(57)【要約】イメージセンサが複数の画素を有するユニットセルを含み、前記ユニットセルは、２つ又はそれ以上のサブセットを有して各サブセットが他のサブセットとは異なる物理的な形状を有している複数の光検出器と、各光検出器に関連付けられた開口を生成する光シールド層と、を有しており、前記光シールド層は、前記光検出器に対する前記光シールド層のあらゆる物理的な並進が前記光検出器の光学的応答において実質的に等しい変化を生成するように位置されている。
2008546202.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の画素を有するユニットセルを備えるイメージセンサであって、前記ユニットセルは、
（ａ）２つ又はそれ以上のサブセットを有し、各サブセットが他のサブセットとは異なる物理的な形状を有している、複数の光検出器と、
（ｂ）各光検出器に関連付けられた開口を生成する光シールド層と、
を備えており、
前記光シールド層は、前記光検出器に対する前記光シールド層のあらゆる物理的な並進が前記光検出器の光学的応答において実質的に等しい変化を生成するように位置されている、イメージセンサ。
【請求項２】
各サブセットが、他のサブセットの鏡像である物理的形状を有している、請求項１に記載のイメージセンサ。
【請求項３】
前記光シールド層が、ポリシリコン又は配線メタルから構成されている、請求項１に記載のイメージセンサ。
【請求項４】
前記光シールド層の一つ又はそれ以上の特定の物理的領域が、他の光シールド層と共に開口を生成するためのみに配置されている、請求項１に記載のイメージセンサ。
【請求項５】
前記光シールド層の一つ又はそれ以上が、開口を生成するためのみに配置されている、請求項１に記載のイメージセンサ。
【請求項６】
前記サブセットが各々等しい数の光検出器を含む、請求項１に記載のイメージセンサ。
【請求項７】
複数の画素を有するユニットセルを備えるイメージセンサであって、前記ユニットセルは、
（ａ）画素の２つ又はそれ以上のサブセットであって、各サブセットが他のサブセットとは異なる光検出器及び配線層パターンを有する、サブセットと、
（ｂ）各光検出器に関連付けられた開口を生成する光シールド層と、
を備えており、
前記光シールド層は、前記光検出器に対する前記光シールド層のあらゆる物理的な並進が前記光検出器の光学的応答において実質的に等しい変化を生成するように位置されている、イメージセンサ。
【請求項８】
各サブセットが、他のサブセットの鏡像である物理的形状を有している、請求項７に記載のイメージセンサ。
【請求項９】
前記光シールド層が、ポリシリコン又は配線メタルから構成されている、請求項７に記載のイメージセンサ。
【請求項１０】
前記光シールド層の一つ又はそれ以上の特定の物理的領域が、他の光シールド層と共に開口を生成するためのみに配置されている、請求項７に記載のイメージセンサ。
【請求項１１】
前記光シールド層が、開口を生成するためのみに配置されている、請求項７に記載のイメージセンサ。
【請求項１２】
前記サブセットが各々等しい数の光検出器を含む、請求項７に記載のイメージセンサ。
【請求項１３】
複数の画素を有するユニットセルを備えるイメージセンサを備えるカメラであって、前記ユニットセルは、
（ａ）２つ又はそれ以上のサブセットを有し、各サブセットが他のサブセットとは異なる物理的な形状を有している、複数の光検出器と、
（ｂ）各光検出器に関連付けられた開口を生成する光シールド層と、
を備えており、
前記光シールド層は、前記光検出器に対する前記光シールド層のあらゆる物理的な並進が前記光検出器の光学的応答において実質的に等しい変化を生成するように位置されている、カメラ。
【請求項１４】
各サブセットが、他のサブセットの鏡像である物理的形状を有している、請求項１３に記載のカメラ。
【請求項１５】
前記光シールド層が、ポリシリコン又は配線メタルから構成されている、請求項１３に記載のカメラ。
【請求項１６】
前記光シールド層の一つ又はそれ以上の特定の物理的領域が、他の光シールド層と共に開口を生成するためのみに配置されている、請求項１３に記載のカメラ。
【請求項１７】
前記光シールド層の一つ又はそれ以上が、開口を生成するためのみに配置されている、請求項１３に記載のカメラ。
【請求項１８】
前記サブセットが各々等しい数の光検出器を含む、請求項１３に記載のカメラ。
【請求項１９】
複数の画素を有するユニットセルを備えるイメージセンサを備えるカメラであって、前記ユニットセルは、
（ａ）画素の２つ又はそれ以上のサブセットであって、各サブセットが他のサブセットとは異なる光検出器及び配線層パターンを有する、サブセットと、
（ｂ）各光検出器に関連付けられた開口を生成する光シールド層と、
を備えており、
前記光シールド層は、前記光検出器に対する前記光シールド層のあらゆる物理的な並進が前記光検出器の光学的応答において実質的に等しい変化を生成するように位置されている、カメラ。
【請求項２０】
各サブセットが、他のサブセットの鏡像である物理的形状を有している、請求項１９に記載のカメラ。
【請求項２１】
前記光シールド層が、ポリシリコン又は配線メタルから構成されている、請求項１９に記載のカメラ。
【請求項２２】
前記光シールド層の一つ又はそれ以上の特定の物理的領域が、他の光シールド層と共に開口を生成するためのみに配置されている、請求項１９に記載のカメラ。
【請求項２３】
前記光シールド層が、開口を生成するためのみに配置されている、請求項１９に記載のカメラ。
【請求項２４】
前記サブセットが各々等しい数の光検出器を含む、請求項２０に記載のカメラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的にイメージセンサの分野に関しており、より具体的には、光シールドの位置ずれが開口のサイズを変えないようなイメージセンサに関している。
【背景技術】
【０００２】
図１を参照すると従来技術の画素１０が示されており、これは、フォトダイオード２０、回路３０、ならびに絶縁部４０及び配線層５０を有している。配線層は、フォトダイオード２０と回路３０とを接続し、且つ画素１０を画素アレイ７０に接続するために必要とされる。開口（層５０ａ、５０ｂ、及び層５０ｂによって覆われないフォトダイオード２０の境界によって規定される）は、フォトダイオード２０と配線層５０との位置合わせによって設定される。フォトダイオード２０の配線層５０への相対的な位置ずれは開口のサイズを変える原因となり、これは画素の性能に影響を与える。
【０００３】
図２を参照すると、第１の画素１０ａ及び第２の画素１０ｂのような複数の画素１０から形成される従来技術の画素スーパーセル８０が示されており、各画素１０はフォトダイオード２０を含んでいる。画素スーパーセル８０内の画素１０は、回路３０、ならびに絶縁部４０及び配線層５０を共有している。第１の画素のレイアウトが、構成要素の共有のために第２の画素のレイアウトから異なっているとすると、フォトダイオード２０の配線層５０への相対的な位置ずれは、開口（層５０ａ、５０ｂ、及び層５０によって覆われないフォトダイオード２０の境界によって規定される）のサイズを、第１の画素１０ａと第２の画素１０ｂとの間で異なって変える原因となり、これは画素の性能に影響を与える。これは、２つより多くの画素１０を含む画素スーパーセル８０に、自然な方法で拡張される。
【０００４】
図３を参照すると、従来技術の基本画素１０が示されており、ここでは、開口９０の変動は、第３の配線層５０ｃの上に開口９０を生成することによって取り除かれる。この層５０ｃは、両方向にギャップ無しに接続しなければならないので、第１の配線層５０ａ又は第２の配線層５０ｂのような任意の他の配線層の最上部にある。これはまた、他の方法でもたらされるものよりも小さな開口９０を生成しなければならないので、最小サイズの開口９０を生成する。なぜなら、これは制御開口でなければならないからである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
したがって、製造デザインの公差に渡って光学的な応答を合致させる必要性が存在している。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上述の問題点の一つ又はそれ以上を克服することを意図している。簡単に要約すると、本発明の一つの局面によれば、本発明は、複数の画素を有するユニットセルを備えるイメージセンサに存在しており、前記ユニットセルは、（ａ）２つ又はそれ以上のサブセットを有し、各サブセットが他のサブセットとは異なる物理的な形状を有している、複数の光検出器と、（ｂ）各光検出器に関連付けられた開口を生成する光シールド層と、を備えており、前記光シールド層は、前記光検出器に対する前記光シールド層のあらゆる物理的な並進が前記光検出器の光学的応答において実質的に等しい変化を生成するように位置されている。
【０００７】
本発明のこれら及びその他の局面、目的、特徴、及び効果は、好適な実施形態の以下の詳細な記述及び添付の特許請求項のレビュー、並びに添付の図面の参照によって、より明確に理解且つ認識されるであろう。
【発明の効果】
【０００８】
本発明は、光シールド層の位置ずれにより開口サイズが変わらないという、以下の効果を有している。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
図４を参照すると、本発明のイメージセンサ１１０の２つのフォトダイオード１００が示されている。各フォトダイオード１００は、光に応答して電荷を蓄積する。フォトダイオード１００は、同じ又は実質的に同じ形状をしている。第１の配線層１２０ａ及び第２の配線層１２０ｂがあり、これらは、組み合わされて光シールドを形成している。第１の配線層１２０ａ及び第２の配線層１２０ｂが、好ましくは単なる光シールド以外の他の目的を果たすことを記すことが有用である。例えば、それらは、バイアス又は制御クロックを提供するために、画素１３０から信号を読み出す手段を提供するために、あるいは、画素１３０又は画素スーパーセル（その中に同一ではない形状の複数の要素を有するが、イメージセンサ１１０に渡って反復するパターンを有する２つ又はそれ以上の画素として規定される）の内部の局所的な配線を提供するために、配線として機能することができる。なお、画素スーパーセルは図４に示されていないが、図５、図７、及び図９には示されている。第１の配線層１２０ａは一つの方向に開口を規定し、第２の配線層１２０ｂは、第１の配線層とは直交する方向に開口を規定するように位置されている。この実施形態では、開口のサイズは、第１の配線層１２０ａ及び第２の配線層１２０ｂのお互いへの、又はフォトダイオード１００を規定するあらゆる層を含むその他の層への相対的な位置合わせによって、変化しない。言い換えると、光シールド層は、フォトダイオード１００に関する光シールド層のあらゆる物理的な変位がフォトダイオード１００の光学的な応答において実質的に等しい変化を生成するように、配置されている。
【００１０】
依然として図４を参照すると、絶縁部１０５及び回路１１５が示されている。絶縁部１０５はフォトダイオード１００及び回路１１５をお互いに絶縁し、回路１１５はフォトダイオード１００のリセット及び読み出しに関した機能を提供する。
【００１１】
図５を参照すると、図４の代替的な実施形態が示されている。この実施形態では、スーパーセル１４０は画素１３０ａ及び１３０ｂからなり、これらはフォトダイオード１００を含む。フォトダイオード１００がお互いの鏡像（又は実質的な鏡像）であることを記すことは有用である。フォトダイオード１００がｙ軸に沿って鏡像に示されているが、フォトダイオード１００は、どの方向にも鏡像であることができる。第１の配線層１２０ａ及び第２の配線層１２０ｂは、図４においてと同じである。この実施形態では、開口（層１２０ａ、１２０ｂ、ならびに層１２０ａ及び１２０ｂによって覆われないフォトダイオード１００の境界によって規定される）のサイズは、第１の配線層１２０ａ及び第２の配線層１２０ｂのお互いへの、又はフォトダイオード１００を規定するあらゆる層を含むその他の層への相対的な位置合わせによって、変化しない。
【００１２】
図６を参照すると、第２の代替的な実施形態が示されている。フォトダイオード１００、ならびに第１の配線層１２０ａ及び第２の配線層１２０ｂは、第２の配線層１２０ｂがｙ方向でより短い長さを有している点を除いて、図５においてと同じである。開口が第１の配線層１２０ａ及びフォトダイオード１００によって規定されることを記すことは有用である。
【００１３】
図７を参照すると、第３の代替的な実施形態が示されている。この実施形態は、フォトダイオード１００がｙ軸に沿ってお互いの鏡像（又は実質的に鏡像）であることを除いて、図６と同じである。フォトダイオード１００はｙ軸に沿って鏡像に示されているが、フォトダイオード１００は、どの方向に鏡像であることもできる。開口が図６においてと同様に規定されることを記すことは有用である。
【００１４】
図８を参照すると、第４の代替的な実施形態が示されている。この実施形態では、付加的なメタル要素１５０が存在し、これは第２の配線層１２０ｂの上に物理的に存在している。この付加的なメタル要素１５０は、開口の一部を形成することを除いて、任意の機能を提供する。前述と同様に、第１の配線層１２０ａはある方向に開口を規定し、第２の配線層１２０ｂは直交する方向に開口を規定する。本発明の他の実施形態と同様に、開口のサイズは、第１の配線層１２０ａ及び第２の配線層１２０ｂのお互いへの、又はフォトダイオード１００を規定するあらゆる層を含むその他の層への相対的な位置合わせによって、変化しない。
【００１５】
図９を参照すると、第５の実施形態が示されており、これは、フォトダイオード１００がｙ軸に沿ってお互いの鏡像（又は実質的に鏡像）であることを除いて、図８と同じである。
【００１６】
図１０を参照すると、典型的な商業的な実施形態を描くために、その中に本発明のイメージセンサ１１０を有するデジタルカメラ１６０が示されている。
【００１７】
最後に、明確化のために、ここで使用された「サブセット」という用語は、一つ又はそれ以上の光検出器を含むことが記される。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】従来技術のイメージセンサの上面図である。
【図２】他の従来技術のイメージセンサの上面図である。
【図３】さらに他の従来技術のイメージセンサの上面図である。
【図４】本発明のイメージセンサの上面図である。
【図５】本発明のイメージセンサの代替的な実施形態の上面図である。
【図６】本発明のイメージセンサの第２の代替的な実施形態の上面図である。
【図７】本発明のイメージセンサの第３の代替的な実施形態の上面図である。
【図８】本発明のイメージセンサの第４の代替的な実施形態の上面図である。
【図９】本発明のイメージセンサの第５の代替的な実施形態の上面図である。
【図１０】本発明のイメージセンサに対する典型的な商業的実施形態を描くためのデジタルカメラの図である。
【符号の説明】
【００１９】
１０  従来技術の画素、１０ａ  第１の画素、１０ｂ  第２の画素、２０  フォトダイオード、３０  回路、４０  絶縁層、５０  配線層、５０ａ  配線層、５０ｂ  配線層、
５０ｃ  配線層、７０  画素アレイ、８０  従来技術の画素スーパーセル、９０  開口、
１００  フォトダイオード、１０５  絶縁部、１１０  イメージセンサ、１１５  回路、
１２０ａ  第１の配線層、１２０ｂ  第２の配線層、１３０  画素、１３０ａ  画素、１３０ｂ  画素、１４０  画素スーパーセル、１５０  付加的なメタル要素、１６０  デジタルカメラ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【国際調査報告】
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2008546202.tif 000014