JPWO2016158439A1 - 固体撮像素子、撮像装置、並びに電子機器 - Google Patents

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Abstract

本技術は、感度や変換効率を低減させることなく、低コストで複数の画素で１のＦＤを共通化することで、画素を、より微細化することができるようにする固体撮像素子、撮像装置、並びに電子機器に関する。１のOCCF（On Chip Color Filter）および１の前記OCLの少なくともそのいずれかに対して複数の画素が配置される構成であって、異なるOCCFの画素を含む、複数の画素からなる共有単位で、１のフローティングディフュージョン（FD）を共有する。本技術は、CMOSイメージセンサに適用することができる。

Description

本技術は、固体撮像素子、撮像装置、並びに電子機器に関し、特に、感度や変換効率を低減させることなく、低コストで複数の画素でＦＤを共通化することで、画素を、より微細化できるようにした固体撮像素子、撮像装置、並びに電子機器に関する。
Dual Pixelと呼ばれるCMOS（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサでは、オンチップレンズ（On Chip Lens）（以下、単にOCLとも称する）を共有する複数の画素（Photo Diode）（以下、単にＰＤとも称する）が、同一のフローティングディフュージョン（Floating Diffusion）（以下、単にＦＤとも称する）を共有している。
より詳細には、Dual Pixelと呼ばれるCMOSイメージセンサでは、２画素で１つのＦＤを共有する構造となっており、２画素のトランスファーゲート（Transfer Gate）（以下、単にTRGとも称する）が隣接して配置され、また、ポリシリコン（Poly-Si）のゲート（Gate）を二層構造にしている。このような構造により、ＦＤ領域の縮小と、ＰＤ領域の拡大とを実現することができ、結果として、感度および飽和信号量（以下、Ｑｓとも称する）を向上させることができる。
特開２００４−３１９８３７号公報
しかしながら、上述したDual Pixelと呼ばれるCMOSイメージセンサにおいては、OCLを共有する画素のみでＦＤを共有しているため、画素サイズの微細化に伴って、レイアウトの自由度が低くなる。
基板における素子が配置される面となるFEOL（Front End of Line）のレイアウトとして、画素を圧縮して配置する場合、ＰＤの領域を最大限確保するため、増幅トランジスタ（以下、AMPトランジスタとも称する）の幅（Ｌ長）を縮小せざるをえず、ランダムノイズを悪化させてしまう恐れがある。
一方、ランダムノイズを悪化させないようにするとＰＤの領域を小さくせざるをえず、感度やＱｓが低下する恐れがある。
さらに、基板における配線が形成される面となるBEOL（Back End of Line）のレイアウトについて、HDR（High Dynamic Range）駆動に対応させる場合、制御線の数が増えるため、より配置し難いものとなる。
また、高速読み出しを実現するために複数の垂直信号線（以下、単にVSLとも称する）が必要になった場合、VSL配線間の間隔を小さくする必要があるので、VSL配線間のカップリングにより生じる寄生容量による影響が大きくなる。
さらに、配線層数を増やせば実現できる可能性もあるが、層数を増やすことでコストが増大してしまうだけでなく、ＦＤ配線が無理に引き回されて周辺の配線とのカップリングにより生じる寄生容量が大きくなり変換効率が低下してしまう恐れがある。
本技術は、このような状況に鑑みてなされたものであり、特に、感度や変換効率を低減させることなく、低コストで複数の画素で１のOCCFを共通化することで、画素を、より微細化できるようにするものである。
本技術の一側面の固体撮像素子は、入射光より所定の波長の光を抽出するOCCF（On Chip Color Filter）、および、前記入射光を集光するOCL（On Chip Lens）の少なくともそのいずれかと、前記OCCF、および、前記OCLにより集光された光の少なくともそのいずれかにより抽出された所定の波長の光を入射光とし、画素単位で光電効果により前記入射光の光量に応じた電荷を発生するフォトダイオードと、前記フォトダイオードにより発生された電荷を蓄積し、蓄積された電荷に応じた電圧を増幅トランジスタのゲートに印加するフローティングディフュージョン（FD）とを含み、１の前記OCCF、および、１の前記OCLの少なくともそのいずれかに対して複数の画素が配置される構成であって、異なる前記OCCF、および、異なる前記OCLの少なくともそのいずれかの画素を含む、複数の画素からなる共有単位で、１の前記FDが共有される。
１の前記OCCFおよび１の前記OCLの少なくともそのいずれかに対して、２画素分の前記フォトダイオードが配設されるようにすることができる。
前記共有単位には、水平方向に隣接する複数の前記OCCFおよび１の前記OCLの少なくともそのいずれかの画素を含ませるようにすることができる。
前記共有単位には、水平方向に隣接する２個、または４個の前記OCCFおよび１の前記OCLの少なくともそのいずれかの画素を含ませるようにすることができる。
前記共有単位には、垂直方向に隣接する複数の前記OCCFおよび１の前記OCLの少なくともそのいずれかの画素を含ませるようにすることができる。
前記共有単位には、垂直方向に隣接する２個、または４個の前記OCCFおよび１の前記OCLの少なくともそのいずれかの画素を含ませるようにすることができる。
前記共有単位には、水平方向および垂直方向に隣接する複数の前記OCCFおよび１の前記OCLの少なくともそのいずれかの画素を含ませるようにすることができる。
前記共有単位には、水平方向に２個、および垂直方向に２個に隣接する複数の前記OCCFおよび１の前記OCLの少なくともそのいずれかの画素を含ませるようにすることができる。
前記共有単位には、同一の波長の光を抽出する複数の前記OCCFおよび１の前記OCLの少なくともそのいずれかの画素を含ませるようにすることができる。
リセットトランジスタ、転送トランジスタ、および増幅トランジスタを含ませるようにすることができる。
リセットトランジスタ、転送トランジスタ、増幅トランジスタ、および選択トランジスタを含ませるようにすることができる。
前記リセットトランジスタ、前記増幅トランジスタ、および前記選択トランジスタの配列方向に対して、前記リセットトランジスタ、前記増幅トランジスタ、および前記選択トランジスタに対する配置間隔が対称となる位置にダミートランジスタが配設されるようにすることができる。
前記増幅トランジスタより出力される画素信号を転送する垂直信号線をさらに含ませるようにすることができ、前記垂直信号線には、複数の前記共有単位で共有されるようにすることができる。
ソースドレインは、複数の前記共有単位で共有されるようにすることができる。
本技術の一側面の撮像装置は、入射光より所定の波長の光を抽出するOCCF（On Chip Color Filter）、および、前記入射光を集光するOCL（On Chip Lens）の少なくともそのいずれかと、前記OCCF、および、前記OCLにより集光された光の少なくともそのいずれかにより抽出された所定の波長の光を入射光とし、画素単位で光電効果により前記入射光の光量に応じた電荷を発生するフォトダイオードと、前記フォトダイオードにより発生された電荷を蓄積し、蓄積された電荷に応じた電圧を増幅トランジスタのゲートに印加するフローティングディフュージョン（FD）とを含み、１の前記OCCF、および、１の前記OCLの少なくともそのいずれかに対して複数の画素が配置される構成であって、異なる前記OCCF、および、異なる前記OCLの少なくともそのいずれかの画素を含む、複数の画素からなる共有単位で、１の前記FDが共有される。
本技術の一側面の電子機器は、入射光より所定の波長の光を抽出するOCCF（On Chip Color Filter）、および、前記入射光を集光するOCL（On Chip Lens）の少なくともそのいずれかと、前記OCCFにより抽出された所定の波長の光、および、前記OCLにより集光された光の少なくともそのいずれかを入射光とし、画素単位で光電効果により前記入射光の光量に応じた電荷を発生するフォトダイオードと、前記フォトダイオードにより発生された電荷を蓄積し、蓄積された電荷に応じた電圧を増幅トランジスタのゲートに印加するフローティングディフュージョン（FD）とを含み、１の前記OCCF、および、１の前記OCLの少なくともそのいずれかに対して複数の画素が配置される構成であって、異なる前記OCCF、および、異なる前記OCLの少なくともそのいずれかの画素を含む、複数の画素からなる共有単位で、１の前記FDが共有される。
本技術の一側面においては、OCCF（On Chip Color Filter）、および、前記入射光を集光するOCL（On Chip Lens）の少なくともそのいずれかにより、入射光より所定の波長の光が抽出され、フォトダイオードにより、前記OCCFにより抽出された所定の波長の光、および、前記OCLにより集光された光の少なくともそのいずれかが入射光とされて、画素単位で光電効果により前記入射光の光量に応じた電荷が発生され、フローティングディフュージョン（FD）により、前記フォトダイオードにより発生された電荷が蓄積され、蓄積された電荷に応じた電圧が増幅トランジスタのゲートに印加され、１の前記OCCF、および、１の前記OCLの少なくともそのいずれかに対して複数の画素が配置される構成であって、異なる前記OCCF、および、異なる前記OCLの少なくともそのいずれかの画素を含む、複数の画素からなる共有単位で、１の前記FDが共有される。
本技術の一側面によれば、感度や変換効率を低減させることなく、低コストで複数の画素で１のＦＤを共通化することで、画素を、より微細化することが可能となる。
本技術を適用した３Ｔｒ．型の固体撮像素子の回路構成例を説明する図である。 本技術を適用した４Ｔｒ．型の固体撮像素子の回路構成例を説明する図である。 ＦＤを複数の画素で共有する固体撮像素子の回路構成例を説明する図である。 本技術を適用した固体撮像素子の第１の実施の形態の構成例のレイアウトを説明する図である。 図４の固体撮像素子のBEOL（Back End of Line）のレイアウトを説明する図である。 図４の固体撮像素子の複数の垂直信号線のレイアウトを説明する図である。 本技術を適用した固体撮像素子の第２の実施の形態の構成例のレイアウトを説明する図である。 本技術を適用した固体撮像素子の第３の実施の形態の構成例のレイアウトを説明する図である。 本技術を適用した固体撮像素子の第４の実施の形態の構成例のレイアウトを説明する図である。 本技術を適用した固体撮像素子の第５の実施の形態の構成例のレイアウトを説明する図である。 本技術を適用した固体撮像素子の第６の実施の形態の構成例のレイアウトを説明する図である。 本技術を適用した固体撮像素子の第７の実施の形態の構成例のレイアウトを説明する図である。 本技術を適用した固体撮像素子の第８の実施の形態の構成例のレイアウトを説明する図である。 本技術を適用した固体撮像素子の第９の実施の形態の構成例のレイアウトを説明する図である。 本技術を適用した固体撮像素子の第１０の実施の形態の構成例のレイアウトを説明する図である。 本技術を適用した固体撮像素子の第１１の実施の形態の構成例のレイアウトを説明する図である。 本技術を適用した固体撮像素子の第１２の実施の形態の構成例のレイアウトを説明する図である。 本技術を適用した固体撮像素子の第１３の実施の形態の構成例のレイアウトを説明する図である。 本技術を適用した固体撮像素子を利用した撮像装置および電子機器の構成を説明する図である。 固体撮像素子の使用例を示す図である。
以下、本発明を実施するための最良の形態の例を説明するが、本発明は以下の例に限定されるものではない。
＜第１の実施の形態＞
＜３Ｔｒ．型の固体撮像素子の回路構成例＞
図１は、本技術を適用した固体撮像素子を構成する画素単位の回路構成例を示すものである。
図１の固体撮像素子の画素Ｐの回路構成例においては、リセットトランジスタＴＲ１、転送トランジスタＴＲ２、増幅トランジスタＴＲ３、フローティングディフュージョンＦＤ（以下、単に、ＦＤとも称する）、フォトダイオードＰＤ（以下、単に、ＰＤとも称する）、および垂直信号線ＶＳＬを含んでいる。
図１の固体撮像素子の構成は、リセットトランジスタＴＲ１、転送トランジスタＴＲ２、および増幅トランジスタＴＲ３の合計３個のトランジスタを含む固体撮像素子であるため、特に、３Ｔｒ．型と呼ばれる固体撮像素子である。
ＰＤは、光電変換により入射光の光量に応じた電荷を発生し、発生した電荷を蓄積する。
転送トランジスタＴＲ２は、ゲートに印加される転送信号に応じて開閉するトランジスタであり、転送信号がハイレベルの場合にオンとなり、ＰＤに蓄積された電荷をＦＤに転送する。
ＰＤから転送されてきた電子の数量に応じて、ＦＤにも電子が蓄積される。また、ＦＤの電位が、増幅トランジスタＴＲ３のゲートに印加される。
リセットトランジスタＴＲ１は、リセット信号ＴＲ１に応じて開閉するトランジスタであり、リセットトランジスタＴＲ１がオンのとき、ＦＤに蓄積された電荷をドレイン端子Ｄ１に排出する。
増幅トランジスタＴＲ３は、増幅制御信号ＴＲ３に応じて開閉されるトランジスタであり、ドレイン端子Ｄ２より印加される電圧を、ＦＤに蓄積された電荷に応じた入力電圧で増幅し、画素信号として垂直信号線ＶＳＬに出力する。
すなわち、リセットトランジスタＴＲ１、および転送トランジスタＴＲ２がオンとされることにより、ＰＤおよびＦＤがリセットされる。
次に、転送トランジスタＴＲ２がオフにされると、ＰＤの露光状態となり、順次ＰＤにおいて光電変換により入射光の光量に応じた電荷が発生されて蓄積されていく。
ここで、転送トランジスタＴＲ２がオンにされることにより、ＰＤに蓄積された電荷がＦＤに転送される。
このとき、ＰＤに蓄積された電荷に応じた電圧が増幅トランジスタＴＲ３のゲートに入力されることにより、増幅トランジスタＴＲ３が、ドレイン端子Ｄ２により印加される電圧を増幅して、画素信号として垂直信号線ＶＳＬに出力する。
以降、同様の動作を繰り返すことにより、所定時間間隔で画素信号が出力される。
＜４Ｔｒ．型の固体撮像素子の回路構成例＞
次に、図２を参照して、４Ｔｒ．型の固体撮像素子の回路構成例を説明する。
４Ｔｒ．型の固体撮像素子の画素Ｐの回路構成例においては、リセットトランジスタＴＲ１１、転送トランジスタＴＲ１２、増幅トランジスタＴＲ１３、選択トランジスタＴＲ１４、ＦＤ、ＰＤ、および垂直信号線ＶＳＬを含んでいる。
ここで、選択トランジスタＴＲ１４を除く、リセットトランジスタＴＲ１１、転送トランジスタＴＲ１２、増幅トランジスタＴＲ１３、フローティングディフュージョンＦＤ、ＰＤ、および垂直信号線ＶＳＬについては、それぞれ、図１におけるリセットトランジスタＴＲ１、転送トランジスタＴＲ２、増幅トランジスタＴＲ３、フローティングディフュージョンＦＤ、ＰＤ、および垂直信号線ＶＳＬと同一の機能を備えたものであるので、その説明は省略するものとする。
すなわち、図２の４Ｔｒ．型の固体撮像素子は、リセットトランジスタＴＲ１１、転送トランジスタＴＲ１２、増幅トランジスタＴＲ１３、および選択トランジスタＴＲ１４からなる４個のトランジスタにより構成される固体撮像素子であることから、４Ｔｒ．型とされている。
選択トランジスタＴＲ１４は、ゲートに印加される選択信号に応じて開閉するトランジスタであり、選択信号がハイレベルであるときオンとされて、増幅トランジスタＴＲ１３のゲートに印加されるＦＤの電圧に応じて出力される画素信号を垂直信号線ＶＳＬに出力する。
すなわち、４Ｔｒ．型の固体撮像素子の場合、この選択トランジスタＴＲ１４により、選択された画素Ｐの画素信号が出力される。
＜ＦＤの画素共有＞
次に、図３を参照して、１のＦＤを複数の画素により共有する場合の回路構成例について説明する。
図３においては、同一のＦＤに対して、ソースドレイン間でＰＤ１乃至ＰＤ８のカソードを接続する転送トランジスタＴＲ１２−１乃至１２−８が設けられている回路構成例が示されている。
すなわち、図３においては、ＰＤ１乃至ＰＤ８の８画素を、１のＦＤで共有するときの回路構成が示されている。
このような構成により、例えば、転送トランジスタＴＲ１２−２乃至１２−８をオフの状態のままにして、転送トランジスタＴＲ１２−１のオンまたはオフに制御することで、ＰＤ１の１画素について、ＦＤを使用することができる。したがって、図３の固体撮像素子の回路構成により、転送トランジスタ１２−１乃至１２−８のオンまたはオフを制御することで、ＰＤ１乃至ＰＤ８のそれぞれに対してＦＤを切り替えて使用することが可能となり、実態として、８画素で１個のＦＤ（リセットトランジスタＴＲ１１、転送トランジスタＴＲ１２、増幅トランジスタＴＲ１３、選択トランジスタＴＲ１４、および垂直信号線ＶＳＬを含む）を共有することが可能となっている。
また、例えば、図３における点線で囲まれた範囲で示されるように、１個のリセットトランジスタＴＲ１１、転送トランジスタＴＲ１２、増幅トランジスタＴＲ１３、選択トランジスタＴＲ１４、および垂直信号線ＶＳＬに加えて、転送トランジスタＴＲ１２−１，１２−２並びにＰＤ１，ＰＤ２のみの構成により、１個のＦＤをＰＤ１，ＰＤ２の２画素で共有する２画素共有が実現される。
さらに、例えば、図３における一点鎖線で囲まれた範囲で示されるように、１個のリセットトランジスタＴＲ１１、転送トランジスタＴＲ１２、増幅トランジスタＴＲ１３、選択トランジスタＴＲ１４、および垂直信号線ＶＳＬに加えて、転送トランジスタＴＲ１２−１乃至１２−４並びにＰＤ１乃至ＰＤ４のみの構成により、４画素で１個のＦＤを共有する４画素共有が実現される。
また、例えば、図３における２点鎖線で囲まれた範囲で示されるように、１個のリセットトランジスタＴＲ１１、転送トランジスタＴＲ１２、増幅トランジスタＴＲ１３、選択トランジスタＴＲ１４、および垂直信号線ＶＳＬに加えて、転送トランジスタＴＲ１２−１乃至１２−８並びにＰＤ１乃至ＰＤ８のみの構成により、８画素で１個のＦＤを共有する８画素共有が実現される。
さらに、それ以外の個数のＰＤについても、共通のＦＤに転送トランジスタを介して接続することで実現することが可能となる。
このような構成により、画素をより微細化する際に、ＰＤへの開口率を向上させることが可能となり、感度の低下、および飽和信号量Qsの減少を招くことなく画素を微細化することが可能となる。
また、垂直信号線ＶＳＬについても複数の画素で共有することが可能となることにより、垂直信号線ＶＳＬ間のカップリングが大きいと、信号の混線が懸念される。すなわち、近接して隣接する垂直信号線ＶＳＬ１，ＶＳＬ２が存在する場合、垂直信号線ＶＳＬ１に出力信号があり、垂直信号線ＶＳＬ２に出力信号がないとき、垂直信号線ＶＳＬ１の出力信号が垂直信号線ＶＳＬ２に乗って擬似信号として検出されてしまうことが懸念される。これに対して、垂直信号線ＶＳＬを複数の画素で共有することで、隣接する垂直信号線ＶＳＬ間に十分なスペースを確保できるので、増幅トランジスタ（AMP）ＴＲ１３のＬ長を確保できるようになり、ランダムノイズの悪化を低減させることが可能となる。
尚、図３においては、４Ｔｒ．型の固体撮像素子を例にして説明しているが、いうまでもなく、３Ｔｒ．型の固体撮像素子の回路構成であってもよいものである。また、以降においては、上述した１のＦＤを共有して使用する複数の画素群を共有単位と称するものとする。従って、図３においては、点線で囲まれた範囲が、２画素共有を実現する共有単位であり、一点鎖線で囲まれた範囲が、４画素共有を実現する共有単位であり、さらに、２点鎖線で囲まれた範囲が８画素共有を実現する共有単位である。
＜４Ｔｒ．型の画素を４画素×２画素で１のＦＤを共有する場合のレイアウト＞
次に、図４を参照して、４Ｔｒ．型の４画素×２画素で１のＦＤを共有する場合のFEOL（Front End of Line）の裏面照射型CMOS（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサからなる固体撮像素子のレイアウトについて説明する。
図４においては、１つのOCCF（On Chip Color Filter）に対して、垂直方向に長いＰＤが水平方向に２個配置され、この水平方向に連続して配置された２個のＰＤにより正方形の領域が形成される。
より詳細には、左上から下方向に、順番に、Ｇｂ、Ｒ、Ｂ、Ｇｒのベイヤ配列からなる４個のOCCFが設けられており、各OCCFに対して、Ｇｂでは、水平方向の辺の長さよりも垂直方向の辺の長さの方が長い長方形状のＰＤ１，ＰＤ２が設けられ、同様に、ＲにＰＤ３，ＰＤ４が、ＢにＰＤ５，ＰＤ６が、ＧｒにＰＤ７，ＰＤ８がそれぞれ設けられている。
すなわち、図４においては、水平方向×垂直方向に対して、２個×２個の合計４個のOCCFのそれぞれに、水平方向に２画素ずつ配置された、合計８画素について、共通のＦＤが設けられており、この８画素が１のＦＤに対する共有単位とされる。
また、Ｇｂ，ＲのOCCFの境界における中心位置に設けられた、ＦＤに接続される方形状の端子Ｔ１の対角位置に接する、ＰＤ１乃至ＰＤ４の角には転送トランジスタＴＲ１２−１乃至ＴＲ１２−４が設けられている。同様に、Ｂ，ＧｒのOCCFの境界における中心位置に設けられた、方形状のＦＤ（Ｔ２）の対角位置に接する、ＰＤ５乃至ＰＤ８の角には転送トランジスタＴＲ１２−５乃至ＴＲ１２−８が設けられている。
さらに、図４中の下部には、Ｓ／Ｄ（ソースドレイン）を跨ぐように、左から、共通の端子Ｔ１，Ｔ２と共にＦＤに接続された配線に接続されたリセットトランジスタＴＲ１１、増幅トランジスタＴＲ１３、および選択トランジスタＴＲ１４が設けられている。
さらに、上段２個のOCCF、および下段２個のOCCFの境界であって、各OCCFの角部には、ウェルコンタクトＣ１乃至Ｃ３が設けられている。
図４の増幅トランジスタＴＲ１３は、画素共有をすることで、図中の水平方向の長さを拡張することが可能となるので、ランダムノイズの悪化を防止することが可能となる。また、１のＦＤを複数のOCCFによりカバーされる複数の画素で共有することにより、ＰＤの面積を拡大することが可能となる。このため感度特性を向上させたり、飽和信号量Qsを向上させたりすることが可能となる。さらに、ＰＤに対する転送トランジスタＴＲ１２−１乃至ＴＲ１２−４、およびＴＲ１２−５乃至ＴＲ１２−８の配置、並びに、リセットトランジスタＴＲ１１、増幅トランジスタＴＲ１３、および選択トランジスタＴＲ１４における対称性により、感度不均一性（PRNU）を低減させることが可能となる。
また、Ｇｒ，Ｇｂが同一のＦＤから出力されることにより、その信号差を低減させることが可能となる。
さらに、図４の固体撮像素子に対する、BEOL（Back End of Line）のレイアウトについては、例えば、各OCCFの２個のＰＤの露光時間を異なるものに設定して、ダイナミックレンジを拡大するHDR（High Dynamic Range）駆動にも対応するように配線させる場合、図５で示されるような配線となる。
より詳細には、図５においては、ＦＤを共有する４画素×２画素の８画素からなる共有単位が２個水平に配置されるときの配線が示されており、黒丸は、各配線が電気的に接続されている部位であることを表している。
すなわち、図５における各配線は、上から、選択トランジスタＴＲ１４の制御信号線Ｓｅｌ、電源線ＶＤＤ、右側の点線で囲まれた共有単位のＢの右側の画素のＰＤ６の転送制御信号線Ｂ２＿Ｒ、右側の共有単位のＢの左側の画素のＰＤ５の転送制御信号線Ｂ２＿Ｌ、Ｇｂの右側の画素のＰＤ２の転送制御信号線Ｇｂ＿Ｒ、Ｇｂの左側の画素のＰＤ１の転送制御信号線Ｇｂ＿Ｌ、左側の共有単位のＢの右側の画素のＰＤ６の転送制御信号線Ｂ１＿Ｒ、左側の共有単位のＢの左側の画素のＰＤ５の転送制御信号線Ｂ１＿Ｌである。
さらに、その下には、上から、右側の共有単位のＲの右側の画素のＰＤ４の転送制御信号線Ｒ２＿Ｒ、右側の共有単位のＲの左側の画素のＰＤ３の転送制御信号線Ｒ２＿Ｌ、Ｇｒの右側の画素のＰＤ８の転送制御信号線Ｇｒ＿Ｒ、Ｇｒの左側の画素のＰＤ７の転送制御信号線Ｇｒ＿Ｌ、左側の共有単位のＲの右側の画素のＰＤ４の転送制御信号線Ｒ１＿Ｒ、右側の共有単位のＲの左側の画素のＰＤ３の転送制御信号線Ｒ１＿Ｌ、およびリセットトランジスタＴＲ１１の制御信号線Ｒｓｔである。
すなわち、ＦＤを共有する４画素×２画素の共有単位で、水平方向に交互に２種類の接続パターンがある。
このような配線を構成したいような場合でも、垂直方向の距離が２画素分となるため、レイアウトの自由度を高めることが可能となる。また、図示しないが、ソースドレインについても、複数の共有単位で共有させてもよく、同様の効果を得ることができる。
また、垂直信号線ＶＳＬについては、水平方向に４画素分（垂直方向に２画素分に相当）のスペースがあるため、複数本数配線することが可能であり、例えば、図６で示されるように４画素×２画素の共有単位において、４本の垂直信号線ＶＳＬ１乃至ＶＳＬ４を設け、その両端部には、電源線ＶＤＤが配線されるようにすることができる。さらに、各垂直信号線ＶＳＬ間においては、シールドＶＳＳが、各配線間に設けられており、カップリングによる干渉を低減させることが可能となる。
尚、以上においては、垂直方向に長い２個のＰＤが、１のOCCFあたりに水平方向に設けられる構成について説明してきたが、このOCCFを１画素とすることにより、ＰＤを位相検出画素（ZAF画素）として利用することができる。すなわち、この垂直方向に長い隣接する２個のＰＤは、一方を画素の左側半分が遮光されていない左遮光画素として、他方を右側半分が遮光されていない右遮光画素として利用することができ、それぞれのＰＤにより撮像された像は、焦点距離に応じて左右にずれる。このため、合焦点における像については、左遮光画素に対応するＰＤにおける像と、右遮光画素に対応するＰＤにおける像とが一致するが、合焦点からずれた像については、それぞれの像との間に焦点距離のずれ量に応じた位相差が生じる。そこで、この位相差に基づいて、焦点距離のずれ量を求めて、焦点調整を行うようにすることで高速に焦点調整を行うことができる。
＜第２の実施の形態＞
＜３Ｔｒ．型の画素を４画素×２画素で１のＦＤを共有する場合のレイアウト＞
次に、図７を参照して、３Ｔｒ．型の画素を４×２画素で１のＦＤを共有する場合のレイアウトについて説明する。尚、図７の固体撮像素子のレイアウトにおいて、図４における固体撮像素子のレイアウトにおける構成と同一の機能を備えた構成については、同一の名称、および同一の符号を付しており、その説明は適宜省略するものとする。
図７の３Ｔｒ．型の固体撮像素子の回路構成において、４Ｔｒ．型の固体撮像素子の回路構成と異なるのは、選択トランジスタＴＲ１４の有無である。また、図１における３Ｔｒ．型の固体撮像素子におけるリセットトランジスタＴＲ１、転送トランジスタＴＲ２、および増幅トランジスタＴＲ３は、４Ｔｒ．型の固体撮像素子におけるリセットトランジスタＴＲ１１、転送トランジスタＴＲ１２、および増幅トランジスタＴＲ１３と同一のものである。したがって、図７のＰＤ１乃至ＰＤ８の各転送トランジスタＴＲ２−１乃至ＴＲ２−８は、図４の転送トランジスタＴＲ１２−１乃至ＴＲ１２−８と同一のものである。
すなわち、図７の３Ｔｒ．型の固体撮像素子の場合、図中の下部のＳ／Ｄ（ソースドレイン）を跨いで、Ｒ，Ｇｒの下端部の中心に、それぞれリセットトランジスタＴＲ１、および増幅トランジスタＴＲ３が設けられている。図７の３Ｔｒ．型の固体撮像素子の場合、各構成の配置における対称性が、図４の４Ｔｒ．型の固体撮像素子の各構成の配置よりも高くなるので、感度不均一性を、より低減させることが可能となる。
＜第３の実施の形態＞
＜４Ｔｒ．型の固体撮像素子においてウェルコンタクトを画素トランジスタの近傍に設ける場合のレイアウト＞
次に、図８を参照して、ウェルコンタクトが画素トランジスタ（リセットトランジスタＴＲ１，ＴＲ１１、増幅トランジスタＴＲ３，ＴＲ１３、選択トランジスタＴＲ１４）の近傍に設けられる場合の固体撮像素子のレイアウトについて説明する。
尚、図８の固体撮像素子のレイアウトにおいて、図４の固体撮像素子のレイアウトにおける構成と同一の機能を備えた構成については、同一の名称、および同一の符号を付しており、その説明は適宜省略するものとする。
すなわち、図８の固体撮像素子のレイアウトにおいて、図４の固体撮像素子のレイアウトと異なるのは、ウェルコンタクトの配置が、ＰＤ１乃至ＰＤ８が配置された空間を跨ぐことなく、リセットトランジスタＴＲ１１、増幅トランジスタＴＲ１３、選択トランジスタＴＲ１４の近傍とされている点である。
すなわち、図８においては、リセットトランジスタＴＲ１１、増幅トランジスタＴＲ１３、選択トランジスタＴＲ１４を挟むようにウェルコンタクトＣ１，Ｃ２が設けられている。
図８で示されるようなレイアウトによりウェルコンタクトＣ１，Ｃ２がＰＤ１乃至ＰＤ８の配置された空間を水平方向から挟むように配置されていないため、高濃度のp型インプラントを形成する際の拡散によるＰＤ１乃至ＰＤ８への浸食を防止することができるので、飽和信号量Qsのロスを回避することが可能となる。
また、転送トランジスタＴＲ１２−１乃至ＴＲ１２−８と離れた位置にウェルコンタクトＣ１，Ｃ２が配置されているため、転送トランジスタＴＲ１２−１乃至ＴＲ１２−８がオンとされることにより生じる強電界の影響を受け難くすることが可能となり、これに伴って発生する白点リスクを低減することが可能となる。
＜第４の実施の形態＞
＜３Ｔｒ．型の固体撮像素子においてウェルコンタクトを画素トランジスタの近傍に設ける場合のレイアウト＞
以上においては、４Ｔｒ．型の固体撮像素子におけるウェルコンタクトを画素トランジスタの近傍に設けるレイアウトについて説明してきたが、３Ｔｒ．型の固体撮像素子におけるウェルコンタクトを画素トランジスタの近傍に設けるようにしてもよい。
図９は、３Ｔｒ．型の固体撮像素子におけるウェルコンタクトを画素トランジスタの近傍に設けるようにしたレイアウトを示している。尚、図９の固体撮像素子のレイアウトにおいて、図８の固体撮像素子のレイアウトにおける構成と同一の機能を備えた構成については、同一の名称、および同一の符号を付しており、その説明は適宜省略するものとする。
すなわち、図９の３Ｔｒ．型の固体撮像素子のレイアウトについても、ウェルコンタクトＣ１，Ｃ２がリセットトランジスタＴＲ１、および増幅トランジスタＴＲ３の近傍に設けられている。
このような配置により、飽和信号量Qsの低減を抑制し、白点リスクを低減することが可能となる。さらに、各画素トランジスタの、図中の水平方向の幅（Ｌ長）を確保することが可能となる。
＜第５の実施の形態＞
＜４Ｔｒ．型の２画素×４画素で１のＦＤを共有する固体撮像素子のレイアウト＞
以上においては、４画素×２画素の合計８画素について、異なるOCCFを利用する合計８画素について、１のＦＤを共有化する共有単位とする例について説明してきた。しかしながら、共通単位とする複数の画素のレイアウトは、これ以外でもよく、例えば、２画素×４画素について、１のＦＤを共有化する共有単位とするようにしてもよい。
図１０は、２画素×４画素を１のＦＤを共有化する共有単位とした固体撮像素子のレイアウトを示している。
図１０の固体撮像素子のレイアウトにおいても、図４の固体撮像素子のレイアウトにおける場合と同様に、１つのOCCF（On Chip Color Filter）に対して、垂直方向に長いＰＤが水平方向に２個配置され、この水平方向に連続して配置された２個のＰＤにより正方形の領域が形成される。
より詳細には、左上から下方向に、順番に、ベイヤ配列を構成するＧｂ、Ｒ、Ｂ、Ｇｒのうちの図中左列側の垂直方向に隣接して配置されるＧｒ、ＢのOCCFが２回繰り返された、合計４個のOCCFが一方の共有単位とされる。同様に、その右隣の列に、上から下方向に、順番に、ベイヤ配列を構成するＧｂ、Ｒ、Ｂ、Ｇｒのうちの図中右列側の垂直方向に隣接して配置されるＢ、Ｇｒの２個のOCCFが２回繰り返された、合計４個のOCCFが他方の共有単位とされる。そして、この一方の共有単位が垂直方向に繰り返し配置される列と、他方の共有単位が垂直方向に繰り返し配置される列とが交互に配置される。
また、一方の共有単位について、各OCCFに対して、それぞれ上からＧｂに、水平方向の辺の長さよりも垂直方向の辺の長さの方が長い長方形状のＰＤ１，ＰＤ２が設けられ、同様に、ＲにＰＤ３，ＰＤ４が、その下の２個目のＧｂにＰＤ５，ＰＤ６が、さらに、その下のＧｒにＰＤ７，ＰＤ８がそれぞれ設けられている。
すなわち、図１０においては、水平方向×垂直方向に対して、１個×４個の合計４個のOCCFのそれぞれに水平方向に２画素ずつ配置された、合計８画素について、共通のＦＤが設けられている。
また、上部のＧｂ，ＲのOCCFの境界における中心位置に設けられた、方形状のＦＤ（Ｔ１）の対角位置に接する、ＰＤ１乃至ＰＤ４の角には転送トランジスタＴＲ１２−１乃至ＴＲ１２−４が設けられている。同様に、下部のＧｂ，ＲのOCCFの境界における中心位置に設けられた、方形状のＦＤ（Ｔ２）の対角位置に接する、ＰＤ５乃至ＰＤ８の角には転送トランジスタＴＲ１２−５乃至ＴＲ１２−８が設けられている。
また、上段のＲのOCCFと、下段のＧｂのOCCFとの境界において、Ｓ／Ｄ（ソースドレイン）を跨ぐように、左から、共通の方形状のＦＤ（Ｔ１，Ｔ２）に接続された配線に接続された選択トランジスタＴＲ１４、および増幅トランジスタＴＲ１３が設けられている。さらに、下段のＲのOCCFの境界の中心部にＳ／Ｄを跨ぐようにリセットトランジスタＴＲ１１が設けられている。
さらに、上段、および下段のＧｂ，ＲのOCCFのそれぞれの境界であって、各OCCFの角部には、それぞれウェルコンタクトＣ１，Ｃ２、およびＣ３，Ｃ４が設けられている。
図１０の固体撮像素子の構成によれば、図中の水平方向の長さを確保するのが難しいため、ランダムノイズによる影響を低減することは難しいが、変換効率を向上させることが可能となる。
また、図１０の固体撮像素子については、共有単位において、同色の２個のOCCFが同一のＦＤを共有することになるため、同色画素の画素信号をＦＤ加算することが可能となり、ダイナミックレンジを拡大することが可能となる。また、BEOLのレイアウトにおいても図５における固体撮像素子の構成と同様に、HDR駆動用の駆動配線が配置し易くなり、さらに、駆動配線間カップリングによる寄生容量の影響も低減することが可能となる。
＜第６の実施の形態＞
＜４Ｔｒ．型の２画素×４画素でＦＤを共有し、隣り合う共有単位でソースドレインを共通化する固体撮像素子のレイアウト＞
以上においては、ソースドレイン（Ｓ／Ｄ）を共有単位でそれぞれ独立して構成する例について説明してきたが、図１０の固体撮像素子の場合、２×４画素共有になった時点で水平方向の距離は決まるので、複数の垂直信号線ＶＳＬの配線に対しての自由度が決まる。そこで、増幅トランジスタＴＲ１３のドレインを共有することで、Ｌ長を確保することで、ランダムノイズを低減するようにしてもよい。
図１１は、水平方向に隣り合う共有単位でソースドレイン（Ｓ／Ｄ）を共通化した固体撮像素子のレイアウトを示している。尚、図１１の固体撮像素子のレイアウトにおいて、図１０の固体撮像素子のレイアウトにおける構成と同一の機能を備えた構成については、同一の名称、および同一の符号を付しており、その説明は適宜省略するものとする。
すなわち、図１１の固体撮像素子のレイアウトにおいて、図１０の固体撮像素子のレイアウトと異なる点は、隣接する点線で示される共有単位間でソースドレイン（Ｓ／Ｄ）を共有化している点である。ここで、隣接する共有単位でソースドレイン（Ｓ／Ｄ）を共有化することに対応して、図１１中の右側の共有単位における増幅トランジスタＴＲ１３、および選択トランジスタＴＲ１４の配置が、図１０における場合に対して左右反転した配置とされている。
図１１の固体撮像素子で示されるように、水平方向に隣り合う共有単位でソースドレイン（Ｓ／Ｄ）を共通化することで、各選択トランジスタＴＲ１４、および増幅トランジスタＴＲ１３のＬ長を確保することが可能となる。
＜第７の実施の形態＞
＜４Ｔｒ．型の２画素×４画素で１のＦＤを共有し、隣り合う共有単位で垂直信号線を共通化する固体撮像素子のレイアウト＞
以上においては、ソースドレイン（Ｓ／Ｄ）を隣り合う共有単位で共通化する構成するレイアウトについて説明してきたが、水平方向に隣り合う共有単位で垂直信号線を共通化するようにしてもよい。
図１２は、水平方向に隣り合う共有単位で垂直信号線を共通化するようにした固体撮像素子のレイアウトを示している。尚、図１２の固体撮像素子のレイアウトにおいて、図１１の固体撮像素子のレイアウトにおける構成と同一の機能を備えた構成については、同一の名称、および同一の符号を付しており、その説明は適宜省略するものとする。
すなわち、図１２の固体撮像素子のレイアウトにおいては、図中の水平方向に対して中心位置付近に、垂直方向に伸びるように図示せぬ垂直信号線ＶＳＬが設けられており、隣接する２の共有単位で共通化している。このため、図１２の２の共有単位の境界に設けられる、同一の垂直信号線ＶＳＬに対して、双方の共通単位における選択トランジスタＴＲ１４が接続し易いように、図１１における選択トランジスタＴＲ１４と増幅トランジスタＴＲ１３とが、図中の共有単位内で、左右が入れ替えられた配置となっている。
図１２の固体撮像素子のレイアウトにおいては、水平方向に隣り合う共有単位でソースドレイン（Ｓ／Ｄ）を共通化する場合と同様に、さらに、垂直信号線ＶＳＬを共通化することで、各選択トランジスタＴＲ１４、および増幅トランジスタＴＲ１３のＬ長を確保することが可能となる。
＜第８の実施の形態＞
＜リセットトランジスタと、そのダミートランジスタを設けるようにした固体撮像素子のレイアウト＞
以上においては、リセットトランジスタＴＲ１１は、４個のOCCFからなる２画素×４画素で１のＦＤを共有する合計８画素の共有単位に対して１個設ける例について説明してきたが、最下段のOCCFの下端部の左右の一方のＰＤに隣接するソースドレイン（Ｓ／Ｄ）上にリセットトランジスタＴＲ１１を設けるようにして、他方のＰＤに隣接するソースドレイン（Ｓ／Ｄ）上にリセットトランジスタＴＲ１１と同一の構成のダミートランジスタを設けるようにすることで、水平方向の対称性を向上させ、感度不均一性を低減させるようにしてもよい。
図１３は、図１０の固体撮像素子における１個のリセットトランジスタＴＲ１１に代えて、最下段のOCCFの下端部の左右の一方のＰＤであるＰＤ７に隣接するソースドレイン（Ｓ／Ｄ）上にリセットトランジスタＴＲ１１を設けるようにして、他方のＰＤであるＰＤ８に隣接するソースドレイン（Ｓ／Ｄ）上にリセットトランジスタＴＲ１１と同一の構成のリセットトランジスタ（ダミートランジスタ）ＴＲ１１を設けるようにした固体撮像素子のレイアウトを示している。左右いずれか一方のトランジスタのみが、リセットトランジスタＴＲ１１として機能すれば、他方は、リセットトランジスタＴＲ１１と同一のダミートランジスタでもよい。
このようなレイアウトにより、共有単位となる画素内において、水平方向の対称性を向上させ、感度不均一性を低減させることが可能となる。尚、上述した図１１，図１２の固体撮像素子におけるリセットトランジスタＴＲ１１を、図１３におけるような２個のリセットトランジスタＴＲ１１（いずれかダミートランジスタでもよい）からなる構成とするようにしても、同様の効果を奏することが可能となる。
＜第９の実施の形態＞
＜３Ｔｒ．型の２画素×４画素でＦＤを共有する固体撮像素子のレイアウト＞
以上においては、４Ｔｒ．型の２画素×４画素でＦＤを共有する固体撮像素子のレイアウトについて説明してきたが、３Ｔｒ．型の２画素×４画素でＦＤを共有するようにしてもよい。
図１４は、３Ｔｒ．型の２画素×４画素でＦＤを共有するようにした固体撮像素子のレイアウトを示している。尚、図１４の固体撮像素子のレイアウトにおいて、図１０の固体撮像素子のレイアウトにおける構成と同一の機能を備えた構成については、同一の名称、および同一の符号を付しており、その説明は適宜省略するものとする。
すなわち、図１４の固体撮像素子のレイアウトにおいて、図１０の固体撮像素子のレイアウトと異なる点は、リセットトランジスタＴＲ１１、転送トランジスタＴＲ１２、増幅トランジスタＴＲ１３、および選択トランジスタＴＲ１４に代えて、リセットトランジスタＴＲ１、転送トランジスタＴＲ２、および増幅トランジスタＴＲ３が設けられている点である。
したがって、ＰＤ１乃至ＰＤ８に対してそれぞれ対応する位置に、転送トランジスタＴＲ２−１乃至ＴＲ２−８が設けられており、増幅トランジスタＴＲ１３および選択トランジスタＴＲ１４に代えて、増幅トランジスタＴＲ３が、上段のＲのOCCFおよび下段のＧｒのOCCFとの境界の中央位置に設けられている。また、リセットトランジスタＴＲ１１に代えて、リセットトランジスタＴＲ１が設けられている。
図１４の固体撮像素子のレイアウトによれば、増幅トランジスタＴＲ３のＬ長が確保し易くなるので、ランダムノイズの悪化を低減させることが可能となる。また、ウェルコンタクトＣ１乃至Ｃ４の位置は、図４および図７を参照して説明した固体撮像素子のレイアウトのように、移動可能であり、図１０および図１１の固体撮像素子における配置に限られるものではない。
＜第１０の実施の形態＞
＜４Ｔｒ．型の８画素×１画素でＦＤを共有する固体撮像素子のレイアウト＞
以上においては、１×４の合計４個について、異なるOCCFを利用する合計８画素について、１のＦＤを共有化する共有単位とする例について説明してきた。しかしながら、共通単位とする複数の画素のレイアウトは、これ以外でもよく、例えば、８画素×１画素について、１のＦＤを共有化する共有単位とするようにしてもよい。
図１５は、８画素×１画素を１のＦＤを共有化する共有単位とした固体撮像素子のレイアウトを示している。
図１５においても、図４の固体撮像素子における場合と同様に、１つのOCCF（On Chip Color Filter）に対して、垂直方向に長いＰＤが水平方向に２個配置され、この水平方向に連続して配置された２個のＰＤにより正方形の領域が配置とされる。
より詳細には、図１５中の左下から右方向に、順番に、ベイヤ配列を構成するＧｂ、Ｒ、Ｂ、Ｇｒのうちの一方の図中下行側における水平方向に隣接して配置されるＲ、ＧｒのOCCFが２回繰り返された、合計４個のOCCFが一方の共有単位とされる。同様に、その上の行に、左から右方向に、順番に、ベイヤ配列を構成するＧｂ、Ｒ、Ｂ、Ｇｒのうちの図中上行側における他方の水平方向に隣接して配置されるＧｂ、ＢのOCCFが２回繰り返された、合計４個のOCCFが他方の共有単位とされる。そして、この一方の共有単位が水平方向に繰り返し配置される行と、他方の共有単位が水平方向に繰り返し配置される行とが交互に配置される。
また、一方の共有単位について、各OCCFに対して、それぞれ左からＲに、水平方向の辺の長さよりも垂直方向の辺の長さの方が長い長方形状のＰＤ１，ＰＤ２が設けられ、同様に、その右側のＧｒにＰＤ３，ＰＤ４が、さらに右側のＲにＰＤ５，ＰＤ６が、そして、右端のＧｒにＰＤ７，ＰＤ８がそれぞれ設けられている。
すなわち、図１５においては、水平方向×垂直方向に対して、４個×１個の合計４個のOCCFのそれぞれに水平方向に２画素ずつ配置された、合計８画素について、共通のＦＤが設けられている。
また、Ｒ，Ｇｒ，Ｒ，ＧｒのそれぞれのOCCFの上端の境界における、それぞれの中心位置に設けられた、方形状のＦＤ（Ｔ１）の水平方向の端部に接する、ＰＤ１，ＰＤ２の角には、転送トランジスタＴＲ１２−１，ＴＲ１２−２が設けられている。また、方形状のＦＤ（Ｔ２）の端部に接する、ＰＤ３，ＰＤ４の角には、転送トランジスタＴＲ１２−３，ＴＲ１２−４が設けられている。さらに、方形状のＦＤ（Ｔ３）の端部に接する、ＰＤ５，ＰＤ６の角には、転送トランジスタＴＲ１２−５，ＴＲ１２−６が設けられている。そして、方形状のＦＤ（Ｔ４）の端部に接する、ＰＤ７，ＰＤ８の角には、転送トランジスタＴＲ１２−７，ＴＲ１２−８が設けられている。さらに、端子Ｔ１乃至Ｔ４が同一の配線で同一のＦＤに接続することで、ＰＤ１乃至ＰＤ８で同一のＦＤを共有化される。
また、Ｒ，Ｇｒ，Ｒ，ＧｒのそれぞれのOCCFの左右の境界であって、下端部において、Ｓ／Ｄ（ソースドレイン）を跨ぐように、左から、共通の端子Ｔ１乃至Ｔ４と共にＦＤに接続された配線に接続されたリセットトランジスタＴＲ１１、増幅トランジスタＴＲ１３、および選択トランジスタＴＲ１４が設けられている。
さらに、Ｒ，Ｇｂ，Ｒ，ＧｂのそれぞれのOCCFの上端部であって、左右の境界上の角部には、それぞれウェルコンタクトＣ１乃至Ｃ５が設けられている。
図１５の固体撮像素子のレイアウトによれば、図中の水平方向の長さを確保し易くなるため、リセットトランジスタＴＲ１１、増幅トランジスタＴＲ１３、および選択トランジスタＴＲ１４のＬ長を延伸し易くすることができ、ランダムノイズの悪化低減することが可能となる。
また、図１５の固体撮像素子のレイアウトについては、共有単位において、同色の２個のOCCFが同一のＦＤを共有することになるため、同色画素の画素信号をＦＤ加算することが可能となり、ダイナミックレンジを拡大することが可能となる。また、BEOLのレイアウトにおいては、複数の垂直信号線ＶＳＬが設けられる場合、水平方向に対するスペースが十分に確保されているので、垂直信号線ＶＳＬ間のカップリングによる干渉を低減することが可能となる。
＜第１１の実施の形態＞
＜４Ｔｒ．型の８画素×１画素でＦＤを共有し、ダミートランジスタを設けるようにした固体撮像素子のレイアウト＞
以上においては、８画素×１画素からなる共有単位における４個のOCCFの下端部であって、水平方向の境界部分にリセットトランジスタＴＲ１１、増幅トランジスタＴＲ１３、および選択トランジスタＴＲ１４が設けられる例について説明してきた。しかしながら、リセットトランジスタＴＲ１１、増幅トランジスタＴＲ１３、および選択トランジスタＴＲ１４のいずれかと同様の構成であって、トランジスタとして機能しないダミートランジスタを１個加えて、４個のOCCFのそれぞれの下端部にトランジスタを形成し、対称性を向上させるようにしてもよい。
図１６の固体撮像素子のレイアウトは、図１５の固体撮像素子のレイアウトにおけるリセットトランジスタＴＲ１１、増幅トランジスタＴＲ１３、および選択トランジスタＴＲ１４に加えて、そのいずれかと同一のダミートランジスタを設けるようにして、トランジスタの配置における対称性を向上させるようにしたものである。
より詳細には、図１６の固体撮像装置は、Ｒ，Ｇｒ，Ｒ，ＧｒのそれぞれのOCCFの中央下端部に、リセットトランジスタＴＲ１１、ダミートランジスタＴＲＤ、増幅トランジスタＴＲ１３、および選択トランジスタＴＲ１４を設ける構成にしたものである。
このような構成により、水平方向の対称性が向上し、感度不均一性を向上させることが可能となる。
＜第１２の実施の形態＞
＜３Ｔｒ．型の８画素×１画素でＦＤを共有するようにした固体撮像素子のレイアウト＞
以上においては、４Ｔｒ．型の８画素×１画素からなる共有単位とする固体撮像素子のレイアウトについて説明してきたが、４Ｔｒ．型の固体撮像素子に代えて、３Ｔｒ．型の固体撮像素子から構成されるようにしてもよい。
図１７は、８画素×１画素からなる共有単位とする３Ｔｒ．型の固体撮像素子のレイアウトを示している。尚、図１７の固体撮像素子のレイアウトにおいて、図１６における固体撮像素子のレイアウトにける構成と同一の機能を備えた構成については、同一の名称、および同一の符号を付しており、その説明は適宜省略するものとする。
すなわち、図１７の固体撮像素子のレイアウトにおいて、図１６の固体撮像素子のレイアウトと異なるのは、ＰＤ１乃至ＰＤ８に設けられる転送トランジスタＴＲ１２−１乃至ＴＲ１２−８に代えて、転送トランジスタＴＲ２−１乃至ＴＲ２−８が設けられていることと、共有単位となる水平方向に４個配設されたＲ，Ｇｒ，Ｒ，ＧｒのOCCFのうち、２のＲ，Ｇｒ間の左右の境界上であって、下端部に、Ｓ／Ｄを跨ぐように、左から、それぞれリセットトランジスタＴＲ１、および増幅トランジスタＴＲ３が設けられている点である。
図１７の固体撮像素子の構成によれば、リセットトランジスタＴＲ１、および増幅トランジスタＴＲ３のＬ長が確保し易くなるので、ランダムノイズの悪化を低減させることが可能となる。
＜第１３の実施の形態＞
＜８画素以外の画素数でＦＤを共有するようにした固体撮像素子のレイアウト＞
以上においては、異なるOCCFの８画素を共有単位として、１のＦＤを共有するようにした固体撮像素子について説明してきたが、異なるOCCFであって、それ以外の個数の画素で１のＦＤを共有するようにした固体撮像素子でもよい。
例えば、図１８で示されるように、４Ｔｒ．型の２画素×２画素の合計４画素で１のＦＤを共有する共有単位とした固体撮像素子のレイアウトであってもよい。
図１８の固体撮像素子のレイアウトは、より詳細には、上から下方向に、順番に、Ｇｂ、Ｒのベイヤ配列の一方の垂直方向の２個のOCCFが共有単位とされる。同様に、その隣の列に、上から下方向に、順番に、Ｂ、Ｇｒのベイヤ配列の他方の垂直方向の２個のOCCFが他方の共有単位とされる。そして、この一方の共有単位が垂直方向に繰り返し配置される列と、他方の共有単位が垂直方向に繰り返し配置される列とが交互に配置される。
また、一方の共有単位について、各OCCFに対して、それぞれ上から順に、Ｇｂでは、水平方向の辺の長さよりも垂直方向の辺の長さの方が長い長方形状のＰＤ１，ＰＤ２が設けられ、同様に、ＲにＰＤ３，ＰＤ４がそれぞれ設けられている。
すなわち、図１８においては、水平方向×垂直方向に対して、１個×２個の合計２個のOCCFのそれぞれに水平方向に２画素ずつ配置された、合計４画素について、共通のＦＤが設けられている。
また、上部のＧｂ，ＲのOCCFの境界における中心位置に設けられた、方形状のＦＤ（Ｔ１）の対角位置に接する、ＰＤ１乃至ＰＤ４の角には転送トランジスタＴＲ１２−１乃至ＴＲ１２−４が設けられている。
また、ＲのOCCFの下端部において、Ｓ／Ｄ（ソースドレイン）を跨ぐように、左から、共通の方形状のＦＤ（Ｔ１）に接続された配線に接続された増幅トランジスタＴＲ１３、および選択トランジスタＴＲ１４が設けられている。
さらに、Ｇｂ，ＲのOCCFのそれぞれの境界であって、各OCCFの角部には、それぞれウェルコンタクトＣ１，Ｃ２が設けられている。
図１８の固体撮像素子のレイアウトによれば、図中の水平方向の長さを確保するのが難しいため、ランダムノイズによる影響を低減することは難しいが、変換効率を向上させることが可能となる。
また、BEOLのレイアウトにおいては、HDR駆動用の駆動配線が配置し易くなり、さらに、駆動配線間カップリングによる寄生容量の影響も低減することが可能となる。
尚、１のＦＤを共有する画素数は、この他の画素数であってもよく、例えば、８画素や４画素などであってもよいし、その配置を垂直方向、または水平方向に長く配置された４個のOCCFに含まれる８画素、または４画素を共有単位とするようにしてもよい。
また、以上においては、同一のOCCF（On Chip Color Filter）に対して複数の画素が配置される構成であって、異なるOCCFの画素を含む、複数の画素からなる共有単位で、１のFDが共有する例について説明してきたが、同一のOCL（On Chip Lens）に対して複数の画素が配置される構成であって、異なるOCLの画素を含む、複数の画素からなる共有単位で、１のFDが共有するようにしてもよい。さらに、OCCFとOCLとを積層する構成としても良い。
＜電子機器への適用例＞
上述した固体撮像素子は、例えば、デジタルスチルカメラやデジタルビデオカメラなどの撮像装置、撮像機能を備えた携帯電話機、または、撮像機能を備えた他の機器といった各種の電子機器に適用することができる。
図１９は、本技術を適用した電子機器としての撮像装置の構成例を示すブロック図である。
図１９に示される撮像装置２０１は、光学系２０２、シャッタ装置２０３、固体撮像素子２０４、駆動回路２０５、信号処理回路２０６、モニタ２０７、およびメモリ２０８を備えて構成され、静止画像および動画像を撮像可能である。
光学系２０２は、１枚または複数枚のレンズを有して構成され、被写体からの光（入射光）を固体撮像素子２０４に導き、固体撮像素子２０４の受光面に結像させる。
シャッタ装置２０３は、光学系２０２および固体撮像素子２０４の間に配置され、駆動回路１００５の制御に従って、固体撮像素子２０４への光照射期間および遮光期間を制御する。
固体撮像素子２０４は、上述した固体撮像素子を含むパッケージにより構成される。固体撮像素子２０４は、光学系２０２およびシャッタ装置２０３を介して受光面に結像される光に応じて、一定期間、信号電荷を蓄積する。固体撮像素子２０４に蓄積された信号電荷は、駆動回路２０５から供給される駆動信号（タイミング信号）に従って転送される。
駆動回路２０５は、固体撮像素子２０４の転送動作、および、シャッタ装置２０３のシャッタ動作を制御する駆動信号を出力して、固体撮像素子２０４およびシャッタ装置２０３を駆動する。
信号処理回路２０６は、固体撮像素子２０４から出力された信号電荷に対して各種の信号処理を施す。信号処理回路２０６が信号処理を施すことにより得られた画像（画像データ）は、モニタ２０７に供給されて表示されたり、メモリ２０８に供給されて記憶（記録）されたりする。
このように構成されている撮像装置２０１においても、上述した固体撮像素子２０４に代えて、上述した固体撮像素子を適用することにより、全画素で低ノイズによる撮像を実現させることが可能となる。
＜固体撮像素子の使用例＞
図２０は、上述の固体撮像素子を使用する使用例を示す図である。
上述した固体撮像素子は、例えば、以下のように、可視光や、赤外光、紫外光、X線等の光をセンシングする様々なケースに使用することができる。
・ディジタルカメラや、カメラ機能付きの携帯機器等の、鑑賞の用に供される画像を撮影する装置
・自動停止等の安全運転や、運転者の状態の認識等のために、自動車の前方や後方、周囲、車内等を撮影する車載用センサ、走行車両や道路を監視する監視カメラ、車両間等の測距を行う測距センサ等の、交通の用に供される装置
・ユーザのジェスチャを撮影して、そのジェスチャに従った機器操作を行うために、TVや、冷蔵庫、エアーコンディショナ等の家電に供される装置
・内視鏡や、赤外光の受光による血管撮影を行う装置等の、医療やヘルスケアの用に供される装置
・防犯用途の監視カメラや、人物認証用途のカメラ等の、セキュリティの用に供される装置
・肌を撮影する肌測定器や、頭皮を撮影するマイクロスコープ等の、美容の用に供される装置
・スポーツ用途等向けのアクションカメラやウェアラブルカメラ等の、スポーツの用に供される装置
・畑や作物の状態を監視するためのカメラ等の、農業の用に供される装置
尚、本技術は、以下のような構成も取ることができる。
（１） 入射光より所定の波長の光を抽出するOCCF（On Chip Color Filter）、および、前記入射光を集光するOCL（On Chip Lens）の少なくともそのいずれかと、
前記OCCFにより抽出された所定の波長の光、および、前記OCLにより集光された光の少なくともそのいずれかを入射光とし、画素単位で光電効果により前記入射光の光量に応じた電荷を発生するフォトダイオードと、
前記フォトダイオードにより発生された電荷を蓄積し、蓄積された電荷に応じた電圧を増幅トランジスタのゲートに印加するフローティングディフュージョン（FD）とを含み、
１の前記OCCF、および、１の前記OCLの少なくともそのいずれかに対して複数の画素が配置される構成であって、異なる前記OCCF、および、異なる前記OCLの少なくともそのいずれかの画素を含む、複数の画素からなる共有単位で、１の前記FDが共有される
固体撮像素子。
（２） １の前記OCCFおよび１の前記OCLの少なくともそのいずれかに対して、２画素分の前記フォトダイオードが配設されている
（１）に記載の固体撮像素子。
（３） 前記共有単位は、水平方向に隣接する複数の前記OCCFおよび前記OCLの少なくともそのいずれかの画素を含む
（１）または（２）に記載の固体撮像素子。
（４） 前記共有単位は、水平方向に隣接する２個、または４個の前記OCCFおよび前記OCLの少なくともそのいずれかの画素を含む
（３）に記載の固体撮像素子。
（５） 前記共有単位は、垂直方向に隣接する複数の前記OCCFおよび前記OCLの少なくともそのいずれかの画素を含む
（１）または（２）に記載の固体撮像素子。
（６） 前記共有単位は、垂直方向に隣接する２個、または４個の前記OCCFおよび前記OCLの少なくともそのいずれかの画素を含む
（５）に記載の固体撮像素子。
（７） 前記共有単位は、水平方向および垂直方向に隣接する複数の前記OCCFおよび前記OCLの少なくともそのいずれかの画素を含む
（１）または（２）に記載の固体撮像素子。
（８） 前記共有単位は、水平方向に２個、および垂直方向に２個に隣接する複数の前記OCCFおよび前記OCLの少なくともそのいずれかの画素を含む
（７）に記載の固体撮像素子。
（９） 前記共有単位は、同一の波長の光を抽出する複数の前記OCCFおよび前記OCLの少なくともそのいずれかの画素を含む
（１）乃至（８）のいずれかに記載の固体撮像素子。
（１０） リセットトランジスタ、転送トランジスタ、および増幅トランジスタを含む
（１）乃至（９）のいずれかに記載の固体撮像素子。
（１１） リセットトランジスタ、転送トランジスタ、増幅トランジスタ、および選択トランジスタを含む
（１）乃至（１０）のいずれかに記載の固体撮像素子。
（１２） 前記リセットトランジスタ、前記増幅トランジスタ、および前記選択トランジスタの配列方向に対して、前記リセットトランジスタ、前記増幅トランジスタ、および前記選択トランジスタに対する配置間隔が対称となる位置にダミートランジスタが配設される
（１１）に記載の固体撮像素子。
（１３） 前記増幅トランジスタより出力される画素信号を転送する垂直信号線をさらに含み、
前記垂直信号線は、複数の前記共有単位で共有される
（１）乃至（１２）のいずれかに記載の固体撮像素子。
（１４） ソースドレインは、複数の前記共有単位で共有される
（１）乃至（１３）のいずれかに記載の固体撮像素子。
（１５） 入射光より所定の波長の光を抽出するOCCF（On Chip Color Filter）、および、前記入射光を集光するOCL（On Chip Lens）の少なくともそのいずれかと、
前記OCCFにより抽出された所定の波長の光、および、前記OCLにより集光された光の少なくともそのいずれかを入射光とし、画素単位で光電効果により前記入射光の光量に応じた電荷を発生するフォトダイオードと、
前記フォトダイオードにより発生された電荷を蓄積し、蓄積された電荷に応じた電圧を増幅トランジスタのゲートに印加するフローティングディフュージョン（FD）とを含み、
１の前記OCCF、および、１の前記OCLの少なくともそのいずれかに対して複数の画素が配置される構成であって、異なる前記OCCF、および、異なる前記OCLの少なくともそのいずれかの画素を含む、複数の画素からなる共有単位で、１の前記FDが共有される
撮像装置。
（１６） 入射光より所定の波長の光を抽出するOCCF（On Chip Color Filter）、および、前記入射光を集光するOCL（On Chip Lens）の少なくともそのいずれかと、
前記OCCFにより抽出された所定の波長の光、および、前記OCLにより集光された光の少なくともそのいずれかを入射光とし、画素単位で光電効果により前記入射光の光量に応じた電荷を発生するフォトダイオードと、
前記フォトダイオードにより発生された電荷を蓄積し、蓄積された電荷に応じた電圧を増幅トランジスタのゲートに印加するフローティングディフュージョン（FD）とを含み、
１の前記OCCF、および、１の前記OCLの少なくともそのいずれかに対して複数の画素が配置される構成であって、異なる前記OCCF、および、異なる前記OCLの少なくともそのいずれかの画素を含む、複数の画素からなる共有単位で、１の前記FDが共有される
電子機器。
ＴＲ１ リセットトランジスタ， ＴＲ２，ＴＲ２−１乃至ＴＲ２−８ 転送トランジスタ， ＴＲ３ 増幅トランジスタ， ＴＲ１１ リセットトランジスタ， ＴＲ１２，ＴＲ１２−１乃至ＴＲ１２−８ 転送トランジスタ， ＴＲ１３ 増幅トランジスタ， ＴＲ１４ 選択トランジスタ， ＰＤ，ＰＤ１乃至ＰＤ８ フォトダイオード， ＦＤ フローティングディフュージョン

Claims (16)

  1. 入射光より所定の波長の光を抽出するOCCF（On Chip Color Filter）、および、前記入射光を集光するOCL（On Chip Lens）の少なくともそのいずれかと、
    前記OCCFにより抽出された所定の波長の光、および、前記OCLにより集光された光の少なくともそのいずれかを入射光とし、画素単位で光電効果により前記入射光の光量に応じた電荷を発生するフォトダイオードと、
    前記フォトダイオードにより発生された電荷を蓄積し、蓄積された電荷に応じた電圧を増幅トランジスタのゲートに印加するフローティングディフュージョン（FD）とを含み、
    １の前記OCCF、および、１の前記OCLの少なくともそのいずれかに対して複数の画素が配置される構成であって、異なる前記OCCF、および、異なる前記OCLの少なくともそのいずれかの画素を含む、複数の画素からなる共有単位で、１の前記FDが共有される
    固体撮像素子。
  2. １の前記OCCFおよび１の前記OCLの少なくともそのいずれかに対して、２画素分の前記フォトダイオードが配設されている
    請求項１に記載の固体撮像素子。
  3. 前記共有単位は、水平方向に隣接する複数の前記OCCFおよび前記OCLの少なくともそのいずれかの画素を含む
    請求項１に記載の固体撮像素子。
  4. 前記共有単位は、水平方向に隣接する２個、または４個の前記OCCFおよび前記OCLの少なくともそのいずれかの画素を含む
    請求項３に記載の固体撮像素子。
  5. 前記共有単位は、垂直方向に隣接する複数の前記OCCFおよび前記OCLの少なくともそのいずれかの画素を含む
    請求項１に記載の固体撮像素子。
  6. 前記共有単位は、垂直方向に隣接する２個、または４個の前記OCCFおよび前記OCLの少なくともそのいずれかの画素を含む
    請求項５に記載の固体撮像素子。
  7. 前記共有単位は、水平方向および垂直方向に隣接する複数の前記OCCFおよび前記OCLの少なくともそのいずれかの画素を含む
    請求項１に記載の固体撮像素子。
  8. 前記共有単位は、水平方向に２個、および垂直方向に２個に隣接する複数の前記OCCFおよび前記OCLの少なくともそのいずれかの画素を含む
    請求項７に記載の固体撮像素子。
  9. 前記共有単位は、同一の波長の光を抽出する複数の前記OCCFおよび前記OCLの少なくともそのいずれかの画素を含む
    請求項１に記載の固体撮像素子。
  10. リセットトランジスタ、転送トランジスタ、および増幅トランジスタを含む
    請求項１に記載の固体撮像素子。
  11. リセットトランジスタ、転送トランジスタ、増幅トランジスタ、および選択トランジスタを含む
    請求項１に記載の固体撮像素子。
  12. 前記リセットトランジスタ、前記増幅トランジスタ、および前記選択トランジスタの配列方向に対して、前記リセットトランジスタ、前記増幅トランジスタ、および前記選択トランジスタに対する配置間隔が対称となる位置にダミートランジスタが配設される
    請求項１１に記載の固体撮像素子。
  13. 前記増幅トランジスタより出力される画素信号を転送する垂直信号線をさらに含み、
    前記垂直信号線は、複数の前記共有単位で共有される
    請求項１に記載の固体撮像素子。
  14. ソースドレインは、複数の前記共有単位で共有される
    請求項１に記載の固体撮像素子。
  15. 入射光より所定の波長の光を抽出するOCCF（On Chip Color Filter）、および、前記入射光を集光するOCL（On Chip Lens）の少なくともそのいずれかと、
    前記OCCFにより抽出された所定の波長の光、および、前記OCLにより集光された光の少なくともそのいずれかを入射光とし、画素単位で光電効果により前記入射光の光量に応じた電荷を発生するフォトダイオードと、
    前記フォトダイオードにより発生された電荷を蓄積し、蓄積された電荷に応じた電圧を増幅トランジスタのゲートに印加するフローティングディフュージョン（FD）とを含み、
    １の前記OCCF、および、１の前記OCLの少なくともそのいずれかに対して複数の画素が配置される構成であって、異なる前記OCCF、および、異なる前記OCLの少なくともそのいずれかの画素を含む、複数の画素からなる共有単位で、１の前記FDが共有される
    撮像装置。
  16. 入射光より所定の波長の光を抽出するOCCF（On Chip Color Filter）、および、前記入射光を集光するOCL（On Chip Lens）の少なくともそのいずれかと、
    前記OCCFにより抽出された所定の波長の光、および、前記OCLにより集光された光の少なくともそのいずれかを入射光とし、画素単位で光電効果により前記入射光の光量に応じた電荷を発生するフォトダイオードと、
    前記フォトダイオードにより発生された電荷を蓄積し、蓄積された電荷に応じた電圧を増幅トランジスタのゲートに印加するフローティングディフュージョン（FD）とを含み、
    １の前記OCCF、および、１の前記OCLの少なくともそのいずれかに対して複数の画素が配置される構成であって、異なる前記OCCF、および、異なる前記OCLの少なくともそのいずれかの画素を含む、複数の画素からなる共有単位で、１の前記FDが共有される
    電子機器。
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