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固态成像器件和电子设备制造技术

技术编号:17254310 阅读:19 留言:0更新日期:2018-02-11 15:34
本发明专利技术提供了一种固态成像器件,其包含:包括多个图像传感器的成像单元;以及包括在行方向排列的多个模拟到数字(AD)转换器的AD转换单元,每个AD转换器对由图像传感器输出的电信号执行AD转换。每个AD转换器包括在输入级上具有差分对的比较器,该差分对包括第一晶体管和第二晶体管,该第一晶体管和第二晶体管各自被划分成相等数量的多个分割晶体管,以及构成预定列中的比较器的多个分割晶体管的排列模式和构成与预定列相邻的相邻列中的比较器的多个分割晶体管的排列模式相互不同。

【技术实现步骤摘要】
固态成像器件和电子设备本分案申请是申请日为2013年7月19日、申请号为201310306078.1、专利技术名称为“固态成像器件以及制造方法”的分案申请。
本技术涉及固态成像器件以及制造方法,更具体地,涉及固态成像器件以及例如在诸如包括所谓列并行型AD转换单元的图像传感器的固态成像器件中,没有副作用地改善相邻列中构成AD转换器的比较器之间的串扰特性的制造方法,该列并行型AD转换单元含有在行方向排列的多个AD转换器。
技术介绍
捕获图像的固态成像器件的示例包括CCD(电荷耦合器件)图像传感器或CMOS(互补金属氧化物半导体)图像传感器。近年来,由于小型化等的要求,CMOS图像传感器正引人注意。CMOS图像传感器包括AD转换单元,其AD(模拟到数字)转换由执行光电转换的像素输出的模拟电信号。作为CMOS图像传感器的AD转换单元,根据高速处理等的要求,采用了列并行型AD转换单元(下文也称为列并行AD转换单元),其能够并行地对诸如排列在一个行输出上的所有多个像素的两个或更多像素输出的电信号执行AD转换(日本专利No.4470700)。例如,通过在行方向并排排列其数目等于像素的列数的多个ADC(AD转换器)配置列并行AD转换单元,每个列中的ADC执行由该列中的像素输出的电信号的AD转换。构成列并行AD转换单元的ADC的示例包括所谓的参考信号比较型ADC,该参考信号比较型ADC包括比较器和计数器,通过将预定参考信号与电信号相比较对像素输出的电信号执行AD转换。该参考信号比较型ADC的示例包括单斜率ADC。在单斜率ADC中,通过将其电平以恒定斜率变化的参考信号(诸如斜坡信号)与像素输出的电信号相比较的比较器、和对参考信号的电平的改变直到参考信号和电信号的电平匹配所需的时间计数的计数器,来AD转换像素输出的电信号(日本专利No.4470700)。
技术实现思路
多个ADC排列成行的列并行AD转换单元的一个重要性能指标包括串扰特性。在列并行AD转换单元中,构成ADC的比较器之间(任何列中的ADC的比较器与和该列相邻的列中的ADC的比较器之间)的串扰特性(基本上)支配着整个列并行AD转换单元的串扰特性。使构成ADC的比较器之间的串扰特性劣化的一个因素是耦合相邻列中的ADC的两个比较器、在两个比较器之间形成的寄生电容。在CMOS图像传感器中,构成ADC的比较器之间的串扰特性并且因此列并行AD转换单元的串扰特性的劣化导致图像质量的退化,诸如颜色混合、光影模糊、或CMOS图像传感器捕获的图像的缺陷像素的影响增大。进一步,最近,按照减小CMOS图像传感器的像素尺寸的要求,列间距,即,相邻ADC的列之间的距离趋向于进一步减小(更短)。进一步,在执行将作为包括像素的裸芯片的像素芯片堆叠在上侧和将包括列并行AD转换单元、作为包括除了像素之外的其他电路的裸芯片的电路芯片堆叠在下侧的安装的堆叠型图像传感器中,为了小型化,有必要形成尺寸与像素芯片(基本)相同的电路芯片。在这种情况下,因为各种电路以及列并行AD转换单元需要在电路芯片中形成,所以列并行AD转换单元的ADC的列间距必须小于像素的列间距。进一步,当ADC的列间距较小时,相邻列中的ADC的两个比较器之间的距离变得较小。结果,相邻列中的ADC的两个比较器之间的寄生电容增大,并且串扰特性也劣化。改善列并行AD转换单元的串扰特性的方法的示例包括在相邻列中的ADC之间提供强屏蔽的方法,或通过物理形成构成每个列中的ADC的比较器的晶体管以便在列方向拉长来增加相邻列中的(ADC的)比较器之间的距离的方法。但是,在提供相邻列中的ADC之间的屏蔽的方法中,出现列并行AD转换单元的面积增加提供的屏蔽那么多的副作用。进一步,在形成构成比较器的晶体管以便拉长的方法中,因为接口的比例增加,所以相对于地的寄生电容增加。因此,出现噪声特性退化或诸如RTS(随机电报信号)噪声的所谓过程导致噪声的噪声增大的副作用。本技术就是考虑到这样的情况做出的,旨在没有副作用地改善串扰特性。按照本技术的实施例,提供了一种固态成像器件,其包括:包括多个图像传感器的成像单元;以及包括在行方向排列的多个AD转换器的模拟到数字(AD)转换单元,每个AD转换器对图像传感器输出的电信号执行AD转换。每个AD转换器包括在输入级上具有差分对的比较器,该差分对包括第一晶体管和第二晶体管,该第一晶体管和第二晶体管各自被划分成相等数量的多个分割晶体管,以及构成预定列中的比较器的多个分割晶体管的排列模式和构成与预定列相邻的相邻列中的比较器的多个分割晶体管的排列模式相互不同。在如上所述的固态成像器件中,含有在行方向排列的多个AD转换器的AD转换单元包括在输入级上具有差分对的比较器,该差分对包括第一晶体管和第二晶体管,并且该第一晶体管和第二晶体管被划分成相同数量的多个分割晶体管。构成预定列中的比较器的多个分割晶体管的排列模式和构成与预定列相邻的相邻列中的比较器的多个分割晶体管的排列模式相互不同。按照本技术的实施例,提供了一种制造固态成像器件的方法,该固态成像器件包括:包括多个图像传感器的成像单元、和包括在行方向排列的多个AD转换器的模拟到数字(AD)转换单元,每个AD转换器对图像传感器输出的电信号执行AD转换,该方法包括将在输入级上具有差分对的比较器包括在每个AD转换器中,该差分对包括第一晶体管和第二晶体管;将该第一晶体管和第二晶体管各自划分成相等数量的多个分割晶体管;以及以不同排列模式排列构成预定列中的比较器的多个分割晶体管和构成与预定列相邻的相邻列中的比较器的多个分割晶体管。在如上所述的制造方法中,以不同排列模式排列构成预定列中的比较器的多个分割晶体管和构成与预定列相邻的相邻列中的比较器的多个分割晶体管。进一步,该固态成像器件可以是独立器件或可以是构成一个器件的内部块。按照本技术的实施例,可以改善串扰特性。尤其,在包括含有在行方向排列的多个AD转换器的AD转换单元的固态成像器件中,可以没有副作用地改善相邻列中构成AD转换器的比较器之间的串扰特性。附图说明图1是图示已经应用了本技术的数字相机的实施例的配置示例的方块图;图2是图示图像传感器2的配置示例的方块图;图3是图示像素11m,n的配置示例的电路图;图4是图示ADC31n的配置示例的方块图;图5是图示比较器61n的配置示例的电路图;图6是图示半导体芯片(成对芯片)上的图像传感器2的安装的图;图7是图示FET#An和FET#Bn被分别划分成两个FET#A1n和FET#A2n和两个FET#B1n和FET#B2n时比较器61n的差分对的配置示例的电路图;图8是图示FET#An所划分的FET#A1n和FET#A2n和FET#Bn所划分的FET#B1n和FET#B2n在列区域中的排列的示例的图;图9是图示产生了寄生电容、彼此相邻的第(n-1)列中的比较器61n-1的差分对和第n列中的比较器61n的差分对的电路图;图10是图示改善串扰特性的FET#An和FET#Bn的排列的第一示例的图;图11是图示产生了寄生电容、彼此相邻的第(n-1)列中的比较器61n-1的差分对和第n列中的比较器61n的差分对的电路图;图12是图示产生了寄生电容、彼此相邻的第(n-1)列中的比较器61n-1的差分对和第n列中的比较器6本文档来自技高网
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固态成像器件和电子设备

【技术保护点】
一种固态成像器件,包括:输出第一信号的第一像素;输出第二信号的第二像素;第一比较器,包括接收所述第一信号的第一晶体管和接收参考信号的第二晶体管;第二比较器,包括接收所述第二信号的第三晶体管和接收所述参考信号的第四晶体管,其中所述第一晶体管、所述第二晶体管、所述第三晶体管和所述第四晶体管被划分成相同数量的多个分割晶体管,并且构成所述第一晶体管和所述第二晶体管的所述多个分割晶体管的排列模式不同于构成所述第三晶体管和所述第四晶体管的多个分割晶体管的排列模式。

【技术特征摘要】
2012.07.20 JP JP2012-1619981.一种固态成像器件,包括:输出第一信号的第一像素;输出第二信号的第二像素;第一比较器,包括接收所述第一信号的第一晶体管和接收参考信号的第二晶体管;第二比较器,包括接收所述第二信号的第三晶体管和接收所述参考信号的第四晶体管,其中所述第一晶体管、所述第二晶体管、所述第三晶体管和所述第四晶体管被划分成相同数量的多个分割晶体管,并且构成所述第一晶体管和所述第二晶体管的所述多个分割晶体管的排列模式不同于构成所述第三晶体管和所述第四晶体管的多个分割晶体管的排列模式。2.如权利要求1所述的固态成像器件,其中所述第一晶体管的栅极接收所述第一信号,并且所述第二晶体管的栅极接收所述参考信号。3.如权利要求2所述的固态成像器件,其中所述第三晶体管的栅极接收所述第二信号,并且所述第四晶体管的栅极接收所述参考信号。4.如权利要求1所述的固态成像器件,其中所述第一像素和所述第一比较器设置在第一列区域内,并且其中所述第二像素和所述第二比较器设置在第二列区域内。5.如权利要求4所述的固态成像器件,其中所述第一和第二晶体管的所述多个分割晶体管沿着所述第一列区域内的第一线排列,并且其中所述第三和第四晶体管的所述多个分割晶体管沿着所述第二列区域内的第二线排列。6.如权利要求5所述的固态成像器件,其中所述第一晶体管的分割晶体管面对所述第四晶体管的分割晶体管。7.一种固态成像器件,包括:输出模拟信号的像素;比较器,其包括接收模拟信号的第一晶体管和接收参考信号的第二晶体管;其中所述第一晶体管和所述第二晶体管被划分成相同数量的多个分割晶体管,其中所述像素和所述比较器设置在第一列区域内,并且其中所述第一和第二晶体管的所述多个分割晶体管沿着所述第一列区域内的第一线排列。8.如权利要求7所述的固态成像器件,其中所述第一晶体管的栅极接收所述模拟信号,并且所述第二晶体管的栅极接收所述参考信号。9.一种电子设备,包括:光学系统;固态成像器件,其中来自所述光学系统的光被所述固态成像器件接收,并且其中所述固态成像器件包括...

【专利技术属性】
技术研发人员:植野洋介情野奈津子高宫健一
申请(专利权)人:索尼公司
类型:发明
国别省市:日本,JP

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