TW201523849A - 固態影像感測裝置 - Google Patents

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Yoshitaka Egawa
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Abstract

按照一個實施形態，像素是沿著相對於欄方向而言設定成斜向之柵格而被區隔，綠色用光電變換膜，是設於每個前述像素，紅色用光電變換層，是配置成與前述綠色用光電變換膜在深度方向重疊，藍色用光電變換層，是配置成與前述綠色用光電變換膜在深度方向重疊。

Description

固態影像感測裝置 關連申請案參照
本申請案享受2013年12月9日申請之日本發明專利申請案編號2013-254038之優先權利益，該日本發明專利申請案的所有內容被援用於本申請案中。
本實施形態，一般而言係有關固態影像感測裝置。
近年來，行動電話等中搭載之相機模組，開始要求薄型化及高解析度化。因應相機模組的薄型化及高解析度化，影像感測器也邁向像素的微細化。影像感測器中，像素面積變得愈小，則入射至像素的光量便變得愈少，故訊號量會降低，訊號對雜訊比(SNR)會劣化。因此，影像感測器係期望以提升光利用效率來實現高靈敏度化。
本發明所欲解決之問題，在於提供一種可抑制混色同 時提升靈敏度之固態影像感測裝置。
一個實施形態的固態影像感測裝置，具備：像素，沿著相對於欄(column)方向而言設定成斜向之柵格(grid)而被區隔；綠色用光電變換膜，設於每個前述像素；紅色用光電變換層，配置成與前述綠色用光電變換膜在深度方向重疊；及藍色用光電變換層，配置成與前述綠色用光電變換膜在深度方向重疊。
另一實施形態之固態影像感測裝置，具備：半導體層；紅色用光電變換層，形成於前述半導體層；藍色用光電變換層，形成於前述半導體層；紅色濾光片，設於前述紅色用光電變換層上；藍色濾光片，設於前述藍色用光電變換層上；及綠色用光電變換膜，設於前述紅色濾光片及前述藍色濾光片上。
按照上述構成之固態影像感測裝置，便可可抑制混色同時提升靈敏度。
1‧‧‧像素陣列部
2‧‧‧垂直掃描電路
3‧‧‧欄ADC電路
4‧‧‧水平掃描電路
5‧‧‧時序控制電路
6‧‧‧基準電壓產生電路
11‧‧‧數位相機
12‧‧‧相機模組
13‧‧‧後段處理部
14‧‧‧撮像光學系統
15‧‧‧固態影像感測裝置
16‧‧‧影像訊號處理器(ISP)
17‧‧‧記憶部
18‧‧‧顯示部
21‧‧‧相機模組
22‧‧‧鏡頭
23‧‧‧主反光鏡
24‧‧‧副反光鏡
25‧‧‧自動對焦(AF)感測器
26‧‧‧透鏡
27‧‧‧稜鏡
28‧‧‧機械快門
29‧‧‧固態影像感測裝置
30‧‧‧觀景窗
41‧‧‧鏡頭
42‧‧‧CMOS感測器
43‧‧‧白平衡部
44‧‧‧插補處理部
45‧‧‧輪廓強調部
46‧‧‧γ補正部
47‧‧‧線性矩陣部
B‧‧‧藍色用光電變換層
CD‧‧‧欄方向
Cy‧‧‧青色濾光片
D1~D3‧‧‧透明電極
E‧‧‧層間絕緣膜
Fb‧‧‧藍色濾光片
FD、FD1~FD4‧‧‧浮動擴散
Fr‧‧‧紅色濾光片
G、Gb、Gr‧‧‧綠色用光電變換膜
GU‧‧‧柵格
H0、H20、H40、H70‧‧‧閘極絕緣膜
H1~H6、H8~H10、H21~H29、H41~H61、H71‧‧‧雜質擴散層
Hlin‧‧‧水平控制線
MCK‧‧‧主時脈
OPD-Gb、OPD-Gr‧‧‧光電變換元件
P1、P2、P11、P12、P21、P22、P31~P34、P41、P42、P51、P52‧‧‧接點插栓
PC‧‧‧像素
PD-B、PD-R‧‧‧光二極體
R‧‧‧紅色用光電變換層
RD‧‧‧列方向
SB1~SB5‧‧‧半導體層
SD-Gb、SD-Gr‧‧‧蓄積二極體
SH‧‧‧遮光膜
Sr、Sb、Sg、Sgh‧‧‧像素訊號
TGb、TGgb、TGgr、TGr‧‧‧閘極電極/讀取電晶體
TGs‧‧‧閘極電極
Tradr、TRadr1~TRadr4‧‧‧行選擇電晶體
Tramp、TRamp1~TRamp4‧‧‧放大電晶體
TRrst、TRrst1~TRrst4‧‧‧重置電晶體
VB‧‧‧偏壓
VDD‧‧‧電源電位
Vlin、Vlin1、Vlin2‧‧‧垂直訊號線
Vout‧‧‧輸出訊號
VREF‧‧‧基準電壓
Vsd‧‧‧電源電位
Ye‧‧‧黃色濾光片
Z‧‧‧層間絕緣膜
Z1‧‧‧微透鏡
Z2‧‧‧絕緣層
圖1為第1實施形態之固態影像感測裝置的概略構成示意方塊圖。
圖2(a)為第1實施形態之固態影像感測裝置的綠色用光電變換膜的佈局(layout)例示意平面圖、圖2(b)為第1實施形態之固態影像感測裝置的紅色用光電變換層及藍色用光電變換層的佈局例示意平面圖、圖2(c)為第1實施形態之固態影像感測裝置的微透鏡的佈 局例示意平面圖。
圖3為圖2(b)之紅色用光電變換層及藍色用光電變換層的2像素1單元(2 pixels 1 cell)構成示意電路圖。
圖4為圖2(b)之綠色用光電變換膜的2像素1單元構成示意電路圖。
圖5為第1實施形態之固態影像感測裝置的光二極體(photodiode)、浮動擴散(floating diffusion)及閘極電極的佈局例示意平面圖。
圖6為沿著圖5中K1-K2線切斷之固態影像感測裝置的概略構成例示意截面圖。
圖7為沿著圖5中K3-K4線切斷之固態影像感測裝置的概略構成例示意截面圖。
圖8為圖6之固態影像感測裝置的另一概略構成例示意截面圖。
圖9為圖7之固態影像感測裝置的另一概略構成例示意截面圖。
圖10為圖6之固態影像感測裝置的又另一概略構成例示意截面圖。
圖11為圖8之固態影像感測裝置的又另一概略構成例示意截面圖。
圖12為第2實施形態之固態影像感測裝置的光二極體、浮動擴散及閘極電極的佈局例示意平面圖。
圖13為第3實施形態之固態影像感測裝置的光二極 體、浮動擴散及閘極電極的佈局例示意平面圖。
圖14為第4實施形態之固態影像感測裝置的2像素1單元構成示意電路圖。
圖15為第4實施形態之固態影像感測裝置的概略構成例示意截面圖。
圖16(a)為第5實施形態之固態影像感測裝置的綠色用光電變換膜的佈局例示意平面圖、圖16(b)為第5實施形態之固態影像感測裝置的紅色用光電變換層及藍色用光電變換層的佈局例示意平面圖、圖16(c)為第5實施形態之固態影像感測裝置的微透鏡的佈局例示意平面圖。
圖17為第5實施形態之固態影像感測裝置的光二極體、浮動擴散及閘極電極的佈局例示意平面圖。
圖18為第6實施形態之固態影像感測裝置的概略構成示意方塊圖。
圖19(a)為第7實施形態之固態影像感測裝置的彩色濾光片的佈局例示意平面圖、圖19(b)為第7實施形態之固態影像感測裝置的彩色濾光片的另一佈局例示意平面圖。
圖20為第7實施形態之固態影像感測裝置的概略構成示意截面圖。
圖21(a)為第8實施形態之固態影像感測裝置的彩色濾光片的佈局例示意平面圖、圖21(b)為第8實施形態之固態影像感測裝置的彩色濾光片的另一佈局例示意平 面圖。
圖22為第8實施形態之固態影像感測裝置的概略構成示意截面圖。
圖23為第9實施形態之固態影像感測裝置的4像素1單元構成示意電路圖。
圖24為第9實施形態之固態影像感測裝置的光二極體、浮動擴散及閘極電極的佈局例示意平面圖。
圖25為運用了第10實施形態之固態影像感測裝置的數位相機概略構成示意方塊圖。
圖26為運用了第11實施形態之固態影像感測裝置的相機模組概略構成示意截面圖。
按照一個實施形態，係設有綠色用光電變換膜、紅色用光電變換層、及藍色用光電變換層來作為像素。像素係沿著相對於欄方向而言設定成斜向之柵格(grid)而被區隔。綠色用光電變換膜，是設於每個前述像素。紅色用光電變換層，是配置成與前述綠色用光電變換膜在深度方向重疊。藍色用光電變換層，是配置成與前述綠色用光電變換膜在深度方向重疊。
以下參照所附圖面，詳細說明實施形態之固態影像感測裝置。另，本發明並非由該些實施形態所限定。
(第1實施形態)
圖1為第1實施形態之固態影像感測裝置的概略構成示意方塊圖。
圖1中，在固態影像感測裝置設有：像素陣列部1，將光電變換而成的電荷予以蓄積之像素PC，係於列(row)方向RD及欄方向CD配置成矩陣狀；及垂直掃描電路2，將作為讀出對象之像素PC於垂直方向加以掃描；及欄ADC電路3，將各像素PC的訊號成分藉由CDS加以檢測；及水平掃描電路4，將作為讀出對象之像素PC於水平方向加以掃描；及時序控制電路5，控制各像素PC的讀出或蓄積之時序；及基準電壓產生電路6，對欄ADC電路3輸出基準電壓VREF。另，在時序控制電路5，輸入有主時脈(master clock)MCK。
此外，像素陣列部1中，於列方向RD設有水平控制線Hlin，進行像素PC的讀出控制；於欄方向CD設有垂直訊號線Vlin，將從像素PC讀出的訊號加以傳送。
此處，像素PC係沿著相對於欄方向CD而言設定成斜向之柵格GU而被區隔。在各像素PC，設有綠色用光電變換膜G。綠色用光電變換膜G能夠配置於像素陣列部1的全面。該柵格GU相對於欄方向CD之傾斜能夠設定成45度。此時，像素PC能夠於每條線錯開1/2像素而以二維方式配置。此外，在像素PC，以與綠色用光電變換膜G在深度方向重疊之方式，配置有紅色用光電變換層及藍色用光電變換層。另，綠色用光電變換膜G的材料，主要能夠使用對綠色具有靈敏度之無機材料或有機材料。作 為吸收綠色光而對紅色光及藍色光為透明之有機光電材料，能夠使用苝(perylene)系化合物、喹吖酮(quinacridone)系化合物或玫紅(rhodamine)6G等。為了藉由綠色用光電變換膜G聚集被光電變換之電荷，能夠在綠色用光電變換膜G的上下設置透明電極。有機光電膜能夠藉由真空蒸鍍而形成，透明電極能夠藉由濺鍍而形成。紅色用光電變換層及藍色用光電變換層的材料，能夠使用Si等半導體。
然後，藉由垂直掃描電路2，像素PC於垂直方向被掃描，藉此選擇列方向的像素PC，從該像素PC讀出的訊號會經由垂直訊號線Vlin而被送至欄ADC電路3。然後，從像素PC讀出的訊號之訊號位準與基準位準取差值，藉此，各像素PC的訊號成分藉由CDS而於每欄被檢測，並被輸出以作為輸出訊號Vout。
此處，將像素PC於每條線錯開1/2像素而以二維方式配置，藉此，依據從綠色用光電變換膜G得到的像素訊號來插補像素PC間的訊號，如此便能於水平垂直以0.5像素間距(pitch)生成像素訊號，而能提升解析度。
圖2(a)為第1實施形態之固態影像感測裝置的綠色用光電變換膜的佈局例示意平面圖、圖2(b)為第1實施形態之固態影像感測裝置的紅色用光電變換層及藍色用光電變換層的佈局例示意平面圖、圖2(c)為第1實施形態之固態影像感測裝置的微透鏡的佈局例示意平面圖。
圖2(a)中，在各像素PC，設有綠色用光電變換膜Gr、Gb以作為綠色用光電變換膜G。此時，綠色用光電變換膜G能夠覆蓋像素PC全體。
圖2(b)中，在像素PC，以與綠色用光電變換膜G在深度方向重疊之方式，配置有紅色用光電變換層R及藍色用光電變換層B。此時，紅色用光電變換層R與藍色用光電變換層B能夠以橫跨2像素份而重疊之方式來配置。
圖2(c)中，在各像素PC，能夠設置微透鏡Z1。微透鏡Z1能夠配置於綠色用光電變換膜G上。此外，為了提高聚光效率，較佳是各微透鏡Z1的中心與各像素PC的中心一致。另，微透鏡Z1亦可不要。
此處，將紅色用光電變換層R與藍色用光電變換層B以橫跨2像素份而重疊之方式來配置，藉此，相較於單層的拜耳排列(Bayer arrangement)構造，能使紅色及藍色的靈敏度提升至4倍。此外，以與紅色用光電變換層R及藍色用光電變換層B於深度方向重疊之方式來配置綠色用光電變換膜G，藉此便可減低混色，且相較於單層的拜耳排列構造，能將綠像素尺寸做成2倍。其結果，會得到2倍入射光量，藉此能使靈敏度提升至2倍。此外，依據從綠色用光電變換膜G得到的像素訊號來插補像素PC間的訊號，藉此便能獲得與單層的拜耳排列構造同等之解析度。
圖3為圖2(b)之紅色用光電變換層及藍色用光電變換層的2像素1單元(2 pixels 1 cell)構成示意電路 圖。
圖3中，在該單元中，設有光二極體PD-B、PD-R，行選擇電晶體TRadr1，放大電晶體TRamp1，重置電晶體TRrst1及讀出電晶體TGb、TGr。此外，在放大電晶體TRamp1及重置電晶體TRrst1與讀出電晶體TGb、TGr之間的連接點，形成有浮動擴散FD1以作為檢測節點。此處，浮動擴散FD1、行選擇電晶體TRadr1、放大電晶體TRamp1及重置電晶體TRrst1係被共用作為光二極體PD-B、PD-R的輸出電路。
又，讀出電晶體TGr的源極與光二極體PD-R連接，讀出電晶體TGb的源極與光二極體PD-B連接。此外，重置電晶體TRrst1的源極與讀出電晶體TGb、TGr的汲極連接，重置電晶體TRrst1及行選擇電晶體TRadr1的汲極與電源電位VDD連接。此外，放大電晶體TRamp1的源極與垂直訊號線Vlin2連接，放大電晶體TRamp1的閘極與讀出電晶體TGb、TGr的汲極連接，放大電晶體TRamp1的汲極與行選擇電晶體TRadr1的源極連接。
圖4為圖2(a)之綠色用光電變換膜的2像素1單元構成示意電路圖。
圖4中，在該單元中，設有光電變換元件OPD-Gr、OPD-Gb，蓄積二極體SD-Gr、SD-Gb，行選擇電晶體TRadr2，放大電晶體TRamp2，重置電晶體TRrst2及讀出電晶體TGgr、TGgb。此外，在放大電晶體TRamp2及重置電晶體TRrst2與讀出電晶體TGgr、TGgb之間的連接 點，形成有浮動擴散FD2以作為檢測節點。此處，浮動擴散FD2、行選擇電晶體TRadr2、放大電晶體TRamp2及重置電晶體TRrst2係被共用作為光電變換元件OPD-Gr、OPD-Gb的輸出電路。
又，讀出電晶體TGgr的源極與蓄積二極體SD-Gr及光電變換元件OPD-Gr連接，讀出電晶體TGgb的源極與蓄積二極體SD-Gb及光電變換元件OPD-Gb連接。另，在光電變換膜的上下面設置ITO等透明電極，藉此便能構成光電變換元件OPD-Gr、OPD-Gb。此外，重置電晶體TRrst2的源極與讀出電晶體TGgr、TGgb的汲極連接，重置電晶體TRrst2及行選擇電晶體TRadr2的汲極與電源電位VDD連接。此外，放大電晶體TRamp2的源極與垂直訊號線Vlin1連接，放大電晶體TRamp2的閘極與讀出電晶體TGgr、TGgb的汲極連接，放大電晶體TRamp2的汲極與行選擇電晶體TRadr2的源極連接。此外，對於光電變換元件OPD-Gr、OPD-Gb係施加偏壓VB。
圖5為第1實施形態之固態影像感測裝置的光二極體、浮動擴散及閘極電極的佈局例示意平面圖。
圖5中，在紅色用光電變換層R設有光二極體PD-R，在藍色用光電變換層B設有光二極體PD-B。此處，光二極體PD-R、PD-B是以橫跨2像素份而於深度方向重疊之方式來配置。此外，在各像素PC，與綠色用光電變換膜Gr、Gb相對應而分別設有蓄積二極體SD-Gr、SD-Gb。此處，蓄積二極體SD-Gr、SD-Gb能夠以互相鄰接之 方式來配置。此外，為了確保蓄積二極體SD-Gr、SD-Gb的配置空間，能將光二極體PD-R、PD-B的中央部的寬幅做成較細。
此外，與光二極體PD-R、PD-B相對應而分別設有閘極電極TGr、TGb，與蓄積二極體SD-Gr、SD-Gb相對應而分別設有閘極電極TGgr、TGgb。第1浮動擴散FD於閘極電極TGr、TGb為共有，第2浮動擴散FD於閘極電極TGgr、TGgb為共有。
圖6為沿著圖5中K1-K2線切斷之固態影像感測裝置的概略構成例示意截面圖。另，圖6例子中，揭示表面照射型CMOS感測器。
圖6中，在半導體層SB1形成有雜質擴散層H1，在雜質擴散層H1的表面側形成有閘極絕緣膜H0。另，閘極絕緣膜H0能夠使用氧化矽膜。此外，光二極體PD-B中，在半導體層SB1形成有雜質擴散層H3，在雜質擴散層H3的表面側形成有雜質擴散層H4。此外，光二極體PD-R中，在半導體層SB1形成有雜質擴散層H2。此處，雜質擴散層H2係配置於雜質擴散層H3下，通過雜質擴散層H3的旁邊而被拉出至半導體層SB1的表面側。又，在雜質擴散層H2的拉出部上形成有雜質擴散層H5。此外，半導體層SB1的表面側中，藉由在雜質擴散層H2的拉出部與雜質擴散層H3之間形成雜質擴散層H6，來形成浮動擴散FD。另，雜質擴散層H1能夠設定為p型。雜質擴散層H2、H3能夠設定為n型。雜質擴散層H4、H5能 夠設定為p+型。雜質擴散層H6能夠設定為n+型。
此外，半導體層SB1的表面側中，在雜質擴散層H4、H6間的雜質擴散層H1上配置有閘極電極TGb，在雜質擴散層H5、H6間的雜質擴散層H1上配置有閘極電極TGr。在閘極電極TGb、TGr及雜質擴散層H6上，配置有埋入於層間絕緣膜E中之遮光膜SH。另，遮光膜SH的材料，可為含有碳等之樹脂，亦可為Al或鎢等金屬。此外，在層間絕緣膜E上，以覆蓋半導體層SB1的表面全體之方式設有綠色用光電變換膜G。在綠色用光電變換膜G的下面，於每個綠色用光電變換膜Gr、Gb設有透明電極D1、D2，在綠色用光電變換膜G的上面設有透明電極D3。在透明電極D3上，於每個像素PC配置有微透鏡Z1。
然後，當在微透鏡Z1被聚光的光到達半導體層SB1，藍色光會在光二極體PD-B被吸收，且紅色光會在光二極體PD-R被吸收。然後，藍色光會在光二極體PD-B被光電變換，藉此生成電荷，而蓄積於光二極體PD-B，且紅色光會在光二極體PD-R被光電變換，藉此生成電荷，而蓄積於光二極體PD-R。然後，讀出電壓施加至閘極電極TGb，藉此，蓄積於光二極體PD-B的電荷便被讀出至浮動擴散FD。此外，讀出電壓施加至閘極電極TGr，藉此，蓄積於光二極體PD-R的電荷便被讀出至浮動擴散FD。
此處，將光二極體PD-R、PD-B以橫跨2像素份而重 疊之方式來配置，藉此，相較於單層的拜耳排列構造，能使紅色及藍色的靈敏度提升至4倍。
圖7為沿著圖5中K3-K4線切斷之固態影像感測裝置的概略構成例示意截面圖。另，圖7例子中，揭示表面照射型CMOS感測器。
圖7中，在半導體層SB1形成有雜質擴散層H1，在雜質擴散層H1的表面側形成有閘極絕緣膜H0。此外，光二極體PD-B中，在半導體層SB1形成有雜質擴散層H3，在雜質擴散層H3的表面側形成有雜質擴散層H4。此外，光二極體PD-R中，在半導體層SB1形成有雜質擴散層H2。此外，半導體層SB1的表面側中，藉由在光二極體PD-B的中央部形成雜質擴散層H8、H9，來分別形成蓄積二極體SD-Gr、SD-Gb。此外，半導體層SB1的表面側中，藉由在雜質擴散層H8、H9間形成雜質擴散層H10，來形成浮動擴散FD。另，雜質擴散層H8、H9、H10能夠設定為n+型。
此外，半導體層SB1的表面側中，在雜質擴散層H8、H10間的雜質擴散層H1上配置有閘極電極TGgr，在雜質擴散層H9、H10間的雜質擴散層H1上配置有閘極電極TGgb。在閘極電極TGgr、TGgb及雜質擴散層H10上，配置有埋入於層間絕緣膜E中之遮光膜SH。此外，在層間絕緣膜E上，以覆蓋半導體層SB1的表面全體之方式設有綠色用光電變換膜G。在綠色用光電變換膜G的下面，於每個綠色用光電變換膜Gr、Gb設有透明電極 D1、D2，在綠色用光電變換膜G的上面設有透明電極D3。在透明電極D3上，於每個像素PC配置有微透鏡Z1。在雜質擴散層H8上，形成有與透明電極D1連接之接點插栓P1，在雜質擴散層H9上，形成有與透明電極D2連接之接點插栓P2。
然後，當在微透鏡Z1被聚光的光到達綠色用光電變換膜Gr、Gb，綠色光會在綠色用光電變換膜Gr、Gb被吸收。然後，綠色光會在綠色用光電變換膜Gr、Gb被光電變換，藉此生成電荷，而分別蓄積於蓄積二極體SD-Gr、SD-Gb。然後，讀出電壓施加至閘極電極TGgr，藉此，蓄積於蓄積二極體SD-Gr的電荷便被讀出至浮動擴散FD。此外，讀出電壓施加至閘極電極TGgb，藉此，蓄積於蓄積二極體SD-Gb的電荷便被讀出至浮動擴散FD。
此處，以與光二極體PD-R、PD-B於深度方向重疊之方式來配置綠色用光電變換膜Gr、Gb，藉此便可減低混色，且相較於單層的拜耳排列構造，能使綠色的靈敏度升至2倍。
圖8為圖6之固態影像感測裝置的另一概略構成例示意截面圖。另，圖8例子中，揭示表面照射型CMOS感測器。
圖8中，在半導體層SB2形成有雜質擴散層H21，在雜質擴散層H21的表面側形成有閘極絕緣膜H20。此外，光二極體PD-B中，在半導體層SB2形成有雜質擴散層H23，在雜質擴散層H23的表面側形成有雜質擴散層 H24。此外，光二極體PD-R中，在半導體層SB2形成有雜質擴散層H22。此處，雜質擴散層H22係配置於雜質擴散層H23下，雜質擴散層H22的中央部被拉出至半導體層SB2的表面側。又，在雜質擴散層H22的拉出部上形成有雜質擴散層H25。此外，半導體層SB2的表面側中，藉由在雜質擴散層H22的拉出部與雜質擴散層H23的中央部之間形成雜質擴散層H26，來形成浮動擴散FD。另，雜質擴散層H21能夠設定為p型。雜質擴散層H22、H23能夠設定為n型。
雜質擴散層H24、H25能夠設定為p+型。雜質擴散層H26能夠設定為n+型。
此外，半導體層SB2的表面側中，在雜質擴散層H24、H26間的雜質擴散層H21上配置有閘極電極TGb，在雜質擴散層H25、H26間的雜質擴散層H21上配置有閘極電極TGr。在閘極電極TGb、TGr及雜質擴散層H26上，配置有埋入於層間絕緣膜E中之遮光膜SH。此外，在層間絕緣膜E上，以覆蓋半導體層SB2的表面全體之方式設有綠色用光電變換膜G。在綠色用光電變換膜G的下面，於每個綠色用光電變換膜Gr、Gb設有透明電極D1、D2，在綠色用光電變換膜G的上面設有透明電極D3。在透明電極D3上，於每個像素PC配置有微透鏡Z1。
圖9為圖7之固態影像感測裝置的另一概略構成例示意截面圖。另，圖9例子中，揭示表面照射型CMOS感測 器。
圖9中，在半導體層SB2形成有雜質擴散層H21，在雜質擴散層H21的表面側形成有閘極絕緣膜H20。此外，光二極體PD-B中，在半導體層SB2形成有雜質擴散層H23，在雜質擴散層H23的表面側形成有雜質擴散層H24。此外，光二極體PD-R中，在半導體層SB2形成有雜質擴散層H22。此外，半導體層SB2的表面側中，藉由在光二極體PD-B的兩端部形成雜質擴散層H27、H28，來分別形成蓄積二極體SD-Gb、SD-Gr。此外，半導體層SB2的表面側中，藉由在鄰接像素的雜質擴散層H27、H28間形成雜質擴散層H29，來形成浮動擴散FD。另，雜質擴散層H27、H28、H29能夠設定為n+型。
此外，半導體層SB2的表面側中，在雜質擴散層H27、H29間的雜質擴散層H21上配置有閘極電極TGgr，在雜質擴散層H28、H29間的雜質擴散層H21上配置有閘極電極TGgb。在閘極電極TGgr、TGgb及雜質擴散層H29上，配置有埋入於層間絕緣膜E中之遮光膜SH。此外，在層間絕緣膜E上，以覆蓋半導體層SB2的表面全體之方式設有綠色用光電變換膜G。在綠色用光電變換膜G的下面，於每個綠色用光電變換膜Gr、Gb設有透明電極D1、D2，在綠色用光電變換膜G的上面設有透明電極D3。在透明電極D3上，於每個像素PC配置有微透鏡Z1。在雜質擴散層H27上，形成有與透明電極D1連接之接點插栓P11，在雜質擴散層H28上，形成有與透明電極 D2連接之接點插栓P12。
圖10為圖6之固態影像感測裝置的又另一概略構成例示意截面圖。另，圖10例子中，揭示背面照射型CMOS感測器。
圖10中，在半導體層SB3形成有雜質擴散層H41，在雜質擴散層H41的表面側形成有閘極絕緣膜H40。此外，光二極體PD-B中，在半導體層SB3形成有雜質擴散層H43，在雜質擴散層H43的背面側形成有雜質擴散層H46。此外，光二極體PD-R中，在半導體層SB3形成有雜質擴散層H42，在雜質擴散層H42的表面側形成有雜質擴散層H44。此處，雜質擴散層H43係配置於雜質擴散層H42下，通過雜質擴散層H42的旁邊而被拉出至半導體層SB3的表面側。又，在雜質擴散層H43的拉出部上形成有雜質擴散層H45。此外，半導體層SB3的表面側中，藉由在鄰接像素間的雜質擴散層H43的拉出部與雜質擴散層H42之間形成雜質擴散層H47，來形成浮動擴散FD。另，雜質擴散層H41能夠設定為p型。雜質擴散層H42、H43能夠設定為n型。雜質擴散層H44、H45、H46能夠設定為p+型。雜質擴散層H47能夠設定為n+型。
此外，半導體層SB3的表面側中，在雜質擴散層H44、H47間的雜質擴散層H41上配置有閘極電極TGr，在雜質擴散層H45、H47間的雜質擴散層H41上配置有閘極電極TGb。此外，在半導體層SB3的背面側形成有層間絕緣膜Z，在層間絕緣膜Z上，以覆蓋半導體層SB3的表 面全體之方式設有綠色用光電變換膜G。在綠色用光電變換膜G的上面，於每個綠色用光電變換膜Gr、Gb設有透明電極D1、D2，在綠色用光電變換膜G的下面設有透明電極D3。在透明電極D3上，於每個像素PC配置有微透鏡Z1。
圖11為圖8之固態影像感測裝置的又另一概略構成例示意截面圖。另，圖11例子中，揭示背面照射型CMOS感測器。
圖11中，在半導體層SB3形成有雜質擴散層H41，在雜質擴散層H41的表面側形成有閘極絕緣膜H40。此外，光二極體PD-B中，在半導體層SB3形成有雜質擴散層H43。此外，光二極體PD-R中，在半導體層SB3形成有雜質擴散層H42，在雜質擴散層H42的表面側形成有雜質擴散層H44。此外，藉由從半導體層SB3的背面側一直到表面側形成雜質擴散層H49、H50，來分別形成蓄積二極體SD-Gb、SD-Gr。此外，半導體層SB3的表面側中，藉由在雜質擴散層H49、H50間形成雜質擴散層H51，來形成浮動擴散FD。另，雜質擴散層H49、H50、H51能夠設定為n+型。
此外，半導體層SB3的表面側中，在雜質擴散層H50、H51間的雜質擴散層H41上配置有閘極電極TGgr，在雜質擴散層H49、H51間的雜質擴散層H41上配置有閘極電極TGgb。此外，在半導體層SB3的背面側形成有層間絕緣膜Z，在層間絕緣膜Z上，以覆蓋半導體層SB3的 表面全體之方式設有綠色用光電變換膜G。在綠色用光電變換膜G的上面，於每個綠色用光電變換膜Gr、Gb設有透明電極D1、D2，在綠色用光電變換膜G的下面設有透明電極D3。在透明電極D3上，於每個像素PC配置有微透鏡Z1。在雜質擴散層H50的背面側，形成有與透明電極D1連接之接點插栓P21，在雜質擴散層H49的背面側，形成有與透明電極D2連接之接點插栓P22。
另，圖11例子中，為了在半導體層SB3形成蓄積二極體SD-Gb、SD-Gr，係揭示從半導體層SB3的背面側一直到表面側形成雜質擴散層H49、H50之構成，但亦可設計成在半導體層SB3的背面側埋入電極，而與形成於半導體層SB3的表面側之雜質擴散層連接。
(第2實施形態)
圖12為第2實施形態之固態影像感測裝置的光二極體、浮動擴散及閘極電極的佈局例示意平面圖。
圖5中，揭示光二極體PD-R、PD-B是以橫跨2像素份而於深度方向重疊之方式來配置之構成。
相對於此，圖12中，光二極體PD-R、PD-B是於每1個像素個別設置。此處，光二極體PD-R、PD-B能夠於每1個像素交互地配置。
(第3實施形態)
圖13為第3實施形態之固態影像感測裝置的光二極 體、浮動擴散及閘極電極的佈局例示意平面圖。
圖12中，揭示浮動擴散FD在斜方向鄰接之2個像素間為共有之構成。
相對於此，圖13中，揭示浮動擴散FD在欄方向CD鄰接之2個像素間為共有。
(第4實施形態)
圖14為第4實施形態之固態影像感測裝置的2像素1單元構成示意電路圖。
圖14中，在該單元中，設有光電變換元件OPD-Gr、OPD-Gb，蓄積二極體SD-Gr、SD-Gb，行選擇電晶體TRadr3、TRadr4，放大電晶體TRamp3、TRamp4及重置電晶體TRrst3、TRrst4。此外，在放大電晶體TRamp3及重置電晶體TRrst3與蓄積二極體SD-Gr之間的連接點，形成有浮動擴散FD3以作為檢測節點，在放大電晶體TRamp4及重置電晶體TRrst4與蓄積二極體SD-Gb之間的連接點，形成有浮動擴散FD4以作為檢測節點。
又，重置電晶體TRrst3、TRrst4的汲極與電源電位Vsd連接。放大電晶體TRamp3、TRamp4的汲極與電源電位VDD連接。放大電晶體TRamp3的閘極與重置電晶體TRrst3的源極、蓄積二極體SD-Gr及光電變換元件OPD-Gr連接，放大電晶體TRamp4的閘極與重置電晶體TRrst4的源極、蓄積二極體SD-Gb及光電變換元件OPD-Gb連接。行選擇電晶體TRadr3的汲極與放大電晶體 TRamp3的源極連接，行選擇電晶體TRadr4的汲極與放大電晶體TRamp4的源極連接。行選擇電晶體TRadr3、TRadr4的源極與垂直訊號線Vlin1連接。
圖15為第4實施形態之固態影像感測裝置的概略構成例示意截面圖。另，圖15例子中，揭示表面照射型CMOS感測器。
圖15中，在半導體層SB4形成有雜質擴散層H41，在雜質擴散層H41的表面側形成有閘極絕緣膜H40。此外，光二極體PD-B中，在半導體層SB4形成有雜質擴散層H43，在雜質擴散層H43的表面側形成有雜質擴散層H44。此外，光二極體PD-R中，在半導體層SB4形成有雜質擴散層H42。此外，半導體層SB4的表面側中，藉由在光二極體PD-B的端部形成雜質擴散層H48，來形成蓄積二極體SD-Gr，藉由在光二極體PD-B的中央部形成雜質擴散層H46，來形成蓄積二極體SD-Gb。此外，半導體層SB4的表面側中，和雜質擴散層H46鄰接而形成有雜質擴散層H45，和雜質擴散層H48鄰接而形成有雜質擴散層H47。另，雜質擴散層H41能夠設定為p型。雜質擴散層H42、H43能夠設定為n型。雜質擴散層H44能夠設定為p+型。雜質擴散層H45、H46、H47、H48能夠設定為n+型。
此外，半導體層SB4的表面側中，在雜質擴散層H45、H46間的雜質擴散層H41上，及在雜質擴散層H47、H48間的雜質擴散層H41上配置有閘極電極TGs。 在閘極電極TGs上，以覆蓋半導體層SB4的表面全體之方式設有綠色用光電變換膜G。在綠色用光電變換膜G的下面，於每個綠色用光電變換膜Gr、Gb設有透明電極D1、D2，在綠色用光電變換膜G的上面設有透明電極D3。在透明電極D3上，於每個像素PC配置有微透鏡Z1。在雜質擴散層H47上，形成有與透明電極D1連接之接點插栓P34，在雜質擴散層H46上，形成有與透明電極D2連接之接點插栓P32。在雜質擴散層H45、H47上形成有接點插栓P31、P33，於接點插栓P31、P33被施加電源電位Vsd。
(第5實施形態)
圖16(a)為第5實施形態之固態影像感測裝置的綠色用光電變換膜的佈局例示意平面圖、圖16(b)為第5實施形態之固態影像感測裝置的紅色用光電變換層及藍色用光電變換層的佈局例示意平面圖、圖16(c)為第5實施形態之固態影像感測裝置的微透鏡的佈局例示意平面圖。
圖16(a)中，在各像素PC，設有綠色用光電變換膜Gr、Gb以作為綠色用光電變換膜G。此時，綠色用光電變換膜G能夠覆蓋像素PC全體。
圖16(b)中，在像素PC，以與綠色用光電變換膜G在深度方向重疊之方式，配置有紅色用光電變換層R及藍色用光電變換層B。此時，紅色用光電變換層R與藍色用 光電變換層B能夠以橫跨配置成正方形的4像素份而重疊之方式來配置。
圖16(c)中，在各像素PC，能夠設置微透鏡Z1。微透鏡Z1能夠配置於綠色用光電變換膜G上。另，微透鏡Z1亦可不要。
此處，將紅色用光電變換層R與藍色用光電變換層B以橫跨4像素份而重疊之方式來配置，藉此，針對紅色用光電變換層R與藍色用光電變換層B，能使讀出電路在4像素共有，而能夠削減電路規模。此外，能夠增大在紅色用光電變換層R及藍色用光電變換層B的訊號量，而能夠提升SNR。也就是說，紅色用光電變換層R及藍色用光電變換層B的像素尺寸相較於圖2(b)構成會變為2倍，而變為2倍的高靈敏度化，故能減低色雜訊(color noise)。
此外，此構成中，相對於單層的拜耳排列構造，是對4個綠色像素各設置1個藍色像素及紅色像素。人類眼睛的解析度，對於綠色像素的靈敏度高，對於藍色像素及紅色像素的靈敏度則較低。特別是，在多於8M像素之多像素CMOS感測器中，藍色像素及紅色像素的色彩解析度降低並不太令人在意，故可比解析度用的綠色像素還少。對複數個綠色像素的平均像素訊號AveSg，生成複數個紅色像素的平均像素訊號AveSr或複數個藍色像素的平均像素訊號AveSb之相關係數(AveSr/AveSg、AveSb/AveSg)，再對單像素的綠色像素訊號Sg做乘算處理，藉此便能得 到幾乎相當於綠色像素之色彩解析度，故能大幅減低顏色像素數降低所造成之偽色發生。
圖17為第5實施形態之固態影像感測裝置的光二極體、浮動擴散及閘極電極的佈局例示意平面圖。
圖5中，揭示將光二極體PD-R、PD-B以橫跨2像素份而於深度方向重疊之方式來配置之構成。
相對於此，圖17中，光二極體PD-R、PD-B是以橫跨4像素份而於深度方向重疊之方式來配置。此處，浮動擴散FD是在4像素份的光二極體PD-R、PD-B為共有。此外，閘極電極TGgr、TGgb能夠配置於光二極體PD-R、PD-B的4個邊方向，閘極電極TGr、TGb能夠配置於光二極體PD-R、PD-B的4個對角方向。
(第6實施形態)
圖18為第6實施形態之固態影像感測裝置的概略構成示意方塊圖。
圖18中，在該固態影像感測裝置，設有鏡頭41、CMOS感測器42、白平衡部43、插補處理部44、輪廓強調部45、γ修正部46及線性矩陣部47。另，作為CMOS感測器42，能夠使用圖1之構成。作為圖1之像素陣列部1，能夠使用圖5或圖17之構成。
作為圖1之像素陣列部1，亦可設計成使用圖12或圖13之構成。
當光經由鏡頭41入射至CMOS感測器42，會從 CMOS感測器42輸出藉由蓄積時間控制而受到靈敏度調整之像素訊號Sr、Sb、Sg。然後，白平衡部43中，像素訊號Sr、Sb、Sg會受到增益調整，以使白色被攝體成為白色。接著、插補處理部44中，會進行插補處理以使對應於CMOS感測器42的斜向45度排列之像素訊號Sr、Sb、Sg與正方配置相對應，而生成像素訊號Sgh。像素訊號Sgh，能夠依據其像素的上下左右之像素的像素訊號Sg來生成。藉由此插補處理，能使綠色像素的像素數成為2倍，使解析度成為2倍。又，與該綠色像素的位置相對應，生成紅色像素及藍色像素。接著，輪廓強調部45中，會從綠色像素抽出解析度訊號(輪廓訊號)，各輪廓訊號位準被加算至像素訊號Sr、Sb、Sg、Sgh。藉由該輪廓強調處理，能提升解析度感。接著，γ修正部46中，像素訊號Sr、Sb、Sg、Sgh受到γ修正後，線性矩陣部47中，會實施線性矩陣處理以用來調整顏色的色彩重現性。該線性矩陣處理中，能夠使用以下式子。
另，Rin對應於像素訊號Sr，Bin對應於像素訊號Sb，Gin對應於像素訊號Sg、Sgh。
然後，經線性矩陣處理之像素訊號Rout、Bout、Gout會被輸出以作為RGB訊號。或是，亦可設計成將像素訊號Rout、Bout、Gout變換成YUV訊號等而輸出。
(第7實施形態)
圖19(a)為第7實施形態之固態影像感測裝置的彩色濾光片的佈局例示意平面圖、圖19(b)為第7實施形態之固態影像感測裝置的彩色濾光片的另一佈局例示意平面圖。
在圖2(a)或圖16(a)的綠色用光電變換膜G上，亦可於每個像素PC配置彩色濾光片。此時，如圖12或圖13所示，光二極體PD-R、PD-B是於每1個像素個別設置。該彩色濾光片，如圖19(a)所示，可於右斜方向及左斜方向交互地配置青色(cyan)濾光片Cy與黃色濾光片Ye，亦可設計成如圖19(b)所示，於右斜方向交互地配置青色濾光片Cy與黃色濾光片Ye，於左斜方向則連續配置青色濾光片Cy與黃色濾光片Ye。此處，黃色濾光片Ye係配置於光二極體PD-R上，青色濾光片Cy係配置於光二極體PD-B上。此處，藉由在綠色用光電變換膜G上設置彩色濾光片，能夠提升顏色分離性。
圖20為第7實施形態之固態影像感測裝置的概略構成示意截面圖。另，圖20例子中，揭示背面照射型CMOS感測器。
圖20中，在半導體層SB5形成有雜質擴散層H71，在雜質擴散層H71的表面側形成有閘極絕緣膜H70。在雜質擴散層H71的背面側形成有雜質擴散層H54。此外，光二極體PD-B中，在半導體層SB5形成有雜質擴散層H53，在雜質擴散層H53的表面側形成有雜質擴散層 H56。此外，光二極體PD-R中，在半導體層SB5形成有雜質擴散層H52，在雜質擴散層H52的表面側形成有雜質擴散層H55。光二極體PD-B、PD-R係於水平方向並排配置。此外，藉由從半導體層SB5的背面側一直到表面側形成雜質擴散層H60、H61，來分別形成蓄積二極體SD-Gb、SD-Gr。此外，半導體層SB5的表面側中，藉由在雜質擴散層H60、H61間形成雜質擴散層H57，來形成浮動擴散FD。此外，在雜質擴散層H56的旁邊形成有雜質擴散層H58，在雜質擴散層H55的旁邊形成有雜質擴散層H59。另，雜質擴散層H71能夠設定為p型。雜質擴散層H52、H53能夠設定為n型。雜質擴散層H54~H56能夠設定為p+型。雜質擴散層H57~H61能夠設定為n+型。
此外，半導體層SB5的表面側中，在雜質擴散層H57、H60間的雜質擴散層H71上配置有閘極電極TGgr，在雜質擴散層H57、H61間的雜質擴散層H71上配置有閘極電極TGgb，在雜質擴散層H55、H59間的雜質擴散層H71上配置有閘極電極TGr，在雜質擴散層H56、H58間的雜質擴散層H71上配置有閘極電極TGb。此外，在半導體層SB5的背面側形成有層間絕緣膜Z，在層間絕緣膜Z上，以覆蓋半導體層SB5的表面全體之方式設有綠色用光電變換膜G。在綠色用光電變換膜G的上面，於每個綠色用光電變換膜Gr、Gb設有透明電極D1、D2，在綠色用光電變換膜G的下面設有透明電極D3。在透明電極D3上，青色濾光片Cy及黃色濾光片Ye係分別與光二極體 PD-B、PD-R對應而配置，在青色濾光片Cy及黃色濾光片Ye上，於每個像素PC配置有微透鏡Z1。在雜質擴散層H60的背面側，形成有與透明電極D1連接之接點插栓P41，在雜質擴散層H61的背面側，形成有與透明電極D2連接之接點插栓P42。
然後，在微透鏡Z1被聚光的光入射至青色濾光片Cy，藉此，藍色光及綠色光被抽出，而入射至綠色用光電變換膜Gr。然後，綠色光會在綠色用光電變換膜Gr被光電變換，藉此生成電荷，而蓄積於蓄積二極體SD-Gr。然後，讀出電壓施加至閘極電極TGgr，藉此，蓄積於蓄積二極體SD-Gr的電荷便被讀出至浮動擴散FD。
又，當通過綠色用光電變換膜Gr之藍色光入射至光二極體PD-B，會在光二極體PD-B被光電變換，藉此生成電荷，而蓄積於光二極體PD-B。然後，讀出電壓施加至閘極電極TGb，藉此，蓄積於光二極體PD-B的電荷便被讀出至浮動擴散FD。
此外，在微透鏡Z1被聚光的光入射至黃色濾光片Ye，藉此，紅色光及綠色光被抽出，而入射至綠色用光電變換膜Gb。然後，綠色光會在綠色用光電變換膜Gb被光電變換，藉此生成電荷，而蓄積於蓄積二極體SD-Gb。然後，讀出電壓施加至閘極電極TGgb，藉此，蓄積於蓄積二極體SD-Gb的電荷便被讀出至浮動擴散FD。
又，當通過綠色用光電變換膜Gb之紅色光入射至光二極體PD-R，會在光二極體PD-R被光電變換，藉此生成 電荷，而蓄積於光二極體PD-R。然後，讀出電壓施加至閘極電極TGr，藉此，蓄積於光二極體PD-R的電荷便被讀出至浮動擴散FD。
(第8實施形態)
圖21(a)為第8實施形態之固態影像感測裝置的彩色濾光片的佈局例示意平面圖、圖21(b)為第8實施形態之固態影像感測裝置的彩色濾光片的另一佈局例示意平面圖。
亦可在圖2(a)或圖16(a)的光二極體PD-B上配置藍色濾光片Fb，而在圖2(a)或圖16(a)的光二極體PD-R上配置紅色濾光片Fr。此處，如圖21(a)所示，可於右斜方向及左斜方向交互地配置藍色濾光片Fb與紅色濾光片Fr，亦可設計成如圖21(b)所示，於右斜方向交互地配置藍色濾光片Fb與紅色濾光片Fr，於左斜方向則連續配置藍色濾光片Fb與紅色濾光片Fr。此處，是在光二極體PD-B上配置藍色濾光片Fb，在光二極體PD-R上配置紅色濾光片Fr，藉此能夠防止綠色的靈敏度降低，同時提升紅色及藍色的顏色分離性。
圖22為第8實施形態之固態影像感測裝置的概略構成示意截面圖。另，圖22例子中，揭示背面照射型CMOS感測器。
圖22中，該構成中，係設置藍色濾光片Fb及紅色濾光片Fr，來取代圖20之青色濾光片Cy及黃色濾光片 Ye。此處，圖20之青色濾光片Cy及黃色濾光片Ye是配置於綠色用光電變換膜G與微透鏡Z1之間。相對於此，圖22之藍色濾光片Fb是配置於綠色用光電變換膜G與光二極體PD-B之間，圖22之紅色濾光片Fr是配置於綠色用光電變換膜G與光二極體PD-R之間。
此外，圖22之構成中，係以貫通藍色濾光片Fb及紅色濾光片Fr之方式設有接點插栓P51、P52。又，雜質擴散層H60與透明電極D1透過接點插栓P51而連接，雜質擴散層H61與透明電極D2透過接點插栓P52而連接。此外，微透鏡Z1是隔著氧化矽膜等絕緣層Z2而配置於透明電極D3上。
然後，當在微透鏡Z1被聚光的光入射至綠色用光電變換膜Gr，綠色光會被光電變換，藉此生成電荷，而蓄積於蓄積二極體SD-Gr。然後，讀出電壓施加至閘極電極TGgr，藉此，蓄積於蓄積二極體SD-Gr的電荷便被讀出至浮動擴散FD。
又，當通過綠色用光電變換膜Gr之光入射至藍色濾光片Fb，藍色光會被抽出，而入射至光二極體PD-B。然後，會在光二極體PD-B被光電變換，藉此生成電荷，而蓄積於光二極體PD-B。然後，讀出電壓施加至閘極電極TGb，藉此，蓄積於光二極體PD-B的電荷便被讀出至浮動擴散FD。
此外，當在微透鏡Z1被聚光的光入射至綠色用光電變換膜Gb，綠色光會被光電變換，藉此生成電荷，而蓄 積於蓄積二極體SD-Gb。然後，讀出電壓施加至閘極電極TGgb，藉此，蓄積於蓄積二極體SD-Gb的電荷便被讀出至浮動擴散FD。
又，當通過綠色用光電變換膜Gb之光入射至紅色濾光片Fr，紅色光會被抽出，而入射至光二極體PD-R。然後，會在光二極體PD-R被光電變換，藉此生成電荷，而蓄積於光二極體PD-R。然後，讀出電壓施加至閘極電極TGr，藉此，蓄積於光二極體PD-R的電荷便被讀出至浮動擴散FD。
(第9實施形態)
圖23為第9實施形態之固態影像感測裝置的4像素1單元構成示意電路圖。
圖23中，在該單元中，設有光電變換元件OPD-Gr、OPD-Gb，光二極體PD-B、PD-R，蓄積二極體SD-Gr、SD-Gb，行選擇電晶體TRadr，放大電晶體TRamp，重置電晶體TRrst及讀出電晶體TGb、TGr、TGgr、TGgb。此外，在放大電晶體TRamp及重置電晶體TRrst與讀出電晶體TGb、TGr、TGgr、TGgb之間的連接點，形成有浮動擴散FD以作為檢測節點。此處，浮動擴散FD、行選擇電晶體TRadr、放大電晶體TRamp及重置電晶體TRrst，於光電變換元件OPD-Gr、OPD-Gb及光二極體PD-B、PD-R，輸出電路係共用。
又，讀出電晶體TGr的源極與光二極體PD-R連接， 讀出電晶體TGb的源極與光二極體PD-B連接。讀出電晶體TGgr的源極與蓄積二極體SD-Gr及光電變換元件OPD-Gr連接，讀出電晶體TGgb的源極與蓄積二極體SD-Gb及光電變換元件OPD-Gb連接。此外，重置電晶體TRrst的源極與讀出電晶體TGb、TGr、TGgr、TGgb的汲極連接，重置電晶體TRrst及行選擇電晶體TRadr的汲極與電源電位VDD連接。此外，放大電晶體TRamp的源極與垂直訊號線Vlin1連接，放大電晶體TRamp的閘極與讀出電晶體TGb、TGr、TGgr、TGgb的汲極連接，放大電晶體TRamp的汲極與行選擇電晶體TRadr的源極連接。
圖24為第9實施形態之固態影像感測裝置的光二極體、浮動擴散及閘極電極的佈局例示意平面圖。
圖13中，揭示浮動擴散FD在欄方向CD鄰接之2個像素間為共有之構成。
相對於此，圖24中，揭示浮動擴散FD在欄方向CD及列方向RD鄰接之4個像素間為共有。
(第10實施形態)
圖25為運用了第10實施形態之固態影像感測裝置的數位相機概略構成示意方塊圖。
圖25中，數位相機11具有相機模組12及後段處理部13。相機模組12具有攝像光學系統14與固態影像感測裝置15。後段處理部13具有影像訊號處理器(ISP) 16、記憶部17及顯示部18。另，圖18之白平衡部43、插補處理部44、輪廓強調部45、γ修正部46及線性矩陣部47，可設計成設於固態影像感測裝置15，亦可設計成設於影像訊號處理器16。此外，ISP16的至少一部分之構成，亦可做成與固態影像感測裝置15同一晶片化。
攝像光學系統14攝入來自被攝體的光，使被攝體像成像。固態影像感測裝置15拍攝被攝體像。ISP16對藉由固態影像感測裝置15中的攝像而得到之圖像訊號做訊號處理。記憶部17存儲經ISP16中的訊號處理後之圖像。記憶部17因應使用者的操作等，而將圖像訊號輸出至顯示部18。顯示部18因應從ISP16或記憶部17輸入之圖像訊號而顯示圖像。顯示部18例如為液晶顯示器。另，相機模組12除了數位相機11以外，例如還可設計成運用於附相機之行動終端等電子機器。
(第11實施形態)
圖26為運用了第11實施形態之固態影像感測裝置的相機模組概略構成示意截面圖。
圖26中，從被攝體入射進相機模組21的鏡頭22之光，會經過主反光鏡23、副反光鏡24及機械快門28而入射至固態影像感測裝置29。
在副反光鏡24反射的光，係入射至自動對焦(AF)感測器25。相機模組21中，依據在AF感測器25的檢測結果來進行對焦調整。在主反光鏡23反射的光，經過透 鏡26及稜鏡27入射至觀景窗30。
以上已說明了本發明的數個實施形態，但該些實施形態僅是提出作為一例，並非意圖限定發明之範圍。該些新穎之實施形態，可藉由其他各種形態而實施，在不脫離發明要旨之範圍內，能夠進行種種省略、置換、變更。該些實施形態或其變形，均包含於發明之範圍或要旨中，且包含於申請專利範圍記載之發明及其均等範圍內。
1‧‧‧像素陣列部
2‧‧‧垂直掃描電路
3‧‧‧欄ADC電路
4‧‧‧水平掃描電路
5‧‧‧時序控制電路
6‧‧‧基準電壓產生電路
PC‧‧‧像素
G‧‧‧綠色用光電變換膜
GU‧‧‧柵格
Hlin‧‧‧水平控制線
MCK‧‧‧主時脈
VREF‧‧‧基準電壓
Vlin‧‧‧垂直訊號線
Vout‧‧‧輸出訊號
CD‧‧‧欄方向
RD‧‧‧列方向

Claims (20)

  1. 一種固態影像感測裝置，其特徵為，具備：像素，沿著相對於欄(column)方向而言設定成斜向之柵格(grid)而被區隔；綠色用光電變換膜，設於每個前述像素；紅色用光電變換層，配置成與前述綠色用光電變換膜在深度方向重疊；及藍色用光電變換層，配置成與前述綠色用光電變換膜在深度方向重疊。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之固態影像感測裝置，其中，前述像素，於每條線僅錯開1/2像素而以二維方式配置。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之固態影像感測裝置，其中，具備插補處理部，係依據從前述綠色用光電變換膜得到的像素訊號，來插補前述像素間的訊號。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之固態影像感測裝置，其中，前述紅色用光電變換層與前述藍色用光電變換層是以橫跨2像素份而重疊之方式來配置。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之固態影像感測裝置，其中，具備：第1浮動擴散，在相對於前述欄方向而言於斜方向鄰接的2像素份之綠色用光電變換膜為共有；及第2浮動擴散，在相對於前述欄方向而言於斜方向鄰接的前述藍色用光電變換層與紅色用光電變換層為共有。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之固態影像感測裝置，其中，前述第1浮動擴散與前述第2浮動擴散，是相對於前述欄方向而言於斜方向交互地配置。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之固態影像感測裝置，其中，前述綠色用光電變換膜由有機光電材料所構成，前述紅色用光電變換層及前述藍色用光電變換層由Si所構成。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之固態影像感測裝置，其中，具備垂直訊號線，係將從前述像素讀出之像素訊號朝前述欄方向傳送。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之固態影像感測裝置，其中，前述像素是相對於前述欄方向而言於斜方向以棋盤狀配置。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之固態影像感測裝置，其中，前述以棋盤狀配置之像素，是相對於前述欄方向而言以傾斜45度配置。
  11. 如申請專利範圍第9項所述之固態影像感測裝置，其中，前述紅色用光電變換層與前述藍色用光電變換層，是於每個前述像素以棋盤狀個別地配置。
  12. 如申請專利範圍第11項所述之固態影像感測裝置，其中，前述紅色用光電變換層與前述藍色用光電變換層，是於每個前述像素以棋盤狀交互地配置。
  13. 如申請專利範圍第12項之固態影像感測裝置，其中，具備：第1浮動擴散，在相對於前述欄方向而言於 斜方向鄰接的2像素之綠色用光電變換膜為共有；及第2浮動擴散，在相對於前述欄方向而言於斜方向鄰接的前述藍色用光電變換層與紅色用光電變換層為共有。
  14. 如申請專利範圍第13項所述之固態影像感測裝置，其中，前述第1浮動擴散與前述第2浮動擴散，是於前述斜方向交互地配置。
  15. 如申請專利範圍第12項所述之固態影像感測裝置，其中，具備：第1浮動擴散，在於前述欄方向鄰接的2像素之綠色用光電變換膜為共有；第2浮動擴散，在於前述欄方向鄰接的2像素之藍色用光電變換層為共有；及第3浮動擴散，在於前述欄方向鄰接的2像素之紅色用光電變換層為共有。
  16. 如申請專利範圍第15項所述之固態影像感測裝置，其中，前述第1浮動擴散與前述第2浮動擴散，是沿著第1個欄交互地配置，前述第1浮動擴散與前述第3浮動擴散，是沿著第2個欄交互地配置。
  17. 一種固態影像感測裝置，具備：半導體層；紅色用光電變換層，形成於前述半導體層；藍色用光電變換層，形成於前述半導體層；紅色濾光片，設於前述紅色用光電變換層上；藍色濾光片，設於前述藍色用光電變換層上；及綠色用光電變換膜，設於前述紅色濾光片及前述藍色 濾光片上。
  18. 如申請專利範圍第17項所述之固態影像感測裝置，其中，前述綠色用光電變換膜由有機光電材料所構成。
  19. 如申請專利範圍第17項所述之固態影像感測裝置，其中，具備蓄積二極體，係形成於前述半導體層，蓄積在前述綠色用光電變換膜被光電變換之電荷。
  20. 如申請專利範圍第19項所述之固態影像感測裝置，其中，具備：透明電極，附著於前述綠色用光電變換膜；及接點插栓，貫通前述紅色濾光片或前述藍色濾光片，且連接前述透明電極與前述蓄積二極體。
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Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102327846B1 (ko) 2015-06-19 2021-11-18 삼성전자주식회사 빛 샘 방지를 위한 촬영 장치 및 그 촬영 장치의 이미지 센서
JP2017041559A (ja) * 2015-08-20 2017-02-23 日本化薬株式会社 光電変換素子、撮像素子、光センサー及び光電変換素子用材料
KR102491580B1 (ko) 2015-12-15 2023-01-25 삼성전자주식회사 이미지 센서 및 그 제조 방법
EP3447801A4 (en) * 2016-04-22 2020-03-25 Sony Corporation SOLID IMAGING ELEMENT, CONTROL METHOD AND ELECTRONIC DEVICE
KR102570346B1 (ko) * 2016-10-20 2023-08-25 에스케이하이닉스 주식회사 쉴드들을 가진 이미지 센서 및 그 제조 방법
US10355051B2 (en) 2016-11-28 2019-07-16 Samsung Electronics Co., Ltd. Semiconductor device
KR102576338B1 (ko) 2017-01-04 2023-09-07 삼성전자주식회사 이미지 센서
CN107919374A (zh) * 2017-12-15 2018-04-17 德淮半导体有限公司 一种图像传感器及其形成方法
US11317068B2 (en) 2018-11-07 2022-04-26 Samsung Electronics Co., Ltd. Signal processing apparatuses and signal processing methods
US11069402B1 (en) * 2020-03-17 2021-07-20 Globalfoundries U.S. Inc. Integrated pixel and three-terminal non-volatile memory cell and an array of cells for deep in-sensor, in-memory computing
WO2023146907A1 (en) * 2022-01-25 2023-08-03 University Of Southern California Embedded rom-based multi-bit, multi-kernel, multi-channel weights in individual pixels for in-pixel computing

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5965875A (en) 1998-04-24 1999-10-12 Foveon, Inc. Color separation in an active pixel cell imaging array using a triple-well structure
JP2004319610A (ja) * 2003-04-14 2004-11-11 Victor Co Of Japan Ltd イメージセンサ
JP4700947B2 (ja) 2004-10-20 2011-06-15 富士フイルム株式会社 光電変換膜積層型単板式カラー固体撮像装置
JP4839008B2 (ja) 2005-03-28 2011-12-14 富士フイルム株式会社 単板式カラー固体撮像素子
JP4341664B2 (ja) 2006-10-13 2009-10-07 ソニー株式会社 固体撮像装置および撮像装置
JP5292939B2 (ja) 2008-06-20 2013-09-18 ソニー株式会社 画像処理装置および方法、製造装置
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
JP2012049289A (ja) * 2010-08-26 2012-03-08 Sony Corp 固体撮像装置とその製造方法、並びに電子機器
KR101708807B1 (ko) * 2010-09-30 2017-02-21 삼성전자 주식회사 이미지 센서
JP2012238648A (ja) 2011-05-10 2012-12-06 Sony Corp 固体撮像装置及び電子機器
JP2013084785A (ja) 2011-10-11 2013-05-09 Sony Corp 固体撮像装置、撮像装置
TWI562393B (en) * 2011-12-26 2016-12-11 Hon Hai Prec Ind Co Ltd Photoelectric converter
JP5621054B2 (ja) * 2011-12-27 2014-11-05 富士フイルム株式会社 カラー撮像素子
WO2013100036A1 (ja) 2011-12-27 2013-07-04 富士フイルム株式会社 カラー撮像素子
JP5780402B2 (ja) 2011-12-27 2015-09-16 ソニー株式会社 半導体素子、半導体素子の製造方法、固体撮像装置および電子機器
JP2013239634A (ja) * 2012-05-16 2013-11-28 Toshiba Corp 固体撮像装置
JP5885608B2 (ja) * 2012-07-23 2016-03-15 株式会社東芝 固体撮像装置

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KR20150067006A (ko) 2015-06-17
CN104701331A (zh) 2015-06-10
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JP2015115345A (ja) 2015-06-22
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US20150162368A1 (en) 2015-06-11

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