JP2008500725A - キャリア収集要素を持つ垂直カラーフィルターセンサー群 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】半導体基板上に、少なくとも2つの垂直積層感光性センサーとセンサー群アレイを有する垂直カラーフィルターセンサー群を形成する。センサー群の少なくとも1つのセンサーのキャリア収集要素は、センサー群の各々の最小サイズのキャリア収集要素よりも、最上部センサーの最上部面によって定義される法線軸に対して垂直な面に投影された、実質的に大きな面積を持つ。センサー群アレイは、少なくとも1つのキャリア収集要素を共有する少なくとも2つのセンサー群を含む。またセンサー群は、フィルターを通して伝播したか又はフィルターから反射した放射線がセンサー群の少なくとも1つのセンサーへ伝播するように、センサーに対して配置された少なくとも1つのフィルターを含む。
【選択図】なし
Description
実施形態のある段階において、本発明は、基板(好適には半導体基板)上に形成され、少なくとも2つの垂直に積層した感光性センサーを含む垂直カラーフィルター(VCF)センサー群である。本発明のVCFセンサー群の幾つかの好適な実施形態において、センサー群の1つのセンサーのキャリア収集要素は、センサー群の各々の最小サイズのキャリア収集要素より、実質的に大きな「サイズ」(センサー群の最上部センサーの最上部面によって定義される-(法線)軸に対して垂直な面において投影された領域)を持つ。ここで「最小サイズ」のキャリア収集要素はセンサー群の各々のキャリア収集領域を示す。このような面上の、各々のキャリア収集領域の投影は、各々の他のセンサー群のキャリア収集要素のこのような面上の投影された領域(面積)以下の領域を持つ。この段階の好適な実施形態において、センサー群の1つのキャリア収集要素は少なくとも2倍のセンサー群の最小収集領域であるサイズを持つ。ここで「最小収集領域」はセンサー群の最小サイズのキャリア収集要素のサイズを示す。実施形態の別の段階において、本発明はVCFセンサー群のアレイであり、各々のセンサー群の各々のセンサーはキャリア収集要素を持ち、キャリア収集要素を「共有する」各々のセンサー群の垂直軸はこのようなキャリア収集要素を交差するという意味において、少なくとも2つのセンサー群は少なくとも1つのキャリア収集要素を「共有する」。読出し回路がこの段階においてアレイのセンサー群に連結する時、共有されたキャリア収集要素からの光励起信号読出しは、キャリア収集要素を共有する各々のセンサー群の出力信号を発生するために使うことができる。この段階のアレイの好適な実施形態において、各々のセンサー群は青色光センサー、緑色光センサー、および赤色光センサーを含み、各々の群の赤および青色光センサーのキャリア収集要素は、センサー群の緑色光センサーのキャリア収集要素が持つよりも大きなサイズを持つ。またセンサー群の赤および青色光センサーのキャリア収集要素は(または赤および青色光センサーの両方のキャリア収集要素は)、少なくとも1つの他のセンサー群と共有される。好適には、各々の群の緑色光センサーのキャリア収集要素は、他のどんなセンサー群アレイとも共有されない。
各々のn型層を、バイアスおよび読み出し回路へ直接連結する(たとえば、その上に形成される金属によって)ことが可能である。同様に、図8の実施形態のバリエーションにおいて、n型層46および62は層47の下に直接に存在し(また、p型半導体材料45によって層47から分離されない)、さらに、n型層41および61は層42の下に直接に存在する(また、p型半導体材料40によって層42から分離されない)。
Claims (19)
- 半導体基板上に形成されたセンサー群であって、前記センサー群は標準軸を有する最上部面を持つ少なくとも2つの垂直積層センサーを含み、センサーの各々は、異なるスペクトル応答を持ち、フォトダイオードとして機能するためにバイアスされるように作られ、フォトダイオードとして機能するためにバイアスされる時光励起キャリアを収集するように作られたキャリア収集要素を持ち、少なくとも1つの前記キャリア収集要素は最小サイズのキャリア収集要素であり、少なくとも1つのセンサーのキャリア収集要素は標準軸に垂直な面上に投影した領域を有し、その領域は各々の前記最小サイズのキャリア収集要素の、前記面上に投影した領域より実質的に大きいことを特徴とするセンサー群。
- センサーは、
最上部に青色感光性センサー、
底部に赤色感光性センサー、および
青色感光性センサーと赤色感光性センサーとの間に緑色感光性センサー、
を含むことを特徴とする、請求項1記載のセンサー群。 - センサー群は1つの最小サイズのキャリア収集要素を含み、緑色感光性センサーのキャリア収集要素は最小サイズのキャリア収集要素であることを特徴とする、請求項2記載のセンサー群。
- 少なくとも1つの赤色感光性センサーおよび青色感光性センサーのキャリア収集要素は、標準軸に垂直な面上に投影されたある領域を有し、前記面に投影された、最小サイズのキャリア収集要素の少なくとも2倍の領域である、請求項3記載のセンサー群。
- 最上部面からすべてのセンサーを通って拡張する各々の軸に沿って伝播する放射線がセンサー群に入射し、前記放射線は標準軸に関して30度以下の入射角を有して最上部センサーに入射することを特徴とする、請求項1記載のセンサー群。
- 少なくとも2つの垂直積層センサーを含む第1のセンサー群および少なくとも2つの垂直積層センサーを含む第2のセンサー群を含む、半導体基板上に形成されたセンサー群のアレイであって、
第1のセンサー群のセンサーは標準軸を有する最上部面を持つ最上部センサーを含み、第1のセンサー群のセンサーの各々は、異なるスペクトル成分を持ち、フォトダイオードとして機能するためにバイアスされるように作られ、前記センサーがフォトダイオードとして機能するためにバイアスされる時光励起キャリアを収集するために作られたキャリア収集要素を持つことを特徴とし、
各々の第2のセンサー群のセンサーの各々は、異なるスペクトル成分を持ち、フォトダイオードとして機能するためにバイアスされるように作られ、前記センサーがフォトダイオードとして機能するためにバイアスされる時光励起キャリアを収集するために作られたキャリア収集要素を持つことを特徴とし
第1のセンサー群の少なくとも1つのセンサーのキャリア収集要素は、標準軸に垂直な面上に投影されたある領域を有する相対的に大きな要素であり、第1のセンサー群の別の1つのセンサーのキャリア収集要素の前記面に投影された領域より大きく、相対的に大きなキャリア収集要素は第1のセンサー群および第2のセンサー群の両方に含まれかつその両方によって共有されていることを特徴とするセンサー群アレイ。 - 第1のセンサー群および第2のセンサー群の各々は、
最上部に青色感光性センサー、
底部に赤色感光性センサー、および
青色感光性センサーと赤色感光性センサーとの間に緑色感光性センサー、
を含むことを特徴とする、請求項6記載のセンサー群。 - 相対的に大きなキャリア収集要素は、第1のセンサー群および第2のセンサー群によって共有された赤色感光性センサーのキャリア収集要素であることを特徴とする、請求項7記載のセンサー群アレイ。
- 相対的に大きなキャリア収集要素は、第1のセンサー群および第2のセンサー群によって共有された青色感光性センサーのキャリア収集要素であることを特徴とする、請求項7記載のセンサー群アレイ。
- 第1のセンサー群のセンサーの各々は、前記各々のセンサーがフォトダイオードとして機能するためにバイアスされる時入射放射線に応答して第1の極性の光励起キャリアを収集するために作られ、第2のセンサー群のセンサーの各々は、前記各々のセンサーがフォトダイオードとして機能するためにバイアスされる時入射放射線に応答して第1の極性の光励起キャリアを収集するために作られ、
さらに前記センサー群アレイは、第1のセンサー群および第2のセンサー群のセンサーに連結し、第1のセンサー群によって収集された光励起キャリアを少なくとも1つの電気信号へ変換し、かつ第2のセンサー群によって収集された光励起キャリアを少なくとも1つの他の電気信号へ変換するために作られた、回路を含むことを特徴とする、請求項6記載のセンサー群アレイ。 - 第1のセンサー群のセンサーの各々は、前記各々のセンサーのキャリア収集層で垂直に積層された少なくとも1つの基準層を含み、前記基準層は第1の極性と反対の極性の光励起キャリアを収集し伝導するために作られることを特徴とする、請求項10記載のセンサー群アレイ。
- 少なくとも1つのフィルターをさらに含むセンサー群アレイであって、フィルターを通して伝播したか又はフィルターから反射した放射線は、第1のセンサー群の少なくとも1つのセンサーへ伝播するように、第1のセンサー群のセンサーに対して配置されたフィルターが、第1のセンサー群の少なくとも1つのセンサーへ伝播することを特徴とする、請求項6記載のセンサー群アレイ。
- 少なくとも2つの垂直積層センサーおよび回路を含む、半導体基板上に形成されたセンサー群であって、
各々の垂直積層センサーは、異なるスペクトル成分を持ち、入射放射線に応答して第1の極性の光励起キャリアを収集するために、フォトダイオードとして機能するためにバイアスされるように作られ、センサーは標準軸を有する最上部面を持つ最上部センサーを含むことを特徴とし、
回路は、センサーに連結し、光励起キャリアを少なくとも1つの電気信号へ変換するために作られていることを特徴とし、
各々のセンサーは、センサーがフォトダイオードとして機能するためにバイアスされる時第1の極性の光励起キャリアを収集するために作られたキャリア収集要素を持ち、少なくとも1つの前記キャリア収集要素は最小サイズのキャリア収集要素であり、さらに少なくとも1つのセンサーのキャリア収集要素は、標準軸に垂直な面上に投影されたある領域を有し、各々の前記最小サイズのキャリア収集要素の前記面に投影された領域より実質的に大きいことを特徴とするセンサー群。 - 各々のセンサーはキャリア収集層で垂直に積層した少なくとも1つの基準層を含み、基準層は第1の極性と反対の極性の光励起キャリアを収集し伝導するために作られていることを特徴とする、請求項13記載のセンサー群。
- フィルターを通して伝播したか又はフィルターから反射した放射線は少なくとも1つのセンサーへ伝播するように、センサーに対して配置された少なくとも1つのフィルターをさらに含むことを特徴とする、請求項13記載のセンサー群。
- フィルターは、フィルターを通して伝播したフィルターされた放射線は少なくとも1つのセンサー上に入射するように、センサーに対する配置および構造を有していることを特徴とする、請求項15記載のセンサー群。
- フィルターは、上記フィルターから反射したフィルターされた放射線は少なくとも1つのセンサー上に入射するように、センサーに対する配置および構造を有していることを特徴とする、請求項15記載のセンサー群。
- フィルターは、半導体集積回路製造プロセスによってセンサーで集積化された少なくとも1つの層を含むことを特徴とする、請求項15記載のセンサー群。
- 最上部面からすべてのセンサーを通って伸びる各々の軸に沿って伝播する放射線がセンサー群において入射する時、放射線が標準軸に関して30度以下の入射角で最上部センサーにおいて入射するように、センサーが作られていることを特徴とする、請求項13記載のセンサー群。
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