JPH11307751A - 固体撮像装置 - Google Patents
固体撮像装置Info
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- JPH11307751A JPH11307751A JP10110724A JP11072498A JPH11307751A JP H11307751 A JPH11307751 A JP H11307751A JP 10110724 A JP10110724 A JP 10110724A JP 11072498 A JP11072498 A JP 11072498A JP H11307751 A JPH11307751 A JP H11307751A
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- solid
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Abstract
(57)【要約】
【課題】固体イメージセンサの受光面に平行な被写体面
のイメージ情報だけでなく、入射光の光軸上の奥行き方
向の被写体情報も含む立体的被写体像情報を得る。 【解決手段】フォトダイオード８-1-1〜８-1-n、８-m-1
〜８-m-nが二次元に配列されて形成された半導体層１
と、二次元に配列されたフォトダイオードを含む半導体
層の表面上に形成された第１の絶縁膜３と、第１の絶縁
膜上で二次元に配列されたフォトダイオードの複数行毎
にフォトダイオードの行間部に対向して形成された第１
の遮光膜５-1と、第１の遮光膜上および第１の絶縁膜上
に形成され、第１の絶縁膜とは光の屈折率が異なる第２
の絶縁膜４と、第２の絶縁膜上に形成され、第１の遮光
膜に対向する部分が選択的に開口６された第２の遮光膜
５-2とを具備する。
のイメージ情報だけでなく、入射光の光軸上の奥行き方
向の被写体情報も含む立体的被写体像情報を得る。 【解決手段】フォトダイオード８-1-1〜８-1-n、８-m-1
〜８-m-nが二次元に配列されて形成された半導体層１
と、二次元に配列されたフォトダイオードを含む半導体
層の表面上に形成された第１の絶縁膜３と、第１の絶縁
膜上で二次元に配列されたフォトダイオードの複数行毎
にフォトダイオードの行間部に対向して形成された第１
の遮光膜５-1と、第１の遮光膜上および第１の絶縁膜上
に形成され、第１の絶縁膜とは光の屈折率が異なる第２
の絶縁膜４と、第２の絶縁膜上に形成され、第１の遮光
膜に対向する部分が選択的に開口６された第２の遮光膜
５-2とを具備する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、固体撮像装置に係
り、特に被写体像の平面的な情報とともに奥行き情報を
撮像可能な固体イメージセンサに関するもので、例えば
ビデオカメラなどに使用される。
り、特に被写体像の平面的な情報とともに奥行き情報を
撮像可能な固体イメージセンサに関するもので、例えば
ビデオカメラなどに使用される。
【０００２】
【従来の技術】図５は、従来の固体イメージセンサのフ
ォトダイオードアレイの一部の断面構造を概略的に示し
ている。図５において、５１はＰウエル、５２はＰウエ
ルの表層部で二次元に配列されて形成された複数のＮ型
の半導体領域であり、この複数のＮ型領域と前記Ｐウエ
ルとの接合部により複数のフォトダイオード５０が形成
されている。
ォトダイオードアレイの一部の断面構造を概略的に示し
ている。図５において、５１はＰウエル、５２はＰウエ
ルの表層部で二次元に配列されて形成された複数のＮ型
の半導体領域であり、この複数のＮ型領域と前記Ｐウエ
ルとの接合部により複数のフォトダイオード５０が形成
されている。
【０００３】５３は前記二次元に配列されたフォトダイ
オード５０を含むＰウエルの表面上に形成された絶縁膜
（例えばＳｉＯ2 膜）、５４は前記ＳｉＯ2 膜５３上に
形成され、前記フォトダイオードの領域に対向する部分
が選択的に開口された遮光膜（例えばＡｌ膜）である。
オード５０を含むＰウエルの表面上に形成された絶縁膜
（例えばＳｉＯ2 膜）、５４は前記ＳｉＯ2 膜５３上に
形成され、前記フォトダイオードの領域に対向する部分
が選択的に開口された遮光膜（例えばＡｌ膜）である。
【０００４】上記構成の固体イメージセンサでは、被写
体側からの入射光５５が遮光膜５４の各開口からＳｉＯ
2 膜５３を透過して対応するフォトダイオード５０に入
射して光電変換され、各フォトダイオード５０を画素単
位（ピクセル）とするイメージ情報が得られる。
体側からの入射光５５が遮光膜５４の各開口からＳｉＯ
2 膜５３を透過して対応するフォトダイオード５０に入
射して光電変換され、各フォトダイオード５０を画素単
位（ピクセル）とするイメージ情報が得られる。
【０００５】図６は、図５の固体イメージセンサを使用
したビデオカメラにおけるカメラ部の撮像レンズ光学系
と固体イメージセンサの受光面上に結像する被写体像と
の関係を示している。
したビデオカメラにおけるカメラ部の撮像レンズ光学系
と固体イメージセンサの受光面上に結像する被写体像と
の関係を示している。
【０００６】なお、図６中、５５は被写体側からの入射
光である。入射光５５の光軸上のＸ1 点の情報はレンズ
６０を通過してフォトダイオードのアレイ面（受光面５
２ａ）上のＹ1 点に結像するが、入射光の光軸上のＸ2
、Ｘ3 点の情報はレンズ６０を通過しても受光面５２
ａ上には結像しない（受光面以外の点に結像する）。
光である。入射光５５の光軸上のＸ1 点の情報はレンズ
６０を通過してフォトダイオードのアレイ面（受光面５
２ａ）上のＹ1 点に結像するが、入射光の光軸上のＸ2
、Ｘ3 点の情報はレンズ６０を通過しても受光面５２
ａ上には結像しない（受光面以外の点に結像する）。
【０００７】即ち、図５に示した従来の固体イメージセ
ンサは、フォトダイオード５０のアレイ面（図６中の受
光面５２ａ）に平行な面、つまり、入射光５５の光軸に
垂直な面のイメージ情報は得られるが、入射光５５の光
軸上の奥行き情報を含む立体情報は得られない。
ンサは、フォトダイオード５０のアレイ面（図６中の受
光面５２ａ）に平行な面、つまり、入射光５５の光軸に
垂直な面のイメージ情報は得られるが、入射光５５の光
軸上の奥行き情報を含む立体情報は得られない。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】上記したように従来の
固体イメージセンサは、フォトダイオードアレイに平行
な被写体面のイメージ情報は得られるが、入射光の光軸
上の奥行き方向の被写体情報を含む立体的な被写体像情
報は得られないという問題があった。
固体イメージセンサは、フォトダイオードアレイに平行
な被写体面のイメージ情報は得られるが、入射光の光軸
上の奥行き方向の被写体情報を含む立体的な被写体像情
報は得られないという問題があった。
【０００９】本発明は上記の問題点を解決すべくなされ
たもので、受光面に平行な被写体面のイメージ情報だけ
でなく、入射光の光軸上の奥行き方向の被写体情報も含
む立体的な被写体像情報を得ることが可能な固体撮像装
置を提供することを目的とする。
たもので、受光面に平行な被写体面のイメージ情報だけ
でなく、入射光の光軸上の奥行き方向の被写体情報も含
む立体的な被写体像情報を得ることが可能な固体撮像装
置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明の固体撮像装置
は、光電変換素子が二次元に配列されて形成された半導
体層と、前記二次元に配列された光電変換素子を含む前
記半導体層の表面上に形成された第１の絶縁膜と、前記
第１の絶縁膜上で前記二次元に配列された光電変換素子
の複数行毎にフォトダイオードの行間部に対向して形成
された第１の遮光膜と、前記第１の遮光膜上および前記
第１の絶縁膜上に形成され、光の屈折率が前記第１の絶
縁膜とは異なる第２の絶縁膜と、前記第２の絶縁膜上に
形成され、前記第１の遮光膜に対向する部分が選択的に
開口された第２の遮光膜とを具備することを特徴とす
る。
は、光電変換素子が二次元に配列されて形成された半導
体層と、前記二次元に配列された光電変換素子を含む前
記半導体層の表面上に形成された第１の絶縁膜と、前記
第１の絶縁膜上で前記二次元に配列された光電変換素子
の複数行毎にフォトダイオードの行間部に対向して形成
された第１の遮光膜と、前記第１の遮光膜上および前記
第１の絶縁膜上に形成され、光の屈折率が前記第１の絶
縁膜とは異なる第２の絶縁膜と、前記第２の絶縁膜上に
形成され、前記第１の遮光膜に対向する部分が選択的に
開口された第２の遮光膜とを具備することを特徴とす
る。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を詳細に説明する。図１は、本発明の固体撮像
装置の第１の実施の形態に係る固体イメージセンサ１０
の構成を概略的に示す平面図である。
施の形態を詳細に説明する。図１は、本発明の固体撮像
装置の第１の実施の形態に係る固体イメージセンサ１０
の構成を概略的に示す平面図である。
【００１２】図２は、図１中のＡ−Ａ線に沿うフォトダ
イオードアレイの一部の断面構造を概略的に示してい
る。図１および図２に示す固体イメージセンサは、半導
体層１上に光電変換素子が二次元に配列されて形成され
ている。本例では、半導体基板の表層部に選択的に形成
されたＰウエル１の表層部で複数のＮ型の半導体領域２
が二次元に配列されることにより複数のフォトダイオー
ド８-1-1〜８-1-n、８-m-1〜８-m-nが二次元の配列で形
成されている。
イオードアレイの一部の断面構造を概略的に示してい
る。図１および図２に示す固体イメージセンサは、半導
体層１上に光電変換素子が二次元に配列されて形成され
ている。本例では、半導体基板の表層部に選択的に形成
されたＰウエル１の表層部で複数のＮ型の半導体領域２
が二次元に配列されることにより複数のフォトダイオー
ド８-1-1〜８-1-n、８-m-1〜８-m-nが二次元の配列で形
成されている。
【００１３】前記二次元に配列されたフォトダイオード
を含むＰウエル１の表面上には第１の絶縁膜（例えばＳ
ｉＯ2 膜）３が形成されており、その第１の絶縁膜３上
には前記二次元に配列されたフォトダイオードの複数行
毎にフォトダイオードの行間部に対向して第１の遮光膜
（例えばＡｌ膜）５-1が形成されている。
を含むＰウエル１の表面上には第１の絶縁膜（例えばＳ
ｉＯ2 膜）３が形成されており、その第１の絶縁膜３上
には前記二次元に配列されたフォトダイオードの複数行
毎にフォトダイオードの行間部に対向して第１の遮光膜
（例えばＡｌ膜）５-1が形成されている。
【００１４】前記第１の遮光膜５-1上および前記第１の
絶縁膜３上には、前記第１の絶縁膜３とは光の屈折率が
異なる第２の絶縁膜４が形成されている。この場合、第
１の遮光膜３の光の屈折率Ｎ１と前記第２の遮光膜４の
光の屈折率Ｎ２との関係は、Ｎ１＞Ｎ２である。
絶縁膜３上には、前記第１の絶縁膜３とは光の屈折率が
異なる第２の絶縁膜４が形成されている。この場合、第
１の遮光膜３の光の屈折率Ｎ１と前記第２の遮光膜４の
光の屈折率Ｎ２との関係は、Ｎ１＞Ｎ２である。
【００１５】前記第２の絶縁膜４上には第２の遮光膜
（例えばＡｌ膜）５-2が形成されており、この第２の遮
光膜５-2には、前記第１の遮光膜５-1にほぼ対向する部
分が選択的に開口されている（開口部を６で示してい
る）。
（例えばＡｌ膜）５-2が形成されており、この第２の遮
光膜５-2には、前記第１の遮光膜５-1にほぼ対向する部
分が選択的に開口されている（開口部を６で示してい
る）。
【００１６】図３は、図１の固体イメージセンサを使用
したビデオカメラにおけるカメラ部の撮像レンズ光学系
と固体イメージセンサの受光面（フォトダイオードアレ
イ面）２ａ上に結像する被写体像との関係を示してい
る。
したビデオカメラにおけるカメラ部の撮像レンズ光学系
と固体イメージセンサの受光面（フォトダイオードアレ
イ面）２ａ上に結像する被写体像との関係を示してい
る。
【００１７】なお、図３中、７は被写体側からの入射光
であり、３０はレンズであり、入射光７の光軸に対して
固体イメージセンサの受光面２ａが９０°以外の所定の
角度をなすように配設されている。
であり、３０はレンズであり、入射光７の光軸に対して
固体イメージセンサの受光面２ａが９０°以外の所定の
角度をなすように配設されている。
【００１８】次に、図１乃至図３を参照しながら上記実
施例の固体イメージセンサの動作を説明する。被写体側
からの入射光が第２の遮光膜５-2の各開口部６から入射
し、各フォトダイオード８-1-1〜８-1-n、８-m-1〜８-m
-nにより光電変換され、各フォトダイオード８-1-1〜８
-1-n、８-m-1〜８-m-nを画素とするイメージ情報が得ら
れる。
施例の固体イメージセンサの動作を説明する。被写体側
からの入射光が第２の遮光膜５-2の各開口部６から入射
し、各フォトダイオード８-1-1〜８-1-n、８-m-1〜８-m
-nにより光電変換され、各フォトダイオード８-1-1〜８
-1-n、８-m-1〜８-m-nを画素とするイメージ情報が得ら
れる。
【００１９】この際、以下に述べるような動作原理によ
り、フォトダイオードのアレイ面２ａに平行な被写体面
のイメージ情報だけでなく、入射光７の光軸上の奥行き
方向の被写体情報も含む立体的な被写体像情報を得るこ
とが可能になる。
り、フォトダイオードのアレイ面２ａに平行な被写体面
のイメージ情報だけでなく、入射光７の光軸上の奥行き
方向の被写体情報も含む立体的な被写体像情報を得るこ
とが可能になる。
【００２０】即ち、被写体側からの入射光７は第２の遮
光膜５-2の各開口部６から第２のＳｉＯ2 膜４を透過し
た後、まず、第１のＳｉＯ2 膜３との境界面で透過光６
-1と反射光６-2とに分かれる。
光膜５-2の各開口部６から第２のＳｉＯ2 膜４を透過し
た後、まず、第１のＳｉＯ2 膜３との境界面で透過光６
-1と反射光６-2とに分かれる。
【００２１】上記透過光６-1は、前記第１の遮光膜５-1
により区分された複数行のフォトダイオードの領域のう
ちで第１行目のフォトダイオード８-1-1、８-m-1に入射
して光電変換され、前記反射光６-2は第２の遮光膜５-2
の裏面で再反射し、さらに第２のＳｉＯ2 膜４を透過し
た後に第１のＳｉＯ2 膜３との境界面で再び透過光と反
射光とに分かれ、この透過光は第２行目のフォトダイオ
ード８-1-2、８-m-2に入射して光電変換される。
により区分された複数行のフォトダイオードの領域のう
ちで第１行目のフォトダイオード８-1-1、８-m-1に入射
して光電変換され、前記反射光６-2は第２の遮光膜５-2
の裏面で再反射し、さらに第２のＳｉＯ2 膜４を透過し
た後に第１のＳｉＯ2 膜３との境界面で再び透過光と反
射光とに分かれ、この透過光は第２行目のフォトダイオ
ード８-1-2、８-m-2に入射して光電変換される。
【００２２】このような動作が繰り返され、前記第１の
遮光膜５-1により区分された複数行のフォトダイオード
の領域上の第２のＳｉＯ2 膜４と第１のＳｉＯ2 膜３と
の境界面で分かれた透過光と反射光のうち、透過光は前
記複数行のフォトダイオードのうちの最終行目のフォト
ダイオード８-1-n、８-m-nに入射して光電変換され、反
射光６-3は第２の遮光膜５-2の開口部６から入射光７の
光軸とは異なる方向に出ていく。
遮光膜５-1により区分された複数行のフォトダイオード
の領域上の第２のＳｉＯ2 膜４と第１のＳｉＯ2 膜３と
の境界面で分かれた透過光と反射光のうち、透過光は前
記複数行のフォトダイオードのうちの最終行目のフォト
ダイオード８-1-n、８-m-nに入射して光電変換され、反
射光６-3は第２の遮光膜５-2の開口部６から入射光７の
光軸とは異なる方向に出ていく。
【００２３】この場合、前記第１の遮光膜５-1により区
分された複数行のフォトダイオードの領域のうちで第１
行目のフォトダイオード８-1-1、８-m-1に入射して光電
変換される光情報に対して、第２行目のフォトダイオー
ド８-1-2、８-m-2に入射して光電変換される光情報は、
両者の光路長さの差分（第１のＳｉＯ2 膜３の反射光が
第２のＳｉＯ2 膜４を透過した後に第２の遮光膜５-2の
裏面で再反射して第１のＳｉＯ2 膜３との境界面に達す
るまでの長さ）だけ進んだ位置（受光面２ａからみて入
射光７の光軸方向に近い位置）の情報である。
分された複数行のフォトダイオードの領域のうちで第１
行目のフォトダイオード８-1-1、８-m-1に入射して光電
変換される光情報に対して、第２行目のフォトダイオー
ド８-1-2、８-m-2に入射して光電変換される光情報は、
両者の光路長さの差分（第１のＳｉＯ2 膜３の反射光が
第２のＳｉＯ2 膜４を透過した後に第２の遮光膜５-2の
裏面で再反射して第１のＳｉＯ2 膜３との境界面に達す
るまでの長さ）だけ進んだ位置（受光面２ａからみて入
射光７の光軸方向に近い位置）の情報である。
【００２４】同様に、第２行目のフォトダイオード８-1
-2、８-m-2に入射して光電変換される光情報に対して第
３行目のフォトダイオード８-1-3、８-m-3に入射して光
電変換される光情報は、両者の光路長さの差分だけ進ん
だ位置の情報である。
-2、８-m-2に入射して光電変換される光情報に対して第
３行目のフォトダイオード８-1-3、８-m-3に入射して光
電変換される光情報は、両者の光路長さの差分だけ進ん
だ位置の情報である。
【００２５】一般的に表現すると、第（ｉ−１）行目の
フォトダイオード８-1-(i-1)、８-m-(i-1)に入射して光
電変換される光情報に対して第ｉ行目のフォトダイオー
ド８-1-i、８-m-iに入射して光電変換される光情報は、
両者の光路長さの差分だけ進んだ位置の情報である。
フォトダイオード８-1-(i-1)、８-m-(i-1)に入射して光
電変換される光情報に対して第ｉ行目のフォトダイオー
ド８-1-i、８-m-iに入射して光電変換される光情報は、
両者の光路長さの差分だけ進んだ位置の情報である。
【００２６】従って、第１の遮光膜５-1により区分され
たフォトダイオード８-1、８-2（図示せず）、…８-m群
で光電変換されて得られる情報Ｙ1 、Ｙ2'、Ｙ3'…は、
入射光７の光軸に沿った奥行き方向の複数点Ｘ1 、Ｘ2
、Ｘ3 …の被写体情報である。
たフォトダイオード８-1、８-2（図示せず）、…８-m群
で光電変換されて得られる情報Ｙ1 、Ｙ2'、Ｙ3'…は、
入射光７の光軸に沿った奥行き方向の複数点Ｘ1 、Ｘ2
、Ｘ3 …の被写体情報である。
【００２７】そして、第２の遮光膜５-2の各開口部６か
ら同時に入射する入射光７が、各開口部６に対応して異
なる位置に形成されているフォトダイオード８-1、…８
-m群でそれぞれ光電変換されることにより、フォトダイ
オードアレイ面２ａに平行な被写体面における異なる位
置のイメージ情報が得られる。
ら同時に入射する入射光７が、各開口部６に対応して異
なる位置に形成されているフォトダイオード８-1、…８
-m群でそれぞれ光電変換されることにより、フォトダイ
オードアレイ面２ａに平行な被写体面における異なる位
置のイメージ情報が得られる。
【００２８】即ち、図１、図２に示した構成の固体イメ
ージセンサによれば、フォトダイオードアレイ面２ａに
平行な被写体面のイメージ情報だけでなく、入射光７の
光軸上の奥行き方向の被写体情報も含む立体的な被写体
像情報が得られるようになる。
ージセンサによれば、フォトダイオードアレイ面２ａに
平行な被写体面のイメージ情報だけでなく、入射光７の
光軸上の奥行き方向の被写体情報も含む立体的な被写体
像情報が得られるようになる。
【００２９】なお、図１の固体イメージセンサ１０が１
水平線単位で画素信号を読み出す方式を採用する場合に
は、さらに、各フォトダイオードで光電変換された被写
体像の電荷を１水平線単位で読み出してフォトダイオー
ドアレイの列方向（被写体像の垂直方向）に転送する電
荷垂直転送部と、この電荷垂直転送部から１水平線単位
で転送された電荷をフォトダイオードアレイの行方向
（被写体像の水平方向）に転送する電荷水平転送部と、
前記電荷水平転送部から転送された電荷を電圧信号（画
素信号、アナログ信号）に変換する画素信号変換部、画
素信号を外部に出力する信号出力部が設けられる。
水平線単位で画素信号を読み出す方式を採用する場合に
は、さらに、各フォトダイオードで光電変換された被写
体像の電荷を１水平線単位で読み出してフォトダイオー
ドアレイの列方向（被写体像の垂直方向）に転送する電
荷垂直転送部と、この電荷垂直転送部から１水平線単位
で転送された電荷をフォトダイオードアレイの行方向
（被写体像の水平方向）に転送する電荷水平転送部と、
前記電荷水平転送部から転送された電荷を電圧信号（画
素信号、アナログ信号）に変換する画素信号変換部、画
素信号を外部に出力する信号出力部が設けられる。
【００３０】また、図１の固体イメージセンサ１０が１
画素単位で画素信号を読み出す方式を採用する場合に
は、さらに、各フォトダイオードで光電変換された被写
体像の電荷を画素単位で読み出して画素信号に変換し、
二次元配列の各列毎に設けられた垂直信号線に出力する
手段と、前記複数本の垂直信号線から画素信号が転送さ
れる水平信号線と、前記水平信号線に転送された画素信
号を外部に出力する信号出力部などが設けられる。
画素単位で画素信号を読み出す方式を採用する場合に
は、さらに、各フォトダイオードで光電変換された被写
体像の電荷を画素単位で読み出して画素信号に変換し、
二次元配列の各列毎に設けられた垂直信号線に出力する
手段と、前記複数本の垂直信号線から画素信号が転送さ
れる水平信号線と、前記水平信号線に転送された画素信
号を外部に出力する信号出力部などが設けられる。
【００３１】図４は、図１の固体イメージセンサ１０を
１画素毎に画素信号の読み出しが可能な読み出し回路を
備えたＣＭＯＳ型イメージセンサとして実現した場合の
等価回路を示している。
１画素毎に画素信号の読み出しが可能な読み出し回路を
備えたＣＭＯＳ型イメージセンサとして実現した場合の
等価回路を示している。
【００３２】図４において、セル領域（撮像領域）１１
には１ピクセル／１ユニット（１画素）の単位セル１２
が二次元の行列状に配置されて形成されている。各単位
セル１２は、アノード側に接地電位が与えられるフォト
ダイオード１３と、フォトダイオード１３のカソード側
に一端側が接続されている読み出しトランジスタ（シャ
ッタゲートトランジスタ）１４と、読み出しトランジス
タ１４の他端側にゲートが接続されている増幅トランジ
スタ１５と、増幅トランジスタ１５の一端側に一端側が
接続されている垂直選択トランジスタ１６と、増幅トラ
ンジスタ１５のゲートに一端側が接続されているリセッ
トトランジスタ１７とを具備する。
には１ピクセル／１ユニット（１画素）の単位セル１２
が二次元の行列状に配置されて形成されている。各単位
セル１２は、アノード側に接地電位が与えられるフォト
ダイオード１３と、フォトダイオード１３のカソード側
に一端側が接続されている読み出しトランジスタ（シャ
ッタゲートトランジスタ）１４と、読み出しトランジス
タ１４の他端側にゲートが接続されている増幅トランジ
スタ１５と、増幅トランジスタ１５の一端側に一端側が
接続されている垂直選択トランジスタ１６と、増幅トラ
ンジスタ１５のゲートに一端側が接続されているリセッ
トトランジスタ１７とを具備する。
【００３３】そして、セル領域１１上には、同一行の単
位セルの各読み出しトランジスタのゲートに共通に接続
された読取り線と、同一行の単位セルの各垂直選択トラ
ンジスタ１６のゲートに共通に接続された垂直選択線
と、同一行の単位セルの各リセットトランジスタ１７の
ゲートに共通に接続されたリセット線と、同一列の単位
セルの各増幅トランジスタ１５の他端側に共通に接続さ
れた垂直信号線２１と、同一列の単位セルの各リセット
トランジスタ１７の他端側および各垂直選択トランジス
タ１６の他端側に共通に接続された電源線が形成されて
いる。
位セルの各読み出しトランジスタのゲートに共通に接続
された読取り線と、同一行の単位セルの各垂直選択トラ
ンジスタ１６のゲートに共通に接続された垂直選択線
と、同一行の単位セルの各リセットトランジスタ１７の
ゲートに共通に接続されたリセット線と、同一列の単位
セルの各増幅トランジスタ１５の他端側に共通に接続さ
れた垂直信号線２１と、同一列の単位セルの各リセット
トランジスタ１７の他端側および各垂直選択トランジス
タ１６の他端側に共通に接続された電源線が形成されて
いる。
【００３４】さらに、セル領域１１外には、垂直信号線
２１-1〜２１-nの各一端側と接地ノードとの間に接続さ
れた負荷トランジスタ２２と、ノイズキャンセラー回路
部２３と、水平信号線２４およびそれに接続された水平
リセットトランジスタ２５、出力増幅回路部２６が設け
られている。
２１-1〜２１-nの各一端側と接地ノードとの間に接続さ
れた負荷トランジスタ２２と、ノイズキャンセラー回路
部２３と、水平信号線２４およびそれに接続された水平
リセットトランジスタ２５、出力増幅回路部２６が設け
られている。
【００３５】上記ノイズキャンセラー回路部２３は、複
数の垂直信号線２１-1〜２１-nの各他端側に各一端側が
接続された複数のサンプルホールド用のトランジスタ２
７と、この複数のサンプルホールド用のトランジスタ２
７の各他端側に各一端側が接続された複数のコンデンサ
２８と、この複数のコンデンサ２８の各他端側と接地ノ
ードとの間に接続された複数のコンデンサ２９と、電源
ノードと前記複数のコンデンサ２９の各他端側との間に
接続された複数の電位クランプ用のトランジスタ３０
と、前記複数のコンデンサ２９の各他端側に各一端側が
接続された複数の水平読み出しトランジスタ３１を含
み、この複数の水平選択トランジスタ３１の各他端側に
共通に前記水平信号線２４が接続されている。
数の垂直信号線２１-1〜２１-nの各他端側に各一端側が
接続された複数のサンプルホールド用のトランジスタ２
７と、この複数のサンプルホールド用のトランジスタ２
７の各他端側に各一端側が接続された複数のコンデンサ
２８と、この複数のコンデンサ２８の各他端側と接地ノ
ードとの間に接続された複数のコンデンサ２９と、電源
ノードと前記複数のコンデンサ２９の各他端側との間に
接続された複数の電位クランプ用のトランジスタ３０
と、前記複数のコンデンサ２９の各他端側に各一端側が
接続された複数の水平読み出しトランジスタ３１を含
み、この複数の水平選択トランジスタ３１の各他端側に
共通に前記水平信号線２４が接続されている。
【００３６】図４のＣＭＯＳ型イメージセンサにおい
て、フォトダイオード１３に入射光が光電変換されて生
じた信号電荷はフォトダイオード１３内に蓄積される。
読み出し動作の前に、まず、リセット線に“Ｈ”レベル
のリセット信号が与えられると、リセットトランジスタ
１７がオンになって増幅トランジスタ１５のゲート電位
が所望の電位にリセットされる。この時、サンプルホー
ルド用のトランジスタ２７がオン状態に制御され、垂直
信号線２１のリセットレベルがコンデンサ２８を介して
コンデンサ２９に伝達される。
て、フォトダイオード１３に入射光が光電変換されて生
じた信号電荷はフォトダイオード１３内に蓄積される。
読み出し動作の前に、まず、リセット線に“Ｈ”レベル
のリセット信号が与えられると、リセットトランジスタ
１７がオンになって増幅トランジスタ１５のゲート電位
が所望の電位にリセットされる。この時、サンプルホー
ルド用のトランジスタ２７がオン状態に制御され、垂直
信号線２１のリセットレベルがコンデンサ２８を介して
コンデンサ２９に伝達される。
【００３７】次に、所定行の読取り線が選択されて
（“Ｈ”レベルの読取り信号が与えられて）読み出しト
ランジスタ１４がオンになると、フォトダイオード１３
の蓄積電荷が上記読み出しトランジスタを介して増幅ト
ランジスタ１５のゲートに転送され、このゲート電位を
変化させる。
（“Ｈ”レベルの読取り信号が与えられて）読み出しト
ランジスタ１４がオンになると、フォトダイオード１３
の蓄積電荷が上記読み出しトランジスタを介して増幅ト
ランジスタ１５のゲートに転送され、このゲート電位を
変化させる。
【００３８】この時、垂直シフトレジスタにより走査的
に選択される選択線（アドレス線）に“Ｈ”レベルの選
択信号が与えられると、垂直選択トランジスタ１６がオ
ンになり、この垂直選択トランジスタ１６を介して増幅
トランジスタ１５に電源線の電圧が供給される。これに
より、ソースフォロア接続されている増幅トランジスタ
１５は、ゲートの光電変換電荷量に応じて電圧信号に変
換して垂直信号線２１に出力する。
に選択される選択線（アドレス線）に“Ｈ”レベルの選
択信号が与えられると、垂直選択トランジスタ１６がオ
ンになり、この垂直選択トランジスタ１６を介して増幅
トランジスタ１５に電源線の電圧が供給される。これに
より、ソースフォロア接続されている増幅トランジスタ
１５は、ゲートの光電変換電荷量に応じて電圧信号に変
換して垂直信号線２１に出力する。
【００３９】この垂直信号線２１の電圧信号の変化はサ
ンプルホールド用のトランジスタ２７を介してコンデン
サ２８に蓄積される。そして、サンプルホールド用のト
ランジスタ２７および垂直選択トランジスタ１６がオフ
状態に制御されると、各単位セル１１が非選択状態にさ
れ、セル領域１１とノイズキャンセラー回路部２３とが
電気的に分離される。
ンプルホールド用のトランジスタ２７を介してコンデン
サ２８に蓄積される。そして、サンプルホールド用のト
ランジスタ２７および垂直選択トランジスタ１６がオフ
状態に制御されると、各単位セル１１が非選択状態にさ
れ、セル領域１１とノイズキャンセラー回路部２３とが
電気的に分離される。
【００４０】そして、水平リセットトランジスタ２５が
オン状態に制御されて水平信号線２４の電位がリセット
された後、水平読み出しトランジスタ３１が順次オン状
態に制御されて各コンデンサ２９の蓄積電荷が順次読み
出され、出力増幅回路部２６により増幅されて出力す
る。
オン状態に制御されて水平信号線２４の電位がリセット
された後、水平読み出しトランジスタ３１が順次オン状
態に制御されて各コンデンサ２９の蓄積電荷が順次読み
出され、出力増幅回路部２６により増幅されて出力す
る。
【００４１】なお、図４の固体イメージセンサとは別の
半導体チップあるいは同一の半導体チップ上に、クロッ
ク信号を発生するクロック発生回路、クロック信号に基
づいて各種のタイミングを制御するためのタイミング信
号を発生するタイミング発生回路、画素信号に対して所
定の処理を行う信号処理回路、信号処理回路の出力信号
をＡＤ変換し、デジタル画像データに変換して出力する
出画プロセス回路などが設けられる。
半導体チップあるいは同一の半導体チップ上に、クロッ
ク信号を発生するクロック発生回路、クロック信号に基
づいて各種のタイミングを制御するためのタイミング信
号を発生するタイミング発生回路、画素信号に対して所
定の処理を行う信号処理回路、信号処理回路の出力信号
をＡＤ変換し、デジタル画像データに変換して出力する
出画プロセス回路などが設けられる。
【００４２】この場合、前記したような各種の回路を固
体イメージセンサと同一チップ上に形成するためには、
ＭＯＳ（相補性絶縁ゲート）型あるいはＣＭＯＳ（相補
性絶縁ゲート）型の半導体集積回路に形成されるＭＯＳ
型イメージセンサとか、ＣＭＤ型イメージセンサなどを
使用すれば容易に可能である。
体イメージセンサと同一チップ上に形成するためには、
ＭＯＳ（相補性絶縁ゲート）型あるいはＣＭＯＳ（相補
性絶縁ゲート）型の半導体集積回路に形成されるＭＯＳ
型イメージセンサとか、ＣＭＤ型イメージセンサなどを
使用すれば容易に可能である。
【００４３】
【発明の効果】上述したように本発明の固体撮像装置に
よれば、受光面に平行な被写体面のイメージ情報だけで
なく、入射光の光軸上の奥行き方向の被写体情報も含む
立体的な被写体像情報を得ることが可能な固体撮像装置
を提供することができる。
よれば、受光面に平行な被写体面のイメージ情報だけで
なく、入射光の光軸上の奥行き方向の被写体情報も含む
立体的な被写体像情報を得ることが可能な固体撮像装置
を提供することができる。
【図１】本発明の固体撮像装置の第１の実施の形態に係
る固体イメージセンサの構成を概略的に示す平面図。
る固体イメージセンサの構成を概略的に示す平面図。
【図２】図１中のＡ−Ａ線に沿うフォトダイオードアレ
イの一部を概略的に示す断面図。
イの一部を概略的に示す断面図。
【図３】図１の固体イメージセンサを使用したビデオカ
メラにおけるカメラ部の撮像レンズ光学系と固体イメー
ジセンサの受光面上に結像する被写体像との関係を示す
図。
メラにおけるカメラ部の撮像レンズ光学系と固体イメー
ジセンサの受光面上に結像する被写体像との関係を示す
図。
【図４】図１の固体イメージセンサを１画素毎に画素信
号の読み出しが可能な読み出し回路を備えたＣＭＯＳ型
イメージセンサとして実現した場合の等価回路を示す
図。
号の読み出しが可能な読み出し回路を備えたＣＭＯＳ型
イメージセンサとして実現した場合の等価回路を示す
図。
【図５】従来の固体イメージセンサのフォトダイオード
アレイの一部を概略的に示す断面図。
アレイの一部を概略的に示す断面図。
【図６】図５の固体イメージセンサを使用したビデオカ
メラにおけるカメラ部の撮像レンズ光学系と固体イメー
ジセンサの受光面上に結像する被写体像との関係を示す
図。
メラにおけるカメラ部の撮像レンズ光学系と固体イメー
ジセンサの受光面上に結像する被写体像との関係を示す
図。
１…Ｐウエル、 ２…Ｎ型の半導体領域、 ３…第１の絶縁膜、 ４…第１の遮光膜、 ５-1…第１の絶縁膜、 ５-2…第２の遮光膜、 ６…開口部、 ８-1-1〜８-1-n、８-m-1〜８-m-n…フォトダイオード。
Claims (4)
- 【請求項１】 光電変換素子が二次元に配列されて形成
された半導体層と、 前記二次元に配列された光電変換素子を含む前記半導体
層の表面上に形成された第１の絶縁膜と、 前記第１の絶縁膜上で前記二次元に配列された光電変換
素子の複数行毎にフォトダイオードの行間部に対向して
形成された第１の遮光膜と、 前記第１の遮光膜上および前記第１の絶縁膜上に形成さ
れ、前記第１の絶縁膜とは光の屈折率が異なる第２の絶
縁膜と、 前記第２の絶縁膜上に形成され、前記第１の遮光膜に対
向する部分が選択的に開口された第２の遮光膜とを具備
することを特徴とする固体撮像装置。 - 【請求項２】 請求項１記載の固体撮像装置において、 前記二次元に配列されて形成された光電変換素子は、第
１導電型の半導体層の表層部に前記第１導電型とは逆の
第２導電型の複数の半導体領域が二次元に配列されて形
成されてなることを特徴とする固体撮像装置。 - 【請求項３】 請求項１または２記載の固体撮像装置に
おいて、 前記第１の遮光膜の光の屈折率Ｎ１と前記第２の遮光膜
の光の屈折率Ｎ２との関係は、Ｎ１＞Ｎ２であることを
特徴とする固体撮像装置。 - 【請求項４】 請求項１乃至３のいずれか１項に記載の
固体撮像装置において、 前記光電変換素子の配列面に対して被写体側からの入射
光の光軸が９０°以外の所定の角度をなすことを特徴と
する固体撮像装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10110724A JPH11307751A (ja) | 1998-04-21 | 1998-04-21 | 固体撮像装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10110724A JPH11307751A (ja) | 1998-04-21 | 1998-04-21 | 固体撮像装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11307751A true JPH11307751A (ja) | 1999-11-05 |
Family
ID=14542893
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10110724A Pending JPH11307751A (ja) | 1998-04-21 | 1998-04-21 | 固体撮像装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11307751A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101013826B1 (ko) | 2008-03-21 | 2011-02-14 | 후지논 가부시키가이샤 | 촬상 필터 |
| WO2013046820A1 (ja) * | 2011-09-28 | 2013-04-04 | 富士フイルム株式会社 | イメージセンサ及び撮像装置 |
-
1998
- 1998-04-21 JP JP10110724A patent/JPH11307751A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101013826B1 (ko) | 2008-03-21 | 2011-02-14 | 후지논 가부시키가이샤 | 촬상 필터 |
| WO2013046820A1 (ja) * | 2011-09-28 | 2013-04-04 | 富士フイルム株式会社 | イメージセンサ及び撮像装置 |
| CN103843320A (zh) * | 2011-09-28 | 2014-06-04 | 富士胶片株式会社 | 图像传感器和成像装置 |
| JP5634613B2 (ja) * | 2011-09-28 | 2014-12-03 | 富士フイルム株式会社 | イメージセンサ及び撮像装置 |
| US9077977B2 (en) | 2011-09-28 | 2015-07-07 | Fujifilm Corporation | Image sensor and imaging apparatus with sensitivity versus incident angle ranges for 2D and 3D imaging |
| CN103843320B (zh) * | 2011-09-28 | 2015-11-25 | 富士胶片株式会社 | 图像传感器和成像装置 |
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