(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2024-02-06
(54)【発明の名称】イメージセンサ及びイメージセンサを実装する方法
(51)【国際特許分類】
H04N 25/771 20230101AFI20240130BHJP
H01L 27/146 20060101ALI20240130BHJP
【ＦＩ】
H04N25/771
H01L27/146 D
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2023545804
(86)(22)【出願日】2022-01-27
(85)【翻訳文提出日】2023-08-25
(86)【国際出願番号】 US2022014040
(87)【国際公開番号】W WO2022164991
(87)【国際公開日】2022-08-04
(31)【優先権主張番号】63/142,013
(32)【優先日】2021-01-27
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】391019120
【氏名又は名称】ノードソン コーポレーション
【氏名又は名称原語表記】ＮＯＲＤＳＯＮ ＣＯＲＰＯＲＡＴＩＯＮ
(74)【代理人】
【識別番号】100094569
【弁理士】
【氏名又は名称】田中 伸一郎
(74)【代理人】
【識別番号】100103610
【弁理士】
【氏名又は名称】▲吉▼田 和彦
(74)【代理人】
【識別番号】100109070
【弁理士】
【氏名又は名称】須田 洋之
(74)【代理人】
【識別番号】100098475
【弁理士】
【氏名又は名称】倉澤 伊知郎
(74)【代理人】
【識別番号】100130937
【弁理士】
【氏名又は名称】山本 泰史
(74)【代理人】
【識別番号】100144451
【弁理士】
【氏名又は名称】鈴木 博子
(72)【発明者】
【氏名】ウェラー ハラルド
(72)【発明者】
【氏名】エドワーズ ティモシー
(72)【発明者】
【氏名】レイノルズ グレアム
【テーマコード（参考）】
4M118
5C024
【Ｆターム（参考）】
4M118AA02
4M118AB01
4M118BA09
4M118BA14
4M118CA02
4M118HA35
5C024AX01
5C024AX11
5C024CX41
5C024CX46
5C024CY47
5C024GX03
5C024HX23
5C024HX35
5C024HX50
(57)【要約】
イメージセンサは、画素アレイ回路系を含む画素アレイと、読み出し経路回路系を含む読み出し経路とを有する。イメージセンサは、容量素子及び容量素子イネーブル回路のうちの１つ以上、温度センサ、多数の画素タイプ、及び／又は選択可能な画素特性を含む。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
イメージセンサであって、画素アレイ回路系を含む画素アレイと、
読み出し経路回路系を含む読み出し経路と、
容量素子及び前記容量素子が前記画素アレイの画素に提供されるキャパシタンスを変化させることができるようにする容量素子イネーブル回路と、を有し、
前記画素アレイは、前記容量素子及び前記容量素子イネーブル回路を前記画素アレイの互いに異なる画素及び／又は互いに異なる領域に選択的に実装するよう構成されている、イメージセンサ。
【請求項2】
前記画素アレイは、次の実装法、すなわち、高及び／又は低キャパシタンスを実現するチェッカーボード実装法、互いに異なるキャパシタンスを有する任意区域の実装法、及び高及び／又は低キャパシタンスを実現する代替コラム実装法のうちの１つを利用して前記画素アレイの画素に提供されるキャパシタンスを変化させるよう構成されている、請求項１記載のイメージセンサ。
【請求項3】
前記画素アレイは、次の画素タイプ、すなわち、電子に対して感度の高い画素タイプ、電気遮蔽を実現する画素タイプ、電子に対する類似の感度を実現すると共に、光子に対して異なる感度を実現する画素タイプ、及び／又は電子に対する感度が低下した画素タイプのうちの少なくとも１つから成る多数の選択可能な画素タイプを含む、請求項１記載のイメージセンサ。
【請求項4】
前記画素アレイは、多数の選択可能な画素特性を有する、請求項１記載のイメージセンサ。
【請求項5】
前記選択可能な画素特性は、次の特性、すなわち、異なる増幅レベル、異なる帯域幅、温度に対する異なる感度、Ｘ線相互作用に対する異なる感度、電子に対する異なる応答、陽子に対する異なる応答、異なる光子波長範囲、及び／又はある範囲内における波長に対する異なる感度のうちの少なくとも１つを含む、請求項４記載のイメージセンサ。
【請求項6】
温度センサをさらに含み、前記温度センサは、温度計画素を含む、請求項１記載のイメージセンサ。
【請求項7】
イメージセンサであって、画素アレイ回路系を含む画素アレイと、
読み出し経路回路系を含む読み出し経路と、
温度センサと、を有する、イメージセンサ。
【請求項8】
前記温度センサは、トランジスタとして実装されている、請求項７記載のイメージセンサ。
【請求項9】
前記温度センサは、温度計画素を含む、請求項７記載のイメージセンサ。
【請求項10】
容量素子及び前記容量素子が前記画素アレイの画素に提供されるキャパシタンスを変化させることができるようにする容量素子イネーブル回路をさらに有する、請求項７記載のイメージセンサ。
【請求項11】
前記容量素子イネーブル回路は、前記容量素子を前記画素アレイのフォトダイオードに接続するよう構成されている、請求項１０記載のイメージセンサ。
【請求項12】
前記画素アレイは、前記容量素子及び前記容量素子イネーブル回路を前記画素アレイの互いに異なる画素及び／又は互いに異なる領域中に選択的に実装するよう構成されている、請求項１０記載のイメージセンサ。
【請求項13】
前記画素アレイは、次の実装法、すなわち、高及び／又は低キャパシタンスを実現するチェッカーボード実装法、互いに異なるキャパシタンスを有する任意区域の実装法、及び高及び／又は低キャパシタンスを実現する代替コラム実装法のうちの１つを利用して前記画素アレイの画素に提供されるキャパシタンスを変化させるよう構成されている、請求項１０記載のイメージセンサ。
【請求項14】
前記画素アレイは、次の画素タイプ、すなわち、電子に対して感度の高い画素タイプ、電気遮蔽を実現する画素タイプ、電子に対する類似の感度を実現すると共に、光子に対して異なる感度を実現する画素タイプ、及び／又は電子に対する感度が低下した画素タイプのうちの少なくとも１つから成る多数の選択可能な画素タイプを含む、請求項７記載のイメージセンサ。
【請求項15】
前記画素アレイは、多数の選択可能な画素特性を有する、請求項７記載のイメージセンサ。
【請求項16】
前記選択可能な画素特性は、次の特性、すなわち、異なる増幅レベル、異なる帯域幅、温度に対する異なる感度、Ｘ線相互作用に対する異なる感度、電子に対する異なる応答、陽子に対する異なる応答、異なる光子波長範囲、及び／又はある範囲内における波長に対する異なる感度のうちの少なくとも１つを含む、請求項１５記載のイメージセンサ。
【請求項17】
イメージセンサであって、画素アレイ回路系を含む画素アレイと、
読み出し経路回路系を含む読み出し経路と、を有し、
前記画素アレイは、次の画素タイプ、すなわち、電子に対して感度の高い画素タイプ、電気遮蔽を実現する画素タイプ、電子に対する類似の感度を実現すると共に、光子に対して異なる感度を実現する画素タイプ、及び／又は電子に対する感度が低下した画素タイプのうちの少なくとも１つから成る多数の選択可能な画素タイプを含む、イメージセンサ。
【請求項18】
前記画素アレイは、２つの画素からの応答を電子応答と光子応答との異なる比と比較することによって電子束とは別個独立にＸ線を測定するよう構成されている、請求項１７記載のイメージセンサ。
【請求項19】
温度センサをさらに含み、前記温度センサは、温度計画素を含む、請求項１７記載のイメージセンサ。
【請求項20】
容量素子及び前記容量素子が前記画素アレイの画素に提供されるキャパシタンスを変化させることができるようにする容量素子イネーブル回路をさらに有する、請求項１７記載のイメージセンサ。
【請求項21】
前記容量素子イネーブル回路は、前記容量素子を前記画素アレイのフォトダイオードに接続するよう構成されている、請求項２０記載のイメージセンサ。
【請求項22】
前記画素アレイは、前記容量素子及び前記容量素子イネーブル回路を前記画素アレイの互いに異なる画素及び／又は互いに異なる領域中に選択的に実装するよう構成されている、請求項２０記載のイメージセンサ。
【請求項23】
前記画素アレイは、次の実装法、すなわち、高及び／又は低キャパシタンスを実現するチェッカーボード実装法、互いに異なるキャパシタンスを有する任意区域の実装法、及び高及び／又は低キャパシタンスを実現する代替コラム実装法のうちの１つを利用して前記画素アレイの画素に提供されるキャパシタンスを変化させるよう構成されている、請求項２０記載のイメージセンサ。
【請求項24】
前記画素アレイは、多数の選択可能な画素特性を有する、請求項１７記載のイメージセンサ。
【請求項25】
前記選択可能な画素特性は、次の特性、すなわち、異なる増幅レベル、異なる帯域幅、温度に対する異なる感度、Ｘ線相互作用に対する異なる感度、電子に対する異なる応答、陽子に対する異なる応答、異なる光子波長範囲、及び／又はある範囲内における波長に対する異なる感度のうちの少なくとも１つを含む、請求項２４記載のイメージセンサ。
【請求項26】
イメージセンサであって、画素アレイ回路系を含む画素アレイと、
読み出し経路回路系を含む読み出し経路と、を有し、
前記画素アレイは、多数の選択可能な画素特性を有する、イメージセンサ。
【請求項27】
前記選択可能な画素特性は、次の特性、すなわち、異なる増幅レベル、異なる帯域幅、温度に対する異なる感度、Ｘ線相互作用に対する異なる感度、電子に対する異なる応答、陽子に対する異なる応答、異なる光子波長範囲、及び／又はある範囲内における波長に対する異なる感度のうちの少なくとも１つを含む、請求項２６記載のイメージセンサ。
【請求項28】
前記画素アレイは、次の画素タイプ、すなわち、電子に対して感度の高い画素タイプ、電気遮蔽を実現する画素タイプ、電子に対する類似の感度を実現すると共に、光子に対して異なる感度を実現する画素タイプ、及び／又は電子に対する感度が低下した画素タイプのうちの少なくとも１つから成る多数の選択可能な画素タイプを含む、請求項２６記載のイメージセンサ。
【請求項29】
温度センサをさらに含み、前記温度センサは、温度計画素を含む、請求項２６記載のイメージセンサ。
【請求項30】
容量素子及び前記容量素子が前記画素アレイの画素に提供されるキャパシタンスを変化させることができるようにする容量素子イネーブル回路をさらに有する、請求項２６記載のイメージセンサ。
【請求項31】
前記容量素子イネーブル回路は、前記容量素子を前記画素アレイのフォトダイオードに接続するよう構成されている、請求項３０記載のイメージセンサ。
【請求項32】
前記画素アレイは、前記容量素子及び前記容量素子イネーブル回路を前記画素アレイの互いに異なる画素及び／又は互いに異なる領域中に選択的に実装するよう構成されている、請求項３０記載のイメージセンサ。
【請求項33】
前記画素アレイは、次の実装法、すなわち、高及び／又は低キャパシタンスを実現するチェッカーボード実装法、互いに異なるキャパシタンスを有する任意区域の実装法、及び高及び／又は低キャパシタンスを実現する代替コラム実装法のうちの１つを利用して前記画素アレイの画素に提供されるキャパシタンスを変化させるよう構成されている、請求項３０記載のイメージセンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示（本発明）は、イメージセンサ（撮像素子）に関する。本発明はさらに、イメージセンサを実装又は実現するプロセスに関する。
【0002】
〔関連出願の相互参照〕
本願は、２０２１年１月２７日に出願された米国特許仮出願第６３／１４２，０１３号の権益主張出願であり、この米国特許仮出願を参照により引用し、全ての目的についてその記載内容全体をこれがあたかも本明細書に全て記載されているかのように本明細書の一部とする。
本願は、２０２１年１月２７日に出願された米国特許仮出願第６３／１４２，０１３号の権益主張出願であり、この米国特許仮出願を参照により引用し、全ての目的についてその記載内容全体をこれがあたかも本明細書に全て記載されているかのように本明細書の一部とする。
【背景技術】
【0003】
典型的なイメージセンサは、容量が制限されており、その結果、最適性能が低い。例えば、典型的なイメージセンサ及びＸ線センサは、各画素で利用できる１つ以上の追加の容量素子を有する。グローバルな制御により、典型的には、これらキャパシタのうちの１つ以上を対応のフォトダイオード電荷収集ノードに接続することができ、その目的は、追加の電荷収集能力をもたらすことにあり、それにより、画素の変換利得が減少する。これにより、イメージセンサ中の全ての画素のフルウェルキャパシティ（飽和容量）とも呼ばれている最大電荷収集容量が増大するが、変換利得が低いということは、小さな信号レベルがセンサのノイズフロア（雑音レベル）未満の場合があることを意味している。
【0004】
高い最大フルウェルキャパシティと低ノイズ性能と間にトレードオフの関係があるということが常に望ましいわけではない。多くの場合、両方を備え、それにより、最大フルウェルキャパシティとノイズフロアの比として定められる広いダイナミックレンジを与えることが望ましい。イメージセンサが高フルウェルキャパシティ向きに構成されている場合、画像の暗い領域はノイズによって不明瞭になる場合がある。
【0005】
他方、センサの中には、互いに異なる積分時間で画素キャパシタンス及び／又は画素利得について１回の割合で各画素を多数回にわたって読み出すものがある。これにより、画像輝度がノイズフロアを下回る高キャパシタンス／低利得期間中、画像の暗い領域の光子が無駄になる。
【0006】
加うるに、イメージセンサを用いると、イメージセンサがイメージセンサのシリコン内に投入するエネルギーにより高エネルギー光子を検出することができる。これは、イメージセンサを線量測定に有用なものにする。例えば、イメージセンサは、医用直線加速器（ＬＩＮＡＣ）のヘッド内に実装される。しかしながら、空気及び他の物質を通って移動する高エネルギー光子はまた、電子を生成し、電子又はイメージセンサ中に信号を生じさせる。これは、光子によって生成される信号を妨害し、それにより光子の数の測定を不明確になる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
したがって、検出機能が向上すると共に／或いは、検出性能が向上したイメージセンサであって、本明細書において記載した問題を解決するイメージセンサが要望されている。
【課題を解決するための手段】
【0008】
一観点は、イメージセンサを含み、このイメージセンサは、画素アレイ回路系を含む画素アレイと、読み出し経路回路系を含む読み出し経路と、容量素子及び容量素子が画素アレイの画素に提供されるキャパシタンスを変化させることができるようにする容量素子イネーブル回路とを有し、画素アレイは、容量素子及び容量素子イネーブル回路を画素アレイの互いに異なる画素及び／又は互いに異なる領域に選択的に実装するよう構成されている。
【0009】
一観点は、イメージセンサを含み、このイメージセンサは、画素アレイ回路系を含む画素アレイと、読み出し経路回路系を含む読み出し経路と、温度センサとを有する。
【0010】
一観点は、イメージセンサを含み、このイメージセンサは、画素アレイ回路系を含む画素アレイと、読み出し経路回路系を含む読み出し経路とを有し、アレイは、次の画素タイプ、すなわち、電子に対して感度の高い画素タイプ、電気遮蔽を実現する画素タイプ、電子に対する類似の感度を実現すると共に、光子に対して異なる感度を実現する画素タイプ、及び／又は電子に対する感度が低下した画素タイプのうちの少なくとも１つから成る多数の画素タイプを含む。
【0011】
一観点は、イメージセンサを含み、このイメージセンサは、画素アレイ回路系を含む画素アレイと、読み出し経路回路系を含む読み出し経路とを有し、画素アレイは、多数の選択可能な画素特性を有する。
【0012】
一観点は、イメージセンサを含み、このイメージセンサは、画素アレイ回路系を含む画素アレイと、読み出し経路回路系を含む読み出し経路と、Ａ‐Ｄ変換器（analog to digital converter：ＡＤＣ）回路系を含むＡ‐Ｄ変換器（ＡＤＣ）と、容量素子及び容量素子のうちの１つ以上が画素アレイの種々の画素に提供されるキャパシタンスを変化させることができるよう構成された１つ以上の容量素子イネーブル回路とを有する。
【0013】
一観点は、イメージセンサを含み、このイメージセンサは、画素アレイ回路系を含む画素アレイと、読み出し経路回路系を含む読み出し経路と、Ａ‐Ｄ変換器（ＡＤＣ）回路系を含むＡ‐Ｄ変換器（ＡＤＣ）と、１つ以上の温度センサとを有する。
【0014】
一観点は、イメージセンサを含み、このイメージセンサは、画素アレイ回路系を含む画素アレイと、読み出し経路回路系を含む読み出し経路と、Ａ‐Ｄ変換器（ＡＤＣ）回路系を含むＡ‐Ｄ変換器（ＡＤＣ）とを有し、画素アレイは、次の画素タイプ、すなわち、電子に対して感度の高い画素タイプ、電気遮蔽を実現する画素タイプ、電子に対する類似の感度を実現すると共に、光子に対して異なる感度を実現する画素タイプ、及び／又は電子に対する感度が低下した画素タイプのうちの少なくとも１つから成る多数の選択可能な画素タイプを含む。
【0015】
一観点は、イメージセンサを含み、このイメージセンサは、画素アレイ回路系を含む画素アレイと、読み出し経路回路系を含む読み出し経路と、Ａ‐Ｄ変換器（ＡＤＣ）回路系を含むＡ‐Ｄ変換器（ＡＤＣ）とを有し、画素アレイは、多数の選択可能な画素特性を有する。
【0016】
一観点は、イメージセンサを含み、このイメージセンサは、画素アレイ回路系を含む画素アレイと、読み出し経路回路系を含む読み出し経路と、容量素子及び容量素子が画素アレイの画素に提供されるキャパシタンスを変化させることができるようにする容量素子イネーブル回路とを有し、画素アレイは、容量素子及び容量素子イネーブル回路を画素アレイの互いに異なる画素及び／又は互いに異なる領域に選択的に実装するよう構成されている。
【0017】
一観点は、イメージセンサを含み、このイメージセンサは、画素アレイ回路系を含む画素アレイと、読み出し経路回路系を含む読み出し経路と、温度センサとを有する。
【0018】
一観点は、イメージセンサを含み、このイメージセンサは、画素アレイ回路系を含む画素アレイと、読み出し経路回路系を含む読み出し経路とを有し、アレイは、次の画素タイプ、すなわち、電子に対して感度の高い画素タイプ、電気遮蔽を実現する画素タイプ、電子に対する類似の感度を実現すると共に、光子に対して異なる感度を実現する画素タイプ、及び／又は電子に対する感度が低下した画素タイプのうちの少なくとも１つから成る多数の選択可能な画素タイプを含む。
【0019】
一観点は、イメージセンサを含み、このイメージセンサは、画素アレイ回路系を含む画素アレイと、読み出し経路回路系を含む読み出し経路とを有し、画素アレイは、多数の選択可能な画素特性を有する。
【0020】
この観点では、多くの場合、シーンコンテンツを予測することができる。例えば、胸部Ｘ線は、Ｘ線の多くが胸部によって吸収された状態になる胸部全体にわたって良好な低ノイズ性能を必要とするが、胸部物質がほとんどなく又は全くなくしたがって高いＸ線線量が存在する画像のエッジ周りに高フルウェルキャパシティを必要とする。多くの場合、シーンコンテンツを初期画像収集により測定することができ、次に、各領域におけるセンサ特性は、イメージング（画像化）を最適化するよう構成されるのがよい。シーンコンテンツが知られていない場合、キャパシタンスの適当な混合状態をセンサ全体にわたって利用するのがよく、その結果、１つの画素が飽和した場合、もう１つの近くの画素が関連の情報をもたらすようになっている。例えば、シーンコンテンツが知られていない場合、高及び／又は低キャパシタンスを実現するチェッカーボード、互いに異なるキャパシタンスを有する任意区域の実装、高及び／又は低キャパシタンスを実現する交互のコラム（column）、及び／又はその他を利用するキャパシタンスの適当な混合状態がセンサ全体にわたって構成されるのがよく、その結果、１つの画素が飽和した場合にもう１つの近くの画素が関連情報を提供するようになっている。
【0021】
本発明の諸観点では、センサの互いに異なる画素、互いに異なる領域及び／又はその他における互いに異なるキャパシタンスを有するようキャパシタを実装するのがよい。本発明の諸観点では、イメージセンサは、キャパシタがユーザ及び／又はシステムによって構成可能なキャパシタではなく、互いに異なる値の固定キャパシタを永続的に互いに接続させるよう画素を実装するのがよい。
【0022】
本発明の諸観点では、イメージセンサは、画素のキャパシタンスの相違に限定されるのではなく、多数の選択可能な画素タイプ又は特性を具体化することができる。例えば、イメージセンサは、異なる増幅レベルを具体化することができ、イメージセンサは、種々のエネルギーのＸ線に対する画素の応答の差であると言える異なる帯域幅を具体化することができ、イメージセンサは、Ｘ線相互作用に多少敏感であるよう構成されるのがよく、この特徴は、諸観点では、主として光に敏感ではなく、主として温度に敏感であるように構成されている場合があるイメージセンサの一部であるにすぎなくてよく、ある特定のＸ線エネルギーのＸ線相互作用に対する感度が他の画素とは異なるよう構成されるのがよく、イメージセンサは、電子に対して同様な感度を有するが、光子に対する感度が異なるよう構成されるのがよく、イメージセンサは、画素によって吸収される電子、陽子及び／又は他の粒子への異なる対応を有するよう構成されるのがよく、イメージセンサは、異なる感度領域を有するよう構成されるのがよく、かつ／或いは、イメージセンサは、光子又は光波長の異なる範囲に対して感度を有すると共に／或いは、当該範囲内の各種波長に対して各種感度を有するよう構成されるのがよい。
【0023】
本発明の諸観点では、イメージセンサ全体にわたり単一の画素特性を備えた状態で捕捉される画像中で可能な場合よりも多くの情報コンテンツを含む画像を生成するよう上述した観点のうちの１つ以上に関連付けられた情報を用いるよう構成されるのがよい。例えば、高ダイナミックレンジ画像を生成するには、互いに異なる特性を備えた多数の画素、例えば、互いに異なるキャパシタンス又は利得レベルを備えた２つの隣り合う画素からの情報を組み合わせて結果としての各画像画素の状態にするのがよい。
【0024】
もう１つの実施例として、イメージセンサは、Ｘ線相互作用に対する互いに異なるが、吸収した電子に対しては同様の応答を示す近くの画素を互いに比較することによって生成されるのがよく、その目的は、Ｘ線がソースとセンサとの間に生じさせたどのような電子であってもこれら電子によって影響を受けることなく、Ｘ線束を測定することにある。
【0025】
もう１つの実施例として、イメージセンサは、埋め込まれた温度センサを備えるのがよく、かかる埋め込み温度センサは、１つ以上の画像フレームについて選択されるのがよく、その目的は、画像データの残部の訂正の仕方について追加の情報を得ることにある。選択は、１つの画像フレーム、数個の画像フレーム、全ての画像フレーム、及び／又はその他を含むことができる。
【0026】
もう１つの実施例として、イメージセンサは、Ｘ線相互作用に対して種々の応答を示す近くの画素を互いに比較することによって画像を生成することができるよう構成されるのがよく、その目的は、Ｘ線相互作用による画像への影響量を推定して訂正することにある。注目されるべきこととして、「画像」は、可視光画像である必要はなく、画像は、センサによって集められた情報のアレイを意味する場合がある。
【0027】
本発明の諸観点では、イメージセンサは、センサを横切る多数の互いに異なる画素キャパシタンスの組み合わせにより、高いダイナミックレンジと同時に低ノイズ性能が得られるよう構成されるのがよい。この点に関し、通常、例えばＣＭＯＳセンサに関し、一方が他方を排除する。
【0028】
本発明の諸観点では、画素構造は、いくつかの画素が光子に対して異なる応答を示すが、電子に対しては同様の応答を示すよう変更されるのがよい。
【0029】
諸観点では、元の画素（感度が高い）は、この場合、画素構造の一部に加えられた適当な金属遮蔽又は電子を引きつけ又は反発するよう電気的に付勢された軌道を有するのがよく、それにより、画素の種々のタイプが、１つ以上の標的光子エネルギーで電子に対するこれら画素の応答と比較して、光子に対する画素の応答の種々の比を有することができるよう電子に対する元の画素の感度を低くし又は高くする。
【0030】
本発明の追加の特徴、追加の利点、及び追加の観点は、説明され又は以下の詳細な説明、図面及び特許請求の範囲の記載を考慮すると明らかになることができる。理解されるべきこととして、上記本発明の概要項と以下の詳細な説明の項は例示であり、特許請求の範囲に記載された本発明の範囲を限定することなく、それ以上の説明を提供するものである。
【0031】
本発明のさらなる理解を提供するよう添付されている図面は、本明細書に含まれてその一部をなし、そして、本発明の諸観点を示し、そしてまた、詳細な説明と一緒になって本発明の原理を説明するのに役立つ。本発明の基本的な理解及び本発明を実施することができる様々な仕方に必要と言える程度よりも詳細に本発明の構造的細部を示す意図はない。
【図面の簡単な説明】
【0032】
【図1】本発明のイメージセンサのブロック図である。
【図2】本発明の諸観点としてのイメージセンサの画素アレイの画素の例示の具体化例を示す図である。
【図3】本発明の諸観点としての温度センサ及び関連回路系を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0033】
添付の図面に記載されていると共に／或いは、示されると共に以下の説明に詳述される非限定的な観点及び実施例を参照して本発明の諸観点ならびに本発明の種々の特徴及び種々の利点の詳細をより完全に説明する。注目されるべきこととして、当業者であれば理解されるように、図面に示されている特徴は、必ずしも縮尺通りには描かれておらず、本明細書において明示的に説明されていない場合であっても一観点の特徴を他の観点と共に採用することができる。周知のコンポーネント（部品）及び加工技術についての説明は、本発明の諸観点を不必要に不明瞭にしないように省く場合がある。本明細書に用いられる実施例は、本発明を実施するやり方についての理解を助けると共にさらに当業者が本発明の諸観点を実施することができるようにすることを意図しているにすぎない。したがって、本明細書の実施例及び観点は、本発明の範囲を限定するものと解されてはならず、本発明の範囲は特許請求の範囲及び該当する適用可能な法律にのみ基づいてのみ定められる。さらに、注目されるように、同一の参照符号は、図面のうちのいくつかの図全体にわたってかつ開示する互いに異なる実施形態において類似の部分を示している。
【0034】
理解されるように、第１、第２などという用語が種々の要素を説明するために本明細書において用いられる場合があるが、これらの要素は、これらの用語によって限定されるべきではない。これらの用語は、１つの要素を別の要素から区別するために用いられているにすぎない。例えば、第１の要素は、第２の要素と呼ばれる場合があり、同様に第２の要素は、第１の要素と呼ばれる場合があり、このことは、本発明の範囲から逸脱しない。本明細書において用いられる「及び／又は」という語句は、関連の列挙したアイテムのうちの１つ以上の任意の組み合わせ及び全ての組み合わせを含む。
【0035】
理解されるように、一要素、例えば、（一つの）層、（一つの）領域、又は（一つの）基板が別の要素「上」に位置し、又は「上に」延びると記載されている場合、この一要素は、別の要素上に直接位置する場合があり又は別の要素上に直接延びる場合があり、或いは、介在する要素もまた存在する場合がある。これとは対照的に、一要素が別の要素「上に直接」位置し、又は別の要素「上に直接（直に）」延びると記載されている場合、介在する要素が存在しない。同様に理解されるように、一要素、例えば一層、一領域、又は一基板が別の要素「の上方に」位置し、又は別の要素「の上方に」延びると記載されている場合、この一要素は、別の要素の上方に直接位置する場合があり又は別の要素の上方に直接延びる場合があり、或いは、介在する要素もまた存在する場合がある。これとは対照的に、一要素が別の要素「の上方に直接」位置し、又は別の要素「の上方に直接（直に）」延びると記載されている場合、介在する要素が存在しない。また、理解されるように、一要素が別の要素に「連結され」又は「結合され」ていると記載されている場合、この一要素は、別の要素に直接連結される場合があり又はこれに直接結合される場合があり、或いは介在する要素が存在する場合がある。これとは対照的に、一要素が別の要素に「直接連結され」又は「直接結合され」ていると記載されている場合、介在する要素が存在しない。
【0036】
相対的な用語、例えば、「下」、「上」、「上側」、「下側」、「水平」、「垂直」が図示のように一要素、一層又は一領域と別の要素、別の層、別の領域の関係を記載するために本明細書において用いられる場合がある。理解されるように、これらの用語及び上述の用語は、図示の向きに加えて、デバイスの種々の向きを含むものである。
【0037】
本明細書において用いられる用語法は、目的上、特定の観点を説明するためのものであるにすぎず、本発明を限定することを意図していない。原文明細書において用いられる単数形“a”、“an”、“the ”は、文脈上、別段の明示の指定がなければ、複数形をも含むものである。さらに理解されるように、用語“comprises”（訳文では「～を有する」としている場合が多い）、“comprising”、“ includes”（「～を含む」）、及び／又は“including”が原文明細書で用いられる場合、これらは、記載した特徴、記載した整数、記載したステップ、記載した操作、記載した要素、及び／又は記載したコンポーネントの存在を特定しているが、１つ以上の他の特徴、１つ以上の他の整数、１つ以上の他のステップ、１つ以上の他の操作、１つ以上の他の要素、１つ以上の他のコンポーネント、及び／又はこれらの群の存在又は追加を排除するものではない。
【0038】
別段の規定がなければ、本明細書において用いられる全ての用語（技術的及び科学的用語を含む）は、本発明に属する当業者に一般的に理解される意味と同一の意味を有する。さらに理解されるように、本明細書において用いられる用語は、本明細書の文脈中及び関連技術におけるこれらの意味と一致した意味を有するものとして理解されるべきであり、しかも明示の上記のような規定がない場合、理想化され又は過剰に形式ばった意味に解されることはない。この点に関し、注目されるべきこととして、本開示によって用いられる場合、光子は可視光の光子であってもよく、又はＸ線とも呼ばれている高エネルギーの光子であってもよい。加うるに、本開示によって用いられるＸ線相互作用は、センサ又はセンサ基板と相互作用するＸ線光子を含む場合がある。
【0039】
図１は、本発明のイメージセンサのブロック図である。
【0040】
図１に示すように、イメージセンサ１００は、画素アレイ回路系２０２で実現されると共に／或いは、これを含むのがよい画素アレイ２００、読み出し経路回路系３０２で実現されると共に／或いは、これを含むのがよい読み出し経路３００、Ａ‐Ｄ変換器（analog to digital converter：ＡＤＣ）回路系４０２で実現されると共に／或いは、これを含むのがよいＡ‐Ｄ変換器（ＡＤＣ）４００、増幅回路系５０２で実現されると共に／或いは、これを含むのがよい増幅器５００、シリアライザ回路系６０２で実現されると共に／或いは、これを含むのがよいシリアライザ６００、コンフィグレーションアレイ回路系７０２で実現されると共に／或いは、これを含むのがよいコンフィグレーションアレイ７００、入力／出力（Ｉ／Ｏ）回路系８０２で実現されると共に／或いは、これを含むのがよい入力／出力（Ｉ／Ｏ）８００を有するのがよい。
【0041】
諸観点では、画素アレイ２００、画素アレイ回路系２０２、読み出し経路３００、読み出し経路回路系３０２、Ａ‐Ｄ変換器（ＡＤＣ）４００、Ａ‐Ｄ変換器（ＡＤＣ）回路系４０２、増幅器５００、増幅回路系５０２、シリアライザ６００、入力／出力（Ｉ／Ｏ）８００、入力／出力（Ｉ／Ｏ）回路系８０２、及び／又はその他のうちの１つ以上が基板１０２中に実装されるのがよい。諸観点では、基板１０２は、シリコン（Ｓｉ）基板、シリコン（Ｓｉ）ダイ、Ｐ型シリコン（Ｓｉ）基板、及び／又はその他であるのがよい。加うるに、イメージセンサ１００は、相補型金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）イメージセンサとして具体化されるのがよい。
【0042】
加うるに、画素アレイ２００、画素アレイ回路系２０２、読み出し経路３００、読み出し経路回路系３０２、Ａ‐Ｄ変換器（ＡＤＣ）４００、Ａ‐Ｄ変換器（ＡＤＣ）回路系４０２、増幅器５００、増幅回路系５０２、シリアライザ６００、入力／出力（Ｉ／Ｏ）８００、入力／出力（Ｉ／Ｏ）回路系８０２、及び／又はその他の種々のコンポーネント、種々の機能、及び／又は種々の説明は、上述のコンポーネントのうちの任意の１つ以上で実現でき、上述のコンポーネントのうちの２つ以上で実現でき、かつ／或いは、その他の状態で実施できる。
【0043】
基板１０２内に実装されるのがよいイメージセンサ１００は、プリント回路板（ＰＣＢ）組立体１０４、別のプロセッサ、フィールドプログラマブルゲートアレイ（Field Programmable Gate Array：ＦＰＧＡ）、及び／又はその他に取り付けられ、接続されると共に／或いは、その他のことが行われるのがよい。諸観点では、プリント回路板（ＰＣＢ）組立体１０４及び／又はその他と共に実装されるイメージセンサ１００は、モジュール１４０を形成することができる。モジュール１４０は自蔵式モジュール、画像化モジュール、自蔵式画像化モジュール、ハウジング、及び／又はその他として構成されるのがよい。諸観点では、イメージセンサ１００は、シンチレータを備えるのがよく、かつ／或いは、これに応動するのがよい。シンチレータは、イオン化放射線によって励起されたときにシンチレーション、すなわち、発光の一形態を示す材料を含むのがよい。この点に関し、イメージセンサ１００がシンチレータを備えている場合、イメージセンサ１００は、Ｘ線イメージデータ、コンピュータ断層撮影イメージデータ、及び／又はその他を取得することができる。
【0044】
以下にさらに説明するように、イメージセンサ１００は、イメージセンサを実装するプロセスによって実装されるのがよい。諸観点では、イメージセンサ１００は、基板１０２中に実装されてウエハ、例えばシリコンウエハ上に作製されるのがよい。諸観点では、イメージセンサ１００は、シリコンダイとして基板１０２中に実装されてウエハ上に作製されるのがよい。シリコンダイは、任意のサイズのウエハを利用して実装されるのがよい。
【0045】
イメージセンサ１００は、汎用画像化用途向けに構成されるのがよい。諸観点では、イメージセンサ１００は、非破壊検査（ＮＤＴ）用途、医用画像化及び線量測定用途、及び／又は同様な用途を含む汎用画像化用途向けに構成されるのがよい。本明細書においてさらに説明するように、イメージセンサ１００は、高フレームレートを用いて捕捉できる画像を生成するよう構成されるのがよく、速いフレームレートは、本明細書においてさらに説明する関心のある１つ以上の領域、及び／又はその他を用いて達成できる。
【0046】
諸観点では、イメージセンサ１００は、プリント回路板（ＰＣＢ）組立体１０４及び／又はその他上に取り付けられたシリコンダイを含む自蔵式モジュールとして実現されるのがよい。イメージセンサ１００は、例えば、多くの種々の用途向けに非常に融通性があるように構成されるのがよい。さらに、イメージセンサ１００は、複雑な収集方式により基本的画像収集を容易にする特徴セットを備えるのがよい。加うるに、イメージセンサ１００は、多くの互いに異なる用途の要件を満たすよう構成されるのがよい。
【0047】
画素アレイ２００及び／又は画素アレイ回路系２０２は、デジタル論理からの刺激を受けるのがよい。加うるに、画素アレイ２００は、画像化プロセスの一部として入射光を受け取るのがよい。イメージセンサ１００は、画素アレイ２００によって受け取られた刺激及び入射光に対する画素電圧応答を読み出し経路３００及び／又は読み出し経路回路系３０２によってアナログ電圧として捕捉することができるよう構成されるのがよい。
【0048】
イメージセンサ１００は、アナログ電圧をＡ‐Ｄ変換器（ＡＤＣ）４００及び／又はＡ‐Ｄ変換器（ＡＤＣ）回路系４０２によってデジタル形式に変換して図１のデジタル読み出し経路１０８として示されたデジタル信号を生成するよう構成されるのがよい。
【0049】
加うるに、イメージセンサ１００は、画素応答がこれらの非デジタル化形式でもアクセス可能であるよう構成されるのがよい。この点に関し、イメージセンサ１００は、アナログ電圧が増幅器５００及び／又は増幅回路系５０２によって増幅されて図１のアナログ読み出し経路１０６として示された増幅アナログ信号を生成するよう構成されるのがよい。
【0050】
諸観点では、イメージセンサ１００及び／又は画素アレイ２００は、熱的検出画素、熱的検出コンポーネント、及び／又はその他による具体化可能であるよう構成されるのがよい。諸観点では、イメージセンサ１００及び／又は画素アレイ２００は、低フルウェルモード及び／又は高フルウェルモード向きに実現可能であるよう構成されるのがよい。諸観点では、イメージセンサ１００及び／又は画素アレイ２００は、低フルウェルモード及び高フルウェルモード向きに実現可能であるよう構成されるのがよい。諸観点では、イメージセンサ１００及び／又は画素アレイ２００は、コラム選択可能低フルウェルモード及び／又はコラム選択可能高フルウェルモード向きに実現可能であるよう構成されるのがよい。諸観点では、イメージセンサ１００及び／又は画素アレイ２００は、コラム選択可能低フルウェルモード及びコラム選択可能高フルウェルモード向きに実現可能であるよう構成されるのがよい。
【0051】
図２は、本発明の諸観点としてのイメージセンサの画素アレイのうちの一画素の例示的具体化例を示している。
【0052】
特に、図２は、イメージセンサ１００の画素アレイ２００によって具体化できる画素２０４のアレイのうちの一画素２５０の例示の具体化例を示している。画素２５０の諸観点は、イメージセンサ１００、画素アレイ２００、及び／又は画素アレイ回路系２０２に具体化できる。
【0053】
加うるに、画素２５０は、容量素子２５４で具体化できる。諸観点では、容量素子は、切替型高ダイナミックレンジ（ＨＤＲ）容量素子によって具体化できる。画素２５０は、フォトダイオード２６０を光反応型素子として具体化できる。諸観点では、フォトダイオード２６０は、埋込フォトダイオード（ＰＰＤ）であってもよい。
【0054】
フォトダイオード２６０は、アースに接続された１つのノードと、容量素子２５４に接続された別のノードとを有する。諸観点では、イメージセンサ１００は、多数の選択可能な画素タイプ又は特性を備えた画素アレイ２００を実装するのがよい。諸観点では、イメージセンサ１００は、多数の画素タイプ又は特性を備えた画素アレイ２００を実装するのがよい。この点に関し、画素アレイ２００は、選択可能であるように構成できかつ／或いは、選択性の全くない状態で構成できる種々の画素タイプを備えた画素２５０の複数の具体化例を実装するのがよい。
【0055】
この観点では、イメージセンサ１００は、画素アレイ２００のどの異なる画素タイプがイメージセンサ１００のために所望の読み出しを提供するよう具体化されるかを選択するよう構成されるのがよい。加うるに、画素アレイ２００は、異なる特性を備えた画素２５０の複数の具体化例を実装するのがよい。この観点では、イメージセンサ１００は、画素アレイ２００のどの異なる特性が、イメージセンサ１００のための所望の読み出しを提供するために具体化されるかを選択するよう構成されるのがよい。さらに、画素アレイ２００は、異なる特性及び異なる画素タイプを備えた画素２５０の複数の具体化例を実装するのがよい。この観点では、イメージセンサ１００は、イメージセンサ１００のための所望の読み出しを提供するために、画素アレイ２００のどの異なる特性及び異なる画素タイプが具体化されるかを選択するよう構成されるのがよい。
【0056】
加うるに、注目されるように、光子及び電子は、イメージセンサ１００のシリコン中の互いに異なる吸収深さを有する。このことは、画素それ自体に含まれる画素２５０のフォトダイオード構造を幾つかの画素が同じ光子束に対する応答が減少するように変更できることを意味している。これら画素は、小さな応答を電子に与えることができる。したがって、画素アレイ２００は、画素２５０のうちの幾つかの具体化例が光子束に対して第１の応答を有することができ、画素２５０の幾つかの具体化例が光子束に対して第２の応答を有することができるよう具体化されるのがよい。別の観点では、画素アレイ２００は、画素２５０の具体化例が光子束に対してｎ個の互いに異なる応答を有することができるよう具体化されるのがよい。
【0057】
諸観点では、画素２５０又は元の画素は、高い感度を備えた状態で具体化されるのがよい。加うるに、画素２５０又は元の画素の他の具体化例は、画素構造、例えば、金属遮蔽、電子を引きつけ又は反発する電気的に付勢される構造、及び／又はその他の一部に加えられる適当な電気的遮蔽を有するのがよい。画素２５０に対するこの改造により、電子に対する元の画素の感度を増減することができ、その結果、画素の異なるタイプは、１つ以上の標的光子エネルギーのところで電子に対するこれらの応答と比較して、光子に対するこれらの応答の異なる比を有するようになっている。
【0058】
諸観点では、イメージセンサ１００、画素アレイ２００、及び／又は種々の画素タイプを利用した画素２５０の多数の具体化例は、利点を備えることができ、例えば、両方が組み合わされた後はダイナミックレンジが広くなる。
【0059】
特定の観点では、容量素子２５４の複数の具体化例が存在するのがよい。加うるに、フォトダイオード２６０は、並列に接続されたキャパシタＣｐを含むのがよい。フォトダイオード２６０と容量素子２５４との間には、容量素子イネーブル回路２６６が設けられるのがよい。諸観点では、容量素子イネーブル回路２６６は、高ダイナミックレンジ（ＨＤＲ）キャパシタイネーブル回路として具体化されるのがよい。この点において、フルウェルキャパシティは、結果的に信号の劣化をもたらす飽和の前に画素が保持できる最大の電荷であるのがよい。より大きなウェルキャパシティは、より高いダイナミックレンジを提供することができ、これは、幾つかの用途にとっては有益な場合がある。したがって、イメージセンサ１００の種々のコンポーネントは、画素のフルウェルキャパシティをサポートするよう、より高いダイナミックレンジを備えた状態で実現されるのがよい。容量素子イネーブル回路２６６は、容量素子２５４をフォトダイオード２６０に接続するのがよい。特定の観点では、容量素子イネーブル回路２６６の複数の具体化例、及び容量素子２５４の複数の具体化例が存在するのがよい。したがって、画素アレイ２００、及び／又は画素アレイ回路系２０２は、容量素子イネーブル回路２６６の複数の具体化例によって容量素子２５４のどの具体化例がイネーブルされるかに基づいて、必要に応じてかつ／或いは、所望に応じて、キャパシタンスの多くの異なるレベルを提供するよう構成されるのがよい。諸観点では、容量素子２５４及び／又は容量素子イネーブル回路２６６は、金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）として具体化されるのがよい。
【0060】
図３は、本開示の諸観点としての温度センサ及び関連回路系を示している。
【0061】
特に、図３は、温度センサ２９６及び関連回路系２９８を示している。諸観点では、温度センサ２９６は、トランジスタ、ダイオード及び／又はその他として具体化されるのがよい。加うるに、温度センサ２９６は、絶対温度情報を提供するのがよい。
【0062】
諸観点では、コラムの底のところにコラムごとに温度センサ２９６及び／又は関連回路系２９８の１つの具体化例が存在するのがよい。温度センサ２９６の第２のタイプの具体化例は、温度計（サーモメータ）画素と呼ばれるカスタマイズされた画素であるのがよい。諸観点では、温度計画素は、特定の画素内に配置されるのがよく、イメージセンサ１個当たりに１つ以上が設けられる。諸観点では、特定の画素は、画素アレイ２００の中心に配置されてもよく、或いは、多数の特定の画素がイメージセンサ全体にわたって分布して配置されてもよい。画素アレイ２００中の他の配置場所もまた想定される。
【0063】
諸観点では、温度センサ２９６は、既存のコラム線に接続されるのがよく、又はアドレス指定された場合には、温度に比例して、一般的には温度に比例して、及び／又は温度の関数として出力電圧を生じさせるのがよい。
【0064】
図２に戻ってこれを参照すると、イメージセンサ１００、画素アレイ２００、画素アレイ回路系２０２、及び／又はその他は、容量素子２５４及び容量素子イネーブル回路２６６の具体化により画素２５０に提供されるキャパシタンスを変化させるよう構成されるのがよい。諸観点では、イメージセンサ１００、画素アレイ２００、画素アレイ回路系２０２、及び／又はその他は、画素２５０の複数の具体化例の各々に均等に、不均等に、かつ／或いは、その他の状態で提供されるキャパシタンスを変化させるよう構成されてもよい。
【0065】
この点において、多くの場合、シーンコンテンツを予測することができる。例えば、胸部Ｘ線は、Ｘ線の多くが胸部によって吸収された状態になる胸部全体にわたって良好な低ノイズ性能を必要とするが、胸部物質がほとんどなく又は全くなくしたがって高いＸ線線量が存在する画像のエッジ周りに高フルウェルキャパシティを必要とする。多くの場合、シーンコンテンツを初期画像収集により測定することができ、また、各領域におけるイメージセンサ１００の特性は、イメージングを最適化するよう構成されるのがよい。シーンコンテンツが知られていない場合、容量素子２５４及び／又は容量素子イネーブル回路２６６を利用してキャパシタンスの適当な混合状態をイメージセンサ１００全体にわたって利用するのがよく、その結果、画素アレイ２００の中の画素２５０の１つの具体化例が飽和した場合、画素アレイ２００の中の画素２５０の別の近くの画素が関連情報をもたらすようになっている。例えば、シーンコンテンツが知られていない場合、高及び／又は低キャパシタンスを実現するチェッカーボード、互いに異なるキャパシタンスを有する任意区域の実装、高及び／又は低キャパシタンスを実現する交互コラム、及び／又はその他を利用して容量素子２５４及び／又は容量素子イネーブル回路２６６を利用するキャパシタンスの適当な混合形態がイメージセンサ１００全体にわたって構成されるのがよく、その結果、イメージセンサ１００の中の画素２５０の１つの具体化例が飽和した場合、イメージセンサ１００の中の画素２５０の別の近くの具体化例が関連情報をもたらすようになっている。
【0066】
本発明の諸観点では、イメージセンサ１００は、容量素子２５４及び／又は容量素子イネーブル回路２６６を異なる画素、イメージセンサ１００、画素アレイ２００の異なる領域、及び／又はその他の中に利用した互いに異なるキャパシタンスを有するようキャパシタを実装するのがよい。本発明の諸観点では、イメージセンサ１００は、ユーザ及び／又はシステムによって構成可能であるキャパシタではなく、互いに異なる値の固定キャパシタを永続的に互いに接続した状態にするよう画素２５０を実装するのがよい。
【0067】
本発明の諸観点では、イメージセンサ１００は、画素キャパシタンスの差に限定されるのではなく、多数の選択可能な画素タイプ又は特性を具体化するのがよい。例えば、イメージセンサ１００は、異なる増幅レベルを具体化するのがよく、イメージセンサ１００は、異なる帯域幅を具体化するのがよく、イメージセンサ１００は、Ｘ線相互作用に対する感度が高い又は低いものであるよう構成されるのがよく、イメージセンサ１００は、主として光に対して敏感であるというわけではなく、主として温度に対して敏感であるよう構成されるのがよく、イメージセンサ１００は、ある特定のＸ線エネルギーのＸ線相互作用に対する感度が他の画素とは異なるよう構成されるのがよく、イメージセンサ１００は、画素によって吸収される電子、陽子及び／又は他の粒子への異なる応答を示すよう構成されるのがよく、イメージセンサ１００は、異なる感度領域を有するよう構成されるのがよく、イメージセンサ１００は、電子に対して同様な感度を有するが、光子に対する感度が異なるよう構成されるのがよく、かつ／或いはイメージセンサ１００は、光子又は光波長の異なる範囲に対して感度を有すると共に／或いは、当該範囲内の各種波長に対して各種感度を有するよう構成されるのがよい。
【0068】
本発明の諸観点では、イメージセンサ１００は、上述した観点のうちの１つ以上に関連した情報を用いてイメージセンサ１００を横切る単一の画素特性を備えた画素２５０で捕捉された画像中に可能な場合よりも多くの情報コンテンツを備えた画像を生成するよう構成されているのがよい。例えば、高いダイナミックレンジ画像を生成するには、互いに異なる特性を備えた多数の画素、例えば、互いに異なるキャパシタンス又は利得レベルを備えた２つの隣接の画素を実現した画素アレイ２００からの情報を組み合わせて結果としての各画像画素にするのがよい。
【0069】
もう１つの実施例として、イメージセンサ１００は、Ｘ線相互作用に対する互いに異なる応答を有するが、吸収した電子に対しては同じような応答を示す近くの画素を比較することによって画像を生成するよう構成されているのがよく、その目的は、Ｘ線がソースとイメージセンサ１００との間で生じさせるいかなる電子であっても、これら電子の影響を受けないで、Ｘ線束を測定することにある。加うるに、イメージセンサ１００は、２つの画素からの応答を光子応答と電子応答の異なる比と比較することによって、電子束とは別個独立に、Ｘ線相互作用を測定するよう構成されているのがよい。さらに、イメージセンサ１００は、２つの画素からの応答を光子応答と電子応答の異なる比と比較することによって、電子束とは別個独立にＸ線相互作用を測定する方法を実施するよう構成されているのがよい。
【0070】
もう１つの実施例として、イメージセンサ１００は、１つ以上の画像フレームについて選択できる埋め込み温度センサ、例えば図３に示す温度センサ２９６を備えるのがよく、その目的は、イメージデータの残部の修正の仕方についての追加の情報を得ることにある。選択は、１つの画像フレーム、幾つかの画像フレーム、全ての画像フレーム、及び／又はその他を含むのがよい。特定の観点では、選択は、イメージセンサ１００、プリント印刷板（ＰＣＢ）組立体１０４、及び／又はその他によって制御されるのがよい。
【0071】
もう１つの実施例として、イメージセンサ１００は、Ｘ線相互作用に対して異なる応答を示す近くの画素を互いに比較することによって画像を生成することができるように構成されているのがよく、その目的は、画像がＸ線相互作用によって影響を受ける量を推定してこれを修正することにある。特定の観点では、比較は、イメージセンサ１００、プリント回路板（ＰＣＢ）組立体１０４、及び／又はその他によって制御されるのがよい。注目すべきこととして、「画像」は、可視光画像である必要はなく、画像は、センサによって収集される情報のアレイを意味する場合がある。
【0072】
本発明の諸観点では、イメージセンサ１００は、交互コラムフルウェルモードと高フレームレートの組み合わせにより、高いダイナミックレンジと同時に低ノイズ性能を提供することができる。諸観点では、イメージセンサ１００は、画素アレイ２００、画素アレイ回路系２０２、及び／又はその他の実装によって、交互コラムフルウェルモード及び高フレームレートを実現するよう構成されるのがよい。この点において、通常、ＣＭＯＳセンサに関し、一方が他方を除外する。
【0073】
イメージセンサ１００の上述の具体化例は、交互コラムフルウェルモードと高フレームレートの組み合わせに基づいて、高いダイナミックレンジと同時に低ノイズ性能を提供することができる。ＣＭＯＳセンサに関し、通常、一方が他方を除外する。
【0074】
さらに、イメージセンサ１００の上述の具体化例は、温度変化のある非最適作業環境において、例えば、ポータブル用途において、特有の修正性能を提供するよう熱的画素を実現するのがよい。この点において、イメージセンサ１００は、ボンドパッドにより接近可能なダイオードとしてのワイヤード感温装置を備えるのがよく、この感温装置は、絶対温度情報を与える。加うるに、イメージセンサ１００は、熱的画素形態で具体化されるのがよく、この熱的画素形態は、感光画素と同時にかつ同一の仕方で読み出される電圧を提供することができる。したがって、イメージセンサ１００の形態は、周りの画素が熱的画素の挙動をよく分からないままに取るようにし、それにより、フォトダイオードは、イメージセンサ内に維持される（リセットされるが、読み出し経路により熱的画素デバイスによって置き換えられる）。加うるに、イメージセンサ１００は、イメージセンサ１００の温度の空間マップを提供するよう画素アレイ２００全体にわたって分布して配置できる熱的画素を備えるのがよい。
【0075】
本発明は、イメージセンサを実装する方法をさらに含む。注目されるべきこととして、イメージセンサを実装する方法の諸観点は、本明細書において説明した観点と一致した異なる順序で実施できる。加うるに、注目されるべきこととして、イメージセンサを実装する方法の幾つかの部分は、本明細書において説明した観点と一致した異なる順序で実施できる。さらに、イメージセンサを具体化する方法は、本明細書において説明した種々の観点と一致した上述よりも多い又は少ない方法を有するよう設計変更可能である。加うるに、イメージセンサを実装する方法は、本明細書において説明した本発明の任意他の観点を含むことができる。
【0076】
当初、イメージセンサを実装する方法は、イメージセンサ１００を形成するために１つ以上の製造技術を利用するステップを含むのがよい。特に、イメージセンサを実装する方法は、イメージセンサ１００を形成するために１つ以上のＣＭＯＳ製造技術を利用するステップを含むのがよい。
【0077】
特に、イメージセンサを実装する方法は、画素アレイ２００、画素アレイ回路系２０２、読み出し経路３００、読み出し経路回路系３０２、Ａ‐Ｄ変換器（ＡＤＣ）４００、Ａ‐Ｄ変換器（ＡＤＣ）回路系４０２、増幅器５００、増幅回路５０２、シリアライザ６００、入力／出力（Ｉ／Ｏ）８００、入力／出力（Ｉ／Ｏ）回路系８０２、及び／又はその他を形成するために１つ以上の製造技術を利用するステップを含むのがよい。１つ以上の製造技術としては、フィールド酸化膜の成長法、ｐＭＯＳＦＥＴ部分のための酸化物のエッチング、ｎ個のウェル部分の拡散法、ゲート酸化物の成長法、ポリシリコンの被着法、ポリシリコン及び酸化物のエッチング法、例えばソース及びドレインなどのような部分の植え込み法、窒化物の成長法、窒化物のエッチング法、金属の被着法、金属のエッチング法、及び／又はその他が挙げられる。
【0078】
加うるに、他の製造技術としては、ソルダペースト用プリントスクリーニング法、エポキシ用プリントスクリーニング法、シルクスクリーンプリンティング法、写真製版法、透明なフィルム上への印刷法、エッチングプロセスと組み合わせたフォトマスク法、感光性ボード法、レーザーレジストアブレーション法、ミリング法、レーザーエッチング法、直接金属印刷法、及び／又は同様なプロセスが挙げられる。
【0079】
加うるに、イメージセンサを実装する方法は、切断機器、例えば、ウエハ、回路板、又はパッケージソーイング機器を利用して、パネル及び／又はウエハを切断して、イメージセンサ１００をパネル又はウエハから単体化するステップを含むのがよく、このステップは、イメージセンサ１００をリングフレーム上のダイシングテープ上に配置できるという利点を奏することができ、リングフレームは、プリント回路板（ＰＣＢ）組立体１０４上への次の組み立てのためにダイ・アタッチ機器に直接装填されるのがよい。
【0080】
加うるに、イメージセンサを実装する方法は、本明細書において説明したように、接続部を接着剤、はんだ付け、焼結、共晶接合、超音波接合、及び／又はその他でイメージセンサ１００の種々のコンポーネントへの接続部を形成するステップを含むのがよい。
【0081】
以下は、本発明の諸観点の多くの非限定的な実施態様である。１つの実施態様は、次の実施態様項を含む。すなわち、〔実施態様項１〕イメージセンサであって、画素アレイ回路系を含む画素アレイと、読み出し経路回路系を含む読み出し経路と、容量素子及び上記容量素子が上記画素アレイの画素に提供されるキャパシタンスを変化させることができるようにする容量素子イネーブル回路とを有し、上記画素アレイは、上記容量素子及び上記容量素子イネーブル回路を上記画素アレイの互いに異なる画素及び／又は互いに異なる領域に選択的に実装するよう構成されていることを特徴とするイメージセンサ。
【0082】
上記実施態様は、以下の実施態様項のうちの任意の１つ又は２つ以上の組み合わせをさらに含むのがよい。すなわち、〔実施態様項２〕上記画素アレイは、次の実装法、すなわち、高及び／又は低キャパシタンスを実現するチェッカーボード実装法、互いに異なるキャパシタンスを有する任意区域の実装法、及び高及び／又は低キャパシタンスを実現する代替コラム実装法のうちの１つを利用して上記画素アレイの画素に提供されるキャパシタンスを変化させるよう構成されていることを特徴とする実施態様項１記載のイメージセンサ。〔実施態様項３〕上記画素アレイは、次の画素タイプ、すなわち、電子に対して感度の高い画素タイプ、電気遮蔽を実現する画素タイプ、電子に対する類似の感度を実現すると共に、光子に対して異なる感度を実現する画素タイプ、及び／又は電子に対する感度が低下した画素タイプのうちの少なくとも１つから成る多数の選択可能な画素タイプを含むことを特徴とする上記実施態様項のうち任意の一に記載のイメージセンサ。〔実施態様項４〕上記画素アレイは、多数の選択可能な画素特性を有することを特徴とする上記実施態様項のうち任意の一に記載のイメージセンサ。〔実施態様項５〕上記選択可能な画素特性は、次の特性、すなわち、異なる増幅レベル、異なる帯域幅、温度に対する異なる感度、Ｘ線相互作用に対する異なる感度、電子に対する異なる応答、陽子に対する異なる応答、異なる光子波長範囲、及び／又はある範囲内における波長に対する異なる感度のうちの少なくとも１つを含むことを特徴とする実施態様項４記載のイメージセンサ。〔実施態様項６〕温度センサをさらに含み、上記温度センサは、温度計画素を含むことを特徴とする上記実施態様項のうち任意の一に記載のイメージセンサ。
【0083】
１つの実施態様は、次の実施態様項を含む。すなわち、〔実施態様項７〕イメージセンサであって、画素アレイ回路系を含む画素アレイと、読み出し経路回路系を含む読み出し経路と、温度センサとを有することを特徴とするイメージセンサ。
【0084】
上記実施態様は、以下の実施態様項のうちの任意の１つ又は２つ以上の組み合わせをさらに含むのがよい。すなわち、〔実施態様項８〕上記温度センサは、トランジスタとして実装されていることを特徴とする上記実施態様項のうち任意の一に記載のイメージセンサ。〔実施態様項９〕上記温度センサは、温度計画素を含むことを特徴とする上記実施態様項のうち任意の一に記載のイメージセンサ。〔実施態様項１０〕容量素子及び上記容量素子が上記画素アレイの画素に提供されるキャパシタンスを変化させることができるようにする容量素子イネーブル回路をさらに有することを特徴とする上記実施態様項のうち任意の一に記載のイメージセンサ。〔実施態様項１１〕上記容量素子イネーブル回路は、上記容量素子を上記画素アレイのフォトダイオードに接続するよう構成されていることを特徴とする上記実施態様項のうち任意の一に記載のイメージセンサ。〔実施態様項１２〕上記画素アレイは、上記容量素子及び上記容量素子イネーブル回路を上記画素アレイの互いに異なる画素及び／又は互いに異なる領域中に選択的に実装するよう構成されていることを特徴とする上記実施態様項のうち任意の一に記載のイメージセンサ。〔実施態様項１３〕上記画素アレイは、次の実装法、すなわち、高及び／又は低キャパシタンスを実現するチェッカーボード実装法、互いに異なるキャパシタンスを有する任意区域の実装法、及び高及び／又は低キャパシタンスを実現する代替コラム実装法のうちの１つを利用して上記画素アレイの画素に提供されるキャパシタンスを変化させるよう構成されていることを特徴とする上記実施態様項のうち任意の一に記載のイメージセンサ。〔実施態様項１４〕上記画素アレイは、次の画素タイプ、すなわち、電子に対して感度の高い画素タイプ、電気遮蔽を実現する画素タイプ、電子に対する類似の感度を実現すると共に、光子に対して異なる感度を実現する画素タイプ、及び／又は電子に対する感度が低下した画素タイプのうちの少なくとも１つから成る多数の選択可能な画素タイプを含むことを特徴とする上記実施態様項のうち任意の一に記載のイメージセンサ。〔実施態様項１５〕上記画素アレイは、多数の選択可能な画素特性を有することを特徴とする上記実施態様項のうち任意の一に記載のイメージセンサ。〔実施態様項１６〕上記選択可能な画素特性は、次の特性、すなわち、異なる増幅レベル、異なる帯域幅、温度に対する異なる感度、Ｘ線相互作用に対する異なる感度、電子に対する異なる応答、陽子に対する異なる応答、異なる光子波長範囲、及び／又はある範囲内における波長に対する異なる感度のうちの少なくとも１つを含むことを特徴とする上記実施態様項のうち任意の一に記載のイメージセンサ。
【0085】
１つの実施態様は、次の実施態様項を含む。すなわち、〔実施態様項１７〕イメージセンサであって、画素アレイ回路系を含む画素アレイと、読み出し経路回路系を含む読み出し経路とを有し、上記アレイは、次の画素タイプ、すなわち、電子に対して感度の高い画素タイプ、電気遮蔽を実現する画素タイプ、電子に対する類似の感度を実現すると共に、光子に対して異なる感度を実現する画素タイプ、及び／又は電子に対する感度が低下した画素タイプのうちの少なくとも１つから成る多数の選択可能な画素タイプを含む、イメージセンサ。
【0086】
上記実施態様は、以下の実施態様項のうちの任意の１つ又は２つ以上の組み合わせをさらに含むのがよい。すなわち、〔実施態様項１８〕上記画素アレイは、２つの画素からの応答を電子応答と光子応答との異なる比と比較することによって電子束とは別個独立にＸ線を測定するよう構成されていることを特徴とする上記実施態様項のうち任意の一に記載のイメージセンサ。〔実施態様項１９〕温度センサをさらに含み、上記温度センサは、温度計画素を含むことを特徴とする上記実施態様項のうち任意の一に記載のイメージセンサ。〔実施態様項２０〕容量素子及び上記容量素子が上記画素アレイの画素に提供されるキャパシタンスを変化させることができるようにする容量素子イネーブル回路をさらに有することを特徴とする上記実施態様項のうち任意の一に記載のイメージセンサ。〔実施態様項２１〕上記容量素子イネーブル回路は、上記容量素子を上記画素アレイのフォトダイオードに接続するよう構成されていることを特徴とする実施態様項２０記載のイメージセンサ。〔実施態様項２２〕上記画素アレイは、上記容量素子及び上記容量素子イネーブル回路を上記画素アレイの互いに異なる画素及び／又は互いに異なる領域中に選択的に実装するよう構成されていることを特徴とする実施態様項２０記載のイメージセンサ。〔実施態様項２３〕上記画素アレイは、次の実装法、すなわち、高及び／又は低キャパシタンスを実現するチェッカーボード実装法、互いに異なるキャパシタンスを有する任意区域の実装法、及び高及び／又は低キャパシタンスを実現する代替コラム実装法のうちの１つを利用して上記画素アレイの画素に提供されるキャパシタンスを変化させるよう構成されていることを特徴とする実施態様項２０記載のイメージセンサ。〔実施態様項２４〕上記画素アレイは、多数の選択可能な画素特性を有することを特徴とする上記実施態様項のうち任意の一に記載のイメージセンサ。〔実施態様項２５〕上記選択可能な画素特性は、次の特性、すなわち、異なる増幅レベル、異なる帯域幅、温度に対する異なる感度、Ｘ線相互作用に対する異なる感度、電子に対する異なる応答、陽子に対する異なる応答、異なる光子波長範囲、及び／又はある範囲内における波長に対する異なる感度のうちの少なくとも１つを含むことを特徴とする実施態様項２４記載のイメージセンサ。
【0087】
１つの実施態様は、次の実施態様項を含む。すなわち、〔実施態様項２６〕イメージセンサであって、画素アレイ回路系を含む画素アレイと、読み出し経路回路系を含む読み出し経路とを有し、上記画素アレイは、多数の選択可能な画素特性を有することを特徴とするイメージセンサ。
【0088】
上記実施態様は、以下の実施態様項のうち任意の１つ又は２つ以上の組み合わせをさらに含むのがよい。すなわち、〔実施態様項２７〕上記選択可能な画素特性は、次の特性、すなわち、異なる増幅レベル、異なる帯域幅、温度に対する異なる感度、Ｘ線相互作用に対する異なる感度、電子に対する異なる応答、陽子に対する異なる応答、異なる光子波長範囲、及び／又はある範囲内における波長に対する異なる感度のうちの少なくとも１つを含むことを特徴とする上記実施態様項のうち任意の一に記載のイメージセンサ。〔実施態様項２８〕上記画素アレイは、次の画素タイプ、すなわち、電子に対して感度の高い画素タイプ、電気遮蔽を実現する画素タイプ、電子に対する類似の感度を実現すると共に、光子に対して異なる感度を実現する画素タイプ、及び／又は電子に対する感度が低下した画素タイプのうちの少なくとも１つから成る多数の選択可能な画素タイプを含むことを特徴とする上記実施態様項のうち任意の一に記載のイメージセンサ。〔実施態様項２９〕温度センサをさらに含み、上記温度センサは、温度計画素を含むことを特徴とする上記実施態様項のうち任意の一に記載のイメージセンサ。〔実施態様項３０〕容量素子及び上記容量素子が上記画素アレイの画素に提供されるキャパシタンスを変化させることができるようにする容量素子イネーブル回路をさらに有することを特徴とする上記実施態様項のうち任意の一に記載のイメージセンサ。〔実施態様項３１〕上記容量素子イネーブル回路は、上記容量素子を上記画素アレイのフォトダイオードに接続するよう構成されていることを特徴とする実施態様項３０記載のイメージセンサ。〔実施態様項３２〕上記画素アレイは、上記容量素子及び上記容量素子イネーブル回路を上記画素アレイの互いに異なる画素及び／又は互いに異なる領域中に選択的に実装するよう構成されていることを特徴とする実施態様項３０記載のイメージセンサ。〔実施態様項３３〕上記画素アレイは、次の実装法、すなわち、高及び／又は低キャパシタンスを実現するチェッカーボード実装法、互いに異なるキャパシタンスを有する任意区域の実装法、及び高及び／又は低キャパシタンスを実現する代替コラム実装法のうちの１つを利用して上記画素アレイの画素に提供されるキャパシタンスを変化させるよう構成されていることを特徴とする実施態様項３０記載のイメージセンサ。
【0089】
本開示の接着剤は、接着剤接合プロセスで利用されるのがよく、接着剤接合プロセスは、中間層を被着させて互いに結合されるべき表面を結合するステップを含むのがよい。接着剤は、有機又は無機であってよく、接着剤は、結合されるべき表面材の片面又は両面に塗布するのがよい。接着剤は、接着剤を塗り厚で特定の接合温度で特定の処理時間にわたって、特定のツール圧力を加えるステップを含むのがよい環境下において塗布するステップを含むのがよい。一観点では、接着剤は、導電性接着剤、エポキシ系接着剤、導電性エポキシ系接着剤、及び／又はその他であるのがよい。
【0090】
本開示のはんだは、はんだを含むのがよくかつ／或いははんだから形成できるはんだインターフェースを形成するのがよい。はんだは、任意の可融合金であってよく、かかる可融合金を用いると、結合されるべき表面相互間に結合部を形成することができる。はんだは、無鉛はんだ、鉛はんだ、共晶はんだ又はその他であってよい。無鉛はんだは、錫、銅、銀、ビスマス、インジウム、亜鉛、アンチモン、微量の他の金属、及び／又はその他を含む場合がある。鉛はんだは、鉛、他の金属、例えば錫、銀、及び／又はその他を含む場合がある。はんだは、さらに必要に応じてフラックスを含む場合がある。
【0091】
本開示の焼結は、導電性の材料の塊を熱及び／又は圧力で押し固めて形成するプロセスを利用するのがよい。焼結プロセスは、材料を液化点まで溶融させないで働くのがよい。焼結プロセスは、ペースト又はエポキシ状の金属製ナノ粉末又はハイブリッド粉末の焼結を含むのがよい。焼結プロセスは、真空中における焼結を含むのがよい。焼結プロセスは、保護ガスの使用による焼結を含むのがよい。
【0092】
本開示の共晶接合は、共晶系を形成することができる共晶はんだ付けプロセスを利用するのがよい。共晶系は、結合されるべき表面相互間で用いられるのがよい。共晶接合は、特定の組成及び温度で固体状態から液体状態に又は液体状態から固体状態に移行する合金及び／又は金属間化合物であるのがよい金属を利用するのがよい。共晶合金は、スパッタリング、蒸着、電気めっき、及び／又はその他によって被着されるのがよい。
【0093】
本開示の超音波接合は、高周波超音波音響振動を圧力下で互いに保持されているコンポーネントに局所的に加えるプロセスを利用するのがよい。超音波接合は、接合されるべき表面相互間に固体状態の溶接部を形成することができる。一観点では、超音波接合は、超音波処理力を加えるステップを含むのがよい。
【0094】
本発明の多くの特徴及び多くの利点は、詳細な説明から明らかになり、かくして、本発明の真の精神及び範囲に含まれる本発明のかかる全ての特徴及び利点を含むことが添付の特許請求の範囲の記載によって意図されている。さらに、多くの改造及び変形が当業者には容易に想到できるので、本発明を図示すると共に説明した構成及び作用そのものに限定することは望まれてはおらず、したがって、本発明の範囲に含まれる全ての適当な改造例及び均等例を想到することができる。
【図1】
【図2】
【図3】
【国際調査報告】