JP2017055099A - Solid state image sensor, manufacturing method of solid state image sensor and imaging system - Google Patents

Solid state image sensor, manufacturing method of solid state image sensor and imaging system Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce magnetic noise generating on the ground wiring in a solid state image sensor.SOLUTION: A solid state image sensor includes pixel ground wiring arranged on a pixel well region, peripheral ground wiring arranged on a peripheral well region, multiple pixels placed in the pixel well region, a read circuit placed in the peripheral well region, and having a first input terminal receiving pixel signals from the multiple pixels, and a second input terminal receiving a reference signal, and a reference signal circuit placed in the peripheral well region, having a first electrode to which the ground voltage is supplied, and outputting the reference signal to the second input terminal of the read circuit. The resistance value R1 of an electric path from one of multiple pixel well contacts to the first electrode, and the resistance value R2 of an electric path from one of multiple peripheral well contacts placed closest to the first electrode to the first electrode satisfy the relationship of R1<R2.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、固体撮像素子において、グラウンド配線に生じる磁気ノイズを低減する技術に関する。   The present invention relates to a technique for reducing magnetic noise generated in ground wiring in a solid-state imaging device.

近年、固体撮像素子において更なる高画質化が望まれており、高画質の実現にはノイズの抑制が欠かせない。このようなノイズの抑制方法として、固体撮像素子を駆動する電源に起因するノイズを抑制する技術が、例えば、特許文献1に記載されている。特許文献1では、読み出し回路の参照信号をホールド容量に保持することによりノイズを抑制している。   In recent years, there has been a demand for higher image quality in solid-state imaging devices, and noise suppression is indispensable for achieving high image quality. As such a noise suppression method, for example, Patent Document 1 discloses a technique for suppressing noise caused by a power source that drives a solid-state imaging device. In Patent Document 1, noise is suppressed by holding a reference signal of a readout circuit in a hold capacitor.

特開2008−85994号公報JP 2008-85994 A

特許文献1に開示された従来技術においては、読み出し回路の信号線に発生するノイズを抑制することができるものの、グラウンド配線に生じるノイズについては考慮されていない。しかし磁界が生じている場合においては、磁気ノイズによるグラウンド配線への影響は無視できない。なぜなら、グラウンド配線が固体撮像素子内部もしくは外部の基板を含めてループの形状をなすときは、ファラデーの法則で示される誘導起電力がグラウンド配線に生じ、これがセンサ出力画像に磁気ノイズとしてのってしまうためである。このため、特許文献1においては、グラウンド配線に生ずる磁気ノイズについては低減することができないという課題があった。そこで、本発明では、グラウンド配線に生じる磁気ノイズを低減可能な固体撮像素子、固体撮像素子の製造方法および撮像システムを得ることを目的とする。   In the prior art disclosed in Patent Document 1, although noise generated in the signal line of the readout circuit can be suppressed, noise generated in the ground wiring is not considered. However, when a magnetic field is generated, the influence of the magnetic noise on the ground wiring cannot be ignored. This is because when the ground wiring forms a loop shape including the substrate inside or outside the solid-state imaging device, the induced electromotive force indicated by Faraday's law is generated in the ground wiring, and this is reflected as magnetic noise in the sensor output image. It is because it ends. For this reason, in Patent Document 1, there is a problem that magnetic noise generated in the ground wiring cannot be reduced. Therefore, an object of the present invention is to obtain a solid-state imaging device, a manufacturing method of the solid-state imaging device, and an imaging system that can reduce magnetic noise generated in the ground wiring.

本発明に係る固体撮像素子は、画素ウェル領域および周辺ウェル領域を含む半導体基板と、画素ウェル領域の上に配された画素グラウンド配線と、周辺ウェル領域の上に配された周辺グラウンド配線と、画素グラウンド配線と画素ウェル領域とを接続する複数の画素ウェルコンタクトと、周辺グラウンド配線と周辺ウェル領域とを接続する複数の周辺ウェルコンタクトと、画素ウェル領域に複数の列をなすように配置され、それぞれが画素信号を出力する複数の画素と、周辺ウェル領域に配置され、複数の画素からの画素信号を受ける第1入力端子、および、参照信号を受ける第2入力端子を有する読み出し回路と、周辺ウェル領域に配置され、グラウンド電圧の供給される第1電極を有し、参照信号を読み出し回路の第2入力端子に出力する参照信号回路と、参照信号回路の第1電極と画素グラウンド配線とを接続する配線と、を備え、複数の画素ウェルコンタクトの1つから第1電極までの電気経路の抵抗値R1と、複数の周辺ウェルコンタクトのうち最も第1電極の近くに配された1つから第1電極までの電気経路の抵抗値R2とが、R1<R2の関係を満たすことを特徴とする。   A solid-state imaging device according to the present invention includes a semiconductor substrate including a pixel well region and a peripheral well region, a pixel ground wiring disposed on the pixel well region, a peripheral ground wiring disposed on the peripheral well region, A plurality of pixel well contacts that connect the pixel ground wiring and the pixel well region, a plurality of peripheral well contacts that connect the peripheral ground wiring and the peripheral well region, and a plurality of columns in the pixel well region, A readout circuit having a plurality of pixels each outputting a pixel signal, a first input terminal for receiving a pixel signal from the plurality of pixels, and a second input terminal for receiving a reference signal, disposed in the peripheral well region; The first electrode is disposed in the well region and supplied with a ground voltage, and outputs a reference signal to the second input terminal of the readout circuit. A reference signal circuit, and a wiring that connects the first electrode of the reference signal circuit and the pixel ground wiring, the resistance value R1 of the electrical path from one of the plurality of pixel well contacts to the first electrode, The resistance value R2 of the electrical path from one of the peripheral well contacts disposed closest to the first electrode to the first electrode satisfies a relationship of R1 <R2.

本発明によれば、グラウンド配線に生じる磁気ノイズを低減可能な固体撮像素子、固体撮像素子の製造方法および撮像システムを得ることができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the manufacturing method and imaging system of a solid-state image sensor which can reduce the magnetic noise which arises in ground wiring can be obtained.

本発明の第1の実施形態に係る固体撮像素子の構成を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the structure of the solid-state image sensor which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施形態に係るホールド容量の平面構造を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the planar structure of the hold capacity | capacitance which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施形態に係るホールド容量の断面構造を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the cross-section of the hold capacity | capacitance which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施形態に係るグラウンド接続部の平面構造を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the planar structure of the ground connection part which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施形態に係る固体撮像素子を含むパッケージの断面構造を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the cross-sectional structure of the package containing the solid-state image sensor which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施形態に係る固体撮像素子におけるグラウンドループの等価回路およびグラウンド電位分布を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the equivalent circuit and ground potential distribution of the ground loop in the solid-state image sensor which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施形態に係るグラウンド接続部の平面構造を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the planar structure of the ground connection part which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施形態に係るグラウンド接続部の平面構造を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the planar structure of the ground connection part which concerns on the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第4の実施形態に係るグラウンド接続部の平面構造を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the planar structure of the ground connection part which concerns on the 4th Embodiment of this invention. 本発明の第5の実施形態に係る固体撮像素子の構成を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the structure of the solid-state image sensor which concerns on the 5th Embodiment of this invention. 本発明の第5の実施形態に係る固体撮像素子におけるグラウンドループの等価回路およびグラウンド電位分布を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the equivalent circuit and ground potential distribution of the ground loop in the solid-state image sensor which concerns on the 5th Embodiment of this invention. 本発明の第5の実施形態に係るADコンバータへの入力に含まれる磁気ノイズを模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the magnetic noise contained in the input to the AD converter which concerns on the 5th Embodiment of this invention. 本発明の第6の実施形態に係る固体撮像素子の構成を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the structure of the solid-state image sensor which concerns on the 6th Embodiment of this invention. 本発明の第6の実施形態に係る固体撮像素子の断面構造を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the cross-section of the solid-state image sensor which concerns on the 6th Embodiment of this invention. 本発明の第6の実施形態に係る固体撮像素子におけるグラウンドループの等価回路およびグラウンド電位分布を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the equivalent circuit and ground potential distribution of the ground loop in the solid-state image sensor which concerns on the 6th Embodiment of this invention. 本発明の第7の実施形態に係る撮像システムの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the imaging system which concerns on the 7th Embodiment of this invention.

以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。また、以下で説明する図面において、同じ機能を有するものは同一の符号を付し、その説明を省略又は簡潔にすることもある。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, this invention is not limited to the following embodiment, In the range which does not deviate from the summary, it can change suitably. In the drawings described below, components having the same function are denoted by the same reference numerals, and the description thereof may be omitted or simplified.

[第1の実施形態]
本実施形態に係る固体撮像装置を、図1〜図6を用いて説明する。図1は、本発明の第1の実施形態に係る固体撮像素子1の構成を模式的に示す図である。図1に示す固体撮像素子1は、画素ウェル領域101、周辺ウェル領域100、垂直走査回路70、周辺回路制御部71を備えて構成される。画素ウェル領域101および周辺ウェル領域100は、それぞれ、半導体基板に形成された半導体領域である。半導体基板に対する平面視において、画素グラウンド配線51が画素ウェル領域101に重なるように配置される。半導体基板に対する平面視において、周辺グラウンド配線50が周辺ウェル領域100に重なるように配置される。画素アレイは、画素グラウンド配線51が配された画素ウェル領域101に配置され、複数の画素10が行方向及び列方向に2次元配列されて構成される。各画素10には、光電変換部と、光電変換部で生成された電荷に基づく信号を出力する増幅部とが含まれる。各画素10からは光に応じた信号が出力される。垂直走査回路70は、例えばシフトレジスタで構成され、行単位で画素10の駆動制御を行う。この駆動制御には、画素10のリセット動作、蓄積動作、画素10からの信号読み出し動作等が含まれる。
[First Embodiment]
A solid-state imaging device according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a diagram schematically showing a configuration of a solid-state imaging device 1 according to the first embodiment of the present invention. The solid-state imaging device 1 shown in FIG. 1 includes a pixel well region 101, a peripheral well region 100, a vertical scanning circuit 70, and a peripheral circuit control unit 71. Each of the pixel well region 101 and the peripheral well region 100 is a semiconductor region formed on a semiconductor substrate. The pixel ground wiring 51 is disposed so as to overlap the pixel well region 101 in a plan view with respect to the semiconductor substrate. The peripheral ground wiring 50 is arranged so as to overlap the peripheral well region 100 in plan view with respect to the semiconductor substrate. The pixel array is arranged in the pixel well region 101 in which the pixel ground wiring 51 is arranged, and a plurality of pixels 10 are two-dimensionally arranged in the row direction and the column direction. Each pixel 10 includes a photoelectric conversion unit and an amplification unit that outputs a signal based on the charge generated by the photoelectric conversion unit. Each pixel 10 outputs a signal corresponding to light. The vertical scanning circuit 70 is configured by a shift register, for example, and performs drive control of the pixels 10 in units of rows. This drive control includes a reset operation, an accumulation operation, a signal readout operation from the pixel 10, and the like.

差動増幅回路30は、周辺グラウンド配線50が配された周辺ウェル領域100に配置される。複数の画素10が成す複数の列に対応して、複数の差動増幅回路30が設けられる。差動増幅回路30は、対応する列に含まれる複数の画素10からの信号を、参照信号を参照して読み出す。より具体的には、差動増幅回路30は、非反転入力端子(+)に入力される信号と反転入力端子(−)に入力される信号との差を増幅して、固体撮像素子1外部の映像信号処理部に出力する(後述の図13参照)。ここで、反転入力端子(−)には、同じ列の複数の画素10からの画素信号が、列ごとに設けられた複数の垂直信号線20を介して入力される。一方、非反転入力端子(+)には、ホールド容量200の制御電極が接続されると共に、スイッチトランジスタ300を介して参照信号が入力される。ホールド容量200のグラウンド電極は画素グラウンド配線51に接続される。ホールド容量200とスイッチトランジスタ300は、非反転入力端子(+)に参照信号を出力する参照信号回路を構成する。参照信号を供給する参照信号源が、固体撮像素子1の内部に設けられてもよい。あるいは、参照信号が固体撮像素子1の外部から供給されてもよい。なお、図1に示す差動増幅回路30は、帰還部等を省略して示している。   The differential amplifier circuit 30 is disposed in the peripheral well region 100 in which the peripheral ground wiring 50 is disposed. A plurality of differential amplifier circuits 30 are provided corresponding to the plurality of columns formed by the plurality of pixels 10. The differential amplifier circuit 30 reads signals from the plurality of pixels 10 included in the corresponding column with reference to the reference signal. More specifically, the differential amplifier circuit 30 amplifies the difference between the signal input to the non-inverting input terminal (+) and the signal input to the inverting input terminal (−), and the solid-state imaging device 1 external To the video signal processing unit (see FIG. 13 described later). Here, pixel signals from a plurality of pixels 10 in the same column are input to the inverting input terminal (−) via a plurality of vertical signal lines 20 provided for each column. On the other hand, a control electrode of the hold capacitor 200 is connected to the non-inverting input terminal (+), and a reference signal is input via the switch transistor 300. The ground electrode of the hold capacitor 200 is connected to the pixel ground wiring 51. The hold capacitor 200 and the switch transistor 300 constitute a reference signal circuit that outputs a reference signal to the non-inverting input terminal (+). A reference signal source that supplies a reference signal may be provided inside the solid-state imaging device 1. Alternatively, the reference signal may be supplied from the outside of the solid-state imaging device 1. Note that the differential amplifier circuit 30 shown in FIG.

スイッチトランジスタ300をオフすることにより、ホールド容量200は、参照信号源から供給された参照信号Vrefを保持する。また、スイッチトランジスタ300は、ホールド容量200の制御電極に接続され、ホールド容量200が保持する参照信号Vrefに応じた電荷を、周辺回路制御部71から出力される制御パルスP1に従って充放電する(例えば、特許文献1参照)。より具体的には、画素10からの信号読み出し動作前に、スイッチトランジスタ300がオンされると、差動増幅回路30の非反転入力端子(+)には、参照信号Vrefが出力される。同時に、ホールド容量200には、参照信号Vrefに応じた電荷が充電される。参照信号Vrefに応じた電荷がホールド容量200に充電されると、スイッチトランジスタ300をオフにしても、画素10からの信号読み出し動作用の参照信号Vrefが、ホールド容量200から出力されるようになる。したがって、スイッチトランジスタ300をオフすることにより、参照信号源を起因とするノイズを低減することができる。   By turning off the switch transistor 300, the hold capacitor 200 holds the reference signal Vref supplied from the reference signal source. The switch transistor 300 is connected to the control electrode of the hold capacitor 200, and charges and discharges the charge according to the reference signal Vref held by the hold capacitor 200 according to the control pulse P1 output from the peripheral circuit control unit 71 (for example, , See Patent Document 1). More specifically, when the switch transistor 300 is turned on before the signal reading operation from the pixel 10, the reference signal Vref is output to the non-inverting input terminal (+) of the differential amplifier circuit 30. At the same time, the hold capacitor 200 is charged with a charge corresponding to the reference signal Vref. When the charge according to the reference signal Vref is charged in the hold capacitor 200, the reference signal Vref for signal reading operation from the pixel 10 is output from the hold capacitor 200 even when the switch transistor 300 is turned off. . Therefore, by turning off the switch transistor 300, noise caused by the reference signal source can be reduced.

周辺ウェル領域100の上には、周辺ウェル領域100と周辺グラウンド配線50とを接続する複数の周辺ウェルコンタクト43が配される。周辺グラウンド配線50は、外部グラウンド端子60を介して固体撮像素子1の外部の外部グラウンド電位と電気的に接続されている。他方、画素ウェル領域101の上には、画素ウェル領域101と画素グラウンド配線とを接続する複数の画素ウェルコンタクト42が配される。また、画素グラウンド配線51は、グラウンド接続部52を介して周辺グラウンド配線50と電気的に接続されている。各画素10を構成する光電変換部および増幅部のグラウンド端子(以下、単に「画素10のグラウンド端子」という)は、画素ウェルコンタクト42を介して画素グラウンド配線51と電気的に接続されている。画素ウェル領域101が画素10のグラウンド端子を構成している。なお、画素ウェルコンタクト42および周辺ウェルコンタクト43は、必ずしも図中に示すように規則正しく配列されている必要はない。   A plurality of peripheral well contacts 43 that connect the peripheral well region 100 and the peripheral ground wiring 50 are disposed on the peripheral well region 100. The peripheral ground wiring 50 is electrically connected to an external ground potential outside the solid-state imaging device 1 via the external ground terminal 60. On the other hand, a plurality of pixel well contacts 42 connecting the pixel well region 101 and the pixel ground wiring are disposed on the pixel well region 101. Further, the pixel ground wiring 51 is electrically connected to the peripheral ground wiring 50 via the ground connection portion 52. The ground terminals (hereinafter simply referred to as “the ground terminal of the pixel 10”) of the photoelectric conversion unit and the amplification unit that constitute each pixel 10 are electrically connected to the pixel ground wiring 51 through the pixel well contact 42. The pixel well region 101 constitutes the ground terminal of the pixel 10. Note that the pixel well contacts 42 and the peripheral well contacts 43 are not necessarily arranged regularly as shown in the drawing.

図2は、本発明の第1の実施形態に係るホールド容量200の平面構造を模式的に示す図である。また、図3は、本発明の第1の実施形態に係るホールド容量200の断面構造を模式的に示す図である。図3は、図2の1点破線L−L’における断面構造を示している。ホールド容量200は、図3に示すように、制御電極54およびグラウンド電極53を備えて構成される。制御電極54には、参照信号源から参照信号Vrefが供給される。グラウンド電極53は、第1コンタクト48を介して画素グラウンド配線51に接続されている。また、制御電極54は、第2コンタクト47および配線58を介してスイッチトランジスタ300に接続されている。   FIG. 2 is a diagram schematically showing a planar structure of the hold capacitor 200 according to the first embodiment of the present invention. FIG. 3 is a diagram schematically showing a cross-sectional structure of the hold capacitor 200 according to the first embodiment of the present invention. FIG. 3 shows a cross-sectional structure taken along the one-dot broken line L-L ′ in FIG. 2. The hold capacitor 200 includes a control electrode 54 and a ground electrode 53 as shown in FIG. A reference signal Vref is supplied to the control electrode 54 from a reference signal source. The ground electrode 53 is connected to the pixel ground wiring 51 through the first contact 48. Further, the control electrode 54 is connected to the switch transistor 300 via the second contact 47 and the wiring 58.

グラウンド電極53および制御電極54は、導電性のある材料によって形成される。また、第1コンタクト48は、ホールド容量200のグラウンド電極53を、画素グラウンド配線51と電気的に接続できるものであればよい。第1コンタクト48と画素グラウンド配線51とがさらに別の配線を介して接続されてもよい。本実施形態においては、グラウンド電極53と第1コンタクト48とは互いに異なる材料で形成される。グラウンド電極53の端は、異なる材料の界面によって規定されうる。一般的に、グラウンド電極53と第1コンタクト48とは、互いに異なるプロセスで形成される。例えば、グラウンド電極53は、金属層をパターニングすることにより形成される。一方、第1コンタクト48は、絶縁層に形成されたスルーホールに金属を埋め込むことにより形成される。変形例として、グラウンド電極53と第1コンタクト48とが同じ材料で形成されてもよい。例えば、デュアルダマシン法により配線を形成する場合、グラウンド電極53と第1コンタクト48とが同じ材料で形成されうる。この場合、両者の間にそれらとは異なる導電性の材料、例えばバリアメタルが配されてもよい。なお、本明細書においては、配線を形成するときに用いられるデュアルダマシン法において幅の異なる溝を形成する複数のプロセスは、それぞれ別のプロセスとして扱われる。あるいは、グラウンド電極53と画素グラウンド配線51とを同じ配線層において一体化させてもよい。これにより、第1コンタクト48を省略することができる。この場合、グラウンド電極53と画素グラウンド配線51と同時に形成される。また、グラウンド電極53の端は、対向する制御電極54の端を半導体基板の表面に垂直な方向に射影することによって規定される。また、画素グラウンド配線51の端は、画素ウェル領域101を半導体基板の表面に垂直な方向に射影することによって規定される。また、ホールド容量200を、周辺ウェル領域100と分離されたウェル領域に配置することにより、この分離されたウェル領域をグラウンド電極53として用いることも可能である。つまり、グラウンド電極53は所定の不純物濃度を有する半導体領域によって形成されてもよい。   The ground electrode 53 and the control electrode 54 are formed of a conductive material. Further, the first contact 48 only needs to be capable of electrically connecting the ground electrode 53 of the hold capacitor 200 to the pixel ground wiring 51. The first contact 48 and the pixel ground wiring 51 may be connected via another wiring. In the present embodiment, the ground electrode 53 and the first contact 48 are formed of different materials. The end of the ground electrode 53 can be defined by an interface of different materials. In general, the ground electrode 53 and the first contact 48 are formed by different processes. For example, the ground electrode 53 is formed by patterning a metal layer. On the other hand, the first contact 48 is formed by embedding a metal in a through hole formed in the insulating layer. As a modification, the ground electrode 53 and the first contact 48 may be formed of the same material. For example, when the wiring is formed by the dual damascene method, the ground electrode 53 and the first contact 48 can be formed of the same material. In this case, a conductive material different from them, for example, a barrier metal may be disposed between them. In the present specification, a plurality of processes for forming grooves having different widths in the dual damascene method used when forming wirings are treated as different processes. Alternatively, the ground electrode 53 and the pixel ground wiring 51 may be integrated in the same wiring layer. Thereby, the first contact 48 can be omitted. In this case, it is formed simultaneously with the ground electrode 53 and the pixel ground wiring 51. The end of the ground electrode 53 is defined by projecting the end of the opposing control electrode 54 in a direction perpendicular to the surface of the semiconductor substrate. Further, the end of the pixel ground wiring 51 is defined by projecting the pixel well region 101 in a direction perpendicular to the surface of the semiconductor substrate. In addition, by arranging the hold capacitor 200 in a well region separated from the peripheral well region 100, the separated well region can be used as the ground electrode 53. That is, the ground electrode 53 may be formed of a semiconductor region having a predetermined impurity concentration.

第2コンタクト47は、ホールド容量200の制御電極54を、参照信号Vrefが供給される配線58と電気的に接続できるものであればよい。ここで、第2コンタクト47は、参照信号Vrefが供給される配線58および制御電極54と一体化させることで省略することも可能である。   The second contact 47 only needs to be able to electrically connect the control electrode 54 of the hold capacitor 200 to the wiring 58 to which the reference signal Vref is supplied. Here, the second contact 47 can be omitted by being integrated with the wiring 58 to which the reference signal Vref is supplied and the control electrode 54.

図4は、本発明の第1の実施形態に係るグラウンド接続部52の平面構造を模式的に示す図である。本実施形態のグラウンド接続部52は、図4に示すように、列方向及び行方向に蛇行させたレイアウトを有する中間配線63を有していることを特徴としている。列方向とは、複数の画素10の成す列に沿った方向である。行方向とは、複数の画素10の成す列に交差する方向である。通常、このような配線レイアウトはレイアウト面積増大を招くことを理由に行われない。しかし、本実施形態においては、中間配線63をあえてこのようにレイアウトすることにより、後述のように、周辺グラウンド配線50と画素グラウンド配線51を高抵抗で接続して、グラウンド配線に生じる磁気ノイズを低減することができるようにしている。以下、このような本実施形態によって得られる効果について説明する。なお、固体撮像素子1をカメラなどの撮像システムに適用する場合に、グラウンド配線に影響する磁気ノイズ源としては、例えば、カメラのレンズを駆動するためのモータが発生する磁界等が挙げられる。   FIG. 4 is a diagram schematically showing a planar structure of the ground connection portion 52 according to the first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 4, the ground connection portion 52 of the present embodiment is characterized by having an intermediate wiring 63 having a layout meandering in the column direction and the row direction. The column direction is a direction along a column formed by a plurality of pixels 10. The row direction is a direction that intersects a column formed by a plurality of pixels 10. Usually, such a wiring layout is not performed because the layout area is increased. However, in the present embodiment, by laying out the intermediate wiring 63 in this way, as described later, the peripheral ground wiring 50 and the pixel ground wiring 51 are connected with high resistance, and magnetic noise generated in the ground wiring is reduced. So that it can be reduced. Hereinafter, the effects obtained by this embodiment will be described. Note that when the solid-state imaging device 1 is applied to an imaging system such as a camera, examples of the magnetic noise source affecting the ground wiring include a magnetic field generated by a motor for driving a camera lens.

図5は、本発明の第1の実施形態に係る固体撮像素子1を含むパッケージの断面構造を模式的に示す図である。図5は、図1に示す固体撮像素子1が、パッケージ80によって支持された構成を示している。なお、図5には、先の図1に示す周辺グラウンド配線50、画素グラウンド配線51、およびグラウンド接続部52を、単一のグラウンド配線55として示している。このグラウンド配線55は、外部グラウンド端子60、ワイヤボンディング61、およびパッケージの貫通ビア62を介して、パッケージの内層配線である外部グラウンド配線90と電気的に接続される。ここで、ワイヤボンディング61は、外部グラウンド端子60と貫通ビア62とを接続している。このようなパッケージ構成においては、グラウンド配線55と外部グラウンド配線90がループ(以下「グラウンドループ」と呼ぶ)を形成することとなる。   FIG. 5 is a diagram schematically showing a cross-sectional structure of a package including the solid-state imaging device 1 according to the first embodiment of the present invention. FIG. 5 shows a configuration in which the solid-state imaging device 1 shown in FIG. 1 is supported by a package 80. In FIG. 5, the peripheral ground wiring 50, the pixel ground wiring 51, and the ground connection portion 52 shown in FIG. 1 are shown as a single ground wiring 55. The ground wiring 55 is electrically connected to an external ground wiring 90 that is an inner layer wiring of the package via an external ground terminal 60, a wire bonding 61, and a through via 62 of the package. Here, the wire bonding 61 connects the external ground terminal 60 and the through via 62. In such a package configuration, the ground wiring 55 and the external ground wiring 90 form a loop (hereinafter referred to as “ground loop”).

図6は、本発明の第1の実施形態に係る固体撮像素子1におけるグラウンドループの等価回路およびグラウンド電位分布を模式的に示す図である。図6上には、図5に示すグラウンドループの、画素1列分の等価回路を示している。磁界が存在する場において、磁束Bがグラウンドループを貫通するときには、磁束Bの時間変化に応じた誘導起電力Vがグラウンドループに生じる。これは、ファラデーの法則に従うもので、生じる誘導起電力Vと、微小時間Δtにおける磁束Bの変化ΔBとの間の関係は、V=−ΔB/Δtで表される。   FIG. 6 is a diagram schematically showing a ground loop equivalent circuit and a ground potential distribution in the solid-state imaging device 1 according to the first embodiment of the present invention. FIG. 6 shows an equivalent circuit for one column of the ground loop shown in FIG. In the presence of a magnetic field, when the magnetic flux B passes through the ground loop, an induced electromotive force V corresponding to the time change of the magnetic flux B is generated in the ground loop. This follows Faraday's law, and the relationship between the induced electromotive force V and the change ΔB of the magnetic flux B in the minute time Δt is expressed as V = −ΔB / Δt.

なお、磁束Bが180°逆方向を向く場合は、起電力と電流の向きは逆方向になる。また、グラウンド配線のループ平面に対して、斜め方向に磁束Bが傾く場合においても、その磁束Bのループ面に対する垂直方向の成分によって起電力が生じる。この起電力により、本来同電位であるグラウンドループ内で電圧の分布が生じてしまい、画素10の信号がグラウンド電位の分布によって振られてしまう。固体撮像素子1の出力画像では、画像にパターンノイズとして現れる(磁気ノイズ)。なお、外部グラウンド配線90は、必ずしもパッケージの内部になくてもよい。PCB基板に固体撮像素子1が接続された場合においても、上記の様にグラウンドループを形成している場合には、起電力が生じる。また、グラウンドループは、必ずしも電気的に閉じたループとなっている必要はなく、例えば、外部グラウンド配線90で一部断線しているような場合であっても、固体撮像素子1のグラウンド配線55の両端部間には誘導起電力Vが生じ得る。   In addition, when the magnetic flux B faces 180 ° in the reverse direction, the directions of the electromotive force and the current are reversed. Further, even when the magnetic flux B is inclined in an oblique direction with respect to the loop plane of the ground wiring, an electromotive force is generated due to a component of the magnetic flux B in a direction perpendicular to the loop surface. Due to this electromotive force, a voltage distribution is generated in the ground loop, which is originally at the same potential, and the signal of the pixel 10 is swung by the distribution of the ground potential. In the output image of the solid-state imaging device 1, it appears as pattern noise in the image (magnetic noise). The external ground wiring 90 does not necessarily have to be inside the package. Even when the solid-state imaging device 1 is connected to the PCB substrate, an electromotive force is generated when the ground loop is formed as described above. Further, the ground loop does not necessarily have to be an electrically closed loop. For example, even when the external ground wiring 90 is partially disconnected, the ground wiring 55 of the solid-state imaging device 1 is used. An induced electromotive force V may be generated between both ends of the.

以下、図1に示す固体撮像素子1の構成と図6に示すグラウンドループの等価回路との対応について説明する。まず、図1に示すグラウンドループ上の点A〜C、O〜Q、S、S’について説明する。図3に示す第1コンタクト48は、前述のように、画素ウェル領域101において、ホールド容量200のグラウンド電極53を、画素グラウンド配線51に接続している。この第1コンタクト48とグラウンド電極53との接点を点Aとする。なお、図1に示す点Aは、厳密にはグラウンドループ上にはなく、ホールド容量200のグラウンド電極53をグラウンドループに接続する第1コンタクト48上に位置している。しかし、本実施形態では、画素グラウンド配線51からホールド容量200までは低抵抗の配線で接続されるので、ほぼ等電位であるとみなせる。したがって、図6では、点Aはグラウンドループ上に示している。   The correspondence between the configuration of the solid-state imaging device 1 shown in FIG. 1 and the equivalent circuit of the ground loop shown in FIG. 6 will be described below. First, the points A to C, O to Q, S, and S ′ on the ground loop shown in FIG. 1 will be described. The first contact 48 shown in FIG. 3 connects the ground electrode 53 of the hold capacitor 200 to the pixel ground wiring 51 in the pixel well region 101 as described above. A contact point between the first contact 48 and the ground electrode 53 is a point A. Note that the point A shown in FIG. 1 is not strictly on the ground loop, but is located on the first contact 48 that connects the ground electrode 53 of the hold capacitor 200 to the ground loop. However, in the present embodiment, since the pixel ground wiring 51 to the hold capacitor 200 are connected by a low resistance wiring, it can be considered to be almost equipotential. Therefore, in FIG. 6, point A is shown on the ground loop.

次に、画素ウェル領域101において、画素グラウンド配線51と接続された複数の画素ウェルコンタクト42のうち、点Aまでの電気抵抗値が最小である画素ウェルコンタクト42を点Bとする。また、同様に、周辺ウェル領域100において、周辺グラウンド配線50と接続された複数の周辺ウェルコンタクト43のうち、グラウンド電極53の最も近くに配置された周辺ウェルコンタクト43を点Cとする。なお、本実施例では、複数の周辺ウェルコンタクト43のそれぞれからグラウンド電極53までの電気抵抗値を比較したとき、点Cに配置された周辺ウェルコンタクト43からグラウンド電極53までの電気抵抗値が最小である。図1に点A、点B、点Cを示す。   Next, in the pixel well region 101, among the plurality of pixel well contacts 42 connected to the pixel ground wiring 51, the pixel well contact 42 having the smallest electrical resistance value up to the point A is defined as a point B. Similarly, in the peripheral well region 100, the peripheral well contact 43 disposed closest to the ground electrode 53 among the plurality of peripheral well contacts 43 connected to the peripheral ground wiring 50 is defined as a point C. In this embodiment, when the electrical resistance values from each of the plurality of peripheral well contacts 43 to the ground electrode 53 are compared, the electrical resistance value from the peripheral well contact 43 disposed at the point C to the ground electrode 53 is the smallest. It is. FIG. 1 shows points A, B, and C.

次に、差動増幅回路30のグラウンド端子と接続された周辺ウェルコンタクト43のうち、点Aまでの電気抵抗値が最小である周辺ウェルコンタクト43を点Qとする。差動増幅回路30のグラウンド端子は、例えば、差動増幅回路30に含まれるMOSトランジスタのソース領域である。差動増幅回路30のグラウンド端子は、周辺グラウンド配線に接続されている。また、差動増幅回路30と同じ列で差動増幅回路30から最も遠い位置にある画素10のグラウンド端子と接続された画素ウェルコンタクト42を点Sとする。同様に、差動増幅回路30と同じ列で差動増幅回路30から最も近い位置にある画素10のグラウンド端子と接続された画素ウェルコンタクト42を点S’とする。なお、点SまたはS’が複数存在する場合は、該画素10のグラウンド端子からの電気抵抗値が最小である周辺ウェルコンタクト43を代表させて点Sまたは点S’とする。図1に点Q、点S、点S’を示す。   Next, among the peripheral well contacts 43 connected to the ground terminal of the differential amplifier circuit 30, the peripheral well contact 43 having the smallest electrical resistance value up to the point A is set as a point Q. The ground terminal of the differential amplifier circuit 30 is, for example, a source region of a MOS transistor included in the differential amplifier circuit 30. The ground terminal of the differential amplifier circuit 30 is connected to the peripheral ground wiring. A pixel well contact 42 connected to the ground terminal of the pixel 10 in the same column as the differential amplifier circuit 30 and farthest from the differential amplifier circuit 30 is defined as a point S. Similarly, a pixel well contact 42 connected to the ground terminal of the pixel 10 in the same column as the differential amplifier circuit 30 and closest to the differential amplifier circuit 30 is defined as a point S ′. When there are a plurality of points S or S ′, the peripheral well contact 43 having the minimum electric resistance value from the ground terminal of the pixel 10 is represented as a point S or a point S ′. FIG. 1 shows points Q, S, and S ′.

次に、周辺グラウンド配線50を固体撮像素子1外部の基準電位と接続する外部グラウンド端子60のうち、画素グラウンド配線51を経由せずに、差動増幅回路30のグラウンド端子と接続されている方の外部グラウンド端子60を点Pとする。また、画素グラウンド配線51を経由して、差動増幅回路30のグラウンド端子と接続されている方の外部グラウンド端子60を点Oとする。図1に点P、点Oを示す。   Next, of the external ground terminals 60 that connect the peripheral ground wiring 50 to the reference potential outside the solid-state imaging device 1, the one connected to the ground terminal of the differential amplifier circuit 30 without passing through the pixel ground wiring 51. The external ground terminal 60 is designated as point P. The external ground terminal 60 connected to the ground terminal of the differential amplifier circuit 30 via the pixel ground wiring 51 is defined as a point O. FIG. 1 shows points P and O.

次に、図6に示すグラウンドループの等価回路における各点間の電気抵抗値について、図1、図6を用いて説明する。図1、図6において同じ記号は、同じものを表すものとする。まず、点A−P間の電気抵抗について説明する。点A−C間の電気抵抗値をR2とする。本実施形態においては、中間配線63の電気抵抗値が大きいので、R2は、中間配線63の電気抵抗値とほぼ等しいとみなせる。また、点C−P間および点C−Q間の電気抵抗値も、電気抵抗値R2と比較して十分小さいため等価回路上は無視できる。したがって、点A−P間の電気抵抗値はR2と近似される。同様に、点Aから周辺グラウンド配線50までの電気抵抗値はR2に近似される。さらに、点Aから周辺グラウンド配線50に接続されたいずれの周辺ウェルコンタクト43までの電気抵抗値もR2に近似される。   Next, the electrical resistance value between points in the equivalent circuit of the ground loop shown in FIG. 6 will be described with reference to FIGS. In FIG. 1 and FIG. 6, the same symbol represents the same thing. First, the electrical resistance between points AP will be described. The electric resistance value between points A and C is R2. In the present embodiment, since the electrical resistance value of the intermediate wiring 63 is large, it can be considered that R2 is substantially equal to the electrical resistance value of the intermediate wiring 63. In addition, the electric resistance values between the points CP and CQ are sufficiently smaller than the electric resistance value R2 and can be ignored on the equivalent circuit. Therefore, the electric resistance value between the points A and P is approximated to R2. Similarly, the electrical resistance value from the point A to the peripheral ground wiring 50 is approximated to R2. Furthermore, the electric resistance value from the point A to any peripheral well contact 43 connected to the peripheral ground wiring 50 is approximated to R2.

次に、点A−S間の電気抵抗について説明する。点A−B間の電気抵抗値をR1とし、点S’−S間の電気抵抗値をR11とする。このとき、点Bと点S’は互いに近傍に配置されるので、点B−S’間の電気抵抗値は、点S’−S間の電気抵抗値R11と比較して十分小さいため等価回路上は無視できる。したがって、点A−S間の電気抵抗値はR11+R1と近似される。   Next, the electrical resistance between points A and S will be described. The electric resistance value between the points A and B is R1, and the electric resistance value between the points S 'and S is R11. At this time, since the point B and the point S ′ are arranged in the vicinity of each other, the electrical resistance value between the points BS ′ and S ′ is sufficiently smaller than the electrical resistance value R11 between the points S ′ and S, and thus an equivalent circuit. The above is negligible. Therefore, the electric resistance value between the points A and S is approximated to R11 + R1.

次に、点S−O間の電気抵抗について説明する。点S−O間は、前述の点S’−P間と回路的に等価であるので、点S−O間は、点A−S’間(電気抵抗値R1)と点A−P間(電気抵抗値R2)の直列接続と等価であるとみなせる。したがって、点S−O間の電気抵抗値はR1+R2と近似される。   Next, the electrical resistance between the points S-O will be described. Since the point S-O is equivalent in circuit to the point S′-P, the point S-O has a point A-S ′ (electric resistance value R1) and a point A-P ( It can be regarded as equivalent to a series connection of electrical resistance values R2). Therefore, the electrical resistance value between the points S-O is approximated as R1 + R2.

なお、画素グラウンド配線51は面内で均一な電気抵抗であるため、グラウンド配線の電気抵抗値は、一般的には配線の長さに比例する。したがって、一般的には、R11>R1となる。また、R1には、実際には、ホールド容量200のグラウンド電極53から画素グラウンド配線51までの配線の電気抵抗値が含まれるが、R11およびR1と比較して十分小さいため等価回路上は無視できる。   Since the pixel ground wiring 51 has a uniform electrical resistance in the plane, the electrical resistance value of the ground wiring is generally proportional to the length of the wiring. Therefore, in general, R11> R1. R1 actually includes the electrical resistance value of the wiring from the ground electrode 53 of the hold capacitor 200 to the pixel ground wiring 51, but is sufficiently small as compared to R11 and R1, and can be ignored on the equivalent circuit. .

上述の近似を考慮すると、電気抵抗値R1、R11+R1、R2は、等価回路上は、それぞれ、点A−S’間の電気抵抗値、点A−S間の電気抵抗値、点A−Q間の電気抵抗値とみなすことができる。すなわち、電気抵抗値R1、R11+R1は、差動増幅回路30と同じ列の複数の画素10のグラウンド端子と接続された画素ウェルコンタクト42から第1コンタクト48までの電気抵抗値の、それぞれ最小値、最大値として近似される。電気抵抗値R1、R11+R1は、画素グラウンド配線51上の電気経路の抵抗値である。また、電気抵抗値R2は、周辺グラウンド配線50と接続された周辺ウェルコンタクト43から第1コンタクト48までの電気抵抗値の最小値、すなわち、グラウンド接続部52の電気抵抗値として近似される。   In consideration of the above approximation, the electric resistance values R1, R11 + R1, and R2 are, on the equivalent circuit, the electric resistance value between the points A and S ′, the electric resistance value between the points A and S, and between the points A and Q, respectively. It can be regarded as an electrical resistance value. That is, the electric resistance values R1 and R11 + R1 are the minimum values of the electric resistance values from the pixel well contact 42 to the first contact 48 connected to the ground terminals of the plurality of pixels 10 in the same column as the differential amplifier circuit 30, respectively. It is approximated as the maximum value. The electric resistance values R1 and R11 + R1 are resistance values of electric paths on the pixel ground wiring 51. The electrical resistance value R2 is approximated as the minimum electrical resistance value from the peripheral well contact 43 to the first contact 48 connected to the peripheral ground wiring 50, that is, the electrical resistance value of the ground connection portion 52.

本実施例では、R1<R2の関係が満たされる。この効果を説明する。図6に示すグラウンドループの等価回路における各点間の電気抵抗値と誘導起電力との関係について説明する。前述のように、磁束Bがグラウンドループを貫通するときには、磁束Bの時間変化に応じた誘導起電力Vがグラウンドループに生じる。図6には、グラウンドループに生じる誘導起電力Vのうちの、点A−S間の誘起電圧差V1、点A−P間の誘起電圧差V2、点S−O間の誘起電圧差V3をそれぞれ示している。これらの誘起電圧差V1〜V3は、誘導起電力Vがそれぞれの区間における電気抵抗値で分圧されたものとなるので、下式(1)〜(3)で表される。
V1=V×(R11+R1)/(R11+2×R1+2×R2) ・・・(1)
V2=V×R2/(R11+2×R1+2×R2) ・・・(2)
V3=V×(R2+R1)/(R11+2×R1+2×R2) ・・・(3)
In the present embodiment, the relationship of R1 <R2 is satisfied. This effect will be described. The relationship between the electrical resistance value between each point and the induced electromotive force in the equivalent circuit of the ground loop shown in FIG. 6 will be described. As described above, when the magnetic flux B passes through the ground loop, an induced electromotive force V corresponding to the time change of the magnetic flux B is generated in the ground loop. FIG. 6 shows the induced voltage difference V1 between points A, S, the induced voltage difference V2 between points AP, and the induced voltage difference V3 between points S-O among the induced electromotive forces V generated in the ground loop. Each is shown. These induced voltage differences V1 to V3 are expressed by the following equations (1) to (3) because the induced electromotive force V is divided by the electric resistance value in each section.
V1 = V × (R11 + R1) / (R11 + 2 × R1 + 2 × R2) (1)
V2 = V × R2 / (R11 + 2 × R1 + 2 × R2) (2)
V3 = V × (R2 + R1) / (R11 + 2 × R1 + 2 × R2) (3)

ここで、差動増幅回路30の反転入力端子(−)に入力される画素10からの信号には、画素10のグラウンド端子が接続された点Sにおける誘起電圧差V1+V2が、磁気ノイズとして含まれる。一方、差動増幅回路30の非反転入力端子(+)に入力される参照信号には、ホールド容量200のグラウンド電極53が接続された点Aにおける誘起電圧差V2が、磁気ノイズとして含まれる。したがって、差動増幅回路30の磁気ノイズ出力Voutには、下式(4)に示すように、点A−S間の誘起電圧差V1が含まれることとなる。
Vout=(V1+V2)―(V2)
=V1 ・・・(4)
Here, the signal from the pixel 10 input to the inverting input terminal (−) of the differential amplifier circuit 30 includes the induced voltage difference V1 + V2 at the point S where the ground terminal of the pixel 10 is connected as magnetic noise. . On the other hand, the reference signal input to the non-inverting input terminal (+) of the differential amplifier circuit 30 includes the induced voltage difference V2 at the point A to which the ground electrode 53 of the hold capacitor 200 is connected as magnetic noise. Accordingly, the magnetic noise output Vout of the differential amplifier circuit 30 includes an induced voltage difference V1 between points A and S as shown in the following equation (4).
Vout = (V1 + V2) − (V2)
= V1 (4)

したがって、上式(1)を、
V1=k×V ・・・(1’)
但し、k=(R11+R1)/(R11+2×R1+2×R2) <1
と表すと、電気抵抗値R1、R11、R2を調整して比例定数kを小さくすることにより、磁気ノイズ出力Vout=k×Vを低減できることが分かる。そこで、本実施形態では、図4に示すように中間配線63を列方向及び行方向に蛇行させてレイアウトすることで、下式(5)が満たされるようにグラウンド接続部52の電気抵抗値R2を大きくしている。
R11+R1<R2 ・・・(5)
Therefore, the above equation (1) is
V1 = k × V (1 ′)
However, k = (R11 + R1) / (R11 + 2 × R1 + 2 × R2) <1
In other words, it can be seen that the magnetic noise output Vout = k × V can be reduced by adjusting the electric resistance values R1, R11, and R2 to reduce the proportionality constant k. Therefore, in the present embodiment, as shown in FIG. 4, by laying out the intermediate wiring 63 in the column direction and the row direction, the electrical resistance value R2 of the ground connection portion 52 is satisfied so that the following expression (5) is satisfied. Has increased.
R11 + R1 <R2 (5)

これにより、例えば、R11+R1<R2である場合には、上式(1)〜(3)から、V1<V2、V1<V3となるので、磁気ノイズ出力Vout(=V1)を低減することができる。   Thereby, for example, when R11 + R1 <R2, V1 <V2 and V1 <V3 are obtained from the above equations (1) to (3), so that the magnetic noise output Vout (= V1) can be reduced. .

なお、図6に示す等価回路では、差動増幅回路30の反転入力端子(−)に接続される画素10として、差動増幅回路30と同じ列で最も遠い位置にある画素10(電気抵抗値R11+R1)を代表させたが、他の画素10を代表させてもよい。例えば、反転入力端子(−)に接続される画素10として、差動増幅回路30と同じ列で最も近い位置にある画素10(電気抵抗値R1)を代表させてもよい。この場合、上式(5)の代わりに、下式(6)が適用される。
R1<R2 ・・・(6)
In the equivalent circuit shown in FIG. 6, as the pixel 10 connected to the inverting input terminal (−) of the differential amplifier circuit 30, the pixel 10 (electrical resistance value) at the farthest position in the same column as the differential amplifier circuit 30 R11 + R1) is represented, but another pixel 10 may be represented. For example, as the pixel 10 connected to the inverting input terminal (−), the pixel 10 (electric resistance value R <b> 1) located at the closest position in the same column as the differential amplifier circuit 30 may be represented. In this case, the following equation (6) is applied instead of the above equation (5).
R1 <R2 (6)

この場合でも、例えば、R1<R2である場合には、同様に、V1<V2、V1<V3となるので、磁気ノイズ出力Vout(=V1)を低減することができる。   Even in this case, for example, when R1 <R2, V1 <V2 and V1 <V3 are similarly obtained, so that the magnetic noise output Vout (= V1) can be reduced.

このように、本実施形態は、ホールド容量200のグラウンド電極53が、第1コンタクト48を介して画素グラウンド配線51に接続されていることを第1の特徴としている。また、画素グラウンド配線51と周辺グラウンド配線50とを接続するグラウンド接続部52の電気抵抗値R2が、上式(6)を満たすように、大きく設定されていることを第2の特徴としている。これにより、グラウンド配線に生じる磁気ノイズを低減することができる。   As described above, the present embodiment is characterized in that the ground electrode 53 of the hold capacitor 200 is connected to the pixel ground wiring 51 via the first contact 48. The second feature is that the electrical resistance value R2 of the ground connection portion 52 that connects the pixel ground wiring 51 and the peripheral ground wiring 50 is set to be large so as to satisfy the above equation (6). Thereby, magnetic noise generated in the ground wiring can be reduced.

ここで、仮に上述の本発明の第1の特徴が満たされない場合について考えてみる。例えば、ホールド容量200のグラウンド電極53が、画素グラウンド配線51(点A)ではなく、周辺グラウンド配線50(点Q)に接続されているような場合である。このとき、差動増幅回路30の磁気ノイズ出力Voutには、下式(7)に示すように、図6の等価回路における点S−Q間の誘起電圧差V1+V2が含まれる。
Vout=(V1+V2) ・・・(7)
=V×(R11+R1+R2)/(R11+2×R1+2×R2)
Here, let us consider a case where the first feature of the present invention described above is not satisfied. For example, this is a case where the ground electrode 53 of the hold capacitor 200 is connected to the peripheral ground wiring 50 (point Q) instead of the pixel ground wiring 51 (point A). At this time, the magnetic noise output Vout of the differential amplifier circuit 30 includes an induced voltage difference V1 + V2 between points SQ in the equivalent circuit of FIG. 6, as shown in the following equation (7).
Vout = (V1 + V2) (7)
= V × (R11 + R1 + R2) / (R11 + 2 × R1 + 2 × R2)

この場合、電気抵抗値R1、R11、R2が、上式(7)の分子、分母ともに含まれるので、電気抵抗値R1、R11、R2をどのように調整しても、磁気ノイズ出力Voutを低減することはできない。   In this case, since the electric resistance values R1, R11, and R2 are included in both the numerator and denominator of the above equation (7), the magnetic noise output Vout is reduced regardless of how the electric resistance values R1, R11, and R2 are adjusted. I can't do it.

次に、上述の本発明の第2の特徴が満たされない場合について考えてみる。すなわち、グラウンド接続部52の電気抵抗値R2が、上式(5)または(6)を満たさず、例えば、R11+R1>>R2である場合である。このとき、(1)〜(3)から、V1>V3>>V2〜0となる。したがって、この場合でも、やはり磁気ノイズ出力Voutを低減することはできない。   Next, consider a case where the above-described second feature of the present invention is not satisfied. That is, this is a case where the electrical resistance value R2 of the ground connection portion 52 does not satisfy the above formula (5) or (6) and is, for example, R11 + R1 >> R2. At this time, from (1) to (3), V1> V3 >> V2-0. Therefore, even in this case, the magnetic noise output Vout cannot be reduced.

以上のように、本実施形態では、周辺グラウンド配線が配された周辺ウェル領域に配置され、同じ列の画素からの信号を、参照信号を参照して読み出す読み出し回路(差動増幅回路)を備えている。また、画素グラウンド配線からグラウンド電圧が供給される第1電極(グラウンド電極)と第1電極に対向して配置された第2電極(制御電極)とを有し、参照信号を読み出し回路に出力する参照信号回路(ホールド容量)を備えている。また、画素グラウンド配線から周辺グラウンド配線までの電気抵抗値の最小値R2を、上式(6)を満たすように大きくしている。これにより、ノイズ低減のための回路を新たに追加することなく、グラウンド配線に生じる磁気ノイズを低減可能な固体撮像素子、固体撮像素子の製造方法および撮像システムを得ることができる。   As described above, the present embodiment includes a readout circuit (differential amplifier circuit) that is arranged in the peripheral well region in which the peripheral ground wiring is arranged and reads signals from pixels in the same column with reference to the reference signal. ing. In addition, a first electrode (ground electrode) to which a ground voltage is supplied from the pixel ground wiring and a second electrode (control electrode) disposed to face the first electrode are provided, and a reference signal is output to the readout circuit. A reference signal circuit (hold capacitor) is provided. Further, the minimum value R2 of the electrical resistance value from the pixel ground wiring to the peripheral ground wiring is increased so as to satisfy the above formula (6). Thereby, it is possible to obtain a solid-state imaging device, a manufacturing method of the solid-state imaging device, and an imaging system capable of reducing magnetic noise generated in the ground wiring without newly adding a circuit for noise reduction.

なお、図4では、グラウンド接続部52は1本の中間配線63で構成されているが、複数の配線で構成されていてもよい。また、グラウンド接続部52は、周辺グラウンド配線50および画素グラウンド配線51と電気的に接続されていればよい。また、周辺グラウンド配線50および画素グラウンド配線51は、それぞれ1つの層に配された例を示したが、複数の層に配されていてもよい。また、周辺グラウンド配線50および画素グラウンド配線51の形状は、どのようなものであってもよい。   In FIG. 4, the ground connection portion 52 is configured by one intermediate wiring 63, but may be configured by a plurality of wirings. Further, the ground connection portion 52 only needs to be electrically connected to the peripheral ground wiring 50 and the pixel ground wiring 51. In addition, although the example in which the peripheral ground wiring 50 and the pixel ground wiring 51 are each disposed in one layer is shown, they may be disposed in a plurality of layers. Also, the peripheral ground wiring 50 and the pixel ground wiring 51 may have any shape.

また、図1では、周辺ウェル領域100が、画素ウェル領域101の一辺の側に設けられた第1周辺ウェル領域と、他辺の側に設けられた第2周辺ウェル領域とからなるレイアウトを示した。しかしながら、必ずしもこのような構成に限定されるものではない。例えば、第1周辺ウェル領域と第2周辺ウェル領域とが、画素ウェル領域101を迂回して互いに繋がっている場合や、周辺ウェル領域100が第1周辺ウェル領域のみからなる場合であっても、同様の効果を得ることができる。   FIG. 1 shows a layout in which the peripheral well region 100 includes a first peripheral well region provided on one side of the pixel well region 101 and a second peripheral well region provided on the other side. It was. However, it is not necessarily limited to such a configuration. For example, even when the first peripheral well region and the second peripheral well region are connected to each other by bypassing the pixel well region 101, or when the peripheral well region 100 is composed only of the first peripheral well region, Similar effects can be obtained.

[第2の実施形態]
本実施形態に係る固体撮像装置を、図7を用いて説明する。図7は、本発明の第2の実施形態に係るグラウンド接続部52bの平面構造を模式的に示す図である。本実施形態は、第1の実施形態と比較して、グラウンド接続部52bが、外部グラウンド端子60を介して固体撮像装置1外部の外部グラウンド電位と電気的に接続されている点が異なっている。その他については第1の実施形態と同じであるので説明は省略する。
[Second Embodiment]
A solid-state imaging device according to this embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 7 is a diagram schematically showing a planar structure of the ground connection portion 52b according to the second embodiment of the present invention. This embodiment is different from the first embodiment in that the ground connection portion 52b is electrically connected to an external ground potential outside the solid-state imaging device 1 via the external ground terminal 60. . Others are the same as those in the first embodiment, and thus the description thereof is omitted.

図7に示すグラウンド接続部52bは、図4に示す第1の実施形態に記載の中間配線63が、外部グラウンド端子60を介して固体撮像装置1外部の外部グラウンド電位と電気的に接続されたものである。この場合でも、第1の実施形態と同様に、周辺グラウンド配線50と画素グラウンド配線51とが、中間配線63の距離に応じた高抵抗の電気抵抗値R2によって接続される。したがって、本実施形態でも、上式(6)が満たされるので、グラウンド配線に生じる磁気ノイズを低減することができる。   In the ground connection part 52b shown in FIG. 7, the intermediate wiring 63 described in the first embodiment shown in FIG. 4 is electrically connected to an external ground potential outside the solid-state imaging device 1 via the external ground terminal 60. Is. Even in this case, as in the first embodiment, the peripheral ground wiring 50 and the pixel ground wiring 51 are connected by a high resistance electric resistance value R2 corresponding to the distance of the intermediate wiring 63. Therefore, also in this embodiment, since the above equation (6) is satisfied, magnetic noise generated in the ground wiring can be reduced.

なお、中間配線63は複数の配線であってもよい。また、中間配線63は、図7に示すように、周辺グラウンド配線50と外部グラウンド端子60とを接続する接続線に対して接続してもよいし、外部グラウンド端子60に直接接続してもよい。本実施形態は、第1の実施形態と組み合わせることも可能である。   The intermediate wiring 63 may be a plurality of wirings. Further, as shown in FIG. 7, the intermediate wiring 63 may be connected to a connection line that connects the peripheral ground wiring 50 and the external ground terminal 60, or may be directly connected to the external ground terminal 60. . This embodiment can also be combined with the first embodiment.

[第3の実施形態]
本実施形態に係る固体撮像装置を、図8を用いて説明する。図8は、本発明の第3の実施形態に係るグラウンド接続部52cの平面構造を模式的に示す図である。本実施形態は、第1の実施形態と比較して、中間配線64が、画素ウェル領域101および周辺ウェル領域100のいずれとも異なるウェル領域102を経由している点が異なっている。その他については第1の実施形態と同じであるので説明は省略する。
[Third Embodiment]
A solid-state imaging device according to this embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 8 is a diagram schematically showing a planar structure of the ground connection portion 52c according to the third embodiment of the present invention. This embodiment is different from the first embodiment in that the intermediate wiring 64 passes through a well region 102 that is different from both the pixel well region 101 and the peripheral well region 100. Others are the same as those in the first embodiment, and thus the description thereof is omitted.

図8に示すグラウンド接続部52cは、中間配線64が、図1に示される画素ウェル領域101および周辺ウェル領域100とは異なるウェル領域102を経由する構成をなす。ウェル領域102は、画素ウェル領域101および周辺ウェル領域100とウェルを介した接続はない。ウェル領域102は、周辺グラウンド配線50および画素グラウンド配線51と、ウェルコンタクト44によってそれぞれ接続される。なお、ウェル領域102と周辺グラウンド配線50との間、およびウェル領域102と画素グラウンド配線51との間は、必ずしも図8に示すようにそれぞれ単一のウェルコンタクト44で接続されている必要はない。例えば、複数のウェルコンタクト44で接続されてもよい。   The ground connection portion 52c shown in FIG. 8 has a configuration in which the intermediate wiring 64 passes through a well region 102 different from the pixel well region 101 and the peripheral well region 100 shown in FIG. The well region 102 is not connected to the pixel well region 101 and the peripheral well region 100 via the well. The well region 102 is connected to the peripheral ground wiring 50 and the pixel ground wiring 51 by a well contact 44, respectively. Note that the well region 102 and the peripheral ground wiring 50 and the well region 102 and the pixel ground wiring 51 are not necessarily connected by a single well contact 44 as shown in FIG. . For example, a plurality of well contacts 44 may be connected.

以上の構成から、周辺ウェル領域100と画素ウェル領域101とは、高抵抗のウェル領域102を介して接続される。これにより、本実施形態でも、第1の実施形態と同様に、上式(6)が満たされるので、グラウンド配線に生じる磁気ノイズを低減することができる。なお、ウェル領域102は上記の条件を満たすものであれば、複数あってもよい。本実施形態は、第1〜2の実施形態と組み合わせることも可能である。   With the above configuration, the peripheral well region 100 and the pixel well region 101 are connected via the high-resistance well region 102. Thereby, also in this embodiment, since the above equation (6) is satisfied as in the first embodiment, magnetic noise generated in the ground wiring can be reduced. A plurality of well regions 102 may be provided as long as the above conditions are satisfied. This embodiment can also be combined with the first and second embodiments.

[第4の実施形態]
本実施形態に係る固体撮像装置を、図9を用いて説明する。図9は、本発明の第4の実施形態に係るグラウンド接続部52dの平面構造を模式的に示す図である。本実施形態は、第1の実施形態と比較して、中間配線64が、ウェルコンタクト45を経由して、異なる配線層間を電気的に接続している点が異なっている。その他については第1の実施形態と同じであるので説明は省略する。
[Fourth Embodiment]
The solid-state imaging device according to the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 9 is a diagram schematically showing a planar structure of the ground connection portion 52d according to the fourth embodiment of the present invention. This embodiment is different from the first embodiment in that the intermediate wiring 64 electrically connects different wiring layers via the well contact 45. Others are the same as those in the first embodiment, and thus the description thereof is omitted.

図9に示す中間配線64は、図9に示すように、周辺グラウンド配線50と画素グラウンド配線51の間に配されたウェルコンタクト45を経由する。このとき、周辺グラウンド配線50と画素グラウンド配線51はそれぞれ異なるレイヤに配される。これにより、周辺グラウンド配線50と画素グラウンド配線51とは、高抵抗のウェルコンタクト45を経由して接続される。以上の構成により、本実施形態でも、第1の実施形態と同様に、上式(6)が満たされるので、グラウンド配線に生じる磁気ノイズを低減することができる。本実施形態は、第1〜3の実施形態と組み合わせることも可能である。   The intermediate wiring 64 shown in FIG. 9 passes through a well contact 45 arranged between the peripheral ground wiring 50 and the pixel ground wiring 51 as shown in FIG. At this time, the peripheral ground wiring 50 and the pixel ground wiring 51 are arranged in different layers. Thereby, the peripheral ground wiring 50 and the pixel ground wiring 51 are connected via the high-resistance well contact 45. With the above configuration, in the present embodiment as well, the above equation (6) is satisfied as in the first embodiment, so that magnetic noise generated in the ground wiring can be reduced. This embodiment can also be combined with the first to third embodiments.

[第5の実施形態]
本実施形態に係る固体撮像装置を、図10〜図12を用いて説明する。図10は、本発明の第5の実施形態に係る固体撮像素子1bの構成を模式的に示す図である。第1の実施形態では、読み出し回路が、参照信号を参照して画素10からの信号を増幅する差動増幅回路30を含む場合について説明した。これに対して、本実施形態では、読み出し回路が、参照信号を参照して画素10からの信号をA/D変換(アナログデジタル変換)するADコンバータ(アナログデジタル変換器)31を含む場合について説明する。
[Fifth Embodiment]
A solid-state imaging device according to this embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 10 is a diagram schematically showing a configuration of a solid-state imaging device 1b according to the fifth embodiment of the present invention. In the first embodiment, the case where the readout circuit includes the differential amplifier circuit 30 that amplifies the signal from the pixel 10 with reference to the reference signal has been described. On the other hand, in this embodiment, the case where the readout circuit includes an AD converter (analog / digital converter) 31 that performs A / D conversion (analog / digital conversion) on the signal from the pixel 10 with reference to the reference signal will be described. To do.

図10に示す本実施形態の固体撮像素子1bは、図1に示す第1の実施形態の差動増幅回路30が、ADコンバータ31に置き換わる構成をなす。ADコンバータ31は、周辺ウェル領域100に配置され、同じ列の画素10からの信号を、参照信号を参照して読み出す。より具体的には、ADコンバータ31は、画素10からの信号を、ランプ信号生成回路201から出力されるRAMP信号と比較することにより、アナログ信号である画素10からの信号をデジタル信号にA/D変換する。なお、図10に示すADコンバータ31は、周辺回路を省略して概念的に示している。   The solid-state imaging device 1b according to the present embodiment illustrated in FIG. 10 has a configuration in which the differential amplifier circuit 30 according to the first embodiment illustrated in FIG. The AD converter 31 is arranged in the peripheral well region 100 and reads out signals from the pixels 10 in the same column with reference to the reference signal. More specifically, the AD converter 31 compares the signal from the pixel 10 with the RAMP signal output from the ramp signal generation circuit 201, thereby converting the signal from the pixel 10 that is an analog signal into a digital signal. D-convert. Note that the AD converter 31 illustrated in FIG. 10 is conceptually illustrated with the peripheral circuits omitted.

ランプ信号生成回路201は、グラウンド配線56が配された第3のウェル領域103に配置される。ここで、第3のウェル領域103におけるグラウンド配線56は、画素グラウンド配線51と低抵抗で接続されている。すなわち、第3のウェル領域103は、画素グラウンド配線51を、画素ウェル領域101と共有しているものとみなせる。ランプ信号生成回路201のグラウンド端子は、ウェルコンタクト46を介して、画素グラウンド配線51と接続されたグラウンド配線56に接続される。よって、ランプ信号生成回路201が出力するRAMP信号は、画素グラウンド配線51を基準電位として生成される。ADコンバータ31およびランプ信号生成回路201は、周辺回路制御部71によって制御される。   The ramp signal generation circuit 201 is disposed in the third well region 103 in which the ground wiring 56 is disposed. Here, the ground wiring 56 in the third well region 103 is connected to the pixel ground wiring 51 with a low resistance. In other words, the third well region 103 can be regarded as sharing the pixel ground wiring 51 with the pixel well region 101. The ground terminal of the ramp signal generation circuit 201 is connected to the ground wiring 56 connected to the pixel ground wiring 51 through the well contact 46. Therefore, the RAMP signal output from the ramp signal generation circuit 201 is generated using the pixel ground wiring 51 as a reference potential. The AD converter 31 and the ramp signal generation circuit 201 are controlled by the peripheral circuit control unit 71.

ここで、図1に示す第1の実施形態の固体撮像素子1と、図10に示す本実施形態の固体撮像素子1bとを対比すると、図10のウェルコンタクト46を、第1コンタクト48とすることで、第1の実施形態における手法がそのまま適用できることが分かる。そこで、本実施形態の以下の説明では、ウェルコンタクト46を第1コンタクト46と表記し、第1コンタクト46と画素グラウンド配線51との接点を点Aとする。なお、第1コンタクト46は複数あってもよい。この場合、複数の第1コンタクト46のいずれかを代表して点Aとする。   Here, when the solid-state imaging device 1 of the first embodiment shown in FIG. 1 and the solid-state imaging device 1b of the present embodiment shown in FIG. 10 are compared, the well contact 46 of FIG. Thus, it can be seen that the method in the first embodiment can be applied as it is. Therefore, in the following description of the present embodiment, the well contact 46 is referred to as a first contact 46, and a contact between the first contact 46 and the pixel ground wiring 51 is a point A. Note that there may be a plurality of first contacts 46. In this case, point A is representative of any of the plurality of first contacts 46.

図11は、本発明の第5の実施形態に係る固体撮像素子1bにおけるグラウンドループの等価回路およびグラウンド電位分布を模式的に示す図である。図11に示す本実施形態に係るグラウンドループの等価回路は、差動増幅回路30がADコンバータ31であり、ホールド容量200がランプ信号生成回路201である点を除いて、図6に示す第1の実施形態に係るグラウンドループの等価回路と同じである。したがって、グラウンドループ上の各点間の誘起電圧差V1〜V3は、第1の実施形態と同様に、上式(1)〜(3)で表される。   FIG. 11 is a diagram schematically showing an equivalent circuit of the ground loop and the ground potential distribution in the solid-state imaging device 1b according to the fifth embodiment of the present invention. The equivalent circuit of the ground loop according to the present embodiment shown in FIG. 11 is the first circuit shown in FIG. 6 except that the differential amplifier circuit 30 is an AD converter 31 and the hold capacitor 200 is a ramp signal generation circuit 201. This is the same as the equivalent circuit of the ground loop according to the embodiment. Therefore, the induced voltage differences V1 to V3 between the points on the ground loop are expressed by the above formulas (1) to (3) as in the first embodiment.

このように、本実施形態でも、ランプ信号生成回路201のグラウンド端子が、第1コンタクト46を介して画素グラウンド配線51に接続されていることを第1の特徴としている。また、画素グラウンド配線51と周辺グラウンド配線50とを接続するグラウンド接続部52の電気抵抗値R2が、上式(6)を満たすように、大きく設定されていることを第2の特徴としている。これにより、グラウンド配線に生じる磁気ノイズを低減することができる。   As described above, this embodiment also has a first feature in that the ground terminal of the ramp signal generation circuit 201 is connected to the pixel ground wiring 51 through the first contact 46. The second feature is that the electrical resistance value R2 of the ground connection portion 52 that connects the pixel ground wiring 51 and the peripheral ground wiring 50 is set to be large so as to satisfy the above equation (6). Thereby, magnetic noise generated in the ground wiring can be reduced.

図12は、本発明の第5の実施形態に係るADコンバータ31への入力に含まれる磁気ノイズを模式的に示す図である。本実施形態のADコンバータ31は、画素10からの信号を参照信号と比較してA/D変換する。ここで、画素10からの信号には、画素10のグラウンド端子に接続された点Sにおける誘起電圧差V1+V2が、磁気ノイズとして含まれる。一方、参照信号には、ランプ信号生成回路201のグラウンド端子に接続された点Aにおける誘起電圧差V2が、磁気ノイズとして含まれる。したがって、ADコンバータ31の出力には、これらの差である上式(4)に示す点A−S間の誘起電圧差V1が、磁気ノイズ出力Voutとして含まれることとなる。なお、以下の説明では、磁束Bが正弦的に時間変化することを想定する。   FIG. 12 is a diagram schematically showing magnetic noise included in the input to the AD converter 31 according to the fifth embodiment of the present invention. The AD converter 31 of this embodiment compares the signal from the pixel 10 with a reference signal and performs A / D conversion. Here, the signal from the pixel 10 includes the induced voltage difference V1 + V2 at the point S connected to the ground terminal of the pixel 10 as magnetic noise. On the other hand, the reference signal includes the induced voltage difference V2 at the point A connected to the ground terminal of the ramp signal generation circuit 201 as magnetic noise. Therefore, the output of the AD converter 31 includes the induced voltage difference V1 between points A and S shown in the above equation (4), which is the difference between them, as the magnetic noise output Vout. In the following description, it is assumed that the magnetic flux B changes sinusoidally with time.

図12(a)は、画素10からの信号および参照信号の両方に磁気ノイズが含まれない場合の、理想的な画素10からの信号とRAMP信号の時間変化波形を示している。ADコンバータ31は、画素10からの信号とRAMP信号とが一致する時刻t1における画素10からの信号を、デジタル変換して画素信号として出力する。   FIG. 12A shows an ideal signal from the pixel 10 and a time-varying waveform of the RAMP signal when both the signal from the pixel 10 and the reference signal do not include magnetic noise. The AD converter 31 digitally converts the signal from the pixel 10 at time t1 when the signal from the pixel 10 matches the RAMP signal and outputs the signal as a pixel signal.

図12(b)は、画素10からの信号にのみ磁気ノイズが含まれる場合の、画素10からの信号とRAMP信号の時間変化波形を示している。これは、上述の本発明の第1の特徴が満たされない場合に相当する。具体的には、図11に示すランプ信号生成回路201のグラウンド端子が、画素グラウンド配線51(点A)ではなく、周辺グラウンド配線50(点Q)に接続されている場合である。この場合、画素10のグラウンド端子に接続された点Sには、誘起電圧差V1+V2が発生する。一方、ランプ信号生成回路201のグラウンド端子に接続された点Qには、ほとんど誘起電圧が発生しない。ADコンバータ31は、画素10からの信号とRAMP信号とが一致する時刻t2における画素10からの信号を、デジタル信号に変換して画素信号として出力する。この結果、本来の出力信号に対して、時間t1−t2に相当する誤差が生じてしまう。   FIG. 12B shows a time-varying waveform of the signal from the pixel 10 and the RAMP signal when magnetic noise is included only in the signal from the pixel 10. This corresponds to a case where the above first feature of the present invention is not satisfied. Specifically, this is a case where the ground terminal of the ramp signal generation circuit 201 shown in FIG. 11 is connected to the peripheral ground wiring 50 (point Q) instead of the pixel ground wiring 51 (point A). In this case, an induced voltage difference V1 + V2 is generated at the point S connected to the ground terminal of the pixel 10. On the other hand, an induced voltage is hardly generated at the point Q connected to the ground terminal of the ramp signal generation circuit 201. The AD converter 31 converts the signal from the pixel 10 at time t2 when the signal from the pixel 10 and the RAMP signal coincide with each other into a digital signal and outputs it as a pixel signal. As a result, an error corresponding to time t1-t2 occurs with respect to the original output signal.

図12(c)は、画素10からの信号および参照信号の両方に磁気ノイズが含まれる場合の、画素10からの信号とRAMP信号の時間変化波形を示している。これは、上述の本発明の第1の特徴が満たされている場合に相当する。すなわち、図11に示すランプ信号生成回路201のグラウンド端子が、画素グラウンド配線51(点A)に接続されている場合である。図12(c)では、画素10のグラウンド端子に接続された点Sには、誘起電圧差V1+V2が発生する。一方、ランプ信号生成回路201のグラウンド端子に接続された点Aには、誘起電圧差V2が発生する。ADコンバータ31は、画素10からの信号とRAMP信号とが一致する時刻t3における画素10からの信号を、デジタル信号に変換して画素信号として出力する。この結果、本来の出力信号に対して、時間t1−t3に相当する誤差が生じるものの、t1−t3<t1−t2であるので、グラウンド配線に生じる磁気ノイズを低減することができる。   FIG. 12C shows time-varying waveforms of the signal from the pixel 10 and the RAMP signal when both the signal from the pixel 10 and the reference signal contain magnetic noise. This corresponds to the case where the first feature of the present invention described above is satisfied. That is, this is a case where the ground terminal of the ramp signal generation circuit 201 shown in FIG. 11 is connected to the pixel ground wiring 51 (point A). In FIG. 12C, an induced voltage difference V1 + V2 is generated at the point S connected to the ground terminal of the pixel 10. On the other hand, an induced voltage difference V2 is generated at a point A connected to the ground terminal of the ramp signal generation circuit 201. The AD converter 31 converts the signal from the pixel 10 at time t3 when the signal from the pixel 10 matches the RAMP signal into a digital signal and outputs it as a pixel signal. As a result, although an error corresponding to the time t1-t3 occurs with respect to the original output signal, since t1-t3 <t1-t2, magnetic noise generated in the ground wiring can be reduced.

このようなt1−t3の誤差が生じる要因としては、電気抵抗値R11+R1で発生する誘起電圧差V1があげられる。ここで、誘起電圧差V1が十分無視できる場合、すなわち、上述の本発明の第2の特徴が更に満たされる場合には、画素10からの信号およびRAMP信号の両方にほぼ等しい正弦波が含まれる。この条件においては、画素10からの信号およびRAMP信号の時間t1−t3に相当する誤差は、図12(a)で示される理想信号に対して、ほぼ同じ揺れになるため、ADコンバータ31の出力信号は、ほぼ時間t1に相当する信号となる。   As a factor that causes such an error of t1 to t3, there is an induced voltage difference V1 generated by the electric resistance value R11 + R1. Here, when the induced voltage difference V1 is sufficiently negligible, that is, when the above-described second feature of the present invention is further satisfied, substantially the same sine wave is included in both the signal from the pixel 10 and the RAMP signal. . Under this condition, the error corresponding to the time t1-t3 of the signal from the pixel 10 and the RAMP signal is substantially the same as the ideal signal shown in FIG. The signal is a signal substantially corresponding to time t1.

以上のように、本実施形態では、周辺グラウンド配線が配された周辺ウェル領域に配置され、同じ列の画素からの信号を、参照信号を参照して読み出す読み出し回路(ADコンバータ)を備えている。また、グラウンド端子が第1コンタクトを介して画素グラウンド配線に電気的に接続され、参照信号を読み出し回路に出力する参照信号回路(ランプ信号生成回路)を備えている。また、画素グラウンド配線から周辺グラウンド配線までの電気抵抗値の最小値R2を、上式(6)を満たすように大きくしている。これにより、ノイズ低減のための回路を新たに追加することなく、グラウンド配線に生じる磁気ノイズを低減可能な固体撮像素子、固体撮像素子の製造方法および撮像システムを得ることができる。なお、本実施形態は、先の第2〜4の実施形態と組み合わせることも可能である。   As described above, the present embodiment includes a readout circuit (AD converter) that is arranged in the peripheral well region where the peripheral ground wiring is arranged and reads signals from pixels in the same column with reference to the reference signal. . The ground terminal is electrically connected to the pixel ground wiring through the first contact, and includes a reference signal circuit (ramp signal generation circuit) that outputs a reference signal to the readout circuit. Further, the minimum value R2 of the electrical resistance value from the pixel ground wiring to the peripheral ground wiring is increased so as to satisfy the above formula (6). Thereby, it is possible to obtain a solid-state imaging device, a manufacturing method of the solid-state imaging device, and an imaging system capable of reducing magnetic noise generated in the ground wiring without newly adding a circuit for noise reduction. Note that this embodiment can be combined with the second to fourth embodiments.

なお、本実施例のランプ信号生成回路201は、第3のウェル領域103に構成されているが、第3のウェル領域103は、画素ウェル領域101、周辺ウェル領域100に構成されるものであってもよい。ただし、この場合、ランプ信号生成回路201の構成される第3のウェル領域103と周辺ウェル領域100とは共通ウェルで接続されない、つまり独立なウェル領域とする必要がある。このとき、ランプ信号生成回路201の外部グラウンドとなる第3のウェル領域103を、画素グラウンド配線51から低抵抗の配線を延長して接続する。   Note that the ramp signal generation circuit 201 of this embodiment is configured in the third well region 103, but the third well region 103 is configured in the pixel well region 101 and the peripheral well region 100. May be. However, in this case, it is necessary that the third well region 103 and the peripheral well region 100 configured by the ramp signal generation circuit 201 are not connected by a common well, that is, be an independent well region. At this time, the third well region 103 serving as the external ground of the ramp signal generation circuit 201 is connected by extending a low-resistance wiring from the pixel ground wiring 51.

[第6の実施形態]
本実施形態に係る固体撮像装置を、図13〜図15を用いて説明する。図13は、本発明の第6の実施形態に係る固体撮像素子1cの構成を模式的に示す図である。本実施形態では、画素ウェル領域101と周辺ウェル領域100が別々の半導体基板に配されている場合について説明する。
[Sixth Embodiment]
A solid-state imaging device according to this embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 13 is a diagram schematically showing a configuration of a solid-state imaging device 1c according to the sixth embodiment of the present invention. In the present embodiment, a case where the pixel well region 101 and the peripheral well region 100 are arranged on different semiconductor substrates will be described.

図13に示す本実施形態の固体撮像素子1cは、半導体基板1000と半導体基板2000とを含む積層型の固体撮像素子の例である。半導体基板1000と半導体基板2000とは、少なくとも接続電極501によって接続される。本実施形態では、さらに、接続電極500、502によって、半導体基板1000と半導体基板2000とが接続されている。画素ウェル領域101、垂直走査回路70、画素グラウンド配線51など、画素10に関わる構成要素が半導体基板1000に含まれる。一方、周辺ウェル領域100、周辺回路制御部71、差動増幅回路30、周辺グラウンド配線50、ホールド容量200など、周辺回路に関わる構成要素は半導体基板2000に含まれる。   A solid-state imaging device 1c of this embodiment shown in FIG. 13 is an example of a stacked solid-state imaging device including a semiconductor substrate 1000 and a semiconductor substrate 2000. The semiconductor substrate 1000 and the semiconductor substrate 2000 are connected by at least the connection electrode 501. In the present embodiment, the semiconductor substrate 1000 and the semiconductor substrate 2000 are further connected by the connection electrodes 500 and 502. The semiconductor substrate 1000 includes components related to the pixel 10 such as the pixel well region 101, the vertical scanning circuit 70, and the pixel ground wiring 51. On the other hand, components related to the peripheral circuit such as the peripheral well region 100, the peripheral circuit control unit 71, the differential amplifier circuit 30, the peripheral ground wiring 50, and the hold capacitor 200 are included in the semiconductor substrate 2000.

接続電極500は、画素グラウンド配線51と周辺グラウンド配線50を接続する。接続電極501は、ホールド容量200と画素グラウンド配線51を接続する。接続電極502は、垂直信号線20と差動増幅回路30の反転入力端子(−)を接続する。接続電極500は、等価回路的には、第1の実施形態におけるグラウンド接続部52に相当し、接続電極501は、等価回路的には、第1の実施形態における第1コンタクト48に相当する。なお、画素グラウンド配線51と周辺グラウンド配線50は、電源の配線インピーダンスを低減するため複数の接続電極500で接続する構成とし、本実施形態では2箇所で接続する例である。周辺グラウンド配線50は、外部グラウンド端子60を介して固体撮像素子1cの外部の外部グラウンド電位と電気的に接続されている。その他については第1の実施形態と同じであるので説明は省略する。   The connection electrode 500 connects the pixel ground wiring 51 and the peripheral ground wiring 50. The connection electrode 501 connects the hold capacitor 200 and the pixel ground wiring 51. The connection electrode 502 connects the vertical signal line 20 and the inverting input terminal (−) of the differential amplifier circuit 30. The connection electrode 500 corresponds to the ground connection portion 52 in the first embodiment in terms of an equivalent circuit, and the connection electrode 501 corresponds to the first contact 48 in the first embodiment in terms of an equivalent circuit. Note that the pixel ground wiring 51 and the peripheral ground wiring 50 are configured to be connected by a plurality of connection electrodes 500 in order to reduce the wiring impedance of the power supply, and in this embodiment, are connected at two locations. The peripheral ground wiring 50 is electrically connected to an external ground potential outside the solid-state imaging device 1 c via the external ground terminal 60. Others are the same as those in the first embodiment, and thus the description thereof is omitted.

図14は、本発明の第6の実施形態に係る固体撮像素子1cの断面構造を模式的に示す図である。半導体基板1000と半導体基板2000は、絶縁体600を挟んで、接続電極500、501、502によって接続される。図14では接続電極500、501、502をまとめて図示しているが、実際には接続電極500は2箇所、接続電極501、502は配置する画素に対応して設けられる。なお、絶縁体600は、接続電極500、501、502の周辺以外を防磁体(透磁率の高い材料)としてもよい。   FIG. 14 is a diagram schematically showing a cross-sectional structure of a solid-state imaging device 1c according to the sixth embodiment of the present invention. The semiconductor substrate 1000 and the semiconductor substrate 2000 are connected by connection electrodes 500, 501, and 502 with the insulator 600 interposed therebetween. In FIG. 14, the connection electrodes 500, 501, and 502 are illustrated together, but actually, the connection electrodes 500 are provided at two locations, and the connection electrodes 501 and 502 are provided corresponding to the pixels to be arranged. Note that the insulator 600 may be a magnetic shield (a material having a high magnetic permeability) other than the periphery of the connection electrodes 500, 501, and 502.

図15は、本発明の第6の実施形態に係る固体撮像素子1cにおけるグラウンドループの等価回路およびグラウンド電位分布を模式的に示す図である。図6と比較して、点Uと点Tを介して、半導体基板1000と半導体基板2000でグラウンドループが形成される例である。第1の実施形態と同様に、誘起電圧差V1〜V3は、下式(8)〜(10)で表される。
V1=V×(R11+R1)/(R11+2×R1+2×R2) ・・・(8)
V2=V×R2/(R11+2×R1+2×R2) ・・・(9)
V3=V×(R2+R1)/(R11+2×R1+2×R2) ・・・(10)
FIG. 15 is a diagram schematically showing an equivalent circuit of a ground loop and a ground potential distribution in the solid-state imaging device 1c according to the sixth embodiment of the present invention. Compared to FIG. 6, an example in which a ground loop is formed in the semiconductor substrate 1000 and the semiconductor substrate 2000 via a point U and a point T is shown. Similarly to the first embodiment, the induced voltage differences V1 to V3 are expressed by the following expressions (8) to (10).
V1 = V × (R11 + R1) / (R11 + 2 × R1 + 2 × R2) (8)
V2 = V × R2 / (R11 + 2 × R1 + 2 × R2) (9)
V3 = V × (R2 + R1) / (R11 + 2 × R1 + 2 × R2) (10)

本実施形態の場合でも、電気抵抗値R1、R11、R2の値は、上で述べた式(5)、式(6)を満たすよう設定される。複数の画素ウェルコンタクト42の1つからグラウンド電極53までの電気経路の抵抗値R1と、最もグラウンド電極53の近くに配された周辺ウェルコンタクト43(点C)からグラウンド電極53までの電気経路の抵抗値R2とが、R1<R2の関係を満たす。このような構成によれば、第1の実施形態と同様の効果を得ることができる。換言すると、ホールド容量200のグラウンド電極53が画素グラウンド配線51に接続されているため、グラウンド配線に生じる磁気ノイズを低減することができる。   Even in the case of the present embodiment, the values of the electric resistance values R1, R11, and R2 are set so as to satisfy the expressions (5) and (6) described above. The resistance value R1 of the electrical path from one of the plurality of pixel well contacts 42 to the ground electrode 53 and the electrical path from the peripheral well contact 43 (point C) disposed closest to the ground electrode 53 to the ground electrode 53 The resistance value R2 satisfies the relationship R1 <R2. According to such a configuration, an effect similar to that of the first embodiment can be obtained. In other words, since the ground electrode 53 of the hold capacitor 200 is connected to the pixel ground wiring 51, magnetic noise generated in the ground wiring can be reduced.

以上のように、本実施形態では、接続電極によって積層型の固体撮像装置とすることで、周辺回路に関わる面積を低減できるため、第1の実施形態に比較して固体撮像装置のチップサイズを抑えることができる。   As described above, in the present embodiment, since the area related to the peripheral circuit can be reduced by using the stacked solid-state imaging device by the connection electrodes, the chip size of the solid-state imaging device can be reduced as compared with the first embodiment. Can be suppressed.

また、半導体基板1000、2000の接続電極500〜502の配置位置による電気抵抗値の調整、接続電極の材質による電気抵抗値R1、R2の調整が可能であるため、電気抵抗値の設計が容易にできる。そのため、上式(1’)の比例定数kを小さくする設計の自由度が向上するので、より効果的に第1の実施形態と同様の効果を得ることができる。なお、本実施形態の構成は、第5の実施形態にも適用できる。   In addition, the electrical resistance value can be adjusted depending on the arrangement position of the connection electrodes 500 to 502 of the semiconductor substrates 1000 and 2000, and the electrical resistance values R1 and R2 can be adjusted depending on the material of the connection electrode, so that the electrical resistance value can be easily designed. it can. Therefore, the degree of freedom in designing to reduce the proportionality constant k in the above formula (1 ′) is improved, and the same effect as in the first embodiment can be obtained more effectively. Note that the configuration of this embodiment can also be applied to the fifth embodiment.

[第7の実施形態]
以下、本実施形態に係る撮像システムを、図16を用いて説明する。図16は、本発明の第7の実施形態に係る撮像システムの構成を示す図である。本実施形態では、第1〜6の実施形態で示した構成を適用した撮像システムの例について説明する。
[Seventh Embodiment]
Hereinafter, the imaging system according to the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 16 is a diagram illustrating a configuration of an imaging system according to the seventh embodiment of the present invention. In this embodiment, an example of an imaging system to which the configuration shown in the first to sixth embodiments is applied will be described.

図16に示す撮像システム800は、例えば、光学部810、撮像装置820、記録・通信部840、タイミング制御部850、システム制御部860、及び再生・表示部870を有して構成される。ここで、撮像装置820は、固体撮像素子1(又は1b、1c、以下同じ)及び映像信号処理部830を有し、固体撮像素子1には、第1〜6の実施形態で説明された光電変換装置が用いられる。   An imaging system 800 illustrated in FIG. 16 includes, for example, an optical unit 810, an imaging device 820, a recording / communication unit 840, a timing control unit 850, a system control unit 860, and a playback / display unit 870. Here, the imaging device 820 includes the solid-state imaging device 1 (or 1b, 1c, the same applies hereinafter) and a video signal processing unit 830. The solid-state imaging device 1 includes the photoelectric devices described in the first to sixth embodiments. A conversion device is used.

レンズ等の光学系である光学部810は、被写体からの光を、固体撮像素子1の複数の画素が2次元状に配列された画素アレイに結像させ、被写体の像を形成する。固体撮像素子1は、タイミング制御部850からの信号に基づくタイミングで、画素アレイに結像された光に応じた信号を出力する。固体撮像素子1から出力された信号は、映像信号処理部830に入力され、映像信号処理部830が、プログラム等によって定められた方法に従って信号処理を行う。映像信号処理部830での処理によって得られた信号は、画像データとして記録・通信部840に送られる。記録・通信部840は、画像を形成するための信号を再生・表示部870に送り、再生・表示部870に動画や静止画像を再生・表示させる。記録・通信部840は、また、映像信号処理部830からの信号を受けて、システム制御部860と通信を行うほか、不図示の記録媒体に、画像を形成するための信号を記録する動作も行う。   An optical unit 810 that is an optical system such as a lens forms an image of a subject by forming light from the subject on a pixel array in which a plurality of pixels of the solid-state imaging device 1 are two-dimensionally arranged. The solid-state imaging device 1 outputs a signal corresponding to the light imaged on the pixel array at a timing based on the signal from the timing control unit 850. The signal output from the solid-state imaging device 1 is input to the video signal processing unit 830, and the video signal processing unit 830 performs signal processing according to a method determined by a program or the like. The signal obtained by the processing in the video signal processing unit 830 is sent to the recording / communication unit 840 as image data. The recording / communication unit 840 sends a signal for forming an image to the reproduction / display unit 870 and causes the reproduction / display unit 870 to reproduce / display a moving image or a still image. The recording / communication unit 840 receives a signal from the video signal processing unit 830 and communicates with the system control unit 860, and also records an operation for recording a signal for forming an image on a recording medium (not shown). Do.

システム制御部860は、撮像システムの動作を統括的に制御するものであり、光学部810、タイミング制御部850、記録・通信部840、及び再生・表示部870の駆動を制御する。光学部810は、例えば不図示のモータによって駆動され、手振れ補正や焦点位置の調整を行う。第1〜6の実施形態において、グラウンド配線に影響する磁気ノイズ源としては、例えば、このモータが発生する磁界等が挙げられる。   The system control unit 860 comprehensively controls the operation of the imaging system, and controls driving of the optical unit 810, the timing control unit 850, the recording / communication unit 840, and the reproduction / display unit 870. The optical unit 810 is driven by a motor (not shown), for example, and performs camera shake correction and focus position adjustment. In the first to sixth embodiments, examples of the magnetic noise source that affects the ground wiring include a magnetic field generated by the motor.

また、システム制御部860は、例えば記録媒体である不図示の記憶装置を備え、ここに撮像システムの動作を制御するのに必要なプログラム等が記録される。また、システム制御部860は、例えばユーザの操作に応じて駆動モードを切り替える信号を撮像システム内に供給する。具体的な例としては、読み出す行やリセットする行の変更、電子ズームに伴う画角の変更や、電子防振に伴う画角のずらし等である。タイミング制御部850は、システム制御部860による制御に基づいて固体撮像素子1及び映像信号処理部830の駆動タイミングを制御する。   Further, the system control unit 860 includes a storage device (not shown) that is a recording medium, for example, and a program necessary for controlling the operation of the imaging system is recorded therein. Further, the system control unit 860 supplies a signal for switching the drive mode in accordance with, for example, a user operation in the imaging system. Specific examples include a change in a line to be read out and a line to be reset, a change in an angle of view associated with electronic zoom, and a shift in angle of view associated with electronic image stabilization. The timing control unit 850 controls the drive timing of the solid-state imaging device 1 and the video signal processing unit 830 based on control by the system control unit 860.

1 ・・・固体撮像素子
10 ・・・画素
20 ・・・垂直信号線
30 ・・・差動増幅回路(読み出し回路)
31 ・・・ADコンバータ(読み出し回路)
42 ・・・画素ウェルコンタクト
43 ・・・周辺ウェルコンタクト
50 ・・・周辺グラウンド配線
51 ・・・画素グラウンド配線
52 ・・・グラウンド接続部
60 ・・・外部グラウンド端子
70 ・・・垂直走査回路
71 ・・・周辺回路制御部
100 ・・・周辺ウェル領域
101 ・・・画素ウェル領域
200 ・・・ホールド容量(参照信号回路)
201 ・・・ランプ信号生成回路(参照信号回路)
300 ・・・スイッチトランジスタ
500、501、502 ・・・接続電極
600 ・・・絶縁体、防磁体
1000、2000 ・・・半導体基板
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Solid-state image sensor 10 ... Pixel 20 ... Vertical signal line 30 ... Differential amplifier circuit (readout circuit)
31 ... AD converter (readout circuit)
42 ... Pixel well contact 43 ... Peripheral well contact 50 ... Peripheral ground wiring 51 ... Pixel ground wiring 52 ... Ground connection 60 ... External ground terminal 70 ... Vertical scanning circuit 71 ... peripheral circuit control unit 100 ... peripheral well region 101 ... pixel well region 200 ... hold capacitor (reference signal circuit)
201 ... Ramp signal generation circuit (reference signal circuit)
300 ... Switch transistors 500, 501, 502 ... Connecting electrode 600 ... Insulator, magnetic shield 1000, 2000 ... Semiconductor substrate

Claims (18)

画素ウェル領域および周辺ウェル領域を含む半導体基板と、
前記画素ウェル領域の上に配された画素グラウンド配線と、
前記周辺ウェル領域の上に配された周辺グラウンド配線と、
前記画素グラウンド配線と前記画素ウェル領域とを接続する複数の画素ウェルコンタクトと、
前記周辺グラウンド配線と前記周辺ウェル領域とを接続する複数の周辺ウェルコンタクトと、
前記画素ウェル領域に複数の列をなすように配置され、それぞれが画素信号を出力する複数の画素と、
前記周辺ウェル領域に配置され、前記複数の画素からの前記画素信号を受ける第1入力端子、および、参照信号を受ける第2入力端子を有する読み出し回路と、
前記周辺ウェル領域に配置され、グラウンド電圧の供給される第1電極を有し、前記参照信号を前記読み出し回路の前記第2入力端子に出力する参照信号回路と、
前記参照信号回路の前記第1電極と前記画素グラウンド配線とを接続する配線と、を備え、
前記複数の画素ウェルコンタクトの1つから前記第1電極までの電気経路の抵抗値R1と、前記複数の周辺ウェルコンタクトのうち最も前記第1電極の近くに配された1つから前記第1電極までの電気経路の抵抗値R2とが、R1<R2の関係を満たす、
ことを特徴とする固体撮像素子。
A semiconductor substrate including a pixel well region and a peripheral well region;
A pixel ground wiring disposed on the pixel well region;
A peripheral ground wiring disposed on the peripheral well region;
A plurality of pixel well contacts connecting the pixel ground wiring and the pixel well region;
A plurality of peripheral well contacts connecting the peripheral ground wiring and the peripheral well region;
A plurality of pixels arranged in a plurality of columns in the pixel well region, each of which outputs a pixel signal;
A readout circuit disposed in the peripheral well region and having a first input terminal for receiving the pixel signal from the plurality of pixels and a second input terminal for receiving a reference signal;
A reference signal circuit disposed in the peripheral well region, having a first electrode supplied with a ground voltage, and outputting the reference signal to the second input terminal of the readout circuit;
A wiring for connecting the first electrode of the reference signal circuit and the pixel ground wiring,
A resistance value R1 of an electrical path from one of the plurality of pixel well contacts to the first electrode, and one of the plurality of peripheral well contacts arranged closest to the first electrode to the first electrode And the resistance value R2 of the electrical path to satisfy the relationship of R1 <R2.
A solid-state imaging device.
前記複数の画素ウェルコンタクトのそれぞれについて前記R1<R2の関係を満たす、
ことを特徴とする請求項1に記載の固体撮像素子。
Satisfying the relationship of R1 <R2 for each of the plurality of pixel well contacts;
The solid-state imaging device according to claim 1.
前記読み出し回路は、前記参照信号を参照して前記画素からの信号を増幅する差動増幅回路を含み、
前記参照信号回路は、前記第1電極と、前記第1電極に対向して配置され、かつ、前記読み出し回路の前記第2入力端子に接続された第2電極とにより構成される容量を含む、
ことを特徴とする請求項1または2に記載の固体撮像素子。
The readout circuit includes a differential amplifier circuit that amplifies a signal from the pixel with reference to the reference signal,
The reference signal circuit includes a capacitor configured by the first electrode and a second electrode that is disposed to face the first electrode and is connected to the second input terminal of the readout circuit.
The solid-state imaging device according to claim 1, wherein the solid-state imaging device is provided.
前記参照信号回路は、前記容量の前記第2電極に接続されたスイッチトランジスタを有し、
前記スイッチトランジスタを制御することにより、前記容量に前記参照信号を保持する、
ことを特徴とする請求項3に記載の固体撮像素子。
The reference signal circuit includes a switch transistor connected to the second electrode of the capacitor;
Holding the reference signal in the capacitor by controlling the switch transistor;
The solid-state imaging device according to claim 3.
前記読み出し回路は、前記参照信号を参照して前記画素からの信号に対するアナログデジタル変換を行うアナログデジタル変換器を含み、
前記参照信号回路は、時間に応じて変化するランプ信号を前記参照信号として生成するランプ信号生成回路を含む、
ことを特徴とする請求項1または2に記載の固体撮像素子。
The readout circuit includes an analog-to-digital converter that performs analog-to-digital conversion on a signal from the pixel with reference to the reference signal,
The reference signal circuit includes a ramp signal generation circuit that generates a ramp signal that changes according to time as the reference signal.
The solid-state imaging device according to claim 1, wherein the solid-state imaging device is provided.
前記画素グラウンド配線と前記周辺グラウンド配線とは、グラウンド接続部を介して互いに電気的に接続されていることを特徴とする
請求項1から5のいずれか1項に記載の固体撮像素子。
6. The solid-state imaging device according to claim 1, wherein the pixel ground wiring and the peripheral ground wiring are electrically connected to each other via a ground connection portion.
前記グラウンド接続部は、前記複数の列に沿う方向及び交差する方向に蛇行している、
ことを特徴とする請求項6に記載の固体撮像素子。
The ground connection portion meanders in a direction along and intersecting the plurality of rows,
The solid-state imaging device according to claim 6.
前記グラウンド接続部は、外部グラウンド端子を介して外部グラウンド電位と電気的に接続されている、
ことを特徴とする請求項6または7に記載の固体撮像素子。
The ground connection portion is electrically connected to an external ground potential via an external ground terminal.
The solid-state imaging device according to claim 6 or 7,
前記グラウンド接続部は、ウェルコンタクトを経由して、異なる配線層間を接続することを特徴とする
請求項6から8のいずれか1項に記載の固体撮像素子。
9. The solid-state imaging device according to claim 6, wherein the ground connection portion connects different wiring layers via well contacts. 10.
前記グラウンド接続部は、前記半導体基板に配された半導体領域を含む、
ことを特徴とする請求項6から9のいずれか1項に記載の固体撮像素子。
The ground connection portion includes a semiconductor region disposed on the semiconductor substrate.
The solid-state imaging device according to claim 6, wherein the solid-state imaging device is provided.
前記周辺グラウンド配線、および、前記画素グラウンド配線が、ループを形成している、
ことを特徴とする請求項1から10のいずれか1項に記載の固体撮像素子。
The peripheral ground wiring and the pixel ground wiring form a loop.
The solid-state imaging device according to claim 1, wherein the solid-state imaging device is provided.
前記周辺ウェル領域は、第1周辺ウェル領域と、第2周辺ウェル領域とを含み、
前記画素ウェル領域は、前記第1周辺ウェル領域と前記第2周辺ウェル領域との間に配置され、
前記周辺グラウンド配線は、前記第1周辺ウェル領域の上に配された第1の周辺グラウンド配線と、前記第2周辺ウェル領域の上に配された第2の周辺グラウンド配線とを含む、
ことを特徴とする請求項1から11のいずれか1項に記載の固体撮像素子。
The peripheral well region includes a first peripheral well region and a second peripheral well region,
The pixel well region is disposed between the first peripheral well region and the second peripheral well region,
The peripheral ground wiring includes a first peripheral ground wiring disposed on the first peripheral well region and a second peripheral ground wiring disposed on the second peripheral well region.
The solid-state imaging device according to claim 1, wherein the solid-state imaging device is provided.
前記読み出し回路は前記周辺グラウンド配線に接続される、
ことを特徴とする請求項1から12のいずれか1項に記載の固体撮像素子。
The readout circuit is connected to the peripheral ground wiring;
The solid-state imaging device according to claim 1, wherein
前記半導体基板は、第1の半導体基板と第2の半導体基板とを含み、
前記画素ウェル領域は、前記第1の半導体基板に配され、
前記周辺ウェル領域は、前記第2の半導体基板に配される、
ことを特徴とする請求項1から13のいずれか1項に記載の固体撮像素子。
The semiconductor substrate includes a first semiconductor substrate and a second semiconductor substrate,
The pixel well region is disposed on the first semiconductor substrate,
The peripheral well region is disposed on the second semiconductor substrate;
The solid-state imaging device according to claim 1, wherein the solid-state imaging device is provided.
画素ウェル領域および周辺ウェル領域を含む半導体基板と、
前記画素ウェル領域の上に配された画素グラウンド配線と、
前記周辺ウェル領域の上に配された周辺グラウンド配線と、
前記画素グラウンド配線と前記画素ウェル領域とを接続する複数の画素ウェルコンタクトと、
前記画素ウェル領域に複数の列をなすように配置され、それぞれが画素信号を出力する複数の画素と、
前記周辺ウェル領域に配置され、前記複数の画素からの前記画素信号を受ける第1入力端子、および、参照信号を受ける第2入力端子を有する読み出し回路と、
前記周辺ウェル領域に配置され、グラウンド電圧の供給される第1電極を有し、前記参照信号を前記読み出し回路の前記第2入力端子に出力する参照信号回路と、
前記参照信号回路の前記第1電極と前記画素グラウンド配線とを接続する配線と、を備え、
前記複数の画素ウェルコンタクトの1つから前記第1電極までの電気経路の抵抗値R1と、前記周辺グラウンド配線から前記第1電極までの電気経路の抵抗値R2とが、R1<R2の関係を満たす、
ことを特徴とする固体撮像素子。
A semiconductor substrate including a pixel well region and a peripheral well region;
A pixel ground wiring disposed on the pixel well region;
A peripheral ground wiring disposed on the peripheral well region;
A plurality of pixel well contacts connecting the pixel ground wiring and the pixel well region;
A plurality of pixels arranged in a plurality of columns in the pixel well region, each of which outputs a pixel signal;
A readout circuit disposed in the peripheral well region and having a first input terminal for receiving the pixel signal from the plurality of pixels and a second input terminal for receiving a reference signal;
A reference signal circuit disposed in the peripheral well region, having a first electrode supplied with a ground voltage, and outputting the reference signal to the second input terminal of the readout circuit;
A wiring for connecting the first electrode of the reference signal circuit and the pixel ground wiring,
The resistance value R1 of the electrical path from one of the plurality of pixel well contacts to the first electrode and the resistance value R2 of the electrical path from the peripheral ground wiring to the first electrode have a relationship of R1 <R2. Fulfill,
A solid-state imaging device.
請求項1から15のいずれか1項に記載の固体撮像素子と、
前記読み出し回路からの出力信号を処理する映像信号処理部と、
を備えることを特徴とする撮像システム。
A solid-state imaging device according to any one of claims 1 to 15,
A video signal processing unit for processing an output signal from the readout circuit;
An imaging system comprising:
請求項1から15のいずれか1項に記載の固体撮像素子と、
被写体からの光を前記固体撮像素子に結像する光学部と、
前記光学部を駆動するモータと、
を備えることを特徴とする撮像システム。
A solid-state imaging device according to any one of claims 1 to 15,
An optical unit that focuses light from a subject onto the solid-state imaging device;
A motor for driving the optical unit;
An imaging system comprising:
複数の画素が行方向及び列方向に2次元配列された画素アレイを、画素グラウンド配線が配された画素ウェル領域に配置するステップと、
同じ列の前記画素からの信号を、参照信号を参照して読み出す読み出し回路を、周辺グラウンド配線が配された周辺ウェル領域に配置するステップと、
前記参照信号を前記読み出し回路に出力する参照信号回路のグラウンド端子を、第1コンタクトを介して前記画素グラウンド配線に電気的に接続するステップであって、前記読み出し回路と同じ列の複数の前記画素のグラウンド端子を前記画素グラウンド配線に接続する画素ウェルコンタクトから前記第1コンタクトまでの、前記画素グラウンド配線の電気抵抗値の最小値をR1とし、前記読み出し回路のグラウンド端子を前記周辺グラウンド配線に接続する周辺ウェルコンタクトから前記第1コンタクトまでの電気抵抗値の最小値をR2とするとき、R1<R2を満たすように接続するステップと、
を有することを特徴とする固体撮像素子の製造方法。
Disposing a pixel array in which a plurality of pixels are two-dimensionally arranged in a row direction and a column direction in a pixel well region in which a pixel ground wiring is disposed;
Arranging a readout circuit that reads out signals from the pixels in the same column with reference to a reference signal in a peripheral well region in which peripheral ground wiring is disposed;
Electrically connecting a ground terminal of a reference signal circuit that outputs the reference signal to the readout circuit to the pixel ground wiring through a first contact, the plurality of pixels in the same column as the readout circuit; The minimum value of the electrical resistance value of the pixel ground wiring from the pixel well contact to the first contact connecting the ground terminal of the pixel to the pixel ground wiring is R1, and the ground terminal of the readout circuit is connected to the peripheral ground wiring Connecting so as to satisfy R1 <R2, where R2 is the minimum electrical resistance value from the peripheral well contact to the first contact;
A method for manufacturing a solid-state imaging device, comprising:
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