JPH11224941A - プログラム可能なカラーバランスを有するアクティブピクセルセンサの製造方法 - Google Patents

プログラム可能なカラーバランスを有するアクティブピクセルセンサの製造方法

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JPH11224941A
JPH11224941A JP10300806A JP30080698A JPH11224941A JP H11224941 A JPH11224941 A JP H11224941A JP 10300806 A JP10300806 A JP 10300806A JP 30080698 A JP30080698 A JP 30080698A JP H11224941 A JPH11224941 A JP H11224941A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 半導体光センサでは所望のカラーバランスを
得るため、電圧依存の信号処理を行うと、センサにてノ
イズを発生する。 【解決手段】 ピクセルアーキテクチャ２０は、各色
ごとに転送ゲートバスを有している。例えば、ＴＧｇバ
ス１は列Ａ内の緑ピクセルの各転送ゲート２４に接続さ
れ、ＴＧｒバス２は列Ａ内の赤ピクセルの各転送ゲート
２４に接続されている。各色毎にバスを有しており、色
毎にＰＤ２２に電荷を蓄積する時間を決めることが可能
である。このように、ＰＤ２２に蓄積される電荷に依存
した方法でカラーバランスを測るので、回路のノイズを
減らすことが可能である。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、アクティブピクセ
ルセンサ（ＡＰＳ）と称される半導体光センサおよびイ
メージャに関し、特に、高い信号対雑音比（ＳＮ比）を
維持しつつ、カラーイメージセンサにプログラム可能な
カラーバランスを提供する手段に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＡＰＳ装置は半導体イメージャであり、
その各ピクセルは通常、光感知手段、リセット手段、電
荷転送手段、電荷−電圧変換手段、および増幅器全体ま
たは一部を含む。ＡＰＳ装置は、イメージャ内の各ライ
ンまたは行が選択され、行および列選択信号を用いて読
み出す（各々、メモリ装置のワードおよびビットライン
に相当する）ことにより動作される。
【０００３】典型的な従来技術のＡＰＳピクセルを、図
１および図２に示す。図１のピクセルは、フォトダイオ
ード（ＰＤ）またはフォトゲート（ＰＧ）のいずれかで
ある光検出器（ＰＤＥＴ）、転送ゲート（ＴＧ）、浮遊
拡散領域（ＦＤ）、リセットゲート（ＲＧ）を含むリセ
ットトランジスタ、行選択ゲート（ＲＳＧ）を含む行選
択トランジスタ、および信号トランジスタ（ＳＩＧ）と
を有する。図２のピクセルは、一般的にはフォトダイオ
ード（ＰＤ）である光検出器（ＰＤＥＴ）、リセットゲ
ート（ＲＧ）を含むリセットトランジスタ、行選択ゲー
ト（ＲＳＧ）を含む行選択トランジスタ、および信号ト
ランジスタ（ＳＩＧ）を有する。従来型の全てのピクセ
ルでは、上述の行単位センサ読み出しモードを容易に実
施するために、一つのピクセル内のＴＧノード、ＲＧノ
ード、およびＲＳＧノードは、ピクセル一列に対して割
り当てられた単一のバスにて接続される。図１のピクセ
ルの蓄積時間は、ＴＧが動作停止され蓄積が開始された
時点から、その後動作されてＦＤに電荷を転送するまで
の時間であるため、その行の各ピクセルの蓄積時間は同
じである。蓄積時間が、ＲＧが動作されＰＤがリセット
された時点から、読み出し信号が印加されＰＤ内の電荷
が読み出されるまでの時間である図２のピクセルにおい
ても同様に、行の各ピクセルの蓄積時間は同じである。
【０００４】従来の装置では、各行における撮像は通
常、各行の撮像が他の行へ一時的に置き換えられ、順次
実行される。そして、各行は同じ蓄積時間を有する。カ
ラー撮像時においては、イメージセンサにはカラーフィ
ルタアレー（ＣＦＡ）がかけられる。これらの個々のカ
ラーフィルタは通常、異なる量の光エネルギーを通過さ
せ、センサに入射させる。カラーフィルタは元来、カラ
ーバランスまたはディスプレイ目的のために要求される
光エネルギーを、必要量は通過させない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】したがって、センサ出
力がアナログかデジタルかに係わらず、センサ出力には
信号処理を実施しなければならない。それによって、各
カラーチャンネルに適切な利得を供給し、所望のカラー
バランスを生成する。ＡＰＳ装置では、この電圧依存の
信号処理はチップ上にて実施できるが、それによる欠点
を以下に挙げる。
【０００６】（１）センサにてノイズを誘発する。
【０００７】（２）複雑な回路が必要となり、より多く
のシリコン面積および電力を消費し、フレームレートを
低下させる。
【０００８】上述の状況をかんがみれば、従来技術にお
いてカラーバランスを改良したＡＰＳ装置が必要とされ
ていることは明白であろう。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は、上述の欠点を
回避しつつ、プログラム可能なカラーバランスをカラー
イメージセンサにて実施可能にすることにより、上記の
問題の解決を図る。電圧依存の信号処理を実施しないプ
ログラマブルカラーバランス手段を提供する一つのアプ
ローチは、各カラーの蓄積時間を調節することである。
それを実施すると、ピクセル内に生成される信号電荷は
所望のカラーバランスに比例しており、その後の処理は
全く必要が無い。本発明は、いずれの所定のカラーに対
しても個別に蓄積を制御する方法を提供する。その際、
同じセンサ読み出し機構を保持し、また従来技術の装置
において必要な更なる電圧依存のカラーバランス信号処
理を不要とする。以上は、所定の行内の各カラーに、別
々の転送ゲートバスまたはリセットゲートバスを設ける
ことにより可能になる。このようにして、所定の行の各
カラーの蓄積時間は、個別に制御される。
【００１０】本発明は、一以上の上述の問題を解決する
ためのものである。本発明の一つの態様にしたがって要
約すれば、本発明は半導体イメージセンサであって、半
導体基板の主要表面上に形成され、その各々が光検出器
を有する複数のピクセルと、前記ピクセルに配列され少
なくとも二つの異なる色から成る複数のカラーフィルタ
と、光検出器に近接し複数の電極の一つに制御される転
送ゲートとを含む。その転送ゲートは、所定の電圧が転
送ゲートの前記電極に印加されると、光検出器に近接す
る静電位を変調させ、静電位を光検出器から感知ノード
へ転送する。半導体イメージセンサは更に、異なる色の
各色に対して少なくとも一つのカラーバスが設けられる
よう配置される複数のバスを含む。各バスは前記電極の
一つを介して、異なる色の一つのみと関連する転送ゲー
トと動作が連係するよう接続される。半導体イメージセ
ンサはまた、各カラーバスに対して少なくとも一つの接
続を有し、所定の電圧をバスにて所定のタイミングで発
生させることが可能なタイミング回路を含む。この半導
体イメージセンサにおいては、各異なる色に対して、タ
イミング回路によって他の異なる色に関係なく制御され
る蓄積期間を設定することができる。
【００１１】本発明の利点としては、シリコン面積の利
用が効率的である、信号対雑音比（ＳＮ比）が高い、並
びにプログラム可能なカラーバランスを提供する、とい
う点が挙げられる。
【００１２】本発明の上記およびその他の態様、課題、
特徴、並びに利点は、以下の好適な実施形態の詳細な説
明を読むことおよび添付図面を参照することにより、よ
り明確に理解されよう。なお、添付の複数の図面に共通
の要素は、理解しやすくするために、できるかぎり類似
の符号を付してある。
【００１３】
【発明の実施の形態】本発明の好適な実施形態によって
構想される新しいピクセル構成を、図３、図４、図５、
および図６に示す。本発明は、他の物理的実施形態にて
も実施可能である。図３、図４，図５，図６に示す実施
形態が選ばれた理由は、本発明者が知る限り、それらが
本発明にとって最適な実施形態であるからである。
【００１４】図３および図４に示す各図は、行および列
を形成するように配置されたピクセルを有するセンサに
本発明を組み入れた、四つのピクセルのアレーを示す。
図３および図４の各図では、ピクセルは象限を形成する
よう配置されている。この象限は、二つのピクセルを含
む二つの行から成る。二つの行が並列することによっ
て、列越しに隣接するピクセルが二対存在する。図示さ
れるＣＦＡパターンは、ベイヤー方式のＣＦＡパターン
に基づいており、第一の列では赤と緑のピクセルが交互
に並び、次の列では緑と青のピクセルが交互に並ぶ。そ
して、続く列の緑のピクセルが前の列の緑のピクセルと
列越しに隣接しないよう配置される。各図内の各ピクセ
ルの構造的レイアウトは同じであり、同様の位置に同様
の要素が配置されている。
【００１５】図３および図４の個々のピクセルの構造
が、それぞれ図１および図２に示すピクセルと近似して
いることは明白であろう。それにより、本発明の概念が
従来技術と比較されて明確に説明される。
【００１６】図３によれば、ピクセルアーキテクチャ２
０は、フォトダイオードまたはフォトゲートのいずれか
である光検出器（ＰＤ）２２と、転送ゲート（ＴＧ）２
４と、浮遊拡散領域（ＦＤ）２５と、リセットゲート
（ＲＧ）を含むリセットトランジスタと、列選択ゲート
（ＲＳＧ）２９を含む列選択トランジスタ２８と、信号
トランジスタ（ＳＩＧ）２１とを有する。従来技術の装
置では、一ピクセル内の転送ゲート、リセットゲート、
および列選択ノードは各々、各ピクセル列ごとのバスに
よって接続されており、センサの列単位での読み出しが
実施しやすくなっている。図１の従来技術のピクセルに
おける蓄積期間は、転送ゲートが動作停止された時点で
開始し、転送ゲートが動作されて電荷が浮遊拡散領域へ
転送される時点で終了する。所定の列内の各ピクセルの
転送ゲートはすべて単一のバスによって接続されている
ため、その列の各ピクセルの蓄積期間は本質的に同じで
ある。
【００１７】図３に示される実施形態によれば、転送ゲ
ート２４の位置は、各列にて二つの個別の転送ゲート信
号バス１および２、または３および４によって配線でき
るよう設計されている。本実施形態では、列Ａに緑転送
ゲート（ＴＧｇ）バス１と赤転送ゲート（ＴＧｒ）バス
２が設けられ、列ＢにＴＧｇバス３と青転送ゲート（Ｔ
Ｇｂ）バス４が設けられる。列ＡのＴＧｒバス２は、列
Ａ内の赤ピクセルの各転送ゲート２４に電気的に接続す
る。列ＡのＴＧｇバス１は、その列内の緑ピクセルの全
ての転送ゲート２４に電気的に接続する。列ＢのＴＧｇ
バス３は、列Ｂ内の緑ピクセルの各転送ゲート２４に電
気的に接続し、列ＢのＴＧｂバス４は、列Ｂ内の青ピク
セルの各転送ゲート２４に電気的に接続する。
【００１８】この新しいアーキテクチャ設計の一つの動
作モードを、図３に伴い図１１を参照しながら以下に説
明する。このモードは、焦点面シャッターモードと称さ
れる。図３に示す本構成は、他のモードでも使用できる
よう構想されているが、本構成には以下に説明するモー
ドが最適であると発明者は考える。図３に示すピクセル
アーキテクチャ２０内で用いる色のうち、赤が最も感度
が高いと考えられ、青が最も感度が低いと考えられる。
イメージセンサはまず図１１に示すように、全ての転送
ゲート２４およびリセットゲートが時刻Ｔ１の以前に動
作されることにより、初期化される。列Ａの蓄積期間を
開始するには、ＴＧｇバス１が動作停止され、光検出器
２２内に電荷が蓄積される。これは、列Ａ内の全ての緑
ピクセルに同時に実施される。所定時間後、ＴＧｒバス
２が動作停止され、列Ａ内の全ての赤ピクセルが電荷の
蓄積を始める。この時点で列Ａ内の全てのピクセルが、
蓄積期間に入っている。列Ａでは所望の期間蓄積が実施
される。その間、ＦＤはリセットされ、リセットレベル
がサンプルされ保持される。続いて、ＴＧｒバス２およ
びＴＧｇバス１両方が同時に動作され、信号電荷は浮遊
拡散領域へ転送される。その信号レベルは、サンプルさ
れ保持される。以上の間、列Ｂでも蓄積が実施されてい
る。ＴＧｂバス４がまず、ＴＧｇバス３より列時間上早
い時点で動作停止され、その後にＴＧｒバスの動作停止
が続く。続いて列Ｂは、列Ａと同様に読み出される。以
上の過程が、イメージセンサの全ての列において実施さ
れる。その実施は、同じｔｇのタイミング、即ち奇数列
は列Ａと同じ、遇数列は列Ｂと同じタイミングにて行わ
れる。列時間内のｔｇ動作停止の相対的位置によって決
定される相対的蓄積時間は、所望のカラーバランスが得
られるよう調節される。最も感度の低い色は、最も長い
蓄積時間を有する。即ち、そうであるようプログラムさ
れている。他の色の蓄積時間は、それに比べて適切に短
く設定され、プログラムされた最も長い蓄積時間の比率
で設定することも可能である。図１２は、図３の装置の
他の動作モードを示し、そこでは全ての蓄積期間は同じ
時間範囲に重なっている。
【００１９】図４によれば、ピクセルアーキテクチャ３
０は、通常はフォトダイオードである光検出器（ＰＤ）
３２と、リセットゲート（ＲＧ）３７を含むリセットト
ランジスタと、列選択ゲート（ＲＳＧ）を含む列選択ト
ランジスタ３８と、信号トランジスタ（ＳＩＧ）３１と
を有する。これは、一列の各ピクセルの蓄積期間が同じ
である、図２に示す従来技術の装置と類似の構成であ
る。その従来技術の装置において蓄積期間は、光検出器
がリセットされた後リセットゲートが動作停止された時
点から、光検出器内の電荷を読み出すよう読み出し信号
が印加される時点までである。所定の列内の各ピクセル
のリセットゲートは単一のバスで接続されているため、
それらピクセルの蓄積期間は本質的に同じである。
【００２０】図４に示される実施形態は、各列に二つの
個別のリセットゲートバス６および７、または８および
９が配線できるよう設計されている。図４によれば、列
Ａに緑リセットゲート（ＲＧｇ）バス６と赤リセットゲ
ート（ＲＧｒ）バス７が備えられ、列ＢにはＲＧｇバス
８と青リセットゲート（ＲＧｂ）バス９が備えられる。
列ＡのＲＧｒバス７は、その列内の全ての赤ピクセルの
リセットゲート３７に電気的に接続する。列ＡのＲＧｇ
バス６は、その列内の全ての緑ピクセルのリセットゲー
ト３７に電気的に接続する。列ＢのＲＧｇバス８は、列
Ｂ内の全ての緑ピクセルのリセットゲート３７に電気的
に接続し、列ＢのＲＧｂバス９は、列Ｂ内の全ての青ピ
クセルのリセットゲート３７に電気的に接続する。
【００２１】図４の実施形態は、図３の実施形態と同様
の特徴を有する。ただし、図４のアーキテクチャには転
送ゲートがなく、リセットゲート３７を用いて蓄積期間
を設定する点が異なる。使用する光検出器３２の種類に
よって、ピクセルアーキテクチャ３０では蓄積期間の設
定にリセットゲート３７を用いることが可能になる。光
検出器３２は、標準的なフォトダイオード、またはピン
接続部３３およびピン非接続部３４の両方を含む部分的
にピン接続されたフォトダイオード、のいずれかであ
る。光検出器の大部分はピン接続されたフォトダイオー
ドであり、ピン接続部３３によって形成される。ピン非
接続部３４は、信号トランジスタ３１の入力ノードとし
て使用される浮遊領域として機能する。
【００２２】ピクセルアーキテクチャ３０の動作を、図
４を参照しながら以下に説明する。図４に示すピクセル
アーキテクチャ３０内で使用される色のうち、図３に関
して前述したと同じく、赤が最も感度が高いと考えら
れ、青が最も感度が低いと考えられる。イメージセンサ
は、リセットゲート３７が動作されることにより初期化
される。列Ａの蓄積期間を開始するには、ＲＧｇバス６
が動作停止され、電荷が光検出器３２に蓄積される。こ
れは、列Ａ内の全ての緑ピクセルに同時に実施される。
所定時間後、ＲＧｒバス７が動作停止され、列Ａ内の全
ての赤ピクセルが電荷の蓄積を始める。列Ａでは所望の
期間蓄積が実施され、その後信号レベルがサンプルされ
保持される。続いて、両色のピクセルのリセットゲート
が動作され、リセットレベルがサンプルされる。以上の
間、列Ｂでも蓄積が実施されている。ＲＧｂバス９がま
ず、ＲＧｇバス８より列時間上早い時点で動作停止され
る。続いて列Ｂは、列Ａと同様に読み出される。以上の
過程が、イメージセンサの全ての列において実施され
る。その実施は、同様のタイミング、即ち奇数列は列Ａ
と同じ、遇数列は列Ｂと同じタイミングにて行われる。
列時間内でのリセットゲート３７の動作停止によって決
定される相対的蓄積時間は、所望のカラーバランスが得
られるよう調節される。最も感度の低い色は、最も長い
蓄積時間を有する。即ち、そうであるようプログラムさ
れている。他の色の蓄積時間は、それに比べて適切に短
く設定され、プログラムされた最も長い蓄積時間の比率
で設定することも可能である。
【００２３】このようにしてカラーバランスを図るため
の電荷依存の方法では、ノイズ電子の蓄積が最小限に押
さえられるので、ＳＮ比が向上される。また、回路ノイ
ズを増加させ、ピクセル電子ノイズを発生させる基板電
位の揺らぎを誘発させる可能性のある、信号処理の必要
量が低減される。
【００２４】本発明のアーキテクチャは、効率的なシリ
コン面積の利用と高いＳＮ比を特徴とする、プログラム
可能なカラーバランス達成手段を提供する。図示するベ
イヤー方式のＣＦＡパターンでは、一列につき一本、追
加の金属ラインが必要である。他のＣＦＡパターンで
は、一列につき一本より多くの追加のバスが必要な場合
もある。しかし、ＣＭＯＳ（相補型金属酸化膜半導体）
製造プロセスでは多くの金属層が設けられ、金属層は互
いに重なり合って配置されることができ、またピクセル
内には追加のトランジスタやゲートは必要ないことか
ら、一本の金属線の追加が充填率に悪影響を及ぼすこと
はない。更に本アーキテクチャは、現在の単一増幅器読
み出し機構と共に使用でき、同一のピクセルを使用して
いることから、イメージサンプリングアパーチャの違い
に起因するイメージアーティファクトは発生しない。な
お、一列につきいくつかのロジックデコーダ回路が必要
となる。しかし、これらはイメージアレー外のＣＭＯＳ
ロジックに組み込まれるため、ピクセルおよびイメージ
アレー領域に悪影響を及ぼすことはない。またロジック
デコーダ回路は列ごとにて動作するため、イメージ処理
信号回路にノイズを発生させることはない。
【００２５】各色に個別の転送ゲート信号バスまたはリ
セットゲート信号バスを設置するという概念は、上述し
たとおり列ごとにだけでなく、イメージアレー全体にも
適用可能である。この適用は、機械的シャッターが読み
出し期間中閉鎖され、フレーム撮像モードでの動作が容
易になっている場合に好ましい。
【００２６】図５に本発明の直線に配列された実施形態
を、三重リニア装置（tri-linear device）４０におい
て示す。この装置の動作のためのタイミングチャート
を、図１３および図１４に示す。三重リニア装置４０
は、リニアセンサ８０、８１、および８２を含む。各リ
ニアセンサ８０，８１，８２は、フォトダイオード４２
を含む光検出器と、転送ゲート４３と、浮遊拡散領域４
４とを有する。更に各リニアセンサ８０，８１，８２
は、列選択ゲート（ＲＳＧ）、リセットゲート（Ｒ
Ｇ）、および信号トランジスタ（ＳＩＧ）を含む制御回
路４５を有する。ここで、三つのリニア装置８０，８
１，８２にはそれぞれカラーフィルタが設けられ、リニ
アセンサ８０，８１，８２が赤、緑、または青の波長に
感度を有するよう設定されている。更に重要なことに、
各リニアセンサ８０，８１，８２には個別の転送ゲート
バスＴＧｒ、ＴＧｇ、およびＴＧｂがそれぞれ備えられ
ている。それにより各リニアセンサ８０，８１，８２に
とって独自の蓄積期間を、転送ゲートバスを通じて個別
に制御することができる。
【００２７】図６に、アクティブピクセルセンサの直線
に配列された他の実施形態を示す。本実施形態のアクテ
ィブピクセルセンサ７５は個別のリニアセンサ８３、８
４、および８５を含み、各リニアセンサは、リセットゲ
ート４８に隣接してフォトダイオード４７を有し、更に
信号トランジスタ（ＳＩＧ）と列選択ゲート（ＲＳＧ）
を含む制御回路４９を有する。前述のリニア装置の実施
形態と同様に、図６の各リニアセンサ８３，８４，８５
には個別のリセットゲートバスＲＧｒ、ＲＧｇ、および
ＲＧｂが備えられており、それらバスの電位は互いに別
々に制御される。リセットゲートバスＲＧｒ，ＲＧｇ，
ＲＧｂは、各リニアセンサ８３，８４，８５の個別のリ
セット制御を可能にする。図６のリニアセンサの蓄積期
間は、ピクセルのリセット後に開始し、フォトダイオー
ド内に蓄積された電荷がＳＩＧによって感知されるまで
続く。したがって個別のリセットゲートバスＲＧｒ，Ｒ
Ｇｇ，ＲＧｂは、各リニアセンサ８３，８４，８５の独
立した制御を可能にする。
【００２８】図７に、従来技術のアクティブピクセルセ
ンサ５０を示す。このアクティブピクセルセンサは、フ
ォトゲート５２から転送ゲート５３を通じて浮遊拡散領
域５４へ電荷を転送する、フォトゲート５２をベースに
したピクセルを含む。蓄積期間は、フォトゲート５２が
蓄積から放出へとスイッチされて蓄積が開始するタイミ
ングと、続いてフォトゲートが蓄積に戻されて信号電荷
が浮遊拡散領域５４へ転送されるタイミングとで決定さ
れる。電荷は、浮遊拡散領域５４へ転送されると、リセ
ットゲート（ＲＧ）、列選択ゲート（ＲＳＧ）、および
信号（ＳＩＧ）トランジスタを含む制御回路５５によっ
て感知される。浮遊拡散領域は、ＳＩＧトランジスタへ
の入力部として機能する。図７の従来技術の装置では、
各イメージセンサのフォトゲート５２を制御するため
に、単一のバスが備えられる。
【００２９】図８に、他の従来技術のアクティブピクセ
ルセンサを示す。このアクティブピクセルセンサでは電
荷が、フォトゲート５７から、制御回路５９内のＳＩＧ
トランジスタに直接転送される。上述の図７の従来技術
装置と動作が類似しているが、ここでは蓄積期間は、信
号レベルの読み出し後にリセットを容易にするようフォ
トゲート５７が蓄積にスイッチされる時点によって左右
される。したがって蓄積期間は、ピクセル５６がリセッ
トゲート５８を通じてリセットされた時点から、ＳＩＧ
トランジスタがフォトゲート５７の電荷レベルを読み出
す時点までである。
【００３０】図９に、ピクセルアーキテクチャ６０に基
づくアクティブピクセルセンサを有する本発明の実施形
態を示す。このアクティブピクセルセンサでは電荷を、
フォトゲート６２から転送ゲート６３を通じて浮遊拡散
領域６４へ転送する。蓄積期間は、フォトゲート６２が
放出へスイッチされて蓄積が開始するタイミングと、続
いてフォトゲートが蓄積に戻されて信号電荷が浮遊拡散
領域６４へ転送されるタイミングとで決定される。電荷
は、浮遊拡散領域６４へ転送されると、リセットゲート
（ＲＧ）、列選択ゲート（ＲＳＧ）、および信号（ＳＩ
Ｇ）トランジスタを含む制御回路６５によって感知され
る。浮遊拡散領域は、ＳＩＧトランジスタへの入力部と
して機能する。
【００３１】図１０には、フォトゲートをベースにした
ピクセル７１を用いるアクティブピクセルセンサ７０を
有する本発明の実施形態を示す。ここでは蓄積期間は、
信号レベルの読み出し後にリセットを容易にするようフ
ォトゲート７２が蓄積にスイッチされる時点によって左
右される。したがって蓄積期間は、フォトゲート７２を
バイアスして蓄積へスイッチしリセットゲート７３へ電
荷を転送することによってアクティブピクセルセンサ７
０内でピクセルがリセットされた時点から、ＳＩＧトラ
ンジスタがフォトゲート７２の電荷レベルを読み出す時
点までである。図１０に示す本発明が図８の従来技術の
ピクセルと異なる点は、赤、緑、および青それぞれに対
して個別のバスＰＧｒ、ＰＧｇ、およびＰＧｂが設けら
れ、各色のフォトゲート７２を個別に制御できる点であ
る。
【００３２】図１１は、図３に示すアレー領域におけ
る、焦点面シャッターモードでの動作を表すタイミング
チャートである。各蓄積期間の長さは、適切なカラーバ
ランスを達成するよう調節されている。ｔｇは緑ピクセ
ルの蓄積期間を表し、列Ａおよび列Ｂそれぞれにて実施
される。ｔｒは赤ピクセルの蓄積期間を表し、蓄積期間
のうちの最短である。ｔｂは青ピクセルの蓄積期間を表
し、蓄積期間うちの最長である。
【００３３】図１２は、図３に示す本発明のアレー領域
における、グローバルシャッターモードでの動作を表す
タイミングチャートである。蓄積期間を表す記号は、図
１１で使用したものと同じである。このチャートによれ
ば、各色の蓄積時間は同時に終了する。それによりイメ
ージは、全てのピクセルによって同時に撮像される。異
なる色のためのピクセルは、異なる長さの蓄積期間を有
するが、蓄積は同時に実施される。最短色（赤）の蓄積
期間は、他のチャンネルのより長い蓄積期間内に含まれ
る。
【００３４】図１３は、図５に示す本発明の直線に配列
された装置における、焦点面シャッターモードでの動作
を表すタイミングチャートである。赤チャンネルの蓄積
期間は緑チャンネルのそれよりも有意に短く、緑チャン
ネルの蓄積期間は青チャンネルのそれよりも有意に短く
示されている。
【００３５】図１４は、図５に示す本発明の直線に配列
された装置における、グローバルシャッターモードでの
動作を表すタイミングチャートである。この装置では、
一つのカラーチャンネル内の各ピクセル要素の蓄積は、
同時に実施される。異なる色のためのチャンネルは、異
なる長さの蓄積期間を有するが、蓄積は同時に実施され
る。ここでは各カラーチャンネルの蓄積期間は、異なる
タイミングで開始および終了することによって、各蓄積
期間の中心部が同じ時点に実施されるよう調節されてい
る。しかし蓄積期間は、このように互いにセンタリング
されている必要はない。
【００３６】発明者の知る限り本発明の実施に最適なモ
ードが、以上によって説明される。これらモードの明ら
かな変形は当業者にとって明白であり、本発明の範囲は
請求項にしたがってしかるべく判断される。
【図面の簡単な説明】
【図１】 従来技術のＡＰＳピクセルを示す略図であ
る。
【図２】 従来技術の他のＡＰＳピクセルを示す略図で
ある。
【図３】 本発明の第一の好適な実施形態を示す略図で
ある。
【図４】 本発明の第一の好適な実施形態を示す略図で
ある。
【図５】 三つのリニアセンサを含む、本発明の直線配
列した実施形態を示す略図である。
【図６】 本発明の他の直線配列した実施形態を示す略
図である。
【図７】 フォトゲートをベースにしたピクセルを用い
た、従来技術のアクティブピクセルセンサを示す略図で
ある。
【図８】 フォトゲートをベースにしたピクセルを用い
た、従来技術の他のアクティブピクセルセンサを示す略
図である。
【図９】 フォトゲートをベースにしたピクセルを用い
たアクティブピクセルセンサを含む、本発明の実施形態
を示す略図である。
【図１０】 フォトゲートをベースにしたピクセルを用
いたアクティブピクセルセンサを含む、本発明の実施形
態を示す略図である。
【図１１】 本発明のアレー領域における焦点面シャッ
ターモードでの動作を表すタイミングチャートである。
【図１２】 本発明のアレー領域におけるグローバルシ
ャッターモードでの動作を表すタイミングチャートであ
る。
【図１３】 本発明のリニア装置における焦点面シャッ
ターモードでの動作を表すタイミングチャートである。
【図１４】 本発明のリニア装置におけるグローバルシ
ャッターモードでの動作を表すタイミングチャートであ
る。
【符号の説明】
１，３ 緑転送ゲート（ＴＧｇ）バス、２ 赤転送ゲー
ト（ＴＧｒ）バス、４青転送ゲート（ＴＧｂ）バス、
６，８ 緑リセットゲート（ＲＧｇ）バス、７赤リセッ
トゲート（ＲＧｒ）バス、９ 青リセットゲート（ＲＧ
ｂ）バス、２０，３０，６０ ピクセルアーキテクチ
ャ、２１，３１ 信号トランジスタ、２２，３２ 光検
出器、２４，４３，５３，６３ 転送ゲート、２５，４
４，５４，６４ 浮遊拡散領域、３７，４８，５８，７
３ リセットゲート、２８，３８列選択トランジスタ、
２９ 列選択ゲート、３３ ピン接続部、３４ ピン非
接続部、４０ 三重リニア装置、４２，４７ フォトダ
イオード、４５，４９，５５，５９，６５ 制御回路、
５０，７０，７５ アクティブピクセルセンサ、５２，
５７，６２，７２ フォトゲート、５６，７１ ピクセ
ル、８０，８１，８２，８３，８４，８５ リニアセン
サ。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 半導体基板の主要表面上に形成される複
    数のピクセルと、 前記ピクセルに配列された少なくとも二種類の異なる色
    から成る複数のカラーフィルタと、 各前記ピクセルが感知ノードを含む光検出器を有する、
    半導体を基板としたイメージセンサの製造方法であっ
    て、 前記光検出器に隣接し、所定の信号をゲートに印加した
    時に前記光検出器に近接する静電位を整流する制御手段
    を有する複数のゲートを設けるステップと、 前記異なる色の各色に対して少なくとも一つのバスが備
    えられるよう配置される複数のバスであって、その各々
    が前記制御手段を介して、前記異なる色の一つのみと関
    連する前記ゲートと動作が連係するよう接続する複数の
    バスを設けるステップと、 前記ゲートを制御し、前記異なる色に対して個別の蓄積
    時間を設定するステップと、 を有することを特徴とするイメージセンサの製造方法。
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