JP2013149742A5 - - Google Patents

Description

（実施例５）
本発明の実施例５について図５及び図６を用いて説明する。本実施例においては、２行２列に配された４つの光電変換部に同じ波長帯の光を透過する波長選択部が配されたことが特徴である。実施例１〜４のいずれかと同様の機能を有する部分には同じ符号を付し、詳細な説明は省略する。説明が省略された部分については、実施例１〜４のいずれかと同様である。

本発明の第２の実施形態に係る撮像装置は、２次元状に配された複数の光電変換部を有する。複数の光電変換部が配された領域が撮像領域である。光電変換部は例えばフォトダイオード（以下、ＰＤ）である。ＰＤはＮ型（第１導電型）の半導体領域と、当該Ｎ型の半導体領域とＰＮ接合を構成するＰ型（第２導電型）の半導体領域とを含む。Ｐ型の半導体領域は、例えばＰ型ウェルである。これらの光電変換部が第１方向に沿って並んで配される。図７において、第１方向は紙面の左右方向である。これらの光電変換部の間にはポテンシャルバリアが形成されうる

（実施例６）
本発明の実施例６について図面を用いて説明する。本明細書において、１つのレンズの下に配された光電変換部に対応する部分については、同じ符号の後に異なるアルファベットを付けて示す。例えば、１つのレンズの下に配されたＰＤであれば、ＰＤ３Ａ、ＰＤ３Ｂとする。１つのレンズの下に配された光電変換部からの信号を増幅する増幅トランジスタであれば、増幅トランジスタ７Ａ、７Ｂとする。

図７（ａ）は実施例６の撮像装置の平面レイアウトを示す概略図である。本実施例の撮像装置は、フィールド領域１０１と活性領域１０２とを含む半導体基板を有する。半導体基板は例えばシリコン基板である。フィールド領域１０１はＳＴＩやＬＯＣＯＳなどの絶縁体分離部である。活性領域１０２には光電変換部やトランジスタを構成する半導体領域が配される。絶縁体は例えばシリコン酸化膜である。

本実施例では、複数のマイクロレンズが配される。ＰＤ３ＡとＰＤ３Ｂは、第１のマイクロレンズ８０１の下に配される。ＰＤ４ＡとＰＤ４Ｂは、第２のマイクロレンズ８０２の下に配される。図７が示すように、１つのマイクロレンズの下に配された２つのＰＤが第１方向に沿って隣接して配されている。ＰＤ３Ａ、３Ｂには、第１のマイクロレンズ８０１によって集光された光が入射する。ＰＤ４Ａ、４Ｂには、第２のマイクロレンズ８０２によって集光された光が入射する。

本実施例において、第１方向に並んだ複数のＰＤが１行の光電変換部を構成する。つまり、ＰＤ３Ａ、ＰＤ３Ｂ、ＰＤ４Ａ、ＰＤ４Ｂは同じ行に含まれる。図７（ａ）では省略されているが、本実施例の撮像装置が含む複数の光電変換部は、複数の行を構成するように配されうる。

本実施例では、ＰＤを構成するＰ型半導体領域に電圧を供給するためのウェルコンタクトプラグ１０８、１０９が配される。ウェルコンタクトプラグ１０８、１０９はタングステンなどの導電材料で構成される。ウェルコンタクトプラグ１０８は、ポテンシャルバリア１０４よりも、ポテンシャルバリア１０３に近い位置に配される。また、ウェルコンタクトプラグ１０８はポテンシャルバリア１０３を構成するＰ型半導体領域を第２方向に延長させた領域に位置される。つまり、ウェルコンタクトプラグ１０８は、ポテンシャルバリア１０３の外部に配される。また、図７（ａ）が示すように、ウェルコンタクトプラグ１０８は、１つのマイクロレンズの下に配された２つの光電変換部のちょうど中間に配されてもよい。

図７（ａ）が示す通り、第２導電部材は異なるマイクロレンズの下に配された光電変換部の間に配される。例えば、電源配線２Ａに含まれる第２導電部材は、ＰＤ３ＢとＰＤ４Ａとの間に配される。第２導電部材の一部がＰＤ３ＢあるいはＰＤ４Ａと重なっていてもよい。

図７（ｂ）は本実施例の撮像装置の等価回路図である。図７（ｂ）には、ＰＤ３Ａ、３Ｂ、４Ａ、４Ｂ、転送トランジスタ５Ａ、５Ｂ、６Ａ、６Ｂ、ＦＤノード２１Ａ、２１Ｂ、２２Ａ、２２Ｂ、増幅トランジスタ７Ａ、７Ｂ、８Ａ、８Ｂ、リセットトランジスタ９Ａ、９Ｂ、１０Ａ、１０Ｂ、選択トランジスタ１１Ａ、１１Ｂ、１２Ａ、１２Ｂが示されている。さらに、ＰＤからの信号が出力される信号出力線１３Ａ、１３Ｂ、１４Ａ、１４Ｂが示されている。転送トランジスタ５Ａ、５Ｂ、６Ａ、６Ｂは制御線１５に供給される駆動パルスｐＴＸによって制御される。リセットトランジスタ９Ａ、９Ｂ、１０Ａ、１０Ｂは制御線１７に供給される駆動パルスｐＲＥＳによって制御される。選択トランジスタ１１Ａ、１１Ｂ、１２Ａ、１２Ｂは制御線１６に供給される駆動パルスｐＳＥＬによって制御される。

なお、図７（ｂ）には、便宜的に３つの電源配線２Ａ〜２Ｃが示されている。これらの３つの電源配線２Ａ〜２Ｃがいずれも同じ電源電圧を供給する配線であってもよい。

Claims (12)

1. 複数の光電変換部と、
   電源電圧を供給する電源配線と、を有する撮像装置であって、
   前記複数の光電変換部には、第１の波長帯の光が入射する第１光電変換部及び第２光電変換部と、第２の波長帯の光が入射する第３光電変換部とが含まれ、
   前記第１光電変換部と前記第２光電変換部とが隣り合うように、かつ、前記第２光電変換部と前記第３光電変換部とが隣り合うように、前記第１光電変換部、第２光電変換部、及び前記第３光電変換部が、第１方向に沿って配され、
   前記電源配線は前記第１方向に沿って配された第１導電部材と、前記第１方向と交差する第２方向に沿って配された第２導電部材とを有し、
   前記第２導電部材は、前記第２光電変換部と前記第３光電変換部との間に配され、
   前記第１光電変換部からの信号を読み出すための第１トランジスタ、及び前記第２光電変換部からの信号を読み出すための第２トランジスタが、いずれも前記電源配線に電気的に接続され、
   前記複数の光電変換部には、前記第２光電変換部に対し前記第２方向において隣り合うように配された第４光電変換部が含まれ、
   前記第４光電変換部からの信号を読み出すための第３トランジスタが、前記電源配線に接続されたことを特徴とする撮像装置。
2. 複数の光電変換部と、
   電源電圧を供給する電源配線と、を有する撮像装置であって、
   前記複数の光電変換部には、第１のレンズの下に配された第１光電変換部及び第２光電変換部と、第２のレンズの下に配された第３光電変換部とが含まれ、
   前記第１光電変換部と前記第２光電変換部とが隣り合うように、かつ、前記第２光電変換部と前記第３光電変換部とが隣り合うように、前記第１光電変換部、前記第２光電変換部、及び前記第３光電変換部が、第１方向に沿って配され、
   前記電源配線は前記第１方向に沿って配された第１導電部材と、前記第１方向と交差する第２方向に沿って配された第２導電部材とを有し、
   前記第２導電部材は、前記第２光電変換部と前記第３光電変換部との間に配され、
   前記第１光電変換部からの信号を読み出すための第１トランジスタ、及び前記第２光電変換部からの信号を読み出すための第２トランジスタが、いずれも前記電源配線に電気的に接続され、
   前記複数の光電変換部には、前記第２光電変換部に対し前記第２方向において隣り合うように配された第４光電変換部が含まれ、
   前記第４光電変換部からの信号を読み出すための第３トランジスタが、前記電源配線に接続されたことを特徴とする撮像装置。
3. 前記第１トランジスタは、前記第１光電変換部の電荷に基づく信号を出力する第１増幅トランジスタであり、
   前記第２トランジスタは、前記第２光電変換部の電荷に基づく信号を出力する第２増幅トランジスタであり、
   前記第１増幅トランジスタのドレイン及び前記第２増幅トランジスタのドレインが前記電源配線に電気的に接続されたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の撮像装置。
4. 前記第１光電変換部の電荷に基づく信号を出力する第１増幅トランジスタと、
   前記第２光電変換部の電荷に基づく信号を出力する第２増幅トランジスタと、を有し、
   前記第１トランジスタは、前記第１増幅トランジスタの入力ノードをリセットする第１リセットトランジスタであり、
   前記第２トランジスタは、前記第２増幅トランジスタの入力ノードをリセットする第２リセットトランジスタであり、
   前記第１リセットトランジスタのドレイン及び前記第２リセットトランジスタのドレインが前記電源配線に電気的に接続されたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の撮像装置。
5. 前記第１トランジスタは、前記第１光電変換部を選択する第１選択トランジスタであり、
   前記第２トランジスタは、前記第２光電変換部を選択する第２選択トランジスタであり、
   前記第１選択トランジスタのドレイン及び前記第２選択トランジスタのドレインが前記電源配線に電気的に接続されたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の撮像装置。
6. 前記第１トランジスタのドレイン及び前記第２トランジスタのドレインが共通の半導体領域で構成され、
   前記共通の半導体領域がコンタクトプラグを介して前記電源配線に電気的に接続されたことを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の撮像装置。
7. 前記第１増幅トランジスタの前記ドレインと、前記第２増幅トランジスタの前記ドレインとが、共通のコンタクトプラグを介して前記電源配線に接続され、
   前記第２増幅トランジスタのゲートの電圧をリセットする第２リセットトランジスタと、前記第３光電変換部の信号を出力する第３増幅トランジスタのゲートの電圧をリセットする第３リセットトランジスタとが、共通のコンタクトプラグを介して前記電源配線に接続されたことを特徴とする請求項３に記載の撮像装置。
8. 前記複数の光電変換部からの信号が出力される複数の出力線を有し、
   前記出力線は前記第２方向に沿って配され、
   前記電源配線の前記第２導電部材と前記出力線とが、同一の配線層に配されたことを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか一項に記載の撮像装置。
9. 複数の配線層を有し、
   前記第１導電部材と前記第２導電部材とは、異なる配線層に配され、
   前記第１導電部材と前記第２導電部材とがビアプラグで接続されたことを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれか一項に記載の撮像装置。
10. 前記複数の光電変換部のそれぞれが、光電変換によって発生した信号電荷が蓄積される第１導電型の第１半導体領域と、前記第１半導体領域と接するように配された第２導電型の第２半導体領域とを含み、
    前記第１光電変換部と前記第２光電変換部との間に第１のポテンシャルバリアが形成され、前記第２光電変換部と前記第３光電変換部との間に第２のポテンシャルバリアが形成され、
    前記第２半導体領域と接続され、前記第２半導体領域に電圧を供給するコンタクトプラグを有し、
    前記コンタクトプラグから前記第１のポテンシャルバリアまでの距離が、前記コンタクトプラグから前記第２のポテンシャルバリアまでの距離より短いことを特徴とする請求項１乃至請求項９のいずれか一項に記載の撮像装置。
11. 前記複数の光電変換部のそれぞれが、光電変換によって発生した信号電荷が蓄積される第１導電型の第１半導体領域と、前記第１半導体領域と接するように配された第２導電型の第２半導体領域とを含み、
    前記第２半導体領域と接続され、前記第２半導体領域に電圧を供給するコンタクトプラグを有し、
    前記コンタクトプラグから前記第１光電変換部までの距離、及び前記コンタクトプラグから前記第２光電変換部までの距離は、いずれも前記コンタクトプラグから前記第３光電変換部までの距離より短いことを特徴とする請求項１乃至請求項９のいずれか一項に記載の撮像装置。
12. 請求項１乃至請求項１１のいずれか一項に記載の撮像装置と、
    前記撮像装置からの信号を処理する信号処理装置と、
    を有することを特徴とする撮像システム。