JP2005223133A - 固体撮像装置およびそれを用いた撮像システム - Google Patents

Abstract

【課題】 ＯＢ段差を抑制する。
【解決手段】 ＰＮ接合領域２０を備えた光電変換素子を、画像形成領域画素１４及びオプティカルブラック領域画素１３にそれぞれ有する固体撮像装置において、画像形成領域画素１４に形成された光電変換素子の暗電流値とオプティカルブラック領域画素１３に形成された光電変換素子の暗電流値とが同じ又は両暗電流値の差が小さくなるように、画像形成領域画素に形成された光電変換素子のＰＮ接合領域の大きさと、オプティカルブラック領域画素に形成された光電変換素子の半導体接合領域の大きさとの比率を設定した。
【選択図】 図１

Description

本発明は固体撮像装置およびそれを用いた撮像システムに係わり、特に半導体接合領域を備えた光電変換素子を、画像形成領域及びオプティカルブラック領域にそれぞれ有する固体撮像装置およびそれを用いた撮像システムに関する。

通常、固体撮像装置には画像形成を行うための画像形成領域と、信号レベルの基準となる信号（黒基準信号）を得るための、遮光されたオプティカルブラック（光学的黒）領域（以下ＯＢ領域という）とを備えており、画像形成領域からの信号はＯＢ領域で得たレベルを基準として演算処理される。

このような固体撮像装置において、画像形成領域とＯＢ領域とで暗電流の発生量が異なる場合がある。これはＯＢ段差と呼ばれており、かかるＯＢ段差を補正するための技術としては、例えば、特許文献１に、適正露光時間及びそれとは異なる露光時間で露光した、少なくとも２フレーム以上の輝度信号レベルからＯＢ段差を算出し、信号処理回路の入力段で補正する映像信号処理方法が開示されている。

なお、本発明に関連する技術としては、特許文献２に、白キズ等による異常な読み出し信号の増加を防ぐために、ＯＢ領域のＰＮ接合領域の大きさを小さくすることが開示されている。ただし、暗電流値との関連においてＰＮ接合領域の大きさを設定することの開示はない。

また特許文献３には、ＣＣＤ型固体撮像装置において、ＯＢ領域に大光量の光が入射した場合には、充分に遮光しきれずに、一部の光が垂直転送電極の下の垂直転送レジスタに透過し、そこで光電変換を生ずることにより、黒レベルにずれが生じて画質が乱れる問題に対して、ＯＢ領域の垂直転送電極の幅が、有効画素部の垂直転送電極の幅より広く形成されて成る固体撮像素子が開示されている。ただし、有効画素及びＯＢ領域の画素に増幅素子を有する固体撮像装置に関しての開示はなく、ＯＢ領域において暗電流が増加する場合のみが構成として開示されている。
特開２００２−３５４３４８号公報 特開２００３−１３４４００号公報 特開平１０−２０９４２４号公報

しかしながら、特許文献１の構成では、ＯＢ段差による悪影響を除去するために入射光を遮光した画像からの信号を一回取り込むという手順が必要で、撮像時間が長くなる課題がある。また、ＯＢ段差が生じる場合には、一般に特許文献３にも開示されているように、ＯＢ領域の暗電流が増加するために、正確な有効画素領域での暗示出力と一致しない場合である。

しかしながら本発明者らの検討によれば、固体撮像装置の構成によっては、ＯＢ画素部の方が暗電流が小さくなる構成が存在することを見出した。

本発明は以上のような問題を解決するためになされたもので、撮像時間の増加をすることなく、ＯＢ画素部での暗電流増加に起因するＯＢ段差の発生をも抑制する固体撮像装置を提供することを目的とする。

本発明の第１の固体撮像装置は、半導体接合領域を備えた光電変換素子を、画像形成領域及びオプティカルブラック領域にそれぞれ有する固体撮像装置において、
前記画像形成領域に形成された光電変換素子の第１の半導体接合領域の表面積よりも、前記オプティカルブラック領域に形成された光電変換素子の第２の半導体接合領域の表面積の方が大きいことを特徴とする。

本発明の第２の固体撮像装置は、半導体接合領域を備えた光電変換素子を、画像形成領域及びオプティカルブラック領域にそれぞれ有する固体撮像装置において、
前記画像形成領域及びオプティカルブラック領域はそれぞれ、導電層をその上に有する素子分離領域により区分される素子領域内に光電変換素子を有し、
前記画像形成領域に形成された光電変換素子の半導体接合領域と素子分離領域との間の第１の距離と、前記オプティカルブラック領域に形成された光電変換素子の半導体接合領域と素子分離領域との間の第２の距離とが異なることを特徴とする固体撮像装置。

本発明の第３の固体撮像装置は、半導体接合領域を備えた光電変換素子を、画像形成領域及びオプティカルブラック領域にそれぞれ有する固体撮像装置において、
前記半導体接合領域は、第１導電型の第１の半導体領域と、該第１の半導体領域内に形成された第２導電型の第２の半導体領域との接合部が形成された領域であり、前記画像形成領域及びオプティカルブラック領域はそれぞれ、光電変換素子の半導体接合領域の周囲に第１導電型で且つ前記第１の半導体領域よりも不純物濃度の高い第３の半導体領域を有し、
前記オプティカルブラック領域の光電変換素子の半導体接合領域の周囲を囲う第３の半導体領域の長さは、前記画像形成領域の光電変換素子の半導体接合領域の周囲を囲う第３の半導体領域の長さと異なることを特徴とする。

本発明の第４の固体撮像装置は、半導体接合領域を備えた光電変換素子を、画像形成領域及びオプティカルブラック領域にそれぞれ有する固体撮像装置において、
前記半導体接合領域は、第１導電型の第１の半導体領域と、該第１の半導体領域内に形成された第２導電型の第２の半導体領域との接合部が形成された領域であり、前記画像形成領域の光電変換素子の半導体接合領域の周囲の一部又は全部に第１導電型で且つ前記第１の半導体領域よりも不純物濃度の高い第３の半導体領域を設け、且つ前記オプティカルブラック領域の光電変換素子の半導体接合領域の周囲には該半導体接合領域と異なる導電型の半導体領域を設けないことを特徴とする。

なお、本願において、半導体接合領域は半導体接合部が形成された領域であり、例えばＰウエルとＰウエル内に形成されたＮ型半導体領域と表面層となるＰ層とで光電変換素子が形成された場合、ＰウエルとＮ型半導体領域とのＰＮ接合部が形成された領域をいう。

以下本発明について更に説明する。

本発明者らの検討により、新たにＯＢ領域画素において暗電流が減少する場合が見出された。これには、下記モデルが考えられる。

ＯＢ領域画素上の遮光層は一定バイアスで固定される場合が多く、その場合に界面が空乏化し、ＯＢ領域画素の暗電流が増減すること等が挙げられる。例えば、ウエルがｐ型で、キャリアが電子（ｎ型）の構成においては、ＯＢ領域画素の暗電流は減少する。

もしくは何らかの理由により、ＯＢ領域の画素部表面のＳｉ/ＳｉＯ_２界面欠陥が、ＯＢ領域画素に比べて、画像形成領域画素のほうが多い等の理由により、従来とは逆に、ＯＢ領域画素の方が暗電流が小さくなるのである。

まず、本発明の第１の固体撮像装置について説明する。

本発明者等は、導電層をその上に設けた素子分離領域に半導体接合領域となるＰＮ接合領域を近づけると暗電流が増加するため、図８（ｂ）に示すように素子分離領域からＯＢ領域画素１３のＰＮ接合領域２１を一定距離（ｔ０）以上離し、そして素子分離領域から遠ざかる方向に、序々にＯＢ領域画素１３のＰＮ接合領域２１の面積を減少させて（ＰＮ接合領域と素子分離領域との距離ｔを大きくする）、その暗電流値を測定したところ、暗電流値はほぼ半導体接合領域の大きさ（面積）に対応して減少していくことが分かった。その様子を図８（ａ）に示す。ここで図８（ａ）の横軸はＳ＝Ｓａ−Ｓｂ（ＳはＰＮ接合領域２１の面積、Ｓａはｔ０でのＰＮ接合領域２１の面積、Ｓｂは減少分の面積）、縦軸は画像形成領域の画素に対するＯＢ領域の画素との暗電流比である。横軸のＳ_１〜Ｓ_５はｔ０から一定距離ΔｔづつＰＮ接合領域を離したときの面積を示し、面積Ｓ_２のときにＯＢ領域画素と画像形成領域画素との面積が等しくなっている。

図８（ａ）の特性図からＯＢ領域画素の大きさの減少に伴って暗電流比が直線的に減少することが分かる。よって、ＯＢ領域の画素の半導体接合領域の面積と画像形成領域の画素の面積との比率を適宜設計（増減）することで、画像形成領域に形成された光電変換素子の暗電流値とＯＢ領域に形成された光電変換素子の暗電流値とが同じ又は両暗電流値の差を小さくできる。

次に、本発明の第２の固体撮像装置について説明する。

光電変換素子を一次元または二次元状に配置する場合、隣接する素子間に選択酸化膜等の素子分離領域が設けられ、その素子分離領域で区分される素子領域に光電変換素子が形成される。そして、その素子分離領域上に光電変換素子を駆動したり、画素を選択する電界効果トランジスタのゲート配線や当該電界効果トランジスタのゲート電極等が設けられる。ここで、配線等を構成する導電層をその上に設けた素子分離領域に画素の半導体接合領域を近づけると、導電層の電位によって暗電流は増加する。そこで、例えば同一構造の設計ではＯＢ領域画素の暗電流が画像形成領域の暗電流に対して少ない場合、そのＯＢ領域画素の画素の暗電流を増加させるためには当該ＯＢ領域画素の半導体接合領域と素子分離領域との距離を短くすればよい。この場合、ＯＢ領域画素の半導体接合領域と素子分離領域との距離を短くすると同時に半導体接合領域の面積を増大させるようにすれば、素子分離領域に近づくことによる暗電流の増大と、面積を増大させることによる暗電流の増大とが行われ、より暗電流を増大させることができる。なお、逆に同一構造の設計ではＯＢ領域画素の暗電流が画像形成領域の暗電流に対して大きい場合には画像形成領域画素の半導体接合領域と素子分離領域との距離を短くすればよい。

次に、本発明の第３及び４の固体撮像装置について説明する。

光電変換素子の半導体接合領域に流入する電流（電荷）を抑制するために、その半導体接合領域の周囲にガードリング層とよばれる半導体領域が形成される。そして、この半導体領域の一部又は全部を除去すれば、暗電流を増加させることができる。

そこで、例えば同一構造の設計ではＯＢ領域画素の暗電流が画像形成領域の暗電流に対して少ない場合、画像形成領域画素の半導体接合領域の周囲の全部又は一部にガードリング層となる半導体領域を設け、ＯＢ領域画素の半導体接合領域の周囲の半導体領域は設けないか、又は画像形成領域画素の半導体接合領域の周囲を囲う半導体領域の長さよりも、ＯＢ領域画素の半導体接合領域の周囲を囲う半導体領域の長さを短くすればよい。なお、逆に同一構造の設計ではＯＢ領域画素の暗電流が画像形成領域の暗電流に対して大きい場合には画像形成領域画素の半導体接合領域の周囲を囲う半導体領域の長さよりも、ＯＢ領域画素の半導体接合領域の周囲を囲う半導体領域の長さを長くすればよい。

本発明によれば、ＯＢ領域からの暗時基準出力と画像形成領域からの暗時出力との暗時のオフセット（ＯＢ段差）を抑制することができ、当該オフセットがより顕著に現れる長時間露光時、高温時、高ＩＳＯ時に好適に用いることができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。

（実施形態１）
図１（ａ）は本発明の第１実施形態に係わる固体撮像装置のＯＢ領域の一画素を示す図、図１（ｂ）は本発明の第１実施形態に係わる固体撮像装置の画像形成領域の一画素を示す図である。

図１において、１３はオプティカルブラック（ＯＢ）領域画素、１４は画像形成領域画素を示し、ＯＢ領域画素１３及び画像形成領域画素１４には、光電変換素子形成領域２０内に半導体接合領域となるＰＮ接合領域２１が設けられる。ＰＮ接合領域２１に蓄積された電荷は電荷転送スイッチ２２を介して電荷電圧変換部２３（浮遊拡散領域）に転送され、この電荷電圧変換部２３はアンプ用ＭＯＳトランジスタ２４のゲート（入力部）と接続され、増幅して出力される。なお図１では図３に示すリセットスイッチ１０３、画素を選択する行選択スイッチ１０５は省略されている。また、ＰＮ接合領域から直接電荷を電荷電圧変換部２３に転送するような構成としてもよい。

本実施形態では、ＯＢ領域画素と画像形成領域画素を同一構造としたときに、画像形成領域画素の暗電流よりもＯＢ領域画素の暗電流が小さい場合に、図８（ａ）に示した特性に基づき、ＯＢ領域画素の暗電流を大きくするために、ＯＢ領域画素のＰＮ接合領域を画像形成領域画素のＰＮ接合領域より面積を大きくしている。なお、ＯＢ領域画素と画像形成領域画素を同一構造とした場合に、画像形成領域画素の暗電流よりもＯＢ領域画素の暗電流が大きい場合には、暗電流差が無くなるように、ＯＢ領域の画素のＰＮ接合領域を小さくすればよい。

ＯＢ領域画素のＰＮ接合領域を画像形成領域画素のＰＮ接合領域よりどの程度面積を増減してよいかは、例えばＰＮ接合領域の面積の異なる試作品により図８のような特性図を求めてもよいし、ＯＢ領域画素のＰＮ接合領域と画像形成領域画素のＰＮ接合領域との面積が同一に設計された固体撮像装置において、ＯＢ領域画素のＰＮ接合領域の面積のバラツキと、画像形成領域画素に対するＯＢ領域画素の暗電流比のバラツキとを測定して求めてもよい。

図２は固体撮像装置の受光部の構成を示す図である。図２において、１０は受光部を示し、その受光部１０内に画像形成領域１１とその周辺にＯＢ領域が設けられる。画像形成領域１１には画像形成領域画素１４、ＯＢ領域１２にはＯＢ領域画素１３がそれぞれ２次元状に配列されている。

図３は本発明の第１実施形態に係わる固体撮像装置の全体構成を示すブロック図である。図３では画素は２行分示されているが、これ以上の数の画素行であってもよい。また固体撮像装置は画素が２次元状に配列されたエリアセンサとして示されているが、画素が１次元状に配列されたラインセンサであってもよい。

図３において、画素は、フォトダイオード１０１、フォトダイオード１０１に蓄積された電荷を浮遊拡散領域（図１の電荷電圧変換部２３に対応する）に転送する画素転送スイッチ１０２（図１の電荷転送スイッチ２２に対応する）、浮遊拡散領域に入力部が接続され、増幅手段となる増幅ＭＯＳトランジスタ１０４（図１のアンプ用ＭＯＳトランジスタ２４に対応する）、浮遊拡散領域に接続されるリセットスイッチ１０３、画素を選択する行選択スイッチ１０５から構成される。

画素転送スイッチ１０２、リセットスイッチ１０３、選択スイッチ１０５は垂直走査回路１２３からの制御信号ＰＴＸ、ＰＲＥＳ、ＰＳＥＬにより制御され、選択スイッチ１０５により選択された行の各画素からの信号は、図中上下方向に交互に設けられた、信号出力線となる垂直出力線１０６に出力される。垂直出力線１０６は画素と増幅回路となる演算増幅器１２０の一方の端子（＋）とをクランプ容量１０８を介して接続する。１０７は負荷ＭＯＳトランジスタ、１０９はクランプスイッチである。

演算増幅器１２０で増幅された信号は転送ゲート１１０を介して蓄積容量１１２に蓄積され、水平走査回路１１９により制御される水平転送スイッチ１１４を介して、順次水平出力線１１６に出力され出力アンプ１１８を介して出力される。１３２は演算増幅器１２０の共通ＧＮＤ配線である。

図４はクランプ回路の一構成例を示す図である。図４に示すように出力アンプ１１８から出力されたセンサ出力はクランプ容量の一方の端子に入力される。クランプ制御信号φＣＬＰにより制御されるクランプスイッチにより、クランプ容量の他方の端子が、ＯＢ領域から得られる、画素の信号レベルの基準となる信号（黒基準信号）に基づく参照電圧に設定された状態で、クランプ容量の一方の端子にセンサ信号が入力されるとクランプされた信号が出力される。

（実施形態２）
図５（ａ）は本発明の第２実施形態に係わる固体撮像装置のＯＢ領域の一画素を示す図、図５（ｂ）はそのＢ−Ｂ’断面図である。図１と同一構成部材については同一符号を付する。本実施形態の固体撮像装置の全体構成は図３に示した構成、固体撮像装置の受光部の構成は図２に示した構成と同じである。

図５（ａ）において、２５はポリシリコン等からなる配線やゲート電極（以下配線という）であり、選択酸化膜（ＬＯＣＯＳ）上に設けられる。配線２５の電位によって選択酸化膜下に電荷が生じ、その電荷がＰＮ接合領域に流れこんで、ＯＢ領域１３の暗電流が増加する。

配線２５は例えば図３に示すリセットスイッチ１０３、増幅ＭＯＳトランジスタ１０４、選択スイッチ１０５のゲート配線やゲート電極である。

本実施形態は、ＯＢ領域の画素と画像形成領域の画素を同一構造としたときに、画像形成領域の画素の暗電流よりもＯＢ領域の画素の暗電流が小さい場合に、ＯＢ領域の画素の暗電流を大きくするために、ＯＢ領域画素のＰＮ接合領域を選択酸化膜上に近づけて（距離を短くして）、選択酸化膜側から流れ込む電流を増加させて、ＯＢ領域画素の暗電流を画像形成領域画素の暗電流と同じにしている。

なお、ＯＢ領域の画素と画像形成領域の画素を同一構造とした場合に、画像形成領域の画素の暗電流よりもＯＢ領域の画素の暗電流が大きい場合には、暗電流差が無くなるように、画像形成領域画素のＰＮ接合領域を選択酸化膜側に近づけて暗電流を増やしても良い。画像形成領域の画素の暗電流を増やしたくない場合には、ＯＢ領域の画素のＰＮ接合領域を小さくすることでＯＢ領域の画素の暗電流を減少させることができる。

（実施形態３）
図６（ａ）、（ｃ）は本発明の第３実施形態に係わる固体撮像装置のＯＢ領域の一画素を示す図、図６（ｂ）はそのＢ−Ｂ’断面図である。図１と同一構成部材については同一符号を付する。本実施形態の固体撮像装置の全体構成は図３に示した構成、固体撮像装置の受光部の構成は図２に示した構成と同じである。

ＰＮ接合領域の周囲からの電荷がＰＮ接合領域に流れこんで、ＯＢ領域画素の暗電流が増加することを防止するために、選択酸化膜（ＬＯＣＯＳ）とＰＮ接合領域との間にＰＮ接合領域とは異なる導電型の半導体領域（ガードリング層）をＰＮ接合領域の周囲に設けることが行われている。

本実施形態では、ＯＢ領域の画素と画像形成領域の画素を同一構造としたときに、画像形成領域の画素の暗電流よりもＯＢ領域の画素の暗電流が小さい場合に、ＯＢ領域の画素の暗電流を大きくするために、図６（ａ）のようにＯＢ領域画素のＰＮ接合領域の周囲に設けられる半導体領域（ガードリング層）２６の一部を、図６（ｃ）に示すように除去する（画像形成領域画素のＰＮ接合領域の周囲を囲う半導体領域の長さよりも、ＯＢ領域画素のＰＮ接合領域の周囲を囲う半導体領域の長さを短くする）ことで、ＯＢ領域画素の暗電流を増加させ、ＯＢ領域画素の暗電流を画像形成領域画素の暗電流と同じにしている。例えば、図６（ａ）で示した構成を画像形成領域画素、（ｂ）で示した構成をＯＢ領域画素とすることができる。ここで、半導体領域２６の長さとはＰＮ接合領域２６の周囲を覆うように形成される半導体領域２６の長さであって、図６（ｃ）のように、孤立して複数の半導体領域が形成される場合には二つの半導体領域の長さを合計して、半導体領域の長さとする。

なお、ＯＢ領域の画素と画像形成領域の画素を同一構造とした場合に、画像形成領域の画素の暗電流よりもＯＢ領域の画素の暗電流が大きい場合には、暗電流差が無くなるように、画像形成領域画素のＰＮ接合領域の周囲に設けられる半導体領域の一部を形成しないようにして暗電流を増やしてもよい。画像形成領域画素の暗電流を増やしたくない場合には、ＯＢ領域画素のＰＮ接合領域を小さくすることでＯＢ領域画素の暗電流を減少させることができる。

次に上記第１〜第３の実施形態の固体撮像装置を用いた撮像システムについて説明する。かかる固体撮像装置を用いた撮像システムとしては、スチルカメラ、ビデオカメラ、複写機、ファクシミリなどが挙げられる。ここでは図７に基づいて、本発明による固体撮像装置をスチルカメラに適用した場合の一実施例について詳述する。

図７は本発明による固体撮像素子を“スチルビデオカメラ”に適用した場合を示すブロック図である。

図７において、２０１はレンズのプロテクトとメインスイッチを兼ねるバリア、２０２は被写体の光学像を固体撮像素子４に結像させるレンズ、２０３はレンズ２０２を通った光量を可変するための絞り、２０４はレンズ２０２で結像された被写体を画像信号として取り込むための固体撮像素子、２０６は固体撮像素子２０４より出力される画像信号のアナログ−ディジタル変換を行うＡ／Ｄ変換器、２０７はＡ／Ｄ変換器２０６より出力された画像データに各種の補正を行ったりデータを圧縮する信号処理部、２０８は固体撮像素子２０４、撮像信号処理回路２０５、Ａ／Ｄ変換器２０６、信号処理部２０７に、各種タイミング信号を出力するタイミング発生部、２０９は各種演算とスチルビデオカメラ全体を制御する全体制御・演算部、２１０は画像データを一時的に記憶するためのメモリ部、２１１は記録媒体に記録または読み出しを行うためのインターフェース部、２１２は画像データの記録または読み出しを行うための半導体メモリ等の着脱可能な記録媒体、２１３は外部コンピュータ等と通信するためのインターフェース部である。

次に、前述の構成における撮影時のスチルビデオカメラの動作について、説明する。

バリア２０１がオープンされるとメイン電源がオンされ、次にコントロール系の電源がオンし、さらに、Ａ／Ｄ変換器２０６などの撮像系回路の電源がオンされる。

それから、露光量を制御するために、全体制御・演算部２０９は絞り２０３を開放にし、固体撮像素子２０４から出力された信号はＡ／Ｄ変換器２０６で変換された後、信号処理部２０７に入力される。そのデータを基に露出の演算を全体制御・演算部２０９で行う。

この測光を行った結果により明るさを判断し、その結果に応じて全体制御・演算部２０９は絞りを制御する。

次に、固体撮像素子２０４から出力された信号をもとに、高周波成分を取り出し被写体までの距離の演算を全体制御・演算部２０９で行う。その後、レンズを駆動して合焦か否かを判断し、合焦していないと判断したときは、再びレンズを駆動し測距を行う。

そして、合焦が確認された後に本露光が始まる。露光が終了すると、固体撮像素子２０４から出力された画像信号はＡ／Ｄ変換器２０６でＡ−Ｄ変換され、信号処理部２０７を通り全体制御・演算２０９によりメモリ部２１０に書き込まれる。その後、メモリ部２１０に蓄積されたデータは、全体制御・演算部２０９の制御により記録媒体制御Ｉ／Ｆ部２１１を通り半導体メモリ等の着脱可能な記録媒体２１２に記録される。又外部Ｉ／Ｆ部２１３を通り直接コンピュータ等に入力して画像の加工を行ってもよい。

本発明はオプティカルブラック領域からの暗時基準出力と画像形成領域からの暗時出力との暗時のオフセット（ＯＢ段差）を抑制が求められる固体撮像装置、特に長時間露光、高温での使用、高ＩＳＯでの使用に適する固体撮像装置に適用でき、スチルカメラ、ビデオカメラ、複写機、ファクシミリ用の固体撮像装置に利用可能である。

本発明の第１実施形態に係わる固体撮像装置のＯＢ領域及び画像形成領域の一画素を示す図である。 固体撮像装置の受光部の構成を示す図である。 本発明の第１実施形態に係わる固体撮像装置の全体構成を示すブロック図である。 クランプ回路の一構成例を示す図である。 本発明の第２実施形態に係わる固体撮像装置のＯＢ領域の一画素を示す図である。 本発明の第３実施形態に係わる固体撮像装置のＯＢ領域の一画素を示す図である。 本発明による固体撮像装置をスチルビデオカメラに適用した場合を示すブロック図である。 本発明の原理を説明するための図である。

符号の説明

１３ オプティカルブラック（ＯＢ）領域画素
１４ 画像形成領域画素
２０ 光電変換素子形成領域
２１ ＰＮ接合領域
２２ 電荷転送スイッチ
２３ 電荷電圧変換部（浮遊拡散領域）
２４ アンプ用ＭＯＳトランジスタ

Claims (10)

1. 半導体接合領域を備えた光電変換素子を、画像形成領域及びオプティカルブラック領域にそれぞれ有する固体撮像装置において、
   前記画像形成領域に形成された光電変換素子の第１の半導体接合領域の表面積よりも、前記オプティカルブラック領域に形成された光電変換素子の第２の半導体接合領域の表面積の方が大きいことを特徴とする固体撮像装置。
2. 前記画像形成領域に形成された光電変換素子の暗電流値と前記オプティカルブラック領域に形成された光電変換素子の暗電流値とが同じ又は両暗電流値の差が小さくなるように、前記画像形成領域に形成された光電変換素子の第１の半導体接合領域の大きさと、前記オプティカルブラック領域に形成された光電変換素子の第２の半導体接合領域の大きさとの比率を設定したことを特徴とする請求項１に記載の固体撮像装置。
3. 半導体接合領域を備えた光電変換素子を、画像形成領域及びオプティカルブラック領域にそれぞれ有する固体撮像装置において、
   前記画像形成領域及びオプティカルブラック領域はそれぞれ、導電層をその上に有する素子分離領域により区分される素子領域内に光電変換素子を有し、
   前記画像形成領域に形成された光電変換素子の半導体接合領域と素子分離領域との間の第１の距離と、前記オプティカルブラック領域に形成された光電変換素子の半導体接合領域と素子分離領域との間の第２の距離とが異なることを特徴とする固体撮像装置。
4. 前記第１の距離又は／及び前記第２の距離は、光電変換素子の半導体接続領域の面積を導電層側方向に増減することで調整することを特徴とする請求項３に記載の固体撮像装置。
5. 前記第１の距離と前記第２の距離との比率は、前記画像形成領域に形成された光電変換素子の暗電流値と前記オプティカルブラック領域に形成された光電変換素子の暗電流値とが同じ又は両暗電流値の差が小さくなるように設定されることを特徴とする請求項３又は４に記載の固体撮像装置。
6. 半導体接合領域を備えた光電変換素子を、画像形成領域及びオプティカルブラック領域にそれぞれ有する固体撮像装置において、
   前記半導体接合領域は、第１導電型の第１の半導体領域と、該第１の半導体領域内に形成された第２導電型の第２の半導体領域との接合部が形成された領域であり、前記画像形成領域及びオプティカルブラック領域はそれぞれ、光電変換素子の半導体接合領域の周囲に第１導電型で且つ前記第１の半導体領域よりも不純物濃度の高い第３の半導体領域を有し、
   前記オプティカルブラック領域の光電変換素子の半導体接合領域の周囲を囲う第３の半導体領域の長さは、前記画像形成領域の光電変換素子の半導体接合領域の周囲を囲う第３の半導体領域の長さと異なることを特徴とする固体撮像装置。
7. 前記画像形成領域の光電変換素子の半導体接合領域の周囲を囲う半導体領域の長さと、前記オプティカルブラック領域の前記光電変換素子の半導体接合領域の周囲を囲う半導体領域の長さとの比率は、前記画像形成領域に形成された光電変換素子の暗電流値と前記オプティカルブラック領域に形成された光電変換素子の暗電流値とが同じ又は両暗電流値の差が小さくなるように設定されることを特徴とする請求項６に記載の固体撮像装置。
8. 半導体接合領域を備えた光電変換素子を、画像形成領域及びオプティカルブラック領域にそれぞれ有する固体撮像装置において、
   前記半導体接合領域は、第１導電型の第１の半導体領域と、該第１の半導体領域内に形成された第２導電型の第２の半導体領域との接合部が形成された領域であり、前記画像形成領域の光電変換素子の半導体接合領域の周囲の一部又は全部に第１導電型で且つ前記第１の半導体領域よりも不純物濃度の高い第３の半導体領域を設け、且つ前記オプティカルブラック領域の光電変換素子の半導体接合領域の周囲には該半導体接合領域と異なる導電型の半導体領域を設けないことを特徴とする固体撮像装置。
9. 前記画像形成領域と前記オプティカルブラック領域にはそれぞれ、前記光電変換素子と前記光電変換素子で変換された電気信号を読み出す読み出し手段とを備えた画素が一次元又は２次元状に形成されていることを特徴とする請求項１〜８のいずれかの請求項に記載の固体撮像装置。
10. 請求項１〜９のいずれかの請求項に記載の固体撮像装置と、該固体撮像装置へ光を結像する光学系と、該固体撮像装置からの出力信号を処理する信号処理回路とを有することを特徴とする撮像システム。