JP2002513145A - 三重ウエル構造利用のアクティブピクセルセル結像アレーでのカラー分離 - Google Patents
三重ウエル構造利用のアクティブピクセルセル結像アレーでのカラー分離Info
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Abstract
(57)【要約】
カラー分離のために異なる波長(400−490nm、490−575nm、575−700nm)の光のシリコン内での吸収長さの違いを利用するデジタル結像装置である。望ましい結像アレー(102,104,106)は、三重ウエル構造(100)を利用する3原色ピクセルセンサに基づく。そのアレーによると、同一の位置において各ピクセル内で3原色(RGB)の各々を測定することによってからの偽信号を取り除くことができる。
Description
【0001】 1.発明の分野 本願発明はカラー結像に関し、特に、異なる波長の光のシリコン内の吸収長さ
の違いを利用するアクティブピクセルMOS結像アレーにおけるカラー分離に関
する。本願発明に係るアクティブピクセル結像アレーは、三重ウエル構造を用い
てデジタル画像内のカラーエイリアシングアーティファクトを減少させて、アレ
ー内の各ピクセルセンサが同一ロケーション内の3原色(R−G−B)の各々を
確実に測定できるようにする。
の違いを利用するアクティブピクセルMOS結像アレーにおけるカラー分離に関
する。本願発明に係るアクティブピクセル結像アレーは、三重ウエル構造を用い
てデジタル画像内のカラーエイリアシングアーティファクトを減少させて、アレ
ー内の各ピクセルセンサが同一ロケーション内の3原色(R−G−B)の各々を
確実に測定できるようにする。
【0002】 2.関連技術の説明 本願の発明者が認識している関連する従来技術は概略以下のように分類するこ
とができる。つまり、カラーセンサとしての積重ねフォトダイオード、積重ねセ
ンサを持つ結像アレー及び他のカラー結像アレーアプローチである。
とができる。つまり、カラーセンサとしての積重ねフォトダイオード、積重ねセ
ンサを持つ結像アレー及び他のカラー結像アレーアプローチである。
【0003】 第1の分類には、光の色を測定するための非結像デバイスが含まれる。そのデ
バイスには、波長に関連するさまざまな光子の吸収深さに依存する様々な技術が
組み込まれている。その例が、「半導体放射波長検出器」と題された米国特許第
4,011,016号及び「光の波長及び強度検知装置」と題された米国特許第
4.309,604号に開示されている。いずれの特許も3カラー集積回路カラ
ーセンサのための構造も結像アレーも開示していない。
バイスには、波長に関連するさまざまな光子の吸収深さに依存する様々な技術が
組み込まれている。その例が、「半導体放射波長検出器」と題された米国特許第
4,011,016号及び「光の波長及び強度検知装置」と題された米国特許第
4.309,604号に開示されている。いずれの特許も3カラー集積回路カラ
ーセンサのための構造も結像アレーも開示していない。
【0004】 第2の分類には、光子電荷を蓄積及びシフトする多数の埋込みチャンネルを持
つCCDデバイスが含まれる。そのデバイスは製造が困難でかつ費用が掛かり、
3カラーへの応用には役立っていない。「波長依存半導体光吸収を利用するカラ
ー応答結像デバイス」と題された米国特許第4,613,895号は、一例を示
す。その分類には、画像装置集積回路の上面に形成された薄膜感光性材料の層を
用いるデバイスも含まれる。その技術の例が、「カラーセンサ」と題された米国
特許第4,677,289号および「積重ねたセル構造を持つ可視光/赤外線結
像デバイス」と題された米国特許第4,651,001号に開示されている。そ
れらの構造も製造が困難かつ費用が掛かり、実用化されていない。
つCCDデバイスが含まれる。そのデバイスは製造が困難でかつ費用が掛かり、
3カラーへの応用には役立っていない。「波長依存半導体光吸収を利用するカラ
ー応答結像デバイス」と題された米国特許第4,613,895号は、一例を示
す。その分類には、画像装置集積回路の上面に形成された薄膜感光性材料の層を
用いるデバイスも含まれる。その技術の例が、「カラーセンサ」と題された米国
特許第4,677,289号および「積重ねたセル構造を持つ可視光/赤外線結
像デバイス」と題された米国特許第4,651,001号に開示されている。そ
れらの構造も製造が困難かつ費用が掛かり、実用化されていない。
【0005】 第3の分類には、カラーフィルタモザイクを利用して別々の光センサの位置に
おいて別々の波長帯域を選択するカラー結像集積回路が含まれる。「カラー結像
アレー」と題された米国特許第3,971,065号はその技術の一例を開示す
る。
おいて別々の波長帯域を選択するカラー結像集積回路が含まれる。「カラー結像
アレー」と題された米国特許第3,971,065号はその技術の一例を開示す
る。
【0006】 Parulski他の「デジタルカメラのファミリーのための可能化技術」で
説明されているように、デジタルカメラで共通して利用されている1ピクセルモ
ザイクパターンはバイエルカラーフィルタアレー(CFA)パターンである。図
1に示すように、そのバイエルCFAは碁盤目状に配置された50%のグリーン
ピクセルと、そのパターンの残りを満たす赤および青の交互のラインとを持つ。
説明されているように、デジタルカメラで共通して利用されている1ピクセルモ
ザイクパターンはバイエルカラーフィルタアレー(CFA)パターンである。図
1に示すように、そのバイエルCFAは碁盤目状に配置された50%のグリーン
ピクセルと、そのパターンの残りを満たす赤および青の交互のラインとを持つ。
【0007】 図2に示すように、そのバイエルCFAパターンは、結果として、緑に関して
はダイアモンド形状のナイキストドメインとなり、赤および青に関しては小さな
矩形形状のナイキストドメインとなる。人間の目は、クロミナンスの場合よりも
輝度の場合の高空間周波数に対して非常に敏感で、輝度は主として緑の光からな
る。したがって、バイエルCFAは単色の画像装置として水平および垂直の空間
周波数に対し同一のナイキスト周波数を提供するので、それはデジタルイメージ
の感知したシャープさを改善する。
はダイアモンド形状のナイキストドメインとなり、赤および青に関しては小さな
矩形形状のナイキストドメインとなる。人間の目は、クロミナンスの場合よりも
輝度の場合の高空間周波数に対して非常に敏感で、輝度は主として緑の光からな
る。したがって、バイエルCFAは単色の画像装置として水平および垂直の空間
周波数に対し同一のナイキスト周波数を提供するので、それはデジタルイメージ
の感知したシャープさを改善する。
【0008】 それらのモザイクアプローチは、センサは並べた間隔に比べて小さいためそれ
らのセンサがイメージ信号を局所的にサンプリングをし、また、異なるカラー用
のセンサは異なる位置に置かれていてサンプルはカラーとカラーとの間で整列し
ないという事実による深刻な偽信号の問題に関連して従来技術において公知であ
る。ナイキストドメインを外れたイメージ周波数成分は、ほとんど減衰すること
なくかつカラーとカラーとの間でほとんど相関関係なく、サンプリングされたイ
メージに偽信号として入る。
らのセンサがイメージ信号を局所的にサンプリングをし、また、異なるカラー用
のセンサは異なる位置に置かれていてサンプルはカラーとカラーとの間で整列し
ないという事実による深刻な偽信号の問題に関連して従来技術において公知であ
る。ナイキストドメインを外れたイメージ周波数成分は、ほとんど減衰すること
なくかつカラーとカラーとの間でほとんど相関関係なく、サンプリングされたイ
メージに偽信号として入る。
【0009】 したがって、本願発明は、3つのカラー帯域が、同一の位置にある各検出器に
よって測定されるカラー結像アレーを提供し、それらの検出器がそれらの間隔と
比べて非常に小さいというわけではなく、それにより、偽信号を含むイメージ成
分が減衰され、さらに、カラーサンプルがカラー間で整列するようにすることを
目的とする。
よって測定されるカラー結像アレーを提供し、それらの検出器がそれらの間隔と
比べて非常に小さいというわけではなく、それにより、偽信号を含むイメージ成
分が減衰され、さらに、カラーサンプルがカラー間で整列するようにすることを
目的とする。
【0010】 さらに、本願発明は標準的な現在のCMOSメモリ工程において製造すること
ができるアクティブなピクセルカラー結像アレーを提供することを目的とする。
ができるアクティブなピクセルカラー結像アレーを提供することを目的とする。
【0011】 図3を参照すると、多くの現在のCMOS集積回路製造工程が、「対のウエル
」または「対のタブ」基板を用いており、そこでは、約1017原子/cm2のドー
ピング濃度のPウエル領域10およびNウエル領域12が、それぞれNチャンネ
ルおよびPチャンネルトランジスタを形成する領域として用いられる。基板材料
14は典型的にはより軽くドーピングされたP型シリコン(1015原子/cm2)
で、Pウエル10がその基板14から分離されていない。Pウエル10内に形成
されたNチャンネルFET16は、1018原子/cm2より大きなドーパント濃度
のN+の通常のソース/ドレイン拡散18と、ほぼ1018原子/cm2の濃度で軽
くドーピングされたN−形の浅いドレイン(LDD)領域20とを含む。同様に
、Nウエル領域12内に形成されたPチャンネルFET22は、同様の濃度の通
常のP+ソース/ドレイン領域24および浅いLDD領域26を用いて構成され
ている。
」または「対のタブ」基板を用いており、そこでは、約1017原子/cm2のドー
ピング濃度のPウエル領域10およびNウエル領域12が、それぞれNチャンネ
ルおよびPチャンネルトランジスタを形成する領域として用いられる。基板材料
14は典型的にはより軽くドーピングされたP型シリコン(1015原子/cm2)
で、Pウエル10がその基板14から分離されていない。Pウエル10内に形成
されたNチャンネルFET16は、1018原子/cm2より大きなドーパント濃度
のN+の通常のソース/ドレイン拡散18と、ほぼ1018原子/cm2の濃度で軽
くドーピングされたN−形の浅いドレイン(LDD)領域20とを含む。同様に
、Nウエル領域12内に形成されたPチャンネルFET22は、同様の濃度の通
常のP+ソース/ドレイン領域24および浅いLDD領域26を用いて構成され
ている。
【0012】 図4を参照すると、改善された現在の工程では、「三重ウエル」として知られ
ているように、追加の深いN離隔ウエル28を用いて、P基板14からPウエル
10の結合離隔を提供する。N離隔ウエル28のドーパント濃度(1016原子/
cc)は、P基板14およびPウエル10のドーパント濃度(それぞれ、1015原
子/ccおよび1017原子/cc)の間の中間程度である。「三重ウエル構造を持つ
半導体デバイスの製造方法」と題された米国特許第5,397,734号は三重
ウエル技術の一例を開示する。
ているように、追加の深いN離隔ウエル28を用いて、P基板14からPウエル
10の結合離隔を提供する。N離隔ウエル28のドーパント濃度(1016原子/
cc)は、P基板14およびPウエル10のドーパント濃度(それぞれ、1015原
子/ccおよび1017原子/cc)の間の中間程度である。「三重ウエル構造を持つ
半導体デバイスの製造方法」と題された米国特許第5,397,734号は三重
ウエル技術の一例を開示する。
【0013】 三重ウエル工程は、基板を介して拡散することができる漂遊キャリアからダイ
ナミック電荷蓄積ノードの有効な離隔を提供するので、MOSメモリ(DRAM
)デバイスを製造するために一般的に普及しかつ経済的となりつつある。
ナミック電荷蓄積ノードの有効な離隔を提供するので、MOSメモリ(DRAM
)デバイスを製造するために一般的に普及しかつ経済的となりつつある。
【0014】発明の概要 本願発明は、アクティブなピクセルMOS結像アレーにおけるカラー分離に関
し、そのアレーは三重ウエルピクセルのセル構造を用い、異なる波長の光のシリ
コンにおける吸収長さの違いを利用してカラー間の間隔がほぼ同じ大きさの感光
性領域によって同一位置で別々のカラーを測定する。
し、そのアレーは三重ウエルピクセルのセル構造を用い、異なる波長の光のシリ
コンにおける吸収長さの違いを利用してカラー間の間隔がほぼ同じ大きさの感光
性領域によって同一位置で別々のカラーを測定する。
【0015】 したがって、本願発明の望ましい実施例は、青、緑及び赤色の光を分離するP
形シリコン基板状に形成されたカラーフォトセンサを提供する。フォトセンサ構
造は、基板内に形成された深いNのドープ処理された領域を含み、N領域と基板
との間のpn結合がシリコン内の赤色光の吸収長さとほぼ等しい基板内の深さに
赤色感光性フォトダイオード形成するようにする。Pのドープ処理された領域は
、N領域内に形成されていて、P領域とN領域との間のnp結合がシリコン内の
緑色光の吸収長さとほぼ等しい基板内の深さに緑色感光性フォトダイオード形成
する。浅いNドープ処理された領域は、P領域内に形成されていて、その浅いN
領域とP領域との間のpn結合が青色光の吸収長さとほぼ等しい基板内の深さに
青色感光性フォトダイオード形成する。検知回路が赤、緑及び青色フォトダイオ
ード結合されていてそれぞれのフォトダイオードの電流を測定する。
形シリコン基板状に形成されたカラーフォトセンサを提供する。フォトセンサ構
造は、基板内に形成された深いNのドープ処理された領域を含み、N領域と基板
との間のpn結合がシリコン内の赤色光の吸収長さとほぼ等しい基板内の深さに
赤色感光性フォトダイオード形成するようにする。Pのドープ処理された領域は
、N領域内に形成されていて、P領域とN領域との間のnp結合がシリコン内の
緑色光の吸収長さとほぼ等しい基板内の深さに緑色感光性フォトダイオード形成
する。浅いNドープ処理された領域は、P領域内に形成されていて、その浅いN
領域とP領域との間のpn結合が青色光の吸収長さとほぼ等しい基板内の深さに
青色感光性フォトダイオード形成する。検知回路が赤、緑及び青色フォトダイオ
ード結合されていてそれぞれのフォトダイオードの電流を測定する。
【0016】 三重ウエル製造工程は、三重の積重ねられたフォトダイオードを作るために必
要な垂直PNPNデバイスを製造する実用的な方法を提供するので、本願発明に
おいて有用である。三重ウエル工程の通常のNウエルは本願発明のピクセルのセ
ルには用いられていないが、同一のチップ上でイメージ装置セルのアレーの外側
においてそれを用いるのは有益である。三重の積重ねられたフォトダイオードに
おいて必要な深いNのドープ処理された領域は、上ではN離隔ウエルと呼んでい
るものである。
要な垂直PNPNデバイスを製造する実用的な方法を提供するので、本願発明に
おいて有用である。三重ウエル工程の通常のNウエルは本願発明のピクセルのセ
ルには用いられていないが、同一のチップ上でイメージ装置セルのアレーの外側
においてそれを用いるのは有益である。三重の積重ねられたフォトダイオードに
おいて必要な深いNのドープ処理された領域は、上ではN離隔ウエルと呼んでい
るものである。
【0017】 本願発明は、結像アレー内のすべてのピクセルが、ピクセル構造内の同一の位
置で赤、緑及び青のカラー応答を測定することを保証することによって、カラー
偽信号アーティファクトを減少させる。赤、緑及び青色の光のシリコン内の吸収
長さの違いを利用することによってカラーフィルターが行われる。
置で赤、緑及び青のカラー応答を測定することを保証することによって、カラー
偽信号アーティファクトを減少させる。赤、緑及び青色の光のシリコン内の吸収
長さの違いを利用することによってカラーフィルターが行われる。
【0018】 本願発明は、カラー偽信号の除去に加えていくつかの利点を提供する。例えば
、それは従来一般的に用いられていた複合ポリマーカラーフィルタアレー製造工
程を不要にする。代わりに、半導体業界で一般的に利用可能な三重ウエル工程を
用いる。また、利用できるフォトン(光子)の全体的な利用効率が高まる。従来
のアプローチによると、フィルタ部材を通過しない光子はフィルタに吸収されて
消費される。本願発明のアプローチによると、カラーは吸収深さによって分離さ
れるが、全て収集されて利用される。その結果、量子効率を全体的に3倍を越え
る程度まで改善することができる。
、それは従来一般的に用いられていた複合ポリマーカラーフィルタアレー製造工
程を不要にする。代わりに、半導体業界で一般的に利用可能な三重ウエル工程を
用いる。また、利用できるフォトン(光子)の全体的な利用効率が高まる。従来
のアプローチによると、フィルタ部材を通過しない光子はフィルタに吸収されて
消費される。本願発明のアプローチによると、カラーは吸収深さによって分離さ
れるが、全て収集されて利用される。その結果、量子効率を全体的に3倍を越え
る程度まで改善することができる。
【0019】 本願発明は、従来のCCD技術を用いて実行することは困難であろう結像装置
の優れた例示を提供する。さらに、本願発明は、各3カラーピクセル内に多くの
サポートトランジスタが存在するという観点において、スケールドのCMOS処
理の利用可能性からの利点を得る。
の優れた例示を提供する。さらに、本願発明は、各3カラーピクセル内に多くの
サポートトランジスタが存在するという観点において、スケールドのCMOS処
理の利用可能性からの利点を得る。
【0020】 本願発明の特徴及び利点は、以下の詳細な説明及び本願発明の概念を利用する
図示の実施例のための添付図面を参照することによってより良く理解されるであ
ろう。
図示の実施例のための添付図面を参照することによってより良く理解されるであ
ろう。
【0021】本願発明の詳細な説明 シリコン基板への入射光の波長が大きくなればなるほど、その光は吸収される
前により深くシリコン内に入り込むことになる。図5は可視スペクトルの光に関
するシリコン内の光吸収長さを示す。図5に示すように、400−490nmの波
長を持つ青色光は、その大部分が、約0.2−0.5ミクロンの深さでシリコン
基板に吸収される。575−700nmの波長を持つ赤色光は、約1.5−3.0
nmの深さでシリコンに吸収される。
前により深くシリコン内に入り込むことになる。図5は可視スペクトルの光に関
するシリコン内の光吸収長さを示す。図5に示すように、400−490nmの波
長を持つ青色光は、その大部分が、約0.2−0.5ミクロンの深さでシリコン
基板に吸収される。575−700nmの波長を持つ赤色光は、約1.5−3.0
nmの深さでシリコンに吸収される。
【0022】 異なる波長の光のシリコン内でのそれらの吸収深さの違いを利用すると、図6
に示すように、本願発明の望ましい実施例は、P形の伝導体(約1015原子/cm 2 )のシリコン基板100内に形成された三重ウエルカラーフォトセンサ構造を
提供する。そのカラーフォトセンサ構造は、P形のシリコン基板100内に形成
された深いN形のドープ処理されたウエル領域102(約1016原子/cm2)を
含む。そのN形のドープ処理された領域102の結合深さは、約1.5−3.0
μの間にあり、望ましくは約2μ、つまり、赤色光に近い吸収深さである。した
がって、深いN形のドープ処理された領域102とP形基板100との間のpn
結合は、それらの2つの領域の間に赤色感応フォトダイオードを形成する。
に示すように、本願発明の望ましい実施例は、P形の伝導体(約1015原子/cm 2 )のシリコン基板100内に形成された三重ウエルカラーフォトセンサ構造を
提供する。そのカラーフォトセンサ構造は、P形のシリコン基板100内に形成
された深いN形のドープ処理されたウエル領域102(約1016原子/cm2)を
含む。そのN形のドープ処理された領域102の結合深さは、約1.5−3.0
μの間にあり、望ましくは約2μ、つまり、赤色光に近い吸収深さである。した
がって、深いN形のドープ処理された領域102とP形基板100との間のpn
結合は、それらの2つの領域の間に赤色感応フォトダイオードを形成する。
【0023】 同様に、P形の伝導体(約1017原子/cm2)のドープ処理されたウエル領域
104は、Nのドープ処理された領域102内に形成される。そのPのドープ処
理された領域104とNのドープ処理された領域102との間のpn結合は、約
0.5−1.5μの間の深さ、望ましくは、約0.6μ、つまり、シリコン内の
緑色光に近い吸収長さまで形成される。従って、P領域104と深いN領域10
2との間のpn結合は、2つの領域の間に緑色感応フォトダイオードを形成する
。
104は、Nのドープ処理された領域102内に形成される。そのPのドープ処
理された領域104とNのドープ処理された領域102との間のpn結合は、約
0.5−1.5μの間の深さ、望ましくは、約0.6μ、つまり、シリコン内の
緑色光に近い吸収長さまで形成される。従って、P領域104と深いN領域10
2との間のpn結合は、2つの領域の間に緑色感応フォトダイオードを形成する
。
【0024】 さらに図6に示すように、N形の伝導体(約1018原子/cm2)の浅いドープ
処理された領域106は、Pのドープ処理された領域104内に約0.2−0.
5μの間の深さ、望ましくは、約0.2μ、つまり、シリコン内での青色光の吸
収長さまで形成される。従って、浅いNのドープ処理された領域106とP領域
104との間のpn結合は、青色感応フォトダイオードを形成する。
処理された領域106は、Pのドープ処理された領域104内に約0.2−0.
5μの間の深さ、望ましくは、約0.2μ、つまり、シリコン内での青色光の吸
収長さまで形成される。従って、浅いNのドープ処理された領域106とP領域
104との間のpn結合は、青色感応フォトダイオードを形成する。
【0025】 当業者は、上で説明したように、上記のダイオードの感応空乏領域は結合深さ
のいくぶんか上方及び下方に延在することを認識するであろう。
のいくぶんか上方及び下方に延在することを認識するであろう。
【0026】 また、当業者は、上記の三重ウエル構造は、反対の導電型、つまり、N基板内
の深いPのドープ処理された領域、深いP領域内のNのドープ処理された領域及
びN領域内の浅いPのドープ処理された領域を用いて実行することができる。し
かし、そのような構造は、通常はこの業界では用いられず、図6の構造が、標準
的なMOSメモリ技術を利用するので、望ましい。
の深いPのドープ処理された領域、深いP領域内のNのドープ処理された領域及
びN領域内の浅いPのドープ処理された領域を用いて実行することができる。し
かし、そのような構造は、通常はこの業界では用いられず、図6の構造が、標準
的なMOSメモリ技術を利用するので、望ましい。
【0027】 図6は、さらに、カラーフォトセンサ構造が、3つのフォトダイオードを横切
って赤、緑及び青色の光電流を測定するためにそれぞれ赤、緑及び青色のフォト
ダイオードに接続された検出機構108も備える点を示す。
って赤、緑及び青色の光電流を測定するためにそれぞれ赤、緑及び青色のフォト
ダイオードに接続された検出機構108も備える点を示す。
【0028】 図6は、光センサ108の概念的配置を示しており、そのセンサは赤色光電流
irを測定するための赤色フォトダイオードに接続された第1電流メーター11
0を備える。第2の電流メーター112は緑色光電流igを測定するための緑色
フォトダイオードに接続されている。第3の電流メーター114は青色光電流i
bを測定するための青色フォトダイオードに接続されている。
irを測定するための赤色フォトダイオードに接続された第1電流メーター11
0を備える。第2の電流メーター112は緑色光電流igを測定するための緑色
フォトダイオードに接続されている。第3の電流メーター114は青色光電流i
bを測定するための青色フォトダイオードに接続されている。
【0029】 フォトダイオードの電流の大部分が拡散領域に収集されると仮定すると、当業
者は、電流ibが主として可視スペクトルの青色の端部からの入射フォトンの光
電流からなり、電流igが主として緑フォトンからの電流であり、電流irが赤
色フォトンからの電流を反射するということを明りょうに認識するであろう。
者は、電流ibが主として可視スペクトルの青色の端部からの入射フォトンの光
電流からなり、電流igが主として緑フォトンからの電流であり、電流irが赤
色フォトンからの電流を反射するということを明りょうに認識するであろう。
【0030】 図6に示すように、孤立Pウエルの製造は行われ、表面結合は、非常に浅いn
ldd(N形の軽くドーピングされたドレイン)層の様に青色応答を最大化する
ように示されている。
ldd(N形の軽くドーピングされたドレイン)層の様に青色応答を最大化する
ように示されている。
【0031】 図7は、上記の三重ウエルフォトセンサ構造に近似するものを示す。当業者は
、三重ウエル構造は従来の単一のピクセルセンサアレーと比べてより大きくする
ことができる一方、図7のピクセルの面積は、従来のピクセルアレーパターンの
混合カラーの性質に起因する3つの従来のピクセルセルと比較しなければならな
いという点を認識するであろう。
、三重ウエル構造は従来の単一のピクセルセンサアレーと比べてより大きくする
ことができる一方、図7のピクセルの面積は、従来のピクセルアレーパターンの
混合カラーの性質に起因する3つの従来のピクセルセルと比較しなければならな
いという点を認識するであろう。
【0032】 フォトダイオードとともに「アクティブピクセル」回路を用いることは従来か
ら一般的である。図7は1つが各ダイオードに対応する3つの光電流検出回路の
概要を示す。図7の実施例では、そのような回路は従来の3つのトランジスタ電
流センサである(当業者は、他の電流センサ回路も用いることができることを認
識するであろう)。そのアクティブピクセル回路は、フォトダイオードの容量お
よび関連する回路ノードに関して光電流を積分し、次に、その結果得た電圧を読
出し増幅器を介して一時的に記憶することによって光電荷を検出する。
ら一般的である。図7は1つが各ダイオードに対応する3つの光電流検出回路の
概要を示す。図7の実施例では、そのような回路は従来の3つのトランジスタ電
流センサである(当業者は、他の電流センサ回路も用いることができることを認
識するであろう)。そのアクティブピクセル回路は、フォトダイオードの容量お
よび関連する回路ノードに関して光電流を積分し、次に、その結果得た電圧を読
出し増幅器を介して一時的に記憶することによって光電荷を検出する。
【0033】 上記のように、典型的には3つのトランジスタを用い、リセットトランジスタ
(Re)が暗状態を表す基準レベルにキャパシタへの電圧をリセットする。ソー
スフォロワ増幅器トランジスタBはフォトダイオードへの電圧を一時的に保存す
る。選択トランジスタSは、セルをそのセルがある行を読み出しのために選択す
るときに、列出力ラインに接続する。
(Re)が暗状態を表す基準レベルにキャパシタへの電圧をリセットする。ソー
スフォロワ増幅器トランジスタBはフォトダイオードへの電圧を一時的に保存す
る。選択トランジスタSは、セルをそのセルがある行を読み出しのために選択す
るときに、列出力ラインに接続する。
【0034】 図7に示すように、本願発明の積み重ねられた折返し三重フォトダイオードの
場合には、2つのダイオードノードのリセット電位(Vn)はP基板に関して実
質的に高電位であり、中央のノードのリセット電位(Vp)はその電位を下回り
(つまり、Vn>Vp)、そのため、3つのすべてのダイオードは逆バイアス状態
から起動する。フォトダイオードが光に露出されるにしたがい、それらは逆バイ
アスを下回るようになり、それらが「オーバーフロー」になる前に、ある程度フ
ォワードバイアス状態になることもできる。検出された3つの電圧は、回路のさ
まざまなフォトダイオードおよび漂遊静電容量の相対に応じて、光電荷の異なる
線形の組合わせに対応する。それらの線形の組合わせは、電圧出力に関する結果
的な感度曲線に影響を与え、したがって、熱量測定法的に感知可能な最終的な出
力を生成することにつながるマトリクス構造において補正される。
場合には、2つのダイオードノードのリセット電位(Vn)はP基板に関して実
質的に高電位であり、中央のノードのリセット電位(Vp)はその電位を下回り
(つまり、Vn>Vp)、そのため、3つのすべてのダイオードは逆バイアス状態
から起動する。フォトダイオードが光に露出されるにしたがい、それらは逆バイ
アスを下回るようになり、それらが「オーバーフロー」になる前に、ある程度フ
ォワードバイアス状態になることもできる。検出された3つの電圧は、回路のさ
まざまなフォトダイオードおよび漂遊静電容量の相対に応じて、光電荷の異なる
線形の組合わせに対応する。それらの線形の組合わせは、電圧出力に関する結果
的な感度曲線に影響を与え、したがって、熱量測定法的に感知可能な最終的な出
力を生成することにつながるマトリクス構造において補正される。
【0035】 図8は、本願発明の三重の積み重ねられたフォトダイオードの構造に関する一
組の推定した感度曲線を可視スペクトル内の波長の関数として示す。その曲線は
、カラーフィルタに基づくいくつかのほかのカラー分離方法の場合に様にシャー
プに同調されているものよりも、図示にように、かなり広範囲に同調されている
だけである。しかし、従来のカラー結像において良く知られているように、適切
なマトリクス方式を用いて、3つの測定値を、そのような一組の曲線から、赤、
緑および青の強度値のより近似的に熱量測定法的に補正した値に変換することが
できる。適切なマトリクス変換を決定する方法は、従来では、例えば、「カラー
効率のために最適化されたデジタル結像デバイス」と題された米国特許第5,6
68,596号において公知である。
組の推定した感度曲線を可視スペクトル内の波長の関数として示す。その曲線は
、カラーフィルタに基づくいくつかのほかのカラー分離方法の場合に様にシャー
プに同調されているものよりも、図示にように、かなり広範囲に同調されている
だけである。しかし、従来のカラー結像において良く知られているように、適切
なマトリクス方式を用いて、3つの測定値を、そのような一組の曲線から、赤、
緑および青の強度値のより近似的に熱量測定法的に補正した値に変換することが
できる。適切なマトリクス変換を決定する方法は、従来では、例えば、「カラー
効率のために最適化されたデジタル結像デバイス」と題された米国特許第5,6
68,596号において公知である。
【0036】 図6に関連して上で説明した三重フォトダイオードカラーセンサ構造および、
例えば、図7に関連して上で説明したそれに関連する光電流検知回路を、三重ウ
エル構造に基づくアクティブピクセルセル結像アレーを提供する最に用いること
ができる。そのような結像アレーは、フォトセルの行および列のマトリクスを含
み、各フォトセルが三重ウエル構造および関連するフォト検知回路を含む。マト
リクスの各行は、関連する3つの読み出し選択ラインを持ち、それは、例えば、
図7に示すようにその行内の各フォト検知回路に接続されている。同様に、マト
リクスの各列は関連する3つの列出力ラインを持ち、それは、例えば、図7に示
すようにその列内の各フォト検知回路に接続されている。
例えば、図7に関連して上で説明したそれに関連する光電流検知回路を、三重ウ
エル構造に基づくアクティブピクセルセル結像アレーを提供する最に用いること
ができる。そのような結像アレーは、フォトセルの行および列のマトリクスを含
み、各フォトセルが三重ウエル構造および関連するフォト検知回路を含む。マト
リクスの各行は、関連する3つの読み出し選択ラインを持ち、それは、例えば、
図7に示すようにその行内の各フォト検知回路に接続されている。同様に、マト
リクスの各列は関連する3つの列出力ラインを持ち、それは、例えば、図7に示
すようにその列内の各フォト検知回路に接続されている。
【0037】 しかし、本願発明に係る結像アレーにおいては、各フォトセルの3つの行選択
ラインおよび3つの列出力ラインは、図7に示すように、分離して引き出す必要
はまったくない。
ラインおよび3つの列出力ラインは、図7に示すように、分離して引き出す必要
はまったくない。
【0038】 他の例として、3つのカラーセンサおよび読出し増幅器は、図9および10に
示すように、行選択ラインを共通に結合し、または、列出力ラインを共通に結合
することによって、行または列のいずれかの短い部分に関して、ワイヤ接続する
ことができる。図9および10においては、リセットおよび電源供給信号のよう
な、アレー内のすべてのセルに共通する信号ラインは図示していない。
示すように、行選択ラインを共通に結合し、または、列出力ラインを共通に結合
することによって、行または列のいずれかの短い部分に関して、ワイヤ接続する
ことができる。図9および10においては、リセットおよび電源供給信号のよう
な、アレー内のすべてのセルに共通する信号ラインは図示していない。
【0039】 図11は、図10のアレーの配列によるピクセルに関する全部の概略図であり
、そのアレー配列は、赤、緑および青色センサ測定/読出し構造のそれぞれのた
めの3つの行選択ラインRowR、RowGおよびRowBおよび共通の列出力ライン
を持つ。図11の配列は、MOSトランジスタM1からM9までの位置および方向
が、図12A/12Bに示す配列における位置および方向と一致するように構成
されている。その実施例では、図7の読み出し供給Vcc及びリセット基準電圧V
nは分配されているが、Vpは分離されている。
、そのアレー配列は、赤、緑および青色センサ測定/読出し構造のそれぞれのた
めの3つの行選択ラインRowR、RowGおよびRowBおよび共通の列出力ライン
を持つ。図11の配列は、MOSトランジスタM1からM9までの位置および方向
が、図12A/12Bに示す配列における位置および方向と一致するように構成
されている。その実施例では、図7の読み出し供給Vcc及びリセット基準電圧V
nは分配されているが、Vpは分離されている。
【0040】 図12A/12Bは、図面の明りょう化のために、2つに分けたマスク層用の
点描パターンを用いて、図11の実験から得られた配列を示す。図12Aは、当
業者にとって直ちに明りょうになるように、シリコン、つまり、アクティブ領域
、ウエル、インプラント、ポリシリコンゲートおよび接触カットに影響を与える
マスク層を示す。図12Bは接触カットおよび3つの金属相互結合および2つの
経路マスク層を示す。図12A/12Bに示すように、金属1は、ピクセル内の
相互連結のために用いられ、金属2は行ライン用で、金属3は列ラインで、さら
にポリシリコンは行リセットライン用に用いられる。金属の第4の層は、望まし
くは、光がフォトダイオードのみに届くようにする光シールドとして用いられる
が、図示していない。
点描パターンを用いて、図11の実験から得られた配列を示す。図12Aは、当
業者にとって直ちに明りょうになるように、シリコン、つまり、アクティブ領域
、ウエル、インプラント、ポリシリコンゲートおよび接触カットに影響を与える
マスク層を示す。図12Bは接触カットおよび3つの金属相互結合および2つの
経路マスク層を示す。図12A/12Bに示すように、金属1は、ピクセル内の
相互連結のために用いられ、金属2は行ライン用で、金属3は列ラインで、さら
にポリシリコンは行リセットライン用に用いられる。金属の第4の層は、望まし
くは、光がフォトダイオードのみに届くようにする光シールドとして用いられる
が、図示していない。
【0041】 アクティブピクセルセンサの当業者は、リセット機能はときには行によって結
合され、それにより、全体的なリセット機能とは異なり、対応する行が読み出さ
れようとする前に、行内のピクセルが所定回数リセットされるようにスクロール
タイプの電子シャッタタイミングが可能になる。したがって、ピクセルアレーは
、望ましくは図12A/12Bの実施例のように、リセットラインを水平方向に
ワイヤ接続する。図示の配置のセルがアレー内で隣接するときには、トランジス
タが内部に存在するPウエルは、積み重ねられたフォトダイオードを完全に囲み
、最も左および下方のエッジ上のピクセルが望ましくはアレーの外のPウエルの
ストリップによって完成される。
合され、それにより、全体的なリセット機能とは異なり、対応する行が読み出さ
れようとする前に、行内のピクセルが所定回数リセットされるようにスクロール
タイプの電子シャッタタイミングが可能になる。したがって、ピクセルアレーは
、望ましくは図12A/12Bの実施例のように、リセットラインを水平方向に
ワイヤ接続する。図示の配置のセルがアレー内で隣接するときには、トランジス
タが内部に存在するPウエルは、積み重ねられたフォトダイオードを完全に囲み
、最も左および下方のエッジ上のピクセルが望ましくはアレーの外のPウエルの
ストリップによって完成される。
【0042】 図13A/13Bは、図12の構成による、ピクセルの中心をとおる断面図で
あり、シリコンの下方にあるドープ処理された領域を含み、さらに、光シールド
を含むが、金属の相互結合および酸化物の中間層は省略しており、左側の次のセ
ルの一部を含む。
あり、シリコンの下方にあるドープ処理された領域を含み、さらに、光シールド
を含むが、金属の相互結合および酸化物の中間層は省略しており、左側の次のセ
ルの一部を含む。
【0043】 図13Aは、理想化されたウエルを示しており、また、標準的な三重ウエルC
MOS製造方法を用いて同一のマスク処理および加工工程によってフォトセンサ
内にPウエルを、さらに読み出し回路内にPウエルを画定することができる。同
様に、フォトセンサ内の浅いN+のドープ処理された領域は、読出し回路のN+
ソース/ドレイン領域と同様に同一のマスク処理および加工工程によって作るこ
とができる。それらのN+領域は、実験的な設計選択に応じて、CMOS工程の
標準の高濃度にN+ドープ処理されたアクティブ領域またはNLDDの低濃度に
ドープ処理されたドレイン領域のいずれかとすることができる(その断面図は、
ソース/ドレイン領域のいずれかの部分を通過するように解釈することができる
)。
MOS製造方法を用いて同一のマスク処理および加工工程によってフォトセンサ
内にPウエルを、さらに読み出し回路内にPウエルを画定することができる。同
様に、フォトセンサ内の浅いN+のドープ処理された領域は、読出し回路のN+
ソース/ドレイン領域と同様に同一のマスク処理および加工工程によって作るこ
とができる。それらのN+領域は、実験的な設計選択に応じて、CMOS工程の
標準の高濃度にN+ドープ処理されたアクティブ領域またはNLDDの低濃度に
ドープ処理されたドレイン領域のいずれかとすることができる(その断面図は、
ソース/ドレイン領域のいずれかの部分を通過するように解釈することができる
)。
【0044】 図13Bは、Nウエルインプラントの外側への拡散が普通程度の場合にピクセ
ル内のドープ処理された領域がどのように見えるかを示す。本願発明によると、
積み重ねられたフォトセンサをCMOS内のアクティブピクセル検出および読み
出し電子回路と結合することによって、読出し電子回路が組み込まれているPウ
エルが、深いNウエル間で効果的な離隔バリアとして機能することができるよう
になる。図13Bに示すように、Nウエルは間隔が置かれて配置されていて、P
ウエルまたはアクティブピクセル検知および読出し回路が介在していない場合で
あっても、それらのNウエルはそれらの間の間隔を変える程PからNに良好に外
側に拡散するものではない。つまり、そのNウエルは赤色感応フォトダイオード
がそれらの隣接するものと短絡するが危険性を負うことのないように、互いに接
近するように配置されることはない。Nウエルフォトダイオードの間のPウエル
ストリップは、さらにより確実にそれらを分離するように機能するとともに、N
形の電界効果トランジスタが検知および読出し電子回路として機能するように組
み立てられる「自由な」領域を提供する。三重ウエルCMOS製造工程における
積み重ねたシリコンフォトダイオードとCMOS回路との新規な組み合せは、し
たがって、従来技術を超える驚くべきかつ圧倒的な利点を提供する。
ル内のドープ処理された領域がどのように見えるかを示す。本願発明によると、
積み重ねられたフォトセンサをCMOS内のアクティブピクセル検出および読み
出し電子回路と結合することによって、読出し電子回路が組み込まれているPウ
エルが、深いNウエル間で効果的な離隔バリアとして機能することができるよう
になる。図13Bに示すように、Nウエルは間隔が置かれて配置されていて、P
ウエルまたはアクティブピクセル検知および読出し回路が介在していない場合で
あっても、それらのNウエルはそれらの間の間隔を変える程PからNに良好に外
側に拡散するものではない。つまり、そのNウエルは赤色感応フォトダイオード
がそれらの隣接するものと短絡するが危険性を負うことのないように、互いに接
近するように配置されることはない。Nウエルフォトダイオードの間のPウエル
ストリップは、さらにより確実にそれらを分離するように機能するとともに、N
形の電界効果トランジスタが検知および読出し電子回路として機能するように組
み立てられる「自由な」領域を提供する。三重ウエルCMOS製造工程における
積み重ねたシリコンフォトダイオードとCMOS回路との新規な組み合せは、し
たがって、従来技術を超える驚くべきかつ圧倒的な利点を提供する。
【0045】 本願発明を実施する際に、ここで説明した本願発明の実施例のさまざまな変形
例を利用することができることは理解すべきである。特許請求の範囲は本願発明
の範囲を画定し、その特許請求の範囲の範囲内の方法および構成並びにそれらと
均等なものも特許請求の範囲に属する。
例を利用することができることは理解すべきである。特許請求の範囲は本願発明
の範囲を画定し、その特許請求の範囲の範囲内の方法および構成並びにそれらと
均等なものも特許請求の範囲に属する。
【図1】 図1は、公知のバイエルカラーフィルタアレー(CFA)パターンを示す。
【図2】 図2は、バイエルCFAから得た赤、緑及び青のためのナイキストドメインを
示す。
示す。
【図3】 図3は、従来のツインウエルCMOS構造を示す部分断面図である。
【図4】 図4は、従来の三重ウエルCMOS構造を示す部分断面図である。
【図5】 図5は、シリコン内の光吸収長さ対波長を表すグラフである。
【図6】 図6は、本願発明に係る三重構造を用いる3カラーピクセルを示す部分断面図
である。
である。
【図7】 図7は、関連するフォト電流検出回路の実施例を描く概略図と組合せた図6の
3カラーピクセルセンサ構造の平面図である。
3カラーピクセルセンサ構造の平面図である。
【図8】 図8は、本願発明に係る図6の三重ウエルフォトダイオード構造のための一組
の推定感度曲線を示すグラフである。
の推定感度曲線を示すグラフである。
【図9】 図9は本願発明に係る結像アレーの一部を描く部分概略図で、各セルのフォト
ダイオード及び読み出し増幅回路が、各セルごとに1行の選択ライン及び3列の
出力ラインを持つアレーに配列されている状態を示す。
ダイオード及び読み出し増幅回路が、各セルごとに1行の選択ライン及び3列の
出力ラインを持つアレーに配列されている状態を示す。
【図10】 図10は本願発明に係る結像アレーの一部を描く部分概略図で、各セルのフォ
トダイオード及び読み出し増幅回路が、各セルごとに3行の選択ライン及び1列
の出力ラインを持つアレーに配列されている状態を示す。
トダイオード及び読み出し増幅回路が、各セルごとに3行の選択ライン及び1列
の出力ラインを持つアレーに配列されている状態を示す。
【図11】 図11は、3行の選択ライン及び1列の出力ラインを持つ図10のピクセルセ
ンサセルの一実施例を描く概略図である。
ンサセルの一実施例を描く概略図である。
【図12】 図12Aは、図11のシリコン層を描く配置図で、シリコンから第1金属まで
の接点を含むまでを示す。 図12Bは、接点及びバイアスを含む、図11の3つの金属の相互連結層を描
く配置図である。
の接点を含むまでを示す。 図12Bは、接点及びバイアスを含む、図11の3つの金属の相互連結層を描
く配置図である。
【図13】 図13Aは、図12A/12Bのセルの理想的シリコン表面と上方金属光シー
ルド層とを描く断面図である。 図13Bは、N領域を越えた拡散を持つ図12A/12Bのセルのシリコン表
面と上方金属光シールド層とを描く断面図である。
ルド層とを描く断面図である。 図13Bは、N領域を越えた拡散を持つ図12A/12Bのセルのシリコン表
面と上方金属光シールド層とを描く断面図である。
Claims (11)
- 【請求項1】 異なる波長の光を分離するための第1導電型のシリコン基板
内に形成されたカラーフォト検知構造であって、 前記シリコン基板内に形成された前記第1の導電型の反対の第2の導電型の第
1のドープ処理された領域であって、該第1のドープ処理された領域と前記シリ
コン基板との間の結合が、第1の光波長のシリコン内でのほぼ光吸収長さのシリ
コン基板内の深さに形成されていて第1フォトダイオードを形成する第1のドー
プ処理された領域と、 該第1のドープ処理された領域内に形成された前記第1の導電型の第2のドー
プ処理された領域であって、該第2のドープ処理された領域と前記第1のドープ
処理された領域との間の結合が、第2の光波長のシリコン内でのほぼ光吸収長さ
の前記第1のドープ処理された領域内の深さに形成されていて第2フォトダイオ
ードを形成する第2のドープ処理された領域と、 該第2のドープ処理された領域内に形成された前記第2の導電型の第3のドー
プ処理された領域であって、該第3のドープ処理された領域と前記第2のドープ
処理された領域との間の結合が、第3の光波長のシリコン内でのほぼ光吸収長さ
の前記第2のドープ処理された領域内の深さに形成されていて第3フォトダイオ
ードを形成する第3のドープ処理された領域と、 前記第1、第2および第3のフォトダイオードを横切ってそれぞれ第1、第2
および第3の光電流を測定するように接続されている光電流センサとを備えるカ
ラーフォト検知構造。 - 【請求項2】 請求項1のカラーフォト検知構造において、前記第1のドー
プ処理された領域と前記シリコン基板との間の結合は、約1.5−3.0μのシ
リコン基板内の深さに形成され、 前記第2のドープ処理された領域と前記第1のドープ処理された領域との間の
結合は、約0.5−1.5μの前記第1のドープ処理された領域内の深さに形成
されるカラーフォト検知構造。 - 【請求項3】 請求項1のカラーフォト検知構造において、 前記第1のドープ処理された領域と前記シリコン基板との間の前記結合は、約
2.0μのシリコン基板内の深さに形成され、 前記第2のドープ処理された領域と前記第1のドープ処理された領域との間の
前記結合は、約0.6μの前記第1のドープ処理された領域内の深さに形成され
、 前記第3のドープ処理された領域と前記第2のドープ処理された領域との間の
前記結合は、約0.2μの前記第2のドープ処理された領域内の深さに形成され
たカラーフォト検知構造。 - 【請求項4】 青色、緑色および赤色の波長の光を分離するためのP形の導
電型のシリコン基板内に形成され、青色、緑色および赤色の光が、シリコン内で
のそれぞれの第1、第2及び第3の光吸収長さを持つ、カラーフォト検知構造で
あって、 前記P形のシリコン基板内に形成されたN形の第1の深い領域であって、該第
1の深いN形の領域と前記P形のシリコン基板との間の結合が、ほぼ第3の光吸
収長さの前記P型シリコン基板内の深さに形成されていて赤色フォトダイオード
を形成する第1の深い領域と、 該深いN形の領域内に形成されたP形の導電型の第2の領域であって、該第2
のP形の領域と前記深いN形の領域との間の結合が、ほぼ第2の光吸収長さの前
記深いN形の領域内の深さに形成されていて緑色のフォトダイオードを形成する
第2の領域と、 該P形領域内に形成されたN形の導電型の第3の浅い領域であって、該浅いN
形の領域と前記P形の領域との間の結合が、ほぼ第1の光吸収長さの前記P形の
領域内に形成されていて青色フォトダイオードを形成する第3の浅い領域と、 前記赤色、緑色および青色のフォトダイオードを横切って接続されていて、そ
れぞれ、該赤色、緑色および青色のフォトダイオードを横切って赤色、緑色およ
び青色の光電流を測定する光電流センサとを備えるカラーフォト検知構造。 - 【請求項5】 アクティブピクセル結像アレーであって、 (a) 第1の導電型を持ち、シリコン基板内に形成されたカラーフォトセンサ構
造の行および列のマトリクスであって、各フォトセンサ構造が、 (i) 前記シリコン基板内に形成された前記第1の導電型の反対の第2の導電型
の第1のドープ処理された領域であって、該第1のドープ処理された領域と前記
シリコン基板との間の結合が、第1の光波長のシリコン内でのほぼ吸収長さのシ
リコン基板内の深さに形成されていて第1フォトダイオードを形成する第1のド
ープ処理された領域と、 (ii) 該第1のドープ処理された領域内に形成された前記第1の導電型の第2
のドープ処理された領域であって、該第2のドープ処理された領域と前記第1の
ドープ処理された領域との間の結合が、第2の光波長のシリコン内でのほぼ光吸
収長さの前記第1のドープ処理された領域内の深さに形成されていて第2フォト
ダイオードを形成する第2のドープ処理された領域と、 (iii) 該第2のドープ処理された領域内に形成された前記第2の導電型の第3
のドープ処理された領域であって、該第3のドープ処理された領域と前記第2の
ドープ処理された領域との間の結合が、第3の光波長のシリコン内でのほぼ光吸
収長さの前記第2のドープ処理された領域内の深さに形成されていて第3フォト
ダイオードを形成する第3のドープ処理された領域と、 (iv) 前記第1、第2および第3のフォトダイオードを横切ってそれぞれ第1
、第2および第3の光電流を測定するように接続されている光電流センサとを備
えるマトリクスと、 (b) 該マトリクス内の各行毎に、前記行内の前記カラーフォトセンサ構造の各
々に接続されていて、該行内のカラーフォトセンサ構造内で発生される第1、第
2および第3の光電流を表す出力信号を出力するために選択的に指定する行選択
回路と、 (c) 該マトリクス内の各列毎に、前記列内の前記カラーフォトセンサ構造の各
々に接続されていて、該列内のカラーフォトセンサ構造内で発生される第1、第
2および第3の光電流を表す出力信号を選択的に出力するための列出力回路とを
備えるアクティブピクセル結像アレー。 - 【請求項6】 請求項5のアクティブピクセル結像アレーにおいて、前記第
1のドープ処理された領域と前記シリコン基板との間の結合は、約1.5−3.
0μのシリコン基板内の深さに形成され、 前記第2のドープ処理された領域と前記第1のドープ処理された領域との間の
結合は、約0.5−1.5μの前記第1のドープ処理された領域内の深さに形成
されるアクティブピクセル結像アレー。 - 【請求項7】 請求項5のアクティブピクセル結像アレーにおいて、 前記第1のドープ処理された領域と前記シリコン基板との間の前記結合は、約
2.0μのシリコン基板内の深さに形成され、 前記第2のドープ処理された領域と前記第1のドープ処理された領域との間の
前記結合は、約0.6μの前記第1のドープ処理された領域内の深さに形成され
、 前記第3のドープ処理された領域と前記第2のドープ処理された領域との間の
前記結合は、約0.2μの前記第2のドープ処理された領域内の深さに形成され
たアクティブピクセル結像アレー。 - 【請求項8】 請求項5のアクティブピクセル結像アレーにおいて、 前記行選択回路は、前記行内のカラーフォトセンサ構造の各々の前記光電流セ
ンサに接続された行選択ラインを備えていて、出力のために前記第1、第2およ
び第3の光電流を指定し、 前記列出力回路は、前記列内の前記カラーフォトセンサ構造の各々に接続され
た第1、第2および第3の列出力ラインを備えていて、第1、第2および第3の
光電流を出力する、アクティブピクセル結像アレー。 - 【請求項9】 請求項5のアクティブピクセル結像アレーにおいて、 前記行選択回路は、前記行内のカラーフォトセンサ構造の各々の前記光電流セ
ンサに接続された第1、第2および第3の行選択ラインを備えていて、出力のた
めに前記第1、第2および第3の光電流を指定し、 前記列出力回路は、前記列内の前記カラーフォトセンサ構造の各々の光電流セ
ンサに接続された列出力ラインを備えていて、第1、第2および第3の光電流を
出力するアクティブピクセル結像アレー。 - 【請求項10】 異なる波長の光を分離するための第1導電型のシリコン基
板内に形成されたカラーフォトセンサ構造であって、 前記シリコン基板内に形成された前記第1の導電型の反対の第2の導電型の第
1のドープ処理された領域であって、該第1のドープ処理された領域と前記シリ
コン基板との間の結合が、第1の光波長のシリコン内でのほぼ光吸収長さのシリ
コン基板内の深さに形成されていて第1フォトダイオードを形成する第1のドー
プ処理された領域と、 該第1のドープ処理された領域内に形成された前記第1の導電型の第2のドー
プ処理された領域であって、該第2のドープ処理された領域と前記第1のドープ
処理された領域との間の結合が、第2の光波長のシリコン内でのほぼ光吸収長さ
の前記第1のドープ処理された領域内の深さに形成されていて第2フォトダイオ
ードを形成する第2のドープ処理された領域と、 該第2のドープ処理された領域内に形成された前記第2の導電型の第3のドー
プ処理された領域であって、該第3のドープ処理された領域と前記第2のドープ
処理された領域との間の結合が、第3の光波長のシリコン内でのほぼ光吸収長さ
の前記第2のドープ処理された領域内の深さに形成されていて第3フォトダイオ
ードを形成する第3のドープ処理された領域と、 前記第2のドープ処理された領域とほぼ同一のドーパント濃度を持ち、前記シ
リコン基板内に形成されていて、前記第1のドープ処理された領域を完全に囲み
、前記第1の導電形の第4のドープ処理された領域と、 該第4のドープ処理された領域内に形成されていて相互に連結された第2の導
電型の複数の電界効果トランジスタであって、前記第1、第2および第3のフォ
トダイオードを横切ってそれぞれ第1、第2および第3の光電流を測定する光電
流センサを提供する複数の電界効果トランジスタとを備えるカラーフォトセンサ
構造。 - 【請求項11】 アクティブピクセル結像アレーであって、 (a) 第1の導電型を持ち、シリコン基板内に形成されたカラーフォトセンサ構
造の行および列のマトリクスであって、各フォトセンサ構造が、 (i) 前記シリコン基板内に形成された前記第1の導電型の反対の第2の導電型
の第1のドープ処理された領域であって、該第1のドープ処理された領域と前記
シリコン基板との間の結合が、第1の光波長のシリコン内でのほぼ吸収長さのシ
リコン基板内の深さに形成されていて第1フォトダイオードを形成する第1のド
ープ処理された領域と、 (ii) 該第1のドープ処理された領域内に形成された前記第1の導電型の第2
のドープ処理された領域であって、該第2のドープ処理された領域と前記第1の
ドープ処理された領域との間の結合が、第2の光波長のシリコン内でのほぼ光吸
収長さの前記第1のドープ処理された領域内の深さに形成されていて第2フォト
ダイオードを形成する第2のドープ処理された領域と、 (iii) 該第2のドープ処理された領域内に形成された前記第2の導電型の第3
のドープ処理された領域であって、該第3のドープ処理された領域と前記第2の
ドープ処理された領域との間の結合が、第3の光波長のシリコン内でのほぼ光吸
収長さの前記第2のドープ処理された領域内の深さに形成されていて第3フォト
ダイオードを形成する第3のドープ処理された領域と、 (iv) 前記第2のドープ処理された領域とほぼ同一のドーパント濃度を持ち、
前記シリコン基板内に形成されていて前記第1のドープ処理された領域を完全に
囲む前記第1の導電型の第4のドープ処理された領域と、 (v) 該第4のドープ処理された領域内に形成されていて相互に連結された第2
の導電型の複数の電界効果トランジスタであって、第1、第2および第3のフォ
トダイオードを横切ってそれぞれ第1、第2および第3の光電流を測定するよう
に接続されている光電流センサを提供する複数の電界効果トランジスタとを備え
るマトリクスと、 (b) 該マトリクス内の各行毎に、前記行内の前記カラーフォトセンサ構造の各
々に接続されていて、該行内のカラーフォトセンサ構造内で発生される第1、第
2および第3の光電流を表す出力信号を出力するために選択的に指定する行選択
回路と、 (c) 該マトリクス内の各列毎に、前記列内の前記カラーフォトセンサ構造の各
々に接続されていて、該列内のカラーフォトセンサ構造内で発生される第1、第
2および第3の光電流を表す出力信号を選択的に出力するための列出力回路とを
備えるアクティブピクセル結像アレー。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040511 |
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A601 | Written request for extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601 Effective date: 20040810 |
|
A602 | Written permission of extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A602 Effective date: 20040819 |
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A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20050201 |