JP7149278B2 - 固体撮像装置、固体撮像装置の製造方法、および電子機器 - Google Patents
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Description
CMOSイメージセンサは、デジタルカメラ、ビデオカメラ、監視カメラ、医療用内視鏡、パーソナルコンピュータ(PC)、携帯電話等の携帯端末装置(モバイル機器)等の各種電子機器の一部として広く適用されている。
この位相差検出方式は、瞳分割方式とも呼ばれ、撮像レンズの通過光束を瞳分割して一対の分割像を形成し、そのパターンズレ(位相シフト量)を検出することで、撮像レンズのデフォーカス量を検出する。
この場合、位相差検出が欠陥画素とはなりにくく、分割した光電変換部(PD)の信号を加算することで、良好な画像信号としても利用することができる。
このような光電変換部上に、マイクロレンズが画素に対して1対1に設けられている。マイクロレンズは、光学中心が画素中央部に位置するように配置されている。
この場合も、マイクロレンズが画素に対して1対1に設けられており、マイクロレンズは、光学中心が画素中央部に位置するように配置されている。
このため、特許文献2に開示された固体撮像装置では、受光感度がない画素中央部のフローティングディフュージョンFDの配置領域に入射光量が集中し、光、特に赤色光がフローティングディフュージョンFDに直接入射することから、フローティングディフュージョンFDにおいてクロストークが生じるおそれがある。
図1は、本発明の第1の実施形態に係る固体撮像装置の構成例を示すブロック図である。
本実施形態において、固体撮像装置10は、たとえばCMOSイメージセンサにより構成される。このCMOSイメージセンサは、一例として裏面照射型イメージセンサ(BSI)に適用される。
これらの構成要素のうち、たとえば垂直走査回路30、読み出し回路40、水平走査回路50、およびタイミング制御回路60により画素信号の読み出し部70が構成される。
これにより、固体撮像装置10は、たとえばオートフォーカス(AF)の位相差情報を得るための位相差検出系として採用でき、水平(左右)、垂直(上下)方向、または/および、斜め方向の位相差情報が取得可能となっている。
たとえば、レンズ部は、2つの光電変換部に対応して配置される2つ、あるいは、4つのマイクロレンズを含んで構成される。
以下の説明では、一例として、第1方向は列方向(水平方向、X方向)とする。これに伴い第2方向は行方向(垂直方向、Y方向)とする。
画素部20は、フォトダイオード(光電変換素子)と画素内アンプとを含む複数の画素がN行×M列の2次元の行列状(マトリクス状)に配列されている。
画素部20において、複数の画素のうちの少なくとも一部の画素は、光電変換部(フォトダイオード)を2つ設けることにより位相差検出機能を有する画素として構成される。
固体撮像装置10においては、位相差検出が欠陥画素とはなりにくく、たとえば2つの光電変換部(PD)の信号を加算することで、良好な画像信号としても利用することができるように構成される。
そして、画素PXLは、リセット素子としてのリセットトランジスタRST-Tr、ソースフォロワ素子としてのソースフォロワトランジスタSF-Tr、および選択素子としての選択トランジスタSEL-Trをそれぞれ一つずつ有する。
また、画素PXLは、たとえば読み出し信号を一時的に保持するためのメモリ部MRY(図2には不図示)に接続される。
以下、信号電荷は電子であり、各トランジスタがn型トランジスタである場合について説明するが、信号電荷がホールであったり、各トランジスタがp型トランジスタであっても構わない。
また、本実施形態は、複数のフォトダイオード間で、各トランジスタを共有している場合や、選択トランジスタを有していない画素を採用している場合にも有効である。
フォトダイオード(PD)を形成する基板表面にはダングリングボンドなどの欠陥による表面準位が存在するため、熱エネルギーによって多くの電荷(暗電流)が発生し、正しい信号が読み出せなくなってしまう。
埋め込み型フォトダイオード(PPD)では、フォトダイオード(PD)の電荷蓄積部を基板内に埋め込むことで、暗電流の信号への混入を低減することが可能となる。
第1の転送トランジスタTG1-Trは、制御信号TG1がハイ(H)レベルの転送期間に選択されて導通状態となり、第1のフォトダイオードPD1で光電変換され蓄積された電荷(電子)をフローティングディフュージョンFDに転送する。
第2の転送トランジスタTG2-Trは、制御信号TG2がハイ(H)レベルの転送期間に選択されて導通状態となり、第2のフォトダイオードPD2で光電変換され蓄積された電荷(電子)をフローティングディフュージョンFDに転送する。
なお、リセットトランジスタRST-Trは、電源線VDDとフローティングディフュージョンFDの間に接続され、制御信号RSTを通じて制御されるように構成してもよい。
リセットトランジスタRST-Trは、制御信号RSTがHレベルの期間に選択されて導通状態となり、フローティングディフュージョンFDを電源線VRst(またはVDD)の電位にリセットする。
ソースフォロワトランジスタSF-TrのゲートにはフローティングディフュージョンFDが接続され、選択トランジスタSEL-Trは制御信号SELを通じて制御される。
選択トランジスタSEL-Trは、制御信号SELがHレベルの期間に選択されて導通状態となる。これにより、ソースフォロワトランジスタSF-TrはフローティングディフュージョンFDの電荷を電荷量(電位)に応じた利得をもって電圧信号に変換した列出力の読み出し信号VSLを垂直信号線LSGNに出力する。
これらの動作は、たとえば転送トランジスタTG1-TrまたはTG2-Tr、リセットトランジスタRST-Tr、および選択トランジスタSEL-Trの各ゲートが行単位で接続されていることから、1行分の各画素について同時並列的に行われる。
図1においては、各制御線を1本の行走査制御線として表している。
また、垂直走査回路30は、アドレス信号に従い、信号の読み出しを行うリード行と、フォトダイオードPDに蓄積された電荷をリセットするシャッター行の行アドレスの行選択信号を出力する。
そして、シャッタースキャン期間PSHTには、制御信号RSTがHレベルの期間に所定期間制御信号TG1またはTG2がHレベルに設定されて、リセットトランジスタRST-Trおよび転送トランジスタTG1-TrまたはTG2-Trを通じてフォトダイオードPD1、PD2、およびフローティングディフュージョンFDがリセットされる。
読み出し期間PRD1後に、所定期間、制御信号TG1またはTG2がHレベルに設定されて転送トランジスタTG1-TrまたはTG2-Trを通じてフローティングディフュージョンFDにフォトダイオーPD1またはPD2の蓄積電荷が転送され、この転送期間PT後の読み出し期間PRD2に蓄積された電子(電荷)に応じた信号が読み出される。
あるいは、読み出し回路40は、たとえば図4(B)に示すように、画素部20の各列出力の読み出し信号VSLを増幅するアンプ(AMP)42が配置されてもよい。
また、読み出し回路40は、たとえば図4(C)に示すように、画素部20の各列出力の読み出し信号VSLをサンプル、ホールドするサンプルホールド(S/H)回路43が配置されてもよい。
次に、本第1の実施形態に係る位相差検出機能を有する画素のより具体的な構造(構成)等について詳述する。
第2の光電変換部としての第2のフォトダイオードPD2は、第1方向であるX方向に直交する第2方向であるY方向に第3の光電変換領域OCV3および第4の光電変換領域OCV4を含んで形成されている。
そして、レンズ部LNSは、少なくとも、第1の光電変換領域OCV1、第2の光電変換領域OCV2、第3の光電変換領域OCV3、および第4の光電変換領域OCV4に光を入射するように形成されている。
第1のフォトダイオードPD1と第2のフォトダイオードPD2の分離部(境界部)SEPは、たとえばDTI(Deep Trench Isolation)により形成することが可能である。
あるいは、第1のフォトダイオードPD1と第2のフォトダイオードPD2の分離部(境界部)SEPは、たとえばpn接合分離部により形成することが可能である。
そして、本第1の実施形態において、第1のフォトダイオードPD1および第2のフォトダイオードPD2に光を入射するレンズ部LNSは、光学中心OCTが、少なくとも画素の中央部を避けた位置に存するように配置されている。
第2のマイクロレンズMCL2は、その第2の光学中心OCT2が、第1のフォトダイオードPD1の第2の光電変換領域OCV2と第2のフォトダイオードPD2の第4の光電変換領域OCV4の第2の境界中央部BCT2に位置するように配置されている。
ここで、埋め込み型の第1のフォトダイオードPD1および第2のフォトダイオードPD2の構成例について図6(A)および図6(B)に関連付けて説明する。
なお、ここでは、埋め込み型フォトダイオード(PPD)部分を符号200で表す。
埋め込み型フォトダイオード部分200は、基板210に対して埋め込むように形成された第1導電型(本実施形態ではn型)半導体層(本実施形態ではn層)221nを含み、受光した光の光電変換機能および電荷蓄積機能を有する第1のフォトダイオード220(PD1)を有する。
埋め込み型フォトダイオード部分200は、第2導電型(p型)分離層230を挟んで、第1のフォトダイオード220(PD1)と並列となるように、基板210に対して埋め込むように形成されたn層(第1導電型半導体層)241nを含み、受光した光の光電変換機能および電荷蓄積機能を有する第2のフォトダイオード240(PD2)を有する。
図6(A)の例では、第1のフォトダイオード220(PD1)は基板210の法線に直交する方向(たとえばX方向)における側部(n層の境界部)に形成された第2の導電型(p型)分離層231とp型分離層232の間に形成されている。
第2のフォトダイオード240(PD2)は基板210の法線に直交する方向における側部(n層の境界部)に形成されたp型分離層232とp型分離層233の間に形成されている。
したがって、撮影レンズの射出瞳と第1のマイクロレンズMCL1および第2のマイクロレンズMCL2との間の距離はマイクロレンズの大きさに対して十分に長いことから、2つの光電変換部としての第1のフォトダイオードPD1および第2のフォトダイオードPD2は、第1のマイクロレンズMCL1および第2のマイクロレンズMCL2の略焦点面に配置されていることになる。
また、各画素PXLにおいて、2つのうち他方の光電変換部としての第2のフォトダイオードPD2は、撮影レンズの射出瞳の一部の領域であって射出瞳の中心から反対方向へ偏心した領域からの光束を選択的に受光して光電変換することになる。
焦点検出時、以下のように、第1のフォトダイオードPD1の個別読み出し動作が行われる。
読み出しスキャン期間PRDOにおいては、画素アレイの中のある一行を選択するために、その選択された行の各画素PXLに接続された制御信号SELがHレベルに設定されて画素PXLの選択トランジスタSEL-Trが導通状態となる。
この選択状態において、リセット期間PRにリセットトランジスタRST-Trが、制御信号RSTがHレベルの期間に選択されて導通状態となり、フローティングディフュージョンFDが電源線VDDの電位にリセットされる。
フローティングディフュージョンFDをリセット後、制御信号RSTがLレベルに切り替えられてリセットトランジスタRST-Trが非導通状態となり、リセット期間PRが終了する。
このリセット期間PRが経過した後、リセットトランジスタRST-Trが非導通状態となり、転送期間PTが開始されるまでの期間が、リセット状態時の画素信号を読み出す第1読み出し期間PRD11となる。
このとき、各画素PXLにおいては、ソースフォロワトランジスタSF-Trにより、フローティングディフュージョンFDの電荷が電荷量(電位)に応じた利得をもって電圧信号に変換され、列出力の読み出し信号VSL(PDCG11)として垂直信号線LSGNに出力され、読み出し回路40に供給されて、たとえば保持される。
転送期間PT11に転送トランジスタTG1-Trが、制御信号TG1がHレベルの期間に選択されて導通状態となり、所定の期間に、第1のフォトダイオードPD1で光電変換され蓄積された電荷(電子)がフローティングディフュージョンFDに転送される。
この転送期間PT11が経過した後(転送トランジスタTG1-Trが非導通状態)、第1のフォトダイオードPD1が光電変換して蓄積した電荷に応じた画素信号を読み出す第2読み出し期間PRD12となる。
このとき、各画素PXLにおいては、ソースフォロワトランジスタSF-Trにより、フローティングディフュージョンFDの電荷が電荷量(電位)に応じた利得をもって電圧信号に変換され、列出力の読み出し信号VSL(PDCG12)として垂直信号線LSGNに出力され、読み出し回路40に供給されて、たとえば保持される。
同様に、焦点検出時、以下のように、第2のフォトダイオードPD2の個別読み出し動作が行われる。
読み出しスキャン期間PRDOにおいては、画素アレイの中のある一行を選択するために、その選択された行の各画素PXLに接続された制御信号SELがHレベルに設定されて画素PXLの選択トランジスタSEL-Trが導通状態となる。
この選択状態において、リセット期間PRにリセットトランジスタRST-Trが、制御信号RSTがHレベルの期間に選択されて導通状態となり、フローティングディフュージョンFDが電源線VDDの電位にリセットされる。
フローティングディフュージョンFDをリセット後、制御信号RSTがLレベルに切り替えられてリセットトランジスタRST-Trが非導通状態となり、リセット期間PRが終了する。
このリセット期間PRが経過した後、リセットトランジスタRST-Trが非導通状態となり、転送期間PTが開始されるまでの期間が、リセット状態時の画素信号を読み出す第1読み出し期間PRD21となる。
このとき、各画素PXLにおいては、ソースフォロワトランジスタSF-Trにより、フローティングディフュージョンFDの電荷が電荷量(電位)に応じた利得をもって電圧信号に変換され、列出力の読み出し信号VSL(PDCG21)として垂直信号線LSGNに出力され、読み出し回路40に供給されて、たとえば保持される。
転送期間PT21に転送トランジスタTG2-Trが、制御信号TG2がHレベルの期間に選択されて導通状態となり、所定の期間に、第2のフォトダイオードPD2で光電変換され蓄積された電荷(電子)がフローティングディフュージョンFDに転送される。
この転送期間PT21が経過した後(転送トランジスタTG2-Trが非導通状態)、第2のフォトダイオードPD2が光電変換して蓄積した電荷に応じた画素信号を読み出す第2読み出し期間PRD22となる。
このとき、各画素PXLにおいては、ソースフォロワトランジスタSF-Trにより、フローティングディフュージョンFDの電荷が電荷量(電位)に応じた利得をもって電圧信号に変換され、列出力の読み出し信号VSL(PDCG22)として垂直信号線LSGNに出力され、読み出し回路40に供給されて、たとえば保持される。
したがって、撮像時に、2分割された光電変換部を有する画素が、画素欠陥と同様の状態を引き起こしてしまうことがないため、画質向上を図ることができる。
本第1の実施形態の固体撮像装置10において、フローティングディフュージョンFDは、第1のフォトダイオードPD1と第2のフォトダイオードPD2との間の分離部(境界部)であって、画素中央部PXCTに配置され、第1のフォトダイオードPD1および第2のフォトダイオードPD2に光を入射するレンズ部LNSは、光学中心OCTが、少なくとも画素の中央部を避けた位置に存するように配置されている。
そして、第1のマイクロレンズMCL1は、その第1の光学中心OCT1が、第1のフォトダイオードPD1の第1の光電変換領域OCV1と第2のフォトダイオードPD2の第3の光電変換領域OCV3の第1の境界中央部BCT1に位置するように配置されている。
第2のマイクロレンズMCL2は、その第2の光学中心OCT2が、第1のフォトダイオードPD1の記第2の光電変換領域OCV2と第2のフォトダイオードPD2の第4の光電変換領域OCV4の第2の境界中央部BCT2に位置するように配置されている。
また、本第1の実施形態によれば、クロストークの問題は解消されるとともに、光電変換部の各領域からフローティングディフュージョンFDへの電荷転送にラグ(Lag)が生じることを防止することが可能となる。
図7は、本発明の第2の実施形態に係る固体撮像装置における位相差検出機能を有する画素の主要部の構成例を示す簡略平面図である。図7は画素の裏面側(光が入射する側)の簡略平面図である。
すなわち、第1のマイクロレンズMCL1は、光を第1のフォトダイオードPD1の第1の光電変換領域OCV1および第2のフォトダイオードPD2の第3の光電変換領域OCV3に入射し、第2のマイクロレンズMCL2は、光を第1のフォトダイオードPD1の第2の光電変換領域OCV2および第2のフォトダイオードPD2の第4の光電変換領域OCV4に入射するように配置されている。
第1のマイクロレンズMCL1Aは、光を第1のフォトダイオードPD1の第1の光電変換領域OCV1および第1のフォトダイオードPD1の第2の光電変換領域OCV2に入射するように配置されている。
第2のマイクロレンズMCL2Aは、光を第2のフォトダイオードPD2の第3の光電変換領域OCV3および第2のフォトダイオードPD2の第4の光電変換領域OCV4に入射するように配置されている。
そして、第1のマイクロレンズMCL1Aは、第1の光学中心OCT1Aが、第1のフォトダイオードPD1の第1の光電変換領域OCV1および第1のフォトダイオードPD1の第2の光電変換領域OCV2の第1の境界中央部BCT1Aに位置するように配置されている。
第2のマイクロレンズMCL2Aは、第2の光学中心OCT2Aが、第2のフォトダイオードPD2の第3の光電変換領域OCV3および第2のフォトダイオードPD2の第4の光電変換領域OCV4の第2の境界中央部BCT2Aに位置するように配置されている。
図8は、本発明の第3の実施形態に係る固体撮像装置における位相差検出機能を有する画素の主要部の構成例を示す簡略平面図である。図8は画素の裏面側(光が入射する側)の簡略平面図である。
第2のマイクロレンズMCL2Bは、光を第1のフォトダイオードPD1の第2の光電変換領域OCV2に入射する。
第3のマイクロレンズMCL3Bは、光を第2のフォトダイオードPD2の第3の光電変換領域OCV3に入射する。
第4のマイクロレンズMCL4Bは、光を第2のフォトダイオードPD2の第4の光電変換領域OCV4に入射する。
第2のマイクロレンズMCL2Bは、第2の光学中心OCT2Bが、第1のフォトダイオードPD1の第2の光電変換領域OCV2の第2の領域中央部RCT2に位置するように配置されている。
第3のマイクロレンズMCL3Bは、第3の光学中心OCT3Bが、第2のフォトダイオードPD2の第3の光電変換領域OCV3の第3の領域中央部RCT3に位置するように配置されている。
第4のマイクロレンズMCL4Bは、第4の光学中心OCT4Bが、第2のフォトダイオードPD2の第4の光電変換領域OCV4の第4の領域中央部RCT4に位置するように配置されている。
図9(A)および図9(B)は、本発明の第4の実施形態に係る固体撮像装置における位相差検出機能を有する画素の主要部の構成例を示す簡略平面図である。図9(A)および図9(B)は画素の裏面側(光が入射する側)の簡略平面図である。
そして、第2のマイクロレンズMCL2Cは、第2の光学中心OCT2Cが、第1のフォトダイオードPD1の第2の光電変換領域OCV2と第2のフォトダイオードPD2の第4の光電変換領域OCV4の第2の境界中央部BCT2から第1方向であるX方向の逆方向X2(または順方向X1)にシフトした位置に存するように配置されている。
そして、第2のマイクロレンズMCL2Dは、第2の光学中心OCT2Dが、第1のフォトダイオードPD1の第2の光電変換領域OCV2と第2のフォトダイオードPD2の第4の光電変換領域OCV4の第2の境界中央部BCT2から第2方向であるY方向の逆方向Y2(または順方向Y1)にシフトした位置に存するように配置されている。
また、各画素PXLC,PXLDにおいて、2つのうち他方の光電変換部としての第2のフォトダイオードPD2は、撮影レンズの射出瞳の一部の領域であって射出瞳の中心から反対方向へ偏心した領域からの光束を選択的に、かつ、効率良く受光して光電変換することになる。
図10(A)および図10(B)は、本発明の第5の実施形態に係る固体撮像装置における位相差検出機能を有する画素の主要部の構成例を示す簡略平面図である。図10(A)および図10(B)は画素の裏面側(光が入射する側)の簡略平面図である。
そして、第2のマイクロレンズMCL2Eは、第2の光学中心OCT2Eが、第2のフォトダイオードPD2の第3の光電変換領域OCV3と第2のフォトダイオードPD2の第4の光電変換領域OCV4の第2の境界中央部RCT2から第1方向であるX方向の逆方向X2(または順方向X1)にシフトした位置に存するように配置されている。
そして、第2のマイクロレンズMCL2Fは、第2の光学中心OCT2Fが、第2のフォトダイオードPD2の第3の光電変換領域OCV3と第2のフォトダイオードPD2の第4の光電変換領域OCV4の第2の境界中央部RCT2から第2方向であるY方向の逆方向Y2(または順方向Y1)にシフトした位置に存するように配置されている。
また、各画素PXLE,PXLFにおいて、2つのうち他方の光電変換部としての第2のフォトダイオードPD2は、撮影レンズの射出瞳の一部の領域であって射出瞳の中心から反対方向へ偏心した領域からの光束を選択的に、かつ、効率良く受光して光電変換することになる。
図11(A)および図11(B)は、本発明の第6の実施形態に係る固体撮像装置における位相差検出機能を有する画素の主要部の構成例を示す簡略平面図である。図11(A)および図11(B)は画素の裏面側(光が入射する側)の簡略平面図である。
第2のマイクロレンズMCL2Gは、第2の光学中OCT2Gが、第1のフォトダイオードPD1の第2の光電変換領域OCV2の第2の領域中央部RCT2から第1方向であるX方向の順方向X1(または逆方向X2)にシフトした位置に存するように配置されている。
第3のマイクロレンズMCL3Gは、第3の光学中心OCT3Gが、第2のフォトダイオードPD2の第3の光電変換領域OCV3の第3の領域中央部RCT3から第1方向であるX方向の逆方向X2(または順方向にX1)シフトした位置に存するように配置されている。
第4のマイクロレンズMCL4Gは、第4の光学中心OCT4Gが、第2のフォトダイオードPD2の第4の光電変換領域OCV4の第4の領域中央部RCT4から第1方向であるX方向の逆方向X2(または順方向X1)にシフトした位置に存するように配置されている。
第2のマイクロレンズMCL2Hは、第2の光学中心OCT1Hが、第1のフォトダイオードPD1の第2の光電変換領域OCV2の第2の領域中央部RCT2から第2方向であるY方向の順方向Y1(または逆方向Y2)にシフトした位置に存するように配置されている。
第3のマイクロレンズMCL3Hは、第3の光学中心OCT3Hが、第2のフォトダイオードPD2の第3の光電変換領域OCV3の第3の領域中央部RCT3から第2方向であるY方向の逆方向Y2(または順方向Y1)にシフトした位置に存するように配置されている。
第4のマイクロレンズMCL4Hは、第4の光学中心OCT4Hが、第2のフォトダイオードPD2の第4の光電変換領域OCV4の第4の領域中央部RCT4から第2方向であるY方向の逆方向Y2(または順方向Y1)にシフトした位置に存するように配置されている。
また、各画素PXLG,PXLHにおいて、2つのうち他方の光電変換部としての第2のフォトダイオードPD2は、撮影レンズの射出瞳の一部の領域であって射出瞳の中心から反対方向へ偏心した領域からの光束を選択的に、かつ、効率良く受光して光電変換することになる。
図12(A)~図12(D)は、本発明の第7の実施形態に係る固撮像装置における位相差検出機能を有する画素が配列される画素部の構成例を説明するための簡略平面図である。図12(A)~図12(D)は画素の表面側(光が入射しない側)の簡略平面図である。
垂直画素V-PXLは、第1のフォトダイオードPD1と第2のフォトダイオードPD2が行方向であるY方向に並列になるように配置されている。
第1の斜め画素D1-PXL、第2の斜め画素D2-PXLは、第1のフォトダイオードPD1と第2のフォトダイオードPD2が列方向(X方向)および行方向(Y方向)に対して所定角度を持つ斜め方向に並列になるように配置されている。
第2の斜め画素D2-PXLは、第1のフォトダイオードPD1と第2のフォトダイオードPD2が行方向および列方向の間で行方向から時計回りCWに所定角度、たとえば45度を持つ第2の斜め方向D2に直交する方向に並列になるように配置されている。
第1の斜め画素D1-PXLおよび第2の斜め画素D2-PXLは、いずれか一方、または両方が配置可能である。
さらに、電子機器100は、このCMOSイメージセンサ110の画素領域に入射光を導く(被写体像を結像する)光学系(レンズ等)120を有する。
電子機器100は、CMOSイメージセンサ110の出力信号を処理する信号処理回路(PRC)130を有する。
信号処理回路130で処理された画像信号は、液晶ディスプレイ等からなるモニタに動画として映し出し、あるいはプリンタに出力することも可能であり、またメモリカード等の記録媒体に直接記録する等、種々の態様が可能である。
そして、カメラの設置の要件に実装サイズ、接続可能ケーブル本数、ケーブル長さ、設置高さなどの制約がある用途に使われる、たとえば、監視用カメラ、医療用内視鏡用カメラなどの電子機器を実現することができる。
Claims (15)
- 画素が配置された画素部を有し、
前記画素は、
入射光に対する光電変換により生成した電荷を蓄積する第1の光電変換部と、
入射光に対する光電変換により生成した電荷を蓄積する第2の光電変換部と、
前記第1の光電変換部および前記第2の光電変換部のうちの少なくとも一方の光電変換部で蓄積された電荷が転送されるフローティングディフュージョンと、
前記第1の光電変換部および前記第2の光電変換部に光を入射するレンズ部と、
前記第1の光電変換部に蓄積された電荷を前記フローティングディフュージョンに指定される転送期間に転送可能な第1の転送素子と、
前記第2の光電変換部に蓄積された電荷を前記フローティングディフュージョンに指定される転送期間に転送可能な第2の転送素子と、
前記フローティングディフュージョンの電荷を電荷量に応じた利得をもって電圧信号に変換するソースフォロワ素子と、を含み、
前記フローティングディフュージョンは、画素の中央部に配置され、
前記第1の光電変換部および前記第2の光電変換部は、第1方向に前記フローティングディフュージョンを挟んで並列に配置され、
前記第1の光電変換部は、前記第1方向に直交する第2方向に少なくとも第1の光電変換領域および第2の光電変換領域を含み、
前記第2の光電変換部は、前記第1方向に直交する第2方向に少なくとも第3の光電変換領域および第4の光電変換領域を含み、
前記レンズ部は、
光学中心が、少なくとも前記画素の中央部からずれた位置に存するように配置され、
少なくとも、前記第1の光電変換領域、前記第2の光電変換領域、前記第3の光電変換領域、および前記第4の光電変換領域に光を入射するように形成され、
前記レンズ部は、
光を前記第1の光電変換部の前記第1の光電変換領域および前記第2の光電変換部の前記第3の光電変換領域に入射する第1のマイクロレンズと、
光を前記第1の光電変換部の前記第2の光電変換領域および前記第2の光電変換部の前記第4の光電変換領域に入射する第2のマイクロレンズと、を含む
固体撮像装置。 - 前記第1のマイクロレンズは、
第1の光学中心が、前記第1の光電変換部の前記第1の光電変換領域と前記第2の光電変換部の前記第3の光電変換領域の第1の境界中央部に位置するように配置され、
前記第2のマイクロレンズは、
第2の光学中心が、前記第1の光電変換部の前記第2の光電変換領域と前記第2の光電変換部の前記第4の光電変換領域の第2の境界中央部に位置するように配置されている
請求項1記載の固体撮像装置。 - 前記第1のマイクロレンズは、
第1の光学中心が、前記第1の光電変換部の前記第1の光電変換領域と前記第2の光電変換部の前記第3の光電変換領域の第1の境界中央部から前記第1方向の順方向または逆方向にシフトした位置に存するように配置され、
前記第2のマイクロレンズは、
第2の光学中心が、前記第1の光電変換部の前記第2の光電変換領域と前記第2の光電変換部の前記第4の光電変換領域の第2の境界中央部から前記第1方向の逆方向または順方向にシフトした位置に存するように配置されている
請求項1記載の固体撮像装置。 - 前記第1のマイクロレンズは、
第1の光学中心が、前記第1の光電変換部の前記第1の光電変換領域と前記第2の光電変換部の前記第3の光電変換領域の第1の境界中央部から前記第2方向の順方向または逆方向にシフトした位置に存するように配置され、
前記第2のマイクロレンズは、
第2の光学中心が、前記第1の光電変換部の前記第2の光電変換領域と前記第2の光電変換部の前記第4の光電変換領域の第2の境界中央部から前記第2方向の逆方向または順方向にシフトした位置に存するように配置されている
請求項1記載の固体撮像装置。 - 画素が配置された画素部を有し、
前記画素は、
入射光に対する光電変換により生成した電荷を蓄積する第1の光電変換部と、
入射光に対する光電変換により生成した電荷を蓄積する第2の光電変換部と、
前記第1の光電変換部および前記第2の光電変換部のうちの少なくとも一方の光電変換部で蓄積された電荷が転送されるフローティングディフュージョンと、
前記第1の光電変換部および前記第2の光電変換部に光を入射するレンズ部と、
前記第1の光電変換部に蓄積された電荷を前記フローティングディフュージョンに指定される転送期間に転送可能な第1の転送素子と、
前記第2の光電変換部に蓄積された電荷を前記フローティングディフュージョンに指定される転送期間に転送可能な第2の転送素子と、
前記フローティングディフュージョンの電荷を電荷量に応じた利得をもって電圧信号に変換するソースフォロワ素子と、を含み、
前記フローティングディフュージョンは、画素の中央部に配置され、
前記第1の光電変換部および前記第2の光電変換部は、第1方向に前記フローティングディフュージョンを挟んで並列に配置され、
前記第1の光電変換部は、前記第1方向に直交する第2方向に少なくとも第1の光電変換領域および第2の光電変換領域を含み、
前記第2の光電変換部は、前記第1方向に直交する第2方向に少なくとも第3の光電変換領域および第4の光電変換領域を含み、
前記レンズ部は、
光学中心が、少なくとも前記画素の中央部からずれた位置に存するように配置され、
少なくとも、前記第1の光電変換領域、前記第2の光電変換領域、前記第3の光電変換領域、および前記第4の光電変換領域に光を入射するように形成され、
前記レンズ部は、
光を前記第1の光電変換部の前記第1の光電変換領域に入射する第1のマイクロレンズと、
光を前記第1の光電変換部の前記第2の光電変換領域に入射する第2のマイクロレンズと、
光を前記第2の光電変換部の前記第3の光電変換領域に入射する第3のマイクロレンズと、
光を前記第2の光電変換部の前記第4の光電変換領域に入射する第4のマイクロレンズと、を含む
固体撮像装置。 - 前記第1のマイクロレンズは、
第1の光学中心が、前記第1の光電変換部の前記第1の光電変換領域の第1の領域中央部に位置するように配置され、
前記第2のマイクロレンズは、
第2の光学中心が、前記第1の光電変換部の前記第2の光電変換領域の第2の領域中央部に位置するように配置され、
前記第3のマイクロレンズは、
第3の光学中心が、前記第2の光電変換部の前記第3の光電変換領域の第3の領域中央部に位置するように配置され、
前記第4のマイクロレンズは、
第4の光学中心が、前記第2の光電変換部の前記第4の光電変換領域の第4の領域中央部に位置するように配置されている
請求項5記載の固体撮像装置。 - 前記第1のマイクロレンズは、
第1の光学中心が、前記第1の光電変換部の前記第1の光電変換領域の第1の領域中央部から前記第1方向の順方向または逆方向にシフトした位置に存するように配置され、
前記第2のマイクロレンズは、
第2の光学中心が、前記第1の光電変換部の前記第2の光電変換領域の第2の領域中央部から前記第1方向の順方向または逆方向にシフトした位置に存するように配置され、
前記第3のマイクロレンズは、
第3の光学中心が、前記第2の光電変換部の前記第3の光電変換領域の第3の領域中央部から前記第1方向の逆方向または順方向にシフトした位置に存するように配置され、
前記第4のマイクロレンズは、
第4の光学中心が、前記第2の光電変換部の前記第4の光電変換領域の第4の領域中央部から前記第1方向の逆方向または順方向にシフトした位置に存するように配置されている
請求項5記載の固体撮像装置。 - 前記第1のマイクロレンズは、
第1の光学中心が、前記第1の光電変換部の前記第1の光電変換領域の第1の領域中央部から前記第2方向の順方向または逆方向にシフトした位置に存するように配置され、
前記第2のマイクロレンズは、
第2の光学中心が、前記第1の光電変換部の前記第2の光電変換領域の第2の領域中央部から前記第2方向の順方向または逆方向にシフトした位置に存するように配置され、
前記第3のマイクロレンズは、
第3の光学中心が、前記第2の光電変換部の前記第3の光電変換領域の第3の領域中央部から前記第2方向の逆方向または順方向にシフトした位置に存するように配置され、
前記第4のマイクロレンズは、
第4の光学中心が、前記第2の光電変換部の前記第4の光電変換領域の第4の領域中央部から前記第2方向の逆方向または順方向にシフトした位置に存するように配置されている
請求項5記載の固体撮像装置。 - 前記画素部に行列状に配列される複数の画素には、
前記第1の光電変換部と前記第2の光電変換部が列方向に並列になるように配置されている水平画素と、
前記第1の光電変換部と前記第2の光電変換部が行方向に並列になるように配置されている垂直画素と、
前記第1の光電変換部と前記第2の光電変換部が列方向および行方向に対して所定角度を持つ斜め方向に並列になるように配置されている斜め画素と、を含む
請求項1または5記載の固体撮像装置。 - 前記斜め画素は、
前記第1の光電変換部と前記第2の光電変換部が列方向および行方向の間で列方向から時計回りに所定角度を持つ第1の斜め方向に直交する方向に並列になるように配置されている第1の斜め画素と、
前記第1の光電変換部と前記第2の光電変換部が行方向および列方向の間で行方向から時計回りに所定角度を持つ第2の斜め方向に直交する方向に並列になるように配置されている第2の斜め画素と、のうちの少なくともいずれかを含む
請求項9記載の固体撮像装置。 - 前記固体撮像装置は、裏面照射型である
請求項1または5記載の固体撮像装置。 - 画素が配置された画素部を有し、
前記画素は、
入射光に対する光電変換により生成した電荷を蓄積する第1の光電変換部と、
入射光に対する光電変換により生成した電荷を蓄積する第2の光電変換部と、
前記第1の光電変換部および前記第2の光電変換部のうちの少なくとも一方の光電変換部で蓄積された電荷が転送されるフローティングディフュージョンと、
前記第1の光電変換部および前記第2の光電変換部に光を入射するレンズ部と、
前記第1の光電変換部に蓄積された電荷を前記フローティングディフュージョンに指定される転送期間に転送可能な第1の転送素子と、
前記第2の光電変換部に蓄積された電荷を前記フローティングディフュージョンに指定される転送期間に転送可能な第2の転送素子と、
前記フローティングディフュージョンの電荷を電荷量に応じた利得をもって電圧信号に変換するソースフォロワ素子と、を含む固体撮像装置の製造方法であって、
前記フローティングディフュージョンを、画素の中央部に形成し、
前記第1の光電変換部および前記第2の光電変換部を、第1方向に前記フローティングディフュージョンを挟んで並列に形成し、かつ、
前記第1の光電変換部を、前記第1方向に直交する第2方向に少なくとも第1の光電変換領域および第2の光電変換領域を含むように形成し、
前記第2の光電変換部を、前記第1方向に直交する第2方向に少なくとも第3の光電変換領域および第4の光電変換領域を含むように形成し、
前記レンズ部を、
光学中心が、少なくとも前記画素の中央部からずれた位置に存するように配置するとともに、
少なくとも、前記第1の光電変換領域、前記第2の光電変換領域、前記第3の光電変換領域、および前記第4の光電変換領域に光を入射するように形成し、かつ、
前記レンズ部を、
光が第1のマイクロレンズを介して前記第1の光電変換部の前記第1の光電変換領域および前記第2の光電変換部の前記第3の光電変換領域に入射し、
光が第2のマイクロレンズを介して前記第1の光電変換部の前記第2の光電変換領域および前記第2の光電変換部の前記第4の光電変換領域に入射するように形成する
固体撮像装置の製造方法。 - 画素が配置された画素部を有し、
前記画素は、
入射光に対する光電変換により生成した電荷を蓄積する第1の光電変換部と、
入射光に対する光電変換により生成した電荷を蓄積する第2の光電変換部と、
前記第1の光電変換部および前記第2の光電変換部のうちの少なくとも一方の光電変換部で蓄積された電荷が転送されるフローティングディフュージョンと、
前記第1の光電変換部および前記第2の光電変換部に光を入射するレンズ部と、
前記第1の光電変換部に蓄積された電荷を前記フローティングディフュージョンに指定される転送期間に転送可能な第1の転送素子と、
前記第2の光電変換部に蓄積された電荷を前記フローティングディフュージョンに指定される転送期間に転送可能な第2の転送素子と、
前記フローティングディフュージョンの電荷を電荷量に応じた利得をもって電圧信号に変換するソースフォロワ素子と、を含む固体撮像装置の製造方法であって、
前記フローティングディフュージョンを、画素の中央部に形成し、
前記第1の光電変換部および前記第2の光電変換部を、第1方向に前記フローティングディフュージョンを挟んで並列に形成し、かつ、
前記第1の光電変換部を、前記第1方向に直交する第2方向に少なくとも第1の光電変換領域および第2の光電変換領域を含むように形成し、
前記第2の光電変換部を、前記第1方向に直交する第2方向に少なくとも第3の光電変換領域および第4の光電変換領域を含むように形成し、
前記レンズ部を、
光学中心が、少なくとも前記画素の中央部からずれた位置に存するように配置するとともに、
少なくとも、前記第1の光電変換領域、前記第2の光電変換領域、前記第3の光電変換領域、および前記第4の光電変換領域に光を入射するように形成し、かつ、
前記レンズ部を、
光が第1のマイクロレンズを介して前記第1の光電変換部の前記第1の光電変換領域に入射し、
光が第2のマイクロレンズを介して前記第1の光電変換部の前記第2の光電変換領域に入射し、
光が第3のマイクロレンズを介して前記第2の光電変換部の前記第3の光電変換領域に入射し、
光が第4のマイクロレンズを介して前記第2の光電変換部の前記第4の光電変換領域に入射するように形成する
固体撮像装置の製造方法。 - 固体撮像装置と、
前記固体撮像装置に被写体像を結像する光学系と、を有し、
前記固体撮像装置は、
画素が配置された画素部を有し、
前記画素は、
入射光に対する光電変換により生成した電荷を蓄積する第1の光電変換部と、
入射光に対する光電変換により生成した電荷を蓄積する第2の光電変換部と、
前記第1の光電変換部および前記第2の光電変換部のうちの少なくとも一方の光電変換部で蓄積された電荷が転送されるフローティングディフュージョンと、
前記第1の光電変換部および前記第2の光電変換部に光を入射するレンズ部と、
前記第1の光電変換部に蓄積された電荷を前記フローティングディフュージョンに指定される転送期間に転送可能な第1の転送素子と、
前記第2の光電変換部に蓄積された電荷を前記フローティングディフュージョンに指定される転送期間に転送可能な第2の転送素子と、
前記フローティングディフュージョンの電荷を電荷量に応じた利得をもって電圧信号に変換するソースフォロワ素子と、を含み、
前記フローティングディフュージョンは、画素の中央部に配置され、
前記第1の光電変換部および前記第2の光電変換部は、第1方向に前記フローティングディフュージョンを挟んで並列に配置され、
前記第1の光電変換部は、前記第1方向に直交する第2方向に少なくとも第1の光電変換領域および第2の光電変換領域を含み、
前記第2の光電変換部は、前記第1方向に直交する第2方向に少なくとも第3の光電変換領域および第4の光電変換領域を含み、
前記レンズ部は、
光学中心が、少なくとも前記画素の中央部からずれた位置に存するように配置され、
少なくとも、前記第1の光電変換領域、前記第2の光電変換領域、前記第3の光電変換領域、および前記第4の光電変換領域に光を入射するように形成され、
前記レンズ部は、
光を前記第1の光電変換部の前記第1の光電変換領域および前記第2の光電変換部の前記第3の光電変換領域に入射する第1のマイクロレンズと、
光を前記第1の光電変換部の前記第2の光電変換領域および前記第2の光電変換部の前記第4の光電変換領域に入射する第2のマイクロレンズと、を含む
電子機器。 - 固体撮像装置と、
前記固体撮像装置に被写体像を結像する光学系と、を有し、
前記固体撮像装置は、
画素が配置された画素部を有し、
前記画素は、
入射光に対する光電変換により生成した電荷を蓄積する第1の光電変換部と、
入射光に対する光電変換により生成した電荷を蓄積する第2の光電変換部と、
前記第1の光電変換部および前記第2の光電変換部のうちの少なくとも一方の光電変換部で蓄積された電荷が転送されるフローティングディフュージョンと、
前記第1の光電変換部および前記第2の光電変換部に光を入射するレンズ部と、
前記第1の光電変換部に蓄積された電荷を前記フローティングディフュージョンに指定される転送期間に転送可能な第1の転送素子と、
前記第2の光電変換部に蓄積された電荷を前記フローティングディフュージョンに指定される転送期間に転送可能な第2の転送素子と、
前記フローティングディフュージョンの電荷を電荷量に応じた利得をもって電圧信号に変換するソースフォロワ素子と、を含み、
前記フローティングディフュージョンは、画素の中央部に配置され、
前記第1の光電変換部および前記第2の光電変換部は、第1方向に前記フローティングディフュージョンを挟んで並列に配置され、
前記第1の光電変換部は、前記第1方向に直交する第2方向に少なくとも第1の光電変換領域および第2の光電変換領域を含み、
前記第2の光電変換部は、前記第1方向に直交する第2方向に少なくとも第3の光電変換領域および第4の光電変換領域を含み、
前記レンズ部は、
光学中心が、少なくとも前記画素の中央部からずれた位置に存するように配置され、
少なくとも、前記第1の光電変換領域、前記第2の光電変換領域、前記第3の光電変換領域、および前記第4の光電変換領域に光を入射するように形成され、
前記レンズ部は、
光を前記第1の光電変換部の前記第1の光電変換領域に入射する第1のマイクロレンズと、
光を前記第1の光電変換部の前記第2の光電変換領域に入射する第2のマイクロレンズと、
光を前記第2の光電変換部の前記第3の光電変換領域に入射する第3のマイクロレンズと、
光を前記第2の光電変換部の前記第4の光電変換領域に入射する第4のマイクロレンズと、を含む
電子機器。
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