CN1437387A - 互补金属氧化物半导体图像传感器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种得到清晰图像的低功率互补金属氧化物半导体图像传感器，其中在相邻像素之间不会发生干扰而不用改变电路中的像素元件。像矩阵那样排列的像素电路的每一个借助于一个光电转换元件把入射光转换成电信号。在水平方向上从彼此相邻的像素电路输出的图像信号输入到在每列中的一个信号处理电路、经受预定信号处理，及由一个水平扫描电路按顺序切换和输出。排列信号处理电路，并且在相邻信号处理电路之间布置彼此平行的固定电位布线的每一根。因此，相邻信号处理电路由一根固定电位布线电气屏蔽。
Description
技术领域
本发明涉及一种通过按顺序输出在根据X-Y寻址象矩阵那样布置的像素区域的每一个中检测的图像信号来获得图像的互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器。
背景技术
随着数字静止图像摄像机和数字视频摄像机的普及、对于蜂窝电话添加摄像机功能等，在最近几年对于固体成像器件的需要一直在提高。在当今，电荷耦合器件(CCD)已经最广泛地作为固体成像器件普及。然而，这些CCD具有需要多个电源电路、一个高驱动电压、及高功率消耗的缺陷。因此，注意力最近已经转到CMOS图像传感器，CMOS图像传感器能通过用来生产互补型金属氧化物半导体的过程生产，它能在较低电压下操作，仅消耗少量功率，及其生产单位成本较低。
在CMOS图像传感器中，其每一个获得与一个像素相对应的图像的像素电路象矩阵那样布置。它们通过借助于一个垂直扫描移位寄存器和水平扫描移位寄存器按顺序选择来自每个像素电路的输出，输出与整个图像相对应的图像信号。
图7表示在常规CMOS图像传感器中像素电路的结构。
表示在图7中的像素电路70包括一个光电二极管D71作为光电转换元件，并且具有一种有源像素传感器(APS)结构，其中布置一个复位晶体管M71、源极跟随放大器M72、及每个由例如一个n沟道MOS场效应晶体管(MOSFET)形成的行选择晶体管M73。
光电二极管D71的阳极侧接地，而阴极侧连接到在复位晶体管M71上的一个源极上和在源极跟随放大器M72上的一个栅极上。在复位晶体管M71上的一个漏极和在源极跟随放大器M72上的一个漏极连接到其中供给复位电压VR的一根电源线L71上。在复位晶体管M71上的一个栅极连接到其中供给复位信号RST的一根复位信号线L72上。
在源极跟随放大器M72上的一个源极连接到在行选择晶体管M73上的一个漏极上。在行选择晶体管M73上的一个栅极连接到其中供给一个用来在行方向上选择像素电路70的行选择信号SLCT的一根行选择信号线L73上。在行选择晶体管M73上的一个源极连接到一根用来在列方向上选择像素电路70的列选择信号线L74上。
现在将简要地描述在像素电路70中的操作。首先，当复位晶体管M71由于复位信号RST的预定计时进入通(ON)状态时，光电二极管D71由复位电压VR充电。其次，当光照到它上时，光电二极管D71开始放电并且其电位从复位电压VR下降。在预定时间段过去之后，一个行选择信号SLCT输入到在行选择晶体管M73上的栅极上。当行选择晶体管M73变成通状态时，得到源极跟随放大器M72的源极电压作为经列选择信号线L74的信号电压。
列选择信号线L74经一个放大器/噪声抵消电路(未表示)例如连接到列选择晶体管(未表示)上的一个漏极上。在CMOS图像传感器中，布置在水平方向上的像素电路70的每一个由一个行选择信号SLCT选择，把每个连接到列选择信号线L74上的列选择晶体管按顺序置于通状态，并且按顺序输出与一个像素相对应的图像信号。
顺便说明，对于具有以上APS结构的CMOS图像传感器，在把一个复信号RST置于断(OFF)状态时在复位晶体管M71的源极处产生的复位噪声降级输出的图像信号。由于例如用于复位晶体管M71的阈值电压VT的变化，像素电路70在复位噪声方面彼此不同。按常规，相关双取样(CDS)电路已经用来减小这种复位噪声。
一个CDS电路布置在连接到每个列选择信号线L74上的放大器/噪声抵消电路中的每个列中。在这个CDS电路与每个像素电路70之间的关系如下。从像素电路70输出的一个信号电压首先由CDS电路取样。然后把在像素电路70中的光电二极管D71复位到复位电压VR，并且在复位时从像素电路70输出的电压由CDS电路取样。然后计算在复位时输出的电压与信号电压之差。这抵消复位噪声，并且只能提取图像信号。
顺便说明，对于CMOS图像传感器，电路的集成水平由于对高分辨率的需要变高。然而，高集成水平将导致在信号布线之间的狭窄空间。结果，由于寄生电容在相邻信号布线上传输的信号之间发生干扰。如果这种干扰较显著，则不能获得清晰的图像。
如上所述，用来减小复位噪声的CDS电路布置在每列中。图8用来示意描述如何把CDS电路布置在常规CMOS图像传感器中的电路中。
如图8中表示的那样，CDS电路80在水平方向以与在水平方向上按n列彼此平行布置的列选择信号线74的相同方式排列。每个CDS电路80的输入侧经每根列选择信号线74连接到每个像素电路70的输出部分上，而输出侧连接到例如在每列选择晶体管(未表示)的一个漏极上。
通常每个CDS电路80具有相同的布线图案。因此，如果CDS电路80以这种方式彼此平行布置，则用来传输从与在相邻CDS电路80中的信号传输布线平行布置的像素电路70输出的信号的信号传输布线的一部分增大。因此，如果高集成水平导致在CDS电路80之间的狭窄空间，则来自在水平方向上彼此相邻的像素的图像信号由于在信号传输布线之间的寄生电容而干扰。例如，如果在获得的图像上有一个较强亮度区域和一个较暗亮度区域，则在这些区域之间的边界不可能清晰地显示。
按常规，在相邻图像信号之间的干扰通过增大用于包括在CDS电路80中的取样的电容性元件的电容而控制。可选择地，干扰通过增大用于布置在CDS电路80中的放大器的操作电流而控制。然而，对于这些方法，CDS电路的尺寸变大，并且功率消耗增大。
发明内容
在上述背景情况下形成本发明。本发明的一个目的在于，提供一种能够获得清晰图像的低功率CMOS图像传感器，其中在相邻像素之间不会出现干扰而不用改变在电路中的元件。
为了实现以上目的，提供一种通过按顺序输出在根据X-Y寻址象矩阵那样布置的像素区域的每一个中检测的图像信号来获得图像的CMOS图像传感器。这种CMOS图像传感器包括：多个像素电路，象矩阵那样布置，并且每个包括一个光电转换元件以进行入射光的光电转换以便输出与一个像素相对应的图像信号；多个信号处理电路，按等于在水平方向上排列的像素电路的数量排列，并且连接到在垂直方向上排列的所有像素电路上，用来对于来自在垂直方向排列的所有像素电路每一个的图像信号进行预定信号处理；一个水平扫描电路，用来按顺序切换和输出来自多个信号处理电路的图像信号；及彼此平行的固定电位布线，并且每个布置在排列的多个信号处理电路的两个之间。
由通过例子结合表明本发明最佳实施例的附图所作的如下描述，本发明的以上和其它目的、特征及优点成为显然的。
附图说明
图1是用来描述构成本发明基础原理的示图。
图2是表示根据本发明一个实施例的CMOS图像传感器的整体结构的示图。
图3是表示在本发明的一个实施例中的放大器/噪声抵消电路的结构的示图。
图4是平面图，表示在根据本发明的实施例的CMOS图像传感器中的位置，其中布置固定电位布线。
图5是剖视图，表示如何形成固定电位布线的一个第一例子。
图6是剖视图，表示如何形成固定电位布线的一个第二例子。
图7是表示在常规CMOS图像传感器中的像素电路的结构的示图。
图8是用来示意描述如何把CDS电路布置在常规CMOS图像传感器中的电路中的示图。
具体实施方式
现在参照附图将描述本发明的实施例。
图1用来描述构成本发明基础的原理。本发明的概况通过使用图1给出。
表示在图1中的CMOS图像传感器1包括：一个像素部分2，其中象矩阵那样排列像素电路2a；一个垂直扫描电路3，用来选择来自像素电路2a的一行的输出；信号处理电路4，用来对于从在每列中的像素电路2a输出的图像信号进行预定信号处理；及一个水平扫描电路5，用来切换和输出来自每个信号处理电路4的图像信号。具有恒定电位的固定电位布线的每一根布置在信号处理电路4之间。在图1中在像素部分2中像素电路2a按四行和四列排列，但在实际中更多的像素电路2a将排列在那里。
在像素部分2中，一根行选择信号线3a连接到像素电路2a的每个水平行上，而一根列选择信号线5a连接到像素电路2a的每个垂直列上。每个像素电路2a包括用来进行入射光的光电转换的一个光电转换元件，并且把与一个像素相对应的图像信号输出到与其连接的列选择信号线5a。垂直扫描电路3通过把一个行选择信号输出到任一根行选择信号线3a上选择来自像素电路2a的一行的输出。输出到列选择信号线5a的图像信号经在每列中的信号处理电路4输入到水平扫描电路5。水平扫描电路5按顺序选择和输出来自每列的图像信号。
在列选择信号线5a上的所有信号处理电路4具有相同的电路结构，对输入图像信号进行预定信号处理，及把它们输出到水平扫描电路5。例如，放大器电路、噪声抵消电路等作为信号处理电路4布置。例如，CDS电路作为这些噪声抵消电路布置。
在CMOS图像传感器1中，从像素部分2到水平扫描电路5布置在列中的列选择信号线5a彼此平行。布置在列中的信号处理电路4也彼此平行。信号处理电路4包括用来传输图像信号的信号传输布线。这些信号传输布线总是包括用来在列方向上传输图像信号的一个或多个信号传输布线。
在具有高分辨率的最新CMOS图像传感器1中，像素电路2a的集成水平较高，并且在相邻信号处理电路4之间的空间非常狭窄。因此，由于在相邻信号处理电路4中在列方向上布置的信号传输布线之间的布线电容，在不同列中传输的图像将干扰。
在本发明中，具有恒定电位的固定电位布线6彼此平行地布置。每根固定电位布线6布置在相邻信号处理电路4之间以彼此电气屏蔽。这防止在不同列中的图像信号干扰，并且能得到在像素之间没有干扰的清晰图像。
顺便说明，在具有其中形成CMOS图像传感器1的多层结构的半导体芯片上，最好在用来在列方向上传输来自像素电路2a的图像信号的信号处理电路4中的信号传输布线和用来屏蔽在每列中的信号传输布线的固定电位布线6应该总是形成在相同布线层上。例如，如果在每个信号处理电路4中的信号传输布线形成在多个布线层上，那么固定电位布线6这样形成，使得它们与在每个布线层上的信号传输布线相对应。这更可靠地防止在不同列中在图像信号之间的干扰。
实际上，用来传输图像信号的信号传输布线交错地布置在每个信号处理电路4中。因此，如果在每个信号处理电路4中的信号传输布线在相同布线层上彼此平行地形成，则在它们之间的布线电容将影响传输的图像信号。在这种情况下，最好一根固定电位布线6也应该形成在彼此平行布置的信号传输布线之间。
况且，可以包括CDS电路作为信号处理电路4。通常这些CDS电路包括一个用来从像素电路2a取样图像信号的电容性元件。如果在相邻列中的CDS电路之间的空间狭窄，则干扰对于在该电容性元件周围的信号传输布线上的图像信号有较大影响。因此，特别希望，固定电位布线应该与在CDS电路中连接到电容性元件两端的信号传输布线、和在这些信号传输布线之间的相邻CDS电路中连接到电容性元件两端的信号传输布线平行地布置。
固定电位布线6的电位能设置成例如在电路中的GND电位或供给到电路的电源电位。在这种情况下，用来供给GND电位或电源电位的存在布线应该用来尽可能地连接固定电位布线6。这不仅使在半导体芯片上的布线布局或在添加的固定电位布线6的多层结构附属物中的变化最小，而且防止电路尺寸增大。
对于CMOS图像传感器1，通常不仅布置例如黑色的颜色滤波器，而且布置例如用来遮光的、仅在像素部分2上有一个开口的铝布线，以便防止光照射除像素部分2之外的部分。在多种情况下，信号处理电路4也布置在用来遮光的这种布线下。通常把用来遮光的这种布线用作在电路中的GND布线。因此，通过把每个布置在信号处理电路4之间的固定电位布线6连接到布置在它们上方用来遮光的布线上，能使固定电位布线6的电位恒定，而不用显著改变布线布局。
从布局判断，有其中用来把在电路中共享的电源电压供给到像素电路2a和像素电路2a周围的水平扫描电路5等的布线也能容易地连接到固定电位布线6上的多种情况。
相反，通过独立地布置用来把电压供给固定电位布线6的布线，固定电位布线6的电位能保持恒定，而与例如GND电位或在电路中的电源电位的变化无关。在这种情况下，用来把电压供给到固定电位布线6的布线应该在其中把电压供给到芯片的布线焊盘(wiring pad)处分离。可选择地，用来把恒定电压供给到固定电位布线6的电源电路可以独立地布置在芯片外。结果，由固定电位布线6能得到稳定的屏蔽效果。
有其中把用于取样操作的独立基准电压供给到CDS电路的情形。在这些情况下，通过把固定电位布线6连接到用来供这种基准电压的布线上，能保持固定电位布线6的电位恒定，而与共用电源电位或GND电位的变化无关。
如上所述，对于根据本发明的CMOS图像传感器1，每个布置在相邻信号处理电路4之间的固定电位布线6防止在相邻信号处理电路4中传输的图像信号干扰。结果，能得到清晰的图像。
现在，将描述本发明的一个具体实施例。图2表示根据本发明一个实施例的CMOS图像传感器的整体结构。
表示在图2中的CMOS图像传感器11包括：一个像素部分12，其中象矩阵那样排列像素电路12a；一个垂直扫描移位寄存器/复位控制电路13，用来例如规定在垂直方向的像素电路12a；一个放大器/噪声抵消电路14，用来进行放大从在每列中的像素电路12a输出的图像信号的处理，并且减小包括在它们中的噪声；及一个水平扫描移位寄存器15，用来在水平方向上通过列选择晶体管M1规定来自像素电路12a的输出。况且，一个放大器15b连接到一根接收从每个列选择晶体管M1输出的信号的输出总线15a上。
在图2中的放大器/噪声抵消电路14表示成一个功能块，但在实际中，对于排列的像素电路12a的每列有一个放大器/噪声抵消电路14。况且，有每根布置在相邻列中的放大器/噪声抵消电路14之间的固定电位布线。这些固定电位布线以后说明。像素电路12a在图2中的像素部分12中按四行和四列排列，但在实际中更多个像素电路12a将排列在那里。
每个像素电路12a包括一个光电二极管D1作为光电转换元件，并且具有一种有源像素传感器(APS)结构，其中布置一个复位晶体管M2、源极跟随放大器M3、及每个由例如一个n沟道MOSFET形成的行选择晶体管M4。
光电二极管D1的阳极侧接地，而阴极侧连接到在复位晶体管M2上的一个源极上和在源极跟随放大器M3上的一个栅极上。在源极跟随放大器M3上的一个源极连接到在行选择晶体管M4上的一个漏极上。
用来复位光电二极管D1的复位信号线L1和用来在行方向上选择像素电路12a的行选择信号线L2平行于来自垂直扫描移位寄存器/复位控制电路13的每行延伸。复位信号线L1连接到在复位晶体管M2上的一个栅极上。行选择信号线L2连接到在行选择晶体管M4上的栅极上。在复位晶体管M2上的一个漏极和在源极跟随放大器M3上的一个漏极连接到一根复位电压供给线L3上。
在行选择晶体管M4上的一个源极连接到用来在列方向上选择像素电路12a的一根列选择信号线L4上。在每列中的列选择信号线L4经放大器/噪声抵消电路14连接到列选择晶体管M1上的一个漏极。放大器/噪声抵消电路14的结构以后在图3中描述。
在每个列选择晶体管M1上的一个源极连接到输出总线15a上。列选择信号按顺序从水平扫描移位寄存器15按预定计时输入到在每个列选择晶体管M1上的一个栅极。结果，对其中在放大器/噪声抵消电路14中进行放大处理和噪声减小处理的图像信号按顺序输出到输出总线15a，并且经放大器15b发送到一个外部系统。
现在，将描述像素电路12a的操作。
首先，当经复位信号线L1供给一个复位信号RST，并且复位晶体管M2按预定计时进入通状态时，光电二极管D1由复位电压VR充电。其次，当来自外部的光照射光电二极管D1时，在光电二极管D1中累积电荷。累积的信号电荷将减小复位晶体管M2的源极的电位和源极跟随放大器M3的栅极的电位。
信号电荷的累积以这种方式开始。在一个预定时间段过去之后，一个行选择信号SLCT从行选择信号线L2输入到在行选择晶体管M4上的栅极。然后从源极跟随放大器M3输出的电压作为一个图像信号输出到列选择信号线L4。此后，复位晶体管M2由于输入的一个复位信号RST进入通状态，并且复位在光电二极管D1中累积的信号电荷。
图3表示放大器/噪声抵消电路14的结构。
在图3中，与一个像素相对应的像素电路12a和在经列选择信号线L4连接到该像素电路12a上的列中的放大器/噪声抵消电路14的结构作为一个例子表示。放大器/噪声抵消电路14包括一个用来抵消包括在图像信号中的固定图案的噪声的CDS电路。
如图3中所示，一个用来控制从列选择信号线L4输入的图像信号的样本和保持开关14a布置在放大器/噪声抵消电路14中。一个用来输出恒定电流I的恒流源14b连接到其中样本和保持开关14a和列选择信号线L4连接的点上。一个用来保持信号的样本和保持电容器C1连接到样本和保持开关14a的输出侧上。一个用来供给基准电压VREF的基准电压源14c连接到样本和保持电容器C1的另一侧上。
其中样本和保持开关14a与样本和保持电容器C1连接的点连接到一个放大器14d的一个输入端上。一个CDS电容器C2连接到放大器14d的一个输出端上，而CDS电容器C2的另一侧连接到一个放大器14e的一个输入端上。
其中样本和保持电容器C1与基准电压源14c连接的点经一个箝位开关14f连接到其中CDS电容器C2与放大器14e连接的点上。通过接通或断开箝位开关14f，能把在CDS电容器C2的放大器14e侧的端电位固定在从基准电压源14c供给的基准电压VREF，或者与基准电压VREF隔离。放大器14e的一个输出端经列选择晶体管M1连接到输出总线15a上。
在像素电路12a中，当输入到复位晶体管M2的一个复位信号RST进入断状态时，将产生复位噪声。有用于复位晶体管M2的阈值电压VT的变化，从而在每个像素电路12a中产生的复位噪声不恒定。包括在放大器/噪声抵消电路14中的CDS电路用来可靠地从输出信号除去这样的复位噪声。该CDS电路通过取样来自包括复位噪声的像素电路12a的图像信号、通过再次取样在复位时输出的电压、及通过得到差分信号，除去复位噪声。
通过把放大器/噪声抵消电路14与在像素电路12a中的操作相联系，描述放大器/噪声抵消电路14的操作。
首先，把一个行选择信号SLCT输入到在像素电路12a中的行选择晶体管M4上的栅极。与此同时或在此之后，输入一个复位信号RST使行选择晶体管M4保持在通状态，以把复位晶体管M2置于通状态。结果，把光电二极管D1复位到复位电压VR，并且把复位电压VR输出到列选择信号L4。在一个水平消隐周期期间进行以上操作。
其次，在完成通过复位电压VR的复位之后，停止复位信号RST的输入。结果，开始通过光电二极管D1的积分。在这时，把与由光电二极管D1累积的电荷量相对应的源极跟随放大器M3的电压变化输出到列选择信号线L4，作为图像信号的电压。
然后把箝位开关14f及样本和保持开关14a置于通状态。结果，把图像信号的电压施加到其中样本和保持电容器C1与放大器14d连接的点上，并且与积分时间相对应的图像信号作为电荷在样本和保持电容器C1与CDS电容器C2中累积。在这时累积的信号包括复位噪声。在一定时间段过去之后，把箝位开关14f及样本和保持开关14a置于断状态以保持取样的图像信号。
为了在样本和保持电容器C1中仅累积复位噪声，再次输入一个复位信号RST以把复位晶体管M2置于通状态。结果，把光电二极管D1复位到复位电压VR，并且把复位电压VR输出到列选择信号线L4。在这种情况下，把样本和保持开关14a置于通状态，然后把复位信号RST置于断状态，及然后在一个预定时间段之后也把样本和保持开关14a置于断状态。
作为这种操作的结果，在其中CDS电容器C2与放大器14e连接的点处，将产生是在基准电压VREF与从其仅除去复位噪声的图像信号之差的电压。因此，然后通过把列选择晶体管M1和箝位开关14f与来自水平扫描移位寄存器15的列选择信号同步置于通状态，把除去复位噪声的图像信号发送到输出总线15a。
现在，将描述在相邻放大器/噪声抵消电路14之间的固定电位布线的排列。在这个实施例中，通过把一根固定电位布线连接到布置在光照射的电路区域的表面上用来遮光的铝布线上，得到作为恒定电位的GND电位。
图4是平面图，表示在其中布置固定电位布线的CMOS图像传感器11中的位置。
图4表示其上形成CMOS图像传感器11、从光照射芯片的方向看到的半导体芯片的整体。在图4中画斜线的区域是用来遮光的铝布线21。用来遮光的铝布线21这样形成，使它覆盖半导体芯片的整体，并且它仅在中部带有一个开口。其中象矩阵那样排列像素电路12a的像素部分12形成在与检测照射像素部分12的光的开口相对应的半导体芯片上的一个区域中。实际上，一个颜色滤波器形成在用来遮光的铝布线21上，但它在图4中省略。在像素部分12上的颜色滤波器的一个区域发射与每个像素电路12a相对应的RGB颜色的每一种。在用来遮光的铝布线21上的颜色滤波器的区域例如具有单色黑色或通过混合RGB颜色得到的黑色，从而它不发射光。
其中形成放大器/噪声抵消电路14的单元141形成在由用来遮光的铝布线21遮光的一个区域中。在其中形成放大器/噪声抵消电路14的列中的所有单元141具有相同的结构，并且在水平方向上相对于像素电路12a的排列彼此平行地布置。况且，一根固定电位铝布线16布置在其中形成放大器/噪声抵消电路14的相邻列中的单元141之间。在每列中的固定电位布线16通过一个接触孔16a连接到用来遮光的铝布线21上。
现在，通过表示以上半导体芯片的一部分，将描述其中形成在用来传输图像信号的放大器/噪声抵消电路14中的信号传输布线和固定电位布线16的位置的一个例子。图5是剖视图，表示如何形成固定电位布线16的一个第一例子。
图5是沿图4的线X-X得到的放大部分剖视图。如图5中所示，其中形成CMOS图像传感器11的半导体芯片具有多层结构。信号传输布线18形成在一根电源布线22上方，其间有一个绝缘层23。用来遮光的铝布线21形成在信号传输布线18上方，其间有一个绝缘层24。一个例如黑色的颜色滤波器25布置在用来遮光的铝布线21的上方。在该半导体芯片上由电路共享的电源电压VDD施加到电源布线22上。电源布线22布置在例如行方向(在图5中的水平方向)上。用来遮光的铝布线21在这些电路中给出GND电位。
在每列中的放大器/噪声抵消电路14形成在图5中的一个区域17中。就是说，在图5中表示的例子的每个区域17中，用来在列方向上传输图像信号的一根信号传输布线18形成在每列中的放大器/噪声抵消电路14中。
在图5中的信号传输布线18与连接在行选择晶体管M4上的源极及样本和保持开关14a的列选择信号线L4的一部分、连接样本和保持开关14a及样本和保持电容器C1的布线及连接样本和保持开关14a及放大器14d的布线、连接样本和保持电容器C1及基准电压源14c的布线、连接放大器14d和CDS电容器C2的布线、连接CDS电容器C2和放大器14e的布线、或连接放大器14e和表示在图3中表示的放大器/噪声抵消电路14的结构中的列选择晶体管M1的布线的一部分相对应。
固定电位布线16形成在列中的信号传输布线18之间。固定电位布线16和信号传输布线18形成在相同的布线层中。固定电位布线16布置在列方向上，使它平行于相邻信号传输布线18。而且，每根固定电位布线16通过接触孔16a连接到用来遮光的铝布线21上，并且保持在GND电位。
通过采用以上结构，相邻信号传输布线18由固定电位布线16电屏蔽。这防止通过相邻信号传输布线18传输的图像信号彼此干扰。因此能得到清晰的图像而不增大由CMOS图像传感器11消耗的功率，或不改变例如在CMOS图像传感器11中的电容性元件。
为了保持每根固定电位布线16的电位恒定，使用在GND电位下用来遮光的铝布线21。就是说，借助于通过接触孔16a连接固定电位布线16和用来遮光的铝布线21，能把恒定电位施加到固定电位布线16上而不用改变半导体芯片的多层结构。结果，能防止通过形成固定电位布线16引起的制造成本的升高，并且能使半导体芯片的体积增大最小化。
如上所述，在每列中的放大器/噪声抵消电路14包括一个CDS电路。如果在相邻列中在CDS电路之间的空间狭窄，则在布置在CDS电路中的电容性元件周围的布线上对图像信号的干扰的影响特别大。如果指的是表示在图3中的放大器/噪声抵消电路14的结构，则连接到样本和保持电容器C1及CDS电容器C2的每一个的两端上的布线，是电容性元件，可以形成在列方向上。在这些区域中，最好固定电位布线16应该形成在相邻列中的布线之间。这将使防止在相邻像素之间的信号干扰的效果最大。
在图5中表示的例子中，在列方向上延伸的一根信号传输布线18布置在其中形成在一个列中的放大器/噪声抵消电路14的每个区域17中。如果多根信号传输布线18在每个区域17中排列在相同的布线层中，那么固定电位布线16应该在区域17之间的相同布线层中以相同方式形成。在这种情况下，固定电位布线16也可以形成在排列的信号传输布线18之间。
况且，在图5中表示的例子中，在GND电位下用来遮光的铝布线21用来保持固定电位布线16的电位恒定。如果电源布线22靠近固定电位布线16形成，如在图5中表示的例子中那样，则固定电位布线16可以连接到电源布线22上以得到恒定电位。
图6是剖视图，表示如何形成固定电位布线的一个第二例子。
图6是半导体芯片的部分剖视图，表示在其中形成放大器/噪声抵消电路14的一个区域37周围的一部分。这与图5相同。这种半导体芯片的多层结构如下。一根电源布线42、绝缘层43和44、及一根用来遮光的铝布线41从底部按顺序形成。这与图5相同。况且，一个黑色颜色滤波器45布置在用来遮光的铝布线41上方。
信号传输布线38形成在其中形成在列中的放大器/噪声抵消电路14的每个区域37中在绝缘层43与44之间。在这种情况下，两根信号传输布线38在每列中的区域37中在相同布线层中彼此平行地形成。
固定电位布线36不仅形成在其中形成在每列中的放大器/噪声抵消电路14的区域37之间，而且也形成在排列在每个区域37中的信号传输布线38之间。这不仅在列之间而且在列中的放大器/噪声抵消电路14中的布线之间防止图像信号干扰。结果，能得到较高质量的图像。
在图6中，每根固定电位布线36通过一个接触孔36a连接到电源布线42上，以得到电源电压VDD作为恒定电位。电源电压VDD在该半导体芯片中共享，从而有靠近其中形成放大器/噪声抵消电路14的区域37也形成电源布线42的多种情形。在这些情况下，电源布线42和固定电位布线36应该通过接触孔36a连接。通过这样做，能把恒定电位施加到固定电位布线36上，而不用改变半导体芯片的多层结构。这与表示在图5中的例子相同。
在表示在图5和6中的以上例子中，信号传输布线仅形成在其中形成放大器/噪声抵消电路14的区域中的一个布线层中，但在实际中，有其中存在一个在多个布线层中形成信号传输布线的区域。在这些情况下，固定电位布线应该平行于信号传输布线形成，使它们与其中形成在每个布线层中的信号传输布线的位置相对应。
况且，在表示在图5和6中的以上例子中，分别连接到固定电位布线16和36上用来遮光的铝布线21和电源布线42是用来供给在半导体芯片中共享的电压的布线，从而其电位可以根据半导体芯片中的状态而改变。在这种情况下，固定电位布线16和36的电位也根据这些布线的电位变化而变化。因此，固定电位布线16和36的电位变化可以分别影响与固定电位布线16和36分别相邻的信号传输布线18和38，并且传输的图像信号可能包括噪声。
为了防止固定电位布线16和36的这种电位变化，恒定电压应该经布置在半导体芯片上的布线焊盘处分离的独立专用布线供给到固定电位布线16和36上。可替换地，恒定电压应该从布置在半导体芯片外部的独立电压源供给到固定电位布线16和36。在这种情况下，供给到放大器/噪声抵消电路14的基准电压VREF也可以供给到固定电位布线16和36。
如在上文中已经描述的那样，对于根据本发明的CMOS图像传感器，信号处理电路彼此平行地布置，并且彼此平行的固定电位布线的每一根布置在信号处理电路的两个之间。结果，相邻信号处理电路由一根固定电位布线电气屏蔽。这防止在相邻信号处理电路中传输的图像信号彼此干扰。因此，能得到清晰图像而不增大功率消耗或改变在电路中的元件。
上文仅认为是本发明的原理的说明。而且，由于对于熟悉本专业的技术人员容易想到多种修改和变更，所以不希望把本发明限制为表示和描述的准确结构和用途，并因而，所有适当的修改和等效改动应该认为落在附属权利要求书和其等效物中的本发明范围内。
Claims (12)
1.一种通过按顺序输出在根据X-Y寻址象矩阵那样布置的像素区域的每一个中检测的图像信号来获得图像的CMOS图像传感器，该传感器包括：
多个像素电路，象矩阵那样布置，并且每个包括一个光电转换元件以进行入射光的光电转换以便输出与一个像素相对应的图像信号；
多个信号处理电路，按等于在水平方向上排列的像素电路的数量排列，并且连接到在垂直方向上排列的所有像素电路上，用来对于来自在垂直方向排列的所有像素电路中的每一个的图像信号进行预定信号处理；
一个水平扫描电路，用来按顺序切换和输出来自多个信号处理电路的图像信号；及
彼此平行的固定电位布线，并且每个布置在排列的多个信号处理电路的两个之间。
2.根据权利要求1所述的CMOS图像传感器，其中固定电位布线总是形成在其中形成用来传输图像信号的多个信号处理电路中的信号传输布线的相同布线层中。
3.根据权利要求1所述的CMOS图像传感器，其中如果在多个信号处理电路中的每一个中的信号传输布线彼此平行地排列在相同布线层中，则固定电位布线也布置在信号传输布线的任意两个之间。
4.根据权利要求1所述的CMOS图像传感器，其中把固定电位布线设置到GND电位。
5.根据权利要求1所述的CMOS图像传感器，其中如果进一步布置仅在其中排列多个像素电路以便防止入射光照射除一个区域之外的一部分的区域上带有一个开口的一根用来遮光的布线，则固定电位布线连接到用来遮光的布线上。
6.根据权利要求5所述的CMOS图像传感器，其中把用来遮光的布线设置到GND电位。
7.根据权利要求1所述的CMOS图像传感器，其中如果供给由多个像素电路和水平扫描电路的每一个共享的共用电源电压，则把固定电位布线设置到共用电源电压。
8.根据权利要求1所述的CMOS图像传感器，其中通过在布置在形成的半导体芯片中布置的布线焊盘部分处分离的独立电压供给布线，固定电位布线供有电压。
9.根据权利要求1所述的CMOS图像传感器，其中固定电位布线供有来自布置在形成的半导体芯片外部的独立电压源的电压。
10.根据权利要求1所述的CMOS图像传感器，其中多个信号处理电路的每一个包括一个相关双取样电路。
11.根据权利要求10所述的CMOS图像传感器，其中如果相关双取样电路的每一个包括一个用来从连接到相关双取样电路上的多个像素电路的每一个取样图像信号的电容性元件，则平行于连接到电容性元件两端的信号传输布线布置固定电位布线。
12.根据权利要求10所述的CMOS图像传感器，其中如果相关双取样电路供有专用基准电压，则把固定电位布线设置到基准电压。
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