JP2014049727A

JP2014049727A - 固体撮像装置

Info

Publication number: JP2014049727A
Application number: JP2012194182A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Kobayashi; 昌弘小林
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2012-09-04
Filing date: 2012-09-04
Publication date: 2014-03-17
Also published as: US20140061436A1; CN103685998B; CN103685998A

Abstract

【課題】複数の転送トランジスタの転送タイミングのずれによる偽信号を防止することができる固体撮像装置を提供することを課題とする。
【解決手段】固体撮像装置は、第１の光電変換部により生成された電荷を第１のフローティングディフュージョンに転送する第１の転送トランジスタ（１１Ａ）と、第２の光電変換部により生成された電荷を第２のフローティングディフュージョンに転送する第２の転送トランジスタ（１１Ｂ）と、第１及び第２の転送トランジスタのゲートと転送制御線とを接続するコンタクト部（１２Ａ，１２Ｂ）とを有し、第１及び第２の転送トランジスタとコンタクト部は、分離部に対して略線対称に配置されており、転送制御線から第１の転送トランジスタまで転送パルスが供給されるパスの寄生容量及び寄生抵抗の値と、転送制御線から第２の転送トランジスタまで転送パルスが供給されるパスの寄生容量及び寄生抵抗の値とが略等しい。
【選択図】図３

Description

本発明は、固体撮像装置に関する。

デジタルカメラ、デジタルカムコーダなどには、複数の光電変換部が２次元配列したＣＭＯＳイメージセンサ等の固体撮像装置が用いられている。固体撮像装置の各画素を分割することによって、位相差方式の焦点検出や、視差を利用した３Ｄ画像に使用する技術がある。特許文献１においては、１つの画素の中のフォトダイオード（以下ＰＤ）を複数に分割する構成が開示されている。また、特許文献２においては、２つのＰＤの出力を比較することによって、撮像レンズでの焦点検出を行う構成が開示されている。

米国特許出願公開第２０１０／０１３３５９０号明細書特開２００１−２５０９３１号公報

複数のＰＤに複数の転送部を設けることにより、ＰＤからフローティングディフュージョン（以下ＦＤ）への転送を同時に行い、ＰＤから読み出す信号を用いて固体撮像装置の高機能化を図ることができる。しかし、異なる転送部より読み出された信号を独立の信号として用いる場合に、特許文献１のように転送トランジスタを単純に対称に配置しただけでは、読み出すタイミングのずれにより読み出される信号レベルに差異が発生し、正しく信号を扱うことが困難である。

本発明の目的は、複数の転送トランジスタの転送タイミングのずれによる偽信号を防止することができる固体撮像装置を提供することである。

本発明の固体撮像装置は、光電変換により電荷を生成する第１の光電変換部と、光電変換により電荷を生成する第２の光電変換部と、前記第１の光電変換部と前記第２の光電変換部とを分離する分離部と、電荷を蓄積する第１のフローティングディフュージョンと、電荷を蓄積する第２のフローティングディフュージョンと、前記第１の光電変換部により生成された電荷を前記第１のフローティングディフュージョンに転送する第１の転送トランジスタと、前記第２の光電変換部により生成された電荷を前記第２のフローティングディフュージョンに転送する第２の転送トランジスタと、同一の転送パルスを供給する１本又は２本の転送制御線と、前記第１及び第２の転送トランジスタのゲートと前記１本又は２本の転送制御線とを接続する１個又は２個のコンタクト部とを有し、前記第１及び第２の転送トランジスタと前記コンタクト部は、前記分離部に対して略線対称に配置されており、前記転送制御線から前記第１の転送トランジスタまで前記転送パルスが供給されるパスの寄生容量及び寄生抵抗の値と、前記転送制御線から前記第２の転送トランジスタまで前記転送パルスが供給されるパスの寄生容量及び寄生抵抗の値とが略等しいことを特徴とする。

第１及び第２の転送トランジスタの転送タイミングのずれによる偽信号を防止し、第１及び第２の転送トランジスタにより読み出された信号を独立の信号として用いる場合にも正しく信号を扱うことができる。

第１の実施形態による固体撮像装置のブロック図である。第１及び第２の実施形態による固体撮像装置の画素の回路図である。第１の実施形態による固体撮像装置の画素の平面レイアウト図である。第１及び第２の実施形態による固体撮像装置のタイミング図である。第１〜第４の実施形態による固体撮像装置のポテンシャル図である。第１及び第２の実施形態による固体撮像装置の回路図である。第２の実施形態による固体撮像装置の画素の平面レイアウト図である。第３及び第４の実施形態による固体撮像装置の画素の回路図である。第３の実施形態による固体撮像装置の画素の平面レイアウト図である。第３及び第４の実施形態による固体撮像装置のタイミング図である。第４の実施形態による固体撮像装置の画素の平面レイアウト図である。第５の実施形態による固体撮像装置の画素の平面レイアウト図である。第６の実施形態による固体撮像装置の画素の平面レイアウト図である。第７の実施形態による固体撮像装置の画素の平面レイアウト図である。

（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態による固体撮像装置１の構成例を示すブロック図である。図１では、本実施形態の構成を説明する目的を考慮して、垂直走査回路７から画素アレイ２への各種制御線を省略している。また、画素アレイ２に属する画素３の実際の配列数は、一般的には多数となるが、複数の列のうちの第１列から第４列だけを示し、さらに、それら列に属する複数の画素３のうちの第１行から第４行までの各行にある画素３だけを示している。

固体撮像装置１は、画素アレイ２、垂直走査回路７、水平走査・信号処理回路８Ａ，８Ｂ、及びタイミング制御回路９Ａ，９Ｂを有する。画素アレイ２には、複数の画素３が行列状に配置されている。複数の画素３の各々は、上の画素３Ａ及び下の画素３Ｂの組みを有する。画素３Ａ及び３Ｂは、それぞれ光電変換により信号を生成する。信号出力線４Ａは、画素３Ａに接続され、画素３Ａの信号が出力される。信号出力線４Ｂは、画素３Ｂに接続され、画素３Ｂの信号が出力される。電源線５及び接地線６は、行列状の画素３を動作させるため、各列の画素３に接続される。水平走査・信号処理回路８Ａは、複数の信号出力線４Ａに接続され、複数の信号出力線４Ａを順次選択的に活性化することで、順次、複数の信号出力線４Ａの信号を処理する。水平走査・信号処理回路８Ｂは、複数の信号出力線４Ｂに接続され、複数の信号出力線４Ｂを順次選択的に活性化することで、順次、複数の信号出力線４Ｂの信号を処理する。水平走査・信号処理回路８Ａ及び８Ｂは、それぞれ、雑音除去回路、増幅回路及びアナログデジタル変換回路などを有し、信号処理した信号を順次出力する。タイミング制御回路９Ａは、垂直走査回路７及び水平走査・信号処理回路８Ａのタイミングを制御する。タイミング制御回路９Ｂは、垂直走査回路７及び水平走査・信号処理回路８Ｂのタイミングを制御する。

図２は、図１の画素３の構成例を示す回路図である。画素３は、上記のように、画素３Ａ及び３Ｂを有する。画素３Ａは、第１のフォトダイオード１０Ａと、第１の転送トランジスタ１１Ａと、第１のフローティングディフュージョン１３Ａと、リセットトランジスタ１４Ａと、増幅トランジスタ１５Ａとを有する。画素３Ｂは、第２のフォトダイオード１０Ｂと、第２の転送トランジスタ１１Ｂと、第２のフローティングディフュージョン１３Ｂと、リセットトランジスタ１４Ｂと、増幅トランジスタ１５Ｂとを有する。コンタクト部１２Ａは第１の転送トランジスタ１１Ａのゲートに接続され、コンタクト部１２Ｂは第２の転送トランジスタ１１Ｂのゲートに接続される。画素信号出力部１６Ａは信号出力線４Ａに接続され、画素信号出力部１６Ｂは信号出力線４Ｂに接続される。電源線５及び接地線６は、画素３に接続される。リセット制御線１９Ａは、リセットトランジスタ１４Ａ及び１４ＢのゲートにリセットパルスφＲＥＳ１を供給する。転送制御線２０Ａは、第１の転送トランジスタ１１Ａのゲートに転送パルスφＴＸ１Ａを供給する。転送制御線２０Ｂは、第２の転送トランジスタ１１Ｂのゲートに転送パルスφＴＸ１Ｂを供給する。

第１のフォトダイオード１０Ａは光電変換により電荷を生成する第１の光電変換部であり、第２のフォトダイオード１０Ｂは光電変換により電荷を生成する第２の光電変換部である。フローティングディフュージョン１３Ａ及び１３Ｂは、電荷を蓄積する領域である。第１の転送トランジスタ１１Ａは、第１のフォトダイオード１０Ａにより生成された電荷を第１のフローティングディフュージョン１３Ａに転送する。第２の転送トランジスタ１１Ｂは、第２のフォトダイオード１０Ｂにより生成された電荷を第２のフローティングディフュージョン１３Ｂに転送する。

転送パルスφＴＸ１Ａがハイレベルになると、第１の転送トランジスタ１１Ａがオンし、第１のフォトダイオード１０Ａが第１のフローティングディフュージョン１３Ａに接続される。転送パルスφＴＸ１Ｂがハイレベルになると、第２の転送トランジスタ１１Ｂがオンし、第２のフォトダイオード１０Ｂが第２のフローティングディフュージョン１３Ｂに接続される。リセットパルスφＲＥ１がハイレベルになると、リセットトランジスタ１４Ａ及び１４Ｂがオンし、フォトダイオード１０Ａ，１０Ｂ及びフローティングディフュージョン１３Ａ，１３Ｂがリセットされる。転送パルスφＴＸ１Ａがローレベルになり、第１の転送トランジスタ１１Ａがオフすると、第１のフォトダイオード１０Ａは、光電変換により生成した信号の蓄積を開始する。転送パルスφＴＸ１Ａをハイレベルにすることにより、第１の転送トランジスタ１１Ａがオンし、第１のフォトダイオード１０Ａの信号は第１のフローティングディフュージョン１３Ａに転送される。増幅トランジスタ１５Ａは、第１のフローティングディフュージョン１３Ａの電圧を増幅して信号出力線４Ａに出力する。同様に、転送パルスφＴＸ１Ｂがローレベルになり、第２の転送トランジスタ１１Ｂがオフすると、第２のフォトダイオード１０Ｂは、光電変換により生成した信号の蓄積を開始する。転送パルスφＴＸ１Ｂをハイレベルにすることにより、第２の転送トランジスタ１１Ｂがオンし、第２のフォトダイオード１０Ｂの信号は第２のフローティングディフュージョン１３Ｂに転送される。増幅トランジスタ１５Ｂは、第２のフローティングディフュージョン１３Ｂの電圧を増幅して信号出力線４Ｂに出力する。

図３は、図２の画素３の要部を示す平面レイアウト図である。図３では、本実施形態の構成を説明する目的を考慮して、画素アレイ２の複数の画素３の行列のうち、第１列第１行に属する画素３Ａと３Ｂのみを示している。さらに、画素３の垂直方向に配される信号出力線４Ａ，４Ｂ、及び電源線５を省略し、リセット制御線１９、電源線５、接地線６に係わるコンタクト部を省略している。また、フローティングディフュージョン１３Ａ及び１３Ｂ以降の読み出し部を読み出し部２１としてまとめている。コンタクト部１２Ａは、転送制御線２０Ａから第１の転送トランジスタ１１Ａへのコンタクト部である。コンタクト部１２Ｂは、転送制御線２０Ｂから第２の転送トランジスタ１１Ｂへのコンタクト部である。分離部２２は、第１のフォトダイオード１０Ａと第２のフォトダイオード１０Ｂとを分離する。ここで、フォトダイオードＰＤ１０Ａと１０Ｂとの間にある分離部２２に対し、転送トランジスタ１１Ａと１１Ｂ、コンタクト部１２Ａと１２Ｂ、転送制御線２０Ａと２０Ｂとがそれぞれ線対称又は略線対称に配置されている。コンタクト部１２Ａと１２Ｂは、半導体基板の水平方向に対し同じ位置で取られている。また、転送制御線２０Ｂとその下の転送制御線２０Ａとの間において、それぞれ線対称又は略線対称な位置にリセット制御線１９と接地線６とを配置している。これにより、転送制御線２０Ａ及び２０Ｂに対して、寄生容量と寄生抵抗の差を抑え、時定数の差を小さくすることができる。即ち、転送制御線２０Ａから転送トランジスタ１１Ａまで転送パルスφＴＸ１Ａが供給されるパスの寄生容量及び寄生抵抗の値と、転送制御線２０Ｂから転送トランジスタ１１Ｂまで転送パルスφＴＸ１Ｂが供給されるパスの寄生容量及び寄生抵抗の値とが略等しい。

固体撮像装置１は、半導体基板上に設けられる。フォトダイオード１０Ａ及び１０Ｂは、光電変換を行う光電変換部であり、第１導電型（Ｐ型）の半導体領域と、第１導電型の半導体領域とＰＮ接合を構成する第２導電型の半導体領域（Ｎ型の電子蓄積領域）とを有する。第１のフォトダイオード１０Ａの第２導電型の半導体領域と第２のフォトダイオード１０Ｂの第２導電型の半導体領域とは、分離部２２によって分離されている。フォトダイオード１０Ａ及び１０Ｂの第２導電型の半導体領域に対応して、一つのマイクロレンズが配されている。

図４は、固体撮像装置１の動作を説明するためのタイミング図である。図４において、電源線５、リセット制御線１９、及び転送制御線２０Ａ，２０Ｂに印加される電圧をそれぞれ示している。ここで、転送トランジスタ１１Ａ及び１１Ｂに印加される転送制御線２０Ａ及び２０Ｂのタイミングが揃えられている。電源線５が電源電圧に上昇した後、リセット制御線１９をハイレベルにすることにより、フローティングディフュージョン１３Ａ及び１３Ｂが電源電圧にリセットされる。時刻ｔａでは、電源線５が電源電圧、リセット制御線１９がローレベル、転送制御線２０Ａ及び２０Ｂがローレベルである。時刻ｔａの後、転送制御線２０Ａ及び２０Ｂがハイレベルになり、転送トランジスタ１１Ａ及び１１Ｂがオンする。第１のフォトダイオード１０Ａの電荷は第１のフローティングディフュージョン１３Ａに転送され、増幅トランジスタ１５Ａは第１のフローティングディフュージョン１３Ａの電圧を増幅して信号出力線４ａに出力する。同様に、第２のフォトダイオード１０Ｂの電荷は第２のフローティングディフュージョン１３Ｂに転送され、増幅トランジスタ１５Ｂは第２のフローティングディフュージョン１３Ｂの電圧を増幅して信号出力線４ａに出力する。時刻ｔｂでは、電源線５が電源電圧、リセット制御線１９がローレベル、転送制御線２０Ａ及び２０Ｂがハイレベルである。その後、時刻ｔｃでは、電源線５が電源電圧、リセット制御線１９がローレベル、転送制御線２０Ａ及び２０Ｂがローレベルになり、上記の電荷の転送が終了する。

図５（ａ）〜（ｃ）は、図３の破線Ａ−Ｂ間の断面ポテンシャル図を示す。図５（ａ）は図４の時刻ｔａにおける断面ポテンシャル図、図５（ｂ）は図４の時刻ｔｂにおける断面ポテンシャル図、図５（ｃ）は図４の時刻ｔｃにおける断面ポテンシャル図である。

図５（ａ）において、転送トランジスタ１１Ａ及び１１Ｂがオンし、フォトダイオード１０Ａ及び１０Ｂにそれぞれ信号蓄積レベル２３の信号が蓄積されている。

図５（ｂ）において、転送トランジスタ１１Ａ及び１１Ｂが同時にオンする。すると、転送トランジスタ１１Ａ及び１１Ｂのポテンシャル障壁が低くなり、フォトダイオード１０Ａ及び１０Ｂに蓄積されていた蓄積電荷がそれぞれフローティングディフュージョン１３Ａ及び１３Ｂに転送される。分離部２２のポテンシャル障壁も低くなるが、転送トランジスタ１１Ａ及び１１Ｂのポテンシャル障壁が十分小さくなっている。そのため、フォトダイオード１０Ａ及び１０Ｂの蓄積電荷が分離部２２を介して隣接するフォトダイオード１０Ａ及び１０Ｂへ漏れる現象は生じない。

図５（ｃ）において、転送トランジスタ１１Ａ及び１１Ｂが共にオフとなり、ポテンシャルの状態は図５（ａ）の状態に戻る。この時、フローティングディフュージョン１３Ａ及び１３Ｂの信号レベルは共にレベル２４となり、電荷の漏れによる信号差は生じない。

図６（ａ）及び（ｂ）は、図１の垂直走査回路７及び画素３の構成例を示す回路図である。図６（ａ）において、垂直走査回路７は、転送パルスφＴＸ１Ａを転送制御線２０Ａに出力し、転送パルスφＴＸ１Ｂを転送制御線２０Ｂに出力する。転送パルスφＴＸ１Ａ及びφＴＸ１Ｂは、相互に同一のパルスであるので、転送トランジスタ１１Ａ及び１１Ｂは同時にオン／オフ動作を行う。

図６（ｂ）において、画素３は、転送制御線２０Ａと２０Ｂとを相互に接続するためのトランジスタ（スイッチ）２５を有する。垂直走査回路７は、転送パルスφＴＸ１Ａを転送制御線２０Ａに出力し、制御パルスφＴＸ１ＪＣＴをトランジスタ２５のゲートに出力する。パルスφＴＸ１Ａ及びφＴＸ１ＪＣＴがハイレベルになると、トランジスタ２５がオンし、同一の転送パルスφＴＸ１Ａが転送制御線２０Ａ及び２０Ｂに供給され、転送トランジスタ１１Ａ及び１１Ｂは同時にオン／オフ動作を行う。

図６（ａ）及び（ｂ）のどちらにおいても、転送トランジスタ１１Ａ及び１１Ｂを同じ転送パルスで同時に動作させることができる。

以上説明したように、フォトダイオードＰＤ１０Ａと１０Ｂ、転送トランジスタ１１Ａと１１Ｂ、フローティングディフュージョン１３Ａと１３Ｂ、コンタクト部１２Ａと１２Ｂとは、分離部２２に対し、それぞれ線対称又は略線対称に配置される。かつ、転送制御線２０Ａと２０Ｂとをそれぞれ他の配線１９及び６に対して線対称又は略線対称に配置することで、転送トランジスタ１１Ａと１１Ｂとの間に生じる遅延の差を抑え、電荷の漏れが生じないようにすることが可能となる。したがって、２個のフォトダイオード１０Ａ及び１０Ｂの信号をそれぞれ用いて位相差方式の焦点検出や、視差を利用した３Ｄ画像生成を行う際に正しい信号を取得でき、画質の向上や、固体撮像装置の高機能化を実現できる。

（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態による固体撮像装置を、図１、図２、図４〜図７を用いて説明する。本実施形態が第１の実施形態と共通する部分に関しては説明を省略する。以下、本実施形態が第１の実施形態と異なる点を説明する。

図７は、図３に対応し、本発明の第２の実施形態による固体撮像装置の要部を示す平面レイアウト図である。図３では画素３を上下２個の画素３Ａ及び３ｂに分割したが、図７では画素３を左右２個の画素３Ａ及び３ｂに分割した例を示す。すなわち、図７の画素３は、図３の画素３に対して、基本的に、９０°回転させたものである。図７の画素３が図３の画素３に対して異なることは、転送制御線２０Ａ及び２０Ｂが隣接かつ並列して配置されていることである。フォトダイオード１０Ａ及び１０Ｂの間にある分離部１２に対し、転送トランジスタ１１Ａと１１Ｂ、コンタクト部１２Ａと１２Ｂ、転送制御線２０Ａと２０Ｂとが、それぞれ線対称又は略線対称に配置されている。さらに、転送制御線２０Ａ及び２０Ｂに対し、それぞれ線対称又は略線対称な位置に接地線６とリセット制御線１９とが配置されている。

本実施形態は、第１の実施形態に対して、画素３の分割の方向が異なるだけで、その他は同様である。また、動作タイミング及びポテンシャルの変化に関してもそれぞれ図３及び図４と同様であるため、説明を省略する。

図７で示した構成をとることで、転送制御線２０Ａと２０Ｂに対して、寄生容量と寄生抵抗の差を抑え、時定数の差を小さくすることができる。転送制御線２０Ａと２０Ｂとが隣接かつ並列していることで、上層や下層の配線などの影響の差も小さくなることからさらに時定数の差を小さくすることが可能となる。その結果、転送トランジスタ１１Ａ及び１１Ｂの間に生じるタイミングの遅延の差を抑え、電荷の漏れが生じないようにすることが可能となる。したがって、２個のフォトダイオード１０Ａ及び１０Ｂの信号をそれぞれ用いて位相差方式の焦点検出や、視差を利用した３Ｄ画像生成を行う際に正しい信号を取得でき、画質の向上や、固体撮像装置の高機能化を実現できる。

（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態による固体撮像装置を、図１、図４、図５、図８、図９、図１０を用いて説明する。本実施形態が第１及び第２の実施形態と共通する部分に関しては説明を省略する。以下、本実施形態が第１及び第２の実施形態と異なる点を説明する。

図８は、図２に対応し、本発明の第３の実施形態による画素３の構成例を示す回路図である。図１０は、図４に対応し、固体撮像装置１の動作を説明するためのタイミング図である。図８の画素３は、図２の画素３に対して、図２の２本の転送制御線２０Ａ及び２０Ｂが図８の１本の転送制御線２０に共通化され、図２の２個のコンタクト部１２Ａ及び１２Ｂが図８の１個のコンタクト部１２に共通化されている。以下、図８の画素３が図２の画素３と異なる点を説明する。転送パルスφＴＸ１は、転送制御線２０に供給される。転送制御線２０は、転送トランジスタ１１Ａ及び１１Ｂのゲートに接続される。本実施形態は、フォトダイオード１０Ａ及び１０Ｂの信号を異なるタイミングで転送する必要がない場合に有効である。転送制御線２０を共通化することにより、水平方向に配される転送制御線の数を減らし、開口率を向上させ、画質を向上したり、配線間隔を広げることで、歩留まりの向上を図り、コストを低減することが可能となる。また、図２のように、複数の転送制御線２０Ａ及び２０Ｂの間に生じる寄生抵抗及び寄生容量の差を考慮する必要がないため、図６（ａ）及び（ｂ）のような制約も必要ない。

図９は、図８の画素３の要部を示す平面レイアウト図である。図９が図３と共通する部分の説明は省略する。図９においては、転送トランジスタ１１Ａ及び１１Ｂのゲートが相互に接続され、共通となっている。転送制御線２０は、分離部２２の延長上のコンタクト部１２で、転送トランジスタ１１Ａ及び１１Ｂのゲートに接続されている。

本実施形態によれば、転送トランジスタ１１Ａ及び１１Ｂの間に生じるタイミングの遅延の差を抑え、電荷の漏れが生じないようにすることが可能となる。したがって、２個のフォトダイオード１０Ａ及び１０Ｂの信号をそれぞれ用いて位相差方式の焦点検出や、視差を利用した３Ｄ画像生成を行う際に正しい信号を取得でき、画質の向上や、固体撮像装置の高機能化を実現できる。

（第４の実施形態）
次に、本発明の第４の実施形態による固体撮像装置を、図１、図４、図５、図８、図１０、図１１を用いて説明する。本実施形態が第１〜第３の実施形態と共通する部分に関しては説明を省略する。以下、本実施形態が第１〜第３の実施形態と異なる点を説明する。

図１１は、図９に対応し、本発明の第４の実施形態による画素３の要部を示す平面レイアウト図である。図９では画素３を上下２個の画素３Ａ及び３Ｂに分割したが、図１１では画素３を左右２個の画素３Ａ及び３Ｂに分割した例を示す。すなわち、図１１の画素３は、図９の画素３に対して、基本的に、９０°回転させたものである。また、本実施形態は、第３ンお実施形態と同様に、転送トランジスタ１１Ａ及び１１Ｂのゲートが共通化され、共通の転送制御線２０に接続されており、開口の拡大や、コスト低減が可能である。

（第５の実施形態）
図１２は、図３に対応し、本発明の第５の実施形態による画素３の要部を示す平面レイアウト図である。以下、本実施形態が第１の実施形態と異なる点を説明する。本実施形態では、画素３が４個の画素に分割される。第１の画素は、第１のフォトダイオード１０Ａと、第１の転送トランジスタ１１Ａと、第１のフローティングディフュージョン１３Ａとを有する。第２の画素は、第２のフォトダイオード１０Ｂと、第２の転送トランジスタ１１Ｂと、第２のフローティングディフュージョン１３Ｂとを有する。第３の画素は、第３のフォトダイオード１０Ｃと、第３の転送トランジスタ１１Ｃと、第３のフローティングディフュージョン１３Ｃとを有する。第４の画素は、第４のフォトダイオード１０Ｄと、第４の転送トランジスタ１１Ｄと、第４のフローティングディフュージョン１３Ｄとを有する。

第３のフォトダイオード１０Ｃは光電変換により電荷を生成する第３の光電変換部であり、第４のフォトダイオード１０Ｄは光電変換により電荷を生成する第４の光電変換部である。第１〜第４のフォトダイオード（第１〜第４の光電変換部）１０Ａ〜１０Ｄは、分離部２２により分離される。フローティングディフュージョン１３Ｃ及び１３Ｄは、電荷を蓄積する領域である。第３の転送トランジスタ１１Ｃは、第３のフォトダイオード１０Ｃにより生成された電荷を第３のフローティングディフュージョン１３Ｃに転送する。第４の転送トランジスタ１１Ｄは、第４のフォトダイオード１０Ｄにより生成された電荷を第４のフローティングディフュージョン１３Ｄに転送する。

転送パルスφＴＸ１Ａは、転送制御線２０Ａに供給される。転送制御線２０Ａは、コンタクト部１２Ａで第１の転送トランジスタ１１Ａのゲートに接続され、コンタクト部１２Ｂで第２の転送トランジスタ１１Ｂのゲートに接続される。転送制御線２０Ｂは、コンタクト部１２Ｃで第３の転送トランジスタ１１Ｃのゲートに接続され、コンタクト部１２Ｄで第４の転送トランジスタ１１Ｄのゲートに接続される。第１及び第２の画素の領域と第３及び第４の画素の領域とは、分離部２２に対して線対称又は略線対称である。また、第１及び第３の画素の領域と第２及び第４の画素の領域とは、分離部２２に対して線対称又は略線対称である。すなわち、第１〜第４の転送トランジスタ１１Ａ〜１１Ｄは、分離部２２に対して線対称又は略線対称に配置されている。駆動制御線２０Ｂとその下の駆動制御線２０Ａとの間において、リセット制御線１９及び接地線６とは、線対称又は略線対称である。

本実施形態によれば、４個の転送トランジスタ１１Ａ〜１１Ｄ間に生じるタイミングの遅延の差を抑え、電荷の漏れが生じないようにすることが可能となる。したがって、４個のフォトダイオード１０Ａ〜１０Ｄの信号をそれぞれ用いて位相差方式の焦点検出や、視差を利用した３Ｄ画像生成を行う際に正しい信号を取得でき、画質の向上や、固体撮像装置の高機能化を実現できる。

（第６の実施形態）
図１３は、図１２に対応し、本発明の第６の実施形態による画素３の要部を示す平面レイアウト図である。以下、本実施形態が第５の実施形態と異なる点を説明する。図１３の画素３は、図１２の画素３に対して、基本的に、９０°回転させたものである。第３の実施形態と同様に、転送トランジスタ１１Ａ及び１１Ｂのゲートは、相互に接続されて共通化されている。転送制御線２０Ａは、コンタクト部１２ＡＢにより、転送トランジスタ１１Ａ及び１１Ｂのゲートに接続される。また、転送トランジスタ１１Ｃ及び１１Ｄのゲートは、相互に接続されて共通化されている。転送制御線２０Ｂは、コンタクト部１２ＣＤにより、転送トランジスタ１１Ｃ及び１１Ｄのゲートに接続される。

（第７の実施形態）
図１４は、図１３に対応し、本発明の第７の実施形態による画素３の要部を示す平面レイアウト図である。以下、本実施形態が第６の実施形態と異なる点を説明する。第３の実施形態と同様に、図１４の駆動制御線２０は、図１３の２本の駆動制御線２０Ａ及び２０Ｂを共通化した線である。転送パルスφＴＸ１は、駆動制御線２０に供給される。駆動制御線２０は、コンタクト部１２ＡＢにより転送トランジスタ１１Ａ及び１１Ｂの共通ゲートに接続され、コンタクト部１２ＣＤにより転送トランジスタ１１Ｃ及び１１Ｄの共通ゲートに接続される。転送制御線を共通化することにより、転送制御線の数を減らし、開口率を向上させることにより画質を向上させ、配線間隔を広げることにより歩留まりを向上させることができる。

第１〜第７の実施形態のように、画素３内において、複数のフォトダイオード１０Ａ〜１０Ｄに画素３に分割し、転送トランジスタ１１Ａ〜１１Ｄ、コンタクト部１２Ａ〜１２Ｄ，１２ＡＢ，１２ＣＤ、及び転送制御線２０，２０Ａ，２０Ｂを線対称に配置する。これにより、転送トランジスタ１１Ａ〜１１Ｄの駆動タイミングのずれが生じることが問題となる場合であっても、転送トランジスタ１１Ａ〜１１Ｄ間に生じるタイミングの遅延の差を抑え、電荷の漏れが生じないようにすることが可能となる。したがって、フォトダイオード１０Ａ〜１０Ｄの信号をそれぞれ用いて位相差方式の焦点検出や、視差を利用した３Ｄ画像生成を行う際に正しい信号を取得でき、画質の向上や、固体撮像装置の高機能化を実現できる。

なお、コンタクトの取り方は上記の実施形態で説明した構成に限らず、他の構成を取っても良い。また、画素３の回路構成例も上記の実施形態で説明した構成に限らず、例えば行選択トランジスタがある構成や、画素３にＡＤ変換器を有する場合など他の構成であってもよい。また、固体撮像装置は、表面照射型の固体撮像装置のみならず、裏面照射型であっても良い

なお、上記実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその技術思想、又はその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。

上記実施形態において“略"とはその差が５％以内のものである。より好ましくは３％以内、最も好ましくは１％以内である。

１固体撮像装置、１０Ａ第１のフォトダイオード、１０Ｂ第２のフォトダイオード、１１Ａ第１の転送トランジスタ、１１Ｂ第２の転送トランジスタ、１２Ａ，１２Ｂコンタクト部、１３Ａ第１のフローティングディフュージョン、１３Ｂ第２のフローティングディフュージョン、２０Ａ，２０Ｂ転送制御線、２２分離部

Claims

光電変換により電荷を生成する第１の光電変換部と、
光電変換により電荷を生成する第２の光電変換部と、
前記第１の光電変換部と前記第２の光電変換部とを分離する分離部と、
電荷を蓄積する第１のフローティングディフュージョンと、
電荷を蓄積する第２のフローティングディフュージョンと、
前記第１の光電変換部により生成された電荷を前記第１のフローティングディフュージョンに転送する第１の転送トランジスタと、
前記第２の光電変換部により生成された電荷を前記第２のフローティングディフュージョンに転送する第２の転送トランジスタと、
同一の転送パルスを供給する１本又は２本の転送制御線と、
前記第１及び第２の転送トランジスタのゲートと前記１本又は２本の転送制御線とを接続する１個又は２個のコンタクト部とを有し、
前記第１及び第２の転送トランジスタと前記コンタクト部は、前記分離部に対して略線対称に配置されており、
前記転送制御線から前記第１の転送トランジスタまで前記転送パルスが供給されるパスの寄生容量及び寄生抵抗の値と、前記転送制御線から前記第２の転送トランジスタまで前記転送パルスが供給されるパスの寄生容量及び寄生抵抗の値とが略等しいことを特徴とする固体撮像装置。
前記転送制御線は、２本の転送制御線であり、
前記２本の転送制御線は、前記分離部に対して略線対称に配置されていることを特徴とする請求項１記載の固体撮像装置。
前記転送制御線は、２本の転送制御線であり、
さらに、前記２本の転送制御線を相互に接続するスイッチを有することを特徴とする請求項１又は２記載の固体撮像装置。
前記転送制御線は、１本の転送制御線であり、
前記第１の転送トランジスタのゲートと前記第２の転送トランジスタのゲートとは相互に接続され、
前記１本の転送制御線は、前記第１の転送トランジスタのゲート及び前記第２の転送トランジスタのゲートに接続されていることを特徴とする請求項１記載の固体撮像装置。
前記コンタクト部は、１個のコンタクト部であり、
前記１個のコンタクト部は、前記１本の転送制御線を、前記第１の転送トランジスタのゲート及び前記第２の転送トランジスタのゲートに接続することを特徴とする請求項４記載の固体撮像装置。
さらに、光電変換により電荷を生成する第３の光電変換部と、
光電変換により電荷を生成する第４の光電変換部と、
電荷を蓄積する第３のフローティングディフュージョンと、
電荷を蓄積する第４のフローティングディフュージョンと、
前記第３の光電変換部により生成された電荷を前記第３のフローティングディフュージョンに転送する第３の転送トランジスタと、
前記第４の光電変換部により生成された電荷を前記第４のフローティングディフュージョンに転送する第４の転送トランジスタとを有し、
前記第１〜第４の光電変換部は、前記分離部により分離され、
前記第１〜第４の転送トランジスタは、前記分離部に対して略線対称に配置されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の固体撮像装置。