KR20060049750A

KR20060049750A - 물리 정보 취득 방법, 물리 정보 취득 장치 및 반도체 장치

Info

Publication number: KR20060049750A
Application number: KR1020050059126A
Authority: KR
Inventors: 마사후미 오까노; 히로끼 우이
Original assignee: 소니 가부시끼 가이샤
Priority date: 2004-07-01
Filing date: 2005-07-01
Publication date: 2006-05-19
Also published as: US8310574B2; US20140028882A1; JP2006050566A; CN1728784A; US9456158B2; TW200614804A; US20090128675A1; CN1728784B; JP4337779B2; US20150271427A1; KR101207136B1; US20060001918A1; TWI280050B; US9071782B2

Abstract

고체 촬상 장치에 있어서, 고해상도로 하는 경우에도 구동 능력의 불균일성의 문제를 개선할 수 있도록 한다. 구동 제어선의 각 단의 어느 쪽으로부터도 구동하지 않고 구동 제어선의 임의의 내분점의 일례로서 배선상의 스큐 억제 대상 범위의 양측 끝점으로부터 각각 전체 길이에 대해 1/4인 2개소의 내분점을 피구동 원점으로 설정한다. 피구동 원점으로부터의 최원점의 시정수는 종래의 비내분 양단 구동법의 경우에 비해 1/4, 종래의 비내분 편단 구동법의 경우에 비해 1/16으로 된다. 스큐 저감의 이론적 한계를 각각 1/16, 1/4까지 줄일 수 있다.

고체 촬상 장치, 해상도, 스큐 저감

Description

물리 정보 취득 방법, 물리 정보 취득 장치 및 반도체 장치{PHYSICAL INFORMATION ACQUISITION METHOD, A PHYSICAL INFORMATION ACQUISITION APPARATUS, AND A SEMICONDUCTOR DEVICE}

도 1은 본 발명에 따른 반도체 장치의 일 실시 형태인 CMOS 고체 촬상 장치(CMOS 이미지 센서)의 개략 구성도이다.

도 2는 도 1에 도시한 고체 촬상 장치에 사용되는 단위 화소의 구성예를 도시한 도면이다.

도 3은 스큐 억제 레이아웃 수법의 제1 실시 형태를 설명하는 도면이다.

도 4는 비교예로서의 편측 구동의 경우를 설명하는 도면이다.

도 5는 비교예로서의 양측 구동의 경우를 설명하는 도면이다.

도 6은 2내분점 균등 구동법과 종래의 비내분 양단 구동법에 대해 시뮬레이션한 결과를 나타낸 도면이다.

도 7은 스큐 억제 레이아웃 수법의 제2 실시 형태를 설명하는 도면이다.

도 8는 스큐 억제 레이아웃 수법의 제3 실시 형태를 설명하는 도면이다

도 9는 스큐 억제 레이아웃 수법의 제4 실시 형태를 설명하는 도면이다.

도 10은 트리 구조의 레이아웃을 설명하는 도면이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1:고체 촬상 장치 3:단위 화소

7:구동 제어부 10:화소부

12:수평 주사 회로 14, 14a, 14b, 14c:수직 주사 회로

15:행 제어선 18:수평 신호선

19:수직 신호선 20:통신·타이밍 제어부

26:컬럼 처리부 28:출력 회로

250:전송 구동 버퍼 252:리세트 구동 버퍼

254:선택 구동 버퍼

본 발명은 2004년 7월 1일에 일본 특허청에 제출된 일본특허출원 JP2004-195502호와 관련된 특허 대상을 포함하면, 그 전체 내용은 본 명세서에 참조로 합체된다.

본 발명은 물리 정보 취득 방법 및 물리 정보 취득 장치 그리고 물리량 분포 검지의 반도체 장치에 관한 것이다. 더 상세하게는, 예를 들면 빛이나 방사선 등의 외부로부터 입력되는 전자파에 대해 감응성을 갖는 복수의 단위 구성 요소가 배열되어 이루어지고, 단위 구성 요소에 의해 전기 신호로 변환된 물리량 분포를 전기 신호로서 판독 가능한, 예를 들면 고체 촬상 장치 등의 물리량 분포 검지의 반도체 장치를 이용하는 경우에 적합한 단위 구성 요소로부터 단위 신호를 판독하는 구동 제어 기술에 관한 것이다.

빛이나 방사선 등의 외부로부터 입력되는 전자파 혹은 압력(접촉 등) 등의 물리량 변화에 대해 감응성을 갖는 단위 구성 요소(예를 들면, 화소)를 라인 형상 혹은 매트릭스 형상으로 복수개 배열하여 이루어지는 물리량 분포 검지 반도체 장치가 여러 분야에서 사용되고 있다.

예를 들면, 영상 기기 분야에서는 물리량의 일례인 빛(전자파의 일례)의 변화를 검지하는 CCD(Charge Coupled Device)형 혹은 MOS(Metal Oxide Semiconductor)나 CMOS(Complementary Metal-oxide Semiconductor)형 촬상 소자(촬상 디바이스)를 이용한 고체 촬상 장치가 사용되고 있다.

또한, 컴퓨터 기기 분야에서는 지문에 관한 정보를 압력에 기초하는 전기적 특성의 변화나 광학적 특성의 변화에 기초하여 지문의 상을 검지하는 지문 인증 장치 등이 사용되고 있다. 이들은 단위 구성 요소(고체 촬상 장치에 있어서는 화소)에 의해 전기 신호로 변환된 물리량 분포를 전기 신호로서 판독한다.

또한, 고체 촬상 장치 중에는 전하 생성부에서 생성된 신호 전하에 따른 화소 신호를 생성하는 화소 신호 생성부에 증폭용 구동 트랜지스터를 갖는 증폭형 고체 촬상 소자(APS;Active Pixel Sensor/게인 셀이라고도 함) 구성의 화소를 구비한 증폭형 고체 촬상 장치가 있다. 예컨대, CMOS형 고체 촬상 장치의 대부분은 이와 같은 구성을 하고 있다.

이와 같은 증폭형 고체 촬상 장치에 있어서 화소 신호를 외부로 판독하기 위해서는, 복수의 단위 화소가 배열되어 있는 화소부에 대해 어드레스 제어를 하여 개개의 단위 화소로부터의 신호를 임의로 선택하고 판독하도록 하고 있다. 즉, 증폭형 고체 촬상 장치는 어드레스 제어형 고체 촬상 장치의 일례이다.

예를 들면, 단위 화소가 매트릭스 형상으로 배치된 X-Y 어드레스형 고체 촬상 소자의 일종인 증폭형 고체 촬상 소자는, 화소 그 자체에 증폭 기능을 부여하기 위해 MOS 구조 등의 능동 소자(MOS 트랜지스터)를 이용하여 화소를 구성하고 있다. 즉, 광전 변환 소자인 포토다이오드에 축적된 신호 전하(광 전자)를 상기 능동 소자로 증폭하여 화상 정보로서 판독한다.

이러한 종류의 X-Y 어드레스형 고체 촬상 소자에서는, 예를 들면 화소 트랜지스터가 2차원 행렬 형상으로 다수 배열되어 화소부가 구성되고, 라인(행)마다 혹은 화소마다 입사 광에 대응하는 신호 전하의 축적이 개시되고, 그 축적된 신호 전하에 기초하는 전류 또는 전압의 신호가 어드레스 지정에 의해 각 화소로부터 차례로 판독된다. 여기서, MOS(CMOS를 포함함)형에 있어서는 어드레스 제어의 일례로서 1행분을 동시에 액세스하여 행 단위로 화소 신호를 화소부로부터 판독하는 방식이 많이 이용되고 있다.

또한, 판독 수법으로서는 1행분을 동시에 액세스하여 행 단위로 화소 신호를 화소부로부터 판독하는 방식에 적합하도록, 수직 열마다 AD 변환부나 그 밖의 신호 처리를 행하는 신호 처리부를 배치한 소위 열 병렬 방식을 채택하고 있는 것도 있다. 특히, CDS 처리 기능부나 디지털 변환부를 수직 열마다 설치하여 순차적으로 출력측에 판독하는 방식의 것을 컬럼형이라 칭하고 있다.

한편, CCD나 CMOS 이미지 센서로 대표되는 고체 촬상 소자의 소형화, 저가격 화에 따라 이들을 이용한 각종 영상 기기, 예를 들면 정지 화상을 촬영하는 디지털 스틸 카메라나 카메라가 부착된 휴대 전화 혹은 동화상을 촬영하는 비디오 카메라 등이 급격히 보급되고 있다. 그 중에서도 CMOS 이미지 센서는 CCD에 비교하여 낮은 소비 전력, 낮은 비용으로 제조 가능한 점에서 장래 CCD를 대체할 것으로서 주목을 모으고 있다.

또한, 최근 반도체 기술의 진보에 따라 고체 촬상 소자의 고화소화가 급속히 진행하고 있고, 예를 들면 수100만 화소의 고체 촬상 소자가 개발되어 고해상도가 요구되는 디지털 스틸 카메라나 영화용 비디오 카메라 등에 이용되어 있다.

그러나, 고해상도화가 진행되면, 화소 트랜지스터의 수가 증가하고 또한 각 화소로의 임의 액세스성을 활용한 센서의 다기능화와 더불어 화소 신호 판독을 위한 각종 제어선의 배선 길이도 더욱 길어지는 경향이 있고, 화소 신호 판독을 위한 각종 제어선과 접속되어 있는 구동 드라이버의 부하가 증대함과 아울러 부하의 선 길이 의존성에 기인하는 스큐도 무시할 수 없는 상황으로 되고 있다.

예를 들면, CMOS 이미지 센서에서는 화소마다 광전 변환에 의해 전자가 축적된 후, 각 화소 열(수직 열)을 지정하는 어드레스 제어 신호가 SCU(Sensor Control Unit;구동 제어부)로부터 나오고, 그것을 받아 화소 신호가 순차적으로 판독된다.

구체적으로는, 화소부의 근방에는 수직 주사 회로내에 어드레스 디코더가 배치되고, 어드레스 디코더로부터 어드레스 제어 신호가 공급되어 화소를 순차적으로 선택하도록 되고 있고, 수직 주사 회로는 이 선택 결과를 받은 수평 어드레스 위치 나 화소 트랜지스터를 온 오프 제어하는 각종 제어 신호(함께 구동 제어 신호라고도 함)를 구동 버퍼를 통해 우선 구동 제어선의 소정 위치(특히 피구동 원점이라고도 함)에 공급하고, 이 구동 제어선상의 개개의 피구동점에 접속된 각 화소의 트랜지스터에 공급함으로써 각 화소를 구동 제어한다. 결과적으로, 화소 자신이 현재 선택되어 있는 어드레스인지의 여부를 디코드 가능하게 된다.

여기서, 수평 어드레스 위치나 화소 트랜지스터를 온 오프 제어하는 각종 제어 신호 나아가 화소부로부터 행 단위로 출력된 화소 신호를 수평 방향으로 순차적으로 전송하는 수평 신호선(수평 전송선) 등의 각종 구동 제어선은, 화소부 전체를 횡단하는 긴 배선으로 되기 때문에 다화소화가 진행됨에 따라 배선도 길어지고, 그 결과로서 주목하는 피구동점까지의 피구동 원점으로부터의 거리가 길어져서 부하의 선 길이 의존성에 기인하는 스큐의 영향이 현저한 것으로 되어 왔다.

이 스큐는 수평 방향의 셰이딩이나 후단의 앰프와의 데이터 교환 타이밍 마진 부족 등의 원인으로 되기 때문에, 가능한 한 작게 하는 것이 과제로 되고 있다.

예를 들면, 센서내에서 구동 제어 신호(클럭 신호)를 균등하게 분배할 때에는, 도 10와 같은 트리 구조의 레이아웃이 이용된다. 이 레이아웃의 경우, 회로 전체로서의 스큐는 배선 길이가 가장 긴 첫 단의 스큐에 의해 제약되게 되어 여기서의 스큐를 최소화하는 것이 과제로 된다

한편, 동일 배선 내에 있어서의 구동 버퍼의 레이아웃으로서는, 예를 들면 편측 혹은 양측에 구동 버퍼(화소 드라이버)를 설치하여 화소를 구동하는 수법이 주로 이용되고 있다.

여기서, 1개의 구동 버퍼(구동부의 일례)를 구동 제어선의 편단에 접속하여 편측으로부터 화소를 구동하는 경우에는, 구동 버퍼와 각 화소 사이에 큰 선 길이 의존성을 갖게 되기 때문에, 구동 버퍼에 가까운 화소와 먼 화소 사이에서 구동 펄스의 지연 차에 기초하는 구동 능력의 불균일성(스큐)이 발생하여 신호가 판독되지 않는 경우나 셰이딩으로 될 가능성이 있다.

또한, 2개의 구동 버퍼(구동부의 일례)의 각각을 구동 제어선의 각 단에 접속하여 양측으로부터 화소를 구동한 경우, 구동 버퍼와 각 화소 사이의 선 길이 의존성을 편측으로부터 화소를 구동하는 경우보다 작게 할 수는 있지만, 자연히 한계가 있다. 즉, 화소 수가 증가함에 따라 또한 신호를 판독하는 속도가 빨라짐에 따라서 중앙의 화소 신호의 판독 특성이 엄격해지기 때문에 고속화를 더욱 도모함에 있어서 큰 장벽이 된다.

본 발명은 상기 사정을 감안하여 이루어진 것으로서, 고해상도로 하는 경우에도 구동 능력의 불균일성(스큐)의 문제를 개선할 수 있는 구조를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 따른 제1 물리 정보 취득 방법은, 물리량의 변화를 검지한 단위 신호를 출력하는 단위 신호 생성부를 단위 구성 요소내에 포함하고, 단위 구성 요소가 소정의 순으로 배치된 물리량 분포 검지를 위한 반도체 장치로부터 단위 신호를 판독하는 물리 정보 취득 방법으로서, 실질적인 유효 범위에 있어서의 단위 구성 요소로부터 단위 신호를 판독하는 구동을 행하기 위한 구동 제어선상의 1개소의 내분점, 즉 끝점 이외의 위치에서 더욱 바람직하게는 복수 개소의 내분점에서 구동 제어선을 구동하도록 하였다.

또한 본 발명에 따른 제2 물리 정보 취득 방법에서는, 구동 제어선상의 임의의 피구동점(주목 피구동점이라고도 함)과 해당 구동 제어선을 구동하는 구동부(더 상세하게는 구동 제어선과 접속되는 피구동 원점) 사이의 구동 제어선의 배선 저항과 주목 피구동점에 있어서의 부하 용량의 곱인 시정수의 최대값을 더 작게 하여 그 주목 피구동점에 있어서의 구동 제어선을 구동할 수 있도록 피구동 원점을 설정하도록 하였다. 시정수에 주목함으로써, 배선 저항이나 부하 용량의 분포가 불균일한 경우에도 적합한 위치에 피구동 원점을 설정하여 구동 제어선을 구동할 수 있게 된다.

또한 본 발명에 따른 물리 정보 취득 장치는, 상기 본 발명에 따른 물리 정보 취득 방법을 실시하기에 적합한 장치로서, 전술한 바와 같은 위치에서 구동 제어선을 구동하는 구동 제어부를 구비하는 것으로 하였다.

또한 본 발명에 따른 반도체 장치는, 구동 제어선 외에 전술한 바와 같은 위치에서 구동 제어선을 구동하는 것을 가능하게 하는 배선을 갖는 것으로 하였다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시 형태에 대해 상세하게 설명한다. 또한, 이하에서는 X-Y 어드레스형 고체 촬상 장치의 일례인 CMOS 촬상 소자를 디바이스로서 사용한 경우를 예로 설명한다. 또한, CMOS 촬상 소자는 모든 화소가 NMOS 혹은 PMOS로 이루어지는 것으로서 설명한다.

단, 이것은 일례이고, 대상으로 되는 디바이스는 MOS형 촬상 디바이스로 한 정되는 것은 아니다. 빛이나 방사선 등의 외부로부터 입력되는 전자파에 대해 감응성을 갖는 단위 구성 요소를 라인 형상 혹은 매트릭스 형상으로 복수개 배열하여 이루어지는 물리량 분포 검지용 반도체 장치 모두에 후술하는 모든 실시 형태를 동일하게 적용할 수 있다.

<<고체 촬상 장치의 구성>>

도 1은 본 발명에 따른 반도체 장치의 일 실시 형태인 CMOS 고체 촬상 장치(CMOS 이미지 센서)의 개략 구성도이다. 또, 이 CMOS 고체 촬상 장치는 본 발명에 따른 전자 기기의 한 양태이기도 하다.

또, 도 1은 회로 구성에 주목하여 도시한 것으로서, 각 기능부의 배치 위치까지 규정하는 것이 아니다. 특히, 본 실시 형태의 특징 부분인 구동 버퍼(화소 드라이버)의 배치 형태에 대해서는 나중에 상세하게 설명한다.

고체 촬상 장치(1)는, 입사 광량에 따른 전기 신호를 출력하는 포토다이오드 등의 광전 변환 소자(전하 생성부의 일례)를 포함하는 복수개의 화소가 행 및 열로 배열된(즉, 2차원 매트릭스 형상의) 화소부를 갖고, 각 화소로부터의 신호 출력이 전압 신호이고, CDS(Correlated Double Sampling;상관 2중 샘플링) 처리 기능부나 디지털 변환부(ADC;Analog Digital Converter) 등의 데이터 처리부가 열 병렬로 설치되어 있는 것이다.

“열 병렬로 데이터 처리부가 설치되어 있는”이란, 수직 열의 수직 신호선(19)에 대해 실질적으로 병렬로 복수의 CDS 처리 기능부나 디지털 변환부가 설치되어 있는 것을 의미한다. 복수의 각 기능부는, 디바이스를 평면에서 보았을 때에 모두 화소부(10)에 대해 열 방향의 한 쪽 엣지측(도면의 하측에 배치되어 있는 출력측)에만 배치되고 있는 형태의 것이어도 되고, 화소부(10)에 대해 열 방향의 한 쪽 엣지측(도면의 하측에 배치되어 있는 출력측)과 그 반대측인 다른 쪽 엣지측(도면의 상측)에 나눠 배치되어 있는 형태의 것이어도 된다. 후자의 경우, 행 방향의 판독 주사(수평 주사)를 행하는 수평 주사부도 각 엣지측에 나눠 배치하여 각각이 독립적으로 동작 가능하게 구성하는 것이 좋다.

예를 들면, 열 병렬로 CDS 처리 기능부나 디지털 변환부가 설치되어 있는 전형예는, 촬상부의 출력측에 형성한 컬럼 영역이라고 불리는 부분에 CDS 처리 기능부나 디지털 변환부를 수직 열(컬럼(열);Column)마다 설치하여 순차적으로 출력측에 판독하는 컬럼형의 것이다. 또한, 컬럼형으로 한정하지 않고, 인접하는 복수(예를 들면, 2개분)의 수직 신호선(19)(수직 열)에 대해 1개의 CDS 처리 기능부나 디지털 변환부를 할당하는 형태나, N개마다(N은 플러스의 정수; 사이에 N-1개를 배치함)의 N개분의 수직 신호선(19)(수직 열)에 대해 1개의 CDS 처리 기능부나 디지털 변환부를 할당하는 형태 등을 채택할 수도 있다.

컬럼형을 제외한 것은, 모든 형태가 복수의 수직 신호선(19)(수직 열)이 1개의 CDS 처리 기능부나 디지털 변환부를 공통으로 사용하는 구성으로 되기 때문에, 화소부(10)측으로부터 공급되는 복수 열분의 화소 신호를 1개의 CDS 처리 기능부나 디지털 변환부로 공급하는 전환 회로(스위치)를 설치한다. 또한, 후단의 처리에 따라서는 출력 신호를 저장하는 메모리를 설치하는 등의 대처가 필요하게 된다.

어쨌든 복수의 수직 신호선(19)(수직 열)에 대해 1개의 CDS 처리 기능부나 디지털 변환부를 할당하는 형태 등을 채택하여 각 화소 신호의 신호 처리를 화소 열 단위로 판독한 후에 행함으로써, 동일한 신호 처리를 각 단위 화소내에서 행하는 것에 비해 각 단위 화소내의 구성을 간소화하여 이미지 센서의 다화소화, 소형화, 저비용화 등에 대응할 수 있다.

또한, 열병렬로 배치된 복수의 신호 처리부에서 1행분의 화소 신호를 동시 병행 처리할 수 있으므로, 출력 회로측이나 디바이스의 외부에서 1개의 CDS 처리 기능부나 디지털 변환부로 처리를 행하는 경우에 비교하여 신호 처리부를 저속으로 동작시킬 수 있어 소비 전력이나 대역 성능이나 노이즈 등의 면에서 유리하다. 반대로 말하면, 소비 전력이나 대역 성능 등을 동일하게 할 경우, 센서 전체의 고속 동작이 가능해진다.

또, 컬럼형의 구성인 경우, 저속으로 동작시킬 수 있어 소비 전력이나 대역 성능이나 노이즈 등의 면에서 유리함과 아울러 전환 회로(스위치)가 불필요한 이점도 있다. 이하의 실시 형태에서는, 특별히 언급이 없는 한 이 컬럼형으로 설명한다.

도 1에 도시한 바와 같이 본 실시 형태의 고체 촬상 장치(1)는, 정방형의 복수의 단위 화소(3)가 행 및 열로(정방 격자 형상으로) 배열된 화소부(촬상부)(10)와, 화소부(10)의 외측에 설치된 구동 제어부(7)와, 도면 중 화소부(10)의 하측에 설치된 CDS 처리부(26a) 및 도시하지 않은 컬럼 스위치를 갖는 컬럼 처리부(26)와, 출력 회로(28)를 구비하고 있다.

컬럼 처리부(26)는, 화소부(10)에서 취득된 화소 신호에 기초하여 통상 화상 생성에 관한 신호 처리를 행하기 위한 통상 화상 처리 계통의 주요부로서 기능한다.

또한, CDS 처리부(26a)의 전단 또는 후단에는 필요에 따라 신호 증폭 기능을 갖는 AGC(Auto Gain Control) 회로나 AD(Analog to Digital) 변환 회로 등을 컬럼 처리부(26)와 동일한 반도체 영역에 설치하는 것도 가능하다. CDS 처리부(26a)의 전단에서 AGC를 행하는 경우에는 아날로그 증폭, CDS 처리부(26a)의 후단에서 AGC를 행하는 경우에는 디지털 증폭이 된다. n 비트의 디지털 데이터를 단순하게 증폭하면 계조가 손상될 가능성이 있기 때문에, 먼저 아날로그로써 증폭한 후에 디지털 변환하는 것이 바람직하다고 생각된다.

또한, 구동 제어부(7)의 구성 요소로서 화소부(10)로부터 화소 신호를 순차적으로 판독하기 위한 제어 회로 기능을 구비하고 있다. 예를 들면 구동 제어부(7)로서는, 열 어드레스나 열 주사를 제어하는 수평 주사 회로(열 주사 회로)(12)와, 행 어드레스나 행 주사를 제어하는 수직 주사 회로(행 주사 회로)(14)와, 내부 클럭을 생성하는 등의 기능을 갖는 통신·타이밍 제어부(20)를 구비하고 있다. 수평 주사 회로(12)는, 컬럼 처리부(26)나 연산 처리부(27)로부터 화소 정보를 판독하기 위한 수평 구동 제어부(특히, 수평 판독 주사부)의 기능을 갖는다.

이들 구동 제어부(7)의 각 요소는, 화소부(10)와 함께 반도체 집적 회로 제조 기술과 동일한 기술을 이용하여 단결정 실리콘 등의 반도체 영역에 일체적으로 형성되고, 반도체 시스템의 일례인 고체 촬상 소자(촬상 디바이스)로서 구성된다.

여기서 본 실시 형태 특유의 구성으로서, 수직 주사 회로(14)는 화소부(10) 의 각 단위 화소(3)를 순차적으로 선택하여 컬럼 처리부(26)에 화소부(10)로부터의 화소 신호를 순차적으로 공급하는 구성 요소로서, 화소부(10)의 양측 혹은 중간의 임의 위치로부터 각 단위 화소(3)를 구동 제어할 수 있도록 복수의 수직 주사 회로(도면에서는 제1 수직 주사 회로(14a)와 제2 수직 주사 회로(14b)와 제3 수직 주사 회로(14c))를 임의로 사용 가능하게 구성하고 있다.

예를 들면, 전형예로서는 제1 수직 주사 회로(14a)와 제2 수직 주사 회로(14b)는 화소부(10)의 좌우의 단부로부터 구동 제어선을 구동하는 데 이용되고, 또한 제3 수직 주사 회로(14c)는 구동 제어선상의 임의의 내분점을 구동하는 데 이용된다.

도 1에서는 간단히 하기 위해 행 및 열의 일부를 생략하여 나타내고 있지만, 현실에서는 각 행이나 각 열에는 수십 내지 수천의 단위 화소(3)가 배치된다. 이 단위 화소(3)는 전형적으로는 수광 소자(전하 생성부)로서의 포토다이오드와, 증폭용 반도체 소자(예를 들면, 트랜지스터)를 갖는 화소내 앰프로 구성된다.

단위 화소(3)는, 행 선택을 위한 행 제어선(15)을 통해 수직 주사 회로(14)와, 또한 수직 신호선(19)을 통해 통상 화상 생성 출력용 컬럼 처리부(26)와 각각 접속되어 있다. 여기서, 행 제어선(15)은 수직 주사 회로(14)로부터 화소로 들어가는 구동 제어용 배선 전반(즉, 구동 제어선)을 나타낸다.

통신·타이밍 제어부(20)는, 복수의 수직 주사 회로(14(14a, 14b, 14c))의 출력단에서는 각각으로부터 행 제어선(15)에 출력되는 구동 펄스가 거의 동일한 타이밍이나 응답성으로 된 기능을 갖는 것으로 한다.

수직 주사 회로(14(14a, 14b, 14c))나 수평 주사 회로(12)는, 디코더를 포함하여 구성되며 통신·타이밍 제어부(20)로부터 부여되는 제어 신호(CN1(CN1a, CN1b, CN1c), CN2)에 응답하여 처리 대상의 화소 신호의 판독을 개시하도록 되어 있다. 따라서, 행 제어선(15)에는 단위 화소(3)를 구동하기 위한 여러 가지 구동 제어 펄스(예를 들면, 리세트 펄스(RST), 전송 제어 펄스(TX), DRN 제어 펄스(DRN), 수직 선택 펄스(SEL) 등)가 포함된다.

수직 주사 회로(14(14a, 14b, 14c))와 통신·타이밍 제어부(20)에서 처리 대상인 복수의 단위 화소(3)의 각각의 위치를 지정하여, 이 단위 화소(3)로부터 복수의 화소 신호의 각각을 컬럼 처리부(26)에 입력시키는 단위 신호 선택 제어부(수직 구동 제어부)가 구성된다.

통신·타이밍 제어부(20)는, 도시하지 않았으나, 각 부의 동작에 필요한 클럭이나 소정 타이밍의 펄스 신호를 공급하는 타이밍 제너레이터(TG)(판독 어드레스 제어 장치의 일례)의 기능 블록과, 단자(5a)를 통해 마스터 클럭(CLK0)을 수취하고, 또한 단자(5b)를 통해 동작 모드 등을 지령하는 데이터(DATA)를 수취하고, 나아가 고체 촬상 장치(1)의 정보를 포함하는 데이터를 출력하는 통신 인터페이스의 기능 블록을 구비한다.

예를 들면, 수평 어드레스 제어 신호를 수평 디코더로, 또한 수직 어드레스 제어 신호를 수직 디코더로 출력하고, 각 디코더는 그것을 받아 대응하는 행 혹은 열을 선택한다.

이 때, 단위 화소(3)를 2차원 매트릭스 형상으로 배치하고 있는 때문에, 화 소 신호 생성부(5)에 의해 생성되어 수직 신호선(19)을 통해 열 방향으로 출력되는 아날로그의 화소 신호를 행 단위로(열 병렬로) 액세스하여 취득하는 (수직) 스캔 판독을 행하고, 그 후에 수직 열의 배열 방향인 행 방향으로 액세스하여 화소 신호를 출력측으로 판독하는 (수평) 스캔 판독을 행하도록 함으로써, 화소 신호의 판독의 고속화를 도모하는 것이 좋다. 물론, 스캔 판독으로 한정되지 않고, 판독하고자 하는 단위 화소(3)를 직접 어드레스 지정함으로써 필요한 단위 화소(3)의 정보만을 판독하는 랜덤 액세스도 가능하다.

수직 주사 회로(14)는 화소부(10)의 행을 선택하고, 그 행에 필요한 펄스를 공급하는 것이다. 예를 들면, 제1 수직 주사 회로(14a), 제2 수직 주사 회로(14b) 및 제3 수직 주사 회로(14c)의 각각은, 수직 방향의 판독 행을 규정하는, 즉 화소부(10)의 행을 선택하는 수직 디코더(혹은 수직 시프트 레지스터)(142)와, 수직 디코더(142)로부터 보내져 온 신호를 버퍼링하고, 수직 디코더(142)에서 규정된 판독 어드레스상(행 방향)의 단위 화소(3)에 대한 행 제어선(15)에 구동 제어 펄스를 공급하여 단위 화소(3)를 구동하는 도시하지 않은 구동 버퍼(화소 드라이버)를 포함하는 수직 구동 회로(144)를 갖는다. 또, 수직 디코더(142)는 신호를 판독하는 행 외에 전자 셔터용 행 등도 선택한다.

수평 주사 회로(12)는, 저속 클럭(CLK2)에 동기하여 컬럼 처리부(26)의 기능부를 차례로 선택하고, 그 신호를 수평 신호선(수평 출력선)(18)으로 유도하는 것이다. 예를 들면, 수평 주사 회로(12)는 수평 방향의 판독 열을 규정하는(예를 들면, 컬럼 처리부(26)내의 개개의 CDS 처리부(26a) 등을 선택하는) 수평 디코더 (122)와, 수평 디코더(122)에서 규정된 판독 어드레스에 따라 컬럼 처리부(26)의 각 신호를 수평 신호선(18)으로 유도하는 수평 구동 회로(124)를 갖는다.

또한, 컬럼 처리부(26)(자세하게는 개개의 CDS 처리부(26a))로 디지털화하여 출력하는 구성을 채택하는 경우, 수평 신호선(18)은 컬럼 처리부(26)가 취급하는 비트 수(n)(n은 플러스의 정수)만큼, 예를 들면 10(=n) 비트이면, 그 비트 수분에 대응하여 10개 배치된다.

이러한 구성의 고체 촬상 장치(1)에 있어서, 단위 화소(3)로부터 출력된 화소 신호는 수직 열마다 수직 신호선(19)을 통해 컬럼 처리부(26)의 CDS 처리부(26a)에 공급된다.

통상 화상 생성 출력 계통에 있어서, 화소부(10)로부터의 화소 신호는 화소부(10)의 도면 중의 하방향에 배치된 컬럼 처리부(26)로 전달된다. 이 때, 화소부(10)는 수직 주사 회로(14)에 의해 동일 수평 행 방향의 화소가 모두 동시 선택되고, 각 수직 열로부터의 화소 신호는 병렬로 동시 출력되는, 즉 열 병렬 동작으로 된다.

컬럼 처리부(26)의 CDS 처리부(26a)에서는, 수직 신호선(19)을 통해 입력된 전압 모드의 화소 신호에 대해 화소 리세트 직후의 신호 레벨(노이즈 레벨)과 진정한(수광 광량에 따른) 신호 레벨(Vsig)의 차분을 얻는 처리를 행하는 CDS 처리를 행한다. 이에 따라 고정 패턴 노이즈(FPN;Fixed Pattern Noise)나 리세트 노이즈라 불리는 노이즈 신호 성분을 제거할 수 있다.

이 컬럼 처리부(26)에서 CDS 처리 등이 이루어진 화소 신호는, 수평 주사 회 로(12)로부터의 수평 선택 신호에 의해 구동되는 도시하지 않은 수평 선택 스위치(컬럼 스위치)를 통해 수평 신호선(18)에 전달되고 또한 출력 회로(28)에 입력된다. 또, 이상과 같은 통상의 화상 출력시의 처리 수순은 기본적으로 종래 공지(예를 들면, ISSCC/2000/SESSION6/CMOS IMAGE SENSORS WITH EMBEDDED PROCESSORS/6.1(2000 IEEE International Solid-State Circults Conference) 참조)의 것이기 때문에, 상세한 설명은 생략한다.

이와 같은 구성에 의해 전하 생성부로서의 수광 소자가 행렬 형상으로 배치된 화소부(10)로부터는, 행마다 각 수직 열에 대해 화소 신호가 순차적으로 컬럼 처리부(26)에, 제1 수직 주사 회로(14a), 제2 수직 주사 회로(14b), 제3 수직 주사 회로(14c) 등으로 구동되어 통상 프레임 레이트로 출력된다.

그리고, 수광 소자(포토다이오드 등의 광전 변환 소자)가 행렬 형상으로 배치된 화소부(10)에 대응하는 1장분의 화상 즉 통상의 프레임 화상을 나타내는 출력 회로(28)로부터 외부 회로(100)에 출력되는 촬상 신호(S0)가 화소부(10) 전체의 화소 신호의 집합으로 나타나게 된다.

외부 회로(100)는, 예를 들면 출력 회로(28)로부터 출력된 아날로그 촬상 신호(S0)를 디지털 촬상 데이터(D0)로 변환하는 A/D(Analog to Digital) 변환부와, A/D 변환부에 의해 디지털화된 촬상 데이터에 기초하여 디지털 신호 처리를 실시하는 디지털 신호 처리부(DSP;Digital Signal Processor)를 구비한다. 디지털 신호 처리부는, 예를 들면 색 분리 처리를 실시하여 R(적), G(녹), B(청)의 각 화상을 나타내는 화상 데이터(RGB)를 생성하고, 이 화상 데이터(RGB)에 대해 그 밖의 신호 처리를 실시하여 모니터 출력용 화상 데이터를 생성한다. 또한, 디지털 신호 처리부에는 기록 미디어에 촬상 데이터를 보존하기 위한 신호 압축 처리 등을 행하는 기능부가 구비된다.

또한, 외부 회로(100)는 디지털 신호 처리부에서 디지털 처리된 화상 데이터를 아날로그의 화상 신호로 변환하는 D/A(Digital to Analog) 변환부를 구비한다. D/A 변환부로부터 출력된 화상 신호는 액정 모니터 등의 표시 디바이스에 보내진다. 조작자는 이 표시 디바이스의 표시 화상을 보면서 각종 조작을 행하는 것이 가능해진다.

또, 여기서는 반도체 장치의 일례로서의 이미지 센서의 주요부인 화소부(10)와, 이 화소부(10)를 구동 제어하는 구동 제어부(7)나 화소부(10)로부터 출력된 화소 신호에 기초하여 소정의 신호 처리를 하는 컬럼 처리부(26)를 갖는 (협의의) 물리 정보 취득 장치가, 1장의 회로 기판상에 배치된 것 혹은 1개의 반도체 기판상에 형성된 것으로서, (광의의) 물리 정보 취득 장치의 일례인 고체 촬상 장치(1)를 구성하고 있으나, 이것은 일례로서 여러 가지 변형 형태를 채택할 수 있다. 예를 들면, 화소부(10)와, 그 밖의 기능 요소가 개별적으로 제공되는 것이어도 된다. 이 경우, 구동 제어부(7)나 컬럼 처리부(26)로 물리 정보 취득 장치가 구성된다.

<<화소 구조>>

도 2는 도 1에 도시한 고체 촬상 장치(1)에 사용되는 단위 화소(3)의 구성예와 구동부와 구동 제어선과 화소 트랜지스터의 접속 양태를 도시하는 도면이다. 화소부(10)내의 단위 화소(화소 셀)(3)의 구성은 통상의 CMOS 이미지 센서와 동일 하고, 본 실시 형태에서는 CMOS 센서로서 범용적인 4TR 구성의 것을 사용하고 있다. 또한, 4TR 구성의 것으로 한정되지 않고, 예를 들면 일본 특허 제2708455호 공보에 기재된 바와 같이, 3개의 트랜지스터로 이루어진 3TR 구성의 것을 사용할 수도 있다. 물론, 이들 화소 구성은 일례이고, 통상의 CMOS 이미지 센서의 어레이 구성이라면 모두 사용할 수 있다.

화소내 앰프로서는, 예를 들면 플로팅 디퓨전 앰프 구성의 것이 이용된다. 일례로서는, 전하 생성부에 대해 전하 판독부(전송 게이트부/판독 게이트부)의 일례인 판독 선택용 트랜지스터, 리세트 게이트부의 일례인 리세트 트랜지스터, 수직 선택용 트랜지스터, 및 플로팅 디퓨전의 전위 변화를 검지하는 검지 소자의 일례인 소스 폴로워 구성의 증폭용 트랜지스터를 갖는, CMOS 센서로서 범용적인 4개의 트랜지스터로 이루어진 구성(이하, 4TR 구성이라고도 함)의 것을 사용할 수 있다.

예를 들면, 도 2a에 도시한 4TR 구성의 단위 화소(3)는, 빛을 수광하여 전하로 변환하는 광전 변환 기능와 함께 그 전하를 축적하는 전하 축적 기능의 각 기능을 겸비한 전하 생성부(32)와, 전하 생성부(32)에 대해 전하 판독부(전송 게이트부/판독 게이트부)의 일례인 판독 선택용 트랜지스터(전송 트랜지스터)(34), 리세트 게이트부의 일례인 리세트 트랜지스터(36), 수직 선택용 트랜지스터(40), 및 플로팅 디퓨전(38)의 전위 변화를 검지하는 검지 소자의 일례인 소스 폴로워 구성의 증폭용 트랜지스터(42)를 갖는다.

이 단위 화소(3)는, 전하 축적부의 기능을 구비한 전하 주입부의 일례인 플로팅 디퓨전(38)으로 이루어진 FDA(Floating Diffusion Amp) 구성의 화소 신호 생 성부(5)를 갖는 것으로 되어 있다. 플로팅 디퓨전(38)은 기생 용량을 갖은 확산층이다.

판독 선택용 트랜지스터(제2 전송부)(34)는 전송 배선(판독 선택선(TX))(55)을 통해 전송 구동 버퍼(250)에 의해 구동되도록 이루어져 있다. 리세트 트랜지스터(36)는 리세트 배선(RST)(56)을 통해 리세트 구동 버퍼(252)에 의해 구동되도록 이루어져 있다. 수직 선택용 트랜지스터(40)는 수직 선택선(SEL)(52)을 통해 선택 구동 버퍼(254)에 의해 구동되도록 이루어져 있다. 각 구동 버퍼는 수직 주사 회로(14c)에 의해 구동 가능하게 되고 있다.

화소 신호 생성부(5)에 있어서의 리세트 트랜지스터(36)는, 소스가 플로팅 디퓨전(38)에, 드레인이 전원(VDD)에 각각 접속되고, 게이트(리세트 게이트(RG))에는 리세트 펄스(RST)가 리세트 구동 버퍼로부터 입력된다. 이 리세트 트랜지스터(36)는 출력 회로(28)의 전위를 리세트하는 기능을 갖는다.

수직 선택용 트랜지스터(40)는, 일례로서 드레인이 전원(VDD)에, 소스가 증폭용 트랜지스터(42)의 드레인에 각각 접속되고, 게이트(특히, 수직 선택 게이트(SELV)라 함)가 수직 선택선(52)에 접속되어 있다. 또, 이러한 접속 구성으로 한정되지 않고, 수직 선택용 트랜지스터(40)는 드레인이 증폭용 트랜지스터(42)의 소스에, 소스가 화소선(51)에 각각 접속되고, 게이트가 수직 선택선(52)에 접속되도록 해도 된다.

수직 선택선(52)에는 수직 선택 신호(SEL)가 인가된다. 증폭용 트랜지스터(42)는, 게이트가 플로팅 디퓨전(38)에 접속되고, 드레인이 수직 선택용 트랜지스 터(40)를 통해 전원(VDD)에, 소스는 화소선(51)에 접속되고, 또한 수직 신호선(53(19))에 접속되도록 이루어져 있다.

이와 같은 4TR 구성에서는, 플로팅 디퓨전(38)은 증폭용 트랜지스터(42)의 게이트에 접속되어 있기 때문에, 증폭용 트랜지스터(42)는 플로팅 디퓨전(38)의 전위(이하, FD 전위라 함)에 대응한 신호를 전압 모드로 화소선(51)을 통해 수직 신호선(19)에 출력한다.

리세트 트랜지스터(36)는 플로팅 디퓨전(38)을 리세트한다. 판독 선택용 트랜지스터(전송 트랜지스터)(34)는 전하 생성부(32)에서 생성된 신호 전하를 플로팅 디퓨전(38)에 전송한다. 수직 신호선(19)에는 다수의 화소가 접속되어 있지만, 화소를 선택하기 위해서는 선택 화소만 수직 선택용 트랜지스터(40)를 온(ON)한다. 그렇게 하면, 선택 화소만이 수직 신호선(19)과 접속되어 수직 신호선(19)에는 선택 화소의 신호가 출력된다.

이에 비해, 전하 생성부와 3개의 트랜지스터로 이루어지는 구성(이하 3TR 구성이라고도 함)으로 함으로써, 단위 화소(3)에 있어서의 트랜지스터가 차지하는 면적을 줄여 화소 사이즈를 작게 할 수 있다(예를 들면 일본 특허 제2708455호 공보 참조).

예를 들면, 도 2b에 도시한 3TR 구성의 단위 화소(3)는, 광전 변환을 행함으로써 수광한 빛에 대응하는 신호 전하를 생성하는 전하 생성부(32)(예를 들면, 포토다이오드)와, 전하 생성부(32)에 의해 생성된 신호 전하에 대응하는 신호 전압을 증폭하기 위한 드레인선(DRN)에 접속된 증폭용 트랜지스터(42)와, 전하 생성부(32) 를 리세트하기 위한 리세트 트랜지스터(36)를 각각 갖고 있다. 또한, 도시하지 않은 수직 주사 회로(14)로부터 전송 배선(TRF)(55)을 통해 주사되는 판독 선택용 트랜지스터(전송 게이트부)(34)가 전하 생성부(32)와 증폭용 트랜지스터(42)의 게이트 사이에 설치되어 있다.

증폭용 트랜지스터(42)의 게이트 및 리세트 트랜지스터(36)의 소스는 판독 선택용 트랜지스터(34)를 통해 전하 생성부(32)에, 리세트 트랜지스터(36)의 드레인 및 증폭용 트랜지스터(42)의 드레인은 드레인선에 각각 접속되어 있다. 또한, 증폭용 트랜지스터(42)의 소스는 수직 신호선(53)에 접속되어 있다.

판독 선택용 트랜지스터(34)는 전송 배선(55)을 통해 전송 구동 버퍼(250)에 의해 구동되도록 이루어져 있다. 리세트 트랜지스터(36)는 리세트 배선(56)을 통해 리세트 구동 버퍼(252)에 의해 구동되도록 이루어져 있다.

전송 구동 버퍼(250), 리세트 구동 버퍼(252) 모두 기준 전압인 0V와, 전원 전압의 2치로 동작한다. 특히, 이 화소에 있어서의 판독 선택용 트랜지스터(34)의 게이트에 공급되는 로우 레벨 전압은 0V이다.

이 3TR 구성의 단위 화소(3)에 있어서는, 4TR 구성과 마찬가지로 플로팅 디퓨전(38)은 증폭용 트랜지스터(42)의 게이트에 접속되어 있기 때문에, 증폭용 트랜지스터(42)는 플로팅 디퓨전(38)의 전위에 대응한 신호를 수직 신호선(53)에 출력한다.

리세트 트랜지스터(36)는 리세트 배선(RST)(56)이 행 방향으로 연장되어 있고, 드레인선(DRN)(57)은 대부분의 화소에 공통으로 되어 있다. 이 드레인선(57) 은 드레인 구동 버퍼(이하, DRN 구동 버퍼라 함)(240)에 의해 구동된다. 리세트 트랜지스터(36)는 리세트 구동 버퍼(252)에 의해 구동되어 플로팅 디퓨전(38)의 전위를 제어한다.

드레인선(57)이 행 방향으로 분리되어 있지만, 이 드레인선(57)은 1행분의 화소의 신호 전류를 흘려 보내야만 하기 때문에, 실제로는 열 방향으로 전류를 흘려 보낼 수 있도록 모든 행 공통의 배선으로 된다. 전하 생성부(32)(광전 변환 소자)에서 생성된 신호 전하는 판독 선택용 트랜지스터(34)에 의해 플로팅 디퓨전(38)에 전송된다.

여기서, 3TR 구성의 단위 화소(3)에는 4TR 구성과는 달리 증폭용 트랜지스터(42)와 직렬로 접속되는 수직 선택용 트랜지스터(40)가 설치되어 있지 않다. 수직 신호선(53)에는 다수의 화소가 접속되어 있지만, 화소의 선택은 선택 트랜지스터가 아니라 FD 전위의 제어에 의해 행한다. 통상은 FD 전위를 로우(Low)로 하고 있다. 화소를 선택할 때는 선택 화소의 FD 전위를 하이(High)로 하여 선택 화소의 신호를 수직 신호선(53)에 내보낸다. 그 후, 선택 화소의 FD 전위를 로우로 복귀한다. 이 조작은 1행분의 화소에 대해 동시에 행해진다.

이와 같이 FD 전위를 제어하기 위해서는, 1) 선택 행 FD 전위를 하이로 할 때에 드레인선(57)을 하이로 하고, 선택 행의 리세트 트랜지스터(36)를 통해 그 FD 전위를 하이로 하는, 2) 선택 행 FD 전위를 로우로 복귀할 때에 드레인선(57)을 로우로 하고, 선택 행의 리세트 트랜지스터(36)를 통해 그 FD 전위를 로우로 하는 동작을 행한다.

이 의미에서는, 드레인선(57)을 구동하는 드레인 구동 버퍼(240)의 부하는, 다른 구동 제어선인 전송 게이트 배선(55)을 구동하는 전송 구동 버퍼(250)나 리세트 게이트 배선(56)을 구동하는 리세트 구동 버퍼(252)보다 크고, 부하의 선 길이 의존성에 기인하는 스큐도 전송 게이트 배선(55)이나 리세트 게이트 배선(56)보다 커진다.

이와 같은 4TR 혹은 3TR의 구성을 갖는 단위 화소(3)를 구비한 화소부(10)를 구동하기 위해서는, 각 구동 버퍼(240, 250, 252, 254)(함께 구동부라고도 함)로부터 구동용 각 배선(52, 55, 56, 57)(함께 구동 제어선이라고도 함)을 통해 단위 화소(3)를 구성하는 각 트랜지스터(34, 36, 40)(함께 화소 트랜지스터라고도 함)를 구동한다.

이 때에는, 도 2c에 도시한 바와 같이 우선 구동 제어선상의 어느 위치(이 접속되는 위치를 특별히 피구동 원점이라 함)에 구동부를 접속함으로써 구동 제어 펄스를 구동 제어선에 전달하고, 이 구동 제어선을 통해 구동 제어선상의 임의의 위치에 있어서의 화소 트랜지스터에 공급하게 된다. 구동 제어선의 전체가 구동부의 구동 대상으로 되기 때문에, 구동 제어선상의 모든 위치(점)가 피구동점으로 된다.

구동부에 접속된 피구동 원점으로부터 실제로 구동되는 화소 트랜지스터가 접속되는 구동 제어선상의 임의의 위치의 피구동점까지에는 소정 거리가 있고, 그 사이에는 당연히 배선 저항이 존재하고, 도시를 생략하고 있지만 여러 가지 요인에 의해 부하 용량도 발생한다.

<<개선 방법의 개념>>

여기서, 화소부(10)의 각 단위 화소(3)를 구동 제어하여 화소 신호를 판독할 때에, 본 실시 형태에서는 화소의 구동 부하를 줄이고 또한 균일하게 하기(장소 의존성을 작게 하기) 위해, 배선상의 스큐 억제 대상 범위(실질적인 유효 범위에 상당하는 화소부(10))내의 소정 개소(바람직하게는 복수 개소)부터 대응하는 구동 버퍼(구동부)로 구동하는 형태를 채택한다.

이 때, 우선 구동 제어선의 임의의 내분점(1개소보다 복수 개소가 바람직함)부터 구동함과 아울러 필요에 따라 양측 혹은 편측으로부터도 구동 버퍼(화소 드라이버)에 의해 구동 가능한 형태를 채택한다.

구동 제어선의 임의의 내분점에 구동 버퍼를 접속하여 소정 위치의 화소 트랜지스터를 구동할 때에는, 양측 혹은 편측으로부터의 구동 제어 펄스와 동일한 타이밍의 구동 제어 펄스로 구동되는 구동 제어선을 화소부(10)에 배선하고, 임의의 내분점에서 접속하는 형태를 채택한다. 구동 버퍼와 접속되는 내분점이 피구동 원점으로 된다.

이 때, 실질적인 유효 범위인 스큐 억제 대상 범위내의 배선상의 임의의 피구동점과 구동 버퍼와 접속된 피구동 원점 사이의 배선 저항과 부하 용량의 곱(즉, 시정수)의 최대값이, 종래의 구동 수법(편측 구동이나 양측 구동)보다 작아지도록, 특히 바람직하게는 시정수의 최대값이 극소 혹은 극소의 근방이 되도록 스큐 억제 대상의 구동 제어선과 구동 버퍼의 접속 위치(즉, 피구동 원점)를 설정하도록 한다. 이하, 구체적인 사례를 이용하여 상세하게 설명한다.

<제1 실시 형태>

도 3은 스큐 억제 수법에 관한 구동 버퍼의 배치 수법(이하, 스큐 억제 레이아웃 수법이라고도 함)의 제1 실시 형태를 설명하는 도면이다. 또한, 도 4는 비교예로서의 편측 구동인 경우를 설명하는 도면이고, 도 5는 비교예로서의 양측 구동인 경우를 설명하는 도면이다.

도 4a에 도시한 바와 같이 화소부(10)의 편측에만 수직 구동 회로(144)(즉, 구동 버퍼(BF))가 존재할 때에는, 고해상도화를 위해 화소 수가 증가함에 따라 부하가 증대하기 때문에, 구동 버퍼(BF)에 가까운 화소와 먼 화소에서는 판독 시간에 지연이 생성되어 화소 신호를 충분하게 판독할 수 없어 셰이딩이나 노이즈가 발생하는 것이 예상된다.

예를 들면, 도 4b에 도시한 바와 같이 모든 배선 저항을 R, 모든 기생 용량을 C로 나타내면, 배선 저항 및 부하 용량의 분포가 균일하다고 했을 경우, 구동이 편단에서 수행될 때, 이 피구동 원점으로부터의 최원점에 있어서의 시정수(τa)는 하기 수학식 1로 나타낼 수 있다.

τa=RC

또, “최원점”이란 구동 제어선상에 있어서의 구동 버퍼(BF)가 접속되는 피구동 원점으로부터 거리적으로 가장 떨어진 위치의 피구동점을 의미한다. 배선 저항이나 부하 용량의 분포가 균일한 경우에는 시정수(τ)가 최대로 되고, 또한 본 실시 형태를 적용한 경우에 그 최대값을 극소로 해야 할 위치이기도 하다.

여기서, 상기 문제를 개선하기 위해 도 5a에 도시한 바와 같이 2개의 구동 버퍼(구동부의 일례)(BFa, BFb)를 준비하고, 화소부(10)의 양측에서 구동 제어선과 수직 구동 회로(144)(즉, 구동 버퍼(BFa, BFb))를 접속하여 구동하는 양단 구동법을 채택하는 것을 생각할 수 있다. 이 양단 구동법을 채택하면, 화소의 구동 제어선을 화소부(10)의 양측으로부터 구동하기 때문에, 구동 버퍼 1개당 가해지는 부하를 저감할 수 있다.

또, 본 실시 형태의 내분점을 이용한 구동법과의 차이를 명확하게 하기 위해 「양단 구동법」을 이하 「비내분 양단 구동법」이라고도 한다.

이 경우, 도 5b에 도시한 바와 같이 모든 배선 저항을 R, 모든 기생 용량을 C로 나타내면, 배선 저항 및 부하 용량의 분포가 균일하다고 했을 경우, 각각의 피구동점(끝점)으로부터의 최원점(제어 라인의 중앙)에서의 배선 저항 및 기생 용량은 각각 R/2 및 C/2로 주어지고, 이에 따라, 제어 라인이 양 끝단에서 구동될 때, 피구동점들로부터의 최원점에 있어서의 시정수(τb)는 하기 수학식 2로 나타낼 수 있다. 따라서, 스큐 저감의 이론적 한계는 비내분 편단 구동법인 경우의 1/4로 됨을 알 수 있다.

τb=R/2×C/2=RC/4

그러나, 비내분 양단 구동법은 비내분 편단 구동법에 비해 개선은 되어 있지만, 한 가운데의 화소의 상승이 늦어지기 때문에 고속으로 판독할 때에는 한층 더 고안이 필요해진다. 이 점이 고속화를 더욱 도모함에 있어서 큰 장벽으로 된다.

따라서, 제1 실시 형태에서는 도 3에 도시한 바와 같이 비내분 양단 구동법과 마찬가지로 2개의 구동 버퍼(구동부의 일례)(BFa, BFb)를 사용하면서 양단(양측의 피구동점)의 어느 쪽으로부터도 구동하지 않고, 구동 제어선의 임의의 내분점의 일례로서, 배선상의 스큐 억제 대상 범위의 양측의 끝점에서 각각 전체 길이에 대해 1/4로 균등 배분하여 한 가운데를 제외한 2개소의 내분점을 피구동 원점으로 설정하도록 하였다. 이하, 이 구동 수법을 “2내분점 균등 구동법”이라고도 한다.

이 경우, 모든 배선 저항을 R, 모든 기생 용량을 C로 나타내면, 각각의 피구동 원점으로부터의 최원점(본 예에서는 양측의 끝점과 중간점에 상당)에 대해서는 배선 저항을 R/4, 기생 용량을 C/4로 나타낼 수 있고, “2내분점 균등 구동법”에 있어서의 피구동 원점으로부터의 최원점의 시정수(τc)는 하기 수학식 3으로 나타낼 수 있다. 따라서, 비내분 양단 구동법의 경우에 대해 1/4, 비내분 편단 구동법의 경우에 대해 1/16로 됨을 알 수 있다.

τc=R/4×C/4=RC/16

즉, 배선 끝점으로부터 배선 전체 길이의 1/4인 내분점을 피구동 원점으로 하여 구동하는 경우, 도 4의 비내분 편단 구동법 및 도 5의 비내분 양단 구동법에 비교하여, 스큐 저감의 이론적 한계를 각각 1/16, 1/4까지 늘릴 수 있음이 예상된다.

2개의 구동부를 이용하는 점에서는 종래의 비내분 양단 구동법과 동일하지만, 이 “2내분점 균등 구동법”을 적용한 경우의 시정수의 최대값을 구동 제어선 의 양단(양쪽의 끝점)에 구동부를 접속하여 구동하는 종래의 비내분 양단 구동법에서의 시정수의 최대값보다 확실하게 작게 할 수 있는 것이다. 물론, 구동부를 구동 제어선의 어느 한 쪽의 끝점에 접속하는 1개의 구동부를 이용한 종래의 비내분 편단 구동법에서의 시정수의 최대값보다 확실하게 작게 할 수 있다.

또, 내분점용 구동 버퍼는 수직 주사 회로(14c)내에 설치하는 것으로 한정되지 않고, 수직 주사 회로(14a, 14b) 중 적어도 한 쪽내에 설치하고, 내분점을 피 구동 원점으로 설정하여 구동하기 위한 인출 배선을, 구동 제어선을 이루는 금속 배선과 평행하게 편측 혹은 양측을 향해 연장하도록 배치하는 것이 좋다.

왜냐하면, 구동 제어선을 복수 행 배치한 2차원 센서로 할 경우, 도 1에 도시한 바와 같이 화소부(10) 주위의 상방에 설치한 제3 수직 주사 회로(14c)내에 구동 버퍼를 배치하면, 행에 도달하기까지의 거리가 상이해서 각 행의 특성이 상이한 사상이 생길 수 있다. 즉, 새로운 스큐가 발생할 수 있다. 이에 비해, 수직 주사 회로(14a, 14b)내에 설치하여 내분점을 구동하기 위한 배선을 구동 제어선과 평행하게 배치하도록 하면, 각 행 모두 동일한 특성으로 되기 때문에 바람직하다.

구동부를 촬상 장치 등의 반도체 장치와 별개의 부재로 할 경우에는, 인출 배선을 반도체 장치측에 준비하고, 인출 배선의 한 쪽 끝점(피구동 원점과는 반대측 끝점)에서 구동부와 접속할 수 있도록 해 놓음으로써, 본 실시 형태를 문제 없이 실시할 수 있게 된다.

도 6은 “2내분점 균등 구동법”과 종래의 비내분 양단 구동법에 대해 노드(b0, b1, c0, c1)에 있어서의 스큐를 시뮬레이션한 결과를 나타내는 도면이다.

각 파라미터는 이하와 같다.

1) 모든 배선 저항:R=1.3㏀,

2) 모든 배선 기생 용량:C=1.5㎊,

3) 구동 버퍼 사이즈:상기 배선을 구동하기에 충분한 능력을 갖는 정도.

도 6에 도시한 바와 같이, b0-b1의 스큐는 250㎰, c0-c1 사이의 스큐는 70㎰로 약 1/4로 되어 있어(0.5Vdd에서의 스큐) “2내분점 균등 구동법”에서는 스큐 저감의 이론적 한계를 늘릴 수 있음을 확인할 수 있었다.

<제2 실시 형태>

도 7은 스큐 억제 레이아웃 수법의 제2 실시 형태를 설명하는 도면이다. 이 제2 실시 형태에서는, 양단(양측의 피구동점)의 어느 쪽으로부터도 구동하지 않고, 구동 제어선의 임의의 내분점의 일례로서, 스큐 억제 대상 범위에 있어서의 피구동 원점으로부터의 최원점이 거의 균등하게 배치되도록 합계 3개소를 피구동 원점으로 설정하도록 한 점에 특징을 갖는다. 이하, 이 구동 수법을 “3내분점 균등 구동법”이라고도 한다.

스큐 억제 대상 범위에 있어서의 피구동 원점으로부터의 최원점이 거의 균등하게 배치되도록 합계 3개소를 피구동점으로 설정하기 위해서는, 도 7에 도시한 바와 같이 피구동 원점으로부터의 최원점이 전체 길이의 대략 1/6로 되도록 균등 배분하면 된다.

이 경우, 모든 배선 저항을 R, 모든 기생 용량을 C로 나타내면, 각각의 피구동 원점으로부터의 최원점에 대해서는 배선 저항을 R/6, 기생 용량을 C/6로 나타낼 수 있고, “3내분점 균등 구동법”에 있어서의 피구동 원점으로부터의 최원점의 시정수(τd)는 하기 수학식 4로 나타낼 수 있다. 따라서, 비내분 양단 구동법의 경우에 대해 1/9, 비내분 편단 구동법의 경우에 대해 1/36로 됨을 알 수 있다.

τd=R/6×C/6=RC/36

즉, “3내분점 균등 구동법”의 경우, 도 4의 비내분 편단 구동법 및 도 5의 비내분 양단 구동법에 비교하여 스큐 저감의 이론적 한계를 각각 1/36, 1/9까지 늘릴 수 있음이 예상된다.

전술한 바와 같이, 제1 및 제2 실시 형태에서는, 양단(양측의 피구동점)의 어느 쪽으로부터도 구동하지 않고, 구동 제어선의 임의의 내분점의 일례로서, 스큐 억제 대상 범위에 있어서의 피구동 원점으로부터의 최원점이 거의 균등하게 배치되도록 복수 개소의 내분점을 피구동 원점으로 설정하는 사례를 나타냈으나, 이들 2개의 실시 형태로부터 추측할 수 있는 바와 같이 내분점의 수가 증가할수록 개선 효과가 높아진다.

제어선이 단 하나의 내분점에서 구동된 경우, 스큐는 제어선이 그 양단에서 구동된 때 발생하는 스큐와 동일하게 된다. 그러나, 이 경우에서 조차, 상기 내분점 구동 방법은, 제어 라인이 두 개의 구동 버퍼를 이용하여 양단에서 구동될 때 발생하는 스큐와 유사한 스큐가 단 하나의 구동 버퍼를 이용하여 획득될 수 있다는 이점을 갖는다.

<제3 실시 형태>

도 8은 스큐 억제 레이아웃 수법의 제3 실시 형태를 설명하는 도면이다. 이 제3 실시 형태에서는, 구동 제어선의 임의의 내분점의 일례로서, 배선상의 스큐 억제 대상 범위의 양측의 끝점으로부터 각각 전체 길이에 대해 1/4인 2개소(BFa, BFb) 및 1/2(BFc)의 합계 3개소의 내분점을 피구동 원점으로 설정함과 아울러 양단(양측의 피구동 원점)(BFd, BFe)로부터도 구동하도록 한 점에 특징을 갖는다. 이하, 이 구동 수법을, “양단+3내분점 균등 구동법”이라고도 한다.

이 경우, 도 8에 도시한 바와 같이 모든 배선 저항을 R, 모든 기생 용량을 C로 나타내면, 각각의 피구동 원점으로부터의 최원점에 대해서는 배선 저항을 R/8, 기생 용량을 C/8로 나타낼 수 있고, “양단+3내분점 균등 구동법”의 시정수(τe)는 하기 수학식 5로 나타낼 수 있다. 따라서, 비내분 양단 구동법의 경우에 대해 1/16, 비내분 편단 구동법의 경우에 대해 1/64로 됨을 알 수 있다.

τe=R/8×C/8=RC/64

즉, “양단+3내분점 균등 구동법의 경우, 도 4의 비내분 편단 구동법 및 도 5의 비내분 양단 구동법에 비교하여 스큐 저감의 이론적 한계를 각각 1/64, 1/16까지 늘릴 수 있음이 예상된다. 또한, 제2 실시 형태의 “3내분점 균등 구동법”과의 비교로부터 알 수 있는 바와 같이, 단부 뿐만 아니라 내분점으로부터도 구동함으로써 중앙부의 지연을 억제할 수 있다.

또, 이 제3 실시 형태에서는 양단(양측의 피구동점) 외에 배선상의 스큐 억제 대상 범위의 양측의 끝점으로부터 각각 전체 길이에 대해 1/4인 2개소 및 1/2의 합계 3개소의 내분점을 피구동 원점으로 설정하였으나, 구동 제어선의 임의의 내분점은 3개소로 한정되지 않고, 1 혹은 2개소, 나아가 4개소 이상으로 설정해도 된다.

양단 구동이나 편단 구동을 병용할 것인지나 내분점을 몇 개소로 설정할 것인지 등은, 화소 수, 응답 속도, 부하 저항, 부하 용량에 따라 적절히 정하면 된다. 구동 제어선을 2개 이상으로 늘려 구동을 돕고자 하는 곳에 접속하면 된다.

어느 경우에나 배선 저항이나 부하 용량의 분포가 균일한 경우에는, 스큐 억제 대상 범위에 있어서의 피구동 원점으로부터의 최원점이 거의 균등(즉, 대칭)하게 배치되도록 피구동 원점을 설정하는 것이 좋다.

물론, 피구동 원점으로부터의 최원점이 비대칭으로 배치되도록 피구동 원점을 설정할 수도 있다. 피구동 원점으로부터의 최원점이 비대칭으로 배치되는 경우에도, 배선 저항 및 배선 용량의 곱(시정수)이 동등하게 되는 위치에 피구동 원점을 설정함으로써, 대칭으로 피구동 원점을 설정하는 경우와 동일한 스큐 저감 효과를 얻을 수 있다(후술하는 제4 실시 형태 참조).

예를 들면, 양단(양측의 피구동 원점) 외에 1개의 내분점을 피구동 원점으로 설정할 경우에는, 피구동 원점으로부터의 최원점이 전체 길이의 대략 1/4로 되도록 하면 된다. 이를 위해서는, 그 1개의 내분점을 대강 중간점에 설정하면 된다. 즉, 일렬의 모든 화소에 접속되어 있는 구동 제어선과, 중앙만 접속되어 있는 구동 제어선을 준비한다. 중앙만 접속되어 있는 구동 제어선은, 부하로서 구동하는 화소 트랜지스터의 부하 용량이 적어 모든 게이트에 접속되어 있는 구동 제어선에 비 교하여 양단을 구동하는 구동 버퍼에 가까운 구동 펄스의 상승을 나타내게 된다.

또한, 양단(양측의 피구동 원점)이 아니라 한 쪽 끝점과 내분점을 피구동 원점으로 설정해도 된다. 일례로서는, 내분점을 1개소로 할 경우, 내분점의 위치가 피구동 원점으로 설정되지 않는 측의 끝점으로부터 전체 길이의 대략 1/3이 되도록 하면 된다.

<제4 실시 형태>

도 9는 스큐 억제 레이아웃 수법의 제4 실시 형태를 설명하는 도면이다. 이 제4 실시 형태에서는, 양단(양측의 피구동 원점)의 어느 쪽으로부터도 구동하지 않고, 구동 제어선의 임의의 내분점의 일례로서 피구동 원점으로부터의 최원점이 비대칭으로 배치되고, 또한 배선 저항 및 배선 용량의 곱(즉, 시정수)가 동등해지는 위치에 피구동 원점을 설정하도록 한 점에 특징을 갖는다. 이하, 구동 수법을 “@내분점 비균등 구동법”이라고도 한다. “@”는내분점의 수이다.

배선 저항 및 배선 용량이 배선상에서 균일하지 않은 경우에도, 배선 저항 및 배선 용량의 곱으로 나타나는 최원점의 시정수(τf)가 동등해지는 내분점의 위치를 피구동 원점으로 하여 구동 버퍼로 구동함으로써, 제1∼제3 실시 형태와 동일한 스큐 저감 효과를 얻을 수 있다.

예를 들면, 도 9에 도시한 바와 같이 배선상의 2개소의 비대칭 위치로부터 2개의 구동 버퍼(BFa, BFb)로 구동하는 경우, 모든 최원점(본 예에서는 시정수가 최대로 되는 점)에서 시정수(τf)는 하기 수학식 6으로 나타낼 수 있고, 비내분 양단 구동법의 경우에 대해 1/9, 비내분 편단 구동법의 경우에 대해 1/36로 됨을 알 수 있다.

τf=16RC/27×27=16RC/729

따라서, 이 제4 실시 형태의 “비균등 구동법”의 경우, 도 4의 비내분 편단 구동법 및 도 5의 비내분 양단 구동법에 비교하여 스큐 저감의 이론적 한계를 각각 16/729, 4/729까지 늘릴 수 있음이 예상된다.

이상 설명한 바와 같이, 배선상의 스큐 억제 대상 범위를 포함하는 범위내에 있어서 적어도 구동 제어선의 임의의 내분점(1개소보다 복수 개소가 바람직함)을 피구동 원점으로 하여 구동하도록 하였기 때문에, 스큐 억제 대상 범위내에 있어서의 스큐를 억제할 수 있게 되었다.

특히, 배선 저항이나 부하 용량의 분포가 균일한 경우에 있어서 내분점에 사용하는 구동 버퍼의 수를 결정한 경우, 구동 제어선상에 있어서의 구동 버퍼가 접속되는 피구동 원점으로부터 거리적으로 가장 떨어진 최원점이 거리적으로 균등하게 배치되도록 하면, 실질적인 유효 범위인 스큐 억제 대상 범위내의 배선상의 임의의 피구동점과 구동 버퍼까지 사이의 배선 저항과 부하 용량의 곱인 시정수의 최대값이 극소로 된다.

또한, 배선 저항이나 부하 용량의 분포가 불균일한 경우에 있어서 내분점의 수와 구동 버퍼의 수를 각각 결정한 경우에는, 구동 제어선상에 있어서의 구동 버퍼가 접속되는 피구동 원점으로부터 거리적으로 가장 떨어진 각 최원점에 있어서의 시정수가 균등하게(바람직하게는 최대값이 균등하게) 배치되도록 하면, 효율적으로 개선할 수 있게 된다.

본 발명에서는, 제어선이 제어선상의 피구동점에서 구동되기 때문에, 적은 수의 구동 회로를 이용하여, 스큐가 저지되어야 하는 범위 내에서 스큐가 감소될 수 있다.

피구동점의 위치가 상기 위치가 제어선상의 임의의 피구동점에서의 부하 용량과 임의의 피구동점 및 피구동 원점을 구동하는 구동부 사이의 배선 저항의 곱으로 주어진 시상수의 최대값의 감소를 초래하도록 결정되는 경우, 배선 저항 및 부하 용량이 불균일하게 분포된 때에도, 최적 위치에서 제어선을 구동하는 것이 가능하다.

따라서, 본 발명은 구동 용량의 불균일성에 의해 야기되며, 다수의 화소가 증가하는 경우, 또는 화소가 고속으로 구동되는 경우, 특히 매우 심각해 질 수 있는 문제(스큐)를 해결하는 것을 가능한다. 따라서, 셰이딩 및 다른 문제들을 해결하는 것이 가능하다.

CMOS 이미지 센서는 본 발명이 적용되는 반도체 장치의 예로서 사용된다. 또한, 본 발명은 카메라 모듈 또는 카메라와 같은 물리 정보 취득 장치에 적용된다.

본 발명에 따르면, 구동 제어선상의 내분점에서 구동 제어선을 구동하도록 하였기 때문에, 더 적은 수의 구동 회로를 이용하여 스큐 억제 대상 범위내에서의 스큐를 억제할 수 있다.

또한, 내분점의 위치를 정할 때에 구동 제어선상의 임의의 피구동점과 피구동점을 구동하는 구동부 사이의 배선 저항과 피구동점에서의 부하 용량으로 규정되는 시정수의 최대값이 더 작아지는 위치를 구동 대상의 내분점(피구동점)으로 설정하면, 배선 저항이나 부하 용량의 분포가 불균일한 경우에도 적합한 위치에서 구동 제어선을 구동할 수 있다.

다화소화, 고속화된 경우에 볼 수 있는 구동 능력의 불균일성(스큐)의 문제를 해결할 수 있게 되어 셰이딩 등을 저감할 수 있다.

Claims

물리량의 변화를 검지한 단위 신호를 출력하는 단위 신호 생성부를 각 단위 구성 요소 내에 포함하고, 해당 단위 구성 요소가 소정의 순으로 배치된 반도체 장치로부터 상기 단위 신호를 판독하는 물리 정보 취득 방법으로서,

상기 각 단위 구성 요소로부터 상기 단위 신호를 판독하기 위해 단위 구성 요소를 구동하기 위한 제어선이 상기 제어선상의 내분점에서 구동되는 물리 정보 취득 방법.
제1항에 있어서,

상기 제어선은 상기 제어선상의 복수의 상기 내분점에서 구동되는 물리 정보 취득 방법.
제1항에 있어서,

상기 제어선은 유효 범위에 있어서의 상기 제어선상의 끝점에서 추가로 구동되는 물리 정보 취득 방법.
제3항에 있어서,

상기 제어선은 상기 제어선상의 유효 범위에 있어서의 양쪽의 끝점에서 추가로 구동되는 물리 정보 취득 방법.
물리량의 변화를 검지한 단위 신호를 출력하는 단위 신호 생성부를 각 단위 구성 요소 내에 포함하고, 해당 단위 구성 요소가 소정의 순으로 배치된 반도체 장치로부터 상기 단위 신호를 판독하는 물리 정보 취득 방법으로서,

제어선상의 임의의 피구동점에서의 부하 용량과, 임의의 피구동점 및 피구동 원점에 접속된 구동부 사이의 배선 저항의 곱의 최대값을 더 작게 할 수 있도록 상기 피구동 원점에서 상기 제어선이 구동되는 물리 정보 취득 방법.
제5항에 있어서,

상기 최대값은, 상기 구동 제어선의 어느 한 쪽의 끝점에서만 구동되는 경우의 값보다 더 작은 것을 특징으로 하는 물리 정보 취득 방법.
제5항에 있어서,

상기 최대값은, 상기 구동 제어선이 양쪽의 끝점에서만 구동되는 경우의 값보다 더 작은 물리 정보 취득 방법.
물리량의 변화를 검지한 단위 신호를 출력하는 단위 신호 생성부를 각 단위 구성 요소내에 포함하고, 해당 단위 구성 요소가 소정의 순으로 배치된 반도체 장치로부터 상기 단위 신호를 판독하는 물리 정보 취득 장치로서,

상기 각 단위 구성 요소로부터 상기 단위 신호를 판독하기 위해 단위 구성 요소를 구동하기 위한 제어선상의 내분점에서 상기 제어선을 구동하는 구동 제어부를 포함하는 물리 정보 취득 장치.
제8항에 있어서,

상기 구동 제어부는, 상기 제어선상의 복수의 상기 내분점에서 상기 제어선을 구동하는 물리 정보 취득 장치.
제8항에 있어서,

상기 구동 제어부는, 유효 범위에 있어서의 상기 제어선상의 끝점에서 제어선을 추가로 구동하는 물리 정보 취득 장치.
제10항에 있어서,

상기 구동 제어부는, 유효 범위에 있어서의 상기 제어선상의 양쪽의 단점을 추가로 구동하는 물리 정보 취득 장치.
제8항에 있어서,

상기 반도체 장치를 더 포함하는 물리 정보 취득 장치.
물리량의 변화를 검지한 단위 신호를 출력하는 단위 신호 생성부를 각 단위 구성 요소 내에 포함하고, 해당 단위 구성 요소가 소정의 순으로 배치된 반도체 장 치로부터 상기 단위 신호를 판독하는 물리 정보 취득 장치로서,

상기 제어선상의 임의의 피구동점에서의 부하 용량과, 임의의 피구동점 및 피구동 원점에 접속된 구동부 사이의 배선 저항의 곱의 최대값을 더 작게 할 수 있도록 상기 피구동 원점에서 상기 제어선을 구동하는 구동 제어부를 포함하는 물리 정보 취득 장치.
제13항에 있어서,

상기 반도체 장치를 더 포함하는 물리 정보 취득 장치.
물리량의 변화를 검지한 단위 신호를 출력하는 단위 신호 생성부를 각 단위 구성 요소내에 포함하고, 해당 단위 구성 요소가 소정의 순으로 배치된 물리량 분포 검지를 위한 반도체 장치로서,

유효 범위에 있어서의 각각의 상기 단위 구성 요소와 접속된 해당 단위 구성 요소로부터 상기 단위 신호를 판독하는 구동을 행하기 위한 제어선과,

유효 범위에 있어서의 상기 제어선상의 내분점에서 상기 제어선을 구동하기 위한 인출 배선을 포함하는 반도체 장치.
물리량의 변화를 검지한 단위 신호를 출력하는 단위 신호 생성부를 각 단위 구성 요소내에 포함하고, 해당 단위 구성 요소가 소정의 순으로 배치된 물리량 분포 검지를 위한 반도체 장치로서,

유효 범위에 있어서의 각각의 상기 단위 구성 요소와 접속된 해당 단위 구성 요소로부터 상기 단위 신호를 판독하는 구동을 행하기 위한 제어선과,

상기 제어선상의 임의의 피구동점에서의 부하 용량과, 상기 제어선상의 임의의 피구동점과 피구동 원점에 접속된 구동부 사이의 배선 저항의 곱의 최대값을 더 작게 할 수 있도록 상기 피구동 원점에서의 제어선을 구동하는 인출 배선을 포함하는 반도체 장치.