JP3496918B2 - 固体撮像装置 - Google Patents
固体撮像装置Info
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
- H01L27/14601—Structural or functional details thereof
- H01L27/14603—Special geometry or disposition of pixel-elements, address-lines or gate-electrodes
-
- H—ELECTRICITY
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は固体撮像装置に係わ
り、特に行方向及び列方向に配列された複数の光電変換
部と、該光電変換部で発生した信号電荷を転送する電荷
転送手段と、該電荷転送手段又は該電荷転送手段とこれ
に対応する光電変換部とをリセットするリセット手段
と、該電荷転送手段から転送された信号電荷に対応した
信号を増幅して出力するための増幅手段とを有する固体
撮像装置に関する。
り、特に行方向及び列方向に配列された複数の光電変換
部と、該光電変換部で発生した信号電荷を転送する電荷
転送手段と、該電荷転送手段又は該電荷転送手段とこれ
に対応する光電変換部とをリセットするリセット手段
と、該電荷転送手段から転送された信号電荷に対応した
信号を増幅して出力するための増幅手段とを有する固体
撮像装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、固体撮像素子として、光電変換部
にフォトダイオードを用い、このフォトダイオードに蓄
積された光キャリアをＦＥＴやＣＣＤ型を用いて移動す
る方式のものがある。この固体撮像素子は太陽電池、イ
メージカメラ、複写機、ファクシミリなど種々な方面に
使用され、技術的にも変換効率や集積密度の改良改善が
図られている。
にフォトダイオードを用い、このフォトダイオードに蓄
積された光キャリアをＦＥＴやＣＣＤ型を用いて移動す
る方式のものがある。この固体撮像素子は太陽電池、イ
メージカメラ、複写機、ファクシミリなど種々な方面に
使用され、技術的にも変換効率や集積密度の改良改善が
図られている。
【０００３】上記のＦＥＴ型の移動方式のものは、ＭＯ
Ｓ型固体撮像装置として知られている。例えば、特開昭
９−４６５９６号公報には、ＣＭＯＳセンサと呼ばれる
固体撮像装置が開示されている。以下、その構成につい
て簡単に説明する。
Ｓ型固体撮像装置として知られている。例えば、特開昭
９−４６５９６号公報には、ＣＭＯＳセンサと呼ばれる
固体撮像装置が開示されている。以下、その構成につい
て簡単に説明する。
【０００４】図１３は上記特開昭９−４６５９６号公報
の図８に開示されたＣＭＯＳセンサの一画素の構成に対
応する画素構成を示す説明図である。
の図８に開示されたＣＭＯＳセンサの一画素の構成に対
応する画素構成を示す説明図である。
【０００５】図１３に示すように、一画素はフォトダイ
オード部ＰＤ、フォトダイオード部ＰＤからの信号電荷
を転送するための転送用スイッチＭＳ11、転送された信
号を増幅して出力するための増幅手段ＭＳ14、画素を選
択するための選択スイッチＭＳ13、残留した信号を除去
し電位ＶＲにリセットするためのリセットスイッチＭＳ
12から構成される。φTX、φRES、φSELはそれぞれ転送
スイッチＭＳ11、リセットスイッチＭＳ12、選択スイッ
チＭＳ13を制御するための信号である。
オード部ＰＤ、フォトダイオード部ＰＤからの信号電荷
を転送するための転送用スイッチＭＳ11、転送された信
号を増幅して出力するための増幅手段ＭＳ14、画素を選
択するための選択スイッチＭＳ13、残留した信号を除去
し電位ＶＲにリセットするためのリセットスイッチＭＳ
12から構成される。φTX、φRES、φSELはそれぞれ転送
スイッチＭＳ11、リセットスイッチＭＳ12、選択スイッ
チＭＳ13を制御するための信号である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記固体撮
像装置においては、画素の構成部材（転送用スイッチ、
増幅手段、選択スイッチ、リセットスイッチ）の最適な
レイアウトについては開示されておらず、本発明者らの
検討によれば、画素の構成部材や接続配線の配置によっ
ては、信号φRES、信号φSELからのクロストークが問題
となったり、配線による開口率の低下を招いたり、配線
による容量増大により感度が低下したりすることが分か
った。
像装置においては、画素の構成部材（転送用スイッチ、
増幅手段、選択スイッチ、リセットスイッチ）の最適な
レイアウトについては開示されておらず、本発明者らの
検討によれば、画素の構成部材や接続配線の配置によっ
ては、信号φRES、信号φSELからのクロストークが問題
となったり、配線による開口率の低下を招いたり、配線
による容量増大により感度が低下したりすることが分か
った。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の第１の固体撮像
装置は、２次元状に一配列方向及び該一配列方向と垂直
な他の配列方向に複数の光電変換部を配置し、該光電変
換部で発生した信号電荷を転送するための転送スイッチ
と該信号電荷が転送されるフローティングディフュージ
ョン領域とを、各光電変換部に対応するように、前記一
配列方向に該光電変換部を介さないように並べて配置
し、前記フローティングディフュージョン領域を基準と
して、前記一配列方向における一方の側には、前記フロ
ーティングディフュージョン領域にリセット電圧を供給
するリセットスイッチを配置し、前記一配列方向におけ
る他方の側には、前記フローティングディフュージョン
領域に転送された信号電荷を受け、増幅して出力する増
幅手段を配置した固体撮像装置であって、前記増幅手段
に隣接して前記増幅手段に電圧を供給するための選択ス
イッチを配置し、前記増幅手段に電圧を供給するための
電源と前記リセット電圧を供給する電源とが共通である
ことを特徴とする。
装置は、２次元状に一配列方向及び該一配列方向と垂直
な他の配列方向に複数の光電変換部を配置し、該光電変
換部で発生した信号電荷を転送するための転送スイッチ
と該信号電荷が転送されるフローティングディフュージ
ョン領域とを、各光電変換部に対応するように、前記一
配列方向に該光電変換部を介さないように並べて配置
し、前記フローティングディフュージョン領域を基準と
して、前記一配列方向における一方の側には、前記フロ
ーティングディフュージョン領域にリセット電圧を供給
するリセットスイッチを配置し、前記一配列方向におけ
る他方の側には、前記フローティングディフュージョン
領域に転送された信号電荷を受け、増幅して出力する増
幅手段を配置した固体撮像装置であって、前記増幅手段
に隣接して前記増幅手段に電圧を供給するための選択ス
イッチを配置し、前記増幅手段に電圧を供給するための
電源と前記リセット電圧を供給する電源とが共通である
ことを特徴とする。
【０００８】 本発明の第２の固体撮像装置は、２次元
状に一配列方向及び該一配列方向と垂直な他の配列方向
に複数の光電変換部を配置し、該光電変換部で発生した
信号電荷を転送するための転送スイッチと該信号電荷が
転送されるフローティングディフュージョン領域とを、
各光電変換部に対応するように、前記一配列方向に該光
電変換部を介さないように並べて配置し、前記フローテ
ィングディフュージョン領域を基準として、前記一配列
方向における一方の側には、前記フローティングディフ
ュージョン領域にリセット電圧を供給するリセットスイ
ッチを配置し、前記一配列方向における他方の側には、
前記フローティングディフュージョン領域に転送された
信号電荷を受け、増幅して出力する増幅手段を配置した
固体撮像装置であって、前記他の配列方向に配列された
複数の光電変換部毎に一つずつ設けられた前記増幅手段
からの信号を出力する複数の出力線を有し、前記出力線
を基準にして、前記フローティングディフュージョン領
域が前記光電変換部を介さないように並んで配置される
前記一配列方向における一方の側には、前記フローティ
ングディフュージョン領域を配置し、前記フローティン
グディフュージョン領域が前記光電変換部を介さないよ
うに並んで配置される前記一配列方向における他方の側
には、前記増幅手段に電圧を供給するための電源を配置
したことを特徴とする。本発明の第３の固体撮像装置
は、２次元状に一配列方向及び該一配列方向と垂直な他
の配列方向に複数の光電変換部を配置し、該光電変換部
で発生した信号電荷を転送するための転送スイッチと、
該信号電荷が転送されるフローティングディフュージョ
ン領域と、前記フローティングディフュージョン領域に
リセット電圧を供給するリセットスイッチとを、各光電
変換部に対応するように、前記一配列方向に前記光電変
換部を介さないように並べて配置した固体撮像装置であ
って、前記複数の光電変換部のうちの一つの第１の光電
変換部と、該第１の光電変換部に対して前記他の配列方
向に配置した他の一つである第２の光電変換部との間に
前記転送スイッチ、前記フローティングディフュージョ
ン領域及びリセットスイッチを配置し、前記第２の光電
変換部と、前記フローティングディフュージョン領域を
基準にして前記リセットスイッチと反対の方向であって
前記第２の光電変換部に対して前記一配列方向に配置し
たさらに他の一つである第３の光電変換部との間に、前
記第１の光電変換部の前記フローティングディフュージ
ョン領域に転送された信号電荷を受け、増幅して出力す
る増幅手段を配置したことを特徴とする。
状に一配列方向及び該一配列方向と垂直な他の配列方向
に複数の光電変換部を配置し、該光電変換部で発生した
信号電荷を転送するための転送スイッチと該信号電荷が
転送されるフローティングディフュージョン領域とを、
各光電変換部に対応するように、前記一配列方向に該光
電変換部を介さないように並べて配置し、前記フローテ
ィングディフュージョン領域を基準として、前記一配列
方向における一方の側には、前記フローティングディフ
ュージョン領域にリセット電圧を供給するリセットスイ
ッチを配置し、前記一配列方向における他方の側には、
前記フローティングディフュージョン領域に転送された
信号電荷を受け、増幅して出力する増幅手段を配置した
固体撮像装置であって、前記他の配列方向に配列された
複数の光電変換部毎に一つずつ設けられた前記増幅手段
からの信号を出力する複数の出力線を有し、前記出力線
を基準にして、前記フローティングディフュージョン領
域が前記光電変換部を介さないように並んで配置される
前記一配列方向における一方の側には、前記フローティ
ングディフュージョン領域を配置し、前記フローティン
グディフュージョン領域が前記光電変換部を介さないよ
うに並んで配置される前記一配列方向における他方の側
には、前記増幅手段に電圧を供給するための電源を配置
したことを特徴とする。本発明の第３の固体撮像装置
は、２次元状に一配列方向及び該一配列方向と垂直な他
の配列方向に複数の光電変換部を配置し、該光電変換部
で発生した信号電荷を転送するための転送スイッチと、
該信号電荷が転送されるフローティングディフュージョ
ン領域と、前記フローティングディフュージョン領域に
リセット電圧を供給するリセットスイッチとを、各光電
変換部に対応するように、前記一配列方向に前記光電変
換部を介さないように並べて配置した固体撮像装置であ
って、前記複数の光電変換部のうちの一つの第１の光電
変換部と、該第１の光電変換部に対して前記他の配列方
向に配置した他の一つである第２の光電変換部との間に
前記転送スイッチ、前記フローティングディフュージョ
ン領域及びリセットスイッチを配置し、前記第２の光電
変換部と、前記フローティングディフュージョン領域を
基準にして前記リセットスイッチと反対の方向であって
前記第２の光電変換部に対して前記一配列方向に配置し
たさらに他の一つである第３の光電変換部との間に、前
記第１の光電変換部の前記フローティングディフュージ
ョン領域に転送された信号電荷を受け、増幅して出力す
る増幅手段を配置したことを特徴とする。
【０００９】
【００１０】
【００１１】
【００１２】
【００１３】
【００１４】
【００１５】また本発明の第８の固体撮像装置は、光電
変換部と、前記光電変換部からの信号を転送するための
転送手段と、前記転送手段を介した前記第１の光電変換
部からの信号を増幅して出力する増幅手段と、前記転送
手段の入力部をリセットするリセット手段とを有し、前
記増幅手段は、前記転送手段からみた方向が前記リセッ
ト手段とは異なる方向に配置されていることを特徴とす
る。
変換部と、前記光電変換部からの信号を転送するための
転送手段と、前記転送手段を介した前記第１の光電変換
部からの信号を増幅して出力する増幅手段と、前記転送
手段の入力部をリセットするリセット手段とを有し、前
記増幅手段は、前記転送手段からみた方向が前記リセッ
ト手段とは異なる方向に配置されていることを特徴とす
る。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
説明するが、それに先だって、本発明に至る技術的背景
に基づき説明する。
説明するが、それに先だって、本発明に至る技術的背景
に基づき説明する。
【００１７】以下の説明では、固体撮像装置の一画素の
構成として、フォトダイオード部（ＰＤ）、転送スイッ
チ（ＴＸ）、フローティングディフージョン（ＦＤ）、
リセットスイッチ（ＲＥＳ）、リセット電源（ＶＲ）、
選択スイッチ（ＳＥＬ）、増幅手段（ＳＦ）、出力部
（ＯＵＴ）、ＶDD電源（ＶＤＤ）からなる場合を取り上
げて説明する。
構成として、フォトダイオード部（ＰＤ）、転送スイッ
チ（ＴＸ）、フローティングディフージョン（ＦＤ）、
リセットスイッチ（ＲＥＳ）、リセット電源（ＶＲ）、
選択スイッチ（ＳＥＬ）、増幅手段（ＳＦ）、出力部
（ＯＵＴ）、ＶDD電源（ＶＤＤ）からなる場合を取り上
げて説明する。
【００１８】このような固体撮像装置においては、配列
された画素において、光電変換された電荷が蓄積される
フォトダイオード部（ＰＤ）の面積を大きくするには、
ＰＤ以外の構成部材をＰＤの周囲に高密度に配置するこ
とが求められる。そして、画素の開口率を上げるために
は、コンタクトの数を少なくし、可能な限り同一の拡散
領域となるようにすることが望ましい。
された画素において、光電変換された電荷が蓄積される
フォトダイオード部（ＰＤ）の面積を大きくするには、
ＰＤ以外の構成部材をＰＤの周囲に高密度に配置するこ
とが求められる。そして、画素の開口率を上げるために
は、コンタクトの数を少なくし、可能な限り同一の拡散
領域となるようにすることが望ましい。
【００１９】上記の観点から検討を行なうと、リセット
電源としてＶDD電源を用いた場合には図３のような配置
が望ましく、リセット電源（ＶＲ）をＶDD電源と別に設
ける場合は、図４のような配置が望ましい。
電源としてＶDD電源を用いた場合には図３のような配置
が望ましく、リセット電源（ＶＲ）をＶDD電源と別に設
ける場合は、図４のような配置が望ましい。
【００２０】しかし、図３及び図４の配置でＦＤとＳＦ
のゲートとの接続を行なった場合には、次のような不都
合がある。 （１） 図３及び図４に示すような配置の場合、転送ス
イッチ（ＴＸ）を制御する信号φTXの制御線、リセット
スイッチ（ＲＥＳ）を制御する信号φRESの制御線、選
択スイッチ（ＳＥＬ）を制御する信号φSELの制御線
は、隣接するＰＤ間の水平方向（列方向）に設けられ
る。
のゲートとの接続を行なった場合には、次のような不都
合がある。 （１） 図３及び図４に示すような配置の場合、転送ス
イッチ（ＴＸ）を制御する信号φTXの制御線、リセット
スイッチ（ＲＥＳ）を制御する信号φRESの制御線、選
択スイッチ（ＳＥＬ）を制御する信号φSELの制御線
は、隣接するＰＤ間の水平方向（列方向）に設けられ
る。
【００２１】各制御線で占有されるＰＤ間の間隔を増や
さずに、フローティングディフージョン（ＦＤ）と増幅
手段（ＳＦ）のゲートとの接続配線を設けるには、多層
配線でリセットスイッチ（ＲＥＳ）のゲート上や選択ス
イッチ（ＳＥＬ）のゲート上を配線することになる。
さずに、フローティングディフージョン（ＦＤ）と増幅
手段（ＳＦ）のゲートとの接続配線を設けるには、多層
配線でリセットスイッチ（ＲＥＳ）のゲート上や選択ス
イッチ（ＳＥＬ）のゲート上を配線することになる。
【００２２】しかし、この場合には、信号φRES、信号
φSELからフローティングディフージョン（ＦＤ）への
クロストークが問題となる。 （２） 一方、ＲＥＳのゲート上やＳＥＬのゲート上を
避けて接続配線をしようとすると、ＰＤ上を配線するこ
とになり、開口率が下がる。 （３） また、フローティングディフージョン（ＦＤ）
と増幅手段（ＳＦ）のゲートとの接続配線の配線長さが
長くなると、ＦＤ容量が大きくなり、感度が低下する。
φSELからフローティングディフージョン（ＦＤ）への
クロストークが問題となる。 （２） 一方、ＲＥＳのゲート上やＳＥＬのゲート上を
避けて接続配線をしようとすると、ＰＤ上を配線するこ
とになり、開口率が下がる。 （３） また、フローティングディフージョン（ＦＤ）
と増幅手段（ＳＦ）のゲートとの接続配線の配線長さが
長くなると、ＦＤ容量が大きくなり、感度が低下する。
【００２３】本発明者は、図３および図４の配置を維持
しつつ、上記の課題を解決すべく鋭意検討した結果、本
発明に到達したものである。
しつつ、上記の課題を解決すべく鋭意検討した結果、本
発明に到達したものである。
【００２４】以下、本発明の構成を実施形態に基づき説
明する。
明する。
【００２５】なお、以下に説明する各図において、Ｐ
Ｄ、ＴＸ、ＳＥＬ、ＯＵＴ、ＲＥＳ、ＳＦ、ＦＤに添え
る数字は、同一のＰＤからの信号を転送、出力、リセッ
ト等する部材であることを示すのではなく、通常一画素
と認識されるであろう、同一のＰＤの周囲に設けられた
部材を示すものである。
Ｄ、ＴＸ、ＳＥＬ、ＯＵＴ、ＲＥＳ、ＳＦ、ＦＤに添え
る数字は、同一のＰＤからの信号を転送、出力、リセッ
ト等する部材であることを示すのではなく、通常一画素
と認識されるであろう、同一のＰＤの周囲に設けられた
部材を示すものである。
【００２６】なお、この種のセンサの構成としては、例
えば、「"CMOS Active Pixel ImageSensors for Highly
Integrated Imaging Systems",IEEE Journal of Solid
-State Circuits. Vol.32.No2,February 1997.P187-19
7」のFig.6，Fig.9(b)（フォトゲートを用いたＣＭＯＳ
センサ）、Fig.10（フォトダイオードを用いたＣＭＯＳ
センサ）にレイアウト図が記載されているが、この種の
センサの一画素は通常、ほぼ四角形状またはそれに近い
形状をなし、ＰＤ等の光電変換部の周囲にＴＸやＲＥＳ
等の画素構成部材が設けられていることが分かる。して
みると、本発明は、図１や図２、図９や図１１等で示さ
れるＰＤ2、ＴＸ2、ＦＤ2、ＲＥＳ2、ＳＥＬ2、ＳＦ2、
ＯＵＴ2で構成されるものを一画素とし、他の画素のＳ
Ｆ1やＳＦ3を用いてＰＤ2を有する画素からの信号出力
を行なうものと考えることもできる。
えば、「"CMOS Active Pixel ImageSensors for Highly
Integrated Imaging Systems",IEEE Journal of Solid
-State Circuits. Vol.32.No2,February 1997.P187-19
7」のFig.6，Fig.9(b)（フォトゲートを用いたＣＭＯＳ
センサ）、Fig.10（フォトダイオードを用いたＣＭＯＳ
センサ）にレイアウト図が記載されているが、この種の
センサの一画素は通常、ほぼ四角形状またはそれに近い
形状をなし、ＰＤ等の光電変換部の周囲にＴＸやＲＥＳ
等の画素構成部材が設けられていることが分かる。して
みると、本発明は、図１や図２、図９や図１１等で示さ
れるＰＤ2、ＴＸ2、ＦＤ2、ＲＥＳ2、ＳＥＬ2、ＳＦ2、
ＯＵＴ2で構成されるものを一画素とし、他の画素のＳ
Ｆ1やＳＦ3を用いてＰＤ2を有する画素からの信号出力
を行なうものと考えることもできる。
【００２７】図１は本発明の第１実施形態を示す概略的
レイアウト図である。本実施形態はリセット電源として
ＶDD電源を用いた場合の図３の配置に対応するものであ
る。図１に示すように、本実施形態では、隣接するＰＤ
1側に設けられた、増幅手段（ＳＦ1），出力部（ＯＵＴ
1）を用いて、ＰＤ2からの信号の読み出しを行なうべ
く、ＰＤ2の周囲に設けられたＦＤ2と、ＰＤ1側に設け
られたＳＦ1とを接続する。
レイアウト図である。本実施形態はリセット電源として
ＶDD電源を用いた場合の図３の配置に対応するものであ
る。図１に示すように、本実施形態では、隣接するＰＤ
1側に設けられた、増幅手段（ＳＦ1），出力部（ＯＵＴ
1）を用いて、ＰＤ2からの信号の読み出しを行なうべ
く、ＰＤ2の周囲に設けられたＦＤ2と、ＰＤ1側に設け
られたＳＦ1とを接続する。
【００２８】このような構成とすると、ＦＤ2とＳＦ2の
ゲートとを接続する場合に比べて、接続配線の長さが短
くなり、接続配線をＲＥＳ2のゲート上、ＳＥＬ2のゲー
ト上で配線することがなくなる。その結果、上記（１）
〜（３）の問題を解決することができる。
ゲートとを接続する場合に比べて、接続配線の長さが短
くなり、接続配線をＲＥＳ2のゲート上、ＳＥＬ2のゲー
ト上で配線することがなくなる。その結果、上記（１）
〜（３）の問題を解決することができる。
【００２９】図２は本発明の第２実施形態を示す概略的
レイアウト図である。本実施形態はリセット電源をＶDD
電源と別に設けた場合の図４の配置に対応するものであ
る。図２に示すように、本実施形態では、斜め方向に配
列されたＰＤ3の周辺に設けられた、増幅手段（ＳＦ
3）、出力部（ＯＵＴ3）を用いて、ＰＤ2からの信号出
力を行なうべく、ＰＤ2の周囲に設けられたＦＤ2とＰＤ
3の周囲に設けられたＳＦ3とを接続する。
レイアウト図である。本実施形態はリセット電源をＶDD
電源と別に設けた場合の図４の配置に対応するものであ
る。図２に示すように、本実施形態では、斜め方向に配
列されたＰＤ3の周辺に設けられた、増幅手段（ＳＦ
3）、出力部（ＯＵＴ3）を用いて、ＰＤ2からの信号出
力を行なうべく、ＰＤ2の周囲に設けられたＦＤ2とＰＤ
3の周囲に設けられたＳＦ3とを接続する。
【００３０】このような構成とすると、第１実施形態と
同様に、接続配線の長さが短くなり、接続配線をＲＥＳ
2のゲート上で配線することがなくなるので、上記
（１）〜（３）の課題を解決することができる。
同様に、接続配線の長さが短くなり、接続配線をＲＥＳ
2のゲート上で配線することがなくなるので、上記
（１）〜（３）の課題を解決することができる。
【００３１】加えて、本実施形態では、信号φSELの制
御線上に多層配線で接続配線を設けても、クロストーク
が生じない構成となっている。すなわち、本実施形態で
は、選択スイッチ（ＳＥＬ）を制御する信号φSELの制
御線がＦＤ2の上を通っても、その制御線は選択スイッ
チＳＥＬ3ではなく一行上の選択スイッチＳＥＬ2に接続
されるため（この選択スイッチＳＥＬ2には選択のため
のパルス信号が印加されない）、クロストークの問題は
生じない。
御線上に多層配線で接続配線を設けても、クロストーク
が生じない構成となっている。すなわち、本実施形態で
は、選択スイッチ（ＳＥＬ）を制御する信号φSELの制
御線がＦＤ2の上を通っても、その制御線は選択スイッ
チＳＥＬ3ではなく一行上の選択スイッチＳＥＬ2に接続
されるため（この選択スイッチＳＥＬ2には選択のため
のパルス信号が印加されない）、クロストークの問題は
生じない。
【００３２】なお、第２の実施形態は以下に示すような
種々の変形形態が可能である。 （イ） 図５に示すように、ＳＦとＳＥＬとの配置を逆
にして配置する。 （ロ） 図６に示すように、ＴＸ2、ＦＤ2、ＲＥＳ2、
ＶＲをＰＤ2の上側に配置し、ＦＤ2を上の行のＳＦ（不
図示）と接続する。 （ハ） 図７に示すように、ＳＥＬ、ＯＵＴ、ＶＤＤ、
ＳＦの配置をＰＤの左側に配置する。 （ニ） 図８に示すように、ＦＤを図中右側に配置し、
ＴＸ・ＦＤ、ＲＥＳ、ＶＲの配列方向を図２と逆にする
とともに、下側のＰＤのＳＦに接続する。
種々の変形形態が可能である。 （イ） 図５に示すように、ＳＦとＳＥＬとの配置を逆
にして配置する。 （ロ） 図６に示すように、ＴＸ2、ＦＤ2、ＲＥＳ2、
ＶＲをＰＤ2の上側に配置し、ＦＤ2を上の行のＳＦ（不
図示）と接続する。 （ハ） 図７に示すように、ＳＥＬ、ＯＵＴ、ＶＤＤ、
ＳＦの配置をＰＤの左側に配置する。 （ニ） 図８に示すように、ＦＤを図中右側に配置し、
ＴＸ・ＦＤ、ＲＥＳ、ＶＲの配列方向を図２と逆にする
とともに、下側のＰＤのＳＦに接続する。
【００３３】転送スイッチ（ＴＸ）と増幅手段（ＳＦ）
との接続において、ＲＥＳスイッチ（ＲＥＳ）等のクロ
ストーク等の周辺ノイズの影響となるようなものが少な
い方向の増幅手段（ＳＦ）との接続における距離が、ク
ロストーク等の周辺ノイズの影響となるものが多い方向
の増幅手段（ＳＦ）との接続における距離に等しいか又
はその距離もより大きい場合には、周辺ノイズの影響を
受けない方向の増幅手段（ＳＦ）と接続する。
との接続において、ＲＥＳスイッチ（ＲＥＳ）等のクロ
ストーク等の周辺ノイズの影響となるようなものが少な
い方向の増幅手段（ＳＦ）との接続における距離が、ク
ロストーク等の周辺ノイズの影響となるものが多い方向
の増幅手段（ＳＦ）との接続における距離に等しいか又
はその距離もより大きい場合には、周辺ノイズの影響を
受けない方向の増幅手段（ＳＦ）と接続する。
【００３４】以上説明した各図において、ＰＤの形状は
四角として示してあるが、かかる形状に限定されず、溜
められる電荷量をできるだけ大きくし得る形状であれば
よい。
四角として示してあるが、かかる形状に限定されず、溜
められる電荷量をできるだけ大きくし得る形状であれば
よい。
【００３５】
【実施例】以下、本発明の実施例について図面を用いて
説明する。 （第１実施例） 図９および図１０は本発明の固体撮像装置の第１実施例
を示すレイアウト図である。図９は上層配線のアルミ第
２層を省いたレイアウト図、図１０は上層配線のアルミ
第２層を含むレイアウト図である。図９及び図１０にお
いては、４画素のみ示している。本実施例は図１に示し
た第１の実施形態を具体的に示すものである。なお、以
下の説明では、フォトダイオード部ＰＤ2からの信号読
出しについてのみ説明するが、他のフォトダイオード部
についても同様である。
説明する。 （第１実施例） 図９および図１０は本発明の固体撮像装置の第１実施例
を示すレイアウト図である。図９は上層配線のアルミ第
２層を省いたレイアウト図、図１０は上層配線のアルミ
第２層を含むレイアウト図である。図９及び図１０にお
いては、４画素のみ示している。本実施例は図１に示し
た第１の実施形態を具体的に示すものである。なお、以
下の説明では、フォトダイオード部ＰＤ2からの信号読
出しについてのみ説明するが、他のフォトダイオード部
についても同様である。
【００３６】図９に示すように、フォトダイオード部Ｐ
Ｄ2の周囲には、転送スイッチＴＸ2、フローティングデ
ィフージョンＦＤ2、リセットスイッチＲＥＳ2、選択ス
イッチＳＥＬ2、増幅手段ＳＦ2、出力部ＯＵＴ2が設け
られている。また、リセットスイッチＲＥＳ2と選択ス
イッチＳＥＬ2との間に、リセット電源を兼ねるＶDD電
源が設けられている。図中、太線で囲った領域はアクテ
ィブ領域を示す。
Ｄ2の周囲には、転送スイッチＴＸ2、フローティングデ
ィフージョンＦＤ2、リセットスイッチＲＥＳ2、選択ス
イッチＳＥＬ2、増幅手段ＳＦ2、出力部ＯＵＴ2が設け
られている。また、リセットスイッチＲＥＳ2と選択ス
イッチＳＥＬ2との間に、リセット電源を兼ねるＶDD電
源が設けられている。図中、太線で囲った領域はアクテ
ィブ領域を示す。
【００３７】本実施例では、フォトダイオード部ＰＤ2
からの信号の出力を、増幅手段ＳＦ2、出力部ＯＵＴ2を
介して行なうのではなく、同一行に配列された隣接する
ＰＤ1の側に設けられた、増幅手段ＳＦ1、出力部ＯＵＴ
1を介して行なう。そのために、ＰＤ2の周囲に設けられ
たＦＤ2とＰＤ1側に設けられたＳＦ1とを、ポリシリコ
ン層及びアルミ第１層を用いて接続する。なお、増幅手
段ＳＦ1、出力部ＯＵＴ1はＰＤ1が設けられているアク
ティブ領域と同一のアクティブ領域内に形成される。
からの信号の出力を、増幅手段ＳＦ2、出力部ＯＵＴ2を
介して行なうのではなく、同一行に配列された隣接する
ＰＤ1の側に設けられた、増幅手段ＳＦ1、出力部ＯＵＴ
1を介して行なう。そのために、ＰＤ2の周囲に設けられ
たＦＤ2とＰＤ1側に設けられたＳＦ1とを、ポリシリコ
ン層及びアルミ第１層を用いて接続する。なお、増幅手
段ＳＦ1、出力部ＯＵＴ1はＰＤ1が設けられているアク
ティブ領域と同一のアクティブ領域内に形成される。
【００３８】本実施例によれば、ＦＤとＳＦとの間の接
続配線の長さが短くなり、接続配線をＲＥＳのゲート
上、ＳＥＬのゲート上で配線することがなくなる。ま
た、本実施例では、図１０に示すように、ＦＤ2とＳＦ1
との接続配線は信号φnSELの制御線と信号φnRESの制御
線との間に配置して、出力信号が信号φnSELや信号φnR
ESの影響を受けにくいようにしている。 （第２実施例） 図１１および図１２は本発明の固体撮像装置の第２実施
例を示すレイアウト図である。図１１は上層配線のアル
ミ第２層を省いたレイアウト図、図１２は上層配線のア
ルミ第２層を含むレイアウト図である。図１１及び図１
２においては、４画素のみ示している。本実施例は図２
に示した第２の実施形態を具体的に示すものである。な
お、以下の説明では、フォトダイオード部ＰＤ2からの
信号読出しについてのみ説明するが、他のフォトダイオ
ード部についても同様である。
続配線の長さが短くなり、接続配線をＲＥＳのゲート
上、ＳＥＬのゲート上で配線することがなくなる。ま
た、本実施例では、図１０に示すように、ＦＤ2とＳＦ1
との接続配線は信号φnSELの制御線と信号φnRESの制御
線との間に配置して、出力信号が信号φnSELや信号φnR
ESの影響を受けにくいようにしている。 （第２実施例） 図１１および図１２は本発明の固体撮像装置の第２実施
例を示すレイアウト図である。図１１は上層配線のアル
ミ第２層を省いたレイアウト図、図１２は上層配線のア
ルミ第２層を含むレイアウト図である。図１１及び図１
２においては、４画素のみ示している。本実施例は図２
に示した第２の実施形態を具体的に示すものである。な
お、以下の説明では、フォトダイオード部ＰＤ2からの
信号読出しについてのみ説明するが、他のフォトダイオ
ード部についても同様である。
【００３９】図１１に示すように、フォトダイオード部
ＰＤ2の周囲には、転送スイッチＴＸ2、フローティング
ディフージョンＦＤ2、リセットスイッチＲＥＳ2、選択
スイッチＳＥＬ2、増幅手段ＳＦ2、出力部ＯＵＴ2が設
けられている。また、リセットスイッチＲＥＳ2，選択
スイッチＳＥＬ2に隣接して、それぞれリセット電源Ｖ
Ｒ，ＶDD電源が設けられている。図中、太線で囲った二
つの領域はアクティブ領域を示す。
ＰＤ2の周囲には、転送スイッチＴＸ2、フローティング
ディフージョンＦＤ2、リセットスイッチＲＥＳ2、選択
スイッチＳＥＬ2、増幅手段ＳＦ2、出力部ＯＵＴ2が設
けられている。また、リセットスイッチＲＥＳ2，選択
スイッチＳＥＬ2に隣接して、それぞれリセット電源Ｖ
Ｒ，ＶDD電源が設けられている。図中、太線で囲った二
つの領域はアクティブ領域を示す。
【００４０】本実施例では、フォトダイオード部ＰＤ2
からの信号の出力を、増幅手段ＳＦ2、出力部ＯＵＴ2を
介して行なうのではなく、斜め方向に配列されたＰＤ3
の周辺に設けられた、増幅手段ＳＦ3、出力部ＯＵＴ3を
介して行なう。そのために、ＰＤ2の周囲に設けられた
ＦＤ2とＰＤ3の周囲に設けられたＳＦ3とを、ポリシリ
コン層及びアルミ第１層を用いて接続する。
からの信号の出力を、増幅手段ＳＦ2、出力部ＯＵＴ2を
介して行なうのではなく、斜め方向に配列されたＰＤ3
の周辺に設けられた、増幅手段ＳＦ3、出力部ＯＵＴ3を
介して行なう。そのために、ＰＤ2の周囲に設けられた
ＦＤ2とＰＤ3の周囲に設けられたＳＦ3とを、ポリシリ
コン層及びアルミ第１層を用いて接続する。
【００４１】本実施例によれば、ＦＤとＳＦとの間の接
続配線の長さが短くなり、接続配線をＲＥＳのゲート
上、ＳＥＬのゲート上で配線することがなくなる。
続配線の長さが短くなり、接続配線をＲＥＳのゲート
上、ＳＥＬのゲート上で配線することがなくなる。
【００４２】なお本実施例では、図１２に示すように、
選択スイッチＳＥＬ3のゲートは信号φnSELの制御線に
接続されるので、信号φn+1SELの制御線がＦＤ2の上を
通っても、クロストークの問題は生じない。
選択スイッチＳＥＬ3のゲートは信号φnSELの制御線に
接続されるので、信号φn+1SELの制御線がＦＤ2の上を
通っても、クロストークの問題は生じない。
【００４３】図１４に実施例１および実施例２の固体撮
像装置の画素部の回路構成図を示す。同図においては、
４×４の画素構成を示しており、一画素の構成は図１３
の構成と同じである。 （第３実施例） 本発明は、図１３に示した画素構成に限定されず、図１
５のように、選択手段が増幅手段と出力との間に接続さ
れた画素構成を取ることもできる。
像装置の画素部の回路構成図を示す。同図においては、
４×４の画素構成を示しており、一画素の構成は図１３
の構成と同じである。 （第３実施例） 本発明は、図１３に示した画素構成に限定されず、図１
５のように、選択手段が増幅手段と出力との間に接続さ
れた画素構成を取ることもできる。
【００４４】図１５のような画素構成をとった場合の固
体撮像装置の概略的レイアウト図を図１６に示す。
体撮像装置の概略的レイアウト図を図１６に示す。
【００４５】図１６に示すレイアウトは、図２のレイア
イトにおけるＶＤＤとＯＵＴとの配置を逆にしたもので
ある。このようなレイアウトとすると、ＦＤ2とＳＦ2の
ゲートとを接続する場合に比べて、接続配線の長さが短
くなり、接続配線をＲＥＳ2のゲート上、ＳＥＬ2のゲー
ト上で配線することがなくなる。
イトにおけるＶＤＤとＯＵＴとの配置を逆にしたもので
ある。このようなレイアウトとすると、ＦＤ2とＳＦ2の
ゲートとを接続する場合に比べて、接続配線の長さが短
くなり、接続配線をＲＥＳ2のゲート上、ＳＥＬ2のゲー
ト上で配線することがなくなる。
【００４６】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
フローティングディフージョン（ＦＤ）と増幅手段（Ｓ
Ｆ）との間の接続配線の長さが短くなり、接続配線をリ
セット手段（ＲＥＳ）のゲート上や、選択手段（ＳＥ
Ｌ）のゲート上で配線することがなくなる。その結果、
信号φRES、信号φSELからのクロストークを生ずること
がなく、開口率の大きい、高感度の固体撮像装置を得る
ことができる。
フローティングディフージョン（ＦＤ）と増幅手段（Ｓ
Ｆ）との間の接続配線の長さが短くなり、接続配線をリ
セット手段（ＲＥＳ）のゲート上や、選択手段（ＳＥ
Ｌ）のゲート上で配線することがなくなる。その結果、
信号φRES、信号φSELからのクロストークを生ずること
がなく、開口率の大きい、高感度の固体撮像装置を得る
ことができる。
【図１】本発明の第１実施形態を示す概略的レイアウト
図である。
図である。
【図２】本発明の第２実施形態を示す概略的レイアウト
図である。
図である。
【図３】本発明に係わる固体撮像装置の概略的レイアウ
ト図である。
ト図である。
【図４】本発明に係わる固体撮像装置の概略的レイアウ
ト図である。
ト図である。
【図５】本発明の第２実施形態の変形例を示す概略的レ
イアウト図である。
イアウト図である。
【図６】本発明の第２実施形態の変形例を示す概略的レ
イアウト図である。
イアウト図である。
【図７】本発明の第２実施形態の変形例を示す概略的レ
イアウト図である。
イアウト図である。
【図８】本発明の第２実施形態の変形例を示す概略的レ
イアウト図である。
イアウト図である。
【図９】本発明の固体撮像装置の第１実施例を示すレイ
アウト図である。
アウト図である。
【図１０】本発明の固体撮像装置の第１実施例を示すレ
イアウト図である。
イアウト図である。
【図１１】本発明の固体撮像装置の第２実施例を示すレ
イアウト図である。
イアウト図である。
【図１２】本発明の固体撮像装置の第２実施例を示すレ
イアウト図である。
イアウト図である。
【図１３】ＣＭＯＳセンサの一画素の構成を示す説明図
である。
である。
【図１４】実施例１および実施例２の固体撮像装置の画
素部の回路構成図である。
素部の回路構成図である。
【図１５】ＣＭＯＳセンサの一画素の他の構成を示す説
明図である。
明図である。
【図１６】本発明の固体撮像装置の第３実施例を示す概
略的レイアウト図である。
略的レイアウト図である。
ＰＤ1〜ＰＤ4 フォトダイオード部
ＴＸ1，ＴＸ2 転送スイッチ
ＳＥＬ1〜ＳＥＬ4 選択スイッチ
ＯＵＴ1〜ＯＵＴ4 出力部
ＲＥＳ1，ＲＥＳ2 リセットスイッチ
ＳＦ1〜ＳＦ4 増幅手段
ＶＲ リセット電源
ＶＤＤ ＶDD電源
ＦＤ1，ＦＤ2 フローティングディフージョン
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 小泉 徹
東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キ
ヤノン株式会社内
(72)発明者 光地 哲伸
東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キ
ヤノン株式会社内
(72)発明者 樋山 拓己
東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キ
ヤノン株式会社内
(72)発明者 須川 成利
東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キ
ヤノン株式会社内
(56)参考文献 特開 平９−92809（ＪＰ，Ａ)
特開 平10−256520（ＪＰ，Ａ)
特開 平11−121732（ＪＰ，Ａ)
特開 平３−3486（ＪＰ，Ａ)
特開 平９−46596（ＪＰ，Ａ)
ＩＥＥＥ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｓ
ｏｌｉｄ−Ｓｔａｔｅ Ｃｉｒｃｕｉｔ
ｓ，1997年，Ｖｏｌ．32， Ｎｏ．２,
ｐｐ．187−197
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H01L 27/146
H04N 5/335
Claims (4)
- 【請求項１】 ２次元状に一配列方向及び該一配列方向
と垂直な他の配列方向に複数の光電変換部を配置し、該
光電変換部で発生した信号電荷を転送するための転送ス
イッチと該信号電荷が転送されるフローティングディフ
ュージョン領域とを、各光電変換部に対応するように、
前記一配列方向に該光電変換部を介さないように並べて
配置し、 前記フローティングディフュージョン領域を基準とし
て、前記一配列方向における一方の側には、前記フロー
ティングディフュージョン領域にリセット電圧を供給す
るリセットスイッチを配置し、前記一配列方向における
他方の側には、前記フローティングディフュージョン領
域に転送された信号電荷を受け、増幅して出力する増幅
手段を配置した固体撮像装置であって、 前記増幅手段に隣接して前記増幅手段に電圧を供給する
ための選択スイッチを配置し、前記増幅手段に電圧を供
給するための電源と前記リセット電圧を供給する電源と
が共通であることを特徴とする固体撮像装置。 - 【請求項２】 ２次元状に一配列方向及び該一配列方向
と垂直な他の配列方向に複数の光電変換部を配置し、該
光電変換部で発生した信号電荷を転送するための転送ス
イッチと該信号電荷が転送されるフローティングディフ
ュージョン領域とを、各光電変換部に対応するように、
前記一配列方向に該光電変換部を介さないように並べて
配置し、 前記フローティングディフュージョン領域を基準とし
て、前記一配列方向における一方の側には、前記フロー
ティングディフュージョン領域にリセット電圧を供給す
るリセットスイッチを配置し、前記一配列方向における
他方の側には、前記フローティングディフュージョン領
域に転送された信号電荷を受け、増幅して出力する増幅
手段を配置した固体撮像装置であって、 前記他の配列方向に配列された複数の光電変換部毎に一
つずつ設けられた前記増幅手段からの信号を出力する複
数の出力線を有し、 前記出力線を基準にして、前記フローティングディフュ
ージョン領域が前記光電変換部を介さないように並んで
配置される前記一配列方向における一方の側には、前記
フローティングディフュージョン領域を配置し、前記フ
ローティングディフュージョン領域が前記光電変換部を
介さないように並んで配置される前記一配列方向におけ
る他方の側には、前記増幅手段に電圧を供給するための
電源を配置したことを特徴とする固体撮像装置。 - 【請求項３】 ２次元状に一配列方向及び該一配列方向
と垂直な他の配列方向に複数の光電変換部を配置し、該
光電変換部で発生した信号電荷を転送するための転送ス
イッチと、該信号電荷が転送されるフローティングディ
フュージョン領域と、前記フローティングディフュージ
ョン領域にリセット電圧を供給するリセットスイッチと
を、各光電変換部に対応するように、前記一配列方向に
前記光電変換部を介さないように並べて配置した固体撮
像装置であって、 前記複数の光電変換部のうちの一つの第１の光電変換部
と、該第１の光電変換部に対して前記他の配列方向に配
置した他の一つである第２の光電変換部との間に前記転
送スイッチ、前記フローティングディフュージョン領域
及びリセットスイッチを配置し、 前記第２の光電変換部と、前記フローティングディフュ
ージョン領域を基準にして前記リセットスイッチと反対
の方向であって前記第２の光電変換部に対して前記一配
列方向に配置したさらに他の一つである第３の光電変換
部との間に、前記第１の光電変換部の前記フローティン
グディフュージョン領域に転送された信号電荷を受け、
増幅して出力する増幅手段を配置したことを特徴とする
固体撮像装置。 - 【請求項４】 請求項３に記載の固体撮像装置におい
て、各光電変換部について前記増幅手段に隣接して前記
増幅手段を選択して電圧を供給するための選択スイッチ
を設け、 前記一配列方向に前記第１の光電変換部を含む光電変換
部の複数が配置された一の光電変換部列と、前記一配列
方向に前記第２及び第３の光電変換部を含む光電変換部
の複数が配置された他の光電変換部列との間に、前記一
の光電変換部列の各転送スイッチを制御する第１制御線
と、各リセットスイッチを制御する第２制御線と、前記
一の光電変換部列以外の光電変換部列の前記選択スイッ
チを制御する第３制御線とを設けたことを特徴とする固
体撮像装置。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP36108497A JP3496918B2 (ja) | 1997-12-26 | 1997-12-26 | 固体撮像装置 |
| US09/215,195 US6633334B1 (en) | 1997-12-26 | 1998-12-18 | Solid-state image pickup device with optimum layout of building components around a photoelectric conversion portion |
| EP07075878A EP1870937A1 (en) | 1997-12-26 | 1998-12-23 | Layout of control lines within an active pixel sensor |
| EP98310660A EP0926738A3 (en) | 1997-12-26 | 1998-12-23 | Solid-state image pickup device |
| KR1019980058682A KR100285391B1 (ko) | 1997-12-26 | 1998-12-24 | 고체 촬상 장치 |
| CNB981254446A CN1169351C (zh) | 1997-12-26 | 1998-12-25 | 固态图象传感器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP36108497A JP3496918B2 (ja) | 1997-12-26 | 1997-12-26 | 固体撮像装置 |
Publications (2)
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|---|---|
| JPH11195776A JPH11195776A (ja) | 1999-07-21 |
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Family
ID=18472133
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|---|---|---|---|
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Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
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| EP (2) | EP0926738A3 (ja) |
| JP (1) | JP3496918B2 (ja) |
| KR (1) | KR100285391B1 (ja) |
| CN (1) | CN1169351C (ja) |
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