WO2017169883A1 - 固体撮像素子、および電子機器 - Google Patents

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solid
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泰一郎 渡部
史彦 古閑
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ソニー株式会社
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Definitions

  • the present disclosure relates to a solid-state imaging device and an electronic apparatus, and in particular, between an aperture pixel for generating a normal pixel signal and an OPB (Optical Black) pixel for generating a pixel signal representing a dark current component.
  • the present invention relates to a solid-state imaging device in which dummy pixels are arranged, and an electronic apparatus.
  • the aperture pixel, OPB pixel, and dummy pixel are defined as follows.
  • An aperture pixel is a pixel that is open without a light-shielding film on the light incident surface side, and generates a pixel signal by performing photoelectric conversion according to incident light.
  • the OPB pixel is a pixel that generates a pixel signal representing a dark current component in a state where there is no incident light, because irradiation of incident light is blocked by forming a light shielding film on the light incident surface side.
  • the dummy pixel is a pixel formed between the opening pixel and the OPB pixel in order to suppress the influence on the OPB pixel even when the opening pixel blooms.
  • FIG. 1 shows a first conventional example showing a configuration of a solid-state imaging device in which a dummy pixel is formed between an aperture pixel and an OPB pixel.
  • an opening pixel 11 is disposed in the center region of the pixel array, an OPB pixel 12 is disposed in the border region, and a dummy pixel 13 is disposed between the opening pixel 11 and the OPB pixel 12.
  • a Si substrate 14 and a wiring layer 17 are stacked as a configuration common to the aperture pixel 11, the OPB pixel 12, and the dummy pixel 13, and a PD (photograph) that performs photoelectric conversion inside the Si substrate 14.
  • a diode 15 and an FD (floating diffusion) 16 that temporarily accumulates charges are formed.
  • a transfer gate 18 for transferring charges from the PD 15 to the FD 16 is formed.
  • a light shielding film 19 is formed on the light incident surface side of the OPB pixel 12 and the dummy pixel 13. On the other hand, the light incident surface side of the aperture pixel 11 is not shielded and is opened.
  • the dummy pixel 13 is provided with a connection portion 20 that directly connects the PD 15 to the Vdd wiring.
  • the PD 15 is fixed at a constant voltage (in this case, Vdd), when blooming occurs in the aperture pixel 11, the charge flowing into the PD 15 is discharged to the Vdd wiring. be able to.
  • FIG. 2 shows a second conventional example showing the configuration of a solid-state imaging device in which a dummy pixel is formed between an aperture pixel and an OPB pixel.
  • an opening pixel 31 is disposed in the center area of the pixel array, an OPB pixel 32 is disposed in the border area, and a dummy pixel 33 is disposed between the opening pixel 31 and the OPB pixel 32.
  • the Si substrate 14 and the wiring layer 17 are laminated as a configuration common to the aperture pixel 31, the OPB pixel 32, and the dummy pixel 33.
  • a PD 15 that performs photoelectric conversion and an FD 16 that temporarily accumulates charges transferred from the PD 15 are formed inside the Si substrate 14.
  • a transfer gate 18 for transferring charges from the PD 15 to the FD 16 is formed.
  • a light shielding film 19 is formed on the light incident surface side.
  • the light incident surface side of the aperture pixel 31 is not shielded and is opened.
  • connection portion 34 that connects the FD 16 and the PD 15 is provided under the transfer gate 18.
  • the high potential FD 16 and the PD 15 are connected by the connecting portion 34. Therefore, when blooming occurs in the aperture pixel 31, the charge flowing into the PD 15 can be discharged from the FD 16. .
  • the dummy pixel 13 in the first conventional example and the dummy pixel 33 in the second conventional example can be applied when the PD 14 as the photoelectric conversion unit is formed inside the Si substrate 14, but outside the Si substrate 14. In addition, it cannot be applied to a configuration in which an organic photoelectric conversion film or the like as a photoelectric conversion unit is formed.
  • the present disclosure has been made in view of such a situation.
  • the photoelectric conversion unit is formed outside the Si substrate, it is possible to suppress the influence on the OPB pixel even when the aperture pixel blooms. .
  • the solid-state imaging device is formed so as to sandwich a first photoelectric conversion unit that performs photoelectric conversion corresponding to incident light, and the first photoelectric conversion unit.
  • a solid-state imaging device in which an upper electrode and a lower electrode are formed outside the substrate, they are arranged on the pixel array, and are arranged at the end pixels on the pixel array and the aperture pixels that generate normal pixel signals.
  • an OPB pixel that generates a pixel signal representing a dark current component
  • a charge discharging unit that is disposed between the opening pixel and the OPB pixel and discharges the charge flowing out from the opening pixel.
  • the charge discharging unit may be a dummy pixel disposed between the opening pixel and the OPB pixel, and the lower electrode corresponding to the dummy pixel may be fixed at a constant voltage.
  • the lower electrode corresponding to the dummy pixel can be connected to a power supply voltage wiring.
  • the lower electrode corresponding to the dummy pixel can be connected to a power supply voltage wiring through a control transistor that is always on.
  • the dummy pixel may be arranged at least one pixel between the opening pixel and the OPB pixel.
  • the dummy pixel may be arranged so as to surround a region where the opening pixel is arranged.
  • the charge discharging part may be composed of the lower electrode fixed at a constant voltage.
  • the charge discharging unit composed of the lower electrode fixed at a constant voltage can be arranged around each aperture pixel.
  • the solid-state image sensor which is the 1st side of this indication is further provided with the 2nd photoelectric conversion part from which the wavelength range of the light which performs photoelectric conversion differs from the 1st photoelectric conversion part formed inside the substrate. be able to.
  • the second photoelectric conversion unit corresponding to the dummy pixel can be connected to a power supply voltage wiring.
  • the second photoelectric conversion unit corresponding to the dummy pixel can be connected to the FD through a control transistor that is always on.
  • the solid-state imaging device is a third photoelectric conversion unit that is formed inside the substrate and has a different wavelength range of light for performing photoelectric conversion from the first and second photoelectric conversion units. Can further be provided.
  • the third photoelectric conversion unit corresponding to the dummy pixel can be connected to a power supply voltage wiring.
  • the third photoelectric conversion unit corresponding to the dummy pixel can be connected to the FD through a control transistor that is always on.
  • the solid-state imaging device may further include a light shielding unit that shields the charge discharging unit and the OPB pixel.
  • the solid-state imaging device can be a back-illuminated type.
  • the electronic device includes a first photoelectric conversion unit that performs photoelectric conversion corresponding to incident light, and an upper portion that is formed so as to sandwich the first photoelectric conversion unit.
  • a first photoelectric conversion unit that performs photoelectric conversion corresponding to incident light
  • an upper portion that is formed so as to sandwich the first photoelectric conversion unit.
  • An OPB pixel that is disposed at an end on the pixel array and generates a pixel signal representing a dark current component, and is disposed between the opening pixel and the OPB pixel, and charges that flow out of the opening pixel are A charge discharging unit for discharging.
  • the charge discharged from the opening pixel is discharged by the charge discharging unit disposed between the opening pixel and the OPB pixel.
  • the influence on the OPB pixel can be suppressed.
  • FIG. 3A is a cross-sectional view
  • FIG. 3B is a line segment XX of FIG. The potential diagram corresponding to 'is shown.
  • an opening pixel 41 is arranged in the central region of the pixel array, an OPB pixel 42 is arranged in the border region, and a dummy pixel 43 is arranged between the opening pixel 41 and the OPB pixel 42.
  • the dummy pixel 43 formed between the opening pixel 41 and the OPB pixel 42 is only one pixel, but two or more dummy pixels 43 are provided between the opening pixel 41 and the OPB pixel 42. May be formed. The same applies to each embodiment described later.
  • the solid-state imaging device 40 has a structure in which the Si substrate 14, the wiring layer 17, and the organic photoelectric conversion film 51 are stacked in order from the lower layer side as a configuration common to the aperture pixel 41, the OPB pixel 42, and the dummy pixel 43. .
  • an upper electrode 52 and a lower electrode 53 for applying a voltage to the organic photoelectric conversion film 51 are formed.
  • an FD 54 that temporarily accumulates charges transferred from the organic photoelectric conversion film 51 through the lower electrode 53 is formed.
  • the FD 54 is connected to the lower electrode 53.
  • a reset gate 55 for resetting the voltage of the FD 54 is formed in the wiring layer 17, in addition to various wirings.
  • a specific voltage supply line for supplying a reset voltage or a predetermined discharge voltage is connected to the reset gate 55 connected to the FD 54.
  • the voltage supplied by the specific voltage supply line is, for example, 0V.
  • holes are read out from the lower electrode 53 as signal charges among the electron-hole pairs generated by the organic photoelectric conversion film 51 as a result of the exposure operation.
  • a light shielding film 19 is formed on the light incident surface side.
  • the opening pixel 41 is opened without being shielded from the light incident surface side.
  • the solid-state imaging device 40 resets the aperture pixel 41 and the OPB pixel 42 prior to the exposure operation.
  • the potential of the lower electrode 53 and the FD 54 is reset so as to be lower than the potential of the upper electrode 52.
  • the same positive voltage is applied to the upper electrode 52 of the aperture pixel 41, the OPB pixel 42, and the dummy pixel 43, and the reset gate 55 of the aperture pixel 41 and the OPB pixel 42 is activated, so that the lower electrode 53 and the FD 54 are activated. Is reset to the reset voltage (0V).
  • the reset gate 55 corresponding to the organic photoelectric conversion film 51 is always turned on, and the FD 54 and the lower electrode 53 are fixed to the discharge voltage.
  • the discharge voltage may be the same voltage as the reset voltage (0 V).
  • the reset gate 55 is deactivated (that is, closed) to end the reset operation and start the exposure operation (that is, the charge accumulation operation).
  • the same positive voltage is applied to the upper electrodes of the aperture pixel 41, the OPB pixel 42, and the dummy pixel 43 as in the reset operation period.
  • the reset gate 55 is closed. Therefore, in the aperture pixel 41, holes generated as a result of the incidence of light are accumulated in the lower electrode 53 and the FD. As a result, the potentials of the lower electrode 53 and the FD 54 become higher than the reset voltage.
  • the potential of the lower electrode 53 becomes a potential reflecting the magnitude of noise such as dark current generated during the exposure operation period.
  • the FD 54 and the lower electrode 53 are fixed to the discharge voltage (0 V) even during the exposure operation period.
  • the generated excess holes are dummy. It flows into the lower electrode 53 of the pixel 43 and is discharged to the specific voltage supply line via the FD 54 and the reset gate 55. Therefore, it is possible to suppress the charge flowing out from the aperture pixel 41 from flowing into the OPB pixel 42.
  • FIG. 4 shows a modification of the solid-state image sensor 40.
  • the dummy pixel 43 is arranged between the opening pixel 41 and the OPB pixel 42, but also the region of the opening pixel 41 is arranged on the right side or the lower side in the figure where the OPB pixel 42 is not arranged.
  • the dummy pixels 43 are arranged so as to surround them. Thereby, it is possible to prevent the electric charge from the opening pixel 41 from flowing out of the dummy pixel 43.
  • FIG. 5 illustrates a cross-sectional view of a second configuration example (second embodiment) of the solid-state imaging element to which the present disclosure is applied.
  • an opening pixel 61 is arranged in the center region of the pixel array, an OPB pixel 62 is arranged in the border region, and a dummy pixel 63 is arranged between the opening pixel 61 and the OPB pixel 62.
  • the solid-state imaging device 60 has a structure in which the Si substrate 14, the wiring layer 17, and the organic photoelectric conversion film 51 are stacked in order from the lower layer side as a configuration common to the aperture pixel 61, the OPB pixel 62, and the dummy pixel 63. .
  • an upper electrode 52 and a lower electrode 53 for applying a voltage to the organic photoelectric conversion film 51 are formed above the Si substrate 14.
  • a reset gate 55 for resetting the voltage of the FD 54 to a reset voltage (0 V) is formed in the wiring layer 17 of the opening pixel 61 and the OPB pixel 62.
  • connection portion 64 for connecting the lower electrode 53 and the FD 54 to the Vss wiring is formed.
  • the light shielding film 19 is formed on the light incident surface side.
  • the opening pixel 61 is opened without being shielded on the light incident surface side.
  • the FD 54 and the lower electrode 53 are fixed to a constant voltage (Vss).
  • Vss constant voltage
  • the holes accumulated in the lower electrode 53 of the opening pixel 61 flow into the lower electrode 53 of the dummy pixel 63 and are discharged to the Vss wiring through the FD 54 and the connection portion 64. Therefore, it is possible to prevent the charge flowing out from the aperture pixel 61 from flowing into the OPB pixel 62.
  • FIG. 6 illustrates a cross-sectional view of a third configuration example (third embodiment) of the solid-state imaging device to which the present disclosure is applied.
  • an opening pixel 71 is arranged in the central area of the pixel array, and an OPB pixel 72 is arranged in the border area.
  • the OPB pixel 72 adjacent to the aperture pixel 71 is particularly referred to as an OPB pixel 72 '.
  • the solid-state imaging device 70 has a structure in which the Si substrate 14, the wiring layer 17, and the organic photoelectric conversion film 51 are stacked in order from the lower layer side as a configuration common to the aperture pixel 71 and the OPB pixel 72. Above and below the organic photoelectric conversion film 51, an upper electrode 52 and a lower electrode 53 for applying a voltage to the organic photoelectric conversion film 51 are formed. An FD 54 is formed inside the Si substrate 14. The wiring layer 17 is formed with a reset gate 55 for resetting the voltage of the FD 54 to a reset voltage (0 V).
  • a drain part 73 is added to the wiring layer 17 of the OPB pixel 72 ′ adjacent to the opening pixel 71, and a lower electrode 74 connected to the Vss wiring is formed in the drain part 73.
  • the light shielding film 19 is formed on the light incident surface side.
  • the light incident surface side of the aperture pixel 71 is not shielded and is opened.
  • the lower electrode 74 is fixed at a constant voltage (Vss).
  • Vss a constant voltage
  • the OPB pixel 72 ′ formed between the opening pixel 71 and the OPB pixel 72 is only one pixel, but two or more OPB pixels are provided between the opening pixel 71 and the OPB pixel 72. 72 'may be formed.
  • FIG. 7 shows a first modification of the solid-state image sensor 70.
  • all pixels in all OPB pixel regions are set as OPB pixels 72 ′, and a drain portion 73 (that is, a lower electrode 74 connected to the Vss wiring) is formed between the pixels. .
  • a drain portion 73 that is, a lower electrode 74 connected to the Vss wiring
  • FIG. 8 shows a second modification of the solid-state image sensor 70.
  • a drain portion 73 that is, a lower electrode 74 connected to the Vss wiring
  • the outflow of electric charge from each aperture pixel 71 can be suppressed.
  • FIG. 9 shows a cross-sectional view of a fourth configuration example (fourth embodiment) of the solid-state imaging device to which the present disclosure is applied.
  • an opening pixel 81 is disposed in the center region of the pixel array, an OPB pixel 82 is disposed in the border region, and a dummy pixel 83 is disposed between the opening pixel 81 and the OPB pixel 82.
  • the solid-state image sensor 80 is obtained by adding a PD 84 that performs photoelectric conversion in response to light having a wavelength different from that of the organic photoelectric conversion film 51 inside the Si substrate 14 with respect to the solid-state image sensor 50 shown in FIG. It is. However, the illustration of the FD and transfer gate corresponding to the PD 84 is omitted. Other configurations are the same as those of the solid-state imaging device 50.
  • the reset gate 55 is always turned on, and the FD 54 and the lower electrode 53 corresponding to the organic photoelectric conversion film 51 are fixed to 0V.
  • the PD 84 of the dummy pixel 83 as shown in FIG. 1 or 2, the potential of the PD 84 is fixed to Vdd, the PD 84 is connected to the corresponding FD, or the PD 84 is connected to the PD 84.
  • the corresponding transfer gate is always on.
  • the electric charge flowing out from the organic photoelectric conversion film 51 of the aperture pixel 81 is discharged to the specific voltage supply line through the lower electrode 53, the FD 54, and the reset gate 55 of the dummy pixel 83. can do.
  • the potential between the lower electrode 53 of the dummy pixel 83 and the lower electrode 53 of the OPB pixel 82 is high, holes flow from the lower electrode 53 of the dummy pixel 83 to the lower electrode 53 of the OPB pixel 82. Can be suppressed.
  • the electric charge flowing out from the PD 84 of the opening pixel 81 can be discharged to the Vdd wiring or the FD corresponding thereto through the PD 84 of the dummy pixel 83.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view of a fifth configuration example (fifth embodiment) of the solid-state imaging element to which the present disclosure is applied.
  • an opening pixel 91 is disposed in the center region of the pixel array, an OPB pixel 92 is disposed in the border region, and a dummy pixel 93 is disposed between the opening pixel 91 and the OPB pixel 92.
  • a PD 94 that performs photoelectric conversion in response to light having a wavelength different from that of the organic photoelectric conversion film 51 and the PD 84 is added to the inside of the Si substrate 14 with respect to the solid-state imaging device 80 illustrated in FIG. It is what. However, the FD and transfer gate corresponding to the PD 94 are not shown. Other configurations are the same as those of the solid-state imaging device 80.
  • the reset gate 55 is always turned on, and the FD 54 and the lower electrode 53 corresponding to the organic photoelectric conversion film 51 are fixed to 0V.
  • the potentials of the PDs 84 and 94 are fixed to Vdd, or the PDs 84 and 94 are connected to the corresponding FD.
  • the transfer gate corresponding to the PDs 84 and 94 is always turned on.
  • the electric charge flowing out from the PDs 84 and 94 of the opening pixel 91 can be discharged to the Vdd wiring or the FD corresponding thereto through the PDs 84 and 94 of the dummy pixel 93.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view of a sixth configuration example (sixth embodiment) of the solid-state imaging element to which the present disclosure is applied.
  • the first to fifth embodiments described above are of the surface irradiation type.
  • the solid-state imaging device 100 according to the sixth embodiment is obtained by changing the solid-state imaging device 80 according to the fourth embodiment shown in FIG. By employing the backside illumination type, it is possible to ensure the degree of freedom of wiring and the amount of incident light.
  • an opening pixel 101 is arranged in the center region of the pixel array, an OPB pixel 102 is arranged in the border region, and a dummy pixel 103 is arranged between the opening pixel 101 and the OPB pixel 102.
  • the solid-state imaging device 100 has a structure in which the wiring layer 17, the Si substrate 14, and the organic photoelectric conversion film 51 are sequentially stacked from the lower layer side as a configuration common to the aperture pixel 101, the OPB pixel 102, and the dummy pixel 103. .
  • an upper electrode 52 and a lower electrode 53 for applying a voltage to the organic photoelectric conversion film 51 are formed.
  • a PD 84 that performs photoelectric conversion in response to light having a wavelength different from that of the organic photoelectric conversion film 51 is formed.
  • an FD 54 corresponding to the organic photoelectric conversion film 51 and an FD 105 corresponding to the PD 84 are formed inside the Si substrate 14.
  • a through electrode 104 connected to the lower electrode 53 is formed inside the Si substrate 14.
  • a reset gate 55 for resetting the FD 54 and a transfer gate 106 for transferring the charge converted by the PD 84 to the FD 105 are formed.
  • a light shielding film 19 is formed on the light incident surface side.
  • the aperture pixel 101 is opened without being shielded from the light incident surface side.
  • the reset gate 55 is always turned on, and the FD 54 is fixed at 0V. Therefore, the lower electrode 53 connected to the FD 54 through the through electrode 104 is also fixed to 0V. Further, the transfer gate 106 is always on.
  • the charge flowing out from the organic photoelectric conversion film 51 of the aperture pixel 101 flows into the lower electrode 53 of the dummy pixel 103 and passes through the through electrode 104, the FD 54, and the reset gate 55. To the specific voltage supply line. At this time, since the potential between the lower electrode 53 of the dummy pixel 103 and the lower electrode 53 of the OPB pixel 102 is large, holes flow out from the lower electrode 53 of the dummy pixel 103 to the lower electrode 53 of the OPB pixel 102. Can be suppressed.
  • the electric charge flowing out from the PD 84 of the opening pixel 101 can be discharged to the FD 105 through the PD 84 of the dummy pixel 103.
  • a PD that performs photoelectric conversion according to light having a wavelength different from that of the organic photoelectric conversion film 51 and the PD 84 may be added to the Si substrate 14. In that case, as with the PD 84, the charge flowing out from the aperture pixel 101 may be discharged to the corresponding FD.
  • FIG. 12 is a cross-sectional view of a seventh configuration example (seventh embodiment) of the solid-state imaging element to which the present disclosure is applied.
  • the solid-state imaging device 120 is a back-illuminated type, and has an opening pixel 121 in the center region of the pixel array, an OPB pixel 122 in the border region, and a dummy pixel 123 between the opening pixel 121 and the OPB pixel 122. Is arranged.
  • the solid-state imaging device 120 is obtained by adding a connection portion 124 that directly connects the PD 84 to the Vdd wiring to the dummy pixel 123 with respect to the solid-state imaging device 100 shown in FIG.
  • the reset gate 55 is always turned on, and the FD 54 is fixed at 0V. Therefore, the lower electrode 53 connected to the FD 54 through the through electrode 104 is also fixed to 0V. Further, the potential of PD84 is fixed at Vdd.
  • the charge flowing out from the organic photoelectric conversion film 51 of the aperture pixel 121 flows into the lower electrode 53 of the dummy pixel 123 and passes through the through electrode 104, the FD 54, and the reset gate 55. To the specific voltage supply line. At this time, since the potential between the lower electrode 53 of the dummy pixel 123 and the lower electrode 53 of the OPB pixel 122 is large, holes flow out from the lower electrode 53 of the dummy pixel 123 to the lower electrode 53 of the OPB pixel 122. Can be suppressed.
  • the electric charge flowing out from the PD 84 of the aperture pixel 121 can be discharged to the Vdd wiring through the PD 84 of the dummy pixel 123.
  • a PD that performs photoelectric conversion according to light having a wavelength different from that of the organic photoelectric conversion film 51 and the PD 84 may be added to the Si substrate 14. In that case, similarly to the PD 84, the charge flowing out from the aperture pixel 121 may be discharged to the corresponding FD.
  • FIG. 13 is a diagram illustrating a usage example in which the solid-state imaging device according to the first to seventh embodiments of the present disclosure is used.
  • the solid-state imaging device described above can be used in various cases for sensing light such as visible light, infrared light, ultraviolet light, and X-ray as follows.
  • Devices for taking images for viewing such as digital cameras and mobile devices with camera functions
  • Devices used for traffic such as in-vehicle sensors that capture the back, surroundings, and interiors of vehicles, surveillance cameras that monitor traveling vehicles and roads, and ranging sensors that measure distances between vehicles, etc.
  • Equipment used for home appliances such as TVs, refrigerators, air conditioners, etc. to take pictures and operate the equipment according to the gestures ⁇ Endoscopes, equipment that performs blood vessel photography by receiving infrared light, etc.
  • Equipment used for medical and health care ⁇ Security equipment such as security surveillance cameras and personal authentication cameras ⁇ Skin measuring instrument for photographing skin and scalp photography Such as a microscope to do beauty Equipment used for sports such as action cameras and wearable cameras for sports applications etc.
  • Equipment used for agriculture such as cameras for monitoring the condition of fields and crops
  • a first photoelectric conversion unit that performs photoelectric conversion corresponding to incident light, and an upper electrode and a lower electrode that are formed so as to sandwich the first photoelectric conversion unit are formed outside the substrate.
  • An aperture pixel disposed on the pixel array and generating a normal pixel signal;
  • An OPB pixel that is disposed at an end on the pixel array and generates a pixel signal representing a dark current component;
  • a solid-state imaging device comprising: a charge discharging unit that is disposed between the opening pixel and the OPB pixel and discharges the charge flowing out from the opening pixel.
  • the charge discharging unit is a dummy pixel disposed between the opening pixel and the OPB pixel, and the lower electrode corresponding to the dummy pixel is fixed to a constant voltage.
  • the first and second photoelectric conversion units formed inside the substrate further include a third photoelectric conversion unit having a different wavelength range of light for photoelectric conversion. Any one of (1) to (11) The solid-state image sensor described in 1. (13) The solid-state imaging device according to (12), wherein the third photoelectric conversion unit corresponding to the dummy pixel is connected to a power supply voltage wiring.
  • a first photoelectric conversion unit that performs photoelectric conversion corresponding to incident light, and an upper electrode and a lower electrode that are formed so as to sandwich the first photoelectric conversion unit are formed outside the substrate.
  • the solid-state imaging device is An aperture pixel disposed on the pixel array and generating a normal pixel signal; An OPB pixel that is disposed at an end on the pixel array and generates a pixel signal representing a dark current component; An electronic apparatus comprising: a charge discharging unit that is disposed between the opening pixel and the OPB pixel and discharges the charge flowing out from the opening pixel.

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Abstract

本開示は、開口画素がブルーミングした場合でもOPB画素に対する影響を抑止することができるようにする固体撮像素子、および電子機器に関する。 本開示の一側面である入射光に対応して光電変換を行う光電変換を行う第１の光電変換部と、前記第１の光電変換部を挟むように形成された上部電極および下部電極とが基板の外部に形成されている固体撮像素子において、画素アレイ上に配置されており、通常の画素信号を生成する開口画素と、前記画素アレイ上の端部に配置されており、暗電流成分を表す画素信号を生成するOPB画素と、前記開口画素と前記OPB画素の間に配置されており、前記開口画素から流出した電荷を排出する電荷排出部とを備える。本開示は、裏面照射型縦分光式のCMOSイメージセンサに適用できる。

Description

固体撮像素子、および電子機器
　本開示は、固体撮像素子、および電子機器に関し、特に、通常の画素信号を生成するための開口画素と、暗電流成分を表す画素信号を生成するためのOPB(Optical Black)画素との間にダミー画素を配置した固体撮像素子、および電子機器に関する。
　従来、CMOSイメージセンサに代表される固体撮像素子の画素アレイに縦横に配置された多数の画素を、開口画素とOPB画素とダミー画素とに区分する構成が知られている（例えば、特許文献１参照）。
　ここで、開口画素、OPB画素、およびダミー画素については、以下のように定義する。
　開口画素は、光の入射面側に遮光膜が無く開口されており、入射光に応じて光電変換を行うことによって画素信号を生成する画素であり、一般的には、有効画素または通常画素と称されることもある。OPB画素は、光の入射面側に遮光膜が形成されることにより入射光の照射が阻止されており、入射光が無い状態の暗電流成分を表す画素信号を生成する画素である。ダミー画素は、開口画素がブルーミングした場合でもOPB画素に対する影響を抑止するため、開口画素とOPB画素との間に形成されている画素である。
　図１は、開口画素とOPB画素との間にダミー画素が形成された固体撮像素子の構成を表す第１の従来例を示している。
　この固体撮像素子１０は、画素アレイの中心領域に開口画素１１、辺境領域にOPB画素１２、開口画素１１とOPB画素１２の間にダミー画素１３が配置されている。
　固体撮像素子１０は、開口画素１１、OPB画素１２、およびダミー画素１３に共通する構成として、Ｓｉ基板１４と配線層１７が積層されており、Ｓｉ基板１４の内部に光電変換を行うＰＤ（フォトダイオード）１５と、電荷を一時的に蓄積するＦＤ（フローティングデュフージョン）１６が形成されている。配線層１７には、ＰＤ１５からＦＤ１６に電荷を転送するための転送ゲート１８が形成されている。
　OPB画素１２およびダミー画素１３の光の入射面側に遮光膜１９が形成されている。一方、開口画素１１の光の入射面側が遮光されておらず開口されている。
　ダミー画素１３には、ＰＤ１５をVdd配線に直接繋ぐ接続部２０が設けられている。
　固体撮像素子１０のダミー画素１３においては、ＰＤ１５が一定電圧（いまの場合、Vdd）に固定されているので、開口画素１１にブルーミングが生じた場合、ＰＤ１５に流入した電荷をVdd配線に排出することができる。
　図２は、開口画素とOPB画素との間にダミー画素が形成された固体撮像素子の構成を表す第２の従来例を示している。
　この固体撮像素子３０は、画素アレイの中心領域に開口画素３１、辺境領域にOPB画素３２、開口画素３１とOPB画素３２の間にダミー画素３３が配置されている。
　固体撮像素子３０は、開口画素３１、OPB画素３２、およびダミー画素３３に共通する構成として、Ｓｉ基板１４と配線層１７が積層されている。Ｓｉ基板１４の内部には、光電変換を行うＰＤ１５と、ＰＤ１５から転送される電荷を一時的に蓄積するＦＤ１６が形成されている。配線層１７には、ＰＤ１５からＦＤ１６に電荷を転送するための転送ゲート１８が形成されている。
　OPB画素３２およびダミー画素３３には、光の入射面側に遮光膜１９が形成されている。一方、開口画素３１の光の入射面側が遮光されておらず開口されている。
　ダミー画素３３には、転送ゲート１８の下に、ＦＤ１６とＰＤ１５を繋ぐ接続部３４が設けられている。
　固体撮像素子３０のダミー画素３３は、高電位のＦＤ１６とＰＤ１５が接続部３４によって繋がれているので、開口画素３１にブルーミングが生じた場合、ＰＤ１５に流入した電荷をＦＤ１６から排出することができる。
特開２００８－１０３４７２号公報
　上述した第１の従来例におけるダミー画素１３や第２の従来例におけるダミー画素３３は、Ｓｉ基板１４の内部に光電変換部としてのＰＤ１４を形成した場合には適用できるが、Ｓｉ基板１４の外側に光電変換部としての有機光電変換膜等を形成する構成では適用できない。
　本開示はこのような状況に鑑みてなされたものであり、Ｓｉ基板の外側に光電変換部を形成する構成において、開口画素がブルーミングした場合でもOPB画素に対する影響を抑止できるようにするものである。
　本開示の第１の側面である固体撮像素子は、入射光に対応して光電変換を行う光電変換を行う第１の光電変換部と、前記第１の光電変換部を挟むように形成された上部電極および下部電極とが基板の外部に形成されている固体撮像素子において、画素アレイ上に配置されており、通常の画素信号を生成する開口画素と、前記画素アレイ上の端部に配置されており、暗電流成分を表す画素信号を生成するOPB画素と、前記開口画素と前記OPB画素の間に配置されており、前記開口画素から流出した電荷を排出する電荷排出部とを備える。
　前記電荷排出部は、前記開口画素と前記OPB画素の間に配置されたダミー画素であり、前記ダミー画素に対応する前記下部電極は、一定電圧に固定されているようにすることができる。
　前記ダミー画素に対応する前記下部電極は、電源電圧配線に接続されているようにすることができる。
　前記ダミー画素に対応する前記下部電極は、常時オンとされている制御用トランジスタを介して電源電圧配線に接続されているようにすることができる。
　前記ダミー画素は、前記開口画素と前記OPB画素の間に少なくとも１画素配置されているようにすることができる。
　前記ダミー画素は、前記開口画素が配置されている領域を取り囲んで配置されているようにすることができる。
　前記電荷排出部は、一定電圧に固定されている前記下部電極から成るようにすることができる。
　一定電圧に固定されている前記下部電極から成る前記電荷排出部は、各開口画素の周囲に配置されているようにすることができる。
　本開示の第１の側面である固体撮像素子は、前記基板の内側に形成された、第１の光電変換部とは光電変換を行う光の波長域が異なる第２の光電変換部をさらに備えることができる。
　前記ダミー画素に対応する前記第２の光電変換部は、電源電圧配線に接続されているようにすることができる。
　前記ダミー画素に対応する前記第２の光電変換部は、常時オンとされている制御用トランジスタを介してＦＤに接続されているようにすることができる。
　本開示の第１の側面である固体撮像素子は、前記基板の内側に形成された、第１および第２の光電変換部とは光電変換を行う光の波長域が異なる第３の光電変換部をさらに備えることができる。
　前記ダミー画素に対応する前記第３の光電変換部は、電源電圧配線に接続されているようにすることができる。
　前記ダミー画素に対応する前記第３の光電変換部は、常時オンとされている制御用トランジスタを介してＦＤに接続されているようにすることができる。
　本開示の第１の側面である固体撮像素子は、前記電荷排出部および前記OPB画素を遮光する遮光部をさらに備えることができる。
　前記固体撮像素子は、裏面照射型であるようにすることができる。
　本開示の第２の側面である電子機器は、入射光に対応して光電変換を行う光電変換を行う第１の光電変換部と、前記第１の光電変換部を挟むように形成された上部電極および下部電極とが基板の外部に形成されている固体撮像素子を搭載する電子機器において、前記固体撮像素子が、画素アレイ上に配置されており、通常の画素信号を生成する開口画素と、前記画素アレイ上の端部に配置されており、暗電流成分を表す画素信号を生成するOPB画素と、前記開口画素と前記OPB画素の間に配置されており、前記開口画素から流出した電荷を排出する電荷排出部とを備える。
　本開示の第１および第２の側面においては、開口画素とOPB画素の間に配置された電荷排出部により、前記開口画素から流出した電荷が排出される。
　本開示の第１および第２の側面によれば、開口画素がブルーミングした場合でもOPB画素に対する影響を抑止することができる。
固体撮像素子の第１の従来例を示すブロック図である。 固体撮像素子の第２の従来例を示すブロック図である。 本開示を適用した固体撮像素子の第１の構成例を示す図である。 固体撮像素子の第１の構成例の変形例を示す図である。 本開示を適用した固体撮像素子の第２の構成例を示す図である。 本開示を適用した固体撮像素子の第３の構成例を示す図である。 固体撮像素子の第３の構成例の第１の変形例を示す図である。 固体撮像素子の第３の構成例の第２の変形例を示す図である。 本開示を適用した固体撮像素子の第４の構成例を示す図である。 本開示を適用した固体撮像素子の第５の構成例を示す図である。 本開示を適用した固体撮像素子の第６の構成例を示す図である。 本開示を適用した固体撮像素子の第７の構成例を示す図である。 本開示を適用した固体撮像素子の使用例を示す図である。
　以下、本開示を実施するための最良の形態（以下、実施の形態と称する）について、図面を参照しながら詳細に説明する。
　＜第１の実施の形態＞
　図３は、本開示の適用した固体撮像素子の第１の構成例（第１の実施の形態）を示しており、同図Ａは断面図を、同図Ｂは同図Ａの線分ＸＸ’に対応するポテンシャル図を示している。
　なお、以下に説明する各実施の形態と、上述した第１および第２の従来例とで共通する構成要素については、同一の符号を付しているので、その説明は適宜省略する。
　この固体撮像素子４０は、画素アレイの中心領域に開口画素４１、辺境領域にOPB画素４２、開口画素４１とOPB画素４２の間にダミー画素４３が配置されている。なお、同図の場合、開口画素４１とOPB画素４２の間に形成されているダミー画素４３は、１画素のみであるが、開口画素４１とOPB画素４２の間に２画素以上のダミー画素４３を形成してもよい。後述する各実施の形態においても同様とする。
　固体撮像素子４０は、開口画素４１、OPB画素４２、およびダミー画素４３に共通する構成として、下層側から順に、Ｓｉ基板１４、配線層１７、および有機光電変換膜５１が積層された構造を有する。有機光電変換膜５１の上下には、有機光電変換膜５１に対して電圧を印可するための上部電極５２と下部電極５３が形成されている。Ｓｉ基板１４の内部には、有機光電変換膜５１から下部電極５３を介して転送される電荷を一時的に蓄積するＦＤ５４が形成されている。ＦＤ５４は下部電極５３に接続されている。配線層１７には、各種の配線の他、ＦＤ５４の電圧をリセットするためのリセットゲート５５が形成されている。ＦＤ５４に接続されたリセットゲート５５には、リセット電圧または所定の排出電圧を与えるための特定電圧供給線が接続されている。特定電圧供給線が供給する電圧は、例えば０Ｖである。
　固体撮像素子４０においては、露光動作の結果、有機光電変換膜５１により発生された電子・正孔対のうち、正孔が信号電荷として下部電極５３から読み出される。
　OPB画素４２およびダミー画素４３には、光の入射面側に遮光膜１９が形成されている。一方、開口画素４１は、光の入射面側が遮光されておらず開口されている。
　固体撮像素子４０は、露光動作に先立って、開口画素４１とOPB画素４２をリセットする。リセットの際には、下部電極５３とＦＤ５４の電位が、上部電極５２の電位よりも低くなるようにリセットする。一例として、開口画素４１とOPB画素４２とダミー画素４３の上部電極５２へ同じ正の電圧を与え、かつ、開口画素４１とOPB画素４２のリセットゲート５５をアクティブ状態にして、下部電極５３とＦＤ５４をリセット電圧（０Ｖ）にリセットする。固体撮像素子４０のダミー画素４３においては、有機光電変換膜５１に対応するリセットゲート５５が常時オンとされており、ＦＤ５４と下部電極５３は排出電圧に固定されている。排出電圧はリセット電圧（０Ｖ）と同じ電圧であってもよい。
　下部電極５３とＦＤ５４をリセットした後、リセットゲート５５を非アクティブ状態する（すなわち、閉じる）ことで、リセット動作を終わらせて、露光動作（すなわち、電荷蓄積動作）を開始させる。露光動作期間中、開口画素４１とOPB画素４２とダミー画素４３の上部電極にはリセット動作期間中と同様に同じ正の電圧を与える。
　露光動作期間中、リセットゲート５５は閉じられているため、開口画素４１においては、光が入射した結果発生した正孔は下部電極５３とＦＤ５４に蓄積される。これにより下部電極５３とＦＤ５４の電位は、リセット電圧よりも高くなる。
　なお、遮光膜１９によって入射光を遮られているOPB画素４２においては、下部電極５３の電位が露光動作期間中に発生した暗電流などのノイズの大きさを反映した電位となる。
　ダミー画素４３においては、有機光電変換膜５１に対応するリセットゲート５５が常時オンとされているため、露光動作期間中もＦＤ５４と下部電極５３は排出電圧（０Ｖ）に固定されている。
　ところで、露光期間中に過大な光が開口画素４１に入射した場合、開口画素４１で発生した正孔が当該画素の下部電極５３とＦＤ５４に蓄積されるだけでなく、隣接する画素の下部電極へ流入する現象、すなわち、ブルーミングが生じる可能性がある。
　ただし、固撮像装置４０では、アレイ状に配置された開口画素４１のうち最外周となる開口画素４１に過大な光が入射し、ブルーミングが発生しても、発生した過剰な正孔は、ダミー画素４３の下部電極５３に流入し、ＦＤ５４、およびリセットゲート５５を介して特定電圧供給線に排出されることになる。したがって、開口画素４１から流出した電荷がOPB画素４２にまで流入することを抑止できる。
　また、ダミー画素４３の下部電極５３と、OPB画素４２の下部電極５３との間はポテンシャルが大きいので、ダミー画素４３の下部電極５３からOPB画素４２の下部電極５３に正孔が流出することを抑止できる。
　図４は、固体撮像素子４０の変形例を示している。該変形例は、ダミー画素４３を開口画素４１とOPB画素４２との間に配置するだけでなく、OPB画素４２が配置されていない図中の右側や下側にも、開口画素４１の領域を取り囲むようにダミー画素４３を配置したものである。これにより、開口画素４１からの電荷がダミー画素４３よりも外側に流出することを抑止できる。
　なお、図４に示された変形例は、後述する各実施の形態に対しても適用することが可能である。
　＜第２の実施の形態＞
　次に、図５は、本開示の適用した固体撮像素子の第２の構成例（第２の実施の形態）の断面図を示している。
　この固体撮像素子６０は、画素アレイの中心領域に開口画素６１、辺境領域にOPB画素６２、開口画素６１とOPB画素６２の間にダミー画素６３が配置されている。
　固体撮像素子６０は、開口画素６１、OPB画素６２、およびダミー画素６３に共通する構成として、下層側から順に、Ｓｉ基板１４、配線層１７、および有機光電変換膜５１が積層された構造を有する。有機光電変換膜５１の上下には、有機光電変換膜５１に対して電圧を印可するための上部電極５２と下部電極５３が形成されている。Ｓｉ基板１４の内部には、下部電極５３に接続されたＦＤ５４が形成されている。
　開口画素６１およびOPB画素６２の配線層１７には、ＦＤ５４の電圧をリセット電圧（０Ｖ）にリセットするためのリセットゲート５５が形成されている。
　一方、ダミー画素６３の配線層１７には、下部電極５３およびＦＤ５４をVss配線に接続するための接続部６４が形成されている。
　OPB画素６２およびダミー画素６３には、光の入射面側に遮光膜１９が形成されている。一方、開口画素６１は、光の入射面側が遮光されておらず開口されている。
　固体撮像素子６０のダミー画素６３においては、ＦＤ５４と下部電極５３が一定電圧（Vss）に固定されている。一方、開口画素６１は、ブルーミングが生じた場合、その下部電極５３には正孔が蓄積されるので電位はVssよりも高くなる。よって、開口画素６１の下部電極５３に蓄積された正孔はダミー画素６３の下部電極５３に流入し、ＦＤ５４、および接続部６４を介してVss配線に排出される。したがって、開口画素６１から流出した電荷がOPB画素６２にまで流入することを抑止できる。
　また、ダミー画素６３の下部電極５３と、OPB画素６２の下部電極５３との間はポテンシャルが大きいので、ダミー画素６３の下部電極５３からOPB画素６２の下部電極５３に正孔が流出することを抑止できる。
　＜第３の実施の形態＞
　次に、図６は、本開示の適用した固体撮像素子の第３の構成例（第３の実施の形態）の断面図を示している。
　この固体撮像素子７０は、画素アレイの中心領域に開口画素７１、辺境領域にOPB画素７２が配置されている。ただし、開口画素７１に隣接するOPB画素７２については、特に、OPB画素７２’と称する。
　固体撮像素子７０は、開口画素７１、およびOPB画素７２に共通する構成として、下層側から順に、Ｓｉ基板１４、配線層１７、および有機光電変換膜５１が積層された構造を有する。有機光電変換膜５１の上下には、有機光電変換膜５１に対して電圧を印可するための上部電極５２と下部電極５３が形成されている。Ｓｉ基板１４の内部には、ＦＤ５４が形成されている。配線層１７には、ＦＤ５４の電圧をリセット電圧（０Ｖ）にリセットするためのリセットゲート５５が形成されている。
　開口画素７１と隣接するOPB画素７２’の配線層１７には、ドレイン部７３が追加されており、ドレイン部７３には、Vss配線に接続された下部電極７４が形成されている。
　OPB画素７２には、光の入射面側に遮光膜１９が形成されている。一方、開口画素７１の光の入射面側が遮光されておらず開口されている。
　固体撮像素子７０の開口画素７１と隣接するOPB画素７２’においては、下部電極７４が一定電圧（Vss）に固定されている。一方、開口画素７１は、ブルーミングが生じた場合、その下部電極５３には正孔が蓄積されるので電位はVssよりも高くなる。したがって、開口画素７１の下部電極５３に蓄積された正孔は、OPB画素７２’のドレイン部７３（の下部電極７４）を介してVss配線に排出されることになる。したがって、開口画素４１から流出した電荷がOPB画素７２にまで流入することを抑止できる。
　また、OPB画素７２’の下部電極７４と下部電極５３との間はポテンシャルが大きいので、OPB画素７２’の下部電極７４から下部電極５３に正孔が流出することを抑止できる。
　なお、同図の場合、開口画素７１とOPB画素７２の間に形成されているOPB画素７２’は、１画素のみであるが、開口画素７１とOPB画素７２の間に２画素以上のOPB画素７２’を形成してもよい。
　図７は、固体撮像素子７０の第１の変形例を示している。この第１の変形例は、全てのOPB画素領域の全ての画素をOPB画素７２’とし、各画素間にドレイン部７３（すなわち、Vss配線に接続された下部電極７４）を形成したものである。これにより、各OPB画素７２’に対する電荷の流入を抑止することができる。
　図８は、固体撮像素子７０の第２の変形例を示している。この第２の変形例は、全ての開口画素７１の各画素間にドレイン部７３（すなわち、Vss配線に接続された下部電極７４）を形成したものである。これにより、各開口画素７１からの電荷の流出を抑止することができる。
　＜第４実施の形態＞
　次に、図９は、本開示の適用した固体撮像素子の第４の構成例（第４の実施の形態）の断面図を示している。
　この固体撮像素子８０は、画素アレイの中心領域に開口画素８１、辺境領域にOPB画素８２、開口画素８１とOPB画素８２の間にダミー画素８３が配置されている。
　固体撮像素子８０は、図３に示された固体撮像素子５０に対して、Ｓｉ基板１４の内部に、有機光電変換膜５１とは異なる波長の光に応じて光電変換を行うＰＤ８４を追加したものである。ただし、ＰＤ８４に対応するＦＤや転送ゲート等の図示は省略している。その他の構成は固体撮像素子５０と同様である。
　固体撮像素子８０におけるダミー画素８３の有機光電変換膜５１に関しては、リセットゲート５５が常時オンとされており、有機光電変換膜５１に対応するＦＤ５４と下部電極５３が０Ｖに固定されている。また、ダミー画素８３のＰＤ８４に関しては、図１または図２に示されたように、ＰＤ８４の電位がVddに固定されているか、またはＰＤ８４がそれに対応するＦＤに接続されているか、あるいは、ＰＤ８４に対応する転送ゲートが常時オンとされている。
　よって、開口画素８１にブルーミングが生じた場合、開口画素８１の有機光電変換膜５１から流出した電荷は、ダミー画素８３の下部電極５３、ＦＤ５４、およびリセットゲート５５を介して特定電圧供給線に排出することができる。このとき、ダミー画素８３の下部電極５３と、OPB画素８２の下部電極５３との間はポテンシャルが大きいので、ダミー画素８３の下部電極５３からOPB画素８２の下部電極５３に正孔が流出することを抑止できる。
　また、開口画素８１のＰＤ８４から流出した電荷については、ダミー画素８３のＰＤ８４を介してVdd配線またはそれに対応するＦＤに排出することができる。
　したがって、開口画素８１から流出した電荷がOPB画素８２にまで流入することを抑止できる。
　＜第５実施の形態＞
　次に、図１０は、本開示の適用した固体撮像素子の第５の構成例（第５の実施の形態）の断面図を示している。
　この固体撮像素子９０は、画素アレイの中心領域に開口画素９１、辺境領域にOPB画素９２、開口画素９１とOPB画素９２の間にダミー画素９３が配置されている。
　固体撮像素子９０は、図９に示された固体撮像素子８０に対して、Ｓｉ基板１４の内部に、有機光電変換膜５１およびＰＤ８４とは異なる波長の光に応じて光電変換を行うＰＤ９４を追加したものである。ただし、ＰＤ９４に対応するＦＤや転送ゲート等の図示は省略している。その他の構成は固体撮像素子８０と同様である。
　固体撮像素子９０におけるダミー画素９３の有機光電変換膜５１に関しては、リセットゲート５５が常時オンとされており、有機光電変換膜５１に対応するＦＤ５４と下部電極５３が０Ｖに固定されている。また、ダミー画素９３のＰＤ８４および９４に関しては、図１または図２に示されたように、ＰＤ８４および９４の電位がVddに固定されているか、またはＰＤ８４および９４がそれに対応するＦＤに接続されているか、あるいは、ＰＤ８４および９４に対応する転送ゲートが常時オンとされている。
　よって、開口画素９１にブルーミングが生じた場合、開口画素９１の有機光電変換膜５１から流出した電荷は、ダミー画素９３の下部電極５３、ＦＤ５４、およびリセットゲート５５を介して特定電圧供給線に排出することができる。このとき、ダミー画素９３の下部電極５３と、OPB画素９２の下部電極５３との間はポテンシャルが大きいので、ダミー画素９３の下部電極５３からOPB画素９２の下部電極５３に正孔が流出することを抑止できる。
　また、開口画素９１のＰＤ８４および９４から流出した電荷については、ダミー画素９３のＰＤ８４および９４を介してVdd配線またはそれに対応するＦＤに排出することができる。
　したがって、開口画素９１から流出した電荷がOPB画素９２にまで流入することを抑止できる。
　＜第６実施の形態＞
　次に、図１１は、本開示の適用した固体撮像素子の第６の構成例（第６の実施の形態）の断面図を示している。上述した第１乃至第５の実施の形態は表面照射型であった。第６の実施の形態である固体撮像素子１００は図９に示された第４の実施の形態である固体撮像素子８０を裏面照射型に変更したものである。裏面照射型を採用することにより、配線の自由度と入射光の光量を確保することが可能となる。
　この固体撮像素子１００は、画素アレイの中心領域に開口画素１０１、辺境領域にOPB画素１０２、開口画素１０１とOPB画素１０２の間にダミー画素１０３が配置されている。
　固体撮像素子１００は、開口画素１０１、OPB画素１０２、およびダミー画素１０３に共通する構成として、下層側から順に、配線層１７、Ｓｉ基板１４、および有機光電変換膜５１が積層された構造を有する。有機光電変換膜５１の上下には、有機光電変換膜５１に対して電圧を印可するための上部電極５２と下部電極５３が形成されている。
　Ｓｉ基板１４の内部には、有機光電変換膜５１とは異なる波長の光に応じて光電変換を行うＰＤ８４が形成されている。また、Ｓｉ基板１４の内部には、有機光電変換膜５１に対応するＦＤ５４と、ＰＤ８４に対応するＦＤ１０５が形成されている。さらに、Ｓｉ基板１４の内部には、下部電極５３に接続された貫通電極１０４が形成されている。
　配線層１７には、ＦＤ５４をリセットするためのリセットゲート５５と、ＰＤ８４によって変換された電荷をＦＤ１０５に転送するための転送ゲート１０６が形成されている。
　OPB画素１０２およびダミー画素１０３には、光の入射面側に遮光膜１９が形成されている。一方、開口画素１０１は、光の入射面側が遮光されておらず開口されている。
　固体撮像素子１００のダミー画素１０３においては、リセットゲート５５が常時オンとされており、ＦＤ５４は０Ｖに固定されている。よって、貫通電極１０４を介してＦＤ５４に繋がる下部電極５３も０Ｖに固定されている。さらに、転送ゲート１０６も常時オンとされている。
　したがって、開口画素１０１にブルーミングが生じた場合、開口画素１０１の有機光電変換膜５１から流出した電荷は、ダミー画素１０３の下部電極５３に流入し、貫通電極１０４、ＦＤ５４、およびリセットゲート５５を介して特定電圧供給線に排出される。このとき、ダミー画素１０３の下部電極５３と、OPB画素１０２の下部電極５３との間はポテンシャルが大きいので、ダミー画素１０３の下部電極５３からOPB画素１０２の下部電極５３に正孔が流出することを抑止できる。
　また、開口画素１０１のＰＤ８４から流出した電荷は、ダミー画素１０３のＰＤ８４を介してＦＤ１０５に排出することができる。
　したがって、開口画素１０１から流出した電荷がOPB画素１０２にまで流入することを抑止できる。
　なお、Ｓｉ基板１４の内部には、さらに、有機光電変換膜５１およびＰＤ８４とは異なる波長の光に応じて光電変換を行うＰＤを追加してもよい。その場合、該ＰＤについてもＰＤ８４と同様に、開口画素１０１から流出した電荷を対応するＦＤに排出するようにすればよい。
　＜第７実施の形態＞
　次に、図１２は、本開示の適用した固体撮像素子の第７の構成例（第７の実施の形態）の断面図を示している。
　第７の実施の形態である固体撮像素子１２０は裏面照射型であり、画素アレイの中心領域に開口画素１２１、辺境領域にOPB画素１２２、開口画素１２１とOPB画素１２２の間にダミー画素１２３が配置されている。
　固体撮像素子１２０は、図１１に示された固体撮像素子１００に対して、ダミー画素１２３に、ＰＤ８４をVdd配線に直接繋ぐ接続部１２４が追加されたものである。
　固体撮像素子１２０のダミー画素１２３においては、リセットゲート５５が常時オンとされており、ＦＤ５４は０Ｖに固定されている。よって、貫通電極１０４を介してＦＤ５４に繋がる下部電極５３も０Ｖに固定されている。さらに、ＰＤ８４の電位はVddに固定されている。
　したがって、開口画素１２１にブルーミングが生じた場合、開口画素１２１の有機光電変換膜５１から流出した電荷は、ダミー画素１２３の下部電極５３に流入し、貫通電極１０４、ＦＤ５４、およびリセットゲート５５を介して特定電圧供給線に排出される。このとき、ダミー画素１２３の下部電極５３と、OPB画素１２２の下部電極５３との間はポテンシャルが大きいので、ダミー画素１２３の下部電極５３からOPB画素１２２の下部電極５３に正孔が流出することを抑止できる。
　また、開口画素１２１のＰＤ８４から流出した電荷は、ダミー画素１２３のＰＤ８４を介してVdd配線に排出することができる。
　したがって、開口画素１２１から流出した電荷がOPB画素４２にまで流入することを抑止できる。
　なお、Ｓｉ基板１４の内部には、さらに、有機光電変換膜５１およびＰＤ８４とは異なる波長の光に応じて光電変換を行うＰＤを追加してもよい。その場合、該ＰＤについてもＰＤ８４と同様に、開口画素１２１から流出した電荷を対応するＦＤに排出するようにすればよい。
　上述した本開示の第１乃至第７の実施の形態については適宜組み合わせることが可能である。
　＜固体撮像素子の使用例＞
　図１３は、本開示の第１乃至第７の実施の形態の固体撮像素子を使用する使用例を示す図である。
　上述した固体撮像素子は、例えば、以下のように、可視光や、赤外光、紫外光、X線等の光をセンシングする様々なケースに使用することができる。
　・デジタルカメラや、カメラ機能付きの携帯機器等の、鑑賞の用に供される画像を撮影する装置
　・自動停止等の安全運転や、運転者の状態の認識等のために、自動車の前方や後方、周囲、車内等を撮影する車載用センサ、走行車両や道路を監視する監視カメラ、車両間等の測距を行う測距センサ等の、交通の用に供される装置
　・ユーザのジェスチャを撮影して、そのジェスチャに従った機器操作を行うために、TVや、冷蔵庫、エアーコンディショナ等の家電に供される装置
　・内視鏡や、赤外光の受光による血管撮影を行う装置等の、医療やヘルスケアの用に供される装置
　・防犯用途の監視カメラや、人物認証用途のカメラ等の、セキュリティの用に供される装置
　・肌を撮影する肌測定器や、頭皮を撮影するマイクロスコープ等の、美容の用に供される装置
　・スポーツ用途等向けのアクションカメラやウェアラブルカメラ等の、スポーツの用に供される装置
　・畑や作物の状態を監視するためのカメラ等の、農業の用に供される装置
　なお、本開示の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。
　本開示は以下のような構成も取ることができる。
（１）
　入射光に対応して光電変換を行う光電変換を行う第１の光電変換部と、前記第１の光電変換部を挟むように形成された上部電極および下部電極とが基板の外部に形成されている固体撮像素子において、
　画素アレイ上に配置されており、通常の画素信号を生成する開口画素と、
　前記画素アレイ上の端部に配置されており、暗電流成分を表す画素信号を生成するOPB画素と、
　前記開口画素と前記OPB画素の間に配置されており、前記開口画素から流出した電荷を排出する電荷排出部と
　を備える固体撮像素子。
（２）
　前記電荷排出部は、前記開口画素と前記OPB画素の間に配置されたダミー画素であり、前記ダミー画素に対応する前記下部電極は、一定電圧に固定されている
　前記（１）に記載の固体撮像素子。
（３）
　前記ダミー画素に対応する前記下部電極は、電源電圧配線に接続されている
　前記（１）または（２）に記載の固体撮像素子。
（４）
　前記ダミー画素に対応する前記下部電極は、常時オンとされている制御用トランジスタを介して電源電圧配線に接続されている
　前記（１）から（３）のいずれかに記載の固体撮像素子。
（５）
　前記ダミー画素は、前記開口画素と前記OPB画素の間に少なくとも１画素配置されている
　前記（２）から（４）のいずれかに記載の固体撮像素子。
（６）
　前記ダミー画素は、前記開口画素が配置されている領域を取り囲んで配置されている
　前記（２）から（５）のいずれかに記載の固体撮像素子。
（７）
　前記電荷排出部は、一定電圧に固定されている前記下部電極から成る
　前記（１）に記載の固体撮像素子。
（８）
　一定電圧に固定されている前記下部電極から成る前記電荷排出部は、各開口画素の周囲に配置されている
　前記（７）に記載の固体撮像素子。
（９）
　前記基板の内側に形成された、第１の光電変換部とは光電変換を行う光の波長域が異なる第２の光電変換部をさらに備える
　前記（１）から（８）のいずれかに記載の固体撮像素子。
（１０）
　前記ダミー画素に対応する前記第２の光電変換部は、電源電圧配線に接続されている
　前記（９）に記載の固体撮像素子。
（１１）
　前記ダミー画素に対応する前記第２の光電変換部は、常時オンとされている制御用トランジスタを介してＦＤに接続されている
　前記（９）または（１０）に記載の固体撮像素子。
（１２）
　前記基板の内側に形成された、第１および第２の光電変換部とは光電変換を行う光の波長域が異なる第３の光電変換部をさらに備える
　前記（１）から（１１）のいずれかに記載の固体撮像素子。
（１３）
　前記ダミー画素に対応する前記第３の光電変換部は、電源電圧配線に接続されている
　前記（１２）に記載の固体撮像素子。
（１４）
　前記ダミー画素に対応する前記第３の光電変換部は、常時オンとされている制御用トランジスタを介してＦＤに接続されている
　前記（１２）または（１３）に記載の固体撮像素子。
（１５）
　前記電荷排出部および前記OPB画素を遮光する遮光部をさらに備える
　前記（１）から（１４）のいずれかに記載の固体撮像素子。
（１６）
　前記固体撮像素子は、裏面照射型である
　前記（１）から（１５）のいずれかに記載の固体撮像素子。
（１７）
　入射光に対応して光電変換を行う光電変換を行う第１の光電変換部と、前記第１の光電変換部を挟むように形成された上部電極および下部電極とが基板の外部に形成されている固体撮像素子を搭載する電子機器において、
　前記固体撮像素子は、
　　画素アレイ上に配置されており、通常の画素信号を生成する開口画素と、
　　前記画素アレイ上の端部に配置されており、暗電流成分を表す画素信号を生成するOPB画素と、
　　前記開口画素と前記OPB画素の間に配置されており、前記開口画素から流出した電荷を排出する電荷排出部とを備える
　電子機器。
　１４　Ｓｉ基板，　１７　配線層，　１９　遮光膜，　４０　固体撮像素子，　４１　開口画素，　４２　OPB画素，　４３　ダミー画素，　５１　有機光電変換膜，　５２　上部電極，　５３　下部電極，　５４　ＦＤ，　５５　リセットゲート，　６０　固体撮像素子，　６１　開口画素，　６２　OPB画素，　６３　ダミー画素，　６４　接続部，　７０　固体撮像素子，　７１　開口画素，　７２，７２’　OPB画素，　７３　ドレイン部，　７４　下部電極，　８０　固体撮像素子，　８１　開口画素，　８２　OPB画素，　８３　ダミー画素，　８４　ＰＤ，　９０　固体撮像素子，　９１　開口画素，　９２　OPB画素，　９３　ダミー画素，　９４　ＰＤ，　１００　固体撮像素子，　１０１　開口画素，　１０２　OPB画素，　１０３　ダミー画素，　１０５　ＦＤ，　１０６　転送ゲート，　１２０　固体撮像素子，　１２１　開口画素，　１２２　OPB画素，　１２３　ダミー画素，　１２４　接続部

Claims (17)

  1. 　入射光に対応して光電変換を行う光電変換を行う第１の光電変換部と、前記第１の光電変換部を挟むように形成された上部電極および下部電極とが基板の外部に形成されている固体撮像素子において、
    　画素アレイ上に配置されており、通常の画素信号を生成する開口画素と、
    　前記画素アレイ上の端部に配置されており、暗電流成分を表す画素信号を生成するOPB画素と、
    　前記開口画素と前記OPB画素の間に配置されており、前記開口画素から流出した電荷を排出する電荷排出部と
    　を備える固体撮像素子。
  2. 　前記電荷排出部は、前記開口画素と前記OPB画素の間に配置されたダミー画素であり、前記ダミー画素に対応する前記下部電極は、一定電圧に固定されている
    　請求項１に記載の固体撮像素子。
  3. 　前記ダミー画素に対応する前記下部電極は、電源電圧配線に接続されている
    　請求項２に記載の固体撮像素子。
  4. 　前記ダミー画素に対応する前記下部電極は、常時オンとされている制御用トランジスタを介して電源電圧配線に接続されている
    　請求項３に記載の固体撮像素子。
  5. 　前記ダミー画素は、前記開口画素と前記OPB画素の間に少なくとも１画素配置されている
    　請求項２に記載の固体撮像素子。
  6. 　前記ダミー画素は、前記開口画素が配置されている領域を取り囲んで配置されている
    　請求項２に記載の固体撮像素子。
  7. 　前記電荷排出部は、一定電圧に固定されている前記下部電極から成る
    　請求項１に記載の固体撮像素子。
  8. 　一定電圧に固定されている前記下部電極から成る前記電荷排出部は、各開口画素の周囲に配置されている
    　請求項７に記載の固体撮像素子。
  9. 　前記基板の内側に形成された、第１の光電変換部とは光電変換を行う光の波長域が異なる第２の光電変換部をさらに備える
    　請求項２に記載の固体撮像素子。
  10. 　前記ダミー画素に対応する前記第２の光電変換部は、電源電圧配線に接続されている
    　請求項９に記載の固体撮像素子。
  11. 　前記ダミー画素に対応する前記第２の光電変換部は、常時オンとされている制御用トランジスタを介してＦＤに接続されている
    　請求項９に記載の固体撮像素子。
  12. 　前記基板の内側に形成された、第１および第２の光電変換部とは光電変換を行う光の波長域が異なる第３の光電変換部をさらに備える
    　請求項２に記載の固体撮像素子。
  13. 　前記ダミー画素に対応する前記第３の光電変換部は、電源電圧配線に接続されている
    　請求項１２に記載の固体撮像素子。
  14. 　前記ダミー画素に対応する前記第３の光電変換部は、常時オンとされている制御用トランジスタを介してＦＤに接続されている
    　請求項１２に記載の固体撮像素子。
  15. 　前記電荷排出部および前記OPB画素を遮光する遮光部をさらに備える
    　請求項２に記載の固体撮像素子。
  16. 　前記固体撮像素子は、裏面照射型である
    　請求項２に記載の固体撮像素子。
  17. 　入射光に対応して光電変換を行う光電変換を行う第１の光電変換部と、前記第１の光電変換部を挟むように形成された上部電極および下部電極とが基板の外部に形成されている固体撮像素子を搭載する電子機器において、
    　前記固体撮像素子は、
    　　画素アレイ上に配置されており、通常の画素信号を生成する開口画素と、
    　　前記画素アレイ上の端部に配置されており、暗電流成分を表す画素信号を生成するOPB画素と、
    　　前記開口画素と前記OPB画素の間に配置されており、前記開口画素から流出した電荷を排出する電荷排出部とを備える
    　電子機器。
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