(57)【要約】      （修正有）【課題】固体ＣＭＯＳイメージセンサ、さらに詳細には、スタックフォトサイト、高感度及び低暗電流を有するＣＭＯＳイメージセンサを提供する。【解決手段】ピクセル内の深さＸｂ２２５に配置されたｐ＋ドーピング領域からなる電位バリア２２３は、ピクセル内のフォトサイトを２つの別個の領域に分離し、深さＸｂ内部で発生した光−発生電荷２０８は、ピンドフォトダイオードのｎ型ドーピング領域２０５で収集及び蓄積され、電位バリア２２３の下で発生された電荷２１０は、ＦＤ２０６で収集及び蓄積される。これにより、光線の波長により相違した深さで発生した電荷を検出及び分離して蓄積でき、上部に光吸収フィルタの必要性なしに固有カラーを感知できる。【選択図】図２
2013153174.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ピクセルアレイを含むイメージセンサにおいて、
前記ピクセルアレイの少なくともいずれか１つのピクセルは、
半導体基板の表面下部の第１領域に形成され、光−発生された電荷(photo-generated c
arriers)を捕集する標準光感知/電荷貯蔵領域と、
前記標準光感知/電荷貯蔵領域と分離され、前記半導体基板の表面に近接した領域に形
成されて分離された電荷貯蔵領域と、
前記半導体基板の内部の前記第１領域下部の第２領域で光−発生された電荷を前記分離
された電荷貯蔵領域に転換(diverting)するために、前記第１領域と第２領域との間の前
記半導体基板の内部に形成された電位バリアと
を含むことを特徴とするイメージセンサ。
【請求項２】
前記分離された電荷貯蔵領域は、フローティング拡散であることを特徴とする請求項１
に記載のイメージセンサ。
【請求項３】
前記分離された電荷貯蔵領域は、前記半導体基板の表面でゲート電極下に生成された電
位ウェルであることを特徴とする請求項１に記載のイメージセンサ。
【請求項４】
前記標準光感知/電荷貯蔵領域と前記分離された電荷貯蔵領域とは、共通電荷検出ノー
ドとインターフェスすることを特徴とする請求項３に記載のイメージセンサ。
【請求項５】
前記ピクセルアレイは、チェッカーボード方式でアライメントされ、マゼンタフィルタ
を有するピクセルとシアンフィルタを有するピクセルとから構成されることを特徴とする
請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載のイメージセンサ。
【請求項６】
前記ピクセルアレイは、チェッカーボード方式でアライメントされ、シアンフィルタを
有するピクセルとカラーフィルタがないピクセルとから構成されることを特徴とする請求
項１ないし請求項４のいずれか一項に記載のイメージセンサ。
【請求項７】
前記ピクセルアレイは、カラーフィルタなしに前記半導体基板の表面から相互に異なる
深さで前記電位バリアが形成されたピクセルがチェッカーボード方式でアライメントされ
て構成されることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載のイメージ
センサ。
【請求項８】
前記シアンフィルタを有するピクセルとカラーフィルタがないピクセルとは、相互に異
なる変換ゲインファクターを有することを特徴とする請求項６に記載のイメージセンサ。
【請求項９】
前記相互に異なる深さで前記電位バリアが形成されたピクセルは、相互に異なる変換ゲ
インファクターを有することを特徴とする請求項７に記載のイメージセンサ。
【請求項１０】
前記標準光感知/電荷貯蔵領域は、ピンドフォトダイオードであることを特徴とする請
求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載のイメージセンサ。
【請求項１１】
ピクセルアレイを含むイメージセンサにおいて、
前記ピクセルアレイは、第１カラーフィルタを有するピクセルと第２カラーフィルタを
有するピクセルとがチェックボード方式でアライメントされ、
前記第１カラーフィルタを有するピクセルは、標準のフォトサイトを有し、
前記第２カラーフィルタを有するピクセルは、スタックフォトサイトを有することを特徴
とするイメージセンサ。
【請求項１２】
相互隣接した前記第１カラーフィルタを有するピクセルと前記第２カラーフィルタを有
するピクセルとは、共有されたピクセル信号読み出し回路を有することを特徴とする請求
項１１に記載のイメージセンサ。
【請求項１３】
前記第１カラーフィルタは、グリーンカラーフィルタであり、前記第２カラーフィルタ
は、マゼンタカラーフィルタであることを特徴とする請求項１１または請求項１２に記載
のイメージセンサ。
【請求項１４】
前記第１カラーフィルタは、レッドカラーフィルタであり、前記第２カラーフィルタは
、シアンカラーフィルタであることを特徴とする請求項１１または請求項１２に記載のイ
メージセンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体イメージセンサに関し、さらに詳細には、コンパクトしたピクセルレイ
アウト、高感度及び低暗電流を引き起こすスタックフォトサイトを有するＣＭＯＳイメー
ジセンサに関する。垂直的に、積層されたスタックフォトサイトを有するピクセルのアラ
イメントは、標準光−吸収カラーフィルタの利用に対する必要性を除去し、センサピクセ
ル密度を増加させる。
【背景技術】
【０００２】
通常のイメージセンサは、衝突する光子をセンサピクセルに捕集された電子に変換する
ことによって、光を感知する。インテグレーションサイクル(integration cycle）の完了
以後に、収集された電荷は、電圧に変換されるが、これは、センサの出力端子に供給され
る。ＣＭＯＳイメージセンサにおいて、電荷の電圧への変換は、ピクセルに直接達成され
、アナログピクセル電圧は、多様なピクセルアドレッシング及びスキャニングスキームを
通して出力端子に伝達される。アナログ信号は、チップ出力に到達成する前に、オン−チ
ップ上で等価のデジタル信号に変換できる。
【０００３】
ピクセルは、バッファ増幅器(通常に、ソースフォロア)を含むが、これは、適したアド
レッシングトランジスタにより、ピクセルに接続されるセンシングラインを駆動する。電
荷の電圧への変換が完了し、その結果として生じる信号がピクセルから伝達された後に、
ピクセルは、新規電荷の蓄積を準備するためにリセットされる。電荷検出ノードとしてフ
ローティング拡散ＦＤを用いるピクセルにおいて、リセットは、ＦＤノードを電圧基準に
瞬間的に導電性で接続させるリセットトランジスタをターン−オンすることによって達成
される。
【０００４】
このステップは、収集された電荷を除去するが、これは、本発明が属する技術分野でよ
く知らされているように、ＫＴＣ−リセットノイズを発生させる。所定の低いノイズ性能
を達成するために、ｋＴＣノイズは、相関二重サンプリングＣＤＳ信号処理技術により信
号から除去されなければならない。ＣＤＳ概念を用いる通常的なＣＭＯＳセンサは、ピク
セル内に４つのトランジスタ４Ｔを含む必要がある。
【０００５】
４Ｔピクセル回路の例は、Ｇｕｉｄａｓｈによる米国特許第５、９９１、１８４号で確
認することができる。Ｖｄｄバイアス線でスイッチングパルスを導入することによって、
ピクセルから選択トランジスタを除去し、ピクセル内に３ＴだけでＣＤＳ動作を達成でき
る。Ｍａｓａｈｉｒｏ Ｋａｓａｎｏにより「Ａ２．０ｕｍ Ｐｉｘｅｌ Ｐｉｔｃｈ ＭＯ
Ｓ Ｉｍａｇｅ Ｓｅｎｓｏｒ ｗｉｔｈ ａｎ Ａｍｏｒｐｈｏｕｓ Ｓｉ Ｆｉｌｍ Ｃｏｌ
ｏｒ Ｆｉｌｔｅｒ」（Digest of Technical Papers ISCC、vol．48、Feb．2005、pp．34
8−349参照）に示されているように、各ピクセル内のトランジスタより大きい数は、低費
用及び高解像度イメージセンサを形成するために、ピクセル大きさが減少される必要があ
る時、問題となる。標準３Ｔピクセルは、ｋＴＣノイズ抑制に対して、ＣＤＳ概念を用い
られず、任意の他の手段がこのノイズの不利な影響を最小化するのに用いなければならな
い。
【０００６】
大部の単一チップＣＭＯＳ及びＣＣＤイメージセンサでのカラー感知は、所定のパター
ンであるピクセルの上部に多様な光吸収及びカラーフィルタを配置することによって達成
される。したがって、所定のピクセル下位−グループまたは下位−アレイでの相違したピ
クセルは、所定のスペクトル波長帯域に対するだけで感知するようになる。したがって、
ピクセル下位−グループは、単一カラースーパーピクセルを形成する。その後に、「カラ
ー感知」下位−グループピクセルからの信号は、この方式で不回避に読み取った解像度を
回復するための試みで多様な補間及びカラー信号処理方法を用いてカラースーパーピクセ
ル信号を構成するのに用いられている。通常のカラーピクセルパターンの一例は、例えば
、Ｂａｙｅｒによる米国特許第３、９７１、０６５号で確認することができる。カラーフ
ィルタアライメントのまた異なる例は、上述されたＭａｓａｈｉｒｏ Ｋａｓａｎｏによ
る論文で確認することができる。
【０００７】
カラー感知のためのこれらの全ての方法は、上述されたように、解像度を犠牲させ、ま
たカラーフィルタで光を吸収することによって、感度を犠牲させる重要な短所を有する。
【０００８】
図１は、従来の技術に係るものであって、４Ｔピクセル内に用いられた標準フォトサイ
トの単純化された断面及びこれに関連されたピクセル回路図であって、図１において、従
来の技術のピンドフォトダイオード光−感知素子の断面図と共に関連されたピクセル回路
の単純化された概略度も示す。ｐ−型のシリコン基板１０１は、その表面でエッチングさ
れてシリコン二酸化物１０３で充電されたＳＴＩ(Shallow Trench Isolation)領域を有す
る。シリコン二酸化物は、また、残りピクセル表面をカバーする。浅いｐ＋ドーピング領
域１０４は、ピクセルの表面だけでなく、ＳＩＴ領域の底部及び側壁をパッシベーティン
グする。光−発生された電荷は、ピンドフォトダイオードのｎ−型ドーピングされた領域
１０５で収集される。電荷集積サイクルが完了すると、この領域からの電荷は、即刻ゲー
ト１０７をターニングすることによって、ＦＤ(Floation Diffusion)領域１０６に伝達さ
れる。ＦＤは、トランジスタ１１８により、適した電位Ｖｄｄにリセットされ、ＦＤ電荷
は、トランジスタ１１４により感知される。Ｖｄｄノード１１７とＦＤノード１１３との
間に接続されたキャパシタＣｓ１１９は、ピクセルの変換ゲインを調整するのに用いられ
る。ピクセルは、選択トランジスタ１１５によりアドレッシングされる。制御信号は、伝
達ゲートバスＴｘ１１２、リセットゲートバスＲｘ１２０及びアドレスゲートバスＳｘ１
２１を通してピクセルに供給される。
【０００９】
ピクセルからの出力は、ピクセルカラムバス１１６に供給される。光子１２２がピクセ
ル上に衝突すると、これらは、その波長によって、シリコンバルクで侵入し、電子−ホー
ルフェアーを生成する。電子は、シリコンの非空乏領域だけでなく、空乏領域１０８で発
生される。シリコンの非空乏領域で発生された電子１１０は、これらが、ｎ−型領域１０
５に位置された電位ウェルで速かにスウィーピング空乏領域１０９のエッジに拡散する。
中性の非空乏領域で発生された電子もまた側方向に拡散することができ、ピクセルクロス
トルクの原因となる。このような理由から、空乏領域の深さＸｄ１１１は、適した値で形
成され、そして、このような不必要な現象が最小化される。
【００１０】
しかし、このような標準フォトサイトを有するピクセルは、優秀に機能するが、それは
、発生の深さ及びそれによって、生成される光子の波長によって、電荷を分離する能力が
ない。このような理由から、カラー感知能力を生成するために、スペクトルの所定の部分
を吸収するように、ピクセル上部にカラーフィルタを配置することが必要である。光の吸
収は、感度の損失を引き起こすが、これは、カラー感知方法の不必要な不作用である。
【００１１】
この問題に対する独創的な解決策がＭｅｒｒｉｌｌによる米国特許第６、８９４、２６
５号で得ることができるように、例えば、Ｆｏｖｅｏｎ社等、複数の会社により確認され
て、既に行われた。この方法において、３つのフォトダイオードは、シリコンバルク内部
で相互に垂直的に配置され、光−発生されたキャリアは、衝突する光波長によって、相違
した深さで収集される。その次に、シリコン表面の上部に位置された回路に埋め込まれた
フォトダイオードを接続させることによって、電圧信号が得られ、通常的な方式で電荷が
感知、処理及びリセットされる。
【００１２】
この方法の利点は、カラーフィルタカバーピクセルを並べて配置することによって、解
像度が犧牲されず、光子がカラーフィルタで吸収される必要がないということである。し
かし、これは、シリコンバルク内に深く埋め込まれたフォトダイオードの形成が容易では
なく、また、ノイズを付加せず、シリコン上部に位置された回路により、埋め込まれたフ
ォトダイオードで収集された電話を感知するのに問題がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明は、上述した従来の技術の問題点を解決するためになされたものであって、その
目的は、光−発生されたキャリアを垂直に分離することによって、１つまたは２つ以上の
光吸収カラーフィルタを用いなくても、それ以上のカラーコーディングされた信号を提供
するＣＭＯＳイメージセンサを提供するものである。従来のピンドフォトダイオード構造
の下に適した電位バリアを配置することによって、本発明の目的及び他の目的が達成され
る。
【００１４】
ＣＭＯＳカラーイメージセンサを形成する相違した接近法が本発明に開示されるが、従
来の方法により、解像度の損失をさらに少なくし、光感度をさらに損失しながら、カラー
感知のためのさらに単純で、さらに実用的な解決策を提供する。
【００１５】
従来のピンドフォトダイオードの下に特殊電位バリアを配置することによって、深いバ
ルクから光−発生されたキャリアを転換し、これらが容易に収集されることができ、読み
取るために格納されることができるシリコンの表面に対して、狭小領域にこれらを流れる
ようにすることが可能である。したがって、バルクからのキャリアは、シリコン表面の近
くの従来のフォトダイオードに隣接した貯蔵領域に便利に蓄積されることができる。した
がって、米国特許第６、８９４、２６５号に開示された技術のように、埋め込まれたフォ
トダイオードを形成し、シリコンバルクで深く電荷を収集及び蓄積することが必要ではな
いが、これはアクセス、読み取り及びリセットするのに困難さがある問題を解決するもの
である。
【００１６】
また、特殊電位バリアを相違したピクセルでの相違した深さで配置させ、それによりピ
クセルを相違した光スペクトル領域に対して、敏感にすることが可能である。したがって
、各ピクセルは、１つの代りに、２つまたはそれ以上の相違にコーディングされるカラー
信号を提供できる。解像度は、従来の方法ほど犧牲されず、光感度も犧牲されないが、そ
の理由は、カラー吸収フィルタが用いられなかったり従来よりあまり用いられないためで
はない。全ての光−発生電荷をシリコン表面に近接して蓄積すると、任意の低ノイズ読み
取り及びそこに位置されたリセット回路を共有することが可能になり、それにより、非常
に小さいピクセルの大きさで高性能を達成するようになる。したがって、本発明は、高収
率を有する現在ＣＭＯＳ技術に具現するのに、非常に単純で容易である。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記目的を達成するために、本発明のイメージセンサは、ピクセルアレイを含むイメー
ジセンサにおいて、前記ピクセルアレイの少なくともいずれか１つのピクセルは、半導体
基板の表面下部の第１領域に形成され、光−発生された電荷(photo-generated carriers)
を捕集する標準光感知/電荷貯蔵領域と、前記標準光感知/電荷貯蔵領域と分離され、前記
半導体基板の表面に近接した領域に形成されて分離された電荷貯蔵領域と、前記半導体基
板の内部の前記第１領域下部の第２領域で光−発生された電荷を前記分離された電荷貯蔵
領域に転換(diverting)するために、前記第１領域と第２領域との間の前記半導体基板の
内部に形成された電位バリアとを含む。
【００１８】
また他の様態に係る本発明は、ピクセルアレイを含むイメージセンサにおいて、前記ピ
クセルアレイは、第１カラーフィルタを有するピクセルと第２カラーフィルタを有するピ
クセルとがチェックボード方式でアライメントされ、前記第１カラーフィルタを有するピ
クセルは、標準のフォトサイトを有し、前記第２カラーフィルタを有するピクセルは、ス
タックフォトサイトを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
以上で説明されているように、本発明は、スタック−フォトサイトを有する１つのピク
セルで所定の光吸収カラーフィルタなくても２つのカラーコーディングされる信号を検出
する能力を有する。このようなスタックフォトサイトを用いて構成されたイメージセンサ
は、さらに高いピクセル密度、さらに高解像度及びさらに高感度を有する。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】従来の技術に係るものであって、４Ｔピクセル内に用いられた標準フォトサイトの単純化された断面及びこれに関したピクセル回路図である。
【図２】本発明のスタックフォトサイト及び電位バリアを有するピクセルの単純化された断面図及びこれに関したピクセル読み出し回路図であって、電位バリアは、その発生の深さによって、光−発生された電荷を分離し、これらをシリコン表面で直接または表面近くに位置された相違した貯蔵領域に流れるようにする。この実施の形態において、ピクセルは、その動作のために、４つのトランジスタだけを必要とする。
【図３】本発明のまた異なる実施の形態を示した断面図及び回路図であって、光−発生された電荷を分離し、これらを発生の深さによって、シリコンの表面でまたはその近くに位置された相違した貯蔵領域で流れるようにする電位バリアを有するピンドフォトダイオードを含む。
【図４】ＣＤＳ読み取り方法を用いて、独立的に電話パケットを読み取る本発明の相違した実施の形態の回路図である。
【図５】シアンカラーフィルタを有するピクセルと及びマゼンタカラーフィルタを有するピクセルとがアライメントされ、各ピクセルがスタックフォトサイトを有する本発明の実施の形態を示した概念的な断面図である。
【図６】カラーフィルタがないピクセルとシアンフィルタとを有するピクセルとがアレイされ、この２つのピクセルがスタックフォトサイトを有しながら相互に異なる変換ゲインを有する本発明のまた異なる実施の形態を示した概念的な断面図である。
【図７】吸収カラーフィルタが用いられず、マイクロ−レンズだけ配置され、電位バリアＸｂの相違した深さ及び変換ゲインの相違した値を有するピクセルがアライメントされた本発明のまた異なる実施の形態を示した概念的な断面図である。
【図８】改善されたまたはそれ以上のコンパックカラー感知を達成するためのピクセルであって、マゼンタ及びシアンのための２Ｄピクセルアレイでの可能なカラーフィルタアライメントを示す図である。
【図９】改善されたまたはそれ以上のコンパックカラー感知を達成するためのピクセルでカラーフィルタがない２Ｄピクセルアレイでの可能なカラーフィルタアライメントを示す図である。
【図１０】標準フォトサイト及びスタックフォトサイトを有する２つのピクセルのアライメントを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明のもっとも好ましい実施の形態を添付する図面を参照して説明する。
【００２２】
図２は、本発明のスタックフォトサイト及び電位バリアを有するピクセルの単純化され
た断面図及びこれに関したピクセル読み出し回路図である。
【００２３】
本発明に係るピクセルは、その発生の深さによって、電荷を分離し、それによりカラー
を感知する能力がある。ｐ−型シリコン基板２０１は、その表面にエッチングされ、シリ
コン二酸化物２０３で充電された浅いＳＴＩ領域２０２を有する。二酸化物は、従来の技
術のように、フィルセルの全体の表面をカバーする。浅いｐ＋−ドーピング領域２０４は
、暗電流発生を最小化するために、ピクセルの表面だけでなく、ＳＴＩ領域の底部及び側
壁をパッシベーティングする。しかし、このピクセルにおいて、ｐ＋ドーピング領域から
なる電位バリア２２３は、ピクセル内の深さＸｂ２２５に配置された。このバリアは、ピ
クセル内のフォトサイトを２つの別個の領域に分離する。深さＸｂ(通常的に空乏された)
内部で発生された光−発生電荷２０８は、ピンドフォトダイオードのｎ型ドーピング領域
２０５で収集及び蓄積される。シリコンの非空乏領域の電位バリア２２３の下で発生され
た電荷２１０は、電位バリア２２３の周りを通して、空乏領域２０９のエッジに広がり、
ＦＤ２０６で収集及び蓄積される。
【００２４】
空乏領域が従来のピクセルでさらに薄くなされたため、側方向の電荷拡散及びそれによ
るピクセルクロストルクを最小化するための構造に電荷クロストルクバリア２２４を付加
する必要がある。クロストーク防止の他の手段は、ＳＴＩ隔離トレンチをさらに深くする
ように、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者によく知られており、こ
こで追加論議されない。
【００２５】
したがって、本発明に係るピクセルは、光線の波長により相違した深さで発生された電
荷を検出及び分離して蓄積し、そのため、上部に光吸収フィルタの使用必要性なしに固有
カラーを感知する能力がある。このピクセルからの信号を処理するための回路は、従来の
技術に開示された回路と同じである。トランジスタ２１８は、トランジスタ２１４がその
電位を感知した後に、ノード２１３をリセットする。トランジスタ２１５は、ピクセル信
号をカラムセンシングライン２１６に接続させる選択トランジスタである。さらに長い波
長を有する光に対応する光−発生された電荷は、ＦＤノード２０６で収集される。伝達ゲ
ートＴｘ２０７は、ＦＤノード２０６でピンドフォトダイオードで収集された電荷を伝達
するように簡単にパルスされる。この電荷は、短波長を有する光に対応する。残りの制御
信号は、リセットゲートバスＲｘ２２０及びアドレスゲートバスＳｘ２２１を通してピク
セルに供給される。このピクセルの変換ゲインは、ノード２１３とノードＶｄｄ２１７と
の間に接続されたキャパシタＣｓ２１９に対して適した値を選択することによって調整さ
れる。
【００２６】
光子２２２がピクセル上に衝突する時、これらは、その波長によってシリコンバルクに
侵入し、その深さで対応する電子−ホールフェアーを生成する。したがって、本発明のピ
クセルは、その発生の深さによって、電荷を感知し、それによってカラーを感知する能力
を有する。上述した詳細な説明で明らかになったように、これはピンドフォトダイオード
の下に付加的なｎ型のバルク電荷蓄電領域を形成する必要なしに達成される。電荷を蓄積
しないｐ＋型のドーピング層により、形成された電位バリアだけがピクセルに付加された
。このバリア下で発生された電荷は、ピンドフォトダイオードから離れて転換され、シリ
コン基板の表面に位置された第２電荷貯蔵領域に流れる。シリコン表面に多数の電荷貯蔵
領域を形成する他の手段がある。このような可能なアライメントの一例は、図３の本発明
の他の実施の形態で説明される。
【００２７】
図３は、本発明のまた異なる実施の形態を示した断面図及び回路図であって、光−発生
された電荷を分離してこれらを発生の深さによって、シリコンの表面でまたはその近くに
位置された相違した貯蔵領域で流れるようにする電位バリアを有するピンドフォトダイオ
ードを含む。
【００２８】
図３において、ピクセルは、その発生の深さによって、電荷を分離し、そのため、カラ
ーを感知する能力を有する。ｐ型シリコン基板３０１は、その表面にエッチングされ、シ
リコン二酸化物３０３で充電された浅いＳＴＩ領域３０２を有する。酸化物は、また、従
来の技術のように、ピクセルの全体の表面をカバーする。浅いｐ＋ドーピング領域３０４
は、暗電流発生を最小化するために、ピクセルの表面だけでなく、ＳＴＩの底部及び壁を
パッシベーティングする。このピクセルにおいて、以前の実施の形態のように、ｐ＋ドー
ピング領域である電位バリア３１３は、クロストルクバリア３１４と共にピクセルで深さ
Ｘｂ３１５に配置された。バリア３１３は、上述されているように、２つの別個の領域で
（に）ピクセルを分離し、深さＸｂ内部で(通常的に、空乏される)発生された光−発生電
荷３２６は、ピンドフォトダイオードのｎ型ドーピング領域３０５で収集及び蓄電される
。シリコンの非空乏領域でのバリア３１３の下で発生された電荷３１２は、バリア３１３
周囲で空乏領域３１０のエッジに拡散され、ＦＤ３０６の代りにゲート３０８下の特殊電
位ウェル３１１で収集及び蓄電される。適したバイアスをゲート３０７、３０８及び３０
９に印加することによって、形成された電位ウェル３１１は、ピンドフォトダイオードに
蓄電された電荷のように、それがＦＤに伝達され、ＣＤＳ概念を用いて読み取ることがで
きるように、ＣＣＤ方式で電荷を蓄電する。ＣＤＳ読み取り概念は、本発明が属する技術
分野における通常の知識を有する者によく知られており、ＦＤノード３０６の破壊的な電
荷読み取りにより発生された信号からｋＴＣノイズを除去するのに用いられる。回路の残
りは、ＦＤノード電位を感知するソースフォロアトランジスタＳＦ３１７、出力をカラム
バス３２８に接続させる選択トランジスタ３１８及びＦＤ３０６をリセットするリセット
トランジスタ３２１を有する以前の実施の形態と同一である。ピクセルは、また、キャパ
シタンスＣｓ３１９を用いるが、これは、変換ゲインを調整するために、ノード３１６と
Ｖｄｄ３２０との間に接続される。制御信号は、リセットゲートバスＲｘ３２６、選択ゲ
ートバスＳｘ３２５及び３つの伝達ゲートバスＴｘ１ ３２４、Ｔｘ２ ３２３及びＴｘ３
３２２によりピクセルに供給される。
【００２９】
ｋＴＣノイズ抑制のための他の手段が、ノード３１６で導入されることができるネガテ
ィブフィードバックリセット、アクティブリセットまたはパラメーターリセットのように
新規ピクセルと共に用いられることができる。これらの全ての技術は、本発明が属する技
術分野における通常の知識を有する者によく知られており、ここで追加論議されない。
【００３０】
また、ピクセルのバリア３１２の深さＸｂが変更でき、このため、２つのピクセルが相
違したカラー感度を有することができるということは、本発明が属する技術分野における
通常の知識を有する者に明白である。例えば、１５０ｋｅＶのイオン注入エネルギーを有
するボロンのイオン注入が電位バリア３１３を形成するのに用いられる場合、バリアは、
概略０．４μｍの深さに形成される。この深さは、イエロー光により生成された電荷から
ブルー光により生成された電荷の分離に適している。一方、１．２ＭｅＶのイオン注入エ
ネルギーを有するボロンが用いられる場合、バリアは、概略２．０μｍの深さに形成され
る。この深さは、レッド光により生成された電荷から、シアン光により生産された電荷を
分離するのに適している。したがって、適した信号処理手段により、これら２つのピクセ
ルからＲ、Ｇ、Ｂカラー信号またはＣｙ、Ｍｇ、Ｙｅカラー信号を抽出することが可能で
ある。したがって、ピクセル上部に配置された光吸収フィルタを用いて、センサ光感度を
犠牲させることが必要ではない。カラーコーディングされるピクセルの処理及びＲ、Ｇ、
Ｂの抽出またはこのようなピクセルからカラー信号の他の組み合わせは、現在の状態でよ
く発展した技術であるが、これは、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する
者によく知られており、したがって、ここで追加論議されない。
【００３１】
本発明のピクセルと用いられることができる電荷貯蔵ウェル及びピンドフォトダイオー
ドアライメントの多数の他の結み合わせがある。説明の単純化のために、本発明のこのよ
うな可能性及びまた異なる実施の形態は、図４の単純化された回路図にだけ示される。
【００３２】
図４は、浅い空乏領域からの電荷がピンドフォトダイオード４０１に蓄電され、深い非
空乏領域からの電荷がまた異なるピンドフォトダイオード４０２に指定される積層された
ピクセルの単純化された回路図を示す。ピンドフォトダイオードは、各電荷伝達ゲート４
０３及び４０４を通して共通ＦＤ電荷検出ノード４０８とインターフェスする。回路の残
りは、ＳＦがトランジスタ４０５であり、アドレスレジスターがトランジスタ４０６であ
り、リセットレジスタがトランジスタ４０７である以前の実施の形態と同一である。制御
信号は、リセットゲートバスＲｘ４１０、アドレスゲートバスＳｘ４１３、及び２個の伝
達ゲートバスＴｘ１ ４１１及びＴｘ２ ４１２を通してピクセルに供給される。ピクセル
Ｖｄｄバイアスは、端子４１４に供給され、接地基準は、端子４１５である。ピクセルは
、その変換ゲインを調整するために、キャパシタＣｓ４１６を有する。
【００３３】
図５は、全てのピクセルが同じスタックフォトサイトを有する場合、ピクセルアレイの
単純化された断面図を示す。基板５０１は、深さＸｂ５０７に電位バリア及びクロストル
クバリアが統合された同じタイプのピクセル５０２のアレイを含む。基板は、その表面の
上部に堆積された酸化物５０３及び酸化物の上部にシアン５０４及びマゼンタ５０５フィ
ルタを有する。マイクロレンズ５０６がピクセルアパーチュア効率を向上させるために、
カラーフィルタの上部に堆積されている。各ピクセルが２つのカラーコーディングされた
信号を伝達できるため、シアンフィルタを有するピクセルがブルー及びグリーンカラー情
報を提供する一方、上部にマゼンタフィルタを有するピクセルは、ブルー及びレッドカラ
ー情報を提供するということが容易に分かる。本発明の実施の形態でのピクセルは、Ｃｓ
キャパシタンスに対して、同じ値及びそれにより同じ変換ゲインを有して、ホワイト光が
センサに衝突する時、概略同じ出力レベルで飽和される。補色フィルタだけが常にスタッ
ク型ピクセルと用いられるため、このようなセンサの感度は、標準Ｂａｙｅｒセンサ構成
と比べて見た時、２倍向上するということは、本発明が属する技術分野における通常の知
識を有する者に明白である。また、解像度も標準場合と比べて見る時、２倍向上するが、
その理由は、全体ピクセル密度が標準場合の２倍であるためである。
【００３４】
図６は、ピクセルがスタックフォトサイトを有し、隣接ピクセルが相違した変換ゲイン
を有するスタックピクセルアレイの単純化された断面図を示す。
【００３５】
基板６０１は、クロストルクバリアと共に深さＸｂ６０７で電位バリアが統合された積
層ピクセル６０２及び６０３のアレイを含む。相違したキャパシタＣｓ１及びＣｓ２及び
それにより相違した変換ゲインを有し、基板は、その表面の上部に堆積された酸化物６０
４及び酸化物の上部にシアン６０５カラーフィルタだけを含む。マイクロ−レンズ６０６
がカラーフィルタを有しないピクセルだけでなく、カラーフィルタを有するピクセル上部
に堆積される。シアンフィルタを有するピクセルがブルー及びグリーンカラー情報を提供
し、カラーフィルタを有しないピクセルは、ブルー及びエルローカラー情報を提供すると
いうことは、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者に明白である。した
がって、感度が追加向上し、変換ファクターの相違した値が各ピクセルでの信号レベルを
バランシングするのに用いられる。ホワイト照明がセンサに衝突する時、各ピクセルの出
力が各ピクセルに対して概略同一レベルで飽和されるようにするためである。また、カラ
ーフィルタの色素タイプの代りにこの実施の形態では、干渉カラーフィルタを用いること
も可能であるが、これは、フォトダイオード表面上の構造の高さを顕著に減少させ、それ
により、広い光入射の角度に対して、ピクセル性能を向上させる。
【００３６】
図７は、ピクセルがスタックフォトサイトを有し、隣接ピクセルが相違した変換ゲイン
及び相違した電位バリア深さを有するスタックピクセルアレイの単純化された断面図であ
る。
【００３７】
基板７０１は、それぞれの深さＸｂ１及びＸｂ２に電位バリア及びクロストルクバリア
が統合されたスタックピクセル７０２及び７０３のアレイを含む。相違したキャパシタＣ
ｓ１及びＣｓ２は、ピクセルに対する相違した変換ゲインを伝達成する。基板は、その表
面上部に堆積された酸化物７０４を含み、カラーフィルタを有しない。マイクロ−レンズ
７０５は、ピクセルアパーチュア効率を向上させるために、ピクセル酸化物の上部に配置
される。やはり、浅いＸｂバリヤを有するピクセルがブルー及びイエローカラー情報を提
供する一方、深いＸｂバリアを有するピクセルは、シアン及びレッドカラー情報を提供す
るということは、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者に明白である。
やはり、ピクセル感度が向上し、変換ゲインファクターの相違した値が、ピクセル出力が
ホワイト照明がセンサに衝突する時、各フィルセルに対して概略同一レベルに飽和される
ように作るために、各ピクセルでの信号レベルをバランシングするのに用いられる。カラ
ーフィルタの完全な除去は、フォトダイオード表面上の構造の高さをさらに減少させ、そ
のため、最大光感度を有しながら広い光入射角度に対して、最大ピクセル性能を達成する
。
【００３８】
説明の完全性のために、可能なフィルタ及びピクセルアライメントの上面がシアン及び
マゼンタカラーフィルタを有するセンサに対して、図８に示されており、どのようなカラ
ーフィルタもないセンサに対して図９に示されている。図８は、チェッカーボードパター
ンでアライメントされた４つのピクセルブロックを有するピクセルアレイ８０１のコーナ
ーを示す。ピクセル８０２は、上部にシアンカラーフィルタを有し、ピクセル８０３は、
上部にマゼンタカラーフィルタを有する。全てのピクセルは、これらに統合された同一バ
リア深さＸｂ及びキャパシタＣｓに対した同一値を有する。図９は、チェッカーボードパ
ターンでアライメントされた４つのピクセルブロックを有するピクセルアレイ９０１のコ
ーナーを示す。ピクセル９０２は、キャパシタＣｓ１と共にこれらが統合された浅いバリ
アＸｂを有し、ピクセル９０３は、キャパシタＣｓ２と共にこれらが統合された深いバリ
アＸｂを有する。
【００３９】
一方、信号読み出し回路が共有された共有ピクセルのいずれか１つがスタックフォトサ
イトを有し、他の１つは、通常の標準フォトサイトを有する方法で具現することが可能で
あり、これは、図１０に概略的に示されている。
【００４０】
図１０は、図４に示されているように、共有読み取り及びリセット回路を有するピクセ
ルフェアー１００２のブロックを有するピクセルアレイ１００１のコーナーを示す。しか
し、共有ピクセルフェアーは、スタックパターサイト１００４及び標準フォトサイト１０
０３からなる。スタックフォトサイトは、上部に配置されたマゼンタカラーフィルタを有
する一方、標準フォトサイトは、上部に配置されたグリーンカラーフィルタを有する。ま
た、標準フォトサイトが上部に配置されたレッドフィルタを有し、スタックフォトサイト
が上部に配置されたシアンフィルタを有する他のフィルタアライメントも可能である。こ
のような全ての結み合わせは、標準方法と比べて見た時、解像度だけでなく、感度を向上
させる。
【００４１】
また、本発明の実施の形態として、３つ以上のバリアの深さＸｂ及びキャパシタＣｓの
２つ以上の値を有する他のピクセルアライメントが可能であり、これは、本発明が属する
技術分野における通常の知識を有する者に明白である。
【００４２】
尚、本発明は、上記の本実施の形態に限定されるものではなく、本発明に係る技術的思
想から逸脱しない範囲内で様々な変更が可能であり、それらも本発明の技術的範囲に属す
る。
【図１】
2013153174.tif 000003
【図２】
2013153174.tif 000004
【図３】
2013153174.tif 000005
【図４】
2013153174.tif 000006
【図５】
2013153174.tif 000007
【図６】
2013153174.tif 000008
【図７】
2013153174.tif 000009
【図８】
2013153174.tif 000010
【図９】
2013153174.tif 000011
【図１０】
2013153174.tif 000012
【手続補正書】
【提出日】平成25年3月13日(2013.3.13)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
イメージセンサであって、
第１のカラーフィルタを備えたピクセルのグループと第２のカラーフィルタを備えたピクセルのグループとを備えたピクセルアレイとを含んでなり、
前記第１のカラーフィルタを備えたピクセルのグループと前記第２のカラーフィルタを備えたピクセルのグループとは、チェッカーボードパターン方式でアライメントされており、
前記第１のカラーフィルタを備えた前記グループのそれぞれは、標準フォトサイトを含み、
前記第２のカラーフィルタを備えた前記グループのそれぞれは、基板の表面から特定の深さに位置している電位バリアを備えたスタックフォトサイトを含むものである、イメージセンサ。
【請求項２】
前記第１のカラーフィルタを備えたピクセルのグループと前記第２のカラーフィルタを備えたピクセルのグループとは、ピクセル信号読み出し回路を共有している請求項１に記載のイメージセンサ。
【請求項３】
前記第１のカラーフィルタはグリーンカラーフィルタであり、前記第２のカラーフィルタはマゼンタカラーフィルタである請求項１に記載のイメージセンサ。
【請求項４】
前記第１のカラーフィルタはレッドカラーフィルタであり、前記第２のカラーフィルタはシアンカラーフィルタである請求項１に記載のイメージセンサ。
【請求項５】
イメージセンサであって、
第１のカラーフィルタを備えたピクセルのグループと、第２のカラーフィルタを備えたピクセルのグループとを備えたピクセルアレイを含んでなり、
該第１のカラーフィルタはグリーンカラーフィルタまたはレッドカラーフィルタであり、該第２のカラーフィルタはマセンタカラーフィルタまたはシアンカラーフィルタであり、
前記第１のカラーフィルタを備えたピクセルのグループと前記第２のカラーフィルタを備えたピクセルのグループとは、チェッカーボードパターン方式でアライメントされており、
前記第１のカラーフィルタを備えた前記グループのそれぞれは、標準フォトサイトを含み、
前記第２のカラーフィルタを備えた前記グループのそれぞれは、基板の表面から特定の深さに位置している電位バリアを備えたスタックフォトサイトを含むことによって、第１深さの第１領域と第２深さの第２領域とに前記基板を分離しており、
前記第１のカラーフィルタを備えたピクセルのグループと前記第２のカラーフィルタを備えたピクセルのグループとは、ピクセル信号読み出し回路を共有している、イメージセンサ。
【請求項６】
イメージセンサであって、
第１のカラーフィルタを備えたピクセルの第１グループと、
第２のカラーフィルタを備えたピクセルの第２グループと
を備えてなり、
前記第１のカラーフィルタを備えた前記グループのそれぞれは、標準フォトサイトを含み、
前記第２のカラーフィルタを備えた前記グループのそれぞれは、基板の表面から特定の深さに位置している電位バリアを備えたスタックフォトサイトを含むことによって、第１深さの第１領域と第２深さの第２領域とに前記基板を分離していることを特徴とする、イメージセンサ
【請求項７】
前記ピクセルの第１グループと前記ピクセルの第２グループとは、チェッカーボードパターン方式でアライメントされている請求項６に記載のイメージセンサ。
【請求項８】
前記ピクセルの第１グループと前記ピクセルの第２グループとは、ピクセル信号読み出し回路を共有している請求項６に記載のイメージセンサ。
【請求項９】
前記第１のカラーフィルタはグリーンカラーフィルタであり、前記第２のカラーフィルタはマゼンタカラーフィルタである請求項６に記載のイメージセンサ。
【請求項１０】
前記第１のカラーフィルタはレッドカラーフィルタであり、前記第２のカラーフィルタはシアンカラーフィルタである請求項６に記載のイメージセンサ。
【請求項１１】
前記第１のカラーフィルタはグリーンカラーフィルタであり、前記第２のカラーフィルタはマゼンタカラーフィルタである請求項５に記載のイメージセンサ。
【請求項１２】
前記第１のカラーフィルタはレッドカラーフィルタであり、前記第２のカラーフィルタはシアンカラーフィルタである請求項５に記載のイメージセンサ。
【請求項１３】
ピクセルアレイを含むイメージセンサであって、各ピクセルは、
基板の表面部分の下にある空乏領域であって、第１の光発生電荷を集めるものである、空乏領域と、
前記基板の前記表面部分に形成され、前記空乏領域を分離している第２電荷貯蔵領域と、
前記空乏領域の下部にある非空乏領域であって、第２の光発生電荷を集めるものである、非空乏領域と、
前記非空乏領域と前記空乏領域とを分離している電位バリアであって、前記非空乏領域からの前記第２の光発生電荷を前記第２電荷貯蔵領域に転換するように構成されている、電位バリアと
を含んでなる、イメージセンサ。
【請求項１４】
電荷クロストークバリアをさらに含む請求項１３に記載のイメージセンサ。
【請求項１５】
前記電荷クロストークバリアの少なくとも一部分は前記電位バリアの少なくとも一部分に隣接している請求項１４に記載のイメージセンサ。
【請求項１６】
前記電荷クロストークバリアは前記電位バリアに関して垂直に配向している請求項１４に記載のイメージセンサ。
【請求項１７】
ピクセルアレイを含むイメージセンサであって、各ピクセルは、
基板の表面部分の下にある空乏領域に形成された、標準光感知領域及び電荷貯蔵領域であって、該空乏領域は第１の光発生電荷を集めるものである、標準光感知領域及び電荷貯蔵領域と、
前記基板の前記表面部分に形成され、前記空乏領域を分離している形成された第２電荷貯蔵領域と、
前記空乏領域の下部にある前記非空乏領域と前記空乏領域とを分離している電位バリアであって、前記空乏領域は第２の光発生電荷を集めるように構成されており、該電位バリアは前記非空乏領域からの前記第２の光発生電荷を前記第２電荷貯蔵領域に転換するように構成されている、電位バリアと、
電荷クロストークバリアであって、該電荷クロストークバリアの少なくとも一部分が前記電位バリアの少なくとも一部分に隣接している、電荷クロストークバリアと
を含んでなるイメージセンサ。
【請求項１８】
前記電荷クロストークバリアは前記電位バリアに関して垂直に配向している請求項１７に記載のイメージセンサ。
【請求項１９】
イメージセンサのピクセルを操作する方法であって、
基板の表面部分の下にある空乏領域において第１の光発生電荷を集めるステップと、
電位バリアによって空乏領域から分離されている非空乏領域において第２の光発生電荷を集めるステップと、
前記非空乏領域からの前記第２の光発生電荷を、前記電位バリアを介して第２電荷貯蔵領域に転換するステップと、
前記転換するステップを介した前記非空乏領域からの前記第２の光発生電荷を区別するステップと
を含んでなる方法。
【請求項２０】
水平方向の電荷拡散及び電荷クロストークを最小化するために、電荷クロストークバリアを使用するステップをさらに含む請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記電荷クロストークバリアの少なくとも一部分は前記電位バリアの少なくとも一部分に隣接している請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記電荷クロストークバリアは前記電位バリアに関して垂直に配向している請求項２０に記載の方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
ピクセルからの出力は、ピクセルカラムバス１１６に供給される。光子１２２がピクセル上に衝突すると、これらは、その波長によって、シリコンバルクで侵入し、電子−ホールぺアーを生成する。電子は、シリコンの非空乏領域だけでなく、空乏領域１０８で発生される。シリコンの非空乏領域で発生された電子１１０は、これらが、ｎ−型領域１０５に位置された電位ウェルで速かにスウィーピング空乏領域１０９のエッジに拡散する。中性の非空乏領域で発生された電子もまた側方向に拡散することができ、ピクセルクロストークの原因となる。このような理由から、空乏領域の深さＸｄ１１１は、適した値で形成され、そして、このような不必要な現象が最小化される。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２４】
空乏領域が従来のピクセルでさらに薄くなされたため、側方向の電荷拡散及びそれによるピクセルクロストークを最小化するための構造に電荷クロストークバリア２２４を付加する必要がある。クロストーク防止の他の手段は、ＳＴＩ隔離トレンチをさらに深くするように、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者によく知られており、ここで追加論議されない。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２６】
光子２２２がピクセル上に衝突する時、これらは、その波長によってシリコンバルクに侵入し、その深さで対応する電子−ホールペアーを生成する。したがって、本発明のピクセルは、その発生の深さによって、電荷を感知し、それによってカラーを感知する能力を有する。上述した詳細な説明で明らかになったように、これはピンドフォトダイオードの下に付加的なｎ型のバルク電荷蓄電領域を形成する必要なしに達成される。電荷を蓄積しないｐ＋型のドーピング層により、形成された電位バリアだけがピクセルに付加された。このバリア下で発生された電荷は、ピンドフォトダイオードから離れて転換され、シリコン基板の表面に位置された第２電荷貯蔵領域に流れる。シリコン表面に多数の電荷貯蔵領域を形成する他の手段がある。このような可能なアライメントの一例は、図３の本発明の他の実施の形態で説明される。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２８】
図３において、ピクセルは、その発生の深さによって、電荷を分離し、そのため、カラーを感知する能力を有する。ｐ型シリコン基板３０１は、その表面にエッチングされ、シリコン二酸化物３０３で充電された浅いＳＴＩ領域３０２を有する。酸化物は、また、従来の技術のように、ピクセルの全体の表面をカバーする。浅いｐ＋ドーピング領域３０４は、暗電流発生を最小化するために、ピクセルの表面だけでなく、ＳＴＩの底部及び壁をパッシベーティングする。このピクセルにおいて、以前の実施の形態のように、ｐ＋ドーピング領域である電位バリア３１３は、クロストークバリア３１４と共にピクセルで深さＸｂ３１５に配置された。バリア３１３は、上述されているように、２つの別個の領域で（に）ピクセルを分離し、深さＸｂ内部で(通常的に、空乏される)発生された光生成電荷３２６は、ピンドフォトダイオードのｎ型ドーピング領域３０５で収集及び蓄電される。シリコンの非空乏領域でのバリア３１３の下で発生された電荷３１２は、バリア３１３周囲で空乏領域３１０のエッジに拡散され、ＦＤ３０６の代りにゲート３０８下の特殊電位ウェル３１１で収集及び蓄電される。適したバイアスをゲート３０７、３０８及び３０９に印加することによって、形成された電位ウェル３１１は、ピンドフォトダイオードに蓄電された電荷のように、それがＦＤに伝達され、ＣＤＳ概念を用いて読み取ることができるように、ＣＣＤ方式で電荷を蓄電する。ＣＤＳ読み取り概念は、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者によく知られており、ＦＤノード３０６の破壊的な電荷読み取りにより発生された信号からｋＴＣノイズを除去するのに用いられる。回路の残りは、ＦＤノード電位を感知するソースフォロアトランジスタＳＦ３１７、出力をカラムバス３２８に接続させる選択トランジスタ３１８及びＦＤ３０６をリセットするリセットトランジスタ３２１を有する以前の実施の形態と同一である。ピクセルは、また、キャパシタンスＣｓ３１９を用いるが、これは、変換ゲインを調整するために、ノード３１６とＶｄｄ３２０との間に接続される。制御信号は、リセットゲートバスＲｘ３２６、選択ゲートバスＳｘ３２５及び３つの伝達ゲートバスＴｘ１ ３２４、Ｔｘ２ ３２３及びＴｘ３ ３２２によりピクセルに供給される。
【手続補正６】
【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】
図４は、浅い空乏領域からの電荷がピンドフォトダイオード４０１に蓄電され、深い非空乏領域からの電荷がまた異なるピンドフォトダイオード４０２に指定される積層されたピクセルの単純化された回路図を示す。ピンドフォトダイオードは、各電荷伝達ゲート４０３及び４０４を通して共通ＦＤ電荷検出ノード４０８とインターフェイスする。回路の残りは、ＳＦがトランジスタ４０５であり、アドレスレジスターがトランジスタ４０６であり、リセットレジスタがトランジスタ４０７である以前の実施の形態と同一である。制御信号は、リセットゲートバスＲｘ４１０、アドレスゲートバスＳｘ４１３、及び２個の伝達ゲートバスＴｘ１ ４１１及びＴｘ２ ４１２を通してピクセルに供給される。ピクセルＶｄｄバイアスは、端子４１４に供給され、接地基準は、端子４１５である。ピクセルは、その変換ゲインを調整するために、キャパシタＣｓ４１６を有する。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３３】
図５は、全てのピクセルが同じスタックフォトサイトを有する場合、ピクセルアレイの単純化された断面図を示す。基板５０１は、深さＸｂ５０７に電位バリア及びクロストークバリアが統合された同じタイプのピクセル５０２のアレイを含む。基板は、その表面の上部に堆積された酸化物５０３及び酸化物の上部にシアン５０４及びマゼンタ５０５フィルタを有する。マイクロレンズ５０６がピクセルアパーチュア効率を向上させるために、カラーフィルタの上部に堆積されている。各ピクセルが２つのカラーコーディングされた信号を伝達できるため、シアンフィルタを有するピクセルがブルー及びグリーンカラー情報を提供する一方、上部にマゼンタフィルタを有するピクセルは、ブルー及びレッドカラー情報を提供するということが容易に分かる。本発明の実施の形態でのピクセルは、Ｃｓキャパシタンスに対して、同じ値及びそれにより同じ変換ゲインを有して、ホワイト光がセンサに衝突する時、概略同じ出力レベルで飽和される。補色フィルタだけが常にスタック型ピクセルと用いられるため、このようなセンサの感度は、標準Ｂａｙｅｒセンサ構成と比べて見た時、２倍向上するということは、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者に明白である。また、解像度も標準場合と比べて見る時、２倍向上するが、その理由は、全体ピクセル密度が標準場合の２倍であるためである。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３５】
基板６０１は、クロストークバリアと共に深さＸｂ６０７で電位バリアが統合された積層ピクセル６０２及び６０３のアレイを含む。相違したキャパシタＣｓ１及びＣｓ２及びそれにより相違した変換ゲインを有し、基板は、その表面の上部に堆積された酸化物６０４及び酸化物の上部にシアン６０５カラーフィルタだけを含む。マイクロ−レンズ６０６がカラーフィルタを有しないピクセルだけでなく、カラーフィルタを有するピクセル上部に堆積される。シアンフィルタを有するピクセルがブルー及びグリーンカラー情報を提供し、カラーフィルタを有しないピクセルは、ブルー及びエルローカラー情報を提供するということは、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者に明白である。したがって、感度が追加向上し、変換ファクターの相違した値が各ピクセルでの信号レベルをバランシングするのに用いられる。ホワイト照明がセンサに衝突する時、各ピクセルの出力が各ピクセルに対して概略同一レベルで飽和されるようにするためである。また、カラーフィルタの色素タイプの代りにこの実施の形態では、干渉カラーフィルタを用いることも可能であるが、これは、フォトダイオード表面上の構造の高さを顕著に減少させ、それにより、広い光入射の角度に対して、ピクセル性能を向上させる。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３７】
基板７０１は、それぞれの深さＸｂ１及びＸｂ２に電位バリア及びクロストークバリアが統合されたスタックピクセル７０２及び７０３のアレイを含む。相違したキャパシタＣｓ１及びＣｓ２は、ピクセルに対する相違した変換ゲインを伝達成する。基板は、その表面上部に堆積された酸化物７０４を含み、カラーフィルタを有しない。マイクロ−レンズ７０５は、ピクセルアパーチュア効率を向上させるために、ピクセル酸化物の上部に配置される。やはり、浅いＸｂバリヤを有するピクセルがブルー及びイエローカラー情報を提供する一方、深いＸｂバリアを有するピクセルは、シアン及びレッドカラー情報を提供するということは、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者に明白である。やはり、ピクセル感度が向上し、変換ゲインファクターの相違した値が、ピクセル出力がホワイト照明がセンサに衝突する時、各フィルセルに対して概略同一レベルに飽和されるように作るために、各ピクセルでの信号レベルをバランシングするのに用いられる。カラーフィルタの完全な除去は、フォトダイオード表面上の構造の高さをさらに減少させ、そのため、最大光感度を有しながら広い光入射角度に対して、最大ピクセル性能を達成する。