KR20160097121A - 고체 촬상 장치 및 그 제조 방법, 및 전자 기기 - Google Patents

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

Info

Publication number
KR20160097121A
KR20160097121A KR1020157020178A KR20157020178A KR20160097121A KR 20160097121 A KR20160097121 A KR 20160097121A KR 1020157020178 A KR1020157020178 A KR 1020157020178A KR 20157020178 A KR20157020178 A KR 20157020178A KR 20160097121 A KR20160097121 A KR 20160097121A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
pixel
imaging
phase difference
shielding film
color filter
Prior art date
Application number
KR1020157020178A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102352333B1 (ko
Inventor
히로시 타야나카
유우지 이노우에
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 KR20160097121A publication Critical patent/KR20160097121A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102352333B1 publication Critical patent/KR102352333B1/ko

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14Devices 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
    • H01L27/144Devices controlled by radiation
    • H01L27/146Imager structures
    • H01L27/14601Structural or functional details thereof
    • H01L27/14603Special geometry or disposition of pixel-elements, address-lines or gate-electrodes
    • H01L27/14607Geometry of the photosensitive area
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14Devices 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
    • H01L27/144Devices controlled by radiation
    • H01L27/146Imager structures
    • H01L27/14601Structural or functional details thereof
    • H01L27/1462Coatings
    • H01L27/14623Optical shielding
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14Devices 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
    • H01L27/144Devices controlled by radiation
    • H01L27/146Imager structures
    • H01L27/14601Structural or functional details thereof
    • H01L27/14609Pixel-elements with integrated switching, control, storage or amplification elements
    • H01L27/14612Pixel-elements with integrated switching, control, storage or amplification elements involving a transistor
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14Devices 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
    • H01L27/144Devices controlled by radiation
    • H01L27/146Imager structures
    • H01L27/14601Structural or functional details thereof
    • H01L27/1462Coatings
    • H01L27/14621Colour filter arrangements
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14Devices 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
    • H01L27/144Devices controlled by radiation
    • H01L27/146Imager structures
    • H01L27/14601Structural or functional details thereof
    • H01L27/14634Assemblies, i.e. Hybrid structures
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14Devices 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
    • H01L27/144Devices controlled by radiation
    • H01L27/146Imager structures
    • H01L27/14643Photodiode arrays; MOS imagers
    • H01L27/14645Colour imagers
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14Devices 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
    • H01L27/144Devices controlled by radiation
    • H01L27/146Imager structures
    • H01L27/14683Processes or apparatus peculiar to the manufacture or treatment of these devices or parts thereof
    • H01L27/14685Process for coatings or optical elements
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14Devices 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
    • H01L27/144Devices controlled by radiation
    • H01L27/146Imager structures
    • H01L27/14683Processes or apparatus peculiar to the manufacture or treatment of these devices or parts thereof
    • H01L27/14689MOS based technologies
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14Devices 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
    • H01L27/144Devices controlled by radiation
    • H01L27/146Imager structures
    • H01L27/148Charge coupled imagers
    • H01L27/14806Structural or functional details thereof
    • H01L27/14812Special geometry or disposition of pixel-elements, address lines or gate-electrodes
    • H01L27/14818Optical shielding
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/70SSIS architectures; Circuits associated therewith
    • H04N25/71Charge-coupled device [CCD] sensors; Charge-transfer registers specially adapted for CCD sensors
    • H04N25/75Circuitry for providing, modifying or processing image signals from the pixel array
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/70SSIS architectures; Circuits associated therewith
    • H04N25/76Addressed sensors, e.g. MOS or CMOS sensors
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N9/00Details of colour television systems
    • H04N9/01Circuitry for demodulating colour component signals modulated spatially by colour striped filters by phase separation

Abstract

본 발명의 고체 촬상 장치는, 위상차 검출 화소와, 상기 위상차 검출 화소에 인접하는 제1의 촬상 화소와, 상기 제1의 촬상 화소와 정렬된 제1의 컬러 필터와, 제2의 촬상 화소와, 상기 제2의 촬상 화소와 정열된 제2의 컬러 필터를 구비하고, 상기 제1의 컬러 필터의 면적은 상기 제2의 컬러 필터의 면적보다 작고, 상기 제1의 촬상 화소의 차광막의 면적은, 상기 제2의 촬상 화소의 차광막의 면적보다 큰 것을 특징으로 한다.

Description

고체 촬상 장치 및 그 제조 방법, 및 전자 기기{SOLID STATE IMAGING DEVICE, MANUFACTURING METHOD OF THE SAME, AND ELECTRONIC EQUIPMENT}
본 개시는, 고체 촬상 장치 및 그 제조 방법, 및 전자 기기에 관한 것으로, 특히, 위상차 검출용의 화소에서의 혼색이나 감도 저하를 억제할 수 있도록 한 고체 촬상 소자 및 그 제조 방법, 및 전자 기기에 관한 것이다.
우선권 표시
본 출원은, 2013년 12월 12일자로 출원된 일본 특허출원 JP2013-257294호 및 2014년 5월 27일자로 출원된 일본 특허출원 JP2014-109412호의 우선권 주장을 수반하는 것이고, 그 개시 내용은, 그대로 본원의 일부를 구성하는 것이다.
배경기술
근래, CMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor) 센서 등의 고체 촬상 소자를 이용하여 인물이나 동물 등의 피사체를 촬상하고, 그 결과 얻어지는 화상 데이터를 기록하는 디지털 스틸 카메라나 디지털 비디오 카메라 등의 촬상 장치가 보급되고 있다.
이와 같은 촬상 장치에서, 고체 촬상 소자에 위상차 검출 기능을 부여하고, 전용의 자동 초점 검출(AF) 센서를 이용하지 않고서 위상차 검출 방식의 AF를 실현하는 기술이 알려져 있다(예를 들면, 특허 문헌 1 및 특허 문헌 2 참조). 위상차 검출 기능을 갖는 고체 촬상 소자는, 위상차 검출용의 화소와 촬상용의 화소에 의해 구성되고, 위상차 검출용의 화소의 일부는, 옵티컬 블랙 영역으로 되어 있다.
한편, 고체 촬상 소자의 고정밀화에 수반하여, 감도의 저하를 방지하기 위해, 화소의 광전 변환 영역에 대응하여 마련되는 컬러 필터끼리의 배치 간격을 극력 좁게 할 것이 요구되고 있다.
그러나, 컬러 필터끼리의 배치 간격이 좁으면, 컬러 필터의 리소 공정의 맞춤 어긋남에 의한 프로세스 편차에 의해, 혼색이나 색 셰이딩(색 얼룩)이 발생하는 경우가 있다.
그래서, 촬상용(화상 생성용)의 화소에서, 다른 색의 컬러 필터의 사이에 투광성 영역을 마련함에 의해, 컬러 필터의 프로세스 편차에 의한 혼색이나 색 셰이딩을 방지하는 방법이 고안되어 있다(예를 들면, 특허 문헌 3 참조).
특허 문헌 1 : 일본국 특개2000-156823호 특허 문헌 2 : 일본국 특개2009-244862호 특허문헌 3 : 일본국 특개2007-147738호
그러나, 위상차 검출 기능을 갖는 고체 촬상 소자에서, 위상차 검출용의 화소에서의 혼색이나 감도 저하를 억제하는 방법에 관해서는 고려되어 있지 않았다.
본 개시는, 이와 같은 상황을 감안하여 이루어진 것이고, 위상차 검출용의 화소에서의 혼색이나 감도 저하를 억제할 수 있도록 하는 것이다.
본 개시의 제1의 예시적인 실시예에 따른 고체 촬상 소자는, 위상차 검출용의 화소인 위상차 검출 화소와, 상기 위상차 검출 화소에 인접하는 촬상용의 화소인 제1의 촬상 화소와, 상기 제1의 촬상 화소 이외의 촬상용의 화소인 제2의 촬상 화소를 구비하고, 상기 제1의 촬상 화소의 컬러 필터의 면적은, 상기 제2의 촬상 화소의 컬러 필터의 면적보다 작도록 구성된 고체 촬상 소자이다. 여러 예시적인 실시예에서, 제1의 컬러 필터는 제1의 촬상 화소와 정렬되고, 제2의 컬러 필터는 제2의 촬상 화소와 정렬된다.
본 개시의 제1의 예시적인 실시예에서는, 위상차 검출용의 화소인 위상차 검출 화소와, 상기 위상차 검출 화소에 인접하는 촬상용의 화소인 제1의 촬상 화소와, 상기 제1의 촬상 화소 이외의 촬상용의 화소인 제2의 촬상 화소가 구비되고, 상기 제1의 촬상 화소의 컬러 필터의 면적은, 상기 제2의 촬상 화소의 컬러 필터의 면적보다 작도록 구성된다.
본 개시의 제2의 예시적인 실시예에 따른 제조 방법은, 위상차 검출용의 화소인 위상차 검출 화소와, 상기 위상차 검출 화소에 인접하는 촬상용의 화소인 제1의 촬상 화소와, 상기 제1의 촬상 화소 이외의 촬상용의 화소인 제2의 촬상 화소를 구비하고, 상기 제1의 촬상 화소의 컬러 필터의 면적은, 상기 제2의 촬상 화소의 컬러 필터의 면적보다 작도록 구성된 고체 촬상 소자를 형성하는 고체 촬상 소자의 제조 방법이다.
본 개시의 제2의 예시적인 실시예에서는, 위상차 검출용의 화소인 위상차 검출 화소와, 상기 위상차 검출 화소에 인접하는 촬상용의 화소인 제1의 촬상 화소와, 상기 제1의 촬상 화소 이외의 촬상용의 화소인 제2의 촬상 화소를 구비하고, 상기 제1의 촬상 화소의 컬러 필터의 면적은, 상기 제2의 촬상 화소의 컬러 필터의 면적보다 작도록 구성된 고체 촬상 소자가 형성된다.
본 개시의 제3의 예시적인 실시예에 따른 전자 기기는, 위상차 검출용의 화소인 위상차 검출 화소와, 상기 위상차 검출 화소에 인접하는 촬상용의 화소인 제1의 촬상 화소와, 상기 제1의 촬상 화소 이외의 촬상용의 화소인 제2의 촬상 화소를 구비하고, 상기 제1의 촬상 화소의 컬러 필터의 면적은, 상기 제2의 촬상 화소의 컬러 필터의 면적보다 작도록 구성된 전자 기기이다.
본 개시의 제3의 예시적인 실시예에서는, 위상차 검출용의 화소인 위상차 검출 화소와, 상기 위상차 검출 화소에 인접하는 촬상용의 화소인 제1의 촬상 화소와, 상기 제1의 촬상 화소 이외의 촬상용의 화소인 제2의 촬상 화소가 구비되고, 상기 제1의 촬상 화소의 컬러 필터의 면적은, 상기 제2의 촬상 화소의 컬러 필터의 면적보다 작도록 구성된다.
본 개시의 제4의 예시적인 실시예에 따른 고체 촬상 소자는, 위상차 검출용의 화소인 위상차 검출 화소와, 상기 위상차 검출 화소에 인접하는 촬상용의 화소인 제1의 촬상 화소와, 상기 제1의 촬상 화소 이외의 촬상용의 화소인 제2의 촬상 화소를 구비하고, 상기 제1의 촬상 화소의 차광막의 면적은, 상기 제2의 촬상 화소의 차광막의 면적보다 크도록 구성된 고체 촬상 소자이다.
본 개시의 제4의 예시적인 실시예서는, 위상차 검출용의 화소인 위상차 검출 화소와, 상기 위상차 검출 화소에 인접하는 촬상용의 화소인 제1의 촬상 화소와, 상기 제1의 촬상 화소 이외의 촬상용의 화소인 제2의 촬상 화소가 구비되고, 상기 제1의 촬상 화소의 차광막의 면적은, 상기 제2의 촬상 화소의 차광막의 면적보다 크도록 구성된다.
본 개시의 제5의 예시적인 실시예에 따른 제조 방법은, 위상차 검출용의 화소인 위상차 검출 화소와, 상기 위상차 검출 화소에 인접하는 촬상용의 화소인 제1의 촬상 화소와, 상기 제1의 촬상 화소 이외의 촬상용의 화소인 제2의 촬상 화소를 구비하고, 상기 제1의 촬상 화소의 차광막의 면적은, 상기 제2의 촬상 화소의 차광막의 면적보다 크도록 구성된 고체 촬상 소자를 형성하는 고체 촬상 소자의 제조 방법이다.
본 개시의 제5의 예시적인 실시예서는, 위상차 검출용의 화소인 위상차 검출 화소와, 상기 위상차 검출 화소에 인접하는 촬상용의 화소인 제1의 촬상 화소와, 상기 제1의 촬상 화소 이외의 촬상용의 화소인 제2의 촬상 화소를 구비하고, 상기 제1의 촬상 화소의 차광막의 면적은, 상기 제2의 촬상 화소의 차광막의 면적보다 크도록 구성된 고체 촬상 소자가 형성된다.
본 개시의 제6의 예시적인 실시예에 따른 전자 기기는, 위상차 검출용의 화소인 위상차 검출 화소와, 상기 위상차 검출 화소에 인접하는 촬상용의 화소인 제1의 촬상 화소와, 상기 제1의 촬상 화소 이외의 촬상용의 화소인 제2의 촬상 화소를 구비하고, 상기 제1의 촬상 화소의 차광막의 면적은, 상기 제2의 촬상 화소의 차광막의 면적보다 크도록 구성된 전자 기기이다.
본 개시의 제6의 예시적인 실시예에서는, 위상차 검출용의 화소인 위상차 검출 화소와, 상기 위상차 검출 화소에 인접하는 촬상용의 화소인 제1의 촬상 화소와, 상기 제1의 촬상 화소 이외의 촬상용의 화소인 제2의 촬상 화소가 구비되고, 상기 제1의 촬상 화소의 차광막의 면적은, 상기 제2의 촬상 화소의 차광막의 면적보다 크도록 구성된다.
본 개시에 의하면, 위상차를 검출할 수 있다. 또한, 본 개시에 의하면, 위상차 검출용의 화소에서의 혼색이나 감도 저하를 억제할 수 있다. 또한, 본 개시에 의하면, 위상차 검출용의 화소에 인접하는 화소에서의 혼색을 억제할 수 있다.
또한, 여기에 기재된 효과는 반드시 한정되는 것이 아니고, 본 개시 중에 기재된 어는 하나의 효과라도 무방하다.
도 1은 본 기술을 적용한 고체 촬상 소자의 한 실시의 형태의 구성례를 도시하는 블록도.
도 2는 화소의 제1의 구성례의 등가 회로를 도시하는 도면.
도 3a은 화소 어레이부의 제1의 구조례를 도시하는 도면.
도 3b는 화소 어레이부의 제1의 구조례를 도시하는 도면.
도 4a는 프로세스 편차 발생시의 화소 어레이부의 제1의 구조례를 도시하는 도면.
도 4b는 프로세스 편차 발생시의 화소 어레이부의 제1의 구조례를 도시하는 도면.
도 5a는 도 3의 화소 어레이부에서의 차광막의 형상의 예를 도시하는 상면 개략도.
도 5b는 도 3의 화소 어레이부에서의 차광막의 형상의 예를 도시하는 상면 개략도.
도 6a는 도 3의 화소 어레이부의 제조 방법을 설명하는 도면.
도 6b는 도 3의 화소 어레이부의 제조 방법을 설명하는 도면.
도 6c는 도 3의 화소 어레이부의 제조 방법을 설명하는 도면.
도 6d는 도 3의 화소 어레이부의 제조 방법을 설명하는 도면.
도 6e는 도 3의 화소 어레이부의 제조 방법을 설명하는 도면.
도 6f는 도 3의 화소 어레이부의 제조 방법을 설명하는 도면.
도 7a는 화소 어레이부의 제2의 구조례를 도시하는 도면.
도 7b는 화소 어레이부의 제2의 구조례를 도시하는 도면.
도 8은 화소 어레이부의 제3의 구조례를 도시하는 개략 상면도.
도 9는 개구 영역의 배치의 다른 예를 도시하는 도면.
도 10a는 화소 어레이부의 제4의 구조례를 도시하는 개략 상면도.
도 10b는 화소 어레이부의 제4의 구조례를 도시하는 개략 상면도.
도 11a는 화소 어레이부의 제5의 구조례를 도시하는 도면.
도 11b는 화소 어레이부의 제5의 구조례를 도시하는 도면.
도 12a는 화소 어레이부의 제5의 구조례의 다른 예를 도시하는 도면.
도 12b는 화소 어레이부의 제5의 구조례의 다른 예를 도시하는 도면.
도 13a는 화소 어레이부의 제6의 구조례를 도시하는 도면.
도 13b는 화소 어레이부의 제6의 구조례를 도시하는 도면.
도 14a는 화소 어레이부의 제6의 구조례의 다른 예를 도시하는 도면.
도 14b는 화소 어레이부의 제6의 구조례의 다른 예를 도시하는 도면.
도 15a는 2×2화소 배열인 경우의 화소 어레이부의 제1의 구조례를 도시하는 도면이다.
도 15b는 2×2화소 배열인 경우의 화소 어레이부의 제1의 구조례를 도시하는 도면이다.
도 16a는 2×2화소 배열인 경우의 화소 어레이부의 제2의 구조례를 도시하는 도면.
도 16b는 2×2화소 배열인 경우의 화소 어레이부의 제2의 구조례를 도시하는 도면.
도 17a는 2×2화소 배열인 경우의 화소 어레이부의 제3의 구조례를 도시하는 도면.
도 17b는 2×2화소 배열인 경우의 화소 어레이부의 제3의 구조례를 도시하는 도면.
도 18a는 2×2화소 배열인 경우의 화소 어레이부의 제4의 구조례를 도시하는 도면이다.
도 18b는 2×2화소 배열인 경우의 화소 어레이부의 제4의 구조례를 도시하는 도면이다.
도 19a는 2×2화소 배열인 경우의 화소 사이의 전기 배선의 예를 도시하는 도면.
도 19b는 2×2화소 배열인 경우의 화소 사이의 전기 배선의 예를 도시하는 도면.
도 19c는 2×2화소 배열인 경우의 화소 사이의 전기 배선의 예를 도시하는 도면.
도 19d는 2×2화소 배열인 경우의 화소 사이의 전기 배선의 예를 도시하는 도면.
도 19e는 2×2화소 배열인 경우의 화소 사이의 전기 배선의 예를 도시하는 도면.
도 20a는 2×2화소 배열인 경우의 화소 어레이부의 제1의 구조의 다른 예를 도시하는 도면.
도 20b는 2×2화소 배열인 경우의 화소 어레이부의 제1의 구조의 다른 예를 도시하는 도면.
도 21a는 2×2화소 배열인 경우의 화소 어레이부의 제2의 구조의 다른 예를 도시하는 도면.
도 21b는 2×2화소 배열인 경우의 화소 어레이부의 제2의 구조의 다른 예를 도시하는 도면.
도 22a는 2×2화소 배열인 경우의 화소 어레이부의 제3의 구조의 다른 예를 도시하는 도면.
도 22b는 2×2화소 배열인 경우의 화소 어레이부의 제3의 구조의 다른 예를 도시하는 도면.
도 23a는 2×2화소 배열인 경우의 화소 어레이부의 제4의 구조의 다른 예를 도시하는 도면.
도 23b는 2×2화소 배열인 경우의 화소 어레이부의 제4의 구조의 다른 예를 도시하는 도면.
도 24a는 2×2화소 배열인 경우의 화소 어레이부의 제5의 구조례를 도시하는 도면.
도 24b는 2×2화소 배열인 경우의 화소 어레이부의 제5의 구조례를 도시하는 도면.
도 25a는 2×2화소 배열인 경우의 화소 어레이부의 제5의 구조의 다른 예를 도시하는 도면.
도 25b는 2×2화소 배열인 경우의 화소 어레이부의 제5의 구조의 다른 예를 도시하는 도면.
도 26a는 화소 어레이부의 제8의 구조례의 다른 예를 도시하는 도면.
도 26b는 화소 어레이부의 제8의 구조례의 다른 예를 도시하는 도면.
도 27은 화소 어레이부의 제9의 구조례의 다른 예를 도시하는 도면.
도 28은 화소의 제2의 구성의 등가 회로를 도시하는 도면.
도 29a는 고체 촬상 소자의 각 부분의 배치례를 도시하는 도면.
도 29b는 고체 촬상 소자의 각 부분의 배치례를 도시하는 도면.
도 29c는 고체 촬상 소자의 각 부분의 배치례를 도시하는 도면.
도 30은 본 개시를 적용한 전자 기기로서의 촬상 장치의 구성례를 도시하는 블록도.
<제1 실시의 형태>
(고체 촬상 소자의 한 실시의 형태의 구성례)
도 1은, 본 기술을 적용한 고체 촬상 소자의 한 실시의 형태의 구성례를 도시하는 블록도이다.
도 1의 고체 촬상 소자(41)는, 도시하지 않은 반도체 기판상에, 타이밍 제어부(42), 수직 주사 회로(43), 화소 어레이부(44), 정전류원 회로부(45), 참조 신호 생성부(46), 칼럼 AD 변환부(47), 수평 주사 회로(48), 수평 출력선(49), 및 출력 회로(50)가 마련됨에 의해 구성된다.
타이밍 제어부(42)는, 소정의 주파수의 마스터 클록에 의거하여, 소정의 동작에 필요한 클록 신호나 타이밍 신호를 수직 주사 회로(43) 및 수평 주사 회로(48)에 공급한다. 예를 들면, 타이밍 제어부(42)는, 화소(51)의 셔터 동작이나 판독 동작의 타이밍 신호를 수직 주사 회로(43) 및 수평 주사 회로(48)에 공급한다. 또한, 도시는 생략되어 있지만, 타이밍 제어부(42)는, 소정의 동작에 필요한 클록 신호나 타이밍 신호를, 참조 신호 생성부(46), 칼럼 AD 변환부(47) 등에도 공급한다.
수직 주사 회로(43)는, 화소 어레이부(44)의 수직 방향으로 나열하는 각 화소(51)에, 순차적으로, 소정의 타이밍에서, 화소 신호의 출력을 제어하는 신호를 공급한다.
화소 어레이부(44)에는, 복수의 화소(51)가 2차원 어레이형상(행렬형상)으로 배치되어 있다.
2차원 어레이형상으로 배치되어 있는 복수의 화소(51)는, 수평 신호선(52)에 의해, 행 단위로 수직 주사 회로(43)와 접속되어 있다. 환언하면, 화소 어레이부(44) 내의 동일 행에 배치되어 있는 복수의 화소(51)는, 같은 1개의 수평 신호선(52)으로, 수직 주사 회로(43)와 접속되어 있다. 또한, 도 1에서는, 수평 신호선(52)에 관해 1개의 배선으로서 나타내고 있지만, 1개로 한정되는 것이 아니다.
또한, 2차원 어레이형상으로 배치되어 있는 복수의 화소(51)는, 수직 신호선(53)에 의해, 열 단위로 수평 주사 회로(48)와 접속되어 있다. 환언하면, 화소 어레이부(44) 내의 동일 열에 배치되어 있는 복수의 화소(51)는, 같은 1개의 수직 신호선(53)으로, 수평 주사 회로(48)와 접속되어 있다.
화소 어레이부(44) 내의 각 화소(51)는, 수평 신호선(52)을 통하여 수직 주사 회로(43)로부터 공급되는 신호에 따라, 내부에 축적된 전하에 응한 화소 신호를, 수직 신호선(53)에 출력한다. 화소(51)는, 촬상용의 화소 또는 위상차 검출용의 화소로서 기능한다. 화소(51)의 상세한 구성에 관해서는, 도 2 등을 참조하여 후술한다.
정전류원 회로부(45)는 복수의 부하 MOS(54)를 갖고, 1개의 수직 신호선(53)에 하나의 부하 MOS(54)가 접속되어 있다. 부하 MOS(54)는, 게이트에 바이어스 전압이 인가되고, 소스가 접지되어 있고, 수직 신호선(53)을 통하여 접속되는 화소(51) 내의 트랜지스터와 소스 팔로워 회로를 구성한다.
참조 신호 생성부(46)는, DAC(Digita to Analog Converter)(46a)를 갖고서 구성되어 있고, 타이밍 제어부(42)로부터의 클록 신호에 응하여, 램프(RAMP) 파형의 기준 신호를 생성하고, 칼럼 AD 변환부(47)에 공급한다.
칼럼 AD 변환부(47)에는, 화소 어레이부(44)의 열마다 하나가 되는 복수의 ADC(Analog-Digital Converter)(55)를 갖고 있다. 따라서 1개의 수직 신호선(53)에는, 복수의 화소(51)와, 하나의 부하 MOS(54) 및 ADC(55)가 접속되어 있다.
ADC(55)는, 같은 열의 화소(51)로부터 수직 신호선(53)을 통하여 공급되는 화소 신호를, CDS(Correlated Double Sampling ; 상관 이중 샘플링) 처리하고, 또한 AD 변환 처리한다.
ADC(55) 각각은, AD 변환 후의 화소 데이터를 일시적으로 기억하고, 수평 주사 회로(48)의 제어에 따라, 수평 출력선(49)에 출력한다.
수평 주사 회로(48)는, 복수의 ADC(55)에 기억되어 있는 화소 데이터를, 순차적으로, 소정의 타이밍에서 수평 출력선(49)에 출력시킨다.
수평 출력선(49)은 출력 회로(앰프 회로)(50)와 접속되어 있고, 각 ADC(55)로부터 출력된 AD 변환 후의 화소 데이터는, 수평 출력선(49)을 통하여 출력 회로(50)로부터, 고체 촬상 소자(1)의 외부에 출력된다. 출력 회로(50)(신호 처리부)는, 예를 들면, 버퍼링만 하는 경우도 있고, 흑레벨 조정, 열(列) 편차 보정 등의 각종의 디지털 신호 처리가 행하여지는 경우도 있다.
이상과 같이 구성된 고체 촬상 소자(41)는, CDS 처리와 AD 변환 처리를 행하는 ADC(55)가 수직열마다 배치된 칼럼 AD 방식이라고 불리는 CMOS 이미지 센서이다.
(화소의 제1의 구성례)
도 2는, 화소(51)의 제1의 구성례의 등가 회로를 도시하고 있다.
화소(51)는, 광전 변환 소자로서의 포토다이오드(61), 전송 트랜지스터(62), FD(플로팅 확산 영역)(63), 리셋 트랜지스터(64), 증폭 트랜지스터(65), 및 선택 트랜지스터(66)를 갖는다.
포토다이오드(61)는, 수광량에 응한 전하(신호 전하)를 생성하고, 축적하는 광전 변환부이다. 포토다이오드(61)는, 애노드 단자가 접지되어 있음과 함께, 캐소드 단자가 전송과 함께 트랜지스터(62)를 통하여, FD(63)에 접속되어 있다.
전송 트랜지스터(62)는, 전송 신호(TX)에 의해 온 된 때, 포토다이오드(61)에서 생성된 전하를 판독하고, FD(63)에 전송한다.
FD(63)는, 포토다이오드(61)로부터 판독된 전하를 유지한다. 리셋 트랜지스터(64)는, 리셋 신호(RST)에 의해 온 된 때, FD(63)에 축적되어 있는 전하가 정전압원(VDD)에 방전됨으로써, FD(63)의 전위를 리셋한다.
증폭 트랜지스터(65)는, FD(63)의 전위에 응한 화소 신호를 출력한다. 즉, 증폭 트랜지스터(65)는 정전류원으로서의 부하 MOS(54)와 소스 팔로워 회로를 구성하고, FD(63)에 축적되어 있는 전하에 응한 레벨을 나타내는 화소 신호가, 증폭 트랜지스터(65)로부터 선택 트랜지스터(66)를 통하여 ADC(55)에 출력된다.
선택 트랜지스터(66)는, 선택 신호(SEL)에 의해 화소(51)가 선택된 때 온 되어, 화소(51)의 화소 신호를, 수직 신호선(53)을 통하여 ADC(55)에 출력한다. 전송 신호(TX), 리셋 신호(RST), 및 선택 신호(SEL)는, 수평 신호선(52)(도 1)을 통하여 수직 주사 회로(43)로부터 공급된다.
(화소 어레이부의 제1의 구조례)
도 3은, 화소 어레이부(44)의 제1의 구조례를 도시하는 도면이다.
도 3에서, 도 3A는, 화소 어레이부(44)의 제1의 구조례를 도시하는 상면 개략도이고, 도 3B는, 도 3A 중의 A-A'단면도이다. 또한, 도 3에서는, 화소 어레이부(44) 중의 5×6의 화소(51)의 포토다이오드(61)의 영역에 관해서만 도시하고 있다. 이러한 것은, 후술하는 도 4, 도 7, 도 8, 도 10 내지 도 18, 및 도 20 내지 도 26에서도 마찬가지이다. 또한, 도 3A에서는, 온 칩 렌즈는 도시하지 않는다. 이것은, 후술하는 도 4, 도 7 내지 도 18, 및 도 20 내지 도 27에서도 마찬가지이다.
도 3A에 도시하는 바와 같이, 화소 어레이부(44)의 각 화소(51)는, 기본적으로, 베이어 배열의 촬상용의 화소로 되어 있고, 일부의 촬상용의 화소가, 위상차 검출용의 화소로 치환되어 있다. 또한, 이하에서는, 화소(51) 중의 위상차 검출용의 화소를 특히 구별하는 경우, 위상차 검출 화소(81)라고 한다.
위상차 검출 화소(81)의 포토다이오드(61)는, 옵티컬 블랙 영역(81a)과 백색(W)의 광을 촬상하는 개구 영역(81b)에 의해 구성된다. 개구 영역(81b)에 의한 촬상의 결과 얻어지는 화소 신호에 대응하는 화상 데이터는, 도시하지 않은 외부의 장치에서 위상차의 검출에 이용된다. 검출된 위상차는, 합초(合焦) 판정 등에 이용된다.
또한, 이하에서는, 화소(51) 중의 위상차 검출 화소(81)의 옵티컬 블랙 영역(81a)이 배치되는 측과 반대의 측, 즉 개구 영역(81b)이 배치되는 측(도 3B 중 우측)에 인접하는 촬상용의 화소를 특히 구별하는 경우, 제1의 촬상 화소(82)라고 한다. 또한, 화소(51) 중의 제1의 촬상 화소(82) 이외의 촬상용의 화소를 특히 구별하는 경우, 제2의 촬상 화소(83)라고 한다.
도 3B에 도시하는 바와 같이, 각 화소(51)의 포토다이오드(61)에는, 투명막(90)이 형성된다. 투명막(90)상의 형성물은, 화소(51)의 종류에 따라 다르다.
구체적으로는, 위상차 검출 화소(81)의 투명막(90)상의 옵티컬 블랙 영역(81a)의 전면(全面)과 개구 영역(81b) 중의 다른 화소(51)와의 경계 부분에 대응하는 영역에는, 각각, 차광막(91a), 차광막(91b)이 형성된다. 또한, 차광막(91a) 및 차광막(91b)이 형성된 위상차 검출 화소(81)의 투명막(90)을 덮도록, 온 칩 렌즈(92)가 형성된다.
이 온 칩 렌즈(92)는, 외부로부터의 광을 위상차 검출 화소(81)의 포토다이오드(61)에 집광하는 기능뿐만 아니라, 백색의 컬러 필터로서도 기능한다. 여기서는, 온 칩 렌즈(92)는, 백색의 컬러 필터로서도 기능하지만, 온 칩 렌즈(92) 외에 백색의 컬러 필터가 마련되도록 하여도 좋다.
제1의 촬상 화소(82)의 투명막(90)상의 다른 화소(51)와의 경계 부분에는, 차광막(93)이 형성된다. 차광막(93)이 형성된 제1의 촬상 화소(82)의 투명막(90) 위에는, 또한, 적색, 녹색, 또는 청색(도 3B에서는 적색)의 컬러 필터(94)가 형성된다. 또한, 차광막(93) 및 컬러 필터(94)가 형성된 제1의 촬상 화소(82)의 투명막(90)을 덮도록, 온 칩 렌즈(95)가 형성된다. 온 칩 렌즈(95)는, 외부로부터의 광을 제1의 촬상 화소(82)의 포토다이오드(61)에 집광한다.
제2의 촬상 화소(83)의 투명막(90)상의 다른 화소(51)와의 경계 부분에는, 차광막(96)이 형성된다. 차광막(96)이 형성된 제2의 촬상 화소(83)의 투명막(90) 위에는, 또한, 적색, 녹색, 또는 청색(도 3B에서는 적색 또는 녹색)의 컬러 필터(97)가 형성된다. 또한, 차광막(96) 및 컬러 필터(97)가 형성된 제2의 촬상 화소(83)의 투명막(90)을 덮도록, 온 칩 렌즈(98)가 형성된다. 온 칩 렌즈(98)는, 외부로부터의 광을 제2의 촬상 화소(83)의 포토다이오드(61)에 집광한다.
고체 촬상 소자(41)에서는, 컬러 필터(94)의 면적이 컬러 필터(97)의 면적보다 작다. 구체적으로는, 제1의 촬상 화소(82)의 컬러 필터(94)의 위상차 검출 화소(81)와 제1의 촬상 화소(82)와의 인접 방향인 수평 방향의 폭(L1)이, 제2의 촬상 화소(83)의 컬러 필터(97)의 폭(L1')에 비하여 짧다. 폭(L1)과 폭(L1')의 차분은, 예를 들면, 컬러 필터(94)의 프로세스 편차의 평균치에 표준 편차(σ)의 3배를 가산한 값(이하, 편차값이라고 한다) 이상으로 할 수 있다.
컬러 필터(94)의 프로세스 편차는, 컬러 필터(94)(97)의 리소 공정(포토 리소그래피)에 기인하고, 리소 공정을 행하는 장치, 리소 공정에 이용하는 광원의 파장 등에 의존한다. 예를 들면, 리소 공정의 광원으로 하고 i선을 이용하는 경우, 편차값은, 수십㎚부터 백수십㎚ 정도가 된다. 리소 공정의 광원으로서는, i선 외에, KrF나 ArF 등이 있다.
또한, 도 3A에 도시하는 바와 같이, 제1의 촬상 화소(82)의 컬러 필터(94)는, 수직 방향으로 나열하는 제2의 촬상 화소(83)(예를 들면, 도 3A의 적색의 제1의 촬상 화소(82)의 아래의 녹색의 제2의 촬상 화소(83))의 컬러 필터(97)와, 위상차 검출 화소(81)와 인접하는 측과 반대의 측(도 3B에서는 우측)의 위치가 동일하다.
또한, 도 3B에 도시하는 바와 같이, 차광막(93)의 면적은, 차광막(96)의 면적보다 크다. 구체적으로는, 제1의 촬상 화소(82)의 차광막(93) 중의 위상차 검출 화소(81)와 인접하는 측의 수평 방향의 폭(L2)은, 제2의 촬상 화소(83)의 차광막(96)의 폭(L2')에 비하여 길다. 폭(L2)과 폭(L2')의 차분은, 예를 들면, 편차값 이상으로 할 수 있다.
이와 같이, 차광막(93)의 면적이 차광막(96)의 면적보다 크기 때문에, 컬러 필터(94)의 면적이 컬러 필터(97)의 면적보다 작음에 의해, 컬러 필터(94)를 통하지 않은 광이 제1의 촬상 화소(82)의 포토다이오드(61)에 입사되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 상술한 바와 같이, 컬러 필터(94)의 면적은 컬러 필터(97)에 비하여 작다. 따라서, 도 4에 도시하는 바와 같이, 적색의 컬러 필터(94) 및 컬러 필터(97)가 프로세스 편차에 의해 도면 중 좌하방향으로 어긋난 경우라도, 컬러 필터(94)를 통한 광이 개구 영역(81b)에 입사하는 것을 방지할 수 있다.
즉, 도 4A는, 적색의 컬러 필터(94) 및 컬러 필터(97)가 프로세스 편차에 의해 도면 중 좌하방향으로 어긋난 경우의 도 3의 화소 어레이부(44)의 상면 개략도이고, 도 4B는, 도 4A 중의 A-A'단면도이다.
적색의 컬러 필터(97)가 프로세스 편차에 의해 도 4A 중 좌하방향으로 어긋난 경우, 도 4B에 도시하는 바와 같이, 적색의 컬러 필터(97)는, 인접하는 녹색의 컬러 필터(97)의 차광막(96)이 형성되지 않은 영역상에도 형성된. 따라서, 녹색의 제2의 촬상 화소(83)의 포토다이오드(61)에는, 녹색의 컬러 필터(97)를 통한 광뿐만 아니라, 적색의 컬러 필터(97)와 녹색의 컬러 필터(97)를 통한 광도 입사한다.
그러나, 제2의 촬상 화소(83)의 차광막(96)이 형성되지 않은 영역의 면적은 크기 때문에, 적색의 컬러 필터(97)와 녹색의 컬러 필터(97)의 양쪽을 통함에 의한 제2의 촬상 화소(83)의 감도의 저하의 영향은 적다. 또한, 적색의 컬러 필터(97)와 녹색의 컬러 필터(97)의 양쪽을 통하여 입사한 광의 양은 적기 때문에, 혼색의 영향도 적다.
한편, 컬러 필터(94)의 폭(L1)은, 컬러 필터(97)의 폭(L1')에 비하여 작기 때문에, 적색의 컬러 필터(94)는, 도 4A 중 좌하방향으로 이동하여도, 차광막(91b)이 형성되지 않은 영역상에는 형성되지 않는다. 따라서, 적색의 컬러 필터(94)에 의해 온 칩 렌즈(92)를 통한 광이 방해되지 않고 그대로 개구 영역(81b)에 입사하기 때문에, 감도의 저하가 억제된다. 또한, 적색의 컬러 필터(94)를 통한 광이, 개구 영역(81b)에는 입사되지 않아, 혼색이 억제된다.
여기서, 개구 영역(81b)의 면적은, 제2의 촬상 화소(83)의 차광막(96)이 형성되지 않은 영역에 비하여 작다. 따라서, 다만 단지 각 화소(51)의 컬러 필터의 면적을 작게 한 경우, 위상차 검출 화소(81)의 감도가 저하되고, 위상차 검출 정밀도가 악화한다. 따라서, 고체 촬상 소자(41)에서는, 제1의 촬상 화소(82)의 컬러 필터(94)의 면적만을 작게 한다. 이에 의해, 위상차 검출 화소(81)의 감도를 저하시키는 일 없이, 위상차 검출 화소(81)에서의 혼색을 억제할 수 있다.
또한, 위상차 검출 화소(81)의 컬러 필터의 색은 백색이다. 따라서, 온 칩 렌즈(92)와 적색의 컬러 필터(94)의 양쪽을 통한 광이 포토다이오드(61)에 도달한 경우, 포토다이오드(61)에 도달한 광의 양은, 적색의 컬러 필터(97)와 녹색의 컬러 필터(97)의 양쪽을 통하여 도달한 경우에 비하여 크고, 혼색의 영향이 크다. 따라서, 위상차 검출 화소(81)에서의 혼색의 억제에 의한 효과는 크다.
또한, 상술한 바와 같이, 차광막(93)의 면적은, 차광막(96)에 비하여 크기 때문에, 제1의 촬상 화소(82)의 감도는, 제2의 촬상 화소(83)에 비하여 저하된다. 따라서, 출력 회로(50)는, 제1의 촬상 화소(82)에 의해 얻어지는 화소 데이터에 대해, 예를 들면, 온 칩 렌즈(95)와 온 칩 렌즈(98)에 의해 집광된 광이 동일한 경우에 제1의 촬상 화소(82)와 제2의 촬상 화소(83)의 화소 데이터가 동일하게 되도록 게인을 승산한다(게인 보정을 행한다).
또한, 위상차 검출 화소(81)의 투명막(90)상의 차광막이 형성되지 않은 영역에서는, 광이 난반사하고, 그 광의 일부가 제1의 촬상 화소(82)에 입사된다. 그 결과, 제1의 촬상 화소(82)에서 혼색이 발생한다. 따라서, 출력 회로(50)는, 제1의 촬상 화소(82)의 화소 데이터에 대해 혼색 보정을 행한다.
도 4에서는, 프로세스 편차에 의해 적색의 컬러 필터(94 및 97)가 어긋난 경우에 관해 설명하였지만, 녹색이나 청색의 컬러 필터(94 및 97)가 어긋난 경우에 관해서도 마찬가지로, 위상차 검출 화소(81)에서의 감도의 저하와 혼색을 억제할 수 있다.
(차광막의 형상의 예)
도 5는, 도 3의 화소 어레이부(44)에서의 차광막(91a 및 91b, 93, 및 96)의 형상의 예를 도시하는 상면 개략도이다. 또한, 도 5는, 도 3A의 A-A'의 위치의 5×1의 화소의 차광막을 나타내고 있다.
도 5A에 도시하는 바와 같이, 도 3의 화소 어레이부(44)의 위상차 검출 화소(81)의 차광막(91a 및 91b)은, 예를 들면, 차광막이 형성되지 않은 개구부(101)가 장방형이 되도록 형성된다. 또한, 차광막(93)은, 차광막이 형성되지 않은 개구부(102)가 장방형이 되도록 형성되고, 차광막(96)은, 차광막이 형성되지 않은 개구부(103)의 형상이 정방형이 되도록 형성된다.
또한, 도 5B에 도시하는 바와 같이, 개구부(101) 및 개구부(102)의 형상이 타원형이 되고, 개구부(103)의 형상이 원형이 되도록, 차광막(91a 및 91b, 93, 및 96)이 형성되도록 하여도 좋다. 개구부(101 내지 103)의 형상은, 물론, 도 5A나 도 5B의 형상으로 한정되지 않고, 사다리꼴이나 삼각형 등이라도 좋다.
(화소 어레이부의 제조 방법)
도 6은, 도 3의 화소 어레이부(44) 중의 포토다이오드(61)의 영역의 제조 방법을 설명하는 도면이다.
도 6A에 도시하는 바와 같이, 우선, 도시하지 않은 도파로를 갖는 포토다이오드(61)가 반도체 기판에 형성된다. 다음에, 도 6B에 도시하는 바와 같이, 투과율이 높은, SiO2막, SiN막, TIOx막 등의 무기막이, 투명막(90)으로서, 포토다이오드(61)상에 형성된. 또한, 투명막(90)은, 유기막이라도 좋다. 예를 들면, 컬러 필터(94)(97)나 온 칩 렌즈(92)(95, 98)의 유기 재료, 실록산 등이라도 좋다.
다음에, 도 6C에 도시하는 바와 같이, 포토 리소그래피와 드라이 에칭에 의해, 투명막(90)상에 차광막(91a 및 91b, 93, 및 96)이 형성된다.
그리고, 도 6D에 도시하는 바와 같이, 포토 리소그래피와 드라이 에칭에 의해, 투명막(90)상에 녹색의 컬러 필터(94 및 97)가 형성된다. 다음에, 도 6E에 도시하는 바와 같이, 포토 리소그래피와 드라이 에칭에 의해, 투명막(90)상에 적색의 컬러 필터(94 및 97)가 형성되고, 그 후 청색의 컬러 필터(94 및 97)가 형성된다. 최후로, 도 6F에 도시하는 바와 같이, 각 화소(51)의 투명막(90)을 덮도록 온 칩 렌즈(92, 95, 98)가 형성된다.
이상과 같이, 고체 촬상 소자(41)는, 제1의 촬상 화소(82)의 컬러 필터(94)의 면적을 제2의 촬상 화소(83)의 컬러 필터(97)의 면적보다 작게 한다. 따라서, 컬러 필터(94)의 프로세스 편차에 의해, 컬러 필터(94)가 어긋난 경우의 위상차 검출용의 화소에서의 혼색이나 감도 저하를 억제할 수 있다.
이에 대해, 차광막(91b)의 다른 화소(51)와의 인접 방향의 폭을 넓게 함에 의해 혼색을 억제할 수도 있다. 그러나, 이 경우, 개구부(101)가 좁아지기 때문에, 감도가 저하된다. 위상차 검출 화소(81)의 개구부(101)는, 제1의 촬상 화소(82)나 제2의 촬상 화소(83)에 비하여 작기 때문에, 감도의 저하의 영향은 크고, 예를 들면, 암소의 촬영시에 위상차를 검출할 수가 없게 되는 경우가 있다.
또한, 상술한 설명에서는, 위상차 검출 화소(81)의 개구 영역(81b)이 배치되는 측에 인접하는 화소(51)를 제1의 촬상 화소(82)로 하였지만, 위상차 검출 화소(81)와 수직 방향으로 인접하는 화소(51)를 제1의 촬상 화소(82)로 할 수 있다.
이 경우, 제1의 촬상 화소(82)의 컬러 필터(94)의 위상차 검출 화소(81)와 인접하지 않는 측의 위치가, 수평 방향으로 나열하는 제2의 촬상 화소(83)와 동일하게, 컬러 필터(94)가 배치된다. 그리고, 제1의 촬상 화소(82)의 컬러 필터(94)의 위상차 검출 화소(81)와 인접하는 방향의 폭은, 컬러 필터(97)에 비하여 작다. 이에 의해, 위상차 검출 화소(81)와 수직 방향으로 인접하는 제1의 촬상 화소(82)의 컬러 필터(94)의 프로세스 편차에 의한 위상차 검출 화소(81)의 감도의 저하 및 혼색을 억제할 수 있다.
또한, 위상차 검출 화소(81)의 개구 영역(81b)이 배치되는 측에 인접하는 화소(51)와, 위상차 검출 화소(81)와 수직 방향으로 인접하는 화소(51)의 양쪽을, 제1의 촬상 화소(82)로 할 수도 있다.
(화소 어레이부의 제2의 구조례)
도 7은, 화소 어레이부(44)의 제2의 구조례를 도시하는 도면이다.
도 7에 도시하는 구성 중, 도 3의 구성과 같은 구성에는 같은 부호를 붙이고 있다. 중복되는 설명에 관해서는 적절히 생략한다.
도 7의 화소 어레이부(44)의 구성은, 차광막(91b) 대신에 차광막(111)이 마련되는 점이 도 3의 구성과 다르다. 도 7의 화소 어레이부(44)는, 차광막(91b)보다 면적이 큰 차광막(111)을 마련함에 의해, 제1의 촬상 화소(82)에서의 혼색을 억제한다.
구체적으로는, 차광막(111)은, 위상차 검출 화소(81)의 투명막(90)상의 개구 영역(81b) 중의 다른 화소(51)와의 경계 부분에 대응하는 영역에 형성된다. 차광막(111)의 면적은, 차광막(91b)보다 크다. 차광막(111)의 수평 방향의 폭은, 차광막(96)의 위상차 검출 화소(81)와 인접하는 측의 수평 방향의 폭에 비하여 크다.
차광막(111)은, 위상차 검출 화소(81)의 투명막(90)상의 차광막이 형성되지 않은 영역에서 난반사된 광을 차광하고, 그 광이 제1의 촬상 화소(82)의 포토다이오드(61)에 입사하는 것을 방지한다. 그 결과, 제1의 촬상 화소(82)에서의 혼색을 억제할 수 있다.
(화소 어레이부의 제3의 구조례)
도 8은, 화소 어레이부(44)의 제3의 구조례를 도시하는 개략 상면도이다.
도 8에 도시하는 구성 중, 도 3의 구성과 같은 구성에는 같은 부호를 붙이고 있다. 중복되는 설명에 관해서는 적절히 생략한다.
도 8의 화소 어레이부(44)의 구성은, 옵티컬 블랙 영역(81a), 개구 영역(81b), 컬러 필터(94), 차광막(93) 대신에, 옵티컬 블랙 영역(111a), 개구 영역(111b), 컬러 필터(112), 차광막(112a)이 마련되는 점이, 도 3의 구성과 다르다. 도 8의 화소 어레이부(44)에서는, 개구 영역(111b)의 위에서 본 형상이 정방형이고, 위상차 검출 화소(81)와 수평 방향 및 수직 방향으로 인접하는 화소(51)가 제1의 촬상 화소(82)가 된다.
구체적으로는, 개구 영역(111b)은, 위상차 검출 화소(81)의 포토다이오드(61)의 영역을 4분할한 하나의 영역이고, 옵티컬 블랙 영역(111a)은, 나머지 3개의 영역이다.
위상차 검출 화소(81)와 수평 방향으로 인접하는 제1의 촬상 화소(82)의 컬러 필터(112)의 수직 방향의 위치는, 그 위상차 검출 화소(81)의 개구 영역(111b)과 다르다. 즉, 개구 영역(111b)이 포토다이오드(61)의 우상 또는 좌상의 영역인 경우, 컬러 필터(112)는, 제1의 촬상 화소(82)의 포토다이오드(61)의 하측에 배치된다. 또한, 개구 영역(111b)이 포토다이오드(61)의 우하 또는 좌하의 영역인 경우, 컬러 필터(112)는, 제1의 촬상 화소(82)의 포토다이오드(61)의 상측에 배치된다.
또한, 위상차 검출 화소(81)와 수직 방향으로 인접하는 제1의 촬상 화소(82)의 컬러 필터(112)의 수평 방향의 위치는, 그 위상차 검출 화소(81)의 개구 영역(111b)과 다르다. 즉, 개구 영역(111b)이 포토다이오드(61)의 우상 또는 우하의 영역인 경우, 컬러 필터(112)는, 제1의 촬상 화소(82)의 포토다이오드(61)의 좌측에 배치된다. 또한, 개구 영역(111b)이 포토다이오드(61)의 좌상 또는 좌하의 영역인 경우, 컬러 필터(112)는, 제1의 촬상 화소(82)의 포토다이오드(61)의 우측에 배치된다.
컬러 필터(112)의 위상차 검출 화소(81)와 인접하는 방향의 폭은, 제2의 촬상 화소(83)의 컬러 필터(94)에 비하여 짧게 되어 있다. 또한, 컬러 필터(112)는, 위상차 검출 화소(81)와 인접하는 방향에 수직한 방향으로 나열하는 제2의 촬상 화소(83)의 컬러 필터(94)와, 위상차 검출 화소(81)와 인접하는 측과 반대의 측의 위치가 동일하다.
또한, 도 8의 예에서는, 수직 방향으로 나열하는 개구 영역(111b)의 수직 방향의 위치가 동일하고, 수평 방향의 위치가 다르도록 하였지만, 도 9에 도시하는 바와 같이, 수직 방향으로 나열하는 개구 영역(111b)의 수평 방향의 위치가 동일하고, 수직 방향의 위치가 다르도록 하여도 좋다. 이 경우, 예를 들면, 도 9에 도시하는 바와 같이, 수평 방향으로 나열하는 개구 영역(111b)의 수직 방향의 위치가 동일하고, 수평 방향의 위치가 다르도록 된다. 이와 같이 함에 의해, 위상차 검출 화소(81)의 화소 신호를 이용하여 수평 방향과 수직 방향의 위상차를 검출할 수 있다.
(화소 어레이부의 제4의 구조례)
도 10은, 화소 어레이부(44)의 제4의 구조례를 도시하는 도면이다.
도 10에 도시하는 구성 중, 도 3의 구성과 같은 구성에는 같은 부호를 붙이고 있다. 중복되는 설명에 관해서는 적절히 생략한다.
도 10의 화소 어레이부(44)의 구성은, 위상차 검출 화소(81)에 컬러 필터(121)가 마련되는 점이 도 3의 구성과 다르다. 도 10의 화소 어레이부(44)는, 위상차 검출 화소(81)를 위상차 검출용의 화소로서만이 아니고, 촬상용의 화소로서도 이용한다.
구체적으로는, 컬러 필터(121)는, 차광막(91a) 및 차광막(91b)이 형성된 개구 영역(81b)에 대응하는 투명막(90)상에 형성된다. 도 10의 예에서는, 컬러 필터(121)의 색은 녹색(G)이다. 이에 의해, 위상차 검출 화소(81)의 화소 데이터는, 위상차 검출에 이용할 뿐만 아니라, 녹색의 촬상용의 화소의 화소 데이터로서도 이용할 수 있다.
또한, 개구부(101)는, 개구부(102)나 개구부(103)에 비하여 작기 때문에, 위상차 검출 화소(81)의 감도는, 제1의 촬상 화소(82)나 제2의 촬상 화소(83)에 비하여 낮다. 따라서, 위상차 검출 화소(81)에 의해 얻어지는 화소 데이터가 그대로 녹색의 촬상용의 화소의 화소 데이터로서 이용되는 경우, 암소의 촬영시에 화소 데이터가 정밀도 좋게 얻어지지 않는 경우가 있다. 따라서, 출력 회로(50)는, 위상차 검출 화소(81)에 의해 얻어지는 화소 데이터에 대해, 예를 들면, 온 칩 렌즈(92)와 온 칩 렌즈(98)에 의해 집광된 광이 동일한 경우에 위상차 검출 화소(81)와 제2의 촬상 화소(83)의 화소 데이터가 동일하게 되도록 게인을 승산하여도 좋다(게인 보정을 행하여도 좋다).
또한, 도 10에서는, 컬러 필터(121)의 색은, 녹색인 것으로 하였지만, 적색이나 청색이라도 좋다.
(화소 어레이부의 제5의 구조례)
도 11은, 화소 어레이부(44)의 제5의 구조례를 도시하는 도면이다.
도 11에 도시하는 구성 중, 도 3의 구성과 같은 구성에는 같은 부호를 붙이고 있다. 중복되는 설명에 관해서는 적절히 생략한다.
도 11의 화소 어레이부(44)의 구성은, 차광막(96)(91a, 91b, 93)의 아래에 절연막(141)과 차광막(142)이 마련되는 점이, 도 3의 구성과 다르다.
절연막(141)은, 차광막(142)을 덮도록 마련된다. 차광막(142)은, 화소(51)의 경계의 차광막(96)(91a, 91b, 93)의 아래에, 투명막(90)과 포토다이오드(61)를 관통하도록 마련된다. 따라서, 차광막(142)과 차광막(96)(91a, 91b, 93)은, 절연막(141)을 통하여 접속하고 있다.
또한, 도 12에 도시하는 바와 같이, 차광막(142)은 포토다이오드(61)만을 관통하도록 마련되고, 차광막(142)과 차광막(96)(91a, 91b, 93)은 분단되도록 하여도 좋다. 또한, 차광막(142)은 마련되지 않아도 좋다.
(화소 어레이부의 제6의 구조례)
도 13은, 화소 어레이부(44)의 제6의 구조례를 도시하는 도면이다.
도 13에 도시하는 구성 중, 도 3의 구성과 같은 구성에는 같은 부호를 붙이고 있다. 중복되는 설명에 관해서는 적절히 생략한다.
도 13의 화소 어레이부(44)의 구성은, 차광막(96)(91a, 91b, 93)의 아래에 차광막(161 또는 162)이 마련되는 점이, 도 3의 구성과 다르다.
차광막(161)은, 제2의 촬상 화소(83) 사이의 경계, 및, 제2의 촬상 화소(83)와 위상차 검출 화소(81)의 사이의 경계에, 투명막(90)과 포토다이오드(61)를 관통하도록 마련된다. 한편, 차광막(162)은, 위상차 검출 화소(81)와 제1의 촬상 화소(82)의 사이의 경계에, 투명막(90)과 포토다이오드(61)를 관통하도록 마련된다.
또한, 차광막(162)의 수평 방향의 폭(L12)은, 차광막(161)의 수평 방향의 폭(L11)에 비하여 크다. 구체적으로는, 도 13의 예에서는, 차광막(91b)의 아래의 차광막(162)의 수평 방향의 폭은, 차광막(96)(91a, 93)의 아래의 차광막(161)의 수평 방향의 폭과 동일하지만, 차광막(93)의 아래의 차광막(162)의 수평 방향의 폭은, 차광막(96)(91a, 93)의 아래의 차광막(161)의 수평 방향의 폭보다 크다.
또한, 도 14에 도시하는 바와 같이, 차광막(93)의 아래의 차광막(162)의 수평 방향의 폭은, 차광막(96)(91a, 93)의 아래의 차광막(161)의 수평 방향의 폭과 동일하지만, 차광막(91b)의 아래의 차광막(162)의 수평 방향의 폭이, 차광막(96)(91a, 93)의 아래의 차광막(161)의 수평 방향의 폭보다 큼에 의해, 차광막(162)의 수평 방향의 폭(L12)은, 차광막(161)의 수평 방향의 폭(L11)에 비하여 커지도록 하여도 좋다. 또한, 차광막(161)(162)은, 절연막으로 덮여도 좋다.
또한, 상술한 설명에서는, 화소 어레이부(44)의 각 화소(51)의 배열이 베이어 배열인 경우에 관해 설명하였지만, 화소 어레이부(44)의 각 화소(51)의 배열은, 베이어 배열로 한정되지 않는다. 예를 들면, 화소 어레이부(44)의 각 화소(51)의 배열은, 2×2의 화소(51)마다 동일한 색이 할당된 배열(이하, 2×2화소 배열이라고 한다)이라도 좋다.
(화소 어레이부의 제7의 구조례)
도 15는, 각 화소(51)의 배열이 2×2화소 배열인 경우의 화소 어레이부(44)의 제1의 구조례를 도시하는 도면이다.
도 15에 도시하는 구성 중, 도 3이나 도 11의 구성과 같은 구성에는 같은 부호를 붙이고 있다. 중복되는 설명에 관해서는 적절히 생략한다.
도 15A에 도시하는 바와 같이, 각 화소(51)의 배열이 2×2화소 배열인 경우, 예를 들면, 2×2의 녹색의 화소(51) 중의 하나의 화소(51)가, 위상차 검출과 촬상의 양쪽에 이용되는 위상차 검출 화소(181)로 치환된다. 또한, 위상차 검출 화소(181)에 인접하는 녹색의 화소가, 제1의 촬상 화소(182)가 된다. 또한, 도 15의 예에서는, 녹색의 화소(51) 중의 위상차 검출 화소(181)와 제1의 촬상 화소(182) 이외의 화소(51), 및, 적색 및 청색의 화소(51)가, 제2의 촬상 화소(183)가 된다.
위상차 검출 화소(181), 제1의 촬상 화소(182), 및 제2의 촬상 화소(183)의 구성은, 인접하는 동일한 색의 화소(51)끼리 컬러 필터(191)를 공유하는 점, 및, 제2의 촬상 화소(183)끼리의 경계에는 절연막(141), 차광막(142), 및 차광막(96)이 마련되지 않는 점을 제외하고, 도 11의 위상차 검출 화소(81), 제1의 촬상 화소(82), 제2의 촬상 화소(83)의 구성과 동일하다.
따라서 제1의 촬상 화소(182)의 차광막(93)의 면적은, 제2의 촬상 화소(183)의 차광막(96)의 면적보다 크다. 따라서, 위상차 검출 화소(181)와 제1의 촬상 화소(182)와의 혼색을 억제하고, S/N 비를 향상시킬 수 있다. 그 결과, 고체 촬상 소자의 감도의 저하를 억제할 수 있다.
위상차 검출 화소(181)와 제1의 촬상 화소(182)의 경계에는, 차광막(142)이 마련되기 때문에, 위상차 검출 화소(181)에서의 제1의 촬상 화소(182)에 대응하는 광이 수광되고, 혼색이 발생하는 것을 억제할 수 있다.
또한, 도 15의 예에서는, 위상차 검출 화소(181)는, 위상차 검출과 촬상의 양쪽에 이용되었지만, 도 16에 도시하는 바와 같이, 위상차 검출에만 이용되도록 하여도 좋다. 이 경우, 위상차 검출 화소(181)에는, 컬러 필터(191)는 마련되지 않는다. 즉, 위상차 검출 화소(181)는, 백색의 광을 촬상한다.
또한, 도 16의 예에서는, 녹색의 화소(51)가 위상차 검출 화소(181)로 되었지만, 도 17에 도시하는 바와 같이, 적색의 화소(51)가 위상차 검출 화소(181)가 되도록 하여도 좋다. 이 경우, 위상차 검출 화소(181)에 인접하는 적색의 화소(51)가, 제1의 촬상 화소(182)가 된다. 마찬가지로, 도 15의 예에서, 적색의 화소(51)가 위상차 검출 화소(181)가 되도록 하여도 좋다.
또한, 도 18에 도시하는 바와 같이, 2×2의 녹색의 화소(51) 중의 수직 방향으로 나열하는 2개의 화소(51)가, 위상차 검출과 촬상의 양쪽에 이용되는 위상차 검출 화소(181)로 치환되도록 하여도 좋다. 이 경우, 나머지 2개의 녹색의 화소(51)가 제1의 촬상 화소(182)가 된다.
(화소 사이의 전기 배선의 예)
도 19는, 각 화소(51)의 배열이 2×2화소 배열인 경우의 화소(51) 사이의 전기 배선의 예를 도시하는 도면이다.
또한, 도 19에서는, 녹색의 화소(51)에 관해 설명하지만, 적색 및 청색의 화소(51)에 관해서도 마찬가지이다.
도 19A에 도시하는 바와 같이, 녹색의 2×2의 화소(51)가 전부 제2의 촬상 화소(183)인 경우, 제2의 촬상 화소(183)의 각각은 전기 배선(201)에 의해 서로 접속된다.
한편, 화소 어레이부(44)의 구조가 도 15나 도 16의 구조인 경우, 도 19B나 도 19C에 도시하는 바와 같이, 제1의 촬상 화소(182)와 제2의 촬상 화소(183)는 전기 배선(202)에 의해 서로 접속되지만, 위상차 검출 화소(181)에는 독립하여 전기 배선(203)이 마련된다.
또한, 화소 어레이부(44)의 구조가 도 18의 구조인 경우나, 도 18에서 위상차 검출 화소(181)가 위상차 검출에만 이용되는 구조인 경우, 도 19D나 도 19E에 도시하는 바와 같이, 제1의 촬상 화소(182)끼리, 및, 위상차 검출 화소(181)끼리가, 각각, 전기 배선(204, 205)에 의해 서로 접속된다.
이상과 같이, 전기 배선은, 위상차 검출 화소(181)와 위상차 검출 화소(181) 이외와의 사이에서 나누어진다.
또한, 도 15 내지 도 18의 예에서는, 화소(51)마다 온 칩 렌즈가 마련되도록 하였지만, 온 칩 렌즈는, 인접하는 동일한 색의 화소(51)의 사이에서 공유되도록 하여도 좋다.
이 경우, 도 15의 경우와 마찬가지로, 2×2의 녹색의 화소(51) 중의 하나의 화소(51)가, 위상차 검출과 촬상의 양쪽에 이용되는 위상차 검출 화소(181)로 치환될 때, 도 20에 도시하는 바와 같이, 예를 들면, 2×2의 동일한 색의 화소(51)에서의 온 칩 렌즈(211)가 공유된다.
또한, 도 16의 경우와 마찬가지로, 위상차 검출 화소(181)가 위상차 검출에만 이용되는 경우, 예를 들면, 도 21에 도시하는 바와 같이, 2×2의 동일한 색 또는 백색의 화소(51)에서의 온 칩 렌즈(211)가 공유된다.
또한, 도 17의 경우와 마찬가지로, 적색의 화소(51)가 위상차 검출 화소(181)가 되는 경우, 예를 들면, 도 22에 도시하는 바와 같이, 2×2의 동일한 색의 화소(51)에서의 온 칩 렌즈(211)가 공유된다. 또한, 2×2의 적색 또는 백색의 화소(51) 중의 3개의 적색의 화소(51)에서, 온 칩 렌즈(212)가 공유된다. 위상차 검출 화소(181)는, 단독으로 온 칩 렌즈(92)를 갖는다.
또한, 도 18의 경우와 마찬가지로, 2×2의 녹색의 화소(51) 중의 수직 방향으로 나열하는 2개의 화소(51)가, 위상차 검출과 촬상의 양쪽에 이용되는 위상차 검출 화소(181)로 치환되는 경우, 예를 들면, 도 23에 도시하는 바와 같이, 2×2의 동일한 색의 화소(51) 중의 수평 방향으로 인접하는 2개의 화소(51)에서, 온 칩 렌즈(213)가 공유된다.
또한, 2×2의 녹색의 화소(51) 중의 수직 방향으로 나열하는 2개의 화소(51)가, 위상차 검출에만 이용되는 위상차 검출 화소(181)로 치환되는 경우, 예를 들면, 도 24에 도시하는 바와 같이, 2×2의 동일한 색의 제2의 촬상 화소(183) 중의 수평 방향으로 인접하는 2개의 제2의 촬상 화소(183)에서, 온 칩 렌즈(213)가 공유된다. 또한, 2개의 위상차 검출 화소(181)와 제1의 촬상 화소(182)로 이루어지는 2×2의 녹색의 화소(51)는, 각각 단독으로 온 칩 렌즈(92)(95)를 갖는다.
또한, 이 경우, 도 25에 도시하는 바와 같이, 예를 들면, 2×2의 동일한 색 또는 백색의 화소(51) 중의 수평 방향으로 인접하는 2개의 화소(51)에서, 온 칩 렌즈(213)가 공유되도록 하여도 좋다. 상술한 온 칩 렌즈의 공유화는 한 예이고, 온 칩 렌즈가 공유되는 화소(51)의 조합은, 상술한 예로 한정되지 않는다.
또한, 화소 어레이부(44)의 각 화소(51)의 배열은, 도 26에 도시하는 바와 같이, 녹색, 적색, 청색, 백색이 체크 무늬 배치된 배열이라도 좋다. 이 경우, 위상차 검출 화소(81)는, 위상차 검출과 촬상의 양쪽에 이용된다. 또한, 도 15 내지 도 18 및 도 26의 차광막(142)은 마련되지 않아도 좋다.
또한, 화소 어레이부(44)의 각 화소(51)의 배열은, 도 27에 도시하는 바와 같이, 배열 방향을 통상의 배열 방향에 대해 45도 회전시킨 클리어 비트 배열이라도 좋다. 이 경우, 위상차 검출 화소(181)의 상하 좌우의 화소(51)가 동일한 색으로 되기 때문에, 위상차 검출 화소(181)에서의 혼색은 매우 적다.
(화소의 제2의 구성례)
도 28은, 화소(51)의 제2의 구성의 등가 회로를 도시하고 있다.
도 28의 화소(51)는, 전자식의 글로벌 셔터 기능을 실현하는 화소이다. 또한, 도 28에서, 도 2와 대응하는 부분에 관해서는 동일한 부호를 붙이고 있고, 그 설명은 적절히 생략한다.
제2의 구성의 화소(51)는, 상술한 제1의 구성의 화소(51)와 비교하면, 전송 트랜지스터(62)와 FD(63)와의 사이에, 전하를 전송하는 또 하나의 전송 트랜지스터(231)와, FD(63)에 전하를 전송하기 전에 일시적으로 전하를 유지하는 메모리부(MEM)(232)를 또한 구비한다. 이하에서는, 전송 트랜지스터(62)를 제1 전송 트랜지스터(62)라고 칭하고, 전송 트랜지스터(231)를 제2 전송 트랜지스터(231)라고 칭한다.
또한, 제2의 구성의 화소(51)에서는, 포토다이오드(61)에, 불필요한 전하를 배출하기 위한 배출 트랜지스터(233)가 새롭게 접속되어 있다.
도 28의 화소(51)의 동작에 관해 간단히 설명한다.
우선, 노광 시작 전에, High 레벨의 배출 신호(OFG)가 배출 트랜지스터(233)에 공급됨에 의해 배출 트랜지스터(233)가 온 되고, 포토다이오드(61)에 축적되어 있는 전하가 정전압원(VDD)에 배출되고, 포토다이오드(61)가 리셋된다.
포토다이오드(61)의 리셋 후, 배출 트랜지스터(233)가, Low 레벨의 배출 신호(OFG)에 의해 오프 되면, 전 화소에서 노광이 시작된다.
미리 정하여진 소정의 노광 시간이 경과하면, 화소 어레이부(44)의 전 화소에서, 제1의 전송 신호(TX1)에 의해 제1 전송 트랜지스터(62)가 온 되어, 포토다이오드(61)에 축적되어 있던 전하가, 메모리부(232)에 전송된다.
제1 전송 트랜지스터(62)가 오프 된 후, 각 화소(51)의 메모리부(232)에 유지되어 있는 전하가, 행 단위로, 순차적으로, ADC(55)에 판독된다. 판독 동작은, 상술한 제1의 구성과 마찬가지이고, 판독 행의 화소(51)의 제2 전송 트랜지스터(231)가 제2의 전송 신호(TX2)에 의해 온 되고, 메모리부(232)에 유지되어 있는 전하가, FD(63)에 전송된다.
그리고, 선택 트랜지스터(66)가 선택 신호(SEL)에 의해 온 됨으로써, FD(63)에 축적되어 있는 전하에 응한 레벨을 나타내는 신호가, 증폭 트랜지스터(65)로부터 선택 트랜지스터(66)를 통하여 ADC(55)에 출력된다.
(고체 촬상 소자의 각 부분의 배치례)
도 29는, 고체 촬상 소자(41)의 각 부분의 배치례를 도시하는 도면이다.
고체 촬상 소자(41)의 화소 어레이부(44), 제어 회로(251), 및 로직 회로(252)는, 예를 들면, 도 29A 내지 도 29C에 도시하는 제1 내지 제3의 배치의 어느 하나로 반도체 기판에 마련된다. 제어 회로(251)는, 예를 들면, 타이밍 제어부(42), 수직 주사 회로(43), 정전류원 회로부(45), 참조 신호 생성부(46), 칼럼 AD 변환부(47), 및 수평 주사 회로(48)로 이루어지는 회로이다. 로직 회로(252)는, 예를 들면, 출력 회로(50)로 이루어지는 회로이다.
도 29A에 도시하는 바와 같이, 제1의 배치에서는, 화소 어레이부(44), 제어 회로(251), 및 로직 회로(252)의 전부가 하나의 반도체 기판(261)에 배치된다.
또한, 도 29B에 도시하는 바와 같이, 제2의 배치에서는, 적층된 2개의 반도체 기판(262)과 반도체 기판(263) 중의 한쪽에 화소 어레이부(44)와 제어 회로(251)가 배치되고, 다른 쪽에 로직 회로(252)가 배치된다. 도 29B의 예에서는, 화소 어레이부(44)와 제어 회로(251)는 반도체 기판(262)에 배치되고, 로직 회로(252)는 반도체 기판(263)에 배치되어 있다.
도 29C에 도시하는 바와 같이, 제3의 배치에서는, 적층된 2개의 반도체 기판(264)과 반도체 기판(265) 중의 한쪽에 화소 어레이부(44)가 배치되고, 다른 쪽에 제어 회로(251)와 로직 회로(252)가 배치된다. 도 29C의 예에서는, 화소 어레이부(44)는 반도체 기판(264)에 배치되고, 제어 회로(251)와 로직 회로(252)는 반도체 기판(265)에 배치되어 있다.
또한, 상술한 설명에서는, 고체 촬상 소자(41)의 반도체 기판의 층수는, 1 또는2였지만, 2 이상이라도 좋다.
또한, 고체 촬상 소자(41)에서, 각 위상차 검출 화소(81)의 차광막(91a 및 91b)(111)의 사이즈는, 그 위상차 검출 화소(81)의 화소 어레이부(44) 내의 위치가 중앙으로부터 주변을 향함에 따라 단계적으로 변화하도록 하여도 좋다. 즉, 차광막(91a 및 91b)(111)의 사이즈를 화상 높이(image height)마다 단계적으로 변화시키도록 하여도 좋다. 또한, 백색의 컬러 필터로서 기능하는 온 칩 렌즈(92)의 사이즈에 관해서도 마찬가지로, 화상 높이마다, 단계적으로 변화시키도록 하여도 좋다.
이와 같이, 차광막(91a 및 91b)(111) 및 온 칩 렌즈(92)의 사이즈를 화상 높이마다 단계적으로 변화시켜서, 동보정(pupil correction)을 행함에 의해, 혼색 특성이나 색 셰이딩 특성을 보다 향상시킬 수 있다.
또한, 제1의 촬상 화소(82)의 차광막(93), 제2의 촬상 화소(83)의 차광막(96), 컬러 필터(94), 및 컬러 필터(97)의 사이즈에 관해서도 마찬가지로, 화상 높이마다, 단계적으로 변화시키도록 하여도 좋다.
<제2 실시의 형태의 구성례>
(전자 기기의 한 실시의 형태의 구성례)
도 30은, 본 개시를 적용한 전자 기기로서의 촬상 장치의 구성례를 도시하는 블록도이다.
도 30의 촬상 장치(900)는, 비디오 카메라나 디지털 스틸 카메라 등이다. 촬상 장치(900)는, 렌즈군(901), 고체 촬상 소자(902), DSP 회로(903), 프레임 메모리(904), 표시부(905), 기록부(906), 조작부(907), 및 전원부(908)로 이루어진다. DSP 회로(903), 프레임 메모리(904), 표시부(905), 기록부(906), 조작부(907), 및 전원부(908)는, 버스 라인(909)을 통하여 상호 접속되어 있다.
렌즈군(901)은, 피사체로부터의 입사광(상광)을 취입하여 고체 촬상 소자(902)의 촬상면상에 결상한다. 고체 촬상 소자(902)는, 상술한 고체 촬상 소자(41)로 이루어진다. 고체 촬상 소자(902)는, 렌즈군(901)에 의해 촬상면상에 결상된 입사광의 광량을 화소 단위로 전기 신호로 변환하여 화소 신호로서 DSP 회로(903)에 공급한다.
DSP 회로(903)는, 고체 촬상 소자(902)로부터 공급되는 화소 신호에 대해 소정의 화상 처리를 행하고, 화상 처리 후의 화상 신호를 프레임 단위로 프레임 메모리(904)에 공급하고, 일시적으로 기억시킨다.
표시부(905)는, 예를 들면, 액정 패널이나 유기 EL(Electro Luminescence) 패널 등의 패널형 표시 장치로 이루어지고, 프레임 메모리(904)에 일시적으로 기억된 프레임 단위의 화소 신호에 의거하여, 화상을 표시한다.
기록부(906)는, DVD(Digital Versatile Disk), 플래시 메모리 등으로 이루어지고, 프레임 메모리(904)에 일시적으로 기억된 프레임 단위의 화소 신호를 판독하고, 기록한다.
조작부(907)는, 유저에 의한 조작하에, 촬상 장치(900)가 갖는 다양한 기능에 관해 조작 지령을 발한다. 전원부(908)는, 전원을, DSP 회로(903), 프레임 메모리(904), 표시부(905), 기록부(906), 및 조작부(907)에 대해 적절히 공급한다.
본 기술을 적용한 전자 기기는, 화상 취입부(광전 변환부)에 고체 촬상 장치를 이용하는 전자 기기라면 좋고, 촬상 장치(900) 외에, 촬상 기능을 갖는 휴대 단말 장치, 화상 판독부에 고체 촬상 장치를 이용하는 복사기 등이 있다.
또한, 고체 촬상 소자(41)는 원칩으로서 형성된 형태라도 좋고, 광학부 등을 포함하여 팩키징된 촬상 기능을 갖는 모듈형상의 형태라도 좋다.
본 기술은, 이면 조사형의 CMOS 센서에도, 표면 조사형의 CMOS 센서에도 적용할 수 있다.
또한, 본 기술은, 특히 고정밀한 고체 촬상 소자에서 유용하다. 즉, 고정밀한 고체 촬상 소자에서는, 컬러 필터(94)의 프로세스 편차의 크기가 개구 영역(81b)의 크기에 대해 크다. 예를 들면, 화소(51)의 사이즈가 1.0㎛×1.0㎛인 경우, 편차값이 수십㎚부터 백수십㎚ 정도라고 하면, 편차값은, 화소(51)의 사이즈의 수%로부터 수십%의 비율을 차지한다. 따라서, 컬러 필터(94)의 프로세스 편차에 의한 위상차 검출 화소(81)의 혼색이나 감도 저하의 영향이 크고, 본 기술에 의한 효과는 크다.
또한, 상술한 설명에서는, 컬러 필터(94), 컬러 필터(97), 및 컬러 필터(121)의 색은, 적색, 녹색, 또는 청색의 어느 하나였지만, 백색, 시안, 마젠타 등의 색이라도 좋다.
본 명세서에 기재된 효과는 어디까지나 예시이고 한정되는 것이 아니고, 다른 효과가 있어도 좋다.
또한, 본 개시의 실시의 형태는, 상술한 실시의 형태로 한정되는 것이 아니고, 본 개시의 요지를 일탈하지 않는 범위에서 여러가지의 변경이 가능하다.
예를 들면, 광전 변환 소자로서, 포토다이오드가 아니라, 유기 광전 변환막이라도 좋다. 또한, 컬러 필터 대신에, 유기 광전 변환막이 이용되어도 좋다. 이 유기 광전 변환막의 상세는, 본 출원인이 앞서 출원한 특개2011-29337호에 기재되어 있다.
또한, 본 개시는, 이하와 같은 구성도 취할 수 있다.
(A1) 위상차 검출용의 화소인 위상차 검출 화소와, 상기 위상차 검출 화소에 인접하는 촬상용의 화소인 제1의 촬상 화소와, 상기 제1의 촬상 화소 이외의 촬상용의 화소인 제2의 촬상 화소를 구비하고, 상기 제1의 촬상 화소의 컬러 필터의 면적은, 상기 제2의 촬상 화소의 컬러 필터의 면적보다 작도록 구성된 고체 촬상 소자.
(A2) 상기 (A1)에 기재된 고체 촬상 소자에 있어서, 상기 위상차 검출 화소와 인접하는 측과 반대측의 상기 제1의 촬상 화소의 컬러 필터의 위치는, 상기 위상차 검출 화소와 인접하는 방향과 수직한 방향으로 나열하는 상기 제2의 촬상 화소의 컬러 필터의 위치와 동일하도록 구성된 고체 촬상 소자.
(A3) 상기 (A2)에 기재된 고체 촬상 소자에 있어서, 상기 제1의 촬상 화소의 컬러 필터의 상기 위상차 검출 화소와 인접하는 방향의 폭은, 상기 제2의 촬상 화소의 컬러 필터에 비하여, 상기 컬러 필터의 프로세스 편차의 평균치에 표준 편차의 3배를 가산한 값 이상 짧도록 구성된 고체 촬상 소자.
(A4) 상기 (A1) 내지 (A3)의 어느 하나에 기재된 고체 촬상 소자에 있어서, 상기 제1의 촬상 화소와 상기 제2의 촬상 화소의 일부에는, 차광막이 형성되고, 상기 제1의 촬상 화소의 차광막의 면적은, 상기 제2의 촬상 화소의 차광막의 면적보다 크도록 구성된 고체 촬상 소자.
(A5) 상기 (A4)에 기재된 고체 촬상 소자에 있어서, 상기 제1의 촬상 화소의 차광막의 상기 위상차 검출 화소와 인접하는 측의 상기 위상차 검출 화소와 인접하는 방향의 폭은, 상기 제2의 촬상 화소의 차광막에 비하여 크도록 구성된 고체 촬상 소자.
(A6) 상기 (A5)에 기재된 고체 촬상 소자에 있어서, 상기 제1의 촬상 화소의 차광막의 상기 위상차 검출 화소와 인접하는 측의 상기 위상차 검출 화소와 인접하는 방향의 폭은, 상기 제2의 촬상 화소의 차광막에 비하여, 상기 컬러 필터의 프로세스 편차의 평균치에 표준 편차의 3배를 가산한 값 이상 길도록 구성된 고체 촬상 소자.
(A7) 상기 (A1) 내지 (A6)의 어느 하나에 기재된 고체 촬상 소자에 있어서, 상기 위상차 검출 화소에는, 옵티컬 블랙 영역이 배치되고, 상기 제1의 촬상 화소는, 상기 옵티컬 블랙 영역이 배치되는 측과 반대의 측에 인접하도록 구성된 고체 촬상 소자.
(A8) 상기 (A7)에 기재된 고체 촬상 소자에 있어서, 상기 제2의 촬상 화소와 상기 위상차 검출 화소의 일부에는, 차광막이 형성되고, 상기 위상차 검출 화소의 차광막의 상기 제1의 촬상 화소와 인접하는 측의 상기 제1의 촬상 화소와 인접하는 방향의 폭은, 상기 제2의 촬상 화소의 차광막에 비하여 크도록 구성된 고체 촬상 소자.
(A9) 상기 (A1) 내지 (A8)에 기재된 고체 촬상 소자에 있어서, 상기 제1의 촬상 화소에서 얻어진 화소 신호를 처리하는 신호 처리부를 또한 구비하도록 구성된 고체 촬상 소자.
(A10) 상기 (A9)에 기재된 고체 촬상 소자에 있어서, 상기 신호 처리부는, 상기 화소 신호에 대해 게인 보정을 행하도록 구성된 고체 촬상 소자.
(A11) 상기 (A9) 또는 (A10)에 기재된 고체 촬상 소자에 있어서, 상기 신호 처리부는, 상기 화소 신호의 혼색을 보정하도록 구성된 고체 촬상 소자.
(A12) 위상차 검출용의 화소인 위상차 검출 화소와, 상기 위상차 검출 화소에 인접하는 촬상용의 화소인 제1의 촬상 화소와, 상기 제1의 촬상 화소 이외의 촬상용의 화소인 제2의 촬상 화소를 구비하고, 상기 제1의 촬상 화소의 컬러 필터의 면적은, 상기 제2의 촬상 화소의 컬러 필터의 면적보다 작도록 구성된 고체 촬상 소자를 형성하도록 구성된 고체 촬상 소자의 제조 방법.
(A13) 위상차 검출용의 화소인 위상차 검출 화소와, 상기 위상차 검출 화소에 인접하는 촬상용의 화소인 제1의 촬상 화소와, 상기 제1의 촬상 화소 이외의 촬상용의 화소인 제2의 촬상 화소를 구비하고, 상기 제1의 촬상 화소의 컬러 필터의 면적은, 상기 제2의 촬상 화소의 컬러 필터의 면적보다 작도록 구성된 전자 기기.
(A14) 위상차 검출용의 화소인 위상차 검출 화소와, 상기 위상차 검출 화소에 인접하는 촬상용의 화소인 제1의 촬상 화소와, 상기 제1의 촬상 화소 이외의 촬상용의 화소인 제2의 촬상 화소를 구비하고, 상기 제1의 촬상 화소의 차광막의 면적은, 상기 제2의 촬상 화소의 차광막의 면적보다 크도록 구성된 고체 촬상 소자.
(A15) 상기 (14)에 기재된 고체 촬상 소자에 있어서, 상기 제1의 촬상 화소와 다른 화소와의 경계, 및, 상기 제2의 촬상 화소와 다른 화소와의 경계에는, 절연막이 형성되도록 구성된 고체 촬상 소자.
(A16) 상기 (A14) 또는 (A15)에 기재된 고체 촬상 소자에 있어서, 상기 제1의 촬상 화소와 다른 화소와의 경계, 및, 상기 제2의 촬상 화소와 다른 화소와의 경계에는, 차광막이 형성되도록 구성된 고체 촬상 소자.
(A17) 상기 (A16)에 기재된 고체 촬상 소자에 있어서, 상기 제1의 촬상 화소와 상기 위상차 검출 화소와의 경계에 마련되는 상기 차광막의 폭은, 다른 상기 차광막의 폭보다 크도록 구성된 고체 촬상 소자.
(A18) 위상차 검출용의 화소인 위상차 검출 화소와, 상기 위상차 검출 화소에 인접하는 촬상용의 화소인 제1의 촬상 화소와, 상기 제1의 촬상 화소 이외의 촬상용의 화소인 제2의 촬상 화소를 구비하고, 상기 제1의 촬상 화소의 차광막의 면적은, 상기 제2의 촬상 화소의 차광막의 면적보다 크도록 구성된 고체 촬상 소자를 형성하는 고체 촬상 소자의 제조 방법.
(A19) 위상차 검출용의 화소인 위상차 검출 화소와, 상기 위상차 검출 화소에 인접하는 촬상용의 화소인 제1의 촬상 화소와, 상기 제1의 촬상 화소 이외의 촬상용의 화소인 제2의 촬상 화소를 구비하고, 상기 제1의 촬상 화소의 차광막의 면적은, 상기 제2의 촬상 화소의 차광막의 면적보다 크도록 구성된 전자 기기.
(B1) 위상차 검출 화소와, 상기 위상차 검출 화소에 인접하는 제1의 촬상 화소와, 상기 제1의 촬상 화소와 정렬된 제1의 컬러 필터와, 제2의 촬상 화소와, 상기 제2의 촬상 화소와 정열된 제2의 컬러 필터를 구비하고, 상기 제1의 컬러 필터의 면적은 상기 제2의 컬러 필터의 면적보다 작고, 상기 제1의 촬상 화소의 차광막의 면적은, 상기 제2의 촬상 화소의 차광막의 면적보다 크도록 구성된 고체 촬상 소자.
(B2) 상기 (B1)에 기재된 고체 촬상 소자에 있어서, 상기 위상차 검출 화소와 인접하는 측과 반대측의 상기 제1의 촬상 화소의 컬러 필터의 위치는, 수직한 방향으로 나열하는 상기 제2의 컬러 필터의 측과 동일 위치가 되도록 구성된 고체 촬상 소자.
(B3) 상기 (B1)에 기재된 고체 촬상 소자에 있어서, 제1의 촬상 화소의 차광막 및 제2의 촬상 화소의 차광막 중의 적어도 하나의 아래에 마련되는 절연막 및 추가 절연막을 더 포함하도록 구성된 고체 촬상 소자.
(B4) 상기 (B3)에 기재된 고체 촬상 소자에 있어서, 상기 절연막 및 상기 추가 절연막은, 단지 포토다이오드 만을 관통하게 마련되도록 구성된 고체 촬상 소자.
(B5) 상기 (B1)에 기재된 고체 촬상 소자에 있어서, 상기 제1의 촬상 화소의 상기 차광막의 아래에 마련되는 제1의 추가 차광막, 및 상기 제2의 촬상 화소의 상기 차광막의 아래에 마련되는 제2의 추가 차광막을 더 포함하고, 상기 제1 및 제2의 추가 차광막은 폭이 다르도록 구성된 고체 촬상 소자.
(B6) 상기 (B5)에 기재된 고체 촬상 소자에 있어서, 상기 제1의 추가 차광막의 폭은 상기 제2의 추가 차광막의 폭보다 크도록 구성된 고체 촬상 소자.
(B7) 상기 (B1)에 기재된 고체 촬상 소자에 있어서, 2×2화소 배열인 화소 어레이부를 포함하고, 상기 위상차 검출 화소 및 제1의 촬상 화소는 색이 동일하도록 구성된 고체 촬상 소자.
(B8) 상기 (B1)에 기재된 고체 촬상 소자에 있어서, 2×2화소 배열인 화소 어레이부를 포함하고, 상기 위상차 검출 화소 및 제1의 촬상 화소는 색이 동일하고, 상기 위상차 검출 화소는 또한 촬상 화소이도록 구성된 고체 촬상 소자.
(B9) 상기 (B8)에 기재된 고체 촬상 소자에 있어서, 제1의 촬상 화소의 차광막 및 제2의 촬상 화소의 제2의 차광막 중의 적어도 하나의 아래에 마련되는 절연막 및 추가 절연막을 더 포함하도록 구성된 고체 촬상 소자.
(B10) 상기 (B9)에 기재된 고체 촬상 소자에 있어서, 상기 제1의 촬상 화소에 대응하는 광은 상기 위상차 검출 화소에서 수광되도록 구성된 고체 촬상 소자.
(B11) 상기 (B1)에 기재된 고체 촬상 소자에 있어서, 배열 방향이 통상의 배열 방향에 대해 45도 회전시키도록 구성된 고체 촬상 소자.
(B12) 상기 (B1)에 기재된 고체 촬상 소자에 있어서, 포토다이오드에 접속된 방전 트랜지스터를 포함하고, 상기 방전 트랜지스터는 오버플로 게이트에 의해 제어되도록 구성된 고체 촬상 소자.
(B13) 상기 (B1)에 기재된 고체 촬상 소자에 있어서, 화소 어레이부, 제어 회로, 및 동일한 반도체 기판상에 배열된 논리회로를 포함하도록 구성된 고체 촬상 소자.
(B14) 상기 (B1)에 기재된 고체 촬상 소자에 있어서, 화소 어레이부, 제어 회로, 및 논리회로를 포함하고, 상기 화소 어레이부 및 상기 제어 회로는 제1의 반도체 기판상에 배열되고, 상기 논리 회로는 제2의 반도체 기판상에 배열되고, 상기 제1의 반도체 기판은 상기 제2의 반도체 기판에 적층되도록 구성된 고체 촬상 소자.
(B15) 상기 (B1)에 기재된 고체 촬상 소자에 있어서, 화소 어레이부, 제어 회로, 및 논리회로를 포함하고, 상기 화소 어레이부는 제1의 반도체 기판상에 배열되고, 상기 논리 회로 및 상기 제어 회로는 제2의 반도체 기판상에 배열되고, 상기 제1의 반도체 기판은 상기 제2의 반도체 기판에 적층되도록 구성된 고체 촬상 소자.
(B16) 상기 (B1)에 기재된 고체 촬상 소자에 있어서, 상기 제1의 컬러 필터의 폭은, 상기 제2의 컬러 필터의 폭과는 제1 및 제2의 컬러 필터의 프로세스 편차의 평균치에 표준 편차의 3배의 값만큼 다르게 구성된 고체 촬상 소자.
(B17) 상기 (B3)에 기재된 고체 촬상 소자에 있어서, 상기 추가 차광막 중의 하나는 절연에 의해 상기 제1의 촬상 화소의 차광막에 접속되도록 구성된 고체 촬상 소자.
(B18) 상기 (B8)에 기재된 고체 촬상 소자에 있어서, 상기 위상차 검출 화소 및 상기 제1의 촬상 화소는 컬러 필터를 공유하도록 구성된 고체 촬상 소자.
(B19) 고체 촬상 소자의 제조 방법에 있어서, 위상차 검출 화소를 형성하는 단계와, 상기 위상차 검출 화소에 인접하는 제1의 촬상 화소를 형성하는 단계와, 제2의 촬상 화소를 형성하는 단계를 포함하고, 상기 제1의 촬상 화소의 컬러 필터의 면적은 상기 제2의 촬상 화소의 컬러 필터의 면적보다 작고, 상기 제1의 촬상 화소의 차광막의 면적은, 상기 제2의 촬상 화소의 차광막의 면적보다 크도록 구성된 고체 촬상 소자의 제조 방법.
(B20) 고체 촬상 소자를 포함하는 전자 장치에 있어서, 상기 고체 촬상 소자는, 위상차 검출 화소와, 상기 위상차 검출 화소에 인접하는 제1의 촬상 화소와, 상기 제1의 촬상 화소와 정렬된 제1의 컬러 필터와, 제2의 촬상 화소와, 상기 제2의 촬상 화소와 정열된 제2의 컬러 필터를 구비하고, 상기 제1의 컬러 필터의 면적은 상기 제2의 컬러 필터의 면적보다 작고, 상기 제1의 촬상 화소의 차광막의 면적은, 상기 제2의 촬상 화소의 차광막의 면적보다 크도록 구성된 전자 장치.
41 : 고체 촬상 소자
50 : 출력 회로
81 : 위상차 검출 화소
81a : 옵티컬 블랙 영역
82 : 제1의 촬상 화소
83 : 제2의 촬상 화소
93 : 차광막
94 : 컬러 필터
96 : 차광막
97, 121 : 컬러 필터
141 : 절연막
142 : 차광막

Claims (20)

  1. 고체 촬상 장치에 있어서,
    위상차 검출 화소와,
    상기 위상차 검출 화소에 인접하는 제1의 촬상 화소와,
    상기 제1의 촬상 화소와 정렬된 제1의 컬러 필터와,
    제2의 촬상 화소와,
    상기 제2의 촬상 화소와 정열된 제2의 컬러 필터를 구비하고,
    상기 제1의 컬러 필터의 면적은 상기 제2의 컬러 필터의 면적보다 작고,
    상기 제1의 촬상 화소의 차광막의 면적은, 상기 제2의 촬상 화소의 차광막의 면적보다 큰 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 위상차 검출 화소와 인접하는 측과 반대측의 상기 제1의 촬상 화소의 컬러 필터의 위치는, 수직한 방향으로 나열하는 상기 제2의 컬러 필터의 측과 동일한 위치인 것을 특징으로 하는 구성된 고체 촬상 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    제1의 촬상 화소의 차광막 및 제2의 촬상 화소의 차광막 중의 적어도 하나의 아래에 마련되는 절연막 및 추가 절연막을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치.
  4. 제3하에 있어서,
    상기 절연막 및 상기 추가 절연막은, 단지 포토다이오드 만을 관통하는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1의 촬상 화소의 상기 차광막의 아래에 마련되는 제1의 추가 차광막, 및 상기 제2의 촬상 화소의 상기 차광막의 아래에 마련되는 제2의 추가 차광막을 더 포함하고, 상기 제1 및 제2의 추가 차광막은 폭이 다른 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1의 추가 차광막의 폭은 상기 제2의 추가 차광막의 폭보다 큰 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    2×2화소 배열인 화소 어레이부를 포함하고, 상기 위상차 검출 화소 및 제1의 촬상 화소는 색이 동일한 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    2×2화소 배열인 화소 어레이부를 포함하고, 상기 위상차 검출 화소 및 제1의 촬상 화소는 색이 동일하고, 상기 위상차 검출 화소는 또한 촬상 화소인 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    제1의 촬상 화소의 차광막 및 제2의 촬상 화소의 제2의 차광막 중의 적어도 하나의 아래에 마련되는 절연막 및 추가 절연막을 더 포함하는 고체 촬상 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제1의 촬상 화소에 대응하는 광은 상기 위상차 검출 화소에서 수광되는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    배열 방향이 통상의 배열 방향에 대해 45도 회전시키도록 구성된 화소 어레이를 포함하는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치.
  12. 제1항에 있어서,
    포토다이오드에 접속된 방전 트랜지스터를 포함하고, 상기 방전 트랜지스터는 오버플로 게이트에 의해 제어되는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치.
  13. 제1항에 있어서,
    화소 어레이부, 제어 회로, 및 동일한 반도체 기판상에 배열된 논리회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치.
  14. 제1항에 있어서,
    화소 어레이부, 제어 회로, 및 논리회로를 포함하고, 상기 화소 어레이부 및 상기 제어 회로는 제1의 반도체 기판상에 배열되고, 상기 논리 회로는 제2의 반도체 기판상에 배열되고, 상기 제1의 반도체 기판은 상기 제2의 반도체 기판에 적층되는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치.
  15. 제1항에 있어서,
    화소 어레이부, 제어 회로, 및 논리회로를 포함하고, 상기 화소 어레이부는 제1의 반도체 기판상에 배열되고, 상기 논리 회로 및 상기 제어 회로는 제2의 반도체 기판상에 배열되고, 상기 제1의 반도체 기판은 상기 제2의 반도체 기판에 적층되는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 제1의 컬러 필터의 폭은, 상기 제2의 컬러 필터의 폭과는 상기 제1 및 제2의 컬러 필터의 프로세스 편차의 평균치에 3배의 표준 편차만큼 다르게 구성된 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치.
  17. 제3항에 있어서,
    상기 추가 차광막 중의 하나는 절연에 의해 상기 제1의 촬상 화소의 차광막에 접속되는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치.
  18. 제8항에 있어서,
    상기 위상차 검출 화소 및 상기 제1의 촬상 화소는 컬러 필터를 공유하는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치.
  19. 고체 촬상 장치의 제조 방법에 있어서,
    위상차 검출 화소를 형성하는 단계와,
    상기 위상차 검출 화소에 인접하는 제1의 촬상 화소를 형성하는 단계와,
    제2의 촬상 화소를 형성하는 단계를 포함하고,
    상기 제1의 촬상 화소의 컬러 필터의 면적은 상기 제2의 촬상 화소의 컬러 필터의 면적보다 작고,
    상기 제1의 촬상 화소의 차광막의 면적은, 상기 제2의 촬상 화소의 차광막의 면적보다 크도록 구성된 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치의 제조 방법.
  20. 전자 장치에 있어서,
    고체 촬상 소자를 포함하고,
    상기 고체 촬상 소자는,
    위상차 검출 화소와,
    상기 위상차 검출 화소에 인접하는 제1의 촬상 화소와,
    상기 제1의 촬상 화소와 정렬된 제1의 컬러 필터와,
    제2의 촬상 화소와,
    상기 제2의 촬상 화소와 정열된 제2의 컬러 필터를 구비하고,
    상기 제1의 컬러 필터의 면적은 상기 제2의 컬러 필터의 면적보다 작고,
    상기 제1의 촬상 화소의 차광막의 면적은, 상기 제2의 촬상 화소의 차광막의 면적보다 큰 것을 특징으로 하는 전자 장치.
KR1020157020178A 2013-12-12 2014-12-03 고체 촬상 장치 및 그 제조 방법, 및 전자 기기 KR102352333B1 (ko)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013257294 2013-12-12
JPJP-P-2013-257294 2013-12-12
JPJP-P-2014-109412 2014-05-27
JP2014109412A JP6233188B2 (ja) 2013-12-12 2014-05-27 固体撮像素子およびその製造方法、並びに電子機器
PCT/JP2014/006045 WO2015087515A2 (en) 2013-12-12 2014-12-03 Solid state imaging device, manufacturing method of the same, and electronic equipment

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20160097121A true KR20160097121A (ko) 2016-08-17
KR102352333B1 KR102352333B1 (ko) 2022-01-18

Family

ID=52144799

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020157020178A KR102352333B1 (ko) 2013-12-12 2014-12-03 고체 촬상 장치 및 그 제조 방법, 및 전자 기기

Country Status (6)

Country Link
US (1) US9780139B2 (ko)
JP (1) JP6233188B2 (ko)
KR (1) KR102352333B1 (ko)
CN (2) CN113794848A (ko)
TW (1) TWI713442B (ko)
WO (1) WO2015087515A2 (ko)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190012806A (ko) * 2017-07-28 2019-02-11 에스케이하이닉스 주식회사 위상차 검출 픽셀을 구비한 이미지 센서
US10341595B2 (en) 2017-08-10 2019-07-02 Samsung Electronics Co., Ltd. Image sensor for compensating for signal difference between pixels
KR20190100792A (ko) * 2018-02-21 2019-08-29 에스케이하이닉스 주식회사 이미지 센싱 장치
KR20190118814A (ko) * 2018-04-11 2019-10-21 에스케이하이닉스 주식회사 낮은 굴절률을 갖는 패싱 필터를 포함하는 이미지 센서
KR20200033802A (ko) * 2017-08-03 2020-03-30 소니 세미컨덕터 솔루션즈 가부시키가이샤 촬상 장치, 및 전자 기기
KR20200099253A (ko) * 2019-02-13 2020-08-24 삼성전자주식회사 이미지 센서
US11233957B2 (en) 2017-04-25 2022-01-25 Sony Corporation Solid state image sensor and electronic equipment
US11563050B2 (en) 2016-03-10 2023-01-24 Sony Corporation Imaging device and electronic device

Families Citing this family (39)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10680022B2 (en) 2013-12-12 2020-06-09 Sony Corporation Solid state imaging device, manufacturing method of the same, and electronic equipment
KR102348760B1 (ko) * 2015-07-24 2022-01-07 삼성전자주식회사 이미지 센서 및 그에 따른 신호 처리 방법
WO2017039038A1 (ko) * 2015-09-04 2017-03-09 재단법인 다차원 스마트 아이티 융합시스템 연구단 다중 필팩터가 적용된 이미지 센서
DE112016004211T5 (de) 2015-09-16 2018-06-14 Canon Kabushiki Kaisha Bildsensor und Bildaufnahmevorrichtung
WO2017047010A1 (en) 2015-09-16 2017-03-23 Canon Kabushiki Kaisha Image sensor and image capturing apparatus
US10002899B2 (en) * 2015-09-16 2018-06-19 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Microlens for a phase detection auto focus (PDAF) pixel of a composite grid structure
JP6758747B2 (ja) 2015-09-18 2020-09-23 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 固体撮像装置および電子機器
KR102536344B1 (ko) * 2015-12-31 2023-05-25 엘지디스플레이 주식회사 표시장치
US9832399B2 (en) * 2016-01-29 2017-11-28 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Image sensor and method for manufacturing the same
JP2017157804A (ja) * 2016-03-04 2017-09-07 キヤノン株式会社 撮像装置
JP2017162985A (ja) * 2016-03-09 2017-09-14 キヤノン株式会社 撮像装置
JP2017195342A (ja) * 2016-04-22 2017-10-26 株式会社ニコン 撮像素子および電子機器
JP2017220616A (ja) * 2016-06-09 2017-12-14 キヤノン株式会社 撮像装置および放射線撮像システム
WO2018003501A1 (ja) * 2016-06-28 2018-01-04 ソニー株式会社 固体撮像装置、電子機器、レンズ制御方法および車両
US20180026065A1 (en) * 2016-07-21 2018-01-25 Visera Technologies Company Limited Image-sensor structures
US10103194B2 (en) * 2016-09-26 2018-10-16 Omnivision Technologies, Inc. Self-aligned optical grid on image sensor
US10616516B2 (en) 2016-09-30 2020-04-07 Planet Labs Inc. Systems and methods for implementing time delay integration imaging techniques in conjunction with distinct imaging regions on a monolithic charge-coupled device image sensor
WO2018070666A1 (ko) * 2016-10-11 2018-04-19 주식회사 루멘스 Led 디스플레이 모듈 및 그 제조방법
US10187600B2 (en) * 2017-06-15 2019-01-22 SmartSens Technology (U.S.), Inc. Four shared pixel with phase detection and full array readout modes
JP2019012968A (ja) 2017-06-30 2019-01-24 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 固体撮像装置、及び電子機器
US10510787B2 (en) * 2017-10-19 2019-12-17 Semiconductor Components Industries, Llc Structures and methods of creating clear pixels
KR102501604B1 (ko) * 2017-11-22 2023-02-17 소니 세미컨덕터 솔루션즈 가부시키가이샤 고체 촬상 소자 및 전자기기
JP6736539B2 (ja) 2017-12-15 2020-08-05 キヤノン株式会社 撮像装置及びその駆動方法
CN108400143A (zh) * 2018-02-28 2018-08-14 德淮半导体有限公司 图像传感器及其形成方法
KR102541294B1 (ko) 2018-03-26 2023-06-12 에스케이하이닉스 주식회사 라이닝 층을 가진 위상차 검출 픽셀을 포함하는 이미지 센서
US10529763B2 (en) * 2018-04-19 2020-01-07 Semiconductor Components Industries, Llc Imaging pixels with microlenses
WO2020012860A1 (ja) * 2018-07-09 2020-01-16 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 撮像素子および撮像素子の製造方法
CN108965704B (zh) * 2018-07-19 2020-01-31 维沃移动通信有限公司 一种图像传感器、移动终端及图像拍摄方法
CN109036257B (zh) * 2018-10-24 2022-04-29 上海天马微电子有限公司 一种显示面板及其驱动方法和显示装置
FR3087939A1 (fr) 2018-10-30 2020-05-01 Stmicroelectronics (Grenoble 2) Sas Capteur de lumiere
KR102532003B1 (ko) * 2018-10-31 2023-05-15 에스케이하이닉스 주식회사 하나의 포토다이오드를 공유하는 두 색의 컬러 필터들을 가진 이미지 센서
JP7281895B2 (ja) * 2018-12-06 2023-05-26 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 撮像素子および電子機器
KR20200078048A (ko) 2018-12-21 2020-07-01 에스케이하이닉스 주식회사 적층된 셀 트랜지스터들을 포함하는 비휘발성 메모리 소자 및 상기 비휘발성 메모리 소자의 동작 방법
CN110222600A (zh) * 2019-05-22 2019-09-10 武汉华星光电技术有限公司 显示面板和电子设备
JP2021040088A (ja) * 2019-09-05 2021-03-11 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
CN114902658A (zh) * 2020-01-16 2022-08-12 索尼半导体解决方案公司 固态摄像装置
US11362121B2 (en) * 2020-01-28 2022-06-14 Omnivision Technologies, Inc. Light attenuation layer fabrication method and structure for image sensor
JP7180664B2 (ja) * 2020-12-09 2022-11-30 株式会社ニコン 撮像素子および撮像装置
WO2023181735A1 (ja) * 2022-03-25 2023-09-28 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 撮像素子及び撮像装置

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000156823A (ja) 1998-08-20 2000-06-06 Canon Inc 固体撮像装置及びその制御方法及び撮像装置及び光電変換セルの基本配列及び記憶媒体
JP2007147738A (ja) 2005-11-24 2007-06-14 Fujifilm Corp カラーフィルタ、その製造方法、これを用いた固体撮像素子、およびその製造方法
JP2009244862A (ja) 2008-03-11 2009-10-22 Canon Inc 焦点検出装置およびそれを有する撮像装置
JP2011234025A (ja) * 2010-04-26 2011-11-17 Nikon Corp 撮像装置および撮像素子
JP2012124377A (ja) * 2010-12-09 2012-06-28 Sony Corp 固体撮像装置とその製造方法、及び電子機器
JP2012178457A (ja) * 2011-02-25 2012-09-13 Sony Corp 固体撮像装置、および、その製造方法、電子機器

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPWO2005013369A1 (ja) * 2003-08-01 2006-09-28 松下電器産業株式会社 固体撮像装置、固体撮像装置の製造方法及びこれを用いたカメラ
JP4760264B2 (ja) * 2005-09-28 2011-08-31 ブラザー工業株式会社 画像形成装置
JP5262180B2 (ja) * 2008-02-26 2013-08-14 ソニー株式会社 固体撮像装置及びカメラ
KR101776955B1 (ko) * 2009-02-10 2017-09-08 소니 주식회사 고체 촬상 장치와 그 제조 방법, 및 전자 기기
JP5564847B2 (ja) 2009-07-23 2014-08-06 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
JP5662667B2 (ja) * 2009-10-08 2015-02-04 キヤノン株式会社 撮像装置
JP5680333B2 (ja) * 2010-05-01 2015-03-04 株式会社ササキコーポレーション 刈取り作業機
CN103003944B (zh) * 2010-07-12 2016-01-20 富士胶片株式会社 固态成像装置
WO2012026292A1 (ja) * 2010-08-24 2012-03-01 富士フイルム株式会社 固体撮像装置
JP5204192B2 (ja) 2010-10-26 2013-06-05 株式会社東芝 基地局装置、端末移動推定方法及びプログラム
JP5589760B2 (ja) * 2010-10-27 2014-09-17 ソニー株式会社 画像処理装置、撮像装置、画像処理方法およびプログラム。
US8742525B2 (en) * 2011-03-14 2014-06-03 Sony Corporation Solid-state imaging device, method of manufacturing solid-state imaging device, and electronic apparatus
JP2012191136A (ja) * 2011-03-14 2012-10-04 Sony Corp 固体撮像装置、固体撮像装置の製造方法、電子機器
JP5825817B2 (ja) * 2011-04-01 2015-12-02 キヤノン株式会社 固体撮像素子及び撮像装置
KR20130038035A (ko) * 2011-10-07 2013-04-17 삼성전자주식회사 촬상소자
JP2013172210A (ja) * 2012-02-17 2013-09-02 Canon Inc 撮像装置
WO2013145573A1 (ja) * 2012-03-29 2013-10-03 村田機械株式会社 非接触給電システム及び非接触給電方法
IN2014DN08388A (ko) * 2012-03-30 2015-05-08 Nikon Corp
US9270906B2 (en) * 2012-05-02 2016-02-23 Semiconductor Components Industries, Llc Exposure time selection using stacked-chip image sensors

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000156823A (ja) 1998-08-20 2000-06-06 Canon Inc 固体撮像装置及びその制御方法及び撮像装置及び光電変換セルの基本配列及び記憶媒体
JP2007147738A (ja) 2005-11-24 2007-06-14 Fujifilm Corp カラーフィルタ、その製造方法、これを用いた固体撮像素子、およびその製造方法
JP2009244862A (ja) 2008-03-11 2009-10-22 Canon Inc 焦点検出装置およびそれを有する撮像装置
JP2011234025A (ja) * 2010-04-26 2011-11-17 Nikon Corp 撮像装置および撮像素子
JP2012124377A (ja) * 2010-12-09 2012-06-28 Sony Corp 固体撮像装置とその製造方法、及び電子機器
JP2012178457A (ja) * 2011-02-25 2012-09-13 Sony Corp 固体撮像装置、および、その製造方法、電子機器

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11563050B2 (en) 2016-03-10 2023-01-24 Sony Corporation Imaging device and electronic device
US11637975B2 (en) 2017-04-25 2023-04-25 Sony Group Corporation Solid state image sensor and electronic equipment
US11233957B2 (en) 2017-04-25 2022-01-25 Sony Corporation Solid state image sensor and electronic equipment
KR20190012806A (ko) * 2017-07-28 2019-02-11 에스케이하이닉스 주식회사 위상차 검출 픽셀을 구비한 이미지 센서
US11888004B2 (en) 2017-08-03 2024-01-30 Sony Semiconductor Solutions Corporation Imaging apparatus having phase difference detection pixels receiving light transmitted through a same color filter
KR20200033802A (ko) * 2017-08-03 2020-03-30 소니 세미컨덕터 솔루션즈 가부시키가이샤 촬상 장치, 및 전자 기기
US10819929B2 (en) 2017-08-10 2020-10-27 Samsung Electronics Co., Ltd. Image sensor for compensating for signal difference between pixels
US11843882B2 (en) 2017-08-10 2023-12-12 Samsung Electronics Co., Ltd. Image sensor for compensating for signal difference between pixels
US10341595B2 (en) 2017-08-10 2019-07-02 Samsung Electronics Co., Ltd. Image sensor for compensating for signal difference between pixels
KR20190100792A (ko) * 2018-02-21 2019-08-29 에스케이하이닉스 주식회사 이미지 센싱 장치
KR20190118814A (ko) * 2018-04-11 2019-10-21 에스케이하이닉스 주식회사 낮은 굴절률을 갖는 패싱 필터를 포함하는 이미지 센서
KR20200099253A (ko) * 2019-02-13 2020-08-24 삼성전자주식회사 이미지 센서
US11804504B2 (en) 2019-02-13 2023-10-31 Samsung Electronics Co., Ltd. Image sensor

Also Published As

Publication number Publication date
KR102352333B1 (ko) 2022-01-18
US20160276396A1 (en) 2016-09-22
JP6233188B2 (ja) 2017-11-22
WO2015087515A2 (en) 2015-06-18
JP2015133469A (ja) 2015-07-23
TW201523861A (zh) 2015-06-16
TWI713442B (zh) 2020-12-21
CN104969540A (zh) 2015-10-07
WO2015087515A3 (en) 2015-08-13
CN113542639A (zh) 2021-10-22
CN113794848A (zh) 2021-12-14
US9780139B2 (en) 2017-10-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102352333B1 (ko) 고체 촬상 장치 및 그 제조 방법, 및 전자 기기
US11791353B2 (en) Solid state imaging device, manufacturing method of the same, and electronic equipment
US9768215B2 (en) Solid-state imaging apparatus, method of manufacturing the same, and electronic apparatus
US8605175B2 (en) Solid-state image capturing device including a photochromic film having a variable light transmittance, and electronic device including the solid-state image capturing device
US9094624B2 (en) Solid-state imaging apparatus and camera
US10165211B1 (en) Image sensors with optically black pixels
US10432831B2 (en) Image sensor
CN104517984B (zh) 固体摄像装置、固体摄像装置制造方法和电子设备
JP2018125842A (ja) 撮像装置およびカメラシステム
KR101661764B1 (ko) 고체 촬상 장치, 그 제조 방법, 및 전자기기
US10559620B2 (en) Solid-state imaging device with phase difference detection pixel and manufacturing method of the same, and electronic apparatus
KR102128467B1 (ko) 이미지 센서 및 이미지 센서를 포함하는 영상 촬영 장치
TWI618414B (zh) 全域快門校正
KR102223515B1 (ko) 고체 촬상 장치 및 전자 기기
US20230319435A1 (en) Image sensing device including light shielding pattern
CN114650374A (zh) 具有黑电平校正的图像传感器
CN113542639B (zh) 固态成像器件、固态成像器件的制造方法和电子设备
JP2015146442A (ja) 固体撮像装置、および、その製造方法、電子機器
JP2017054951A (ja) 固体撮像装置

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant