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)明涉及一種用于各種設(shè)備的MOS型固態(tài)成像裝置，如用于 家用攝相機(jī)、數(shù)字照相機(jī)或安裝在移動電話中的照相機(jī)。
背景技術(shù)：
參見圖9和10，下面介紹常規(guī)傳感器和驅(qū)動常規(guī)傳感器的方法。 圖9是常規(guī)傳感器的電路圖。圖9中所示的傳感器包括設(shè)置成2 X2矩陣的光敏單元(每個單元被虛線包圍)。每個光敏單元包括光 電二極管51、傳輸門52、浮置擴(kuò)散層部分53、放大器晶體管54、復(fù) 位晶體管55、和尋址晶體管56。而且，每個光敏單元對應(yīng)形成圖像 的一個像素。應(yīng)該指出，為了簡化說明，這里假設(shè)光敏單元設(shè)置成2 X2矩陣形式。然而，實際上，光敏單元設(shè)置成幾十到幾千行和列的 矩陣形式。而且，在圖9中，包含在相同光敏單元中的元件設(shè)有相同 的下標(biāo)(a到d)，用于識別。
下面介紹圖9中所示的傳感器的驅(qū)動方法。為了從第一行上的光 敏單元提取信號，首先通過垂直移位寄存器61控制包含于第一行上 的第一光敏單元中的尋址寄存器56a和56b使其處于導(dǎo)通狀態(tài)。借此， 浮置擴(kuò)散層部分53a和53b復(fù)位。此時，放大器晶體管54a和負(fù)載晶 體管63p形成源跟隨器電路，在垂直信號線62p上產(chǎn)生輸出。同樣， 放大器晶體管54b和負(fù)載晶體管63p形成源跟隨器電路，在垂直信號
線62q上產(chǎn)生輸出。這里，在垂直信號線62p和62q上呈現(xiàn)的電壓是 噪聲電壓，它們與儲存在光電二極管51a和51b中的信號電荷無關(guān)。 然后，傳輸門52a和52b被垂直移位寄存器61控制為導(dǎo)通狀態(tài)。這 樣，儲存在光電二極管51a和51b中的信號電荷被轉(zhuǎn)移到浮置擴(kuò)散層 部分53a和53b， 一起在垂直信號線62p和62q上出現(xiàn)對應(yīng)儲存在光 電二極管51a和51b中的信號電荷的信號電壓。
鉗位電容器64p和64q、鉗位晶體管65p和65q、采樣/保持晶體 管66p和66q以及采樣/保持電容器67p和67q形成噪聲抑制電路。 這個噪聲抑制電路獲得給浮置擴(kuò)散層部分53施加信號電荷的像素輸 出(信號輸出)和不給其施加信號電荷的像素輸出(即噪聲輸出)之 間的差別。在圖9中所示傳感器中產(chǎn)生的噪聲主要包括由放大器晶體 管54上的閾值電壓變化產(chǎn)生的噪聲和kTC噪聲，該kTC噪聲是在復(fù) 位晶體管55產(chǎn)生的熱噪聲。當(dāng)在垂直信號線62p和62q上出現(xiàn)噪聲 輸出時，鉗位晶體管65p和65q和采樣/保持晶體管66p和66q被將 處于導(dǎo)通狀態(tài)的控制端74和75控制。此時，通過鉗位電壓輸送端 73給采樣/保持電容器67p和67q施加噪聲抑制鉗位電壓。預(yù)定時間 之后，由控制端74控制鉗位晶體管65p和65q使其處于截止?fàn)顟B(tài)。
然后，在垂直信號線62p和62q上出現(xiàn)都等于噪聲抑制信號電壓 和噪聲電壓的和的若干個電壓。借此，垂直信號線62p和62q上的噪 聲電壓各被改變?yōu)樾盘栯妷汉驮肼曤妷旱暮?，并且改變的每個量對應(yīng) 每個噪聲抑制信號電壓。相應(yīng)地，在鉗位電容器64p和64q的采樣/ 保持側(cè)的電壓也被改變，改變的量對應(yīng)噪聲抑制信號電壓。實際上， 施加于采樣/保持電容器67p和67q的電壓分別從噪聲抑制鉗位電壓 改變，改變的量對應(yīng)通過由相應(yīng)一個鉗位電容器和相應(yīng)一個采樣/保 持電容器劃分垂直信號線62p和62q對應(yīng)之一上的信號電壓的改變量 而獲得的電壓。因此，施加于每個采樣/保持電容器67p和67q的電 壓是噪聲抑制鉗位電壓和被劃分信號電壓的和，并抑制了噪聲。將采樣/保持晶體管66p和66q控制為截止?fàn)顟B(tài)之后，水平晶體管68p和 68q依次地和選擇地被水平移位寄存器69控制為導(dǎo)通狀態(tài)。借此， 從輸出端70連續(xù)輸出對應(yīng)儲存在光電二極管51a和51b中的信號電 荷的信號。
然后，為了從第二行的光敏單元提取信號，對第二行上的光敏單 元進(jìn)行與在第一行上的光敏單元上所進(jìn)行的操作相同的操作。借此， 從輸出端70輸出對應(yīng)儲存在光電二極管51c和51d中的信號電荷的信號。
上述操作的時序圖示于圖10中。在圖10中，儲存在一行光電二 極管51中的信號從輸出端完全輸出的周期被稱為水平有效周期，而 從光電二極管51向垂直信號線62輸出信號用于抑制包含于輸出信號 中的噪聲的周期被稱為水平無效周期。此外，水平無效周期和水平有 效周期集合起來稱為水平周期。水平周期是用于讀取每行信號所實際 需要的時間周期。從整個傳感器讀取信號所需的時間周期稱為一幀周 期。如圖IO所示，儲存在光電二極管51中的信號電荷量取決于施加 于傳輸門52的轉(zhuǎn)移脈沖的時間間隔。而且，轉(zhuǎn)移脈沖的時間間隔在 一幀周期期間是不變的。因此，光電二極管51的靈敏度也是不變的。
在圖9所示的傳感器中，每個光敏單元由四個晶體管(傳輸門 52、放大器晶體管54、復(fù)位晶體管55和尋址晶體管54)形成。通過 對比，在近年來發(fā)明的用于實現(xiàn)尺寸減小的某些傳感器中，每個光敏 單元由三個晶體管形成。這種新發(fā)明的傳感器具有如下結(jié)構(gòu)其中從 圖9所示的傳感器中省去了尋址晶體管56，并且功率源在光敏單元 之間共享。為了允許從該傳感器讀取信號，要求將脈沖型源電壓輸送 給每個光敏單元。
圖9所示傳感器的驅(qū)動方法例如在日本特許公開No.9-247537 (1997-247537)中公開了。關(guān)于其中光敏單元各由三個晶體管形成 的傳感器，已知沒有文獻(xiàn)對這些光敏單元的具體布置進(jìn)行說明。
在上述傳感器以及半導(dǎo)體集成電路中，電路布置是確定電路尺 寸、以及電路結(jié)構(gòu)和設(shè)計規(guī)則的關(guān)鍵。通常，隨著電路尺寸變小，電 路的產(chǎn)量相應(yīng)提高，由此降低了電路的成本。因此，根據(jù)預(yù)定設(shè)計規(guī) 則布置電路在設(shè)計半導(dǎo)體集成電路上是一項重要的技術(shù)任務(wù)。然而， 關(guān)于其中光敏單元各由三個晶體管形成的傳感器，公眾尚未清楚地知 道這些光敏單元的具體布置。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是提供一種傳感器的新電路結(jié)構(gòu)，其中光敏 單元都是由三個晶體管形成，并提供一種小電路尺寸的傳感器。 本發(fā)明具有以下技術(shù)特征以實現(xiàn)上述目的。
本發(fā)明的固態(tài)成像裝置具有在半導(dǎo)體襯底上二維狀排列單元的 光敏區(qū)域，所述單元包括作為光電轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)的光電二極管、作為信號 電荷傳輸機(jī)構(gòu)的傳輸晶體管、作為信號電荷存儲機(jī)構(gòu)的浮置擴(kuò)散層部 分、作為放大機(jī)構(gòu)的放大器晶體管、作為信號電荷排出機(jī)構(gòu)的復(fù)位晶 體管，所述浮置擴(kuò)散層部分連接到在列方向上與該單元相鄰的單元中 所包括的、設(shè)置在光電二極管的行方向一側(cè)的所述放大器晶體管的柵 極上。
本發(fā)明的固態(tài)成像裝置，具有在半導(dǎo)體襯底上二維狀排列單元的 光敏區(qū)域，所述單元包括作為光電轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)的光電二極管、作為信號 電荷傳輸機(jī)構(gòu)的傳輸晶體管、作為信號電荷存儲機(jī)構(gòu)的浮置擴(kuò)散層部 分、作為放大機(jī)構(gòu)的放大器晶體管、作為信號電荷排出機(jī)構(gòu)的復(fù)位晶
體管；多個第一水平信號線，與設(shè)置在相同行的所述傳輸晶體管的柵 極共同連接；多個第二水平信號線，與設(shè)置在相同行的所述復(fù)位晶體 管的柵極共同連接；所述浮置擴(kuò)散層部分連接到在列方向中與該單元 相鄰的單元中所包括的、設(shè)置在光電二極管的行方向一側(cè)的所述放大 器晶體管的柵極上，所述第一水平信號線和所述第二水平信號線由相
同材料形成，所述浮置擴(kuò)散層部分被夾在連接到相同單元中包括的所 述傳輸晶體管的柵極上的第一水平信號線和連接到相同單元中包括 的復(fù)位晶體管的柵極上的所述第二水平信號線之間。 另外，所述復(fù)位晶體管形成在有源區(qū)內(nèi)。
另外，還具有電源線，連接所述放大器晶體管的漏極；多個垂 直信號線，在讀取所述放大機(jī)構(gòu)的輸出的相同的列上排列；所述電源 線和所述垂直信號線形成在相同的布線層。
另外，還具有信號線，連接所述浮置擴(kuò)散層部分和所述放大器 晶體管的漏極；多個垂直信號線，在讀取所述放大機(jī)構(gòu)的輸出的相同 的列上排列；平行配置所述信號線和所述垂直信號線。
另外，還具有電源線，連接所述放大器晶體管的漏極；垂直選 擇機(jī)構(gòu)，驅(qū)動所述信號電荷傳輸機(jī)構(gòu)和所述信號電荷排出機(jī)構(gòu)；多個 垂直信號線，在讀取所述放大機(jī)構(gòu)的輸出的相同的列上排列；第一接 觸孔、第二接觸孔、第三接觸孔和第四接觸孔大致排在一直線上，所 述第一接觸孔用于連接所述浮置擴(kuò)散層部分和所述放大器晶體管的 柵極，設(shè)置在該浮置擴(kuò)散層部分上，所述第二接觸孔用于將所述放大 器晶體管和所述復(fù)位晶體管的公共漏極連接到所述電源線上，設(shè)置在 該公共漏極上，所述第三接觸孔用于將所述述放大器晶體管的源極連 接到所述垂直信號線上，設(shè)置在該源極上，所述第四接觸孔用于連接 所述浮置擴(kuò)散層部分和所述放大器晶體管的柵極，設(shè)置在與該柵極相 同的布線區(qū)域內(nèi)。
另外，還具有電源線，連接所述放大器晶體管的漏極；多個垂 直信號線，在讀取所述放大機(jī)構(gòu)的輸出的相同的列上排列；所述電源 線包括與排列在相同列上的所述放大器晶體管的漏極共同連接的多 個垂直電源線，連接所述浮置擴(kuò)散層部分和所述放大器晶體管的柵極 的信號線被夾在所述垂直信號線和所述垂直電源線之間，所述垂直信 號線連接與所述浮置擴(kuò)散層部分相同的單元中所包括的所述放大器晶體管，所述垂直電源線連接該晶體管的漏極。
本發(fā)明的固態(tài)成像裝置根據(jù)接收的光學(xué)信號的強(qiáng)度輸出電信號。 該固態(tài)成像裝置包括具有若干個光敏單元的光敏區(qū)，其中光敏單元
在半導(dǎo)體襯底上被兩維地設(shè)置在行和列方向；電源線；垂直驅(qū)動器電 路；多個垂直信號線；多個裝入寄存器；噪聲抑制電路；多個水平晶 體管和水平驅(qū)動器電路。每個光敏單元包括用于儲存信號電荷的光 電二極管，其中該信號電荷是通過對接收光進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換獲得的；用 于傳輸儲存在光電二極管中的信號電荷的傳輸晶體管；用于暫時儲存 被傳輸?shù)男盘栯姾傻母≈脭U(kuò)散層部分；用于放大儲存在浮置擴(kuò)散層部 分中的信號電荷的放大器晶體管；和用于使儲存在浮置擴(kuò)散層部分中 的信號電荷復(fù)位的復(fù)位晶體管。電源線公共地連接到放大器晶體管的 漏極。垂直驅(qū)動器電路驅(qū)動同一行中設(shè)置的傳輸晶體管和另一相同行 中設(shè)置的復(fù)位晶體管。垂直信號線公共地連接到設(shè)置在同一列中的放 大器晶體管。負(fù)載晶體管分別連接到垂直信號線。噪聲抑制電路抑制 被輸出到垂直信號線上的信號噪聲。水平晶體管設(shè)置在行方向并被提 供來自噪聲抑制電路的輸出。水平驅(qū)動器電路連續(xù)地和選擇地使水平 晶體管工作，以便從噪聲抑制電路連續(xù)產(chǎn)生輸出。在每個光敏單元中， 在由器件絕緣區(qū)包圍的一個有源區(qū)中形成光電二極管、傳輸晶體管、 浮置擴(kuò)散層部分、放大器晶體管和復(fù)位晶體管，并且包含于指定的一 個光敏單元中的浮置擴(kuò)散層部分連接到在列方向與指定光敏單元相 鄰的光敏單元中包括的放大器晶體管的柵極。
借此，可以實現(xiàn)用于完成合適的布置的光敏單元的電路結(jié)構(gòu)，而 不損害固態(tài)成像裝置的功能。這就可以減小布置的光敏單元的尺寸， 因而減小整個傳感器的電路尺寸。
在這個固態(tài)成像裝置中，共同地連接到設(shè)置在同一行中的傳輸晶 體管的柵極的多個第一水平信號線和共同地連接到設(shè)置在同一行中 的復(fù)位晶體管的柵極的多個第二水平信號線可以由相同材料制成。而且，指定一個光敏單元中的浮置擴(kuò)散層部分可以設(shè)置在連接到相同光 敏單元中包括的傳輸晶體管柵極的第一水平信號線、與連接到指定光 敏單元中包括的復(fù)位晶體管的柵極的第二水平信號線之間。
通過第一水平信號線和傳輸晶體管的柵極以及第二水平信號線 和復(fù)位晶體管的柵極由相同材料制成，不需要為這些信號線定線的接 觸孔。因此，可以減小布置的光敏單元的尺寸，由此減小整個傳感器 的總尺寸。
而且，第一接觸孔可以設(shè)置在浮置擴(kuò)散層部分上，以便連接浮置 擴(kuò)散層部分和放大器晶體管的柵極，第二接觸孔可以設(shè)置在由放大器 晶體管和復(fù)位晶體管共有的公共漏極上，以便將公共漏極連接到電源 線，第三接觸孔可以設(shè)置在放大器晶體管的源極上，以便將該源極連 接到相應(yīng)一個垂直信號線，并且第四接觸孔可以設(shè)置在放大器晶體管 的柵極所在的布線區(qū)域上，以便連接浮置擴(kuò)散層部分和放大器晶體管 的柵極。此外，第一接觸孔、第二接觸孔、第三接觸孔、和第四接觸 孔可以被大致排成一直線。另外，第一到第三接觸孔可以大致排成一 直線。
通過在光敏單元的布置中使多個接觸孔大致排成一直線，可以減 小布置這些接觸孔所需要的面積。因此，可以減小布置光敏單元的尺 寸，由此減小整個傳感器的總尺寸。
此外，連接浮置擴(kuò)散層部分和放大器晶體管的柵極的信號線、電 源線以及垂直信號線被形成在相同的布線層中。
通過連接浮置擴(kuò)散層部分和放大器晶體管的柵極的信號線、電源 線和垂直信號線由相同金屬布線層形成，不需要為這些信號線定線的 接觸孔。因此，可以減小布置的光敏單元的尺寸，由此減小整個傳感 器的總尺寸。
此外，電源線可包括共同連接到設(shè)置在同一列上的放大器晶體管 漏極的多個垂直電源線。而且，連接浮置擴(kuò)散層部分的指定之一和相
應(yīng)一個放大器晶體管的柵極的信號線可設(shè)置在垂直信號線之一和垂 直電源線之一之間，其中垂直信號線之一連接到包括指定浮置擴(kuò)散層 部分的光敏單元之一的放大器晶體管，垂直電源線之一連接到相應(yīng)放 大器晶體管的漏極。
借此，可以使光敏單元的布置圖形簡化和有規(guī)則。因此，可以減 小布置的光敏單元的尺寸，由此減小整個傳感器的總尺寸。
另外，包含于每個光敏單元中的所有晶體管是N溝道MOS晶體管。
本發(fā)明的這些和其它目的、特點(diǎn)、方案和優(yōu)點(diǎn)將從下面結(jié)合附圖 的本發(fā)明的詳細(xì)說明中體現(xiàn)得更明顯。


圖1是用于表述本發(fā)明所涉及的示例傳感器的電路圖； 圖2A和2B是根據(jù)本發(fā)明實施例的傳感器的噪聲抑制電路的詳 細(xì)示意圖3是根據(jù)本發(fā)明實施例的傳感器的驅(qū)動方案的時序圖； 圖4是用于表述本發(fā)明所涉及的示例傳感器的布置的示意圖； 圖5是表示用于表述本發(fā)明所涉及的示例傳感器的另一布置的 示意圖6是根據(jù)本發(fā)明實施例的傳感器的電路圖7是表示根據(jù)本發(fā)明實施例的傳感器的布置的示意圖8是表示根據(jù)本發(fā)明實施例的傳感器的另一布置的示意圖9是常規(guī)傳感器的電路圖；和
圖io是表示常規(guī)傳感器的驅(qū)動方案的時序圖。
具體實施例方式
在描述根據(jù)本發(fā)明實施例的傳感器之前，先介紹其中光敏單元各由三個晶體管形成的示例傳感器。圖1中所示的示例傳感器包括設(shè)置
成mXn矩陣的若干個光敏單元(各由虛線包圍)、電源線IO、垂直 移位寄存器11、 n個垂直信號線12-1到12-n、 n個裝入寄存器13-1 到13-n、噪聲抑制電路14、 n個水平晶體管15-1到15-n、和水平移 位寄存器16。每個光敏單元包括光電二極管1、傳輸門2、浮置擴(kuò)散 層部分3、放大器晶體管4和復(fù)位晶體管5。圖1中的第一和第二行 和列上的四個光敏單元當(dāng)中，包含于相同光敏單元中的部件設(shè)有相同 的下標(biāo)(a到d)，用于區(qū)別。光敏單元具有包括三個晶體管(傳輸門 2、放大器晶體管4和復(fù)位晶體管5)和不包括尋址晶體管的特征。 實際上，傳感器中的m和n的值是幾十到幾千的數(shù)量級。
設(shè)置成mXn矩陣的光敏單元形成在半導(dǎo)體襯底上。更詳細(xì)地說， 光敏單元形成在P型襯底上或N型襯底上的P阱中。在每個光敏單 元中，光電二極管1對接收的光進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，然后存儲信號電荷。 傳輸門2設(shè)置在光電二極管1和浮置擴(kuò)散層部分3之間，用以將存儲 在光電二極管1中的信號電荷傳送到浮置擴(kuò)散層部分3。浮置擴(kuò)散層 部分3暫時儲存從光電二極管1傳輸來的信號電荷。放大器晶體管4 將儲存在浮置擴(kuò)散層部分3中的信號電荷放大。復(fù)位晶體管5使儲存 在浮置擴(kuò)散層部分3中的信號電荷復(fù)位。
在設(shè)置這些光敏單元的光敏區(qū)域上，電源線10和垂直信號線 12-l到12-n被定線。此外，兩種類型的信號線(即m個信號線17-l 到17-m和m個信號線18-1到18-m)被定線。電源線IO共同地連接 到所有光敏單元的放大器晶體管4的漏極。在本例中，假設(shè)電源線 10在一端共同地連接到所有光敏單元中包括的放大器晶體管4的漏 極和復(fù)位晶體管5的漏極。而且，假設(shè)每個光敏單元被施加脈沖型源 電壓VddC，該脈沖型源電壓VddC是通過設(shè)置在電源線10的另一端 的電源端20供給的。應(yīng)該指出的是，雖然在圖1中每個光敏單元連 接到單電源線10，也可使用兩個或多個電源線給每個光敏單元供電。
垂直信號線12-1到12-n分別被設(shè)置用于若干列光敏單元。垂直 信號線12-1到12-n各將設(shè)置在同一列中的光敏單元中包括的相應(yīng)一 個放大器晶體管4、負(fù)載晶體管13-1到13-n之相應(yīng)的一個、和噪聲 抑制電路14連接在一起。信號線17-1到17-m和信號線18-1到18-m 是垂直移位寄存器11的輸出信號線，并且分別被設(shè)置用于若干行光 敏單元。信號線17-1到17-m各連接設(shè)置在同一行的光敏單元中包含 的傳輸門2的柵極。信號線18-1到18-m各連接設(shè)置在同一行的光敏 單元中包括的復(fù)位晶體管5的柵極。
垂直移位寄存器11以如下方式作為垂直驅(qū)動器電路工作。當(dāng)源 電壓VddC為高電平時，垂直移位寄存器11同時驅(qū)動設(shè)置在同一行 的光敏單元中包括的傳輸門2。而且，當(dāng)源電壓VddC為高電平時， 垂直移位寄存器11同時驅(qū)動設(shè)置在同一行的光敏單元中包括的復(fù)位 晶體管5。然而，驅(qū)動復(fù)位晶體管5的這種操作進(jìn)行的時間不同于驅(qū) 動傳輸門2的上述操作的時間。負(fù)載晶體管13-1到13-n分別連接到 垂直信號線12-1到12-n，并設(shè)置在行方向排成直線。噪聲抑制電路 14連接到垂直信號線12-1到12-n，并且被供給從放大器晶體管4輸 出的信號，以便消除所供給的信號中包括的噪聲分量。水平晶體管 15-1到15-n被設(shè)置在行方向，各被供給從噪聲抑制電路14輸出的n 個信號的相應(yīng)一個。水平移位寄存器16作為水平驅(qū)動器電路工作。 即，水平移位寄存器16連續(xù)地和選擇地使水平晶體管15-1到15-n 工作。借此，從噪聲抑制電路14輸出的n個信號從輸出端21連續(xù)輸 出。
圖2A和2B是詳細(xì)描述噪聲抑制電路14的示意圖。如圖2A所 示，噪聲抑制電路14包括n個采樣/保持晶體管31-l到31-n、 n個鉗 位電容器32-1到32-n、 n個鉗位晶體管33-1到33-n、和n個采樣/ 保持電容器34-1到34-n。噪聲抑制電路14用與圖9中所示噪聲抑制 電路相同的方式工作，盡管采樣/保持晶體管31-1到31-n的設(shè)置不同于圖9中的它們的對應(yīng)部分的設(shè)置。采樣/保持晶體管31-1到31-n之 每一個的柵極被施加從控制端22輸入的采樣/保持控制信號。同樣， 鉗位晶體管33-l到33-n之每一個的柵極被施加從控制端23輸入的鉗 位控制信號。這兩個控制信號如圖2B所示那樣變化。這兩個控制信 號都處于高電平的周期為噪聲輸出周期。采樣/保持控制信號處于高 電平和鉗位控制信號處于低電平的周期為信號輸出周期。
參見圖3中所示的時序圖，下面介紹驅(qū)動圖1中所示傳感器的方 案。為了驅(qū)動這個傳感器，將執(zhí)行的方案包括在每個水平周期脈沖 驅(qū)動電源線10的步驟；由垂直移位寄存器11從mXn個光電二極管 1的一行讀取信號的步驟；和由水平移位寄存器16連續(xù)輸出從該一 行讀取的信號。
如圖3所示，在初始狀態(tài)下，源電壓VddC處于低電平。就是說， 在初始狀態(tài)下，電源線10沒有被驅(qū)動。為了從第一行上的光敏單元 提取信號，首先將源電壓VddC控制在高電平。這將使每個光敏單元 的傳輸門2和復(fù)位晶體管5的漏極處于高電平。接著，當(dāng)電源線10 被驅(qū)動時，垂直移位寄存器11使信號線18-1在預(yù)定時間周期內(nèi)處于 高電平。這使第一行上的光敏單元的復(fù)位晶體管5 (包括復(fù)位晶體管 5a和5b)的柵極電位處于高電平，由此使這些復(fù)位晶體管5處于導(dǎo) 通狀態(tài)。此時，第一行上的光敏單元的放大器晶體管4 (包括放大器 晶體管4a和4b)也處于工作狀態(tài)。同時，在垂直信號線12-1到12-n 上出現(xiàn)噪聲輸出。這些噪聲輸出是在第一行上光敏單元的浮置擴(kuò)散層 部分3 (包括浮置擴(kuò)散層部分3a和3b)中存儲的信號電荷被復(fù)位時 產(chǎn)生的。
然后，當(dāng)驅(qū)動電源線10時，垂直移位寄存器11使信號線17-1 在預(yù)定時間周期內(nèi)處于高電平。這使第一行上光敏單元的傳輸門2(包 括傳輸門2a和2b)的柵極電位處于高電平，由此使這些傳輸門2處 于導(dǎo)通狀態(tài)。此時，在第一行上光敏單元的光電二極管1 (包括光電 二極管la和lb)中存儲的信號電荷被讀到浮置擴(kuò)散層部分3。然后對應(yīng)于讀取信號電荷的信號輸出呈現(xiàn)在垂直信號線12-1到12-n上。
通過這種方式，在垂直信號線12-1到12-n的每個上出現(xiàn)噪聲電 壓，然后出現(xiàn)信號電壓與噪聲電壓的和。然后噪聲抑制電路14以與 常規(guī)噪聲抑制電路相同的方式工作，抑制輸出到垂直信號線12-1到 12-n的信號的噪聲。然后噪聲抑制電路14輸出n個信號給相應(yīng)的水 平晶體管15-1到15-n。
在噪聲抑制電路14的工作之后，源電壓VddC改變?yōu)榈碗娖健?接著，在電源線10未被驅(qū)動時，垂直移位寄存器11使信號線18-1 在預(yù)定時間周期內(nèi)處于高電平。這使儲存在第一行上光敏單元的浮置 擴(kuò)散層部分3 (包括浮置擴(kuò)散層部分3a和3b)中的信號電荷復(fù)位。 而且，第一行上光敏單元的放大器晶體管4 (包括放大器晶體管4a 和4b)被設(shè)置為非工作狀態(tài)，直到它們下一次被選擇為止。
然后水平移位寄存器16產(chǎn)生n個輸出信號，這些信號耦合到水 平晶體管15-1到15-n的柵極。水平移位寄存器16選擇地使這n個輸 出信號處于高電平，由此連續(xù)地和選擇地控制水平晶體管15-1到15-n 處于導(dǎo)通狀態(tài)。借此，對應(yīng)在第一行上的光電二極管1 (包括光電二 極管la和lb)中存儲的信號電荷的信號從輸出端21連續(xù)輸出D
接著，為了從第二行上的光敏單元提取信號，在第二行的光敏單 元上執(zhí)行與對第一行上的光敏單元執(zhí)行的操作相同操作。借此，從輸 出端21連續(xù)輸出對應(yīng)第二行上的光電二極管1 (包括光電二極管lc 和ld)中存儲的信號電荷的信號。然后，對第三到第m行上的光敏 單元進(jìn)行相同的操作。應(yīng)該指出，圖3中所示的水平消隱周期、水平 有效周期、一個水平周期、和一幀周期的定義與常規(guī)傳感器中的相同。 而且，如常規(guī)傳感器那樣，該示例傳感器的每個光電二極管1的靈敏 度是恒定的。
包含于圖1的示例傳感器中的光敏單元的布置圖形可以如圖4所 示那樣，例如，如果不對該布置給予特殊考慮。在圖4中，被虛線包 圍的部分對應(yīng)一個光電單元。而且，在每個光敏單元中，被細(xì)實線包 圍的區(qū)域表示有源區(qū)200,陰影區(qū)域表示多晶硅布線211到213，黑
色粗線表示金屬布線221到224，并且具有對角線的方塊表示接觸孔。 應(yīng)該指出的是，上面的說明也適用于下面進(jìn)一步介紹的其它布置圖。
有源區(qū)200被器件隔離區(qū)(未示出)包圍，并具有形成在其中的 若干個器件，這些器件用做電路及其電極如光電二極管，以及每個晶 體管的柵極、源極和漏極。在圖4所示的布置圖形中，每個光敏單元 包括一個有源區(qū)200。
在有源區(qū)200和多晶硅布線211-213彼此重疊的部分中，形成若 干個晶體管。在圖4中，在每個光敏單元中，有源區(qū)200和多晶硅布 線211-213在三個部分彼此重疊。具體而言，在有源區(qū)200和多晶硅 布線211彼此重疊的部分中，形成傳輸門202 (圖1中的傳輸門2)。 在有源區(qū)200和多晶硅布線212彼此重疊的部分中，形成復(fù)位晶體管 205 (圖1中的復(fù)位晶體管5)。在有源區(qū)200和多晶硅布線213彼此 重疊的部分中，形成放大器晶體管204 (圖1中的放大器晶體管4)。
有源區(qū)200中，被傳輸門202和復(fù)位晶體管205限定的區(qū)域?qū)?yīng) 浮置擴(kuò)散層部分203 (圖1中的浮置擴(kuò)散層部分3)。而且，有源區(qū) 200中，位于傳輸門202的與浮置擴(kuò)散層部分相對的一側(cè)上的區(qū)域?qū)?應(yīng)光電二極管201 (圖1中的光電二極管l)。
通過以上述方式形成的三個晶體管和浮置擴(kuò)散層部分203利用 預(yù)定的方案彼此電連接，可以實現(xiàn)圖1中所示的光敏單元。在圖4所 示的布置圖形中，通過金屬布線實現(xiàn)了連接。具體而言，使用五種類 型的金屬布線用于每個光敏單元，其中四種類型的金屬布線(即金屬 布線221-224)示于圖4中。金屬布線221連接相同光敏單元中包括 的浮置擴(kuò)散層部分203和放大器晶體管204的柵極。金屬布線222連 接在行方向彼此相鄰的光敏單元中包括的多晶硅布線211。這些多晶 硅布線211和金屬布線222形成圖1中所示的信號線17。金屬布線 223連接在行方向彼此相鄰的光敏單元中包括的多晶硅布線212。這 些多晶硅布線212和金屬布線223形成圖1中所示的信號線18。金 屬布線224連接設(shè)置在相同列上的光敏單元中包括的放大器晶體管
204的源極。金屬布線224形成圖1中所示的垂直信號線12。應(yīng)該指 出的是，圖1中所示的電源線10在圖4中未示出。
在半導(dǎo)體制造中，有源區(qū)200、多晶硅布線211-213和金屬布線 221-224以不同的工藝形成。為了電連接該區(qū)域和這三種類型的布線， 需要用于連接各層的接觸孔。在圖4所示的布置圖形中，每個光敏單 元設(shè)有八個接觸孔。
如上所述，在圖4所示的布置圖形中，多晶硅布線211和金屬布 線222形成圖1中所示的信號線17。這是因為延伸多晶硅布線211 到一部分金屬布線222，使有源區(qū)200和多晶硅布線的另外的重疊， 由此在此重疊部分中形成不需要的晶體管。但是，當(dāng)使用多晶硅布線 211和金屬布線222時，在每個光敏單元中需要兩個接觸孔231和 232，用于將這些布線連接在一起。相應(yīng)地，金屬布線221必須被定 線，以便環(huán)繞接觸孔232。此外，接觸孔233必須設(shè)置在金屬布線221 的金屬布線223 —側(cè)上(圖4中的右側(cè))，由此在水平方向不利地增 加了光敏單元的尺寸。因此，在圖4所示的布置圖形中，由于信號線 17由兩種類型的布線形成，不利地增加了光敏單元在水平方向的尺 寸。
通過為了克服上述缺點(diǎn)而給出的特殊考慮，圖1中所示的示例傳 感器所包含的光敏單元的布置圖形可以例如如圖5所示那樣。在這個 布置圖形中，信號線17只是通過多晶硅布線211實現(xiàn)的。因此，圖 5的布置圖形不需要圖4的布置圖形中包括的接觸孔231和232，由 此與圖4的布置圖形相比，減小了光敏單元在水平方向的尺寸。
然而，在圖5所示的布置圖形中，多晶硅布線212和金屬布線 223形成圖1中的信號線18。通過只用多晶硅布線212形成信號線 18，可以進(jìn)一步減小光敏單元的尺寸。
根據(jù)本發(fā)明一個實施例的傳感器的下列說明集中在用于實現(xiàn)合 適布置的光敏單元的新電路結(jié)構(gòu)上，并且該布置的結(jié)果是具有這種電
路結(jié)構(gòu)的光敏單元。
圖6是根據(jù)本發(fā)明實施例的傳感器電路圖。根據(jù)該實施例的傳感 器不同于示例傳感器(圖l)的地方只在于光敏單元的電路結(jié)構(gòu)。因 此，圖6主要示出了設(shè)置成2X2矩陣的光敏單元(每個由虛線包圍)， 并且未示出與圖1中相同的電路(垂直移位寄存器11、負(fù)載晶體管 13-1到13-n、噪聲抑制電路14、水平晶體管15-1到15-n以及水平移 位寄存器16)。
在根據(jù)該實施例的傳感器中，如示例傳感器那樣，每個光敏單元 包括光電二極管1、傳輸門2、浮置擴(kuò)散層部分3、放大器晶體管4 和復(fù)位晶體管5。這五個部件用與示例傳感器相同的方式執(zhí)行功能。
根據(jù)該實施例的傳感器中包括的光敏單元不同于示例傳感器中 包括的光敏單元的地方在于以下方面。就是說，在示例傳感器中，如 上所述， 一個光敏單元中包括的浮置擴(kuò)散層部分3連接到相同光敏單 元所包含的放大器晶體管4的柵極。相比之下，在根據(jù)該實施例的傳 感器中，如圖6所示，指定光敏單元中包括的浮置擴(kuò)散層部分3連接 到放大器晶體管4的柵極，其中該放大器晶體管4被包含于在行方向 與指定的光敏單元相鄰的另一光敏單元(在圖6中直接位于指定光敏 單元下面的光敏單元)中。例如，在圖6中，被包含于左上側(cè)所示的 光敏單元中的浮置擴(kuò)散層部分3a連接到位于左下側(cè)的光敏單元中包 括的放大器晶體管4c。同樣，在左下側(cè)所示的光敏單元中包括的浮 置擴(kuò)散層部分3c連接到直接位于左下側(cè)光敏單元下面的光敏單元 (圖6中所示的只是其一部分)中包括的放大器晶體管4e。
同樣，通過浮置擴(kuò)散層部分3連接到另一光敏單元中包括的放大 器晶體管4的柵極，借助該其它光敏單元中包括的放大器晶體管4的 操作，在垂直信號線12上出現(xiàn)對應(yīng)儲存在光電二極管1中的信號電 荷的信號輸出。即使利用這種電路結(jié)構(gòu)，傳感器的整個操作與示例傳 感器的操作相同，只要這兩個光敏單元被設(shè)置在同一列中。因此，通過對根據(jù)該實施例的傳感器釆用驅(qū)動示例傳感器的方案(參見圖3)， 甚至可以從根據(jù)該實施例的傳感器正確讀取對應(yīng)輸送給該傳感器的 光學(xué)信號的電信號。
圖6的光敏單元的布置圖形可以如圖7所示。在這種布置圖形中， 如圖4和5中的布置圖形，在每個光敏單元中包含一個有源區(qū)100。 在每個光敏單元中，有源區(qū)100和多晶硅布線111-113在三個部分彼 此重疊，其中在每個光敏單元中形成三個晶體管。具體而言，在有源 區(qū)IOO和多晶硅布線111彼此重疊的部分中，形成傳輸門102 (圖6 中的傳輸門2)。在有源區(qū)IOO和多晶硅布線112彼此重疊的部分中， 形成復(fù)位晶體管105 (圖6中的復(fù)位晶體管5)。在有源區(qū)100和多晶 硅布線113彼此重疊的部分中，形成放大器晶體管104 (圖6中的放 大器晶體管4)。
有源區(qū)100中，由傳輸門102和復(fù)位晶體管105限定的區(qū)域?qū)?yīng) 浮置擴(kuò)散層部分103 (圖6中的浮置擴(kuò)散層部分3)。而且，有源區(qū) 100中，位于相對于浮置擴(kuò)散層部分103的傳輸門102的相對側(cè)上的 區(qū)域?qū)?yīng)光電二極管IOI (圖6中的光電二極管1)。
在圖7所示布置圖形中，在每個光敏單元中使用三種類型的金屬 布線121-123。金屬布線121連接指定光敏單元中包括的浮置擴(kuò)散層 部分103和在列方向與該指定光敏單元相鄰的另一光敏單元中包括 的放大器晶體管104的柵極。金屬布線122連接在同一列上設(shè)置的光 敏單元中包括的放大器晶體管104的源極，由此形成圖1所示的垂直 信號線12。金屬布線123連接由設(shè)置在相同列上的光敏單元中包括 的放大器晶體管104和復(fù)位晶體管105共有的公共漏極，由此實現(xiàn)圖 1所示的電源線10的一部分(在列方向延伸的部分)。應(yīng)該指出的是， 圖7所示的布置圖形不需要對應(yīng)于圖4的布置圖形中包括的金屬布線 222和223的金屬布線。
在半導(dǎo)體制造中，以不同的工藝形成有源區(qū)100、多晶硅布線
1-13和金屬布線121-123。為了電連接該區(qū)域和這三種類型的布 線，在圖7所示的布置圖形中為每個光敏單元提供四個接觸孔 131-134。
與示例傳感器(圖4和5)中包括的光敏單元的布置圖形相比， 根據(jù)該實施例(圖7)的傳感器中包括的光敏單元的布置圖形具有下 列特征。在示例傳感器的布置圖形中，光敏區(qū)設(shè)置在矩形區(qū)域上。相 反，在根據(jù)該實施例的傳感器的布置圖形中，光敏區(qū)設(shè)置在根據(jù)有源 區(qū)100的形狀將兩個矩形結(jié)合在一起的一區(qū)域(由虛線包圍的部分) 上。更詳細(xì)地說，這里假設(shè)提供三個光敏單元A、 B和C，并且光敏 單元B在行方向與光敏單元A相鄰,光敏單元C在列方向與光敏單元 A相鄰。這里，考慮到每個光敏單元被分為第一區(qū)和第二區(qū)的情況， 第一區(qū)包括光電二極管101、傳輸門102和浮置擴(kuò)散層部分103的一 部分(在圖7中，金屬布線122的左側(cè)上的區(qū)域)，第二區(qū)包括其余 的浮置擴(kuò)散層部分103、放大器晶體管104和復(fù)位晶體管105 (在圖 7，金屬布線122右側(cè)上的區(qū)域)。在這種情況下，廣義地講，光敏單 元C的第二區(qū)布置在光敏單元A的第一區(qū)和光敏單元B的第一區(qū)之 間。這使得很容易連接一指定光敏單元中包括的浮置擴(kuò)散層部分103 和在列方向與該指定光敏單元相鄰的另一光敏單元中包括的放大器 晶體管104的柵極。
而且，在示例傳感器的布置圖形中，圖1所示的信號線17和18 之至少一個是通過多晶硅布線和金屬布線兩者形成的。相反，在根據(jù) 該實施例的傳感器的布置圖形中，信號線17只由多晶硅布線111形 成，信號線18只由多晶硅布線112形成。換言之，信號線17和18 由相同材料制成。此外，浮置擴(kuò)散層部分103位于連接到相同光敏單 元中包括的傳輸門102的多晶硅布線111和連接到相同光敏單元中包 括的復(fù)位晶體管105的多晶硅布線112之間。因此，信號線17和傳 輸門102的柵極、以及信號線18和復(fù)位晶體管的柵極分別由相同材
料形成。因此，為了定線這些信號線，不需要接觸孔。這就減小了布 置的光敏單元的尺寸，由此減小了整個傳感器的電路尺寸。
此外，在根據(jù)該實施例的傳感器的布置圖形中，如上所述，使用三種類型的金屬布線121-123，并且提供四個接觸孔131-134。接觸孔 131設(shè)置在浮置擴(kuò)散層部分103上，以便將浮置擴(kuò)散層部分103和放 大器晶體管104的柵極連接在一起。接觸孔132設(shè)置在由放大器晶體 管104和復(fù)位晶體管105共有的公共漏極上，以便將公共漏極連接到 金屬布線123 (圖1中的電源線10)。接觸孔133設(shè)置在放大器晶體 管104的源極上，以便將該源極連接到金屬布線122 (圖1中的垂直 信號線12)。接觸孔134設(shè)置在與放大器晶體管104的柵極相同的布 線區(qū)上，以便將浮置擴(kuò)散層部分103和放大器晶體管104的柵極連接 在一起。在根據(jù)該實施例的傳感器的布置圖形中，這四個接觸孔 131-134被大致排在一條直線中。這可以減小用于布置這四個接觸孔 所需要的面積。因此，可以減小布置的光敏單元的尺寸，由此減小整 個傳感器的電路尺寸。
此外，將浮置擴(kuò)散層部分103和放大器晶體管104的柵極連接在 一起的金屬布線121、金屬布線122 (圖1中的垂直信號線12)和金 屬布線123 (圖1中的電源線10)都是由金屬制成。這樣，這三種類 型的布線可以通過使用相同的金屬布線層來形成。因此，不需要接觸 孔用于定線這些信號線。因此，可以減小布置的光敏單元的尺寸，由 此減小整個傳感器的電路尺寸。
此外，金屬布線122和123被平行定線在具有設(shè)置在其上的光敏 單元的光敏區(qū)上，其中金屬布線121位于金屬布線122和123之間。 更詳細(xì)地說，連接浮置擴(kuò)散層部分103和放大器晶體管104的柵極的 金屬布線121位于連接到放大器晶體管104的金屬布線122和連接到 上述放大器晶體管104的漏極的金屬布線123之間，其中上述放大器 晶體管104被包含于包括上述浮置擴(kuò)散層部分103的光敏單元中。這使得光敏單元的布置圖形簡單和有規(guī)則。因此，可以減小布置的光敏 單元的尺寸，由此減小整個傳感器的電路尺寸。
通過這種方式，圖6中的傳感器中包括的光敏單元可以以最少量 的浪費(fèi)空間進(jìn)行規(guī)則布置。此外，不象圖4和5所示的布置圖形那樣， 圖7中所示的布置圖形沒有在光電二極管上定線的任何金屬布線。因 此，根據(jù)該實施例，通過采用實現(xiàn)光敏單元(每個光敏單元由三個晶 體管形成)的合適布置的傳感器的電路結(jié)構(gòu)，可以減小光敏單元的尺 寸，因而又減小了整個傳感器的尺寸。這提供了提高傳感器產(chǎn)量和降 低傳感器成本的效果。
圖8是圖6中所示的光敏單元的另一布置圖形的示意圖。圖8的 布置圖形不同于圖7的布置圖形的地方在于以下方面。即，在圖7所 示的布置圖形中，被包含于每個光敏單元中的四個接觸孔131-134被 大致排在一條直線上。相反，在圖8所示的布置圖形中，每個光敏單 元中包括的四個接觸孔131-134中，其中三個接觸孔131-133被大致 排在一條直線上，但是接觸孔134在這條直線之外。根據(jù)布置該傳感 器所使用的設(shè)計規(guī)則，可以采用圖8所示的布置。
在根據(jù)該實施例的傳感器中，被包含于每個光敏單元中的所有晶 體管優(yōu)選是N溝道MOS晶體管，原因如下。在近年來，由于大多數(shù) 邏輯電路是通過使用CMOS制造的，因此MOS-型固態(tài)成像裝置也經(jīng) 常使用CMOS制造。由于用于邏輯電路的CMOS工藝包括大量復(fù)雜 工藝，因此只為了制造該傳感器而改變甚至這些工藝的一部分也是非 常困難的。因此，為了制造該傳感器，必須給已有的制造工藝添加專 用于該傳感器的附加工藝。在這種情況下，硼(它是p型雜質(zhì))的質(zhì) 量輕和可自由活動，因此在半導(dǎo)體內(nèi)難以制成很小。考慮到這一點(diǎn)， 在專用于制造該傳感器的工藝中只使用NMOS是有利的。
如前所述，根據(jù)本發(fā)明的實施例的傳感器，通過采用新電路結(jié)構(gòu) 用于實現(xiàn)合適的布置，可以減小光敏單元的尺寸，由此減小整個傳感器的尺寸。
前面已經(jīng)詳細(xì)介紹了本發(fā)明，前面說明的都是示意性的方案而不 是限制性的。應(yīng)該理解，在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下可以設(shè)計很 多變化和變型。
權(quán)利要求
1.一種固態(tài)成像裝置，包括多個光電二極管，用于執(zhí)行光電轉(zhuǎn)換，每一個光電二極管按行方向和列方向被二維設(shè)置在半導(dǎo)體襯底上；多個傳輸門，用于傳輸由執(zhí)行該光電轉(zhuǎn)換所獲得的信號電荷，每一個傳輸門被設(shè)置在該半導(dǎo)體襯底上，用于相應(yīng)的一個光電二極管；多個浮置擴(kuò)散層，用于暫時存儲所傳輸?shù)男盘栯姾桑恳粋€浮置擴(kuò)散層被設(shè)置用于至少一個相應(yīng)的光電二極管和至少一個相應(yīng)的傳輸門；放大器晶體管，用于放大傳送到其柵極的信號電荷，該放大器晶體管被設(shè)置在該半導(dǎo)體襯底上；復(fù)位晶體管，用于復(fù)位浮置擴(kuò)散層中存儲的信號電荷，該復(fù)位晶體管被設(shè)置在該半導(dǎo)體襯底上；以及垂直信號線，用于輸出與浮置擴(kuò)散層中的信號電荷相對應(yīng)的信號，其中至少一個有源區(qū)中包括的浮置擴(kuò)散層連接至與所述浮置擴(kuò)散層在列方向相鄰的有源區(qū)中包括的放大器晶體管的柵極，以及該垂直信號線在列方向輸出該信號。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1的固態(tài)成像裝置，還包括 電源線，連接到該放大器晶體管的漏極，其中該電源線和該垂直信號線形成在相同的金屬布線層中。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l的固態(tài)成像裝置，還包括-電源線，連接到該放大器晶體管的漏極，其中該電源線和該垂直信號線由相同的布線材料制成。
4、 根據(jù)權(quán)利要求l的固態(tài)成像裝置，還包括 電源線，連接到該放大器晶體管的漏極，其中 該電源線和該垂直信號線相互平行設(shè)置。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1的固態(tài)成像裝置，還包括連接所述浮置擴(kuò)散層中指定的一個浮置擴(kuò)散層與該放大器晶體 管的柵極的信號線，其中所述信號線和垂直信號線形成在相同的金屬布線層中。
6、 根據(jù)權(quán)利要求l的固態(tài)成像裝置，還包括連接所述浮置擴(kuò)散層中指定的一個浮置擴(kuò)散層與該放大器晶體 管的柵極的信號線，其中所述信號線和垂直信號線由相同的布線材料制成。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1的固態(tài)成像裝置，還包括連接所述浮置擴(kuò)散層中指定的一個浮置擴(kuò)散層與該放大器晶體 管的柵極的信號線，其中所述信號線和垂直信號線相互平行設(shè)置。
8、 根據(jù)權(quán)利要求l的固態(tài)成像裝置，還包括 電源線，連接到該放大器晶體管的漏極；以及連接所述浮置擴(kuò)散層中指定的一個浮置擴(kuò)散層與相應(yīng)的一個放 大器晶體管的柵極的信號線，其中所述信號線、電源線和垂直信號線形成在相同的金屬布線層中。
9、 根據(jù)權(quán)利要求l的固態(tài)成像裝置，還包括 電源線，連接到該放大器晶體管的漏極；以及 連接所述浮置擴(kuò)散層中指定的一個浮置擴(kuò)散層與該放大器晶體 管的柵極的信號線，其中該電源線包括連接到該放大器晶體管的漏極的垂直電源線，以及 所述信號線位于該垂直信號線和該垂直電源線之間。
10、 根據(jù)權(quán)利要求1的固態(tài)成像裝置，其中，該傳輸門和連接到 該傳輸門的信號線由相同材料制成。
11、 根據(jù)權(quán)利要求1的固態(tài)成像裝置，其中，該復(fù)位晶體管的柵 極和連接到該復(fù)位晶體管的柵極的信號線由相同材料制成。
12、 根據(jù)權(quán)利要求1的固態(tài)成像裝置，其中，該半導(dǎo)體襯底是p 型襯底。
13、 根據(jù)權(quán)利要求1的固態(tài)成像裝置，其中，該半導(dǎo)體襯底是n 型襯底。
14、 根據(jù)權(quán)利要求1的固態(tài)成像裝置，其中 在該浮置擴(kuò)散層上設(shè)置第一接觸孔，以便連接該浮置擴(kuò)散層和該放大器晶體管的柵極，在該放大器晶體管和該復(fù)位晶體管共享的公共漏極上設(shè)置第二 接觸孔，以及該第一接觸孔和該第二接觸孔在列方向?qū)?zhǔn)。
15、 根據(jù)權(quán)利要求l的固態(tài)成像裝置，其中 在該浮置擴(kuò)散層上設(shè)置第一接觸孔，以便連接該浮置擴(kuò)散層和該 放大器晶體管的柵極，在該放大器晶體管的源極上設(shè)置第三接觸孔，以便連接該放大器 晶體管的源極至該垂直信號線，以及該第一接觸孔和該第三接觸孔在列方向?qū)?zhǔn)。
16、 根據(jù)權(quán)利要求1的固態(tài)成像裝置，其中在該浮置擴(kuò)散層上設(shè)置第一接觸孔，以便連接該浮置擴(kuò)散層和該 放大器晶體管的柵極，在該放大器晶體管的柵極上設(shè)置第四接觸孔，以便連接該浮置擴(kuò) 散層和該放大器晶體管的柵極，以及該第一接觸孔和該第四接觸孔在列方向?qū)?zhǔn)。
17、 根據(jù)權(quán)利要求1的固態(tài)成像裝置，其中在該放大器晶體管和該復(fù)位晶體管共享的公共漏極上設(shè)置第二 接觸孔，在該放大器晶體管的源極上設(shè)置第三接觸孔，以便連接該放大器 晶體管的源極至該垂直信號線，以及該第二接觸孔和該第三接觸孔在列方向?qū)?zhǔn)。
18、 根據(jù)權(quán)利要求1的固態(tài)成像裝置，其中在該放大器晶體管和該復(fù)位晶體管共享的公共漏極上設(shè)置第二 接觸孔，在該放大器晶體管的柵極上設(shè)置第四接觸孔，以便連接該浮置擴(kuò) 散層和該放大器晶體管的柵極，以及該第二接觸孔和該第四接觸孔在列方向?qū)?zhǔn)。
19、 根據(jù)權(quán)利要求1的固態(tài)成像裝置，其中 在該放大器晶體管的源極上設(shè)置第三接觸孔，以便連接該放大器 晶體管的源極至該垂直信號線，在該放大器晶體管的柵極上設(shè)置第四接觸孔，以便連接該浮置擴(kuò) 散層和該放大器晶體管的柵極，以及該第三接觸孔和該第四接觸孔在列方向?qū)?zhǔn)。
20、 根據(jù)權(quán)利要求l的固態(tài)成像裝置，其中在該浮置擴(kuò)散層上設(shè)置第一接觸孔，以便連接該浮置擴(kuò)散層和該 放大器晶體管的柵極，在該放大器晶體管的源極上設(shè)置第三接觸孔，以便連接該放大器 晶體管的源極至該垂直信號線，在該放大器晶體管的柵極上設(shè)置第四接觸孔，以便連接該浮置擴(kuò) 散層和該放大器晶體管的柵極，以及在列方向上，該第四接觸孔形成在該第一接觸孔與該第三接觸孔 之間。
21、 根據(jù)權(quán)利要求l的固態(tài)成像裝置，其中，連接該浮置擴(kuò)散層與該放大器晶體管的柵極的信號線是直線。
22、 根據(jù)權(quán)利要求l的固態(tài)成像裝置，其中，該放大器晶體管的 柵極具有U形。
23、 一種固態(tài)成像裝置，包括多個光電二極管，用于執(zhí)行光電轉(zhuǎn)換，每一個光電二極管按行方 向和列方向被二維設(shè)置在半導(dǎo)體襯底上；多個傳輸門，用于傳輸由執(zhí)行該光電轉(zhuǎn)換所獲得的信號電荷，每 一個傳輸門被設(shè)置在該半導(dǎo)體襯底上，用于相應(yīng)的一個光電二極管；多個浮置擴(kuò)散層，用于暫時存儲所傳輸?shù)男盘栯姾?，每一個浮置 擴(kuò)散層被設(shè)置用于至少一個相應(yīng)的光電二極管和至少一個相應(yīng)的傳輸門；放大器晶體管，用于放大傳送到其柵極的信號電荷，該放大器晶 體管被設(shè)置在該半導(dǎo)體襯底上；復(fù)位晶體管，用于復(fù)位浮置擴(kuò)散層中存儲的信號電荷，該復(fù)位晶 體管被設(shè)置在該半導(dǎo)體襯底上；以及垂直信號線，用于輸出與浮置擴(kuò)散層中的信號電荷相對應(yīng)的信 號，其中至少一個有源區(qū)中包括的浮置擴(kuò)散層連接至與所述浮置擴(kuò)散層 在行方向之外的方向上相鄰的有源區(qū)中的放大器晶體管的柵極，該復(fù)位晶體管和該放大器晶體管被形成在相同的有源區(qū)中，并且 被設(shè)置在行方向之外的方向上；提供給該放大器晶體管的電源被用作提供給該復(fù)位晶體管的電 源，以及該垂直信號線在列方向輸出該信號。
24、 根據(jù)權(quán)利要求23的固態(tài)成像裝置，還包括 電源線，連接到該放大器晶體管的漏極，其中 該電源線和該垂直信號線形成在相同的金屬布線層中。
25、 根據(jù)權(quán)利要求23的固態(tài)成像裝置，還包括 電源線，連接到該放大器晶體管的漏極，其中該電源線和該垂直信號線由相同的布線材料制成。
26、 根據(jù)權(quán)利要求23的固態(tài)成像裝置，還包括 電源線，連接到該放大器晶體管的漏極，其中 該電源線和該垂直信號線相互平行設(shè)置。
27、 根據(jù)權(quán)利要求23的固態(tài)成像裝置，還包括 連接所述浮置擴(kuò)散層中指定的一個浮置擴(kuò)散層與該放大器晶體管的柵極的信號線，其中所述信號線和該垂直信號線形成在相同的金屬布線層中。
28、 根據(jù)權(quán)利要求23的固態(tài)成像裝置，還包括 連接所述浮置擴(kuò)散層中指定的一個浮置擴(kuò)散層與該放大器晶體管的柵極的信號線，其中所述信號線和該垂直信號線由相同的布線材料制成。
29、根據(jù)權(quán)利要求23的固態(tài)成像裝置，還包括 連接所述浮置擴(kuò)散層中指定的一個浮置擴(kuò)散層與該放大器晶體 管的柵極的信號線，其中所述信號線和該垂直信號線相互平行設(shè)置。
30、根據(jù)權(quán)利要求23的固態(tài)成像裝置，還包括 電源線，連接到該放大器晶體管的漏極；以及 連接所述浮置擴(kuò)散層中指定的一個浮置擴(kuò)散層與該放大器晶體 管的柵極的信號線，其中所述信號線、該電源線和該垂直信號線形成在相同的金屬布線層中。
31、根據(jù)權(quán)利要求23的固態(tài)成像裝置，還包括電源線，連接到該放大器晶體管的漏極；以及連接所述浮置擴(kuò)散層中指定的一個浮置擴(kuò)散層與該放大器晶體 管的柵極的信號線，其中該電源線包括連接到該放大器晶體管的漏極的垂直電源線，以及 所述信號線位于該垂直信號線和該垂直電源線之間。
32、 根據(jù)權(quán)利要求23的固態(tài)成像裝置，其中，該傳輸門和連接 到該傳輸門的信號線由相同材料制成。
33、 根據(jù)權(quán)利要求23的固態(tài)成像裝置，其中，該復(fù)位晶體管的 柵極和連接到該復(fù)位晶體管的柵極的信號線由相同材料制成。
34、 根據(jù)權(quán)利要求23的固態(tài)成像裝置，其中，該半導(dǎo)體襯底是 p型襯底。
35、 根據(jù)權(quán)利要求23的固態(tài)成像裝置，其中，該半導(dǎo)體襯底是 n型襯底。
36、 根據(jù)權(quán)利要求23的固態(tài)成像裝置，其中 在該浮置擴(kuò)散層上設(shè)置第一接觸？L，以便連接該浮置擴(kuò)散層和該放大器晶體管的柵極，在該放大器晶體管和該復(fù)位晶體管共享的公共漏極上設(shè)置第二 接觸孔，以及該第一接觸孔和該第二接觸孔在除行方向之外的方向?qū)?zhǔn)。
37、 根據(jù)權(quán)利要求23的固態(tài)成像裝置，其中 在該浮置擴(kuò)散層上設(shè)置第一接觸孔，以便連接該浮置擴(kuò)散層和該放大器晶體管的柵極，在該放大器晶體管的源極上設(shè)置第三接觸孔，以便連接該放大器 晶體管的源極至該垂直信號線，以及該第一接觸孔和該第三接觸孔在除行方向之外的方向?qū)?zhǔn)。
38、 根據(jù)權(quán)利要求23的固態(tài)成像裝置，其中 在該浮置擴(kuò)散層上設(shè)置第一接觸孔，以便連接該浮置擴(kuò)散層和該放大器晶體管的柵極，在該放大器晶體管的柵極上設(shè)置第四接觸 L，以便連接該浮置擴(kuò) 散層和該放大器晶體管的柵極，以及該第一接觸孔和該第四接觸孔在除行方向之外的方向?qū)?zhǔn)。
39、 根據(jù)權(quán)利要求23的固態(tài)成像裝置，其中 在該放大器晶體管和該復(fù)位晶體管共享的公共漏極上設(shè)置第二接觸孔，在該放大器晶體管的源極上設(shè)置第三接觸孔，以便連接該放大器 晶體管的源極至該垂直信號線，以及該第二接觸孔和該第三接觸孔在除行方向之外的方向?qū)?zhǔn)。
40、 根據(jù)權(quán)利要求23的固態(tài)成像裝置，其中 在該放大器晶體管和該復(fù)位晶體管共享的公共漏極上設(shè)置第二接觸孔，在該放大器晶體管的柵極上設(shè)置第四接觸 L，以便連接該浮置擴(kuò) 散層和該放大器晶體管的柵極，以及該第二接觸孔和該第四接觸孔在除行方向之外的方向?qū)?zhǔn)。
41、 根據(jù)權(quán)利要求23的固態(tài)成像裝置，其中 在該放大器晶體管的源極上設(shè)置第三接觸孔，以便連接該放大器晶體管的源極至該垂直信號線， 在該放大器晶體管的柵極上設(shè)置第四接觸孔，以便連接該浮置擴(kuò) 散層和該放大器晶體管的柵極，以及該第三接觸孔和該第四接觸孔在除行方向之外的方向?qū)?zhǔn)。
42、 根據(jù)權(quán)利要求23的固態(tài)成像裝置，其中 在該浮置擴(kuò)散層上設(shè)置第一接觸 L，以便連接該浮置擴(kuò)散層和該放大器晶體管的柵極，在該放大器晶體管的源極上設(shè)置第三接觸 L，以便連接該放大器 晶體管的源極至該垂直信號線，在該放大器晶體管的柵極上設(shè)置第四接觸孔，以便連接該浮置擴(kuò) 散層和該放大器晶體管的柵極，以及在列方向上，該第四接觸孔形成在該第一接觸孔與該第三接觸孔 之間。
43、 根據(jù)權(quán)利要求23的固態(tài)成像裝置，其中，連接該浮置擴(kuò)散 層與該放大器晶體管的柵極的信號線是直線。
44、 根據(jù)權(quán)利要求23的固態(tài)成像裝置，其中，該放大器晶體管 的柵極具有U形。
全文摘要
一種固態(tài)成像裝置，包括多個光電二極管，用于執(zhí)行光電轉(zhuǎn)換，每一個光電二極管按行方向和列方向被二維設(shè)置在半導(dǎo)體襯底上；多個傳輸門，用于傳輸由執(zhí)行光電轉(zhuǎn)換所獲得的信號電荷；多個浮置擴(kuò)散層，用于暫時存儲所傳輸?shù)男盘栯姾?；放大器晶體管，用于放大傳送到其柵極的信號電荷；復(fù)位晶體管，用于復(fù)位浮置擴(kuò)散層中存儲的信號電荷；以及垂直信號線，用于輸出與浮置擴(kuò)散層中的信號電荷相對應(yīng)的信號；其中至少一個有源區(qū)中包括的浮置擴(kuò)散層連接至與浮置擴(kuò)散層在列方向相鄰的有源區(qū)中包括的放大器晶體管的柵極；以及垂直信號線在列方向輸出該信號。
文檔編號H04N5/335GK101369595SQ20081021285
公開日2009年2月18日 申請日期2004年2月17日 優(yōu)先權(quán)日2003年3月7日
發(fā)明者松長誠之, 稻垣誠 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社