JP2007123765A - 増幅型固体撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】増幅機能をもつ画素を行列状に備えた増幅型固体撮像装置であって、１画素当たりのトランジスタ数を削減できる上、画素領域のレイアウトが容易で、かつ行単位の読出しが可能なものを提供すること。
【解決手段】２行２列の光電変換領域１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄがなす組毎に、その組内で、電荷蓄積部３Ａ，３Ｂが、互いに垂直方向に隣り合う光電変換領域に関して共通に用いられるように、垂直方向に隣り合う光電変換領域１Ａ，１Ｃ間の隙間、光電変換領域１Ｂ，１Ｄ間の隙間にそれぞれ配置されている。転送トランジスタ２Ａ，２Ｂは、互いに水平方向に隣り合う光電変換領域１Ａ，１Ｂおよび光電変換領域１Ｃ，１Ｄに関してそれぞれ共通に用いられるように、電荷蓄積部３Ａ，３Ｂのそれぞれ対応する端部同士にまたがって配置されている。
【選択図】図１

Description

この発明は増幅型固体撮像装置に関し、より詳しくは、増幅機能をもつ画素を行列状に備えた増幅型固体撮像装置に関する。

一般に、増幅型固体撮像装置としては、増幅機能をもつ画素と画素部の周辺に配置された走査回路とを有し、その走査回路により各画素から画素データを読み出すものが普及している。そのような増幅型固体撮像装置の一例としては、画素部を周辺の駆動回路および信号処理回路と一体化するのに有利なＣＭＯＳ（コンプリメンタリ・メタル・オキサイド・セミコンダクタ）により構成されたＡＰＳ（Active Pixel Sensor；アクティブ画素センサ）型イメージセンサが知られている。ＡＰＳ型イメージセンサの中でも、近年は高画質が得られる４トランジスタ型が主流となりつつある。

図６に示すように、一般的な４トランジスタ型の画素１００は、通常埋め込みフォトダイオードで構成される光電変換領域１０１と、光電変換領域１０１から電荷蓄積部１０３（ＦＤ；浮遊拡散部）へ信号電荷を転送する転送トランジスタ１０２と、電荷蓄積部１０３の電位をリセットするリセットトランジスタ１０４と、電荷蓄積部１０３の信号電荷を増幅する増幅トランジスタ１０５と、この画素１００を選択するための選択トランジスタ１０６とを備えている。光電変換領域１０１から信号電荷が転送される前に、リセットトランジスタ１０４がリセット信号ＲＳＴによりオンとなって、電荷蓄積部１０３の電位はドレイン電圧Ｖｄにリセットされる。次いで、転送トランジスタ１０２が転送信号ＴＸによりオンとなって、光電変換領域１０１から電荷蓄積部１０３へ信号電荷が転送される。リセット後および信号電荷転送後の電荷蓄積部１０３の電位（信号）は、増幅トランジスタ１０５により増幅される。その増幅された信号Ｖｏｕｔは、選択トランジスタ１０６（画素選択信号ＳＥＬによりオンとなる）を介して読み出し信号線１０７へ読み出され、末端に接続された定電流負荷１０８で受けられて、後段へ出力される。

このような４トランジスタ型の画素１００においては、１画素当たり４個のトランジスタが必要なため、画素サイズを縮小するのが課題となっている。例えば、非特許文献１（春日ら著、「１．７５トランジスタ画素構成による１／４型２００万画素ＣＭＯＳイメージセンサ」、映像情報メディア学会技術報告、ＩＳＴ２００４−１９、２００４年３月２６日、ｐ．３１−３４）では、次のように１画素当たりのトランジスタ数を削減する方式が提案されている。

この方式では、図７に示すように、画素領域２００は、水平方向と垂直方向に行列状に配列された複数の光電変換領域２０１（図７において左上の２行２列の光電変換領域を符号２０１Ａ，２０１Ｂ，２０１Ｃ，２０１Ｄで特定し、主にその４つの光電変換領域がなす組に着目して説明する。）と、各組の光電変換領域２０１のコーナー部が集中した領域（中央部）に設けられた１対の転送トランジスタ２０２Ａ，２０２Ｂおよび１対の電荷蓄積部２０３Ａ，２０３Ｂと、転送トランジスタ２０２Ａ，２０２Ｂのゲートをそれぞれ水平方向に共通接続する駆動線２０４Ａ，２０４Ｂ（図７中には、下側の別の組の光電変換領域につながる駆動線２０４Ｃ，２０４Ｄも併せて示す。）と、駆動線２０４Ａ，２０４Ｂ，２０４Ｃ，２０４Ｄに駆動信号を順次印加する垂直走査回路２０５と、１対の電荷蓄積部２０３Ａ，２０３Ｂからそれぞれ垂直方向反対向きに延びる結線２０６Ａ，２０６Ｂと、各列の隙間に設けられ、結線２０６Ａ，２０６Ｂからの信号を増幅するアンプ回路２０７Ａ，２０７Ｂより成る。ここで、転送トランジスタ２０２Ａは、垂直方向に隣り合う光電変換領域２０１Ａ，２０１Ｃのコーナー部間にまたがって形成され、それらの光電変換領域２０１Ａ，２０１Ｃ間で共通に用いられるようになっている。同様に、転送トランジスタ２０２Ｂは、垂直方向に隣り合う光電変換領域２０４Ｂ，２０４Ｄのコーナー部間にまたがって形成され、それらの光電変換領域２０４Ｂ，２０４Ｄ間で共通に用いられるようになっている。電荷蓄積部２０３Ａは、水平方向に隣り合う光電変換領域２０１Ａ，２０１Ｂのコーナー部間の隙間に形成され、それらの光電変換領域２０１Ａ，２０１Ｂ間で共通に用いられるようになっている。同様に、電荷蓄積部２０３Ｂは、水平方向に隣り合う光電変換領域２０１Ｃ，２０１Ｄのコーナー部間の隙間に形成され、それらの光電変換領域２０１Ｃ，２０１Ｄ間で共通に用いられるようになっている。

上記構成により、まず駆動線２０４Ａに駆動信号が印加されて転送トランジスタ２０２Ａがオンすることにより、２つの光電変換領域２０１Ａ，２０１Ｃからの信号電荷が同時に、それぞれ電荷蓄積部２０３Ａ，２０３Ｂに転送される。次に、駆動線２０４Ｂに駆動信号が印加されて転送トランジスタ２０２がオンすることにより、２つの光電変換領域２０４Ｂ，２０４Ｄからの信号電荷が同時に、それぞれ電荷蓄積部２０３Ａ，２０３Ｂに転送される。電荷蓄積部２０３Ａ，２０３Ｂの信号電位は、それぞれ結線２０６Ａ，２０６Ｂを介してアンプ回路２０７により増幅され、読出し線２０８Ａ，２０８Ｂを介して外部へ読み出される。図７中に矢印で示したように、例えば１個のアンプ回路２０７Ｂは、水平・垂直方向に隣り合う４個の光電変換領域からの信号を共通に増幅する。
春日ら著、「１．７５トランジスタ画素構成による１／４型２００万画素ＣＭＯＳイメージセンサ」、映像情報メディア学会技術報告、ＩＳＴ２００４−１９、２００４年３月２６日、ｐ．３１−３４

しかしながら、図７の方式では、次のような問題がある。

（１） 転送トランジスタ２０２Ａ，２０２Ｂをそれぞれ駆動する駆動線２０４Ａ，２０４Ｂが２本近接するため、画素領域２００のレイアウト上の制約が大きいという問題がある。

（２） 水平方向に同じ行に並ぶ光電変換領域２０１，２０１，…を１つ置きに読み出しているため、行単位の読出しができないという問題がある。なお、通常の固体撮像装置では、読出し走査は行単位が基準となっている。このため、図７に示した画素領域２００の構成を採用した場合、２行分を一時に読み出すか、または１回目の読出し信号を２回目の信号読出しまで保持して後段の信号処理回路（図示せず）へ送る必要がある。これは、回路上の制約となる。

そこで、この発明の課題は、増幅機能をもつ画素を行列状に備えた増幅型固体撮像装置であって、１画素当たりのトランジスタ数を削減できる上、画素領域のレイアウトが容易で、かつ行単位の読出しが可能なものを提供することにある。

上記課題を解決するため、この発明の増幅型固体撮像装置は、
水平方向と垂直方向に行列状に配列された複数の画素を備え、
上記各画素は、入射光を光電変換して信号電荷を発生する光電変換領域と、上記信号電荷を一時的に保持し得る電荷蓄積部と、上記光電変換領域からの信号電荷を上記電荷蓄積部へ転送する転送トランジスタとを含み、
２行２列の光電変換領域がなす組毎に、その組内で、二つの上記電荷蓄積部は、互いに垂直方向に隣り合う光電変換領域に関して共通に用いられるように、垂直方向に隣り合う二つの光電変換領域の間の隙間にそれぞれ配置され、上記転送トランジスタは、互いに水平方向に隣り合う光電変換領域に関して共通に用いられるように、上記二つの電荷蓄積部の垂直方向に関してそれぞれ対応する端部同士にまたがって配置されていることを特徴とする。

ここで、垂直方向に関して互いに逆の向きを「上側」「下側」と呼ぶものとする。このとき、電荷蓄積部は、垂直方向に関して上側の端部と下側の端部とを有する。これに伴って、電荷蓄積部の上側の端部同士にまたがって配置された転送トランジスタを「上側転送トランジスタ」と呼び、電荷蓄積部の下側の端部同士にまたがって配置された転送トランジスタを「下側転送トランジスタ」と呼ぶ。また、上記組内の２行２列の光電変換領域のうち上側の行に配置されたものを「上側光電変換領域」、下側の行に配置されたものを「下側光電変換領域」とそれぞれ呼ぶ。

この発明の増幅型固体撮像装置では、２行２列の光電変換領域がなす組内で、例えば、まず上側転送トランジスタがオンすることにより、二つの上側光電変換領域からの信号電荷が同時に、それぞれ対応する電荷蓄積部に転送される。これらの電荷蓄積部の信号電位は、例えば、上記電荷蓄積部の対の水平方向両側にそれぞれ配置された増幅回路でそれぞれ増幅されて、外部へ読み出される。次に、下側転送トランジスタがオンすることにより、二つの下側光電変換領域からの信号電荷が同時に、それぞれ対応する電荷蓄積部に転送される。これらの電荷蓄積部の信号電位は、例えば、上記電荷蓄積部の対の水平方向両側にそれぞれ配置された増幅回路でそれぞれ増幅されて、外部へ読み出される。

この結果、上記各行毎に水平方向に配列された転送トランジスタを共通の駆動線で駆動することによって、行単位の読出しが可能となる。したがって、従来例（図７）に比して、後段の回路上の制約が少ない。また、上側転送トランジスタと下側転送トランジスタとの間には電荷蓄積部が存在するため、駆動線が近接することが無く、レイアウト上の制約が少ない。したがって、画素領域のレイアウトが容易になる。また、２行２列の光電変換領域がなす組毎に、垂直方向に隣り合う光電変換領域に関して電荷蓄積部が共通に用いられるとともに、水平方向に隣り合う光電変換領域に関して転送トランジスタが共通に用いられているので、１画素当たりのトランジスタ数を削減できる。

一実施形態の増幅型固体撮像装置は、上記各行毎に、水平方向に配列された複数の上記転送トランジスタを共通に接続する駆動線を備えたことを特徴とする。

この一実施形態の増幅型固体撮像装置では、行単位の読出しが可能となる。

一実施形態の増幅型固体撮像装置は、上記各列毎に、垂直方向に配列された複数の上記電荷蓄積部を共通に接続する結線を備えたことを特徴とする。

この一実施形態の増幅型固体撮像装置では、上記各列毎に垂直方向に配列された複数の電荷蓄積部の電位が等しくなる。したがって、電荷蓄積部の信号電位を増幅する増幅回路の数を削減することができる。

一実施形態の増幅型固体撮像装置では、上記隣接する光電変換領域の間の隙間のうち上記電荷蓄積部が配置されている部分以外の部分に、隣り合う光電変換領域間を電気的に分離する素子分離層が設けられていることを特徴とする。

この一実施形態の増幅型固体撮像装置では、素子分離層によって、隣り合う光電変換領域間が電気的に分離される。

一実施形態の増幅型固体撮像装置では、上記素子分離層は不純物拡散層からなることを特徴とする。

この一実施形態の増幅型固体撮像装置では、上記素子分離層は不純物拡散層からなる。したがって、上記素子分離層にフィールド酸化膜を設ける必要が無く、素子分離層の幅（隣り合う光電変換領域と光電変換領域との間の隙間）を縮小することが可能となる。これにより、画素領域内に占める光電変換領域の割合（開口率）を高めることが可能となる。

一実施形態の増幅型固体撮像装置は、上記２行２列の光電変換領域がなす各組内で、上記垂直方向に隣り合う二つの光電変換領域の間の隙間で、かつ上記電荷蓄積部の対の水平方向両側にそれぞれ対応する電荷蓄積部の電位を増幅する増幅回路を備えたことを特徴とする。

この一実施形態の増幅型固体撮像装置では、上記増幅回路は、上記２行２列の画素がなす各組内で、上記垂直方向に隣り合う光電変換領域と光電変換領域との間の隙間で、かつ上記電荷蓄積部の対の水平方向両側にそれぞれ設けられている。したがって、上記増幅回路（例えばトランジスタからなる）を設けることに伴う画素サイズ拡大が防止される。

以下、この発明の増幅型固体撮像装置を図示の実施の形態により詳細に説明する。

図１は一実施形態の増幅型固体撮像装置が有する画素領域１０の基本的な構成（平面パターンレイアウト）を示し、図２はその画素領域１０のより具体的な構成を示している。

図１に示すように、この増幅型固体撮像装置は、画素領域１０に、水平方向と垂直方向に行列状に配列された複数の光電変換領域１（図１において左上の２行２列の光電変換領域を符号１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄで特定し、主にその４つの光電変換領域がなす組に着目して説明するが、他の組も同じに構成されている。）と、各組の光電変換領域１のコーナー部が集中した領域（中央部）に設けられた１対の転送トランジスタ２Ａ，２Ｂおよび１対の電荷蓄積部３Ａ，３Ｂを備えている。

上記２行２列の光電変換領域１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄがなす組内で、電荷蓄積部３Ａは、互いに垂直方向に隣り合う光電変換領域１Ａ，１Ｃに関して共通に用いられるように、光電変換領域１Ａと光電変換領域１Ｃとの間の隙間に配置されている。電荷蓄積部３Ｂは、互いに垂直方向に隣り合う光電変換領域１Ｂ，１Ｄに関して共通に用いられるように、光電変換領域１Ｂと光電変換領域１Ｄとの間の隙間に配置されている。

また、上記２行２列の画素がなす組内で、転送トランジスタ２Ａは、互いに水平方向に隣り合う光電変換領域１Ａ，１Ｂに関して共通に用いられるように、二つの電荷蓄積部３Ａ，３Ｂの上側の端部同士にまたがって配置されている。転送トランジスタ２Ｂは、互いに水平方向に隣り合う光電変換領域１Ｃ，１Ｄに関して共通に用いられるように、電荷蓄積部３Ａ，３Ｂの下側の端部同士にまたがって配置されている。以下、適宜、転送トランジスタ２Ａを上側転送トランジスタと呼び、転送トランジスタ２Ｂを下側転送トランジスタと呼ぶ。また、適宜、光電変換領域１Ａ，１Ｂを上側光電変換領域と呼び、光電変換領域１Ｃ，１Ｄを下側光電変換領域と呼ぶ。

画素領域１０には、さらに、各行毎に、水平方向に配列された複数の転送トランジスタ２Ａ，２Ａ，…のゲートを水平方向に共通接続する駆動線４Ａ、水平方向に配列された複数の転送トランジスタ２Ｂ，２Ｂ，…のゲートを水平方向に共通接続する駆動線４Ｂが設けられている（図２中には、下側の別の組の光電変換領域につながる駆動線４Ｃ，４Ｄも併せて示す。）。これらの駆動線４Ａ，４Ｂ，４Ｃ，４Ｄに対しては、垂直走査回路５によって順次駆動信号が印加される。

図２中に示すように、上記２行２列の光電変換領域１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄがなす組内で、垂直方向に隣り合う光電変換領域１Ａと光電変換領域１Ｃとの間の隙間で、かつ左側の電荷蓄積部３Ａの左側に相当する箇所に増幅回路７Ａが設けられている。また、垂直方向に隣り合う光電変換領域１Ｂと光電変換領域１Ｄとの間の隙間で、かつ右側の電荷蓄積部３Ｂの右側に相当する箇所に増幅回路７Ｂが設けられている。これらの増幅回路７Ａ，７Ｂは、それぞれ対応する電荷蓄積部３Ａ，３Ｂに配線で接続され、それぞれ対応する電荷蓄積部３Ａ，３Ｂの電位を増幅するようになっている。

また、各列毎に、垂直方向に配列された増幅回路７Ａ，７Ａ；７Ｂ，７Ｂ；…の出力を共通に読み出すための信号読出し線８Ａ，８Ｂ；８Ａ，８Ｂ；…が設けられている。

この発明の増幅型固体撮像装置では、２行２列の光電変換領域１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄがなす組内で、例えば、まず垂直走査回路５によって駆動線４Ａに駆動信号が印加されて、上側転送トランジスタ２Ａがオンする。これにより、二つの上側光電変換領域１Ａ，１Ｂからの信号電荷が同時に、それぞれ対応する電荷蓄積部３Ａ，３Ｂに転送される。これらの電荷蓄積部３Ａ，３Ｂの信号電位は、矢印２０Ａ，２０Ｂに示すようにそれぞれ増幅回路７Ａ，７Ｂへ伝達され、増幅回路７Ａ，７Ｂでそれぞれ増幅されて、垂直方向に延びる読出し信号線８Ａ，８Ｂを介して外部へ読み出される。次に、垂直走査回路５によって駆動線４Ｂに駆動信号が印加されて、下側転送トランジスタ２Ｂがオンする。これにより、二つの下側光電変換領域１Ｃ，１Ｄからの信号電荷が同時に、それぞれ対応する電荷蓄積部３Ａ，３Ｂに転送される。これらの電荷蓄積部３Ａ，３Ｂの信号電位は、矢印２０Ｃ，２０Ｄに示すようにそれぞれ増幅回路７Ａ，７Ｂへ伝達され、増幅回路７Ａ，７Ｂでそれぞれ増幅されて、垂直方向に延びる読出し信号線８Ａ，８Ｂを介して外部へ読み出される。

この結果、各行毎に水平方向に配列された転送トランジスタを共通の駆動線４Ａ，４Ｂ，…で駆動することによって、行単位の読出しが可能となる。また、信号読出し線８Ａ，８Ｂのお蔭で、列単位での読出しが可能となる。したがって、従来例（図７）に比して、後段の回路上の制約が少ない。また、上側転送トランジスタ２Ａと下側転送トランジスタ２Ｂとの間には電荷蓄積部３Ａ，３Ｂが存在するため、駆動線４Ａ，４Ｂ，…が近接することが無く、レイアウト上の制約が少ない。したがって、画素領域１０のレイアウトが容易になる。また、２行２列の光電変換領域１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄがなす組毎に、互いに垂直方向に隣り合う光電変換領域に関して電荷蓄積部３Ａ，３Ｂが共通に用いられるとともに、互いに水平方向に隣り合う光電変換領域に関して転送トランジスタ２Ａ，２Ｂが共通に用いられているので、１画素当たりのトランジスタ数を削減できる。

また、増幅回路７Ａ，７Ｂは、上記２行２列の光電変換領域１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄがなす組内で、垂直方向に隣り合う上側光電変換領域と下側光電変換領域との間の隙間で、かつ電荷蓄積部３Ａ，３Ｂの対の水平方向両側にそれぞれ設けられている。したがって、増幅回路７Ａ，７Ｂ（例えばトランジスタからなる）を設けることに伴う画素サイズ拡大が防止される。

図３は、図２に示した増幅型固体撮像装置の変形例を示している。

この図３では、図１におけるのと同様に左上の２行２列の光電変換領域１を符号１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄで特定し、その下側に隣り合う２行２列の光電変換領域１を符号１Ｅ，１Ｆ，１Ｇ，１Ｈで特定している。その２行２列の光電変換領域１Ｅ，１Ｆ，１Ｇ，１Ｈがなす組では、上側転送トランジスタを符号２Ｃ、下側転送トランジスタを符号２Ｄ、左側の電荷蓄積部を符号３Ｃ、右側の電荷蓄積部を符号３Ｄでそれぞれ特定している。

この図３の例では、図２の構成に対して、各列毎に、垂直方向に配列された二つの電荷蓄積部が結線６Ａ，６Ｂによって共通に接続されている点が異なっている。具体的には、垂直方向に配列された二つの電荷蓄積部３Ａ，３Ｃが結線６Ａによって共通に接続され、垂直方向に配列された二つの電荷蓄積部３Ｂ，３Ｄが結線６Ｂによって共通に接続されている。これにより、垂直方向に配列された二つの電荷蓄積部３Ａ，３Ｃの電位、垂直方向に配列された二つの電荷蓄積部３Ｂ，３Ｄの電位がそれぞれ等しくなる。この結果、図３中に示すように、増幅回路の数を図２の場合に比べ半減することができる。具体的には、垂直方向に配列された４個の光電変換領域１Ａ，１Ｃ，１Ｅ，１Ｇからの信号電荷は、図３中に矢印２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ，２１Ｄに示すように、電荷蓄積部３Ａまたは３Ｃを介して１個の増幅回路７Ａへ伝達され、その増幅回路７Ａで増幅される。また、垂直方向に配列された４個の光電変換領域１Ｂ，１Ｄ，１Ｆ，１Ｈからの信号電荷は、図３中に矢印２２Ｄ，２２Ｃ，２２Ｂ，２２Ａに示すように、電荷蓄積部３Ｂまたは３Ｄを介して１個の増幅回路７Ｂへ伝達され、その増幅回路７Ｂで増幅される。このように、この例では増幅回路の数を二つに削減することができる。したがって、画素サイズの縮小化に一層有利となる。また、図２の場合と同様に、行単位の読出しが可能であるとともに、信号読出し線８Ａ，８Ｂのお蔭で列単位での読出しが可能である。

図３に示す構成では、１つの光電変換領域の水平方向サイズＬＨ、垂直方向サイズＬＶとすると、ＬＨ＞ＬＶとなっている。この理由は、垂直方向に隣り合う光電変換領域間の隙間に電荷蓄積部を設けているので、その隙間を比較的広くしているからである。これに対して、従来例（図７）では、１つの光電変換領域の水平方向サイズＬＨ、垂直方向サイズＬＶとすると、ＬＨ＜ＬＶとなっている。この違いによる利点を、図４Ａ〜図４Ｃを用いて次に説明する。

図４Ａ，図４Ｂはそれぞれ、受光領域１０全域へ光Ｌが入射する態様を示している。図４Ａは受光領域１０のアスペクト比が４：３の場合、図４Ｂは受光領域１０のアスペクト比が１６：９の場合をそれぞれ示している。ここで、ＥＰは結像レンズの射出瞳の位置を表し、θＨは水平方向端での入射角、θＶは垂直方向端での入射角をそれぞれ表している。これより明らかなように、いずれの場合もθＨ＜θＶとなる。また、図４Ｃは、各画素（光電変換領域１）へ光Ｌが入射する態様を示している。増幅型固体撮像装置では、一般的に、各光電変換領域１に対して上方に離間した位置に遮光メタルＭが設けられている。その開口率は１００％とはならない。従って、斜め入射光の場合、光電変換領域１の開口寸法（水平方向の開口寸法をＬＨとし、垂直方向の開口寸法をＬＶとする。）が小さい程、集光率、従って感度が低下する。上記のように通常の増幅型固体撮像装置では、θＨ＜θＶの関係となることから、光電変換領域１の開口寸法は、ＬＨ＞ＬＶとなっているのが望ましい。即ち、図７に示す従来例より、図３に示す構成の方がこの点で優れている。

図５は、図３に示した増幅型固体撮像装置のさらなる変形例を示している。

この図５の構成では、光電変換領域１と光電変換領域１との間の隙間のうち電荷蓄積部３Ａ，３Ｂが配置されている辺に沿った部分以外の部分に、隣り合う光電変換領域１，１間を電気的に分離する素子分離層９が設けられている。

これにより、素子分離層９によって、隣り合う光電変換領域１，１間が電気的に分離される。この結果、光電変換領域１，１間の隙間にトランジスタ等の素子を設けて電気的に分離する必要が無くなり、この隙間の面積を削減することが可能となる。

素子分離層９は、例えば不純物をイオン注入して形成された不純物拡散層からなるものとするのが望ましい。そのようにした場合、素子分離層９にフィールド酸化膜を設ける必要が無く、素子分離層９の幅（隣り合う光電変換領域と光電変換領域との間の隙間）をさらに縮小することが可能となる。これにより、画素領域１０内に占める光電変換領域１の割合（開口率）を高めることが可能となる。

なお、素子分離層９は、図３の場合に限らず、図２や他の場合にも適用することが可能である。

本発明の一実施形態の増幅型固体撮像装置の構成を示す平面パターン図である。 上記増幅型固体撮像装置の構成を具体的に示す平面パターン図である。 上記増幅型固体撮像装置の変形例を示す平面パターン図である。 受光領域のアスペクト比が４：３の場合に、受光領域全域へ光が入射する態様を示す図である。 受光領域のアスペクト比が１６：９の場合に、受光領域全域へ光が入射する態様を示す図である。 各画素（光電変換領域）へ光が入射する態様を示す図である。 図３の増幅型固体撮像装置のさらなる変形例を示す平面パターン図である。 従来の増幅型固体撮像装置の画素の構成を示す回路図である。 従来の別の増幅型固体撮像装置の構成を示す平面パターン図である。

符号の説明

１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ，１Ｆ，１Ｇ，１Ｈ 光電変換領域
２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄ 転送トランジスタ
３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄ 電荷蓄積部
４Ａ，４Ｂ，４Ｃ，４Ｄ 駆動線
５ 垂直走査回路
７Ａ，７Ｂ 増幅回路
８Ａ，８Ｂ 読出し線
９ 素子分離層
１０ 画素領域

Claims (6)

1. 水平方向と垂直方向に行列状に配列された複数の画素を備え、
   上記各画素は、入射光を光電変換して信号電荷を発生する光電変換領域と、上記信号電荷を一時的に保持し得る電荷蓄積部と、上記光電変換領域からの信号電荷を上記電荷蓄積部へ転送する転送トランジスタとを含み、
   ２行２列の光電変換領域がなす組毎に、その組内で、二つの上記電荷蓄積部は、互いに垂直方向に隣り合う光電変換領域に関して共通に用いられるように、垂直方向に隣り合う二つの光電変換領域の間の隙間にそれぞれ配置され、上記転送トランジスタは、互いに水平方向に隣り合う光電変換領域に関して共通に用いられるように、上記二つの電荷蓄積部の垂直方向に関してそれぞれ対応する端部同士にまたがって配置されていることを特徴とする増幅型固体撮像装置。
2. 請求項１に記載の増幅型固体撮像装置において、
   上記各行毎に、水平方向に配列された複数の上記転送トランジスタを共通に接続する駆動線を備えたことを特徴とする増幅型固体撮像装置。
3. 請求項１に記載の増幅型固体撮像装置において、
   上記各列毎に、垂直方向に配列された複数の上記電荷蓄積部を共通に接続する結線を備えたことを特徴とする増幅型固体撮像装置。
4. 請求項１に記載の増幅型固体撮像装置において、
   上記隣接する光電変換領域の間の隙間のうち上記電荷蓄積部が配置されている部分以外の部分に、隣り合う光電変換領域間を電気的に分離する素子分離層が設けられていることを特徴とする増幅型固体撮像装置。
5. 請求項４に記載の増幅型固体撮像装置において、
   上記素子分離層は不純物拡散層からなることを特徴とする増幅型固体撮像装置。
6. 請求項１に記載の増幅型固体撮像装置において、
   上記２行２列の光電変換領域がなす各組内で、上記垂直方向に隣り合う二つの光電変換領域の間の隙間で、かつ上記電荷蓄積部の対の水平方向両側にそれぞれ対応する電荷蓄積部の電位を増幅する増幅回路を備えたことを特徴とする増幅型固体撮像装置。
   

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