本公開涉及一種攝像裝置。

背景技術(shù)：

已知如下結(jié)構(gòu)，將電容器連接到放大晶體管的輸入節(jié)點(diǎn)以增大從像素輸出的信號(hào)的動(dòng)態(tài)范圍。

日本特開2000-165754號(hào)公報(bào)公開了如下結(jié)構(gòu)，在各像素行中設(shè)置有驅(qū)動(dòng)線，通過該驅(qū)動(dòng)線將驅(qū)動(dòng)脈沖供給到用于改變設(shè)置在像素中的浮置擴(kuò)散區(qū)(floatingdiffusion)的電容的開關(guān)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

根據(jù)本公開的一個(gè)方面，一種攝像裝置包括：像素單元，在像素單元中，以矩陣方式布置有多個(gè)像素，所述多個(gè)像素中的各像素包括光電轉(zhuǎn)換單元、對(duì)光電轉(zhuǎn)換單元中累積的電荷進(jìn)行傳輸?shù)膫鬏斁w管、以及在輸入節(jié)點(diǎn)處接收由傳輸晶體管傳輸?shù)碾姾傻姆糯缶w管，其中，在像素單元中，各包括在行方向上布置的多個(gè)像素的至少兩個(gè)像素行布置在與行方向不同的列方向上，并且所述至少兩個(gè)像素行包括第一像素行和第二像素行，其中第一像素行的第一像素包括，改變在第一像素中包括的放大晶體管的輸入節(jié)點(diǎn)處的電容值的第一開關(guān)，并且其中，第二像素行的第二像素包括，改變在第二像素中包括的放大晶體管的輸入節(jié)點(diǎn)處的電容值的第二開關(guān)；以及緩沖器，其驅(qū)動(dòng)第一開關(guān)和第二開關(guān)，其中，緩沖器的輸出節(jié)點(diǎn)電連接到第一開關(guān)的輸入節(jié)點(diǎn)和第二開關(guān)的輸入節(jié)點(diǎn)，以被第一開關(guān)的輸入節(jié)點(diǎn)和第二開關(guān)的輸入節(jié)點(diǎn)所共用。

根據(jù)下面參照附圖對(duì)實(shí)施例的描述，本公開的另外的特征將變得清楚。

附圖說明

圖1是攝像裝置的框圖。

圖2是攝像裝置的等效電路圖。

圖3是緩沖器的等效電路圖。

圖4是示意性平面圖。

圖5是示意性橫截面圖。

圖6是攝像裝置的等效電路圖。

圖7是示意性平面圖。

圖8是示意性平面圖。

圖9是攝像裝置的等效電路圖。

圖10是示意性平面圖。

圖11是攝像裝置的等效電路圖。

圖12是示意性平面圖。

圖13是示意性平面圖。

圖14是示意性橫截面圖。

圖15是示意性平面圖。

圖16是示意性平面圖。

具體實(shí)施方式

第一實(shí)施例

將參照?qǐng)D1至圖5描述可應(yīng)用的攝像裝置的第一實(shí)施例。在圖中由相同的附圖標(biāo)記表示的元件或部分是相同的元件或區(qū)域。

圖1是根據(jù)第一實(shí)施例的攝像裝置101的框圖。攝像裝置101包括像素單元102和外圍電路部107。外圍電路部107包括驅(qū)動(dòng)脈沖生成單元103、垂直掃描電路104、信號(hào)處理單元105和輸出單元106。

在像素單元102中，各個(gè)將光轉(zhuǎn)換為電信號(hào)并輸出通過轉(zhuǎn)換獲得的電信號(hào)的多個(gè)像素100以矩陣方式布置。各包括在第一方向(布置像素單元102中的行的像素100的行方向)上布置的多個(gè)像素的至少兩個(gè)像素行，布置在與第一方向不同的第二方向(布置像素單元102中的列的像素100的列方向)上。

驅(qū)動(dòng)脈沖生成單元103生成驅(qū)動(dòng)脈沖。垂直掃描電路104從驅(qū)動(dòng)脈沖生成單元103接收控制脈沖，并且向各像素供給驅(qū)動(dòng)脈沖。驅(qū)動(dòng)脈沖生成單元103和垂直掃描電路104構(gòu)成控制驅(qū)動(dòng)脈沖的供給的控制單元。

信號(hào)處理單元105接收從像素單元102并行輸出的信號(hào)。然后，信號(hào)處理單元105將從多個(gè)像素列并行輸出的信號(hào)串行化，以將它們發(fā)送到輸出單元106。此外，信號(hào)處理單元105可以包括進(jìn)行信號(hào)的放大、模數(shù)(ad)轉(zhuǎn)換等的列電路。

圖2示出攝像裝置的等效電路圖的示例。在本實(shí)施例中，信號(hào)電荷的極性被稱為第一導(dǎo)電類型。在本實(shí)施例中，作為示例，盡管第一導(dǎo)電類型和作為與第一導(dǎo)電類型相反的導(dǎo)電類型的第二導(dǎo)電類型分別被描述為n型和p型，但是第一導(dǎo)電類型和第二導(dǎo)電類型不限于此，并且可以分別是p型和n型。雖然后綴a和b用于在部件之間進(jìn)行區(qū)分，但是在沒有后綴的情況下描述具有相同功能的部件。如果必須描述兩個(gè)部件以使它們彼此區(qū)分，則用后綴來描述它們。

首先，將描述各像素的結(jié)構(gòu)。像素100包括多個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元(光電轉(zhuǎn)換單元201a、光電轉(zhuǎn)換單元201b)。在光電轉(zhuǎn)換單元201a和201b中，通過光電轉(zhuǎn)換產(chǎn)生電荷對(duì)。作為光電轉(zhuǎn)換單元201a和201b，例如，使用光電二極管。

傳輸晶體管202a將在光電轉(zhuǎn)換單元201a中產(chǎn)生的電子傳輸?shù)礁≈脭U(kuò)散區(qū)(以下稱為fd)203。傳輸晶體管202b將在光電轉(zhuǎn)換單元201b中產(chǎn)生的電子傳輸?shù)絝d203。

fd203由光電轉(zhuǎn)換單元201a和光電轉(zhuǎn)換單元201b共享。然后，fd203保持經(jīng)由傳輸晶體管202a和傳輸晶體管202b從光電轉(zhuǎn)換單元201a和光電轉(zhuǎn)換單元201b傳輸?shù)碾娮印?/p>

其柵電極電連接到fd203的放大晶體管205對(duì)基于經(jīng)由傳輸晶體管202a和傳輸晶體管202b傳輸?shù)絝d203的電子的信號(hào)進(jìn)行放大，并輸出該信號(hào)。更具體地，傳輸?shù)絝d203的電子被轉(zhuǎn)換為基于電子的量的電壓，并且，基于電壓的電信號(hào)經(jīng)由放大晶體管205輸出到像素100的外部。放大晶體管205與未示出的電流源一起構(gòu)成源極跟隨器電路。

復(fù)位晶體管204將放大晶體管205的輸入節(jié)點(diǎn)處的電壓復(fù)位到特定電位。選擇晶體管220控制從放大晶體管205到信號(hào)線209的輸出。選擇晶體管220的漏極連接到放大晶體管205的源極，并且，選擇晶體管220的源極連接到信號(hào)線209。

作為根據(jù)本實(shí)施例的結(jié)構(gòu)的替代方案，選擇晶體管220可以被配設(shè)在放大晶體管205的漏極與供給電源電壓所通過的電源線之間。在任何情況下，選擇晶體管220控制放大晶體管205與信號(hào)線209之間的電連續(xù)性。

電容器208構(gòu)成處于連接狀態(tài)的放大晶體管205的輸入節(jié)點(diǎn)的一部分，并且在斷開狀態(tài)下與輸入節(jié)點(diǎn)斷開。這使得放大晶體管205的輸入節(jié)點(diǎn)處的電容值能夠改變。在該示例中，電容器208的連接狀態(tài)和斷開狀態(tài)之間的切換由開關(guān)207控制。

電容器208和開關(guān)207的部分可以各自用作彼此的一部分。例如，電容器208可以由開關(guān)207的柵極絕緣膜的電容構(gòu)成。此外，如果開關(guān)207是金屬氧化物半導(dǎo)體(mos)晶體管，則電容器208可以由pn(正-負(fù))結(jié)電容和由構(gòu)成源極的n型半導(dǎo)體區(qū)域構(gòu)成的寄生電容構(gòu)成。請(qǐng)注意，電容器208和開關(guān)207的部分各自不必須用作彼此的一部分，并且可以由單獨(dú)的構(gòu)件構(gòu)成。

當(dāng)驅(qū)動(dòng)脈沖被供給到開關(guān)207的輸入節(jié)點(diǎn)以在連通(on)狀態(tài)(連接狀態(tài))和關(guān)斷(off)狀態(tài)(斷開狀態(tài))之間切換時(shí)，放大晶體管205的輸入節(jié)點(diǎn)處的電容值在兩個(gè)或更多個(gè)值之間切換。例如，當(dāng)電容器208處于斷開狀態(tài)時(shí)，放大晶體管205的輸入節(jié)點(diǎn)處的電容值變?yōu)榈谝恢?。然后，?dāng)電容器208處于連接狀態(tài)時(shí)，放大晶體管205的輸入節(jié)點(diǎn)處的電容值變?yōu)榇笥诘谝恢档牡诙怠Ｕ?qǐng)注意，所有開關(guān)207可以同時(shí)在連通狀態(tài)和關(guān)斷狀態(tài)之間切換。

在電容器208處于連接狀態(tài)的情況下，與斷開狀態(tài)相比，可以減小放大晶體管205的輸入節(jié)點(diǎn)處的電荷-電壓轉(zhuǎn)換效率。

因此，如果傳輸?shù)椒糯缶w管205的輸入節(jié)點(diǎn)的信號(hào)電荷是恒定的，則在放大晶體管205的輸入節(jié)點(diǎn)處信號(hào)電荷被轉(zhuǎn)換后的電壓的電壓振幅的幅值(magnitude)小于在電容值不增加的情況下的電壓振幅的幅值。因此，即使輸入基于高照度級(jí)的信號(hào)，fd203也不太可能變成飽和。

相反，在電容器208處于斷開狀態(tài)以使放大晶體管205的輸入節(jié)點(diǎn)處的電容值小于連接狀態(tài)下的電容值的情況下，放大晶體管205的輸入節(jié)點(diǎn)處的電荷-電壓轉(zhuǎn)換效率與連接狀態(tài)相比，被增加。

因此，如果傳輸?shù)男盘?hào)電荷是恒定的，則在放大晶體管205的輸入節(jié)點(diǎn)處信號(hào)電荷被轉(zhuǎn)換后的電壓的電壓振幅的幅值大，由此在發(fā)生振幅與電壓振幅具有相同的幅值的噪聲的情況下增加了信噪比。使用開關(guān)207和電容器208的切換使得動(dòng)態(tài)范圍能夠改變。

開關(guān)207和電容器208不必須設(shè)置在所有像素中。在兩個(gè)像素行中的各個(gè)中，至少一個(gè)像素100只需要包括開關(guān)207和電容器208。

如圖2所示，放大晶體管205和復(fù)位晶體管204由一個(gè)像素行的一個(gè)像素100的光電轉(zhuǎn)換單元201a和光電轉(zhuǎn)換單元201b共享。具有這種結(jié)構(gòu)的像素100可以輸出用于攝像的信號(hào)和用于除了攝像之外的目的的信號(hào)。用于除了攝像之外的目的的信號(hào)的示例包括，用于使用相位差檢測方法的焦點(diǎn)檢測的信號(hào)、用于距離測量的信號(hào)、以及通過對(duì)不同波長區(qū)域中的光進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換而獲得的信號(hào)。

當(dāng)從像素100獲得用于攝像的信號(hào)時(shí)，在光電轉(zhuǎn)換單元201a和光電轉(zhuǎn)換單元201b中產(chǎn)生的信號(hào)電荷被傳輸?shù)絝d203。然后，基于在兩個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元201a和201b中產(chǎn)生的電荷的信號(hào)，作為像素100的信號(hào)經(jīng)由信號(hào)線209輸出到信號(hào)處理單元105。

當(dāng)獲得用于焦點(diǎn)檢測的信號(hào)時(shí)，可以使用基于在光電轉(zhuǎn)換單元201a或光電轉(zhuǎn)換單元201b中產(chǎn)生的信號(hào)電荷的信號(hào)，作為像素100的信號(hào)。在兩個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元201a和201b中的一個(gè)的電荷被傳輸?shù)絝d203之后，fd203被復(fù)位，并且另一個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元的電荷被傳輸?shù)絝d203，由此使得能夠獲得這兩個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元的信號(hào)。

可選地，在一個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元的電荷被傳輸并且基于該電荷的信號(hào)被讀出之后，另一個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元的電荷與保持在fd203中的這個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元的電荷一起被傳輸，由此使得能夠獲得這兩個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元的信號(hào)。在獲得這兩個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元的信號(hào)之后，可以通過減去這個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元的先前輸出的信號(hào)來獲得另一個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元的信號(hào)。

輸出用于焦點(diǎn)檢測的信號(hào)和用于攝像的信號(hào)的方法不限于上述方法。例如，將光電轉(zhuǎn)換單元201a和光電轉(zhuǎn)換單元201b的信號(hào)輸出到外部并然后組合的方法是可能的。

盡管這里描述了設(shè)置兩個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元201和兩個(gè)傳輸晶體管202的結(jié)構(gòu)，但是只需要配設(shè)一個(gè)或更多個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元和一個(gè)或更多個(gè)傳輸晶體管。

接下來，作為本實(shí)施例的示例，將描述在第二方向上布置的至少兩個(gè)像素行。

兩個(gè)像素行中的一個(gè)像素行(以下稱為第一像素行)的像素100包括開關(guān)207a(第一開關(guān))和電容器208a(第一電容器)。另一像素行(以下稱為第二像素行)的像素100包括開關(guān)207b(第二開關(guān))和電容器208b(第二電容器)。

開關(guān)207a可以只改變設(shè)置在第一像素行的像素100中的放大晶體管205的輸入節(jié)點(diǎn)處的電容值。開關(guān)207b可以只改變設(shè)置在第二像素行的像素100中的放大晶體管的輸入節(jié)點(diǎn)處的電容值。

盡管圖2示出第一像素行和第二像素行彼此相鄰布置的結(jié)構(gòu)，但是它們不必須彼此相鄰。

接下來，將描述攝像裝置的結(jié)構(gòu)。攝像裝置101包括像素單元102和外圍電路部107。如上所述，在像素單元102中，包括在第一方向上布置的多個(gè)像素的多個(gè)像素行，布置在第二方向上。圖2示出四個(gè)像素行作為示例。

在外圍電路部107中，設(shè)置垂直掃描電路104和多個(gè)緩沖器210(緩沖器210a、緩沖器210b)。垂直掃描電路104連接到多個(gè)緩沖器210。然后，各個(gè)緩沖器210經(jīng)由驅(qū)動(dòng)線206電連接到開關(guān)207并驅(qū)動(dòng)各個(gè)開關(guān)。各緩沖器210是對(duì)電信號(hào)進(jìn)行波形整形處理、放大或阻抗轉(zhuǎn)換的電路。從垂直掃描電路104輸出的信號(hào)經(jīng)受任何上述處理，并且處理后的信號(hào)被供給到各開關(guān)。

緩沖器210a分別經(jīng)由驅(qū)動(dòng)線206a和驅(qū)動(dòng)線206b向第一像素行的像素100的開關(guān)207a和第二像素行的像素100的開關(guān)207b供給驅(qū)動(dòng)脈沖。也就是說，一個(gè)緩沖器210a的輸出節(jié)點(diǎn)電連接到開關(guān)207a的輸入節(jié)點(diǎn)和開關(guān)207b的輸入節(jié)點(diǎn)，以被開關(guān)207a和207b的輸入節(jié)點(diǎn)所共用。

緩沖器210b向與第一像素行和第二像素行不同的多個(gè)像素行(第三像素行，第四像素行)的像素中包括的、與開關(guān)207a和開關(guān)207b對(duì)應(yīng)的多個(gè)開關(guān)供給驅(qū)動(dòng)脈沖。

在本實(shí)施例中，盡管一個(gè)緩沖器電連接到兩個(gè)像素行的開關(guān)207(開關(guān)207a，開關(guān)207b)，以被這些開關(guān)207所共用，但是一個(gè)緩沖器可以電連接到多于兩個(gè)的像素行的開關(guān)207，以被這些開關(guān)207所共用。

接下來，圖3示出各緩沖器210的等效電路圖的示例。緩沖器210包括p溝道m(xù)os(pmos)晶體管211和n溝道m(xù)os(nmos)晶體管212。

作為與pmos晶體管211和nmos晶體管212的柵極等效的節(jié)點(diǎn)的輸入節(jié)點(diǎn)213連接到圖2所示的垂直掃描電路104，并接收來自垂直掃描電路104的驅(qū)動(dòng)脈沖。電源電壓v1被供給到pmos晶體管211的源極，并且，pmos晶體管211的漏極是等效于緩沖器210的輸出節(jié)點(diǎn)214的節(jié)點(diǎn)。輸出節(jié)點(diǎn)214連接到圖2所示的驅(qū)動(dòng)線206。例如，電源電壓v1為5v。然后，驅(qū)動(dòng)線206連接到第一開關(guān)和第二開關(guān)的輸入節(jié)點(diǎn)，以被控制節(jié)點(diǎn)所共用。

參考電壓v2被供給到nmos晶體管212的源極，并且nmos晶體管212的漏極是等效于緩沖器210的輸出節(jié)點(diǎn)214的節(jié)點(diǎn)。參考電壓v2的電位低于電源電壓v1的電位。例如，參考電壓v2處于接地電位，或者是與電源電壓v1的符號(hào)相反的電壓。例如，參考電壓v2為-1.2v。

當(dāng)供給使圖2所示的開關(guān)207處于on狀態(tài)(連接狀態(tài))的驅(qū)動(dòng)脈沖時(shí)，垂直掃描電路104將電位等于或低于參考電壓v2的電位的脈沖供給到緩沖器210的輸入節(jié)點(diǎn)213。這使pmos晶體管211和nmos晶體管212分別處于on狀態(tài)和off狀態(tài)，由此電源電壓v1被供給到輸出節(jié)點(diǎn)214。然后，電源電壓v1從輸出節(jié)點(diǎn)214經(jīng)由驅(qū)動(dòng)線206供給到開關(guān)207，以使開關(guān)207處于on狀態(tài)。

當(dāng)供給使開關(guān)207處于off狀態(tài)(斷開狀態(tài))的驅(qū)動(dòng)脈沖時(shí)，垂直掃描電路104將電位等于或高于電源電壓v1的電位的脈沖供給到緩沖器210的輸入節(jié)點(diǎn)213。這使pmos晶體管211和nmos晶體管212分別處于off狀態(tài)和on狀態(tài)，由此參考電壓v2被供給到輸出節(jié)點(diǎn)214。然后，參考電壓v2從輸出節(jié)點(diǎn)214經(jīng)由驅(qū)動(dòng)線206供給到開關(guān)207，以使開關(guān)207處于off狀態(tài)。

這里，緩沖器210對(duì)從垂直掃描電路104輸出的驅(qū)動(dòng)脈沖的波形進(jìn)行整形，并且使得由于線路的寄生電容和/或寄生電阻而導(dǎo)致的弱脈沖返回到其原始狀態(tài)。雖然以反相器為例，但也可以使用源極跟隨器電路、電壓跟隨器電路等。

接下來，圖4和圖5分別是根據(jù)本實(shí)施例的攝像裝置的示意性平面圖和示意性橫截面圖。這里，例如，像素單元包括四行兩列像素。

首先，將描述第一像素行的像素100。構(gòu)成各像素中包括的光電轉(zhuǎn)換單元201a、光電轉(zhuǎn)換單元201b、fd203和傳輸晶體管202的半導(dǎo)體區(qū)域設(shè)置在第一有源區(qū)域320中。構(gòu)成復(fù)位晶體管204、放大晶體管205、選擇晶體管220、開關(guān)207和電容器208的半導(dǎo)體區(qū)域設(shè)置在第二有源區(qū)域321中。

然后，通過一個(gè)微透鏡223的光進(jìn)入光電轉(zhuǎn)換單元201a和光電轉(zhuǎn)換單元201b，該微透鏡223可以是直徑小于毫米(mm)且小至10微米(μm)的小透鏡。雖然給出了在平面中觀看時(shí)僅在微透鏡223的下方設(shè)置多個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元(光電轉(zhuǎn)換單元201a和201b)的示例，但是除了多個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元之外，一個(gè)像素的外邊緣的至少一部分可以設(shè)置在微透鏡223的下方。盡管未示出，但是濾色器被布置在微透鏡223的下方。

盡管將給出作為分隔有源區(qū)域的構(gòu)件，設(shè)置電介質(zhì)隔離部300的示例，但是可以設(shè)置pn結(jié)隔離部來代替電介質(zhì)隔離部300或者作為電介質(zhì)隔離部300的補(bǔ)充。

在第一有源區(qū)域320a中，設(shè)置n型半導(dǎo)體區(qū)域301a、n型半導(dǎo)體區(qū)域301b和n型半導(dǎo)體區(qū)域303。n型半導(dǎo)體區(qū)域301a構(gòu)成光電轉(zhuǎn)換單元201a的一部分。n型半導(dǎo)體區(qū)域301b構(gòu)成光電轉(zhuǎn)換單元201b的一部分。n型半導(dǎo)體區(qū)303構(gòu)成fd203。

當(dāng)在平面圖中觀看時(shí)，傳輸晶體管202a的柵電極302a和傳輸晶體管202b的柵電極302b設(shè)置在第一有源區(qū)域320a的上方。然后，n型半導(dǎo)體區(qū)域301a、柵電極302a和n型半導(dǎo)體區(qū)域303構(gòu)成傳輸晶體管202a。n型半導(dǎo)體區(qū)域301b、柵電極302b和n型半導(dǎo)體區(qū)域303構(gòu)成傳輸晶體管202b。

在第二有源區(qū)域321a中，設(shè)置n型半導(dǎo)體區(qū)域311、n型半導(dǎo)體區(qū)域310、n型半導(dǎo)體區(qū)域309和n型半導(dǎo)體區(qū)域312。然后，當(dāng)在平面圖中觀看時(shí)，柵電極326、柵電極305、柵電極304和電極307a設(shè)置在第二有源區(qū)域321a的上方。電極307a的一部分設(shè)置在電介質(zhì)隔離部300上。例如，各電極307由多晶硅制成。

n型半導(dǎo)體區(qū)域311、柵電極326和n型半導(dǎo)體區(qū)域310構(gòu)成選擇晶體管220。n型半導(dǎo)體區(qū)域310、柵電極305和n型半導(dǎo)體區(qū)域309構(gòu)成放大晶體管205。n型半導(dǎo)體區(qū)域309、柵電極304和n型半導(dǎo)體區(qū)域312構(gòu)成復(fù)位晶體管204。然后，電極307a被包括在開關(guān)207a中，并且構(gòu)成開關(guān)207a的輸入節(jié)點(diǎn)。

n型半導(dǎo)體區(qū)域303、n型半導(dǎo)體區(qū)域312和柵電極305電連接并且構(gòu)成放大晶體管205的輸入節(jié)點(diǎn)。

接下來，將描述第二像素行的像素100與第一像素行的像素100不同的方面。電極307b設(shè)置在第二像素行的像素100的第四有源區(qū)域321b的上方，并且，電極307b被包括在開關(guān)207b中并且構(gòu)成開關(guān)207b的輸入節(jié)點(diǎn)。

接下來，將描述各緩沖器210。在有源區(qū)域322a中，設(shè)置n型半導(dǎo)體區(qū)域324和n型半導(dǎo)體區(qū)域333。在第三有源區(qū)域323a中，設(shè)置p型半導(dǎo)體區(qū)域325和p型半導(dǎo)體區(qū)域327。然后，柵電極328設(shè)置在有源區(qū)域322a和第三有源區(qū)域323a的上方。

n型半導(dǎo)體區(qū)域324、n型半導(dǎo)體區(qū)域333和柵電極328構(gòu)成nmos晶體管212。p型半導(dǎo)體區(qū)域325、p型半導(dǎo)體區(qū)域327和柵電極328構(gòu)成pmos晶體管211。這些晶體管用作構(gòu)成緩沖器210的反相器。向n型半導(dǎo)體區(qū)域324供給接地電位，并且，向p型半導(dǎo)體區(qū)域325供給電源電壓。然后，構(gòu)成驅(qū)動(dòng)線206的導(dǎo)電圖案306電連接到n型半導(dǎo)體區(qū)域333和p型半導(dǎo)體區(qū)域327。

圖2中所示的驅(qū)動(dòng)線206包括設(shè)置在第一方向上的第一導(dǎo)電圖案306a和從第一導(dǎo)電圖案306a分支并設(shè)置在第二方向上的第二導(dǎo)電圖案306b。驅(qū)動(dòng)線206還包括從第二導(dǎo)電圖案306b分支并設(shè)置在第一方向上的第三導(dǎo)電圖案306c。

在本實(shí)施例中，第一導(dǎo)電圖案306a連接到緩沖器210a的輸出節(jié)點(diǎn)和構(gòu)成開關(guān)207a的電極307a。

在設(shè)置有構(gòu)成緩沖器210a的晶體管的第三有源區(qū)域323a與設(shè)置在最靠近緩沖器210a的位置處的像素100之間，第二導(dǎo)電圖案306b從第一導(dǎo)電圖案306a分支并設(shè)置在第二方向上。

在第三有源區(qū)域323a與設(shè)置在最靠近緩沖器210a的位置處的像素100之間，第三導(dǎo)電圖案306c從第二導(dǎo)電圖案306b分支并且連接到構(gòu)成開關(guān)207b的電極307b。

然后，第二導(dǎo)電圖案306b將第一導(dǎo)電圖案306a電連接到第三導(dǎo)電圖案306c。

在相鄰像素行當(dāng)中，在第一像素行的像素100的n型半導(dǎo)體區(qū)域301與第二像素行的像素100的n型半導(dǎo)體區(qū)域301之間，設(shè)置第一導(dǎo)電圖案306a和第三導(dǎo)電圖案306c。

接下來，圖5是沿圖4的線v-v截取的示意性橫截面圖。將描述通過使開關(guān)207處于連通狀態(tài)而電連接到輸入節(jié)點(diǎn)的電容器208的結(jié)構(gòu)的示例。

在圖5中，n型半導(dǎo)體區(qū)域312和電介質(zhì)隔離部300設(shè)置成彼此相鄰且其間插入有電極307。n型半導(dǎo)體區(qū)域312經(jīng)由接觸插塞331和線334電連接到fd203。電極307經(jīng)由接觸插塞329電連接到第一導(dǎo)電圖案306a。

在圖5的示例中，在電極307下方的半導(dǎo)體區(qū)域中形成表面溝道m(xù)os電容器，表面溝道m(xù)os電容器是由于經(jīng)由絕緣膜330施加的電場而通過在電極307下方的有源區(qū)域的表面上設(shè)置的p型半導(dǎo)體區(qū)域313的反轉(zhuǎn)獲得的電荷累積區(qū)域。經(jīng)由第一導(dǎo)電圖案306a施加到電極307的驅(qū)動(dòng)脈沖在p型半導(dǎo)體區(qū)域313的反轉(zhuǎn)狀態(tài)和非反轉(zhuǎn)狀態(tài)之間切換。這使得能夠在電容器208與fd203的電連接狀態(tài)和電容器208與fd203的電斷開狀態(tài)之間切換。在電極307下方的有源區(qū)域的表面上，可以設(shè)置n型半導(dǎo)體區(qū)域，由此提供埋置溝道m(xù)os電容器。

在本實(shí)施例中，盡管在平面圖中觀看時(shí)電極307被設(shè)置成其一部分與電介質(zhì)隔離部300交疊，但是電極307不必與電介質(zhì)隔離部300交疊。

此外，在平面圖中觀看時(shí)在電極307和電介質(zhì)隔離部300之間可以設(shè)置n型半導(dǎo)體區(qū)域或p型半導(dǎo)體區(qū)域。

如果設(shè)置p型半導(dǎo)體區(qū)域，則n型半導(dǎo)體區(qū)域312和p型半導(dǎo)體區(qū)域設(shè)置成彼此相鄰且其間插入有電極307。

如果設(shè)置n型半導(dǎo)體區(qū)域，則n型半導(dǎo)體區(qū)域312和n型半導(dǎo)體區(qū)域設(shè)置成彼此相鄰且其間插入有電極307。n型半導(dǎo)體區(qū)域、電極307和n型半導(dǎo)體區(qū)域312構(gòu)成晶體管。

在本實(shí)施例中，如圖2所示，一個(gè)緩沖器210a驅(qū)動(dòng)連接到其各自不同像素行的放大晶體管的輸入節(jié)點(diǎn)的開關(guān)207a和開關(guān)207b。與針對(duì)布置了包括開關(guān)207的像素的多個(gè)像素行中的各個(gè)設(shè)置緩沖器的情況相比，這種結(jié)構(gòu)使得能夠減少緩沖器的數(shù)量，由此使得能夠減小外圍電路部107的面積。

在本實(shí)施例中，雖然描述了多個(gè)像素100中的一個(gè)像素包括一個(gè)放大晶體管205的結(jié)構(gòu)，但是可以應(yīng)用例如多個(gè)像素共享一個(gè)放大晶體管205的任何結(jié)構(gòu)。

第二實(shí)施例

圖6至圖8是示出根據(jù)第二實(shí)施例的攝像裝置的特征的等效電路圖和示意性平面圖。具有與圖1至圖5中所示的功能相同的功能的部件由相同的附圖標(biāo)記表示，并且省略其詳細(xì)描述。

圖6是根據(jù)第二實(shí)施例的攝像裝置的等效電路圖。該實(shí)施例與第一實(shí)施例的不同之處在于驅(qū)動(dòng)線206分支的位置。

圖7是根據(jù)本實(shí)施例的攝像裝置101的示意性平面圖。各像素的結(jié)構(gòu)與圖4所示的結(jié)構(gòu)相同。在本實(shí)施例中，在包括在相同像素行中并且彼此相鄰布置的兩個(gè)像素的第一有源區(qū)域之間，第二導(dǎo)電圖案306b從第一導(dǎo)電圖案306a分支。

在圖7中，在同一像素行的兩個(gè)相鄰像素中，一個(gè)像素的第一有源區(qū)域320a和第二有源區(qū)域321a以及另一個(gè)像素的第一有源區(qū)域320b依次順序地布置在第一方向上。

在本實(shí)施例中，在一個(gè)像素的第二有源區(qū)域321a與另一個(gè)像素的第一有源區(qū)域320b之間，第二導(dǎo)電圖案306b從第一導(dǎo)電圖案306a分支并且設(shè)置在第二方向上。然后，在一個(gè)像素的第二有源區(qū)域321a與另一個(gè)像素的第一有源區(qū)域320b之間，第三導(dǎo)電圖案306c從第二導(dǎo)電圖案306b分支并且設(shè)置在第一方向上。

此外，在本實(shí)施例中，第一導(dǎo)電圖案306a連接到緩沖器210a的輸出節(jié)點(diǎn)和構(gòu)成開關(guān)207a的電極307a。第三導(dǎo)電圖案306c將第二導(dǎo)電圖案306b電連接到構(gòu)成開關(guān)207b的電極307b。

除了第一實(shí)施例的效果之外，與本實(shí)施例中的結(jié)構(gòu)類似的結(jié)構(gòu)還具有使得能夠減少從外圍電路部107到像素單元102朝向開關(guān)207延伸的驅(qū)動(dòng)線的數(shù)量的效果，由此使得能夠減少外圍電路部107的尺寸。

第一變型例

圖8示出第二實(shí)施例的變型例。圖8在如下事實(shí)方面與圖7的不同，第一像素行和第二像素行彼此相鄰布置，并且第一像素行的各像素和第二像素行的各像素布置成具有鏡像對(duì)稱。

相比于圖7的結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)使得構(gòu)成相鄰像素行的像素的相應(yīng)開關(guān)207的電極307能夠彼此靠近地設(shè)置。也就是說，可以縮短第二導(dǎo)電圖案306b的長度。因此，像素單元102中的線的密度減小，由此使得能夠增加各像素的開口面積，并且，除了第二實(shí)施例的效果之外還具有使得各光電轉(zhuǎn)換單元201的靈敏度能夠增加的效果。

在該變型例中，盡管第二導(dǎo)電圖案306b連接到電極307b，但是第三導(dǎo)電圖案306c可以如圖7所示設(shè)置，并且從第二導(dǎo)電圖案306b分支的第三導(dǎo)電圖案306c可以連接到電極307b。

該變型例適用于其他實(shí)施例。

第三實(shí)施例

圖9和圖10是示出根據(jù)第三實(shí)施例的攝像裝置的特征的等效電路圖和示意性平面圖。具有與圖1至圖5中所示的功能相同的功能的部件由相同的附圖標(biāo)記表示，并且省略其詳細(xì)描述。

圖9是根據(jù)第三實(shí)施例的攝像裝置的等效電路圖。本實(shí)施例在緩沖器210的數(shù)量方面與第一實(shí)施例不同。在本實(shí)施例中，配設(shè)一個(gè)緩沖器210，以被所有像素行的像素的開關(guān)207所共用。

圖10是根據(jù)本實(shí)施例的攝像裝置的示意性平面圖。在本實(shí)施例中，攝像裝置包括設(shè)置在第一方向上的第一導(dǎo)電圖案306a和從第一導(dǎo)電圖案306a分支并設(shè)置在第二方向上的第二導(dǎo)電圖案306b。攝像裝置還包括從第二導(dǎo)電圖案306b分支并設(shè)置在第一方向上的多個(gè)導(dǎo)電圖案，并且多個(gè)導(dǎo)電圖案包括第三導(dǎo)電圖案306c。

可以配設(shè)一個(gè)緩沖器210，以被所有像素行的像素100的開關(guān)207(電極307)所共用。

也就是說，所有第一導(dǎo)電圖案306a、第二導(dǎo)電圖案306b和包括第三導(dǎo)電圖案306c的多個(gè)導(dǎo)電圖案可以電連接到一個(gè)緩沖器210。

在設(shè)置有構(gòu)成一個(gè)緩沖器210a的晶體管的第三有源區(qū)域323a與布置在像素單元102中的像素100當(dāng)中的設(shè)置在最靠近這個(gè)緩沖器210a的位置處的像素100之間，第二導(dǎo)電圖案306b從第一導(dǎo)電圖案306a分支并且設(shè)置在第二方向上。

類似地，在設(shè)置有構(gòu)成一個(gè)緩沖器210的晶體管的第三有源區(qū)域323a與布置在像素單元102中的像素100當(dāng)中的設(shè)置在最靠近這個(gè)緩沖器210的位置處的像素100之間，包括第三導(dǎo)電圖案306c的多個(gè)導(dǎo)電圖案中的各個(gè)從第二導(dǎo)電圖案306b分支并且設(shè)置在第一方向上。

然后，在相鄰像素行當(dāng)中，在第一像素行的像素100的n型半導(dǎo)體區(qū)域301與第二像素行的像素100的n型半導(dǎo)體區(qū)域301之間，設(shè)置第一導(dǎo)電圖案306a和包括第三導(dǎo)電圖案306c的多個(gè)導(dǎo)電圖案中的各個(gè)。

在本實(shí)施例中，如圖9所示，一個(gè)緩沖器210被設(shè)置成為布置包括開關(guān)207的像素的所有像素行所共用。

與針對(duì)布置了包括開關(guān)207的像素的多個(gè)像素行中的各個(gè)設(shè)置緩沖器210的情況相比，這種結(jié)構(gòu)使得能夠減少緩沖器210的數(shù)量，由此使得能夠減小外圍電路部107的面積。

第四實(shí)施例

圖11至圖16是示出根據(jù)第四實(shí)施例的攝像裝置的特征的等效電路圖、示意性平面圖和示意性橫截面圖。具有與圖1至圖5中所示的功能相同的功能的部件由相同的附圖標(biāo)記表示，并且省略其詳細(xì)描述。

圖11是根據(jù)第四實(shí)施例的攝像裝置的等效電路圖。在本實(shí)施例以及第三實(shí)施例中，配設(shè)一個(gè)緩沖器210以被所有像素行的像素100的開關(guān)207所共用，并且，該緩沖器210供給驅(qū)動(dòng)所有像素行的像素100的開關(guān)207的驅(qū)動(dòng)脈沖。該實(shí)施例與第三實(shí)施例的不同之處在于驅(qū)動(dòng)線206分支的位置。

圖12是根據(jù)本實(shí)施例的攝像裝置101的示意性平面圖。各像素的結(jié)構(gòu)與圖4所示的結(jié)構(gòu)相同。在本實(shí)施例中，在包括在同一像素行中并且彼此相鄰布置的兩個(gè)像素的第一有源區(qū)域320之間，第二導(dǎo)電圖案306b從第一導(dǎo)電圖案306a分支。

在本實(shí)施例以及第三實(shí)施例中，配設(shè)一個(gè)緩沖器210，以被所有像素行的像素的開關(guān)207(電極307)所共用。也就是說，所有第一導(dǎo)電圖案306a、第二導(dǎo)電圖案306b和包括第三導(dǎo)電圖案306c的多個(gè)導(dǎo)電圖案可以電連接到一個(gè)緩沖器210。

此外，在圖12中，在同一像素行的兩個(gè)相鄰像素中，一個(gè)像素的第一有源區(qū)域320a和第二有源區(qū)域321a以及另一個(gè)像素的第一有源區(qū)域320b依次順序地布置在第一方向上。

然后，在圖12中，在一個(gè)像素的第二有源區(qū)域321a與另一個(gè)像素的第一有源區(qū)域320b之間，第二導(dǎo)電圖案306b從第一導(dǎo)電圖案306a分支。類似地，在本實(shí)施例中，在一個(gè)像素的第二有源區(qū)域321a與另一個(gè)像素的第一有源區(qū)域320b之間，包括第三導(dǎo)電圖案306c的多個(gè)導(dǎo)電圖案從第二導(dǎo)電圖案306b分支。

因此，本實(shí)施例與第三實(shí)施例的不同之處在于第二導(dǎo)電圖案306b從第一導(dǎo)電圖案306a分支的位置。本實(shí)施例與第三實(shí)施例的不同之處還在于包括第三導(dǎo)電圖案306c的多個(gè)導(dǎo)電圖案從第二導(dǎo)電圖案306b分支的位置。

除了第三實(shí)施例的效果之外，與本實(shí)施例中的結(jié)構(gòu)類似的結(jié)構(gòu)還具有使得能夠減少當(dāng)在平面圖中觀看時(shí)在與外圍電路部107交疊的部分中設(shè)置的驅(qū)動(dòng)線的數(shù)量的效果，由此使得能夠減少外圍電路部107的尺寸。第一變型例

圖13和圖14均示出第四實(shí)施例的變型例。圖13在如下事實(shí)方面與圖12不同，在第二方向上彼此相鄰的相鄰像素行的兩個(gè)像素共享構(gòu)成相應(yīng)開關(guān)207的電極307。此時(shí)，如圖8所示，相鄰像素行的像素可以具有鏡像對(duì)稱。

在圖13中，電極307設(shè)置在區(qū)域340中設(shè)置的電介質(zhì)隔離部300上。電極307在其間插入有電介質(zhì)隔離部300的彼此相鄰設(shè)置的第二有源區(qū)域321a和第四有源區(qū)域321b的上方延伸出。然后，緩沖器210的輸出節(jié)點(diǎn)電連接到一個(gè)電極307。

接下來，圖14是沿圖13的線xiv-xiv截取的示意性橫截面圖。在該變型例中，當(dāng)在平面圖中觀看時(shí)設(shè)置在第二有源區(qū)域321a中的n型半導(dǎo)體區(qū)312a(第一半導(dǎo)體區(qū)域)和設(shè)置在第四有源區(qū)域321b中的n型半導(dǎo)體區(qū)312b(第二半導(dǎo)體區(qū)域)彼此相鄰設(shè)置且其間插入有電極307。此時(shí)，當(dāng)在平面圖中觀看時(shí)，電極307可以與n型半導(dǎo)體區(qū)域312a和n型半導(dǎo)體區(qū)域312b的部分交疊。

在電介質(zhì)隔離部300與n型半導(dǎo)體區(qū)域312a之間設(shè)置p型半導(dǎo)體區(qū)域313a，并且在電介質(zhì)隔離部300與n型半導(dǎo)體區(qū)域312b之間設(shè)置p型半導(dǎo)體區(qū)域313b。

因此，經(jīng)由第一導(dǎo)電圖案306a施加到電極307的驅(qū)動(dòng)脈沖在p型半導(dǎo)體區(qū)域313a和p型半導(dǎo)體區(qū)域313b的反轉(zhuǎn)狀態(tài)與非反轉(zhuǎn)狀態(tài)之間切換。在反轉(zhuǎn)的情況下，形成表面溝道m(xù)os電容器，表面溝道m(xù)os電容器是通過在電極307下方的有源區(qū)域的表面上設(shè)置的p型半導(dǎo)體區(qū)313的反轉(zhuǎn)獲得的電荷累積區(qū)域。

由p型半導(dǎo)體區(qū)域313a形成的表面溝道m(xù)os電容器是連接到相鄰像素行的第一像素行的像素100的輸入節(jié)點(diǎn)的電容器208a。由p型半導(dǎo)體區(qū)域313b形成的表面溝道m(xù)os電容器是連接到第二像素行的像素100的輸入節(jié)點(diǎn)的電容器208b。在電容器208a與電容器208b之間設(shè)置電介質(zhì)隔離部300，并且電容器208a和電容器208b被電隔離以不彼此電連接。

在p型半導(dǎo)體區(qū)域313a和p型半導(dǎo)體區(qū)域313b的表面部分上，可以設(shè)置n型半導(dǎo)體區(qū)域，由此提供埋置溝道m(xù)os電容器。

在這樣的結(jié)構(gòu)中，由于電極307為相鄰像素行的像素所共用，因此可以配設(shè)共用的第一導(dǎo)電圖案306a。也就是說，可以去除第二導(dǎo)電圖案306b和第三導(dǎo)電圖案306c。因此，像素單元102中的線的密度減小，由此使得能夠增加各像素的開口面積，并且，除了第四實(shí)施例的效果之外還具有使得能夠靈敏度增加的效果。

該變型例適用于其他實(shí)施例。

第二變型例

圖15示出第四實(shí)施例的變型例。圖15在如下事實(shí)方面與圖12不同，相鄰像素行的像素共享構(gòu)成相應(yīng)fd203的n型半導(dǎo)體區(qū)域303并且還共享輸入節(jié)點(diǎn)。

在這樣的結(jié)構(gòu)中，對(duì)于多個(gè)像素只需要設(shè)置一個(gè)放大晶體管205、一個(gè)復(fù)位晶體管204和一個(gè)開關(guān)207。也就是說，可以減少第二有源區(qū)域321的數(shù)量。因此，可以增加各像素的開口面積，由此使得能夠增加靈敏度。

該變型例適用于其他實(shí)施例。

第三變型例

圖16示出第四實(shí)施例的變型例。該變型例在如下事實(shí)方面與其他變型例不同，在各像素行的像素當(dāng)中，僅具有綠色的濾色器的像素包括電容器208和開關(guān)207。

在圖16中，具有綠色的濾色器的像素100g位于第一行第一列、第二行第二列、第三行第一列、以及第四行第二列。其他像素具有紅色的濾色器或藍(lán)色的濾色器，并且不包括電容器208和開關(guān)207。

這是因?yàn)榫哂芯G色的濾色器的像素的靈敏度高于具有紅色的濾色器的像素和具有藍(lán)色的濾色器的像素的靈敏度，因此更容易產(chǎn)生電荷，并且在信號(hào)線209之后的部分的電壓更可能變得飽和。因此，僅在具有綠色的濾色器的像素100g中設(shè)置開關(guān)207。

然后，導(dǎo)電圖案306被具有綠色的濾色器的多個(gè)像素100g共享。

除了第四實(shí)施例的效果之外，與該變型例的結(jié)構(gòu)類似的結(jié)構(gòu)還具有減小具有紅色的濾色器的像素和具有藍(lán)色的濾色器的像素中的線的密度的效果。因此，具有紅色的濾色器的像素和具有藍(lán)色的濾色器的像素的開口面積可以被增加得更多，由此增加這些像素的靈敏度。

該變型例適用于其他實(shí)施例。

雖然參照實(shí)施例描述了本公開，但是，應(yīng)該理解，本發(fā)明不限于公開的實(shí)施例。下述權(quán)利要求的范圍應(yīng)當(dāng)被賦予最寬的解釋，以便涵蓋所有這種變型以及等同的結(jié)構(gòu)和功能。