JP6366285B2 - 固体撮像装置 - Google Patents
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Description
図1に本実施例の固体撮像装置の画素の等価回路の一例を示す。ここでは1画素のみを示すが、固体撮像装置においては、複数の画素が2次元状に配置され、画素配列を構成している。本実施例では、信号電荷は電子とし、各トランジスタはN型のトランジスタとして説明する。ただし、導電型はこれに限られるものではなくP型のトランジシタを用い、信号電荷としてホールを用いてもよい。これらは、実施例1以降の実施例においても同様である。
図8は、本実施例の固体撮像装置の画素を構成する部材の配置の一例を模式的に示した平面図である。実施例1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9は本実施例の固体撮像装置の画素を構成する部材の配置の一例を模式的に示した平面図である。実施例1、2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10は本実施例の画素の等価回路図、図11は本実施例の固体撮像装置の画素を構成する部材の配置の一例を模式的に示した平面図である。実施例1〜3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。本実施例の実施例1〜3との違いは、実施例1〜3が1つの光電変換部に対応して1つの画素増幅部が設けられていたのに対して、本実施例では、複数の光電変換部で画素増幅部を共有している点である。具体的には本実施例では2つの光電変換部に対し1つの画素増幅部を設けている。
図12は本実施例の固体撮像装置の画素を構成する部材の配置の一例を模式的に示した平面図である。実施例1〜4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。本実施例は実施例4の変形例と見ることができ、等価回路は実施例4と同じく図10で示される。本実施例の実施例4との違いは、実施例4では、画素増幅部と選択部とが光電変換部などが配される活性領域とは別の活性領域に設けられていたが、本実施例では同じ活性領域に配されている点である。
0.9×(W1+W2)≦W3≦1.1×(W1+W2)・・・(式1)
の関係を満たしているのが好ましい。ここで各活性領域の幅は、各トランジスタのチャネル幅方向に平行な方向の長さである。
上記各実施例においては、光電変換部、付加容量を構成するN型半導体領域が配される活性領域にリセットトランジスタを構成するN型半導体領域及び、その上部にそれらの素子を構成する導電パターンを配する例を説明した。
本発明の固体撮像装置は様々な用途に適用可能である。例えばデジタル一眼レフカメラ用の撮像センサ、デジタルビデオカメラ用の撮像センサもしくは携帯電話用の撮像センサなどである。これら応用デバイスにおいては、本発明の固体撮像装置の撮像面に集光ずる光学部材と、固体撮像装置の付加容量の接続状態、非接続状態とを切り替える制御部とを有することで撮像システムを構成することができる。
201A 活性領域
202 N型半導体領域(第3半導体領域)
203、205、207 導電パターン
204 N型半導体領域(第1半導体領域)
206 N型半導体領域(第2半導体領域)
208 N型半導体領域(第4半導体領域)
214 転送トランジスタ
216 リセットトランジスタ
Claims (16)
- 光電変換部と、増幅トランジスタと、前記光電変換部の信号を前記増幅トランジスタの入力ノードに転送する転送トランジスタと、前記入力ノードに対し、接続状態、非接続状態のいずれかを切り替え可能な付加容量と、前記入力ノードの電位を所定の電位とするリセットトランジスタとを各々が有する複数の画素を有する固体撮像装置であって、
前記複数の画素の各々は、活性領域内に第1の方向に沿って順に配され、互いに同じ導電型である、第3半導体領域、第1半導体領域、第2半導体領域、第4半導体領域を有し、
前記複数の画素の各々はさらに、前記第3半導体領域と前記第1半導体領域との間に配された第1導電パターンと、前記第1半導体領域と前記第2半導体領域との間に配された第2導電パターンと、前記第2半導体領域と前記第4半導体領域との間に配された第3導電パターンとを有し、前記第1導電パターン、前記第2導電パターン、前記第3導電パターンは互いに電気的に分離されており、
前記転送トランジスタは、前記第1半導体領域、前記第3半導体領域、前記第1導電パターンを有し、
前記付加容量は、前記第1半導体領域、前記第2半導体領域、前記第2導電パターンを有し、
前記リセットトランジスタは、前記第2半導体領域、前記第4半導体領域、前記第3導電パターンを有し、
前記第1導電パターンは前記第1の方向と交差する第2の方向に沿って延在し、
前記第3導電パターンは前記第1の方向と交差する第3の方向に沿って延在し、
前記付加容量は、前記第1導電パターンと前記第3導電パターンとによって挟まれる領域の内部にのみ配されていることを特徴とする固体撮像装置。 - 前記増幅トランジスタのソース領域およびドレイン領域は、前記活性領域との間に素子分離部を介して配された別の活性領域に配置されていることを特徴とする請求項1に記載の固体撮像装置。
- 前記増幅トランジスタは、複数の前記光電変換部で共有されていることを特徴とする請求項1または2のいずれかに記載の固体撮像装置。
- 前記増幅トランジスタを共有する複数の光電変換部のそれぞれに対応して複数の前記転送トランジスタの各々が配され、
各々が、前記複数の転送トランジスタの各々のゲートである複数の第1導電パターンは、互いに電気的に分離されていることを特徴とする請求項3に記載の固体撮像装置。 - 前記複数の光電変換部で共有された前記増幅トランジスタの入力ノードの電位を所定の電位にするリセットトランジスタは、間に素子分離部を介して配された複数のチャネルを有することを特徴とする請求項3または4のいずれかに記載の固体撮像装置。
- 前記複数のチャネル上には、前記素子分離部を介して、各々が電気的に分離された複数の前記第3導電パターンが配されていることを特徴とする請求項5に記載の固体撮像装置。
- 前記増幅トランジスタを共有する前記複数の光電変換部の各々にそれぞれが対応して配される複数の前記付加容量を有し、当該複数の付加容量の第2導電パターンは、各々が電気的に分離されていることを特徴とする請求項3〜6のいずれか1項に記載の固体撮像装置。
- 前記増幅トランジスタを共有する前記複数の光電変換部の各々にそれぞれが対応して配される複数の前記付加容量を有し、当該複数の付加容量の第2導電パターンは、一の導電パターンにより構成されていることを特徴とする請求項3〜6のいずれか1項に記載の固体撮像装置。
- 複数の前記転送トランジスタと、複数の前記第2導電パターンとを有し、
前記複数の第2導電パターンのうちの一の第2導電パターンは、前記複数の転送トランジスタの1つに対応して設けられ、
前記複数の第2導電パターンのうちの別の一の第2導電パターンは、前記複数の転送トランジスタの別の1つに対応して設けられ、
前記第3導電パターンの下部の活性領域の、前記リセットトランジスタのチャネル幅方向に平行な方向の長さをW3、前記一の第2導電パターンの下部の活性領域の、前記第1半導体領域から前記第2半導体領域に向かう方向と交差する方向の長さをW1、前記別の一の前記第2導電パターンの下部の活性領域の、前記第1半導体領域から前記第2半導体領域に向かう方向と交差する方向の長さをW2とした時、
0.9×(W1+W2)≦W3
となることを特徴とする請求項1に記載の固体撮像装置。 - 更に、0.9×(W1+W2)≦W3≦1.1×(W1+W2)であることを特徴とする請求項9に記載の固体撮像装置。
- 前記第2の方向と前記第3の方向が同じ方向であることを特徴とする請求項1〜10のいずれか1項に記載の固体撮像装置。
- 前記第2導電パターンが、前記第2の方向に沿って延在していることを特徴とする請求項1〜11のいずれか1項に記載の固体撮像装置。
- 光電変換部と、増幅トランジスタと、前記光電変換部の信号を前記増幅トランジスタの入力ノードに転送する転送トランジスタと、前記入力ノードに対し、接続状態、非接続状態のいずれかを切り替え可能な付加容量と、前記入力ノードの電位を所定の電位とするリセットトランジスタとを各々が有する複数の画素を有する固体撮像装置であって、
前記複数の画素の各々は、活性領域内に第1の方向に沿って順に配され、互いに同じ導電型である、第3半導体領域、第1半導体領域、第2半導体領域、第4半導体領域を有し、
前記複数の画素の各々はさらに、前記第3半導体領域と前記第1半導体領域との間に配された第1導電パターンと、前記第1半導体領域と前記第2半導体領域との間に配された第2導電パターンと、前記第2半導体領域と前記第4半導体領域との間に配された第3導電パターンとを有し、前記第1導電パターン、前記第2導電パターン、前記第3導電パターンは互いに電気的に分離されており、
前記転送トランジスタは、前記第1半導体領域、前記第3半導体領域、前記第1導電パターンを有し、
前記付加容量は、前記第1半導体領域、前記第2半導体領域、前記第2導電パターンを有し、
前記リセットトランジスタは、前記第2半導体領域、前記第4半導体領域、前記第3導電パターンを有し、
前記増幅トランジスタは、複数の前記光電変換部で共有され、
前記複数の光電変換部で共有された前記増幅トランジスタの入力ノードの電位を所定の電位にするリセットトランジスタは、間に素子分離部を介して配された複数のチャネルを有することを特徴とする固体撮像装置。 - 前記複数のチャネル上には、前記素子分離部を介して、各々が電気的に分離された複数の前記第3導電パターンが配されていることを特徴とする請求項13に記載の固体撮像装置。
- 光電変換部と、増幅トランジスタと、前記光電変換部の信号を前記増幅トランジスタの入力ノードに転送する転送トランジスタと、前記入力ノードに対し、接続状態、非接続状態のいずれかを切り替え可能な付加容量と、前記入力ノードの電位を所定の電位とするリセットトランジスタとを各々が有する複数の画素を有する固体撮像装置であって、
前記複数の画素の各々は、活性領域内に第1の方向に沿って順に配され、互いに同じ導電型である、第3半導体領域、第1半導体領域、第2半導体領域、第4半導体領域を有し、
前記複数の画素の各々はさらに、前記第3半導体領域と前記第1半導体領域との間に配された第1導電パターンと、前記第1半導体領域と前記第2半導体領域との間に配された第2導電パターンと、前記第2半導体領域と前記第4半導体領域との間に配された第3導電パターンとを有し、前記第1導電パターン、前記第2導電パターン、前記第3導電パターンは互いに電気的に分離されており、
前記転送トランジスタは、前記第1半導体領域、前記第3半導体領域、前記第1導電パターンを有し、
前記付加容量は、前記第1半導体領域、前記第2半導体領域、前記第2導電パターンを有し、
前記リセットトランジスタは、前記第2半導体領域、前記第4半導体領域、前記第3導電パターンを有し、
前記増幅トランジスタは、複数の前記光電変換部で共有され、
前記増幅トランジスタを共有する前記複数の光電変換部の各々にそれぞれが対応して配される複数の前記付加容量を有し、当該複数の付加容量の第2導電パターンは、各々が電気的に分離されていることを特徴とする固体撮像装置。 - 請求項1〜15に記載の固体撮像装置と、
前記固体撮像装置の前記付加容量の接続状態、非接続状態とを切り替える制御部と、
を有する撮像システム。
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