantially square region of the photodiode, the electric charge tends to overflow. Further, unnecessary charges are likely to be generated in the vicinity of the region where the read switch is provided. Therefore, in the present invention, at least a region surrounded by any 2 ⁇ 2 pixel portions adjacent to each other out of the M ⁇ N pixel portions P 1,1 to P M, N (each of the arbitrary pixel portions). Since the dummy photodiode is formed in the common corner portion), the charge generated at the corner of the substantially square region of the photodiode can be efficiently discharged by the dummy photodiode.
  • the X-ray CT apparatus includes an X-ray output unit, a solid-state imaging device having the above-described structure (solid-state imaging device according to the present invention), moving means, and an image analysis unit.
  • the X-ray output unit outputs X-rays toward the subject.
  • the solid-state imaging device receives and captures X-rays that are output from the X-ray output unit and arrive through the subject.
  • the moving means moves the X-ray output unit and the solid-state imaging device relative to the subject.
  • the image analysis unit receives frame data output from the solid-state imaging device, and generates a tomographic image of the subject based on the frame data.
  • a high-resolution image can be obtained even when any row selection wiring is disconnected.
  • FIG. 4 is a circuit diagram of each of a pixel unit P m, n , an integration circuit Sn, and a holding circuit H n included in the solid-state imaging device 1 illustrated in FIG. 1. These are timing charts explaining the operation of the solid-state imaging device shown in FIG. These are top views which show the structural example of the light-receiving part in the solid-state imaging device shown by FIG. These are top views which show the other structural example of the light-receiving part in the solid-state imaging device shown by FIG.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view of a region located between pixel portions along line AA in FIG. 5.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view of a region located between pixel portions along the line BB in FIG. 5.
  • SYMBOLS 1 Solid-state imaging device 10, 10A, 10B ... Light-receiving part, 20, 20A, 20B ... Signal reading part, 30 ... Control part, 201 ... P-type semiconductor area, 202 ... N + type semiconductor area, 203 ... Depletion layer, 204 ... P + type semiconductor region, 205 ... insulating layer, 206 ... contact hole, 207 ... metal wiring, 212 ... N + type semiconductor region, 213 ... depletion layer, 216 ... contact hole, P 1,1 to P M, N ... Pixel part, PD ... Photodiode, SW 1 ... Reading switch, S 1 to S N ... Integration circuit, C 2 ... Integration capacitor element, SW 2 ...
  • Discharge switch A 2 ... Amplifier, H 1 to H N ... holding circuit, C 3 ... holding capacitor, SW 31 ... input switch, SW 32 ... output switch, L V, m ... m-th row selection wiring, L H, n ... n-th column selection wiring, L O, n ... n-th column readout arrangement Line, L R ... discharge controlling wiring, L H ... hold controlling wiring, L out ... voltage output wiring, CS ... channel stopper, PD1, PD2 ... photodiode dummy.
  • FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an embodiment of a solid-state imaging device according to the present invention.
  • the solid-state imaging device 1 shown in FIG. 1 includes a light receiving unit 10, a signal reading unit 20, and a control unit 30.
  • a scintillator panel is overlaid on the light receiving surface 10 of the solid-state imaging device 1.
  • the light receiving unit 10 includes M ⁇ N pixel units P 1,1 to P M, N two-dimensionally arranged in a matrix in M rows and N columns.
  • the pixel unit P m, n means a pixel unit located in the m-th row and the n-th column.
  • M and N are each an integer of 2 or more
  • m is an integer of 1 to M
  • n is an integer of 1 to N.
  • the pixel unit P m, n in the light receiving unit 10 is a PPS pixel unit and has a common configuration.
  • Each of the N pixel portions P m, 1 to P m, N belonging to the m-th row is connected to the control unit 30 via the m-th row selection wiring L V, m .
  • the output ends of the M pixel units P 1, n to P M, n belonging to the n-th column are connected to the integration circuit S n included in the signal readout unit 20 via the n-th column readout wiring L O, n. It is connected to the.
  • the signal reading unit 20 includes N integration circuits S 1 to S N and N holding circuits H 1 to H N. Each integrating circuit Sn has a common configuration. Moreover, the holding circuits H n have a common configuration.
  • Each integrating circuit Sn has an input terminal connected to the readout wiring L O, n .
  • Each integrating circuit S n accumulates the charge input through the input terminal, and outputs a voltage value corresponding to the accumulated charge amount from the output terminal to the holding circuit H n .
  • the N integrating circuits S 1 ⁇ S N respectively connected to the control unit 30 via the discharge control wiring L R.
  • Each holding circuit H n has an input terminal connected to the output terminal of the integrating circuit S n. Each holding circuit H n holds the voltage value input via this input terminal, and outputs the held voltage value from the output terminal to the output wiring L out .
  • Each of the N holding circuits H 1 to H N is connected to the control unit 30 via a holding control wiring L H. Moreover, each holding circuit H n is connected to the control unit 30 first n column selecting wiring L H, through n.
  • the control unit 30 outputs the m-th row selection control signal Vsel (m) to the m-th row selection wiring LV , m, and outputs the m-th row selection control signal Vsel (m) to N pixels in the m-th row.
  • Each of the parts P m, 1 to P m, N is given.
  • the M row selection control signals Vsel (1) to Vsel (M) sequentially become significant values.
  • the control unit 30 includes a shift register in order to sequentially output M row selection control signals Vsel (1) to Vsel (M) as significant values.
  • Control unit 30 the n-th column selecting control signal Hsel (n) and outputs the n-th column selecting wiring L H, the n, giving the n-th column selecting control signal Hsel (n) to the holding circuit H n.
  • N column selection control signals Hsel (1) to Hsel (N) also sequentially become significant values.
  • the control unit 30 includes a shift register for sequentially outputting N column selection control signals Hsel (1) to Hsel (N) as significant values.
  • the control unit 30 outputs a discharging control signal Reset to the discharge controlling wiring L R, provide the discharge control signal Reset to the N integrating circuits S 1 ⁇ S N, respectively.
  • Control unit 30 outputs a holding control signal Hold to the hold controlling wiring L H, it gives the holding control signal Hold to the N holding circuits H 1 ⁇ H N, respectively.
  • control unit 30 controls the opening / closing operation of the readout switch SW 1 included in each of the N pixel units P m, 1 to P m, N belonging to the m-th row in the light receiving unit 10, and The voltage reading holding operation and the output operation in the signal reading unit 20 are controlled.
  • the control unit 30 uses the voltage value corresponding to the amount of charge generated in the photodiode PD included in each of the M ⁇ N pixel units P 1,1 to P M, N in the light receiving unit 10 as frame data.
  • the signal reading unit 20 repeatedly outputs the signal.
  • FIG. 2 is a circuit diagram of each of the pixel unit P m, n , the integration circuit Sn, and the holding circuit H n included in the solid-state imaging device illustrated in FIG.
  • the circuit diagram of the pixel portion P m, n is representative of M ⁇ N pixel portions P 1,1 to P M, N
  • the integration circuit S is representative of N integration circuits S 1 to S N.
  • a circuit diagram of n and a circuit diagram of the holding circuit H n are shown as a representative of the N holding circuits H 1 to H N. That is, FIG. 2 shows circuit portions related to the pixel portion P m, n of the m- th row and the n-th column and the n-th column readout wiring L O, n .
  • Pixel unit P m, n includes a photodiode PD and the readout switch SW 1.
  • the anode terminal of the photodiode PD is grounded, the cathode terminal of the photodiode PD is connected to the n-th column readout wiring L O via the readout switch SW 1, to n.
  • the photodiode PD generates an amount of charge corresponding to the incident light intensity, and accumulates the generated charge in the junction capacitor.
  • the read switch SW 1 is supplied with an m-th row selection control signal from the control unit 30 via the m-th row selection wiring LV , m .
  • the m-th row selection control signal is an electric signal for instructing the opening / closing operation of the read switch SW 1 included in each of the N pixel portions P m, 1 to P m, N belonging to the m-th row in the light receiving unit 10. .
  • the pixel portion P m, the n when the m-th row selecting control signal Vsel (m) is at low level, opens readout switch SW 1. At this time, the electric charge generated in the photodiode PD is accumulated in the junction capacitance portion without being output to the n-th column readout wiring L O, n .
  • the readout switch SW 1 when the m-th row selecting control signal Vsel (m) is at high level, the readout switch SW 1 in close. In this case, charges accumulated in the junction capacitance portion is generated in the photodiode PD until it passes through the readout switch SW 1, and output the n-th column readout wiring L O, to n.
  • the n-th column readout wiring L O, n is connected to a readout switch SW 1 included in each of the M pixel units P 1, n to P M, n belonging to the n-th column in the light receiving unit 10.
  • the n-th column readout wiring L O, n receives charges generated in the photodiode PD included in any one of the M pixel portions P 1, n to P M, n in the pixel portion. read out via the readout switch SW 1 included in, and transfers to the integrating circuit S n.
  • the integrating circuit Sn includes an amplifier A 2 , an integrating capacitive element C 2, and a discharging switch SW 2 . Integrating capacitive element C 2 and the discharge switch SW 2 are connected in parallel to each other, and provided between an input terminal of the amplifier A 2 and the output terminal. The input terminal of the amplifier A 2 is connected to the n-th column readout wiring L O, to n. Discharge switch SW 2 are given the discharge control signal Reset passed through the discharge controlling wiring L R from the controlling section 30.
  • the discharge control signal Reset is an electric signal instructing the opening / closing operation of the discharge switch SW 2 included in each of the N integration circuits S 1 to S N.
  • the holding circuit H n includes an input switch SW 31 , an output switch SW 32, and a holding capacitive element C 3 .
  • One end of the holding capacitive element C 3 is grounded.
  • the other end of the holding capacitive element C 3 is connected via an input switch SW 31 is connected to the output terminal of the integrating circuit S n, and is connected to the voltage output wiring L out via the output switch SW 32.
  • Input switch SW 31 is supplied with a holding control signal Hold through the wiring L H for holding control from the control unit 30.
  • the holding control signal Hold is an electric signal that instructs the opening / closing operation of the input switch SW 31 included in each of the N holding circuits H 1 to H N.
  • the output switch SW 32 is supplied with the n-th column selection control signal Hsel (n) from the control unit 30 via the n-th column selection wiring L H, n .
  • N-th column selecting control signal Hsel (n) is an electrical signal for instructing opening and closing operations of the output switch SW 32 included in the holding circuit H n.
  • the control unit 30 uses the discharge control signal Reset to output N pixels.
  • the discharging switch SW 2 included in each of the integrating circuits S 1 to S N is instructed to be closed and then opened. Thereafter, the readout switch SW 1 included in each of the N pixel portions P m, 1 to P m, N belonging to the m-th row in the light receiving unit 10 is set to a predetermined period by the m-th row selection control signal Vsel (m). Instruct to close.
  • the control unit 30 instructs the input switch SW 31 included in each of the N holding circuits H 1 to H N to change from the closed state to the open state by the holding control signal Hold during the predetermined period. Then, after the predetermined period, the control unit 30 sequentially sets the output switches SW 32 included in each of the N holding circuits H 1 to H N by the column selection control signals Hsel (1) to Hsel (N). Instruct to close only for a period. The control unit 30 sequentially performs the above control for each row.
  • FIG. 1 the operation of one embodiment (FIG. 1) of the solid-state imaging device according to the present invention will be described.
  • the solid-state imaging device under the control of the control unit 30, M row selection control signals Vsel (1) to Vsel (M), N column selection control signals Hsel (1) to Hsel (N), By changing the level of each of the discharge control signal Reset and the hold control signal Hold at a predetermined timing, it is possible to obtain frame data by capturing an image of light incident on the light receiving surface 10.
  • FIG. 3 is a timing chart for explaining the operation of the solid-state imaging device 1.
  • FIG. 3 shows (a) a discharge control signal Reset for instructing the opening / closing operation of the discharge switch SW 2 included in each of the N integration circuits S 1 to S N , and (b) the first row in the light receiving unit 10.
  • First row selection control signal Vsel (1) for instructing opening / closing operation of the readout switch SW 1 included in each of the N pixel portions P 1,1 to P 1, N
  • Second row in the light receiving unit 10 the N pixel portions P 2,1 ⁇ P 2, N second row selecting control signal Vsel for instructing opening and closing operations of the readout switches SW 1 included in each of (2)
  • the N holding A hold control signal Hold that indicates an opening / closing operation of the input switch SW 31 included in each of the circuits H 1 to H N is shown.
  • Reading of charges generated in the photodiode PD included in each of the N pixel portions P 1,1 to P 1, N belonging to the first row and accumulated in the junction capacitance portion is performed as follows.
  • the readout switch SW 1 included in each of the N pixel portions P 1,1 to P 1, N belonging to the first row in the light receiving unit 10 is closed.
  • the holding control signal Hold output from the control unit 30 to the holding control wiring L H becomes high level during the period from time t 13 to time t 14 .
  • the input switch SW 31 is closed in each of the N holding circuits H 1 to H N.
  • the holding control signal Hold switches from high level to low level, in the N holding circuits H 1 ⁇ H N, the input switch SW 31 closed To open state. Then, a voltage value being input to the input terminal of the holding circuit H n are output from the output terminal of the integrating circuit S n is held in the holding capacitive element C 3.
  • the column selection control signals Hsel (1) to Hsel (N) output from the control unit 30 to the column selection wirings L H, 1 to L H, N are sequentially constant. High level only for the period.
  • the output switches SW 32 included in each of the N holding circuits H 1 to H N are sequentially closed for a certain period. Thereby, the voltage value held in the holding capacitive element C 3 of the holding circuits H n are sequentially outputted through the output switches SW 32 to the voltage output wiring L out.
  • the voltage value V out output to the voltage output wiring L out represents the received light intensity in the photodiode PD included in each of the N pixel portions P 1,1 to P 1, N in the first row.
  • the discharge control signal Reset is at the high level output from the control unit 30 to the discharge controlling wiring L R.
  • the discharge switch SW 2 is closed.
  • the integrating capacitive element C 2 is discharged.
  • the second row selection control signal Vsel (2) a high level output from the control unit 30 to the second row selecting wiring L V, 2 It becomes.
  • the readout switch SW 1 included in each of the N pixel portions P 2,1 to P 2, N belonging to the second row in the light receiving unit 10 is closed.
  • the holding control signal Hold that is output from the control unit 30 to the holding control wiring L H is at a high level during the period from time t 23 to time t 24 .
  • the input switch SW 31 is closed in each of the N holding circuits H 1 to H N.
  • the column selection control signals Hsel (1) to Hsel (N) output from the control unit 30 to the column selection wirings L H, 1 to L H, N are sequentially constant. High level only during the period. As a result, the output switches SW 32 included in each of the N holding circuits H 1 to H N are sequentially closed for a certain period.
  • the voltage value V out indicating the light reception intensity in the photodiode PD included in each of the N pixel portions P 2,1 to P 2, N belonging to the second row is output to the voltage output wiring L out . Is done.
  • each pixel portion P m, n belonging to the m-th row is closed.
  • the charge generated in the photodiode PD and accumulated in the junction capacitance portion passes through the readout switch SW 1 and the n-th column readout wiring L O, n of the pixel portion P m, n , and passes through the integration circuit Sn . It is transferred to the integrating capacitive element C 2.
  • the accumulated charge in the junction capacitance portion of the photodiode PD of each pixel portion P m, n belonging to the m-th row is initialized.
  • the solid-state imaging device 1 shown in FIG. 1 (one embodiment of the solid-state imaging device according to the present invention) is described below with reference to FIGS. ,Operate. That is, in the solid-state imaging device 1, the light receiving unit 10 is a region surrounded by any 2 ⁇ 2 pixel units adjacent to each other among the M ⁇ N pixel units P 1,1 to P M, N ( A corner portion common to each pixel portion) includes a dummy photodiode PD1 (first dummy photodiode) provided in a state surrounded by a channel stopper CS.
  • PD1 first dummy photodiode
  • FIGS. 4 and 5 each show a configuration example (plan view) of the light receiving unit 10 in the solid-state imaging device 1.
  • one pixel portion P m in the photodetecting section 10, around the n, the pixel portion P m, is shown also a part of the neighboring pixel portions of n.
  • the layout of the semiconductor region is mainly shown, but the metal wiring (row selection wiring, readout wiring) and the insulating layer on the semiconductor region are not shown. .
  • the pixel portion P m, n occupies a substantially square area. As most of the substantially square region is a region of the photodiode PD, The field effect transistor as the read switch SW 1 in is formed on one corner of the substantially square region.
  • the source terminal of the field effect transistor as the readout switch SW 1 of the pixel portion P m, n is connected to the cathode terminal of the photodiode PD, and the drain terminal of this field effect transistor is connected to the readout wiring L O, n .
  • the gate terminal of this field effect transistor is connected to the row selection wiring LV , m .
  • channel stoppers CS are continuously formed in the region between the pixel portions.
  • a dummy photodiode PD1 is formed in a region surrounded by 2 ⁇ 2 arbitrary pixel portions adjacent to each other. This dummy photodiode PD1 is surrounded by a channel stopper CS.
  • the dummy photodiode PD1 is formed only in a region surrounded by arbitrary 2 ⁇ 2 pixel portions adjacent to each other.
  • the layout example shown in FIG. 5 in addition to the dummy photodiode PD1 being formed in a region surrounded by any mutually adjacent 2 ⁇ 2 pixel portions, any two adjacent pixels A dummy photodiode PD2 is also formed in a region sandwiched between the portions.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view of the peripheral area of the pixel portion P m, n along the line AA in FIG.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view of the peripheral region of the pixel portion Pm , n along the line BB in FIG.
  • a cross section is shown for a part of the pixel portions adjacent to each other with the region between the pixel portions as the center.
  • FIG. 6 shows a cross section of a region where the dummy photodiodes PD1 and PD2 are not formed.
  • FIG. 7 shows a cross section of a portion where the dummy photodiode PD2 is formed.
  • the semiconductor region 201 is a semiconductor region to which a P-type impurity is added, and includes a substrate and an epitaxial layer formed on the substrate.
  • the photodiode PD included in the pixel portion P m, n is composed of a P-type semiconductor region 201 and an N + -type semiconductor region 202 provided on the P-type semiconductor region 201.
  • a depletion layer 203 is formed in a region including the boundary between the P-type semiconductor region 201 and the N + -type semiconductor region 202.
  • a channel stopper CS made of a P + type semiconductor region 204 having a P type impurity concentration higher than that of the P semiconductor region 201 is formed in a region between the pixel portions (a region between the N + type semiconductor regions 202). This P + type semiconductor region 204 is connected to a metal wiring 207 through a contact hole 206 formed in the insulating layer 205.
  • Each of the dummy photodiodes PD1 and PD2 includes a P-type semiconductor region 201 and an N + -type semiconductor region 212 provided on the P-type semiconductor region 201.
  • a depletion layer 213 is formed in a region including a boundary between the P-type semiconductor region 201 and the N + -type semiconductor region 212.
  • the N + type semiconductor region 212 is connected to the metal wiring 207 through a contact hole 216 formed in the insulating layer 205.
  • the N + type semiconductor region 212 is surrounded by a P + type semiconductor region 204, and each of the dummy photodiodes PD1 and PD2 is surrounded by a channel stopper CS.
  • the thickness of the semiconductor region 201 including the substrate is 750 ⁇ m.
  • Each of the N + type semiconductor region 202, the P + type semiconductor region 204, and the N + type semiconductor region 212 has a thickness of 1 ⁇ m.
  • Each of the P + type semiconductor region 204 and the N + type semiconductor region 212 has a width of 1.4 ⁇ m.
  • the interval between two adjacent N + type semiconductor regions 202 is 3.6 ⁇ m, and the width of the metal wiring 207 is 4.8 ⁇ m.
  • the distance between the N + type semiconductor region 202 and the N + type semiconductor region 212 is 3.6 ⁇ m, and the width of the metal wiring 207 is as follows. 9.8 ⁇ m.
  • the solid-state imaging device 1 having the above structure (one embodiment of the solid-state imaging device according to the present invention)
  • dummy photodiodes PD1 and PD2 are formed surrounded by the channel stopper CS in the region between the pixel portions.
  • the charges overflowing from the pixel portion are caught and discharged by the dummy photodiodes PD1 and PD2.
  • this solid-state imaging device 1 it is suppressed that an electric charge flows into the pixel part adjacent to a pixel part, and the fall of S / N ratio is suppressed. Therefore, according to the solid-state imaging device 1, a high-resolution image can be obtained even when any one of the readout wirings or the row selection wiring is disconnected.
  • the voltage value corresponding to the pixel part on the defective line in the frame data is set to the pixel part on the adjacent normal line. Can be determined based on the voltage value corresponding to. In this determination, it is preferable to perform an interpolation calculation based on a voltage value corresponding to a pixel portion on both adjacent lines.
  • the dummy photodiodes PD1 and PD2 are intended to discharge charges overflowing from the pixel portion, and are not intended to actively collect so-called crosstalk carriers. Therefore, it is not preferable that the depletion layer 213 expands too much when no disconnection occurs. This is because when the solid-state imaging device 1 is used as an X-ray flat panel sensor in combination with a scintillator panel, scintillator light is generated isotropically from the scintillator panel. For this reason, a certain amount of charge is generated also in the region between the pixel portions, but if this charge is discharged by the dummy photodiodes PD1 and PD2, the output may be reduced.
  • the dummy photodiodes PD1 and PD2 are not provided so as to extend continuously in the region between the pixel portions, but are provided discretely (dot-like). Moreover, the dummy photodiodes PD1 and PD2 are both surrounded by the channel stopper CS. With this configuration, it is possible to achieve an appropriate balance between suppression of output decrease and suppression of S / N ratio decrease.
  • the pixel portion P m, n occupies a substantially square region, and most of the substantially square region is the region of the photodiode PD, and at one corner of the substantially square region.
  • field effect transistor as the read switch SW 1 in is formed. Since the electric field strength is high at the corners of the substantially square region of the photodiode PD, the electric charge tends to overflow. Further, in the vicinity of the region where the read switch SW 1 in is provided, apt unnecessary charge is generated.
  • a dummy photodiode PD1 is formed in the solid-state imaging device 1. Therefore, the charges generated at the corners of the substantially square region of the photodiode PD can be efficiently discharged by the dummy photodiode PD1.
  • the dummy photodiode PD2 is not provided in a region sandwiched between two adjacent pixel portions. Since only the dummy photodiode PD1 is provided in the region surrounded by the adjacent 2 ⁇ 2 pixel portions, the photosensitive region of the photodiode PD in each pixel portion can be widened and the aperture ratio is increased. be able to.
  • the solid-state imaging device 1 having the above-described structure can be suitably used for an X-ray CT apparatus.
  • An embodiment of an X-ray CT apparatus (X-ray CT apparatus according to the present invention) provided with the solid-state imaging apparatus 1 (an embodiment of the solid-state imaging apparatus according to the present invention) will be described below.
  • FIG. 8 is a diagram showing the configuration of an embodiment of the X-ray CT apparatus according to the present invention.
  • the X-ray source 106 generates X-rays toward the subject.
  • the irradiation field of X-rays generated from the X-ray source 106 is controlled by the primary slit plate 106b.
  • the X-ray source 106 includes an X-ray tube, and the amount of X-ray irradiation to the subject is controlled by adjusting conditions such as tube voltage, tube current, and energization time of the X-ray tube.
  • the X-ray imager 107 incorporates a CMOS solid-state image pickup device having a plurality of two-dimensionally arranged pixel units, and detects an X-ray image that has passed through the subject.
  • a secondary slit plate 107a for limiting the X-ray incident area is provided.
  • the swivel arm 104 turns the X-ray source 106 and the X-ray imager 107 around the subject during panoramic tomography while holding the X-ray source 106 and the X-ray imager 107 facing each other.
  • a slide mechanism 113 for linearly displacing the X-ray imager 107 with respect to the subject is provided during linear tomography.
  • the turning arm 104 is driven by an arm motor 110 constituting a rotary table, and the rotation angle is detected by an angle sensor 112.
  • the arm motor 110 is mounted on a movable part of the XY table 114, and the center of rotation is arbitrarily adjusted within a horizontal plane.
  • a CRT cathode ray tube
  • a work memory 123 necessary for signal processing is connected to the CPU 121, and an operation panel 119 provided with a panel switch, an X-ray irradiation switch, and the like is further connected.
  • the CPU 121 also includes a motor drive circuit 111 that drives the arm motor 110, slit control circuits 115 and 116 that control the opening ranges of the primary slit plate 106b and the secondary slit plate 107a, and an X-ray control circuit that controls the X-ray source 106. 118, and a clock signal for driving the X-ray imager 107 is output.
  • the X-ray control circuit 118 can feedback-control the X-ray irradiation amount to the subject based on the signal imaged by the X-ray imager 107.
  • the X-ray imager 107 corresponds to the light receiving unit 10, the signal reading unit 20, and the control unit 30 in the solid-state imaging device 1.
  • a scintillator panel is provided.
  • the X-ray CT apparatus 100 includes the solid-state imaging apparatus 1, a high-resolution tomographic image can be obtained even near the defect line.
  • a large number (for example, 300) of frame data is continuously acquired in a short time, and the amount of light incident on the light receiving unit 10 in the solid-state imaging device 1 varies from frame to frame.
  • the amount of charge that overflows from the pixel portion on the defective line to the pixel portion on the adjacent line varies from frame to frame. Since such an X-ray CT apparatus includes the solid-state imaging device 1 having the above-described structure, the X-ray CT apparatus can be used when any readout wiring or row selection wiring is disconnected. Even high resolution images can be obtained.

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Abstract

 この発明は、何れかの読出用配線又は行選択用配線が断線している場合であっても高い解像度の画像を得るための構造を備えた固体撮像装置等に関する。当該固体撮像装置(1)は、M行N列のマトリックス状に二次元配置されたM×N個の画素部P1,1~PM,Nを有する受光部(10)を備える。受光部(10)の画素部Pm,nは、入射光強度に応じた量の電荷を発生するフォトダイオードPDと、このフォトダイオードPDと接続された読出用スイッチSW1を含む。画素部Pm,nは略正方形の領域を占めており、その領域の殆どの部分がフォトダイオードPDの領域である。その領域の一つの角部に読出用スイッチSW1としての電界効果トランジスタが形成されている。画素部により挟まれた領域にはチャネルストッパCSが連続して形成されている。互いに隣接する任意の2×2個の画素部により囲まれた領域には、チャネルストッパCSにより囲まれたダミー用フォトダイオードPD1が形成されている。

Description

固体撮像装置及びそれを含むX線CT装置
 この発明は、二次元的に配置された複数の受光部を備えた固体撮像装置、及び、それを含むX線CT装置に関するものである。
 固体撮像装置として、CMOS技術を用いた固体撮像装置が知られており、その中でもパッシブピクセルセンサ(PPS: Passive Pixel Sensor)方式の固体撮像装置が知られている(特許文献1を参照)。PPS方式の固体撮像装置は、入射光強度に応じた量の電荷を発生するフォトダイオードを含むPPS型の画素部がM行N列に二次元配列された構造を有する。各画素部では、光入射に応じてフォトダイオードで発生した電荷が積分回路の容量素子に蓄積され、その蓄積電荷量に応じた電圧値が出力される。
 一般に、各列に属するM個の画素部それぞれの出力端は、その列に対応して設けられている読出用配線を介して、その列に対応して設けられている積分回路の入力端と接続されている。そして、第1行から第M行まで順に、画素部のフォトダイオードで発生した電荷は、対応する読出用配線を経て対応する積分回路に入力されて、その積分回路から電荷量に応じた電圧値が出力される。
 また、各行に属するN個の画素部それぞれは、その行に対応して設けられている行選択用配線を介して制御部と接続されている。この制御部から行選択用配線を介して伝えられる行選択制御信号に従って、各画素部は、フォトダイオードで発生した電荷を読出用配線へ出力する。
 PPS方式の固体撮像装置は、様々な用途で用いられる。例えば、PPS方式の固体撮像装置は、シンチレータパネルと組み合わされてX線フラットパネルセンサとして医療用途や工業用途でも用いられる。更に、PPS方式の固体撮像装置は、具体的にはX線CT装置やマイクロフォーカスX線検査装置等においても用いられる。このような用途で用いられる固体撮像装置は、M×N個の画素部が二次元配列された大面積の受光部を備え、該受光部は、各辺の長さが10cmを超える大きさの半導体基板に集積化される場合がある。したがって、1枚の半導体ウェハから1個の固体撮像装置しか製造され得ない場合がある。
特開2006-234557号公報 特開2001-027673号公報
 発明者らは、従来の固体撮像装置について検討した結果、以下のような課題を発見した。すなわち、従来の固体撮像装置において、何れかの列に対応する読出用配線が製造途中で断線した場合、その列に属するM個の画素部のうち、積分回路に対し断線位置より近いところに位置する画素部は読出用配線により積分回路と接続されているが、積分回路に対し断線位置より遠いところに位置する画素部は積分回路と接続されていない。
 すなわち、従来の固体撮像装置では、積分回路に対し断線位置より遠いところに位置する画素部において光入射に応じてフォトダイオードで発生した電荷は、積分回路へ読み出されることがなく、該フォトダイオードの接合容量部に蓄積されていく一方である。
 同様に、何れかの行に対応する行選択用配線が製造途中で断線した場合、その行に属するN個の画素部のうち、行選択部に対し断線位置より近いところに位置する画素部は行選択用配線を介して行選択部と接続されているが、行選択部に対し断線位置より遠いところに位置する画素部は行選択部には接続されていない。このとき、行選択部に対し断線位置より遠いところに位置する画素部において光入射に応じてフォトダイオードで発生した電荷は、積分回路へ読み出されることがなく、該フォトダイオードの接合容量部に蓄積されていく一方である。フォトダイオードの接合容量部に蓄積される電荷の量が飽和レベルを越えると、飽和レベルを越えた分の電荷が隣の画素部へ溢れ出す。
 したがって、従来の固体撮像装置では、1本の読出用配線が断線すると、その影響は、その読出用配線と接続された列の画素部に及ぶだけでなく、両隣の列の画素部にも及び、結局、連続した3列の画素部について欠陥ラインが生じることになる。同様に、1本の行選択用配線が断線すると、その影響は、その行選択用配線と接続された行の画素部に及ぶだけでなく、両隣の行の画素部にも及び、結局、連続した3行の画素部について欠陥ラインが生じることになる。
 一方、欠陥ラインが連続しておらず、1本の欠陥ラインの両隣が正常ラインであれば、これら両隣の正常ラインの各画素データを用いて欠陥ラインの画素データを補間することも可能である。しかし、連続した3行又は3列の画素部について欠陥ラインが生じた場合には、上記のような補間をすることが困難である。特に、上述したように大面積の受光部を有する固体撮像装置は、読出用配線及び行選択用配線それぞれが長いことから断線が生じる確率が高くなる。
 上記特許文献1には、このような従来の固体撮像装置が抱える不具合を解消することを意図した技術が提案されている。この従来技術では、欠陥ラインの隣にある隣接ラインの全画素データの平均値を求めるとともに、更に隣にある正常な数ライン分の全画素データの平均値をも求め、これら2つの平均値の差が一定値以上であれば隣接ラインも欠陥であると判定して、該隣接ラインの画素データを補正し、さらに、該隣接ラインの画素データの補正後の値に基づいて欠陥ラインの画素データを補正する。
 上記特許文献1で提案された技術では、欠陥であると判定された隣接ラインの画素データの補正の際には、該隣接ラインに対して両側の直近の正常ライン上の2つの画素データの平均値を求め、その平均値を該隣接ラインの画素データとする。また、欠陥ラインの画素データの補正の際には、該欠陥ラインに対して両側の隣接ライン上の2つの画素データの平均値を求め、その平均値を該欠陥ラインの画素データとする。
 しかしながら、上記特許文献1で提案された技術では、欠陥ライン(及び、欠陥ラインの近傍にある欠陥と判定されたライン)の画素データを補正するために、2つの画素データの平均を求めるという処理を複数回繰り返すことになるので、補正後の画像において欠陥ライン近傍では解像度が低くなる。
 また、上記特許文献2にも、上述の従来の固体撮像装置が抱える不具合を解消することを意図した技術が提案されている。この従来技術では、欠陥ライン上の画素部で飽和した電荷が隣の正常ライン上の画素部へ流入することを防止するために、画素部間の領域にダミー用フォトダイオードが形成されていて、欠陥ライン上の画素部で飽和した電荷をダミー用フォトダイオードで捉えて排出する。しかし、特許文献2に記載された発明では、正常ライン上の画素部への電荷の流入を充分には抑制することができず、それ故、得られる画像において欠陥ライン近傍では解像度が低くなる。
 この発明は、上述のような課題を解決するためになされたものであり、何れかの読出用配線又は行選択用配線が断線している場合であっても高い解像度の画像を得られるための構造を備えた固体撮像装置及びそれを含むX線CT装置を提供することを目的としている。
 この発明に係る固体撮像装置は、M(2以上の整数)行N(2以上の整数)列のマトリックスを構成するよう二次元配列されたM×N個の画素部P1,1~PM,Nを有する受光部を備える。なお、画素部P1,1~PM,Nのそれぞれは、入射光強度に応じた量の電荷を発生するフォトダイオードと、該フォトダイオードと接続された読出用スイッチを含んでいる。
 特に、この発明に係る固体撮像装置において、受光部における画素部Pm,n(mは1以上M以下の整数、nは1以上N以下の整数)に含まれるフォトダイオードは、第1導電型の第1半導体領域と、該第1半導体領域上に形成された第2導電型の第2半導体領域により構成されている。また、受光部は、画素部P1,1~PM,Nそれぞれに挟まれた領域に設けられたチャネルストッパを有する。このチャネルストッパは、第1半導体領域より不純物濃度が高い第1導電型の第3半導体領域からなる。さらに、受光部は、画素部P1,1~PM,Nのうち互いに隣接する任意の2×2個の画素部により囲まれた領域(具体的には、任意の画素部の角部分)に、チャネルストッパにより取り囲まれた状態で設けられた第1ダミー用フォトダイオードを備える。この第1ダミー用フォトダイオードは、共通の第1半導体領域と、該第1半導体領域上に形成された第2導電型の第4半導体領域により構成されている。なお、第1導電型及び第2導電型のうち一方はP型であり他方はN型である。
 この発明に係る固体撮像装置において、受光部は、画素部P1,1~PM,Nのうち互いに隣接する任意の2個の画素部により囲まれた領域に、チャネルストッパにより取り囲まれた状態で設けられた第2ダミー用フォトダイオードを、さらに含んでもよい。この場合、第2ダミー用フォトダイオードは、共通の第1半導体領域と、該第1半導体領域上に形成された第2導電型の第5半導体領域により構成される。
 上述のように、従来の固体撮像装置では、何れかの読出用配線又は行選択用配線が断線することで欠陥ラインが生じている場合、その欠陥ライン上の画素部では、光入射に応じてフォトダイオードで発生した電荷は、読み出されることがなく、該フォトダイオードの接合容量部に蓄積されていく一方である。フォトダイオードの接合容量部に蓄積される電荷の量が飽和レベルを越えると、飽和レベルを越えた分の電荷が当該画素部の外へ溢れ出す。しかしながら、この発明に係る固体撮像装置では、受光部内に、画素部間の領域(各画素部の角周辺や2個の画素部に挟まれた領域)においてチャネルストッパにより囲まれた状態でダミー用フォトダイオードが設けられている。これにより、欠陥ライン上の画素部から溢れ出た電荷は、このダミー用フォトダイオードにより捉えられて排出される。その結果、欠陥ライン上の画素部(電化が漏れ出した画素部)に隣接する別の画素部へ電荷が流入することが抑制され、S/N比の低下が抑制される。したがって、この発明に係る固体撮像装置は、何れかの読出用配線又は行選択用配線が断線している場合であっても高い解像度の画像を得ることができる。
 一般に各画素部は略正方形の領域を占めている。その略正方形領域の殆どの部分がフォトダイオードの領域であり、また、その略正方形領域の一つの角部に読出用スイッチとしての電界効果トランジスタが形成されている。フォトダイオードの略正方形領域の角部では、電界強度が高いので、電荷が溢れ出し易い。また、この読出用スイッチが設けられている領域付近では、不要電荷が発生し易い。そこで、この発明では、少なくとも、M×N個の画素部P1,1~PM,Nのうちの互いに隣接する任意の2×2個の画素部により囲まれる領域(任意の画素部それぞれの共通する角部分)においてダミー用フォトダイオードが形成されていることで、フォトダイオードの略正方形領域の角部で発生した電荷は、ダミー用フォトダイオードにより効率的に排出され得る。
 また、この発明に係るX線CT装置は、X線出力部と、上述のような構造を有する固体撮像装置(この発明に係る固体撮像装置)と、移動手段と、画像解析部を備える。X線出力部は、被写体に向けてX線を出力する。固体撮像装置は、X線出力部から出力されて被写体を経て到達したX線を受光し撮像する。移動手段は、X線出力部及び固体撮像装置を被写体に対して相対移動させる。画像解析部は、固体撮像装置から出力されるフレームデータを入力し、そのフレームデータに基づいて被写体の断層画像を生成する。
 なお、この発明に係る各実施例は、以下の詳細な説明及び添付図面によりさらに十分に理解可能となる。これら実施例は単に例示のために示されるものであって、この発明を限定するものと考えるべきではない。
 また、この発明のさらなる応用範囲は、以下の詳細な説明から明らかになる。しかしながら、詳細な説明及び特定の事例はこの発明の好適な実施例を示すものではあるが、例示のためにのみ示されているものであって、この発明の範囲における様々な変形及び改良はこの詳細な説明から当業者には自明であることは明らかである。
 この発明に係る固体撮像装置等によれば、何れかの行選択用配線が断線している場合であっても高い解像度の画像が得られる。
は、この発明に係る固体撮像装置の一実施例の構成を示す図である。 は、図1に示された固体撮像装置1に含まれる画素部Pm,n,積分回路S及び保持回路Hそれぞれの回路図である。 は、図1に示された固体撮像装置の動作を説明するタイミングチャートである。 は、図1に示された固体撮像装置における受光部の構成例を示す平面図である。 は、図1に示された固体撮像装置における受光部の他の構成例を示す平面図である。 は、図5におけるA-A線に沿った画素部間に位置する領域の断面図である。 は、図5におけるB-B線に沿った画素部間に位置する領域の断面図である。 は、この発明に係るX線CT装置の一実施例の構成を示す図である。
符号の説明
 1…固体撮像装置、10、10A、10B…受光部、20、20A、20B…信号読出部、30…制御部、201…P型半導体領域、202…N型半導体領域、203…空乏層、204…P型半導体領域、205…絶縁層、206…コンタクトホール、207…金属配線、212…N型半導体領域、213…空乏層、216…コンタクトホール、P1,1~PM,N…画素部、PD…フォトダイオード、SW…読出用スイッチ、S~S…積分回路、C…積分用容量素子、SW…放電用スイッチ、A…アンプ、H~H…保持回路、C…保持用容量素子、SW31…入力用スイッチ、SW32…出力用スイッチ、LV,m…第m行選択用配線、LH,n…第n列選択用配線、LO,n…第n列読出用配線、L…放電制御用配線、L…保持制御用配線、Lout…電圧出力用配線,CS…チャネルストッパ、PD1、PD2…ダミー用フォトダイオード。
 以下、この発明に係る固体撮像装置及びそれを含むX線CT装置の各実施例を、図1~8を参照しながら詳細に説明する。なお、図面の説明において同一部位、同一要素には、同一符号を付して重複する説明を省略する。
 図1は、この発明に係る固体撮像装置の一実施例の構成を示す図である。図1に示された固体撮像装置1は、受光部10、信号読出部20及び制御部30を備える。また、X線フラットパネルセンサとして用いられる場合、固体撮像装置1の受光面10の上にはシンチレータパネルが重ねられる。
 受光部10は、M行N列にマトリックス状に二次元配列されたM×N個の画素部P1,1~PM,Nを含む。この受光部10において、画素部Pm,nは、第m行第n列に位置する画素部を意味する。ここで、M、Nそれぞれは2以上の整数、mは1以上M以下の整数、nは1以上N以下の整数である。受光部10における画素部Pm,nは、PPS方式の画素部であって、共通の構成を有している。
 第m行に属するN個の画素部Pm,1~Pm,Nそれぞれは、第m行選択用配線LV,mを介して制御部30に接続されている。第n列に属するM個の画素部P1,n~PM,nそれぞれの出力端は、第n列読出用配線LO,nを介して、信号読出部20に含まれる積分回路Sに接続されている。
 信号読出部20は、N個の積分回路S~S及びN個の保持回路H~Hを含む。各積分回路Sは共通の構成を有している。また、各保持回路Hは共通の構成を有している。
 各積分回路Sは、読出用配線LO,nに接続された入力端を有する。各積分回路Sは、この入力端を介して入力された電荷を蓄積し、その蓄積電荷量に応じた電圧値を出力端から保持回路Hへ出力する。N個の積分回路S~Sそれぞれは、放電制御用配線Lを介して制御部30に接続されている。
 各保持回路Hは、積分回路Sの出力端に接続された入力端を有する。各保持回路Hは、この入力端を介して入力される電圧値を保持し、その保持した電圧値を出力端から出力用配線Loutへ出力する。N個の保持回路H~Hそれぞれは、保持制御用配線Lを介して制御部30に接続されている。また、各保持回路Hは、第n列選択用配線LH,nを介して制御部30に接続されている。
 制御部30は、第m行選択制御信号Vsel(m)を第m行選択用配線LV,mへ出力し、この第m行選択制御信号Vsel(m)を第m行のN個の画素部Pm,1~Pm,Nそれぞれに与える。M個の行選択制御信号Vsel(1)~Vsel(M)は順次有意値になる。制御部30は、M個の行選択制御信号Vsel(1)~Vsel(M)を順次有意値として出力するためにシフトレジスタを含む。
 制御部30は、第n列選択制御信号Hsel(n)を第n列選択用配線LH,nへ出力し、この第n列選択制御信号Hsel(n)を保持回路Hに与える。N個の列選択制御信号Hsel(1)~Hsel(N)も順次有意値になる。制御部30は、N個の列選択制御信号Hsel(1)~Hsel(N)を順次有意値として出力するためにシフトレジスタを含む。
 また、制御部30は、放電制御信号Resetを放電制御用配線Lへ出力し、この放電制御信号ResetをN個の積分回路S~Sそれぞれに与える。制御部30は、保持制御信号Holdを保持制御用配線Lへ出力し、この保持制御信号HoldをN個の保持回路H~Hそれぞれに与える。
 制御部30は、以上のように、受光部10における第m行に属するN個の画素部Pm,1~Pm,Nそれぞれに含まれる読出用スイッチSWの開閉動作を制御するとともに、信号読出部20における電圧値の保持動作及び出力動作を制御する。これにより、制御部30は、受光部10におけるM×N個の画素部P1,1~PM,Nそれぞれに含まれるフォトダイオードPDで発生した電荷の量に応じた電圧値をフレームデータとして信号読出部20から繰り返し出力させる。
 図2は、図1に示された固体撮像装置に含まれる画素部Pm,n、積分回路S及び保持回路Hそれぞれの回路図である。ここでは、M×N個の画素部P1,1~PM,Nを代表して画素部Pm,nの回路図、N個の積分回路S~Sを代表して積分回路Sの回路図、また、N個の保持回路H~Hを代表して保持回路Hの回路図を示す。すなわち、図2には、第m行第n列の画素部Pm,n及び第n列読出用配線LO,nに関連する回路部分が示されている。
 画素部Pm,nは、フォトダイオードPD及び読出用スイッチSWを含む。フォトダイオードPDのアノード端子は接地され、フォトダイオードPDのカソード端子は読出用スイッチSWを介して第n列読出用配線LO,nに接続されている。フォトダイオードPDは、入射光強度に応じた量の電荷を発生し、その発生した電荷を接合容量部に蓄積する。読出用スイッチSWは、制御部30から第m行選択用配線LV,mを経て第m行選択制御信号が与えられる。第m行選択制御信号は、受光部10における第m行に属するN個の画素部Pm,1~Pm,Nそれぞれに含まれる読出用スイッチSWの開閉動作を指示する電気信号である。
 この画素部Pm,nでは、第m行選択制御信号Vsel(m)がローレベルであるとき、読出用スイッチSWが開く。このとき、フォトダイオードPDで発生した電荷は、第n列読出用配線LO,nへ出力されることなく、接合容量部に蓄積される。一方、第m行選択制御信号Vsel(m)がハイレベルであるとき、読出用スイッチSWが閉じる。この場合、それまでフォトダイオードPDで発生して接合容量部に蓄積されていた電荷は、読出用スイッチSWを経て、第n列読出用配線LO,nへ出力される。
 第n列読出用配線LO,nは、受光部10における第n列に属するM個の画素部P1,n~PM,nそれぞれに含まれる読出用スイッチSWに接続されている。第n列読出用配線LO,nは、M個の画素部P1,n~PM,nのうちの何れかの画素部に含まれるフォトダイオードPDで発生した電荷を、該画素部に含まれる読出用スイッチSWを介して読み出して、積分回路Sへ転送する。
 積分回路Sは、アンプA、積分用容量素子C及び放電用スイッチSWを含む。積分用容量素子C及び放電用スイッチSWは、互いに並列的に接続されて、アンプAの入力端子と出力端子との間に設けられている。アンプAの入力端子は、第n列読出用配線LO,nに接続されている。放電用スイッチSWは、制御部30から放電制御用配線Lを経た放電制御信号Resetが与えられる。放電制御信号Resetは、N個の積分回路S~Sそれぞれに含まれる放電用スイッチSWの開閉動作を指示する電気信号である。
 この積分回路Sでは、放電制御信号Resetがハイレベルであるとき、放電用スイッチSWが閉じる。これにより、積分用容量素子Cが放電され、積分回路Sから出力される電圧値が初期化される。放電制御信号Resetがローレベルであるとき、放電用スイッチSWが開く。そして、入力端に入力された電荷が積分用容量素子Cに蓄積され、その蓄積電荷量に応じた電圧値が積分回路Sから出力される。
 保持回路Hは、入力用スイッチSW31、出力用スイッチSW32及び保持用容量素子Cを含む。保持用容量素子Cの一端は接地されている。保持用容量素子Cの他端は、入力用スイッチSW31を介して積分回路Sの出力端に接続され、出力用スイッチSW32を介して電圧出力用配線Loutに接続されている。入力用スイッチSW31は、制御部30から保持制御用配線Lを経て保持制御信号Holdが与えられる。保持制御信号Holdは、N個の保持回路H~Hそれぞれに含まれる入力用スイッチSW31の開閉動作を指示する電気信号である。出力用スイッチSW32は、制御部30から第n列選択用配線LH,nを経て第n列選択制御信号Hsel(n)が与えられる。第n列選択制御信号Hsel(n)は、保持回路Hに含まれる出力用スイッチSW32の開閉動作を指示する電気信号である。
 この保持回路Hでは、保持制御信号Holdがハイレベルからローレベルに転じると、入力用スイッチSW31が閉状態から開状態に転じる。そのとき、入力端に入力されている電圧値が保持用容量素子Cに保持される。また、第n列選択制御信号Hsel(n)がハイレベルであるとき、出力用スイッチSW32が閉じる。そして、保持用容量素子Cに保持されている電圧値が電圧出力用配線Loutへ出力される。
 制御部30は、受光部10における第m行に属するN個の画素部Pm,1~Pm,Nそれぞれの受光強度に応じた電圧値を出力するに際して、放電制御信号Resetにより、N個の積分回路S~Sそれぞれに含まれる放電用スイッチSWを一旦閉じた後に開くよう指示する。その後、第m行選択制御信号Vsel(m)により、受光部10における第m行に属するN個の画素部Pm,1~Pm,Nそれぞれに含まれる読出用スイッチSWを所定期間に亘り閉じるよう指示する。制御部30は、その所定期間に、保持制御信号Holdにより、N個の保持回路H~Hそれぞれに含まれる入力用スイッチSW31を閉状態から開状態に転じるよう指示する。そして、制御部30は、その所定期間の後に、列選択制御信号Hsel(1)~Hsel(N)により、N個の保持回路H~Hそれぞれに含まれる出力用スイッチSW32を順次一定期間だけ閉じるよう指示する。制御部30は、以上のような制御を各行について順次行う。
 次に、この発明に係る固体撮像装置の一実施例(図1)の動作について説明する。当該固体撮像装置1では、制御部30による制御の下で、M個の行選択制御信号Vsel(1)~Vsel(M)、N個の列選択制御信号Hsel(1)~Hsel(N)、放電制御信号Reset及び保持制御信号Holdそれぞれが所定のタイミングでレベル変化することにより、受光面10に入射された光の像を撮像してフレームデータを得ることができる。
 図3は、固体撮像装置1の動作を説明するタイミングチャートである。この図3には、(a)N個の積分回路S~Sそれぞれに含まれる放電用スイッチSWの開閉動作を指示する放電制御信号Reset、(b)受光部10における第1行のN個の画素部P1,1~P1,Nそれぞれに含まれる読出用スイッチSWの開閉動作を指示する第1行選択制御信号Vsel(1)、(c)受光部10における第2行のN個の画素部P2,1~P2,Nそれぞれに含まれる読出用スイッチSWの開閉動作を指示する第2行選択制御信号Vsel(2)、及び、(d)N個の保持回路H~Hそれぞれに含まれる入力用スイッチSW31の開閉動作を指示する保持制御信号Hold が示されている。
 さらに図3には、(e)保持回路Hに含まれる出力用スイッチSW32の開閉動作を指示する第1列選択制御信号Hsel(1)、(f)保持回路Hに含まれる出力用スイッチSW32の開閉動作を指示する第2列選択制御信号Hsel(2)、(g)保持回路Hに含まれる出力用スイッチSW32の開閉動作を指示する第3列選択制御信号Hsel(3)、(h)保持回路Hに含まれる出力用スイッチSW32の開閉動作を指示する第n列選択制御信号Hsel(n)、及び、(i)保持回路Hに含まれる出力用スイッチSW32の開閉動作を指示する第N列選択制御信号Hsel(N)も示されている。
 第1行に属するN個の画素部P1,1~P1,Nそれぞれに含まれるフォトダイオードPDで発生し接合容量部に蓄積された電荷の読出しは、以下のようにして行われる。
 すなわち、時刻t10前には、M個の行選択制御信号Vsel(1)~Vsel(M)、N個の列選択制御信号Hsel(1)~Hsel(N)、放電制御信号Reset及び保持制御信号Holdそれぞれは、ローレベルとなっている。時刻t10から時刻t11までの期間、制御部30から放電制御用配線Lに出力される放電制御信号Resetがハイレベルとなる。これにより、N個の積分回路S~Sそれぞれにおいて、放電用スイッチSWが閉じる。このとき、積分用容量素子Cが放電される。また、時刻t11より後の時刻t12から時刻t15までの期間、制御部30から第1行選択用配線LV,1に出力される第1行選択制御信号Vsel(1)がハイレベルとなる。これにより、受光部10における第1行に属するN個の画素部P1,1~P1,Nそれぞれに含まれる読出用スイッチSWが閉じる。
 期間(t12~t15)内において、時刻t13から時刻t14までの期間、制御部30から保持制御用配線Lへ出力される保持制御信号Holdがハイレベルとなる。これにより、N個の保持回路H~Hそれぞれにおいて入力用スイッチSW31が閉じる。
 期間(t12~t15)内では、第1行に属する各画素部P1,nに含まれる読出用スイッチSWは閉じているが、各積分回路Sの放電用スイッチSWが開いている。そのため、それまでに各画素部P1,nのフォトダイオードPDで発生して接合容量部に蓄積されていた電荷は、その画素部P1,nの読出用スイッチSW及び第n列読出用配線LO,nを経て、積分回路Sの積分用容量素子Cに転送される(蓄積される)。そして、各積分回路Sの積分用容量素子Cに蓄積されている電荷の量に応じた電圧値が積分回路Sの出力端から出力される。
 期間(t12~t15)内の時刻t14に、保持制御信号Holdがハイレベルからローレベルに転じると、N個の保持回路H~Hそれぞれにおいて、入力用スイッチSW31が閉状態から開状態に転じる。そのとき、積分回路Sの出力端から出力されて保持回路Hの入力端に入力されている電圧値が保持用容量素子Cに保持される。
 そして、期間(t12~t15)の後に、制御部30から列選択用配線LH,1~LH,Nに出力される列選択制御信号Hsel(1)~Hsel(N)が順次一定期間だけハイレベルになる。これにより、N個の保持回路H~Hそれぞれに含まれる出力用スイッチSW32が順次一定期間だけ閉じる。これにより、各保持回路Hの保持用容量素子Cに保持されている電圧値は、出力用スイッチSW32を経て電圧出力用配線Loutへ順次に出力される。この電圧出力用配線Loutへ出力される電圧値Voutは、第1行のN個の画素部P1,1~P1,Nそれぞれに含まれるフォトダイオードPDにおける受光強度を表している。
 続いて、第2行に属するN個の画素部P2,1~P2,Nそれぞれに含まれるフォトダイオードPDで発生し接合容量部に蓄積された電荷の読出しが以下のようにして行われる。
 時刻t20から時刻t21までの期間、制御部30から放電制御用配線Lに出力される放電制御信号Resetがハイレベルとなる。これにより、N個の積分回路S~Sそれぞれにおいて、放電用スイッチSWが閉じる。その結果、積分用容量素子Cが放電される。また、時刻t21より後の時刻t22から時刻t25までの期間、制御部30から第2行選択用配線LV,2に出力される第2行選択制御信号Vsel(2)がハイレベルとなる。これにより、受光部10における第2行に属するN個の画素部P2,1~P2,Nそれぞれに含まれる読出用スイッチSWが閉じる。
 期間(t22~t25)内において、時刻t23から時刻t24までの期間、制御部30から保持制御用配線Lへ出力される保持制御信号Holdがハイレベルとなる。これにより、N個の保持回路H~Hそれぞれにおいて入力用スイッチSW31が閉じる。
 そして、期間(t22~t25)の後に、制御部30から列選択用配線LH,1~LH,Nに出力される列選択制御信号Hsel(1)~Hsel(N)が順次一定期間だけハイレベルとなる。これにより、N個の保持回路H~Hそれぞれに含まれる出力用スイッチSW32が順次一定期間だけ閉じる。
 以上のようにして、第2行に属するN個の画素部P2,1~P2,Nそれぞれに含まれるフォトダイオードPDにおける受光強度を表す電圧値Voutが電圧出力用配線Loutへ出力される。
 以上のような第1行及び第2行についての動作に続いて、以降、第3行から第M行まで同様の動作が行われる。その結果、1回の撮像に得られる画像を表すフレームデータが得られる。また、第M行について動作が終了すると、再び第1行から同様の動作が行われ、次の画像を表すフレームデータが得られる。このように、一定周期で同様の動作を繰り返すことで、受光部10が受光した光の像の二次元強度分布を表す電圧値Voutが電圧出力用配線Loutへ出力される。この出力が繰り返されることによりフレームデータが得られる。
 ところで、第m行に属するN個の画素部Pm,1~Pm,Nそれぞれに含まれる読出用スイッチSWが閉じている期間において、第m行に属する各画素部Pm,nのフォトダイオードPDで発生して接合容量部に蓄積されていた電荷は、その画素部Pm,nの読出用スイッチSW及び第n列読出用配線LO,nを経て、積分回路Sの積分用容量素子Cに転送される。この際に、第m行に属する各画素部Pm,nのフォトダイオードPDの接合容量部の蓄積電荷が初期化される。
 しかしながら、或る第n列読出用配線LO,nが途中の位置で断線している場合には、その第n列に属するM個の画素部P1,n~PM,nのうち、積分回路Sに対し断線位置より遠いところに位置する画素部は、積分回路Sと接続されておらず、積分回路Sへ電荷を転送することができない。そのため、この電荷転送によるフォトダイオードPDの接合容量部の蓄積電荷の初期化をすることができない。このままでは、これらの画素部において光入射に応じてフォトダイオードで発生した電荷は、該フォトダイオードの接合容量部に蓄積されていく一方である。飽和レベルを越えると両隣の列に属する画素部へ溢れ出して、連続した3列の画素部について欠陥ラインを生じさせることになる。
 また、同様に、或る第m行選択用配線LV,mが途中の位置で断線している場合には、その第m行に属するN個の画素部Pm,1~Pm,Nのうち制御部30に対し断線位置より遠いところに位置する画素部は、制御部30から第m行選択制御信号Vsel(m)が伝えられない。この場合、読出用スイッチSWが開いたままであり、積分回路Sへ電荷を転送することができない。そのため、この電荷転送によるフォトダイオードPDの接合容量部の蓄積電荷の初期化をすることができない。このままでは、これらの画素部において光入射に応じてフォトダイオードで発生した電荷は、該フォトダイオードの接合容量部に蓄積されていく一方である。飽和レベルを越えると両隣の行の画素部へ溢れ出して、連続した3行の画素部について欠陥ラインを生じさせることになる。
 図1に示された固体撮像装置1(この発明に係る固体撮像装置の一実施例)は、上述のような課題に対処すべく、図4~図7を参照しながら以下に説明するように、動作する。すなわち、当該固体撮像装置1において、受光部10は、M×N個の画素部P1,1~PM,Nのうちの互いに隣接する任意の2×2個の画素部により囲まれる領域(各画素部の共通する角部分)において、チャネルストッパCSにより囲まれた状態で設けられたダミー用フォトダイオードPD1(第1のダミー用フォトダイオード)を含む。
 図4及び図5それぞれには、当該固体撮像装置1における受光部10の構成例(平面図)が示されている。これら図4及び図5では、受光部10における1つの画素部Pm,nを中心にして、この画素部Pm,nの隣の画素部の一部も示されている。また、これら図4及び図5では、半導体領域のレイアウトが主に示されているが、その半導体領域の上にある金属配線(行選択用配線、読出用配線)や絶縁層は示されていない。
 図4及び図5それぞれに示されたレイアウト例では、画素部Pm,nは略正方形の領域を占めている。その略正方形領域の殆どの部分がフォトダイオードPDの領域であり、また、その略正方形領域の一つの角部に読出用スイッチSWとしての電界効果トランジスタが形成されている。画素部Pm,nの読出用スイッチSWとしての電界効果トランジスタのソース端子はフォトダイオードPDのカソード端子と接続され、この電界効果トランジスタのドレイン端子は読出用配線LO,nに接続され、また、この電界効果トランジスタのゲート端子は行選択用配線LV,mに接続されている。
 また、図4及び図5それぞれに示されたレイアウト例では、画素部間の領域にチャネルストッパCSが連続して形成されている。また、互いに隣接する2×2個の任意の画素部により囲まれる領域において、ダミー用フォトダイオードPD1が形成されている。このダミー用フォトダイオードPD1がチャネルストッパCSにより囲まれている。
 図4に示されたレイアウト例では、任意の互いに隣接する2×2個の画素部により囲まれる領域においてのみ、ダミー用フォトダイオードPD1が形成されている。図5に示されるレイアウト例では、任意の互いに隣接する2×2個の画素部により囲まれる領域においてダミー用フォトダイオードPD1が形成されているのに加えて、任意の互いに隣接する2個の画素部により挟まれる領域においてもダミー用フォトダイオードPD2が形成されている。
 図6は、図5におけるA-A線に沿った画素部Pm,n周辺領域の断面図である。また、図7は、図5におけるB-B線に沿った画素部Pm,n周辺領域の断面図である。図6及び図7それぞれでは、画素部間の領域を中心にして、両隣の画素部の一部について、断面が示されている。図6では、ダミー用フォトダイオードPD1、PD2が形成されていない領域の断面が示されている。図7では、ダミー用フォトダイオードPD2が形成されている部分の断面が示されている。
 半導体領域201は、P型不純物が添加された半導体領域で、基板及び該基板上に形成されたエピタキシャル層を含んでいる。画素部Pm,nに含まれるフォトダイオードPDは、P型半導体領域201と、該P型半導体領域201上に設けられたN型半導体領域202により構成されている。P型半導体領域201とN型半導体領域202との間の境界を含む領域には、空乏層203が形成される。画素部間の領域(N型半導体領域202間の領域)に、P半導体領域201よりP型不純物濃度が高いP型半導体領域204からなるチャネルストッパCSが形成されている。このP型半導体領域204は、絶縁層205に形成されたコンタクトホール206を介して、金属配線207に接続されている。
 ダミー用フォトダイオードPD1、PD2それぞれは、P型半導体領域201と、該P型半導体領域201上に設けられたN型半導体領域212により構成されている。P型半導体領域201とN型半導体領域212との間の境界を含む領域には、空乏層213が形成される。このN型半導体領域212は、絶縁層205に形成されたコンタクトホール216を介して、金属配線207に接続されている。また、N型半導体領域212はP型半導体領域204により囲まれており、ダミー用フォトダイオードPD1、PD2それぞれはチャネルストッパCSにより囲まれている。
 一例として、基板を含む半導体領域201の厚さは750μmである。N型半導体領域202、P型半導体領域204及びN型半導体領域212それぞれの厚さは1μmである。P型半導体領域204及びN型半導体領域212それぞれの幅は1.4μmである。ダミー用フォトダイオードPD2が形成されていない部分(図6)において、隣り合う2つのN型半導体領域202の間の間隔は3.6μmであり、金属配線207の幅は4.8μmである。また、ダミー用フォトダイオードPD2が形成されている部分(図7)において、N型半導体領域202とN型半導体領域212との間の間隔は3.6μmであり、金属配線207の幅は9.8μmである。
 上述のように、何れかの読出用配線又は行選択用配線が断線している場合、この断線により信号読出部20又は制御部30に接続されていない画素部では、光入射に応じてフォトダイオードで発生した電荷は、積分回路へ読み出されることなく、該フォトダイオードの接合容量部に蓄積されていく一方である。フォトダイオードの接合容量部に蓄積される電荷の量が飽和レベルを越えると、飽和レベルを越えた分の電荷が当該画素部の外へ溢れ出す。
 しかしながら、以上のような構造を備える固体撮像装置1(この発明に係る固体撮像装置の一実施例)では、画素部間の領域においてチャネルストッパCSにより囲まれてダミー用フォトダイオードPD1、PD2が形成されている。必然的に、画素部から溢れ出た電荷は、このダミー用フォトダイオードPD1、PD2により捉えられて排出される。これにより、この固体撮像装置1では、画素部の隣にある画素部へ電荷が流入することが抑制され、S/N比の低下が抑制される。したがって、当該固体撮像装置1によれば、何れかの読出用配線又は行選択用配線が断線している場合であっても高い解像度の画像を得ることができる。
 また、何れかの読出用配線又は行選択用配線が断線して欠陥ラインが生じている場合、フレームデータのうち欠陥ライン上の画素部に対応する電圧値を、隣接する正常ライン上の画素部に対応する電圧値に基づいて決定することができる。この決定に際しては、両隣の隣接ライン上の画素部に対応する電圧値に基づいて補間計算をして決定するのが好ましい。
 ダミー用フォトダイオードPD1、PD2は、画素部から溢れ出た電荷を排出することを意図しており、いわゆるクロストークキャリアを積極的に収集することを意図するものではない。したがって、断線が生じていないときには空乏層213が拡がりすぎるのは好ましくない。何故なら、この固体撮像装置1がシンチレータパネルと組み合わされてX線フラットパネルセンサとして用いられる場合、シンチレータパネルからは等方的にシンチレータ光が発生する。そのため、画素部間の領域においても或る程度の電荷が生成されるが、この電荷がダミー用フォトダイオードPD1、PD2により排出されたのでは、出力が小さくなってしまう可能性がある。そこで、ダミー用フォトダイオードPD1、PD2は、画素部間の領域において連続的に延在するよう設けられているのではなく、離散的に(ドット状)に設けられている。しかも、ダミー用フォトダイオードPD1、PD2は、何れもチャネルストッパCSにより囲まれている。この構成により、出力の低下の抑制とS/N比の低下の抑制との適度なバランスを実現することができる。
 上述のように、画素部Pm,nは略正方形の領域を占めていて、その略正方形領域の殆どの部分がフォトダイオードPDの領域であり、また、その略正方形領域の一つの角部に読出用スイッチSWとしての電界効果トランジスタが形成されている。フォトダイオードPDの略正方形領域の角部では、電界強度が高いので、電荷が溢れ出し易い。また、この読出用スイッチSWが設けられている領域付近では、不要電荷が発生し易い。そこで、当該固体撮像装置1では、M×N個の画素部P1,1~PM,Nのうちの互いに隣接する任意の2×2個の画素部により囲まれる領域(各画素部の共通する角部分)において、ダミー用フォトダイオードPD1が形成されている。したがって、フォトダイオードPDの略正方形領域の角部で発生した電荷は、ダミー用フォトダイオードPD1により効率的に排出され得る。
 なお、図5に示されたレイアウトと比較して、図4に示されたレイアウトでは、隣接する2個の画素部により挟まれる領域にはダミー用フォトダイオードPD2が設けられていない。隣接する2×2個の画素部により囲まれる領域にダミー用フォトダイオードPD1のみが設けられているので、各画素部のフォトダイオードPDの光感応領域を広くすることができ、開口率を高くすることができる。
 次に、上述のような構造を備えた固体撮像装置1はX線CT装置に好適に用いられ得る。そこで、当該固体撮像装置1(この発明に係る固体撮像装置の一実施例)を備えたX線CT装置(この発明に係るX線CT装置)の一実施例について以下説明する。
 図8は、この発明に係るX線CT装置の一実施例の構成を示す図である。この図8に示されたX線CT装置100では、X線源106は被写体に向けてX線を発生する。X線源106から発生したX線の照射野は、一次スリット板106bによって制御される。X線源106は、X線管が内蔵され、そのX線管の管電圧、管電流及び通電時間などの条件が調整されることによって、被写体へのX線照射量が制御される。X線撮像器107は、二次元配列された複数の画素部を有するCMOSの固体撮像装置を内蔵し、被写体を通過したX線像を検出する。X線撮像器107の前方には、X線入射領域を制限する二次スリット板107aが設けられる。
 旋回アーム104は、X線源106及びX線撮像器107を対向させるように保持した状態で、これらをパノラマ断層撮影の際に被写体の周りに旋回させる。また、リニア断層撮影の際にはX線撮像器107を被写体に対して直線変位させるためのスライド機構113が設けられる。旋回アーム104は、回転テーブルを構成するアームモータ110によって駆動され、その回転角度が角度センサ112によって検出される。また、アームモータ110は、XYテーブル114の可動部に搭載され、回転中心が水平面内で任意に調整される。
 X線撮像器107から出力される画像信号は、AD変換器120によって例えば10ビット(=1024レベル)のデジタルデータに変換され、CPU(中央処理装置)121にいったん取り込まれる。その後、変換されたデジタルデータはフレームメモリ122に格納される。フレームメモリ122に格納された画像データから、所定の演算処理によって任意の断層面に沿った断層画像が再生される。再生された断層画像は、ビデオメモリ124に出力され、DA変換器125によってアナログ信号に変換された後、CRT(陰極線管)などの画像表示部126によって表示され、各種診断に供される。
 CPU121には、信号処理に必要なワークメモリ123が接続され、さらにパネルスイッチやX線照射スイッチ等を備えた操作パネル119が接続されている。また、CPU121は、アームモータ110を駆動するモータ駆動回路111、一次スリット板106b及び二次スリット板107aの開口範囲を制御するスリット制御回路115、116、X線源106を制御するX線制御回路118にそれぞれ接続され、さらに、X線撮像器107を駆動するためのクロック信号を出力する。
 X線制御回路118は、X線撮像器107により撮像された信号に基づいて、被写体へのX線照射量を帰還制御することが可能である。
 以上のように構成されるX線CT装置100において、X線撮像器107は、上記固体撮像装置1における受光部10、信号読出部20及び制御部30に相当し、受光部10の前面にはシンチレータパネルが設けられている。
 X線CT装置100は、上記固体撮像装置1を備えていることにより、欠陥ライン近傍においても高い解像度の断層画像を得ることができる。特に、X線CT装置では、短期間に多数(例えば300)のフレームデータを連続的に取得するとともに、当該固体撮像装置1における受光部10への入射光量がフレーム毎に変動する。また、欠陥ライン上の画素部から隣接ライン上の画素部へ溢れ出す電荷の量はフレーム毎に変動する。このようなX線CT装置が上述のような構造を有する固体撮像装置1を備えることにより、該X線CT装置は、何れかの読出用配線又は行選択用配線が断線している場合であっても高い解像度の画像を得ることができる。
 以上の本発明の説明から、本発明を様々に変形しうることは明らかである。そのような変形は、本発明の思想及び範囲から逸脱するものとは認めることはできず、すべての当業者にとって自明である改良は、以下の請求の範囲に含まれるものである。

Claims (3)

  1. M(2以上の整数)行N(2以上の整数)列のマトリックスを構成するよう二次元配列されたM×N個の画素部P1,1~PM,Nを有する受光部であって、前記画素部P1,1~PM,Nのそれぞれが入射光強度に応じた量の電荷を発生するフォトダイオードと、該フォトダイオードと接続された読出用スイッチを含んでいる受光部を備えた固体撮像装置であって、
     前記受光部における画素部Pm,n(mは1以上M以下の整数、nは1以上N以下の整数)に含まれるフォトダイオードは、第1導電型の第1半導体領域と、該第1半導体領域上に形成された第2導電型の第2半導体領域により構成され、
     前記受光部は、前記画素部P1,1~PM,Nそれぞれに挟まれた領域に設けられたチャネルストッパであって、前記第1半導体領域より不純物濃度が高い第1導電型の第3半導体領域からなるチャネルストッパを有し、そして、
     前記受光部は、前記画素部P1,1~PM,Nのうち互いに隣接する任意の2×2個の画素部により囲まれた領域に、前記チャネルストッパにより取り囲まれた状態で設けられた第1ダミー用フォトダイオードであって、前記第1半導体領域と、該第1半導体領域上に形成された第2導電型の第4半導体領域により構成された第1ダミー用フォトダイオードを含む、固体撮像装置。
  2. 請求項1記載の固体撮像装置において、
     前記受光部は、前記画素部P1,1~PM,Nのうち互いに隣接する任意の2個の画素部により囲まれた領域に、前記チャネルストッパにより取り囲まれた状態で設けられた第2ダミー用フォトダイオードであって、前記第1半導体領域と、該第1半導体領域上に形成された第2導電型の第5半導体領域により構成された第2ダミー用フォトダイオードをさらに含む。
  3. 被写体に向けてX線を出力するX線出力部と、
     前記X線出力部から出力されて前記被写体を経て到達したX線を受光し撮像する請求項1又は2記載の固体撮像装置と、
     前記X線出力部及び前記固体撮像装置を前記被写体に対して相対移動させる移動手段と、
     前記固体撮像装置から出力されるフレームデータを入力し、そのフレームデータに基づいて前記被写体の断層画像を生成する画像解析部と、を備えることを特徴とするX線CT装置。
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