JP5994344B2 - 固体撮像装置、電子機器 - Google Patents
固体撮像装置、電子機器 Download PDFInfo
- Publication number
- JP5994344B2 JP5994344B2 JP2012085666A JP2012085666A JP5994344B2 JP 5994344 B2 JP5994344 B2 JP 5994344B2 JP 2012085666 A JP2012085666 A JP 2012085666A JP 2012085666 A JP2012085666 A JP 2012085666A JP 5994344 B2 JP5994344 B2 JP 5994344B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- wiring
- imaging device
- state imaging
- solid
- ground
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 title claims description 76
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 55
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 53
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 10
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 5
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 4
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 34
- 238000007667 floating Methods 0.000 description 34
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 28
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 20
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 17
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 17
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 17
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 17
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 17
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 12
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 6
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 6
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 5
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 2
- 230000006870 function Effects 0.000 description 2
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 2
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 2
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 2
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
- H01L27/14601—Structural or functional details thereof
- H01L27/14609—Pixel-elements with integrated switching, control, storage or amplification elements
- H01L27/14612—Pixel-elements with integrated switching, control, storage or amplification elements involving a transistor
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
- H01L27/14601—Structural or functional details thereof
- H01L27/14603—Special geometry or disposition of pixel-elements, address-lines or gate-electrodes
- H01L27/14605—Structural or functional details relating to the position of the pixel elements, e.g. smaller pixel elements in the center of the imager compared to pixel elements at the periphery
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
- H01L27/14601—Structural or functional details thereof
- H01L27/14609—Pixel-elements with integrated switching, control, storage or amplification elements
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
- H01L27/14601—Structural or functional details thereof
- H01L27/14636—Interconnect structures
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
- H01L27/14601—Structural or functional details thereof
- H01L27/14641—Electronic components shared by two or more pixel-elements, e.g. one amplifier shared by two pixel elements
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
- H01L27/14643—Photodiode arrays; MOS imagers
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
- H01L27/148—Charge coupled imagers
- H01L27/14806—Structural or functional details thereof
- H01L27/14812—Special geometry or disposition of pixel-elements, address lines or gate-electrodes
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
- Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
Description
図13に示すように、フォトダイオード(PD)51とフローティングディフュージョン(FD)52とトランジスタ部(TR)53を含む画素が、縦横に多数配置されて構成されている。トランジスタ部(TR)53は、増幅トランジスタ、選択トランジスタ、リセットトランジスタが配置されている。
フローティングディフュージョン(FD)52とトランジスタ部(TR)53は、フォトダイオード(PD)51の左側を通る配線63により接続されている。この配線63の左には、縦方向に延びるグラウンド配線64が配置されている。このグラウンド配線64は、コンタクト部65により、半導体基体に接続されている。
グラウンド配線64には外部からグラウンド電位(接地電位)が供給され、これにより、半導体基体の電位が接地電位に固定される。
配線61と配線63とグラウンド配線64は、いずれも第1層の配線層(金属配線層)により形成されている。第1層の配線層には、図示しないが、コンタクト部を介して第2層の配線層(金属配線層)が接続されている。
これにより、縦筋又は横筋が画像に生じることがあり、また、半導体基体の電位固定が弱くなることに起因して、画面内の特性ムラ(シェーディング)等が発生することがある。これらの現象が発生すると、画質の劣化や歩留まりの低下を招く要因となる。
そして、この画素部の半導体基体に、コンタクト部により電気的に接続されており、第1の方向に画素部外まで延びて形成された、第1の配線を含む。
さらに、この第1の配線とは異なる配線層から成り、第1の方向と異なる第2の方向に画素部外まで延びて形成された、第2の配線と、第1の配線及び第2の配線を電気的に接続するコンタクト部を含む。
また、複数個の画素において、電荷蓄積部及びトランジスタ部を共有している。
そして、電荷蓄積部とフォトダイオードとの間の転送ゲートと、転送ゲートに電気的に接続された制御線をさらに含む。
さらに、同一の電荷蓄積部が隣接する2個の画素で共有され、第2の方向に延びて形成された制御線が、同一の電荷蓄積部を共有する2個の画素の各画素の転送ゲートにそれぞれ1本ずつ合計2本接続され、これら2個の画素の転送ゲートにそれぞれ接続された2本の制御線の間に、2本の制御線と同じ高さで第2の配線が配置されている。
これにより、第1の配線及び第2の配線の内一方の配線が切れたとしても、他方の配線を経由して、電位を半導体基体に供給することが可能になる。
また、第1の配線及び第2の配線を電気的に接続しているので、半導体基体に電位を供給する、これらの配線の配線抵抗を低減することが可能になる。
これにより、第1の配線と第2の配線のうち、一方の配線が切れたとしても、他方の配線によって、半導体基体に電圧を供給することができる。
従って、半導体基体の電位を維持・固定することができるので、画質を向上し、歩留まりを向上することが可能になる。
なお、説明は以下の順序で行う。
1.第1の実施の形態(固体撮像装置)
2.第2の実施の形態(固体撮像装置)
3.第3の実施の形態(固体撮像装置)
4.第4の実施の形態(電子機器)
第1の実施の形態の固体撮像装置の概略構成図(要部の回路構成図)を、図1に示す。
この図1は、固体撮像装置のうち、画素部の縦1列の画素の回路構成図を示している。
本実施の形態は、本技術を、CMOS型固体撮像装置に適用した場合である。
半導体基体としては、例えば、半導体基板単体、半導体基板及びその上に形成されたエピタキシャル層、他の基板上に形成された半導体層、等の構成が挙げられる。
フローティングディフュージョン(FD)2は、半導体基体内に形成された、例えばN型の不純物領域から成り、光電変換部のフォトダイオード(PD)1で光電変換された電荷を蓄積する電荷蓄積部となる。
これらフォトダイオード(PD)1及びフローティングディフュージョン(FD)2の間には、フォトダイオード(PD)1で光電変換された電荷をフローティングディフュージョン(FD)2に転送する、転送ゲート4が配置されている。
トランジスタ部(TR)3の画素トランジスタとしては、例えば、リセットトランジスタ、増幅トランジスタ、選択トランジスタ、の少なくとも1つ以上を有する。
フローティングディフュージョン2は、上下2つのフォトダイオード1の間に配置されている。
トランジスタ部3は、上下2つのフォトダイオード1の下側に配置されており、配線13によって、フローティングディフュージョン2と電気的に接続されている。
本実施の形態では、さらに、図1中横方向に延びる、第2のグラウンド配線15を配置して、第1のグラウンド配線14に電気的に接続して、これら第1のグラウンド配線14と第2のグラウンド配線15により、グラウンド配線を構成している。
これら第1のグラウンド配線14と第2のグラウンド配線15には、グラウンド電位(接地電位)が供給される。
第1のグラウンド配線14は、図2Aに示すように、画素部から上下の周辺部にまで縦方向に延びており、画素部外の周辺部に接続されている。
第2のグラウンド配線15は、図2Bに示すように、画素部から左右の周辺部にまで横方向に延びており、画素部外の周辺部に接続されている。
このように構成しているので、第1のグラウンド配線14と第2のグラウンド配線15を上から見ると、メッシュ状に張り巡らされている。
そして、第1のグラウンド配線14及び第2のグラウンド配線15のそれぞれに、画素部外からグラウンド電位(接地電位)が供給される。
なお、図2A及び図2Bに示した周辺部は、画素部からの電気信号を処理する信号処理回路等の回路を含む。第1のグラウンド配線14及び第2のグラウンド配線15は、周辺部の回路に接続されている。
図1及び図3に示すように、第2のグラウンド配線15は、第1の制御線11及び第2の制御線12と同じ層の配線層によって形成され、かつ、第1の制御線11と第2の制御線12の間に配置されている。
第1のグラウンド配線14は、下層の第1層の配線層(金属配線層)によって形成されており、第2のグラウンド配線15は、第1層とは異なる、上層の第2層の配線層(金属配線層)によって形成されている。
第1のグラウンド配線14は、絶縁層内に形成された、導体材料から成るビア層を用いたコンタクト部17によって、半導体基体10に電気的に接続されている。
第1のグラウンド配線14と第2のグラウンド配線15とは、絶縁層内に形成された、導体材料から成るビア層を用いたコンタクト部16によって、電気的に接続されている。
この図4は、フローティングディフュージョン(FD)2を共有する2つの画素とその間の部分の断面図である。
図4に示すように、転送ゲート4と、第1の制御線11の間には、下層から、コンタクト部18、配線層20、コンタクト部21が形成されて、転送ゲート4と第1の制御線11とが接続されている。同様に、転送ゲート4と、第2の制御線12の間には、下層から、コンタクト部18、配線層20、コンタクト部21が形成されて、転送ゲート4と第2の制御線12とが接続されている。コンタクト部18及びコンタクト部21は、ビア層を用いている。
また、フローティングディフュージョン(FD)2には、ビア層を用いたコンタクト部19を介して、図1に示した配線13が接続されている。
第2のグラウンド配線15は、この配線13の上方に配置され、配線13とは絶縁されている。
配線層20と配線13は、第1のグラウンド配線14と同様に、第1層の配線層(金属配線層)によって形成されている。
なお、図4の断面図では、制御線11,12及び第2のグラウンド配線15よりも上層の構成は図示を省略している。
第1の制御線11と第2の制御線12には、転送ゲート4をオン・オフする駆動を行うために、パルス電圧が供給されるが、これらの制御線11,12が隣接していると、カップリングを生じることがある。
第2のグラウンド配線15は、グラウンド電位(接地電位)が供給され、固定電位が供給されるので、第1の制御線11と第2の制御線12のカップリングを防止するための、シールド配線として作用する。
図14Aに示す矩形入力パルスを、フローティングディフュージョンを共有する2つの画素(上画素、下画素)の転送ゲートに順次入力した場合を考える。
図14Aに示すように、上画素の転送ゲートTG1に先に矩形パルスが入力され、上画素の転送ゲートTG1に入力される矩形パルスが立ち下がった後に、下画素の転送ゲートTG2に矩形パルスが入力される。
グラウンド配線を1層とした従来構成において、2つの画素でフローティングディフュージョンを共有した場合には、各画素の転送ゲートに電圧を供給する2本の制御線が隣に並ぶため、これらの制御線の間にカップリングを生じることがある。カップリングを生じた場合には、図14Bに示すように、得られる実パルス波形は、上画素では、下画素の矩形パルスの立ち上がりの影響を受けて、立ち下がり波形に変化が出ている。下画素では、上画素の矩形パルスの立ち上がりの影響を受けて電位が揺れている。
このように制御線間にカップリングを生じると、パルス波形が劣化するので、正しく駆動が行えなくなる虞がある。また、カップリングの電圧パルス波形への影響を小さくするには、電圧パルスの幅を長くしたり、電圧パルスの間隔を長くしたりする必要が生じて、高速駆動することが困難になる。
従って、実パルス波形は、図14Aの入力パルス波形とほぼ同じ波形が得られる。
転送ゲート4は、多結晶シリコン層によって形成されており、転送ゲート4上に、図4に示したコンタクト部18が形成されている。
フローティングディフュージョン(FD)2上に、図4に示したコンタクト部19が形成されている。
フローティングディフュージョン(FD)2の左右のフォトダイオード1よりも外側には、図3に示した、半導体基体10と第1のグラウンド配線14を接続するコンタクト部17が形成されている。
リセットトランジスタRSTは、多結晶シリコン層から成るリセットゲート電極6と、半導体基体10内の不純物領域5から成るソース・ドレイン領域とを有して構成されている。
増幅トランジスタAMPは、多結晶シリコン層から成る増幅ゲート電極7と、半導体基体10内の不純物領域5から成るソース・ドレイン領域とを有して構成されている。
選択トランジスタSELは、多結晶シリコン層から成る選択ゲート電極8と、半導体基体10内の不純物領域5から成るソース・ドレイン領域とを有して構成されている。
リセットトランジスタRSTと増幅トランジスタAMPは、ソース・ドレイン領域の一方を共用している。
増幅トランジスタAMPと選択トランジスタSELは、ソース・ドレイン領域の一方を共用している。この増幅トランジスタAMPと選択トランジスタSELの共用のソース・ドレイン領域以外の、不純物領域5と、それぞれのゲート電極6,7,8とには、上層の配線と接続するためのコンタクト部22が形成されている。
フォトダイオード1の左右には、第1のグラウンド配線14が縦方向に延びて形成されている。第1のグラウンド配線14のフローティングディフュージョン2の左右の位置には、第2のグラウンド配線15と接続するコンタクト部16が形成されている。また。フォトダイオード1の中央部の左右の位置に、他の上層の配線層と接続するコンタクト部24が形成されている。
フローティングディフュージョン2の配線13は、フォトダイオード1の左側を通ってトランジスタ部に延びており、図5に示したコンタクト部22を介して、トランジスタ部の増幅ゲート電極7に接続されている。また、この配線13は、図5に示したコンタクト部22を介して、トランジスタ部のリセットトランジスタRSTの左のソース・ドレイン領域にも接続されている。
リセットトランジスタRSTと増幅トランジスタAMPの共用のソース・ドレイン領域には、図5に示したコンタクト部22を介して、配線層23が接続されている。なお、ソース・ドレイン領域に接続された、この配線層23は、右の増幅ゲート電極7の上まで形成されているが、増幅ゲート電極7とは接続されていない。
選択ゲート電極8には、図5に示したコンタクト部22を介して、別の配線層23が接続されている。なお、選択ゲート電極8に接続された、この配線層23は、左の増幅ゲート電極7の上まで形成されているが、増幅ゲート電極7や、増幅トランジスタと共用するソース・ドレイン領域とは、接続されていない。
リセットゲート電極6及び選択トランジスタSELの右のソース・ドレイン領域には、それぞれ個別に配線層23が接続されている。
それぞれの配線層23には、上層の配線層と接続するためのコンタクト部24が形成されている。
転送ゲート4の上には、図4に示した配線層20とその上のコンタクト部21が形成されている。なお、図6では、配線層20の左右の長さが転送ゲート4とほぼ同じとなっているが、配線層20を転送ゲート4と異なる長さに形成しても構わない。配線層20は、第1のグラウンド配線14及び配線13とは絶縁されるように形成する。
フローティングディフュージョンを共用する2つの画素のうち、上の画素のフォトダイオード1の左右には、配線層28と配線層29が形成されている。下の画素のフォトダイオード1の左右には、配線層29のみが形成されている。
配線層28は、図6に示した、選択トランジスタSELの右のソース・ドレイン領域に接続された、配線層23に、コンタクト部24を介して接続されている。この配線層28には、上層の配線層と接続するためのコンタクト部30が形成されている。
配線層29は、図6に示した、第1のグラウンド配線14に、コンタクト部24を介して接続されている。この配線層29は、左右に隣接する画素からフォトダイオード1に入射する光を遮光するために、設けられている。
上の画素と下の画素の間の部分には、図3及び図4にも示したように、第1の制御線11、第2のグラウンド配線15、第2の制御線12が、平行に配置されている。
選択線25は、図6に示した、選択ゲート電極8に接続された配線層23に、コンタクト部24を介して接続されており、外部から、パルス状の電位φSELが供給される。
リセット線26は、図6に示した、リセットゲート電極6に接続された配線層23に、コンタクト部24を介して接続されており、外部から、パルス状のリセット電位φRSTが供給される。
配線層27は、図6に示した、リセットトランジスタRSTと増幅トランジスタAMPの共用のソース・ドレイン領域に接続された、配線層23に、コンタクト部24を介して接続されている。この配線層27には、上層の配線層と接続するためのコンタクト部30が形成されている。
フォトダイオード1の左右には、垂直信号線31が縦方向に延びて形成されている。この垂直信号線31は、図7に示した、配線層28に、コンタクト部30を介して接続されている。
トランジスタ部には、横長の長方形の平面パターンで、配線層32が形成されている。この配線層32は、図7に示した配線層27に、コンタクト部30を介して接続されている。この配線層32は、上下に隣接する画素からフォトダイオード1に入射する光を遮光する遮光層も兼ねている。配線層32には、上層の配線層と接続するためのコンタクト部33が形成されている。
図9に示すように、フォトダイオード1の上下左右を囲うように、メッシュ状に、第4層の配線層から成る、電源線34が形成されている。電源線34は、図8に示した配線層32に、コンタクト部33を介して接続されている。
この電源線34には、外部から、電源電位VDDが供給される。
電源線34をメッシュ状に形成したことにより、上下左右の隣接する画素からフォトダイオード1に入射する光を遮光することができる。
半導体基体10の回路素子の形成面と、半導体基体10のフォトダイオード(PD)1への光の入射面とを反対の側とした、所謂裏面照射構造とする場合には、フォトダイオード(PD)1の上方に配線があっても、光の入射を妨げない。
また、図8の配線層32と図9の電源線34を省略して、電源線を、第3層の配線層で形成して、フォトダイオード(PD)1の上方に配置し、垂直信号線31と平行に、縦に延びる構成とすることも可能である。
そして、裏面照射型構造の場合には、第2層の金属配線層以上の配線層は、交差しない限りは、任意の配置とすることが可能である。
第1のグラウンド配線14及び第2のグラウンド配線15、並びにこれらを接続するコンタクト部16は、従来公知の金属配線層やビア層の形成方法を用いて形成することができる。
これにより、第1のグラウンド配線14又は第2のグラウンド配線15の内一方のグラウンド配線が切れたとしても、他方のグラウンド配線を経由して、グラウンド電位を半導体基体10に供給することが可能になる。
従って、半導体基体10をグラウンド電位に維持・固定することができるので、画質を向上し、歩留まりを向上することが可能になる。
また、2層のグラウンド配線14,15を電気的に接続したことにより、グラウンド配線の配線抵抗を低減することができる。これにより、グラウンド電位を強化することができるので、画面内の画素の特性バラツキや特性ムラを防止して画質を向上することや、歩留まりを向上することが可能になる。
これにより、固定電位であるグラウンド電位が供給される第2のグラウンド配線15によって、それぞれパルス電位が供給される、第1の制御線11及び第2の制御線12をシールドして、これらの制御線11,12のカップリングを防止することができる。
従って、カップリングによる制御線11,12の電圧パルス波形の劣化を抑制することができるので、電圧パルスの幅を短くして、高速駆動することが可能になり、フレームレートを向上することが可能になる。
そのため、第1の制御線11及び第2の制御線12の間に第2のグラウンド配線15を設けても、フローティングディフュージョン2及びトランジスタ部3を共有していない構成と比較して、横方向の配線の全体の本数を低減することができる。
特に、表面照射型構造とした場合には、フローティングディフュージョン2及びトランジスタ部3を共有していない構成と比較して、横方向の配線の全体の本数を低減することによって、フォトダイオード1上の開口の面積を同等以上に確保することができる。これにより、感度の低下を招くことなく、半導体基体10のグラウンド電位の維持と、制御線11,12のカップリングの防止とを、実現することができる。
第2の実施の形態の固体撮像装置の概略構成図(要部の回路構成図)を、図10に示す。
この図10は、固体撮像装置のうち、画素部の縦2列の画素の回路構成図を示している。
本実施の形態は、本技術を、CMOS型固体撮像装置に適用した場合である。
フローティングディフュージョン2とトランジスタ部3とを接続する配線13は、2個のフローティングディフュージョン2を横方向に接続し、さらに、2個のフォトダイオード1の間を通って、トランジスタ部3に延びている。
これにより、第1のグラウンド配線14又は第2のグラウンド配線15の内一方のグラウンド配線が切れたとしても、他方のグラウンド配線を経由して、グラウンド電位を半導体基体10に供給することが可能になる。
従って、半導体基体10をグラウンド電位に維持・固定することができるので、画質を向上し、歩留まりを向上することが可能になる。
また、2層のグラウンド配線14,15を電気的に接続したことにより、グラウンド配線の配線抵抗を低減することができる。これにより、グラウンド電位を強化することができるので、画面内の画素の特性バラツキや特性ムラを防止して画質を向上することや、歩留まりを向上することが可能になる。
これにより、固定電位であるグラウンド電位が供給される第2のグラウンド配線15によって、それぞれパルス電位が供給される、第1の制御線11及び第2の制御線12をシールドして、これらの制御線11,12のカップリングを防止することができる。
従って、カップリングによる制御線11,12の電圧パルス波形の劣化を抑制することができるので、電圧パルスの幅を短くして、高速駆動することが可能になり、フレームレートを向上することが可能になる。
そのため、第1の制御線11及び第2の制御線12の間に第2のグラウンド配線15を設けても、トランジスタ部3を共有していない構成と比較して、横方向の配線の全体の本数を低減することができる。
特に、表面照射型構造とした場合には、トランジスタ部3を共有していない構成と比較して、横方向の配線の全体の本数を低減することによって、フォトダイオード1上の開口の面積を同等以上に確保することができる。これにより、感度の低下を招くことなく、半導体基体10のグラウンド電位の維持と、制御線11,12のカップリングの防止とを、実現することができる。
第3の実施の形態の固体撮像装置の概略構成図(要部の回路構成図)を、図11に示す。
この図11は、固体撮像装置のうち、画素部の縦1列の画素の回路構成図を示している。
本実施の形態は、本技術を、CMOS型固体撮像装置に適用した場合である。
そのため、転送ゲート4に接続された制御線は、第1の制御線11のみである。この第1の制御線11及び転送ゲート4は、フォトダイオード(PD)1の図中上側に配置されている。
フローティングディフュージョン2とトランジスタ部3とを接続する配線13は、図1や図13と同様に、フォトダイオード1の左側を通っている。
しかし、グラウンド配線15は、第1の制御線11とトランジスタ部3の配線(選択線やリセット線)の間に配置されているため、これらの配線間のカップリングを防止する作用効果は有している。
これにより、第1のグラウンド配線14又は第2のグラウンド配線15の内一方のグラウンド配線が切れたとしても、他方のグラウンド配線を経由して、グラウンド電位を半導体基体10に供給することが可能になる。
従って、半導体基体10をグラウンド電位に維持・固定することができるので、画質を向上し、歩留まりを向上することが可能になる。
また、2層のグラウンド配線14,15を電気的に接続したことにより、グラウンド配線の配線抵抗を低減することができる。これにより、グラウンド電位を強化することができるので、画面内の画素の特性バラツキや特性ムラを防止して画質を向上することや、歩留まりを向上することが可能になる。
本技術では、これらのコンタクト部を同じ平面位置に形成した構成に限定されない。例えば、これらのコンタクト部を図1の縦方向の異なる位置に形成することも可能である。
本技術では、2層のグラウンド配線を、その他の構成とすることも可能である。例えば、第1層の配線層から成り、横方向に延びるグラウンド配線と、第2層の配線層から成り、縦方向に延びるグラウンド配線を接続して、グラウンド配線を構成しても良い。
本技術において、半導体基体に電気的に接続される第1の配線及び第2の配線は、半導体基体にグラウンド電位(接地電位)供給する構成に限定されず、半導体基体にその他の電位を供給する構成も可能である。
本技術においては、画素を斜めに配置して、2層の配線を、それぞれ斜めに交差する第1の方向、第2の方向に延びる構成とすることも可能である。
さらに、本技術においては、画素が矩形(四角形)である構成に限定されるものではなく、画素が六角形等の他の形状である構成とすることも可能である。
そして、配線は、直線である構成に限定されず、例えば六角形の画素を互い違いに配置して、配線を画素に沿ってジグザグに配置して全体として一つの方向に延びる構成とすることも可能である。
第4の実施の形態の電子機器の概略構成図(ブロック図)を、図12に示す。
本実施の形態は、本技術を、静止画像又は動画の撮影が可能なカメラを有する電子機器に適用した場合である。
固体撮像装置122としては、前述した各実施の形態の固体撮像装置等、本技術に係る固体撮像装置を使用する。
シャッタ装置124は、固体撮像装置122への光照射期間及び遮光期間を制御する。
駆動回路125は、固体撮像装置122の転送動作及びシャッタ装置124のシャッタ動作を制御する駆動信号を供給する。駆動回路125から供給される駆動信号(タイミング信号)により、固体撮像装置122の信号転送を行う。
信号処理回路126は、各種の信号処理を行う。信号処理が行われた映像信号は、メモリ等の記憶媒体に記憶され、或いは、モニタに出力される。
(1)半導体基体と、前記半導体基体に形成され、光電変換が行われるフォトダイオードと、前記フォトダイオードから構成される画素が配置された画素部と、前記画素部の前記半導体基体に、コンタクト部により電気的に接続されており、第1の方向に前記画素部外まで延びて形成された、第1の配線と、前記第1の配線とは異なる配線層から成り、前記第1の方向と異なる第2の方向に前記画素部外まで延びて形成された、第2の配線と、前記第1の配線及び前記第2の配線を電気的に接続するコンタクト部を含む固体撮像装置。
(2)複数個の画素において、電荷蓄積部及びトランジスタ部を共有している、前記(1)に記載の固体撮像装置。
(3)前記電荷蓄積部と前記フォトダイオードとの間の転送ゲートと、前記転送ゲートに電気的に接続された制御線をさらに含み、前記複数個の画素の前記転送ゲートにそれぞれ接続された複数本の制御線の間に、同じ高さで前記第2の配線が配置されている、前記(2)に記載の固体撮像装置。
(4)前記第1の配線及び前記第2の配線には、前記画素部外から接地電位が供給される、前記(1)から(3)のいずれかに記載の固体撮像装置。
(5)光学系と、前記(1)から(4)のいずれかに記載の固体撮像装置と、前記固体撮像装置の出力信号を処理する信号処理回路を備えた電子機器。
Claims (3)
- 半導体基体と、
前記半導体基体に形成され、光電変換が行われるフォトダイオードと、
前記フォトダイオードから構成される画素が配置された画素部と、
前記画素部の前記半導体基体に、コンタクト部により電気的に接続されており、第1の方向に前記画素部外まで延びて形成された、第1の配線と、
前記第1の配線とは異なる配線層から成り、前記第1の方向と異なる第2の方向に前記画素部外まで延びて形成された、第2の配線と、
前記第1の配線及び前記第2の配線を電気的に接続するコンタクト部を含み、
複数個の画素において、電荷蓄積部及びトランジスタ部を共有しており、
前記電荷蓄積部と前記フォトダイオードとの間の転送ゲートと、前記転送ゲートに電気的に接続された制御線をさらに含み、
同一の前記電荷蓄積部が隣接する2個の画素で共有され、前記第2の方向に延びて形成された前記制御線が、同一の前記電荷蓄積部を共有する前記2個の画素の各画素の前記転送ゲートにそれぞれ1本ずつ合計2本接続され、
前記2個の画素の前記転送ゲートにそれぞれ接続された2本の前記制御線の間に、前記2本の前記制御線と同じ高さで前記第2の配線が配置されている
固体撮像装置。 - 前記第1の配線及び前記第2の配線には、前記画素部外から接地電位が供給される、請求項1に記載の固体撮像装置。
- 光学系と、
請求項1又は請求項2に記載の固体撮像装置と、
前記固体撮像装置の出力信号を処理する信号処理回路を備えた
電子機器。
Priority Applications (11)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012085666A JP5994344B2 (ja) | 2012-04-04 | 2012-04-04 | 固体撮像装置、電子機器 |
CN201611254577.0A CN106847848B (zh) | 2012-04-04 | 2013-03-28 | 固态成像装置和电子设备 |
US13/852,575 US9184208B2 (en) | 2012-04-04 | 2013-03-28 | Solid-state imaging apparatus and electronic device with improved image quality and increased yield |
CN201310104772.5A CN103367377B (zh) | 2012-04-04 | 2013-03-28 | 固态成像装置和电子设备 |
CN201611254173.1A CN106935604B (zh) | 2012-04-04 | 2013-03-28 | 固态成像装置和电子设备 |
US14/830,405 US9356057B2 (en) | 2012-04-04 | 2015-08-19 | Solid-state imaging apparatus and electronic device |
US15/050,165 US9419042B2 (en) | 2012-04-04 | 2016-02-22 | Solid-state imaging apparatus and electronic device |
US15/193,876 US9530815B2 (en) | 2012-04-04 | 2016-06-27 | Solid-state imaging apparatus and electronic device |
US15/348,564 US9929193B2 (en) | 2012-04-04 | 2016-11-10 | Solid-state imaging apparatus and electronic device |
US15/889,699 US10084002B2 (en) | 2012-04-04 | 2018-02-06 | Solid-state imaging apparatus and electronic device |
US16/115,169 US10490581B2 (en) | 2012-04-04 | 2018-08-28 | Solid-state imaging apparatus and electronic device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012085666A JP5994344B2 (ja) | 2012-04-04 | 2012-04-04 | 固体撮像装置、電子機器 |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2013219082A JP2013219082A (ja) | 2013-10-24 |
JP2013219082A5 JP2013219082A5 (ja) | 2015-04-16 |
JP5994344B2 true JP5994344B2 (ja) | 2016-09-21 |
Family
ID=49291549
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2012085666A Expired - Fee Related JP5994344B2 (ja) | 2012-04-04 | 2012-04-04 | 固体撮像装置、電子機器 |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (7) | US9184208B2 (ja) |
JP (1) | JP5994344B2 (ja) |
CN (3) | CN106847848B (ja) |
Families Citing this family (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9252171B2 (en) | 2010-09-06 | 2016-02-02 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Electronic device |
JP5994344B2 (ja) * | 2012-04-04 | 2016-09-21 | ソニー株式会社 | 固体撮像装置、電子機器 |
JP2015012303A (ja) * | 2013-06-26 | 2015-01-19 | ソニー株式会社 | 固体撮像装置および電子機器 |
JP6180882B2 (ja) * | 2013-10-31 | 2017-08-16 | ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 | 固体撮像装置、信号処理装置、および電子機器 |
JP2015198315A (ja) * | 2014-04-01 | 2015-11-09 | キヤノン株式会社 | 固体撮像装置及び撮像システム |
JP2016111425A (ja) * | 2014-12-03 | 2016-06-20 | ルネサスエレクトロニクス株式会社 | 撮像装置 |
JP6758952B2 (ja) * | 2016-06-28 | 2020-09-23 | キヤノン株式会社 | 撮像装置および撮像システム |
JP6813971B2 (ja) * | 2016-07-07 | 2021-01-13 | キヤノン株式会社 | 光電変換装置及び撮像システム |
JP6929267B2 (ja) * | 2018-12-26 | 2021-09-01 | キヤノン株式会社 | 撮像装置及び撮像システム |
KR20210012437A (ko) | 2019-07-25 | 2021-02-03 | 삼성전자주식회사 | 자동 초점 이미지 센서의 픽셀 어레이 및 이를 포함하는 자동 초점 이미지 센서 |
WO2021100446A1 (ja) * | 2019-11-20 | 2021-05-27 | ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 | 固体撮像装置及び電子機器 |
WO2023131997A1 (ja) * | 2022-01-05 | 2023-07-13 | キヤノン株式会社 | 光電変換装置、光電変換システム、および移動体 |
WO2024043056A1 (ja) * | 2022-08-24 | 2024-02-29 | ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 | 撮像素子、測距装置 |
Family Cites Families (20)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2758504B2 (ja) * | 1990-07-06 | 1998-05-28 | 松下電器産業株式会社 | 半導体記憶装置 |
JP3467013B2 (ja) * | 1999-12-06 | 2003-11-17 | キヤノン株式会社 | 固体撮像装置 |
JP2004104203A (ja) | 2002-09-05 | 2004-04-02 | Toshiba Corp | 固体撮像装置 |
JP3794637B2 (ja) * | 2003-03-07 | 2006-07-05 | 松下電器産業株式会社 | 固体撮像装置 |
US6781468B1 (en) * | 2003-04-30 | 2004-08-24 | Agilent Technologies, Inc | Photo-amplifier circuit with improved power supply rejection |
WO2006025079A1 (ja) * | 2004-07-20 | 2006-03-09 | Fujitsu Limited | Cmos撮像素子 |
JP2007042801A (ja) * | 2005-08-02 | 2007-02-15 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 固体撮像装置の製造方法 |
JP4833680B2 (ja) * | 2006-02-08 | 2011-12-07 | パナソニック株式会社 | 固体撮像装置 |
US8049256B2 (en) * | 2006-10-05 | 2011-11-01 | Omnivision Technologies, Inc. | Active pixel sensor having a sensor wafer connected to a support circuit wafer |
JP2008192648A (ja) * | 2007-01-31 | 2008-08-21 | Sanyo Electric Co Ltd | 撮像装置 |
JP4505488B2 (ja) * | 2007-09-05 | 2010-07-21 | シャープ株式会社 | 固体撮像素子および電子情報機器 |
JP5029624B2 (ja) * | 2009-01-15 | 2012-09-19 | ソニー株式会社 | 固体撮像装置及び電子機器 |
JP2010212288A (ja) * | 2009-03-06 | 2010-09-24 | Renesas Electronics Corp | 撮像装置 |
JP2010273095A (ja) * | 2009-05-21 | 2010-12-02 | Renesas Electronics Corp | 撮像装置 |
JP5025703B2 (ja) * | 2009-09-25 | 2012-09-12 | 株式会社東芝 | 不揮発性半導体記憶装置 |
JP2012015400A (ja) * | 2010-07-02 | 2012-01-19 | Canon Inc | 固体撮像装置 |
US9252171B2 (en) * | 2010-09-06 | 2016-02-02 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Electronic device |
JP5623259B2 (ja) * | 2010-12-08 | 2014-11-12 | ピーエスフォー ルクスコ エスエイアールエルPS4 Luxco S.a.r.l. | 半導体装置 |
KR101736321B1 (ko) * | 2010-12-22 | 2017-05-17 | 삼성디스플레이 주식회사 | 엑스레이 검출기용 박막 트랜지스터 어레이 기판 및 엑스레이 검출기 |
JP5994344B2 (ja) * | 2012-04-04 | 2016-09-21 | ソニー株式会社 | 固体撮像装置、電子機器 |
-
2012
- 2012-04-04 JP JP2012085666A patent/JP5994344B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
2013
- 2013-03-28 CN CN201611254577.0A patent/CN106847848B/zh active Active
- 2013-03-28 CN CN201310104772.5A patent/CN103367377B/zh active Active
- 2013-03-28 US US13/852,575 patent/US9184208B2/en active Active
- 2013-03-28 CN CN201611254173.1A patent/CN106935604B/zh active Active
-
2015
- 2015-08-19 US US14/830,405 patent/US9356057B2/en active Active
-
2016
- 2016-02-22 US US15/050,165 patent/US9419042B2/en active Active
- 2016-06-27 US US15/193,876 patent/US9530815B2/en active Active
- 2016-11-10 US US15/348,564 patent/US9929193B2/en active Active
-
2018
- 2018-02-06 US US15/889,699 patent/US10084002B2/en active Active
- 2018-08-28 US US16/115,169 patent/US10490581B2/en active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US9530815B2 (en) | 2016-12-27 |
US9419042B2 (en) | 2016-08-16 |
US20160172409A1 (en) | 2016-06-16 |
CN103367377A (zh) | 2013-10-23 |
US20180166480A1 (en) | 2018-06-14 |
US20160307955A1 (en) | 2016-10-20 |
US20150357362A1 (en) | 2015-12-10 |
CN106847848B (zh) | 2020-10-02 |
US20130264468A1 (en) | 2013-10-10 |
US20180366503A1 (en) | 2018-12-20 |
US10084002B2 (en) | 2018-09-25 |
US9356057B2 (en) | 2016-05-31 |
JP2013219082A (ja) | 2013-10-24 |
CN106935604B (zh) | 2019-04-26 |
US20170062502A1 (en) | 2017-03-02 |
US9184208B2 (en) | 2015-11-10 |
US9929193B2 (en) | 2018-03-27 |
CN103367377B (zh) | 2017-12-01 |
US10490581B2 (en) | 2019-11-26 |
CN106935604A (zh) | 2017-07-07 |
CN106847848A (zh) | 2017-06-13 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5994344B2 (ja) | 固体撮像装置、電子機器 | |
US11019296B2 (en) | Solid-state imaging device and electronic apparatus | |
TWI412271B (zh) | 固態成像裝置、相機、及電子裝置 | |
US7800191B2 (en) | Solid-state imaging device and method for driving the same | |
JP2013187360A (ja) | 固体撮像装置、及び、電子機器 | |
JP6123866B2 (ja) | 固体撮像装置、及び電子機器 | |
KR20140097113A (ko) | 고체 촬상 소자 및 전자 기기 | |
JP2014011253A (ja) | 固体撮像装置および電子機器 | |
US8754974B2 (en) | Solid-state imaging device | |
JP6276297B2 (ja) | 固体撮像装置及び電子機器 | |
JP5842903B2 (ja) | 固体撮像装置、及び電子機器 | |
KR20170122724A (ko) | 반도체 장치, 고체 촬상 소자, 촬상 장치, 및 전자 기기 | |
JP6197901B2 (ja) | 固体撮像装置、及び、電子機器 | |
JP2017175164A (ja) | 固体撮像装置及び電子機器 | |
JP5874777B2 (ja) | 固体撮像装置及び電子機器 | |
JP2013175529A (ja) | 固体撮像装置、及び電子機器 | |
JP2017199924A (ja) | 固体撮像装置 | |
JP2013069994A (ja) | Mos型固体撮像素子及び撮像装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20150225 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20150225 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20160112 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20160202 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20160311 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20160726 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20160808 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 5994344 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |