專利名稱：固態(tài)圖像傳感器和攝像裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及固態(tài)圖像傳感器，以及包括該固態(tài)圖像傳感器的攝像裝置。
背景技術(shù)：
近年來，構(gòu)建于數(shù)字照相機中的固態(tài)圖像傳感器必須具有如下這樣的功能不僅 可以感測靜止圖像，而且還可以感測運動圖像。雖然靜止圖像的像素數(shù)目每代都增加，但是 即使運動圖像具有最高分辨率，當前，運動圖像的像素數(shù)目在水平方向上為1，920，并且在 垂直方向上為1，080。這意味著靜止圖像具有遠高于運動圖像的像素數(shù)目。因此，通常做法 是在靜止圖像攝像和運動圖像攝像之間，選擇不同的將被處理的像素數(shù)目。更具體地，在運 動圖像攝像中的通常做法是對來自多個像素的輸出進行相加或進行平均，并且使用該總和 或平均值作為一個像素的輸出。日本專利特開No. 2005-244995提出了這樣一種方法，即該方法共享三種顏色R、 G和B的像素之中的輸出相同顏色信號的兩個或多個像素之間的公共浮置擴散(FD)，并且 通過該FD對來自多個像素的信號進行相加。在例如原色濾色器或補色濾色器的顏色布置中，相同顏色的像素在行和列的方向 上被每隔一個像素地布置。因此，當使用日本專利特開No. 2005-244995中描述的方法共享 公共FD時，用于共享的一種顏色的布線圖案與相鄰的另一種顏色的布線圖案交叉。這種交 叉使得不同顏色的像素的輸出彼此電容耦合，從而導(dǎo)致串擾。串擾增加了噪聲，從而降低了 信噪比(S/N)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了具有對于減少串擾有利的布置的固態(tài)圖像傳感器。本發(fā)明的第一個方面提供了一種固態(tài)圖像傳感器，包括像素陣列和濾色器，在所 述像素陣列中多個像素被二維地布置以便形成多個像素行和多個像素列，所述濾色器被布 置在所述像素陣列上，從而從多個像素輸出對應(yīng)于所述濾色器的顏色布置的顏色的信號， 其中，第一列讀出線和第二列讀出線被提供給每個像素列，形成像素陣列的多個像素行被 劃分為第一組像素行和第二組像素行，所述第一組像素行被劃分為多個子組，每個子組由 相同顏色的像素形成，所述第二組像素行被劃分為多個子組，每個子組由相同顏色的像素 形成，來自屬于第一組像素行的像素的信號被輸出到第一列讀出線，并且來自屬于第二組 像素行的像素的信號被輸出到第二列讀出線，每個像素包括光電轉(zhuǎn)換元件和傳輸元件，并 且屬于相同像素列中的相同子組的多個像素共享轉(zhuǎn)換區(qū)域和放大元件，在光電轉(zhuǎn)換元件中 產(chǎn)生的電荷被傳輸元件傳輸?shù)睫D(zhuǎn)換區(qū)域，被傳輸?shù)碾姾稍谵D(zhuǎn)換區(qū)域中被轉(zhuǎn)換為電壓，所述 電壓被放大元件放大，并且給定轉(zhuǎn)換區(qū)域和與所述給定轉(zhuǎn)換區(qū)域的像素列相同的像素列中 所包含的另一個轉(zhuǎn)換區(qū)域彼此不交叉。本發(fā)明的第二個方面提供了一種攝像裝置，該攝像裝置包括如第一方面所限定的 固態(tài)圖像傳感器，以及配置為處理由所述固態(tài)圖像傳感器獲得的信號的信號處理單元。
從下文參考附圖對示例實施例的描述中，本發(fā)明的其它特征變得清楚。


圖1是示例說明像素陣列中的一個像素列的部分電路的電路圖；圖2是示出本發(fā)明的第一實施例的平面布局圖；圖3是示出合成來自相同像素列中的兩個像素的信號并且讀取合成信號的操作 的時序圖；圖4是示出本發(fā)明的第一實施例的修改的平面布局圖；圖5是示出本發(fā)明的第二實施例的平面布局圖；圖6是示出本發(fā)明的第三實施例的平面布局圖；圖7是示出本發(fā)明的第四實施例的平面布局圖；圖8是示出本發(fā)明的第五實施例的平面布局圖；圖9是示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的固態(tài)圖像傳感器的示意性布置的框圖；和圖10是示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的攝像裝置(照相機)的示意性配置的框圖。
具體實施例方式下面將參考附圖描述本發(fā)明的實施例。圖9是示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例的固態(tài)圖像傳感器IS的示意性布置的框圖。固 態(tài)圖像傳感器IS被設(shè)計為諸如CMOS圖像傳感器的有源像素(active pixel)圖像傳感器。 有源像素圖像傳感器是其中每個像素包括光電轉(zhuǎn)換元件和放大元件的固態(tài)圖像傳感器，該 放大元件放大由該光電轉(zhuǎn)換元件通過光電轉(zhuǎn)換獲得的信號。在這個實施例中，多個像素共 享放大元件。固態(tài)圖像傳感器IS包括像素陣列PA、垂直選擇電路VS、第一讀出電路HR1、第 二讀出電路HR2、第一水平選擇電路HSl和第二水平選擇電路HS2。像素陣列PA包括多個 像素P，這些像素被二維地布置以便形成多個像素行和多個像素列。圖6示出了作為像素陣 列PA的出于描述方便起見被簡化的像素陣列。像素陣列PA中的每個像素列包括兩個列讀 出線第一列讀出線cl和第二列讀出線c2。形成像素陣列PA的多個像素行被劃分為第一組像素行和第二組像素行。例如，第 一組可以包括奇數(shù)行(奇數(shù)號的行)，并且第二組可以包括偶數(shù)行(偶數(shù)號的行)?？商鎿Q 地，第一組可以包括偶數(shù)行，并且第二組可以包括奇數(shù)行。第一列讀出線cl可被用于讀取 來自偶數(shù)行中的像素的信號，并且第二列讀出線c2可被用于讀取來自奇數(shù)行中的像素的 信號?？商鎿Q地，第一列讀出線cl可被用于讀取來自奇數(shù)行中的像素的信號，并且第二列 讀出線c2可被用于讀取來自偶數(shù)行中的像素的信號?；蛘叽送?，形成像素陣列PA的多個 像素行的任意一半可被分為第一組，并且剩余一半可被分為第二組。 垂直選擇電路VS在不同定時或同時選擇像素陣列PA中的屬于第一組的一個像素 行，以及像素陣列PA中的屬于第二組的一個像素行。第一讀出電路HRl通過第一列讀出 線cl從像素陣列PA中的屬于兩個被同時選擇的像素行之一的像素讀取信號，并且將其輸 出到第一輸出端子0UT1。第二讀出電路HR2通過第二列讀出線c2從像素陣列PA中的屬 于該兩個被同時選擇的像素行中的另一個的像素讀取信號，并且將其輸出到第二輸出端子 0UT2。第一讀出電路HRl和第二讀出電路HR2優(yōu)選地布置為將像素陣列PA夾在它們中間。第一水平選擇電路HSl選擇 像素陣列PA中將被讀取的像素列。第二水平選擇電路HS2也 選擇像素陣列PA中將被讀取的像素列。注意，雖然在圖9中，出于描述簡單起見像素陣列 PA包括4個像素行和2個像素列，但是它典型地可以包括更大數(shù)目的像素行和像素列。圖1是示例性說明本發(fā)明的第一實施例中的像素陣列PA中的一個像素列的部分 電路的電路圖。注意，出于簡單起見，圖1示出了僅4行的像素。每個像素包括光電二極管 101 (光電二極管101代表光電二極管101-1、101-2、101-3和101-4)和傳輸晶體管102 (傳 輸晶體管102代表傳輸晶體管102-1、102-2、102-3和102-4)。更具體地，第一像素行和第 一像素列中的像素包括光電二極管101-1和傳輸晶體管102-1。第二像素行和第一像素列 中的像素包括光電二極管101-2和傳輸晶體管102-2。第三像素行和第一像素列中的像素 包括光電二極管101-3和傳輸晶體管102-3。第四像素行和第一像素列中的像素包括光電 二極管101-4和傳輸晶體管102-4。在圖1所示的第一實施例中，相同像素列中的多個像素 (在此情況下，2個像素)共享將電荷轉(zhuǎn)換為電壓的轉(zhuǎn)換區(qū)域103 (轉(zhuǎn)換區(qū)域103代表轉(zhuǎn)換區(qū) 域103-1和103-2)、復(fù)位晶體管104 (復(fù)位晶體管104代表復(fù)位晶體管104-1和104-2)、放 大晶體管105 (放大晶體管105代表放大晶體管105-1和105-2)和選擇晶體管106 (選擇 晶體管106代表選擇晶體管106-1和106-2)。更具體地，相同像素列中的且第一和第三像 素行中的像素分別共享轉(zhuǎn)換區(qū)域103-1、復(fù)位晶體管104-1、放大晶體管105-1和選擇晶體 管106-1。另外，相同像素列中的且第二和第四像素行中的像素分別共享轉(zhuǎn)換區(qū)域103-2、 復(fù)位晶體管104-2、放大晶體管105-2和選擇晶體管106-2。對應(yīng)于預(yù)定顏色布置的濾色器被布置在像素陣列PA上。雖然此處將說明對應(yīng)于 Bayer布置的濾色器被布置在像素陣列PA上的例子，但是，當對應(yīng)于另一種顏色布置(例 如，補色濾色器的顏色布置)的濾色器被布置在像素陣列PA上時，本發(fā)明也是適用的。如 果所使用的濾色器對應(yīng)于Bayer布置，G(綠色)濾色器被分別布置在第一像素列的且第一 和第三像素行的像素中的光電二極管101-1和101-3上。另外，R濾色器被分別布置在第 一像素列的且第二和第四像素行的像素中的光電二極管101-2和101-4上。因此，第一和 第三像素行中的相同顏色(G色)的像素分別共享轉(zhuǎn)換區(qū)域103-1、復(fù)位晶體管104-1、放大 晶體管105-1和選擇晶體管106-1，并且輸出信號到第一列讀出線c-1。另外，第二和第四 像素行中的相同顏色(R色)的像素分別共享轉(zhuǎn)換區(qū)域103-2、復(fù)位晶體管104-2、放大晶體 管105-2和選擇晶體管106-2，并且輸出信號到第二列讀出線c-2。此處，假設(shè)共享將電荷轉(zhuǎn)換為電壓的轉(zhuǎn)換區(qū)域103的相同顏色的像素的集合被分 為一個子組。如前所述，形成像素陣列PA的多個像素行被劃分為第一組像素行和第二組像 素行，在第一組像素行中，信號被輸出到第一列讀出線和第二列讀出線之一，在第二組像素 行中，信號被輸出到第一列讀出線和第二列讀出線中的另一個。第一組進一步被劃分為多 個子組，每個子組由相同顏色的像素形成，第二組進一步被劃分為多個子組，每個子組由相 同顏色的像素形成。光電二極管101 (光電二極管101代表光電二極管101-1、101-2、101-3和101-4) 是光電轉(zhuǎn)換元件的示例。轉(zhuǎn)換區(qū)域103 (轉(zhuǎn)換區(qū)域103代表轉(zhuǎn)換區(qū)域103-1和103-2)是電 容元件，其保持從光電二極管101輸出的電荷，并且將它們轉(zhuǎn)換為電壓。轉(zhuǎn)換區(qū)域103典 型地包括在半導(dǎo)體基板上形成的浮置擴散(擴散區(qū)域)，以及與浮置擴散連接的導(dǎo)電部件。 所述導(dǎo)電部件可包括在布線層中形成的導(dǎo)電部件圖案，以及將擴散區(qū)域和導(dǎo)電部件圖案彼此連接的插頭(接觸插頭或通路插頭(via plug))。放大晶體管105 (其代表放大晶體管 105-1和105-2)是放大轉(zhuǎn)換區(qū)域103的電壓的放大元件的示例。復(fù)位晶體管104(其代表 復(fù)位晶體管104-1和104-2)是復(fù)位(初始化)轉(zhuǎn)換區(qū)域103的電壓的復(fù)位元件的示例，并 且可被垂直選擇電路VS控制。選擇晶體管106(其代表選擇晶體管106-1和106-2)是用 于選擇行的開關(guān)的示例，并且可被垂直選擇電路VS控制。傳輸晶體管102(其代表傳輸晶 體管102-1、102-2、102-3和102-4)是用于將在光電二極管101中通過光電轉(zhuǎn)換產(chǎn)生的電 荷傳輸?shù)睫D(zhuǎn)換區(qū)域103的傳輸元件的示例，并且可被垂直選擇電路VS控制?？山柚谟纱怪边x擇電路VS驅(qū)動的復(fù)位信號控制復(fù)位晶體管104?？山柚谟纱怪边x擇電路VS驅(qū)動的行選擇信號控制選擇晶體管106。可借助于由垂直選擇電路VS驅(qū)動 的傳輸信號控制傳輸晶體管102。上述復(fù)位信號、行選擇信號和傳輸信號的集合在圖9中被 示為控制信號r。此處，將代表性地說明從包括光電二極管101-1的像素向第一列讀出線Cl輸出信 號的操作。在通過垂直選擇電路VS接通傳輸晶體管102-1時，在光電二極管101-1中產(chǎn) 生的電荷被傳輸?shù)睫D(zhuǎn)換區(qū)域103-1。傳輸?shù)睫D(zhuǎn)換區(qū)域103-1的電荷在轉(zhuǎn)換區(qū)域103-1中被 轉(zhuǎn)換為電壓(更準確地，轉(zhuǎn)換區(qū)域103-1的電壓改變了 V = Q/C，其中Q是傳輸?shù)碾姾?，?且C是轉(zhuǎn)換區(qū)域103-1的電容)。在通過垂直選擇電路VS將選擇晶體管106-1接通時，放 大晶體管105-1經(jīng)由選擇晶體管106-1將反映轉(zhuǎn)換區(qū)域103-1的電壓的電壓輸出到第一列 讀出線Cl。注意，第一列讀出線cl連接到恒流源(未示出)，并且包括由恒流源和放大晶 體管形成的源極跟隨器放大電路，并且該放大電路可輸出反映轉(zhuǎn)換區(qū)域103-1的電壓的電 壓。如果以最大分辨率從固態(tài)圖像傳感器IS輸出靜止圖像，可以按前面的方式從各像素輸 出信號。相反，如果從固態(tài)圖像傳感器IS輸出低分辨率的靜止圖像或運動圖像(具有比上 述最大分辨率低的分辨率)，可通過轉(zhuǎn)換區(qū)域?qū)碜韵嗤袼亓兄械拿總€子組的像素的信 號進行合成(相加)，并且可從此區(qū)域輸出合成的信號。將描述這種情況下的從固態(tài)圖像傳 感器IS輸出具有低分辨率的圖像(靜止圖像或運動圖像)的操作。此處，將代表性地說明 將通過合成來自包括光電二極管101-1的像素和包括光電二極管101-3的像素的信號而獲 得的信號輸出到第一列讀出線cl的操作。在通過垂直選擇電路VS將傳輸晶體管102-1和 102-3接通時，在光電二極管101-1和101-3中產(chǎn)生的電荷被傳輸?shù)睫D(zhuǎn)換區(qū)域103-1。傳輸 到轉(zhuǎn)換區(qū)域103-1的電荷在轉(zhuǎn)換區(qū)域103-1中被轉(zhuǎn)換為電壓。轉(zhuǎn)換區(qū)域103-1的電壓改變 了 V = (Ql+Q3)/C，其中Ql是從光電二極管101-1傳輸?shù)碾姾?，Q3是從光電二極管101_3 傳輸?shù)碾姾?，并且C是轉(zhuǎn)換區(qū)域103-1的電容。S卩，在轉(zhuǎn)換區(qū)域103-1中合成(相加)來自 兩個像素的信號。在通過垂直選擇電路VS將選擇晶體管106-1接通時，放大晶體管105-1 經(jīng)由選擇晶體管106-1將反映轉(zhuǎn)換區(qū)域103-1的電壓的電壓輸出到第一列讀出線Cl。圖2是示出了根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的像素陣列中的兩個像素列的平面布局 圖，在該像素陣列中每個像素列具有圖1所示的電路。參考圖2，附圖標記101-1、101-2、
101-3和101-4指示光電二極管(更準確地，光電二極管的表面層)。附圖標記102-1、
102-2、102-3和102-4指示傳輸晶體管(更準確地，傳輸晶體管的柵極電極)。附圖標記
103-1和103-2指示轉(zhuǎn)換區(qū)域。轉(zhuǎn)換區(qū)域103-1和103-2中的每一個包括在半導(dǎo)體基板 上形成的擴散區(qū)域、連接到該擴散區(qū)域的接觸插頭、連接到該接觸插頭的第一金屬布線層的導(dǎo)電圖案、以及將該導(dǎo)電圖案和放大晶體管的柵極電極彼此連接的接觸插頭。附圖標記 106-1和106-2指示選擇晶體管(更準確地，選擇晶體管的柵極電極)。附圖標記105-1和 105-2指示放大晶體管(更準確地，放大晶體管的柵極電極)，并且分別與選擇晶體管106-1 和106-2共享有源層。附圖標記104-1和104-2指示復(fù)位晶體管(更準確地，復(fù)位晶體管 的柵極電極)。第一列讀出線cl和第二列讀出線c2可被布置在相同層中。
在圖2所示的第一實施例中，像素陣列中的各個像素的光電二極管101-1到101-4 被布置在像素陣列中設(shè)置的第一列讀出線cl和第二列讀出線c2之間。屬于第一組像素行 (第一和第三像素行)的像素所屬的子組的轉(zhuǎn)換區(qū)域103-1被布置在該像素的光電二極管 101-1和101-3的在第二列讀出線c2側(cè)的邊界線b2與第一列讀出線cl之間。另外，屬于 第二組像素行(第二和第四像素行)的像素所屬的子組的轉(zhuǎn)換區(qū)域103-2被布置在該像 素的光電二極管101-2和101-4的在第一列讀出線cl側(cè)的邊界線bl與第二列讀出線c2 之間。這種布置可以減少轉(zhuǎn)換區(qū)域103-1和103-2之間的電容耦合，而轉(zhuǎn)換區(qū)域103-1和
103-2沒有交叉。相反，轉(zhuǎn)換區(qū)域103-1和103-2彼此交叉的布置在它們之間產(chǎn)生大量的電 容耦合(并且從而產(chǎn)生串擾)。這意味著來自不同顏色的像素的信號之間發(fā)生串擾，從而導(dǎo) 致顏色混合。在圖2所示的第一實施例中，由于偶數(shù)行中的像素的光電二極管與奇數(shù)行中的像 素的光電二極管具有相同形狀，因此偶數(shù)行和奇數(shù)行之間光電轉(zhuǎn)換特性的差異小。圖3是示出了合成來自相同像素列中的兩個像素的信號并且讀取合成的信號的 操作的時序圖。參考圖3，附圖標記Φ!ΒΤ指示行選擇脈沖；并且其它附圖標記指示由圖1 和2所示的晶體管產(chǎn)生的脈沖。從一個脈沖ΦHST被輸入直到下一個脈沖ΦΗΞΤ被輸入的 時間周期是一個水平掃描時間周期。在水平掃描時間周期中，首先，復(fù)位晶體管104-1和
104-2以及選擇晶體管106-1和106-2被接通，以便分別復(fù)位轉(zhuǎn)換區(qū)域103-1和103-2的電 壓。此時，復(fù)位信號被提供給第一列讀出線cl和第二列讀出線c2，并且被電路(未示出) 讀取。接下來，傳輸晶體管102-1和102-3被接通。采用這種操作，光電二極管101-1和 101-3中的電荷被傳輸?shù)睫D(zhuǎn)換區(qū)域103-1。在傳輸晶體管102-1和102-3被關(guān)斷時，光信號 被電路(未示出)讀取。在下一個水平掃描時間周期中，轉(zhuǎn)換區(qū)域103-1和103-2的電壓 被再次復(fù)位，在接下來傳輸晶體管102-2和102-4接通時，偶數(shù)行內(nèi)的光信號然后被讀取。 通過對于4行重復(fù)上述操作，讀取整個畫面上的信號。注意，一個水平掃描時間周期中的像 素驅(qū)動定時在第一和第三像素行中相同，但是不必精確地相同，只要這兩個像素可被在相 同水平掃描時間周期中驅(qū)動即可。圖4示出了圖2所示的平面布局的修改。在圖4所示的對第一實施例的修改中， 像素陣列中的各像素的光電二極管101-1到101-4被布置在像素陣列中設(shè)置的第一列讀出 線cl和第二列讀出線c2之間。屬于第一組像素行(第一和第三像素行)的像素所屬的子 組的轉(zhuǎn)換區(qū)域103-1布置在第一列讀出線cl和像素的光電二極管101-1和101-3之間。 另外，屬于第二組像素行(第二和第四像素行)的像素所屬的子組的轉(zhuǎn)換區(qū)域103-2布置 在第二列讀出線c2和像素的光電二極管101-2和101-4之間。這種布置可減少轉(zhuǎn)換區(qū)域 103-1和103-2之間的電容耦合，而轉(zhuǎn)換區(qū)域103-1和103-2之間沒有交叉。此修改中的轉(zhuǎn) 換區(qū)域103-1和103-2之間的距離比圖2所示的實施例中的距離大。因此此修改中的轉(zhuǎn)換 區(qū)域103-1和103-2之間的電容耦合的量可以比圖2所示的實施例中的小。
另外，根據(jù)圖2和4所示的實施例，由于向一個像素列提供兩個列信號線，可從第 一組像素行中的像素和第二組像素行中的像素同時讀取信號。在合成來自相同像素列中的 兩個像素的信號并且讀取合成信號的操作中，可通過同時接通傳輸晶體管102-1到102-4 來從第一組像素行中的像素和第二組像素行中的像素同時讀取信號。在為一個像素列布置兩個列讀出線時，像素的開口面積可減少。可通過優(yōu)化放置 在光電二極管101上的微透鏡的形狀，以及復(fù)位晶體管104、放大晶體管105和選擇晶體管 106的布局，減輕這種副作用。圖5是示出了本發(fā)明的第二實施例的平面布局圖。第二實施例是圖2所示的第一 實施例的修改。雖然布置轉(zhuǎn)換區(qū)域的方法可以與圖2所示的第一實施例相同，但是該方法 也可如圖4所示。在第二實施例中，Bayer布置中的相同像素列中的相同顏色的三個像素共 享一個轉(zhuǎn)換區(qū)域。更具體地，第一組(奇數(shù)行)的像素的光電二極管101-1、101-3和101-5 共享轉(zhuǎn)換區(qū)域103-1。同樣，第二組(偶數(shù)行)的像素的光電二極管101-2、101-4和101-6 共享轉(zhuǎn)換區(qū)域103-2。除了在第二實施例中，在三個像素之間共享一個轉(zhuǎn)換區(qū)域之外，第二 實施例與第一實施例相同。圖6是示出了本發(fā)明的第三實施例的平面布局圖。第三實施例是分別對圖2和5 所示的第一和第二實施例的修改。在第三實施例中，Bayer布置中的相同像素列中的相同 顏色的五個像素共享一個轉(zhuǎn)換區(qū)域。布置轉(zhuǎn)換區(qū)域的方法與第一和第二實施例中的方法相 同。第一組(奇數(shù)行)的像素的光電二極管101-1、101-3、101-5、101-7和101-9共享轉(zhuǎn)換 區(qū)域103-1。同樣，第二組(偶數(shù)行)的像素的光電二極管101-2、101-4、101-6、101-8和 101-10共享轉(zhuǎn)換區(qū)域103-2。除了在第三實施例中，在五個像素之間共享一個轉(zhuǎn)換區(qū)域之 夕卜，第三實施例與第一實施例相同。圖7是示出了本發(fā)明的第四實施例的平面布局圖。圖7所示的第四實施例與第一 到第三實施例的不同之處在于在第四實施例中，給定像素列的兩條列讀出線(即，第一列 讀出線Cl和第二列讀出線c2)被布置在給定像素列中的光電轉(zhuǎn)換元件和與該給定像素列 相鄰的像素列中的光電轉(zhuǎn)換元件之間。第一列讀出線cl和第二列讀出線c2被布置在不同 層中。即使在這種布置中，轉(zhuǎn)換區(qū)域103-1和103-2也可如同第一到第三實施例那樣被無 交叉地布置。另外，通過將第一列讀出線cl和第二列讀出線c2布置在不同層中，第一列讀 出線cl和第二列讀出線c2可被布置為在平面布局中彼此重疊。在這種情況下，光電二極 管的開口面積可被加寬，因此提高了靈敏性。圖8是示出了本發(fā)明的第五實施例的平面布局圖。根據(jù)第五實施例的固態(tài)圖像傳 感器是背面照射型固態(tài)圖像傳感器，其中由虛線指示的光電二極管101-1到101-4被布置 在諸如硅晶片的半導(dǎo)體基板的背面上。在背面照射型固態(tài)圖像傳感器中，像素的開口比率 沒有由于給一個像素列提供兩條列讀出線而減小。另外，可通過將晶體管柵極的寬度設(shè)置 為是寬的，來提高驅(qū)動力。另外，由于放大晶體管的柵極面積可被設(shè)置為是大的，因此可以 減小RTS(隨機電報噪聲)。背面照射型固態(tài)圖像傳感器甚至可以防止串擾，并且迅速獲得 具有高S/N比的輸出。圖10是示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例的攝像裝置(照相機)的示意性配置的方框 圖。攝像裝置400包括以根據(jù)第一到第四實施例中的每一個的固態(tài)圖像傳感器IS為代表的 固態(tài)圖像傳感器1004。由鏡頭1002在固態(tài)圖像傳感器1004的攝像表面上形成被攝體的光學圖像?？梢栽阽R頭1002外提供作為鏡頭1002的保護器以及主開關(guān)兩者的遮擋件1001。 可以給鏡頭1002提供用于調(diào)整從鏡頭1002出現(xiàn)的光的量的光闌1003。通過攝像信號處 理電路1005對經(jīng)由多個通道從固態(tài)圖像傳感器1004輸出的攝像信號進行諸如各種類型的 校正和鉗位的處理。通過A/D轉(zhuǎn)換器1006對經(jīng)由多個通道從攝像信號處理電路1005輸出 的攝像信號進行模數(shù)轉(zhuǎn)換。通過信號處理單元1007對從A/D轉(zhuǎn)換器1006輸出的圖像數(shù)據(jù) 進行例如各種類型的校正和數(shù)據(jù)壓縮。固態(tài)圖像傳感器1004、攝像信號處理電路1005、A/ D轉(zhuǎn)換器1006和信號處理單元1007根據(jù)定時產(chǎn)生單元1008產(chǎn)生的定時信號操作?？梢栽谄渖闲纬晒虘B(tài)圖像傳感器1004的芯片上形成模塊1005到1008。攝像裝 置400的每個模塊由整體控制/運算單元1009控制。攝像裝置400還包括用于臨時存儲 圖像數(shù)據(jù)的存儲器單元1010，以及用于在記錄介質(zhì)上記錄圖像或向記錄介質(zhì)讀出圖像的記 錄介質(zhì)控制接口單元1011。記錄介質(zhì)1012包括例如半導(dǎo)體存儲器，并且是可拆裝的。攝像 裝置400可以包括用于與例如外部計算機通信的外部接口(I/F)單元1013。下面將描述圖10所示的攝像裝置(照相機)400的操作。響應(yīng)于打開遮擋件1001， 主電源、用于控制系統(tǒng)的電源以及用于諸如A/D轉(zhuǎn)換器1006的攝像系統(tǒng)電路的電源被順 序接通。此后，為了控制曝光值，整體控制/運算單元1009打開光闌1003。從固態(tài)圖像傳 感器1004輸出的信號通過攝像信號處理電路1005被提供給A/D轉(zhuǎn)換器1006。A/D轉(zhuǎn)換器 1006對該信號進行A/D轉(zhuǎn)換，并且將轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)輸出到信號處理單元1007。信號處理單 元1007處理該數(shù)據(jù)，并且將處理后的數(shù)據(jù)提供給整體控制/運算單元1009。整體控制/運 算單元1009執(zhí)行用于確定曝光值的運算。整體控制/運算單元1009基于確定的曝光值控 制光闌1003。整體控制/運算單元1009從以上述第一到第四實施例為代表的固態(tài)圖像傳感器 1004所輸出的并且被信號處理單元1007處理的信號提取高頻分量，并且基于高頻分量計 算距被攝體的距離。此后，驅(qū)動鏡頭1002，以便確定是否獲得焦點對準狀態(tài)。如果確定未獲 得焦點對準狀態(tài)，則驅(qū)動鏡頭1002，并且再次計算距離。在確認焦點對準狀態(tài)之后，最終曝光開始。在曝光完成之后，從固態(tài)圖像傳感器 1004輸出的攝像信號經(jīng)歷例如攝像信號處理電路1005的校正，被A/D轉(zhuǎn)換器1006進行A/ D轉(zhuǎn)換，并且被信號處理單元1007處理。由信號處理單元1007處理的圖像數(shù)據(jù)被整體控制 /運算單元1009存儲在存儲器單元1010中。此后，在整體控制/運算單元1009的控制下，存儲在存儲器單元1010中的圖像數(shù) 據(jù)經(jīng)由記錄介質(zhì)控制I/F單元1011被記錄在記錄介質(zhì)1012上。另外，圖像數(shù)據(jù)還經(jīng)由外 部I/F單元1013被提供給例如計算機并且由該計算機處理。 雖然參考示例實施例描述了本發(fā)明，應(yīng)當理解，本發(fā)明不限于公開的示例實施例。 下面的權(quán)利要求的范圍與最寬的解釋一致，以便包含所有這些修改和等同結(jié)構(gòu)和功能。
權(quán)利要求
1.一種固態(tài)圖像傳感器，包括像素陣列和濾色器，在所述像素陣列中多個像素被二維 布置以便形成多個像素行和多個像素列，所述濾色器被布置在所述像素陣列上，從而從多 個像素輸出對應(yīng)于所述濾色器的顏色布置的顏色的信號，其中第一列讀出線和第二列讀出線被提供給每個像素列，形成像素陣列的多個像素行被劃分為第一組像素行和第二組像素行，所述第一組像素 行被劃分為均由相同顏色的像素形成的多個子組，所述第二組像素行被劃分為均由相同顏 色的像素形成的多個子組，來自屬于第一組像素行的像素的信號被輸出到第一列讀出線， 并且來自屬于第二組像素行的像素的信號被輸出到第二列讀出線，每個像素包括光電轉(zhuǎn)換元件和傳輸元件，并且屬于相同像素列中的相同子組的多個像素共享轉(zhuǎn)換區(qū)域和放大元件，在光電轉(zhuǎn)換元件 中產(chǎn)生的電荷被傳輸元件傳輸?shù)睫D(zhuǎn)換區(qū)域，被傳輸?shù)碾姾稍谵D(zhuǎn)換區(qū)域中被轉(zhuǎn)換為電壓，所 述電壓被放大元件放大，并且給定轉(zhuǎn)換區(qū)域和與所述給定轉(zhuǎn)換區(qū)域的像素列相同的像素列 中所包含的另一個轉(zhuǎn)換區(qū)域彼此不交叉。
2.如權(quán)利要求1所述的固態(tài)圖像傳感器，其中所述轉(zhuǎn)換區(qū)域包括浮置擴散和連接到所 述浮置擴散的導(dǎo)電部件。
3.如權(quán)利要求1所述的固態(tài)圖像傳感器，其中像素列中的每個像素的光電轉(zhuǎn)換元件被布置在提供給所述像素列的第一列讀出線和 第二列讀出線之間，屬于第一組像素行的像素所屬的子組的轉(zhuǎn)換區(qū)域被布置在所述像素的光電轉(zhuǎn)換元件 的在第二列讀出線側(cè)的邊界線與第一列讀出線之間，和屬于第二組像素行的像素所屬的子組的轉(zhuǎn)換區(qū)域被布置在所述像素的光電轉(zhuǎn)換元件 的在第一列讀出線側(cè)的邊界線與第二列讀出線之間。
4.如權(quán)利要求1所述的固態(tài)圖像傳感器，其中像素列中的每個像素的光電轉(zhuǎn)換元件被布置在提供給所述像素列的第一列讀出線和 第二列讀出線之間，屬于第一組像素行的像素所屬的子組的轉(zhuǎn)換區(qū)域布置在所述像素的光電轉(zhuǎn)換元件與 第一列讀出線之間，來自所述像素的信號被輸出到所述第一列讀出線，和屬于第二組像素行的像素所屬的子組的轉(zhuǎn)換區(qū)域布置在所述像素的光電轉(zhuǎn)換元件與 第二列讀出線之間，來自所述像素的信號被輸出到所述第二列讀出線。
5.如權(quán)利要求1所述的固態(tài)圖像傳感器，其中第一列讀出線和第二列讀出線被布置在 相同層中。
6.如權(quán)利要求1所述的固態(tài)圖像傳感器，其中第一列讀出線和第二列讀出線被布置在 不同層中。
7.如權(quán)利要求6所述的固態(tài)圖像傳感器，其中第一列讀出線和第二列讀出線被布置為 在平面布局中彼此重疊。
8.如權(quán)利要求1所述的固態(tài)圖像傳感器，其中第一組像素行和第二組像素行被交替布置。
9.一種攝像裝置，包括如權(quán)利要求1到8中任意一個所述的固態(tài)圖像傳感器；和信號處理單元， 置為處理由所述固態(tài)圖像傳感器獲得的信號。
全文摘要
本發(fā)明公開了固態(tài)圖像傳感器和攝像裝置。在固態(tài)圖像傳感器中，給每個像素列提供第一和第二列讀出線，像素行被劃分為第一組像素行和第二組像素行，第一組被劃分為多個子組，每個子組由相同顏色的像素形成，第二組被劃分為多個子組，每個子組由相同顏色的像素形成，來自第一組像素行的像素的信號被輸出到第一列讀出線，并且來自第二組像素行的像素的信號被輸出到第二列讀出線。相同像素列中的相同子組的像素共享轉(zhuǎn)換區(qū)域和放大元件，給定轉(zhuǎn)換區(qū)域和包括在與所述給定轉(zhuǎn)換區(qū)域的像素列相同的像素列中的另一個轉(zhuǎn)換區(qū)域彼此不交叉。
文檔編號H04N5/3745GK102036020SQ20101029285
公開日2011年4月27日 申請日期2010年9月27日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月6日
發(fā)明者山下雄一郎, 松田崇, 河野祥士, 竹田伸弘 申請人:佳能株式會社