CN114830338A - 固体摄像元件 - Google Patents

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Abstract

固体摄像元件(1)具备在半导体基板(100)上分别沿着第1方向及与第1方向交叉的第2方向以二维阵列状形成的多个像素单元。多个像素单元中包含的在第2方向上排列的第1像素单元(10a)及第2像素单元(10b)中，像素电路(30)彼此在第1像素单元(10a)的受光部(2)与第2像素单元(10b)的受光部(2)之间在第2方向上相邻。第1像素单元(10a)具有的多个第1晶体管分别与具有与该第1晶体管相同的功能的第2像素单元(10b)所具有的第1晶体管共用栅极电极。

Description

固体摄像元件
技术领域
本发明涉及具备多个像素单元的固体摄像元件。
背景技术
在专利文献1中公开了固体摄像装置。该固体摄像装置具备具有光电变换功能的受光元件、将受光元件反复复位的复位机构、以及检测在将受光元件复位的复位脉冲之间是否有入射光子的信息的检测机构。固体摄像装置还具备将检测机构的检测脉冲在规定的期间中计数的计数值保持机构、以及将计数值保持机构的计数值按规定的期间读出的读出机构。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平7－67043号公报
发明内容
发明要解决的课题
在专利文献1所记载的固体摄像装置那样的固体摄像元件的领域中，存在希望将包括受光元件(受光部)的像素单元等高灵敏度化和高集成化的情况。特别是，在受光元件为雪崩光电二极管(以下也记作“APD(Avalanche Photodiode)”)的情况下，为了缓和受光元件间或受光元件与具备检测机构的像素电路之间的电场而需要确保足够的分离区域，越是微细化则受光元件之外相对于像素单元的大小所占的面积越大，高集成化和高灵敏度的兼顾变得困难。
本发明的目的在于提供适合于高灵敏度化的固体摄像元件。
用来解决课题的手段
本发明的一技术方案的固体摄像元件，具备：半导体基板；以及多个像素单元，沿着第1方向及与上述第1方向交叉的第2方向以二维阵列状形成于上述半导体基板；上述多个像素单元分别具有：受光部，接收入射光而生成电荷；以及像素电路，包含保持由上述受光部生成的上述电荷的电荷保持部、在上述第1方向上排列的多个第1晶体管、以及输出与由上述电荷保持部保持的上述电荷对应的电压作为受光信号的第2晶体管；上述多个像素单元中包含的在上述第2方向上排列的第1像素单元及第2像素单元中，上述像素电路彼此在作为上述第1像素单元的上述受光部的第1受光部与作为上述第2像素单元的上述受光部的第2受光部之间在上述第2方向上相邻；上述第1像素单元具有的上述多个第1晶体管分别与具有与该第1晶体管相同的功能的上述第2像素单元具有的上述第1晶体管共用栅极电极。
发明效果
根据本发明，能够实现适合于高灵敏度化的固体摄像元件。
附图说明
图1是用来说明实施方式的固体摄像元件具备的多个像素单元的配置的图。
图2是表示实施方式的固体摄像元件具备的两个像素单元的图。
图3是表示像素电路的电路结构的图。
图4是像素电路具有的多个晶体管的配置的放大图。
图5是图4的V－V线的剖视图。
图6是表示变形例1的固体摄像元件具备的两个像素单元的图。
图7是表示变形例2的固体摄像元件具备的两个像素单元的图。
图8是表示变形例2的像素电路的电路结构的图。
图9是表示变形例3的固体摄像元件具备的两个像素单元的图。
图10是表示变形例3的像素电路的电路结构的图。
具体实施方式
以下，参照附图对实施方式进行说明。另外，以下说明的实施方式均表示总括性或具体性的例子。因而，在以下的实施方式中表示的数值、形状、材料、构成要素、构成要素的配置位置及连接形态等作为一例而并不意欲限定本发明。此外，关于以下实施方式的构成要素中的、在表示最上位概念的独立权利要求中没有记载的构成要素，设为任意的构成要素进行说明。
另外，各图是示意图，并不一定严格图示。例如，关于在图中被描绘为矩形的区域，有通过离子注入或热处理而角部变形为圆形的情况。此外，也可能有矩形的区域彼此扩展而重叠从而杂质浓度相加、形成以下实施方式中没有说明的杂质浓度的区域的情况。特别是，杂质浓度低的区域容易受到周围的影响而缩小，有可能高浓度化，或导电型部分地反转。此外，在各图中，有对于实质上相同的结构赋予相同的标号而将重复的说明省略或简化的情况。
此外，在以下的实施方式中在说明中使用的附图有表示坐标轴的情况。坐标轴的Z轴方向例如是铅直方向，Z轴+侧被表现为上侧(上方)或表侧，Z轴－侧被表现为下侧(下方)或里侧。Z轴方向换言之是与半导体基板的上表面或下表面垂直的方向，是半导体基板的厚度方向。Z轴方向也有被表现为深度方向的情况，该情况下，Z轴+侧是深度方向上的浅侧，Z轴－侧是深度方向上的深侧。
此外，X轴方向及Y轴方向是在与Z轴方向垂直的平面(水平面)上相互正交的方向。X轴方向被表现为横向、行方向或第1方向，Y轴方向被表现为纵向、列方向或第2方向。在以下的实施方式中，“平面观察”是指从Z轴方向观察。此外，本发明在以下实施方式中并不排除使p型和n型反转了的构造。
[概要]
首先，对实施方式的固体摄像元件的概要进行说明。图1是用来说明实施方式的固体摄像元件具备的多个像素单元的配置的图。
实施方式的固体摄像元件1例如被用在利用TOF(Time Of Flight)法取得对象空间的距离图像的测距系统中。测距系统例如具备输出脉冲光的送波模组、将从送波模组输出并由对象物反射了的脉冲光(反射光)接收的受波模组、以及基于由受波模组接收到的反射光求出到对象物的距离的处理部。处理部能够基于送波模组输出脉冲光的定时和受波模组接收反射光的定时，求出到对象物的距离。
优选的是，从送波模组输出的脉冲光是单色光，脉冲宽度比较短，峰值强度比较高。此外，考虑将测距系统在市区等中使用，脉冲光的波长优选的是人的视觉灵敏度低、不易受到来自太阳光的干扰光的影响的近红外波段的波长区域。
这样的测距系统例如能够用于搭载于汽车中而检测障碍物的物体识别系统、检测物体(人)等的监视摄像机、安全摄像机等。固体摄像元件1例如被用在上述的测距系统的受波模组中。
如图1所示，固体摄像元件1具备半导体基板100和多个像素单元10。多个像素单元10形成于半导体基板100。多个像素单元10以二维阵列状形成在半导体基板100的上表面侧。
更详细地讲，由沿着X轴方向(图1的左右方向。以下也记作第1方向)配置的多个像素单元10构成的像素单元群在与X轴方向交叉的Y轴方向(图1的上下方向。以下也记作第2方向)上排列配置有多个。另外，为了说明的方便，在图1中，省略了将受光部2与像素电路30连接的布线60、将像素电路30中包含的晶体管彼此连接的布线61等的图示。
图2是表示多个像素单元10中的两个像素单元10的图。在图2中，两个像素单元10记作第1像素单元10a及第2像素单元10b。如图2所示，第1像素单元10a及第2像素单元10b分别具备受光部2和像素电路30。
受光部2形成于半导体基板100。受光部2是将入射光接收而生成电荷的光电变换部。光电变换部例如是雪崩光电二极管，但也可以是通常的光电二极管。在光电变换部是雪崩光电二极管的情况下，受光部2具有将通过接收入射光而产生的电荷通过雪崩增倍来进行增倍的增倍区域。
像素电路30是用来输出与由受光部2生成的电荷对应的受光信号的电路。像素电路30具有多个晶体管。多个晶体管具体而言是转送用晶体管31、第1复位用晶体管32、放大用晶体管33、选择用晶体管35、第2复位用晶体管34及计数用晶体管36。这些晶体管中的转送用晶体管31、第1复位用晶体管32、选择用晶体管35、第2复位用晶体管34及计数用晶体管36分别也被记作第1晶体管，放大用晶体管33也被记作第2晶体管。
多个晶体管形成于半导体基板100。多个晶体管各自的栅极电极在第1方向(图2的左右方向)上排列。第1像素单元10a具有的多个晶体管的排列(配置顺序)及第2像素单元10b具有的多个晶体管的排列从左到右是相同的。即，第1像素单元10a及第2像素单元10b在平面观察时具有上下对称的构造。并且，第1像素单元10a的受光部2与和第2像素单元10b相反的一侧的像素单元10的受光部2相邻，与该像素单元的像素电路30不相邻(参照图1)。关于第2像素单元10b也是同样的。
在这样的固体摄像元件1中，与将受光部2和像素电路30交替地配置的情况相比，像素电路30与受光部2的接合边界减少。这样，像素电路30与受光部2之间的分离部的面积也减小，所以能够不改变像素尺寸地扩大受光部2的面积率。即，固体摄像元件1的高灵敏度化是容易的。
像素电路30具有电荷保持部5。电荷保持部5经由转送用晶体管31通过布线60而与受光部2连接。电荷保持部5保持(积蓄)由受光部2生成的电荷。此外，电荷保持部5还经由布线61而与放大用晶体管33的栅极电极330连接。
这里，如上述那样，在多个晶体管中，包括多个第1晶体管、和第2晶体管。多个第1晶体管具体而言是转送用晶体管31、第1复位用晶体管32、选择用晶体管35、第2复位用晶体管34及计数用晶体管36。第2晶体管具体而言是放大用晶体管33。
第1像素单元10a具有的多个第1晶体管分别与具有与该第1晶体管相同的功能的第2像素单元10b具有的第1晶体管共用栅极电极。这里的栅极电极具体而言是栅极电极310、320、340、350、360，这些栅极电极是沿着第2方向的线状(直线状)，跨第1像素单元10a及第2像素单元10b的边界11。
若这样使像素电路30中的栅极电极在第1像素单元10a及第2像素单元10b间共通化，则为了向栅极电极施加电压而穿过有效像素内的布线的根数减少。因此，固体摄像元件1能够抑制照射在有效像素内的光被布线反射。即，固体摄像元件1的高灵敏度化是容易的。
此外，在平面观察时，栅极电极在形成晶体管的扩散区域(图2的扩散区域50～58)时被用作掩模，栅极电极的第2方向上的长度被设定为能够抑制晶体管的制造偏差那样的长度。
这里，放大用晶体管33的栅极电极330不在第1像素单元10a及第2像素单元10b中共通化，而是做成被施加独立的电压的单独的栅极电极。在固体摄像元件1中，为了缩小第2方向上的像素电路30的宽度、使第1像素单元10a及第2像素单元10b的像素电路彼此接近，栅极电极330的突出尺寸A2比其他晶体管的栅极电极的突出尺寸A1短。
突出尺寸A1的长度被设定为能够充分抑制晶体管的制造偏差的长度，突出尺寸A2的长度被设定为能够将放大用晶体管33的特性偏差用后级的CDS(Correlated DoubleSampling)电路消除那样的长度。这样的长度被经验性或实验性地决定。由此，使画质的劣化处于容许范围。
这样，在突出尺寸A2比突出尺寸A1短的结构下，使第1像素单元10a及第2像素单元10b的放大用晶体管33的栅极电极330的距离离开一定程度，从而能够在抑制电荷保持部5间的寄生电容的同时使扩散区域50～58的配置向边界11靠近。因而，能够将像素电路30的宽度在第2方向上缩小，将受光部2的面积率扩大。即，固体摄像元件1容易高灵敏度化。
[电路结构]
接着，对于像素电路30的电路结构，除了图1及图2以外还参照图3～图5而更详细地进行说明。图3是表示像素电路30的电路结构的图。图4是像素电路30具有的多个晶体管的配置的放大图。图5是图4的V－V线的剖视图。
如图1～图5所示，像素电路30具备转送用晶体管31、第1复位用晶体管32、放大用晶体管33、选择用晶体管35、第2复位用晶体管34及计数用晶体管36、电荷保持部5及存储部6。此外，在图3中，除了像素电路30以外还图示了受光部2。
受光部2由在半导体基板100内的上侧的表面区域中形成的光电二极管实现。光电二极管在这里是雪崩光电二极管(以下也记作APD)。受光部2例如具备形成在p型的半导体基板100内的n型的扩散区域。
由APD实现的受光部2的动作模式具有第1模式和第2模式。受光部2如果在被施加了比击穿电压小的反偏压的状态下接收光，则将与引起光电变换的光子的数量大致成比例的电荷量的电荷集电于阴极(第1模式)。此外，受光部2如果在被施加了击穿电压以上的反偏压的状态下接收光，则起因于由1个光子带来的光电变换而将饱和电荷量的电荷集电于阴极(第2模式)。受光部2通过改变与阳极连接的偏置电极101的电位，能够变更动作模式。
电荷保持部5保持由受光部2生成的电荷。这里，扩散区域50是所谓的浮动扩散(FD：floating diffusion)部。
转送用晶体管31具有形成于半导体基板100的扩散区域50、52和栅极电极310。转送用晶体管31的扩散区域52经由布线60而与受光部2的阴极连接。布线60例如是金属布线。扩散区域50被与第1复位用晶体管32共用，也作为电荷保持部5发挥功能。
转送用晶体管31通过向栅极电极310施加电压而导通，从而使集电于受光部2的阴极的电荷向扩散区域50移动(转送)。
第1复位用晶体管32具有形成于半导体基板100的扩散区域50、53和栅极电极320。在第1复位用晶体管32的扩散区域53，连接着第1复位漏极电极102。扩散区域50被与转送用晶体管31共用，也作为电荷保持部5发挥功能。
第1复位用晶体管32通过向栅极电极320施加电压而导通，从而使积蓄在扩散区域50中的电荷向第1复位漏极电极102排出。即，第1复位用晶体管32将积蓄在扩散区域50中的电荷复位。
放大用晶体管33具有形成于半导体基板100的扩散区域54、58和栅极电极330。在放大用晶体管33的扩散区域58，连接着放大用电极103。扩散区域54被与选择用晶体管35共用。放大用晶体管33的栅极电极330经由布线61而与扩散区域50及扩散区域56连接。布线61例如是金属布线。
放大用晶体管33输出与积蓄在扩散区域50中的电荷的电荷量对应的电压。来自放大用晶体管33的输出电压是从像素单元10输出的受光信号(与由受光部2生成的电荷对应的受光信号)。
选择用晶体管35具有形成于半导体基板100的扩散区域54、55和栅极电极350。选择用晶体管35的扩散区域55与信号线110连接。扩散区域54被与放大用晶体管33共用。
选择用晶体管35仅在栅极电极350被施加电压而导通的情况下，使来自放大用晶体管33的电压(受光信号)向信号线110输出。
第2复位用晶体管34具有形成于半导体基板100的扩散区域51、52和栅极电极340。在第2复位用晶体管34的扩散区域51，连接着第2复位漏极电极104。第2复位用晶体管34的扩散区域52经由布线60而与受光部2的阴极连接。
第2复位用晶体管34通过向栅极电极340施加电压而导通，从而使积蓄在受光部2的阴极中的电荷向第2复位漏极电极104排出。即，第2复位用晶体管34将积蓄在受光部2的阴极中的电荷复位。
存储部6例如作为积蓄电荷的电容器而实现。存储部6例如具有具备一对电极和夹在其之间的绝缘层的层叠构造。存储部6也可以具有电极、半导体层和夹在其之间的绝缘层的层叠构造。存储部6例如经由绝缘层而配置在半导体基板100上。此外，存储部6也可以由两个布线层和夹在其之间的绝缘层的层叠构造构成。
计数用晶体管36具有形成于半导体基板100的扩散区域56、57和栅极电极360。
计数用晶体管36的扩散区域56经由布线61而与扩散区域50及栅极电极330连接。计数用晶体管36的扩散区域57与存储部6连接。
计数用晶体管36在栅极电极360没有被施加电压而截止的情况下，禁止电荷在扩散区域50与存储部6之间移动。计数用晶体管36在栅极电极360被施加电压而导通的情况下，使电荷在扩散区域50与存储部6之间移动。
以上对像素电路30的电路结构进行了说明。另外，也可以将第1复位漏极电极102和第2复位漏极电极104共用。此外，放大用电极103也可以与第2复位漏极电极104、第1复位漏极电极102中的至少一方共用。在固体摄像元件1中，第1复位漏极电极102及第2复位漏极电极104被共用(相互连接)，连接共通的电源。
[动作]
接着，对固体摄像元件1的动作进行说明。固体摄像元件1具备对像素单元10的动作进行控制的控制部(控制电路)。控制部通过控制向偏置电极101施加的电压、向像素电路30中包含的多个第1晶体管的栅极电极分别施加的电压等，从而对像素单元10进行控制。
固体摄像元件1的控制部的动作模式具有第1受光模式和第2受光模式。在第1受光模式下，控制部使像素单元10的受光部2以第1模式动作。具体而言，控制部调整向偏置电极101施加的电压，以使受光部2以第1模式动作。
在第2受光模式下，控制部使像素单元10的受光部2以第2模式动作。具体而言，控制部调整向偏置电极101施加的电压，与第1模式相比，向受光部2的阳极、阴极间的电位差变大的方向调节，以使受光部2以第2模式动作。第2受光模式是比第1受光模式更适合于检测微弱的光的模式。
在第1受光模式下，固体摄像元件1如以下这样动作。首先，固体摄像元件1的控制部将第1复位用晶体管32、第2复位用晶体管34和计数用晶体管36导通，将受光部2的阴极、电荷保持部5(扩散区域50)和存储部6初始化(将积蓄的电荷排出)。另外，此时转送用晶体管31截止。
接着，控制部将第1复位用晶体管32、第2复位用晶体管34和计数用晶体管36截止。该状态是像素单元10的所谓的曝光状态。受光部2如果在曝光状态下接收到光，则将与引起光电变换的光子的数量大致成比例的电荷量的电荷集电于阴极。
这里，第2复位用晶体管34的截止水平的电位比转送用晶体管31的截止水平的电位低。因此，当集电于受光部2的阴极的电荷的量达到阴极的饱和水平，则超过了饱和水平的电荷越过第2复位用晶体管34的势垒而向第2复位漏极电极104溢出。
接着，控制部通过将第1复位用晶体管32导通而将电荷保持部5初始化。并且，控制部将转送用晶体管31导通，将受光部2的阴极与电荷保持部5连接。由此，集电于受光部2的阴极的电荷被转送到电荷保持部5(扩散区域50)并被积蓄。
积蓄在电荷保持部5中的电荷被栅极电极330与电荷保持部5连接的放大用晶体管33变换为与所积蓄的电荷的电荷量对应的受光信号。控制部通过使多个像素单元10中的希望的像素单元10的选择用晶体管35导通，使受光信号从希望的像素单元10向信号线110输出。
在第2受光模式下，固体摄像元件1如以下这样动作。控制部将规定的测定期间分割以包含多个曝光期间。并且，控制部基于在与各曝光期间对应的曝光工序中是否发生了光电变换，将在测定期间内由受光部2检测到的光子的数量计数。控制部使像素单元10如以下这样动作。
首先，在测定期间的开始时间点，控制部将第1复位用晶体管32、第2复位用晶体管34和计数用晶体管36导通，将受光部2的阴极、电荷保持部5(扩散区域50)和存储部6初始化(复位)。另外，此时，转送用晶体管31被设为截止。
接着，在各曝光工序的曝光期间的开始时间点，控制部将第1复位用晶体管32、第2复位用晶体管34和计数用晶体管36设为截止，将转送用晶体管31设为导通。该状态是像素单元10的曝光状态。受光部2当在曝光状态下接收到光，则将起因于由1个光子带来的光电变换而电荷保持部5饱和的水平(饱和电荷量)的程度的电荷集电于阴极。另外，如上述那样，第2复位用晶体管34的截止水平的电位比转送用晶体管31的截止水平的电位低。因此，超过受光部2的阴极的饱和水平而被集电的电荷越过第2复位用晶体管34的势垒向第2复位漏极电极104溢出。因此，在第2模式下蓄电于受光部2的阴极的电荷量(在1个光子引起了光电变换的情况下蓄电于阴极的电荷量)每次大致相同(与阴极的饱和水平对应的电荷量)。
接着，控制部使转送用晶体管31截止。由此，在电荷保持部5中，保持作为集电于受光部2的阴极的电荷的一部分、被分配给电荷保持部5的电荷。
接着，控制部使计数用晶体管36导通，将积蓄在电荷保持部5中的电荷向电荷保持部5和存储部6再分配。即，控制部将积蓄在电荷保持部5中的电荷(的一部分)向存储部6转送。由此，受光部2通过光电变换而生成的电荷的一部分向存储部6移动，存储部6的电荷量增加。
另一方面，在曝光期间内受光部2没有接收到光的情况下，受光部2不发生光电变换，不将电荷集电于阴极。因此，即使控制部使转送用晶体管31导通，也不发生从受光部2的阴极向电荷保持部5的电荷的移动，即使之后计数用晶体管36导通，存储部6的电荷量也不增加。
控制部将上述动作反复进行曝光工序的次数。由此，与在1次测定期间中包含的多个曝光工序中的、受光部2接收到光的曝光工序的次数相对应的量的电荷被积蓄在存储部6中。
另外，实际上，在第1次曝光工序中受光部2接收到光的情况下，在第2次以后的曝光工序中，在存储部6中已经积蓄有电荷。因此，在第2次以后的曝光工序中增加的存储部6的电荷量与第1次曝光工序不同。此外，在第2次以后的曝光工序中，在曝光工序的开始时间点不需要一定使第1复位用晶体管32截止。但是，这些不是本发明的主旨，所以详细的说明省略。
在测定期间的最后(多个曝光工序全部结束后)，控制部使计数用晶体管36导通而将存储部6与电荷保持部5连接，将积蓄在存储部6中的电荷向存储部6和电荷保持部5分配。从存储部6分配给电荷保持部5的电荷被栅极电极330连接于电荷保持部5的放大用晶体管33变换为与电荷量对应的(即，与受光部2接收光的曝光工序的次数对应的)受光信号。控制部通过使多个像素单元10中的希望的像素单元10的选择用晶体管35导通，使受光信号从希望的像素单元10向信号线110输出。
输出到信号线110的受光信号被CDS电路读出。CDS电路从CDS输出节点输出与对应的信号线110的任意的不同的两个定时的电位差、即信号输出动作时的电位(电荷保持部5中含有信号电荷时的电位)与复位动作时的电位(将电荷保持部5的电荷用第1复位用晶体管32排出后的电位)之差相对应的信号。
[像素单元的布局]
接着，参照图1、图2、图4及图5对固体摄像元件1中的多个像素单元10的布局进行说明。
如图1所示，多个像素单元10以二维阵列状形成于半导体基板100。半导体基板100例如是p型的硅基板。在半导体基板100的上表面，在第1方向(图1的左右方向)上较长地形成有n型阱区域8。在n型阱区域8内，沿着n型阱区域8的较长方向(第1方向)形成有p型阱区域9。
像素电路30形成在p型阱区域9内。受光部2在半导体基板100中形成在n型阱区域8的外侧的p型的区域。
沿着1个p型阱区域9的较长方向的一边，排列配置有多个(在图1中是3个)像素单元10(以下也记作第1像素单元群)。此外，沿着该p型阱区域9的较长方向的另一边，排列配置有多个(在图1中是3个)像素单元10(以下也记作第2像素单元群)。在该p型阱区域9内，形成有第1像素单元群的像素单元10各自的像素电路30和第2像素单元群的像素单元10各自的像素电路30。
另外，在图1的例子中，在1个p型阱区域9内，形成有第1像素单元群及第2像素单元群的6个像素单元10的像素电路30，但并不限于此。第1像素单元群也可以包括2个以下的像素单元10，也可以包括4个以上的像素单元10。第2像素单元群也可以包括2个以下的像素单元10，也可以包括4个以上的像素单元10。第2像素单元群中包含的像素单元10的数量可以与第1像素单元群中包含的像素单元10的数量相同，也可以不同。
在图1的例子中，第1像素单元群中包含的多个像素单元10具有相同的形状及大小，第2像素单元群中包含的多个像素单元10具有相同的形状及大小。进而，第1像素单元群中包含的像素单元10和第2像素单元群中包含的像素单元10也具有相同的形状及大小。
这样，如果多个像素单元10的形状及大小相同，则能够使与多个像素单元10分别连接的布线60、61的形状大致相同。即，能够使布线60、61的长度均匀，能够使布线60、61的寄生电阻及寄生电容均匀。换言之，能够减小多个像素单元10之间的特性的偏差。
此外，在平面观察时，关于多个像素单元10中的在第2方向(p型阱区域9的较短方向，图1的上下方向)上相邻配置而两个像素单元10，受光部2彼此邻接，或者像素电路30彼此邻接。
[像素电路内的构成要素的布局]
接着，对像素电路30内的构成要素的布局进行说明。如图2、图4及图5所示，像素电路30的构成要素配置于在第1方向上较长的区域。在该区域，从左侧(X轴－侧)起依次沿着第1方向排列有第2复位用晶体管34、转送用晶体管31、第1复位用晶体管32、计数用晶体管36、放大用晶体管33、选择用晶体管35。更详细地讲，扩散区域50～59沿着第1方向排列，并且，多个栅极电极310～360沿着第1方向排列。
多个扩散区域50～58分别是形成在p型阱区域9内的n型的扩散区域。如图2、图4及图5所示，扩散区域51、52、50、53、56、57、58、54、55从图中的左侧起依次沿着第1方向排列。
扩散区域59是形成在p型阱区域9内的p型的扩散区域。扩散区域59经由阱用布线62而与用来将像素单元10内的p型阱区域9的电压进行固定的电源(通常是接地电源)连接。扩散区域59换言之是阱接触部。阱用布线62例如是金属布线。n型阱区域8与在与p型阱区域9之间成为反偏的电源(通常为1～5V左右)连接。
多个栅极电极310～360分别具有在第2方向上较长的形状。多个栅极电极310～360分别在平面观察时是线状(直线状)，但也可以是L字状等其他形状。栅极电极340、310、320、360、330、350从图中的左侧起依次沿着第1方向排列。
多个栅极电极310～360分别隔着由氧化硅等构成的栅极绝缘膜(未图示)而形成在半导体基板100上。多个栅极电极310～360分别以架在第1方向上相邻的两个扩散区域的端部彼此上的方式形成在半导体基板100上。像素电路30具有的多个晶体管分别由相邻的两个扩散区域、架在其之间的栅极电极、和栅极绝缘膜构成。
另外，如图5所示，在不能被电连接的扩散区域之间，例如通过STI(ShallowTrench Isolation)70等绝缘体而被分离。不能被电连接的扩散区域也可以通过不同的导电型的扩散区域而被分离。此外，也可以在栅极电极间的离开了距离的部位配置例如由与栅极电极相同的材料形成的伪部件。
[上下对称构造及其效果]
如图2所示，如果着眼于多个像素单元10中的在第2方向上排列的第1像素单元10a及第2像素单元10b，则第1像素单元10a及第2像素单元10b成为若使一方上下反转则该一方与另一方相同的结构。即，第1像素单元10a及第2像素单元10b具有以边界11为对称轴而线对称的构造。
并且，第1像素单元10a及第2像素单元10b中，像素电路30彼此在作为第1像素单元10a的受光部2的第1受光部与作为第2像素单元10b的受光部2的第2受光部之间在第2方向上相邻。
由此，与在第2方向上交替地配置像素电路30和受光部2的结构(以下也记作比较例)相比，能够减少像素电路30与受光部2的边界的数量。在比较例中，像素电路30与受光部2的边界为每2行有4处，但在固体摄像元件1中，为每2行有2处，受光部2彼此的边界增加了1处。在固体摄像元件1中，与比较例相比，能够减少1处需要设置分离部的边界。另外，像素电路30彼此的边界设置分离部的必要性较低。
因而，在固体摄像元件1中，通过减少作为分离部而分配的面积，能够扩大受光部2的面积率。即，固体摄像元件1容易高灵敏度化。
[栅极电极的共通化及其效果]
此外，如图2所示，第1像素单元10a具有的多个晶体管的第1方向上的排列与第2像素单元10b具有的多个晶体管的第1方向上的排列相同，第1像素单元10a具有的多个第1晶体管(放大用晶体管33以外的5个晶体管)分别与具有与该第1晶体管相同的功能的、第2像素单元10b具有的第1晶体管共用栅极电极。栅极电极延伸至第1像素单元10a及第2像素单元10b的边界11，并跨过边界11而形成。该栅极电极是被施加第1像素单元10a及第2像素单元10b共通的电压的栅极电极。
由此，在固体摄像元件1整体中，每2行配置合计5个栅极电极用布线，从而能够将2行的像素同时驱动。因而，能够将上下两个像素的受光信号按每个像素进行保持并且将两行同时曝光、读出，帧速率提高。进而，通过减少栅极电极用布线的个数，布局自由度提高，能够抑制通过将栅极电极用布线配置在距边界11较近的位置从而入射角大的入射光被栅极电极用布线反射的情况。即，栅极电极的共通化还带来光学上的高灵敏度化。
进而，由于第1晶体管(放大用晶体管33以外的5个晶体管)的栅极电极沿着第2方向变长，所以朝向边界11侧的方向的栅极电极的突出尺寸与用来能够自动地充分抑制晶体管的制造偏差的突出尺寸A1相比充分大。即，通过栅极电极的共通化，抑制第1晶体管的Vt偏差。
另外，放大用晶体管33的栅极电极不被第1像素单元10a及第2像素单元10b共用。即，第1像素单元10a具有的第2晶体管(即放大用晶体管)不与第2像素单元10b具有的第2晶体管共用栅极电极。第1像素单元10a的放大用晶体管33的栅极电极和第2像素单元10b的放大用晶体管33的栅极电极分别独立地被施加电压。
[突出尺寸的调整及其效果]
此外，如图2所示，在固体摄像元件1中，栅极电极330的突出尺寸A2比其他晶体管的栅极电极的突出尺寸A1短。突出尺寸A1的长度被设定为能够充分地抑制晶体管的制造偏差的长度，突出尺寸A2的长度被设定为能够将放大用晶体管33的特性偏差用后级的CDS电路消除那样的长度。这样的长度被经验性或实验性地决定。由此使画质的劣化处于容许范围内。
此外，通过将第1像素单元10a及第2像素单元10b的栅极电极330间的距离离开一定程度，能够抑制在第1像素单元10a及第2像素单元10b的电荷保持部5间产生寄生电容，并且能够将扩散区域靠近边界11而配置。即，能够缩短安装像素电路30的区域的第1方向上的宽度。因而，固体摄像元件1容易将受光部2的面积率扩大而高灵敏度化。
例如，在为了抑制第1晶体管的Vt偏差而需要的突出尺寸A1为0.1μm、为了抑制电荷保持部5间的寄生电容而需要的栅极电极330间尺寸A3(未图示)为0.1μm的情况下，第1像素单元10a的放大用晶体管33的扩散区域和第2像素单元10b的放大用晶体管33的扩散区域需要在第2方向上离开A1×2+A3＝0.3μm而配置。
相对于此，在能够将放大用晶体管33的Vt偏差通过后级CDS电路消除的范围的突出尺寸A2为0.05μm的情况下，第1像素单元10a的放大用晶体管33的扩散区域和第2像素单元10b的放大用晶体管33的扩散区域在第2方向上离开A2×2+A3＝0.2μm而配置即可。这样，在采用突出尺寸A2的情况下，与采用突出尺寸A1的情况相比，能够将受光部2的尺寸在第2方向上扩大0.1μm，能够将受光部2的面积率扩大而实现高灵敏度化。
[电荷保持部的寄生电容的增大及其效果]
此外，在以第2受光模式来利用固体摄像元件1的情况下，检测到光时的电荷量成为受光部2和电荷保持部5饱和的水平(饱和电荷量)的程度的电荷。这是因为，如果由受光部2产生作为光检测的触发的电子空穴对，则发生最初生成的电子空穴对生出新的电子空穴对、生出的电子空穴对进一步生出电子空穴对的正反馈，在受光部2及电荷保持部5中积蓄了一定程度的电荷的阶段，受光部2的阴极的电位向负侧下降，从而低于电子空穴对持续生成新的电子空穴对所需要的电场，在该状态下电子空穴对的生成停止。受光部2的阴极侧的电位的下降量与生成的电荷量成正比，与受光部2和电荷保持部5的寄生电容的合计成反比。即，即使电荷保持部5的寄生电容变大，最终积蓄在电荷保持部5中的电荷的量也增加，电子空穴对的生成在相同程度的电压值下停止。
因而，只要设想为在第2受光模式下使用，则并不一定需要为了减小寄生电容而将与电荷保持部5连接的布线61的布线长设计得较短。此外，在电荷保持部5的寄生电容较大的情况下，在使计数用晶体管36导通了时能够向存储部6转送的电荷量增加。由此，每1次计数的存储部6的电压变动变大，从而能够调整每1次计数的电压变化量以使其比噪声水平高。
这里，关于与电荷保持部5连接的布线61，也可以考虑为电荷保持部5的一部分。即，也可以考虑在电荷保持部5中包含布线61。在增加电荷保持部5的寄生电容的情况下，在布线61与施加一定电压的电源线之间增加寄生电容即可。例如，通过将用来向p型阱区域9或n型阱区域8施加电压的布线(例如，与扩散区域59连接的阱用布线62)与布线61接近而并设，能够增加电荷保持部5的寄生电容。阱用布线62和布线61例如沿着第1方向并设，但也可以沿着其他方向并设。
此时，阱用布线62及布线61既可以属于同一布线层，在第2方向上隔开间隔配置，也可以属于不同布线层，在与第1方向及第2方向都交叉的第3方向(即图中的Z轴方向)上隔开间隔配置。另外，在不同的布线层之间设有层间绝缘膜。此外，阱用布线62也可以多层化，由此，还能够进一步增加电荷保持部5的寄生电容。
另外，阱用布线62是用来向p型阱区域9施加电压的布线，在这之外，还存在用来向n型阱区域8施加电压的阱用布线(未图示)。电荷保持部5的寄生电容还能够通过将这样的阱用布线与布线61接近而并设来增加。
[变形例1]
上述实施方式只不过是本发明的各种各样的实施方式之一。上述实施方式只要能够达成本发明的目的就可以根据设计等进行各种变更。例如，像素电路30中的多个晶体管的配置是一例。以下，对多个晶体管的配置的变形例(变形例1)进行说明。图6是表示变形例1的固体摄像元件具备的两个像素单元的图。
如图6所示，变形例1的固体摄像元件1a具备像素电路30a，像素电路30a中的多个晶体管的配置与固体摄像元件1不同。具体而言，在像素电路30a中，从左侧(X轴－侧)起依次沿着第1方向排列有第2复位用晶体管34、转送用晶体管31、第1复位用晶体管32、放大用晶体管33、选择用晶体管35、计数用晶体管36。
在这样的配置下，放大用晶体管33的扩散区域58和第1复位用晶体管32的扩散区域53被共通化。被共通化的扩散区域例如与第1复位漏极电极102(图3中图示)连接。如果这样使放大用晶体管33的扩散区域58和第1复位用晶体管32的扩散区域53共通化，则安装像素电路30a的区域的为了配置多个晶体管而需要的第1方向的尺寸变短。即，能够使像素单元10的大小微细化。虽然不能将放大用晶体管33的电源和与受光部2的复位电压不同的电压同时施加，但通过在放大用晶体管33动作时使第1复位漏极电极102的电压变化、或者调整放大用晶体管33的Vt以使放大用晶体管33在受光部2的复位电压下导通，能够使像素电路30动作。
此外，在固体摄像元件1a中，与扩散区域59连接的阱用布线62和与电荷保持部5连接的布线61(布线61也可以考虑为电荷保持部5的一部分)相互接近地并设。根据这样的布线的配置，能够通过增加电荷保持部5的寄生电容而使在第2受光模式下检测到光时产生的电荷量变大。此外，还能够通过将阱用布线62多层化，或将阱用布线62形成在位于比电荷保持部5中包含的布线61靠上方的布线层中而以将布线61覆盖的方式配置阱用布线62，实现进一步的寄生电容扩大。此外，在以将布线61覆盖的方式配置阱用布线62的情况下，阱用布线62还能够用作将朝向像素电路30a照射的光遮光的遮光部件。
另外，阱用布线62是用来向p型阱区域9施加电压的布线，但也可以在这之外地配置用来向n型阱区域8施加电压的布线(未图示)。通过将这样的阱用布线与布线61接近地并设也能够增加电荷保持部5的寄生电容。
[变形例2]
此外，像素电路30及像素电路30a中的多个晶体管的数量是6个，但也可以将多个晶体管的数量减少到5个以下。图7是表示这样的变形例2的固体摄像元件具备的两个像素单元的图。图8是表示变形例2的像素电路的电路结构的图。
如图7及图8所示，变形例2的固体摄像元件1b具备像素电路30b，在像素电路30b中不包含计数用晶体管36。如图7所示，在像素电路30b中，从左侧(X轴－侧)依次沿着第1方向排列有第2复位用晶体管34、转送用晶体管31、第1复位用晶体管32、放大用晶体管33、选择用晶体管35。
这样，如果将计数用晶体管36省略，则安装像素电路30b的区域的为了配置多个晶体管而需要的第1方向的尺寸变短。即，能够使像素单元10的大小微细化。
另外，在将计数用晶体管36省略的情况下，在第2受光模式下不再能够使用计数功能。因此，像素电路30b输出的受光信号成为表示各像素是否检测到光的2值信号。
[变形例3]
此外，像素电路30b中的多个晶体管的数量是5个，但也可以将多个晶体管的数量减少到4个。图9是表示这样的变形例3的固体摄像元件具备的两个像素单元的图。图10是表示变形例3的像素电路的电路结构的图。
如图9及图10所示，变形例3的固体摄像元件1c具备像素电路30c，在像素电路30c中不包含第2复位用晶体管34。如图9所示，在像素电路30c中，从左侧(X轴－侧)依次沿着第1方向排列有转送用晶体管31、第1复位用晶体管32、放大用晶体管33、选择用晶体管35。
这样，如果将第2复位用晶体管34省略，则安装像素电路30c的区域的为了配置多个晶体管而需要的第1方向的尺寸变短。即，能够使像素单元10的大小微细化。
该情况下，为了将积蓄在受光部2中的电荷复位，将转送用晶体管31和第1复位用晶体管32同时设为导通状态即可。此外，在像素电路30c中，在受光部2的阴极中超过饱和水平而集电的电荷有可能向电荷保持部5溢出。在这样的情况下，通过将转送用晶体管31的Vt设定得较高、将使转送用晶体管的栅极电极310设定为截止时的电压设定得较低、将扩散区域59(阱接触部)配置在扩散区域52附近等方法，能够抑制向电荷保持部5的溢出。
[总结]
如以上说明，固体摄像元件1具备半导体基板100、以及在半导体基板100上分别沿着第1方向及与第1方向交叉的第2方向以二维阵列状形成的多个像素单元10。多个像素单元10分别具有接收入射光而生成电荷的受光部2和像素电路30，像素电路30包括保持由受光部2生成的电荷的电荷保持部5、沿着第1方向排列的多个第1晶体管、以及将与由电荷保持部5保持的电荷对应的电压作为受光信号来输出的第2晶体管。多个像素单元10中包含的在第2方向上排列的第1像素单元10a及第2像素单元10b中，像素电路30彼此在作为第1像素单元10a的受光部2的第1受光部与作为第2像素单元10b的受光部2的第2受光部之间在第2方向上相邻。第1像素单元10a具有的多个第1晶体管分别与具有与该第1晶体管相同的功能的第2像素单元10b所具有的第1晶体管共用栅极电极。第2晶体管例如是放大用晶体管33。
由此，像素电路30与受光部2的接合边界减小，所以能够减小需要配置在这样的接合边界的、用来缓和电场的分离部的面积。通过减小分离部的面积、增大受光部2的面积，能够实现高灵敏度化。此外，通过将多个第1晶体管的栅极电极由邻接像素单元共用，能够减小用来向栅极电极施加电压的布线的个数及面积。因此，能够通过扩大布线区域的开口率而实现对于入射角大的入射光的高灵敏度化。进而，对于多个第1晶体管的扩散区域，能够自动地确保向边界11侧的突出尺寸，得到容易抑制晶体管的Vt的特性偏差的效果。
此外，例如在平面观察时，第1像素单元10a具有的第1晶体管的栅极电极，与该第1晶体管的扩散区域相比，以第1长度(第1突出尺寸A1)向第1受光部侧突出。在平面观察时，第1像素单元10a具有的第2晶体管的栅极电极，与该第2晶体管的扩散区域相比，以第2长度(第2突出尺寸A2)向第2受光部侧突出。第2长度比第1长度短。
由此，通过将像素单元间的放大用晶体管33(第2晶体管)的栅极电极330的距离离开一定程度，能够减小电荷保持部5间的寄生电容。此外，能够使扩散区域50～58的配置靠近边界11，能够使像素电路30的宽度在第2方向上变短。因而，能够通过扩大受光部2的面积率而实现高灵敏度化。
此外，例如，在多个第1晶体管中，包括用来将由受光部2生成的电荷向电荷保持部5转送的转送用晶体管31、用来将积蓄在电荷保持部5中的电荷复位的第1复位用晶体管32、以及选择是否将第2晶体管输出的受光信号向信号线输出的选择用晶体管35。
由此，通过包括转送用晶体管31、第1复位用晶体管32及放大用晶体管33的像素电路30，能够生成与由受光部2接收的光对应的受光信号。
此外，例如，在多个第1晶体管中，还包括将由受光部2积蓄的电荷复位的第2复位用晶体管34。
由此，第2复位用晶体管34通过在栅极电极340上被施加电压而导通，从而能够将积蓄在受光部2的阴极中的电荷向第2复位漏极电极104排出(将受光部2的阴极复位)。此外，由于积蓄在受光部2的阴极中的超过了饱和水平的电荷越过第2复位用晶体管34的势垒向第2复位漏极电极104溢出，所以能够抑制在非曝光期间中信号向电荷保持部5漏出。
此外，例如，像素电路30还具备存储部6，在多个第1晶体管中，还包括用来将电荷保持部5与存储部6连接的计数用晶体管36。
由此，能够向存储部6积蓄与在第2受光模式下检测到光的次数相对应的电荷量，所以实质上能够检测的光子的数量增加。即，能够扩大动态范围。
此外，例如，多个像素单元10分别在像素单元10内包括p型阱区域9和用来向p型阱区域9施加电压的阱用布线62。阱用布线62与连接于电荷保持部5的布线61并设。
由此，电荷保持部5的寄生电容增加，从而检测到光时被积蓄直到电荷保持部5的饱和水平为止的电荷的量增加，能够向存储部6转送的电荷的量增加。由于每1次计数的存储部6的电压变动增加，所以能够减小计数的读出误差。
此外，例如，阱用布线62及与电荷保持部5连接的布线61形成在同一布线层。
由此，通过同一布线层中使阱用布线62及布线61接近，能够使电荷保持部5的寄生电容增加。
此外，例如，阱用布线62及与电荷保持部5连接的布线61形成在不同的布线层。
由此，通过在不同的布线层中使阱用布线62及布线61接近，能够使电荷保持部5的寄生电容增加。
此外，例如，受光部2具有将通过接收入射光而产生的电荷通过雪崩增倍来增倍的增倍区域。
由此，作为受光部2，能够使用雪崩光电二极管。
此外，例如，第1像素单元具有的多个第1晶体管的第1方向上的排列与第2像素单元具有的多个第1晶体管的第1方向上的排列相同。
由此，能够使栅极电极的形状简化。
此外，例如，在平面观察时，栅极电极是沿着第2方向的线状。
由此，能够使栅极电极的形状简化。
此外，例如，第1像素单元具有的第2晶体管不与第2像素单元具有的第2晶体管共用栅极电极。
由此，关于受光信号的输出，能够按每个像素单元10分别进行。
此外，例如，在像素电路30中，多个第1晶体管及第2晶体管沿着第1方向排列。
由此，通过将构成像素电路30的多个晶体管在沿着第1方向的直线上排列，能够实现多个晶体管的配置的简化。
此外，例如，在像素电路30中，第2晶体管包括与源极及漏极对应的两个扩散区域，两个扩散区域的仅一方被与多个第1晶体管共用。
由此，例如，如果第2晶体管的扩散区域58与多个第1晶体管中的第1复位用晶体管32的扩散区域53分离，则能够对这两个晶体管连接相互不同的电源。
此外，例如，在像素电路30a中，第2晶体管包括与源极及漏极对应的两个扩散区域，两个扩散区域都被与多个第1晶体管共用。
由此，例如，如果将第2晶体管的扩散区域58和多个第1晶体管中的第1复位用晶体管32的扩散区域53共通化，则为了配置多个晶体管而需要的区域的大小变小。因而，能够使像素单元10的大小微细化。
此外，例如，在平面观察时，第1像素单元10a中的受光部、多个第1晶体管及第2晶体管的配置和第2像素单元10b中的受光部2、多个第1晶体管及第2晶体管的配置关于第1像素单元10a及第2像素单元10b的边界11线对称。
由此，能够实现多个晶体管的配置的简化。
(其他实施方式)
以上，对实施方式的固体摄像元件进行了说明，但本发明并不限定于上述实施方式。
例如，在上述实施方式中说明的多个晶体管的配置是一例，多个晶体管的配置也可以在本发明的目的的范围内变更。例如，在固体摄像元件的一部分区域中也可以采用与其他区域不同的配置。
此外，在上述实施方式中，固体摄像元件的控制部使像素单元以第1受光模式及第2受光模式的两个受光模式动作。但是，控制部也可以不使像素单元以第1受光模式动作，也可以使像素单元仅以第2受光模式动作。
此外，在上述实施方式中，也可以将阱接触部(扩散区域59)以外的扩散区域51～58的导电型设为p型，将阱接触部(扩散区域59)的导电型设为n型，将p型阱区域9设为n型阱区域。该情况下，不再有p型阱区域9与n型阱区域8的边界，所以能够使像素单元的大小微细化。
此外，在上述实施方式中，阱接触部为了使多个像素单元的p型阱区域的电压相等地一致，在多个像素单元中各配置有1个。但是，不需要将阱接触部分别配置在多个像素单元的每一个中。阱接触部也可以对多个像素单元配置1个，也可以对1行的像素单元配置1～2处左右。如果减少了阱接触部，则能够减小像素单元的大小。
此外，在上述实施方式中，假设第1方向及第2方向正交而进行了说明，但第1方向及第2方向所成的角度也可以小于90度。该情况下，虽然有第1像素单元中的多个晶体管的配置和第2像素单元中的多个晶体管的配置不为上下对称的情况，但多个晶体管的配置顺序相同。
此外，在上述实施方式中用于说明的数字全部是为了具体地说明本发明而例示的，本发明并不受所例示的数字限制。
此外，在上述实施方式中说明的电路结构是一例，本发明并不限定于上述电路结构。即，与上述电路结构同样地能够实现本发明的特征性的功能的电路也包含在本发明中。例如，在能够实现与上述电路结构同样的功能的范围内，对某个元件串联或并联地连接着开关元件(晶体管)、电阻元件或电容元件等元件的形态也包含在本发明中。
此外，在上述实施方式中，对固体摄像元件具有的构成要素的主要的材料进行了例示，但在固体摄像元件具有的层叠构造的各层中，也可以在能够实现与上述实施方式的层叠构造同样的功能的范围中包含其他材料。此外，在附图中将各构成要素的角部及边以直线进行了记载，但因为制造上的理由等，角部及边带有圆度的形态也包含在本发明中。
除此以外，对于各实施方式施以本领域技术人员想到的各种变形而得到的形态、或在不脱离本发明的主旨的范围内通过将各实施方式的构成要素及功能任意地组合而实现的形态也包含在本发明中。例如，本发明也可以作为固体摄像元件的制造方法实现。
产业上的可利用性
本发明的固体摄像元件作为适合于高灵敏度化的固体摄像元件是有用的。
标号说明
1、1a、1b、1c 固体摄像元件
2 受光部
5 电荷保持部
6 存储部
8 n型阱区域
9 p型阱区域
10 像素单元
10a 第1像素单元
10b 第2像素单元
11 边界
30、30a、30b、30c 像素电路
31 转送用晶体管
32 第1复位用晶体管
33 放大用晶体管
34 第2复位用晶体管
35 选择用晶体管
36 计数用晶体管
50、51、52、53、54、55、56、57、58、59 扩散区域
60、61 布线
62 阱用布线
70 STI
100 半导体基板
101 偏置电极
102 第1复位漏极电极
103 放大用电极
104 第2复位漏极电极
110 信号线
310、320、330、340、350、360 栅极电极

Claims (16)

1.一种固体摄像元件，其特征在于，
具备：
半导体基板；以及
多个像素单元，沿着第1方向及与上述第1方向交叉的第2方向以二维阵列状形成于上述半导体基板；
上述多个像素单元分别具有：
受光部，接收入射光而生成电荷；以及
像素电路，包含保持由上述受光部生成的上述电荷的电荷保持部、在上述第1方向上排列的多个第1晶体管、以及输出与由上述电荷保持部保持的上述电荷对应的电压作为受光信号的第2晶体管；
上述多个像素单元中包含的在上述第2方向上排列的第1像素单元及第2像素单元中，上述像素电路彼此在作为上述第1像素单元的上述受光部的第1受光部与作为上述第2像素单元的上述受光部的第2受光部之间在上述第2方向上相邻；
上述第1像素单元具有的上述多个第1晶体管分别与具有与该第1晶体管相同的功能的上述第2像素单元具有的上述第1晶体管共用栅极电极。
2.如权利要求1所述的固体摄像元件，其特征在于，
在平面观察时，上述第1像素单元具有的上述第1晶体管的栅极电极，与该第1晶体管的扩散区域相比，以第1长度向上述第1受光部侧突出；
在平面观察时，上述第1像素单元具有的上述第2晶体管的栅极电极，与该第2晶体管的扩散区域相比，以第2长度向上述第2受光部侧突出；
上述第2长度比上述第1长度短。
3.如权利要求1或2所述的固体摄像元件，其特征在于，
在上述多个第1晶体管中，包括：
转送用晶体管，用来将由上述受光部生成的上述电荷向上述电荷保持部转送；
第1复位用晶体管，用来将积蓄在上述电荷保持部中的电荷复位；以及
选择用晶体管，选择是否将上述第2晶体管输出的上述受光信号向信号线输出。
4.如权利要求3所述的固体摄像元件，其特征在于，
在上述多个第1晶体管中，还包括将由上述受光部积蓄的电荷复位的第2复位用晶体管。
5.如权利要求4所述的固体摄像元件，其特征在于，
上述像素电路还具备存储部；
在上述多个第1晶体管中，还包括用来将上述电荷保持部与上述存储部连接的计数用晶体管。
6.如权利要求1～5中任一项所述的固体摄像元件，其特征在于，
上述多个像素单元分别在该像素单元内包括阱区域和用来向上述阱区域施加电压的阱用布线；
上述阱用布线与连接于上述电荷保持部的布线并设。
7.如权利要求6所述的固体摄像元件，其特征在于，
上述阱用布线及连接于上述电荷保持部的布线形成于同一布线层。
8.如权利要求6所述的固体摄像元件，其特征在于，
上述阱用布线及连接于上述电荷保持部的布线形成于不同的布线层。
9.如权利要求1～8中任一项所述的固体摄像元件，其特征在于，
上述受光部具有将通过接收上述入射光而产生的电荷通过雪崩增倍进行增倍的增倍区域。
10.如权利要求1～9中任一项所述的固体摄像元件，其特征在于，
上述第1像素单元具有的上述多个第1晶体管的上述第1方向上的排列与上述第2像素单元具有的上述多个第1晶体管的上述第1方向上的排列相同。
11.如权利要求1～10中任一项所述的固体摄像元件，其特征在于，
在平面观察时，上述栅极电极是沿着上述第2方向的线状。
12.如权利要求1～11中任一项所述的固体摄像元件，其特征在于，
上述第1像素单元具有的上述第2晶体管与上述第2像素单元具有的上述第2晶体管不共用栅极电极。
13.如权利要求1～12中任一项所述的固体摄像元件，其特征在于，
在上述像素电路中，上述多个第1晶体管、以及上述第2晶体管沿着上述第1方向排列。
14.如权利要求1～13中任一项所述的固体摄像元件，其特征在于，
上述第2晶体管包括与源极及漏极对应的两个扩散区域，上述第2晶体管与上述多个第1晶体管共用上述两个扩散区域的仅一方。
15.如权利要求1～13中任一项所述的固体摄像元件，其特征在于，
上述第2晶体管包括与源极及漏极对应的两个扩散区域，上述第2晶体管与上述多个第1晶体管共用上述两个扩散区域的双方。
16.如权利要求1～15中任一项所述的固体摄像元件，其特征在于，
在平面观察时，上述第1像素单元中的上述受光部、上述多个第1晶体管、以及上述第2晶体管的配置和上述第2像素单元中的上述受光部、上述多个第1晶体管、以及上述第2晶体管的配置相对于上述第1像素单元及上述第2像素单元的边界是线对称的。
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