JP2010273095A - Imaging apparatus - Google Patents

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Yasuhiro Araki
康弘 荒木
Yasutaka Nishioka
康隆 西岡
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an imaging apparatus which stably supplies operation voltage and suppresses a crosstalk phenomenon between the adjacent pixels even when the number of pixels increases. <P>SOLUTION: Voltage supply lines (30, 34A) which supply the operation voltage are arranged like a mesh according to each pixel part (PD), and the voltage supply lines are interconnected via a jumper wiring (36A) of another wiring layer. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

この発明は、撮像装置に関し、特に安定に動作電圧を供給するとともに、効率的に光電変換部へ光信号を供給して隣接画素間のクロストーク現象を抑制することのできる配線構造に関する。   The present invention relates to an imaging apparatus, and more particularly to a wiring structure that can stably supply an operating voltage and efficiently supply an optical signal to a photoelectric conversion unit to suppress a crosstalk phenomenon between adjacent pixels.

近年、デジタルカメラが広範な用途に用いられてきている。一眼レフカメラ、コンパクトデジタルカメラ、および携帯電話に搭載されるカメラ等は、高性能化が求められてきている。この高性能化が要求される仕様としては、画素数、画質、処理速度、および連続撮影可能な画像数などがある。   In recent years, digital cameras have been used for a wide range of applications. High performance is required for single-lens reflex cameras, compact digital cameras, cameras mounted on mobile phones, and the like. The specifications that require high performance include the number of pixels, image quality, processing speed, and the number of images that can be continuously shot.

このデジタルカメラに利用される撮像素子として、CMOSイメージセンサが広く用いられてきている。イメージセンサの高性能化のために画素数が増大すると、水平および垂直方向に配置される画素の数が増大する。通常、画素の読出部を構成するトランジスタに動作電圧を供給するハイ側電源線(VDD電源線)およびロー側電源線(接地線)が、垂直方向に連続的に延在して各画素列に応じて配置される。この構成においては、1つの電源線に対応して設けられる画素の数が多く、電源線の配線長が長くなる。配線の抵抗による電圧降下を低減するために、電源線の両端から電源電圧が供給される。   A CMOS image sensor has been widely used as an image sensor used in the digital camera. As the number of pixels increases for higher performance of the image sensor, the number of pixels arranged in the horizontal and vertical directions increases. Usually, a high-side power supply line (VDD power supply line) and a low-side power supply line (ground line) that supply an operating voltage to the transistors that constitute the pixel reading unit continuously extend in the vertical direction to each pixel column. Arranged accordingly. In this configuration, the number of pixels provided corresponding to one power supply line is large, and the wiring length of the power supply line becomes long. In order to reduce the voltage drop due to the resistance of the wiring, the power supply voltage is supplied from both ends of the power supply line.

しかしながら、製造プロセス上のばらつきにより、電源線が局所的に線幅が細くなった場合または断線が生じた場合、この電源線で電圧降下が発生し、必要なレベルの電圧を、この不良配線(電源線)に対応して配置される画素へ供給することができなくなり、画質の劣化が生じる。   However, when the power supply line is locally narrowed or disconnected due to variations in the manufacturing process, a voltage drop occurs in the power supply line, and a necessary level of voltage is transferred to the defective wiring ( Therefore, the pixel cannot be supplied to the pixel arranged corresponding to the power source line), and the image quality is deteriorated.

異なる技術分野であるものの、電源配線を強化する構成が、特許文献1(特許公報第2758504号)に示されている。この特許文献1は、半導体メモリ分野において、電源配線をメッシュ状にメモリアレイ上に配置する構成を示す。具体的に、この特許文献1に示される電源配線レイアウトにおいては、センスアンプ帯およびワード線裏打ち領域にローカル電源線を配置する。センスアンプ帯には、データの読出を行なうセンスアンプがメモリセル列(ビット線)に対応して配置される。メモリセル行を選択するワード線が、ワード線シャント構造を有し、ポリシリコンゲート配線と上層のメタル配線とで構成される。ワード線裏打ち領域において、ポリシリコンゲート配線とメタル配線とが電気的に接続される。これらのワード線裏打ち領域およびセンスアンプ帯は直交する方向であり、これらの直交する方向に配置されるローカル電源線を電気的に接続する。このメッシュ状に電源線を配置することにより、電源線の配線抵抗の低減および電源電圧の安定供給を図っている。   Although it is a different technical field, the structure which strengthens power supply wiring is shown by patent document 1 (patent publication 2758504). This Patent Document 1 shows a configuration in which power supply lines are arranged on a memory array in a mesh shape in the semiconductor memory field. Specifically, in the power supply wiring layout shown in Patent Document 1, local power supply lines are arranged in the sense amplifier band and the word line backing region. In the sense amplifier band, sense amplifiers for reading data are arranged corresponding to the memory cell columns (bit lines). A word line for selecting a memory cell row has a word line shunt structure and is composed of a polysilicon gate wiring and an upper metal wiring. In the word line backing region, the polysilicon gate wiring and the metal wiring are electrically connected. These word line backing regions and sense amplifier bands are orthogonal to each other, and the local power supply lines arranged in these orthogonal directions are electrically connected. By arranging the power supply lines in this mesh shape, the wiring resistance of the power supply lines is reduced and the power supply voltage is stably supplied.

また、画素数が増大した場合、受光信号を電気信号に変換する光電変換部のレイアウト面積が小さくなる。この場合、効率的に受光信号を光電変換部へ供給し、また、確実に、各画素へ受光信号を伝達し、隣接画素間での受光信号の侵入によるクロストーク現象を低減する必要がある。このようなクロストーク現象を低減することを図る構成が、特許文献2(特開2004−104203号公報)に示されている。この特許文献2に示される構成においては、各画素の光電変換素子のフォトダイオードに隣接して、フォトダイオード上部に配置される水平方向遮光部に加えてさらに行および列方向に垂直方向遮光障壁を配置する。これらの垂直方向遮光障壁により、隣接画素に対し入射光が侵入するのを抑制し、クロストーク現象を低減することを図る。   Further, when the number of pixels increases, the layout area of the photoelectric conversion unit that converts the received light signal into an electrical signal is reduced. In this case, it is necessary to efficiently supply the light reception signal to the photoelectric conversion unit, reliably transmit the light reception signal to each pixel, and reduce the crosstalk phenomenon due to the penetration of the light reception signal between adjacent pixels. A configuration for reducing such a crosstalk phenomenon is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-104203. In the configuration shown in Patent Document 2, in addition to the horizontal light-shielding portion disposed above the photodiode, adjacent to the photodiode of the photoelectric conversion element of each pixel, a vertical light-shielding barrier is further provided in the row and column directions. Deploy. These vertical light blocking barriers prevent incident light from entering the adjacent pixels and reduce the crosstalk phenomenon.

特許公報第2758504号Japanese Patent Publication No. 2758504 特開2004−104203号公報JP 2004-104203 A

上述の特許文献1においては、電源線がメッシュ状に配置される。しかしながら、このローカル電源線の配置位置は、センスアンプが配置されるセンスアンプ帯およびワード線裏打ち領域である。ワード線裏打ち領域においては、メモリセルトランジスタのゲートを構成するポリシリコンゲート配線と上層のメタル配線とが電気的に接続される。センスアンプ帯が行方向に延在し、ワード線裏打ち領域が列方向に延在する。いずれの領域においてもメモリセルは配置されない。したがって、特許文献1のメッシュ状電源構造の隣接するローカル電源線間には、行および列のいずれの方向においても、複数のメモリセルが配置され、電源配線のピッチは比較的大きい。   In the above-mentioned Patent Document 1, the power supply lines are arranged in a mesh shape. However, the arrangement position of the local power supply line is the sense amplifier band in which the sense amplifier is arranged and the word line backing region. In the word line backing region, the polysilicon gate wiring constituting the gate of the memory cell transistor and the upper metal wiring are electrically connected. The sense amplifier band extends in the row direction, and the word line backing region extends in the column direction. No memory cell is arranged in any region. Therefore, a plurality of memory cells are arranged between adjacent local power supply lines of the mesh-shaped power supply structure of Patent Document 1 in both row and column directions, and the pitch of the power supply lines is relatively large.

一方、撮像装置においては、従来、各画素列に対応して電源線が配置される。この画素列および画素行に対しては、データの選択、読出および転送制御の信号を伝達する制御信号線が配置される。したがって、配線ピッチに余裕のある特許文献1のメッシュ状電源構造を、撮像装置の従来の電源配線構造に適用した場合、制御信号線と電源線の衝突の問題が生じる。特許文献1は、メッシュ状電源配線のローカル電源線を、制御信号線が配置されない領域に配置するか制御信号線と別の配線層に配置しているだけである。撮像装置のように、各メモリセル列に対応してローカル電源線を配置するような構成については、何ら考慮していない。   On the other hand, in an imaging apparatus, a power supply line is conventionally arranged corresponding to each pixel column. Control signal lines for transmitting data selection, readout and transfer control signals are arranged for the pixel columns and pixel rows. Therefore, when the mesh-like power supply structure of Patent Document 1 having a sufficient wiring pitch is applied to the conventional power supply wiring structure of the imaging apparatus, a problem of collision between the control signal line and the power supply line occurs. In Patent Document 1, the local power supply line of the mesh power supply wiring is merely arranged in a region where the control signal line is not arranged or arranged in a wiring layer different from the control signal line. No consideration is given to a configuration in which a local power supply line is arranged corresponding to each memory cell column as in the imaging device.

特許文献2に示される構成においては、各画素に対して、フォトダイオード上層の水平遮光膜とは別に、フォトダイオードの2辺に対応して垂直遮光障壁を配置している。遮光のために専用の遮光膜をさらに配置する必要がある。垂直遮光障壁が、行方向に延在するメタル配線と同層のダミーメタル配線を含んでおり、制御信号線の間に配置される。したがって、この遮光障壁のために制御信号線のピッチが大きくなり、画素の面積を低減するのが困難となるという問題が生じる。また、特許文献2は、入射光が隣接画素に侵入するのを防止することを専用の遮光障壁を設ける構造を開示しているだけであり、その電源配線構造については何ら考慮していない。   In the configuration disclosed in Patent Document 2, a vertical light shielding barrier is arranged for each pixel corresponding to two sides of the photodiode, separately from the horizontal light shielding film on the upper layer of the photodiode. It is necessary to further arrange a dedicated light shielding film for light shielding. The vertical light shielding barrier includes a dummy metal wiring in the same layer as the metal wiring extending in the row direction, and is disposed between the control signal lines. Therefore, there arises a problem that the pitch of the control signal line is increased due to the light blocking barrier, and it is difficult to reduce the area of the pixel. Patent Document 2 only discloses a structure in which a dedicated light blocking barrier is provided to prevent incident light from entering adjacent pixels, and does not consider the power supply wiring structure.

それゆえ、この発明の目的は、安定に所定の動作電圧を供給するとともに隣接画素への入射光の進入を回避することのできる撮像装置を提供することである。   SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, an object of the present invention is to provide an imaging apparatus that can stably supply a predetermined operating voltage and avoid the entrance of incident light to adjacent pixels.

この発明に係る撮像装置は、一実施の形態において、行列状に配列された複数の画素部および各画素部に対し所定の電圧を供給する電圧供給線を備える。複数の画素部は、受光した光信号を電気信号に変換する。電圧供給線は、各画素部を囲むようにメッシュ状に配置される。   In one embodiment, an imaging apparatus according to the present invention includes a plurality of pixel units arranged in a matrix and a voltage supply line that supplies a predetermined voltage to each pixel unit. The plurality of pixel units convert received light signals into electrical signals. The voltage supply line is arranged in a mesh shape so as to surround each pixel portion.

各画素に対して、電圧供給線がメッシュ状に配置される。したがって1つの画素に対する電圧供給線に不良が生じても隣接画素列の電圧供給線同一レベルの動作電圧を供給することができ、電圧不良を回避することができる。   A voltage supply line is arranged in a mesh shape for each pixel. Therefore, even if a failure occurs in the voltage supply line for one pixel, the operation voltage at the same level as the voltage supply line in the adjacent pixel column can be supplied, and the voltage failure can be avoided.

また、このメッシュ状に各画素に対応して配置することにより、少なくとも電圧供給線を遮光膜として利用することができ、余分の構造を利用することなく確実に、隣接画素間のクロストーク現象を防止することができる。   Further, by arranging the mesh in correspondence with each pixel, at least the voltage supply line can be used as a light shielding film, and the crosstalk phenomenon between adjacent pixels can be reliably performed without using an extra structure. Can be prevented.

この発明の実施の形態1に従う撮像装置の全体の構成を概略的に示す図である。It is a figure which shows roughly the whole structure of the imaging device according to Embodiment 1 of this invention. 図1に示す撮像ユニットの構成を具体的に示す図である。It is a figure which shows concretely the structure of the imaging unit shown in FIG. 図1および図2に示す撮像装置の動作を示すタイミング図である。FIG. 3 is a timing diagram illustrating an operation of the imaging device illustrated in FIGS. 1 and 2. この発明の実施の形態1に従う撮像装置の電源線のレイアウトを概略的に示す図である。It is a figure which shows roughly the layout of the power wire of the imaging device according to Embodiment 1 of this invention. 図4に示す電源配線のレイアウトをより具体的に示す図である。FIG. 5 is a diagram more specifically showing a layout of power supply wirings shown in FIG. 4. この発明の実施の形態1に従う画素部の断面構造を概略的に示す図である。It is a figure which shows roughly the cross-section of the pixel part according to Embodiment 1 of this invention. 図6に示す画素部の第1メタル配線のレイアウトを概略的に示す図である。FIG. 7 is a diagram schematically showing a layout of first metal wiring in the pixel portion shown in FIG. 6. 図6に示す画素の第2メタル配線層の配線レイアウトを概略的に示す図である。FIG. 7 is a diagram schematically showing a wiring layout of a second metal wiring layer of the pixel shown in FIG. 6. 図6に示す画素の第3メタル配線層の配線レイアウトを概略的に示す図である。FIG. 7 is a diagram schematically showing a wiring layout of a third metal wiring layer of the pixel shown in FIG. 6. この発明の実施の形態1に従う第3メタル配線層の配線レイアウトを概略的に示す図である。FIG. 11 schematically shows a wiring layout of a third metal wiring layer according to the first embodiment of the present invention. この発明の実施の形態1に従う撮像装置の配線レイアウトをより詳細に説明する図である。It is a figure explaining the wiring layout of the imaging device according to Embodiment 1 of this invention in detail. この発明の実施の形態1に従う撮像装置の第1メタル配線形成前の画素の平面レイアウトを示す図である。It is a figure which shows the planar layout of the pixel before 1st metal wiring formation of the imaging device according to Embodiment 1 of this invention. 図12に示す線L13−L13に沿った断面構造を概略的に示す図である。FIG. 13 is a diagram schematically showing a cross-sectional structure taken along line L13-L13 shown in FIG. 第1メタル配線形成後の画素の配線レイアウトを概略的に示す図である。It is a figure which shows roughly the wiring layout of the pixel after 1st metal wiring formation. 図14に示す線L15−L15に沿った断面構造を概略的に示す図である。FIG. 15 schematically shows a cross-sectional structure taken along line L15-L15 shown in FIG. この発明の実施の形態1に従う撮像装置の画素装置の1ビア形成後の配線レイアウトを概略的に示す図である。It is a figure which shows roughly the wiring layout after 1 via formation of the pixel apparatus of the imaging device according to Embodiment 1 of this invention. 図16に示す線L17−L17に沿った断面構造を概略的に示す図である。FIG. 17 schematically shows a cross-sectional structure taken along line L17-L17 shown in FIG. この発明の実施の形態1に従う撮像装置の画素の第2メタル配線形成後の配線レイアウトを概略的に示す図である。It is a figure which shows roughly the wiring layout after the 2nd metal wiring formation of the pixel of the imaging device according to Embodiment 1 of this invention. 図18に示す線L19−L19に沿った断面構造を概略的に示す図である。It is a figure which shows roughly the cross-sectional structure along line L19-L19 shown in FIG. 図18に示す線L20−L20に沿った断面構造を概略的に示す図である。FIG. 19 is a diagram schematically showing a cross-sectional structure along a line L20-L20 shown in FIG. この発明の実施の形態1の変更例1の画素の断面構造を概略的に示す図である。It is a figure which shows roughly the cross-section of the pixel of the modification 1 of Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1の変更例2の画素の電気的等価回路を示す図である。It is a figure which shows the electrical equivalent circuit of the pixel of the modification 2 of Embodiment 1 of this invention.

[実施の形態1]
図1は、この発明の実施の形態1に従う撮像装置の全体の構成を概略的に示す図である。図1において、撮像装置は、各々が2つの画素部(P)を有する複数の撮像ユニットPDUが配列される画素アレイARYと、撮像ユニットPDUの画素データの蓄積および読出を制御する水平走査回路22と、撮像ユニットPDUからの出力信号を伝達するとともに画素信号を撮像装置外部へ転送する垂直走査+読出制御回路24と、データ読出時における読出内容の電圧レベルを制御する定電流源20を含む。
[Embodiment 1]
FIG. 1 schematically shows an overall configuration of an imaging apparatus according to the first embodiment of the present invention. In FIG. 1, the imaging apparatus includes a pixel array ARY in which a plurality of imaging units PDU each having two pixel portions (P) are arranged, and a horizontal scanning circuit 22 that controls accumulation and readout of pixel data of the imaging unit PDU. And a vertical scanning + reading control circuit 24 for transmitting an output signal from the image pickup unit PDU and transferring a pixel signal to the outside of the image pickup apparatus, and a constant current source 20 for controlling a voltage level of read contents at the time of data reading.

画素アレイARYにおいて、撮像ユニットPDUは、各々、垂直方向(第1の方向)に配列される互いに隣接する2つの画素部(P)で構成される。水平方向において隣接する撮像ユニットPDUの配置関係は互いに異なる。すなわち、図1において、水平方向に隣接する撮像ユニットPDUにおいて1画素部だけ位置がずれるように、千鳥状に撮像ユニットPDUが配置される。この画素配置により、隣接する撮像ユニットPDUのレイアウトパターンの特性差により出力差を抑制する。すなわち、入射光の強度が同一の場合の出力に大きな差が生じにくくなり、人間の目に対する不快感を低減することができる。   In the pixel array ARY, the imaging unit PDU is composed of two adjacent pixel portions (P) arranged in the vertical direction (first direction). The arrangement relationship between the imaging units PDUs adjacent in the horizontal direction is different from each other. That is, in FIG. 1, the imaging unit PDUs are arranged in a staggered manner so that the positions of the imaging unit PDUs adjacent in the horizontal direction are shifted by one pixel unit. With this pixel arrangement, an output difference is suppressed due to a characteristic difference between layout patterns of adjacent imaging units PDUs. That is, it is difficult for a large difference in output to occur when the intensity of incident light is the same, and uncomfortable feelings to human eyes can be reduced.

水平走査回路22は、転送制御信号tx、リセット制御信号rstおよび制御電圧Vrefを出力する。図1においては、(m−1)行から(m+1)行目(mは2以上の自然数)の制御信号tx(m−1)−tx(m+1)、rst(m−1)からrst(m+1)、および制御電圧Vref(m−1)からVref(m+1)を供給する信号線、および内部読出電圧Vout(n)からVout(n+2)の出力を伝達する読出ラインが一例として示される。   The horizontal scanning circuit 22 outputs a transfer control signal tx, a reset control signal rst, and a control voltage Vref. In FIG. 1, the control signals tx (m−1) −tx (m + 1) and rst (m−1) to rst (m + 1) in the (m−1) th to (m + 1) th rows (m is a natural number of 2 or more). ), A signal line supplying control voltage Vref (m−1) to Vref (m + 1), and a read line transmitting the output of internal read voltage Vout (n) to Vout (n + 2) are shown as an example.

以下の説明において、x行y列の画素部をP(x,y)として表記する。以下、画素部P(m−1,n)、P(m,n)、P(m+1,n)、P(m,n+1)、P(m+1,n+1)について焦点を合わせて説明する。画素部P(m−1,n)およびP(m,n)が1つの撮像ユニットPDUを構成し、画素部P(m,n+1)およびP(m+1,n+1)が1つの撮像ユニットPDUを構成する。   In the following description, the pixel portion of x rows and y columns is expressed as P (x, y). Hereinafter, the pixel portions P (m−1, n), P (m, n), P (m + 1, n), P (m, n + 1), and P (m + 1, n + 1) will be described in focus. Pixel units P (m−1, n) and P (m, n) constitute one imaging unit PDU, and pixel units P (m, n + 1) and P (m + 1, n + 1) constitute one imaging unit PDU. To do.

画素部P(m−1,n)は、制御端子7、8および9に、転送制御信号ts(m−1)、リセット制御信号rst(m−1)および制御電圧Vref(m−1)をそれぞれ受ける。画素部P(m,n)は、制御端子10,11に転送制御信号tx(m)および制御電圧Vref(m)をそれぞれ受ける。この撮像ユニットの出力端子12から読出ラインに対し出力電圧Vout(m)が出力される。1つの撮像ユニットPDUにおいて、共通の出力端子12から、2つの画素部P(m−1,n)およびP(m,n)からの画素データが、順次、出力される。   The pixel portion P (m−1, n) receives the transfer control signal ts (m−1), the reset control signal rst (m−1) and the control voltage Vref (m−1) at the control terminals 7, 8 and 9. Receive each. The pixel portion P (m, n) receives the transfer control signal tx (m) and the control voltage Vref (m) at the control terminals 10 and 11, respectively. An output voltage Vout (m) is output from the output terminal 12 of the imaging unit to the readout line. In one imaging unit PDU, pixel data from the two pixel portions P (m−1, n) and P (m, n) are sequentially output from the common output terminal 12.

画素部P(m+1,n)は、制御端子7−9それぞれに、転送制御信号tx(m+1)、リセット制御信号rst(m+1)、および制御電圧Vref(m+2)を受ける。画素部P(m,n+1)は、制御端子7−9それぞれに、転送制御信号tx(m)、リセット制御信号rst(m)、および制御電圧Vref(m)を受ける。画素部P(m+1,n+1)は、制御端子10,11に、転送制御信号tx(m+1)および制御電圧Vref(m+1)をそれぞれ受ける。この出力端子12から読出ラインに対し出力電圧Vout(m+1)が出力される。画素アレイARYに配置される他の画素部についても同様の態様で、転送制御信号tx,リセット制御信号resおよび制御電圧Vrefが供給される。すなわち、撮像ユニットPDUの行において、上側の画素部および下側の画素部が交互に配列されて同一の制御信号および制御電圧を受ける。   The pixel portion P (m + 1, n) receives the transfer control signal tx (m + 1), the reset control signal rst (m + 1), and the control voltage Vref (m + 2) at each of the control terminals 7-9. The pixel portion P (m, n + 1) receives the transfer control signal tx (m), the reset control signal rst (m), and the control voltage Vref (m) at each of the control terminals 7-9. The pixel portion P (m + 1, n + 1) receives the transfer control signal tx (m + 1) and the control voltage Vref (m + 1) at the control terminals 10 and 11, respectively. An output voltage Vout (m + 1) is output from the output terminal 12 to the readout line. The transfer control signal tx, the reset control signal res, and the control voltage Vref are supplied in a similar manner to the other pixel portions arranged in the pixel array ARY. That is, in the row of the imaging unit PDU, the upper pixel portion and the lower pixel portion are alternately arranged to receive the same control signal and control voltage.

この画素アレイARYにおいて、各画素部の列に対応して、垂直方向に延びるローカル電源線30a−30dが配置され、また、画素部の各行に対応して第2のローカル電源線32a−32cが配置される。これらのローカル電源線が、図示しない部分において相互接続され、画素アレイARY内においてメッシュ状に配置される。このローカル電源線30a−30dおよび32a−32eは、ハイ側電源電圧VDDを伝達する電源線であってもよく、また、ロー側電源電圧GNDを伝達する電源線であってもよい。画素部(P)に対する電源配置については、後に詳細に説明する。   In the pixel array ARY, local power supply lines 30a to 30d extending in the vertical direction are arranged corresponding to the columns of the pixel portions, and second local power supply lines 32a to 32c are corresponding to the rows of the pixel portions. Be placed. These local power supply lines are interconnected at a portion not shown, and are arranged in a mesh shape in the pixel array ARY. Local power supply lines 30a-30d and 32a-32e may be power supply lines that transmit high-side power supply voltage VDD, or power supply lines that transmit low-side power supply voltage GND. The power supply arrangement for the pixel portion (P) will be described in detail later.

垂直走査+読出制御回路24は、読出された画素信号を所定のシーケンスで順次転送する。定電流源20の駆動する定電流により、出力端子12から読出ラインに出力される画素信号が所定の最大値を越えて画像に局所的なハレーションが生じるのを防止する。   The vertical scanning + reading control circuit 24 sequentially transfers the read pixel signals in a predetermined sequence. The constant current driven by the constant current source 20 prevents the pixel signal output from the output terminal 12 to the readout line from exceeding a predetermined maximum value and causing local halation in the image.

図2は、図1に示す撮像ユニットPDUの構成の一例を示す図である。図2においては、隣接列の2つの撮像ユニットPDUaおよびPDUbの構成を代表的に示す。図2において、撮像ユニットPDUaは、画素部P(m−1、n)およびP(m,n)を含み、撮像ユニットPDUbは、画素部P(m,n+1)およびP(m+1,n+1)を含む。   FIG. 2 is a diagram illustrating an example of the configuration of the imaging unit PDU illustrated in FIG. FIG. 2 representatively shows the configuration of two imaging units PDUa and PDUb in adjacent rows. In FIG. 2, the imaging unit PDUa includes pixel portions P (m-1, n) and P (m, n), and the imaging unit PDUb includes pixel portions P (m, n + 1) and P (m + 1, n + 1). Including.

撮像ユニットPDUaおよびPDUbの上側の画素部P(m−1、n)およびP(m、n+1)の各々は、光電変換機能を有するフォトダイオード(光電変換素子)1と、フォトダイオード1に蓄積された光キャリアをフローティングディフュージョンFDに伝達する転送トランジスタ2と、フローティングディフュージョンFDの電位をリセットするリセットトランジスタ3を含む。   Each of the upper pixel portions P (m−1, n) and P (m, n + 1) of the imaging units PDUa and PDUb is accumulated in a photodiode (photoelectric conversion element) 1 having a photoelectric conversion function and the photodiode 1. A transfer transistor 2 that transmits the optical carrier to the floating diffusion FD, and a reset transistor 3 that resets the potential of the floating diffusion FD.

撮像ユニットPDUaおよびPDUbの下側の画素部P(m,n)およびP(m+1,n+1)の各々は、光電変換機能を有するフォトダイオード4と、フォトダイオード4に蓄積された光キャリアをフローティングディフュージョンFDに転送する転送トランジスタ5と、このフローティングディフュージョンFDに伝達された信号を増幅して出力する増幅トランジスタ6とを含む。各撮像ユニットPDUaおよびPDUb各々において、上側の画素部P(m−1,n)およびP(m,n+1)は、それぞれ、下側の画素部P(m,n)およびP(m+1,n+1)とフローティングディフュージョンFDにより互いに電気的に結合される。   Each of the lower pixel portions P (m, n) and P (m + 1, n + 1) of the imaging units PDUa and PDUb is a floating diffusion for the photodiode 4 having a photoelectric conversion function and the optical carrier accumulated in the photodiode 4. It includes a transfer transistor 5 for transferring to the FD and an amplifying transistor 6 for amplifying and outputting the signal transmitted to the floating diffusion FD. In each of the imaging units PDUa and PDUb, the upper pixel portions P (m−1, n) and P (m, n + 1) are respectively connected to the lower pixel portions P (m, n) and P (m + 1, n + 1). Are electrically coupled to each other by a floating diffusion FD.

撮像ユニットPDUaの画素部P(m−1,n)において、フォトダイオード1と転送トランジスタ2とは、固定電圧(ロー側電源電圧)GNDとフローティングディフュージョンFDとの間に直列に接続される。転送トランジスタ2のゲートは、制御信号tx(m−1)が入力される制御端子7と電気的に接続される。リセットトランジスタ3は、フローティングディフュージョンFDと制御電圧Vref(m−1)が与えられる制御端子9との間に接続され、そのゲートは、リセット制御信号rst(m−1)が入力される制御端子8と電気的に接続される。   In the pixel portion P (m−1, n) of the imaging unit PDUa, the photodiode 1 and the transfer transistor 2 are connected in series between a fixed voltage (low-side power supply voltage) GND and a floating diffusion FD. The gate of the transfer transistor 2 is electrically connected to the control terminal 7 to which the control signal tx (m−1) is input. The reset transistor 3 is connected between a floating diffusion FD and a control terminal 9 to which a control voltage Vref (m−1) is applied, and a gate thereof has a control terminal 8 to which a reset control signal rst (m−1) is input. And electrically connected.

画素部(m,n)において、フォトダイオード4と転送トランジスタ5とは固定電圧GNDとフローティングディフュージョンFDとの間に直列に接続される。転送トランジスタ5のゲートは、制御信号tx(m)が入力される制御端子10と電気的に接続される。増幅トランジスタ6は、制御電圧Vref(m)が与えられる制御端子11と増幅信号Vout(n)を出力する出力端子12との間に接続され、そのゲートは、フローティングディフュージョンFDと電気的に接続される。   In the pixel portion (m, n), the photodiode 4 and the transfer transistor 5 are connected in series between the fixed voltage GND and the floating diffusion FD. The gate of the transfer transistor 5 is electrically connected to the control terminal 10 to which the control signal tx (m) is input. The amplification transistor 6 is connected between a control terminal 11 to which a control voltage Vref (m) is applied and an output terminal 12 that outputs an amplification signal Vout (n), and its gate is electrically connected to the floating diffusion FD. The

撮像ユニットPDUbの画素部P(m,n+1)において、フォトダイオード1と転送トランジスタ2とは、固定電圧GNDとフローティングディフュージョンFDとの間に直列に接続される。転送トランジスタ2のゲートは、制御端子7を介して制御信号tx(m)を受ける。リセットトランジスタ3は、フローティングディフュージョンFDと制御電圧Vref(m)が与えられる制御端子9との間に接続され、そのゲートに、制御端子8を介してリセット制御信号rst(m)を受ける。   In the pixel portion P (m, n + 1) of the imaging unit PDUb, the photodiode 1 and the transfer transistor 2 are connected in series between the fixed voltage GND and the floating diffusion FD. The gate of the transfer transistor 2 receives a control signal tx (m) via the control terminal 7. The reset transistor 3 is connected between the floating diffusion FD and the control terminal 9 to which the control voltage Vref (m) is applied, and receives a reset control signal rst (m) via the control terminal 8 at its gate.

画素部(m+1,n+1)において、フォトダイオード4と転送トランジスタ5とは固定電圧GNDとフローティングディフュージョンFDとの間に直列に接続される。転送トランジスタ5のゲートは、制御端子10を介して転送制御信号tx(m+1)を受ける。増幅トランジスタ6は、制御電圧Vref(m)が与えられる制御端子11と増幅信号Vout(n+1)を出力する出力端子12との間に接続され、そのゲートは、フローティングディフュージョンFDと電気的に接続される。   In the pixel portion (m + 1, n + 1), the photodiode 4 and the transfer transistor 5 are connected in series between the fixed voltage GND and the floating diffusion FD. The gate of the transfer transistor 5 receives the transfer control signal tx (m + 1) via the control terminal 10. The amplification transistor 6 is connected between a control terminal 11 to which a control voltage Vref (m) is applied and an output terminal 12 that outputs an amplification signal Vout (n + 1), and its gate is electrically connected to the floating diffusion FD. The

画素部P(m+1,n+1)と水平方向に整列する画素部P(m+1,n)は、撮像ユニットPDUcに含まれ、制御端子7、8および9を介して制御信号tx(m+1)、rst(m+1)および制御電圧Vref(m+1)を受ける。この画素部P(m+1,n)の内部構成は、撮像ユニットPDUaおよびPDUbの上側の画素部P(m−1,n)およびP(m,n+1)の構成と同じである。   The pixel portion P (m + 1, n) aligned in the horizontal direction with the pixel portion P (m + 1, n + 1) is included in the imaging unit PDUc, and is connected to the control signals tx (m + 1), rst ( m + 1) and control voltage Vref (m + 1). The internal configuration of the pixel unit P (m + 1, n) is the same as the configuration of the pixel units P (m−1, n) and P (m, n + 1) above the imaging units PDUa and PDUb.

図2に示すように、撮像ユニットPDUにおいて2つの画素部を設け、リセットトランジスタ3および6をこれらの2つの画素部で共有する。これにより、画素部の構成要素数を低減して、撮像ユニットPDUのレイアウト面積を低減する。   As shown in FIG. 2, two pixel portions are provided in the imaging unit PDU, and the reset transistors 3 and 6 are shared by these two pixel portions. Thereby, the number of components of the pixel unit is reduced, and the layout area of the imaging unit PDU is reduced.

図3は、図1および2に示す画素アレイARY上に配置された画素部P(m,n)および画素部P(m,n+1)の一連の読出動作を説明するタイミング図である。以下、図3を参照して、図1および図2に示す画素アレイのデータ読出動作について説明する。なお、以下の操作においては、水平走査回路22が、図示しないクロック信号に従ってシフト動作を行って、各画素行に対する制御信号を生成する。   FIG. 3 is a timing chart for explaining a series of reading operations of the pixel portion P (m, n) and the pixel portion P (m, n + 1) arranged on the pixel array ARY shown in FIGS. Hereinafter, the data read operation of the pixel array shown in FIGS. 1 and 2 will be described with reference to FIG. In the following operation, the horizontal scanning circuit 22 performs a shift operation according to a clock signal (not shown) to generate a control signal for each pixel row.

時刻t10において制御電圧Vref(m−1)を“H”レベル(論理ハイレベル)に設定する。リセット制御信号rst(m−1)およびrst(m)をHレベルに維持し、転送制御信号tx(m)をHレベルに設定する。   At time t10, the control voltage Vref (m−1) is set to the “H” level (logic high level). Reset control signals rst (m−1) and rst (m) are maintained at H level, and transfer control signal tx (m) is set at H level.

この状態においては、画素部P(m−1,n)において、リセットトランジスタ3がオン状態にあり、フローティングディフュージョンFDにHレベルの制御電圧Vref(m−1)が伝達される。転送トランジスタ2は、オフ状態にあり、フォトダイオード1とフローティングディヒュージョンFDとは分離される。   In this state, the reset transistor 3 is in the on state in the pixel portion P (m−1, n), and the control voltage Vref (m−1) at the H level is transmitted to the floating diffusion FD. The transfer transistor 2 is in an off state, and the photodiode 1 and the floating diffusion FD are separated.

一方、画素部P(m,n)においては、転送トランジスタ5がオン状態となり、フォトダイオード4のカソードにフローティングディフュージョンFD上のHレベルの電圧が伝達され、画素部P(m,n)のフォトダイオード4がリセットされる。   On the other hand, in the pixel portion P (m, n), the transfer transistor 5 is turned on, the H level voltage on the floating diffusion FD is transmitted to the cathode of the photodiode 4, and the photo of the pixel portion P (m, n) is transmitted. The diode 4 is reset.

また、制御電圧Vref(m)をHレベル、制御信号rst(m)がHレベルであり、転送制御信号tx(m)がHレベルであり、画素部P(m,n+1)において、リセットトランジスタ3がオン状態にあり、また、転送トランジスタ2がオン状態である。したがって、その制御端子9に与えられたHレベルの制御電圧Vref(m)が、フォトダイオード1のカソードに伝達され、フォトダイオード1がリセットされる。   Further, the control voltage Vref (m) is at the H level, the control signal rst (m) is at the H level, the transfer control signal tx (m) is at the H level, and the reset transistor 3 in the pixel portion P (m, n + 1). Is in the on state, and the transfer transistor 2 is in the on state. Therefore, the H level control voltage Vref (m) applied to the control terminal 9 is transmitted to the cathode of the photodiode 1 and the photodiode 1 is reset.

時刻t11において、画素部P(m,n)およびP(m,n+1)に対する制御信号tx(m)および制御電圧Vref(m)はともにLレベルであり、転送トランジスタ2がオフ状態であり、一方、リセット制御信号rst(m)およびrst(m−1)はHレベルであり、画素部P(m,n)およびP(m,n+1)において、フローティングディフュージョンFDがLレベルにリセットされるとともに、フォトダイオード4および1により画素データの蓄積が行なわれる。   At time t11, the control signal tx (m) and the control voltage Vref (m) for the pixel portions P (m, n) and P (m, n + 1) are both at the L level, and the transfer transistor 2 is in the off state. The reset control signals rst (m) and rst (m−1) are at the H level, and the floating diffusion FD is reset to the L level in the pixel portions P (m, n) and P (m, n + 1). Pixel data is stored by the photodiodes 4 and 1.

時刻t12において転送制御電圧Vref(m−1)をHレベルに設定し、リセット制御信号rst(m−1)をHレベルに維持する。これにより、画素部P(m,n)において、フローティングディフュージョンFDにHレベルの制御電圧Vref(m−1)が転送され、フローティングディフュージョンFDのリセット(FDリセット)が実行される。応じて、増幅トランジスタ6がオン状態となり、読出電圧Vout(n)の電圧レベルが、Hレベルの制御電圧Vref(m)に応じて上昇する。   At time t12, transfer control voltage Vref (m−1) is set to H level, and reset control signal rst (m−1) is maintained at H level. As a result, in the pixel portion P (m, n), the control voltage Vref (m−1) at the H level is transferred to the floating diffusion FD, and the floating diffusion FD is reset (FD reset). Accordingly, amplification transistor 6 is turned on, and the voltage level of read voltage Vout (n) rises according to H level control voltage Vref (m).

同様に、制御電圧Vref(m)をHレベルに設定し、リセット制御信号rst(m)をHレベルに維持する。応じて、画素部P(m,n+1)においてリセットトランジスタ3がオン状態となり、Hレベルの制御電圧Vref(m)により対応のフローティングディフュージョンFDのリセットが行なわれる。   Similarly, the control voltage Vref (m) is set to H level, and the reset control signal rst (m) is maintained at H level. Accordingly, the reset transistor 3 is turned on in the pixel portion P (m, n + 1), and the corresponding floating diffusion FD is reset by the control voltage Vref (m) at the H level.

時刻t13において、リセット制御信号rst(m)−rst(m+1)をLレベル、制御電圧Vref(m)およびVref(m+1)をHレベルに設定する。応じて、画素部P(m−1,n)、P(m,n+1)、P(m+1,n)においてリセットトランジスタ3が、オフ状態となる。これにより、画素部P(m+1,n+1)に配置される画素部P(m,n+1)の読出信号を出力するための増幅トランジスタ6のゲート電圧(対応のフローティングディフュージョンFDの電圧)は、Hレベルに設定され、また、そのドレイン電圧は制御電圧Vref(m+1)によりHレベルに設定されている。したがって、対応の出力端子12から、フローティングディフュージョンFDのリセット電位(Hレベル)に応じた出力電圧Vr(m,n+1)が、出力電圧Vout(n+1)を伝達する読出ラインに出力される。   At time t13, reset control signal rst (m) -rst (m + 1) is set to L level, and control voltages Vref (m) and Vref (m + 1) are set to H level. Accordingly, the reset transistor 3 is turned off in the pixel portions P (m−1, n), P (m, n + 1), and P (m + 1, n). As a result, the gate voltage of the amplification transistor 6 (the voltage of the corresponding floating diffusion FD) for outputting the readout signal of the pixel portion P (m, n + 1) arranged in the pixel portion P (m + 1, n + 1) is at the H level. Further, the drain voltage is set to H level by the control voltage Vref (m + 1). Therefore, output voltage Vr (m, n + 1) corresponding to the reset potential (H level) of floating diffusion FD is output from the corresponding output terminal 12 to the read line that transmits output voltage Vout (n + 1).

同様に、画素部P(m,n)の増幅トランジスタ6のドレイン電位が、制御電圧Vref(m)に応じてHレベルに設定される。対応の出力端子12から、対応のフローティングディフュージョンFDのリセット電位に対応した出力電圧Vr(m,n)が、出力電圧Vout(n)を伝達す読出ラインに出力される。これらの一連の動作により、画素部P(m,n)およびP(m,n+1)の読出動作の準備(読出ラインのプリチャージ)が完了する。   Similarly, the drain potential of the amplification transistor 6 in the pixel portion P (m, n) is set to the H level according to the control voltage Vref (m). An output voltage Vr (m, n) corresponding to the reset potential of the corresponding floating diffusion FD is output from the corresponding output terminal 12 to the readout line that transmits the output voltage Vout (n). With these series of operations, preparation for the read operation (precharge of the read line) of the pixel portions P (m, n) and P (m, n + 1) is completed.

時刻t14において、転送制御信号tx(m)をHレベルに設定する。応じて、画素部P(m,n)と画素部P(m,n+1)において転送トランジスタ5および2がともにオン状態となり、対応のフォトダイオード4および1のカソードに蓄積されている電荷が、対応のフローティングディフィージョンFDに転送される。応じて、画素部P(m,n)と画素部P(m,n+1)のフローティングディフィージョンFDの電位が低下する。   At time t14, the transfer control signal tx (m) is set to the H level. Accordingly, both the transfer transistors 5 and 2 are turned on in the pixel portion P (m, n) and the pixel portion P (m, n + 1), and the charges accumulated in the cathodes of the corresponding photodiodes 4 and 1 correspond to each other. To the floating diffusion FD. Accordingly, the potential of the floating diffusion FD of the pixel part P (m, n) and the pixel part P (m, n + 1) is lowered.

時刻t15において、電荷転送後のフローティングディフィージョンFDの電圧に対応した電圧Vs(m,n)およびVs(m,n+1)が、増幅トランジスタ6を介して出力電圧Vout(n)およびVout(n+1)として、それぞれ対応の列の読出ライン出力される。   At time t15, the voltages Vs (m, n) and Vs (m, n + 1) corresponding to the voltage of the floating diffusion FD after charge transfer are output via the amplifier transistor 6 to the output voltages Vout (n) and Vout (n + 1). As a result, the read line of the corresponding column is output.

さらに、後段の回路において、電圧差Vr(m,n)−Vs(m,n)検出することにより、画素部P(m,n)のフォトダイオード4に蓄積された電荷量に比例したデータ信号を検出することができる。同様にして、電圧差Vr(m,n+1)−Vs(m,n+1)を検出することにより、画素部P(m,n+1)のフォトダイオード1に蓄積した電荷量に比例したデータ信号を検出することができる。   Further, a data signal proportional to the amount of charge accumulated in the photodiode 4 of the pixel portion P (m, n) by detecting the voltage difference Vr (m, n) −Vs (m, n) in the subsequent circuit. Can be detected. Similarly, by detecting the voltage difference Vr (m, n + 1) −Vs (m, n + 1), a data signal proportional to the amount of charge accumulated in the photodiode 1 of the pixel portion P (m, n + 1) is detected. be able to.

光電荷を蓄積する画素蓄積期間は、画素部P(m,n)およびP(m,n+1)では、時刻t10から時刻t14までの期間である。以上の行単位動作を、一定間隔シフトさせながら、すべての行に適用することにより、画素情報であるデータ信号の検出を行なうことができる。   The pixel accumulation period for accumulating photoelectric charges is a period from time t10 to time t14 in the pixel portions P (m, n) and P (m, n + 1). By applying the above-described row unit operation to all rows while shifting by a constant interval, it is possible to detect a data signal as pixel information.

図4は、この発明の実施の形態1に従う撮像装置の動作電圧を伝達する配線のレイアウトを概略的に示す図である。図4において、画素アレイARY内において、画素部(フォトダイオードPD)が行列状に、水平方向および垂直方向に整列して配置される。ここで、画素部は、光電変換用のフォトダイオード(PD)と、内部リセットおよび読出用のトランジスタとを含む。図4においては、図面を簡略化するために、フォトダイオードPDの配置を示す。   FIG. 4 schematically shows a layout of wiring for transmitting the operating voltage of the imaging apparatus according to the first embodiment of the present invention. In FIG. 4, in the pixel array ARY, pixel portions (photodiodes PD) are arranged in a matrix and aligned in the horizontal direction and the vertical direction. Here, the pixel portion includes a photodiode (PD) for photoelectric conversion and a transistor for internal reset and readout. FIG. 4 shows the arrangement of the photodiode PD in order to simplify the drawing.

画素アレイARY垂直方向の両側に配置される電源40aおよび40bから、たとえば第1メタル配線の電源線30が直線的に各画素列に対応して配置される。ここで、画素列は、垂直方向に整列して配置される画素部(フォトダイオードPD)で構成され、画素行は、水平方向に整列して配置されるフォトダイオードPDにより構成される。   From the power supplies 40a and 40b arranged on both sides of the pixel array ARY in the vertical direction, for example, the power line 30 of the first metal wiring is arranged linearly corresponding to each pixel column. Here, the pixel column is composed of pixel portions (photodiodes PD) arranged in the vertical direction, and the pixel row is composed of photodiodes PD arranged in the horizontal direction.

電源配線30は、画素行の境界部において水平方向に延在する分岐部34を含む。各分岐部は、上層のたとえば第2メタル配線で構成されるジャンパ配線36により隣接する列の電源配線30に結合される。したがって、その水平方向においてたとえば第1メタル配線で形成される分岐部34および第2メタル配線で構成されるジャンパ配線36により、隣接する電源配線30が水平方向において相互接続され、水平方向の突起部34およびジャンパ配線36により、図1に示す電源線32a−32eが形成される。この電源配線30は、ハイ側電源電圧(VDD)およびロー側電源電圧(GND)のいずれを伝達してもよい。   The power supply wiring 30 includes a branch portion 34 extending in the horizontal direction at the boundary portion of the pixel row. Each branch portion is coupled to a power supply wiring 30 in an adjacent column by a jumper wiring 36 formed of an upper layer, for example, a second metal wiring. Accordingly, in the horizontal direction, for example, the adjacent power supply wiring 30 is interconnected in the horizontal direction by the branch portion 34 formed of the first metal wiring and the jumper wiring 36 formed of the second metal wiring, and the horizontal protrusion 34 and the jumper wiring 36 form the power supply lines 32a-32e shown in FIG. The power supply wiring 30 may transmit either the high-side power supply voltage (VDD) or the low-side power supply voltage (GND).

図4に示すように、画素アレイARYの画素部PDに対応してメッシュ状に電源線を配置することにより、電源線の強化を行なうことができる。すなわち、電源配線において局所的な不良が存在していても、周囲の電源配線から動作電圧を供給することができ、不良の影響を抑制することができる。これにより、各画素部に対し安定に所定レベルの電圧を供給することができる。また、電源配線が、各画素毎にフォトダイオードを囲むように配置されており、入射光が、隣接画素部に侵入するのを防止する遮光壁の機能を併せて持つことができ、専用の遮光壁構造を設けることなく隣接画素間のクロストーク現象を抑制することができる。また、ジャンパ配線を利用することにより、制御信号線などが電源配線30と同一配線層に形成されている場合においても、配線の衝突を生じさせることなく、隣接電源配線を接続することができる。   As shown in FIG. 4, the power supply lines can be strengthened by arranging the power supply lines in a mesh shape corresponding to the pixel portions PD of the pixel array ARY. That is, even when a local defect exists in the power supply wiring, the operating voltage can be supplied from the surrounding power supply wiring, and the influence of the defect can be suppressed. Thereby, a predetermined level of voltage can be stably supplied to each pixel unit. In addition, the power supply wiring is arranged so as to surround the photodiode for each pixel, and it can also have a function of a light shielding wall for preventing incident light from entering the adjacent pixel portion. Crosstalk between adjacent pixels can be suppressed without providing a wall structure. Further, by using the jumper wiring, even when the control signal line or the like is formed in the same wiring layer as the power wiring 30, the adjacent power wiring can be connected without causing a wiring collision.

なお、電源40aおよび40bにおいては、外部からの電圧のノイズなどを除去するフィルタなどが配置され、安定な内部電圧を生成する。この電源線30を伝達される電圧が、外部からの電圧とレベルの異なる内部電圧の場合には、これらの電源40aおよび40bにおいて必要な電圧レベルの電圧を生成する内部電圧発生回路が配置される。また、電源40aおよび40bは、外部からの電圧を端子を介して直接受ける線幅の広いメイン電源線(メタル配線)で構成されてもよい。   In addition, in the power supplies 40a and 40b, a filter or the like that removes noise or the like of external voltage is disposed to generate a stable internal voltage. When the voltage transmitted through power supply line 30 is an internal voltage having a level different from that of an external voltage, an internal voltage generation circuit for generating a voltage of a required voltage level in these power supplies 40a and 40b is arranged. . The power supplies 40a and 40b may be configured by a wide main power supply line (metal wiring) that receives an external voltage directly via a terminal.

図5は、図4に示すアレイ部ARYにおける電源配線30および分岐部34およびジャンパ配線36の具体的配置の一例を示す図である。図5において、画素部(フォトダイオードPD)の水平方向に沿った境界領域においては、電源配線30および出力配線(読出ライン)42が、互いに平行にかつ隣接して、垂直方向に連続的に延在して配置される。これらの電源配線30および出力線42は、たとえば第1メタル配線で構成され、同一のメタル配線層の配線である。したがって、電源配線30の分岐部を、出力配線42を越えて隣接電源配線に対して伸びるように配置することはできない。そこで、図5に示すように、この電源配線30と画素部(フォトダイオードPD)の間に出力配線42が配置される場合、この画素部(フォトダイオードPD)と電源配線30の間に出力線42が配置されていない領域において、電源配線30に対して分岐部34Aを形成する。この分岐部34Aは、画素部(フォトダイオードPD)の垂直方向についての境界領域に配置される。この分岐部34Aは、第2メタル配線層に形成されるジャンパ配線36Aにコンタクト40bを介して電気的に接続される。このジャンパ配線36Aは他方端においてコンタクト44aを介して隣接列の電源配線30に結合される。   FIG. 5 is a diagram showing an example of a specific arrangement of the power supply wiring 30, the branching section 34, and the jumper wiring 36 in the array unit ARY shown in FIG. In FIG. 5, in the boundary region along the horizontal direction of the pixel portion (photodiode PD), the power supply wiring 30 and the output wiring (readout line) 42 are continuously extended in the vertical direction in parallel and adjacent to each other. Present. The power supply wiring 30 and the output line 42 are composed of, for example, a first metal wiring and are wiring of the same metal wiring layer. Therefore, the branch portion of the power supply wiring 30 cannot be disposed so as to extend beyond the output wiring 42 with respect to the adjacent power supply wiring. Therefore, as shown in FIG. 5, when the output wiring 42 is arranged between the power supply wiring 30 and the pixel portion (photodiode PD), the output line is connected between the pixel portion (photodiode PD) and the power supply wiring 30. A branch portion 34 </ b> A is formed for the power supply wiring 30 in a region where 42 is not disposed. The branch portion 34A is disposed in a boundary region in the vertical direction of the pixel portion (photodiode PD). The branch portion 34A is electrically connected to a jumper wiring 36A formed in the second metal wiring layer through a contact 40b. The jumper wiring 36A is coupled to the power supply wiring 30 in the adjacent column via a contact 44a at the other end.

上述のように、ジャンパ配線36Aは、たとえば第2メタル配線であり、出力配線42の上層の配線である。従って、出力配線42の配置に影響を及ぼすことなく、電源配線30(30b)の分岐部34Aを水平方向に隣接する電源配線30(30a)に結合することができる。したがって、この分岐部34Aが配置される領域は、画素部におけるトランジスタの配置領域および配線の配置領域を考慮して設けられる。ジャンパ配線36Aを、鍵型に形成することにより、分岐部34Aを画素部におけるトランジスタの配線領域に影響を及ぼすことなく、適切な領域で隣接電源線30(30a)とジャンパ配線46Aとを電気的に接続することができる。   As described above, the jumper wiring 36 </ b> A is, for example, a second metal wiring, and is an upper layer wiring of the output wiring 42. Therefore, the branching portion 34A of the power supply wiring 30 (30b) can be coupled to the power supply wiring 30 (30a) adjacent in the horizontal direction without affecting the arrangement of the output wiring 42. Therefore, the region where the branch portion 34A is arranged is provided in consideration of the transistor arrangement region and the wiring arrangement region in the pixel portion. By forming the jumper wiring 36A in a key shape, the adjacent power supply line 30 (30a) and the jumper wiring 46A can be electrically connected to each other in an appropriate region without affecting the wiring region of the transistor in the pixel portion. Can be connected to.

なお、この分岐部34Aが、図5の水平方向において右から左方向に延びるかまたは左から右方向に延びるかは、出力配線42の配置および周辺トランジスタの配線の配置に応じて適宜定められればよい。   It should be noted that whether the branch portion 34A extends from right to left or from left to right in the horizontal direction of FIG. 5 can be appropriately determined according to the arrangement of the output wiring 42 and the wiring of the peripheral transistors. Good.

この電源配線30は、たとえば接地電圧GNDを伝達する配線であり、フォトダイオード(1,4;PD)の基板領域およびアノード領域、および転送トランジスタ、リセットトランジスタおよび増幅トランジスタの基板領域(バックゲート)に正確に所定のレベルの電圧を供給することができる。また、出力配線42は、読出ラインであり、出力電圧Voutを転送する。   The power supply wiring 30 is, for example, a wiring that transmits the ground voltage GND, and is connected to the substrate region and the anode region of the photodiode (1, 4; PD), and the substrate region (back gate) of the transfer transistor, the reset transistor, and the amplification transistor. A voltage of a predetermined level can be accurately supplied. The output wiring 42 is a readout line and transfers the output voltage Vout.

図6は、図5に示す線L6−L6に沿った断面構造を概略的に示す図である。図6において、画素部PXが、フォトダイオードPDと、転送トランジスタXTR(2,5)とを含む。フォトダイオードPDは、P型半導体基板領域50表面に形成される電荷蓄積用の不純物領域52と、不純物領域52上に形成される反射防止膜56を含む。不純物領域52に光が照射されると、電子・正孔対が発生する。発生した電子は、不純物領域52に蓄積され、正孔は、接地電圧(ロー側電源電圧)にバイアスされる基板領域50に放出される。これにより、入射光のエネルギに応じた量の電荷が不純物領域52に蓄積される。   6 schematically shows a cross-sectional structure taken along line L6-L6 shown in FIG. In FIG. 6, the pixel portion PX includes a photodiode PD and a transfer transistor XTR (2, 5). The photodiode PD includes a charge storage impurity region 52 formed on the surface of the P-type semiconductor substrate region 50 and an antireflection film 56 formed on the impurity region 52. When the impurity region 52 is irradiated with light, electron / hole pairs are generated. The generated electrons are accumulated in the impurity region 52, and the holes are emitted to the substrate region 50 biased to the ground voltage (low-side power supply voltage). As a result, an amount of electric charge corresponding to the energy of the incident light is accumulated in the impurity region 52.

半導体基板領域50表面に、また、電荷蓄積用不純物領域52とゲート電極配線60に関して対向するようにN型不純物領域58が形成される。このN型不純物領域58に隣接してP型不純物領域62が形成される。ゲート電極配線60および不純物領域58および不純物領域52により、転送トランジスタXTR(図2の転送トランジスタ2,5)が形成される。   An N-type impurity region 58 is formed on the surface of semiconductor substrate region 50 so as to face charge storage impurity region 52 with respect to gate electrode wiring 60. A P-type impurity region 62 is formed adjacent to the N-type impurity region 58. Transfer transistor XTR (transfer transistors 2 and 5 in FIG. 2) is formed by gate electrode interconnection 60, impurity region 58, and impurity region 52.

この画素部PXは、その周辺が、素子分離領域により囲まれ、隣接画素部は、互いに素子分離領域により分離される。   The periphery of the pixel portion PX is surrounded by an element isolation region, and adjacent pixel portions are separated from each other by the element isolation region.

第1メタル配線層(M1)においては、出力電圧Voutを伝達する出力信号配線64および接地電圧GNDを伝達する接地配線66が配置される。第1メタル接地配線66は、図5に示す電源配線30に対応し、プラグ67を介して不純物領域62に結合される。この第1メタル接地配線66により、P型不純物領域62を介して基板領域50に接地電圧GNDが伝達される。これにより、画素部に形成される各トランジスタのバックゲートに接地電圧GNDが与えられ、また、フォトダイオードPDのアノードに接地電圧GNDが与えられる。   In the first metal wiring layer (M1), an output signal wiring 64 transmitting the output voltage Vout and a ground wiring 66 transmitting the ground voltage GND are arranged. First metal ground wiring 66 corresponds to power supply wiring 30 shown in FIG. 5 and is coupled to impurity region 62 through plug 67. By this first metal ground wiring 66, ground voltage GND is transmitted to substrate region 50 through P-type impurity region 62. As a result, the ground voltage GND is applied to the back gate of each transistor formed in the pixel portion, and the ground voltage GND is applied to the anode of the photodiode PD.

なお、第1メタル配線層M1においては、出力信号配線64に隣接して接地配線が配置されるものの、図6においては、図面を簡略化するために、この出力信号配線に隣接する接地配線は、示していない。   In the first metal wiring layer M1, the ground wiring is disposed adjacent to the output signal wiring 64. However, in FIG. 6, the ground wiring adjacent to the output signal wiring is not shown in order to simplify the drawing. Not shown.

第2メタル配線層(M2)においては、制御信号を伝達する制御配線を構成する第2メタル制御配線70と、接地電圧GNDを伝達する第2メタル接地配線68が配置される。この第2メタル制御配線70は、後に詳細に説明するように、転送制御信号tx等を伝達する配線である。第2メタル接地配線68は、図5に示すジャンパ配線36Aに相当する。   In the second metal wiring layer (M2), a second metal control wiring 70 constituting a control wiring for transmitting a control signal and a second metal ground wiring 68 for transmitting a ground voltage GND are arranged. The second metal control wiring 70 is a wiring for transmitting a transfer control signal tx and the like, as will be described in detail later. The second metal ground wiring 68 corresponds to the jumper wiring 36A shown in FIG.

第3メタル配線層(M3)においては、ハイ側電源電圧Vddを伝達する第3メタル電源配線72aおよび72bが配設される。第3メタル電源配線72および72bは、各画素領域においてフォトダイオードPDを囲むようにメッシュ状に構成され、入射光の経路を規定する。第3メタル電源配線72aおよび72bの配置による効果については、後に詳細に説明するが、ここでは、その電源配線および下層の配線により、入射光が図の矢印で示すように反射され、反射防止膜56を介して不純物領域52に転送される。したがって、入射光が隣接画素部へ侵入するのを防止でき、クロストーク現象を抑制できる。この場合、単に電源配線72aおよび72bおよび他の制御信号配線等の配線を利用しているだけであり、特別な斜光防護壁を設ける必要がなく、画素部の構造が簡略化される。   In the third metal wiring layer (M3), third metal power supply wirings 72a and 72b for transmitting the high-side power supply voltage Vdd are provided. The third metal power supply lines 72 and 72b are configured in a mesh shape so as to surround the photodiode PD in each pixel region, and define the path of incident light. The effect of the arrangement of the third metal power supply wirings 72a and 72b will be described in detail later. Here, the incident light is reflected by the power supply wiring and the lower layer wiring as shown by arrows in the figure, and the antireflection film. It is transferred to the impurity region 52 through 56. Therefore, it is possible to prevent the incident light from entering the adjacent pixel portion and to suppress the crosstalk phenomenon. In this case, the power supply wirings 72a and 72b and other control signal wirings are merely used, and it is not necessary to provide a special oblique light protection wall, and the structure of the pixel portion is simplified.

この侵入光を効果的に抑制するために、第3メタル配線層M3、第2メタル配線層M2および第1メタル配線層M1へと下層の配線層に行くにつれて徐々にその配線間隔を少し広くする。図6においては、各配線端部から下方向に伸びる破線で、これらの配線の位置関係を示す。この配線間隔は、各配線層において同一としてもよいが、その場合、入射光量が低減される可能性があり、下層の配線ほど間隔を広くして入射斜光をできるだけ反射させてフォトダイオードに入射させる。   In order to effectively suppress this intrusion light, the wiring interval is gradually increased slightly toward the lower metal layer toward the third metal wiring layer M3, the second metal wiring layer M2, and the first metal wiring layer M1. . In FIG. 6, the positional relationship between these wirings is indicated by a broken line extending downward from each wiring end. This wiring interval may be the same in each wiring layer, but in that case, the amount of incident light may be reduced, and the lower layer wiring is made wider so that incident oblique light is reflected as much as possible to be incident on the photodiode. .

図7は、図5に示す画素部の第1メタル配線の平面レイアウトをフォトダイオードPDとともに示す図である。図7においては、図5に示す断面線L6−L6を合わせて示す。図7において、フォトダイオードPDの光入射領域をコの字状に囲むように第1メタル接地配線66が配置される。   FIG. 7 is a diagram showing a planar layout of the first metal wiring of the pixel portion shown in FIG. 5 together with the photodiode PD. In FIG. 7, the sectional lines L6-L6 shown in FIG. 5 are also shown. In FIG. 7, the first metal ground wiring 66 is disposed so as to surround the light incident region of the photodiode PD in a U-shape.

このフォトダイオードPDの光入射領域の三方を囲む第1メタル接地配線66の開放部分に、第1メタル出力信号配線64が配置される。第1メタル出力信号配線64に隣接して、第1メタル接地配線30が配設される。   A first metal output signal wiring 64 is disposed in an open portion of the first metal ground wiring 66 surrounding three sides of the light incident region of the photodiode PD. A first metal ground wiring 30 is disposed adjacent to the first metal output signal wiring 64.

したがって、このフォトダイオードPDの光入射領域は、第1メタル接地配線66と第1メタル出力信号配線64により囲まれており、隣接画素部への入射光の侵入は遮断される。   Therefore, the light incident area of the photodiode PD is surrounded by the first metal ground wiring 66 and the first metal output signal wiring 64, and the intrusion of incident light into the adjacent pixel portion is blocked.

コの字型の第1メタル接地配線66は、フォトダイオードPDに対して設けられており、したがって、図5に示すように、接地配線30は、各画素行の境界領域において分岐部34Aを有する構成となる。   The U-shaped first metal ground wiring 66 is provided for the photodiode PD. Therefore, as shown in FIG. 5, the ground wiring 30 has a branch portion 34A in the boundary region of each pixel row. It becomes composition.

図8は、図5に示す画素の配置の第2メタル配線層の配線レイアウトを概略的に示す図である。図8においても、フォトダイオードPDの配置および断面線L6−L6を併せて示す。   FIG. 8 schematically shows a wiring layout of the second metal wiring layer in the pixel arrangement shown in FIG. FIG. 8 also shows the arrangement of the photodiode PD and the cross-sectional lines L6-L6.

この第2メタル配線層M2においては、制御線を構成する第2メタル制御配線76aおよび76bがそれぞれ平行に配置される。この第2メタル制御配線76bは、フォトダイオードPDに沿って延在する突出部70を有しており、この突出部70は、図6に示す第2メタル制御配線70に相当する。この突出部の第2メタル制御配線70は、フォトダイオードPDの蓄積電荷を転送する転送トランジスタのオン/オフ状態を制御する。   In the second metal wiring layer M2, the second metal control wires 76a and 76b constituting the control line are arranged in parallel, respectively. The second metal control wiring 76b has a protruding portion 70 extending along the photodiode PD, and the protruding portion 70 corresponds to the second metal control wiring 70 shown in FIG. The protruding second metal control wiring 70 controls the on / off state of the transfer transistor that transfers the charge accumulated in the photodiode PD.

これらの第2メタル制御配線76aおよび76bの間に、鍵型形状の第2メタルジャンパ配線74aおよび74bが、フォトダイオードPDの両側に配置される。これらの第2メタルジャンパ配線74aおよび74bは、図5に示すジャンパ線36Aに対応し、コンタクト44aおよび44bを介して下層の第1メタル電源配線と電気的に接続される。   Between these second metal control wires 76a and 76b, key-shaped second metal jumper wires 74a and 74b are arranged on both sides of the photodiode PD. These second metal jumper wirings 74a and 74b correspond to jumper line 36A shown in FIG. 5, and are electrically connected to the lower first metal power supply wiring via contacts 44a and 44b.

これらのジャンパ配線74aおよび74bの配置位置は、その下部に形成される読出および転送用トランジスタの配置に影響を受ける。画素部のトランジスタの配置に悪影響を及ぼすことなく、第2メタルジャンパ配線74aおよび74bを配置する。   The arrangement positions of these jumper wirings 74a and 74b are affected by the arrangement of read and transfer transistors formed therebelow. The second metal jumper wirings 74a and 74b are arranged without adversely affecting the arrangement of the transistors in the pixel portion.

図9は、図5に示す画素アレイの第3メタル配線層M3の配線の配置を概略的に示す図である。この図9においても、図5に示す断面線L6−L6を示す。   FIG. 9 is a diagram schematically showing the wiring arrangement of the third metal wiring layer M3 of the pixel array shown in FIG. 9 also shows the cross-sectional line L6-L6 shown in FIG.

図9において、第3メタル配線層M3においては、フォトダイオードPDの光入射領域を取り囲むように第3メタル電源配線72が配置される。この第3メタル配線72は、図6に示す第3メタル電源配線72aおよび72bに対応する。フォトダイオードPDの光入射領域を囲むように第3メタル電源配線72を配置することにより、図6に示すように、入射光が斜め方向に入っても、この配線により反射させてフォトダイオードPDの受光領域に到達させることができ、斜めに入射した光が隣接画素へ侵入するのを抑制できる。単に電源配線、出力信号配線および制御信号配線が配置されるだけであり、何ら特別な遮光構造は必要とされない。   In FIG. 9, in the third metal wiring layer M3, the third metal power supply wiring 72 is disposed so as to surround the light incident region of the photodiode PD. The third metal wiring 72 corresponds to the third metal power supply wirings 72a and 72b shown in FIG. By disposing the third metal power supply wiring 72 so as to surround the light incident region of the photodiode PD, as shown in FIG. 6, even if incident light enters in an oblique direction, it is reflected by this wiring and is reflected in the photodiode PD. It is possible to reach the light receiving region, and it is possible to suppress the obliquely incident light from entering the adjacent pixels. The power supply wiring, the output signal wiring, and the control signal wiring are simply arranged, and no special light shielding structure is required.

図10は、第3メタル電源配線の画素アレイ全体における配置の一例を概略的に示す図である。図10においては、電源端子80からの電源電圧Vddを供給する幅の広いメイン電源配線82が、フォトダイオードPDのアレイ外周を囲むように配置される。外部のメイン電源配線82は、一例として、第3メタル配線で構成される。第3メタルメイン電源配線82から垂直方向および水平方向に延在するように、フォトダイオードPDの各行および列に対応して第2ローカルメタル電源配線84および86が配設される。第3メタルローカル電源配線84および86により囲まれる矩形状の配線は、図9に示す第3メタル電源配線72に相当する。したがって、この場合、メイン電源線82の電源配線の強化を行なうことができるとともに、各フォトダイオードPDの受光領域を規定することができ、斜め方向から入射する光が隣接画素へ侵入するのを防止でき、クロストーク現象を確実に防止することができる。   FIG. 10 is a diagram schematically showing an example of the arrangement of the third metal power supply wiring in the entire pixel array. In FIG. 10, a wide main power supply wiring 82 for supplying the power supply voltage Vdd from the power supply terminal 80 is arranged so as to surround the outer periphery of the photodiode PD array. The external main power supply wiring 82 is constituted by a third metal wiring as an example. Second local metal power supply wires 84 and 86 are arranged corresponding to each row and column of photodiode PD so as to extend from third metal main power supply wire 82 in the vertical and horizontal directions. The rectangular wiring surrounded by the third metal local power wirings 84 and 86 corresponds to the third metal power wiring 72 shown in FIG. Therefore, in this case, the power supply wiring of the main power supply line 82 can be strengthened, and the light receiving area of each photodiode PD can be defined, so that light incident from an oblique direction is prevented from entering the adjacent pixels. And the crosstalk phenomenon can be reliably prevented.

図11は、この発明の実施の形態1に従う撮像装置の配線レイアウトを、より具体的に示す図である。図11においては、4行4列に配列される画素部の構成を代表的に示し、2行に配置される画素に対する制御信号線の配置を画素のトランジスタの配置と併せて示す。但し、図11においては、図面の煩雑化を防止するために、選択された画素部に対し参照番号を付す。   FIG. 11 is a diagram more specifically showing the wiring layout of the imaging apparatus according to the first embodiment of the present invention. FIG. 11 representatively shows the configuration of the pixel portion arranged in 4 rows and 4 columns, and shows the arrangement of the control signal lines for the pixels arranged in 2 rows together with the arrangement of the transistors of the pixels. However, in FIG. 11, a reference number is assigned to the selected pixel portion in order to prevent the drawing from becoming complicated.

図11において、画素部は、フォトダイオードPDと、フォトダイオードPDの形成領域に垂直方向において隣接する領域に配置されるリセットトランジスタRTRおよび選択(増幅)トランジスタSTRと、フォトダイオードPD形成領域に水平方向に接する領域に配置される転送トランジスタXTRを含む。   In FIG. 11, the pixel portion includes a photodiode PD, a reset transistor RTR and a selection (amplification) transistor STR arranged in a region adjacent in the vertical direction to the formation region of the photodiode PD, and a horizontal direction in the photodiode PD formation region. Includes a transfer transistor XTR disposed in a region in contact with.

リセットトランジスタRTRおよび選択トランジスタSTRは、活性領域88上に形成され、それぞれ、対応の制御信号を受けるゲート電極配線89aおよび89bを含む。転送トランジスタXTRは、対応の転送制御信号を受けるゲート電極配線89cを含む。撮像ユニットを構成する2つの画素部の転送トランジスタXTRを相互接続するフローティングディフュージョン配線は、図面を単純化するために示していない。   Reset transistor RTR and select transistor STR are formed on active region 88 and each include gate electrode wirings 89a and 89b receiving a corresponding control signal. Transfer transistor XTR includes a gate electrode wiring 89c that receives a corresponding transfer control signal. Floating diffusion wiring that interconnects the transfer transistors XTR of the two pixel portions that constitute the imaging unit is not shown in order to simplify the drawing.

画素部の各列に対応して、第1メタル配線層に形成される第1メタル接地配線30aおよび第1メタル出力信号配線42a−42cが配置される。第1メタル接地配線30a−30cは、その下部に対応して配置される活性領域90を介して基板領域に基板バイアス電圧(接地電圧GND)を供給する。   Corresponding to each column of the pixel portion, a first metal ground wiring 30a and first metal output signal wirings 42a to 42c formed in the first metal wiring layer are arranged. The first metal ground wirings 30a-30c supply a substrate bias voltage (ground voltage GND) to the substrate region via an active region 90 disposed corresponding to the lower portion thereof.

第1メタル接地配線30a−30cは、各画素部に対応して、分岐部91bおよび91aを含む。分岐部90bは、水平方向にリセットトランジスタ(RTR)のゲート電極上にまで延在し、分岐部90aは、垂直方向にリセットトランジスタ(RTR)のゲート電極(89a)上にまで延在する。図11においては、分岐部91aおよび91bは第1メタル接地配線30bおよび30cに対して設けられるように示す。しかしながら、第1メタル接地配線30aに対しても同様に、これらの分岐部91aおよび91bが設けられる。この分岐部91aは、鍵型形状を有するジャンパ配線74にコンタクト44bを介して結合される。このジャンパ配線74は、コンタクト44aを介して隣接列の第1メタル接地配線に結合される。図11においては、第1メタル接地配線30bが、隣接列の第1メタル接地配線30aに、分岐部91bおよび91aおよびジャンパ線74を介して接続され、同様、第1メタル接地配線30cが、隣接列の第1メタル接地配線30bに分岐部およびジャンパ配線を介して接続されるように示す。   First metal ground wirings 30a-30c include branch portions 91b and 91a corresponding to the respective pixel portions. The branch part 90b extends in the horizontal direction to the gate electrode of the reset transistor (RTR), and the branch part 90a extends in the vertical direction to the gate electrode (89a) of the reset transistor (RTR). In FIG. 11, branching portions 91a and 91b are shown provided for first metal ground wirings 30b and 30c. However, the branch portions 91a and 91b are similarly provided for the first metal ground wiring 30a. The branch portion 91a is coupled to a jumper wiring 74 having a key shape through a contact 44b. The jumper wiring 74 is coupled to the first metal ground wiring in the adjacent column through the contact 44a. In FIG. 11, the first metal ground wiring 30b is connected to the first metal ground wiring 30a in the adjacent column via the branch portions 91b and 91a and the jumper line 74. Similarly, the first metal ground wiring 30c is adjacent to the first metal ground wiring 30a. It is shown that it is connected to the first metal ground wiring 30b in the column via a branch portion and a jumper wiring.

各画素行の境界領域に、水平方向に延在する制御信号配線95x、95sおよび95rが配置される。図11においては、2行に配列される画素部に対して配置される制御信号線を代表的に示す。   Control signal lines 95x, 95s, and 95r extending in the horizontal direction are arranged in the boundary region of each pixel row. FIG. 11 representatively shows control signal lines arranged for the pixel portions arranged in two rows.

制御信号配線95xは、転送トランジスタXTRのオン/オフを制御する転送制御信号を転送する信号線であり、その分岐部96により、転送トランジスタXTRのゲート電極配線89cに結合される。制御信号配線95sは、選択トランジスタSTRの導通を制御する制御信号を転送する信号線であり、選択トランジスタSTRのゲート電極配線89bに結合される(コンタクトは示さず)。制御信号配線95rは、リセットトランジスタRTRを制御するリセット制御信号を転送する信号線であり、リセットトランジスタRTRのゲート電極配線89aに電気的に接続される。   The control signal line 95x is a signal line for transferring a transfer control signal for controlling on / off of the transfer transistor XTR, and is coupled to the gate electrode line 89c of the transfer transistor XTR by the branch portion 96. The control signal wiring 95s is a signal line for transferring a control signal for controlling the conduction of the selection transistor STR, and is coupled to the gate electrode wiring 89b of the selection transistor STR (a contact is not shown). The control signal wiring 95r is a signal line for transferring a reset control signal for controlling the reset transistor RTR, and is electrically connected to the gate electrode wiring 89a of the reset transistor RTR.

制御信号配線95rから下方向にゲート電極配線89c上部にまで分岐部97が形成される。この分岐部97は、ゲート電極配線89cとは接続されない。フォトダイオードPDの光入射領域を、制御信号配線により取り囲むために設けられる。   A branch portion 97 is formed from the control signal wiring 95r to the upper portion of the gate electrode wiring 89c in the downward direction. The branch portion 97 is not connected to the gate electrode wiring 89c. It is provided to surround the light incident area of the photodiode PD by the control signal wiring.

図11において、上側の制御信号線95rおよび下側の制御信号線95xが、図8に示す制御信号配線75aおよび76bにそれぞれ対応する。これらの制御信号配線95x、95sおよび95rは、それぞれ、第2メタル配線層M2の配線で形成される。ジャンパ配線74も、第2メタル配線である。したがって、ジャンパ配線74の配置領域は、制御信号線95x、95sおよび95rの配置領域と衝突しないように、また、フォトダイオードPDの開口部とできるだけ重ならないように設定される。ここで、第1メタル接地配線40の分岐部91aおよび91bも、制御信号線95x,95sおよび95rと対応のトランジスタのゲート電極配線との電気的接続(コンタクト)に対する悪影響を及ぼさないように配置する必要がある。   In FIG. 11, the upper control signal line 95r and the lower control signal line 95x correspond to the control signal lines 75a and 76b shown in FIG. 8, respectively. These control signal wirings 95x, 95s and 95r are each formed by the wiring of the second metal wiring layer M2. The jumper wiring 74 is also a second metal wiring. Therefore, the arrangement area of the jumper wiring 74 is set so as not to collide with the arrangement area of the control signal lines 95x, 95s, and 95r, and not to overlap with the opening of the photodiode PD as much as possible. Here, the branch portions 91a and 91b of the first metal ground wiring 40 are also arranged so as not to adversely affect the electrical connection (contact) between the control signal lines 95x, 95s and 95r and the gate electrode wiring of the corresponding transistor. There is a need.

この図11においては、制御電圧Vrefを伝達する信号線を示していないが、同様、第2メタル配線層の配線で、制御電圧Vrefを伝達する信号線が配置される。   In FIG. 11, the signal line for transmitting the control voltage Vref is not shown, but similarly, the signal line for transmitting the control voltage Vref is arranged in the wiring of the second metal wiring layer.

この上部に、フォトダイオードPDの開口部を除く部分に第3メタル配線層(M3)の配線を用いて、電源配線100がメッシュ形状に配置される。図11において、図面を簡略化するため、2列に配置されるフォトダイオードPDに対する開口部を有するメッシュ状第3メタル電源配線100を斜線で示す。   On this upper portion, the power supply wiring 100 is arranged in a mesh shape by using the wiring of the third metal wiring layer (M3) in the portion excluding the opening of the photodiode PD. In FIG. 11, the mesh-like third metal power supply wiring 100 having openings for the photodiodes PD arranged in two rows is indicated by hatching in order to simplify the drawing.

この図11に示すように、接地電圧GNDは、基板領域およびフォトダイオードのアノード電極の電圧を制御するために、下層の第1メタル配線層の配線を用いて形成し、さらに、上層の電源電圧Vddを伝達する配線をメッシュ状に形成して、フォトダイオードPDの開口部領域を規定する。さらに、電源電圧Vddが安定に供給される。また、フォトダイオードPDは、その周囲が第1メタル配線、第2メタル配線および第3メタル配線により取り囲まれており、これらの周囲の配線が斜光防護壁を構成し、入射光のクロストーク現象を抑制する。   As shown in FIG. 11, ground voltage GND is formed by using the wiring of the first metal wiring layer in the lower layer in order to control the voltage of the substrate region and the anode electrode of the photodiode. Wiring for transmitting Vdd is formed in a mesh shape to define the opening region of the photodiode PD. Further, the power supply voltage Vdd is stably supplied. Further, the periphery of the photodiode PD is surrounded by the first metal wiring, the second metal wiring, and the third metal wiring, and these peripheral wirings constitute an oblique light protection wall, thereby preventing the crosstalk phenomenon of incident light. Suppress.

なお、図2に示す画素部の構成においては、電源電圧Vddは利用されていない。水平走査回路および垂直走査+読出制御回路等の周辺回路で、電源電圧Vddが利用されればよい。また、後に説明するように、別の実施の形態の画素部の構成のように、電源電圧Vddが利用される場合、この上層第3メタル配線層の電源配線100を用いて各画素部のトランジスタに必要な電圧を供給する。   Note that the power supply voltage Vdd is not used in the configuration of the pixel portion shown in FIG. The power supply voltage Vdd may be used in peripheral circuits such as a horizontal scanning circuit and a vertical scanning + reading control circuit. Further, as will be described later, when the power supply voltage Vdd is used as in the configuration of the pixel portion of another embodiment, the transistor of each pixel portion is formed using the power supply wiring 100 of the upper third metal wiring layer. Supply the necessary voltage.

図12から図16は、この図11に示す画素アレイの配線構造の製造工程を概略的に示す図である。以下、図12から図16を参照して、この図11に示す配線構造の製造工程について説明する。   12 to 16 are diagrams schematically showing a manufacturing process of the wiring structure of the pixel array shown in FIG. Hereinafter, the manufacturing process of the wiring structure shown in FIG. 11 will be described with reference to FIGS.

図12は、撮像装置の製造工程の説明に用いる出発製造工程における画素部の平面レイアウトを概略的に示す図である。図12において、フォトダイオードPDが形成され、また、電荷蓄積用の不純物領域(52)が形成される。この電荷蓄積用の不純物領域(52)は、図12においては明確に示していない。このフォトダイオードPDの形成領域と一部重なり合うようにかつ電荷蓄積用の不純物領域(52)に隣接してゲート電極配線89cが形成される。ゲート電極配線89cに対して自己整合的に電荷読出用の不純物領域102が形成される。この後、ゲート電極89cに対する制御信号を伝達するためのコンタクト103が形成される。これらは、不純物注入工程、写真製版エッチング工程およびゲート配線の生成およびパターニング等の通常の工程を用いて形成される。   FIG. 12 is a diagram schematically showing a planar layout of the pixel portion in the starting manufacturing process used for explaining the manufacturing process of the imaging device. In FIG. 12, a photodiode PD is formed, and an impurity region (52) for charge accumulation is formed. This charge accumulation impurity region (52) is not clearly shown in FIG. A gate electrode wiring 89c is formed so as to partially overlap the formation region of the photodiode PD and adjacent to the impurity region (52) for charge storage. An impurity region 102 for charge reading is formed in a self-aligned manner with respect to the gate electrode wiring 89c. Thereafter, contact 103 for transmitting a control signal to gate electrode 89c is formed. These are formed using normal processes such as an impurity implantation process, a photomechanical etching process, and generation and patterning of gate wiring.

図13は、図12に示す線L13−L13に沿った断面構造を概略的に示す図である。図13において、半導体基板領域50表面に不純物領域102が形成され、また。基板領域50表面のフォトダイオードのアノードを構成する不純物領域上に反射防止膜56が形成される。また、反射防止膜56下部の半導体基板領域50表面にN型不純物領域52が形成される。N型不純物領域52は、フォトダイオードPDのカソード領域に対応する。このフォトダイオードPDの領域は、反射防止膜56が形成されている領域に相当する。フォトダイオードPDの形成領域と不純物領域102の間の基板領域上に、ゲート電極配線89cが形成される。このゲート電極配線89cは、図6に示すゲート電極配線60に相当する。図13に示す部分においては、図12に示すコンタクト103は示されない。   FIG. 13 schematically shows a cross-sectional structure along line L13-L13 shown in FIG. In FIG. 13, an impurity region 102 is formed on the surface of the semiconductor substrate region 50. An antireflection film 56 is formed on the impurity region that constitutes the anode of the photodiode on the surface of the substrate region 50. Further, an N-type impurity region 52 is formed on the surface of the semiconductor substrate region 50 below the antireflection film 56. N-type impurity region 52 corresponds to the cathode region of photodiode PD. The region of the photodiode PD corresponds to a region where the antireflection film 56 is formed. A gate electrode wiring 89 c is formed on the substrate region between the formation region of the photodiode PD and the impurity region 102. The gate electrode wiring 89c corresponds to the gate electrode wiring 60 shown in FIG. In the portion shown in FIG. 13, the contact 103 shown in FIG. 12 is not shown.

図14は、図12に示す製造工程の次の第1メタル配線形成後の画素部の平面レイアウトを概略的に示す図である。図14において、フォトダイオードPDの形成領域外部に第1メタル接地配線30Aおよび30Bが配置され、この第1メタル接地配線30AとフォトダイオードPD形成領域の間に、垂直方向に連続的に延在する第1メタル出力信号配線42が配設される。第1メタル接地配線30Bは、活性領域102に隣接してかつその上部に配置されるとともに、分岐部91bおよび91aを有する。分岐部91aは、ほぼフォトダイオードPDの形成領域近傍にまで延在する。   FIG. 14 is a diagram schematically showing a planar layout of the pixel portion after the first metal wiring is formed following the manufacturing process shown in FIG. In FIG. 14, first metal ground wirings 30A and 30B are arranged outside the formation region of the photodiode PD, and continuously extend in the vertical direction between the first metal ground wiring 30A and the photodiode PD formation region. A first metal output signal wiring 42 is provided. First metal ground wiring 30B is disposed adjacent to and above active region 102, and has branch portions 91b and 91a. The branch portion 91a extends almost to the vicinity of the formation region of the photodiode PD.

図15は、図14に示す線L15−L15に沿った断面構造を概略的に示す図である。図15において、図13に示す断面図と対応する部分には同一参照番号を付し、その詳細説明は省略する。第1メタル配線層M1において、接地電圧GNDを伝達する第1メタル接地配線30Aおよび30Bが、フォトダイオード形成領域外部の素子分離膜領域上に配置される。第1メタル接地配線30Aに隣接して出力電圧Voutを伝達する第1メタル出力信号配線42が、同様、素子分離膜上に配設される。   FIG. 15 schematically shows a sectional structure taken along line L15-L15 shown in FIG. 15, parts corresponding to those in the cross-sectional view shown in FIG. 13 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted. In first metal wiring layer M1, first metal ground wirings 30A and 30B transmitting ground voltage GND are arranged on the element isolation film region outside the photodiode formation region. Similarly, a first metal output signal line 42 that transmits the output voltage Vout is disposed on the element isolation film adjacent to the first metal ground line 30A.

図16は、図14に示す製造工程の次の工程の第1ビア形成後の要部の平面レイアウトを概略的に示す図である。図16において、ゲート電極配線89cのコンタクト102に重なるように第1ビア104aが形成され、また、分岐部91bおよび91aの結合部に第1ビア104bが配設される。第1メタル接地配線30Aにおいても、ジャンパ配線接続用の第1ビア104cが配設される。   FIG. 16 is a diagram schematically showing a planar layout of the main part after the formation of the first via in the step subsequent to the manufacturing step shown in FIG. In FIG. 16, the first via 104a is formed so as to overlap the contact 102 of the gate electrode wiring 89c, and the first via 104b is disposed at the joint between the branch portions 91b and 91a. The first via 104c for connecting the jumper wiring is also provided in the first metal ground wiring 30A.

第1ビア104a−104cを配設するのは、上層の第2メタル配線との電気的接続を取るためである。配線としてアルミニュウム配線を想定している。メタル配線として銅配線が利用される場合、第1ビア形成工程は設けられず、ダマシン工程により、第2メタル配線と第1ビアが並行して同時に形成されてもよい。   The first vias 104a-104c are provided for electrical connection with the upper second metal wiring. Aluminum wiring is assumed as wiring. When copper wiring is used as the metal wiring, the first via formation process is not provided, and the second metal wiring and the first via may be simultaneously formed in parallel by a damascene process.

図17は、図16に示す線L17−L17に沿った断面構造を概略的に示す図である。この図17において、図15に示す部分と対応する部分には同一参照番号を付し、その詳細説明は省略する。   FIG. 17 schematically shows a sectional structure taken along line L17-L17 shown in FIG. In FIG. 17, parts corresponding to those shown in FIG. 15 are given the same reference numerals, and detailed descriptions thereof are omitted.

図17においては、ゲート電極配線89cに対しコンタクト103が設けられ、このコンタクト103と整列しかつ電気的に接続されるように第1ビア104aが形成される。   In FIG. 17, a contact 103 is provided for the gate electrode wiring 89c, and a first via 104a is formed so as to be aligned with and electrically connected to the contact 103.

図18は、図16の製造工程後の第2メタル配線層のメタル配線配置後の画素部の平面レイアウトを概略的に示す図である。図18において、図16に示す構成要素と対応する部分には同一参照番号を付し、その詳細説明は省略する。   FIG. 18 is a diagram schematically showing a planar layout of the pixel portion after the metal wiring arrangement of the second metal wiring layer after the manufacturing process of FIG. In FIG. 18, the same reference numerals are given to the portions corresponding to the components shown in FIG. 16, and detailed description thereof will be omitted.

図18において、制御信号を伝達する第2メタル制御配線95rおよび95xがそれぞれ配置される。第2メタル制御配線95xは、分岐部96を介してゲート電極配線89cに第1ビア104aおよびコンタクトを介して電気的に接続される。一方、第2メタル制御配線95rにおいても、ゲート電極配線89c方向に延在する分岐部97が設けられる。これらの分岐部97および96により、フォトダイオードPDの形成領域の三方を囲み、斜光反射膜(斜光防護壁)を形成する。   In FIG. 18, second metal control wires 95r and 95x for transmitting control signals are arranged. The second metal control wiring 95x is electrically connected to the gate electrode wiring 89c through the branch portion 96 through the first via 104a and the contact. On the other hand, the second metal control wiring 95r is also provided with a branching portion 97 extending in the direction of the gate electrode wiring 89c. These branch portions 97 and 96 surround the three sides of the formation region of the photodiode PD to form an oblique light reflection film (an oblique light protection wall).

また、第1ビア104bおよび104aと第2メタル配線のジャンパ配線74により、出力信号配線42を超えて第1メタル接地配線30Aおよび30Bが電気的に接続される。   Further, the first metal ground wirings 30A and 30B are electrically connected to each other beyond the output signal wiring 42 by the first vias 104b and 104a and the jumper wiring 74 of the second metal wiring.

この第2メタル配線層において、フォトダイオードPDの形成領域は、四方が第2メタル配線で囲まれており、斜め方向から入射した光の隣接画素部への侵入を抑制する防護障壁(遮光膜)を形成することができる。   In this second metal wiring layer, the formation region of the photodiode PD is surrounded by the second metal wiring on all sides, and a protective barrier (light-shielding film) that suppresses intrusion of light incident from an oblique direction into the adjacent pixel portion. Can be formed.

図19は、図18に示す線L19−L19に沿った断面構造を概略的に示す図である。図19において、図15に示す断面構造の要素と対応する部分には同一参照番号を付し、その詳細説明は省略する。第2メタル配線層において、第1メタル接地配線30Aおよび第1メタル出力信号配線42上に第2メタルジャンパ配線74が配設される。図19に示す断面構造の領域においては、ゲート電極配線89cに対するコンタクトおよび第1ビアは設けられていない。   FIG. 19 schematically shows a cross-sectional structure taken along line L19-L19 shown in FIG. 19, parts corresponding to the elements of the cross-sectional structure shown in FIG. 15 are given the same reference numerals, and detailed descriptions thereof are omitted. In the second metal wiring layer, a second metal jumper wiring 74 is disposed on the first metal ground wiring 30 </ b> A and the first metal output signal wiring 42. In the region of the cross-sectional structure shown in FIG. 19, the contact with respect to the gate electrode wiring 89c and the first via are not provided.

この第2メタル配線を用いてジャンパ配線74を形成することにより、下部に第1メタル配線30Aおよび42が配設されている場合においても、第1メタル接地配線30Bと第1メタル接地配線30Aを第1メタル出力配線42を超えて電気的に接続することができる。   By forming the jumper wiring 74 using the second metal wiring, the first metal ground wiring 30B and the first metal ground wiring 30A can be connected even when the first metal wirings 30A and 42 are disposed below. The first metal output wiring 42 can be electrically connected beyond the first metal output wiring 42.

図20は、図18に示す線L20−L20に沿った断面構造を概略的に示す図である。図20に示す断面構造において、図17に示す断面構造の要素と対応する部分には同一参照番号を付し、その詳細説明は省略する。この図20に示す断面構造においては、第1ビア104a上に第2メタル制御配線96が配設され、また、第1メタル出力信号配線42上に、第2メタルジャンパ配線74が配設される。第1メタル出力信号配線42を超えるジャンパ配線74により、第1メタル接地配線30Aおよび30Bを電気的に接続することができる。また、第2メタル配線層および第1メタル配線層においては、図18に示すように、配線がフォトダイオードPDの形成領域を囲むように配置されており、斜め方向に入射した光を反射して反射防止膜56上に照射することができ、隣接画素部への入射斜光の侵入を防止できる。   20 schematically shows a cross-sectional structure along line L20-L20 shown in FIG. In the cross-sectional structure shown in FIG. 20, the same reference numerals are assigned to the portions corresponding to the elements of the cross-sectional structure shown in FIG. 17, and the detailed description thereof is omitted. In the cross-sectional structure shown in FIG. 20, the second metal control wiring 96 is disposed on the first via 104a, and the second metal jumper wiring 74 is disposed on the first metal output signal wiring. . The first metal ground wirings 30A and 30B can be electrically connected by the jumper wiring 74 exceeding the first metal output signal wiring 42. Further, in the second metal wiring layer and the first metal wiring layer, as shown in FIG. 18, the wiring is arranged so as to surround the formation region of the photodiode PD, and reflects the light incident in the oblique direction. Irradiation can be performed on the antireflection film 56, and incident oblique light can be prevented from entering the adjacent pixel portion.

[変更例1]
図21は、この発明の実施の形態1の画素部の変更例の断面構造を概略的に示す図である。この図21に示す画素部は、図6に示す画素部と以下の点で、その構成が異なる。すなわち、第1メタル配線層M1に、第1メタル出力信号配線64Aおよび第1メタル接地配線66Aが対向してフォトダイオードPDの形成領域の両側に配置される。
[Modification 1]
FIG. 21 schematically shows a sectional structure of a modification of the pixel portion according to the first embodiment of the present invention. The pixel portion shown in FIG. 21 is different in configuration from the pixel portion shown in FIG. 6 in the following points. That is, the first metal output signal wiring 64A and the first metal ground wiring 66A are arranged on both sides of the formation region of the photodiode PD so as to face the first metal wiring layer M1.

第2メタル配線層M2において、第2メタル接地配線68A(ジャンパ配線74)および制御線を構成する第2メタル制御配線70Aが、フォトダイオード形成領域の両側に対向して配置される。第3メタル配線層M3において、電源電圧Vddを伝達する第3メタル電源配線72Aおよび72Bが、フォトダイオード形成領域の両側に配置される。接地配線68Aおよび66Aは図示しない領域においてジャンパ配線により相互接続される。また、第3メタル電源配線72Aおよび72Bは、フォトダイオード形成領域においてのみ開口部を有するようにメッシュ状に配置される。この図21に示す画素部の他の構成要素は、図6に示す構成要素と同じであり、対応する部分には同一参照番号を付し、その詳細説明は省略する。   In the second metal wiring layer M2, the second metal ground wiring 68A (jumper wiring 74) and the second metal control wiring 70A constituting the control line are arranged facing both sides of the photodiode formation region. In the third metal wiring layer M3, third metal power supply wirings 72A and 72B transmitting the power supply voltage Vdd are arranged on both sides of the photodiode formation region. The ground wirings 68A and 66A are interconnected by a jumper wiring in a region not shown. Third metal power supply lines 72A and 72B are arranged in a mesh shape so as to have an opening only in the photodiode formation region. The other components of the pixel portion shown in FIG. 21 are the same as the components shown in FIG. 6, and corresponding portions are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.

第1メタル配線層M1から第3メタル配線層M3に配置される配線は、破線矢印で示すように、その断面がハの字型形状120となるように、第3メタル配線層M3から第1メタル配線層M1に向かって配線の間隔が広くされる。したがって、第3メタル電源配線72Aおよび72Bの間の間隔は、第2メタル接地配線68Aおよび第2メタル制御配線70Aの間の間隔よりも大きく、また第1メタル出力配線64Aと第1メタル接地配線66Aの間の間隔よりも小さくされる。   The wirings arranged from the first metal wiring layer M1 to the third metal wiring layer M3 are arranged from the third metal wiring layer M3 to the first metal so that the cross section thereof has a cross-shaped shape 120 as shown by a broken line arrow. The wiring interval is increased toward the metal wiring layer M1. Therefore, the distance between the third metal power supply lines 72A and 72B is larger than the distance between the second metal ground line 68A and the second metal control line 70A, and the first metal output line 64A and the first metal ground line. It is made smaller than the interval between 66A.

このようなハの字型断面形状または台錐形の断面形状120に配線間隔が設定されるように配線を配置した場合、入射光において斜め入射光のうち低入射角の入射光を配線により確実に反射させることができ、確実に隣接画素部へ侵入するのを防止でき、クロストーク現象をより抑制することができる。   When the wiring is arranged so that the wiring interval is set in such a C-shaped cross-sectional shape or a trapezoidal cross-sectional shape 120, the incident light with a low incident angle out of the oblique incident light is surely ensured by the wiring. Can be reliably reflected, can be reliably prevented from entering the adjacent pixel portion, and the crosstalk phenomenon can be further suppressed.

[変更例2]
図22は、この発明の実施の形態1の変更例の画素部PXの電気的等価回路を示す図である。図22に示す画素部PXは、フォトダイオードPDとフローティングディフュージョンFDの間に接続される転送トランジスタ130と、電源電圧Vddを受けるノードとフローティングディフュージョンFDの間に接続されるリセットトランジスタ132と、フローティングディフュージョンFD上の電位を増幅する増幅トランジスタ134と、増幅トランジスタ134により増幅された電圧を読出電圧Voutとして出力する選択トランジスタ136とを含む。
[Modification 2]
FIG. 22 is a diagram showing an electrical equivalent circuit of the pixel portion PX according to a modification of the first embodiment of the present invention. 22 includes a transfer transistor 130 connected between the photodiode PD and the floating diffusion FD, a reset transistor 132 connected between the node receiving the power supply voltage Vdd and the floating diffusion FD, and a floating diffusion. An amplifying transistor 134 that amplifies the potential on the FD and a selection transistor 136 that outputs the voltage amplified by the amplifying transistor 134 as a read voltage Vout are included.

これらのトランジスタ130、132、134および136は、NチャネルMOSトランジスタ(絶縁ゲート型電界効果トランジスタ)で構成され、それぞれのバックゲート(基板領域)にロー側電源電圧(接地電圧)GNDを受ける。転送トランジスタ130は、転送制御信号Txに従ってフォトダイオードPDのカソードに蓄積された電荷をフローティングディフュージョンFDに伝達する。リセットトランジスタ132は、リセット信号RSTに従ってフローティングディフュージョンFDにハイ側電源電圧(電源電圧)Vddを伝達する。増幅トランジスタ134は、フローティングディフュージョンFDの電圧をゲートに受け、線形領域(非飽和領域)で動作し、フローティングディフュージョンFD上の信号電圧を増幅する。選択トランジスタ136は、選択信号SELに従ってオン状態となり、増幅トランジスタ134により増幅された信号を出力電圧Voutとして読出ライン上に伝達する。   These transistors 130, 132, 134, and 136 are N-channel MOS transistors (insulated gate field effect transistors), and receive a low-side power supply voltage (ground voltage) GND at their back gates (substrate regions). The transfer transistor 130 transfers the charge accumulated at the cathode of the photodiode PD to the floating diffusion FD in accordance with the transfer control signal Tx. The reset transistor 132 transmits the high-side power supply voltage (power supply voltage) Vdd to the floating diffusion FD according to the reset signal RST. The amplification transistor 134 receives the voltage of the floating diffusion FD at the gate, operates in a linear region (non-saturated region), and amplifies the signal voltage on the floating diffusion FD. The selection transistor 136 is turned on in accordance with the selection signal SEL, and transmits the signal amplified by the amplification transistor 134 onto the readout line as the output voltage Vout.

この図22に示す画素部PXの構成においては、選択信号SELが画素部PXのデータ読出タイミングを与えており、先の図1および2に示す画素部の制御電圧として選択信号SELを利用することにより、同様に、ディフュージョンリセット、電荷蓄積、参照電圧の出力および画素データの転送を実行することができる。   In the configuration of the pixel portion PX shown in FIG. 22, the selection signal SEL gives the data read timing of the pixel portion PX, and the selection signal SEL is used as the control voltage of the pixel portion shown in FIGS. Thus, similarly, diffusion reset, charge accumulation, reference voltage output, and pixel data transfer can be executed.

この図22に示す画素部PXにおいては、制御電圧Vrefに代えてメモリ電圧Vddが画素リセット用の電圧として利用される。したがって、図22に示すような画素部PXの構成に対して、画素の接地電圧GNDをメッシュ状に配置し、また、電源電圧Vddを伝達する電源配線をメッシュ状に配置することにより、各画素PXに対し安定にハイ側およびロー側の電源電圧VddおよびGNDを供給することができる。   In the pixel unit PX shown in FIG. 22, the memory voltage Vdd is used as a pixel reset voltage instead of the control voltage Vref. Therefore, with respect to the configuration of the pixel portion PX as shown in FIG. 22, the ground voltage GND of the pixel is arranged in a mesh shape, and the power supply wiring for transmitting the power supply voltage Vdd is arranged in a mesh shape. High-side and low-side power supply voltages Vdd and GND can be stably supplied to PX.

上述の説明においては、第1メタル配線によりロー側電源電圧(接地電圧)GNDを伝達し、第3メタル配線にハイ側電源電圧(電源電圧)Vddを伝達している。これは、基板領域に接地電圧を伝達するためである。しかしながら、この第1メタル配線によりハイ側電源電圧Vddが伝達され、第3メタル配線によりロー側電源電圧GNDが伝達される場合においても同様に電源電圧VddおよびGNDを伝達する配線メッシュ形状に配置することにより、安定にハイ側およびロー側電源電圧を供給することができ、また各画素部においてクロストーク現象が生じるのを抑制することができる(遮光効果により)。   In the above description, the low-side power supply voltage (ground voltage) GND is transmitted through the first metal wiring, and the high-side power supply voltage (power supply voltage) Vdd is transmitted to the third metal wiring. This is because the ground voltage is transmitted to the substrate region. However, even when the high-side power supply voltage Vdd is transmitted by the first metal wiring and the low-side power supply voltage GND is transmitted by the third metal wiring, they are similarly arranged in a wiring mesh shape for transmitting the power supply voltages Vdd and GND. Thus, the high-side and low-side power supply voltages can be stably supplied, and the occurrence of the crosstalk phenomenon in each pixel portion can be suppressed (due to the light shielding effect).

以上のように、この発明の実施の形態1に従えば、動作電圧(ハイおよびロー側電源電圧)を伝達する電源線を画素部においてメッシュ形状に形成している。これにより、安定に動作電圧を供給することができるとともに、メッシュ形状による遮光効果により隣接画素間でのクロストーク現象を抑制することができる。   As described above, according to the first embodiment of the present invention, the power supply line for transmitting the operating voltage (high and low side power supply voltages) is formed in a mesh shape in the pixel portion. As a result, the operating voltage can be stably supplied, and the crosstalk phenomenon between adjacent pixels can be suppressed by the light shielding effect due to the mesh shape.

この発明は一般に、CMOSイメージセンサに対して適用することにより、動作電圧を安定に供給することができるとともに、隣接画素間のクロストーク現象を抑制でき、高画質の画像を撮像することのできるCMOSイメージセンサを実現することができる。このようなCMOSイメージセンサを搭載する一眼レフカメラ、コンパクトデジタルカメラおよび携帯電話搭載カメラに適用することにより、CMOSイメージセンサ不良に起因する製品全体の不良を低減でき、応じて、製品歩留まりを改善することができる。   In general, the present invention is applied to a CMOS image sensor so that an operating voltage can be stably supplied, a crosstalk phenomenon between adjacent pixels can be suppressed, and a high-quality image can be taken. An image sensor can be realized. By applying to a single-lens reflex camera, a compact digital camera, and a mobile phone camera equipped with such a CMOS image sensor, it is possible to reduce defects in the entire product due to the CMOS image sensor defect, and improve the product yield accordingly. be able to.

ARY 画素アレイ、30a−30d,32a−32e 電源配線、PD フォトダイオード、34 分岐部、36 ジャンパ配線、42 第1メタル出力信号配線、46A 第2メタルジャンパ配線、64 第1メタル出力信号配線、66 第1メタル接地配線、68 第2メタル接地配線、70 第2メタル制御信号配線、72a,72b 第3メタル電源配線、84,86 電源配線、82 メイン電源配線、95x,95s,95r 制御信号配線、42a−42c 第1メタル制御信号配線、100 第3メタル電源配線、120 配線配置断面形状。   ARY pixel array, 30a-30d, 32a-32e power supply wiring, PD photodiode, 34 branching section, 36 jumper wiring, 42 first metal output signal wiring, 46A second metal jumper wiring, 64 first metal output signal wiring, 66 First metal ground wiring, 68 Second metal ground wiring, 70 Second metal control signal wiring, 72a, 72b Third metal power wiring, 84, 86 Power wiring, 82 Main power wiring, 95x, 95s, 95r Control signal wiring, 42a-42c 1st metal control signal wiring, 100 3rd metal power supply wiring, 120 wiring arrangement cross-sectional shape.

Claims (4)

行列状に配列され、各々が受光した光信号を電気信号に変換する複数の画素部、および
各前記画素部に対して所定の電圧を供給するとともに各前記画素部を囲むようにメッシュ状に配置される電圧供給線を備える、撮像装置。
A plurality of pixel units arranged in a matrix, each of which converts received light signals into electrical signals, and a predetermined voltage is supplied to each pixel unit and arranged in a mesh shape so as to surround each pixel unit An imaging device comprising a voltage supply line to be operated.
前記電圧供給線は、
各画素部の列の境界領域に対応して配置されるとともに列方向に連続的に延在して配置され、かつ各画素行の境界領域に対応して配置され対応の画素部に沿って行方向に延在して配置される分岐部を有する複数の電源配線と、
各前記分岐部に対応して配置され、対応の分岐部と隣接列の境界領域に配置される電源配線とを電気的に接続する前記電源配線よりも上層のジャンパ配線とを備える、請求項1記載の撮像装置。
The voltage supply line is
It is arranged corresponding to the boundary area of the column of each pixel part and is arranged extending continuously in the column direction, and is arranged corresponding to the boundary area of each pixel row and is arranged along the corresponding pixel part. A plurality of power supply wirings having branch portions arranged extending in the direction;
2. A jumper wiring that is arranged corresponding to each of the branching portions and that is higher than the power supply wiring that electrically connects the corresponding branching portion and a power supply wiring arranged in a boundary region of an adjacent column. The imaging device described.
前記電圧供給線よりも上層に配置され第2の電圧を伝達する第2電圧供給配線を備え、前記第2電圧供給配線は、各前記画素部の光電変換部に対応する領域に開口部を有するメッシュ状に配設される同一配線層の配線を備える、請求項1記載の撮像装置。   A second voltage supply wiring that is disposed above the voltage supply line and transmits a second voltage is provided, and the second voltage supply wiring has an opening in a region corresponding to the photoelectric conversion unit of each pixel unit. The imaging device according to claim 1, comprising wirings of the same wiring layer arranged in a mesh shape. 各前記画素は、前記受光信号を電気信号に変換する光電変換素子と、前記光電変換素子の変換した電気信号を制御信号に従って読出す転送部とを備え、
前記電圧供給線下部には前記制御信号を転送する配線が配置され、
前記光電変換素子部において、前記電圧供給線および前記配線は、断面構造において上部よりも下部が配線間隔が広くされるテーパ形状となるように配置される、請求項1記載の撮像装置。
Each of the pixels includes a photoelectric conversion element that converts the light reception signal into an electric signal, and a transfer unit that reads out the electric signal converted by the photoelectric conversion element according to a control signal,
A wiring for transferring the control signal is disposed under the voltage supply line,
2. The imaging device according to claim 1, wherein in the photoelectric conversion element portion, the voltage supply line and the wiring are arranged so that a lower portion of the cross-sectional structure has a taper shape in which a wiring interval is wider than an upper portion.
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