JP2009070912A - 固体撮像素子及び撮像装置 - Google Patents
固体撮像素子及び撮像装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2009070912A JP2009070912A JP2007235616A JP2007235616A JP2009070912A JP 2009070912 A JP2009070912 A JP 2009070912A JP 2007235616 A JP2007235616 A JP 2007235616A JP 2007235616 A JP2007235616 A JP 2007235616A JP 2009070912 A JP2009070912 A JP 2009070912A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- shielding film
- photoelectric conversion
- solid
- state imaging
- charge
- Prior art date
- Legal status (The legal status 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 status listed.)
- Withdrawn
Links
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 title claims abstract description 70
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 102
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 19
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 13
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims abstract description 11
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 abstract description 2
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 8
- 230000000875 corresponding effect Effects 0.000 description 7
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 4
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000003491 array Methods 0.000 description 2
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 230000002596 correlated effect Effects 0.000 description 1
- 230000006837 decompression Effects 0.000 description 1
- 230000000593 degrading effect Effects 0.000 description 1
- 230000002542 deteriorative effect Effects 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920005591 polysilicon Polymers 0.000 description 1
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 1
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 1
Images
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
- H01L27/148—Charge coupled imagers
- H01L27/14806—Structural or functional details thereof
- H01L27/14812—Special geometry or disposition of pixel-elements, address lines or gate-electrodes
- H01L27/14818—Optical shielding
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
- H04N25/60—Noise processing, e.g. detecting, correcting, reducing or removing noise
- H04N25/63—Noise processing, e.g. detecting, correcting, reducing or removing noise applied to dark current
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
- H04N25/60—Noise processing, e.g. detecting, correcting, reducing or removing noise
- H04N25/63—Noise processing, e.g. detecting, correcting, reducing or removing noise applied to dark current
- H04N25/633—Noise processing, e.g. detecting, correcting, reducing or removing noise applied to dark current by using optical black pixels
-
- 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
- H01L27/148—Charge coupled imagers
- H01L27/14831—Area CCD imagers
- H01L27/14837—Frame-interline transfer
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Multimedia (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
Abstract
【課題】光学特性を劣化させることなく、光学的黒レベルの基準信号を精度良く得ることが可能な固体撮像素子を提供する。
【解決手段】半導体基板上に配置された多数の光電変換素子51を含む固体撮像素子5であって、多数の光電変換素子51が、被写体からの光に応じた撮像信号を得るための光電変換素子である有効光電変換素子51と、光学的黒レベルの基準信号を得るための光電変換素子であるOB光電変換素子51とを含み、有効光電変換素子51が設けられた領域を有効画素領域57とし、OB光電変換素子51が設けられた領域をOB画素領域56とし、少なくとも有効画素領域57上方に設けられ、有効光電変換素子51上方に開口Kが形成された遮光膜63と、OB画素領域56上方に設けられ、遮光膜63とは電気的に分離された遮光膜60とを備える。
【選択図】図1
【解決手段】半導体基板上に配置された多数の光電変換素子51を含む固体撮像素子5であって、多数の光電変換素子51が、被写体からの光に応じた撮像信号を得るための光電変換素子である有効光電変換素子51と、光学的黒レベルの基準信号を得るための光電変換素子であるOB光電変換素子51とを含み、有効光電変換素子51が設けられた領域を有効画素領域57とし、OB光電変換素子51が設けられた領域をOB画素領域56とし、少なくとも有効画素領域57上方に設けられ、有効光電変換素子51上方に開口Kが形成された遮光膜63と、OB画素領域56上方に設けられ、遮光膜63とは電気的に分離された遮光膜60とを備える。
【選択図】図1
Description
本発明は、被写体からの光に応じた撮像信号を得るための光電変換部が配置された有効画素領域と、光学的黒レベルの基準信号を得るためのOB部が配置されたOB画素領域とを有する固体撮像素子に関する。
近年、CCD(Charge Coupled Device)型の固体撮像素子では、微細化により、光電変換素子の空乏化電圧が上昇したり、露光期間及び電荷転送期間中に光電変換素子表面からCCDへ流れ込むスミア電荷が増加したりといった問題が出てきている。そこで、このような問題を解決するために、光電変換素子からCCDへの電荷読み出し期間には、該遮光膜にプラスの電圧を印加して光電変換素子の空乏化電圧上昇を抑え、それ以外の期間には、光電変換素子の受光面以外を遮光している遮光膜にマイナスの電圧を印加してスミア電荷がCCDへ移動するのを防止するといったことが従来提案されている。(例えば特許文献1参照)。
又、光電変換素子の開口面上に透明電極膜を形成し、この透明電極膜に、電荷読み出し期間にはプラスの電圧を印加し、電荷読み出し期間以外の期間にはマイナスの電圧を印加するといったことも提案されている(例えば特許文献2、3参照)。
特許文献2,3に開示された構成では、光電変換素子の受光面が透明電極によって覆われているため、この透明電極によって若干の光が吸収されてしまい、撮像素子の光学特性が劣化するという問題点がある。又、一般に、固体撮像素子には、光学的黒レベルの基準信号を得るためのOB光電変換素子と、被写体からの光に応じた撮像信号を得るための有効光電変換素子とが存在し、これらOB光電変換素子と有効光電変換素子との上に設けられる遮光膜は、有効光電変換素子の上方にのみ開口が形成された構成となっている。つまり、有効光電変換素子とその近傍の遮光膜の構成と、OB光電変換素子とその近傍の遮光膜の構成とは異なるものとなっている。このため、特許文献1に開示されているように遮光膜に電圧を印加した場合、OB光電変換素子と有効光電変換素子とで、スミア抑制効果及び空乏化電圧上昇抑制効果に差が出てしまい、光学的黒レベルの基準信号を精度良く得られなくなってしまうという問題点がある。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、光学特性を劣化させることなく、光学的黒レベルの基準信号を精度良く得ることが可能な固体撮像素子を提供することを目的とする。
本発明の固体撮像素子は、半導体基板内に形成された多数の光電変換素子を含む固体撮像素子であって、前記多数の光電変換素子が、被写体からの光に応じた撮像信号を得るための光電変換素子である有効光電変換素子と、光学的黒レベルの基準信号を得るための光電変換素子であるOB光電変換素子とを含み、前記半導体基板の前記有効光電変換素子が設けられた領域を有効画素領域とし、前記半導体基板の前記OB光電変換素子が設けられた領域をOB画素領域とし、少なくとも前記有効画素領域上方に設けられ、前記有効光電変換素子の少なくとも一部上方に開口が形成された第一の遮光膜と、前記OB画素領域上方に設けられ、前記第一の遮光膜とは電気的に分離された第二の遮光膜とを備える。
本発明の固体撮像素子は、前記第一の遮光膜が、前記OB画素領域上方の前記第二の遮光膜も覆うように前記OB画素領域上方にも形成されている。
本発明の固体撮像素子は、前記第一の遮光膜と前記第二の遮光膜には、それぞれ異なる端子が接続されている。
本発明の固体撮像素子は、前記第二の遮光膜に接続された端子が接地されている。
本発明の撮像装置は、前記固体撮像素子と、前記固体撮像素子を駆動する駆動手段とを備え、前記固体撮像素子は、前記光電変換素子に蓄積された電荷を転送するための電荷転送路と、前記電荷を前記電荷転送路に読み出すための電荷読出し部とを有し、前記駆動手段は、第一の期間に前記第一の遮光膜に正電圧を印加し、前記第一の期間以外の期間に前記第一の遮光膜に負電圧を印加する駆動を行い、前記第一の期間が、前記電荷読出し部に読み出し電圧を印加して前記電荷を前記電荷転送路に読み出す電荷読み出し期間の少なくとも一部を含む期間である。
本発明の撮像装置は、前記固体撮像素子と、前記固体撮像素子を駆動する駆動手段とを備え、前記固体撮像素子は、前記光電変換素子に蓄積された電荷を転送するための電荷転送路と、前記電荷を前記電荷転送路に読み出すための電荷読出し部とを有し、前記駆動手段は、第一の期間に前記第一の遮光膜及び前記第二の遮光膜に正電圧を印加し、前記第一の期間以外の期間に前記第一の遮光膜及び前記第二の遮光膜に負電圧を印加する駆動を行い、前記第一の期間が、前記電荷読出し部に読み出し電圧を印加して前記電荷を前記電荷転送路に読み出す電荷読み出し期間の少なくとも一部を含む期間であり、前記第二の遮光膜に接続された前記端子に印加する前記負電圧の絶対値は、前記第一の遮光膜に接続された前記端子に印加する前記負電圧の絶対値よりも小さく、前記第二の遮光膜に接続された前記端子に印加する前記正電圧は、前記第一の遮光膜に接続された前記端子に印加する前記正電圧よりも小さい。
本発明によれば、光学特性を劣化させることなく、光学的黒レベルの基準信号を精度良く得ることが可能な固体撮像素子を提供することができる。
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
図1は、本発明の実施形態である固体撮像素子の概略構成を示す平面模式図である。
図1に示す固体撮像素子5は、半導体基板内の垂直方向とこれに直交する水平方向に正方格子状に配列された多数の光電変換素子51と、垂直方向に並ぶ複数の光電変換素子51からなる光電変換素子列に対応してその右側部に設けられ、該光電変換素子列の各光電変換素子51に蓄積された電荷を垂直方向に転送するための垂直電荷転送路52と、光電変換素子51に蓄積された電荷を該光電変換素子51に対応する垂直電荷転送路52に読み出すための電荷読出し部53と、垂直電荷転送路52を転送されてきた電荷を水平方向に転送するための水平電荷転送路54と、水平電荷転送路54を転送されてきた電荷を電圧信号に変換して出力する出力部55とを備える。
図1に示す固体撮像素子5は、半導体基板内の垂直方向とこれに直交する水平方向に正方格子状に配列された多数の光電変換素子51と、垂直方向に並ぶ複数の光電変換素子51からなる光電変換素子列に対応してその右側部に設けられ、該光電変換素子列の各光電変換素子51に蓄積された電荷を垂直方向に転送するための垂直電荷転送路52と、光電変換素子51に蓄積された電荷を該光電変換素子51に対応する垂直電荷転送路52に読み出すための電荷読出し部53と、垂直電荷転送路52を転送されてきた電荷を水平方向に転送するための水平電荷転送路54と、水平電荷転送路54を転送されてきた電荷を電圧信号に変換して出力する出力部55とを備える。
多数の光電変換素子51には、光学的黒レベルの基準信号を得るための光電変換素子であるOB光電変換素子51と、被写体からの光に応じた撮像信号を得るための光電変換素子である有効光電変換素子51とを含む。図1では、OB光電変換素子51に“OB”の文字を記してある。
図1に示すように、固体撮像素子5の半導体基板には、OB光電変換素子51が設けられた領域であるOB画素領域56と、半導体基板のうちの有効光電変換素子51が設けられた領域である有効画素領域57とが含まれている。尚、図1では、固体撮像素子5に含まれる光電変換素子列のうち、出力部55側から近い2つの光電変換素子列を構成する光電変換素子をOB光電変換素子51としているが、OB光電変換素子51の配置はこの例に限らない。
図2は、図1に示すA−A線断面模式図である。尚、図2では、遮光膜よりも上方の構成(カラーフィルタやマイクロレンズ等)の図示を省略してある。
図2に示すように、n型シリコン基板66上に形成されたpウェル層67内に光電変換素子51が形成されている。n型シリコン基板66とpウェル層67とにより、上記半導体基板が構成されている。光電変換素子51は、pウェル層67の表面から内側に形成されたp型不純物層51aと、p型不純物層51aの下に形成されたn型不純物層51bとから構成されている。p型不純物層51aは、光電変換素子51の表面電位を固定して暗電流を防ぐためのものである。光電変換素子51で発生した電荷はn型不純物層51bに蓄積される。
図2に示すように、n型シリコン基板66上に形成されたpウェル層67内に光電変換素子51が形成されている。n型シリコン基板66とpウェル層67とにより、上記半導体基板が構成されている。光電変換素子51は、pウェル層67の表面から内側に形成されたp型不純物層51aと、p型不純物層51aの下に形成されたn型不純物層51bとから構成されている。p型不純物層51aは、光電変換素子51の表面電位を固定して暗電流を防ぐためのものである。光電変換素子51で発生した電荷はn型不純物層51bに蓄積される。
pウェル層67内の光電変換素子51の右隣には、少し離間してn型不純物層からなる垂直電荷転送路52が形成されている。光電変換素子51と垂直電荷転送路52との間のpウェル層67には、光電変換素子51で発生してn型不純物層51bに蓄積された電荷を垂直電荷転送路52に読み出すための電荷読み出し部53が形成されている。垂直電荷転送路52と電荷読み出し部53の上方には、シリコン酸化膜やONO膜等からなるゲート絶縁膜50を介して、垂直電荷転送路52に電圧を供給して電荷転送動作を制御するための電荷転送電極と、電荷読み出し部53に読み出し電圧を供給して電荷読み出し動作を制御するための電荷読み出し電極とを兼ねたポリシリコン等からなる電極58が形成されている。ゲート絶縁膜50及び電極58上には絶縁膜59が形成されている。
OB画素領域56上の絶縁膜59上には、OB画素領域56に設けられたOB光電変換素子51、垂直電荷転送路52、電荷読み出し部53、及び該垂直電荷転送路52上方に設けられた電極58等に光が入射するのを防ぐための遮光膜60が形成されている。遮光膜60は、光を透過しない材料且つ導電性の材料(例えばタングステンやアルミニウム等)で構成されている。
遮光膜60上には絶縁膜61が形成され、絶縁膜61上には平坦化膜62が形成されている。
絶縁膜59と平坦化膜62の上には、有効光電変換素子51の少なくとも一部上方にのみ開口Kが設けられた遮光膜63が形成されている。この開口Kによって、有効光電変換素子51の受光面積が決定されている。
遮光膜60と遮光膜63とは電気的に分離されており、遮光膜60には端子65が接続され、遮光膜63には端子64が接続されている。このため、遮光膜60と遮光膜63とにはそれぞれ独立に電圧を印加することが可能となっている。
以上のような構成の固体撮像素子は、デジタルカメラやデジタルビデオカメラ等の撮像装置に搭載して用いることができる。以下に、固体撮像素子を搭載した撮像装置の一例であるデジタルカメラの構成について説明する。
図3は、図1に示す固体撮像素子を搭載したデジタルカメラの概略構成を示す図である。
図示するデジタルカメラの撮像系は、撮影レンズ1と、固体撮像素子5と、この両者の間に設けられた絞り2と、赤外線カットフィルタ3と、光学ローパスフィルタ4とを備える。
図3は、図1に示す固体撮像素子を搭載したデジタルカメラの概略構成を示す図である。
図示するデジタルカメラの撮像系は、撮影レンズ1と、固体撮像素子5と、この両者の間に設けられた絞り2と、赤外線カットフィルタ3と、光学ローパスフィルタ4とを備える。
デジタルカメラの電気制御系全体を統括制御するシステム制御部11は、フラッシュ発光部12及び受光部13を制御し、レンズ駆動部8を制御して撮影レンズ1の位置をフォーカス位置に調整したりズーム調整を行ったりし、絞り駆動部9を介し絞り2の開口量を制御して露光量調整を行う。
又、システム制御部11は、撮像素子駆動部10を介して固体撮像素子5を駆動し、撮影レンズ1を通して撮像した被写体画像を色信号として出力させる。システム制御部11には、操作部14を通してユーザからの指示信号が入力される。
撮像素子駆動部10は、端子64と端子65に接続されており、それぞれに所定の電圧を印加することができるようになっている。
撮像素子駆動部10は、露光期間中に光電変換素子51に蓄積された電荷を垂直電荷転送路52に読み出す電荷読み出し期間(電荷読出し部53上方の電極58に読み出し電圧を印加してから該読み出し電圧の印加を終了するまでの期間)には、端子64と端子65にそれぞれプラスの電圧を印加する。これにより、光電変換素子51の空乏化電圧の上昇を抑制することができる。
更に、撮像素子駆動部10は、上記電荷読み出し期間以外の期間には、端子64と端子65にそれぞれマイナスの電圧を印加する。これにより、p型不純物層51aから垂直電荷転送路52にスミア電荷が移動するのを抑制することができる。
有効光電変換素子51上方の遮光膜63の構造と、OB光電変換素子51上方の遮光膜60の構造は異なるため、端子64と端子65とに同じレベルのマイナス電圧又はプラス電圧を印加したのでは、有効光電変換素子51とOB光電変換素子51とから同一条件で信号を読み出すことができない。そこで、固体撮像素子5に全く光を入射させない状態で上述した撮影動作を行い、この撮影によって有効光電変換素子51から得られた信号とOB光電変換素子51から得られた信号とがほぼ同一となるような、電荷読み出し期間に端子64及び端子65にそれぞれ印加する電圧、電荷読み出し期間以外の期間に端子64及び端子65にそれぞれ印加する電圧を予め求めておく。そして、撮影時には、この求めておいた電圧を端子64、端子65に印加することで、有効光電変換素子51とOB光電変換素子51とから同一条件で信号を読み出すことが可能となる。この結果、光学的黒レベルの基準信号を精度良く得ることができる。
有効光電変換素子51とOB光電変換素子51とでは、遮光膜60と遮光膜63に同じ電圧を印加した場合、OB光電変換素子51の方がスミア抑制効果及び空乏化電圧上昇抑制効果が高い。このため、上記した予め求めてある電圧には、(電荷読み出し期間に端子64に印加する電圧)>(電荷読み出し期間に端子65に印加する電圧)の関係と、(電荷読み出し期間以外の期間に端子64に印加する電圧の絶対値)>(電荷読み出し期間以外の期間に端子65に印加する電圧の絶対値)の関係とが成り立っている。
デジタルカメラの電気制御系は、更に、固体撮像素子5の出力に接続された相関二重サンプリング処理等のアナログ信号処理を行うアナログ信号処理部6と、このアナログ信号処理部6から出力されたRGBの色信号をデジタル信号に変換するA/D変換回路7とを備え、これらはシステム制御部11によって制御される。
更に、このデジタルカメラの電気制御系は、メインメモリ16と、メインメモリ16に接続されたメモリ制御部15と、補間演算やガンマ補正演算,RGB/YC変換処理等を行って画像データを生成するデジタル信号処理部17と、デジタル信号処理部17で生成された画像データをJPEG形式に圧縮したり圧縮画像データを伸張したりする圧縮伸張処理部18と、測光データを積算しデジタル信号処理部17が行うホワイトバランス補正のゲインを求める積算部19と、着脱自在の記録媒体21が接続される外部メモリ制御部20と、カメラ背面等に搭載された液晶表示部23が接続される表示制御部22とを備え、これらは、制御バス24及びデータバス25によって相互に接続され、システム制御部11からの指令によって制御される。
次に、図3に示したデジタルカメラによる撮影動作について説明する。
操作部14が操作されて撮影指示がなされて露光期間が開始されると、撮像素子駆動部10が端子64と端子65にそれぞれマイナスの電圧を印加する。露光期間が終了すると、撮像素子駆動部10は、電極58に読み出し電圧を印加すると共に、端子64と端子65にそれぞれプラスの電圧を印加する。このプラスの電圧印加は、読み出し電圧の印加が終了するまで行われる。読み出し電圧の印加が終了した後は、撮像素子駆動部10が再び端子64と端子65にそれぞれマイナスの電圧を印加する。そして、撮像素子駆動部10は、垂直電荷転送路52、水平電荷転送路53、及び出力部55を駆動して、読み出された電荷に応じた信号を固体撮像素子5から出力させて撮影動作を終了する。
操作部14が操作されて撮影指示がなされて露光期間が開始されると、撮像素子駆動部10が端子64と端子65にそれぞれマイナスの電圧を印加する。露光期間が終了すると、撮像素子駆動部10は、電極58に読み出し電圧を印加すると共に、端子64と端子65にそれぞれプラスの電圧を印加する。このプラスの電圧印加は、読み出し電圧の印加が終了するまで行われる。読み出し電圧の印加が終了した後は、撮像素子駆動部10が再び端子64と端子65にそれぞれマイナスの電圧を印加する。そして、撮像素子駆動部10は、垂直電荷転送路52、水平電荷転送路53、及び出力部55を駆動して、読み出された電荷に応じた信号を固体撮像素子5から出力させて撮影動作を終了する。
以上のように、本実施形態の固体撮像素子5によれば、有効光電変換素子51上方に設けられる遮光膜63と、OB光電変換素子51上方に設けられる遮光膜60とを電気的に分離した別々の構成とし、それぞれに独立に電圧を印加できるようにしているため、有効光電変換素子51とOB光電変換素子51とから同一条件で信号を読み出すことが可能となり、光学的黒レベルの基準信号を精度良く得ることができる。
又、本実施形態の固体撮像素子5は、特許文献2,3に開示された素子のように、有効光電変換素子51の受光面上方に透明電極が存在していないため、透明電極を設けたことによる光学特性の劣化がない。
又、本実施形態の固体撮像素子5によれば、遮光膜63がOB画素領域56上方の遮光膜60を覆って形成されているため、OB画素領域56を遮光膜60と遮光膜63とによって二重に遮光することができる。この結果、OB画素領域56に光が入りにくくなり、光学的黒レベルの基準信号のスミア電荷による影響を極力排除することができる。
尚、以上の説明では、遮光膜60に端子65を接続し、ここからマイナスの電圧とプラスの電圧を印加できるものとしたが、端子65は接地されていても良いし、端子65を省略して遮光膜60をどこにも接続しない状態としても良い。この場合は、固体撮像素子5に全く光を入射させない状態で撮影を行い、この撮影によって有効光電変換素子51から得られた信号とOB光電変換素子51から得られた信号とがほぼ同一となるように、電荷読み出し期間に端子64に印加する電圧及び電荷読み出し期間以外の期間に端子64に印加する電圧を予め求めておけば良い。又、端子65を省略して遮光膜60をどこにも接続しない状態とした場合には、遮光膜60は導電性材料である必要はない。
又、以上の説明では、遮光膜63をOB画素領域56上方にまで設けるものとしているが、遮光膜63は、有効画素領域57上方に少なくとも設けてあれば良い。
又、以上の説明では、読み出し電圧の印加開始から印加終了までの電荷読み出し期間に、遮光膜60及び遮光膜63にプラスの電圧を印加し、それ以外の期間には遮光膜60及び遮光膜63にマイナスの電圧を印加するものとしたが、遮光膜60及び遮光膜63にプラスの電圧を印加する期間は、電荷読み出し期間の少なくとも一部を含む期間であれば、空乏化電圧の上昇を抑えることが可能である。
又、端子65を接地したり、端子65を省略して遮光膜60をどこにも接続しない状態としたりした場合、電荷読み出し期間に、遮光膜63にプラスの電圧を印加し、それ以外の期間には遮光膜63にマイナスの電圧を印加するものとしたが、この場合において、遮光膜63にプラスの電圧を印加する期間は、電荷読み出し期間の少なくとも一部を含む期間であれば、空乏化電圧の上昇を抑えることが可能である。
5 固体撮像素子
51 光電変換素子
52 垂直電荷転送路
53 電荷読み出し部
54 水平電荷転送路
55 出力部
56 OB画素領域
57 有効画素領域
58 電極
60,63 遮光膜
64,65 端子
51 光電変換素子
52 垂直電荷転送路
53 電荷読み出し部
54 水平電荷転送路
55 出力部
56 OB画素領域
57 有効画素領域
58 電極
60,63 遮光膜
64,65 端子
Claims (6)
- 半導体基板内に形成された多数の光電変換素子を含む固体撮像素子であって、
前記多数の光電変換素子が、被写体からの光に応じた撮像信号を得るための光電変換素子である有効光電変換素子と、光学的黒レベルの基準信号を得るための光電変換素子であるOB光電変換素子とを含み、
前記半導体基板の前記有効光電変換素子が設けられた領域を有効画素領域とし、前記半導体基板の前記OB光電変換素子が設けられた領域をOB画素領域とし、
少なくとも前記有効画素領域上方に設けられ、前記有効光電変換素子の少なくとも一部上方に開口が形成された第一の遮光膜と、
前記OB画素領域上方に設けられ、前記第一の遮光膜とは電気的に分離された第二の遮光膜とを備える固体撮像素子。 - 請求項1記載の固体撮像素子であって、
前記第一の遮光膜が、前記OB画素領域上方の前記第二の遮光膜も覆うように前記OB画素領域上方にも形成されている固体撮像素子。 - 請求項1又は2記載の固体撮像素子であって、
前記第一の遮光膜と前記第二の遮光膜には、それぞれ異なる端子が接続されている固体撮像素子。 - 請求項3記載の固体撮像素子であって、
前記第二の遮光膜に接続された端子が接地されている固体撮像素子。 - 請求項1、2、又は4記載の固体撮像素子と、
前記固体撮像素子を駆動する駆動手段とを備え、
前記固体撮像素子は、前記光電変換素子に蓄積された電荷を転送するための電荷転送路と、前記電荷を前記電荷転送路に読み出すための電荷読出し部とを有し、
前記駆動手段は、第一の期間に前記第一の遮光膜に正電圧を印加し、前記第一の期間以外の期間に前記第一の遮光膜に負電圧を印加する駆動を行い、
前記第一の期間が、前記電荷読出し部に読み出し電圧を印加して前記電荷を前記電荷転送路に読み出す電荷読み出し期間の少なくとも一部を含む期間である撮像装置。 - 請求項3記載の固体撮像素子と、
前記固体撮像素子を駆動する駆動手段とを備え、
前記固体撮像素子は、前記光電変換素子に蓄積された電荷を転送するための電荷転送路と、前記電荷を前記電荷転送路に読み出すための電荷読出し部とを有し、
前記駆動手段は、第一の期間に前記第一の遮光膜及び前記第二の遮光膜に正電圧を印加し、前記第一の期間以外の期間に前記第一の遮光膜及び前記第二の遮光膜に負電圧を印加する駆動を行い、
前記第一の期間が、前記電荷読出し部に読み出し電圧を印加して前記電荷を前記電荷転送路に読み出す電荷読み出し期間の少なくとも一部を含む期間であり、
前記第二の遮光膜に接続された前記端子に印加する前記負電圧の絶対値は、前記第一の遮光膜に接続された前記端子に印加する前記負電圧の絶対値よりも小さく、前記第二の遮光膜に接続された前記端子に印加する前記正電圧は、前記第一の遮光膜に接続された前記端子に印加する前記正電圧よりも小さい撮像装置。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007235616A JP2009070912A (ja) | 2007-09-11 | 2007-09-11 | 固体撮像素子及び撮像装置 |
US12/230,584 US7772616B2 (en) | 2007-09-11 | 2008-09-02 | Solid-state imaging device and imaging apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007235616A JP2009070912A (ja) | 2007-09-11 | 2007-09-11 | 固体撮像素子及び撮像装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2009070912A true JP2009070912A (ja) | 2009-04-02 |
Family
ID=40430887
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2007235616A Withdrawn JP2009070912A (ja) | 2007-09-11 | 2007-09-11 | 固体撮像素子及び撮像装置 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US7772616B2 (ja) |
JP (1) | JP2009070912A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7994461B2 (en) | 2008-07-01 | 2011-08-09 | Fujifilm Corporation | Solid-state imaging device and imaging apparatus |
US8901696B2 (en) | 2010-08-30 | 2014-12-02 | Sony Corporation | Solid-state imaging device and electronic apparatus |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012191005A (ja) * | 2011-03-10 | 2012-10-04 | Sony Corp | 固体撮像素子、固体撮像素子の製造方法および撮像装置 |
KR102367384B1 (ko) | 2015-01-13 | 2022-02-25 | 삼성전자주식회사 | 이미지 센서 및 그 형성 방법 |
GB2558714B (en) | 2016-10-28 | 2020-04-08 | Canon Kk | Photoelectric conversion apparatus and image pickup system |
JP7086558B2 (ja) * | 2016-10-28 | 2022-06-20 | キヤノン株式会社 | 光電変換装置および撮像システム |
Family Cites Families (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3467013B2 (ja) * | 1999-12-06 | 2003-11-17 | キヤノン株式会社 | 固体撮像装置 |
JP3695748B2 (ja) | 2001-05-16 | 2005-09-14 | 松下電器産業株式会社 | 固体撮像装置並びにその製造方法および駆動方法 |
US6809359B2 (en) * | 2001-05-16 | 2004-10-26 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Solid-state imaging device, method for manufacturing the same, and method for driving the same |
JP4247235B2 (ja) | 2001-05-16 | 2009-04-02 | パナソニック株式会社 | 固体撮像装置およびその駆動方法 |
JP2005109021A (ja) | 2003-09-29 | 2005-04-21 | Sony Corp | 固体撮像素子 |
JP4652773B2 (ja) * | 2004-11-05 | 2011-03-16 | パナソニック株式会社 | 増幅型固体撮像装置 |
JP4806197B2 (ja) * | 2005-01-17 | 2011-11-02 | パナソニック株式会社 | 固体撮像装置 |
-
2007
- 2007-09-11 JP JP2007235616A patent/JP2009070912A/ja not_active Withdrawn
-
2008
- 2008-09-02 US US12/230,584 patent/US7772616B2/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7994461B2 (en) | 2008-07-01 | 2011-08-09 | Fujifilm Corporation | Solid-state imaging device and imaging apparatus |
US8901696B2 (en) | 2010-08-30 | 2014-12-02 | Sony Corporation | Solid-state imaging device and electronic apparatus |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US7772616B2 (en) | 2010-08-10 |
US20090065815A1 (en) | 2009-03-12 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10015426B2 (en) | Solid-state imaging element and driving method therefor, and electronic apparatus | |
US7994461B2 (en) | Solid-state imaging device and imaging apparatus | |
US8054356B2 (en) | Image pickup apparatus having a charge storage section and charge sweeping section | |
US20110109776A1 (en) | Imaging device and imaging apparatus | |
JP5255790B2 (ja) | 撮像装置 | |
JP4774311B2 (ja) | 固体撮像素子及びその駆動方法並びに撮像装置 | |
JP4579043B2 (ja) | 固体撮像素子及び撮像装置 | |
JP2009049525A (ja) | 撮像装置及び信号処理方法 | |
US7772616B2 (en) | Solid-state imaging device and imaging apparatus | |
JP4512504B2 (ja) | マイクロレンズ搭載型単板式カラー固体撮像素子及び画像入力装置 | |
JP2009272747A (ja) | 固体撮像素子及び撮像装置 | |
US9111826B2 (en) | Image pickup device, image pickup module, and camera | |
US20080316345A1 (en) | Imaging element and imaging device | |
JP2006094263A (ja) | 撮像装置 | |
JP4774348B2 (ja) | デジタルカメラ及び固体撮像素子 | |
JP2009070913A (ja) | 固体撮像素子及び撮像装置 | |
JP2005223133A (ja) | 固体撮像装置およびそれを用いた撮像システム | |
JP2009049524A (ja) | 撮像装置及び信号処理方法 | |
JP2009177601A (ja) | 撮像装置 | |
JP2009303020A (ja) | 撮像装置及び欠陥画素補正方法 | |
JP2011211121A (ja) | 固体撮像素子、撮像装置、固体撮像素子の駆動方法、及び固体撮像素子の製造方法 | |
JP2023067988A (ja) | 撮像素子 | |
JP2011066685A (ja) | 固体撮像素子及びその駆動方法並びに撮像装置 | |
JP2007036352A (ja) | 撮像装置、並びに信号処理方法およびプログラム | |
JP2009135208A (ja) | 固体撮像素子および撮像装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20100212 |
|
A761 | Written withdrawal of application |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761 Effective date: 20110606 |