KR20110055393A - 고체 촬상 장치와 그 제조 방법 및 전자 기기 - Google Patents

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KR20110055393A
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photoelectric conversion
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light
solid
readout circuit
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히로유키 오키타
토시타카 카와시마
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소니 주식회사
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Abstract

고체 촬상 장치는: 기판의 촬상면의 상방에 마련되어 있는 광전 변환부; 및 상기 촬상면에서 상기 광전 변환부의 아래쪽에 마련되어 있는 판독 회로부를 포함하고, 상기 광전 변환부는, 입사광을 수광하여 신호 전하를 생성하는 광전 변환막과, 상기 광전 변환막을 사이에 끼우는 제 1의 전극 및 제 2의 전극을 포함하고, 상기 제 1의 전극과 상기 광전 변환막과 상기 제 2의 전극이 상기 촬상면에 서 상방으로 순차적으로 적층되고, 상기 판독 회로부의 각각은, 상기 제 1의 전극에 전기적으로 접속되고, 상기 광전 변환부에 생성된 신호 전하를 판독하는 판독 회로와, 접지되고 있는 그라운드 전극을 포함하고, 상기 그라운드 전극은, 상기 촬상면에서, 상기 판독 회로와 상기 제 1의 전극과의 사이에 끼여 있다.

Description

고체 촬상 장치와 그 제조 방법 및 전자 기기{SOLID-STATE IMAGING DEVICE AND METHOD FOR MANUFACTURING SOLID-STATE IMAGING DEVICE, AND ELECTRONIC DEVICE}
본 발명은, 고체 촬상 장치와 그 제조 방법 및 전자 기기에 관한 것이다.
디지털 비디오 카메라, 디지털 카메라 등의 전자 기기는, 고체 촬상 장치를 포함한다. 예를 들면, 고체 촬상 장치로서, CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)형 이미지 센서, CCD(Charge Coupled Device)형 이미지 센서를 포함한다.
고체 촬상 장치는, 반도체 기판의 촬상면에, 복수의 픽셀이 매트릭스 모양으로 배열되어 있다. 복수의 픽셀의 각각에는, 광전 변환부가 마련되어 있다. 예를 들면, 포토 다이오드가 광전 변환부로서 마련되어 있다.
고체 촬상 장치 중, CMOS형 이미지 센서는, 광전 변환부 외에, 픽셀 트랜지스터 등의 반도체 소자를 포함하는 픽셀을 구비한다. 픽셀 트랜지스터는, 광전 변환부에 의해 생성된 신호 전하를 판독하고, 신호선에 전기 신호로서 출력하도록, 복수의 트랜지스터가 구성되어 있다.
고체 촬상 장치에 있어서, 광전 변환부는, 컬러 필터 등의 광학 요소를 통해 입사한 빛을 수광면에서 수광하고 광전 변환하는 것에 의해, 신호 전하를 생성한다.
예를 들면, 적, 녹, 청색의 3 원색의 컬러 필터가 각 픽셀에 대응하여 촬상면을 따라 배치되어 있고, 그 각 색의 컬러 필터에 의해 착색된 각 착색광을, 각 픽셀에서, 광전 변환부가 수광한다. 즉, 적색의 컬러 필터가 상방에 설치된 픽셀에 착안하면, 피사체 상(object image)으로서 입사한 빛 중, 녹색과 청색의 성분의 빛을 흡수하고 적색 성분의 빛만이 적색의 컬러 필터를 투과하고, 그 아래쪽에서, 투과한 적색광을 광전 변환부가 수광한다.
고체 촬상 장치는, 소형화됨과 동시에, 픽셀 수의 증가가 요구되고 있다. 이 때문에, 1개의 픽셀의 사이즈가, 점점, 작아지기 때문에, 충분한 광량을 수광하는 것이 곤란해지고 있으며, 그에 따라, 촬상 화상의 화상 품질의 향상이 용이하지 않다.
이와 같은 문제점을 해소하기 위해, 광전 변환막 적층형이 제안되고 있다. 광전 변환막 적층형은, 촬상면을 따른 방향에 각 색의 광전 변환부가 배치되지 않고, 각 색의 빛을 선택적으로 수광하는 광전 변환부가, 촬상면에 대하여 수직인 방향으로 적층되어 있다. 예를 들면, 입사광에 포함된 3 원색의 빛의 각각을, 순차적으로, 수광하도록, 유기 재료의 광전 변환막이, 3층 적층되어 있다(예를 들면, 일본 특개2004-335626호 공보, 일본 특개2005-347356호 공보, 일본 특개2005-353626호 공보, 특개2003-234460호 공보, 및 『FUJIFILM RESEARCH & DEVELOPMENT의 IHAMA 등에 의한 "CMOS Image Sensor with Stacked Organic Photoelectric Conversion Layers" (No. 52-2007), p. 3-6』 참조).
이 광전 변환막 적층형에서는, 상방에 설치된 광전 변환막에서, 입사광의 일부가 흡수되고, 광전 변환이 행해진다. 그리고, 위쪽에 설치된 광전 변환막에서 흡수되지 않은 빛의 일부가, 그 아래쪽에 위치한 다른 광전 변환막에 의해 흡수되고, 광전 변환이 행해진다. 예를 들면, 최상층의 광전 변환막이 청색의 빛을 흡수하고, 중간의 광전 변환막이 녹색의 빛을 흡수하고, 최하층의 광전 변환막이 적색의 빛을 흡수한다. 그리고, 각 광전 변환막에 있어서는, 광전 변환이 행해지고 신호 전하가 생성된다.
이처럼, "광전 변환막 적층형"은, 각 픽셀 위치에서, 한 색의 착색광 뿐만 아니라, 복수 색의 착색광의 각각이 수광된다. 따라서, 빛의 이용 효율을 향상시킬 수 있고, 그에 따라, 소형화를 용이하게 실현할 수 있다. 구체적으로는, 광전 변환막 적층형의 고체 촬상 장치는, 촬상면을 따라 적색, 녹색, 청색의 3 원색의 컬러 필터가 배치되어 있는 경우와 비교하여, 빛의 이용 효율이 3 배가 되기 때문에, 1 픽셀마다의 면적을, 예를 들면, 1/3로 하는 것이 가능하다.
"광전 변환막 적층형"의 CMOS형 이미지 센서에 있어서는, 각 착색광을 수광하는 각 광전 변환막에서 생성된 신호 전하를 판독하기 위해, 트랜지스터 등의 반도체 소자가, 기판의 표면에, 집적되어 형성되어 있다.
이처럼 복수 색(예를 들면, 3 원색)에 대한 트랜지스터를, 기판의 표면에 나열하여 형성하고 있기 때문에, 이러한 트랜지스터가 기판에서 점유하는 면적이 폭넓게 되고, 소형화를 실현하는 것이 곤란한 경우가 있다.
이 문제점을 해소하기 위해, 복수 색에 대한 트랜지스터를 기판의 표면에 집적하여 설치하지 않고, 각 색의 광전 변환막의 바로 아래에, 전하를 판독하기 위한 판독 회로부를 설치하는 것이 제안되어 있다(예를 들면, CMC Publishing Co., Ltd의 J. OHTA 등에 의한 "The latest trend in COMS image sensors", 2007년 4월, p.119 참조).
도 8과 도 9는, 광전 변환막 적층형의 CMOS형 이미지 센서의 개요를 나타내는 도면이다. 도 8은, 단면을 나타내고 있고, 도 9는, 도 8의 일부를 확대하여 나타내고 있다.
도 8에 도시된 바와 같이, 광전 변환막 적층형의 CMOS형 이미지 센서(1J)는, 적색용 광전 변환부(201RJ)와, 녹색용 광전 변환부(201GJ)와, 청색용 광전 변환부(201BJ)를 포함한다. 이 밖에, CMOS형 이미지 센서(1J)는, 적색용 판독 회로부(202RJ)와, 녹색용 판독 회로부(202GJ)와, 청색용 판독 회로부(202BJ)를 포함한다.
광전 변환막 적층형의 CMOS형 이미지 센서(1J)를 구성하는 각 부분은, 도 8에 나타낸 바와 같이, 기판(101J) 위에 마련되어 있다.
구체적으로는, 도 8에 나타내도록, 적색용 판독 회로부(202RJ)와, 적색용 광전 변환부(201RJ)가, 반도체로 된 기판(101J)의 윗면에, 순차적으로, 마련되어 있다. 그리고, 이 윗면에, 녹색용 판독 회로부(202GJ)와, 녹색용 광전 변환부(201GJ)가, 순차적으로, 마련되어 있다. 그리고, 또한, 이 윗면에, 청색용 판독 회로부(202BJ)와, 청색용 광전 변환부(201BJ)가, 순차적으로, 마련되어 있다.
도 9에 도시된 바와 같이, 녹색용 광전 변환부(201GJ)는, 녹색용 유기 광전 변환막(210GJ)과, 픽셀 전극(211GJ)과, 공통 전극(212GJ)을 포함한다.
녹색용 유기 광전 변환막(210GJ)은, 입사광에 포함된 녹색 성분의 빛을 흡수하고, 광전 변환하는 것에 의해, 신호 전하가 생기도록 구성되어 있다. 여기에서는, 도 9에 도시된 바와 같이, 녹색용 유기 광전 변환막(210GJ)은, 녹색용 판독 회로부(202GJ)의 윗면에서, 픽셀 전극(211GJ)과 공통 전극(212GJ) 사이에 끼여 있다.
그리고, 픽셀 전극(211GJ)과 공통 전극(212GJ) 각각은, 투명 전극이고, 빛이 투과하도록 구성되어 있다. 픽셀 전극(211GJ)은, 복수의 픽셀(P)에 대응하도록 복수 개가 갭(도시하지 않음)을 사이에 두고 배치되어 있다. 또한, 공통 전극(212GJ)은, 녹색용 유기 광전 변환막(210GJ)을 통해, 복수의 픽셀 전극(211GJ)에 대면하도록, 일체로 마련되어 있다.
그리고, 도 9에 도시된 바와 같이, 녹색용 판독 회로부(202GJ)는, TFT(220GJ)를 포함하고, TFT(220GJ)가 절연막(SZ1G) 위에 마련되어 있다. TFT(220GJ)는, 반도체층(221GJ)과 게이트 절연막(222GJ)과 게이트 전극(223GJ)을 포함하고, 예를 들면, 보텀 게이트형 구조가 되도록 구성되어 있다. TFT(220GJ)에서, 반도체층(221GJ)은, 채널 영역(224CG)을 사이에 끼우도록, 소스(224SG)와 드레인(224DG)이 마련되어 있다. 반도체층(221GJ)에서, 소스(224SG)는 소스 전극(225SG)에 접속되고, 드레인(224DG)는 드레인 전극(225DG)에 접속된다. 그리고, TFT(220GJ)는, 층간 절연막(SZ2G)으로 피복되고, 콘택트(CT)를 통해, 소스 전극(225SG)이 픽셀 전극(211GJ)에 전기적으로 접속된다.
상기의 광전 변환막 적층형의 CMOS형 이미지 센서(1J)에서, 입사광이 각 픽셀(P)에 입사한 때에는, 각 광전 변환부(201RJ, 201GJ, 201BJ)에서 신호 전하가, 순차적으로, 생성된다.
구체적으로는, 청색용 광전 변환부(201BJ)에서는, 입사광에 포함된 청색 성분의 광량에 따른 신호 전하가 생성된다. 녹색용 광전 변환부(201GJ)에서는, 입사광에 포함된 녹색 성분의 광량에 따른 신호 전하가 생성된다. 적색용 광전 변환부(201RJ)에서는, 입사광에 포함된 적색 성분의 광량에 따른 신호 전하가 생성된다.
각 광전 변환부(201RJ, 201GJ, 201BJ)에 있어서는, 픽셀 전극(211GJ 등)과 공통 전극(212GJ 등)과의 사이에 전압이 인가되고, 각 광전 변환막(210GJ 등)으로부터 각 판독 회로부(202GJ 등)로, 신호 전하가 판독된다.
상기와 같이, 각 광전 변환부(201GJ 등)에서, 각 광전 변환막(210GJ 등)은, 픽셀 전극(211GJ 등)과 공통 전극(212GJ 등)과의 사이에, 전압이 인가된다. 즉, 각 광전 변환막(210GJ 등)은, 이른바 pn 접합의 포토 다이오드에 역바이어스 전압이, 걸린 상태가 된다. 이 때문에, 이 광전 변환막(210GJ 등)에 인가된 전압이, TFT(220GJ 등)에 대하여 악영향을 미치는 경우가 있다. 즉, 각 유기 광전 변환막(210GJ 등)에의 인가 전압에 의해, TFT(220GJ 등)의 게이트에 전압이 인가된 상태와 동일한 상태가 되는 경우가 있고, 이것에 의해, 촬상 화상의 화상 품질의 저하 등의 이상이 생기는 경우가 있다.
상기의 문제점을 해소하기 위해, 층간 절연막(SZ2G)의 막두께를 두껍게 하고, 녹색용 유기 광전 변환막(210GJ)과 TFT(220GJ) 사이를 띄우는 것이 생각된다. 그러나, 이 경우에는, 전체의 두께가 두꺼워져 버린다.
이 때문에, 상층 측에서 입사한 빛이, 그 픽셀의 유기 광전 변환막에 의해 수광되지 않고, 옆 픽셀의 유기 광전 변환막에 의해 수광되어 버리는 경우가 있다.
예를 들면, 도 8의 경우에는, 픽셀에 입사한 입사광에 포함된 청색 성분의 빛은, 최상층의 청색용 광전 변환부(201BJ)로 정확하게 수광된다. 그러나, 녹색 성분 및 적색 성분의 빛은, 녹색용 광전 변환부(201GJ)와 적색용 광전 변환부(201RJ)가 하층측에 있기 때문에, 입사한 픽셀로 수광되지 않고, 옆의 픽셀에서 수광되는 경우가 있다. 이 현상은, 상기에 있어서는, 적색용 광전 변환부(201RJ)가 최하층에 마련되어 있기 때문에, 적색 성분의 빛에 관하여 현저하게 된다. 그리고, 이것에 수반하여, 촬상 화상의 화상 품질의 저하 등의 이상이 생기는 경우가 있다.
따라서, 촬상 화상의 화상 품질을 향상시킬 수 있는 고체 촬상 장치와 그 제조 방법, 및 전자 기기를 제공하는 것이 바람직하다.
본 발명의 실시 형태에 따른 고체 촬상 장치는: 기판의 촬상면의 상방에 마련되어 있는 광전 변환부; 및 상기 촬상면에서 상기 광전 변환부의 아래쪽에 마련되어 있는 판독 회로부를 포함한다. 상기 고체 촬상 장치에서, 상기 광전 변환부는, 입사광을 수광하여 신호 전하를 생성하는 광전 변환막과, 상기 광전 변환막을 사이에 끼우는 제 1의 전극 및 제 2의 전극을 포함하고, 상기 제 1의 전극과 상기 광전 변환막과 상기 제 2의 전극이 상기 촬상면에 서 상방으로 순차적으로 적층된다. 또한, 상기 고체 촬상 장치에서, 상기 판독 회로부의 각각은, 상기 제 1의 전극에 전기적으로 접속되고, 상기 광전 변환부에 생성된 신호 전하를 판독하는 판독 회로와, 접지되고 있는 그라운드 전극을 포함하고, 상기 그라운드 전극은, 상기 촬상면에서, 상기 판독 회로와 상기 제 1의 전극과의 사이에 끼여 있다.
본 발명의 실시 형태에 따른 고체 촬상 장치 제조 방법은, 기판의 촬상면의 상방에 광전 변환부가 마련되어 있고, 상기 광전 변환부의 아래쪽에 판독 회로부가 마련되어 있는 고체 촬상 장치를 제조하는 단계를 포함한다. 상기 방법에서, 상기 고체 촬상 장치 제조 단계는: 광전 변환부 형성 단계; 및 판독 회로부 형성 단계를 포함한다. 상기 광전 변환부 형성 단계에서는, 상기 촬상면의 상방에, 입사광을 수광하여 신호 전하를 생성하는 광전 변환막을 제 1의 전극 및 제 2의 전극의 사이에 끼우도록, 상기 제 1의 전극과 상기 광전 변환막과 상기 제 2의 전극을 순차적으로 적층하여 형성한다. 상기 판독 회로부 형성 단계에서는, 접지된 그라운드 전극과 상기 판독 회로부가, 상기 제 1의 전극에 전기적으로 접속되어 있고 상기 광전 변환부에 의해 생성된 신호 전하를 판독하는 판독 회로와 상기 제 1의 전극 사이에 상기 그라운드 전극이 끼이도록, 형성된다.
본 발명의 실시 형태에 따른 전자 기기는: 기판의 촬상면의 상방에 마련되어 있는 광전 변환부와, 상기 촬상면 상의 상기 광전 변환부의 아래쪽에 마련되어 있는 판독 회로부를 포함하는 고체 촬상 장치를 포함한다. 상기 전자 기기에서, 상기 광전 변환부는, 입사광을 수광하여 신호 전하를 생성한 광전 변환막과, 상기 광전 변환막을 사이에 끼우는 제 1의 전극 및 제 2의 전극을 포함하고, 상기 제 1의 전극, 상기 광전 변환막 및 상기 제 2의 전극은 상기 촬상면 상에서 상방으로 순차적으로 적층된다. 또한, 상기 전자 기기에서, 상기 판독 회로부는, 상기 제 1의 전극에 전기적으로 접속되고 있고 상기 광전 변환부에 의해 생성된 신호 전하를 판독하는 판독 회로와, 접지되고 있는 그라운드 전극을 포함하고, 상기 그라운드 전극은, 상기 촬상면 상의 상기 판독 회로와 상기 제 1의 전극 사이에 끼여 있다.
본 발명에 있어서는, 각 판독 회로부를 구성하는 TFT의 채널 형성 영역에, 게이트 전압 이외의 불필요한 전압이 인가된 상태가 되는 것을, 그라운드 전극의 존재에 의해 방지할 수 있다.
본 발명에 의하면, 제조 효율 등의 향상이 가능하고, 촬상 화상의 화상 품질을 향상시킬 수 있는, 고체 촬상 장치와 그 제조 방법, 및 전자 기기를 제공할 수 있다.
도 1은, 본 발명에 관련된 실시 형태의 카메라(40)의 구성을 나타내는 구성도.
도 2는, 본 발명에 관련된 실시 형태의 고체 촬상 장치(1)의 전체 구성을 나타내는 블록도.
도 3은, 본 발명에 관련된 실시 형태의 고체 촬상 장치의 주요 부분을 나타내는 도면.
도 4는, 본 발명에 관련된 실시 형태의 녹색용 광전 변환부(201G)와 녹색용 판독 회로부(202G)의 부분을 나타내는 도면.
도 5는, 본 발명에 관련된 실시 형태의 녹색용 광전 변환부(201G)와 녹색용 판독 회로부(202G) 부분을 나타내는 도면.
도 6의 A 및 B는, 본 발명에 관련된 실시 형태의 녹색용 광전 변환부(201G)와 녹색용 판독 회로부(202G)를 제조하는 방법에 관하여 나타내는 도면.
도 7의 A 및 B는, 본 발명의 변형예의 개요를 나타내는 도면.
도 8은, 광전 변환막 적층형의 CMOS형 이미지 센서의 개요를 나타내는 도면.
도 9는, 광전 변환막 적층형의 CMOS형 이미지 센서의 개요를 나타내는 도면.
이하, 본 발명의 실시 형태에 관하여, 도면을 참조하여 설명한다.
또한, 설명은, 아래와 같은 순서로 행한다.
1. 실시 형태
2. 변형예
<1. 실시 형태>
(A) 장치 구성
(A-1) 카메라의 주요 부분 구성
도 1은, 본 발명에 관련된 실시 형태의 카메라(40)의 구성을 나타내는 구성도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 카메라(40)는, 고체 촬상 장치(1)와, 광학계(42)와, 제어부(43)와, 신호 처리 회로(44)를 갖는다. 각 부분에 관하여, 순차적으로, 설명한다.
고체 촬상 장치(1)는, 광학계(42)를 통해 입사한 빛(피사체 상)(H)를 촬상면(PS)에서 수광하고 광전 변환하는 것에 의해, 신호 전하를 생성한다. 여기에서는, 고체 촬상 장치(1)는, 제어부(43)로부터 출력된 제어 신호에 근거하여 구동한다. 구체적으로는, 신호 전하를 판독하고, 원 데이터(raw data)로서 출력한다.
광학계(42)는, 결상 렌즈나 조리개 등의 광학 부재를 포함하고, 피사체 상으로서 입사한 빛(H)을, 고체 촬상 장치(1)의 촬상면(PS)에 집광하도록 배치되어 있다.
제어부(43)는, 각종 제어 신호를 고체 촬상 장치(1)와 신호 처리 회로(44)에 출력하고, 고체 촬상 장치(1)와 신호 처리 회로(44)를 제어하고 구동시킨다.
신호 처리 회로(44)는, 고체 촬상 장치(1)로부터 출력된 원 데이터(raw data)에 관하여 신호 처리를 실시하는 것에 의해, 피사체 상에 관하여 디지털 화상을 생성하도록 구성되어 있다.
(A-2) 고체 촬상 장치의 주요 부분 구성
고체 촬상 장치(1)의 전체 구성에 관하여 설명한다.
도 2는, 본 발명에 관련된 실시 형태에서, 고체 촬상 장치(1)의 전체 구성을 나타내는 블록도이다.
본 실시 형태의 고체 촬상 장치(1)는, CMOS형 이미지 센서이고, 도 2에 도시된 바와 같이, 기판(101)을 포함한다. 이 기판(101)은, 예를 들면, 실리콘으로 된 반도체 기판이고, 도 2에 도시된 바와 같이, 기판(101)의 면에 있어서는, 촬상 영역(PA)과, 주변 영역(SA)이 마련되어 있다.
촬상 영역(PA)은, 도 2에 도시된 바와 같이, 사각형 형상이고, 복수의 픽셀(P)이 수평 방향(x)과 수직 방향(y)의 각각에, 배치되어 있다. 즉, 픽셀(P)이 매트릭스 모양으로 배열되어 있다. 그리고, 이 촬상 영역(PA)은, 도 1에 나타낸 촬상면(PS)에 상당한다. 픽셀(P)의 상세한 것에 대하여는, 후술한다.
주변 영역(SA)은, 도 2에 도시된 바와 같이, 촬상 영역(PA)의 주위에 위치하고 있다. 그리고, 이 주변 영역(SA)에는, 주변 회로가 마련되어 있다.
구체적으로는, 도 2에 도시된 바와 같이, 수직 구동 회로(13)와, 칼럼 회로(14)와, 수평 구동 회로(15)와, 외부 출력 회로(17)와, 타이밍 제너레이터(18)와, 셔터 구동 회로(19)가, 주변 회로로서 마련되어 있다.
수직 구동 회로(13)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 주변 영역(SA)에서, 촬상 영역(PA)의 측부에 마련되어 있고, 촬상 영역(PA)의 픽셀(P)을 행 단위로 선택하여 구동하도록 구성되어 있다.
칼럼 회로(14)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 주변 영역(SA)에서, 촬상 영역(PA)의 하단부에 마련되어 있고, 열 단위로 픽셀(P)로부터 출력된 신호에 관하여 신호 처리를 실시한다. 여기에서는, 칼럼 회로(14)는, CDS(Correlated Double Sampling; 상관 이중 샘플링) 회로(도시하지 않음)를 포함하고, 고정 패턴 노이즈를 제거하는 신호 처리를 실시한다.
수평 구동 회로(15)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 칼럼 회로(14)에 전기적으로 접속된다. 수평 구동 회로(15)는, 예를 들면, 시프트 레지스터를 포함하고, 칼럼 회로(14)에 픽셀(P)의 열마다 유지되어 있는 신호를, 순차적으로, 외부 출력 회로(17)에 출력시킨다.
외부 출력 회로(17)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 칼럼 회로(14)에 전기적으로 접속되어 있고, 칼럼 회로(14)로부터 출력된 신호에 관하여 신호 처리를 실시 후, 외부에 출력한다. 외부 출력 회로(17)는, AGC(Automatic Gain Control) 회로(17a)와 ADC 회로(17b)를 포함한다. 외부 출력 회로(17)에 있어서는, AGC 회로(17a)가 신호에 게인을 적용시킨 후에, ADC 회로(17b)가 아날로그 신호로부터 디지털 신호로 변환하여, 외부에 출력한다.
타이밍 제너레이터(18)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 수직 구동 회로(13), 칼럼 회로(14), 수평 구동 회로(15), 외부 출력 회로(17), 셔터 구동 회로(19)의 각각에 전기적으로 접속된다. 타이밍 제너레이터(18)는, 각종 펄스 신호를 생성하고, 수직 구동 회로(13), 칼럼 회로(14), 수평 구동 회로(15), 외부 출력 회로(17), 셔터 구동 회로(19)에 출력하는 것으로, 각 부분에 관하여 구동 제어를 행한다.
셔터 구동 회로(19)는, 픽셀(P)을 행 단위로 선택하고, 픽셀(P)에서의 노광 시간을 조정하도록 구성되어 있다.
상기의 각 부분은, 행 단위에 정렬된 복수의 픽셀(P)에 관하여 동시에 구동시킨다.
구체적으로는, 상술한 수직 구동 회로(13)에 의해 공급된 선택 신호에 따라, 픽셀(P)은, 수평 라인(픽셀 행) 단위로 수직 방향(y)에서 순차적으로 선택된다. 그리고, 타이밍 제너레이터(18)로부터 출력된 각종 타이밍 신호에 의해 각 픽셀(P)이 구동된다. 이것에 의해, 각 픽셀(P)로부터 출력된 전기 신호는, 수직 신호선(27)을 통하여, 픽셀 열마다, 칼럼 회로(14)에 의해 판독된다. 그리고, 칼럼 회로(14)에 축적된 신호가, 수평 구동 회로(15)에 의해 선택되고, 외부 출력 회로(17)에 순차적으로 출력된다.
(A-3) 고체 촬상 장치의 상세 구성
본 실시 형태에 관련된 고체 촬상 장치(1)의 상세 구성에 관하여 설명한다.
도 3은, 본 발명에 관련된 실시 형태에서, 고체 촬상 장치의 주요 부분을 나타내는 도면이다. 여기에서, 도 3은, 촬상 영역(PA)의 단면을 나타내고 있다.
고체 촬상 장치(1)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 광전 변환막 적층형의 CMOS형 이미지 센서이고, 기판(101)의 촬상면의 상방에, 복수의 광전 변환부(201R, 201G, 201B)가 적층되어 마련되어 있다. 그리고, 기판(101)의 촬상면에서, 이러한 복수의 광전 변환부(201R, 201G, 201B)의 각각의 아래쪽에는, 판독 회로부(202R, 202G, 202B)가 마련되어 있다.
본 실시 형태에서, 고체 촬상 장치(1)는, 적색용 광전 변환부(201R)와, 녹색용 광전 변환부(201G)와, 청색용 광전 변환부(201B)를 포함한다. 이 밖에, 고체 촬상 장치(1)는, 적색용 판독 회로부(202R)과, 녹색용 판독 회로부(202G)와, 청색용 판독 회로부(202B)를 포함한다.
도 3에 도시된 바와 같이, 고체 촬상 장치(1)를 구성한 각 부분은, 예를 들면, 실리콘 반도체로 된 기판(101) 위에, 마련되어 있다.
구체적으로는, 도 3에 도시된 바와 같이, 적색용 판독 회로부(202R)와, 적색용 광전 변환부(201R)가, 기판(101)의 윗면에, 순차적으로, 적층되어 있다. 그리고, 이 윗면에, 녹색용 판독 회로부(202G)와, 녹색용 광전 변환부(201G)가, 순차적으로, 적층되어 있다. 그리고, 또한, 이 윗면에, 청색용 판독 회로부(202B)와, 청색용 광전 변환부(201B)가, 순차적으로, 적층되어 있다.
도 4와 도 5는, 본 발명에 관련된 실시 형태에서, 녹색용 광전 변환부(201G)와 녹색용 판독 회로부(202G)의 부분을 나타내는 도면이다.
여기에서, 도 4는, 녹색용 광전 변환부(201G)와 녹색용 판독 회로부(202G)의 부분을 모식적으로 확대하여 나타내는 단면도이다. 또한, 도 5는, 녹색용 광전 변환부(201G)와 녹색용 판독 회로부(202G)의 회로 구성을 나타내는 픽셀 회로도이다.
녹색용 광전 변환부(201G)는, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 녹색용 유기 광전 변환막(210G)과, 픽셀 전극(211G)과, 공통 전극(212G)를 포함하고, 픽셀 전극(211G)과 녹색용 유기 광전 변환막(210G)과 공통 전극(212G)이 상방에 순차적으로 적층되어 있다.
녹색용 광전 변환부(201G)에서, 녹색용 유기 광전 변환막(210G)은, 입사광에 포함된 녹색 성분의 빛을 흡수하고, 광전 변환하는 것에 의해, 신호 전하를 생성하도록 구성되어 있다. 또한, 녹색용 유기 광전 변환막(210G)은, 입사광에 포함된 녹색 성분 이외의 빛에 관해서는, 투과하도록 구성되어 있다. 예를 들면, 퀴나크리돈(quinacridones)과 같은 다환식계 유기 안료를 이용하여 녹색용 유기 광전 변환막(210G)을 형성한다.
도 4에 도시된 바와 같이, 녹색용 유기 광전 변환막(210G)은, 녹색용 판독 회로부(202G)의 상방에 마련되어 있다. 그리고, 녹색용 유기 광전 변환막(210G)은, 도 4와 도 5에 도시된 바와 같이, 픽셀 전극(211G)과 공통 전극(212G) 사이에 끼여 있다.
녹색용 광전 변환부(201G)에서, 픽셀 전극(211G)과 공통 전극(212G) 각각은, 투명 전극이고, 빛이 투과하도록 구성되어 있다. 예를 들면, 픽셀 전극(211G)과 공통 전극(212G)은, 예를 들면, 인듐 주석 산화물(ITO) 등의 금속 산화물을, 스퍼터링법 등의 성막법으로 성막하는 것으로 형성된다.
여기에서는, 픽셀 전극(211G)은, 복수의 픽셀(P)에 대응하도록 복수 개가 갭(도시하지 않음)을 사이에 두고 배치되어 있다.
또한, 공통 전극(212G)은, 녹색용 유기 광전 변환막(210G)을 통해 복수의 픽셀 전극(211G)에 대면하고 있고, 촬상 영역(PA)의 전체에 걸쳐 일체로 마련되어 있다.
그리고, 도 5에 도시된 바와 같이, 녹색용 광전 변환부(201G)에서는, 픽셀 전극(211G)이, 녹색용 판독 회로부(202G)에 전기적으로 접속된다. 그리고, 녹색용 유기 광전 변환막(210G)에서 생성된 신호 전하에 의한 전기 신호가, 녹색용 판독 회로부(202G)에 의해 판독된다.
녹색용 판독 회로부(202G)는, 도 5에 도시된 바와 같이, 판독 회로(20)를 포함한다.
판독 회로(20)는, 각 픽셀(P)의 각각에 마련되어 있고, 각 픽셀(P)에서, 녹색용 유기 광전 변환막(210G)에서 생성된 신호 전하를 판독하도록 구성되어 있다. 예를 들면, 판독 회로(20)는, 복수의 픽셀(P)의 경계부분에 배치되어 있다.
본 실시 형태에 있어서는, 판독 회로(20)는, 도 5에 도시된 바와 같이, 리셋 트랜지스터(22)와, 증폭 트랜지스터(23)과, 선택 트랜지스터(24)를 포함하고, 3 트랜지스터 방식의 CMOS 신호 판독 회로로서 구성되어 있다.
녹색용 판독 회로부(202G)에서, 리셋 트랜지스터(22)는, 증폭 트랜지스터(23)의 게이트 전위를 리셋하도록 구성되어 있다.
구체적으로는, 리셋 트랜지스터(22)의 게이트는, 도 5에 도시된 바와 같이, 행 리셋 신호가 공급되는 리셋선(29)에 접속된다. 또한, 리셋 트랜지스터(22)의 드레인은 전원 전위 공급선(Vdd)에 접속되고, 소스가 플로팅 디퓨전(FD)에 접속된다. 그리고, 리셋 트랜지스터(22)는, 리셋선(29)으로부터 입력된 행 리셋 신호에 근거하여, 플로팅 디퓨전(FD)를 통해 증폭 트랜지스터(23)의 게이트 전위를, 전원 전위로 리셋한다.
도 4에 도시된 바와 같이, 상기의 리셋 트랜지스터(22)는, 입사광을 투과시키는 실리콘 산화물 등의 광투과성 절연 재료로 형성된 절연막(SZ1G) 위에 마련되어 있다. 리셋 트랜지스터(22)는, 반도체층(221G)과 게이트 절연막(222G)과 게이트 전극(223G)를 포함하고, 예를 들면, 보텀 게이트형 구조의 TFT로서 구성되어 있다. 즉, 리셋 트랜지스터(22)에서, 반도체층(221G)은, 채널 영역(224CG), 소스(224SG)와 드레인(224DG)을 포함하고, 채널 영역(224CG)은 소스(224CG)와 드레인(224DG) 사이에 끼여 있다. 반도체층(221G)에서, 소스(224SG)는 소스 전극(225SG)에 접속되고, 드레인(224DG)은 드레인 전극(225DG)에 접속된다.
본 실시 형태에 있어서는, 리셋 트랜지스터(22)는, 빛을 투과시키는 투명한 반도체 박막을 이용하는 투명 TFT로서 마련되어 있다. 예를 들면, 반도체층(221G)은, 인듐, 갈륨, 아연, 산소로 된 투명한 무정형 산화물 반도체(a-InGaZnO)를 이용하여 형성된다. 또한, 게이트 절연막(222G)은, 실리콘 산화물을 이용하여 형성된다. 그리고, 게이트 전극(223G)은, ITO 등의 투명한 도전 재료를 이용하여 형성된다. 소스 전극(225SG) 및 드레인 전극(225DG)도, ITO 등의 투명한 도전 재료를 이용하여 형성된다.
그리고, 도 4에 도시된 바와 같이, 리셋 트랜지스터(22)는, 층간 절연막(SZ2G)에 의해 피복되어 있다. 그리고, 리셋 트랜지스터(22)에서, 소스 전극(225SG)은, 층간 절연막(SZ2G)을 관통하는 콘택트(CT)를 통해 픽셀 전극(211G)에 전기적으로 접속된다.
녹색용 판독 회로부(202G)에서, 증폭 트랜지스터(23)는, 녹색용 유기 광전 변환막(210G)에 의해 생성된 신호 전하에 의한 전기 신호를, 증폭하여 출력하도록 구성되어 있다.
구체적으로는, 증폭 트랜지스터(23)의 게이트는, 도 5에 도시된 바와 같이, 플로팅 디퓨전(FD)에 접속된다. 또한, 증폭 트랜지스터(23)의 드레인은 전원 전위 공급선(Vdd)에 접속되고, 소스는 선택 트랜지스터(24)에 접속된다.
도 4에는 도시를 생략하고 있지만, 상기의 증폭 트랜지스터(23)는, 상기의 리셋 트랜지스터(22)와 마찬가지로, 절연막(SZ1G) 위에서, 예를 들면, 보텀 게이트형 구조의 TFT로서 구성되어 있다. 그리고, 증폭 트랜지스터(23)는, 상술의 층간 절연막(SZ2G)에 의해 피복되어 있다.
녹색용 판독 회로부(202G)에서, 선택 트랜지스터(24)는, 행 선택 신호가 입력되면, 증폭 트랜지스터(23)에 의해 출력된 전기 신호를, 수직 신호선(27)에 출력하도록 구성되어 있다.
구체적으로는, 선택 트랜지스터(24)의 게이트는, 도 5에 도시된 바와 같이, 선택 신호가 공급되는 어드레스선(28)에 접속된다. 선택 트랜지스터(24)는, 선택 신호가 공급된 때에는 온 상태가 되고, 상기와 같이 증폭 트랜지스터(23)에 의해 증폭된 출력 신호를, 수직 신호선(27)에 출력한다.
도 4에서는 도시를 생략하고 있지만, 상기의 선택 트랜지스터(24)는, 리셋 트랜지스터(22) 및 증폭 트랜지스터(23)와 마찬가지로, 절연막(SZ1G) 위에서, 예를 들면, 보텀 게이트형 구조의 TFT로서 구성되어 있다. 그리고, 선택 트랜지스터(24)는, 상술의 층간 절연막(SZ2G)에 의해 피복되어 있다.
이 밖에, 본 실시 형태에서, 녹색용 판독 회로부(202G)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 그라운드 전극(230G)을 포함한다.
그라운드 전극(230G)은, 층간 절연막(SZ2G)의 상면 상에 마련되고, 리셋 트랜지스터(22) 등의 TFT의 윗면과 픽셀 전극(211G) 사이에 위치하고 있고, 접지되어 있다.
이 그라운드 전극(230G)은, 투명 전극이고, 빛이 투과하도록 구성되어 있다. 예를 들면, 그라운드 전극(230G)은, 인듐 주석 산화물(ITO) 등의 금속 산화물을, 스퍼터링법 등의 성막법으로 성막하는 것으로 형성된다. 여기에서는, 그라운드 전극(230G)은, 픽셀 전극(211G)과 소스(224SG)을 전기적으로 접속하는 콘택트(CT)가 관통하는 부분에 개구를 갖도록 형성된다.
그리고, 그라운드 전극(230G)은, 층간 절연막(SZ3G)에 의해 피복되어 있다. 이 층간 절연막(SZ3G)은, 예를 들면, 실리콘 산화막으로 형성된다.
이 층간 절연막(SZ3G)의 상면에는, 도 4에 도시된 바와 같이, 녹색용 광전 변환부(201G)가 마련되어 있다. 즉, 픽셀 전극(211G), 녹색용 유기 광전 변환막(210G), 공통 전극(212G)이, 상방을 향하여, 순차적으로 적층되어 있다.
청색용 광전 변환부(201B), 청색용 판독 회로부(202B)의 부분, 적색용 광전 변환부(201R), 적색용 판독 회로부(202R)의 부분도, 상기의 녹색용 광전 변환부(201G), 녹색용 판독 회로부(202G)의 부분과 마찬가지로 구성되어 있다.
즉, 청색용 광전 변환부(201B)는, 청색의 파장 영역의 빛을 다른 파장 영역의 빛보다도 많이 수광하여 신호 전하를 생성하고, 청색의 파장 영역의 광 이외의 다른 파장 영역의 빛이 투과하도록 형성된다. 청색용 판독 회로부(202B)는, 청색용 광전 변환부(201B)에 의해 생성된 신호 전하를 판독하도록 형성된다.
그리고, 상기의 녹색용 광전 변환부(201G)는, 청색용 광전 변환부(201B), 청색용 판독 회로부(202B)를 통해 입사한 빛 중, 녹색의 파장 영역의 빛을 다른 파장 영역의 빛보다도 많이 수광하고, 다른 파장 영역의 빛이 투과하도록 형성된다. 그리고, 상술한 것처럼, 녹색용 판독 회로부(202G)는, 녹색용 광전 변환부(201G)에 의해 생성된 신호 전하를 판독하도록 형성된다.
그리고, 적색용 광전 변환부(201R)는, 녹색용 광전 변환부(201G), 녹색용 판독 회로부(202G)를 통해 입사한 빛 중, 적색의 파장 영역의 빛을 다른 파장 영역의 빛보다도 많이 수광하고, 다른 파장 영역의 빛이 투과하도록 형성된다. 그리고, 상술한 것처럼, 적색용 판독 회로부(202R)는, 적색용 광전 변환부(201R)에 의해 생성된 신호 전하를 판독하도록 형성된다.
이처럼, 본 실시 형태에 있어서는, 복수의 광전 변환부(201R, 201G, 201B)는, 기판(101) 표면의 상방에 설치된 것이, 아래쪽에 설치된 것보다도, 낮은 파장 영역의 빛을 수광하여 광전 변환하도록 마련되어 있다.
(A-4) 고체 촬상 장치의 제조 방법
상술한 고체 촬상 장치(1)의 제조 방법의 주요 부분에 관하여 설명한다.
여기에서는, 녹색용 광전 변환부(201G)와 녹색용 판독 회로부(202G)를 제조하는 공정에 관하여 설명한다.
도 6의 A 및 B는, 본 발명에 관련된 실시 형태에서, 녹색용 광전 변환부(201G)와 녹색용 판독 회로부(202G)를 제조하는 방법에 관하여 나타내는 도면이다.
먼저, 도 6의 A에 도시된 바와 같이, 리셋 트랜지스터(22)에 관하여 형성한다.
여기에서는, 절연막(SZ1G) 위에, 리셋 트랜지스터(22)를, 이른바 보텀 게이트형 구조이고, 채널 영역이 광투과성의 반도체층인 투명 TFT로서 형성한다.
도 6에서는 도시를 생략하고 있지만, 리셋 트랜지스터(22)와 마찬가지로, 증폭 트랜지스터(23)와 선택 트랜지스터(24) 각각을 형성한다.
다음에, 도 6의 B에 도시된 바와 같이, 그라운드 전극(230G)에 관하여 형성한다.
여기에서는, 상기의 리셋 트랜지스터(22) 등을 피복하도록, 층간 절연막(SZ2G)을 형성한 후, 그 층간 절연막(SZ2G)의 상면에, 그라운드 전극(230G)을 형성한다.
이 그라운드 전극(230G)은, 도 4에 나타낸 것처럼, 픽셀 전극(211G)과 소스(224SG)을 전기적으로 접속하는 콘택트(CT)가 관통하는 부분에 개구를 갖도록 형성된다.
다음에, 도 4에 도시된 바와 같이, 녹색용 광전 변환부(201G)를 형성한다.
여기에서는, 상기의 그라운드 전극(230G)을 피복하도록, 층간 절연막(SZ3G)을 형성한 후, 각 층간 절연막(SZ3G, SZ2G)을 관통하도록, 콘택트(CT)를 형성한다.
그 후, 층간 절연막(SZ3G)의 상면에, 녹색용 광전 변환부(201G)를 구성하는 각 부분을 설치한다. 즉, 픽셀 전극(211G), 녹색용 유기 광전 변환막(210G), 공통 전극(212G)을, 순차적으로 적층하여 설치한다.
(A-5) 고체 촬상 장치의 동작
상술한 고체 촬상 장치(1)의 동작에 관하여 설명한다.
상기의 광전 변환막 적층형의 고체 촬상 장치(1)에서, 입사광이 각 픽셀(P)에 입사하면, 각 광전 변환부(201R, 201G, 201B)에서 신호 전하가 순차적으로 생성된다(도 1 참조).
청색용 광전 변환부(201B)에서는, 입사광에 포함된 청색 성분의 광량에 따른 신호 전하가 생성된다. 녹색용 광전 변환부(201G)에서는, 입사광에 포함된 녹색 성분의 광량에 따른 신호 전하가 생성된다. 적색용 광전 변환부(201R)에서는, 입사광에 포함된 적색 성분의 광량에 따른 신호 전하가 생성된다.
각 광전 변환부(201R, 201G, 201B)에 있어서는, 픽셀 전극(211G 등)과 공통 전극(212G 등) 사이에 전압이 인가되고, 각 유기 광전 변환막(210R 등)으로부터 각 판독 회로부(202R 등)로 신호 전하가 판독된다.
녹색용 광전 변환부(201G)에서 생성된 신호 전하를 판독하는 자세한 동작에 관하여 설명한다(도 4 참조).
녹색용 광전 변환부(201G)에서, 녹색용 유기 광전 변환막(210G)에는, 픽셀 전극(211G)과 공통 전극(212G)에 의해 전압이 인가된다. 그리고, 녹색용 유기 광전 변환막(210G)에서 생성된 신호 전하는, 콘택트(CT)를 통해 녹색용 판독 회로부(202G)에 의해 판독된다.
전술한 것처럼, 녹색용 유기 광전 변환막(210G)에 인가되는 전압에 의해, 리셋 트랜지스터(22) 등의 TFT의 게이트에 전압이 인가된 상태와 동일한 상태가 되고, 촬상 화상의 화상 품질의 저하 등의 이상이 생기는 경우가 있다.
그러나, 본 실시 형태에 있어서는, 녹색용 유기 광전 변환막(210G)과, 리셋 트랜지스터(22) 등의 TFT 사이에, 접지된 그라운드 전극(230G)이 마련되어 있다.
이 때문에, 본 실시 형태에 있어서는, 이 그라운드 전극(230G)에 의해, TFT의 채널 형성 영역에 게이트 전압 이외의 불필요한 전압이 인가된 상태가 되는 것을 방지할 수 있다.
적색용 광전 변환부(201R) 및 적색용 판독 회로부(202R)의 부분, 청색용 광전 변환부(201B) 및 청색용 판독 회로부(202B)에 대해서도, 상기의 녹색용 광전 변환부(201G) 및 녹색용 판독 회로부(202G)와 동일한 동작이 실시된다. 그리고, 동일한 효과를 달성할 수 있다.
(B) 정리
이상과 같이, 본 실시 형태에 있어서, 녹색용 광전 변환부(201G)는, 입사광을 수광하여 신호 전하를 생성하는 녹색용 유기 광전 변환막(210G)과, 녹색용 유기 광전 변환막(210G)을 사이에 끼우는 픽셀 전극(211G) 및 공통 전극(212G)을 포함한다. 그리고, 녹색용 광전 변환부(201G)에서, 픽셀 전극(211G)과 녹색용 유기 광전 변환막(210G)과 공통 전극(212G)은 촬상면에서 상방으로 순차적으로 적층되어 있다(도 4 참조).
그리고, 녹색용 판독 회로부(202G)는, 녹색용 광전 변환부(201G)에 생성된 신호 전하를 판독하도록, 픽셀 전극(211G)에 전기적으로 접속되어 있는 판독 회로(20)를 포함한다(도 4, 도 5 참조). 이 밖에, 녹색용 판독 회로부(202G)는, 접지되어 있는 그라운드 전극(230G)을 포함하고, 이 그라운드 전극(230G)이, 촬상면에서, 판독 회로(20)(리셋 트랜지스터(22) 등)와 픽셀 전극(211G) 사이에 개재하고 있다(도 4 참조).
이 때문에, 본 실시 형태에 있어서는, 상술한 것처럼, 각 판독 회로부(202R, 202G, 202B)를 구성하는 TFT의 채널 형성 영역에, 게이트 전압 이외의 불필요한 전압이 인가된 상태가 되는 것을, 그라운드 전극(230G 등)의 존재에 의해 방지할 수 있다.
따라서, 본 실시 형태의 고체 촬상 장치(1)는, 판독 회로에의 외부 전압의 영향을 억제할 수 있기 때문에, 층간 절연막을 두껍게 형성하는 것이 불필요해지고, 색 벗어남의 발생을 억제하고, 안정적인 동작을 실현할 수 있다.
이 밖에, 본 실시 형태에 있어서는, 판독 회로(20)(리셋 트랜지스터(22) 등)는 빛을 투과하도록 형성된다.
이 때문에, 본 실시 형태에 있어서는, 각 광전 변환부(201R, 201G, 201B)에 입사한 빛의 양을 증가시킬 수 있다. 또한, 판독 회로(20)의 레이아웃의 자유도를 향상시킬 수 있다.
따라서 본 실시 형태에 있어서는, 촬상 화상의 화상 품질을 향상시킬 수 있는 등, 우수한 효과를 달성할 수 있다.
<2. 변형예>
본 발명은 상기한 실시 형태로 한정되는 것이 아니고, 복수의 변형예가 채용될 수 있다.
예를 들면, 도 4에서, 픽셀 전극(211G)과 그라운드 전극(230G) 사이에 끼이는 층간 절연막(SZ3G)(유전체막)을 박막화하고, 캐패시터로서 기능하도록 구성해도 좋다.
예를 들면, 층간 절연막(SZ3G)(유전체막)의 막두께를, 50㎚∼200㎚ 정도로 하는 것이 매우 적합하다. 이것에 의해, 이 캐패시터에, 광전 변환막에 의해 생성된 신호 전하를 축적시킬 수 있다.
또한, 상기의 실시 형태에 있어서는, 판독 회로(20)를 구성하는 반도체 소자가, 보텀 게이트 구조의 TFT인 경우에 관하여 설명했지만, 이것으로 한정되지 않는다. 예를 들면, 톱 게이트 구조의 TFT인 경우에 있어도, 동일한 효과를 달성할 수 있다.
이 밖에, 상기의 실시 형태에서는, 판독 회로(20)를 투명 TFT를 이용하여 형성하는 경우에 관하여 설명했지만, 이것으로 한정되지 않는다. 빛을 투과하지 않는 반도체 등의 재료를 이용하여 TFT를 형성하는 경우에, 본 발명을 적용해도 좋다.
도 7은, 본 발명의 변형예의 개요를 나타내는 도면이다. 도 7의 A는, 상면도이고, B는 단면도이다. 도 7에 있어서는, 각 부분을 모식적에 나타내고 있지만, 상세한 구성에 있어서는, 상기의 각 실시 형태의 경우와 마찬가지이다.
상기와 같은 경우에는, 도 7에 도시된 바와 같이, 3 원색의 각 광을 수광하는 3 종류의 광전 변환부(201R, 201G, 201B)가, 기판(101)의 촬상면(xy 면)에 정렬되어도 좋다. 그리고, 그 광전 변환부(201R, 201G, 201B)의 아래쪽에, 각 판독 회로부(202R, 202G, 202B)를 설치해도 좋다.
또한, 상기의 실시 형태에 있어서는, 카메라에 본 발명을 적용한 경우에 관하여 설명했지만, 이것으로 한정되지 않는다. 스캐너나 복사기 등과 같이, 고체 촬상 장치를 구비하는 다른 전자 기기에, 본 발명을 적용해도 좋다.
또한, 상기의 실시 형태에 있어서, 고체 촬상 장치(1)는, 본 발명의 고체 촬상 장치에 상당한다. 또한, 상기의 실시 형태에 있어서, 판독 회로(20)는, 본 발명의 판독 회로에 상당한다. 또한, 상기의 실시 형태에 있어서, 카메라(40)는, 본 발명의 전자 기기에 상당한다. 또한, 상기의 실시 형태에 있어서, 기판(101)은, 본 발명의 기판에 상당한다. 또한, 상기의 실시 형태에 있어서, 청색용 광전 변환부(201B)는, 본 발명의 광전 변환부, 제 1의 광전 변환부에 상당한다. 또한, 상기의 실시 형태에 있어서, 녹색용 광전 변환부(201G)는, 본 발명의 광전 변환부, 제 2의 광전 변환부에 상당한다. 또한, 상기의 실시 형태에 있어서, 적색용 광전 변환부(201R)는, 본 발명의 광전 변환부, 제 3의 광전 변환부에 상당한다. 또한, 상기의 실시 형태에 있어서, 청색용 판독 회로부(202B)는, 본 발명의 판독 회로부, 제 1의 판독 회로부에 상당한다. 또한, 상기의 실시 형태에 있어서, 녹색용 판독 회로부(202G)는, 본 발명의 판독 회로부, 제 2의 판독 회로부에 상당한다. 또한, 상기의 실시 형태에 있어서, 적색용 판독 회로부(202R)는, 본 발명의 판독 회로부, 제 3의 판독 회로부에 상당한다. 또한, 상기의 실시 형태에 있어서, 녹색용 유기 광전 변환막(210G)은, 본 발명의 광전 변환막에 상당한다. 또한, 상기의 실시 형태에 있어서, 픽셀 전극(211G)은, 본 발명의 제 1의 전극에 상당한다. 또한, 상기의 실시 형태에 있어서, 공통 전극(212G)은, 본 발명의 제 2의 전극에 상당한다. 또한, 상기의 실시 형태에 있어서, 그라운드 전극(230G)은, 본 발명의 그라운드 전극에 상당한다. 또한, 상기의 실시 형태에 있어서, 촬상면(PS)은, 본 발명의 촬상면에 상당한다. 또한, 상기의 실시 형태에 있어서, 층간 절연막(SZ3G)은, 본 발명의 유전체막에 상당한다.
본 발명은 2009년 11월 17일자로 일본특허청에 특허출원된 일본특허원 제2009-261994호와, 2010년 9월 9일자로 일본특허청에 특허출원된 일본특허원 제2010-202141호를 우선권으로 주장한다.
당업자라면, 첨부된 특허청구범위 또는 그 등가의 범위 내에서, 설계상의 필요 또는 다른 요인에 따라, 여러 가지 변형예, 조합예, 부분 조합예, 수정예를 실시할 수 있을 것이다.
1:고체 촬상 장치 13:수직 구동 회로
14:칼럼 회로 15:수평 구동 회로
17:외부 출력 회로 17a:AGC 회로
17b:ADC 회로 18:타이밍 제너레이터
19:셔터 구동 회로 20:판독 회로
22:리셋 트랜지스터 23:증폭 트랜지스터
24:선택 트랜지스터 27:수직 신호선
28:어드레스선 29:리셋선
40:카메라 42:광학계
43:제어부 44:신호 처리 회로
101:기판 201B:청색용 광전 변환부
201G:녹색용 광전 변환부 201R:적색용 광전 변환부
202R:적색용 판독 회로부 202B:청색용 판독 회로부
202G:녹색용 판독 회로부 210G:녹색용 유기 광전 변환막
211G:픽셀 전극 212G:공통 전극
220G:TFT 221G:반도체층
222G:게이트 절연막 223G:게이트 전극
224CG:채널 영역 224DG:드레인
224SG:소스 225DG:드레인 전극
225SG:소스 전극 230G:그라운드 전극
CT:콘택트 FD:플로팅 디퓨전
H:광 P:픽셀
PA:촬상 영역 PS:촬상면
SA:주변 영역 SZ1G:절연막
SZ2G:층간 절연막 SZ3G:층간 절연막
Vdd:전원 전위 공급선 x:수평 방향
y:수직 방향

Claims (8)

  1. 기판의 촬상면의 상방에 마련되어 있는 광전 변환부; 및
    상기 촬상면에서 상기 광전 변환부의 아래쪽에 마련되어 있는 판독 회로부를 포함하고,
    상기 광전 변환부는, 입사광을 수광하여 신호 전하를 생성하는 광전 변환막과, 상기 광전 변환막을 사이에 끼우는 제 1의 전극 및 제 2의 전극을 포함하고,
    상기 제 1의 전극과 상기 광전 변환막과 상기 제 2의 전극이 상기 촬상면에 서 상방으로 순차적으로 적층되고,
    상기 판독 회로부의 각각은, 상기 제 1의 전극에 전기적으로 접속되고, 상기 광전 변환부에 생성된 신호 전하를 판독하는 판독 회로와, 접지되고 있는 그라운드 전극을 포함하고,
    상기 그라운드 전극은, 상기 촬상면에서, 상기 판독 회로와 상기 제 1의 전극과의 사이에 끼여 있는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 광전 변환부는, 상기 기판의 촬상면의 상방에서 복수 적층되고,
    상기 판독 회로부는, 상기 촬상면 상의 상기 복수의 광전 변환부의 각각의 아래쪽에 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 판독 회로는 빛을 투과하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 제 1의 전극과 상기 그라운드 전극 사이에 끼인 유전체막을 더 포함하고,
    상기 제 1의 전극과 상기 그라운드 전극과 상기 유전체막에 의해 구성된 캐패시터가, 상기 광전 변환막에 의해 생성된 신호 전하를 축적하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 복수의 광전 변환부는,
    제 1의 파장 영역의 빛을 수광하여 신호 전하를 생성하는 제 1의 광전 변환부와,
    상기 제 1의 광전 변환부를 통해 입사한 빛 중, 상기 제 1의 파장 영역과 다른 제 2의 파장 영역의 빛을 수광하여 신호 전하를 생성하는 제 2의 광전 변환부와,
    상기 제 2의 광전 변환부를 통해 입사한 빛 중, 상기 제 1 및 제 2의 파장 영역과 다른 제 3의 파장 영역의 빛을 수광하여 신호 전하를 생성하는 제 3의 광전 변환부를 포함하고,
    상기 복수의 판독 회로부는,
    상기 제 1의 광전 변환부에 의해 생성된 신호 전하를 판독하는 제 1의 판독 회로부와,
    상기 제 2의 광전 변환부에 의해 생성된 신호 전하를 판독하는 제 2의 판독 회로부와,
    상기 제 3의 광전 변환부에 의해 생성된 신호 전하를 판독하는 제 3의 판독 회로부를 포함하는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 제 1의 광전 변환부는 청색의 파장 영역의 빛을 수광하고, 상기 제 2의 광전 변환부는 녹색의 파장 영역의 빛을 수광하고, 상기 제 3의 광전 변환부는 적색의 파장 영역의 빛을 수광하는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치.
  7. 고체 촬상 장치 제조 방법에 있어서,
    기판의 촬상면의 상방에 광전 변환부가 마련되어 있고, 상기 광전 변환부의 아래쪽에 판독 회로부가 마련되어 있는 고체 촬상 장치를 제조하는 단계를 포함하고,
    상기 고체 촬상 장치 제조 단계는:
    상기 광전 변환부를 형성하는 광전 변환부 형성 단계; 및
    상기 판독 회로부를 형성하는 판독 회로부 형성 단계를 포함하고,
    상기 광전 변환부 형성 단계에서는, 상기 촬상면의 상방에, 입사광을 수광하여 신호 전하를 생성하는 광전 변환막을 제 1의 전극 및 제 2의 전극의 사이에 끼우도록, 상기 제 1의 전극과 상기 광전 변환막과 상기 제 2의 전극을 순차적으로 적층하여 형성하고,
    상기 판독 회로부 형성 단계에서는, 접지된 그라운드 전극과 상기 판독 회로부가, 상기 제 1의 전극에 전기적으로 접속되어 있고 상기 광전 변환부에 의해 생성된 신호 전하를 판독하는 판독 회로와 상기 제 1의 전극 사이에 상기 그라운드 전극이 끼이도록, 형성되는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치 제조 방법.
  8. 기판의 촬상면의 상방에 마련되어 있는 광전 변환부와, 상기 촬상면 상의 상기 광전 변환부의 아래쪽에 마련되어 있는 판독 회로부를 포함하는 고체 촬상 장치를 포함하며,
    상기 광전 변환부는, 입사광을 수광하여 신호 전하를 생성한 광전 변환막과, 상기 광전 변환막을 사이에 끼우는 제 1의 전극 및 제 2의 전극을 포함하고,
    상기 제 1의 전극, 상기 광전 변환막 및 상기 제 2의 전극은 상기 촬상면 상에서 상방으로 순차적으로 적층되고,
    상기 판독 회로부는, 상기 제 1의 전극에 전기적으로 접속되고 있고 상기 광전 변환부에 의해 생성된 신호 전하를 판독하는 판독 회로와, 접지되고 있는 그라운드 전극을 포함하고,
    상기 그라운드 전극은, 상기 촬상면 상의 상기 판독 회로와 상기 제 1의 전극 사이에 끼여 있는 것을 특징으로 하는 전자 기기.
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