專利名稱：固態(tài)圖像獲取裝置及利用其的電子設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種固態(tài)圖像獲取裝置和利用這種固態(tài)圖像獲取裝置的電子設(shè)備，尤
其涉及一種具有由多個(gè)光接收區(qū)域組成的像素部分以及具有這些光接收區(qū)域共用的晶體管的固態(tài)圖像獲取裝置和利用這種固態(tài)圖像獲取裝置的電子設(shè)備。
背景技術(shù)：
需要對(duì)以互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)圖像傳感器為代表的固態(tài)圖像獲取裝置進(jìn)行多重像素改進(jìn)，其中縮小像素以增加相同圖像區(qū)域內(nèi)的像素的數(shù)目。然而，隨著這種多重像素改進(jìn)，入射到單個(gè)像素的絕對(duì)能量下降從而導(dǎo)致靈敏度下降。例如在日本專利No. 2006-173634對(duì)此進(jìn)行了描述。此外，靈敏度下降取決于波長。因此，當(dāng)利用三元色濾波片時(shí)，靈敏度下降表現(xiàn)為紅(R)像素、綠(G)像素和藍(lán)(B)像素之間的輸出差異；當(dāng)利用補(bǔ)色濾波片時(shí)，靈敏度下降表現(xiàn)為黃色像素、青色像素、品紅色像素和綠色像素之間的輸出差異。這些輸出差異破壞了色彩平衡。

發(fā)明內(nèi)容
圖10A是示出晶體管共享型CM0S圖像傳感器的布局模式例子的示意性俯視圖。通常，晶體管布置在相鄰像素之間的邊界部分附近，即，遠(yuǎn)離光電區(qū)域而設(shè)置的位置?？紤]晶體管特性、電容等來設(shè)計(jì)晶體管的放置。 近年來，隨著像素大小的縮小，各個(gè)波長的成像性能差別變成一個(gè)問題。因此，即
使當(dāng)焦點(diǎn)適于光電二極管時(shí)，如圖10B所示，硅襯底表面的R、 Gb (第一綠色)、Gr (第二綠
色)和B像素的能線圖彼此不同。能線圖差別導(dǎo)致諸如靈敏度下降、顏色漸變等問題。 本發(fā)明旨在解決上述問題，并且由此期望提供一種固態(tài)圖像獲取裝置以及利用這
種固態(tài)圖像獲取裝置的電子設(shè)備，這種固態(tài)圖像獲取裝置中，不僅考慮晶體管特性、還考慮
像素中處理的波長來確定晶體管的布局，由此調(diào)整每種顏色的靈敏度平衡。 為實(shí)現(xiàn)上述期望，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，提供一種固態(tài)圖像獲取裝置，包括
像素部分，布置有分別與不同波長對(duì)應(yīng)的多個(gè)光接收區(qū)域；以及晶體管，被所述像素部分的
多個(gè)相鄰光接收區(qū)域共同使用，并且被布置為靠近所述多個(gè)相鄰光接收區(qū)域中的與較短波
長對(duì)應(yīng)的光接收區(qū)域一側(cè)。 本發(fā)明的實(shí)施例中，所共用的晶體管被布置為靠近分別與不同波長對(duì)應(yīng)的多個(gè)光接收區(qū)域中的相鄰光接收區(qū)域之中的與較短波長對(duì)應(yīng)的光接收區(qū)域側(cè)。結(jié)果，大量光可以入射與較長波長對(duì)應(yīng)的光接收區(qū)域側(cè)。 根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，提供一種電子設(shè)備，包括固態(tài)圖像獲取裝置，其包括像素部分，布置有分別與不同波長對(duì)應(yīng)的多個(gè)光接收區(qū)域，以及晶體管，被所述像素部分中的多個(gè)相鄰光接收區(qū)域所共用，并且被布置為靠近所述相鄰光接收區(qū)域中的與較短波長對(duì)應(yīng)的光接收區(qū)域側(cè)；以及圖像處理部分，以圖像形式處理所述固態(tài)圖像獲取裝置的所述光接收區(qū)域中接收到的信號(hào)。
根據(jù)這些實(shí)施例，晶體管的占據(jù)區(qū)域根據(jù)像素的光接收區(qū)域中處理的波長范圍而改變。因此，可以調(diào)整每種顏色的靈敏度平衡。


圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的固態(tài)圖像獲取裝置的結(jié)構(gòu)的示意性截面視圖； 圖2是解釋通用固態(tài)圖像獲取裝置中分別與R、Gr、Gb和B色彩對(duì)應(yīng)的光接收區(qū)域的輸出電壓的圖； 圖3是示出第一實(shí)施例的固態(tài)圖像獲取裝置的像素布局的示意性俯視 圖4是第一實(shí)施例的固態(tài)圖像獲取裝置的像素部分中的晶體管的電路 圖5是解釋第一實(shí)施例的晶體管布局中分別與R、Gr、Gb和B色彩對(duì)應(yīng)的光接收區(qū)域的輸出電壓的圖； 圖6A和6B分別是示出根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的固態(tài)圖像獲取裝置的示意性俯視圖，和示出當(dāng)圖10A所示的晶體管布局應(yīng)用于補(bǔ)色濾波片的布置時(shí)與青色、綠色、黃色和品紅色對(duì)應(yīng)的能線圖的視圖； 圖7是解釋分別與青色、綠色、黃色和品紅色對(duì)應(yīng)的光接收區(qū)域的輸出電壓的圖，此時(shí)圖IOA所示的晶體管布局應(yīng)用于補(bǔ)色濾波片的布置； 圖8是解釋第二實(shí)施例的晶體管布局中的分別與青色、綠色、黃色和品紅色對(duì)應(yīng)的光接收區(qū)域的輸出電壓的圖； 圖9是示出作為本發(fā)明實(shí)施例的電子設(shè)備的固態(tài)圖像獲取設(shè)備結(jié)構(gòu)的框圖；以及
圖IOA和IOB分別是示出晶體管共享型CMOS圖像傳感器的布局模式的示意性俯視圖，和示出分別與紅色、第一綠色、第二綠色和藍(lán)色對(duì)應(yīng)的能線圖的視圖。
具體實(shí)施例方式
在下文參照附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。注意將在下文按照下面順序描述。 1.第一實(shí)施例(RGB彩色濾波片的情況)
2.第二實(shí)施例(CMYG彩色濾波片的情況)
3.電子設(shè)備(固態(tài)圖像獲取設(shè)備)
〈1.第一實(shí)施例>
[固態(tài)圖像獲取裝置的結(jié)構(gòu)] 圖l是示意性截面視圖，示出根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的固態(tài)圖像獲取裝置的結(jié)構(gòu)。在硅襯底10中形成光電二極管11作為光接收區(qū)域，形成各種晶體管20以分別對(duì)應(yīng)于光電二極管11。 所述各種晶體管20是讀晶體管、放大晶體管、選擇晶體管、復(fù)位晶體管等。這種情況下，讀晶體管讀取由對(duì)應(yīng)的一個(gè)光電二極管11引出的電荷。放大晶體管放大對(duì)應(yīng)的一個(gè)光電二極管11的輸出信號(hào)。選擇晶體管選擇對(duì)應(yīng)的一個(gè)光電二極管11。另外，復(fù)位晶體管耗盡所述電荷。因此，必要時(shí)多個(gè)光接收區(qū)域共用所述晶體管20。 在晶體管20之上形成抗反射膜21，通過夾層絕緣膜30在抗反射膜21上面形成
4多個(gè)布線層40。有機(jī)膜50形成的光波導(dǎo)被埋入所述多個(gè)布線層40中，在每個(gè)預(yù)定區(qū)域在有機(jī)膜50上方以預(yù)定布置順序形成RBG色彩濾波片60。此外，形成微鏡70以分別對(duì)應(yīng)于RBG色彩濾波片60。 通過如上所述構(gòu)建的固態(tài)圖像獲取裝置1，外部光被微鏡70會(huì)聚，并通過RGB色彩濾波片60被分離為具有分別與預(yù)定色彩對(duì)應(yīng)的波長的光。與R、 G和B色彩對(duì)應(yīng)的光分別經(jīng)由有機(jī)膜50形成的光波導(dǎo)到達(dá)位于硅襯底21中的各個(gè)光電二極管11。另外，所述光在各個(gè)光電二極管11被光電轉(zhuǎn)換，由此通過驅(qū)動(dòng)晶體管20的操作分別獲得與RGB光量對(duì)應(yīng)的電信號(hào)。 圖2是解釋圖IOA所示的通用固態(tài)圖像獲取裝置的RGB色彩的輸出電壓的圖。通用固態(tài)圖像獲取裝置包括以2 X 2矩陣形式布置的色彩濾波片。以2 X 2矩陣形式布置的色彩濾波片分別對(duì)應(yīng)于紅色、藍(lán)色、第一綠色和第二綠色。參照?qǐng)D2，進(jìn)入與紅色對(duì)應(yīng)的色彩濾波片的光的輸出電壓由"紅色"指示。此外，進(jìn)入與藍(lán)色對(duì)應(yīng)的色彩濾波片的光的輸出電壓由"藍(lán)色"指示。此外，進(jìn)入與第一綠色對(duì)應(yīng)的色彩濾波片(對(duì)應(yīng)于與綠色對(duì)應(yīng)的光接收區(qū)域，布置在與藍(lán)色對(duì)應(yīng)的光接收區(qū)域側(cè)的列中)的光的輸出電壓由"Gb"指示。另外，進(jìn)入與第二綠色對(duì)應(yīng)的色彩濾波片(對(duì)應(yīng)于與綠色對(duì)應(yīng)的光接收區(qū)域，布置在與紅色對(duì)應(yīng)的光接收區(qū)域側(cè)的列中)的光的輸出電壓由"Gr"指示。應(yīng)該注意第一綠色和第二綠色其彼此處理的波長相同。 參照?qǐng)D2，示出輸出電壓"Gr "、"Gb"、"紅色"和"藍(lán)色"的相對(duì)值，此時(shí)輸出電壓"Gr"被設(shè)置為100。在通用固態(tài)圖像獲取裝置中，當(dāng)輸出電壓"Gr"設(shè)置為IOO時(shí)，輸出電壓"Gb"大約是95，輸出電壓"紅色"大約是74，輸出電壓"藍(lán)色"大約是70。
在通用固態(tài)圖像獲取裝置中，由于晶體管被形成為向與第一綠色對(duì)應(yīng)的光接收區(qū)域突出，輸出電壓"Gb"的靈敏度低于輸出電壓"Gr"的靈敏度。此原因在于，圖IOB所示的能線圖的情況下，分別與藍(lán)色和紅色對(duì)應(yīng)的光接收區(qū)域B和R中的各個(gè)能線圖相比較，與第一綠色對(duì)應(yīng)的光接收區(qū)域Gr中的能線圖擴(kuò)展，并由此受到位于光接收區(qū)域R、Gb、Gr和B外圍的晶體管的影響。這將破壞R、Gb、Gr和B色彩之間的靈敏度平衡。第一實(shí)施例的特征在于考慮晶體管的布置來調(diào)整紅色、第一綠色、第二綠色和藍(lán)色之間的靈敏度平衡。
[像素布局] 圖3是示出根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的固態(tài)圖像獲取裝置的像素布局的示意性俯視圖。參照?qǐng)D3，主要示出多個(gè)像素部分，每一個(gè)像素部分中，分別具有與不同波長對(duì)應(yīng)的多個(gè)光接收區(qū)域。在一個(gè)像素部分中以2X2矩陣形式布置多個(gè)光接收區(qū)域(圖中由雙點(diǎn)劃線指示)。多個(gè)光接收區(qū)域中，通過形成在外部光入射側(cè)的色彩濾波片(未示出)，對(duì)應(yīng)的波長彼此不同。第一實(shí)施例中，光接收區(qū)域的尺寸是1.75ym2。 圖3的情況下，設(shè)置四個(gè)光接收區(qū)域，即與藍(lán)色對(duì)應(yīng)的光接收區(qū)域B、與紅色對(duì)應(yīng)的光接收區(qū)域R、與第一綠色對(duì)應(yīng)的光接收區(qū)域Gb (對(duì)應(yīng)于與綠色對(duì)應(yīng)的光接收區(qū)域Gb，布置在與藍(lán)色對(duì)應(yīng)的光接收區(qū)域B側(cè)的列中)和與第二綠色對(duì)應(yīng)的光接收區(qū)域Gr(對(duì)應(yīng)于與綠色對(duì)應(yīng)的光接收區(qū)域Gr，布置在與藍(lán)色對(duì)應(yīng)的光接收區(qū)域R側(cè)的列中)，作為以2 X 2矩陣形式布置的光接收區(qū)域。應(yīng)該注意第一綠色和第二綠色其彼此處理的波長相同。
這四個(gè)光接收區(qū)域B、R、Gb和Gr中，與藍(lán)色對(duì)應(yīng)的光接收區(qū)域B和與紅色對(duì)應(yīng)的光接收區(qū)域R分別位于一個(gè)對(duì)角位置。另外，與第一綠色對(duì)應(yīng)的光接收區(qū)域Gb和與第二綠色對(duì)應(yīng)的光接收區(qū)域Gr分別位于另一個(gè)對(duì)角位置。 在光接收區(qū)域B與R之間以及在光接收區(qū)域Gb與Gr之間，分別形成讀晶體管Tr (B) 、Tr (R)和Tr (Gb)和Tr (Gr)。這種情況下，讀晶體管Tr (B)和Tr (R)分別讀出在光接收區(qū)域B和R的光電轉(zhuǎn)換過程中獲得的電荷。另外，讀晶體管Tr(Gb)和Tr(Gr)分別讀出在光接收區(qū)域Gb和Gr的光電轉(zhuǎn)換過程中獲得的電荷。 此外，光接收區(qū)域B、R、Gb和Gr共用的各種晶體管布置在像素部分的外圍。放大晶體管AMP. Tr、復(fù)位晶體管RST. Tr和選擇晶體管SEL. Tr中的至少一個(gè)是共用的晶體管。這種情況下，每個(gè)放大晶體管AMP. Tr以浮置擴(kuò)散的形式被提供，并且將從對(duì)應(yīng)一個(gè)的光接收區(qū)域讀取的電荷轉(zhuǎn)換成電壓。每個(gè)復(fù)位晶體管RST.Tr對(duì)所述電荷復(fù)位。另外，選擇晶體管SEL. Tr選擇變成讀取目標(biāo)的光接收區(qū)域。 圖4是示出位于像素部分中的晶體管結(jié)構(gòu)的電路圖。注意，盡管在圖4分別示出了與紅色和藍(lán)色對(duì)應(yīng)的光接收區(qū)域R和B有關(guān)的晶體管Tr (R) 、 Tr (B) 、 AMP. Tr、 RST. TR和SEL. Tr，與圖4的情況相似地，分別配置了與第一和第二綠色對(duì)應(yīng)的光接收區(qū)域Gb和Gr有關(guān)的晶體管Tr (Gb) 、 Tr (Gr) 、 AMP. Tr、 RST. Tr和SEL. Tr 。 第一實(shí)施例中，在多個(gè)像素部分中，其中每個(gè)像素部分中以2X2矩陣的形式布置多個(gè)光接收區(qū)域，沿對(duì)角線布置的兩個(gè)光接收區(qū)域與沿與像素部分垂直相鄰的像素部分中的那兩個(gè)晶體管的對(duì)角線相同的對(duì)角線布置的兩個(gè)光接收區(qū)域相配，從而這四個(gè)光接收區(qū)域之間共享晶體管。 圖3所示的布局中，與紅色對(duì)應(yīng)的光接收區(qū)域R和與藍(lán)色對(duì)應(yīng)的光接收區(qū)域B在彼此垂直相鄰的像素部分中彼此相配，從而構(gòu)建四個(gè)光接收區(qū)域R、B以及R、B的共享單元。此外，與第一綠色對(duì)應(yīng)的光接收區(qū)域Gb和與第二綠色對(duì)應(yīng)的光接收區(qū)域Gr彼此相配，從而構(gòu)建四個(gè)光接收區(qū)域Gb、 Gr以及Gb、 Gr的共享單元。 構(gòu)建所述共享單元的四個(gè)光接收區(qū)域在這四個(gè)光接收區(qū)域之間共享放大晶體管AMP. Tr、選擇晶體管SEL. Tr和復(fù)位晶體管RST. Tr。 圖4所示的電路圖中，在共享單元之中，為各自對(duì)應(yīng)于紅色的光接收區(qū)域R、R和各自對(duì)應(yīng)于藍(lán)色的光接收區(qū)域B、 B構(gòu)成的四個(gè)光接收區(qū)域，彼此垂直相鄰的像素部分具有共享的晶體管Tr (R) 、 Tr (B)、以及Tr (R) 、 Tr (B)、以及AMP. Tr、 RST. Tr和SEL. Tr的電路結(jié)構(gòu)。
圖4所示的電路中，讀晶體管Tr (R)連接到與紅色對(duì)應(yīng)的光接收區(qū)域R中的光電二極管，讀晶體管Tr(B)連接到與藍(lán)色對(duì)應(yīng)的光接收區(qū)域B中的光電二極管。讀晶體管Tr (R)和讀晶體管Tr (B)的輸出端均連接到放大晶體管SMP. Tr的柵極端。
放大晶體管AMP. Tr的輸出信號(hào)由選擇晶體管SEL. Tr控制。也就是說，選擇晶體管SEL.Tr根據(jù)讀晶體管Tr(R)和Tr(B)的輸出定時(shí)而操作，以在與紅色對(duì)應(yīng)的信號(hào)幅值和與藍(lán)色對(duì)應(yīng)的信號(hào)幅值之間切換。 電源電壓Vdd連接到選擇晶體管SEL. Tr，由此與輸入到放大晶體管AMP. Tr的柵極
的紅色信號(hào)或藍(lán)色信號(hào)對(duì)應(yīng)的輸出信號(hào)被發(fā)送到相關(guān)雙采樣(CDS)電路。 另一方面，讀晶體管Tr(R)和Tr(B)還連接到復(fù)位晶體管RST. Tr。當(dāng)完成信號(hào)輸
出以后復(fù)位晶體管RST. Tr以預(yù)定定時(shí)而導(dǎo)通時(shí)，浮置擴(kuò)散的電勢(shì)變成電源電勢(shì)Vdd，從而
提供復(fù)位狀態(tài)。 盡管圖4示出與紅色和藍(lán)色對(duì)應(yīng)的共享單元的電路結(jié)構(gòu)，以上還可應(yīng)用于與第一綠色和第二綠色對(duì)應(yīng)的共享單元的電路結(jié)構(gòu)。 第一實(shí)施例的特征在于關(guān)于以上述方式共用的晶體管的布局，將這些晶體管布置為靠近相鄰光接收區(qū)域之中的與較短波長對(duì)應(yīng)的光接收區(qū)域側(cè)。 返回圖3，與藍(lán)色對(duì)應(yīng)的光接收區(qū)域B和與第一綠色對(duì)應(yīng)的光接收區(qū)域Gb在圖中彼此橫向相鄰。這種情況下，由于藍(lán)色波長短于綠色波長，共用的晶體管被布置為靠近與藍(lán)色對(duì)應(yīng)的光接收區(qū)域B側(cè)。圖3所示的結(jié)構(gòu)中，選擇晶體管SEL. Tr和放大晶體管AMP. Tr被布置為靠近與藍(lán)色對(duì)應(yīng)的光接收區(qū)域B側(cè)。注意，選擇晶體管SEL. Tr和放大晶體管AMP.Tr之外的晶體管也可以被布置為靠近與藍(lán)色對(duì)應(yīng)的光接收區(qū)域B側(cè)。
此外，再次參照?qǐng)D3，與第二綠色對(duì)應(yīng)的光接收區(qū)域Gr和與紅色對(duì)應(yīng)的光接收區(qū)域R在圖中彼此橫向相鄰。這種情況下，由于綠色的波長短于紅色波長，共同使用的晶體管被布置為靠近與第二綠色對(duì)應(yīng)的光接收區(qū)域Gr側(cè)。圖3所示的結(jié)構(gòu)中，復(fù)位晶體管RST.Tr被布置為靠近與第二綠色對(duì)應(yīng)的光接收區(qū)域Gr側(cè)。注意，復(fù)位晶體管RST. Tr之外的晶體管也可以被布置為靠近與第二綠色對(duì)應(yīng)的光接收區(qū)域Gr側(cè)。 第一實(shí)施例中，與圖IOA所示的通用固態(tài)圖像獲取裝置的電路布局相比較，共用的選擇晶體管SEL. Tr和放大晶體管AMP. Tr被布置為靠近與藍(lán)色對(duì)應(yīng)的光接收區(qū)域B側(cè)。因此，可以在與第一綠色對(duì)應(yīng)的光接收區(qū)域Gb的外圍獲取寬廣空間。結(jié)果，與圖IOA所示的通用固態(tài)圖像獲取裝置的情況相比較，與第一綠色對(duì)應(yīng)的光接收區(qū)域Gb的輸出電壓與與第二綠色對(duì)應(yīng)的光接收區(qū)域Gr的輸出電壓之間的平衡能夠恰當(dāng)平衡。
此外，復(fù)位晶體管RST. Tr被布置為靠近與第二綠色對(duì)應(yīng)的光接收區(qū)域Gr側(cè)。結(jié)果，接地的接觸孔H被提供在與紅色對(duì)應(yīng)的光接收區(qū)域R附近，其中有獲得的空間。
[靈敏度比較] 圖5是示出第一實(shí)施例的晶體管的電路布局中與紅色、第一綠色、第二綠色和藍(lán)色對(duì)應(yīng)的光接收區(qū)域R、 Gb、 Gr和B的輸出電壓的圖。在圖5，進(jìn)入與紅色對(duì)應(yīng)的色彩濾波片的光的輸出電壓由"紅色"指示。此外，進(jìn)入與藍(lán)色對(duì)應(yīng)的色彩濾波片的光的輸出電壓由"藍(lán)色"指示。此外，進(jìn)入與第一綠色對(duì)應(yīng)的色彩濾波片的光的輸出電壓由"Gb"指示。此外，進(jìn)入與第二綠色對(duì)應(yīng)的色彩濾波片的光的輸出電壓由"Gr"指示。另外，圖5示出關(guān)于與紅色、藍(lán)色、第一綠色和第二綠色分別對(duì)應(yīng)的光接收區(qū)域R、B、Gb和Gr的輸出電壓"紅色"、"藍(lán)色"、"Gb "和"Gr "，在布局改進(jìn)之前的靈敏度和布局改進(jìn)之后的靈敏度。
圖5示出分別與紅色、藍(lán)色、第一綠色和第二綠色對(duì)應(yīng)的光接收區(qū)域R、B、Gb和Gr的輸出電壓的相對(duì)值，此時(shí)光接收區(qū)域"Gr"的輸出電壓Gr被設(shè)置為100。應(yīng)該明白，當(dāng)利用根據(jù)第一實(shí)施例的晶體管的布局時(shí)，能夠提高光接收區(qū)域"Gb"的輸出電壓Gb的靈敏度，并且輸出電壓"藍(lán)色"的靈敏度幾乎不會(huì)引起下降。 幾乎不會(huì)引起輸出電壓"藍(lán)色"的靈敏度下降的原因如下。也就是說，在圖IOB所示的能線圖的情況下，與分別與第一綠色、第二綠色和紅色對(duì)應(yīng)的光接收區(qū)域Gb、Gr和R中的任何其它能線圖相比較，與藍(lán)色對(duì)應(yīng)的光接收區(qū)域B中的能線圖被集中?；谶@個(gè)原因，輸出電壓"藍(lán)色"很難受到位于光接收區(qū)域B、 Gb、 Gr和R外圍的放大晶體管AMP. Tr、復(fù)位晶體管RST. Tr和選擇晶體管SEL. Tr的影響。 另一方面，能夠提高輸出電壓"Gb"的靈敏度的原因如下。也就是說，與分別與紅色和藍(lán)色對(duì)應(yīng)的光接收區(qū)域R和B的每個(gè)能線圖相比較，與第一綠色對(duì)應(yīng)的光接收區(qū)域Gb的能線圖擴(kuò)展。結(jié)果，放大晶體管AMP. Tr、復(fù)位晶體管RST. Tr和選擇晶體管SEL. Tr都沒有被布置在與第一綠色對(duì)應(yīng)的光接收區(qū)域Gb的外圍，由此能夠有效獲得靈敏度的增強(qiáng)效果。
結(jié)果，與第一綠色對(duì)應(yīng)的光接收區(qū)域Gb的靈敏度和與第二綠色對(duì)應(yīng)的光接收區(qū)域Gr的靈敏度能夠被恰當(dāng)調(diào)整，并且不會(huì)降低分別與藍(lán)色和紅色對(duì)應(yīng)的光接收區(qū)域B和R的靈敏度。因此，可以恰當(dāng)平衡分別與紅色、藍(lán)色、第一綠色和第二綠色對(duì)應(yīng)的光接收區(qū)域R、B、Gb和Gr的靈敏度。
〈2.第二實(shí)施例>
[像素布局] 圖6A和6B分別是解釋根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的固態(tài)圖像獲取裝置的視圖。具體地，圖6A是示出根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的固態(tài)圖像獲取裝置的像素布局的示意性俯視圖，圖6B是示出襯底表面的表面能線圖的視圖。 第二實(shí)施例中，補(bǔ)色濾波片用于光接收區(qū)域中處理的色彩。也就是說，在一個(gè)像素部分中以2X2矩陣形式布置光接收區(qū)域。在多個(gè)光接收區(qū)域中，通過在外部光的入射側(cè)形成的補(bǔ)色濾波片(未示出)，所對(duì)應(yīng)的波長彼此不同。在第二實(shí)施例中，光接收區(qū)域的尺寸是1. 75踐2。 在圖6A所示的像素布局的情況下，設(shè)置四個(gè)光接收區(qū)域，即與青色對(duì)應(yīng)的光接收區(qū)域C、與綠色對(duì)應(yīng)的光接收區(qū)域G、與黃色對(duì)應(yīng)的光接收區(qū)域Y和與品紅色對(duì)應(yīng)的光接收區(qū)域M，作為以2 X 2矩陣形式布置的光接收區(qū)域。 這四個(gè)光接收區(qū)域C、 G、 Y和M之中，與青色對(duì)應(yīng)的光接收區(qū)域C和與綠色對(duì)應(yīng)的光接收區(qū)域G分別布置在一個(gè)對(duì)角位置。另外，與黃色對(duì)應(yīng)的光接收區(qū)域Y和與品紅色對(duì)應(yīng)的光接收區(qū)域M分別布置在另一個(gè)對(duì)角位置。 讀晶體管Tr (C)和Tr (G)以及Tr (Y)和Tr (M)分別被提供在布置在一側(cè)對(duì)角位置的光接收區(qū)域C和G之間以及布置在另一側(cè)對(duì)角位置的光接收區(qū)域Y和M之間。這種情況下，讀晶體管Tr(C)和Tr(G)分別讀取在與青色對(duì)應(yīng)的光接收區(qū)域C和與綠色對(duì)應(yīng)的光接收區(qū)域G中的光電轉(zhuǎn)換過程中獲取的電荷。另外，讀晶體管Tr(Y)和Tr(M)分別讀取在與黃色對(duì)應(yīng)的光接收區(qū)域Y和與品紅色對(duì)應(yīng)的光接收區(qū)域M中的光電轉(zhuǎn)換過程中獲取的電荷。此外，在與黃色對(duì)應(yīng)的光接收區(qū)域Y的附近提供用于接地的接觸孔H。 光接收區(qū)域C、G、Y和M所共用的各種晶體管被布置在像素部分的外圍。放大晶體管AMP. Tr、復(fù)位晶體管RST. Tr和選擇晶體管SEL. Tr是共用的晶體管。這種情況下，每個(gè)放大晶體管AMP. Tr以浮置擴(kuò)散的形式被提供，并且用于將從對(duì)應(yīng)的一個(gè)光接收區(qū)域讀取的電荷轉(zhuǎn)換成電壓。每個(gè)復(fù)位晶體管RST.Tr對(duì)電荷復(fù)位。另外，每個(gè)選擇晶體管SEL.Tr選擇變成讀取目標(biāo)的對(duì)應(yīng)的一個(gè)光接收區(qū)域。 這里，當(dāng)圖10A所示的晶體管的布局應(yīng)用到上述的補(bǔ)色濾波片的布置時(shí)，圖6B示出硅襯底的表面上與青色、綠色、黃色和品紅色對(duì)應(yīng)的能線圖。這種情況下，從圖6B可以看出，硅襯底表面上的與黃色對(duì)應(yīng)的能線圖是最低的，并且由此在與黃色對(duì)應(yīng)的光接收區(qū)域Y中不能夠獲取足夠的靈敏度。 第二實(shí)施例的特征在于關(guān)于以上述方式共用的晶體管的布局，這些晶體管被布置為靠近相鄰光接收區(qū)域之中與較短波長對(duì)應(yīng)的光接收區(qū)域側(cè)。 返回圖6A，與青色對(duì)應(yīng)的光接收區(qū)域C和與黃色對(duì)應(yīng)的光接收區(qū)域Y在圖中彼此
8橫向相鄰。這種情況下，由于青色波長短于黃色波長，共用的晶體管被布置為靠近與青色對(duì)應(yīng)的光接收區(qū)域C側(cè)。在圖6A所示的結(jié)構(gòu)中，復(fù)位晶體管RST. Tr被布置為靠近與青色對(duì)應(yīng)的光接收區(qū)域C側(cè)。注意，復(fù)位晶體管RST.Tr以外的晶體管也可以被布置為靠近與青色對(duì)應(yīng)的光接收區(qū)域C側(cè)。 在第二實(shí)施例中，共用的復(fù)位晶體管RST.Tr以上述方式被布置為靠近與青色對(duì)應(yīng)的光接收區(qū)域C側(cè)。因此，可以在與黃色對(duì)應(yīng)的光接收區(qū)域Y的外圍獲取寬廣空間。結(jié)果，與晶體管被布置為靠近與黃色對(duì)應(yīng)的光接收區(qū)域Y側(cè)的情況相比較，與黃色對(duì)應(yīng)的光接收區(qū)域Y的輸出電壓能夠增加。
[靈敏度比較] 圖7是示出分別與綠色、黃色、青色和品紅色對(duì)應(yīng)的光接收區(qū)域G、Y、C和M的輸出電壓的圖，此時(shí)圖IOA所示的晶體管的布局應(yīng)用到上述的補(bǔ)色濾波片的布置。在圖7，進(jìn)入與綠色對(duì)應(yīng)的色彩濾波片的光的輸出電壓由"綠色"指示。此外，進(jìn)入與黃色對(duì)應(yīng)的色彩濾波片的光的輸出電壓由"黃色"指示。此外，進(jìn)入與青色對(duì)應(yīng)的色彩濾波片的光的輸出電壓由"青色"指示。另外，進(jìn)入與品紅色對(duì)應(yīng)的色彩濾波片的光的輸出電壓由"品紅色"指示。圖7示出分別與綠色、黃色、青色和品紅色對(duì)應(yīng)的光接收區(qū)域G、Y、C和M的輸出電壓的相對(duì)值，此時(shí)光接收區(qū)域G的輸出電壓"綠色"被設(shè)置為100。 從圖7的圖表可以看出，輸出電壓"黃色"是低的，也就是說，輸出電壓"黃色"的靈敏度低于輸出電壓"綠色"、"青色"和"品紅色"的每一個(gè)的靈敏度。 圖8是示出在第二實(shí)施例的晶體管的布局的情況下，分別與青色、綠色、黃色和品紅色對(duì)應(yīng)的光接收區(qū)域C、G、Y和M的輸出電壓的圖。以與圖7所示圖表的情況相似地描述圖8。也就是說，進(jìn)入與綠色對(duì)應(yīng)的色彩濾波片的光的輸出電壓由"綠色"指示。此外，進(jìn)入與黃色對(duì)應(yīng)的色彩濾波片的光的輸出電壓由"黃色"指示。此外，進(jìn)入與青色對(duì)應(yīng)的色彩濾波片的光的輸出電壓由"青色"指示。另外，進(jìn)入與品紅色對(duì)應(yīng)的色彩濾波片的光的輸出電壓由"品紅色"指示。圖5示出關(guān)于分別與綠色、黃色、青色和品紅色對(duì)應(yīng)的光接收區(qū)域G、Y、C和M的輸出電壓"綠色"、"黃色"、"青色"和"品紅色"，在布局改進(jìn)之前的靈敏度和布局改進(jìn)之后的靈敏度。 圖8示出分別與綠色、黃色、青色和品紅色對(duì)應(yīng)的光接收區(qū)域G、Y、C和M的輸出電壓的相對(duì)值，此時(shí)光接收區(qū)域G的輸出電壓"綠色"被設(shè)置為100。從圖8的圖表可以看出，當(dāng)利用第二實(shí)施例中的晶體管的布局時(shí)，能夠提高與黃色對(duì)應(yīng)的光接收區(qū)域Y的輸出電壓"黃色"的靈敏度，并且輸出電壓"青色"的靈敏度幾乎不會(huì)下降。 從圖6B所示的能線圖可以掌握輸出電壓"青色"的靈敏度幾乎不會(huì)下降的事實(shí)。也就是說，這樣的原因在于與分別與綠色、黃色和品紅色對(duì)應(yīng)的光接收區(qū)域G、Y和M中的任何其它能線圖相比較，與青色對(duì)應(yīng)的光接收區(qū)域C中的能線圖被集中?；谶@個(gè)原因，輸出電壓"青色"很難受到位于光接收區(qū)域G、 Y、 C和M外圍的放大晶體管AMP. Tr、復(fù)位晶體管RST. Tr和選擇晶體管SEL. Tr的影響。 另一方面，輸出電壓"黃色"的靈敏度能夠如下改進(jìn)。也就是說，與分別與青色、品紅色和綠色對(duì)應(yīng)的光接收區(qū)域C、 M和G中的每個(gè)能線圖相比較，與黃色對(duì)應(yīng)的光接收區(qū)域Y的能線圖擴(kuò)展。結(jié)果，放大晶體管AMP. Tr、復(fù)位晶體管RST. Tr和選擇晶體管SEL. Tr都沒有位于與黃色對(duì)應(yīng)的光接收區(qū)域Y外圍，由此，能夠充分獲得靈敏度的增強(qiáng)效果。
結(jié)果，能夠增強(qiáng)與黃色對(duì)應(yīng)的光接收區(qū)域Y的靈敏度，而與青色對(duì)應(yīng)的光接收區(qū)域C的靈敏度不會(huì)下降。因此，可以恰當(dāng)?shù)仄胶夥謩e與青色、綠色、黃色和品紅色對(duì)應(yīng)的光接收區(qū)域C、 G、 Y和M的靈敏度。 應(yīng)該注意盡管在第一和第二實(shí)施例的每個(gè)實(shí)施例中，以2X2矩陣形式布置像素部分的光接收區(qū)域，但是本發(fā)明絕不限于此。也就是說，本發(fā)明還可以應(yīng)用到任何其它適宜情況，例如，以2X4矩陣形式布置像素部分的光接收區(qū)域。此外，構(gòu)成像素部分的各個(gè)光接收區(qū)域所對(duì)應(yīng)的色彩的布置絕不限于第一和第二實(shí)施例的各個(gè)情況。
〈3.電子設(shè)備〉 圖9是示出圖像獲取設(shè)備的結(jié)構(gòu)框圖，其作為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的電子設(shè)備。如圖9所示，圖像獲取設(shè)備90具有光學(xué)系統(tǒng)，該光學(xué)系統(tǒng)包括鏡頭組91、固態(tài)圖像獲取裝置92、作為相機(jī)信號(hào)處理電路的DSP電路93、幀存儲(chǔ)器94、顯示裝置95、記錄器96、操縱系統(tǒng)97、電源系統(tǒng)98等。這些組成部件中，DSP電路93、幀存儲(chǔ)器94、顯示裝置95、記錄器96、操縱系統(tǒng)97和電源系統(tǒng)98經(jīng)由總線99彼此連接。 來自物體的入射光(圖像光)進(jìn)入鏡頭組91，由此在固態(tài)圖像獲取裝置92的成像區(qū)域?qū)θ肷涔獬上?。固態(tài)圖像獲取裝置92將鏡頭組91在固態(tài)圖像獲取裝置92的成像區(qū)域成像的入射光的光量轉(zhuǎn)換成像素中的電信號(hào)，并且輸出最終的電信號(hào)作為像素信號(hào)。前述的第一和第二實(shí)施例的任何一個(gè)的固態(tài)圖像獲取裝置用作固態(tài)圖像獲取裝置92。
顯示裝置由平面型顯示裝置構(gòu)成，諸如液晶顯示裝置或有機(jī)電致發(fā)光(EL)顯示裝置，并且顯示固態(tài)圖像獲取裝置92獲取的運(yùn)動(dòng)圖像或靜止圖像。另外，記錄器96將關(guān)于運(yùn)動(dòng)圖像或靜止圖像的圖像數(shù)據(jù)記錄在諸如非易失性存儲(chǔ)器、錄像帶或數(shù)字多功能盤(DVD)的記錄介質(zhì)。 在用戶操縱下，操縱系統(tǒng)97發(fā)出圖像獲取設(shè)備90所具有的各種功能的操縱命令。電源系統(tǒng)98適當(dāng)?shù)叵駾SP電路93、幀存儲(chǔ)器94、顯示裝置95、記錄器96和操縱系統(tǒng)97提供各種電源作為這些電源對(duì)象的操作電源。 這種圖像獲取裝置90應(yīng)用于視頻相機(jī)、數(shù)字相機(jī)和移動(dòng)設(shè)備(諸如移動(dòng)電話)的相機(jī)模塊。前述的第一和第二實(shí)施例的任一固態(tài)圖像獲取裝置用作固態(tài)圖像獲取設(shè)備92，由此可以提供具有高級(jí)色彩平衡的固態(tài)圖像獲取設(shè)備。 本申請(qǐng)包含與2008年12月22日提交到日本專利局的日本優(yōu)先權(quán)專利申請(qǐng)JP2008-325073公開的主題相關(guān)的主題，該日本專利申請(qǐng)的全部內(nèi)容通過引用包含于此。
本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，可以根據(jù)設(shè)計(jì)要求和其它因素構(gòu)思各種變型、組合、子組合和替換，只要它們位于權(quán)利要求及其等同物的范圍內(nèi)即可。
權(quán)利要求
一種固態(tài)圖像獲取裝置，包括像素部分，布置有分別與不同波長對(duì)應(yīng)的多個(gè)光接收區(qū)域；以及晶體管，被所述像素部分的多個(gè)相鄰光接收區(qū)域共同使用，并且被布置為靠近所述相鄰光接收區(qū)域之中的與較短波長對(duì)應(yīng)的光接收區(qū)域側(cè)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1的固態(tài)圖像獲取裝置，其中以2X2矩陣形式布置的所述像素部分的 所述多個(gè)光接收區(qū)域之中，與藍(lán)色對(duì)應(yīng)的光接收區(qū)域和與紅色對(duì)應(yīng)的光接收區(qū)域分別布置 在一個(gè)對(duì)角位置，與第一綠色對(duì)應(yīng)的光接收區(qū)域和與第二綠色對(duì)應(yīng)的光接收區(qū)域分別布置 在另一個(gè)對(duì)角位置；以及所述晶體管被布置為靠近彼此相鄰的與藍(lán)色對(duì)應(yīng)的光接收區(qū)域和與第一綠色對(duì)應(yīng)的 光接收區(qū)域之中的與藍(lán)色對(duì)應(yīng)的光接收區(qū)域側(cè)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1的固態(tài)圖像獲取裝置，其中以2X2矩陣形式布置的所述像素部分的 所述多個(gè)光接收區(qū)域之中，與青色對(duì)應(yīng)的光接收區(qū)域和與綠色對(duì)應(yīng)的光接收區(qū)域分別布置 在一個(gè)對(duì)角位置，與黃色對(duì)應(yīng)的光接收區(qū)域和與品紅色對(duì)應(yīng)的光接收區(qū)域分別布置在另一 個(gè)對(duì)角位置；以及所述晶體管被布置為靠近彼此相鄰的與青色對(duì)應(yīng)的光接收區(qū)域和與黃色對(duì)應(yīng)的光接 收區(qū)域之中的與青色對(duì)應(yīng)的光接收區(qū)域側(cè)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3的固態(tài)圖像獲取裝置，其中所述晶體管是放大晶體管、復(fù)位晶體管 和選擇晶體管中的至少一個(gè)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2的固態(tài)圖像獲取裝置，其中在與紅色對(duì)應(yīng)的光接收區(qū)域附近提供用 于接地的接觸孔。
6. 根據(jù)權(quán)利要求3的固態(tài)圖像獲取裝置，其中在與綠色對(duì)應(yīng)的光接收區(qū)域附近提供用 于接地的接觸孔。
7. —種電子設(shè)備，包括固態(tài)圖像獲取裝置，包括像素部分，布置有分別與不同波長對(duì)應(yīng)的多個(gè)光接收區(qū)域； 以及晶體管，被所述像素部分中的多個(gè)相鄰光接收區(qū)域共同使用、并且被布置為靠近所述 多個(gè)相鄰光接收區(qū)域之中的與較短波長對(duì)應(yīng)的光接收區(qū)域側(cè)；以及圖像處理部分，以圖像形式處理所述固態(tài)圖像獲取裝置的所述光接收區(qū)域中接收到的信號(hào)。
全文摘要
本發(fā)明提供固態(tài)圖像獲取裝置及利用其的電子設(shè)備。固態(tài)圖像獲取裝置包括像素部分，布置有分別與不同波長對(duì)應(yīng)的多個(gè)光接收區(qū)域；以及晶體管，被所述像素部分中的多個(gè)相鄰光接收區(qū)域共同使用，并且被布置為靠近相鄰光接收區(qū)域中的與較短波長對(duì)應(yīng)的光接收區(qū)域側(cè)。
文檔編號(hào)H04N5/369GK101764141SQ20091026224
公開日2010年6月30日 申請(qǐng)日期2009年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月22日
發(fā)明者菊地晃司 申請(qǐng)人:索尼株式會(huì)社