CN101764141B - 固态图像获取装置及利用其的电子设备 - Google Patents

固态图像获取装置及利用其的电子设备 Download PDF

Info

Publication number
CN101764141B
CN101764141B CN200910262247XA CN200910262247A CN101764141B CN 101764141 B CN101764141 B CN 101764141B CN 200910262247X A CN200910262247X A CN 200910262247XA CN 200910262247 A CN200910262247 A CN 200910262247A CN 101764141 B CN101764141 B CN 101764141B
Authority
CN
China
Prior art keywords
optical receiving
receiving region
transistor
green
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.)
Expired - Fee Related
Application number
CN200910262247XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN101764141A (zh
Inventor
菊地晃司
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sony Corp filed Critical Sony Corp
Publication of CN101764141A publication Critical patent/CN101764141A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN101764141B publication Critical patent/CN101764141B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144Devices controlled by radiation
    • H01L27/146Imager structures
    • H01L27/14643Photodiode arrays; MOS imagers
    • H01L27/14645Colour imagers
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144Devices controlled by radiation
    • H01L27/146Imager structures
    • H01L27/14601Structural or functional details thereof
    • H01L27/14603Special geometry or disposition of pixel-elements, address-lines or gate-electrodes
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144Devices controlled by radiation
    • H01L27/146Imager structures
    • H01L27/14601Structural or functional details thereof
    • H01L27/1462Coatings
    • H01L27/14621Colour filter arrangements
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144Devices controlled by radiation
    • H01L27/146Imager structures
    • H01L27/14601Structural or functional details thereof
    • H01L27/14641Electronic components shared by two or more pixel-elements, e.g. one amplifier shared by two pixel elements

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
  • Color Television Image Signal Generators (AREA)
  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)

Abstract

本发明提供固态图像获取装置及利用其的电子设备。固态图像获取装置包括:像素部分,布置有分别与不同波长对应的多个光接收区域;以及晶体管,被所述像素部分中的多个相邻光接收区域共同使用,并且被布置为靠近相邻光接收区域中的与较短波长对应的光接收区域侧。

Description

固态图像获取装置及利用其的电子设备
技术领域
本发明涉及一种固态图像获取装置和利用这种固态图像获取装置的电子设备,尤其涉及一种具有由多个光接收区域组成的像素部分以及具有这些光接收区域共用的晶体管的固态图像获取装置和利用这种固态图像获取装置的电子设备。
背景技术
需要对以互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器为代表的固态图像获取装置进行多重像素改进,其中缩小像素以增加相同图像区域内的像素的数目。然而,随着这种多重像素改进,入射到单个像素的绝对能量下降从而导致灵敏度下降。例如在日本专利No.2006-173634对此进行了描述。此外,灵敏度下降取决于波长。因此,当利用三元色滤波片时,灵敏度下降表现为红(R)像素、绿(G)像素和蓝(B)像素之间的输出差异;当利用补色滤波片时,灵敏度下降表现为黄色像素、青色像素、品红色像素和绿色像素之间的输出差异。这些输出差异破坏了色彩平衡。
发明内容
图10A是示出晶体管共享型CMOS图像传感器的布局模式例子的示意性俯视图。通常,晶体管布置在相邻像素之间的边界部分附近,即,远离光电区域而设置的位置。考虑晶体管特性、电容等来设计晶体管的放置。
近年来,随着像素大小的缩小,各个波长的成像性能差别变成一个问题。因此,即使当焦点适于光电二极管时,如图10B所示,硅衬底表面的R、Gb(第一绿色)、Gr(第二绿色)和B像素的能线图彼此不同。能线图差别导致诸如灵敏度下降、颜色渐变等问题。
本发明旨在解决上述问题,并且由此期望提供一种固态图像获取装置以及利用这种固态图像获取装置的电子设备,这种固态图像获取装置中,不仅考虑晶体管特性、还考虑像素中处理的波长来确定晶体管的布局,由此调整每种颜色的灵敏度平衡。
为实现上述期望,根据本发明的一个实施例,提供一种固态图像获取装置,包括:像素部分,布置有分别与不同波长对应的多个光接收区域;以及晶体管,被所述像素部分的多个相邻光接收区域共同使用,并且被布置为靠近所述多个相邻光接收区域中的与较短波长对应的光接收区域一侧。
本发明的实施例中,所共用的晶体管被布置为靠近分别与不同波长对应的多个光接收区域中的相邻光接收区域之中的与较短波长对应的光接收区域侧。结果,大量光可以入射与较长波长对应的光接收区域侧。
根据本发明的另一个实施例,提供一种电子设备,包括:固态图像获取装置,其包括:像素部分,布置有分别与不同波长对应的多个光接收区域,以及晶体管,被所述像素部分中的多个相邻光接收区域所共用,并且被布置为靠近所述相邻光接收区域中的与较短波长对应的光接收区域侧;以及图像处理部分,以图像形式处理所述固态图像获取装置的所述光接收区域中接收到的信号。
根据这些实施例,晶体管的占据区域根据像素的光接收区域中处理的波长范围而改变。因此,可以调整每种颜色的灵敏度平衡。
附图说明
图1是示出根据本发明的第一实施例的固态图像获取装置的结构的示意性截面视图;
图2是解释通用固态图像获取装置中分别与R、Gr、Gb和B色彩对应的光接收区域的输出电压的图;
图3是示出第一实施例的固态图像获取装置的像素布局的示意性俯视图;
图4是第一实施例的固态图像获取装置的像素部分中的晶体管的电路图;
图5是解释第一实施例的晶体管布局中分别与R、Gr、Gb和B色彩对应的光接收区域的输出电压的图;
图6A和6B分别是示出根据本发明的第二实施例的固态图像获取装置的示意性俯视图,和示出当图10A所示的晶体管布局应用于补色滤波片的布置时与青色、绿色、黄色和品红色对应的能线图的视图;
图7是解释分别与青色、绿色、黄色和品红色对应的光接收区域的输出电压的图,此时图10A所示的晶体管布局应用于补色滤波片的布置;
图8是解释第二实施例的晶体管布局中的分别与青色、绿色、黄色和品红色对应的光接收区域的输出电压的图;
图9是示出作为本发明实施例的电子设备的固态图像获取设备结构的框图;以及
图10A和10B分别是示出晶体管共享型CMOS图像传感器的布局模式的示意性俯视图,和示出分别与红色、第一绿色、第二绿色和蓝色对应的能线图的视图。
具体实施方式
在下文参照附图详细描述本发明的优选实施例。注意将在下文按照下面顺序描述。
1.第一实施例(RGB彩色滤波片的情况)
2.第二实施例(CMYG彩色滤波片的情况)
3.电子设备(固态图像获取设备)
<1.第一实施例>
[固态图像获取装置的结构]
图1是示意性截面视图,示出根据本发明第一实施例的固态图像获取装置的结构。在硅衬底10中形成光电二极管11作为光接收区域,形成各种晶体管20以分别对应于光电二极管11。
所述各种晶体管20是读晶体管、放大晶体管、选择晶体管、复位晶体管等。这种情况下,读晶体管读取由对应的一个光电二极管11引出的电荷。放大晶体管放大对应的一个光电二极管11的输出信号。选择晶体管选择对应的一个光电二极管11。另外,复位晶体管耗尽所述电荷。因此,必要时多个光接收区域共用所述晶体管20。
在晶体管20之上形成抗反射膜21,通过夹层绝缘膜30在抗反射膜21上面形成多个布线层40。有机膜50形成的光波导被埋入所述多个布线层40中,在每个预定区域在有机膜50上方以预定布置顺序形成RBG色彩滤波片60。此外,形成微镜70以分别对应于RBG色彩滤波片60。
通过如上所述构建的固态图像获取装置1,外部光被微镜70会聚,并通过RGB色彩滤波片60被分离为具有分别与预定色彩对应的波长的光。与R、G和B色彩对应的光分别经由有机膜50形成的光波导到达位于硅衬底21中的各个光电二极管11。另外,所述光在各个光电二极管11被光电转换,由此通过驱动晶体管20的操作分别获得与RGB光量对应的电信号。
图2是解释图10A所示的通用固态图像获取装置的RGB色彩的输出电压的图。通用固态图像获取装置包括以2×2矩阵形式布置的色彩滤波片。以2×2矩阵形式布置的色彩滤波片分别对应于红色、蓝色、第一绿色和第二绿色。参照图2,进入与红色对应的色彩滤波片的光的输出电压由“红色”指示。此外,进入与蓝色对应的色彩滤波片的光的输出电压由“蓝色”指示。此外,进入与第一绿色对应的色彩滤波片(对应于与绿色对应的光接收区域,布置在与蓝色对应的光接收区域侧的列中)的光的输出电压由“Gb”指示。另外,进入与第二绿色对应的色彩滤波片(对应于与绿色对应的光接收区域,布置在与红色对应的光接收区域侧的列中)的光的输出电压由“Gr”指示。应该注意第一绿色和第二绿色其彼此处理的波长相同。
参照图2,示出输出电压“Gr”、“Gb”、“红色”和“蓝色”的相对值,此时输出电压“Gr”被设置为100。在通用固态图像获取装置中,当输出电压“Gr”设置为100时,输出电压“Gb”大约是95,输出电压“红色”大约是74,输出电压“蓝色”大约是70。
在通用固态图像获取装置中,由于晶体管被形成为向与第一绿色对应的光接收区域突出,输出电压“Gb”的灵敏度低于输出电压“Gr”的灵敏度。此原因在于,图10B所示的能线图的情况下,分别与蓝色和红色对应的光接收区域B和R中的各个能线图相比较,与第一绿色对应的光接收区域Gr中的能线图扩展,并由此受到位于光接收区域R、Gb、Gr和B外围的晶体管的影响。这将破坏R、Gb、Gr和B色彩之间的灵敏度平衡。第一实施例的特征在于:考虑晶体管的布置来调整红色、第一绿色、第二绿色和蓝色之间的灵敏度平衡。
[像素布局]
图3是示出根据本发明的第一实施例的固态图像获取装置的像素布局的示意性俯视图。参照图3,主要示出多个像素部分,每一个像素部分中,分别具有与不同波长对应的多个光接收区域。在一个像素部分中以2×2矩阵形式布置多个光接收区域(图中由双点划线指示)。多个光接收区域中,通过形成在外部光入射侧的色彩滤波片(未示出),对应的波长彼此不同。第一实施例中,光接收区域的尺寸是1.75μm2
图3的情况下,设置四个光接收区域,即与蓝色对应的光接收区域B、与红色对应的光接收区域R、与第一绿色对应的光接收区域Gb(对应于与绿色对应的光接收区域Gb,布置在与蓝色对应的光接收区域B侧的列中)和与第二绿色对应的光接收区域Gr(对应于与绿色对应的光接收区域Gr,布置在与蓝色对应的光接收区域R侧的列中),作为以2×2矩阵形式布置的光接收区域。应该注意第一绿色和第二绿色其彼此处理的波长相同。
这四个光接收区域B、R、Gb和Gr中,与蓝色对应的光接收区域B和与红色对应的光接收区域R分别位于一个对角位置。另外,与第一绿色对应的光接收区域Gb和与第二绿色对应的光接收区域Gr分别位于另一个对角位置。
在光接收区域B与R之间以及在光接收区域Gb与Gr之间,分别形成读晶体管Tr(B)、Tr(R)和Tr(Gb)和Tr(Gr)。这种情况下,读晶体管Tr(B)和Tr(R)分别读出在光接收区域B和R的光电转换过程中获得的电荷。另外,读晶体管Tr(Gb)和Tr(Gr)分别读出在光接收区域Gb和Gr的光电转换过程中获得的电荷。
此外,光接收区域B、R、Gb和Gr共用的各种晶体管布置在像素部分的外围。放大晶体管AMP.Tr、复位晶体管RST.Tr和选择晶体管SEL.Tr中的至少一个是共用的晶体管。这种情况下,每个放大晶体管AMP.Tr以浮置扩散的形式被提供,并且将从对应一个的光接收区域读取的电荷转换成电压。每个复位晶体管RST.Tr对所述电荷复位。另外,选择晶体管SEL.Tr选择变成读取目标的光接收区域。
图4是示出位于像素部分中的晶体管结构的电路图。注意,尽管在图4分别示出了与红色和蓝色对应的光接收区域R和B有关的晶体管Tr(R)、Tr(B)、AMP.Tr、RST.TR和SEL.Tr,与图4的情况相似地,分别配置了与第一和第二绿色对应的光接收区域Gb和Gr有关的晶体管Tr(Gb)、Tr(Gr)、AMP.Tr、RST.Tr和SEL.Tr。
第一实施例中,在多个像素部分中,其中每个像素部分中以2×2矩阵的形式布置多个光接收区域,沿对角线布置的两个光接收区域与沿与像素部分垂直相邻的像素部分中的那两个晶体管的对角线相同的对角线布置的两个光接收区域相配,从而这四个光接收区域之间共享晶体管。
图3所示的布局中,与红色对应的光接收区域R和与蓝色对应的光接收区域B在彼此垂直相邻的像素部分中彼此相配,从而构建四个光接收区域R、B以及R、B的共享单元。此外,与第一绿色对应的光接收区域Gb和与第二绿色对应的光接收区域Gr彼此相配,从而构建四个光接收区域Gb、Gr以及Gb、Gr的共享单元。
构建所述共享单元的四个光接收区域在这四个光接收区域之间共享放大晶体管AMP.Tr、选择晶体管SEL.Tr和复位晶体管RST.Tr。
图4所示的电路图中,在共享单元之中,为各自对应于红色的光接收区域R、R和各自对应于蓝色的光接收区域B、B构成的四个光接收区域,彼此垂直相邻的像素部分具有共享的晶体管Tr(R)、Tr(B)、以及Tr(R)、Tr(B)、以及AMP.Tr、RST.Tr和SEL.Tr的电路结构。
图4所示的电路中,读晶体管Tr(R)连接到与红色对应的光接收区域R中的光电二极管,读晶体管Tr(B)连接到与蓝色对应的光接收区域B中的光电二极管。读晶体管Tr(R)和读晶体管Tr(B)的输出端均连接到放大晶体管SMP.Tr的栅极端。
放大晶体管AMP.Tr的输出信号由选择晶体管SEL.Tr控制。也就是说,选择晶体管SEL.Tr根据读晶体管Tr(R)和Tr(B)的输出定时而操作,以在与红色对应的信号幅值和与蓝色对应的信号幅值之间切换。
电源电压Vdd连接到选择晶体管SEL.Tr,由此与输入到放大晶体管AMP.Tr的栅极的红色信号或蓝色信号对应的输出信号被发送到相关双采样(CDS)电路。
另一方面,读晶体管Tr(R)和Tr(B)还连接到复位晶体管RST.Tr。当完成信号输出以后复位晶体管RST.Tr以预定定时而导通时,浮置扩散的电势变成电源电势Vdd,从而提供复位状态。
尽管图4示出与红色和蓝色对应的共享单元的电路结构,以上还可应用于与第一绿色和第二绿色对应的共享单元的电路结构。
第一实施例的特征在于:关于以上述方式共用的晶体管的布局,将这些晶体管布置为靠近相邻光接收区域之中的与较短波长对应的光接收区域侧。
返回图3,与蓝色对应的光接收区域B和与第一绿色对应的光接收区域Gb在图中彼此横向相邻。这种情况下,由于蓝色波长短于绿色波长,共用的晶体管被布置为靠近与蓝色对应的光接收区域B侧。图3所示的结构中,选择晶体管SEL.Tr和放大晶体管AMP.Tr被布置为靠近与蓝色对应的光接收区域B侧。注意,选择晶体管SEL.Tr和放大晶体管AMP.Tr之外的晶体管也可以被布置为靠近与蓝色对应的光接收区域B侧。
此外,再次参照图3,与第二绿色对应的光接收区域Gr和与红色对应的光接收区域R在图中彼此横向相邻。这种情况下,由于绿色的波长短于红色波长,共同使用的晶体管被布置为靠近与第二绿色对应的光接收区域Gr侧。图3所示的结构中,复位晶体管RST.Tr被布置为靠近与第二绿色对应的光接收区域Gr侧。注意,复位晶体管RST.Tr之外的晶体管也可以被布置为靠近与第二绿色对应的光接收区域Gr侧。
第一实施例中,与图10A所示的通用固态图像获取装置的电路布局相比较,共用的选择晶体管SEL.Tr和放大晶体管AMP.Tr被布置为靠近与蓝色对应的光接收区域B侧。因此,可以在与第一绿色对应的光接收区域Gb的外围获取宽广空间。结果,与图10A所示的通用固态图像获取装置的情况相比较,与第一绿色对应的光接收区域Gb的输出电压与与第二绿色对应的光接收区域Gr的输出电压之间的平衡能够恰当平衡。
此外,复位晶体管RST.Tr被布置为靠近与第二绿色对应的光接收区域Gr侧。结果,接地的接触孔H被提供在与红色对应的光接收区域R附近,其中有获得的空间。
[灵敏度比较]
图5是示出第一实施例的晶体管的电路布局中与红色、第一绿色、第二绿色和蓝色对应的光接收区域R、Gb、Gr和B的输出电压的图。在图5,进入与红色对应的色彩滤波片的光的输出电压由“红色”指示。此外,进入与蓝色对应的色彩滤波片的光的输出电压由“蓝色”指示。此外,进入与第一绿色对应的色彩滤波片的光的输出电压由“Gb”指示。此外,进入与第二绿色对应的色彩滤波片的光的输出电压由“Gr”指示。另外,图5示出关于与红色、蓝色、第一绿色和第二绿色分别对应的光接收区域R、B、Gb和Gr的输出电压“红色”、“蓝色”、“Gb”和“Gr”,在布局改进之前的灵敏度和布局改进之后的灵敏度。
图5示出分别与红色、蓝色、第一绿色和第二绿色对应的光接收区域R、B、Gb和Gr的输出电压的相对值,此时光接收区域“Gr”的输出电压Gr被设置为100。应该明白,当利用根据第一实施例的晶体管的布局时,能够提高光接收区域“Gb”的输出电压Gb的灵敏度,并且输出电压“蓝色”的灵敏度几乎不会引起下降。
几乎不会引起输出电压“蓝色”的灵敏度下降的原因如下。也就是说,在图10B所示的能线图的情况下,与分别与第一绿色、第二绿色和红色对应的光接收区域Gb、Gr和R中的任何其它能线图相比较,与蓝色对应的光接收区域B中的能线图被集中。基于这个原因,输出电压“蓝色”很难受到位于光接收区域B、Gb、Gr和R外围的放大晶体管AMP.Tr、复位晶体管RST.Tr和选择晶体管SEL.Tr的影响。
另一方面,能够提高输出电压“Gb”的灵敏度的原因如下。也就是说,与分别与红色和蓝色对应的光接收区域R和B的每个能线图相比较,与第一绿色对应的光接收区域Gb的能线图扩展。结果,放大晶体管AMP.Tr、复位晶体管RST.Tr和选择晶体管SEL.Tr都没有被布置在与第一绿色对应的光接收区域Gb的外围,由此能够有效获得灵敏度的增强效果。
结果,与第一绿色对应的光接收区域Gb的灵敏度和与第二绿色对应的光接收区域Gr的灵敏度能够被恰当调整,并且不会降低分别与蓝色和红色对应的光接收区域B和R的灵敏度。因此,可以恰当平衡分别与红色、蓝色、第一绿色和第二绿色对应的光接收区域R、B、Gb和Gr的灵敏度。
<2.第二实施例>
[像素布局]
图6A和6B分别是解释根据本发明的第二实施例的固态图像获取装置的视图。具体地,图6A是示出根据本发明的第二实施例的固态图像获取装置的像素布局的示意性俯视图,图6B是示出衬底表面的表面能线图的视图。
第二实施例中,补色滤波片用于光接收区域中处理的色彩。也就是说,在一个像素部分中以2×2矩阵形式布置光接收区域。在多个光接收区域中,通过在外部光的入射侧形成的补色滤波片(未示出),所对应的波长彼此不同。在第二实施例中,光接收区域的尺寸是1.75μm2
在图6A所示的像素布局的情况下,设置四个光接收区域,即与青色对应的光接收区域C、与绿色对应的光接收区域G、与黄色对应的光接收区域Y和与品红色对应的光接收区域M,作为以2×2矩阵形式布置的光接收区域。
这四个光接收区域C、G、Y和M之中,与青色对应的光接收区域C和与绿色对应的光接收区域G分别布置在一个对角位置。另外,与黄色对应的光接收区域Y和与品红色对应的光接收区域M分别布置在另一个对角位置。
读晶体管Tr(C)和Tr(G)以及Tr(Y)和Tr(M)分别被提供在布置在一侧对角位置的光接收区域C和G之间以及布置在另一侧对角位置的光接收区域Y和M之间。这种情况下,读晶体管Tr(C)和Tr(G)分别读取在与青色对应的光接收区域C和与绿色对应的光接收区域G中的光电转换过程中获取的电荷。另外,读晶体管Tr(Y)和Tr(M)分别读取在与黄色对应的光接收区域Y和与品红色对应的光接收区域M中的光电转换过程中获取的电荷。此外,在与黄色对应的光接收区域Y的附近提供用于接地的接触孔H。
光接收区域C、G、Y和M所共用的各种晶体管被布置在像素部分的外围。放大晶体管AMP.Tr、复位晶体管RST.Tr和选择晶体管SEL.Tr是共用的晶体管。这种情况下,每个放大晶体管AMP.Tr以浮置扩散的形式被提供,并且用于将从对应的一个光接收区域读取的电荷转换成电压。每个复位晶体管RST.Tr对电荷复位。另外,每个选择晶体管SEL.Tr选择变成读取目标的对应的一个光接收区域。
这里,当图10A所示的晶体管的布局应用到上述的补色滤波片的布置时,图6B示出硅衬底的表面上与青色、绿色、黄色和品红色对应的能线图。这种情况下,从图6B可以看出,硅衬底表面上的与黄色对应的能线图是最低的,并且由此在与黄色对应的光接收区域Y中不能够获取足够的灵敏度。
第二实施例的特征在于:关于以上述方式共用的晶体管的布局,这些晶体管被布置为靠近相邻光接收区域之中与较短波长对应的光接收区域侧。
返回图6A,与青色对应的光接收区域C和与黄色对应的光接收区域Y在图中彼此横向相邻。这种情况下,由于青色波长短于黄色波长,共用的晶体管被布置为靠近与青色对应的光接收区域C侧。在图6A所示的结构中,复位晶体管RST.Tr被布置为靠近与青色对应的光接收区域C侧。注意,复位晶体管RST.Tr以外的晶体管也可以被布置为靠近与青色对应的光接收区域C侧。
在第二实施例中,共用的复位晶体管RST.Tr以上述方式被布置为靠近与青色对应的光接收区域C侧。因此,可以在与黄色对应的光接收区域Y的外围获取宽广空间。结果,与晶体管被布置为靠近与黄色对应的光接收区域Y侧的情况相比较,与黄色对应的光接收区域Y的输出电压能够增加。
[灵敏度比较]
图7是示出分别与绿色、黄色、青色和品红色对应的光接收区域G、Y、C和M的输出电压的图,此时图10A所示的晶体管的布局应用到上述的补色滤波片的布置。在图7,进入与绿色对应的色彩滤波片的光的输出电压由“绿色”指示。此外,进入与黄色对应的色彩滤波片的光的输出电压由“黄色”指示。此外,进入与青色对应的色彩滤波片的光的输出电压由“青色”指示。另外,进入与品红色对应的色彩滤波片的光的输出电压由“品红色”指示。图7示出分别与绿色、黄色、青色和品红色对应的光接收区域G、Y、C和M的输出电压的相对值,此时光接收区域G的输出电压“绿色”被设置为100。
从图7的图表可以看出,输出电压“黄色”是低的,也就是说,输出电压“黄色”的灵敏度低于输出电压“绿色”、“青色”和“品红色”的每一个的灵敏度。
图8是示出在第二实施例的晶体管的布局的情况下,分别与青色、绿色、黄色和品红色对应的光接收区域C、G、Y和M的输出电压的图。以与图7所示图表的情况相似地描述图8。也就是说,进入与绿色对应的色彩滤波片的光的输出电压由“绿色”指示。此外,进入与黄色对应的色彩滤波片的光的输出电压由“黄色”指示。此外,进入与青色对应的色彩滤波片的光的输出电压由“青色”指示。另外,进入与品红色对应的色彩滤波片的光的输出电压由“品红色”指示。图5示出关于分别与绿色、黄色、青色和品红色对应的光接收区域G、Y、C和M的输出电压“绿色”、“黄色”、“青色”和“品红色”,在布局改进之前的灵敏度和布局改进之后的灵敏度。
图8示出分别与绿色、黄色、青色和品红色对应的光接收区域G、Y、C和M的输出电压的相对值,此时光接收区域G的输出电压“绿色”被设置为100。从图8的图表可以看出,当利用第二实施例中的晶体管的布局时,能够提高与黄色对应的光接收区域Y的输出电压“黄色”的灵敏度,并且输出电压“青色”的灵敏度几乎不会下降。
从图6B所示的能线图可以掌握输出电压“青色”的灵敏度几乎不会下降的事实。也就是说,这样的原因在于:与分别与绿色、黄色和品红色对应的光接收区域G、Y和M中的任何其它能线图相比较,与青色对应的光接收区域C中的能线图被集中。基于这个原因,输出电压“青色”很难受到位于光接收区域G、Y、C和M外围的放大晶体管AMP.Tr、复位晶体管RST.Tr和选择晶体管SEL.Tr的影响。
另一方面,输出电压“黄色”的灵敏度能够如下改进。也就是说,与分别与青色、品红色和绿色对应的光接收区域C、M和G中的每个能线图相比较,与黄色对应的光接收区域Y的能线图扩展。结果,放大晶体管AMP.Tr、复位晶体管RST.Tr和选择晶体管SEL.Tr都没有位于与黄色对应的光接收区域Y外围,由此,能够充分获得灵敏度的增强效果。
结果,能够增强与黄色对应的光接收区域Y的灵敏度,而与青色对应的光接收区域C的灵敏度不会下降。因此,可以恰当地平衡分别与青色、绿色、黄色和品红色对应的光接收区域C、G、Y和M的灵敏度。
应该注意尽管在第一和第二实施例的每个实施例中,以2×2矩阵形式布置像素部分的光接收区域,但是本发明绝不限于此。也就是说,本发明还可以应用到任何其它适宜情况,例如,以2×4矩阵形式布置像素部分的光接收区域。此外,构成像素部分的各个光接收区域所对应的色彩的布置绝不限于第一和第二实施例的各个情况。
<3.电子设备>
图9是示出图像获取设备的结构框图,其作为根据本发明实施例的电子设备。如图9所示,图像获取设备90具有光学系统,该光学系统包括镜头组91、固态图像获取装置92、作为相机信号处理电路的DSP电路93、帧存储器94、显示装置95、记录器96、操纵系统97、电源系统98等。这些组成部件中,DSP电路93、帧存储器94、显示装置95、记录器96、操纵系统97和电源系统98经由总线99彼此连接。
来自物体的入射光(图像光)进入镜头组91,由此在固态图像获取装置92的成像区域对入射光成像。固态图像获取装置92将镜头组91在固态图像获取装置92的成像区域成像的入射光的光量转换成像素中的电信号,并且输出最终的电信号作为像素信号。前述的第一和第二实施例的任何一个的固态图像获取装置用作固态图像获取装置92。
显示装置由平面型显示装置构成,诸如液晶显示装置或有机电致发光(EL)显示装置,并且显示固态图像获取装置92获取的运动图像或静止图像。另外,记录器96将关于运动图像或静止图像的图像数据记录在诸如非易失性存储器、录像带或数字多功能盘(DVD)的记录介质。
在用户操纵下,操纵系统97发出图像获取设备90所具有的各种功能的操纵命令。电源系统98适当地向DSP电路93、帧存储器94、显示装置95、记录器96和操纵系统97提供各种电源作为这些电源对象的操作电源。
这种图像获取装置90应用于视频相机、数字相机和移动设备(诸如移动电话)的相机模块。前述的第一和第二实施例的任一固态图像获取装置用作固态图像获取设备92,由此可以提供具有高级色彩平衡的固态图像获取设备。
本申请包含与2008年12月22日提交到日本专利局的日本优先权专利申请JP 2008-325073公开的主题相关的主题,该日本专利申请的全部内容通过引用包含于此。
本领域技术人员应该明白,可以根据设计要求和其它因素构思各种变型、组合、子组合和替换,只要它们位于权利要求及其等同物的范围内即可。

Claims (7)

1.一种固态图像获取装置,包括:
像素部分,布置有分别与不同波长对应的多个光接收区域;以及
晶体管,被所述像素部分的多个相邻光接收区域共同使用,并且被布置为靠近所述相邻光接收区域之中的与较短波长对应的光接收区域侧。
2.根据权利要求1的固态图像获取装置,其中以2×2矩阵形式布置的所述像素部分的所述多个光接收区域之中,与蓝色对应的光接收区域和与红色对应的光接收区域分别布置在一个对角位置,与第一绿色对应的光接收区域和与第二绿色对应的光接收区域分别布置在另一个对角位置;以及
所述晶体管被布置为靠近彼此相邻的与蓝色对应的光接收区域和与第一绿色对应的光接收区域之中的与蓝色对应的光接收区域侧。
3.根据权利要求2的固态图像获取装置,其中在与红色对应的光接收区域附近提供用于接地的接触孔
4.根据权利要求1的固态图像获取装置,其中以2×2矩阵形式布置的所述像素部分的所述多个光接收区域之中,与青色对应的光接收区域和与绿色对应的光接收区域分别布置在一个对角位置,与黄色对应的光接收区域和与品红色对应的光接收区域分别布置在另一个对角位置;以及
所述晶体管被布置为靠近彼此相邻的与青色对应的光接收区域和与黄色对应的光接收区域之中的与青色对应的光接收区域侧。
5.根据权利要求4的固态图像获取装置,其中所述晶体管是放大晶体管、复位晶体管和选择晶体管中的至少一个。
6.根据权利要求4的固态图像获取装置,其中在与绿色对应的光接收区域附近提供用于接地的接触孔。
7.一种电子设备,包括:
固态图像获取装置,包括:像素部分,布置有分别与不同波长对应的多个光接收区域;以及晶体管,被所述像素部分中的多个相邻光接收区域共同使用、并且被布置为靠近所述多个相邻光接收区域之中的与较短波长对应的光接收区域侧;以及
图像处理部分,以图像形式处理所述固态图像获取装置的所述光接收区域中接收到的信号。
CN200910262247XA 2008-12-22 2009-12-22 固态图像获取装置及利用其的电子设备 Expired - Fee Related CN101764141B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008-325073 2008-12-22
JP2008325073A JP5109962B2 (ja) 2008-12-22 2008-12-22 固体撮像装置および電子機器

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN101764141A CN101764141A (zh) 2010-06-30
CN101764141B true CN101764141B (zh) 2012-08-29

Family

ID=42265489

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN200910262247XA Expired - Fee Related CN101764141B (zh) 2008-12-22 2009-12-22 固态图像获取装置及利用其的电子设备

Country Status (3)

Country Link
US (2) US8638379B2 (zh)
JP (1) JP5109962B2 (zh)
CN (1) CN101764141B (zh)

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8576312B2 (en) * 2009-02-04 2013-11-05 Rosnes Corporation Solid-state image pickup device with particular pixel arrangement
US8547458B2 (en) 2009-02-04 2013-10-01 Rosnes Corporation Solid-state image pickup device
JP5537172B2 (ja) 2010-01-28 2014-07-02 ソニー株式会社 固体撮像装置及び電子機器
US8723994B2 (en) 2010-04-06 2014-05-13 Omnivision Technologies, Inc. Imager with variable area color filter array and pixel elements
US8314866B2 (en) * 2010-04-06 2012-11-20 Omnivision Technologies, Inc. Imager with variable area color filter array and pixel elements
JP2012010276A (ja) * 2010-06-28 2012-01-12 Sony Corp 画像処理装置、画像処理方法及び画像処理プログラム
US20110317048A1 (en) 2010-06-29 2011-12-29 Aptina Imaging Corporation Image sensor with dual layer photodiode structure
JP6003291B2 (ja) 2011-08-22 2016-10-05 ソニー株式会社 固体撮像装置及び電子機器
JP6308717B2 (ja) * 2012-10-16 2018-04-11 キヤノン株式会社 固体撮像装置、固体撮像装置の製造方法、および撮像システム
JP2014199898A (ja) 2013-03-11 2014-10-23 ソニー株式会社 固体撮像素子および製造方法、並びに、電子機器
JP2015012241A (ja) 2013-07-01 2015-01-19 ソニー株式会社 撮像素子およびその製造方法、ならびに電子機器
JP2016225324A (ja) * 2013-10-31 2016-12-28 パナソニックIpマネジメント株式会社 固体撮像装置
KR102171022B1 (ko) 2014-05-14 2020-10-28 삼성전자주식회사 픽셀 간 간섭 영향을 개선한 이미지 센서
JP6215246B2 (ja) 2014-05-16 2017-10-18 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 固体撮像素子および固体撮像素子の製造方法、並びに電子機器

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040100570A1 (en) * 2002-11-19 2004-05-27 Makoto Shizukuishi Image sensor and digital camera
JP2004172278A (ja) * 2002-11-19 2004-06-17 Fuji Film Microdevices Co Ltd カラー固体撮像装置
CN1870282A (zh) * 2005-05-25 2006-11-29 三星电机株式会社 半导体感光器件所用图像传感器及使用它的图像处理装置

Family Cites Families (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3432051B2 (ja) * 1995-08-02 2003-07-28 キヤノン株式会社 光電変換装置
JP3548410B2 (ja) * 1997-12-25 2004-07-28 キヤノン株式会社 固体撮像装置および固体撮像装置の信号読み出し方法
US7283164B2 (en) * 2002-09-18 2007-10-16 Micron Technology, Inc. Method for detecting and correcting defective pixels in a digital image sensor
KR20110015473A (ko) * 2002-12-13 2011-02-15 소니 주식회사 고체 촬상 소자 및 그 제조방법
JP2004248061A (ja) * 2003-02-14 2004-09-02 Fuji Photo Film Co Ltd 画像処理装置、方法及びプログラム
JP4492250B2 (ja) * 2004-08-11 2010-06-30 ソニー株式会社 固体撮像素子
DE102005060518B4 (de) 2004-12-16 2015-02-19 Samsung Electronics Co., Ltd. Bilderfassungsbauelement und Herstellungsverfahren
JP2006237361A (ja) * 2005-02-25 2006-09-07 Iwate Toshiba Electronics Co Ltd Cmosイメージセンサ
US7298955B2 (en) * 2005-03-30 2007-11-20 Fujifilm Corporation Solid-state image pickup element and method of producing the same
US7511323B2 (en) * 2005-08-11 2009-03-31 Aptina Imaging Corporation Pixel cells in a honeycomb arrangement
JP4752447B2 (ja) * 2005-10-21 2011-08-17 ソニー株式会社 固体撮像装置およびカメラ
KR100719361B1 (ko) * 2005-11-22 2007-05-17 삼성전자주식회사 씨모스 이미지 센서 및 그 형성 방법
JP2008072589A (ja) * 2006-09-15 2008-03-27 Matsushita Electric Ind Co Ltd カラーイメージセンサ
KR100755674B1 (ko) * 2006-09-07 2007-09-05 삼성전자주식회사 이미지 센서 및 그 제조 방법
JP4341664B2 (ja) * 2006-10-13 2009-10-07 ソニー株式会社 固体撮像装置および撮像装置
KR100828942B1 (ko) * 2006-12-19 2008-05-13 (주)실리콘화일 4t-4s 스텝 & 리피트 단위 셀 및 상기 단위 셀을 구비한 이미지센서, 데이터 저장장치, 반도체 공정 마스크, 반도체 웨이퍼
US7839439B2 (en) * 2007-01-12 2010-11-23 Sony Corporation Solid-state imaging device and imaging device
JP4888125B2 (ja) * 2007-01-12 2012-02-29 ソニー株式会社 固体撮像装置、撮像装置
US7459668B2 (en) * 2007-03-06 2008-12-02 Micron Technology, Inc. Method, apparatus, and system to reduce ground resistance in a pixel array
JP2008244021A (ja) * 2007-03-26 2008-10-09 Matsushita Electric Ind Co Ltd 固体撮像装置およびそれを用いたカメラ
US8208054B2 (en) * 2007-04-18 2012-06-26 Rosnes Corporation Solid-state imaging device
US7960768B2 (en) * 2008-01-17 2011-06-14 Aptina Imaging Corporation 3D backside illuminated image sensor with multiplexed pixel structure
US7781716B2 (en) * 2008-03-17 2010-08-24 Eastman Kodak Company Stacked image sensor with shared diffusion regions in respective dropped pixel positions of a pixel array

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040100570A1 (en) * 2002-11-19 2004-05-27 Makoto Shizukuishi Image sensor and digital camera
JP2004172278A (ja) * 2002-11-19 2004-06-17 Fuji Film Microdevices Co Ltd カラー固体撮像装置
CN1870282A (zh) * 2005-05-25 2006-11-29 三星电机株式会社 半导体感光器件所用图像传感器及使用它的图像处理装置

Also Published As

Publication number Publication date
US9653512B2 (en) 2017-05-16
JP5109962B2 (ja) 2012-12-26
CN101764141A (zh) 2010-06-30
US20100157116A1 (en) 2010-06-24
US8638379B2 (en) 2014-01-28
US20140103195A1 (en) 2014-04-17
JP2010147965A (ja) 2010-07-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101764141B (zh) 固态图像获取装置及利用其的电子设备
KR101863505B1 (ko) 고체 촬상 장치 및 전자 기기
US10998355B2 (en) Semiconductor device and electronic apparatus
KR102136852B1 (ko) Tfa 기반의 시모스 이미지 센서 및 그 동작방법
KR102430114B1 (ko) 고체 촬상 소자 및 그 제조 방법 및 전자 기기
US8134633B2 (en) Color solid-state image capturing apparatus and electronic information device
JP5644177B2 (ja) 固体撮像装置、および、その製造方法、電子機器
WO2013054663A1 (ja) 固体撮像装置、撮像装置
US8339488B2 (en) Solid-state image pickup device having laminated color filters, manufacturing method thereof, and electronic apparatus incorporating same
CN101262553A (zh) 具有温度传感器的图像传感器及其驱动方法
CN102856334A (zh) 固体摄像装置、固体摄像装置的制造方法和电子设备
US20220075104A1 (en) Image sensor and electronic camera
KR102276530B1 (ko) 이면 조사형 이미지 센서, 촬상 장치, 및 전자 기기
KR20210047009A (ko) 이미지 장치
WO2018062561A1 (ja) 撮像素子およびカメラ
JP2011216730A (ja) 固体撮像素子及びその製造方法並びに撮像装置

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20120829

Termination date: 20211222