JP6246144B2 - 固体撮像装置 - Google Patents
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Description
本発明の実施形態1について、図1から図4および図11を用いて説明する。図1は3×3の行列状に複数配置された画素の平面図である。図2は図1中のA点からB点に沿った部分の画素断面図である。図3は図1に対応した3行3列分の画素の等価回路図である。図4は本実施形態の固体撮像装置を動作させるための駆動タイミング図である。同一の部材については各図で同様の符号を付している。以下では、信号電荷として電子を用いる構成を例示するが、信号電荷として正孔を用いることも可能である。正孔を信号電荷として用いる場合には、信号電荷が電子の場合に対して各半導体領域の導電型を逆の導電型にすればよい。
そして、第2の転送トランジスタ15のゲートであるTX2に、第2の転送トランジスタ15がオンするパルスが供給されることにより、電荷蓄積部3に蓄積されていた電荷がFD6に転送される。
次に、図1を用いて、ゲート駆動線pTX1の寄生容量を低減させるための、画素トランジスタの駆動線の配置について説明する。
本実施形態においては、ゲート駆動線pTX1とゲート駆動線pTX2とを近接させない構成としている。ここで、「近接させない」とは、pTX1の両側のいずれにもpTX2が配置されていないことをいう。あるいは、pTX1の片側にpTX2が配置されていた場合でも、pTX1とpTX2との距離が、pTX1の他方の片側に配置されている駆動線との距離よりも、例えば3倍以上離れていることをいう。
本発明の実施形態2について、図5から図8および図13を用いて説明する。先の実施形態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5は本実施形態の固体撮像装置の3行3列分の画素平面図である。図6は図5中のC点からD点に沿った部分の画素断面図である。図7は図5に対応した3行3列分の画素の等価回路図である。図8は本実施形態の固体撮像装置を動作させるための駆動タイミング図である。
また、ゲート駆動線pTX1とゲート駆動線pOFGが容量結合している場合にも課題が生じうる。すなわち、図8の時刻t1において、ゲート駆動線pTX1のレベルをLレベルからHレベルにするタイミングでは、ゲート駆動線pOFGのレベルはLレベルとなっている。しかし、ゲート駆動線pTX1とゲート駆動線pOFGが容量結合している場合には、時刻t1において、LレベルからHレベルになる方向にゲート駆動線pOFGの電位に変動が生じる。これにより、光電変換部1からオーバーフロードレインである電源20へのポテンシャル障壁が低下し、光電変換部1から電源20に電子が転送されて光電変換部1の飽和信号量が減少する可能性があり、撮像領域内でのばらつきの原因となる。
本発明の実施形態3について、図6、図7、図9、図14を用いて説明する。上記実施形態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。
本発明の実施形態4について、図6から図8および図10を用いて説明する。上記実施形態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。
3 電荷蓄積部
6 フローティングディフュージョン
9 埋め込み層
14 第1の転送トランジスタ
15 第2の転送トランジスタ
16 リセットトランジスタ
17 ソースフォロワトランジスタ
18 行選択トランジスタ
19 オーバーフロートランジスタ
Claims (18)
- 光電変換部と、該光電変換部の電荷を転送する第1の転送トランジスタと、該第1の転送トランジスタにより転送された電荷を蓄積する電荷蓄積部と、該電荷蓄積部から電荷を転送する第2の転送トランジスタと、該第2の転送トランジスタにより転送された電荷を蓄積するFDと、該FDの電位をリセットするリセットトランジスタと、を有する画素が行列状に複数配置された撮像領域を有する固体撮像装置であって、
前記第1の転送トランジスタと、前記第2の転送トランジスタと、前記リセットトランジスタとを含む画素トランジスタのゲートを駆動する複数の画素トランジスタのゲート駆動線が、前記画素の行方向に延在するように、同一の配線層に設けられ、
前記画素の各行に対応して設けられているn−1行、n行、n+1行の駆動配線について、前記画素トランジスタのゲート駆動線のうち、前記第1の転送トランジスタのゲート駆動線が前記光電変換部に対して近接するように配されており、
前記第1の転送トランジスタのゲート駆動線と前記第2の転送トランジスタのゲート駆動線とは、近接して配されていないことを特徴とする固体撮像装置。 - 前記固体撮像装置は、表面照射型であることを特徴とする請求項1に記載の固体撮像装置。
- 前記第1の転送トランジスタのゲート駆動線と、前記第2の転送トランジスタのゲート駆動線との間には、前記リセットトランジスタのゲート駆動線が配されていることを特徴とする請求項1または2に記載の固体撮像装置。
- 前記第1の転送トランジスタのゲート駆動線と、前記第2の転送トランジスタのゲート駆動線との間には、行選択トランジスタのゲート駆動線、電源線、接地線のいずれかが配されていることを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の固体撮像装置。
- 前記画素トランジスタとして前記光電変換部に蓄積された電荷を排出するオーバーフロートランジスタを更に有し、
前記オーバーフロートランジスタのゲート駆動線は、前記画素の行方向に延在するように前記画素トランジスタのゲート駆動線と同一の配線層に設けられ、
前記画素の各行に対応して設けられているn−1行、n行、n+1行の駆動配線について、前記オーバーフロートランジスタのゲート駆動線が前記光電変換部に対して近接するように配されていることを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の固体撮像装置。 - 前記第1の転送トランジスタのゲート駆動線と前記オーバーフロートランジスタのゲート駆動線とは近接して配されていないことを特徴とする請求項5に記載の固体撮像装置。
- 前記第1の転送トランジスタのゲート駆動線と前記オーバーフロートランジスタのゲート駆動線との間には、前記リセットトランジスタのゲート駆動線が配されていることを特徴とする請求項5または6に記載の固体撮像装置。
- 前記第1の転送トランジスタのゲート駆動線と前記オーバーフロートランジスタのゲート駆動線との間には、行選択トランジスタのゲート駆動線、電源線、接地線のいずれかが配されていることを特徴とする請求項5から7のいずれかに記載の固体撮像装置。
- 前記オーバーフロートランジスタのゲート駆動線と前記第2の転送トランジスタのゲート駆動線とは近接して配されていないことを特徴とする請求項5から8のいずれかに記載の固体撮像装置。
- 光電変換部と、該光電変換部の電荷を転送する第1の転送トランジスタと、該第1の転送トランジスタにより転送された電荷を蓄積する電荷蓄積部と、該電荷蓄積部から電荷を転送する第2の転送トランジスタと、該第2の転送トランジスタにより転送された電荷を蓄積するフローティングディフュージョンと、該フローティングディフュージョンの電位をリセットするリセットトランジスタと、を有する画素が行列状に複数配置された撮像領域を有する固体撮像装置であって、
前記第1の転送トランジスタと、前記第2の転送トランジスタと、前記リセットトランジスタとを含む画素トランジスタのゲート駆動線が、前記画素の行方向に延在するように、同一の配線層に設けられ、
前記画素の各行に対応して設けられているn−1行、n行、n+1行の駆動配線について、前記第1の転送トランジスタのゲート駆動線と、該第1の転送トランジスタのゲート駆動線の両側に配置された前記画素トランジスタのゲート駆動線との配線距離の合計が、前記第1の転送トランジスタ以外の前記画素トランジスタのゲート駆動線と、該第1の転送トランジスタ以外の画素トランジスタのゲート駆動線の両側に配置された前記画素トランジスタのゲート駆動線との配線距離の合計よりも大きくなるように配されていることを特徴とする固体撮像装置。 - 前記第1の転送トランジスタのゲート駆動線と、前記第2の転送トランジスタのゲート駆動線との間には、前記リセットトランジスタのゲート駆動線が配されていることを特徴とする請求項10に記載の固体撮像装置。
- 前記第1の転送トランジスタのゲート駆動線と、前記第2の転送トランジスタのゲート駆動線との間には、行選択トランジスタのゲート駆動線、電源線、接地線のいずれかが配されていることを特徴とする請求項10または11に記載の固体撮像装置。
- 前記画素トランジスタのゲート駆動線間における配線距離のうち、配線距離が最大となるのは、前記第1の転送トランジスタのゲート駆動線と前記第2の転送トランジスタのゲート駆動線との配線距離であることを特徴とする請求項10から12のいずれかに記載の固体撮像装置。
- 前記画素トランジスタとして前記光電変換部に蓄積された電荷を排出するオーバーフロートランジスタを更に有し、
前記オーバーフロートランジスタのゲート駆動線は、前記画素の行方向に延在するように前記画素トランジスタのゲート駆動線と同一の配線層に設けられ、
前記画素の各行に対応して設けられているn−1行、n行、n+1行の駆動配線について、前記第1の転送トランジスタのゲート駆動線と、該第1の転送トランジスタのゲート駆動線の両側に配置された前記画素トランジスタのゲート駆動線との配線距離の合計が、前記オーバーフロートランジスタのゲート駆動線と、該オーバーフロートランジスタのゲート駆動線の両側に配置された前記画素トランジスタのゲート駆動線との配線距離の合計よりも大きくなるように配されていることを特徴とする請求項10から13のいずれかに記載の固体撮像装置。 - 前記第1の転送トランジスタのゲート駆動線と前記オーバーフロートランジスタのゲート駆動線との間には、前記リセットトランジスタのゲート駆動線が配されていることを特徴とする請求項14に記載の固体撮像装置。
- 前記第1の転送トランジスタのゲート駆動線と前記オーバーフロートランジスタのゲート駆動線との間には、行選択トランジスタのゲート駆動線、電源線、接地線のいずれかが配されていることを特徴とする請求項14または15に記載の固体撮像装置。
- 前記画素トランジスタのゲート駆動線間における配線距離のうち、配線距離が最大となるのは、前記第1の転送トランジスタのゲート駆動線と前記オーバーフロートランジスタのゲート駆動線との配線距離であることを特徴とする請求項14から16のいずれかに記載の固体撮像装置。
- 前記画素トランジスタのゲート駆動線は、前記電荷蓄積部の上部に配されていることを特徴とする請求項1から17のいずれかに記載の固体撮像装置。
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