(57)【要約】【課題】半導体基板の深さ方向に複数の光電変換領域を積層した構造において、解像度を落とすことなく、多様な波長光の検出を可能とし、良好な色再現性を得る。【解決手段】シリコン基板１００内に電子を生成し蓄積するＮ型領域１１２と正孔を生成し蓄積するＰ型領域１１４とを積層し、Ｎ型領域１１２の表面側に正孔蓄積用のＰ＋型層１１６を形成し、Ｐ型領域１１４の裏面側に電子蓄積用のＮ＋型層１１８を形成している。そして、Ｎ型領域１１２に蓄積された電子はシリコン基板１００の表面側に形成した読み出し手段によって読み出し、Ｐ型領域１１４に蓄積された正孔はシリコン基板１００の裏面側に形成した読み出し手段によって読み出すことにより、分光感度の異なる光成分より光電変換によって生成した電子と正孔を適正に分離して読み出す。【選択図】図１
2008245217.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板に形成した受光面より光を入射して光電変換を行い、その光量に応じた信号電荷を生成し蓄積する光電変換部と、
前記光電変換部に蓄積された信号電荷を読み出す読出し手段とを具備し、
前記光電変換部は、正孔を生成し蓄積するＰ型領域と、電子を生成し蓄積するＮ型領域とが半導体基板内に積層して形成され、
前記読出し手段は、前記Ｐ型領域に蓄積された正孔を読み出す第１の読み出し手段と、前記Ｎ型領域に蓄積された電子を読み出す第２の読み出し手段を有し、
さらに前記第１の読み出し手段と前記第２の読み出し手段が、前記Ｐ型領域とＮ型領域の積層方向に対応して半導体基板の表面と裏面に分かれて配置されている、
ことを特徴とする固体撮像装置。
【請求項２】
前記光電変換部は前記半導体基板の表面側にＮ型領域が形成され、前記半導体基板の裏面側にＰ型領域が形成されていることを特徴とする請求項１記載の固体撮像装置。
【請求項３】
前記光電変換部は前記Ｎ型領域の表面側に正孔蓄積用のＰ＋型層を有することを特徴とする請求項２記載の固体撮像装置。
【請求項４】
前記光電変換部は前記Ｐ型領域の裏面側に電子蓄積用のＮ＋型層を有することを特徴とする請求項２記載の固体撮像装置。
【請求項５】
前記光電変換部は半導体基板上に１次元方向または２次元方向に配列された複数の画素内に形成されることを特徴とする請求項４記載の固体撮像装置。
【請求項６】
前記半導体基板の受光面側に積層膜を介して光学フィルタが配置され、前記光電変化部のＮ型領域とＰ型領域に分光特性が異なる波長光が入射することを特徴とする請求項１記載の固体撮像装置。
【請求項７】
前記光学フィルタにカラー画像を構成するための色成分光を透過するカラーフィルタを含むことを特徴とする請求項６記載の固体撮像装置。
【請求項８】
前記光電変化部のＮ型領域で可視光を光電変換し、前記Ｐ型領域で近赤外光を光電変換することを特徴とする請求項６記載の固体撮像装置。
【請求項９】
前記Ｐ型領域で得られる画素信号を他の画素信号に置き換えることにより、感度を向上させた画像信号を生成する処理を行うことを特徴とする請求項８記載の固体撮像装置。
【請求項１０】
固体撮像装置を用いた撮像部と、前記撮像部を制御する制御部と、前記撮像部を操作する操作部とを有し、
前記固体撮像装置は、
半導体基板に形成した受光面より光を入射して光電変換を行い、その光量に応じた信号電荷を生成し蓄積する光電変換部と、
前記光電変換部に蓄積された信号電荷を読み出す読出し手段とを具備し、
前記光電変換部は、正孔を生成し蓄積するＰ型領域と、電子を生成し蓄積するＮ型領域とが半導体基板内に積層して形成され、
前記読出し手段は、前記Ｐ型領域に蓄積された正孔を読み出す第１の読み出し手段と、前記Ｎ型領域に蓄積された電子を読み出す第２の読み出し手段を有し、
さらに前記第１の読み出し手段と前記第２の読み出し手段が、前記Ｐ型領域とＮ型領域の積層方向に対応して半導体基板の表面と裏面に分かれて配置されている、
ことを特徴とする撮像装置。
【請求項１１】
前記光電変換部は前記半導体基板の表面側にＮ型領域が形成され、前記半導体基板の裏面側にＰ型領域が形成されていることを特徴とする請求項１０記載の撮像装置。
【請求項１２】
前記光電変換部は前記Ｎ型領域の表面側に正孔蓄積用のＰ＋型層を有することを特徴とする請求項１１記載の撮像装置。
【請求項１３】
前記光電変換部は前記Ｐ型領域の裏面側に電子蓄積用のＮ＋型層を有することを特徴とする請求項１１記載の撮像装置。
【請求項１４】
前記光電変換部は半導体基板上に１次元方向または２次元方向に配列された複数の画素内に形成されることを特徴とする請求項１３記載の撮像装置。
【請求項１５】
前記半導体基板の受光面側に積層膜を介して光学フィルタが配置され、前記光電変化部のＮ型領域とＰ型領域に分光特性が異なる波長光が入射することを特徴とする請求項１０記載の撮像装置。
【請求項１６】
前記光学フィルタにカラー画像を構成するための色成分光を透過するカラーフィルタを含むことを特徴とする請求項１５記載の撮像装置。
【請求項１７】
前記光電変化部のＮ型領域で可視光を光電変換し、前記Ｐ型領域で近赤外光を光電変換することを特徴とする請求項１５記載の撮像装置。
【請求項１８】
前記Ｐ型領域で得られる画素信号を他の画素信号に置き換えることにより、感度を向上させた画像信号を生成する処理を行うことを特徴とする請求項１７記載の固体撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体基板に光電変換部を形成して被写体の撮像を行う固体撮像装置及び撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＣＣＤイメージセンサやＣＭＯＳイメージセンサに代表される固体撮像装置の開発が活発化しており、各種のカメラ装置や携帯電話機等に用いられている。
例えば、ＣＭＯＳイメージセンサは、同一半導体基板上に、フォトダイオードを含む複数の画素を２次元方向に配置した撮像領域と、この撮像領域の外部に形成された周辺回路領域とを設けたものである。
そして、撮像領域には、各画素毎に、フォトダイオードの信号電荷をＦＤ（フローティングデフュージョン）に読み出す読み出しトランジスタ（転送ゲート）、ＦＤの電位に応じた画素信号を生成する増幅トランジスタ、画素信号を出力する画素を選択する選択トランジスタ、ＦＤをリセットするリセットトランジスタ等の各種画素トランジスタを設け、各画素のフォトダイオードで検出した信号電荷を各画素トランジスタの駆動によって画素信号に変換し、画素列毎に設けた信号線より出力する。
【０００３】
また、周辺回路領域には、画素アレイ部に各種の制御パルスを供給して画素信号の読み出しを制御する駆動制御回路、読み出された画素信号に対して各種の信号処理を行う信号処理回路、駆動電源を生成する電源制御回路等が設けられている。
また、半導体基板上には、絶縁膜、トランジスタの駆動電極膜、配線膜、遮光膜といった積層膜が順次形成され、さらに平坦化膜等を介してカラーフィルタ、マイクロレンズ等が形成されている。
このようなＣＭＯＳイメージセンサでは、各画素トランジスタの駆動によって各画素のフォトダイオードに蓄積した信号電荷を各画素毎に画素信号に変換し、これを画素列毎に出力して後段の信号処理回路に送り、ノイズ除去や信号処理等を施して出力する。
【０００４】
また、このような固体撮像装置では、集光手段によって各画素のフォトダイオードに外光を効率的に入射させる構成となっており、集光手段として、オンチップレンズ、層内凹レンズ、層内凸レンズなどにより、集光効率を改善する技術が提案されてきている。
しかし近年では、レンズを組み合わせた集光技術をもってしても、単位画素サイズの縮小に伴う入射光の絶対量減少により、固体撮像装置の出力信号の元になる画素毎の電子数の減少を補うことはできなくなってきており、固体撮像装置の感度は低下してしまう傾向にある。そして、この感度低下は、信号出力と画素内で発生する固有のノイズである光ショットノイズや暗電流ノイズ、転送時に混入するノイズなどとの比（Ｓ／Ｎ比）を悪化させるため、画質の低下を招いている。
そこで、この感度低下を補うために、電子を電圧に変換する割合、いわゆる変換効率を高めているが、光ショットノイズや暗電流ノイズ、転送時などに混入するノイズも増幅してしまうため、Ｓ／Ｎ比は改善しないという問題がある。
【０００５】
一方、感度を向上させる手法として、カラーフィルタで分光しない画素の信号を輝度信号として用いたり、Ｓ／Ｎ比が低い画素の信号をその画素の近くに存在する可視光だけでなく近赤外領域の波長の光も透過する画素、例えばホワイトフィルタやグレイフィルタを配置した画素、あるいはフィルタ無し画素等から得られるＳ／Ｎ比の高い信号に置き換える（いわゆるＩＲフィッティングという）などの手法が提案されている。
【０００６】
しかし、このような固体撮像装置において、画素毎に可視光を取得する画素と近赤外光を取得する画素を作り分けた場合には、その分、カラー画像を取得するための画素の数や密度が低下し、解像度（特に色解像度）が低下するという問題が生じる。
そこで、解像度を低下させること無しに入射光を有効活用して感度を向上させる技術として、シリコン基板中に分光特性の違う光電変換領域を積層する技術が提案されている（例えば特許文献１参照）。
【特許文献１】特表２００２−５１３１４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記従来技術では、シリコン基板の深さ方向に積層された複数の光電変換領域から並列に信号電荷を取り出す構造であるため、各光電変換領域間の色分離が不完全であり、色再現性が悪いという問題があった。
【０００８】
そこで本発明は、半導体基板の深さ方向に複数の光電変換領域を積層した構造において、良好な色再現性を得ることが可能であり、解像度を落とすことなく、多様な波長光の検出を可能にした固体撮像装置及び撮像装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述の目的を達成するため、本発明の固体撮像装置は、半導体基板に形成した受光面より光を入射して光電変換を行い、その光量に応じた信号電荷を生成し蓄積する光電変換部と、前記光電変換部に蓄積された信号電荷を読み出す読出し手段とを具備し、前記光電変換部は、正孔を生成し蓄積するＰ型領域と、電子を生成し蓄積するＮ型領域とが半導体基板内に積層して形成され、前記読出し手段は、前記Ｐ型領域に蓄積された正孔を読み出す第１の読み出し手段と、前記Ｎ型領域に蓄積された電子を読み出す第２の読み出し手段を有し、さらに前記第１の読み出し手段と前記第２の読み出し手段が、前記Ｐ型領域とＮ型領域の積層方向に対応して半導体基板の表面と裏面に分かれて配置されていることを特徴とする。
【００１０】
また本発明の撮像装置は、固体撮像装置を用いた撮像部と、前記撮像部を制御する制御部と、前記撮像部を操作する操作部とを有し、前記固体撮像装置は、半導体基板に形成した受光面より光を入射して光電変換を行い、その光量に応じた信号電荷を生成し蓄積する光電変換部と、前記光電変換部に蓄積された信号電荷を読み出す読出し手段とを具備し、前記光電変換部は、正孔を生成し蓄積するＰ型領域と、電子を生成し蓄積するＮ型領域とが半導体基板内に積層して形成され、前記読出し手段は、前記Ｐ型領域に蓄積された正孔を読み出す第１の読み出し手段と、前記Ｎ型領域に蓄積された電子を読み出す第２の読み出し手段を有し、さらに前記第１の読み出し手段と前記第２の読み出し手段が、前記Ｐ型領域とＮ型領域の積層方向に対応して半導体基板の表面と裏面に分かれて配置されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の固体撮像装置及び撮像装置によれば、光電変換部をＰ型領域とＮ型領域との積層構造で形成し、さらにＰ型領域に蓄積された正孔を読み出す第１の読み出し手段と、Ｎ型領域に蓄積された電子を読み出す第２の読み出し手段を半導体基板の表面と裏面に振り分けて配置したことから、電子と正孔を適正に分離して読み出すことが可能となり、良好な色再現性を得ることができ、解像度を落とすことなく、多様な波長光の検出が可能となる効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１は本発明の実施の形態による固体撮像装置で用いる光電変換部の構成を示す断面図である。
図示のように、この光電変換部１１０は、シリコン基板１００内に、Ｎ型領域１１２とＰ型領域１１４とを積層したものである。
Ｎ型領域１１２は、シリコン基板１００の表面側（受光面側）に形成されており、受光面からの入射光量に対応して、電子を生成し蓄積する。
Ｐ型領域１１４は、Ｎ型領域１１２の深層側（すなわち、シリコン基板１００の裏面側）に形成されており、シリコン基板１００の深層部に入射する光の光量に対応して、正孔を生成し蓄積する。
【００１３】
また、Ｎ型領域１１２の表面側に正孔蓄積用のＰ＋型層１１６が形成され、Ｐ型領域１１４の裏面側に電子蓄積用のＮ＋型層１１８が形成されている。
Ｐ＋型層１１６はＮ型領域１１２用の正孔蓄積層として機能し、基板表面の暗電流を防止して、Ｎ型領域１１２に蓄積された電子を読み出す際に完全な読み出し（完全空乏化）を実現するＨＡＤ構造となっている。
また、Ｎ＋型層１１８も同様に、Ｐ型領域１１４用の電子蓄積層として機能し、基板裏面の暗電流を防止して、Ｐ型領域１１４に蓄積された正孔を読み出す際に完全な読み出しを実現するＨＡＤ構造となっている。
なお、Ｐ＋型層１１６はグランド電源ＧＮＤに接続され、Ｎ＋型層１１８は電源電圧ＶDDに接続されている。
【００１４】
また、図２は図１に示す光電変換部のポテンシャル構造を示す説明図であり、縦軸（Ｙ）方向にポテンシャル、横軸（Ｘ）方向に基板の深さを示している。
図示のように、ポテンシャルが低いＮ型領域１１２では電子が生成、蓄積され、ポテンシャルが高いＰ型領域１１４では正孔が生成、蓄積される。
また、このような光電変換部に入射する光は、その波長に応じて異なる入射深度を有するため、Ｎ型領域１１２とＰ型領域１１４とで異なる波長光の受光量に対応した信号電荷を生成、蓄積することができる。
【００１５】
そこで、Ｎ型領域１１２で生成、蓄積された電子と、Ｐ型領域１１４で生成、蓄積された正孔を別々に読み出すことにより、２種類の信号を取り出すことができる。
例えば、図６に示すような一般的なベイヤー配列のＲＧＢ３原色カラーフィルタの場合、可視光に加えて近赤外光も透過する。そして、ＲＧＢの色成分光に比較して、近赤外光がシリコン基板１００の深部に入射するため、ＲＧＢの色成分光は浅いＮ型領域１１２で光電変換を行い、近赤外光は深いＰ型領域１１４で光電変換を行うことができる。
【００１６】
そして、このような光電変換部に対し、Ｎ型領域１１２に蓄積された電子はシリコン基板１００の表面側に形成した読み出し手段によって読み出し、Ｐ型領域１１４に蓄積された正孔はシリコン基板１００の裏面側に形成した読み出し手段によって読み出すことにより、分光感度の異なる光成分より光電変換によって生成した電子と正孔を適正に分離して読み出すことが可能となり、良好な色再現性を得ることができる。
したがって、Ｎ型領域１１２で得られる電子を用いて通常のカラーイメージセンサと同様の信号処理を行うことにより、通常のカラー画像の撮影を行い、Ｐ型領域１１４で得られる正孔を用いて分光しないＳ／Ｎ比の高い輝度信号を取得し、ＩＲフィッティング等の信号処理を行うことにより、感度の向上に利用することが可能である。
【００１７】
また、図２に示すように、Ｎ型領域１１２で生成される過剰電子、及びＰ型領域１１４で生成される過剰正孔は、互いにシリコン基板の表裏に分かれてオーバーフローする構造となっている。
具体的には、例えば後述するＣＭＯＳイメージセンサにおいて、Ｎ型領域１１２の過剰電子はシリコン基板１００の表面側に形成された転送ゲートを通して表面側に形成されたフローティングデフュージョン部に漏洩し、さらに表面側のリセットゲートによって排出されるような構造となっている。
一方、Ｐ型領域１１４の過剰正孔はシリコン基板１００の裏面側に形成された転送ゲートを通して裏面側に形成されたフローティングデフュージョン部に漏洩し、さらに裏面側のリセットゲートによって排出される。
【００１８】
以下、本発明をＣＭＯＳイメージセンサに適用した実施例について説明する。
図３は本発明の実施例を説明する列並列読出し方式ＣＭＯＳイメージセンサの構成例を示すブロック図であり、図４は図３に示すＣＭＯＳイメージセンサの画素の構成例を示す回路図である。
なお、上述のように本例のイメージセンサにおいて、各画素は図１に示した２層構造の光電変換部が設けられており、１画素から２つの画素信号を取り出す構造となっているが、この構成については図３では省略し、図４で示している。
【００１９】
図３において、撮像画素部１は、フォトダイオードや画素トランジスタを含む複数の画素１１を２次元アレイ状に配置したものである。
タイミングジェネレータ２は、イメージセンサの各部に各種タイミング信号を供給するものである。
行走査回路３は、撮像画素部１の各画素列を列方向に走査し、各画素に各種の駆動パルスを供給することにより、各画素１１の出力信号を各画素列毎に設けた垂直信号線１２に出力する。
カラム回路５は、垂直信号線１２より出力される画素信号に対し、ＣＤＳ(Correlated Double Sampling;相関二重サンプリング)等の信号処理を行うものである。
列走査回路４は、カラム回路５を行方向に走査し、カラム回路５によって処理された１行分の画素信号を出力回路６に出力する。
出力回路６は、列走査回路４より出力される画素信号に対し、さらにＤＳＰ等による信号処理を行い、撮像信号として出力する。
【００２０】
また、図４に示すように、図１に示した２層構造の光電変換部を有する画素１１は、受光量に応じた信号電荷を生成する２層構造のフォトダイオードＰＤ１、ＰＤ２と、これらのフォトダイオードＰＤ１、ＰＤ２に蓄積された信号電荷をフローティングデフュージョン部ＦＤ１、ＦＤ２に読み出す転送トランジスタＴＲ１、ＴＲ２と、これらフローティングデフュージョン部ＦＤ１、ＦＤ２の電位変動を画素信号に変換する増幅トランジスタＴＲ３、ＴＲ４と、フローティングデフュージョン部ＦＤ１、ＦＤ２の電位を電源電位にリセットするリセットトランジスタＴＲ５、ＴＲ６とを有する。
行走査回路３から各画素１１へは、転送トランジスタＴＲ１、ＴＲ２を駆動するＴＧ１、ＴＧ２、リセットトランジスタＴＲ５、ＴＲ６を駆動するＲＳＴ１、ＲＳＴ２、リセットトランジスタＴＲ５、ＴＲ６及び増幅トランジスタＴＲ３、ＴＲ４に基準電源を供給するＳＥＬ１、ＳＥＬ２が供給される。
また、増幅トランジスタＴＲ３からの画素信号は垂直信号線１２Ａに出力され、増幅トランジスタＴＲ４からの画素信号は垂直信号線１２Ｂに出力される。
【００２１】
また、図５は本例におけるイメージセンサの光電変換部周辺の素子構造の例を示す断面図である。
薄膜化されたシリコン基板３０は、支持基板３２上に配置されており、その上面（表面）に受光面３０Ａが形成されている。なお、図では省略しているが、受光面３０Ａの上層には多層配線等の積層膜を介して光学フィルタ、マイクロレンズが設けられている。
そして、このシリコン基板３０には、図１に示した積層構造の光電変換部３４が形成されている。すなわち、光電変換部３４は、上からＰ＋型層３４Ａ、Ｎ型領域３４Ｂ、Ｐ型領域３４Ｃ、Ｎ＋型層３４Ｄの４層構造となっている。
【００２２】
また、光電変換部３４に隣接するシリコン基板３０の表面には、ゲート絶縁膜（図示略）を介して転送トランジスタＴＲ１のゲート電極３６が形成されており、その外側にフローティングデフュージョン部ＦＤ１が形成されている。なお、フローティングデフュージョンＦＤ１に隣接してリセットトランジスタＴＲ５が形成され、また、フローティングデフュージョン部ＦＤ１には増幅トランジスタＴＲ３のゲートが接続されているが、図５では省略している。
したがって、光電変換部３４のＮ型領域３４Ｂに蓄積された電子は、転送トランジスタＴＲ１の作動により、フローティングデフュージョン部ＦＤ１に読み出され、増幅トランジスタＴＲ３によって検出され、リセットトランジスタＴＲ５によってリセットされる（なお、信号電荷の読出し時には、予めフローティングデフュージ部はリセットされる）。
【００２３】
また、光電変換部３４に隣接するシリコン基板３０の裏面には、ゲート絶縁膜（図示略）を介して転送トランジスタＴＲ２のゲート電極３８が形成されており、その外側にフローティングデフュージョン部ＦＤ２が形成されている。なお、フローティングデフュージョンＦＤ２に隣接してリセットトランジスタＴＲ６が形成され、また、フローティングデフュージョン部ＦＤ２には増幅トランジスタＴＲ４のゲートが接続されているが、図５では省略している。
したがって、光電変換部３４のＰ型領域３４Ｃに蓄積された正孔は、転送トランジスタＴＲ２の作動により、フローティングデフュージョン部ＦＤ２に読み出され、増幅トランジスタＴＲ４によって検出され、リセットトランジスタＴＲ６によってリセットされる（なお、信号電荷の読出し時には、予めフローティングデフュージ部はリセットされる）。
【００２４】
また、このようなＣＭＯＳイメージセンサにおいて、カラーフィルタの配列は、例えば図６に示すように、ベイヤー配列とすることができる。図示のように、このカラーフィルタ４００は、２×２＝４画素内に、対角線方向に２つのＧｒｅｅｎフィルタ４００Ｇ、４００Ｇが配置され、残りの画素にＲｅｄフィルタとＢｌｕｅフィルタが１つずつ配置されている。
また、このようなフィルタを透過した光のうち、可視光はシリコン基板の比較的浅い部分で光電変換され、近赤外光はシリコン基板の比較的深い部分で光電変換されるため、可視光と近赤外光を分離して光電変換することができる。また、光電変換した信号電荷は、それぞれシリコン基板の表裏に設けた転送ゲート部より分かれて読み出される。
【００２５】
このようなＣＭＯＳイメージセンサでは、ベイヤー配列のカラーフィルタを全画素に配置してカラー画像の撮影を行うことができ、ＲＧＢ３原色フィルタの一部を特別のＩＲフィルタ等に置き換える必要がないので、高解像度のイメージセンサを構成できる。また、ＩＲカットフィルタが必要ないので小型化を達成できる。
また、オンチップＩＲカットフィルタのような複雑なプロセスを必要とせず、ＩＲフィッティングのような信号処理技術と組み合わせることで高感度化が達成できる。
【００２６】
なお、本例のように薄膜状のシリコン基板に光電変換部を形成し、表裏両面にトランジスタや配線を形成する方法としては、例えば最近のイメージセンサ製造技術において、いわゆる裏面照射型のイメージセンサを作成する場合等に採用される基板貼り付け工程や切削工程を組み合わせた方法を用いることが可能である。
例えば、シリコン基板の裏面にトランジスタや配線を形成した後、この面を支持基板と張り合わせ、その後、表面側を切削してシリコン基板を薄膜化して受光面を形成し、この表面側にトランジスタや配線層を形成するといった方法が利用できる。
【００２７】
以上、本発明による固体撮像装置の具体的な実施例について説明したが、本発明はさらに種々の変形が可能である。
例えば、上記実施例では、本発明をＣＭＯＳイメージセンサに適用した例について説明したが、本発明は例えばＣＣＤイメージセンサ等の他の固体撮像装置に広く適用できるものである。例えばＣＣＤイメージセンサの場合、シリコン基板の両面に読出し手段としてのＣＣＤ転送レジスタを設けて対応する。
また、固体撮像装置は１チップ上にイメージセンサ等を構成したものに限らず、撮像部と信号処理部や光学系がまとめてパッケージ化されたモジュールであってもよい。また、カメラシステムや携帯電話器に利用される装置であってもよい。なお、本発明では、イメージセンサの機能を単体で有する構成を固体撮像装置といい、固体撮像装置と他の要素（制御回路、操作部、表示部、さらにはデータ蓄積機能、通信機能等）と一体化された構成を撮像装置というものとする。
【００２８】
以下、本発明を適用した撮像装置の具体例を説明する。
図７は上記実施例のイメージセンサを用いたカメラ装置の構成例を示すブロック図である。
図７において、撮像部３１０は、例えば図３に示したイメージセンサを用いて被写体の撮像を行うものであり、撮像信号をメイン基板に搭載されたシステムコントロール部３２０に出力する。
すなわち、撮像部３１０では、上述したイメージセンサの出力信号に対し、ＡＧＣ（自動利得制御）、ＯＢ（オプティカルブラック）クランプ、ＣＤＳ（相関二重サンプリング）、Ａ／Ｄ変換といった処理を行い、デジタル撮像信号を生成して出力する。
【００２９】
なお、本例では、撮像部３１０内で撮像信号をデジタル信号に変換してシステムコントロール部３２０に出力する例について示しているが、撮像部３１０からアナログ撮像信号をシステムコントロール部３２０に送り、システムコントロール部３２０側でデジタル信号に変換する構成であってもよい。
また、撮像部３１０内での具体的な制御動作や信号処理等も従来から種々の方法が提供されており、本発明の撮像装置において特に限定しないことは勿論である。
【００３０】
また、撮像光学系３００は、鏡筒内に配置されたズームレンズ３０１や絞り機構３０２等を含み、イメージセンサの受光部に被写体像を結像させるものであり、システムコントロール部３２０の指示に基づく駆動制御部３３０の制御により、各部を機械的に駆動してオートフォーカス等の制御が行われる。
【００３１】
また、システムコントロール部３２０には、ＣＰＵ３２１、ＲＯＭ３２２、ＲＡＭ３２３、ＤＳＰ３２４、外部インターフェース３２５等が設けられている。
ＣＰＵ３２１は、ＲＯＭ３２２及びＲＡＭ３２３を用いて本カメラ装置の各部に指示を送り、システム全体の制御を行う。
ＤＳＰ３２４は、撮像部３１０からの撮像信号に対して各種の信号処理を行うことにより、所定のフォーマットによる静止画または動画の映像信号（例えばＹＵＶ信号等）を生成する。
外部インターフェース３２５には、各種エンコーダやＤ／Ａ変換器が設けられ、システムコントロール部３２０に接続される外部要素（本例では、ディスプレイ３６０、メモリ媒体３４０、操作パネル部３５０）との間で、各種制御信号やデータをやり取りする。
【００３２】
ディスプレイ３６０は、本カメラ装置に組み込まれた例えば液晶パネル等の小型表示器であり、撮像した画像を表示する。なお、このようなカメラ装置に組み込まれた小型表示器に加えて、外部の大型表示装置に画像データを伝送し、表示できる構成とすることも勿論可能である。
メモリ媒体３４０は、例えば各種メモリカード等に撮影された画像を適宜保存しておけるものであり、例えばメモリ媒体コントローラ３４１に対してメモリ媒体を交換可能なものとなっている。メモリ媒体３４０としては、各種メモリカードの他に、磁気や光を用いたディスク媒体等を用いることができる。
操作パネル部３５０は、本カメラ装置で撮影作業を行うに際し、ユーザが各種の指示を行うための入力キーを設けたものであり、ＣＰＵ３２１は、この操作パネル部３５０からの入力信号を監視し、その入力内容に基づいて各種の動作制御を実行する。
【００３３】
このようなカメラ装置に、本発明の固体撮像装置を適用することにより、高感度で高解像度の撮像装置を提供できる。なお、以上の構成において、システムの構成要素となる単位デバイスや単位モジュールの組み合わせ方、セットの規模等については、製品化の実情等に基づいて適宜選択することが可能であり、本発明の撮像装置は、種々の変形を幅広く含むものとする。
【００３４】
また、本発明の固体撮像装置及び撮像装置において、撮像対象（被写体）としては、人や景色等の一般的な映像に限らず、偽札検出器や指紋検出器等の特殊な微細画像パターンの撮像にも適用できるものである。
この場合の装置構成としては、図７に示した一般的なカメラ装置ではなく、さらに特殊な撮像光学系やパターン解析を含む信号処理系を含むことになり、この場合にも本発明の作用効果を十分発揮して、精密な画像検出を実現することが可能となる。
さらに、遠隔医療や防犯監視、個人認証等のように遠隔システムを構成する場合には、上述のようにネットワークと接続した通信モジュールを含む装置構成とすることも可能であり、幅広い応用が実現可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の実施の形態による固体撮像装置で用いる光電変換部の構成を示す断面図である。
【図２】図２は図１に示す光電変換部のポテンシャル構造を示す説明図である。
【図３】本発明の実施例における固体撮像装置（ＣＭＯＳイメージセンサ）の具体例を示す平面図である。
【図４】図３に示す固体撮像装置の画素構造を示す回路図である。
【図５】図３に示す固体撮像装置の光電変換部の周辺構造を示す断面図である。
【図６】図３に示す固体撮像装置で用いるカラーフィルタの色配列を示す平面図である。
【図７】本発明の他の実施例によるカメラ装置の構成例を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００３６】
１００……シリコン基板、１１０……光電変換部、１１２……Ｎ型領域、１１４……Ｐ型領域、１１６……Ｐ＋型層、１１８……Ｎ＋型層。
【図１】
2008245217.tif 000003
【図２】
2008245217.tif 000004
【図３】
2008245217.tif 000005
【図４】
2008245217.tif 000006
【図５】
2008245217.tif 000007
【図６】
2008245217.tif 000008
【図７】
2008245217.tif 000009