(57)【要約】  固体イメージャ配列におけるクロストークおよび画素ノイズの発生を低減する方法および構造を提供すること。例示的な一実施形態では、画素構造内にポリシリコン埋込コンタクトを形成するようにパターン化された層の一部が、画素の活性光センサ部分を覆って配置されるようにもパターン化される。画素の光センサ部分を覆う埋込コンタクト層の一部は、光が光センサに到達する前に、埋込コンタクト層に到達した光にフィルタをかけるように働く。ポリシリコン光フィルタは、処理をあまり複雑にすることなく、隣接する画素から入る迷光の量を低減する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板内に形成された光収集領域と、
電荷収集領域を覆って形成された埋込コンタクトと、
前記埋込コンタクトと同じ平面レベル上に形成された、前記光収集領域を少なくとも部分的に覆うように配置された光フィルタリング領域と
を含むイメージャ画素。
【請求項２】
前記光フィルタリング領域および前記埋込コンタクトが、ポリシリコンで形成される、請求項１に記載のイメージャ画素。
【請求項３】
前記光フィルタリング領域および前記埋込コンタクトが、同じポリシリコン層から形成される、請求項２に記載のイメージャ画素。
【請求項４】
前記光フィルタリング領域が、電気的に受動である、請求項１に記載のイメージャ画素。
【請求項５】
暗電流の増加を防止するために、前記光フィルタリング領域にバイアスがかけられる、請求項１に記載のイメージャ画素。
【請求項６】
前記光フィルタリング領域が接地される、請求項１に記載のイメージャ画素。
【請求項７】
前記光フィルタリング領域が、前記光収集領域から電気的に分離される、請求項１に記載のイメージャ画素。
【請求項８】
前記光収集領域に向けられた光を遮るように配置された色光フィルタをさらに含む、請求項１に記載のイメージャ画素。
【請求項９】
前記色光フィルタが赤である、請求項８に記載のイメージャ画素。
【請求項１０】
前記光フィルタリング領域が、赤色画素のためだけに形成される、請求項１に記載のイメージャ画素。
【請求項１１】
前記光フィルタリング領域が、ポリシリコン層で形成される、請求項１に記載のイメージャ画素。
【請求項１２】
基板で支持された光センサと、
前記基板で支持された画素構成要素材料層であって、前記画素構成要素材料が、電気画素構成要素を動作させるために分離した構造を含むようにパターン化される、画素構成要素材料層と、
前記画素構成要素材料層と同じ平面レベル上に形成された、光フィルタとして機能するように構成された複数の光センサを覆う層と
を含む撮像装置。
【請求項１３】
前記画素構成要素材料層が、前記画素構成要素材料層を覆う絶縁層をさらに含む、請求項１２に記載の撮像装置。
【請求項１４】
前記絶縁層がＴＥＯＳである、請求項１３に記載の撮像装置。
【請求項１５】
前記光フィルタ層が赤画素を覆って形成される、請求項１２に記載の撮像装置。
【請求項１６】
基板上に行列状に配置されたイメージャ画素配列を含むＣＭＯＳイメージャであって、
各イメージャ画素が、
光活性領域と、
画素回路を含む前記基板で支持された製作層と、
前記製作層と同じ平面レベル上に形成された、前記光活性領域を覆いかつ入射光を吸収するように配置および構成された光フィルタリング領域と
を含む
ことを特徴とする、ＣＭＯＳイメージャ。
【請求項１７】
前記製作層内に形成された埋込コンタクトをさらに含む、請求項１６に記載のＣＭＯＳイメージャ。
【請求項１８】
前記埋込コンタクトおよび前記光フィルタリング領域が、同じポリシリコン層で形成される、請求項１７に記載のＣＭＯＳイメージャ。
【請求項１９】
前記光活性領域および前記光フィルタリング領域の上に形成された色光フィルタ層をさらに含む、請求項１６に記載のＣＭＯＳイメージャ。
【請求項２０】
前記色光フィルタ層が赤である、請求項１９に記載のＣＭＯＳイメージャ。
【請求項２１】
前記光フィルタリング領域が赤の光活性領域を覆って形成される、請求項１６に記載のＣＭＯＳイメージャ。
【請求項２２】
前記光フィルタリング領域がポリシリコンで形成される、請求項１６に記載のＣＭＯＳイメージャ。
【請求項２３】
撮像装置の画素を形成する方法であって、
基板内に光センサを形成するステップと、
前記基板上に第１の層を形成するステップと、
前記画素を動作させるように配置された回路を設けるために、前記第１の層をパターン化して前記第１の層の複数の部分を除去するステップと、
前記光センサを覆うように光フィルタリング層を形成するステップと、
別の光フィルタリングのために、前記光センサおよび前記光フィルタリング層を覆うようにカラーフィルタを形成するステップと
を含む方法。
【請求項２４】
ＣＭＯＳイメージャ画素配列を形成する方法であって、
複数のＣＭＯＳイメージャ画素を基板上に行列状に配置するステップを含み、前記ＣＭＯＳイメージャ画素のそれぞれが、
前記基板で支持された光センサを設けるステップと、
前記光センサを動作させるための回路内に接続されたゲート構造を含む前記基板で支持された第１の導電層を形成するステップと、
前記光ダイオードに光が入るのを阻止するために、前記光ダイオードの少なくとも一部を覆うように配置された第２の導電層を形成するステップと、
前記第２の導電層を覆うようにカラーフィルタを形成するステップと
を含む方法。
【請求項２５】
前記第２の導電層を形成する前に、絶縁層をパターニングするステップをさらに含む、請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
前記カラーフィルタを形成する前記ステップが、前記画素の上に赤色フィルタ、緑色フィルタおよび青色フィルタを配置するステップを含む、請求項２４に記載の方法。
【請求項２７】
前記第２の導電層が赤画素セルを覆って形成される、請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
前記第２の導電層が複数の前記画素を覆って形成される、請求項２４に記載の方法。
【請求項２９】
前記第２の導電層を形成する前記ステップが、前記一部が前記光センサを覆うのと同時に埋込コンタクトを形成するステップをさらに含む、請求項２４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般に、撮像装置画素の遮光の分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
固体撮像装置は、光学レンズを介して受け取った光エネルギーを電気エネルギーに変換する光電変換器（ｏｐｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）を含むことができる。光電変換器は一般に、画素配列の形で構成される。各画素は、受け取った光信号のそれぞれの部分を電気信号に変換する個別の光センサを特徴とする。各光センサによって生成された電気信号は、光エネルギーを受け取った対象のソースを表すデジタル画像にするために、画素およびその他の回路によって処理される。
【０００３】
理想的には、各光センサによって受け取られる光は、撮像されるソースから光刺激に面した画素表面を介して直進して、光センサに到達する。しかし、実際には、光電変換器に入る光は、画素構造による反射および屈折によって散乱する。したがって、個々の光センサは、配列内の隣接する光センサを対象としていた筈の光などの迷光を受け取る可能性がある。この迷光は、光学的「クロストーク」（ｏｐｔｉｃａｌ  “ｃｒｏｓｓｔａｌｋ”）と呼ばれ、描かれる画像の品質および精度を低下させる。光学的クロストークに関連する問題は、イメージャ（または撮像装置または撮像素子：ｉｍａｇｅｒ）が小さくなり配列画素密度が増大するにつれて、ますます顕在化する。
【０００４】
光学的クロストークは、特に、各画素が光を検出する特殊な役割を担うカラーイメージャにおいて問題となる。典型的な画素の光センサは、光エネルギーの幅広いスペクトルに感応性がある。したがって、典型的な画素の配列は、白黒イメージャをもたらす。光センサに到達する光の波長を制限するために、カラーフィルタが使用されうる。カラーイメージャでは、イメージャに感色性を与えるために、カラーフィルタのモザイク配列（ＣＦＡ）が光センサへの光路内に配置される。ほとんどの場合、３色の赤−緑−青（ＲＧＢ）パターンが用いられるが、他のパターンも存在し、３色の相補的ＹｅＭａＣｙ（イエロー、マゼンタ、シアン）、すなわち混合した原色／補色と、第４の色が白またはシフトされたスペクトル感度を有する色である４色系とがある。ＣＦＡはパターン状に配置され、ベイヤーパターン（Ｂａｙｅｒ  ｐａｔｔｅｒｎ）が、使用される主な配列である。その結果、イメージャは、可視光スペクトルでカラー画像にすることができる。
【０００５】
理想的には、各光センサは、それが変換しようとする対象の光の波長だけを受け取る。しかし、実際には、画素相互間の光学的クロストークが、例えば青色フィルタに向けられた光が赤色画素に到達することを許容して、赤色画素に、見ている画像内に実際に存在するよりもさらに赤い光を認識させる。緑色光が青画素に到達したり、赤色光が緑画素に到達したりするなど、同様の問題が生じる。さらに、ＣＦＡの不完全性からは、例えば、一部の青色光および緑色光が赤画素に入り、赤色光が青画素および緑画素に入るという形で、さらなるクロストークが発生しうる。これらの様々なタイプのクロストークは、生成される画像の精度を低下させてしまう。
【０００６】
特にＣＭＯＳイメージャにおける他の問題が、一般に「画素ノイズ」として知られている。画素装置構造の隣接する層および領域の中に入れられた様々な構成要素の物理的電気的特性が異なることにより、特定タイプの画素ノイズが生成される。例えば、不整合な材料界面が、電子または正孔を「トラップする」領域となりうる。例えば二酸化シリコン／シリコン界面は、そのような「トラップサイト（ｔｒａｐ−ｓｉｔｅｓ）」を含む可能性がある。基板よりも高いシリコン濃度を有する物質を含む界面は、例えば、特にトランジスタのシリコン／ゲート酸化膜界面と比較すると、境界に沿った「トラップサイト」を生じる可能性が高い。トラップサイトはまた、電子または正孔をトラップすることができる、層または領域の境界間の二酸化シリコン／シリコン界面に沿った欠陥ならびに二酸化シリコン／シリコン界面に沿ったダングリングボンド（ｄａｎｇｌｉｎｇ  ｂｏｎｄ）やブロークンボンドによっても生じうる。
【０００７】
トラップサイトは、通常は変化しないが、トラップされた電子または正孔によって活動的になる。高エネルギーの電子または正孔は、「ホットキャリア」と呼ばれる。ホットキャリアは、利用可能なトラップサイトにトラップされうるとともに、装置の固定電荷の一因となり、装置の閾値電圧および他の電気的特性を変化させることができる。光センサの内部または近傍にあるトラップサイトからの電流発生は、一定電荷が光センサ内に漏れるため、ＣＭＯＳイメージャにおける暗電流（すなわち、光がない状態で光センサ内に存在する電流）の一因となる。暗電流は、光センサの動作および性能に有害である。したがって、例えば電流発生または電流漏れの形をとる画素ノイズを防止する分離技術を提供することが望ましい。
【０００８】
上述したタイプのＣＭＯＳイメージャは、一般に知られている。ＣＭＯＳイメージャは、例えば、Ｎｉｘｏｎら、「２５６×２５６  ＣＭＯＳ  Ａｃｔｉｖｅ  Ｐｉｘｅｌ  Ｓｅｎｓｏｒ  Ｃａｍｅｒａ−ｏｎ−ａ−Ｃｈｉｐ」、ＩＥＥＥ  Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｓｏｌｉｄ−Ｓｔａｔｅ  Ｃｉｒｃｕｉｔｓ、Ｖｏｌ．３１（１２）、２０４６〜２０５０頁（１９９６）、Ｍｅｎｄｉｓら、「ＣＭＯＳ  Ａｃｔｉｖｅ  Ｐｉｘｅｌ  Ｉｍａｇｅ  Ｓｅｎｓｏｒｓ」、ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ  ｏｎ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｄｅｖｉｃｅｓ、Ｖｏｌ．４１（３）、４５２〜４５３頁（１９９４）、米国特許第６，１４０，６３０号、米国特許第６，３７６，８６８号、米国特許第６，３１０，３６６号、米国特許第６，３２６，６５２号、米国特許第６，２０４，５２４号、ならびに米国特許第６，３３３，２０５号において論じられており、それらの開示全体は、参照により本明細書に組み込まれる。
【０００９】
固体イメージャにおける光学的クロストークおよび画素ノイズを低減する必要がある。特に有利な解決法があれば、追加のコストや処理ステップなしに光フィルタリングの改善が可能になるとともに、潜在的には製造プロセスに使用されるステップまたは構成要素の数および範囲が減少するであろう。光学的クロストークを低減しかつカラーフィルタ能力を向上させる方法および構造が、撮像システムの感度および精度を改善する。
【発明の開示】
【００１０】
本発明は、固体イメージャ配列におけるクロストークおよび画素ノイズの発生を低減する方法および構造を提供する。例示的な一実施形態では、画素構造内にポリシリコン埋込コンタクトを形成するようにパターン化された層の一部が、画素の活性光センサ部分を覆って配置されるようにもパターン化される。画素の光センサ部分を覆う埋込コンタクト層の一部は、光が光センサに到達する前に、埋込コンタクト層に到達した光にフィルタをかけるように働く。ポリシリコン光フィルタは、処理をあまり複雑にすることなく、隣接する画素から入る迷光の量を低減する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下の詳細説明では、本明細書の一部を形成する添付図面を参照しており、添付図面には、本発明がそれによって実施されうる特定の実施形態の例示として示されている。同じ参照符号が図面を通じて同じ要素を示すことが理解されるべきである。これらの例示的な実施形態は、当業者が本発明を実施することが可能なほど十分詳細に示されていている。他の実施形態が利用されうること、ならびに構造的、論理的かつ電気的変更が、本発明の精神および範囲から逸脱することなく加えられうることを理解されたい。
【００１２】
「ウェハ」および「基板」という用語は、シリコンオンインシュレータ（ＳＯＩ）技術またはシリコンオンサファイア（ＳＯＳ）技術、ドープおよび非ドープの半導体、ベース半導体基礎（ｂａｓｅ  ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ）で支持されたシリコンエピタキシャル層、ならびに他の半導体構造を含むものとして理解されたい。さらに、以下の説明で「ウェハ」または「基板」を参照するとき、ベース半導体構造または基礎内に領域または接合部を形成するために、以前のプロセスステップが使用されたかもしれない。さらに、半導体は、シリコンベースである必要はないが、他の半導体、例えばシリコンゲルマニウム、ゲルマニウム、または砒化ガリウムをベースとすることができる。
【００１３】
「画素」という用語は、電磁放射を電気信号に変換するための光センサおよび半導体を含む回路を含む画像素子ユニットを意味する。例示するために、代表的画素の製作について示し説明する。典型的には、イメージャ内のすべての画素の製作は、同じ方法で同時に進められる。したがって、以下の詳細説明は、限定的な意味で受け取られるべきでなく、本発明の範囲は、特許請求の範囲によって定義される。
【００１４】
本発明は、ポリシリコン埋込コンタクト層などのパターン化された導電層を光フィルタとして設ける方法および構造に関する。埋込コンタクト層は、埋込コンタクトおよびポリシリコン光フィルタを形成するものであり、ＣＭＯＳイメージャの画素トランジスタ層と同じ面上に堆積される。ＣＭＯＳ集積回路は、標準的なＣＭＯＳプロセスを用いて製作される。
【００１５】
概略的に説明すると、ポリシリコンは、それから画素トランジスタ回路内の埋込コンタクトが作られるものであり、製作される画像装置の主要面上に堆積される。次いで、ポリシリコンはパターン化され、使用されない部分は除去される。残った部分は、埋込コンタクトとして使用されるために残される。ポリシリコンの残り部分は、遮光目的で活性領域を覆うためにも、所定の位置に残される（除去されない）。ポリシリコン光フィルタは、すべての色画素、あるいは赤色光などの特定の色の光に感応性のあるものだけを覆うように所定の位置に残されてもよい。ポリシリコンフィルタは、隣接画素の光学的クロストークにフィルタをかけるために使用されうる、光子が侵入するための追加の深さを提供する。フィルタは、赤画素に限定されるものではないが、青色波長と緑色波長の光を吸収してより純粋な赤色光を光センサに与えるために特に有用である。追加の１つまたは複数の層が、ポリシリコン層を覆うように形成されうる。
【００１６】
製造プロセス中にブランケット堆積物として付着するポリシリコンは、画素回路の素子を相互接続するための埋込コンタクトを形成するように、特定の領域から選択的に除去されうる。ポリシリコンは通常、光センサの遮光を回避するために光センサの上には付着されず、活性領域および他の導電構造を短絡またはその他の形で阻害しないようにするために付着される。
【００１７】
同時に、追加のプロセスステップなしに、埋込コンタクトを形成するために使用されるポリシリコンブランケット層は、遮光しかつ光学的クロストークを低減するためにも、光センサのすべての上に残存するようにパターン化されてもよいし、または選択された色の上だけに残存するようにパターン化されてもよい。埋込コンタクトに使用されるポリシリコン層は、すべての色画素または特定の色画素、例えば赤色光に感応性のものだけの上に残存するようにパターン化されうる。光センサ表面からさらに離れた層内に以前に設けられた他の遮光構造は、除去されうるかまたは薄くされうる。さらに、画素配列の層領域の上の所定の位置にあるポリシリコン層で、より平面的な堆積面が設けられ、それによって、後続の研磨ステップ、例えばポリシリコン光フィルタの上に堆積された層の研磨ステップをなくすかまたは短縮できる。
【００１８】
ｎ型ポリシリコン光フィルタの１つの利点は、表面ノイズが、ＰＮ接合部にポリシリコン格子を配置することによって低減されることである。ダングリングボンドからのキャリアは、空乏領域に捕獲され一掃されてから、フォトダイオードに入ることができる。ｐ型埋込コンタクトの１つの利点は、優れた接地接続部が、フォトダイオードのｐ＋部分で形成されうることであるが、この利点は、ポリシリコン光フィルタ上のどこかを接地するためのコンタクトを必要とする。優れた接地接続部は、ポリシリコン光フィルタ上の望ましくない電位が高まるのを防止する。
【００１９】
本発明の例示的な実施形態について、ＣＭＯＳ撮像回路および構成要素に関連して以下に説明する。以下に説明する回路は、基板の下にある部分に光誘起電荷を蓄積するために、光センサとして働くフォトダイオードを含む。しかし、イメージャがフォトダイオードの代わりにフォトゲートまたは他の感光性画像電荷変換装置を含むことができること、ならびに本発明が光誘起電荷タイプのアキュムレータに限定されないことを、理解されるべきである。また本発明は、ＣＭＯＳイメージセンサでの使用に限定されるものではなく、他の半導体イメージセンサにも使用されうる。
【００２０】
次に、より詳細には図面を参照すると、図１は、本発明による、フォトダイオード１１４を光変換装置（ｐｈｏｔｏｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ  ｄｅｖｉｃｅ）として用いた４トランジスタ（４Ｔ）ＣＭＯＳ画素１１２の一実施形態の上面図を示す。図１は、４画素のカラーフィルタ配列を示す。フォトダイオード１１４は、ｐ型基板１１０内に形成される。ポリシリコン光フィルタ１１５が、フォトダイオード１１４を覆って示されている。図１の破線枠Ｉで示される画素は、ポリシリコンフィルタ１１５（クロスハッチングで示されている）を有する図１のただ１つの画素であり、撮像に使用される行列画素配列の一部である。
【００２１】
図１の４画素部分は、図２の破線枠ＩＩ内に示されている。４×４画素部分は、ベイヤーカラーフィルタ配列（Ｂａｙｅｒ  ｃｏｌｏｒ  ｆｉｌｔｅｒ  ａｒｒａｙ）を表している。各赤画素１１２は、緑画素および青画素に囲まれている。赤色画素１１２に直接隣接しているのが、緑色画素１２１、１２２、１２３、および１２６である。残りの周囲の画素は、青色光に感応性のある画素１２５、１４０、１４１、および１４４である。破線枠Ｉ内に示されている、１つの赤色画素、２つの緑色画素、および１つの青画素からなるパターンは、モザイクカラーフィルタ配列１１９をもたらすように繰り返される。他のカラーフィルタパターンも、本発明の教示の範囲内で使用されうる。示されていない画素および
【００２２】
図１を参照すると、画素１２１、１２３、および１２５は、それらのそれぞれのフォトダイオード１３１、１３３、および１３５を覆うポリシリコン層１１５を有さない。例示の実施形態によれば、埋込コンタクトに使用されるポリシリコン材料は、青と緑の波長帯の光の大部分を吸収する。したがって、ポリシリコン埋込コンタクト層１１５は、赤色画素１１２のフォトダイオード１１４だけを覆うように形成される。ポリシリコン埋込コンタクト材料は、緑色画素１２１、および１２３のフォトダイオード１３１、および１３３と青色画素１２５のフォトダイオード１３５とを覆う部分から除去される。図１は、浮遊拡散領域１２６、トランジスタゲート１３２、転送ゲート１２４、リセットゲート１２８、および行選択ゲート１３６も示しており、これらについては以下でさらに論じる。本発明の例示的な実施形態の製作について、以下でさらに説明する。
【００２３】
図３を参照すると、中間製作段階にある画素が、図１の破線Ｉ’−Ｉ’に沿って断面で示されている。本発明の説明に関連する断面部分だけが示されている。図３〜６は、単一画素１１２の構造を示すが、実際の使用では、行列状に配置された、画素１１２および他の類似画素を含むＭ×Ｎ画素配列であることが、理解されるべきである。そのような配列の一部が、図１および２に示されている。配列内の画素は、共通基板上に同時に製作される。配列内の個々の画素は、当技術分野で公知のかつ以下でさらに説明するように、行列選択回路を用いてアクセスされる。画素間の側方分離は、浅いトレンチ分離領域１４２によってもたらされる。
【００２４】
図３〜６に示される４Ｔ  ＣＭＯＳ画素１１２は、半導体基板１１０全体を覆うように形成されたドープｐ型エピタキシャル領域１１６の中または上に部分的に形成され、フォトダイオード１１４、転送ゲート１２４、およびリセットゲート１２８を含む。ソースフォロワゲート１３２および行選択ゲート１３６は、図７の概略図に示される。
【００２５】
図７をさらに参照すると、転送ゲート１２４は、フォトダイオード１１４によって浮遊拡散領域１２６に蓄積された電荷を電気的にゲート制御するための転送トランジスタ１２７の一部を形成する。浮遊拡散領域１２６にある第１の導体１３４は、第２の導体１３８を介して導電性相互接続層内の導電経路によって接続されたソースフォロワトランジスタ１３７のゲート１３２と電気的に通信する。転送トランジスタ１２７と浮遊拡散領域１２６を共有しているのが、リセットゲート１２８を有するリセットトランジスタ１３０である。リセットトランジスタ１３０は、導体１３１を有するソース／ドレイン領域を介して電圧源（Ｖｄｄ）に接続されて、リセット電圧を浮遊拡散領域１２６に供給する。
【００２６】
図３を参照すると、絶縁層１７２が表面を覆うように形成され、ＢＰＳＧブランケット１９２が絶縁層１７２を覆うように堆積される。絶縁層１７２は、ＴＥＯＳまたはゲート酸化膜で形成されうる。ＢＰＳＧ１９２は、図４に示されるように、埋込コンタクトホール２０１、および２０３を形成するように、パターン化されエッチングされる。絶縁層１７２もまた、ホール２０１、および２０３の領域においてエッチング除去される。有利には、ＢＰＳＧ層１９２は、フォトダイオード１１４の活性領域からエッチング除去されて、ホール２０１を、遮光をもたらすポリシリコン材料で充填できるようにする（以下で論じる）。
【００２７】
埋込コンタクトホール２０１、および２０３が形成された後、図５に示されているように、ポリシリコン層１４０が堆積される。ポリシリコン層１４０は、パターン化された埋込コンタクト１９０とフォトダイオード１１４を覆う光フィルタ１１５とを残すように、例えばエッチングされかつ／または研磨される。フォトダイオード１１４に対する遮光は、ポリシリコン光フィルタ１１５における光吸収によって行われる。図３〜５を参照しながら説明する本発明の画素配列に対して、当技術分野で公知の処理をさらに施すことで、図６に示される（図１〜５を参照しながら論じたものを代表するような）本発明の埋込コンタクトおよびポリシリコン光フィルタを有するＣＭＯＳイメージャを得ることができる。
【００２８】
１６００Åのポリシリコンに吸収される光量は、可視赤波長光に対してよりも青色波長光および緑色波長光に対しての方が著しく多い。シリコンのエネルギーバンドギャップ（ＥＧ）は、３００°Ｋで１．１１ｅＶ、すなわち１１１７．８ｎｍの波長（λＧ）である。λＧよりも短い波長λを有する光子は、ポリシリコン格子内の電子によって吸収される。統計的には、赤色光（λ＝６００〜７５０ｎｍ）は、最も深く侵入してから吸収されるようになる。緑色光（λ＝５００〜６００ｎｍ）は、それより浅く侵入してから吸収され、青色光（λ＝４００〜５００ｎｍ）は、瞬時に吸収される。ポリシリコンは、結晶シリコンの約５倍の光を吸収する。
【００２９】
吸収は、単位経路長当たりの放射照度Φの相対的低下、すなわち
δΦ（ｘ）／Φ＝αδｘ    式１
と定義される。
【００３０】
この式の解は、
Φ（ｘ）＝Φ０ｅ−αｘ    式２
である。ただし、Φ０は入射放射照度、αは吸収係数、ｘは経路長である。
【００３１】
ポリシリコンの吸収係数は、Ｌｕｂｂｅｒｔｓら、「Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ  ｏｆ  Ｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ−ｄｏｐｅｄ  Ｐｏｌｙｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ  Ｓｉｌｉｃｏｎ  Ｌａｙｅｒｓ」、Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．５２、６８７０〜６８７８頁（１９８１年１１月）によって実験的に決定されており、その結果を表Ｉに示す。
【表Ｉ】
2008546215.tif 000003
【００３２】
表Ｉに示した結果から、長い波長の光（例えば赤色光）は、長い波長の光（例えば緑色光および青色光）よりも吸収が少ない（すなわち低い吸収係数αを有する）ことが明らかである。遮光の大部分が、ポリシリコン層１４０における光吸収によってもたらされる。本発明は、赤画素への光を遮るのに特に有用であるが、画素の光吸収特性を調整するために、他の色画素にも使用されうる。
【００３３】
ポリシリコン光フィルタ１１５は、非電気的活性層とすることができる。あるいは、望ましくはポリシリコン光フィルタ１１５を接地するかまたはそれにわずかにバイアスをかけることができる。フィルタ１１５にかけられるバイアスは、望ましくない暗電流の増加を防止するのに有用である。
【００３４】
再び図７を参照すると、代表的な画素１１２は、当技術分野で公知のＲＥＳＥＴ（リセット）、ＴＲＡＮＳＦＥＲ（転送）、およびＲＯＷ  ＳＥＬＥＣＴ（行選択）の制御信号で動作する。４Ｔ回路１１２は、転送トランジスタを除去し、フォトダイオード１１４の出力部を浮遊拡散領域１２６に電気的に結合して、浮遊拡散領域１２６がソースフォロワトランジスタ１３７のソースフォロワゲート１３２に接続されることによって、３トランジスタ（３Ｔ）回路に転換されうる。
【００３５】
図８は、図１〜７に関連して上述したように構成された、画素１１２を組み込む画素配列３００を有するＣＭＯＳ撮像装置３０８のブロック図を示す。画素配列３００は、所定の数の列と行で構成された複数の画素１１２を含む。画素配列３００内の各行の画素１１２はすべて、行選択ラインによって同時にターンオンされることができ、各列の画素１１２は、列選択ラインによって選択的に出力される。複数の行ラインと列ラインが、画素配列３００全体に設けられる。行ラインは、行アドレスデコーダ３２０に応答して行ドライバ３１０によって選択的に活性化され、列選択ラインは、列アドレスデコーダ３７０に応答して列ドライバ３６０によって選択的に活性化される。したがって、行列アドレスは、各画素１１２に与えられる。
【００３６】
ＣＭＯＳ撮像装置３０８は、画素読出しとして適切な行ラインおよび列ラインを選択するために、アドレスデコーダ３２０およびアドレスデコーダ３７０を制御する制御回路３５０と、選択された行ラインおよび列ラインの駆動トランジスタに駆動電圧を印加する行ドライバ回路３１０および列ドライバ回路３６０とによって動作する。メモリ３７５、例えばＳＲＡＭは、画素配列３００および制御回路３５０と通信することができる。シリアライザモジュール３８０およびＳＦＲ（特殊関数レジスタ）装置３８５は、それぞれ制御回路３００と通信することができる。任意で、局所電源３９０が、撮像装置３０８内に組み込まれうる。
【００３７】
典型的には、撮像装置３０８内の信号フローは、画素配列３００において、それが入力光を受け取りかつ電荷を生成したときから始まる。信号は、読出し回路に、次いでアナログ−デジタル変換装置に出力される。次いで信号は、プロセッサに、次いでシリアライザに転送され、次いで信号は、撮像装置から外部ハードウェアに出力されうる。
【００３８】
図９は、システム２００を示し、典型的なプロセッサベースのシステムが、撮像装置３０８をシステム２００の入力装置として含むように変更される。撮像装置３０８は、制御データまたは他のデータをシステム２００から受け取ることもできる。撮像装置３０８を用いることができるプロセッサベースシステムの例としては、限定するものではないが、コンピュータシステム、カメラシステム、スキャナ、マシンビジョンシステム、車両ナビゲーションシステム、テレビ電話、監視システム、自動焦点システム、スタートラッカシステム、動き検出システム、画像安定化システムなどがある。
【００３９】
システム２００は、バス２０４を通じて様々な装置と通信する中央処理装置（ＣＰＵ）２０２を含む。バス２０４に接続された装置のうちのいくつかは、システム２００の内外に通信するものであり、例示として入出力（Ｉ／Ｏ）装置２０６および撮像装置３０８を含む。バス２０４に接続された他の装置は、記憶するものであり、例示として、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）２１０と、フロッピーディスクドライブ、コンパクトディスク（ＣＤ）ドライブ、フラッシュメモリカードなどの１つ以上の取り外し可能なメモリ装置２１４とを含む。撮像装置３０８は、単一集積回路の形で、ＣＰＵ、デジタル信号プロセッサ、またはマイクロプロセッサなどのプロセッサと組み合わされてもよい。
【００４０】
上述したプロセスおよび装置は、本発明に従って使用されかつ製造されうる多くのものの中から、例示的な方法および装置を示す。上記の説明および図面は、本発明の目的、特徴、および利点を達成する例示的な実施形態を示す。しかし、本発明は、上述の例示の実施形態に厳格に限定されるものではない。特許請求の精神および範囲内にある本発明の現下では予測できない変更は、本発明の一部と見なされるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
本発明の上記およびその他の利点および特徴は、添付図面に関連して提供される以下の詳細説明からより明確に理解される。
【図１】本発明の一実施形態による例示的な画素レイアウトを示す図である。
【図２】ベイヤーパターンで配置された例示的なカラーフィルタのモザイク配列を示す図である。
【図３】本発明の例示的な実施形態による製作ステップ中の画素の部分断面を示す図である。
【図４】本発明の例示的な実施形態による、図３のステップ後の製作ステップ中の画素の部分断面を示す図である。
【図５】本発明の例示的な実施形態による、図４のステップ後の製作ステップ中の画素の部分断面を示す図である。
【図６】本発明の例示的な実施形態によるイメージャ配列の一部の断面を立面で示す図である。
【図７】本発明による例示的な画素の電気回路を概略的に示す図である。
【図８】図１〜７に示したようなイメージャ画素配列を含む撮像装置のブロック図である。
【図９】本発明による少なくとも１つのＣＭＯＳイメージャを組み込んだプロセッサシステムを示す図である。
【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８】
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【図７】
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【図９】
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【手続補正書】
【提出日】平成20年6月25日(2008.6.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２１】
図１の４画素部分は、図２の破線枠ＩＩ内に示されている。４×４画素部分は、ベイヤーカラーフィルタ配列（Ｂａｙｅｒ  ｃｏｌｏｒ  ｆｉｌｔｅｒ  ａｒｒａｙ）を表している。各赤画素１１２は、緑画素および青画素に囲まれている。赤色画素１１２に直接隣接しているのが、緑色画素１２１、１２２、１２３、および１２６である。残りの周囲の画素は、青色光に感応性のある画素１２５、１４０、１４１、および１４４である。破線枠Ｉ内に示されている、１つの赤色画素、２つの緑色画素、および１つの青画素からなるパターンは、モザイクカラーフィルタ配列１１９をもたらすように繰り返される。他のカラーフィルタパターンも、本発明の教示の範囲内で使用されうる。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３２】
表Ｉに示した結果から、長い波長の光（例えば赤色光）は、短い波長の光（例えば緑色光および青色光）よりも吸収が少ない（すなわち低い吸収係数αを有する）ことが明らかである。遮光の大部分が、ポリシリコン層１４０における光吸収によってもたらされる。本発明は、赤画素への光を遮るのに特に有用であるが、画素の光吸収特性を調整するために、他の色画素にも使用されうる。
【国際調査報告】
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