TWI459543B - 固態影像捕捉裝置及電子裝置 - Google Patents

固態影像捕捉裝置及電子裝置 Download PDF

Info

Publication number
TWI459543B
TWI459543B TW100107797A TW100107797A TWI459543B TW I459543 B TWI459543 B TW I459543B TW 100107797 A TW100107797 A TW 100107797A TW 100107797 A TW100107797 A TW 100107797A TW I459543 B TWI459543 B TW I459543B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
light
solid
image capturing
state image
capturing device
Prior art date
Application number
TW100107797A
Other languages
English (en)
Other versions
TW201201364A (en
Inventor
Kyoko Izuha
Kouichi Harada
Original Assignee
Sony Corp
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 Sony Corp filed Critical Sony Corp
Publication of TW201201364A publication Critical patent/TW201201364A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI459543B publication Critical patent/TWI459543B/zh

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14601—Structural or functional details thereof
    • H01L27/14625—Optical elements or arrangements associated with the device
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14601—Structural or functional details thereof
    • H01L27/1462—Coatings
    • H01L27/14621—Colour filter arrangements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14683—Processes or apparatus peculiar to the manufacture or treatment of these devices or parts thereof
    • H01L27/14685—Process for coatings or optical elements

Description

固態影像捕捉裝置及電子裝置
本發明係關於一種固態影像捕捉裝置、一種製造此一固態影像捕捉裝置之方法、一種設計此一固態影像捕捉裝置之方法及一種電子裝置，且更特定而言，係關於一種具有R(紅色)、G(綠色)及B(藍色)之濾色器之固態影像捕捉裝置、一種製造此一固態影像捕捉裝置之方法、一種設計此一固態影像捕捉裝置之方法及一種電子裝置。
諸如電子數位視訊裝置及電子數位裝置等電子裝置具有一固態影像捕捉裝置，其可包含一CCD(電荷耦合裝置)影像感測器、一CMOS(互補金屬氧化物矽電晶體)影像感測器或諸如此類。
該固態影像捕捉裝置包含沿水平及垂直方向排列於一半導體基板上之一像素矩陣，從而提供一光敏表面。該光敏表面上之像素中之每一者具有包含一光電轉換器(諸如，一光電二極體)之一感測器，舉例而言。
該固態影像捕捉裝置亦包含一光聚集結構，其安置於該光敏表面上以用於將一被攝體影像之光聚集至像素之感測器上。該等感測器偵測被攝體影像之經聚集光且以光電方式將所偵測光轉換成信號電荷，從而產生一像素信號。
關於根據先前技術之CCD影像感測器及CMOS影像感測器，光電二極體以光電方式將施加至感測器中之光轉換成欲作為一影像信號輸出之信號電荷。特定而言，CCD影像感測器及CMOS影像感測器將在某一曝光時間期間施加至感測器之光轉換成信號電荷且儲存該等信號電荷。
由於可儲存之信號電荷之量係有限的，因此當將強光施加至感測器時，該等感測器往往係飽和的從而使白色及黑色漸變等級不充足。另外說明，雖然該固態影像捕捉裝置具有入射光強度等級之某一範圍以用於產生適當輸出信號，但與自欲成像之被攝體發射之光強度等級之範圍相比，入射光強度等級之範圍極小。
此領域中需要用於擴展固態影像捕捉裝置之動態範圍之技術。
下文將闡述此領域中已提出用於擴展固態影像捕捉裝置之動態範圍。M. F. Snoeij等人之「A Low-Power Column-Parallel 12-bit ADC or CMOS imagers」2005 IEEE Workshop on Charge-Coupled Devices and Advanced Image Sensors,pp. 169及T. Otaka等人之「12-Bit Column-parallel ADC with Accelerated Ramp」2005 IEEE Workshop on Charge-Coupled Devices and Advanced Image Sensors,pp. 173揭示一種用於改變其中視所施加光之強度而以光電方式轉換所施加光之間隔之一技術。日本專利特許公開案第2008-167004號揭示一種用於視所施加光之強度而設定一增益之技術。
日本專利特許公開案第2006-333439號揭示一種固態影像捕捉裝置，其包含用於使光電轉換器不受光影響之光屏蔽構件及用於致動該等光屏蔽構件之根據MEMS(微機電系統)技術構造之致動器。
替代用於擴展固態影像捕捉裝置之動態範圍之以上裝置定向技術，亦已提出一種用以擴展固態影像捕捉裝置之動態範圍之基於材料之方法。
日本專利特許公開案第Hei 1-248542及Hei 10-65129號揭示一種用於藉由用施加至該固態影像捕捉裝置之外殼之一玻璃表面之一材料或安置於該玻璃表面與該固態影像捕捉裝置之間的一材料調變光來擴展一固態影像捕捉裝置之動態範圍之製程。
日本專利特許公開案第Hei 1-236649號揭示一種用於藉由用生長為感測器前面一膜之一材料調變光來擴展一固態影像捕捉裝置之動態範圍之製程。
日本專利特許公開案第Hei 4-65163號揭示一種用於將一光色材料施加至光電二極體外部之一表面之製程。
根據先前技術之以上所揭示之技術不可解決之問題包含當捕捉一移動影像時或當相繼捕捉影像時發生之一時間移位。特定而言，讀出類型之固態影像捕捉裝置在多次讀出影像資料時且亦在儲存較長及較短電荷時遭受一時間位移，且併入有一機械快門之固態影像捕捉裝置遭受一位置相依時間移位。因此，由彼等固態影像捕捉裝置所捕捉之影像不完全不含某些怪異。
上文所述之基於材料之技術已難以併入至固態影像捕捉裝置中，此乃因光色性之回應速度不滿足藉由該等固態影像捕捉裝置之信號處理速度所確定之規範。
本發明需要提供一種固態影像捕捉裝置及一種電子裝置，其可在不造成藉此捕捉之影像中之怪異之情況下擴展該固態影像捕捉裝置之一動態範圍。
根據本發明之一實施例，提供一種固態影像捕捉裝置，該固態影像捕捉裝置包含：一半導體基板，其具有包含一像素矩陣作為各別光電轉換器之一光敏表面；及一光色膜，其安置於一光路徑中，透過該光路徑將光施加至該等光電轉換器中之每一者，該光色膜係由具有可視在一預定波長範圍內之所施加光之強度而變化之一透光率之一光色材料製成；其中該透光率具有短於一個時框之一半值期，其中在該時框期間自所有像素讀取由該等像素產生之像素信號。
如上所述，根據本發明之實施例之固態影像捕捉裝置包含：一半導體基板，其具有包含一像素矩陣作為各別光電轉換器之一光敏表面；及在該光敏表面之包含該等像素中之至少某些像素之一區中，一光色膜，其在一光路徑中安置於該半導體基板上，透過該光路徑將光施加至該等光電轉換器中之每一者，該光色膜係由具有可視在一預定波長範圍內之所施加光之強度而變化之一透光率之一光色材料製成。該透光率具有短於一個時框之一半值期，其中在該時框期間自所有像素讀取由該等像素產生之像素信號。
根據本發明之另一實施例，亦提供一種電子裝置，該電子裝置包含：一固態影像捕捉裝置，其包含一影像捕捉單元；一光學系統，其用於將入射光引導至該固態影像捕捉裝置之影像捕捉單元；及一信號處理電路，其用於處理來自該固態影像捕捉裝置之一輸出信號，其中該固態影像捕捉裝置包含：一半導體基板，其具有包含一像素矩陣作為各別光電轉換器之一光敏表面；及一光色膜，其安置於一光路徑中，透過該光路徑將光施加至該等光電轉換器中之每一者，該光色膜係由具有可視在一預定波長範圍內之所施加光之強度而變化之一透光率之一光色材料製成；其中該透光率具有短於一個時框之一半值期，其中在該時框期間自所有像素讀取由該等像素產生之像素信號。
如上所述，根據本發明之另一實施例之電子裝置包含：一固態影像捕捉裝置，其包含一影像捕捉但單元；一光學系統，其用於將入射光引導至該固態影像捕捉裝置之影像捕捉單元；及一信號處理電路，其用於處理來自該固態影像捕捉裝置之一輸出信號。該固態影像捕捉裝置包含：一半導體基板，其具有包含一像素矩陣作為各別光電轉換器之一光敏表面；及在該光敏表面之包含該等像素中之至少某些像素之一區中，一光色膜，其在一光路徑中安置於該半導體基板上，透過該光路徑將光施加至該等光電轉換器中之每一者，該光色膜係由具有可視在一預定波長範圍內之所施加光之強度而變化之一透光率之一光色材料製成。該透光率具有短於一個時框之一半值期，其中在該時框期間自所有像素讀取由該等像素產生之像素信號。
關於根據本發明之實施例之固態影像捕捉裝置，由於該光色膜係由透光率半值期短於該固態影像捕捉裝置之一個時框之一光色材料製成，因此該固態影像捕捉裝置具有一經擴展動態範圍且可產生不含怪異之影像。
關於本發明之實施例之電子裝置，由於併入於該電子裝置中之固態影像捕捉裝置之光色膜係由透光率半值期短於該固態影像捕捉裝置之一個時框之一光色材料製成，因此該固態影像捕捉裝置具有一經擴展動態範圍且可產生不含怪異之影像。
在所有視圖中，相同或對應參考符號指示相同或對應部件。
下文將參考圖式詳細闡述根據本發明之較佳實施例之固態影像捕捉裝置及電子裝置。
下文將以如下次序闡述本發明之實施例：
1.　第一實施例(具有一光色膜及一光量量測單元之一配置)；
2.　第二實施例(具有濾色器、一光色膜及一光量量測單元之一配置)；
3.　第三實施例(具有針對各別像素色彩之不同材料之光色膜及一光量量測單元之一配置)；
4.　第四實施例(具有針對各別像素色彩之不同厚度之光色膜及一光量量測單元之一配置)；
5.　第五實施例(具有安置於一個層中之濾色器及一光色膜之一配置)；
6.　第六實施例(一光色膜相對於像素之一佈置)；
7.　第七實施例(缺少第一實施例之一重設單元之一配置)；
8.　第八實施例(缺少第二實施例之一重設單元之一配置)；
9.　第九實施例(不含第一實施例之一光量量測單元之一配置)；
10.　第十實施例(不含第二實施例之一光量量測單元之一配置)；
11.　第十一實施例(不含第三實施例之一光量量測單元之一配置)；
12.　第十一實施例(不含第四實施例之一光量量測單元之一配置)；
13.　第十一實施例(不含第五實施例之一光量量測單元之一配置)；
14.　第十四實施例(適用於一電子裝置)。
<第一實施例> [固態影像捕捉裝置之配置]
圖1係根據本發明之一第一實施例之一固態影像捕捉裝置之一示意性剖視圖。
如圖1中所示，該固態影像捕捉裝置包含安置於一半導體基板10上之一像素矩陣，從而提供一光敏表面。該光敏表面上之像素中之每一者具有一光電二極體11作為一光電轉換器。在圖1中，僅圖解說明一個像素。
下文將詳細闡述該光敏表面上之像素。
由光電二極體11在半導體基板10上提供之光敏表面覆蓋有一第一絕緣膜12，舉例而言，其由氧化矽、氮化矽或樹脂或者氧化矽、氮化矽及樹脂之經堆疊層製成。
第一絕緣膜12覆蓋有一第二絕緣膜13，舉例而言，其由氧氮化矽製成。
第二絕緣膜13覆蓋有一第三絕緣膜14，舉例而言，其由氮化矽製成。
舉例而言，第三絕緣膜14覆蓋有一下部電極15、一光色膜16及一上部電極17之一經堆疊總成。下部電極15、光色膜16及上部電極17係提供於包含該等像素中之至少某些像素之光敏表面之一區中。
光色膜16安置於一光路徑中，透過該光路徑將光施加至光電二極體11。光色膜16係由透光率視在一預定波長範圍內之所施加光之強度而變化之一光色材料製成。
圖1圖解說明其中光色膜16之光色材料具有一光電轉換器功能之一裝置結構。特定而言，光色膜16以光電方式將施加至其之光轉換成電荷。藉助下部電極15及上部電極17來監視所產生之電荷之量。下部電極15及上部電極17包含由ITO(氧化銦錫)製成之透明電極，舉例而言。
一晶片上透鏡19安置於上部電極17上。
如上所述，光色膜16之光色材料使其透光率可視在一預定波長範圍內之所施加光之強度而變化。
圖2係展示根據本發明之第一實施例之固態影像捕捉裝置之光色膜16之透光率特性之一曲線圖。圖2中所示之曲線具有表示透光率(%)之一垂直軸及表示光強度(相對值)之一水平軸。
舉例而言，光色膜16之透光率視在一可見光範圍內之所施加光之強度而變化。在該可見光範圍內，光色膜16之透光率隨著所施加光之量變為較小而變得較高且隨著所施加光之量變為較大而變得較低。另外，在可見光範圍內，光色膜16之透光率視所施加光之量而連續變化。
當將光施加至光色膜16時，其透光率被降低。當施加至光色膜16之光受到阻擋時，其透光率恢復其原始位準。光色膜16自所施加光受到阻擋時之位準恢復其透光率之改變之一半所花費之一時間週期稱為「半值期」。
根據本實施例，光色膜16之透光率之半值期短於期間自所有像素讀取由該等像素產生之像素信號之一時間週期，亦即，該固態影像捕捉裝置之一個時框。
舉例而言，若該固態影像捕捉裝置具有60 fps之一時框率，則一個時框具有約17 ms。在此情形下，選擇半值期短於17 ms之一光色材料來構成光色膜16。
舉例而言，光色膜16較佳應由六芳基雙咪唑衍生物製成。
關於根據第一實施例之固態影像捕捉裝置，光色膜16之透光率視施加至其之光量而變化以使得透光率在所施加光之強度較高時係較低且在所施加光之強度較低時係較高。因此，使飽和有由光電二極體11產生之輸出信號需要一較高量之所施加光，從而允許光電二極體11在一較高光強度等級下具有一經擴展動態範圍。
圖3A至3D係展示來自包含根據本發明之第一實施例之固態影像捕捉裝置之不同固態影像捕捉裝置之像素之輸出信號之圖。
特定而言，圖3A展示在用一較高光強度等級之光照射不含一光色膜之一固態影像捕捉裝置之像素時由該等像素(由像素編號指示)產生之輸出信號，且圖3B展示在用一較高光強度等級之光照射包含一光色膜之一固態影像捕捉裝置之像素時由該等像素(由像素編號指示)產生之輸出信號。
在圖3B中，由於在較高光強度等級下降低光色膜16之透光率，因此在用所施加光照射像素時由該等像素產生之輸出信號在位準上比在不降低光色膜16之透光率時低由圖3B中之V1指示之一量。
圖3C展示在用一較低光強度等級之光照射不含一光色膜之一固態影像捕捉裝置之像素時由該等像素(由像素編號指示)產生之輸出信號，且圖3D展示在用一較低光強度等級之光照射包含一光色膜之一固態影像捕捉裝置之像素時由該等像素(由像素編號指示)產生之輸出信號。
在圖3D中，由於在較低光強度等級下稍微降低光色膜16之透光率，因此在用所施加光照射像素時由該等像素產生之輸出信號在位準上比在不降低光色膜16之透光率時低由圖3D中之V2指示之一極小量。
如上所述，由於光色膜16之透光率視施加至其之光量而變化以使得透光率在所施加光之強度較高時係較低且在所施加光之強度較低時係略微較低。因此，使飽和有由光電二極體11產生之輸出信號需要之所施加光之量係較高，從而在一較高光強度等級下擴展光電二極體11之動態範圍。
圖4係展示來自根據本發明之第一實施例之固態影像捕捉裝置之像素之輸出信號之一曲線圖。圖4中所示之曲線圖中展示當用其強度連續地自一較高光強度等級變化至一較低光強度等級之光照射像素時由該等像素產生之輸出信號。
在可見光範圍內，光色膜16之透光率視所施加光之量而連續變化。
另一選擇係，在可見光範圍內，光色膜16之透光率可視所施加光之量而離散地(例如，以多個步驟)變化。
由於光色膜16係由透光率半值期短於一個時框之一光色膜製成，因此該固態影像捕捉裝置可在一寬動態範圍內產生不含怪異之影像。
在較低光強度等級下，光色膜16之透光率視每一時框而僅稍微下降。因此，在較低光強度等級下由像素產生之輸出信號之S/N比無降低。
根據第一實施例之固態影像捕捉裝置亦包含一光量量測單元以用於量測由光色膜16所吸收之光量。特定而言，光色膜16具有在光色膜16吸收光時產生光電子之一光電效應。因此，可藉由偵測由該等光電子所產生之一電流或由該電流造成之一電壓來量測由光色膜16所吸收之光量。
特定而言，如圖1中所示，氧化矽之一閘極絕緣膜30及多晶矽之一閘極電極31係安置在一該像素外部區中半導體基板10上，且半導體基板10包含安置在閘極電極31之每一側上之源極汲極32、33，。類似地，氧化矽之一閘極絕緣膜34及多晶矽之一閘極電極35係安置在該像素外部區中半導體基板10上，且半導體基板10包含安置在閘極電極35之每一側上之源極汲極36、37。
閘極絕緣膜30、34、閘極電極31、35及源極汲極32、33、36、37構成半導體基板10上之MOS電晶體。
下部電極15連接至源極汲極32及閘極電極35，且上部電極17連接至接地。
將某一電壓施加至源極汲極33、36。
該光量量測單元係由上述MOS電晶體構成。
舉例而言，源極汲極32對應於CMOS影像感測器之一像素之一浮動擴散部。
舉例而言，包含閘極電極35之MOS電晶體對應於CMOS影像感測器之一像素之一放大電晶體。
由光色膜16產生之光電子作為光電電荷儲存於充當一浮動擴散部之源極汲極32中。源極汲極37視儲存於源極汲極32中之光電電荷而輸出一信號S。
自源極汲極37輸出之信號S表示由光色膜16基於藉此吸收之光量而產生之光電子所造成之一電壓。因此，可基於信號S而量測由光色膜16吸收之光量。
舉例而言，包含閘極電極31之MOS電晶體對應於CMOS影像感測器之一像素之一重設電晶體。
當接通閘極電極31時，重設儲存於源極汲極32(亦即，浮動擴散部)中之光電電荷。
由該光量量測單元產生之一光信號(亦即，信號S，其表示由該光量量測單元量測之所施加光之量)與由該像素之光電二極體11產生之一光信號可彼此組合成由該像素產生之一像素信號。根據此修改，該固態影像捕捉裝置進一步包含一信號處理器(未展示)以用於處理由該光量量測單元產生之光信號(其表示由該光量量測單元量測之所施加光之量)及由該像素之光電二極體11產生之光信號。該信號處理器對該等信號執行所需之計算。舉例而言，該信號處理器使該等信號乘以各別常數且計算該等乘積之總和。
舉例而言，該信號處理器將圖3B中之輸出信號V1相加且將圖3D中之輸出信號V2相加。
在第一實施例中，光色膜16之光色材料具有一光電轉換器功能。然而，若光色膜16之光色材料不具有一光電轉換器功能，則可基於施加至光色膜16之光量與其透光率之間的關係藉由一信號處理過程來合成來自光色膜16之一輸出信號。根據此修改，可摒棄圖1中所示之閘極絕緣膜30、閘極電極31、源極汲極32、33、閘極絕緣膜34、閘極電極35及源極汲極36、37，且可基於在其中打開與該固態影像捕捉裝置組合在一起之一電子快門之最小時間週期中施加之光量而產生一伽瑪(γ)表格以供該信號處理過程使用。
若在施加至圖1中所示之固態影像捕捉裝置之電壓之範圍內，光色膜16中之電荷係不飽和，則不需要重設閘極絕緣膜30、閘極電極31及源極汲極32、33中之電荷之電路。
[製造固態影像捕捉裝置之方法]
下文將闡述製造根據第一實施例之固態影像捕捉裝置之一方法。
圖5A至5C係展示製造根據本發明之第一實施例之固態影像捕捉裝置之方法之步驟之示意性剖視圖。
如圖5A中所示，藉由離子植入之方式來將一導電雜質引入至半導體基板10之選定區中以在其中形成配置為一像素矩陣之複數個二極體11。
然後，如圖5B中所示，用一第一絕緣膜12覆蓋由光電二極體11中之每一者在半導體基板10上提供之光敏表面，舉例而言，該第一絕緣膜係藉由CVD(化學氣相沈積)由氧化矽、氮化矽或樹脂或者氧化矽、氮化矽及樹脂之經堆疊層製成。
然後，用一第二絕緣膜13覆蓋第一絕緣膜12，舉例而言，該第二絕緣膜係藉由CVD由氧化矽製成。
然後，用一第三絕緣膜14覆蓋第二絕緣膜13，舉例而言，該第三絕緣膜係藉由CVD由氮化矽製成。
然後，如圖5C中所示，舉例而言，藉由濺鍍以ITO之下部電極15覆蓋第三絕緣膜14。
然後，用一光色膜16覆蓋下部電極15。可藉由各種製程中之任一者(例如，CVD)來沈積光色膜16。光色膜16係由透光率半值期短於該固態影像捕捉裝置之一個時框之一光色材料製成。
然後，舉例而言，藉由濺鍍用一上部電極17覆蓋光色膜16。
此後，在上部電極17上形成一晶片上透鏡19。
根據第一實施例，如上所述，由於光色膜16係由透光率半值期短於該固態影像捕捉裝置之一個時框之一光色材料製成，因此該固態影像捕捉裝置具有一經擴展動態範圍且可產生不含怪異之影像。
<第二實施例> [固態影像捕捉裝置之配置]
圖6係根據本發明之一第二實施例之一固態影像捕捉裝置之一示意性剖視圖。
根據第二實施例之固態影像捕捉裝置大致類似於根據第一實施例之固態影像捕捉裝置，只是其具有紅色、綠色及藍色像素之一矩陣。
在紅色、綠色及藍色像素之每一組中，充當該紅色像素之一光電轉換器之一光電二極體11R、充當該綠色像素之一光電轉換器之一光電二極體11G及充當該藍色像素之一光電轉換器之一光電二極體11B安置於半導體基板11中。
根據第二實施例之固態影像捕捉裝置亦包含一濾色器18R、一濾色器18G及一濾色器18B，其分別與光電二極體11R、光電二極體11G及光電二極體11B對準地安置於上部電極17上。
此外，下部電極15、光色膜16及上部電極17由該等紅色、綠色及藍色像素共用。
關於根據第二實施例之固態影像捕捉裝置，光色膜16之透光率視施加至其之光量而變化以使得該透光率在所施加光之強度較高時係較低且在所施加光之強度較低時係較高。因此，使飽和有由光電二極體11R、11G、11B產生之輸出信號需要一較高量之所施加光，從而允許光電二極體11R、11G、11B在一較高光強度等級下具有一經擴展動態範圍。
如同根據第一實施例之固態影像捕捉裝置，根據第二實施例之固態影像捕捉裝置亦包含一光量量測單元以用於量測由光色膜16吸收之光量。
由光色膜16產生之光電子作為光電電荷儲存於充當一浮動擴散部之源極汲極32中。源極汲極37視儲存於源極汲極32中之光電電荷而輸出一信號S。
自源極汲極37輸出之信號S表示由光色膜16基於藉此吸收之光量而產生之光電子所造成之一電壓。因此，可基於信號S而量測由光色膜16吸收之光量。
舉例而言，包含閘極電極31之MOS電晶體對應於CMOS影像感測器之一像素之一重設電晶體。
當接通閘極電極31時，重設儲存於源極汲極32(亦即，浮動擴散部)中之光電電荷。
在該第二實施例中，光色膜16之光色材料具有一光電轉換器功能。然而，若光色膜16之光色材料不具有一光電轉換器功能，則可基於施加至光色膜16之光量與其透光率之間的關係藉由一信號處理過程來合成來自光色膜16之一輸出信號。根據此修改，可摒棄圖6中所示之閘極絕緣膜30、閘極電極31、源極汲極32、33、閘極絕緣膜34、閘極電極35及源極汲極36、37，且可基於在其中打開與該固態影像捕捉裝置組合在一起之一電子快門之最小時間週期中施加之光量而產生一伽瑪表格以供該信號處理過程使用。
若在施加至圖6中所示之固態影像捕捉裝置之電壓之範圍內，光色膜16中之電荷係不飽和，則不需要重設閘極絕緣膜30、閘極電極31及源極汲極32、33中之電荷之電路。
<第三實施例> [固態影像捕捉裝置之配置]
圖7係根據本發明之一第三實施例之一固態影像捕捉裝置之一示意性剖視圖。
根據第三實施例之固態影像捕捉裝置大致類似於根據第二實施例之固態影像捕捉裝置，只是其具有由分別對應於每一組中之紅色、綠色及藍色像素之不同材料製成之不同光色膜。
該紅色像素與具有對應於該紅色像素之波長範圍之光吸收特性之一光色膜16R組合在一起。
該綠色像素與具有對應於該綠色像素之波長範圍之光吸收特性之一光色膜16G組合在一起。
該藍色像素與具有對應於該藍色像素之波長範圍之光吸收特性之一光色膜16B組合在一起。
下部電極15及上部電極17由該等紅色、綠色及藍色像素共用。然而，下部電極15及上部電極17可分割成分別對應於該等紅色、綠色及藍色像素之不同電極區。
關於根據第三實施例之固態影像捕捉裝置，光色膜16R、16G、16B之透光率視施加至其之光量而變化以使得該透光率在所施加光之強度較高時係較低且在所施加光之強度較低時係較高。因此，使飽和有由光電二極體11R、11G、11B產生之輸出信號需要一較高量之所施加光，從而允許光電二極體11R、11G、11B在一較高光強度等級下具有一經擴展動態範圍。
如同根據第一實施例之固態影像捕捉裝置，根據第三實施例之固態影像捕捉裝置亦包含一光量量測單元以用於量測由光色膜16R、16G、16B吸收之光量。
由光色膜16R、16G、16B產生之光電子作為光電電荷儲存於充當一浮動擴散部之源極汲極32中。源極汲極37視儲存於源極汲極32中之光電電荷而輸出一信號S。
自源極汲極37輸出之信號S表示由光色膜16R、16G、16B基於藉此吸收之光量而產生之光電子所造成之一電壓。因此，可基於信號S而量測由光色膜16R、16G、16B吸收之光量。
舉例而言，包含閘極電極31之MOS電晶體對應於CMOS影像感測器之一像素之一重設電晶體。
當接通閘極電極31時，重設儲存於源極汲極32(亦即，浮動擴散部)中之光電電荷。
舉例而言，光色膜16R、16G、16B之光色材料中之每一者可係六芳基雙咪唑衍生物。藉由改變六芳基雙咪唑衍生物之取代基，光色膜16R、16G、16B中之每一者可具有一適當波長吸收範圍及回應速度。
舉例而言，光色膜16B之光色材料較佳應包含以下化合物。
圖8A展示六芳基雙咪唑衍生物在向其施加光時的ΔO.D.(光學密度改變)及六芳基雙咪唑衍生物在所施加光受到阻擋時的ΔO.D.(光學密度改變)之時間相依改變，該等時間相依改變對應於光吸收光譜之時間相依改變。該等光吸收光譜以20 ms之間隔隔開。
圖8B展示在25℃下之400 nm之一波長之情況下的ΔO.D.之時間相依改變。由於該半值期具有約33 ms且該透光率視所施加光而迅速變化，因此可在不造成影像怪異之情況下擴展該動態範圍。
舉例而言，光色膜16G之光色材料較佳應包含以下化合物。
圖9A展示六芳基雙咪唑衍生物在向其施加光時的ΔO.D.(光學密度改變)及六芳基雙咪唑衍生物在所施加光受到阻擋時的ΔO.D.(光學密度改變)之時間相依改變，該等時間相依改變對應於光吸收光譜之時間相依改變。該等光吸收光譜以20ms之間隔隔開。
圖9B展示在25℃下之400 nm之一波長之情況下的ΔO.D.之時間相依改變。由於該半值期具有約173 ms且該透光率視所施加光而迅速變化，因此可在不造成影像怪異之情況下擴展該動態範圍。
供用作光色膜16G、16B之光色材料之六芳基雙咪唑衍生物作為快速色彩切換光色化合物可自Kanto Chemical Co.,Ltd.購得。
藉由針對一適當波長吸收範圍及回應速度改變上述六芳基雙咪唑衍生物中之任一者之取代基來取得光色膜16R之光色材料。
[製造固態影像捕捉裝置之方法]
下文將闡述製造根據第三實施例之固態影像捕捉裝置之一方法。
圖10A至11B係展示製造根據本發明之第三實施例之固態影像捕捉裝置之方法之步驟之示意性剖視圖。
如圖10A中所示，藉由離子植入之方式來將一導電雜質引入至半導體基板10之選定區中以在其中形成配置為紅色、綠色及藍色像素之一矩陣之光電二極體11R、11G、11B。
然後，用一第一絕緣膜12、一第二絕緣膜13及一第三絕緣膜14覆蓋由光電二極體11R、11G、11B中之每一者在半導體基板10上提供之光敏表面，舉例而言，該第一絕緣膜、該第二絕緣膜及該第三絕緣膜係藉由CVD製成。
然後，用一下部電極15覆蓋第三絕緣膜14，舉例而言，該下部電極係藉由濺鍍ITO製成。
然後，如圖10B中所示，舉例而言，藉由CVD來在整個表面上形成一光色膜16B。然後，在光色膜16B上沈積一經圖案化抗蝕劑膜以保護其中欲形成該藍色像素之一區，且然後，藉由一RIE(反應性離子蝕刻)製程來蝕刻整個表面以移除除了其中欲形成該藍色像素之區以外之光色膜16B。
然後，如圖11A中所示，舉例而言，藉由CVD在整個表面上形成一光色膜16G。然後，在光色膜16G上沈積一經圖案化抗蝕劑膜以保護欲形成該綠色像素之一區，且然後藉由一RIE製程來蝕刻整個表面以移除除了欲形成該綠色像素之區以外之光色膜16G。
然後，如圖11B中所示，舉例而言，藉由CVD在整個表面上形成一光色膜16R。然後，在光色膜16R上沈積一經圖案化抗蝕劑膜以保護欲形成該紅色像素之一區，且然後藉由一RIE製程來蝕刻整個表面以移除除了欲形成該紅色像素之區以外之光色膜16R。
藉由針對一所期望之適當波長吸收範圍及回應速度改變該六芳基雙咪唑衍生物之取代基可形成光色膜16R、16G、16B中之每一者。
然後，舉例而言，藉由濺鍍以ITO之上部電極17覆蓋光色膜16R、16G、16B。
此後，在上部電極17上形成濾色器18R、濾色器18G及濾色器18B，且分別在濾色器18R、濾色器18G及濾色器18B上安置晶片上透鏡19。
在該第三實施例中，光色膜16R、16G、16B係以指定之次序相繼生長及圖案化。然而，光色膜16R、16G、16B可以任一所期望之次序相繼生長及圖案化。
根據該第三實施例，如上所述，由於光色膜16R、16G、16B係由透光率半值期短於該固態影像捕捉裝置之一個時框之光色材料製成，因此該固態影像捕捉裝置在不造成藉此捕捉之影像中之怪異之情況下具有一經擴展動態範圍。
在該第三實施例中，光色膜16R、16G、16B之光色材料具有一光電轉換器功能。然而，若光色膜16R、16G、16B之光色材料不具有一光電轉換器功能，則可基於施加至光色膜16R、16G、16B之光量與其透光率之間的關係藉由一信號處理過程來合成來自光色膜16R、16G、16B之輸出信號。根據此修改，可摒棄圖7中所示之閘極絕緣膜30、閘極電極31、源極汲極32、33、閘極絕緣膜34、閘極電極35及源極汲極36、37，且可基於在其中打開與該固態影像捕捉裝置組合在一起之一電子快門之最小時間週期中施加之光量而產生一伽瑪表格以供該信號處理過程使用。
若在施加至圖7中所示之固態影像捕捉裝置之電壓之範圍內，光色膜16R、16G、16B中之電荷係不飽和，則不需要重設閘極絕緣膜30、閘極電極31及源極汲極32、33中之電荷之電路。
<第四實施例> [固態影像捕捉裝置之配置]
圖12係根據本發明之一第四實施例之一固態影像捕捉裝置之一示意性剖視圖。
根據第四實施例之固態影像捕捉裝置大致類似於根據第二實施例之固態影像捕捉裝置，只是其具有由一種材料製成且具有分別對應於每一組中之紅色、綠色及藍色像素之不同膜厚度之一光色膜16。
光色膜16具有與該紅色像素組合在一起之一膜厚度tR 且經選擇以提供對應於該紅色像素之波長範圍之光吸收特性。
光色膜16亦具有與該綠色像素組合在一起之一膜厚度tG 且經選擇以提供對應於該綠色像素之波長範圍之光吸收特性。
光色膜16亦具有與該藍色像素組合在一起之一膜厚度tB 且經選擇以提供對應於該藍色像素之波長範圍之光吸收特性。
光色膜16上之上部電極17覆蓋有一平坦化膜20，其平坦化以光色膜16之不同膜厚度形成之上部電極17之步階。
下部電極15及上部電極17由該等紅色、綠色及藍色像素共用。然而，下部電極15及上部電極17可分割成分別對應於該等紅色、綠色及藍色像素之不同電極區。
關於根據第四實施例之固態影像捕捉裝置，光色膜16之透光率視施加至其之光量而變化以使得該透光率在所施加光之強度較高時係較低且在所施加光之強度較低時係較高。因此，使飽和有由光電二極體11R、11G、11B產生之輸出信號需要一較高量之所施加光，從而允許光電二極體11R、11G、11B在一較高光強度等級下具有一經擴展動態範圍。
如同根據第一實施例之固態影像捕捉裝置，根據第四實施例之固態影像捕捉裝置亦包含一光量量測單元以用於量測由光色膜16吸收之光量。
由光色膜16產生之光電子作為光電電荷儲存於充當一浮動擴散部之源極汲極32中。源極汲極37視儲存於其中之光電電荷而輸出一信號S。
自源極汲極37輸出之信號S表示由光色膜16基於藉此吸收之光量而產生之光電子所造成之一電壓。因此，可基於信號S而量測由光色膜16吸收之光量。
舉例而言，包含閘極電極31之MOS電晶體對應於CMOS影像感測器之一像素之一重設電晶體。
當接通閘極電極31時，重設儲存於源極汲極32(亦即，浮動擴散部)中之光電電荷。
如同第三實施例，舉例而言，光色膜16之光色材料可係六芳基雙咪唑衍生物。
藉由改變六芳基雙咪唑衍生物之取代基，光色膜16可具有一適當波長吸收範圍及回應速度。
[製造固態影像捕捉裝置之方法]
下文將闡述製造根據第四實施例之固態影像捕捉裝置之一方法。
圖13A至14B係展示製造根據本發明之第四實施例之固態影像捕捉裝置之方法之步驟之示意性剖視圖。
如圖13A中所示，藉由離子植入之方式來將一導電雜質引入至半導體基板10之選定區中以在其中形成配置為紅色、綠色及藍色像素之一矩陣之二極體11R、11G、11B。
然後，用一第一絕緣膜12、一第二絕緣膜13及一第三絕緣膜14覆蓋由光電二極體11R、11G、11B中之每一者在半導體基板10上提供之光敏表面，舉例而言，該第一絕緣膜、該第二絕緣膜及該第三絕緣膜係藉由CVD製成。
然後，如圖13B中所示，舉例而言，藉由濺鍍以ITO之一下部電極15覆蓋第三絕緣膜14，。
然後，舉例而言，藉由CVD來在整個表面上形成一光色膜16。
然後，如圖13C中所示，沈積一經圖案化抗蝕劑膜21以用於提供一開口，在該開口中形成其中欲形成該紅色像素之一區，且然後，藉由一RIE製程來蝕刻整個表面以減小其中欲形成該紅色像素之區中之光色膜16之膜厚度。
然後，如圖14A中所示，沈積一經圖案化抗蝕劑膜22以用於提供開口，在該等開口中形成其中欲形成該等紅色及綠色像素之區，且然後，藉由一RIE製程來蝕刻整個表面以減小其中欲形成該等紅色及綠色像素之區中之光色膜16之膜厚度。
根據以上蝕刻製程，光色膜16具有該紅色像素中之一膜厚度tR 、該綠色像素中之一膜厚度tG 及該藍色像素中之一膜厚度tB 。藉由兩個蝕刻製程來達成該紅色像素中之膜厚度tR 。
然後，如圖14B中所示，舉例而言，藉由濺鍍以ITO之上部電極17覆蓋光色膜16。
此後，用樹脂塗佈上部電極17以形成一平坦化膜20。
然後，在平坦化膜20上形成晶片上透鏡19。
在該第四實施例中，由於光色膜16之膜厚度tR 係最小且光色膜16之膜厚度tB 係最大，因此採用以上製作製程。然而，可視欲產生不同膜厚度之次序而修改該製作製程。可藉由兩個蝕刻製程來達成最小膜厚度。
由於光色膜16係由透光率半值期短於一個時框之一光色膜製成，因此該固態影像捕捉裝置可在一寬動態範圍內產生不含怪異之影像。
在該第四實施例中，光色膜16之光色材料具有一光電轉換器功能。然而，若光色膜16之光色材料不具有一光電轉換器功能，則可基於施加至光色膜16之光量與其透光率之間的關係藉由一信號處理過程來合成來自光色膜16之一輸出信號。根據此修改，可摒棄圖12中所示之閘極絕緣膜30、閘極電極31、源極汲極32、33、閘極絕緣膜34、閘極電極35及源極汲極36、37，且可基於在其中打開與該固態影像捕捉裝置組合在一起之一電子快門之最小時間週期中施加之光量而產生一伽瑪表格以供該信號處理過程使用。
若在施加至圖12中所示之固態影像捕捉裝置之電壓之範圍內，光色膜16中之電荷係不飽和，則不需要重設閘極絕緣膜30、閘極電極31及源極汲極32、33中之電荷之電路。
<第五實施例> [固態影像捕捉裝置之配置]
圖15係根據本發明之一第五實施例之一固態影像捕捉裝置之一示意性剖視圖。
根據第五實施例之固態影像捕捉裝置大致類似於根據第二實施例之固態影像捕捉裝置，只是其具有兼作濾色器之光色膜。
該紅色像素與具有對應於該紅色像素之波長範圍之光吸收特性且兼作一紅色濾色器之一光色膜16R組合在一起。
該綠色像素與具有對應於該綠色像素之波長範圍之光吸收特性且兼作一綠色濾色器之一光色膜16G組合在一起。
該藍色像素與具有對應於該藍色像素之波長範圍之光吸收特性且兼作一藍色濾色器之一光色膜16B組合在一起。
下部電極15及上部電極17由該等紅色、綠色及藍色像素共用。然而，下部電極15及上部電極17可分割成分別對應於該等紅色、綠色及藍色像素之不同電極區。
關於根據第五實施例之固態影像捕捉裝置，光色膜16R、16G、16B之透光率視施加至其之光量而變化以使得該透光率在所施加光之強度較高時係較低且在所施加光之強度較低時係較高。因此，使飽和有由光電二極體11R、11G、11B產生之輸出信號需要一較高量之所施加光，從而允許光電二極體11R、11G、11B在一較高光強度等級下具有一經擴展動態範圍。
如同根據第一實施例之固態影像捕捉裝置，根據第五實施例之固態影像捕捉裝置亦包含一光量量測單元以用於量測由光色膜16R、16G、16B吸收之光量。
由光色膜16R、16G、16B產生之光電子作為光電電荷儲存於充當一浮動擴散部之源極汲極32中。源極汲極37視儲存於其中之光電電荷而輸出一信號S。
自源極汲極37輸出之信號S表示由光色膜16R、16G、16B基於藉此吸收之光量而產生之光電子所造成之一電壓。因此，可基於信號S而量測由光色膜16R、16G、16B吸收之光量。
舉例而言，包含閘極電極31之MOS電晶體對應於CMOS影像感測器之一像素之一重設電晶體。
當接通閘極電極31時，重設儲存於源極汲極32(亦即，浮動擴散部)中之光電電荷。
舉例而言，光色膜16R、16G、16B之光色材料中之每一者可係六芳基雙咪唑衍生物。
由於六芳基雙咪唑衍生物僅具有一光色性質，因此將充當一濾色器之一組件添加至該六芳基雙咪唑衍生物。
在該第五實施例中，光色膜16R、16G、16B之光色材料具有一光電轉換器功能。然而，若光色膜16R、16G、16B之光色材料不具有一光電轉換器功能，則可基於施加至光色膜16R、16G、16B之光量與其透光率之間的關係藉由一信號處理過程來合成來自光色膜16R、16G、16B之輸出信號。根據此修改，可摒棄圖15中所示之閘極絕緣膜30、閘極電極31、源極汲極32、33、閘極絕緣膜34、閘極電極35及源極汲極36、37，且可基於在其中打開與該固態影像捕捉裝置組合在一起之一電子快門之最小時間週期中施加之光量而產生一伽瑪表格以供該信號處理過程使用。
若在施加至圖15中所示之固態影像捕捉裝置之電壓之範圍內，光色膜16中之電荷係不飽和，則不需要重設閘極絕緣膜30、閘極電極31及源極汲極32、33中之電荷之電路。
<第六實施例> [固態影像捕捉裝置之配置]
本發明之一第六實施例表示上部及下部電極之經分割圖案之一修改，且可適用於第一至第五實施例中之任一者。
圖16A係展示根據本發明之一第六實施例之一固態影像捕捉裝置之一佈局及配置之一示意性平面圖，且16B係根據本發明之第六實施例之固態影像捕捉裝置之一經放大部分平面圖。
在圖16A及16B中，粗實線D指示上部電極或下部電極之經分割區之間的邊界。
根據圖16A及16B中所示之佈局及配置，包含紅色像素R、綠色像素G及藍色像素B之所有該等像素係彼此分割開。
該等像素之光色膜藉由各別互連件連接至一信號處理器40。基於來自作為該等像素之光電轉換器之光電二極體之輸出信號及來自該等像素之光色膜之輸出信號，信號處理器40產生且輸出像素信號S。
舉例而言，信號處理器40可具有如日本專利特許公開案第Sho 59-1088466號中所揭示之一電路配置。
圖17A係展示根據本發明之第六實施例之一固態影像捕捉裝置之一佈局及配置之一示意性平面圖，且17B係根據本發明之第六實施例之固態影像捕捉裝置之一經放大部分平面圖。
在圖17A及17B中，粗實線D指示上部電極或下部電極之經分割區之間的邊界。
根據圖17A及17B中所示之佈局及配置，該上部電極或該下部電極分割成各自包含四個像素之一組(稱為一拜耳(Bayer)陣列)(包含一個紅色像素R、兩個綠色像素G及一個藍色像素B)之若干區。
該等像素之光色膜藉由各別互連件連接至信號處理器40。基於來自作為該等像素之光電轉換器之光電二極體之輸出信號及來自該等像素組之光色膜之輸出信號，信號處理器40產生且輸出像素信號S。
圖18係展示根據本發明之第六實施例之一固態影像捕捉裝置之一佈局及配置之一示意性平面圖。
在圖18中，粗實線D指示上部電極或下部電極之經分割區之間的邊界。
根據圖18中所示之佈局及配置，該上部電極或該下部電極分割成各自包含一像素組(包含兩個像素行)之若干區。
該等像素組之光色膜藉由各別互連件連接至信號處理器40。基於來自作為該等像素之光電轉換器之光電二極體之輸出信號及來自該等像素組之光色膜之輸出信號，信號處理器40產生且輸出像素信號S。
圖19係展示根據本發明之第六實施例之一固態影像捕捉裝置之一佈局及配置之一示意性平面圖。
在圖19中，粗實線D指示上部電極或下部電極之經分割區之間的邊界。
根據圖19中所示之佈局及配置，該上部電極或該下部電極分割成各自包含一像素組(包含四個像素行)之若干區。
該等像素組之光色膜藉由各別互連件連接至信號處理器40。基於來自作為該等像素之光電轉換器之光電二極體之輸出信號及來自該等像素組之光色膜之輸出信號，信號處理器40產生且輸出像素信號S。
圖20係展示根據本發明之第六實施例之一固態影像捕捉裝置之一佈局及配置之一示意性平面圖。
根據圖19中所示之佈局及配置，該上部電極或該下部電極不分割成若干區而由所有該等像素共用。
由該等像素共用之光色膜藉由各別互連件連接至信號處理器40。基於來自作為該等像素之光電轉換器之光電二極體之輸出信號及來自由該等像素共用之光色膜之一輸出信號，信號處理器40產生且輸出像素信號S。
<第七實施例> [固態影像捕捉裝置之配置]
圖21係根據本發明之一第七實施例之一固態影像捕捉裝置之一示意性剖視圖。
根據第七實施例之固態影像捕捉裝置大致類似於根據第一實施例之固態影像捕捉裝置，只是其缺少該第一實施例之重設單元。
關於根據第七實施例之固態影像捕捉裝置，光色膜16之透光率視施加至其之光量而變化以使得該透光率在所施加光之強度較高時係較低且在所施加光之強度較低時係較高。因此，使飽和有由光電二極體11產生之輸出信號需要一較高量之所施加光，從而允許光電二極體11在一較高光強度等級下具有一經擴展動態範圍。
若自由光色膜16吸收之光轉換之電荷之量充分地回應於所施加光之強度之改變，則不必重設該等電荷。由於所轉換之電荷極少飽和有低頻率信號組分，因此若不將該光色膜設計為飽和有低頻率信號組分，則不需要該重設電晶體。
若摒棄該重設電晶體，則減少由該固態影像捕捉裝置佔用之區域及由該固態影像捕捉裝置消耗之電力。
此外，若已知施加至光色膜16之光量與其透光率之間的關係，則可摒棄圖21中所示之閘極絕緣膜34、閘極電極35及源極汲極36、37。
<第八實施例> [固態影像捕捉裝置之配置]
圖22係根據本發明之一第八實施例之一固態影像捕捉裝置之一示意性剖視圖。
根據第八實施例之固態影像捕捉裝置大致類似於根據第二實施例之固態影像捕捉裝置，只是其缺少該第二實施例之重設單元。
關於根據第八實施例之固態影像捕捉裝置，光色膜16之透光率視施加至其之光量而變化以使得該透光率在所施加光之強度較高時係較低且在所施加光之強度較低時係較高。因此，使飽和有由光電二極體11R、11G、11B產生之輸出信號需要一較高量之所施加光，從而允許光電二極體11R、11G、11B在一較高光強度等級下具有一經擴展動態範圍。
若自由光色膜16吸收之光轉換之電荷之量充分地回應於所施加光之強度之改變，則不必重設該等電荷。由於所轉換之電荷極少飽和有低頻率信號組分，因此若不將該光色膜設計為飽和有低頻率信號組分，則不需要該重設電晶體。
若摒棄該重設電晶體，則減少由該固態影像捕捉裝置佔用之區域及由該固態影像捕捉裝置消耗之電力。
此外，若已知施加至光色膜16之光量與其透光率之間的關係，則可摒棄圖22中所示之閘極絕緣膜34、閘極電極35及源極汲極36、37。
<第九實施例> [固態影像捕捉裝置之配置]
圖23係根據本發明之一第九實施例之一固態影像捕捉裝置之一示意性剖視圖。
根據第九實施例之固態影像捕捉裝置大致類似於根據第一實施例之固態影像捕捉裝置，只是其缺少該第一實施例之下部電極、上部電極及光量量測單元。
根據該第九實施例，該固態影像捕捉裝置包含安置於一半導體基板10上之一像素矩陣，從而提供一光敏表面。該光敏表面上之像素中之每一者具有一光電二極體11作為一光電轉換器。在圖23中，僅圖解說明一個像素。
由光電二極體11在半導體基板10上提供之光敏表面覆蓋有一第一絕緣膜12，舉例而言，其由氧化矽、氮化矽或樹脂或者氧化矽、氮化矽及樹脂之經堆疊層製成。
第一絕緣膜12覆蓋有一第二絕緣膜13，舉例而言，其由氧氮化矽製成。
第二絕緣膜13覆蓋有一第三絕緣膜14，舉例而言，其由氮化矽製成。
第三絕緣膜14覆蓋有一光色膜23，其位於包含該等像素中之至少某些像素之光敏表面之一區中。
光色膜23安置於一光路徑中，透過該光路徑將光施加至光電二極體11。光色膜23由透光率視在一預定波長範圍內之所施加光之強度而變化之一光色材料製成。光色膜23可包含一絕緣膜。
一晶片上透鏡19安置於光色膜23上。
根據該第九實施例之固態影像捕捉裝置不監視由光色膜23產生之光電子。
關於根據第九實施例之固態影像捕捉裝置，光色膜23之透光率視施加至其之光量而變化以使得該透光率在所施加光之強度較高時係較低且在所施加光之強度較低時係較高。因此，使飽和有由光電二極體11產生之輸出信號需要一較高量之所施加光，從而允許光電二極體11在一較高光強度等級下具有一經擴展動態範圍。
[製造固態影像捕捉裝置之方法]
下文將闡述製造根據第九實施例之固態影像捕捉裝置之一方法。
圖24A至24C係展示製造根據本發明之第九實施例之固態影像捕捉裝置之方法之步驟之示意性剖視圖。
如圖24A中所示，藉由離子植入之方式來將一導電雜質引入至半導體基板10之選定區中以在其中形成配置為一像素矩陣之複數個二極體11。
然後，如圖24B中所示，用一第一絕緣膜12、一第二絕緣膜13及一第三絕緣膜14覆蓋由光電二極體11中之每一者在半導體基板10上提供之光敏表面，舉例而言，該第一絕緣膜、該第二絕緣膜及該第三絕緣膜係藉由CVD製成。
然後，如圖24C中所示，用一光色膜23覆蓋下部電極15，舉例而言，該光色膜係藉由CVD製成。
此後，在光色膜23上形成一晶片上透鏡19。
根據該第九實施例，如上所述，由於光色膜16係由透光率半值期短於該固態影像捕捉裝置之一個時框之一光色材料製成，因此該固態影像捕捉裝置具有一經擴展動態範圍且可產生不含怪異之影像。
<第十實施例> [固態影像捕捉裝置之配置]
圖25係根據本發明之一第十實施例之一固態影像捕捉裝置之一示意性剖視圖。
根據第十實施例之固態影像捕捉裝置大致類似於根據第二實施例之固態影像捕捉裝置，只是其缺少該第二實施例之下部電極、上部電極及光量量測單元。
根據該第十實施例之固態影像捕捉裝置具有包含紅色、綠色及藍色像素之像素組之一矩陣。
在每一組中，充當該紅色像素之一光電轉換器之一光電二極體11R安置於半導體基板10中，且一紅色濾色器18R安置於與該紅色像素組合之光色膜23上。
充當該綠色像素之一光電轉換器之一光電二極體11G安置於半導體基板10中，且一綠色濾色器18G安置於與該綠色像素組合之光色膜23上。
充當該藍色像素之一光電轉換器之一光電二極體11B安置於半導體基板10中，且一藍色濾色器18B安置於與該藍色像素組合之光色膜23上。
光色膜23由該等紅色、綠色及藍色像素共用。
關於根據第十實施例之固態影像捕捉裝置，光色膜23之透光率視施加至其之光量而變化以使得該透光率在所施加光之強度較高時係較低且在所施加光之強度較低時係較高。因此，使飽和有由光電二極體11產生之輸出信號需要一較高量之所施加光，從而允許光電二極體11在一較高光強度等級下具有一經擴展動態範圍。
<第十一實施例> [固態影像捕捉裝置之配置]
圖26係根據本發明之一第十一實施例之一固態影像捕捉裝置之一示意性剖視圖。
根據第十一實施例之固態影像捕捉裝置大致類似於根據第十實施例之固態影像捕捉裝置，只是其具有由分別對應於每一組中之紅色、綠色及藍色像素之不同材料製成之不同光色膜。
該紅色像素與具有對應於該紅色像素之波長範圍之光吸收特性之一光色膜23R組合在一起。
該綠色像素與具有對應於該綠色像素之波長範圍之光吸收特性之一光色膜23G組合在一起。
該藍色像素與具有對應於該藍色像素之波長範圍之光吸收特性之一光色膜23B組合在一起。
關於根據第十一實施例之固態影像捕捉裝置，光色膜23R、23G、23B之透光率視施加至其之光量而變化以使得該透光率在所施加光之強度較高時係較低且在所施加光之強度較低時係較高。因此，使飽和有由光電二極體11R、11G、11B產生之輸出信號需要一較高量之所施加光，從而允許光電二極體11R、11G、11B在一較高光強度等級下具有一經擴展動態範圍。
[製造固態影像捕捉裝置之方法]
下文將闡述製造根據第十一實施例之固態影像捕捉裝置之一方法。
圖27A至28B係展示製造根據本發明之第十一實施例之固態影像捕捉裝置之方法之步驟之示意性剖視圖。
如圖27A中所示，藉由離子植入之方式來將一導電雜質引入至半導體基板10之選定區中以在其中形成配置為紅色、綠色及藍色像素之一矩陣之二極體11R、11G、11B。
然後，用一第一絕緣膜12、一第二絕緣膜13及一第三絕緣膜14覆蓋由光電二極體11R、11G、11B中之每一者在半導體基板10上提供之光敏表面，舉例而言，該第一絕緣膜、該第二絕緣膜及該第三絕緣膜係藉由CVD製成。
然後，如圖27B中所示，舉例而言，藉由CVD來在第三絕緣膜14之整個表面上沈積一光色膜23B。然後，在光色膜23B上沈積一經圖案化抗蝕劑膜以保護其中欲形成該藍色像素之一區，且然後，藉由RIE製程來蝕刻整個表面以移除除了其中欲形成該藍色像素之區以外之光色膜23B。
然後，如圖28A中所示，舉例而言，藉由CVD來在第三絕緣膜14之表面上沈積一光色膜23G。然後，在光色膜23G上沈積一經圖案化抗蝕劑膜以保護其中欲形成該綠色像素之一區，且然後，藉由RIE製程來蝕刻整個表面以移除除了其中欲形成該綠色像素之區以外之光色膜23G。
然後，如圖28B中所示，舉例而言，藉由CVD來在第三絕緣膜14之表面上沈積一光色膜23R。然後，在光色膜23R上沈積一經圖案化抗蝕劑膜以保護其中欲形成該紅色像素之一區，且然後，藉由RIE製程來蝕刻整個表面以移除除了其中欲形成該紅色像素之區以外之光色膜23R。
舉例而言，光色膜23R、23G、23B之光色材料中之每一者可係六芳基雙咪唑衍生物。藉由改變六芳基雙咪唑衍生物之取代基，光色膜23R、23G、23B中之每一者可具有一適當波長吸收範圍及回應速度。
此後，分別在光色膜23R、23G、23B上形成濾色器18R、18G、18B，且然後分別在濾色器18R、18G、18B上形成晶片上透鏡19。
在該第十一實施例中，光色膜23B、光色膜23G及光色膜23R係以指定之次序生長及圖案化。然而，可按需要改變生長及圖案化該等光色膜之次序。
由於光色膜23R、23G、23B中之每一者係由透光率半值期短於一個時框之一光色膜製成，因此該固態影像捕捉裝置可在一寬動態範圍內產生不含怪異之影像。
<第十二實施例> [固態影像捕捉裝置之配置]
圖29係根據本發明之一第十二實施例之一固態影像捕捉裝置之一示意性剖視圖。
根據第十二實施例之固態影像捕捉裝置大致類似於根據第十實施例之固態影像捕捉裝置，只是其具有由一種材料製成且具有分別對應於每一組中之紅色、綠色及藍色像素之不同膜厚度之一光色膜23。
光色膜23具有與該紅色像素組合在一起之一膜厚度tR 且經選擇以提供對應於該紅色像素之波長範圍之光吸收特性。
光色膜23亦具有與該綠色像素組合在一起之一膜厚度tG 且經選擇以提供對應於該綠色像素之波長範圍之光吸收特性。
光色膜23亦具有與該藍色像素組合在一起之一膜厚度tB 且經選擇以提供對應於該藍色像素之波長範圍之光吸收特性。
光色膜23覆蓋有一平坦化膜20，其平坦化以其不同膜厚度形成之光色膜23之步階。
關於根據第十二實施例之固態影像捕捉裝置，光色膜23之透光率視施加至其之光量而變化以使得該透光率在所施加光之強度較高時係較低且在所施加光之強度較低時係較高。因此，使飽和有由光電二極體11R、11G、11B產生之輸出信號需要一較高量之所施加光，從而允許光電二極體11R、11G、11B在一較高光強度等級下具有一經擴展動態範圍。
[製造固態影像捕捉裝置之方法]
下文將闡述製造根據第十二實施例之固態影像捕捉裝置之一方法。
圖30A至31B係展示製造根據本發明之第十二實施例之固態影像捕捉裝置之方法之步驟之示意性剖視圖。
如圖30A中所示，藉由離子植入之方式來將一導電雜質引入至半導體基板10之選定區中以在其中形成配置為紅色、綠色及藍色像素之一矩陣之二極體11R、11G、11B。
然後，用一第一絕緣膜12、一第二絕緣膜13及一第三絕緣膜14覆蓋由光電二極體11R、11G、11B中之每一者在半導體基板10上提供之光敏表面，舉例而言，該第一絕緣膜、該第二絕緣膜及該第三絕緣膜係藉由CVD製成。
然後，如圖30B中所示，舉例而言，藉由CVD來在第三絕緣膜14之整個表面上沈積一光色膜23。
然後，如圖30C中所示，沈積一經圖案化抗蝕劑膜24以用於提供一開口，在該開口中形成其中欲形成該紅色像素之一區，且然後，藉由一RIE製程來蝕刻整個表面以減小其中欲形成該紅色像素之區中之光色膜16之膜厚度。
然後，如圖31A中所示，沈積一經圖案化抗蝕劑膜25以用於提供開口，在該等開口中形成其中欲形成該等紅色及綠色像素之區，且然後，藉由一RIE製程來蝕刻整個表面以減小其中欲形成該等紅色及綠色像素之區中之光色膜23之膜厚度。
根據以上蝕刻製程，光色膜23具有在該紅色像素中之一膜厚度tR 、在該綠色像素中之一膜厚度tG 及在該藍色像素中之一膜厚度tB 。藉由兩個蝕刻製程來達成該紅色像素中之膜厚度tR 。
然後，如圖31B中所示，用樹脂塗佈光色膜23以形成一平坦化膜20。
然後，在平坦化膜20上形成晶片上透鏡19。
在該第十二實施例中，由於光色膜16之膜厚度tR 係最小且光色膜16之膜厚度tB 係最大，因此採用以上製作製程。然而，可視欲產生不同膜厚度之次序而修改該製作製程。可藉由兩個蝕刻製程來達成最小膜厚度。
由於光色膜23係由透光率半值期短於一個時框之一光色膜製成，因此該固態影像捕捉裝置可在一寬動態範圍內產生不含怪異之影像。
<第十三實施例> [固態影像捕捉裝置之配置]
圖32係根據本發明之一第十三實施例之一固態影像捕捉裝置之一示意性剖視圖。
根據第十三實施例之固態影像捕捉裝置大致類似於根據第十實施例之固態影像捕捉裝置，只是其具有兼作濾色器之光色膜。
該紅色像素與具有對應於該紅色像素之波長範圍之光吸收特性且兼作一紅色濾色器之一光色膜23R組合在一起。
該綠色像素與具有對應於該綠色像素之波長範圍之光吸收特性且兼作一綠色濾色器之一光色膜23G組合在一起。
該藍色像素與具有對應於該藍色像素之波長範圍之光吸收特性且兼作一藍色濾色器之一光色膜23B組合在一起。
關於根據第十三實施例之固態影像捕捉裝置，光色膜23R、23G、23B之透光率視施加至其之光量而變化以使得該透光率在所施加光之強度較高時係較低且在所施加光之強度較低時係較高。因此，使飽和有由光電二極體11R、11G、11B產生之輸出信號需要一較高量之所施加光，從而允許光電二極體11R、11G、11B在一較高光強度等級下具有一經擴展動態範圍。
<第十四實施例> [適用於一電子裝置]
圖33係根據本發明之一第十四實施例之一電子裝置之一示意性剖視圖。根據該第十四實施例之電子裝置包含一電子視訊裝置，其可捕捉靜止影像或移動影像。
如圖33中所示，該電子裝置包含一影像感測器(固態影像捕捉裝置)50、一光學系統51及一信號處理電路53。
根據該十四實施例，影像感測器50包含根據上述第一實施例之固態影像捕捉裝置。
光學系統51將來自一被攝體之影像光(入射光)集中至影像感測器50之一影像捕捉表面上，從而將信號電荷儲存於影像感測器50中達某一時間週期。然後，讀取所儲存信號電荷作為自影像感測器50至信號處理電路53之一輸出信號Vout。
光學系統51與一快門裝置組合在一起以用於控制其中透過光學系統51將光施加至影像感測器50之一週期及其中所施加光受到阻擋之一週期。
該電子裝置亦包含一影像處理器，其供應用於控制影像感測器50中之電荷轉移之一驅動信號(計時信號)及用於控制該快門裝置之操作之一驅動信號。供應至影像感測器50之驅動信號(計時信號)轉移影像感測器50中之所儲存信號電荷。信號處理電路53對來自影像感測器50之輸出信號Vout執行各種信號處理過程以產生一視訊信號。信號處理電路53將該視訊信號輸出至一儲存媒體，諸如，一記憶體或一視訊監視器或此兩者。
根據該第十四實施例，該固態影像捕捉裝置適用於影像感測器50，其包含一像素矩陣以用於偵測視所施加可見光(作為一物理量)之量之信號電荷。然而，該固態影像捕捉裝置並不限於一影像感測器，而亦可適用於具有與一像素陣列之各別像素行相關聯之行電路之一行型固態影像捕捉裝置。
本發明並不限於偵測所施加可見光之量之一分佈且捕捉所偵測分佈作為一影像之固態影像捕捉裝置。本發明亦可適用於用於捕捉表示所施加紅外輻射、X射線或粒子之量之一分佈之一影像之各種固態影像捕捉裝置，或者偵測包含壓力、靜電電容等其他物理量之量之一分佈且捕捉所偵測分佈作為一影像之所有類型之固態影像捕捉裝置(物理量分佈偵測裝置)，諸如，一指紋感測器。
一般而言，本發明並不限於固態影像捕捉裝置，而亦可適用於具有一影像捕捉功能之電子裝置，諸如，電子數位裝置、電子視訊裝置、蜂巢式電荷等。併入於一電子裝置(亦即，一電子裝置模組)中之一模組組態可用作一影像捕捉裝置。
諸如可設計為一行動裝置(諸如，一電子視訊裝置、一電子數位裝置、一蜂巢式電話或諸如此類)之一電子裝置模組之一影像捕捉裝置可包含一固態影像捕捉裝置。根據該第十四實施例之影像感測器50可用作此一固態影像捕捉裝置.
本發明之原理可適用於以上實施例中之每一者中之一CMOS感測器及一CCD。
雖然已詳細展示並闡述了本發明之某些較佳實施例，但應理解，可在不背離隨附申請專利範圍之範疇之情況下做出各種改變及修改。
本申請案含有與全部內容藉此皆以引用方式併入本文中之於2010年3月31日在日本專利局提出申請之日本優先權專利申請案JP 2010-084035中所揭示之標的物相關之標的物。
熟習此項技術者應理解，可視設計要求及其他因素而做出各種修改、組合、子組合及變更，只要其屬於隨附申請專利範圍及其等效形式之範疇內即可。
10．．．半導體基板
11．．．光電二極體
11B．．．光電二極體
11G．．．光電二極體
11R．．．光電二極體
12．．．第一絕緣膜
13．．．第二絕緣膜
14．．．第三絕緣膜
15．．．下部電極
16．．．光色膜
16B．．．光色膜
16G．．．光色膜
16R．．．光色膜
17．．．上部電極
18B．．．濾色器
18G．．．濾色器
18R．．．濾色器
19．．．晶片上透鏡
20．．．平坦化膜
21．．．經圖案化抗蝕劑膜
22．．．經圖案化抗蝕劑膜
23．．．光色膜
23B．．．光色膜
23G．．．光色膜
23R．．．光色膜
24．．．經圖案化抗蝕劑膜
25．．．經圖案化抗蝕劑膜
30．．．閘極絕緣膜
31．．．閘極電極
32．．．源極汲極
33．．．源極汲極
34．．．閘極絕緣膜
35．．．閘極電極
36．．．源極汲極
37．．．源極汲極
40．．．信號處理器
50．．．影像感測器(固態影像捕捉裝置)
51．．．光學系統
53．．．信號處理電路
圖1係根據本發明之一第一實施例之一固態影像捕捉裝置之一示意性剖視圖；
圖2係展示根據本發明之第一實施例之固態影像捕捉裝置之一光色膜之透光率特性之一曲線圖；
圖3A至3D係展示來自不同固態影像捕捉裝置之像素之輸出信號之圖；
圖4係展示來自根據本發明之第一實施例之固態影像捕捉裝置之像素之輸出信號之一曲線圖；
圖5A至5C係展示製造根據本發明之第一實施例之固態影像捕捉裝置之方法之步驟之示意性剖視圖；
圖6係根據本發明之一第二實施例之一固態影像捕捉裝置之一示意性剖視圖；
圖7係根據本發明之一第三實施例之一固態影像捕捉裝置之一示意性剖視圖；
圖8A及8B係展示根據本發明之第三實施例之固態影像捕捉裝置之一光色膜之一光色材料之透光率特性之曲線圖；
圖9A及9B係展示根據本發明之第三實施例之固態影像捕捉裝置之一光色膜之一光色材料之透光率特性之曲線圖；
圖10A及10B係展示製造根據本發明之第三實施例之固態影像捕捉裝置之一方法之步驟之示意性剖視圖；
圖11A及11B係展示製造根據本發明之第三實施例之固態影像捕捉裝置之方法之步驟之示意性剖視圖；
圖12係根據本發明之一第四實施例之一固態影像捕捉裝置之一示意性剖視圖；
圖13A至13C係展示製造根據本發明之第四實施例之固態影像捕捉裝置之一方法之步驟之示意性剖視圖；
圖14A及14B係展示製造根據本發明之第四實施例之固態影像捕捉裝置之方法之步驟之示意性剖視圖；
圖15係根據本發明之一第五實施例之一固態影像捕捉裝置之一示意性剖視圖；
圖16A係展示根據本發明之一第六實施例之一固態影像捕捉裝置之一佈局及配置之一示意性平面圖；
圖16B係根據本發明之第六實施例之固態影像捕捉裝置之一經放大部分平面圖；
圖17A係展示根據本發明之第六實施例之一固態影像捕捉裝置之一佈局及配置之一示意性平面圖；
圖17B係根據本發明之第六實施例之固態影像捕捉裝置之一經放大部分平面圖；
圖18係展示根據本發明之第六實施例之一固態影像捕捉裝置之一佈局及配置之一示意性平面圖；
圖19係展示根據本發明之第六實施例之一固態影像捕捉裝置之一佈局及配置之一示意性平面圖；
圖20係展示根據本發明之第六實施例之一固態影像捕捉裝置之一佈局及配置之一示意性平面圖；
圖21係根據本發明之一第七實施例之一固態影像捕捉裝置之一示意性剖視圖；
圖22係根據本發明之一第八實施例之一固態影像捕捉裝置之一示意性剖視圖；
圖23係根據本發明之一第九實施例之一固態影像捕捉裝置之一示意性剖視圖；
圖24A至24C係展示製造根據本發明之第九實施例之固態影像捕捉裝置之一方法之步驟之示意性剖視圖；
圖25係根據本發明之一第十實施例之一固態影像捕捉裝置之一示意性剖視圖；
圖26係根據本發明之一第十一實施例之一固態影像捕捉裝置之一示意性剖視圖；
圖27A及27B係展示製造根據本發明之第十一實施例之固態影像捕捉裝置之一方法之步驟之示意性剖視圖；
圖28A及28B係展示製造根據本發明之第十一實施例之固態影像捕捉裝置之方法之步驟之示意性剖視圖；
圖29係根據本發明之一第十二實施例之一固態影像捕捉裝置之一示意性剖視圖；
圖30A至30C係展示製造根據本發明之第十二實施例之固態影像捕捉裝置之一方法之步驟之示意性剖視圖；
圖31A及31B係展示製造根據本發明之第十二實施例之固態影像捕捉裝置之方法之步驟之示意性剖視圖；
圖32係根據本發明之一第十三實施例之一固態影像捕捉裝置之一示意性剖視圖；且
圖33係根據本發明之一第十四實施例之一電子裝置之一示意性剖視圖。
10．．．半導體基板
11．．．光電二極體
12．．．第一絕緣膜
13．．．第二絕緣膜
14．．．第三絕緣膜
15．．．下部電極
16．．．光色膜
17．．．上部電極
19．．．晶片上透鏡
30．．．閘極絕緣膜
31．．．閘極電極
32．．．源極汲極
33．．．源極汲極
34．．．閘極絕緣膜
35．．．閘極電極
36．．．源極汲極
37．．．源極汲極

Claims (14)

  1. 一種固態影像捕捉裝置，其包括：一半導體基板，其具有包含一像素矩陣之一光敏表面，該像素矩陣包括各別光電轉換器；及一光色膜，其安置於一光路徑中，透過該光路徑將光施加至該等光電轉換器中之每一者，每一像素基於施加至該光電轉換器之光產生一對應像素信號，其中，該光色膜係由具有在一預定波長範圍內之所施加光之一強度而變化之一透光率之一光色材料製成；該透光率具有短於一個時框持續時間之一半值期，該時框持續時間對應於自所有該等像素讀取由該等像素產生之像素信號之一時間週期期間，及該光色膜具有一光電效應且該固態影像捕捉裝置進一步包含一光量量測單元，其用於量測由該光色膜所吸收之一光量。
  2. 如請求項1之固態影像捕捉裝置，其進一步包括：一信號處理器，其將表示由該光量量測單元所量測之該光量之一光信號與一由該像素中該光電轉換器所產生之光信號組合成來自該像素之該像素信號。
  3. 如請求項1之固態影像捕捉裝置，其進一步包括：一重設單元，其重設當該光色膜吸收該所施加光時由該光色膜所產生之一光信號。
  4. 如請求項1之固態影像捕捉裝置，其中： 該等像素係分割成紅色像素、綠色像素及藍色像素，且該固態影像捕捉裝置包含使紅色、綠色及藍色之波長範圍內之光通過之濾色器，該等濾色器係安置在通向該等紅色像素、該等綠色像素及該等藍色像素之光電轉換器之各別光路徑中該半導體基板上。
  5. 如請求項4之固態影像捕捉裝置，其中視該等波長範圍，該光色膜包括分別與該等濾色器對準安置之不同材料。
  6. 如請求項4之固態影像捕捉裝置，其中不管該等波長範圍為何，該光色膜皆係由一種材料製成。
  7. 如請求項4之固態影像捕捉裝置，其中該光色膜經組態以作為該等濾色器。
  8. 如請求項1之固態影像捕捉裝置，其中該光色膜之該透光率係視在該預定波長範圍內之所施加光之該強度而變化，該預定波長範圍係一可見範圍。
  9. 如請求項1之固態影像捕捉裝置，其中該光色膜之該透光率(i)在該預定波長範圍內所施加光之該強度減少時增加且(ii)在該預定波長範圍內之所施加光之該強度增加時減少，該預定波長範圍係一可見範圍。
  10. 如請求項1之固態影像捕捉裝置，其中該光色膜之該透光率視在該預定波長範圍內之所施加光之該強度而連續變化，該預定波長範圍係一可見範圍。
  11. 如請求項1之固態影像捕捉裝置，其中該光色材料包含六芳基雙咪唑衍生物。
  12. 如請求項1之固態影像捕捉裝置，其中該光色膜係由所有該等像素共用。
  13. 如請求項1之固態影像捕捉裝置，其中該光色膜係安置於安置該等像素之一區上方。
  14. 一種電子裝置，其包括：一固態影像捕捉裝置，其包含一影像捕捉單元；一光學系統，其用於將入射光引導至該固態影像捕捉裝置之該影像捕捉單元；及一信號處理電路，其用於處理來自該固態影像捕捉裝置之一輸出信號，該固態影像捕捉裝置包含：一半導體基板，其具有包含一像素矩陣之一光敏表面，該像素矩陣包括各別光電轉換器；及一光色膜，其安置於一光路徑中，透過該光路徑將光施加至該等光電轉換器中之每一者，每一像素基於施加至該光電轉換器之光產生一對應像素信號，其中，該光色膜係由具有在一預定波長範圍內之所施加光之一強度而變化之一透光率之一光色材料製成，該透光率具有一短於一個時框持續時間之一半值期，該時框持續時間對應於自所有該等像素讀取由該等像素所產生之像素信號之一時間週期期間，及該光色膜具有一光電效應且該固態影像捕捉裝置進一步包含一光量量測單元，其用於量測由該光色膜所吸收之一光量。
TW100107797A 2010-03-31 2011-03-08 固態影像捕捉裝置及電子裝置 TWI459543B (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010084035A JP2011216701A (ja) 2010-03-31 2010-03-31 固体撮像装置及び電子機器

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201201364A TW201201364A (en) 2012-01-01
TWI459543B true TWI459543B (zh) 2014-11-01

Family

ID=44021962

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW100107797A TWI459543B (zh) 2010-03-31 2011-03-08 固態影像捕捉裝置及電子裝置

Country Status (6)

Country Link
US (2) US8605175B2 (zh)
EP (1) EP2372768B1 (zh)
JP (1) JP2011216701A (zh)
KR (1) KR101683306B1 (zh)
CN (1) CN102208421B (zh)
TW (1) TWI459543B (zh)

Families Citing this family (61)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB0718706D0 (en) 2007-09-25 2007-11-07 Creative Physics Ltd Method and apparatus for reducing laser speckle
US9335604B2 (en) 2013-12-11 2016-05-10 Milan Momcilo Popovich Holographic waveguide display
US11726332B2 (en) 2009-04-27 2023-08-15 Digilens Inc. Diffractive projection apparatus
US11300795B1 (en) 2009-09-30 2022-04-12 Digilens Inc. Systems for and methods of using fold gratings coordinated with output couplers for dual axis expansion
US10795160B1 (en) 2014-09-25 2020-10-06 Rockwell Collins, Inc. Systems for and methods of using fold gratings for dual axis expansion
US11320571B2 (en) 2012-11-16 2022-05-03 Rockwell Collins, Inc. Transparent waveguide display providing upper and lower fields of view with uniform light extraction
US8233204B1 (en) 2009-09-30 2012-07-31 Rockwell Collins, Inc. Optical displays
US8659826B1 (en) 2010-02-04 2014-02-25 Rockwell Collins, Inc. Worn display system and method without requiring real time tracking for boresight precision
US9274349B2 (en) 2011-04-07 2016-03-01 Digilens Inc. Laser despeckler based on angular diversity
WO2016020630A2 (en) 2014-08-08 2016-02-11 Milan Momcilo Popovich Waveguide laser illuminator incorporating a despeckler
US10670876B2 (en) 2011-08-24 2020-06-02 Digilens Inc. Waveguide laser illuminator incorporating a despeckler
EP2995986B1 (en) 2011-08-24 2017-04-12 Rockwell Collins, Inc. Data display
US9715067B1 (en) 2011-09-30 2017-07-25 Rockwell Collins, Inc. Ultra-compact HUD utilizing waveguide pupil expander with surface relief gratings in high refractive index materials
US9366864B1 (en) 2011-09-30 2016-06-14 Rockwell Collins, Inc. System for and method of displaying information without need for a combiner alignment detector
US9507150B1 (en) 2011-09-30 2016-11-29 Rockwell Collins, Inc. Head up display (HUD) using a bent waveguide assembly
US8634139B1 (en) 2011-09-30 2014-01-21 Rockwell Collins, Inc. System for and method of catadioptric collimation in a compact head up display (HUD)
WO2013102759A2 (en) 2012-01-06 2013-07-11 Milan Momcilo Popovich Contact image sensor using switchable bragg gratings
CN102610625B (zh) * 2012-03-14 2014-10-15 中国科学院上海高等研究院 具有实时显示功能的图像传感器及其制造方法
US9523852B1 (en) 2012-03-28 2016-12-20 Rockwell Collins, Inc. Micro collimator system and method for a head up display (HUD)
EP2842003B1 (en) 2012-04-25 2019-02-27 Rockwell Collins, Inc. Holographic wide angle display
US9933684B2 (en) * 2012-11-16 2018-04-03 Rockwell Collins, Inc. Transparent waveguide display providing upper and lower fields of view having a specific light output aperture configuration
US9674413B1 (en) * 2013-04-17 2017-06-06 Rockwell Collins, Inc. Vision system and method having improved performance and solar mitigation
US9727772B2 (en) 2013-07-31 2017-08-08 Digilens, Inc. Method and apparatus for contact image sensing
US9244281B1 (en) 2013-09-26 2016-01-26 Rockwell Collins, Inc. Display system and method using a detached combiner
US9338413B2 (en) * 2013-11-26 2016-05-10 Semiconductor Components Industries, Llc Imaging systems with image pixels having adjustable spectral responses
US10732407B1 (en) 2014-01-10 2020-08-04 Rockwell Collins, Inc. Near eye head up display system and method with fixed combiner
US9519089B1 (en) 2014-01-30 2016-12-13 Rockwell Collins, Inc. High performance volume phase gratings
US9244280B1 (en) 2014-03-25 2016-01-26 Rockwell Collins, Inc. Near eye display system and method for display enhancement or redundancy
WO2016020632A1 (en) 2014-08-08 2016-02-11 Milan Momcilo Popovich Method for holographic mastering and replication
US10241330B2 (en) 2014-09-19 2019-03-26 Digilens, Inc. Method and apparatus for generating input images for holographic waveguide displays
US10088675B1 (en) 2015-05-18 2018-10-02 Rockwell Collins, Inc. Turning light pipe for a pupil expansion system and method
US9715110B1 (en) 2014-09-25 2017-07-25 Rockwell Collins, Inc. Automotive head up display (HUD)
TWI788994B (zh) * 2014-11-05 2023-01-01 日商索尼半導體解決方案公司 固體攝像元件及其製造方法以及電子機器
CN105681771A (zh) * 2014-11-21 2016-06-15 比亚迪股份有限公司 阵列成像系统及图像传感器
CN107873086B (zh) 2015-01-12 2020-03-20 迪吉伦斯公司 环境隔离的波导显示器
FR3032042B1 (fr) * 2015-01-23 2018-03-02 Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives Dispositif d'acquisition d'une image caracteristique d'un corps
US9632226B2 (en) 2015-02-12 2017-04-25 Digilens Inc. Waveguide grating device
US11366316B2 (en) 2015-05-18 2022-06-21 Rockwell Collins, Inc. Head up display (HUD) using a light pipe
US10126552B2 (en) 2015-05-18 2018-11-13 Rockwell Collins, Inc. Micro collimator system and method for a head up display (HUD)
US10247943B1 (en) 2015-05-18 2019-04-02 Rockwell Collins, Inc. Head up display (HUD) using a light pipe
US10108010B2 (en) 2015-06-29 2018-10-23 Rockwell Collins, Inc. System for and method of integrating head up displays and head down displays
CN108474945B (zh) 2015-10-05 2021-10-01 迪吉伦斯公司 波导显示器
CN205249324U (zh) * 2015-10-15 2016-05-18 开利公司 一种图像传感器终端以及楼宇管理系统
US10598932B1 (en) 2016-01-06 2020-03-24 Rockwell Collins, Inc. Head up display for integrating views of conformally mapped symbols and a fixed image source
JP6895451B2 (ja) 2016-03-24 2021-06-30 ディジレンズ インコーポレイテッド 偏光選択ホログラフィー導波管デバイスを提供するための方法および装置
CN109154717B (zh) 2016-04-11 2022-05-13 迪吉伦斯公司 用于结构光投射的全息波导设备
WO2018102834A2 (en) 2016-12-02 2018-06-07 Digilens, Inc. Waveguide device with uniform output illumination
US10545346B2 (en) 2017-01-05 2020-01-28 Digilens Inc. Wearable heads up displays
US10295824B2 (en) 2017-01-26 2019-05-21 Rockwell Collins, Inc. Head up display with an angled light pipe
CN107102471B (zh) * 2017-06-30 2020-05-19 武汉华星光电技术有限公司 彩色滤光片基板及其制作方法、液晶面板
WO2019079350A2 (en) 2017-10-16 2019-04-25 Digilens, Inc. SYSTEMS AND METHODS FOR MULTIPLYING THE IMAGE RESOLUTION OF A PIXÉLISÉ DISPLAY
US10608036B2 (en) * 2017-10-17 2020-03-31 Qualcomm Incorporated Metal mesh light pipe for transporting light in an image sensor
WO2019136476A1 (en) 2018-01-08 2019-07-11 Digilens, Inc. Waveguide architectures and related methods of manufacturing
CN111566571B (zh) 2018-01-08 2022-05-13 迪吉伦斯公司 波导单元格中全息光栅高吞吐量记录的系统和方法
WO2020023779A1 (en) 2018-07-25 2020-01-30 Digilens Inc. Systems and methods for fabricating a multilayer optical structure
EP3924759A4 (en) 2019-02-15 2022-12-28 Digilens Inc. METHODS AND APPARATUS FOR MAKING A HOLOGRAPHIC WAVEGUIDE DISPLAY WITH INTEGRATED GRIDINGS
JP2022525165A (ja) 2019-03-12 2022-05-11 ディジレンズ インコーポレイテッド ホログラフィック導波管バックライトおよび関連する製造方法
EP3980825A4 (en) 2019-06-07 2023-05-03 Digilens Inc. WAVEGUIDES INCORPORATING TRANSPARENT AND REFLECTIVE GRATINGS AND METHODS OF MAKING THEREOF
JP2022543571A (ja) 2019-07-29 2022-10-13 ディジレンズ インコーポレイテッド 画素化されたディスプレイの画像解像度および視野を乗算するための方法および装置
EP4022370A4 (en) 2019-08-29 2023-08-30 Digilens Inc. VACUUM BRAGG GRATINGS AND METHODS OF MANUFACTURING
CN111261648B (zh) * 2020-01-21 2023-03-10 上海奕瑞光电子科技股份有限公司 放射线图像探测器及其制作方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020012064A1 (en) * 2000-03-17 2002-01-31 Hiroshi Yamaguchi Photographing device
US20060054787A1 (en) * 2004-08-25 2006-03-16 Olsen Richard I Apparatus for multiple camera devices and method of operating same

Family Cites Families (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3397023A (en) * 1964-12-16 1968-08-13 Polaroid Corp Light apertures
US3459889A (en) * 1965-07-21 1969-08-05 Fernseh Gmbh Arrangement for protection of a camera tube
US3479936A (en) * 1966-12-23 1969-11-25 Polaroid Corp Exposure control system
US3971065A (en) * 1975-03-05 1976-07-20 Eastman Kodak Company Color imaging array
JPS59108466A (ja) 1982-12-14 1984-06-22 Olympus Optical Co Ltd 固体撮像素子
JP2578466B2 (ja) 1988-03-17 1997-02-05 富士通株式会社 固体撮像素子
JPH01248542A (ja) 1988-03-29 1989-10-04 Nec Corp 固体受光装置
JPH0465163A (ja) 1990-07-05 1992-03-02 Mitsubishi Electric Corp 固体撮像素子の製造方法
KR950001761B1 (ko) * 1991-09-27 1995-02-28 주식회사금성사 고체촬상소자
FR2683390A1 (fr) * 1991-10-30 1993-05-07 Sodern Detecteur d'images a lumiere parasite reduite et application a un senseur de terre.
US5255088A (en) * 1992-01-29 1993-10-19 Arc Machines, Inc. System and process for video monitoring a welding operation
KR100198650B1 (ko) * 1996-06-29 1999-06-15 구본준 고체 촬상 장치
US6130448A (en) * 1998-08-21 2000-10-10 Gentex Corporation Optical sensor package and method of making same
US6859229B1 (en) * 1999-06-30 2005-02-22 Canon Kabushiki Kaisha Image pickup apparatus
US6980248B1 (en) * 1999-06-30 2005-12-27 Canon Kabushiki Kaisha Image pickup apparatus
US6882368B1 (en) * 1999-06-30 2005-04-19 Canon Kabushiki Kaisha Image pickup apparatus
US6885404B1 (en) * 1999-06-30 2005-04-26 Canon Kabushiki Kaisha Image pickup apparatus
US6833873B1 (en) * 1999-06-30 2004-12-21 Canon Kabushiki Kaisha Image pickup apparatus
DE10309194B4 (de) * 2003-02-26 2008-10-09 Newsight Gmbh Verfahren und Anordnung zur räumlichen Darstellung
US7619680B1 (en) * 2003-07-08 2009-11-17 Bingle Robert L Vehicular imaging system with selective infrared filtering and supplemental illumination
JP2006333439A (ja) 2005-04-26 2006-12-07 Konica Minolta Holdings Inc 撮像素子、撮像ユニットおよび撮像装置
JP2007003699A (ja) * 2005-06-22 2007-01-11 Fuji Xerox Co Ltd 画像表示装置
US20070133983A1 (en) * 2005-12-14 2007-06-14 Matilda Traff Light-controlling element for a camera
JP4609428B2 (ja) 2006-12-27 2011-01-12 ソニー株式会社 固体撮像装置、固体撮像装置の駆動方法および撮像装置
CN101654489A (zh) * 2009-08-20 2010-02-24 池州群兴化工有限公司 新型六芳基二咪唑结构光引发剂及聚酰亚胺光敏组合物
US20110141336A1 (en) * 2009-12-11 2011-06-16 Apple Inc. Photochromatic coating for controlling lens flare
JP5585208B2 (ja) * 2010-05-20 2014-09-10 ソニー株式会社 固体撮像装置及び電子機器

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020012064A1 (en) * 2000-03-17 2002-01-31 Hiroshi Yamaguchi Photographing device
US20060054787A1 (en) * 2004-08-25 2006-03-16 Olsen Richard I Apparatus for multiple camera devices and method of operating same

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Yuta Kishimoto and Jiro Abe,"A Fast Photochrom Molecule That Colors Only under UV Light" , published on the internet on 03/10/2009, American Chemical Society, Vol.131, NO.12, 2009 : P4227-4229 *

Also Published As

Publication number Publication date
JP2011216701A (ja) 2011-10-27
EP2372768B1 (en) 2019-05-08
KR101683306B1 (ko) 2016-12-06
US8605175B2 (en) 2013-12-10
US20110242349A1 (en) 2011-10-06
EP2372768A2 (en) 2011-10-05
US9219090B2 (en) 2015-12-22
TW201201364A (en) 2012-01-01
KR20110109871A (ko) 2011-10-06
US20140024164A1 (en) 2014-01-23
EP2372768A3 (en) 2013-06-12
CN102208421A (zh) 2011-10-05
CN102208421B (zh) 2015-07-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI459543B (zh) 固態影像捕捉裝置及電子裝置
KR101893325B1 (ko) 고체 촬상 장치와 그 제조 방법, 및 전자 기기
KR101863505B1 (ko) 고체 촬상 장치 및 전자 기기
US9768215B2 (en) Solid-state imaging apparatus, method of manufacturing the same, and electronic apparatus
KR101863366B1 (ko) 고체 촬상 장치 및 그 구동 방법 및 전자 기기
KR102430114B1 (ko) 고체 촬상 소자 및 그 제조 방법 및 전자 기기
KR101867609B1 (ko) 고체 촬상 장치 및 전자 기기
JP4798232B2 (ja) 固体撮像装置とその製造方法、及び電子機器
EP2980852B1 (en) Solid-state image sensing element and imaging system
US20120019695A1 (en) Image sensor having dark sidewalls between color filters to reduce optical crosstalk
US20110233707A1 (en) Solid-state image pickup element, method of manufacturing the same, and electronic apparatus
JP2007104114A (ja) 感度可変型撮像素子及びこれを搭載した撮像装置
JP5725123B2 (ja) 固体撮像装置及び電子機器
TWI709235B (zh) 固體攝像元件、其製造方法及電子機器
JP2013254840A (ja) 固体撮像素子
JP2011135100A (ja) 固体撮像装置及び電子機器