專利名稱：固態(tài)成像裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及諸如CMOS圖像傳感器或者CCD圖像傳感器的固態(tài)成像裝 置，更具體地，涉及具有經(jīng)過(guò)光瞳校正(pupil correction)的微透鏡和配線 圖案的固態(tài)成像裝置。
背景技術(shù)：
迄今，在CMOS圖像傳感器中，每個(gè)像素都不僅包括將入射光進(jìn)行光 電轉(zhuǎn)換的光敏二極管(PD)，而且包括多個(gè)晶體管和浮置擴(kuò)散(FD)單元， 該多個(gè)晶體管包括傳輸光電轉(zhuǎn)換所獲得的電信號(hào)的晶體管(TG)、復(fù)位晶體 管(RST)和放大晶體管(AMP)等。當(dāng)光泄漏到這些有源區(qū)域時(shí)，發(fā)生光 電轉(zhuǎn)換。錯(cuò)誤信號(hào)由光電轉(zhuǎn)換所產(chǎn)生的電子而產(chǎn)生，并且視為噪聲。因此， 通常在CMOS圖像傳感器中這些區(qū)域被遮光以防止光進(jìn)入到這些區(qū)域。另 外，配線包括傳輸由放大晶體管放大的電信號(hào)的信號(hào)線、驅(qū)動(dòng)上述晶體管的 控制信號(hào)線和電源線等，這些配線防止光到達(dá)光敏二極管。
相反，在CCD圖像傳感器中，每個(gè)像素都不僅包括光敏二極管區(qū)域， 而且包括用于轉(zhuǎn)移光電轉(zhuǎn)換所獲得的電荷的垂直CCD轉(zhuǎn)移區(qū)域。因?yàn)樵诠?進(jìn)入到該區(qū)域時(shí)產(chǎn)生錯(cuò)誤信號(hào)，所以該區(qū)域必須遮光。
如上所述，在圖像傳感器中于單元像素中形成遮光區(qū)域。
因此，在現(xiàn)有技術(shù)的圖像傳感器中，提出了這樣的技術(shù)并投入實(shí)際應(yīng)用， 其中對(duì)于每個(gè)像素在光敏二極管上方形成微透鏡和層內(nèi)透鏡(in-layer lens ), 以便有效地將光聚集到光敏二極管上，同時(shí)防止光進(jìn)入形成在該像素中的遮 光區(qū)域。
然而，在此情況下，在成像區(qū)域(像素陣列部分)的中心部分設(shè)置的像 素中，進(jìn)入光敏二極管的主要光線的角度典型地為0°,并且光垂直地進(jìn)入光 敏二極管。相反地，通常，在成像區(qū)域的周邊部分設(shè)置的像素中，主要光線 以一定的角度進(jìn)入光敏二極管。具體地講，通常在成像區(qū)域的周邊部分中設(shè) 置的像素的主要光線在遠(yuǎn)離成像區(qū)域的中心部分的方向上傾斜地進(jìn)入光敏二極管。
結(jié)果，在成像區(qū)域的中心部分上，進(jìn)行光敏二極管的孔徑中心對(duì)微透鏡 和層內(nèi)透鏡的中心的匹配。然而，在成像區(qū)域的周邊部分上，當(dāng)進(jìn)行光敏二 極管孔徑的中心對(duì)微透鏡和層內(nèi)透鏡的中心的匹配時(shí)，光軸相對(duì)于傾斜的入 射光而傾斜，并且入射光的一部分進(jìn)入光敏二極管的外面，導(dǎo)致陰影現(xiàn)象
(shading phenomenon )的發(fā)生。
因此，為了處理這種現(xiàn)象，提出并投入實(shí)際使用了這樣的技術(shù)，其中微 透鏡、濾色器和層內(nèi)透鏡以這樣的方式布置在成像區(qū)域的周邊部分中，其位 置通過(guò)在到成像區(qū)域的中心側(cè)方向上的偏移來(lái)移動(dòng)，從而該位置可以適合于 入射光的光軸，由此避免在光敏二極管中產(chǎn)生陰影(例如，見日本未審查專 利申請(qǐng)公開No. 11-186530 )。該技術(shù)稱為光瞳校正技術(shù)，并且應(yīng)用于配線、 接觸和通路等。
在此情況下，如果成像區(qū)域周邊部分的布局中的布線和微透鏡等被平行 移動(dòng)，則成像區(qū)域的周邊部分中的布局與成像區(qū)域的中心部分中的布局一致。
然而，在進(jìn)行上面所述的光瞳校正技術(shù)的情況下，關(guān)于微透鏡和層內(nèi)透 鏡，因?yàn)闆](méi)有限制光瞳校正要移動(dòng)微透鏡和層內(nèi)透鏡的位移量，所以可以容 易地進(jìn)行優(yōu)化。然而，關(guān)于配線，根據(jù)像素中元件的布置或者光敏二極管的 孔徑形狀等，對(duì)配線的位移量施加了限制。
因此，作為這些限制的具體示例，以采用三層金屬配線結(jié)構(gòu)的像素為例 進(jìn)行描述。圖6是示出在三層金屬配線的情況下FD單元附近的元件布置的 示意性平面圖。
在該圖中，在每個(gè)像素中，傳輸由光電轉(zhuǎn)換獲得的信號(hào)作為電信號(hào)的垂 直信號(hào)線110和將FD單元112連接到放大晶體管的柵極(未示出)的內(nèi)部 配線114通常采用第二層的配線膜形成。另外，接觸單元116連接FD單元 112和內(nèi)部配線114。
應(yīng)當(dāng)注意的是，遮光并且用作電源線的配線(作為第三層的金屬配線膜) 形成在所示的配線上。
在該配線結(jié)構(gòu)中，當(dāng)垂直信號(hào)線110為了光瞳校正而移動(dòng)和使用時(shí)，垂 直信號(hào)線110可以在遠(yuǎn)離接觸單元116的方向(即圖中所示的右方向(由箭 頭A表示))上相對(duì)自由地移動(dòng)。然而，關(guān)于相反方向(即圖中所示的左方向(由箭頭B表示))，因?yàn)椴荒芤苿?dòng)將FD單元112連接到內(nèi)部配線114的 接觸單元116的位置，所以在垂直信號(hào)線110以大的量移動(dòng)時(shí)，垂直信號(hào)線 IIO會(huì)與接觸單元接觸。因此，不能充分靈活地移動(dòng)垂直信號(hào)線110。
因此，例如，在工藝階段沒(méi)有進(jìn)步并且設(shè)計(jì)規(guī)則沒(méi)有改變的情況下最小 化像素時(shí)，假設(shè)沒(méi)有減少要安裝在單元像素中的配線數(shù)量，則通過(guò)光瞳校正 移動(dòng)配線的最大移動(dòng)量(光瞳校正量)由布局限制來(lái)確定。當(dāng)配線的光瞳校 正量小于采用模擬或者理論計(jì)算獲得的配線的光瞳校正量時(shí)，就不能在成像 區(qū)域周邊的配線上充分地進(jìn)行光瞳校正。配線引起的陰影就會(huì)發(fā)生，并且降 低了靈敏度。
而且，當(dāng)由于陰影而產(chǎn)生的光線因反射或者折射現(xiàn)象泄漏到相鄰像素 時(shí)，造成所謂混色的圖像質(zhì)量退化。
因此，本發(fā)明的目的是通過(guò)改善配線層的布置結(jié)構(gòu)來(lái)提供能以高靈活性 在配線上進(jìn)行光瞳校正的固態(tài)成像裝置。

發(fā)明內(nèi)容
為了實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)，本發(fā)明的固態(tài)成像裝置的特征在于包括像素陣列 部分，其中多個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元沿著二維方向布置在半導(dǎo)體基板上；配線層， 其中絕緣膜和配線膜堆疊在該像素陣列部分的上部，并且其中一些配線經(jīng)由 接觸單元連接到半導(dǎo)體基板側(cè)；以及微透鏡，布置在該配線層上，并且形成 為具有用于光瞳校正的節(jié)距，該節(jié)距不同于該像素陣列部分中該光電轉(zhuǎn)換單 元的節(jié)距。該配線層包括相對(duì)于該像素陣列部分的中心部分側(cè)在周邊部分側(cè) 上將配線層劃分而得到的至少兩個(gè)劃分的區(qū)域，預(yù)定接觸單元和預(yù)定配線的 每一個(gè)都對(duì)應(yīng)于該像素陣列部分中的像素中的一個(gè)設(shè)置，并且預(yù)定接觸單元 和預(yù)定配線布置成使得該兩個(gè)劃分的區(qū)域之一中的預(yù)定接觸單元和預(yù)定配 線的位置與該兩個(gè)劃分的區(qū)域的另一個(gè)中相應(yīng)的預(yù)定接觸單元和預(yù)定配線 的位置相反。
根據(jù)本發(fā)明，固態(tài)成像裝置的配線層包括相對(duì)于像素陣列部分的中心部 分側(cè)在周邊部分側(cè)上將配線層劃分而得到的至少兩個(gè)劃分的區(qū)域，并且接觸 單元和配線布置成兩個(gè)劃分的區(qū)域之一中的接觸單元和配線的位置與兩個(gè)
劃分的區(qū)域的另一個(gè)中相對(duì)應(yīng)的接觸單元和配線的位置相反，接觸單元和配 線的每一個(gè)都對(duì)應(yīng)于像素陣列部分的一個(gè)像素而設(shè)置。因此，接觸單元可以
6布置在在成像區(qū)域的每個(gè)像素位置對(duì)配線進(jìn)行光瞳校正的方向一側(cè)的相反 側(cè)。光瞳校正可以通過(guò)自由移動(dòng)來(lái)進(jìn)行而不干擾4妻觸單元。
因此，可以以高度靈活性進(jìn)行光瞳校正，并且可以在整個(gè)成像區(qū)域上改 善光接收效率和均勻性?？色@得有助于改善固態(tài)成像裝置的圖像質(zhì)量等效 果。


圖1是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的固態(tài)成像裝置的輪廓的方塊圖。 圖2是示出圖1所示固態(tài)成像裝置的像素電路構(gòu)造的電路圖。
圖3是示出成像區(qū)域的X-Y坐標(biāo)的示意圖。
圖4包括示出在圖1所示固態(tài)成像裝置中采用的配線布局的具體示例的 示意性平面圖。
圖5包括示出其中圖4所示各像素的配線經(jīng)受光瞳校正的情況的具體示 例的示意性平面圖。
圖6是 示出在現(xiàn)有技術(shù)的固態(tài)成像裝置中采用的配線布局的具體示例的 示意性平面圖。
具體實(shí)施例方式
圖1是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的固態(tài)成像裝置的具體示例的平面圖，并 且示出了 CMOS圖像傳感器的示例。另外，圖2是示出在圖1所示固態(tài)成 像裝置的像素中的電路構(gòu)造的電路圖。應(yīng)當(dāng)注意的是，盡管下面對(duì)實(shí)施例的 描述將主要涉及CMOS圖像傳感器，但是本發(fā)明同樣也可以用于CCD圖像
傳感器。
如圖l所示，該實(shí)施例的固態(tài)成像裝置包括像素陣列部分20,使用沿 二維方向布置的多個(gè)像素16來(lái)構(gòu)造成像區(qū)域；垂直掃描電路21，通過(guò)在垂 直方向上掃描像素陣列部分20的各像素來(lái)控制讀取像素信號(hào)的操作；負(fù)載 MOS晶體管電路24，控制從像素陣列部分20的各像素列引出的垂直信號(hào)線 28; CDS電路25,獲取從像素陣列部分20的各像素列讀取的像素信號(hào)，并 且采用相關(guān)雙采樣(correlated double sampling )工藝來(lái)降低噪聲；水平選擇 晶體管電路26,將從CDS電路25提供的像素信號(hào)輸出到水平信號(hào)線27;以及水平掃描電路22,依次選擇水平方向上的水平選擇晶體管電路26以控
制像素信號(hào)的輸出。
輸出到水平信號(hào)線27的像素信號(hào)經(jīng)由緩沖放大器傳輸給后續(xù)電路。
而且，如圖2所示，像素16的每一個(gè)都包括光敏二極管(PD) 1,將 入射光進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換；晶體管(TG) 12,基于轉(zhuǎn)移脈沖(OTRG)將由光電 轉(zhuǎn)換獲得的電信號(hào)轉(zhuǎn)移到浮置擴(kuò)散(FD)單元3;復(fù)位晶體管(RST) 14, 基于復(fù)位脈沖(ORST)將FD單元3的電位復(fù)位到電源電壓VDD;放大晶 體管(AMP) 13，將FD單元3的電位上的變化轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)或者電流信 號(hào)；以及選擇晶體管15，基于選擇信號(hào)(①SEL)將放大晶體管13的輸出連 接到所對(duì)應(yīng)的一條垂直信號(hào)線28。
因此，在像素16附近，垂直信號(hào)線28和電源線等布置在垂直方向上， 并且讀取線17、復(fù)位線18和選擇線19等布置在水平方向上。
如上所述，在現(xiàn)有技術(shù)的固態(tài)成像裝置中，當(dāng)在成像區(qū)域的周邊部分中 對(duì)配線進(jìn)行光瞳校正時(shí)，因?yàn)橹T如接觸單元的其它部件是障礙物，所以存在 不能對(duì)配線有效地進(jìn)行光瞳校正的問(wèn)題。
.該問(wèn)題是這樣引起的，盡管配線通過(guò)光瞳校正希望偏移的方向根據(jù)成像 區(qū)域的部分而不同，但是像素的基本布局(配線之間的位置關(guān)系)通常用于 整個(gè)成像區(qū)域上。換言之，在考慮像素陣列部分(成像區(qū)域)分成左右側(cè)兩 個(gè)的情況下，當(dāng)對(duì)配線進(jìn)行光瞳校正時(shí)，成像區(qū)域右側(cè)的區(qū)域中的配線在左 方向上偏移，成像區(qū)域左側(cè)區(qū)域中的配線在右方向上移動(dòng)。因此，在其中配 線的右側(cè)存在諸如接觸單元的障礙物的布局中，關(guān)于在成像部分的左桐希望 在右方向上移動(dòng)的配線，在光瞳校正中存在不足的靈活性。相反，當(dāng)障礙物 存在于配線的左側(cè)時(shí)，關(guān)于成像區(qū)域的右側(cè)希望在左方向上移動(dòng)的配線，沒(méi) 有靈活性。換言之，障礙物存在于配線希望通過(guò)光瞳校正而偏移的方向上的 區(qū)域以及障礙物存在于位于配線希望通過(guò)光瞳校正而偏移的方向上的一側(cè) 的相反側(cè)的區(qū)域被混合，并且總體上限制了光瞳校正的有效進(jìn)行。
應(yīng)當(dāng)注意的是，同樣，在考慮將像素陣列部分(成像區(qū)域)分成上下側(cè) 和左右側(cè)四個(gè)的情況下，障礙物存在于配線希望通過(guò)光瞳校正而偏移的方向 上的區(qū)域以及障礙物存在于位于配線希望通過(guò)光瞳校正而偏移的方向上的 一側(cè)的相反側(cè)的區(qū)域被混合，并且總體上限制了光瞳校正的有效進(jìn)行。
因此，在本發(fā)明的實(shí)施例中，對(duì)于像素陣列部分(成像區(qū)域)的每個(gè)劃分的區(qū)域改變配線(具體地講，垂直信號(hào)線和接觸單元)之間的位置關(guān)系， 由此將接觸單元布置在位于垂直信號(hào)線希望通過(guò)光瞳校正而偏移的偏移方 向上的 一側(cè)的相反側(cè)。通過(guò)保證垂直信號(hào)線的充足的移動(dòng)量而可以有效進(jìn)行 光瞳校正，并且改善校正的效果。
而且，在本實(shí)施例中，成像區(qū)域在像素的數(shù)量較大的方向上分成兩個(gè)， 并且對(duì)每個(gè)劃分的區(qū)域改變配線和接觸單元之間的位置關(guān)系。
例如，要考慮成像元件的標(biāo)準(zhǔn)。在HDTV標(biāo)準(zhǔn)中，橫縱比(水平尺寸與 垂直尺寸的比率)為16:9。在NTSC標(biāo)準(zhǔn)中，橫縱比為4:3。在單透鏡反射 型照相機(jī)中，橫縱比為3:2。換言之，在所有的標(biāo)準(zhǔn)中，橫向的尺寸(水平 方向的尺寸)大于縱向的尺寸(垂直方向的尺寸)。因此，當(dāng)成像元件采用 四方格子實(shí)現(xiàn)時(shí)，在水平方向上像素的數(shù)量大于在垂直方向上像素的數(shù)量。
另外，當(dāng)使用通過(guò)以45。的傾斜角度布置為單元像素的正方形像素來(lái)實(shí)現(xiàn)偏 斜的像素時(shí)，水平方向上的像素?cái)?shù)量也大于垂直方向上的像素?cái)?shù)量。另外， 通常，入射光線的角度傾向于隨著圖像高度的增加而增加。在非球面透鏡的 情況下，入射光線的角度一直增加，直到圖像的高度到達(dá)一定值，并且在其
在任何情況下，水平方向上的光瞳校正量?jī)A向于大于垂直方向上的光瞳
校正量。
因此，接下來(lái)，參考圖3所示的成像區(qū)域的坐標(biāo)進(jìn)行描述如下。首先， (0, 0),是成像區(qū)域30的有效像素的中心，設(shè)定為原點(diǎn)。X軸設(shè)在水平方 向上，而Y軸設(shè)在垂直方向上。Z軸設(shè)在從成像表面的光軸方向上。各像素 的位置采用坐標(biāo)確定。像素的光敏二極管的中心坐標(biāo)設(shè)定為(XI, Yl),其 中XI >0且Yl >0。
這里，考慮對(duì)微透鏡進(jìn)行光瞳校正。假設(shè)采用光學(xué)模擬等確定的X軸的 優(yōu)選偏移量為Xml (> 0)，且Y軸的優(yōu)選偏移量為Yml (> 0)，則像素的 微透鏡的坐標(biāo)為(XI -Xml，Yl -Yml )。位于相對(duì)于Y軸對(duì)稱的像素的坐標(biāo) 為(-Xl，Yl),并且微透鏡的優(yōu)選坐標(biāo)為(-X1十Xml,Yl-Yml )。
當(dāng)采用這樣的方式進(jìn)行光瞳校正時(shí)，微透鏡向成像區(qū)域的中心部分的方 向上偏移的位置是用于在成像區(qū)域的周邊部分中形成微透鏡的優(yōu)選位置。
然而，金屬配線、通路插塞和接觸插塞需要滿足電連接到下層的條件， 這與微透鏡、層內(nèi)透鏡和濾色器的情況不同。 一旦確定了中心的布局，根據(jù)
9設(shè)計(jì)規(guī)則和連接關(guān)系就不可避免地確定了可允許的光瞳校正量。
因此，假設(shè)金屬配線的光瞳校正量為X軸上的-Xm2和Y軸上的-Ym2, 則經(jīng)受光瞳校正的金屬配線的坐標(biāo)為對(duì)于坐標(biāo)為(X1，Y1)的像素位置為 (XI -Xml,Yl -Ym2),對(duì)于坐標(biāo)為(Xl,-Yl )的像素位置為(X1 - Xm2,-Y1 + Ym2)，對(duì)于坐標(biāo)為(-Xl,Yl)的像素位置為(-X1十Xml，Yl-Ym2),而 對(duì)于坐標(biāo)為(-Xl,-Yl)的像素位置為(-X1+Xml，-Yl+Ym2)。部件通過(guò) 光瞳校正偏移的方向和部件通過(guò)光瞳校正偏移的位置根據(jù)每個(gè)像素的位置 而不同。
換言之，光瞳校正要在成像區(qū)域的周邊部分中的多個(gè)方向上進(jìn)行。對(duì)于 作為尺寸減小的、并且具有配線的偏移量的限制的微細(xì)像素，不可能提供滿 足光瞳校正的所有上述要求的布局。
因此，在該實(shí)施例中，應(yīng)用這樣的配線布局，其采用要進(jìn)行光瞳校正的 方向根據(jù)每個(gè)像素的位置而不同的優(yōu)點(diǎn)。例如，在像素的位置為+X (> 0) 的區(qū)域中，對(duì)配線進(jìn)行的光瞳校正的方向僅為-X (< 0)方向，而在像素的 位置為-X (<0)的區(qū)域中，對(duì)配線進(jìn)行的光瞳校正的方向僅為+X (>0)方
向。因此，在像素的位置為+x的區(qū)域中采用在-x方向上易于進(jìn)行光瞳校正
的配線布局，而在像素的位置為-X的區(qū)域中采用在+x方向易于進(jìn)行光瞳校
正的配線布局，由此在整個(gè)成像區(qū)域上提高了光瞳校正的靈活性。
圖4包括示出該實(shí)施例中采用的配線布局的具體示例的示意性平面圖， 并且示出了垂直信號(hào)線28、用于提供到FD單元3的連接的接觸單元31和 將接觸單元31連接到放大晶體管的內(nèi)部配線32之間的位置關(guān)系。
在圖4中，示出了在左右兩側(cè)的布置在兩個(gè)劃分的區(qū)域中的像素的配線， 這兩個(gè)劃分的區(qū)域通過(guò)相對(duì)于成像區(qū)域的中心部分側(cè)在周邊部分側(cè)將成像 區(qū)域劃分而獲得。圖4的部分(A)示出了相對(duì)于成像區(qū)域的中心布置在左 側(cè)(-X側(cè))的像素位置上所提供的配線。圖4的部分(B)示出了相對(duì)于成 像區(qū)域的中心布置在右側(cè)(+X側(cè))的像素位置上所提供的配線。
如圖4的部分(A)所示，在布置在成像區(qū)域左側(cè)的像素中，接觸單元 31和配線32布置在左側(cè)，而垂直信號(hào)線28布置在右側(cè)。
相反，如圖4的部分(B)所示，在布置在成像區(qū)域右側(cè)的像素中，接 觸單元31和配線32布置在右側(cè)，而垂直信號(hào)線28布置在左側(cè)。
圖5包括示出圖4所示的各像素的配線經(jīng)受光瞳校正的情況的具體示例
10的示意性平面圖。圖5的部分(A)對(duì)應(yīng)于圖4的部分(A),圖5的部分(B) 對(duì)應(yīng)于圖4的部分(B)。
下面將描述上述配線的效果。應(yīng)當(dāng)注意的是，這里，為了筒化描述，在 圖4的兩個(gè)像素簡(jiǎn)單地布置在X軸上的假設(shè)下進(jìn)行下面的描述。因此，只需 要考慮X方向作為要對(duì)像素進(jìn)行光瞳校正的方向。
首先，在圖4的部分(A)所示的成像區(qū)域左側(cè)的像素中，要對(duì)配線進(jìn) 行光瞳校正的方向?yàn)?X方向。在成像區(qū)域左側(cè)的像素中，當(dāng)對(duì)配線進(jìn)行光 瞳校正時(shí)，配線28和32向成像區(qū)域的中心的方向偏移。換言之，如圖5的 部分(A)所示，配線28和32沿右方向(箭頭a所示的方向)偏移。
同樣，在成像區(qū)域右側(cè)的像素中，當(dāng)對(duì)配線進(jìn)行光瞳校正時(shí)，配線28 和32向成像區(qū)域的中心的方向偏移。換言之，如圖5的部分(B)所示，配 線28和32沿左方向(箭頭b所示方向)偏移。
如果圖4的部分(A)所示的左側(cè)的像素布局制成圖4的部分(B)所 示的右側(cè)的像素布局的情況，則垂直信號(hào)線28不能在右方向上移動(dòng)，這是 由于必須保證配線32與垂直信號(hào)線28之間在設(shè)計(jì)規(guī)則上限定的空間，配線 32連接到因連接到FD單元3而不能移動(dòng)的接觸單元31。因此，在成像區(qū)域 的周邊部分上，入射光由不能移動(dòng)(其上不能進(jìn)行光瞳校正)的垂直信號(hào)線 遮蔽，這引起靈敏度的下降或者顏色混合。
相反， 在該實(shí)施例中，通過(guò)利用要進(jìn)行光瞳校正的方向根據(jù)像素位置而 具體確定的優(yōu)點(diǎn)，根據(jù)像素布置的位置改變了基本布局，由此提高了光瞳校 正的靈活性，從而可以抑制配線引起的陰影?？梢员苊忪`敏度的下降，并且 可以避免顏色混合。
應(yīng)當(dāng)注意的是，在圖4所示的實(shí)施例中，描述了這樣的示例，其中像素 分成兩類，相對(duì)于圖3所示的成像區(qū)域的原點(diǎn)而設(shè)置在X軸正方向上的像素 和設(shè)置在X軸負(fù)方向上的像素，并且描述了X軸上的像素。然而，同樣，X 方向上的移動(dòng)也可以應(yīng)用到?jīng)]有設(shè)置在X軸上的像素。而且，如上所述，因 為通常布置在X軸方向上的像素?cái)?shù)量大于設(shè)置在Y軸方向上的像素?cái)?shù)量， 所以X軸方向上的校正量較大。因此，可以期待這樣的效果，其中通過(guò)簡(jiǎn)單 地將成像區(qū)域也相對(duì)于Y軸分成左右兩半，使光瞳校正的靈活性提高到某種 程度。
然而，作為進(jìn)一步改善設(shè)計(jì)的示例，成像區(qū)域相對(duì)于作為成像區(qū)域中心的原點(diǎn)分成上下側(cè)和左右側(cè)四個(gè)部分，并且改變了每個(gè)像素的基本布局，由 此進(jìn)一步提高光瞳校正的靈活性，從而可以改善圖像質(zhì)量。例如，關(guān)于在圖 2所示的水平方向上對(duì)應(yīng)于上述信號(hào)線的配線，該配線布置為使得在成像區(qū) 域上側(cè)的配線與接觸單元之間的位置關(guān)系與在成像區(qū)域下側(cè)的配線與接觸 單元之間的位置關(guān)系相反，由此可以期待改善光瞳校正的靈活性。
關(guān)于本發(fā)明的上述實(shí)施例，在下面給定的應(yīng)用領(lǐng)域中可以獲得各種效果。
例如，當(dāng)照相機(jī)安裝在諸如移動(dòng)電話的移動(dòng)終端中時(shí)，強(qiáng)烈要求透鏡模 塊(透鏡和成像元件一體化的一個(gè)模塊)具有小的厚度，從而透鏡模塊具有 透鏡模塊可以安裝在移動(dòng)終端中的小的厚度。關(guān)于在這樣情況下使用的透
鏡，大部分情況下采用具有短出口瞳距(short exit pupil distance )的透鏡。 當(dāng)采用具有短出口瞳距的透鏡時(shí)，主要光線的入射角傾向于在成像區(qū)域的周 邊部分上大，并且需要大的光瞳校正量，以便進(jìn)行光瞳校正，使得光瞳校正 適合于透鏡的光軸。
另夕卜，迄今因物理限制移動(dòng)終端中尚未安裝能發(fā)光以獲得足夠光量的閃 光燈(flash )。為了獲得足夠快的快門速度以避免手的移動(dòng)造成的圖像振顫， 傾向于使用小F值比如F2.8的更亮的透鏡。然而，當(dāng)采用小F值的透鏡時(shí)， 因?yàn)楦惫饩€的角度大，所以光不易于進(jìn)入光敏二極管。
而且，關(guān)于成像元件和透鏡一體化的透鏡模塊，為了易于設(shè)計(jì)后續(xù)的產(chǎn) 品，傾向于減小圖像傳感器的像素尺寸，而將光學(xué)尺寸保持為固定尺寸，由 此增加了像素的數(shù)量。在此情況下，像素尺寸得到減小，而主要光線的角度 保持為大的。
而且，如上所述，不僅需要對(duì)微透鏡、濾色器和層內(nèi)透鏡進(jìn)行光瞳校正， 也需要對(duì)滿足電連接的條件所需要的金屬配線、通路和接觸進(jìn)行光瞳校正。 否則，產(chǎn)生由配線等造成的陰影，并且導(dǎo)致靈敏度降低和顏色混合。相反， 因?yàn)榕渚€的金屬配線寬度和金屬配線空間限定為基于金屬配線工藝的設(shè)計(jì) 規(guī)則，所以在實(shí)際布局中限制了可進(jìn)行光瞳校正的范圍。舉例來(lái)說(shuō)，假如， 盡管作為理論計(jì)算或者光學(xué)模擬結(jié)果的配線偏移量0.5 iim是必要的，但是 在滿足設(shè)計(jì)規(guī)則的布局中可允許的偏移量?jī)H為0.3 jim。在此情況下，因?yàn)椴?能在成像區(qū)域的周邊部分中對(duì)配線充分進(jìn)行光瞳校正，所以產(chǎn)生配線造成的 陰影，并且在成像區(qū)域的周邊部分中降低了靈敏度。當(dāng)配線遮蔽的光泄漏到相鄰像素時(shí)，產(chǎn)生顏色混合。
相反，在現(xiàn)有技術(shù)的方法中，因?yàn)閮H提供一個(gè)基本布局用于進(jìn)行光瞳校正，所以不能充分地進(jìn)行光瞳校正。然而，在該實(shí)施例中，使用了根據(jù)像素布置的位置確定要進(jìn)行光瞳校正的方向的優(yōu)點(diǎn)，從而通過(guò)根據(jù)像素布置的位置而改變基本布局可以提高光瞳校正的靈活性。
例如，在通過(guò)使用一個(gè)像素布局對(duì)所有的像素位置實(shí)現(xiàn)光瞳校正的情況下，假設(shè)在成像區(qū)域左側(cè)的上述的像素中，配線在右方向上可偏移的量為
Hl,并且在成像區(qū)域右側(cè)的像素中，配線在左方向上可偏移的量為H2,則在成像區(qū)域中可同等地進(jìn)行光瞳校正的量為Hl和H2的絕對(duì)值之間的最小值。相反，在成像區(qū)域相對(duì)于Y軸分成左右側(cè)兩個(gè)部分的情況下，并且其中改變像素的基本布局，使得右側(cè)的像素的基本布局和左側(cè)的像素的基本布局彼此不同，則可以以兩倍于現(xiàn)有技術(shù)中光瞳校正量來(lái)進(jìn)行光瞳校正。
應(yīng)當(dāng)注意的是，上述實(shí)施例是本發(fā)明的一個(gè)示例，并且可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步的修改。例如，盡管CMOS圖像傳感器描述為該實(shí)施例中的一個(gè)示例，但是該實(shí)施例同樣也可以應(yīng)用于CCD圖像傳感器。另外，盡管在實(shí)施例中描述了改善垂直信號(hào)線與FD的接觸單元之間的位置關(guān)系的示例，但是該實(shí)施例同樣也可以應(yīng)用于改變其它配線與接觸或者通路之間的位置關(guān)系的情況。
而且，在該實(shí)施例中，描述了通過(guò)相對(duì)于成像區(qū)域的中心將成像區(qū)域分成上下側(cè)或者左右側(cè)兩個(gè)部分或者上下側(cè)和左右側(cè)四個(gè)部分而獲得劃分的區(qū)域的示例。然而，根據(jù)光瞳校正的實(shí)際環(huán)境等可以采用各種方法作為提供劃分的區(qū)域的方法。例如，可以提供這樣的實(shí)施例，其中僅在成像區(qū)域的除了中心區(qū)域外的周邊區(qū)域中提供改變配線之間的位置關(guān)系的區(qū)域。
1權(quán)利要求
1、一種固態(tài)成像裝置，其特征在于包括像素陣列部分，在所述像素陣列部分中多個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元沿著二維方向布置在半導(dǎo)體基板上；配線層，在所述配線層中絕緣膜和配線膜堆疊在所述像素陣列部分的上部，并且在所述配線層中一些配線經(jīng)由接觸單元連接到所述半導(dǎo)體基板側(cè)；以及微透鏡，布置在所述配線層上，并且形成為具有用于光瞳校正的節(jié)距，所述節(jié)距不同于所述像素陣列部分中所述光電轉(zhuǎn)換單元的節(jié)距，其中所述配線層包括通過(guò)相對(duì)于所述像素陣列部分的中心部分側(cè)在周邊部分側(cè)上將配線層劃分而得到的至少兩個(gè)劃分的區(qū)域，預(yù)定接觸單元和預(yù)定配線的每一個(gè)對(duì)應(yīng)于所述像素陣列部分中的像素中的一個(gè)設(shè)置，所述預(yù)定接觸單元和所述預(yù)定配線布置為使得所述兩個(gè)劃分的區(qū)域之一中的所述預(yù)定接觸單元和所述預(yù)定配線的位置與所述兩個(gè)劃分的區(qū)域的另一個(gè)中的所述預(yù)定接觸單元和所述預(yù)定配線的位置相反。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的固態(tài)成像裝置，其特征在于，所述配線層包 括第一接觸單元和第一配線，所述第一接觸單元的每一個(gè)都對(duì)應(yīng)于所述像素 陣列部分中的像素中的一個(gè)設(shè)置，所述第一配線相鄰于所述第一接觸單元而 不連接到所述第一接觸單元，并且在所述劃分的區(qū)域中，所述第一配線中的每一個(gè)都設(shè)置成使得所述第一配線比相應(yīng)的一個(gè)第一接觸單元更接近于所 述像素陣列部分的中心側(cè)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的固態(tài)成像裝置，其特征在于，所述第一配線 以對(duì)所述微透鏡進(jìn)行光瞳校正的方向上偏移的節(jié)距形成。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的固態(tài)成像裝置，其特征在于，所述配線層的 所述劃分的區(qū)域是通過(guò)在所述像素陣列部分的垂直方向上劃分所述配線層 所獲得的區(qū)域。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的固態(tài)成像裝置，其特征在于，所述配線層的 所述劃分的區(qū)域是通過(guò)在所述像素陣列部分的水平方向上劃分所述配線層所獲得的區(qū)域。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的固態(tài)成像裝置，其特征在于，所述配線層的所述劃分的區(qū)域是通過(guò)在所述像素陣列部分的垂直方向和水平方向的每一 個(gè)上劃分所述配線層所獲得的至少四個(gè)區(qū)域。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的固態(tài)成像裝置，其特征在于，所述配線層的 所述劃分的區(qū)域是通過(guò)所述該像素陣列部分的像素?cái)?shù)量較大的方向上劃分 所述配線層所獲得的區(qū)域。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的固態(tài)成像裝置，其特征在于，所述第一接觸 單元是連接到用于從所述光電轉(zhuǎn)換單元獲得信號(hào)電荷的浮置擴(kuò)散單元的接 觸單元。
9、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的固態(tài)成像裝置，其特征在于，所述第一配線 是用于傳輸像素信號(hào)的垂直信號(hào)線。
全文摘要
通過(guò)改善配線層的布置結(jié)構(gòu)而實(shí)現(xiàn)了配線的光瞳校正保證高的自由度。成像區(qū)域被分成左右側(cè)兩個(gè)。設(shè)置在成像區(qū)域的中心的左側(cè)(-X側(cè))的像素位置的配線中，接觸部分(31)和配線(32)設(shè)置在左側(cè)，而垂直信號(hào)線(28)設(shè)置在右側(cè)。另外，設(shè)置在成像區(qū)域的中心的右側(cè)(+X側(cè))像素位置上的配線中，接觸部分(31)和配線(32)設(shè)置在右側(cè)，而垂直信號(hào)線(28)設(shè)置在左側(cè)。作為以該方式配線的結(jié)果，甚至當(dāng)配線通過(guò)光瞳校正向成像區(qū)域中心偏移時(shí)，左右側(cè)的垂直信號(hào)線(28)在遠(yuǎn)離接觸部分(31)的方向上偏移，所以可以實(shí)現(xiàn)高自由度的光瞳校正。
文檔編號(hào)H04N5/357GK101512766SQ200780033698
公開日2009年8月19日 申請(qǐng)日期2007年8月2日 優(yōu)先權(quán)日2006年9月11日
發(fā)明者石渡宏明 申請(qǐng)人:索尼株式會(huì)社