JP4625872B1 - 固体撮像素子及び撮像装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】固体撮像素子30は、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圧を上部電極16に供給する配線部24と、を備え、下部電極14と光電変換膜15と上部電極16とを含む光電変換素子Pが配列されている領域をセンサ領域Sとしたとき、センサ領域1以外の領域を周辺領域とし、周辺領域には、配線部24と上部電極16とを接続する接続部22を複数有し、接続部22がそれぞれセンサ領域Sに対称に設けられ、センサ領域Sが光電変換膜15の中央に位置する。
【選択図】図1
Description
前記画素ごとに設けられた下部電極と、
前記複数の画素で共有される光電変換膜と、
前記光電変化膜上に積層された上部電極と、
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圧を前記上部電極に供給する配線部と、を備え、
前記下部電極と前記光電変換膜と前記上部電極とを含む光電変換素子が配列されている領域をセンサ領域としたとき、前記センサ領域以外の領域を周辺領域とし、前記周辺領域には、前記配線部と前記上部電極とを接続する接続部を複数有し、前記接続部がそれぞれ前記センサ領域に対称に設けられ、前記センサ領域が前記光電変換膜の中央に位置する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複数の画素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2に示した構成となっている。
この撮像装置は、図4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。
図2に示すように、基板1の周辺領域には、基板1上方の絶縁層10上に、接続部22が設けられている。また、絶縁層10内には外部から電圧Vが入力される配線部24が設けられている。接続部22と配線部24はそれぞれ、導電性材料からなる平行平板で構成されている。接続部22と配線部24は、絶縁層10内でビア23を介して互いに電気接続される。接続部22上には、上部電極16の一部が設けられ、接続部22と上部電極16との電気接続が確保されている。
例えば、接続部22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、接続部22と下部電極14は、基板1の表面からの位置が同じになる。
図6A示すように、基板1上に、センサ領域Sを形成し、また、周辺領域に接続部22と配線層24を形成する。このとき、周辺領域に2つの接続部22が形成されている。配線部24は、基板1の平面視において、基板1の周縁部から接続部22が形成される部位と重なる位置まで延びるように帯状に形成される。また、2つの接続部22がそれぞれセンサ領域Sに、平面視において対称となる位置に形成されている。言い換えると、センサ領域Sが、2つの接続部22同士の間の中央に、各接続部22からの距離が等しくなるように形成されている。
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、駆動電圧に含まれ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。
固体撮像素子30に外部から電圧を印加する場合には、固体撮像素子30を半導体チップとしてパッケージ100に搭載して用いる。パッケージ100は、固体撮像素子の4辺の外周部に配置された複数の電極に対応して並べられた複数の電極が配置された配線基板を有している。固体撮像素子30の外周部の各電極と配線基板の各電極とがワイヤWで電気的に接続されている。なお、図9では、固体撮像素子30の外周部の一部の構成のみを示している。固体撮像素子30は、パッケージ100側からワイヤWを経由して、外周部の電極から電圧が供給される。このような構成によれば、高い電圧を外部からパッケージに供給することが可能であり、このとき、パッケージの電極は、できるだけ4隅を使用し、隣接する電極同士の間隔を適宜空けてあることによって、他の電源や、GNDや、低電圧の信号にショートすることがないように構成される。
(1)複数の画素を有する固体撮像素子であって、
前記画素ごとに設けられた下部電極と、
前記複数の画素で共有される光電変換膜と、
前記光電変化膜上に積層された上部電極と、
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圧を前記上部電極に供給する配線部と、を備え、
前記下部電極と前記光電変換膜と前記上部電極とを含む光電変換素子が配列されている領域をセンサ領域としたとき、前記センサ領域以外の領域を周辺領域とし、前記周辺領域には、前記配線部と前記上部電極とを接続する接続部を複数有し、前記接続部がそれぞれ前記センサ領域に対称に設けられ、前記センサ領域が前記光電変換膜の中央に位置する固体撮像素子。
(2)上記(1)に記載の固体撮像素子であって、
前記接続部が2つであって、各接続部が前記上部電極の対向するそれぞれの辺に相当する部位に設けられる固体撮像素子。
(3)上記(1)に記載の固体撮像素子であって、
前記接続部が4つであって、各接続部が前記上部電極の4隅に相当する部位に設けられる固体撮像素子。
(4)上記(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、
前記配線部に電圧を出力する昇圧手段と、
前記昇圧手段から出力される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。
(5)上記(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、
前記配線部が、前記周辺領域において多層構造を有するように設けられている固体撮像素子。
(6)上記(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、
前記接続部が抵抗率1×10−7Ωm以上の材料からなる固体撮像素子。
(7)上記(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、
前記接続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)上記(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、
前記接続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)上記(1)から(8)いずれか1つに記載の固体撮像素子であって、
前記上部電極がITOで構成されている固体撮像素子。
(10)上記(1)から(9)のいずれか1つに記載の固体撮像素子であって、
前記光電変換膜は、有機の光電変換材料を含む固体撮像素子。
(11)上記(1)から(10)のいずれか1つに記載の固体撮像素子であって、
前記下部電極の電位に応じてその電位が変化するフローティングディフュージョンと、前記フローティングディフュージョンの前記電位を電圧信号に変換して出力する出力トランジスタとを備える固体撮像素子。
(12)上記(1)から(11)のいずれか1つに記載の固体撮像素子であって、
前記複数の接続部はそれぞれ、平面視においてL字状である固体撮像素子。
(13)上記(1)から(12)のいずれか1つに記載の固体撮像素子であって、
前記複数の接続部は、前記センサ領域を囲むような形状で形成されている固体撮像素子。
(14)上記(1)から13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。
15 光電変換膜
16 上部電極
22 接続部
24 配線部
30 固体撮像素子
Claims (14)
- 複数の画素を有する固体撮像素子であって、
前記画素ごとに設けられた下部電極と、
前記複数の画素で共有される光電変換膜と、
前記光電変化膜上に積層された上部電極と、
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圧を前記上部電極に供給する配線部と、を備え、
前記下部電極と前記光電変換膜と前記上部電極とを含む光電変換素子が配列されている領域をセンサ領域としたとき、前記センサ領域以外の領域を周辺領域とし、前記周辺領域には、前記配線部と前記上部電極とを接続する接続部を複数有し、前記接続部がそれぞれ前記センサ領域に対称に設けられ、前記センサ領域が前記光電変換膜の中央に位置する固体撮像素子。 - 請求項1に記載の固体撮像素子であって、
前記接続部が2つであって、各接続部が前記上部電極の対向するそれぞれの辺に相当する部位に設けられる固体撮像素子。 - 請求項1に記載の固体撮像素子であって、
前記接続部が4つであって、各接続部が前記上部電極の4隅に相当する部位に設けられる固体撮像素子。 - 請求項1から3のいずれか1項に記載の固体撮像素子であって、
前記配線部に電圧を出力する昇圧手段と、
前記昇圧手段から出力される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4のいずれか1項に記載の固体撮像素子であって、
前記配線部が、前記周辺領域において多層構造を有するように設けられている固体撮像素子。 - 請求項1から5のいずれか1項に記載の固体撮像素子であって、
前記接続部が抵抗率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項に記載の固体撮像素子であって、
前記接続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項に記載の固体撮像素子であって、
前記接続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。 - 請求項1から8のいずれか1項に記載の固体撮像素子であって、
前記上部電極がITOで構成されている固体撮像素子。 - 請求項1から9のいずれか1項に記載の固体撮像素子であって、
前記光電変換膜は、有機の光電変換材料を含む固体撮像素子。 - 請求項1から10のいずれか1項に記載の固体撮像素子であって、
前記下部電極の電位に応じてその電位が変化するフローティングディフュージョンと、前記フローティングディフュージョンの前記電位を電圧信号に変換して出力する出力トランジスタとを備える固体撮像素子。 - 請求項1から11のいずれか1項に記載の固体撮像素子であって、
前記複数の接続部はそれぞれ、平面視においてL字状である固体撮像素子。 - 請求項1から12のいずれか1項に記載の固体撮像素子であって、
前記複数の接続部は、前記センサ領域を囲むような形状で形成されている固体撮像素子。 - 請求項1から13のいずれか1項に記載の固体撮像素子を備えた撮像装置。
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