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JP4850641B2 - Solid-state imaging device and imaging system - Google Patents
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Description

本発明は固体撮像装置に関するものであり、特に、固体撮像装置から外部へ信号を出力する出力部に関する。   The present invention relates to a solid-state imaging device, and more particularly to an output unit that outputs a signal from the solid-state imaging device to the outside.

近年デジタルカメラやビデオカメラ向けの固体撮像装置の進展は著しく、画像の解像度向上を目的に多画素化が進んでいる。これに伴って、カメラとして必要な連写性能、動画の場合はフレームレートを確保するために、読み出し速度を向上させることが重要となっている。固体撮像装置において読み出し速度を向上させる方法としては、特許文献1のように、画素信号を複数の読み出しチャンネルに分けて外部へ並列読み出しをする構成が開示されている。   In recent years, solid-state imaging devices for digital cameras and video cameras have made remarkable progress, and the number of pixels has been increasing for the purpose of improving the resolution of images. Along with this, it is important to improve the reading speed in order to ensure the continuous shooting performance necessary for the camera and the frame rate in the case of moving images. As a method for improving the readout speed in a solid-state imaging device, a configuration in which pixel signals are divided into a plurality of readout channels and parallel readout is performed as disclosed in Patent Document 1 is disclosed.

また、後段の信号処理ICとの良好な整合性を得るため、差動でインターフェースする構成として、全差動型の出力アンプを用いる構成が特許文献2に記載されている。
特開平10−224697号公報 特開2004−186790号公報
Further, Patent Document 2 discloses a configuration using a fully differential output amplifier as a configuration for differentially interfacing in order to obtain good matching with a subsequent signal processing IC.
Japanese Patent Laid-Open No. 10-224697 JP 2004-186790 A

しかしながら、特許文献1、2においては、差動出力された後の信号経路の出力端子までの配置に関しての検討が充分ではなかった。合わせて複数の出力端子の配置に関しての検討が充分でなかった。特に、複数の読み出しチャンネルに分けて読み出す構成においては、隣接する読み出しチャンネルの信号経路もしくは出力端子どうしの配置関係が重要となる。この配置関係によっては隣接する読み出しチャンネルどうしで電気的な混色がおこる場合もある。出力信号レベル自体は撮影条件によって様々に変化するが、差動出力形式の場合は基準レベルに対して、正転信号は正側に、反転信号は負側に出力されることになる。この時、出力端子の配置順として、正転信号を出力する出力端子に連続して配置された出力端子が、隣接する読み出しチャンネルの反転信号を出力する出力端子の場合には、容量結合によりお互いの信号を打ち消しあうようにクロストークが起こりやすい。   However, Patent Documents 1 and 2 have not sufficiently studied the arrangement of the signal path up to the output terminal after differential output. At the same time, the examination on the arrangement of the plurality of output terminals was not sufficient. In particular, in a configuration in which reading is performed divided into a plurality of read channels, the signal path of adjacent read channels or the arrangement relationship between the output terminals is important. Depending on this arrangement relationship, electrical color mixing may occur between adjacent readout channels. The output signal level itself varies depending on the shooting conditions. In the case of the differential output format, the forward signal is output on the positive side and the inverted signal is output on the negative side with respect to the reference level. At this time, if the output terminals arranged in succession to the output terminal that outputs the normal rotation signal are output terminals that output the inverted signal of the adjacent read channel as the output terminal arrangement order, they are mutually connected by capacitive coupling. Crosstalk tends to occur so as to cancel out the signals.

この現象は隣接する読み出しチャンネルに出力差が存在した場合に特に影響が大きく、低輝度出力時の波形が高輝度出力時の波形に影響を受けると、実出力との差が割合的に大きくなる。そして、場合によっては画像の暗部に本来存在しない色が生じ偽色となってしまうことも考えられる。   This phenomenon is particularly affected when there is an output difference between adjacent readout channels. If the waveform at low luminance output is affected by the waveform at high luminance output, the difference from the actual output will be proportionally large. . In some cases, a color that does not originally exist in the dark part of the image may be generated, resulting in a false color.

また、差動出力の出力形態が一方の信号経路の出力を基準電圧として出力する形式のものにおいても、基準電圧が隣接する読み出しチャンネルの出力信号によって変化してしまうと、同様に電気的混色が引き起こされる場合がある。   Further, even in the case where the output form of the differential output is such that the output of one signal path is output as the reference voltage, if the reference voltage changes depending on the output signal of the adjacent readout channel, the electrical color mixture is similarly caused. May be caused.

本発明は上記課題に鑑み、例えば、上記クロストークのような隣接する読み出しチャンネル間で互いの信号による影響を軽減することを目的とする。   In view of the above problems, an object of the present invention is to reduce the influence of mutual signals between adjacent read channels such as the crosstalk.

本発明の固体撮像装置は、複数の画素が配された画素領域と、前記画素領域からの信号を増幅する複数の増幅器と、前記増幅器の出力信号を外部へ出力するための複数の出力端子と、前記増幅器から複数の出力端子へ信号を伝達する複数の信号経路と、を有する固体撮像装置であって、前記増幅器は第1信号と第2信号とを出力する差動出力構成であり、前記複数の出力端子は、前記第1信号が伝達される複数の第1出力端子と、前記第2信号が伝達される複数の第2出力端子とを有しており、互いに隣接する増幅器から信号が出力される複数の出力端子の配置順は、前記第1出力端子どうし、もしくは前記第2出力端子どうしが連続していることを特徴とする。   The solid-state imaging device of the present invention includes a pixel region in which a plurality of pixels are arranged, a plurality of amplifiers that amplify signals from the pixel region, and a plurality of output terminals that output the output signals of the amplifiers to the outside. A solid-state imaging device having a plurality of signal paths for transmitting signals from the amplifier to a plurality of output terminals, wherein the amplifier has a differential output configuration for outputting a first signal and a second signal, The plurality of output terminals have a plurality of first output terminals to which the first signal is transmitted and a plurality of second output terminals to which the second signal is transmitted. The arrangement order of the plurality of output terminals is characterized in that the first output terminals or the second output terminals are continuous.

本発明によれば、複数の読み出しチャンネルで並列に信号を読み出し、かつ差動出力構成の増幅器を用いた構成において、良質な信号を出力することが可能となる。   According to the present invention, it is possible to read out signals in parallel in a plurality of readout channels and to output high-quality signals in a configuration using a differential output configuration amplifier.

以下、図面を挙げて本発明を詳細に説明する。本発明はこれら実施例に限定されるものではなく、発明の主旨を超えない範囲で、適宜変更、組み合わせ可能なものである。   Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The present invention is not limited to these examples, and can be appropriately changed and combined within a range not exceeding the gist of the invention.

(実施例1)
図1は、画素領域から出力された信号を複数の増幅器で増幅した後、外部に出力する固体撮像装置の構成において、特に増幅器から外部に出力する出力端子(出力パッド)までを詳細に説明するための図である。
Example 1
FIG. 1 illustrates in detail a configuration of a solid-state imaging device that amplifies a signal output from a pixel region with a plurality of amplifiers and then outputs the signals to the outside, particularly from an amplifier to an output terminal (output pad) that is output to the outside. FIG.

図1において、101は複数の画素が配された画素領域、102は画素領域から出力された信号を増幅する増幅器である。ここでは増幅器は2つのみであるがこれ以上あってもかまわない。1は増幅器102から信号が出力される信号経路である。2は外部と信号のやり取りを行なうための入出力端子である。入出力パッドとよぶこともできる。入出力端子は複数設けられており、少なくとも増幅器から信号経路1を介して信号が出力される出力端子2a〜2dを含んでいる。この他には、例えば増幅器102に電源を供給するための入力端子などが含まれる。   In FIG. 1, reference numeral 101 denotes a pixel region in which a plurality of pixels are arranged, and reference numeral 102 denotes an amplifier that amplifies a signal output from the pixel region. Here, there are only two amplifiers, but there may be more amplifiers. Reference numeral 1 denotes a signal path through which a signal is output from the amplifier 102. Reference numeral 2 denotes an input / output terminal for exchanging signals with the outside. It can also be called an input / output pad. A plurality of input / output terminals are provided and include at least output terminals 2a to 2d from which signals are output from the amplifier via the signal path 1. In addition, for example, an input terminal for supplying power to the amplifier 102 is included.

ここで1つの読み出しチャンネルは、増幅器101a(101b)、信号経路1a、1b(1c、1d)、出力端子2a、2b(2c、2d)で構成される。読み出しチャンネルは、単一の画素の信号を外部へ読み出す信号経路の最小単位であるともいえる。したがって、図1の構成は、読み出しチャンネルを2つ有しているといえる。   Here, one readout channel includes an amplifier 101a (101b), signal paths 1a, 1b (1c, 1d), and output terminals 2a, 2b (2c, 2d). It can be said that the readout channel is a minimum unit of a signal path for reading out a signal of a single pixel to the outside. Therefore, it can be said that the configuration of FIG. 1 has two readout channels.

増幅器は差動出力構成の出力部となっており、第1信号と第2信号とを出力する構成となっている。図2に増幅器に用いることができる差動入力−差動出力構成(全差動型)の増幅器の一例を示す。201と202はそれぞれ非反転入力端子、反転入力端子である。203が第1信号を出力するための出力端子、204が第2信号を出力するための出力端子となる。このようにして、2つの入力端子201,202からの入力信号の差動信号を増幅した信号を第1出力端子203から出力し、この反転出力が第2出力端子204から出力される。より詳細には、一方の信号(第1信号)の出力波形に対して位相を反転した波形を他方の信号(第2信号)として出力する構成であるといえる。そして、出力端子2a、2dには、増幅器の第1出力端子からの信号が伝達される。そして2b、2cには増幅器の第2出力端子からの信号が伝達される。   The amplifier is an output unit having a differential output configuration, and is configured to output a first signal and a second signal. FIG. 2 shows an example of an amplifier having a differential input-differential output configuration (fully differential type) that can be used for the amplifier. 201 and 202 are a non-inverting input terminal and an inverting input terminal, respectively. 203 is an output terminal for outputting the first signal, and 204 is an output terminal for outputting the second signal. In this way, a signal obtained by amplifying the differential signal of the input signals from the two input terminals 201 and 202 is output from the first output terminal 203, and this inverted output is output from the second output terminal 204. More specifically, it can be said that the configuration is such that a waveform obtained by inverting the phase of the output waveform of one signal (first signal) is output as the other signal (second signal). A signal from the first output terminal of the amplifier is transmitted to the output terminals 2a and 2d. A signal from the second output terminal of the amplifier is transmitted to 2b and 2c.

図3に画素領域から増幅器へ信号を伝達する信号出力部の構成の一例を示す。図1、図2と同様のものには同様の符号を付し詳細な説明は省略する。ここでは画素領域101には画素が行列状に配されており、列ごとに複数の水平共通出力線CHに読み出される。ここでCH11とCH12は互いに相関のある信号が読みだされる。例えば一方には画素の信号(S信号)に、画素を構成するトランジスタのばらつきによるノイズ信号(N信号)が重畳されたS+N信号が読み出され、他方にはN信号が読み出される。これらを増幅器102で処理することによりノイズが低減された信号を出力することができる。この水平共通出力線の組(CH11,CH12)とそれに対応する増幅器により上述の読み出しチャンネルが構成される。したがって図3の構成では読み出しチャンネルを2つ有しているということができる。   FIG. 3 shows an example of a configuration of a signal output unit that transmits a signal from the pixel region to the amplifier. 1 and 2 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted. Here, pixels are arranged in a matrix in the pixel region 101, and are read out to a plurality of horizontal common output lines CH for each column. Here, CH11 and CH12 are read out signals having a correlation with each other. For example, an S + N signal obtained by superimposing a noise signal (N signal) due to variation in the transistors constituting the pixel on a pixel signal (S signal) is read on one side, and an N signal is read on the other side. By processing these with the amplifier 102, a signal with reduced noise can be output. The set of horizontal common output lines (CH11, CH12) and the corresponding amplifier constitute the above-described readout channel. Therefore, it can be said that the configuration of FIG. 3 has two readout channels.

図1のように、互いに隣接して配置される増幅器102a、102bから信号が出力される複数の出力端子の配置順は第1出力端子どうし、もしくは第2出力端子どうしが連続して配置されている。ただしここでの配置順は増幅器からの信号を出力する複数の出力端子における配置順番である。複数の出力端子の配置順を維持していれば、その間に他の端子を配することもできる。他の端子とは、出力端子とは異なる端子301、例えばダミー端子、電源端子、画素領域から信号を読み出すための駆動用パルス端子等である。   As shown in FIG. 1, the arrangement order of the plurality of output terminals from which signals are output from the amplifiers 102a and 102b arranged adjacent to each other is such that the first output terminals or the second output terminals are continuously arranged. Yes. However, the arrangement order here is the arrangement order at a plurality of output terminals that output signals from the amplifier. If the arrangement order of the plurality of output terminals is maintained, other terminals can be arranged between them. The other terminal is a terminal 301 different from the output terminal, for example, a dummy terminal, a power supply terminal, a driving pulse terminal for reading a signal from the pixel region, and the like.

また、ここでは出力端子に関して説明したが、増幅器から出力端子へ信号を伝達する信号経路においても同様の配置順を取ることが望ましい。ここで信号経路とは例えば金属で形成される配線により構成できる。   Although the output terminal has been described here, it is desirable that the same arrangement order be adopted in the signal path for transmitting a signal from the amplifier to the output terminal. Here, the signal path can be constituted by a wiring formed of metal, for example.

図1における出力端子の具体的な配置順を説明する。増幅器102aの第1出力を出力する第1出力端子2a、第2出力を出力する第2出力端子2b、増幅器102aに隣接して配置される102bの第2出力を出力する第2出力端子2c、第1出力を出力する第1出力端子2dの順に配置されている。これに対応する信号経路(1a〜1d)も同様の配置順となっている。   A specific arrangement order of the output terminals in FIG. 1 will be described. A first output terminal 2a that outputs a first output of the amplifier 102a; a second output terminal 2b that outputs a second output; a second output terminal 2c that outputs a second output of 102b arranged adjacent to the amplifier 102a; The first output terminals 2d for outputting the first output are arranged in this order. Corresponding signal paths (1a to 1d) have the same arrangement order.

このように配置した場合に、隣接する出力端子間もしくは信号経路間で信号が影響を及ぼしあったとしても、出力波形は双方とも基準電圧に対して負側もしくは正側で同一極性側への振幅を有している。よって、容量結合の影響を減少させることが可能になる。また、出力レベルが同等であれば、容量結合によるクロストークは理論上発生させなくすることも可能である。   In this arrangement, even if the signal affects between adjacent output terminals or signal paths, both output waveforms have amplitudes on the negative side or the positive side and the same polarity side with respect to the reference voltage. have. Therefore, it becomes possible to reduce the influence of capacitive coupling. If the output level is the same, crosstalk due to capacitive coupling can be theoretically prevented from occurring.

隣接する出力端子もしくは信号経路間での容量結合による影響は、一般のアナログICに比べて、固体撮像装置の場合は特に重要となる。固体撮像装置は色再現のための色情報を取得するためにカラーフィルターなどの色選択透過層を設けることが多い。このカラーフィルターの色配列の一例として、ベイヤー配列が用いられる。また、複数の読み出しチャンネルを有す固体撮像装置の場合、各チャンネルに対して1列毎順番に各列の画素信号出力の読み出しを割り当てることが多い。本実施例で説明すると、第1列の画素信号は第1のチャンネルから読み出され、第1列の画素信号は第2のチャンネルから読み出され、以後順次、奇数列の画素信号は第1のチャンネル信号として、偶数列の画素信号は第2のチャンネル信号として読み出される。上述したようなカラーフィルターの配列、各列出力信号の読み出しチャンネルへの割り当て方法を採用すると、隣接する読み出しチャンネルの出力には異なる色が割り当てられる場合が多い。たとえば、ベイヤー配列においてある行に注目すると、第1の読み出しチャンネルにレッド、これに隣接する第2の読み出しチャンネルにはグリーン、また次の行では第1のチャンネルにグリーン、第2のチャンネルにはブルーというようになる。   The effect of capacitive coupling between adjacent output terminals or signal paths is particularly important in the case of a solid-state imaging device as compared with a general analog IC. A solid-state imaging device often has a color selective transmission layer such as a color filter in order to acquire color information for color reproduction. As an example of the color arrangement of this color filter, a Bayer arrangement is used. In the case of a solid-state imaging device having a plurality of readout channels, readout of pixel signal outputs in each column is often assigned to each channel in order for each column. In the present embodiment, the pixel signals of the first column are read from the first channel, the pixel signals of the first column are read from the second channel, and the pixel signals of the odd column are sequentially read from the first channel. As the channel signal, the even-numbered pixel signals are read out as the second channel signal. When the above-described arrangement of color filters and the method of assigning each column output signal to the readout channel are employed, different colors are often assigned to the outputs of adjacent readout channels. For example, looking at a row in the Bayer array, the first readout channel is red, the adjacent second readout channel is green, the next row is green for the first channel, and the second channel is for the second channel. It becomes blue.

他チャンネルとのクロストークが起こると色再現に必要な色データにお互いズレが生じることになり、混色と呼ばれる色再現性の低下(色成分のS/N劣化)してしまう場合がある。更に偽色と呼ばれる実際には存在しなかった色が画像に表れる場合もあり、撮像装置では特に上述した容量結合を低減することが重要となる。なお、出力端子間隔、信号経路の間隔を相当量離せば、事実上無視できる程度の容量結合の影響を低減させることができる場合もある。しかし固体撮像素子はその性格上、半導体基板(チップ)の大部分を撮像用の画素領域によって占められてしまうため、上述した増幅器などの読み出し回路はチップ周辺の限られた箇所にしか配置することができない。そのため、出力配線間隔を容量結合の影響が無視できるほど離すことは事実上不可能である。   When crosstalk with other channels occurs, the color data necessary for color reproduction are shifted from each other, and color reproducibility called color mixing (S / N deterioration of color components) may occur. Further, a color called a false color that did not actually exist may appear in the image, and in the imaging apparatus, it is particularly important to reduce the above-described capacitive coupling. If the output terminal interval and the signal path interval are separated by a considerable amount, the influence of capacitive coupling that can be ignored in some cases can be reduced. However, the solid-state imaging device has a characteristic that a large part of the semiconductor substrate (chip) is occupied by the pixel region for imaging, so that the readout circuit such as the amplifier described above is arranged only in a limited area around the chip. I can't. For this reason, it is practically impossible to separate the output wiring intervals so that the influence of capacitive coupling can be ignored.

また、増幅器とそれに対応する出力端子の並び順が決まると、同一読み出しチャンネル内の2つの信号経路の対称性を考慮し、信号経路を構成する配線のレイアウト(順)が決まる。対称性が大きく異なると、その対称性の違いにより、SN特性が悪化してしまう場合もある。同一読み出しチャンネル内や他の読み出しチャンネルとの対称性をなるべく近づけるためには、それぞれの信号経路において、複数の配線層間で頻繁に行き来したり、レイアウト上配線を交差させたりするのは好ましくない。そのため、配線、出力端子のレイアウトには制限があり、複数の増幅器とその出力端子の並び順が信号経路のレイアウトに対して影響を与えるのである。したがって本実施例により良好な信号を出力を行なうことができる。   Further, when the arrangement order of the amplifiers and the corresponding output terminals is determined, the layout (order) of the wirings constituting the signal path is determined in consideration of the symmetry of the two signal paths in the same readout channel. If the symmetry is greatly different, the SN characteristic may be deteriorated due to the difference in symmetry. In order to make the symmetry in the same readout channel and other readout channels as close as possible, it is not preferable to frequently go back and forth between a plurality of wiring layers in the respective signal paths or cross the wirings in the layout. Therefore, the layout of wiring and output terminals is limited, and the arrangement order of a plurality of amplifiers and their output terminals affects the layout of the signal path. Therefore, a good signal can be output by this embodiment.

ここで図2において説明した増幅器の構成、図3において説明した画素領域から増幅器への読み出しの構成に関しては後述の実施例にも適用可能である。   Here, the configuration of the amplifier described in FIG. 2 and the configuration of readout from the pixel region to the amplifier described in FIG. 3 can be applied to the embodiments described later.

以上述べたように、本実施例によれば複数の読み出しチャンネルで並列に信号を読み出し、かつ差動出力構成の増幅器を用いた構成において、良質な信号を出力することが可能となる。   As described above, according to the present embodiment, signals can be read in parallel by a plurality of read channels, and a high-quality signal can be output in a configuration using an amplifier having a differential output configuration.

(実施例2)
本実施例の固体撮像装置について説明する。実施例1との違いは、増幅器から出力される出力が異なる。具体的には基準となる信号と、その基準信号を基準とした画像信号とを出力する。
(Example 2)
The solid-state imaging device of the present embodiment will be described. The difference from the first embodiment is that the output output from the amplifier is different. Specifically, a reference signal and an image signal based on the reference signal are output.

図1の構成において、出力端子2a、2dは画像信号を出力するための出力端子、2b、2cは基準信号を出力するための出力端子とすればよい。   In the configuration of FIG. 1, the output terminals 2a and 2d may be output terminals for outputting an image signal, and 2b and 2c may be output terminals for outputting a reference signal.

また増幅器は、差動出力の一方が該出力部の基準電圧を出力し、他方がその基準電圧に対して信号を出力(振幅)する構成とすればよい。   The amplifier may be configured such that one of the differential outputs outputs a reference voltage of the output unit, and the other outputs a signal (amplitude) with respect to the reference voltage.

それぞれの出力端子の配置順は実施例1と同様に、互いに隣接して配置される増幅器102a、102bから信号が出力される出力端子は第1出力端子どうし、もしくは第2出力端子どうしが連続して配置されている。具体的には、増幅器102aの第1出力を出力する第1出力端子2a、第2出力を出力する第2出力端子2b、増幅器102aに隣接して配置される102bの第2出力を出力する第2出力端子2c、第1出力を出力する第1出力端子2dの順に配置されている。これに対応する信号経路(1a〜1d)も同様の配置順となっている。出力端子2b、2cを基準信号を出力するためにもちい、2a、2dをこの基準信号を基準にして画像信号を出力するために用いることができる。   The order of arrangement of the output terminals is the same as in the first embodiment, and the output terminals from which the signals are output from the amplifiers 102a and 102b arranged adjacent to each other are continuous between the first output terminals or between the second output terminals. Are arranged. Specifically, the first output terminal 2a that outputs the first output of the amplifier 102a, the second output terminal 2b that outputs the second output, and the second output of 102b that is arranged adjacent to the amplifier 102a. The two output terminals 2c and the first output terminal 2d for outputting the first output are arranged in this order. Corresponding signal paths (1a to 1d) have the same arrangement order. The output terminals 2b and 2c are used for outputting a reference signal, and 2a and 2d can be used for outputting an image signal based on the reference signal.

本実施例においても、隣接する出力端子もしくは信号経路は隣接する読み出しチャンネルの基準レベルであるため振幅変化は画像信号よりも小さい。よって第1の読み出しチャンネルの信号と第2の読み出しチャンネルの信号間に生じる容量結合起因のクロストークが低減できる。   Also in this embodiment, since the adjacent output terminal or signal path is the reference level of the adjacent readout channel, the amplitude change is smaller than that of the image signal. Therefore, crosstalk caused by capacitive coupling between the signal of the first readout channel and the signal of the second readout channel can be reduced.

(実施例3)
本実施例の固体撮像装置について説明する。実施例1との違いは、互いに隣接する増幅器に対応する信号経路の間に所定の電圧が供給されたシールド構造を有している点である。所定の電圧としては例えば接地電位が考えられる。
(Example 3)
The solid-state imaging device of the present embodiment will be described. The difference from the first embodiment is that it has a shield structure in which a predetermined voltage is supplied between signal paths corresponding to amplifiers adjacent to each other. As the predetermined voltage, for example, a ground potential can be considered.

図5は、本実施例の固体撮像装置を説明するための図であり、画素領域から出力された信号を複数の増幅器で増幅した後、外部に出力する固体撮像装置の構成において、特に増幅器から外部に出力する出力端子までを詳細に説明するための図である。   FIG. 5 is a diagram for explaining the solid-state imaging device of the present embodiment. In the configuration of the solid-state imaging device that amplifies the signal output from the pixel region with a plurality of amplifiers and then outputs the amplified signal to the outside, particularly from the amplifier. It is a figure for demonstrating in detail to the output terminal output outside.

出力経路、シールド構造を配線で形成する場合には、同層の配線層によって形成するのが好ましい。配線層を形成する材料の例としては、AlCuを用いることができる。   When the output path and the shield structure are formed by wiring, it is preferable to form the output path and the shield structure by the same wiring layer. As an example of a material for forming the wiring layer, AlCu can be used.

また、同層の金属配線に付加して他の上層もしくは下層の金属配線にて設けることによって、シールド構造を構成することもできる。これにより隣接する信号経路間において、シールド線に対して電気力線が多く伸び、信号経路間どうし間に生じる電気力線が低減されお互いの容量結合が弱まる。よって本実施例によればクロストークによる隣接読み出しチャンネルの電気的混色を、更に低減させることが可能である。   In addition, a shield structure can be configured by providing another upper layer or lower layer metal wiring in addition to the same layer metal wiring. As a result, between the signal paths adjacent to each other, the electric lines of force extend more than the shield lines, the electric lines of force generated between the signal paths are reduced, and the mutual capacitive coupling is weakened. Therefore, according to the present embodiment, it is possible to further reduce the electrical color mixture of adjacent readout channels due to crosstalk.

(実施例4)
本実施例の固体撮像装置について説明する。本実施例の実施例1〜3との違いは、複数の出力端子を固体撮像装置を構成する半導体チップの異なる2辺に配している点である。
Example 4
The solid-state imaging device of the present embodiment will be described. The difference of the present embodiment from the first to third embodiments is that a plurality of output terminals are arranged on two different sides of the semiconductor chip constituting the solid-state imaging device.

図6は、本実施例の固体撮像装置を説明するための図であり、画素領域から出力された信号を複数の増幅器で増幅した後、外部に出力する固体撮像装置の構成において、特に増幅器から外部に出力する出力端子までを詳細に説明するための図である。図1と同様のものには同様の符号を付し詳細な説明は省略する。   FIG. 6 is a diagram for explaining the solid-state imaging device according to the present embodiment. In the configuration of the solid-state imaging device that amplifies signals output from the pixel region with a plurality of amplifiers and outputs the signals to the outside, particularly from the amplifiers. It is a figure for demonstrating in detail to the output terminal output outside. Components similar to those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.

本実施例においては、固体撮像装置が構成された半導体チップの複数の辺に出力端子が振り分けて配置されている。増幅器102a、102bは隣接して配置されている。一方の辺に増幅器102aの第1出力を出力する第1出力端子2a、第2出力を出力する第2出力端子2b、102bの第2出力を出力する第2出力端子2c、第1出力を出力する第一出力端子2dの順に配置されている。これに対応する信号経路(1a〜1d)も同様の配置順となっている。また他方の辺に増幅器102cの第1出力を出力する第1出力端子2e、第2出力を出力する第2出力端子2f、増幅器102cに隣接して配置される102dの第2出力を出力する第2出力端子2g、第1出力を出力する第一出力端子2hの順に配置されている。これに対応する信号経路(1a〜1d)も同様の配置順となっている。   In this embodiment, output terminals are distributed and arranged on a plurality of sides of a semiconductor chip on which a solid-state imaging device is configured. The amplifiers 102a and 102b are arranged adjacent to each other. The first output terminal 2a that outputs the first output of the amplifier 102a, the second output terminal 2b that outputs the second output, the second output terminal 2c that outputs the second output of 102b, and the first output are output on one side. The first output terminals 2d are arranged in this order. Corresponding signal paths (1a to 1d) have the same arrangement order. Also, on the other side, a first output terminal 2e that outputs the first output of the amplifier 102c, a second output terminal 2f that outputs the second output, and a second output of 102d that is arranged adjacent to the amplifier 102c. The two output terminals 2g and the first output terminal 2h for outputting the first output are arranged in this order. Corresponding signal paths (1a to 1d) have the same arrangement order.

2次元状に画素が配されたカラー撮像装置において、色再現のための色情報を取得するためにカラーフィルターを設けることが一般的である。この色選択透過層のカラーフィルターは例えばレッド、グリーン、ブルー、またはシアン、マゼンダ、イエロー等の組合せを用いることが一般的であるが、ここではレッド、グリーン、ブルーを用いたベイヤー配列の例を挙げて説明する。   In a color imaging device in which pixels are arranged two-dimensionally, it is common to provide a color filter in order to acquire color information for color reproduction. The color filter of this color selective transmission layer generally uses, for example, red, green, blue, or a combination of cyan, magenta, yellow, etc. Here, an example of a Bayer array using red, green, and blue is used here. I will give you a description.

また、行列状に画素が配置され、複数の読み出しチャンネルを有する固体撮像装置の場合、各読み出しチャンネルに対して、1列毎順番に各列の画素信号出力の読み出しを割り当てることが多い。つまり、第1列の画素信号は第1のチャンネル信号として読み出され、第2列の画素信号は第2のチャンネル信号として読み出される。そして、第3列の画素信号は第3のチャンネル信号として読み出され、第4列の画素信号は第4のチャンネル信号として読み出される。つまり、以後順次(4n+1)列目の画素信号は第1のチャンネル信号として、(4n+2)列目の画素信号は第2のチャンネル信号として読み出される。そして、(4n+3)列目の画素信号は第3のチャンネル信号として、(4n+4)列目の画素信号は第4のチャンネル信号として読み出される。尚、ここでのnは0及び正の整数である。   Further, in the case of a solid-state imaging device in which pixels are arranged in a matrix and have a plurality of readout channels, readout of pixel signal outputs in each column is often assigned to each readout channel in order for each column. That is, the pixel signal in the first column is read as the first channel signal, and the pixel signal in the second column is read as the second channel signal. The pixel signal in the third column is read as a third channel signal, and the pixel signal in the fourth column is read as a fourth channel signal. That is, the pixel signals in the (4n + 1) th column are sequentially read as the first channel signal and the pixel signals in the (4n + 2) th column are sequentially read out as the second channel signal. The pixel signal in the (4n + 3) column is read as the third channel signal, and the pixel signal in the (4n + 4) column is read as the fourth channel signal. Here, n is 0 and a positive integer.

このように配置した場合、画素領域のある行に着目すると、例えば第1の読み出しチャンネルにはレッド、第2の読み出しチャンネルにはグリーン、第3の読み出しチャンネルにはレッド、第4の読み出しチャンネルにはグリーンという割り当てになる。また、上記行の次の行は、第1の読み出しチャンネルにはグリーン出力、第2の読み出しチャンネルにはブルー出力、第3の読み出しチャンネルにはグリーン出力、第4の読み出しチャンネルにはブルー出力という割り当てになる。つまり、読み出しチャンネル間で隣り合う端子や配線に割り当てられる色出力はどちらの辺でもどの行の読み出しでも常に同色どうしということになる。このような構成は言い換えると、ベイヤー配列されたカラーフィルターを有しており、各行に配された同色の画素からの信号は、前記2つの領域のうち、一方の領域に配された前記複数の出力端子に伝達されるといえる。   In this arrangement, if attention is paid to a certain row in the pixel region, for example, the first readout channel is red, the second readout channel is green, the third readout channel is red, and the fourth readout channel is Is assigned as green. The next row is called green output for the first readout channel, blue output for the second readout channel, green output for the third readout channel, and blue output for the fourth readout channel. It becomes assignment. In other words, the color output assigned to the terminals and wirings adjacent between the read channels is always the same color regardless of which row is read on either side. In other words, such a configuration includes color filters arranged in a Bayer array, and signals from pixels of the same color arranged in each row are a plurality of the plurality of pixels arranged in one of the two regions. It can be said that it is transmitted to the output terminal.

したがって、本実施例のように端子を配列すれば、読み出しチャンネル間の電気的混色の抑制が期待できる。更にわずかに残った電気的混色の影響も同色同士の範囲に収まり、色比のばらつき(色再現)という観点から混色の少ない良質な信号を読み出すことが可能となる。   Therefore, if terminals are arranged as in the present embodiment, it is possible to suppress electrical color mixing between readout channels. Furthermore, the influence of the slight remaining electrical color mixture is also within the same color range, and it is possible to read out a high-quality signal with little color mixture from the viewpoint of variation in color ratio (color reproduction).

尚、本実施例ではベイヤー配列のカラーフィルターを採用した撮像装置を例に挙げたが、特にこのようなカラーフィルター配置の撮像装置でなくとも、一行の出力において画素領域を挟んでどちらか一方の領域に配される一辺の出力端子に、同一色の画素データが出力されるような撮像装置に適用できる。   In this embodiment, an image pickup apparatus using a Bayer array color filter is taken as an example. However, even if not an image pickup apparatus having such a color filter arrangement, either one of the pixel regions is sandwiched in one line of output. The present invention can be applied to an imaging apparatus in which pixel data of the same color is output to an output terminal on one side arranged in a region.

また、本実施例では画素領域を挟んで対向する2つの領域に出力端子を配置して信号を読み出す例を挙げたが、これに限られるものではない。例えば図7の様に対向する2つの領域及びこれらに隣接する領域に出力端子を配置しても本実施例に述べるような効果を得ることができる。図6では増幅器、信号経路は省略している。   In this embodiment, an example is described in which output terminals are arranged in two regions facing each other across a pixel region, and a signal is read out. However, the present invention is not limited to this. For example, the effects described in this embodiment can be obtained even if the output terminals are arranged in two regions facing each other as shown in FIG. In FIG. 6, the amplifier and the signal path are omitted.

新たに追加された2i〜2lに関して説明する。2i、2lが増幅器の第1出力を出力するための第1出力端子に相当する。2j、2kが増幅器の第2出力を出力するための第2出力端子に相当する。そして2i、2jが同一の増幅器からの出力に対応し、2k、2lが同一の増幅器からの出力に対応する。   The newly added 2i to 2l will be described. 2i and 2l correspond to a first output terminal for outputting a first output of the amplifier. 2j and 2k correspond to the second output terminal for outputting the second output of the amplifier. 2i and 2j correspond to outputs from the same amplifier, and 2k and 2l correspond to outputs from the same amplifier.

したがって、隣接する辺においても、同様に隣接する増幅器の第1信号どうしもしくは第2信号どうしを連続して配置する。   Accordingly, the first signals or the second signals of the adjacent amplifiers are similarly arranged on adjacent sides.

(撮像システムへの応用)
図8は、実施例1〜4で説明した固体撮像装置をカメラに応用する場合の回路ブロックの例を示したものである。撮影レンズ1002の手前にはシャッター1001があり、露出を制御する。絞り1003により必要に応じ光量を制御し、固体撮像装置1004に結像させる。固体撮像装置1004から出力された信号は信号処理回路1005で処理され、A/D変換器1006によりアナログ信号からディジタル信号に変換される。出力されるディジタル信号はさらに信号処理部1007で演算処理される。処理されたディジタル信号はメモリ1010に蓄えられたり、外部I/F1013を通して外部の機器に送られる。固体撮像装置1004、撮像信号処理回路1005、A/D変換器1006、信号処理部1007はタイミング発生部1008により制御される他、システム全体は全体制御部・演算部1009で制御される。記録媒体1012に画像を記録するために、出力ディジタル信号は全体制御部・演算部で制御される記録媒体制御I/F部1011を通して、記録される。
(Application to imaging system)
FIG. 8 illustrates an example of a circuit block when the solid-state imaging device described in the first to fourth embodiments is applied to a camera. A shutter 1001 is provided in front of the taking lens 1002 and controls exposure. The amount of light is controlled by the diaphragm 1003 as necessary, and an image is formed on the solid-state imaging device 1004. A signal output from the solid-state imaging device 1004 is processed by a signal processing circuit 1005 and converted from an analog signal to a digital signal by an A / D converter 1006. The output digital signal is further processed by a signal processing unit 1007. The processed digital signal is stored in the memory 1010 or sent to an external device through the external I / F 1013. The solid-state imaging device 1004, the imaging signal processing circuit 1005, the A / D converter 1006, and the signal processing unit 1007 are controlled by a timing generation unit 1008, and the entire system is controlled by an overall control unit / arithmetic unit 1009. In order to record an image on the recording medium 1012, the output digital signal is recorded through a recording medium control I / F unit 1011 controlled by the overall control unit / arithmetic unit.

第1実施例の固体撮像装置を説明するための平面図である。It is a top view for demonstrating the solid-state imaging device of 1st Example. 増幅器の一例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating an example of an amplifier. 画素領域から増幅器への信号の出力を行う構成を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the structure which outputs the signal from a pixel area to an amplifier. 第1実施例の変形例を説明するための平面図である。It is a top view for demonstrating the modification of 1st Example. 第3実施例の固体撮像装置を説明するための平面図である。It is a top view for demonstrating the solid-state imaging device of 3rd Example. 第4実施例の固体撮像装置を説明するための平面図である。It is a top view for demonstrating the solid-state imaging device of 4th Example. 第4実施例の固体撮像装置を説明するための平面図である。It is a top view for demonstrating the solid-state imaging device of 4th Example. 撮像システムを説明するためのブロック図である。It is a block diagram for demonstrating an imaging system.

符号の説明Explanation of symbols

101 画素領域
102 増幅器
1 信号経路
2 出力端子
101 Pixel region 102 Amplifier 1 Signal path 2 Output terminal

Claims (6)

複数の画素が配された画素領域と、
前記画素領域からの信号を増幅する複数の増幅器と、
前記増幅器の出力信号を外部へ出力するための複数の出力端子と、
前記増幅器から複数の出力端子へ信号を伝達する複数の信号経路と、を有する固体撮像装置であって、
前記増幅器は第1信号と第2信号とを出力する差動出力構成であり、
前記複数の出力端子は、前記第1信号が伝達される複数の第1出力端子と、前記第2信号が伝達される複数の第2出力端子とを有しており、
互いに隣接する増幅器から信号が出力される複数の出力端子の配置順は、前記第1出力端子どうし、もしくは前記第2出力端子どうしが連続して配置されていることを特徴とする固体撮像装置。
A pixel region in which a plurality of pixels are arranged;
A plurality of amplifiers for amplifying signals from the pixel region;
A plurality of output terminals for outputting the output signal of the amplifier to the outside;
A solid-state imaging device having a plurality of signal paths for transmitting signals from the amplifier to a plurality of output terminals,
The amplifier has a differential output configuration for outputting a first signal and a second signal;
The plurality of output terminals include a plurality of first output terminals to which the first signal is transmitted and a plurality of second output terminals to which the second signal is transmitted.
2. A solid-state imaging device according to claim 1, wherein the plurality of output terminals from which signals are output from adjacent amplifiers are arranged such that the first output terminals or the second output terminals are continuously arranged.
前記第2信号が、前記第1信号の位相を反転させた信号であることを特徴とする請求項1に記載の固体撮像装置。   The solid-state imaging device according to claim 1, wherein the second signal is a signal obtained by inverting the phase of the first signal. 互いに隣接する増幅器から複数の出力端子へ信号を伝達するための複数の信号経路間に、あらかじめ決められた電圧が供給されたシールドが配置されていることを特徴とする請求項1または2のいずれかに記載の固体撮像装置。   3. The shield according to claim 1, wherein a shield to which a predetermined voltage is supplied is disposed between a plurality of signal paths for transmitting signals from amplifiers adjacent to each other to a plurality of output terminals. A solid-state imaging device according to claim 1. 前記複数の出力端子が、前記画素領域を挟んで対向する2つの領域に分けて配置されていることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の固体撮像装置。   The solid-state imaging device according to claim 1, wherein the plurality of output terminals are divided into two regions facing each other across the pixel region. 前記画素が行列状に配され、ベイヤー配列されたカラーフィルターを有しており、各行に配された同色の画素からの信号は、前記2つの領域のうち、一方の領域に配された前記複数の出力端子に伝達されることを特徴とする請求項4に記載の固体撮像装置。   The pixels are arranged in a matrix and have a Bayer array color filter, and signals from pixels of the same color arranged in each row are the plurality of pixels arranged in one of the two regions. The solid-state imaging device according to claim 4, wherein the solid-state imaging device is transmitted to the output terminal. 請求項1〜5のいずれかの請求項に記載の固体撮像装置と、該固体撮像装置へ光を結像する光学系と、該固体撮像装置からの出力信号を処理する信号処理回路とを有することを特徴とする撮像システム。   The solid-state imaging device according to claim 1, an optical system that forms an image of light on the solid-state imaging device, and a signal processing circuit that processes an output signal from the solid-state imaging device. An imaging system characterized by that.
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