KR20150037810A - 촬상 소자, 전자기기 및 정보 처리 장치 - Google Patents

촬상 소자, 전자기기 및 정보 처리 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20150037810A
KR20150037810A KR1020157000241A KR20157000241A KR20150037810A KR 20150037810 A KR20150037810 A KR 20150037810A KR 1020157000241 A KR1020157000241 A KR 1020157000241A KR 20157000241 A KR20157000241 A KR 20157000241A KR 20150037810 A KR20150037810 A KR 20150037810A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
photoelectric conversion
conversion element
photodiode
layer
image sensor
Prior art date
Application number
KR1020157000241A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102156949B1 (ko
Inventor
스스무 오오키
마사시 나카타
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 KR20150037810A publication Critical patent/KR20150037810A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102156949B1 publication Critical patent/KR102156949B1/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
    • H01L27/14605—Structural or functional details relating to the position of the pixel elements, e.g. smaller pixel elements in the center of the imager compared to pixel elements at the periphery
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L25/00—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof
    • H01L25/03—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes
    • H01L25/04—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers
    • H01L25/065—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L27/00
    • H01L25/0657—Stacked arrangements of devices
    • 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
    • H01L27/14609—Pixel-elements with integrated switching, control, storage or amplification elements
    • H01L27/1461—Pixel-elements with integrated switching, control, storage or amplification elements characterised by the photosensitive area
    • 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
    • H01L27/1462—Coatings
    • H01L27/14621—Colour filter arrangements
    • 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
    • H01L27/1462—Coatings
    • H01L27/14623—Optical shielding
    • 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
    • H01L27/14627—Microlenses
    • 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
    • H01L27/14629—Reflectors
    • 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
    • H01L27/14636—Interconnect structures
    • 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
    • H01L27/1464—Back illuminated imager structures
    • 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
    • H01L27/14643—Photodiode arrays; MOS imagers
    • H01L27/14645—Colour imagers
    • 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
    • H01L27/14643—Photodiode arrays; MOS imagers
    • H01L27/14645—Colour imagers
    • H01L27/14647—Multicolour imagers having a stacked pixel-element structure, e.g. npn, npnpn or MQW elements
    • 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
    • H01L27/14643—Photodiode arrays; MOS imagers
    • H01L27/14649—Infrared imagers
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N23/00—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
    • H04N23/10—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof for generating image signals from different wavelengths
    • H04N23/12—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof for generating image signals from different wavelengths with one sensor only
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K39/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one organic radiation-sensitive element covered by group H10K30/00
    • H10K39/30—Devices controlled by radiation
    • H10K39/32—Organic image sensors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/4805—Shape
    • H01L2224/4809—Loop shape
    • H01L2224/48091—Arched
    • 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

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
  • Color Television Image Signal Generators (AREA)

Abstract

본 개시는, 보다 용이하게 보다 다양한 광전변환 출력을 얻을 수 있도록 하는 촬상 소자, 전자기기 및 정보 처리 장치에 관한 것이다. 본 개시된 촬상 소자는, 입사광을 광전 변환하는 광전변환 소자가 형성되는 광전변환 소자층과, 상기 광전변환 소자층의, 상기 입사광의 입사면과는 반대의 측에 형성되는, 상기 광전변환 소자로부터 전하를 판독하기 위한 배선이 형성되는 배선층과, 상기 광전변환 소자층 및 상기 배선층에 적층되고, 다른 광전변환 소자를 갖는 지지 기판을 구비한다. 본 개시는 촬상 소자, 전자기기 및 정보 처리 장치에 적용할 수 있다.

Description

촬상 소자, 전자기기 및 정보 처리 장치{IMAGE PICKUP ELEMENT, ELECTRONIC DEVICE, AND INFORMATION PROCESSING DEVICE}
본 개시는, 촬상 소자, 전자기기 및 정보 처리 장치에 관한 것으로, 특히, 보다 용이하게 보다 다양한 광전변환 출력을 얻을 수 있도록 한 촬상 소자, 전자기기 및 정보 처리 장치에 관한 것이다.
적외선은, 실리콘(Si)에의 침입 길이가 길기 때문에, 근적외의 광을 이용한 고감도 센서를 만드는 경우, 실리콘 중에서의 광로 길이를 길게 할 필요가 있다. 또한, 광이 입사하는 실리콘 표면부터 깊은 위치에서 광전변환이 일어나기 때문에, 광전변환한 전자를 모으기 위한 포텐셜도 깊은 위치까지 형성할 필요가 있다.
종래, 깊은 위치에 포텐셜을 형성하기 위해서는, 초고(超高)에너지의 이온 임플랜테이션(이온 주입)이 필요하게 되어, 개발이나 제조의 비용이 증대할 우려가 있다. 또한, 그에 응한 레지스트의 개발도 필요해지고, 개발의 난이도가 더욱 높아져 버릴 우려가 있다.
그래서, 실리콘 기판 표면의 표면측과 이면측부터 이온 주입을 행함으로써, 적외광이 광전변환한 전자를 충분히 모으는 것이 가능한 짙은 포토 다이오드를 형성하는 방법((초고에너지의 이온 주입을 필요로 하지 않는 방법)이 고려되었다(예를 들면 특허 문헌 1 참조).
이 방법의 경우, 우선, 실리콘 기판의 표면측부터 이온 주입을 행함에 의해, 실리콘 기판 표면에 가시광에 대응한 이미지 센서와 같은 정도의 깊이에 포토 다이오드를 형성한다. 그 후 실리콘 기판을 뒤집어서 실리콘 기판 이면의 연마를 행한다. 그리고, 그 이면측부터 이온 주입을 행함에 의해, 실리콘 기판 이면에 가시광에 대응하는 이미지 센서와 같은 정도의 깊이에 포토 다이오드를 형성한다. 이와 같이 제조함에 의해, 깊이 방향에 대해, 최대 2배의 깊이를 갖는 광전변환 영역을, 초고에너지의 이온 주입을 행하지 않고서 형성한다.
또한, 뒤집혀진 실리콘 기판은, 필요한 막두께까지 연마되고, 이온 주입된 후, 연마 후의 실리콘의 두께를 지지하기 위한 지지 기판과 접합된다. 그리고, 실리콘 기판의 이면측부터 이온 주입된 불순물이 고온의 활성화 처리에 의해 활성화된다.
특허 문헌 1 : 일본 특개2010-192483호 공보
그러나, 특허 문헌 1에 기재된 방법은, 단지 장파장역의 광전변환 효율을 향상시키기 위한 것이고, 1화소에서 복수의 광전변환 출력을 얻을 수는 없고, 다양한 용도에의 이용은 곤란하였다. 또한, 특허 문헌 1에 기재된 방법의 경우, 그 제조에서는, 실리콘 기판과 지지 기판과의 접합이 파괴되지 않도록, 실리콘 기판의 이면측부터 이온 주입된 불순물을 활성화시키는 활성화 처리를 행할 필요가 있다. 그 때문에, 단시간으로 열처리를 행할 수가 있고, 접합 계면에 열적인 영향을 주지 않는 레이저 어닐 등의 처리를 행하는 특수한 설비가 필요하였다. 그 때문에, 제조 비용이 증대할 우려가 있다.
본 개시는, 이와 같은 상황을 감안하여 이루어진 것으로, 1화소에서, 입사광의 서로 다른 복수의 파장역 성분의 광전변환 결과를 얻을 수 있도록 하고, 보다 용이하게 보다 다양한 광전변환 출력을 얻을 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.
본 개시의 한 측면은, 입사광을 광전 변환하는 광전변환 소자가 형성되는 광전변환 소자층과, 상기 광전변환 소자층의, 상기 입사광의 입사면과는 반대의 측에 형성되는, 상기 광전변환 소자로부터 전하를 판독하기 위한 배선이 형성되는 배선층과, 상기 광전변환 소자층 및 상기 배선층에 적층되고, 다른 광전변환 소자를 갖는 지지 기판을 구비하는 촬상 소자이다.
상기 광전변환 소자층의 광전변환 소자 및 상기 지지 기판의 광전변환 소자는, 입사광의 서로 다른 파장역 성분을 광전변환 할 수 있다.
상기 광전변환 소자층의 광전변환 소자가 가시광의 파장역 성분을 광전변환하고, 상기 지지 기판의 광전변환 소자가 근적외광의 파장역 성분을 광전변환 할 수 있다.
상기 광전변환 소자층의 광전변환 소자 및 상기 지지 기판의 광전변환 소자는, 두께가 서로 다르도록 할 수 있다.
상기 광전변환 소자층의 광전변환 소자 및 상기 지지 기판의 광전변환 소자는, 입사광을 광전변환하여 축적한 전하를, 서로 동일한 타이밍에서 출력할 수 있다.
상기 광전변환 소자층의 광전변환 소자 및 상기 지지 기판의 광전변환 소자는, 입사광을 광전변환하여 축적한 전하를, 서로 다른 타이밍에서 출력할 수 있다.
상기 광전변환 소자층의 광전변환 소자 및 상기 지지 기판의 광전변환 소자는, 입사광을 광전변환하여 축적한 전하를 출력함에 의해, 상기 광전변환 소자층에서 얻어지는 화상과 상기 지지 기판에서 얻어지는 화상이 합성된 합성 화상을 출력할 수 있다.
상기 광전변환 소자층의 광전변환 소자 및 상기 지지 기판의 광전변환 소자는, 입사광을 광전변환하여 전하를 축적하는 전하 축적시간이, 서로 다르도록 할 수 있다.
상기 배선층의 상기 배선은, 상기 배선층의 일방의 측부터 타방의 측에 투과하는 입사광의 광로가 확보되도록 배치되도록 할 수 있다.
상기 배선층의 상기 광로에, 주위보다도 광의 굴절율의 큰 소재로 이루어지는 도파로가 형성되도록 할 수 있다.
상기 배선층의 상기 광로에, 광흡수체가 형성되도록 할 수 있다.
상기 지지 기판은, 상기 지지 기판의 광전변환 소자의, 상기 입사광의 입사면과는 반대의 측에 형성되는, 상기 지지 기판의 광전변환 소자로부터 전하를 판독하기 위한 배선을 또한 가지며, 상기 배선층의 배선의 외부 단자와, 상기 지지 기판의 배선의 외부 단자가 관통 비아에 의해 서로 접속되도록 할 수 있다.
상기 광전변환 소자층의 광전변환 소자로부터 전하가 판독되고, 상기 광전변환 소자의 광전변환 소자의 전하가 소정의 임계치를 초과한 경우, 상기 지지 기판의 광전변환 소자로부터 전하가 판독되도록 할 수 있다.
상기 광전변환 소자가 유기 광전변환막을 갖도록 할 수 있다.
백색 컬러 필터를 또한 구비하고, 상기 광전변환 소자층의 광전변환 소자에서, 상기 백색 컬러 필터를 투과한 상기 입사광의 백색 성분을 광전변환하고, 상기 지지 기판의 광전변환 소자에서, 상기 입사광의 다른 색성분을 광전변환하도록 할 수 있다.
상기 광전변환 소자에서 광전변환된 적외광을 이용하여, 대상물까지의 거리(depth) 정보를 구할 수 있다.
상기 광전변환 소자층의 광전변환 소자 및 상기 지지 기판의 광전변환 소자에서 광전변환된 상기 입사광의 데이터를, 개별적으로 출력하는지, 합산하여 출력하는지를 제어할 수 있다.
상기 지지 기판은, 상기 지지 기판의 광전변환 소자가 형성되는 광전변환 소자층과, 상기 지지 기판의 광전변환 소자층의, 상기 입사광의 입사면과는 반대의 측에 형성되는, 상기 지지 기판의 광전변환 소자로부터 전하를 판독하기 위한 배선이 형성되는 배선층과, 상기 지지 기판의 광전변환 소자층 및 상기 지지 기판의 배선층에 적층되고, 또 다른 광전변환 소자를 갖는 지지 기판을 갖도록 할 수 있다.
본 개시의 다른 측면은, 입사광을 광전 변환하는 광전변환 소자가 형성되는 광전변환 소자층과, 상기 광전변환 소자층의, 상기 입사광의 입사면과는 반대의 측에 형성되는, 상기 광전변환 소자로부터 전하를 판독하기 위한 배선이 형성되는 배선층과, 상기 광전변환 소자층 및 상기 배선층에 적층되고, 다른 광전변환 소자를 갖는 지지 기판을 구비하고, 피사체를 촬상하는 촬상 소자와, 상기 촬상 소자의 광전변환 소자에서 얻어진 신호를 이용하여 정보 처리를 행하는 정보 처리부를 구비하는 전자기기이다.
본 개시의 또 다른 측면은, 입사광을 광전 변환하는 광전변환 소자가 형성되는 광전변환 소자층과, 상기 광전변환 소자층의, 상기 입사광의 입사면과는 반대의 측에 형성되는, 상기 광전변환 소자로부터 전하를 판독하기 위한 배선이 형성되는 배선층과, 상기 광전변환 소자층 및 상기 배선층에 적층되고, 다른 광전변환 소자를 갖는 지지 기판을 구비하는 촬상 소자와, 상기 촬상 소자의 광전변환 소자에서 얻어진 복수의 파장대의 신호를 이용하여, 해석을 행하는 신호 처리부를 구비하는 정보 처리 장치이다.
본 개시의 한 측면에서는, 입사광을 광전 변환하는 광전변환 소자가 형성되는 광전변환 소자층과, 광전변환 소자층의, 입사광의 입사면과는 반대의 측에 형성되는, 광전변환 소자로부터 전하를 판독하기 위한 배선이 형성되는 배선층과, 광전변환 소자층 및 배선층에 적층되고, 다른 광전변환 소자를 갖는 지지 기판이 구비된다.
본 개시의 다른 측면에서는, 입사광을 광전 변환하는 광전변환 소자가 형성되는 광전변환 소자층과, 광전변환 소자층의, 입사광의 입사면과는 반대의 측에 형성되는, 광전변환 소자로부터 전하를 판독하기 위한 배선이 형성되는 배선층과, 광전변환 소자층 및 배선층에 적층되고, 다른 광전변환 소자를 갖는 지지 기판이 구비되고, 피사체를 촬상하는 촬상 소자와, 촬상 소자의 광전변환 소자에서 얻어진 신호를 이용하여 정보 처리를 행하는 정보 처리부가 구비된다.
본 개시의 또 다른 측면에서는, 입사광을 광전 변환하는 광전변환 소자가 형성되는 광전변환 소자층과, 광전변환 소자층의, 입사광의 입사면과는 반대의 측에 형성되는, 광전변환 소자로부터 전하를 판독하기 위한 배선이 형성되는 배선층과, 광전변환 소자층 및 배선층에 적층되고, 다른 광전변환 소자를 갖는 지지 기판을 구비하는 촬상 소자와, 촬상 소자의 광전변환 소자에서 얻어진 복수의 파장대의 신호를 이용하여, 해석을 행하는 신호 처리부를 구비하는 정보 처리 장치이다.
본 개시에 의하면, 입사광을 광전변환 할 수 있다. 특히, 보다 용이하게 보다 다양한 광전변환 출력을 얻을 수 있다.
도 1은 종래의 CMOS 이미지 센서의 주된 구성예를 도시하는 도면.
도 2는 본 기술의 CMOS 이미지 센서의 주된 구성예를 도시하는 도면.
도 3은 본 기술의 제조 장치의 주된 구성예를 도시하는 블록도.
도 4는 제조 처리의 흐름의 예를 설명하는 플로 차트.
도 5는 본 기술의 CMOS 이미지 센서의 다른 구성예를 도시하는 도면.
도 6은 눈동자 보정의 예를 설명하는 도면.
도 7은 본 기술의 CMOS 이미지 센서의 또 다른 구성예를 도시하는 도면.
도 8은 본 기술의 CMOS 이미지 센서의 또 다른 구성예를 도시하는 도면.
도 9는 본 기술의 CMOS 이미지 센서의 또 다른 구성예를 도시하는 도면.
도 10은 본 기술의 CMOS 이미지 센서의 또 다른 구성예를 도시하는 도면.
도 11은 촬상 장치의 주된 구성예를 도시하는 블록도.
도 12는 본 기술의 CMOS 이미지 센서의 또 다른 구성예를 도시하는 도면.
도 13은 본 기술의 제조 장치의 다른 구성예를 도시하는 블록도.
도 14는 지지 기판 제조 처리의 흐름의 예를 설명하는 플로 차트.
도 15는 지지 기판 제조 처리의 양상을 설명하는 도면.
도 16은 제조 처리의 흐름의 다른 예를 설명하는 플로 차트.
도 17은 제조 처리의 양상을 설명하는 도면.
도 18은 본 기술의 제조 장치의, 또 다른 구성예를 도시하는 블록도.
도 19는 제조 처리의 흐름의, 또 다른 예를 설명하는 플로 차트.
도 20은 제조 처리의 양상을 설명하는 도면.
도 21은 본 기술의 CMOS 이미지 센서의 또 다른 구성예를 도시하는 도면.
도 22는 신호 판독의 양상의 예를 도시하는 도면.
도 23은 화소 배치의 예를 도시하는 도면.
도 24는 하층의 구성예를 도시하는 도면.
도 25는 화소 배치의 다른 예를 도시하는 도면.
도 26은 포토 다이오드 형성 위치의 예를 도시하는 도면.
도 27은 본 기술의 촬상 장치의 주된 구성예를 도시하는 블록도.
도 28은 의료 기기에의 응용예를 도시하는 도면.
도 29는 ToF에의 응용예를 도시하는 도면.
도 30은 촬상 모듈에의 응용예를 도시하는 도면.
도 31은 촬상 처리의 흐름의 예를 설명하는 플로 차트.
도 32는 화소 배치의 또 다른 예를 도시하는 도면.
도 33은 본 기술의 촬상 장치의 다른 구성예를 도시하는 블록도.
도 34는 샘플링 간격의 예를 설명하는 도면.
도 35는 전극 접속의 구성예를 도시하는 도면.
도 36은 화소 배치의 또 다른 예를 도시하는 도면.
도 37은 제어 처리의 흐름의 예를 설명하는 플로 차트.
도 38은 휴대 통신 단말에의 응용예를 도시하는 도면.
도 39는 전자기기에의 응용예를 도시하는 도면.
도 40은 촬상 장치에의 응용예를 도시하는 도면.
도 41은 전자기기에의 응용예를 도시하는 도면.
도 42는 제어 처리의 흐름의 예를 설명하는 플로 차트.
도 43은 촬상 장치에의 응용예를 도시하는 도면.
도 44는 입력 인터페이스에의 응용예를 도시하는 도면.
도 45는 전자기기에의 응용예를 도시하는 블록도.
도 46은 입사광의 반사의 양상의 예를 설명하는 도면.
이하, 본 기술을 실시하기 위한 형태(이하 실시의 형태라고 한다)에 관해 설명한다. 또한, 설명은 이하의 순서로 행한다.
1.제1의 실시의 형태(촬상 소자 : 이면형+표면형)
2. 제2의 실시의 형태(제조 장치 및 방법)
3. 제3의 실시의 형태(응용예 1 : 도파로)
4. 제4의 실시의 형태(응용예 2 : 눈동자(瞳) 보정)
5. 제5의 실시의 형태(응용예 3 : PD 피치 변경)
6. 제6의 실시의 형태(응용예 4 : 가시광+가시광)
7. 제7의 실시의 형태(응용예 5 : 이면형+이면형)
8. 제8의 실시의 형태(촬상 장치)
9. 제9의 실시의 형태(각종 응용예)
<1.제1의 실시의 형태>
[종래 촬상 소자]
우선, 종래의 촬상 소자의 구성예에 관해 설명한다. 도 1은, 종래의 CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor) 이미지 센서의 주된 구성예를 도시하는 도면이다. 도 1에 도시되는 CMOS 이미지 센서(10)는, CMOS를 이용한, 단위 셀마다 증폭기를 갖는, 이면 조사형의 이미지 센서이다.
도 1에서는, CMOS 이미지 센서(10)의 종방향(적층 방향)의 구조의 개략(단면의 개략도)가 도시되어 있다. 도 1에 도시되는 바와 같이, CMOS 이미지 센서(10)는, 화소마다 집광 렌즈(11), 컬러 필터(12), 및 포토 다이오드(Photo Diode)(15)를 갖는다.
도 1에서는, CMOS 이미지 센서(10)의 유효 화소 영역으로서 4화소가 도시되어 있다. 이 4화소의 구성으로서, 반도체 기판(14)에 포토 다이오드(15-1) 내지 포토 다이오드(15-4)가 형성되어 있다. 각 포토 다이오드를 서로 구별하여 설명할 필요가 없는 경우, 단지 포토 다이오드(15)라고 칭한다.
포토 다이오드(15-1)에 대해 집광 렌즈(11-1) 및 컬러 필터(12-1)가 마련되어 있다. 포토 다이오드(15-2)에 대해 집광 렌즈(11-2) 및 컬러 필터(12-2)가 마련되어 있다. 포토 다이오드(15-3)에 대해 집광 렌즈(11-3) 및 컬러 필터(12-3)가 마련되어 있다. 포토 다이오드(15-4)에 대해 집광 렌즈(11-4) 및 컬러 필터(12-4)가 마련되어 있다. 각 집광 렌즈를 서로 구별하여 설명할 필요가 없는 경우, 단지 집광 렌즈(11)라고 칭한다. 또한, 각 컬러 필터를 서로 구별하여 설명할 필요가 없는 경우, 단지 컬러 필터(12)라고 칭한다.
도 1에 도시되는 바와 같이, 반도체 기판(14)의 광입사면인 이면측에 절연막(13)이 형성되고, 그 위에, 컬러 필터(12) 및 집광 렌즈(11)가 형성된다.
또한, 반도체 기판(14)의 광입사면에 대향하는 표면측에는, 배선층(16), 패시베이션막(19), 및 지지 기판(20)이 형성된다. 배선층(16)에는, 배선(17) 및 배선층간막(18)이 형성된다.
또한, CMOS 이미지 센서(10)의 유효 화소 영역이 아닌 영역의 배선층에는, CMOS 이미지 센서(10)의 외부의 회로와 접속하기 위한 패드(21)가 형성된다.
이와 같은 구성의 CMOS 이미지 센서(10)에 대해, 예를 들면, 가시광(31)이 집광 렌즈(11-2)에 입사하면, 그 가시광(31)은, 집광 렌즈(11-2), 컬러 필터(12-2), 및 절연막(13)을 투과하여, 포토 다이오드(15-2)에서 효율적으로 광전변환된다.
이에 대해 근적외광(32)은, 가시광(31)에 비하여 파장이 길기 때문에, 실리콘(반도체 기판(14))에의 침입 길이가 가시광(31)보다도 길고, 가시광(31)보다도 깊은 위치에서 광전변환시킨 전자를 모으는 포텐셜 분포가 필요해진다.
그러나, 도 1에 도시되는 CMOS 이미지 센서(10)와 같이 이면 조사형의 경우, 일반적으로, 혼색의 발생을 억제하기 위해, 반도체 기판(14)의 막두께를 2㎛ 내지 3㎛ 정도로 박막화할 필요가 있다. 그 때문에, 포토 다이오드(15-4)는, 집광 렌즈(11-4), 컬러 필터(12-4), 및 절연막(13)을 투과하여 입사된 근적외광(32)을 효율적으로 광전변환 할 수가 없을 우려가 있다. 즉, 이면 조사형의 CMOS 이미지 센서(10)에서는, 근적외광(32)에 대한 충분한 감도를 얻는 것이 곤란하였다.
그래서, 특히 장파장역의 감도를 향상시키기 위해, 특허 문헌 1에 기재된 방법이 생각되었다. 그러나, 이 방법에서는, 1화소에서 복수의 광전변환 출력을 얻을 수가 없고, 다양한 용도에의 이용은 곤란하였다. 또한, 특허 문헌 1에 기재된 방법의 경우, 반도체 기판의 양면부터 이온 임플랜테이션(이온 주입)을 행하는데, 단시간에 열처리를 행하는 레이저 어닐 등의 처리를 행하는 특수한 설비가 필요하였다. 또한 혼색이 발생할 우려가 있다.
또한, 표면 조사형의 이미지 센서의 경우, 실리콘 기판을 두껍게 하는 것이 가능하지만, 근적외광이 효율적으로 광전변환될 만큼 깊은 위치에 포텐셜을 형성하기 위해서는, 초고에너지의 이온 주입이 필요하였다.
[본 기술의 촬상 소자]
그래서, 본 개시에서는, 1화소 내에서, 예를 들면 상술한 가시광과 근적외광과 같은, 입사광의 서로 다른 복수의 파장역 성분을 광전변환 할 수 있는 촬상 소자에 관해 설명한다.
도 2는, 본 기술을 적용한 CMOS 이미지 센서의 구성예를 도시하는 도면이다. 도 2에 도시되는 CMOS 이미지 센서(100)는, 도 1의 CMOS 이미지 센서(10)와 같은, CMOS를 이용한 이미지 센서이다.
도 2에서는, CMOS 이미지 센서(100)의 종방향(적층 방향)의 구조의 개략(단면의 개략도)가 도시되어 있다. 도 2에 도시되는 바와 같이, CMOS 이미지 센서(100)에는, 광이, 도면 중, 개략 위로부터 아래를 향하여 입사한다. CMOS 이미지 센서(100)는, 그 입사광의 진행 방향에 대해 다층 구조를 갖는다. 즉, CMOS 이미지 센서(100)에 입사된 광은, 각 층을 투과하도록 진행한다.
도 2에서는, CMOS 이미지 센서(100)의 유효 화소 영역으로서 4화소가 도시되어 있다. 즉, 이 4화소의 구성으로서, 반도체 기판(114)에 포토 다이오드(115-1) 내지 포토 다이오드(115-4)가 형성된다. 또한, 포토 다이오드(115-1)의 화소의 구성으로서, 집광 렌즈(111-1) 및 컬러 필터(112-1)가 형성된다. 또한, 포토 다이오드(115-2)의 화소의 구성으로서, 집광 렌즈(111-2) 및 컬러 필터(112-2)가 형성된다. 또한, 포토 다이오드(115-3)의 화소의 구성으로서, 집광 렌즈(111-3) 및 컬러 필터(112-3)가 형성된다. 또한, 포토 다이오드(115-4)의 화소의 구성으로서, 집광 렌즈(111-4) 및 컬러 필터(112-4)가 형성된다.
각 포토 다이오드를 서로 구별하여 설명할 필요가 없는 경우, 단지 포토 다이오드(115)라고 칭한다. 또한, 각 집광 렌즈를 서로 구별하여 설명할 필요가 없는 경우, 단지 집광 렌즈(111)라고 칭한다. 또한, 각 컬러 필터를 서로 구별하여 설명할 필요가 없는 경우, 단지 컬러 필터(112)라고 칭한다.
CMOS 이미지 센서(100)의, 도면 중, 패시베이션막(119) 보다 상측의 층은, 도 1의 CMOS 이미지 센서(10)와 같은 구성을 갖는다. 즉, 도면 중 위로부터, 집광 렌즈(111), 컬러 필터(112), 절연막(113), 반도체 기판(114)(포토 다이오드(115)를 포함한다), 배선층(116)(배선(117) 및 배선층간막(118)을 포함한다), 및 패시베이션막(119)이 형성된다.
집광 렌즈(111)는, 촬상면에 입사하는 광을, 대응하는 포토 다이오드(115)에 모음에 의해, 포토 다이오드(115)의 양자 효율을 향상시킨다.
컬러 필터(112)는, 대응하는 집광 렌즈(111)를 통하여 입사된 입사광을 투과시킴에 의해, 대응하는 포토 다이오드(115)에, 입사광의 소정의 파장(색)역의 성분을 입사시킨다. 각 컬러 필터(112)가 투과시키는 파장(색)역은 임의이고, 가시광이라도 좋고, 적외선이나 자외선이라도 좋다. 또한, 컬러 필터(112)는, 전부 동일한 파장(색)역을 투과시키는 필터라도 좋고, 예를 들면 RGB나, 가시광과 적외광 등과 같이, 서로 다른 파장(색)역을 투과시키는 복수종류의 필터라도 좋다.
컬러 필터(112)가 복수종류의 필터로 이루어지는 경우, 각 파장(색)역의 필터는, 예를 들면 베이어 배열(bayer array) 등의 소정의 순서로 병렬되도록 하여도 좋다. 예를 들면, 도 2에서 컬러 필터(112-1) 및 컬러 필터(112-3)가 적(R)을 투과시키는 필터이고, 컬러 필터(112-2) 및 컬러 필터(112-4)가 녹(G(Gr))을 투과시키는 필터인 것으로 하여도 좋다. 또한, 예를 들면, 도 2에서 컬러 필터(112-1) 및 컬러 필터(112-3)가 녹(G(Gb))을 투과시키는 필터이고, 컬러 필터(112-2) 및 컬러 필터(112-4)가 청(B)을 투과시키는 필터인 것으로 하여도 좋다.
반도체 기판(114)에 형성되는 포토 다이오드(115)는, 도 1의 경우와 마찬가지로, 주로 가시광의 파장역 성분을 효율적으로 광전변환한다. 즉, 포토 다이오드(115)는, 입사광에 포함되는 가시광의 파장역 성분에 대해 적절한 깊이에, 광전변환한 전자를 모으기 위한 포텐셜 분포가 형성된다. 예를 들면, 가시광(141)은, 집광 렌즈(111-2), 컬러 필터(112-2), 및 절연막(113)을 투과하고, 포토 다이오드(115-2)에서 효율적으로 광전변환된다.
또한 반도체 기판(114)의 막두께는 임의이다. 예를 들면, 혼색의 발생을 억제하기 위해 2㎛ 내지 3㎛ 정도로 형성되도록 하여도 좋다.
배선층(116)의 배선(117)은, 예를 들면 알루미늄(AL)이나 구리(Cu)에 의해 형성된다. 또한, 도 2에서 배선(117)으로서 하나만 도시하고 있지만, 도 2의 배선층(116) 내의 그레이의 사각(四角)은, 전부 배선(117)이다. 도 2의 예의 배선층(116)에서는, 배선(117)이 4층 구조로 되어 있지만, 배선의 층수는 임의이다.
그런데, CMOS 이미지 센서(100)는, 도 1의 CMOS 이미지 센서(10)의 경우와 달리, 도 2에 도시되는 바와 같이, 패시베이션막(119)의 도면 중 하측에, 또한, 배선층(120), 반도체 기판(123), 및 지지 기판(125)을 갖는다.
배선층(120)은, 기본적으로, 배선층(116)과 같은 층이다. 배선층(120)에는, 배선(121) 및 배선층간막(1220가 형성된다. 또한, 도 2에서는, 배선(121)으로서 1개만 도시하고 있지만, 도 2의 배선층(120) 내의 그레이의 사각은, 전부 배선(121)이다. 도 2의 예의 배선층(120)에서는, 배선(121)이 2층 구조로 되어 있지만, 배선의 층수는 임의이다.
배선층(116)의, CMOS 이미지 센서(100)의 유효 화소 영역이 아닌 영역에는, 배선층(116)의 회로의 외부 전극으로서 패드(132)가 형성된다. 배선층(120)의, CMOS 이미지 센서(10)의 유효 화소 영역이 아닌 영역에는, 배선층(120)의 회로의 외부 전극으로서 패드(133)가 형성된다. 또한, 패드(132)와 패드(133)는, TSV(Through-Silicon Via)(131)(이른바, 관통 비아)에 의해 접속된다. 즉, 배선층(116)의 회로와 배선층(120)의 회로가 접속되어 있다. 또한, 이 TSV(131)의 수는 임의이다. 또한, 도시는 생략하지만, 배선층(116) 및 배선층(120)의, CMOS 이미지 센서(100)의 유효 화소 영역이 아닌 영역에는, 패드(132)나 패드(133)와 같이 TSV(131)에 의해 서로 접속된 전극 이외의, CMOS 이미지 센서(100)의 외부의 회로와 접속되기 위한 패드(외부 전극)가 형성된다.
반도체 기판(123)은, 기본적으로, 반도체 기판(114)과 같은 층이다. 반도체 기판(123)에는, 포토 다이오드(115-1)의 화소의 구성으로서 포토 다이오드(124-1)가 형성된다. 또한, 반도체 기판(123)에는, 포토 다이오드(115-2)의 화소의 구성으로서 포토 다이오드(124-2)가 형성된다. 또한, 반도체 기판(123)에는, 포토 다이오드(115-3)의 화소의 구성으로서 포토 다이오드(124-3)가 형성된다. 또한, 반도체 기판(123)에는, 포토 다이오드(115-4)의 화소의 구성으로서 포토 다이오드(124-4)가 형성된다. 포토 다이오드(124-1) 내지 포토 다이오드(124-4)를 서로 구별하여 설명할 필요가 없는 경우, 단지 포토 다이오드(124)라고 칭한다.
포토 다이오드(115)를 투과한 입사광(포토 다이오드(115)에서 광전변환되지 않은 입사광)은, 배선층(116), 패시베이션막(119), 및 배선층(120)을 통하여, 반도체 기판(123)(포토 다이오드(124))에 입사된다. 배선층(116) 및 배선층(120)에서, 배선(117) 및 배선(121)은, 이 입사광의 광로가 확보되도록 배치된다. 예를 들면, 도 2에 도시되는 바와 같이, 반도체 기판(114)의 사선 부분으로 도시되는 부분(포토 다이오드(115)가 형성되지 않은 부분)의 아래의 부분(환언하면, 반도체 기판(123)의 사선 부분으로 도시되는 부분(포토 다이오드(124)가 형성되지 않은 부분)의 위의 부분)에만, 배선(117) 및 배선(121)이 배치되도록 하여도 좋다. 환언하면, 이와 같은 배치에 의해, 배선(117) 및 배선(121)을 광로의 주위의 차광벽으로서 이용할 수 있다. 즉, 입사광이 배선(117) 및 배선(121)에 의해 반사되기 쉬워지기 때문에, 광로의 외부에 입사광이 누출되는 것을 억제할 수 있다. 따라서 광전변환의 효율을 향상시킬 수 있음과 함께, 혼색의 발생을 억제할 수 있다.
포토 다이오드(124)는, 근적외광의 파장역 성분을 광전 변환하는데 적절한 위치(깊이)에 마련되고, 포토 다이오드(115)에서 광전변환되지 않고 포토 다이오드(124)에 입사된 입사광에 포함되는 근적외광의 파장역 성분을 효율적으로 광전변환한다. 예를 들면, 근적외광(142)은, 집광 렌즈(111-4), 컬러 필터(112-4), 절연막(113), 포토 다이오드(115-4), 배선층(116), 패시베이션막(119), 및 배선층(120)을 투과하여, 포토 다이오드(124-4)에서 효율적으로 광전변환된다.
이상과 같이, CMOS 이미지 센서(100)는, 입사광의 진행 방향에 대해 다층 구조를 가지며, 배선층(배선층(116) 및 배선층(120))을 끼우는 2층의 포토 다이오드(광전변환 소자)의 층(반도체 기판(114) 및 반도체 기판(123))을 갖는다.
이와 같은 구성으로 함에 의해, CMOS 이미지 센서(100)는, 1화소에서, 포토 다이오드(115) 및 포토 다이오드(124)에 의해, 예를 들면, 가시광과 근적외광의 양쪽의 파장역 성분(즉, 서로 다른 복수의 파장역 성분)을 효율 좋게 광전변환 할 수 있다. 환언하면, 포토 다이오드(115)와 포토 다이오드(124)와의 사이에, 배선층(배선층(116) 및 배선층(120))을 끼움에 의해, 설정이 용이한 이들 배선층의 두께에 의해, 포토 다이오드(124)의 깊이를 용이하게 설정할 수 있다. 즉, 보다 용이하게, 임의의 복수의 파장역의 광전변환의 효율을 향상시킬 수 있다.
CMOS 이미지 센서(100)는, 일부 또는 전부의 화소가 이와 같이 구성된다. 따라서 CMOS 이미지 센서(100)는, 화소수 및 화소 사이즈를 저감시키지 않고, 즉, 화질의 저감을 억제하면서, (고화질의) 가시광의 화상을 얻을 수 있음과 함께, (고화질의) 근적외광의 화상을 얻을 수 있다. 적어도, CMOS 이미지 센서(100)는, 도 1의 CMOS 이미지 센서(10)와 같은 정도의 화질의 가시광의 화상을 얻을 수 있고, 또한, 근적외광의 화상도 얻을 수 있다.
또한, CMOS 이미지 센서(100)는, 2단(段)의 포토 다이오드(포토 다이오드(115) 및 포토 다이오드(124))를 이용하여, 가시광의 화상과 근적외광의 화상을 얻는다. 따라서 CMOS 이미지 센서(100)는, 가시광의 화상과 근적외광의 화상을 동시에 얻을 수 있다(서로 같은 타이밍의 화상을 얻을 수 있다). 예를 들면, 적외광의 화상을 이용하여 화상 보정 방법을 결정하고, 그 화상 보정 방법을 이용하여 가시광의 화상을 보정하는 등, 양자의 화상을 이용하여 처리를 행하는 경우와 같이, 이 적외광의 화상과 가시광의 화상이 같은 타이밍의 화상인 것이 바람직한 경우도 생각된다. 물론, 양자의 화상의 타이밍이 서로 다른 쪽이 바람직한 경우도 생각되는데, CMOS 이미지 센서(100)는, 가시광의 화상과 근적외광의 화상을 서로 다른 타이밍에서 취득하도록 할 수도 있다.
또한, CMOS 이미지 센서(100)는, 포토 다이오드(115)에서 얻어진 화상과, 포토 다이오드(124)에서 얻어진 화상을 합성함에 의해, 고화질의 적외광 화상을 얻을 수 있다. 즉, 실효적인 광로 길이를 늘린 근적외 센서를 실현할 수 있다.
또한, 배선(117) 및 배선(121)의 적어도 일부가, 포토 다이오드(115) 및 포토 다이오드(124) 중 적어도 어느 일방에서 전하를 판독하기 위한 회로의 배선인 것으로 하여도 좋다. 예를 들면, 배선층(116)의 배선(117)의 적어도 일부가 포토 다이오드(115)로부터 전하를 판독하기 위한 회로의 배선이고, 배선층(120)의 배선(121)의 적어도 일부가 포토 다이오드(124)로부터 전하를 판독하기 위한 회로의 배선이고, 이들 회로가 서로 독립하여 있는 것으로 하여도 좋다.
이 경우, 도 2에서, 집광 렌즈(111) 내지 패시베이션막(119)의 각 층은, 이면 조사형의 CMOS 이미지 센서를 형성하고, 배선층(120) 내지 지지 기판(125)의 각 층은, 표면 조사형의 CMOS 이미지 센서를 형성한다. 이 이면 조사형의 CMOS 이미지 센서와, 표면 조사형의 CMOS 이미지 센서는, 서로 독립하여 있다. 즉, 이 경우, CMOS 이미지 센서(100)는, 서로 독립한 2개의 CMOS 이미지 센서가 중첩되고, 접속되어 있다.
이 경우의 CMOS 이미지 센서(100)는, 이면 조사형의 CMOS 이미지 센서에 의해 입사광의 가시광의 파장역 성분을 광전변환하여 고화질의 가시광의 화상을 얻을 수 있다. 또한, CMOS 이미지 센서(100)는, 표면 조사형의 CMOS 이미지 센서에 의해 입사광의 근적외광의 파장역 성분을 광전변환하여 고화질의 근적외광의 화상을 얻을 수 있다.
또한, CMOS 이미지 센서(100)의 구성으로서 중첩된 이들 CMOS 이미지 센서는, 서로 독립하여 동작시킬 수 있다. 따라서 CMOS 이미지 센서(100)는, 예를 들면, 가시광의 화상과 근적외광의 화상을 동시에 얻도록(서로 같은 타이밍의 화상을 얻도록) 하는 것도, 가시광의 화상과 근적외광의 화상을 서로 다른 타이밍에서 취득하도록 하는 것도, 용이하게 행할 수 있다. 또한, 그 전환 제어도 용이하게 행할 수 있다.
예를 들면, 가시광의 화상과 근적외광의 화상을 동시에 얻는 경우, 포토 다이오드(115)가 입사광을 광전변환하여 축적한 전하의 출력과, 포토 다이오드(124)가 입사광을 광전변환하여 축적한 전하의 출력을 서로 같은 타이밍에서 행하도록 하면 좋다. 또한, 예를 들면, 가시광의 화상과 근적외광의 화상을 서로 다른 타이밍에서 취득하는 경우, 포토 다이오드(115)에 축적된 전하의 출력과, 포토 다이오드(124)에 축적된 전하의 출력을 서로 다른 타이밍에서 행하도록 하면 좋다.
즉, CMOS 이미지 센서(100)는, 보다 용이한 보다 다양한 광전변환 출력을 얻을 수 있다.
<2. 제2의 실시의 형태>
[제조 장치]
상술한 바와 같이, 도 2의 CMOS 이미지 센서(100)는, 집광 렌즈(111) 내지 패시베이션막(119)의 각 층이, 이면 조사형의 CMOS 이미지 센서를 형성하고 있는 것으로 하고, 배선층(120) 내지 지지 기판(125)의 각 층이, 표면 조사형의 CMOS 이미지 센서를 형성하고 있는 것으로 할 수 있다.
이들의 CMOS 이미지 센서가 서로 독립하여 있는 것으로 하면, CMOS 이미지 센서(100)는, 이면 조사형의 CMOS 이미지 센서와 표면 조사형의 CMOS 이미지 센서를 각각 생성하고, 생성한 이면 조사형의 CMOS 이미지 센서의 표면측에, 표면 조사형의 CMOS 이미지 센서를 중첩하고, TSV(131)에 의해 양자를 접속함에 의해 생성할 수 있다.
도 3은, 본 기술을 적용한 제조 장치의 주된 구성예를 도시하는 블록도이다. 도 3에 도시되는 제조 장치(200)는, CMOS 이미지 센서(100)를 제조하는 장치이다.
도 3에 도시되는 바와 같이, 제조 장치(200)는, 제어부(201), 이면 조사형 이미지 센서 제조부(202), 표면 조사형 이미지 센서 제조부(203), 및 조립부(204)를 갖는다. 또한, 제조 장치(200)는, 입력부(211), 출력부(212), 기억부(213), 통신부(214), 및 드라이브(215)를 갖는다.
제어부(201)는, 예를 들면, CPU(Central Processing Unit), ROM(Read Only Memory), 및 RAM(Random Access Memory) 등을 가지며, 그 밖의 각 부분을 제어하여, CMOS 이미지 센서(100)의 제조에 관한 처리를 행한다. 예를 들면, 제어부(201)의 CPU는, ROM에 기억되어 있는 프로그램에 따라 각종의 처리를 실행한다. 또한, CPU는, 기억부(213)로부터 RAM에 로드된 프로그램에 따라 각종의 처리를 실행한다. RAM에는 또한, CPU가 각종의 처리를 실행함에 있어서 필요한 데이터 등도 적절히 기억된다.
제어부(201)에는, 키보드, 마우스, 터치 패널 등으로 이루어지는 입력부(211)가 접속되어 있다. 제어부(201)에는 또한, CRT(Cathode Ray Tube) 디스플레이나 LCD(Liquid Crystal Display) 등의 디스플레이, 및 스피커 등으로 이루어지는 출력부(212)도 접속되어 있다. 제어부(201)에는 또한, 플래시 메모리 등 SSD(Solid State Drive)나 하드디스크 등으로 이루어지는 기억부(213)도 접속되어 있다. 제어부(201)에는 또한, 유선 LAN(Local Area Network)이나 무선 LAN의 인터페이스나 모뎀 등으로 이루어지는 통신부(214)도 접속되어 있다. 통신부(214)는, 인터넷을 포함하는 네트워크를 통한 통신 처리를 행한다.
제어부(201)에는 또한, 필요에 응하여 드라이브(215)가 접속되고, 자기 디스크, 광디스크, 광자기 디스크, 또는 반도체 메모리 등의 리무버블 미디어(221)가 그 드라이브(215)에 적절히 장착된다. 그리고, 그 드라이브(215)를 통하여 리무버블 미디어(221)로부터 판독된 컴퓨터 프로그램이, 필요에 응하여 기억부(213)에 인스톨된다.
이면 조사형 이미지 센서 제조부(202)는, 제어부(201)의 제어에 따라, 이면 조사형의 CMOS 이미지 센서를 제조한다. 즉, 이면 조사형 이미지 센서 제조부(202)는, CMOS 이미지 센서(100)의 집광 렌즈(111) 내지 패시베이션막(119)을 생성한다. 이 제조 방법은 임의이다. 예를 들면, 이면 조사형 이미지 센서 제조부(202)는, 종래와 같은 방법으로 이면 조사형의 CMOS 이미지 센서를 제조한다.
표면 조사형 이미지 센서 제조부(203)는, 제어부(201)의 제어에 따라, 표면 조사형의 CMOS 이미지 센서를 제조한다. 즉, 표면 조사형 이미지 센서 제조부(203)는, CMOS 이미지 센서(100)의 배선층(120) 내지 지지 기판(125)을 생성한다. 이 제조 방법은 임의이다. 예를 들면, 표면 조사형 이미지 센서 제조부(203)는, 종래와 같은 방법으로 표면 조사형의 CMOS 이미지 센서를 제조한다.
조립부(204)는, 제어부(201)의 제어에 따라, CMOS 이미지 센서(100)를 조립한다. 즉, 조립부(204)는, 이면 조사형 이미지 센서 제조부(202)에 의해 제조된 이면 조사형의 CMOS 이미지 센서와, 표면 조사형 이미지 센서 제조부(203)에 의해 제조된 표면 조사형의 CMOS 이미지 센서를 접속한다. 보다 구체적으로는, 조립부(204)는, 이면 조사형의 CMOS 이미지 센서의 표면측에, 표면 조사형의 CMOS 이미지 센서를 중첩하고, 서로의 패드를 TSV(131)에 의해 접속한다.
[제조 방법의 흐름]
도 4의 플로 차트를 참조하여, 제조 처리의 흐름의 예를 설명한다.
제조 장치(200)가 CMOS 이미지 센서(100)를 제조할 때, 제어부(201)는, 제조 처리를 실행한다.
제조 처리가 시작되면, 제어부(201)는, 스탭 S101에서, 이면 조사형 이미지 센서 제조부(202)를 제어하여, 이면 조사형의 CMOS 이미지 센서를 제조시킨다.
스탭 S102에서, 제어부(201)는, 표면 조사형 이미지 센서 제조부(203)를 제어하여, 표면 조사형의 CMOS 이미지 센서를 제조시킨다.
스탭 S103에서, 제어부(201)는, 조립부(204)를 제어하여, CMOS 이미지 센서(100)를 조립한다. 보다 구체적으로는, 조립부(204)는, 제어부(201)의 제어에 따라, 스탭 S101의 처리에 의해 제조시킨 이면 조사형의 CMOS 이미지 센서의 표면측에, 스탭 S102의 처리에 의해 제조시킨 표면 조사형의 CMOS 이미지 센서를 중첩한다. 또한, 조립부(204)는, 제어부(201)의 제어에 따라, 그들의 패드를 관통 비아(TSV)로 접속한다.
스탭 S103의 처리를 종료하면, 제어부(201)는, 제조 처리를 종료한다.
이상과 같이 제조함에 의해, 제조 장치(200)는, 초고에너지의 이온 주입이나 레이저 어닐 등의 특수한 처리나 설비를 필요로 하지 않고, 보다 용이하게 CMOS 이미지 센서(100)를 제조할 수 있다. 즉, 보다 용이하게 보다 다양한 광전변환 출력을 얻는 촬상 소자를, 보다 용이하게 실현할 수 있다.
<3. 제3의 실시의 형태>
[촬상 소자]
또한, CMOS 이미지 센서(100)는, 포토 다이오드(115)를 투과한 광의 대부분이 배선층(116) 및 배선층(120)(의 각 배선 사이)을 투과하여, 포토 다이오드(124)에 도달하도록 이루어져 있으면 좋다. 즉, 배선층(116)의 각 배선(117) 및 배선층(120)의 각 배선(121)의 위치는, 포토 다이오드(115)로부터 포토 다이오드(124)까지의 입사광의 광로가 확보되고 잇는 한, 임의이다. 예를 들면, 배선(117)이나 배선(121)이, 포토 다이오드(115)의 아래나, 포토 다이오드(124)의 위에 배치되어도 좋다.
또한, 예를 들면, 배선층(116)에 도파로를 마련하도록 하여도 좋다. 도 5는, 그 경우의 CMOS 이미지 센서(100)의 주된 구성예를 도시하는 도면이다. 도 5에 도시되는 예의 경우, CMOS 이미지 센서(100)의 배선층(116)의, 포토 다이오드(115-1)의 개략 아래의 부분에, 도파로(251-1)가 형성되어 있다. 또한, 배선층(116)의, 포토 다이오드(115-2)의 개략 아래의 부분에 도파로(251-2)가 형성되어 있다. 또한, 배선층(116)의, 포토 다이오드(115-3)의 개략 아래의 부분에 도파로(251-3)가 형성되어 있다. 또한, 배선층(116)의, 포토 다이오드(115-4)의 아래의 부분에 도파로(251-4)가 형성되어 있다. 도파로(251-1) 내지 도파로(251-4)를 서로 구별하여 설명할 필요가 없는 경우, 단지 도파로(251)라고 칭한다.
도파로(251)는, 예를 들면 주위보다도 광의 굴절율의 큰 소재로 이루어지는 소정의 도파로 재료로 이루어진다. 또한, 그 밖의 구성은, 도 2의 경우와 마찬가지이다.
도파로(251)의 생성은, 이면 조사형의 CMOS 이미지 센서의 생성에서 행하여진다. 예를 들면, 우선, 배선층(116)의, 포토 다이오드(115)의 개략 아래의 부분(배선(117)의 사이)에, 도면 중 아래로부터 위를 향하여 구멍이 형성된다. 다음에, 그 구멍을 포함하는, 이면 조사형의 CMOS 이미지 센서의 표면측(도면 중, 하측의 면)부터 패시베이션막(119)이 형성된다. 그리고, 배선층(116)의 각 구멍에 도파로(251)가 형성된다.
도 5에 도시되는 바와 같이, 포토 다이오드(115)를 투과한 입사광은, 이 도파로(251)를 통하여 포토 다이오드(124)에 도달한다. 따라서 이 경우, CMOS 이미지 센서(100)는, 도파로(251)의 도파로 효과에 의해, 입사광에 포함되는 근적외광의 파장역 성분인 근적외광(142)을 보다 효율 좋게 포토 다이오드(124)에 공급할 수 있다. 즉, 포토 다이오드(124)의 감도를 향상시킬 수 있다.
또한, 도파로는, 배선층(120)에 형성하도록 하여도 좋다. 또한, 배선층(116) 및 배선층(120)의 양쪽에 도파로를 형성하도록 하여도 좋다. 어느 경우도 상술한 바와 같이, 포토 다이오드(124)의 감도를 향상시킬 수 있다. 또한, 도파로 소재는 임의이다.
본 실시의 형태에서 설명한 CMOS 이미지 센서(100)도, 제2의 실시의 형태에서 설명한 것과 같은 방법에 의해 제조할 수 있다. 즉, 제어부(201)가, 이면 조사형 이미지 센서 제조부(202)를 제어하여, 이면 조사형의 CMOS 이미지 센서를 제조시킬 때에(스탭 S101), 상술한 바와 같은 도파로를 배선층(116)에 형성시키도록 하면 좋다. 도파로는, 종래와 같은 방법에 의해 형성할 수 있다.
또한, 도파로를 배선층(120)에 마련하는 경우, 제어부(201)는, 표면 조사형 이미지 센서 제조부(203)를 제어하여, 표면 조사형의 CMOS 이미지 센서를 제조시킬 때에(스탭 S102), 상술한 바와 같은 도파로를 배선층(120)에 형성시키도록 하면 좋다. 이 경우도, 도파로는, 종래와 같은 방법에 의해 형성할 수 있다.
또한, 도파로를 배선층(116) 및 배선층(120)의 양쪽에 마련하는 경우, 제어부(201)는, 이면 조사형 이미지 센서 제조부(202) 및 표면 조사형 이미지 센서 제조부(203)의 양쪽을 제어하여, 각각의 배선층에 도파로를 형성시키도록 하면 좋다.
즉, 본 실시의 형태의 경우도, 제조 장치(200)는, 보다 용이하게 CMOS 이미지 센서(100)를 제조할 수 있다.
<4. 제4의 실시의 형태>
[촬상 소자]
또한, 각 화소의 구성의 위치는, 상술한 예로 한하지 않는다. 예를 들면, 입사광의 입사각 등에 응한 위치 보정(눈동자 보정)을 행하도록 하여도 좋다.
일반적으로 촬상 소자에 입사하는 입사광은, 예를 들면 렌즈 등의 영향을 받고, 중앙 부근의 화소에 대해서는 거의 직각으로 입사하는 것이지만, 주변부의 화소에 대해서는, 중심 방향을 향하여 소정의 각도(입사각 θ)로 입사한다.
도 2나 도 5의 CMOS 이미지 센서(100)의 경우, 입사광의 광로는, 도면 중 종방향으로 형성되어 있다. 즉, 이 광로는, 거의 직각으로 입사하는 입사광에 대해 최적화되어 있지만, 소정의 각도로써 입사하는 광에 대해서는 최적이라고는 한할 수 없고, 포토 다이오드(115)나 포토 다이오드(124)에의 집광률이 저감할 가능성이 생각된다.
그래서, 도 6에 도시되는 바와 같이, 각 화소의 각 구성의 위치를, 이와 같은 입사광의 입사각(θ)에 응하여 보정하도록(적절한 위치에 배치하도록) 하여도 좋다.
도 6은, 입사광의 입사각(θ)을 고려하여 각 화소의 구성을 배치한 CMOS 이미지 센서를 광이 입사하는 측에서 본 때의 양상의 개략을 도시하는 도면이다.
도 6에 도시되는 바와 같이, CMOS 이미지 센서(100)의 각 화소(310)에서, 각 화소의 마이크로 렌즈인 렌즈(320)는, 입사광의 입사각(θ)에 응하여, 센서 수광부(310A)에 대해 중앙 가까이에 마련되어 있다.
도 7에, 이 경우의 CMOS 이미지 센서(100)의, 도 2나 도 5와 같은 단면(斷面)을 도시한다. 도 7에 도시되는 바와 같이, 각 화소에서, 집광 렌즈(111) 및 컬러 필터(112)는, 포토 다이오드(115)에 대해, 입사각(θ)에 응하여 중앙 가까이에 배치된다. 실제로는, 도 6에 도시되는 바와 같이, 2차원 배열에서의 중앙 가까이에 배치된다.
이상과 같이 배치함에 의해, 집광 렌즈(111)로부터 포토 다이오드(115)까지의 광로가, 수직 방향에 대해, 입사각(θ)에 응한 각도로 경사한다. 따라서 이 경우, 입사광에 대해 광로가 적절하게 설정되기 때문에, 포토 다이오드(115)의 집광률의 저감을 억제할 수 있다.
또한, 배선(117)의 각 층도, 도 7에 도시되는 예와 같이, 근적외광의 입사각(θ)에 응하여 경사하도록 배치되도록 하여도 좋다. 즉, 배선(117)은, 입사각(θ)에 응하여, 포토 다이오드(115)보다도 외측에(중앙의 반대측 가까이에) 배치되도록 하여도 좋다.
또한, 배선(121)의 각 층도, 도 7에 도시되는 예와 같이, 근적외광의 입사각(θ)에 응하여 경사하도록 배치되도록 하여도 좋다. 즉, 배선(121)은, 입사각(θ)에 응하여, 배선(117)보다도 더욱 외측에(중앙의 반대측 가까이에) 배치되도록 하여도 좋다.
또한, 포토 다이오드(124)도, 도 7에 도시되는 예와 같이, 근적외광의 입사각(θ)에 응하여, 배선(121)보다도 더욱 외측에(중앙의 반대측 가까이에) 배치되도록 하여도 좋다.
이상과 같이 배치함에 의해, 포토 다이오드(115)로부터 포토 다이오드(124)까지의 광로가, 수직 방향에 대해, 입사각(θ)에 응한 각도로 경사한다. 따라서 이 경우, 입사광에 대해 광로가 적절하게 설정되기 때문에, 포토 다이오드(124)의 집광률의 저감을 억제할 수 있다.
본 실시의 형태에서 설명한 CMOS 이미지 센서(100)도, 제2의 실시의 형태에서 설명한 것과 같은 방법에 의해 제조할 수 있다. 즉, 제어부(201)가, 이면 조사형 이미지 센서 제조부(202) 및 표면 조사형 이미지 센서 제조부(203)의 양쪽을 제어하여, 각 CMOS 이미지 센서를 제조시킬 때에(스탭 S101 및 스탭 S102), 각 층을 상술한 바와 같은 눈동자 보정을 행하는 배치를 시키도록 하면 좋다.
즉, 본 실시의 형태의 경우도, 제조 장치(200)는, 보다 용이하게 CMOS 이미지 센서(100)를 제조할 수 있다.
<5. 제5의 실시의 형태>
[촬상 소자]
포토 다이오드의 크기, 형상, 및 간격은 임의이고, 예를 들면, 도 8에 도시되는 예와 같이, 포토 다이오드(115)와 포토 다이오드(124)에서, 그들 중, 적어도 하나가 서로 달라도 좋다.
도 8의 예의 경우, 반도체 기판(123)에는, 포토 다이오드(115)의 2개분 크기의, 포토 다이오드(351-1) 및 포토 다이오드(351-2)가 형성된다. 즉, 포토 다이오드(351-1)는, 반도체 기판(1)의, 포토 다이오드(115-1) 및 포토 다이오드(115-2)의 하측에 형성되고, 포토 다이오드(115-1) 및 포토 다이오드(115-2)에 대응한다. 즉, 포토 다이오드(351-1)는, 포토 다이오드(115-1) 또는 포토 다이오드(115-2)를 투과한 입사광의 근적외광의 파장역 성분을 광전변환한다.
이에 대해, 포토 다이오드(351-2)는, 반도체 기판(1)의, 포토 다이오드(115-3) 및 포토 다이오드(115-4)의 하측에 형성되고, 포토 다이오드(115-3) 및 포토 다이오드(115-4)에 대응한다. 즉, 포토 다이오드(351-2)는, 포토 다이오드(115-3) 또는 포토 다이오드(115-4)를 투과한 입사광의 근적외광의 파장역 성분을 광전변환하다. 또한, 포토 다이오드(351-1) 및 포토 다이오드(351-2)를 서로 구별하여 설명할 필요가 없는 경우, 단지, 포토 다이오드(351)라고 칭한다.
또한, 이와 같은 경우, 배선층(116)에서의 배선(117)의 배치 간격과, 배선층(120)에서의 배선(121)의 배선 간격이 서로 달라도 좋다. 도 8의 예의 경우, 배선(117)은, 포토 다이오드(115)의 배치 간격에 응하여, 반도체 기판(114)의 포토 다이오드(115)가 아닌 부분의 하측에 형성된다. 이에 대해, 배선(121)은, 포토 다이오드(351)의 배치 간격에 응하여, 반도체 기판(123)의 포토 다이오드(351)가 아닌 부분의 상측에 형성된다.
또한, 배선(117) 및 배선(121)의 배치 위치는, 도 8의 예로 한하지 않고, 임의이다. 예를 들면, 배선(117)의 배치 위치를, 배선(121)에 맞추어서, 반도체 기판(123)의 포토 다이오드(351)가 아닌 부분의 상측에 형성되도록 하여도 좋다. 또한, 배선(121)의 배치 위치를, 배선(117)에 맞추어서, 반도체 기판(114)의 포토 다이오드(115)가 아닌 부분의 하측에 형성되도록 하여도 좋다.
이와 같이 함에 의해, CMOS 이미지 센서(100)는, 가시광의 화상과 근적외광의 화상에서 해상도를 서로 독립적으로 설정할 수 있다. 예를 들면, CMOS 이미지 센서(100)는, 서로 해상도가 다른 가시광의 화상과 근적외광의 화상을 얻을 수 있다.
또한, 도 8의 예에서는, 포토 다이오드의 도면 중 횡방향의 크기가 층마다 다른 양상이 도시되어 있지만, 이것으로 한하지 않고, 각 층의 포토 다이오드의 크기, 형상, 및 간격 중, 적어도 하나가, 층마다 다르도록 하여도 좋다.
본 실시의 형태에서 설명한 CMOS 이미지 센서(100)도, 제2의 실시의 형태에서 설명한 것과 같은 방법에 의해 제조할 수 있다. 즉, 이면 조사형 이미지 센서 제조부(202) 및 표면 조사형 이미지 센서 제조부(203)는, 서로 독립하여 CMOS 이미지 센서를 제조하기 때문에, 포토 다이오드의 크기, 형상, 및 간격은, 서로 독립적으로 설정할 수 있다.
즉, 본 실시의 형태의 경우도, 제조 장치(200)는, 보다 용이하게 CMOS 이미지 센서(100)를 제조할 수 있다.
<6. 제6의 실시의 형태>
[촬상 소자]
이상에서는, 가시광과 근적외광의 화상을 얻을 수 있도록 설명하였지만, 각 포토 다이오드의 두께는 임의이다. 즉, 각 포토 다이오드에서 광전변환되는 파장역은 임의이고, CMOS 이미지 센서(100)는, 입사광의 실리콘에의 침입 길이에 응하여 각 포토 다이오드의 포텐셜 분포의 깊이를 설정함에 의해, 임의의 파장역의 화상을 얻을 수 있다.
예를 들면, 도 9에 도시되는 예와 같이, CMOS 이미지 센서(100)가, 파장역이 서로 다른 2개의 가시광의 화상을 얻도록 하여도 좋다. 도 9의 예의 경우, 도 2의 반도체 기판(114) 대신에, 반도체 기판(360)이 형성되어 있다. 반도체 기판(360)에는, 포토 다이오드(361-1) 내지 포토 다이오드(361-4)가 형성되어 있다. 즉, 포토 다이오드(361-1) 내지 포토 다이오드(361-4)는, 포토 다이오드(115-1) 내지 포토 다이오드(115-4)에 각각 대응한다. 포토 다이오드(361-1) 내지 포토 다이오드(361-4)를 서로 구별하여 설명할 필요가 없는 경우, 단지 포토 다이오드(361)라고 칭한다. 이 이외의 구성은 도 2와 마찬가지이다.
반도체 기판(360)은, 그 두께가, 도 2의 반도체 기판(114)보다도 얇게 형성된다(예를 들면 1㎛ 등). 이와 같이 함에 의해, 포토 다이오드(361)는, 입사광에 포함되는 가시광의 단파장역 성분(가시광(381))을 광전변환 할 수 있다. 또한, 포토 다이오드(361)가 얇게 형성됨에 의해, 포토 다이오드(124)의 깊이도 얕아진다. 따라서 이 경우, 포토 다이오드(124)는, 근적외광이 아니라, 입사광에 포함되는 가시광의 장파장역 성분(가시광(382))을 광전변환 할 수 있다. 예를 들면, CMOS 이미지 센서(100)는, 색마다 다른 층의 포토 다이오드에서 화상화할 수도 있다.
이와 같이, CMOS 이미지 센서(100)는, 복수층의 포토 다이오드를 가지며, 각각에서 광전변환을 행한다. 따라서 각 포토 다이오드의 층에서 광전변환되는 파장역 성분을 각각 설정하면 좋다. 상술한 바와 같이, 각 포토 다이오드의 두께는, 임의이기 때문에, 층마다 서로 독립하여 설정할 수 있다. 예를 들면, 포토 다이오드의 두께를 층마다 다르도록 할 수도 있고, 전층의 포토 다이오드의 두께를 통일하도록 할 수도 있다. 즉, 각 포토 다이오드에서 광전변환되는 파장역 성분의 설정은, 보다 용이하면서 보다 자유롭게 행할 수 있다.
또한, 상술한 바와 같이, CMOS 이미지 센서(100)는, 포토 다이오드(361)의 두께에 의해, 포토 다이오드(361)가 광전 변환하는 파장역 성분뿐만 아니라 포토 다이오드(124)가 광전 변환하는 파장역 성분도 제어할 수 있다.
본 실시의 형태에서 설명한 CMOS 이미지 센서(100)도, 제2의 실시의 형태에서 설명한 것과 같은 방법에 의해 제조할 수 있다. 즉, 이면 조사형 이미지 센서 제조부(202) 및 표면 조사형 이미지 센서 제조부(203)는, 서로 독립하여 CMOS 이미지 센서를 제조하기 때문에, 포토 다이오드의 층의 두께는, 서로 독립적으로 설정할 수 있다.
즉, 본 실시의 형태의 경우도, 제조 장치(200)는, 보다 용이하게 CMOS 이미지 센서(100)를 제조할 수 있다.
<7. 제7의 실시의 형태>
[촬상 소자]
이상에서는, 이면 조사형의 CMOS 이미지 센서의 표면측에 표면 조사형의 CMOS 이미지 센서를 중첩하도록 설명하였지만, 이것으로 한하지 않고, 예를 들면, 도 10에 도시되는 바와 같이, 표면 조사형의 CMOS 이미지 센서 대신에 이면 조사형의 CMOS 이미지 센서를 중첩하도록 하여도 좋다.
도 10에 도시되는 CMOS 이미지 센서(400)는, 상술한 CMOS 이미지 센서(100)와 같은 집광 렌즈(111) 내지 패시베이션막(119)을 갖는다. CMOS 이미지 센서(400)는, 배선층(120) 내지 지지 기판(125) 대신에, 반도체 기판(411) 및 배선층(413)을 갖는다.
반도체 기판(411)에는, 포토 다이오드(115-1) 내지 포토 다이오드(115-4)의 각 화소에 대응하여, 포토 다이오드(412-1) 내지 포토 다이오드(412-4)가 형성된다. 포토 다이오드(412-1) 내지 포토 다이오드(412-4)를 서로 구별하여 설명할 필요가 없는 경우, 단지 포토 다이오드(412)라고 칭한다.
포토 다이오드(412)는, 포토 다이오드(124)와 마찬가지로, 포토 다이오드(115)와 다른 파장역 성분을 광전변환한다. 보다 구체적으로는, 포토 다이오드(412)는, 포토 다이오드(115)보다도 긴 파장역을 광전변환한다. 예를 들면, 포토 다이오드(115)가 가시광의 파장역 성분을 광전변환함에 대해, 포토 다이오드(412)는, 근적외광의 파장역 성분을 광전변환한다. 또한, 예를 들면, 포토 다이오드(115)가 가시광의 단파장역 성분을 광전변환함에 대해, 포토 다이오드(412)는, 가시광의 장파장역 성분을 광전변환한다.
CMOS 이미지 센서(400)의 경우, 배선층(413)이 반도체 기판(411)의 도면 중 하측에 형성된다. 즉, CMOS 이미지 센서(400)는, 이면 조사형의 CMOS 이미지 센서의 표면측에 이면 조사형의 CMOS 이미지 센서가 형성되어 있다.
배선층(413)은, 기본적으로 상술한 배선층(116)이나 배선층(120)과 마찬가지이고, 임의의 층수의 배선(414) 및 배선층간막(415)을 갖는다. 단, 배선층(413)은, 포토 다이오드(412)의 하측에 위치하기 때문에, 광로를 마련할 필요가 없다. 따라서 배선(414)은 임의의 위치에 배치할 수 있다. 즉, 배선(414)은, 보다 용이하게 레이아웃을 할 수가 있다.
배선층(116)이나 배선층(120)의 경우와 마찬가지로, 배선층(413)의 유효 화소 영역이 아닌 영역에는, 외부 단자인 패드(423)가 마련된다. 이 패드(423)는, TSV(421)에 의해, 배선층(116)의 패드(132)에 접속된다.
이와 같이, CMOS 이미지 센서(400)는, CMOS 이미지 센서(100)의 경우와 마찬가지로, 보다 용이하게 보다 다양한 광전변환 출력을 얻을 수 있다.
또한, CMOS 이미지 센서(400)의 경우, 입사광은, 배선층(413)을 통하지 않고서 속측(奧側) 포토 다이오드(포토 다이오드(412))에 도달할 수 있다. 따라서 CMOS 이미지 센서(400)는, CMOS 이미지 센서(100)와 같이 표면 조사형의 CMOS 이미지 센서를 중첩시키는 경우보다도, 포토 다이오드(412)의 감도를 보다 향상시킬 수 있다.
본 실시의 형태에서 설명한 CMOS 이미지 센서(100)도, 제2의 실시의 형태에서 설명한 것과, 기본적으로 같은 방법에 의해 제조할 수 있다. 단, 이 경우, 제어부(201)는, 스탭 S102의 처리에서, 표면 조사형 이미지 센서 제조부(203)를 제어하는 대신에, 이면 조사형 이미지 센서 제조부(202)를 제어하여, 이면 조사형의 CMOS 이미지 센서를 제조시킨다. 이 이면 조사형의 CMOS 이미지 센서도, 스탭 S101의 경우와 마찬가지로, 종래와 같은 방법에 의해 제조할 수 있다. 그 밖의 처리는, 제2의 실시의 형태에서 설명한 것과 마찬가지로 행할 수 있다.
즉, 본 실시의 형태의 경우도, 제조 장치(200)는, 보다 용이하게 CMOS 이미지 센서(100)를 제조할 수 있다.
또한, 각 실시의 형태에서 설명한 CMOS 이미지 센서의 제조 방법은, 상술한 바와 같이, 모두 큰 차이는 없다. 따라서 제조 장치(200)는, 상술한 각종 제조 방법 중에서라면, 제조 방법의 전환을, 특수한 장치를 새롭게 준비하거나, 특수한 공정을 새롭게 마련하거나 할 필요 없이, 용이하게 행할 수 있다. 즉, 제조 장치(200)는, 보다 다양한 CMOS 이미지 센서를 보다 용이하게 제조할 수 있다.
이상에서는, 본 기술을 CMOS 이미지 센서에 적용한 경우에 관해 설명하였지만, 본 기술은, CMOS 이미지 센서에 한하지 않고, 포토 다이오드 등의 광전변환 소자를 이용한 이미지 센서라면 어떤 이미지 센서에도 적용할 수 있다. 예를 들면, CCD(Charge Coupled Device) 이미지 센서에도 적용할 수 있다.
또한, 이상에서는, 배선층을 끼우는 2층의 포토 다이오드의 층을 갖는 경우에 관해 설명하였지만, 포토 다이오드는, 3층 이상이라도 좋다. 즉, 3층 이상의 포토 다이오드의 층이, 각각의 사이에 배선층을 끼우고 형성되도록 하여도 좋다. 환언하면, 이면 조사형 또는 표면 조사형의 CMOS 이미지 센서를 3개 이상 중첩하고, 서로의 패드를 관통 비아에 의해 접속하도록 하여도 좋다.
이와 같이 포토 다이오드의 층을 3층 이상 형성하는 경우도, 포토 다이오드의 각 층은, 서로 다른 파장역의 화상을 얻을 수 있다. 즉, 이 경우의 CMOS 이미지 센서는, 서로 다른 파장역의 화상을, 3개 이상 얻을 수 있다. 즉, CMOS 이미지 센서는, 보다 용이하게 보다 다양한 광전변환 출력을 얻을 수 있다.
또한, 각 층의 포토 다이오드의 전하 축적시간은, 서로 독립하여 설정할 수 있다. 즉, 각 층의 포토 다이오드는, 용이하게, 전하 축적시간이 서로 다르도록 구동시킬 수 있다. 따라서 예를 들면, 포토 다이오드의 일방의 층의 전하 축적시간을, 타방의 층의 전하 축적시간보다도 길게 하도록 설정할 수도 있다. 이와 같이, 전하 축적시간이 서로 다른 복수의 화상을 얻고, 그들을 합성함에 의해, CMOS 이미지 센서는, 1층의 포토 다이오드에 의해 얻을 수 있는 화상보다도 높은 다이내믹 레인지의 화상을 얻을 수 있다.
이상과 같이, CMOS 이미지 센서(100)는, 입사광의 서로 다른 파장역 성분을, 각 포토 다이오드의 층에서 광전변환 할 수 있다.
<8. 제8의 실시의 형태>
[촬상 장치]
도 11은, 본 기술을 적용한 촬상 장치의 구성예를 도시하는 도면이다. 도 11에 도시되는 촬상 장치(600)는, 피사체를 촬상하고, 그 피사체의 화상을 전기 신호로서 출력하는 장치이다.
도 11에 도시되는 바와 같이 촬상 장치(600)는, 렌즈부(611), CMOS 센서(612), A/D 변환부(613), A/D 변환기(613), 조작부(614), 제어부(615), 화상 처리부(616), 표시부(617), 코덱 처리부(618), 및 기록부(619)를 갖는다.
렌즈부(611)는, 피사체까지의 초점을 조정하고, 초점이 맞는 위치에서의 광을 집광하고, CMOS 센서(612)에 공급한다.
CMOS 센서(612)는, 상술에서 설명한 구조를 갖는 고체 촬상 소자이고, 유효 화소 영역 내에, 혼색 검출 화소가 마련되어 있다.
A/D 변환기(613)는, CMOS 센서(612)로부터, 소정의 타이밍에서 공급된 화소마다의 전압 신호를, 디지털의 화상 신호(이하, 적절히, 화소 신호라고도 한다)로 변환하고, 소정의 타이밍에서 순차적으로, 화상 처리부(616)에 공급한다.
조작부(614)는, 예를 들면, 조그다이얼(상표), 키, 버튼, 또는 터치 패널 등에 의해 구성되고, 유저에 의한 조작 입력을 받아, 그 조작 입력에 대응하는 신호를 제어부(615)에 공급한다.
제어부(615)는, 조작부(614)에 의해 입력된 유저의 조작 입력에 대응하는 신호에 의거하여, 렌즈부(611), CMOS 센서(612), A/D 변환기(613), 화상 처리부(616), 표시부(617), 코덱 처리부(618), 및 기록부(619)의 구동을 제어하여, 각 부분에 촬상에 관한 처리를 행하게 한다.
화상 처리부(616)는, A/D 변환기(613)로부터 공급된 화상 신호에 대해, 예를 들면, 상술한 혼색 보정이나, 흑레벨 보정, 화이트 밸런스 조정, 디모자이크 처리, 매트릭스 처리, 감마 보정, 및 YC 변환 등의 각종 화상 처리를 시행한다. 화상 처리부(616)는, 화상 처리를 시행한 화상 신호를 표시부(617) 및 코덱 처리부(618)에 공급한다.
표시부(617)는, 예를 들면, 액정 디스플레이 등으로 구성되고, 화상 처리부(616)로부터의 화상 신호에 의거하여, 피사체의 화상을 표시한다.
코덱 처리부(618)는, 화상 처리부(616)로부터의 화상 신호에 대해, 소정의 방식의 부호화 처리를 시행하고, 부호화 처리의 결과 얻어진 화상 데이터를 기록부(619)에 공급한다.
기록부(619)는, 코덱 처리부(618)로부터의 화상 데이터를 기록한다. 기록부(619)에 기록된 화상 데이터는, 필요에 응하여 화상 처리부(616)에 판독됨으로써, 표시부(617)에 공급되고, 대응하는 화상이 표시된다.
또한, 본 기술을 적용한 고체 촬상 소자나 화상 처리부를 구비하는 촬상 장치는, 상술한 구성으로 한하지 않고, 다른 구성이라도 좋다.
<9. 제9의 실시의 형태>
[일반적인 이미지 센서]
일반적인 이미지 센서(예를 들면 일본 특개2010-232595호 공보, 일본 특개2010-41034호 공보, 및 일본 특개2008-103368호 공보 등)에서는, 실리콘(Si) 기판에 형성할 수 있는 포토 다이오드 깊이에는 한계가 있다. 이것은, 포토 다이오드 형성 프로세스에서의 임플랜트에 의한 제약이나, 광전변환 후의 전하의 전송 성능, 또는 인접 화소와의 전기적 혼색 등이라는 요소로부터 정하여져 있고, 3㎛ 정도의 깊이가 되는 일이 많았다. 그러나, 근래, 적외 감도의 수요가 높아지고 있다. 실리콘(Si)가 흡수 가능한 광에는 파장 의존이 있고, 3㎛의 깊이가 있어도 광의 반 정도밖에 흡수할 수가 없고, 적외를 충분히 고감도화 할 수가 없을 우려가 있다.
그래서, 2개의 촬상 소자를 맞겹치는 수법이 제안되어 있다(예를 들면 일본 특개2008-227250호 공보 참조). 그러나, 단지 2개의 촬상 소자를 맞겹칠 뿐으로는, 촬상 소자 사이에 거리(스페이서 등)가 생기고, 거리나 스페이서 등의 삽입물에 의해 감도를 로스할 우려가 있다. 상면과 하면의 포토 다이오드의 양반을 고감도로 하려면, 상면의 포토 다이오드와 하면의 포토 다이오드의 양쪽이 가능한 한 온 칩 렌즈(OCL)에 가까운 위치에 있는 것이 바람직하다.
보다 구체적으로 설명하면, 일본 특개2008-227250호 공보에 기재된 복합형 고체 촬상 소자는, 이미 완성된 고체 촬상 소자끼리를 접합한다. 각 고체 촬상 소자는 매우 얇기 때문에, 각 고체 촬상 소자가 형성되는 웨이퍼는 갈라지기 쉽다. 그 때문에 웨이퍼가 갈라지지 않도록 하면서 이들을 접합하기 위해서는 전용의 특별한 장치가 필요해지기 때문에, 그 제조가 곤란해지고, 비용이 증대할 우려가 있다. 또한, 충분한 수율을 얻는 것이 곤란해질 우려가 있다.
그래서, 일반적인 방법을 이용하여 접합하는 것이 바람직하지만, 그 접합에서, 각 웨이퍼가 갈라지지 않도록 하기 위해서는, 각 웨이퍼의 두께를 수백㎛ 이상의 두께로 할 필요가 있다. 그 때문에, 접합하는 각 고체 촬상 소자에 지지 기판을 마련할 필요가 있다. 예를 들면, 도 2의 예의 경우, 도면 중 하측의 촬상 소자의 구성에는, 지지 기판이 마련되어 있지만, 상측의 촬상 소자의 구성에는, 지지 기판이 마련되어 있지 않다.
이와 같은 상측의 촬상 소자의 구성에 대해서는, 일본 특개2008-227250호 공보에 기재된 방법의 경우, 지지 기판 대신에 스페이서가 마련되어 있다. 이와 같이, 지지 기판, 또는, 그에 대신하는 구성을 접합하는 촬상 소자 사이에 마련할 필요가 있다.
그러나, 이 경우, 그 지지 기판(또는 그것에 대신하는 구성)에 의해, 1화소에서 중첩되는 포토 다이오드 사이의 거리가 너무 길어져 버릴 우려가 있다. 그 때문에, 광 입사측에서 보아 먼 쪽의 포토 다이오드(도 2의 예의 경우, 포토 다이오드(124))에서 소망하는 파장역을 광전 변환하는 것이 곤란해질 우려가 있다. 또한, 입사광이 그 포토 다이오드까지 도달하기 어렵게 되어, 감도가 불필요하게 저감할 우려가 있다.
그 밖의 예로서, US2009/0294813 A1이나 US2009/0200589 A1 등이 있다. 전자의 문헌에서는, 표면 조사형 이미지 센서에, 포토 다이오드를 갖는 다른 기판을 접합시키는 방법이 제안되어 있다. 그러나, 상술한 바와 같이, 상면과 하면의 포토 다이오드의 양쪽을 고감도로 하려면, 상면의 포토 다이오드와 하면의 포토 다이오드의 양쪽이 가능한 한 온 칩 렌즈(OCL)에 가까운 위치에 있는 것이 바람직하다. 즉, 상면 포토 다이오드는, 이면 조사형 이미지 센서(예를 들면 일본 특개2008-103368호 공보)로 형성되어 있는 것이 바람직하다. 또한, 이 문헌에서는, 표면 조사에 대해 임시의 지지 기판을 접합(예를 들면 Fig3)하고, 또 다른 공정으로 그것을 제거한다(예를 들면 Fig6)라는 복잡한 공정으로 되어 있어서 공정으로서도 번잡하고 낭비가 많았다.
다음에, 후자의 문헌에 기재된 기술에서는, 동일 실리콘(Si) 기판에 2개의 수광부가 형성되어, 상면과 하면의 개별의 판독이 곤란한 외에, 하면은 IR광 밖에 대응할 수 없고 제약이 많았다.
상술한 적외광은, 근래, TOF라고 불리는 거리 계측 수법 등에서도 이용되고 있다(예를 들면 일본 특개2012-49547호 공보 참조). 또한, 미국 특허 US2010/0118123 A1 등에 기재된 투영법에 의해 거리 계측하는 수법 등도 있다. 이와 같은 기술에서는 더한층의 거리 계측 정밀도의 향상이나, 외광에 의한 영향에 대한 내성의 향상 등이 요구되고 있다.
또한, 근적외파장 등은, 의료 분야에서도 이용되기 시작하고 있고, 해석 정밀도의 향상 등이 기대되고 있는 파장 영역이기도 하다. 그러나, 상술한 바와 같이 적외 감도의 저조 등이 폐해로 되어 있다. 또한, 종래는 1화소에서 1파장의 해석이었기 때문에, 복수 파장의 정보로부터 헤모글로빈의 해석을 행하는 것 같은 수법(예를 들면 일본 특허 2932644호 등)에서는, 복수 파장의 광을 조사하든지, 복수의 근적외 화소를 사용할 필요가 있어서, 촬상 소자, 장치의 미세화의 폐해로 되어 있다.
또한, 금후, 캡슐 내시경 등에의 응용을 생각하면, 더한층의 소형화, 고정밀화가 요망된다. 또한, 미소 분자나 DNA의 광학 특성을 해석하는 경우, 1화소 내에 분자 사이즈가 들어가기 때문에, 베이어 배열과 같이 복수 화소를 이용할 때, 화소마다 배치된 분자의 수나 구조가 달라져 버려, 정확한 해석의 장애가 될 우려가 있다.
또한, 적외 이외의 광도 고려하여, RGB 등의 색을 1화소에서 얻는 종형 분광 구조도 제안되어 있다. 예를 들면, 일본 특개2011-29453호 공보 등에서 제안되어 있다. 이것은 단일 실리콘(Si) 기판 내에 포토 다이오드를 복수 마련하는 수법이다. 그 때문에, 실리콘(Si) 표면측의 포토 다이오드, 실리콘(Si) 속측의 포토 다이오드에서 개별적으로 판독 게이트 전극을 마련할 필요가 있다. 게다가 실리콘(Si) 속측의 포토 다이오드로부터 판독하기 때문에, 포토 다이오드와 같은 정도의 깊이까지 실리콘(Si)을 에칭하고 나서 게이트 전극을 배치할 필요가 있다(예를 들면 일본 특개2011-29453호 공보의 도 16). 이 때문에, 게이트 면적분만큼 광전변환을 행하는 포토 다이오드 면적이 축소하여 버리고, 포화 전자수나 감도에 대해 악영향을 미치고, 나아가서는 게이트 전극을 배치하는데 실리콘을 새겨넣는 에칭에 의해 실리콘(Si) 기판에 데미지가 들어감에 의한 암전류, 백점 등의 발생이 우려되었다.
또한, 그 종형 분광에서, 복수의 포토 다이오드의 파장 성분을 좌우할 수 있는 것은, 포토 다이오드의 깊이나 인프라에 의한 포텐셜 형성뿐이어서, 분광의 제어성은 높지 않았다.
[실시예 1]
그래서, 도 12에 도시되는 바와 같이, 이면 조사형의 CMOS 이미지 센서에 있어서, 지지 기판층에도 포토 다이오드를 마련하는 구조로 한다.
도 12에 도시되는 CMOS 이미지 센서(1000)는, 촬상 소자의 한 종류이고, 도 10에 도시되는 CMOS 이미지 센서(400)와 기본적으로 같은 구성을 갖는다. 즉, 도 12에 도시되는 바와 같이, CMOS 이미지 센서(1000)는, 상층인 촬상 기능을 갖는 구성(1001)과, 하층인 지지 기판(1002)의 2층 구조를 갖는다.
촬상 기능을 갖는 구성(1001)은, 일반적인 이면 조사형의 CMOS 이미지 센서와 같은 구성을 갖는다. 즉, 포토 다이오드(1021), 배선층(1022), 전극(1023), 및 패시베이션막(1024) 등이 적층된다. 또한, 이 촬상 기능을 갖는 구성(1001)의 도면 중 상면측에는, 절연막(1025), 컬러 필터(1026), 및 온 칩 렌즈(1027) 등이 적층된다. 또한, 촬상 기능을 갖는 구성(1001)에는, 도면 중 상면측부터 전극(1023)에 접속된 관통 전극(1028)이 형성된다.
일반적인 CMOS 이미지 센서의 경우, 하층인 지지 기판(1002)은, 실리콘(Si) 기판만에 의해 형성되지만, 이 CMOS 이미지 센서(1000)의 경우, 지지 기판(1002)에도 포토 다이오드(1031)가 형성된다. 즉, 이 지지 기판(1002)은, 촬상 기능을 갖는 구성(1011) 및 지지 기판(1012)에 의해 형성된다.
촬상 기능을 갖는 구성(1011)은, 적층된 포토 다이오드(1031), 배선층(1032), 전극(1033), 및 패시베이션막(1034)을 갖는다. 패시베이션막(1034)의 도면 중 하면측에. 실리콘(Si) 기판으로 이루어지는 지지 기판(1012)이 적층된다. 또한, 도면 중 상면측부터 지지 기판(1002)의 전극(1033)에 접속된 관통 전극(1035)이 형성된다.
즉, CMOS 이미지 센서(1000)는, 2층의 이면 조사 CMOS 이미지 센서(촬상 기능을 갖는 구성)을 갖는다. 따라서 CMOS 이미지 센서(1000)는, 상층의 포토 다이오드(1021)뿐만 아니라, 하층의 포토 다이오드(1031)에서도 입사광을 광전변환한다. 이에 의해, CMOS 이미지 센서(100)는, 보다 다양한 광전변환을 행할 수가 있고, 그 적용범위(응용 범위)를 확장할 수 있다.
예를 들면, 이 구조를 이용함으로써, 수광면에 대해 상층의 포토 다이오드(1021)에서는 종래와 같이, 이면 조사형의 고감도 특성을 활용할 수 있고, 또한 추가로 배치한 하층의 포토 다이오드(1031)에서는, 상층과는 다른 광학 특성의 출력을 얻는 것이 가능해진다. 지지 기판(1002)과 포토 다이오드(1021)와의 거리는, 배선층분의 두께밖에 없기 때문에, 광학적인 로스도 적고, 양 포토 다이오드에서 고감도의 특성을 얻을 수 있다. 또한, 종래의 이면 조사형 이미지 센서에서는, 포토 다이오드를 투과한 광이 그 아래의 배선층의 배선에 닿아, 그 광이 반사함으로써, 인접하는 포토 다이오드에 혼색하는 일이 있지만, CMOS 이미지 센서(1000)의 경우, 입사광은 보다 하층까지 유도할 수 있기 때문에, 상층의 포토 다이오드(1021)에서의 혼색의 발생을 억제할 수 있다.
CMOS 이미지 센서(1000)는, 도 12에 도시되는 바와 같이, 동일 화소(레이아웃 상의 좌표가 같다는 의미)의 중에 2개의 포토 다이오드를 갖는다. CMOS 이미지 센서(1000)는, 이들의 포토 다이오드의 각각에, 서로 독립한 배선층을 가질 수 있다. 즉, CMOS 이미지 센서(1000)는, 각 층의 포토 다이오드를, 서로 독립하여 구동시키거나, 판독하거나 할 수 있다.
또한, CMOS 이미지 센서(1000)는, 예를 들면 일본 특개2011-29453호 공보에 기재되어 있는 바와 같은 종형 분광 구조의 이미지 센서와 달리, 각 층의 포토 다이오드를 용도에 응하여 각각 최적화할 수 있다. 따라서 예를 들면, 실리콘(Si)을 에칭하여, 포토 다이오드 바로 옆에 전송 게이트를 마련하는 등의 구성을 증대시킬 필요가 없고, 포토 다이오드를 크게 형성할 수 있다. 따라서 CMOS 이미지 센서(1000)는, 상술한 종형 분광 구조의 이미지 센서보다도, 포화 전자수를 증대시킬 수 있고, 또한, 감도를 향상시킬 수 있다. 또한, 포토 다이오드 옆을 에칭 등으로 파고들어갈 필요가 없기 때문에 플라즈마 데미지나 결함에 의한, 암전류, 백점의 발생을 억제할 수 있다.
그리고, 이 결과, 해상도를 떨어뜨리는 일 없이 복수의 분광을 동일 화소로부터 얻을 수 있고, 더욱 높은 적외 감도를 얻을 수 있거나 하는 효과나, 상술한 바와 같이 상면 포토 다이오드에 대한 혼색(배선으로부터의 반사)의 발생을 억제할 수 있다.
또한, 이상과 같이, 단지, 완성된 고체 촬상 소자를 접합하는 것이 아니고, 통상의 이면 조사형의 CMOS 이미지 센서(1000)의 지지 기판(1002)에, 포토 다이오드(1021)와는 별도의 포토 다이오드(1031)를 마련하도록 함에 의해, 후술하는 바와 같이, 통상의 이면 조사 형CMOS 이미지 센서의 제조 방법을 이용하여, 용이하게, 도 12의 예에 도시되는 구성을 실현(제조)할 수 있다.
환언하면, 도 12에 도시되는 바와 같이, CMOS 이미지 센서(1000)는, 상측과 하측의 2개의 촬상 소자의 구성을 갖지만, 그 사이에, 지지 기판이나 스페이서 등의 구성을 마련할 필요가 없고, 포토 다이오드(1021)와 포토 다이오드(1031)와의 거리를 단축할 수 있다. 즉, 포토 다이오드(1031)의 감도나 수광 대역의 설계를, 배선층(1022) 등의 두께에 의해, 용이하게 행할 수 있다.
또한, CMOS 이미지 센서(1000)는, 일부 또는 전부의 화소가 이와 같이 구성되기 때문에, 화소수 및 화소 사이즈를 저감시키지 않고서, 즉, 화질의 저감을 억제하면서, 1화소에서 입사광의 서로 다른 복수의 파장역을 광전변환 할 수 있다. 즉, CMOS 이미지 센서(1000)는, 보다 용이하게 보다 다양한 광전변환 출력을 얻을 수 있다.
또한, 포토 다이오드(1021)와 포토 다이오드(1031)의 입사광 진행 방향(도면 중 종방향)의 두께는, 임의이다. 예를 들면, 포토 다이오드(1021)와 포토 다이오드(1031)에서 그 두께가 동일하여도 좋고, 서로 다르도록 하여도 좋다. 광전 변환하는 대역에 응하여 각 포토 다이오드의 두께를 설계하도록 하여도 좋다.
[제조 장치]
다음에, 이상과 같은 CMOS 이미지 센서(1000)를 제조하는 제조 장치에 관해 설명한다.
도 13은, CMOS 이미지 센서(1000)의 제조 장치의 주된 구성예를 도시하는 블록도이다. 도 13에 도시되는 제조 장치(1200)는, 제어부(1201) 및 제조부(1202)를 갖는다.
제어부(1201)는, 예를 들면, CPU(Central Processing Unit), ROM(Read Only Memory), 및 RAM(Random Access Memory) 등을 가지며, 제조부(1202)의 각 부분을 제어하여, CMOS 이미지 센서(1000)의 제조에 관한 제어 처리를 행한다. 예를 들면, 제어부(1201)의 CPU는, ROM에 기억되어 있는 프로그램에 따라 각종의 처리를 실행한다. 또한, 그 CPU는, 기억부(1213)로부터 RAM에 로드된 프로그램에 따라 각종의 처리를 실행한다. RAM에는 또한, CPU가 각종의 처리를 실행함에 있어서 필요한 데이터 등도 적절히 기억된다.
제조부(1202)는, 제어부(1201)에 제어되어, CMOS 이미지 센서(1000)의 제조에 관한 처리를 행한다. 제조부(1202)는, 지지 기판 제조부(1231), 촬상 기능을 갖는 구성 제조부(1232), 표면 처리부(1233), 접합부(1234), 자세 반전부(1235), 연마부(1236), 상층 형성부(1237), 및 전극 형성부(1238)를 갖는다.
이러한 지지 기판 제조부(1231) 내지 전극 형성부(1238)는, 제어부(1201)에 제어되어, 후술하는 바와 같이, CMOS 이미지 센서(1000)를 제조하는 각 공정의 처리를 행한다.
제조 장치(1200)는, 입력부(1211), 출력부(1212), 기억부(1213), 통신부(1214), 및 드라이브(1215)를 갖는다.
입력부(1211)는, 키보드, 마우스, 터치 패널, 및 외부 입력단자 등으로 이루어지고, 유저 지시나 외부로부터의 정보의 입력을 접수하고, 제어부(1201)에 공급한다. 출력부(1212)는, CRT(Cathode Ray Tube) 디스플레이나 LCD(Liquid Crystal Display) 등의 디스플레이, 스피커, 및 외부 출력 단자 등으로 이루어지고, 제어부(1201)로부터 공급된 각종 정보를 화상, 음성, 또는, 아날로그 신호나 디지털 데이터로서 출력한다.
기억부(1213)는, 플래시 메모리 등 SSD(Solid State Drive)나 하드디스크 등으로 이루어지고, 제어부(1201)로부터 공급되는 정보를 기억하거나, 제어부(1201)로부터의 요구에 따라, 기억하고 있는 정보를 판독하여 공급하거나 한다.
통신부(1214)는, 예를 들면, 유선 LAN(Local Area Network)이나 무선 LAN의 인터페이스나 모뎀 등으로 이루어지고, 인터넷을 포함하는 네트워크를 통하여, 외부의 장치와의 통신 처리를 행한다. 예를 들면, 통신부(1214)는, 제어부(1201)로부터 공급되는 정보를 통신 상대에게 송신하거나, 통신 상대로부터 수신한 정보를 제어부(1201)에 공급하거나 한다.
드라이브(1215)는, 필요에 응하여 제어부(1201)에 접속된다. 그리고, 자기 디스크, 광디스크, 광자기 디스크, 또는 반도체 메모리 등의 리무버블 미디어(1221)가 그 드라이브(1215)에 적절히 장착된다. 그리고, 그 드라이브(1215)를 통하여 리무버블 미디어(1221)로부터 판독된 컴퓨터 프로그램이, 필요에 응하여 기억부(1213)에 인스톨된다.
[지지 기판 제조 처리의 흐름]
지지 기판 제조부(1231)는, 지지 기판 제조 처리를 실행하고, 지지 기판(1002)을 제조한다. 도 14의 플로 차트를 참조하여, 지지 기판 제조부(1231)에 의해 실행되는 지지 기판 제조 처리의 흐름의 예를 설명한다. 또한, 적절히, 도 15를 참조하여 설명한다. 도 15는, 지지 기판 제조 처리의 각 공정의 양상을 설명하는 도면이다.
지지 기판 제조 처리가 시작되면, 지지 기판 제조부(1231)는, 스탭 S1201에서, 제어부(1201)에 제어되어, 외부로부터 공급된 실리콘 기판 포토 다이오드(1031), 트랜지스터(도시 생략), 배선층(1032), 및 전극(1033)을 형성한다(도 15의 A). 또한, 여기서는, 이면 조사형의 구조를 형성하도록 설명하는데, 지지 기판측은 "표면 조사", "이면 조사"의 어느 쪽이라도 선택 가능하다. 예를 들면, 표면 조사형 이미지 센서라면 일본 특개2010-41034호 공보에 게재의 것이 있다. 또한, 예를 들면, 이면 조사형 이미지 센서라면 일본 특개2008-103368호 공보에 게재의 것이 있다.
스탭 S1202에서, 지지 기판 제조부(1231)는, 제어부(1201)에 제어되어, 표면을 보호하는 패시베이션막(1034)(예를 들면 SIN이나 SiO2 등)을 형성하고, CMP(케미컬 메커니컬 폴리싱) 등으로 평탄화를 행한다(도 15의 B).
스탭 S1203에서, 지지 기판 제조부(1231)는, 제어부(1201)에 제어되어, 이상과 같이 제조된 촬상 기능을 갖는 구성(1011)에, 지지 기판(1012)을, 플라즈마 접합이나 접착제 등을 이용하여 접합한다(도 15의 C).
스탭 S1204에서, 지지 기판 제조부(1231)는, 제어부(1201)에 제어되어, 이상과 같이 제조된 지지 기판(1002)을 뒤집는다(도 15의 D).
스탭 S1205에서, 지지 기판 제조부(1231)는, 제어부(1201)에 제어되어, 뒤집은 지지 기판(1002)의 도면 중 상면을, CMP나 백 그라인드, 에칭 등 어느 하나의 수법, 또는 그 조합으로 포토 다이오드(1031) 부근까지 연마한다(도 15의 E). 즉, 이 지지 기판(1002)은, 통상의 이면 조사형 이미지 센서에, 컬러 필터나 온 칩 렌즈(OCL)가 붙어 있지 않은 것에 상당한다. 즉, 지지 기판(1002)은, 통상의 이면 조사형 이미지 센서와 같은 방법에 의해 용이하게 제조할 수 있다.
[제조 처리의 흐름]
제조부(1202)의 촬상 기능을 갖는 구성 제조부(1232) 내지 전극 형성부(1238)는, 제조 처리를 실행하고, 이상과 같이 생성된 지지 기판(1002)을 이용하여 CMOS 이미지 센서(1000)를 제조한다. 도 16의 플로 차트를 참조하여, 촬상 기능을 갖는 구성 제조부(1232) 내지 전극 형성부(1238)에 의해 실행된 제조 처리의 흐름의 예를 설명한다. 또한, 적절히, 도 17을 참조하여 설명한다. 도 17은, 제조 처리의 각 공정의 양상을 설명하는 도면이다.
제조 처리가 시작되면, 촬상 기능을 갖는 구성 제조부(1232)는, 스탭 S1221에서, 제어부(1201)에 제어되어, 통상의 실리콘 기판에 포토 다이오드(1021), 트랜지스터(도시 생략), 배선층(1022), 및 전극(1023)을 형성한다(도 17의 A).
스탭 S1222에서, 표면 처리부(1233)는, 제어부(1201)에 제어되어, 이와 같이 형성된 촬상 기능을 갖는 구성(1001)의 도 17의 A 중 상측의 표면을 보호하는 패시베이션막(1024)(예를 들면 SIN이나 SiO2 등)을 형성하고, CMP(케미컬 메커니컬 폴리싱) 등으로 평탄화를 행한다. (도 17의 B).
스탭 S1223에서, 접합부(1234)는, 제어부(1201)에 제어되어, 패시베이션막(1024)이 형성된 촬상 기능을 갖는 구성(1001)에, 지지 기판(1002)을 플라즈마 접합이나 접착제 등을 이용하여 접합한다(도 17의 C). 도 17의 C에 도시되는 바와 같이, 이 시점에서, 촬상 기능을 갖는 구성(1001)에는 지지 기판은 마련되어 있지 않지만, 그 포토 다이오드(1021)가 형성된 실리콘 기판은, 아직, 연마되어 있지 않고, 두터운 상태이다. 따라서 촬상 기능을 갖는 구성(1001)이 형성된 웨이퍼는, 충분히 두께를 확보할 수 있기 때문에, 접합할 때에 갈라질 우려는 매우 적다. 따라서 접합부(1234)는, 용이하게, 촬상 기능을 갖는 구성(1001)과 지지 기판(1002)을 접합할 수 있다.
스탭 S1224에서, 자세 반전부(1235)는, 제어부(1201)에 제어되어, 이상과 같이 접합된 촬상 기능을 갖는 구성(1001) 및 지지 기판(1002)을 뒤집는다(도 17의 D).
스탭 S1225에서, 연마부(1236)는, 제어부(1201)에 제어되어, 뒤집은 촬상 기능을 갖는 구성(1001)의 도면 중 상면을, CMP나 백 그라인드, 에칭 등 어느 하나의 수법, 또는 그 조합으로 포토 다이오드(1021) 부근까지 연마한다(도 17의 E).
스탭 S1226에서, 상층 형성부(1237)는, 제어부(1201)에 제어되어, 연마된 상면에, 절연막(1025), 컬러 필터(1026), 및 온 칩 렌즈(OCL)(1027)를 형성한다(도 17의 F).
스탭 S1227에서, 전극 형성부(1238)는, 제어부(1201)에 제어되어, 전극(1023)을 도면 중 상면측에 인출하는 관통 전극(1028)과, 전극(1033)을 도면 중 상면측에 인출하는 관통 전극(1035)을 형성한다(도 17의 G).
이상의 처리에 의해 CMOS 이미지 센서(1000)가 제조된다. 또한, 배선을 갖는 지지 기판의 접합방법 등 프로세스 플로는, 예를 들면, 일본 특개2011-204915호 공보에 개시되어 있다.
이상과 같이, 제조 장치(1200)는, 일반적인 1층의 CMOS 이미지 센서의 제조 행정을 이용하여, 용이하게 복수층의 CMOS 이미지 센서(1000)를 제조할 수 있다.
[실시예 2]
본 기술의 특징으로서, 포토 다이오드 사이에 다른 막(산화막이나 그 밖에 배선층 등)이 존재할 수 있다. 이것은, 상층의 포토 다이오드(1021)로부터, 하층의 포토 다이오드(1031)에 유입하는 광을 제어하는데도 활용할 수 있는 것이 특징이다. 포토 다이오드(1031)에 가능한 한 많은 광을 유입시키려면, 배선층(1022)에는 광 전반로(예를 들면 도파로)를 마련하여 광학적인 로스를 저감시키는 것이 좋다. 역으로, 포토 다이오드(1031)에 유입한 광을 저감시키려면, 배선층(1022)의 배선(예를 들면 Cu나 Al, W) 등에 의해 일부를 차광하도록 하여도 좋다. 또한, 포토 다이오드(1031)에 유입하는 파장을 제어하는 경우, 특정 파장을 많이 흡수하는 구조물을 배치하도록 하여도 좋다(예를 들면 Poly-Si는 단파장측을 흡수할 수 있다. 또는 컬러 필터 등과 같은 광흡수체라도 좋다).
[제조 장치]
다음에, 이와 같은 경우의 CMOS 이미지 센서(1000)를 제조하는 제조 장치에 관해 설명한다.
도 18은, 이와 같은 경우의 CMOS 이미지 센서(1000)의 제조 장치의 주된 구성예를 도시하는 블록도이다. 도 18에 도시되는 제조 장치(1300)는, 도 13의 제조 장치(1200)와 기본적으로 같은 장치이고, 제어부(1301) 및 제조부(1302)를 갖는다.
제어부(1301)는, 제어부(1201)와 같은 처리부이고, 제조부(1302)의 동작을 제어한다. 제조부(1302)는, 제조부(1202)의 경우와 마찬가지로, 제어부(1301)에 제어되어, CMOS 이미지 센서(1000)의 제조에 관한 처리를 행한다.
제조부(1302)는, 지지 기판 제조부(1331), 촬상 기능을 갖는 구성 제조부(1332), 광로 형성부(1333), 표면 처리부(1334), 접합부(1335), 자세 반전부(1336), 연마부(1337), 상층 형성부(1338), 및 전극 형성부(1339)를 갖는다.
지지 기판 제조부(1331)는, 지지 기판 제조부(1231)와 같은 처리부이다. 촬상 기능을 갖는 구성 제조부(1332)는, 촬상 기능을 갖는 구성 제조부(1232)와 같은 처리부이다. 표면 처리부(1334)는, 표면 처리부(1233)와 같은 처리부이다. 접합부(1335)는, 접합부(1234)와 같은 처리부이다. 자세 반전부(1336)는, 자세 반전부(1235)와 같은 처리부이다. 연마부(1337)는, 연마부(1236)와 같은 처리부이다. 상층 형성부(1338)는, 상층 형성부(1237)와 같은 처리부이다. 전극 형성부(1339)는, 전극 형성부(1238)와 같은 처리부이다.
또한, 제조 장치(1300)는, 입력부(1311), 출력부(1312), 기억부(1313), 통신부(1314), 및 드라이브(1315)를 갖는다. 이들은, 입력부(1211) 내지 드라이브(1215)와 같은 처리부이다. 드라이브(1315)에는, 리무버블 미디어(1221)와 같은 리무버블 미디어(1321)가 적절히 장착된다.
[제조 처리의 흐름]
지지 기판 제조부(1331)는, 제어부(1301)에 제어되어, 지지 기판 제조부(1231)와 같은 지지 기판 제조 처리(도 14)를 실행하고, 지지 기판(1002)을 제조한다.
제조부(1302)의 촬상 기능을 갖는 구성 제조부(1332) 내지 전극 형성부(1339)는, 제조 처리를 실행하고, 이상과 같이 생성된 지지 기판(1002)을 이용하여 CMOS 이미지 센서(1000)를 제조한다. 도 19의 플로 차트를 참조하여, 촬상 기능을 갖는 구성 제조부(1332) 내지 전극 형성부(1339)에 의해 실행된 제조 처리의 흐름의 예를 설명한다. 또한, 적절히, 도 20을 참조하여 설명한다. 도 20은, 제조 처리의 각 공정의 양상을 설명하는 도면이다.
제조 처리가 시작되면, 촬상 기능을 갖는 구성 제조부(1332)는, 스탭 S1301에서, 제어부(1301)에 제어되어, 스탭 S1221의 경우와 마찬가지로, 통상의 실리콘 기판에 포토 다이오드(1021), 트랜지스터(도시 생략), 배선층(1022), 및 전극(1023)을 형성한다(도 20의 A).
스탭 S1302에서, 광로 형성부(1333)는, 제어부(1301)에 제어되어, 배선층(1022)의, 도파로, 또는 광흡수체를 삽입하고 싶은 부분(광로)에 해당하는 부분(예를 들면 도 20의 B의 에칭부(1341))을 에칭한다(도 20의 B).
스탭 S1303에서, 광로 형성부(1333)는, 제어부(1301)에 제어되어, 도파로(고굴절률 재료), 또는 광흡수체(컬러 필터나, Poly-Si 등 흡수율에 파장 의존이 있는 것)(도 20의 C의 매입재(1342))를 ALD(Atomic Layer Deposition) 또는 CVD(Chemical Vapor Deposition), PVD(Physical Vapor Deposition), 도포 등의 방법으로 에칭부(1341)에 매입한다(도 20의 C). 여기서의 예로서, ALD로 성막시킨 질화실리콘(SIN)(굴절율 1.8 내지 2 정도)이라고 한다. SIN은 굴절율이, 주변의 배선층(산화막이라면 굴절율 1.5 이하)에 비하여 높고, 집광 특성이 좋다. 또한, 무기막이기 때문에, 그 후의 제조 공정에서의 열이나 압력을 가령 걸었다고 하여도 내성이 있는 것이 특징이다. 단, 매입하는 막은 유기막이라도 좋다.
스탭 S1304에서, 광로 형성부(1333)는, 제어부(1301)에 제어되어, 매입재(1342)(도파로재 또는 광흡수체)의 화소 사이 등의 불필요한 부분(도 20의 D의 에칭부(1343))를, 에칭에 의해 제거한다(도 20의 D).
예를 들면, SIN은 굴절율이 높기 때문에, 인접 화소와 접속되어 있으면 혼색을 초래할 가능성도 있다. 그래서, 광로 형성부(1333)는, 상술한 바와 같이 화소 사이의 에칭부(1343)를 제거한다. 이에 의해, 이 매입재(1342)(예를 들면 SIN)를 통하여 광이 인접 화소에 전반하는 것을 억제할 수 있다. 또한, 필요하지 않은 경우, 이 처리는 생략할 수 있다.
스탭 S1305 내지 스탭 S1310의 각 처리는, 제어부(1301)에 의해 제어되는 표면 처리부(1334) 내지 전극 형성부(1339)에 의해, 도 16의 스탭 S1222 내지 스탭 S1227의 각 처리와 마찬가지로 실행된다(도 20의 E 내지 도 20의 K).
이와 같이 제조 처리를 실행함에 의해, 제조 장치(1300)는, 배선층(1022)에 도파로(또는 광흡수체)가 마련된 촬상 기능을 갖는 구성(1351)을 제조할 수 있다. 즉, 제조 장치(1300)는, 촬상 기능을 갖는 구성(1351)을 갖는 CMOS 이미지 센서(1000)를 제조할 수 있다.
[실시예 3]
또한, 마찬가지로 하여, 포토 다이오드를 3층 이상으로 하는 것도 가능하다. 포토 다이오드 3층 구조의 경우의 CMOS 이미지 센서의 구성예를 도 21에 도시한다. 도 21에 도시되는 CMOS 이미지 센서(1400)는, 상층(1401), 중간층(402), 및 하층(1403)으로 이루어진다. 상층(1401) 내지 하층(1403)은, 각각, 포토 다이오드를 가질 수 있다. 즉, 1화소 내에, 최대 3개의 포토 다이오드가 형성된다.
이 CMOS 이미지 센서(1400)는, 상술한 CMOS 이미지 센서(1000)와 비교하여, 촬상 기능을 갖는 구성이 1층분 증가하는 것뿐이기 때문에, 상술한 CMOS 이미지 센서(1000)의 제조 방법을 이용하여 제조할 수 있다.
즉, 도 14의 플로 차트를 참조하여 설명한 지지 기판 제조 처리의 스탭 S1203에서, 촬상 기능을 갖는 구성(1011)에 실리콘 기판으로 이루어지는 지지 기판(1012)을 접합하였지만, 이 처리에서, 도 16의 스탭 S1223의 처리의 경우와 마찬가지로, 촬상 기능을 갖는 구성(1011)에, 촬상 기능을 갖는 구성을 포함하는 지지 기판을 접합하도록 하면 좋다.
이와 같이, 재귀적(再歸的)으로 처리를 반복함으로써, 3층 이상의 서로 다른 실리콘 층에 형성되는 포토 다이오드를 얻을 수 있다. 포토 다이오드를 포함하는 실리콘(Si)의 각 막두께를 제어함으로써, 각 층의 포토 다이오드가 수광(광전변환)하는 파장을 제어할 수 있다. 예를 들면, 각 포토 다이오드가, 위로부터 차례로 청, 녹, 적색을 수광하도록 할 수도 있다(Si 흡수율이 각 색에서 다르기 때문에). 또한, 적외 영역의 수광에 대단히 유용하고, 고감도화를 실현할 수 있다.
또한, 각 층의 화소 사이즈는 반드시 같지 않아도 좋다.
이하에서, 구동/신호 처리로서의 실시예에 관해 설명한다.
[실시예 4]
또한, 이상과 같이 복수 적층된 각 포토 다이오드에 대해, 서로 독립한 배선층을 마련하도록 하여도 좋다. 이와 같이 함에 의해, 각 포토 다이오드의 구동의 자유도를 향상시킬 수 있다. 예를 들면, 도 22의 A에 도시되는 2층의 CMOS 이미지 센서(1000)의 경우, 포토 다이오드(1021)에서 얻어진 신호치 및 포토 다이오드(1031)에서 얻어진 신호치는, 도 22의 B에 도시되는 바와 같이, 각각 개별적으로 출력시킬 수도 있고, 도 22의 C에 도시되는 바와 같이, 양자를 합성하여 출력시킬 수도 있다.
도 22의 C에 도시되는 바와 같이, 상하의 포토 다이오드의 신호치를 합성하여 출력하는 경우, 수광 감도를 향상시킬 수 있기 때문에 고감도 모드로서 사용할 수 있다. 예를 들면 적외광과 같이, 하나의 포토 다이오드만으로는 충분히 광전변환 할 수 없는 광에 대해서도, 고출력을 얻을 수 있다.
또한, 예를 들면, 실리콘(Si)의 광흡수 계수는 단파장측의 쪽이 높고, 광의 입사면에 대해, 상면의 쪽은 보다 많이 단파장의 광을 흡수한다. 즉, 상층의 포토 다이오드(1021)와 하층의 포토 다이오드(1031)에서는, 분광 특성이 다르다. 보다 구체적으로는, 하층의 포토 다이오드(1031)는, 도 22의 B에 도시되는 바와 같이, 상층의 포토 다이오드(1021)보다도 장파장측에 피크를 갖는 분광 특성이 된다(단파장측은 상층의 포토 다이오드(1021)에서 흡수되기 쉽기 때문).
도 22의 B의 예에서는, 온 칩 렌즈 아래에 녹색 컬러 필터가 마련되어 있다. 그 때문에, 상층의 포토 다이오드(1021)에 입사된 광은 녹색이다. 포토 다이오드(1021) 중을 전반함에 따라 단파장측이 특히 흡수되기 때문에, 하층의 포토 다이오드(1031)에 입사하는 광은, 상층보다도 장파장으로 시프트하고 있다.
따라서 상층의 포토 다이오드(1021)의 신호치와 하층의 포토 다이오드(1031)의 신호치를 합성하지 않고 출력함에 의해, 1화소에서 복수의 파장의 광의 신호치를 얻을 수 있다.
또한, 실시예 2에서 상술한 바와 같이, 포토 다이오드 사이에 파장 의존이 있는 광흡수체를 삽입하면, 더욱 파장 제어를 행할 수도 있다.
신호 처리에서, 1화소로부터 복수의 분광을 갖는 데이터를 얻는 것은 메리트가 크다. 예를 들면, 상면 포토 다이오드에서 가시광을 광전변환시키고, 하면 포토 다이오드에 있어서 근적외광을 광전변환시키도록 하여도 좋다. 색 배치의 한 예를 도 23에 도시한다. 우선, 도 23의 A에서는, 컬러 필터로서, 적색(R), 녹색(G), 및 청색(B)이 마련된다. 상면 포토 다이오드(PD)(1501)는, 컬러 필터를 투과한 파장역(색) 성분을 광전변환한다. 하면 포토 다이오드(1502)는, 상면 포토 다이오드(1501)에서 흡수되지 않았던 성분만이 입사하기 때문에, 상면 포토 다이오드(1501)보다도 장파장역 성분을 광전변환한다. 도 23의 A의 예에서는, 적색(R) 필터에 대응하는 화소의 상면 포토 다이오드(1501)에서는, 적색(R) 성분이 광전변환되고, 동 화소의 하면 포토 다이오드(1502)에서는, 적외(근적외를 포함한다)(IR) 성분이 광전변환된다. 또한, 녹색(G) 필터에 대응하는 화소의 상면 포토 다이오드(1501)에서는, 녹색(G) 성분이 광전변환되고, 동 화소의 하면 포토 다이오드(1502)에서는 적색(R') 성분이 광전변환된다.
또한, 청색(B) 필터에 대응하는 화소의 상면 포토 다이오드(1501)에서는, 청색(B) 성분이 광전변환되고, 동 화소의 아래에는, 포토 다이오드를 마련하지 않는 것으로 하고 있다. 상면 포토 다이오드(1501)에 단파장인 청색 성분밖에 입사하지 않은 경우, 하면 포토 다이오드(1502)에 입사하는 광의 성분이 거의 없기 때문이다.
하면 포토 다이오드(1502)를 마련하는 대신에, 예를 들면 도 24의 B에 도시되는 바와 같이, 포토 다이오드 사이에 보다 많은 배선을 마련하도록 하여도 좋다. 또한, 하면 포토 다이오드(1502)(의 일부의 화소)를, 예를 들면 도 23의 B에 도시되는 바와 같이, OPB(광학 블랙)로서 이용하도록 하여도 좋다. 이 경우, 도 24의 C에 도시되는 바와 같이, 예를 들면, 광을 투과하지 않는 소재로 이루어지는 차광막 1511 등을 이용하여 의도적으로 완전 차광함으로써, 포토 다이오드(1031)를, OPB로서 이용할 수 있다. OPB가 화소 영역 내에 있음으로써, 위치마다 흑레벨이나, 혼색량의 추정에 이용하는 것이 가능해진다.
또한, 다른 레이아웃예를 도 25에 도시한다. 도 25의 A에서는, 컬러 필터로서, 적색(R), 녹색(G), 및 백색(W)이 마련된다. 적색(R) 필터에 대응하는 화소의 상면 포토 다이오드(1531)에서는, 적색(R) 성분이 광전변환되고, 동 화소의 하면의 포토 다이오드(1532)에서는, 적외(근적외를 포함한다)(IR) 성분이 광전변환된다. 또한, 백색(전색 투과)(W) 필터에 대응하는 화소의 상면 포토 다이오드(1531)에서는, 백색(W) 성분(즉 전(全) 성분)이 광전변환되고, 동 화소의 하면 포토 다이오드(1532)에서는, 상면 포토 다이오드(1531)에서 완전히 광전변환하지 않은 입사광 중, 하면 포토 다이오드(1532)까지 도달한 장파장, 적외광(IR') 성분, 또는, 적색(R') 성분이 광전변환되다. 또한, 녹색(G) 필터에 대응하는 화소의 상면 포토 다이오드(1531)에서는, 녹색(G) 성분이 광전변환되고, 동 화소의 하면 포토 다이오드(1532)에서는, 적색(R") 성분이 광전변환된다.
이 예의 특징으로서, 상면이 같은 색의 포토 다이오드(도 25의 A의 예에서는 백색)라도, 하면 포토 다이오드에서 수광한 색을 변화시킬 수 있다(도 25의 A의 예에서는, 적색과 적외). 이것은, 실시예 2에서 기술한 광흡수체에 등에 의해 파장을 제어하든지, 또는 도 26의 예와 같이, 포토 다이오드의 형성 위치를 바꿈에 의해 제어하도록 하여도 좋다(온 칩 렌즈로부터 떨어져서 실리콘(Si) 위치가 깊어질수록 장파장 성분이 지배적으로 되어 온다).
또한, 백색(W)의 컬러 필터를 포함하는 컬러 필터에서의 색의 배치 패턴은, 임의이고, 도 25의 A의 예로 한하지 않는다. 또한, 컬러 필터의 색수는 임의이고, 예를 들면 4색 이상이라도 좋다. 예를 들면, 도 25의 B에 도시되는 바와 같이, 컬러 필터로서, 적색(R), 녹색(G), 청색(B), 및 백색(W)이 마련되도록 하여도 좋다. 이 경우, 상면 포토 다이오드(1533)에서는, 적색(R), 녹색(G), 청색(B), 및 백색(W) 성분이, 각각의 화소에서 광전변환된다.
이에 대해, 하면 포토 다이오드(1534)에서 광전변환된 성분은, 상면 포토 다이오드(1533)에서 광전변환된 성분보다도 장파장역이면 좋다. 예를 들면, 도 25의 B에 도시되는 바와 같이, 컬러 필터의 색에 관계없이, 모든 화소에서, 하면 포토 다이오드(1534)에서는, 적외(IR) 성분이 광전변환되도록 하여도 좋다. 이상과 같은 하면 포토 다이오드가 광전 변환하는 대역의 제어는, 그 하면 포토 다이오드가 형성되는 깊이 방향의 위치나 두께 등에 의해 행하여도 좋지만, 상면 포토 다이오드와의 사이(예를 들면 배선층)에 마련되는 광흡수체에 의해 행하여도 좋다.
이들 포토 다이오드로부터 얻어진 신호는, 상술한 바와 같이 개별적으로 판독하고, 합산하여도 좋고, 합산하지 않고 그대로 신호 처리에 이용하여도 좋다. 또한, 포토 다이오드(1021)의 전하 판독 타이밍과, 포토 다이오드(1031)의 전하 판독 타이밍은, 동일하여도 좋고, 서로 다르도록 하여도 좋다.
또한, 본 기술의 촬상 소자를 실시 가능한 블록도의 예를 도 27에 도시하였다. 도 27에 도시되는 촬상 장치(1600)는, 피사체를 촬상하고, 피사체의 화상을 전기 신호(화상 데이터)로서 출력한다. 도 27에 도시되는 바와 같이, 촬상 장치(1600)는, 렌즈계(1601), 촬상 소자(1602), A/D 변환부(1603), 클램프부(1604), 디모자이크부(1605), 리니어 매트릭스부(1606), 감마 보정부(1607), 휘도 크로마 신호 생성부(1608), 및 비디오 인터페이스(IF)(1609)를 갖는다.
이와 같은 촬상 소자(1602)에, 본 기술을 적용한 CMOS 이미지 센서(예를 들면, CMOS 이미지 센서(1000이나 1400) 등)를 적용함으로써, 1화소로 종방향으로 복수의 분광을 갖는 특성을 고감도로 얻을 수 있다.
A/D 변환부(1603)는, 촬상 소자(1602)에서 광전변환된 피사체의 화상의 아날로그 신호를 디지털 값으로 변환한다. 클램프부(1604)는, A/D 변환부(1603)로부터 공급된 피사체의 화상의 디지털 데이터(화상 데이터)의 흑레벨을 감산한다. 디모자이크부(1605)는, 클램프부(1604)로부터 공급된 화상 데이터에 관해, 필요에 응하여 색 신호를 보완한다. 리니어 매트릭스부(1606)는, 디모자이크부(1605)로부터 공급된 화상 데이터에 관해, 필요에 응하여 리니어 매트릭스를 걸어서 색 재현 등을 향상시킨다. 감마 보정부(1607)는, 리니어 매트릭스부(1606)로부터 공급된 화상 데이터에 관해, 휘도 표현을 자연스럽게 하는 감마 보정 처리를 행한다. 휘도 크로마 신호 생성부(1608)는, 감마 보정부(1607)로부터 공급되는 화상 데이터로부터, 휘도 신호 및 크로마 신호를 생성한다. 비디오 인터페이스(1609)는, 휘도 크로마 신호 생성부(1608)로부터 공급되는 휘도 신호 및 크로마 신호를 출력한다.
[실시예 5]
다음에 실시예 4에서 기술한 바와 같이 개별적으로 신호를 취출하는 경우의, 취출한 후의 신호 처리에서의 활용, 응용예를 기재한다.
1. 색 재현성의 향상
예를 들면, RGB를 상면 포토 다이오드에서 취출하고, 하면에서는 또 다른 파장대의 색을 취출한다고 한다. 이 경우, 신호 처리에 이용할 수 있는 분광(색)의 종류가 증가하게 된다. 예를 들면, RGB에 더하여 에메랄드를 이용하는 등, 화상 만들기에 사용할 수 있는 분광(색)이 늘어남에 의해, 색 재현성을 향상시킬 수 있다. 동일 화소에 복수색을 갖게 하기 때문에, 해상도를 떨어뜨리는 일 없이, 색 재현성의 향상을 실현할 수 있다.
즉, 사용할 수 있는 화소가 증가한다는 것은, 도 27의 촬상 장치(1600)에서, 촬상 소자(1602)로부터의 입력이 증가하는 것으로 된다. 따라서 리니어 매트릭스부(1606)에서 사용할 수 있는 계수가 증가하기 때문에, 색 재현성을 향상할 수 있다.
예를 들면, 수광(광전변환)하는 파장 성분이 R, G, B만인 경우, 리니어 매트릭스부(1606)는, 이하의 식(1)과 같은 ModeA의 리니어 매트릭스밖에 가할 수가 없다(좌변이 리니어 매트릭스 후의 값, 우변이 계산식).
[수식 1]
Figure pct00001
이에 대해, 예를 들면, R, G, B뿐만 아니라 에메랄드색(E)도 수광하도록 하면(광전변환), 리니어 매트릭스부(1606)는, 이하의 식(2)에 표시되는 바와 같은 ModeB의 리니어 매트릭스를 가할 수 있다.
[수식 2]
Figure pct00002
즉, 사용할 수 있는 계수가 증가한다. 이에 의해, 보다 자유도가 높은 리니어 매트릭스 후 출력을 얻을 수 있고, 이에 의해 색 재현성의 향상을 기대할 수 있다.
2. 광원 추정 정밀도의 향상(촬상 장치)
카메라 등의 촬상 기기에서, 촬영시의 주변의 조명(형광등이나 백열 전구, 백색 LED 등)를 추정하여, 조명에 응한 화상 만들기(예를 들면 색 타겟을 바꾸는 등)를 실시하는 수법이 널리 사용되고 있다. 그러나, 백색 LED(Light Emitting Diode) 등과 같이 새로운 광원이 증가하여 옴으로써, 그 광원이 무엇인지를 추정하는 것이 어렵게 되어 오고 있다.
그래서, 상술한 CMOS 이미지 센서(1000)에서, RGB를 상면 포토 다이오드(1021)에서 광전변환하여 취출하고, 하면의 포토 다이오드(1031)에서는 또 다른 파장대의 색성분을 광전변환하여 취출하도록 한다. 이 경우, 상면의 포토 다이오드(1021)에서 얻어진 신호치만으로 광원을 완전 추정할 수 없는 경우, 하면의 포토 다이오드(1031)에서 얻어진 신호치도 이용하여 광원을 추정할 수 있다. 이에 의해, 광원 추정의 정밀도를 높일 수 있다.
예를 들면, 종래, 광원 추정을 R/G, B/G의 출력비로 실시하고 있다고 한다. 가령 광원 출력 분광이 다른 광원(1)과 광원(2)이 있었다고 하더라도, R/G, B/G가 다른 값이 된다고는 한하지 않는다. 출력은, 광의 파장마다 나오는 것이 아니고, 센서의 분광 특성과 광원의 곱셈 등으로 정해지는 적분(積分)적인 요소이기 때문에, 적분치가 같은 값이 되면, 각 파장에서의 출력이 다르더라도 판별을 할 수 없게 된다. 그러나, 본 기술에서는, 하면 포토 다이오드에서도 새로운 분광 특성을 얻을 수 있기 때문에, 예를 들면 상면에서 R/G, B/G가 동등한 값이라도, 하면에서 R/IR의 특성은 달라질 가능성이 있어서, 광원 추정의 정밀도를 높일 수 있다. 동일 화소에 복수색을 주기 때문에, 해상도를 떨어뜨리는 일 없이, 이것을 실현할 수 있다.
3. 의료(醫療) 기기 등에의 응용
근적외파장 등은 의료 분야에서도 사용되기 시작하고 있고, 해석 정밀도의 향상 등이 기대되고 있는 파장 영역이기도 하다. 이에 대해, 상술한 바와 같이 적외 감도의 저조 등이 폐해로 되어 있다.
예를 들면, 복수 파장의 정보로부터 헤모글로빈의 해석을 행하는 수법이 있다. 예를 들면, 특허 번호 2932644호에서는, 헤모글로빈의 산소화-탈산소화에 수반하는 흡광도 변화와 시토크롬옥시다제의 산화환원 상태 변화에 수반하는 흡광도 변화가 함께 생기는 근적외 영역에서, 2조(組)의 다른 파장군의 광을 생체 조직에 조사하여 각 파장에서의 흡광도 변화를 측정하고, 각 파장군에 관해 흡광도 변화가 전부 헤모글로빈의 산소화-탈산소화에 의존한다고 가정하고, 흡광 계수로서 각 파장에서의 산소화형 헤모글로빈의 흡광 계수 및 탈산소화형 헤모글로빈의 흡광 계수만을 이용하여 헤모글로빈량(量) 변동을 산출하고, 이들 2조의 파장군의 헤모글로빈량 변동 산출치의 차로부터 시토크롬옥시다제의 변동량을 산출하는 수법이 제안되어 있다.
이와 같은 수법에서, 종래는 1화소로 1파장의 해석이었기 때문에, 복수 파장의 광을 조사하는지, 복수의 근적외 화소를 사용할 필요가 있어서 소자, 장치의 미세화의 폐해로 되어 있다.
본 기술을 적용함으로써, 도 28과 같은 의료 기기(건강 관리 장치, 캡슐 내시경, DNA 칩 등)에서, 단일광으로 복수 파장 성분의 출력을 단일 화소에서 얻을 수 있다.
도 28의 A에 도시되는 건강 관리 장치(1620)는, 촬상 장치(1621) 및 해석 장치(1622)로 이루어진다. 촬상 장치(1621)는, 검체인 인체(1631)(예를 들면 손가락 등)를 촬상하고, 상술한 바와 같이 복수 파장광의 신호를 검출하고, 해석 장치(1622)는, 그 신호로부터 예를 들면 헤모글로빈의 해석 등, 의료에 관한 소정의 해석을 행한다.
또한, 도 28의 B에 도시되는 캡슐 내시경(1640)은, 피험자 등이 이것을 삼키고, 체내에서 인체의 양상을 촬상하는 소형의 장치이다. 캡슐 내시경(1640)은, 촬상 장치(1641)를 내장한다.
이들 장치의 촬상 장치로서, 본 기술을 적용한 촬상 장치(1600)(도 27)를 이용한다. 이에 의해, 고해상도를 유지한 채로, 파장 의존 취득을 동시에 행하는 것이 가능해진다. 파장 의존을 취득함으로써 전술한 바와 같은 헤모글로빈의 해석 등, 건강 관리, 병리 해석에 사용하는 것이 가능해진다.
또한, 단일 화소에 분자 사이즈가 들어가 버리는 분자나 DNA의 광학 특성 해석에서도, 1화소에서 복수의 광학 특성을 얻을 수 있는 본 기술은, 광학 특성을 보다 정확하게 취득할 수 있다(동일 분자를 동일 화소에서 복수 분광할 수 있다).
4. ToF에의 응용
적외광 등을 사용하여 거리 정보를 얻는 ToF(Time of Flight)의 수법이 있다(예를 들면 일본 특개2012-49547호 공보 참조). 이와 같은 수법에 본 기술을 적용함에 의해, 정밀도를 향상시킬 수 있다.
도 29에 도시되는 전자기기(1650)는, 서로 다른 파장의 적외광을 조사하는 적외광 조사부(1651) 및 적외광 조사부(1652)를 갖는다. 이와 같이 서로 다른 복수의 파장의 적외광을 계측 대상물(1661)에 조사함에 의해, 외광(노이즈원(1662))의 영향에 의해 일방의 파장대에는 많은 노이즈가 실려서, 계측할 수 없었던 경우라도, 타방의 파장대의 출력을 얻음에 의해, 거리 계측을 보다 확실하게 행할 수 있다.
이와 같은 전자기기(1650)의 촬상 소자(1653)로서, 본 기술을 적용함에 의해, 1화소로 복수의 적외광을 샘플링할 수 있기 때문에, 해상도를 떨어뜨리는 일 없이 정밀도 향상을 기대할 수 있다.
5. IR 커트 필터리스화(化)
적외(IR)광의 수광, 비용 메리트, 저배화(低背化) 등의 목적으로 IR 커트 필터를 없애거나 하는 케이스도 생각된다. 또한, 모듈 내의 메커니컬에 의해 IR 커트 필터(IRCF)의 삽입 ON/OFF를 전환하여도 좋다. 도 30의 A에 도시되는 레이아웃에서는, 상면(上面)PD(1671)에서 IR을 포함하는 RGB 출력을 얻고, 하면PD(1672)에서는 나머지 IR 성분이 출력된다. 즉, 상면PD(1671)의 출력으로부터 하면PD(1672)의 출력을 공제함으로써, IR 성분을 저감, 또는 제거할 수 있다. 제거할 때에, 개별의 출력에 보정 계수를 걸어서 연산하여도 좋고, 다른 색의 적외 정보 등도 이용하여 리니어 매트릭스와 같은 연산을 행하여도 좋다.
또한, 도 30의 B에 도시되는 바와 같이, 촬상 소자로서 CMOS 이미지 센서(1000)를 적용하는 촬상 모듈(1680)이, IR 커트 필터(IRCF)(1683)의 삽입을 메커니컬로 제어할 수 있는 구성을 갖는다고 한다. 이 촬상 모듈(1680)에는, 집광 렌즈(1681)를 통하여 광이 입사된다.
IR 커트 필터(1683) 삽입시는, 이 입사광의 적외 성분이 커트된다. 따라서 하면 포토 다이오드에는 상면의 RGB에서 완전 흡수되지 않은 광성분이 광전변환된다. 이 때는, 상면PD의 출력과 하면PD의 출력을 합성하여 사용하여도 좋다.
이에 대해, IR 커트 필터 없음의 경우, 상면PD와 하면PD의 양쪽에 적외 성분이 입사하고, 게다가 하면 포토 다이오드에는 적외의 비율은 보다 많아진다. 그 때문에, 상술한 바와 같이 상면PD의 신호로부터 하면PD의 출력을 공제하여 사용하도록 하여도 좋다. 이와 같이, IR 커트 필터(1683)의 상태에 응하여 제어 방법을 바꾸는 것이 가능하다.
[실시예 6]
상면PD와 하면PD에서는, 파장 피크가 다를 뿐만 아니라, 출력도 다르다. 같은 전하 축적시간, 같은 포토 다이오드 설계의 경우, 하면 포토 다이오드의 쪽이 상면 포토 다이오드보다도 출력이 낮아진다. 이것은, 상면 포토 다이오드에서 완전 흡수되지 않은 광만이 하면 포토 다이오드에 입사하기 때문이다. 이것을 이용하여, 상면 포토 다이오드가 포화한 때는, 하면 포토 다이오드의 값을 이용하여 화상 만들기를 행하여도 좋다. 즉, 우선, 상면 포토 다이오드로부터 전하를 판독하도록 하고, 상면 포토 다이오드가 포화한(예를 들면 소정의 임계치를 초과한) 때에, 하면 포토 다이오드로부터 전하를 판독하도록 하여도 좋다. 이 때, 도 22의 B의 예로 도시한 바와 같이 분광의 파장 피크가 다르기 때문에, 상면PD 사용시와 하면PD 사용시에는, 각각으로 리니어 매트릭스의 계수를 바꾸는 것이 바람직하다.
도 31에 리니어 매트릭스 선택할 때의 플로예를 도시하였다.
스탭 S1601에서, 리니어 매트릭스부(1606)는, 상면PD 출력을 취득하고, 그 값으로부터, 상면PD 출력이 포화하고 있는지의 여부를 판정하고, 그 판정 결과에 의거하여 상면PD를 이용하는지 하면PD를 이용하는지를 판별한다.
상면PD 출력이 포화하고 있다고 판정된 경우, 처리는, 스탭 S1602로 진행한다.
스탭 S1602에서, 리니어 매트릭스부(1606)는, 하면PD 출력을 판독시키고, 그 출력으로부터 생성된 화상 데이터를 디모자이크부(1605)로부터 취득한다. 스탭 S1602의 처리가 종료되면, 처리는 스탭 S1604로 진행한다.
또한, 스탭 S1601에서, 상면PD 출력이 포화하고 있지 않다고 판정된 경우, 처리는, 스탭 S1603으로 진행한다. 스탭 S1603에서, 리니어 매트릭스부(1606)는, 상면PD 출력을 판독시키고, 그 출력으로부터 생성된 화상 데이터를 디모자이크부(1605)로부터 취득한다. 스탭 S1603의 처리가 종료되면, 처리는 스탭 S1604로 진행한다.
스탭 S1604에서, 리니어 매트릭스부(1606)는, 다른 색이 상면이나 하면의 어느 쪽을 사용하고 있는지를 판별한다.
스탭 S1605에서, 리니어 매트릭스부(1606)는, 그 판별 결과에 따라, 리니어 매트릭스를 선택한다. 리니어 매트릭스는, 전제가 되는 화소의 분광 특성의 조합에 따라서 최적치가 다르기 때문이다.
리니어 매트릭스부(1606)는, 화상 데이터에, 선택한 리니어 매트릭스를 걸어서 색 재현 등을 향상시키고, 감마 보정을 행하게 한 후, 휘도 신호와 색 신호차를 생성시키고, 스탭 S1606에서, 비디오 인터페이스(IF)(1609)로부터 출력시킨다.
또한, 상면과 하면의 감도차를 자유롭게 제어하고 싶은 경우, 실시예 2에 기재한 바와 같이, 광흡수체나 배선층에 의한 차광 등으로 입사광을 제어하여도 좋고, 전하 축적시간을 개별 제어하여 광전변환되는 양을 제어하여도 좋다. 또는, 색별의 감도차의 보정을 축적시간으로 행하여도 좋다(상면PD에 입사하는 광이 단파장일수록 큼, 하면PD의 출력이 감소하기 때문에, 이것을 파장 의존의 없는 것처럼 축적시간으로 조정한다).
이 예를 도 32에 도시한다. 도 32의 예의 경우, 상면PD(1671)에서는, RGB의 각 색의 축적시간은 서로 동일(축적시간 R'=G'=B')하지만, 하면PD(1692)에서는, R', G', B'의 각각의 축적시간이 서로 다른(축적시간 R'<G'<B') 시간으로 설정되어 있다.
이와 같이 함으로써, 예를 들면 상면 포토 다이오드(1671)에 대해, 하면의 포토 다이오드(1692)의 감도(광량차/축적시간차)를 예를 들면 1/16로 할 수 있다. 그러면, 상면에서 포화에 달하여 있어도, 하면은 그 16배의 광(OnChipLens에 입사하는 광)을 수광할 수 있다. 즉, 다이내믹 레인지가 16배로 확대한다.
신호 처리에서, 판독시에 상면 포토 다이오드(1671)가 포화에 달하여 있으면, 하면 포토 다이오드(1672)를 이용하는 선택을 한다. 상면 포토 다이오드(1671)의 신호와 하면 포토 다이오드(1672)의 신호를 조합시켜도 색성분이나 휘도 성분이 변하지 않도록, 광량차, 감도차를 게인이나 리니어 매트릭스를 바꾸어서 조정하도록 하여도 좋다.
또한, 광량차의 배율은 상기 수법에 의해, 임의로 설정할 수 있는 것이다. 또한, HDR을 실시할 때의 촬상 장치의 주된 구성예를 도 33에 도시한다.
도 33에 도시되는 촬상 장치(1700)는, 피사체를 촬상하고, 피사체의 화상을 전기 신호(화상 데이터)로서 출력한다. 도 33에 도시되는 바와 같이, 촬상 장치(1700)는, 렌즈계(1701), 촬상 소자(1702), A/D 변환부(1703), 클램프부(1704), 메모리부(1705), 배율 연산부(HDR 연산부)(1706), 상면/하면 합성부(1707), 디모자이크부(1708), 리니어 매트릭스부(1709), 감마 보정부(1710), 휘도 크로마 신호 생성부(1711), 비디오 인터페이스(IF)(1712)를 갖는다.
즉, 촬상 장치(1600)(도 27)와 비교하여, 촬상 장치(1700)는, 촬상 장치(1600)의 렌즈계(1601) 내지 비디오 인터페이스(IF)(1609)의 각각에 대응하는 렌즈계(1701) 내지 클램프부(1704) 및 디모자이크부(1708) 내지 비디오 인터페이스(IF)(1712)에 더하여, 메모리부(1705), 배율 연산부(1706), 및 상면/하면 합성부(1707)를 갖는다.
메모리부(1705)는, 상면PD 출력과 하면PD 출력을 각각 기억한다. 배율 연산부(1706)는, 하면PD의 출력 데이터에, 하면PD와 상면PD와의 사이의 감도 차분의 게인을 승산한다. 상면/하면 합성부(1707)는, 상면PD의 출력 데이터와, 게인을 승산한 하면PD의 출력 데이터를 합성한다. 여기서의 처리는, 예를 들면, 도 31에서 기술한 상면PD 출력이 포화하고 있으면 하면PD 출력을 사용하는 등의 선택지(選擇肢)가 생각된다.
포화가 아니더라도, 임계치나 타색 화소에 기준(임계치)을 마련하여 선택하도록 하여도 좋다. 그 후, 디모자이크부(1708)가 색 신호를 필요에 응하여 보완하고, 리니어 매트릭스부(1709)가, 리니어 매트릭스를 가한다. 여기서 가하는 리니어 매트릭스는, 상면, 하면의 어느 PD를 각 색에 대해 어떻게 사용하고 있든지에 응하여 변화시키는 것이 바람직하다(상면과 하면에서 분광 특성이 다르기 때문에). 즉, 도 31에서 기술한 플로로 리니어 매트릭스를 선택한다.
리니어 매트릭스부(1709)는, 전부 상면PD(R, G, B)의 화소가 사용되면, 상술한 식(1)의 ModeA의 리니어 매트릭스를 적용하고, 예를 들면 G만 하면PD의 화소(G ')가 사용되면, 이하의 식(3)에 표시되는 바와 같이 리니어 매트릭스의 값을 ModeC로 변화시킨다.
[수식 3]
Figure pct00003
[실시예 7]
상기에서도 기술한 적외광 등을 사용하여 거리(depth) 정보를 얻는 ToF(Time of Flight)의 수법(예를 들면 일본 특개2012-49547호 공보 참조)을 조합시킴으로써, 정밀도가 높아지는 효과도 얻어진다.
예를 들면, 도 29에 도시되는 예에서, 발광 파장을 1파장으로 하여도 정밀도를 높일 수 있다. 1파장의 파장대의 LED를 피사체를 향하여 조사하고, 그 때의 반사하는 광의 위상차를 잡아서 거리를 계측하는 것이 ToF인데, ToF에서는 발광 강도를 시계열에 바꾸어서 조사하고, 피사체에 닿은 광이 촬상 소자에 입사한 때의 위상 상태로부터 거리를 판별하고 있다. 도 34에 도시되는 바와 같이, 수광 상하 PD(PD1, PD2)로 셔터 타이밍을 바꿈으로써, 시계열로의 샘플링 회수를 늘릴 할 수 있고, 해상도를 유지한 채로 정밀도를 향상시키는 것이 가능해진다. 또한, 샘플링 회수가 증가하면, 동(動)피사체의 판별에도 유용하다.
이것은, ToF의 수법으로 한하지 않고, 다른 거리 판별 수법에서도 정밀도를 향상시키는 것이 가능하고, 예를 들면 미국 특허「US 2010/0118123 A1」와 같이, 적외광을 투영하는 거리 검출 시스템에서도 적용할 수 있다. 즉, 광원의 파장 종류를 늘려서, 외광의 영향을 받기 어렵게 하여, 동일 화소에 마련된 복수의 포토 다이오드를 이용하여, 그들을 개별적으로 수광한다. 이 때, 일방의 파장대에 외광에 의한 노이즈원이 있어도, 타방으로 측위할 수 있다. 또한, 포토 다이오드마다 전송 게이트나 배선층을 갖는 본 기술에서는 개별적으로 셔터 타이밍을 바꿀 수 있기 때문에, 샘플링 타이밍을 비껴서, 1화소로 복수 타이밍의 정보를 얻음에 의해, 동피사체에도 강해지고, 이것을 해상도를 유지한 채로 실현할 수 있다.
[실시예 8]
상면 포토 다이오드와 하면 포토 다이오드는, 예를 들면 도 35의 A에 도시되는 바와 같이, 다른 배선층을 가질 수 있지만, 구동을 위한 배선층을 공유하여도 좋다. 예를 들면, 상면 포토 다이오드의 구동일 때에, 지지 기판측의 배선층을 이용하여도 좋다. 이것은, 일본 특개2011-204915호 공보 등에 있는 방법이다. 이와 같이 함으로써, 상면 포토 다이오드와 하면 포토 다이오드 사이의 배선층을 얇게 할 수 있고, 하면 포토 다이오드에 광학적인 로스가 적은 상태로 광을 입사시키는 것이 가능해진다.
배선의 접속 방법은, 예를 들면 도 35의 B에 도시되는 바와 같이, 일본 특개2011-204915호 공보의 방식을 이용하여도 좋고, 청색 컬러 필터 아래의 하면 포토 다이오드는 전술한 바와 같이 감도를 기대할 수 없기 때문에, 이 색을 접속용 전극 취출부로서 이용하여도 좋다(예를 들면 도 35의 C). 화소 영역 내에서 전극을 공유하기 때문에, 칩 사이즈를 작게 할 수 있다. 또한, 예를 들면 도 35의 D와 같이, 소자 분리 영역을 전극 취출부로서 이용하여도 좋다. 이 경우, 화소의 광로 주변에 콘택트나 전극이 배치되기 때문에, 인접 화소로부터의 혼색의 배리어가 되고, 혼색 개선에 기여할 수 있다.
[실시예 9]
도 12에 도시되는 CMOS 이미지 센서(1000)의 구조에서, 컬러 필터(1026)를 예를 들면 유기 광전변환막으로 변경하여도 좋다. 예를 들면, 녹색의 성분을 유기 광전변환막으로 광전변환하여 취출한다. 유기 광전변환막을 빠져나온 광은, 청색과 적색의 성분이 된다. 청색과 적색은 파장대가 떨어져 있기 때문에, 상면 포토 다이오드와 하면 포토 다이오드에서 개별적으로 분리하기 쉬워진다. 분광이 색마다 분리하기 쉬워짐으로써, 고(高)색재현을 실현할 수 있다. 또한, 일본 특개2011-29453호 공보에 기재와 같이 포토 다이오드 옆에 판독 전극 등을 배치하지 않기 때문에, 포토 다이오드 면적을 크게할 수 있고, 포화 전자수나 감도를 향상시킬 수 있다. 또한, 게이트 전극을 배치하는데 실리콘을 새겨넣을 필요가 없기 때문에, 에칭에 의해 Si 기판에 데미지가 들어가는 것에 의한 암전류, 백점 등의 발생을 방지할 수 있다.
이하에, 전자기기로서의 실시예에 관해 설명한다.
[실시예 10]
근적외파장 등은 의료 분야에서도 사용되기 시작하고 있고, 해석 정밀도의 향상 등이 기대되어 있는 파장 영역이기도 하다. 그 한편, 전술한 바와 같이 적외 감도의 저조 등이 폐해로 되어 있다. 또한, 종래는 1화소로 1파장의 해석이었기 때문에, 복수 파장의 정보로부터 헤모글로빈의 해석을 행할하는 수법(예를 들면 일본 특허 번호 2932644호에 기재된 방법 등)에서는, 복수 파장의 광을 조사하든지, 복수의 근적외 화소를 사용할 필요가 있어서, 촬상 소자, 장치의 미세화의 폐해로 되어 있다.
본 기술을 적용함으로써, 도 28에 도시되는 바와 같은 의료 기기(건강 관리 기기, 캡슐 내시경, DNA 칩 등)에서, 단일광으로 복수 파장 성분의 출력을 단일 화소로 얻을 수 있다. 즉, 고해상도를 유지한 채로, 파장 의존 취득을 동시에 행하는 것이 가능해진다. 파장 의존을 취득함으로써 전술한 바와 같은 헤모글로빈의 해석 등, 건강 관리, 병리 해석에 사용하는 것이 가능해진다.
또한, 단일 화소에 분자 사이즈가 들어가 버리는 분자나 DNA의 광학 특성 해석에서도, 1화소로 복수의 광학 특성을 얻을 수 있는 본 기술은, 광학 특성은 보다 정확하게 취득할 수 있다(동일 분자를 동일 화소로 복수 분광할 수 있다).
[실시예 11]
도 36에는 도 21에서 도시한 포토 다이오드 3층 구조의 CMOS 이미지 센서(1400)에서의 색 배치예를 도시하였다. 이 촬상 소자는, 도 30의 B로 도시한 IR 커트 필터 삽입/비삽입이 가능한 것으로 조립하도록 하여도 좋다. 도 36의 배열예에서는, 상면PD(1731)에서는 통상적으로, RGB를 수광하고, 중간면PD(1732) 및 하면PD(1733)에서 IR광을 수광한 설계로 하고 있다. 이와 같은 구조의 CMOS 이미지 센서(1400)를 도 33의 촬상 장치(1700)의 촬상 소자(1702)에 적용할 수 있다. 그 경우, 메모리부(1705)는, 상면PD(1731)의 출력, 중간면PD(1732)의 출력, 및 하면PD(1733)의 출력의 각 데이터를 기억한다. 또한, 상면/하면 합성부(1707)는, 그 상면PD(1731)의 출력, 중간면PD(1732)의 출력, 및 하면PD(1733)의 출력의 각 데이터의 합성을 행한다. 또한, 상면/하면 합성부(1707)는, 그 합성을 위해 필요한, 다른 처리부에서 실행되는 처리의 제어도 행한다. 이와 같은 촬상 장치(1700)(도 33)에서, 예를 들면, 적외광에 의해 거리 정보를 얻고 싶은 경우, 도 37의 신호 처리 플로예에 따라 처리를 행한다.
처리가 시작되면, 상면/하면 합성부(1707)는, 스탭 S1701에서, 촬상 소자(1072)(CMOS 이미지 센서(1400))의 상면PD(1731)의 RGB의 출력을 얻어, 피사체(피검출 대상)가 어떤 외광하에 놓여지고 있는지를 추정한다.
스탭 S1702에서 상면/하면 합성부(1707)는, 스탭 S1701의 추정 결과를 이용하여, 도시하지 않은 IR광 조사부로부터 피사체를 향하여 조사하는 IR광을 결정한다. 여기서 조사하는 IR광은, 도 29와 같은 전자기기(1650)로부터 피사체를 향하여 조사되는 것이다. 예를 들면, 외광이 강한 때는 이 강도를 올리거나, 주변 광원의 색 온도에 응하여 도 29 중의 각 적외광의 비율을 바꾸거나 할 수 있다.
스탭 S1703에서, 촬상 소자(1702)는, 스탭 S1703에서 조사된 최적의 IR광으로 피사체를 촬영하고, 중간면PD(1732) 및 하면PD(1733)에서 IR을 수광한다.
스탭 S1704에서, 상면/하면 합성부(1707)는, 중간면PD(1732)와 하면PD(1733)의 각각에서 수광한 광의 강도를 개별적으로 메모리부(1705)로부터 판독하고, 각각의 값이 신뢰할 수 있는 값인지의. 여부를 판단한다(예를 들면, 외광에 의한 노이즈가 많지 않은지 등을 판정한다). 그 결과, 중간면PD(1732)의 출력 및 하면PD(1733)의 출력의 양쪽이 신뢰할 수 있다고 판정된 경우, 처리는 스탭 S1705로 진행한다.
스탭 S1705에서, 상면/하면 합성부(1707)는, 그 신뢰할 수 있는 중간면PD(1732)의 출력 및 하면PD(1733)의 출력을 합성한다.
또한, 스탭 S1704에서, 중간면PD(1732)의 출력 및 하면PD(1733)의 출력의 양쪽을 신뢰하는 것은 곤란하다라고 판정된 경우, 처리는 스탭 S1706로 진행한다.
스탭 S1706에서, 상면/하면 합성부(1707)는, 중간면PD(1732)의 값은 신뢰할 수 있는지의 여부를 판정한다. 신뢰할 수 있다고 판정된 경우, 처리는 스탭 S1707로 진행한다. 스탭 S1707에서, 상면/하면 합성부(1707)는, 메모리부(1705)로부터 중간면PD(1732)의 화소치만을 판독하고, 출력한다.
또한, 스탭 S1706에서, 중간면PD(1732)의 출력을 신뢰하는 것은 곤란하다라고 판정된 경우, 처리는 스탭 S1708로 진행한다.
스탭 S1708에서, 상면/하면 합성부(1707)는, 하면PD(1733)의 값은 신뢰할 수 있는지의 여부를 판정한다. 신뢰할 수 있다고 판정된 경우, 처리는 스탭 S1709로 진행한다. 스탭 S1709에서, 상면/하면 합성부(1707)는, 메모리부(1705)로부터 하면PD(1733)의 화소치만을 판독하고, 출력한다.
또한, 스탭 S1708에서, 하면PD(1733)의 출력을 신뢰하는 것은 곤란하다라고 판정된 경우, 처리는 스탭 S1702로 되돌아온다.
물론, 상기 수단으로 한하지 않고 합산 판독 등, 많은 사용예가 상정된다. 이러한 촬상 소자를 전자기기에 매입함으로써, 거리 정보 취득의 정밀도를 올릴 수 있다. 물론, 거리 정보로 한하지 않고, 색 재현이나 다이내믹 레인지 등, 전술한 효과를 얻는 목적으로 사용하여도 좋다.
사용할 수 있는 전자기기의 예로서는, 예를 들면 전술한 의료 기기나, 도 38과 같은 휴대 통신 단말(스마트 폰)(1800), 도 39와 같은 백장(시각 장애인이 짚는 하얀 지팡이)(1820), 도 40과 같은 카메라(1830), 도 41와 같은 카메라의 설치대(1840), 도 28과 같은 시스템 유닛(1860) 등 많은 용도가 생각된다.
[실시예 12]
본 기술의 촬상 소자는, 전술한 바와 같이 도 38에 도시되는 바와 같은 휴대 통신 단말(1800)에 조립할 수 있다. 예를 들면, 도 36의 구조를 이용하여, 상면 RGB로 색이나 그늘 등으로부터 피사체를 판별하고(예를 들면 손인지의. 여부), 촬상 소자(1801)의 중간면, 하면의 IR 수광부에서 거리 정보를 얻는다. 이렇게 함으로써, 인체(1810)(예를 들면 손)를 접근한 때는, 통화 음량(전화 사용시)을 올리고, 인체(1810)(예를 들면 손)를 뗀 때는, 통화 음량을 내리는, 손을 흔든 때는 통화를 끊는 등, 동작에 응하여 개개의 조작 내용을 꾸며넣을 수 있다. 실시예 11에서 기술한 바와 같이, 외광에 응하여 적절한 IR광을 조사할 수도 있기 때문에, 정밀도 좋게 판별이 가능해진다.
[실시예 13]
본 기술의 촬상 소자는, 특개2010-158472호 공보에 기재되어 있는 바와 같이, 도 39와 같은 백장(1820)에도 조립할 수 있다(촬상 장치(1821)). 촬상 장치(1821)에서 얻어진 촬상 화상으로부터, 색과 거리 정보를 개별적으로 판별할 수 있음으로써, 발밑의 물체가 뭔가를 순간적으로 판별하고, 지팡이(1820)의 바이브레이션이나 소리 등으로 위험을 전할 수 있다. 실시예 11에서 기술한 바와 같이, 외광에 응하여 적절한 IR광을 조사할 수도 있기 때문에, 정밀도 좋게 판별이 가능해진다. 또한, 점자 블럭 자체가 특정한 적외파장으로 발광하고 있고, 그것을 본 기술의 촬상 소자로 수광하여도 좋다. 이 경우, 종래와 같은 요철식의 점자블럭도 없애는 것도 가능해진다.
[실시예 14]
본 기술의 촬상 소자는, 전술한 바와 같이 도 40에 도시되는 바와 같은 카메라(1830)(전자기기)에도 이용할 수 있다. 이 예의 카메라(1830)는, 피사체에 대해 정면측에 촬상부(1831)와 정면 디스플레이(1832)를 갖고 있다. 또한, 배면측에도 디스플레이가 마련되어 있어도 좋다.
카메라(1830)로부터 떨어진 장소에서 자신 찍음을 할 때에, 정면 디스플레이(1832)에 비쳤던 자신을 확인하면서 촬영할 수 있다. 이 때, 본 기술의 촬상 소자를 적용함으로써, 예를 들면, 줌 인, 줌 아웃을 자기 자신의 동작에 의해 실시할 수 있다(이 이외의 동작이라도 좋다). 마찬가지로, 예를 들면 도 41의 A에 도시되는 바와 같이, 카메라(1830)와 접속된 설치대(1840)에 본 기술의 촬상 소자를 조립하여도 좋다. 이 경우도 마찬가지로, 설치대(1840)에 마련된 촬상 소자(1841)에 의해, 피사체의 움직임이 검출되고, 카메라에 줌 인, 줌 아웃의 명령을 낸다. 또한, 카메라(1830)에 지시할 뿐만 아니라, 피사체의 동작에 응하여 설치대(1840)의 가동부를 움직이도록 하여도 좋다. 예를 들면, 설치대(1840)의 가동부가 움직임에 의해, 카메라(1830)의 수평 방향이나 수직 방향의 방향을 바꾸도록 하여도 좋다. 예를 들면, 도 41의 B에 도시되는 바와 같이, 설치대(1840)의 가동부가 작동함에 의해, 카메라(1830)가 회전하도록 하여도 좋고. 또한, 예를 들면, 도 41의 C에 도시되는 바와 같이, 설치대(1840)의 가동부가 움직임에 의해, 카메라(1830)가 위를 향하거나 아래를 향하거나 하도록 하여도 좋다.
이들을 실시한 경우의 신호 처리 플로예를 도 42에 도시하였다. 도 40의 예를 이용하여 설명한다.
처리가 시작되면, 스탭 S1801에서 촬상부(1831)는, RGB 데이터를 취득한다. 스탭 S1802에서 촬상부(1831)는, 촬상 영역 내에 사람이 있는지의 여부를 판별한다. 사람이 있는 경우, 처리는, 스탭 S1803으로 진행한다.
스탭 S1803에서, 촬상부(1831)는, IR 데이터를 취득하도록 명령(동시에 IR 발광시켜도 좋다)한다. 스탭 S1804에서, 촬상부(1831)는, 거리 정보를 산출한다.
스탭 S1805에서, 촬상부(1831)는, 사람의 손이 수직으로 들려 있는지, 아닌지를 판정한다. 손이 수직으로 들려 있다고 판정된 경우, 처리는, 스탭 S1806로 진행한다.
스탭 S1806에서, 카메라(1830)는, 손이 수직으로 들어진 것에 대응하는 처리인 조작(1)을 실행한다.
또한, 손이 수직으로 들려 있지 않다고 판정된 경우, 처리는, 스탭 S1807로 진행한다.
스탭 S1807에서, 촬상부(1831)는, 손이 얼굴보다 앞에 있는지의 여부를 판정한다. 손이 얼굴보다 앞에 있다고 판정된 경우, 처리는 스탭 S1808로 진행한다.
스탭 S1808에서, 카메라(1830)는, 손이 얼굴보다 앞에 있는 것에 대응하는 처리인 조작(2)을 실행한다.
또한, 손이 얼굴보다 앞에 없다고 판정된 경우, 처리는, 스탭 S1809로 진행한다.
스탭 S1809에서, 카메라(1830)는, 손이 얼굴보다 앞에 없는 것에 대응하는 처리인 조작(3)을 실행한다.
이 조작(1) 내지 조작(3)은, 예를 들면, 줌 동작이나 셔터의 구동등이다.
그리고, 도 30의 예의 경우, 상기 조작 중에서 셔터가 끊어질 때, IR 커트 필터(1683)가 삽입된다. 그리고, 본 기술의 최상면의 포토 다이오드는 이면 조사와 동등한 높은 감도 특성을 얻을 수 있기 때문에, 고화질의 정지화, 동화 영상을 얻는 것이 가능해진다. 물론, 전술한 바와 같이 HDR이나 고색재현, 광원 추정 정밀도 향상 등의 용도로 이용하여도 좋다. 또한, 카메라는 도 43에 도시되는 바와 같은 3판식의 것 등 복수판의 것이라도 좋다. 즉, 도 43에 도시되는 촬상 장치는, 본 기술을 적용한 촬상 소자(1851) 내지 촬상 소자(1853)를 갖는다. 이 경우, 전단(前段)에서 R, G, B로 분광한 후에 촬상 소자에 입사시키기 때문에, 촬상 소자(1851) 내지 촬상 소자(1853)에는 컬러 필터가 없어도 좋다. 상기한 바와 마찬가지로, HDR이나 고색재현, 광원 추정 정밀도 향상 등의 용도로 이용할 수 있다.
[실시예 15]
본 기술의 촬상 소자는, 전술한 바와 같이 도 44와 같은 일본 특표2011-507129호 공보에 기재된 게임기기인 시스템 유닛(1860)(또는 텔레비젼 수상기(1862))에도 이용할 수 있다. 이 시스템 유닛(1860)은, 예를 들면, 카메라(1861)에 의해 얻어진 화상에 의해, 피사체의 물체, 형상, 동작의 판별을 행함으로써, 특정한 액션을 지시로서 접수하고, 그 지시에 응한 처리를 행하고, 그 처리 결과에 응한 영상을 디스플레이(텔레비젼 수상기(1862) 등)에 표시한다.
본 기술의 촬상 소자를 이용함으로써, 상술한 바와 같이 거리 정보를 보다 정밀도 좋게 얻을 수 있고, 도 34를 사용하여 설명한 바와 같이 상하의 PD로 셔터 타이밍을 바꿈으로써, 데이터 취득 타이밍이 실질적으로 2배로 할 수 있기 때문에, 동피사체에도 강한 것으로 되고, 심한 동작을 동반하는 게임에 대해서도 알맞다. 물론, 같은 타이밍에서 판독하고, 합산치를 출력으로서 이용하여도 좋다. 또한, 도 37의 플로로 설명한 바와 같이, 피사체가 놓여지고 있는 광원 환경을 추정하는데, IR광을 결정하고, 또한 취득한 데이터로부터, 상면(또는 중간면), 하면의 어느 PD의 값을 사용하는지를 정하여도 좋다. 이들에 의해, 정밀도가 높은 검출이 가능해진다.
또한, 이 전자기기의 블록도예를 도 45에 도시한다.
도 45는, 본 기술의 한 실시 형태에 의한, 유저 정의 컨트롤러를 작성하기 위해 동적(動的) 3차원 오브젝트 매핑을 사용 가능한 컴퓨터 시스템이다, 소니(등록상표) 플레이 스테이션(등록상표) 3 엔터테인먼트 디바이스의 전체적인 시스템 아키텍처를 모식적으로 도시한다. 시스템 유닛(1860)는, 예를 들면 소니(등록상표) 플레이 스테이션(등록상표) 3 엔터테인먼트 디바이스 등의 게임기기 본체이다. 시스템 유닛(1860)에 접속 가능한 다양한 주변 기기를 구비한다. 시스템 유닛(1860)은, Cell 프로세서(1901), Rambus(등록상표) 다이내믹 랜덤 액세스 메모리(XDRAM) 유닛(1902), 전용의 비디오 랜덤 액세스 메모리(VRAM) 유닛(1908)을 갖는 Reality Synthesizer 그래픽 유닛(RSX)(1903), 및 I/O 브리지(1904)를 구비한다. 또한, 시스템 유닛(1860)은, I/O 브리지(1904)를 통하여 액세스 가능한, 디스크(1941) 및 착탈 가능한 슬롯 인 하드디스크 드라이브(HDD)(1905)로부터 판독하기 위한 블루레이(등록상표) 디스크 BD-ROM(등록상표) 광디스크 리더(1907)도 구비한다. 임의 선택으로, 시스템 유닛(1860)은, 마찬가지로 I/O 브리지(1904)를 통하여 액세스 가능한, 컴팩트 플래시(등록상표) 메모리 카드, 메모리 스틱(등록상표) 메모리 카드 등을 판독하기 위한 메모리 카드 리더(1906)도 구비한다.
또한, I/O 브리지(1904)는, 6개의 유니버설 시리얼 버스(USB) 2.0 포트(1912), 기가비트 이서넷(등록상표) 포트(1911), IEEE 802. 11b/g 무선 네트워크(Wi-Fi) 포트(1910), 및 최대 7개의 블루투스 접속에 대응 가능한 블루투스(등록상표) 무선 링크 포트(1909)에도 접속하고 있다.
동작시에, I/O 브리지(1904)는, 하나 이상의 게임 컨트롤러(1951)로부터의 데이터를 포함하는, 모든 무선, USB, 및 이서넷(등록상표)의 데이터를 처리한다. 예를 들면, 유저가 게임을 플레이 중에, I/O 브리지(1904)는 블루투스 링크를 통하여 게임 컨트롤러(1951)로부터 데이터를 수신하고, 이것을 Cell 프로세서(1901)에 전송하고, Cell 프로세서(1901)가 적절히 게임의 현재의 상태를 갱신한다.
또한, 무선, USB, 및 이서넷(등록상표)의 각 포트를 통하여, 게임 컨트롤러(1951) 외에, 다른 주변 기기(1961)도 접속하는 것이 가능해진다. 이와 같은 주변 기기(1961)에는, 예를 들면, 리모콘(1952), 키보드(1953), 마우스(1954), 소니 플레이 스테이션 포터블(등록상표) 엔터테인먼트 디바이스 등의 포터블 엔터테인먼트 디바이스(1955), EyeToy(등록상표) 비디오 카메라(1956) 등의 비디오 카메라(본 기술의 촬상 소자 적용부)(예를 들면, 도 44의 카메라(1861)), 마이크로폰 헤드 세트(1957) 등이 있다. 이 때문에, 이들의 주변 기기는, 원칙적으로 시스템 유닛(1860)에 무선으로 접속될 수 있다. 예를 들면, 포터블 엔터테인먼트 디바이스(1955)는 Wi-Fi 애드 혹 접속을 통해 하여, 마이크로폰 헤드 세트(1957)는 블루투스 링크를 통하여 통신할 수 있다.
이러한 인터페이스를 제공함에 의해, 플레이 스테이션 3 디바이스는, 디지털 비디오 레코더(DVR), 세트 톱 박스, 디지털 카메라, 포터블 미디어 플레이어, VoIP 전화, 휴대전화, 프린터, 및 스캐너 등의 다른 주변 기기와 경우에 따라 호환될 수 있다.
또한, USB 포트(1912)를 통하여 구식 메모리 카드 리더(1931)를 시스템 유닛에 접속할 수 있고, 플레이 스테이션(등록상표) 디바이스 또는 플레이 스테이션 2(등록상표)에서 사용되고 있던 타입의 메모리 카드의 판독이 가능해진다.
본 실시 형태에서는, 게임 컨트롤러(1951)는, 블루투스 링크를 통하여 시스템 유닛(1860)과 무선 통신하도록 동작 가능하다. 그러나, 그 대신에, 게임 컨트롤러(1951)가, USB 포트에 접속되어도 좋고, 이에 의해, 게임 컨트롤러(1951)의 배터리에 충전하기 위한 전력도 공급한다. 게임 컨트롤러는, 하나 이상의 아날로그 조이 스틱 및 종래의 제어 버튼을 갖는 외에, 각 축(軸)의 병진 운동 및 회전에 대응하는 6자유도의 이동을 감지한다. 따라서 종래의 버튼 또는 조이 스틱 커맨드 외에, 또는 이들 대신에, 게임 컨트롤러의 유저가 행한 제스처 및 이동이, 게임에의 입력으로서 변환될 수 있다. 임의 선택으로, 플레이 스테이션 포터블 디바이스 등의 다른 무선 대응의 주변 기기를 컨트롤러로서 사용할 수 있다. 플레이 스테이션 포터블 디바이스의 경우, 추가의 게임 정보 또는 제어 정보(예를 들면 제어 명령 또는 라이브의 수)가, 해당 디바이스의 화면에 제시될 수 있다. 다른 대체적 또는 보조적인 제어 장치가 사용되어도 좋고, 이것에는, 댄스 매트(도시 생략), 라이트 건(도시 생략), 핸들 및 페달(도시 생략), 또는, 즉답 퀴즈 게임을 위한 하나 또는 복수의 대형의 버튼(이것도 도시 없음) 등의 특별주문품의 컨트롤러 등이 있다.
또한, 리모콘(1952)도, 블루투스 링크를 통하여 시스템 유닛(1860)과 무선 통신하도록 동작 가능하다. 리모콘(1952)는, 블루레이 디스크 BDROM 리더(1907)의 조작, 및 디스크의 내용의 열람을 위해 적합한 제어를 구비한다.
블루레이 디스크 BD-ROM 리더(1907)는, 종래의 기록필 CD, 기록 가능 CD, 및 이른바 슈퍼 오디오 CD 외에, 플레이 스테이션 디바이스 및 플레이 스테이션 2 디바이스와 호환의 CD-ROM을 판독하도록 동작 가능하다. 또한, 리더(1907)는, 종래의 기록필 DVD 및 기록 가능 DVD 외에, 플레이 스테이션 2 디바이스 및 플레이 스테이션 3 디바이스와 호환의 DVD-ROM을 판독하도록 동작 가능하다. 또한, 리더(1907)는, 종래의 기록필 블루레이 디스크 및 기록 가능 블루레이 디스크 외에, 플레이 스테이션 3 디바이스와 호환의 BD-ROM을 판독하도록 동작 가능하다.
시스템 유닛(1860)는, Reality Synthesizer 그래픽 유닛(1903)을 통하여, 플레이 스테이션 3 디바이스에 의해 생성 또는 디코드된 음성 및 비디오를, 음성 커넥터 및 비디오 커넥터 경유로, 디스플레이(1921) 및 하나 이상의 스피커(1922)를 구비한 표시 및 음성 출력 장치(1862)(모니터 또는 텔레비젼 수상기 등)에 제공하도록 동작 가능하다. 음성 커넥터는, 종래의 아날로그 출력 및 디지털 출력을 구비하는 한편, 비디오 커넥터는, 컴포넌트 비디오, S-비디오, 컴포넌트 비디오, 및 하나 이상의 고품위 멀티미디어 인터페이스(HDMI(등록상표))의 출력 등을 여러가지 구비할 수 있다. 따라서 비디오 출력은, PAL 또는 NTSC, 또는 720p, 1080i 또는 1080p의 고해상도 등의 포맷이라도 좋다.
음성 처리(생성, 디코드 등)는 Cell 프로세서(1901)에 의해 실행된다. 플레이 스테이션 3 디바이스의 오퍼레이팅 시스템은, 돌비(등록상표) 5.1 서라운드 사운드, 돌비(등록상표) 시어터 서라운드(DTS), 및 블루레이 디스크로부터의 7.1 서라운드 사운드의 디코드에 대응하고 있다.
본 실시 형태에서는, 비디오 카메라(1956)는, 하나의 촬상 소자(본 기술), LED 표시기, 및 하드웨어 베이스의 리얼타임 데이터 압축 및 인코드 장치를 구비하고, 압축 비디오 데이터가, 시스템 유닛(1860)에 의한 디코드를 위해, 인트라 화상 베이스의 MPEG(motion picture expert group) 표준 등의 적절한 포맷으로 송신되게 된다. 카메라의 LED 표시기는, 예를 들면 불리한 조명 조건을 나타내는 적절한 제어 데이터를 시스템 유닛(1860)으로부터 수취하면, 발광하도록 배치되어 있다. 비디오 카메라(1956)의 실시 형태는, USB, 블루투스 또는 Wi-Fi의 통신 포트를 통하여, 시스템 유닛(1860)에 다양한 방법으로 접속할 수 있다.
비디오 카메라의 실시 형태는, 하나 이상의 관련되는 마이크로폰을 구비하고 있고, 음성 데이터를 송신할 수 있다. 비디오 카메라의 실시 형태에서는, 촬상 소자(본 기술)는, 고해상도의 비디오 캡처에 적합한 분해 성능을 구비할 수 있다. 사용시에, 비디오 카메라에 의해 캡처된 화상이, 예를 들면, 게임 내에 받아들여지든지, 또는 게임의 제어 입력으로서 해석될 수 있다.
이 블록도에서는 표시 디바이스(1921)와 시스템 유닛(1860) 등을 개별의 디바이스로 표기하고 있지만, 이러한 기능의 일부, 또는 전부가 표시 디바이스 내에 조립되어 있어도 좋고, 그 때, 크기도 휴대 가능한 사이즈의 휴대 단말이라도 좋다.
이상에 설명한 바와 같은 본 기술을 이용함으로써, 1화소로 복수의 분광을 갖는 포토 다이오드를 얻을 수 있고, 출력으로서 복수의 색성분을 갖는 출력을 얻을 수 있다. 또한, 적층 구조를 2층화뿐만 아니라 3층 이상으로 할 수도 있기 때문에, 적외광의 수광에 대해서도 효과가 크다. 또한, 이면 조사형 이미지 센서의 프로세스를 베이스로 하고 있기 때문에, 온 칩 렌즈측의 포토 다이오드(상면)는 고감도이고, 게다가 배선층만의 막두께밖에 포토 다이오드가 떨어져 있지 않기 때문, 하면 포토 다이오드도 고감도로 하는 것이 가능하다.
또한, 포토 다이오드 사이에 임의의 물질을 형성하는 것도 용이하고, 예를 들면 주변 배선부보다도 굴절율이 높은 물질을 형성하면, 도파로로서의 역할을 다하고, 하면 포토 다이오드의 고감도화를 실현할 수 있다. 그 한편으로 파장 성분이나 입사광량을 제한하고 싶은 경우는, 특정 파장, 또는 모든 파장을 흡수, 반사하는 막을 형성하면 좋다. 이렇게 함으로써, 하면 포토 다이오드의 분광 특성을 제어하는 것이 가능해진다. 물론, 포토 다이오드 위치를 조정함으로써 분광 형상을 제어하여도 좋다. 이러한 제어성의 향상은, 하기 3에 기술하는 개별 판독일 때에 활용할 수 있다. 또한, 상면과 하면을 가산하여 고감도 모드로서 이용하는 것도 가능하고, 그 전환에 의해, 하나의 전자기기로 다양한 조작이 가능해진다.
또한, 상면과 하면 포토 다이오드, 및 그 배선층이나 트랜지스터는, 이 2개가 접합될 때까지 개별적으로 제작할 수 있기 때문에, 각각에 최적화된 프로세스를 적용할 수 있도록 된다. 또한, 개별 구동도 용이하고, 상면과 하면의 포토 다이오드로부터 개별적으로 신호를 취출할 수 있고, 개별적으로 셔터 타이밍이나, 전하 축적시간을 변화시키는 것도 가능하다. 이에 의해, 색 재현성의 향상, HDR, 광원 추정 정밀도 향상, 거리 정보 취득 정밀도 향상, 헤모글로빈 등의 해석에 의한 건강 관리, 병리진단 등이, 각각 고해상도인 채로 실현할 수 있다. 이러한 기술은, 카메라 모듈, 카메라, 스마트폰 용 카메라, 내시경, 캡슐 내시경 등의 촬상 소자를 탑재한 전자기기, 의료 기기에 조립함으로써, 각각의 기기의 소형화, 또는 고정밀화, 또는 그 양쪽을 실현할 수 있다.
또한, 지금까지 기술한 효과에 더하여, 지금까지의 상면PD만으로 신호를 내는 경우에도 메리트가 있다. 도 46의 A에 도시한 바와 같이, 종래의 이면 조사형 이미지 센서에서는, 포토 다이오드를 투과한 광이 배선층에서, 그 광이 반사함으로써, 인접하는 포토 다이오드에 혼색하는 일이 있다. 본 기술을 적용함으로써, 도 46의 B에 도시되는 바와 같이, 광을 보다 하층까지 유도할 수 있고, 상면의 포토 다이오드에 반사하는 광이 입사하는 것을 저감하는 것이 가능해진다. 즉, 하면 포토 다이오드를 구동시키지 않는 경우에도, 이러한 2차적인 효과를 얻을 수 있다.
이상에 설명한 각 장치는, 각각, 상술한 이외의 구성을 포함하도록 하여도 물론 좋다. 또한, 하나의 장치로서만이 아니고, 복수의 장치로 이루어지는 시스템으로서 구성되도록 하여도 좋다.
상술한 일련의 처리를 소프트웨어에 의해 실행시키는 경우에는, 그 소프트웨어를 구성하는 프로그램이, 네트워크나 기록 매체로부터 인스톨된다.
이 기록 매체는, 예를 들면, 장치 본체와는 별도로, 유저에게 프로그램을 송신하기 위해 배포되는, 프로그램이 기록되어 있는 리무버블 미디어에 의해 구성된다. 이 리무버블 미디어에는, 자기 디스크(플렉시블 디스크를 포함한다)나 광디스크(CD-ROM이나 DVD를 포함한다)가 포함된다. 또한, 광자기 디스크(MD(Mini Disc)를 포함한다)나 반도체 메모리 등도 포함된다. 또한, 상술한 기록 매체는, 이와 같은 리무버블 미디어뿐만 아니라, 장치 본체에 미리 조립된 상태로 유저에게 송신되는, 프로그램이 기록되어 있는 제어부의 ROM이나, 기억부에 포함되는 하드디스크 등에 의해 구성되도록 하여도 좋다.
또한, 컴퓨터가 실행하는 프로그램은, 본 명세서에서 설명하는 순서에 따라 시계열로 처리가 행하여지는 프로그램이라도 좋고, 병렬로, 또는 호출이 행하여진 때 등의 필요한 타이밍에서 처리가 행하여지는 프로그램이라도 좋다.
또한, 본 명세서에서, 기록 매체에 기록되는 프로그램을 기술하는 스탭은, 기재된 순서에 따라 시계열적으로 행하여지는 처리는 물론, 반드시 시계열적으로 처리되지 않더라도, 병렬적 또는 개별적으로 실행되는 처리도 포함하는 것이다.
또한, 본 명세서에서, 시스템이란, 복수의 디바이스(장치)에 의해 구성되는 장치 전체를 나타내는 것이다.
또한, 이상에서, 하나의 장치(또는 처리부)로서 설명한 구성이, 복수의 장치(또는 처리부)로서 구성되도록 하여도 좋다. 역으로, 이상에 있어서 복수의 장치(또는 처리부)로서 설명한 구성이, 종합하여 하나의 장치(또는 처리부)로서 구성되도록 하여도 좋다. 또한, 각 장치(또는 각 처리부)의 구성에 상술한 이외의 구성이 부가되도록 하여도 물론 좋다. 또한, 시스템 전체로서의 구성이나 동작이 실질적으로 같으면, 어느 장치(또는 처리부)의 구성의 일부가 다른 장치(또는 다른 처리부)의 구성에 포함되도록 하여도 좋다. 즉, 본 개시된 실시의 형태는, 상술한 실시의 형태로 한정되는 것이 아니라, 본 개시된 요지를 일탈하지 않는 범위에서 여러가지의 변경이 가능하다.
또한, 본 기술은 이하와 같은 구성도 취할 수 있다.
(1) 입사광을 광전 변환하는 광전변환 소자가 형성되는 광전변환 소자층과,
상기 광전변환 소자층의, 상기 입사광의 입사면과는 반대의 측에 형성되는, 상기 광전변환 소자로부터 전하를 판독하기 위한 배선이 형성되는 배선층과,
상기 광전변환 소자층 및 상기 배선층에 적층되고, 다른 광전변환 소자를 갖는 지지 기판을 구비하는 촬상 소자.
(2) 상기 광전변환 소자층의 광전변환 소자 및 상기 지지 기판의 광전변환 소자는, 입사광의 서로 다른 파장역 성분을 광전 변환하는 상기 (1)에 기재된 촬상 소자.
(3) 상기 광전변환 소자층의 광전변환 소자가 가시광의 파장역 성분을 광전변환하고, 상기 지지 기판의 광전변환 소자가 근적외광의 파장역 성분을 광전 변환하는 상기 (2)에 기재된 촬상 소자.
(4) 상기 광전변환 소자층의 광전변환 소자 및 상기 지지 기판의 광전변환 소자는, 두께가 서로 다른 상기 (1) 내지 (3)의 어느 하나에 기재된 촬상 소자.
(5) 상기 광전변환 소자층의 광전변환 소자 및 상기 지지 기판의 광전변환 소자는, 입사광을 광전변환하여 축적한 전하를, 서로 동일한 타이밍에서 출력하는 상기 (1) 내지 (4)의 어느 하나에 기재된 촬상 소자.
(6) 상기 광전변환 소자층의 광전변환 소자 및 상기 지지 기판의 광전변환 소자는, 입사광을 광전변환하여 축적한 전하를, 서로 다른 타이밍에서 출력하는 상기 (1) 내지 (5)의 어느 하나에 기재된 촬상 소자.
(7) 상기 광전변환 소자층의 광전변환 소자 및 상기 지지 기판의 광전변환 소자는, 입사광을 광전변환하여 축적한 전하를 출력함에 의해, 상기 광전변환 소자층에서 얻어지는 화상과 상기 지지 기판에서 얻어지는 화상이 합성된 합성 화상을 출력하는 상기 (1) 내지 (6)의 어느 하나에 기재된 촬상 소자.
(8) 상기 광전변환 소자층의 광전변환 소자 및 상기 지지 기판의 광전변환 소자는, 입사광을 광전변환하여 전하를 축적하는 전하 축적시간이, 서로 다른 상기 (1) 내지 (7)의 어느 하나에 기재된 촬상 소자.
(9) 상기 배선층의 상기 배선은, 상기 배선층의 일방의 측부터 타방의 측에 투과하는 입사광의 광로가 확보되도록 배치되는 상기 (1) 내지 (8)의 어느 하나에 기재된 촬상 소자.
(10) 상기 배선층의 상기 광로에, 주위보다도 광의 굴절율의 큰 소재로 이루어지는 도파로가 형성되는 상기 (9)에 기재된 촬상 소자.
(11) (상기 입사광이 입사되는 측의 상기 촬상 기능을 갖는 구성의) 상기 배선층의 상기 광로에, 광흡수체가 형성되는 상기 (9) 또는 (10)에 기재된 촬상 소자.
(12) 상기 지지 기판은, 상기 지지 기판의 광전변환 소자의, 상기 입사광의 입사면과는 반대의 측에 형성되는, 상기 지지 기판의 광전변환 소자로부터 전하를 판독하기 위한 배선을 또한 가지며,
상기 배선층의 배선의 외부 단자와, 상기 지지 기판의 배선의 외부 단자가 관통 비아에 의해 서로 접속되는 상기 (1) 내지 (11)의 어느 하나에 기재된 촬상 소자.
(13) 상기 광전변환 소자층의 광전변환 소자로부터 전하가 판독되고, 상기 광전변환 소자의 광전변환 소자의 전하가 소정의 임계치를 초과한 경우, 상기 지지 기판의 광전변환 소자로부터 전하가 판독되는 상기 (1) 내지 (12)의 어느 하나에 기재된 촬상 소자.
(14) 상기 광전변환 소자가 유기 광전변환막을 갖는 상기 (1) 내지 (13)의 어느 하나에 기재된 촬상 소자.
(15) 백색 컬러 필터를 또한 구비하고, 상기 광전변환 소자층의 광전변환 소자에서, 상기 백색 컬러 필터를 투과한 상기 입사광의 백색 성분을 광전변환하고, 상기 지지 기판의 광전변환 소자에서, 상기 입사광의 다른 색성분을 광전 변환하는 상기 (1) 내지 (14)의 어느 하나에 기재된 촬상 소자.
(16) 상기 광전변환 소자에서 광전변환된 적외광을 이용하여, 대상물까지의 거리 정보를 구하는 상기 (1) 내지 (15)의 어느 하나에 기재된 촬상 소자.
(17) 상기 광전변환 소자층의 광전변환 소자 및 상기 지지 기판의 광전변환 소자에서 광전변환된 상기 입사광의 데이터를, 개별적으로 출력하는지, 합산하여 출력하는지를 제어하는 상기 (1) 내지 (16)의 어느 하나에 기재된 촬상 소자.
(18) 상기 지지 기판은, 상기 지지 기판의 광전변환 소자가 형성되는 광전변환 소자층과,
상기 지지 기판의 광전변환 소자층의, 상기 입사광의 입사면과는 반대의 측에 형성되는, 상기 지지 기판의 광전변환 소자로부터 전하를 판독하기 위한 배선이 형성되는 배선층과,
상기 지지 기판의 광전변환 소자층 및 상기 지지 기판의 배선층에 적층되고, 또 다른 광전변환 소자를 갖는 지지 기판을 갖는 상기 (1) 내지 (17)의 어느 하나에 기재된 촬상 소자.
(19) 입사광을 광전 변환하는 광전변환 소자가 형성되는 광전변환 소자층과,
상기 광전변환 소자층의, 상기 입사광의 입사면과는 반대의 측에 형성되는, 상기 광전변환 소자로부터 전하를 판독하기 위한 배선이 형성되는 배선층과,
상기 광전변환 소자층 및 상기 배선층에 적층되고, 다른 광전변환 소자를 갖는 지지 기판을 구비하고, 피사체를 촬상하는 촬상 소자와,
상기 촬상 소자의 광전변환 소자에서 얻어진 신호를 이용하여 정보 처리를 행하는 정보 처리부를 구비하는 전자기기.
(20) 입사광을 광전 변환하는 광전변환 소자가 형성되는 광전변환 소자층과,
상기 광전변환 소자층의, 상기 입사광의 입사면과는 반대의 측에 형성되는, 상기 광전변환 소자로부터 전하를 판독하기 위한 배선이 형성되는 배선층과,
상기 광전변환 소자층 및 상기 배선층에 적층되고, 다른 광전변환 소자를 갖는 지지 기판을 구비하는 촬상 소자와,
상기 촬상 소자의 광전변환 소자에서 얻어진 복수의 파장대의 신호를 이용하여, 해석을 행하는 신호 처리부를 구비하는 정보 처리 장치.
100 : CMOS 이미지 센서 111 : 집광 렌즈
112 : 컬러 필터 113 : 절연막
114 : 반도체 기판 115 : 포토 다이오드
116 : 배선층 117 : 배선
118 : 배선층간막 119 : 패시베이션막
120 : 배선층 121 : 배선
122 : 배선층간막 123 : 반도체 기판
124 : 포토 다이오드 125 : 지지 기판
131 : TSV 200 : 제조 장치
201 : 제어부 202 : 이면 조사형 이미지 센서 제조부
203 : 표면 조사형 이미지 센서 제조부
204 : 조립부 251 : 도파로
351 : 포토 다이오드 360 : 반도체 기판
361 : 포토 다이오드 400 : CMOS 이미지 센서
411 : 반도체 기판 412 : 포토 다이오드
413 : 배선층 600 : 촬상 장치
1000 : CMOS 이미지 센서 1002 : 지지 기판
1021 : 포토 다이오드 1031 : 포토 다이오드
1200 : 제조 장치 1300 : 제조 장치
1400 : CMOS 이미지 센서 1600 : 촬상 장치
1700 : 촬상 장치

Claims (20)

  1. 입사광을 광전 변환하는 광전변환 소자가 형성되는 광전변환 소자층과,
    상기 광전변환 소자층의, 상기 입사광의 입사면과는 반대의 측에 형성되는, 상기 광전변환 소자로부터 전하를 판독하기 위한 배선이 형성되는 배선층과,
    상기 광전변환 소자층 및 상기 배선층에 적층되고, 다른 광전변환 소자를 갖는 지지 기판을 구비하는 것을 특징으로 하는 촬상 소자.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 광전변환 소자층의 광전변환 소자 및 상기 지지 기판의 광전변환 소자는, 입사광의 서로 다른 파장역 성분을 광전 변환하는 것을 특징으로 하는 촬상 소자.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 광전변환 소자층의 광전변환 소자가 가시광의 파장역 성분을 광전변환하고, 상기 지지 기판의 광전변환 소자가 근적외광의 파장역 성분을 광전 변환하는 것을 특징으로 하는 촬상 소자.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 광전변환 소자층의 광전변환 소자 및 상기 지지 기판의 광전변환 소자는, 두께가 서로 다른 것을 특징으로 하는 촬상 소자.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 광전변환 소자층의 광전변환 소자 및 상기 지지 기판의 광전변환 소자는, 입사광을 광전변환하여 축적한 전하를, 서로 동일한 타이밍에서 출력하는 것을 특징으로 하는 촬상 소자.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 광전변환 소자층의 광전변환 소자 및 상기 지지 기판의 광전변환 소자는, 입사광을 광전변환하여 축적한 전하를, 서로 다른 타이밍에서 출력하는 것을 특징으로 하는 촬상 소자.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 광전변환 소자층의 광전변환 소자 및 상기 지지 기판의 광전변환 소자는, 입사광을 광전변환하여 축적한 전하를 출력함에 의해, 상기 광전변환 소자층에서 얻어지는 화상과 상기 지지 기판에서 얻어지는 화상이 합성된 합성 화상을 출력하는 것을 특징으로 하는 촬상 소자.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 광전변환 소자층의 광전변환 소자 및 상기 지지 기판의 광전변환 소자는, 입사광을 광전변환하여 전하를 축적하는 전하 축적시간이 서로 다른 것을 특징으로 하는 촬상 소자.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 배선층의 상기 배선은, 상기 배선층의 일방의 측부터 타방의 측에 투과하는 입사광의 광로가 확보되도록 배치되는 것을 특징으로 하는 촬상 소자.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 배선층의 상기 광로에, 주위보다도 광의 굴절율의 큰 소재로 이루어지는 도파로가 형성되는 것을 특징으로 하는 촬상 소자.
  11. 제 9항에 있어서,
    상기 배선층의 상기 광로에 광흡수체가 형성되는 것을 특징으로 하는 촬상 소자.
  12. 제 1항에 있어서,
    상기 지지 기판은, 상기 지지 기판의 광전변환 소자의, 상기 입사광의 입사면과는 반대의 측에 형성되는, 상기 지지 기판의 광전변환 소자로부터 전하를 판독하기 위한 배선을 또한 가지며,
    상기 배선층의 배선의 외부 단자와, 상기 지지 기판의 배선의 외부 단자가 관통 비아에 의해 서로 접속되는 것을 특징으로 하는 촬상 소자.
  13. 제 1항에 있어서,
    상기 광전변환 소자층의 광전변환 소자로부터 전하가 판독되고, 상기 광전변환 소자의 광전변환 소자의 전하가 소정의 임계치를 초과한 경우, 상기 지지 기판의 광전변환 소자로부터 전하가 판독되는 것을 특징으로 하는 촬상 소자.
  14. 제 1항에 있어서,
    상기 광전변환 소자가 유기 광전변환막을 갖는 것을 특징으로 하는 촬상 소자.
  15. 제 1항에 있어서,
    백색 컬러 필터를 또한 구비하고,
    상기 광전변환 소자층의 광전변환 소자에서, 상기 백색 컬러 필터를 투과한 상기 입사광의 백색 성분을 광전변환하고, 상기 지지 기판의 광전변환 소자에서, 상기 입사광의 다른 색성분을 광전 변환하는 것을 특징으로 하는 촬상 소자.
  16. 제 1항에 있어서,
    상기 광전변환 소자에서 광전변환된 적외광을 이용하여, 대상물까지의 거리 정보를 구하는 것을 특징으로 하는 촬상 소자.
  17. 제 1항에 있어서,
    상기 광전변환 소자층의 광전변환 소자 및 상기 지지 기판의 광전변환 소자에서 광전변환된 상기 입사광의 데이터를, 개별적으로 출력하는지, 합산하여 출력하는지를 제어하는 것을 특징으로 하는 촬상 소자.
  18. 제 1항에 있어서,
    상기 지지 기판은,
    상기 지지 기판의 광전변환 소자가 형성되는 광전변환 소자층과,
    상기 지지 기판의 광전변환 소자층의, 상기 입사광의 입사면과는 반대의 측에 형성되는, 상기 지지 기판의 광전변환 소자로부터 전하를 판독하기 위한 배선이 형성되는 배선층과,
    상기 지지 기판의 광전변환 소자층 및 상기 지지 기판의 배선층에 적층되고, 또 다른 광전변환 소자를 갖는 지지 기판을 갖는 것을 특징으로 하는 촬상 소자.
  19. 입사광을 광전 변환하는 광전변환 소자가 형성되는 광전변환 소자층과,
    상기 광전변환 소자층의, 상기 입사광의 입사면과는 반대의 측에 형성되는, 상기 광전변환 소자로부터 전하를 판독하기 위한 배선이 형성되는 배선층과,
    상기 광전변환 소자층 및 상기 배선층에 적층되고, 다른 광전변환 소자를 갖는 지지 기판을 구비하고, 피사체를 촬상하는 촬상 소자와,
    상기 촬상 소자의 광전변환 소자에서 얻어진 신호를 이용하여 정보 처리를 행하는 정보 처리부를 구비하는 것을 특징으로 하는 전자기기.
  20. 입사광을 광전 변환하는 광전변환 소자가 형성되는 광전변환 소자층과,
    상기 광전변환 소자층의, 상기 입사광의 입사면과는 반대의 측에 형성되는, 상기 광전변환 소자로부터 전하를 판독하기 위한 배선이 형성되는 배선층과,
    상기 광전변환 소자층 및 상기 배선층에 적층되고, 다른 광전변환 소자를 갖는 지지 기판을 구비하는 촬상 소자와,
    상기 촬상 소자의 광전변환 소자에서 얻어진 복수의 파장대의 신호를 이용하여, 해석을 행하는 신호 처리부를 구비하는 것을 특징으로 하는 정보 처리 장치.
KR1020157000241A 2012-07-24 2013-07-12 촬상 소자, 전자기기 및 정보 처리 장치 KR102156949B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012163678A JP2013070030A (ja) 2011-09-06 2012-07-24 撮像素子、電子機器、並びに、情報処理装置
JPJP-P-2012-163678 2012-07-24
PCT/JP2013/069110 WO2014017314A1 (ja) 2012-07-24 2013-07-12 撮像素子、電子機器、並びに、情報処理装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20150037810A true KR20150037810A (ko) 2015-04-08
KR102156949B1 KR102156949B1 (ko) 2020-09-16

Family

ID=49997738

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020157000241A KR102156949B1 (ko) 2012-07-24 2013-07-12 촬상 소자, 전자기기 및 정보 처리 장치

Country Status (7)

Country Link
US (3) US9577012B2 (ko)
EP (2) EP2879181B1 (ko)
JP (1) JP2013070030A (ko)
KR (1) KR102156949B1 (ko)
CN (1) CN104541372B (ko)
TW (1) TWI641120B (ko)
WO (1) WO2014017314A1 (ko)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10319764B2 (en) 2015-06-18 2019-06-11 Sony Corporation Image sensor and electronic device
KR20200036685A (ko) * 2018-09-27 2020-04-07 타이완 세미콘덕터 매뉴팩쳐링 컴퍼니 리미티드 적층형 센서를 위한 대역 통과 필터
US11398522B2 (en) 2016-11-14 2022-07-26 Sony Semiconductor Solutions Corporation Solid-state imaging device, manufacturing method thereof, and electronic device
US12041800B2 (en) 2019-11-22 2024-07-16 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Imaging device and electronic device

Families Citing this family (122)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8498695B2 (en) 2006-12-22 2013-07-30 Novadaq Technologies Inc. Imaging system with a single color image sensor for simultaneous fluorescence and color video endoscopy
MX2010010292A (es) 2008-03-18 2011-01-25 Novadaq Technologies Inc Sistema de formacion de imagenes para la reflectancia combinada de color completo y formacion de imagenes cercanas al infrarrojo.
JP6076093B2 (ja) * 2013-01-08 2017-02-08 オリンパス株式会社 撮像装置
JP2014232988A (ja) * 2013-05-29 2014-12-11 株式会社ニコン 撮像装置
JP6136669B2 (ja) * 2013-07-08 2017-05-31 株式会社ニコン 撮像装置
JP6368993B2 (ja) 2013-07-24 2018-08-08 株式会社ニコン 撮像装置
JP6245942B2 (ja) * 2013-10-31 2017-12-13 オリンパス株式会社 撮像素子
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
JP6161522B2 (ja) * 2013-11-20 2017-07-12 オリンパス株式会社 撮像素子
JP6196911B2 (ja) * 2014-02-05 2017-09-13 オリンパス株式会社 固体撮像装置および撮像装置
JP2015192015A (ja) * 2014-03-28 2015-11-02 オリンパス株式会社 固体撮像装置
JP2015195235A (ja) * 2014-03-31 2015-11-05 ソニー株式会社 固体撮像素子、電子機器、および撮像方法
JP6218687B2 (ja) * 2014-07-17 2017-10-25 オリンパス株式会社 固体撮像装置および撮像装置
JP6527868B2 (ja) * 2014-07-22 2019-06-05 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 固体撮像素子および電子機器
KR102346956B1 (ko) * 2014-08-01 2022-01-03 삼성전자주식회사 이미지 센서 및 이를 포함하는 전자 장치
JP6469996B2 (ja) * 2014-09-09 2019-02-13 オリンパス株式会社 撮像素子および内視鏡装置
WO2016056396A1 (ja) * 2014-10-06 2016-04-14 ソニー株式会社 固体撮像装置、及び、電子機器
TWI556664B (zh) * 2014-11-24 2016-11-01 To achieve a wireless interaction between an electronic device and an initiator
US9508681B2 (en) * 2014-12-22 2016-11-29 Google Inc. Stacked semiconductor chip RGBZ sensor
WO2016103365A1 (ja) * 2014-12-24 2016-06-30 オリンパス株式会社 固体撮像装置および撮像装置
US10658408B2 (en) 2015-01-13 2020-05-19 Sony Semiconductor Solutions Corporation Solid-state imaging device, manufacturing method thereof, and electronic apparatus
WO2016117049A1 (ja) * 2015-01-21 2016-07-28 オリンパス株式会社 内視鏡装置
KR102682983B1 (ko) * 2015-03-09 2024-07-09 소니 세미컨덕터 솔루션즈 가부시키가이샤 촬상 소자 및 그 제조 방법 및 전자 기기
WO2016159032A1 (ja) * 2015-03-30 2016-10-06 株式会社ニコン 撮像素子および撮像装置
WO2016167044A1 (ja) * 2015-04-14 2016-10-20 ソニー株式会社 固体撮像装置、撮像システムおよび距離計測方法
JP6545016B2 (ja) * 2015-06-25 2019-07-17 三重富士通セミコンダクター株式会社 固体撮像装置および遮光方法
US10335572B1 (en) * 2015-07-17 2019-07-02 Naveen Kumar Systems and methods for computer assisted operation
TWI694604B (zh) 2015-07-23 2020-05-21 光澄科技股份有限公司 光偵測器
US10707260B2 (en) 2015-08-04 2020-07-07 Artilux, Inc. Circuit for operating a multi-gate VIS/IR photodiode
US10761599B2 (en) 2015-08-04 2020-09-01 Artilux, Inc. Eye gesture tracking
US10861888B2 (en) 2015-08-04 2020-12-08 Artilux, Inc. Silicon germanium imager with photodiode in trench
CN108028258B (zh) 2015-08-04 2022-06-21 光程研创股份有限公司 锗硅感光设备
EP3783656B1 (en) 2015-08-27 2023-08-23 Artilux Inc. Wide spectrum optical sensor
JPWO2017068713A1 (ja) * 2015-10-23 2018-08-16 オリンパス株式会社 固体撮像装置および撮像装置
US10254389B2 (en) 2015-11-06 2019-04-09 Artilux Corporation High-speed light sensing apparatus
US10741598B2 (en) 2015-11-06 2020-08-11 Atrilux, Inc. High-speed light sensing apparatus II
US10418407B2 (en) 2015-11-06 2019-09-17 Artilux, Inc. High-speed light sensing apparatus III
US10739443B2 (en) 2015-11-06 2020-08-11 Artilux, Inc. High-speed light sensing apparatus II
US10886309B2 (en) 2015-11-06 2021-01-05 Artilux, Inc. High-speed light sensing apparatus II
AU2016351730B2 (en) 2015-11-13 2019-07-11 Novadaq Technologies Inc. Systems and methods for illumination and imaging of a target
CN107534749B (zh) * 2015-11-30 2020-03-03 奥林巴斯株式会社 摄像元件、内窥镜以及内窥镜系统
JP2017112169A (ja) * 2015-12-15 2017-06-22 ソニー株式会社 イメージセンサ、撮像システム及びイメージセンサの製造方法
US9786705B2 (en) 2015-12-21 2017-10-10 Qualcomm Incorporated Solid state image sensor with extended spectral response
US10546898B2 (en) 2015-12-24 2020-01-28 Sony Corporation Imaging apparatus and electronic device
CA3009419A1 (en) 2016-01-26 2017-08-03 Novadaq Technologies ULC Configurable platform
US9716868B1 (en) * 2016-03-03 2017-07-25 Omnivision Technologies, Inc. Color filter including diamond-shaped pixels
USD916294S1 (en) 2016-04-28 2021-04-13 Stryker European Operations Limited Illumination and imaging device
JP2017208496A (ja) * 2016-05-20 2017-11-24 ソニー株式会社 固体撮像装置、及び、電子機器
CN107736020B (zh) * 2016-05-23 2019-03-26 奥林巴斯株式会社 摄像装置、图像处理装置、图像处理方法和图像处理程序
CN113727000A (zh) * 2016-05-27 2021-11-30 松下知识产权经营株式会社 摄像系统
CA3027592A1 (en) 2016-06-14 2017-12-21 John Josef Paul FENGLER Methods and systems for adaptive imaging for low light signal enhancement in medical visualization
CN106201983B (zh) * 2016-07-15 2019-04-23 浪潮(北京)电子信息产业有限公司 一种计算机系统
KR102549621B1 (ko) 2016-09-02 2023-06-28 삼성전자주식회사 반도체 장치
KR102481859B1 (ko) 2016-11-03 2022-12-26 엠쥐아이 테크 컴퍼니 엘티디. 생물학적 또는 화학적 분석을 위한 바이오센서들 및 이를 제조하는 방법
JP7007088B2 (ja) * 2016-12-07 2022-01-24 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 受光素子、撮像素子および電子機器
KR20180077393A (ko) * 2016-12-28 2018-07-09 삼성전자주식회사 광센서
JP6953023B2 (ja) * 2017-01-10 2021-10-27 国立大学法人北海道大学 電子回路及びイメージング回路並びに検出／受光方法
US11140305B2 (en) 2017-02-10 2021-10-05 Stryker European Operations Limited Open-field handheld fluorescence imaging systems and methods
WO2018154644A1 (ja) * 2017-02-22 2018-08-30 オリンパス株式会社 固体撮像装置、蛍光観察内視鏡装置、および固体撮像装置の製造方法
JP7071055B2 (ja) * 2017-02-24 2022-05-18 キヤノン株式会社 撮像素子および撮像装置
JP6792486B2 (ja) * 2017-02-27 2020-11-25 日本放送協会 撮像素子及び撮像装置
KR102380819B1 (ko) * 2017-04-12 2022-03-31 삼성전자주식회사 이미지 센서
JP6399146B2 (ja) * 2017-04-27 2018-10-03 株式会社ニコン 撮像装置
JP2018190766A (ja) * 2017-04-28 2018-11-29 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 半導体デバイス、製造方法、撮像素子、および電子機器
US12009379B2 (en) * 2017-05-01 2024-06-11 Visera Technologies Company Limited Image sensor
JP6945791B2 (ja) * 2017-06-07 2021-10-06 株式会社ニコン 撮像素子および撮像装置
JP6583350B2 (ja) * 2017-06-07 2019-10-02 株式会社ニコン 撮像装置および撮像素子
CN107170768B (zh) * 2017-06-13 2024-07-30 江苏二十六度节能科技有限公司 多光谱摄像装置以及多光谱摄像系统
JP6920110B2 (ja) * 2017-06-13 2021-08-18 ルネサスエレクトロニクス株式会社 固体撮像素子およびその製造方法
CN107195650B (zh) * 2017-06-13 2024-05-03 江苏城讯成联网络科技有限公司 多光谱摄像装置
JP7038494B2 (ja) * 2017-06-15 2022-03-18 ルネサスエレクトロニクス株式会社 固体撮像素子
JP6976744B2 (ja) * 2017-06-29 2021-12-08 キヤノン株式会社 撮像装置、撮像システム、および、移動体
CN111034185B (zh) * 2017-08-23 2021-07-27 索尼公司 影像处理装置、影像处理方法、程序和远程通信系统
EP3685426A4 (en) 2017-09-19 2021-06-09 MGI Tech Co., Ltd. MANUFACTURING OF SEQUENCING FLOW CELLS AT THE SLICE LEVEL
US10892296B2 (en) 2017-11-27 2021-01-12 Seoul Viosys Co., Ltd. Light emitting device having commonly connected LED sub-units
US11527519B2 (en) 2017-11-27 2022-12-13 Seoul Viosys Co., Ltd. LED unit for display and display apparatus having the same
US12100696B2 (en) 2017-11-27 2024-09-24 Seoul Viosys Co., Ltd. Light emitting diode for display and display apparatus having the same
US10892297B2 (en) 2017-11-27 2021-01-12 Seoul Viosys Co., Ltd. Light emitting diode (LED) stack for a display
US11282981B2 (en) * 2017-11-27 2022-03-22 Seoul Viosys Co., Ltd. Passivation covered light emitting unit stack
US10748881B2 (en) 2017-12-05 2020-08-18 Seoul Viosys Co., Ltd. Light emitting device with LED stack for display and display apparatus having the same
CN111712921A (zh) * 2017-12-12 2020-09-25 拉芳德利责任有限公司 用于可见光和紫外光检测的半导体光学传感器及其对应的制造过程
US10886327B2 (en) 2017-12-14 2021-01-05 Seoul Viosys Co., Ltd. Light emitting stacked structure and display device having the same
US11552057B2 (en) 2017-12-20 2023-01-10 Seoul Viosys Co., Ltd. LED unit for display and display apparatus having the same
US11522006B2 (en) 2017-12-21 2022-12-06 Seoul Viosys Co., Ltd. Light emitting stacked structure and display device having the same
US11552061B2 (en) 2017-12-22 2023-01-10 Seoul Viosys Co., Ltd. Light emitting device with LED stack for display and display apparatus having the same
US11114499B2 (en) 2018-01-02 2021-09-07 Seoul Viosys Co., Ltd. Display device having light emitting stacked structure
US10784240B2 (en) 2018-01-03 2020-09-22 Seoul Viosys Co., Ltd. Light emitting device with LED stack for display and display apparatus having the same
KR102673656B1 (ko) 2018-02-05 2024-06-07 삼성전자주식회사 이미지 센서 및 전자 장치
TWI788246B (zh) 2018-02-23 2022-12-21 美商光程研創股份有限公司 光偵測裝置
US11105928B2 (en) 2018-02-23 2021-08-31 Artilux, Inc. Light-sensing apparatus and light-sensing method thereof
CN112236686B (zh) 2018-04-08 2022-01-07 奥特逻科公司 光探测装置
US10854770B2 (en) 2018-05-07 2020-12-01 Artilux, Inc. Avalanche photo-transistor
US10969877B2 (en) 2018-05-08 2021-04-06 Artilux, Inc. Display apparatus
JP2018160936A (ja) * 2018-07-12 2018-10-11 株式会社ニコン 撮像装置
JP2020013906A (ja) * 2018-07-18 2020-01-23 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 受光素子および測距モジュール
CN112689899A (zh) * 2018-07-24 2021-04-20 洛桑联邦理工学院 多光谱图像传感器和用于制造图像传感器的方法
CN109244099A (zh) * 2018-08-31 2019-01-18 中国电子科技集团公司第四十四研究所 通过叠层提高近红外谱段效率的ccd器件及其制作方法
DE102018126421A1 (de) 2018-09-27 2020-04-02 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co. Ltd. Bandpassfilter für gestapelten sensor
KR102582669B1 (ko) 2018-10-02 2023-09-25 삼성전자주식회사 이미지 센서
WO2020105361A1 (ja) * 2018-11-19 2020-05-28 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 撮像装置及び撮像システム
JP2019086785A (ja) * 2018-12-27 2019-06-06 株式会社ニコン 撮像素子および撮像装置
FR3093376B1 (fr) 2019-03-01 2022-09-02 Isorg Capteur d'images couleur et infrarouge
CN109951660B (zh) * 2019-04-23 2021-09-03 Oppo广东移动通信有限公司 一种像素结构、cmos图像传感器、图像信号处理器和终端
JPWO2020218046A1 (ko) * 2019-04-26 2020-10-29
KR102649560B1 (ko) * 2019-05-24 2024-03-19 삼성전자주식회사 광학 무선 통신 시스템
US20200412980A1 (en) * 2019-06-28 2020-12-31 Apple Inc. Stacked Electromagnetic Radiation Sensors for Visible Image Sensing and Infrared Depth Sensing, or for Visible Image Sensing and Infrared Image Sensing
CN110691207A (zh) * 2019-09-18 2020-01-14 Oppo广东移动通信有限公司 一种图像传感器及图像处理方法、存储介质
JP2021064722A (ja) * 2019-10-16 2021-04-22 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
KR20210047483A (ko) 2019-10-22 2021-04-30 에스케이하이닉스 주식회사 복수의 촬영 모드를 지원하는 이미지 센서
CN110797366A (zh) * 2019-11-14 2020-02-14 Oppo广东移动通信有限公司 像素结构、互补金属氧化物半导体图像传感器和终端
US11515437B2 (en) * 2019-12-04 2022-11-29 Omnivision Technologies, Inc. Light sensing system and light sensor with polarizer
JP7398284B2 (ja) * 2020-01-21 2023-12-14 日本放送協会 カラー画像撮像装置
KR20210100412A (ko) 2020-02-06 2021-08-17 에스케이하이닉스 주식회사 이미지 센서
CN114930205A (zh) * 2020-02-25 2022-08-19 索尼半导体解决方案公司 多层膜和成像元件
JP2022049487A (ja) 2020-09-16 2022-03-29 ソニーグループ株式会社 固体撮像装置及び電子機器
US12027561B2 (en) * 2020-09-30 2024-07-02 Hao-Che LIU 3D image capturing system having image transducer with multiple photosensitive layers
JP2022073575A (ja) * 2020-11-02 2022-05-17 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 撮像装置及び情報処理装置
WO2022130776A1 (ja) * 2020-12-16 2022-06-23 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 光検出装置、光検出システム、電子機器および移動体
WO2023037057A1 (fr) * 2021-09-10 2023-03-16 Isorg Capteur d'images couleur et infrarouge
WO2023036481A1 (fr) * 2021-09-10 2023-03-16 Isorg Capteur d'images couleur et infrarouge
CN118575274A (zh) 2022-03-09 2024-08-30 索尼半导体解决方案公司 光检测装置、电子设备和光检测系统
CN114613795B (zh) * 2022-03-17 2024-09-06 浙大城市学院 用于红外图像传感器的新型像素结构及制作方法

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008071972A (ja) * 2006-09-14 2008-03-27 Canon Inc 撮像素子及び撮像システム
JP2008227250A (ja) * 2007-03-14 2008-09-25 Fujifilm Corp 複合型固体撮像素子
JP2010135700A (ja) * 2008-12-08 2010-06-17 Sony Corp 固体撮像装置、及び電子機器
JP2010192483A (ja) 2009-02-16 2010-09-02 Panasonic Corp 固体撮像素子及び固体撮像素子の製造方法
JP2011199798A (ja) * 2010-03-24 2011-10-06 Sony Corp 物理情報取得装置、固体撮像装置、物理情報取得方法
JP2012018951A (ja) * 2010-07-06 2012-01-26 Sony Corp 固体撮像素子及びその製造方法、並びに固体撮像装置及び撮像装置
JP4907557B2 (ja) * 2006-01-25 2012-03-28 京セラ株式会社 撮像素子及びカメラモジュール
JP2012084814A (ja) * 2010-10-14 2012-04-26 Panasonic Corp 固体撮像装置、半導体装置及びカメラ
KR20120044246A (ko) * 2010-10-27 2012-05-07 소니 주식회사 고체 촬상 장치, 반도체 장치, 고체 촬상 장치의 제조 방법, 반도체 장치의 제조 방법, 및 전자 기기

Family Cites Families (35)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2932644B2 (ja) 1990-08-31 1999-08-09 株式会社島津製作所 チトクロムオキシダーゼの測定方法及び測定装置
US6906793B2 (en) 2000-12-11 2005-06-14 Canesta, Inc. Methods and devices for charge management for three-dimensional sensing
US7329895B2 (en) * 2002-02-22 2008-02-12 Honeywell International Inc. Dual wavelength detector
JP3867785B2 (ja) * 2002-10-15 2007-01-10 セイコーエプソン株式会社 光モジュール
JP2004221506A (ja) * 2002-11-22 2004-08-05 Sony Corp 固体撮像素子及びその製造方法
CN1661806A (zh) * 2004-02-24 2005-08-31 三洋电机株式会社 固体摄像元件和固体摄像元件的制造方法
US7570292B2 (en) * 2004-03-19 2009-08-04 Fujifilm Corporation Photoelectric conversion film, photoelectric conversion element, imaging element, method of applying electric field thereto and electric field-applied element
CN100536151C (zh) * 2005-03-11 2009-09-02 富士通微电子株式会社 具有嵌入式光电二极管区域的图像传感器及其制造方法
US20070218579A1 (en) * 2006-03-17 2007-09-20 Sharp Laboratories Of America, Inc. Wide output swing CMOS imager
JP4649390B2 (ja) 2006-09-20 2011-03-09 富士フイルム株式会社 裏面照射型撮像素子の製造方法
JP4814129B2 (ja) 2007-03-14 2011-11-16 日本特殊陶業株式会社 部品内蔵配線基板、配線基板内蔵用部品
TWI433052B (zh) 2007-04-02 2014-04-01 Primesense Ltd 使用投影圖案之深度製圖
US8542907B2 (en) 2007-12-17 2013-09-24 Sony Computer Entertainment America Llc Dynamic three-dimensional object mapping for user-defined control device
US7888763B2 (en) 2008-02-08 2011-02-15 Omnivision Technologies, Inc. Backside illuminated imaging sensor with improved infrared sensitivity
US7893468B2 (en) 2008-05-30 2011-02-22 International Business Machines Corporation Optical sensor including stacked photodiodes
JP5446484B2 (ja) 2008-07-10 2014-03-19 ソニー株式会社 固体撮像装置とその製造方法および撮像装置
US8471939B2 (en) * 2008-08-01 2013-06-25 Omnivision Technologies, Inc. Image sensor having multiple sensing layers
JP2010050369A (ja) * 2008-08-25 2010-03-04 Sanyo Electric Co Ltd 半導体装置及びその製造方法
US8054355B2 (en) * 2008-10-16 2011-11-08 Omnivision Technologies, Inc. Image sensor having multiple sensing layers
JP5428451B2 (ja) 2009-03-30 2014-02-26 ソニー株式会社 固体撮像装置とその製造方法および撮像装置
JP5353200B2 (ja) * 2008-11-20 2013-11-27 ソニー株式会社 固体撮像装置および撮像装置
JP5311389B2 (ja) 2009-01-09 2013-10-09 公立大学法人秋田県立大学 視覚障害者用歩行支援装置及び視覚障害者用歩行支援システム
JP2010182765A (ja) * 2009-02-04 2010-08-19 Sony Corp 固体撮像装置および電子機器
JP5402092B2 (ja) * 2009-03-04 2014-01-29 ソニー株式会社 固体撮像装置、固体撮像装置の製造方法および電子機器
TWI425629B (zh) * 2009-03-30 2014-02-01 Sony Corp 固態影像拾取裝置及其製造方法，影像拾取裝置及電子裝置
TWI411102B (zh) * 2009-03-31 2013-10-01 Sony Corp 固態成像元件及成像裝置
TW201119019A (en) * 2009-04-30 2011-06-01 Corning Inc CMOS image sensor on stacked semiconductor-on-insulator substrate and process for making same
US8399820B2 (en) * 2009-06-23 2013-03-19 Sensors Unlimited, Inc. Multicolor detectors and applications thereof
JP5552768B2 (ja) 2009-07-27 2014-07-16 ソニー株式会社 固体撮像装置とその製造方法、及び電子機器
JP2011216865A (ja) * 2010-03-17 2011-10-27 Canon Inc 固体撮像装置
JP5853351B2 (ja) 2010-03-25 2016-02-09 ソニー株式会社 半導体装置、半導体装置の製造方法、及び電子機器
JP5595298B2 (ja) * 2010-04-06 2014-09-24 キヤノン株式会社 固体撮像装置及び撮像システム
JP5554139B2 (ja) * 2010-05-11 2014-07-23 パナソニック株式会社 複合型撮像素子およびそれを備えた撮像装置
FR2966977B1 (fr) 2010-11-03 2016-02-26 Commissariat Energie Atomique Detecteur de rayonnement visible et proche infrarouge
US8569700B2 (en) * 2012-03-06 2013-10-29 Omnivision Technologies, Inc. Image sensor for two-dimensional and three-dimensional image capture

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4907557B2 (ja) * 2006-01-25 2012-03-28 京セラ株式会社 撮像素子及びカメラモジュール
JP2008071972A (ja) * 2006-09-14 2008-03-27 Canon Inc 撮像素子及び撮像システム
JP2008227250A (ja) * 2007-03-14 2008-09-25 Fujifilm Corp 複合型固体撮像素子
JP2010135700A (ja) * 2008-12-08 2010-06-17 Sony Corp 固体撮像装置、及び電子機器
JP2010192483A (ja) 2009-02-16 2010-09-02 Panasonic Corp 固体撮像素子及び固体撮像素子の製造方法
JP2011199798A (ja) * 2010-03-24 2011-10-06 Sony Corp 物理情報取得装置、固体撮像装置、物理情報取得方法
JP2012018951A (ja) * 2010-07-06 2012-01-26 Sony Corp 固体撮像素子及びその製造方法、並びに固体撮像装置及び撮像装置
JP2012084814A (ja) * 2010-10-14 2012-04-26 Panasonic Corp 固体撮像装置、半導体装置及びカメラ
KR20120044246A (ko) * 2010-10-27 2012-05-07 소니 주식회사 고체 촬상 장치, 반도체 장치, 고체 촬상 장치의 제조 방법, 반도체 장치의 제조 방법, 및 전자 기기

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10319764B2 (en) 2015-06-18 2019-06-11 Sony Corporation Image sensor and electronic device
US11398522B2 (en) 2016-11-14 2022-07-26 Sony Semiconductor Solutions Corporation Solid-state imaging device, manufacturing method thereof, and electronic device
US11830906B2 (en) 2016-11-14 2023-11-28 Sony Semiconductor Solutions Corporation Solid-state imaging device, manufacturing method thereof, and electronic device
KR20200036685A (ko) * 2018-09-27 2020-04-07 타이완 세미콘덕터 매뉴팩쳐링 컴퍼니 리미티드 적층형 센서를 위한 대역 통과 필터
US12041800B2 (en) 2019-11-22 2024-07-16 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Imaging device and electronic device

Also Published As

Publication number Publication date
US10128285B2 (en) 2018-11-13
EP2879181A1 (en) 2015-06-03
EP2879181B1 (en) 2022-04-06
US20150171146A1 (en) 2015-06-18
CN104541372A (zh) 2015-04-22
US20190019823A1 (en) 2019-01-17
TWI641120B (zh) 2018-11-11
US20170162618A1 (en) 2017-06-08
US10784293B2 (en) 2020-09-22
EP4057353A3 (en) 2022-12-14
EP2879181A4 (en) 2016-03-30
JP2013070030A (ja) 2013-04-18
CN104541372B (zh) 2019-04-05
WO2014017314A1 (ja) 2014-01-30
EP4057353A2 (en) 2022-09-14
KR102156949B1 (ko) 2020-09-16
US9577012B2 (en) 2017-02-21
TW201411821A (zh) 2014-03-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102156949B1 (ko) 촬상 소자, 전자기기 및 정보 처리 장치
US9294691B2 (en) Imaging device, imaging apparatus, manufacturing apparatus and manufacturing method
JP6417197B2 (ja) 固体撮像装置
US20190172867A1 (en) Imaging device and imaging unit
CN104662662B (zh) 半导体器件和电子电器
US20180175083A1 (en) Imaging element, electronic device, manufacturing apparatus, and manufacturing method
KR20150138150A (ko) 고체 촬상 장치 및 그 제조 방법, 및 전자 기기
KR20180008394A (ko) 고체 촬상 장치 및 그 제조 방법 및 전자 기기
JP2015128131A (ja) 固体撮像素子および電子機器
JP2008258474A (ja) 固体撮像装置および撮像装置
JP6732730B2 (ja) 固体撮像素子、駆動方法、および電子機器
JP2008028105A (ja) 固体撮像素子及びこれを用いた撮像装置
TW202118026A (zh) 半導體裝置及其製造方法
JP2008015215A (ja) 固体撮像素子及びこれを用いた撮像装置
WO2021100330A1 (ja) 撮像素子および撮像装置
JP4586082B2 (ja) 裏面照射型撮像素子及びその製造方法
WO2021062663A1 (zh) 图像传感器、摄像头组件及移动终端
JP5909051B2 (ja) 固体撮像素子及び撮像装置
WO2021062661A1 (zh) 图像传感器、摄像头组件及移动终端
WO2021062662A1 (zh) 图像传感器、摄像头组件及移动终端
JP2008245217A (ja) 固体撮像装置及び撮像装置
JP2005285934A (ja) Ｃｃｄ型固体撮像素子及びデジタルカメラ
JP2008218851A (ja) 撮影装置
JP2021015957A (ja) 撮像素子および撮像装置
JP2005175893A (ja) ２板式カラー固体撮像装置及びデジタルカメラ

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
X091 Application refused [patent]
AMND Amendment
X701 Decision to grant (after re-examination)
GRNT Written decision to grant