JP2007103785A - 固体撮像素子 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】行方向とこれに直交する列方向に配列された多数の画素を有する固体撮像素子であって、複数の基板内光電変換素子の各々で発生して蓄積される電荷は電子であり、基板上光電変換素子で発生して蓄積される電荷は正孔であって、信号読み出し回路に含まれるトランジスタのうち、読み出しトランジスタ113gはpチャネルMOS型トランジスタであり、その他のトランジスタはnチャネルMOS型トランジスタであるハイブリッド型撮像素子。
【選択図】図3
Description
図1は、本発明の第一実施形態を説明するためのハイブリッド型の固体撮像素子の構成を示す表面模式図である。
図1に示す固体撮像素子は、図中の行方向及びこれに直交する列方向に正方格子状に配列された多数の画素100を備える。多数の画素100は、行方向に配列された複数の画素100からなる行を画素行とし、この画素行を列方向に多数配列した配置、又は、列方向に配列された複数の画素100からなる列を画素列とし、この画素列を行方向に多数配列した配置となっている。各画素100は、R,G,Bの各光を検出してそれに応じた電荷を発生して蓄積する部分である受光部と、該受光部に蓄積された電荷に応じた信号を読み出すためのMOS型トランジスタからなる信号読み出し回路とが含まれる。
図4に示す信号読み出し回路112gは、図3(a)に示すリセットトランジスタ116のドレインに接続される電源端子117をパルス駆動して、行選択トランジスタ115を省略した構成である。このようにすることで、トランジスタ数を減らすことができ、画素の微細化が容易になる。尚、信号読み出し回路112r,112bについても同様に、図3(b)に示すリセットトランジスタ116のドレイン接続される電源端子119をパルス駆動して、行選択トランジスタ115を省略した構成にすれば良い。
図5は、本発明の第二実施形態を説明するためのハイブリッド型の固体撮像素子の構成を示す表面模式図である。
図5に示す固体撮像素子は、図中の行方向及びこれに直交する列方向に正方格子状に配列された多数の画素200を備える。多数の画素200は、行方向に配列された複数の画素200からなる行を画素行とし、この画素行を列方向に多数配列した配置、又は、列方向に配列された複数の画素200からなる列を画素列とし、この画素列を行方向に多数配列した配置となっている。各画素200は、R,G,Bの各光を検出してそれに応じた電荷を発生して蓄積する部分である受光部と、該受光部に蓄積された電荷に応じた信号を読み出すためのMOS型トランジスタからなる信号読み出し回路とが含まれる。
102 行選択走査部
103 信号処理部
104 制御部
105r,g,b 信号出力回路
107 rb読み出し信号線
108 g読み出し信号線
109 リセット信号線
110 行選択信号線
111r,g,b 色列信号線
112r,g,b 信号読み出し回路
113r,g,b 読み出しトランジスタ
114 出力トランジスタ
115 行選択トランジスタ
116 リセットトランジスタ
120 シリコン基板
Claims (6)
- 行方向とこれに直交する列方向に配列された多数の画素を有する固体撮像素子であって、
前記画素は、半導体基板内に形成されたそれぞれ異なる色の光を検出する複数の基板内光電変換素子と、前記複数の基板内光電変換素子上方に積層され、前記複数の基板内光電変換素子で検出される色とは異なる色の光を検出する基板上光電変換素子とを含む受光部と、前記複数の基板内光電変換素子及び前記基板上光電変換素子のそれぞれで発生して蓄積される電荷に応じた信号を読み出す信号読み出し回路とを含んで構成され、
前記複数の基板内光電変換素子の各々で発生して蓄積される電荷は電子であり、前記基板上光電変換素子で発生して蓄積される電荷は正孔であって、
前記信号読み出し回路は、前記電荷に応じた信号を出力するための複数のトランジスタからなる信号出力回路と、前記基板内光電変換素子で発生して蓄積される電荷を前記信号出力回路に読み出すための第一の読み出しトランジスタと、前記基板上光電変換素子で発生して蓄積される電荷を前記信号出力回路に読み出すための第二の読み出しトランジスタとを含み、
前記信号読み出し回路に含まれるトランジスタのうち、前記第二の読み出しトランジスタはpチャネルMOS型トランジスタであり、その他のトランジスタはnチャネルMOS型トランジスタである固体撮像素子。 - 請求項1記載の固体撮像素子であって、
前記信号出力回路は、前記第一の読み出しトランジスタによって読み出された電荷に応じた信号を出力する第一の信号出力回路と、前記第二の読み出しトランジスタによって読み出された電荷に応じた信号を出力する第二の信号出力回路とからなり、
前記第一の信号出力回路は、前記第一の読み出しトランジスタによって読み出された電荷をリセットするためのリセットトランジスタを含む2つ又は3つのトランジスタからなり、
前記第二の信号出力回路は、前記第二の読み出しトランジスタによって読み出された電荷をリセットするためのリセットトランジスタを含む2つ又は3つのトランジスタからなり、
前記第二の信号読み出し回路の前記リセットトランジスタのドレイン電圧は、前記第一の信号出力回路の前記リセットトランジスタのドレイン電圧よりも低く設定される固体撮像素子。 - 請求項1又は2記載の固体撮像素子であって、
前記基板上光電変換素子が、前記半導体基板上方に積層された第一の電極膜と、前記第一の電極膜上方に積層された光電変換膜と、前記光電変換膜上方に積層された第二の電極膜とからなり、
前記光電変換膜が有機半導体を含み、
前記有機半導体は、その内部での正孔の移動度が電子の移動度より大きい固体撮像素子。 - 請求項3記載の固体撮像素子であって、
撮像期間中、前記第一の電極膜と前記第二の電極膜には、前記光電変換膜で発生した正孔が前記第一の電極膜に蓄積されるように電圧が印加される固体撮像素子。 - 請求項1〜4のいずれか記載の固体撮像素子であって、
前記複数の基板内光電変換素子は、前記半導体基板の深さ方向に積層されたそれぞれ異なる色の光を検出する複数のフォトダイオードである固体撮像素子。 - 請求項1〜5のいずれか記載の固体撮像素子であって、
前記複数の基板内光電変換素子が、青色の光を検出する基板内光電変換素子と、赤色の光を検出する基板内光電変換素子との2つであり、
前記基板上光電変換素子が、緑色の光を検出する固体撮像素子。
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