JP6736318B2 - 固体撮像素子、固体撮像素子の製造方法および撮像システム - Google Patents
固体撮像素子、固体撮像素子の製造方法および撮像システム Download PDFInfo
- Publication number
- JP6736318B2 JP6736318B2 JP2016053833A JP2016053833A JP6736318B2 JP 6736318 B2 JP6736318 B2 JP 6736318B2 JP 2016053833 A JP2016053833 A JP 2016053833A JP 2016053833 A JP2016053833 A JP 2016053833A JP 6736318 B2 JP6736318 B2 JP 6736318B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- pixel
- ground
- peripheral
- well region
- solid
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Landscapes
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
Description
本実施形態に係る固体撮像装置を、図1〜図6を用いて説明する。図1は、本発明の第1の実施形態に係る固体撮像素子1の構成を模式的に示す図である。図1に示す固体撮像素子1は、画素ウェル領域101、周辺ウェル領域100、垂直走査回路70、周辺回路制御部71を備えて構成される。画素ウェル領域101および周辺ウェル領域100は、それぞれ、半導体基板に形成された半導体領域である。半導体基板に対する平面視において、画素グラウンド配線51が画素ウェル領域101に重なるように配置される。半導体基板に対する平面視において、周辺グラウンド配線50が周辺ウェル領域100に重なるように配置される。画素アレイは、画素グラウンド配線51が配された画素ウェル領域101に配置され、複数の画素10が行方向及び列方向に2次元配列されて構成される。各画素10には、光電変換部と、光電変換部で生成された電荷に基づく信号を出力する増幅部とが含まれる。各画素10からは光に応じた信号が出力される。垂直走査回路70は、例えばシフトレジスタで構成され、行単位で画素10の駆動制御を行う。この駆動制御には、画素10のリセット動作、蓄積動作、画素10からの信号読み出し動作等が含まれる。
V1=V×(R11+R1)/(R11+2×R1+2×R2) ・・・(1)
V2=V×R2/(R11+2×R1+2×R2) ・・・(2)
V3=V×(R2+R1)/(R11+2×R1+2×R2) ・・・(3)
Vout=(V1+V2)―(V2)
=V1 ・・・(4)
V1=k×V ・・・(1’)
但し、k=(R11+R1)/(R11+2×R1+2×R2) <1
と表すと、電気抵抗値R1、R11、R2を調整して比例定数kを小さくすることにより、磁気ノイズ出力Vout=k×Vを低減できることが分かる。そこで、本実施形態では、図4に示すように中間配線63を列方向及び行方向に蛇行させてレイアウトすることで、下式(5)が満たされるようにグラウンド接続部52の電気抵抗値R2を大きくしている。
R11+R1<R2 ・・・(5)
R1<R2 ・・・(6)
Vout=(V1+V2) ・・・(7)
=V×(R11+R1+R2)/(R11+2×R1+2×R2)
本実施形態に係る固体撮像装置を、図7を用いて説明する。図7は、本発明の第2の実施形態に係るグラウンド接続部52bの平面構造を模式的に示す図である。本実施形態は、第1の実施形態と比較して、グラウンド接続部52bが、外部グラウンド端子60を介して固体撮像装置1外部の外部グラウンド電位と電気的に接続されている点が異なっている。その他については第1の実施形態と同じであるので説明は省略する。
本実施形態に係る固体撮像装置を、図8を用いて説明する。図8は、本発明の第3の実施形態に係るグラウンド接続部52cの平面構造を模式的に示す図である。本実施形態は、第1の実施形態と比較して、中間配線64が、画素ウェル領域101および周辺ウェル領域100のいずれとも異なるウェル領域102を経由している点が異なっている。その他については第1の実施形態と同じであるので説明は省略する。
本実施形態に係る固体撮像装置を、図9を用いて説明する。図9は、本発明の第4の実施形態に係るグラウンド接続部52dの平面構造を模式的に示す図である。本実施形態は、第1の実施形態と比較して、中間配線64が、ウェルコンタクト45を経由して、異なる配線層間を電気的に接続している点が異なっている。その他については第1の実施形態と同じであるので説明は省略する。
本実施形態に係る固体撮像装置を、図10〜図12を用いて説明する。図10は、本発明の第5の実施形態に係る固体撮像素子1bの構成を模式的に示す図である。第1の実施形態では、読み出し回路が、参照信号を参照して画素10からの信号を増幅する差動増幅回路30を含む場合について説明した。これに対して、本実施形態では、読み出し回路が、参照信号を参照して画素10からの信号をA/D変換(アナログデジタル変換)するADコンバータ(アナログデジタル変換器)31を含む場合について説明する。
本実施形態に係る固体撮像装置を、図13〜図15を用いて説明する。図13は、本発明の第6の実施形態に係る固体撮像素子1cの構成を模式的に示す図である。本実施形態では、画素ウェル領域101と周辺ウェル領域100が別々の半導体基板に配されている場合について説明する。
V1=V×(R11+R1)/(R11+2×R1+2×R2) ・・・(8)
V2=V×R2/(R11+2×R1+2×R2) ・・・(9)
V3=V×(R2+R1)/(R11+2×R1+2×R2) ・・・(10)
以下、本実施形態に係る撮像システムを、図16を用いて説明する。図16は、本発明の第7の実施形態に係る撮像システムの構成を示す図である。本実施形態では、第1〜6の実施形態で示した構成を適用した撮像システムの例について説明する。
10 ・・・画素
20 ・・・垂直信号線
30 ・・・差動増幅回路(読み出し回路)
31 ・・・ADコンバータ(読み出し回路)
42 ・・・画素ウェルコンタクト
43 ・・・周辺ウェルコンタクト
50 ・・・周辺グラウンド配線
51 ・・・画素グラウンド配線
52 ・・・グラウンド接続部
60 ・・・外部グラウンド端子
70 ・・・垂直走査回路
71 ・・・周辺回路制御部
100 ・・・周辺ウェル領域
101 ・・・画素ウェル領域
200 ・・・ホールド容量(参照信号回路)
201 ・・・ランプ信号生成回路(参照信号回路)
300 ・・・スイッチトランジスタ
500、501、502 ・・・接続電極
600 ・・・絶縁体、防磁体
1000、2000 ・・・半導体基板
Claims (17)
- 画素ウェル領域および周辺ウェル領域を含む半導体基板と、
前記画素ウェル領域の上に配された画素グラウンド配線と、
前記周辺ウェル領域の上に配された周辺グラウンド配線と、
前記画素グラウンド配線と前記周辺グラウンド配線とを電気的に接続するグラウンド接続部と、
前記画素グラウンド配線と前記画素ウェル領域とを接続する複数の画素ウェルコンタクトと、
前記周辺グラウンド配線と前記周辺ウェル領域とを接続する複数の周辺ウェルコンタクトと、
前記画素ウェル領域に複数の列をなすように配置され、それぞれが画素信号を出力する複数の画素と、
前記周辺ウェル領域に配置され、前記複数の画素からの前記画素信号を受ける第1入力端子、および、参照信号を受ける第2入力端子を有する読み出し回路と、
前記周辺ウェル領域に配置され、グラウンド電圧の供給される第1電極を有し、前記参照信号を前記読み出し回路の前記第2入力端子に出力する参照信号回路と、
前記参照信号回路の前記第1電極と前記画素グラウンド配線とを接続する配線と、
を備え、
前記画素グラウンド配線、前記周辺グラウンド配線及び前記グラウンド接続部を含むグラウンド配線は、外部のグラウンド配線とループを形成し、
前記複数の画素ウェルコンタクトのうち、前記第1電極までの電気抵抗値が最小である電気経路の抵抗値R1と、前記複数の周辺ウェルコンタクトのうち最も前記第1電極の近くに配された1つから前記グラウンド接続部を介した前記第1電極までの電気経路の抵抗値R2とが、R1<R2の関係を満たす、
ことを特徴とする固体撮像素子。 - 前記複数の画素ウェルコンタクトのそれぞれについて前記R1<R2の関係を満たす、
ことを特徴とする請求項1に記載の固体撮像素子。 - 前記読み出し回路は、前記参照信号を参照して前記画素からの信号を増幅する差動増幅回路を含み、
前記参照信号回路は、前記第1電極と、前記第1電極に対向して配置され、かつ、前記読み出し回路の前記第2入力端子に接続された第2電極とにより構成される容量を含む、
ことを特徴とする請求項1または2に記載の固体撮像素子。 - 前記参照信号回路は、前記容量の前記第2電極に接続されたスイッチトランジスタを有し、
前記スイッチトランジスタを制御することにより、前記容量に前記参照信号を保持する、
ことを特徴とする請求項3に記載の固体撮像素子。 - 前記読み出し回路は、前記参照信号を参照して前記画素からの信号に対するアナログデジタル変換を行うアナログデジタル変換器を含み、
前記参照信号回路は、時間に応じて変化するランプ信号を前記参照信号として生成するランプ信号生成回路を含む、
ことを特徴とする請求項1または2に記載の固体撮像素子。 - 前記画素グラウンド配線と前記周辺グラウンド配線とは、グラウンド接続部を介して互いに電気的に接続されていることを特徴とする
請求項1から5のいずれか1項に記載の固体撮像素子。 - 前記グラウンド接続部は、前記複数の列に沿う方向及び交差する方向に蛇行している、
ことを特徴とする請求項6に記載の固体撮像素子。 - 前記グラウンド接続部は、外部グラウンド端子を介して外部グラウンド電位と電気的に接続されている、
ことを特徴とする請求項6または7に記載の固体撮像素子。 - 前記グラウンド接続部は、ウェルコンタクトを経由して、異なる配線層間を接続することを特徴とする
請求項6から8のいずれか1項に記載の固体撮像素子。 - 前記グラウンド接続部は、前記半導体基板に配された半導体領域を含む、
ことを特徴とする請求項6から9のいずれか1項に記載の固体撮像素子。 - 前記周辺ウェル領域は、第1周辺ウェル領域と、第2周辺ウェル領域とを含み、
前記画素ウェル領域は、前記第1周辺ウェル領域と前記第2周辺ウェル領域との間に配置され、
前記周辺グラウンド配線は、前記第1周辺ウェル領域の上に配された第1の周辺グラウンド配線と、前記第2周辺ウェル領域の上に配された第2の周辺グラウンド配線とを含む、
ことを特徴とする請求項1から10のいずれか1項に記載の固体撮像素子。 - 前記読み出し回路は前記周辺グラウンド配線に接続される、
ことを特徴とする請求項1から11のいずれか1項に記載の固体撮像素子。 - 前記半導体基板は、第1の半導体基板と第2の半導体基板とを含み、
前記画素ウェル領域は、前記第1の半導体基板に配され、
前記周辺ウェル領域は、前記第2の半導体基板に配される、
ことを特徴とする請求項1から12のいずれか1項に記載の固体撮像素子。 - 画素ウェル領域および周辺ウェル領域を含む半導体基板と、
前記画素ウェル領域の上に配された画素グラウンド配線と、
前記周辺ウェル領域の上に配された周辺グラウンド配線と、
抵抗値R2を有する中間配線を含み、前記画素グラウンド配線と前記周辺グラウンド配線とを電気的に接続する、グラウンド接続部と、
前記画素グラウンド配線と前記画素ウェル領域とを接続する複数の画素ウェルコンタクトと、
前記画素ウェル領域に複数の列をなすように配置され、それぞれが画素信号を出力する複数の画素と、
前記周辺ウェル領域に配置され、前記複数の画素からの前記画素信号を受ける第1入力端子、および、参照信号を受ける第2入力端子を有する読み出し回路と、
前記周辺ウェル領域に配置され、グラウンド電圧の供給される第1電極を有し、前記参照信号を前記読み出し回路の前記第2入力端子に出力する参照信号回路と、
前記参照信号回路の前記第1電極と前記画素グラウンド配線とを接続する配線と、
を備え、
前記画素グラウンド配線、前記周辺グラウンド配線及び前記グラウンド接続部は、外部のグラウンド配線とループを形成し、
前記複数の画素ウェルコンタクトのうち、前記第1電極までの電気抵抗値が最小である電気経路の抵抗値R1と、前記周辺グラウンド配線から前記中間配線を介した前記第1電極までの電気経路の抵抗値R2とが、R1<R2の関係を満たす、
ことを特徴とする固体撮像素子。 - 請求項1から14のいずれか1項に記載の固体撮像素子と、
前記読み出し回路からの出力信号を処理する映像信号処理部と、
を備えることを特徴とする撮像システム。 - 請求項1から14のいずれか1項に記載の固体撮像素子と、
被写体からの光を前記固体撮像素子に結像する光学部と、
前記光学部を駆動するモータと、
を備えることを特徴とする撮像システム。 - 複数の画素が行方向及び列方向に2次元配列された画素アレイを、画素グラウンド配線が配された画素ウェル領域に配置するステップと、
同じ列の前記画素からの信号を、参照信号を参照して読み出す読み出し回路を、周辺グラウンド配線が配された周辺ウェル領域に配置するステップと、
抵抗値R2を有する中間配線を含み、前記画素グラウンド配線と前記周辺グラウンド配線とを電気的に接続するグラウンド接続部を配置するステップであって、前記画素グラウンド配線、前記周辺グラウンド配線及び前記グラウンド接続部は、外部のグラウンド配線とループを形成する、グラウンド接続部を配置するステップと、
前記参照信号を前記読み出し回路に出力する参照信号回路のグラウンド端子を、第1コンタクトを介して前記画素グラウンド配線に電気的に接続するステップであって、前記読み出し回路と同じ列の複数の前記画素のグラウンド端子を前記画素グラウンド配線に接続する画素ウェルコンタクトのうち、前記第1コンタクトまでの電気抵抗値が最小である電気経路の抵抗値をR1とし、前記読み出し回路のグラウンド端子を前記周辺グラウンド配線に接続する周辺ウェルコンタクトから前記中間配線を介した前記第1コンタクトまでの電気抵抗値の最小値をR2とするとき、R1<R2を満たすように接続するステップと、
を有することを特徴とする固体撮像素子の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US15/227,576 US9900539B2 (en) | 2015-09-10 | 2016-08-03 | Solid-state image pickup element, and image pickup system |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015178247 | 2015-09-10 | ||
JP2015178247 | 2015-09-10 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2017055099A JP2017055099A (ja) | 2017-03-16 |
JP6736318B2 true JP6736318B2 (ja) | 2020-08-05 |
Family
ID=58317490
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2016053833A Active JP6736318B2 (ja) | 2015-09-10 | 2016-03-17 | 固体撮像素子、固体撮像素子の製造方法および撮像システム |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6736318B2 (ja) |
Families Citing this family (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP6871797B2 (ja) * | 2017-04-24 | 2021-05-12 | キヤノン株式会社 | 光電変換装置 |
JP6776416B2 (ja) * | 2018-09-12 | 2020-10-28 | キヤノン株式会社 | 撮像ユニット、及び撮像装置 |
US11013105B2 (en) * | 2018-09-12 | 2021-05-18 | Canon Kabushiki Kaisha | Image pickup unit and image pickup apparatus |
JP6986046B2 (ja) * | 2019-05-30 | 2021-12-22 | キヤノン株式会社 | 光電変換装置および機器 |
JP7374639B2 (ja) | 2019-07-19 | 2023-11-07 | キヤノン株式会社 | 光電変換装置及び撮像システム |
JP2022064731A (ja) | 2020-10-14 | 2022-04-26 | キヤノン株式会社 | 撮像モジュール、撮像装置、及び電子機器 |
Family Cites Families (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3467013B2 (ja) * | 1999-12-06 | 2003-11-17 | キヤノン株式会社 | 固体撮像装置 |
JP3728260B2 (ja) * | 2002-02-27 | 2005-12-21 | キヤノン株式会社 | 光電変換装置及び撮像装置 |
JP2006086232A (ja) * | 2004-09-14 | 2006-03-30 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Mos型固体撮像装置、カメラ |
JP2007095917A (ja) * | 2005-09-28 | 2007-04-12 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 固体撮像装置 |
JP5123601B2 (ja) * | 2006-08-31 | 2013-01-23 | キヤノン株式会社 | 光電変換装置 |
JP4110192B1 (ja) * | 2007-02-23 | 2008-07-02 | キヤノン株式会社 | 光電変換装置及び光電変換装置を用いた撮像システム |
JP5478905B2 (ja) * | 2009-01-30 | 2014-04-23 | キヤノン株式会社 | 固体撮像装置 |
JP5434502B2 (ja) * | 2009-11-13 | 2014-03-05 | ソニー株式会社 | 固体撮像素子およびその駆動方法、カメラシステム |
JP5923929B2 (ja) * | 2011-10-27 | 2016-05-25 | ソニー株式会社 | 固体撮像素子およびカメラシステム |
-
2016
- 2016-03-17 JP JP2016053833A patent/JP6736318B2/ja active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2017055099A (ja) | 2017-03-16 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9900539B2 (en) | Solid-state image pickup element, and image pickup system | |
JP6736318B2 (ja) | 固体撮像素子、固体撮像素子の製造方法および撮像システム | |
US10404933B2 (en) | Solid-state imaging apparatus and imaging system | |
US9635297B2 (en) | Image capturing apparatus, solid-state image sensor, and camera that may suppress electrical interference | |
US8023025B2 (en) | Photoelectric conversion apparatus and image pickup system using the same | |
CN104010144B (zh) | 固态成像器件和电子设备 | |
CN107888853B (zh) | 固体摄像装置 | |
JP2013247182A (ja) | 光電変換装置 | |
JP2016019137A (ja) | 固体撮像装置及びその駆動方法 | |
JP7026335B2 (ja) | 撮像装置 | |
JP2008054246A (ja) | 光電変換装置及び撮像装置 | |
US10033953B2 (en) | Solid state imaging device and imaging system which reduces noise caused by magnetic field fluctuation | |
WO2020090150A1 (ja) | 撮像装置 | |
US8508014B2 (en) | Solid-state image sensor and imaging device having connection portions in circumference region | |
JP2008060269A (ja) | 光電変換装置及び撮像装置 | |
US10257446B2 (en) | Solid-state imaging device | |
US20140009664A1 (en) | Photoelectric conversion apparatus | |
JP5871691B2 (ja) | 増幅回路、光電変換装置、および撮像システム | |
US11978755B2 (en) | Semiconductor apparatus and equipment | |
US7679662B2 (en) | Solid-state imaging element and solid-state imaging device | |
WO2015029740A1 (ja) | スイッチ回路、サンプルホールド回路、および固体撮像装置 | |
JP2012222165A (ja) | 固体撮像素子 | |
JP2021106360A (ja) | 撮像装置および撮像装置の駆動方法 | |
JP2011082813A (ja) | 固体撮像装置 | |
JP2011258906A (ja) | 素子内信号積算機能を持つ超高速撮像素子 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
RD05 | Notification of revocation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7425 Effective date: 20171214 |
|
RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20180126 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20190315 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20200117 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20200303 |
|
A601 | Written request for extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601 Effective date: 20200501 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20200525 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20200616 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20200715 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 6736318 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |