KR20090088790A

KR20090088790A - 고체촬상장치, 카메라, 및 전자기기

Info

Publication number: KR20090088790A
Application number: KR1020090001049A
Authority: KR
Inventors: 타카시 아베; 료지 스즈키
Original assignee: 소니 가부시끼 가이샤
Priority date: 2008-02-15
Filing date: 2009-01-07
Publication date: 2009-08-20
Also published as: CN101510552B; TWI412271B; TW200935888A; US20120224090A1; JP2009194260A; US8817152B2; US8134625B2; JP5130946B2; US20090207291A1; CN101510552A

Abstract

광전변환소자와 상기 광전변환소자로부터의 신호의 판독에 사용하는 복수의 화소 트랜지스터를 갖는 화소가 2차원적으로 배열된 촬상영역을 갖고, 각 화소를 구동하기 위한 배선이 적층된 고체촬상장치가 제공된다. 화소간의 차광부는 상기 적층된 배선들 중 제1 및 제2 배선을 조합해서 형성된다.

광전변환소자, 신호, 트랜지스터, 화소

Description

고체촬상장치, 카메라, 및 전자기기{SOLID-STATE IMAGING DEVICE, CAMERA, AND ELECTRONIC DEVICE}

본 발명은 2008년 2월 15일에 일본 특허청에 출원된 일본 특허 JP 2008-035361에 관련된 주제를 포함하며, 그 모든 내용은 여기에 참조에 의해 인용된다.

본 발명은 주로 고체촬상장치, 카메라, 및 전자기기에 관한 것이다. 본 발명은, 특히, 광전변환소자에 의해 생성된 전하를 화소신호로 변환하는 변환부를 화소 내에 포함한 고체촬상장치, 예를 들면 ＣＭＯＳ이미지센서 등에 관한 것이다. 또한 본 발명은, 이러한 고체촬상장치를 구비한 카메라 및 전자기기에 관한 것이다. 여기에서, ＣＭＯＳ이미지센서란, ＣＭＯＳ프로세스를 적어도 부분적으로 응용하여 제조된 이미지센서다.

ＣＭＯＳ이미지센서는, 광전변환소자와 복수의 화소 트랜지스터, 소위 ＭＯＳ트랜지스터로 이루어진 화소가 복수, 2차원적으로 배열되어, 광전변환소자에 의해 생성된 전하를 화소신호로 변환해서 판독하는 고체촬상장치다. 최근, ＣＭＯＳ이미지센서는, 휴대전화용 카메라, 디지털 스틸 카메라 혹은 디지털 비디오 카메라 등의 촬상장치로서 주목받고 있다.

도 1에, 일반적인 ＣＭＯＳ이미지센서의 일례를 게시한다. ＣＭＯＳ이미지센서(1)는, 예를 들면 포토다이오드로 이루어진 1개의 광전변환소자(2)와 복수의 화소 트랜지스터(ＭＯＳ트랜지스터)로 이루어진 화소(단위 셀)(3)가 복수 개, 2차원적으로 배열된 촬상영역(4)과, 주변회로로 구성된다.

광전변환소자(2)에서는 빛을 받아서 광전변환에 의해 생성된 신호 전하가 축적된다. 복수의 화소 트랜지스터는, 본 예에서는 전송용 트랜지스터(6)와, 리셋용 트랜지스터(7)와, 증폭용 트랜지스터(8)와, 선택용 트랜지스터(9)의 4개의 트랜지스터로 구성된다. 전송용 트랜지스터(6)는, 광전변환소자(2)에 축적된 신호 전하를 플로팅·디퓨전(ＦＤ), 즉, 증폭용 트랜지스터(8)의 게이트에 전송하기 위한 트랜지스터다. 리셋용 트랜지스터(7)는, 증폭용 트랜지스터(8)의 게이트 전위를 리셋하기 위한 트랜지스터다. 증폭용 트랜지스터(8)는, 신호 전하를 증폭하기 위한 트랜지스터다. 선택용 트랜지스터(9)는, 출력 화소를 선택하기 위한 트랜지스터다.

화소(3)에 있어서는, 전송용 트랜지스터(6)의 소스가 광전변환소자(2)에 접속되고, 그 드레인이 리셋용 트랜지스터(7)의 소스에 접속된다. 전송용 트랜지스터(6)의 게이트에는, 그 게이트 전위를 제어하기 위한 전송 신호 배선(11)이 접속된다. 리셋용 트랜지스터(7)는, 그 드레인이 전원전압 공급선(이하, 전원 배선이라고 한다)(10)에 접속되고, 그 게이트가 게이트 전위를 제어하기 위한 리셋 신호 배선(12)에 접속된다. 증폭용 트랜지스터(8)는, 그 드레인이 전원 배선(10)에 접속되고, 그 소스가 선택용 트랜지스터(9)의 드레인에 접속되고, 그 게이트가 전송용 트 랜지스터(6)와 리셋용 트랜지스터(7) 사이의 플로팅·디퓨전(ＦＤ)에 접속된다. 선택용 트랜지스터(9)는, 그 소스가 화소출력선(14)에 접속되고, 그 게이트가 게이트 전위를 제어하기 위한 선택 신호 배선(13)에 접속된다.

화소출력선(14)에는 정전류를 공급하기 위한 트랜지스터(16)가 접속되어, 선택된 증폭용 트랜지스터(8)에 정전류를 공급하고, 증폭용 트랜지스터(8)를 소스 팔로워로서 동작시켜, 증폭용 트랜지스터(8)의 게이트 전위에 대해 어떤 일정한 전압차를 갖는 전위가 화소출력선(14)에 생성되도록 되어 있다. 트랜지스터(16)의 게이트에는, 트랜지스터(16)가 일정한 전류를 공급하는 포화 영역에서 동작하도록, 일정한 전위를 공급하기 위한 정전위공급선(17)이 접속된다.

부호 32는, 화소를 형성하는 반도체 웰 영역의 전위를 제어하기 위한 그라운드 전위, 부호 33은 그라운드 배선을 나타낸다.

한편, 주변회로로서, 수직선택부(21), 열선택부(22) 및 ＣＤＳ(상관 이중 샘플링)회로(23)가 배치된다. 또한, 화소(3)의 행마다, 출력단이 전송 신호선(11)에 접속된 행선택용 ＡＮＤ소자(25), 출력단이 리셋 신호선(12)에 접속된 행선택용 ＡＮＤ소자(26), 및 출력단이 선택 신호 배선(13)에 접속된 행선택용 ＡＮＤ소자(27)가 각각 배치된다.

각 행의 행선택용 ＡＮＤ소자(25)의 한쪽의 입력단에는, 전송 신호 배선(11)에 전송 펄스를 공급하기 위한 펄스 단자(28)가 접속되고, 다른 쪽의 입력단에는, 수직선택부(21)으로부터의 출력이 접속된다. 각 행의 행선택용 ＡＮＤ소자(26)의 한쪽의 입력단에는, 리셋 신호 배선(12)에 리셋 펄스를 공급하기 위한 펄스 단 자(29)가 접속되고, 다른 쪽의 입력단에는 수직선택부(21)으로부터의 출력이 접속된다. 각 행의 행선택용 ＡＮＤ소자(27)의 한쪽의 입력단에는, 선택 신호 배선(13)에 선택 펄스를 공급하기 위한 펄스 단자(30)가 접속되고, 다른 쪽의 입력단에는, 수직선택부(21)으로부터의 출력이 접속된다.

이러한 구성에 의해, 수직선택부(21)에 의해 선택된 행의 각 신호 배선에만, 각 제어 펄스가 공급된다. 각 화소(3)로부터의 판독 동작은, 도 2에 나타내는 구동신호를 인가해서 다음과 같이 해서 행해진다.

도 2의 전송 신호(펄스) S1은 전송 신호 배선(11)에 공급되고, 리셋 신호(펄스) S2는 리셋 신호 배선(12)에 공급되고, 선택신호(펄스) S3은 선택 신호 배선(13)에 공급된다.

우선, 선택 펄스 S3 및 리셋 펄스 S2를 공급하여, 판독을 행하는 행의 선택용 트랜지스터(9)와, 리셋용 트랜지스터(7)를 도통상태로 해서, 증폭용 트랜지스터(8)의 게이트(소위 플로팅·디퓨전 ＦＤ)의 전위를 리셋한다. 리셋용 트랜지스터(7)를 비도통으로 한 후, 각 화소(3)의 리셋레벨에 대응한 전압을 후단의 ＣＤＳ회로(23)에 판독해 둔다. 다음에 전송 펄스 S1을 공급해서 전송용 트랜지스터(6)를 도통상태로 하고, 광전변환소자(2)에 축적된 전하를 플로팅·디퓨전(ＦＤ), 즉, 증폭용 트랜지스터(8)의 게이트에 전송한다. 전송 종료 후, 전송용 트랜지스터(6)를 비도통상태로 한 후, 축적되어 있던 전하량에 따른 신호레벨의 전압을 후단의 ＣＤＳ회로(23)에 판독한다.

ＣＤＳ회로(23)에서는, 먼저 판독해 둔 리셋레벨과 신호레벨과의 차를 산출 하여, 화소마다 증폭용 트랜지스터의 임계값전압 Ｖｔｈ의 편차 등에 의해 발생하는 고정적인 패턴 노이즈를 상쇄한다. ＣＤＳ회로(23)에 축적된 신호는, 열선택부(22)에 의해 선택되면, 수평신호선(24)을 통해 ＡＧＣ(자동이득제어) 등의 후단의 회로로 판독되어서 처리된다.

도 1에 나타내는 배선들은 복수의 금속 배선을 사용해서 형성된다. 이들 배선은 전송 신호 배선(11), 리셋 신호 배선(12), 선택 신호 배선(13)이나, 신호 출력 배선 즉 화소출력선(14), 수평신호선(24)이나, 전원 배선(10), 그라운드 배선(33) 등의 구동배선이다. 예를 들면 수직방향으로 배선되는 화소출력선(14)은 1층째에, 수평방향으로 배선되는 구동배선 즉 전송 신호 배선(11), 리셋 신호 배선(12) 및 선택 신호 배선(13)과, 그라운드 배선(33)은 2층째에, 전원 배선(10)은 3층째에 각각 형성된다.

또한 전원 배선(10)과 구동배선을, 화소 트랜지스터의 소스·드레인이 되는 확산층, 게이트 전극을 접속하기 위해서는, 층간 절연막의 스루홀을 통해, 3층째로부터 2층째, 2층째로부터 1층째, 1층째로부터 확산층, 게이트 전극에 순차 접속하도록 하고 있다. 광전변환소자에의 집광을, 이들 복수 층의 금속 배선을 통해서 행하는 표면조사형 ＣＭＯＳ 이미지센서에서는, 광전변환소자 바로 위를 피하도록 배선함으로써, 금속 배선에 의한 가려짐을 피하고, 집광효율을 상승시키고 있다. 배선의 층수가 증가하면, 비용 증가와, 어스펙트비의 증가로 집광효율의 저하를 피할 수 없다.

금속 배선의 다른 역할로서는, 화소간의 차광이 있다. 이미지센서 표면에 도 달한 빛은, 온칩 렌즈를 통해 각 광전변환소자에 집광된다. 그러나 빛의 입사각이 클 경우에는, 원래 의도한 광전변환소자의 위치부터 어긋난 곳에 빛이 입사할 가능성이 있다. 이웃한 광전변환소자에 입사한 경우에는, 혼색이 발생하고, 해상도 저하 등의 화질열화가 일어난다. 이에 반해 금속 배선을 광전변환소자 간에 배치함으로써 인접화소에의 혼색을 억제하고, 화질열화를 막을 수 있다. 또한 화소간 차광을 위해, 더미 배선을 형성하는 구성도 제안되었다(일본국 공개특허공보 특개 2005-277404호).

도 3에, 종래의 촬상영역에 포함되는 배선구조의 예를 게시한다. 도 3의 예에서는, 각 배선을 3층 구조로 형성된다. 즉, 화소출력선(14)은 1층째에 수직방향으로 연장하는 금속 배선으로 형성된다. 구동배선이 되는 전송 신호 배선(11), 리셋 신호 배선(12) 및 선택 신호 배선(13)과, 그라운드 배선(33)은, 서로 평행하도록, 2층째의 수평방향으로 연장하는 금속 배선으로 형성된다. 전원 배선(10)은 3층째의 금속 배선으로 형성되어, 격자모양으로 형성된다. 실제로는 전원 배선이나 구동배선을 각 화소 트랜지스터의 확산층, 게이트 전극에 접속하기 위해서, 전술한 바와 같이, 3층째로부터 2층째, 2층째로부터 1층째, 그리고 1층째로부터 접속하도록 한다. 다만 여기에서는 상세한 설명은 생략하고 있다. 3층째의 전원 배선(10)은, 화소간의 차광의 역할을 겸하고 있다.

또한, 일본국 공개특허공보 특개 2003-230055호에는 ＣＭＯＳ고체촬상장치의 배선회로가 기재되어 있다. 일본국 공개특허공보 특개 2005-216886호, 일본국 공개특허공보 특개 평11-204768호에는 ＣＣＤ고체촬상장치에 있어서의 차광막에 대해서 기재되어 있다. 일본국 공개특허공보 특개 2004-104203호에는 ＣＭＯＳ 이미지센서에 있어서의 차광막에 대해서 기재되어 있다.

ＣＭＯＳ이미지센서에서는, 화소 어레이 내에 금속 배선으로, 화소 트랜지스터의 구동, 화소출력, 전원, 그라운드를 위한 배선을 행하고 있다. 배선이 형성되어 있는 측으로부터 광전변환소자에 빛을 입사되는, 소위 표면조사형 ＣＭＯＳ이미지센서에서는, 배선에 의해 빛이 가려지는 것에 의한 감도저하를 피할 필요가 있다. 또한 집광효율을 상승시켜서 감도 향상을 꾀하기 위해서는, 광전변환소자로부터 온칩 렌즈까지의 거리를 짧게 하여 장치 높이를 낮출 필요가 있다.

도 3의 배선구조에서는, 배선 자체의 기생 저항, 용량에 의한 신호 지연의 영향, 셰이딩의 발생 등도 염려된다. 이것들은 화질열화를 초래한다. 예를 들면 광학 사이즈가 큰 ＣＭＯＳ이미지센서에서는, 배선의 기생 저항, 용량이 문제될 경우가 있다. 촬상영역 내의 위치에 따라 화소의 특성이 다르기 때문에, 셰이딩 등의 화질열화가 발생한다. 특히, 전원 배선이나 그라운드 배선은 출력에 대한 영향이 강하기 때문에, 저저항, 저용량의 배선이 기대된다. 한편, 금속 배선은, 화소간의 혼색 억제를 위한 차광에도 이용되고 있다. 이러한 요건, 요구 특성을 만족시키기 위해, 전체적으로 금속 배선의 자유도를 상승시키는 것은 중요하다.

전술한 바와 같이, 화소간의 차광은 격자상의 전원 배선으로 행하고 있으므로, 격자의 개구부를 넓게 함으로써 집광효율을 상승시켜 감도를 상승시킬 수 있다. 그러나 2층째에 금속 배선으로 수평방향을 따라 평행한 4개의 배선을 형성하고 있기 때문에, 배선 밀도가 높아지고, 각 배선의 선폭을 가늘게 해도, 배선의 일부, 도 3에서는 양측의 전송 신호 배선(11) 및 그라운드 배선(33)이 격자상의 전원 배선(10)의 개구(10A)로 돌출되게 된다. 이에 따라, 실제의 개구 면적이 좁아져, 그만큼, 감도가 저하해버린다. 또한 배선의 기생 저항이 증가하여 셰이딩이 발생하기 쉽다.

4개의 배선의 배열 밀도가 높으므로 구동배선과 인접하는 그라운드 배선(33) 사이의 간격이 좁고, 그 때문에 양쪽 배선간의 커플링 용량이 커지고, 그라운드 전위의 변동이 발생하기 쉬워진다. 배선 폭이 좁아 배선의 기생 저항이 큰 것도 그라운드 전위의 변동에 영향을 주고 있다. 그라운드 전위의 변동은 노이즈로서 나타난다.

본 발명은, 상기의 점을 감안하여, 보다 감도의 향상 및 화질의 향상을 꾀한 고체촬상장치, 이 고체촬상장치를 구비한 카메라, 및 이 카메라를 구비한 전자기기를 제공하는 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 고체촬상장치가 제공된다. 고체촬상장치는, 광전변환소자와 상기 광전변환소자로부터의 신호의 판독에 사용하는 복수의 화소 트랜지스터를 갖는 화소가 2차원적으로 배열된 촬상영역을 가지고, 각 화소를 구동하기 위한 배선이 적층 된다. 고체촬상장치에서는, 화소간의 차광부가 상기 적층된 배선 중 복수의 다른 배선을 조합해서 형성된다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 카메라가 제공된다. 카메라는, 고체촬상장치와, 고체촬상장치의 광전변환소자에 입사광을 이끄는 광학계와, 고체촬상장치의 출 력 신호를 처리하는 신호 처리 회로를 구비한다. 고체촬상장치는, 광전변환소자와 상기 광전변환소자로부터의 신호의 판독에 사용하는 복수의 화소 트랜지스터를 갖는 화소가 2차원적으로 배열된 촬상영역을 가지고, 각 화소를 구동하기 위한 배선이 적층 된다. 고체촬상장치에서는, 화소간의 차광부가 상기 적층된 배선 중 복수의 다른 배선을 조합해서 형성된다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 전자기기가 제공된다. 전자기기는 카메라를 포함한다. 카메라는, 고체촬상장치와, 고체촬상소자에 포함된 광전변환소자에 입사광을 이끄는 광학계와, 고체촬상장치의 출력 신호를 처리하는 신호 처리 회로를 갖는다. 고체촬상장치는, 광전변환소자와 상기 광전변환소자로부터의 신호의 판독에 사용하는 복수의 화소 트랜지스터를 갖는 화소가 2차원적으로 배열된 촬상영역을 가지고, 각 화소를 구동하기 위한 배선이 적층 된다. 고체촬상장치에서는, 화소간의 차광부가 상기 적층된 배선 중 복수의 다른 배선을 조합해서 형성된다.

본 발명의 일 실시예에 따른 고체촬상장치에서는, 적층 된 배선 중 복수의 다른 배선으로 차광부가 형성되므로, 다른 층의 배선 밀도가 완화되어, 복수의 배선으로 형성되는 격자상의 차광부의 개구 면적이 넓어진다. 또한 차광을 겸하는 상기 배선, 및 다른 배선의 저저항화, 저용량화를 꾀할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 고체촬상장치에서는, 적층 된 배선 중 복수의 다른 배선으로 형성되는 격자상의 차광부의 개구 면적이 넓어지므로, 집광효율이 높아져 감도의 향상을 꾀할 수 있다. 또한 배선의 저저항화, 저용량화를 꾀할 수 있으므로, 셰이딩 등에 의한 화질열화가 억제되어, 화질향상을 꾀할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 카메라에서는, 상기 고체촬상장치를 구비한다. 따라서 고감도 또한 고화질의 화상을 얻을 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 전자기기에 의하면, 고감도 또한 고화질의 화상을 제공할 수 있는 카메라를 구비한다. 따라서 전자기기의 고성능화를 꾀할 수 있다.

이하, 도면을 참조해서 본 발명의 실시예에 관하여 설명한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 고체촬상장치는, 일반적인 표면조사형 ＣＭＯＳ이미지센서에 적용할 수 있다. 이하의 본 발명의 일 실시예에 관련되는 고체촬상장치는, 전술의 도 1의 개략적인 구성에 적용한 예에 관하여 설명하지만, 이것에 한정되는 것이 아니다.

본 발명의 일 실시예에 관련되는 고체촬상장치, 즉 ＣＭＯＳ이미지센서의 개략적인 구성은, 도 1에서 설명한 것과 유사하다. 즉, 본 실시예의 고체촬상장치는, 촬상영역과, 촬상영역의 주변에 설치된 주변회로로 구성된다. 촬상영역에는, 예를 들면 광전변환소자의 역할을 하는 1개의 포토다이오드와 복수의 화소 트랜지스터(ＭＯＳ트랜지스터)를 각각 포함한 복수 개의 화소(단위 셀)가 배열되어 있다. 도 1에 예시된 복수의 화소 트랜지스터는, 전송용 트랜지스터와, 리셋용 트랜지스터와, 증폭용 트랜지스터와, 선택용 트랜지스터의 4개의 트랜지스터로 구성된다.

전송용 트랜지스터의 게이트에는 전송 신호 배선이 접속되고, 리셋용 트랜지 스터의 게이트에는 리셋 신호 배선이 접속되고, 선택용 트랜지스터의 게이트에는 선택 신호 배선이 접속된다. 선택용 트랜지스터의 소스에는 화소출력선이 접속된다. 또한 리셋용 트랜지스터의 드레인 및 증폭용 트랜지스터의 드레인에는 전원 배선이 접속된다. 또한, 그라운드 배선이 배선된다. 이들 각 배선은 금속 배선으로 이루어지고, 광전변환소자가 형성된 기판 표면 측에 층간 절연막을 통해 다층으로 형성된다.

다층 배선층 위에는, 평탄화 막을 통해 온칩 컬러필터 및 온칩 렌즈가 형성된다.

한편, 주변회로로서, 수직선택부, 열선택부 및 ＣＤＳ(상관 이중 샘플링)회로 등이 배치된다. 또한 화소의 행마다, 출력단이 전송 신호선에 접속된 행선택용 ＡＮＤ소자, 출력단이 리셋 신호선에 접속된 행선택용 ＡＮＤ소자, 및 출력단이 선택신호선에 접속된 행선택용 ＡＮＤ소자가 각각 배치된다.

기타의 구성 및 동작은, 도 1에서 설명한 것과 같으므로, 중복 설명을 생략한다.

또한 본 발명의 일 실시예에 따른 고체촬상장치는, 다층배선에 있어서의 배선구조에 특징이 있다. 도 4에 본 발명의 일 실시예에 따른 고체촬상장치, 특히 그 배선구조의 제1예를 상세히 나타낸다. 제1예의 고체촬상장치(41)는, 촬상영역(42)에 있어서, 금속 배선으로 된 화소출력선(43)을 1층째에 수직방향으로 연장하도록 형성하고, 금속 배선으로 된 전송 신호 배선(44), 리셋 신호 배선(45) 및 선택 신호 배선(46)을 2층째에 서로 평행하게 수평방향으로 연장하도록 형성한다. 또한, 본 실시예에서는, 금속 배선으로 된 전원 배선(47)과 그라운드 배선(48)을 각각 일부 불연속이 되는 격자상으로, 3층째에 형성한다.

전원 배선(47)은, 1개의 격자상을 형성하는 수평의 창살부(47a)가 중앙에서 분리된 형상으로 형성되고, 그라운드 배선(48)도 마찬가지로, 1개의 격자상을 형성하는 수평의 창살부(48a)가 중앙에서 분리된 형상으로 형성된다. 이들 전원 배선(47) 및 그라운드 배선(48)이 서로 분리된 부분에 서로 격자상을 형성하는 수직의 창살부(47b, 48b)가 배치되도록 조합된다. 이 전원 배선(47)과 그라운드 배선(48)에 의해, 화소의 광전변환소자(51)에 대응하는 부분에 개구(52)를 형성한 격자상의 차광부(53)가 형성된다.

그리고 각 전원 배선(47) 및 그라운드 배선(48)에서 분리된 수평의 창살부(47a)끼리, 창살부(48a)끼리는, 전원 배선(47)과 그라운드 배선(48)의 배선 방향이 교차하는 교차 부분에 있어서, 2층째의 금속 배선으로 형성한 접속용 배선(55)에 의해 접속된다.

2층째에서 금속 배선으로 이루어지고 수평방향으로 연장하는 전송 신호 배선(44), 리셋 신호 배선(45) 및 선택 신호 배선(46)은, 전원 배선(47) 및 그라운드 배선(48)의 격자상을 형성하는 수평의 창살부(47a 및 48a)의 선폭 d1, d2(본 예에서는 d1=d2) 내에서 서로 평행해서 형성된다. 그러나 전원 배선(47) 및 그라운드 배선(48)의 교차 부분에서는, 접속용 배선(55)이 형성되어 있기 때문에, 양측의 배선, 본 예에서는 전송 신호 배선(44)과 선택 신호 배선(46)이, 개구(52)의 일부로 돌출되게 형성된다.

본 발명의 제1 실시예에 관련되는 고체촬상장치(41)에 의하면, 일부 불연속의 격자상의 전원 배선(47)과 그라운드 배선(48)을 3층째의 금속 배선으로 형성하는 것과 함께, 이 전원 배선(47) 및 그라운드 배선(48)의 교차 부분의 불연속부분을 2층째의 금속 배선에 의한 접속용 배선(55)으로 접속하고 있다. 그리고, 이 전원 배선(47) 및 그라운드 배선(48)의 조합으로, 격자상의 차광부(53)를 형성하도록 하고 있다. 고체촬상장치의 이러한 구성에 의해, 효과적으로 화소간의 차광을 행해 화소간의 혼색을 억제할 수 있어, 화질을 향상시킬 수 있다. 또한 광전변환소자(51)와 대향하는 개구(52)의 면적을 넓게 할 수 있기 때문에, 집광효율이 향상되어 감도를 높일 수 있다.

즉, 도 3에서는 3층째의 격자상의 전원 배선(10)의 개구(10A) 안에는 2층째의 그라운드 배선(33) 및 전송 신호 배선(11)이 돌출되어 있어, 실효적인 개구는 전원 배선(10)과 전송 신호 배선(11)과 그라운드 배선(33)으로 둘러싸인 영역이 된다. 이에 대하여 본 실시예에 있어서의 차광을 겸하는 배선의 실효적인 개구(52)는, 3층째의 전원 배선(47) 및 그라운드 배선(48)과, 일부 돌출한 2층째의 배선, 예를 들면 전송 신호선(44) 및 선택신호선(46)으로 둘러싸인 영역이다. 따라서 본 실시예에서는 2층째의 배선의 돌출 면적이 작을수록, 개구 면적을 크게 할 수 있고, 종래의 도 3에 비해 집광효율이 오르고, 감도를 향상시킬 수 있다.

그라운드 배선(48)이 3층째에 형성되어 있으므로, 2층째의 신호 배선과의 커플링 용량이 감소한다. 또한 그라운드 배선(48)이 격자모양으로 형성되어 있으므로, 배선 기생 저항이 작아진다. 접속용 배선(55)은 2층째에 형성되어 있지만, 배 선 길이가 짧으므로, 접속용 배선(55)과 이것에 인접하는 신호 배선간의 커플링 용량은 작게 억제할 수 있다. 이러한 구성에 의해, 그라운드 전위의 변동을 억제할 수 있어, 그라운드 전위를 안정화할 수 있다. 그라운드 전위가 안정화됨으로써, 노이즈의 발생을 억제할 수 있다.

또, 전원 배선(47) 및 그라운드 배선(48)이 격자모양으로 형성됨으로써 배선 자체의 기생 저항, 용량을 낮게 억제할 수 있어, 셰이딩의 발생을 억제하고, 셰이딩에 의한 화질열화를 억제할 수 있다. 또한 2층째의 배선 밀도도 종래에 비해서 완화되므로, 배선의 저저항, 저용량화를 꾀하는 것이 가능해진다. 또한 신호 지연의 영향을 억제할 수 있어, 그것에 의해 발생하는 화질저하를 억제할 수 있다.

배선의 층수는 도 3과 같은 3층으로 유지되므로, 광전변환소자의 수광면에서 온칩 렌즈까지의 거리를 짧게 하여 두께를 줄일 수 있고, 감도를 상승시킬 수 있다. 상기의 구성에 의해, 2층째의 배선수를 감하고, 광학적인 가려짐을 억제하는 배선구조를 설계하는 자유도를 상승시킬 수 있다.

제1 실시예에서는, 전술할 바와 같이, 3층째의 금속 배선으로 격자상의 전원 배선(47) 및 그라운드 배선(48)을 형성하고, 두 배선(47 및 48)의 조합으로 격자상의 차광부(53)를 형성하도록 했다. 또, 3층째의 금속 배선으로 신호 배선(44, 45, 46) 중 어느 1개의 신호 배선과, 전원 배선(47) 또는 그라운드 배선(48)을, 도 4와 마찬가지로 해서 일부 불연속의 격자모양으로 형성하고, 접속용 배선(55)을 사용하여, 두 배선의 조합으로 차광부(53)를 형성하도록 구성하는 것도 가능하다. 이 경우에는, 전원 배선(47) 또는 그라운드 배선(48)의 다른 쪽이 2층째의 금속 배선으 로 다른 신호선과 함께, 평행하게 또한 수평방향으로 연장해서 형성된다.

이 구성에 있어서도, 차광부의 개구가 넓어지고, 감도의 향상을 꾀할 수 있다. 또한 배선의 저저항이나, 저용량화로 화질의 향상을 꾀할 수 있다.

도 5에, 본 발명의 일 실시예에 따른 고체촬상장치, 특히 그 배선구조의 제2예를 상세히 나타낸다. 본 실시예에 관련되는 고체촬상장치(61)는, 촬상영역(42)에 있어서, 화소출력선(43)을 수직방향으로 연장하는 1층째의 금속 배선으로 형성하고, 전송 신호 배선(44), 리셋 신호 배선(45) 및 선택 신호 배선(46)을 서로 평행하게 수평방향으로 연장하는 2층째의 금속 배선으로 형성한다. 또한 본 실시예에서는, 전원 배선(47)과 그라운드 배선(48)이 각각 일부 불연속이 되는 격자상으로, 3층째의 금속 배선으로 형성된다.

전원 배선(47)은, 제1의 격자상을 형성하는 수평의 창살부(47a)가 중앙에서 분리된 형상으로 형성되고, 그라운드 배선(48)도 마찬가지로, 제2의 격자상을 형성하는 수평의 창살부(48a)가 중앙에서 분리된 형상으로 형성된다. 이들 전원 배선(47) 및 그라운드 배선(48)은 서로 분리된 부분에 서로 격자상을 형성하는 수직의 창살부(47b, 48b)가 배치되도록 조합된다. 이 전원 배선(47)과 그라운드 배선(48)에 의해, 화소의 광전변환소자(51)에 대응하는 부분에 개구(52)를 형성한 격자상의 차광부(53)가 형성된다.

또, 일부 불연속이 되는 격자상의 전원 배선(47) 및 그라운드 배선(48)은, 제1 실시예에 나타낸 접속용 배선으로 접속하지 않는다. 대신, 현 상태의 단부에서, 불연속으로 한 각 전원 배선(47)을 배선(62)에 의해 공통 접속하고, 불연속으 로 한 각 그라운드 배선(48)을 배선(63)에 의해 공통 접속해서 구성된다.

2층째의 전송 신호 배선(44), 리셋 신호 배선(45) 및 선택 신호 배선(46)은, 수평방향의 전체 길이에 걸쳐 직선모양으로 형성된다. 양측의, 예를 들면 전송 신호 배선(44) 및 선택 신호 배선(46)은, 전원 배선(47)과 그라운드 배선(48)의 조합에 의한 격자상의 차광부(53)에 있어서의 개구(52) 안에 돌출되지 않도록 형성된다. 그 외의 구성은, 제1 실시예와 마찬가지이므로, 중복 설명을 생략한다.

본 발명의 일 실시예에 관련되는 고체촬상장치(61)의 배선구조의 제2예에 의하면, 3층째의 금속 배선으로 형성한 전원 배선(47) 및 그라운드 배선(48)의 조합 패턴에 의해, 격자상의 차광부(53)를 형성하고, 게다가 2층째의 신호 배선(44, 46)이 개구(52) 안에 돌출되지 않는다. 따라서 각 광전변환소자와 대향하는 개구(52)의 면적을 넓게 할 수 있다. 본 예에서의 개구 면적은, 제1예에서의 개구 면적보다 넓어진다. 따라서, 집광효율이 높아지고, 감도가 향상된다.

그라운드 배선(48)이 3층째에 형성되어 있으므로, 2층째의 신호 배선과의 커플링 용량이 적어지고, 그라운드 배선(48)이, 일부 불연속이지만 격자모양으로 형성되어 있으므로, 배선 기생 저항이 작아진다. 따라서, 그라운드 전위의 변동을 억제할 수 있어, 그라운드 전위를 안정화할 수 있다. 그라운드 전위가 안정화됨으로써, 노이즈의 발생을 억제할 수 있다.

또, 전원 배선(47) 및 그라운드 배선(48)이 격자모양으로 형성됨으로써 배선 자체의 기생 저항, 용량을 낮게 억제할 수 있어, 셰이딩의 발생을 억제하고, 셰이딩에 의한 화질열화를 억제할 수 있다. 또한 2층째의 배선 밀도도 종래에 비해서 완화되므로, 배선의 저저항, 저용량화를 꾀하는 것이 가능해진다. 또, 신호 지연의 영향을 억제할 수 있어, 신호 지연에 의해 발생하는 화질저하를 억제할 수 있다.

배선의 층수는 도 3과 같은 3층으로 유지되므로, 광전변환소자의 수광면에서 온칩 렌즈까지의 거리를 짧게 하여 두께를 줄일 수 있으므로, 감도를 상승시킬 수 있다. 상기의 구성에 의해, 2층째의 배선수를 감하고, 광학적인 가려짐을 억제하는 배선구조를 설계하는 자유도를 상승시킬 수 있다.

제2예의 구성에서는, 전원 배선(47), 그라운드 배선(48)의 불연속 부분을 접속용 배선으로 접속하지 않고 있으므로, 전원 배선(47) 및 그라운드 배선(48)의 기생 저항의 저감 측면에서는, 제1예의 구성이 더 유리하다. 종합적으로는 제1예의 구성이, 제2예보다 뛰어나다.

도 6에, 본 발명의 일 실시예에 따른 고체촬상장치, 특히 그 배선구조의 제3예를 나타낸다. 본 실시예에 관련되는 고체촬상장치(71)는, 촬상영역(42)에 있어서, 화소출력선(43)을 1층째의 금속 배선으로 형성하고, 신호 배선 중 어느 2개, 본 예에서는 전송 신호 배선(44) 및 리셋 신호 배선(45)과, 그라운드 배선(48)을 서로 평행하게 수평방향으로 연장하는 2층째의 금속 배선으로 형성한다. 또한, 본 실시예에서는, 전원 배선(47)과 선택신호선(46)을 3층째의 금속 배선으로 형성하고, 이들 전원 배선(47)과 선택 신호 배선(46)의 조합에 의해, 격자상의 차광부(53)가 형성된다.

전원 배선(47)은, 넓은 선폭 d3을 가지고 수직방향으로 연장하도록 소요의 간격, 즉 광전변환소자와 대향하는 간격을 두고 복수 평행하게 형성된다. 선택신호 선(46)은, 넓은 선폭 d4(본 예에서는 d3=d4)을 가지고 수평방향으로 연장하도록 형성된다. 선택신호선(46)은, 전원 배선(47)과 교차하는 부분이 불연속이 되도록 형성되고, 그 단부는, 2층째의 금속 배선으로 형성한 접속용 배선(72)을 통해서 접속된다. 이 수직방향으로 연장하는 전원 배선(47)과 수평방향으로 연장하는 선택신호선(46)에 의해, 화소의 광전변환소자(51)에 대향하는 부분에 개구(52)를 형성한 격자상의 차광부(53)가 형성된다. 각 전원 배선(47)은, 그 단부에서 배선(73)에 의해 공통 접속된다.

2층째의 금속 배선에 의한 수평방향으로 연장하는 전송 신호 배선(44), 리셋 신호 배선(45) 및 그라운드 배선(48)은, 선택 신호 배선(46)의 선폭 d4 내에서 서로 평행하게 형성된다. 그러나, 전원 배선(47)과 선택 신호 배선(46)의 교차 부분에는, 접속용 배선(72)이 형성되어 있기 때문에, 양측의 배선, 본 예에서는 그라운드 배선(48)과 전송 신호 배선(44)이, 교차 부근에서 개구(52)의 일부에 돌출되도록 형성된다. 그 외의 구성은, 제1예와 같으므로, 중복 설명을 생략한다.

본 발명의 일 실시예에 관련되는 고체촬상장치(71)의 배선구조의 제3예에 의하면, 3층째의 금속 배선에 의한 수직방향으로 연장하는 전원 배선(47)과 수평방향으로 연장하는 선택신호선(46)에 의해, 화소의 광전변환소자(51)에 대응하는 부분에 개구(52)를 갖는 격자상의 차광부(53)가 형성된다. 이 차광부(53)에 형서된 개구(52)의 면적은, 제1예와 마찬가지로, 종래의 도 3의 개구 면적보다 넓어지고, 그만큼, 집광효율이 상승하여 감도를 향상시킬 수 있다.

또한 2층째의 배선 밀도가 완화됨으로써, 그라운드 배선(48)과 리셋 신호 배 선(45)과의 커플링 용량이 저감하고, 또 그라운드 배선(48)과 3층째의 선택 신호 배선(46)과의 커플링 용량도 저감 할 수 있다. 이에 따라 그라운드 전위의 변동을 억제하여, 그라운드 전위를 안정화할 수 있다.

또, 본 예에 있어서도, 셰이딩의 발생을 억제하고, 셰이딩에 의한 화질열화를 억제할 수 있다. 또한 2층째의 배선 밀도도 종래에 비해서 완화되므로, 배선의 저저항, 저용량화를 꾀하는 것이 가능하게 되고, 신호 지연의 영향을 억제할 수 있어, 신호 지연에 의해 발생하는 화질저하를 억제할 수 있다.

종합적으로는 제3예보다는, 제1예 및 제2예의 구성이 뛰어나다.

본 실시예의 제3예에 있어서, 선택 신호 배선(46)을, 전송 신호 배선(44) 또는 리셋 신호 배선(45)으로 대체해서 구성할 수도 있다. 또한 화소출력선(43), 구동배선(44, 45, 46) 등으로부터 선택된 2개의 배선을 3층째의 격자상 금속 배선으로 형성하는 것도 적용 가능하다. 또한 배선층수에 관해서도, 3층에 한정되지 않고, 2층, 4층, 그 이상의 층수로 할 수도 있다.

상기 예에서는 단위화소를 구성하는 화소 트랜지스터를 전송용, 리셋용, 증폭용, 선택용 트랜지스터의 4트랜지스터 구성으로 했다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 선택용 트랜지스터를 생략한 전송용, 리셋용, 증폭용 트랜지스터의 3트랜지 스터 구조를 채용한다. 또한 복수의 광전변환소자 및 전송용 트랜지스터에 대하여, 다른 화소 트랜지스터를 공유시킨, 소위 화소공유형 ＣＭＯＳ 이미지센서에도 본 발명의 일 실시예를 적용할 수 있다.

다음에 전술한 본 발명의 실시예에 관련되는 고체촬상장치에 있어서, 3층째의 다른 배선에 각각 다른 전원, 혹은 전원과 신호를 외부에서 공급하기 위한 구성예에 관하여 설명한다.

상기 구성의 설명에 앞서, 동일 층의 다른 배선에 다른 전압, 예를 들면 다른 전원, 혹은 전원과 그라운드를 공급할 경우에 적합한 구성예에 대해서, 종래와 비교해서 설명한다. 본 발명의 실시예에서는, 본 구성예를 이용할 수 있다.

고체촬상장치에 있어서, 신호의 밝기 레벨을 결정하기 위해서는, 기준이 되는 흑 레벨을 설정할 필요가 있다. 이 흑 레벨을 결정하기 위해서는, 금속 배선으로 광전변환소자가 되는 포토다이오드(ＰＤ)를 차광하여 형성한 옵티컬 블랙 화소(이하, ＯＰＢ화소라고 한다)를 사용할 수 있다. 배선층마다, 수평방향, 수직방향으로 용도가 나뉘어져 있는 중에서, 차광 금속 배선에는, 각 화소에 대응해서 개구를 갖는 격자상의 전원 배선의 층을 이용하는 것이 적합하다. 도 7에 나타낸 바와 같이, 차광 금속(81)으로 덮인 ＯＰＢ화소영역(89)의 ＯＰＢ화소(82)는, 유효화소영역(80)의 차광 금속(81)의 개구(84)와 대향하는 유효화소(85)와 특성을 맞추기 위해서, 유효화소(85)의 바로 외주에 형성된다. 또한 ＯＰＢ화소(82)는, 유효화소영역(80) 안에 있어서의 상하, 좌우의 유효화소(85)의 특성차를 캔슬 하기 위해서, 상하 좌우의 4변에 형성된다.

흑 레벨의 기준을 결정하는 역할을 고려하면, ＯＰＢ화소(82)는 유효화소(85)와 같은 특성인 것이 바람직하다. 그러나, 소자상의 배선 패턴이 다르기 때문에, 전기적, 또 제조 프로세스상에 차분이 생기고, 특성이 달라지는 경우가 있다. 이 경우, ＯＰＢ화소(82)와 유효화소(85)에 다른 전원을 공급함으로써 특성의 차분을 캔슬 할 수 있다. 도 7에 나타낸 바와 같이, 유효화소영역(80)의 전원 배선층으로 ＯＰＢ화소영역(89) 상의 차광 금속을 공용할 때에는, 동일 전원이면, 그대로 외부에 전원을 추출할 수 있다. 그러나, 유효화소(85)와 ＯＰＢ화소(82)에 다른 전원을 각각 공급하면, 각 화소들로 이끌어지는 배선들을 분리하고, 개별적으로 전원을 추출할 필요가 있다.

도 8에 나타낸 바와 같이 유효화소(85)는 외주가 ＯＰＢ화소(82)로 둘러싸여 있으므로, 유효화소(85)에 전원을 추출할 경우에는, 외주를 덮고 있는 ＯＰＢ화소영역(89)에 있어서의 ＯＰＢ화소(82) 및 차광 금속(87)의 일부를 생략하고, 그 부분을 통해서 유효화소영역(80)에 있어서의 유효화소(85)의 전원 배선(86)을 추출하는 구성을 생각해본다. ＯＰＢ화소영역(89) 상의 차광 금속(87)은, ＯＰＢ화소(82)의 전원 배선이 된다.

그러나, 이러한 구성을 전원 배선(86, 87)으로 형성하면, 유효화소(85)에의 전원 공급이 비대칭이 된다. 그 결과, 화면 내 셰이딩의 원인이 되어, ＯＰＢ화소(82)를 생략한 만큼, 상하 좌우에서의 특성 차이의 정보가 부족해질 가능성이 있다.

다른 전원의 추출에 대해서는, 전술한 본 발명의 실시예에 관련되는 3층째의 금속 배선으로 전원 배선(47) 및 그라운드 배선(48)을 형성했을 경우에 마찬가지 문제가 발생한다.

따라서 본 발명의 일 실시예에서는, 도 9에 나타낸 바와 같이, 유효화소(85)에서 사용하는 전원을 외부에서 공급할 때, ＯＰＢ화소(82) 위를 차광 금속(87) 이외의 배선층(88)으로 공급하는 구성으로 한다. 이 구성에 의하면, 유효화소영역(80)에 있어서의 전원 배선(86)의 외부추출의 배선(88)은 상하 좌우 대칭으로 도출할 수 있다. 즉, ＯＰＢ화소(82)를 일부 없애거나, 전원 공급의 비대칭성을 발생시키지 않고, ＯＰＢ화소부(82)와 유효화소부(85)에 다른 전원을 공급할 수 있다. 단, 화소 사이즈가 작아 원래의 화소에 1개 배선을 추가하는 것이 곤란해서, 도 9의 수단을 취하는 것이 곤란한 고체촬상장치의 경우에는, 도 8의 수단으로 전원 공급을 행하는 구성으로서, 포토다이오드 위를 통과하지 않는 구성으로 해도 된다.

도 10에, 전술한 제1예의 3층째의 금속 배선으로 전원 배선(47)과 그라운드 배선(48)을 형성한 구성에, 도 9의 전원 배선 및 그라운드 배선의 추출 수단을 적용한 본 발명의 제4예를 나타낸다. 본 예에 관련되는 고체촬상장치(75)는, 광전변환소자(51)를 갖는 유효화소(76)가 배열된 유효화소영역(77) 상의 전원 배선(47)을, 외주의 ＯＰＢ화소(78)가 배열된 ＯＰＢ화소영역(79) 위로 연장해서 차광 금속(91)으로서 공용한다.

유효화소영역(77)에 있어서는, ＯＰＢ화소영역(79)에 인접하는 부분에 무효화소영역(92)이 형성되어 있다.

또한, 본 실시예에서는, 유효화소영역(77)의 그라운드 배선(48)을, 3층째 이 외의 다른 층, 본 예에서는 2층째의 금속 배선에 의한 전압 공급 배선(93)을 통해 외부까지 도출해서 구성한다. 전압 공급 배선(93)은, 본 예에서는 그라운드 전압 공급용 배선이 된다. 이 때, 전압 공급 배선(93)은, 무효화소(92)의 광전변환소자(51) 및 ＯＰＢ화소(78)의 광전변환소자(51)의 바로 위를 지나도록 배선된다. 또한 전압 공급 배선(93)은, 도 9에 나타낸 바와 같이, 상하 좌우의 4변에 대칭성을 가지고, 또한 주위의 무효화소(92)에 대응하는 각 개구(52)를 통과하도록 형성된다. 이 구성에서는, 전원전압은 외주의 ＯＰＢ화소영역(79) 상의 차광 금속(91)으로부터 공급되고, 그라운드 전압은 전압 공급 배선(93)으로부터 공급된다.

또는, 전원 배선(47)과 그라운드 배선(48)의 패턴을, 도 10과 반대의 구성으로 하고, 그라운드 배선(48)을 ＯＰＢ화소영역(79)까지 연장해서 ＯＰＢ화소영역 상의 차광 금속으로서 공용시키고, 전원 배선(47)을 전압 공급 배선(93)을 통해 외부로 도출하도록 구성할 수도 있다.

본 발명의 일 실시예 관련되는 고체촬상장치(75)의 제4예에 의하면, 3층째의 전원 배선(47) 및 그라운드 배선(48) 모두의 상하 좌우 대칭성을 이용하여, 다른 전원, 그라운드 전압의 공급을 행할 수 있다. 그라운드 배선(48)을 외부로 추출하기 위해, ＯＰＢ화소영역(79)의 광전변환소자 바로 위를 통해 배선함으로써, 셀 사이즈가 작은 화소에서도 전원 공급, 그라운드 공급의 비대칭성을 발생시키지 않고, ＯＰＢ화소영역(79)과 유효화소영역(77)에 다른 전위를 공급할 수 있다.

도 11에, 전술한 제1예의 3층째의 금속 배선으로 전원 배선(47)과 그라운드 배선(48)을 형성한 구성에, 도 8의 전원 배선 및 그라운드 배선의 추출 수단을 적 용한 본 발명의 제5예를 나타낸다. 본 예에 관련되는 고체촬상장치(95)는, ＯＰＢ화소영역(79)의 일부를 생략하고, 그 생략한 부분에 전원 배선(47) 또는 그라운드 배선(48)의 어느 한쪽, 본 예에서는 전원 배선(47)을 연장해서 차광 금속(91)으로서 공용된다. 다른 쪽의 그라운드 배선(48)은, 생략 부분을 제외한 기타부의 ＯＰＢ화소영역(79) 위로 연장해서 차광 금속(90)으로서 공용된다. ＯＰＢ화소(78)의 생략 부분은, 도 7에 나타낸 한쪽에만 형성하고, 전원 배선(47)을 한쪽에만 연장해서 구성해도 좋다. 또는, ＯＰＢ화소(78)의 생략 부분을 좌우 대칭 위치에 설치하고, 전원 배선(47)을 좌우 대칭으로 연장해서 구성할 수도 있다.

본 실시예의 일 실시예에 관련되는 고체촬상장치(95)의 제5예에 의하면, 전원 배선(47) 및 그라운드 배선(48)의 외부 추출이 가능하게 되고, 특히, 화소 사이즈가 작은 고체촬상장치에 적용하기 적합하다.

도 12는, 유효화소영역(77)의 전원과 ＯＰＢ화소영역(79)의 전원이 다른 경우의, 각각의 배선의 추출에 적용한 본 발명의 일 실시예에 따른 구성의 다른 예다. 유효화소영역(77)의 무효화소영역(92)을 제외한 기타부 위에는, 차광을 겸하는 격자상의 유효화소용 전원 배선(96)이 형성되고, ＯＰＢ화소영역(79) 위에는 차광 금속을 겸하는 ＯＰＢ화소용 전원 배선(97)이 형성된다. 이들 유효화소용 전원 배선(96)과 ＯＰＢ화소용 전원 배선(97)은, 3층째의 금속 배선에 의해 형성된다.

그리고 유효화소용 전원 배선(96)을, 무효화소(92)의 광전변환소자 위, 및 ＯＰＢ화소(78)의 광전변환소자 위를 가로지르도록 다른 층, 예를 들면 2층째의 금속 배선에 의한 전압 공급 배선(93)을 통하여, 외부로 도출해서 구성한다. 이 구성 에 의하면, 유효화소용 전원 배선(96) 및 ＯＰＢ화소용 전원 배선(97)에, 각각 다른 전원을 공급할 수 있고, 유효화소(76)와 ＯＰＢ화소(78)의 특성을 맞출 수 있다.

도 13에, 비교를 위한 도 7에 대응하는 종래의 전원 배선의 추출예를 게시한다. 도 13에 있어서는, 이해를 쉽게 하기 위해서, 도 10, 도 11 및 도 12와 대응하는 부분에 동일한 부호를 부착하고 있다. 도 13의 예에서는 유효화소영역(77)의 차광 금속을 겸하는 전원 배선(47)을 ＯＰＢ화소영역(79) 위까지 연장해서 구성한다. 전원 배선(47)은 ＯＰＢ화소영역(79) 상의 차광 금속을 겸하는 동시에, 유효화소(76)와 ＯＰＢ화소(78)의 전원 공급에 공용된다.

다음에 3층째의 금속 배선에 의한 2개의 배선에 각각 다른 전압, 혹은 전압, 신호를 공급하기 위한 구성예에 관하여 설명한다. 전원 배선의 추출에 있어서는, 통상, ＯＰＢ화소영역의 차광 금속이 모두 동배선인 경우, ＯＰＢ화소영역의 밖에서 직접 공급할 수 있다(도 7 참조). 이에 대하여 유효화소영역과 ＯＰＢ화소영역으로 전원을 나누고 싶을 경우, 또는 같은 층의 금속 배선으로 전원 배선과 그라운드 배선을 설치할 경우, 일부 ＯＰＢ화소영역(79)을 없애거나, 비대칭 상태에서 전압 공급하는 수단을 생각해 볼 수 있다(도 8 참조). 또한 차광 금속 이외의 층에서 ＯＰＢ화소영역을 통과시키는 것도 생각해 볼 수 있지만, 유효화소에 대하여 새로운 배선을 추가하므로, 셀 사이즈가 작은 화소에서는 이 수단을 취하기 어렵다. 그러나 도 9의 추출 수단을 구성할 때에는, 전원을 나눌 경우나, 전원과 그라운드가 동층인 경우에도, 유효화소영역으로부터의 출력용 배선을 ＯＰＢ화소영역 내의 광 전변환소자 바로 위에 배선하므로, 바람직한 상태에서 전압 공급을 할 수 있다. 예를 들면 셀 사이즈가 작은 화소의 고체촬상장치에 있어서도, ＯＰＢ화소를 없애거나, 전압 공급의 비대칭성을 발생시키지 않고, ＯＰＢ화소영역과 유효화소영역의 동층의 배선에, 다른 전압을 공급할 수 있다.

도 9의 구성은, 전술의 본 발명의 제1, 제2, 제3예의 고체촬상장치에 적용할 수 있다. 도 8의 구성도, 전술의 본 발명의 제1, 제2, 제3예의 고체촬상장치에 적용할 수 있다.

상기의 배선 추출 방법의 예에서는, 전원이나 그라운드 등을 유효화소영역에 접속하는 것을 들었지만, 본 배선 추출 방법은, 구동배선 등에서도, ＯＰＢ화소영역의 외부로부터 ＯＰＢ화소영역을 통과해서 유효화소영역에 입력하고 싶을 때에도 적용할 수 있다.

도 14에, 전술한 본 발명의 일 실시예에 따른 고체촬상장치를 구비한 카메라의 개략적인 구성을 나타낸다. 도 14에 있어서, 본 실시예에 관련되는 카메라(100)는, 광학계(광학렌즈)(101)와, 고체촬상장치(102)와, 신호 처리 회로(103)를 포함해서 이루어진다. 고체촬상장치(102)에는, 전술한 예들 중 어느 하나, 바람직하게는 제1예나 제4예의 배선구조를 갖는 고체촬상장치 등이 적용된다. 광학계(101)는 피사체로부터의 상광(입사광)을 고체촬상장치(102)의 촬상면 위에 결상시키도록 구성된다. 고체촬상장치(102)의 광전변환소자에 일정 기간 동안 신호 전하가 축적된다. 신호 처리 회로(103)는 고체촬상장치(102)로부터의 출력 신호에 대하여 여러 가지 신호 처리를 실시해서 출력한다. 본 실시예의 카메라(100)는, 광학계(101), 고체촬상장치(102) 및 신호 처리 회로(103)가 모듈화된 카메라 모듈의 형태를 포함한다.

본 실시예에 관련되는 카메라(100)에 의하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 고체촬상장치를 구비하므로, 고감도 또한 고화질의 화상을 얻을 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 전술한 도 14의 카메라, 혹은 카메라 모듈을 구비한 전자기기, 예를 들면 휴대전화로 대표되는 휴대 기기 등을 구성할 수 있다. 본 발명의 실시예에 관련되는 전자기기에 의하면, 고감도 및 고화질의 카메라를 구비하므로, 고성능의 전자기기를 제공할 수 있다.

첨부된 청구항이나 그와 동등한 범위 내에 있는 한, 다양한 변형, 조합, 하위 조합, 변경을 할 수 있다는 것은 당업자에게 당연하게 이해된다.

도 1은 ＣＭＯＳ 이미지센서의 일례를 게시하는 개략적인 구성도다.

도 2는 도 1의 ＣＭＯＳ 이미지센서에 인가되는 구동신호를 나타내는 신호 파형도다.

도 3은 종래기술에 따른 ＣＭＯＳ 이미지센서의 배선구조의 예를 게시하는 구성도다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 고체촬상장치의 주요부의 제1예를 나타내는 구성도다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 고체촬상장치의 주요부의 제2예를 나타내는 구성도다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 고체촬상장치의 주요부의 제3예를 나타내는 구성도다.

도 7은 비교를 위한 종래의 전원 공급 수단을 게시하는 개략적인 구성도다.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 고체촬상장치에 적용되는 전압 공급 수단을 게시하는 개략적인 구성도다.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 고체촬상장치에 적용되는 전압/신호 공급 수단의 바람직한 예를 나타내는 개략적인 구성도다.

도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 고체촬상장치의 주요부의 제4예를 나타내는 구성도다.

도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 고체촬상장치의 주요부의 제4예를 나타 내는 구성도다.

도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 유효화소영역과 ＯＰＢ화소영역에 각각 다른 전원을 공급할 경우의 적합한 예를 게시하는 구성도다.

도 13은 비교를 위한 종래의 전원 배선의 예를 게시하는 구성도다.

도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라의 구성을 나타내는 개략적인 구성도다.

Claims

광전변환소자와 상기 광전변환소자로부터 출력되는 신호들의 판독에 사용하는 복수의 화소 트랜지스터를 각각 갖는 화소들이 2차원적으로 배열된 촬상영역과,

상기 각 화소들을 구동하기 위한 적층된 배선들을 구비하고,

상기 화소들간의 차광부는, 상기 배선들 중 제1 및 제2 배선을 조합해서 형성되는 것을 특징으로 하는 고체촬상장치.
제 1항에 있어서,

상기 제1 및 제2 배선이 단일 층 위에 형성되는 것을 특징으로 하는 고체촬상장치.
제 2항에 있어서,

상기 제1 및 제2 배선은 각각 서로 교차하는 배선 방향을 갖도록 형성되고,

상기 제2 배선과 교차하는 위치에서의 상기 제1 배선은, 다른 층 상의 접속용 배선을 통해 접속되는 것을 특징으로 하는 고체촬상장치.
제 3항에 있어서,

상기 제1 및 제2 배선이 각각 일부 불연속이 되는 격자모양으로 형성되어 조합됨으로써 또 다른 격자 구조의 부분들이 형성되고, 개구를 갖는 상기 각각의 부분들이 상기 각 화소들에 포함된 상기 광전변환소자에 공간적으로 대응하는 것을 특징으로 하는 고체촬상장치.
제 4항에 있어서,

상기 제1 및 제2 배선은 전원 배선 및 그라운드 배선인 것을 특징으로 하는 고체촬상장치.
제 5항에 있어서,

상기 전원 배선과 상기 그라운드 배선 중 어느 한쪽에 접속된 전압 공급 배선이, 옵티컬 블랙 화소에 포함된 상기 광전변환소자의 바로 위를 통과하는 것을 특징으로 하는 고체촬상장치.
제 5항에 있어서,

옵티컬 블랙 화소들 중 일부가 생략되어 생략 부분을 형성하고,

상기 전원 배선과 상기 그라운드 배선 중 어느 한쪽이 상기 생략 부분에 연장되고,

상기 전원 배선과 상기 그라운드 배선 중 다른 쪽이 상기 옵티컬 블랙 화소들에 연장되는 것을 특징으로 하는 고체촬상장치.
제 3항에 있어서,

상기 제1 및 제2 배선 중 어느 한쪽에 접속된 전압/신호의 공급 배선이, 옵티컬 블랙 화소에 포함된 상기 광전변환소자의 바로 위를 통과하는 것을 특징으로 하는 고체촬상장치.
제 3항에 있어서,

옵티컬 블랙 화소들 중 일부가 생략되어 생략 부분을 형성하고,

상기 제1 및 제2 배선 중 어느 한쪽이 상기 생략 부분에 연장되고,

상기 제1 및 제2 배선 중 다른 쪽이 상기 옵티컬 블랙 화소들에 연장되는 것을 특징으로 하는 고체촬상장치.
고체촬상장치와,

상기 고체촬상장치에 포함된 광전변환소자에 입사광을 이끄는 광학계와,

상기 고체촬상장치로부터의 출력 신호를 처리하는 신호 처리 회로를 구비한 카메라로서,

상기 고체촬상장치는,

광전변환소자와 상기 광전변환소자로부터 출력되는 신호들의 판독에 사용하는 복수의 화소 트랜지스터를 각각 갖는 화소들이 2차원적으로 배열된 촬상영역과,

상기 각 화소들을 구동하기 위한 적층된 배선들을 구비하고,

상기 화소들간의 차광부는, 상기 배선들 중 제1 및 제2 배선을 조합해서 형성되는 것을 특징으로 하는 카메라.
제 10항에 있어서,

상기 고체촬상장치에 있어서의 상기 제1 및 제2 배선이 단일 층 위에 형성되는 것을 특징으로 하는 카메라.
제 11항에 있어서,

상기 제1 및 제2 배선은 각각 서로 교차하는 배선 방향을 갖도록 형성되고,

상기 제2 배선과 교차하는 위치에서의 상기 제1 배선은, 다른 층 상의 접속용 배선을 통해 접속되는 것을 특징으로 하는 카메라.
제 12항에 있어서,

상기 제1 및 제2 배선이 각각 일부 불연속이 되는 격자모양으로 형성되어 조합됨으로써 또 다른 격자 구조의 부분들이 형성되고, 개구를 갖는 상기 각각의 부분들이 상기 각 화소들에 포함된 상기 광전변환소자에 공간적으로 대응하는 것을 특징으로 하는 카메라.
제 13항에 있어서,

상기 제1 및 제2 배선은 전원 배선 및 그라운드 배선인 것을 특징으로 하는 카메라.
제 14항에 있어서,

상기 전원 배선과 상기 그라운드 배선 중 어느 한쪽에 접속된 전압 공급 배선이, 옵티컬 블랙 화소에 포함된 상기 광전변환소자의 바로 위를 통과하는 것을 특징으로 하는 카메라.
제 14항에 있어서,

옵티컬 블랙 화소들 중 일부가 생략되어 생략 부분을 형성하고,

상기 전원 배선과 상기 그라운드 배선 중 어느 한쪽이 상기 생략 부분에 연장되고,

상기 전원 배선과 상기 그라운드 배선 중 다른 쪽이 상기 옵티컬 블랙 화소들에 연장되는 것을 특징으로 하는 카메라.
카메라를 구비한 전자기기로서,

상기 카메라는,

고체촬상장치와,

상기 고체촬상장치에 포함된 광전변환소자에 입사광을 이끄는 광학계와,

상기 고체촬상장치로부터의 출력 신호를 처리하는 신호 처리 회로를 구비하고,

상기 고체촬상장치는,

광전변환소자와 상기 광전변환소자로부터 출력되는 신호들의 판독에 사용하는 복수의 화소 트랜지스터를 각각 갖는 화소들이 2차원적으로 배열된 촬상영역과,

상기 각 화소들을 구동하기 위한 적층된 배선들을 구비하고,

상기 화소들간의 차광부는, 상기 배선들 중 제1 및 제2 배선을 조합해서 형성되는 것을 특징으로 하는 전자기기.
제 17항에 있어서,

상기 고체촬상장치의 상기 제1 및 제2 배선은,

단일 층 위에 형성된 전원 배선 및 그라운드 배선이고,

각각 일부 불연속이 되는 격자모양으로 형성되어 조합됨으로써 또 다른 격자 구조의 부분들이 형성되고, 개구를 갖는 상기 각각의 부분들이 상기 각 화소들에 포함된 상기 광전변환소자에 공간적으로 대응하고,

각각 서로 교차하는 배선 방향을 갖도록 형성되고,

상기 제2 배선과 교차하는 위치에서의 상기 제1 배선은, 다른 층 상의 접속용 배선을 통해 접속되는 것을 특징으로 하는 전자기기.
제 18항에 있어서,

상기 전원 배선과 상기 그라운드 배선 중 어느 한쪽에 접속된 전압 공급 배선이, 옵티컬 블랙 화소에 포함된 상기 광전변환소자의 바로 위를 통과하는 것을 특징으로 하는 전자기기.