JP2015142114A - 固体撮像装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 本発明は、活性領域内に第1の方向に沿って順に配された同導電型の第3、第1、第2及び第4半導体領域と、それぞれの半導体領域の間の活性領域上に絶縁部材を介して設けられ、第1の方向に沿って順に配された、互いに電気的に分離された第1、第2及び第3導電パターンとを有し、
第1半導体領域、第1導電パターン及び第3半導体領域が転送トランジスタを構成し、第1半導体領域、第2導電パターン及び第2半導体領域が付加容量を構成し、第2半導体領域、第3導電パターン及び第4半導体領域がリセットトランジスタを構成することを特徴とする撮像装置。
【選択図】 図1
Description
図1に本実施例の固体撮像装置の画素の等価回路の一例を示す。ここでは1画素のみを示すが、固体撮像装置においては、複数の画素が2次元状に配置され、画素配列を構成している。本実施例では、信号電荷は電子とし、各トランジスタはN型のトランジスタとして説明する。ただし、導電型はこれに限られるものではなくP型のトランジシタを用い、信号電荷としてホールを用いてもよい。これらは、実施例1以降の実施例においても同様である。
図8は、本実施例の固体撮像装置の画素を構成する部材の配置の一例を模式的に示した平面図である。実施例1と同様の機能を有する部分には同様の符号を付し、詳細な説明は省略する。
図9は本実施例の固体撮像装置の画素を構成する部材の配置の一例を模式的に示した平面図である。実施例1、2と同様の機能を有する部分には同様の符号を付し、詳細な説明は省略する。
図10は本実施例の画素の等価回路図、図11は本実施例の固体撮像装置の画素を構成する部材の配置の一例を模式的に示した平面図である。実施例1〜3と同様の機能を有する部分には同様の符号を付し、詳細な説明は省略する。本実施例の実施例1〜3との違いは、実施例1〜3が1つの光電変換部に対応して1つの画素増幅部が設けられていたのに対して、本実施例では、複数の光電変換部で画素増幅部を共有している点である。具体的には本実施例では2つの光電変換部に対し1つの画素増幅部を設けている。
図12は本実施例の固体撮像装置の画素を構成する部材の配置の一例を模式的に示した平面図である。実施例1〜4と同様の機能を有する部分には同様の符号を付し、詳細な説明は省略する。本実施例は実施例4の変形例と見ることができ、等価回路は実施例4と同じく図10で示される。本実施例の実施例4との違いは、実施例4では、画素増幅部と選択部とが光電変換部などが配される活性領域とは別の活性領域に設けられていたが、本実施例では同じ活性領域に配されている点である。
0.9×(W1+W2)≦W3≦1.1×(W1+W2)・・・(式1)
の関係を満たしているのが好ましい。ここで各活性領域の幅は、各トランジスタのチャネル幅方向に平行な方向の長さである。
上記各実施例においては、光電変換部、付加容量を構成するN型半導体領域が配される活性領域にリセットトランジスタを構成するN型半導体領域及び、その上部にそれらの素子を構成する導電パターンを配する例を説明した。
本発明の固体撮像装置は様々な用途に適用可能である。例えばデジタル一眼レフカメラ用の撮像センサ、デジタルビデオカメラ用の撮像センサもしくは携帯電話用の撮像センサなどである。これら応用デバイスにおいては、本発明の固体撮像装置の撮像面に集光ずる光学部材と、固体撮像装置の付加容量の接続状態、非接続状態とを切り替える制御部とを有することで撮像システムを構成することができる。
201A 活性領域
202 N型半導体領域(第3半導体領域)
203、205、207 導電パターン
204 N型半導体領域(第1半導体領域)
206 N型半導体領域(第2半導体領域)
208 N型半導体領域(第4半導体領域)
214 転送トランジスタ
216 リセットトランジスタ
Claims (20)
- 光電変換部と、増幅トランジスタと、前記光電変換部の信号を前記増幅トランジスタの入力ノードに転送する転送トランジスタと、前記入力ノードに対し、接続、非接続状態のいずれかを切り替え可能な付加容量と、前記入力ノードの電位を所定の電位とするリセットトランジスタとを有する画素を複数有する撮像装置であって、
前記画素の各々は、基板上に設けられた活性領域内に第1の方向に沿って順に配された同導電型の第3、第1、第2及び第4半導体領域と、前記それぞれの半導体領域の間の活性領域上に絶縁部材を介して設けられ、前記第1の方向に沿って順に配された、互いに電気的に分離された第1、第2及び第3導電パターンとを有し、
前記第1半導体領域、第1導電パターン及び第3半導体領域が前記転送トランジスタを構成し、前記第1半導体領域、第2導電パターン及び第2半導体領域が前記付加容量を構成し、前記第2半導体領域、第3導電パターン及び第4半導体領域が前記リセットトランジスタを構成することを特徴とする撮像装置。 - 前記増幅トランジスタのソース領域およびドレイン領域は、前記活性領域との間に素子分離部を介して配された別の活性領域に配置されていることを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。
- 前記増幅トランジスタは、複数の前記光電変換部で共有されていることを特徴とする請求項1または2のいずれかに記載の撮像装置。
- 前記増幅トランジスタを共有する複数の光電変換部のそれぞれに対応して設けられた前記転送トランジスタのゲートを構成する複数の第1導電パターンは、各々が電気的に分離されていることを特徴とする請求項3に記載の撮像装置。
- 前記共有化された増幅トランジスタの入力ノードの電位を所定の電位にするリセットトランジスタは、間に素子分離部を介して配された複数のチャネルを有することを特徴とする請求項3または4のいずれかに記載の撮像装置。
- 前記複数のチャネル上には、前記素子分離部を介して、各々が電気的に分離された複数の第3導電パターンが配されていることを特徴とする請求項5に記載の撮像装置。
- 前記共有化された増幅トランジスタにより信号の増幅を行なう複数の前記光電変換部に各々対応して配される複数の前記付加容量を有し、当該複数の付加容量の第2導電パターンは、各々が電気的に分離されていることを特徴とする請求項3〜6のいずれか1項に記載の撮像装置。
- 前記共有化された増幅トランジスタにより信号の増幅を行なう複数の前記光電変換部に各々対応して配される複数の前記付加容量を有し、当該複数の付加容量のゲートを構成する第2導電パターンは、一の導電パターンにより構成されていることを特徴とする請求項3〜6のいずれか1項に記載の撮像装置。
- 各々が、前記増幅トランジスタのソースおよびドレインを構成する複数の同導電型の半導体領域が、前記活性領域に配されていることを特徴とする請求項1〜8のいずれか1項に記載の撮像装置。
- 各画素は、前記増幅トランジスタと信号線との電気的導通を制御する選択トランジスタを有し、
各々が前記選択トランジスタのソースおよびドレインを構成する複数の同導電型の半導体領域が、前記活性領域に配されていることを特徴とする請求項1〜9のいずれか1項に記載の撮像装置。 - 前記第3導電パターンの下部の活性領域の、前記リセットトランジスタのチャネル幅方向に平行な方向の長さは、前記第2導電パターンの下部の活性領域の、前記第1半導体領域から前記第2半導体領域に向かう方向と直交する方向の長さよりも長いことを特徴とする請求項9または10のいずれかに記載の撮像装置。
- 前記第3導電パターンの下部の活性領域の、前記リセットトランジスタのチャネル幅方向に平行な方向の長さをW1、前記第2導電パターンの下部の活性領域の、前記第1半導体領域から前記第2半導体領域に向かう方向と直交する方向の長さをW2、W3とした時、
0.9×(W1+W2)≦W3
となることを特徴とする請求項11に記載の撮像装置。 - 更に、0.9×(W1+W2)≦W3≦1.1×(W1+W2)であることを特徴とする請求項12に記載の撮像装置。
- 前記第1導電パターン、第2導電パターン、及び第3導電パターンは前記活性領域に対して各々平行に配置されていることを特徴とする請求項1〜13のいずれか1項に記載の撮像装置。
- 前記第1導電パターン、第2導電パターン及び第3導電パターンが、前記活性領域に対して直交していることを特徴とする請求項1〜14のいずれか1項に記載の撮像装置。
- 前記第1導電パターンを挟んで、前記活性領域の前記転送トランジスタのチャネル幅に平行な方向の幅が、前記第1半導体領域側が前記第3半導体領域側よりも小さいことを特徴とする請求項1〜15のいずれか1項に記載の撮像装置。
- 前記活性領域の、前記第1導電パターンを挟んで前記第3半導体領域から前記第1半導体領域に至る領域の前記転送トランジスタのチャネル幅に平行な方向の幅が、連続的にもしくは段階的に狭くなることを特徴とする請求項16に記載の撮像装置。
- 前記第2半導体領域は、間に絶縁部材を介して積層された前記第2導電パターンを含んで構成された容量に電気的に接続されていることを特徴とする請求項1〜17のいずれか1項に記載の固体撮像装置。
- 光電変換部と、増幅トランジスタと、前記光電変換部の信号を前記増幅トランジスタの入力ノードに転送する転送トランジスタと、前記入力ノードに対し、接続、非接続状態のいずれかを切り替え可能な付加容量とを有する画素を複数有する撮像装置であって、
前記画素の各々は、基板上に設けられた活性領域内に第1の方向に沿って順に配された同導電型の第3、第1及び第2半導体領域と、前記それぞれの半導体領域の間の活性領域上に絶縁部材を介して設けられ、前記第1の方向に沿って順に配された、互いに電気的に分離された第1、第2及び第3導電パターンとを有し、
前記第1半導体領域、第1導電パターン及び第3半導体領域が前記転送トランジスタを構成し、前記第1半導体領域、第2導電パターン及び第2半導体領域が前記付加容量を構成し、前記第3導電パターンには、前記付加容量が前記入力ノードに接続されている差異に、前記誘電パターン下部の活性領域にチャネルが形成されない電圧が供給されていることを特徴とする固体撮像装置。 - 請求項1〜19に記載の固体撮像装置と、
前記固体撮像装置の撮像面に集光する光学部材と、
前記固体撮像装置の前記付加容量の接続状態、非接続状態とを切り替える制御部とを有する撮像システム。
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