KR101497715B1 - 고체 촬상 장치 및 카메라 - Google Patents

고체 촬상 장치 및 카메라 Download PDF

Info

Publication number
KR101497715B1
KR101497715B1 KR1020090015727A KR20090015727A KR101497715B1 KR 101497715 B1 KR101497715 B1 KR 101497715B1 KR 1020090015727 A KR1020090015727 A KR 1020090015727A KR 20090015727 A KR20090015727 A KR 20090015727A KR 101497715 B1 KR101497715 B1 KR 101497715B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
photoelectric conversion
conversion element
light
white
color
Prior art date
Application number
KR1020090015727A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20090092241A (ko
Inventor
요시하루 구도
Original Assignee
소니 주식회사
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 소니 주식회사 filed Critical 소니 주식회사
Publication of KR20090092241A publication Critical patent/KR20090092241A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101497715B1 publication Critical patent/KR101497715B1/ko

Links

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
    • H01L27/14601—Structural or functional details thereof
    • H01L27/14603—Special geometry or disposition of pixel-elements, address-lines or gate-electrodes
    • 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
    • H04N25/76—Addressed sensors, e.g. MOS or CMOS 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
    • H01L27/14625—Optical elements or arrangements associated with the device
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/48—Increasing resolution by shifting the sensor relative to the scene
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/50—Control of the SSIS exposure
    • H04N25/57—Control of the dynamic range
    • 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

Abstract

소자군(a group of elements)을 포함하는 고체 촬상 장치가 기술된다. 상기 소자 소자군은, 제1 파장 영역, 제2 파장 영역 및 제3 파장 영역의 각각의 광 신호를 전기 신호로 변환하는 색 광전 변환 소자와, 가시광 영역의 전체 및 적외광 영역의 일부를 포함하는 파장 영역의 광 신호를 전기 신호로 변환하는 백색 광전 변환 소자와, 차광된 차광 다이오드 소자를 적어도 포함한다. 1개의 색 광전 변환 소자에 대하여 백색 광전 변환 소자와 차광 다이오드 소자를 포함해서 1 단위가 구성되고, 1 단위 내에서, 백색 광전 변환 소자가 차광 다이오드 소자에 오버플로 패스를 통해서 전기적으로 접속된다. 또한, 상기 고체 촬상 장치를 구비한 카메라가 기술된다.
백색 광전 변환 소자, 차광 다이오드 소자, 고체 촬상 장치, 포토다이오드, 아날로그/디지털 변환기, 리세트 트랜지스터

Description

고체 촬상 장치 및 카메라{SOLID-STATE IMAGING DEVICE AND CAMERA}
관련 출원의 교차 참조
본 발명은 2008년 2월 26일에 일본 특허청에 출원된 일본 특허 출원 JP 2008-045213과 관련된 기술 내용을 포함하며, 그 전체 내용은 이하 참조된다.
본 발명은, 일반적으로, 고체 촬상 장치 및 카메라에 관한 것이다. 구체적으로 말하자면, 본 발명은 고체 촬상 장치 및 이 고체 촬상 장치를 구비한 카메라에 관한 것이다.
고체 촬상 장치는, CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor) 이미지 센서에 대표되는 증폭형 고체 촬상 장치와, CCD(Charge Coupled Device) 이미지 센서에 대표되는 전하 전송형 고체 촬상 장치로 크게 구별된다.
CMOS 이미지 센서는, 고성능, 저소비 전력을 위해, 특히 휴대 기기용의 이미지 센서 분야에서, 종래의 CCD 이미지 센서로부터의 치환이 급속히 진행되고 있다. 광전 변환 소자인 포토다이오드(PD)와 수개의 화소 트랜지스터로 각각 이루어지는 복수의 화소가 규칙적으로 2차원 배열로 배열되어 있는 촬상부와, 촬상부의 주변에 배치된 주변 회로를 포함하는 CMOS 이미지 센서가 제공된다.
주변 회로는, 적어도, 열 방향으로 신호를 전파하는 열 회로(소위 수직 구동부)와, 열 회로에 의해 열 단위로 송신되는 신호를 순차적으로 출력 회로에 전송하는 수평 회로(소위 수평 구동부)를 갖고 있다. 화소 트랜지스터는, 예를 들면, 전송 트랜지스터, 리세트 트랜지스터, 증폭 트랜지스터 및 선택 트랜지스터를 포함하는 4-트랜지스터 회로 구성, 혹은 선택 트랜지스터를 제외하고 전송 트랜지스터, 리세트 트랜지스터 및 증폭 트랜지스터를 포함하는 3-트랜지스터 회로 구성과 같은 공지된 구성을 갖는다.
일반적인 CMOS 이미지 센서는, 1개의 포토다이오드와 수개의 화소 트랜지스터를 각각 한 세트로 한 복수의 단위 화소를 배열해서 제공된다. 그러나, 최근에는 화소 치수의 미세화(miniaturization)가 현저하다. 다수의 화소를 갖는 CMOS 이미지 센서에서는, 단위 화소당의 화소 트랜지스터수를 낮추기 위해, 화소 트랜지스터를 복수의 화소에서 공유하는 형태의 CMOS 이미지 센서도 많이 보여진다.
화소 치수를 축소하지 않고 해상도를 유지하면서 감도를 개선하는 방법으로서는, 화소의 경사진 배열(slant arrangement)에 의한 감도 개선이 알려져 있다. 또한, 화소에서, 백색(화이트) 화소 혹은 회색(그레이) 화소를 이용하는 것에 의한 휘도 신호의 감도 개선이 알려져 있다(특허 문헌 1, 2, 3, 4 참조). 도 1에, 특허 문헌 4의 백색 화소를 이용한 이미지 센서의 예를 개략적으로 도시한다. 이미지 센서(102)에서는, 도 1에 도시된 바와 같이, 수직 및 수평으로 각각 2개의 화소를 포함해서, 총 4개의 화소를 1 단위로 구성하고, 1 단위 내에 적색 화소(101R), 녹색 화소(101G), 청색 화소(101B) 및 백색 화소(101W)가 배치되며, 다수의 1 단위 화소 구성이 2차원 형상으로 배열된다. 또한, 화소의 경사진 배열에서, 수직 및 수평 해상도는 유지할 수 있지만, 경사 방향의 해상도는 감소됨을 주지하자.
(특허 문헌 1) 일본 비심사 특허 출원 공개 2003-199117호 공보
(특허 문헌 2) 일본 비심사 특허 출원 공개 2003-318375호 공보
(특허 문헌 3) 일본 비심사 특허 출원 공개 2007-53731호 공보
(특허 문헌 4) 일본 비심사 특허 출원 공개 2002-135792호 공보
고체 촬상 장치에서, 화소 치수의 축소는 화소의 특성 열화를 초래할 수 있다. 예를 들면, 화소 면적의 축소는, 그대로 입사하는 광자수(the number of incident photons)의 감소로 이어진다. 즉, 화소당의 출력이 저하하고, 신호 대 잡음 비율(signal-to-noise ratio)이 열화한다. 그러나, 이미지 센서 모듈의 소형화는 강하게 요구되고 있으며, 또한, 현재 시점에서 다화소화의 요구도 줄고 있지 않다. 화소 치수의 축소에 수반하는 화소 특성의 열화에 대하여, 프로세스나 화소 구성의 개선에 의해 단위 화소의 특성은 향상되고 있다. 또한, 화상 처리 기술의 진보로 최종 화상의 질도 향상되고 있다. 그러나, 전술한 감도와 같은 순수한 광학 특성에 관해서는, 적합한 집광(light condensation)이 곤란하게 되는 점도 부가되어, 혼색(color mixing)도 포함시켜 가속도적으로 열화가 진행되는 경향이 있다.
한편, 백색 화소를 이용한 이미지 센서(102)에서는, 백색 화소(101W)의 광전 변환 소자, 즉, 포토다이오드가 동일한 촬상부 상에 배열되는 다른 적(R), 녹(G), 청(B)의 각 색 화소(101R, 101G, 101B)의 포토다이오드와 비교해서 빨리 포화되는 점이 문제이다. CMOS 이미지 센서와 같은 비교적 동작 전압이 낮은 이미지 센서에서는, 포토다이오드의 공핍 전위가 비교적 얕고, 축적 전하량이 충분히 크지 않다. 이 때문에, 도 2의 개략도로 도시하는 바와 같이, 적색 화소(101R), 녹색 화소(101G), 청색 화소(101B) 및 백색 화소(101W)가 배열된 상기 이미지 센서(102)에서는, 반대로 높은 강도의 광 L이 입사한 경우의 포토다이오드의 오버플로를 적합 하게 처리할 수 없어, 이미 포화된 화소(도면서는 백색 화소(101W))로부터 인접 화소(적색 화소(101R), 청색 화소(101B))에 전하(3)가 스며들어오는, 요컨대 혼색이 발생한다. 이것으로부터, 백색 화소에서 휘도 신호 감도를 높여도, 백색 화소의 포토다이오드가 포화되지 않을 정도의 광량이 아니면 처리할 수 없다. 이 때, 다른 적, 녹, 청의 각 색 화소의 출력 신호 레벨은, 포토다이오드 본래의 출력 레인지의 절반정도밖에 나타낼 수 없다.
본 발명은, 전술한 점을 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적으로 하는 바는, 백색 화소를 갖고 감도의 향상을 도모하면서, 강한 입사 광량의 적합한 처리를 가능하게 하며, 또한 각 색 화소의 출력 신호 레인지의 향상을 도모한 고체 촬상 장치 및 이 고체 촬상 장치를 구비한 카메라를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 고체 촬상 장치는, 소자군(a group of elements)을 포함하는 촬상부(imaing section)와, 상기 촬상부 주위에 배치된 주변 회로를 포함한다. 상기 소자군은, 제1 파장 영역, 제2 파장 영역 및 제3 파장 영역의 각각의 광 신호를 전기 신호로 변환하는 색 광전 변환 소자와, 가시광 영역의 전체 및 적외광 영역의 일부를 포함하는 파장 영역의 광 신호를 전기 신호로 변환하는 백색 광전 변환 소자와, 차광된 차광 다이오드 소자를 포함한다. 상기 촬상부에서, 하나의 색 광전 변환 소자에 대하여 백색 광전 변환 소자와 차광 다이오드 소자를 갖는 것으로 1 단위가 구성되고, 1 단위 내에서, 백색 광전 변환 소자가 차광 다이오드 소자에 오버플로 패스를 통해서 전기적으로 접속된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 카메라는, 고체 촬상 장치와, 고체 촬상 장치의 광전 변환 소자에 입사광을 유도하는 광학계와, 고체 촬상 장치의 출력 신호를 처리하는 신호 처리 회로를 포함한다. 고체 촬상 장치는, 제1 파장 영역, 제2 파장 영역 및 제3 파장 영역의 각각의 광 신호를 전기 신호로 변환하는 색 광전 변환 소자와, 가시광 영역의 전체 및 적외광 영역의 일부를 포함하는 파장 영역의 광 신호를 전기 신호로 변환하는 백색 광전 변환 소자와, 차광된 차광 다이오드 소자로 이루어지는 소자군을 포함한다. 하나의 색 광전 변환 소자에 대하여 백색 광전 변환 소자와 차광 다이오드 소자를 포함하여 1 단위가 구성된다. 그리고, 1 단위 내에서, 백색 광전 변환 소자가 차광 다이오드 소자에 오버플로 패스를 통해서 전기적으로 접속된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 고체 촬상 장치는, 백색 광전 변환 소자와 차광 다이오드 소자를 포함하고, 양 광전 변환 소자는 오버플로 패스로 서로 접속된다. 이 구성에 의해, 백색 광전 변환 소자에 높은 강도의 광이 입사되면, 백색 광전 변환 소자에서 오버플로한 전하는, 차광 다이오드 소자에 들어가 축적된다. 그 결과, 백색 광전 변환 소자의 포화 전하량은, 백색 광전 변환 소자와 차광 다이오드 소자에 축적된 합계의 전하량으로 된다. 한편, 각각의 색 광전 변환 소자에서, 광전 변환 소자에 대한 본래의 출력 신호 레벨을 얻도록 전하를 적합하게 축적할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 고체 촬상 장치에 따르면, 백색 광전 변환 소자 의 포화 전하량이 증가함으로써, 휘도 신호 감도가 향상될 수 있다. 또한, 각 색 광전 변환 소자에서의 출력 신호 영역이 향상될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라를 통해, 상술된 고체 촬상 장치를 내장함으로써 상기 고체 촬상 장치를 구비함으로써, 고감도 및 고전력의 화상이 얻어진다.
본 발명은 첨부 도면을 참조하여 수개의 실시예들로 이하 설명된다. 도면에 도시되고 실시예로 기술된 바로 본 발명을 제한하려는 것이 아니다.
도 3은, 본 발명의 일 실시예에 따른 고체 촬상 장치, 소위 CMOS 이미지 센서에 적용되는 장치 구성을 개략적으로 도시한다. 도 3을 참조하면, 본 실시예에 따른 고체 촬상 장치(1)는, 복수의 화소(2)가 규칙성을 갖고 2차원 배열된 촬상부(소위 화소부)(3)와, 촬상부(3)의 주변에 배치된 주변 회로, 즉, 수직 구동부(4), 수평 전송부(5) 및 출력부(6)를 포함한다. 각 화소(2)는, 1개의 광전 변환 소자인 포토다이오드 PD와, 수개의 화소 트랜지스터(MOS 트랜지스터) Tr에 의해 구성된다.
포토다이오드 PD는, 광 입사로 광전 변환되고, 그 광전 변환에서 생성된 신호 전하를 축적하는 영역으로 형성된다. 본 예에서, 복수의 화소 트랜지스터 Tr은, 전송 트랜지스터 Tr1, 리세트 트랜지스터 Tr2, 증폭 트랜지스터 Tr3 및 선택 트랜지스터 Tr4의 4개의 MOS 트랜지스터를 갖고 있다. 전송 트랜지스터 Tr1은, 포토다이오드 PD에 축적된 신호 전하를 플로팅 디퓨전(FD; floating diffusion) 영역에 읽어내는 트랜지스터이다. 리세트 트랜지스터 Tr2는, 플로팅 디퓨전(FD) 영역의 전위를 규정 값으로 설정하기 위한 트랜지스터이다. 증폭 트랜지스터 Tr3은, 플로팅 디퓨전(FD) 영역에 읽어내어진 신호 전하를 전기적으로 증폭하기 위한 트랜지스터이다. 선택 트랜지스터 Tr4는, 화소 1행을 선택해서 화소 신호를 수직 신호선(8)에 읽어내기 위한 트랜지스터이다. 또한, 도시하지 않지만, 선택 트랜지스터 Tr4를 생략한 전송, 리세트, 및 증폭 트랜지스터를 포함하는 3개의 트랜지스터와 포토다이오드 PD로 화소를 구성하는 것도 가능하다.
화소(2)의 회로 구성에서는, 전송 트랜지스터 Tr1의 소스가 포토다이오드 PD에 접속되고, 전송 트랜지스터 Tr1의 드레인이 리세트 트랜지스터 Tr2의 소스에 접속된다. 전송 트랜지스터 Tr1과 리세트 트랜지스터 Tr2 사이에 배치된 전하-전압 변환 수단으로서 작용하는 플로팅 디퓨전(FD) 영역(전송 트랜지스터의 드레인 영역, 리세트 트랜지스터의 소스 영역에 상당함)이 증폭 트랜지스터 Tr3의 게이트에 접속된다. 증폭 트랜지스터 Tr3의 소스는 선택 트랜지스터 Tr4의 드레인에 접속된다. 리세트 트랜지스터 Tr2의 드레인 및 증폭 트랜지스터 Tr3의 드레인은, 둘 다 전원 전압 공급부에 접속된다. 또한, 선택 트랜지스터 Tr4의 소스가 수직 신호선(8)에 접속된다.
수직 구동부(4)로부터는, 1행에 배열된 화소의 리세트 트랜지스터 Tr2의 게이트에 공통으로 인가되는 행 리세트 신호 φRST가, 마찬가지로 1행의 화소의 전송 트랜지스터 Tr1에 게이트에 공통으로 인가되는 행 전송 신호 φTRG가, 마찬가지로 1행의 선택 트랜지스터 Tr4의 게이트에 공통으로 인가되는 행 선택 신호 φSEL이, 각각 공급되도록 구성된다.
수평 전송부(5)는, 각 열의 수직 신호선(8)에 접속된 증폭기 또는 아날로그/ 디지털 변환기(ADC), 본 예에서는 아날로그/디지털 변환기(9)와, 열 선택 회로(스위치 수단) SW와, 수평 전송선(예를 들면, 데이터 비트선과 동수의 배선으로 구성된 버스 배선)(10)을 포함하도록 구성된다. 출력부(6)는, 증폭기 또는 아날로그/디지털 변환기 및/또는 신호 처리 회로, 본 예에서는 수평 전송선(10)으로부터의 출력을 처리하는 신호 처리 회로(11)와, 출력 버퍼(12)를 포함하도록 구성된다.
고체 촬상 장치(1)에서는, 각 행의 화소(2)의 신호가 각 아날로그/디지털 변환기(9)에서 아날로그/디지털 변환되고, 순차 선택되는 열 선택 회로 SW를 통해서 수평 전송선(10)에 읽어내어지고, 순차적으로 수평 전송된다. 수평 전송선(10)에 읽어내어진 화상 데이터는, 신호 처리 회로(11)를 통해서 출력 버퍼(12)로부터 출력된다.
화소(2)에서의 일반적인 동작은 다음과 같다. 최초로, 전송 트랜지스터 Tr1의 게이트와 리세트 트랜지스터 Tr2의 게이트를 온 상태로 해서, 포토다이오드 PD의 전하를 모두 빈 상태로 한다. 다음으로, 전송 트랜지스터 Tr1의 게이트와 리세트 트랜지스터 Tr2의 게이트를 오프 상태로 해서, 광전자 전하 축적을 행한다. 다음으로, 포토다이오드 PD의 전하를 읽어내기 직전에, 리세트 트랜지스터 Tr2의 게이트를 온 상태로 해서, 플로팅 디퓨전(FD) 영역의 전위를 리세트한다. 그 후, 리세트 트랜지스터 Tr2의 게이트를 오프 상태로 하고, 전송 트랜지스터 Tr1의 게이트를 온 상태로 해서, 포토다이오드 PD로부터의 광전자 전하를 플로팅 디퓨전(FD) 영역에 전송한다. 증폭 트랜지스터 Tr3에서는 게이트에 전하가 인가된 것을 받아서 신호 전하를 전기적으로 증폭한다. 한편, 선택 트랜지스터 Tr4는, 상기 전하의 읽 어냄 직전의 플로팅 디퓨전 전위의 리세트 시로부터 현재 읽어냄 대상 화소에 대해서만 온 상태이고, 해당 화소내에 포함된 증폭 트랜지스터 Tr3으로부터의 전하-전압 변환된 화상 신호가 수직 신호선(8)에 읽어내어지게 된다.
그리고, 본 실시예에 따라, 상술한 고체 촬상 장치(1)에서, 백색 화소를 갖고 감도의 향상을 도모하면서, 강한 입사 광량을 처리할 수 있으며, 또한 각 색 화소의 출력 레인지가 향상하도록, 화소를 구성한다. 즉, 본 실시예의 장치에서는, 백색 화소를 갖고 있어도, 높은 강도의 입사광을 받아도, 백색 화소로부터 인접 화소로의 전하의 누설에 의한 혼색을 방지하고, 게다가, 백색 화소의 포화 전하량에 영향을 받지 않고, 각 색 화소로부터 본래의 출력 신호 레인지가 얻어지도록 화소가 구성된다. 여기서, 상기 각 색 화소는, 제1 파장 영역, 제2 파장 영역 및 제3 파장 영역의 각각의 광 신호를 전기 신호로 변환하는 색 광전 변환 소자를 갖는 화소임을 주지하자. 즉, 상기 각 색 화소로서는, 적, 녹, 청의 원색 필터를 이용한 각 색 화소 혹은 시안(cyan), 마젠타(magenta), 옐로(yellow)의 보색 필터를 이용한 각 색 화소가 제공된다.
도 4는, 본 발명의 제1 실시예에 따른 고체 촬상 장치에 포함된 촬상부의 주요부를 도시한 개략도이다. 본 도면은, 촬상부에서의 화소 구성, 특히 화소를 구성하는 광전 변환 소자인 포토다이오드의 배열의 개략적인 구성을 도시한다. 본 실시예에서, 광전 변환 소자는, 적(R), 녹(G), 청(B) 각각의 파장 영역의 광 신호를 전기 신호로 변환하는 색 포토다이오드 PD(이하, 적색 포토다이오드 PDr, 녹색 포토다이오드 PDg, 청색 포토다이오드 PDb라고 함)와, 가시광 영역의 전체 및 적외 광 영역을 일부 포함하는 파장 영역의 광 신호를 전기 신호로 변환하는 다른 포토다이오드 PD(이하, 백색 포토다이오드 PDw라고 함)와, 또 다른 차광된 다이오드(이하, 차광 다이오드 Dls라고 함)로 이루어지는 포토다이오드군을 포함한다.
상세히 후술되는 바와 같이, 포토다이오드 PDr, PDg, PDb, PDw 및 다이오드 Dls는 정방 배열되고, 수직 및 수평 각 2개의 합계 4개의 포토다이오드를 1 단위로 한다. 즉, 1 단위 내에서, 광 입사를 가능하게 한 2개의 포토다이오드 PD가 제1 대각에 배치되고, 예를 들면, 금속 배선에서 차광된 2개의 차광 다이오드 Dls1, Dls2가 제1 대각에 수직인 제2 대각에 배치된다. 광 입사 가능한 2개의 포토다이오드 PD 중, 한 쪽은 적(R), 녹(G), 청(B) 중의 1색의 컬러 필터를 가진 포토다이오드이다. 즉, 적색 포토다이오드 PDr, 녹색 포토다이오드 PDg, 또는 청색 포토다이오드 PDb 중 1개이다. 또한, 상술된 2개의 포토다이오드 PD 중, 다른 쪽은 색 분리를 위한 컬러 필터를 갖지 않는, 즉, 예를 들면, 투명 필터를 갖는 백색 포토다이오드 PDw이다.
적색 포토다이오드 PDr, 녹 포토다이오드 PDg, 청색 포토다이오드 PDb의 군은 베이어 배열(Bayer arrangement)로 되어 있다. 포토다이오드 PD 상에 입사광을 집광시키기 위한 온 칩 렌즈(21)는, 각각 광에 대한 개구를 갖는 적, 녹, 청의 각 색 포토다이오드 PDr, PDg, PDb와 백색 포토다이오드 PDw 상에만 배치된다. 즉, 각 포토다이오드의 배열은 정방 배열이지만, 온 칩 렌즈(21)의 배열은 경사진 배열로 된다. 또한, 컬러 필터는, 적, 녹, 청의 각색 필터 성분, 및 백색(투명) 필터 성분을 갖는다. 이들 컬러 필터는, 경사진 배열로 제공되며, 적, 녹, 청의 각색 필터 성분은 베이어 배열로 구성된다.
그리고, 각 포토다이오드 및 다이오드(실질적으로는 각 화소)는, 소자 분리 영역으로 서로 구획되어도, 상술된 각각의 1 단위 내에서는 백색 포토다이오드 PDw와 2개의 차광 다이오드 Dls1 및 Dls2는 오버플로 패스(22)에 의해 서로 접속된다.
도 5a, 도 5b, 도 5c는, 본 발명의 제1 실시예에 따른 고체 촬상 장치에 적용되는 1 단위에 포함된 화소 구성의 개략적인 구성을 도시한다. 도 5a에 도시하는 바와 같이, 수직 및 수평 각 2화소의 합계 4화소로 1 단위가 구성되고, 한 쪽의 대각에 적, 녹, 청(RGB) 중 어느 하나의 색 화소(2c)와 백색 화소(2w)가 배치되고, 다른 쪽의 대각에 2개의 차광 화소(2ls)(2ls1, 2ls2)가 배치된다. 각 화소(2c, 2w, 2ls)는 예를 들면, 불순물 영역에 의한 소자 분리 영역(23)에서 소자 분리된다. 각 화소(2c, 2w, 2ls)는, 각각 1개의 포토다이오드 PDc(PDr, PDg, PDb 중 어느 하나), PDw 및 다이오드 Dls와, 복수의 화소 트랜지스터 Tr로 구성된다. 복수의 화소 트랜지스터 Tr로서는, 도면에서는, 전송 게이트 전극(25)을 갖는 전송 트랜지스터 Tr1, 리세트 게이트 전극(26)을 갖는 리세트 트랜지스터 Tr2, 증폭 게이트 전극(27)을 갖는 증폭 트랜지스터 Tr3 및 선택 게이트 전극(28)을 갖는 선택 트랜지스터 Tr4로 구성된다. 도면에서, 영역(29)은 플로팅 디퓨전(FD) 영역이고, 영역(30)은 소스 또는 드레인 영역이다.
도 5b(도 5a의 A-A선 상의 단면도) 및 도 5c(도 a의 B-B선 상의 단면도)에 도시하는 바와 같이, 각 포토다이오드는, 제1 도전형, 본 예에서는 p형의 반도체 웰 영역(31)에, 제1 도전형의 영역과 반대인 제2 도전형의 전하 축적 영역인 n형의 반도체 영역(32)이 형성되고, 이 n형 반도체 영역(32)의 표면측에 전하 축적 층인 p형 반도체 영역(33)이 형성돼서 구성된다. 소자 분리 영역(23)은 p형 반도체 영역으로 형성된다.
백색 포토다이오드 PDw와 차광 다이오드 Dls(Dls1, Dls2) 사이를 연결하는 오버플로 패스(22)는, 소자 분리 영역(23) 내에 n-영역 혹은 p-영역, 본 예에서는 n-영역을 형성해서 구성된다. 반도체 표면에 화소 트랜지스터 Tr이 형성되어 있지 않은 영역 아래로 형성하는 오버플로 패스(22)는, 도 5b에서 도시하는 바와 같이, 비교적 얕은 영역에 형성될 수 있다. 반대로, 화소 트랜지스터 Tr이 형성되어 있는 영역 아래에 형성하는 다른 오버플로 패스(22)는, 도 5c에서 도시하는 바와 같이, 화소 트랜지스터 Tr 아래의 비교적 깊은 위치에 형성된다.
각 포토다이오드 PD(PDc, PDw) 및 다이오드(Dls)는, 동일한 면적, 동일한 불순물 농도의 반도체 영역으로 형성한다. 즉, 포토다이오드 PD 및 다이오드(Dls)는, 포화 전하량이 동일하게 되도록 구성할 수 있다.
다음으로, 본 발명의 제1 실시예에 따른 고체 촬상 장치의 동작을 설명한다. 백색 포토다이오드 PDw에 광이 입사되면, 백색 포토다이오드 PDw에 신호 전하가 축적된다. 백색 포토다이오드 PDw가 빨리 포화하면, 그 이상의 신호 전하는, 도 8a 및 도 8b에 도시하는 바와 같이, 오버플로 패스(22)를 통해서, 즉, 오버플로 배리어 φv를 초과해서 인접하는 차광 다이오드 Dls(Dls1, Dls2)에 들어가서 축적된다. 따라서, 백색 화소(2w)의 포화 전하량은, 광 입사하는 백색 포토다이오드 PDw와 인접하는 2개의 차광 다이오드 Dls1 및 Dls2에 축적되는 3개의 다이오드의 축적량의 합으로 된다. 한편, 각 색 포토다이오드 PDr, PDg, PDb는, 포화 전하량까지 신호 전하의 축적이 가능하다.
제1 실시예에 따른 고체 촬상 장치에 따르면, 백색 화소(2w)의 포화 전하량이, 1개의 백색 포토다이오드 PDw와 2개의 차광 다이오드 Dls1 및 Dls2의 3개의 포토다이오드의 합으로 되기 때문에, 백색 화소(2w)의 신호 전하가 빨리 포화해도, 적, 녹 및 청의 각 색 화소(2r, 2g, 2b)의 출력 신호 레인지가 좁혀지지 않는다. 즉, 각 색 화소(2r, 2g, 2b)의 각 포토다이오드 PDr, PDg, PDb는, 각각의 포화 전하량까지 사용될 수 있다. 도 6a 및 도 6b의 개략도에서 도시하는 바와 같이, 차광 화소(2ls)를 포함하는 백색 화소(2w)의 신호 전하를, 전송 트랜지스터 Tr1을 통과시켜 각각의 플로팅 디퓨전(FD)(28)에 3회로 나누어 읽어내고 있다. 이에 의해, 각 포토다이오드 PDc, PDw, 다다이오드 PDls1, PDls2의 치수가 상술된 바와 같이 동일하므로, 동일 설계로 각 다이오드를 형성할 수 있다. 또한, 포토다이오드의 포화 전하량이 백색 화소(2w)와 각 색 화소(2c)(2r, 2g, 2b)에서 동일하므로, 출력 신호 레인지 D도 동일하게 된다(도 6b 참조).
덧붙여서, 도 7a 및 도 7b에 도시하는 바와 같이, 차광 다이오드와 백색 포토다이오드를 일괄해서 백색 포토다이오드 PDw로서 형성하고, 이 백색 포토다이오드 PDw와 색 포토다이오드 PDc의 조를 1 단위로 한 구성을 생각한다. 이 구성에서는, 포토다이오드 PDc와 PDw의 치수가 서로 크게 상이하므로, 개별의 최적화가 필요하다. 백색 포토다이오드 PDw에서는, 전송 게이트 전극(25)으로부터 먼 영역의 전하 e1을 읽어내기 위해서(도 7a 참조), 전송 게이트 전극 하의 채널 영역을 향해 서 포텐셜이 깊어지는 전위 구배(potential gradient)의 형성이 필요하다. 또한, 이 구성에서는, 도 7b에 도시하는 바와 같이, 색 신호의 범위 Dc에 대하여, 백색 신호의 범위 Dw가 커서, 전하-전압 변환 레이트를 낮추지 않으면, 백색 포토다이오드의 신호 전하가 플로팅 디퓨전(FD)에서 오버플로하게 된다. 전하-전압 변환 레이트를 낮추면, 저조도에서 회로 잡음의 영향을 받기 쉽다. 상술된 구성과 대조적으로, 본 실시예에서는, 이러한 문제점은 발생하지 않는다.
또한, 백색 화소(2w)의 포토다이오드 PDw, 적, 녹 및 청의 색 화소(2r, 2g, 2b)의 포토다이오드 PDr, PDg, PDb는 상호 인접하지 않고, 사이에 차광 다이오드 Dls가 배치되어 있다. 이 때문에, 적, 녹 및 청의 색 화소(2r, 2g, 2b)간에서, 포토다이오드로부터 다른 포토다이오드에의 전기적인 혼색, 차광 배선 하에서의 광의 회절 및/또는 반사에 의한 광학적인 혼색에 대하여 개선할 수 있다. 또한, 백색 화소(2w)로부터 색 화소(2c)(2r, 2g, 2b)에의 신호 전하의 스며듬이 억제된다. 즉, 색 분리 능력이 향상한다.
이와 같이 본 실시예의 고체 촬상 장치에 따르면, 백색 화소(2w)를 갖고 감도의 향상을 도모하면서, 강한 입사 광량의 취급을 가능하게 하며, 또한 각 색 화소(2r, 2g, 2b)의 출력 신호 레인지의 향상을 도모할 수 있다. 즉, 휘도 신호 감도를 색 신호의 다이내믹 레인지를 희생시키지 않고 개선할 수 있다. 또한, 차광 다이오드 Dls를 배치함으로써, 혼색을 억제하고, 색 재현성을 향상할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서는, 차광 영역의 면적이 증가하고, 온 칩 렌즈의 면적과 비교해서 수광하는 포토다이오드에 대응하는 개구 면적이 상대적으로 작아진 다. 즉, 집광하기 어렵게 되는 경향이 있다. 특히, CMOS 이미지 센서에서는, 최상층의 금속 배선의 개구와 포토다이오드 표면 사이의 거리가 길어, 금속 배선 개구의 축소는 감도에 대한 리스크로 된다. 이러한 개구가 좁고, 포토다이오드 표면까지의 거리가 긴 경우에는, 층내 렌즈 및/또는 도파로 구조를 설치하는 것이 유효하다.
도 9는, 층내 렌즈를 내장한 본 발명의 제2 실시예에 따른 고체 촬상 장치에 적용되는 다른 구성을 도시한 개략도이다. 도 9의 제2 실시예에서는, 도 4와 마찬가지의 화소 구성을 갖고, 백색 화소(2w) 및 각 색 화소(2c)(2r, 2g, 2b) 등의 입사광을 받는 화소는 포토다이오드 PDA로 대표해서 나타내고, 차광 화소(2ls)는 다이오드 Dls로 대표해서 나타낸다. 화소를 형성한 상부에는, 층간 절연막(36)을 통해서 다수층의 금속 배선(37)을 형성한 다층 배선층(38)이 형성되고, 그 위에 평탄화막(39)을 통해서 컬러 필터(40) 및 온 칩 렌즈(21)가 형성된다. 최상층의 금속 배선(37)이 차광막을 겸하고 있고, 차광 다이오드 Dls는 최상층의 금속 배선(37)에 의해 차광된다. 금속 배선(37)의 개구(37A)의 면적은, 온 칩 렌즈(21)의 면적보다 상대적으로 좁게 형성된다.
본 실시예에서는, 수광되는 화소의 포토다이오드 PDA에 대향한 영역, 예를 들면, 다층 배선층(38)과 컬러 필터(40) 사이에 굴절률이 상이한 절연막, 예를 들면, 실리콘 질화막(41)과 실리콘 산화막(42)에 의한 층내 렌즈(43)를 형성해서 구성된다. 층내 렌즈(43)는 볼록 렌즈, 오목 렌즈 중 어느 쪽이라도 이용할 수 있 다. 그 밖의 구성은, 전술한 제1 실시예에서 설명한 것과 마찬가지이므로, 중복 설명을 생략한다.
제2 실시예에 따른 고체 촬상 장치에 따르면, 층내 렌즈(43)를 형성함으로써, 비교적 좁은 개구(37A)라도, 포토다이오드 PDA에의 집광 효율이 향상하여, 감도 저하를 회피할 수 있다. 그 밖에, 제1 실시예와 마찬가지의 화소 구조를 갖고 있으므로, 색 신호의 다이내믹 레인지를 희생시키지 않고 휘도 신호 감도를 개선할 수 있으며, 혼색이 억제되어 색 재현이 향상하는 등, 제1 실시예의 구조에서 설명한 것과 마찬가지의 효과를 발휘한다.
도 10은 도파로 구조를 내장한 본 발명의 제3 실시예에 따른 고체 촬상 장치에 적용되는 구성을 도시한 개략도이다. 본 예에서는 층내 렌즈도 내장한 구성이다. 도 10의 제3 실시예에서는, 도 4와 마찬가지의 화소 구성을 갖고, 백색 화소(2w) 및 각 색 화소(2c)(2r, 2g, 2b) 등의 입사광을 받는 화소는 포토다이오드 PDA로 대표해서 나타내고, 차광 화소(2ls)는 다이오드 Dls로 대표해서 나타낸다. 전술한 도 9와 마찬가지로, 화소를 형성한 상부에는, 층간 절연막(36)을 통해서 다수층의 금속 배선(37)을 형성한 다층 배선층(38)이 형성되고, 그 위에 평탄화막(39)을 통해서 컬러 필터(40) 및 온 칩 렌즈(21)가 형성된다. 최상층의 금속 배선(37)이 차광막을 겸하고 있고, 차광 다이오드 Dls는, 최상층의 금속 배선(37)에 의해 차광된다. 금속 배선의 개구(37A)의 면적은, 온 칩 렌즈(21)의 면적보다 상대적으로 좁게 형성된다.
본 실시예에서는, 수광되는 화소의 포토다이오드 PDA에 대향한 영역, 즉, 다층 배선층(38)의 개구 영역 내에 도파로 구조(44)를 형성한다. 도파로 구조(44)는, 예를 들면, 도 11에 도시하는 바와 같이, 굴절률이 상이한 절연막에 의한 코어부(44a)와 클래드부(44b)를 형성해서 구성할 수 있다. 혹은, 도 12에 도시하는 바와 같이, 다층 배선층(38)의 개구 영역의 측벽에 금속 반사막(45)을 형성해서 구성할 수 있다. 또한, 포토다이오드 PDA에 대향해서 다층 배선층(38)과 컬러 필터(40) 사이에 굴절률이 상이한 절연막, 예를 들면, 실리콘 질화막(41)과 실리콘 산화막(42)에 의한 층내 렌즈(43)를 형성해서 구성된다. 층내 렌즈(43)는 볼록 렌즈, 오목 렌즈 중 어느 쪽이라도 이용할 수 있다. 그 밖의 구성은, 전술한 제1 실시예에서 설명한 것과 마찬가지이므로, 중복 설명을 생략한다. 또한, 층내 렌즈(43)를 생략하고, 도파로 구조(44)만 형성한 구성으로 할 수도 있다.
제3 실시예에 따른 고체 촬상 장치에 따르면, 도파로 구조(44)를 형성함으로써, 좁은 개구(37A)라도, 포토다이오드 PDA에의 집광 효율이 향상하여, 감도 저하를 회피할 수 있다. 그 밖에, 제1 실시예와 마찬가지의 화소 구조를 갖고 있으므로, 색 신호의 다이내믹 레인지를 희생시키지 않고 휘도 신호 감도를 개선할 수 있으며, 혼색이 억제되어 색 재현이 향상하는 등, 전술한 제1 실시예에서 설명한 것과 마찬가지의 효과를 발휘한다.
도 13은, 본 발명에 따른 고체 촬상 장치의 제4 실시예를 도시한 개략도이다. 본 실시예에서는, 차광 화소(2ls)의 다이오드 Dls의 면적을, 백색 화소(2w) 및 각 색 화소(2r, 2g, 2b)의 포토다이오드 중의 적어도 1개의 포토다이오드의 면적보다 작게 해서 구성된다. 본 예에서는, 백색 화소 및 각 색 화소의 포토다이오드 PDw 및 PDc(PDr, PDg, PDb)의 면적보다 작게 해서 구성된다. 그 밖의 구성은, 전술한 도 4의 제1 실시예와 마찬가지이므로, 대응하는 부분에는 동일 부호를 붙여서 중복 설명을 생략한다.
전술한 제1 실시예에서는, 모든 화소의 포토다이오드 및 다이오드가 정방 배열인 구성을 설명하였다. 그러나, 차광 화소의 다이오드 Dls(Dls1, Dls2)에 대해서는, 반드시 다른 백색 화소 및 각 색 화소의 포토다이오드 PDw 및 PDc와 동일한 포화 전하량일 필요는 없다. 예를 들면, 분광 특성에 의해, 백색의 출력이 녹색의 출력의 2배 정도의 범위에 들어가는 경우, 차광 화소의 다이오드 Dls의 면적을 축소함으로써, 백색과 녹색에서의 포화 신호량의 밸런스를 취할 수 있다.
따라서, 제4 실시예에 따른 고체 촬상 장치에 따르면, 차광 화소의 다이오드 Dls의 면적을 다른 백색 화소 및 각 색 화소의 포토다이오드 PDw 및 PDc의 면적보다 작게 함으로써, 분광 특성에 따라서는, 백색과 다른 적색, 녹색 및 청색의 포화 신호량을 밸런스시킬 수 있다. 차광 화소의 다이오드 Dls의 면적을 축소함으로써, 백색 화소, 각 색 화소 등의 개구 화소의 포토다이오드 PDw 및 PDc의 면적을 증대할 수 있어, 집광 특성의 개선에도 공헌할 수 있다. 차광 화소의 다이오드 Dls의 면적 축소에 의해 빈 영역에는, 포토다이오드 이외의 화소 구성 요소를 배치할 수 있다. 예를 들면, CMOS 이미지 센서인 경우, 화소 트랜지스터를 배치할 수 있다. CCD 이미지 센서인 경우, 수직 시프트 레지스터를 배치할 수 있다. 그 밖에, 색 신호의 다이내믹 레인지를 희생시키지 않고 휘도 신호 감도를 개선할 수 있으며, 혼색이 억제되어 색 재현이 향상하는 등, 전술한 제1 실시예에서 설명한 것과 마찬가지의 효과를 발휘한다.
제4 실시예에서는, 전술한 도 9, 도 10의 층내 렌즈, 도파로 구조 등을 내장하는 구성으로 할 수도 있다.
도 14는, 본 발명의 다른 실시예에 따른 고체 촬상 장치, 소위 CMOS 이미지 센서에 적용되는 개략적인 구성을 도시한다. 본 실시예에 따른 고체 촬상 장치는, 복수의 화소, 본 예에서는 4개의 화소, 즉, 광전 변환 소자인 4개의 포토다이오드에 대하여, 전송 트랜지스터를 제외한 다른 화소 트랜지스터를 공유한 화소 구성의 조(이하, 공유 화소라고 함)를 배열한 경우이다.
본 실시예에 따른 고체 촬상 장치(51)는, 복수의 공유 화소(52)가 규칙성을 갖고 2차원 배열된 촬상부(소위 화소부)(3)와, 촬상부(3)의 주변에 배치된 주변 회로, 즉, 수직 구동부(4), 수평 전송부(5) 및 출력부(6)를 포함한다. 각 공유 화소(32)는, 복수, 본 예에서는 4개의 광전 변환 소자인 포토다이오드 PD와, 4개의 전송 트랜지스터, 1개의 리세트 트랜지스터, 1개의 증폭 트랜지스터 및 1개의 선택 트랜지스터로 구성된다.
공유 화소(52)의 회로 구성에서는, 도 14에 도시하는 바와 같이, 4개의 각 포토트랜지스터 PD(PD1, PD2, PD3, PD4)가, 각각 대응하는 4개의 전송 트랜지스터 Tr11, Tr12, Tr13, Tr14의 소스에 접속되고, 각 전송 트랜지스터 Tr11~Tr14의 드레인이 1개의 리세트 트랜지스터 Tr2의 소스에 접속된다. 각 전송 트랜지스터 Tr1~Tr4와 리세트 트랜지스터 Tr2 사이의 전하-전압 변환 수단으로 공통의 플로팅 디퓨전(FD) 영역은 1개의 증폭 트랜지스터 Tr3의 게이트에 접속된다. 증폭 트랜지스터 Tr3의 소스는 1개의 선택 트랜지스터 Tr4의 드레인에 접속된다. 리세트 트랜지스터 Tr2의 드레인 및 증폭 트랜지스터 Tr3의 드레인은, 전원 전압 공급부에 접속된다. 또한, 선택 트랜지스터 Tr4의 소스가 수직 신호선(8)에 접속된다.
각 전송 트랜지스터 Tr11~Tr14의 게이트에는, 각각 행 전송 신호 φTRG1~TRG4가 인가되고, 리세트 트랜지스터 Tr2의 게이트에는 행 리세트 신호 φRSTφ가 인가되며, 선택 트랜지스터 Tr4의 게이트에는 행선택 신호 φSEL이 인가된다.
수직 구동부(4), 수평 전송부(5), 출력부(6), 기타 등의 구성은, 도 3에서 설명한 것과 마찬가지이므로, 중복 설명을 생략한다.
그리고, 본 실시예의 공유 화소(52)의 평면상의 구성, 즉, 제5 실시예를 도 15a, 도 15b, 도 15c에 도시한다. 본 실시예의 1조의 공유 화소(52)는, 수직 및 수평 각 2화소의 합계 4화소의 공유 구성으로 하고 있다. 이 1조의 공유 화소(52)는, 도 4, 도 5a, 도 5b, 도 5c에서 도시한 1 단위에 상당하고, 적, 녹, 청의 각 색 포토다이오드 중 하나의 색 포토다이오드 PDc와, 1개의 백색 포토다이오드 PDw와, 2개의 차광 다이오드 Dls(Dls1, Dls2)를 포함한다.
본 실시예에서는, 도 15a에 도시하는 바와 같이, 플로팅 디퓨전(FD) 영역을 공유하도록, 중앙부에 공통의 플로팅 디퓨전(FD) 영역(54)이 배치된다. 이 플로팅 디퓨전(FD) 영역(54)을 중앙에 끼우도록, 포토다이오드 PDw, PDc 및 다이오드 Dls1, Dls2가 수직 및 수평으로 2행·2열로 배열된다. 각 전송 게이트 전 극(55)(551, 552, 553, 554)은, 각 포토다이오드의 코너부에 형성된다. 중앙의 플로팅 디퓨전(FD) 영역(54)은, 평면상에서 십자형으로 되는 형상을 갖고, 그 중심이 고농도 영역(본 예에서는 n+영역,)(56), 그 밖의 아암부(arm portions)가 저농도 영역(본 예에서는 n영역)(57)으로서 형성된다. 이 4개의 다이오드 PDw, PDc, PDls1, PDls2에 대하여, 예를 들면, n형의 소스/드레인 영역(30, 30)과 리세트 게이트 전극(26)으로 이루어지는 리세트 트랜지스터 Tr2, n형의 소스 드레인 영역(30, 30)과 증폭 게이트 전극(27)으로 이루어지는 증폭 트랜지스터 Tr3, n형의 소스 드레인 영역(30, 30)과 선택 게이트 전극(28)으로 이루어지는 선택 트랜지스터 Tr4가 공통으로 배치된다.
도 15b(도 15a의 C-C선 상의 단면도) 및 도 15c(도 15a의 D-D선 상의 단면도)의 단면 구조로 도시하는 바와 같이, 포토다이오드 PD는, 도 5b, 도 5c와 마찬가지로, 제1 도전형, 본 예에서는 p형의 반도체 웰 영역(31)에, 전하 축적 영역으로 되는 제2 도전형인 n형의 반도체 영역(32)이 형성되고, 이 n형 반도체 영역(32)의 표면측에 전하 축적 층으로 되는 p형 반도체 영역(33)을 형성해서 구성된다. 소자 분리 영역(23)은 p형 반도체 영역으로 형성된다.
백색 포토다이오드 PDw와 차광 다이오드 Dls(Dls1, Dls2) 사이를 연결하는 오버플로 패스(22)는, 소자 분리 영역(23) 내에 n-영역 혹은 p-영역, 본 예에서는 n-영역을 형성해서 구성된다. 반도체 표면에 화소 트랜지스터가 형성되어 있지 않은 영역 아래 혹은 화소 트랜지스터에 걸쳐 있지 않은 영역에 형성하는 오버플로 패스(22)는, 도 15b, 도 15c에서 도시하는 바와 같이, 얕은 영역에 형성할 수 있 다.
도 15a, 도 15b, 도 15c에서는, 포토다이오드 PD, PDc, PDw, 및 다이오드 Dls(Dls1, Dls2)를, 동일한 면적, 동일한 불순물 농도의 반도체 영역으로 형성하고 있다. 즉, 각 다이오드는, 그 포화 전하량이 동일하게 되도록 구성하고 있다. 그러나, 도 13에서 설명한 바와 같이, 다이오드 Dls 면적을 다른 포토다이오드 PDw, PDc의 면적보다 작게 한 구성으로 할 수도 있다.
제5 실시예에 따른 고체 촬상 장치에서도, 색 신호의 다이내믹 레인지를 희생시키지 않고 휘도 신호 감도를 개선할 수 있으며, 혼색이 억제되어 색 재현이 향상하는 등, 전술한 제1 실시예에서 설명한 것과 마찬가지의 효과를 발휘한다.
또한, 제5 실시예에서는, 전송 게이트 전극(55)(551~554)이 플로팅 디퓨전(FD) 영역(54) 측이 볼록 형상으로 되는 삼각 형상(사다리꼴 형상도 포함함)으로 형성되므로, 포토다이오드의 면적을 확보할 수 있다. 이에 의해, 화소가 미세화되어도, 집광 시에 광 입사가 전송 게이트 전극에 저해받는 일없이, 포화 전하량을 충분히 확보할 수 있다. 전송 게이트의 채널 폭이, 포토다이오드 PD측으로부터 플로팅 디퓨전(FD) 영역(54) 측에서 넓어지므로, 전송 트랜지스터 Tr1의 컷오프 특성, 전하 전송 특성을 양립할 수 있다. 즉, 채널 폭의 변화가 채널부의 전위 변화로 이어지고, 포토다이오드 PD로부터 플로팅 디퓨전 영역(54)측을 향해서 포텐셜이 깊어진다. 따라서, 신호 전하의 전송이 양호하게 된다. 또한, 전송 트랜지스터 Tr1의 오프 시에는 리크 전류가 발생하기 어렵다.
리크 전류가 발생하기 어려운 이유를 설명한다. 채널 폭 W가 일정한 경우, 포토다이오드 PD측과 플로팅 디퓨전(FD)(54) 측에서 채널 전위의 변화량이 동일하다. 따라서, 전송 게이트 온 시에 전송 방향을 정의하기 위해 채널 영역에서 전계를 인가하도록 전위 차가 발생하는 경우, 전송 게이트가 오프시에도 전위차가 상당량 발생하게 된다. 이와 대조적으로, 본 실시예의 전송 게이트에서는, 플로팅 디퓨전(FD)측의 전위 변화가 크므로, 온 시의 포토다이오드 PD측과 플로팅 디퓨전(FD)(54)측의 채널 전위차가 상기와 동일한 것으로 하면, 오프 시의 전위차는 작게 생긴다. 즉, 플로팅 디퓨전(FD)측의 오프 시의 채널의 닫기를 강화할 수 있기 때문에, 리크 전류가 저감된다.
다음으로, 본 발명에 따른 고체 촬상 장치의 제6 실시예를 설명한다. 전술의 각 실시예에서는, 차광 화소에 신호 전하가 누출되지 않는 조도 및/또는 셔터 설정 하에서는, 차광 화소의 신호 전하를 읽어낼 필요가 없다.
따라서, 본 발명의 제6 실시예에 따른 고체 촬상 장치에서는, 차광 화소에 신호 전하가 누출되지 않는 조도 및/또는 셔터 설정 하에서는, 차광 화소의 신호 전하를 읽어내지 않도록 구성된다.
제6 실시예에 따르면, 읽어내는 데이터량은 절반으로 할 수 있다. 이에 의해, 프레임 레이트를 유지하면, 회로 구동 주파수를 반감할 수 있고, 즉, 전력 소비를 억제할 수 있다. 또한, 회로 구동 주파수를 유지하면, 더블 레이트로 화상을 출력할 수 있다. 그 밖에, 색 신호의 다이내믹 레인지를 희생시키지 않고 휘도 신호 감도를 개선할 수 있으며, 혼색이 억제되어 색 재현이 향상하는 등, 전술한 제1 실시예에서 설명한 것과 마찬가지의 효과를 발휘한다.
본 발명에 따른 고체 촬상 장치는, CCD 이미지 센서에도 적용할 수 있다. 도 16a, 도 16b, 도 16c는, 본 발명에 따른 고체 촬상 장치를, 소위 CCD 이미지 센서에 적용한 경우의 제7 실시예를 도시한다. 도 16a, 도 16b, 도 16c는, 촬상부에서의 화소 구성, 특히 1 단위의 화소 구성의 개략적인 구성도이다.
본 실시예의 CCD 이미지 센서는, 도시하지 않지만, 통상과 마찬가지로, 2차원적으로 배열된 복수의 화소와, 각 화소열의 신호 전하를 읽어내어 수직 방향으로 전송하는 CCD 구조의 수직 시프트 레지스터와, 각 수직 시프트 레지스터로부터의 신호 전하를 받아서 수평 방향으로 전송하는 CCD 구조의 수평 시프트 레지스터와, 출력부를 포함한다.
그리고, 본 실시예에서는, 도 16a에 도시하는 바와 같이, 수직 및 수평 각 2개의 합계 4개의 화소를 1 단위로 한다. 즉, 제1 열에 차광 다이오드 Dls1과 색 포토다이오드 PDc(PDr, PDg, PDb)가 반복해서 배열되고, 제2 열에 백색 포토다이오드 PDw와 차광 포토다이오드 Dls2가 반복해서 배열된다. 1 단위의 4개의 다이오드는, 도 4에서 도시하는 것과 마찬가지로, 한 쪽의 대각에 색 포토다이오드 PDc 및 백색 포토다이오드 Pdw가 배열되고, 다른 쪽의 대각에 2개의 차광 다이오드 Dls1 및 Dls2가 배열된다.
색 포토다이오드 PDc는, 수직 방향으로 적색 포토다이오드 PDr, 녹색 포토다이오드 PDg, 청색 포토다이오드 PDb가 순차적으로 반복해서 배열됨과 함께, 촬상부의 전체에서 보았을 때 베이어 배열로 된다. 제1 열의 다이오드 열에 대응해서, 예를 들면, n형의 전송 채널(63)과 게이트 절연막(64)과 전송 전극(65)으로 이루어 지는 제1 열의 수직 시프트 레지스터(61)가 형성되고(도 16b 참조), 제2 열의 포토다이오드에 대응해서, 마찬가지로 전송 채널(63)과 게이트 절연막(64)과 전송 전극(65)으로 이루어지는 제2 열의 수직 레지스터(62)가 형성된다.
각 포토다이오드 PD는 전하 축적 영역으로 되는 예를 들면, n형의 반도체 영역(66)과 그 표면의 p+ 축적 영역(67)을 포함해서 구성된다. 포토다이오드 PD와 수직 전송 레지스터를 포함하는 각 단위 화소간은, 상세 설명은 생략하지만, 예를 들면, p+ 영역으로 이루어지는 채널 스톱 영역과 p형 반도체 웰 영역으로 구분되어 있다.
차광 포토다이오드 Dls1과 색 포토다이오드 PDc의 전하는, 제1 열의 수직 시프트 레지스터(61)에 읽어내어지고, 백색 포토다이오드 PDw와 차광 포토다이오드 Dls2의 전하는, 제2 열의 수직 시프트 레지스터(62)에 읽어내어진다.
1 단위를 구성하는 수직 및 수평 핵 2개의 합계 4개 포토다이오드에서, 제1 열의 차광 포토다이오드 Dls1과 제2 열의 백색 포토다이오드 PDw가 오버플로 패스(22)를 통해서 접속되고, 제2 열에서, 백색 포토다이오드 PDw와 차광 포토다이오드 Dls2가 오버플로 패스(22)를 통해서 접속된다. 수직 전송 레지스터(61)에 걸치는 오버플로 패스(22)는, 도 16b(도 16a의 E-E선 상의 단면)에 도시하는 바와 같이 깊은 위치에 형성되고, 수직 시프트 레지스터(61, 62)에 걸쳐 있지 않는 오버플로 패스(22)는, 도 16c(도 16a의 F-F상의 단면)에 도시하는 바와 같이 얕은 위치에 형성된다. 그 밖의 오버플로 패스(22)의 구성, 온 칩 렌즈, 컬러 필터 등의 구성은, 도 4에서 설명한 것과 마찬가지이므로 설명을 생략한다.
또한, 본 실시예에서의 CCD 이미지 센서에서는, 전술한 차광 다이오드 Dls의 면적을 다른 포토다이오드의 면적보다 작게 하는 구성, 층내 렌즈, 도파로 구조 등 적절히 선택해서 형성하는 것도 가능하다.
제7 실시예에 따른 CCD 이미지 센서에서도, 제1 실시예와 마찬가지의 화소 구조를 갖고 있으므로, 색 신호의 다이내믹 레인지를 희생시키지 않고 휘도 신호 감도를 개선할 수 있으며, 혼색이 억제되어 색 재현이 향상하는 등, 전술한 제1 실시예에서 설명한 것과 마찬가지의 효과를 발휘한다.
상기 예에서는, 각 색 화소로서, 적, 녹, 청의 원색 필터를 이용한 화소의 구성으로 하였지만, 이것에 한하지 않고, 시안(Cy), 마젠타(Mg), 옐로(Ye)의 보색 필터를 이용한 화소의 구성으로 할 수도 있다.
도 17은, 상술한 CMOS형 혹은 CCD형 등의 고체 촬상 장치를 이용한 카메라의 개략적인 구성이다. 도 17을 참조하면, 본 실시예의 카메라(70)는, 광학계(광학 렌즈)(71)와, 고체 촬상 장치(72)와, 신호 처리 회로(73)를 갖고 이루어진다. 고체 촬상 장치(72)는, 상술한 실시예 중 어느 하나, 바람직하게는 제1, 제4 실시예의 화소 구성을 갖는 고체 촬상 장치 등이 적용된다. 본 실시예의 카메라(70)는, 광학계(71)와, 고체 촬상 장치(72) 및 신호 처리 회로(73)가 모듈화한 카메라 모듈의 형태를 포함한다. 광학계(71)는, 피사체로부터의 상광(입사광)을 고체 촬상 장치(72)의 촬상면 상에 결상시킨다. 이에 의해, 고체 촬상 장치(72)의 광전 변환 소자에서 일정 기간 신호 전하가 축적된다. 신호 처리 회로(73)는, 고체 촬상 장치(72)의 출력 신호에 대하여 여러 가지의 신호 처리를 실시해서 출력한다.
본 실시예의 카메라에 따르면, 본 발명의 일 실시예에 따른 고체 촬상 장치를 구비하므로, 고감도 또한 고전력의 화상이 얻어진다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상술한 도 17의 카메라 혹은 카메라 모듈을 구비한 전자 기기, 예를 들면, 휴대 기기 등을 구성할 수 있다.
당업자는, 첨부된 청구항들 또는 그 동등물의 범위 내에 속하는 한 설계 요구 사항 및 다른 요인들에 따라, 다양한 변경, 조합, 부조합 및 변형이 발생할 수 있음을 안다.
도 1은 이미지 센서 내에 백색 화소를 포함하는 종래 기술의 화소 구성의 개략도.
도 2는 상기 종래 기술의 문제점을 도시하기 위한 것으로, 이미지 센서 내에 포함된 다른 종래 기술의 화소 구성의 주요 부분의 개략도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 고체 촬상 장치에 적용되는 구성을 일반적으로 도시한 도면.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 촬상부의 주요부를 도시하는 개략도.
도 5a는 본 발명의 제1 실시예에 따른 고체 촬상 장치에 적합한 1 단위에 포함된 화소의 개략적인 구성 평면도.
도 5b는 도 5a의 A-A선 상의 단면도.
도 5c는 도 5a의 B-B선 상의 단면도.
도 6a는 본 발명의 제1 실시예에 따른 고체 촬상 장치에 적합한 1 단위에 포함된 화소의 전자 구성을 도시한 개략도.
도 6b는 도 6a의 구성의 포화 전하 및 출력 신호 레인지를 도시한 포텐셜도.
도 7a는 비교를 위한 것으로, 1 단위에 포함된 화소의 전자 구성을 도시한 개략도.
도 7b는 도 7a의 구성의 포화 전하 및 출력 신호 레인지를 도시한 포텐셜도.
도 8a는 본 발명의 제1 실시예에 따른 고체 촬상 장치에 적합한 1 단위에 포함된 백색 포토다이오드와 차광 포토다이오드와 오버플로 패스의 단면도.
도 8b는 도 8a의 x-x선 상의 단면도에 개략적으로 도시된 구성의 동작을 도시한 포텐셜도.
도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 촬상부의 주요부를 도시하는 개략도.
도 10은 본 발명의 제3 실시예에 따른 촬상부의 주요부를 도시하는 개략도.
도 11은 본 발명의 제3 실시예에 따른 도파로 구조의 일례를 도시한 촬상부의 주요부의 개략도.
도 12는 본 발명의 제3 실시예에 따른 도파로 구조의 다른 예를 도시하는 촬상부의 주요부의 개략도.
도 13은 본 발명의 제4 실시예에 따른 촬상부의 주요부를 도시하는 개략도.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 고체 촬상 장치에 적용되는 다른 구성을 도시하는 개략적인 구성도.
도 15a는 본 발명의 제5 실시예에 따른 고체 촬상 장치에 적합한 1 단위에 포함되는 화소의 개략적인 구성 평면도.
도 15b는 도 15a의 C-C선 상의 단면도.
도 15c는 도 15a의 D-D선 상의 단면도.
도 16a는 본 발명의 제7 실시예에 따른 1 단위에 포함된 화소의 개략적인 구성 평면도.
도 16b는 도 16a의 E-E선 상의 단면도.
도 16c는 도 16a의 F-F선 상의 단면도.
도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라를 도시하는 개략적인 구성도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1, 51 : 고체 촬상 장치
2 : 화소
3 : 촬상부
4 : 수직 구동부
5 : 수평 전송부
6 : 출력부
PD, PD1~PD4 : 광전 변환 소자
PDw : 백색 광전 변환 소자
PDc : 색 광전 변환 소자
PGls (PDls1, PDls2) : 차광 다이오드 소자
28 : 플로팅 디퓨전(FD) 영역
22 : 오버플로 패스
Tr1~Tr4 : 화소 트랜지스터
61, 62 : 수직 전송 레지스터

Claims (20)

  1. 소자군(a group of elements)을 포함하는 촬상부 - 상기 소자군은, 제1 파장 영역, 제2 파장 영역 및 제3 파장 영역의 각각의 광 신호를 전기 신호로 변환하는 색 광전 변환 소자와, 가시광 영역의 전체 및 적외광 영역의 일부를 포함하는 파장 영역의 광 신호를 전기 신호로 변환하는 백색 광전 변환 소자와, 차광된 차광 다이오드 소자를 포함함 - 와,
    상기 촬상부 주위에 배치된 주변 회로를 포함하고,
    상기 촬상부에서, 1개의 색 광전 변환 소자에 대하여 백색 광전 변환 소자와 차광 다이오드 소자를 포함해서 1 단위가 구성되고, 상기 1 단위 내에서, 상기 백색 광전 변환 소자가 상기 차광 다이오드 소자에 오버플로 패스(overflow path)를 통해서 전기적으로 접속되는 고체 촬상 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    수직 및 수평으로 각각 2개의 소자들을 포함해서, 합계 4개의 소자를 1 단위로 구성하고 - 제1 소자는 백색 광전 변환 소자이고, 제2 소자는 1개의 색 광전 변환 소자이고, 제3 소자는 차광 다이오드 소자이고, 제4 소자는 다른 차광 다이오드 소자임 - ,
    상기 1 단위 내에서, 1개의 색 광전 변환 소자의 대각에 상기 백색 광전 변환 소자가 배치되고,
    남은 2개의 차광 다이오드 소자가 오버플로 패스를 통해서 상기 백색 광전 변환 소자에 서로 전기적으로 접속되는 고체 촬상 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 색 광전 변환 소자의 군이 베이어 배열(Bayer arrangement)을 형성하도록 배치되는 고체 촬상 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 촬상부가, 상기 1개의 색 광전 변환 소자 및 백색 광전 변환 소자에 각각 공간적으로 대응하고 경사진 화소 배열(slant pixel arrangement)을 형성하도록 배치된 온 칩 렌즈를 더 포함하는 고체 촬상 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 촬상부가 집광 구조로서 층내 렌즈를 더 포함하는 고체 촬상 장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 촬상부가 집광 구조로서 광 도파로를 더 포함하는 고체 촬상 장치.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 차광 다이오드 소자의 면적이, 상기 색 광전 변환 소자들 및 상기 백색 광 전 변환 소자 중의 적어도 1개의 면적보다 작은 고체 촬상 장치.
  8. 제4항에 있어서,
    상기 촬상부에서, 플로팅 디퓨전 영역, 증폭 트랜지스터, 리세트 트랜지스터는 복수의 소자간에 공유되도록 배치되는 고체 촬상 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 1 단위는 1개의 백색 광전 변환 소자와 2개의 차광 다이오드 소자를 포함하는 고체 촬상 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    색 광전 변환 소자의 군이 베이어 배열을 형성하도록 배치되는 고체 촬상 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 촬상부가 상기 1개의 색 광전 변환 소자 및 백색 광전 변환 소자에 서로 공간적으로 대응하고 경사진 화소 배열을 형성하도록 배치된 온 칩 렌즈를 더 포함하는 고체 촬상 장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 촬상부가 집광 구조로서 층내 렌즈를 더 포함하는 고체 촬상 장치.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 촬상부가, 집광 구조로서 광 도파로를 더 포함하는 고체 촬상 장치.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 차광 다이오드 소자의 면적이, 상기 색 광전 변환 소자 및 상기 백색 광전 변환 소자 중의 적어도 1개의 면적보다 작은 고체 촬상 장치.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 제1 파장 영역이 청색 필터의 파장 영역이고, 제2 파장 영역이 녹색 필터의 파장 영역이며, 제3 파장 영역이 적색 필터의 파장 영역인 고체 촬상 장치.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 제1 파장 영역이 시안 색(cyan color) 필터의 파장 영역이고, 제2 파장 영역이 마젠타 색(magenta color) 필터의 파장 영역이며, 제3 파장 영역이 옐로 색(yellow color) 필터의 파장 영역인 고체 촬상 장치.
  17. 고체 촬상 장치와,
    상기 고체 촬상 장치에 포함되는 광전 변환 소자에 입사광을 유도하는 광학 계와,
    상기 고체 촬상 장치로부터의 출력 신호를 처리하는 신호 처리 회로를 포함하고,
    상기 고체 촬상 장치는 광전 변환 소자군을 포함하고 - 상기 광전 변환 소자군은, 제1 파장 영역, 제2 파장 영역 및 제3 파장 영역의 각각의 광 신호를 전기 신호로 변환하는 색 광전 변환 소자와, 가시광 영역의 전체 및 적외광 영역의 일부를 포함하는 파장 영역의 광 신호를 전기 신호로 변환하는 백색 광전 변환 소자와, 차광된 차광 다이오드 소자를 포함함 - ,
    1개의 색 광전 변환 소자에 대하여 백색 광전 변환 소자와 차광 다이오드 소자를 포함해서 1 단위가 구성되고, 상기 1 단위 내에서, 상기 백색 광전 변환 소자가 상기 차광 다이오드 소자에 오버플로 패스를 통해서 전기적으로 접속되는 카메라.
  18. 제17항에 있어서,
    수직 및 수평으로 각각 2개의 소자들을 포함해서, 합계 4개의 소자를 1 단위로 구성하고, 제1 소자는 백색 광전 변환 소자이고, 제2 소자는 1개의 색 광전 변환 소자이고, 제3 소자는 차광 다이오드 소자이고, 제4 소자는 다른 차광 다이오드 소자이며, 상기 1 단위 내에서, 1개의 색 광전 변환 소자의 대각에 상기 백색 광전 변환 소자가 배치되고, 2개의 차광 다이오드 소자가 오버플로 패스를 통해서 상기 백색 광전 변환 소자에 서로 전기적으로 접속되는 카메라.
  19. 제18항에 있어서,
    색 광전 변환 소자의 군이 베이어 배열을 형성하도록 배치되는 카메라.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 고체 촬상 장치는 상기 색 광전 변환 소자 및 백색 광전 변환 소자에 서로 공간적으로 대응하고 경사진 화소 배열을 형성하도록 배치된 온 칩 렌즈를 더 포함하는 카메라.
KR1020090015727A 2008-02-26 2009-02-25 고체 촬상 장치 및 카메라 KR101497715B1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008045213A JP5262180B2 (ja) 2008-02-26 2008-02-26 固体撮像装置及びカメラ
JPJP-P-2008-045213 2008-02-26

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20090092241A KR20090092241A (ko) 2009-08-31
KR101497715B1 true KR101497715B1 (ko) 2015-03-04

Family

ID=40997916

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020090015727A KR101497715B1 (ko) 2008-02-26 2009-02-25 고체 촬상 장치 및 카메라

Country Status (5)

Country Link
US (1) US7990444B2 (ko)
JP (1) JP5262180B2 (ko)
KR (1) KR101497715B1 (ko)
CN (1) CN101521216B (ko)
TW (1) TWI381521B (ko)

Families Citing this family (57)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5085140B2 (ja) * 2007-01-05 2012-11-28 株式会社東芝 固体撮像装置
JP4747154B2 (ja) * 2007-11-22 2011-08-17 富士フイルム株式会社 固体撮像素子の駆動方法、固体撮像素子、及び撮像装置
JP4618342B2 (ja) * 2008-05-20 2011-01-26 日本テキサス・インスツルメンツ株式会社 固体撮像装置
TWI422020B (zh) * 2008-12-08 2014-01-01 Sony Corp 固態成像裝置
WO2010103814A1 (ja) * 2009-03-11 2010-09-16 パナソニック株式会社 固体撮像装置
JP5402349B2 (ja) * 2009-07-23 2014-01-29 ソニー株式会社 固体撮像装置とその駆動方法、及び電子機器
US8619163B2 (en) 2009-09-18 2013-12-31 Canon Kabushiki Kaisha Solid state imaging using a correction parameter for correcting a cross talk between adjacent pixels
JP5436114B2 (ja) * 2009-09-18 2014-03-05 キヤノン株式会社 撮像システム
JP5539105B2 (ja) 2009-09-24 2014-07-02 キヤノン株式会社 光電変換装置およびそれを用いた撮像システム
JP2011129975A (ja) * 2009-12-15 2011-06-30 Sony Corp 撮像装置および欠陥検出方法
JP5585208B2 (ja) * 2010-05-20 2014-09-10 ソニー株式会社 固体撮像装置及び電子機器
US20110317048A1 (en) 2010-06-29 2011-12-29 Aptina Imaging Corporation Image sensor with dual layer photodiode structure
JP5783741B2 (ja) * 2011-02-09 2015-09-24 キヤノン株式会社 固体撮像装置、及び固体撮像装置の製造方法
US8742525B2 (en) * 2011-03-14 2014-06-03 Sony Corporation Solid-state imaging device, method of manufacturing solid-state imaging device, and electronic apparatus
JP5768424B2 (ja) * 2011-03-22 2015-08-26 ソニー株式会社 表示装置
JP2012222742A (ja) * 2011-04-13 2012-11-12 Sony Corp 撮像素子および撮像装置
CN103503438A (zh) 2011-05-24 2014-01-08 索尼公司 固态图像拾取装置和相机系统
EP2592837A1 (en) * 2011-11-10 2013-05-15 Research In Motion Limited Apparatus and associated method for forming color camera image
JP6172888B2 (ja) * 2012-01-18 2017-08-02 キヤノン株式会社 撮像装置および撮像システム
JP5943655B2 (ja) * 2012-03-12 2016-07-05 キヤノン株式会社 画像処理装置、焦点検出装置、および、画像処理プログラム
US8946849B2 (en) * 2012-05-15 2015-02-03 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. BSI image sensor chips with separated color filters and methods for forming the same
US9232159B2 (en) * 2012-09-20 2016-01-05 Semiconductor Components Industries, Llc Imaging systems with crosstalk calibration pixels
KR101744761B1 (ko) * 2012-11-30 2017-06-09 한화테크윈 주식회사 영상처리장치 및 방법
JP6231741B2 (ja) 2012-12-10 2017-11-15 キヤノン株式会社 固体撮像装置およびその製造方法
JP6238546B2 (ja) * 2013-04-08 2017-11-29 キヤノン株式会社 光電変換装置および撮像システム
KR102025184B1 (ko) * 2013-07-31 2019-09-25 엘지디스플레이 주식회사 데이터 변환 장치 및 이를 이용한 디스플레이 장치
KR102071325B1 (ko) * 2013-09-27 2020-04-02 매그나칩 반도체 유한회사 조도와 물체의 거리를 측정하는 광 센서
JP2015088691A (ja) * 2013-11-01 2015-05-07 ソニー株式会社 固体撮像装置およびその製造方法、並びに電子機器
JP6233188B2 (ja) * 2013-12-12 2017-11-22 ソニー株式会社 固体撮像素子およびその製造方法、並びに電子機器
JP6242211B2 (ja) * 2013-12-26 2017-12-06 キヤノン株式会社 撮像装置および撮像システム
JP2015146304A (ja) * 2014-02-04 2015-08-13 ソニー株式会社 表示装置、および電子機器
US9548336B2 (en) 2014-04-24 2017-01-17 Samsung Electronics Co., Ltd. Image sensors and electronic devices including the same
JP2016058818A (ja) * 2014-09-08 2016-04-21 キヤノン株式会社 撮像装置及び撮像システム
TWI552594B (zh) 2014-10-27 2016-10-01 聯詠科技股份有限公司 用於影像感測裝置的色彩濾波陣列及其製造方法
CN105635699B (zh) * 2014-11-06 2019-10-18 联咏科技股份有限公司 用于图像传感装置的色彩滤波阵列及其制造方法
FR3030884B1 (fr) * 2014-12-19 2016-12-30 Stmicroelectronics (Grenoble 2) Sas Structure de pixel a multiples photosites
FR3030885B1 (fr) * 2014-12-22 2017-12-22 E2V Semiconductors Capteur d'image en couleurs avec pixels blancs et pixels colores
CN105988215B (zh) * 2015-02-15 2020-03-06 宁波舜宇光电信息有限公司 一种多光谱模组成像系统及其制造方法和应用
CN104735327B (zh) * 2015-04-08 2019-07-26 联想(北京)有限公司 成像装置和成像方法
JP2015146465A (ja) * 2015-04-30 2015-08-13 キヤノン株式会社 光電変換装置
KR102348760B1 (ko) * 2015-07-24 2022-01-07 삼성전자주식회사 이미지 센서 및 그에 따른 신호 처리 방법
KR102460175B1 (ko) 2015-08-21 2022-10-28 삼성전자주식회사 쉐어드 픽셀 및 이를 포함하는 이미지 센서
JP6782431B2 (ja) * 2016-01-22 2020-11-11 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 撮像装置
JP6805766B2 (ja) * 2016-02-26 2020-12-23 株式会社リコー 撮像装置及び撮像システム
KR20180086722A (ko) * 2017-01-23 2018-08-01 삼성전자주식회사 이미지 센서 및 이를 포함한 전자 장치
JP6351789B2 (ja) * 2017-04-27 2018-07-04 キヤノン株式会社 光電変換装置
JP2019012968A (ja) * 2017-06-30 2019-01-24 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 固体撮像装置、及び電子機器
JP6506814B2 (ja) * 2017-10-18 2019-04-24 キヤノン株式会社 固体撮像装置およびカメラ
WO2019093479A1 (ja) 2017-11-09 2019-05-16 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 固体撮像装置、および電子機器
KR102501604B1 (ko) * 2017-11-22 2023-02-17 소니 세미컨덕터 솔루션즈 가부시키가이샤 고체 촬상 소자 및 전자기기
CN108415188B (zh) * 2018-05-02 2021-11-16 上海中航光电子有限公司 一种液晶显示面板、显示装置及其指纹解锁方法
CN109151281A (zh) * 2018-09-26 2019-01-04 中国计量大学 一种获得深度信息的像素孔径偏移相机
KR102660132B1 (ko) * 2018-12-11 2024-04-25 소니 세미컨덕터 솔루션즈 가부시키가이샤 고체 촬상 장치 및 전자 기기
JP7355408B2 (ja) * 2019-12-27 2023-10-03 株式会社ジェイエイアイコーポレーション 撮像装置
US11284045B2 (en) * 2020-04-22 2022-03-22 OmniVision Technologies. Inc. Image sensor with shifted color filter array pattern and bit line pairs
JP2022148841A (ja) * 2021-03-24 2022-10-06 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 撮像素子及び撮像装置
TWI773355B (zh) * 2021-06-02 2022-08-01 晶相光電股份有限公司 影像感測器及其製造方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007104178A (ja) * 2005-10-03 2007-04-19 Konica Minolta Photo Imaging Inc 撮像素子および撮像装置
JP2007267228A (ja) * 2006-03-29 2007-10-11 Canon Inc 画像処理装置及び画像処理方法
JP2007287891A (ja) * 2006-04-14 2007-11-01 Sony Corp 固体撮像装置

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5499111A (en) * 1991-08-06 1996-03-12 Matsushita Graphic Communication Systems, Inc. Image signal processing apparatus
US6278490B1 (en) * 1996-05-23 2001-08-21 Olympus Optical Co., Ltd. Exposure control for an image pickup apparatus that uses an electronic flash
JP4517493B2 (ja) 2000-10-18 2010-08-04 ソニー株式会社 固体撮像素子及びその信号処理方法
JP4270742B2 (ja) * 2000-11-30 2009-06-03 Ｎｅｃエレクトロニクス株式会社 固体撮像装置
JP3988457B2 (ja) 2001-12-25 2007-10-10 ソニー株式会社 撮像装置及び固体撮像素子の信号処理方法
JP4159307B2 (ja) 2002-04-23 2008-10-01 富士フイルム株式会社 撮像画像の再現方法
TWI253845B (en) * 2005-02-03 2006-04-21 Benq Corp Scanner and scan module thereof
JP4984634B2 (ja) 2005-07-21 2012-07-25 ソニー株式会社 物理情報取得方法および物理情報取得装置
US8319166B2 (en) * 2006-01-18 2012-11-27 National University Corporation Shizuoka University Solid-state image pick-up device and pixel signal readout method having dual potential well, dual transfer gate electrode and dual floating-diffusion region for separately transferring and storing charges respectively
JP4193874B2 (ja) * 2006-05-25 2008-12-10 ソニー株式会社 固体撮像装置とその製造方法、及びカメラモジュール
JP5106870B2 (ja) * 2006-06-14 2012-12-26 株式会社東芝 固体撮像素子
JP2008078922A (ja) * 2006-09-20 2008-04-03 Toshiba Corp 固体撮像装置
US8111286B2 (en) * 2006-09-28 2012-02-07 Fujifilm Corporation Image processing apparatus, endoscope, and computer readable medium
JP4396684B2 (ja) * 2006-10-04 2010-01-13 ソニー株式会社 固体撮像装置の製造方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007104178A (ja) * 2005-10-03 2007-04-19 Konica Minolta Photo Imaging Inc 撮像素子および撮像装置
JP2007267228A (ja) * 2006-03-29 2007-10-11 Canon Inc 画像処理装置及び画像処理方法
JP2007287891A (ja) * 2006-04-14 2007-11-01 Sony Corp 固体撮像装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN101521216B (zh) 2011-01-26
JP5262180B2 (ja) 2013-08-14
JP2009206210A (ja) 2009-09-10
TWI381521B (zh) 2013-01-01
US7990444B2 (en) 2011-08-02
CN101521216A (zh) 2009-09-02
KR20090092241A (ko) 2009-08-31
TW200947688A (en) 2009-11-16
US20090213256A1 (en) 2009-08-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101497715B1 (ko) 고체 촬상 장치 및 카메라
US11282881B2 (en) Solid-state imaging device and method of manufacturing the same, and imaging apparatus
US7138618B2 (en) Solid-state image pickup device and image pickup camera
KR102134489B1 (ko) 고체 촬상 장치, 촬상 장치
KR101068698B1 (ko) 고체 촬상 장치
KR101504598B1 (ko) 고체촬상장치 및 카메라 모듈
US7859027B2 (en) Back irradiating type solid state imaging device
JP4946147B2 (ja) 固体撮像装置
KR20230093074A (ko) 반도체 장치 및 전자 기기
EP1331670A2 (en) Solid state image pickup device with two photosensitive fields per one pixel
JP2009277798A (ja) 固体撮像装置及び電子機器
KR20080037554A (ko) 고체 촬상 장치 및 전자 장치
KR100837454B1 (ko) 고체 촬상 장치
JP4915127B2 (ja) 固体撮像装置
US20140285691A1 (en) Solid state imaging device
JP4444990B2 (ja) 固体撮像装置

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180219

Year of fee payment: 4