JP2017084930A - Imaging apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は撮像装置に関する。 The present invention relates to an imaging apparatus.
従来、焦点検出用の信号と撮像用の信号とを1つの画素を用いて取得する技術が知られている。 Conventionally, a technique for acquiring a focus detection signal and an imaging signal using one pixel is known.
特許文献1では、各画素に1つのマイクロレンズと、異なる方向に複数に分割された光電変換部とが形成されている撮像素子を有する撮像装置を開示している。具体的には、撮像素子は第1画素と第2画素を有し、第1画素にはx方向にM1分割、y方向にN2分割された光電変換部PDが形成されている。 Patent Document 1 discloses an imaging apparatus having an imaging element in which one microlens for each pixel and a plurality of photoelectric conversion units divided in different directions are formed. Specifically, the imaging element has a first pixel and a second pixel, and a photoelectric conversion unit PD that is divided into M1 in the x direction and divided into N2 in the y direction is formed in the first pixel.
しかしながら、特許文献1には転送トランジスタの構成については記載されていない。特許文献1のように異なる方向に複数に分割された光電変換部を有する場合には、分割方向に合わせて転送トランジスタを異なる位置に配することが考えられるが、その場合には各画素を画素部に配した際に画素ごとにゲート電極の配置が異なることになる。そのため斜めの光が入射した際にゲート電極によって生じる反射光に起因する各光電変換部への光の入射量にばらつきが生じる恐れがある。 However, Patent Document 1 does not describe the configuration of the transfer transistor. When the photoelectric conversion unit is divided into a plurality of parts in different directions as in Patent Document 1, it may be possible to arrange the transfer transistors at different positions in accordance with the division direction. When arranged in the portion, the arrangement of the gate electrode is different for each pixel. For this reason, there is a possibility that variations in the amount of light incident on each photoelectric conversion unit due to the reflected light generated by the gate electrode when oblique light is incident.
本発明は、受光面に配された複数の画素を有する撮像装置であって、複数の画素が、平面視で第1方向のみに分離された二つの光電変換部と、分離された各々の光電変換部で生じた電荷を電荷保持部に転送する転送トランジスタとを有する第1画素、および、平面視で第1方向と異なる第2方向のみに分離された二つの光電変換部と、分離された各々の光電変換部で生じた電荷を電荷保持部に転送する転送トランジスタとを有する第2画素を含み、第1画素における転送トランジスタのゲート電極と、第2画素における転送トランジスタのゲート電極とが、並進対称に配されていることを特徴とする。 The present invention is an imaging apparatus having a plurality of pixels arranged on a light receiving surface, wherein the plurality of pixels are separated in only a first direction in a plan view, and each separated photoelectric element. A first pixel having a transfer transistor for transferring the charge generated in the conversion unit to the charge holding unit, and two photoelectric conversion units separated only in a second direction different from the first direction in plan view Including a second pixel having a transfer transistor for transferring the charge generated in each photoelectric conversion unit to the charge holding unit, and a gate electrode of the transfer transistor in the first pixel and a gate electrode of the transfer transistor in the second pixel, It is characterized by being arranged in translational symmetry.
本発明によれば、瞳分離方向の異なる画素が配された撮像装置において、光電変換部間の光の入射量のばらつきを抑えることが可能となる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it becomes possible to suppress the dispersion | variation in the incident amount of the light between photoelectric conversion parts in the imaging device by which the pixel from which a pupil separation direction differs is distribute | arranged.
(実施例1)
図1〜図4を用いて、本発明に適用可能な撮像装置の一実施例を説明する。各図面において同じ符号が付されている部分は、同じ素子もしくは同じ領域を指す。
Example 1
An embodiment of an imaging apparatus applicable to the present invention will be described with reference to FIGS. Parts denoted by the same reference numerals in the drawings indicate the same element or the same region.
図1に本発明の一実施例である撮像装置101のブロック図を示す。撮像装置101は、画素部102、駆動パルス生成部103、垂直走査回路104、信号処理部105、出力部106、垂直信号線107を有している。
FIG. 1 is a block diagram of an
画素部102は、光を電気信号へ変換し、変換した電気信号を出力する画素100を受光面に複数有している。複数の画素100は行列状に配されている。ここでは、X方向を画素100の行における並び方向として述べ、Y方向を画素100の列における並び方向として述べる。
The
駆動パルス生成部103は駆動パルスを生成する。垂直走査回路104は駆動パルス生成部103からの駆動パルスを受け、各画素に制御パルスを供給する。ここで供給される駆動パルスは、転送トランジスタを駆動するパルス、リセットトランジスタを駆動するパルスである。
The
垂直信号線107は複数配されており、各々の垂直信号線107は画素部102の画素列毎に配されている。信号処理部105には、垂直信号線107を介して並列に出力された信号が入力される。そして、複数の画素列から並列に出力された信号をシリアライズして出力部106に伝達する。更に信号処理部105は、信号の増幅、AD変換等を行なう列回路を有していてもよい。
A plurality of
図2に画素100の等価回路の一例を示し、図3に画素100の平面模式図を示す。本実施形態では、光電変換部201、光電変換部211で生じる電荷対のうち信号電荷として用いられる電荷の極性を第1導電型と呼ぶ。各部材を識別するために添え字A、B、C、Dを用いるが、同様の機能を有する部分においては添え字を付さずに説明する。両者を区別しての説明が必要な場合には添え字を付して説明する。
FIG. 2 shows an example of an equivalent circuit of the
本実施形態は、例として、第1導電型の電荷を電子とし、第1導電型と反対導電型の第2導電型の電荷を正孔として説明するがこれに限らず電子と正孔とが入れ替わってもよい。 In this embodiment, as an example, the charge of the first conductivity type is assumed to be an electron, and the charge of the second conductivity type opposite to the first conductivity type is assumed to be a hole. However, the present invention is not limited to this. It may be replaced.
光電変換部201および光電変換部211では光電変換により入射光に応じた電荷対を生成する。光電変換部201および光電変換部211には、例えばフォトダイオードが用いられる。
The
転送トランジスタ202は光電変換部201で生じた電子をフローティングディフュージョン(以下、FD)203へ転送する。転送トランジスタ212は光電変換部211で生じた電子をFD203へ転送する。
The
FD203は、光電変換部201、光電変換部211により共有される。そしてFD203は、転送トランジスタ202、転送トランジスタ212により転送された電子を保持する。
The FD 203 is shared by the
増幅トランジスタ205は、そのゲート電極がFD203に接続されており、転送トランジスタ202、転送トランジスタ212によってFD203に転送された電子に基づく信号を増幅して出力する。より具体的には、FD203に転送された電子は、その量に応じた電圧に変換され、その電圧に応じた電気信号が増幅トランジスタ205を介して垂直信号線107へ出力される。増幅トランジスタ205は、不図示の電流源とともにソースフォロア回路を構成している。そして、増幅トランジスタ205の垂直線側に、更に選択トランジスタを配してもよい。
The
リセットトランジスタ204は、増幅トランジスタ205の入力ノードの電圧をリセットする。なお、図2において増幅トランジスタ205もリセットトランジスタ204も光電変換部201、光電変換部211により共有される。
The
このような構成の画素100は撮像画素もしくは撮像以外の機能を有する画素100(例えば位相差検出方式による焦点検出)として用いることが可能である。
The
画素100から撮像用の出力を得る際には光電変換部201および光電変換部211で生じた信号電荷をFD203に転送することで撮像用の信号を得る。当該信号を画素100の信号として垂直信号線107を介して信号処理部105に出力する。
When an imaging output is obtained from the
また、焦点検出用の信号を得る際は光電変換部201もしくは光電変換部211で生じた信号電荷のみをFD203に転送する。画素部102に行列状に配置された複数の画素100において、二つの光電変換部のうち片方の光電変換部の信号のみを出力することで焦点検出用の信号を出力する。
Further, when obtaining a focus detection signal, only the signal charge generated in the
焦点検出用の信号として光電変換部201および光電変換部211の両方の信号が必要な場合には、撮像用の信号からあらかじめ出力した一方の光電変換部の信号を減算することで他方の光電変換部の信号を得ることが可能である。
When both signals of the
なお、焦点検出用信号と撮像用信号の出力方法は上記の方法に限定されるものではなく、光電変換部201および光電変換部211の信号をそれぞれ外部に出力してから合成するなどの手段も可能である。
Note that the output method of the focus detection signal and the imaging signal is not limited to the above-described method, and means such as combining after outputting the signals of the
また、複数の画素100において1つの画素が一つの増幅トランジスタ205を有する構成を示したが、複数の画素が一つの増幅トランジスタ205を共有するなど任意の構成が適用可能である。
In addition, although a configuration in which one pixel has one
なお、本実施例では光電変換部201で生じた電子が転送される電荷保持部としてFDを用いて説明するが、電荷を保持可能な構成であればよい。例えば、光電変換部で生じた電子をFDとは異なる電荷保持部に転送し、当該電荷保持部で保持された電荷をFDに転送するという構成でもよい。
Note that in this embodiment, the FD is used as a charge holding unit to which electrons generated in the
図3には画素100の平面模式図を示す。図3では模式的に各画素100に、光電変換部、転送トランジスタ、FDのみを示しているが、さらに各画素のトランジスタを設けても良い。例えば画素の信号を増幅する増幅トランジスタ、増幅トランジスタの信号をリセットするリセットトランジスタを同一の活性領域もしくは別の活性領域に配する。
FIG. 3 shows a schematic plan view of the
また図3には示していないが、複数の画素の各々に対応してマイクロレンズが配されている。そしてマイクロレンズは、各画素に配された二つの光電変換部に光を入射する。 Although not shown in FIG. 3, microlenses are arranged corresponding to each of the plurality of pixels. The microlens enters light into two photoelectric conversion units arranged in each pixel.
光電変換部、FD、各トランジスタのソース領域、ドレイン領域は活性領域300に配されている。なお、第1方向と第2方向とは異なる方向であり、本実施例において、第1方向は図のX方向に対して平行であり、第2方向は図のY方向に対して平行である。 The photoelectric conversion unit, the FD, the source region and the drain region of each transistor are arranged in the active region 300. Note that the first direction and the second direction are different directions, and in this embodiment, the first direction is parallel to the X direction in the figure, and the second direction is parallel to the Y direction in the figure. .
画素100は、図3(a)に示す画素100A(第1画素)と図3(b)に示す画素100B(第2画素)を含む。図3(a)、(b)の画素100Aと画素100Bは各々が素子分離部によって分離される。画素100Aにおいては光電変換部が第1方向のみに二つに分離されている。画素100Bにおいては光電変換部が第2方向のみに二つに分離された部分を少なくとも含んでいる。
The
図3(a)の画素100Aにおいて、活性領域300AにはN型半導体領域303A、301A、311A、303Bが配されている。N型半導体領域301AとN型半導体領域311Aとの間には分離部304Aが配されている。分離部304AにはP型半導体領域が配され、PN接合分離を構成する。分離部304にはLOCOSやSTIなどを配してもよい。
In the
そして活性領域300Aの上にはゲート電極302Aとゲート電極312Aが配される。ゲート電極302AはN型半導体領域301AとN型半導体領域303Aとの間に配され、ゲート電極312AはN型半導体領域311AとN型半導体領域303Bとの間に配される。
A
N型半導体領域301Aは図2の光電変換部201(201A)の一部を構成し、N型半導体領域311Aは図2の光電変換部211(211A)の一部を構成する。そして、N型半導体領域303Aは図2のFD203(203A)を構成し、N型半導体領域303Bは図2のFD203(203B)を構成する。FD203Aは光電変換部201Aで生じた電子を保持する。FD203Bは光電変換部201Bで生じた電子を保持する。そしてFD203AとFD203Bは電気的に接続されている。
The N-
N型半導体領域301Aとゲート電極302AとN型半導体領域303Aとは、図2の転送トランジスタ202(202A)を構成する。N型半導体領域311Aとゲート電極312AとN型半導体領域303Bとは、図2の転送トランジスタ212(212A)を構成する。そして転送トランジスタ202Aは光電変換部201Aで生じた電子をFD203Aに転送する。転送トランジスタ202Bは光電変換部201Bで生じた電子をFD203Bに転送する。本実施例において光電変換部201Aと光電変換部211Aで生じた電子の転送方向は180°異なる方向である。なお、図3ではY方向に180°異なる図を示したが、X方向に180°異なっても良い。
The N-
図3(b)の画素100Bにおいて、活性領域300BにはN型半導体領域303C、301B、311B、303Dが配されている。N型半導体領域301BとN型半導体領域311Bとの間には分離部304Bが配されている。分離部304BにはP型半導体領域が配され、PN接合分離を構成する。分離部304BにはLOCOSやSTIなどを配してもよい。
In the
そして活性領域300Bの上にはゲート電極302Bとゲート電極312Bが配される。ゲート電極302BはN型半導体領域303CとN型半導体領域301Bとの間に配され、ゲート電極312BはN型半導体領域311BとN型半導体領域303Dとの間に配される。
A
N型半導体領域301Bは図2の光電変換部201(201B)の一部を構成し、N型半導体領域311Bは図2の光電変換部211(211B)の一部を構成する。そして、N型半導体領域303Cは図2のFD203(203C)を構成し、N型半導体領域303DはFD203(203D)を構成する。FD203Cは光電変換部201Bで生じた電子を保持する。FD203Dは光電変換部211Bで生じた電子を保持する。そしてFD203CとFD203Dは電気的に接続されている。
The N-
そしてN型半導体領域301Bとゲート電極302BとN型半導体領域303Cとは、図2の転送トランジスタ202(202B)を構成する。N型半導体領域311Bとゲート電極312BとN型半導体領域303Dとは、図2の転送トランジスタ212(212B)を構成する。転送トランジスタ202Bは、光電変換部201Bで生じた電子をFD203Cに転送する。転送トランジスタ212Bは、光電変換部211Bで生じた電子をFD203Dに転送する。本実施例において光電変換部201Bと光電変換部211Bの電荷の転送方向は180°異なる方向である。なお、図3ではY方向に180°異なる図を示したが、X方向に180°異なっても良い。
The N-
なお、N型半導体領域301BとN型半導体領域311Bの少なくとも一部の領域が第2方向のみに分離され、他の領域は第1方向のみもしくは第1方向および第2方向の成分を含む方向に分離されてもよい。このような構成においても、画素100Aおよび画素100Bにおいて異なる方向の位相シフト量を求めることができる。
Note that at least part of the N-
また、好ましくは画素100Bの他の領域が、第2方向のみに分離された領域と各々のN型半導体領域を有する光電変換部の電荷の転送を制御するゲート電極との間の領域となる構成とである。このような構成にすることで、画素100Aと画素100Bとでゲート電極を並進対象にした場合においても、ゲート幅を揃えやすくなる。もしくは、画素100BのN型半導体領域301BとN型半導体領域311Bが第2方向のみに分離される構成である。
Preferably, another region of the
このように画素100Aと画素100Bは、異なる方向に二つに分離された光電変換部を有している。このような構成によれば、これらの画素を焦点検出用に用いる場合に、異なる方向の位相シフト量を求めることができ、精度よく焦点検出を行うことができる。具体的には、例えば第1方向に二つに分離された光電変換部を有する画素からは第2方向のエッジを主とする絵柄の被写体について正確な焦点検出が可能となる。一方、第2方向に二つに分離された光電変換部を有する画素からは第1方向のエッジを主とする絵柄の被写体について正確な焦点検出が可能となる。
As described above, the
本実施例では例として第1方向と第2方向が互いに直交する構成を示した。これにより、縦方向と横方向の位相シフト量を求めることが可能である。 In this embodiment, a configuration in which the first direction and the second direction are orthogonal to each other is shown as an example. Thereby, it is possible to obtain the phase shift amounts in the vertical direction and the horizontal direction.
そして、平面視でN型半導体領域301A、311Aの面積は同等となるように形成したほうがよい。これにより、各光電変換部の受光面積が異なることによる入射光量のばらつきを抑制することが可能となる。これは画素100Bにおいても同様である。
Then, it is better to form the N-
さらに本実施例では、画素100Aの各転送トランジスタのゲート電極と画素100Bの各転送トランジスタのゲート電極の配置とが並進対称となるように配されている。
Further, in this embodiment, the gate electrodes of the transfer transistors of the
ここで並進対称とは、画素100Aの転送トランジスタのゲート電極が同一方向に一定間隔(例えば画素ピッチ:光電変換部のピッチ)で平行移動したときに画素の転送トランジスタのゲート電極と重なることを示す。
Here, the translational symmetry means that the gate electrode of the transfer transistor of the
このような構成にすることで、斜めの光が入射した際にゲート電極によって生じる反射光に起因する各光電変換部への光の入射量のばらつきを抑制することが可能となる。そのため、画素100Aおよび画素100Bを撮像用として用いる場合に各画素の色比のばらつきを抑制することが可能となる。
With such a configuration, it is possible to suppress variation in the amount of light incident on each photoelectric conversion unit due to reflected light generated by the gate electrode when oblique light is incident. Therefore, when the
さらに、画素の製造工程において、転送トランジスタを構成するN型半導体領域を形成する際に、ゲート電極を形成した後に斜めイオン注入を行う場合に各画素の不純物のプロファイルの均一性を高めることが可能である。これにより転送特性の画素間の非対称性を抑制することが可能である。 Furthermore, when forming an N-type semiconductor region constituting a transfer transistor in the pixel manufacturing process, it is possible to improve the uniformity of the impurity profile of each pixel when oblique ion implantation is performed after the gate electrode is formed. It is. As a result, it is possible to suppress the asymmetry between the pixels of the transfer characteristics.
また、ゲート電極302Aとゲート電極302B、ゲート電極312Aとゲート電極312Bの光電変換部側のゲート幅(W)は同等になるように形成したほうがよい。これにより、各画素間における転送特性のばらつきを抑制することが可能となる。
The gate widths (W) of the
なお、画素100AにおいてN型半導体領域301Aとゲート電極302AとN型半導体領域303Aと、N型半導体領域311Aとゲート電極312AとN型半導体領域303Bとを別の活性領域に配してもよい。同様に、画素100BにおいてN型半導体領域301Bとゲート電極302BとN型半導体領域303Cと、N型半導体領域311Bとゲート電極312BとN型半導体領域303Dとを別の活性領域に配してもよい。
Note that in the
図4(a)は図3(a)の線分A−Bに沿った断面模式図であり、図4(b)は図3(b)の線分C−Dに沿った断面模式図である。各半導体領域は半導体基板313に配される。以下の説明で各半導体領域の位置関係を説明する場合には、半導体基板313の多層配線構造が配された1主面と層間絶縁膜との境界を基準に、半導体基板313の深部へ向かう方向を下方向とし、反対方向を上方向とする。
4A is a schematic cross-sectional view taken along line AB in FIG. 3A, and FIG. 4B is a schematic cross-sectional view taken along line CD in FIG. is there. Each semiconductor region is disposed on a
図4(a)および図4(b)において、画素100のN型半導体領域306の上にはP型半導体領域314が配されている。そして、素子分離部310の下部には不純物濃度の高いP型半導体領域305がチャネルストップ領域として配されている。
4A and 4B, a P-
図4(a)において、N型半導体領域301AとP型半導体領域314はPN接合を構成している。さらに、N型半導体領域301Aの主面側にP型半導体領域307が配されている。図2の光電変換部201Aはこれらの半導体領域により埋め込み型のフォトダイオードを構成している。同様にN型半導体領域311AとP型半導体領域314はPN接合を構成している。さらに、N型半導体領域311Aの主面側にもP型半導体領域307が配されている。図2の光電変換部211Aはこれらの半導体領域により埋め込み型のフォトダイオードを構成している。
In FIG. 4A, the N-
N型半導体領域301AとN型半導体領域311Aとの間には分離部304Aが配されている。ここで分離部304AはP型半導体領域314である。平面視においてPN接合分離によってN型半導体領域301AとN型半導体領域311Aが分離される。なお、半導体基板の深部においてN型半導体領域301AとN型半導体領域311AがP型半導体領域314によって分離されているが、半導体基板の深部においてN型半導体領域301AとN型半導体領域311Aとが繋がるようにN型半導体領域を配しても良い。
A
N型半導体領域303Aは図2のFD203Aを構成する。N型半導体領域303Bは図2のFD203Bを構成する。N型半導体領域303AおよびN型半導体領域303BはそれぞれP型半導体領域314とPN接合を構成し、このPN接合により構成される容量によって各光電変換部から転送された電子を保持する。
The N-
ゲート電極302Aは絶縁膜308を介して半導体基板313の上に配される。N型半導体領域301Aは図2の転送トランジスタ202Aのドレイン領域を構成し、N型半導体領域303Aは図2の転送トランジスタ202Aのソース領域を構成する。
The
ゲート電極312Aは絶縁膜308を介して半導体基板313の上に配される。N型半導体領域311Aは図2の転送トランジスタ212Aのドレイン領域を構成し、N型半導体領域303Bは図2の転送トランジスタ212Aのソース領域を構成する。
The
図4(b)において、N型半導体領域301BとP型半導体領域314はPN接合を構成する。さらに、N型半導体領域301Bの主面側にP型半導体領域307が配されている。図2の光電変換部201Bはこれらの半導体領域により埋め込み型のフォトダイオードを構成している。同様にN型半導体領域311BとP型半導体領域314はPN接合を構成する。さらに、N型半導体領域311Bの主面側にもP型半導体領域307が配されている。図2の光電変換部211Bはこれらの半導体領域により埋め込み型のフォトダイオードを構成している。
In FIG. 4B, the N-
N型半導体領域301BとN型半導体領域311Bとの間には分離部304Bが配されている。ここで分離部304BはP型半導体領域314であり、PN接合分離によってN型半導体領域301BとN型半導体領域311Bが分離される。
A
N型半導体領域303Cは図2のFD203Cを構成する。N型半導体領域303Dは図2のFD203Dを構成する。N型半導体領域303CおよびN型半導体領域303DはそれぞれP型半導体領域314とPN接合を構成し、このPN接合により構成される容量によって各光電変換部から転送された電子を保持する。
The N-
ゲート電極302Bは絶縁膜308を介して半導体基板313の上に配される。N型半導体領域301Bは、図2の転送トランジスタ202Bのドレイン領域を構成し、N型半導体領域303Cは、図2の転送トランジスタ202Bのソース領域を構成する。
The
ゲート電極312Bは絶縁膜308を介して半導体基板313の上に配される。N型半導体領域311Bは図2の転送トランジスタ212Bのドレイン領域を構成し、N型半導体領域303Dは図2の転送トランジスタ212Bのソース領域を構成する。
The
なお、P型半導体領域314はP型半導体領域305よりも不純物濃度が低いP型半導体領域とするほうがよい。P型半導体領域314とN型半導体領域とをPN接合することでFD203A、FD203Bの容量を小さくすることができる。
Note that the P-
これにより、不図示の増幅トランジスタ205の入力ノードの容量値が小さくなり、増幅トランジスタ205のゲインを向上させることが可能となる。
As a result, the capacitance value of the input node of the amplification transistor 205 (not shown) is reduced, and the gain of the
以上の構成によれば、転送ゲートを並進対称に配することで、斜めの入射光が転送ゲート電極に照射されることによって光電変換部への光の入射量が、画素ごとに変化することを抑制することが可能となる。 According to the above configuration, by arranging the transfer gates in translational symmetry, the amount of light incident on the photoelectric conversion unit varies from pixel to pixel by irradiating the transfer gate electrode with oblique incident light. It becomes possible to suppress.
(実施例2)
実施例2において図1および図2の構成は実施例1と同様である。また、図3と図5において対応する部材には同様の番号を付した。次に実施例1と実施例2の違いについて説明する。実施例1では、光電変換部201Aと光電変換部211Aで生じた電子の転送方向は180°異なる。同様に光電変換部201Bと光電変換部211Bで生じた電子の転送方向は180°異なる。
(Example 2)
In the second embodiment, the configuration of FIGS. 1 and 2 is the same as that of the first embodiment. 3 and FIG. 5 have corresponding numbers. Next, the difference between the first embodiment and the second embodiment will be described. In Example 1, the transfer directions of electrons generated in the photoelectric conversion unit 201A and the photoelectric conversion unit 211A are different by 180 °. Similarly, the transfer direction of electrons generated in the photoelectric conversion unit 201B and the photoelectric conversion unit 211B is different by 180 °.
しかし本実施例においては、図5(a)に示すように光電変換部201Aと光電変換部211Aで生じた電子の転送方向は90°異なる。同様に図5(b)に示すように光電変換部201Bと光電変換部211Bで生じた電子の転送方向は90°異なる。 However, in this embodiment, as shown in FIG. 5A, the transfer directions of electrons generated in the photoelectric conversion unit 201A and the photoelectric conversion unit 211A are different by 90 °. Similarly, as shown in FIG. 5B, the transfer directions of electrons generated in the photoelectric conversion unit 201B and the photoelectric conversion unit 211B are different by 90 °.
以上の構成によっても、転送ゲートを並進対称に配することで、斜めの入射光が転送ゲート電極に照射されることによって光電変換部への光の入射量が、画素ごとに変化することを抑制することが可能となる。 Even with the above configuration, by arranging the transfer gates in translational symmetry, it is possible to prevent the amount of light incident on the photoelectric conversion unit from changing for each pixel by irradiating the transfer gate electrode with oblique incident light. It becomes possible to do.
(実施例3)
実施例3において図1および図2の構成は実施例1と同様である。また、図3と図6において対応する部材には同様の番号を付した。次に実施例1と実施例3との違いについて説明する。実施例1では、光電変換部201Aと光電変換部211Aで生じた電子の転送方向はY方向に180°もしくはX方向に180°異なる。しかし、実施例3においては、図6(a)に示すように光電変換部201Aと光電変換部211Aで生じた電子の転送方向はX方向に対して斜めの方向に180°異なる。同様に図6(b)に示すように光電変換部201Bと光電変換部211Bで生じた電子の転送方向はX方向に対して斜めの方向に180°異なる。
(Example 3)
In the third embodiment, the configuration of FIGS. 1 and 2 is the same as that of the first embodiment. 3 and FIG. 6 have corresponding numbers. Next, the difference between the first embodiment and the third embodiment will be described. In Example 1, the transfer direction of electrons generated in the photoelectric conversion unit 201A and the photoelectric conversion unit 211A is different by 180 ° in the Y direction or 180 ° in the X direction. However, in the third embodiment, as shown in FIG. 6A, the transfer direction of electrons generated in the photoelectric conversion unit 201A and the photoelectric conversion unit 211A differs by 180 ° in an oblique direction with respect to the X direction. Similarly, as shown in FIG. 6B, the transfer direction of electrons generated in the photoelectric conversion unit 201B and the photoelectric conversion unit 211B differs by 180 ° in an oblique direction with respect to the X direction.
以上の構成によっても、転送ゲートを並進対称に配することで、斜めの入射光が転送ゲート電極に照射されることによって光電変換部への光の入射量が、画素ごとに変化することを抑制することが可能となる。 Even with the above configuration, by arranging the transfer gates in translational symmetry, it is possible to prevent the amount of light incident on the photoelectric conversion unit from changing for each pixel by irradiating the transfer gate electrode with oblique incident light. It becomes possible to do.
(実施例4)
実施例4において図1および図2の構成は実施例1と同様である。また、図3と図7において対応する部材には同様の番号を付した。次に実施例1と実施例4の違いについて説明する。実施例1では、第1方向がX方向に対して平行であり、第2方向がY方向に対して平行であった。それに対して実施例4は、第1方向および第2方向はX方向およびY方向に対して斜めの方向となる。好ましくは第1方向と第2方向は直交する方向となる。
Example 4
In the fourth embodiment, the configuration of FIGS. 1 and 2 is the same as that of the first embodiment. The corresponding members in FIGS. 3 and 7 are given the same numbers. Next, the difference between the first embodiment and the fourth embodiment will be described. In Example 1, the first direction was parallel to the X direction, and the second direction was parallel to the Y direction. On the other hand, in Example 4, the first direction and the second direction are oblique to the X direction and the Y direction. Preferably, the first direction and the second direction are orthogonal to each other.
図7(a)に画素100Aの平面模式図、図7(b)に画素100Bの平面模式図を示す。図7(a)の画素100Aにおいて、N型半導体領域301AとN型半導体領域311Aとは、平面視で第1方向に分離される。本実施例において第1方向とは、X方向に進むにしたがって−Y方向に進む方向である。
FIG. 7A shows a schematic plan view of the
図7(b)の画素100Bにおいて、N型半導体領域301BとN型半導体領域311Bとは、平面視で第2方向に分離される。本実施例において第2方向とは、X方向に進むにしたがってY方向に進む方向である。
In the
本実施例において第1方向における斜め方向として、好ましくは、N型半導体領域301AとN型半導体領域311Aとを点対称とする方向である。
In this embodiment, the oblique direction in the first direction is preferably a direction in which the N-
このような分離方法によれば、前述したようにN型半導体領域301AとN型半導体領域311Aとが同じ面積となる。
According to such a separation method, as described above, the N-
そして、本実施例では例として第1方向および第2方向が互いに直交し、且つ、X方向に対して45°の角度をなす構成を示した。このような構成によれば、転送トランジスタのゲート電極を配した際にゲート幅が変わりにくい光電変換部の形状となる。さらに、ここでは例として光電変換部が二等辺三角形となる例を挙げた。このような場合には光電変換部201はX方向の外縁とY方向の外縁とが同じ長さとなる。そのため、分離方向が異なる場合でも転送トランジスタのゲート電極のゲート幅が変わりにくい。
In this embodiment, the first direction and the second direction are orthogonal to each other and form an angle of 45 ° with respect to the X direction. According to such a configuration, when the gate electrode of the transfer transistor is arranged, the shape of the photoelectric conversion unit is difficult to change the gate width. Furthermore, here, an example in which the photoelectric conversion unit is an isosceles triangle is given as an example. In such a case, in the
以上の構成によっても、転送ゲートを並進対称に配することで、斜めの入射光が転送ゲート電極に照射されることによって光電変換部への光の入射量が、画素ごとに変化することを抑制することが可能となる。 Even with the above configuration, by arranging the transfer gates in translational symmetry, it is possible to prevent the amount of light incident on the photoelectric conversion unit from changing for each pixel by irradiating the transfer gate electrode with oblique incident light. It becomes possible to do.
また、このような構成によれば、各光電変換部の信号の各々を焦点検出用に用いる場合に、斜め方向に異なる方向の位相シフト量を求めることができ、精度よく焦点検出を行うことができる。具体的には、例えば本実施例の第1方向に二つに分離された光電変換部を有する画素からは本実施例の第2方向のエッジを主とする絵柄の被写体について正確な焦点検出が可能となる。一方、本実施例の第2方向に二つに分離された光電変換部を有する画素からは本実施例の第1方向のエッジを主とする絵柄の被写体について正確な焦点検出が可能となる。 Further, according to such a configuration, when each signal of each photoelectric conversion unit is used for focus detection, the phase shift amount in a different direction in the oblique direction can be obtained, and focus detection can be performed with high accuracy. it can. Specifically, for example, from a pixel having a photoelectric conversion unit separated into two in the first direction of the present embodiment, accurate focus detection can be performed on a subject whose pattern is mainly the edge of the second direction of the present embodiment. It becomes possible. On the other hand, from the pixel having the photoelectric conversion unit separated into two in the second direction of the present embodiment, accurate focus detection can be performed on the subject having the pattern mainly including the edge in the first direction of the present embodiment.
100 画素
101 撮像装置
201 光電変換部
211 光電変換部
202 転送トランジスタ
212 転送トランジスタ
203 FD
DESCRIPTION OF
Claims (15)
前記複数の画素が、
同一画素において平面視で第1方向のみに分離された二つの光電変換部と、分離された各々の光電変換部で生じた電荷を電荷保持部に転送する転送トランジスタとを有する第1画素、および、同一画素において平面視で前記第1方向と異なる第2方向のみに分離された部分を少なくとも含む二つの光電変換部と、分離された各々の光電変換部で生じた電荷を電荷保持部に転送する転送トランジスタとを有する第2画素を含み、
前記第1画素における転送トランジスタのゲート電極と、前記第2画素における転送トランジスタのゲート電極とが、並進対称に配されていることを特徴とする撮像装置。 An imaging device having a plurality of pixels arranged on a light receiving surface,
The plurality of pixels are
A first pixel having two photoelectric conversion units separated in only the first direction in plan view in the same pixel, and a transfer transistor for transferring charges generated in each separated photoelectric conversion unit to the charge holding unit; and , Two photoelectric conversion units including at least a portion separated only in a second direction different from the first direction in plan view in the same pixel, and charges generated in each separated photoelectric conversion unit are transferred to the charge holding unit A second pixel having a transfer transistor to
An imaging apparatus, wherein a gate electrode of a transfer transistor in the first pixel and a gate electrode of a transfer transistor in the second pixel are arranged in translational symmetry.
前記第1方向および第2方向は画素の行における並び方向に対して斜め方向であることを特徴とする請求項1または2に記載の撮像装置。 The plurality of pixels are arranged in a matrix,
The imaging apparatus according to claim 1, wherein the first direction and the second direction are oblique directions with respect to an arrangement direction in a row of pixels.
前記第1方向は画素の行における並び方向に対して平行であり、前記第2方向は画素の列における並び方向に対して平行であることを特徴とする請求項1または2に記載の撮像装置。 The plurality of pixels are arranged in a matrix,
The imaging apparatus according to claim 1, wherein the first direction is parallel to an arrangement direction in a row of pixels, and the second direction is parallel to an arrangement direction in a column of pixels. .
前記分離された二つの光電変換部のうち、一方の光電変換部で生じた電荷を電荷保持部に転送する際の転送方向と、他方の光電変換部で生じた電荷を電荷保持部に転送する際の転送方向とが、180°異なる方向であることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の撮像装置。 In each of the first pixel and the second pixel,
Of the two separated photoelectric conversion units, the transfer direction when transferring the charge generated in one photoelectric conversion unit to the charge holding unit and the charge generated in the other photoelectric conversion unit are transferred to the charge holding unit The imaging apparatus according to claim 1, wherein the transfer direction at the time is a direction different by 180 °.
前記分離された二つの光電変換部のうち、一方の光電変換部で生じた電荷を電荷保持部に転送する際の転送方向と、他方の光電変換部で生じた電荷を電荷保持部に転送する際の転送方向とが、前記画素の行における並び方向と平行であることを特徴とする請求項2乃至6のいずれか1項に記載の撮像装置。 In each of the first pixel and the second pixel,
Of the two separated photoelectric conversion units, the transfer direction when transferring the charge generated in one photoelectric conversion unit to the charge holding unit and the charge generated in the other photoelectric conversion unit are transferred to the charge holding unit The imaging device according to claim 2, wherein a transfer direction at the time is parallel to an arrangement direction of the pixels in a row.
前記分離された二つの光電変換部のうち、一方の光電変換部で生じた電荷を電荷保持部に転送する際の転送方向と、他方の光電変換部で生じた電荷を電荷保持部に転送する際の転送方向とが、前記画素の列における並び方向と平行であることを特徴とする請求項3乃至6のいずれか1項に記載の撮像装置。 In each of the first pixel and the second pixel,
Of the two separated photoelectric conversion units, the transfer direction when transferring the charge generated in one photoelectric conversion unit to the charge holding unit and the charge generated in the other photoelectric conversion unit are transferred to the charge holding unit The image pickup apparatus according to claim 3, wherein a transfer direction at the time is parallel to an arrangement direction in the pixel row.
前記分離された二つの光電変換部のうち、一方の光電変換部で生じた電荷を電荷保持部に転送する際の転送方向と、他方の光電変換部で生じた電荷を電荷保持部に転送する際の転送方向とが、前記画素の行における並び方向に対して斜め方向であることを特徴とする請求項5に記載の撮像装置。 In each of the first pixel and the second pixel,
Of the two separated photoelectric conversion units, the transfer direction when transferring the charge generated in one photoelectric conversion unit to the charge holding unit and the charge generated in the other photoelectric conversion unit are transferred to the charge holding unit The imaging apparatus according to claim 5, wherein a transfer direction at the time is an oblique direction with respect to an arrangement direction of the pixels in a row.
前記分離された二つの光電変換部のうち、一方の光電変換部で生じた電荷を電荷保持部に転送する際の転送方向と、他方の光電変換部で生じた電荷を電荷保持部に転送する際の転送方向とが、90°異なる方向であることを特徴とする請求項5に記載の撮像装置。 In each of the first pixel and the second pixel,
Of the two separated photoelectric conversion units, the transfer direction when transferring the charge generated in one photoelectric conversion unit to the charge holding unit and the charge generated in the other photoelectric conversion unit are transferred to the charge holding unit The imaging apparatus according to claim 5, wherein the transfer direction is 90 ° different from that at the time.
前記分離された二つの光電変換部の各々が、平面視で同じ面積であることを特徴とする請求項1乃至10のいずれか1項に記載の撮像装置。 In each of the first pixel and the second pixel,
11. The imaging apparatus according to claim 1, wherein each of the two separated photoelectric conversion units has the same area in a plan view.
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US10483311B2 (en) | 2017-07-27 | 2019-11-19 | Canon Kabushiki Kaisha | Solid-state image pickup device, manufacturing method of solid-state image pickup device, and image pickup device |
WO2022185785A1 (en) * | 2021-03-04 | 2022-09-09 | ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 | Solid-state imaging element and electronic device |
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2015
- 2015-10-27 JP JP2015210713A patent/JP2017084930A/en active Pending
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