固態(tài)成像裝置制造方法
【專利摘要】一種固態(tài)成像裝置，包括：生成電荷的第一和第二光電轉(zhuǎn)換單元；隔離光電轉(zhuǎn)換單元的隔離部分；第一和第二浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)；將生成的電荷傳輸給浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)的第一和第二傳輸晶體管；向傳輸晶體管供給傳輸脈沖的一條或兩條傳輸控制線；連接傳輸晶體管的柵極與傳輸控制線的一個(gè)或兩個(gè)觸點(diǎn)，其中：第一和第二傳輸晶體管相對(duì)于隔離部分對(duì)稱；觸點(diǎn)相對(duì)于隔離部分對(duì)稱；傳輸脈沖從傳輸控制線被提供給（i）第一傳輸晶體管和（ii）第二傳輸晶體管的路徑的寄生電容和電阻的值相等；和利用基于在光電轉(zhuǎn)換單元中生成的電荷的信號(hào)進(jìn)行焦點(diǎn)檢測(cè)。
【專利說(shuō)明】固態(tài)成像裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及固態(tài)成像裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]數(shù)字照相機(jī)和數(shù)字?jǐn)z像機(jī)采用其中二維地排列多個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元的固態(tài)成像裝置，比如CMOS成像裝置。存在一種分割固態(tài)成像裝置的每個(gè)像素，以便用于相差焦點(diǎn)檢測(cè)和利用視差的三維圖像的技術(shù)。美國(guó)專利申請(qǐng)公開(kāi)N0.2010/0133590 (下面稱為專利文獻(xiàn)I)公開(kāi)一種將一個(gè)像素中的光電二極管(下面簡(jiǎn)寫為PD)分割成多個(gè)部分的結(jié)構(gòu)。日本專利申請(qǐng)公開(kāi)N0.2001-250931 (下面稱為專利文獻(xiàn)2)公開(kāi)一種相互比較兩個(gè)I3D的輸出，以進(jìn)行利用攝像透鏡的焦點(diǎn)檢測(cè)的結(jié)構(gòu)。
[0003]多個(gè)PD中的多個(gè)傳輸單元的布置允許同時(shí)進(jìn)行從ro到浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)(下面簡(jiǎn)寫成FD)的傳輸。從ro讀取的信號(hào)的使用能夠改善固態(tài)成像裝置的功能性。遺憾的是，在利用從不同的傳輸單元讀取的信號(hào)作為獨(dú)立信號(hào)的情況下，如果僅僅借助如同專利文獻(xiàn)I 一樣的傳輸晶體管的簡(jiǎn)單對(duì)稱排列，那么讀出定時(shí)的偏差會(huì)導(dǎo)致讀出信號(hào)電平的差異。因而，正確的信號(hào)處理是困難的。
[0004]本發(fā)明的目的是提供一種固態(tài)成像裝置，所述固態(tài)成像裝置能夠避免由多個(gè)傳輸晶體管的傳輸定時(shí)的偏差引起的偽信號(hào)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的固態(tài)成像裝置包括:第一光電轉(zhuǎn)換單元，被配置成通過(guò)光電轉(zhuǎn)換生成電荷；第二光電轉(zhuǎn)換單元，被配置成通過(guò)光電轉(zhuǎn)換生成電荷；隔離部分，被配置成將第一光電轉(zhuǎn)換單元和第二光電轉(zhuǎn)換單元隔離開(kāi)；第一浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)；第二浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)；第一傳輸晶體管，被配置成將利用第一光電轉(zhuǎn)換單元生成的電荷傳輸給第一浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)；第二傳輸晶體管，被配置成將通過(guò)第二光電轉(zhuǎn)換單元生成的電荷傳輸給第二浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)；一條或兩條傳輸控制線，被配置成向第一和第二傳輸晶體管中的每一個(gè)供給傳輸脈沖；一個(gè)或兩個(gè)觸點(diǎn)，被配置成將第一和第二傳輸晶體管的柵極與所述一條或兩條傳輸控制線連接，其中:第一和第二傳輸晶體管是相對(duì)于隔離部分基本上對(duì)稱地布置的；觸點(diǎn)是相對(duì)于隔離部分基本上對(duì)稱地布置的；傳輸脈沖從傳輸控制線被提供給第一傳輸晶體管的路徑的寄生電容和寄生電阻的值基本上等于傳輸脈沖從傳輸控制線被提供給第二傳輸晶體管的路徑的寄生電容和寄生電阻的值；以及利用基于在第一光電轉(zhuǎn)換單元中生成的電荷的信號(hào)和基于在第二光電轉(zhuǎn)換單元中生成的電荷的信號(hào)，進(jìn)行焦點(diǎn)檢測(cè)。
[0006]參考附圖，根據(jù)示例性實(shí)施例的以下說(shuō)明，本發(fā)明的其它特征將變得明顯。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0007]圖1是按照第一實(shí)施例的固態(tài)成像裝置的框圖。
[0008]圖2是按照第一和第二實(shí)施例的固態(tài)成像裝置的像素的電路圖。[0009]圖3是按照第一實(shí)施例的固態(tài)成像裝置的像素的平面布局圖。
[0010]圖4是第一和第二實(shí)施例的固態(tài)成像裝置的時(shí)序圖。
[0011]圖5A、5B和5C是按照第一到第四實(shí)施例的固態(tài)成像裝置的電位圖。
[0012]圖6A和6B是按照第一和第二實(shí)施例的固態(tài)成像裝置的電路圖。
[0013]圖7是按照第二實(shí)施例的固態(tài)成像裝置的像素的平面布局圖。
[0014]圖8是按照第三和第四實(shí)施例的固態(tài)成像裝置的像素的電路圖。
[0015]圖9是按照第三實(shí)施例的固態(tài)成像裝置的像素的平面布局圖。
[0016]圖10是按照第三和第四實(shí)施例的固態(tài)成像裝置的時(shí)序圖。
[0017]圖11是按照第四實(shí)施例的固態(tài)成像裝置的像素的平面布局圖。
[0018]圖12是按照第五實(shí)施例的固態(tài)成像裝置的像素的平面布局圖。
[0019]圖13是按照第六實(shí)施例的固態(tài)成像裝置的像素的平面布局圖。
[0020]圖14是按照第七實(shí)施例的固態(tài)成像裝置的像素的平面布局圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021 ] 下面按照附圖，詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。
[0022](第一實(shí)施例)
[0023]圖1是示出按照本發(fā)明的第一實(shí)施例的固態(tài)成像裝置I的結(jié)構(gòu)例子的方框圖?？紤]到示出本實(shí)施例的結(jié)構(gòu)的目的，圖1未示出從垂直掃描電路7到像素陣列2的各個(gè)控制線。通常，屬于像素陣列2的實(shí)際排列的像素3的數(shù)目大。不過(guò)，只例示了多列之中的第一~第四列，并且在屬于各列的多個(gè)像素3之中，只示出了在第一~第四行中的像素3。
[0024]固態(tài)成像裝置I包括像素陣列2、垂直掃描電路7、水平掃描和信號(hào)處理電路8A和SB、及定時(shí)控制電路9A和9B。在像素陣列2中，多個(gè)像素3被排列成矩陣。每個(gè)像素3包括一對(duì)上部像素3A和下部像素3B。像素3A和3B各自通過(guò)光電轉(zhuǎn)換生成信號(hào)。信號(hào)輸出線4A連接到像素3A ;像素3A的信號(hào)從信號(hào)輸出線4A輸出。信號(hào)輸出線4B連接到像素3B ;像素3B的信號(hào)從信號(hào)輸出線4B輸出。電源線5和接地線6連接到每一列中的像素3，以便操作矩陣中的像素3。水平掃描和信號(hào)處理電路8A連接到信號(hào)輸出線4A，并且順序并有選擇地激活信號(hào)輸出線4A，從而順序處理信號(hào)輸出線4A的信號(hào)。水平掃描和信號(hào)處理電路8B連接到信號(hào)輸出線4B，并且順序并有選擇地激活信號(hào)輸出線4B，從而順序處理信號(hào)輸出線4B的信號(hào)。水平掃描和信號(hào)處理電路8A和8B各自包括噪聲消除電路、放大電路和模-數(shù)轉(zhuǎn)換電路，并且順序輸出處理后的信號(hào)。定時(shí)控制電路9A控制垂直掃描電路7及水平掃描和信號(hào)處理電路8A的定時(shí)。定時(shí)控制電路9B控制垂直掃描電路7及水平掃描和信號(hào)處理電路8B的定時(shí)。
[0025]圖2是示出圖1中的像素3的結(jié)構(gòu)例子的電路圖。像素3包括像素3A和3B，如上所述。像素3A包括第一光電二極管10A、第一傳輸晶體管11A、第一浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)13A、復(fù)位晶體管14A和放大晶體管15A。像素3B包括第二光電二極管10B、第二傳輸晶體管11B、第二浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)13B、復(fù)位晶體管14B和放大晶體管15B。觸點(diǎn)12A連接到第一傳輸晶體管IlA的柵極。觸點(diǎn)12B連接到第二傳輸晶體管IlB的柵極。像素信號(hào)輸出單元16A連接到信號(hào)輸出線4A。像素信號(hào)輸出單元16B連接到信號(hào)輸出線4B。電源線5和接地線6連接到像素3。復(fù)位控制線19向復(fù)位晶體管14A和14B的柵極供給復(fù)位脈沖c^RESl。傳輸控制線20A向第一傳輸晶體管IlA的柵極供給傳輸脈沖0TX1A。傳輸控制線20B向第二傳輸晶體管IlB的柵極供給傳輸脈沖0TX1B。
[0026]第一光電二極管IOA是通過(guò)光電轉(zhuǎn)換生成電荷的第一光電轉(zhuǎn)換單元。第二光電二極管IOB是通過(guò)光電轉(zhuǎn)換生成電荷的第二光電轉(zhuǎn)換單元。浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)13A和13B是累積電荷的區(qū)域。第一傳輸晶體管IlA將通過(guò)第一光電二極管IOA生成的電荷傳輸給第一浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)13A。第二傳輸晶體管IlB將通過(guò)第二光電二極管IOB生成的電荷傳輸給第二浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)13B。
[0027]當(dāng)傳輸脈沖0TX1A變成高電平時(shí)，第一傳輸晶體管IlA被導(dǎo)通，從而連接第一光電二極管IOA和第一浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)13A。當(dāng)傳輸脈沖0 TXlB變成高電平時(shí)，第二傳輸晶體管IlB被導(dǎo)通，從而連接第二光電二極管IOB和第二浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)13B。當(dāng)復(fù)位脈沖C^RESl變成高電平時(shí)，復(fù)位晶體管14A和14B被導(dǎo)通，從而使光電二極管IOA和IOB以及浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)13A和13B復(fù)位。當(dāng)傳輸脈沖0TX1A變成低電平以關(guān)斷第一傳輸晶體管IlA時(shí)，第一晶體管IOA開(kāi)始累積通過(guò)光電轉(zhuǎn)換生成的信號(hào)。傳輸脈沖0 TXlA被設(shè)定成高電平，從而導(dǎo)通第一傳輸晶體管11A，第一傳輸晶體管IIA將第一光電二極管IOA的信號(hào)傳輸給第一浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)13A。放大晶體管15A放大第一浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)13A的電壓，并將放大的電壓輸出給信號(hào)輸出線4A。同樣地，當(dāng)傳輸脈沖0TX1B變成低電平以關(guān)斷第二傳輸晶體管IlB時(shí)，第二光電二極管IOB開(kāi)始累積通過(guò)光電轉(zhuǎn)換生成的信號(hào)。傳輸脈沖0 TXlB被設(shè)定成高電平，從而導(dǎo)通第二傳輸晶體管11B，第二傳輸晶體管IIB將第二光電二極管IOB的信號(hào)傳輸給第二浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)13B。放大晶體管15B放大第二浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)13B的電壓，并將放大的電壓輸出給信號(hào)輸出線4B。
[0028]圖3是示出圖2中的像素3的主要部分的平面布局圖?？紤]到示出本實(shí)施例的結(jié)構(gòu)的目的，圖3只示出了屬于像素陣列2中的像素3的矩陣中的第一列和第一行的像素3A和3B。此外,未不出沿著像素3的垂直方向布置的信號(hào)輸出線4A和4B,以及電源線5,未不出與復(fù)位控制線19、電源線5和接地線6對(duì)應(yīng)的觸點(diǎn)。在浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)13A和13B之后的讀出單元被共同示為讀出單元21。觸點(diǎn)12A是從傳輸控制線20A到第一傳輸晶體管IlA的觸點(diǎn)。觸點(diǎn)12B是從傳輸控制線20B到第二傳輸晶體管IlB的觸點(diǎn)。隔離部分22將第一光電二極管IOA和第二光電二極管IOB隔離開(kāi)。這里，相對(duì)于存在于光電二極管IOA和IOB之間的隔離部分22，對(duì)稱或基本上對(duì)稱地布置傳輸晶體管IlA和11B、觸點(diǎn)12A和12B，以及傳輸控制線20A和20B。觸點(diǎn)12A和12B被布置在半導(dǎo)體基板上水平方向中的相同位置。復(fù)位控制線19和接地線6被布置在傳輸控制線20B與在傳輸控制線20B下面的傳輸控制線20A之間的對(duì)稱位置或基本上對(duì)稱的位置。這種布置能夠抑制傳輸控制線20A和20B之間在寄生電容和寄生電阻方面的差異，從而使時(shí)間常數(shù)方面的差異可被減小。即，被供給傳輸脈沖(^TXlA的范圍從傳輸控制線20A到傳輸晶體管IlA的路徑的寄生電容和寄生電阻的值基本上等于被供給傳輸脈沖0TX1B的范圍從傳輸控制線20B到傳輸晶體管IlB的路徑的寄生電容和寄生電阻的值。 [0029]固態(tài)成像裝置I設(shè)置在半導(dǎo)體基板上。每個(gè)光電二極管IOA和IOB是進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換的光電轉(zhuǎn)換單元，并且包括第一導(dǎo)電型(P型)半導(dǎo)體區(qū)域，和與第一導(dǎo)電型的半導(dǎo)體區(qū)域一起構(gòu)成PN結(jié)的第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體區(qū)域(N型電子累積區(qū)域)。第一光電二極管IOA的第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體區(qū)域借助隔離部分22與第二光電二極管IOB的第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體區(qū)域隔開(kāi)。為光電二極管IOA和IOB的第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體區(qū)域布置一個(gè)微透鏡。
[0030]圖4是示出固態(tài)成像裝置I的操作的時(shí)序圖。圖4示出施加于電源線5、復(fù)位控制線19和傳輸控制線20A和20B的電壓。這里，使待應(yīng)用于相應(yīng)的傳輸晶體管IlA和IlB的傳輸控制線20A和20B的定時(shí)相互對(duì)準(zhǔn)。在電源線5增大到電源電壓之后，復(fù)位控制線19被設(shè)定成高電平，從而使浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)13A和13B復(fù)位到電源電壓。在時(shí)間ta，電源線5處于電源電壓，復(fù)位控制線19處于低電平，傳輸控制線20A和20B處于低電平。在時(shí)間ta之后，傳輸控制線20A和20B變成高電平,傳輸晶體管IlA和IlB被導(dǎo)通。第一光電二極管IOA中的電荷被傳輸?shù)降谝桓?dòng)擴(kuò)散區(qū)13A。放大晶體管15A放大第一浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)13A的電壓，并且將放大的電壓輸出給信號(hào)輸出線4a。同樣地,第二光電二極管IOB中的電荷被傳輸給第二浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)13B。放大晶體管15B放大第二浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)13B的電壓，并且將放大的電壓輸出給信號(hào)輸出線4a。在時(shí)間tb，電源線5處于電源電壓，復(fù)位控制線19處于低電平，傳輸控制線20A和20B處于高電平。隨后，在時(shí)間tc，電源線5處于電源電壓，復(fù)位控制線19處于低電平,而傳輸控制線20A和20B處于低電平。電荷的傳輸結(jié)束。
[0031]圖5A-5C示出沿著圖3中的虛線A-B獲得的剖面電位圖。圖5A是在圖4中的時(shí)間ta的剖面電位圖。圖5B是在圖4中的時(shí)間tb的剖面電位圖。圖5C是在圖4中的時(shí)間tc的剖面電位圖。
[0032]在圖5A中，傳輸晶體管IIA和IlB導(dǎo)通，在信號(hào)累積電平23處的信號(hào)累積在光電二極管IOA和IOB中。
[0033]在圖5B中，傳輸晶體管IlA和IlB被同時(shí)導(dǎo)通。傳輸晶體管IlA和IlB的位壘被降低，從而累積在光電二極管IOA和IOB中的電荷被傳輸?shù)较鄳?yīng)的浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)13A和13B。盡管隔離部分22的位壘也被降低，不過(guò)傳輸晶體管IlA和IlB的位壘足夠低。因而，不會(huì)發(fā)生累積在光電二極管IOA和IOB中的電荷通過(guò)隔離部分22泄漏到相鄰光電二極管IOA和IOB的現(xiàn)象。
[0034]在圖5C中，兩個(gè)傳輸晶體管IlA和IlB都被關(guān)斷。電位的狀態(tài)恢復(fù)到圖5A中的狀態(tài)。此時(shí)，浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)13A和13B的信號(hào)電平都是電平24。不會(huì)發(fā)生由電荷的泄漏引起
的信號(hào)差。
[0035]圖6A和6B是示出圖1中的垂直掃描電路7和像素3的結(jié)構(gòu)例子的電路圖。在圖6A中，垂直掃描電路7將傳輸脈沖Φ TXlA輸出給傳輸控制線20A,并將傳輸脈沖Φ TXlB輸出給傳輸控制線20B。傳輸脈沖ΦΤΧ1Α和ΦΤΧ1Β彼此相同。因而，傳輸晶體管IlA和IlB同時(shí)進(jìn)行開(kāi)/關(guān)操作。
[0036]在圖6B中，像素3包括相互連接傳輸控制線20A和20B的晶體管(開(kāi)關(guān))25。垂直掃描電路7將傳輸脈沖ΦΤΧ1Α輸出給傳輸控制線20A，并將控制脈沖Φ TXlJCT輸出給晶體管25的柵極。當(dāng)脈沖Φ TXlA和Φ TXlJCT變成高電平時(shí)，晶體管25被導(dǎo)通，從而晶體管25向傳輸控制線20A和20B提供同樣的傳輸脈沖ΦΤΧ1Α。傳輸晶體管IlA和IlB同時(shí)進(jìn)
行開(kāi)/關(guān)操作。
[0037]在圖6A和6B中，傳輸晶體管IlA和IlB都能夠按相同的傳輸脈沖同時(shí)工作。
[0038]如上所述，光電二極管IOA和10B、傳輸晶體管IIA和11B、浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)13A和13B、及觸點(diǎn)12A和12B是相對(duì)于隔離部分22對(duì)稱或基本上對(duì)稱地布置的。此外，傳輸控制線20A和20B是相對(duì)于其它線路19和6對(duì)稱或基本上對(duì)稱地布置的。這種布置能夠抑制在傳輸晶體管IlA和IlB之間引起的定時(shí)延遲的差異，并防止電荷泄露。因而,利用2個(gè)光電二極管IOA和IOB的信號(hào)能夠在相差焦點(diǎn)檢測(cè)的情況下和在生成利用視差的三維圖像的情況下，獲得正確的信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)圖像質(zhì)量的改善和固態(tài)成像裝置的功能性的提高。
[0039](第二實(shí)施例)
[0040]下面利用圖1和2及4-7，說(shuō)明按照本發(fā)明的第二實(shí)施例的固態(tài)成像裝置。關(guān)于本實(shí)施例與第一實(shí)施例共有的各個(gè)部分的說(shuō)明被省略。下面將說(shuō)明本實(shí)施例與第一實(shí)施例的不同之處。
[0041]圖7對(duì)應(yīng)于圖3，是示出本發(fā)明的第二實(shí)施例的固態(tài)成像裝置的主要部分的平面布局圖。圖3中，像素3被分割成上下兩個(gè)像素3A和3B。圖7改為示出像素3被分割成左右2個(gè)像素3A和3B的例子。即，圖7中的像素3基本上是從圖3中的像素3旋轉(zhuǎn)90°。圖7中的像素3與圖3中的像素3的不同之處在于傳輸控制線20A和20B是彼此平行地相鄰布置的。相對(duì)于存在于光電二極管IOA和IOB之間的隔離部分22，對(duì)稱或基本上對(duì)稱地布置傳輸晶體管IlA和11B、觸點(diǎn)12A和12B，和傳輸控制線20A和20B。此外，接地線6和復(fù)位控制線19被布置在相對(duì)于傳輸控制線20A和20B對(duì)稱或基本上對(duì)稱的位置。
[0042]本實(shí)施例和第一實(shí)施例的不同之處在于分割像素3的方向；其它部分相同。本實(shí)施例的操作定時(shí)和電位的變化與圖3和4中的相似；其說(shuō)明被省略。
[0043]圖7中示出的結(jié)構(gòu)能夠抑制傳輸控制線20A和20B之間在寄生電容和寄生電阻方面的差異，從而使得可以減小時(shí)間常數(shù)方面的差異。傳輸控制線20A和20B的相鄰平行布置減小了在上層和下層的線路的不利影響的差異。因而，能夠進(jìn)一步減小時(shí)間常數(shù)方面的差異。結(jié)果，這種結(jié)構(gòu)能夠抑制在傳輸晶體管IlA和IlB之間引起的定時(shí)延遲的差異，并防止電荷泄漏。因而，利用2個(gè)光電二極管IOA和IOB的信號(hào)能夠在相差焦點(diǎn)檢測(cè)的情況下和在生成利用視差的三維圖像的情況下，獲得正確的信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)圖像質(zhì)量的改善和固態(tài)成像裝置的功能性的提高。
[0044](第三實(shí)施例)
[0045]下面利用圖1、4、5A、5B、8、9和10，說(shuō)明按照本發(fā)明的第三實(shí)施例的固態(tài)成像裝置。關(guān)于本實(shí)施例與第一和第二實(shí)施例共有的各個(gè)部分的說(shuō)明被省略。下面說(shuō)明本實(shí)施例與第一和第二實(shí)施例的不同之處。
[0046]圖8對(duì)應(yīng)于圖2，是示出本發(fā)明的第三實(shí)施例的像素3的結(jié)構(gòu)例子的電路圖。圖10對(duì)應(yīng)于圖4，是示出固態(tài)成像裝置I的操作的時(shí)序圖。圖8中的像素3在以下幾點(diǎn)不同于圖2中的像素3。圖2中的2條傳輸控制線20A和20B被集成為圖8中的I條傳輸控制線20。圖2中的2個(gè)觸點(diǎn)12A和12B被集成為圖8中的I個(gè)觸點(diǎn)12。下面將說(shuō)明圖8中的像素3與圖2中的像素3的差異。傳輸脈沖ΦΤΧ1被提供給傳輸控制線20。傳輸控制線20連接到傳輸晶體管IlA和IlB的柵極。本實(shí)施例在不需要在不同的定時(shí)傳輸光電二極管IOA和IOB的信號(hào)的情況下是高效的。傳輸控制線20的集成能夠減少沿著水平方向布置的傳輸控制線的數(shù)目，增大開(kāi)口率，和改善圖像質(zhì)量。線距的增大能夠提高產(chǎn)率，從而可使成本降低。與圖2中的情況相反，不需要考慮在傳輸控制線20A和20B之間發(fā)生的寄生電阻和寄生電容的差異，這又使得不需要圖6A和6B中的限制。
[0047]圖9是示出圖8中的像素的主要部分的平面布局圖。關(guān)于圖9中與圖3共有的各個(gè)部分的說(shuō)明被省略。在圖9中，傳輸晶體管IlA和IlB的柵極被相互連接，從而被集成。傳輸控制線20在觸點(diǎn)12連接到傳輸晶體管IIA和IlB的柵極，觸點(diǎn)12存在于隔離部分22的延長(zhǎng)部分處。
[0048]本實(shí)施例能夠抑制在傳輸晶體管IlA和IlB之間引起的定時(shí)延遲的差異，并且防止電荷泄漏。因而，利用2個(gè)光電二極管IOA和IOB的信號(hào)能夠在相差焦點(diǎn)檢測(cè)的情況下和在生成利用視差的三維圖像的情況下獲得正確的信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)圖像質(zhì)量的改善和固態(tài)成像裝置的功能性的提高。
[0049](第四實(shí)施例)
[0050]下面利用圖1、4、5A、5B、8、10和11，說(shuō)明按照本發(fā)明的第四實(shí)施例的固態(tài)成像裝置。關(guān)于本實(shí)施例與第一?第三實(shí)施例共有的各個(gè)部分的說(shuō)明被省略。下面說(shuō)明本實(shí)施例與第一?第三實(shí)施例的不同之處。
[0051]圖11對(duì)應(yīng)于圖9，是示出按照本發(fā)明的第四實(shí)施例的像素3的主要部分的平面布局圖。在圖9中，像素3被分割成上下2個(gè)像素3A和3B。圖11改為示出像素3被分割成左右2個(gè)像素3A和3B的例子。S卩，圖11中的像素3基本上是從圖9中的像素3旋轉(zhuǎn)90°。如同第三實(shí)施例一樣，本實(shí)施例具有傳輸晶體管IlA和IlB的柵極被集成，并被連接到公共的傳輸控制線20的結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)能夠增大開(kāi)口和降低成本。
[0052]本實(shí)施例能夠抑制在傳輸晶體管IlA和IlB之間引起的定時(shí)延遲的差異，并且防止電荷泄漏。因而，利用2個(gè)光電二極管IOA和IOB的信號(hào)能夠在相差焦點(diǎn)檢測(cè)的情況下和在生成利用視差的三維圖像的情況下獲得正確的信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)圖像質(zhì)量的改善和固態(tài)成像裝置的功能性的提高。
[0053](第五實(shí)施例)
[0054]圖12對(duì)應(yīng)于圖3，是示出按照本發(fā)明的第五實(shí)施例的像素3的主要部分的平面布局圖。下面說(shuō)明本實(shí)施例與第一實(shí)施例的不同之處。在本實(shí)施例中，像素3被分割成4個(gè)像素。第一像素包括第一光電二極管10A、第一傳輸晶體管IlA和第一浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)13A。第二像素包括第二光電二極管10B、第二傳輸晶體管IlB和第二浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)13B。第三像素包括第三光電二極管10C、第三傳輸晶體管IlC和第三浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)13C。第四像素包括第四光電二極管10D、第四傳輸晶體管IlD和第四浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)13D。
[0055]第三光電二極管IOC是通過(guò)光電轉(zhuǎn)換生成電荷的第三光電轉(zhuǎn)換單元。第四光電二極管IOD是通過(guò)光電轉(zhuǎn)換生成電荷的第四光電轉(zhuǎn)換單元。第一?第四光電二極管(第一?第四光電轉(zhuǎn)換單元)IOA?IOD由隔離部分22相互隔離。浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)13C和13D是累積電荷的區(qū)域。第三傳輸晶體管IlC將通過(guò)第三光電二極管IOC生成的電荷傳輸給第三浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)13C。第四傳輸晶體管IlD將通過(guò)第四光電二極管IOD生成的電荷傳輸給第四浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)13D。
[0056]傳輸脈沖$ TXlA被提供給傳輸控制線20A。傳輸控制線20A在觸點(diǎn)12A連接到第一傳輸晶體管IlA的柵極，并在觸點(diǎn)12B連接到第二傳輸晶體管IlB的柵極。傳輸控制線20B在觸點(diǎn)12C連接到第三傳輸晶體管IlC的柵極，并在觸點(diǎn)12D連接到第四傳輸晶體管IlD的柵極。第一和第二像素的區(qū)域與第三和第四像素的區(qū)域相對(duì)于隔離部分22對(duì)稱或基本上對(duì)稱。第一和第三像素的區(qū)域與第二和第四像素的區(qū)域相對(duì)于隔離部分22對(duì)稱或基本上對(duì)稱。即，第一?第四傳輸晶體管IlA?IlD是相對(duì)于隔離部分22對(duì)稱或者基本上對(duì)稱地布置的。在驅(qū)動(dòng)控制線20B和在驅(qū)動(dòng)控制線20B下面的驅(qū)動(dòng)控制線20A之間，復(fù)位控制線19和接地線6對(duì)稱或者基本上對(duì)稱。
[0057]本實(shí)施例能夠抑制在4個(gè)傳輸晶體管IlA?IlD之間引起的定時(shí)延遲的差異，并且防止電荷泄漏。因而，利用4個(gè)光電二極管IOA?IOD的信號(hào)能夠在相差焦點(diǎn)檢測(cè)的情況下和在生成利用視差的三維圖像的情況下獲得正確的信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)圖像質(zhì)量的改善和固態(tài)成像裝置的功能性的提高。
[0058](第六實(shí)施例)
[0059]圖13對(duì)應(yīng)于圖12，是示出按照本發(fā)明的第六實(shí)施例的像素3的主要部分的平面布局圖。下面說(shuō)明本實(shí)施例與第五實(shí)施例的不同之處。圖13中的像素3基本上是從圖12中的像素3旋轉(zhuǎn)90°的。如同第三實(shí)施例一樣,傳輸晶體管IlA和IlB的柵極被相互連接,從而被集成。傳輸控制線20A在觸點(diǎn)12AB連接到傳輸晶體管IlA和IlB的柵極。傳輸晶體管IlC和IlD的柵極被相互連接，從而被集成。傳輸控制線20B在觸點(diǎn)12⑶連接到傳輸晶體管IlC和IlD的柵極。
[0060]本實(shí)施例能夠抑制在4個(gè)傳輸晶體管IlA?IlD之間引起的定時(shí)延遲的差異，并且防止電荷泄漏。因而，利用4個(gè)光電二極管IOA?IOD的信號(hào)能夠在相差焦點(diǎn)檢測(cè)的情況下和在生成利用視差的三維圖像的情況下獲得正確的信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)圖像質(zhì)量的改善和固態(tài)成像裝置的功能性的提高。
[0061](第七實(shí)施例)
[0062]圖14對(duì)應(yīng)于圖13，是示出按照本發(fā)明的第七實(shí)施例的像素3的主要部分的平面布局圖。下面說(shuō)明本實(shí)施例與第六實(shí)施例的不同之處。如同第三實(shí)施例一樣，圖14中的驅(qū)動(dòng)控制線20是集成圖13中的兩條驅(qū)動(dòng)控制線20A和20B的線路。傳輸脈沖ΦΤΧ1被提供給驅(qū)動(dòng)控制線20。驅(qū)動(dòng)控制線20在觸點(diǎn)12AB連接到傳輸晶體管IlA和IlB的公共柵極，并在觸點(diǎn)12CD連接到傳輸晶體管IlC和IlD的公共柵極。傳輸控制線的集成能夠減少傳輸控制線的數(shù)目并增大開(kāi)口率，從而改善圖像質(zhì)量。線距的增大能夠提高產(chǎn)率。
[0063]本實(shí)施例能夠抑制在4個(gè)傳輸晶體管IlA?IlD之間引起的定時(shí)延遲的差異，并且防止電荷泄漏。因而，利用4個(gè)光電二極管IOA?IOD的信號(hào)能夠在相差焦點(diǎn)檢測(cè)的情況下和在生成利用視差的三維圖像的情況下獲得正確的信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)圖像質(zhì)量的改善和固態(tài)成像裝置的功能性的提高。
[0064]如同第一?第七實(shí)施例一樣，在像素3中，像素3被分割成多個(gè)光電二極管IOA?10D，并且傳輸晶體管IlA?11D、觸點(diǎn)12A?12D及12AB和12CD、和傳輸控制線20、20A和20B被對(duì)稱布置。因而，即使在傳輸晶體管IlA?IlD的驅(qū)動(dòng)定時(shí)的偏差導(dǎo)致問(wèn)題的情況下，這種結(jié)構(gòu)也能夠抑制在傳輸晶體管IlA?IlD之間引起的定時(shí)延遲的差異，防止電荷泄漏。于是，在將光電二極管IOA?IOD的信號(hào)用于相差焦點(diǎn)檢測(cè)和用于生成利用視差的三維圖像的情況下，能夠獲得正確的信號(hào)，從而能夠?qū)崿F(xiàn)圖像質(zhì)量的改善，和固態(tài)成像裝置的功能性的提聞。
[0065]觸點(diǎn)的布置并不局限于在實(shí)施例中說(shuō)明的結(jié)構(gòu)中的布置。相反，可以采用其它結(jié)構(gòu)。此外，像素3的電路結(jié)構(gòu)的例子并不局限于在實(shí)施例中說(shuō)明的結(jié)構(gòu)中的電路結(jié)構(gòu)。相反，可以采用其它結(jié)構(gòu)。例如，可以采用具有行選擇晶體管的結(jié)構(gòu)，和在像素3中具有AD轉(zhuǎn)換器的結(jié)構(gòu)。此外，固態(tài)成像裝置并不局限于表面照射型固態(tài)成像裝置。固態(tài)成像裝置可改為是背面照射型固態(tài)成像裝置。[0066]在實(shí)施例中，“基本上”表示具有在5%內(nèi)的差異的情況。更理想的是在3%之內(nèi)。最理想的是在1%之內(nèi)。
[0067]盡管參考示例性實(shí)施例，說(shuō)明了本發(fā)明，不過(guò)應(yīng)明白本發(fā)明并不局限于公開(kāi)的示例性實(shí)施例。所附權(quán)利要求的范圍應(yīng)被賦予最寬廣的解釋，以便包含所有這樣的變形，以及等同的結(jié)構(gòu)和功能。
【權(quán)利要求】
1.一種固態(tài)成像裝置，包括: 第一光電轉(zhuǎn)換單元，被配置成通過(guò)光電轉(zhuǎn)換生成電荷； 第二光電轉(zhuǎn)換單元，被配置成通過(guò)光電轉(zhuǎn)換生成電荷； 隔離部分，被配置成將第一光電轉(zhuǎn)換單元和第二光電轉(zhuǎn)換單元隔離開(kāi)； 第一浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)； 第二浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)； 第一傳輸晶體管，被配置成將通過(guò)第一光電轉(zhuǎn)換單元生成的電荷傳輸給第一浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)； 第二傳輸晶體管，被配置成將通過(guò)第二光電轉(zhuǎn)換單元生成的電荷傳輸給第二浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)； 一條或兩條傳輸控制線，被配置成向第一和第二傳輸晶體管中的每一個(gè)供給傳輸脈沖； 一個(gè)或兩個(gè)觸點(diǎn)，被配置成連接第一和第二傳輸晶體管的柵極與所述一條或兩條傳輸控制線，其中: 第一和第二傳輸晶體管是相對(duì)于所述隔離部分基本上對(duì)稱地布置的； 所述觸點(diǎn)是相對(duì)于所述隔離部 分基本上對(duì)稱地布置的； 傳輸脈沖從傳輸控制線被提供給第一傳輸晶體管的路徑的寄生電容和寄生電阻的值基本上等于傳輸脈沖從傳輸控制線被提供給第二傳輸晶體管的路徑的寄生電容和寄生電阻的值；并且 利用基于在第一光電轉(zhuǎn)換單元中生成的電荷的信號(hào)，和基于在第二光電轉(zhuǎn)換單元中生成的電荷的信號(hào)，進(jìn)行焦點(diǎn)檢測(cè)。
2.按照權(quán)利要求1所述的固態(tài)成像裝置， 其中傳輸控制線包括兩條傳輸控制線，并且所述兩條傳輸控制線是相對(duì)于隔離部分基本上對(duì)稱地布置的。
3.按照權(quán)利要求1所述的固態(tài)成像裝置， 其中傳輸控制線包括兩條傳輸控制線，和 所述裝置還包括相互連接所述兩條傳輸控制線的開(kāi)關(guān)。
4.按照權(quán)利要求1所述的固態(tài)成像裝置， 其中傳輸控制線是一條傳輸控制線， 第一傳輸晶體管的柵極和第二傳輸晶體管的柵極被相互連接，并且 所述一條傳輸控制線被連接到第一傳輸晶體管的柵極和第二傳輸晶體管的柵極。
5.按照權(quán)利要求4所述的固態(tài)成像裝置， 其中所述觸點(diǎn)是一個(gè)觸點(diǎn)，并且 所述一個(gè)觸點(diǎn)將所述一條傳輸控制線連接到第一傳輸晶體管的柵極和第二傳輸晶體管的柵極。
6.按照權(quán)利要求1所述的固態(tài)成像裝置，還包括: 第三光電轉(zhuǎn)換單元，被配置成通過(guò)光電轉(zhuǎn)換生成電荷； 第四光電轉(zhuǎn)換單元，被配置成通過(guò)光電轉(zhuǎn)換生成電荷； 第三浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)；第四浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)； 第三傳輸晶體管，被配置成將通過(guò)第三光電轉(zhuǎn)換單元生成的電荷傳輸給第三浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)；和 第四傳輸晶體管，被配置成將通過(guò)第四光電轉(zhuǎn)換單元生成的電荷傳輸給第四浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)； 其中第一~第四光電轉(zhuǎn)換單元由隔離部分隔離，并且 第一~第四傳輸晶體管是相對(duì)于隔離部分基本上對(duì)稱地布置的。
7.按照權(quán)利要求1所述的固態(tài)成像裝置，還包括: 第一放大晶體管，被配置成具有連接到第一浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)的柵極；和 第二放大晶體管，被配置成具有連接到第二浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)的柵極。
8.按照權(quán)利要求1所述的固態(tài)成像裝置， 其中第一和第二光電轉(zhuǎn)換單元中的每一個(gè)包括第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體區(qū)域和第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體區(qū)域，并且電荷能夠累積在第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體區(qū)域中，和隔離部分包括第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體區(qū)域。
9.按照權(quán)利要求1所述的固態(tài)成像裝置， 其中為第一和第二 光電轉(zhuǎn)換單元布置一個(gè)微透鏡。
10.按照權(quán)利要求1所述的固態(tài)成像裝置， 其中隔離部分的位壘的高度低于在第一和第二傳輸晶體管的柵極之下的第一和第二傳輸晶體管的區(qū)域的位壘的高度。
11.按照權(quán)利要求1-10中任意之一所述的固態(tài)成像裝置， 其中傳輸脈沖使第一傳輸晶體管和第二傳輸晶體管在相同的定時(shí)，從關(guān)斷電平轉(zhuǎn)變到導(dǎo)通電平，并在過(guò)去預(yù)定時(shí)間段之后，所述脈沖使所述第一傳輸晶體管和第二傳輸晶體管在相同的定時(shí)從導(dǎo)通電平轉(zhuǎn)變到關(guān)斷電平。
【文檔編號(hào)】H04N5/374GK103685998SQ201310396144
【公開(kāi)日】2014年3月26日 申請(qǐng)日期:2013年9月4日 優(yōu)先權(quán)日:2012年9月4日
【發(fā)明者】小林昌弘 申請(qǐng)人:佳能株式會(huì)社