成像器件和成像系统的制作方法_2

文档序号:9649162阅读:来源:国知局
极管10。信号读出像素具有四个传送M0S晶体管12、复位M0S晶体管14和放大器M0S晶体管16。传送M0S晶体管12、复位M0S晶体管14和放大器M0S晶体管16构成读出电路单元。
[0036]G信号累积像素的光电二极管10具有接地的阳极和与信号读出像素的传送M0S晶体管12的源极相连的阴极。四个G信号累积像素的光电二极管10被连接到信号读出像素的分开的传送M0S晶体管12。四个传送M0S晶体管12的漏极被连接到复位M0S晶体管14的源极和放大器M0S晶体管16的栅极。传送M0S晶体管12的漏极、复位M0S晶体管14的源极和放大器M0S晶体管16的栅极的连接节点构成浮动扩散节点(在下文中称作“FD节点”)18。复位M0S晶体管14和放大器M0S晶体管16的漏极被连接到电压供应线20以提供FD节点18的复位电压和放大器M0S晶体管16的漏极电压。放大器M0S晶体管16的源极被连接到像素信号输出线22。传送M0S晶体管12的栅极被连接到传送栅极控制信号线24。复位M0S晶体管14的栅极被连接到复位控制信号线26。传送M0S晶体管12的栅极对应于图1中的传送栅极电极12G。
[0037]图2B是构成R信号累积像素或B信号累积像素及其信号读出像素的电路的一个示例。在图1中的示例中,像素区域R#PR4及像素区域03或者像素区域像素区域02对应于该R信号累积像素或B信号累积像素及其信号读出像素。
[0038]将被读出的两个信号累积像素(像素区域R#PR4/像素区域匕和83)在对角线方向上与R信号读出像素(像素区域03)和B信号读出像素(像素区域02)相邻。这两个信号累积像素中的每一个都具有作为光电转换元件的光电二极管10。信号读出像素具有两个传送M0S晶体管12、复位M0S晶体管14和放大器M0S晶体管16。传送M0S晶体管12、复位M0S晶体管14和放大器M0S晶体管16构成读出电路单元。
[0039]信号累积像素的光电二极管10具有接地的阳极和与信号读出像素的传送M0S晶体管12的源极相连的阴极。两个信号累积像素的光电二极管10被连接到信号读出像素的分开的传送M0S晶体管12。两个传送M0S晶体管12的漏极被连接到复位M0S晶体管14的源极和放大器M0S晶体管16的栅极。传送M0S晶体管12的漏极、复位M0S晶体管14的源极和放大器M0S晶体管16的栅极之间的连接节点构成FD节点18。复位M0S晶体管14和放大器M0S晶体管16的漏极被连接到电压供应线20以提供FD节点18的复位电压和放大器M0S晶体管16的漏极电压。放大器M0S晶体管16的源极被连接到像素信号输出线22。传送M0S晶体管12的栅极被连接到传送栅极控制信号线24。复位M0S晶体管14的栅极被连接到复位控制信号线26。传送M0S晶体管12的栅极对应于图1中的传送栅极电极12R和 12B0
[0040]取决于晶体管的导电类型或者关注的功能,晶体管的源极和漏极的名称可能是不同的,但是在这里,它们被称作为在使用NM0S晶体管时的典型节点名称。也是在这种情况下,上述源极和漏极的全部或者一部分可能被称作相反的名称。
[0041]图2C是如下电路的一个示例:其中,使在图2A中示出的电路中和图2B中示出的电路中的传送栅极控制信号线24的一部分变为共用的。
[0042]在图2A中示出的电路中,可以使四个传送栅极控制信号线24的全部或者一部分变为共用的。类似地,在图2B中示出的电路中,可以使两个传送栅极控制信号线24变为共用的。在两个或者更多个信号读出像素中,也可以使传送栅极控制信号线24的全部或者一部分变为共用的。例如,在图1中示出的第二行上的像素区域和像素区域02中,可以使传送栅极控制信号线24的全部或者一部分变为共用的。在图2C中示出的电路中,可以使G信号读出像素的四个传送栅极控制信号线24中的两个变为分别与R信号读出像素或者B信号读出像素的两个传送栅极控制信号线24共用。
[0043]在从构成在图2A至图2C中示出的电路的像素中读出像素信号时,用在CMOS传感器中的已知方法可以被应用。作为一个实施例,一种按照电压供给线20的电压电平选择性地读出像素信号的方法可以被引用。在该方法中,电压供给线20和FD节点18通过复位M0S晶体管14相连,并且FD节点18被复位为根据电压供给线20的电压的电势。如果FD节点18被复位为高电平电势,则漏电流流经读出像素的放大器M0S晶体管16,并且像素信号可以被读出。另一方面,如果FD节点18被复位为低电平电势,则读出像素的放大器M0S晶体管16进入暂停状态,并且读出操作不被执行。
[0044]图3提取来自图1的平面图中的第一至第三列(左3列)并且更详细地示出了每一个像素区域的构成示例。尽管未在这里示出,但是同样的情况也适用于第四列和第五列的像素区域。
[0045]在电荷累积像素(像素区域1?1至1?5、61至612和81至84)中的每一个中,形成光电二极管10。构成光电二极管10的阴极的半导体区域也构成传送M0S晶体管12的源极区域。
[0046]在G信号读出像素(例如像素区域0jP04)中,设置了限定传送M0S晶体管12、复位M0S晶体管14和放大器M0S晶体管16的形成区域(包括FD节点18)的有源区域28和30。通过使用像素区域作为示例而更详细地,有源区域28限定传送像素区域G i和像素区域G3的累积电荷的传送M0S晶体管12、复位M0S晶体管14和放大器M0S晶体管16的形成区域。有源区域30限定了传送像素区域G4和像素区域G6的累积电荷的传送M0S晶体管12的形成区域。
[0047]在信号读出像素(例如像素区域0jP03)中,也设置了有源区域90。在有源区域90的半导体衬底的表面上,与像素中的M0S晶体管的阱相同导电类型的高掺杂杂质扩散层(即,在像素中的M0S晶体管是η型的情况下为p型高掺杂杂质扩散层)被形成。金属互连92通过接触部分91而被连接到有源区域90。接触部分91例如是由诸如钨之类的金属构成的塞。结果,阱势通过接触部分91而从金属互连92被提供给像素的阱。在图3中,用于阱势供给的接触部分91被设置在比像素区域(^具有更少数目个传送栅极的像素区域0 3中,但是接触部分91可以被自然地设置在像素区域OdP 0 3两者中。
[0048]在有源区域28上面,形成了传送M0S晶体管12的栅极电极(传送栅极电极)12G、复位M0S晶体管14的栅极电极14G和放大器M0S晶体管16的栅极电极16G。有源区域28在栅极电极12G下面的区域中被连接到上面形成有像素区域G3和像素区域G i的光电二极管10的有源区域。在有源区域30上面,形成了传送M0S晶体管12的栅极电极(传送栅极电极)12G。有源区域30在栅极电极12G下面的区域中被连接到上面形成有像素区域06和像素区域64的光电二极管10的有源区域。
[0049]有源区域28的栅极电极12G和栅极电极14G之间的区域和有源区域30构成FD节点18。FD节点18通过互连40而被连接到放大器M0S晶体管16的栅极电极16G。在有源区域28中的栅极电极14G和栅极电极16G之间的复位M0S晶体管14和放大器M0S晶体管16的漏极区域中,设置了与电压供给线20相连的漏极电极36。在放大器M0S晶体管16的源极区域中,设置了与像素信号输出线22相连的源极电极38。
[0050]在R信号读出像素(例如像素区域03)中,设置了限定传送M0S晶体管12、复位M0S晶体管14和放大器M0S晶体管16的形成区域(包括FD节点18)的有源区域32和34。通过使用像素区域03作为一个示例而更详细地,有源区域32限定了传送像素区域R4的累积电荷的传送M0S晶体管12、复位M0S晶体管14和放大器M0S晶体管16的形成区域。有源区域34限定了传送像素区域R3的累积电荷的传送M0S晶体管12的形成区域。
[0051]在有源区域32上面,形成了传送M0S晶体管12的栅极电极(传送栅极电极)12R、复位M0S晶体管14的栅极电极14R和放大器M0S晶体管16的栅极电极16R。有源区域32在栅极电极12R下面的区域中被连接到上面形成有像素区域&的光电二极管10的有源区域。在有源区域34上面,形成了传送M0S晶体管12的栅极电极(传送栅极电极)12R。有源区域34在栅极电极12R下面的区域中被连接到上面形成有像素区域私的光电二极管10的有源区域。
[0052]有源区域32的栅极电极12R和栅极电极14R之间的区域和有源区域34构成FD节点18。FD节点18通过互连40而被连接到放大器M0S晶体管16的栅极电极16R。在有源区域32中的栅极电极14R和栅极电极16R之间的复位M0S晶体管14和放大器M0S晶体管16的漏极区域中,设置了与电压供给线20相连的漏极电极36。在放大器M0S晶体管16的源极区域中,设置了与像素信号输出线22相连的源极电极38。
[0053]B信号读出像素(例如像素区域02)的元件构成类似于R信号读出像素的元件构成。
[0054]布置在一个信号读出像素上的两个或者四个传送栅极电极12R、12G和12B可以被独立地控制。图3示出了两个信号读出像素(像素区域0JP03),但是如在图2C中的电路图中示出,例如,可以使与这些两个信号读出像素相连的像素信号输出线22变为分开的,并且可以使传送栅极控制信号线24中的两个变为共用的。就是说,可以使布置在图3中的下部侧的信号读出像素(像素区域03)上的两个传送栅极控制信号线24变为与布置在上部侧的信号读出像素(像素区域0J上的四个传送栅极控制信号线24中的两个共用。通过如上构成,当将要从上部信号读出像素(像素区域0J执行两个信号累积像素的信号读出时,通过共用的传送栅极控制信号线24可以同时进行从下部信号读出像素(像素区域03)的信号读出。
[0055]在根据本实施例的成像器件中,如上所述对第一颜色(绿色)的光进行光电转换并且累积信号的第一像素区域(像素区域匕至612)被按照棋盘格图案布置。具体而言,G像素被每隔一个像素重复地布置在每一行中和每一列中。这与所谓的拜尔布置中的G像素的布置相同。
[0056]对第二颜色(蓝色)的光进行光电转换并且累积信号的像素区域(像素区域^至B4)和对第三颜色(红色)的光进行光电转换并且累积信号的像素区域(像素区域&至尺5)被按照交错方式布置。具体而言,R信号累积像素和B信号累积像素在行方向和列方向上被每隔三个像素重复地布置。可替代地,如果这些像素区域(像素区域匕至84和1?1至1?5)被总体看
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