專(zhuān)利名稱(chēng)：固態(tài)成像裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及固態(tài)成像裝置，更特別地，涉及包括單獨(dú)地設(shè)置在不同的基板上的光電轉(zhuǎn)換單元和像素電路的固態(tài)成像裝置。
背景技術(shù)：
已知存在包括單獨(dú)地設(shè)置在不同的基板上并且通過(guò)例如微凸塊(microbump)而相互電連接的光電轉(zhuǎn)換單元和像素電路的固態(tài)成像裝置。
日本專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)N0.2009-170448討論了這樣的配置，在該配置中，構(gòu)成像素電路的放大晶體管和選擇晶體管被設(shè)置在第二半導(dǎo)體基板上，或者僅選擇晶體管被設(shè)置在第二半導(dǎo)體基板上。
另外，日本專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)N0.2008-235478討論了包含第一芯片和第二芯片的固態(tài)成像裝置。第一芯片的多個(gè)受光像素被布置于受光表面上，并且根據(jù)入射光而產(chǎn)生電信號(hào)。然后，受光像素的電信號(hào)通過(guò)貫通布線被傳送到受光表面的背面。在第二芯片上形成讀出電路。讀出電路通過(guò)貫通布線讀出電信號(hào)，并且作為圖像信號(hào)輸出所述電信號(hào)。在該固態(tài)成像裝置中，第一芯片和第二芯片以使得第一芯片的背面與第二芯片的讀出電路相互面對(duì)的取向被設(shè)置，并且，貫通布線和讀出電路的端子相互電連接。日本專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)N0.2008-235478還討論了通過(guò)對(duì)于每個(gè)像素設(shè)置例如用于存儲(chǔ)信號(hào)電荷的存儲(chǔ)區(qū)域而實(shí)現(xiàn)全局電子快門(mén)，并且，通過(guò)向各像素添加模擬/數(shù)字(AD)轉(zhuǎn)換電路而輸出數(shù)字圖像信號(hào)。
但是，在日本專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)N0.2009-170448中討論的配置不足以滿足近年來(lái)日益多樣化的固態(tài)成像裝置的功能性。例如，為了擴(kuò)展動(dòng)態(tài)范圍、獲得電子快門(mén)功能并在各像素實(shí)現(xiàn)AD轉(zhuǎn)換,應(yīng)設(shè)置像素附加電路。
另一方面，日本專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)N0.2008-235478討論了對(duì)于各像素設(shè)置諸如存儲(chǔ)區(qū)域和AD轉(zhuǎn)換電路的像素附加電路。此外，日本專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)N0.2008-235478討論了設(shè)置在第二芯片上的讀出電路被遮光。
但是，日本專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)N0.2008-235478沒(méi)有清楚地描述遮光結(jié)構(gòu)的具體細(xì)節(jié)。相反，日本專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)N0.2008-235478甚至討論了，由于讀出電路的上部被第一芯片覆蓋，因此，可以省略遮光層或減小遮光層的厚度。但是，使得能夠擴(kuò)展動(dòng)態(tài)范圍、獲得電子快門(mén)功能并在各像素實(shí)現(xiàn)AD轉(zhuǎn)換的像素附加電路的添加需要建立更安全的遮光結(jié)構(gòu)。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)包括具有有效的遮光結(jié)構(gòu)的像素附加電路的固態(tài)成像裝置。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，一種固態(tài)成像裝置包括:光電轉(zhuǎn)換單元；被配置為向浮置節(jié)點(diǎn)傳送光電轉(zhuǎn)換單元的信號(hào)電荷的傳送單元；被配置為將浮置節(jié)點(diǎn)的電勢(shì)設(shè)定為基準(zhǔn)電勢(shì)的復(fù)位單元；被配置為放大基于傳送到浮置節(jié)點(diǎn)的信號(hào)電荷產(chǎn)生的信號(hào)的放大單元；和包含多個(gè)像素的像素陳列，每個(gè)像素包含被配置為處理傳送到浮置節(jié)點(diǎn)的信號(hào)電荷或由放大單元放大的信號(hào)的像素附加電路。在該固態(tài)成像裝置中，光電轉(zhuǎn)換單元、傳送單元和浮置節(jié)點(diǎn)被設(shè)置于第一基板上，像素附加電路被設(shè)置于第二基板上，并且，第一遮光部件被設(shè)置于第一基板上。第一遮光部件被配置為減少透過(guò)光電轉(zhuǎn)換單元而入射到像素附加電路的光。
根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例，能夠在不減少光電轉(zhuǎn)換區(qū)域的面積的情況下在各像素執(zhí)行先進(jìn)的信號(hào)處理。
參照附圖閱讀示例性實(shí)施例的以下詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它特征和方面將變得清晰。


包含于說(shuō)明書(shū)中并構(gòu)成其一部分的附圖示出本發(fā)明的示例性實(shí)施例、特征和方面，并與描述一起用于解釋本發(fā)明的原理。
[圖1]圖1是根據(jù)本發(fā)明的第一示例性實(shí)施例的像素的等效電路圖。
[圖2A]圖2A示出供給到根據(jù)第一示例性實(shí)施例的像素的驅(qū)動(dòng)脈沖的例子。
[圖2B]圖2B示出供給到根據(jù)第一示例性實(shí)施例的像素的驅(qū)動(dòng)脈沖的例子。
[圖3]圖3是根據(jù)第一示例性實(shí)施例的固態(tài)成像裝置的截面圖。
[圖4A]圖4A示出根據(jù)第一示例性實(shí)施例的固態(tài)成像裝置的平面圖的第一例子。
[圖4B]圖4B示出根據(jù)第一示例性實(shí)施例的固態(tài)成像裝置的平面圖的第一例子。
[圖5A]圖5A示出根據(jù)第一示例性實(shí)施例的固態(tài)成像裝置的平面圖的第二例子。
[圖5B]圖5B示出根據(jù)第一示例性實(shí)施例的固態(tài)成像裝置的平面圖的第二例子。
[圖6A]圖6A示出根據(jù)第一示例性實(shí)施例的固態(tài)成像裝置的平面圖的第三例子。
[圖6B]圖6B示出根據(jù)第一示例性實(shí)施例的固態(tài)成像裝置的平面圖的第三例子。
[圖7A]圖7A示出根據(jù)第一示例性實(shí)施例的固態(tài)成像裝置的平面圖的第四例子。
[圖7B]圖7B示出根據(jù)第一示例性實(shí)施例的固態(tài)成像裝置的平面圖的第四例子。
[圖8A]圖8A示出根據(jù)第一示例性實(shí)施例的第一變型的驅(qū)動(dòng)脈沖的例子。
[圖8B]圖8B示出根據(jù)第一示例性實(shí)施例的第一變型的驅(qū)動(dòng)脈沖的例子。
[圖9]圖9是根據(jù)第一示例性實(shí)施例的第二變型的像素的等效電路圖。
[圖10A]圖1OA示出根據(jù)第一示例性實(shí)施例的第二變型的驅(qū)動(dòng)脈沖的例子。
[圖10B]圖1OB示出根據(jù)第一示例性實(shí)施例的第二變型的驅(qū)動(dòng)脈沖的例子。
[圖11]圖11是根據(jù)本發(fā)明的第二示例性實(shí)施例的像素的等效電路圖。
[圖12]圖12是根據(jù)本發(fā)明的第三示例性實(shí)施例的像素的等效電路圖。
具體實(shí)施方式
以下將參照附圖描述本發(fā)明的各示例性實(shí)施例、特征和方面。
本發(fā)明涉及固態(tài)成像裝置，該固態(tài)成像裝置包含上面設(shè)置有光電轉(zhuǎn)換單元的第一基板和上面設(shè)置有像素附加電路的第二基板。更具體而言，第一基板具有用于減少透過(guò)光電轉(zhuǎn)換單元而入射到像素附加電路的光的第一遮光部件。像素附加電路是對(duì)于在光電轉(zhuǎn)換單元產(chǎn)生的信號(hào)或?qū)τ趶脑撔盘?hào)放大的信號(hào)運(yùn)用特定信號(hào)處理的電路。
圖1是根據(jù)本發(fā)明的第一示例性實(shí)施例的像素的等效電路圖。圖1僅示出一個(gè)像素，但是，在實(shí)際使用中，多個(gè)像素被組合而構(gòu)成像素陣列。本示例性實(shí)施例包括用于切換靈敏度的電容作為像素附加電路。
光電轉(zhuǎn)換單元101對(duì)于光的入射執(zhí)行光電轉(zhuǎn)換，并產(chǎn)生空穴和電子。光電轉(zhuǎn)換單元101例如由光電二極管實(shí)現(xiàn)。
傳送單元102將光電轉(zhuǎn)換單元101的電荷傳送到作為用于讀出信號(hào)的單元的浮置節(jié)點(diǎn)103。傳送單元102例如由金屬氧化物半導(dǎo)體(MOS)晶體管(傳送MOS晶體管)實(shí)現(xiàn)。
浮置節(jié)點(diǎn)103是用于讀出信號(hào)的單元。浮置節(jié)點(diǎn)103包含例如浮置擴(kuò)散(以下，稱(chēng)為 “FD”)。
復(fù)位單元104至少將浮置節(jié)點(diǎn)103的電勢(shì)設(shè)定為基準(zhǔn)電勢(shì)。此外，同時(shí)接通復(fù)位單元104和傳送單元102可將光電轉(zhuǎn)換單元101的電勢(shì)設(shè)定為基準(zhǔn)電勢(shì)。復(fù)位單元104例如由MOS晶體管(復(fù)位MOS晶體管)實(shí)現(xiàn)。
放大單元105放大基于在光電轉(zhuǎn)換單元101產(chǎn)生的電荷對(duì)中的一個(gè)而產(chǎn)生的信號(hào)，并且輸出放大的信號(hào)。放大電路105例如由MOS晶體管(放大MOS晶體管)實(shí)現(xiàn)。圖1所示的例子被配置為使得放大MOS晶體管的柵極與浮置節(jié)點(diǎn)103相互電連接。
傳送控制線106被用于控制傳送單元102的操作。
復(fù)位控制線107被用于控制復(fù)位單元104的操作。如果傳送單元102和復(fù)位單元104是MOS晶體管，那么控制線106和107是用于將用于接通/關(guān)斷對(duì)應(yīng)的MOS晶體管的脈沖傳送到MOS晶體管的柵極的布線。
共用輸出線108是向其輸出在放大單元105放大的信號(hào)的線。來(lái)自包含于像素陣列中的多個(gè)像素的信號(hào)被讀出到該線。如果對(duì)于各像素行設(shè)置共用輸出線108，那么各共用輸出線108可被稱(chēng)為垂直輸出線，并且，從包含于像素行中的多個(gè)像素依次讀出信號(hào)。
像素的配置與電流源109連接。電流源109向放大單元105供給偏壓電流。在該電路配置中，電流源109供給用于使放大單元105的MOS晶體管執(zhí)行源極跟隨器操作的偏壓電流。
像素的配置還包含像素附加電路110。像素附加電路110包含開(kāi)關(guān)111和電容112。像素附加電路110被配置為使得電容112的節(jié)點(diǎn)中的一個(gè)可通過(guò)開(kāi)關(guān)111與浮置節(jié)點(diǎn)103連接。在本例子中為地電勢(shì)的預(yù)定的電壓被供給到電容112的另一節(jié)點(diǎn)。
此外，可在像素附加電路110與共用輸出線108之間設(shè)置用于控制像素的選擇的選擇晶體管(未示出)。
控制布線113被用于控制開(kāi)關(guān)111的導(dǎo)通。電壓Vl是供給到分別構(gòu)成放大單元105和復(fù)位單元104的MOS晶體管的漏極的電壓。在本例子中，電壓Vl被描述為共用電壓，但可通過(guò)設(shè)置電壓供給布線的單獨(dú)的系統(tǒng)由不同的電源實(shí)現(xiàn)。電壓V2是供給到電流源109的電壓。
在構(gòu)成像素的元件中，區(qū)(zone)pixA表示設(shè)置在第一基板上的元件，區(qū)pixB表示設(shè)置在第二基板上的元件。像素Pix由區(qū)PixA和pixB構(gòu)成。更具體而言，光電轉(zhuǎn)換單元101、傳送單元102和構(gòu)成浮置節(jié)點(diǎn)103的一部分的FD被設(shè)置在第一基板上。另一方面，像素附加電路110被設(shè)置在第二基板上。此外，復(fù)位單元104、放大單元105、共用輸出線108和電流源109被設(shè)置在第二基板上。FD與放大MOS晶體管的柵極和復(fù)位MOS晶體管的源極電連接。
已在前面的段落中具體描述了像素的配置，但是，像素的配置不限于所描述的配置。例如，構(gòu)成放大單元105的晶體管可由結(jié)型柵極場(chǎng)效應(yīng)晶體管(JFET)實(shí)現(xiàn)。此外，像素可被配置為使得空穴被用作信號(hào)電荷?？赏ㄟ^(guò)采用正溝道MOS (PMOS)晶體管作為傳送MOS晶體管來(lái)實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)。此外，像素可被配置為使得放大單元105和復(fù)位單元104被多個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元101共享。
此外，像素的各構(gòu)成元件可以按與上述的布置不同的方式被分割到多個(gè)基板。除了上述的布置以外，復(fù)位單元104和放大單元105也可被布置于第一基板上。但是，像素附加電路110應(yīng)被布置于第二基板上。
下面，將描述像素附加電路110的具體操作。假定傳送單元102、復(fù)位單元104和放大單元105由MOS晶體管實(shí)現(xiàn)，并且電子被用作信號(hào)電荷，則將給出以下的描述。
光電轉(zhuǎn)換單元101、構(gòu)成傳送單元102的傳送MOS晶體管和FD被設(shè)置在第一基板上。復(fù)位MOS晶體管、放大晶體管和像素附加電路110被設(shè)置在第二基板上。在光電轉(zhuǎn)換單元101產(chǎn)生的信號(hào)電荷通過(guò)傳送單元102被傳送到浮置節(jié)點(diǎn)103。傳送到浮置節(jié)點(diǎn)103的信號(hào)電荷根據(jù)浮置節(jié)點(diǎn)103的電容被轉(zhuǎn)換成電壓。該電壓的變化量V具有由等式V=q/C表達(dá)的關(guān)系，其中，“C”代表浮置節(jié)點(diǎn)的電容值，“q”代表信號(hào)電荷的量。因此，浮置節(jié)點(diǎn)103的電容值減小導(dǎo)致電壓變化量V增大，由此導(dǎo)致靈敏度提高。另一方面，浮置節(jié)點(diǎn)103的電容值增大導(dǎo)致靈敏度下降。
像素附加電路110用于切換該像素靈敏度。開(kāi)關(guān)111與電容112的組合使得能夠切換浮置節(jié)點(diǎn)103的電容值。更具體而言，當(dāng)高電平脈沖被供給到控制線113以接通開(kāi)關(guān)111時(shí)，電容112被加到浮置節(jié)點(diǎn)103的電容。結(jié)果，浮置節(jié)點(diǎn)103的總電容值增大，從而導(dǎo)致像素靈敏度下降(低靈敏度模式)。當(dāng)?shù)碗娖矫}沖被供給到控制布線113以關(guān)斷開(kāi)關(guān)111時(shí)，電容H2與浮置節(jié)點(diǎn)103分離。結(jié)果，浮置節(jié)點(diǎn)103的總電容值減小，從而導(dǎo)致像素靈敏度提高(高靈敏度模式)。在適當(dāng)?shù)卦诟哽`敏度模式與低靈敏度模式之間切換靈敏度的同時(shí)捕獲圖像使得能夠擴(kuò)展構(gòu)成圖像的信號(hào)的動(dòng)態(tài)范圍。此外，電容112可被用作光電轉(zhuǎn)換單元101保持飽和之后的溢出電荷的區(qū)域。
圖2A和圖2B分別示出供給到像素的驅(qū)動(dòng)脈沖的例子。特別地，圖2A示出高靈敏度模式的驅(qū)動(dòng)脈沖，圖2B示出低靈敏度模式的驅(qū)動(dòng)脈沖。在所有的單元和電路處，高電平脈沖的供給建立導(dǎo)通狀態(tài)，而低電平脈沖的供給導(dǎo)致非導(dǎo)通狀態(tài)。
由高靈敏度模式的驅(qū)動(dòng)序列和低靈敏度模式的驅(qū)動(dòng)序列共享的共用部分如下。首先，供給到復(fù)位控制線107的脈沖從高電平變?yōu)榈碗娖?。這使得向浮置節(jié)點(diǎn)103供給基準(zhǔn)電勢(shì)的復(fù)位操作停止。
然后，供給到傳送控制線106的脈沖從低電平變?yōu)楦唠娖?，從而使得光電轉(zhuǎn)換單元101的信號(hào)電荷被傳送到浮置節(jié)點(diǎn)103。在這些操作期間，選擇的像素維持高電壓作為VI，并且處于能夠向共用輸出線108輸出信號(hào)的狀態(tài)。另一方面,未選擇的像素具有低電壓作為VI。
高靈敏度模式的驅(qū)動(dòng)序列與低靈敏度模式的驅(qū)動(dòng)序列之間的不同在于供給到控制線113的脈沖。在高靈敏模式中，該脈沖維持在低電平，而在低靈敏度模式中，該脈沖維持在高電平。該操作導(dǎo)致這樣的狀態(tài)，即，在高靈敏度模式中，電容112與浮置節(jié)點(diǎn)103分離，而在低靈敏度模式中，電容112與浮置節(jié)點(diǎn)103連接。
圖3是示出設(shè)置在第一基板上的元件與設(shè)置在第二基板上的元件之間的電連接的示意性截面圖。圖3示出兩個(gè)像素的截面，以便于更好地理解重復(fù)布置像素單元的事實(shí)。
該截面圖示出上面設(shè)置有光電轉(zhuǎn)換單元101的第一基板201A和上面設(shè)置有像素附加電路的第二基板201B。
第一基板201A包含第一半導(dǎo)體基板202A和設(shè)置在第一半導(dǎo)體基板202A上的第一絕緣膜203A。第一絕緣膜203A是層間絕緣膜，用于在多個(gè)布線層之間提供絕緣?？赏ㄟ^(guò)層疊多個(gè)絕緣膜來(lái)構(gòu)成第一絕緣膜203A。
第二基板201B包含第二半導(dǎo)體基板202B和設(shè)置在第二半導(dǎo)體基板202B上的第二絕緣膜203B。與第一絕緣膜203A類(lèi)似，第二絕緣膜203B是層間絕緣膜?？赏ㄟ^(guò)層疊多個(gè)絕緣膜來(lái)構(gòu)成第二絕緣膜203B。
該截面圖中的與圖1所示的等效電路圖中的元件對(duì)應(yīng)的元件由與圖1中的附圖標(biāo)記相同的附圖標(biāo)記表示，并且將不被詳細(xì)描述。
第一半導(dǎo)體基板202A包含負(fù)(N)型半導(dǎo)體區(qū)域101a。該區(qū)域可存儲(chǔ)作為信號(hào)電荷的電子。第一半導(dǎo)體基板202A還包含第一正(P)型半導(dǎo)體區(qū)域IOlb和第二 P型半導(dǎo)體區(qū)域101c。N型半導(dǎo)體區(qū)域101a、第一 P型半導(dǎo)體區(qū)域IOlb和第二 P型半導(dǎo)體區(qū)域IOlc構(gòu)成用作光電轉(zhuǎn)換單元101的光電二極管。第二 P型半導(dǎo)體區(qū)域IOlc還用作提供傳送MOS晶體管的溝道的阱。圖3中的箭頭表示入射光。本示例性實(shí)施例是其中光從第一P型半導(dǎo)體區(qū)域IOlb所處的表面(S卩，具有例如布線的表面)的另一側(cè)的表面入射的后側(cè)照射型固態(tài)成像裝置。
第三P型半導(dǎo)體區(qū)域210被用于向第一 P型半導(dǎo)體區(qū)域IOlb和第二 P型半導(dǎo)體區(qū)域IOlc供給基準(zhǔn)電壓?；鶞?zhǔn)電壓通過(guò)接觸插頭和電源線被供給到第三P型半導(dǎo)體區(qū)域210。第三P型半導(dǎo)體區(qū)域210的雜質(zhì)濃度比第一 P型半導(dǎo)體區(qū)域IOlb和第二 P型半導(dǎo)體區(qū)域IOlc的雜質(zhì)濃度高。供給的基準(zhǔn)電壓為例如地電勢(shì)。
通過(guò)電連接設(shè)置在第一絕緣膜203A和第二絕緣膜203B上的導(dǎo)體建立第一基板20IA與第二基板201B之間的電連接。可在不使用延伸通過(guò)第一半導(dǎo)體基板202A和第二半導(dǎo)體基板202B的貫通布線的情況下建立電連接。
構(gòu)成像素附加電路110的開(kāi)關(guān)111和電容112不是被設(shè)置在其中設(shè)置了光電轉(zhuǎn)換單元101的第一基板201A上，而是被設(shè)置在其中沒(méi)有設(shè)置光電轉(zhuǎn)換單元101的第二基板201B上。該布置使得光電轉(zhuǎn)換單元101能夠具有足夠大的開(kāi)口，由此提高靈敏度。此外，該布置使得電容112能夠占據(jù)大的面積，由此使得能夠進(jìn)一步減小低靈敏度模式中的靈敏度。結(jié)果，變得即使響應(yīng)于具有大的光量的光的入射也能夠輸出具有優(yōu)異的線性的信號(hào)。
此外，根據(jù)本示例性實(shí)施例的配置，能夠提高像素附加電路110的遮光性能。當(dāng)光入射于構(gòu)成像素附加電路110的開(kāi)關(guān)111和電容112以及與開(kāi)關(guān)111和電容112連接的半導(dǎo)體區(qū)域上時(shí)，這可改變保持于電容112中的信號(hào)的電平。由于第一基板201A包含設(shè)置在其上面的光電轉(zhuǎn)換單元101，因此，如果像素附加電路110被設(shè)置于第一基板201A上，那么將難以減少入射于上述的半導(dǎo)體區(qū)域等上的光。相反，在沒(méi)有設(shè)置光電轉(zhuǎn)換單元101的第二基板201B上設(shè)置像素附加電路110使得能夠充分地減少入射于上述的半導(dǎo)體區(qū)域等上的光。此外，本示例性實(shí)施例被配置為使得像素附加電路110通過(guò)使用設(shè)置于第一基板201A上的遮光部件的至少一部分而被完全平坦地覆蓋。將參照?qǐng)D4A和圖4B至圖7A和圖7B來(lái)更詳細(xì)地具體描述該平坦的配置。
此外，在本示例性實(shí)施例中，使用第一基板201A的布線和第二基板201B的布線來(lái)對(duì)開(kāi)關(guān)111、電容112和與開(kāi)關(guān)111、電容112連接的半導(dǎo)體區(qū)域遮光。作為替代方案，本示例性實(shí)施例還可包括專(zhuān)用于遮光的部件。
圖4A和圖4B是與圖3對(duì)應(yīng)的平面圖。特別地，圖4A和圖4B示出提取部分，以便于更好地理解與本示例性實(shí)施例相關(guān)的各電路元件和遮光部件之間的位置關(guān)系。圖4A是從上面觀看的第一基板201A的透視圖，圖4B是從上面觀看的第二基板201B的透視圖。
圖4A和圖4B所示的配置包括光電轉(zhuǎn)換單元301、包含于傳送單元中的傳送柵極302和包含于浮置節(jié)點(diǎn)中的FD303。導(dǎo)電圖案304構(gòu)成用于電連接像素的放大MOS晶體管的柵極與FD303的布線。導(dǎo)電圖案305構(gòu)成向第三P型半導(dǎo)體區(qū)域IOlc供給基準(zhǔn)電壓的布線。圖4A和圖4B中所示的配置還包含像素電路布置區(qū)域306和像素附加電路布置區(qū)域307。導(dǎo)電圖案308構(gòu)成用于連接FD303、放大MOS晶體管的柵極和復(fù)位MOS晶體管的源極的布線。導(dǎo)電圖案309構(gòu)成用于電連接像素附加電路的開(kāi)關(guān)與電容的布線。導(dǎo)電圖案304和305用作設(shè)置在第一基板201A上的第一遮光部件。導(dǎo)電圖案308和309用作設(shè)置在第二基板201B上的第二遮光部件。第一遮光部件和第二遮光部件可減少光向至少像素附加電路區(qū)域307的一部分的入射。在一些實(shí)施例中，第一遮光部件和第二遮光部件可減少光向整個(gè)像素附加電路區(qū)域307的入射。
現(xiàn)在，將描述第二遮光部件的位置和形狀。在圖4A和圖4B中，通過(guò)將第一遮光部件垂直投影到第二基板側(cè)所限定的區(qū)域不完全平坦地覆蓋像素附加電路布置區(qū)域307。這是由于，在導(dǎo)電圖案304和305之間存在空間。在這種情況下，第二遮光部件可被設(shè)置在與該空間對(duì)應(yīng)的位置，以能夠有效地阻擋透過(guò)該空間的光。
將參照?qǐng)D5A和圖5B至圖7A和圖7B來(lái)描述遮光部件的其它例子。圖5A和圖5B示出根據(jù)本示例性實(shí)施例的固態(tài)成像裝置的平面圖的第二例子。圖5A是從上面觀看的第一基板的透視圖，圖5B是從上面觀看的第二基板的透視圖。雖然圖5A和圖5B示出2X2個(gè)像素，但是，固態(tài)成像裝置可包括數(shù)量更多的像素。
圖5A和圖5B所示的配置包含設(shè)置在第一基板上的第一遮光部件400a和作為通過(guò)將第一遮光部件400a垂直投影到第二基板側(cè)所限定的區(qū)域的投影區(qū)域400b。圖5A和圖5B所示的配置還包含光電轉(zhuǎn)換單元401、傳送單元402和包含于浮置節(jié)點(diǎn)中的FD403。圖5A和圖5B所示的配置還包含像素電路布置區(qū)域404和像素附加電路布置區(qū)域405。第二基板不具有設(shè)置在其上面的遮光部件。
像素附加電路布置區(qū)域405位于通過(guò)將第一遮光部件400a垂直投影到第二基板側(cè)所限定的投影區(qū)域400b內(nèi)，而不位于投影區(qū)域400b之外。第一遮光部件400a平坦地覆蓋光電轉(zhuǎn)換單元401的一部分，并且，其投影區(qū)域400b覆蓋整個(gè)像素附加電路布置區(qū)域405。此外，投影區(qū)域400b還平坦地覆蓋像素電路布置區(qū)域404的一部分。
該布置使得透過(guò)光電轉(zhuǎn)換單元401的光能夠被反射到光電轉(zhuǎn)換單元401，由此提高靈敏度，同時(shí)使得能夠減少入射到像素附加電路的光。
圖6A和圖6B示出根據(jù)本示例性實(shí)施例的固態(tài)成像裝置的平面圖的第三例子。圖6A是從上面觀看的第一基板的透視圖，圖6B是從上面觀看的第二基板的透視圖。與圖4A和圖4B以及圖5A和圖5B所示的布置的不同在于，第一遮光部件的投影區(qū)域平坦地覆蓋整個(gè)像素附加電路，但不覆蓋像素電路。
圖6A和圖6B所示的配置包含設(shè)置在第一基板上的第一遮光部件500a和通過(guò)將第一遮光部件500a垂直投影到第二基板側(cè)所限定的投影區(qū)域500b。該配置還包含光電轉(zhuǎn)換單元501、傳送單元502、包含于浮置節(jié)點(diǎn)中的FD503、像素電路布置區(qū)域504和像素附加電路布置區(qū)域505。
與像素電路相比，可能需要像素附加電路具有更高的遮光性能。特別地，占據(jù)大的面積的包含電容的像素附加電路需要具有還更高的遮光性能。在這種情況下，如本例子這樣僅平坦地遮蔽像素附加電路的配置是一個(gè)可能的方案。但是，由于構(gòu)成像素電路的布線的導(dǎo)電圖案被設(shè)置在像素電路區(qū)域上，因此，該導(dǎo)電圖案可具有預(yù)定的遮光能力，以便也用作遮光部件。
圖7A和圖7B示出本示例性實(shí)施例的固態(tài)成像裝置的平面圖的第四例子。圖7A是從上面觀看的第一基板的透視圖，圖7B是從上面觀看的第二基板的透視圖。雖然圖7A和圖7B示出的是2X2像素，但是，固態(tài)成像裝置可包括數(shù)量更多的像素。第四例子與第二和第三例子的不同在于，第二遮光部件被設(shè)置在第二基板上。
圖7A和圖7B所示的配置包含光電轉(zhuǎn)換單元601、傳送單元602和包含于浮置節(jié)點(diǎn)中的FD603。該配置還包含像素電路布置區(qū)域604和像素附加電路布置區(qū)域605。
該配置還包含設(shè)置在第一基板上的遮光部件600a、設(shè)置在第二基板上的遮光部件600b和通過(guò)將遮光部件600a垂直投影到第二基板側(cè)所限定的投影區(qū)域600c。在本例子中，作為設(shè)置于第一基板上的遮光部件600a的投影的第二基板側(cè)的投影區(qū)域600c部分平坦地覆蓋像素附加電路區(qū)域605。設(shè)置在第二基板上的遮光部件600b覆蓋像素附加電路區(qū)域605的剩余部分。以這種方式，根據(jù)本例子的固態(tài)成像裝置被配置為使得整個(gè)像素附加電路區(qū)域605可被遮光部件600b和投影區(qū)域600c平坦地覆蓋。
該配置還可減少入射到像素附加電路區(qū)域605的光。
可通過(guò)與布線層在同一層中設(shè)置專(zhuān)用于遮光的部件，或者通過(guò)設(shè)置也可用作遮光部件的布線，實(shí)現(xiàn)遮光部件。
特別地，根據(jù)第四例子，可通過(guò)使用由多個(gè)布線層構(gòu)成的遮光部件來(lái)對(duì)像素附加電路布置區(qū)域605遮光，由此改進(jìn)遮光性能。此外，與圖7A和圖7B所示的配置類(lèi)似，如果像素附加電路布置區(qū)域605位于通過(guò)將光電轉(zhuǎn)換單元601垂直投影到第二基板上所限定的投影區(qū)域之外，那么通過(guò)使用由多個(gè)布線層構(gòu)成的遮光部件將像素附加電路布置區(qū)域605遮光是有效的。
下面將描述第一示例性實(shí)施例的第一變型。在該變型中，與上述的第一示例性實(shí)施例的情況同樣，像素附加電路110包含開(kāi)關(guān)和電容作為其構(gòu)成元件。但是，該變型被配置為使得像素附加電路110可被用作用于電子快門(mén)功能、特別是用于全局電子快門(mén)功能的部件。在這種情況下，一幀中最后讀出的像素將長(zhǎng)時(shí)間保持于像素附加電路Iio中，因此，應(yīng)向像素附加電路110提供高的遮光性能。
圖8A和圖8B分別示出根據(jù)本變型的驅(qū)動(dòng)脈沖的例子。圖8A示出供給到第η行中的像素的驅(qū)動(dòng)脈沖，圖8Β示出供給到第(η+1)行中的像素的驅(qū)動(dòng)脈沖。
首先，在時(shí)間Tl之前，供給到復(fù)位控制線107 (η)和107 (η+1)的脈沖維持于高電平，并且，Vl (η)和Vl (η+1)維持于高電平。因此，浮置節(jié)點(diǎn)103的電勢(shì)被復(fù)位到基準(zhǔn)電勢(shì)。
然后，在時(shí)間Tl，供給到復(fù)位控制線107 (η)和107 (η+1)的驅(qū)動(dòng)脈沖從高電平變?yōu)榈碗娖?，并且，V (η+1)變?yōu)榈碗娖?。結(jié)果，浮置節(jié)點(diǎn)103的電勢(shì)被設(shè)定于浮置狀態(tài)，并且，第(η+1)行的放大MOS晶體管的漏極電勢(shì)被設(shè)定于關(guān)斷狀態(tài)。因此，第(η+1)行中的像素被設(shè)定于未選擇狀態(tài)。
然后，在時(shí)間Τ2，供給到所有像素的傳送控制線106和控制線113的脈沖一并從低電平變?yōu)楦唠娖?。隨后，在時(shí)間Τ3，供給到所有像素的傳送控制線106和控制線113的脈沖一并從高電平變?yōu)榈碗娖健＝Y(jié)果，所有像素中的光電轉(zhuǎn)換單元處的蓄積時(shí)段可同時(shí)終止。傳送的信號(hào)電荷保持于電容112中。
然后，在時(shí)間Τ4，供給到控制線113 (η)的脈沖從低電平變?yōu)楦唠娖健ｋS后，在時(shí)間Τ5，供給到控制線113 (η)的脈沖從高電平變?yōu)榈碗娖?。結(jié)果，保持于第η行的電容112中的信號(hào)被傳送到浮置節(jié)點(diǎn)103。然后，第η行中的像素的信號(hào)通過(guò)放大單元105被讀出到共用輸出線108。
然后，在時(shí)間Τ6，Vl (η)從高電平變?yōu)榈碗娖?，并且，Vl (η+1)從低電平變?yōu)楦唠娖健＝Y(jié)果，第η行中的像素被設(shè)定于未選擇狀態(tài)，并且，第(η+1)行中的像素被設(shè)定于選擇狀態(tài)。
然后，在時(shí)間Τ7，供給到復(fù)位控制線107 (η)和107 (η+1)的脈沖從低電平變?yōu)楦唠娖?。隨后，在時(shí)間Τ8，供給到復(fù)位控制線107 (η)和107 (η+1)的脈沖從高電平變?yōu)榈碗娖健＝Y(jié)果，第(η+1)行的浮置節(jié)點(diǎn)103的電勢(shì)被設(shè)定于基準(zhǔn)電勢(shì)。在從時(shí)間Τ7到時(shí)間Τ8的時(shí)段期間，供給到復(fù)位控制線107 (η)的脈沖可維持于低電平，而不變?yōu)楦唠娖?。但是，使供給到復(fù)位控制線107 (η)的脈沖變?yōu)楦唠娖礁行?，原因是這可確保第η行中的像素處于非選擇狀態(tài)。但是，如果對(duì)于放大MOS晶體管的漏極和復(fù)位MOS晶體管的漏極中的每一個(gè)單獨(dú)地準(zhǔn)備供給布線并且放大MOS晶體管的漏極電勢(shì)保持恒定，那么應(yīng)如上面提到的那樣向復(fù)位控制線107 (η)供給高電平脈沖。
然后，在時(shí)間T9，供給到控制線113 (η+1)的脈沖從低電平變?yōu)楦唠娖?。隨后，在時(shí)間Τ10，供給到控制線113 (η+1)的脈沖從高電平變?yōu)榈碗娖?。結(jié)果，保持于第(η+1)行中的像素的電容112中的信號(hào)被傳送到浮置節(jié)點(diǎn)103。然后，第(η+1)行中的像素的信號(hào)通過(guò)放大單元105被讀出到共用輸出線108。
該操作允許像素附加電路110被用作用于電子快門(mén)功能的信號(hào)保持單元。此外，可以設(shè)置控制單元，以允許像素附加電路110被切換以執(zhí)行靈敏度切換操作或電子快門(mén)操作，由此通過(guò)發(fā)出控制信號(hào)而選擇性地驅(qū)動(dòng)這些操作。
下面，將描述第一示例性實(shí)施例的第二變型。與第一示例性實(shí)施例及其第一變型類(lèi)似，第二變型包括開(kāi)關(guān)和電容作為像素附加電路。此外，第一變型和第二變型共享這樣的共同特征:即，像素附加電路用作用于電子快門(mén)功能的信號(hào)保持單元。第一變型與第二變型之間的不同是電路之間的連接關(guān)系。
圖9是根據(jù)第二變型的兩個(gè)像素的等效電路圖。圖1OA和圖1OB分別示出根據(jù)第二變型的驅(qū)動(dòng)脈沖的例子。
第二變型包含光電轉(zhuǎn)換單元801。此外，第二變型包含第一傳送單元802、第一浮置節(jié)點(diǎn)803、復(fù)位單元804、放大單元805、選擇單元806和第二浮置節(jié)點(diǎn)807。此外，第二變型包含共用輸出線808、電流源809和像素附加電路810。像素附加電路810包含開(kāi)關(guān)811和電容812。此外,第二變型包含用于溢漏(overflow drain)的開(kāi)關(guān)813。
脈沖φΤΧΙ被供給到用于控制第一傳送單元802的導(dǎo)通的第一傳送控制線，并且，脈沖φΤΧ2被供給到用于控制由開(kāi)關(guān)811構(gòu)成的第二傳送單元的導(dǎo)通的第二傳送控制線。脈沖tpRES被供給到用于控制復(fù)位單元804的導(dǎo)通的復(fù)位控制線。脈沖(pSEL被供給到用于控制選擇單元806的導(dǎo)通的選擇控制線。脈沖CpOFD被供給到用于控制溢漏的導(dǎo)通的OFD控制線。
將參照?qǐng)D1OA和圖1OB描述本變型的操作。圖1OA示出第η行的脈沖，圖1OB示出第(η+1)行的脈沖。首先，在時(shí)間Tl，第η行的脈沖(pRES從高電平變?yōu)榈碗娖?。這使得第η行的第二浮置節(jié)點(diǎn)807的電勢(shì)被設(shè)定于浮置狀態(tài)。
然后，在時(shí)間Τ2，所有行的脈沖φΤΧΙ從低電平變?yōu)楦唠娖?。隨后，在時(shí)間Τ3，所有行的脈沖φΤΧΙ從高電平變?yōu)榈碗娖?。結(jié)果，所有像素的光電轉(zhuǎn)換單元801的信號(hào)被傳送到電容812以保持于其中。
然后，在時(shí)間Τ4，所有行的脈沖(pOFD從低電平變?yōu)楦唠娖?。這使得在時(shí)間T4之后在光電轉(zhuǎn)換單元801產(chǎn)生的電荷被排出到溢漏。
然后，在時(shí)間T5，第η行的脈沖φΤΧ2.從低電平變?yōu)楦唠娖?，并且，在時(shí)間T6，第η行的脈沖φΤΧ2從高電平變?yōu)榈碗娖?。結(jié)果，保持于第η行中的像素的電容812中的信號(hào)被傳送到第二浮置節(jié)點(diǎn)807。第二浮置節(jié)點(diǎn)807與構(gòu)成放大單元805的放大MOS晶體管的柵極電連接。傳送到第二浮置節(jié)點(diǎn)807的信號(hào)通過(guò)放大單元805被放大，并且被輸出到共用輸出線808。
然后，在時(shí)間Τ7，第η行的脈沖(|)SEL從高電平變?yōu)榈碗娖?。這使得第η行中的像素被設(shè)定于非選擇狀態(tài)。同時(shí)，第(η+1)行的脈沖CpRES從高電平變?yōu)榈碗娖?。這使得第(η+1)行中的像素的第二浮置節(jié)點(diǎn)807的電勢(shì)被設(shè)定于浮置狀態(tài)。
然后，在時(shí)間Τ8，第(η+1)行的脈沖(pSEL.從低電平變?yōu)楦唠娖?。這使得第(η+1)行的像素被設(shè)定于選擇狀態(tài)。
然后，在時(shí)間T9，第(η+1)行的脈沖(pTX2從低電平變?yōu)楦唠娖?，并且，在時(shí)間T10，第(η+1)行的脈沖φΤΧ2從高電平變?yōu)榈碗娖健＝Y(jié)果，保持于第(η+1)行中的像素的電容812中的信號(hào)被傳送到第二浮置節(jié)點(diǎn)807。第二浮置節(jié)點(diǎn)807與構(gòu)成放大單元805的放大MOS晶體管的柵極電連接。傳送到第二浮置節(jié)點(diǎn)807的信號(hào)通過(guò)放大單元805被放大，并且被輸出到共用輸出線808。
如上所述，根據(jù)第一示例性實(shí)施例的本變型，能夠在不減小光電轉(zhuǎn)換單元810的受光面積的情況下通過(guò)設(shè)置像素附加電路810執(zhí)行電子快門(mén)操作，或者，特別地，執(zhí)行全局電子快門(mén)操作。此外，通過(guò)使用圖4Α和圖4Β到圖7Α和圖7Β所示的遮光配置將該像素附加電路810遮光可減少透過(guò)光電轉(zhuǎn)換單元而入射到像素附加電路的光。
圖11是根據(jù)本發(fā)明的第二示例性實(shí)施例的像素的等效電路圖。第二示例性實(shí)施例與第一示例性實(shí)施例的不同在于像素附加電路及其布線連接關(guān)系。在以下的描述中，以與第一示例性實(shí)施例中相同或類(lèi)似的方式起作用的要素將由與第一示例性實(shí)施例中的附圖標(biāo)記相同的附圖標(biāo)記表示，并且，將不被重復(fù)地詳細(xì)描述。對(duì)附圖標(biāo)記添加后綴以清楚地表示這些要素與具有相同的功能的多個(gè)地設(shè)置的其它要素不同。
與第一示例性實(shí)施例類(lèi)似，區(qū)pixA表示設(shè)置在第一基板上的元件，區(qū)pixB表示設(shè)置在第二基板上的元件。根據(jù)本示例性實(shí)施例的截面配置中的主要部分與根據(jù)第一示例性實(shí)施例的那些相同，因此將不被重復(fù)描述。
本示例性實(shí)施例被配置為包含由兩個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元101和與其對(duì)應(yīng)的兩個(gè)傳送單元102構(gòu)成的組，并包含用于一個(gè)組的共用放大單元和共用復(fù)位單元。圖11示出四個(gè)像素，但是，在實(shí)際使用中，可以組合更多數(shù)量的像素以構(gòu)建像素陣列。
像素附加電路1001是用于控制浮置節(jié)點(diǎn)103-1和浮置節(jié)點(diǎn)103_2的電連接的開(kāi)關(guān)。
當(dāng)供給到控制布線1002的脈沖變?yōu)楦唠娖綍r(shí)，像素附加電路1001被設(shè)定于接通(ON)狀態(tài)，并且，建立浮置節(jié)點(diǎn)103-1的導(dǎo)通和浮置節(jié)點(diǎn)103-2的導(dǎo)通。此時(shí)，例如，供給到傳送控制線106-1和106-3的脈沖變?yōu)楦唠娖?，從而使得傳送單?02-1和102-3被設(shè)定于接通狀態(tài)。這允許光電轉(zhuǎn)換單元101-1的信號(hào)電荷和光電轉(zhuǎn)換單元101-3的信號(hào)電荷分別被加在浮置節(jié)點(diǎn)103-1和103-2處。
根據(jù)本示例性實(shí)施例，像素附加電路1001被設(shè)置于第二基板上，因此，能夠防止光電轉(zhuǎn)換單元101的受光面積減小。此外，由于該像素附加電路1001是與浮置節(jié)點(diǎn)103電連接的元件，因此，該區(qū)域中的光入射將影響得到的圖像質(zhì)量。為了解決該問(wèn)題，根據(jù)本示例性實(shí)施例，像素附加電路1001被設(shè)置于第二基板上，并且，與包含設(shè)置于第一基板上的像素附加電路的固態(tài)成像裝置相比，該布置可增大入射光穿過(guò)基板的半導(dǎo)體區(qū)域的距離。因此，變得能夠增大由半導(dǎo)體基板吸收的光的比率，由此提高遮光性能。此外，如圖4A和圖4B到圖7A和圖7B所示，可另外提供遮光部件以減少入射到像素附加電路1001的光以由此提高得到的圖像質(zhì)量。
此外，根據(jù)本示例性實(shí)施例，對(duì)于由希望數(shù)量的光電轉(zhuǎn)換單元和傳送單元構(gòu)成的每個(gè)組設(shè)置像素附加電路1001，由此使得能夠任意地改變相加的數(shù)量。
此外，根據(jù)本示例性實(shí)施例，對(duì)于兩個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元和兩個(gè)傳送單元準(zhǔn)備一個(gè)放大單元和一個(gè)復(fù)位單元，以被它們共享。但是，共享一個(gè)放大單元和一個(gè)復(fù)位單元的光電轉(zhuǎn)換單元和傳送單元的數(shù)量不限于此。
如上所述，根據(jù)本示例性實(shí)施例，能夠在防止光電轉(zhuǎn)換單元101的受光面積減小的同時(shí)將浮置節(jié)點(diǎn)103處的信號(hào)相加。此外，能夠減少入射到像素附加電路1001的光，由此能夠減少噪聲。
圖12是根據(jù)本發(fā)明的第三示例性實(shí)施例的像素的等效電路圖。圖12僅示出一個(gè)像素，但在實(shí)際使用中，組合多個(gè)像素以構(gòu)建像素陣列。第三示例性實(shí)施例與第一和第二示例性實(shí)施例的不同在于像素附加電路1101及其連接關(guān)系。更具體而言，本示例性實(shí)施例中的像素附加電路1101用作模擬/數(shù)字(AD)轉(zhuǎn)換電路。在以下的描述中，以與第一和第二示例性實(shí)施例中相同或類(lèi)似的方式起作用的要素將由與第一和第二示例性實(shí)施例中的附圖標(biāo)記相同的附圖標(biāo)記表示，并且，將不被重復(fù)地詳細(xì)描述。
像素附加電路110用作AD轉(zhuǎn)換器。像素附加電路1100包含:負(fù)溝道金屬氧化物半導(dǎo)體(NMOS)晶體管1101,1102和1105，PMOS晶體管1103和1104，以及存儲(chǔ)器1109。
電源V3向PMOS晶體管1103和1104的源極供給電力。
放大單元105、NM0S晶體管1102、以及PMOS晶體管1103和1104構(gòu)成差分放大電路。差分放大電路具有輸出節(jié)點(diǎn)1108。來(lái)自輸出節(jié)點(diǎn)1108的信號(hào)保持于存儲(chǔ)器1109中。
開(kāi)關(guān)1105被用于將保持于存儲(chǔ)器1109中的在AD轉(zhuǎn)換之后的信號(hào)輸出到后級(jí)處的總線。
基準(zhǔn)信號(hào)供給布線1106被用于向PMOS晶體管的柵極供給基準(zhǔn)信號(hào)。
偏壓布線1107向NMOS晶體管1101的柵極供給預(yù)定的偏壓。這使得NMOS晶體管1101能夠作為電流源操作以供給尾電流(tail current)。
控制布線1111被用于控制開(kāi)關(guān)1105的操作。該差分放大電路1101被設(shè)定以執(zhí)行比較器操作，由此可提供AD轉(zhuǎn)換操作。例如，向基準(zhǔn)信號(hào)供給布線1106供給具有預(yù)定的斜坡的斜坡電壓信號(hào)導(dǎo)致差分放大電路的輸出節(jié)點(diǎn)1108的輸出電平從高電平變?yōu)榈碗娖?。更具體而言，輸出節(jié)點(diǎn)1108在供給到基準(zhǔn)信號(hào)供給布線1106的信號(hào)電平比浮置節(jié)點(diǎn)103低時(shí)提供高的輸出，同時(shí)，輸出節(jié)點(diǎn)1108在供給到基準(zhǔn)信號(hào)供給布線1106的信號(hào)電平比浮置節(jié)點(diǎn)103高時(shí)提供低的輸出。
這樣的變化的定時(shí)通過(guò)未示出的計(jì)數(shù)器被計(jì)數(shù)，并且，該計(jì)數(shù)值保持于存儲(chǔ)器1109中，這于是實(shí)現(xiàn)輸出計(jì)數(shù)值作為數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的AD轉(zhuǎn)換。
與前面的示例性實(shí)施例類(lèi)似，本示例性實(shí)施例包括設(shè)置于第二基板上的像素附加電路1100，因此，可防止光電轉(zhuǎn)換單元101的受光面積減小。此外，由于像素附加電路1100包含存儲(chǔ)器1109，因此，很顯然，該區(qū)域的光入射將影響得到的圖像質(zhì)量。當(dāng)光入射于與存儲(chǔ)器1109電連接的像素附加電路1100時(shí)，也預(yù)計(jì)得到這樣的結(jié)果。為了解決該問(wèn)題，在本示例性實(shí)施例中，包含存儲(chǔ)器1109的像素附加電路1100被設(shè)置于第二基板上，這對(duì)于確保充分的遮光性能是有效的。此外，本示例性實(shí)施例利用圖4A和圖4B到圖7A和圖7B所示的遮光配置，這可進(jìn)一步提高遮光性能。
本示例性實(shí)施例被配置為使得提供AD轉(zhuǎn)換功能的像素附加電路1100包含比較器。作為替代方案，像素附加電路1100可通過(guò)向基準(zhǔn)信號(hào)供給布線1106供給希望的恒定信號(hào)而被用作模擬差分放大電路。再作為替代方案，像素附加電路1100可被配置為通過(guò)向差分放大電路添加模擬電容而用作例如開(kāi)關(guān)電容器電路。在這種情況下，可通過(guò)在第二基板上設(shè)置模擬電容來(lái)提高遮光性能。
在參照本發(fā)明的具體的實(shí)施例詳細(xì)描述了本發(fā)明之后，顯然，在不背離本發(fā)明的技術(shù)思想或主要特征的情況下，修改和變型是可能的?？梢砸愿鞣N方式組合上述的示例性實(shí)施例。
更具體而言，在具有被多個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元共享的共用放大單元的配置中，像素附加電路可被配置為被用于擴(kuò)展動(dòng)態(tài)范圍、實(shí)現(xiàn)電子快門(mén)功能或提供AD轉(zhuǎn)換功能。根據(jù)該配置，元件可被更自由地布置于第二基板上。此外，固態(tài)成像裝置可被配置為通過(guò)增加MOS晶體管的柵極面積而減少Ι/f噪聲。
雖然已參照示例性實(shí)施例描述了本發(fā)明，但應(yīng)理解，本發(fā)明不限于公開(kāi)的示例性實(shí)施例。所附權(quán)利要求的范圍應(yīng)被賦予最寬的解釋以包含所有變更方式、等同的結(jié)構(gòu)和功倉(cāng)泛。
本申請(qǐng)要求在2010年9月30日提交的日本專(zhuān)利申請(qǐng)N0.2010-222590的優(yōu)先權(quán)，在此通過(guò)引用將其全部?jī)?nèi)容并入本文。
權(quán)利要求
1.一種固態(tài)成像裝置，包括: 像素陣列，包含多個(gè)像素，每個(gè)像素包含 光電轉(zhuǎn)換單元； 傳送單元，被配置為向浮置節(jié)點(diǎn)傳送光電轉(zhuǎn)換單元的信號(hào)電荷； 復(fù)位單元，被配置為將浮置節(jié)點(diǎn)的電勢(shì)設(shè)定為基準(zhǔn)電勢(shì)； 放大單元，被配置為放大基于傳送到浮置節(jié)點(diǎn)的信號(hào)電荷所產(chǎn)生的信號(hào)；以及像素附加電路，被配置為處理傳送到浮置節(jié)點(diǎn)的信號(hào)電荷或由放大單元放大的信號(hào)，其中，光電轉(zhuǎn)換單元、傳送單元和浮置節(jié)點(diǎn)被設(shè)置于第一基板上，像素附加電路被設(shè)置于第二基板上，以及 其中，第一遮光部件被設(shè)置于第一基板上，所述第一遮光部件被配置為減少透過(guò)光電轉(zhuǎn)換單元而入射到像素附加電路的光。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的固態(tài)成像裝置，其中，第一基板包含第一半導(dǎo)體基板和設(shè)置于第一半導(dǎo)體基板上的第一絕緣膜， 其中，第二基板包含第二半導(dǎo)體基板和設(shè)置于第二半導(dǎo)體基板上的第二絕緣膜，以及其中，第一基板與第二基板之間的電連接是通過(guò)連接被設(shè)置于第一絕緣膜和第二絕緣膜上的導(dǎo)體而建立的。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的固態(tài)成像裝置，其中，像素附加電路包含用于保持信號(hào)電荷或由放大單元放大的信號(hào)的電容。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2的固態(tài)成像裝置，其中，像素附加電路包含差分放大電路。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2的固態(tài)成像裝置，其中，像素附加電路具有模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換功倉(cāng)泛。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2的固態(tài)成像裝置，其中，像素附加電路使在多個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元處產(chǎn)生的電荷相加。
7.根據(jù)權(quán)利要求1 6中的任一項(xiàng)的固態(tài)成像裝置，其中，復(fù)位單元和放大單元被設(shè)置于第二基板上。
8.根據(jù)權(quán)利要求1 7中的任一項(xiàng)的固態(tài)成像裝置，其中，對(duì)于多個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元中的每一個(gè)，設(shè)置復(fù)位單元、放大單元和像素附加電路的組。
9.根據(jù)權(quán)利要求1 8中的任一項(xiàng)的固態(tài)成像裝置，其中，在第二基板上設(shè)置第二遮光部件，所述第二遮光部件被配置為減少透過(guò)光電轉(zhuǎn)換單元而入射到像素附加電路的光。
10.根據(jù)權(quán)利要求1 9中的任一項(xiàng)的固態(tài)成像裝置，其中，整個(gè)像素附加電路位于通過(guò)將第一遮光部件垂直投影到第二基板側(cè)所限定的投影區(qū)域內(nèi)。
11.根據(jù)權(quán)利要求9的固態(tài)成像裝置，其中，像素附加電路的一部分位于通過(guò)將第一遮光部件垂直投影到第二基板側(cè)所限定的投影區(qū)域之外， 其中，第一遮光部件減少入射到像素附加電路的位于所述投影區(qū)域內(nèi)的部分的光，以及 其中，第二遮光部件減少入射到像素附加電路的位于所述投影區(qū)域之外的部分的光。
全文摘要
在固態(tài)成像裝置中，在像素構(gòu)成要素中，光電轉(zhuǎn)換單元、傳送晶體管和電荷保持單元的至少一部分被設(shè)置在第一半導(dǎo)體基板上。被配置為處理傳送到電荷保持單元的信號(hào)電荷或由放大單元放大的信號(hào)的像素附加電路被設(shè)置在第二半導(dǎo)體基板上。并且其中，在第一基板上設(shè)置第一遮光部件，所述第一遮光部件被配置為減少透過(guò)光電轉(zhuǎn)換單元而入射到像素附加電路的光。
文檔編號(hào)H01L27/146GK103140926SQ201180046198
公開(kāi)日2013年6月5日 申請(qǐng)日期2011年9月20日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月30日
發(fā)明者山崎和男, 板野哲也, 遠(yuǎn)藤信之, 渡邊杏平 申請(qǐng)人:佳能株式會(huì)社