專利名稱：固態(tài)攝像器件、攝像裝置以及驅(qū)動該固態(tài)攝像器件的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在像素單元中具有多個光電轉(zhuǎn)換單元并且產(chǎn)生相應(yīng)于多個光電轉(zhuǎn)換 單元的接收光的輸出信號的固態(tài)攝像器件、攝像裝置以及驅(qū)動該固態(tài)攝像器件的方法。
背景技術(shù)：
JP-A-2003-273342 和 JP-A-2003-264281 公開了固態(tài)攝像器件。在每一個固態(tài)攝像器件中，多個光電轉(zhuǎn)換單元并排地形成在半導(dǎo)體基板的一個表 面上，以便在該半導(dǎo)體基板上形成光接收單元。多個布線部形成在光接收單元上相鄰的兩個光電轉(zhuǎn)換單元之間。光電轉(zhuǎn)換單元接 收穿過形成于光電轉(zhuǎn)換單元兩側(cè)的布線部之間的光。然而，當(dāng)布線部、柵極等形成在光接收單元上時，在一些情況下，布線部影響光電 轉(zhuǎn)換單元的光電轉(zhuǎn)換特性。例如，取決于布線部的電位，光電轉(zhuǎn)換特性因固態(tài)攝像器件所產(chǎn)生的輸出信號中 的電位和暗信號分量增加而變化。此外，在一些情況下，在使用固態(tài)攝像器件所拍攝的圖像中會出現(xiàn)諸如白點等圖 像缺陷。形成在光接收單元上的布線部對光電轉(zhuǎn)換特性影響的程度根據(jù)布線部、柵極等的 電位而不同。在實際制造的固態(tài)攝像器件中，在一些情況下，設(shè)有偽布線部，使得形成在光接收 單元上的布線部關(guān)于光電轉(zhuǎn)換單元光學(xué)對稱地布置。以這種方式提高光學(xué)特性而形成的偽布線部形成在例如相對于光電轉(zhuǎn)換單元而 言與布線部相對一側(cè)的位置處。例如，當(dāng)布線部形成在一個光電轉(zhuǎn)換單元的右側(cè)時，偽布線部形成在該光電轉(zhuǎn)換 單元的左側(cè)。因此，從上方入射到光電轉(zhuǎn)換單元上的光可以作為光學(xué)對稱的光入射到光電轉(zhuǎn)換 單元上。當(dāng)固態(tài)攝像器件設(shè)有偽布線部時，如同其它布線部一樣，偽布線部也可能影響光 電轉(zhuǎn)換單元的光電轉(zhuǎn)換特性。然而，偽布線部是用于使在光電轉(zhuǎn)換單元兩側(cè)的布線部光學(xué)對稱的布線部。因此，偽布線部不通過接觸部等連接到其它布線部。這使得偽布線部的電位不穩(wěn)定。
因此，難以預(yù)測偽布線部對光電轉(zhuǎn)換單元的光電轉(zhuǎn)換特性的影響程度。因此，難以利用信號處理等消除偽布線部對光電轉(zhuǎn)換單元的光電轉(zhuǎn)換特性 的實際影響。

發(fā)明內(nèi)容
因此，在固態(tài)攝像器件、攝像裝置以及驅(qū)動固態(tài)攝像器件的方法中，期望抑制用于 提高光學(xué)特性而形成的偽布線部對光電轉(zhuǎn)換單元的光電轉(zhuǎn)換特性的影響，并且期望使該影 響的程度與其它布線部的影響的程度一樣都可預(yù)測。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，提供一種固態(tài)攝像器件，所述固態(tài)攝像器件包括半導(dǎo) 體基板；多個光電轉(zhuǎn)換單元，所述多個光電轉(zhuǎn)換單元并排地形成在所述半導(dǎo)體基板上以形 成光接收單元；周邊電路，所述周邊電路形成在所述半導(dǎo)體基板上的所述光接收單元的外 面的部分上；布線部，所述布線部形成在所述光接收單元上并且用于連接所述多個光電轉(zhuǎn) 換單元和所述周邊電路；以及偽布線部，所述偽布線部形成在所述光接收單元上的所述多 個光電轉(zhuǎn)換單元的至少一個光電轉(zhuǎn)換單元的布線部的相對一側(cè)，并且用作不連接到所述光 電轉(zhuǎn)換單元和所述周邊電路的非連接布線部。所述偽布線部具有預(yù)定的電位。根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例，提供一種攝像裝置，所述攝像裝置包括光學(xué)單元， 所述光學(xué)單元聚集入射光；以及固態(tài)攝像器件，所述固態(tài)攝像器件接收通過所述光學(xué)單元 聚集的光。所述固態(tài)攝像器件包括半導(dǎo)體基板；多個光電轉(zhuǎn)換單元，所述多個光電轉(zhuǎn)換單 元并排地形成在所述半導(dǎo)體基板上以形成光接收單元；周邊電路，所述周邊電路形成在所 述半導(dǎo)體基板上的所述光接收單元的外面的部分上；布線部，所述布線部形成在所述光接 收單元上并且用于連接所述多個光電轉(zhuǎn)換單元和所述周邊電路；以及偽布線部，所述偽布 線部形成在所述光接收單元上的所述多個光電轉(zhuǎn)換單元的至少一個光電轉(zhuǎn)換單元的布線 部的相對一側(cè)，并且用作不連接到所述光電轉(zhuǎn)換單元和所述周邊電路的非連接布線部。所 述偽布線部具有預(yù)定的電位。根據(jù)本發(fā)明的又一個實施例，提供一種驅(qū)動固態(tài)攝像器件的方法，所述固態(tài)攝像 器件包括布線部，所述布線部形成在光接收單元上，所述光接收單元由在半導(dǎo)體基板上并 排形成的多個光電轉(zhuǎn)換單元形成，所述半導(dǎo)體基板上形成有周邊電路，所述布線部用于連 接所述多個光電轉(zhuǎn)換單元和所述周邊電路；以及偽布線部，所述偽布線部形成在所述光接 收單元上與所述光電轉(zhuǎn)換單元的布線部相對的一側(cè)上，并且用作不連接到所述光電轉(zhuǎn)換單 元和所述周邊電路的非連接布線部。所述驅(qū)動固態(tài)攝像器件的方法包括如下步驟使用所 述固態(tài)攝像器件接收光；以及產(chǎn)生相應(yīng)于所述固態(tài)攝像器件的所述多個光電轉(zhuǎn)換單元的接 收光的輸出信號。在所述光接收步驟中，在所述布線部和所述偽布線部具有預(yù)定電位的狀 態(tài)下接收光。在第一實施例中，用于提高光學(xué)特性而形成的偽布線部具有預(yù)定電位。根據(jù)上述各實施例，可以抑制用于提高光學(xué)特性而形成的偽布線部對所述光電轉(zhuǎn) 換單元的光電轉(zhuǎn)換特性的實際影響。根據(jù)上述各實施例，可以使偽布線部對光電轉(zhuǎn)換單元的光電轉(zhuǎn)換特性的實際影響 的程度與另一個布線部的影響的程度一樣都可預(yù)測。


圖1是本發(fā)明第一實施例的攝像裝置的方框圖；圖2是圖1所示的光學(xué)單元和固態(tài)攝像器件的光學(xué)布置的示意圖；圖3是圖1所示的固態(tài)攝像器件的示例的方框布局圖；圖4是圖3所示 的像素電路的功能方框圖；圖5A 圖5C是圖2所示的固態(tài)攝像器件的像素單元的示意性局部剖面圖；圖6是第一實施例中的光電轉(zhuǎn)換單元和布線部的實際布局的局部平面圖；圖7是在圖1所示的攝像裝置中長期曝光處理的流程圖；以及圖8是本發(fā)明第二實施例中的光電轉(zhuǎn)換單元和布線部的實際布局的局部平面圖。
具體實施例方式以下參照

本發(fā)明的各實施例。按照以下順序進行說明1.第一實施例(將與光學(xué)對稱位置處的布線部的電位相同的電位施加到偽布線 部的示例)2.第二實施例(將與光學(xué)對稱位置處的布線部的電位不同的電位施加到偽布線 部的示例)第一實施例攝像裝置1的結(jié)構(gòu)圖1是本發(fā)明第一實施例的攝像裝置1的方框圖。攝像裝置1包括光學(xué)單元10、固態(tài)攝像器件(CMOS) 11、信號處理電路(DSP) 12、操 作單元(按鍵)13以及顯示單元(DISP) 14。此外，攝像裝置1包括中央處理器(Central Processing Unit，CPU) 15、存儲器 (MEM) 17、串行接口單元(S_IF)18以及連接這些單元的系統(tǒng)總線19。這種攝像裝置1用作例如便攜式終端裝置、數(shù)碼相機、數(shù)碼單鏡頭反光相機以及 數(shù)碼攝像機。圖2是用于說明光學(xué)單元10和固態(tài)攝像器件11的示意性光學(xué)布置的示意圖。光學(xué)單元10包括聚光透鏡10A。光學(xué)單元10聚集拍攝物的光。固態(tài)攝像器件11構(gòu)成CMOS傳感器。固態(tài)攝像器件11包括接收拍攝物的光的光接收單元21。多個像素電路22 二維地布置在光接收單元21中。拍攝物的光通過光學(xué)單元10聚集在光接收單元21上。如圖2所示，光學(xué)單元10的光軸設(shè)定在光接收單元21的中心。因此，通過光學(xué)單元10聚集的光從正上方方向入射到光接收單元21的中心上并 且從傾斜方向入射到光接收單元21的周邊部上。固態(tài)攝像器件11將包括多個像素電路22所接收到的光量的值的輸出信號作為串 行數(shù)據(jù)輸出。信號處理電路12例如是數(shù)字信號處理器(Digital Signal Processor, DSP)。信號處理電路12連接到固態(tài)攝像器件11。
固態(tài)攝像器件11的輸出信號輸入到信號處理電路12。信號處理電路12從輸出信號中所包括的由多個像素電路22接收到的光量的值獲 得例如三顏色R、G和B的全色圖像。因此，信號處理電路12產(chǎn)生包括全色圖像數(shù)據(jù)的圖像信號。信號處理電路12將所產(chǎn)生的圖像信號輸出到系統(tǒng)總線19。操作單元13包括多個操作鍵。操作鍵包括電源鍵和攝像鍵。操作單元13產(chǎn)生包括對應(yīng)于所操作鍵的值的信號。操作單元13通過系統(tǒng)總線19將產(chǎn)生的信號輸出到CPU15。顯示單元14顯示圖像。例如，圖像信號從系統(tǒng)總線19輸入到顯示單元14。顯示單元14基于輸入的圖像信號中所包括的圖像數(shù)據(jù)顯示圖像。半導(dǎo)體存儲卡(M_CARD) 20可拆裝地連接到串行接口單元18。半導(dǎo)體存儲卡20例如可以是閃存。串行接口單元18在插入到串行接口單元18的半導(dǎo)體存儲卡20上存取數(shù)據(jù)。例如，圖像信號從系統(tǒng)總線19輸入到串行接口單元18。串行接口單元18將輸入的圖像信號中所包括的圖像數(shù)據(jù)存儲在半導(dǎo)體存儲卡20 中。存儲器17存儲CPU15可以執(zhí)行的計算機程序以及CPU15所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)等。圖像信號等從系統(tǒng)總線19輸入到存儲器17。存儲器17存儲輸入的圖像信號中所包括的圖像數(shù)據(jù)。存儲在存儲器17中的計算機程序可以在攝像裝置1出廠前預(yù)先存儲在存儲器17 中，也可以在攝像裝置1出廠后存儲在存儲器17中。出廠后存儲在存儲器17中的計算機程序例如可以通過安裝存儲在計算機可讀的 記錄媒質(zhì)中的計算機程序獲得。出廠后存儲在存儲器17中的計算機程序可以通過安裝從諸如因特網(wǎng)等傳輸介質(zhì) 下載的計算機程序獲得。CPU15執(zhí)行存儲在存儲器17中的計算機程序。因此，控制單元(CTRL 控制器)16在CPU15中實現(xiàn)。
控制單元16控制攝像裝置1的操作。例如，當(dāng)操作攝像鍵時從操作單元13所產(chǎn)生的信號被輸入到CPU15。當(dāng)按下攝像鍵時，控制單元16將用于攝像的起始信號輸出到固態(tài)攝像器件11。當(dāng)攝像鍵從按下狀態(tài)變化到非按下狀態(tài)時，控制單元16將用于攝像的結(jié)束信號 輸出到固態(tài)攝像器件11。固態(tài)攝像器件的結(jié)構(gòu)圖3是圖1所示的固態(tài)攝像器件11的框圖布局示例的布局圖。圖3所示的固態(tài)攝像器件11是CMOS圖像傳感器的示例。固態(tài)攝像器件11可以按行單元從多個像素電路22讀出信號。在圖3中，為便于說明，放大或縮小各模塊的尺寸并且根據(jù)需要而說明。
固態(tài)攝像器件11包括半導(dǎo)體基板110。在半導(dǎo)體基板110上，形成有像素單元(SNS) 111、行選擇電路(VSCN) 112、快門行選擇電路(SHT) 113、相關(guān)雙采樣電路(⑶S) 114和列選擇電路(HSCN) 115等。此外，在半導(dǎo)體基板110上，形成有AGC電路(AGC) 117、模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器 (ADC) 118、數(shù)字放大電路(DAMP) 119和時序發(fā)生器(TG) 116。這些電路通過例如形成在半導(dǎo)體基板110上的布線彼此相連。像素單元111包括多個像素電路22。多個像素電路22 二維地布置在半導(dǎo)體基板 110的一個表面上。多個像素電路22布置的范圍是半導(dǎo)體基板110的光接收單元21。在下面的說明中，圖3的方框圖中的像素單元111的從左到右的方向稱為水平方向。圖3的方框圖中的像素單元111的從上到下的方向稱為垂直方向。圖3所示的光接收單元21是水平方向的邊大于垂直方向的邊的矩形區(qū)域。圖4是像素電路22的詳細方框圖。圖4的方框圖是像素電路22的功能的方框圖。如稍后提到的圖6部分地所示，像 素電路22的實際布線與圖4所示的布線略有不同。在圖4中，示出了 2行X3列的多個像素電路22和各種周邊電路。各種信號線和電源線連接到多個像素電路22。各種信號線連接到周邊電路。作為這些各種信號線和電源線，例如有接地線41、電源線42、傳輸信號線43、選擇 信號線44、復(fù)位信號線45和像素輸出線46。在圖4中，正方形虛線圍繞的區(qū)域是一個像素電路22。多個像素電路22 二維地布置在半導(dǎo)體基板110的光接收單元21上。多個像素電路22的每一個包括光電轉(zhuǎn)換單元31、傳輸晶體管32、放大晶體管33、 選擇晶體管34和復(fù)位晶體管35。光電轉(zhuǎn)換單元31是形成在半導(dǎo)體基板110上的光電二極管。光電二極管累積相應(yīng)于接收光的量的電荷。光電二極管的陽極連接到接地線41。光電二極管的陰極連接到傳輸晶體管32的源電極。多個光電轉(zhuǎn)換單元31 二維地布置在光接收單元21中。多個光電轉(zhuǎn)換單元31以等間距形成。因此，多個光電轉(zhuǎn)換單元31均勻地布置在光接收單元21中。傳輸晶體管32是形成在半導(dǎo)體基板110上的MOS晶體管。傳輸晶體管32的漏電極連接到放大晶體管33的柵電極。傳輸晶體管32的源電 極連接到傳輸信號線43。連接傳輸晶體管32的漏電極和放大晶體管33的柵電極的信號線稱為浮動擴散器 36。當(dāng)傳輸信號線43處于高電平時，傳輸晶體管32在源電極和漏電極之間形成溝道。因此，浮動擴散器36連接到光電轉(zhuǎn)換單元31。
放大晶體管33是形成在半導(dǎo)體基板110上的MOS晶體管。放大晶體管33的源電極連接到電源線42。放大晶體管33的漏電極連接到選擇晶 體管34的源電極。選擇晶體管34是形成在半導(dǎo)體基板110上的MOS晶體管。選擇晶體管34的柵電極連接到選擇信號線44。選擇晶體管34的漏電極連接到像 素輸出線46。當(dāng)選擇信號線44處于高電平時，選擇晶體管34控制為處于導(dǎo)通并且放大晶體管 33連接到像素輸出線46。當(dāng)光電轉(zhuǎn)換單元31連接到放大晶體管33的柵電極時，像素輸出線46設(shè)為相應(yīng)于 累積在光電轉(zhuǎn)換單元31中的電荷量的電壓電平。復(fù)位晶體管35是形成在半導(dǎo)體基板110上的MOS晶體管。復(fù)位晶體管35的柵電極連接到復(fù)位信號線45。復(fù)位晶體管35的源電極連接到電源線42。復(fù)位晶體管35的漏電極連接到浮動擴散器36。當(dāng)復(fù)位信號線45處于高電平時，復(fù)位晶體管35將浮動擴散器36連接到電源線 42。因此，浮動擴散器36復(fù)位到電源電壓電平。如上所述，像素電路22連接到接地線41、電源線42、傳輸信號線43、選擇信號線 44、復(fù)位信號線45和像素輸出線46。二維布置的多個像素電路22連接到多個接地線41、多個電源線42、多個傳輸信號 線43、多個選擇信號線44、多個復(fù)位信號線45和多個像素輸出線46。例如，二維布置的多個像素電路22的每一行連接到公共傳輸信號線43、選擇信號 線44和復(fù)位信號線45。二維布置的多個像素電路22的每一列連接到公共像素輸出線46。多個電源線和多個信號線連接到形成在多個像素電路22周圍的解碼器 (DEC) 120、相關(guān)雙采樣電路114等。解碼器120連接到行選擇電路112和快門行選擇電路 113。例如，多個傳輸信號線43、多個選擇信號線44和多個復(fù)位信號線45通過預(yù)定的邏 輯電路連接到行選擇電路112和快門行選擇電路113。行選擇電路112和快門行選擇電路113布置在水平方向長的矩形光接收單元21 的水平方向的一側(cè)。因此，多個傳輸信號線43、多個選擇信號線44和多個復(fù)位信號線45在光接收單元 21的整個寬度上貫穿水平方向長的矩形光接收單元21。多個像素輸出線46連接到相關(guān)雙采樣電路114。相關(guān)雙采樣電路114布置在光接收單元21的垂直方向上的一側(cè)。因此，多個像素輸出線46在光接收單元21的整個寬度上縱向貫穿水平方向長的 矩形光接收單元21。類似地，多個接地線41和多個電源線42連接到多個像素電路22。因此，如稍后所 述，多個接地線41和多個電源線42在光接收單元的整個寬度上橫向貫穿水平方向長的矩 形光接收單元21。
光梓iHr單元21中的各種布線和光申I轉(zhuǎn)換單元31的布局以下說明形成于光接收單元21中的各種布線和光電轉(zhuǎn)換單元31的布局。圖5A 圖5C是圖3所示的固態(tài)攝像器件11的像素單元111的示意性局部剖面 圖。圖5A是像素單元111的中心部的局部剖面圖。圖5B是在像素單元111的中心部和周邊部之間的中間部的局部剖面圖。圖5C是像素單元111的周邊部的局部剖面圖。如圖5A 圖5C所示，多個光電轉(zhuǎn)換單元31和多個M0S晶體管37形成在固態(tài)攝 像器件11的半導(dǎo)體基板110上。在圖5A 圖5C中，多個光電轉(zhuǎn)換單元31以等間距布置而形成。像素電路22的各種M0S晶體管32 M0S晶體管35形成在多個光電轉(zhuǎn)換單元31 之間。在圖5A 圖5C中，圖中所示的每一組光電轉(zhuǎn)換單元31和M0S晶體管37對應(yīng)于 每一個像素電路22。圖5A 圖5C所示的M0S晶體管37例如是傳輸晶體管32。在光接收單元21中絕緣膜71、濾色器陣列72和透鏡陣列73依次形成在半導(dǎo)體基 板110上。絕緣膜71由透明或者半透明的絕緣樹脂材料形成。在絕緣膜71的上側(cè)的表面層部被鈍化膜平坦化。濾色器陣列72包括多個濾色器單元12k。多個濾色器單元72A涂成從三顏色R、G和B中選擇的一種顏色。在光接收單元21中濾色器單元72A 二維地布置，以一對一的關(guān)系對應(yīng)于像素電路 22。透鏡陣列73包括多個透鏡單元73A。透鏡單元73A具有凸透鏡的形狀。在光接收單元21中透鏡單元73A 二維地布置，以一對一的關(guān)系對應(yīng)于像素電路 22。因此，透鏡單元73A分別與濾色器單元72A重疊。每一組濾色器單元72A和透鏡單元73A基本上位于每個像素電路22的上方。具體地，如圖5A所示，在光接收單元21的中心部中，光從正上方入射到像素電路 22上。因此，濾色器單元72A和透鏡單元73A形成在像素電路22的正上方。另一方面，如圖5C所示，在光接收單元21的周邊部中，光從傾斜方向入射到像素 電路22上。因此，沿像素電路22的斜向上的方向偏移形成濾色器單元72A和透鏡單元73A。如圖5A 圖5C所示，多個布線體51 布線體53在絕緣膜71中形成為三層。垂直地和水平地貫穿光接收單元21的各種信號線和電源線由多個布線體51 布 線體53形成。在圖5A 圖5C中，三個布線層沿垂直于圖的紙面的方向延伸。三個布線層經(jīng)由圖中未示出的接觸部彼此電連接。一個布線部50由布線體51 布線體53按三層形成。布線部50例如用作接地線41、電源線42、傳輸信號線43、選擇信號線44、復(fù)位信 號線45和像素輸出線46。
圖5A 圖5C所示的多個布線部50沿著光電轉(zhuǎn)換單元31的布置方向的一個方向 (垂直于紙面的方向)延伸。如后文所述，在圖5A 圖5C所示的多個布線部50中，各自的中間布線體52關(guān)于 各自的下布線體51的偏移量在一個布置方向上是相同的(兩個移動量都是零)。中間布線體52在二維布置方向的另一個布置方向(圖5A 圖5C的紙面的方向) 重疊，同時偏離下布線體51的正上方的位置。多個上布線體53也重疊，同時偏離下布線體51的正上方的位置。例如，如圖5A所示，布線部50形成在相鄰的兩個光電轉(zhuǎn)換單元31之間，避開從濾 色器單元72A和透鏡單元73A延伸到像素電路22的光電轉(zhuǎn)換單元31的光入射路徑。
具體地，例如，在圖5A所示的光接收單元21的中心部中，中間布線體52和上布線 體53在下布線體51的正上方的位置重疊。例如，在圖5B所示的光接收單元21的中間部中，中間布線體52和上布線體53重 疊，同時稍微偏離下布線體51的正上方的位置的中心。例如，在圖5C所示的光接收單元21的周邊部中，中間布線體52和上布線體53重 疊，同時偏離下布線體51的正上方的位置的中心。在周邊部中向中心方向的偏移量大于在中間部中向中心方向的偏移量。偽布線體62的說明圖6是一組光電轉(zhuǎn)換單元31和在光電轉(zhuǎn)換單元31周圍的布線部50的局部平面 圖。圖6是從光入射方向觀察到的光接收單元21的圖。圖6所示的光電轉(zhuǎn)換單元31具有基本上為正方形的光接收區(qū)域。多個光電轉(zhuǎn)換單元31的光接收區(qū)域以等間距布置。在圖6中，兩個并排布置的光電轉(zhuǎn)換單元31的柵電極61連接到共用的一個浮動 擴散器36。在圖6的左側(cè)垂直地延伸的布線體是電源線42的下布線體51。在圖6的右側(cè)垂直地延伸的布線體是接地線41的下布線體51。浮動擴散器36、電源線42和接地線41以這種方式設(shè)置在兩列光電轉(zhuǎn)換單元31的 單元中。因此，在光接收單元21中以等間距二維布置的多個光電轉(zhuǎn)換單元31均勻地布置 在光接收單元21中。另外，浮動擴散器36、電源線42和接地線41可以不均勻地布置在光接收單元21中。例如，當(dāng)光從圖6的左側(cè)傾斜地入射時，在圖6左側(cè)的光電轉(zhuǎn)換單元31中，電源線 42擋住了一部分入射光。另外，在圖6右側(cè)的光電轉(zhuǎn)換單元31中，入射光入射時未被阻擋。因此，即使圖6中左側(cè)的光電轉(zhuǎn)換單元31和右側(cè)的光電轉(zhuǎn)換單元31具有相同的 光電轉(zhuǎn)換特性，左側(cè)的光電轉(zhuǎn)換單元31的靈敏度也低于右側(cè)的光電轉(zhuǎn)換單元31的靈敏度。因此，在本實施例中，在光接收單元21上設(shè)有多個偽布線體62。偽布線體62不是用作連接光電轉(zhuǎn)換單元31和周邊電路的布線部。
具體地，在圖6的左上方的第一光電轉(zhuǎn)換單元31-1中，由于電源線42與左側(cè)部重 疊，所以第一偽布線體62-1形成為疊加在右側(cè)部上。因此，在第一光電轉(zhuǎn)換單元31-1中，一對布線部形成為疊加在第一光電轉(zhuǎn)換單元 31-1在水平方向的兩側(cè)上。這對布線部布置在關(guān)于第一光電轉(zhuǎn)換單元31-1的中心光學(xué)對稱的位置。在圖6的右上方的第二光電轉(zhuǎn)換單元31-2中，由于接地線41與右側(cè)部重疊，所以 第二偽布線體62-2形成為疊加在左側(cè)部上。因此，在第二光電轉(zhuǎn)換單元31-2中，一對布線部形成為疊加在第二光電轉(zhuǎn)換單元 31-2在水平方向的兩側(cè)上。這對布線部布置在關(guān)于第二光電轉(zhuǎn)換單元31-2的中心光學(xué)對稱的位置。
在圖6的左下方的第三光電轉(zhuǎn)換單元31-3中，由于電源線42與左側(cè)部重疊，所以 第三偽布線體62-3形成為疊加在右側(cè)部上。因此，在第三光電轉(zhuǎn)換單元31-3中，一對布線部形成為疊加在第三光電轉(zhuǎn)換單元 31-3在水平方向的兩側(cè)上。這對布線部布置在關(guān)于第三光電轉(zhuǎn)換單元31-3的中心光學(xué)對稱的位置。在圖6的右下方的第四光電轉(zhuǎn)換單元31-4中，由于接地線41與右側(cè)部重疊，所以 第四偽布線體62-4形成為疊加在左側(cè)部上。因此，在第四光電轉(zhuǎn)換單元31-4中，一對布線部形成為疊加在第四光電轉(zhuǎn)換單元 31-4在水平方向的兩側(cè)上。這對布線部布置在關(guān)于第四光電轉(zhuǎn)換單元31-4的中心光學(xué)對稱的位置。在第一實施例中，多個偽布線體62連接到電源線42或者接地線41以向多個偽布 線體62施加電位。具體地，在圖6左上方的第一偽布線體62-1通過第一中間布線體52-1電連接到 電源線42的下布線體51。在圖6右上方的第二偽布線體62-2通過第二中間布線體52_2電連接到接地線41 的下布線體51。在圖6左下方的第三偽布線體62-3通過第三中間布線體52-3電連接到電源線42 的下布線體51。在圖6右下方的第四偽布線體62-4通過第四中間布線體52-4電連接到接地線41 的下布線體51。這樣，各偽布線體62在一個地方連接到電源線42或者接地線41。因此，即使電位施加到偽布線體62，偽布線體62也不能起到電源線42或者接地線 41的作用。攝像裝置1的操作以下說明圖1所示的攝像裝置1的操作。在下面的說明中，將在通過按住快門幾十秒或者按下閥快門的長時間曝光情況下 的操作作為一個示例來說明。圖7是圖1所示的攝像裝置1中的長時間曝光處理的流程圖。在長時間曝光的操作中，當(dāng)按下操作單元13的攝像鍵時，控制單元16確定執(zhí)行松開操作(步驟ST1)。控制單元16將用于攝像的起始信號輸出到固態(tài)攝像器件11。固態(tài)攝像器件11根據(jù)該起始信號開始攝像處理(步驟ST2)。固態(tài)攝像器件11使多個光電轉(zhuǎn)換單元31復(fù)位。在復(fù)位后固態(tài)攝像器件11使多 個光電轉(zhuǎn)換單元31接收光。在命令固態(tài)攝像器件11開始攝像后，控制單元16監(jiān)控攝像鍵?？刂茊卧?6反復(fù)地判斷攝像鍵是否處于按下狀態(tài)(步驟ST3)。當(dāng)攝像鍵處于按下狀態(tài)時，控制單元16確定正在執(zhí)行松開操作。例如，當(dāng)幾秒至幾分鐘的曝光時間過后并且攝像鍵不再處于按下狀態(tài)時，控制單 元16確定松開操作結(jié)束?？刂茊卧?6將用于攝像的結(jié)束信號輸出到固態(tài)攝像器件11。當(dāng)被輸入用于攝像的結(jié)束信號時，固態(tài)攝像器件11終止光接收(步驟ST4)。固態(tài)攝像器件11開始讀出處理(步驟ST5)。在讀出處理中，固態(tài)攝像器件11例如通過利用行選擇電路112和快門行選擇電路 113使多個像素電路22逐行地操作。行選擇電路112和快門行選擇電路113例如控制多個行的傳輸信號線43和選擇 信號線44，使其逐行地依次從低電平變化到高電平。因此，多個像素輸出線46由所控制行中的像素電路22控制，使其轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳?yīng)于該 控制行的光電轉(zhuǎn)換單元31的接收光的量的電平。相關(guān)雙采樣電路114基于復(fù)位期間預(yù)先測量的像素電路22的輸出電平和攝像期 間讀出的像素電路22的輸出電平之間的相關(guān)性逐行地依次產(chǎn)生相應(yīng)于像素電路22的接收 光的量的信號。相關(guān)雙采樣電路114與來自行選擇電路112的同步信號同步地逐行依次將多個像 素電路22的接收光的量的信號輸出。AGC電路117將接收光的量的信號放大。模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器118對接收光的量的信號采樣并且獲得多個像素電路22的接 收光的量的數(shù)據(jù)。數(shù)字放大電路119按讀出行的順序產(chǎn)生包括多個像素電路22的接收光的量的數(shù) 據(jù)的輸出信號。這些電路的一系列操作與來自時序發(fā)生器116的同步信號同步執(zhí)行。固態(tài)攝像器件11根據(jù)以上讀出處理將輸出信號輸出到信號處理電路12，該輸出 信號包括在光接收單元21中二維布置的多個像素電路22 (光電轉(zhuǎn)換單元31)的接收光的
量的值。信號處理電路12根據(jù)固態(tài)攝像器件11的輸出信號產(chǎn)生R、G和B的全色圖像數(shù)據(jù) (步驟ST6)。信號處理電路12例如將包括全色圖像數(shù)據(jù)的圖像信號輸出到系統(tǒng)總線19。當(dāng)圖像信號輸出到系統(tǒng)總線19時，存儲器17捕獲圖像信號并且存儲該圖像信號 中所包括的圖像數(shù)據(jù)。串行接口單元18捕獲輸出到系統(tǒng)總線19的圖像信號并且將該圖像信號中所包括的圖像數(shù)據(jù)存儲在半導(dǎo)體存儲卡20中。顯示裝置14捕獲輸出到系統(tǒng)總線19的圖像信號并且顯示出該圖像信號中所包括 的圖像數(shù)據(jù)的圖像。因此，攝像裝置1所拍攝的圖像保存在半導(dǎo)體存儲卡20等內(nèi)(步驟ST7)。用戶可以根據(jù)顯示單元14上的顯示檢查由攝像裝置1所拍攝的圖像。如上所述，在第一實 施例的固態(tài)攝像器件11中，為了實現(xiàn)光學(xué)校正，在光電轉(zhuǎn)換 單元31中，在與布線部50光學(xué)對稱的位置設(shè)有偽布線體62。因此，入射到光電轉(zhuǎn)換單元31上的光是光學(xué)對稱的光。多個光電轉(zhuǎn)換單元31接收到的光的量是相同的。多個光電轉(zhuǎn)換單元31的光電轉(zhuǎn)換特性被改善為一致的特性。在第一實施例的固態(tài)攝像器件11中，偽布線體62連接到電源線42或者接地線 41。具體地，形成在與電源線42關(guān)于光電轉(zhuǎn)換單元31對稱的相對一側(cè)的位置處的偽 布線體62連接到電源線42。形成在與接地線41關(guān)于光電轉(zhuǎn)換單元31對稱的相對一側(cè)的位置處的偽布線體62 連接到接地線41。因此，偽布線體62的電位穩(wěn)定在地電位或者電源電位。在電位施加到偽布線體62 的狀態(tài)下光被接收。因此，偽布線體62的暗信號分量等于接地線41或者電源線42的暗信號分量。因此，可以抑制偽布線體62對光電轉(zhuǎn)換單元31的光電轉(zhuǎn)換特性實際影響的程度。因此，在第一實施例中，例如，通過偽布線體62可以抑制暗信號分量的增加。在第一實施例中，在拍攝的圖像中不容易出現(xiàn)諸如白點等圖像缺陷。在第一實施例中，可以抑制圖像中色彩的不均勻性。在第一實施例中，可以預(yù)測偽布線體62對光電轉(zhuǎn)換單元31的光電轉(zhuǎn)換特性的實 際影響的程度與接地線41或者電源線42對光電轉(zhuǎn)換特性的實際影響的程度相同。與這個實施例不同，在一些情況下，當(dāng)不向偽布線體62施加電位時，偽布線體62 的電位與另一個布線部50的電位明顯不同。該電位差對光電轉(zhuǎn)換單元31的特性的影響是較大的。在第一實施例中，由于不會出現(xiàn)該電位差，所以可以抑制對光電轉(zhuǎn)換單元31的特 性的影響。在第一實施例中，如圖6所示，用于沿電源線42按列方向布置的多個光電轉(zhuǎn)換單 元31的多個偽布線體62連接到共用的電源線42。因此，在第一實施例中，可以使沿電源線42按列方向布置的多個光電轉(zhuǎn)換單元31 的光電轉(zhuǎn)換特性的特性差異一致。用于沿接地線41按列方向布置的多個光電轉(zhuǎn)換單元31的多個偽布線體62連接 到共用的接地線41。因此，在第一實施例中，可以使沿接地線41按列方向布置的多個光電轉(zhuǎn)換單元31 的光電轉(zhuǎn)換特性的特性差異一致。在第一實施例中，例如，可以抑制當(dāng)偽布線體62的電位不穩(wěn)定時由于要實施的信號處理所致的每個像素的色彩差異。在一些情況下，在例如按下單鏡頭反射式照相機的快門幾十秒或者按下閥快門的長時間電荷累積期間，由于信號處理，出現(xiàn)了每個像素之間的色彩差異。在第一實施例中，抑制了當(dāng)偽布線體62的電位不穩(wěn)定時圖像質(zhì)量劣化的出現(xiàn)。因 此，在第一實施例的攝像裝置1中，不需要安裝用于抑制這種圖像質(zhì)量劣化的新的計算機 程序。第二實施例圖8是本發(fā)明第二實施例的一組光電轉(zhuǎn)換單元31和在光電轉(zhuǎn)換單元31周圍的布 線部50的局部平面圖。除了圖8所示的元件之外，第二實施例的攝像裝置1的元件與第一實施例的攝像 裝置1的元件相同。在圖8中，左上方的第一偽布線體62-1通過第一中間布線體52-1A電連接到接地 線41的下布線體51。因此，在圖8的左上方中，電源線42的下布線體51與第一光電轉(zhuǎn)換單元31_1的
左端側(cè)重疊。接地線41的下布線體51與第一光電轉(zhuǎn)換單元31-1的右端側(cè)重疊。在圖8右上方的第二偽布線體62-2通過第二中間布線體52-2A電連接到電源線 42的下布線體51。因此，在圖8的右上方中，電源線42的下布線體51與第二光電轉(zhuǎn)換單元31_2的
左端側(cè)重疊。接地線41的下布線體51與第一光電轉(zhuǎn)換單元31-1的右端側(cè)重疊。類似地，在圖6左下方的第三偽布線體62-3通過第三中間布線體52-3A電連接到 接地線41的下布線體51。在圖6右下方的第四偽布線體62-4通過第四中間布線體52-4A電連接到電源線 42的下布線體51。這樣，在第二實施例中，具有電源電位的布線體與光電轉(zhuǎn)換單元31的左端側(cè)重疊。具有接地電位的布線體與光電轉(zhuǎn)換單元31的右端側(cè)重疊。因此，在第二實施例中，不論多個布線部50在光接收單元21中是否不均勻地布 置，都可以使用于多個光電轉(zhuǎn)換單元31的布線部的電位均勻。具體地，在第二實施例中，對于多個光電轉(zhuǎn)換單元31，可以以同樣的方式布置具有 電源電位的布線體和具有接地電位的布線體。因此，在第二實施例中，可以使多個光電轉(zhuǎn)換單元31的特性與多個光電轉(zhuǎn)換單元 31的固有特性一致。在第二實施例中，可以抑制由于具有電源電位的布線體和具有接地電位的布線體 所致的多個光電轉(zhuǎn)換單元31的特性的波動。上述說明的各實施例是本發(fā)明的優(yōu)選實施例。然而，本發(fā)明不局限于這些實施例。 在本發(fā)明中，在不脫離本發(fā)明的精神的情況下可以對各實施例進行各種變形或更改。在各實施例中，用于實現(xiàn)光學(xué)對稱的偽布線部(偽布線體62)的電位確定為電源電位或接地電位。此外，例如，偽布線部的電位可以確定為接近于電源電位或接地電位的電位。偽布線部的電位可以設(shè)定成與偽布線部周圍的信號線的電位相同。此外，例如，偽布線部的電位可以控制為任意的電位。例如，多個偽布線部的電位還可以分別控制成任意的電位以抵消或減少由于偽布 線部之外的結(jié)構(gòu)而出現(xiàn)的多個像素電路22的特性差異。因此，可以使多個像素電路22的特性一致。 偽布線部的電位可以控制成根據(jù)固態(tài)攝像器件11的狀態(tài)動態(tài)地改變。在各實施例中，多個像素電路22使用共用的浮動擴散器36。此外，例如，在多個像素電路22之間的相鄰的兩個像素電路可以共用放大晶體管 33、選擇晶體管34和復(fù)位晶體管35。此外，例如，多個像素電路22可以形成為彼此獨立的電路。在各實施例中，偽布線部由一層偽布線體62形成。此外，例如，偽布線部可以由層疊的多個偽布線體形成。在各實施例中，在包括CMOS傳感器的固態(tài)攝像器件11中形成布線部50。此外，例如，可以在包括電荷耦合器件(Charge Coupled Device，CCD)傳感器的固 態(tài)攝像器件11中形成布線部50和偽布線部。在各實施例中，接地電位和電源電位VDD通過接地線41和電源線42供應(yīng)給像素 電路22ο此外，例如，接地電位和基板電位VSS可以供應(yīng)給像素電路22。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，依據(jù)設(shè)計要求和其它因素，可以在本發(fā)明所附的權(quán)利 要求及其等同物的范圍內(nèi)進行各種修改、組合、次組合及改變。
權(quán)利要求
一種固態(tài)攝像器件，其包括半導(dǎo)體基板；多個光電轉(zhuǎn)換單元，所述多個光電轉(zhuǎn)換單元并排地形成在所述半導(dǎo)體基板上，形成光接收單元；周邊電路，所述周邊電路形成在所述半導(dǎo)體基板上的所述光接收單元的外面的部分上；布線部，所述布線部形成在所述光接收單元上，并且用于連接所述多個光電轉(zhuǎn)換單元和所述周邊電路；以及偽布線部，所述偽布線部形成在所述光接收單元上的所述多個光電轉(zhuǎn)換單元的至少一個光電轉(zhuǎn)換單元的布線部的相對一側(cè)，并且用作不連接到所述光電轉(zhuǎn)換單元和所述周邊電路的非連接布線部，其中，所述偽布線部具有預(yù)定的電位。
2.如權(quán)利要求1所述的固態(tài)攝像器件，其中，所述偽布線部形成在所述布線部的相對 一側(cè)，并且是在與所述布線部關(guān)于所述至少一個光電轉(zhuǎn)換單元光學(xué)對稱的位置處。
3.如權(quán)利要求1或2所述的固態(tài)攝像器件，其中，所述固態(tài)攝像器件包括多個所述布線部和多個所述偽布線部， 所述多個光電轉(zhuǎn)換單元以等間距均勻地布置在所述光接收單元中， 所述多個布線部非均勻地布置在所述光接收單元中，所述多個偽布線部形成在均勻地布置在所述光接收單元中的所述多個光電轉(zhuǎn)換單元 的每一個中，并且是在非均勻地布置在所述光接收單元的所述多個布線部的相對一側(cè)，并 且在每一個所述光電轉(zhuǎn)換單元的兩側(cè)的所述布線部和所述偽布線部關(guān)于所述光電轉(zhuǎn)換 單元光學(xué)對稱地布置。
4.如權(quán)利要求1 3中任一項所述的固態(tài)攝像器件，其中，所述布線部包括由彼此相鄰的所述多個光電轉(zhuǎn)換單元共同使用的浮動擴散器，并且 所述偽布線部布置為用于共同使用所述浮動擴散器的所述多個光電轉(zhuǎn)換單元的每一 組，并且布置在與形成在所述組的所述多個光電轉(zhuǎn)換單元周圍的布線部光學(xué)對稱的位置。
5.如權(quán)利要求1 4中任一項所述的固態(tài)攝像器件，其中，所述偽布線部的預(yù)定電位與 設(shè)有所述偽布線部的所述光電轉(zhuǎn)換單元的相對一側(cè)的所述布線部的電位相同。
6.如權(quán)利要求5所述的固態(tài)攝像器件，其中，所述光電轉(zhuǎn)換單元在所述光接收單元中形成為正方形區(qū)域， 所述布線部是疊加在所述正方形區(qū)域一側(cè)上用于電源的布線部， 所述偽布線部疊加在所述正方形區(qū)域中與疊加有用于電源的所述布線部的一側(cè)相對 的一側(cè)上，并且所述偽布線部電連接到用于電源的所述布線部。
7.如權(quán)利要求1 4中任一項所述的固態(tài)攝像器件，其中，所述偽布線部的預(yù)定電位與 設(shè)有所述偽布線部的所述光電轉(zhuǎn)換單元的相對一側(cè)的所述布線部的電位不同。
8.如權(quán)利要求1所述的固態(tài)攝像器件，其中，所述偽布線部在一個地方連接到所述布 線部，并且作為不連接到所述光電轉(zhuǎn)換單元和所述周邊電路的非連接布線部。
9.一種攝像裝置，其包括光學(xué)單元，所述光學(xué)單元聚集光；以及固態(tài)攝像器件，所述固態(tài)攝像器件接收通過所述光學(xué)單元聚集的光，其中， 所述固態(tài)攝像器件包括 半導(dǎo)體基板，多個光電轉(zhuǎn)換單元，所述多個光電轉(zhuǎn)換單元并排地形成在所述半導(dǎo)體基板上，形成光 接收單元；周邊電路，所述周邊電路形成在所述半導(dǎo)體基板上的所述光接收單元的外面的部分上；布線部，所述布線部形成在所述光接收單元上，并且用于連接所述多個光電轉(zhuǎn)換單元 和所述周邊電路；以及偽布線部，所述偽布線部形成在所述光接收單元上的所述多個光電轉(zhuǎn)換單元的至少一 個光電轉(zhuǎn)換單元的布線部的相對一側(cè)，并且用作不連接到所述光電轉(zhuǎn)換單元和所述周邊電 路的非連接布線部，其中，所述偽布線部具有預(yù)定的電位。
10.如權(quán)利要求9所述的攝像裝置，其中，所述固態(tài)攝像器件輸出相應(yīng)于所述多個光電 轉(zhuǎn)換單元的接收光的輸出信號，所述攝像裝置還包括信號處理電路，所述信號處理電路處理所述固態(tài)攝像器件的所述輸出信號，并且產(chǎn)生 所拍攝圖像的數(shù)據(jù)；以及控制單元，所述控制單元控制所述多個光電轉(zhuǎn)換單元用于電荷累積的時間，并且 所述控制單元使所述多個光電轉(zhuǎn)換單元在幾秒以上時間累積電荷。
11.一種驅(qū)動固態(tài)攝像器件的方法，其包括如下步驟利用固態(tài)攝像器件接收光，所述固態(tài)攝像器件包括布線部，所述布線部形成在光接收 單元上，所述光接收單元由在半導(dǎo)體基板上并排形成的多個光電轉(zhuǎn)換單元形成，所述半導(dǎo) 體基板上形成有所述多個光電轉(zhuǎn)換單元和周邊電路，所述布線部連接所述多個光電轉(zhuǎn)換單 元和所述周邊電路；以及偽布線部，所述偽布線部形成在所述光接收單元上相對于所述光 電轉(zhuǎn)換單元而言與所述布線部相對的一側(cè)上，并且用作不連接到所述光電轉(zhuǎn)換單元和所述 周邊電路的非連接布線部；以及產(chǎn)生相應(yīng)于所述固態(tài)攝像器件的所述多個光電轉(zhuǎn)換單元的接收光的輸出信號， 其中，在所述光接收步驟中，在所述布線部和所述偽布線部具有預(yù)定電位的狀態(tài)下所 述固態(tài)攝像器件接收光。
全文摘要
本發(fā)明涉及固態(tài)攝像器件、包含該固態(tài)攝像器件的攝像裝置以及驅(qū)動該固態(tài)攝像器件的方法。所述固態(tài)攝像器件包括半導(dǎo)體基板；多個光電轉(zhuǎn)換單元，并排地形成在半導(dǎo)體基板上，形成光接收單元；周邊電路，形成在所述半導(dǎo)體基板上的所述光接收單元的外面的部分上；布線部，形成在所述光接收單元上并且用于連接所述多個光電轉(zhuǎn)換單元和所述周邊電路；以及偽布線部，形成在所述光接收單元上的所述多個光電轉(zhuǎn)換單元的至少一個光電轉(zhuǎn)換單元的布線部的相對一側(cè)上，并且用作不連接所述光電轉(zhuǎn)換單元和所述周邊電路的非連接布線部。該固態(tài)攝像器件可以抑制用于提高光學(xué)特性而形成的偽布線部對所述光電轉(zhuǎn)換單元的光電轉(zhuǎn)換特性的實際影響。
文檔編號H04N5/357GK101873442SQ20101014197
公開日2010年10月27日 申請日期2010年4月8日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月24日
發(fā)明者佐藤公彥 申請人:索尼公司