JP5693651B2 - 光電変換装置及び撮像システム - Google Patents
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Description
また、あるノードが電気的に固定されていない状態をフローティング、あるいは電気的な浮遊状態などとも表現する。
本実施形態の光電変換装置を、図1及び図2を用いて説明する。まず、図2を用いて光電変換装置の画素回路の一例を説明する。
P型半導体領域11は半導体基板でもよく、またN型であってもよい。1はフォトダイオードを構成するN型半導体領域、2はN型半導体領域1に蓄積された電荷を読み出す転送用トランジスタのゲート電極、4は電荷が転送されるN型の半導体領域であり、FD部を構成する。5は半導体領域4と増幅用トランジスタ(不図示)の入力ノードとを接続する配線であり、3は半導体領域4と配線5とを接続するコンタクトである。ここでは、半導体領域4と配線5とコンタクト3とは同一のノードとなっている。9は光電変換素子に対応して配されたマイクロレンズであり、12はカラーフィルタである。カラーフィルタ12は、本実施形態において、光電変換素子に対応して配されており、ベイヤー配列を有している。10は素子分離領域であり、LOCOSやSTIといった構成が適用される。図1(B)において、符号はないが配線等の周囲やカラーフィルタの下部には絶縁膜13、14、15が配されている。保護膜や平坦化膜などの細かい構成については省略する。また、増幅用トランジスタやリセット用のトランジスタは8の領域にあるものとして省略している。N型半導体領域1のマイクロレンズ9側を光電変換素子の受光面とする。
本実施形態について、図3を用いて説明する。図3(A)は光電変換装置の2画素分の平面模式図であり、図3(B)は図3(A)のCD線に対応した断面模式図である。図3(A)は図1(A)と、図3(B)は図1(B)と対応している。図3において図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。また、図3においても図1と同様に着目部分以外の構成については省略している。
本実施形態について、図4を用いて説明する。図4は光電変換装置の4画素分の平面模式図であり、図1(A)と対応している。図4において図1(A)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。また、図4においても図1と同様に着目部分以外の構成については省略している。
つまり、2つの半導体領域4とそれらを接続する配線5と増幅用トランジスタのゲート電極とが同一ノードであり、FD部を構成している。このFD部の上部に、複数の遮光部41、42、43とが配置されている。また、遮光部41、42、43は他の単位セル20が有する素子の上部には延在していない。
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5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等である。
レンズ802には、それから出射される光の光量を調節するための絞り803が設けられうる。光電変換装置804から複数チャンネルで出力される撮像信号は、撮像信号処理回路805によって、各種の補正、クランプ等の処理が施される。撮像信号処理回路805から複数チャンネルで出力される撮像信号は、A/D変換器806でアナログ−ディジタル変換される。A/D変換器806から出力される画像データは、信号処理部(画像処理部)807によって各種の補正、データ圧縮などがなされる。光電変換装置804、撮像信号処理回路805、A/D変換器806及び信号処理部807は、タイミング発生部808が発生するタイミング信号にしたがって動作する。各ブロックは、全体制御・演算部809によって制御される。その他、画像データを一時的に記憶するためのメモリ部810、記録媒体への画像の記録又は読み出しのための記録媒体制御インターフェース部811を備える。記録媒体812は、半導体メモリ等を含んで構成され、着脱が可能である。
2 転送用トランジスタのゲート電極
3 コンタクト
4 FD部
5 配線
6 遮光部
7 配線
8 トランジスタ等
9 マイクロレンズ
10 素子分離
11 P型半導体領域
12 カラーフィルタ
Claims (8)
- 光電変換素子と、
前記光電変換素子にて生じた電荷を転送する転送用トランジスタと、
前記転送用トランジスタによって前記電荷が転送される半導体領域を含むフローティングディフュージョン部と、をそれぞれが有する複数の画素を有する光電変換装置において、
前記転送用トランジスタを駆動する駆動配線と、
前記フローティングディフュージョン部の上部に配置された遮光部と、を有し、
前記光電変換素子と、前記半導体領域とは、前記駆動配線が延在する第1の方向に沿って並び、
前記複数の画素は、前記第1の方向と交差する第2の方向に沿って並んだ、第1の画素と第2の画素とを含み、
前記遮光部は、前記第1の画素の前記半導体領域を覆う第1の遮光部と前記第2の画素の前記半導体領域を覆う第2の遮光部とを含み、
前記第1の遮光部と前記第2の遮光部は、互いに分離して設けられ、前記フローティングディフュージョン部と導通しておらず、電気的にフローティングであることを特徴とした光電変換装置。 - 複数の配線を有し、
前記遮光部は前記複数の配線と同一材料によって形成されていることを特徴とする請求項1に記載の光電変換装置。 - 前記第1の画素の前記半導体領域と前記第2の画素の前記半導体領域とは互いに電気的に接続されていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の光電変換装置。
- 増幅用トランジスタを有し、
前記増幅用トランジスタのゲート電極が前記半導体領域と電気的に接続されていることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の光電変換装置。 - 前記増幅用トランジスタのゲート電極と前記半導体領域とが、コンタクトプラグによって電気的に接続され、
前記コンタクトプラグと前記遮光部との間に、前記コンタクトプラグと接触するように配された絶縁膜が配されることを特徴とする請求項4に記載の光電変換装置。 - 前記フローティングディフュージョン部は、前記半導体領域と前記増幅用トランジスタのゲート電極とを含むことを特徴とする請求項4または請求項5に記載の光電変換装置。
- 前記複数の画素の前記光電変換素子のそれぞれに対応して、前記光電変換素子の上部に配されたカラーフィルタを有することを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載の光電変換装置。
- 請求項1乃至7のいずれか1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撮像システム。
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