JP5241886B2 - 光電変換装置及びそれを用いた撮像システム - Google Patents
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Description
始めに、図1を用いて電荷保持部を有する光電変換装置の画素回路の一例を説明する。図1は電荷保持部を有する画素13が2行2列で配列した構成を示している。2は光電変換部、3は電荷保持部、4は浮遊拡散部、5は電源部、7は画素出力部、8は第1の転送ゲート電極、9は第2のゲート電極である。10はリセット用トランジスタのゲート電極、11は選択用トランジスタのゲート電極、12は増幅用トランジスタのゲート電極、23は排出部となるオーバーフロードレイン(以下OFD)用のゲート電極である。電源線は所定の電圧を供給する配線であり、電源部5と接続している。ここで、電源部5はリセット用トランジスタのドレイン、選択用トランジスタのドレイン、OFDのドレインとも同一のノードとなっている。RES、TX1、TX2、SEL、OFDは各ゲート電極にパルスを供給する制御線である。RESはリセット用トランジスタのゲート電極10に、TX1は第1のゲート電極8に、TX2は第2のゲート電極9に、SELは選択用トランジスタのゲート電極11に、OFDはオーバーフロードレイン用のゲート電極23にパルスを供給する制御線である。OUTは信号線である。nやmとは自然数であり、ある行nとその隣の行n+1、ある列mとその隣の列m+1とを示している。ここで、画素13とは、1つの光電変換部2を含む構成であり、光電変換装置の構成における最小の繰り返し単位である。この画素13が複数配された領域を撮像領域と称する。
本実施形態の光電変換装置は、第1の実施形態とは画素の平面レイアウトが異なり、画素同士が線対称となって配置されている構成である。また、電荷保持部及び光電変換部の周囲における素子分離部の配置が異なる。図4を用いて説明を行う。
本実施形態では、図1に記載の画素回路とは異なる画素回路について図7を用いて説明する。図7は画素ユニット22を有する構成を示している。図1と同様の構成については同一の符号を付し、説明を省略する。
本実施形態では、第1の実施形態及び第3の実施形態にて説明してきた光電変換装置を撮像システムに適用した場合について、図8を用いて説明する。撮像システムとは、デジタルスチルカメラやデジタルビデオカメラや携帯電話用デジタルカメラである。
2 光電変換部
3 電荷保持部
4 浮遊拡散部
8 第1のゲート電極
9 第2のゲート電極
14 第1の素子分離部
13 画素
22 画素ユニット
Claims (14)
- 第1の光電変換部を含む複数の光電変換部と、
前記第1の光電変換部にて生じた電荷を保持する第1の電荷保持部を少なくとも含み、それぞれが前記複数の光電変換部のうち対応する光電変換部にて生じた電荷を保持する複数の電荷保持部と、
少なくとも前記第1の電荷保持部の電荷に基づく信号を出力するためのトランジスタを含む複数のトランジスタと、
前記第1の電荷保持部を電気的に分離する素子分離部と、を有する光電変換装置において、
前記素子分離部は、PN接合を用いた第1の素子分離部と、前記第1の電荷保持部と前記複数のトランジスタの少なくとも一部との間に配され、絶縁体を用いた第2の素子分離部と、を有することを特徴とする光電変換装置。 - 前記複数の電荷保持部のうち対応する電荷保持部の電荷がそれぞれ転送される複数の浮遊拡散部をさらに有し、
前記複数のトランジスタには、それぞれが前記複数の浮遊拡散部のうち対応する浮遊拡散部の電圧をリセットする複数のリセットトランジスタが含まれ、
前記複数のトランジスタの前記少なくとも一部が、前記複数のリセットトランジスタのいずれかであることを特徴とする請求項1に記載の光電変換装置。 - 出力信号線をさらに有し、
前記複数のトランジスタには、前記複数の光電変換部のうち前記出力信号線に信号が出力される光電変換部を選択する複数の選択トランジスタが含まれ、
前記複数のトランジスタの前記少なくとも一部が、前記複数の選択トランジスタのいずれかであることを特徴とする請求項1に記載の光電変換装置。 - 前記複数のトランジスタは、それぞれが前記複数の電荷保持部のうち対応する電荷保持部の電荷に基づく信号を出力するための増幅トランジスタであることを特徴とする請求項1に記載の光電変換装置。
- 前記複数の電荷保持部は遮光されていることを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれか一項に記載の光電変換装置。
- 前記複数のトランジスタの前記少なくとも一部は遮光されている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光電変換装置。
- 前記第1の素子分離部は、前記第1の電荷保持部と、前記複数の電荷保持部のうち前記第1の電荷保持部と隣接する電荷保持部との間に配されたことを特徴とする請求項1乃至請求項6のいずれか一項に記載の光電変換装置。
- 前記第1の素子分離部は、前記第1の電荷保持部と、前記複数の光電変換部のうち前記第1の光電変換部と隣接する光電変換部との間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光電変換装置。
- 前記第1の光電変換部と前記第1の電荷保持部との間にゲート電極を有し、
前記ゲート電極と前記第1の光電変換部と前記第1の電荷保持部とで埋め込みチャネルを有するトランジスタを構成する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光電変換装置。 - 前記第1の光電変換部は第1導電型の第1の半導体領域を有し、
前記複数のトランジスタの少なくとも1つのトランジスタは、第1導電型のソース領域及びドレイン領域を有し、
前記ソース領域あるいは前記ドレイン領域は、前記第1の半導体領域に比べて高い不純物濃度を有することを特徴とする請求項1乃至9のいずれか一項に記載の光電変換装置。 - 前記光電変換装置は、
前記複数の電荷保持部が配されるウエルと、
前記ウエルに電位を供給するためのコンタクトが配されるための半導体領域と、をさらに有し、
前記素子分離部は、前記第1の電荷保持部と前記半導体領域との間に配された、絶縁体を用いた第3の素子分離部をさらに有することを特徴とする請求項1乃至請求項10のいずれか一項に記載の光電変換装置。 - 前記第1の電荷保持部は第1導電型の第2の半導体領域を有し、
前記第2の半導体領域の下部に第2導電型の第3の半導体領域が配され、
前記第3の半導体領域は、前記第2の半導体領域への前記電荷の混入を低減する障壁として機能することを特徴とする請求項1乃至11のいずれか一項に記載の光電変換装置。 - 前記第2の素子分離部はSTI構造であることを特徴とする請求項1乃至請求項12のいずれか一項に記載の固体撮像装置。
- 請求項1乃至請求項13のいずれか一項に記載の光電変換装置と、
前記光電変換装置から出力される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。
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