固体摄像器件、固体摄像器件的信号处理方法和电子装置的制造方法_2

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的前面侧(图2中的下侧)被形成有:多个像素晶体管,它们适合读取积累于光电二极管H)中的电荷;以及多层布线层,它是由多个布线层和层间介电膜形成的(这些均未图示)。
[0070]另一方面,半导体基板20的背面侧(图2中的上侧)被形成有诸如TEOS膜等氧化物膜23,且在该氧化物膜23与半导体基板20的背面侧之间夹着由例如氧化硅膜或类似物形成的防反射膜(未图示)。
[0071]遮光膜24被形成于半导体基板20的背面侧上且位于像素边界部中的两像素间隔处。遮光膜24可以是遮光材料,并且优选地,具有高的遮光性能且由能够利用诸如蚀刻等微细加工技术而被精细地处理的材料制成。遮光膜24可以由诸如钨(W)、铝(Al)、铜(Cu)、钛(Ti)、钼(Mo)和镍(Ni)等金属膜形成。
[0072]彩色滤光片25被形成于氧化物膜23的上表面上。彩色滤光片25是红色滤光片、绿色滤光片和蓝色滤光片中的任一者,且各自只将预定颜色(波长)的光透射至光电二极管PD。彩色滤光片25是例如通过用含有诸如颜料或染料等着色剂的光致聚合物来进行旋涂而被形成的。
[0073]微透镜(片上透镜)26被形成于彩色滤光片25上。例如,微透镜26是由诸如苯乙烯基树脂、丙稀酸基树脂、苯乙稀/丙稀酸共聚物基树脂、或娃氧烧基树脂等树脂基材料形成的。
[0074]如图3所示,针对具有2X 2结构的四个像素形成有一个微透镜26,在所述2 X 2结构中,在水平方向和垂直方向上分别排列着两个像素。微透镜26以该微透镜26的边界与像素2之间的至少一个边界重合的方式而被布置着。
[0075]此外,关于彩色滤光片25的颜色阵列还有:红色、绿色或蓝色的彩色滤光片25被形成为使得具有2X2结构且共用一个微透镜26的四个像素中的光电二极管H)都接收具有同一波长的光,并且使得以具有2X2结构的四个像素为单位而形成了拜耳阵列。
[0076]在下面的说明中,具有2X 2结构且共用一个微透镜26的四个像素的共用单元将会被称为像素单元31。
[0077]而且,在下面的说明中,如图4所示,在具有2X 2结构且形成像素单元31的四个像素中,左上角的像素2将会被称为像素A,右上角的像素2将会被称为像素B,左下角的像素2将会被称为像素C,且右下角的像素2将会被称为像素D。而且,形成有红色滤光片25的像素2将会被称为红像素,形成有绿色滤光片25的像素2将会被称为绿像素,且形成有蓝色滤光片25的像素2也将会被称为蓝像素。
[0078]如上所述地形成了各像素2,且固体摄像器件I是光从背面侧入射的背照射型CMOS固体摄像器件,所述背面侧是与半导体基板20的形成有像素晶体管的前面侧相反的一侧。
[0079]如图2和图3所示,在多个像素2共用一个微透镜26的情况下,例如,因为光电二极管PD相对于微透镜26的形成位置在像素A的光电二极管PD与像素B的光电二极管H) 二者中是不同的,所以在由这两个光电二极管PD形成的图像之间可能发生偏差。基于这个图像偏差,通过计算出相位偏差量来计算离焦量,且能够通过调节(移动)拍摄镜头来实现自动聚焦。
[0080]因此,在如图2所示的由多个像素2共用一个微透镜26的情况下,能够通过利用共用一个微透镜26的各像素的像素信号来检测出相位差而实现自动聚焦。
[0081]像素的示例性电路构造
[0082]图5是图示了像素2的示例性电路构造的图。
[0083]像素2包括作为光电转换部的光电二极管PD、传输晶体管41、浮动扩散部(FD:floating diffus1n)42、复位晶体管43、放大晶体管44和选择晶体管45。
[0084]光电二极管F1D生成且积累与所接收的光量对应的电荷(信号电荷)。光电二极管F1D具有阳极端子和阴极端子,该阳极端子是接地的,该阴极端子经由传输晶体管41而被连接至FD 42。
[0085]传输晶体管41读取在光电二极管H)中生成的电荷,且当利用传输信号TG使该传输晶体管导通时,传输晶体管41将该电荷传输至FD 42。
[0086]FD 42保存从光电二极管H)读取的电荷。当利用复位信号RST使复位晶体管43导通时,积累于FD 42中的电荷就被排放至漏极(恒电压源Vdd),由此使FD 42的电位复位。
[0087]放大晶体管44输出与H)42的电位对应的像素信号。更具体地,放大晶体管44与作为经由垂直信号线46而被连接的恒电流源的负载MOS(未图示)一起构成源极跟随电路。呈现出与积累于ro 42中的电荷对应的电平的像素信号从放大晶体管44经由选择晶体管45而被输出至AD转换部5。
[0088]当利用选择信号SEL选择了像素2时,选择晶体管45被导通,且选择晶体管45将在像素2中生成的像素信号经由垂直信号线46而输出至AD转换部5。用于传输传输信号TG、选择信号SEL和复位信号RST的各个信号线被连接至图1中的垂直驱动部4。
[0089]像素2能够如上所述地而被构造,但是像素2并不局限于这个构造,且还能够采用其它的构造。
[0090]像素共用结构的示例性电路构造
[0091]例如,像素2具有如下的像素共用结构:其中,FD42、复位晶体管43、放大晶体管44和选择晶体管45是被构成像素单元31的四个像素2共用的。
[0092]图6是图示了在具有该像素共用结构的情况下像素单元31的示例性电路构造的图。
[0093]在该像素共用结构中,构成像素单元31的各个像素A至D各自只包括光电二极管H)和传输晶体管41。
[0094]更具体地,像素A包括光电二极管PDa和传输晶体管41a,像素B包括光电二极管PDb和传输晶体管41b,像素C包括光电二极管F1Dc和传输晶体管41c,且像素D包括光电二极管F1Dd和传输晶体管41d。
[0095]此外,FD42、复位晶体管43、放大晶体管44和选择晶体管45分别都被构成该共用单元的四个像素共同使用。
[0096]在像素A至D的传输晶体管41a至41d被独立地导通且积累于各个光电二极管PDa至PDd中的电荷被依次传输至H) 42的情况下,每个像素的像素信号就被输出至AD转换部5。在本实施例中,这个摄像模式将会被称为独立像素模式。
[0097]另一方面,在像素A至D的传输晶体管4U至41d被同时导通且积累于各个光电二极管PDa至roD中的电荷被同时传输至H) 42的情况下,FD 42起到求和部的作用,且通过将像素单元31内的四个像素的像素信号求和而获得的求和信号被输出至AD转换部5。在本实施例中,这个摄像模式将会被称为像素求和模式。
[0098]因此,依据来自垂直驱动部4的驱动信号,像素单元31内的所述多个像素2能够输出每个像素的像素信号,且也能够同时输出像素单元31内的所述多个像素2的像素信号。
[0099]由微透镜的位置偏移所造成的灵敏度差异的说明
[0100]这里,根据图3中所示的示例,已经提供了将微透镜26设置成使得微透镜26的中心与像素单元31的中心重合的示例,但是在实际制造过程中,微透镜26的位置可能略微偏离像素单元31的中心。
[0101]在微透镜26的位置偏离像素单元31的中心的情况下,会造成像素单元31内的像素之间的灵敏度差异。
[0102]将参照图7和图8来说明由微透镜26的位置偏移所造成的灵敏度差异。
[0103]图7是在微透镜26没有位置偏移的情况下入射光的光强度的解释图。
[0104]在聚焦时在被设置于像素单元31的上部处的微透镜26处收集来自被摄对象的光(光通量),且该光到达像素单元31内的各像素2的光电二极管H)。
[0105]在图7的A图中,在像素单元31内画出的虚线圆圈的内部表示像素单元31内的通过接收在微透镜26处收集的入射的被摄对象光而具有预定值以上的光强度的区域。
[0106]在微透镜26没有位置偏移的情况下,如图7的A图所示,在微透镜26处收集的被摄对象光的光强度被均匀地分配给各像素2。而且,如图7的B图所示,从像素A至D中的各个像素2输出的像素信号(输出值)变得相同。
[0107]图8是在微透镜26有位置偏移的情况下入射光的光强度的解释图。
[0108]在微透镜26有位置偏移的情况下,如图8的A图所示,表示具有预定值以上的光强度的区域的虚线线圈的中心偏离了像素单元31的中心,且各像素中的虚线圆圈内的区域在各像素中是不同的。结果,如图8的B图所示,从像素A至D中的各个像素2输出的像素信号(输出值)在各个像素中是不同的。
[0109]如上所述,在微透镜26的位置偏离了像素单元31的中心的情况下,会造成像素单元31内的像素之间的灵敏度差异。
[0110]信号处理电路8进行灵敏度差异校正处理以校正由诸如如上所述的微透镜26的位置偏移等制造误差而造成的像素单元31内的像素之间的灵敏度差异。
[0111]需要注意的是,为了容易理解,只将微透镜26的位置偏移作为制造误差而进行了说明,但是造成灵敏度差异的原因并不局限于微透镜26的位置偏移。信号处理电路8能够利用灵敏度差异校正处理来校正由除了微透镜26的位置偏移以外的包括各种各样的膜的制造误差在内的原因而造成的像素单元31内的像素之间的灵敏度差异。
[0112]灵敏度差异校正处理
[0113]下面将会说明由信号处理电路8执行的灵敏度差异校正处理。
[0114]在灵敏度差异校正处理中,应注意如下的一点:即使当制造误差出现于固体摄像器件I中时,如图8的A图所示,表示具有预定值以上的光强度的区域的虚线线圈的位置仍落在像素单元31内。换言之,根据该灵敏度差异校正处理,存在着这样的前提:没有出现可能会造成表示具有预定值以上的光强度的区域的虚线线圈从像素单元31的区域中移出的制造误差。
[0115]因此,在观测每个像素单元31的入射光总量的情形下,在没有制造误差的情况与具有制造误差的情况之间不存在差异。换言之,图7的A图中的像素单元31的入射光总量与图8的A图中的像素单元31的入射光总量之间不存在差异,且可能仅仅存在着光强度针对于像素单元31内各个像素的分配比的变化。即使在位置偏移方向由于不同的生产批次而随着各固体摄像器件I有所改变的情况下,也会发生与上述一样的结果。
[0116]因此,如图9所示,像素单元31内的四个像素的像素信号的像素平均值SigAve变得与在没有制造误差的理想状态下各像素的像素信号(像素输出值)相同。
[0117]因此,作为校正系数计算处理,信号处理电路8中的校正电路11计算像素单元31内的四个像素的像素信号的像素平均值SigAve,且计算像素平均值SigAve与像素单元31内的各像素的像素输出值之间的比值以作为校正系数。
[0118]更具体地,校正电路11基于像素平均值SigAve与像素A的像素输出值Sigl之间的比值SigAve/Sigl(a = SigAve/Sigl)来计算像素单元31内的像素A的校正系数
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