專利名稱：光電轉(zhuǎn)換裝置和圖像拾取設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及包含配置在阱(well)中的單位單元的光電轉(zhuǎn)換裝置， 其中各所述單位單元包含多個(gè)光電轉(zhuǎn)換元件，并涉及包含該光電轉(zhuǎn)換 裝置的圖像拾取設(shè)備。
背景技術(shù)：
通過使用互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)技術(shù)制造的固態(tài)圖像 拾取裝置已顯示出是高性能、多功能和低功率的固態(tài)圖像拾取裝置。 上述的固態(tài)圖像拾取裝置也被稱為CMOS圖像傳感器。日本專利公開 No. 2001-332714公開了示出包含用于固定阱的電位的接觸部分的電 路的示圖(圖4)，該接觸部分為多個(gè)單位單元中的每一個(gè)而設(shè)置，
這里，每個(gè)單位單元包含兩個(gè)像素。
當(dāng)對(duì)于各單位單元包含至少兩個(gè)像素的多個(gè)單位單元中的每一個(gè)
設(shè)置用于固定阱勢(shì)的接觸部分時(shí)，在單位單元的區(qū)域中設(shè)置的導(dǎo)電線 和/或元件的布局的對(duì)稱性變得不規(guī)則，即，布局為不對(duì)稱的，這會(huì)產(chǎn) 生固定模式噪聲。日本專利公開No. 2001-332714既沒有公開也沒有暗 示在單位單元的區(qū)域中設(shè)置的導(dǎo)電線和/或元件的布局的例子。并且， 在曰本專利公開No. 2001-332714中沒有討論在單位單元的區(qū)域中設(shè) 置的導(dǎo)電線和/或元件的布局的對(duì)稱性可影響固定模式噪聲的效果。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明例如提供在單位單元的區(qū)域中具有提高的布局對(duì)稱性的光 電轉(zhuǎn)換裝置。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，提供一種包含配置在阱中的單位單元的光 電轉(zhuǎn)換裝置，其中，每一個(gè)單位單元包含多個(gè)光電轉(zhuǎn)換元件、放大器晶體管以及在光電轉(zhuǎn)換元件和放大器晶體管的柵電極之間配置的多個(gè) 傳輸晶體管。在光電轉(zhuǎn)換裝置中，每一個(gè)單位單元包含被配置為向阱 供給電壓的阱電壓供給線、用于連接阱電壓供給線的阱接觸部分和被 配置為分別控制傳輸晶體管的多條傳輸控制線。在單位單元的區(qū)域中， 多條傳輸控制線相對(duì)于阱電壓供給線對(duì)稱配置。
結(jié)合附圖閱讀以下對(duì)示例性實(shí)施例的說明，本發(fā)明的其它特征和 優(yōu)點(diǎn)將變得明顯，在這些附圖中，類似的附圖標(biāo)記始終表示相同或類
似的部分。


圖l表示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的光電轉(zhuǎn)換裝置的示意性配置。
圖2是表示單個(gè)單位單元的示例性配置的電路圖。 圖3是表示圖2所示的單位單元的示例性配置的平面圖案圖(布 局圖)。
圖4是沿圖3所示的線IV-IV切取的單位單元的截面圖。 圖5是表示圖2所示的單位單元的另一示例性配置的平面圖案圖 (布局圖)。
圖6是沿圖5所示的線VI-VI切取的單位單元的截面圖。 圖7表示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的圖像拾取設(shè)備的示意性配置。 加入說明書中并構(gòu)成其一部分的附圖示出本發(fā)明的實(shí)施例，并與 說明 一起用于解釋本發(fā)明的原理。
具體實(shí)施方式
第一實(shí)施例
以下參照

本發(fā)明的實(shí)施例。
圖1是表示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的光電轉(zhuǎn)換裝置100的示意性配 置的示圖。當(dāng)被用于執(zhí)行成像時(shí)，光電轉(zhuǎn)換裝置100可被稱為固態(tài)圖 像拾取裝置和/或互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)圖像傳感器。在圖 l中，光電轉(zhuǎn)換裝置100包含像素陣列單元11、垂直掃描電路12、相關(guān)雙采樣(CDS )電路13和水平掃描電路14。光電轉(zhuǎn)換裝置100還 包含自動(dòng)增益控制(AGC)電路15、模數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換電路16和定 時(shí)發(fā)生器17。上述的塊11 17被集成到半導(dǎo)體襯底(芯片)18中。
在像素陣列單元11中，多個(gè)單位單元以二維的方式被配置在半導(dǎo) 體襯底18的阱(與將在后面說明的P阱62對(duì)應(yīng))中。每一個(gè)單位單 元包含多個(gè)像素(光電轉(zhuǎn)換元件)。典型地，在單個(gè)像素和單個(gè)行之 間建立--對(duì)應(yīng)關(guān)系。
CDS電路13包含多個(gè)單位CDS電路。每一個(gè)單位CDS電路是 為像素陣列單元11的每一個(gè)像素列和/或多個(gè)像素列相應(yīng)地配置的， 并且被配置為對(duì)于經(jīng)由信號(hào)輸出線33 (在圖2中示出)從垂直掃描電 路12所選擇的行所讀取的信號(hào)執(zhí)行CDS處理。更具體而言，CDS電 路13輸出與復(fù)位電平信號(hào)和從每一個(gè)像素輸出的信號(hào)電平信號(hào)之間 的差對(duì)應(yīng)的信號(hào)。由此，由于像素的復(fù)位電平的變化出現(xiàn)的固定模式 噪聲被去除。
水平掃描電路14依次選擇在經(jīng)受CDS電路13的CDS處理之后 對(duì)于每一個(gè)像素列所存儲(chǔ)的信號(hào)。AGC電路15以適當(dāng)?shù)脑鲆娣糯笥?水平掃描電路14選擇的列的信號(hào)。A/D轉(zhuǎn)換電路16將AGC電路15 放大的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，并將數(shù)字信號(hào)傳送到光電轉(zhuǎn)換裝置 100的外面。定時(shí)發(fā)生器17產(chǎn)生各種類型的定時(shí)信號(hào)，并通過使用定 時(shí)信號(hào)來驅(qū)動(dòng)垂直掃描電路12、 CDS電路13、水平掃描電路14、 AGC 電路15和A/D轉(zhuǎn)換電路16。
上述的配置是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的光電轉(zhuǎn)換裝置的示例性配 置。但是，本發(fā)明不限于上述的配置。例如，可以從光電轉(zhuǎn)換裝置100 中省略A/D轉(zhuǎn)換電路16。根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，可以為每一個(gè)像 素列設(shè)置A/D轉(zhuǎn)換電路16。根據(jù)本發(fā)明的又一實(shí)施例，可以設(shè)置多個(gè) 輸出系統(tǒng)，這里，每一個(gè)輸出系統(tǒng)包含CDS電路13和AGC電路15 等。
圖2是表示單個(gè)單位單元20的示例性配置的電路圖。每一個(gè)單位 單元20例如包含光電轉(zhuǎn)換元件21a、21b、21c和21d，傳輸晶體管22a、22b、 22c和22d，單個(gè)浮置擴(kuò)散(以下稱為FD )單元25，單個(gè)放大 器晶體管23和單個(gè)復(fù)位晶體管24作為電路部件。這里，例如，每一 個(gè)單位單元20包含四個(gè)光電轉(zhuǎn)換元件21a 21d，即，四個(gè)像素。這里， 術(shù)語"單位單元"可表示一組單位像素或單位像素組。
每一個(gè)單位單元20還包含上述的信號(hào)輸出線33，傳輸控制線30a、 30b、 30c和30d以及復(fù)位信號(hào)線31。典型地，信號(hào)輸出線33在設(shè)置 在同一列上的單位單元20之間被共享。典型地，傳輸控制線30a 30d 和復(fù)位信號(hào)線31在沿行方向配置的單位單元20之間被共享。每一個(gè) 單位單元20包含用于向阱供給電壓的線(以下稱為電壓供給線)作為 導(dǎo)電線。以下將說明電壓供給線的細(xì)節(jié)。
每一個(gè)光電轉(zhuǎn)換元件21a 21d的陽極被接地，并且光電轉(zhuǎn)換元件 21a 21d中的每一個(gè)執(zhí)行入射光的光電轉(zhuǎn)換，使得入射光被轉(zhuǎn)換成與 轉(zhuǎn)換的入射光的量對(duì)應(yīng)的電栽流子(電子和/或正空穴)，并且電栽流 子被積累。傳輸晶體管22a 22d中的每一個(gè)將在與傳輸晶體管對(duì)應(yīng)的 光電轉(zhuǎn)換元件中產(chǎn)生的電載流子傳輸?shù)紽D單元25。更具體而言，傳 輸晶體管22a 22d的源極被連接到與傳輸晶體管22a 22d對(duì)應(yīng)的光電 轉(zhuǎn)換元件21a 21d的陰極，并且傳輸晶體管22a 22d的柵極被連接到 與傳輸晶體管22a 22d對(duì)應(yīng)的傳輸控制線30a 30d。并且，傳輸晶體 管22a 22d的漏極與FD單元25和放大器晶體管23的柵極連接。
傳輸晶體管22a 22d被設(shè)置在光電轉(zhuǎn)換元件21a 21d和單個(gè)放大 器晶體管23的柵電極之間。當(dāng)傳輸控制線30a 30d中的每一個(gè)的電 位電平變高時(shí)，在光電轉(zhuǎn)換元件21a 21d中積累的電載流子被傳輸給 FD單元25。 FD單元25積累從選自于光電轉(zhuǎn)換元件21a 21d中的單 個(gè)光電轉(zhuǎn)換元件經(jīng)由與所選擇的單個(gè)光電轉(zhuǎn)換元件對(duì)應(yīng)的傳輸晶體管 而傳輸?shù)碾娸d流子。根據(jù)傳輸給FD單元25的電載流子的量確定FD 單元25的電位。
放大器晶體管23的柵極與FD單元25連接，放大器晶體管23的 漏極與電源線32連接，并且放大器晶體管23的源極與信號(hào)輸出線33 連接。放大器晶體管23基于在FD單元25上積累的電載流子向信號(hào)輸出線33輸出信號(hào)。
復(fù)位晶體管24的源極與FD單元25和放大器晶體管23的柵極連 接，復(fù)位晶體管24的漏極與電源線32連接，并且復(fù)位晶體管24的柵 極與復(fù)位信號(hào)線31連接。當(dāng)復(fù)位信號(hào)線31的電位變高時(shí)，復(fù)位晶體 管24將FD25的電位復(fù)位，即放大器晶體管23的柵極的電位，復(fù)位 為電源線32的電位。
根據(jù)以上的實(shí)施例，傳輸晶體管22a 22d的漏極相互連接，使得 單個(gè)FD單元25被使用。即，放大器晶體管23在光電轉(zhuǎn)換元件21a 21d 間被共享。因此，可減小由設(shè)置在單個(gè)像素中的晶體管所占據(jù)的面積，
并且可增大開口率(單個(gè)像素的面積和光電轉(zhuǎn)換元件的開口面積之間 的比)。優(yōu)選傳輸晶體管22a 22d、放大器晶體管23和復(fù)位晶體管 24中的每一個(gè)包含N型金屬氧化物半導(dǎo)體(MOS)晶體管。但是， 上述的晶體管中的每一個(gè)可包含P型MOS晶體管。
垂直掃描電路12從設(shè)置在像素陣列單元11中的行中選擇用于讀 取的行。通過經(jīng)由復(fù)位晶體管24控制在被選擇用于讀取的行的像素所 屬的單位單元20中設(shè)置的FD單元25的電位使得放大器晶體管23被 導(dǎo)通，并通過激活被選擇用于讀取的行的傳輸晶體管，來實(shí)現(xiàn)對(duì)用于 讀取的行的選擇。對(duì)于在被選擇用于讀取的行的像素所屬的單位單元 20內(nèi)設(shè)置的其它像素，與所述其它像素對(duì)應(yīng)的傳輸晶體管被維持在非 激活狀態(tài)。因此，其它像素不被選擇。并且，在被選擇用于讀取的行 不屬于的單位單元中，經(jīng)由復(fù)位晶體管24控制該單位單元的FD單元 25的電位，使得放大器晶體管23不被導(dǎo)通。
在以二維方式配置在阱中的單位單元20中，沿同一列設(shè)置的單位 單元被并聯(lián)連接到信號(hào)輸出線33。并且，CDS電路13和包含恒流電 路的晶體管34被連接到信號(hào)輸出線33。晶體管34的柵極被從偏壓電 源單元35傳送的恒定電壓施加偏壓，并且晶體管34作為恒流源操作。
當(dāng)在上述的單位單元20中FD單元25的電位被復(fù)位為導(dǎo)通放大 器晶體管23的電位時(shí)，放大器晶體管23和包含恒流電路的晶體管34 形成源極跟隨器。因此，與通過如在放大器晶體管23的源極和柵極之間獲得的電壓那樣多地降低放大器晶體管23的柵極的電位而獲得的 電位對(duì)應(yīng)的信號(hào)被輸出到信號(hào)輸出線33。
根據(jù)上述的光電轉(zhuǎn)換裝置100,對(duì)于像素陣列單元11的每一個(gè)單 位單元20設(shè)置阱接觸。因此，變得能夠防止光電轉(zhuǎn)換元件的面積和開 口率減小，并防止輸出信號(hào)有陰影(shade)，該陰影是由于阱勢(shì)的波 動(dòng)而產(chǎn)生的。
圖3是表示圖2所示的單位單元20的示例性配置的平面圖案圖 (布局圖)。在圖3中，分別在光電轉(zhuǎn)換元件21a 21d的光電轉(zhuǎn)換區(qū) 域(活性(active )區(qū)域)42a、 42b、 42c和42d與FD單元43a、 43b、 43c和43d之間設(shè)置柵電極41a 41d，使得形成傳輸晶體管22a 22d 的柵電極。FD單元43a 43d是傳輸晶體管22a 22d的漏極區(qū)域。柵 電極46、源極區(qū)域47和漏極區(qū)域45b形成放大器晶體管23。柵電極 44、源極區(qū)域43e和漏極區(qū)域45a形成復(fù)位晶體管24。
柵電極41a 41d、 44和46中的每一個(gè)可包含多晶珪。傳輸晶體 管22a 22d的柵電極41a 41d分別經(jīng)由接觸部分52a、 52b、 52c和52d 與作為導(dǎo)電線的傳輸控制線30a 30d連接。復(fù)位晶體管24的柵電極 44經(jīng)由接觸部分53與作為導(dǎo)電線的復(fù)位信號(hào)線31連接。
FD單元43a 43d、放大器晶體管23的柵電極46和復(fù)位晶體管 24的源極區(qū)域43e經(jīng)由接觸部分50a、 50b、 50c、 50d、 51a、 51b和 50e以及至少一條導(dǎo)電線(未示出)相互電連接。于是，F(xiàn)D單元 43a 43d、柵電極46和源極區(qū)域43e被作為FD單元25而使用。復(fù)位 晶體管24的漏極區(qū)域45a和放大器晶體管23的漏極區(qū)域45b經(jīng)由接 觸部分54a和54b與作為導(dǎo)電線(未示出)的電源線32連接。放大器 晶體管23的源極區(qū)域47經(jīng)由接觸部分55與作為導(dǎo)電線(未示出)的 信號(hào)輸出線33連接。
在上述的實(shí)施例中，對(duì)于單個(gè)單位單元20設(shè)置單個(gè)阱接觸區(qū)域 48。阱接觸區(qū)域48經(jīng)由阱接觸部分56與用于向阱供給電壓的線57(以 下稱為電壓供給線57)電連接，這里，電壓供給線57沿行方向延伸 以供給例如接地電平信號(hào)的阱電壓。因此，阱的電壓可被固定。電壓供給線57、傳輸控制線30a 30d和復(fù)位信號(hào)線31被配置為使得它們 相互平行。
根據(jù)上述的實(shí)施例，在每一個(gè)單位單元20的區(qū)域中，傳輸控制線 30a 30d相對(duì)于電壓供給線57對(duì)稱配置(為了解釋提供虛擬線58并 在后面對(duì)其進(jìn)行討論)。因此，根據(jù)上述的實(shí)施例，在每一個(gè)單位單 元20的區(qū)域中設(shè)置的導(dǎo)電線的對(duì)稱性增大，這降低固定模式噪聲。
并且，根據(jù)上述的實(shí)施例，在傳輸控制線30b和30c與電壓供給 線57之間設(shè)置光電轉(zhuǎn)換區(qū)域(活性區(qū)域)42b和42c,使得傳輸控制 線30b和30c與電壓供給線57可彼此相隔足夠的距離而設(shè)置。因此， 變得能夠減小傳輸控制線30b和30c與電壓供給線57之間的寄生電容 以及電壓供給線57的電位的波動(dòng)，這里，電位波動(dòng)是由于傳輸控制線 30b和30c的電位的波動(dòng)而產(chǎn)生的。因此，變得還能夠減小由阱勢(shì)的 波動(dòng)所導(dǎo)致的陰影，這里，特別是當(dāng)光電轉(zhuǎn)換裝置100以高速操作時(shí) 出現(xiàn)這種陰影。
并且，根據(jù)上述的實(shí)施例，放大器晶體管23 (柵電極46、漏極區(qū) 域45b和源極區(qū)域47 )被設(shè)置在每一個(gè)單位單元20的區(qū)域中，使得 虛擬線58延伸穿過放大器晶體管23的柵電極46。這里，虛擬線58 與電壓供給線57和傳輸控制線30a 30d平行并延伸穿過阱接觸部分 56。上述的配置可有效減少對(duì)稱的不規(guī)則性，所述不規(guī)則性由在單位 單元20中設(shè)置單個(gè)放大器晶體管和單個(gè)阱接觸部分而導(dǎo)致。
并且，根據(jù)上述的實(shí)施例，相鄰的兩條復(fù)位信號(hào)線31相對(duì)于設(shè)置 在所述兩條復(fù)位信號(hào)線31之間的電壓供給線57對(duì)稱配置。由于圖3 僅表示單個(gè)單位單元20的配置，因此示出單條復(fù)位信號(hào)線31。當(dāng)以 一維方式和/或二維方式配置多個(gè)上述的單位單元20時(shí)，兩條相鄰的 復(fù)位信號(hào)線31相對(duì)于設(shè)置在所述兩條相鄰的復(fù)位信號(hào)線31之間的電 壓供給線57對(duì)稱配置。復(fù)位信號(hào)線31可被設(shè)置在每一個(gè)單位單元20 的區(qū)域的端部，并且，復(fù)位晶體管24 (柵電極44、漏極區(qū)域45a和源 極區(qū)域43e)可被設(shè)置在每一個(gè)單位單元20的區(qū)域的所述端部。端部 表示單位單元20的區(qū)域的一部分，該部分接近上述的單位單元20和鄰近上述的單位單元20的不同的單位單元20之間的邊界。更具體而 言，在圖3中，端部變?yōu)檠亓蟹较虮舜讼噜彽膯挝粏卧?0之間的邊界。
并且，根據(jù)上述的實(shí)施例，在每一個(gè)單位單元20的區(qū)域中，光電 轉(zhuǎn)換元件21a 21d的光電轉(zhuǎn)換區(qū)域42a 42d相對(duì)于電壓供給線57對(duì) 稱配置。因此，單位單元20的布局的對(duì)稱性可進(jìn)一步增大，并且固定 模式噪聲可減小。
并且，根據(jù)上述的實(shí)施例，傳輸控制線與復(fù)位信號(hào)線和/或傳輸控 制線與電壓供給線相對(duì)于每一個(gè)光電轉(zhuǎn)換元件對(duì)稱配置。
并且，在上述的實(shí)施例中，通過包含單個(gè)光電轉(zhuǎn)換元件21a和與 其連接的單個(gè)傳輸晶體管22a的部分與包含另一單個(gè)光電轉(zhuǎn)換元件 21b和與其連接的另一單個(gè)傳輸晶體管22b的部分來實(shí)現(xiàn)鏡面對(duì)稱。 并且，還通過包含單個(gè)光電轉(zhuǎn)換元件21c和與其連接的單個(gè)傳輸晶體 管22c的部分與包含另一單個(gè)光電轉(zhuǎn)換元件21d和與其連接的另一單 個(gè)傳輸晶體管22d的部分來實(shí)現(xiàn)所述鏡面對(duì)稱。還通過包含光電轉(zhuǎn)換 元件21a和21b與傳輸晶體管22a和22b的部分以及包含光電轉(zhuǎn)換元 件21c和21d與傳輸晶體管22c和22d的部分來實(shí)現(xiàn)所述鏡面對(duì)稱。 根據(jù)上述的鏡面對(duì)稱配置，用于將在單位單元中設(shè)置的FD單元連接 到共有的放大器晶體管的柵極的導(dǎo)電線的長度可比在實(shí)現(xiàn)平移對(duì)稱配 置的情況下所獲得的短。因此，在每一個(gè)單位單元20中配置放大器晶 體管和/或復(fù)位晶體管的自由度增大。
另一方面，根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，可以以平移對(duì)稱方式來配 置光電轉(zhuǎn)換元件(光電轉(zhuǎn)換區(qū)域)。在圖3中，例如，可以替代光電 轉(zhuǎn)換區(qū)域42b和42d來配置形狀與通過平移光電轉(zhuǎn)換區(qū)域42a所獲得 的光電轉(zhuǎn)換區(qū)域相同的光電轉(zhuǎn)換區(qū)域。在這種情況下，放大器晶體管 和復(fù)位晶體管可以被移動(dòng)。
以下，考慮在圖3所示的示例性配置中的拜耳(Bayer)配置系統(tǒng) 下給每一個(gè)光電轉(zhuǎn)換區(qū)域分配濾色器的例子。例如，如果給光電轉(zhuǎn)換 區(qū)域42a分配紅色濾色器，那么給光電轉(zhuǎn)換區(qū)域42c分配另一紅色濾 色器。在這種情況下，分配紅色濾色器的光電轉(zhuǎn)換區(qū)域42a的導(dǎo)電線之間的配置關(guān)系變得等價(jià)于分配紅色濾色器的光電轉(zhuǎn)換區(qū)域42c的導(dǎo) 電線之間的配置關(guān)系。類似地，分配不同的濾色器的光電轉(zhuǎn)換區(qū)域的 導(dǎo)電線之間的配置關(guān)系變得等價(jià)于同樣分配所述不同顏色的另 一濾色 器的光電轉(zhuǎn)換區(qū)域的導(dǎo)電線之間的配置關(guān)系。即，對(duì)于分配相同顏色 的濾色器的光電轉(zhuǎn)換區(qū)域，其中一個(gè)光電轉(zhuǎn)換區(qū)域的傳輸控制線和復(fù) 位信號(hào)線和/或電壓供給線與其它的光電轉(zhuǎn)換區(qū)域的那些相對(duì)于光電 轉(zhuǎn)換區(qū)域?qū)ΨQ配置。上述配置使得能夠減小同一顏色的光電轉(zhuǎn)換元件
(光電轉(zhuǎn)換區(qū)域)之間的入射光量的變化。即使以鏡面對(duì)稱方式或平 移對(duì)稱方式配置光電轉(zhuǎn)換元件，也可獲得相同的效果。
圖4是沿圖3所示的線IV-IV切取的單位單元20的截面圖。根據(jù) 圖4所示的例子，P阱62被設(shè)置在N型襯底61中，形成像素和/或單 位單元的光電轉(zhuǎn)換元件和/或晶體管被設(shè)置在P阱62中。N型區(qū)域65 被設(shè)置為經(jīng)由接觸部分50b和50c及導(dǎo)電線(未示出)連接到放大器 晶體管23的柵電極46的活性區(qū)域(圖3所示的活性區(qū)域43b和43c)。 光電轉(zhuǎn)換區(qū)域42b和42c中的每一個(gè)包含N型雜質(zhì)區(qū)域63、接近 表面的P+區(qū)域64和P阱62的一部分，該部分包圍N型雜質(zhì)區(qū)域63 和P+區(qū)域64。 P+區(qū)域48是經(jīng)由阱接觸部分56連接到電壓供給線57 的活性區(qū)域(阱接觸區(qū)域)。P阱62的電位經(jīng)由電壓供給線57和P十 區(qū)域48被固定到諸如接地電平的阱電壓。通過使用硅上局部氧化
(LOCOS)技術(shù)和淺溝槽隔離(STI)技術(shù)等形成每一個(gè)元件分離區(qū)域 66。元件分離區(qū)域66被設(shè)置在光電轉(zhuǎn)換元件和/或晶體管之間，使得 元件被電隔離。
圖5是表示圖2所示的單位單元20的另一示例性配置的平面圖案 圖(布局圖)。圖6是沿圖5所示的線VI-VI切取的單位單元20的另 一截面圖。光電轉(zhuǎn)換區(qū)域42b和42c中的每一個(gè)包含N型雜質(zhì)區(qū)域63 、 接近表面的P+區(qū)域64和P阱62的一部分，該部分包圍N型雜質(zhì)區(qū) 域63和P+區(qū)域64。 P+區(qū)域67是經(jīng)由阱接觸部分56連接到電壓供給 線57的活性區(qū)域(阱接觸區(qū)域)。P阱62的電位經(jīng)由電壓供給線57 和P+區(qū)域67被固定到諸如接地電平的阱電壓。以比接近光電轉(zhuǎn)換區(qū)域42b和42c中的每一個(gè)的表面的P+區(qū)域 64高的濃度在P+區(qū)域67中注入P+雜質(zhì)離子，使得可防止光電轉(zhuǎn)換 區(qū)域42b和42c受阱接觸區(qū)域影響。通過使用硅上局部氧化(LOCOS) 技術(shù)和淺溝槽隔離(STI)技術(shù)等形成每一個(gè)元件分離區(qū)域66。元件 分離區(qū)域66被設(shè)置在光電轉(zhuǎn)換元件和/或晶體管之間，使得元件被電 隔離。
這里，除了P+區(qū)域67以外，可以通過穿過用于提供阱接觸部分 56的接觸孔注入雜質(zhì)離子來形成用于連接的雜質(zhì)區(qū)域。例如，用于連 接的雜質(zhì)區(qū)域的濃度水平被設(shè)為P+區(qū)域64和67的濃度水平之間的某 處。
并且，不需要設(shè)置P+區(qū)域67。在這種情況下，可以通過穿過用 于形成接觸部分56的接觸孔注入雜質(zhì)離子，在P+區(qū)域64中形成用于 連接的雜質(zhì)區(qū)域。使用接觸孔使得能夠形成尺寸與接觸部分56的底部 相同的雜質(zhì)區(qū)域，這增大開口率。并且，與使用具有較高的雜質(zhì)濃度 的P+區(qū)域67的情況相比，光電轉(zhuǎn)換元件的耗盡層受到更少的影響。
根據(jù)上述的實(shí)施例，光電轉(zhuǎn)換元件至少包含第一光電轉(zhuǎn)換區(qū)域 42b (第一光電轉(zhuǎn)換元件21b)和第二光電轉(zhuǎn)換區(qū)域42c (第二光電轉(zhuǎn) 換元件21c)。并且，在每一個(gè)單位單元20的區(qū)域中，第一光電轉(zhuǎn)換 區(qū)域42b和第二光電轉(zhuǎn)換區(qū)域42c被設(shè)置在同一活性區(qū)域(如圖5所 示，被設(shè)置在兩個(gè)元件分離區(qū)域66之間的區(qū)域)中。并且，阱接觸區(qū) 域67 (阱接觸部分56 )也被設(shè)置在與設(shè)置第一光電轉(zhuǎn)換區(qū)域42b和第 二光電轉(zhuǎn)換區(qū)域42c相同的活性區(qū)域中。因此，阱接觸區(qū)域67(阱接 觸部分56)被設(shè)置，使得防止開口率被減小。
在上述的實(shí)施例中詳細(xì)例示的每一種配置中，每一個(gè)單位單元20 包含四個(gè)像素。但是，本發(fā)明可用于每個(gè)單位單元包含至少兩個(gè)像素 的配置。
根據(jù)上述的每一個(gè)實(shí)施例，每一條導(dǎo)電線具有由所使用的半導(dǎo)體 工藝和/或設(shè)計(jì)規(guī)定的預(yù)定寬度。但是，每一條導(dǎo)電線的形狀可被修改， 使得導(dǎo)電線的一部分的寬度增加，這構(gòu)成本發(fā)明的另一實(shí)施例。圖7表示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的圖像拾取設(shè)備400的示意性配置。 圖像拾取裝置400包含以上述的光電轉(zhuǎn)換裝置100為代表的固態(tài)圖像 拾取裝置1004。通過鏡頭1002在固態(tài)圖像拾取裝置1004的成像表面 上形成對(duì)象的光學(xué)圖像。擋板1001可被設(shè)置在鏡頭1002之外以保護(hù) 鏡頭1002并用作主開關(guān)。鏡頭1002可包含用于調(diào)整從鏡頭1002發(fā)射 的光量的光圏1003。在至少兩個(gè)信道上從固態(tài)圖像拾取裝置1004輸 出的成像信號(hào)通過成像信號(hào)處理電路1005經(jīng)受各種類型的校正處理、 箝位處理等。在所述至少兩個(gè)信道上從成像信號(hào)處理電路1005輸出的 成像信號(hào)在A/D轉(zhuǎn)換器1006中經(jīng)受模數(shù)轉(zhuǎn)換。從A/D轉(zhuǎn)換器1006輸 出的圖像數(shù)據(jù)通過信號(hào)處理單元1007經(jīng)受各種類型的校正處理、數(shù)據(jù) 壓縮等。固態(tài)圖像拾取裝置1004、成像信號(hào)處理電路1005、 A/D轉(zhuǎn)換 器1006和信號(hào)處理單元1007中的每一個(gè)根據(jù)由定時(shí)產(chǎn)生單元1008 所產(chǎn)生的定時(shí)信號(hào)而操作。
成像信號(hào)處理電路1005、 A/D轉(zhuǎn)換器1006、信號(hào)處理單元1007 和定時(shí)產(chǎn)生單元1008中的每一個(gè)可被設(shè)置在與設(shè)置固態(tài)圖像拾取裝 置1004相同的芯片上。通過被配置為總體控制圖像拾取設(shè)備400并執(zhí) 行計(jì)算的單元1009來控制圖像拾取設(shè)備400的上述每一個(gè)部件。圖像 拾取設(shè)備400還包括用于暫時(shí)存儲(chǔ)圖像數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)器單元1010，以及 用于控制記錄介質(zhì)1012以將圖像數(shù)據(jù)記錄到記錄介質(zhì)1012上和/或從 中讀取圖像數(shù)據(jù)的接口 (I/F)單元1011。記錄介質(zhì)1012包含例如半 導(dǎo)體存儲(chǔ)器，并可被插入記錄介質(zhì)控制I/F單元1011中和/或從中被 移除。圖像拾取設(shè)備400還可包含用于與外部計(jì)算機(jī)等通信的外部接 口 (I/F)單元1013。
下面說明圖7所示的圖像拾取設(shè)備400的操作。當(dāng)擋板1001被打 開時(shí)，主電源、控制系統(tǒng)的電源和包含A/D轉(zhuǎn)換器106的成像系統(tǒng)電 路的電源等被依次打開。此后，總體控制和計(jì)算單元1009使光圏1003 的值最小化以控制曝光量。從固態(tài)圖像拾取裝置1004輸出的信號(hào)通過 成像信號(hào)處理電路1005被傳送并被提供給A/D轉(zhuǎn)換器1006。 A/D轉(zhuǎn) 換器1006對(duì)于所述信號(hào)執(zhí)行A/D轉(zhuǎn)換并將通過A/D轉(zhuǎn)換獲得的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)傳送給信號(hào)處理單元1007。信號(hào)處理單元1007處理所述數(shù)字?jǐn)?shù) 據(jù)，將處理過的數(shù)據(jù)提供給總體控制和計(jì)算單元1009?？傮w控制和計(jì) 算單元1009執(zhí)行計(jì)算以確定曝光量?？傮w控制和計(jì)算單元1009基于 所確定的曝光量來控制光圏1003。
然后，總體控制和計(jì)算單元1009從輸出于固態(tài)圖像拾取裝置1004 并被信號(hào)處理單元1007處理的信號(hào)取回高頻成分，并基于所述高頻成 分計(jì)算圖像拾取設(shè)備400和對(duì)象之間的距離。此后，總體控制和計(jì)算 單元100驅(qū)動(dòng)鏡頭1002并確定是否實(shí)現(xiàn)了對(duì)焦。如果確定沒有實(shí)現(xiàn)對(duì) 焦，那么總體控制和計(jì)算單元100重新驅(qū)動(dòng)鏡頭1002并計(jì)算上述的距 離。
在確定實(shí)現(xiàn)對(duì)焦之后，開始主曝光。在完成主曝光之后，從固態(tài) 圖像拾取裝置1004輸出的成像信號(hào)在成像信號(hào)處理電路1005中經(jīng)受 校正處理等，通過A/D轉(zhuǎn)換器1006被A/D轉(zhuǎn)換成圖像數(shù)據(jù)并且被信 號(hào)處理單元1007處理?？傮w控制和計(jì)算單元1009在存儲(chǔ)器單元1010 上積累被信號(hào)處理單元1007處理的圖像數(shù)據(jù)。
此后，在總體控制和計(jì)算單元1009的控制下，在存儲(chǔ)器單元1010 上積累的圖像數(shù)據(jù)經(jīng)由記錄介質(zhì)控制I/F單元1011被記錄到記錄介質(zhì) 1012上。并且，可以經(jīng)由外部1/F單元1013由計(jì)算機(jī)等呈現(xiàn)和處理圖 像數(shù)據(jù)。
這里，圖像拾取設(shè)備400可例如被用作數(shù)字靜物照相機(jī)、攝像機(jī) 和被安裝在包含移動(dòng)電話的終端裝置上的照相機(jī)模塊等。
雖然已參照示例性實(shí)施例說明了本發(fā)明，但應(yīng)理解，本發(fā)明不限 于所公開的示例性實(shí)施例。所附的權(quán)利要求的范圍應(yīng)被賦予最寬的解 釋以包含所有的變更以及等同的結(jié)構(gòu)和功能。
權(quán)利要求
1.一種包含配置在阱中的單位單元的光電轉(zhuǎn)換裝置，其中，每一個(gè)單位單元包含多個(gè)光電轉(zhuǎn)換元件、放大器晶體管、以及配置在光電轉(zhuǎn)換元件和放大器晶體管的柵電極之間的多個(gè)傳輸晶體管，其中，所述單位單元包含被配置為給阱供給電壓的阱電壓供給線；用于連接阱電壓供給線的阱接觸部分；和被配置為分別控制傳輸晶體管的多條傳輸控制線，其中，在單位單元的區(qū)域中，所述多條傳輸控制線相對(duì)于所述阱電壓供給線對(duì)稱配置。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l的光電轉(zhuǎn)換裝置，其中， 所述阱電壓供給線和所述多條傳輸控制線相互平行，并且， 在單位單元的所述區(qū)域中，所述放大器晶體管被配置為使得虛擬線延伸穿過所述放大器晶體管的柵電極，以使所述虛擬線與所述阱電
3.根據(jù)權(quán)利要求1的光^轉(zhuǎn)換裝置，其中，' -所述光電轉(zhuǎn)換元件至少包含第 一光電轉(zhuǎn)換元件和第二光電轉(zhuǎn)換元 件，并且，在單位單元的所述區(qū)域中，所述第一和第二光電轉(zhuǎn)換元件被設(shè)置 在同一活性區(qū)域中。
4.根據(jù)權(quán)利要求l的光電轉(zhuǎn)換裝置，其中， 所述單位單元還包含被配置為將所述放大器晶體管的柵電極的電位復(fù)位的復(fù)位晶體 管；和被配置為控制所述復(fù)位晶體管的復(fù)位信號(hào)線， 其中，所述阱電壓供給線、所述多條傳輸控制線和所述復(fù)位信號(hào) 線相互平行，并且，兩個(gè)相鄰單位單元的各自的復(fù)位信號(hào)線相對(duì)于設(shè)置在所述兩條復(fù)位信號(hào)線之間的阱電壓供給線對(duì)稱配置。
5. 根據(jù)權(quán)利要求l的光電轉(zhuǎn)換裝置，其中， 所述單位單元還包含被配置為將所述放大器晶體管的柵電極的電位復(fù)位的復(fù)位晶體管；和被配置為控制所述復(fù)位晶體管的復(fù)位信號(hào)線， 其中，所述阱電壓供給線、所述多條傳輸控制線和所述復(fù)位信號(hào) 線相互平行，所述復(fù)位信號(hào)線和相鄰的單位單元的復(fù)位信號(hào)線相對(duì)于設(shè)置在所 述兩條復(fù)位信號(hào)線之間的阱電壓供給線對(duì)稱配置，并且，所述復(fù)位晶體管被設(shè)置在相鄰的單位單元的各自區(qū)域的端部上。
6. 根據(jù)權(quán)利要求i的光電轉(zhuǎn)換裝置，其中，在單位單元的區(qū)域中， 所述多個(gè)光電轉(zhuǎn)換元件相對(duì)于所述阱電壓供給線對(duì)稱配置。
7. 根據(jù)權(quán)利要求l的光電轉(zhuǎn)換裝置，其中，在各個(gè)單位單元中設(shè) 置的光電轉(zhuǎn)換元件的數(shù)量是四個(gè)。
8. —種圖像拾取設(shè)備，包括包含配置在阱中的單位單元的光電轉(zhuǎn)換裝置，每一個(gè)單位單元包 含多個(gè)光電轉(zhuǎn)換元件、放大器晶體管、以及配置在光電轉(zhuǎn)換元件與放 大器晶體管的柵電極之間的多個(gè)傳輸晶體管，其中，所述單位單元包 含被配置為給阱供給電壓的阱電壓供給線；用于連接阱電壓供給線的阱接觸部分；和被配置為分別控制傳輸晶體管的多條傳輸控制線，其中，在單位單元的區(qū)域中，所迷多條傳輸控制線相對(duì)于所述阱電壓供給線對(duì)稱配置；和被配置為處理由光電轉(zhuǎn)換裝置所提供的信號(hào)的處理電路。
全文摘要
本發(fā)明公開一種光電轉(zhuǎn)換裝置和一種圖像拾取設(shè)備。在光電轉(zhuǎn)換裝置中，多組單位像素被配置在阱中，其中，每一個(gè)單位像素包含光電轉(zhuǎn)換元件、放大器晶體管和傳輸晶體管。光電轉(zhuǎn)換裝置包含用于給阱供給電壓的線、用于將阱電壓供給線連接到阱的阱接觸部分以及用于控制傳輸晶體管的傳輸控制線。在單位像素組的各自區(qū)域中，傳輸控制線相對(duì)于阱電壓供給線對(duì)稱配置。
文檔編號(hào)H04N5/365GK101290943SQ20081009264
公開日2008年10月22日 申請(qǐng)日期2008年4月16日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月16日
發(fā)明者渡邊高典, 黑田享裕 申請(qǐng)人:佳能株式會(huì)社