JP2010233096A - 固体撮像素子、固体撮像素子の駆動方法及び撮像装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】固体撮像素子30は、基板1上に、下部電極14と、下部電極14の上に設けられた光電変換層15と、該光電変換層15上に設けられた上部電極16とを備え、基板1内に形成され、上部電極16と下部電極14との間に電界を生じさせるための電源電圧を供給する昇圧手段と、昇圧手段の出力と上部電極16とを電気接続させる配線部M4と、昇圧手段の出力に接続され、配線部M4の少なくとも一部によって形成された抵抗を含むローパスフィルタ40とを備える。
【選択図】図1
Description
しかし、チャージポンプ方式の場合、原理的にクロック入力により昇圧させるポンピング動作に起因する雑音が画質上問題となる。数百kHz(200kHz〜1MHz)程度のポンピング用クロック周波数に同期したノイズが発生する。
前記上部電極と前記下部電極との間に電界を生じさせるための電源電圧を供給する昇圧手段の出力と前記上部電極とを電気接続させる配線部と、前記昇圧手段の出力に接続され、前記配線部の少なくとも一部によって形成された抵抗を含むローパスフィルタとを備えた固体撮像素子である。
固体撮像素子30は、行方向と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303と、画素303からの信号の読み出しを制御するための走査回路301と、各画素303から出力される信号を処理する信号処理部302と、各部を制御する制御部307とを備える。画素303は、図1に示した構成となっている。
図4に示す撮像装置は、図3に示す固体撮像素子30と、固体撮像素子30の各画素から得られる信号に相関二重サンプリング(CDS)処理を行ってリセットノイズを除去するCDS回路31と、CDS回路31の出力信号をデジタル信号に変換するA/D変換器32と、A/D変換器32から出力されるデジタル信号に所定のデジタル信号処理を施して画像データを生成するデジタル信号処理部33と、デジタル信号処理部33で生成された画像データが記録される記録メディア34と、撮像装置全体を統括制御するシステム制御部36とを備える。なお、固体撮像素子30、CDS回路31、及びA/D変換器32は1チップ(1つのIC)の中に組み込まれていてもよい。
例えば、配線部M4は、光電変換素子Pの下部電極14と同じ導電性材料によって構成されていてもよい。このとき、配線部M4と下部電極14は、基板1の表面からの位置が同じである。
キャパシタは半導体基板内でMIM(金属(Metal):容量絶縁膜(Insulator):金属(Metal))等で構成し、半導体基板内で実現可能な低容量数十pFに抑えられる。また、配線部M4をトップメタルとして用いて、配線部M4と平行平板M3(または、平行平板M2あるいは平行平板M1でもよい。)とでキャパシタを構成してもよい。 また、静電容量は、平行平板M1〜M3の面積だけでなく、その厚みを変えることで、適宜変化させることができる。
キャパシタ(C)=4.2×ε0(真空の誘電率)×0.96×0.6/(650×10−9)=33pF
として算出することができる。
昇圧回路50は、昇圧動作によって入力電圧を昇圧させて駆動電圧を生成し、ローパスフィルタ40に出力する。ローパスフィルタ40は、駆動電圧に含まる電源ノイズを遮断し、駆動電圧を配線部及び上部電極を介して光電変換膜に供給する。光電変換膜は、上部電極及び下部電極に電界を印加した状態において外部から光が入射すると、該光電変換膜の内部で電荷が生成され、該電荷が下部電極14を介して読出回路に読み出されて出力信号として出力される。
クロック周波数の制御としては、次の2つのタイミングに行われるものが考えられる。1つは、製品出荷時、電源起動時、初期化時に行う調整制御である。もう1つは、撮像時の撮像信号の出力停止期間(水平ブランキング期間など)である。
(1)基板上に、下部電極と、前記下部電極上に設けられた光電変換層と、該光電変換層上に設けられた上部電極とを備えた固体撮像素子であって、
前記基板内に形成され、前記上部電極と前記下部電極との間に電界を生じさせるための電源電圧を供給する昇圧手段の出力と前記上部電極とを電気接続させる配線部と、
前記昇圧手段の出力に接続され、前記配線部の少なくとも一部によって形成された抵抗を含むローパスフィルタとを備えた固体撮像素子。
(2)(1)に記載の固体撮像素子であって、
前記基板上には、前記光電変換層を含むセンサ領域と、前記センサ領域が設けられていない周辺領域とが形成され、前記昇圧手段と前記ローパスフィルタが前記周辺領域に設けられている固体撮像素子。
(3)(1)又は(2)に記載の固体撮像素子であって、
前記配線部がミアンダライン形状である固体撮像素子。
(4)(1)から(3)のいずれか1つに記載の固体撮像素子であって、
前記配線部が、互いに電気接続され且つ前記基板の上下方向に間隔を有する複数の平行平板部を含み、前記複数の平行平板部が前記ローパスフィルタのキャパシタを構成する固体撮像素子。
(5)(1)から(4)のいずれか1つに記載の固体撮像素子であって、
前記昇圧手段から出力される電源電圧を検出する電圧検出手段と、
前記電圧検出手段で検出された電圧が所定範囲内となるように前記昇圧手段のクロック周波数を設定し、前記クロック周波数を制御する制御部とを備える固体撮像素子。
(6)(1)から(5)のいずれか1つに記載の固体撮像素子であって、
前記配線部が抵抗率1×10−7Ωm以上の材料からなる固体撮像素子。
(7)(1)から(6)のいずれか1つに記載の固体撮像素子であって、
前記配線部が窒化チタン又は酸化インジウムスズからなる固体撮像素子。
(8)(1)から(7)のいずれか1つに記載の固体撮像素子であって、
前記配線部が前記下部電極と同じ導電性材料で構成される固体撮像素子。
(9)基板上に、下部電極と、前記下部電極上に設けられた光電変換層と、該光電変換層上に設けられた上部電極とを備えた固体撮像素子の駆動方法であって、
前記基板内に形成され、前記上部電極と前記下部電極との間に電界を生じさせるため昇圧手段によって電源電圧を供給する際に、前記昇圧手段の出力と前記上部電極とを電気接続させる配線部の少なくとも一部によって形成された抵抗を含むローパスフィルタを用いて、前記昇圧手段のクロック周波数を制御する固体撮像素子の駆動方法。
(10)(9)に記載の固体撮像素子の駆動方法であって、
前記基板上には、前記光電変換層を含むセンサ領域と、前記センサ領域が設けられていない周辺領域とが形成され、前記昇圧手段と前記ローパスフィルタが前記周辺領域に設けられている固体撮像素子の駆動方法。
(11)(9)又は(10)に記載の固体撮像素子の駆動方法であって、
前記配線部がミアンダライン形状である固体撮像素子の駆動方法。
(12)(9)から(11)のいずれか1つに記載の固体撮像素子の駆動方法であって、
前記配線部が、互いに電気接続され且つ前記基板の上下方向に間隔を有する複数の平行平板部を含み、前記複数の平行平板部が前記ローパスフィルタのキャパシタを構成する固体撮像素子の駆動方法。
(13)(9)から(12)のいずれか1つに記載の固体撮像素子の駆動方法であって、
前記昇圧手段から出力される電源電圧を検出し、
検出された電圧が所定範囲内となるように前記クロック周波数を設定し、前記クロック周波数を制御する固体撮像素子の駆動方法。
(14)(9)から(13)のいずれか1つに記載の固体撮像素子の駆動方法であって、
前記配線部が抵抗率1×10−7Ωm以上の材料からなる固体撮像素子の駆動方法。
(15)(9)から(14)のいずれか1つに記載の固体撮像素子の駆動方法であって、
前記配線部が窒化チタン又は酸化インジウムスズからなる固体撮像素子の駆動方法。
(16)(9)から(15)のいずれか1つに記載の固体撮像素子の駆動方法であって、
前記配線部が前記下部電極と同じ導電性材料で構成される固体撮像素子の駆動方法。
(17)(1)から(8)のいずれか1つに記載の固体撮像素子を備えた撮像装置。
16 上部電極
30 固体撮像素子
40 ローパスフィルタ
50 昇圧回路
60 電圧検出部
M1〜M3 平行平板
M4 配線部
Claims (17)
- 基板上に、下部電極と、前記下部電極上に設けられた光電変換層と、該光電変換層上に設けられた上部電極とを備えた固体撮像素子であって、
前記上部電極と前記下部電極との間に電界を生じさせるための電源電圧を供給する昇圧手段の出力と前記上部電極とを電気接続させる配線部と、
前記昇圧手段の出力に接続され、前記配線部の少なくとも一部によって形成された抵抗を含むローパスフィルタとを備えた固体撮像素子。 - 請求項1に記載の固体撮像素子であって、
前記基板上には、前記光電変換層を含むセンサ領域と、前記センサ領域が設けられていない周辺領域とが形成され、前記昇圧手段と前記ローパスフィルタが前記周辺領域に設けられている固体撮像素子。 - 請求項1又は2に記載の固体撮像素子であって、
前記配線部がミアンダライン形状である固体撮像素子。 - 請求項1から3のいずれか1つに記載の固体撮像素子であって、
前記配線部が、互いに電気接続され且つ前記基板の上下方向に間隔を有する複数の平行平板部を含み、前記複数の平行平板部が前記ローパスフィルタのキャパシタを構成する固体撮像素子。 - 請求項1から4のいずれか1つに記載の固体撮像素子であって、
前記昇圧手段から出力される電源電圧を検出する電圧検出手段と、
前記電圧検出手段で検出された電圧が所定範囲内となるように前記昇圧手段のクロック周波数を設定し、前記クロック周波数を制御する制御部とを備える固体撮像素子。 - 請求項1から5のいずれか1つに記載の固体撮像素子であって、
前記配線部が抵抗率1×10−7Ωm以上の材料からなる固体撮像素子。 - 請求項1から6のいずれか1つに記載の固体撮像素子であって、
前記配線部が窒化チタン又は酸化インジウムスズからなる固体撮像素子。 - 請求項1から7のいずれか1つに記載の固体撮像素子であって、
前記配線部が前記下部電極と同じ導電性材料で構成される固体撮像素子。 - 基板上に、下部電極と、前記下部電極上に設けられた光電変換層と、該光電変換層上に設けられた上部電極とを備えた固体撮像素子の駆動方法であって、
前記基板内に形成され、前記上部電極と前記下部電極との間に電界を生じさせるため昇圧手段によって電源電圧を供給する際に、前記昇圧手段の出力と前記上部電極とを電気接続させる配線部の少なくとも一部によって形成された抵抗を含むローパスフィルタを用いて、前記昇圧手段のクロック周波数を制御する固体撮像素子の駆動方法。 - 請求項9に記載の固体撮像素子の駆動方法であって、
前記基板上には、前記光電変換層を含むセンサ領域と、前記センサ領域が設けられていない周辺領域とが形成され、前記昇圧手段と前記ローパスフィルタが前記周辺領域に設けられている固体撮像素子の駆動方法。 - 請求項9又は10に記載の固体撮像素子の駆動方法であって、
前記配線部がミアンダライン形状である固体撮像素子の駆動方法。 - 請求項9から11のいずれか1つに記載の固体撮像素子の駆動方法であって、
前記配線部が、互いに電気接続され且つ前記基板の上下方向に間隔を有する複数の平行平板部を含み、前記複数の平行平板部が前記ローパスフィルタのキャパシタを構成する固体撮像素子の駆動方法。 - 請求項9から12のいずれか1つに記載の固体撮像素子の駆動方法であって、
前記昇圧手段から出力される電源電圧を検出し、
検出された電圧が所定範囲内となるように前記クロック周波数を設定し、前記クロック周波数を制御する固体撮像素子の駆動方法。 - 請求項9から13のいずれか1つに記載の固体撮像素子の駆動方法であって、
前記配線部が抵抗率1×10−7Ωm以上の材料からなる固体撮像素子の駆動方法。 - 請求項9から14のいずれか1つに記載の固体撮像素子の駆動方法であって、
前記配線部が窒化チタン又は酸化インジウムスズからなる固体撮像素子の駆動方法。 - 請求項9から15のいずれか1つに記載の固体撮像素子の駆動方法であって、
前記配線部が前記下部電極と同じ導電性材料で構成される固体撮像素子の駆動方法。 - 請求項1から8のいずれか1つに記載の固体撮像素子を備えた撮像装置。
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