JP2017174936A - 固体撮像素子及び電子機器 - Google Patents
固体撮像素子及び電子機器 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2017174936A JP2017174936A JP2016058443A JP2016058443A JP2017174936A JP 2017174936 A JP2017174936 A JP 2017174936A JP 2016058443 A JP2016058443 A JP 2016058443A JP 2016058443 A JP2016058443 A JP 2016058443A JP 2017174936 A JP2017174936 A JP 2017174936A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- photoelectric conversion
- film
- light
- conversion film
- state imaging
- 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.)
- Pending
Links
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 title claims abstract description 117
- 239000007787 solid Substances 0.000 title abstract 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 385
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 110
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims abstract description 47
- 239000003086 colorant Substances 0.000 claims description 50
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 claims description 24
- 239000011147 inorganic material Substances 0.000 claims description 24
- 239000011368 organic material Substances 0.000 claims description 21
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 claims description 9
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 abstract description 18
- 238000003475 lamination Methods 0.000 abstract 1
- 239000010408 film Substances 0.000 description 279
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 64
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 64
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 64
- 230000006870 function Effects 0.000 description 34
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 26
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 15
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 8
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 7
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 7
- 239000000463 material Substances 0.000 description 6
- 239000011669 selenium Substances 0.000 description 6
- 229910000530 Gallium indium arsenide Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- BUGBHKTXTAQXES-UHFFFAOYSA-N Selenium Chemical compound [Se] BUGBHKTXTAQXES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 2
- 230000031700 light absorption Effects 0.000 description 2
- 229910052711 selenium Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
- 238000004611 spectroscopical analysis Methods 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N Gallium Chemical compound [Ga] GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000003976 Ruta Nutrition 0.000 description 1
- 240000005746 Ruta graveolens Species 0.000 description 1
- KXNLCSXBJCPWGL-UHFFFAOYSA-N [Ga].[As].[In] Chemical compound [Ga].[As].[In] KXNLCSXBJCPWGL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002730 additional effect Effects 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000005401 electroluminescence Methods 0.000 description 1
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001771 impaired effect Effects 0.000 description 1
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 1
- APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N indium atom Chemical compound [In] APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010030 laminating Methods 0.000 description 1
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 239000012466 permeate Substances 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 235000005806 ruta Nutrition 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices 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
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
- H01L27/14643—Photodiode arrays; MOS imagers
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices 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; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/08—Semiconductor devices 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; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof in which radiation controls flow of current through the device, e.g. photoresistors
- H01L31/10—Semiconductor devices 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; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof in which radiation controls flow of current through the device, e.g. photoresistors characterised by potential barriers, e.g. phototransistors
- H01L31/101—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation
- H01L31/102—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation characterised by only one potential barrier
- H01L31/107—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation characterised by only one potential barrier the potential barrier working in avalanche mode, e.g. avalanche photodiodes
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices 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
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
- H01L27/14601—Structural or functional details thereof
- H01L27/1463—Pixel isolation structures
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices 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
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
- H01L27/14601—Structural or functional details thereof
- H01L27/14609—Pixel-elements with integrated switching, control, storage or amplification elements
- H01L27/1461—Pixel-elements with integrated switching, control, storage or amplification elements characterised by the photosensitive area
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices 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
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
- H01L27/14601—Structural or functional details thereof
- H01L27/14625—Optical elements or arrangements associated with the device
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices 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
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
- H01L27/14643—Photodiode arrays; MOS imagers
- H01L27/14645—Colour imagers
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices 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
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
- H01L27/14665—Imagers using a photoconductor layer
- H01L27/14667—Colour imagers
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices 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
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
- H01L27/14683—Processes or apparatus peculiar to the manufacture or treatment of these devices or parts thereof
- H01L27/14687—Wafer level processing
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
- H04N25/70—SSIS architectures; Circuits associated therewith
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
- H10K39/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one organic radiation-sensitive element covered by group H10K30/00
- H10K39/30—Devices controlled by radiation
- H10K39/32—Organic image sensors
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices 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
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
- H01L27/14601—Structural or functional details thereof
- H01L27/1462—Coatings
- H01L27/14621—Colour filter arrangements
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices 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
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
- H01L27/14601—Structural or functional details thereof
- H01L27/14625—Optical elements or arrangements associated with the device
- H01L27/14627—Microlenses
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices 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
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
- H01L27/14601—Structural or functional details thereof
- H01L27/14638—Structures specially adapted for transferring the charges across the imager perpendicular to the imaging plane
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices 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
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
- H01L27/14601—Structural or functional details thereof
- H01L27/1464—Back illuminated imager structures
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
- Y02E10/541—CuInSe2 material PV cells
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Multimedia (AREA)
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
- Color Television Image Signal Generators (AREA)
Abstract
【課題】光電変換膜を含む積層型の画素構造において、感度の向上を可能にした固体撮像素子及び当該固体撮像素子を有する電子機器を提供する。
【解決手段】本開示の固体撮像素子は、半導体基板の外部に画素単位で設けられ、所定の波長域の光について光電変換を行い、所定の波長域以外の波長域の光を透過させる光電変換膜、及び、半導体基板の内部に画素単位で設けられ、光電変換膜を透過した波長域の光について光電変換を行う光電変換領域を備えている。そして、光電変換膜は、アバランシェ機能を持つ膜から成る。
【選択図】 図１
【解決手段】本開示の固体撮像素子は、半導体基板の外部に画素単位で設けられ、所定の波長域の光について光電変換を行い、所定の波長域以外の波長域の光を透過させる光電変換膜、及び、半導体基板の内部に画素単位で設けられ、光電変換膜を透過した波長域の光について光電変換を行う光電変換領域を備えている。そして、光電変換膜は、アバランシェ機能を持つ膜から成る。
【選択図】 図１
Description
本開示は、固体撮像素子及び電子機器に関する。
半導体基板の外部に、所定の波長域の光について光電変換を行う光電変換膜を設ける一方、半導体基板の内部に、光電変換膜を透過した所定の波長域以外の波長域の光について光電変換を行う光電変換領域を設けた、所謂、積層型の画素構造を有する固体撮像素子がある（例えば、特許文献１参照）。
積層型の画素構造によれば、１画素の領域内に２色以上の感度を持つ光電変換部（光電変換膜や光電変換領域）を配置することができるため、２色以上の感度を持つ光電変換部を平面的に配置する場合に比べて、固体撮像素子のチップ面積の縮小化を図ることができる利点がある。
ところで、固体撮像素子において、撮影した画像の高精細化、高画質化を図るべく多画素化が進み、それに伴って画素サイズが小さくなると、１画素当たりの取扱い最大電荷量や感度が低下するため画質が損なわれる。この多画素化に伴う感度低下の問題は、積層型の画素構造を有する固体撮像素子でも同様である。
そこで、本開示は、光電変換膜を含む積層型の画素構造において、感度の向上を可能にした固体撮像素子及び当該固体撮像素子を有する電子機器を提供することを目的とする。
上記の目的を達成するための本開示の固体撮像素子は、
半導体基板の外部に画素単位で設けられ、所定の波長域の光について光電変換を行い、所定の波長域以外の波長域の光を透過させる光電変換膜、及び、
半導体基板の内部に画素単位で設けられ、光電変換膜を透過した波長域の光について光電変換を行う光電変換領域を備え、
光電変換膜は、アバランシェ機能を持つ膜から成る。また、上記の目的を達成するための本開示の電子機器は、上記の構成の固体撮像素子を有する。
半導体基板の外部に画素単位で設けられ、所定の波長域の光について光電変換を行い、所定の波長域以外の波長域の光を透過させる光電変換膜、及び、
半導体基板の内部に画素単位で設けられ、光電変換膜を透過した波長域の光について光電変換を行う光電変換領域を備え、
光電変換膜は、アバランシェ機能を持つ膜から成る。また、上記の目的を達成するための本開示の電子機器は、上記の構成の固体撮像素子を有する。
本開示の固体撮像素子における画素構造は、半導体基板の外部に光電変換膜を設け、半導体基板の内部に光電変換領域を設け、光電変換部である光電変換膜と光電変換領域とを入射光の光軸方向において積層した構造（光電変換部を立体的に配置した構造）である。この積層型の画素構造において、光電変換膜がアバランシェ機能を持つ膜から成ることで、そのアバランシェ効果（なだれ効果）により、１画素当たりの光電変換によって発生する電子数を増大できる。そして、光電変換膜として、アバランシェ機能を持つ膜を用いる画素と用いない画素とで、同じ入射光量の下で同じ出力レベルを得るとした場合、アバランシェ機能を持つ膜を用いる画素の方を、用いない画素よりも画素サイズを小さくできる。
本開示によれば、光電変換膜として、アバランシェ機能を持つ膜を用いることで、感度を向上できるため、積層型の画素構造の固体撮像素子において、チップ面積のより縮小化が可能となる。
尚、ここに記載された効果に必ずしも限定されるものではなく、本明細書中に記載されたいずれかの効果であってもよい。また、本明細書に記載された効果はあくまで例示であって、これに限定されるものではなく、また付加的な効果があってもよい。
以下、本開示の技術を実施するための実施例について図面を用いて詳細に説明する。本開示の技術は実施例に限定されるものではなく、実施例における種々の数値や材料などは例示である。以下の説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。尚、説明は以下の順序で行う。
１．本開示の固体撮像素子及び電子機器、全般に関する説明
２．本開示の一実施形態に係る固体撮像素子
２−１．実施例１（３色分の積層構造で、光電変換膜が有機膜から成る例）
２−２．実施例２（３色分の積層構造で、光電変換膜が無機膜から成る例）
２−３．実施例３（３色分の積層構造で、光電変換膜が電荷蓄積膜から成る例）
２−４．実施例４（３色分の積層構造で、光電変換膜が２層の有機膜から成る例）
２−５．実施例５（３色分の積層構造で、光電変換膜が２層の無機膜から成る例）
２−６．実施例６（２色分の積層構造で、光電変換膜が有機膜から成る例）
２−７．実施例７（２色分の積層構造で、光電変換膜が無機膜から成る例）
２−８．実施例８（シリコン基板をアバランシェフォトダイオードとして使用する例）
２−９．実施例９（２色分の積層構造を採る実施例６及び実施例７の他の例）
３．変形例
４．電子機器（撮像装置の例）
１．本開示の固体撮像素子及び電子機器、全般に関する説明
２．本開示の一実施形態に係る固体撮像素子
２−１．実施例１（３色分の積層構造で、光電変換膜が有機膜から成る例）
２−２．実施例２（３色分の積層構造で、光電変換膜が無機膜から成る例）
２−３．実施例３（３色分の積層構造で、光電変換膜が電荷蓄積膜から成る例）
２−４．実施例４（３色分の積層構造で、光電変換膜が２層の有機膜から成る例）
２−５．実施例５（３色分の積層構造で、光電変換膜が２層の無機膜から成る例）
２−６．実施例６（２色分の積層構造で、光電変換膜が有機膜から成る例）
２−７．実施例７（２色分の積層構造で、光電変換膜が無機膜から成る例）
２−８．実施例８（シリコン基板をアバランシェフォトダイオードとして使用する例）
２−９．実施例９（２色分の積層構造を採る実施例６及び実施例７の他の例）
３．変形例
４．電子機器（撮像装置の例）
＜本開示の固体撮像素子及び電子機器、全般に関する説明＞
本開示の固体撮像素子及び電子機器にあっては、光電変換膜が有機材料から成る有機膜である、あるいは又、無機材料から成る無機膜である構成とすることができる。また、有機材料あるいは無機材料から成る光電変換膜については、電荷を蓄積する機能を有する構成とすることができる。
本開示の固体撮像素子及び電子機器にあっては、光電変換膜が有機材料から成る有機膜である、あるいは又、無機材料から成る無機膜である構成とすることができる。また、有機材料あるいは無機材料から成る光電変換膜については、電荷を蓄積する機能を有する構成とすることができる。
あるいは又、上述した好ましい構成を含む本開示の固体撮像素子及び電子機器にあっては、光電変換膜が２色分積層されており、２色分の光電変換膜は共に、アバランシェ機能を持つ膜から成る構成とすることができる。また、２色分の光電変換膜が共に、有機材料から成る有機膜である、あるいは、無機材料から成る無機膜である構成とすることができる。また、２色分の光電変換膜のうち、入射光側の光電変換膜は、青色の光について光電変換を行う、半導体基板側の光電変換膜は、緑色の光について光電変換を行う、半導体基板の内部に設けられた光電変換領域は、赤色の光について光電変換を行う構成とすることができる。
あるいは又、上述した好ましい構成を含む本開示の固体撮像素子及び電子機器にあっては、光電変換領域について、半導体基板の内部に少なくとも１色分設けられており、半導体基板の外部の光電変換膜の入射光側にカラーフィルタが搭載されている構成とすることができる。このとき、カラーフィルタについて、補色系のカラーフィルタから成る構成とすることができる。
＜本開示の一実施形態に係る固体撮像素子＞
本開示の一実施形態に係る固体撮像素子は、例えば、Ｘ−Ｙアドレス方式固体撮像素子の一種であるＣＭＯＳ(Complementary Metal Oxide Semiconductor)型イメージセンサである。ここで、ＣＭＯＳ型イメージセンサとは、ＣＭＯＳプロセスを応用して、または、部分的に使用して作成されたイメージセンサである。本実施形態に係る固体撮像素子において、入射光を光電変換する光電変換部（光電変換素子）を含む画素（単位画素）は、光電変換部である光電変換膜と光電変換領域とが入射光の光軸方向において積層された積層構造となっている。
本開示の一実施形態に係る固体撮像素子は、例えば、Ｘ−Ｙアドレス方式固体撮像素子の一種であるＣＭＯＳ(Complementary Metal Oxide Semiconductor)型イメージセンサである。ここで、ＣＭＯＳ型イメージセンサとは、ＣＭＯＳプロセスを応用して、または、部分的に使用して作成されたイメージセンサである。本実施形態に係る固体撮像素子において、入射光を光電変換する光電変換部（光電変換素子）を含む画素（単位画素）は、光電変換部である光電変換膜と光電変換領域とが入射光の光軸方向において積層された積層構造となっている。
この積層構造の画素において、光電変換膜は、半導体基板の外部に画素単位で設けられて、緑色（Ｇ）の波長域の光について光電変換を行い、緑色の波長域以外の波長域の光を透過させる。光電変換領域は、半導体基板の内部に画素単位で、例えば２色分積層された状態で設けられている。そして、２色分の光電変換領域のうち、半導体基板の表面側に位置する光電変換領域は、緑色光の光電変換膜を透過した波長域の光のうち、青色（Ｂ）の波長域の光について光電変換を行い、青色の波長域以外の波長域の光を透過させる。また、半導体基板の深部側に位置する光電変換領域は、青色光の光電変換領域を透過した波長域の光のうち、赤色（Ｒ）の波長域の光について光電変換を行う。
本実施形態では、上述した積層構造の画素が２次元マトリクス状に配列されて成る固体撮像素子において、緑色光の光電変換膜は、アバランシェ機能を持つ膜から成ることを特徴とする。アバランシェ機能を持つ光電変換膜として、Ｓｅ（セレン）、ＣＩＧＳ（銅とインジウム、ガリウム、セレンの化合物を材料とする薄膜状態の物質）、ＩｎＧａＡｓ（インジウムガリウムヒ素）などのアバランシェ膜を例示することができる。
因みに、シリコンのアバランシェフォトダイオードは、半導体のｐ-ｎ接合に大きな逆バイアス電圧（数十〜２００Ｖ）を印加すると、僅かなキャリアの移動によって次々にキャリアが生成され、加速度的に電流が増大するアバランシェ効果（なだれ効果）を利用したものである。Ｓｅ、ＣＩＧＳ、ＩｎＧａＡｓなどのアバランシェ膜も、シリコンのアバランシェフォトダイオードと同様に、アバランシェ効果を利用したものである。
積層構造の画素において、光電変換膜がアバランシェ機能を持つことにより、アバランシェ機能を持たない一般的な光電変換膜の場合に比べて、入射光の光量が僅かでも、光電変換膜で光電変換して得られる画素信号レベルを大きくすることができるため、ノイズ感の少ない画像を得ることができる。
ここで、積層構造の画素が形成される半導体基板において、配線層が形成される基板面を表面とし、その反対側の面を裏面とするとき、本実施形態に係る画素構造は、裏面側から入射光が照射される裏面照射型の画素構造であることが望ましい。裏面照射型の画素構造であると、半導体基板と緑色光の光電変換膜との間に配線層が介在しないため、配線層が介在する表面側から入射光が照射される表面照射型の画素構造に比べて、半導体基板の内部に存在する青色光の光電変換領域及び赤色光の光電変換領域に対して光を効率良く取り込むことができる。
但し、本開示の技術は、裏面照射型の画素構造への適用に限られるものではなく、表面照射型の画素構造への適用を排除するものではない。すなわち、本開示の技術は、表面照射型の画素構造に対しても適用可能である。
以下に、本開示の一実施形態に係る固体撮像素子、特に、積層構造の画素の具体的な実施例について説明する。
［実施例１］
実施例１は、入射光の光軸方向に光電変換部が３色分積層された積層構造において、光電変換膜が有機膜から成る例である。本開示の実施例１に係る固体撮像素子の断面図を図１に示す。図１には、２画素分の断面構造を示している。以下の実施例２〜実施例５においても同様である。
実施例１は、入射光の光軸方向に光電変換部が３色分積層された積層構造において、光電変換膜が有機膜から成る例である。本開示の実施例１に係る固体撮像素子の断面図を図１に示す。図１には、２画素分の断面構造を示している。以下の実施例２〜実施例５においても同様である。
図１に示すように、実施例１に係る固体撮像素子は、半導体基板の一例であるシリコン基板１１の外部に設けられる緑色光の光電変換膜１２として、主に緑色の波長域に感度を持つ、有機材料から成る有機膜を用いることを特徴としている。そして、有機材料を選択することにより、光電変換膜１２に高い波長選択性を持たせることができる。有機膜から成る緑色光の光電変換膜１２は、シリコン基板１１上に絶縁膜１３を介して全画素共通に設けられている。
緑色光の光電変換膜１２の下面側には、透明な電極から成る下部電極１４が画素単位で設けられている。緑色光の光電変換膜１２の上面側には、透明な電極から成る上部電極１５が全画素共通に設けられている。上部電極１５には、図示せぬ配線を通してバイアス電圧が印加される。下部電極１４が画素単位で設けられていることで、緑色光の光電変換膜１２は、画素単位で機能し、光電変換を行うことになる。
ここで、緑色光の光電変換膜１２を、一般的な光電変換膜として機能させる場合には、数Ｖ程度のバイアス電圧を緑色光の光電変換膜１２に印加することになる。これに対し、実施例１に係る固体撮像素子では、数十Ｖ程度のバイアス電圧（逆バイアスとなる電圧）を緑色光の光電変換膜１２を印加するようにする。これによって、緑色光の光電変換膜１２は、僅かなキャリアの移動によって次々にキャリアが生成され、加速度的に電流が増大するアバランシェ機能を持つ膜（以下、「アバランシェ膜」と記述する場合がある）となる。
尚、緑色光の光電変換膜１２にアバランシェ機能を持たせるために印加するバイアス電圧として例示した数十Ｖは一例であって、その限りではない。緑色光の光電変換膜１２を形成する有機材料によってアバランシェ降伏する電圧が異なるため、緑色光の光電変換膜１２に印加するバイアス電圧も光電変換膜１２の材料によって決まることになる。
緑色光の光電変換膜１２は、主に緑色の波長域に感度を持つことで、緑色の波長域の光を吸収して光電変換を行い、緑色の波長域以外の波長域の光を透過させる。緑色光の光電変換膜１２による光電変換によって得られた電荷は、下部電極１４から配線１８を通して、ゲート部１９による制御の下に、シリコン基板１１の入射光側と反対の面（表面）側に形成されたフローティングディフュージョン（ＦＤ）２０に蓄積される。フローティングディフュージョン２０は、電荷を電圧に変換する電荷電圧変換部である。シリコン基板１１の表面には、ゲート部１９を含む配線層（図示せず）が形成されることになる。
緑色光の光電変換膜１２の上部電極１５の上には、透明絶縁膜１６を介してレンズ（オンチップレンズ）１７が画素単位で設けられている。但し、レンズ１７は、必須の構成要素ではない。すなわち、レンズ１７は、必ずしも配置されていなくてもよい。また、レンズ１７の形状については、特に限定するものではなく、任意である。
シリコン基板１１の内部には、２色分の光電変換領域として、青色光の光電変換領域２１と、赤色光の光電変換領域２２とが形成されている。具体的には、青色光の光電変換領域２１は、シリコン基板１１の入射光側の基板面側に設けられ、赤色光の光電変換領域２２は、シリコン基板１１の深部側に設けられている。青色光の光電変換領域２１及び赤色光の光電変換領域２２は、シリコン（半導体）の光の吸収係数の違い（波長依存性）を利用して各色の光について光電変換を行う。
シリコン基板１１の基板面側に形成された青色光の光電変換領域２１は、緑色光の光電変換膜１２を透過し、シリコン基板１１に入射した光のうち、相対的に波長の短い青色の波長域の光を吸収して光電変換を行う。青色光の光電変換領域２１による光電変換によって得られた電荷は、例えば縦型トランジスタ２３を通して、シリコン基板１１の入射光側と反対側の基板面側に形成されたフローティングディフュージョン（図示せず）に蓄積される。ここでは、青色光の光電変換領域２１で得られた電荷を配線層側（基板表面側）に転送する際に、縦型トランジスタ２３を用いるとしたが、その限りではない。
また、シリコン基板１１の深部側に形成された赤色光の光電変換領域２２は、青色光の光電変換領域２１を透過した光のうち、相対的に波長の長い赤色の波長域の光を吸収して光電変換を行う。赤色光の光電変換領域２２による光電変換によって得られた電荷は、当該光電変換領域２２内又はシリコン基板１１の入射光側と反対側の面側に形成されたフローティングディフュージョン（図示せず）に蓄積される。
上述したように、実施例１に係る固体撮像素子は、シリコン基板１１の外部の緑色光の光電変換膜１２と、シリコン基板１１の内部の青色光の光電変換領域２１及び赤色光の光電変換領域２２とが、入射光の光軸方向において積層された３色分の積層構造となっている。
尚、本実施例では、アバランシェ膜としての緑色光の光電変換膜１２が１つの膜層から成る場合を例示しているが、複数の膜層から成る場合にも適用可能である。以下の各実施例においても同様である。
［実施例２］
実施例２は、実施例１の変形例であり、緑色光の光電変換膜１２、光電変換領域２１、及び、赤色光の光電変換領域２２が、入射光の光軸方向に積層された３色分の積層構造において、光電変換膜が無機膜から成る例である。本開示の実施例２に係る固体撮像素子の断面図を図２に示す。
実施例２は、実施例１の変形例であり、緑色光の光電変換膜１２、光電変換領域２１、及び、赤色光の光電変換領域２２が、入射光の光軸方向に積層された３色分の積層構造において、光電変換膜が無機膜から成る例である。本開示の実施例２に係る固体撮像素子の断面図を図２に示す。
図２に示すように、実施例２に係る固体撮像素子は、シリコン基板１１の外部に設けられる緑色光の光電変換膜１２として、主に緑色の波長域に感度を持つ、無機材料から成る無機膜を用いることを特徴としている。緑色光の光電変換膜１２の無機材料としては、ＳｅやＣＩＧＳなどを例示することができるが、その限りではない。無機材料は、有機材料に比べて耐久性や耐熱性に優れており、材料次第では移動度や降伏電圧など、物性値的に有機材料よりも勝っている。
無機膜から成る緑色光の光電変換膜１２に対しても、アバランシェ機能を持たせるためにバイアス電圧が印加される。このバイアス電圧についても、実施例１の有機膜から成る緑色光の光電変換膜１２の場合と同様に、無機材料によってアバランシェ降伏する電圧が異なるため、光電変換膜１２の材料によって決まる。
［実施例３］
実施例３は、緑色光の光電変換膜１２、光電変換領域２１、及び、赤色光の光電変換領域２２が、入射光の光軸方向に積層された３色分の積層構造において、光電変換膜が電荷蓄積膜から成る例である。本開示の実施例３に係る固体撮像素子の断面図を図３に示す。
実施例３は、緑色光の光電変換膜１２、光電変換領域２１、及び、赤色光の光電変換領域２２が、入射光の光軸方向に積層された３色分の積層構造において、光電変換膜が電荷蓄積膜から成る例である。本開示の実施例３に係る固体撮像素子の断面図を図３に示す。
図３に示すように、実施例３に係る固体撮像素子は、シリコン基板１１の外部に設けられる緑色光の光電変換膜１２として、主に緑色の波長域に感度を持つ、有機材料から成る電荷蓄積膜を用いることを特徴としている。電荷を蓄積可能な電荷蓄積膜の有機材料としては、緑色の波長域に感度を持ち、電荷を蓄積できるものであればよく、その材料を特に限定するものではない。
電荷蓄積膜から成る緑色光の光電変換膜１２に対しても、アバランシェ機能を持たせるためにバイアス電圧が印加される。そして、電荷蓄積膜から成る緑色光の光電変換膜１２で光電変換され、ここに蓄積された電荷は、光電変換膜１２に隣接して形成されたゲート部１９による制御の下に、配線１８を通してフローティングディフュージョン２０に転送される。
このように、緑色光の光電変換膜１２で光電変換された電荷を当該光電変換膜１２に蓄積できることで、緑色のフローティングディフュージョン２０を他の色のフローティングディフュージョンとして共有できるため、画素の回路領域を減らすことができる利点がある。因みに、緑色光の光電変換膜１２が普通の積層膜から成る構造の場合、緑色光の光電変換膜１２で光電変換された電荷をフローティングディフュージョン２０に蓄積することになるため、緑色のフローティングディフュージョン２０を他の色のフローティングディフュージョンとして共有することができない。
尚、本実施例は、実施例１の変形例であるが、実施例２の変形例として、緑色光の光電変換膜１２に、主に緑色の波長域に感度を持つ、無機材料から成る電荷蓄積膜を用いる構造とすることも可能である。
［実施例４］
実施例４は、入射光の光軸方向に光電変換部が３色分積層された積層構造において、光電変換膜が２層の有機膜から成る例である。本開示の実施例４に係る固体撮像素子の断面図を図４に示す。
実施例４は、入射光の光軸方向に光電変換部が３色分積層された積層構造において、光電変換膜が２層の有機膜から成る例である。本開示の実施例４に係る固体撮像素子の断面図を図４に示す。
図４に示すように、実施例４に係る固体撮像素子は、シリコン基板１１の外部に設けられる光電変換膜が有機膜から成り、入射光の光軸方向において積層された２層構造であることを特徴としている。具体的には、レンズ１７側に青色光の光電変換膜２４が設けられ、シリコン基板１１側に緑色光の光電変換膜１２が設けられ、入射光の光軸方向における深さ位置の違いによって分光する構造となっている。
また、青色光の光電変換膜２４及び緑色光の光電変換膜１２の各有機材料を選択することによって、光電変換膜２４及び光電変換膜１２に高い波長選択性を持たせることができる。このように、青色光の光電変換膜２４及び緑色光の光電変換膜１２として用いられる有機膜の膜質に波長選択性を持たせることで、青色光の光電変換膜２４及び緑色光の光電変換膜１２の各有機膜で異なる波長の光が吸収される。
具体的には、青色光の光電変換膜２４は、レンズ１７を通して入射する光のうち、青色の波長域の光を吸収して光電変換を行い、青色の波長域以外の波長域の光については透過させる。緑色光の光電変換膜１２は、青色光の光電変換膜２４を透過した光のうち、緑色の波長域の光を吸収して光電変換を行い、緑色の波長域以外の波長域の光については透過させる。
このような縦方向（入射光の光軸方向）の分光の場合、入射光の入射面側が短波長となり、シリコン基板１１側が長波長となる。但し、青色光の光電変換膜２４及び緑色光の光電変換膜１２として用いる有機膜の膜質を変える場合は、色と膜の対応に順番の必然性はなく、任意となる。
青色光の光電変換膜２４及び緑色光の光電変換膜１２の有機材料については、特に限定するものではない。また、実施例１の場合と同様に、青色光の光電変換膜２４及び緑色光の光電変換膜１２に所定のバイアス電圧を印加することにより、光電変換膜２４及び光電変換膜１２にアバランシェ機能を持たせる。各バイアス電圧は、光電変換膜２４及び光電変換膜１２の各材料によって決まることになる。
緑色光の光電変換膜１２の下面側には、透明な電極から成る下部電極１４が画素単位で設けられている。緑色光の光電変換膜１２の上面側には、透明な電極から成る上部電極１５が全画素共通に設けられている。同様に、青色光の光電変換膜２４の下面側には、透明な電極から成る下部電極２５が画素単位で設けられている。青色光の光電変換膜２４の上面側には、透明な電極から成る上部電極２６が全画素共通に設けられている。
青色光の光電変換膜２４による光電変換によって得られた電荷は、下部電極２５から配線２７を通して、ゲート部２８による制御の下に、シリコン基板１１の表面側に形成されたフローティングディフュージョン２９に蓄積される。緑色光の光電変換膜１２による光電変換によって得られた電荷は、下部電極１４から配線３０を通して、図示せぬゲート部による制御の下に、シリコン基板１１の表面側に形成されたフローティングディフュージョン（図示せず）に蓄積される。
シリコン基板１１の内部には、１色分の光電変換領域として、赤色光の光電変換領域２２が形成されている。赤色光の光電変換領域２２は、緑色光の光電変換膜１２を透過し、シリコン基板１１に入射した光のうち、赤色の波長域の光を吸収して光電変換を行う。青色光の光電変換領域２１による光電変換によって得られた電荷は、実施例１の場合と同様に、当該光電変換領域２１内又はシリコン基板１１の入射光側と反対側の面側に形成されたフローティングディフュージョン（図示せず）に蓄積される。
上述したように、実施例４に係る固体撮像素子の画素構造によれば、シリコン基板１１の外部に設けられた、アバランシェ機能を持つ有機膜から成る青色光の光電変換膜２４及び緑色光の光電変換膜１２によって２色の分光による光電変換が行われる。また、シリコン基板１１の内部に設けられた赤色光の光電変換領域２２によって１色の光の吸収による光電変換が行われる。
特に、実施例４に係る固体撮像素子の画素構造では、実施例１に係る固体撮像素子の画素構造に比べて、青色及び緑色の２色分について、光電変換膜がアバランシェ機能を持つことで、入射光の光量が僅かでも画素信号レベルを大きくすることができるため、ノイズ感の少ない画像を得ることができる。
尚、実施例４では、シリコン基板１１の内部に光電変換領域を１色分設けるとしたが、これに限られるものではなく、少なくとも１色分の光電変換領域を有する構成であればよい。以下の実施例５においても同様である。
［実施例５］
実施例５は、実施例４の変形例であり、入射光の光軸方向に光電変換部が３色分積層された積層構造において、光電変換膜が２層の無機膜から成る例である。本開示の実施例５に係る固体撮像素子の断面図を図５に示す。
実施例５は、実施例４の変形例であり、入射光の光軸方向に光電変換部が３色分積層された積層構造において、光電変換膜が２層の無機膜から成る例である。本開示の実施例５に係る固体撮像素子の断面図を図５に示す。
図５に示すように、実施例５に係る固体撮像素子は、緑色光の光電変換膜１２として、主に緑色の波長域に感度を持つ、無機材料から成る無機膜を用い、青色光の光電変換膜２４として、主に青色の波長域に感度を持つ、無機材料から成る無機膜を用いることを特徴としている。
青色光の光電変換膜２４及び緑色光の光電変換膜１２の無機材料については、特に限定するものではない。また、実施例２の場合と同様に、青色光の光電変換膜２４及び緑色光の光電変換膜１２に所定のバイアス電圧を印加することにより、光電変換膜２４及び光電変換膜１２にアバランシェ機能を持たせることができる。各バイアス電圧は、光電変換膜２４及び光電変換膜１２の各材料によって決まる。
［実施例６］
実施例６は、入射光の光軸方向に光電変換部が２色分積層された積層構造において、光電変換膜が有機膜から成る例である。本開示の実施例６に係る固体撮像素子の断面図を図６に示す。図６には、４画素分の断面構造を示し、便宜上、４画素を画素１、画素２、画素３、画素４とする。以下の実施例７においても同様である。
実施例６は、入射光の光軸方向に光電変換部が２色分積層された積層構造において、光電変換膜が有機膜から成る例である。本開示の実施例６に係る固体撮像素子の断面図を図６に示す。図６には、４画素分の断面構造を示し、便宜上、４画素を画素１、画素２、画素３、画素４とする。以下の実施例７においても同様である。
図６に示すように、実施例６に係る固体撮像素子は、画素１〜画素４の全てが、シリコン基板１１の外部に設けられた緑色光（Ｇ）の光電変換膜１２と、シリコン基板１１の内部に設けられた１色分の光電変換領域とが、入射光の光軸方向に積層された２色分の積層構造となっている。緑色光の光電変換膜１２は、画素１〜画素４の全てに対して共通に設けられている。緑色光の光電変換膜１２には、アバランシェ機能を持たせるために所定のバイアス電圧が印加される。緑色光の光電変換膜１２としては、主に緑色の波長域に感度を持つ、有機材料から成る有機膜が用いられている。
画素１は、シリコン基板１１の外部に設けられた緑色光の光電変換膜１２と、シリコン基板１１の内部に設けられた赤色光（Ｒ）の光電変換領域２２とが、入射光の光軸方向において積層された構造となっている。また、画素１には、緑色光の光電変換膜１２とレンズ１７との間に、イエロー光（Ｙｅ）を透過する補色系のカラーフィルタ３１が搭載されている。
画素２は、シリコン基板１１の外部に設けられた緑色光の光電変換膜１２と、シリコン基板１１の内部に設けられたマゼンタ光（Ｍｇ）の光電変換領域３２とが、入射光の光軸方向に積層された構造となっている。画素４も画素２と同様に、緑色光の光電変換膜１２とマゼンタ光の光電変換領域３２との積層構造となっている。
画素３は、シリコン基板１１の外部に設けられた緑色光の光電変換膜１２と、シリコン基板１１の内部に設けられた青色光（Ｂ）の光電変換領域２１とが、入射光の光軸方向に積層された構造となっている。また、画素３には、緑色光の光電変換膜１２とレンズ１７との間に、シアン光（Ｃｙ）を透過する補色系のカラーフィルタ３３が搭載されている。
画素１〜画素４は、それぞれの間に設けられた分離壁３４によって画素間分離が図られている。シリコン基板１１の入射光側と反対側の面側には、緑色光の光電変換膜１２、青色光の光電変換領域２１、赤色光の光電変換領域２２、及び、マゼンタ光の光電変換領域３２で光電変換された電荷を電圧に変換するフローティングディフュージョンや、各種の配線などを含む配線層が形成されている。
上記の構成の実施例６に係る固体撮像素子において、画素１では、レンズ１７を透して入射した光のうち、イエロー光がカラーフィルタ３１を通過して緑色光の光電変換膜１２に入射する。ここで、イエロー光は、緑色光と赤色光とを混合したものである。したがって、緑色光の光電変換膜１２では、イエロー光に含まれる緑色光を吸収して光電変換が行われる。そして、緑色光の光電変換膜１２を透過した赤色光は、赤色光の光電変換領域２２に入射し、当該光電変換領域２２で吸収されて光電変換される。このようにして、画素１では、緑色光及び赤色光について光電変換が行われる。
画素２では、シリコン基板１１の外部に設けられた緑色光の光電変換膜１２が、緑色の波長域の光を吸収して光電変換を行い、緑色の波長域以外の波長域の光を透過させる。そして、シリコン基板１１の内部において、マゼンタ光の光電変換領域３２は、緑色光の光電変換膜１２を透過し、シリコン基板１１に入射した光のうち、マゼンタ光を吸収して光電変換を行う。因みに、マゼンタ光は、赤色光と青色光とを混合したものである。画素２と同じ、緑色光の光電変換膜１２とマゼンタ光の光電変換領域３２との積層構造の画素４においても同様である。
画素３では、レンズ１７を透して入射した光のうち、シアン光がカラーフィルタ３３を通過して緑色光の光電変換膜１２に入射する。ここで、シアン光は、緑色光と青色光とを混合したものである。したがって、緑色光の光電変換膜１２では、シアン光に含まれる緑色光を吸収して光電変換が行われる。そして、緑色光の光電変換膜１２を透過した青色光は、青色光の光電変換領域２１に入射し、当該光電変換領域２１で吸収されて光電変換される。このようにして、画素３では、緑色光及び青色光について光電変換が行われる。
ここで、画素１において、緑色光の光電変換膜１２での光電変換によって得られる緑色の信号と、赤色光の光電変換領域２２での光電変換によって得られる赤色の信号とを加算することによってイエローの信号を得ることができる。また、画素３において、緑色光の光電変換膜１２での光電変換によって得られる緑色の信号と、青色光の光電変換領域２１での光電変換によって得られる青色の信号とを加算することによってシアンの信号を得ることができる。
したがって、実施例６に係る固体撮像素子によれば、画素１〜画素３の３つの画素を単位とすることで、画素信号として、赤色、緑色、青色の原色系の信号を得ることができる他、イエロー、シアン、マゼンタ、イエロー、グリーンの補色系の信号を得ることができる。
尚、実施例６では、シリコン基板１１の内部に光電変換領域を１色分設けるとしたが、これに限られるものではなく、少なくとも１色分の光電変換領域を有する構成であればよい。以下の実施例７においても同様である。
［実施例７］
実施例７は、実施例６の変形例であり、入射光の光軸方向に光電変換部が２色分積層された積層構造において、光電変換膜が無機膜から成る例である。本開示の実施例７に係る固体撮像素子の断面図を図７に示す。
実施例７は、実施例６の変形例であり、入射光の光軸方向に光電変換部が２色分積層された積層構造において、光電変換膜が無機膜から成る例である。本開示の実施例７に係る固体撮像素子の断面図を図７に示す。
図７に示すように、実施例７に係る固体撮像素子は、シリコン基板１１の外部に設けられる緑色光の光電変換膜１２として、主に緑色の波長域に感度を持つ、無機材料から成る無機膜を用いることを特徴としている。緑色光の光電変換膜１２の無機材料としては、ＳｅやＣＩＧＳなどを例示することができるが、その限りではない。無機膜から成る緑色光の光電変換膜１２に対しても、アバランシェ機能を持たせるために所定のバイアス電圧が印加される。
［実施例８］
実施例８は、入射光の光軸方向に光電変換部が３色分積層され、光電変換膜が２層の有機膜から成る実施例４に係る固体撮像素子において、シリコン基板１１をアバランシェフォトダイオード（Avalanche Photo Diode：ＡＰＤ）として使用する例である。本開示の実施例８に係る固体撮像素子の断面図を図８に示す。
実施例８は、入射光の光軸方向に光電変換部が３色分積層され、光電変換膜が２層の有機膜から成る実施例４に係る固体撮像素子において、シリコン基板１１をアバランシェフォトダイオード（Avalanche Photo Diode：ＡＰＤ）として使用する例である。本開示の実施例８に係る固体撮像素子の断面図を図８に示す。
図８に示すように、シリコン基板１１をアバランシェフォトダイオードとして使用するために、シリコン基板１１の上面には、全画素共通に共通電極３５が設けられ、シリコン基板１１の下面には、画素毎に画素電極３６が設けられている。また、緑色光の光電変換膜１２の下部電極１４と共通電極３５との間には絶縁膜３７が介在している。
上記の構成の実施例８に係る固体撮像素子において、共通電極３５と画素電極３６との間に所定の電圧（例えば、数十〜２００Ｖ）を印加することで、シリコン基板１１をアバランシェフォトダイオードとして使用することができる。
尚、ここでは、光電変換膜が２層の有機膜から成る実施例４に係る固体撮像素子に限らず、光電変換膜が２層の無機膜から成る実施例５に係る固体撮像素子において、シリコン基板１１をアバランシェフォトダイオードとして使用することも可能である。
［実施例９］
実施例９は、２色分の積層構造を採る実施例６及び実施例７の他の例である。本開示の実施例９に係る固体撮像素子の断面図を図９に示す。図９には、４画素分の断面構造を示し、便宜上、４画素を画素１、画素２、画素３、画素４とする。
実施例９は、２色分の積層構造を採る実施例６及び実施例７の他の例である。本開示の実施例９に係る固体撮像素子の断面図を図９に示す。図９には、４画素分の断面構造を示し、便宜上、４画素を画素１、画素２、画素３、画素４とする。
図９に示すように、実施例９に係る固体撮像素子は、画素１〜画素４の全てが、シリコン基板１１の外部に設けられた緑色光（Ｇ）のアバランシェ膜４１と、シリコン基板１１の内部に設けられた１色分の光電変換領域とが、入射光の光軸方向に積層された２色分の積層構造となっている。緑色光のアバランシェ膜４１は、画素１〜画素４の全てに対して共通に設けられている。
緑色光のアバランシェ膜４１は、実施例６の場合のように有機膜から成る構成であってもよい、実施例７の場合のように無機膜から成る構成であってもよい。緑色光のアバランシェ膜４１の下面側には、透明な電極から成る下部電極４２が画素単位で設けられている。緑色光のアバランシェ膜４１の上面側には、透明な電極から成る上部電極４３が全画素共通に設けられている。
画素１は、シリコン基板１１の外部に設けられた緑色光（Ｇ）のアバランシェ膜４１と、シリコン基板１１の内部に設けられた赤色光（Ｒ）の光電変換領域２２とが、入射光の光軸方向において積層された構造となっている。また、画素１には、緑色光のアバランシェ膜４０とシリコン基板１１との間に、赤色光を透過するカラーフィルタ４４が搭載されている。
画素２は、シリコン基板１１の外部に設けられた緑色光のアバランシェ膜４１と、シリコン基板１１の内部に設けられたマゼンタ光（Ｍｇ）の光電変換領域３２とが、入射光の光軸方向に積層された構造となっている。画素４も画素２と同様に、緑色光のアバランシェ膜４１とマゼンタ光の光電変換領域３２との積層構造となっている。
画素３は、シリコン基板１１の外部に設けられた緑色光のアバランシェ膜４１と、シリコン基板１１の内部に設けられた青色光（Ｂ）の光電変換領域２１とが、入射光の光軸方向に積層された構造となっている。また、画素３には、緑色光のアバランシェ膜４１とシリコン基板１１との間に、青色光を透過するカラーフィルタ４５が搭載されている。
上記の構成の実施例９に係る固体撮像素子において、画素１〜画素４の全画素に共通に設けられた緑色光のアバランシェ膜４１は、レンズ１７を透して入射した光に含まれる緑色光を吸収して光電変換を行い、緑色の波長域以外の波長域の光を透過させる。これにより、画素１〜画素４の全画素において緑色光の信号が得られる。そして、画素１〜画素４の各画素において、次のような光電変換が行われる。
画素１では、緑色光のアバランシェ膜４１を透過した光のうち、赤色光のカラーフィルタ４４を通過した赤色光がシリコン基板１１に入射する。そして、シリコン基板１１に入射した赤色光は、赤色光の光電変換領域２２に入射し、当該光電変換領域２２で吸収されて光電変換される。このようにして、画素１では、緑色光及び赤色光について光電変換が行われる。
画素２では、緑色光のアバランシェ膜４１を透過し、シリコン基板１１に入射した光に含まれるマゼンタ光について、マゼンタ光の光電変換領域３２において、光電変換が行われる。このようにして、画素２では、緑色光及びマゼンタ光について光電変換が行われる。画素２と同じ、緑色光のアバランシェ膜４１とマゼンタ光の光電変換領域３２との積層構造の画素４においても、緑色光及びマゼンタ光について光電変換が行われる。
画素３では、緑色光のアバランシェ膜４１を透過した光のうち、青色光のカラーフィルタ４５を通過した青色光がシリコン基板１１に入射する。そして、シリコン基板１１に入射した青色光は、青色光の光電変換領域２１に入射し、当該光電変換領域２１で吸収されて光電変換される。このようにして、画素３では、緑色光及び青色光について光電変換が行われる。
上述したように、画素１では、緑色光及び赤色光について光電変換が行われるため、画素１からは、緑色及び赤色の各信号が出力される。画素２及び画素４では、緑色光及びマゼンタ光について光電変換が行われるため、画素２及び画素４からは、緑色及びマゼンタの各信号が出力される。後述するように、緑色の信号とマゼンタの信号とを加算することによって白（Ｗ）の信号を得ることができる。画素３では、緑色光及び青色光について光電変換が行われるため、画素３からは、緑色及び青色の各信号が出力される。
＜変形例＞
以上、本開示を好ましい実施例に基づき説明したが、本開示はこれらの実施例に限定されるものではない。上記の各実施例において説明した固体撮像素子の構成、構造は例示であり、適宜、変更することができる。例えば、上記の各実施例では、Ｘ−Ｙアドレス方式固体撮像素子の一種であるＣＭＯＳ型イメージセンサを例に挙げて本開示の技術について説明したが、ＣＣＤ(Charge Coupled Device)型イメージセンサに対しても同様に適用可能である。
以上、本開示を好ましい実施例に基づき説明したが、本開示はこれらの実施例に限定されるものではない。上記の各実施例において説明した固体撮像素子の構成、構造は例示であり、適宜、変更することができる。例えば、上記の各実施例では、Ｘ−Ｙアドレス方式固体撮像素子の一種であるＣＭＯＳ型イメージセンサを例に挙げて本開示の技術について説明したが、ＣＣＤ(Charge Coupled Device)型イメージセンサに対しても同様に適用可能である。
＜本開示の電子機器＞
上述した実施例１〜実施例７に係る固体撮像素子は、デジタルスチルカメラやビデオカメラ等の撮像装置や、携帯電話機などの撮像機能を有する携帯端末装置や、画像読取部に固体撮像素子を用いる複写機などの電子機器全般において、その撮像部（画像取込部）として用いることができる。尚、固体撮像素子はワンチップとして形成された形態であってもよいし、撮像部と、信号処理部または光学系とがまとめてパッケージングされた撮像機能を有するモジュール状の形態であってもよい。電子機器に搭載される上記モジュール状の形態、即ち、カメラモジュールを撮像装置とする場合もある。
上述した実施例１〜実施例７に係る固体撮像素子は、デジタルスチルカメラやビデオカメラ等の撮像装置や、携帯電話機などの撮像機能を有する携帯端末装置や、画像読取部に固体撮像素子を用いる複写機などの電子機器全般において、その撮像部（画像取込部）として用いることができる。尚、固体撮像素子はワンチップとして形成された形態であってもよいし、撮像部と、信号処理部または光学系とがまとめてパッケージングされた撮像機能を有するモジュール状の形態であってもよい。電子機器に搭載される上記モジュール状の形態、即ち、カメラモジュールを撮像装置とする場合もある。
［撮像装置］
図１０は、本開示の電子機器の一例である撮像装置の構成を示すブロック図である。図１０に示すように、本例に係る撮像装置１００は、レンズ群等を含む光学系１０１、撮像部１０２、ＤＳＰ回路１０３、フレームメモリ１０４、表示装置１０５、記録装置１０６、操作系１０７、及び、電源系１０８等を有している。そして、ＤＳＰ回路１０３、フレームメモリ１０４、表示装置１０５、記録装置１０６、操作系１０７、及び、電源系１０８がバスライン１０９を介して相互に接続された構成となっている。
図１０は、本開示の電子機器の一例である撮像装置の構成を示すブロック図である。図１０に示すように、本例に係る撮像装置１００は、レンズ群等を含む光学系１０１、撮像部１０２、ＤＳＰ回路１０３、フレームメモリ１０４、表示装置１０５、記録装置１０６、操作系１０７、及び、電源系１０８等を有している。そして、ＤＳＰ回路１０３、フレームメモリ１０４、表示装置１０５、記録装置１０６、操作系１０７、及び、電源系１０８がバスライン１０９を介して相互に接続された構成となっている。
光学系１０１は、被写体からの入射光（像光）を取り込んで撮像部１０２の撮像面上に結像する。撮像部１０２は、光学系１０１によって撮像面上に結像された入射光の光量を画素単位で電気信号に変換して画素信号として出力する。ＤＳＰ回路１０３は、一般的なカメラ信号処理、例えば、ホワイトバランス処理、デモザイク処理、ガンマ補正処理などを行う。
フレームメモリ１０４は、ＤＳＰ回路１０３での信号処理の過程で適宜データの格納に用いられる。表示装置１０５は、液晶表示装置や有機ＥＬ(electro luminescence)表示装置等のパネル型表示装置から成り、撮像部１０２で撮像された動画または静止画を表示する。記録装置１０６は、撮像部１０２で撮像された動画または静止画を、可搬型の半導体メモリや、光ディスク、ＨＤＤ(Hard Disk Drive)等の記録媒体に記録する。
操作系１０７は、ユーザによる操作の下に、本撮像装置１００が持つ様々な機能について操作指令を発する。電源系１０８は、ＤＳＰ回路１０３、フレームメモリ１０４、表示装置１０５、記録装置１０６、及び、操作系１０７の動作電源となる各種の電源を、これら供給対象に対して適宜供給する。
上記の構成の撮像装置１００において、撮像部１０２として、先述した実施例１〜実施例９に係る固体撮像素子を用いることができる。実施例１〜実施例９に係る固体撮像素子は、光電変換膜としてアバランシェ機能を持つ膜を用いることで感度を向上でき、これにより、積層型の画素構造の固体撮像素子においてチップ面積のより縮小化が可能となる。従って、撮像部１０２として実施例１〜実施例９に係る固体撮像素子を用いることで、撮像部１０２の小型化、ひいては撮像装置の小型化に寄与できる。
また、撮像部１０２として、実施例６又は実施例９に係る固体撮像素子を用いる場合には、ＤＳＰ回路１０３での信号処理において、当該固体撮像素子から出力されるマゼンタの信号とグリーンの信号とを加算することにより、白（Ｗ）に対応したＷの出力信号を得ることができる。
尚、本開示は、以下のような構成をとることもできる。
［１］半導体基板の外部に画素単位で設けられ、所定の波長域の光について光電変換を行い、所定の波長域以外の波長域の光を透過させる光電変換膜、及び、
半導体基板の内部に画素単位で設けられ、光電変換膜を透過した波長域の光について光電変換を行う光電変換領域を備え、
光電変換膜は、アバランシェ機能を持つ膜から成る、
固体撮像素子。
［２］光電変換膜は、有機材料から成る有機膜である、
上記［１］に記載の固体撮像素子。
［３］光電変換膜は、無機材料から成る無機膜である、
上記［１］に記載の固体撮像素子。
［４］光電変換膜は、光電変換した電荷を蓄積する機能を有する、
上記［１］又は［２］に記載の固体撮像素子。
［５］光電変換膜は、２色分積層されており、
２色分の光電変換膜は共に、アバランシェ機能を持つ膜から成る、
上記［１］に記載の固体撮像素子。
［６］２色分の光電変換膜は共に、有機材料から成る有機膜である、
上記［５］に記載の固体撮像素子。
［７］２色分の光電変換膜は共に、無機材料から成る無機膜である、
上記［５］に記載の固体撮像素子。
［８］２色分の光電変換膜のうち、入射光側の光電変換膜は、青色の光について光電変換を行い、半導体基板側の光電変換膜は、緑色の光について光電変換を行い、
半導体基板の内部に設けられた光電変換領域は、赤色の光について光電変換を行う、
上記［５］乃至［７］のいずれかに記載の固体撮像素子。
［９］光電変換領域は、半導体基板の内部に少なくとも１色分設けられており、
半導体基板の外部の光電変換膜の入射光側にカラーフィルタが搭載されている、
上記［１］乃至［４］のいずれかに記載の固体撮像素子。
［１０］カラーフィルタは、補色系のカラーフィルタから成る、
上記［９］に記載の固体撮像素子。
［１１］半導体基板の外部に画素単位で設けられ、所定の波長域の光について光電変換を行い、所定の波長域以外の波長域の光を透過させる光電変換膜、及び、
半導体基板の内部に画素単位で設けられ、光電変換膜を透過した波長域の光について光電変換を行う光電変換領域を備え、
光電変換膜は、アバランシェ機能を持つ膜から成る、
固体撮像素子を有する電子機器。
［１２］光電変換膜は、有機材料から成る有機膜である、
上記［１１］に記載の電子機器。
［１３］光電変換膜は、無機材料から成る無機膜である、
上記［１１］に記載の電子機器。
［１４］光電変換膜は、光電変換した電荷を蓄積する機能を有する、
上記［１１］又は［１２］に記載の電子機器。
［１５］光電変換膜は、２色分積層されており、
２色分の光電変換膜は共に、アバランシェ機能を持つ膜から成る、
上記［１１］に記載の電子機器。
［１６］２色分の光電変換膜は共に、有機材料から成る有機膜である、
上記［１５］に記載の電子機器。
［１７］２色分の光電変換膜は共に、無機材料から成る無機膜である、
上記［１５］に記載の電子機器。
［１８］２色分の光電変換膜のうち、入射光側の光電変換膜は、青色の光について光電変換を行い、半導体基板側の光電変換膜は、緑色の光について光電変換を行い、
半導体基板の内部に設けられた光電変換領域は、赤色の光について光電変換を行う、
上記［１５］乃至［１７］のいずれかに記載の電子機器。
［１９］光電変換領域は、半導体基板の内部に少なくとも１色分設けられており、
半導体基板の外部の光電変換膜の入射光側にカラーフィルタが搭載されている、
上記［１１］乃至［１４］のいずれかに記載の電子機器。
［２０］カラーフィルタは、補色系のカラーフィルタから成る、
上記［１９］に記載の電子機器。
［１］半導体基板の外部に画素単位で設けられ、所定の波長域の光について光電変換を行い、所定の波長域以外の波長域の光を透過させる光電変換膜、及び、
半導体基板の内部に画素単位で設けられ、光電変換膜を透過した波長域の光について光電変換を行う光電変換領域を備え、
光電変換膜は、アバランシェ機能を持つ膜から成る、
固体撮像素子。
［２］光電変換膜は、有機材料から成る有機膜である、
上記［１］に記載の固体撮像素子。
［３］光電変換膜は、無機材料から成る無機膜である、
上記［１］に記載の固体撮像素子。
［４］光電変換膜は、光電変換した電荷を蓄積する機能を有する、
上記［１］又は［２］に記載の固体撮像素子。
［５］光電変換膜は、２色分積層されており、
２色分の光電変換膜は共に、アバランシェ機能を持つ膜から成る、
上記［１］に記載の固体撮像素子。
［６］２色分の光電変換膜は共に、有機材料から成る有機膜である、
上記［５］に記載の固体撮像素子。
［７］２色分の光電変換膜は共に、無機材料から成る無機膜である、
上記［５］に記載の固体撮像素子。
［８］２色分の光電変換膜のうち、入射光側の光電変換膜は、青色の光について光電変換を行い、半導体基板側の光電変換膜は、緑色の光について光電変換を行い、
半導体基板の内部に設けられた光電変換領域は、赤色の光について光電変換を行う、
上記［５］乃至［７］のいずれかに記載の固体撮像素子。
［９］光電変換領域は、半導体基板の内部に少なくとも１色分設けられており、
半導体基板の外部の光電変換膜の入射光側にカラーフィルタが搭載されている、
上記［１］乃至［４］のいずれかに記載の固体撮像素子。
［１０］カラーフィルタは、補色系のカラーフィルタから成る、
上記［９］に記載の固体撮像素子。
［１１］半導体基板の外部に画素単位で設けられ、所定の波長域の光について光電変換を行い、所定の波長域以外の波長域の光を透過させる光電変換膜、及び、
半導体基板の内部に画素単位で設けられ、光電変換膜を透過した波長域の光について光電変換を行う光電変換領域を備え、
光電変換膜は、アバランシェ機能を持つ膜から成る、
固体撮像素子を有する電子機器。
［１２］光電変換膜は、有機材料から成る有機膜である、
上記［１１］に記載の電子機器。
［１３］光電変換膜は、無機材料から成る無機膜である、
上記［１１］に記載の電子機器。
［１４］光電変換膜は、光電変換した電荷を蓄積する機能を有する、
上記［１１］又は［１２］に記載の電子機器。
［１５］光電変換膜は、２色分積層されており、
２色分の光電変換膜は共に、アバランシェ機能を持つ膜から成る、
上記［１１］に記載の電子機器。
［１６］２色分の光電変換膜は共に、有機材料から成る有機膜である、
上記［１５］に記載の電子機器。
［１７］２色分の光電変換膜は共に、無機材料から成る無機膜である、
上記［１５］に記載の電子機器。
［１８］２色分の光電変換膜のうち、入射光側の光電変換膜は、青色の光について光電変換を行い、半導体基板側の光電変換膜は、緑色の光について光電変換を行い、
半導体基板の内部に設けられた光電変換領域は、赤色の光について光電変換を行う、
上記［１５］乃至［１７］のいずれかに記載の電子機器。
［１９］光電変換領域は、半導体基板の内部に少なくとも１色分設けられており、
半導体基板の外部の光電変換膜の入射光側にカラーフィルタが搭載されている、
上記［１１］乃至［１４］のいずれかに記載の電子機器。
［２０］カラーフィルタは、補色系のカラーフィルタから成る、
上記［１９］に記載の電子機器。
１１・・・シリコン基板、１２・・・緑色光の光電変換膜、１３，３７，４２・・・絶縁膜、１４，２５，４３・・・下部電極、１５，２６・・・上部電極、１６・・・透明絶縁膜、１７・・・レンズ（オンチップレンズ）、１８・・・配線、１９・・・ゲート部、２０，２９・・・フローティングディフュージョン、２１・・・青色光の光電変換領域、２２・・・赤色光の光電変換領域、２３・・・縦型トランジスタ、２４・・・青色光の光電変換膜、３１・・・イエローのカラーフィルタ、３２・・・マゼンタ光の光電変換領域、３３・・・シアンのカラーフィルタ、３４・・・分離壁、３５・・・共通電極、３６・・・画素電極、４１・・・緑色光のアバランシェ膜、４４・・・赤色光のカラーフィルタ、４５・・・青色光のカラーフィルタ
Claims (20)
- 半導体基板の外部に画素単位で設けられ、所定の波長域の光について光電変換を行い、所定の波長域以外の波長域の光を透過させる光電変換膜、及び、
半導体基板の内部に画素単位で設けられ、光電変換膜を透過した波長域の光について光電変換を行う光電変換領域を備え、
光電変換膜は、アバランシェ機能を持つ膜から成る、
固体撮像素子。 - 光電変換膜は、有機材料から成る有機膜である、
請求項１に記載の固体撮像素子。 - 光電変換膜は、無機材料から成る無機膜である、
請求項１に記載の固体撮像素子。 - 光電変換膜は、光電変換した電荷を蓄積する機能を有する、
請求項１に記載の固体撮像素子。 - 光電変換膜は、２色分積層されており、
２色分の光電変換膜は共に、アバランシェ機能を持つ膜から成る、
請求項１に記載の固体撮像素子。 - ２色分の光電変換膜は共に、有機材料から成る有機膜である、
請求項５に記載の固体撮像素子。 - ２色分の光電変換膜は共に、無機材料から成る無機膜である、
請求項５に記載の固体撮像素子。 - ２色分の光電変換膜のうち、入射光側の光電変換膜は、青色の光について光電変換を行い、半導体基板側の光電変換膜は、緑色の光について光電変換を行い、
半導体基板の内部に設けられた光電変換領域は、赤色の光について光電変換を行う、
請求項５に記載の固体撮像素子。 - 光電変換領域は、半導体基板の内部に少なくとも１色分設けられており、
半導体基板の外部の光電変換膜の入射光側にカラーフィルタが搭載されている、
請求項１に記載の固体撮像素子。 - カラーフィルタは、補色系のカラーフィルタから成る、
請求項９に記載の固体撮像素子。 - 半導体基板の外部に画素単位で設けられ、所定の波長域の光について光電変換を行い、所定の波長域以外の波長域の光を透過させる光電変換膜、及び、
半導体基板の内部に画素単位で設けられ、光電変換膜を透過した波長域の光について光電変換を行う光電変換領域を備え、
光電変換膜は、アバランシェ機能を持つ膜から成る、
固体撮像素子を有する電子機器。 - 光電変換膜は、有機材料から成る有機膜である、
請求項１１に記載の電子機器。 - 光電変換膜は、無機材料から成る無機膜である、
請求項１１に記載の電子機器。 - 光電変換膜は、光電変換した電荷を蓄積する機能を有する、
請求項１１に記載の電子機器。 - 光電変換膜は、２色分積層されており、
２色分の光電変換膜は共に、アバランシェ機能を持つ膜から成る、
請求項１１に記載の電子機器。 - ２色分の光電変換膜は共に、有機材料から成る有機膜である、
請求項１５に記載の電子機器。 - ２色分の光電変換膜は共に、無機材料から成る無機膜である、
請求項１５に記載の電子機器。 - ２色分の光電変換膜のうち、入射光側の光電変換膜は、青色の光について光電変換を行い、半導体基板側の光電変換膜は、緑色の光について光電変換を行い、
半導体基板の内部に設けられた光電変換領域は、赤色の光について光電変換を行う、
請求項１５に記載の電子機器。 - 光電変換領域は、半導体基板の内部に少なくとも１色分設けられており、
半導体基板の外部の光電変換膜の入射光側にカラーフィルタが搭載されている、
請求項１１に記載の電子機器。 - カラーフィルタは、補色系のカラーフィルタから成る、
請求項１９に記載の電子機器。
Priority Applications (8)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2016058443A JP2017174936A (ja) | 2016-03-23 | 2016-03-23 | 固体撮像素子及び電子機器 |
| CN202311459004.1A CN117673105A (zh) | 2016-03-23 | 2017-01-18 | 光检测装置和电子设备 |
| KR1020187022791A KR20180124023A (ko) | 2016-03-23 | 2017-01-18 | 고체 촬상 소자 및 전자 기기 |
| US16/084,602 US10651222B2 (en) | 2016-03-23 | 2017-01-18 | Solid-state imaging device and electronic apparatus |
| CN201780017343.0A CN109075179B (zh) | 2016-03-23 | 2017-01-18 | 固态成像元件和电子设备 |
| PCT/JP2017/001581 WO2017163559A1 (ja) | 2016-03-23 | 2017-01-18 | 固体撮像素子及び電子機器 |
| US16/853,315 US11411034B2 (en) | 2016-03-23 | 2020-04-20 | Solid-state imaging device and electronic apparatus |
| US17/869,195 US20220359587A1 (en) | 2016-03-23 | 2022-07-20 | Solid-state imaging device and electronic apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2016058443A JP2017174936A (ja) | 2016-03-23 | 2016-03-23 | 固体撮像素子及び電子機器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2017174936A true JP2017174936A (ja) | 2017-09-28 |
Family
ID=59900984
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2016058443A Pending JP2017174936A (ja) | 2016-03-23 | 2016-03-23 | 固体撮像素子及び電子機器 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (3) | US10651222B2 (ja) |
| JP (1) | JP2017174936A (ja) |
| KR (1) | KR20180124023A (ja) |
| CN (2) | CN117673105A (ja) |
| WO (1) | WO2017163559A1 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11011562B2 (en) | 2018-09-05 | 2021-05-18 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Image sensor |
| WO2021161134A1 (ja) * | 2020-02-14 | 2021-08-19 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 撮像装置 |
| WO2022024698A1 (ja) * | 2020-07-31 | 2022-02-03 | 浜松ホトニクス株式会社 | 撮像装置 |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2017174936A (ja) * | 2016-03-23 | 2017-09-28 | ソニー株式会社 | 固体撮像素子及び電子機器 |
| KR102427639B1 (ko) * | 2017-11-13 | 2022-08-01 | 삼성전자주식회사 | 이미지 센싱 소자 |
| EP3936838A4 (en) * | 2019-03-06 | 2022-06-08 | Sony Semiconductor Solutions Corporation | SENSOR AND DISTANCE MEASUREMENT INSTRUMENT |
| CN110611778B (zh) * | 2019-09-06 | 2022-04-12 | Oppo广东移动通信有限公司 | 图像传感器、图像处理方法和装置、及存储介质 |
| CN110677605B (zh) * | 2019-09-12 | 2022-04-12 | Oppo广东移动通信有限公司 | 一种叠层cis、图像处理方法及存储介质和终端设备 |
| CN110691208B (zh) * | 2019-09-24 | 2022-05-27 | Oppo广东移动通信有限公司 | 图像传感器、图像处理方法和装置、及存储介质 |
| US20230238405A1 (en) * | 2020-06-24 | 2023-07-27 | Sony Semiconductor Solutions Corporation | Semiconductor device and electronic device |
| WO2022260768A2 (en) * | 2021-04-28 | 2022-12-15 | Vega Wave Systems, Inc. | Scanning camera system |
| US20230073737A1 (en) * | 2021-09-03 | 2023-03-09 | Visera Technologies Company Limited | Solid-state image sensor |
Family Cites Families (23)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06204445A (ja) * | 1993-01-01 | 1994-07-22 | Canon Inc | 光センサ及びそれを有する画像情報処理装置 |
| US5453611A (en) | 1993-01-01 | 1995-09-26 | Canon Kabushiki Kaisha | Solid-state image pickup device with a plurality of photoelectric conversion elements on a common semiconductor chip |
| JPH07169931A (ja) * | 1993-12-16 | 1995-07-04 | Hitachi Ltd | 半導体装置及びその製造方法 |
| JP3586501B2 (ja) | 1995-08-25 | 2004-11-10 | 株式会社神戸製鋼所 | 低温液体及びそのボイルオフガスの処理方法及び装置 |
| JP3976700B2 (ja) | 2003-03-24 | 2007-09-19 | 独立行政法人科学技術振興機構 | 極薄分子結晶を用いたアバランシェ増幅型フォトセンサー及びその製造方法 |
| JP2005228556A (ja) * | 2004-02-12 | 2005-08-25 | Pioneer Electronic Corp | 電子放出素子を用いた光電変換装置および撮像装置 |
| JP4507769B2 (ja) * | 2004-08-31 | 2010-07-21 | ソニー株式会社 | 固体撮像素子、カメラモジュール及び電子機器モジュール |
| JP2006245284A (ja) * | 2005-03-03 | 2006-09-14 | Fuji Photo Film Co Ltd | 光電変換膜積層型固体撮像素子及びその製造方法 |
| JP4911445B2 (ja) * | 2005-06-29 | 2012-04-04 | 富士フイルム株式会社 | 有機と無機のハイブリッド光電変換素子 |
| JP2008258474A (ja) * | 2007-04-06 | 2008-10-23 | Sony Corp | 固体撮像装置および撮像装置 |
| JP2010056475A (ja) * | 2008-08-29 | 2010-03-11 | Fujifilm Corp | 固体撮像素子及び撮像装置 |
| JP5365221B2 (ja) | 2009-01-29 | 2013-12-11 | ソニー株式会社 | 固体撮像装置、その製造方法および撮像装置 |
| JP5509962B2 (ja) | 2010-03-19 | 2014-06-04 | ソニー株式会社 | 固体撮像装置、および、その製造方法、電子機器 |
| JP2012238648A (ja) | 2011-05-10 | 2012-12-06 | Sony Corp | 固体撮像装置及び電子機器 |
| JP2013026332A (ja) * | 2011-07-19 | 2013-02-04 | Sony Corp | 固体撮像素子および製造方法、並びに電子機器 |
| JP2013030592A (ja) * | 2011-07-28 | 2013-02-07 | Sony Corp | 光電変換素子及び撮像装置、太陽電池 |
| JPWO2014027588A1 (ja) | 2012-08-14 | 2016-07-25 | ソニー株式会社 | 固体撮像装置および電子機器 |
| JP2014194517A (ja) * | 2013-02-27 | 2014-10-09 | Sony Corp | 表示装置、表示装置の製造方法、表示装置の駆動方法および電子機器 |
| JP2015012059A (ja) * | 2013-06-27 | 2015-01-19 | ソニー株式会社 | 固体撮像素子及びその製造方法、並びに撮像装置 |
| JP6186205B2 (ja) * | 2013-08-15 | 2017-08-23 | ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 | 撮像素子および撮像装置 |
| KR102582523B1 (ko) * | 2015-03-19 | 2023-09-26 | 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 | 반도체 장치 및 전자 기기 |
| JP6681780B2 (ja) * | 2015-05-07 | 2020-04-15 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 表示システムおよび電子機器 |
| JP2017174936A (ja) * | 2016-03-23 | 2017-09-28 | ソニー株式会社 | 固体撮像素子及び電子機器 |
-
2016
- 2016-03-23 JP JP2016058443A patent/JP2017174936A/ja active Pending
-
2017
- 2017-01-18 US US16/084,602 patent/US10651222B2/en active Active
- 2017-01-18 CN CN202311459004.1A patent/CN117673105A/zh active Pending
- 2017-01-18 CN CN201780017343.0A patent/CN109075179B/zh active Active
- 2017-01-18 KR KR1020187022791A patent/KR20180124023A/ko not_active Application Discontinuation
- 2017-01-18 WO PCT/JP2017/001581 patent/WO2017163559A1/ja active Application Filing
-
2020
- 2020-04-20 US US16/853,315 patent/US11411034B2/en active Active
-
2022
- 2022-07-20 US US17/869,195 patent/US20220359587A1/en active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11011562B2 (en) | 2018-09-05 | 2021-05-18 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Image sensor |
| WO2021161134A1 (ja) * | 2020-02-14 | 2021-08-19 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 撮像装置 |
| WO2022024698A1 (ja) * | 2020-07-31 | 2022-02-03 | 浜松ホトニクス株式会社 | 撮像装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN117673105A (zh) | 2024-03-08 |
| US20200251508A1 (en) | 2020-08-06 |
| US20190088693A1 (en) | 2019-03-21 |
| WO2017163559A1 (ja) | 2017-09-28 |
| KR20180124023A (ko) | 2018-11-20 |
| CN109075179A (zh) | 2018-12-21 |
| CN109075179B (zh) | 2024-02-13 |
| US10651222B2 (en) | 2020-05-12 |
| US20220359587A1 (en) | 2022-11-10 |
| US11411034B2 (en) | 2022-08-09 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| WO2017163559A1 (ja) | 固体撮像素子及び電子機器 | |
| EP3308400B1 (en) | Back-side illuminated pixels with interconnect layers | |
| US10453898B2 (en) | Solid state image sensor pixel electrode below a photoelectronic conversion film | |
| KR102333239B1 (ko) | 고체 촬상 소자 및 전자 기기 | |
| US11211411B2 (en) | Solid-state image sensing device having a photoelectric conversion unit outside a semiconductor substrate and electronic device having the same | |
| US8035708B2 (en) | Solid-state imaging device with an organic photoelectric conversion film and imaging apparatus | |
| CN108369953B (zh) | 成像装置和电子设备 | |
| EP2806643A1 (en) | Solid-state image sensor and camera system | |
| WO2013054663A1 (ja) | 固体撮像装置、撮像装置 | |
| JP2011187544A (ja) | 固体撮像装置、固体撮像装置の製造方法、固体撮像装置の駆動方法、及び電子機器 | |
| KR20180112766A (ko) | 반도체 장치 및 반도체 장치의 제조 방법 및 고체 촬상 소자 및 전자 기기 | |
| US20240030244A1 (en) | Solid-state imaging device and electronic equipment | |
| TWI709235B (zh) | 固體攝像元件、其製造方法及電子機器 | |
| KR102586250B1 (ko) | 광전변환 소자 및 고체 촬상 장치 | |
| US11594568B2 (en) | Image sensor and electronic device | |
| KR101676972B1 (ko) | 고체 촬상 소자 및 촬상 장치 | |
| JP2022112593A (ja) | 半導体素子、機器、チップ |