KR20230093367A - 반도체 장치 및 전자 기기 - Google Patents

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유스케 오타케
토시후미 와카노
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소니 세미컨덕터 솔루션즈 가부시키가이샤
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Abstract

반도체 장치는, 2차원 배열로 배열되고, 각각의 화소는, 제1의 파장의 광을 광전변환하고 제2의 파장의 광을 투과하는 광전변환막과, 상기 제2의 파장의 광을 광전변환하는 광전변환부를 포함하는 복수의 화소를 포함한다. 상기 반도체 장치는, 상기 복수의 화소 중 인접하는 화소를 포함하는 화소 그룹에서 각각의 화소의 상기 광전변환부로부터 수신된 전하를 축적하는 전하 축적부와, 복수의 관통전극과, 상기 복수의 관통전극의 적어도 하나의 관통전극에 의해 상기 복수의 화소의 각각의 화소의 상기 광전변환막에 접속되는 배선층을 더 포함할 수 있다. 본 기술은 고체 촬상 소자에 적용될 수 있다.

Description

반도체 장치 및 전자 기기{SEMICONDUCTOR DEVICE AND ELECTRONIC APPARATUS}
본 기술은, 반도체 장치 및 전자 기기에 관한 것이다. 상세하게는, 이면 조사형의 반도체 장치 및 전자 기기에 관한 것이다.
종래로부터, 화상을 촬상하기 위해, 2차원 격자형상으로 화소를 배열한 고체 이미지 센서가 이용되고 있다. 이 고체 이미지 센서의 해상도를 향상시키는 목적으로, 예를 들면, 광전변환막과 포토 다이오드를 적층한 적층 구조의 화소가 이용된다. 이 화소에서 광전변환막은, 어느 파장의 광(예를 들면, 녹색광)을 광전변환하고, 그 이외의 광(적색광이나 청색광 등)을 투과하고, 그 투과된 광을 포토 다이오드가 광전변환한다. 이 때문에, 화소마다 복수의 색을 광전변환할 수가 있어서, 해상도를 향상시킬 수 있다.
또한, 해상도와 함께 감도를 향상시키기 위해, 상술한 적층 구조의 화소에서 회로 배치면에 대향하는 면(이면)에 광전변환막을 배치한 이면 조사형의 고체 이미지 센서가 제안되어 있다(예를 들면, 특허문헌 1 참조.). 이 고체 이미지 센서에서는, 이면의 광전변환막으로부터 회로 배치면에 전기 신호를 전송하기 위해, 광전변환막과 회로 배치면과의 사이의 실리콘층을 관통하는 관통전극이 화소마다 마련된다.
일본 특개2011-29337호 공보
그렇지만, 상술한 종래 기술에서는, 화소를 미세화할수록, 관통전극 사이의 스페이스가 좁아져서, 그 스페이스에 트랜지스터나 부유 확산층을 배치할 수가 없게 될 우려가 있다. 따라서 관통전극을 배치하지 않는 이미지 센서와 비교하여 화소의 미세화가 곤란해진다는 문제가 있다.
본 기술은 이와 같은 상황을 감안하여 생겨난 것으로, 이면 조사형의 고체 이미지 센서에서 화소의 미세화를 용이하게 하는 것을 목적으로 한다.
본 개시의 하나의 측면에 관한 반도체 장치는, 2차원 배열로 배열되고, 각각의 화소는, 제1의 파장의 광을 광전변환하고 제2의 파장의 광을 투과하는 광전변환막과, 상기 제2의 파장의 광을 광전변환하는 광전변환부를 포함하는 복수의 화소와, 상기 복수의 화소 중 인접하는 화소를 포함하는 화소 그룹에서 각각의 화소의 상기 광전변환부로부터 수신된 전하를 축적하는 전하 축적부와, 복수의 관통전극과, 상기 복수의 관통전극의 적어도 하나의 관통전극에 의해 상기 복수의 화소의 각각의 화소의 상기 광전변환막에 접속되는 배선층을 포함한다.
본 개시의 하나의 측면에 관한 전자 기기는, 2차원 배열로 배열된 복수의 화소를 포함하는 이미지 센서를 포함한다. 상기 복수의 화소의 각각의 화소는, 제1의 파장의 광을 광전변환하고 제2의 파장의 광을 투과하는 광전변환막과, 상기 제2의 파장의 광을 광전변환하는 광전변환부를 포함한다. 상기 이미지 센서는, 상기 복수의 화소 중 인접하는 화소를 포함하는 화소 그룹에서 각각의 화소의 상기 광전변환부로부터 수신된 전하를 축적하는 전하 축적부와, 복수의 관통전극과, 상기 복수의 관통전극의 적어도 하나의 관통전극에 의해 상기 복수의 화소의 각각의 화소의 상기 광전변환막에 접속되는 배선층을 더 포함한다. 상기 전자 기기는, 상기 이미지 센서의 촬상면 상에 화상을 제공하고, 상기 화상을 전기 신호로 변환하는 광학계를 더 포함한다.
본 기술에 의하면, 이면 조사형의 이미지 센서에서 화소를 용이하게 미세화할 수 있다는 우수한 효과를 이룰 수 있다. 또한, 이곳에 기재된 효과는 반드시 한정되는 것이 아니고, 본 개시 중에 기재된 어느 하나의 효과라도 좋다.
도 1은 제1의 실시의 형태에서의 고체 이미지 센서의 한 구성례를 도시하는 블록도.
도 2는 제1의 실시의 형태에서의 화소 어레이부의 상면도의 한 예.
도 3은 비교례에서의 화소 어레이부의 상면도의 한 예.
도 4는 제1의 실시의 형태에서의 X축에 따른 화소의 단면도의 한 예.
도 5는 제1의 실시의 형태에서의 Y축에 따른 화소의 단면도의 한 예.
도 6은 제1의 실시의 형태의 변형례에서의 화소 어레이부의 상면도의 한 예.
도 7은 제2의 실시의 형태에서의 화소 어레이부의 상면도의 한 예.
도 8은 제3의 실시의 형태에서의 X축에 따른 화소의 단면도의 한 예.
도 9는 제4의 실시의 형태에서의 X축에 따른 화소의 단면도의 한 예.
도 10은 제5의 실시의 형태에서의 화소 어레이부의 상면도의 한 예.
도 11은 제5의 실시의 형태에서의 화소의 Y축에 따른 단면도의 한 예.
도 12는 제6의 실시의 형태에서의 화소 어레이부의 상면도의 한 예.
도 13은 제6의 실시의 형태에서의 X축에 따른 화소의 단면도의 한 예.
도 14는 제6의 실시의 형태에서의, 절연부의 깊이를 바꾼 경우의 X축에 따른 화소의 단면도의 한 예.
도 15는 본 기술의 실시의 형태에 관한 이미지 센서가 적용된 전자 기기의 구성을 설명하는 블록도.
이하, 본 기술을 실시하기 위한 형태(이하, 실시의 형태라고 칭한다)에 관해 설명한다. 설명은 이하의 순서에 의해 행한다.
1. 제1의 실시의 형태(화소보다 넓은 피치로 관통전극을 배치한 예)
2. 제2의 실시의 형태(부유 확산층을 배치한 각(角)의 대각 주변에 관통전극을 배치한 예)
3. 제3의 실시의 형태(매립 게이트를 마련하고, 화소보다 넓은 피치로 관통전극을 배치한 예)
4. 제4의 실시의 형태(이온 주입 플러그를 마련하고, 화소보다 넓은 피치로 관통전극을 배치한 예)
5. 제5의 실시의 형태(절연부로 열(列)을 분리하고, 화소보다 넓은 피치로 관통전극을 배치한 예)
6. 제6의 실시의 형태(절연부로 화소를 분리하고, 화소보다 넓은 피치로 관통전극을 배치한 예)
<1. 제1의 실시의 형태>
"고체 이미지 센서의 구성례"
도 1은, 제1의 실시의 형태에서의 고체 이미지 센서(100)의 한 구성례를 도시하는 블록도이다. 이 고체 이미지 센서(100)는, 화상을 촬상하는 것으로, 수직 주사 회로(110), 화소 어레이부(120), CDS(Correlated Double Sampling)부(130) 및 수평 주사 회로(140)를 구비한다. 또한, 이 고체 이미지 센서(100)는, 카메라나, 촬상 기능을 갖는 휴대 전화 장치 등의 각종의 전자 장치에 마련된다.
화소 어레이부(120)에는, 복수의 화소(201)가 2차원 격자(배열)형상으로 배열된다. 소정의 방향으로 화소(201)를 배열한 것을 이하, 행 또는 "라인"이라고 칭하고, 라인에 수직한 방향으로 화소(201)를 배열한 것을 이하, "열"이라고 칭한다. 이들 화소(201)의 각각은, 파장이 다른 2개의 광을 광전변환하여 2개의 화소 신호를 생성한다. 예를 들면, 화소(201) 중 반분은, 청색광 및 녹색광을 광전변환하고, 나머지 반분은, 적색광 및 녹색광을 광전변환한다.
수직 주사 회로(110)는, 화소 어레이부(120)의 라인을 차례로 선택하여 화소 신호를 출력시키는 것이다. CDS부(130)는, 초기치의 전하량에 응한 리셋 신호와, 광전변환된 전하량에 응한 화소 신호를 수평 주사 회로(140)의 제어에 따라 화소 어레이부(120)로부터 판독하고, 그들의 차분을 구하는 상관이중 샘플링 처리를 행하는 것이다. CDS부(130)는, 그 차분의 신호를 화소 데이터로서 고체 이미지 센서(100)의 외부에 출력한다. 이들의 화소 데이터로 이루어지는 화상 데이터에 대해, 디모자이크 처리나 화이트 밸런스 처리 등의 각종의 화상 처리가 화상 처리부에 의해 행하여진다. 또한, 수직 주사 회로(110)는, 특허청구의 범위에 기재된 주사 회로의 한 예이다. 또한, CDS부(130)는, 특허청구의 범위에 기재된 처리부의 한 예이다.
수평 주사 회로(140)는, 화소 어레이부(120)의 열을 차례로 선택하여, CDS부(130)에 화소 신호의 판독을 행하게 하는 것이다.
"화소 어레이부의 구성례"
도 2는, 제1의 실시의 형태에서의 화소 어레이부(120)의 상면도의 한 예이다. 이 상면도는, 화소 어레이부(120)에서의 실리콘층의 양면 중 광이 조사되는 쪽의 면을 상면으로 하여 나타낸다.
화소 어레이부(120)에는, 2차원 격자형상으로 복수의 화소 블록(205)이 배치된다. 화소 블록(205)의 각각에는, 4개의 화소(201)가 2라인(행)2열로 배치된다. 또한, 화소 블록(205)의 각각의 중앙에는, 부유 확산층(270)이 하나씩 배치된다.
또한, 화소(201)마다 관통전극(240)이 하나씩 배치된다. 단, 라인방향(X축방향)에서 인접하는 한 쌍의 화소(201)의 일방에 속하는 관통전극(240)과, 타방에 속하는 관통전극(240)이 열방향(Y축방향)에 따라 일렬로 배열된다. 동 도면에서 이웃하는 한 쌍의 화소(201)의 경계상(境界上)의 2개의 관통전극(240)의 일방이, 한 쌍의 화소(201)의 일방에 속하고, 그 2개의 관통전극(240)의 타방이, 한 쌍의 화소(201)의 타방에 속한다.
관통전극(240)은, 수광면에 수직한 Z축방향으로 실리콘층을 관통하는 전극이다. 포토 다이오드(250)는, 소정의 파장의 광(적색이나 청색 등)을 광전변환하는 것이다. 화소 블록(205) 내의 4개의 포토 다이오드(250)는, 중앙의 부유 확산층(270)을 공유하고 있고, 그들의 포토 다이오드(250)로부터의 전하가 부유 확산층(270)에 축적된다. 또한, 도 2에서, 관통전극(240)의 주위의 회색의 부분은, 관통전극(240)을 주위로부터 절연하는 절연부를 나타낸다. 또한, 포토 다이오드(250)는, 실제로는 실리콘층의 표면에 나타나지 않고, 그 내부에 형성되어 있지만, 도 2에서는 설명의 편의상, 실리콘층의 표면상에 점선으로 둘러싸서 기재되어 있다. 또한, 포토 다이오드(250) 이외의 트랜지스터 등의 소자는, 기재의 편의상, 동 도면에서 생략되어 있다.
또한, 포토 다이오드(250)는, 특허청구의 범위에 기재된 광전변환부의 한 예이다.
부유 확산층(270)은, 포토 다이오드(250)로부터의 전하를 축적하여, 축적한 전하의 양에 따른 전압의 전기 신호를 화소 신호로서 생성하는 것이다. 또한, 부유 확산층(270)은, 실제로는 실리콘층의 표면에는 나타나지 않고, 그 내부에 형성되어 있지만, 도 2에서는 설명의 편의상, 실리콘층의 표면상에 점선으로 둘러싸서 기재하고 있다.
여기서, 인접하는 화소(201)의 각각의 대표점(예를 들면, 중앙점) 사이의 간격을 이하, "화소 피치"라고 칭하고, 인접하는 관통전극의 각각의 대표점 사이의 간격을 "전극 피치"라고 칭한다.
행방향(X축방향)에서, 관통전극(240)의 전극 피치(dx)는, 화소 피치(D)보다 넓은 값으로 설정된다. 또한, 열방향(Y축방향)에서, 전극 피치(dy)는, 화소 피치(D)보다 좁은 값으로 설정된다.
이와 같이, X축방향에서 화소 피치(D)보다 넓은 전극 피치(dx)로 관통전극(240)을 배치하였기 때문에, 그 넓은 전극 피치(dx)에 의해 제공된 스페이스에, 각 화소(201)에서 공유하는 부유 확산층(270)이나 화소 회로를 구성하는 트랜지스터를 배치할 수 있다.
도 3은, 비교례에서의 화소 어레이부의 상면도의 한 예이다. 이 비교례에서는, X축방향 및 Y축방향에서 화소 피치와 같은 값의 전극 피치로 관통전극이 배치되는 것으로 한다. 이 배치에서는, 동 도면에 예시하는 바와 같이, X축방향에서 관통전극의 사이의 간격이 도 2와 비교하여 좁아져서, 4화소에서 공유하는 부유 확산층을 배치할 수 없게 되어 버린다.
이에 대해, 고체 이미지 센서(100)에서는, 화소 블록(205) 내의 관통전극(240)을 화소 피치(D)보다 넓은 전극 피치(dx)로 배치하고 있기 때문에, 그들의 관통전극(240)의 사이에, 4화소에서 공유하는 부유 확산층(270)을 배치할 수 있다. 따라서 비교례의 구성과 달리, 복수의 화소 사이에서 부유 확산층(270)을 공유할 수 있다.
"화소의 구성례"
도 4는, 제1의 실시의 형태에서의 X1 및 X2를 잇는 선분에 따른 화소(201)의 단면도의 한 예이다. 동 도면에 예시하는 바와 같이, 화소(201)는, 마이크로 렌즈(211), 컬러 필터(212), 패시베이션층(213), 상부 전극(214), 광전변환막(215) 및 하부 전극(216)을 구비한다. 또한, 화소(201)는, 실리콘층(220), 배선층(230), 관통전극(240), 증폭 트랜지스터(281) 및 전송 트랜지스터(282)를 구비한다. 실리콘층(220)에는, 절연부(241)와, 포토 다이오드(250과, 270)가 마련된다. 배선층(230)에는, 복수의 배선(231)이 마련된다.
여기서, 배선층(230)은, 실리콘층(220)의 양면 중 일방에 형성되고, 그 배선층(230)의 면에 대향하는 면(이른바, "이면")에 광이 조사된다. 이와 같이, 이면에 광이 조사된 고체 이미지 센서(100)는, 이면 조사형의 이미지 센서라고 불린다. 이하, 배선층(230)부터 이면으로의 방향을 상방향이라고 한다.
실리콘층(220)의 위에 하부 전극(216)이 적층되고, 그 하부 전극(216)의 위에 광전변환막(215)이 형성된다. 이 광전변환막(215)의 위에 상부 전극(214)이 적층되고, 그 상부 전극(214)의 위에, 광전변환막(215) 등을 보호하기 위한 패시베이션층(213)이 적층된다. 이 패시베이션층(213)의 위에 컬러 필터(212)가 마련되고, 컬러 필터(212)의 상방에 마이크로 렌즈(211)가 마련된다.
또한, 관통전극(240)은, 실리콘층(220)을 관통하여 하부 전극(216)과 배선(231)을 접속한다. 실리콘층(220)에서, 이 관통전극(240)의 주위에, 절연부(241)가 형성된다.
마이크로 렌즈(211)는, 입사광을 집광하는 것이다. 컬러 필터(212)는, 마이크로 렌즈(211)로부터의 광 중, 특정한 파장의 광을 투과하는 것이다. 이 컬러 필터(212)로서, 광전변환막(215) 및 포토 다이오드(250)의 각각에 광전변환시키는 광의 혼합광을 투과하는 필터가 이용된다. 예를 들면, 광전변환막(215) 및 포토 다이오드(250)에 녹색광 및 적색광을 광전변환시키는 경우에는, 그들을 혼합한 황색광을 투과하는 컬러 필터(212)가 이용된다. 또한, 예를 들면, 광전변환막(215) 및 포토 다이오드(250)에 녹색광 및 청색광을 광전변환시키는 경우에는, 그들을 혼합한 마젠타광을 투과하는 컬러 필터(212)가 이용된다.
또한, 컬러 필터(212)를 패시베이션층(213)의 상방에 배치하고 있지만, 이 구성으로 한정되지 않는다. 예를 들면, 컬러 필터(212)를 하부 전극(216)과 포토 다이오드(250)와의 사이에 배치하여도 좋다. 이 경우에는, 컬러 필터(212)로서, 혼합광이 아니고, 포토 다이오드(250)에 광전변환시키는 원색광(적색이나 청색 등)을 투과하는 필터가 이용된다. 또한, 화소(201)의 전부에 컬러 필터(212)를 마련하는 구성으로 하고 있지만, 일부(예를 들면, 반분)의 화소에 컬러 필터(212)를 마련하지 않는 구성으로 하여도 좋다. 이 컬러 필터(212)가 없는 화소(201)는, 백색광을 광전변환하는 화소로서 이용된다.
광전변환막(215)은, 컬러 필터(212)를 투과한 광 중, 소정 파장의 광(예를 들면, 녹색광)을 광전변환하고, 그 이외의 파장의 광을 투과하는 것이다. 이 광전변환막(215)에 의해 광전변환된 전기 신호는, 관통전극(240)을 통하여 배선층(230)에 전송된다.
광전변환막(215)에7 의해 광전변환된 전하는, 부유 확산층(270)과는 다른 부유 확산층에 축적된다. 이 광전변환부(215)에 대응하는 부유 확산층은, 도 4의 단면에는 나타나지 않는다.
증폭 트랜지스터(281)는, 광전변환막(215)에 대응하는 부유 확산층이 생성한 전기 신호를 증폭하여 화소 신호로서 출력한 것이다. 또한, 화소(201)에는, 수직 주사 회로(110)로부터의 제어 신호에 따라, 증폭 트랜지스터(281)로부터의 화소 신호를 출력하는 선택 트랜지스터가 또한 마련되어 있지만, 도 4에서는, 기재의 편의상, 이 선택 트랜지스터 등은 생략되어 있다.
포토 다이오드(250)는, 컬러 필터(212) 및 광전변환막(215)을 투과한 광(예를 들면, 적색광)을 광전변환하는 것이다. 이 포토 다이오드(250)는, 전송 트랜지스터(282)의 직상(直上)에 마련된다. 또한, 포토 다이오드(250)는, 특허청구의 범위에 기재된 광전변환부의 한 예이다.
전송 트랜지스터(282)는, 수직 주사 회로(110)로부터의 제어 신호에 따라, 포토 다이오드(250)에 의해 광전변환된 전하를 부유 확산층(270)에 전송하는 것이다. 부유 확산층(270)은, 포토 다이오드(250)에 의해 광전변환된 전하를 축적하여, 그 전하량에 응한 전기 신호를 생성하는 것이다. 또한, 부유 확산층(270)은, 특허청구의 범위에 기재된 전하 축적부의 한 예이다.
또한, 화소 블록(205) 내의 4개의 화소(201)의 어느 하나에는, 부유 확산층(270)에 의해 생성된 전기 신호를 증폭하는 증폭 트랜지스터와, 그 증폭 트랜지스터로부터의 신호를 제어 신호에 따라 출력하는 선택 트랜지스터가 또한 마련되어 있다. 그러나, 도 4에서는, 기재의 편의상, 그들의 트랜지스터는 생략되어 있다.
도 5는, 제1의 실시의 형태에서의 Y1 및 Y2를 잇는 선분에 따른 화소(201)의 단면도의 한 예이다. 동 도면에 예시하는 바와 같이, Y축방향에서 관통전극(240)이 2개 배치되고, 그들은 Z축방향으로 늘어나 실리콘층(220)을 관통한다.
이와 같이, 본 기술의 제1의 실시의 형태에 의하면, X축방향에서 화소 피치보다 넓은 전극 피치로 관통전극(240)을 배치하고, 그들의 사이에 4화소에서 공유하는 부유 확산층을 배치하였기 때문에, 공유하지 않는 경우보다도 부유 확산층의 개수를 적게 할 수 있다. 이에 의해, 화소를 용이하게 미세화할 수 있다.
"변형례"
상술한 제1의 실시의 형태에서는, 수직 주사 회로(110)가 차례로 라인을 선택하는 라인방향(X축방향)에서, 전극 피치를 화소 피치보다도 넓게 하고 있지만, 라인방향에 수직한 열방향(Y축방향)에서, 전극 피치를 화소 피치보다 넓게 하여도 좋다. 이 제1의 실시의 형태의 변형례의 고체 이미지 센서(100)는, Y축방향에서, 화소 피치보다 넓은 전극 피치로 관통전극(240)을 배치한 점에서 제1의 실시의 형태와 다르다.
도 6은, 제1의 실시의 형태의 변형례에서의 화소 어레이부(120)의 상면도의 한 예이다. 변형례의 고체 이미지 센서(100)는, Y축방향에서의 전극 피치(dy')가 화소 피치(D)보다 넓은 점에서 제1의 실시의 형태와 다르다. 또한, X축방향에서의 전극 피치(dx')는 화소 피치(D)보다 좁은 값으로 설정된다.
이와 같이, 본 기술의 제1의 실시의 형태의 변형례에 의하면, Y축방향에서 화소 피치보다 넓은 전극 피치로 관통전극(240)을 배치하고, 그들의 사이에 4화소에서 공유하는 부유 확산층을 배치하였기 때문에, 복수의 화소 사이에서 부유 확산층을 공유할 수 있다.
<2. 제2의 실시의 형태>
상술한 제1의 실시의 형태에서는, Y축방향에서 화소 피치보다 좁은 전극 피치로 관통전극(240)을 배치하고 있기 때문에, Y축방향에서, 관통전극(240)의 사이에 트랜지스터 등을 배치한 것이 곤란해질 우려가 있다. 이 때문에, Y축방향에서도 전극 피치를 넓게 하는 것이 바람직하다. 이 제2의 실시의 형태의 고체 이미지 센서(100)는, X축방향에 더하여 Y축방향에서도 전극 피치를 넓게 한 점에서 제1의 실시의 형태와 다르다.
도 7은, 제2의 실시의 형태에서의 화소 어레이부(120)의 상면도의 한 예이다. 제2의 실시의 형태의 화소 어레이부(120)는, 화소(201)에서의 대각의 일방에 부유 확산층(270)을 배치하고, 대각의 타방의 주변에 4개의 관통전극(240)을 배치한 점에서 제1의 실시의 형태와 다르다. 이 배치에 의해, 화소 블록(205) 내의 X축방향에서의 전극 피치(dx1)와, Y축방향에서의 전극 피치(dy1)는, 모두 화소 피치(D)보다 넓은 값이 된다. 또한, 화소(201)의 각(角)의 주변에 마련된 관통전극(240) 사이의 전극 피치(dx2 및 dy2)는, 모두 화소 피치(D)보다 좁은 값으로 설정된다. 화소 블록(205) 내의 Y축방향의 전극 피치(dy1)를 화소 피치(D)보다 넓게 한 것에 의해, Y축방향에서, 관통전극(240)의 사이에 트랜지스터 등을 배치할 수가 있어서, 화소를 용이하게 미세화할 수 있다.
이와 같이, 본 기술의 제2의 실시의 형태에 의하면, 화소(201)의 대각의 일방에 부유 확산층(270)을 배치하고, 대각의 타방의 주변에 4개의 관통전극(240)을 배치하였기 때문에, 화소 블록 내의 X축방향 및 Y축방향의 양방에서의 전극 피치를 넓게 할 수 있다.
<3. 제3의 실시의 형태>
상술한 제1의 실시의 형태에서는, 전송 트랜지스터(282)의 직상에 포토 다이오드(250)를 형성하고 있다. 그러나, 이 구성에서는, 포토 다이오드(250)의 하방의 스페이스가 작아져서, 전송 트랜지스터(282) 이외의 소자를 배치할 수가 없게 된다. 이 제3의 실시의 형태의 고체 이미지 센서(100)는, 포토 다이오드(250)의 하방의 스페이스를 크게 한 점에서 제1의 실시의 형태와 다르다.
도 8은, 제3의 실시의 형태에서의 X1 및 X2를 잇는 선분에 따른 화소(201)의 단면도의 한 예이다. 제3의 실시의 형태의 화소(201)는, 전송 트랜지스터(282) 대신에 전송 트랜지스터(284)를 구비하고, X1 및 X2를 잇는 선분에 따른 단면에서 선택 트랜지스터(283)를 또한 배치한 점에서 제1의 실시의 형태와 다르다. 또한, 제3의 실시의 형태의 화소 어레이부(120)의 상면도의 레이아웃은, 도 7에 예시한 제2의 실시의 형태와 마찬가지인 것으로 한다.
전송 트랜지스터(284)는, 실리콘층(220)의 내부에 매립된 매립 게이트 영역을 구비하는 점에서, 제1의 실시의 형태의 전송 트랜지스터(282)와 다르다.
또한, 제3의 실시의 형태에서의 포토 다이오드(250)는, 매립 게이트 영역의 길이에 따른 거리(Z1)의 분만큼, 전송 트랜지스터(284)로부터 떨어져서 배치된다. 이에 의해, X축방향에서 전송 트랜지스터(284)로부터 관통전극(240)까지에 걸쳐서 포토 다이오드(250)를 형성할 수 있다. 이 결과, 포토 다이오드(250)의 하방의 스페이스에 여유가 생기고, 선택 트랜지스터(283) 등을 또한 배치할 수 있다.
또한, 전술한 바와 같이 제3의 실시의 형태의 화소 어레이부(120)의 상면도의 레이아웃은 제2의 실시의 형태와 마찬가지이기 때문에, 매립 게이트 영역과 관통전극(240)이 대각에 위치하게 된다. 이에 의해, 관통전극(240)과, 그 매립 게이트 영역 사이의 용량 커플링을 억제하고, 관통전극(240)으로부터의 신호에 의한 간섭을 억제할 수 있다.
이와 같이, 제3의 실시의 형태에 의하면, 실리콘층 내부에 전송 트랜지스터(284)의 게이트 영역을 매립하여, 포토 다이오드(250)를 전송 트랜지스터(284)로부터 떼였기 때문에, 포토 다이오드(250)의 하방의 스페이스를 크게 할 수 있다. 이에 의해, 여유가 생긴 스페이스에 또한 트랜지스터 등의 소자를 배치할 수 있다.
<4. 제4의 실시의 형태>
상술한 제1의 실시의 형태에서는, 전송 트랜지스터(282)의 직상에 포토 다이오드(250)를 형성하고 있다. 그러나, 이 구성에서는, 포토 다이오드(250)의 하방의 스페이스가 작아져서, 전송 트랜지스터(282) 이외의 소자를 배치할 수가 없게 된다. 이 제4의 실시의 형태의 고체 이미지 센서(100)는, 포토 다이오드(250)의 하방의 스페이스를 크게 한 점에서 제1의 실시의 형태와 다르다. 또한, 제4의 실시의 형태의 화소 어레이부(120)의 상면도의 레이아웃은, 도 7에 예시한 제2의 실시의 형태와 마찬가지인 것으로 한다.
도 9는, 제4의 실시의 형태에서의 X1 및 X2를 잇는 선분에 따른 화소(201)의 단면도의 한 예이다. 제4의 실시의 형태의 화소(201)는, 포토 다이오드(250)의 배선층(230)측의 면에 이온 주입 플러그(251)가 형성되어 있는 점에서 제1의 실시의 형태와 다르다.
이온 주입 플러그(251)는, 실리콘층(220)의 표면측부터 가속 전압을 변경하여 이온 주입을 복수회 행함에 의해 형성된 고농도의 반도체 영역이다. 포토 다이오드(250)에서 생성된 전하는, 이온 주입 플러그(251) 및 전송 트랜지스터(282)를 통하여 부유 확산층(270)에 전송된다.
또한, 제4의 실시의 형태에서의 포토 다이오드(250)는, 이온 주입 플러그(251)의 Z방향의 길이(Z1)의 분만큼, 전송 트랜지스터(282)로부터 떨어져서 배치된다. 이에 의해, X축방향에 있어서 전송 트랜지스터(282)로부터 관통전극(240)까지에 걸쳐서 포토 다이오드(250)를 형성할 수 있다. 이 결과, 포토 다이오드(250)의 하방의 스페이스에 여유가 생기고, 트랜지스터 등을 더욱 배치할 수 있다.
또한, 전술한 바와 같이 제4의 실시의 형태의 화소 어레이부(120)의 상면도의 레이아웃은 제2의 실시의 형태와 마찬가지이기 때문에, 이온 주입 플러그(251)와 관통전극(240)이 대각에 위치하게 된다. 이에 의해, 관통전극(240)으로부터의 신호와 포토 다이오드(250)로부터의 신호와의 간섭을 억제할 수 있다.
이와 같이, 제4의 실시의 형태에 의하면, 포토 다이오드(250)의 배선층(230)측에 이온 주입 플러그(251)를 형성하였기 때문에, 포토 다이오드(250)의 하방의 스페이스를 크게 할 수 있다. 이에 의해, 여유가 생긴 스페이스에 또한 트랜지스터 등의 소자를 배치할 수 있다.
<5. 제5의 실시의 형태>
상술한 제1의 실시의 형태에서는 절연부(241)를 관통전극(240)의 주위에만 형성하고 있지만, 이 구성에서는, 화소(201)를 미세화할수록 절연부(241)의 영역이 좁아져서, 제조가 곤란해질 우려가 있다. 이 제5의 실시의 형태의 고체 이미지 센서(100)는, 절연부(241)의 형성을 용이하게 한 점에서 제1의 실시의 형태와 다르다.
도 10은, 제5의 실시의 형태에서의 화소 어레이부(120)의 상면도의 한 예이다. 이 제5의 실시의 형태의 화소 어레이부(120)는, 절연부(241) 대신에 절연부(242)가 형성되는 점에서 제1의 실시의 형태와 다르다.
절연부(242)는, 화소(201)의 열의 각각을 서로 절연하는 것이다. 이 절연부(242)는, 화소(201)의 열의 양측 중 부유 확산층(270)이 마련된 쪽과 반대측에서, 열방향(Y방향)에 따라 형성된다. 이 구성에 의해, 열방향에 따라 나열한 화소(201)의 각각의 절연부(242)가 공통화된다. 또한, 절연부(242)는, 특허청구의 범위에 기재된 라인 사이 절연부의 한 예이다.
또한, 제5의 실시의 형태의 관통전극(240)은, 광전변환막(215)으로부터 절연부(242)를 관통하여 배선층(230)에 접속된다.
절연부(242)가 열방향에 따라 형성되어 있기 때문에, 관통전극(240)의 주위에만 절연부(241)를 형성하는 제1의 실시의 형태와 비교하여 절연부의 영역이 넓게 되어, 미세화하기 쉬워진다. 또한, 고체 이미지 센서(100)의 제조 장치는, 화소(201)의 열마다 절연부(242)를 일괄하여 형성하기 때문에, 관통전극(240)마다 절연부(241)를 형성하는 제1의 실시의 형태와 비교하여, 절연부를 제조하는 공정수를 삭감할 수 있다. 또한, 절연부(242)는, 인접하는 열끼리를 완전하게 분리하기 때문에, 인접하는 열끼리의 혼색을 억제할 수 있다.
도 11은, 제5의 실시의 형태에서의 Y1 및 Y2를 잇는 선분에 따른 화소(201)의 단면도의 한 예이다. 동 도면에 예시하는 바와 같이, 열방향(Y축방향)에 따라, 절연부(242)가 형성된다. 또한, 관통전극(240)은, 광전변환막(215)으로부터 절연부(242)를 관통하여 배선층(230)에 접속된다.
이와 같이, 본 기술의 제5의 실시의 형태에 의하면, 열방향에 따라 절연부(242)를 형성하고, 그 절연부(242)를 관통하는 관통전극(240)을 마련하였기 때문에, 관통전극(240)의 주위에만 절연부를 형성하는 제1의 실시의 형태와 비교하여 제조가 용이해진다.
<6. 제6의 실시의 형태>
상술한 제1의 실시의 형태에서는 절연부(241)를 관통전극(240)의 주위에만 형성하고 있지만, 이 구성에서는, 화소(201)를 미세화할수록 절연부(241)의 영역이 좁아져서, 제조가 곤란해질 우려가 있다. 이 제6의 실시의 형태의 고체 이미지 센서(100)는, 절연부(241)의 형성을 용이하게 한 점에서 제1의 실시의 형태와 다르다.
도 12는, 제6의 실시의 형태에서의 화소 어레이부(120)의 상면도의 한 예이다. 이 제6의 실시의 형태의 화소 어레이부(120)는, 절연부(241) 대신에 절연부(243)가 형성되는 점에서 제1의 실시의 형태와 다르다.
절연부(243)는, 화소(201)의 각각을 서로 절연하는 것이다. 이 절연부(243)는, 인접하는 화소(201)끼리의 경계에 따라 형성된다. 또한, 제6의 실시의 형태의 관통전극(240)은, 광전변환막(215)으로부터 절연부(243)를 관통하여 배선층(230)에 접속된다. 이 구성에 의해, 절연부(243)는, 화소(201)에 더하여 , 관통전극(240)을 서로 분리한다. 또한, 절연부(243)는, 특허청구의 범위에 기재된 화소 사이 절연부의 한 예이다.
절연부(243)는, 인접하는 화소의 경계에 따라 형성되어 있기 때문에, 관통전극(240)의 주위에만 절연부(241)를 형성하는 제1의 실시의 형태와 비교하여, 절연부(241)를 형성하는 영역이 넓게 되어, 미세화하기 쉬워진다. 또한, 고체 이미지 센서(100)의 제조 장치는, 화소(201)에 더하여 관통전극(240)을 서로 분리한 절연부(243)를 일괄하여 형성한다. 이 때문에, 화소끼리를 분리하는 절연부와, 관통전극을 분리하는 절연부를 제각기 제조하는 구성과 비교하여, 절연부를 형성하는 공정수를 삭감할 수 있다. 또한, 화소(201)의 주위에 절연부(243)를 형성하여, 인접하는 화소(201)를 완전히 분리하기 때문에, 인접하는 화소(201) 사이에서 혼색을 방지할 수 있다.
도 13은, 제6의 실시의 형태에서의 X1 및 X2를 잇는 선분에 따른 화소(201)의 단면도의 한 예이다. X방향에서 포토 다이오드(250)의 양측에 절연부(243)가 형성되고, 그 일방의 하부에는 부유 확산층(270)이 마련되고, 타방에 관통전극(240)이 마련된다.
절연부(243) 중 부유 확산층(270)의 상방에 위치하는 부분은, Z축방향에서, 실리콘층(220)의 수광면측의 표면과 부유 확산층(270)과의 사이에 형성된다. 또한, 이 절연부(243)는, 도 14에 예시하는 바와 같이, 실리콘층(220)의 수광면측의 표면부터 일정한 깊이(Z2)의 위치와 부유 확산층(270)과의 사이에 형성되어도 좋다. 이 구성에서는, 그 절연부(243)의 상방에 또한 소자를 배치할 수 있기 때문에, 수광면에 평행한 면의 면적 효율을 향상시킬 수 있다.
이와 같이, 본 기술의 제6의 실시의 형태에 의하면, 화소(201)를 서로 절연하는 절연부(243)를 형성하고, 그 절연부(243)를 관통하는 관통전극(240)을 마련하였기 때문에, 관통전극(240)의 주위에만 절연부를 형성하는 제1의 실시의 형태와 비교하여 제조가 용이해진다.
<전자 기기의 구성>
이어서, 본 기술의 하나의 실시의 형태에 관한 광전 변환 소자가 적용된 전자 기기의 구성에 대하여, 도 15를 참조하여 설명한다. 도 15는 본 기술의 하나의 실시의 형태에 따른 고체 이미지 센서(100)와 같은 이미지 센서가 적용되는 전자 기기의 구성을 설명하기 위한 블록도이다.
전자 기기(300)는 도 15에 도시한 바와 같이, 광학계(302), 촬상 소자 (304), DSP(Digital Signal Processor) 회로(306), 제어부(308), 출력부(312), 입력부(314) 프레임 메모리(316), 기록부(318) 및 전원부(320)를 포함한다.
여기서, DSP 회로(306), 제어부(308), 출력부(312), 입력부(314), 프레임 메모리(316), 기록부(318) 및 전원부(320)는 버스 라인(310)을 통해 서로 연결된다.
광학계(302)는 물체로부터의 입사광을 받아, 촬상 소자(304)의 촬상면 상에 화상을 제공하며, 여기서 촬상 소자(304)는 고체 이미지 센서(100)와 동일하거나 유사 할 수 있다. 또한, 촬상 소자(304)는, 본 기술의 하나의 실시의 형태에 따른 광전 변환 소자를 포함하고, 광학계(302)에 의해 촬상면 상에 제공된 화상의 입사광을 화소 대 화소 기준으로 전기 신호로 변환하고, 신호를 화소 신호로서 출력한다.
DSP 회로 (306)는 촬상 소자(304)로부터 전송된 화소 신호를 처리하고, 출력 부(312), 프레임 메모리(316) 및 기록부(318) 등으로 신호를 출력한다. 제어부(308)는, 예를 들면, 연산 처리 회로 등을 갖고, 전자 기기(300)의 각 구성 요소에 대한 동작을 제어한다.
출력부(312)는 촬상 소자(304)에 의해 촬상된 동화상 또는 정지 화상을 표시하는 액정 표시장치 또는 유기EL(organic electroluminescence) 표시장치 등의 패널 표시장치이다. 출력부(312)는 스피커 및 헤드폰과 같은 오디오 출력 장치를 포함 할 수 있다. 또한, 입력부(314)는, 예를 들면, 사용자 조작에 따라 전자 기기(400)의 여러 가지 기능에 대한 조작 지시를 부여하는, 터치 패널 및 버튼과 같은, 사용자에 대한 조작을 입력하는 장치이다.
프레임 메모리(316)는 촬상 소자(304)에 의해 촬상된 동화상 또는 정지 화상 등을 일시적으로 저장한다. 또한, 기록부(318)는 자기 디스크, 광 디스크, 광자기 디스크 또는 반도체 메모리와 같은 리무머블 저장 매체에, 촬상 소자(304)에 의해 촬상된 동화상 또는 정지 화상 등을 저장한다.
전원부(320)는, DSP 회로(306), 제어부(308), 출력부(312), 입력부(314), 프레임 메모리(316) 및 기록부(318)의 동작을 위한 전원으로 제공하는 다양한 형태의 전원을 공급되는 물체에 적절하게 공급한다.
이상, 본 기술의 하나의 실시의 형태에 따른 이미지 센서가 적용된 전자 기기(300)를 설명하였다. 본 기술의 하나의 실시의 형태에 따른 광전 변환 소자가 적용되는 전자 기기(300)는, 예를 들면, 고체 이미지 센서(100)일 수 있다.
상술한 실시의 형태는, 본 기술을 구현화하기 위한 한 예를 나타낸 것이고, 실시의 형태에서의 사항과, 특허청구범위에서의 발명 특정 사항은 각각 대응 관계를 갖는다. 마찬가지로, 특허청구범위에서의 발명 특정 사항과, 이것과 동일 명칭을 붙인 본 기술의 실시의 형태에서의 사항은 각각 대응 관계를 갖는다. 단, 본 기술은 실시의 형태로 한정되는 것이 아니고, 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서 실시의 형태에 여러 가지의 변형을 시행함에 의해 구현화할 수 있다.
또한, 여기에 기재된 효과는 반드시 한정되는 것이 아니고, 본 개시 중에 기재된 어느 하나의 효과라도 좋다.
또한, 본 기술은 이하와 같은 구성도 취할 수 있다.
(1) 광전변환막과,
광전변환부와,
전하 축적부와,
복수의 관통전극과,
배선층을 포함하고,
상기 광전변환막은, 2차원 격자형상으로 배열된 복수의 화소의 각각에서 소정의 파장을 갖는 광을 광전변환하고, 상기 소정의 파장과 다른 파장을 갖는 광을 투과하고,
상기 광전변환부는, 상기 복수의 화소의 각각에서 상기 광전변환막을 투과한 광을 광전변환하고,
전하 축적부는, 상기 복수의 화소 중 소정수의 인접하는 화소를 포함하는 화소 블록에서의 각각의 상기 소정수의 화소에서 상기 광전변환부에 의한 광전변환에 의해 얻어진 전하를 축적하고,
상기 관통전극은, 상기 화소 블록에서 상기 소정수의 화소의 화소 피치보다 넓은 간격으로 배치되고,
상기 배선층은, 상기 복수의 관통전극을 통하여 상기 광전변환막에 접속되는 고체 이미지 센서.
(2) 소정의 주사 방향에 따라 배열된 상기 화소를 포함하는 복수의 라인을 차례로 선택하는 주사 회로를 또한 포함하는 상기 (1) 기재의 고체 이미지 센서.
(3) 상기 관통전극은, 상기 소정의 주사 방향에서 상기 화소 피치보다 넓은 간격으로 배치되는 상기 (2) 기재의 고체 이미지 센서.
(4) 상기 복수의 관통전극은, 상기 소정의 주사 방향에 수직한 방향에서 상기 화소 피치보다 넓은 간격으로 배치되는 상기 (2) 기재의 고체 이미지 센서.
(5) 상기 전하 축적부는, 상기 복수의 화소의 각각의 대각의 일방에 배치되고,
상기 복수의 관통전극은, 상기 대각의 타방의 주위에 마련되는 상기 (1) 기재의 고체 이미지 센서.
(6) 상기 광전변환부로부터 상기 전하 축적부에 상기 전하를 전송하는 전송 트랜지스터를 또한 포함하고,
상기 광전변환부는, 실리콘층에 마련되고,
상기 전송 트랜지스터는, 상기 실리콘층 내부에 매립된 매립 게이트 영역을 갖는 상기 (1)부터 (5)의 어느 하나에 기재된 고체 이미지 센서.
(7) 상기 광전변환부의 상기 배선층측 상에 형성된 이온 주입 플러그를 또한 포함하는 상기 (1)부터 (6)의 어느 하나에 기재된 고체 이미지 센서.
(8) 소정의 방향에 따라 배열된 상기 화소를 포함하는 복수의 라인을 서로 절연하는 라인 사이 절연부를 또한 포함하고,
상기 복수의 관통전극은, 상기 광전변환막으로부터 상기 라인 사이 절연부를 관통하여 상기 배선층에 접속되는 상기 (1)부터 (7)의 어느 하나에 기재된 고체 이미지 센서.
(9) 상기 복수의 화소를 서로 절연하는 화소 사이 절연부를 또한 포함하고,
상기 복수의 관통전극은, 상기 화소 사이 절연부를 관통하여 상기 광전변환막 및 상기 배선층에 접속되는 상기 (1)부터 (8)의 어느 하나에 기재된 고체 이미지 센서.
(10) 광전변환막과,
광전변환부와,
전하 축적부와,
복수의 관통전극과,
배선층과,
처리부를 포함하고,
상기 광전변환막은, 2차원 격자형상으로 배열된 복수의 화소의 각각에서 소정의 파장을 갖는 광을 광전변환하고, 상기 소정의 파장과 다른 파장을 갖는 광을 투과하고,
상기 광전변환부는, 상기 복수의 화소의 각각에서 상기 광전변환막을 투과한 광을 광전변환하고,
전하 축적부는, 상기 복수의 화소 중 소정수의 인접하는 화소를 포함하는 화소 블록에서의 각각의 상기 소정수의 화소에서 상기 광전변환부에 의한 광전변환에 의해 얻어진 전하를 축적하고,
상기 관통전극은, 상기 화소 블록에서 상기 소정수의 화소의 화소 피치보다 넓은 간격으로 배치되고,
상기 배선층은, 상기 관통전극을 통하여 상기 광전변환막에 접속되고,
상기 처리부는, 축적된 전하의 양에 따른 전압을 갖는 화소 신호를 처리하는 촬상 장치.
(11) 2차원 배열로 배열되고, 각각의 화소는, 제1의 파장의 광을 광전변환하고 제2의 파장의 광을 투과하는 광전변환막과, 상기 제2의 파장의 광을 광전변환하는 광전변환부를 포함하는 복수의 화소와,
상기 복수의 화소 중 인접하는 화소를 포함하는 화소 그룹에서 각각의 화소의 상기 광전변환부로부터 수신된 전하를 축적하는 전하 축적부와,
복수의 관통전극과,
상기 복수의 관통전극의 적어도 하나의 관통전극에 의해 상기 복수의 화소의 각각의 화소의 상기 광전변환막에 접속되는 배선층을 구비하는 반도체 장치.
(12) 상기 복수의 관통전극은, 제1의 방향에서 인접하는 관통전극 사이의 거리를 나타내는 전극 피치가, 상기 제1의 방향에서 상기 화소 그룹의 인접하는 화소 사이의 거리를 나타내는 화소 피치보다 크게 배치되는 상기 (11)에 기재된 반도체 장치.
(13) 상기 제1의 방향은, 열방향인 상기 (12)에 기재된 반도체 장치.
(14) 상기 제1의 방향은, 행방향인 상기 (12)에 기재된 반도체 장치.
(15) 상기 광전변환막으로부터 수신된 전하를 축적하는 제2의 전하 축적부를 더 구비하는 상기 (11) 내지 (14) 중 어느 하나에 기재된 반도체 장치.
(16) 상기 복수의 관통전극은, 제2의 방향에서 인접하는 관통전극 사이의 거리를 나타내는 다른 전극 피치가, 상기 제2의 방향에서 상기 화소 그룹의 인접하는 화소 사이의 거리를 나타내는 다른 화소 피치보다 크게 배치되고,
상기 제1의 방향은, 상기 제2의 방향에 수직인 상기 (12) 내지 (15) 중 어느 하나에 기재된 반도체 장치.
(17) 상기 화소 그룹은, 2개 이상의 화소를 포함하는 상기 (11) 내지 (16) 중 어느 하나에 기재된 반도체 장치.
(18) 상기 광전변환막은, 유기 재료를 포함하는 상기 (11) 내지 (17) 중 어느 하나에 기재된 반도체 장치.
(19) 상기 유기 재료는, 상부 전극과 하부 전극 사이에 끼워져 있는 상기 (18)에 기재된 반도체 장치.
(20) 상기 전하 축적부는, 4개의 화소에 의해 공유되는 부유 확산층을 포함하는 상기 (11) 내지 (19) 중 어느 하나에 기재된 반도체 장치.
(21) 상기 부유 확산층은, 상기 제1의 방향에서 상기 복수의 관통전극 사이에 배치되는 상기 (11) 내지 (20) 중 어느 하나에 기재된 반도체 장치.
(22) 상기 복수의 관통전극의 각각의 관통전극과 기판 사이에 형성된 1개 이상의 절연부를 더 구비하는 상기 (11) 내지 (21) 중 어느 하나에 기재된 반도체 장치.
(23) 상기 1개 이상의 절연부는, 상기 복수의 관통전극의 2개 이상의 관통전극 사이에서 공유되는 상기 (22)에 기재된 반도체 장치.
(24) 상기 화소 그룹은, 증폭 트랜지스터와 전송 트랜지스터를 더 포함하는 상기 (11) 내지 (23) 중 어느 하나에 기재된 반도체 장치.
(25) 상기 전송 트랜지스터의 매립 게이트 영역은, 기판 내부에 매립되는 상기 (24)에 기재된 반도체 장치.
(26) 상기 광전변화막 위에 배치된 마이크로 렌즈를 더 포함하는 상기 (11) 내지 (25) 중 어느 하나에 기재된 반도체 장치.
(27) 상기 광전변환부는 기판 내에 있고, 상기 광전변환막은 상기 기판 위에 형성되는 상기 (11) 내지 (27) 중 어느 하나에 기재된 반도체 장치.
(28) 상기 배선층은 상기 기판의 제1측 상에 형성되고, 광은 상기 배선층의 표면과 반대되는 상기 기판의 표면 상에 입사되는 상기 (27)에 기재된 반도체 장치.
(29) 상기 광전변환막 위에 컬러 필터를 더 구비하는 상기 (11) 내지 (28) 중 어느 하나에 기재된 반도체 장치.
(30) 2차원 배열로 배열되고, 각각의 화소는, 제1의 파장의 광을 광전변환하고 제2의 파장의 광을 투과하는 광전변환막과, 상기 제2의 파장의 광을 광전변환하는 광전변환부를 포함하는 복수의 화소와,
상기 복수의 화소 중 인접하는 화소를 포함하는 화소 그룹에서 각각의 화소의 상기 광전변환부로부터 수신된 전하를 축적하는 전하 축적부와,
복수의 관통전극과,
상기 복수의 관통전극의 적어도 하나의 관통전극에 의해 상기 복수의 화소의 각각의 화소의 상기 광전변환막에 접속되는 배선층을 포함하는 반도체 장치와,
상기 반도체 장치의 촬상면 상에 화상을 제공하고, 상기 화상을 전기 신호로 변환하는 광학계를 구비하는 전자 기기.
100 : 고체 이미지 센서
110 : 수직 주사 회로
120 : 화소 어레이부
130 : CDS부
140 : 수평 주사 회로
201 : 화소
205 : 화소 블록
211 : 마이크로 렌즈
212 : 컬러 필터
213 : 패시베이션층
214 : 상부 전극
215 : 광전변환막
216 : 하부 전극
211 : 실리콘층
230 : 배선층
231 : 배선
240 : 관통전극
241, 242, 243 : 절연부
250 : 포토 다이오드
251 : 이온 주입 플러그
270 : 부유 확산층
281 : 증폭 트랜지스터
282, 284 : 전송 트랜지스터
283 : 선택 트랜지스터

Claims (9)

  1. 광전변환막;
    광전변환부;
    전하 축적부;
    복수의 관통전극; 및
    배선층을 구비하고,
    상기 광전변환막은 2차원 격자로 배열된 복수의 화소의 각각에서 소정의 파장을 갖는 광을 광전변환하고, 상기 소정의 파장과 다른 파장을 갖는 광을 투과하고,
    상기 광전변환부는 상기 광전변환막을 투과한 광을 상기 복수의 화소의 각각에서 광전변환하고,
    상기 전하 축적부는 상기 복수의 화소 중 소정 개수의 화소를 포함하는 화소 블록에서의 상기 소정 개수의 화소의 각각에서 상기 광전변환부에 의한 광전변환에 의해 얻어진 전하를 축적하고,
    상기 복수의 관통전극은 상기 화소 블록에서의 상기 소정 개수의 화소의 화소 피치보다 넓은 간격으로 배열되고,
    상기 배선층은 상기 복수의 관통전극을 통해 상기 광전변환막에 접속되는 것을 특징으로 하는 고체 이미지 센서.
  2. 제1항에 있어서,
    복수의 라인을 순차적으로 선택하도록 구성되는 주사 회로를 더 구비하고,
    각각의 라인은 소정의 주사 방향으로 배열되는 화소를 포함하는 것을 특징으로 하는 고체 이미지 센서.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 복수의 관통전극은 상기 소정의 주사 방향에서 상기 화소 피치보다 넓은 간격으로 배열되는 것을 특징으로 하는 고체 이미지 센서.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 복수의 관통전극은 상기 소정의 주사 방향과 수직인 방향에서 상기 화소 피치보다 넓은 간격으로 배열되는 것을 특징으로 하는 고체 이미지 센서.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 전하 축적부는 상기 복수의 화소의 각각의 대각 중 하나에 배치되고, 상기 복수의 관통전극은 상기 대각 중 다른 대각 주위에 제공되는 것을 특징으로 하는 고체 이미지 센서.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 전하를 상기 광전변환부로부터 상기 전하 축적부로 전송하는 전송 트랜지스터를 더 포함하고,
    상기 광전변환부는 실리콘층에 제공되고,
    상기 전송 트랜지스터는 상기 실리콘층 내부에 매립된 매립 게이트 영역을 갖는 것을 특징으로 하는 고체 이미지 센서.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 광전변환부의 상기 배선층측 상에 이온 주입 플러그를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고체 이미지 센서.
  8. 제1항에 있어서,
    복수의 라인을 서로 절연하도록 구성되는 라인 사이 절연부를 더 포함하고,
    각각의 라인은 소정의 방향으로 배열된 화소를 포함하고,
    상기 복수의 관통전극은 상기 광전변환막으로부터 연장되어 상기 라인 사이 절연부를 관통하고, 상기 배선층에 접속되는 것을 특징으로 하는 고체 이미지 센서.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 화소를 서로 절연하도록 구성되는 화소 사이 절연부를 더 포함하고,
    상기 복수의 관통 전극은 상기 화소 사이 절연부를 관통하고, 상기 광전변환막 및 상기 배선층에 접속되는 것을 특징으로 하는 고체 이미지 센서.
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