KR20220043138A - 촬상 장치 또는 촬상 시스템 - Google Patents
촬상 장치 또는 촬상 시스템 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20220043138A KR20220043138A KR1020227005402A KR20227005402A KR20220043138A KR 20220043138 A KR20220043138 A KR 20220043138A KR 1020227005402 A KR1020227005402 A KR 1020227005402A KR 20227005402 A KR20227005402 A KR 20227005402A KR 20220043138 A KR20220043138 A KR 20220043138A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- image data
- circuit
- imaging
- layer
- pixel
- Prior art date
Links
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 title claims abstract description 299
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 103
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 43
- 230000004044 response Effects 0.000 claims description 10
- 238000012935 Averaging Methods 0.000 claims description 7
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 claims description 6
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 467
- 230000006870 function Effects 0.000 description 76
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 68
- 230000015654 memory Effects 0.000 description 58
- 239000010408 film Substances 0.000 description 54
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 32
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 32
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 30
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 27
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 27
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 27
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 27
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 26
- 230000000875 corresponding effect Effects 0.000 description 24
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 23
- 239000000463 material Substances 0.000 description 19
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 19
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 17
- 230000008569 process Effects 0.000 description 16
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 13
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- BUGBHKTXTAQXES-UHFFFAOYSA-N Selenium Chemical compound [Se] BUGBHKTXTAQXES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 12
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 12
- 229910052711 selenium Inorganic materials 0.000 description 12
- 239000011669 selenium Substances 0.000 description 12
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 11
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 10
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 9
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 9
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 9
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 9
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 8
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 description 8
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 8
- 239000011787 zinc oxide Substances 0.000 description 8
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 7
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 7
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 7
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 7
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 7
- APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N indium atom Chemical compound [In] APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 description 7
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 7
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 7
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 7
- GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N Gallium Chemical compound [Ga] GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 6
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 6
- 238000011017 operating method Methods 0.000 description 6
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 5
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910052735 hafnium Inorganic materials 0.000 description 5
- VBJZVLUMGGDVMO-UHFFFAOYSA-N hafnium atom Chemical compound [Hf] VBJZVLUMGGDVMO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 5
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 5
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 5
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 5
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 5
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 5
- 101100444028 Drosophila melanogaster Dso2 gene Proteins 0.000 description 4
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- AJNVQOSZGJRYEI-UHFFFAOYSA-N digallium;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Ga+3].[Ga+3] AJNVQOSZGJRYEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 description 4
- 229910001195 gallium oxide Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 4
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 4
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 4
- 229910052746 lanthanum Inorganic materials 0.000 description 4
- FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N lanthanum atom Chemical compound [La] FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 4
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 4
- 238000003672 processing method Methods 0.000 description 4
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 4
- 238000001004 secondary ion mass spectrometry Methods 0.000 description 4
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 4
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 description 4
- GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N tantalum atom Chemical compound [Ta] GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052727 yttrium Inorganic materials 0.000 description 4
- VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N yttrium atom Chemical compound [Y] VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 4
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052684 Cerium Inorganic materials 0.000 description 3
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N Dioxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052779 Neodymium Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 3
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 3
- 229910052790 beryllium Inorganic materials 0.000 description 3
- ATBAMAFKBVZNFJ-UHFFFAOYSA-N beryllium atom Chemical compound [Be] ATBAMAFKBVZNFJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- ZMIGMASIKSOYAM-UHFFFAOYSA-N cerium Chemical compound [Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce] ZMIGMASIKSOYAM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000006059 cover glass Substances 0.000 description 3
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 3
- 229910001882 dioxygen Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000002149 energy-dispersive X-ray emission spectroscopy Methods 0.000 description 3
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 description 3
- GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N germanium atom Chemical compound [Ge] GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910003437 indium oxide Inorganic materials 0.000 description 3
- PJXISJQVUVHSOJ-UHFFFAOYSA-N indium(iii) oxide Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[In+3].[In+3] PJXISJQVUVHSOJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 3
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 3
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 3
- QEFYFXOXNSNQGX-UHFFFAOYSA-N neodymium atom Chemical compound [Nd] QEFYFXOXNSNQGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000001151 other effect Effects 0.000 description 3
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000003252 repetitive effect Effects 0.000 description 3
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000005477 sputtering target Methods 0.000 description 3
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 3
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 description 3
- GPPXJZIENCGNKB-UHFFFAOYSA-N vanadium Chemical compound [V]#[V] GPPXJZIENCGNKB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- VUFNLQXQSDUXKB-DOFZRALJSA-N 2-[4-[4-[bis(2-chloroethyl)amino]phenyl]butanoyloxy]ethyl (5z,8z,11z,14z)-icosa-5,8,11,14-tetraenoate Chemical group CCCCC\C=C/C\C=C/C\C=C/C\C=C/CCCC(=O)OCCOC(=O)CCCC1=CC=C(N(CCCl)CCCl)C=C1 VUFNLQXQSDUXKB-DOFZRALJSA-N 0.000 description 2
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052688 Gadolinium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 description 2
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 2
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 2
- -1 acryl Chemical group 0.000 description 2
- 230000009471 action Effects 0.000 description 2
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 2
- 229910052783 alkali metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000001340 alkali metals Chemical class 0.000 description 2
- 229910052784 alkaline earth metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000001342 alkaline earth metals Chemical class 0.000 description 2
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 2
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 2
- 238000013473 artificial intelligence Methods 0.000 description 2
- 238000000231 atomic layer deposition Methods 0.000 description 2
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 2
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 2
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 2
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 2
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 2
- 230000005669 field effect Effects 0.000 description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000005525 hole transport Effects 0.000 description 2
- 238000003331 infrared imaging Methods 0.000 description 2
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 2
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 2
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000010030 laminating Methods 0.000 description 2
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 2
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 2
- 229910021421 monocrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002159 nanocrystal Substances 0.000 description 2
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 2
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 2
- 238000007517 polishing process Methods 0.000 description 2
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 description 2
- 230000002250 progressing effect Effects 0.000 description 2
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 2
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 2
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 2
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 2
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 2
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 description 2
- XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N tin dioxide Chemical compound O=[Sn]=O XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910001887 tin oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 2
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 2
- 229910001233 yttria-stabilized zirconia Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910016036 BaF 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- XMWRBQBLMFGWIX-UHFFFAOYSA-N C60 fullerene Chemical class C12=C3C(C4=C56)=C7C8=C5C5=C9C%10=C6C6=C4C1=C1C4=C6C6=C%10C%10=C9C9=C%11C5=C8C5=C8C7=C3C3=C7C2=C1C1=C2C4=C6C4=C%10C6=C9C9=C%11C5=C5C8=C3C3=C7C1=C1C2=C4C6=C2C9=C5C3=C12 XMWRBQBLMFGWIX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910004261 CaF 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910020156 CeF Inorganic materials 0.000 description 1
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052777 Praseodymium Inorganic materials 0.000 description 1
- 102220486681 Putative uncharacterized protein PRO1854_S10A_mutation Human genes 0.000 description 1
- KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N Ruthenium Chemical compound [Ru] KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052771 Terbium Inorganic materials 0.000 description 1
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NRTOMJZYCJJWKI-UHFFFAOYSA-N Titanium nitride Chemical compound [Ti]#N NRTOMJZYCJJWKI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 230000003064 anti-oxidating effect Effects 0.000 description 1
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000013528 artificial neural network Methods 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- XQPRBTXUXXVTKB-UHFFFAOYSA-M caesium iodide Inorganic materials [I-].[Cs+] XQPRBTXUXXVTKB-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 229910052800 carbon group element Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 1
- 239000003086 colorant Substances 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 1
- 230000002596 correlated effect Effects 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000018044 dehydration Effects 0.000 description 1
- 238000006297 dehydration reaction Methods 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 229910001873 dinitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 230000004424 eye movement Effects 0.000 description 1
- 229910003472 fullerene Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- 229910000449 hafnium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- WIHZLLGSGQNAGK-UHFFFAOYSA-N hafnium(4+);oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[Hf+4] WIHZLLGSGQNAGK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 230000036039 immunity Effects 0.000 description 1
- AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N indium;oxotin Chemical compound [In].[Sn]=O AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 229910052741 iridium Inorganic materials 0.000 description 1
- GKOZUEZYRPOHIO-UHFFFAOYSA-N iridium atom Chemical compound [Ir] GKOZUEZYRPOHIO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 description 1
- 238000005304 joining Methods 0.000 description 1
- 238000003475 lamination Methods 0.000 description 1
- 230000031700 light absorption Effects 0.000 description 1
- WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L manganese(2+);methyl n-[[2-(methoxycarbonylcarbamothioylamino)phenyl]carbamothioyl]carbamate;n-[2-(sulfidocarbothioylamino)ethyl]carbamodithioate Chemical compound [Mn+2].[S-]C(=S)NCCNC([S-])=S.COC(=O)NC(=S)NC1=CC=CC=C1NC(=S)NC(=O)OC WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 238000013507 mapping Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 229910000476 molybdenum oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010955 niobium Substances 0.000 description 1
- GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N niobium atom Chemical compound [Nb] GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- SIWVEOZUMHYXCS-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoyttriooxy)yttrium Chemical compound O=[Y]O[Y]=O SIWVEOZUMHYXCS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PQQKPALAQIIWST-UHFFFAOYSA-N oxomolybdenum Chemical compound [Mo]=O PQQKPALAQIIWST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003071 parasitic effect Effects 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- 230000005043 peripheral vision Effects 0.000 description 1
- 238000005424 photoluminescence Methods 0.000 description 1
- 238000012805 post-processing Methods 0.000 description 1
- 238000007781 pre-processing Methods 0.000 description 1
- 238000013139 quantization Methods 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 102200082907 rs33918131 Human genes 0.000 description 1
- 229910052707 ruthenium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 1
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 230000008054 signal transmission Effects 0.000 description 1
- 239000010944 silver (metal) Substances 0.000 description 1
- FVAUCKIRQBBSSJ-UHFFFAOYSA-M sodium iodide Inorganic materials [Na+].[I-] FVAUCKIRQBBSSJ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 229910000679 solder Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 1
- 229910052712 strontium Inorganic materials 0.000 description 1
- CIOAGBVUUVVLOB-UHFFFAOYSA-N strontium atom Chemical compound [Sr] CIOAGBVUUVVLOB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000012549 training Methods 0.000 description 1
- 238000001771 vacuum deposition Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 210000000707 wrist Anatomy 0.000 description 1
- YVTHLONGBIQYBO-UHFFFAOYSA-N zinc indium(3+) oxygen(2-) Chemical compound [O--].[Zn++].[In+3] YVTHLONGBIQYBO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H04N5/347—
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N23/00—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
- H04N23/95—Computational photography systems, e.g. light-field imaging systems
- H04N23/951—Computational photography systems, e.g. light-field imaging systems by using two or more images to influence resolution, frame rate or aspect ratio
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
- H04N25/70—SSIS architectures; Circuits associated therewith
- H04N25/71—Charge-coupled device [CCD] sensors; Charge-transfer registers specially adapted for CCD sensors
- H04N25/75—Circuitry for providing, modifying or processing image signals from the pixel array
-
- 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
- H01L27/14603—Special geometry or disposition of pixel-elements, address-lines or gate-electrodes
-
- 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
-
- 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
- H01L27/14634—Assemblies, i.e. Hybrid structures
-
- 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
- H01L27/14665—Imagers using a photoconductor layer
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N23/00—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
- H04N23/60—Control of cameras or camera modules
- H04N23/698—Control of cameras or camera modules for achieving an enlarged field of view, e.g. panoramic image capture
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
- H04N25/40—Extracting pixel data from image sensors by controlling scanning circuits, e.g. by modifying the number of pixels sampled or to be sampled
- H04N25/44—Extracting pixel data from image sensors by controlling scanning circuits, e.g. by modifying the number of pixels sampled or to be sampled by partially reading an SSIS array
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
- H04N25/40—Extracting pixel data from image sensors by controlling scanning circuits, e.g. by modifying the number of pixels sampled or to be sampled
- H04N25/44—Extracting pixel data from image sensors by controlling scanning circuits, e.g. by modifying the number of pixels sampled or to be sampled by partially reading an SSIS array
- H04N25/443—Extracting pixel data from image sensors by controlling scanning circuits, e.g. by modifying the number of pixels sampled or to be sampled by partially reading an SSIS array by reading pixels from selected 2D regions of the array, e.g. for windowing or digital zooming
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
- H04N25/40—Extracting pixel data from image sensors by controlling scanning circuits, e.g. by modifying the number of pixels sampled or to be sampled
- H04N25/46—Extracting pixel data from image sensors by controlling scanning circuits, e.g. by modifying the number of pixels sampled or to be sampled by combining or binning pixels
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
- H04N25/70—SSIS architectures; Circuits associated therewith
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
- H04N25/70—SSIS architectures; Circuits associated therewith
- H04N25/71—Charge-coupled device [CCD] sensors; Charge-transfer registers specially adapted for CCD sensors
- H04N25/745—Circuitry for generating timing or clock signals
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
- H04N25/70—SSIS architectures; Circuits associated therewith
- H04N25/76—Addressed sensors, e.g. MOS or CMOS sensors
- H04N25/78—Readout circuits for addressed sensors, e.g. output amplifiers or A/D converters
-
- H04N5/345—
-
- H04N5/369—
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Multimedia (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Computing Systems (AREA)
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
Abstract
신규 구성을 가지는 촬상 장치를 제공한다. 복수의 화소가 제공된 촬상 영역을 가지는 촬상 장치이다. 촬상 영역이 가지는 복수의 화소는 제 1 화소와 제 2 화소를 포함한다. 촬상 장치는 제 1 영역 또는 제 2 영역을 선택하는 기능을 가진다. 제 1 영역은 제 2 영역과 같은 개수의 화소를 포함하고, 제 1 영역은 적어도 제 1 화소와 제 2 화소를 포함하고, 제 2 영역은 적어도 제 2 화소를 포함하고, 제 1 영역 또는 제 2 영역이 가지는 화소의 각각은 취득한 촬상 신호를 출력하는 기능을 가진다. 촬상 장치는 제 1 영역이 가지는 화소가 출력하는 촬상 신호를 동시에 판독하여 연산함으로써 제 1 화상 데이터를 생성한다. 촬상 장치는 제 2 영역이 가지는 화소가 출력하는 촬상 신호를 동시에 판독하여 연산함으로써 제 2 화상 데이터를 생성한다. 제 1 이미지 화상은 제 1 화상 데이터와 제 2 화상 데이터를 사용하여 생성할 수 있다.
Description
본 발명의 일 형태는 촬상 장치, 또는 촬상 장치를 포함한 촬상 시스템에 관한 것이다.
또한 본 발명의 일 형태는 상기 기술분야에 한정되지 않는다. 본 명세서 등에서 개시(開示)하는 발명의 일 형태의 기술분야는 물건, 방법, 또는 제조 방법에 관한 것이다. 특히, 본 발명의 일 형태는 반도체 장치, 촬상 장치, 수광 장치, 기억 장치, 이들의 구동 방법, 또는 이들의 제조 방법에 관한 것이다.
또한 본 명세서 등에서 반도체 장치는 반도체 특성을 이용함으로써 기능할 수 있는 소자, 회로, 또는 장치 등을 가리킨다. 일례로서 트랜지스터, 다이오드, 수광 소자, 발광 소자 등의 반도체 소자는 반도체 장치이다. 또한 다른 일례로서 반도체 소자를 가지는 회로는 반도체 장치이다. 또한 다른 일례로서 반도체 소자를 가지는 회로가 제공된 장치는 반도체 장치이다.
근년, 인공 지능(AI: Artificial Intelligence)을 사용한 화상 인식 기술의 개발이 진행되고 있다. 화상의 피사체의 인식률은 계속 향상되고 있다. 다만, AI는 이미 학습한 내용에는 대응할 수 있는 한편, 아직 학습하지 않은 화상으로부터 구성 요소 등을 인식하거나 설명하는 것은 잘하지 못한다.
예를 들어, 생산 공정에서는, 생산 시에 혼입되는 이물, 제조 불량 등을 검사하기 위한 외관 검사가 수행된다. 최근에는, 외관 검사에 화상 검사를 도입함으로써 외관 검사를 효율적으로 수행하기 위한 개발이 진행되고 있다. 예를 들어 머신 비전(컴퓨터 시스템을 이용한 화상 처리 시스템)에서는, 다양한 검출 알고리듬이 제안되어 있다. 이 중에서, 인간의 시각 기구에서 힌트를 얻은 알고리듬이 제안되어 있다(특허문헌 1). 상기 알고리듬은 인간의 시각 기구 중의 주변시와 고시 미동(fixational eye movement)에서 힌트를 얻은 것이고, 규칙적인 패턴에 존재하는 비정상 부분을 검지할 수 있다.
화상으로부터 특징을 추출하는 알고리듬을 훈련 데이터를 사용하지 않고 프로세서 또는 GPU(Graphics Processing Unit)를 사용하여 디지털 처리하는 경우, 연산량에 비례하여 소비 전력이 증대한다는 과제가 있다. 즉 대상으로 하는 화상의 크기는 연산량 및 소비 전력에 비례한다는 과제가 있다. 또한 상기 알고리듬을 사용한 경우, 처리 시간은 연산량에 비례하여 길어진다는 과제가 있다. 또한 상기 알고리듬은 중간 처리에서 화상 크기보다 큰 데이터를 취급하기 때문에 화상 크기보다 큰 데이터 영역이 필요하다는 과제가 있다.
상기 과제를 감안하여, 본 발명의 일 형태는 신규 구성을 가지는 촬상 장치를 제공하는 것을 과제 중 하나로 한다. 본 발명의 일 형태는 촬상 영역보다 큰 데이터를 취급할 수 있는 촬상 장치를 제공하는 것을 과제 중 하나로 한다. 본 발명의 일 형태는 연산의 처리 시간의 증가를 억제하는 촬상 장치를 제공하는 것을 과제 중 하나로 한다. 본 발명의 일 형태는 소비 전력의 증가를 억제하는 촬상 장치를 제공하는 것을 과제 중 하나로 한다.
본 발명의 일 형태는 신규 구성을 가지는 촬상 시스템을 제공하는 것을 과제 중 하나로 한다. 본 발명의 일 형태는 촬상 영역보다 큰 데이터를 취급할 수 있는 촬상 시스템을 제공하는 것을 과제 중 하나로 한다. 본 발명의 일 형태는 연산의 처리 시간의 증가를 억제하는 촬상 시스템을 제공하는 것을 과제 중 하나로 한다. 본 발명의 일 형태는 소비 전력의 증가를 억제하는 촬상 시스템을 제공하는 것을 과제 중 하나로 한다.
또한 이들 과제의 기재는 다른 과제의 존재를 방해하는 것은 아니다. 또한 본 발명의 일 형태는 이들 과제 모두를 해결할 필요는 없다. 또한 이들 외의 과제는 명세서, 도면, 청구항 등의 기재에서 저절로 명백해지는 것이며 명세서, 도면, 청구항 등의 기재에서 이들 외의 과제를 추출할 수 있다.
본 발명의 일 형태는 촬상 영역에 제 1 영역과 제 2 영역을 가지는 촬상 장치이고, 제 1 영역 및 제 2 영역은 서로 같은 개수의 복수의 화소를 가지고, 제 1 영역은 복수의 화소에 제 1 화소와 제 2 화소를 포함하고, 제 2 영역은 복수의 화소에 제 2 화소를 포함하고, 제 1 영역이 가지는 복수의 화소가 출력하는 촬상 신호에 응하여 제 1 화상 데이터가 생성되고, 제 2 영역이 가지는 복수의 화소가 출력하는 촬상 신호에 응하여 제 2 화상 데이터가 생성되고, 제 1 화상 데이터 및 제 2 화상 데이터에 응하여 제 1 이미지 화상이 생성되는 촬상 장치이다.
상기 구성에서, 제 1 화상 데이터는 제 1 영역이 가지는 복수의 화소가 출력하는 촬상 신호를 평균화 처리함으로써 생성되고, 제 2 화상 데이터는 제 2 영역이 가지는 복수의 화소가 출력하는 촬상 신호를 평균화 처리함으로써 생성되는 것이 바람직하다.
상기 각 구성에서, 제 1 영역이 가지는 복수의 화소의 각각은 가중치 계수가 부여됨으로써 복수의 화소가 출력하는 촬상 신호를 제 1 촬상 신호로 변환하는 기능을 가지고, 제 2 영역이 가지는 복수의 화소의 각각은 가중치 계수가 부여됨으로써 화소가 출력하는 촬상 신호를 제 2 촬상 신호로 변환하는 기능을 가지고, 제 1 화상 데이터는 제 1 영역이 가지는 복수의 화소의 각각으로부터 출력되는 제 1 촬상 신호를 가산함으로써 생성되고, 제 2 화상 데이터는 제 2 영역이 가지는 복수의 화소의 각각으로부터 출력되는 제 2 촬상 신호를 가산함으로써 생성되는 것이 바람직하다.
상기 각 구성에서, 제 1 영역 및 제 2 영역은 정수(整數) 행 및 정수 열을 단위로서 사용하여 선택되는 화소로 구성되는 것이 바람직하다.
상기 각 구성에서, 제 1 회로를 더 가지고, 제 1 회로는 전위를 유지하는 기능을 가지고, 제 1 회로는 제 1 영역 또는 제 1 영역에서 화소를 대신하는 기능을 가지는 것이 바람직하다.
상기 각 구성에서, 화소가 가지는 트랜지스터는 반도체층에 금속 산화물을 가지는 것이 바람직하다.
본 발명의 다른 일 형태는 복수의 화소가 제공된 촬상 영역을 가지는 촬상 시스템이고, 촬상 영역은 복수의 화소에 제 1 화소와, 제 2 화소와, 제 3 화소를 포함하고, 복수의 화소가 촬상 신호를 취득하는 단계와, 촬상 영역에 제 1 화소 내지 제 3 화소를 가지는 제 1 영역을 설정하는 단계와, 제 1 영역이 포함하는 제 1 화소 및 제 2 화소가 취득한 촬상 신호에 응하여 제 1 위상 이미지 데이터를 생성하는 단계와, 제 1 영역이 포함하는 제 2 화소 및 제 3 화소가 취득한 촬상 신호에 응하여 제 2 위상 이미지 데이터를 생성하는 단계와, 제 1 위상 이미지 데이터 및 제 2 위상 이미지 데이터를 연산함으로써 제 1 이미지 데이터를 생성하는 단계를 가지는 촬상 시스템이다.
상기 각 구성에서, 제 1 이미지 데이터는 촬상 신호로부터 특징이 추출된 화상인 것이 바람직하다.
상술한 문제를 감안하여, 본 발명의 일 형태는 신규 구성을 가지는 촬상 장치를 제공할 수 있다. 본 발명의 일 형태는 촬상 영역보다 큰 데이터를 취급할 수 있는 촬상 장치를 제공할 수 있다. 본 발명의 일 형태는 연산의 처리 시간의 증가를 억제하는 촬상 장치를 제공할 수 있다. 본 발명의 일 형태는 소비 전력의 증가를 억제하는 촬상 장치를 제공할 수 있다.
본 발명의 일 형태는 신규 구성을 가지는 촬상 시스템을 제공할 수 있다. 본 발명의 일 형태는 촬상 영역보다 큰 데이터를 취급할 수 있는 촬상 시스템을 제공할 수 있다. 본 발명의 일 형태는 연산의 처리 시간의 증가를 억제하는 촬상 시스템을 제공할 수 있다. 본 발명의 일 형태는 소비 전력의 증가를 억제하는 촬상 시스템을 제공할 수 있다.
또한 본 발명의 일 형태의 효과는 위에서 열거한 효과에 한정되지 않는다. 위에서 열거한 효과는 다른 효과의 존재를 방해하는 것이 아니다. 또한 다른 효과는 아래에 기재되고 본 항목에서는 언급되지 않은 효과이다. 본 항목에서 언급되지 않은 효과는 통상의 기술자라면 명세서 또는 도면 등의 기재에서 도출할 수 있는 것이고, 이들 기재에서 적절히 추출할 수 있다. 또한 본 발명의 일 형태는 위에서 열거한 효과 및/또는 다른 효과 중 적어도 하나의 효과를 가지는 것이다. 따라서 본 발명의 일 형태는 경우에 따라서는 위에서 열거한 효과를 가지지 않는 경우도 있다.
도 1은 촬상 장치를 설명하는 도면이다.
도 2의 (A) 내지 (D)는 촬상 영역을 설명하는 도면이다.
도 3의 (A) 내지 (C)는 촬상 영역을 설명하는 도면이다.
도 4는 촬상 장치를 설명하는 도면이다.
도 5의 (A)는 촬상 장치를 설명하는 도면이다. 도 5의 (B)는 회로(332)를 설명하는 도면이다.
도 6은 촬상 장치를 설명하는 도면이다.
도 7의 (A) 내지 (C)는 화소를 설명하는 회로도이다.
도 8은 촬상 장치의 동작을 설명하는 타이밍 차트이다.
도 9는 촬상 영역이 출력하는 신호를 설명하는 도면이다.
도 10은 회로(304) 및 회로(305)를 설명하는 도면이다.
도 11은 회로(305)를 설명하는 도면이다.
도 12는 촬상 시스템의 처리 방법을 설명하는 이미지 도면이다.
도 13은 촬상 시스템을 설명하는 흐름도이다.
도 14는 촬상 시스템을 설명하는 흐름도이다.
도 15는 촬상 시스템의 처리 방법을 설명하는 이미지 도면이다.
도 16은 촬상 시스템을 설명하는 흐름도이다.
도 17의 (A) 내지 (D)는 촬상 장치의 화소의 구성을 설명하는 도면이다.
도 18의 (A) 내지 (C)는 광전 변환 디바이스의 구성을 설명하는 도면이다.
도 19는 화소를 설명하는 단면도이다.
도 20의 (A) 내지 (C)는 Si 트랜지스터를 설명하는 도면이다.
도 21은 화소를 설명하는 단면도이다.
도 22는 화소를 설명하는 단면도이다.
도 23의 (A) 내지 (D)는 OS 트랜지스터를 설명하는 도면이다.
도 24는 화소를 설명하는 단면도이다.
도 25의 (A1) 내지 (A3), 도 25의 (B1) 내지 (B3)은 촬상 장치를 포함한 패키지, 모듈의 사시도이다.
도 26의 (A), (B), (C), (D), (E), (F)는 전자 기기를 설명하는 도면이다.
도 2의 (A) 내지 (D)는 촬상 영역을 설명하는 도면이다.
도 3의 (A) 내지 (C)는 촬상 영역을 설명하는 도면이다.
도 4는 촬상 장치를 설명하는 도면이다.
도 5의 (A)는 촬상 장치를 설명하는 도면이다. 도 5의 (B)는 회로(332)를 설명하는 도면이다.
도 6은 촬상 장치를 설명하는 도면이다.
도 7의 (A) 내지 (C)는 화소를 설명하는 회로도이다.
도 8은 촬상 장치의 동작을 설명하는 타이밍 차트이다.
도 9는 촬상 영역이 출력하는 신호를 설명하는 도면이다.
도 10은 회로(304) 및 회로(305)를 설명하는 도면이다.
도 11은 회로(305)를 설명하는 도면이다.
도 12는 촬상 시스템의 처리 방법을 설명하는 이미지 도면이다.
도 13은 촬상 시스템을 설명하는 흐름도이다.
도 14는 촬상 시스템을 설명하는 흐름도이다.
도 15는 촬상 시스템의 처리 방법을 설명하는 이미지 도면이다.
도 16은 촬상 시스템을 설명하는 흐름도이다.
도 17의 (A) 내지 (D)는 촬상 장치의 화소의 구성을 설명하는 도면이다.
도 18의 (A) 내지 (C)는 광전 변환 디바이스의 구성을 설명하는 도면이다.
도 19는 화소를 설명하는 단면도이다.
도 20의 (A) 내지 (C)는 Si 트랜지스터를 설명하는 도면이다.
도 21은 화소를 설명하는 단면도이다.
도 22는 화소를 설명하는 단면도이다.
도 23의 (A) 내지 (D)는 OS 트랜지스터를 설명하는 도면이다.
도 24는 화소를 설명하는 단면도이다.
도 25의 (A1) 내지 (A3), 도 25의 (B1) 내지 (B3)은 촬상 장치를 포함한 패키지, 모듈의 사시도이다.
도 26의 (A), (B), (C), (D), (E), (F)는 전자 기기를 설명하는 도면이다.
실시형태에 대하여 도면을 사용하여 자세히 설명한다. 다만 본 발명은 아래의 설명에 한정되지 않으며, 본 발명의 취지 및 그 범위에서 벗어남이 없이 그 형태 및 자세한 사항을 다양하게 변경할 수 있는 것은 통상의 기술자라면 용이하게 이해할 수 있다. 따라서 본 발명은 아래의 실시형태의 기재 내용에 한정하여 해석되는 것은 아니다. 또한 아래에서 설명되는 발명의 구성에서, 동일한 부분 또는 같은 기능을 가지는 부분에는 동일한 부호를 상이한 도면 사이에서 공통적으로 사용하고, 그 반복적인 설명은 생략한다.
또한 도면 등에 있어서 나타내는 각 구성의 위치, 크기, 범위 등은 발명의 이해를 용이하게 하기 위하여 실제의 위치, 크기, 범위 등을 나타내지 않는 경우가 있다. 따라서 개시하는 발명은 도면 등에 개시된 위치, 크기, 범위 등에 반드시 한정되는 것은 아니다. 예를 들어 실제의 제조 공정에서 에칭 등의 처리에 의하여 레지스트 마스크 등이 의도치 않게 감소되는 경우가 있으나, 이해를 쉽게 하기 위하여 이를 도면에 반영하지 않은 경우가 있다.
또한 상면도("평면도"라고도 함)나 사시도 등에서, 도면을 이해하기 쉽게 하기 위하여 일부의 구성요소의 기재를 생략하는 경우가 있다.
또한 본 명세서 등에서 '전극'이나 '배선'이라는 용어는 이들 구성요소를 기능적으로 한정하는 것이 아니다. 예를 들어 '전극'은 '배선'의 일부로서 사용되는 경우가 있고, 그 반대도 마찬가지이다. 또한 '전극'이나 '배선'의 용어는 복수의 '전극'이나 '배선'이 일체가 되어 형성되어 있는 경우 등도 포함한다.
또한 본 명세서 등에서 '저항 소자'는 그 저항값이 배선의 길이에 따라 결정되는 경우가 있다. 또는 저항 소자는 배선에 사용되는 도전층과는 다른 저효율을 가지는 도전층과 콘택트를 통하여 접속됨으로써 형성되는 경우 등도 포함한다. 또는 반도체층에 불순물이 도핑됨으로써 저항값이 결정되는 경우가 있다.
또한 본 명세서 등에서 전기 회로에서의 '단자'란 전류의 입력 또는 출력, 전압의 입력 또는 출력, 또는 신호의 수신 또는 송신이 수행되는 부분을 말한다. 따라서 배선 또는 전극의 일부가 단자로서 기능하는 경우가 있다.
또한 본 명세서 등에서 "위", "위쪽", "아래", 또는 "아래쪽"이라는 용어는 구성 요소의 위치 관계가 바로 위 또는 바로 아래이고, 또한 직접 접하는 것으로 한정되는 것이 아니다. 예를 들어 "절연층(A) 위의 전극(B)"이라는 표현이면, 절연층(A) 위에 전극(B)이 직접 접하여 형성될 필요는 없고, 절연층(A)과 전극(B) 사이에 다른 구성요소를 포함하는 것을 제외하지 않는다. 또한 '도전층(C) 위쪽의 도전층(D)'이라는 표현이면, 도전층(C) 위에 도전층(D)이 직접 접촉되어 형성될 필요는 없고, 도전층(C)과 도전층(D) 사이에 다른 구성 요소를 포함하는 것을 제외하지 않는다. 또한 '위쪽' 또는 '아래쪽'에는 비스듬한 방향으로 배치되어 있는 경우도 제외하지 않는다.
또한 소스 및 드레인의 기능은 상이한 극성을 가지는 트랜지스터를 채용하는 경우나, 회로 동작에서 전류의 방향이 변화되는 경우 등, 동작 조건 등에 따라 서로 바뀌기 때문에, 어느 쪽이 소스 또는 드레인인지를 한정하기가 어렵다. 그러므로 본 명세서에서는 소스 및 드레인이라는 용어는 서로 바꾸어 사용할 수 있는 것으로 한다.
또한 본 명세서 등에서 '전기적으로 접속'에는 직접 접속되는 경우와, '어떠한 전기적 작용을 가지는 것'을 통하여 접속되는 경우가 포함된다. 여기서 "어떠한 전기적 작용을 가지는 것"은 접속 대상 간에서의 전기 신호의 주고받음을 가능하게 하는 것이면 특별히 제한을 받지 않는다. 따라서, '전기적으로 접속된다'고 표현되는 경우에도 실제의 회로에서는 물리적인 접속 부분이 없고, 배선이 연장되어 있을 뿐인 경우도 있다. 또한 '직접 접속'이라고 표현되는 경우에도, 상이한 도전층에 콘택트를 통하여 배선이 형성되는 경우가 포함된다. 따라서, 배선에는 상이한 도전층이 하나 이상의 같은 원소를 포함하는 경우와, 상이한 원소를 포함하는 경우가 있다.
또한 본 명세서 등에서 "평행"이란 예를 들어 2개의 직선이 -10° 이상 10° 이하의 각도로 배치되어 있는 상태를 말한다. 따라서 -5° 이상 5° 이하의 경우도 포함된다. 또한 "수직" 및 "직교"란 예를 들어 2개의 직선이 80° 이상 100° 이하의 각도로 배치되어 있는 상태를 말한다. 따라서 85° 이상 95° 이하의 경우도 포함된다.
또한 본 명세서 등에서 계수치 및 계량값에 관하여 "동일하다", "같다", "동등하다", 또는 "균일하다" 등이라고 하는 경우에는 명시되어 있는 경우를 제외하고 ±20%의 오차를 포함하는 것으로 한다.
또한 전압이란 어떤 전위와 기준 전위(예를 들어 접지 전위 또는 소스 전위)의 전위차를 말하는 경우가 많다. 따라서 "전압"과 "전위"는 서로 바꿔 말할 수 있는 경우가 많다. 본 명세서 등에서는 특별히 명시되지 않는 한, 전압과 전위는 바꿔 말할 수 있는 것으로 한다.
또한 "반도체"라고 표기한 경우에도, 예를 들어 도전성이 충분히 낮은 경우에는 "절연체"로서의 특성을 가진다. 따라서 "반도체"를 "절연체"로 치환하여 사용할 수도 있다. 이 경우 "반도체"와 "절연체"의 경계는 애매하고, 양자를 엄밀하게 구별하는 것은 어렵다. 따라서 본 명세서에 기재된 "반도체"와 "절연체"는 서로 바꿔 읽을 수 있는 경우가 있다.
또한 "반도체"라고 표기한 경우에도, 예를 들어 도전성이 충분히 높은 경우에는 "도전체"로서의 특성을 가진다. 따라서 "반도체"를 "도전체"로 치환하여 사용할 수도 있다. 이 경우 "반도체"와 "도전체"의 경계는 애매하고, 양자를 엄밀하게 구별하는 것은 어렵다. 따라서 본 명세서에 기재된 "반도체"와 "도전체"는 서로 바꿔 읽을 수 있는 경우가 있다.
또한 본 명세서 등에서 "제 1", "제 2" 등의 서수사는 구성요소의 혼동을 피하기 위하여 붙인 것이며, 공정 순서 또는 적층 순서 등 어떤 순서나 순위를 가리키는 것이 아니다. 또한 본 명세서 등에서 서수사를 붙이지 않은 용어이어도, 구성요소의 혼동을 피하기 위하여, 청구범위에서는 서수사를 붙이는 경우가 있다. 또한 본 명세서 등에서 서수사를 붙인 용어이어도, 청구범위에서는 다른 서수사를 붙이는 경우가 있다. 또한 본 명세서 등에서 서수사를 붙인 용어이어도, 청구범위 등에서는 서수사를 생략하는 경우가 있다.
또한 본 명세서 등에서 트랜지스터의 "온 상태"란, 트랜지스터의 소스와 드레인이 전기적으로 단락되어 있다고 간주할 수 있는 상태("도통 상태"라고도 함)를 말한다. 또한 트랜지스터의 "오프 상태"란 트랜지스터의 소스와 드레인이 전기적으로 차단되어 있다고 간주할 수 있는 상태("비도통 상태"라고도 함)를 말한다.
또한 본 명세서 등에서 "온 전류"란, 트랜지스터가 온 상태일 때 소스와 드레인 사이를 흐르는 전류를 가리키는 경우가 있다. 또한 "오프 전류"란, 트랜지스터가 오프 상태일 때 소스와 드레인 사이를 흐르는 전류를 가리키는 경우가 있다.
또한 본 명세서 등에서 고전원 전압 VDD(이하, 단순히 "VDD", "H 전압", 또는 "H"라고도 함)란, 저전원 전압 VSS(이하, 단순히 "VSS", "L 전압", 또는 "L"이라고도 함)보다 높은 전압의 전원 전압을 나타낸다. 또한 VSS란, VDD보다 낮은 전압의 전원 전압을 나타낸다. 또한 접지 전압(이하, 단순히 "GND" 또는 "GND 전압"이라고도 함)을 VDD 또는 VSS로서 사용할 수도 있다. 예를 들어 VDD가 접지 전압인 경우에는 VSS는 접지 전압보다 낮은 전압이고, VSS가 접지 전압인 경우에는 VDD는 접지 전압보다 높은 전압이다.
또한 본 명세서 등에서 게이트란, 게이트 전극 및 게이트 배선의 일부 또는 전부를 가리킨다. 게이트 배선이란, 적어도 하나의 트랜지스터의 게이트 전극과, 다른 전극이나 다른 배선을 전기적으로 접속시키기 위한 배선을 가리킨다.
또한 본 명세서 등에서 소스란, 소스 영역, 소스 전극, 및 소스 배선의 일부 또는 전부를 가리킨다. 소스 영역이란, 반도체층 중 저항률이 일정한 값 이하의 영역을 가리킨다. 소스 전극이란, 소스 영역에 접속되는 부분의 도전층을 가리킨다. 소스 배선이란, 적어도 하나의 트랜지스터의 소스 전극과, 다른 전극이나 다른 배선을 전기적으로 접속시키기 위한 배선을 가리킨다.
또한 본 명세서 등에서 드레인이란, 드레인 영역, 드레인 전극, 및 드레인 배선의 일부 또는 전부를 가리킨다. 드레인 영역이란, 반도체층 중 저항률이 일정한 값 이하의 영역을 가리킨다. 드레인 전극이란, 드레인 영역에 접속되는 부분의 도전층을 가리킨다. 드레인 배선이란, 적어도 하나의 트랜지스터의 드레인 전극과, 다른 전극이나 다른 배선을 전기적으로 접속시키기 위한 배선을 가리킨다.
(실시형태 1)
본 실시형태에서는, 본 발명의 일 형태의 촬상 장치에 대하여 설명한다. 촬상 장치는 복수의 화소가 제공된 촬상 영역을 가진다. 촬상 영역이 가지는 복수의 화소에는 제 1 화소와 제 2 화소가 포함된다. 일례로서, 촬상 장치는 제 1 영역과 제 2 영역을 선택할 수 있다. 제 1 영역 또는 제 2 영역은 행 방향의 정수 행 및 열 방향의 정수 열을 단위로서 사용하여 지정되는 화소로 구성된다. 따라서 제 1 영역으로서 지정된 화소군을 하나의 단위로 볼 수 있다. 즉 촬상 영역은 제 1 영역에 의하여 분할되는 것을 뜻한다. 또한 제 2 영역은 제 1 영역과 같은 개수의 화소를 포함하는 것이 바람직하다. 또한 제 1 영역은 적어도 제 1 화소와 제 2 화소를 포함하고, 제 2 영역은 적어도 제 2 화소를 포함하는 것이 바람직하다. 제 1 영역 또는 제 2 영역이 가지는 화소는 각 화소가 취득한 촬상 신호를 출력한다.
촬상 장치는 제 1 영역이 가지는 화소가 출력하는 촬상 신호를 동시에 판독하여 연산함으로써 제 1 화상 데이터를 생성할 수 있다. 또한 촬상 장치는 제 2 영역이 가지는 화소가 출력하는 촬상 신호를 동시에 판독하여 연산함으로써 제 2 화상 데이터를 생성할 수 있다. 또한 상기 연산에는 평균화 처리 등이 포함되는 것이 바람직하다.
또한 제 1 영역이 가지는 화소는 가중치 계수가 부여됨으로써 화소가 출력하는 촬상 신호가 제 1 촬상 신호로 변환되어도 좋다. 또한 제 2 영역이 가지는 화소는 가중치 계수가 부여됨으로써 화소가 출력하는 촬상 신호가 제 2 촬상 신호로 변환되어도 좋다. 따라서 제 1 영역이 가지는 화소가 출력하는 촬상 신호는, 제 1 촬상 신호를 가산함으로써, 제 1 영역이 가지는 화소가 출력하는 촬상 신호가 평균화 처리된 경우와 같은 값을 얻을 수 있다. 또한 제 2 영역이 가지는 화소가 출력하는 촬상 신호는, 제 2 촬상 신호를 가산함으로써, 제 2 영역이 가지는 화소가 출력하는 촬상 신호가 평균화 처리된 경우와 같은 값을 얻을 수 있다.
따라서 촬상 장치는 제 1 화상 데이터와 제 2 화상 데이터를 사용하여 제 1 이미지 화상을 생성할 수 있다. 제 1 이미지 화상은 촬상 장치가 촬상한 화상으로부터 비연속성의 특징을 추출한 화상이다.
또한 제 2 영역이 설정되는 경우, 제 2 영역의 범위가 촬상 영역 외의 영역을 포함하는 경우가 있다. 바꿔 말하면, 제 2 영역이 포함하여야 하는 화소수가 촬상 범위 내에서는 부족한 경우가 있다. 상술한 경우에, 촬상 장치는 제 2 영역에서 부족한 화소를 대신하는 기능을 가지는 제 1 회로를 가지는 것이 바람직하다. 제 1 회로는 기억 장치로서의 기능을 가지고, 상기 기억 장치는 전압을 유지할 수 있는 것이 바람직하다.
또한 촬상 장치가 가지는 화소 및 기억 장치가 가지는 트랜지스터는 반도체층에 금속 산화물을 가지고, 이 트랜지스터는 백 게이트를 더 가지는 것이 바람직하다.
이어서, 본 발명의 일 형태의 촬상 장치에 대하여 도면을 사용하여 설명한다. 도 1은 촬상 장치(100)를 설명하는 도면이다. 촬상 장치(100)는 촬상 영역(300)을 가진다. 촬상 영역(300)은 복수의 화소를 가진다. 일례로서, 도 1에 나타낸 촬상 영역(300)은 화소(P(1,1)) 내지 화소(P(4,4))를 가진다. 또한 촬상 영역(300)이 가지는 화소의 개수는 한정되지 않는다. 예를 들어, 촬상 영역(300)은 화소(P(1,1)) 내지 화소(P(m,n))를 가질 수 있다. 또한 m, n은 양의 정수이다.
촬상 장치(100)에서는 제 1 영역을 단위로서 사용하여 촬상 영역(300)을 복수의 영역으로 분할할 수 있다. 일례로서, 제 1 영역이 행 방향의 2화소 및 열 방향의 2화소를 단위로서 사용하여 지정되는 경우, 제 1 영역은 영역(a11)이 포함하는 화소(P(1,1)) 내지 화소(P(2,2))에 상당하고, 제 2 영역은 영역(a21)이 포함하는 화소(P(2,1)) 내지 화소(P(3,2))에 상당한다. 또한 제 1 영역은 제 2 영역과 같은 개수의 화소를 포함하는 것이 바람직하다. 또한 제 1 영역 또는 제 2 영역이 가지는 화소(P)는 각 화소(P)가 취득한 촬상 신호를 출력한다.
여기서, 촬상 영역(300) 내의 제 1 영역과 제 2 영역의 위치 관계에 대하여 설명한다. 도 1에 나타낸 바와 같이, 제 1 영역이 가지는 화소(P(2,1)) 및 화소(P(2,2))는 제 2 영역에 포함된다. 다만, 제 1 영역이 가지는 화소(P(1,1)) 및 화소(P(1,2))는 제 2 영역에 포함되지 않는다. 바꿔 말하면, 제 2 영역은 제 1 영역을 x축 방향으로 1화소분 시프트함으로써 지정되는 영역이다.
마찬가지로, 영역(a31)은 제 2 영역을 x축 방향으로 1화소분 시프트함으로써 지정되는 영역이고, 영역(a13)은 제 1 영역을 y축 방향으로 2화소분 시프트함으로써 지정되는 영역이다. 따라서 촬상 영역(300)은 영역(a11) 내지 영역(a33)에 정보를 압축하여 나타낼 수 있다.
또한 도 1에 나타내지 않았지만, 영역(a41)은 영역(a31)을 x축 방향으로 1화소분 시프트함으로써 지정되는 영역이다. 다만, 영역(a41)은 화소(P(4,1)) 내지 화소(P(5,2))로 구성되어야 한다. 그러나, 도 1에 나타낸 일례에서는, 촬상 영역(300)이 화소(P(5,1) 및 (5,2))를 가지지 않는다. 따라서 영역(a41)을 지정하는 경우, 화소(P(5,1) 및 (5,2)) 대신에 더미 화소를 준비할 필요가 있다.
즉 촬상 장치(100)는, 화소(P(1,1)) 내지 화소(P(4,4))의 각 화소(P)가 출력하는 화상 신호를 각 영역마다 연산함으로써, 영역(a11) 내지 영역(a33)에 대응한 화상 데이터를 출력할 수 있다. 또한 영역(a11) 내지 영역(a33)에 대응한 화상 데이터는 화상 데이터(d11) 내지 화상 데이터(d33)로서 출력된다. 또한 상기 연산에는, 덧셈, 뺄셈, 곱셈, 나눗셈, 또는 이들을 조합한 평균화 처리 등이 포함된다.
도 2의 (A) 내지 (D)는 촬상 영역(300)을 설명하는 도면이다. 일례로서, 촬상 영역(300)은 화소(P(1,1)) 내지 화소(P(8,9))를 가진다. 도 2의 (A) 내지 (D)에서는, 제 1 영역이 4개의 화소(행 방향의 2화소 및 열 방향의 2화소를 단위로서 사용하여 지정되고, 격자 크기라고 부르는 경우가 있음)로 구성된다. 따라서 제 1 영역에 포함되는 각 화소(P(1,1)) 내지 화소(P(2,2))를 기점으로 하는 4개의 상이한 위상을 가지는 위상 이미지 데이터(IM1) 내지 위상 이미지 데이터(IM4)를 생성할 수 있다. 또한 위상 이미지 데이터(IM1) 내지 위상 이미지 데이터(IM4)는 각 영역이 가지는 같은 개수의 화소가 출력하는 화상 데이터를 사용하여 연산함으로써 생성된다.
위상 이미지 데이터(IM1) 내지 위상 이미지 데이터(IM4)에 대하여 자세히 설명한다. 도 2의 (A)에 나타낸 위상 이미지 데이터(IM1)는 영역(a111) 내지 영역(a144)을 가지고, 화상 데이터(d111) 내지 화상 데이터(d144)를 가진다. 또한 도 2의 (B)에 나타낸 위상 이미지 데이터(IM2)는 영역(a211) 내지 영역(a244)을 가지고, 화상 데이터(d211) 내지 화상 데이터(d244)를 가진다. 또한 도 2의 (C)에 나타낸 위상 이미지 데이터(IM3)는 영역(a311) 내지 영역(a344)을 가지고, 화상 데이터(d311) 내지 화상 데이터(d344)를 가진다. 또한 도 2의 (D)에 나타낸 위상 이미지 데이터(IM4)는 영역(a411) 내지 영역(a444)을 가지고, 화상 데이터(d411) 내지 화상 데이터(d444)를 가진다.
일례로서, 도 2의 (B)에 나타낸 위상 이미지 데이터(IM2)는 위상 이미지 데이터(IM1)가 지정한 영역을 x축 방향으로 1화소분 시프트한 화소를 기점으로 하여 설정된다. 또한 도 2의 (C)에 나타낸 위상 이미지 데이터(IM3)는 위상 이미지 데이터(IM1)가 지정한 영역을 y축 방향으로 1화소분 시프트한 화소를 기점으로 하여 설정된다. 또한 도 2의 (D)에 나타낸 위상 이미지 데이터(IM3)는 위상 이미지 데이터(IM1)가 지정한 영역을 x축 방향 및 y축 방향으로 각각 1화소분 시프트한 화소를 기점으로 하여 설정된다.
또한 도 2의 (B)에 나타낸 위상 이미지 데이터(IM2)의 예에서는, 영역(a241), 영역(a242), 영역(a243), 및 영역(a244)에서 촬상 영역(300)이 존재하지 않는 화소 대신에 화소(DD(9,1)) 내지 화소(DD(9,8))가 더미 화소로서 추가된다.
또한 도 2의 (D)에 나타낸 위상 이미지 데이터(IM4)의 예에서는, 영역(a441), 영역(a442), 영역(a443), 및 영역(a444)에서 촬상 영역(300)이 존재하지 않는 화소 대신에 화소(DD(9,2)) 내지 화소(DD(9,9))가 더미 화소로서 추가된다.
또한 상술한 바와 같이, 실제의 화소 영역에 존재하지 않는 더미 화소를 추가함으로써 연산 시의 데이터수를 같게 하는 처리를 패딩(padding) 처리라고 부르는 경우가 있다.
도 3의 (A) 내지 (C)는 촬상 영역(300)을 설명하는 도면이다. 도 2와 같이, 촬상 영역(300)은 화소(P(1,1)) 내지 화소(P(8,9))를 가진다. 다만, 도 3의 (A) 내지 (C)에서는 제 1 영역이 16화소(격자 크기: 4×4)로 구성된다. 따라서 제 1 영역에 포함되는 각 화소(P(1,1)) 내지 화소(P(4,4))를 기점으로 하는 16개의 상이한 위상을 가지는 위상 이미지 데이터(IM1) 내지 위상 이미지 데이터(IM16)를 생성할 수 있다. 또한 위상 이미지 데이터(IM1) 내지 위상 이미지 데이터(IM16)는 각 영역이 가지는 같은 개수의 화소가 출력하는 화상 데이터를 사용하여 연산함으로써 생성된다. 또한 도 3에서는, 위상 이미지 데이터(IM1), 위상 이미지 데이터(IM2), 및 위상 이미지 데이터(IM16)에 대하여 설명하고, 그 외의 부분에 대해서는 설명을 생략한다.
위상 이미지 데이터(IM1), 위상 이미지 데이터(IM2), 및 위상 이미지 데이터(IM16)에 대하여 자세히 설명한다. 도 3의 (A)에 나타낸 위상 이미지 데이터(IM1)는 영역(a0111) 내지 영역(a0122)을 가지고, 화상 데이터(d0111) 내지 화상 데이터(d0122)를 가진다. 또한 도 3의 (B)에 나타낸 위상 이미지 데이터(IM2)는 영역(a0211) 내지 영역(a0222)을 가지고, 화상 데이터(d0211) 내지 화상 데이터(d0222)를 가진다. 또한 도 3의 (C)에 나타낸 위상 이미지 데이터(IM16)는 영역(a1611) 내지 영역(a1622)을 가지고, 화상 데이터(d1611) 내지 화상 데이터(d1622)를 가진다.
일례로서, 도 3의 (B)에 나타낸 위상 이미지 데이터(IM2)는 위상 이미지 데이터(IM1)의 기점이 되는 영역을 x축 방향으로 1화소분 시프트한 화소를 기점으로 하여 설정된다. 또한 도 3의 (C)에 나타낸 위상 이미지 데이터(IM16)는 위상 이미지 데이터(IM1)의 기점이 되는 영역을 x축 방향 및 y축 방향으로 각각 3화소분 시프트한 화소를 기점으로 하여 설정된다.
또한 도 3의 (B)에 나타낸 위상 이미지 데이터(IM2)의 예에서는, 영역(a0221) 및 영역(a0222)에서 촬상 영역(300)이 존재하지 않는 화소 대신에 화소(DD(9,1)) 내지 화소(DD(9,8))가 더미 화소로서 추가된다.
또한 도 3의 (C)에 나타낸 위상 이미지 데이터(IM16)의 예에서는, 영역(a1621), 영역(a1612), 및 영역(a1622)에서, 촬상 영역(300)이 존재하지 않는 화소 대신에, x축 방향의 더미 화소(DD(9,4)) 내지 더미 화소(DD(11,9)) 및 y축 방향의 더미 화소(DD(4,10)) 내지 더미 화소(DD(11,11))가 지정된다.
여기서, 위상 이미지 데이터(IM16)의 예에 대하여 자세히 설명한다. 영역(a1611)은 화소(P(4,4)) 내지 화소(P(7,7))로 구성된다. 영역(a1621)은 화소(P(8,4)) 내지 화소(P(8,7)) 및 더미 화소(DD(9,4)) 내지 더미 화소(DD(11,7))로 구성된다. 영역(a1612)은 화소(P(4,8)) 내지 화소(P(7,9)), 및 더미 화소(DD(4,10)) 내지 더미 화소(DD(7,11))로 구성된다. 영역(a1622)은 화소(P(8,8)) 및 화소(P(8,9)), 더미 화소(DD(9,8)) 내지 더미 화소(DD(11,9)), 및 더미 화소(DD(8,10)) 내지 더미 화소(DD(11,11))로 구성된다. 또한 더미 화소에 공급하는 더미 신호는 필요에 따라 변경할 수 있는 것이 바람직하다.
도 4는 촬상 장치(100)를 설명하는 도면이다. 촬상 장치(100)는 촬상 영역(300), 회로(301), 회로(302), 회로(303), 회로(304), 및 회로(305)를 가진다. 촬상 영역(300)은 복수의 화소(P)를 가진다.
회로(301)는 판독 선택 드라이버로서 기능한다. 일례로서, 회로(301)는 배선(122)을 통하여 복수의 화소(P)에 전기적으로 접속된다. 화소(P)는 배선(113)을 통하여 회로(302)에 전기적으로 접속된다. 회로(302)는 회로(303)에 전기적으로 접속된다. 회로(303)는 회로(304)에 전기적으로 접속된다. 회로(304)는 회로(305)에 전기적으로 접속된다.
회로(302)는 스위치 모듈로서 기능한다. 회로(303)는 화소가 전류로 출력하는 촬상 신호를 전위로 변환하는 기능을 가진다. 회로(304)는 상관 이중 샘플링 회로(CDS 회로)로서 기능한다. 회로(305)는 기억 장치로서 기능한다.
회로(301)는 배선(122)에 선택 신호를 공급함으로써 화소(P)로부터 촬상 신호를 판독하는 화소를 선택할 수 있다. 또한 회로(301)는 복수의 배선(122)에 동시에 선택 신호를 공급할 수 있다. 복수의 배선(122)에 선택 신호를 동시에 공급함으로써, 상술한 격자 크기로 선택된 화소군으로부터 촬상 신호를 동시에 판독할 수 있다.
회로(302)는 상술한 격자 크기로 선택된 화소군을 하나의 영역으로서 취급하기 위하여 판독 경로를 전환하는 스위칭 모듈이다. 이에 의하여, 회로(302)는 상기 화소군이 출력하는 촬상 신호를 연산하여 화상 데이터를 생성할 수 있다. 또한 상기 연산은 적산인 것이 바람직하다. 또한 격자 크기로 선택된 영역에 더미 화소가 포함되는 경우에는, 부족한 화소 대신에, 회로(302)가 가지는 패딩 회로가 더미 데이터를 공급할 수 있다.
회로(303)는 전류로 출력되는 상기 화상 데이터를 전위로 변환한다. 상기 전위로 변환된 화상 데이터는 복수의 화소로부터 출력된 촬상 신호가 적산된 결과에 상당한다.
회로(304)는 위상 이미지 데이터를 생성하기 위하여, 촬상 장치(100)가 가지는 편차나 오프셋 성분을 제거하기 위한 CDS 회로이다. 더 자세히 설명하면, 회로(304)는 각 배선, 화소, 회로(302), 또는 회로(303) 등이 가지는 기생 용량 또는 저항 성분 등에 기인하는 편차 또는 오프셋 성분 등이 제거된 화상 데이터를 생성한다. 회로(304)의 출력은 회로(305)에 저장된다. 또한 회로(305)는 전위값을 유지할 수 있는 아날로그 메모리인 것이 바람직하다. 또한 아날로그 메모리에 대해서는 도 12를 사용하여 자세히 설명한다.
도 5의 (A)는 촬상 장치(100)를 설명하는 도면이다. 또한 설명을 간단하게 하기 위하여, 같은 기능을 가지는 부분에는 동일 부호를 공통적으로 사용하고, 그 반복적인 설명은 생략한다.
도 5의 (A)는 촬상 장치(100)가 가지는 촬상 영역(300) 및 회로(302)에 대하여 자세히 설명하는 도면이다. 촬상 영역(300)은 복수의 화소(P), 배선(113(1)) 내지 배선(113(k)), 배선(122(i)) 내지 배선(122(i+1))을 가진다. 일례로서, 촬상 영역(300)은 화소(P(1,i)) 내지 화소(P(k,i+1))를 가진다. 또한 i, k는 양의 정수이다.
회로(302)는 복수의 회로(320), 회로(330a), 회로(330b), 및 회로(350)를 가진다. 회로(320)는 회로(321), 스위치(322), 및 스위치(323)를 가진다. 또한 회로(320)는 k-1개 제공되는 것이 바람직하다. 또한 회로(330a)는 회로(331) 및 회로(332)를 가진다. 회로(330b)는 회로(331), 회로(332), 및 스위치(333)를 가진다.
회로(350)는 제어 회로이다. 회로(350)는, 디코더 회로로서 기능하는 회로(321)를 통하여 스위치(322), 스위치(323)를 제어하고, 디코더 회로로서 기능하는 회로(331)를 통하여 스위치(333)를 제어한다. 또한 회로(330a) 및 회로(330b)는 패딩 회로로서 기능하고, 패딩 처리를 수행할 수 있다.
이어서, 도 5의 (A)에 나타낸 촬상 장치(100)의 전기적 접속에 대하여 설명한다. 일례로서, 촬상 영역(300)은 적어도 영역(a111) 및 영역(a121)을 가지고, 영역(a111) 및 영역(a121)의 각각이 4개의 화소로 구성된 경우에 대하여 설명한다.
영역(a111)은 화소(P(1,i)), 화소(P(2,i)), 화소(P(1,i+1)), 및 화소(P(2,i+1))로 구성된다. 배선(122(i))은 화소(P(1,i)) 및 화소(P(2,i))에 전기적으로 접속된다. 배선(122(i+1))은 화소(P(1,i+1)) 및 화소(P(2,i+1))에 전기적으로 접속된다. 배선(113(1))은 화소(P(1,i)) 및 화소(P(1,i+1))에 전기적으로 접속된다. 배선(113(2))은 화소(P(2,i)) 및 화소(P(2,i+1))에 전기적으로 접속된다.
영역(a121)은 화소(P(3,i)), 화소(P(4,i)), 화소(P(3,i+1)), 및 화소(P(4,i+1))로 구성된다. 배선(122(i))은 화소(P(3,i)) 및 화소(P(4,i))에 전기적으로 접속된다. 배선(122(i+1))은 화소(P(3,i+1)) 및 화소(P(4,i+1))에 전기적으로 접속된다. 배선(113(3))은 화소(P(3,i)) 및 화소(P(3,i+1))에 전기적으로 접속된다. 배선(113(4))은 화소(P(4,i)) 및 화소(P(4,i+1))에 전기적으로 접속된다.
또한 배선(122(i))은 화소(P(k,i))에 전기적으로 접속된다. 배선(122(i+1))은 화소(P(k,i+1))에 전기적으로 접속된다. 배선(113(k))은 화소(P(k,i)) 및 화소(P(k,i+1))에 전기적으로 접속된다.
배선(113(1))은 회로(330a)가 가지는 회로(332), 회로(320(1))가 가지는 스위치(322)의 단자(1) 및 스위치(323)의 단자(1)에 전기적으로 접속된다. 회로(320(1))가 가지는 스위치(322)의 단자(2)는 배선(113(2)), 및 회로(320(2))가 가지는 스위치(322)의 단자(1) 및 스위치(323)의 단자(1)에 전기적으로 접속된다. 회로(320(1))가 가지는 스위치(323)의 단자(2)는 회로(303(1))에 전기적으로 접속된다.
회로(320(2))가 가지는 스위치(323)의 단자(2)는 회로(303(2))에 전기적으로 접속된다. 회로(320(2))가 가지는 스위치(322)의 단자(2)는 배선(113(3)), 및 회로(320(3))가 가지는 스위치(322)의 단자(1) 및 스위치(323)의 단자(1)에 전기적으로 접속된다.
회로(320(3))가 가지는 스위치(323)의 단자(2)는 회로(303(3))에 전기적으로 접속된다. 회로(320(3))가 가지는 스위치(322)의 단자(2)는 배선(113(4)), 및 회로(320(4))가 가지는 스위치(322)의 단자(1) 및 스위치(323)의 단자(1)에 전기적으로 접속된다.
회로(320(4))가 가지는 스위치(323)의 단자(2)는 회로(303(4))에 전기적으로 접속된다. 회로(320(4))가 가지는 스위치(322)의 단자(2)는 배선(113(5))(미도시), 및 회로(320(5))(미도시)가 가지는 스위치(322)의 단자(1) 및 스위치(323)의 단자(1)에 전기적으로 접속된다.
이어서, 회로(330b)에 대하여 설명한다. 회로(330b)는 배선(113(k))에 전기적으로 접속된다. 배선(113(k))은 회로(320(k-1))(미도시)가 가지는 스위치(322)의 단자(2)와, 회로(330b)가 가지는 회로(332) 및 스위치(333)의 단자(1)에 전기적으로 접속된다. 스위치(333)의 단자(2)는 회로(303(k))에 전기적으로 접속된다.
이어서, 회로(350)에 대하여 설명한다. 회로(350)는 회로(330a)가 가지는 회로(331)를 통하여 회로(332)에 전기적으로 접속된다. 회로(350)는 회로(330b)가 가지는 회로(331)를 통하여 회로(332) 및 회로(330b)가 가지는 스위치(333)의 단자(3)에 전기적으로 접속된다. 또한 회로(350)는 회로(320(1))가 가지는 회로(321)를 통하여 회로(320(1))가 가지는 스위치(322)의 단자(3) 및 스위치(323)의 단자(3)에 전기적으로 접속된다. 또한 회로(350)는 회로(320(2))가 가지는 회로(321)를 통하여 회로(320(2))가 가지는 스위치(322)의 단자(3) 및 스위치(323)의 단자(3)에 전기적으로 접속된다. 또한 회로(350)는 회로(320(3))가 가지는 회로(321)를 통하여 회로(320(3))가 가지는 스위치(322)의 단자(3) 및 스위치(323)의 단자(3)에 전기적으로 접속된다. 또한 회로(350)는 회로(320(4))가 가지는 회로(321)를 통하여 회로(320(4))가 가지는 스위치(322)의 단자(3) 및 스위치(323)의 단자(3)에 전기적으로 접속된다.
일례로서, 배선(113(1))은 회로(320(1))가 가지는 스위치(322)를 도통시킴으로써 배선(113(2))에 전기적으로 접속될 수 있다. 또한 회로(320(1))가 가지는 스위치(323)를 도통시키고, 또한 회로(320(2))가 가지는 스위치(322)와 스위치(323)를 비도통으로 하는 경우, 화소(P(1,i)), 화소(P(2,i)), 화소(P(1,i+1)), 및 화소(P(2,i+1))가 출력하는 각 촬상 신호는 회로(303(1))에 공급된다. 따라서, 영역(a111)이 출력하는 화상 데이터는 화소(P(1,i)), 화소(P(2,i)), 화소(P(1,i+1)), 및 화소(P(2,i+1))가 출력하는 촬상 신호가 가산됨으로써 생성된다.
또한 일례로서, 더미 화소를 포함한 영역이 배선(113(1))에 접속되는 화소를 포함하여 제공된 경우, 회로(330a)가 패딩 회로로서 기능한다. 회로(330a)는 더미 화소를 대신하는 것으로서 동작한다. 더미 데이터를 포함한 상기 영역의 화상 데이터는 회로(303(1))에 출력된다. 마찬가지로, 더미 화소를 포함한 영역이 배선(113(k))에 접속되는 화소를 포함하여 제공된 경우, 회로(330b)가 패딩 회로로서 기능한다. 회로(330b)는 더미 화소를 대신하는 것으로서 동작한다. 더미 데이터를 포함한 상기 영역의 화상 데이터는 스위치(333)를 통하여 회로(303(k))에 출력된다.
도 5의 (B)는 패딩 회로로서 기능하는 회로(332)를 설명하는 도면이다. 회로(332)는 레지스터(340), 복수의 스위치를 가진다. 레지스터(340)는 메모리(341a) 내지 메모리(341c)를 가지고, 각 메모리에 대응하는 스위치(332a 내지 332c)를 가진다.
메모리(341a)는 스위치(332a)를 통하여 배선(113)에 전기적으로 접속된다. 메모리(341b)는 스위치(332b)를 통하여 배선(113)에 전기적으로 접속된다. 메모리(341c)는 스위치(332c)를 통하여 배선(113)에 전기적으로 접속된다. 또한 스위치(332a) 내지 스위치(332c)는 회로(331)에 의하여 온 상태 또는 오프 상태가 독립적으로 제어된다. 또한 회로(331)의 동작은 회로(350)로부터의 명령에 의하여 제어되는 것이 바람직하다.
또한 메모리(341a) 내지 메모리(341c)는 아날로그 메모리인 것이 바람직하다. 더미 데이터로서는, 아날로그 메모리에 저장된 임의의 전위를 사용할 수 있다. 이에 의하여, 레지스터(340)가 가지는 메모리는 더미 화소에 상당한다. 그러므로, 레지스터(340)가 가지는 메모리의 개수는 한정되지 않는다. 일례로서, 각 메모리에는 촬상 신호의 중간값에 상당하는 전위가 더미 데이터로서 저장되는 것이 바람직하다. 더미 화소로서 추가되는 화소의 개수와 같은 개수의 메모리로부터 더미 데이터가 공급되는 것이 바람직하다.
또한 스위치(322), 스위치(323), 스위치(333), 스위치(332a) 내지 스위치(332c)로서 트랜지스터를 사용할 수 있다. 또한 아날로그 메모리의 선택 스위치로서 트랜지스터가 사용된다. 또한 화소(P)가 가지는 복수의 스위치로서 트랜지스터가 사용된다.
상술한 트랜지스터가 가지는 반도체층은 산화물 반도체를 가지는 것이 바람직하다. 또한 트랜지스터의 채널이 형성되는 반도체층에 금속 산화물의 일종인 산화물 반도체(Oxide Semiconductor: OS)를 포함하는 트랜지스터를 "OS 트랜지스터" 또는 "OS-FET"라고 부른다. OS 트랜지스터는 온도 변화에 따른 전기적 특성의 변동이 작다는 것이 알려져 있다. 또한 OS 트랜지스터는 반도체층의 에너지 갭이 크기 때문에, 수yA/μm(채널 폭 1μm당 전류값)로 매우 낮은 오프 전류 특성을 나타낼 수 있다. 따라서 OS 트랜지스터는 기억 장치에 적용하는 것이 바람직하다. 또한 실시형태 3에서 OS 트랜지스터에 대하여 자세히 설명한다.
또한 OS 트랜지스터는 고온 환경하에서도 오프 전류가 거의 증가하지 않는다. 구체적으로는 실온 이상 200℃ 이하의 온도에서도 오프 전류가 거의 증가하지 않는다. 또한 고온 환경하에서도 온 전류가 저하하기 어렵다. 또한 OS 트랜지스터는 소스와 드레인 사이의 절연 내압이 높다. 반도체 장치를 구성하는 트랜지스터에 OS 트랜지스터를 사용함으로써, 고온 환경하에서도 동작이 안정적이고 신뢰성이 높은 반도체 장치를 실현할 수 있다.
또한 OS 트랜지스터는 반도체 장치의 배선을 형성하는 BEOL(Back end of line) 공정 중에 스퍼터링법을 사용하여 형성될 수 있다. 따라서 상이한 트랜지스터 특성을 가지는 트랜지스터를 사용하여 하나의 촬상 장치(100)를 형성할 수 있다. 바꿔 말하면, OS 트랜지스터를 사용함으로써 SOC(System on chip)를 용이하게 형성할 수 있다.
도 6은 촬상 장치(100)를 설명하는 도면이다. 도 6을 참조하여, 촬상 장치(100)가 가지는 영역(a111), 회로(302), 및 회로(303)에 대하여 설명한다. 또한 설명을 간단하게 하기 위하여, 같은 기능을 가지는 부분에는 동일 부호를 공통적으로 사용하고, 그 반복적인 설명은 생략한다.
도 6에서는, 일례로서, 영역(a111)이 가지는 화소(P(1,i)) 내지 화소(P(2,i+1))를 사용하여 설명을 한다.
배선(113(1))은 화소(P(1,i)) 및 화소(P(1,i+1))에 전기적으로 접속된다. 또한 배선(113(1))은 회로(302)가 가지는 회로(320(1))에 전기적으로 접속된다. 회로(320(1))는 회로(303)가 가지는 회로(303(1))에 전기적으로 접속된다.
배선(113(2))은 화소(P(2,i)) 및 화소(P(2,i+1))에 전기적으로 접속된다. 또한 배선(113(2))은 회로(302)가 가지는 회로(320(2))에 전기적으로 접속된다. 회로(320(2))는 회로(303)가 가지는 회로(303(2))에 전기적으로 접속된다.
또한 회로(320(1))는 회로(350)의 제어에 의하여 회로(320(2))에 전기적으로 접속될 수 있다. 도시하지는 않았지만, 회로(320(k))에 접속될 수도 있다. 또한 각 배선(113)이 회로(330a)에 전기적으로 접속된다는 점에서 도 5의 (A)와 다르다. 배선(113)에 접속되는 회로(330a)는 촬상 영역(300)의 y축 방향으로 더미 화소를 제공하는 경우에 설정된다. 상기 회로(330a)가 각 배선(113)에 제공됨으로써, 더미 화소를 제공하는 경우에 더미 데이터를 공급할 수 있다.
이어서, 회로(303)에 대하여 설명한다. 여기서는, 일례로서 회로(303(2))를 사용하여 설명한다. 회로(303(2))는 용량 소자(202)와, 트랜지스터(203)와, 트랜지스터(204)와, 트랜지스터(205)와, 트랜지스터(206)와, 저항 소자(207)를 가진다.
용량 소자(202)의 한쪽 전극은 트랜지스터(203)의 소스 및 드레인 중 한쪽에 전기적으로 접속된다. 트랜지스터(203)의 소스 및 드레인 중 한쪽은 트랜지스터(204)의 게이트에 전기적으로 접속된다. 트랜지스터(204)의 소스 및 드레인 중 한쪽은 트랜지스터(205)의 소스 및 드레인 중 한쪽에 전기적으로 접속된다. 트랜지스터(205)의 소스 및 드레인 중 한쪽은 트랜지스터(206)의 소스 및 드레인 중 한쪽에 전기적으로 접속된다. 저항 소자(207)의 한쪽 전극은 용량 소자(202)의 다른 쪽 전극에 전기적으로 접속된다.
용량 소자(202)의 다른 쪽 전극은 회로(320)를 통하여 배선(113)에 전기적으로 접속된다. 트랜지스터(203)의 소스 및 드레인 중 다른 쪽은 배선(218)에 전기적으로 접속된다. 트랜지스터(204)의 소스 및 드레인 중 다른 쪽은 배선(219)에 전기적으로 접속된다. 트랜지스터(205)의 소스 및 드레인 중 다른 쪽은 GND 배선 등의 기준 전원선에 전기적으로 접속된다. 트랜지스터(206)의 소스 및 드레인 중 다른 쪽은 배선(313)에 전기적으로 접속된다. 저항 소자(207)의 다른 쪽 전극은 배선(217)에 전기적으로 접속된다. 트랜지스터(203)의 게이트는 배선(216)에 전기적으로 접속된다. 트랜지스터(205)의 게이트는 배선(215)에 전기적으로 접속된다. 트랜지스터(206)의 게이트는 배선(213)에 전기적으로 접속된다.
배선(217), 배선(218), 배선(219)은 전원선으로서의 기능을 가질 수 있다. 예를 들어 배선(218)은 판독 전용의 전위를 공급하는 배선으로서의 기능을 가질 수 있다. 배선(217), 배선(219)은 고전위 전원선으로서 기능할 수 있다. 배선(213), 배선(215), 배선(216)은 각 트랜지스터의 도통을 제어하는 신호선으로서 기능할 수 있다. 배선(313(2))은 출력선이고, 예를 들어 도 4에 나타낸 회로(304)에 전기적으로 접속될 수 있다.
트랜지스터(203)는 배선(211)의 전위를 배선(218)의 전위로 리셋하는 기능을 가질 수 있다. 트랜지스터(204) 및 트랜지스터(205)는 소스 폴로어 회로로서의 기능을 가질 수 있다. 트랜지스터(206)는 판독을 제어하는 기능을 가질 수 있다. 또한 배선(211)은 용량 소자(202)의 한쪽 전극, 트랜지스터(203)의 소스 및 드레인 중 한쪽, 및 트랜지스터(204)의 게이트를 전기적으로 접속하는 배선이다.
또한 저항 소자(207) 대신에 용량 소자를 사용하여도 좋다. 상기 용량 소자를 사용함으로써 누설 전류를 억제하고, 소비 전력이 저감된 전류 전압 변환을 수행할 수 있다. 또한 상기 용량 소자를 사용하면, 구성 요소로부터 용량 소자(202)를 삭감할 수 있다. 또한 상기 용량 소자를 사용한 경우에는, 후술하는 도 7의 (B) 또는 (C)에 나타낸 화소(P)를 사용하는 것이 바람직하다.
도 7의 (A) 내지 (C)는 화소(P)를 설명하는 회로도이다. 화소(P)는 도 7의 (A)에 나타낸 바와 같이, 광전 변환 디바이스(101)와, 트랜지스터(102)와, 트랜지스터(103)와, 용량 소자(104)와, 트랜지스터(105)와, 트랜지스터(108)를 가질 수 있다.
광전 변환 디바이스(101)의 한쪽 전극은 트랜지스터(102)의 소스 및 드레인 중 한쪽에 전기적으로 접속된다. 트랜지스터(102)의 소스 및 드레인 중 다른 쪽은 트랜지스터(103)의 소스 및 드레인 중 한쪽에 전기적으로 접속된다. 트랜지스터(103)의 소스 및 드레인 중 한쪽은 용량 소자(104)의 한쪽 전극에 전기적으로 접속된다. 용량 소자(104)의 한쪽 전극은 트랜지스터(105)의 게이트에 전기적으로 접속된다. 트랜지스터(105)의 소스 및 드레인 중 한쪽은 트랜지스터(108)의 소스 및 드레인 중 한쪽에 전기적으로 접속된다. 용량 소자(104)의 다른 쪽 전극은 배선(112)에 전기적으로 접속된다.
광전 변환 디바이스(101)의 다른 쪽 전극은 배선(114)에 전기적으로 접속된다. 트랜지스터(102)의 게이트는 배선(116)에 전기적으로 접속된다. 트랜지스터(103)의 소스 및 드레인 중 다른 쪽은 배선(115)에 전기적으로 접속된다. 트랜지스터(103)의 게이트는 배선(117)에 전기적으로 접속된다. 트랜지스터(105)의 소스 및 드레인 중 다른 쪽은 배선(118)에 전기적으로 접속된다. 트랜지스터(108)의 소스 및 드레인 중 다른 쪽은 배선(113)에 전기적으로 접속된다. 트랜지스터(108)의 게이트는 배선(122)에 전기적으로 접속된다.
여기서, 트랜지스터(102)의 소스 및 드레인 중 다른 쪽과, 트랜지스터(103)의 소스 및 드레인 중 한쪽과, 용량 소자(104)의 한쪽 전극과, 트랜지스터(105)의 게이트의 전기적인 접속점(배선)을 노드(N)로 한다.
배선(114) 및 배선(115)은 전원선으로서의 기능을 가질 수 있다. 예를 들어 배선(114)은 고전위 전원선으로서 기능할 수 있고, 배선(115)은 저전위 전원선으로서 기능할 수 있다. 배선(116), 배선(117), 및 배선(122)은 각 트랜지스터의 도통을 제어하는 신호선으로서 기능할 수 있다. 배선(112)은 가중치 계수에 상당하는 전위를 화소(P)에 공급하는 배선으로서 기능할 수 있다. 배선(113)은 화소(P)와 회로(303)를 전기적으로 접속하는 배선으로서 기능할 수 있다.
또한 배선(113)에는 증폭 회로나 이득 제어 회로가 전기적으로 접속되어도 좋다.
광전 변환 디바이스(101)로서는 포토다이오드를 사용할 수 있다. 조도가 낮을 때의 광 검출 감도를 높이고자 하는 경우에는, 애벌란치 포토다이오드를 사용하는 것이 바람직하다.
트랜지스터(102)는 노드(N)의 전위를 제어하는 기능을 가질 수 있다. 트랜지스터(103)는 노드(N)의 전위를 초기화하는 기능을 가질 수 있다. 트랜지스터(105)는 노드(N)의 전위에 따라 회로(303)에 공급되는 전류의 크기를 제어하는 기능을 가질 수 있다. 트랜지스터(108)는 화소를 선택하는 기능을 가질 수 있다. 또한 트랜지스터(108)는 배선(118)과 트랜지스터(105) 사이에 제공되어도 좋다.
일례로서, 배선(112)이 촬상 영역(300)이 가지는 모든 화소(P)에 전기적으로 접속되는 경우에 대하여 설명한다. 배선(112)에 공급하는 전위로서, 가중치 계수에 상당하는 전위를 용량 소자(104)를 통하여 노드(N)에 공급할 수 있다. 본 발명의 일 형태인, 격자상으로 분할된 영역 내의 촬상 신호를 동시에 처리하는 경우, 가중치 계수를 대상이 되는 화소에 동시에 부여할 수 있다.
도 7의 (A)에서는 트랜지스터(105)가 n채널형 FET인 것이 바람직하다. 트랜지스터(105)가 n채널형 FET인 경우, 배선(118)은 저전위 전원선으로서 기능한다. 배선(118)이 저전위 전원선으로서 기능하면, 트랜지스터(105)의 게이트와 소스 간의 전위가 노드(N)에 의하여 결정된다. 그러므로, 화소(P)에서는 전류가 배선(113)으로부터 트랜지스터(105)를 통하여 배선(118)의 방향으로 흐른다. 또한 트랜지스터(102), 트랜지스터(103), 또는 트랜지스터(108)는 n채널형 FET이어도 좋고, p채널형 FET이어도 좋다.
또한 도 7의 (B)에서는 트랜지스터(105)가 p채널형 FET인 것이 바람직하다. 트랜지스터(105)가 p채널형 FET인 경우, 배선(118)은 고전위 전원선으로서 기능한다. 배선(118)이 고전위 전원선으로서 기능하면, 트랜지스터(105)의 게이트와 소스 간의 전위가 노드(N)에 의하여 결정된다. 그러므로, 화소(P)에서는 전류가 배선(118)으로부터 트랜지스터(105)를 통하여 배선(113)의 방향으로 흐른다. 또한 트랜지스터(102), 트랜지스터(103), 또는 트랜지스터(108)는 n채널형 FET이어도 좋고, p채널형 FET이어도 좋다.
도 7의 (C)는 도 7의 (B)와는 다른 화소(P)를 설명하는 회로도이다. 도 7의 (C)는 트랜지스터(102a), 트랜지스터(103a), 및 트랜지스터(108a)를 가진다는 점에서 도 7의 (B)와 다르다. 트랜지스터(102a), 트랜지스터(103a), 및 트랜지스터(108a)의 각각은 백 게이트를 가진다.
일례로서, 광전 변환 디바이스(101)로서 애벌란시 포토다이오드를 사용하는 경우에는 고전위가 인가될 수 있고, 광전 변환 디바이스(101)에 접속되는 트랜지스터로서는 고내압의 트랜지스터를 사용하는 것이 바람직하다. 내압이 높은 트랜지스터로서는 예를 들어 채널 형성 영역에 금속 산화물을 사용한 OS 트랜지스터 등을 사용할 수 있다. 구체적으로는, 트랜지스터(102) 및 트랜지스터(102a)로서 OS 트랜지스터를 적용하는 것이 바람직하다. 또한 OS 트랜지스터에는 백 게이트가 제공되는 것이 바람직하다. OS 트랜지스터에 백 게이트를 제공함으로써 OS 트랜지스터의 문턱 전압을 제어할 수 있다.
또한 OS 트랜지스터는 오프 전류가 매우 낮다는 특성도 가진다. 트랜지스터(102), 트랜지스터(102a), 트랜지스터(103), 트랜지스터(103a)로서 OS 트랜지스터를 사용함으로써 노드(N)에서 전하를 유지할 수 있는 기간을 매우 길게 할 수 있다. 그러므로 회로 구성이나 동작 방법을 복잡하게 하지 않고 모든 화소에서 전하의 축적 동작을 동시에 수행하는 글로벌 셔터 방식을 적용할 수 있다. 또한 노드(N)에서 촬상 신호를 유지하면서, 상기 촬상 신호를 사용한 연산을 복수 회 수행할 수도 있다.
또한 트랜지스터(108) 및 트랜지스터(108a)로서 OS 트랜지스터를 사용할 수도 있다. 화소(P)는 OS 트랜지스터가 가지는 오프 전류가 매우 낮다는 특성을 이용하여, 배선(113)으로의 누설 전류에 기인하는 편차나 노이즈 성분이 발생하는 것을 저감할 수 있다.
한편, 트랜지스터(105)는 증폭 특성이 우수한 것이 요구된다. 따라서, 트랜지스터(105)로서는 실리콘을 채널 형성 영역에 사용한 트랜지스터(이하, Si 트랜지스터)를 적용하는 것이 바람직하다.
또한 상술한 것에 한정되지 않고, OS 트랜지스터 및 Si 트랜지스터를 조합하여 적용하여도 좋다. 또한 모든 트랜지스터를 OS 트랜지스터로 하여도 좋다. 또는 모든 트랜지스터를 Si 트랜지스터로 하여도 좋다.
화소(P)에서의 노드(N)의 전위는, 광전 변환 디바이스(101)에 의한 광전 변환으로 생성되는 전위를 배선(115)으로부터 공급되는 리셋 전위에 가산한 전위(촬상 신호)와, 배선(112)으로부터 공급되는 가중치 계수에 상당하는 전위의 용량 결합으로 확정된다. 즉, 트랜지스터(105)에는, 촬상 신호에 임의의 가중치 계수가 부여된 전위에 따른 전류가 흐른다.
도 8은 영역(a111) 및 회로(303)에서, 촬상을 수행한 경우의 데이터와, 촬상을 수행하지 않은 경우의 데이터를 취득하는 동작에 대하여 설명하는 타이밍 차트이다. 또한 도면에서는 편의상 각 신호가 변화하는 타이밍이 서로 맞추어져 있지만, 실제로는 회로 내부의 타이밍을 단축하여 동작시킬 수도 있다. 또한 회로 내부의 타이밍의 지연을 고려하여 타이밍을 어긋나게 할 수도 있다.
먼저, 촬상을 수행한 경우의 데이터의 취득에 대하여 설명한다. 또한 아래의 설명에서 고전위를 "H"로, 저전위를 "L"로 나타낸다.
기간 T1에, 배선(117)의 전위를 "H"로 하고, 배선(116)의 전위를 "H"로 하여, 화소(P)의 노드(N)를 리셋 전위로 한다. 또한 배선(112)의 전위를 "L"로 함으로써 가중치 계수는 초기화된다.
기간 T2에, 배선(116)의 전위는 "H"를 유지한다. 또한 배선(117)의 전위를 "L"로 함으로써, 노드(N)는 광전 변환 디바이스(101)의 광전 변환에 의하여 생성된 전류에 의하여 전위(X)(촬상 신호)가 갱신된다. 또한 배선(216)의 전위를 "H"로 함으로써, 배선(211)에 배선(218)의 전위(Vr)를 기록한다. 기간 T1 및 기간 T2의 동작은 촬상을 수행한 경우의 데이터의 취득에 상당하고, 상기 데이터는 배선(211)의 전위(Vr)로 나타내어진다.
기간 T3에, 배선(112)에 가중치 계수(W)에 상당하는 전위를 공급한다. 촬상 영역(300)(제 1 행 및 제 2 행)의 각 화소(P)의 노드(N)에는 용량 소자(104)의 용량을 통하여 가중치 계수(W)가 가산된다.
기간 T4에, 배선(122_1), 배선(122_2)의 전위를 "H"로 하여, 영역(a111)의 모든 화소(P)를 선택한다. 이때, 제 1 행 및 제 2 행의 화소(P)의 트랜지스터(105)에는, 전위(W+X)에 따른 전류가 흐른다. 여기서, 배선(113)을 통하여 저항 소자(207)에 흐르는 전류에 의하여 전위가 생성된다. 저항 소자(207)에 흐르는 전류에 의하여 생성된 전위(Y)는 용량 소자(202)를 통함으로써 배선(211)의 전위(Vr)에 가산된다. 따라서 배선(211)의 전위는 "Vr+Y"가 된다. 여기서, Vr=0으로 가정하면, Y는 차분 그 자체이고, 촬상을 수행한 경우의 데이터가 산출된 것을 의미한다. 또한 배선(213), 배선(215)을 "H"로 함으로써, 회로(303)는 소스 폴로어 동작에 의하여 영역(a111)의 촬상을 수행한 경우의 데이터에 대응하는 신호 전위를 출력할 수 있다.
다음으로, 촬상을 수행하지 않은 경우의 데이터의 취득에 대하여 설명한다.
기간 T5에, 배선(117)의 전위를 "H"로 하고, 배선(116)의 전위를 "H"로 하여, 화소(P)의 노드(N)를 리셋 전위로 한다. 또한 배선(112)의 전위를 "L"로 함으로써 가중치 계수는 초기화된다. 또한 배선(216)의 전위를 "H"로 함으로써, 배선(211)에 배선(218)의 전위(Vr)를 기록한다.
기간 T6에, 배선(112)에 가중치 계수(W)에 상당하는 전위를 공급한다. 촬상 영역(300)(제 1 행 및 제 2 행)의 각 화소(P)의 노드(N)는 용량 소자(104)의 용량을 통하여 가중치 계수(W)가 가산된다.
기간 T7에, 배선(122_1), 배선(122_2)의 전위를 "H"로 하여, 영역(a111)의 모든 화소(P)를 선택한다. 이때, 제 1 행 및 제 2 행의 화소(P)의 트랜지스터(105)에는, 전위(W+X)에 따른 전류가 흐른다. 여기서, 배선(113)을 통하여 저항 소자(207)에 흐르는 전류에 의하여 전위가 생성된다. 저항 소자(207)에 흐르는 전류에 의하여 생성된 전위(Y)는 용량 소자(202)를 통함으로써 배선(211)의 전위(Vr)에 가산된다. 따라서 배선(211)의 전위는 "Vr+Y"가 된다. 여기서, Vr=0으로 가정하면, Y는 차분 그 자체이고, 촬상을 수행하지 않은 경우의 데이터가 산출된 것을 의미한다. 또한 배선(213), 배선(215)을 "H"로 함으로써, 회로(303)는 소스 폴로어 동작에 의하여 영역(a111)의 촬상을 수행하지 않은 경우의 데이터에 대응하는 신호 전위를 출력할 수 있다. 또한 촬상을 수행하지 않은 경우의 데이터에는, 회로의 편차나 불필요한 오프셋 성분이 포함된다.
상기 동작에 의하여, 회로(303)로부터 출력되는 촬상을 수행한 경우의 데이터 및 촬상을 수행하지 않은 경우의 데이터는 회로(304)에 입력된다. 회로(304)에서는, 촬상을 수행한 경우의 데이터 및 촬상을 수행하지 않은 경우의 데이터의 차분을 계산하는 연산을 수행하여, 불필요한 오프셋 성분을 제거할 수 있다.
도 9는 촬상 영역(300)이 출력하는 신호를 설명하는 도면이다. 또한 설명을 간단하게 하기 위하여, 일례로서 도 9에는 격자상으로 분할된 4개의 영역(a)(영역(a111), 영역(a112), 영역(a121), 및 영역(a122))을 나타내었으며, 각 영역(a)은 4개의 화소(P)(P11, P12, P21, P22)를 가진다.
신호의 생성에 대해서는, 영역(a111)을 일례로 들어 설명하지만, 영역(a121), 영역(a112), 영역(a122)도 같은 동작에 의하여 신호를 출력할 수 있다. 또한 영역(a111)이 4개의 화소를 포함하는 경우에 대하여 설명하지만, 영역(a111)이 포함하는 화소의 개수는 한정되지 않는다.
영역(a111)에서, 각 화소(P)는 노드(N)에 P11, P12, P21, P22의 촬상 신호를 유지한다. 또한 여기서는, 각 화소(P)에 가중치 계수(W)를 부여한 경우에 대하여 설명한다. 가중치 계수(W)가 부여된 화소는 화소가 출력하는 촬상 신호에 가중치 계수(W)를 사용한 보정을 수행할 수 있다. 영역(a111)이 4개의 화소를 가지는 경우, 가중치 계수(W)가 부여된 화소가 출력하는 촬상 신호의 크기는 4분의 1이 되는 것이 바람직하다. 상기 4개의 화소를 동시에 판독함으로써 생성되는 화상 데이터는, 가중치 계수(W)를 화소에 부여하지 않고 판독함으로써 생성되는 화상 데이터를 후처리에 의하여 평균화한 경우와 같은 값을 가질 수 있다.
더 자세히 설명한다. 배선(113(1)) 및 회로(303(1))를 통하여 P11, P12, P21, 및 P22의 촬상 신호의 연산 결과인 h11(h11=P11×W+P12×W+P21×W+P22×W)이 출력된다. 얻어진 연산 결과는 h11=(P11+P12+P21+P22)×W와 같다. 즉, 영역(a111)의 각 화소가 출력하는 촬상 신호를 가산하여 출력한 후, 출력 결과에 대하여 가중치 계수(W)를 사용한 연산을 수행하는 경우와 같은 결과가 얻어진다. 따라서, 연산 처리(하드웨어 처리 또는 소프트웨어 처리)를 간략화할 수 있다. 또한 연산 처리를 간략화함으로써 소비 전력을 저감할 수 있다.
이와 병행하여 상술한 과정과 같은 과정을 거쳐, 영역(a121)으로부터 배선(113(2)) 및 회로(303(2))를 통하여 촬상 신호의 연산 결과인 h21이 출력되고, 이에 의하여, 영역(a)의 제 1 행의 출력이 완료된다.
이어서, 영역(a)의 제 2 행에서, 상술한 과정과 같은 과정을 거쳐, 영역(a112)으로부터 배선(113(1)) 및 회로(303(1))를 통하여 촬상 신호의 연산 결과인 h12가 출력된다. 또한 이와 병행하여, 영역(a122)으로부터 배선(113(2)) 및 회로(303(2))를 통하여 촬상 신호의 연산 결과인 h22가 출력되고, 이에 의하여, 영역(a)의 제 2 행의 출력이 완료된다.
필요에 따라 상술한 동작을 반복한다. 또한 상술한 h11, h21, h12, h22는 촬상을 수행한 경우의 데이터에 상당하고, b11, b21, b12, b22는 촬상을 수행하지 않은 경우의 데이터에 상당한다.
도 10은 회로(304) 및 회로(305)를 설명하는 도면이다. 회로(304)는 CDS 회로로서 기능한다. CDS 회로는 차분 검출 회로로 바꿔 말해도 좋다. 신호의 처리 방법에 대해서는 회로(303(1))의 출력을 일례로 들어 설명하지만, 회로(303(2))도 같은 동작에 의하여 신호를 출력할 수 있다. 또한 도 10에서는, 회로(302)의 설명은 생략한다.
회로(304)(회로(304a), 회로(304b))는 실렉터 회로(361), 프레임 메모리(362), 차분 회로(363)를 가진다. 먼저, 실렉터 회로(361)에는, 배선(313(1))을 통하여 회로(303(1))로부터 출력되는 화상 데이터(촬상을 수행한 경우의 데이터 또는 촬상을 수행하지 않은 경우의 데이터)가 공급된다. 실렉터 회로(361)는 프레임 메모리(362)에 촬상을 수행한 경우의 데이터 또는 촬상을 수행하지 않은 경우의 데이터를 공급한다. 프레임 메모리(362)는 짝수 어드레스(EV)에 촬상을 수행한 경우의 데이터를 저장하고, 홀수 어드레스(OD)에 촬상을 수행하지 않은 경우의 데이터를 저장한다. 또한 프레임 메모리(362)는 아날로그 메모리인 것이 바람직하다. 아날로그 메모리에는 촬상을 수행한 경우의 데이터 또는 촬상을 수행하지 않은 경우의 데이터가 아날로그 데이터(전압값)로서 저장된다. 아날로그 메모리를 사용함으로써, 촬상을 수행한 경우의 데이터 또는 촬상을 수행하지 않은 경우의 데이터를 양자화하는 변환 비용과 실장 면적을 삭감할 수 있다.
프레임 메모리(362) 대신에 아날로그 메모리를 사용한 FIFO(First In First Out) 회로를 사용할 수 있다. 또한 도 10에는, h11 내지 h14의 촬상을 수행한 경우의 데이터가 저장되고, b11 내지 b14의 촬상을 수행하지 않은 경우의 데이터가 저장된 예를 나타내었지만, 저장할 수 있는 데이터수는 필요에 따라 설정할 수 있는 것이 바람직하다.
차분 회로(363)로서는, 아날로그 데이터를 비교하기에 적합한 차동 증폭기를 사용하는 것이 바람직하다. 차분 회로(363)로서 차분 증폭기를 사용함으로써, 홀수 어드레스에 저장되어 있는 촬상을 수행하지 않은 경우의 데이터를 기준으로 하여, 상기 촬상을 수행하지 않은 경우의 데이터와 홀수 어드레스에 저장되어 있는 촬상을 수행한 경우의 데이터의 차분을 화상 데이터(예: d11=h11-b11)로서 출력한다.
차분 회로(363)가 출력하는 화상 데이터는 회로(305)에 저장된다. 도 10에는, 회로(305)에 화상 데이터(d11) 내지 화상 데이터(d44)가 저장된 예를 나타내었다. 따라서 화상 데이터(d11) 내지 화상 데이터(d44)는 위상 이미지 데이터에 상당한다. 또한 회로(305)에 저장할 수 있는 데이터수는 필요에 따라 설정할 수 있는 것이 바람직하다. 또한 회로(305)는 아날로그 메모리인 것이 바람직하다. 회로(305)는 아날로그 메모리를 사용함으로써 프레임 메모리와 같은 효과를 얻을 수 있다.
또한 프레임 메모리(362) 또는 회로(305)로서 디지털 메모리를 사용할 수 있다. 디지털 메모리를 사용하기 위해서는, 촬상을 수행한 경우의 데이터, 촬상을 수행하지 않은 경우의 데이터, 또는 화상 데이터를 양자화할 필요가 있다. 또한 촬상을 수행한 경우의 데이터, 촬상을 수행하지 않은 경우의 데이터, 또는 화상 데이터가 양자화됨으로써 노이즈에 대한 내성이 높아진다. 또한 노이즈에 대한 내성이 높아짐으로써 고속으로 동작할 수 있다. 또한 메모리의 저전압화에 의하여 소비 전력을 저감할 수 있다.
또한 차분 회로(363)는 비교 기능을 더 가질 수 있다. 상기 비교 기능은 차분 회로(363)가 출력하는 화상 데이터를 2진화할 수 있다. 2진화된 화상 데이터는 화상 데이터의 특징을 더 강조하여 추출할 수 있다. 또한 2진화된 화상 데이터는 화상 데이터가 압축되기 때문에 메모리 용량을 작게 할 수 있다. 또한 메모리 용량을 작게 함으로써 실장 면적을 작게 할 수 있고, 또한 소비 전력을 저감할 수 있다.
도 11은 회로(305)를 설명하는 도면이다. 회로(305)는 복수의 메모리 셀(335)을 가진다. 도 11은 일례로서 메모리 셀(335(1,i)) 내지 메모리 셀(335(2,i+1))을 가진다. 또한 각 메모리 셀(335)은 서로 같은 구성을 가지고, 트랜지스터(161)와, 트랜지스터(162)와, 용량 소자(163)를 가진다.
트랜지스터(161)의 소스 및 드레인 중 한쪽은 트랜지스터(162)의 게이트에 전기적으로 접속된다. 트랜지스터(162)의 게이트는 용량 소자(163)의 한쪽 전극에 전기적으로 접속된다. 여기서, 트랜지스터(161)의 소스 및 드레인 중 한쪽, 트랜지스터(162)의 게이트, 용량 소자(163)의 한쪽 전극이 접속되는 점을 노드(NM)로 한다.
트랜지스터(161)의 게이트는 배선(WL)에 전기적으로 접속된다. 용량 소자(163)의 다른 쪽 전극은 배선(RW)에 전기적으로 접속된다. 트랜지스터(162)의 소스 및 드레인 중 한쪽은 GND 배선 등의 기준 전위 배선에 전기적으로 접속된다.
메모리 셀(335)에서, 트랜지스터(161)의 소스 및 드레인 중 다른 쪽은 배선(WD)에 전기적으로 접속된다. 트랜지스터(162)의 소스 및 드레인 중 다른 쪽은 배선(BL)에 전기적으로 접속된다.
배선(WL)은 디코더 또는 시프트 레지스터 등에 접속되는 것이 바람직하다.
배선(RW)에는, 메모리 셀(335)에 기록된 화상 데이터를 판독하기 위한 신호가 공급된다. 화상 데이터를 메모리 셀(335)에 공급하는 경우, 배선(RW)에는 저전위가 공급된다. 화상 데이터를 메모리 셀(335)로부터 판독하는 경우, 배선(RW)에는 고전위가 공급된다.
배선(WD)은 차분 회로(363)에 전기적으로 접속된다. 그러므로, 배선(WD)에는 화상 데이터가 공급된다. 또한 화상 데이터는 아날로그 데이터로서 공급되는 것이 바람직하다. 또는 화상 데이터는 아날로그 데이터가 2진화된 디지털 데이터로서 공급된다.
메모리 셀(335)에 저장되어 있는 화상 데이터는 배선(BL)을 통하여 판독할 수 있다. 화상 데이터가 아날로그 데이터인 경우, 배선(BL)은 아날로그 디지털 변환 회로를 통하여 제어부(프로세서)에 접속된다. 또는 화상 데이터가 2진화된 디지털 데이터인 경우, 배선(BL)은 레지스터를 통하여 제어부에 접속된다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 일 형태는 격자상으로 제공된 영역이 포함한 복수의 화소의 출력을 하나의 촬상 신호로서 취급할 수 있는 신규 구성을 가지는 촬상 장치를 제공할 수 있다. 또한 본 발명의 일 형태는 가중치 계수를 사용한 연산의 일부를 처리하는 촬상 장치를 제공할 수 있다. 또한 본 발명의 일 형태는 촬상 장치가 패딩 처리를 수행함으로써 촬상 영역보다 큰 데이터를 취급할 수 있는 촬상 장치를 제공할 수 있다. 본 발명의 일 형태는 가중치 계수를 사용한 연산 및 패딩 처리의 처리 시간의 증가를 억제하는 촬상 장치를 제공할 수 있다. 본 발명의 일 형태는 가중치 계수를 사용한 연산 및 패딩 처리에 의하여 연산량을 줄임으로써 소비 전력의 증가를 억제하는 촬상 장치를 제공할 수 있다.
본 실시형태는 그 일부를 적절히 조합하여 실시할 수 있다.
(실시형태 2)
본 실시형태에서는, 실시형태 1의 촬상 장치를 사용한 촬상 시스템에 대하여 설명한다. 본 발명의 일 형태의 촬상 시스템은, 상기 촬상 장치를 사용함으로써, 연산량을 줄이고 또한 연산에 필요한 처리 시간 및 소비 전력을 저감할 수 있다.
도 12는 본 발명의 일 형태의 촬상 장치를 사용한 촬상 시스템을 설명하는 이미지 도면이다. 촬상 시스템은 촬상 장치가 취득한 촬상 데이터의 비정상 부분을 검출할 수 있다. 또한 촬상 시스템은 적어도 촬상 장치와, 촬상 장치를 제어하는 프로세서(미도시)를 가진다.
먼저, 도 12를 사용하여, 촬상 시스템의 처리 방법에 대하여 설명한다. 촬상 시스템은 평가 대상으로 하는 촬상 데이터를 촬상 장치를 사용하여 취득한다. 상기 촬상 데이터는 규칙성을 가지는 것이 바람직하다.
STEP1은 촬상 데이터에 적용하는 격자 크기(KM)를 설정하는 단계이다. 상기 격자 크기는 복수 종류 설정할 수 있다. 일례로서, 촬상 데이터에 주기성이 있는 경우에는, 촬상 데이터에 규칙성이 있다고 판단할 수 있다. 그러므로, 화상 데이터에 주기성이 있는 경우에는, 주기적으로 나타나는 특징을 격자 크기의 간격으로서 설정하는 것이 바람직하다. 또한 주기적으로 나타나는 특징으로 설정된 간격을 중심으로 하여 복수 종류의 격자 크기를 설정하는 것이 바람직하다. 일례로서, 도 12에서는 격자 크기(KM1) 내지 격자 크기(KMn)를 설정한다.
STEP2는 격자 크기(KM)를 사용하여 위상 이미지 데이터를 생성하는 단계이다. 먼저, 위상 이미지 데이터의 생성 방법에 대하여 설명한다. 일례로서, 격자 크기(KM1)를 사용한 경우, 격자 크기(KM1)에서는 격자 크기(KM1)에 의하여 선택되는 영역(a)이 4개의 화소를 포함한다. 위상 이미지 데이터는 영역(a)이 포함한 화소가 출력하는 촬상 신호를 연산하여 생성한 복수의 화상 데이터를 사용하여 생성된다. 그러므로 격자 크기(KM1)를 사용하여 생성되는 위상 이미지 데이터로서, 위상 이미지 데이터(IM11) 내지 위상 이미지 데이터(IM14)의 4종류가 생성된다.
다른 예로서, 격자 크기(KM2)에서는 격자 크기(KM2)에 의하여 선택되는 영역(a)이 16개의 화소를 포함한다. 그러므로 격자 크기(KM2)를 사용하여 생성되는 위상 이미지 데이터로서는, 위상 이미지 데이터(IM21) 내지 위상 이미지 데이터(IM216)의 16종류가 생성된다. 따라서 격자 크기가 커질수록 생성되는 위상 이미지 데이터의 종류가 많아진다. 또한 격자 크기(KMn)에서는 격자 크기(KMn)에 의하여 선택되는 영역(a)이 n개의 화소를 포함한다. 그러므로 격자 크기(KMn)를 사용하여 생성되는 위상 이미지 데이터로서 n종류의 위상 이미지 데이터가 생성된다.
STEP3은 각 격자 크기를 사용하여 생성한 위상 이미지 데이터를 연산하여 팝업 이미지를 생성하는 단계이다. 또한 이 연산에는 곱셈 또는 적산을 사용하는 것이 바람직하다.
전처리의 일례로서, 격자 크기(KM1)를 사용하여 생성한 위상 이미지 데이터(IM11) 내지 위상 이미지 데이터(IM14)를 적산함으로써, 제 1 이미지 데이터를 생성한다. 이어서, 격자 크기(KM2)를 사용하여 생성한 위상 이미지 데이터(IM21) 내지 위상 이미지 데이터(IM216)를 적산함으로써 제 2 이미지 데이터를 생성한다. 이어서, 격자 크기(KMn)를 사용하여 생성한 n종류의 위상 이미지 데이터를 적산함으로써, 제 n 이미지 데이터를 생성한다.
다음으로, 제 1 이미지 데이터 내지 제 n 이미지 데이터를 적산함으로써 팝업 이미지를 생성한다. 다만, 제 1 이미지 데이터 내지 제 n 이미지 데이터는 각각 상이한 화상 데이터수로 구성된다는 과제가 있다.
그러므로, 제 1 이미지 데이터 내지 제 n 이미지 데이터를 작성하였을 때 사용한 격자 크기를 사용하여 촬상 영역의 원래의 화소수로 분할함으로써, 화상 데이터수가 같은 제 1 이미지 데이터(_b) 내지 제 n 이미지 데이터(_b)를 생성한다. 또한 제 1 이미지 데이터(_b) 내지 제 n 이미지 데이터(_b)는, 위상 이미지 데이터의 생성을 거침으로써, 규칙성을 가지지 않는 영역이 특징으로서 추출된 이미지 데이터이다.
다음으로, 제 1 이미지 데이터(_b) 내지 제 n 이미지 데이터(_b)를 적산함으로써 팝업 이미지를 생성한다.
도 13은 촬상 시스템을 설명하는 흐름도이다.
단계 S00은 촬상 장치가 촬상 데이터를 취득하는 단계이다. 또한 촬상 장치는 글로벌 셔터 방식으로 촬상 데이터를 취득하는 것이 바람직하다. 촬상 장치가 가지는 화소는 OS 트랜지스터를 가짐으로써 촬상 신호가 열화되는 것을 억제하고, 또한 촬상 신호를 유지할 수 있다.
단계 S01은 촬상 시스템이 처리 모드를 제어하기 위한 플래그(rflag)를 설정하는 단계이다. 처리 모드는 촬상 데이터를 판독하여 연산하는 모드와, 촬상 데이터를 초기화하여 연산하는 모드를 가진다. 촬상 데이터를 판독하여 연산하는 모드는 플래그(rflag)에 "0"이 설정된다. 초기화된 촬상 데이터를 연산하는 모드는 플래그(rflag)에 "1"이 설정된다. 또한 촬상을 수행한 경우의 데이터는, 촬상 데이터를 판독하여 연산하는 모드에 의하여 생성되고, 촬상을 수행하지 않은 경우의 데이터는, 초기화된 화소가 출력하는 촬상 데이터를 연산하는 모드에 의하여 생성된다.
단계 S02는 촬상 시스템이 촬상 데이터를 처리하기 위한 각종 설정을 하는 단계이다. 일례로서, 적용하는 격자 크기를 설정한다. 또한 위상수는 격자 크기에 따라 설정된다. 또한 가중치 계수는 위상수에 따라 설정된다. 또한 격자 크기는 복수 종류 설정할 수 있다. 또한 촬상 시스템은 촬상 데이터의 규칙성을 추출하는 단계를 가질 수 있다.
단계 S03은 촬상 시스템이 격자 크기를 사용하여 촬상 영역을 분할하는 단계이다. 촬상 영역을 분할하는 경우, 격자 크기로 설정된 영역이 포함한 화소에 응한 기점이 설정된다. 또한 격자 크기를 사용하여 촬상 영역을 분할하기 위해서는, 프로세서 등을 사용한 제어부에 의하여 스위치 모듈이 적절히 설정된다. 또한 상기 영역에 포함되는 화소가 없는(부족한) 경우, 더미 화소를 설정한다. 더미 화소는 패딩 회로에 의하여 패딩 처리됨으로써 상기 영역에 가상적으로 추가된다. 또한 더미 화소에 의하여 출력되는 더미 데이터는 적절히 설정할 수 있는 것이 바람직하다.
단계 S04는 화상 데이터의 판독을 수행하는 단계이다. 또한 각 화상 데이터는 격자 크기로 설정된 영역이 포함하는 화소군이 출력하는 촬상 신호의 적산값으로서 출력된다. 또한 상기 영역에 가중치 계수를 부여함으로써 상기 적산값을 평균화하여 출력할 수 있다.
단계 S05는 촬상을 수행한 경우의 데이터 또는 촬상을 수행하지 않은 경우의 데이터를 생성하는 단계이다. 촬상 데이터를 판독하여 연산하는 모드의 경우에는 촬상을 수행한 경우의 데이터를 생성한다. 또한 초기화된 촬상 데이터를 연산하는 모드의 경우에는, 촬상을 수행하지 않은 경우의 데이터를 생성한다. 또한 촬상을 수행한 경우의 데이터 또는 촬상을 수행하지 않은 경우의 데이터는 격자 크기로 설정된 영역으로부터 화상 데이터를 판독함으로써 생성된다.
단계 S06은 격자 크기로 설정된 위상수에 따른 촬상을 수행한 경우의 데이터 또는 촬상을 수행하지 않은 경우의 데이터가 취득되었는지 여부를 판단하는 단계이다. 설정된 상기 위상수에 따른 촬상을 수행한 경우의 데이터 또는 촬상을 수행하지 않은 경우의 데이터가 취득된 경우에는 단계 S07로 이행하고, 이 이외의 경우에는 단계 S03으로 이행한다.
단계 S07은 설정된 격자 크기의 종류에 따른 촬상을 수행한 경우의 데이터 또는 촬상을 수행하지 않은 경우의 데이터가 취득되었는지 여부를 판단하는 단계이다. 설정된 상기 격자 크기에 따른 촬상을 수행한 경우의 데이터 또는 촬상을 수행하지 않은 경우의 데이터가 취득된 경우에는 단계 S08로 이행하고, 이 이외의 경우에는 단계 S02로 이행한다.
단계 S08은 플래그(rflag)가 "0"인지 여부를 판단하는 단계이다. 촬상 데이터를 판독하여 연산하는 모드가 종료된 직후이면, 플래그(rflag)는 "0"이다. 그러므로, 플래그(rflag)가 "0"인 경우에는 단계 S02A로 이행하고, 이 이외의 경우에는 단계 S09로 이행한다.
여기서, 단계 S02A에 대하여 설명한다. 단계 S02A는 S00에서 취득한 촬상 데이터를 초기화하여 연산하는 모드로 이행하는 단계이다. 플래그(rflag)에는 "1"이 설정된다. 또한 격자 크기의 설정, 위상수의 설정, 가중치 계수의 설정 등에는 단계 S02에서 설정된 정보를 이용한다.
단계 S09는 촬상을 수행한 경우의 데이터와 촬상을 수행하지 않은 경우의 데이터의 차분을 사용하여 위상 이미지 데이터를 생성하는 단계이다. 위상 이미지 데이터는 설정된 격자 크기의 종류에 따라 생성된다.
단계 S10에서는, 단계 S09에서 생성된 복수의 위상 이미지 데이터를 연산함으로써 팝업 이미지를 생성한다.
도 14는 팝업 이미지의 작성을 설명하는 흐름도이다.
단계 S10A에서는, 촬상 시스템이 각 격자 크기에 관련된 위상 이미지 데이터를 연산함으로써 이미지 데이터를 생성한다. 또한 이 연산에는 곱셈 또는 적산을 사용하는 것이 바람직하다.
더 자세히 설명한다. 일례로서, 격자 크기(KM1)를 사용하여 생성한 위상 이미지 데이터(IM1) 내지 위상 이미지 데이터(IM4)를 적산함으로써 제 1 이미지 데이터를 생성한다. 이어서, 격자 크기(KM2)를 사용하여 생성한 위상 이미지 데이터(IM1) 내지 위상 이미지 데이터(IM16)를 적산함으로써 제 2 이미지 데이터를 생성한다. 이어서, 격자 크기(KMn)를 사용하여 생성한 n종류의 위상 이미지 데이터를 적산함으로써 제 n 이미지 데이터를 생성한다.
단계 S10B는 촬상 시스템이 촬상 영역이 가지는 화소수와 같은 수로 이미지 데이터를 분할하는 단계이다. 그 이유는 제 1 이미지 데이터 내지 제 n 이미지 데이터는 각각 상이한 화상 데이터수로 구성되어 있기 때문이다. 그러므로, 제 1 이미지 데이터 내지 제 n 이미지 데이터를 작성하였을 때 사용한 격자 크기를 사용하여 촬상 영역의 원래의 화소수로 분할함으로써, 화상 데이터수가 같은 제 1 이미지 데이터(_b) 내지 제 n 이미지 데이터(_b)를 생성한다.
단계 S10C는 촬상 시스템이 팝업 이미지를 생성하는 단계이다. 촬상 시스템은 제 1 이미지 데이터(_b) 내지 제 n 이미지 데이터(_b)를 적산함으로써, 특징이 추출된 팝업 이미지를 생성한다.
도 15는 도 12와는 다른 촬상 시스템을 설명하는 이미지 도면이다. 또한 아래에서 설명되는 발명의 구성에서, 동일한 부분 또는 같은 기능을 가지는 부분에는 동일한 부호를 상이한 도면 사이에서 공통적으로 사용하고, 그 반복적인 설명은 생략한다. 그러므로 STEP2 및 STEP3은 도 12를 사용하여 설명한 STEP2 및 STEP3과 같기 때문에 자세한 설명은 생략한다.
도 15는 STEP2A를 가진다는 점에서 도 12와 다르다. STEP2A는 위상 이미지 데이터를 2진화하는 단계이다. 일례로서, STEP2에서 생성된 위상 이미지 데이터(IM11) 내지 위상 이미지 데이터(IM14)는 2진화 처리되어 위상 이미지 데이터(IN11) 내지 위상 이미지 데이터(IN14)로 변환된다. 다른 위상 이미지 데이터도 같은 식으로 2진화된다.
일례로서, 격자 크기(KM1)를 사용하여 생성한 위상 이미지 데이터(IN11) 내지 위상 이미지 데이터(IN14)를 연산함으로써 제 1 이미지 데이터를 생성한다. 이어서, 격자 크기(KM2)를 사용하여 생성한 위상 이미지 데이터(IN21) 내지 위상 이미지 데이터(IN216)를 연산함으로써 제 2 이미지 데이터를 생성한다. 이어서, 격자 크기(KMn)를 사용하여 생성한 n종류의 위상 이미지 데이터를 연산함으로써 제 n 이미지 데이터를 생성한다.
또한 이 연산에는 곱셈을 사용하는 것이 바람직하다. 일례로서, 위상 이미지 데이터가 가지는 어느 영역의 화상 데이터가 "0"인 경우, 이 화상 데이터를 사용하여 연산한 결과는 다른 위상 이미지 데이터의 같은 영역의 화상 데이터의 값에 상관없이 "0"이 된다. 따라서 연산량을 줄일 수 있다.
도 16은 2진화 처리를 수행하는 촬상 시스템을 설명하는 흐름도이다. 또한 아래에서 설명되는 발명의 구성에서, 동일한 부분 또는 같은 기능을 가지는 부분에는 동일한 부호를 상이한 도면 사이에서 공통적으로 사용하고, 그 반복적인 설명은 생략한다.
도 16을 사용하여 설명하는 촬상 시스템은 단계 S20을 가진다는 점에서 도 13과 다르다. 단계 S09에서 생성한 위상 이미지 데이터를 2진화 처리함으로써 단계 S10에서 팝업 이미지를 생성하기 위하여 수행하는 연산량을 줄일 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 일 형태는 격자상으로 제공된 영역이 포함한 복수의 화소의 출력을 하나의 촬상 신호로서 취급할 수 있는 신규 구성을 가지는 촬상 시스템을 제공할 수 있다. 또한 본 발명의 일 형태는 가중치 계수를 사용한 연산의 일부를 처리하는 촬상 시스템을 제공할 수 있다. 또한 본 발명의 일 형태는 촬상 장치가 패딩 처리를 수행함으로써 촬상 영역보다 큰 데이터를 취급할 수 있는 촬상 시스템을 제공할 수 있다. 본 발명의 일 형태는 가중치 계수를 사용한 연산 및 패딩 처리의 처리 시간의 증가를 억제하는 촬상 시스템을 제공할 수 있다. 본 발명의 일 형태는 가중치 계수를 사용한 연산 및 패딩 처리에 의하여 연산량을 줄임으로써 소비 전력의 증가를 억제하는 촬상 시스템을 제공할 수 있다.
본 실시형태는 그 일부를 적절히 조합하여 실시할 수 있다.
(실시형태 3)
본 실시형태에서는, 본 발명의 일 형태의 촬상 장치의 구조예 등에 대하여 설명한다.
<구조예>
도 17의 (A)는 촬상 장치의 화소의 구조의 일례를 나타낸 도면이고, 층(561)과 층(563)의 적층 구조로 할 수 있다.
층(561)은 광전 변환 디바이스(101)를 가진다. 광전 변환 디바이스(101)는, 도 18의 (A)에 나타낸 바와 같이, 층(565a)과 층(565b)을 가질 수 있다. 또한 경우에 따라서는 층을 영역으로 바꿔 말해도 좋다.
도 18의 (A)에 나타낸 광전 변환 디바이스(101)는 pn 접합형 포토다이오드이고, 예를 들어 층(565a)에 p형 반도체를 사용하고, 층(565b)에 n형 반도체를 사용할 수 있다. 또는 층(565a)에 n형 반도체를 사용하고, 층(565b)에 p형 반도체를 사용하여도 좋다.
상기 pn 접합형 포토다이오드는 대표적으로는 단결정 실리콘을 사용하여 형성할 수 있다.
또한 도 18의 (B)에 나타낸 바와 같이, 층(561)이 가지는 광전 변환 디바이스(101)는 층(566a)과, 층(566b)과, 층(566c)과, 층(566d)의 적층을 가져도 좋다. 도 18의 (B)에 나타낸 광전 변환 디바이스(101)는 애벌란시 포토다이오드의 일례이고, 층(566a), 층(566d)은 전극에 상당하고, 층(566b), 층(566c)은 광전 변환부에 상당한다.
층(566a)은 저저항의 금속층 등으로 하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 알루미늄, 타이타늄, 텅스텐, 탄탈럼, 은, 또는 이들의 적층을 사용할 수 있다.
층(566d)에는 가시광에 대하여 높은 투광성을 가지는 도전층을 사용하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 인듐 산화물, 주석 산화물, 아연 산화물, 인듐-주석 산화물, 갈륨-아연 산화물, 인듐-갈륨-아연 산화물, 또는 그래핀 등을 사용할 수 있다. 또한 층(566d)을 생략하는 구성으로 할 수도 있다.
광전 변환부의 층(566b, 566c)은 예를 들어 셀레늄계 재료를 광전 변환층으로 한 pn 접합형 포토다이오드의 구성으로 할 수 있다. 층(566b)으로서는 p형 반도체인 셀레늄계 재료를 사용하고, 층(566c)으로서는 n형 반도체인 갈륨 산화물 등을 사용하는 것이 바람직하다.
셀레늄계 재료를 사용한 광전 변환 디바이스는 가시광에 대한 외부 양자 효율이 높다는 특성을 가진다. 상기 광전 변환 디바이스에서는, 애벌란시 증배를 이용함으로써, 입사하는 광의 양에 대한 전자의 증폭을 크게 할 수 있다. 또한 셀레늄계 재료는 광 흡수 계수가 높기 때문에, 광전 변환층을 박막으로 제작할 수 있다는 등의 생산상의 이점을 가진다. 셀레늄계 재료의 박막은 진공 증착법 또는 스퍼터링법 등을 사용하여 형성할 수 있다.
셀레늄계 재료로서는, 단결정 셀레늄이나 다결정 셀레늄 등의 결정성 셀레늄, 비정질 셀레늄, 구리, 인듐, 셀레늄의 화합물(CIS), 또는 구리, 인듐, 갈륨, 셀레늄의 화합물(CIGS) 등을 사용할 수 있다.
n형 반도체는 밴드 갭이 넓고 가시광에 대하여 투광성을 가지는 재료로 형성하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 아연 산화물, 갈륨 산화물, 인듐 산화물, 주석 산화물, 또는 이들이 혼재된 산화물 등을 사용할 수 있다. 또한 이들의 재료는 정공 주입 저지층으로서의 기능도 가지고, 암전류를 작게 할 수도 있다.
또한 도 18의 (C)에 나타낸 바와 같이, 층(561)이 가지는 광전 변환 디바이스(101)는 층(567a)과, 층(567b)과, 층(567c)과, 층(567d)과, 층(567e)의 적층을 가져도 좋다. 도 18의 (C)에 나타낸 광전 변환 디바이스(101)는 유기광 도전막의 일례이고, 층(567a)은 하부 전극이고, 층(567e)은 투광성을 가지는 상부 전극이고, 층(567b, 567c, 567d)은 광전 변환부에 상당한다.
광전 변환부의 층(567b, 567d) 중 어느 한쪽은 정공 수송층으로, 다른 쪽은 전자 수송층으로 할 수 있다. 또한 층(567c)은 광전 변환층으로 할 수 있다.
정공 수송층으로서는 예를 들어 산화 몰리브데넘 등을 사용할 수 있다. 전자 수송층으로서는 예를 들어 C60, C70 등의 풀러렌, 또는 이들의 유도체 등을 사용할 수 있다.
광전 변환층으로서는, n형 유기 반도체 및 p형 유기 반도체의 혼합층(벌크 헤테로 접합 구조)을 사용할 수 있다.
도 17의 (A)에 나타낸 층(563)으로서는, 예를 들어 실리콘 기판을 사용할 수 있다. 상기 실리콘 기판은 Si 트랜지스터 등을 가진다. 상기 Si 트랜지스터를 사용하여, 화소 회로 외에, 상기 화소 회로를 구동하는 회로, 화상 신호의 판독 회로, 화상 처리 회로, 신경망, 통신 회로 등을 형성할 수 있다. 또한 DRAM(Dynamic Random Access Memory) 등의 기억 회로, CPU(Central Processing Unit), MCU(Micro Controller Unit) 등을 형성하여도 좋다. 또한 화소 회로를 제외한 상기 회로를 본 실시형태에서는 기능 회로라고 부른다.
예를 들어 실시형태 1에서 설명한 화소 회로(화소(P)) 및 기능 회로(회로(301, 302, 303, 304, 305 등)가 가지는 트랜지스터의 일부 또는 모두를 층(563)에 제공할 수 있다.
또한 층(563)은 도 17의 (B)에 나타낸 바와 같이 복수의 층의 적층이어도 좋다. 도 17의 (B)에서는 층(563a, 563b, 563c)의 3층을 예시하였지만, 2층이어도 좋다. 또는 층(563)은 4층 이상의 적층이어도 좋다. 이들 층은 예를 들어 접합 공정 등을 사용하여 적층할 수 있다. 이 구성으로 함으로써, 화소 회로와 기능 회로를 복수의 층에 분산시키고, 화소 회로와 기능 회로를 중첩시켜 제공할 수 있으므로, 소형이고 고기능의 촬상 장치를 제작할 수 있다.
또한 화소는 도 17의 (C)에 나타낸 바와 같이 층(561), 층(562), 및 층(563)의 적층 구조를 가져도 좋다.
층(562)은 OS 트랜지스터를 가질 수 있다. 상술한 기능 회로 중 하나 이상을 OS 트랜지스터로 형성하여도 좋다. 또는 층(563)의 Si 트랜지스터와 층(562)의 OS 트랜지스터를 사용하여 기능 회로의 하나 이상을 형성하여도 좋다.
예를 들어 OS 트랜지스터 및 Si 트랜지스터를 사용하여, 노멀리 오프 CPU("Noff-CPU"라고도 함)를 실현할 수 있다. 또한 Noff-CPU란, 게이트 전압이 0V이어도 비도통 상태(오프 상태라고도 함)인 노멀리 오프형 트랜지스터를 포함하는 집적 회로이다.
Noff-CPU는 Noff-CPU 내의 동작이 불필요한 회로에 대한 전력 공급을 정지하여, 상기 회로를 대기 상태로 할 수 있다. 전력 공급이 정지되어 대기 상태가 된 회로에서는 전력이 소비되지 않는다. 따라서 Noff-CPU는 전력 사용량을 최소한으로 할 수 있다. 또한 Noff-CPU는 전력 공급이 정지되어도 설정 조건 등의 동작에 필요한 정보를 장기간 유지할 수 있다. 대기 상태로부터 복귀하기 위해서는 상기 회로에 대한 전력 공급을 다시 시작하기만 하면 좋고, 설정 조건 등의 재기록은 불필요하다. 즉, 대기 상태에서의 고속 복귀가 가능하다. 이와 같이, Noff-CPU는 동작 속도를 크게 저하시키지 않고 소비 전력을 저감할 수 있다.
또한 층(562)은 도 17의 (D)에 나타낸 바와 같이, 복수의 층의 적층이어도 좋다. 도 17의 (D)에서는, 층(562a, 563b)의 2층을 예시하였지만, 3층 이상의 적층이어도 좋다. 이들 층은 예를 들어 층(563) 위에 적층되도록 형성할 수 있다. 또는 층(563) 위에 형성한 층과, 층(561) 위에 형성한 층을 접합하여 형성하여도 좋다.
OS 트랜지스터에 사용하는 반도체 재료로서는 에너지 갭이 2eV 이상, 바람직하게는 2.5eV 이상, 더 바람직하게는 3eV 이상인 금속 산화물을 사용할 수 있다. 대표적으로는 인듐을 포함한 산화물 반도체 등이 있고, 예를 들어 후술하는 CAAC-OS 또는 CAC-OS 등을 사용할 수 있다. CAAC-OS는 결정을 구성하는 원자가 안정적이고, 신뢰성을 중시하는 트랜지스터 등에 적합하다. 또한 CAC-OS는 고이동도 특성을 나타내기 때문에, 고속 구동을 수행하는 트랜지스터 등에 적합하다.
OS 트랜지스터는 반도체층의 에너지 갭이 크기 때문에, 수 yA/μm(채널 폭 1μm당 전류값)라는 매우 낮은 오프 전류 특성을 나타낸다. 또한 OS 트랜지스터는 임팩트 이온화, 애벌란시 항복, 및 단채널 효과 등이 일어나지 않는다는 등, Si 트랜지스터와는 상이한 특징을 가지고, 내압이 높고 신뢰성이 높은 회로를 형성할 수 있다. 또한 Si 트랜지스터에서 문제가 되는 결정성의 불균일로 인한 전기 특성의 편차도 OS 트랜지스터에서는 일어나기 어렵다.
OS 트랜지스터가 가지는 반도체층은 예를 들어 인듐, 아연, 및 M(알루미늄, 타이타늄, 갈륨, 저마늄, 이트륨, 지르코늄, 란타넘, 세륨, 주석, 네오디뮴, 및 하프늄 등의 금속 중에서 선택된 하나 또는 복수)을 포함하는 In-M-Zn계 산화물로 표기되는 막으로 할 수 있다. In-M-Zn계 산화물은 대표적으로는 스퍼터링법으로 형성할 수 있다. 또는 ALD(Atomic layer deposition)법을 사용하여 형성하여도 좋다.
In-M-Zn계 산화물을 스퍼터링법으로 형성하기 위하여 사용하는 스퍼터링 타깃의 금속 원소의 원자수비는 In≥M, Zn≥M을 만족시키는 것이 바람직하다. 이와 같은 스퍼터링 타깃의 금속 원소의 원자수비로서는, In:M:Zn=1:1:1, In:M:Zn=1:1:1.2, In:M:Zn=3:1:2, In:M:Zn=4:2:3, In:M:Zn=4:2:4.1, In:M:Zn=5:1:6, In:M:Zn=5:1:7, In:M:Zn=5:1:8 등이 바람직하다. 또한 성막되는 반도체층의 원자수비는 각각 상기 스퍼터링 타깃에 포함된 금속 원소의 원자수비의 ±40%의 변동을 포함한다.
반도체층으로서는 캐리어 밀도가 낮은 산화물 반도체를 사용한다. 예를 들어, 반도체층은 캐리어 밀도가 1×1017/cm3 이하, 바람직하게는 1×1015/cm3 이하, 더 바람직하게는 1×1013/cm3 이하, 더 바람직하게는 1×1011/cm3 이하, 더 바람직하게는 1×1010/cm3 미만이고, 1×10-9/cm3 이상의 산화물 반도체를 사용할 수 있다. 이와 같은 산화물 반도체를 고순도 진성 또는 실질적으로 고순도 진성인 산화물 반도체라고 부른다. 상기 산화물 반도체는 결함 준위 밀도가 낮고, 안정된 특성을 가지는 산화물 반도체라고 할 수 있다.
또한 이들에 한정되지 않고, 필요로 하는 트랜지스터의 반도체 특성 및 전기 특성(전계 효과 이동도, 문턱 전압 등)에 따라 적절한 조성을 가지는 것을 사용하면 좋다. 또한 필요로 하는 트랜지스터의 반도체 특성을 얻기 위하여 반도체층의 캐리어 밀도나 불순물 농도, 결함 밀도, 금속 원소와 산소의 원자수비, 원자간 거리, 밀도 등을 적절한 것으로 하는 것이 바람직하다.
반도체층을 구성하는 산화물 반도체에 제 14 족 원소의 하나인 실리콘이나 탄소가 포함되면, 산소 결손이 증가되어 n형화된다. 그러므로, 반도체층에서의 실리콘이나 탄소의 농도(이차 이온 질량 분석법에 의하여 얻어지는 농도)를 2×1018atoms/cm3 이하, 바람직하게는 2×1017atoms/cm3 이하로 한다.
또한 알칼리 금속 및 알칼리 토금속은 산화물 반도체와 결합되면, 캐리어를 생성하는 경우가 있어, 트랜지스터의 오프 전류가 증대되는 경우가 있다. 그러므로, 반도체층에서의 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속의 농도(이차 이온 질량 분석법에 의하여 얻어지는 농도)를 1×1018atoms/cm3 이하, 바람직하게는 2×1016atoms/cm3 이하로 한다.
또한 반도체층을 구성하는 산화물 반도체에 질소가 포함되면, 캐리어인 전자가 발생하고 캐리어 밀도가 증가되어 n형화되기 쉽다. 결과적으로, 질소가 포함되는 산화물 반도체를 사용한 트랜지스터는 노멀리 온 특성이 되기 쉽다. 그러므로, 반도체층에서의 질소 농도(이차 이온 질량 분석법에 의하여 얻어지는 농도)를 5×1018atoms/cm3 이하로 하는 것이 바람직하다.
또한 반도체층을 구성하는 산화물 반도체에 수소가 포함되면 금속 원자와 결합되는 산소와 반응하여 물이 되기 때문에 산화물 반도체 내에 산소 결손을 형성하는 경우가 있다. 산화물 반도체 내의 채널 형성 영역에 산소 결손이 포함되면, 트랜지스터는 노멀리 온 특성이 되는 경우가 있다. 또한 산소 결손에 수소가 들어간 결함은 도너로서 기능하고, 캐리어인 전자가 생성되는 경우가 있다. 또한 수소의 일부가 금속 원자와 결합되는 산소와 결합되어, 캐리어인 전자가 생성되는 경우가 있다. 따라서 수소가 많이 포함되어 있는 산화물 반도체를 사용한 트랜지스터는 노멀리 온 특성이 되기 쉽다.
산소 결손에 수소가 들어간 결함은 산화물 반도체의 도너로서 기능할 수 있다. 그러나 상기 결함을 정량적으로 평가하는 것은 어렵다. 그러므로 산화물 반도체에서는 도너 농도가 아니라 캐리어 농도로 평가되는 경우가 있다. 따라서 본 명세서 등에서는 산화물 반도체의 파라미터로서 도너 농도가 아니라 전계가 인가되지 않는 상태를 상정한 캐리어 농도를 사용하는 경우가 있다. 즉 본 명세서 등에 기재된 "캐리어 농도"는 "도너 농도"라고 바꿔 말할 수 있는 경우가 있다.
따라서 산화물 반도체 내의 수소는 가능한 한 저감되어 있는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 산화물 반도체에서 이차 이온 질량 분석법(SIMS: Secondary Ion Mass Spectrometry)으로 얻어지는 수소 농도를 1×1020atoms/cm3 미만, 바람직하게는 1×1019atoms/cm3 미만, 더 바람직하게는 5×1018atoms/cm3 미만, 더 바람직하게는 1×1018atoms/cm3 미만으로 한다. 수소 등의 불순물이 충분히 저감된 산화물 반도체를 트랜지스터의 채널 형성 영역에 사용함으로써, 안정된 전기 특성을 부여할 수 있다.
또한 반도체층은 예를 들어 비단결정 구조이어도 좋다. 비단결정 구조는 예를 들어 c축으로 배향된 결정을 가지는 CAAC-OS(C-Axis Aligned Crystalline Oxide Semiconductor), 다결정 구조, 미결정 구조, 또는 비정질 구조를 포함한다. 비단결정 구조에서 비정질 구조는 결함 준위 밀도가 가장 높고, CAAC-OS는 결함 준위 밀도가 가장 낮다.
비정질 구조의 산화물 반도체막은 예를 들어 원자 배열이 무질서하며 결정 성분을 가지지 않는다. 또는 비정질 구조의 산화물막은 예를 들어 완전한 비정질 구조이며 결정부를 가지지 않는다.
또한 반도체층이 비정질 구조의 영역, 미결정 구조의 영역, 다결정 구조의 영역, CAAC-OS의 영역, 단결정 구조의 영역 중 2종류 이상을 가지는 혼합막이어도 좋다. 혼합막은 예를 들어 상술한 영역 중 어느 2종류 이상의 영역을 포함한 단층 구조 또는 적층 구조를 가지는 경우가 있다.
비단결정 반도체층의 일 형태인 CAC(Cloud-Aligned Composite)-OS의 구성에 대하여 아래에서 설명한다.
CAC-OS란 예를 들어 산화물 반도체를 구성하는 원소가 0.5nm 이상 10nm 이하, 바람직하게는 1nm 이상 2nm 이하, 또는 그 근방의 크기로 편재(편재)한 재료의 하나의 구성이다. 또한 아래에서는 산화물 반도체에서 하나 또는 그 이상의 금속 원소가 편재하고, 상기 금속 원소를 가지는 영역이 0.5nm 이상 10nm 이하, 바람직하게는 1nm 이상 2nm 이하, 또는 그 근방의 크기로 혼합된 상태를 모자이크 패턴 또는 패치 패턴이라고도 한다.
또한 산화물 반도체는 적어도 인듐을 포함하는 것이 바람직하다. 특히, 인듐 및 아연을 포함하는 것이 바람직하다. 또한 이들에 더하여, 알루미늄, 갈륨, 이트륨, 구리, 바나듐, 베릴륨, 붕소, 실리콘, 타이타늄, 철, 니켈, 저마늄, 지르코늄, 몰리브데넘, 란타넘, 세륨, 네오디뮴, 하프늄, 탄탈럼, 텅스텐, 및 마그네슘 등 중에서 선택된 1종류 또는 복수의 종류가 포함되어도 좋다.
예를 들어, In-Ga-Zn 산화물에서의 CAC-OS(CAC-OS 중에서도 In-Ga-Zn 산화물을 특히 CAC-IGZO라고 불러도 좋음)란, 인듐 산화물(이하, InOX1(X1은 0보다 큰 실수(實數))로 함) 또는 인듐 아연 산화물(이하, InX2ZnY2OZ2(X2, Y2, 및 Z2는 0보다 큰 실수)로 함)과, 갈륨 산화물(이하, GaOX3(X3은 0보다 큰 실수)으로 함) 또는 갈륨 아연 산화물(이하, GaX4ZnY4OZ4(X4, Y4, 및 Z4는 0보다 큰 실수)로 함) 등으로 재료가 분리함으로써 모자이크 패턴이 되고, 모자이크 패턴의 InOX1 또는 InX2ZnY2OZ2가 막 내에 균일하게 분포된 구성(이하, 클라우드상(cloud-like)이라고도 함)을 말한다.
즉, CAC-OS는 GaOX3이 주성분인 영역과, InX2ZnY2OZ2 또는 InOX1이 주성분인 영역이 혼합된 구성을 가지는 복합 산화물 반도체이다. 또한 본 명세서에서 예를 들어 제 1 영역의 원소 M에 대한 In의 원자수비가 제 2 영역의 원소 M에 대한 In의 원자수비보다 큰 것을 "제 1 영역은 제 2 영역과 비교하여 In의 농도가 높다"라고 한다.
또한 IGZO는 통칭이며, In, Ga, Zn, 및 O로 이루어진 하나의 화합물을 뜻하는 경우가 있다. 대표예로서, InGaO3(ZnO)m1(m1은 자연수임) 또는 In(1+x0)Ga(1-x0)O3(ZnO)m0(-1≤x0≤1, m0은 임의의 수임)으로 나타내어지는 결정성 화합물을 들 수 있다.
상기 결정성 화합물은 단결정 구조, 다결정 구조, 또는 CAAC 구조를 가진다. 또한 CAAC 구조란 복수의 IGZO의 나노 결정이 c축 배향을 가지고, 또한 a-b면에서는 배향되지 않고 연결된 결정 구조를 말한다.
한편, CAC-OS는 산화물 반도체의 재료 구성에 관한 것이다. CAC-OS란, In, Ga, Zn, 및 O를 포함한 재료 구성에서, 일부에 Ga를 주성분으로 하는 나노 입자상으로 관찰되는 영역과, 일부에 In을 주성분으로 하는 나노 입자상으로 관찰되는 영역이 각각 모자이크 패턴으로 무작위로 분산되어 있는 구성을 말한다. 따라서, CAC-OS에서 결정 구조는 부차적인 요소이다.
또한 CAC-OS는 조성이 상이한 2종류 이상의 막의 적층 구조를 포함하지 않는 것으로 한다. 예를 들어, In을 주성분으로 하는 막과, Ga를 주성분으로 하는 막의 2층으로 이루어지는 구조를 포함하지 않는다.
또한 GaOX3이 주성분인 영역과, InX2ZnY2OZ2 또는 InOX1이 주성분인 영역 사이의 경계는 명확히 관찰될 수 없는 경우가 있다.
또한 갈륨 대신에 알루미늄, 이트륨, 구리, 바나듐, 베릴륨, 붕소, 실리콘, 타이타늄, 철, 니켈, 저마늄, 지르코늄, 몰리브데넘, 란타넘, 세륨, 네오디뮴, 하프늄, 탄탈럼, 텅스텐, 및 마그네슘 등 중에서 선택된 일종 또는 복수 종류가 포함되는 경우, CAC-OS는 일부에 상기 금속 원소를 주성분으로 하는 나노 입자상으로 관찰되는 영역과, 일부에 In을 주성분으로 하는 나노 입자상으로 관찰되는 영역이, 각각 모자이크 패턴으로 무작위로 분산되어 있는 구성을 말한다.
CAC-OS는 예를 들어 기판을 의도적으로 가열하지 않는 조건에서 스퍼터링법에 의하여 형성할 수 있다. 또한 CAC-OS를 스퍼터링법으로 형성하는 경우, 성막 가스로서 불활성 가스(대표적으로는 아르곤), 산소 가스, 및 질소 가스 중에서 선택된 어느 하나 또는 복수를 사용하면 좋다. 또한 성막 시의 성막 가스의 총유량에 대한 산소 가스의 유량비는 낮을수록 바람직하고, 예를 들어 산소 가스의 유량비를 0% 이상 30% 미만, 바람직하게는 0% 이상 10% 이하로 하는 것이 바람직하다.
CAC-OS는 X선 회절(XRD: X-ray diffraction) 측정법의 하나인 Out-of-plane법에 의한 θ/2θ 스캔을 사용하여 측정하였을 때 명확한 피크가 관찰되지 않는 특징을 가진다. 즉, X선 회절 측정에서 측정 영역의 a-b면 방향 및 c축 방향의 배향은 보이지 않는 것을 알 수 있다.
또한 CAC-OS는 프로브 직경이 1nm인 전자선(나노 빔 전자선이라고도 함)을 조사함으로써 얻어지는 전자선 회절 패턴에서, 링 형상으로 휘도가 높은 영역(링 영역)이 관측되고, 이 링 영역에 복수의 휘점이 관측된다. 따라서, 이 전자선 회절 패턴에 의거하여 CAC-OS의 결정 구조는 평면 방향 및 단면 방향에서 배향성을 가지지 않는 nc(nano-crystal) 구조를 가지는 것을 알 수 있다.
또한 예를 들어 In-Ga-Zn 산화물에서의 CAC-OS에서는, 에너지 분산형 X선 분광법(EDX: Energy Dispersive X-ray spectroscopy)을 사용하여 취득한 EDX 매핑에 의하여, GaOX3이 주성분인 영역과, InX2ZnY2OZ2 또는 InOX1이 주성분인 영역이 편재되고 혼합된 구조를 가지는 것을 확인할 수 있다.
CAC-OS는 금속 원소가 균일하게 분포된 IGZO 화합물과는 상이한 구조이고, IGZO 화합물과는 상이한 성질을 가진다. 즉, CAC-OS는 GaOX3 등이 주성분인 영역과, InX2ZnY2OZ2 또는 InOX1이 주성분인 영역으로 서로 상분리(相分離)되어 각 원소를 주성분으로 하는 영역이 모자이크 패턴이 되는 구조를 가진다.
여기서, InX2ZnY2OZ2 또는 InOX1이 주성분인 영역은 GaOX3 등이 주성분인 영역과 비교하여 도전성이 높은 영역이다. 즉, InX2ZnY2OZ2 또는 InOX1이 주성분인 영역을 캐리어가 흐름으로써, 산화물 반도체로서의 도전성이 나타난다. 따라서, InX2ZnY2OZ2 또는 InOX1이 주성분인 영역이 산화물 반도체 내에 클라우드상으로 분포됨으로써, 높은 전계 효과 이동도(μ)를 실현할 수 있다.
한편, GaOX3 등이 주성분인 영역은 InX2ZnY2OZ2 또는 InOX1이 주성분인 영역과 비교하여 절연성이 높은 영역이다. 즉, GaOX3 등이 주성분인 영역이 산화물 반도체 내에 분포됨으로써 누설 전류가 억제되어 양호한 스위칭 동작을 실현할 수 있다.
따라서, CAC-OS를 반도체 소자에 사용한 경우, GaOX3 등에 기인하는 절연성과, InX2ZnY2OZ2 또는 InOX1에 기인하는 도전성이 상보적으로 작용함으로써, 높은 온 전류(Ion) 및 높은 전계 효과 이동도(μ)를 실현할 수 있다.
또한 CAC-OS를 사용한 반도체 소자는 신뢰성이 높다. 따라서, CAC-OS는 다양한 반도체 장치의 구성 재료로서 적합하다.
<적층 구조 1>
다음으로, 단면도를 사용하여, 촬상 장치의 적층 구조에 대하여 설명한다. 또한 아래에 나타내는 절연층 및 도전층 등의 요소는 일례이고, 다른 요소가 더 포함되어도 좋다. 또는 아래에 나타내는 요소의 일부가 생략되어도 좋다. 또한 아래에 나타내는 적층 구조는 필요에 따라 접합 공정, 연마 공정 등을 사용하여 형성할 수 있다.
도 19는, 층(560, 561, 563)을 가지고, 층(563)을 구성하는 층(563a)과 층(563b) 사이에 접합면을 가지는 적층체의 단면도의 일례를 나타낸 것이다.
<층(563b)>
층(563b)은 실리콘 기판(611)에 제공된 기능 회로를 가진다. 여기서는, 기능 회로의 일부로서 회로(303)가 가지는 용량 소자(202), 트랜지스터(203), 및 트랜지스터(204)를 나타내었다. 용량 소자(202)의 한쪽 전극과, 트랜지스터(203)의 소스 및 드레인 중 한쪽과, 트랜지스터(204)의 게이트는 전기적으로 접속되어 있다.
층(563b)에는 실리콘 기판(611), 절연층(612, 613, 614, 615, 616, 617, 618)이 제공된다. 절연층(612)은 보호막으로서의 기능을 가진다. 절연층(613, 613, 616, 617)은 층간 절연막 및 평탄화막으로서의 기능을 가진다. 절연층(615)은 용량 소자(202)의 유전체층으로서의 기능을 가진다. 절연층(618) 및 도전층(619)은 접합층으로서의 기능을 가진다. 도전층(619)은 용량 소자(202)의 한쪽 전극에 전기적으로 접속된다.
보호막으로서는, 예를 들어 질화 실리콘막, 산화 실리콘막, 산화 알루미늄막 등을 사용할 수 있다. 층간 절연막 및 평탄화막으로서는, 예를 들어 산화 실리콘막 등의 무기 절연막, 아크릴, 폴리이미드 등의 유기 절연막을 사용할 수 있다. 용량 소자의 유전체층으로서는, 질화 실리콘막, 산화 실리콘막, 산화 알루미늄막 등을 사용할 수 있다. 접합층에 대해서는 후술한다.
또한 디바이스 간의 전기적인 접속에 사용되는 배선, 전극, 및 플러그로서 사용할 수 있는 도전체에는, 알루미늄, 크로뮴, 구리, 은, 금, 백금, 탄탈럼, 니켈, 타이타늄, 몰리브데넘, 텅스텐, 하프늄, 바나듐, 나이오븀, 망가니즈, 마그네슘, 지르코늄, 베릴륨, 인듐, 루테늄, 이리듐, 스트론튬, 및 란타넘 등 중에서 선택된 금속 원소, 또는 상술한 금속 원소를 성분으로 하는 합금이나, 상술한 금속 원소를 조합한 합금 등을 적절히 선택하여 사용하면 좋다. 상기 도전체는 단층에 한정되지 않고, 다른 재료로 구성된 복수의 층이어도 좋다.
<층(563a)>
층(563a)은 화소(P)의 요소를 가진다. 여기서는, 화소(P)의 요소의 일부로서 트랜지스터(102) 및 트랜지스터(108)를 나타내었다. 도 19에 나타낸 단면도에서는, 이들의 전기적 접속은 도시하지 않았다.
층(563a)에는 실리콘 기판(632), 절연층(631, 633, 634, 635, 637, 638)이 제공된다. 또한 도전층(636, 639)이 제공된다.
절연층(631) 및 도전층(639)은 접합층으로서의 기능을 가진다. 절연층(634, 635, 637)은 층간 절연막 및 평탄화막으로서의 기능을 가진다. 절연층(633)은 보호막으로서의 기능을 가진다. 절연층(638)은 실리콘 기판(632)과 도전층(639)을 절연시키는 기능을 가진다. 절연층(638)은 기타 절연층과 같은 재료로 형성할 수 있다. 또한 절연층(638)은 절연층(631)과 같은 재료로 형성되어도 좋다.
도전층(639)은 트랜지스터(108)의 소스 및 드레인 중 다른 쪽 및 도전층(619)에 전기적으로 접속된다. 또한 도전층(636)은 배선(113)(도 3의 (A) 참조)에 전기적으로 접속된다.
도 19에 나타낸 Si 트랜지스터는 실리콘 기판(실리콘 기판(611, 632))에 채널 형성 영역을 가지는 FIN형이다. 채널 폭 방향에서의 단면(도 19의 층(563a)에 나타낸 A1-A2 단면)을 도 20의 (A)에 나타내었다. 또한 Si 트랜지스터는 도 20의 (B)에 나타낸 바와 같이 플레이너형이어도 좋다.
또는 도 20의 (C)에 나타낸 바와 같이, 실리콘 박막의 반도체층(545)을 가지는 트랜지스터이어도 좋다. 반도체층(545)은 예를 들어 실리콘 기판(611) 위의 절연층(546) 위에 형성된 단결정 실리콘(SOI(Silicon on Insulator))으로 할 수 있다.
<층(561)>
층(561)은 광전 변환 디바이스(101)를 가진다. 광전 변환 디바이스(101)는 층(563a) 위에 형성할 수 있다. 도 19에는, 광전 변환 디바이스(101)로서, 도 18의 (C)에 나타낸 유기광 도전막을 광전 변환층에 사용한 구성을 나타내었다. 또한 여기서는, 층(567a)을 캐소드로 하고, 층(567e)을 애노드로 한다.
층(561)에는 절연층(651, 652, 653, 654) 및 도전층(655)이 제공된다.
절연층(651, 653, 654)은 층간 절연막 및 평탄화막으로서의 기능을 가진다. 또한 절연층(654)은 광전 변환 디바이스(101)의 단부를 덮어 제공되고, 층(567e)과 층(567a)의 단락을 방지하는 기능도 가진다. 절연층(652)은 소자 분리층으로서의 기능을 가진다. 소자 분리층으로서는 유기 절연막 등을 사용하는 것이 바람직하다.
광전 변환 디바이스(101)의 캐소드에 상당하는 층(567a)은, 층(563a)이 가지는 트랜지스터(102)의 소스 및 드레인 중 한쪽에 전기적으로 접속된다. 광전 변환 디바이스(101)의 애노드에 상당하는 층(567e)은, 도전층(655)을 통하여, 층(563a)이 가지는 도전층(636)에 전기적으로 접속된다.
<층(560)>
층(560)은 층(561) 위에 형성된다. 층(560)은 차광층(671), 광학 변환층(672), 및 마이크로렌즈 어레이(673)를 가진다.
차광층(671)은 인접한 화소에 광이 들어가는 것을 억제할 수 있다. 차광층(671)에는 알루미늄, 텅스텐 등의 금속층을 사용할 수 있다. 또한 상기 금속층과 반사 방지막으로서의 기능을 가지는 유전체막을 적층시켜도 좋다.
광학 변환층(672)에는 컬러 필터를 사용할 수 있다. 컬러 필터에 (적색), G(녹색), B(청색), Y(황색), C(시안), M(마젠타) 등의 색을 화소별로 할당함으로써, 컬러 화상을 얻을 수 있다.
또한 광학 변환층(672)으로서 파장 컷 필터를 사용하면, 다양한 파장 영역에서의 화상을 얻을 수 있는 촬상 장치로 할 수 있다.
예를 들어, 광학 변환층(672)으로서 가시광선의 파장 이하의 광을 차단하는 필터를 사용하면, 적외선 촬상 장치로 할 수 있다. 또한 광학 변환층(672)으로서 근적외선의 파장 이하의 광을 차단하는 필터를 사용하면, 원적외선 촬상 장치로 할 수 있다. 또한 광학 변환층(672)으로서 가시광선의 파장 이상의 광을 차단하는 필터를 사용하면, 자외선 촬상 장치로 할 수 있다.
또한 광학 변환층(672)으로서 신틸레이터를 사용하면, X선 촬상 장치 등에 사용하는 방사선의 강약을 가시화한 화상을 얻는 촬상 장치를 얻을 수 있다. 피사체를 투과한 X선 등의 방사선이 신틸레이터에 입사하면 포토루미네선스 현상에 의하여 가시광선이나 자외광선 등의 광(형광)으로 변환된다. 그리고, 상기 광을 광전 변환 디바이스(101)에 의하여 검지함으로써 화상 데이터를 취득한다. 또한 이 구성을 가지는 촬상 장치를 방사선 검출기 등에 사용하여도 좋다.
신틸레이터는 X선이나 감마선 등의 방사선이 조사되면 그 에너지를 흡수하여 가시광이나 자외광을 발하는 물질을 포함한다. 예를 들어, Gd2O2S:Tb, Gd2O2S:Pr, Gd2O2S:Eu, BaFCl: Eu, NaI, CsI, CaF2, BaF2, CeF3, LiF, LiI, ZnO 등을 수지나 세라믹에 분산시킨 것을 사용할 수 있다.
광학 변환층(672) 위에는 마이크로렌즈 어레이(673)가 제공된다. 마이크로렌즈 어레이(673)가 가지는 각 렌즈를 통과하는 광이, 바로 아래의 광학 변환층(672)을 통과하고, 광전 변환 디바이스(101)에 조사된다. 마이크로렌즈 어레이(673)를 제공함으로써, 모은 광을 광전 변환 디바이스(101)에 입사시킬 수 있기 때문에, 광전 변환을 효율적으로 수행할 수 있다. 마이크로렌즈 어레이(673)는 가시광에 대한 투광성이 높은 수지 또는 유리 등으로 형성되는 것이 바람직하다.
<접합>
다음으로, 층(563b)과 층(563a)의 접합에 대하여 설명한다.
층(563b)에는 절연층(618) 및 도전층(619)이 제공된다. 도전층(619)은 절연층(618)에 매립된 영역을 가진다. 또한 절연층(618) 및 도전층(619)의 표면은 각각 높이가 일치하도록 평탄화되어 있다.
층(563a)에는 절연층(631) 및 도전층(639)이 제공된다. 도전층(639)은 절연층(631)에 매립된 영역을 가진다. 또한 절연층(631) 및 도전층(639)의 표면은 각각 높이가 일치하도록 평탄화되어 있다.
여기서, 도전층(619) 및 도전층(639)은 주성분이 동일한 금속 원소인 것이 바람직하다. 또한 절연층(618) 및 절연층(631)은 동일한 성분으로 구성되어 있는 것이 바람직하다.
예를 들어, 도전층(619, 639)에는 Cu, Al, Sn, Zn, W, Ag, Pt, 또는 Au 등을 사용할 수 있다. 접합의 용이성을 고려하여, 바람직하게는 Cu, Al, W, 또는 Au를 사용한다. 또한 절연층(618, 631)에는 산화 실리콘, 산화질화 실리콘, 질화산화 실리콘, 질화 실리콘, 질화 타이타늄 등을 사용할 수 있다.
즉 도전층(619) 및 도전층(639)의 각각에, 상술한 금속 재료 중에서 같은 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 또한 절연층(618) 및 절연층(631)의 각각에, 상술한 절연 재료 중에서 같은 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 상기 구성으로 함으로써, 층(563b)과 층(563a) 사이의 경계를 접합 위치로 하는 접합을 수행할 수 있다.
또한 도전층(619) 및 도전층(639)은 복수의 층으로 이루어진 다층 구조를 가져도 좋고, 그 경우에는 표층(접합면)이 동일한 금속 재료로 형성되면 좋다. 또한 절연층(618) 및 절연층(631)도 복수의 층으로 이루어진 다층 구조를 가져도 좋고, 그 경우에는 표층(접합면)이 동일한 절연 재료로 형성되면 좋다.
상기 접합에 의하여, 도전층(619)과 도전층(639)의 전기적인 접속을 얻을 수 있다. 또한 절연층(618)과 절연층(631)의 기계적인 강도를 가지는 접속을 얻을 수 있다.
금속층들의 접합에는, 표면의 산화막 및 불순물의 흡착층 등을 스퍼터링 처리 등에 의하여 제거하고, 청정화 및 활성화된 표면들을 접촉시켜 접합하는 표면 활성화 접합법을 사용할 수 있다. 또는 온도와 압력을 병용하여 표면들을 접합하는 확산 접합법 등을 사용할 수 있다. 어느 방법에서도 원자 레벨의 결합이 일어나기 때문에, 전기적뿐만 아니라 기계적으로도 우수한 접합을 얻을 수 있다.
또한 절연층들의 접합에는, 연마 등에 의하여 높은 평탄성을 얻은 후, 산소 플라스마 등으로 친수성 처리를 수행한 표면들을 접촉시켜 일시적으로 접합하고, 열처리에 의한 탈수로 최종적인 접합을 하는 친수성 접합법 등을 사용할 수 있다. 친수성 접합법에서도 원자 레벨의 결합이 일어나기 때문에, 기계적으로 우수한 접합을 얻을 수 있다.
층(563b)과 층(563a)을 접합하는 경우, 각각의 접합면에는 절연층과 금속층이 혼재하기 때문에, 예를 들어 표면 활성화 접합법 및 친수성 접합법을 조합하여 수행하면 좋다.
예를 들어, 연마 후에 표면을 청정화하고, 금속층의 표면에 산화 방지 처리를 수행한 후에, 친수성 처리를 수행하여 접합하는 방법 등을 사용할 수 있다. 또한 금속층의 표면을 Au 등의 난(難)산화성 금속으로 하고 친수성 처리를 수행하여도 좋다. 또한 상술한 방법 외의 접합 방법을 사용하여도 좋다.
상기 접합에 의하여, 층(563b)이 가지는 회로(303)와, 층(563a)이 가지는 화소(P)의 요소를 전기적으로 접속할 수 있다.
<적층 구조 1의 변형예>
도 21은 도 19에 나타낸 적층 구조의 변형예이고, 층(561)이 가지는 광전 변환 디바이스(101)의 구성 및 층(563a)의 일부의 구성이 상이하고, 층(561)과 층(563a) 사이에도 접합면을 가지는 구성이다.
층(561)은 광전 변환 디바이스(101), 절연층(661, 662, 664, 665), 및 도전층(135, 136)을 가진다.
광전 변환 디바이스(101)는, 실리콘 기판에 형성된 pn 접합형 포토다이오드이고, p형 영역에 상당하는 층(565b) 및 n형 영역에 상당하는 층(565a)을 가진다. 광전 변환 디바이스(101)는 매립형 포토다이오드이고, 층(565a)의 표면 측(전류 추출 측)에 제공된 얇은 p형 영역(층(565b)의 일부)에 의하여 암전류를 억제하여 노이즈를 저감할 수 있다.
절연층(661), 도전층(135, 136)은 접합층으로서의 기능을 가진다. 절연층(662)은 층간 절연막 및 평탄화막으로서의 기능을 가진다. 절연층(664)은 소자 분리층으로서의 기능을 가진다. 절연층(665)은 캐리어의 유출을 억제하는 기능을 가진다.
실리콘 기판에는 화소를 분리하는 홈이 제공되고, 절연층(665)은 실리콘 기판 상면 및 상기 홈에 제공된다. 절연층(665)이 제공됨으로써, 광전 변환 디바이스(101) 내에서 발생한 캐리어가 인접한 화소에 유출되는 것을 억제할 수 있다. 또한 절연층(665)은 미광의 침입을 억제하는 기능도 가진다. 따라서 절연층(665)에 의하여 혼색을 억제할 수 있다. 또한 실리콘 기판의 상면과 절연층(665) 사이에 반사 방지막이 제공되어도 좋다.
소자 분리층은 LOCOS(LOCal Oxidation of Silicon)법을 사용하여 형성할 수 있다. 또는 STI(Shallow Trench Isolation)법 등을 사용하여 형성하여도 좋다. 절연층(665)으로서는, 예를 들어 산화 실리콘, 질화 실리콘 등의 무기 절연막, 폴리이미드, 아크릴 등의 유기 절연막을 사용할 수 있다. 또한 절연층(665)은 다층 구성을 가져도 좋다.
광전 변환 디바이스(101)의 층(565a)(n형 영역, 캐소드에 상당함)은 도전층(135)에 전기적으로 접속된다. 층(565b)(p형 영역, 애노드에 상당함)은 도전층(136)에 전기적으로 접속된다. 도전층(135, 136)은 절연층(661)에 매립된 영역을 가진다. 또한 절연층(661) 및 도전층(135, 136)의 표면은 각각 높이가 일치하도록 평탄화되어 있다.
층(563a)에서, 절연층(637) 위에는 절연층(638)이 형성된다. 또한 트랜지스터(102)의 소스 및 드레인 중 한쪽에 전기적으로 접속되는 도전층(133), 및 도전층(636)에 전기적으로 접속되는 도전층(134)이 형성된다.
절연층(638), 도전층(133, 134)은 접합층으로서의 기능을 가진다. 도전층(133, 134)은 절연층(638)에 매립된 영역을 가진다. 또한 절연층(638) 및 도전층(133, 134)의 표면은 각각 높이가 일치하도록 평탄화되어 있다.
여기서, 도전층(133, 134, 135, 136)은 상술한 도전층(619, 639)과 같은 접합층이다. 또한 절연층(638, 661)은 상술한 절연층(618, 631)과 같은 접합층이다.
따라서 도전층(133)과 도전층(135)을 접합함으로써, 광전 변환 디바이스의 층(565a)(n형 영역, 캐소드에 상당함)과 트랜지스터(102)의 소스 및 드레인 중 한쪽을 전기적으로 접속할 수 있다. 또한 도전층(134)과 도전층(136)을 접합함으로써, 광전 변환 디바이스의 층(565b)(p형 영역, 애노드에 상당함)과 배선(113)(도 3 참조)을 전기적으로 접속할 수 있다. 또한 절연층(638)과 절연층(661)을 접합함으로써 층(561)과 층(563a)의 전기적인 접합 및 기계적인 접합을 수행할 수 있다.
<적층 구조 2>
도 22는, 층(560, 561, 562, 563)을 가지고, 접합면을 가지지 않는 적층체의 단면도의 일례를 나타낸 것이다. 층(563)에는 Si 트랜지스터가 제공된다. 층(562)에는 OS 트랜지스터가 제공된다. 여기서는, 층(562) 및 층(563)에 메모리 회로의 구성 요소가 제공되고, 층(563)에 메모리 회로의 구동 회로가 제공되는 예에 대하여 설명한다. 또한 층(561) 및 층(560)의 구성은 도 19에 나타낸 구성과 동일하므로, 여기서는 설명을 생략한다.
<층(563)>
층(563)은 실리콘 기판(611)에 제공된 기능 회로를 가진다. 여기서는, 기능 회로의 일부로서, 메모리 회로의 구동 회로가 가지는 트랜지스터(251), 메모리 회로가 가지는 트랜지스터(252, 253)를 나타내었다.
<층(562b)>
층(562b)은 층(563) 위에 형성된다. 층(562b)은 OS 트랜지스터를 가진다. 여기서는 메모리 회로의 일부로서 트랜지스터(254)를 나타내었다.
층(562b)에는 절연층(621, 622, 623, 624, 625, 626, 628, 629)이 제공된다. 또한 도전층(627)이 제공된다. 도전층(627)은 배선(113)(도 3 참조)에 전기적으로 접속될 수 있다.
절연층(621)은 차단층으로서의 기능을 가진다. 절연층(622, 623, 625, 626, 628, 629)은 층간 절연막 및 평탄화막으로서의 기능을 가진다. 절연층(624)은 보호막으로서의 기능을 가진다.
차단층으로서는 수소의 확산을 방지하는 기능을 가지는 막을 사용하는 것이 바람직하다. Si 디바이스에서, 수소는 댕글링 본드를 종단하는 데 필요하지만, OS 트랜지스터 근방에 있는 수소는 산화물 반도체층 내에 캐리어를 생성하는 요인의 하나가 되어, 신뢰성을 저하시킨다. 따라서 Si 디바이스가 형성되는 층과 OS 트랜지스터가 형성되는 층 사이에는 수소의 차단막이 제공되는 것이 바람직하다.
상기 차단막으로서는, 예를 들어 산화 알루미늄, 산화질화 알루미늄, 산화 갈륨, 산화질화 갈륨, 산화 이트륨, 산화질화 이트륨, 산화 하프늄, 산화질화 하프늄, 이트리아 안정화 지르코니아(YSZ) 등을 사용할 수 있다.
여기서, 층(563) 및 층(562b)이 가지는 메모리 회로는, 메모리 셀에, 트랜지스터(254), 트랜지스터(253), 및 트랜지스터(252)를 가진다. 트랜지스터(254)의 소스 및 드레인 중 한쪽은 트랜지스터(253)의 게이트에 전기적으로 접속된다. 트랜지스터(254)의 게이트는 메모리 회로의 구동 회로가 가지는 트랜지스터(251)에 전기적으로 접속된다.
메모리 셀에서는, 트랜지스터(253)의 게이트를 데이터 유지부로 하고, 트랜지스터(254)에서 데이터의 기록을 수행한다. 트랜지스터(252)를 도통시킴으로써 메모리 셀의 판독을 수행한다. 데이터 유지부에 접속되는 트랜지스터(254)에 오프 전류가 낮은 OS 트랜지스터를 사용함으로써 데이터의 유지 시간을 길게 할 수 있다. 자세한 내용에 대해서는, 후술하는 실시형태에서의 NOSRAM 등의 설명을 참조할 수 있다.
도 23의 (A)에 OS 트랜지스터를 자세히 나타내었다. 도 23의 (A)에 나타낸 OS 트랜지스터는, 산화물 반도체층과 도전층의 적층 위에 절연층을 제공하고, 상기 산화물 반도체층에 도달하는 개구부를 제공함으로써, 소스 전극(705) 및 드레인 전극(706)을 형성하는 셀프 얼라인형 구성을 가진다.
OS 트랜지스터는 산화물 반도체층에 형성되는 채널 형성 영역, 소스 영역(703), 및 드레인 영역(704) 외에, 게이트 전극(701), 게이트 절연막(702)을 가지는 구성으로 할 수 있다. 상기 개구부에는 적어도 게이트 절연막(702) 및 게이트 전극(701)이 제공된다. 상기 홈에는 산화물 반도체층(707)이 더 제공되어도 좋다.
OS 트랜지스터는 도 23의 (B)에 나타낸 바와 같이, 게이트 전극(701)을 마스크로서 사용하여 반도체층에 소스 영역(703) 및 드레인 영역(704)을 형성하는 셀프 얼라인형 구성으로 하여도 좋다.
또는 도 23의 (C)에 나타낸 바와 같이, 소스 전극(705) 또는 드레인 전극(706)과 게이트 전극(701)이 중첩되는 영역을 가지는 비셀프 얼라인형 톱 게이트형 트랜지스터이어도 좋다.
OS 트랜지스터가 백 게이트(535)를 가지는 구조를 나타내었지만, 백 게이트를 가지지 않는 구조이어도 좋다. 백 게이트(535)는, 도 23의 (D)에 나타낸 트랜지스터의 채널 폭 방향에서의 단면도와 같이, 대향하여 제공되는 트랜지스터의 프런트 게이트에 전기적으로 접속되어도 좋다. 또한 도 23의 (D)에는 일례로서 도 23의 (A)의 트랜지스터의 B1-B2 단면을 나타내었지만, 그 외의 구조의 트랜지스터도 마찬가지이다. 또한 백 게이트(535)에 프런트 게이트와는 다른 고정 전위를 공급할 수 있는 구성이어도 좋다.
<층(562a)>
층(562a)은 층(562b) 위에 형성된다. 층(562a)은 OS 트랜지스터를 가지는 화소(P)의 요소를 가진다. 여기서는, 화소(P)의 요소의 일부로서 트랜지스터(102) 및 트랜지스터(103)를 나타내었다.
층(562a)에는 절연층(641, 642, 643, 644, 645, 647)이 제공된다. 또한 도전층(646)이 제공된다.
절연층(641, 642, 644, 645, 647)은 층간 절연막 및 평탄화막으로서의 기능을 가진다. 절연층(643)은 보호막으로서의 기능을 가진다.
트랜지스터(102)의 소스 및 드레인 중 한쪽은 층(561)이 가지는 광전 변환 디바이스(101)의 캐소드에 전기적으로 접속된다. 도전층(646)은 층(561)이 가지는 광전 변환 디바이스(101)의 애노드, 및 층(562b)이 가지는 도전층(627)에 전기적으로 접속된다.
또한 도 22의 단면도에는 나타내지 않았지만, 층(562a)이 가지는 화소 회로는, 층(563)이 가지는 회로(303)에 전기적으로 접속될 수 있다. 또한 회로(303)는 다른 기능 회로에 전기적으로 접속될 수 있다.
<적층 구조 2의 변형예>
도 24는, 도 23에 나타낸 적층 구조의 변형예이고, 층(561)이 가지는 광전 변환 디바이스(101)의 구성, 및 층(562a)의 일부의 구성이 상이하고, 층(561)과 층(562a) 사이에 접합면을 가지는 구성을 가진다.
층(561)이 가지는 광전 변환 디바이스(101)는 실리콘 기판에 형성된 pn 접합형의 포토다이오드이고, 도 21에 나타낸 구성과 같다.
층(562a)에서, 절연층(647) 위에는 절연층(648)이 형성된다. 또한 트랜지스터(102)의 소스 및 드레인 중 한쪽에 전기적으로 접속되는 도전층(138), 및 도전층(646)에 전기적으로 접속되는 도전층(139)이 형성된다.
절연층(648), 도전층(138, 139)은 접합층으로서의 기능을 가진다. 도전층(138, 139)은 절연층(648)에 매립된 영역을 가진다. 또한 절연층(648) 및 도전층(133, 134)의 표면은 각각 높이가 일치하도록 평탄화되어 있다.
여기서, 도전층(138, 139)은 상술한 도전층(619, 639)과 같은 접합층이다. 또한 절연층(648)은 상술한 절연층(618, 631)과 같은 접합층이다.
따라서 도전층(138)과 도전층(135)을 접합함으로써, 광전 변환 디바이스의 층(565a)(n형 영역, 캐소드에 상당함)과 트랜지스터(102)의 소스 및 드레인 중 한쪽을 전기적으로 접속할 수 있다. 또한 도전층(139)과 도전층(136)을 접합함으로써, 광전 변환 디바이스의 층(565b)(p형 영역, 애노드에 상당함)과 배선(113)(도 3 참조)을 전기적으로 접속할 수 있다. 또한 절연층(648)과 절연층(661)을 접합함으로써 층(561)과 층(562a)의 전기적인 접합 및 기계적인 접합을 수행할 수 있다.
복수의 Si 디바이스를 적층하는 경우, 연마 공정이나 접합 공정을 복수 회 수행할 필요가 있다. 그러므로, 공정수가 많거나, 전용 장치가 필요하거나, 수율이 낮다는 등의 과제가 있고, 제조 비용도 높다. OS 트랜지스터는 디바이스가 형성된 실리콘 기판 위에 적층하여 형성할 수 있어, 접합 공정을 삭감할 수 있다.
도 25의 (A1)은 이미지 센서 칩을 포함한 패키지의 상면 측의 외관 사시도이다. 상기 패키지는 이미지 센서 칩(450)(도 25의 (A3) 참조)을 고정하는 패키지 기판(410), 커버 유리(420), 및 이들을 접착하는 접착제(430) 등을 가진다.
도 25의 (A2)는 상기 패키지의 하면 측의 외관 사시도이다. 패키지의 하면에는, 땜납 볼을 범프(440)로 한 BGA(Ball grid array)를 가진다. 또한 BGA에 한정되지 않고, LGA(Land grid array)나 PGA(Pin Grid Array) 등을 가져도 좋다.
도 26의 (A3)은 커버 유리(420) 및 접착제(430)의 일부를 생략하여 나타낸 패키지의 사시도이다. 패키지 기판(410) 위에는 전극 패드(460)가 형성되고, 전극 패드(460) 및 범프(440)는 스루 홀을 통하여 전기적으로 접속된다. 전극 패드(460)는 이미지 센서 칩(450)과 와이어(470)에 의하여 전기적으로 접속된다.
또한 도 25의 (B1)은 이미지 센서 칩을 렌즈 일체형의 패키지에 내장한 카메라 모듈의 상면 측의 외관 사시도이다. 상기 카메라 모듈은 이미지 센서 칩(451)(도 25의 (B3))을 고정하는 패키지 기판(411), 렌즈 커버(421), 및 렌즈(435) 등을 가진다. 또한 패키지 기판(411) 및 이미지 센서 칩(451) 사이에는 촬상 장치의 구동 회로 및 신호 변환 회로 등의 기능을 가지는 IC칩(490)(도 25의 (B3))도 제공되고, SiP(System in package)로서의 구성을 가진다.
도 25의 (B2)는 상기 카메라 모듈의 하면 측의 외관 사시도이다. 패키지 기판(411)의 하면 및 측면에는 실장용 랜드(441)가 제공된 QFN(Quad flat no-lead package)의 구성을 가진다. 또한 상기 구성은 일례이고, QFP(Quad flat package)나 상술한 BGA가 제공되어도 좋다.
도 25의 (B3)는 렌즈 커버(421) 및 렌즈(435)의 일부를 생략하여 나타낸 모듈의 사시도이다. 랜드(441)는 전극 패드(461)에 전기적으로 접속되고, 전극 패드(461)는 이미지 센서 칩(451) 또는 IC칩(490)과 와이어(471)에 의하여 전기적으로 접속된다.
상술한 바와 같은 형태의 패키지에 이미지 센서 칩을 내장함으로써, 프린트 기판 등으로의 실장이 용이하게 되어, 다양한 반도체 장치, 전자 기기에 이미지 센서 칩을 제공할 수 있다.
본 실시형태는 다른 실시형태의 기재와 적절히 조합할 수 있다.
(실시형태 4)
본 발명의 일 형태의 촬상 장치를 사용할 수 있는 전자 기기로서, 표시 기기, 퍼스널 컴퓨터, 기록 매체를 가지는 화상 기억 장치 또는 화상 재생 장치, 휴대 전화기, 휴대용을 포함한 게임기, 휴대용 정보 단말기, 전자책 단말기, 비디오 카메라 및 디지털 스틸 카메라 등의 카메라, 고글형 디스플레이(헤드 마운트 디스플레이), 내비게이션 시스템, 음향 재생 장치(카 오디오, 디지털 오디오 플레이어 등), 복사기, 팩시밀리, 프린터, 프린터 복합기, 현금 자동 입출금기(ATM), 자동 판매기 등을 들 수 있다. 이들 전자 기기의 구체적인 예를 도 26의 (A) 내지 (F)에 나타내었다.
도 26의 (A)는 휴대 전화기의 일례를 나타낸 것이며, 하우징(981), 표시부(982), 조작 버튼(983), 외부 접속 포트(984), 스피커(985), 마이크로폰(986), 카메라(987) 등을 가진다. 상기 휴대 전화기는 표시부(982)에 터치 센서를 가진다. 전화를 걸거나 문자를 입력하는 등의 다양한 조작은 손가락이나 스타일러스 등으로 표시부(982)를 터치함으로써 수행할 수 있다. 상기 휴대 전화기에 본 발명의 일 형태의 촬상 장치 및 그 동작 방법을 적용할 수 있다.
도 26의 (B)는 휴대용 정보 단말기를 나타낸 것이며, 하우징(911), 표시부(912), 스피커(913), 카메라(919) 등을 가진다. 표시부(912)가 가지는 터치 패널 기능에 의하여 정보를 입출력할 수 있다. 또한 카메라(919)로 취득한 화상의 문자 등을 인식하고, 스피커(913)로부터 이 문자를 음성으로 출력할 수 있다. 상기 휴대용 정보 단말기에 본 발명의 일 형태의 촬상 장치 및 그 동작 방법을 적용할 수 있다.
도 26의 (C)는 감시 카메라를 나타낸 것이며, 지지대(951), 카메라 유닛(952), 보호 커버(953) 등을 가진다. 카메라 유닛(952)은 회전 기구 등이 제공되고, 천장에 설치됨으로써 모든 방향을 촬상할 수 있다. 상기 카메라 유닛에서의 화상을 취득하기 위한 요소에 본 발명의 일 형태의 촬상 장치 및 그 동작 방법을 적용할 수 있다. 또한 감시 카메라란 관용적인 명칭이고, 용도를 한정하는 것이 아니다. 예를 들어, 감시 카메라로서의 기능을 가지는 기기는 카메라 또는 비디오 카메라라고도 불린다.
도 26의 (D)는 비디오 카메라를 나타낸 것이며, 제 1 하우징(971), 제 2 하우징(972), 표시부(973), 조작 키(974), 렌즈(975), 접속부(976), 스피커(977), 마이크로폰(978) 등을 가진다. 조작 키(974) 및 렌즈(975)는 제 1 하우징(971)에 제공되고, 표시부(973)는 제 2 하우징(972)에 제공되어 있다. 상기 비디오 카메라에 본 발명의 일 형태의 촬상 장치 및 그 동작 방법을 적용할 수 있다.
도 26의 (E)는 디지털 카메라를 나타낸 것이며, 하우징(961), 셔터 버튼(962), 마이크로폰(963), 발광부(967), 렌즈(965) 등을 가진다. 상기 디지털 카메라에 본 발명의 일 형태의 촬상 장치 및 그 동작 방법을 적용할 수 있다.
도 26의 (F)는 손목시계형 정보 단말기를 나타낸 것이며, 표시부(932), 하우징 겸 리스트 밴드(933), 및 카메라(939) 등을 가진다. 표시부(932)는 정보 단말기를 조작하기 위한 터치 패널을 가진다. 표시부(932) 및 하우징 겸 리스트 밴드(933)는 가요성을 가지고 신체에 대한 장착성이 우수하다. 상기 정보 단말기에 본 발명의 일 형태의 촬상 장치 및 그 동작 방법을 적용할 수 있다.
본 실시형태는 다른 실시형태의 기재와 적절히 조합할 수 있다.
a11: 영역, a13: 영역, a21: 영역, a31: 영역, a33: 영역, a41: 영역, a0111: 영역, a111: 영역, a112: 영역, a121: 영역, a0122: 영역, a122: 영역, a144: 영역, a0211: 영역, a211: 영역, a0221: 영역, a0222: 영역, a241: 영역, a242: 영역, a243: 영역, a244: 영역, a311: 영역, a344: 영역, a411: 영역, a441: 영역, a442: 영역, a443: 영역, a444: 영역, a1611: 영역, a1612: 영역, a1621: 영역, a1622: 영역, d11: 화상 데이터, d33: 화상 데이터, d44: 화상 데이터, d0111: 화상 데이터, d111: 화상 데이터, d0122: 화상 데이터, d144: 화상 데이터, d0211: 화상 데이터, d211: 화상 데이터, d0222: 화상 데이터, d244: 화상 데이터, d311: 화상 데이터, d344: 화상 데이터, d411: 화상 데이터, d444: 화상 데이터, d1611: 화상 데이터, d1622: 화상 데이터, IM1: 위상 이미지 데이터, IM2: 위상 이미지 데이터, IM3: 위상 이미지 데이터, IM4: 위상 이미지 데이터, IM11: 위상 이미지 데이터, IM14: 위상 이미지 데이터, IM16: 위상 이미지 데이터, IM21: 위상 이미지 데이터, IM216: 위상 이미지 데이터, IN11: 위상 이미지 데이터, IN14: 위상 이미지 데이터, IN21: 위상 이미지 데이터, IN216: 위상 이미지 데이터, KM1: 격자 크기, KM2: 격자 크기, 100: 촬상 장치, 101: 광전 변환 디바이스, 102: 트랜지스터, 102a: 트랜지스터, 103: 트랜지스터, 103a: 트랜지스터, 104: 용량 소자, 105: 트랜지스터, 105a: 트랜지스터, 108: 트랜지스터, 108a: 트랜지스터, 112: 배선, 113: 배선, 114: 배선, 115: 배선, 116: 배선, 117: 배선, 118: 배선, 122: 배선, 133: 도전층, 134: 도전층, 135: 도전층, 136: 도전층, 138: 도전층, 139: 도전층, 161: 트랜지스터, 162: 트랜지스터, 163: 용량 소자, 202: 용량 소자, 203: 트랜지스터, 204: 트랜지스터, 205: 트랜지스터, 206: 트랜지스터, 207: 저항 소자, 211: 배선, 212: 배선, 213: 배선, 215: 배선, 216: 배선, 217: 배선, 218: 배선, 219: 배선, 251: 트랜지스터, 252: 트랜지스터, 253: 트랜지스터, 254: 트랜지스터, 300: 촬상 영역, 301: 회로, 302: 회로, 303: 회로, 303(1): 회로, 303(2): 회로, 303e: 회로, 304: 회로, 304a: 회로, 305: 회로, 313: 배선, 320: 회로, 320(1): 회로, 320(2): 회로, 320(3): 회로, 321: 회로, 322: 스위치, 323: 스위치, 330a: 회로, 330b: 회로, 331: 회로, 332: 회로, 332a: 스위치, 332b: 스위치, 332c: 스위치, 333: 스위치, 335: 메모리 셀, 340: 레지스터, 341a: 메모리, 341b: 메모리, 341c: 메모리, 350: 회로, 361: 실렉터 회로, 362: 프레임 메모리, 363: 차분 회로, 410: 패키지 기판, 411: 패키지 기판, 420: 커버 유리, 421: 렌즈 커버, 430: 접착제, 435: 렌즈, 440: 범프, 441: 랜드, 450: 이미지 센서 칩, 451: 이미지 센서 칩, 460: 전극 패드, 461: 전극 패드, 470: 와이어, 471: 와이어, 490: IC칩, 535: 백 게이트, 545: 반도체층, 546: 절연층, 560: 층, 561: 층, 562: 층, 562a: 층, 562b: 층, 563: 층, 563a: 층, 563b: 층, 563c: 층, 565a: 층, 565b: 층, 566a: 층, 566b: 층, 566c: 층, 566d: 층, 567a: 층, 567b: 층, 567c: 층, 567d: 층, 567e: 층, 611: 실리콘 기판, 612: 절연층, 613: 절연층, 614: 절연층, 615: 절연층, 616: 절연층, 617: 절연층, 618: 절연층, 619: 도전층, 621: 절연층, 622: 절연층, 623: 절연층, 624: 절연층, 625: 절연층, 626: 절연층, 627: 도전층, 628: 절연층, 629: 절연층, 631: 절연층, 632: 실리콘 기판, 633: 절연층, 634: 절연층, 635: 절연층, 636: 도전층, 637: 절연층, 638: 절연층, 639: 도전층, 641: 절연층, 642: 절연층, 643: 절연층, 644: 절연층, 645: 절연층, 646: 도전층, 647: 절연층, 648: 절연층, 651: 절연층, 652: 절연층, 653: 절연층, 654: 절연층, 655: 도전층, 661: 절연층, 662: 절연층, 664: 절연층, 665: 절연층, 671: 차광층, 672: 광학 변환층, 673: 마이크로렌즈 어레이, 701: 게이트 전극, 702: 게이트 절연막, 703: 소스 영역, 704: 드레인 영역, 705: 소스 전극, 706: 드레인 전극, 707: 산화물 반도체층, 911: 하우징, 912: 표시부, 913: 스피커, 919: 카메라, 932: 표시부, 933: 하우징 겸 리스트 밴드, 939: 카메라, 951: 지지대, 952: 카메라 유닛, 953: 보호 커버, 961: 하우징, 962: 셔터 버튼, 963: 마이크로폰, 965: 렌즈, 967: 발광부, 971: 하우징, 972: 하우징, 973: 표시부, 974: 조작 키, 975: 렌즈, 976: 접속부, 977: 스피커, 978: 마이크로폰, 981: 하우징, 982: 표시부, 983: 조작 버튼, 984: 외부 접속 포트, 985: 스피커, 986: 마이크로폰, 987: 카메라
Claims (8)
- 촬상 장치로서,
촬상 영역에 제 1 영역과 제 2 영역을 가지고,
상기 제 1 영역 및 상기 제 2 영역은 서로 같은 개수의 복수의 화소를 가지고,
상기 제 1 영역은 상기 복수의 화소에 제 1 화소와 제 2 화소를 포함하고,
상기 제 2 영역은 상기 복수의 화소에 상기 제 2 화소를 포함하고,
상기 제 1 영역이 가지는 상기 복수의 화소가 출력하는 촬상 신호에 응하여 제 1 화상 데이터가 생성되고,
상기 제 2 영역이 가지는 상기 복수의 화소가 출력하는 촬상 신호에 응하여 제 2 화상 데이터가 생성되고,
상기 제 1 화상 데이터 및 상기 제 2 화상 데이터에 응하여 제 1 이미지 화상이 생성되는, 촬상 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 화상 데이터는 상기 제 1 영역이 가지는 상기 복수의 화소가 출력하는 상기 촬상 신호를 평균화 처리함으로써 생성되고,
상기 제 2 화상 데이터는 상기 제 2 영역이 가지는 상기 복수의 화소가 출력하는 상기 촬상 신호를 평균화 처리함으로써 생성되는, 촬상 장치. - 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 제 1 영역이 가지는 상기 복수의 화소의 각각은 가중치 계수가 부여됨으로써 상기 복수의 화소가 출력하는 상기 촬상 신호를 제 1 촬상 신호로 변환하는 기능을 가지고,
상기 제 2 영역이 가지는 상기 복수의 화소의 각각은 상기 가중치 계수가 부여됨으로써 상기 복수의 화소가 출력하는 상기 촬상 신호를 제 2 촬상 신호로 변환하는 기능을 가지고,
상기 제 1 화상 데이터는 상기 제 1 영역이 가지는 상기 복수의 화소의 각각으로부터 출력되는 상기 제 1 촬상 신호를 가산함으로써 생성되고,
상기 제 2 화상 데이터는 상기 제 2 영역이 가지는 상기 복수의 화소의 각각으로부터 출력되는 상기 제 2 촬상 신호를 가산함으로써 생성되는, 촬상 장치. - 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 1 영역 및 상기 제 2 영역은 정수(整數) 행 및 정수 열을 단위로서 사용하여 선택되는 상기 화소로 구성되는, 촬상 장치. - 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
제 1 회로를 더 가지고,
상기 제 1 회로는 전위를 유지하는 기능을 가지고,
상기 제 1 회로는 상기 제 1 영역 또는 상기 제 2 영역에서 상기 화소를 대신하는 기능을 가지는, 촬상 장치. - 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 화소가 가지는 트랜지스터는 반도체층에 금속 산화물을 가지는, 촬상 장치. - 촬상 시스템으로서,
복수의 화소가 제공된 촬상 영역을 가지고,
상기 촬상 영역은 상기 복수의 화소에 제 1 화소와, 제 2 화소와, 제 3 화소를 포함하고,
상기 복수의 화소가 촬상 신호를 취득하는 단계와,
상기 촬상 영역에 상기 제 1 화소 내지 상기 제 3 화소를 가지는 제 1 영역을 설정하는 단계와,
상기 제 1 영역이 포함하는 상기 제 1 화소 및 상기 제 2 화소가 취득한 상기 촬상 신호에 응하여 제 1 위상 이미지 데이터를 생성하는 단계와,
상기 제 1 영역이 포함하는 상기 제 2 화소 및 상기 제 3 화소가 취득한 상기 촬상 신호에 응하여 제 2 위상 이미지 데이터를 생성하는 단계와,
상기 제 1 위상 이미지 데이터 및 상기 제 2 위상 이미지 데이터를 연산함으로써 제 1 이미지 데이터를 생성하는 단계
를 가지는, 촬상 시스템. - 제 7 항에 있어서,
상기 제 1 이미지 데이터는 상기 촬상 신호로부터 특징이 추출된 화상인, 촬상 시스템.
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JPJP-P-2019-147275 | 2019-08-09 | ||
| JP2019147275 | 2019-08-09 | ||
| PCT/IB2020/057087 WO2021028754A1 (ja) | 2019-08-09 | 2020-07-28 | 撮像装置、または撮像システム |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20220043138A true KR20220043138A (ko) | 2022-04-05 |
Family
ID=74570580
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020227005402A KR20220043138A (ko) | 2019-08-09 | 2020-07-28 | 촬상 장치 또는 촬상 시스템 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US11849234B2 (ko) |
| JP (1) | JPWO2021028754A1 (ko) |
| KR (1) | KR20220043138A (ko) |
| CN (1) | CN114175617A (ko) |
| DE (1) | DE112020003782T5 (ko) |
| WO (1) | WO2021028754A1 (ko) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013185862A (ja) | 2012-03-06 | 2013-09-19 | Toyota Motor Corp | 欠陥検査装置及び欠陥検査方法 |
Family Cites Families (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH10155109A (ja) | 1996-11-22 | 1998-06-09 | Canon Inc | 撮像方法及び装置並びに記憶媒体 |
| US6639626B1 (en) * | 1998-06-18 | 2003-10-28 | Minolta Co., Ltd. | Photographing apparatus with two image sensors of different size |
| CN104393007A (zh) | 2009-11-06 | 2015-03-04 | 株式会社半导体能源研究所 | 半导体装置 |
| CN103403494B (zh) * | 2011-11-30 | 2016-08-24 | 松下知识产权经营株式会社 | 摄像装置 |
| WO2013190899A1 (ja) * | 2012-06-19 | 2013-12-27 | 富士フイルム株式会社 | 撮像装置及び自動焦点調節方法 |
| US9773832B2 (en) | 2014-12-10 | 2017-09-26 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device and electronic device |
| JP2016206441A (ja) * | 2015-04-23 | 2016-12-08 | キヤノン株式会社 | 制御装置、撮像装置、制御方法、プログラム、および記録媒体 |
| US20180302552A1 (en) * | 2015-09-30 | 2018-10-18 | Nikon Corporation | Image capturing device and image processing device |
| JP6758925B2 (ja) * | 2016-06-01 | 2020-09-23 | キヤノン株式会社 | 撮像装置及びその制御方法 |
| US11101302B2 (en) | 2017-05-26 | 2021-08-24 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Imaging device and electronic device |
| KR20200024151A (ko) | 2017-07-14 | 2020-03-06 | 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 | 촬상 장치 및 전자 기기 |
| US10582112B2 (en) * | 2017-10-11 | 2020-03-03 | Olympus Corporation | Focus detection device, focus detection method, and storage medium storing focus detection program |
| KR102682859B1 (ko) * | 2019-03-25 | 2024-07-09 | 에스케이하이닉스 주식회사 | 이미지 처리 시스템, 이미지 센서, 이미지 센서의 구동 방법 |
-
2020
- 2020-07-28 JP JP2021539688A patent/JPWO2021028754A1/ja active Pending
- 2020-07-28 CN CN202080054318.1A patent/CN114175617A/zh active Pending
- 2020-07-28 US US17/630,074 patent/US11849234B2/en active Active
- 2020-07-28 DE DE112020003782.7T patent/DE112020003782T5/de active Pending
- 2020-07-28 WO PCT/IB2020/057087 patent/WO2021028754A1/ja active Application Filing
- 2020-07-28 KR KR1020227005402A patent/KR20220043138A/ko unknown
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013185862A (ja) | 2012-03-06 | 2013-09-19 | Toyota Motor Corp | 欠陥検査装置及び欠陥検査方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US11849234B2 (en) | 2023-12-19 |
| DE112020003782T5 (de) | 2022-07-07 |
| CN114175617A (zh) | 2022-03-11 |
| JPWO2021028754A1 (ko) | 2021-02-18 |
| US20220279140A1 (en) | 2022-09-01 |
| WO2021028754A1 (ja) | 2021-02-18 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US11699068B2 (en) | Imaging device, imaging module, electronic device, and imaging system | |
| US11101302B2 (en) | Imaging device and electronic device | |
| US11943554B2 (en) | Imaging device operated by switching between product-sum operation | |
| US12041366B2 (en) | Imaging device and electronic device | |
| US20220238582A1 (en) | Imaging device and electronic device | |
| KR20220093138A (ko) | 촬상 장치, 그 동작 방법, 및 전자 기기 | |
| KR20220051350A (ko) | 촬상 장치 및 전자 기기 | |
| KR20220043138A (ko) | 촬상 장치 또는 촬상 시스템 | |
| US11956570B2 (en) | Imaging system and electronic device | |
| US20220415941A1 (en) | Imaging device and electronic device | |
| US20230090488A1 (en) | Imaging device, electronic device, and moving object | |
| US20230133706A1 (en) | Imaging device | |
| US20230054986A1 (en) | Imaging device and electronic device | |
| KR20230047331A (ko) | 촬상 장치 및 전자 기기 | |
| KR20230071125A (ko) | 촬상 장치 및 전자 기기 | |
| TW202118281A (zh) | 攝像裝置及電子裝置 | |
| KR20220028008A (ko) | 촬상 장치 및 전자 기기 | |
| KR20230007319A (ko) | 촬상 장치 및 전자 기기 |