KR20180117601A - 고체 촬상 소자 - Google Patents

고체 촬상 소자 Download PDF

Info

Publication number
KR20180117601A
KR20180117601A KR1020187021795A KR20187021795A KR20180117601A KR 20180117601 A KR20180117601 A KR 20180117601A KR 1020187021795 A KR1020187021795 A KR 1020187021795A KR 20187021795 A KR20187021795 A KR 20187021795A KR 20180117601 A KR20180117601 A KR 20180117601A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
pixel
photoelectric conversion
film
voltage
array region
Prior art date
Application number
KR1020187021795A
Other languages
English (en)
Inventor
?스케 마루야마
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 KR20180117601A publication Critical patent/KR20180117601A/ko

Links

Images

Classifications

    • H04N5/361—
    • 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
    • H01L27/14603—Special geometry or disposition of pixel-elements, address-lines or gate-electrodes
    • 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
    • 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
    • H01L27/14665—Imagers using a photoconductor layer
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/60—Noise processing, e.g. detecting, correcting, reducing or removing noise
    • H04N25/63—Noise processing, e.g. detecting, correcting, reducing or removing noise applied to dark current
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/60—Noise processing, e.g. detecting, correcting, reducing or removing noise
    • H04N25/63—Noise processing, e.g. detecting, correcting, reducing or removing noise applied to dark current
    • H04N25/633—Noise processing, e.g. detecting, correcting, reducing or removing noise applied to dark current by using optical black pixels
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/70—SSIS architectures; Circuits associated therewith
    • H04N5/369—

Landscapes

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

Abstract

본 기술은, 암전류를 억제하고, 화질 열화를 억제할 수 있도록 하는 고체 촬상 소자에 관한 것이다. 고체 촬상 소자는, 화합물 반도체, 어모퍼스 실리콘, 게르마늄, 양자 도트 광전변환막, 또는 유기 광전변환막의 어느 하나를 갖는 광전변환부를 구비하는 화소가 행렬형상으로 2차원 배치된 화소 어레이 영역을 구비한다. 화소 어레이 영역은, 그 최외주, 또는, 유효 화소 영역보다 외측에 항상 일정한 전압을 인가한 화소인 전압 인가 화소를 갖는다. 본 기술은, 예를 들면, 고체 촬상 소자 등에 적용할 수 있다.

Description

고체 촬상 소자
본 기술은, 고체 촬상 소자에 관한 것으로, 특히, 암전류를 억제하고, 화질 열화를 억제할 수 있도록 하는 고체 촬상 소자에 관한 것이다.
광전변환부로서 InGaAs 등의 화합물 반도체를 사용한 고체 촬상 소자에서는, 광전변환부를 형성하는 제1의 기판과, 축적된 전하를 판독하는 판독 회로를 형성하는 제2의 기판을, 범프나 전극으로 접합한 구조가 채용되어 있다(예를 들면, 특허 문헌 1 참조).
특허 문헌 1 : 국제 공개 제2011/089949호
그런데, 화소 어레이 영역의 최외주(最外周)의 화소는, 광전변환부인 화합물 반도체의 가공부 계면으로부터의 영향으로 암전류가 악화하기 쉽다. 특히, 판독 회로가 소스 팔로워 타입의 회로에서는, 전하가 축적하면 그 화소의 전위차가 작아지고, 암전류 성분이 불루밍에 의해, 차례 차례로 옆의 화소에 영향을 미친다. 그 영향을 피하기 위해서는, 많은 무효 화소가 필요해지고, 칩 면적의 증대나 비용 증가의 원인 된다.
유효 화소 영역과 흑레벨을 검출하는 OPB(Optical Black) 영역과의 경계의 화소에서도, 최외주의 화소의 경우와 마찬가지로, 고조도의 광이 조사된 경우, 유효 화소로부터의 불루밍이 OPB 화소에 영향을 미칠 가능성이 있다. 그 영향을 피하기 위해서는, 역시 많은 무효 화소가 필요해지고, 칩 면적의 증대나 비용 증가의 원인 된다.
본 기술은, 이와 같은 상황을 감안하여 이루어진 것으로, 암전류를 억제하고, 화질 열화를 억제할 수 있도록 하는 것이다.
본 기술의 제1의 측면의 고체 촬상 소자는, 화합물 반도체, 어모퍼스 실리콘, 게르마늄, 양자 도트 광전변환막, 또는 유기 광전변환막의 어느 하나를 갖는 광전변환부를 구비하는 화소가 행렬형상으로 2차원 배치된 화소 어레이 영역을 구비하고, 상기 화소 어레이 영역의 최외주, 또는, 상기 화소 어레이 영역의 유효 화소 영역보다 외측에 항상 일정한 전압을 인가한 상기 화소인 전압 인가 화소를 갖는다.
본 기술의 제1의 측면에서는, 화합물 반도체, 어모퍼스 실리콘, 게르마늄, 양자 도트 광전변환막, 또는 유기 광전변환막의 어느 하나를 갖는 광전변환부를 구비하는 화소가 행렬형상으로 2차원 배치된 화소 어레이 영역이 마련되고, 상기 화소 어레이 영역의 최외주, 또는, 상기 화소 어레이 영역의 유효 화소 영역보다 외측에 항상 일정한 전압을 인가한 상기 화소인 전압 인가 화소가 마련된다.
본 기술의 제2의 측면의 고체 촬상 소자는, 화합물 반도체, 어모퍼스 실리콘, 게르마늄, 양자 도트 광전변환막, 또는 유기 광전변환막의 어느 하나를 갖는 광전변환부를 구비하는 화소가 행렬형상으로 2차원 배치된 화소 어레이 영역을 구비하고, 상기 화소 어레이 영역의 유효 화소와 OPB 화소와의 사이에 항상 일정한 전압을 인가한 상기 화소인 전압 인가 화소를 갖는다.
본 기술의 제2의 측면에서는, 화합물 반도체, 어모퍼스 실리콘, 게르마늄, 양자 도트 광전변환막, 또는 유기 광전변환막의 어느 하나를 갖는 광전변환부를 구비하는 화소가 행렬형상으로 2차원 배치된 화소 어레이 영역이 마련되고, 상기 화소 어레이 영역의 유효 화소와 OPB 화소와의 사이에 항상 일정한 전압을 인가한 상기 화소인 전압 인가 화소가 마련된다.
본 기술의 제3의 측면의 고체 촬상 소자는, 화합물 반도체, 어모퍼스 실리콘, 게르마늄, 양자 도트 광전변환막, 또는 유기 광전변환막의 어느 하나를 갖는 광전변환부를 구비하는 화소가 행렬형상으로 2차원 배치된 화소 어레이 영역을 구비하고, 상기 화소 어레이 영역의 최외주가 되는 상기 광전변환부의 가공부 단면에 PN 접합부가 배치되지 않는다.
본 기술의 제3의 측면에서는, 화합물 반도체, 어모퍼스 실리콘, 게르마늄, 양자 도트 광전변환막, 또는 유기 광전변환막의 어느 하나를 갖는 광전변환부를 구비하는 화소가 행렬형상으로 2차원 배치된 화소 어레이 영역이 마련되고, 상기 화소 어레이 영역의 최외주가 되는 상기 광전변환부의 가공부 단면에 PN 접합부가 배치되지 않는 구성이 된다.
본 기술의 제4의 측면의 고체 촬상 소자는, 화합물 반도체, 어모퍼스 실리콘, 게르마늄, 양자 도트 광전변환막, 또는 유기 광전변환막의 어느 하나를 갖는 광전변환부를 구비하는 화소가 행렬형상으로 2차원 배치된 화소 어레이 영역의 최외주가 되는 상기 광전변환부의 가공부 단면을 덮는 보호막을 구비한다.
본 기술의 제4의 측면에서는, 화합물 반도체, 어모퍼스 실리콘, 게르마늄, 양자 도트 광전변환막, 또는 유기 광전변환막의 어느 하나를 갖는 광전변환부를 구비하는 화소가 행렬형상으로 2차원 배치된 화소 어레이 영역의 최외주가 되는 상기 광전변환부의 가공부 단면을 덮는 보호막이 형성되어 있다.
본 기술의 제5의 측면의 고체 촬상 소자는, 화합물 반도체, 어모퍼스 실리콘, 게르마늄, 양자 도트 광전변환막, 또는 유기 광전변환막의 어느 하나를 갖는 광전변환부를 구비하는 화소가 행렬형상으로 2차원 배치된 화소 어레이 영역의 최외주가 되는 상기 광전변환부의 가공부 단면을 MIS 구조로 하는 절연막과 금속막을 구비한다.
본 기술의 제5의 측면에서는, 화합물 반도체, 어모퍼스 실리콘, 게르마늄, 양자 도트 광전변환막, 또는 유기 광전변환막의 어느 하나를 갖는 광전변환부를 구비하는 화소가 행렬형상으로 2차원 배치된 화소 어레이 영역의 최외주가 되는 상기 광전변환부의 가공부 단면을 MIS 구조로 하는 절연막과 금속막이 형성되어 있다.
본 기술의 제6의 측면의 고체 촬상 소자는, 화합물 반도체, 어모퍼스 실리콘, 게르마늄, 양자 도트 광전변환막, 또는 유기 광전변환막의 어느 하나를 갖는 광전변환부를 구비하는 화소가 행렬형상으로 2차원 배치된 화소 어레이 영역과, 상기 화소의 상기 광전변환부에 인가하는 전압을 주변 환경에 응하여 변화시키는 전압 제어부를 구비한다.
본 기술의 제6의 측면에서는, 화합물 반도체, 어모퍼스 실리콘, 게르마늄, 양자 도트 광전변환막, 또는 유기 광전변환막의 어느 하나를 갖는 광전변환부를 구비하는 화소가 행렬형상으로 2차원 배치된 화소 어레이 영역과, 상기 화소의 상기 광전변환부에 인가하는 전압을 주변 환경에 응하여 변화시키는 전압 제어부가 마련된다.
본 기술의 제7의 측면의 고체 촬상 소자는, 화소가 행렬형상으로 2차원 배치된 화소 어레이 영역을 구비하고, 상기 화소는, 화합물 반도체, 어모퍼스 실리콘, 게르마늄, 양자 도트 광전변환막, 또는 유기 광전변환막의 어느 하나를 갖는 광전변환부와, 상기 광전변환부에서 생성된 전하를 축적하는 복수의 용량 소자와, 상기 복수의 용량 소자의 병렬 접속의 온 오프를 주변 환경에 응하여 전환하는 전환 제어부를 갖는다.
본 기술의 제7의 측면에서는, 화소가 행렬형상으로 2차원 배치된 화소 어레이 영역이 마련되고, 상기 화소에는, 화합물 반도체, 어모퍼스 실리콘, 게르마늄, 양자 도트 광전변환막, 또는 유기 광전변환막의 어느 하나를 갖는 광전변환부와, 상기 광전변환부에서 생성된 전하를 축적하는 복수의 용량 소자와, 상기 복수의 용량 소자의 병렬 접속의 온 오프를 주변 환경에 응하여 전환하는 전환 제어부가 마련된다.
고체 촬상 소자는, 독립한 장치라도 좋고, 다른 장치에 조립되는 모듈이라도 좋다.
본 기술의 제1 내지 제7의 측면에 의하면, 암전류를 억제하고, 화질 열화를 억제할 수 있도록 한다.
또한, 여기에 기재된 효과는 반드시 한정되는 것이 아니고, 본 개시 중에 기재된 어느 하나의 효과라도 좋다.
도 1은 본 기술을 적용한 고체 촬상 소자의 개략 구성을 도시하는 도면.
도 2는 고체 촬상 소자의 각 화소의 화소 회로를 도시하는 도면.
도 3은 제1의 실시의 형태의 화소 구조를 도시하는 단면도.
도 4는 제1의 실시의 형태의 화소 어레이 영역의 평면도.
도 5는 제2의 실시의 형태의 화소 구조를 도시하는 단면도.
도 6은 제3의 실시의 형태의 화소 어레이 영역의 평면도.
도 7은 제3의 실시의 형태의 화소 구조를 도시하는 단면도.
도 8은 제4의 실시의 형태의 화소 구조를 도시하는 단면도.
도 9는 제1의 가공부 단면 구조를 설명하는 도면.
도 10은 제2의 가공부 단면 구조를 설명하는 도면.
도 11은 제3의 가공부 단면 구조를 설명하는 도면.
도 12는 제5의 실시의 형태의 화소 구조를 도시하는 단면도.
도 13은 본 기술을 적용한 전자 기기로서의 촬상 장치의 구성례를 도시하는 블록도.
도 14는 도 1의 고체 촬상 소자의 사용례를 설명하는 도면.
도 15는 내시경 수술 시스템의 개략적인 구성의 한 예를 도시하는 도면.
도 16은 카메라 헤드 및 CCU의 기능 구성의 한 예를 도시하는 블록도.
도 17은 차량 제어 시스템의 개략적인 구성의 한 예를 도시하는 블록도.
도 18은 차외 정보 검출부 및 촬상부의 설치 위치의 한 예를 도시하는 설명도.
이하, 본 기술을 실시하기 위한 형태(이하, 실시의 형태라고 한다)에 관해 설명한다. 또한, 설명은 이하의 순서로 행한다.
1. 고체 촬상 소자의 전체 구성례
2. 화소 회로
3. 제1의 실시의 형태(최외주의 리셋 Tr을 항상 온 하는 구성례)
4. 제2의 실시의 형태(최외주의 판독 회로를 단락하는 구성례)
5. 제3의 실시의 형태(OPB 화소의 리셋 Tr을 항상 온 하는 구성례)
6. 제4의 실시의 형태(OPB 화소의 판독 회로를 단락하는 구성례)
7. 광전변환부 가공단의 처리(제1 내지 제3의 가공부 단면 구조)
8. 제1 내지 제4의 실시의 형태의 정리
9. 제5의 실시의 형태(고다이내믹 레인지를 실현하는 화소 구조)
10. 내시경 수술 시스템에의 응용례
11. 이동체에의 응용례
<1. 고체 촬상 소자의 전체 구성례>
도 1은, 본 기술을 적용한 고체 촬상 소자의 개략 구성을 도시하고 있다.
도 1의 고체 촬상 소자(1)는, 반도체로서 예를 들면 단결정 실리콘(Si)을 사용한 반도체 기판(12)에 화소(2)가 행렬형상으로 2차원 배치된 화소 어레이 영역(3)과, 그 주변의 주변 회로 영역(71)(도 4)을 갖고서 구성된다. 주변 회로 영역(71)에는, 수직 구동 회로(4), 칼럼 신호 처리 회로(5), 수평 구동 회로(6), 출력 회로(7), 제어 회로(8) 등이 포함된다.
화소(2)는, 반도체 박막으로 이루어지는 광전변환부와, 복수의 화소 트랜지스터를 갖고서 이루어진다. 복수의 화소 트랜지스터는, 예를 들면, 리셋 트랜지스터, 증폭 트랜지스터 및, 선택 트랜지스터의 3개의 MOS 트랜지스터로 구성된다.
제어 회로(8)는, 입력 클록과, 동작 모드 등을 지령하는 데이터를 수취하고, 또한 고체 촬상 소자(1)의 내부 정보 등의 데이터를 출력한다. 즉, 제어 회로(8)는, 수직 동기 신호, 수평 동기 신호 및 마스터 클록에 의거하여, 수직 구동 회로(4), 칼럼 신호 처리 회로(5) 및 수평 구동 회로(6) 등의 동작의 기준이 되는 클록 신호나 제어 신호를 생성한다. 그리고, 제어 회로(8)는, 생성한 클록 신호나 제어 신호를, 수직 구동 회로(4), 칼럼 신호 처리 회로(5) 및 수평 구동 회로(6) 등에 출력한다.
수직 구동 회로(4)는, 예를 들면 시프트 레지스터에 의해 구성되고, 소정의 화소 구동 배선(10)을 선택하고, 선택된 화소 구동 배선(10)에 화소(2)를 구동하기 위한 펄스를 공급하고, 행 단위로 화소(2)를 구동한다. 즉, 수직 구동 회로(4)는, 화소 어레이 영역(3)의 각 화소(2)를 행 단위로 순차적으로 수직 방향으로 선택 주사하고, 각 화소(2)의 광전변환부에서 수광량에 응하여 생성된 신호 전하에 의거한 화소 신호를, 수직 신호선(9)를 통하여 칼럼 신호 처리 회로(5)에 공급시킨다.
칼럼 신호 처리 회로(5)는, 화소(2)의 열마다 배치되어 있고, 1행분의 화소(2)로부터 출력되는 신호를 열마다 노이즈 제거 등의 신호 처리를 행한다. 예를 들면, 칼럼 신호 처리 회로(5)는, 화소 고유의 고정 패턴 노이즈를 제거하기 위한 CDS(Correlated Double Sampling : 상관 2중 샘플링) 및 AD 변환 등의 신호 처리를 행한다.
수평 구동 회로(6)는, 예를 들면 시프트 레지스터에 의해 구성되고, 수평 주사 펄스를 순차적으로 출력함에 의해, 칼럼 신호 처리 회로(5)의 각각을 순번대로 선택하고, 칼럼 신호 처리 회로(5)의 각각으로부터 화소 신호를 수평 신호선(11)에 출력시킨다.
출력 회로(7)는, 칼럼 신호 처리 회로(5)의 각각으로부터 수평 신호선(11)을 통하여 순차적으로 공급되는 신호에 대해, 신호 처리를 행하여 출력한다. 출력 회로(7)는, 예를 들면, 버퍼링만 하는 경우도 있고, 흑레벨 조정, 열(列) 편차 보정, 각종 디지털 신호 처리 등이 행하여지는 경우도 있다. 입출력 단자(13)는, 외부와 신호의 교환을 한다.
이상과 같이 구성된 고체 촬상 소자(1)는, CDS 처리와 AD 변환 처리를 행하는 칼럼 신호 처리 회로(5)가 열마다 배치된 칼럼 AD 방식이라고 불리는 CMOS 이미지 센서이다.
<2. 화소 회로>
도 2는, 고체 촬상 소자(1)의 각 화소(2)의 화소 회로를 도시하고 있다.
각 화소(2)는, 광전변환부(21), 용량 소자(22), 리셋 트랜지스터(23), 증폭 트랜지스터(24) 및, 선택 트랜지스터(25)를 갖는다.
광전변환부(21)는, InGaAs 등의 화합물 반도체를 사용한 반도체 박막으로 이루어지고, 수광한 광량에 응한 전하(신호 전하)를 생성한다. 광전변환부(21)에는, 소정의 바이어스 전압(Va)이 인가되어 있다.
용량 소자(22)는, 광전변환부(21)에서 생성된 전하를 축적한다. 용량 소자(22)는, 예를 들면, PN 접합 용량, MOS 용량, 또는 배선 용량의 어느 하나를 적어도 포함하여 구성할 수 있다.
리셋 트랜지스터(23)는, 리셋 신호(RST)에 의해 온 된 때, 용량 소자(22)에 축적되어 있는 전하가 소스(그라운드)에 배출됨으로써, 용량 소자(22)의 전위를 리셋한다.
증폭 트랜지스터(24)는, 용량 소자(22)의 축적 전위에 응한 화소 신호를 출력한다. 즉, 증폭 트랜지스터(24)는, 수직 신호선(9)를 통하여 접속되어 있는 정전류원으로서의 부하 MOS(부도시)와 소스 팔로워 회로를 구성하고, 용량 소자(22)에 축적되어 있는 전하에 응한 레벨을 나타내는 화소 신호가, 증폭 트랜지스터(24)로부터 선택 트랜지스터(25)를 통하여 칼럼 신호 처리 회로(5)에 출력된다.
선택 트랜지스터(25)는, 선택 신호(SEL)에 의해 화소(2)가 선택된 때 온 되어, 화소(2)의 화소 신호를, 수직 신호선(9)를 통하여 칼럼 신호 처리 회로(5)에 출력한다. 전송 신호(TRX), 선택 신호(SEL) 및 리셋 신호(RST)가 전송되는 각 신호선은, 도 1의 화소 구동 배선(10)에 대응한다.
<3. 제1의 실시의 형태>
다음에 고체 촬상 소자(1)의 제1의 실시의 형태의 화소 구조에 관해 설명한다.
도 3은, 제1의 실시의 형태의 화소 구조를 도시하는 단면도이다.
상세는 후술하지만, 도 3에서는, 화소 어레이 영역(3) 내의 각 화소(2)가, 리셋 트랜지스터(23)의 제어의 차이에 의해, 통상 화소(2A)나 또는 전하방출 화소(2B)로 나눠지는데, 화소 구조는 통상 화소(2A)와 전하방출 화소(2B)의 어느 것이나 동일하기 때문에 단지 화소(2)로서 설명한다. 또한, 전하방출 화소(2B)는, 화소 어레이 영역(3)의 가장 외측에 배치되어 있다.
도 2를 참조하여 설명한 각 화소(2)의 용량 소자(22), 리셋 트랜지스터(23), 증폭 트랜지스터(24) 및, 선택 트랜지스터(25)의 판독 회로가, 예를 들면 단결정 실리콘(Si) 등의 단결정 재료로 이루어지는 반도체 기판(12)에 화소마다 형성되어 있다. 또한, 도 3 이후의 단면도에서는, 반도체 기판(12)에 형성되어 있다, 용량 소자(22), 리셋 트랜지스터(23), 증폭 트랜지스터(24) 및, 선택 트랜지스터(25)의 부호의 도시가 생략되어 있다.
반도체 기판(12)의 광 입사측인 상측에는, 광전변환부(21)가 되는 N형의 반도체 박막(41)이, 화소 어레이 영역(3)의 전면에 형성되어 있다. N형의 반도체 박막(41)은, InGaP, InAlP, InGaAs, InAlAs, 나아가서는 칼코파이라이트 구조의 화합물 반도체가 사용된다. 칼코파이라이트 구조의 화합물 반도체는, 높은 광흡수 계수와, 넓은 파장역에 걸치는 높은 감도를 얻을 수 있는 재료이고, 광전변환용의 N형의 반도체 박막(41)으로서 바람직하게 사용된다. 이와 같은 칼코파이라이트 구조의 화합물 반도체는, Cu, Al, Ga, In, S, Se 등, Ⅳ족 원소의 주위의 원소를 사용하여 구성되고, CuGaInS계 혼정, CuAlGaInS계 혼정 및 CuAlGaInSSe계 혼정 등이 예시된다.
또한, N형의 반도체 박막(41)의 재료로는, 상술한 화합물 반도체 외에 어모퍼스 실리콘(Si), 게르마늄(Ge), 양자 도트 광전변환막, 유기 광전변환막 등을 사용하는 것도 가능하다.
본 실시의 형태에서는, N형의 반도체 박막(41)으로서, InGaAs의 화합물 반도체가 사용되고 있는 것으로 한다.
N형의 반도체 박막(41)의 반도체 기판(12)측인 하측에는, 화소 전극을 구성하는 고농도의 P형층(42)이, 화소마다 형성되어 있다. 그리고, 화소마다 형성된 고농도의 P형층(42)의 사이에는, 각 화소(2)를 분리하는 화소 분리 영역으로서의 N형층(43)이, 예를 들면, InP 등의 화합물 반도체로 형성되어 있다. 이 N형층(43)은, 화소 분리 영역으로서의 기능 외에 암전류를 방지하는 역할도 갖는다.
한편, N형의 반도체 박막(41)의 광 입사측인 상측에도, 화소 분리 영역으로서 사용하는 InP 등의 화합물 반도체를 사용하여, N형의 반도체 박막(41)보다도 고농도의 N형층(44)이 형성되어 있다. 이 고농도의 N형층(44)은, N형의 반도체 박막(41)에서 생성된 전하의 역류를 방지하는 배리어층으로서 기능한다. 고농도의 N형층(44)의 재료로는, 예를 들면, InGaAs, InP, InAlAs 등의 화합물 반도체를 사용할 수 있다.
배리어층으로서의 고농도의 N형층(44)의 위에는, 반사 방지막(45)이 형성되어 있다. 반사 방지막(45)의 재료로는, 예를 들면, 질화실리콘(SiN), 산화하프늄(HfO2), 산화알루미늄(Al2O3), 산화지르코늄(ZrO2), 산화탄탈(Ta2Ta5), 산화티탄(TiO2) 등을 사용할 수 있다.
고농도의 N형층(44) 또는 반사 방지막(45)의 어느 일방은, N형의 반도체 박막(41)을 상하에 끼우는 전극 중의 상측의 상부 전극으로서도 기능하고, 상부 전극으로서의 고농도의 N형층(44) 또는 반사 방지막(45)에는, 소정의 전압(Va)이 인가된다.
반사 방지막(45)의 위에는, 컬러 필터(46) 및 온 칩 렌즈(47)가 또한 형성되어 있다. 컬러 필터(46)는, R(적), G(녹), 또는 B(청)의 어느 하나의 광(파장광)을 투과시키는 필터이고, 예를 들면, 화소 어레이 영역(3)에서, 이른바 베이야 배열로 배치되어 있다.
화소 전극을 구성하는 고농도의 P형층(42)과, 화소 분리 영역으로서의 N형층(43)의 하측에는, 패시베이션층(51) 및 절연층(52)이 형성되어 있다. 그리고, 접속 전극(53A 및 53B)과 범프 전극(54)이, 패시베이션층(51) 및 절연층(52)을 관통하도록 형성되어 있다. 접속 전극(53A 및 53B)과 범프 전극(54)은, 화소 전극을 구성하는 고농도의 P형층(42)과, 전하를 축적하는 용량 소자(22)를 전기적으로 접속한다.
통상 화소(2A) 및 전하방출 화소(2B)는, 이상과 같이 구성되어 있고, 동일한 화소 구조를 갖고 있다.
그렇지만, 통상 화소(2A) 및 전하방출 화소(2B)에서는, 리셋 트랜지스터(23)의 제어 방법이 다르다.
통상 화소(2A)에서는, 광전변환부(21)에 의한 전하의 생성 기간(수광 기간), 수광 시작 전의 용량 소자(22)의 전위의 리셋 기간 등에 응하여, 리셋 트랜지스터(23)가, 리셋 신호(RST)에 의거하여 온 오프 되지만, 전하방출 화소(2B)에서는, 리셋 트랜지스터(23)가, 항상 온으로 제어되어 있다. 이에 의해, 광전변환부(21)에서 생성된 전하는 그라운드에 배출되고, 전하방출 화소(2B)에는 항상 일정한 전압(Va)이 인가된다.
도 4는, 전하방출 화소(2B)의 화소 배치를 도시하는 화소 어레이 영역(3)의 평면도이다.
화소 어레이 영역(3)은, 수직 구동 회로(4)나 칼럼 신호 처리 회로(5) 등이 형성되어 있는 주변 회로 영역(71)의 내측에 배치된다. 화소 어레이 영역(3)의 가장 외측의 1행 및 1열이 전하 방출 영역(81)이 되고, 그곳에 전하방출 화소(2B)가 배치되어 있다.
또한, 전하 방출 영역(81)은, 사각형의 화소 어레이 영역(3)의 가장 외측의 1행 및 1열을 적어도 포함하는 복수행 및 복수열로 구성되어도 좋다.
사각형의 화소 어레이 영역(3)의 각 변의 가장 외측의 열 및 행에 위치하는 화소(2)는, 도 3에 도시되는 바와 같이, 화합물 반도체인 광전변환부(21)의 가공부 계면(가공부 단면으로부터의 영향에 의해 암전류가 발생하기 쉽게 된다. 특히, 반도체 기판(12)에 형성된 판독 회로가 소스 팔로워 타입의 회로인 경우에는, 전하가 축적하면 그 화소의 전위차가 작아지기 때문에 암전류 성분이 불루밍에 의해, 차례차례로 옆의 화소에 영향을 미처 버린다.
그래서, 제1의 실시의 형태에서는, 사각형의 화소 어레이 영역(3)의 각 변의 가장 외측의 열 및 행에 위치하는 화소(2)를, 리셋 트랜지스터(23)가 항상 온이 되도록 제어되는 전하방출 화소(2B)로 함으로써, 광전변환부(21)인 N형의 반도체 박막(41)의 가공부 단면(가공부 계면)부터의 전하의 용출을, 전하방출 화소(2B)에 집중시켜서, 배출시킨다. 이에 의해, 전하 방출 영역(81)보다 내측의 통상 화소(2A)로의 전하의 유입을 방지할 수 있다.
이상에 의해, 제1의 실시의 형태에 의하면, N형의 반도체 박막(41)의 가공부 계면부터의 전하의 용출에 의한 화질 열화를 억제할 수 있다.
<4. 제2의 실시의 형태>
다음에 고체 촬상 소자(1)의 제2의 실시의 형태의 화소 구조에 관해 설명한다.
도 5는, 제2의 실시의 형태의 화소 구조를 도시하는 단면도이다.
제2의 실시의 형태에서의 통상 화소(2A)의 화소 구조는, 상술한 제1의 실시의 형태와 마찬가지이고, 그 설명은 생략한다.
한편, 제2의 실시의 형태에서의 전하방출 화소(2B)의 화소 구조는, 상술한 제1의 실시의 형태와 다르다. 구체적으로는, 제1의 실시의 형태의 전하방출 화소(2B)는, 통상 화소(2A)와 같이, 용량 소자(22), 리셋 트랜지스터(23), 증폭 트랜지스터(24) 및, 선택 트랜지스터(25)를 갖고 있었음에 대해, 제2의 실시의 형태의 전하방출 화소(2B)는, 그들을 갖고 있지 않다.
환언하면, 제1의 실시의 형태의 전하방출 화소(2B)에서는, 광전변환부(21)로서의 N형의 반도체 박막(41)이, 리셋 트랜지스터(23)를 통하여 그라운드에 접속되어 있었음에 대해, 제2의 실시의 형태의 전하방출 화소(2B)에서는, 리셋 트랜지스터(23)를 통하지 않고서 접속 전극(53B)이 직접 그라운드에 접속되어 있다. 리셋 트랜지스터(23)를 통하지 않기 때문에 전하방출 화소(2B)에 걸리는 전압은, 통상 화소(2A)에 걸리는 전압보다도 커진다.
제2의 실시의 형태에서도, 제1의 실시의 형태에서 리셋 트랜지스터(23)를 항상 온 한 경우와 마찬가지로, 광전변환부(21)인 N형의 반도체 박막(41)의 가공부 계면부터의 전하의 용출을, 전하방출 화소(2B)에 집중시켜서, 배출시킴으로써, 전하 방출 영역(81)보다 내측의 통상 화소(2A)로의 전하의 유입을 방지할 수 있다.
따라서 제2의 실시의 형태에서도, N형의 반도체 박막(41)의 가공부 계면부터의 전하의 용출에 의한 화질 열화를 억제할 수 있다.
또한, 제2의 실시의 형태에 관한 전하방출 화소(2B)가 배치되어 있는 전하 방출 영역(81)의 배치는, 제1의 실시의 형태에서의 경우와 마찬가지이다. 예를 들면, 화소 어레이 영역(3)의 가장 외측의 1행 및 1열, 또는, 사각형의 화소 어레이 영역(3)의 가장 외측의 1행 및 1열을 적어도 포함하는 복수행 및 복수열을 전하 방출 영역(81)으로 할 수 있다.
<5. 제3의 실시의 형태>
다음에 고체 촬상 소자(1)의 제3의 실시의 형태의 화소 구조에 관해 설명한다.
제3의 실시의 형태에서는, 화소 어레이 영역(3)의 일부로서, 기준이 되는 흑레벨을 검출하는OPB(Optical Black) 영역이 형성된다. 이하 설명하는 제3 및 제4의 실시의 형태의 화소 구조는, 화소 어레이 영역(3)의 일부로서 OPB 영역이 형성되어 있는 경우의 화소 구조이다.
도 6은, 화소 어레이 영역(3)의 일부로서 OPB 영역이 형성되어 있는 경우의 전하 방출 영역(81)의 배치를 도시하는 평면도이다.
화소 어레이 영역(3)의 일부로서 OPB 영역(101)이 형성되어 있는 경우, OPB 영역(101)은, 도 6에 도시되는 바와 같이, 사각형의 화소 어레이 영역(3)의 각 변의 가장 외측이 되는 복수의 열 및 복수의 행으로 구성된다. 그리고, OPB 영역(101) 중의 가장 내측의 1행 및 1열이, 전하 방출 영역(81)으로 설정된다.
화소 어레이 영역(3)의 OPB 영역(101)보다 내측의 영역은, 수광한 광량에 응한 화소 신호를 출력하는 통상 화소(2A)가 배치되어 있는 유효 화소 영역(102)이다.
도 7은, 제3의 실시의 형태의 화소 구조를 도시하는 단면도이다.
OPB 영역(101)에는, OPB 화소(2C)(2Ca, 2Cb)가 배치되어 있다. OPB 화소(2C)에는, 광전변환부(21)인 N형의 반도체 박막(41)의 상측에 컬러 필터(46) 및 온 칩 렌즈(47)에 대신하고, 차광막(111)이 형성되어 있다. 차광막(111)은, 예를 들면, 텅스텐(W), 알루미늄(Al) 또는 금(Au) 등의 금속재료로 형성된다.
OPB 영역(101)에는, 예를 들면, 3행 또는 3열로 이루어지는 3개의 OPB 화소(2C)가 나열하여 배치되고, 그 중의 가장 내측(화소 어레이 영역(3)의 중심측)의 OPB 화소(2C)가, 상술한 제1의 실시의 형태와 마찬가지로, 리셋 트랜지스터(23)가 항상 온이 되도록 제어되는 전하 방출용 OPB 화소(2Cb)로 되어 있다.
한편, 3행 또는 3열로 이루어지는 3개의 OPB 화소(2C)가 나열하여 배치되어 있는 OPB 영역(101) 중의, 외측의 2개의 OPB 화소(2C)는, 흑레벨을 판독하는 제어가 행하여지는 흑레벨 판독용 OPB 화소(2Ca)로 되어 있다.
제3의 실시의 형태에서의 기타의 구성은, 상술한 제1의 실시의 형태와 마찬가지이다.
예를 들면, 고체 촬상 소자(1)의 화소 어레이 영역(3)에 고조도의 광이 조사된 때에는, OPB 영역(101)에 가장 인접하는 통상 화소(2A)에서 불루밍이 발생하고, 그 이웃의 OPB 화소(2C), 즉, OPB 영역(101)의 가장 내측의 OPB 화소(2C)에 영향을 미칠 우려가 있다. 또한, OPB 영역(101)에 가장 인접하는 통상 화소(2A)에 입사된 광이, 이웃의 OPB 화소(2C)에 누입되어, 이웃의 OPB 화소(2C)에서 불루밍이 발생할 우려가 있다.
그래서, 제3의 실시의 형태에서는, OPB 영역(101)의 가장 내측의 OPB 화소(2C)를, 리셋 트랜지스터(23)가 항상 온이 되도록 제어되는 전하 방출용 OPB 화소(2Cb)로 함으로써, 불루밍의 발생을 전하 방출용 OPB 화소(2Cb)에서 막을 수 있고, 그 이웃의 흑레벨 판독용 OPB 화소(2Ca)로의 전하의 유입을 방지할 수 있다.
이에 의해, 제3의 실시의 형태에 의하면, 불루밍의 발생에 의한 화질 열화를 억제할 수 있다.
<6. 제4의 실시의 형태>
다음에 고체 촬상 소자(1)의 제4의 실시의 형태의 화소 구조에 관해 설명한다.
도 8은, 제4의 실시의 형태의 화소 구조를 도시하는 단면도이다.
도 8에 도시되는 제4의 실시의 형태에서는, OPB 영역(101)의 가장 내측의 전하 방출용 OPB 화소(2Cb)의 화소 구조가, 상술한 제2의 실시의 형태와 마찬가지로, 접속 전극(53B)을 직접 그라운드에 접속한 구조로 되어 있다.
제4의 실시의 형태에서의 기타의 구성은, 상술한 제3의 실시의 형태와 마찬가지이다.
이 경우에서도, 제3의 실시의 형태에서의 전하 방출용 OPB 화소(2Cb)의 리셋 트랜지스터(23)를 항상 온 한 경우와 마찬가지로, 불루밍의 발생을 전하 방출용 OPB 화소(2Cb)에서 막을 수 있고, 그 이웃의 흑레벨 판독용 OPB 화소(2Ca)로의 전하의 유입을 방지할 수 있다.
따라서 제4의 실시의 형태에서도, 불루밍의 발생에 의한 화질 열화를 억제할 수 있다.
또한, 전하 방출용 OPB 화소(2Cb)가 배치되어 있는 전하 방출 영역(81)의 배치는, 도 6에서 설명한 전하 방출 영역(81)과 같다.
상술한 제3 및 제4의 실시의 형태에서는, 전하 방출 영역(81)(전하 방출용 OPB 화소(2Cb))를, OPB 영역(101)의 가장 내측의 1행 및 1열의 화소(2)로 하는 예에 관해 설명하였다.
그렇지만, 전하 방출 영역(81)은, OPB 영역(101)의 1행 및 1열을 적어도 포함하는 복수행 및 복수열로 구성하여도 좋다. 예를 들면, OPB 영역(101)의 가장 내측의 1행 및 1열과, 유효 화소 영역(102)의 가장 외측의 1행 및 1열로 이루어지는 사각형 영역에서, 전하 방출 영역(81)을 구성할 수 있다. 또한 예를 들면, OPB 영역(101)의 복수행 및 복수열로 이루어지는 사각형 영역에서, 전하 방출 영역(81)을 구성할 수 있다. OPB 영역(101)의 복수행 및 복수열로 이루어지는 사각형 영역에서 전하 방출 영역(81)을 구성하는 경우, 전하 방출 영역(81)에는, OPB 영역(101)의 가장 내측의 1행 및 1열을 포함하지 않아도 좋다.
<7. 광전변환부 가공단의 처리>
그런데, 상술한 제1 및 제2의 실시의 형태에서는, 암전류가 발생하기 쉬운 광전변환부(21)의 가공부 단면의 부근에 전하 방출 영역(81)(전하방출 화소(2B))을 마련하고, 그곳부터 전하를 배출시킴으로써, 전하 방출 영역(81)보다 내측의 통상 화소(2A)로의 전하의 유입을 방지하는 구조에 관해 설명하였다.
그래서 다음에 광전변환부(21)의 가공부 단면에서, 암전류가 발생하기 어렵게 하는 구조에 관해 설명한다.
<제1의 가공부 단면 구조>
도 9는, 광전변환부(21)의 가공부 단면에서 암전류를 억제하는 제1의 가공부 단면 구조를 설명하는 도면이다.
도 9의 A는, 광전변환부(21)의 가공부 단면에 고농도의 P형층(42)이 배치됨에 의해, N형의 반도체 박막(41)과 고농도의 P형층(42)으로 이루어지는 PN 접합부가, 광전변환부(21)의 가공부 단면에 포함되는 구조를 도시하고 있다.
한편, 도 9의 B는, 광전변환부(21)의 가공부 단면에 고농도의 P형층(42)이 배치되지 않고, N형의 반도체 박막(41)과 고농도의 P형층(42)으로 이루어지는 PN 접합부가, 광전변환부(21)의 가공부 단면에 포함되지 않는 구조를 도시하고 있다.
광전변환부(21)의 제1의 가공부 단면 구조로서는, 도 9의 B에 도시되는 바와 같은, N형의 반도체 박막(41)과 고농도의 P형층(42)으로 이루어지는 PN 접합부가, 가공부 단면에 배치되지 않는 구조를 채용할 수 있다. 이와 같이 함으로써, PN 접합부가 가공부 단면에 배치된 경우와 비교하여, 가공부 단면의 전계를 약하게 할 수 있기 때문에 가공부 단면부터의 전하의 용출을 억제하고, 암전류를 억제할 수 있다.
<제2의 가공부 단면 구조>
도 10은, 광전변환부(21)의 가공부 단면에서 암전류를 억제하는 제2의 가공부 단면 구조를 도시하고 있다.
광전변환부(21)의 제2의 가공부 단면 구조로서는, 도 9의 B에 도시한 바와 같이 PN 접합부가 광전변환부(21)의 가공부 단면에 포함되지 않도록 하고, 또한, 도 10에 도시되는 바와 같이, 가공부 단면을, 고정 전하를 갖는 보호 막(이하, 고정 전하막(201)이라고 한다.)로 덮는 구조로 할 수 있다.
고정 전하막(201)의 재료로는, 예를 들면, 산화실리콘(SiO2), 질화실리콘(SiN), 산화알루미늄(Al2O3), 산화하프늄(HfO2) 등을 사용할 수 있다.
본 실시의 형태와 같이, 광전변환부(21)가 N형의 반도체 박막(41)이고, 신호 전하가 정공인 경우에는, 고정 전하막(201)은, 정의 고정 전하를 갖는 막이 된다. 역으로, 예를 들면, 광전변환부(21)가 P형의 반도체 박막이고, 신호 전하가 전자가 된 경우에는, 고정 전하막(201)은, 부의 고정 전하를 갖는 막이 된다.
이와 같이, 광전변환부(21)의 가공부 단면에 고정 전하막(201)을 형성함에 의해, 가공부 단면부터의 전하의 용출을 억제하고, 암전류를 억제할 수 있다.
<제3의 가공부 단면 구조>
도 11은, 광전변환부(21)의 가공부 단면에서 암전류를 억제하는 제3의 가공부 단면 구조를 도시하고 있다.
광전변환부(21)의 제3의 가공부 단면 구조로서는, 도 9의 B에 도시한 바와 같이 PN 접합부가 광전변환부(21)의 가공부 단면에 포함되지 않도록 하고, 또한, 도 11에 도시되는 바와 같이, 가공부 단면에 절연막(221)과 금속막(222)을 형성하고, N형의 반도체 박막(41)과 합쳐서, MIS 구조로 할 수 있다. 금속막(222)에는, 소정의 바이어스 전압이 인가된다. 본 실시의 형태와 같이, 광전변환부(21)가 N형의 반도체 박막(41)이고, 신호 전하가 정공인 경우에는, 금속막(222)에는, 정의 바이어스 전압이 인가된다. 역으로, 예를 들면, 광전변환부(21)가 P형의 반도체 박막이고, 신호 전하가 전자가 된 경우에는, 금속막(222)에는, 부의 바이어스 전압이 인가된다.
절연막(221)의 재료로는, 예를 들면, 산화실리콘(SiO2), 질화실리콘(SiN), 산화알루미늄(Al2O3), 산화하프늄(HfO2) 등을 사용할 수 있다. 금속막(222)의 재료로는, 예를 들면, 텅스텐(W), 알루미늄(Al), 금(Au) 등을 사용할 수 있다.
이와 같이, 광전변환부(21)의 가공부 단면을 MIS 구조로 하여, 금속막(222)에 소정의 바이어스 전압을 인가함으로써, 가공부 단면부터의 전하의 용출을 억제하고, 암전류를 억제할 수 있다.
<8. 제1 내지 제4의 실시의 형태의 정리>
이상과 같이, 광전변환부(21)의 가공부 단면의 구조로서, 상술한 제1 내지 제3의 가공부 단면 구조를 채용함으로써, 가공부 단면부터의 전하의 용출을 억제하고, 암전류를 억제할 수 있다.
또한, 상술한 제1 내지 제4의 실시의 형태의 어느 하나의 화소 구조를 채용함에 의해, 가공부 단면부터의 전하의 용출(湧出)이, 화소 어레이 영역(3)의 내측의 유효 화소인 통상 화소(2A)에 유입하는 것을 방지할 수 있다.
따라서 광전변환부(21)의 가공부 단면부터의 전하의 용출에 의한 화질 열화를 억제할 수 있다. 또한, 가공부 단면부터의 전하의 용출을 억제한 구조의 채용에 의해, 무효 화소를 최소한으로 배치할 수 있고, 고체 촬상 소자(1) 전체로서의 칩 면적을 축소시킬 수 있고, 제조 비용도 저감할 수 있다.
또한, 상술한 제1 내지 제4의 실시의 형태의 어느 하나의 화소 구조와, 상술한 제1 내지 제3의 가공부 단면 구조는, 임의로 조합시킬 수 있다. 고체 촬상 소자(1)에서는, 상술한 제1 내지 제4의 실시의 형태의 어느 하나의 화소 구조, 또는, 상술한 제1 내지 제3의 가공부 단면 구조의 어느 하나를 채용함으로써, 광전변환부(21)의 가공부 단면부터의 전하의 용출에 의한 화질 열화를 억제하는 효과를 이룰 수 있다.
<9. 제5의 실시의 형태>
다음에 광전변환부(21)로서, 화합물 반도체, 어모퍼스 실리콘, 게르마늄, 양자 도트 광전변환막, 또는 유기 광전변환막의 어느 하나를 갖는 화소(2)에서, 고다이내믹 레인지를 실현하는 화소 구조에 관해 설명한다.
고체 촬상 소자에서 고다이내믹 레인지를 실현하기 위해, 화소의 포화 레벨을 초과하지 않도록 광전변환막에 인가하는 전압을 조정하는 방법이 알려져 있다(예를 들면, 일본 특개2009-49525호 공보). 또한, 고다이내믹 레인지를 실현하는 다른 방법으로서, 전하를 축적하는 용량부에 전환 스위치를 가지며, 고S/N과 고다이내믹 레인지를 실현하는 방법(예를 들면, 일본 특표2007-516654호 공보)이나, 포토 다이오드의 광 입사 방향과 역방향으로 전하 축적부 용량이 포토 다이오드와 적층 구조로 배치함으로써, 고감도와 고다이내믹 레인지를 실현하는 방법(일본 특개2014-112580호 공보)이 알려져 있다.
InGaAs 등으로 대표되는 양자형 적외선용 이미지 센서는 장파장광을 흡수하기 때문에 밴드 갭이 실리콘(Si)보다 좁고, 암전류가 용출하기 쉽다. 한편, 소스 팔로워 타입의 판독 회로는 캐리어를 축적시켜서 신호를 판독하기 때문에 다이내믹 레인지를 확보하려면 광전변환부에 걸리는 전압을 높게 하든지, 또는, 용량을 크게 할 필요가 있다.
그렇지만, 광전변환부에 걸리는 전압을 높게 하면, 암전류가 악화하고, S/N비가 악화한다. 또한, 용량 소자의 용량을 늘린 경우는, 변환 효율이 떨어지기 때문에 S/N비가 악화한다. 그때문에 소스 팔로워 타입의 판독 회로를 갖는 양자형 적외선용 이미지 센서에서는, 다이내믹 레인지와 암전류 및 변환 효율이 트레이드 오프의 관계에 있다.
도 12는, 고체 촬상 소자(1)의 제5의 실시의 형태의 화소 구조로서, 고다이내믹 레인지를 실현하는 화소 구조를 도시하는 단면도이다.
도 12에서, 상술한 제1 내지 제4의 실시의 형태와 대응하는 부분에 관해서는 동일한 부호를 붙이고 있고, 그 설명은 적절히 생략하고, 상술한 제1 내지 제4의 실시의 형태와 다른 부분에 주목하여 설명한다.
제5의 실시의 형태에서는, 상술한 제1 내지 제4의 실시의 형태와 마찬가지로, 반도체 기판(12)에 용량 소자(22), 리셋 트랜지스터(23), 증폭 트랜지스터(24) 및, 선택 트랜지스터(25)의 판독 회로가, 화소마다 형성되어 있다.
단, 제5의 실시의 형태에서는, 용량 소자(22)로서, 2개의 용량 소자(22A 및 22B)가 형성되어 있고, 그 2개의 용량 소자(22A 및 22B)는, 각 화소(2)에 새롭게 마련된 전환 제어 트랜지스터(241)를 통하여 병렬로 접속되어 있다. 전환 제어 트랜지스터(241)는, 2개의 용량 소자(22A 및 22B)의 병렬 접속의 온 오프를, 수직 구동 회로(4)(도 1)로부터 공급되는 전환 신호(CSW)에 따라 전환한다.
수직 구동 회로(4)는, 고체 촬상 소자(1)의 주변 환경, 구체적으로는 광량이나 온도에 응하여, 소정의 레벨(하이 또는 로우)의 전환 신호(CSW)를 각 화소(2)의 전환 제어 트랜지스터(241)에 공급함에 의해, 전환 제어 트랜지스터(241)를 제어한다. 고체 촬상 소자(1)의 현재의 광량은, 하나 전의 프레임의 화소 출력에 의거하여 판단된다. 또한, 사용 환경의 영향으로 온도가 높아지면, 암전류가 증대하기 때문에 고체 촬상 소자(1)의 현재의 온도는, OPB 화소(2C)의 화소 출력에 의거하여 판단된다.
예를 들면, 수직 구동 회로(4)는, 광량이 많고, 포화 레벨에 달하여 있는 화소(2)가 존재하는 경우에는, 전환 제어 트랜지스터(241)를 온 시켜서, 용량 소자(22A 및 22B)의 축적 용량을 크게 하고, 광량이 적고, 포화 레벨에 달하여 있는 화소(2)가 존재하지 않는 경우에는, 전환 제어 트랜지스터(241)를 오프 시켜서, 용량 소자(22A 및 22B)의 축적 용량을 작게 한다.
또한, 수직 구동 회로(4)는, 암전류가 많은(소정의 전류치 이상인) 경우에는, 전환 제어 트랜지스터(241)를 온 시켜서, 용량 소자(22A 및 22B)의 축적 용량을 크게 하고, 암전류가 적은(소정의 전류치 미만인) 경우에는, 전환 제어 트랜지스터(241)를 오프 시켜서, 용량 소자(22A 및 22B)의 축적 용량을 작게 한다.
또한, 제5의 실시의 형태에서는, 광전변환부(21)에 인가하는 바이어스 전압(Va')을 가변 제어하는 전압 제어부(242)가 새롭게 마련되어 있다. 전압 제어부(242)는, 고체 촬상 소자(1) 내에 추가적으로 마련되어도 좋고, 예를 들면, 제어 회로(8)나 수직 구동 회로(4)의 일부로서 마련되어도 좋다.
전압 제어부(242)는, 고체 촬상 소자(1)의 주변 환경, 구체적으로는 광량이나 온도에 응하여, 광전변환부(21)에 인가하는 바이어스 전압(Va')을 가변한다. 고체 촬상 소자(1)의 현재의 광량은, 하나 전의 프레임의 화소 출력에 의거하여 판단된다. 또한, 사용 환경의 영향으로 온도가 높아지면, 암전류가 증대하기 때문에 고체 촬상 소자(1)의 현재의 온도는, OPB 화소(2C)의 화소 출력에 의거하여 판단된다.
예를 들면, 전압 제어부(242)는, 광량이 많고, 포화 레벨에 달하여 있는 화소(2)가 존재하는 경우에는, 바이어스 전압(Va')을 높게 하고, 광량이 적고 포화 레벨에 달하여 있는 화소(2)가 존재하지 않는 경우에는, 바이어스 전압(Va')을 낮게 한다.
또한, 전압 제어부(242)는, 암전류가 많은(소정의 전류치 이상인) 경우에는, 바이어스 전압(Va')을 높게 하고, 암전류가 적은(소정의 전류치 미만인) 경우에는, 바이어스 전압(Va')을 낮게 한다. 또한, 전압 제어부(242)는, 바이어스 전압(Va')을 변경하는 대신에 리셋 트랜지스터(23)의 리셋 전압을 변경하도록 하여도 좋다. 이 경우에도 같은 효과를 이룰 수 있다.
전압 제어부(242)에 의한 바이어스 전압(Va')의 제어와, 수직 구동 회로(4)에 의한 축적 용량의 제어는, 각각 독립하여 제어하여도 좋고, 양자를 조합시켜서 제어하여도 좋다.
예를 들면, 바이어스 전압(Va')의 제어와 축적 용량의 제어를 조합시킨 경우, 광량에 응하여 다음과 같은 4단계의 제어를 행할 수가 있다.
(a) 광량 레벨(1) : 바이어스 전압(Va1'), 축적 용량 소(병렬 접속 오프)
(b) 광량 레벨(2) : 바이어스 전압(Va1'), 축적 용량 대(병렬 접속 온)
(c) 광량 레벨(3) : 바이어스 전압(Va2'), 축적 용량 대(병렬 접속 온)
(d) 광량 레벨(4) : 바이어스 전압(Va3'), 축적 용량 대(병렬 접속 온)
여기서, 각 광량 레벨1 내지 4와 바이어스 전압(Va1' 내지 Va3')의 대소 관계는, 광량 레벨(1)<광량 레벨(2)<광량 레벨(3)<광량 레벨(4), 바이어스 전압(Va1')<바이어스 전압(Va2')<바이어스 전압(Va3')이다.
수직 구동 회로(4)는, 각 화소(2)의 전환 제어 트랜지스터(241)를, 화소 어레이 영역(3)의 전 화소에 관해 동시에 제어하여도 좋고, 화소 어레이 영역(3)을 복수의 에어리어로 분할하고 에어리어마다 제어하여도 좋다. 또한, 수직 구동 회로(4)는, 화소 어레이 영역(3)의 화소마다 제어하여도 좋다.
전압 제어부(242)는, 광전변환부(21)에 인가하는 바이어스 전압(Va')을, 화소 어레이 영역(3)의 전 화소에 관해 동시에 제어하여도 좋고, 화소 어레이 영역(3)을 복수의 에어리어로 분할하여 에어리어마다 제어하여도 좋다. 또한, 수직 구동 회로(4)는, 화소 어레이 영역(3)의 화소마다 제어하여도 좋다.
제5의 실시의 형태의 고체 촬상 소자(1)에 의하면, 광량이 적은 경우에는, 광전변환부(21)에 인가하는 바이어스 전압(Va')을 낮게 함으로써 암전류를 억제할 수 있고, S/N비를 향상시킬 수 있다. 또한, 용량 소자(22A 및 22B)의 축적 용량을 적게 함으로써 변환 효율이 오르기 때문에 S/N비가 높아진다.
한편, 광량이 많은 경우에는, 광전변환부(21)에 인가하는 바이어스 전압(Va')을 높게 하여, 용량 소자(22A 및 22B)의 축적 용량을 크게 함으로써, 다이내믹 레인지를 확대할 수 있고, 고다이내믹 레인지화를 실현할 수 있다. 이 경우, 암전류가 증대하거나, 변환 효율은 내려가지만, 신호량이 크기 때문에 화질 열화의 영향은 적다.
따라서 제5의 실시의 형태의 고체 촬상 소자(1)에 의하면, 고체 촬상 소자(1)의 주변 환경에 응하여, S/N비의 향상과 고다이내믹 레인지를 실현할 수 있다.
<전자 기기에의 적용례>
본 기술은, 고체 촬상 소자에의 적용으로 한정되는 것이 아니다. 즉, 본 기술은, 디지털 스틸 카메라나 비디오 카메라 등의 촬상 장치나, 촬상 기능을 갖는 휴대 단말 장치나, 화상 판독부에 고체 촬상 소자를 사용하는 복사기 등, 화상 취입부(광전변환부)에 고체 촬상 소자를 사용하는 전자 기기 전반에 대해 적용 가능하다. 고체 촬상 소자는, 원칩으로서 형성된 형태라도 좋고, 촬상부와 신호 처리부 또는 광학계가 통합하여 팩키징된 촬상 기능을 갖는 모듈형상의 형태라도 좋다.
도 13은, 본 기술을 적용한 전자 기기로서의, 촬상 장치의 구성례를 도시하는 블록도이다.
도 13의 촬상 장치(300)는, 렌즈군 등으로 이루어지는 광학부(301), 도 1의 고체 촬상 소자(1)의 구성이 채용되는 고체 촬상 소자(촬상 디바이스)(302) 및 카메라 신호 처리 회로인 DSP(Digital Signal Processor) 회로(303)를 구비한다. 또한, 촬상 장치(300)는, 프레임 메모리(304), 표시부(305), 기록부(306), 조작부(307) 및 전원부(308)도 구비한다. DSP 회로(303), 프레임 메모리(304), 표시부(305), 기록부(306), 조작부(307) 및 전원부(308)는, 버스 라인(309)을 통하여 서로 접속되어 있다.
광학부(301)는, 피사체로부터의 입사광(상광)을 취입하여 고체 촬상 소자(302)의 촬상면상에 결상한다. 고체 촬상 소자(302)는, 광학부(301)에 의해 촬상면상에 결상된 입사광의 광량을 화소 단위로 전기 신호로 변환하여 화소 신호로서 출력한다. 이 고체 촬상 소자(302)로서, 도 1의 고체 촬상 소자(1), 예를 들면, 광전변환부(21)의 가공부 단면부터의 전하의 용출에 의한 화질 열화를 억제한 고체 촬상 소자를 사용할 수 있다.
표시부(305)는, 예를 들면, 액정 패널이나 유기 EL(Electro Luminescence) 패널 등의 패널형 표시 장치로 이루어지고, 고체 촬상 소자(302)에서 촬상된 동화 또는 정지화를 표시한다. 기록부(306)는, 고체 촬상 소자(302)에서 촬상된 동화 또는 정지화를, 하드 디스크나 반도체 메모리 등의 기록 매체에 기록한다.
조작부(307)는, 유저에 의한 조작하에 촬상 장치(300)가 갖는 다양한 기능에 관해 조작 지령을 발한다. 전원부(308)는, DSP 회로(303), 프레임 메모리(304), 표시부(305), 기록부(306) 및 조작부(307)의 동작 전원이 되는 각종의 전원을, 이들 공급 대상에 대해 적절히 공급한다.
상술한 바와 같이, 고체 촬상 소자(302)로서, 상술한 각 실시의 형태를 적용한 고체 촬상 소자(1)를 사용함으로써, 예를 들면, 광전변환부(21)의 가공부 단면부터의 전하의 용출에 의한 화질 열화를 억제할 수 있다. 또한, S/N비의 향상과 고다이내믹 레인지를 실현할 수 있다. 따라서, 비디오 카메라나 디지털 스틸 카메라, 나아가서는 휴대 전화기 등의 모바일 기기용 카메라 모듈 등의 촬상 장치(300)에서도, 촬상 화상의 고화질화를 도모할 수 있다.
<이미지 센서의 사용례>
도 14는, 상술한 고체 촬상 소자(1)를 사용한 이미지 센서의 사용례를 도시하는 도면이다.
상술한 고체 촬상 소자(1)를 사용한 이미지 센서는, 예를 들면, 이하와 같이, 가시광이나, 적외광, 자외광, X선 등의 광을 센싱하는 다양한 케이스에 사용할 수 있다.
·디지털 스틸 카메라나, 카메라 기능 부착의 휴대 기기 등의, 감상용으로 제공되는 화상을 촬영하는 장치
·자동 정지 등의 안전운전이나, 운전자의 상태의 인식 등을 위해, 자동차의 전방이나 후방, 주위, 차내 등을 촬영하는 차량탑재용 센서, 주행 차량이나 도로를 감시하는 감시 카메라, 차량 사이 등의 거리측정을 행하는 거리측정 센서 등의, 교통용으로 제공되는 장치
·유저의 제스처를 촬영하여, 그 제스처에 따른 기기 조작을 행하기 위해, TV나, 냉장고, 에어 컨디셔너 등의 가전에 제공되는 장치
·내시경이나, 적외광의 수광에 의한 혈관 촬영을 행하는 장치 등의, 의료나 헬스케어용으로 제공되는 장치
·방범 용도의 감시 카메라나, 인물 인증 용도의 카메라 등의, 시큐리티용으로 제공되는 장치
·피부를 촬영하는 피부 측정기나, 두피를 촬영하는 마이크로스코프 등의, 미용용으로 제공되는 장치
·스포츠 용도 등 용의 액션 카메라나 웨어러블 카메라 등의, 스포츠용으로 제공되는 장치
·밭이나 작물의 상태를 감시하기 위한 카메라 등의, 농업용으로 제공되는 장치
<10. 내시경 수술 시스템에의 응용례>
본 개시에 관한 기술(본 기술)은, 다양한 제품에 응용할 수 있다. 예를 들면, 본 개시에 관한 기술은, 내시경 수술 시스템에 적용되어도 좋다.
도 15는, 본 개시에 관한 기술(본 기술)이 적용될 수 있는 내시경 수술 시스템의 개략적인 구성의 한 예를 도시하는 도면이다.
도 15에서는, 시술자(의사)(11131)가, 내시경 수술 시스템(11000)을 이용하여, 환자 베드(11133)상의 환자(11132)에 수술을 행하고 있는 양상이 도시되어 있다. 도시하는 바와 같이, 내시경 수술 시스템(11000)은, 내시경(11100)과, 기복(氣腹) 튜브(11111)나 에너지 처치구(11112) 등의, 그 밖의 시술구(11110)와, 내시경(11100)을 지지하는 지지 암장치(11120)와, 내시경하 수술을 위한 각종의 장치가 탑재된 카트(11200)로 구성된다.
내시경(11100)은, 선단부터 소정의 길이의 영역이 환자(11132)의 체강(體腔) 내에 삽입되는 경통(鏡筒)(11101)과, 경통(11101)의 기단에 접속된 카메라 헤드(11102)로 구성된다. 도시한 예에서는, 경성(硬性)의 경통(11101)을 갖는 이른바 경성경으로서 구성된 내시경(11100)을 도시하고 있지만, 내시경(11100)은, 연성의 경통을 갖는 이른바 연성경으로서 구성되어도 좋다.
경통(11101)의 선단에는, 대물 렌즈가 감입(嵌入)된 개구부가 마련되어 있다. 내시경(11100)에는 광원 장치(11203)가 접속되어 있고, 당해 광원 장치(11203)에 의해 생성된 광이, 경통(11101)의 내부에 연설되는 라이트 가이드에 의해 당해 경통의 선단까지 도광되고, 대물 렌즈를 통하여 환자(11132)의 체강 내의 관찰 대상을 향하여 조사된다. 또한, 내시경(11100)은, 직시경이라도 좋고, 사시경 또는 측시경이라도 좋다.
카메라 헤드(11102)의 내부에는 광학계 및 촬상 소자가 마련되어 있고, 관찰 대상으로부터의 반사광(관찰광)은 당해 광학계에 의해 당해 촬상 소자에 집광된다. 당해 촬상 소자에 의해 관찰광이 광전변환되어, 관찰광에 대응하는 전기 신호, 즉 관찰상에 대응하는 화상 신호가 생성된다. 당해 화상 신호는, RAW 데이터로서 카메라 컨트롤 유닛(CCU : Camera Control Unit)(11201)에 송신된다.
CCU(11201)는, CPU(Central Processing Unit)나 GPU(Graphics Processing Unit) 등에 의해 구성되고, 내시경(11100) 및 표시 장치(11202)의 동작을 통괄적으로 제어한다. 또한, CCU(11201)는, 카메라 헤드(11102)로부터 화상 신호를 수취하고, 그 화상 신호에 대해, 예를 들면 현상 처리(디모자이크 처리) 등의, 당해 화상 신호에 의거한 화상을 표시하기 위한 각종의 화상 처리를 시행한다.
표시 장치(11202)는, CCU(11201)로부터의 제어에 의해, 당해 CCU(11201)에 의해 화상 처리가 행하여진 화상 신호에 의거한 화상을 표시한다.
광원 장치(11203)는, 예를 들면 LED(Light Emitting Diode) 등의 광원으로 구성되고, 시술부 등을 촬영할 때의 조사광을 내시경(11100)에 공급한다.
입력 장치(11204)는, 내시경 수술 시스템(11000)에 대한 입력 인터페이스이다. 유저는, 입력 장치(11204)를 통하여, 내시경 수술 시스템(11000)에 대해 각종의 정보의 입력이나 지시 입력을 행할 수가 있다. 예를 들면, 유저는, 내시경(11100)에 의한 촬상 조건(조사광의 종류, 배율 및 초점 거리 등)을 변경하는 취지의 지시 등을 입력한다.
처치구 제어 장치(11205)는, 조직의 소작(燒灼), 절개 또는 혈관의 봉지(封止) 등을 위한 에너지 처치구(11112)의 구동을 제어한다. 기복 장치(11206)는, 내시경(11100)에 의한 시야의 확보 및 시술자의 작업 공간의 확보의 목적으로, 환자(11132)의 체강을 부풀게 하기 위해, 기복 튜브(11111)를 통하여 당해 체강 내에 가스를 보낸다. 레코더(11207)는, 수술에 관한 각종의 정보를 기록 가능한 장치이다. 프린터(11208)는, 수술에 관한 각종의 정보를, 텍스트, 화상 또는 그래프 등 각종의 형식으로 인쇄 가능한 장치이다.
또한, 내시경(11100)에 시술부를 촬영할 때의 조사광을 공급하는 광원 장치(11203)는, 예를 들면 LED, 레이저광원 또는 이들의 조합에 의해 구성되는 백색광원으로 구성할 수 있다. RGB 레이저광원의 조합에 의해 백색광원이 구성되는 경우에는, 각 색(각 파장)의 출력 강도 및 출력 타이밍을 고정밀도로 제어할 수 있기 위해, 광원 장치(11203)에서 촬상 화상의 화이트 밸런스의 조정을 행할 수가 있다. 또한, 이 경우에는, RGB 레이저광원 각각으로부터의 레이저광을 시분할로 관찰 대상에 조사하고, 그 조사 타이밍에 동기하여 카메라 헤드(11102)의 촬상 소자의 구동을 제어함에 의해, RGB 각각에 대응한 화상을 시분할로 촬상하는 것도 가능하다. 당해 방법에 의하면, 당해 촬상 소자에 컬러 필터를 마련하지 않아도, 컬러 화상을 얻을 수 있다.
또한, 광원 장치(11203)는, 출력하는 광의 강도를 소정의 시간마다 변경하도록 그 구동이 제어되어도 좋다. 그 광의 강도의 변경의 타이밍에 동기하여 카메라 헤드(11102)의 촬상 소자의 구동을 제어하여 시분할로 화상을 취득하고, 그 화상을 합성함에 의해, 이른바 거멓게 바램 및 하얗게 바램이 없는 고다이내믹 레인지의 화상을 생성할 수 있다.
또한, 광원 장치(11203)는, 특수광 관찰에 대응한 소정의 파장 대역의 광을 공급 가능하게 구성되어도 좋다. 특수광 관찰에서는, 예를 들면, 체조직에서의 광의 흡수의 파장 의존성을 이용하여, 통상의 관찰시에 있어서의 조사광(즉, 백색광)과 비교하여 협대역의 광을 조사함에 의해, 점막 표층의 혈관 등의 소정의 조직을 고콘트라스트로 촬영하는, 이른바 협대역 광관찰(Narrow Band Imaging)이 행하여진다. 또는, 특수광 관찰에서는, 여기광을 조사함에 의해 발생하는 형광에 의해 화상을 얻는 형광 관찰이 행하여져도 좋다. 형광 관찰에서는, 체조직에 여기광을 조사하여 당해 체조직으로부터의 형광을 관찰하는 것(자가 형광 관찰), 또는 인도시아닌 그린(ICG) 등의 시약을 체조직에 국주(局注)함과 함께 당해 체조직에 그 시약의 형광 파장에 대응한 여기광을 조사하여 형광상을 얻는 것 등을 행할 수가 있다. 광원 장치(11203)는, 이와 같은 특수광 관찰에 대응한 협대역광 및/또는 여기광을 공급 가능하게 구성될 수 있다.
도 16은, 도 15에 도시하는 카메라 헤드(11102) 및 CCU(11201)의 기능 구성의 한 예를 도시하는 블록도이다.
카메라 헤드(11102)는, 렌즈 유닛(11401)과, 촬상부(11402)와, 구동부(11403)와, 통신부(11404)와, 카메라 헤드 제어부(11405)를 갖는다. CCU(11201)는, 통신부(11411)와, 화상 처리부(11412)와, 제어부(11413)를 갖는다. 카메라 헤드(11102)와 CCU(11201)는, 전송 케이블(11400)에 의해 서로 통신 가능하게 접속되어 있다.
렌즈 유닛(11401)은, 경통(11101)과의 접속부에 마련되는 광학계이다. 경통(11101)의 선단에서 받아들여진 관찰광은, 카메라 헤드(11102)까지 도광되고, 당해 렌즈 유닛(11401)에 입사한다. 렌즈 유닛(11401)은, 줌렌즈 및 포커스 렌즈를 포함하는 복수의 렌즈가 조합되어 구성된다.
촬상부(11402)는, 촬상 소자로 구성된다. 촬상부(11402)를 구성하는 촬상 소자는, 하나(이른바 단판식)라도 좋고, 복수(이른바 다판식)라도 좋다. 촬상부(11402)가 다판식으로 구성되는 경우에는, 예를 들면 각 촬상 소자에 의해 RGB 각각에 대응하는 화상 신호가 생성되고, 그들이 합성됨에 의해 컬러 화상이 얻어져도 좋다. 또는, 촬상부(11402)는, 3D(Dimensional) 표시에 대응하는 우안용 및 좌안용의 화상 신호를 각각 취득하기 위한 한 쌍의 촬상 소자를 갖도록 구성되어도 좋다. 3D 표시가 행하여짐에 의해, 시술자(11131)는 시술부에서의 생체조직의 깊이를 보다 정확하게 파악한 것이 가능해지다. 또한, 촬상부(11402)가 다판식으로 구성되는 경우에는, 각 촬상 소자에 대응하여, 렌즈 유닛(11401)도 복수계통 마련될 수 있다.
또한, 촬상부(11402)는, 반드시 카메라 헤드(11102)에 마련되지 않아도 좋다. 예를 들면, 촬상부(11402)는, 경통(11101)의 내부에 대물 렌즈의 직후에 마련되어도 좋다.
구동부(11403)는, 액추에이터에 의해 구성되고, 카메라 헤드 제어부(11405)로부터의 제어에 의해, 렌즈 유닛(11401)의 줌렌즈 및 포커스 렌즈를 광축에 따라 소정의 거리만큼 이동시킨다. 이에 의해, 촬상부(11402)에 의한 촬상 화상의 배율 및 초점이 적절히 조정될 수 있다.
통신부(11404)는, CCU(11201)와의 사이에서 각종의 정보를 송수신하기 위한 통신 장치에 의해 구성된다. 통신부(11404)는, 촬상부(11402)로부터 얻은 화상 신호를 RAW 데이터로서 전송 케이블(11400)을 통하여 CCU(11201)에 송신한다.
또한, 통신부(11404)는, CCU(11201)로부터, 카메라 헤드(11102)의 구동을 제어하기 위한 제어 신호를 수신하고, 카메라 헤드 제어부(11405)에 공급한다. 당해 제어 신호에는, 예를 들면, 촬상 화상의 프레임 레이트를 지정하는 취지의 정보, 촬상시의 노출치를 지정하는 취지의 정보 및/또는 촬상 화상의 배율 및 초점을 지정하는 취지의 정보 등, 촬상 조건에 관한 정보가 포함된다.
또한, 상기한 프레임 레이트나 노출치, 배율, 초점 등의 촬상 조건은, 유저에 의해 적절히 지정되어도 좋고, 취득된 화상 신호에 의거하여 CCU(11201)의 제어부(11413)에 의해 자동적으로 설정되어도 좋다. 후자의 경우에는, 이른바 AE(Auto Exposure) 기능, AF(Auto Focus) 기능 및 AWB(Auto White Balance) 기능이 내시경(11100)에 탑재되어 있게 된다.
카메라 헤드 제어부(11405)는, 통신부(11404)를 통하여 수신한 CCU(11201)로부터의 제어 신호에 의거하여, 카메라 헤드(11102)의 구동을 제어한다.
통신부(11411)는, 카메라 헤드(11102)와의 사이에서 각종의 정보를 송수신하기 위한 통신 장치에 의해 구성된다. 통신부(11411)는, 카메라 헤드(11102)로부터, 전송 케이블(11400)를 이용하여 송신된 화상 신호를 수신한다.
또한, 통신부(11411)는, 카메라 헤드(11102)에 대해, 카메라 헤드(11102)의 구동을 제어하기 위한 제어 신호를 송신한다. 화상 신호나 제어 신호는, 전기통신이나 광통신 등에 의해 송신할 수 있다.
화상 처리부(11412)는, 카메라 헤드(11102)로부터 송신된 RAW 데이터인 화상 신호에 대해 각종의 화상 처리를 시행한다.
제어부(11413)는, 내시경(11100)에 의한 시술부 등의 촬상 및, 시술부 등의 촬상에 의해 얻어지는 촬상 화상의 표시에 관한 각종의 제어를 행한다. 예를 들면, 제어부(11413)는, 카메라 헤드(11102)의 구동을 제어하기 위한 제어 신호를 생성한다.
또한, 제어부(11413)는, 화상 처리부(11412)에 의해 화상 처리가 시행된 화상 신호에 의거하여, 시술부 등이 찍혀진 촬상 화상을 표시 장치(11202)에 표시시킨다. 이때, 제어부(11413)는, 각종의 화상 인식 기술을 이용하여 촬상 화상 내에서의 각종의 물체를 인식하여도 좋다. 예를 들면, 제어부(11413)는, 촬상 화상에 포함되는 물체의 에지의 형상이나 색 등을 검출함에 의해, 겸자 등의 시술구, 특정한 생체 부위, 출혈, 에너지 처치구(11112)의 사용시의 미스트 등을 인식할 수 있다. 제어부(11413)는, 표시 장치(11202)에 촬상 화상을 표시시킬 때에 그 인식 결과를 이용하여, 각종의 수술 지원 정보를 당해 시술부의 화상에 중첩 표시시켜도 좋다. 수술 지원 정보가 중첩 표시되고, 시술자(11131)에게 제시됨에 의해, 시술자(11131)의 부담을 경감하는 것이나, 시술자(11131)가 확실하게 수술을 진행한 것이 가능해진다.
카메라 헤드(11102) 및 CCU(11201)를 접속하는 전송 케이블(11400)은, 전기 신호의 통신에 대응한 전기 신호 케이블, 광통신에 대응한 광파이버, 또는 이들의 복합 케이블이다.
여기서, 도시한 예에서는, 전송 케이블(11400)을 이용하여 유선으로 통신이 행하여지고 있지만, 카메라 헤드(11102)와 CCU(11201) 사이의 통신은 무선으로 행하여져도 좋다.
이상, 본 개시에 관한 기술이 적용될 수 있는 내시경 수술 시스템의 한 예에 관해 설명하였다. 본 개시에 관한 기술은, 이상 설명한 구성 중, 카메라 헤드(11102)의 촬상부(11402)에 적용될 수 있다. 구체적으로는, 상술한 각 실시의 형태를 적용한 고체 촬상 소자(1)를, 촬상부(10402)에 적용할 수 있다. 촬상부(10402)에 본 개시에 관한 기술을 적용함에 의해, 촬상부(10402)에 의해 얻어지는 시술부 화상의 화질 열화를 억제하고, S/N비의 향상과 고다이내믹 레인지를 실현할 수 있기 때문에 보다 선명한 시술부 화상을 얻을 수 있고, 시술자가 시술부를 확실하게 확인하는 것이 가능해진다.
또한, 여기서는, 한 예로서 내시경 수술 시스템에 관해 설명하였지만, 본 개시에 관한 기술은, 그 밖에 예를 들면, 현미경 수술 시스템 등에 적용되어도 좋다.
<11. 이동체에의 응용례>
본 개시에 관한 기술(본 기술)은, 다양한 제품에 응용할 수 있다. 예를 들면, 본 개시에 관한 기술은, 자동차, 전기 자동차, 하이브리드 전기 자동차, 자동 이륜차, 자전거, 퍼스널 모빌리티, 비행기, 드론, 선박, 로봇 등의 어느 한 종류의 이동체에 탑재되는 장치로서 실현되어도 좋다.
도 17은, 본 개시에 관한 기술이 적용될 수 있는 이동체 제어 시스템의 한 예인 차량 제어 시스템의 개략적인 구성례를 도시하는 블록도이다.
차량 제어 시스템(12000)은, 통신 네트워크(12001)를 통하여 접속된 복수의 전자 제어 유닛을 구비한다. 도 17에 도시한 예에서는, 차량 제어 시스템(12000)은, 구동계 제어 유닛(12010), 바디계 제어 유닛(12020), 차외 정보 검출 유닛(12030), 차내 정보 검출 유닛(12040) 및 통합 제어 유닛(12050)을 구비한다. 또한, 통합 제어 유닛(12050)의 기능 구성으로서, 마이크로 컴퓨터(12051), 음성 화상 출력부(12052) 및 챠량탑재 네트워크 I/F(interface)(12053)가 도시되어 있다.
구동계 제어 유닛(12010)은, 각종 프로그램에 따라 차량의 구동계에 관련되는 장치의 동작을 제어한다. 예를 들면, 구동계 제어 유닛(12010)은, 내연 기관 또는 구동용 모터 등의 차량의 구동력을 발생시키기 위한 구동력 발생 장치, 구동력을 차륜에 전달하기 위한 구동력 전달 기구, 차량의 타각을 조절하는 스티어링 기구 및, 차량의 제동력을 발생시키는 제동 장치 등의 제어 장치로서 기능한다.
바디계 제어 유닛(12020)은, 각종 프로그램에 따라 차체에 장비된 각종 장치의 동작을 제어한다. 예를 들면, 바디계 제어 유닛(12020)은, 키레스 엔트리 시스템, 스마트 키 시스템, 파워 윈도우 장치, 또는, 헤드 램프, 백 램프, 브레이크 램프, 윙커 또는 포그램프 등의 각종 램프의 제어 장치로서 기능한다. 이 경우, 바디계 제어 유닛(12020)에는, 키를 대체하는 휴대기로부터 발신된 전파 또는 각종 스위치의 신호가 입력될 수 있다. 바디계 제어 유닛(12020)은, 이들의 전파 또는 신호의 입력을 접수하여, 차량의 도어 로크장치, 파워 윈도우 장치, 램프 등을 제어한다.
차외 정보 검출 유닛(12030)은, 차량 제어 시스템(12000)을 탑재한 차량의 외부의 정보를 검출한다. 예를 들면, 차외 정보 검출 유닛(12030)에는, 촬상부(12031)가 접속된다. 차외 정보 검출 유닛(12030)은, 촬상부(12031)에 차외의 화상을 촬상시킴과 함께, 촬상된 화상을 수신한다. 차외 정보 검출 유닛(12030)은, 수신한 화상에 의거하여, 사람, 차, 장애물, 표지 또는 노면상의 문자 등의 물체 검출 처리 또는 거리 검출 처리를 행하여도 좋다.
촬상부(12031)는, 광을 수광하고, 그 광의 수광량에 응한 전기 신호를 출력하는 광센서이다. 촬상부(12031)는, 전기 신호를 화상으로서 출력할 수도 있고, 거리측정의 정보로서 출력할 수도 있다. 또한, 촬상부(12031)가 수광하는 광은, 가시광이라도 좋고, 적외선 등의 비가시광이라도 좋다.
차내 정보 검출 유닛(12040)은, 차내의 정보를 검출한다. 차내 정보 검출 유닛(12040)에는, 예를 들면, 운전자의 상태를 검출하는 운전자 상태 검출부(12041)가 접속된다. 운전자 상태 검출부(12041)는, 예를 들면 운전자를 촬상하는 카메라를 포함하고, 차내 정보 검출 유닛(12040)은, 운전자 상태 검출부(12041)로부터 입력되는 검출 정보에 의거하여, 운전자의 피로 정도 또는 집중 정도를 산출하여도 좋고, 운전자가 앉아서 졸고 있지 않는지를 판별하여도 좋다.
마이크로 컴퓨터(12051)는, 차외 정보 검출 유닛(12030) 또는 차내 정보 검출 유닛(12040)에서 취득된 차내외의 정보에 의거하여, 구동력 발생 장치, 스티어링 기구 또는 제동 장치의 제어 목표치를 연산하고, 구동계 제어 유닛(12010)에 대해 제어 지령을 출력할 수 있다. 예를 들면, 마이크로 컴퓨터(12051)는, 차량의 충돌 회피 또는 충격 완화, 차간 거리에 의거한 추종 주행, 차속 유지 주행, 차량의 충돌 경고, 또는 차량의 레인 일탈 경고 등을 포함하는 ADAS(Advanced Driver Assistance System)의 기능 실현을 목적으로 한 협조 제어를 행할 수가 있다.
또한, 마이크로 컴퓨터(12051)는, 차외 정보 검출 유닛(12030) 또는 차내 정보 검출 유닛(12040)에서 취득된 차량의 주위의 정보에 의거하여 구동력 발생 장치, 스티어링 기구 또는 제동 장치 등을 제어함에 의해, 운전자의 조작에 근거하지 않고서 자율적으로 주행하는 자동 운전 등을 목적으로 한 협조 제어를 행할 수가 있다.
또한, 마이크로 컴퓨터(12051)는, 차외 정보 검출 유닛(12030)에서 취득되는 차외의 정보에 의거하여, 바디계 제어 유닛(12020)에 대해 제어 지령을 출력할 수 있다. 예를 들면, 마이크로 컴퓨터(12051)는, 차외 정보 검출 유닛(12030)에서 검지한 선행차 또는 대향차의 위치에 응하여 헤드 램프를 제어하여, 하이 빔을 로우 빔으로 전환하는 등의 방현(防眩)을 도모하는 것을 목적으로 한 협조 제어를 행할 수가 있다.
음성 화상 출력부(12052)는, 차량의 탑승자 또는 차외에 대해, 시각적 또는 청각적으로 정보를 통지하는 것이 가능한 출력 장치에 음성 및 화상 중의 적어도 일방의 출력 신호를 송신한다. 도 17의 예에서는, 출력 장치로서, 오디오 스피커(12061), 표시부(12062) 및 인스트루먼트 패널(12063)이 예시되어 있다. 표시부(12062)는, 예를 들면, 온 보드 디스플레이 및 헤드 업 디스플레이의 적어도 하나를 포함하고 있어도 좋다.
도 18은, 촬상부(12031)의 설치 위치의 예를 도시하는 도면이다.
도 18에서는, 차량(12100)은, 촬상부(12031)로서, 촬상부(12101, 12102, 12103, 12104, 12105)를 갖는다.
촬상부(12101, 12102, 12103, 12104, 12105)는, 예를 들면, 차량(12100)의 프런트 노우즈, 사이드 미러, 리어 범퍼, 백 도어 및 차실 내의 프론트유리의 상부 등의 위치에 마련된다. 프런트 노우즈에 구비되는 촬상부(12101) 및 차실 내의 프론트유리의 상부에 구비되는 촬상부(12105)는, 주로 차량(12100)의 전방의 화상을 취득한다. 사이드 미러에 구비되는 촬상부(12102, 12103)는, 주로 차량(12100)의 측방의 화상을 취득한다. 리어 범퍼 또는 백 도어에 구비되는 촬상부(12104)는, 주로 차량(12100)의 후방의 화상을 취득한다. 촬상부(12101 및 12105)에서 취득된 전방의 화상은, 주로 선행 차량 또는, 보행자, 장애물, 신호기, 교통 표지 또는 차선 등의 검출에 이용된다.
또한, 도 18에는, 촬상부(12101 내지 12104)의 촬영 범위의 한 예가 도시되어 있다. 촬상 범위(12111)는, 프런트 노우즈에 마련된 촬상부(12101)의 촬상 범위를 나타내고, 촬상 범위(12112, 12113)는, 각각 사이드 미러에 마련된 촬상부(12102, 12103)의 촬상 범위를 나타내고, 촬상 범위(12114)는, 리어 범퍼 또는 백 도어에 마련된 촬상부(12104)의 촬상 범위를 나타낸다. 예를 들면, 촬상부(12101 내지 12104)에서 촬상된 화상 데이터가 겹쳐짐에 의해, 차량(12100)을 상방에서 본 부감(俯瞰) 화상을 얻을 수 있다.
촬상부(12101 내지 12104)의 적어도 하나는, 거리 정보를 취득하는 기능을 갖고 있어도 좋다. 예를 들면, 촬상부(12101 내지 12104)의 적어도 하나는, 복수의 촬상 소자로 이루어지는 스테레오 카메라라도 좋고, 위상차 검출용의 화소를 갖는 촬상 소자라도 좋다.
예를 들면, 마이크로 컴퓨터(12051)는, 촬상부(12101 내지 12104)로부터 얻어진 거리 정보를 기초로, 촬상 범위(12111 내지 12114) 내에서의 각 입체물까지의 거리와, 이 거리의 시간적 변화(차량(12100)에 대한 상대 속도)를 구함에 의해, 특히 차량(12100)의 진행로상에 있는 가장 가까운 입체물로, 차량(12100)과 개략 같은 방향으로 소정의 속도(예를 들면, 0km/h 이상)로 주행한 입체물을 선행차로서 추출할 수 있다. 또한, 마이크로 컴퓨터(12051)는, 선행처의 내차와의 앞에 미리 확보하여야 할 차간 거리를 설정하고, 자동 브레이크 제어(추종 정지 제어도 포함한다)나 자동 가속 제어(추종 발진 제어도 포함한다) 등을 행할 수가 있다. 이와 같이 운전자의 조작에 근거하지 않고서 자율적으로 주행하는 자동 운전 등을 목적으로 한 협조 제어를 행할 수가 있다.
예를 들면, 마이크로 컴퓨터(12051)는, 촬상부(12101 내지 12104)로부터 얻어진 거리 정보를 기초로, 입체물에 관한 입체물 데이터를, 2륜차, 보통 차량, 대형 차량, 보행자, 전신주 등 기타의 입체물로 분류하여 추출하여, 장애물의 자동 회피에 이용할 수 있다. 예를 들면, 마이크로 컴퓨터(12051)는, 차량(12100)의 주변의 장애물을, 차량(12100)의 드라이버가 시인 가능한 장애물과 시인 곤란한 장애물로 식별한다. 그리고, 마이크로 컴퓨터(12051)는, 각 장애물과의 충돌의 위험도를 나타내는 충돌 리스크를 판단하고, 충돌 리스크가 설정치 이상으로 충돌 가능성이 있는 상황인 때에는, 오디오 스피커(12061)나 표시부(12062)를 통하여 드라이버에게 경보를 출력하는 것이나, 구동계 제어 유닛(12010)을 통하여 강제 감속이나 회피 조타를 행함으로써, 충돌 회피를 위한 운전 지원을 행할 수가 있다.
촬상부(12101 내지 12104)의 적어도 하나는, 적외선을 검출하는 적외선 카메라라도 좋다. 예를 들면, 마이크로 컴퓨터(12051)는, 촬상부(12101 내지 12104)의 촬상 화상 중에 보행자가 존재하는지의 여부를 판정함으로써 보행자를 인식할 수 있다. 이러한 보행자의 인식은, 예를 들면 적외선 카메라로서의 촬상부(12101 내지 12104)의 촬상 화상에서의 특징점을 추출하는 순서와, 물체의 윤곽을 나타내는 일련의 특징점에 패턴 매칭 처리를 행하여 보행자인지의 여부를 판별하는 순서에 의해 행하여진다. 마이크로 컴퓨터(12051)가, 촬상부(12101 내지 12104)의 촬상 화상 중에 보행자가 존재한다고 판정하고, 보행자를 인식하면, 음성 화상 출력부(12052)는, 당해 인식된 보행자에게 강조를 위한 사각형 윤곽선을 중첩 표시하도록, 표시부(12062)를 제어한다. 또한, 음성 화상 출력부(12052)는, 보행자를 나타내는 아이콘 등을 소망하는 위치에 표시하도록 표시부(12062)를 제어하여도 좋다.
이상, 본 개시에 관한 기술이 적용될 수 있는 차량 제어 시스템의 한 예에 관해 설명하였다. 본 개시에 관한 기술은, 이상 설명한 구성 중, 촬상부(12031)에 적용될 수 있다. 구체적으로는, 상술한 각 실시의 형태를 적용한 고체 촬상 소자(1)를, 촬상부(12031)에 적용할 수 있다. 촬상부(12031)에 본 개시에 관한 기술을 적용함에 의해, 보다 보기 쉬운 촬영 화상을 얻을 수 있기 때문에 드라이버의 피로를 경감하거나, 드라이버나 차량의 안전도를 높이는 것이 가능해진다.
상술한 예에서는, 광전변환부(21)에서 신호로서 취급하는 전하(신호 전하)가 정공인 경우에 관해 설명하였지만, 본 기술은 전자를 신호 전하로 하는 고체 촬상 소자에도 적용할 수 있다. 이 경우, 반도체 기판(12)이나 반도체 박막(41) 등의 각 도전형을 반대의 도전형으로 하거나, 인가하는 바이어스 전압의 정부(正負)가 반대가 된다.
또한, 본 기술은, 가시광의 입사광량의 분포를 검지하여 화상으로서 촬상하는 고체 촬상 소자에의 적용으로 한하지 않고, 적외선이나 X선, 또는 입자 등의 입사량의 분포를 화상으로서 촬상하는 고체 촬상 소자나, 광의의 의미로서, 압력이나 정전용량 등, 다른 물리량의 분포를 검지하여 화상으로서 촬상하는 지문 검출 센서 등의 고체 촬상 소자(물리량 분포 검지 장치) 전반에 대해 적용 가능하다.
또한, 본 기술은, 고체 촬상 소자로 한하지 않고, 다른 반도체 집적 회로를 갖는 반도체 장치 전반에 대해 적용 가능하다.
본 기술의 실시의 형태는, 상술한 실시의 형태로 한정되는 것이 아니고, 본 기술의 요지를 일탈하지 않는 범위에서 여러 가지의 변경이 가능하다.
예를 들면, 상술한 복수의 실시의 형태의 전부 또는 일부를 조합시킨 형태를 채용할 수 있다.
또한, 본 명세서에 기재된 효과는 어디까지나 예시이고 한정되는 것이 아니고, 본 명세서에 기재된 것 이외의 효과가 있어도 좋다.
또한, 본 기술은 이하와 같은 구성도 취할 수 있다.
(A1) 화합물 반도체, 어모퍼스 실리콘, 게르마늄, 양자 도트 광전변환막, 또는 유기 광전변환막의 어느 하나를 갖는 광전변환부를 구비하는 화소가 행렬형상으로 2차원 배치된 화소 어레이 영역을 구비하고,
상기 화소 어레이 영역의 최외주, 또는, 상기 화소 어레이 영역의 유효 화소 영역보다 외측에 항상 일정한 전압을 인가한 상기 화소인 전압 인가 화소를 갖는 고체 촬상 소자.
(A2) 상기 전압 인가 화소에서는, 화소의 리셋 트랜지스터가 항상 온으로 제어됨에 의해, 항상 일정한 전압이 인가되어 있는 상기 (A1)에 기재된 고체 촬상 소자.
(A3) 상기 전압 인가 화소에서는, 상기 광전변환부에서 생성된 전하를 취출하는 전극부가 화소 트랜지스터를 통하지 않고서 그라운드에 접속됨에 의해, 항상 일정한 전압이 인가되어 있는 상기 (A1)에 기재된 고체 촬상 소자.
(A4) 상기 전압 인가 화소에 인가되는 상기 일정한 전압은, 상기 화소 어레이 영역의 통상 화소에 인가되는 전압보다도 큰 상기 (A3)에 기재된 고체 촬상 소자.
(A5) 상기 전압 인가 화소는, 상기 화소 어레이 영역의 최외주의 1행 및 1열로 배치되어 있는 상기 (A1) 내지 (A4)의 어느 하나에 기재된 고체 촬상 소자.
(A6) 상기 전압 인가 화소는, 상기 화소 어레이 영역의 최외주의 복수행 및 복수열로 배치되어 있는 상기 (A1) 내지 (A4)의 어느 하에 기재된 고체 촬상 소자.
(A7) 화합물 반도체, 어모퍼스 실리콘, 게르마늄, 양자 도트 광전변환막, 또는 유기 광전변환막의 어느 하나를 갖는 광전변환부를 구비하는 화소가 행렬형상으로 2차원 배치된 화소 어레이 영역을 구비하는 고체 촬상 소자가, 상기 화소 어레이 영역의 최외주, 또는, 상기 화소 어레이 영역의 유효 화소 영역보다 외측의 상기 화소에 대해, 항상 일정한 전압을 인가하는 고체 촬상 소자의 제어 방법.
(A8) 화합물 반도체, 어모퍼스 실리콘, 게르마늄, 양자 도트 광전변환막, 또는 유기 광전변환막의 어느 하나를 갖는 광전변환부를 구비하는 화소가 행렬형상으로 2차원 배치된 화소 어레이 영역을 구비하고, 상기 화소 어레이 영역의 최외주, 또는, 상기 화소 어레이 영역의 유효 화소 영역보다 외측에 항상 일정한 전압을 인가한 상기 화소인 전압 인가 화소를 갖는 고체 촬상 소자를 구비하는 전자 기기.
(B1) 화합물 반도체, 어모퍼스 실리콘, 게르마늄, 양자 도트 광전변환막, 또는 유기 광전변환막의 어느 하나를 갖는 광전변환부를 구비하는 화소가 행렬형상으로 2차원 배치된 화소 어레이 영역을 구비하고, 상기 화소 어레이 영역의 유효 화소와 OPB 화소와의 사이에 항상 일정한 전압을 인가한 상기 화소인 전압 인가 화소를 갖는 고체 촬상 소자.
(B2) 상기 전압 인가 화소에서는, 화소의 리셋 트랜지스터가 항상 온으로 제어됨에 의해, 항상 일정한 전압이 인가되어 있는 상기 (B1)에 기재된 고체 촬상 소자.
(B3) 상기 전압 인가 화소에서는, 상기 광전변환부에서 생성된 전하를 취출하는 전극부가 화소 트랜지스터를 통하지 않고서 그라운드에 접속됨에 의해, 항상 일정한 전압이 인가되어 있는 상기 (B1)에 기재된 고체 촬상 소자.
(B4) 상기 전압 인가 화소에 인가되는 상기 일정한 전압은, 상기 화소 어레이 영역의 통상 화소에 인가되는 전압보다도 큰 상기 (B3)에 기재된 고체 촬상 소자.
(B5) 상기 전압 인가 화소는, 상기 광전변환부의 상측에 차광막을 갖는 상기 (B1) 내지 (B4)의 어느 하나에 기재된 고체 촬상 소자.
(B6) 상기 전압 인가 화소는, 상기 화소 어레이 영역의 OPB 영역의 가장 내측의 1행 및 1열로 배치되어 있는 상기 (B1) 내지 (B5)의 어느 하나에 기재된 고체 촬상 소자.
(B7) 상기 전압 인가 화소는, 상기 화소 어레이 영역의 OPB 영역의 복수행 및 복수열로 배치되어 있는 상기 (B1) 내지 (B5)의 어느 하나에 기재된 고체 촬상 소자.
(B8) 상기 전압 인가 화소는, 상기 화소 어레이 영역의 유효 화소 영역의 최외주의 1행 및 1열과, OPB 영역의 가장 내측의 1행 및 1열을 포함하는 복수행 및 복수열로 배치되어 있는 상기 (B1) 내지 (B5)의 어느 하나에 기재된 고체 촬상 소자.
(B9) 화합물 반도체, 어모퍼스 실리콘, 게르마늄, 양자 도트 광전변환막, 또는 유기 광전변환막의 어느 하나를 갖는 광전변환부를 구비하는 화소가 행렬형상으로 2차원 배치된 화소 어레이 영역을 구비하는 고체 촬상 소자가, 상기 화소 어레이 영역의 유효 화소와 OPB 화소와의 사이의 상기 화소에 대해, 항상 일정한 전압을 인가하는 고체 촬상 소자의 제어 방법.
(B10) 화합물 반도체, 어모퍼스 실리콘, 게르마늄, 양자 도트 광전변환막, 또는 유기 광전변환막의 어느 하나를 갖는 광전변환부를 구비하는 화소가 행렬형상으로 2차원 배치된 화소 어레이 영역을 구비하고, 상기 화소 어레이 영역의 유효 화소와 OPB 화소와의 사이에 항상 일정한 전압을 인가한 상기 화소인 전압 인가 화소를 갖는 고체 촬상 소자를 구비하는 전자 기기.
(C1) 화합물 반도체, 어모퍼스 실리콘, 게르마늄, 양자 도트 광전변환막, 또는 유기 광전변환막의 어느 하나를 갖는 광전변환부를 구비하는 화소가 행렬형상으로 2차원 배치된 화소 어레이 영역을 구비하고, 상기 화소 어레이 영역의 최외주가 되는 상기 광전변환부의 가공부 단면에 PN 접합부가 배치되지 않는 고체 촬상 소자.
(C2) 화합물 반도체, 어모퍼스 실리콘, 게르마늄, 양자 도트 광전변환막, 또는 유기 광전변환막의 어느 하나를 갖는 광전변환부를 구비하는 화소가 행렬형상으로 2차원 배치된 화소 어레이 영역을 구비하고, 상기 화소 어레이 영역의 최외주가 되는 상기 광전변환부의 가공부 단면에 PN 접합부가 배치되지 않는 고체 촬상 소자를 구비하는 전자 기기.
(D1) 화합물 반도체, 어모퍼스 실리콘, 게르마늄, 양자 도트 광전변환막, 또는 유기 광전변환막의 어느 하나를 갖는 광전변환부를 구비하는 화소가 행렬형상으로 2차원 배치된 화소 어레이 영역의 최외주가 되는 상기 광전변환부의 가공부 단면을 덮는 보호막을 구비하는 고체 촬상 소자.
(D2) 상기 광전변환부는 N형의 반도체 박막이고, 상기 보호막은, 정의 고정 전하를 갖는 고정 전하막인 상기 (D1)에 기재된 고체 촬상 소자.
(D3) 신호로서 취급하는 상기 광전변환부의 전하가 정공이고, 상기 보호막은, 정의 고정 전하를 갖는 고정 전하막인 상기 (D1) 또는 (D2)에 기재된 고체 촬상 소자.
(D4) 상기 광전변환부는 P형의 반도체 박막이고, 상기 보호막은, 부의 고정 전하를 갖는 고정 전하막인 상기 (D3)에 기재된 고체 촬상 소자.
(D5) 신호로서 취급하는 상기 광전변환부의 전하가 전자이고, 상기 보호막은, 부의 고정 전하를 갖는 고정 전하막인 상기 (D1) 또는 (D4)에 기재된 고체 촬상 소자.
(D6) 화합물 반도체, 어모퍼스 실리콘, 게르마늄, 양자 도트 광전변환막, 또는 유기 광전변환막의 어느 하나를 갖는 광전변환부를 구비하는 화소가 행렬형상으로 2차원 배치된 화소 어레이 영역의 최외주가 되는 상기 광전변환부의 가공부 단면을 덮는 보호막을 구비하는 고체 촬상 소자를 구비하는 전자 기기.
(E1) 화합물 반도체, 어모퍼스 실리콘, 게르마늄, 양자 도트 광전변환막, 또는 유기 광전변환막의 어느 하나를 갖는 광전변환부를 구비하는 화소가 행렬형상으로 2차원 배치된 화소 어레이 영역의 최외주가 되는 상기 광전변환부의 가공부 단면을 MIS 구조로 하는 절연막과 금속막을 구비하는 고체 촬상 소자.
(E2) 상기 광전변환부는 N형의 반도체 박막이고, 상기 금속막에 정의 바이어스 전압이 인가되는 상기 (E1)에 기재된 고체 촬상 소자.
(E3) 신호로서 취급하는 상기 광전변환부의 전하가 정공이고, 상기 금속막에 정의 바이어스 전압이 인가되는 상기 (E1) 또는 (E2)에 기재된 고체 촬상 소자.
(E4) 상기 광전변환부는 P형의 반도체 박막이고, 상기 금속막에 부의 바이어스 전압이 인가되는 상기 (E3)에 기재된 고체 촬상 소자.
(E5) 신호로서 취급하는 상기 광전변환부의 전하가 전자이고, 상기 금속막에 부의 바이어스 전압이 인가되는 상기 (E1) 또는 (E4)의 어느 하나에 기재된 고체 촬상 소자.
(E6) 화합물 반도체, 어모퍼스 실리콘, 게르마늄, 양자 도트 광전변환막, 또는 유기 광전변환막의 어느 하나를 갖는 광전변환부를 구비하는 화소가 행렬형상으로 2차원 배치된 화소 어레이 영역의 최외주가 되는 상기 광전변환부의 가공부 단면을 MIS 구조로 하는 절연막과 금속막을 구비하는 고체 촬상 소자를 구비하는 전자 기기.
(F1) 화합물 반도체, 어모퍼스 실리콘, 게르마늄, 양자 도트 광전변환막, 또는 유기 광전변환막의 어느 하나를 갖는 광전변환부를 구비하는 화소가 행렬형상으로 2차원 배치된 화소 어레이 영역과, 상기 화소의 상기 광전변환부에 인가하는 전압을 주변 환경에 응하여 변화시키는 전압 제어부를 구비하는 고체 촬상 소자.
(F2) 상기 전압 제어부는, 유효 화소의 화소 출력에 응하여, 상기 광전변환부에 인가하는 전압을 변화시키는 상기 (F1)에 기재된 고체 촬상 소자.
(F3) 상기 전압 제어부는, OPB 화소의 화소 출력에 응하여, 상기 광전변환부에 인가하는 전압을 변화시키는 상기 (F1) 또는 (F2)에 기재된 고체 촬상 소자.
(F4) 상기 전압 제어부는, 전 화소에 관해 동시에 상기 광전변환부에 인가하는 전압을 변화시키는 상기 (F1) 내지 (F3)의 어느 하나에 기재된 고체 촬상 소자.
(F5) 상기 전압 제어부는, 상기 화소 어레이 영역을 복수의 에어리어로 분할하여 상기 에어리어마다, 상기 광전변환부에 인가하는 전압을 변화시키는 상기 (F1) 내지 (F3)의 어느 하나에 기재된 고체 촬상 소자.
(F6) 상기 전압 제어부는, 상기 화소 어레이 영역의 화소마다, 상기 광전변환부에 인가하는 전압을 변화시키는 상기 (F1) 내지 (F3)의 어느 하나에 기재된 고체 촬상 소자.
(F7) 상기 광전변환부는, 전하의 역류를 방지하는 배리어층을 포함하는 상기 (F1) 내지 (F6)의 어느 하나에 기재된 고체 촬상 소자.
(F8) 화합물 반도체, 어모퍼스 실리콘, 게르마늄, 양자 도트 광전변환막, 또는 유기 광전변환막의 어느 하나를 갖는 광전변환부를 구비하는 화소가 행렬형상으로 2차원 배치된 화소 어레이 영역을 구비하는 고체 촬상 소자가, 상기 화소의 상기 광전변환부에 인가하는 전압을 주변 환경에 응하여 변화시키는 고체 촬상 소자의 제어 방법.
(F9) 화합물 반도체, 어모퍼스 실리콘, 게르마늄, 양자 도트 광전변환막, 또는 유기 광전변환막의 어느 하나를 갖는 광전변환부를 구비하는 화소가 행렬형상으로 2차원 배치된 화소 어레이 영역과, 상기 화소의 상기 광전변환부에 인가하는 전압을 주변 환경에 응하여 변화시키는 전압 제어부를 구비하는 고체 촬상 소자를 구비하는 전자 기기.
(G1) 화소가 행렬형상으로 2차원 배치된 화소 어레이 영역을 구비하고, 상기 화소는, 화합물 반도체, 어모퍼스 실리콘, 게르마늄, 양자 도트 광전변환막, 또는 유기 광전변환막의 어느 하나를 갖는 광전변환부와, 상기 광전변환부에서 생성된 전하를 축적하는 복수의 용량 소자와, 상기 복수의 용량 소자의 병렬 접속의 온 오프를 주변 환경에 응하여 전환하는 전환 제어부를 갖는 고체 촬상 소자.
(G2) 상기 복수의 용량 소자의 병렬 접속의 온 오프는, 유효 화소의 화소 출력에 응하여 전환되는 상기 (G1)에 기재된 고체 촬상 소자.
(G3) 상기 복수의 용량 소자의 병렬 접속의 온 오프는, OPB 화소의 화소 출력에 응하여 전환되는 상기 (G1) 또는 (G2)에 기재된 고체 촬상 소자.
(G4) 상기 복수의 용량 소자의 병렬 접속의 온 오프는, 전 화소에 관해 동시에 전환되는 상기 (G1) 내지 (G3)의 어느 하나에 기재된 고체 촬상 소자.
(G5) 상기 1복수의 용량 소자의 병렬 접속의 온 오프는, 상기 화소 어레이 영역을 복수의 에어리어로 분할하여 상기 에어리어마다 전환되는 상기 (G1) 내지 (G3)의 어느 하나에 기재된 고체 촬상 소자.
(G6) 상기 복수의 용량 소자의 병렬 접속의 온 오프는, 상기 화소 어레이 영역의 화소마다 전환되는 상기 (G1) 내지 (G3)의 어느 하나에 기재된 고체 촬상 소자.
(G7) 상기 용량 소자는, PN 접합 용량, MOS 용량, 또는, 배선 용량의 어느 하나를 적어도 포함하는 상기 (G1) 내지 (G6)의 어느 하나에 기재된 고체 촬상 소자.
(G8) 상기 화소의 상기 광전변환부에 인가하는 전압을 상기 주변 환경에 응하여 변화시키는 전압 제어부를 또한 구비하는 상기 (G1) 내지 (G7)의 어느 하나에 기재된 고체 촬상 소자.
(G9) 화소가 행렬형상으로 2차원 배치된 화소 어레이 영역을 구비하고, 상기 화소는, 화합물 반도체, 어모퍼스 실리콘, 게르마늄, 양자 도트 광전변환막, 또는 유기 광전변환막의 어느 하나를 갖는 광전변환부와, 상기 광전변환부에서 생성된 전하를 축적하는 복수의 용량 소자와, 상기 복수의 용량 소자의 병렬 접속의 온 오프를 주변 환경에 응하여 전환하는 전환 제어부를 갖는 고체 촬상 소자의 상기 전환 제어부가, 상기 복수의 용량 소자의 병렬 접속의 온 오프를 주변 환경에 응하여 전환하는 고체 촬상 소자의 제어 방법.
(G10) 화소가 행렬형상으로 2차원 배치된 화소 어레이 영역을 구비하고, 상기 화소는, 화합물 반도체, 어모퍼스 실리콘, 게르마늄, 양자 도트 광전변환막, 또는 유기 광전변환막의 어느 하나를 갖는 광전변환부와, 상기 광전변환부에서 생성된 전하를 축적하는 복수의 용량 소자와, 상기 복수의 용량 소자의 병렬 접속의 온 오프를 주변 환경에 응하여 전환하는 전환 제어부를 갖는 고체 촬상 소자를 구비하는 전자 기기.
1 : 고체 촬상 소자 2 : 화소
2A : 통상 화소 2B : 전하방출 화소
2Ca : 흑레벨 판독용 OPB 화소 2Cb : 전하 방출용 OPB 화소
2C : OPB 화소 3 : 화소 어레이 영역
4 : 수직 구동 회로 12 : 반도체 기판
21 : 광전변환부 22(22A, 22B) : 용량 소자
23 : 리셋 트랜지스터 53A, 53B : 접속 전극
54 : 범프 전극 81 : 전하 방출 영역
101 : OPB 영역 102 : 유효 화소 영역
111 : 차광막 201 : 고정 전하막
221 : 절연막 222 : 금속막
241 : 전환 제어 트랜지스터 242 : 전압 제어부
300 : 촬상 장치 302 : 고체 촬상 소자

Claims (40)

  1. 화합물 반도체, 어모퍼스 실리콘, 게르마늄, 양자 도트 광전변환막, 또는 유기 광전변환막의 어느 하나를 갖는 광전변환부를 구비하는 화소가 행렬형상으로 2차원 배치된 화소 어레이 영역을 구비하고,
    상기 화소 어레이 영역의 최외주, 또는, 상기 화소 어레이 영역의 유효 화소 영역보다 외측에 항상 일정한 전압을 인가한 상기 화소인 전압 인가 화소를 갖는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 소자.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 전압 인가 화소에서는, 화소의 리셋 트랜지스터가 항상 온으로 제어됨에 의해, 항상 일정한 전압이 인가되어 있는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 소자.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 전압 인가 화소에서는, 상기 광전변환부에서 생성된 전하를 취출하는 전극부가 화소 트랜지스터를 통하지 않고서 그라운드에 접속됨에 의해, 항상 일정한 전압이 인가되어 있는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 소자.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 전압 인가 화소에 인가되는 상기 일정한 전압은, 상기 화소 어레이 영역의 통상 화소에 인가되는 전압보다도 큰 것을 특징으로 하는 고체 촬상 소자.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 전압 인가 화소는, 상기 화소 어레이 영역의 최외주의 1행 및 1열로 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 소자.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 전압 인가 화소는, 상기 화소 어레이 영역의 최외주의 복수행 및 복수열로 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 소자.
  7. 화합물 반도체, 어모퍼스 실리콘, 게르마늄, 양자 도트 광전변환막, 또는 유기 광전변환막의 어느 하나를 갖는 광전변환부를 구비하는 화소가 행렬형상으로 2차원 배치된 화소 어레이 영역을 구비하고,
    상기 화소 어레이 영역의 유효 화소와 OPB 화소와의 사이에 항상 일정한 전압을 인가한 상기 화소인 전압 인가 화소를 갖는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 소자.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 전압 인가 화소에서는, 화소의 리셋 트랜지스터가 항상 온으로 제어됨에 의해, 항상 일정한 전압이 인가되어 있는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 소자.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 전압 인가 화소에서는, 상기 광전변환부에서 생성된 전하를 취출하는 전극부가 화소 트랜지스터를 통하지 않고서 그라운드에 접속됨에 의해, 항상 일정한 전압이 인가되어 있는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 소자.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 전압 인가 화소에 인가되는 상기 일정한 전압은, 상기 화소 어레이 영역의 통상 화소에 인가되는 전압보다도 큰 것을 특징으로 하는 고체 촬상 소자.
  11. 제7항에 있어서,
    상기 전압 인가 화소는, 상기 광전변환부의 상측에 차광막을 갖는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 소자.
  12. 제7항에 있어서,
    상기 전압 인가 화소는, 상기 화소 어레이 영역의 OPB 영역의 가장 내측의 1행 및 1열로 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 소자.
  13. 제7항에 있어서,
    상기 전압 인가 화소는, 상기 화소 어레이 영역의 OPB 영역의 복수행 및 복수열로 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 소자.
  14. 제7항에 있어서,
    상기 전압 인가 화소는, 상기 화소 어레이 영역의 유효 화소 영역의 최외주의 1행 및 1열과, OPB 영역의 가장 내측의 1행 및 1열을 포함하는 복수행 및 복수열로 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 소자.
  15. 화합물 반도체, 어모퍼스 실리콘, 게르마늄, 양자 도트 광전변환막, 또는 유기 광전변환막의 어느 하나를 갖는 광전변환부를 구비하는 화소가 행렬형상으로 2차원 배치된 화소 어레이 영역을 구비하고,
    상기 화소 어레이 영역의 최외주가 되는 상기 광전변환부의 가공부 단면에 PN 접합부가 배치되지 않는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 소자.
  16. 화합물 반도체, 어모퍼스 실리콘, 게르마늄, 양자 도트 광전변환막, 또는 유기 광전변환막의 어느 하나를 갖는 광전변환부를 구비하는 화소가 행렬형상으로 2차원 배치된 화소 어레이 영역의 최외주가 되는 상기 광전변환부의 가공부 단면을 덮는 보호막을 구비하는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 소자.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 광전변환부는 N형의 반도체 박막이고,
    상기 보호막은, 정의 고정 전하를 갖는 고정 전하막인 것을 특징으로 하는 고체 촬상 소자.
  18. 제16항에 있어서,
    신호로서 취급하는 상기 광전변환부의 전하가 정공이고,
    상기 보호막은, 정의 고정 전하를 갖는 고정 전하막인 것을 특징으로 하는 고체 촬상 소자.
  19. 제16항에 있어서,
    상기 광전변환부는 P형의 반도체 박막이고,
    상기 보호막은, 부의 고정 전하를 갖는 고정 전하막인 것을 특징으로 하는 고체 촬상 소자.
  20. 제16항에 있어서,
    신호로서 취급하는 상기 광전변환부의 전하가 전자이고,
    상기 보호막은, 부의 고정 전하를 갖는 고정 전하막인 것을 특징으로 하는 고체 촬상 소자.
  21. 화합물 반도체, 어모퍼스 실리콘, 게르마늄, 양자 도트 광전변환막, 또는 유기 광전변환막의 어느 하나를 갖는 광전변환부를 구비하는 화소가 행렬형상으로 2차원 배치된 화소 어레이 영역의 최외주가 되는 상기 광전변환부의 가공부 단면을 MIS 구조로 하는 절연막과 금속막을 구비하는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 소자.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 광전변환부는 N형의 반도체 박막이고,
    상기 금속막에 정의 바이어스 전압이 인가되는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 소자.
  23. 제21항에 있어서,
    신호로서 취급하는 상기 광전변환부의 전하가 정공이고,
    상기 금속막에 정의 바이어스 전압이 인가되는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 소자.
  24. 제21항에 있어서,
    상기 광전변환부는 P형의 반도체 박막이고,
    상기 금속막에 부의 바이어스 전압이 인가되는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 소자.
  25. 제21항에 있어서,
    신호로서 취급하는 상기 광전변환부의 전하가 전자이고,
    상기 금속막에 부의 바이어스 전압이 인가되는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 소자.
  26. 화합물 반도체, 어모퍼스 실리콘, 게르마늄, 양자 도트 광전변환막, 또는 유기 광전변환막의 어느 하나를 갖는 광전변환부를 구비하는 화소가 행렬형상으로 2차원 배치된 화소 어레이 영역과,
    상기 화소의 상기 광전변환부에 인가하는 전압을 주변 환경에 응하여 변화시키는 전압 제어부를 구비하는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 소자.
  27. 제26항에 있어서,
    상기 전압 제어부는, 유효 화소의 화소 출력에 응하여, 상기 광전변환부에 인가하는 전압을 변화시키는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 소자.
  28. 제26항에 있어서,
    상기 전압 제어부는, OPB 화소의 화소 출력에 응하여, 상기 광전변환부에 인가하는 전압을 변화시키는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 소자.
  29. 제26항에 있어서,
    상기 전압 제어부는, 전 화소에 관해 동시에 상기 광전변환부에 인가하는 전압을 변화시키는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 소자.
  30. 제26항에 있어서,
    상기 전압 제어부는, 상기 화소 어레이 영역을 복수의 에어리어로 분할하여 상기 에어리어마다, 상기 광전변환부에 인가하는 전압을 변화시키는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 소자.
  31. 제26항에 있어서,
    상기 전압 제어부는, 상기 화소 어레이 영역의 화소마다, 상기 광전변환부에 인가하는 전압을 변화시키는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 소자.
  32. 제26항에 있어서,
    상기 광전변환부는, 전하의 역류를 방지하는 배리어층을 포함하는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 소자.
  33. 화소가 행렬형상으로 2차원 배치된 화소 어레이 영역을 구비하고,
    상기 화소는,
    화합물 반도체, 어모퍼스 실리콘, 게르마늄, 양자 도트 광전변환막, 또는 유기 광전변환막의 어느 하나를 갖는 광전변환부와,
    상기 광전변환부에서 생성된 전하를 축적하는 복수의 용량 소자와,
    상기 복수의 용량 소자의 병렬 접속의 온 오프를 주변 환경에 응하여 전환하는 전환 제어부를 갖는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 소자.
  34. 제33항에 있어서,
    상기 복수의 용량 소자의 병렬 접속의 온 오프는, 유효 화소의 화소 출력에 응하여 전환되는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 소자.
  35. 제33항에 있어서,
    상기 복수의 용량 소자의 병렬 접속의 온 오프는, OPB 화소의 화소 출력에 응하여 전환되는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 소자.
  36. 제33항에 있어서,
    상기 복수의 용량 소자의 병렬 접속의 온 오프는, 전 화소에 관해 동시에 전환되는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 소자.
  37. 제33항에 있어서,
    상기 복수의 용량 소자의 병렬 접속의 온 오프는, 상기 화소 어레이 영역을 복수의 에어리어로 분할하여 상기 에어리어마다 전환되는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 소자.
  38. 제33항에 있어서,
    상기 복수의 용량 소자의 병렬 접속의 온 오프는, 상기 화소 어레이 영역의 화소마다 전환되는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 소자.
  39. 제33항에 있어서,
    상기 용량 소자는, PN 접합 용량, MOS 용량, 또는, 배선 용량의 어느 하나를 적어도 포함하는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 소자.
  40. 제33항에 있어서,
    상기 화소의 상기 광전변환부에 인가하는 전압을 상기 주변 환경에 응하여 변화시키는 전압 제어부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 소자.
KR1020187021795A 2016-02-29 2017-02-14 고체 촬상 소자 KR20180117601A (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016036770 2016-02-29
JPJP-P-2016-036770 2016-02-29
PCT/JP2017/005202 WO2017150167A1 (ja) 2016-02-29 2017-02-14 固体撮像素子

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20180117601A true KR20180117601A (ko) 2018-10-29

Family

ID=59742799

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020187021795A KR20180117601A (ko) 2016-02-29 2017-02-14 고체 촬상 소자

Country Status (7)

Country Link
US (2) US11437418B2 (ko)
EP (2) EP4258359A3 (ko)
JP (1) JP6947160B2 (ko)
KR (1) KR20180117601A (ko)
CN (3) CN113923387A (ko)
DE (1) DE112017001031T5 (ko)
WO (1) WO2017150167A1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11838670B2 (en) 2019-03-11 2023-12-05 Sony Semiconductor Solutions Corporation Imaging element and imaging apparatus

Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20240010101A (ko) * 2017-03-22 2024-01-23 소니 세미컨덕터 솔루션즈 가부시키가이샤 촬상 장치 및 신호 처리 장치
EP3751840B1 (en) 2018-02-07 2023-11-01 Sony Semiconductor Solutions Corporation Solid-state image sensor and imaging device
US10893222B2 (en) 2018-03-29 2021-01-12 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Imaging device and camera system, and driving method of imaging device
US11769782B2 (en) * 2018-05-02 2023-09-26 Sony Semiconductor Solutions Corporation Solid-state imaging element and imaging apparatus
CN109087929A (zh) * 2018-08-23 2018-12-25 德淮半导体有限公司 背照式图像传感器及其制造方法
TW202038456A (zh) * 2018-10-26 2020-10-16 日商索尼半導體解決方案公司 固態攝像元件、固態攝像元件封裝及電子機器
CN111385486B (zh) * 2018-12-29 2022-04-08 北京小米移动软件有限公司 图像采集设备的控制方法和装置
EP3979333A4 (en) * 2019-05-31 2022-08-17 FUJIFILM Corporation OPTICAL SENSOR AND DETECTION DEVICE
CN112149474B (zh) * 2019-06-28 2024-08-02 群创光电股份有限公司 电子装置
JP7561752B2 (ja) 2019-10-30 2024-10-04 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、受光素子の製造方法及び固体撮像装置
US12028629B2 (en) 2019-12-02 2024-07-02 Sony Semiconductor Solutions Corporation Solid-state imaging device and electronic device
FR3104814A1 (fr) * 2019-12-11 2021-06-18 Isorg Capteur d'images pour correction du bruit électronique d'un capteur
US20210305306A1 (en) * 2020-03-31 2021-09-30 Stmicroelectronics (Crolles 2) Sas Pixel of a light sensor and method for manufacturing same
US20230335573A1 (en) * 2020-06-29 2023-10-19 Sony Semiconductor Solutions Corporation Photodetection device and electronic apparatus
WO2022208949A1 (ja) * 2021-03-31 2022-10-06 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 撮像素子
CN116564977A (zh) * 2022-01-28 2023-08-08 华为技术有限公司 背照式图像传感器及其制作方法、电子设备
CN114597226B (zh) * 2022-05-10 2022-07-29 浙江兴芯半导体有限公司 一种基于锗p-i-n光电二极管的图像传感器的制造方法

Family Cites Families (51)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5739588A (en) * 1980-08-22 1982-03-04 Fuji Photo Film Co Ltd Solid state image pickup device
US7075049B2 (en) 2003-06-11 2006-07-11 Micron Technology, Inc. Dual conversion gain imagers
JP4625685B2 (ja) * 2004-11-26 2011-02-02 株式会社東芝 固体撮像装置
US7851798B2 (en) * 2005-05-04 2010-12-14 Micron Technology, Inc. Method and apparatus for dark current and blooming suppression in 4T CMOS imager pixel
US7830412B2 (en) * 2005-08-22 2010-11-09 Aptina Imaging Corporation Method and apparatus for shielding correction pixels from spurious charges in an imager
JP4992446B2 (ja) * 2006-02-24 2012-08-08 ソニー株式会社 固体撮像装置及びその製造方法、並びにカメラ
JP5110820B2 (ja) * 2006-08-02 2012-12-26 キヤノン株式会社 光電変換装置、光電変換装置の製造方法及び撮像システム
JP5016941B2 (ja) 2007-02-08 2012-09-05 株式会社東芝 固体撮像装置
US8054356B2 (en) * 2007-02-14 2011-11-08 Fujifilm Corporation Image pickup apparatus having a charge storage section and charge sweeping section
US7999340B2 (en) * 2007-03-07 2011-08-16 Altasens, Inc. Apparatus and method for forming optical black pixels with uniformly low dark current
US7755679B2 (en) * 2007-03-07 2010-07-13 Altasens, Inc. Apparatus and method for reducing edge effect in an image sensor
US8169518B2 (en) 2007-08-14 2012-05-01 Fujifilm Corporation Image pickup apparatus and signal processing method
JP2009049525A (ja) 2007-08-14 2009-03-05 Fujifilm Corp 撮像装置及び信号処理方法
JP5128889B2 (ja) * 2007-10-02 2013-01-23 オリンパス株式会社 固体撮像素子及びそれを用いた固体撮像システム
KR101463609B1 (ko) * 2008-02-15 2014-11-21 삼성전자 주식회사 이미지 센서 및 그 제조 방법
JP5130946B2 (ja) * 2008-02-15 2013-01-30 ソニー株式会社 固体撮像装置、カメラ及び電子機器
JP2009231643A (ja) * 2008-03-24 2009-10-08 Casio Comput Co Ltd 光感知素子及びフォトセンサ並びに表示装置
JP5229148B2 (ja) * 2009-07-28 2013-07-03 ソニー株式会社 撮像素子、撮像装置、信号処理方法及びプログラム
US20110032391A1 (en) * 2009-08-04 2011-02-10 Himax Imaging, Inc. Image Sensor with Peripheral Dummy Pixels
US8872953B2 (en) * 2009-10-30 2014-10-28 Sony Corporation Solid-state imaging device, manufacturing method thereof, camera, and electronic device
JP5458869B2 (ja) * 2009-12-21 2014-04-02 ソニー株式会社 固体撮像装置およびその駆動方法、カメラ
US8610170B2 (en) 2010-01-25 2013-12-17 Irspec Corporation Compound semiconductor light-receiving element array
JP4779054B1 (ja) * 2010-03-31 2011-09-21 富士フイルム株式会社 固体撮像素子及び撮像装置
JP5651982B2 (ja) * 2010-03-31 2015-01-14 ソニー株式会社 固体撮像装置、固体撮像装置の製造方法、及び電子機器
JP5542091B2 (ja) * 2010-05-18 2014-07-09 富士フイルム株式会社 固体撮像素子及び撮像装置
US8836835B2 (en) * 2010-10-04 2014-09-16 International Business Machines Corporation Pixel sensor cell with hold node for leakage cancellation and methods of manufacture and design structure
JP5693924B2 (ja) * 2010-11-10 2015-04-01 株式会社東芝 半導体撮像装置
JP2012124318A (ja) * 2010-12-08 2012-06-28 Sony Corp 固体撮像素子の製造方法、固体撮像素子、および電子機器
JP5637384B2 (ja) * 2010-12-15 2014-12-10 ソニー株式会社 固体撮像素子および駆動方法、並びに電子機器
JP5891451B2 (ja) 2010-12-22 2016-03-23 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 撮像装置
JP2012156310A (ja) * 2011-01-26 2012-08-16 Sony Corp 固体撮像素子、固体撮像素子の製造方法、および電子機器
JP2012203371A (ja) * 2011-03-28 2012-10-22 Nippon Shokubai Co Ltd 金属膜を用いた光導波路のミラー部の製造方法、及び光導波路
JP6052622B2 (ja) * 2011-04-22 2016-12-27 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 固体撮像装置及びその駆動方法
JP2013069958A (ja) * 2011-09-26 2013-04-18 Sony Corp 撮像素子、撮像装置、並びに、製造装置および方法
TWI548073B (zh) * 2011-12-14 2016-09-01 Sony Corp Solid-state imaging devices and electronic equipment
JP5593338B2 (ja) * 2012-01-30 2014-09-24 富士フイルム株式会社 放射線照射開始判定装置、放射線画像撮影装置、放射線画像撮影制御装置、放射線照射開始判定方法、及び放射線照射開始判定プログラム
JP2014112580A (ja) 2012-12-05 2014-06-19 Sony Corp 固体撮像素子および駆動方法
JP6039926B2 (ja) * 2012-06-12 2016-12-07 キヤノン株式会社 放射線撮影装置、放射線撮影装置の制御方法、およびプログラム
JP6174902B2 (ja) * 2012-09-14 2017-08-02 キヤノン株式会社 固体撮像装置及びカメラ
JP2014072237A (ja) * 2012-09-27 2014-04-21 Renesas Electronics Corp 半導体装置
US20140264693A1 (en) * 2013-03-12 2014-09-18 Optiz, Inc. Cover-Free Sensor Module And Method Of Making Same
KR102011102B1 (ko) * 2013-03-13 2019-08-14 삼성전자주식회사 이미지 센서
JP2015056878A (ja) * 2013-09-13 2015-03-23 株式会社東芝 固体撮像装置
JP6065185B2 (ja) * 2014-03-07 2017-01-25 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 撮像装置及び暗電荷測定方法
JP6324184B2 (ja) * 2014-04-18 2018-05-16 キヤノン株式会社 光電変換装置、撮像システム、および光電変換装置の駆動方法
JP6339851B2 (ja) 2014-05-01 2018-06-06 キヤノン株式会社 固体撮像装置及びその駆動方法
US10157952B2 (en) * 2014-05-23 2018-12-18 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Imaging device including semiconductor substrate and unit pixel cell
JP6429525B2 (ja) * 2014-07-31 2018-11-28 キヤノン株式会社 撮像装置、撮像システムおよび撮像装置の製造方法
JP6425448B2 (ja) * 2014-07-31 2018-11-21 キヤノン株式会社 光電変換装置、および、撮像システム
JP6521586B2 (ja) * 2014-07-31 2019-05-29 キヤノン株式会社 固体撮像素子および撮像システム
JP6362482B2 (ja) * 2014-08-28 2018-07-25 ルネサスエレクトロニクス株式会社 半導体装置およびその製造方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11838670B2 (en) 2019-03-11 2023-12-05 Sony Semiconductor Solutions Corporation Imaging element and imaging apparatus

Also Published As

Publication number Publication date
US20220320165A1 (en) 2022-10-06
CN108702471A (zh) 2018-10-23
EP3425900A1 (en) 2019-01-09
CN113923388B (zh) 2024-08-16
EP3425900A4 (en) 2019-05-08
US20210217793A1 (en) 2021-07-15
EP4258359A2 (en) 2023-10-11
JPWO2017150167A1 (ja) 2018-12-20
EP3425900B1 (en) 2023-08-30
CN108702471B (zh) 2021-10-22
CN113923387A (zh) 2022-01-11
EP4258359A3 (en) 2024-04-17
WO2017150167A1 (ja) 2017-09-08
US11437418B2 (en) 2022-09-06
CN113923388A (zh) 2022-01-11
JP6947160B2 (ja) 2021-10-13
DE112017001031T5 (de) 2019-01-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US12022209B2 (en) Solid-state imaging device and electronic apparatus
CN113923388B (zh) 固态摄像装置
EP3996364A1 (en) Solid-state imaging device, operation method for same, and electronic apparatus
US20240006443A1 (en) Solid-state imaging device, imaging device, and electronic apparatus
WO2022269837A1 (ja) 固体撮像装置

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E902 Notification of reason for refusal