JP2011061767A - 固体撮像素子 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】6個のフォトダイオード(Rフィルタが設けられた画素1Rの第1及び第2のフォトダイオードPDA,PDB、Gフィルタが設けられ画素1Rの第1及び第2のフォトダイオードPDA,PDB、及び、Gフィルタが設けられ画素1Rの第1及び第2のフォトダイオードPDA,PDB)は、互いに異なる分光感度特性を有する。画素毎に、増幅トランジスタAMPが設けられる。各画素において、第1及び第2のフォトダイオードPDA,PDBのそれぞれに対応して転送トランジスタTXA,TXBが設けられる。転送トランジスタTXA,TXBは、第1及び第2のフォトダイオードPDA,PDBの信号を同じ画素の増幅トランジスタAMPに転送する。
【選択図】図1
Description
図1は、本発明の第1の実施の形態による固体撮像素子の概略構成を示す回路図である。本実施の形態による固体撮像素子は、CMOS型固体撮像素子として構成されている。
図10は、本発明の第2の実施の形態による固体撮像素子の第3の動作モードを示すタイミングチャートである。
本発明の第3の実施の形態による固体撮像素子が前記第1の実施の形態による固体撮像素子と異なる所は、以下に説明する点のみである。前記第1の実施の形態では、前述したように、いずれの画素1(1R,1G,1B)の電荷蓄積層33の深さdaも互いに同一であるという第1の条件、及び、いずれの画素1(1R,1G,1B)の電荷蓄積層34の深さdbも互いに同一であるという第2の条件の、両方の条件を満たしている。これに対し、本実施の形態では、前記第1の実施の形態に比べて、分光感度B[PDA],B[PDB],G[PDA],G[PDB],R[PDA],R[PDB]のピークPBA,PBB,PGA,PGB,PRA,PRB間の波長間隔が均等に近づくとともに、分光感度B[PDA],B[PDB],G[PDA],G[PDB],R[PDA],R[PDB]の山の大きさ(面積)が均等に近づくよう、前記第1の条件及び前記第2の条件のうちの少なくとも一方の条件を満たさないように、各画素1(1R,1G,1B)の深さda,dbが設定されている。
図13は、本発明の第4の実施の形態による固体撮像素子の概略構成を示す回路図である。図13において、図1中の要素と同一又は対応する要素には同一符号を付し、その重複する説明は省略する。
2 垂直走査回路
33,34 電荷蓄積層
37 カラーフィルタ
71 可変ゲインアンプ
72 ゲイン制御回路
PDA,PDB フォトダイオード
AMP 増幅トランジスタ
RES リセットトランジスタ
TXA,TXB 転送トランジスタ
SEL 選択トランジスタ
FD フローティングディフュージョン
Claims (15)
- 互いに異なる分光感度特性を有する4つ以上の光電変換部と、
前記4つ以上の光電変換部がN個(Nは、前記4つ以上の光電変換部の数よりも小さくかつ1以上である整数)のグループに分けられて、前記グループ毎に設けられた増幅部と、
前記4つ以上の光電変換部のそれぞれに対応して設けられ、前記光電変換部で生じた信号を前記光電変換部の属するグループに設けられた前記増幅部へ転送する転送部と、
を備えたことを特徴とする固体撮像素子。 - 同一の前記グループに属する複数の光電変換部は、隣り合う分光感度特性を有することを特徴とする請求項1記載の固体撮像素子。
- 前記グループ毎に前記増幅部の入力部に設けられたフローティング容量部を備えたことを特徴とする請求項1又は2記載の固体撮像素子。
- 同一の前記グループに属する複数の光電変換部をそれぞれ構成する電荷蓄積層が、光入射方向に重なるように配置されたことを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の固体撮像素子。
- 前記光電変換部の光入射側に、前記グループ毎に互いに異なる分光透過特性を有するカラーフィルタが配置されたことを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の固体撮像素子。
- 前記4つ以上の光電変換部の数が6であり、前記Nが3であり、前記各グループに属する光電変換部の数が2であることを特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載の固体撮像素子。
- 前記4つ以上の前記光電変換部のうちの複数の光電変換部が属するグループについて、当該複数の光電変換部で生じた信号のそれぞれに応じた信号が前記増幅部から個別に出力される第1の動作モードと、前記4つ以上の前記光電変換部のうちの複数の光電変換部が属するグループについて、当該複数の光電変換部で生じた信号を加算した信号に応じた信号が前記増幅部から出力される第2の動作モードとが、動作モード選択信号に応答して選択的に行われるように、前記転送部を制御する制御部を、備えたことを特徴とする請求項1乃至6のいずれかに記載の固体撮像素子。
- 前記4つ以上の前記光電変換部のうちの複数の光電変換部が属するグループについて、当該複数の光電変換部で生じた信号のそれぞれに応じた信号が前記増幅部から個別に出力される第1の動作モードと、前記4つ以上の前記光電変換部のうちの複数の光電変換部が属するグループについて、当該複数の光電変換部のうちの1つの光電変換部で生じた信号に応じた信号が前記増幅器から個別に出力されるとともに、当該複数の光電変換部のうちの2つ以上の光電変換部で生じた信号を加算した信号に応じた信号が前記増幅部から出力される第2の動作モードとが、動作モード選択信号に応答して選択的に行われるように、前記転送部を制御する制御部を、備えたことを特徴とする請求項1乃至6のいずれかに記載の固体撮像素子。
- 互いに異なる分光感度特性を有する4つ以上の光電変換部と、
前記4つ以上の光電変換部がN個(Nは、前記4つ以上の光電変換部の数よりも小さくかつ3以上である整数)のグループに分けられて、前記グループ毎に当該グループに属する前記光電変換部の光入射側に設けられ、前記グループ毎に互いに異なる分光透過特性を有するカラーフィルタと、
を備え、
同一の前記グループに属する複数の光電変換部をそれぞれ構成する電荷蓄積層が、光入射方向に重なるように配置されたことを特徴とする固体撮像素子。 - 前記4つ以上の光電変換部の数が6であり、前記Nが3であり、前記各グループに属する光電変換部の数が2であることを特徴とする請求項9記載の固体撮像素子。
- 前記4つ以上の光電変換部のうち自身が属するグループにおいて自身を構成する電荷蓄積層が光入射側に配置された3つの光電変換部について、当該3つの光電変換部をそれぞれ構成する電荷蓄積層の、光入射側の半導体表面からの前記深さが互いに同一であるという第1の条件、及び、前記4つ以上の光電変換部のうち自身が属するグループにおいて自身を構成する電荷蓄積層が光入射側とは反対側に配置された3つの光電変換部について、当該3つの光電変換部をそれぞれ構成する電荷蓄積層の、光入射側の半導体表面からの前記深さが互いに同一であるという第2の条件の、両方の条件を満たすことを特徴とする請求項6又は10記載の固体撮像素子。
- 前記4つ以上の光電変換部のうち自身が属するグループにおいて自身を構成する電荷蓄積層が光入射側に配置された3つの光電変換部について、当該3つの光電変換部をそれぞれ構成する電荷蓄積層の、光入射側の半導体表面からの前記深さが互いに同一であるという第1の条件、及び、前記4つ以上の光電変換部のうち自身が属するグループにおいて自身を構成する電荷蓄積層が光入射側とは反対側に配置された3つの光電変換部について、当該3つの光電変換部をそれぞれ構成する電荷蓄積層の、光入射側の半導体表面からの前記深さが互いに同一であるという第2の条件のうち、少なくとも一方の条件を満たさないことを特徴とする請求項6又は10記載の固体撮像素子。
- 前記N個のグループのうちの第1のグループに設けられた前記カラーフィルタは赤色カラーフィルタであり、
前記N個のグループのうちの第2のグループに設けられた前記カラーフィルタは緑色カラーフィルタであり、
前記N個のグループのうちの第3のグループに設けられた前記カラーフィルタは青色カラーフィルタであり、
前記第1のグループに属する1つの光電変換部を構成する電荷蓄積層の、光入射側の半導体表面からの深さは、前記半導体表面から0.4μmから0.6μmまでの範囲内であり、
前記第1のグループに属する他の1つの光電変換部を構成する電荷蓄積層の、光入射側の半導体表面からの深さは、前記半導体表面から2.1μmから2.3μmまでの範囲内であり、
前記第2のグループに属する1つの光電変換部を構成する電荷蓄積層の、光入射側の半導体表面からの深さは、前記半導体表面から0.2μmから0.4μmまでの範囲内であり、
前記第2のグループに属する他の1つの光電変換部を構成する電荷蓄積層の、光入射側の半導体表面からの深さは、前記半導体表面から1.2μmから1.4μmまでの範囲内であり、
前記第3のグループに属する1つの光電変換部を構成する電荷蓄積層の、光入射側の半導体表面からの深さは、前記半導体表面から0.1μmから0.3μmまでの範囲内であり、
前記第3のグループに属する他の1つの光電変換部を構成する電荷蓄積層の、光入射側の半導体表面からの深さは、前記半導体表面から0.8μmから1.0μmまでの範囲内である、
ことを特徴とする請求項6、10又は12記載の固体撮像素子。 - 前記4つ以上の光電変換部の出力にそれぞれ基づく各信号を互いに異なるゲインでそれぞれ増幅する手段を備えたことを特徴とする請求項1乃至13のいずれかに記載の固体撮像素子。
- 前記4つ以上の光電変換部のうちの2つ以上の光電変換部の出力にそれぞれ基づく各信号を異なるタイミングで受ける垂直信号線と、
前記垂直信号線の信号又はこれに応じた信号を増幅する可変ゲインアンプと、
前記可変ゲインアンプのゲインを、前記可変ゲインアンプが増幅する信号が対応する光電変換部の分光感度特性に応じて制御するゲイン制御部と、
を備えたことを特徴とする請求項1乃至13のいずれかに記載の固体撮像素子。
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