KR20110123667A - 고체 촬상 장치, 고체 촬상 장치의 제조 방법 및 전자 기기 - Google Patents

고체 촬상 장치, 고체 촬상 장치의 제조 방법 및 전자 기기 Download PDF

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KR20110123667A
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히로아끼 이시와따
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소니 주식회사
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Abstract

색 화상을 촬상하도록 복수의 단위 화소가 배치된 촬상 영역을 포함하고, 복수의 단위 화소의 각각은 복수의 광전 변환부와, 복수의 전송 게이트 - 복수의 전송 게이트의 각각은 복수의 광전 변환부의 각각에 배치되어 광전 변환부로부터의 신호 전하들을 전송함 - 와, 신호 전하들이 복수의 전송 게이트에 의해 복수의 광전 변환부로부터 전송되는 부동 확산부를 포함하고, 복수의 광전 변환부는 동일 색의 광을 수광하여 신호 전하들을 생성하고, 복수의 광전 변환부로부터 부동 확산부로 전송되는 신호 전하들은 가산되어 전기 신호로서 출력되는, 고체 촬상 장치를 제공한다.

Description

고체 촬상 장치, 고체 촬상 장치의 제조 방법 및 전자 기기{SOLID-STATE IMAGING DEVICE, METHOD OF MANUFACTURING SOLID-STATE IMAGING DEVICE, AND ELECTRONIC APPARATUS}
본 발명은 고체 촬상 장치, 고체 촬상 장치의 제조 방법 및 전자 기기에 관한 것이다.
디지털 카메라 등의 전자 기기는 고체 촬상 장치를 포함한다. 예를 들어, 고체 촬상 장치는 CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)형 이미지 센서 및 CCD(Charge Coupled Device)형 이미지 센서를 포함한다.
고체 촬상 장치에서는, 복수의 단위 화소가 매트릭스 형상으로 배열된 촬상 영역이 반도체 기판에 배치되어 있다. 복수의 단위 화소의 각각에서는 광전 변환부가 배치되어 있다. 광전 변환부는, 예를 들어, 포토다이오드이며, 외장형 광학계를 통해 입사하는 입사광을 수광면에 의해 수광하여 광전 변환함으로써 신호 전하들을 생성한다.
고체 촬상 장치들 중에서, CMOS형 이미지 센서에서는, 광전 변환부에 더하여 복수의 트랜지스터를 포함하도록 단위 화소가 구성되어 있다. 복수의 트랜지스터는, 광전 변환부에서 생성된 신호 전하들을 판독하고 신호선에 전기 신호를 출력하도록 구성되어 있다. 예를 들어, 4개의 트랜지스터, 즉, 전송 트랜지스터, 리셋 트랜지스터, 증폭 트랜지스터, 선택 트랜지스터가 반도체 기판의 정면 상에 화소 트랜지스터들로서 배치되어 있다. 또한, 이러한 트랜지스터들을 전기적으로 접속하는 배선을 반도체 기판의 정면에 배치하고 있다.
고체 촬상 장치에서는 고 감도화가 요구되고 있다. 특히, 내시경 카메라, 감시 카메라와 같이 저 조도 하에서 사용되는 디지털 카메라에서는, 고 감도화가 필요하다.
따라서, 화소 크기를 증가시켜 수광면의 면적을 확대함으로써 고 감도화를 필연적으로 실현하는 것을 고려한다.
또한, 복수의 광전 변환부가 한 세트의 화소 트랜지스터들을 공유하여, 단위 화소에서 수광면이 점유하는 면적을 증가시켜 고 감도화를 실현하는 기술들이 제안되어 있다. 예를 들어, 2개 또는 4개의 광전 변환부가 한 세트의 화소 트랜지스터들을 공유한다(예를 들어, 이하의 특허문헌 1 내지 3 참조).
또한, 수광면에 입사광을 집광하는 마이크로렌즈를 단위 화소마다 배치함으로써, 고 감도화를 실현하는 기술들이 제안되어 있다(예를 들어, 이하의 특허문헌 4 참조).
또한, 층내 렌즈(in-layer lens)의 형상의 최적화, 배선층의 개수의 감소, 광 도파로의 도입 등의 방안에 의해 집광 효율을 개선하여, 고 감도화를 실현하는 기술들이 제안되어 있다(예를 들어, 이하의 특허문헌 5와 6 참조).
특허 문헌 1: 일본 특허공개 제2004-172950호 공보 특허 문헌 2: 일본 특허공개 제2006-157953호 공보 특허 문헌 3: 일본 특허공개 제2006-54276호 공보 특허 문헌 4: 일본 특허등록 제2600250호 공보 특허 문헌 5: 일본 특허공개 제2002-314058호 공보 특허 문헌 6: 일본 특허공개 제2003-324189호 공보
도 18은 CMOS형 이미지 센서에서 단위 화소 P의 어레이를 도시하는 도이다. 도 18에서는, 수평 방향 x와 수직 방향 y의 각각으로 2개의 단위 화소 P가 서로 인접하도록 정렬되어 있는 부분을 도시하고 있다.
도 18에 도시한 바와 같이, 4개의 단위 화소 P의 각각에는 포토다이오드(21)와 전송 트랜지스터(22)가 배치되어 있다. 또한, 그 4개의 단위 화소 P 아래에는, 증폭 트랜지스터(23), 선택 트랜지스터(24), 리셋 트랜지스터(25)로 이루어지는 한 세트의 트랜지스터 군이 배치되어 있다. 즉, 포토다이오드(21)와 전송 트랜지스터(22)를 포함하는 4개의 단위 화소 P는, 증폭 트랜지스터(23), 선택 트랜지스터(24), 리셋 트랜지스터(25)로 이루어지는 한 세트의 트랜지스터 군을 공유하도록 구성되어 있다.
더욱 구체적으로, 도 18에 도시한 바와 같이, 2개의 포토다이오드(21)가 수직 방향 y로 정렬되어 있다. 또한, 수직 방향 y로 정렬된 2개의 포토다이오드(21) 사이에는 2개의 전송 트랜지스터(22)의 전송 게이트들(22G)이 수직 방향 y로 정렬되도록 배치되어 있다. 또한, 수직 방향 y로 정렬된 2개의 전송 게이트(22G) 사이에는 부동 확산부 FD가 배치되어 있다.
또한, 도 18에 도시한 바와 같이, 수직 방향 y로 정렬된, 2개의 포토다이오드(21), 2개의 전송 게이트(22G), 부동 확산부 FD로 이루어지는 세트들이 수평 방향 x로 정렬되도록 배치되어 있다. 도시를 생략하고 있지만, 수평 방향 x로 정렬된 부동 확산부들 FD는 서로 전기적으로 접속되어 있으며, 부동 확산부들 FD는 증폭 트랜지스터(23)의 게이트에 접속되어 있다.
또한, 도 18에 도시한 바와 같이, 각 단위 화소 P에서는, 마이크로렌즈 ML과 컬러 필터 CF가 배치되어 있고, 이에 따라 마이크로렌즈 ML과 컬러 필터 CF를 순차적으로 통해 입사하는 입사광을 포토다이오드(21)에 의해 수광한다.
컬러 필터 CF는, 레드 필터층 CFR, 그린 필터층 CFG, 블루 필터층 CFB를 포함한다. 레드 필터층 CFR, 그린 필터층 CFG, 블루 필터층 CFB는 서로 인접하며, 그 각각은 복수의 단위 화소 P의 각각에 대응하여 배치되어 있다.
여기에서는, 도 18에 도시한 바와 같이, 레드 필터층 CFR, 그린 필터층 CFG, 블루 필터층 CFB가 베이어(Bayer) 어레이로 정렬되도록 배치되어 있다.
도 19a와 도 19b는 CMOS형 이미지 센서에서 단위 화소 P의 전위를 나타내는 개념도이다. 도 19a와 도 19b에서는, 도 18의 XIX-XIX 선을 따라 절취한 부분의 전위를 도시하고 있다.
도 19a에 도시한 바와 같이, 포토다이오드(21)에서의 전계 구배가 작은 경우에는, 신호 전하들의 전송 시간이 증가하고 일부 신호 전하들이 전송되지 않고 남아서, 잔상이 발생하는 문제가 발생할 수 있다.
따라서, 도 19b에 도시한 바와 같이, 신호 전하들이 전송 트랜지스터(22) 측으로 이동하도록 포토다이오드(21)에서의 전계 구배를 증가시킴으로써 상기 문제의 발생을 억제시키고 있다. 이 경우에는, 예를 들어, 이온 주입 공정을 추가함으로써, 포토다이오드(21)가 전술한 전위에 도시된 바와 같이 형성되게 한다.
도 20과 도 21은 CMOS형 이미지 센서에서 단위 화소 P에 입사광이 입사하는 성질을 도시하는 도이다. 여기서, 도 20은, 복수의 단위 화소 P가 배열된 촬상 영역에서, 상단 부분에 배치된 상부 화소 PU에 주 광선 H21이 입사하는 경우의 성질을 도시하고 있다. 또한, 도 21은, 복수의 단위 화소 P가 배열된 촬상 영역에서, 하단 부분에 위치하는 하부 화소 PL에 주 광선 H22가 입사하는 경우의 성질을 도시하고 있다.
도 20과 도 21에 도시한 바와 같이, 포토다이오드(21)와 부동 확산부 FD는 반도체 기판(101)의 상층 부분에 배치되어 있다. 또한, 전송 트랜지스터(22)를 구성하는 전송 게이트(22G)는 반도체 기판(101)의 표면 상에 게이트 절연막(도시하지 않음)을 개재하여 배치되어 있으며, 그 위에 주 광선 H21과 H22가 입사한다. 전송 게이트(22G)는, 예를 들어, 폴리실리콘 등의 도전성 차광 재료로 형성된다.
도 20과 도 21에 도시한 바와 같이, 촬상 영역의 상단 부분 또는 하단 부분에서, 주 광선 H21과 H22는 반도체 기판(101)의 표면에 수직하는 방향 z로 입사하지 않고 방향 z에 대하여 경사진 방향으로 입사한다(도 1과 도 2를 참조하고 특허문헌 4의 도 3 등을 참조). 여기서, 각 단위 화소 P에서는, 컬러 필터들을 통해 주 광선 H21과 H22가 입사하므로, 주 광선 H21과 H22는 적색 광이나 녹색 광 등의 착색 광으로서 포토다이오드(21)에 입사한다.
따라서, 도 20에 도시한 바와 같이, 촬상 영역의 상단 부분에 위치하는 상부 화소 PU에서는, 주 광선 H21 중 녹색 광의 일부가 포토다이오드(21)에 입사하기 전에 전송 게이트(22G)에 의해 차단된다. 반면에, 인접하는 단위 화소 P에서는, 주 광선 H21 중 적색 광이 포토다이오드(21)에 입사하기 전에 전송 게이트(22G)에 의해 차단되지 않는다. 즉, 녹색 광의 비네팅(vignetting)은 발생하지만, 적색 광의 비네팅은 발생하지 않는다.
대조적으로, 도 21에 도시한 바와 같이, 촬상 영역의 하단 부분에 위치하는 하부 화소 PL에서는, 주 광선 H22 중 적색 광의 일부가 포토다이오드(21)에 입사하기 전에 전송 게이트(22G)에 의해 차단된다. 반면, 인접하는 단위 화소 P에서는, 주 광선 H21 중 녹색 광이 포토다이오드(21)에 입사하기 전에 전송 게이트(22G)에 의해 차단되지 않는다. 즉, 촬상 영역의 상단 부분과는 달리, 촬상 영역의 하단 부분에서는, 녹색 광의 비네팅은 발생하지 않으나, 적색 광의 비네팅이 발생한다.
이러한 식으로, 촬상 영역의 단 부분에서는, 각 색 간에 비네팅 비율이 상이하므로, 색 쉐이딩이 발생하여 색 화상의 화상 품질이 저하되는 문제가 있을 수 있다.
특히, 캡슐 내시경이나 휴대용 카메라와 같은 소형 전자 기기에서는, 색 쉐이딩의 발생이 현저하게 되어 색 화상의 화상 품질이 저하되는 문제가 발생할 수 있다. 즉, 전술한 소형 전자 기기에서는, 많은 경우에, 외장형 렌즈 모듈의 실장 용적을 작게 할 필요가 있고, 이에 따라 소형 전자 기기의 작은 두께를 위해 그 크게 구성하므로, 상당한 색 쉐이딩이 발생한다.
게다가, 감도를 개선하기 위해 화소 크기를 증가시키는 경우에는, 포토다이오드(21)의 중심과 전송 트랜지스터(22) 사이의 거리가 증가하므로, 전하 전송 효율이 감소되어, 잔상이 발생하는 문제가 있다.
이러한 식으로, 일부 경우에, 고체 촬상 장치에서는, 색 쉐이딩, 잔상 등의 발생 방지 및 감도 개선을 동시에 양립하는 것이 어렵다. 그 결과, 촬상 화상의 화상 품질을 개선하는 것이 어렵다.
따라서, 촬상 화상의 화상 품질을 개선할 수 있는 고체 촬상 장치, 그러한 고체 촬상 장치의 제조 방법 및 전자 기기를 제공하는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 색 화상을 촬상하도록 복수의 단위 화소가 배치된 촬상 영역을 포함하고, 상기 복수의 단위 화소의 각각은 복수의 광전 변환부와, 복수의 전송 게이트 - 상기 복수의 전송 게이트의 각각은 상기 복수의 광전 변환부의 각각에 배치되어 상기 광전 변환부로부터의 신호 전하들을 전송함 - 와, 상기 신호 전하들이 상기 복수의 전송 게이트에 의해 상기 복수의 광전 변환부로부터 전송되는 부동 확산부(floating diffusion)를 포함하고, 상기 복수의 광전 변환부는 동일 색의 광을 수광하여 상기 신호 전하들을 생성하고, 상기 복수의 광전 변환부로부터 상기 부동 확산부로 전송되는 상기 신호 전하들은 가산되어 전기 신호로서 출력되는, 고체 촬상 장치를 제공한다.
바람직하게, 상기 단위 화소는, 복수의 상기 부동 확산부가 상기 복수의 광전 변환부에 의해 개재되고 상기 복수의 전송 게이트가 상기 복수의 광전 변환부와 복수의 상기 부동 확산부 사이에 배치되도록 구성되어 있다.
바람직하게, 상기 단위 화소는 상기 촬상 영역에서 제1 방향과 상기 제1 방향에 직교하는 제2 방향으로 복수 배열되고, 복수의 상기 부동 확산부는 상기 제1 방향으로 상기 복수의 광전 변환부에 의해 개재되도록 배치되고, 상기 복수의 전송 게이트는 상기 제1 방향으로 상기 복수의 광전 변환부와 복수의 상기 부동 확산부 사이에 개재되도록 배치되어 있다.
바람직하게, 상기 단위 화소는 상기 촬상 영역에서 제1 방향과 상기 제1 방향에 직교하는 제2 방향으로 복수 배열되고, 복수의 상기 부동 확산부는 상기 제1 방향과 상기 제2 방향에 대하여 경사진 방향으로 상기 복수의 광전 변환부에 의해 개재되도록 배치되고, 상기 복수의 전송 게이트는 상기 제1 방향과 상기 제2 방향에 대하여 경사진 방향으로 상기 복수의 광전 변환부와 복수의 상기 부동 확산부 사이에 개재되도록 배치되어 있다.
바람직하게, 상기 복수의 광전 변환부는 상기 제1 방향과 상기 제2 방향의 각각으로 동일한 개수의 광전 변환부가 정렬되도록 상기 단위 화소에 배열되어 있다.
바람직하게, 상기 복수의 광전 변환부는 상기 제1 방향과 상기 제2 방향의 각각으로 짝수 개의 광전 변환부가 정렬되도록 배열되어 있는, 고체 촬상 장치.
바람직하게, 상기 복수의 광전 변환부는 상기 제1 방향과 상기 제2 방향의 각각으로 4의 배수 개의 광전 변환부가 정렬되도록 배열되어 있다.
바람직하게, 상기 단위 화소는 게이트가 상기 부동 확산부에 전기적으로 접속된 증폭 트랜지스터와, 상기 부동 확산부에 전송된 신호 전하들로부터 얻는 신호를 출력하는 수직 신호선을 포함하고, 상기 증폭 트랜지스터는 상기 단위 화소에 복수 배치되고, 상기 수직 신호선은 복수 배치되고, 상기 복수의 수직 신호선은 서로 전기적으로 접속되고, 상기 복수의 수직 신호선으로부터 출력되는 신호가 평활화된다.
바람직하게, 상기 단위 화소는 게이트가 상기 부동 확산부에 전기적으로 접속된 증폭 트랜지스터와, 상기 부동 확산부에 전송된 신호 전하들로부터 얻는 신호를 출력하는 수직 신호선을 포함하고, 상기 증폭 트랜지스터는 상기 단위 화소에 복수 배치되고, 상기 복수의 증폭 트랜지스터의 소스들은 공통 수직 신호선에 전기적으로 접속되어 있다.
바람직하게, 상기 단위 화소는 상기 광전 변환부에 광을 집광하는 마이크로렌즈를 포함하고, 상기 마이크로렌즈는 상기 복수의 광전 변환부에 대응하여 복수 배치되어 있다.
바람직하게, 상기 단위 화소는 상기 광전 변환부에 광을 유도하는 광 도파로를 포함하고, 상기 광 도파로는 상기 복수의 광전 변환부에 대응하여 복수 배치되어 있다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따르면, 색 화상을 촬상하는 촬상 영역에, 복수의 단위 화소를 배치함으로써 고체 촬상 장치를 형성하는 단계를 포함하는 상기 고체 촬상 장치의 제조 방법을 제공하고, 상기 단위 화소를 형성하는 단계는 동일 색의 광을 수광하여 신호 전하들을 생성하는 복수의 광전 변환부를 형성하는 단계와, 상기 복수의 광전 변환부로부터의 상기 신호 전하들을 전송하는 복수의 전송 게이트를 상기 복수의 광전 변환부에 배치하는 단계와, 상기 복수의 전송 게이트를 통해 상기 복수의 광전 변환부로부터 상기 신호 전하들이 전송되어 가산되는 부동 확산부를 형성하는 단계를 포함한다.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따르면, 고체 촬상 장치를 구비하는 전자 기기를 제공하고, 상기 고체 촬상 장치는 색 화상을 촬상하도록 복수의 단위 화소가 배치된 촬상 영역을 포함하고, 상기 복수의 단위 화소의 각각은 복수의 광전 변환부와, 복수의 전송 게이트 - 상기 복수의 전송 게이트의 각각은 상기 복수의 광전 변환부의 각각에 배치되어 상기 광전 변환부로부터의 신호 전하들을 전송함 - 와, 상기 신호 전하들이 상기 복수의 전송 게이트에 의해 상기 복수의 광전 변환부로부터 전송되는 부동 확산부를 포함하고, 상기 복수의 광전 변환부는 동일 색의 광을 수광하여 상기 신호 전하들을 생성하고, 상기 복수의 광전 변환부로부터 상기 부동 확산부로 전송되는 상기 신호 전하들은 가산되어 전기 신호로서 출력된다.
본 발명에서는, 촬상 영역에 의해 색 화상을 촬상하도록 복수의 단위 화소를 배치한다. 여기에서는, 복수의 광전 변환부가 단위 화소에 포함된다. 또한, 단위 화소에는 복수의 광전 변환부의 각각으로부터 신호 전하들을 전송하는 복수의 전송 게이트가 배치된다. 또한, 단위 화소에는, 복수의 전송 게이트에 의해 복수의 광전 변환부로부터 신호 전하들이 전송되는 부동 확산부가 배치된다. 본 발명에서는, 동일 색의 광을 수광하여 신호 전하들을 생성하도록 복수의 광전 변환부를 형성한다. 또한, 복수의 광전 변환부로부터 부동 확산부로 전송되는 신호 전하들은 가산되어 전기 신호로서 출력된다.
본 발명에 따르면, 촬상 화상의 화상 품질을 개선할 수 있는 고체 촬상 장치 및, 그 고체 촬상 장치의 제조 방법 및 전자 기기를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 카메라의 구성을 도시하는 구성도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 고체 촬상 장치의 전체 구성을 도시하는 도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 고체 촬상 장치의 주요 부품들을 도시하는 도이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 고체 촬상 장치의 주요 부품들을 도시하는 도이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 고체 촬상 장치의 주요 부품들을 도시하는 도이다.
도 6은 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 고체 촬상 장치의 주요 부품들을 도시하는 도이다.
도 7은 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 단위 화소 내의 전위를 도시하는 개념도이다.
도 8의 (a) 내지 (c)는 본 발명의 제1 실시 형태에 따라 단위 화소 P로부터 신호를 판독할 때 단위 화소의 부품들에 공급되는 펄스 신호들을 도시하는 타이밍 차트이다.
도 9는 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 고체 촬상 장치를 제조하는 방법의 공정들에서 형성된 주요 부품들을 도시하는 도이다.
도 10은 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 고체 촬상 장치를 제조하는 방법의 공정들에서 형성된 주요 부품들을 도시하는 도이다.
도 11은 본 발명의 제1 실시 형태에 따라 단위 화소 P에 입사광이 입사하는 성질을 도시하는 도이다.
도 12는 본 발명의 제1 실시 형태에 따라 단위 화소 P에 입사광이 입사하는 성질을 도시하는 도이다.
도 13은 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 고체 촬상 장치의 주요 부품들을 도시하는 도이다.
도 14는 본 발명의 제3 실시 형태에 따른 고체 촬상 장치의 주요 부품들을 도시하는 도이다.
도 15는 본 발명의 제3 실시 형태에 따른 고체 촬상 장치의 주요 부품들을 도시하는 도이다.
도 16은 본 발명의 제3 실시 형태에 따른 고체 촬상 장치의 주요 부품들을 도시하는 도이다.
도 17은 본 발명의 제4 실시 형태에 따른 고체 촬상 장치의 주요 부품들을 도시하는 도이다.
도 18은 CMOS형 이미지 센서에서의 단위 화소 P의 어레이를 도시하는 도이다.
도 19a와 도 19b는 CMOS형 이미지 센서에서의 단위 화소 P 내의 전위를 도시하는 개념도이다.
도 20은 CMOS형 이미지 센서에서의 단위 화소 P에 입사광이 입사하는 성질을 도시하는 도이다.
도 21은 CMOS형 이미지 센서에서의 단위 화소 P에 입사광이 입사하는 성질을 도시하는 도이다.
이하, 본 발명의 실시 형태들을 도면을 참조하여 설명한다.
또한, 설명은 하기의 순서로 행한다.
1. 제1 실시 형태 (단위 화소가 4개의 PD를 포함하는 경우)
2. 제2 실시 형태 (광 도파로가 있을 경우)
3. 제3 실시 형태 (단위 화소가 16개의 PD를 포함하는 경우)
4. 제4 실시 형태 (단위 화소가 16개의 PD를 포함하는 경우)
5. 기타
<1. 제1 실시 형태>
(A) 장치의 구성
(A-1) 카메라의 주요 부품들의 구성
도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 카메라(40)의 구성을 도시하는 구성도이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 카메라(40)는, 전자 기기이며, 고체 촬상 장치(1), 광학계(42), 제어부(43) 및 신호 처리 회로(44)를 포함한다.
고체 촬상 장치(1)는, 광학계(42)를 통해 피사체 상으로서 입사하는 입사광 H를 촬상면 PS에 의해 수광하여 광전 변환함으로써, 신호 전하들을 생성한다. 또한, 고체 촬상 장치(1)는, 신호 전하들을 판독하고 미가공(raw) 데이터를 출력하도록 제어부(43)로부터 출력되는 제어 신호에 기초하여 구동된다.
본 실시 형태에서는, 도 1에 도시한 바와 같이, 고체 촬상 장치(1)에서, 촬상면 PS의 중심 부분에서는, 광학계(42)로부터 출사되는 주 광선 H1이 촬상면 PS에 수직하는 각도로 입사한다. 반면에, 촬상면 PS의 주변 부분에서는 주 광선 H21과 H22가 고체 촬상 장치(1)의 촬상면 PS에 수직하는 방향에 대하여 경사진 각도로 입사한다. 여기서, 주 광선 H21과 H22는 촬상면 PS의 중심으로부터 그 주위를 향하여 촬상면 PS에 경사져 입사한다.
광학계(42)는 결상 렌즈나 조리개 등의 광학 부재를 포함한다. 광학계(42)는 피사체 상에 따른 입사광을 고체 촬상 장치(1)의 촬상면 PS에 집광하도록 배치되어 있다.
본 실시 형태에서, 광학계(42)는 광축이 고체 촬상 장치(1)의 촬상면 PS의 중심에 대응하도록 배치되어 있다. 따라서, 도 1에 도시한 바와 같이, 광학계(42)는 고체 촬상 장치(1)의 촬상면 PS의 중심 부분에 촬상면 PS에 수직하는 각도로 주 광선 H1을 출사한다. 반면에, 광학계(42)는 촬상면 PS의 주변 부분에 촬상면 PS에 수직하는 방향에 대하여 경사진 각도로 주 광선 H21과 H22를 출사한다. 이는 조리개에 의해 형성되는 사출동(exit pupil) 거리가 유한한 것 등에 기인한다.
제어부(43)는, 각종 제어 신호들을 고체 촬상 장치(1)와 신호 처리 회로(44)에 출력하여 고체 촬상 장치(1)와 신호 처리 회로(44)를 제어한다.
신호 처리 회로(44)는 고체 촬상 장치(1)로부터 출력되는 미가공 데이터에 대하여 신호 처리를 실시함으로써 피사체 상에 관한 디지털 화상을 생성하도록 구성되어 있다.
(A-2) 고체 촬상 장치의 주요 부품들
고체 촬상 장치(1)의 전체 구성을 설명한다.
도 2는 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 고체 촬상 장치(1)의 전체 구성을 도시하는 도이다. 도 2에서는, 상면을 도시하고 있다.
본 실시 형태에 따른 고체 촬상 장치(1)는, CMOS형 이미지 센서이며, 도 2에 도시한 바와 같이 반도체 기판(101)을 포함한다. 반도체 기판(101)은, 예를 들어, 실리콘으로 형성된 반도체 기판이며, 도 2에 도시한 바와 같이, 반도체 기판(101)의 표면에는 촬상 영역 PA와 주변 영역 SA가 배치되어 있다.
도 2에 도시한 바와 같이, 촬상 영역 PA는 사각 형상이며, 여기서는 복수의 단위 화소 P가 수평 방향 x와 수직 방향 y의 각각으로 배치되어 있다. 즉, 단위 화소 P가 매트릭스 형상으로 정렬되어 있다. 또한, 촬상 영역 PA는 그 중심이 도 1에 도시한 광학계(42)의 광축에 대응하도록 배치되어 있다.
촬상 영역 PA는 도 1에 도시한 촬상면 PS에 대응한다. 따라서, 상술한 바와 같이, 촬상 영역 PA의 중심 부분에 배치된 단위 화소 P에는, 촬상 영역 PA의 면에 수직하는 각도로 주 광선(도 1의 H1)이 입사한다. 반면에, 촬상 영역 PA의 주변 부분에 배치된 단위 화소 P(예를 들어, 상부 화소 PU 또는 하부 화소 PL)에는, 촬상 영역 PA의 면에 수직인 방향에 대하여 경사진 각도로 주 광선(도 1의 H21 또는 H22)이 입사한다.
도 2에 도시한 바와 같이, 주변 영역 SA는 촬상 영역 PA의 주위에 위치하고 있다. 또한, 주변 영역 SA에는 주변 회로들이 배치되어 있다.
더욱 구체적으로, 도 2에 도시한 바와 같이, 수직 구동 회로(13), 컬럼 회로(14), 수평 구동 회로(15), 외부 출력 회로(17), 타이밍 제너레이터(TG; 18)가 주변 회로들로서 배치되어 있다.
도 2에 도시한 바와 같이, 수직 구동 회로(13)는 단위 화소 P의 행 단위로 촬상 영역 PA의 단위 화소 P를 선택하여 구동하도록 주변 영역 SA에서 촬상 영역 PA의 측부에 배치되도록 구성되어 있다.
도 2에 도시한 바와 같이, 컬럼 회로(14)는 단위 화소 P의 열 단위로 단위 화소 P로부터 출력되는 신호에 대하여 신호 처리를 실시하도록 주변 영역 SA에서 촬상 영역 PA의 하단 부분에 배치되도록 구성된다. 여기서, 컬럼 회로(14)는 고정 패턴 노이즈를 제거하는 신호 처리를 실시하도록 상관 이중 샘플링(Correlated Double Sampling; CDS) 회로(도시하지 않음)를 포함한다.
도 2에 도시한 바와 같이, 수평 구동 회로(15)는 컬럼 회로(14)에 전기적으로 접속되어 있다. 수평 구동 회로(15)는, 예를 들어, 컬럼 회로(14)에서 단위 화소 P의 열 단위로 저장되어 있는 신호들을 외부 출력 회로(17)에 순차적으로 출력하도록 시프트 레지스터들을 포함한다.
도 2에 도시한 바와 같이, 외부 출력 회로(17)는 컬럼 회로(14)에 전기적으로 접속되어 있다. 외부 출력 회로(17)는 컬럼 회로(14)로부터 출력되는 신호에 대하여 신호 처리를 실시하고 처리된 신호를 외부에 출력한다. 외부 출력 회로(17)는 자동 게인 제어(AGC) 회로(17a)와 ADC 회로(17b)를 포함한다. 외부 출력 회로(17)에서는, AGC 회로(17a)가 신호에 게인을 곱한 후에, ADC 회로(17b)가 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하여 그 디지털 신호를 외부에 출력한다.
도 2에 도시한 바와 같이, 타이밍 제너레이터(18)는, 수직 구동 회로(13), 컬럼 회로(14), 수평 구동 회로(15), 외부 출력 회로(17)에 전기적으로 접속되어 있다. 타이밍 제너레이터(18)는, 각종 타이밍 신호들을 생성하여 수직 구동 회로(13), 컬럼 회로(14), 수평 구동 회로(15), 외부 출력 회로(17)에 출력함으로써, 각 부에 대한 구동 제어를 수행한다.
(A-3) 고체 촬상 장치의 상세 구성
본 실시 형태에 따른 고체 촬상 장치(1)의 상세 구성을 설명한다.
도 3 내지 도 6은 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 고체 촬상 장치(1)의 주요 부품들을 도시하는 도이다.
여기서, 도 3은 고체 촬상 장치(1)에서 복수의 단위 화소 P가 배열된 촬상 영역 PA의 상면을 도시한다. 도 3에서는, 수평 방향 x와 수직 방향 y의 각각으로 2개의 단위 화소 P가 서로 인접하도록 정렬된 부분을 예시하고 있다.
또한, 도 4는 하나의 단위 화소 P의 상면을 도시하고 있다. 도 4에서는, 도 3의 레드 필터층 CFR이 배치된 단위 화소 P(적색 화소)의 상면을 예시하고 있다. 또한, 도 3에서, 그린 필터층 CFG가 배치된 단위 화소 P(녹색 화소) 및 블루 필터층 CFB가 배치된 단위 화소 P(청색 화소)는 레드 필터층 CFR이 배치된 단위 화소 P(적색 화소)와 마찬가지의 구성을 갖는다.
또한, 도 5는 하나의 단위 화소 P의 회로 구성을 도시하고 있다. 도 5에서는, 도 4과 마찬가지로, 도 3의 레드 필터층 CFR이 배치된 단위 화소 P(적색 화소)의 회로 구성을 예시하고 있다. 또한, 녹색 화소 및 청색 화소도 적색 화소와 동일한 구성을 갖는다.
또한, 도 6은 하나의 단위 화소 P의 단면을 도시하고 있다. 도 6에서는, 도 4의 VI-VI 선을 따라 절취한 부분의 단면을 도시하고 있다.
(A-3-1) 단위 화소의 어레이
도 3에 도시한 바와 같이, 고체 촬상 장치(1)에서는, 복수의 단위 화소 P가 수평 방향 x와 수직 방향 y의 각각으로 배치되어 있다.
도 3에 도시한 바와 같이, 고체 촬상 장치(1)에서는, 색 화상을 촬상하기 위해, 복수의 단위 화소 P의 각각에 각 컬러 필터 CF가 배치되어 있다. 컬러 필터 CF는 레드 필터층 CFR, 그린 필터층 CFG 및 블루 필터층 CFB를 포함한다. 레드 필터층 CFR, 그린 필터층 CFG 및 블루 필터층 CFB는 서로 인접하고 있고, 각각은 복수의 단위 화소 P의 각각에 대응하여 배치되어 있다.
여기서, 도 3에 도시한 바와 같이, 레드 필터층 CFR, 그린 필터층 CFG 및 블루 필터층 CFB는 베이어 어레이로 정렬되도록 배치되어 있다. 즉, 복수의 그린 필터층 CFG가 체커(checkered) 형상으로 되도록 대각 방향으로 정렬되도록 배치되어 있다. 또한, 레드 필터층 CFR과 블루 필터층 CFB는 복수의 그린 필터층 CFG의 대각 방향으로 정렬되도록 배치되어 있다.
또한, 도시를 생략하고 있지만, 레드 필터층 CFR, 그린 필터층 CFG 및 블루 필터층 CFB의 각각의 주위에는, 단위 화소 P를 구획하도록 차광부(도시하지 않음)가 배치되어 있다.
본 실시 형태에서는, 도 3에 도시한 바와 같이, 각 단위 화소 P는 복수의 촬상부 PA1, PA2, PB1, PB2를 포함한다. 본 실시 형태에서는, 4개의 촬상부 PA1, PA2, PB1, PB2를 포함하도록 단위 화소 P가 구성되어 있다.
(A-3-2) 각 단위 화소
도 4와 도 5에 도시한 바와 같이, 단위 화소 P에는, 복수의 촬상부 PA1, PA2, PB1, PB2가 촬상면(xy면) 상에 배열되어 있다.
복수의 촬상부 PA1, PA2, PB1, PB2는 촬상면(xy면) 상에서 수평 방향 x와 수평 방향 x에 대하여 직교하는 수직 방향 y로 정렬되어 있다.
도 4와 도 5에 도시한 바와 같이, 복수의 촬상부 PA1, PA2, PB1, PB2의 각각에는, 포토다이오드(21)와 전송 트랜지스터(22)가 배치되어 있다. 또한, 복수의 촬상부 PA1, PA2, PB1, PB2 아래에는, 증폭 트랜지스터(23), 선택 트랜지스터(24), 리셋 트랜지스터(25)로 이루어지는 한 세트의 트랜지스터 군이 배치되어 있다. 즉, 단위 화소 P는, 포토다이오드(21)와 전송 트랜지스터(22)를 각각 포함하는 4개의 촬상부 PA1, PA2, PB1, PB2가 증폭 트랜지스터(23), 선택 트랜지스터(24), 리셋 트랜지스터(25)의 세트를 공유하도록 구성되어 있다.
더욱 구체적으로는, 도 4에 도시한 바와 같이, 수직 방향 y로 정렬된 2개의 촬상부 PA1과 PA2로 구획되는 영역에서는, 2개의 포토다이오드(21)가 촬상부 PA1과 PA2의 각각마다 수직 방향 y로 정렬되도록 배치되어 있다. 또한, 포토다이오드들(21) 사이에는, 2개의 전송 트랜지스터(22)의 전송 게이트들(22G)이 촬상부 PA1과 PA2의 각각마다 수직 방향 y로 정렬되도록 배치되어 있다. 또한, 수직 방향 y로 정렬된 2개의 전송 게이트(22G) 사이에는 부동 확산부 FD가 배치되어 있다.
또한, 도 4에 도시한 바와 같이, 수직 방향 y로 정렬된 2개의 촬상부 PB1과 PB2는 2개의 촬상부 PA1과 PA2의 구성과 동일한 구성으로 배치되어 있다. 즉, 수직 방향 y로 정렬된 2개의 포토다이오드(21), 2개의 전송 게이트(22G), 부동 확산부 FD로 이루어진 세트들이 수평 방향 x로 정렬되도록 배치되어 있다.
여기서, 도 5에 도시한 바와 같이, 수평 방향 x로 정렬된 부동 확산부들 FD는, 배선 Hab를 통해 서로 전기적으로 접속되고, 증폭 트랜지스터(23)의 게이트에 접속된다.
게다가, 도 4와 도 6에 도시한 바와 같이, 단위 화소 P에서는, 마이크로렌즈 ML이 배치되어 있다.
도 6에 도시한 바와 같이, 단위 화소 P에서, 마이크로렌즈 ML과 포토다이오드(21) 사이에는, 배선층(111)과 컬러 필터 CF가 배치되어, 이러한 각 부품을 통해 순차적으로 입사한 입사광 H를 포토다이오드(21)에 의해 수광한다.
또한, 도 5에 도시한 바와 같이, 단위 화소 P에서, 전송 트랜지스터(22)는 포토다이오드(21)에 의해 생성된 신호 전하들을 부동 확산부 FD로 전송하여 증폭 트랜지스터(23) 등을 통해 수직 신호선(27)에 전기 신호를 출력한다.
단위 화소 P를 구성하는 부품들의 상세 구성을 순차적으로 설명한다.
(a) 포토다이오드
도 4에 도시한 바와 같이, 단위 화소 P에서, 복수의 포토다이오드(21)는 촬상면(xy면) 상에 배치되어 있다. 짝수 개의 포토다이오드(21)는, 수평 방향 x와 수직 방향 y의 각각으로 정렬되어 촬상부 PA1, PA2, PB1, PB2의 어레이에 대응하도록 배치되어 있다. 예를 들어, 포토다이오드(21)는, 크기 범위가 1 내지 2㎛인 촬상부 PA1, PA2, PB1, PB2의 각각에 배치되어 있다. 즉, 복수의 포토다이오드(21)는 수평 방향 x와 수직 방향 y의 각각으로 2개의 포토다이오드(21)가 등 간격으로 정렬되도록 배치되어 있다.
도 6에 도시한 바와 같이, 포토다이오드(21)는 반도체 기판(101)에 배치되어 있다.
포토다이오드(21)는, 피사체 상으로서 입사하는 입사광 H를 수광면 JS에서 수광하고 그 입사광을 광전 변환함으로써, 신호 전하들을 생성해서 축적하도록 구성되어 있다.
예를 들어, 포토다이오드(21)는, n형 실리콘 반도체인 반도체 기판(101) 내에 배치된 p웰(도시하지 않음)에 n형 전하 축적 영역(도시하지 않음)이 형성되도록 구성된다. 또한, 게다가, 암 전류를 억제하기 위해, p형 축적층(도시하지 않음)이 반도체 기판(101)의 정면 상에 포함되도록 구성된다. 즉, 포토다이오드(21)는 소위 홀 축적 다이오드(Hall Accumulated Diode; HAD) 구조로 형성된다.
또한, 도 5에 도시한 바와 같이, 각 포토다이오드(21)는 축적된 신호 전하들이 전송 트랜지스터(22)에 의해 부동 확산부 FD에 전송되도록 구성되어 있다.
본 실시 형태에서는, 도 4와 도 5에 도시한 바와 같이, 단위 화소 P는 4개의 포토다이오드(21)를 포함하고, 4개의 포토다이오드(21)에 대응하는 4개의 전송 트랜지스터(22)가 쌍으로 배치되어 있다. 여기서, 수직 방향 y로 정렬된 2개의 포토다이오드(21) 사이에는 전송 트랜지스터(22)가 배치되어 있다. 또한, 수직 방향 y로 정렬된 2개의 포토다이오드(21) 사이에 배치된 2개의 전송 트랜지스터(22) 사이에는 부동 확산부 FD가 배치되어 있다.
또한, 도 5에 도시한 바와 같이, 단위 화소 P에서는, 4개의 포토다이오드(21)가, 증폭 트랜지스터(23), 선택 트랜지스터(24), 리셋 트랜지스터(25)의 한 세트를 공유하도록 구성되어 있다. 즉, 4개의 포토다이오드(21)에 대하여, 하나의 증폭 트랜지스터(23), 하나의 선택 트랜지스터(24), 하나의 리셋 트랜지스터(25)가 배치되어 있다.
(b) 트랜지스터
도 4에 도시한 바와 같이, 단위 화소 P에는, 전송 트랜지스터(22), 증폭 트랜지스터(23), 선택 트랜지스터(24), 리셋 트랜지스터(25)가 촬상면(xy면) 상에 배치되어 있다. 전송 트랜지스터(22), 증폭 트랜지스터(23), 선택 트랜지스터(24) 및 리셋 트랜지스터(25)는 포토다이오드(21)에서 생성된 신호 전하들이 판독되어 데이터 신호로서 출력되도록 구성되어 있다.
전송 트랜지스터(22), 증폭 트랜지스터(23), 선택 트랜지스터(24) 및 리셋 트랜지스터(25)의 각각은, 예를 들어, N채널 MOS 트랜지스터로 구성되어 있다.
이러한 트랜지스터들의 상세 구성을 순차적으로 설명한다.
(b-1) 전송 트랜지스터
도 4에 도시한 바와 같이, 단위 화소 P에서, 복수의 전송 트랜지스터(22)는 복수의 촬상부 PA1, PA2, PB1, PB2에 대응하도록 수평 방향 x와 수직 방향 y의 각각으로 배치되어 있다.
여기서, 도 4에 도시한 바와 같이, 전송 트랜지스터들(22)은, 촬상면(xy면) 상에서 수직 방향 y로 정렬된 복수의 포토다이오드(21) 사이에 배치된 부동 확산부 FD를 2개의 전송 트랜지스터(22)가 개재하도록 배치되어 있다.
도 4에 도시한 바와 같이, 각 전송 트랜지스터(22)는 전송 게이트(22G)를 포함하고, 전송 게이트(22G)는 수평 방향 x로 연장하도록 배치되어 있다. 또한, 전송 게이트(22G)는 단위 화소 P에서 수직 방향 y로 정렬된 포토다이오드들(21) 사이에 배치되어 있다.
도 6에 도시한 바와 같이, 전송 게이트들(22G)은 반도체 기판(101)의 정면 상에 배치되어 있다. 도시를 생략하고 있지만, 전송 게이트(22G)와 반도체 기판(101)의 정면 사이에는 게이트 절연막(도시하지 않음)이 개재되어 있다. 또한, 전송 게이트들(22G)은 반도체 기판(101)의 표층 상에 배치된 부동 확산부들 FD에 인접하여 2개의 전송 게이트(22G)가 1개의 부동 확산부 FD를 개재하도록 배치되어 있다. 전송 게이트(22G)는, 예를 들어, 폴리실리콘과 같이 도전성 차광 재료로 형성되어 있다.
도 5에 도시한 바와 같이, 전송 트랜지스터(22)는, 전송 선(26)으로부터의 전송 신호를 전송 트랜지스터(22)의 게이트에 인가함으로써 포토다이오드(21)에 축적된 신호 전하들을 부동 확산부 FD에 출력 신호로서 전송하도록 구성되어 있다.
여기서, 도 5에 도시한 바와 같이, 전송 트랜지스터(22)의 하나의 단자는 포토다이오드(21)의 캐소드에 전기적으로 접속되어 있다. 또한, 전송 트랜지스터(22)의 다른 하나의 단자는 하나의 부동 확산부 FD에 전기적으로 접속되어 있다.
본 실시 형태에서는, 수직 방향 y로 정렬된 한 쌍의 전송 트랜지스터(22)가 부동 확산부 FD에 신호 전하들을 전송하도록 구성되어 있다. 따라서, 수직 방향 y로 정렬된 한 쌍의 전송 트랜지스터(22)의 신호 전하들은 부동 확산부 FD에 가산되어 증폭 트랜지스터(23)의 게이트에 출력된다.
(b-2) 증폭 트랜지스터
도 4에 도시한 바와 같이, 단위 화소 P에서, 증폭 트랜지스터(23)는 촬상면(xy면) 상에서 복수의 촬상부 PA1, PA2, PB1, PB2의 아래에 배치되어 있다. 즉, 증폭 트랜지스터(23)는 촬상면(xy면) 상에서 수평 방향 x와 수직 방향 y로 정렬된 복수의 포토다이오드(21) 아래에 배치되어 있다. 여기서, 증폭 트랜지스터(23)는 수평 방향으로 소스와 드레인의 한 쌍이 채널을 개재하도록 배치되어 있다.
도 5에 도시한 바와 같이, 증폭 트랜지스터(23)는 전송 트랜지스터(22)로부터 출력되는 전기 신호를 증폭하여 출력하도록 구성되어 있다.
더욱 구체적으로, 도 5에 도시한 바와 같이, 증폭 트랜지스터(23)의 게이트는 부동 확산부 FD에 접속되어 있다. 또한, 증폭 트랜지스터(23)의 드레인은 전원 전압 Vdd에 접속되고, 그 소스는 선택 트랜지스터(24)를 통해 수직 신호선(27)에 접속되어 있다. 선택 트랜지스터(24)가 온 상태로 되도록 선택되면, 증폭 트랜지스터(23)에는 정전류원 I로부터 정전류가 공급되어, 증폭 트랜지스터(23)가 소스 폴로워로서 동작한다. 따라서, 선택 신호가 선택 트랜지스터(24)에 공급되면, 부동 확산부 FD로부터 출력되는 출력 신호가 증폭 트랜지스터(23)에 의해 증폭된다.
(b-3) 선택 트랜지스터
도 4에 도시한 바와 같이, 단위 화소 P에서, 선택 트랜지스터(24)는 촬상면(xy면) 상에서 복수의 촬상부 PA1, PA2, PB1, PB2 아래에 배치되어 있다. 즉, 증폭 트랜지스터(23)와 마찬가지로, 선택 트랜지스터(24)는 촬상면(xy면) 상에서 수평 방향 x와 수직 방향 y로 정렬된 복수의 포토다이오드(21) 아래에 배치되어 있다. 여기서, 선택 트랜지스터(24)는 수평 방향으로 소스와 드레인의 한 쌍이 채널을 개재하도록 배치되어 있다.
도 5에 도시한 바와 같이, 선택 트랜지스터(24)는, 선택 신호가 입력되면 증폭 트랜지스터(23)에 의해 출력되는 전기 신호를 수직 신호선(27)에 출력하도록 구성되어 있다.
더욱 구체적으로, 도 5에 도시한 바와 같이, 선택 트랜지스터(24)의 게이트는 선택 신호가 공급되는 어드레스 선(28)에 접속되어 있다. 선택 신호가 공급되면, 선택 트랜지스터(24)는 온 상태로 되어 출력 신호를 출력하고, 이 출력 신호는 전술한 바와 같이 증폭 트랜지스터(23)에 의해 증폭되어 수직 신호선(27)에 출력된다.
(b-4) 리셋 트랜지스터
도 4에 도시한 바와 같이, 단위 화소 P에서, 리셋 트랜지스터(25)는 촬상면(xy면) 상에서 복수의 촬상부 PA1, PA2, PB1, PB2 아래에 배치되어 있다. 즉, 증폭 트랜지스터(23) 및 선택 트랜지스터(24)와 마찬가지로, 리셋 트랜지스터(25)는 촬상면(xy면) 상에서 수평 방향 x 및 수직 방향 y로 정렬된 복수의 포토다이오드(21) 아래에 배치되어 있다. 여기서, 리셋 트랜지스터(25)는 수평 방향으로 소스와 드레인의 한 쌍이 채널을 개재하도록 배치되어 있다.
도 5에 도시한 바와 같이, 리셋 트랜지스터(25)는 증폭 트랜지스터(23)의 게이트 전위를 리셋하도록 구성되어 있다.
더욱 구체적으로, 도 5에 도시한 바와 같이, 리셋 트랜지스터(25)의 게이트는 리셋 신호가 공급되는 리셋선(29)에 접속되어 있다. 또한, 리셋 트랜지스터(25)의 드레인은 전원 전압 Vdd에 접속되고, 그 소스는 부동 확산부 FD에 접속되어 있다. 또한, 리셋 신호가 리셋선(29)으로부터 게이트로 공급되면, 리셋 트랜지스터(25)는 부동 확산부 FD를 통해 증폭 트랜지스터(23)의 게이트 전위를 전원 전압 Vdd로 리셋한다.
(c) 배선층(111)
도 6에 도시한 바와 같이, 배선층(111)은 전송 트랜지스터(22)의 전송 게이트(22G)가 배치된 반도체 기판(101)의 정면 상에 배치되어 있다.
배선층(111)은 배선들(도시하지 않음)을 포함하고, 절연층의 배선들은 소자들에 전기적으로 접속되도록 형성되어 있다. 여기서, 배선들은, 도 5에서 도시한, 전송 선(26), 어드레스 선(28), 수직 신호선(27), 리셋선(29) 등의 배선들로서 기능하도록 절연층 내에 적층 형성되어 있다.
더욱 구체적으로, 배선층(111)에서는, 단위 화소 P의 경계 부분 또는 단위 화소 P를 구성하는 복수의 촬상부 PA1, PA2, PB1, PB2가 정렬되는 경계 부분에, 배선들이 배치되어 있다.
(d) 컬러 필터 CF
도 6에 도시한 바와 같이, 컬러 필터 CF는 전송 트랜지스터(22)의 전송 게이트(22G)가 배치된 반도체 기판(101)의 정면 측에 배치되어 있다.
여기서, 도 6에 도시한 바와 같이, 컬러 필터 CF는 배선층(111)의 상면 상에 배치되어 있다. 또한, 컬러 필터 CF의 상면 상에는 마이크로렌즈 ML이 배치되어 있다.
도 6에 도시한 바와 같이, 컬러 필터 CF는 피사체 상에 따라 입사광을 착색하여 반도체 기판(101)의 수광면 JS를 투과시키도록 구성되어 있다.
도 3에 도시한 바와 같이, 컬러 필터 CF는, 레드 필터층 CFR, 그린 필터층 CFG, 블루 필터층 CFB를 포함하고, 각 단위 화소 P에 대응하도록 베이어 어레이로 배치되어 있다.
더욱 구체적으로, 컬러 필터 CF에서, 레드 필터층 CFR은, 적색에 대응하는 파장 범위(예를 들어, 625 내지 740nm)에서 높은 광 투과율을 갖고 입사광을 적색으로 착색하여 수광면을 투과시키도록 구성되어 있다. 레드 필터층 CFR은 그 평면 구조가 사각 형상으로 되도록 형성되어 있다.
또한, 컬러 필터 CF에서, 그린 필터층 CFG는, 녹색에 대응하는 파장 범위(예를 들어, 500 내지 565nm)에서 높은 광 투과율을 갖고 입사광을 녹색으로 착색하여 수광면을 투과시키도록 구성되어 있다. 그린 필터층 CFG는 그 평면 구조가 사각 형상으로 되도록 형성되어 있다.
컬러 필터 CF에서, 블루 필터층 CFB는, 청색에 대응하는 파장 범위(예를 들어, 450 내지 485nm)에서 높은 광 투과율을 갖고 입사광을 청색으로 착색하여 수광면을 투과시키도록 구성되어 있다. 블루 필터층 CFB는 그 평면 구조가 사각 형상으로 되도록 형성되어 있다.
또한, 도 3에 도시한 바와 같이, 컬러 필터 CF는, 단위 화소 P를 구성하는 복수의 촬상부 PA1, PA2, PB1, PB2에 동일한 색의 필터층들 CFR, CFG, CFB가 배치되도록 구성된다. 예를 들어, 도 3에 도시한 바와 같이, 4개의 단위 화소 P 중 좌측 하방에 위치하는 단위 화소 P에서는, 단위 화소 P를 구성하는 복수의 촬상부 PA1, PA2, PB1, PB2에 레드 필터층 CFR이 배치되어 있다. 도 6에 도시한 바와 같이, 촬상부 PA1, PA2, PB1, PB2에서는, 레드 필터층 CFR이 일체로 형성되어 있다.
예를 들어, 컬러 필터 CF는, 착색 안료와 포토레지스트 수지를 포함하는 도포액을, 스핀 코팅법 등의 코팅 방법에 따라 도포하여 도포층을 형성한 후, 리소그래피 기술에 따라 그 도포층을 패턴 가공함으로써, 형성된다.
(e) 마이크로렌즈 ML
도 6에 도시한 바와 같이, 마이크로렌즈 ML은 전송 트랜지스터(22)의 전송 게이트(22G)가 배치된 반도체 기판(101)의 정면 측에 배치되어 있다.
여기서, 도 6에 도시한 바와 같이, 마이크로렌즈 ML은 컬러 필터 CF의 상면 상에 배치되어 있다. 복수의 마이크로렌즈 ML은 단위 화소 P를 구성하는 복수의 촬상부 PA1, PA2, PB1, PB2에 대응하도록 배치되어 있다.
도 6에 도시한 바와 같이, 마이크로렌즈 ML은 수광면 JS 위에 배치된다. 마이크로렌즈 ML은 중심이 테두리보다 두껍게 형성된 볼록 렌즈이며, 입사광 H를 포토다이오드(21)의 수광면 JS에 집광하도록 구성되어 있다.
예를 들어, 마이크로렌즈 ML은, 스티렌 수지, 아크릴 수지, 노볼락 수지 등의 투명한 유기 재료를 사용하여 형성되어 있다. 이 밖에, 마이크로렌즈 ML은 SiO2, SiN, SiON, SiCN, HfO 등의 투명한 무기 재료를 사용하여 형성해도 된다.
(f) 기타
도 7은 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 단위 화소 P 내의 전위를 도시하는 개념도이다. 도 7에서는, 도 4의 VII-VII 선을 따라 절취한 부분의 전위를 도시하고 있다.
도 7에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태에서는, 도 19b에 도시한 경우와 마찬가지로, 신호 전하들이 전송 트랜지스터(22) 측으로 이동하도록 포토다이오드(21)의 전계 구배가 증가되도록 형성되어 있다.
도 8의 (a) 내지 (c)는 본 발명의 제1 실시 형태에 따라 단위 화소 P로부터 신호를 판독할 때 단위 화소 P의 부품들에 공급되는 펄스 신호들을 도시하는 타이밍 차트이다. 도 8의 (a)는 선택 신호(SEL)를 도시하고, 도 8의 (b)는 리셋 신호(RST)를 도시하고, 도 8의 (c)는 전송 신호(TRF1과 TRF2)를 도시하고 있다(도 5 참조).
먼저, 도 8의 (a) 내지 (c)에 도시한 바와 같이, 제1 시점 t1에서, 선택 트랜지스터(24)를 도통 상태로 한다. 또한, 제2 시점 t2에서, 리셋 트랜지스터(25)를 도통 상태로 한다. 이에 따라, 증폭 트랜지스터(23)의 게이트 전위를 리셋한다.
다음으로, 제3 시점 t3에서, 리셋 트랜지스터(25)를 비도통 상태로 한다. 또한, 그 후, 리셋 레벨에 대응하는 전압을 컬럼 회로(14)로의 출력 신호로서 판독한다.
다음으로, 제4 시점 t4에서, 전송 트랜지스터(22)를 도통 상태로 하여, 포토다이오드(21)에 축적된 신호 전하들을 증폭 트랜지스터(23)의 게이트에 전송한다.
다음으로, 제5 시점 t5에서, 전송 트랜지스터(22)를 비도통 상태로 한다. 또한, 그 후, 축적된 신호 전하들의 양에 따른 신호 레벨에 대응하는 전압을 컬럼 회로(14)로의 출력 신호로서 판독한다.
컬럼 회로(14)에서는, 먼저 판독한 리셋 레벨과 나중에 판독한 신호 레벨을 차분 처리하여, 신호를 축적한다. 이에 따라, 단위 화소 P마다 배치된 각 트랜지스터의 Vth의 변동(irregularity) 등에 따라 발생하는 고정적인 패턴 노이즈가 캔슬된다.
트랜지스터들(22, 24, 25)의 게이트들은 수평 방향 x로 정렬된 복수의 단위 화소 P로 이루어지는 행 단위로 접속되어 있으므로, 단위 화소 P를 구동하는 전술한 동작은 행 단위로 정렬된 복수의 단위 화소 P에 대하여 동시에 행해진다.
더욱 구체적으로, 단위 화소들 P는 상술한 수직 구동 회로(13)에 의해 공급되는 선택 신호에 따라 수평선(화소 행)의 단위로 수직 방향으로 순차적으로 선택된다. 또한, 타이밍 제너레이터(18)로부터 출력되는 각종 타이밍 신호에 따라 단위 화소들 P의 트랜지스터들이 제어된다. 따라서, 각 단위 화소 P의 출력 신호가 단위 화소들 P의 각 열마다 수직 신호선(27)을 통해 컬럼 회로(14)에 출력된다.
또한, 컬럼 회로(14)에서 축적된 신호들은 수평 구동 회로(15)에 의해 선택되어 외부 출력 회로(17)에 순차 출력된다.
본 실시 형태에서는, 단위 화소 P를 구성하는 복수의 촬상부 PA1, PA2, PB1, PB2에 의해 생성된 신호 전하들이 가산되어 수직 신호선(27)에 출력 신호로서 출력된다.
예를 들어, 도 8의 (a) 내지 (c)에 도시한 바와 같이, 4개의 촬상부 PA1, PA2, PB1, PB2에 배치된 포토다이오드들(21)의 신호 전하들은 전송 트랜지스터들(22)을 통해 동일한 타이밍으로 부동 확산부 FD에 전송된다. 또한, 부동 확산부 FD에서 가산된 신호 전하들의 양에 따른 신호 레벨의 전압을 출력 신호로서 판독한다.
또한, 포토다이오드들(21)의 신호 전하들을 서로 다른 타이밍으로 부동 확산부 FD에 순차 전송해도 되고, 출력 신호를 부동 확산부 FD에서 가산된 신호 전하들에 기초하여 판독되도록 구동시켜도 된다.
(B) 고체 촬상 장치의 제조 방법
이하, 전술한 고체 촬상 장치(1)를 제조하는 방법의 주요 단계들을 설명한다.
도 9와 도 10은 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 고체 촬상 장치(1)를 제조하는 방법의 단계들에서 형성되는 주요 부품들을 도시하는 도이다. 여기서, 도 9와 도 10은 도 6과 마찬가지로 촬상 영역 PA의 단면을 도시하고 있다.
(B-1) 포토다이오드(21), 전송 트랜지스터(22), 부동 확산부 FD의 형성
우선, 도 9에 도시한 바와 같이, 포토다이오드(21), 전송 트랜지스터(22) 및 부동 확산부 FD를 형성한다.
포토다이오드(21)는, n형 실리콘 반도체인 반도체 기판(101) 내에 배치된 p웰(도시하지 않음)에 n형 전하 축적 영역을 배치함으로써, 형성된다. 또한, 게다가, n형 전하 축적 영역의 표면 상에 고 농도의 p형 축적층(도시하지 않음)을 형성한다. 더욱 구체적으로, 반도체 기판(101) 내에 불순물 이온들을 적절히 주입함으로써, 포토다이오드(21)를 구성하는 부품들을 배치한다.
전송 트랜지스터(22)는, 채널 형성 영역의 상면 상에 게이트 절연막(도시하지 않음)을 형성한 후, 그 게이트 절연막의 상면 상에 전송 게이트(22G)를 배치함으로써, 형성된다. 더욱 구체적으로, 반도체 기판(101)의 표면에 열산화 처리를 실시함으로써, 실리콘 산화막(도시하지 않음)을 게이트 절연막으로서 성막한다. 또한, 예를 들어, 폴리실리콘막(도시하지 않음)을 게이트 절연막 상에 형성한 후, 그 폴리실리콘막(도시하지 않음)을 패터닝하여, 전송 게이트(22G)를 형성한다.
전송 트랜지스터(22)의 형성시, 증폭 트랜지스터(23), 선택 트랜지스터(24), 리셋 트랜지스터(25)를 포함하는 다른 트랜지스터들도 마찬가지 방식으로 형성한다.
부동 확산부 FD는 반도체 기판(101)의 상층 내에 n형 불순물 이온들을 주입함으로써 형성된다. 이러한 부동 확산부 FD의 형성시, 각 트랜지스터의 소스와 드레인 영역도 마찬가지 방식으로 형성한다.
(B-2) 배선층(111)의 형성
다음으로, 도 10에 도시한 바와 같이, 배선층(111)을 형성한다.
여기서, 도 10에 도시한 바와 같이, 반도체 기판(101)에서, 전송 트랜지스터(22)의 전송 게이트(22G)가 배치된 표면 상에 배선층(111)을 배치한다.
예를 들어, 실리콘 산화막 등의 절연 재료를 이용하여 절연층을 형성함으로써, 동시에, 알루미늄 등의 금속 재료를 이용하여 배선(도시하지 않음)을 형성함으로써, 배선층(111)을 배치한다.
(B-3) 컬러 필터 CF와 마이크로렌즈 ML의 형성
다음으로, 도 6에 도시한 바와 같이, 컬러 필터 CF와 마이크로렌즈 ML을 형성한다.
여기서, 도 6에 도시한 바와 같이, 반도체 기판(101)에서 배선층(111)이 피복되어 있는 표면 상에 컬러 필터 CF를 배치한다. 또한, 그 컬러 필터 CF 상에 마이크로렌즈 ML을 배치한다.
이러한 식으로, 부품들을 배치함으로써, 고체 촬상 장치(1)를 CMOS형 이미지 센서로서 완성시킨다.
(C) 결론
이러한 방식으로, 본 실시 형태에 따른 고체 촬상 장치(1)에서는, 색 화상을 촬상하는 촬상 영역 PA에 복수의 단위 화소 P가 배치되어 있다. 복수의 단위 화소 P는, 촬상 영역 PA에서 수평 방향 x와 수직 방향 y의 각각으로 배치되어 있다. 촬상 영역 PA에는, 3원색의 각각의 광을 수광하도록 단위 화소들 P가 베이어 어레이로 배치되어 있다. 즉, 이 화소 어레이에서는, 적색의 단위 화소들 P에 인접하도록 수직 방향 y로 정렬된 적색의 단위 화소들 P와 녹색의 단위 화소들 P가 좌측에 배열되어 있다. 또한, 녹색의 단위 화소들 P에 인접하도록 수직 방향 y로 정렬된 녹색의 단위 화소들 P와 청색의 단위 화소들 P가 우측에 배열되어 있다(도 3 참조).
각 단위 화소 P에서는, 복수의 포토다이오드(21)(광전 변환부들)가 동일 색의 광을 수광하여 신호 전하들을 생성하도록 배열되어 있다. 또한, 포토다이오드들(21)로부터 신호 전하들을 전송하는 복수의 전송 게이트(22G)가, 광을 차광하는 차광 재료를 이용하여 형성되어 있고, 그 복수의 포토다이오드(21)에 배치되어 있다. 또한, 복수의 포토다이오드(21)로부터의 신호 전하들은 복수의 전송 게이트(22G)에 의해 부동 확산부 FD에 전송되어 가산되도록 구성되어 있다(도 4 참조).
더욱 구체적으로, 각 단위 화소 P에서는, 수평 방향 x로 정렬된 촬상부 PA1과 PB1(서브 화소)의 각각에 포토다이오드들(21)이 배치되어 있다. 또한, 촬상부 PA1과 PB1의 수직 방향 y로 정렬된 촬상부 PA2와 PB2의 각각에는 포토다이오드들(21)이 배치되어 있다. 단위 화소 P에서는, 포토다이오드들(21)이, 수평 방향 x와 수직 방향 y의 각각으로 동일한 개수로 정렬되도록 배열되어 있다(도 4 참조).
또한, 각 단위 화소 P에서는, 수평 방향 x로 정렬된 촬상부 PA1과 PB1에, 포토다이오드들(21)로부터 부동 확산부 FD로 신호 전하들을 전송하는 전송 게이트들(22G)이 배치되어 있다. 또한, 촬상부 PA1과 PB1의 수직 방향 y로 정렬된 촬상부 PA2와 PB2에, 포토다이오드들(21)로부터 부동 확산부 FD로 신호 전하들을 전송하는 전송 게이트들(22G)이 배치되어 있다(도 4 참조).
단위 화소 P에서는, 촬상부 PA1과 PB1의 포토다이오드들(21)과 수직 방향 y로 정렬된 촬상부 PA2와 PB2의 포토다이오드들(21) 사이에, 부동 확산부들 FD가 배치되어 있다. 또한, 부동 확산부 FD는 촬상부 PA1과 PB1의 전송 게이트(22G)와 수직 방향 y로 정렬된 촬상부 PA2와 PB2의 전송 게이트(22G) 사이에 배치되어 있다(도 4 참조).
따라서, 본 실시 형태에 따른 고체 촬상 장치에서는, 색 쉐이딩의 발생을 방지할 수 있어서, 색 화상의 화상 품질을 개선할 수 있다.
이하, 전술한 구성을 상세히 설명한다.
도 11과 도 12는 본 발명의 제1 실시 형태에 따라 단위 화소 P에 입사하는 입사광의 성질을 도시하는 도이다.
여기서, 도 11은 복수의 단위 화소 P가 배치된 촬상 영역 PA의 상단 부분에 위치하는 상부 화소들 PU에 주 광선 H21이 입사하는 성질을 도시하고 있다. 또한, 도 12는 복수의 단위 화소 P가 배치된 촬상 영역 PA의 하단 부분에 위치하는 하부 화소들 PL에 주 광선 H22가 입사하는 성질을 도시하고 있다(도 2 참조). 또한, 도 11과 도 12에서는, 설명을 간략하게 하도록, 배선층(111) 등의 설명을 생략하고 있다.
도 11과 도 12에 도시한 바와 같이, 주 광선 H21과 H22는, 반도체 기판(101)의 촬상면(xy면)에 수직하는 방향 z가 아니라 방향 z에 대하여 경사진 방향으로 촬상 영역 PA의 상부 화소 PU 또는 하부 화소 PL에 입사한다(도 1, 도 2 등을 참조).
여기서, 도 6에서 나타낸 바와 같이, 단위 화소 P에서는, 레드 필터층 CFR(도 11과 도 12에는 도시하지 않음)이 촬상부 PA1과 PA2의 각각 위에 배치되어 있으므로, 주 광선 H21과 H22가 적색 광으로서 포토다이오드(21)에 입사한다.
따라서, 도 11에 도시한 바와 같이, 촬상 영역 PA의 상단 부분에 위치하는 상부 화소들 PU 중 우측에 도시한 촬상부 PA2(도 4에서는 상측 부분)에서는, 주 광선 H21이 포토다이오드(21)에 입사하기 전에, 적색 광인 주 광선 H21의 일부가 전송 게이트(22G)에 의해 차단된다. 반면에, 좌측에 도시한 촬상부 PA1에서는, 주 광선 H21이 포토다이오드(21)에 입사하기 전에, 적색 광인 주 광선 H21이 전송 게이트(22G)에 의해 차단되지 않는다.
이에 대해, 도 12에 도시한 바와 같이, 촬상 영역 PA의 하단 부분에 위치하는 하부 화소들 PL 중 좌측에 도시한 촬상부 PA1에서는, 주 광선 H21이 포토다이오드(21)에 입사하기 전에, 적색 광인 주 광선 H21의 일부가 전송 게이트(22G)에 의해 차단된다. 반면에, 우측에 도시한 촬상부 PA2에서는, 주 광선 H21이 포토다이오드(21)에 입사하기 전에, 적색 광인 주 광선 H21이 전송 게이트(22G)에 의해 차단되지 않는다.
이러한 식으로, 촬상 영역 PA의 상단 부분과 하단 부분에서는, 적색 광의 비네팅의 비율이 동일하다. 즉, 단위 화소 P에서, 포토다이오드(21), 전송 게이트(22G), 부동 확산부 FD가 배치된 부분들은 수평 방향 x 및 수직 방향 y를 축으로 하여 대칭되도록 형성되어 있다. 따라서, 전송 게이트들(22G)이 촬상 영역 PA의 상단 부분과 하단 부분에 배치된 위치들이 적색 광을 수광하는 포토다이오드(21)에 대하여 대칭되므로, 촬상 영역 PA의 상단 부분과 하단 부분에서의 적색 광의 비네팅 비율이 동일하다.
적색 광 이외에, 녹색 광 및 청색 광에 대해서도, 적색 광의 경우와 마찬가지로, 촬상 영역 PA의 상단 부분과 하단 부분에서 비네팅의 비율이 동일해지도록 상부 화소 PU와 하부 화소 PL의 전송 게이트들(22G)이 배치되어 있다.
따라서, 본 실시 형태에서는, 상술한 바와 같이, 색 쉐이딩의 발생을 방지할 수 있어서, 색 화상의 화상 품질을 개선할 수 있다.
특히, 캡슐 내시경이나 휴대용 카메라와 같은 소형 전자 기기에 고체 촬상 장치를 사용하는 경우에는, 상술한 바와 같이, 상당한 색 쉐이딩이 발생한다. 그러나, 본 실시 형태에 따른 경우에서는, 이러한 문제 발생을 효과적으로 방지할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에서는, 복수의 촬상부 PA1, PA2, PB1, PB2로 단위 화소 P를 구성하고 있다. 따라서, 단위 화소 P의 면적을 크게 해도, 개별적인 포토다이오드(21)의 면적이 작으므로, 각 포토다이오드(21)의 중심과 전송 트랜지스터(22) 사이의 거리를 짧게 할 수 있다. 따라서, 전하 전송 효율을 개선할 수 있으므로, 잔상 발생을 억제할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에서, 단위 화소 P는 포토다이오드(21)에 광을 집광하는 마이크로렌즈 ML을 포함한다. 단위 화소 P에서, 복수의 마이크로렌즈 ML은 복수의 포토다이오드(21)에 대응하여 배치되어 있다. 따라서, 입사광 H는 각 포토다이오드(21)의 수광면에 집광되어, 수광량을 증가시킬 수 있다. 이에 따라, 감도를 개선할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에서는, 단위 화소 P에 복수의 부동 확산부 FD가 배치되고, 복수의 부동 확산부 FD가 배선에 의해 서로 전기적으로 접속된다. 따라서, 부동 확산부 FD에서 신호 전하들을 전압으로 변환하는 효율을, FD 배선 용량을 조정함으로써 감소시킬 수 있어서, 신호 검출을 적절하게 실시할 수 있다.
일반적으로, 고체 촬상 장치의 포화 신호량은, 포토다이오드(21)에 축적된 신호 전하들의 개수(전자 수 또는 홀 수), 부동 확산부 FD의 범위, 후단 회로(예를 들어, A/D 컨버터)의 범위에 의해 결정된다.
단위 화소의 크기를 증가시킴으로써 포토다이오드(21)에서 축적될 수 있는 신호 전하들의 개수가 증가하더라도, 부동 확산부 FD의 범위를 초과하는 경우에는, 신호 검출이 어렵다. 그러나, 변환 효율을 감소시킴으로써 신호 검출을 수행할 수 있다. 또한, 포토다이오드(21)에 축적될 수 있는 신호 전하들의 개수를 증가시킬 수 있으므로, 광 샷 노이즈(light-shot noise)로 인한 화질 저하를 방지할 수 있다.
전원 전압을 증가시켜 부동 확산부 FD의 범위나 A/D 컨버터의 범위를 증가 시키는 경우에는 소비 전력이 증가하지만, 전술한 구성에 따라 전원 전압을 증가시킬 필요가 없으므로, 소비 전력을 감소시킬 수 있다. 캡슐 내시경 등의 소형 전자 기기에서는, 내부에 전지를 배치하지 않으며, 또는 용량이 적은 배터리를 배치하므로, 필요한 소비 전력은 매우 적다. 따라서, 전술한 구성이 특히 적합하다. 또한, 전원 전압의 증가에 따라 게이트 산화막의 두께도 필연적으로 증가하므로, 노이즈의 발생이 증가할 수 있다. 따라서, 전술한 구성에 따라 전원 전압을 증가시킬 필요가 없으므로, 노이즈의 발생을 감소시킬 수 있다.
따라서, 본 실시 형태에서는, 촬상한 색 화상의 화상 품질 등의 특성을 개선할 수 있다.
또한, 전술한 실시예에서는, 단위 화소 P에 하나의 증폭 트랜지스터(23)를 배치하는 경우를 설명하였지만, 본 발명은 이러한 예로 한정되지 않는다. 복수의 증폭 트랜지스터(23)를 단위 화소 P에 배치해도 된다.
<2. 제2 실시 형태>
(A) 장치의 구성 등
도 13은 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 고체 촬상 장치의 주요 부품들을 도시하는 도이다.
또한, 도 13은 도 6과 마찬가지로 하나의 단위 화소 P의 단면을 도시한다. 즉, 도 13에서는, 도 4의 XIII-XIII선을 따라 절취한 부분의 단면을 도시한다.
도 13에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태에서는, 광 도파로(131)가 배치되어 있다. 이러한 점 및 이에 연관된 점을 제외하고, 본 실시 형태는 제1 실시 형태와 마찬가지이다. 따라서, 중복 부분에 대해서는 일부 설명을 생략한다.
도 13에 도시한 바와 같이, 광 도파로(131)는 입사광 H가 입사하는 반도체 기판(101)의 표면 측에 배치되어 있다.
도 13에 도시한 바와 같이, 광 도파로(131)는, 마이크로렌즈 ML과 포토다이오드(21)의 수광면 JS 사이에 개재되어, 마이크로렌즈 ML을 통해 입사하는 입사광 H를 포토다이오드(21)의 수광면 JS로 유도하도록 형성되어 있다.
더욱 구체적으로, 광 도파로(131)는, 광을 유도하는 코어 부분이며, 그 주위에서 배선층(111)을 구성하는 절연층의 굴절률보다 높은 굴절률의 광학 재료로 형성되어 있다. 예를 들어, 코어 부분인 광 도파로(131)는 클래드(clad) 부분에 대한 계면에 입사광을 전반사시키도록 형성되어 있다.
(B) 결론
이러한 식으로, 본 실시 형태에서, 각 단위 화소 P는 포토다이오드(21)에 광을 유도하는 광 도파로(131)를 포함한다. 복수의 광 도파로는 촬상부들(PA1, PA2 등)의 각각에 배치된 포토다이오드들(21)에 대응하도록 배치되어 있다.
따라서, 입사광 H가 광 도파로(131)에 의해 포토다이오드(21)의 수광면 JS에 높은 효율로 유도되어, 수광량을 증가시킬 수 있다. 따라서, 감도를 개선할 수 있는다.
따라서, 본 실시 형태에서는, 촬상한 색 화상의 화상 품질을 더욱 개선할 수 있다.
<3. 제3 실시 형태>
(A) 장치의 구성 등
도 14 내지 도 16은 본 발명의 제3 실시 형태에 따른 고체 촬상 장치의 주요 부품들을 도시하는 도이다.
여기서, 도 14는 도 3과 마찬가지로 고체 촬상 장치에서 복수의 단위 화소 P가 배열된 촬상 영역 PA의 상면을 도시하고 있다.
또한, 도 15는 도 4와 마찬가지로 하나의 단위 화소 P의 상면을 도시하고 있다. 즉, 도 15에서는, 도 14의 레드 필터층 CFR이 배치된 단위 화소 P(적색 화소)의 상면을 예시하고 있다. 또한, 도 14의 그린 필터층 CFG가 배치된 단위 화소 P(녹색 화소) 및 블루 필터층 CFB가 배치된 단위 화소 P(청색 화소)도 레드 필터층 CFR이 배치된 단위 화소 P(적색 화소)와 동일한 구성을 갖는다.
또한, 도 16은 도 5와 마찬가지로 하나의 단위 화소 P의 회로 구성을 도시하고 있다. 도 16에서는, 도 15와 마찬가지로, 도 14의 레드 필터층 CFR이 배치된 단위 화소 P(적색 화소)의 회로 구성을 예시하고 있다. 또한, 녹색 화소 및 청색 화소도 적색 화소와 동일한 회로 구성을 갖는다.
도 14 내지 도 16에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태에서는, 단위 화소 P를 구성하는 촬상부 PA1 내지 PA4, PB1 내지 PB4, PC1 내지 PC4, PD1 내지 PD4의 개수가 제1 실시 형태의 경우와 다르다. 게다가, 단위 화소 P의 구성도 다르다. 이러한 점 및 이에 연관된 점을 제외하고, 본 실시 형태는 제1 실시 형태와 마찬가지이다. 따라서, 중복 부분에 대해서는, 일부 설명을 생략한다.
(A-1) 단위 화소의 어레이
도 14에 도시한 바와 같이, 제1 실시 형태와 마찬가지로, 고체 촬상 장치에서는, 복수의 단위 화소 P의 각각에 컬러 필터 CF가 배치되어 있다. 컬러 필터 CF는, 레드 필터층 CFR, 그린 필터층 CFG 및 블루 필터층 CFB를 포함하고, 단위 화소 P의 각각에 베이어 어레이로 배치되어 있다.
도 14에 도시한 바와 같이, 각 단위 화소 P는 복수의 촬상부 PA1 내지 PA4, PB1 내지 PB4, PC1 내지 PC4, PD1 내지 PD4를 포함하도록 구성되어 있다. 본 실시 형태에서는, 총 16개의 촬상부 PA1 내지 PA4, PB1 내지 PB4, PC1 내지 PC4, PD1 내지 PD4가 단위 화소 P에 포함된다.
(A-2) 각 단위 화소
도 15와 도 16에 도시한 바와 같이, 단위 화소 P에서, 촬상부 PA1 내지 PA4, PB1 내지 PB4, PC1 내지 PC4, PD1 내지 PD4는 수평 방향 x와 수직 방향 y의 각각으로 4개씩 정렬되도록 촬상면(xy면)에 배열되어 있다.
단위 화소 P에서는, 수평 방향 x와 수직 방향 y의 각각으로 2개의 촬상부가 정렬되어, 총 4개의 촬상부(PA1, PA2, PB1, PB2 등)를 포함하는 그룹 GA1, GA2, GB1, GB2가 수평 방향 x와 수직 방향 y로 반복 배열되어 있다.
도 15와 도 16에 도시한 바와 같이, 제1 실시 형태와 마찬가지로, 그룹 GA1, GA2, GB1, GB2 중에서, 촬상부 PA1 내지 PA4, PB1 내지 PB4, PC1 내지 PC4, PD1 내지 PD4의 각각에는 포토다이오드(21)와 전송 트랜지스터(22)가 배치되어 있다. 또한, 그룹 GA1, GA2, GB1, GB2의 각각에서, 4개의 촬상부(PA1, PA2, PB1, PB2 등)로 이루어지는 세트 아래에는, 증폭 트랜지스터(23), 리셋 트랜지스터(25), 선택 트랜지스터(24)의 한 세트로 이루어지는 트랜지스터 군이 배치되어 있다. 즉, 단위 화소 P는, 4개의 촬상부(PA1, PA2, PB1, PB2 등)의 한 세트로 이루어지는 트랜지스터 군을 공유하는 4개의 그룹 GA1, GA2, GB1, GB2를 포함하도록 배치되어 있다.
그러나, 도 15에 도시한 바와 같이, 단위 화소 P에서, 4개의 촬상부(PA1, PA2, PB1, PB2 등)를 포함하는 그룹들 GA1, GA2, GB1, GB2 중 일부는 제1 실시 형태에 따른 단위 화소 P와 다르도록 구성되어 있다(도 4 참조).
더욱 구체적으로, 각 그룹 GA1, GA2, GB1, GB2에서는, 부동 확산부 FD의 위치가 제1 실시 형태에 따른 단위 화소 P에서의 경우와 다르다. 또한, 전송 게이트들(22G)의 위치도 다르다. 이러한 점 및 이에 연관된 점들을 제외하고, 본 실시 형태에 따른 각 그룹 GA1, GA2, GB1, GB2는 제1 실시 형태에 따른 단위 화소 P와 마찬가지이다.
도 15에 도시한 바와 같이, 각 그룹 GA1, GA2, GB1, GB2에서는, 복수의 부동 확산부 FD가 배치되지 않고, 하나의 부동 확산부 FD가 배치된다. 그 하나의 부동 확산부 FD는, 촬상부들(PA1, PA2, PB1, PB2 등)에 배치된 모든 4개의 포토다이오드(21) 사이에 위치하도록 배치되어 있다. 즉, 부동 확산부들 FD는, 수직 방향 y, 수평 방향 x, 및 수직 방향 y와 수평 방향 x에 대하여 경사진 방향으로 정렬된 복수의 촬상부(PA1과 PB2의 세트 또는 PA2와 PB1의 세트 등) 사이에 배치되어 있다.
도 15에 도시한 바와 같이, 복수의 전송 게이트(22G)는 그룹들 GA1, GA2, GB1, GB2의 각각에 배치되어 있다. 이러한 전송 게이트들(22G)은 부동 확산부들 FD가 촬상부들(PA1, PA2, PB1, PB2 등)에 배치된 4개의 전송 게이트(22G) 사이에 개재되도록 배치되어 있다. 즉, 전송 게이트들(22G)은, 수직 방향 y, 수평 방향 x, 및 수직 방향 y와 수평 방향 x에 대하여 경사진 방향으로 정렬된 복수의 촬상부(PA1과 PB2의 세트 또는 PA2와 PB1의 세트 등) 사이에서 부동 확산부들 FD를 통해 정렬되도록 배치되어 있다.
도 16에 도시한 바와 같이, 단위 화소 P에서, 4개의 촬상부(PA1, PA2, PB1, PB2 등)를 포함하는 그룹들 GA1, GA2, GB1, GB2는, 서로 전기적으로 접속되어 있고, 촬상부들로부터의 신호들을 가산하여 가산된 신호를 출력하도록 배치되어 있다.
더욱 구체적으로, 도 16에 도시한 바와 같이, 단위 화소 P에서는, 복수의 수직 신호선(27)이 배치되어 있고, 각 수직 신호선(27)은 수직 방향 y로 정렬된 그룹들(GA1과 GA2의 세트 또는 GB1과 GB2의 세트)을 전기적으로 접속하고 있다.
또한, 수평 방향 x로 정렬된 그룹들(GA1과 GB1의 세트 또는 GA2와 GB2의 세트)은 배선 Hab와 Hcd에 의해 서로 전기적으로 접속되어 있다. 여기서, 각 그룹 GA1, GA2, GB1, GB2에서, 배선 Hab와 Hcd는 부동 확산부들 FD와 증폭 트랜지스터(23)의 게이트를 전기적으로 접속하는 배선들을 전기적으로 접속하도록 배치되어 있다.
또한, 게다가, 배선 HV는, 2개의 수직 신호선(27)이 단위 화소 P로부터 전기 신호를 출력하는 출력 단부에서 서로 전기적으로 접속되도록 배치되어 있다.
본 실시 형태에서는, 단위 화소 P를 구성하는 복수의 촬상부 PA1 내지 PA4, PB1 내지 PB4, PC1 내지 PC4, PD1 내지 PD4에 의해 생성되는 신호 전하들이 가산되어 복수의 수직 신호선(27)의 각각에 출력 신호로서 출력된다. 그 후, 후단의 평활화 회로(도시하지 않음)에 의해 각 수직 신호선(27)으로부터 출력되는 신호가 평활화된다.
(B) 결론
이러한 식으로, 제1 실시 형태와 마찬가지로, 본 실시 형태에서는, 단위 화소 P에서, 포토다이오드(21), 전송 게이트(22G), 부동 확산부 FD가 배치된 부분들이 수평 방향 x 및 수직 방향 y를 축으로 하여 대칭으로 된다. 따라서, 제1 실시 형태와 마찬가지로, 촬상 영역 PA의 상부와 하부에서의 각 색 광의 비네팅 비율이 동일해지므로, 색 쉐이딩의 발생을 방지할 수 있다. 또한, 제1 실시 형태와 마찬가지로, 잔상 등의 발생을 효과적으로 방지할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에서, 단위 화소 P에는, 복수의 증폭 트랜지스터(23)가 배치되어 있고, 복수의 수직 신호선(27)이 배치되어 있다. 또한, 단위 화소 P에는, 복수의 수직 신호선(27)이 서로 전기적으로 접속되어 있다. 따라서, 상술한 바와 같이, 복수의 수직 신호선(27)으로부터 출력되는 신호들을 평활화함으로써, 랜덤 노이즈를 저감할 수 있다.
따라서, 본 실시 형태에서는, 촬상한 색 화상의 화상 품질을 개선할 수 있다.
<4. 제4 실시 형태>
(A) 장치의 구성
도 17은 본 발명의 제4 실시 형태에 따른 고체 촬상 장치의 주요 부품들을 도시하는 도이다.
여기서, 도 17은 도 16과 마찬가지로 하나의 단위 화소 P의 회로 구성을 도시하고 있다. 도 17에서는, 도 16과 마찬가지로, 도 14의 레드 필터층 CFR이 배치된 단위 화소 P(적색 화소)의 회로 구성을 예시하고 있다. 또한, 녹색 화소 및 청색 화소도 적색 화소와 동일한 회로 구성을 갖는다.
도 17에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태에서는, 단위 화소 P를 구성하는 수직 신호선(27)이 제3 실시 형태의 경우와 다르다. 이러한 점 및 이에 연관된 점들을 제외하고, 본 실시 형태는 제3 실시 형태와 마찬가지이다. 따라서, 중복 부분에 대해서는 일부 설명을 생략한다.
도 17에 도시한 바와 같이, 4개의 촬상부(PA1, PA2, PB1, PB2 등)를 포함하는 그룹들 GA1, GA2, GB1, GB2는, 그룹들 GA1, GA2, GB1, GB2가 서로 전기적으로 접속되고 촬상부들로부터의 신호들을 가산하여 가산된 신호를 출력하도록 배치되어 있다.
더욱 구체적으로, 도 17에 도시한 바와 같이, 단위 화소 P에서는, 단위 화소 P로부터 전기 신호를 출력하는 하나의 수직 신호선(27)이 배치되어 있고, 그 하나의 수직 신호선(27)에 4개의 그룹 GA1, GA2, GB1, GB2가 전기적으로 접속된다. 즉, 단위 화소 P에서, 복수의 증폭 트랜지스터(23)는, 그룹들 GA1, GA2, GB1, GB2의 각각에 배치되어 있고, 복수의 증폭 트랜지스터(23)의 소스들은 공통 수직 신호선(27)에 전기적으로 접속되어 있다.
따라서, 본 실시 형태에서는, 단위 화소 P를 구성하는 복수의 촬상부 PA1 내지 PA4, PB1 내지 PB4, PC1 내지 PC4, PD1 내지 PD4에 의해 생성되는 신호 전하들이 가산되어 공통 수직 신호선(27)에 출력 신호로서 출력된다.
(B) 결론
이러한 식으로, 제3 실시 형태와 마찬가지로, 본 실시 형태에서는, 단위 화소 P에서, 포토다이오드(21), 전송 게이트(22G), 부동 확산부 FD가 배치된 부분들이 수평 방향 x 및 수직 방향 y를 축으로 하여 대칭으로 된다. 따라서, 제3 실시 형태와 마찬가지로, 촬상 영역 PA의 상부와 하부에서의 각 색 광의 비네팅 비율이 동일해지므로, 색 쉐이딩의 발생을 방지할 수 있다. 또한, 제1 실시 형태와 마찬가지로, 잔상 등의 발생을 효과적으로 방지할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에서는, 복수의 증폭 트랜지스터(23)가 단위 화소 P에 배치되어 있고, 그 복수의 증폭 트랜지스터(23)의 소스들이 공통 수직 신호선(27)에 전기적으로 접속되어 있다.
따라서, 본 실시 형태에서는, 촬상한 색 화상의 화상 품질을 개선할 수 있다.
<5. 기타>
본 발명을 실시하는 경우, 본 발명은 전술한 실시 형태들로 한정되지 않으며, 다양한 변형예들을 채용해도 된다.
예를 들어, 상기의 실시 형태들에서는, 카메라에 본 발명을 적용하는 경우를 설명하였지만, 본 발명은 이러한 예로 한정되지 않는다. 스캐너나 복사기와 같이 고체 촬상 장치를 구비하는 기타 전자 기기에 본 발명을 적용해도 된다.
전술한 실시 형태들에서는, 단위 화소 P에 4개 또는 16개의 포토다이오드를 배치하는 경우를 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 적절한 개수의 포토다이오드를 단위 화소 P에 배치해도 된다.
또한, 4가지 유형의 트랜지스터, 즉, 전송 트랜지스터, 증폭 트랜지스터, 선택 트랜지스터, 리셋 트랜지스터를 포함하는 화소 트랜지스터를 기재하였지만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다.
또한, 전술한 실시 형태들에서는, 고체 촬상 장치(1)가 본 발명에 따른 고체 촬상 장치에 상당한다. 또한, 전술한 실시 형태들에서는, 단위 화소 P가 본 발명에 따른 단위 화소에 상당한다. 또한, 전술한 실시 형태들에서는, 촬상 영역 PA가 본 발명에 따른 촬상 영역에 상당한다. 또한, 전술한 실시 형태들에서는, 포토다이오드(21)가 본 발명에 따른 광전 변환부에 상당한다. 또한, 전술한 실시 형태들에서는, 전송 게이트(22G)가 본 발명에 따른 전송 게이트에 상당한다. 또한, 전술한 실시 형태들에서는, 부동 확산부 FD가 본 발명에 따른 부동 확산부에 상당한다. 또한, 전술한 실시 형태들에서는, 증폭 트랜지스터(23)가 본 발명에 따른 증폭 트랜지스터에 상당한다. 또한, 전술한 실시 형태들에서는, 수직 신호선(27)이 본 발명에 따른 수직 신호선에 상당한다. 또한, 전술한 실시 형태들에서는, 마이크로렌즈 ML이 본 발명에 따른 마이크로렌즈에 상당한다. 또한, 전술한 실시 형태들에서는, 광 도파로(131)가 본 발명에 따른 광 도파로에 상당한다. 또한, 전술한 실시 형태들에서는, 카메라(40)가 본 발명에 따른 전자 기기에 상당한다.
본 출원은 2010년 5월 7일자로 출원한 우선권인 일본 특허 출원 제2010-107265호에 개시된 요지에 관한 요지를 포함하며, 그 전체 내용은 본 명세서에 참고로 원용된다.
다양한 수정, 조합, 부조합 및 변경이 첨부된 청구범위 또는 그 등가물의 범위 내에 있는 한 그러한 다양한 수정, 조합, 부조합 및 변경이 설계 요건 및 기타 인자에 따라 가능하다는 것을 당업자라면 이해할 것이다.
1: 고체 촬상 장치
13: 수직 구동 회로
14: 컬럼 회로
15: 수평 구동 회로

Claims (13)

  1. 고체 촬상 장치로서,
    색 화상을 촬상하도록 복수의 단위 화소가 배치된 촬상 영역을 포함하고,
    상기 복수의 단위 화소의 각각은
    복수의 광전 변환부와,
    복수의 전송 게이트 - 상기 복수의 전송 게이트의 각각은 상기 복수의 광전 변환부의 각각에 배치되어 상기 광전 변환부로부터의 신호 전하들을 전송함 - 와,
    상기 신호 전하들이 상기 복수의 전송 게이트에 의해 상기 복수의 광전 변환부로부터 전송되는 부동 확산부(floating diffusion)를 포함하고,
    상기 복수의 광전 변환부는 동일 색의 광을 수광하여 상기 신호 전하들을 생성하고,
    상기 복수의 광전 변환부로부터 상기 부동 확산부로 전송되는 상기 신호 전하들은 가산되어 전기 신호로서 출력되는, 고체 촬상 장치.
  2. 제1항에서,
    상기 단위 화소는, 복수의 상기 부동 확산부가 상기 복수의 광전 변환부에 의해 개재되고 상기 복수의 전송 게이트가 상기 복수의 광전 변환부와 복수의 상기 부동 확산부 사이에 배치되도록 구성되어 있는, 고체 촬상 장치.
  3. 제2항에서,
    상기 단위 화소는 상기 촬상 영역에서 제1 방향과 상기 제1 방향에 직교하는 제2 방향으로 복수 배열되고,
    복수의 상기 부동 확산부는 상기 제1 방향으로 상기 복수의 광전 변환부에 의해 개재되도록 배치되고,
    상기 복수의 전송 게이트는 상기 제1 방향으로 상기 복수의 광전 변환부와 복수의 상기 부동 확산부 사이에 개재되도록 배치되어 있는, 고체 촬상 장치.
  4. 제2항에서,
    상기 단위 화소는 상기 촬상 영역에서 제1 방향과 상기 제1 방향에 직교하는 제2 방향으로 복수 배열되고,
    복수의 상기 부동 확산부는 상기 제1 방향과 상기 제2 방향에 대하여 경사진 방향으로 상기 복수의 광전 변환부에 의해 개재되도록 배치되고,
    상기 복수의 전송 게이트는 상기 제1 방향과 상기 제2 방향에 대하여 경사진 방향으로 상기 복수의 광전 변환부와 복수의 상기 부동 확산부 사이에 개재되도록 배치되어 있는, 고체 촬상 장치.
  5. 제3항 또는 제4항에서,
    상기 복수의 광전 변환부는 상기 제1 방향과 상기 제2 방향의 각각으로 동일한 개수의 광전 변환부가 정렬되도록 상기 단위 화소에 배열되어 있는, 고체 촬상 장치.
  6. 제5항에서,
    상기 복수의 광전 변환부는 상기 제1 방향과 상기 제2 방향의 각각으로 짝수 개의 광전 변환부가 정렬되도록 배열되어 있는, 고체 촬상 장치.
  7. 제6항에서,
    상기 복수의 광전 변환부는 상기 제1 방향과 상기 제2 방향의 각각으로 4의 배수의 광전 변환부가 정렬되도록 배열되어 있는, 고체 촬상 장치.
  8. 제2항에서,
    상기 단위 화소는
    게이트가 상기 부동 확산부에 전기적으로 접속된 증폭 트랜지스터와,
    상기 부동 확산부에 전송된 신호 전하들로부터 얻는 신호를 출력하는 수직 신호선을 포함하고,
    상기 증폭 트랜지스터는 상기 단위 화소에 복수 배치되고,
    상기 수직 신호선은 복수 배치되고, 상기 복수의 수직 신호선은 서로 전기적으로 접속되고,
    상기 복수의 수직 신호선으로부터 출력되는 신호가 평활화되는, 고체 촬상 장치.
  9. 제2항에서,
    상기 단위 화소는
    게이트가 상기 부동 확산부에 전기적으로 접속된 증폭 트랜지스터와,
    상기 부동 확산부에 전송된 신호 전하들로부터 얻는 신호를 출력하는 수직 신호선을 포함하고,
    상기 증폭 트랜지스터는 상기 단위 화소에 복수 배치되고, 상기 복수의 증폭 트랜지스터의 소스들은 공통 수직 신호선에 전기적으로 접속되어 있는, 고체 촬상 장치.
  10. 제1항에서,
    상기 단위 화소는 상기 광전 변환부에 광을 집광하는 마이크로렌즈를 포함하고,
    상기 마이크로렌즈는 상기 복수의 광전 변환부에 대응하여 복수 배치되어 있는, 고체 촬상 장치.
  11. 제1항에서,
    상기 단위 화소는 상기 광전 변환부에 광을 유도하는 광 도파로를 포함하고,
    상기 광 도파로는 상기 복수의 광전 변환부에 대응하여 복수 배치되어 있는, 고체 촬상 장치.
  12. 색 화상을 촬상하는 촬상 영역에 복수의 단위 화소를 배치함으로써 고체 촬상 장치를 형성하는 단계를 포함하는 상기 고체 촬상 장치의 제조 방법으로서,
    상기 단위 화소를 형성하는 단계는
    동일 색의 광을 수광하여 신호 전하들을 생성하는 복수의 광전 변환부를 형성하는 단계와,
    상기 복수의 광전 변환부로부터의 상기 신호 전하들을 전송하는 복수의 전송 게이트를 상기 복수의 광전 변환부에 배치하는 단계와,
    상기 복수의 전송 게이트를 통해 상기 복수의 광전 변환부로부터 상기 신호 전하들이 전송되어 가산되는 부동 확산부를 형성하는 단계
    를 포함하는, 고체 촬상 장치의 제조 방법.
  13. 고체 촬상 장치를 구비하는 전자 기기로서,
    상기 고체 촬상 장치는 색 화상을 촬상하도록 복수의 단위 화소가 배치된 촬상 영역을 포함하고,
    상기 복수의 단위 화소의 각각은
    복수의 광전 변환부와,
    복수의 전송 게이트 - 상기 복수의 전송 게이트의 각각은 상기 복수의 광전 변환부의 각각에 배치되어 상기 광전 변환부로부터의 신호 전하들을 전송함 - 와,
    상기 신호 전하들이 상기 복수의 전송 게이트에 의해 상기 복수의 광전 변환부로부터 전송되는 부동 확산부를 포함하고,
    상기 복수의 광전 변환부는 동일 색의 광을 수광하여 상기 신호 전하들을 생성하고,
    상기 복수의 광전 변환부로부터 상기 부동 확산부로 전송되는 상기 신호 전하들은 가산되어 전기 신호로서 출력되는, 전자 기기.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160088471A (ko) * 2015-01-15 2016-07-26 삼성전자주식회사 이미지 센서

Families Citing this family (68)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2320460B1 (en) * 2008-08-11 2013-03-13 Honda Motor Co., Ltd. Pixel, pixel forming method, imaging device and image forming method
JP5029624B2 (ja) * 2009-01-15 2012-09-19 ソニー株式会社 固体撮像装置及び電子機器
JP2012253624A (ja) * 2011-06-03 2012-12-20 Sony Corp 固体撮像装置およびカメラシステム
KR20130011692A (ko) * 2011-07-22 2013-01-30 삼성전자주식회사 깊이 영상과 컬러 영상을 획득하는 픽셀 구조를 가진 이미지 센서
JP6003291B2 (ja) * 2011-08-22 2016-10-05 ソニー株式会社 固体撮像装置及び電子機器
JP5864990B2 (ja) * 2011-10-03 2016-02-17 キヤノン株式会社 固体撮像装置およびカメラ
US20150062391A1 (en) * 2012-03-30 2015-03-05 Nikon Corporation Image sensor, photographing method, and image-capturing device
JP6021613B2 (ja) * 2012-11-29 2016-11-09 キヤノン株式会社 撮像素子、撮像装置、および、撮像システム
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
JP2014199898A (ja) * 2013-03-11 2014-10-23 ソニー株式会社 固体撮像素子および製造方法、並びに、電子機器
JP2014183064A (ja) 2013-03-18 2014-09-29 Sony Corp 固体撮像素子および製造方法、並びに電子機器
JP6112960B2 (ja) * 2013-05-08 2017-04-12 キヤノン株式会社 光電変換装置
JP2015012127A (ja) * 2013-06-28 2015-01-19 ソニー株式会社 固体撮像素子および電子機器
JP6136669B2 (ja) * 2013-07-08 2017-05-31 株式会社ニコン 撮像装置
CN111479066B (zh) * 2013-09-26 2022-11-18 株式会社尼康 摄像元件以及摄像装置
JP6176062B2 (ja) * 2013-11-06 2017-08-09 ソニー株式会社 固体撮像装置およびその駆動方法、並びに電子機器
US20170302872A1 (en) * 2014-10-01 2017-10-19 Sony Corporation Solid-state imaging device, signal processing method, and electronic device
JP6406977B2 (ja) * 2014-11-04 2018-10-17 キヤノン株式会社 光電変換装置、撮像システム
JP2016111425A (ja) * 2014-12-03 2016-06-20 ルネサスエレクトロニクス株式会社 撮像装置
TWI696278B (zh) 2015-03-31 2020-06-11 日商新力股份有限公司 影像感測器、攝像裝置及電子機器
GB2537421A (en) * 2015-04-17 2016-10-19 Stmicroelectronics (Research & Development) Ltd A pixel having a plurality of photodiodes
JP6527035B2 (ja) * 2015-06-30 2019-06-05 浜松ホトニクス株式会社 固体撮像装置
CN107925731B (zh) * 2015-08-20 2020-07-17 索尼半导体解决方案公司 固态成像装置、固态成像装置的驱动方法和电子设备
CN108141556A (zh) * 2015-10-02 2018-06-08 奥林巴斯株式会社 摄像元件、内窥镜以及内窥镜系统
CN105578072A (zh) * 2015-12-18 2016-05-11 广东欧珀移动通信有限公司 成像方法、成像装置及电子装置
JP6461429B2 (ja) * 2015-12-18 2019-01-30 広東欧珀移動通信有限公司 画像センサ、制御方法及び電子機器
JP2017120975A (ja) * 2015-12-28 2017-07-06 ルネサスエレクトロニクス株式会社 撮像素子
JP2017126846A (ja) * 2016-01-13 2017-07-20 ソニー株式会社 撮像素子、撮像素子の駆動方法、並びに、電子機器
KR102541701B1 (ko) 2016-01-15 2023-06-13 삼성전자주식회사 씨모스 이미지 센서
JP6890295B2 (ja) * 2016-03-17 2021-06-18 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 撮像装置
JP7005125B2 (ja) 2016-04-22 2022-01-21 キヤノン株式会社 撮像素子、撮像システム、および撮像素子の製造方法
JP6806494B2 (ja) * 2016-08-24 2021-01-06 キヤノン株式会社 撮像装置、撮像システム、移動体及び撮像装置の駆動方法
CN106357967B (zh) * 2016-11-29 2018-01-19 广东欧珀移动通信有限公司 控制方法、控制装置和电子装置
CN106504218B (zh) 2016-11-29 2019-03-12 Oppo广东移动通信有限公司 控制方法、控制装置及电子装置
CN106454054B (zh) * 2016-11-29 2019-03-19 Oppo广东移动通信有限公司 控制方法、控制装置及电子装置
CN106341670B (zh) 2016-11-29 2017-09-22 广东欧珀移动通信有限公司 控制方法、控制装置及电子装置
KR20180076054A (ko) * 2016-12-27 2018-07-05 삼성전자주식회사 공유 픽셀을 구비한 이미지 센서 및 그 이미지 센서를 구비한 전자 장치
US10638054B2 (en) * 2017-01-25 2020-04-28 Cista System Corp. System and method for visible and infrared high dynamic range sensing
KR102333610B1 (ko) * 2017-03-06 2021-12-03 에스케이하이닉스 주식회사 이미지 센서
KR102428834B1 (ko) * 2017-03-29 2022-08-03 삼성디스플레이 주식회사 표시 장치
KR102354991B1 (ko) 2017-05-24 2022-01-24 삼성전자주식회사 픽셀 회로 및 이를 포함하는 이미지 센서
US10423122B2 (en) * 2017-08-04 2019-09-24 Visera Technologies Company Limited Lens-free image sensor using phase-shifting hologram
CN111034179B (zh) * 2017-09-14 2022-09-20 新唐科技日本株式会社 固体摄像装置及具备该固体摄像装置的摄像装置
KR102591525B1 (ko) * 2018-05-28 2023-10-23 에스케이하이닉스 주식회사 공통 선택 트랜지스터를 가진 유닛 픽셀 블록을 포함하는 이미지 센서
JP7115067B2 (ja) * 2018-06-28 2022-08-09 株式会社リコー 固体撮像素子及び撮像システム
JP6973561B2 (ja) * 2018-07-11 2021-12-01 株式会社ニコン 撮像素子および撮像装置
JP6702364B2 (ja) * 2018-07-11 2020-06-03 株式会社ニコン 撮像素子および撮像装置
JP6702363B2 (ja) * 2018-07-11 2020-06-03 株式会社ニコン 撮像素子および撮像装置
WO2020160195A2 (en) * 2019-01-29 2020-08-06 Gigajot Technology Inc. Column-interleaved pixel array
KR102600681B1 (ko) * 2019-03-26 2023-11-13 삼성전자주식회사 비닝을 수행하는 테트라셀 이미지 센서
KR102651393B1 (ko) * 2019-04-05 2024-03-27 에스케이하이닉스 주식회사 쉴딩 배선을 갖는 이미지 센서
KR20200121060A (ko) * 2019-04-15 2020-10-23 삼성전자주식회사 이미지 센서
CN110010058B (zh) * 2019-05-20 2021-01-29 京东方科技集团股份有限公司 阵列基板及显示面板
JPWO2020241151A1 (ko) * 2019-05-24 2020-12-03
WO2020254937A1 (en) * 2019-06-17 2020-12-24 Photoneo s. r. o. Methods and apparatus for ambient light suppression with subtractive image sensor
CN113841387A (zh) * 2019-07-02 2021-12-24 索尼半导体解决方案公司 固态成像装置、其驱动方法以及电子设备
KR20210010018A (ko) * 2019-07-19 2021-01-27 에스케이하이닉스 주식회사 이미지 센싱 장치
CN110475083B (zh) * 2019-08-26 2021-12-14 Oppo广东移动通信有限公司 一种像素结构、图像传感器及终端
CN110709992A (zh) * 2019-08-27 2020-01-17 深圳市汇顶科技股份有限公司 图像传感器的半导体结构、芯片及电子装置
JP6891340B2 (ja) * 2019-09-30 2021-06-18 シェンチェン グーディックス テクノロジー カンパニー リミテッド 画像センサの半導体構造、チップおよび電子デバイス
JP7458746B2 (ja) * 2019-11-01 2024-04-01 キヤノン株式会社 光電変換装置、撮像システム及び移動体
CN114902658A (zh) 2020-01-16 2022-08-12 索尼半导体解决方案公司 固态摄像装置
US11284045B2 (en) * 2020-04-22 2022-03-22 OmniVision Technologies. Inc. Image sensor with shifted color filter array pattern and bit line pairs
US11652131B2 (en) * 2020-05-15 2023-05-16 Omnivision Technologies, Inc. Layout design of dual row select structure
CN111669521B (zh) * 2020-06-23 2023-02-07 中国电子科技集团公司第四十四研究所 水平区转移栅倾斜设置的ccd结构
KR20220000562A (ko) 2020-06-26 2022-01-04 에스케이하이닉스 주식회사 이미지 센싱 장치
US11594069B1 (en) * 2021-09-08 2023-02-28 Omnivision Technologies, Inc. Anti-spoofing optical fingerprint sensor methods and hardware with color selection
US11620852B2 (en) 2021-09-08 2023-04-04 Omnivision Technologies, Inc. Method for detecting spoof fingerprints with an under-display fingerprint sensor

Family Cites Families (67)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2600250B2 (ja) 1988-02-22 1997-04-16 ソニー株式会社 固体撮像装置およびビデオカメラ
JP2600250Y2 (ja) 1993-11-15 1999-10-04 富士電気化学株式会社 渦巻形電池
US6977684B1 (en) * 1998-04-30 2005-12-20 Canon Kabushiki Kaisha Arrangement of circuits in pixels, each circuit shared by a plurality of pixels, in image sensing apparatus
US6512546B1 (en) * 1998-07-17 2003-01-28 Analog Devices, Inc. Image sensor using multiple array readout lines
JP3524391B2 (ja) * 1998-08-05 2004-05-10 キヤノン株式会社 撮像装置及びそれを用いた撮像システム
US6956605B1 (en) * 1998-08-05 2005-10-18 Canon Kabushiki Kaisha Image pickup apparatus
US6657665B1 (en) * 1998-12-31 2003-12-02 Eastman Kodak Company Active Pixel Sensor with wired floating diffusions and shared amplifier
JP2001250931A (ja) * 2000-03-07 2001-09-14 Canon Inc 固体撮像装置およびこれを用いた撮像システム
JP2002010276A (ja) * 2000-06-22 2002-01-11 Olympus Optical Co Ltd 撮像装置
JP2002199284A (ja) * 2000-12-25 2002-07-12 Canon Inc 撮像素子
JP2002314058A (ja) 2001-04-17 2002-10-25 Sony Corp 固体撮像素子およびその製造方法
JP3846572B2 (ja) * 2001-09-20 2006-11-15 ソニー株式会社 固体撮像装置
JP4117672B2 (ja) 2002-05-01 2008-07-16 ソニー株式会社 固体撮像素子及び固体撮像装置、並びにこれらの製造方法
JP3988189B2 (ja) 2002-11-20 2007-10-10 ソニー株式会社 固体撮像装置
EP1594312A4 (en) * 2003-02-13 2006-10-04 Matsushita Electric Ind Co Ltd SOLID STATE VIEWING DEVICE, ASSOCIATED CONTROL METHOD, AND CAMERA USING THE DEVICE
JP4067054B2 (ja) * 2004-02-13 2008-03-26 キヤノン株式会社 固体撮像装置および撮像システム
JP4584634B2 (ja) * 2004-06-29 2010-11-24 オリンパス株式会社 固体撮像装置
JP4492250B2 (ja) 2004-08-11 2010-06-30 ソニー株式会社 固体撮像素子
JP5089017B2 (ja) * 2004-09-01 2012-12-05 キヤノン株式会社 固体撮像装置及び固体撮像システム
JP2006121650A (ja) * 2004-09-24 2006-05-11 Fuji Photo Film Co Ltd 固体撮像装置
KR100598015B1 (ko) * 2005-02-07 2006-07-06 삼성전자주식회사 공유 구조 상보성 금속 산화막 반도체 액티브 픽셀 센서어레이의 레이 아웃
EP1855320B1 (en) * 2005-02-10 2013-12-11 Toppan Printing Co., Ltd. Solid-state imaging device and method for manufacturing same
JP4224036B2 (ja) * 2005-03-17 2009-02-12 富士通マイクロエレクトロニクス株式会社 フォトダイオード領域を埋め込んだイメージセンサ及びその製造方法
JP2006345330A (ja) * 2005-06-10 2006-12-21 Hitachi Medical Corp 撮像装置
US20070035649A1 (en) * 2005-08-10 2007-02-15 Micron Technology, Inc. Image pixel reset through dual conversion gain gate
JP4599258B2 (ja) * 2005-09-16 2010-12-15 富士フイルム株式会社 固体撮像素子
JP4971616B2 (ja) * 2005-09-27 2012-07-11 キヤノン株式会社 撮像装置
JP4835136B2 (ja) * 2005-12-06 2011-12-14 株式会社ニコン 焦点検出用信号の生成機能を有する固体撮像装置、および電子カメラ
KR100772892B1 (ko) * 2006-01-13 2007-11-05 삼성전자주식회사 플로팅 확산 영역의 커패시턴스를 제어할 수 있는 공유픽셀형 이미지 센서
JP4329765B2 (ja) 2006-01-31 2009-09-09 ソニー株式会社 固体撮像装置
JP5066851B2 (ja) * 2006-07-05 2012-11-07 株式会社ニコン 撮像装置
JP2008060198A (ja) * 2006-08-30 2008-03-13 Sony Corp 固体撮像装置の製造方法
US7773138B2 (en) * 2006-09-13 2010-08-10 Tower Semiconductor Ltd. Color pattern and pixel level binning for APS image sensor using 2×2 photodiode sharing scheme
JP4807253B2 (ja) * 2006-12-28 2011-11-02 株式会社デンソー 画像データ生成装置及び受光デバイス
US7839439B2 (en) * 2007-01-12 2010-11-23 Sony Corporation Solid-state imaging device and imaging device
JP2008205638A (ja) * 2007-02-16 2008-09-04 Texas Instr Japan Ltd 固体撮像装置及びその動作方法
JP5076568B2 (ja) * 2007-03-12 2012-11-21 ソニー株式会社 データ処理方法、データ処理装置、固体撮像装置、撮像装置、電子機器
JP5104036B2 (ja) * 2007-05-24 2012-12-19 ソニー株式会社 固体撮像素子とその製造方法及び撮像装置
JP4967873B2 (ja) * 2007-07-13 2012-07-04 ソニー株式会社 撮像装置
US7924333B2 (en) * 2007-08-17 2011-04-12 Aptina Imaging Corporation Method and apparatus providing shared pixel straight gate architecture
US7989749B2 (en) * 2007-10-05 2011-08-02 Aptina Imaging Corporation Method and apparatus providing shared pixel architecture
US20090091648A1 (en) * 2007-10-09 2009-04-09 Shengmin Lin Multi-resolution Image Sensor Array with High Image Quality Pixel Readout Circuitry
JP5292787B2 (ja) * 2007-11-30 2013-09-18 ソニー株式会社 固体撮像装置及びカメラ
JP2009177797A (ja) * 2007-12-26 2009-08-06 Panasonic Corp 固体撮像装置及びその駆動方法
JP5422914B2 (ja) * 2008-05-12 2014-02-19 ソニー株式会社 固体撮像装置の製造方法
US8035716B2 (en) * 2008-06-13 2011-10-11 Omnivision Technologies, Inc. Wide aperture image sensor pixel
JP4788742B2 (ja) * 2008-06-27 2011-10-05 ソニー株式会社 固体撮像装置及び電子機器
JP5374941B2 (ja) * 2008-07-02 2013-12-25 ソニー株式会社 固体撮像装置及び電子機器
JP4661912B2 (ja) * 2008-07-18 2011-03-30 ソニー株式会社 固体撮像素子およびカメラシステム
EP2320460B1 (en) * 2008-08-11 2013-03-13 Honda Motor Co., Ltd. Pixel, pixel forming method, imaging device and image forming method
TWI433307B (zh) * 2008-10-22 2014-04-01 Sony Corp 固態影像感測器、其驅動方法、成像裝置及電子器件
WO2010046982A1 (ja) * 2008-10-23 2010-04-29 株式会社島津製作所 光または放射線撮像装置
US8130302B2 (en) * 2008-11-07 2012-03-06 Aptina Imaging Corporation Methods and apparatus providing selective binning of pixel circuits
JP5241454B2 (ja) * 2008-12-01 2013-07-17 キヤノン株式会社 固体撮像装置及びそれを用いた撮像システム
JP5029624B2 (ja) * 2009-01-15 2012-09-19 ソニー株式会社 固体撮像装置及び電子機器
JP5267867B2 (ja) * 2009-03-06 2013-08-21 ルネサスエレクトロニクス株式会社 撮像装置
KR101094246B1 (ko) * 2009-03-16 2011-12-19 이재웅 넓은 동적범위를 갖는 씨모스 이미지 센서
JP5359465B2 (ja) * 2009-03-31 2013-12-04 ソニー株式会社 固体撮像装置、固体撮像装置の信号処理方法および撮像装置
JP5476832B2 (ja) * 2009-07-23 2014-04-23 ソニー株式会社 固体撮像装置及びカメラ
US8130304B2 (en) * 2009-07-24 2012-03-06 Aptina Imaging Corporation Image sensors with pixel charge summing
JP5471117B2 (ja) * 2009-07-24 2014-04-16 ソニー株式会社 固体撮像装置とその製造方法並びにカメラ
JP5564874B2 (ja) * 2009-09-25 2014-08-06 ソニー株式会社 固体撮像装置、及び電子機器
JP5290923B2 (ja) * 2009-10-06 2013-09-18 キヤノン株式会社 固体撮像装置および撮像装置
US8872953B2 (en) * 2009-10-30 2014-10-28 Sony Corporation Solid-state imaging device, manufacturing method thereof, camera, and electronic device
FR2955701A1 (fr) * 2010-01-28 2011-07-29 St Microelectronics Sa Structure compacte de capteur d'image
JP5537172B2 (ja) * 2010-01-28 2014-07-02 ソニー株式会社 固体撮像装置及び電子機器
JP6003291B2 (ja) * 2011-08-22 2016-10-05 ソニー株式会社 固体撮像装置及び電子機器

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160088471A (ko) * 2015-01-15 2016-07-26 삼성전자주식회사 이미지 센서

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