JP2011187725A - 固体撮像装置 - Google Patents

固体撮像装置 Download PDF

Info

Publication number
JP2011187725A
JP2011187725A JP2010052078A JP2010052078A JP2011187725A JP 2011187725 A JP2011187725 A JP 2011187725A JP 2010052078 A JP2010052078 A JP 2010052078A JP 2010052078 A JP2010052078 A JP 2010052078A JP 2011187725 A JP2011187725 A JP 2011187725A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
photoelectric conversion
conversion film
transparent
detection photoelectric
electrode
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.)
Granted
Application number
JP2010052078A
Other languages
English (en)
Other versions
JP5117523B2 (ja
Inventor
Satoshi Inaba
聡 稲葉
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba 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 Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP2010052078A priority Critical patent/JP5117523B2/ja
Priority to US13/038,691 priority patent/US8481908B2/en
Publication of JP2011187725A publication Critical patent/JP2011187725A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP5117523B2 publication Critical patent/JP5117523B2/ja
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

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
    • H01L27/14643—Photodiode arrays; MOS imagers
    • H01L27/14645—Colour imagers
    • H01L27/14647—Multicolour imagers having a stacked pixel-element structure, e.g. npn, npnpn or MQW elements
    • 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
    • H01L27/14609—Pixel-elements with integrated switching, control, storage or amplification elements
    • H01L27/1461—Pixel-elements with integrated switching, control, storage or amplification elements characterised by the photosensitive area

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (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)

Abstract

【課題】入射光の損失を低減させるとともに、人間の目の緑色に対する感受率に適応させつつ、検出波長帯が互いに異なる光電変換膜を半導体基板上に積層させる。
【解決手段】透明駆動電極２１上に赤色検出用光電変換膜２２を形成し、赤色検出用光電変換膜２２上に透明基準電極２３を介して緑色検出用光電変換膜２４を積層し、緑色検出用光電変換膜２４上に透明駆動電極２５を画素ごとに分離して配置し、赤色検出用光電変換膜２２と半導体基板１１との間に青色に感度を有する青色検出用光電変換膜を設ける。
【選択図】 図１

Description

本発明は固体撮像装置に関する。
固体撮像装置の解像度を犠牲にすることなく感度を向上させる方法として、検出波長帯が互いに異なる光電変換膜を半導体基板上に積層する方法がある（非特許文献１）。ここで、光電変換膜を半導体基板上に積層する場合、光電変換膜を支持できるようにするために、透明電極にて挟まれた光電変換膜ごとにガラス基板が設けられる。
また、例えば、特許文献１には、半導体基板上に複数の光電変換膜を積層し、第１の光電変換膜に設ける共通電極膜と第２の光電変換膜に設ける共通電極膜とを共用し、該共用電極膜下に第１の光電変換膜を積層し、該共通電極膜上に第２の光電変換膜を積層する方法が開示されている。
しかしながら、非特許文献１に開示された方法では、ガラス基板の屈折率が１．５程度であるのに対して、光電変換膜の屈折率が１．７程度、透明電極の屈折率が１．８程度である。このため、透明電極とガラス基板との間の屈折率差に起因して入射光の損失が発生し、固体撮像装置の感度の低下を招くという問題があった。
また、特許文献１に開示された方法では、青色検出用光電変換膜上に緑色検出用光電変換膜が配置されている。このため、青色検出用光電変換膜にて緑色光の透過が妨げられ、人間の目の緑色に対する感受率に適応させることが困難になるという問題があった。
また、特許文献１に開示された方法では、青色検出用光電変換膜と緑色検出用光電変換膜とが絶縁膜を介して電気的に分離されている。このため、青色検出用光電変換膜の駆動電圧と緑色検出用光電変換膜の駆動電圧とが互いに異なる場合には、これらの光電変換膜間で駆動電圧が干渉するという問題があった。
また、特許文献１に開示された方法では、赤色検出用光電変換膜上に緑色検出用光電変換膜が配置されているため、緑色検出用光電変換膜に駆動電圧を印加させるプラグ電極にて赤色検出用光電変換膜を貫通させる必要があり、画素として有効に機能する面積が減少するという問題があった。
Ｈ．Ｓｅｏ，Ｓ．Ａｉｈａｒａ，Ｔ．Ｗａｔａｂｅ，Ｈ．Ｏｈｔａｋｅ，Ｍ．Ｋｕｂｏｔａ ａｎｄ Ｎ．Ｅｇａｍｉ：‘Ｃｏｌｏｒ Ｓｅｎｓｏｒｓ ｗｉｔｈ Ｔｈｒｅｅ Ｖｅｒｔｉｃａｌｌｙ Ｓｔａｃｋｅｄ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｐｈｏｔｏｄｅｔｅｃｔｏｒｓ，’Ｊａｐａｎｅｓｅ Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙａ（ＪＪＡＰ）Ｖｏｌ．４６，ｐｐ．Ｌ１２４０−１２４２，（２００７）
特開２００５−２６８４７１号公報
本発明の第１の目的は、入射光の損失を低減させるとともに、人間の目の緑色に対する感受率に適応させつつ、検出波長帯が互いに異なる光電変換膜を半導体基板上に積層させることが可能な固体撮像装置を提供することである。
本発明の第２の目的は、光電変換膜間で駆動電圧が互いに異なる場合においても、光電変換膜間で駆動電圧が干渉するのを抑制するとともに、入射光の損失を低減させつつ、検出波長帯が互いに異なる光電変換膜を半導体基板上に積層させることが可能な固体撮像装置を提供することである。
本発明の第３の目的は、検出波長帯が互いに異なる光電変換膜を半導体基板上に積層させた場合においても、画素として有効に機能する面積の減少を抑制しつつ、光電変換膜に駆動電圧を印加させるプラグ電極を配置させるとともに、入射光の損失を低減させることが可能な固体撮像装置を提供することである。
本発明の一態様によれば、赤色に感度を有する赤色検出用光電変換膜と、前記赤色検出用光電変換膜上に配置された緑色に感度を有する緑色検出用光電変換膜と、前記赤色検出用光電変換膜と前記緑色検出用光電変換膜との間に挟まれるように配置され、前記赤色検出用光電変換膜および前記緑色検出用光電変換膜に基準電圧を印加する透明基準電極と、前記赤色検出用光電変換膜を間にして前記透明基準電極に対向するように配置され、前記赤色検出用光電変換膜に第１の駆動電圧を印加する第１の透明駆動電極と、前記緑色検出用光電変換膜を間にして前記透明基準電極に対向するように配置され、前記緑色検出用光電変換膜に第２の駆動電圧を印加する第２の透明駆動電極と、前記赤色検出用光電変換膜下に配置された青色の検出を行う青色検出用光電変換層とを備えることを特徴とする固体撮像装置を提供する。
本発明の一態様によれば、赤色に感度を有する赤色検出用光電変換膜と、前記赤色検出用光電変換膜上に配置された緑色に感度を有する緑色検出用光電変換膜と、前記赤色検出用光電変換膜と前記緑色検出用光電変換膜との間に挟まれるように配置され、前記赤色検出用光電変換膜および前記緑色検出用光電変換膜に基準電圧を印加する第１の透明基準電極と、前記赤色検出用光電変換膜を間にして前記第１の透明基準電極に対向するように画素ごとに分離して配置され、前記赤色検出用光電変換膜に第１の駆動電圧を印加する第１の透明駆動電極と、前記緑色検出用光電変換膜を間にして前記第１の透明基準電極に対向するように画素ごとに分離して配置され、前記緑色検出用光電変換膜に第２の駆動電圧を印加する第２の透明駆動電極と、前記赤色検出用光電変換膜下に配置された青色に感度を有する青色検出用光電変換膜と、前記青色検出用光電変換膜上に画素ごとに分離して配置され、前記青色検出用光電変換膜に第３の駆動電圧を印加する第３の透明駆動電極と、前記青色検出用光電変換膜を間にして前記第３の透明駆動電極に対向するように配置され、前記青色検出用光電変換膜に基準電圧を印加する第２の透明基準電極と、前記第１の透明駆動電極と前記第３の透明駆動電極との間に挟まれるように配置された透明基板とを備えることを特徴とする固体撮像装置を提供する。
本発明の一態様によれば、赤色に感度を有する赤色検出用光電変換膜と、前記赤色検出用光電変換膜上に配置された緑色に感度を有する緑色検出用光電変換膜と、前記赤色検出用光電変換膜と前記緑色検出用光電変換膜との間に挟まれるように配置され、前記赤色検出用光電変換膜および前記緑色検出用光電変換膜に基準電圧を印加する透明基準電極と、前記赤色検出用光電変換膜を間にして前記透明基準電極に対向するように画素ごとに分離して配置されるとともにタブ領域が付加され、前記赤色検出用光電変換膜に第１の駆動電圧を印加する第１の透明駆動電極と、前記緑色検出用光電変換膜を間にして前記透明基準電極に対向するように画素ごとに分離して配置されるとともに前記タブ領域と線対称になるように退避領域が形成され、前記緑色検出用光電変換膜に第２の駆動電圧を印加する第２の透明駆動電極と、前記退避領域を通り前記タブ領域に一部がかかるようにして第１の透明駆動電極に接続され、前記第１の駆動電圧を前記第１の透明駆動電極に伝送する第１のプラグ電極と、前記第２の透明駆動電極に接続され、前記第２の駆動電圧を前記第２の透明駆動電極に伝送する第２のプラグ電極とを備えることを特徴とする固体撮像装置を提供する。
本発明によれば、入射光の損失を低減させるとともに、人間の目の緑色に対する感受率に適応させつつ、検出波長帯が互いに異なる光電変換膜を半導体基板上に積層させることが可能となる。
図１は、本発明の第１実施形態に係る固体撮像装置の概略構成を示す断面図である。 図２は、本発明の第１実施形態に係る固体撮像装置の１画素分の等価的な回路構成を示す図である。 図３は、本発明の第２実施形態に係る固体撮像装置の感光層の各層ごとのレイアウト構成を示す平面図である。 図４は、本発明の第３実施形態に係る固体撮像装置の感光層の概略構成を示す断面図である。 図５は、図４の積層感光層に用いられるガラス基板の種類と屈折率の関係を示す図である。 図６は、図４の積層感光層に用いられるガラス基板の屈折率と分散の関係を示す図である。 図７は、本発明の第４実施形態に係る固体撮像装置の感光層の各層ごとのレイアウト構成を示す平面図である。
以下、本発明の実施形態に係る固体撮像装置について図面を参照しながら説明する。
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係る固体撮像装置の概略構成を示す断面図である。
図１において、固体撮像装置には、積層感光層Ｌ２および回路層Ｌ１が設けられ、積層感光層Ｌ２は回路層Ｌ１上に配置されている。
ここで、回路層Ｌ１では、半導体基板１１に不純物拡散層１２ａ、１２ｂ、１３が形成されるとともに、半導体基板１１上にゲート電極１４が形成されることで、ダイオードやトランジスタなどが形成されている。
また、積層感光層Ｌ２には、赤色に感度を有する赤色検出用光電変換膜２２および緑色に感度を有する緑色検出用光電変換膜２４が設けられている。そして、半導体基板１１上には、層間絶縁層１５を介して透明駆動電極２１が画素ごとに分離して配置されている。そして、透明駆動電極２１上には赤色検出用光電変換膜２２が形成され、赤色検出用光電変換膜２２上には透明基準電極２３を介して緑色検出用光電変換膜２４が積層されている。さらに、緑色検出用光電変換膜２４上には、透明駆動電極２５が画素ごとに分離して配置されている。
なお、赤色検出用光電変換膜２２および緑色検出用光電変換膜２４の材料は、例えば、有機膜を用いることができる。また、透明駆動電極２１、２５および透明基準電極２３の材料は、例えば、ＩＴＯ（酸化インジウム）を用いることができる。また、透明基準電極２３には、グランド電位などの基準電位を与えることができる。また、透明駆動電極２１、２５から印加される駆動電圧は同一の値に設定することが好ましい。
また、透明駆動電極２１はプラグ電極２７を介して不純物拡散層１２ａに接続され、透明駆動電極２５はプラグ電極２６を介して不純物拡散層１２ｂに接続されている。なお、プラグ電極２７は層間絶縁層１５を貫通し、プラグ電極２６は緑色検出用光電変換膜２４、透明基準電極２３、赤色検出用光電変換膜２２、透明駆動電極２１および層間絶縁層１５を貫通することができる。
なお、青色の検出を行わせる場合、青色の検出を行う青色検出用光電変換層を半導体基板１１に形成するようにしてもよいし、赤色検出用光電変換膜２２と半導体基板１１との間に青色に感度を有する青色検出用光電変換膜を設けるようにしてもよい。
これにより、緑色検出用光電変換膜２４を赤色検出用光電変換膜２２および青色検出用光電変換層上に配置することが可能となるとともに、緑色検出用光電変換膜２４と赤色検出用光電変換膜２２との間に挿入されるガラス基板を省くことができる。このため、積層感光層Ｌ１にて緑色を効率よく吸収させることができ、人間の目の緑色に対する感受率に適応させることが可能となるとともに、ガラス基板との間の屈折率差に起因する入射光の損失をなくすことができ、固体撮像装置の解像度を犠牲にすることなく感度を向上させることができる。
例えば、赤色検出用光電変換膜２２および緑色検出用光電変換膜２４の屈折率が１．７程度、透明駆動電極２１、２５および透明基準電極２３の屈折率が１．８程度であるものとする。そして、緑色検出用光電変換膜２４と赤色検出用光電変換膜２２との間にガラス基板が挿入され、ガラス基板の屈折率が１．５程度であるものとすると、透明駆動電極２１とガラス基板との間で０．３程度の屈折率差が発生し、ガラス基板から透明駆動電極２１に光が入射する時に全反射する角度が小さくなることがら、ガラス基板を透過する光量が減少し、赤色検出用光電変換膜２２に入射する光量が減少する。
一方、緑色検出用光電変換膜２４と赤色検出用光電変換膜２２との間にガラス基板が挿入されていないものとすると、緑色検出用光電変換膜２４と赤色検出用光電変換膜２２とを透明基準電極２３に接するように配置することができる。ここで、緑色検出用光電変換膜２４および赤色検出用光電変換膜２２と透明基準電極２３との間の屈折率差は０．１程度であることから、透明基準電極２３に光が入射する時に全反射する角度を大きくすることができる。この結果、透明基準電極２３を透過する光量の減少を抑制することができ、赤色検出用光電変換膜２２に入射する光量を増加させることができる。
図２は、本発明の第１実施形態に係る固体撮像装置の１画素分の等価的な回路構成を示す図である。
図２において、固体撮像装置の各画素ＰＣには、ダイオードＤ、行選択トランジスタＴａ、増幅トランジスタＴｂ、リセットトランジスタＴｃおよび読み出しトランジスタＴｄが設けられている。なお、ダイオードＤは、図１の不純物拡散層１２ａまたは不純物拡散層１２ｂにて構成することができ、赤色検出用光電変換膜２２または緑色検出用光電変換膜２４にて光電変換された電荷を蓄積することができる。また、行選択トランジスタＴａ、増幅トランジスタＴｂ、リセットトランジスタＴｃおよび読み出しトランジスタＴｄは、図１の不純物拡散層１３およびゲート電極１４にて構成することができる。
そして、読み出しトランジスタＴｄのソースは、ダイオードＤに接続され、読み出しトランジスタＴｄのゲートには、読み出し信号ΦＴが入力される。また、リセットトランジスタＴｃのソースは、読み出しトランジスタＴｄのドレインに接続され、リセットトランジスタＴｃのゲートには、リセット信号ΦＲが入力され、リセットトランジスタＴｃのドレインは、電源電位ＶＤＤに接続されている。また、行選択トランジスタＴａのゲートには、行選択信号ΦＳが入力され、行選択トランジスタＴａのドレインは、電源電位ＶＤＤに接続されている。また、増幅トランジスタＴｂのソースは、垂直信号線ＶＬＩＮに接続され、増幅トランジスタＴｂのゲートは、読み出しトランジスタＴｄのドレインに接続され、増幅トランジスタＴｂのドレインは、行選択トランジスタＴａのソースに接続されている。
ここで、増幅トランジスタＴｂのゲートと読み出しトランジスタＴｄのドレインとの接続点にはフローティングディフュージョンＤＮが形成されている。また、負荷トランジスタＴＬのドレインは、垂直信号線ＶＬＩＮに接続され、負荷トランジスタＴＬのゲートには、バイアス信号ＶＢが入力される。なお、負荷トランジスタＴＬはソースフォロワを構成し、定電流動作をすることができる。
そして、リセット信号ΦＲがハイレベルになることでリセットトランジスタＴｃがオンし、フローティングディフュージョンＤＮの電荷がリセットされる。そして、読み出し信号ΦＴがハイレベルになることで、読み出しトランジスタＴｄがオンし、ダイオードＤに蓄積された電荷がフローティングディフュージョンＤＮに転送され、フローティングディフュージョンＤＮに転送された電荷に応じた電位が増幅トランジスタＴｂのゲートに印加される。
ここで、増幅トランジスタＴｂと負荷トランジスタＴＬとでソースフォロアが構成されているので、増幅トランジスタＴｂのゲートに印加された電圧に垂直信号線ＶＬＩＮの電圧が追従する。
（第２実施形態）
図３は、本発明の第２実施形態に係る固体撮像装置の感光層の各層ごとのレイアウト構成を示す平面図である。
図３において、透明駆動電極２５には、タブ領域２５ａ、２５ｂが付加されている。なお、タブ領域２５ａ、２５ｂは、透明駆動電極２５の対角位置に互いに点対称になるように配置することができる。また、タブ領域２５ａ、２５ｂがない時の透明駆動電極２５の形状は、一辺の長さがＤの正方形とすることができる。また、タブ領域２５ａ、２５ｂがない時の透明駆動電極２５間の間隔は２ｓとすることができる。なお、ｓは透明駆動電極２５間の最小間隔である。
また、透明駆動電極２１には、タブ領域２５ａ、２５ｂと線対称な退避領域２１ａ、２１ｂが形成されている。なお、退避領域２１ａ、２１ｂは、透明駆動電極２１の対角位置に互いに点対称になるように配置することができる。また、透明駆動電極２１には、退避領域２１ａ、２１ｂの面積分を補うようにタブ領域２１ｃ、２１ｄが付加されている。なお、タブ領域２１ｃ、２１ｄは、透明駆動電極２１の対角位置に互いに点対称になるように配置することができる。
そして、プラグ電極２６は、退避領域２１ａを通ることで透明駆動電極２１との接触を避けつつ、タブ領域２５ａに一部がかかるようにして透明駆動電極２５に接続されている。なお、プラグ電極２６の半分の領域がタブ領域２５ａにかかり、プラグ電極２６の残りの半分の領域が退避領域２１ａにかかるようにプラグ電極２６を配置することが好ましい。また、プラグ電極２７は、透明駆動電極２１の中央に接続されている。また、プラグ電極２８は、退避領域２１ｂを通ることで透明駆動電極２１との接触を避けつつ、透明基準電極２３に接続されている。
ここで、透明駆動電極２５にタブ領域２５ａ、２５ｂを付加するとともに、透明駆動電極２１に退避領域２１ａ、２１ｂを形成することにより、透明駆動電極２１と接触しないようにプラグ電極２６を配置することを可能としつつ、透明駆動電極２５間の間隔を最小間隔ｓに設定することでき、１画素分の透明駆動電極２５の面積を拡大することが可能となる。
また、退避領域２１ａ、２１ｂの面積分を補うようにタブ領域２１ｃ、２１ｄを透明駆動電極２１に付加することにより、透明駆動電極２１の面積をＤ２分だけ確保することが可能となり、透明駆動電極２１の面積の減少を防止することができる。
（第３実施形態）
図４は、本発明の第３実施形態に係る固体撮像装置の感光層の概略構成を示す断面図である。
図４において、積層感光層Ｌ１２には、赤色に感度を有する赤色検出用光電変換膜４２、緑色に感度を有する緑色検出用光電変換膜４４および青色に感度を有する青色検出用光電変換膜４７が設けられている。
そして、ガラス基板４９上には、透明駆動電極４１が画素ごとに分離して配置されている。そして、透明駆動電極４１上には赤色検出用光電変換膜４２が形成され、赤色検出用光電変換膜４２上には透明基準電極４３を介して緑色検出用光電変換膜４４が積層されている。さらに、緑色検出用光電変換膜４４上には、透明駆動電極４５が画素ごとに分離して配置されている。
一方、ガラス基板４９下には、ガラス基板４９を間にして透明駆動電極４１と対向するように透明駆動電極４８が画素ごとに分離して配置され、透明駆動電極４８下には青色検出用光電変換膜４７が配置されている。さらに、青色検出用光電変換膜４７下には透明基準電極４６が配置されている。
なお、赤色検出用光電変換膜４２、緑色検出用光電変換膜４４および青色検出用光電変換膜４７の材料は、例えば、有機膜を用いることができる。また、透明駆動電極４１、４５、４８および透明基準電極４３、４６の材料は、例えば、ＩＴＯ（酸化インジウム）を用いることができる。また、透明基準電極４３、４６には、グランド電位などの基準電位を与えることができる。また、透明駆動電極４１、４５から印加される駆動電圧は同一の値に設定することが好ましい。また、透明駆動電極４８から印加される駆動電圧の値は、透明駆動電極４１、４５から印加される駆動電圧の値よりも大きくすることができる。
ここで、赤色検出用光電変換膜４２および青色検出用光電変換膜４７上に緑色検出用光電変換膜４４を配置することにより、赤色検出用光電変換膜４２および青色検出用光電変換膜４７にて緑色光の透過は妨げられることなく緑色検出用光電変換膜４４に緑色光を入射させることができ、人間の目の緑色に対する感受率に適応させることが可能となる。
また、赤色検出用光電変換膜４２および緑色検出用光電変換膜４４にて透明基準電極４３を挟み込ませることにより、赤色検出用光電変換膜４２と緑色検出用光電変換膜４４との間にガラス基板を挿入する必要がなくなり、ガラス基板との間の屈折率差に起因する入射光の損失を低減させることができる。
また、赤色検出用光電変換膜４２と青色検出用光電変換膜４７との間にガラス基板４９を挿入することにより、透明駆動電極４１、４８間の絶縁性を向上させることが可能となるとともに、ガラス基板４９との間の屈折率差に起因する入射光の損失が赤色検出用光電変換膜４２および緑色検出用光電変換膜４４で発生するのを防止することができる。このため、透明駆動電極４８から印加される駆動電圧が透明駆動電極４１から印加される駆動電圧よりも大きい場合においても、固体撮像装置の感度の低下を抑制しつつ、赤色検出用光電変換膜４２と青色検出用光電変換膜４７との間で駆動電圧が干渉するのを防止することが可能となる。
なお、上述した実施形態では、透明駆動電極４１、４８間にガラス基板４９を挿入する方法について説明したが、ガラス基板４９の代わりにアクリルまたはポリカーボネートなどの透明樹脂基板を用いるようにしてもよい。
ここで、赤色検出用光電変換膜４２、緑色検出用光電変換膜４４および青色検出用光電変換膜４７の屈折率が１．７程度、透明駆動電極４１、４５、４８および透明基準電極４３、４６の屈折率が１．８程度である場合、ガラス基板の屈折率が１．５程度であるものとすると、透明駆動電極４８とガラス基板４９との間で０．３程度の屈折率差が発生し、ガラス基板４９から透明駆動電極４８に光が入射する時に全反射する角度が小さくなることがら、ガラス基板４９を透過する光量が減少し、青色検出用光電変換膜４７に入射する光量が減少する。
このため、透明駆動電極４８との間の屈折率差が０．１以下になるようにガラス基板４９の屈折率を設定することが好ましく、さらに好ましくはガラス基板４９の屈折率は透明駆動電極４８の屈折率と同一になるように設定するのがよい。
図５は、図４の積層感光層に用いられるガラス基板の種類と屈折率の関係を示す図である。
図５において、光学ガラスの屈折率は光学ガラスの種類によって１．４〜２．０程度の値をとる。特に、赤色検出用光電変換膜４２、緑色検出用光電変換膜４４および青色検出用光電変換膜４７の屈折率が１．７程度、透明駆動電極４１、４５、４８および透明基準電極４３、４６の屈折率が１．８程度であるものとすると、ガラス基板４９との間の屈折率差に起因する入射光の損失を低減させるために、ガラス基板４９の材料として、点線枠で示したＬａＦ２、ＳＦ１３またはＳＦＳ１を用いることが好ましい。
図６は、図４の積層感光層に用いられるガラス基板の屈折率と分散の関係を示す図である。なお、図６の例では、縦軸に屈折率ｎｄ、横軸にアッベ数（逆分散率）νｄをとった。
図６において、フリントガラスでは屈折率および分散が高く、クラウンガラスでは屈折率および分散が低い傾向にある。ここで、ガラス基板４９との間の屈折率差に起因する入射光の損失を低減させるために、ガラス基板４９の材料として、フリントガラスのうち点線枠で示した部分を選択することが好ましい。
（第４実施形態）
図７は、本発明の第４実施形態に係る固体撮像装置の感光層の各層ごとのレイアウト構成を示す平面図である。
図７において、透明駆動電極４５には、タブ領域４５ａが付加されている。なお、タブ領域２４ａがない時の透明駆動電極４５の形状は、一辺の長さがＤの正方形とすることができる。また、タブ領域４５ａがない時の透明駆動電極４５間の間隔は２ｓとすることができる。なお、ｓは透明駆動電極４５間の最小間隔である。
また、透明駆動電極４１には、タブ領域４５ａと線対称な退避領域４１ａが形成されている。また、透明駆動電極４１には、退避領域４１ａの面積分を補うようにタブ領域４１ｂが付加されている。
また、透明駆動電極４８には、タブ領域４５ａと線対称な退避領域４８ａが形成されている。また、透明駆動電極４８には、タブ領域４１ｂと線対称な退避領域４８ｂが形成されている。また、透明駆動電極４８には、退避領域４８ａ、４８ｂの面積分を補うようにタブ領域４８ｃが付加されている。
そして、プラグ電極５１は、退避領域４８ａを通ることで透明駆動電極４８との接触を避けるとともに、退避領域４１ａを通ることで透明駆動電極４１との接触を避けつつ、タブ領域４５ａに一部がかかるようにして透明駆動電極４５に接続されている。なお、プラグ電極５１の半分の領域がタブ領域４５ａにかかり、プラグ電極５１の残りの半分の領域が退避領域４１ａ、４８ａにかかるようにプラグ電極５１を配置することが好ましい。
また、プラグ電極５２は、退避領域４８ｂを通ることで透明駆動電極４８との接触を避けつつ、タブ領域４１ｂに一部がかかるようにして透明駆動電極４１に接続されている。なお、プラグ電極５２の半分の領域がタブ領域４１ｂにかかり、プラグ電極５２の残りの半分の領域が退避領域４８ｂにかかるようにプラグ電極５２を配置することが好ましい。また、プラグ電極５３は、透明駆動電極４８の中央に接続されている。
また、プラグ電極５４は、透明駆動電極４８間の隙間および透明駆動電極４１間の隙間を通ることで透明駆動電極４８、４１との接触を避けつつ、透明基準電極４３に接続されている。
ここで、透明駆動電極４５にタブ領域４５ａを付加するとともに、透明駆動電極４１、４８に退避領域４１ａ、４８ａをそれぞれ形成することにより、透明駆動電極４１、４８と接触しないようにプラグ電極５１を配置することを可能としつつ、透明駆動電極４５の面積をＤ２より大きくすることが可能となり、透明駆動電極４５の面積を増大させることができる。
また、透明駆動電極４１にタブ領域４１ｂを付加するとともに、透明駆動電極４８に退避領域４８ｂを形成することにより、透明駆動電極４８と接触しないようにプラグ電極５２を配置することを可能としつつ、透明駆動電極４１の面積をＤ２分だけ確保することが可能となり、透明駆動電極４１の面積の減少を防止することができる。
また、退避領域４８ａ、４８の面積分を補うようにタブ領域４８ｃを透明駆動電極４８に付加することにより、透明駆動電極４８の面積をＤ２分だけ確保することが可能となり、透明駆動電極４８の面積の減少を防止することができる。
Ｌ１ 回路層、Ｌ２、Ｌ１２ 積層感光層、１１ 半導体基板、１２ａ、１２ｂ、１３ 不純物拡散層、１４ ゲート電極、１５ 層間絶縁層、２１、２５、４１、４５、４８ 透明駆動電極、２２、４２ 赤色検出用光電変換膜、２３、４３、４６ 透明基準電極、２４、４４ 緑色検出用光電変換膜、２６〜２８、５１〜５４ プラグ電極、２１ａ、２１ｂ、４１ａ、４８ａ、４８ｂ 退避領域、２１ｃ、２１ｄ、２５ａ、２５ｂ、４１ｂ、４５ａ、４８ｃ タブ領域、ＰＣ 画素、Ｔａ 行選択トランジスタ、Ｔｂ 増幅トランジスタ、Ｔｃ リセットトランジスタ、Ｔｄ 読み出しトランジスタ、ＴＬ 負荷トランジスタ、Ｄ フォトダイオード、ＤＮ フローティングディフュージョン、ＶＬＩＮ 垂直信号線、４７ 青色検出用光電変換膜、４９ ガラス基板

Claims (5)

  1. 赤色に感度を有する赤色検出用光電変換膜と、
    前記赤色検出用光電変換膜上に配置された緑色に感度を有する緑色検出用光電変換膜と、
    前記赤色検出用光電変換膜と前記緑色検出用光電変換膜との間に挟まれるように配置され、前記赤色検出用光電変換膜および前記緑色検出用光電変換膜に基準電圧を印加する透明基準電極と、
    前記赤色検出用光電変換膜を間にして前記透明基準電極に対向するように配置され、前記赤色検出用光電変換膜に第１の駆動電圧を印加する第１の透明駆動電極と、
    前記緑色検出用光電変換膜を間にして前記透明基準電極に対向するように配置され、前記緑色検出用光電変換膜に第２の駆動電圧を印加する第２の透明駆動電極と、
    前記赤色検出用光電変換膜下に配置された青色の検出を行う青色検出用光電変換層とを備えることを特徴とする固体撮像装置。
  2. 赤色に感度を有する赤色検出用光電変換膜と、
    前記赤色検出用光電変換膜上に配置された緑色に感度を有する緑色検出用光電変換膜と、
    前記赤色検出用光電変換膜と前記緑色検出用光電変換膜との間に挟まれるように配置され、前記赤色検出用光電変換膜および前記緑色検出用光電変換膜に基準電圧を印加する第１の透明基準電極と、
    前記赤色検出用光電変換膜を間にして前記第１の透明基準電極に対向するように画素ごとに分離して配置され、前記赤色検出用光電変換膜に第１の駆動電圧を印加する第１の透明駆動電極と、
    前記緑色検出用光電変換膜を間にして前記第１の透明基準電極に対向するように画素ごとに分離して配置され、前記緑色検出用光電変換膜に第２の駆動電圧を印加する第２の透明駆動電極と、
    前記赤色検出用光電変換膜下に配置された青色に感度を有する青色検出用光電変換膜と、
    前記青色検出用光電変換膜上に画素ごとに分離して配置され、前記青色検出用光電変換膜に第３の駆動電圧を印加する第３の透明駆動電極と、
    前記青色検出用光電変換膜を間にして前記第３の透明駆動電極に対向するように配置され、前記青色検出用光電変換膜に基準電圧を印加する第２の透明基準電極と、
    前記第１の透明駆動電極と前記第３の透明駆動電極との間に挟まれるように配置された透明基板とを備えることを特徴とする固体撮像装置。
  3. 前記透明駆動電極と前記透明基板との少なくとも１つの組み合わせで屈折率差が０．１以下であることを特徴とする請求項２に記載の固体撮像装置。
  4. 前記第１の透明駆動電極に付加された第１のタブ領域と、
    前記第２の透明駆動電極に付加された第２のタブ領域と、
    前記第１のタブ領域と線対称になるように前記第３の透明駆動電極に形成された第１の退避領域と、
    前記第２のタブ領域と線対称になるように前記第３の透明駆動電極に形成された第２の退避領域と、
    前記第２のタブ領域と線対称になるように前記第１の透明駆動電極に形成された第３の退避領域と、
    前記第１の退避領域を通り前記第１のタブ領域に一部がかかるようにして第１の透明駆動電極に接続され、前記第１の駆動電圧を前記第１の透明駆動電極に伝送する第１のプラグ電極と、
    前記第２および第３の退避領域を通り前記第２のタブ領域に一部がかかるようにして前記第２の透明駆動電極に接続され、前記第２の駆動電圧を前記第２の透明駆動電極に伝送する第２のプラグ電極と、
    前記第３の透明駆動電極に接続され、前記第３の駆動電圧を前記第３の透明駆動電極に伝送する第３のプラグ電極とを備えることを特徴とする請求項２または３に記載の固体撮像装置。
  5. 赤色に感度を有する赤色検出用光電変換膜と、
    前記赤色検出用光電変換膜上に配置された緑色に感度を有する緑色検出用光電変換膜と、
    前記赤色検出用光電変換膜と前記緑色検出用光電変換膜との間に挟まれるように配置され、前記赤色検出用光電変換膜および前記緑色検出用光電変換膜に基準電圧を印加する透明基準電極と、
    前記赤色検出用光電変換膜を間にして前記透明基準電極に対向するように画素ごとに分離して配置されるとともにタブ領域が付加され、前記赤色検出用光電変換膜に第１の駆動電圧を印加する第１の透明駆動電極と、
    前記緑色検出用光電変換膜を間にして前記透明基準電極に対向するように画素ごとに分離して配置されるとともに前記タブ領域と線対称になるように退避領域が形成され、前記緑色検出用光電変換膜に第２の駆動電圧を印加する第２の透明駆動電極と、
    前記退避領域を通り前記タブ領域に一部がかかるようにして第１の透明駆動電極に接続され、前記第１の駆動電圧を前記第１の透明駆動電極に伝送する第１のプラグ電極と、
    前記第２の透明駆動電極に接続され、前記第２の駆動電圧を前記第２の透明駆動電極に伝送する第２のプラグ電極とを備えることを特徴とする固体撮像装置。
JP2010052078A 2010-03-09 2010-03-09 固体撮像装置 Expired - Fee Related JP5117523B2 (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010052078A JP5117523B2 (ja) 2010-03-09 2010-03-09 固体撮像装置
US13/038,691 US8481908B2 (en) 2010-03-09 2011-03-02 Solid-state imaging device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010052078A JP5117523B2 (ja) 2010-03-09 2010-03-09 固体撮像装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2011187725A true JP2011187725A (ja) 2011-09-22
JP5117523B2 JP5117523B2 (ja) 2013-01-16

Family

ID=44559044

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2010052078A Expired - Fee Related JP5117523B2 (ja) 2010-03-09 2010-03-09 固体撮像装置

Country Status (2)

Country Link
US (1) US8481908B2 (ja)
JP (1) JP5117523B2 (ja)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPWO2014002390A1 (ja) * 2012-06-28 2016-05-30 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 固体撮像装置及びその製造方法
JP2019186738A (ja) * 2018-04-10 2019-10-24 キヤノン株式会社 撮像装置
WO2020218045A1 (ja) * 2019-04-26 2020-10-29 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 撮像素子
WO2021084994A1 (ja) * 2019-10-30 2021-05-06 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 撮像素子
JP2021536122A (ja) * 2018-07-24 2021-12-23 エコール ポリテクニーク フェデラル デ ローザンヌ （イーピーエフエル） マルチスペクトル画像センサおよび画像センサの製造方法

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102105284B1 (ko) 2013-06-21 2020-04-28 삼성전자 주식회사 이미지 센서, 이의 제조 방법, 및 상기 이미지 센서를 포함하는 이미지 처리 장치
KR102328769B1 (ko) 2014-06-20 2021-11-18 삼성전자주식회사 이미지 센서와 이를 포함하는 이미지 처리 시스템
KR102491504B1 (ko) 2015-11-17 2023-01-20 삼성전자주식회사 이미지 센서 및 이를 포함하는 전자 장치
KR102547655B1 (ko) 2015-11-18 2023-06-23 삼성전자주식회사 이미지 센서 및 이를 포함하는 전자 장치
JP6750635B2 (ja) * 2016-01-08 2020-09-02 株式会社ニコン 撮像素子および撮像装置
US12009379B2 (en) * 2017-05-01 2024-06-11 Visera Technologies Company Limited Image sensor
US11515353B2 (en) * 2019-09-12 2022-11-29 L3 Cincinnati Electronics Corporation Mechanically stacked multicolor focal plane arrays and detection devices

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005268471A (ja) * 2004-03-18 2005-09-29 Fuji Photo Film Co Ltd 光電変換膜積層型固体撮像素子
JP2006165037A (ja) * 2004-12-02 2006-06-22 Fuji Photo Film Co Ltd 撮像装置及び固体撮像素子の信号処理方法、並びにデジタルカメラ及びその制御方法
JP2009123780A (ja) * 2007-11-12 2009-06-04 Fujifilm Corp 光電変換膜積層型撮像素子及びその製造方法

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4285673B2 (ja) 2000-01-31 2009-06-24 富士フイルム株式会社 光電変換型カラー光センサーおよびイメージセンサー
JP2004134933A (ja) * 2002-10-09 2004-04-30 Konica Minolta Holdings Inc デジタルスチルカメラ及びその作製方法
JP2005268609A (ja) 2004-03-19 2005-09-29 Fuji Photo Film Co Ltd 多層積層型多画素撮像素子及びテレビカメラ
US20060119724A1 (en) 2004-12-02 2006-06-08 Fuji Photo Film Co., Ltd. Imaging device, signal processing method on solid-state imaging element, digital camera and controlling method therefor and color image data generating method
JP5180538B2 (ja) 2007-08-27 2013-04-10 キヤノン株式会社 撮像素子及び撮像装置

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005268471A (ja) * 2004-03-18 2005-09-29 Fuji Photo Film Co Ltd 光電変換膜積層型固体撮像素子
JP2006165037A (ja) * 2004-12-02 2006-06-22 Fuji Photo Film Co Ltd 撮像装置及び固体撮像素子の信号処理方法、並びにデジタルカメラ及びその制御方法
JP2009123780A (ja) * 2007-11-12 2009-06-04 Fujifilm Corp 光電変換膜積層型撮像素子及びその製造方法

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPWO2014002390A1 (ja) * 2012-06-28 2016-05-30 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 固体撮像装置及びその製造方法
US9647038B2 (en) 2012-06-28 2017-05-09 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Solid-state imaging device and method of manufacturing the same
JP2019186738A (ja) * 2018-04-10 2019-10-24 キヤノン株式会社 撮像装置
JP2021536122A (ja) * 2018-07-24 2021-12-23 エコール ポリテクニーク フェデラル デ ローザンヌ （イーピーエフエル） マルチスペクトル画像センサおよび画像センサの製造方法
WO2020218045A1 (ja) * 2019-04-26 2020-10-29 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 撮像素子
WO2021084994A1 (ja) * 2019-10-30 2021-05-06 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 撮像素子

Also Published As

Publication number Publication date
JP5117523B2 (ja) 2013-01-16
US20110220778A1 (en) 2011-09-15
US8481908B2 (en) 2013-07-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5117523B2 (ja) 固体撮像装置
US11659751B2 (en) Stacked transparent pixel structures for electronic displays
US10020340B2 (en) Solid-state image sensing element and imaging system
US10453898B2 (en) Solid state image sensor pixel electrode below a photoelectronic conversion film
US7741689B2 (en) Photoelectric conversion layer-stacked solid-state imaging element
KR101631652B1 (ko) 광민감성 투명 산화물 반도체 재료를 이용한 이미지 센서
KR102129147B1 (ko) 고체 촬상 소자, 고체 촬상 소자의 제조 방법, 및, 전자기기
US20110298074A1 (en) Solid-state imaging element and electronic information device
US8937363B2 (en) Solid-state imaging device and electronic apparatus
US8638379B2 (en) Solid-state image pickup device with shared amplifier nearest pixel corresponding to shortest light wavelength and electronic apparatus using the same
KR102309883B1 (ko) 광전 변환 소자 및 이를 포함하는 이미지 센서
US10484620B2 (en) Image sensor having optical filter and operating method thereof
KR101688523B1 (ko) 적층형 이미지 센서
KR20180112766A (ko) 반도체 장치 및 반도체 장치의 제조 방법 및 고체 촬상 소자 및 전자 기기
US8981515B2 (en) Solid-state imaging device and electronic apparatus
US20240007764A1 (en) Solid-state imaging element and electronic device
JP2011243704A (ja) 固体撮像装置
JP5338032B2 (ja) 電気光学装置および電子機器
JP2015179731A (ja) 固体撮像装置
JP2006245527A (ja) 固体撮像素子
JP2010141140A (ja) カラーイメージセンサ
JP5102692B2 (ja) カラー撮像装置
JP2010251496A (ja) イメージセンサー
JP2009147147A (ja) 有機光電変換素子
WO2024057735A1 (ja) 光検出装置及び電子機器

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20120215

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20120713

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20120724

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20120830

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20120918

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20121017

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20151026

Year of fee payment: 3

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees