JP6276297B2 - Solid-state imaging device and electronic device - Google Patents
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Description
本発明は、CMOS型の固体撮像装置、及びこの固体撮像装置を備えて例えばカメラ等に適用される電子機器に関する。 The present invention relates to a CMOS-type solid-state imaging device and an electronic apparatus including the solid-state imaging device and applied to, for example, a camera.
固体撮像装置として、CMOS固体撮像装置が知られている。CMOS固体撮像装置は、電源電圧が低く、低消費電力のため、デジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラ、さらにカメラ付き携帯電話などの各種携帯端末機器、プリンター等に使用されている。 A CMOS solid-state imaging device is known as a solid-state imaging device. CMOS solid-state imaging devices have low power supply voltage and low power consumption, so they are used in various portable terminal devices such as digital still cameras, digital video cameras, and camera-equipped mobile phones, printers, and the like.
CMOS固体撮像装置は、CCD固体撮像装置と異なり、画素領域に配列される画素が光電変換部であるフォトダイオードPDの他に、複数の画素トランジスタを有して構成される。通常の単位画素では、画素トランジスタが、電圧変換部となるフローティングディフージョン部FDを含む転送トランジスタ、リセットトランジスタ、増幅トランジスタ及び選択トランジスタの4トランジスタで形成される。あるいは、画素トランジスタは、選択トランジスタを省いて転送トランジスタ、リセットトランジスタ、増幅トランジスタによる3トランジスタで形成される。このように、単位画素としてフォトダイオード及び複数の画素トランジスタを要するため、画素の縮小化が困難とされていた。 Unlike a CCD solid-state imaging device, a CMOS solid-state imaging device includes a plurality of pixel transistors in addition to a photodiode PD in which pixels arranged in a pixel region are photoelectric conversion units. In a normal unit pixel, a pixel transistor is formed of four transistors, a transfer transistor including a floating diffusion portion FD serving as a voltage conversion portion, a reset transistor, an amplification transistor, and a selection transistor. Alternatively, the pixel transistor is formed of three transistors including a transfer transistor, a reset transistor, and an amplification transistor, omitting the selection transistor. Thus, since a photodiode and a plurality of pixel transistors are required as unit pixels, it has been difficult to reduce the size of the pixels.
しかし、近年では、画素トランジスタを複数画素で共有することにより、1画素当りのフォトダイオードPD以外の占有面積を抑制する、いわゆる複数画素共有構造が必須の技術となっている。図29に、特許文献1に示された複数画素共有構造による共有画素を2次元配列した固体撮像装置の例を示す。この固体撮像装置91は、フォトダイオードPDがジグザグ配列の4画素共有の例である。固体撮像装置91では、斜めに隣合う2つのフォトダイオードPDで1つのフローティングディフージョン部FDを共有する組が2次元配列される。共有画素は、垂直方向に隣り合う2組によりジグザグ配列の4つのフォトダイオードPD1〜PD4と、一方の組の上下位置に分割した画素トランジスタ形成領域114における2つの回路群(画素トランジスタ)とを有して構成される。
However, in recent years, a so-called multiple pixel sharing structure that suppresses the occupied area other than the photodiode PD per pixel by sharing the pixel transistor with a plurality of pixels has become an essential technology. FIG. 29 shows an example of a solid-state imaging device in which shared pixels having a multi-pixel sharing structure disclosed in Patent Document 1 are two-dimensionally arranged. This solid-
2組の、フローティングディフージョン部FDとこれを挟む2つのフォトダイオードPDとの間には、それぞれの転送ゲート電極TG[TG1〜TG4]が形成される。共有画素内は、上記2組を画素トランジスタ領域94における2つの回路群に接続配線92を介して電気的に接続し、4つのフォトダイオードPD1〜PD4を縦方向に共有する構成となっている。すなわち、フローティングディフージョン部FD1、FD2、増幅トランジスタのゲート電極(図示せず)、リセットトランジスタのソース(図示せず)が垂直方向に沿う接続配線(いわゆるFD配線)92により接続される。
Transfer gate electrodes TG [TG1 to TG4] are formed between the two sets of floating diffusion portions FD and the two photodiodes PD sandwiching the floating diffusion portions FD. In the shared pixel, the above two sets are electrically connected to two circuit groups in the
特許文献2〜6に、CMOS固体撮像装置の先行技術が開示されている。特許文献2、3には2画素共有のCMOS固体撮像装置が開示されている。特許文献4には縦2画素、横2画素の計4画素共有のCMOS固体撮像装置が開示されている。特許文献5には裏面照射型CMOS固体撮像装置が開示されている。特許文献5には縦筋補正するCMOS固体撮像装置が開示されている。
ところで、図29に示す共有画素の構成として、図30に示すような分割した画素トランジスタのうち、リセットトランジスタTr2を上側に配置し、増幅トランジスタTr3と選択トランジスタTr4の直列回路を下側に配置した構成が考えられる。リセットトランジスタTr2は、リセットゲート電極106、ソース領域104及びドレイン領域105を有して構成される。増幅トランジスタTr3は、増幅ゲート電極109を有し、拡散領域116及び117をソース領域及びドレイン領域として構成される。選択トランジスタTr4は、選択ゲート電極118を有し、拡散領域115及び116をソース領域及びドレイン領域として構成される。
Incidentally, in the shared pixel configuration shown in FIG. 29, among the divided pixel transistors as shown in FIG. 30, the reset transistor Tr2 is arranged on the upper side, and the series circuit of the amplification transistor Tr3 and the selection transistor Tr4 is arranged on the lower side. Configuration is conceivable. The reset transistor Tr2 includes a
リセットトランジスタTr2と、増幅トランジスタTr3及び選択トランジスタTr4の直列回路とは、共有画素の各列毎に同じレイアウトで形成される。Tr11〜Tr14は、転送トランジスタを示す。各列の共有画素では、それぞれ2つのフローティングディフージョン部FD1、FD2、増幅ゲート電極109及びリセットトランジスタTr2のソース領域104が、FD配線92A、92Bにより電気的に接続される。
The reset transistor Tr2 and the series circuit of the amplification transistor Tr3 and the selection transistor Tr4 are formed in the same layout for each column of the shared pixels. Tr11 to Tr14 indicate transfer transistors. In the shared pixels in each column, the two floating diffusion portions FD1 and FD2, the
このような画素トランジスタのレイアウトを考えると、増幅トランジスタTr3は、ランダムノイズの観点からゲート長を出来るだけ長くすることが望まれる。また、増幅トランジスタTr3と選択トランジスタTr4とは、ある一定の間隔d1をあける必要がある。
増幅トランジスタTr3及び選択トランジスタTr4の直列回路のソース/ドレイン領域となる拡散領域も、隣接する列の共有画素の同じ直列回路の拡散領域と電気的に分離するために、ある一定の間隔d2が必要である。
Considering such a pixel transistor layout, it is desirable that the amplification transistor Tr3 has a gate length as long as possible from the viewpoint of random noise. Further, the amplification transistor Tr3 and the selection transistor Tr4 need to have a certain distance d1.
The diffusion region that becomes the source / drain region of the series circuit of the amplification transistor Tr3 and the selection transistor Tr4 also needs a certain distance d2 in order to be electrically separated from the diffusion region of the same series circuit of the shared pixels in the adjacent columns. It is.
そうすると、共有画素の配列を増やしていく毎に、共有するフォトダイオードPDと上記増幅・選択トランジスタの直列回路との対称性が崩れてくる。結果的にフローティングディフージョン部FD1及びFD2を接続しているFD配線92A、92Bの配線長が、図Bの枠A、Bで示すように、共有画素の列毎に異なり、変換効率の列間差が生じる。画質的には、感度の列間差として現れてくるため、縦筋が発生する。
Then, every time the array of shared pixels is increased, the symmetry between the shared photodiode PD and the series circuit of the amplification / selection transistors is broken. As a result, the wiring lengths of the
図31及び図32に、他の画素共有方式として、縦4画素共有方式のCMOS固体撮像装置の例を示す。図31に示す固体撮像装置81は、垂直(縦)方向に隣合う2つのフォトダイオードPDと1つのフローティングディフージョン部FDを共有する組が2次元配列される。共有画素は、垂直方向に隣合う2組の縦配列された4つのフォトダイオードPD1〜PD4と、各組の下側に2つの画素列に対応するように画素トランジスタが配置されて成る。転送トランジスタTr11〜Tr14は、それぞれのフォトダイオードPD1〜PD4に対応して配置される。
FIG. 31 and FIG. 32 show an example of a CMOS solid-state imaging device of a vertical 4-pixel sharing system as another pixel sharing system. In the solid-
ここで、各転送ゲート電極TGは、隣合う列の転送ゲート電極と共通に形成される。2つのフォトダイオードPDを有する各組の下側に配置される画素トランジスタは、増幅トランジスタTr3及び選択トランジスタTr4の直列回路と、リセットトランジスタTr2とが行方向に沿って形成される。つまり、隣合う列の共有画素に対して、増幅トランジスタTr3及び選択トランジスタTr4の直列回路、及びリセットトランジスタTr2は、それぞれ並べて同じ行方向に配列される。FD配線92A、92Bは、それぞれ図示のレイアウトで配置される。図31において、図30に対応する部分には同一符号を付して重複説明を省略する。
Here, each transfer gate electrode TG is formed in common with the transfer gate electrodes in adjacent columns. In the pixel transistor arranged on the lower side of each set having two photodiodes PD, a series circuit of an amplification transistor Tr3 and a selection transistor Tr4 and a reset transistor Tr2 are formed along the row direction. In other words, the series circuit of the amplification transistor Tr3 and the selection transistor Tr4 and the reset transistor Tr2 are arranged side by side in the same row direction with respect to the shared pixels in the adjacent columns. The
図32に示す固体撮像装置82は、2つのフォトダイオードPDを有する各組の下側に配置される画素トランジスタのレイアウトが、図31と異なる。すなわち、一方の組の下側に増幅トランジスタTr3及び選択トランジスタTr4の直列回路のみを並べて同じ行方向に配列し、他方の組の下側にリセットトランジスタTr2のみを並べて同じ行方向に配列して構成される。つまり、隣合う列の共有画素に対して、増幅トランジスタTr3及び選択トランジスタTr4の直列回路、及びリセットトランジスタTr2は、それぞれ同じ向きで行方向に配列される。FD配線92A、92Bは、それぞれ図示のレイアウトで配置される。図32において、図30に対応する部分には同一符号を付して重複説明を省略する。
The solid-
図31及び図32に示すように、固体撮像装置81、82では、列間でFD配線92A92Bの配線長の対象性が崩れ、変換効率の列間差が生じ、感度の列間差が生じる。
As shown in FIGS. 31 and 32, in the solid-
一方、例えばベイヤー配列のカラーフィルタを用いた場合、図30〜図32のいずれの固体撮像装置100、81,82においても、緑画素となるGb画素と画素Grがポリシリコンによるゲート電極と重なる領域(面積)が互いに異なるため、ゲート電極の光吸収に差が生じ、感度差が生じる。
On the other hand, when, for example, a Bayer color filter is used, in any of the solid-
本発明は、上述の点に鑑み、共有画素を有する固体撮像装置において、感度差が生じにくい固体撮像装置を提供するものである。
本発明は、上記固体撮像装置を備えてカメラ等に適用される電子機器を提供するものである。
In view of the above, the present invention provides a solid-state imaging device in which a difference in sensitivity is unlikely to occur in a solid-state imaging device having shared pixels.
The present invention provides an electronic apparatus that includes the solid-state imaging device and is applied to a camera or the like.
本発明に係る固体撮像装置は、複数の光電変換部で構成される第1光電変換部と、前記第1光電変換部の複数の光電変換部で共有される第1のフローティングディフージョン部と第1リセットトランジスタ、第1増幅トランジスタ及び第1選択トランジスタとを有する第1共有画素と、複数の光電変換部で構成される第2光電変換部と、前記第2光電変換部の複数の光電変換部で共有される第2のフローティングディフージョン部と第2リセットトランジスタ、第2増幅トランジスタ及び第2選択トランジスタとを有する第2共有画素とを含み、隣り合う列の前記第1共有画素と前記第2共有画素との間で、前記第1光電変換部及び前記第2光電変換部は、同じ向きに並べて同じ行に配置され、行方向に配置された前記第1選択トランジスタ及び前記第1増幅トランジスタの直列回路と、前記第2増幅トランジスタ及び前記第2選択トランジスタの直列回路とが、行方向に反転した状態で互いに隣接して第1の行に配置され、前記第1リセットトランジスタ及び前記第2リセットトランジスタが同じ向きに並べて第2の行に配置され、前記第1リセットトランジスタのソース領域と、前記第1増幅トランジスタの増幅ゲート電極と、前記第1のフローティングディフージョン部とを電気的に接続する接続配線と、前記第2リセットトランジスタのソース領域と、前記第2増幅トランジスタの増幅ゲート電極と、前記第2のフローティングディフージョン部とを電気的に接続する接続配線とが、同じ長さである。
The solid-state imaging device according to the present invention includes a first photoelectric conversion unit including a plurality of photoelectric conversion units, a first floating diffusion unit shared by the plurality of photoelectric conversion units of the first photoelectric conversion unit, and a first photoelectric conversion unit. A first shared pixel having one reset transistor, a first amplification transistor, and a first selection transistor; a second photoelectric conversion unit including a plurality of photoelectric conversion units; and a plurality of photoelectric conversion units of the second photoelectric conversion unit And a second shared pixel having a second floating diffusion portion and a second reset transistor, a second amplification transistor, and a second selection transistor, and the second shared pixel and the second shared pixel in adjacent columns. Between the shared pixels, the first photoelectric conversion unit and the second photoelectric conversion unit are arranged in the same direction and arranged in the same row, and the first selection transistors arranged in the row direction And a series circuit of the first amplification transistor and a series circuit of the second amplification transistor and the second selection transistor are arranged in the first row adjacent to each other in a state inverted in the row direction, The reset transistor and the second reset transistor are arranged in the same direction in a second row, the source region of the first reset transistor, the amplification gate electrode of the first amplification transistor, and the first floating diffusion portion A connection wiring electrically connecting the source region of the second reset transistor, an amplification gate electrode of the second amplification transistor, and a connection wiring electrically connecting the second floating diffusion portion. Are the same length.
本発明の固体撮像装置では、共有する画素トランジスタが共有画素の列方向に分割配置され、隣合う共有画素間で共有する第1選択トランジスタ、第1増幅トランジスタ、第2増幅トランジスタ及び第2選択トランジスタがこの順に第1の行に配置されるので、FD配線を含めた共有画素ごとの対称性が良くなる。例えば、隣合う共有画素間のFD配線の配線長が同じになり、FD配線にかかる容量が共有画素ごとに一定になり、光電変換効率差が生じにくくなる。 In the solid-state imaging device of the present invention, the shared pixel transistors are divided and arranged in the column direction of the shared pixels, and the first selection transistor, the first amplification transistor, the second amplification transistor, and the second selection transistor are shared between the adjacent shared pixels. Are arranged in this order in the first row, the symmetry of each shared pixel including the FD wiring is improved. For example, the wiring length of the FD wiring between adjacent shared pixels becomes the same, and the capacitance applied to the FD wiring becomes constant for each shared pixel, so that a difference in photoelectric conversion efficiency is less likely to occur.
本発明に係る電子機器は、上述した固体撮像装置と、固体撮像装置の光電変換部に入射光を導く光学系と、固体撮像装置の出力信号を処理する信号処理回路とを備える。 An electronic apparatus according to the present invention includes the above-described solid-state imaging device, an optical system that guides incident light to a photoelectric conversion unit of the solid-state imaging device, and a signal processing circuit that processes an output signal of the solid-state imaging device.
本発明の電子機器では、上述の本発明による固体撮像装置を備えるので、共有画素間の感度差が生じにくくなる。 Since the electronic apparatus according to the present invention includes the solid-state imaging device according to the present invention described above, a difference in sensitivity between shared pixels is less likely to occur.
本発明に係る固体撮像装置によれば、共有画素を有する固体撮像装置において、感度差が生じにくい共有画素を有する固体撮像装置を提供することができる。 According to the solid-state imaging device according to the present invention, it is possible to provide a solid-state imaging device having a shared pixel that hardly causes a difference in sensitivity in a solid-state imaging device having a shared pixel.
本発明に係る電子機器によれば、感度差が生じにくい共有画素を有する固体撮像装置を備えるので、高画質化が図られ、信頼性の高い電子機器を提供することができる。 According to the electronic device according to the present invention, since the solid-state imaging device having the shared pixel that is unlikely to cause a sensitivity difference is provided, an image quality can be improved and a highly reliable electronic device can be provided.
以下、本発明を実施するための形態(以下実施の形態とする)について説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
1.MOS固体撮像装置の概略構成例
2.実施の形態に係る固体撮像装置の基本構成
3.第1実施の形態(固体撮像装置の構成例)
4.第2実施の形態(固体撮像装置の構成例)
5.第3実施の形態(固体撮像装置の構成例)
6.第4実施の形態(固体撮像装置の構成例)
7.第5実施の形態(固体撮像装置の構成例)
8.第6実施の形態(固体撮像装置の構成例)
9.第7実施の形態(固体撮像装置の構成例)
10.第8実施の形態(固体撮像装置の構成例)
11.第9実施の形態(固体撮像装置の構成例)
12.第10実施の形態(電子機器の構成例)
Hereinafter, modes for carrying out the present invention (hereinafter referred to as embodiments) will be described. The description will be given in the following order.
1. 1. Schematic configuration example of MOS solid-
4). Second Embodiment (Configuration Example of Solid-State Imaging Device)
5. Third embodiment (configuration example of solid-state imaging device)
6). Fourth embodiment (configuration example of solid-state imaging device)
7). Fifth embodiment (configuration example of solid-state imaging device)
8). Sixth Embodiment (Configuration Example of Solid-State Imaging Device)
9. Seventh embodiment (configuration example of solid-state imaging device)
10. Eighth embodiment (configuration example of solid-state imaging device)
11. Ninth Embodiment (Configuration Example of Solid-State Imaging Device)
12 Tenth Embodiment (Configuration Example of Electronic Device)
<1.CMOS固体撮像装置の概略構成例>
図1に、本発明の各実施の形態に適用されるCMOS固体撮像装置の一例の概略構成を示す。本例の固体撮像装置1は、図1に示すように、半導体基板11例えばシリコン基板に光電変換部を含む複数の画素2が規則的に2次元的に配列された画素領域(いわゆる撮像領域)3と、周辺回路部とを有して構成される。画素2としては、複数の光電変換部が転送トランジスタを除く他の画素トランジスタを共有した共有画素を適用する。複数の画素トランジスタは、例えば、転送トランジスタ、リセットトランジスタ及び増幅トランジスタの3トランジスタ、あるいは選択トランジスタを追加した4トランジスタで構成することができる。
<1. Schematic configuration example of CMOS solid-state imaging device>
FIG. 1 shows a schematic configuration of an example of a CMOS solid-state imaging device applied to each embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the solid-state imaging device 1 of this example includes a pixel region (so-called imaging region) in which a plurality of
周辺回路部は、垂直駆動回路4と、カラム信号処理回路5と、水平駆動回路6と、出力回路7と、制御回路8などを有して構成される。
The peripheral circuit section includes a
制御回路8は、入力クロックと、動作モードなどを指令するデータを受け取り、また固体撮像装置の内部情報などのデータを出力する。すなわち、制御回路8では、垂直同期信号、水平同期信号及びマスタクロックに基いて、垂直駆動回路4、カラム信号処理回路5及び水平駆動回路6などの動作の基準となるクロック信号や制御信号を生成する。そして、これらの信号を垂直駆動回路4、カラム信号処理回路5及び水平駆動回路6等に入力する。
The control circuit 8 receives an input clock and data for instructing an operation mode, and outputs data such as internal information of the solid-state imaging device. That is, the control circuit 8 generates a clock signal and a control signal that serve as a reference for operations of the
垂直駆動回路4は、例えばシフトレジスタによって構成され、画素駆動配線を選択し、選択された画素駆動配線に画素を駆動するためのパルスを供給し、行単位で画素を駆動する。すなわち、垂直駆動回路4は、画素領域3の各画素2を行単位で順次垂直方向に選択走する。そして、垂直信号線9を通して各画素2の光電変換素子となる例えばフォトダイオードにおいて受光量に応じて生成した信号電荷に基く画素信号をカラム信号処理回路5に供給する。
The
カラム信号処理回路5は、画素2の例えば列ごとに配置されており、1行分の画素2から出力される信号を画素列ごとにノイズ除去などの信号処理を行う。すなわちカラム信号処理回路5は、画素2固有の固定パターンノイズを除去するためのCDSや、信号増幅、AD変換等の信号処理を行う。カラム信号処理回路5の出力段には水平選択スイッチ(図示せず)が水平信号線10との間に接続されて設けられる。
The column signal processing circuit 5 is disposed, for example, for each column of the
水平駆動回路6は、例えばシフトレジスタによって構成され、水平走査パルスを順次出力することによって、カラム信号処理回路5の各々を順番に選択し、カラム信号処理回路5の各々から画素信号を水平信号線10に出力させる。
The
出力回路7は、カラム信号処理回路5の各々から水平信号線10を通して順次に供給される信号に対し、信号処理を行って出力する。例えば、バファリングだけする場合もあるし、黒レベル調整、列ばらつき補正、各種デジタル信号処理などが行われる場合もある。入出力端子12は、外部と信号のやりとりをする。
The output circuit 7 performs signal processing and outputs the signals sequentially supplied from each of the column signal processing circuits 5 through the horizontal signal line 10. For example, only buffering may be performed, or black level adjustment, column variation correction, various digital signal processing, and the like may be performed. The input /
表面照射型のCMOS固体撮像装置は、半導体基板の画素領域に対応した第1導電型、例えばp型の半導体ウェル領域に、複数の光電変換部となるフォトダイオードPDで画素トランジスタを共有する共有画素が複数形成される。各共有画素は、素子分離領域で区画される。半導体基板の表面側の上方には、フォトダイオードPD上を除き、層間絶縁膜を介して複数層の配線を有する多層配線層が形成され、多層配線層上に平坦化膜を介してカラーフィルタ及びオンチップレンズが積層形成される。光は、オンチップレンズを通して半導体基板の表面側よりフォトダイオードPDに照射される。 A front-illuminated CMOS solid-state imaging device is a shared pixel in which a pixel transistor is shared by photodiodes PD serving as a plurality of photoelectric conversion units in a first conductivity type, for example, a p-type semiconductor well region corresponding to a pixel region of a semiconductor substrate. A plurality of are formed. Each shared pixel is partitioned by an element isolation region. Above the surface side of the semiconductor substrate, a multilayer wiring layer having a plurality of wirings is formed via an interlayer insulating film except for the photodiode PD, and a color filter and a color filter and a planarizing film are formed on the multilayer wiring layer. On-chip lenses are stacked. Light is applied to the photodiode PD from the surface side of the semiconductor substrate through an on-chip lens.
裏面照射型のCMOS固体撮像装置は、薄膜化された半導体基板、すなわち第1導電型であるp型半導体ウェル領域で形成された半導体基板に、複数の光電変換部となるフォトダイオードPDで画素トランジスタを共有する共有画素が複数形成される。各共有画素は素子分離領域で区画される。半導体基板の方面側の上方には、層間絶縁膜を介して複数層の配線を有する多層配線層が形成され、その上に例えば半導体基板による支持基板が接合される。配線は、配置の制限がなく、フォトダイオードPD上にも形成される。半導体基板の裏面側にカラーフィルタ及びオンチップレンズが積層形成される。光は、オンチップレンズを通して半導体基板の裏面側よりフォトダイオードPDに照射される。 A back-illuminated CMOS solid-state imaging device includes a pixel transistor formed of a photodiode PD serving as a plurality of photoelectric conversion portions on a thinned semiconductor substrate, that is, a semiconductor substrate formed of a p-type semiconductor well region of the first conductivity type. A plurality of shared pixels are shared. Each shared pixel is partitioned by an element isolation region. A multilayer wiring layer having a plurality of layers of wirings is formed above the semiconductor substrate in the direction of the surface, and a support substrate made of, for example, a semiconductor substrate is bonded thereon. The wiring is not limited in arrangement and is also formed on the photodiode PD. A color filter and an on-chip lens are laminated on the back side of the semiconductor substrate. Light is irradiated to the photodiode PD from the back side of the semiconductor substrate through an on-chip lens.
<2.実施の形態に係る固体撮像装置の基本構成>
本実施の形態に係る固体撮像装置、すなわちCMOS固体撮像装置は、複数の光電変換部で画素トランジスタを共有する共有画素を有する。この共有画素が規則的に2次元配列されて画素領域を形成している。画素トランジスタは、例えば転送トランジスタ、リセットトランジスタ及び増幅トランジスタからなる3トランジスタ型、あるいは選択トランジスタを加えた4トランジスタ型に構成される。共有画素における画素トランジスタのうち、転送トランジスタは光電変換部と同数の転送トランジスタと、その他の各1つの共有する画素トランジスタを有して構成される。共有する画素トランジスタ、すなわち転送トランジスタ以外の画素トランジスタは、共有画素の列方向に分割配置される。
<2. Basic Configuration of Solid-State Imaging Device According to Embodiment>
The solid-state imaging device according to the present embodiment, that is, a CMOS solid-state imaging device has a shared pixel that shares a pixel transistor among a plurality of photoelectric conversion units. These shared pixels are regularly arranged two-dimensionally to form a pixel region. The pixel transistor is configured, for example, as a three-transistor type including a transfer transistor, a reset transistor, and an amplifying transistor, or a four-transistor type including a selection transistor. Among the pixel transistors in the shared pixel, the transfer transistor is configured to have the same number of transfer transistors as the photoelectric conversion unit and one other shared pixel transistor. The pixel transistors to be shared, that is, the pixel transistors other than the transfer transistors are divided and arranged in the column direction of the shared pixels.
そして、本実施の形態では、隣合う共有画素間、例えば隣合う列の共有画素間、あるいは隣合う行間で、共有する画素トランジスタが左右反転して、または上下交差して、または左右反転し且つ上下交差して配置される。各共有画素におけるフローティングディフージョン部FD、リセットトランジスタのソース及び増幅トランジスタのゲートに接続する接続配線、つまりFD配線は、列方向に沿って配置される。ここで、行方向は、行に沿う方向と定義し、列方向とは列に沿う方向と定義する。 In this embodiment, the shared pixel transistors are horizontally reversed, vertically crossed, or horizontally reversed between adjacent shared pixels, for example, between shared pixels in adjacent columns, or between adjacent rows. Arranged vertically crossing. The connection wiring connected to the floating diffusion portion FD, the source of the reset transistor, and the gate of the amplification transistor in each shared pixel, that is, the FD wiring is arranged along the column direction. Here, the row direction is defined as the direction along the row, and the column direction is defined as the direction along the column.
本実施の形態に係る固体撮像装置によれば、共有画素内で共有する画素トランジスタが列方向に分割配置され、隣合う共有画素間で、共有する画素トランジスタが左右反転または/及び上下交差して配置される。この構成により、共有画素のFD配線まで含めた共有画素ごとの対称性がよくなり、FD配線の配線長差がなくなり、FD配線の配線容量が共有画素ごとに一定となる。従って、列ごとあるいは行ごとの光電変換効率差が生じにくくなり、感度の列間差あるいは行間差が無くなる。この結果、画質的には光電変換部に電荷を一杯にさせるまでの光量ではない、いわゆる感度光量において、縦筋が無くなる。 According to the solid-state imaging device according to the present embodiment, the pixel transistors shared in the shared pixels are divided and arranged in the column direction, and the shared pixel transistors are horizontally reversed or / and vertically crossed between adjacent shared pixels. Be placed. With this configuration, the symmetry of each shared pixel including the FD wiring of the shared pixel is improved, the wiring length difference of the FD wiring is eliminated, and the wiring capacity of the FD wiring is constant for each shared pixel. Accordingly, a difference in photoelectric conversion efficiency between columns or rows is less likely to occur, and there is no sensitivity difference between columns or rows. As a result, in terms of image quality, there is no vertical streak in the so-called sensitivity light amount, which is not the amount of light until the photoelectric conversion unit is fully charged.
ベイヤー配列のカラーフィルタを用いた場合には、隣合う共有画素間で、共有する画素トランジスタを上下交差した配置、あるいは左右反転と上下交差を組み合わせた配置とすることにより、Gr画素とGb画素と重なるベース電極面積の占有率が同じになる。つまり、ポリシリコンによるゲート電極による光吸収の程度が同じになり、Gr画素とGb画素の感度差が生じにくくなる。よって、感度差が生じにくい複数画素共有の固体撮像装置を提供することができる。 In the case of using a Bayer color filter, the Gr pixel and the Gb pixel can be obtained by arranging the pixel transistors to be shared vertically adjacent to each other between the adjacent shared pixels or by combining the horizontal inversion and the vertical crossover. The occupancy ratio of the overlapping base electrode areas is the same. That is, the degree of light absorption by the gate electrode made of polysilicon is the same, and the difference in sensitivity between the Gr pixel and the Gb pixel is less likely to occur. Therefore, it is possible to provide a solid-state imaging device sharing a plurality of pixels that hardly causes a sensitivity difference.
<3.第1実施の形態>
[固体撮像装置の構成例]
図2に、本発明に係る固体撮像装置、すなわちCMOS固体撮像装置の第1実施の形態を示す。図2は、画素トランジスタを3トランジスタ型として、ジグザグ4画素共有とした複数の共有画素を配列したCMOS固体撮像装置に適用した要部の概略構成を示す。本実施の形態は、画素トランジスタの配置に特徴を有し、図3の第1比較例と対比して説明する。
<3. First Embodiment>
[Configuration example of solid-state imaging device]
FIG. 2 shows a first embodiment of a solid-state imaging device according to the present invention, that is, a CMOS solid-state imaging device. FIG. 2 shows a schematic configuration of a main part applied to a CMOS solid-state imaging device in which a pixel transistor is a three-transistor type and a plurality of shared pixels that are shared by zigzag four pixels are arranged. This embodiment is characterized by the arrangement of pixel transistors, and will be described in comparison with the first comparative example of FIG.
図22に、3トランジスタ型の4画素共有とした共有画素の等価回路を示す。本例に係る共有画素は、光電変換部となる4つのフォトダイオードPD[PD1〜PD4]と、4つの転送トランジスタTr1[Tr11〜Tr14]と、各1つのリセットトランジスタTr2及び増幅トランジスタTr3とから構成される。ここでは、共有画素において、2つのフォトダイオードPD1及びPD2に第1フローティングディフージョン部FD1が共有され、2つのフォトダイオードPD3及びPD4に第2フローティングディフージョン部FD2が共有される。 FIG. 22 shows an equivalent circuit of a shared pixel in which a three-transistor type of four pixels is shared. The shared pixel according to this example includes four photodiodes PD [PD1 to PD4] serving as a photoelectric conversion unit, four transfer transistors Tr1 [Tr11 to Tr14], and one reset transistor Tr2 and one amplification transistor Tr3. Is done. Here, in the shared pixel, the first floating diffusion portion FD1 is shared by the two photodiodes PD1 and PD2, and the second floating diffusion portion FD2 is shared by the two photodiodes PD3 and PD4.
各フォトダイオードPD1〜PD4は、それぞれ転送トランジスタTr11〜Tr14に接続される。すなわち、2つのフォトダイオードPD1及びPD2は、転送トランジスタTr11及びTr12を介して第1フローティングディフージョン部FD1に接続される。2つのフォトダイオードPD3及びPD4は、転送トランジスタTr13及びTr14を介して第2フローティングディフージョン部FD2に接続される。第1フローティングディフージョン部FD1及び第2フローティングディフージョン部FD2が接続され、その接続点がリセットトランジスタTr2のソースと増幅トランジスタTr3のゲートに接続される。リセットトランジスタTr2のドレインが電源Vddに接続される。増幅トランジスタTr3のドレインが電源Vddに接続され、ソースが垂直信号線9に接続される。
The photodiodes PD1 to PD4 are connected to transfer transistors Tr11 to Tr14, respectively. That is, the two photodiodes PD1 and PD2 are connected to the first floating diffusion portion FD1 via the transfer transistors Tr11 and Tr12. The two photodiodes PD3 and PD4 are connected to the second floating diffusion portion FD2 via the transfer transistors Tr13 and Tr14. The first floating diffusion portion FD1 and the second floating diffusion portion FD2 are connected, and the connection point is connected to the source of the reset transistor Tr2 and the gate of the amplification transistor Tr3. The drain of the reset transistor Tr2 is connected to the power supply Vdd. The drain of the amplification transistor Tr3 is connected to the power supply Vdd, and the source is connected to the
先に、図3の第1比較例に係る固体撮像装置について説明する。第1比較例の固体撮像装置101は、斜めに隣合う2つのフォトダイオードPDで1つのフローティングディフージョン部FDを共有する組が2次元配列され、垂直(縦)方向に隣合う2組によりジグザグ配列の4画素共有とした共有画素102が構成される。即ち、斜めに隣合う2つのフォトダイオードPD1及びPD2で第1フローティングディフージョン部FD1を共有した第1組と、斜めに隣合う2つのフォトダイオードPD3及びPD4で第2フローティングディフージョン部FD2を共有した第2組を有する。この第1組及び第2組が縦方向に隣合って配列される。
First, the solid-state imaging device according to the first comparative example in FIG. 3 will be described. In the solid-
フォトダイオードPD1及びPD2と第1フローティングディフージョンFD1との間にそれぞれ転送ゲート電極TG1及びTG2を形成して第1転送トランジスタTr11及び第2転送トランジスタTr12が形成される。フォトダイオードPD3及びPD4と第2フローティングディフージョンFD2との間にそれぞれ転送ゲート電極TG3及びTG4を形成して第3転送トランジスタTr13及び第4転送トランジスタTr14が形成される。 Transfer gate electrodes TG1 and TG2 are formed between the photodiodes PD1 and PD2 and the first floating diffusion FD1, respectively, to form a first transfer transistor Tr11 and a second transfer transistor Tr12. Transfer gate electrodes TG3 and TG4 are formed between the photodiodes PD3 and PD4 and the second floating diffusion FD2, respectively, to form a third transfer transistor Tr13 and a fourth transfer transistor Tr14.
共有画素102内では、リセットトランジスタTr2と増幅トランジスタTr3とが上下に分割して配置される。すなわち、2つのフォトダイオードPD1及びPD2を有する第1組の上側に、ソース領域104、ドレイン領域105及びリセットゲート電極106からなるリセットトランジスタTr2が配置される。また、2つのフォトダイオードPD3及びPD4を有する第2組の上側に、ソース領域107、ドレイン領域108及び増幅ゲート電極109からなる増幅トランジスタTr3が配置される。リセットトランジスタTr2と増幅トランジスタTr3は、互いに共有画素102の行(横)方向にずれて配置される。
In the shared
行方向に隣合う共有画素、つまり隣合う列の共有画素102間では、互いの増幅トランジスタTr3が同じ向きに並べて同じ行方向に配置され、互いのリセットトランジスタTr2が同じ向きに並べて同じ行方向に配置される。隣合う一方の列の共有画素102では、リセットトランジスタのソース領域104と、増幅トランジスタの増幅ゲート電極109と、第1フローティングディフージョン部FD1及び第2フローティングディフージョン部FD2がFD配線111Aにより接続される。隣合う他方の列の共有画素102では、リセットトランジスタのソース領域104と、増幅トランジスタの増幅ゲート電極109と、第1フローティングディフージョン部FD1及び第2フローティングディフージョン部FD2がFD配線111Bにより接続される。第1比較例の固体撮像装置101では、破線112で図示したジグザグ配列の4つのフォトダイオードPD1〜PD4と、画素トランジスタTr11〜Tr14、Tr2,Tr3により3トランジスタ型のジグザグ4画素共有とした共有画素102が構成される。
Between the shared pixels adjacent in the row direction, that is, between the shared
第1比較例に係る固体撮像装置101では、隣合う列の共有画素102のFD配線111A、111Bの長さが互いに同じ長さで形成されるので、FD配線長さに係る変換効率の列間差はない。しかし、例えばベイヤー配列のカラーフィルタを有する構成としたとき、図3に示すように、Gb画素は、共有画素(つまりユニットセル)102内にリセットトランジスタTr2のポリシリコンによるリセットゲート電極106を含んでいる。Gr画素は、共有画素(ユニットセル)102内に増幅トランジスタTr3のポリシリコンによる増幅ゲート電極109を含んでいる。増幅ゲート電極109はリセットゲート電極106よりゲート長が大きい。このため、Gr画素とGb画素は、同じ緑画素であるのに、異なる面積のゲート電極を含むことになり、Gr画素とGb画素間でゲート電極による光吸収に差が生じる。結果的に感度のばらつきが列間で発生し縦筋が生じる。
In the solid-
次に、第1実施の形態に係る固体撮像装置を説明する。第1実施の形態の固体撮像装置21は、図2に示すように、斜めに隣合う2つのフォトダイオードPDで1つのフローティングディフージョン部FDを共有する組が2次元配列され、垂直方向に隣合う2組によりジグザグ4画素共有とした共有画素22が構成される。即ち、斜めに隣合う2つのフォトダイオードPD1及びPD2で第1フローティングディフージョン部FD1を共有した第1組と、斜めに隣合う2つのフォトダイオードPD3及びPD4で第2フォトダイオードFD2を共有した第2組が縦方向に隣合って配列される。
Next, the solid-state imaging device according to the first embodiment will be described. As shown in FIG. 2, the solid-
フォトダイオードPD1及びPD2と第1フローティングディフージョンFD1との間にそれぞれ転送ゲート電極TG1及びTG2を形成して第1転送トランジスタTr11及び第2転送トランジスタTr12が形成される。フォトダイオードPD3及びPD4と第2フローティングディフージョンFD2との間にそれぞれ転送ゲート電極TG3及びTG4を形成して第3転送トランジスタTr13及び第4転送トランジスタTr14が形成される。 Transfer gate electrodes TG1 and TG2 are formed between the photodiodes PD1 and PD2 and the first floating diffusion FD1, respectively, to form a first transfer transistor Tr11 and a second transfer transistor Tr12. Transfer gate electrodes TG3 and TG4 are formed between the photodiodes PD3 and PD4 and the second floating diffusion FD2, respectively, to form a third transfer transistor Tr13 and a fourth transfer transistor Tr14.
そして、本実施の形態では、共有画素22内において、リセットトランジスタTr2と増幅トランジスタTr3とが上下に分割して配置される。このとき、行方向に隣合う共有画素、つまり隣合う列の共有画素102間で互いの増幅トランジスタTr3が上下交差し、互いのリセットトランジスタTr2が上下交差して配置される(矢印参照)。すなわち、一方の列の2つのフォトダイオードPD1及びPD2を有する第1組の上側と、他方の列の2つのフォトダイオードPD1及びPD2を有する第1組の上側とに、リセットトランジスタTr2と増幅トランジスタTr3が並べて配置される。このリセットトランジスタTr2と増幅トランジスタTr3の配列が上下交差するように、一方及び他方の列の2つのフォトダイオードPD3及びPD4を有する第2組の上側に、それぞれ増幅トランジスタTr3とリセットトランジスタTr2が並べて配置される。それぞれ上下に配置されたリセットトランジスタTr2と増幅トランジスタTr3は、行方向に関してずれることなく、ほぼ同じ位置に配置される。
In the present embodiment, in the shared
リセットトランジスタTr2は、ソース領域24、ドレイン領域25及びリセットゲート電極26を有して形成される。増幅トランジスタTr3は、ソース領域27、ドレイン領域28と及び増幅ゲート電極29を有して形成される。
The reset transistor Tr2 includes a
隣合う一方の列の共有画素22では、リセットトランジスタのソース領域24と、増幅トランジスタの増幅ゲート電極29と、第1及び第2のフローティングディフージョン部FD1及びFD2がFD配線31Aにより電気的に接続される。隣合う他方の列の共有画素22では、リセットトランジスタのソース領域24と、増幅トランジスタの増幅ゲート電極29と、第1及び第2のフローティングディフージョン部FD1及びFD2がFD配線31Bにより電気的に接続される。本実施の形態では、破線32で図示したジグザグ配列の4つのフォトダイオードPD1〜PD4と、画素トランジスタTr11〜Tr14、Tr2,Tr3により、3トランジスタ型のジグザグ4画素共有とした共有画素22が構成される。
In the shared
第1実施の形態に係る固体撮像装置21によれば、分割配置されるリセットトランジスタTr2及び増幅トランジスタTr3が隣合う列の共有画素22間で、上下交差するように配置される。この構成により、共有画素22のFD配線31まで含めた共有画素ごとの対称性がよくなり、FD配線31A、31Bの配線長差がなくなり、FD配線31A、31Bの配線容量が共有画素ごとに一定となる。従って、列ごとの光電変換効率差が生じにくくなり、感度の列間差が無くなる。結果として縦筋が無くなる。
According to the solid-
一方、ベイヤー配列のカラーフィルタを用いた場合には、隣合う列の共有画素間で、リセットトランジスタTr2と増幅トランジスタTr3とが上下交差した配置されるので、Gr画素とGb画素内にはそれぞれリセットゲート電極26を有する。Gr画素とGb画素では、同じ面積のポリシリコンによるリセットゲート電極26を有するので、リセットゲート電極による光吸収の差は発生しない。結果として縦筋が発生しない。よって、共有画素間での感度差が生じにくい複数画素共有の固体撮像装置を提供することができる。
On the other hand, when a Bayer color filter is used, the reset transistor Tr2 and the amplification transistor Tr3 are vertically crossed between the shared pixels in the adjacent columns. A
<4.第2実施の形態>
[固体撮像装置の構成例]
図4に、本発明に係る固体撮像装置、すなわちCMOS固体撮像装置の第2実施の形態を示す。図4は、画素トランジスタを4トランジスタ型として、ジグザグ4画素共有とした複数の共有画素を配列したCMOS固体撮像装置に適用した要部の概略構成を示す。本実施の形態は、画素トランジスタの配置に特徴を有し、図5の第2比較例と対比して説明する。
<4. Second Embodiment>
[Configuration example of solid-state imaging device]
FIG. 4 shows a second embodiment of a solid-state imaging device, that is, a CMOS solid-state imaging device according to the present invention. FIG. 4 shows a schematic configuration of a main part applied to a CMOS solid-state imaging device in which a pixel transistor is a four-transistor type and a plurality of shared pixels that are shared by zigzag four pixels are arranged. This embodiment is characterized by the arrangement of pixel transistors, and will be described in comparison with the second comparative example of FIG.
図23に、4トランジスタ型の4画素共有とした共有画素の等価回路を示す。本例に係る共有画素は、光電変換部となる4つのフォトダイオードPD[PD1〜PD4]と、4つの転送トランジスタTr1[Tr11〜Tr14]と、各1つのリセットトランジスタTr2、増幅トランジスタTr3及び選択トランジスタTr4とから構成される。選択トランジスタTr4は、そのドレインが増幅トランジスタTr3のソースに接続され、そのドレインが垂直信号線9に接続される。その他の構成は、図22で説明したと同様の接続回路を有するので、図22と対応する部分には同一符号を付して、重複説明を省略する。
FIG. 23 shows an equivalent circuit of a shared pixel in which a 4-transistor type is shared by four pixels. The shared pixel according to this example includes four photodiodes PD [PD1 to PD4] serving as a photoelectric conversion unit, four transfer transistors Tr1 [Tr11 to Tr14], one reset transistor Tr2, an amplification transistor Tr3, and a selection transistor. Tr4. The drain of the selection transistor Tr4 is connected to the source of the amplification transistor Tr3, and the drain thereof is connected to the
先に、図5の第2比較例に係る固体撮像装置について説明する。第2比較例の固体撮像装置114は、ジグザグ4画素共有としたCMOS固体撮像装置である。第2比較例の固体撮像装置114は、画素トランジスタを、転送トランジスタTr1[Tr11〜Tr14]、リセットトランジスタTr2、増幅トランジスタTr3及び選択トランジスタTr4の4トランジスタ型とした以外は、第1比較例と同じである。本比較例の固体撮像装置114では、2つのフォトダイオードPD1及びPD2を有する第1組の上側にリセットトランジスタTr2が配置され、2つのフォトダイオードPD3及びPD4を有する第2組の上側に増幅トランジスタTr3及び選択トランジスタTr4の直列回路が配置される。この直列回路は、ソース/ドレイン領域となる拡散領域115、116及び117と、増幅ゲート電極109及び選択ゲート電極118を有して構成される。すなわち、増幅トランジスタTr3は、拡散領域116及び117をソース領域及びドレイン領域とし、増幅ゲート電極109を有して形成される。選択トランジスタTr4は、拡散領域115及び116をソース領域及びドレイン領域として、選択ゲート電極118を有して形成される。隣合う列の共有画素122では、リセットトランジスタTr2が同じ向きに並べて同じ行方向に配置され、増幅トランジスタTr3及び選択トランジスタTr4の直列回路が同じ向きに並べて同じ行方向に配置される。
その他の構成は、図3で説明したのと同じであるので、図3と対応する部分には、同一符号を付して、重複説明を省略する。
First, the solid-state imaging device according to the second comparative example in FIG. 5 will be described. The solid-
Since the other configuration is the same as that described with reference to FIG. 3, portions corresponding to those in FIG.
第2比較例の固体撮像装置114では、図5において、左側の列の共有画素122のFD配線111Aと、右側の列の共有画素122のFD配線111Bとの配線長が異なる。すなわち、右側の列のFD配線111Bが、楕円枠Cで示す長さ分だけ左側の列のFD配線111Aより長くなる。従って、FD配線111AとFD配線111Bで配線容量の差が生じ、変換効率が隣合う列の共有画素で異なる。この結果、変換効率の列間差が生じ、縦筋が発生する。
In the solid-
次に、第2実施の形態に係る固体撮像装置を説明する。第2実施の形態に係る固体撮像装置34は、ジグザグ4画素共有としたCMOS固体撮像装置である。第2実施の形態の固体撮像装置34は、画素トランジスタを、転送トランジスタTr1[Tr11〜Tr14]、リセットトランジスタTr2、増幅トランジスタTr3及び選択トランジスタTr4の4トランジスタ型として構成される。
Next, a solid-state imaging device according to the second embodiment will be described. The solid-
第2実施の形態に係る固体撮像装置34は、図4に示すように、隣合う列の共有画素のそれぞれにおいて、2つのフォトダイオードPD1及びPD2を有する第1組の上側にリセットトランジスタTr2が配置される。一方、隣合う列の共有画素における、2つのフォトダイオードPD3及びPD4を有する第2組の上側に、増幅トランジスタTr3及び選択トランジスタTr4の直列回路が、隣合う列間で左右反転し一体化して配置される。すなわち、図4Bに示すように、2つの上記直列回路の増幅トランジスタTr3のドレイン領域が共通の拡散領域37で形成され、隣合う列の共有画素間で上記直列回路が左右反転して配置される。直列回路は、拡散領域36及び37をソース領域及びドレイン領域とし、増幅ゲート電極29を有した増幅トランジスタTr3と、拡散領域35及び36をソース領域及びドレイン領域とし、選択ゲート電極38を有した選択トランジスタTr4とから構成される。
その他の構成は、第1実施の形態で説明したと同様であるので、図2と対応する部分に同一符号を付して、重複説明を省略する。
As shown in FIG. 4, in the solid-
Since other configurations are the same as those described in the first embodiment, the same reference numerals are given to portions corresponding to those in FIG.
第2実施の形態に係る固体撮像装置34によれば、隣合う列の共有画素42間において、FD配線31AとFD配線31Bとの配線長が同じになる。このため、FD配線31AとFD配線31Bで配線容量の差が発生せず、変換効率の列間差が生じない。この結果、列間の感度差がなく、縦筋が発生しない。よって、共有画素間での感度差が生じにくい複数画素共有の固体撮像装置を提供することができる。
According to the solid-
<5.第3実施の形態>
[固体撮像装置の構成例]
図6に、本発明に係る固体撮像装置、すなわちCMOS固体撮像装置の第3実施の形態を示す。図6は、画素トランジスタを4トランジスタ型として、ジグザグ4画素共有とした複数の共有画素を配列したCMOS固体撮像装置に適用した要部の概略構成を示す。本実施の形態は、画素トランジスタの配置に特徴を有し、図7の第3比較例と対比して説明する。
<5. Third Embodiment>
[Configuration example of solid-state imaging device]
FIG. 6 shows a third embodiment of a solid-state imaging device, that is, a CMOS solid-state imaging device according to the present invention. FIG. 6 shows a schematic configuration of a main part applied to a CMOS solid-state imaging device in which a pixel transistor is a four-transistor type and a plurality of shared pixels that are shared by zigzag four pixels are arranged. This embodiment is characterized by the arrangement of the pixel transistors, and will be described in comparison with the third comparative example of FIG.
先に、図7の第3比較例に係る固体撮像装置について説明する。第3比較例の固体撮像装置124は、ベイヤー配列のカラーフィルタを用いたジグザグに4画素共有としたCMOS固体撮像装置である。Gr画素、Gb画素を有する以外の構成は、前述の第2比較例と同様であるので、図5と対応する部分には同一符号を付して、重複説明を省略する。
First, the solid-state imaging device according to the third comparative example in FIG. 7 will be described. The solid-
第3比較例の固体撮像装置124では、図5で説明したと同様に、左側の列の共有画素122のFD配線111Aと、右側の列の共有画素122のFD配線111Bとの配線長が異なる。すなわち、右側の列のFD配線111Bが、楕円枠Cで示す長さ分だけ左側の列のFD配線111Aより長くなる。従って、FD配線111AとFD配線111Bで配線容量の差が生じ、変換効率が隣合う列の共有画素で異なる。この結果、変換効率の列間差が生じ、縦筋が発生する。
In the solid-
さらに、Gb画素は、共有画素122内にリセットトランジスタTr2のポリシリコンによるリセットゲート電極106を含んでいる。Gr画素は、共有画素122内に増幅トランジスタTr3のポリシリコンによる増幅ゲート電極109を含んでいる。増幅ゲート電極109はリセットゲート電極106よりゲート長が大きい。このため、Gr画素とGb画素は、同じ緑画素であるのに、異なる面積のゲート電極を含むことになり、Gr画素とGb画素間でゲート電極による光吸収に差が生じる。結果的に感度のばらつきが列間で発生し縦筋が生じる。
Further, the Gb pixel includes a
次に、第3実施の形態に係る固体撮像装置を説明する。第3実施の形態に係る固体撮像装置44は、ジグザグ4画素共有としたCMOS固体撮像装置である。第3実施の形態の固体撮像装置44は、画素トランジスタの配列を異にした以外は、第2実施の形態と同じである。
Next, a solid-state imaging device according to the third embodiment will be described. The solid-
第3実施の形態に係る固体撮像装置44は、隣合う列の共有画素45間で増幅トランジスタTr3及び選択トランジスタTr4の直列回路を左右反転せずに上下交差して配置し、同様にリセットトランジスタTr2も上下交差して配置される(矢印参照)。すなわち、一方の列の2つのフォトダイオードPD1及びPD2を有する第1組の上側と、他方の列の2つのフォトダイオードPD1及びPD2を有する第1組の上側に、それぞれリセットトランジスタTr2と上記直列回路が並べて配置される。このリセットトランジスタTr2と上記直列回路の配列が上下交差するように、一方及び他方の列の2つのフォトダイオードPD3及びPD4を有する第2組の上側に上記直列回路とリセットトランジスタTr2が並べて配置される。
その他の構成は、第2実施の形態と同様であるので、図4と対応する部分に同一符号を付して、重複説明を省略する。
In the solid-
Since the other configuration is the same as that of the second embodiment, portions corresponding to those in FIG.
第3実施の形態に係る固体撮像装置44によれば、隣合う列の共有画素45間でリセットトランジスタTr2と、上記増幅トランジスタTr3及び選択トランジスタTr4の直列回路とを上下交差して配置される。この構成により、隣合う列の共有画素45間でおいて、FD配線31AとFD配線31Bとの配線長が同じになり、FD配線31AとFD配線31Bで配線容量の差が発生せず、変換効率の列間差が生じない。この結果、列間の感度差がなく、縦筋が発生しない。
According to the solid-
また、ベイヤー配列のカラーフィルタを用いた場合には、上記構成によって、Gr画素とGb画素内にはそれぞれリセットゲート電極26と増幅ゲート電極29の一部を含む。Gr画素とGb画素では、同じ面積のポリシリコンによるリセットゲート電極26及び増幅ゲート電極29の一部を有するので、ゲート電極による光吸収の差が発生しない。結果として縦筋が発生しない。よって、共有画素間での感度差が生じにくい4画素共有の固体撮像装置を提供することができる。
When a Bayer color filter is used, the Gr pixel and the Gb pixel include a part of the
<6.第4実施の形態>
[固体撮像装置の構成例]
図8に、本発明に係る固体撮像装置、すなわちCMOS固体撮像装置の第4実施の形態を示す。図8は、画素トランジスタを3トランジスタ型として、縦4画素共有とした複数の共有画素を配列したCMOS固体撮像装置に適用した要部の概略構成を示す。本実施の形態は、画素トランジスタの配置に特徴を有し、図9、図10の第4−1比較例、第4−2比較例と対比して説明する。
<6. Fourth Embodiment>
[Configuration example of solid-state imaging device]
FIG. 8 shows a fourth embodiment of a solid-state imaging device, that is, a CMOS solid-state imaging device according to the present invention. FIG. 8 shows a schematic configuration of a main part applied to a CMOS solid-state imaging device in which a pixel transistor is a three-transistor type and a plurality of shared pixels that are shared by four vertical pixels are arranged. This embodiment is characterized by the arrangement of pixel transistors, and will be described in comparison with the 4-1 comparative example and the 4-2 comparative example of FIGS. 9 and 10.
先に、図9の第4−1比較例について説明する。第4−1比較例126は、垂直(縦)方向に配列された4つのフォトダイオードPD[PD1〜PD4]を有する縦4画素共有とした共有画素を有して成る。すなわち、縦に隣合う2つのフォトダイオードPD1及びPD2で第1フローティングディフージョン部FD1を共有した第1組と、縦に隣合う2つのフォトダイオードPD3及びPD4で第2フローティングディフージョンFD2を共有した第2組を有する。この第1組と第2組が縦方向に隣合って配列される。 First, the 4-1 comparative example in FIG. 9 will be described. The fourth-first comparative example 126 includes a shared pixel having four vertical pixels shared by four photodiodes PD [PD1 to PD4] arranged in the vertical (vertical) direction. That is, the first floating diffusion portion FD1 shared by the two vertically adjacent photodiodes PD1 and PD2 and the second floating diffusion FD2 shared by the two vertically adjacent photodiodes PD3 and PD4. Has a second set. The first set and the second set are arranged adjacent to each other in the vertical direction.
フォトダイオードPD1及びPD2と第1フローティングディフージョン部FD1との間にそれぞれ転送ゲート電極TG1及びTG2を形成して第1転送トランジスタTr11及び第2転送トランジスタTr12が形成される。フォトダイオードPD3及びPD4と第2フローティングディフージョン部FD2との間にそれぞれ転送ゲート電極TG3及びTG4を形成して第3転送トランジスタTr13及び第4転送トランジスタTr14が形成される。ここで、各転送ゲート電極TG1〜TG4は、隣合う列の共有画素の転送ゲート電極TG1〜TG4と共通に形成される。 Transfer gate electrodes TG1 and TG2 are formed between the photodiodes PD1 and PD2 and the first floating diffusion portion FD1, respectively, to form a first transfer transistor Tr11 and a second transfer transistor Tr12. Transfer gate electrodes TG3 and TG4 are formed between the photodiodes PD3 and PD4 and the second floating diffusion portion FD2, respectively, to form a third transfer transistor Tr13 and a fourth transfer transistor Tr14. Here, the transfer gate electrodes TG1 to TG4 are formed in common with the transfer gate electrodes TG1 to TG4 of the shared pixels in the adjacent columns.
隣合う列の共有画素127にわたって第1組の下側に増幅トランジスタTr3とリセットトランジスタTr2が並べて行方向に配列され、第2組の下側に同じく増幅トランジスタTr3とリセットトランジスタTr2が並べて行方向に配列される。そして、図示するように、FD配線111A、111Bが形成される。その他の構成は、前述の比較例と同様であるので、対応する部分には同一符号を付して重複説明を省略する。
The amplification transistor Tr3 and the reset transistor Tr2 are arranged in the row direction on the lower side of the first set over the shared
図10の第4−2比較例の固体撮像装置128は、隣合う列の共有画素127にわたって第1組の下側に各列の共有画素に対応するセットトランジスタTr2が並べて行方向に配列される。また、隣合う列の共有画素127にわたって第2組の下側に各列の共有画素に対応する増幅トランジスタTr3が並べて行方向に配列される。そして、図示するようにFD配線111A、111Bが形成される。その他の構成は、図9と同様であるので、対応する部分に同一符号を付して重複説明を省略する。
In the solid-
第4−1比較例の固体撮像装置126及び第4−2比較例の固体撮像装置128では、左側の共有画素のFD配線111Aと右側の共有画素のFD配線111Bとで、配線長が異なる。楕円枠E〜G、あるいは楕円枠Hで示す配線部分の存在で配線長が異なってしまう。これにより、配線容量差が生じ、変換効率の列間差が生じ、縦筋が発生する。また、ベイヤー配列のカラーフィルタを用いたとき、Gr画素とGb画素内に含まれるゲート電極の面積が異なるため、Gr画素とGb画素間でゲート電極での光吸収の差が生じ、結果的に感度ばらつきが列間で発生し縦筋になる。
In the solid-
次に、第4実施の形態に係る固体撮像装置を説明する。第4実施の形態の固体撮像装置47は、図8に示すように、垂直(縦)方向に配列された4つのフォトダイオードPD[PD1〜PD4]を有する縦4画素共有とした共有画素を有して成る。即ち、縦に隣合う2つのフォトダイオードPD1及びPD2で第1フローティングディフージョン部FD1を共有した第1組と、縦に隣合う2つのフォトダイオードPD3及びPD4で第2フローティングディフージョンFD2を共有した第2組を有する。この第1組と第2組が縦方向に隣合って配列される。
Next, a solid-state imaging device according to a fourth embodiment will be described. As shown in FIG. 8, the solid-
フォトダイオードPD1及びPD2と第1フローティングディフージョン部FD1との間にそれぞれ転送ゲート電極TG1及びTG2を形成して第1転送トランジスタTr11及び第2転送トランジスタTr12が形成される。フォトダイオードPD3及びPD4と第2フローティングディフージョン部FD2との間にそれぞれ転送ゲート電極TG3及びTG4を形成して第3転送トランジスタTr13及び第4転送トランジスタTr14が形成される。ここで、各転送ゲート電極TG1〜TG4は、隣合う列の共有画素の転送ゲート電極TG1〜TG4と共通に形成される。 Transfer gate electrodes TG1 and TG2 are formed between the photodiodes PD1 and PD2 and the first floating diffusion portion FD1, respectively, to form a first transfer transistor Tr11 and a second transfer transistor Tr12. Transfer gate electrodes TG3 and TG4 are formed between the photodiodes PD3 and PD4 and the second floating diffusion portion FD2, respectively, to form a third transfer transistor Tr13 and a fourth transfer transistor Tr14. Here, the transfer gate electrodes TG1 to TG4 are formed in common with the transfer gate electrodes TG1 to TG4 of the shared pixels in the adjacent columns.
本実施の形態では、隣合う列の共有画素の増幅トランジスタTr3同士を左右反転して、それぞれのドレイン領域28を共通として一体化する。また、隣合う列の共有画素のリセットトランジスタTr2同士を左右反転して、それぞれのドレイン領域25を共通として一体化する。そして、左右反転の一体化した増幅トランジスタTr3と、左右反転の一体化したリセットトランジスタTr2とを行方向に配列する。同時に、この一体化した増幅トランジスタTr3と一体化したリセットトランジスタTr2の配列が上記の第1組の下側と第2組の下側との間で上下交差するようにして配置される。
In the present embodiment, the amplification transistors Tr3 of the shared pixels in the adjacent columns are reversed left and right, and the
左側の共有画素48では、FD配線31Aにより、第1フローティングディフージョン部FD1と、上段の増幅ゲート電極29と、第2フローティングディフージョンFD2と、下段のリセットトランジスタTr2のソース領域24とが電気的に接続される。右側の共有画素48では、FD配線31Bより、第1フローティングディフージョン部FD1と、上段のリセットトランジスタTr2のソース領域24と、第2フローティングディフージョンFD2と、下段の増幅ゲート電極29とが電気的に接続される。その他の構成は、前述の実施の形態と同様であるので、対応する部分には同一符号を付して重複説明を省略する。
In the shared
第4実施の形態に係る固体撮像装置47によれば、画素トランジスタを上記のように配置することにより、左側列の共有画素48のFD配線31Aと右側列の共有画素48のFD配線31Bの配線長が同じになる。これにより、FD配線31A及び31B間で配線容量の差が発生せず、変換効率の列間差が生じない。その結果、縦筋が発生しない。
According to the solid-
また、ベイヤー配列のカラーフィルタを用いた場合、画素トランジスタを上記のように配置することにより、Gr画素とGB画素は、同じ面積のゲート電極が含まれる。これにより、Gr画素とGb画素でのポリシリコンのゲート電極における光吸収の差がなくなり、縦筋が発生しない。よって、共有画素間での感度差が生じにくい縦4画素共有の固体撮像装置を提供することができる。 When a Bayer color filter is used, the pixel transistors are arranged as described above, so that the Gr pixel and the GB pixel include gate electrodes having the same area. As a result, there is no difference in light absorption at the polysilicon gate electrode between the Gr pixel and the Gb pixel, and no vertical streak occurs. Therefore, it is possible to provide a solid-state imaging device sharing four vertical pixels in which a sensitivity difference between the shared pixels hardly occurs.
<7.第5実施の形態>
[固体撮像装置の構成例]
図11に、本発明に係る固体撮像装置、すなわちCMOS固体撮像装置の第5実施の形態を示す。図11は、画素トランジスタを4トランジスタ型として、縦4画素共有とした複数の共有画素を配列したCMOS固体撮像装置に適用した要部の概略構成を示す。本実施の形態は、画素トランジスタの配置に特徴を有し、図12、図13の第5−1比較例、第5−2比較例と対比して説明する。
<7. Fifth embodiment>
[Configuration example of solid-state imaging device]
FIG. 11 shows a fifth embodiment of a solid-state imaging device, that is, a CMOS solid-state imaging device according to the present invention. FIG. 11 shows a schematic configuration of a main part applied to a CMOS solid-state imaging device in which a pixel transistor is a four-transistor type and a plurality of shared pixels that are vertically shared by four pixels are arranged. This embodiment is characterized by the arrangement of the pixel transistors, and will be described in comparison with the 5-1 comparative example and the 5-2 comparative example of FIGS.
先に、図12の第5−1比較例に係る固体撮像装置について説明する。第5−1比較例の固体撮像装置131は、前述の図9におけるリセットトランジスタ及び増幅トランジスタの配列に代えて、増幅トランジスタTr3及び選択トランジスタTr4の直列回路と、リセットトランジスタTr2を配列して構成される。上記直列回路の構成は図5で説明したと同様である。133は共有画素を示す。その他の構成は、前述の図9と同様であるので、対応する部分には同一符号を付して重複説明を省略する。
First, the solid-state imaging device according to the 5-1 comparative example in FIG. 12 will be described. The solid-
図13の第5−2比較例の固体撮像装置132は、図10におけるリセットトランジスタ同士、増幅トランジスタ同士の配列に代えて、リセットトランジスタTr2同士、増幅トランジスタTr3及び選択トランジスタTr4の直列回路同士を配列して構成される。上記直列回路の構成は図5で説明したと同様である。134は共有画素を示す。その他の構成は、前述の図10と同様であるので、対応する部分には同一符号を付して重複説明を省略する。
The solid-
第5−1比較例の固体撮像素子131及び第5−2比較例の固体撮像装置132では、左側の共有画素のFD配線111Aと右側の共有画素のFD配線111Bとで、配線長が異なる。楕円枠E〜G、あるいは楕円枠Hで示す配線部分の存在で配線長が異なってしまう。これにより、配線容量差が生じ、変換効率の列間差が生じ、縦筋が発生する。また、ベイヤー配列のカラーフィルタを用いたとき、Gr画素とGb画素内に含まれるゲート電極の面積が異なるため、Gr画素とGb画素間でゲート電極での光吸収の差が生じ、結果的に感度ばらつきが列間で発生し縦筋になる。
In the solid-
次に、第5実施の形態に係る固体撮像装置を説明する。第5実施の形態の固体撮像装置49は、図11に示すように、増幅トランジスタTr及び選択トランジスタTr4の直列回路、リセットトランジスタTr2をそれぞれ隣合う列の共有画素で左右反転する。さらに、左右反転した配置した上記直列回路とリセットトランジスタTr2を上下交差するように配置して構成される。すなわち、2つのフォトダイオードPD1及びPD2を有する第1組の下側に、ドレイン領域25を共通に一体化した2つのリセットトランジスタTr2と、増幅トランジスタTr3のドレイン領域を共通に一体化した2つの上記直列回路とが行方向に配列される。一方、2つのフォトダイオードPD3及びPD4を有する第2組の下側に、上記それぞれ一体化した直列回路及びリセットトランジスタTr2の配列と交差する配列となるように、それぞれ一体化したリセットトランジスタTr2及び直列回路が配置される。上記直列回路の構成は前述の図4で説明したと同様である。51は共有画素を示す。
その他の構成は、前述の図8と同様であるので、図8と対応する部分には同一符号を付して重複説明を省略する。
Next, a solid-state imaging device according to a fifth embodiment will be described. In the solid-
Since other configurations are the same as those in FIG. 8 described above, portions corresponding to those in FIG.
第5実施の形態に係る固体撮像装置49によれば、画素トランジスタを上記のように配置することにより、左側列の共有画素51のFD配線31Aと右側列の共有画素51のFD配線31Bの配線長が同じになる。これにより、FD配線31A及び31B間で配線容量の差が発生せず、変換効率の列間差が生じない。その結果、縦筋が発生しない。
According to the solid-
また、ベイヤー配列のカラーフィルタを用いた場合、画素トランジスタを上記のように配置することにより、Gr画素とGB画素は、同じ面積のゲート電極が含まれる。これにより、Gr画素とGb画素でのポリシリコンのゲート電極における光吸収の差がなくなり、縦筋が発生しない。よって、共有画素間での感度差が生じにくい縦4画素共有の固体撮像装置を提供することができる。 When a Bayer color filter is used, the pixel transistors are arranged as described above, so that the Gr pixel and the GB pixel include gate electrodes having the same area. As a result, there is no difference in light absorption at the polysilicon gate electrode between the Gr pixel and the Gb pixel, and no vertical streak occurs. Therefore, it is possible to provide a solid-state imaging device sharing four vertical pixels in which a sensitivity difference between the shared pixels hardly occurs.
<8.第6実施の形態>
[固体撮像装置の構成例]
図14に、本発明に係る固体撮像装置、すなわちCMOS固体撮像装置の第6実施の形態を示す。図14は、画素トランジスタを3トランジスタ型として、2画素共有とした複数の共有画素を配列したCMOS固体撮像装置に適用した要部の概略構成を示す。本実施の形態は、画素トランジスタの配置に特徴を有し、図15の第6比較例と対比して説明する。
<8. Sixth Embodiment>
[Configuration example of solid-state imaging device]
FIG. 14 shows a sixth embodiment of a solid-state imaging device, that is, a CMOS solid-state imaging device according to the present invention. FIG. 14 shows a schematic configuration of a main part applied to a CMOS solid-state imaging device in which a pixel transistor is a three-transistor type and a plurality of shared pixels in which two pixels are shared are arranged. This embodiment is characterized by the arrangement of pixel transistors, and will be described in comparison with the sixth comparative example of FIG.
図24に、画素トランジスタを3トランジスタ型として2画素共有とした共有画素の等価回路を示す。図22と対応する部分に同一符号を付して重複説明を省略する。 FIG. 24 shows an equivalent circuit of a shared pixel in which a pixel transistor is a three-transistor type and two pixels are shared. The parts corresponding to those in FIG.
先に、図15の第6比較例について説明する。第6比較例に係る固体撮像装置は、垂直(縦)方向に隣合う2つのフォトダイオードPD1及びPD2で1つのフローティングディフージョン部FDを共有する2画素共有の複数の共有画素137が2次元配列されて成る。2つのフォトダイオードPD1及びPD2とフローティングディフージョン部FDとの間に転送ゲート電極が形成され、それぞれ転送トランジスタTr11及びTr12が形成される。さらに、2つのフォトダイオードPD1及びPD2を挟む上下に分割するように、リセットトランジスタTr2と増幅トランジスタTr3が配置される。2つのフォトダイオードPD1及びPD2と、1つのフローティングディフージョン部FDと、2つの転送トランジスタTr11及びTr12と、各1つのリセットトランジスタTr2及び増幅トランジスタTR3で2画素共有とした共有画素137が形成される。
First, the sixth comparative example in FIG. 15 will be described. In the solid-state imaging device according to the sixth comparative example, a plurality of shared
リセットトランジスタTr2は、ソース領域104、ドレイン領域105及びリセットゲート電極106を有して形成される。増幅トランジスタTr3は、ソース領域107、ドレイン領域108及び増幅ゲート電極109を有して形成される。隣合う列の共有画素137において、リセットトランジスタTr2は、同じ向きに並べて同じ行方向に配置され、増幅トランジスタTr3も、同じ向きに並べて同じ行方向に配置される。そして、各列の共有画素137では、FD配線111[111A,111B]が、リセットトランジスタTr2のソース領域104、フローティングディフージョン部FD及び増幅ゲート電極109に電気的に接続される。
The reset transistor Tr2 is formed to include a
第6比較例の固体撮像装置136では、隣合う列のFD配線111A及び111Bの配線長が同じになる。一方、例えばベイヤー配列のカラーフィルタを用いた場合、Gr画素にリセットゲート電極106の一部が含まれ、Gb画素に増幅ゲート電極109の一部が含まれる。Gr画素とGb画素は、それぞれ面積の異なるゲート電極を含むので、Gr画素とGb画素間でゲート電極での光吸収の差が生じ、結果的に感度ばらつきが列間で発生し縦筋になる。
In the solid-
次に、本発明の第6実施の形態に係る固体撮像装置を説明する。第6実施の形態に係る固体撮像装置53は、図14に示すように、垂直(縦)方向に隣合う2つのフォトダイオードPD1及びPD2で1つのフローティングディフージョン部FDを共有する2画素共有の複数の共有画素54が2次元配列されて成る。2つのフォトダイオードPD1及びPD2とフローティングディフージョン部FDとの間に転送ゲート電極TG1、TG2が形成され、それぞれ転送トランジスタTr11及びTr12が形成される。
Next, a solid-state imaging device according to a sixth embodiment of the present invention will be described. As shown in FIG. 14, the solid-
本実施の形態では、共有画素54の上下側に分割してリセットトランジスタTR2と、増幅トランジスタTr3が配置される。さらに、隣合う列の共有画素の上側にリセットTr2と増幅トランジスタTr3が並べて行方向に配列され、下側にリセットトランジスタTr2及び増幅トランジスタTr3がその配列を上側の配列と交差するように配列される。リセットトランジスタTr2は、ソース領域24、ドレイン領域25及びリセットゲート電極26を有して形成される。増幅トランジスタTr3は、ソース領域27、ドレイン領域28及び増幅ゲート電極29を有して形成される。そして各共有画素54では、FD配線31[31A,31B]が、リセットトランジスタTr2のソース領域24、フローティングディフージョン部FD及び増幅ゲート電極29に電気的に接続される。
In the present embodiment, the reset transistor TR2 and the amplification transistor Tr3 are arranged separately on the upper and lower sides of the shared
第6実施の形態に係る固体撮像装置53によれば、2画素共有の構成において、リセットトランジスタTr2と増幅トランジスタTr3が隣合う列の共有画素54の間で上下交差して配置される。この構成で、左側列の共有画素54のFD配線31Aと右側列の共有画素54のFD配線31Bの配線長が同じになる。これにより、FD配線31A及び31B間で配線容量の差が発生せず、変換効率の列間差が生じない。その結果、縦筋が発生しない。
According to the solid-
また、ベイヤー配列のカラーフィルタを用いた場合、画素トランジスタを上記のように配置することにより、Gr画素とGB画素は、同じ面積のゲート電極が含まれる。これにより、Gr画素とGb画素でのポリシリコンのゲート電極における光吸収の差がなくなり、縦筋が発生しない。よって、共有画素間での感度差が生じにくい2画素共有の固体撮像装置を提供することができる。 When a Bayer color filter is used, the pixel transistors are arranged as described above, so that the Gr pixel and the GB pixel include gate electrodes having the same area. As a result, there is no difference in light absorption at the polysilicon gate electrode between the Gr pixel and the Gb pixel, and no vertical streak occurs. Therefore, it is possible to provide a two-pixel shared solid-state imaging device in which a difference in sensitivity between shared pixels hardly occurs.
<9.第7実施の形態>
[固体撮像装置の構成例]
図16に、本発明に係る固体撮像装置、すなわちCMOS固体撮像装置の第7実施の形態を示す。図16は、画素トランジスタを4トランジスタ型として、2画素共有とした複数の共有画素を配列したCMOS固体撮像装置に適用した要部の概略構成を示す。本実施の形態は、画素トランジスタの配置に特徴を有し、図17の第7比較例と対比して説明する。
<9. Seventh Embodiment>
[Configuration example of solid-state imaging device]
FIG. 16 shows a seventh embodiment of a solid-state imaging device, that is, a CMOS solid-state imaging device according to the present invention. FIG. 16 shows a schematic configuration of a main part applied to a CMOS solid-state imaging device in which a pixel transistor is a four-transistor type and a plurality of shared pixels that share two pixels are arranged. This embodiment is characterized by the arrangement of pixel transistors, and will be described in comparison with the seventh comparative example of FIG.
図25に、画素トランジスタを4トランジスタ型として2画素共有とした共有画素の等価回路を示す。図23と対応する部分に同一符号を付して重複説明を省略する。 FIG. 25 shows an equivalent circuit of a shared pixel in which a pixel transistor is a four-transistor type and two pixels are shared. The parts corresponding to those in FIG.
先に、図17の第7比較例に係る固体撮像装置について説明する。第7比較例の固体撮像装置139は、共有画素141の上下側に分割してリセットトランジスタTR2と、増幅トランジスタTr3及び選択トランジスタTr4の直列回路とが配置される。リセットトランジスタTr2は、ソース領域104、ドレイン領域105及びリセットゲート電極106を有して形成される。増幅トランジスタTr3及び選択トランジスタTr4の直列回路は、ソース/ドレイン領域となる3つの拡散領域115、116及び117と、増幅ゲート電極109及び選択ゲート電極118を有して形成される。隣合う列の共有画素141において、リセットトランジスタTr2は、同じ向きで同じ行方向に配置され、増幅トランジスタTr3及び選択トランジスタTr4の直列回路も、同じ向きで同じ行方向に配置される。その他の構成は、図15と同様であるので、図15と対応する部分に同一符号を付して重複説明を省略する。
First, the solid-state imaging device according to the seventh comparative example in FIG. 17 will be described. In the solid-
第7比較例の固体撮像装置139では、隣合う列のFD配線111A及び111Bの配線長が同じになる。一方、例えばベイヤー配列のカラーフィルタを用いた場合、Gr画素にリセットゲート電極106の一部が含まれ、Gb画素に増幅ゲート電極109の一部が含まれる。Gr画素とGb画素は、それぞれ面積の異なるゲート電極を含むので、Gr画素とGb画素間でゲート電極での光吸収の差が生じ、結果的に感度ばらつきが列間で発生し縦筋になる。
In the solid-
次に、第7実施の形態に係る固体撮像装置を説明する。第7実施の形態の固体撮像装置56は、共有画素57の上下側に分割してリセットトランジスタTr2と、増幅トランジスタTr3及び選択トランジスタTr4の直列回路が配置される。さらに、隣合う列の共有画素間で、リセットTr2が上下交差するように配列され、上記直列回路が上下交差するように配列される。すなわち、隣合う列に対応するリセットトランジスタTr2と、増幅トランジスタTr3及び選択トランジスタTr4の直列回路が並べて行方向に配列され、この配列が上側及び下側で交差するように配列される。リセットトランジスタTr2は、ソース領域24、ドレイン領域25及びリセットゲート電極26を有して形成される。増幅トランジスタTr3及び選択トランジスタTr4の直列回路は、ソース/ドレイン領域となる3つの拡散領域35、36及び37と、増幅ゲート電極29及び選択ゲート電極38を有して形成される。
その他の構成は、図14と同様であるので、図14と対応する部分に同一符号を付して重複説明を省略する。
Next, a solid-state imaging device according to a seventh embodiment will be described. In the solid-
Since other configurations are the same as those in FIG. 14, portions corresponding to those in FIG.
第7実施の形態に係る固体撮像装置56によれば、2画素共有の構成において、リセットトランジスタTr2と、増幅トランジスタTr3及び選択トランジスタTr4の直列回路とが隣合う列の共有画素54の間で上下交差して配置される。この構成で、左側列の共有画素57のFD配線31Aと右側列の共有画素57のFD配線31Bの配線長が同じになる。これにより、FD配線31A及び31B間で配線容量の差が発生せず、変換効率の列間差が生じない。その結果、縦筋が発生しない。
According to the solid-
また、ベイヤー配列のカラーフィルタを用いた場合、画素トランジスタを上記のように配置することにより、Gr画素とGB画素は、同じ面積のゲート電極が含まれる。これにより、Gr画素とGb画素でのポリシリコンのゲート電極における光吸収の差がなくなり、縦筋が発生しない。よって、共有画素間での感度差が生じにくい2画素共有の固体撮像装置を提供することができる。 When a Bayer color filter is used, the pixel transistors are arranged as described above, so that the Gr pixel and the GB pixel include gate electrodes having the same area. As a result, there is no difference in light absorption at the polysilicon gate electrode between the Gr pixel and the Gb pixel, and no vertical streak occurs. Therefore, it is possible to provide a two-pixel shared solid-state imaging device in which a difference in sensitivity between shared pixels hardly occurs.
<10.第8実施の形態>
[固体撮像装置の構成例]
図18に、本発明に係る固体撮像装置、すなわちCMOS固体撮像装置の第8実施の形態を示す。図18は、画素トランジスタを3トランジスタ型として、縦2×横2の計4画素共有とした複数の共有画素を配列したCMOS固体撮像装置に適用した要部の概略構成を示す。本実施の形態は、画素トランジスタの配置に特徴を有し、図19の第8比較例と対比して説明する。
<10. Eighth Embodiment>
[Configuration example of solid-state imaging device]
FIG. 18 shows an eighth embodiment of a solid-state imaging device, that is, a CMOS solid-state imaging device according to the present invention. FIG. 18 shows a schematic configuration of a main part applied to a CMOS solid-state imaging device in which a pixel transistor is a three-transistor type and a plurality of shared pixels arranged in a total of four pixels of 2 × 2 are arranged. This embodiment is characterized by the arrangement of pixel transistors, and will be described in comparison with the eighth comparative example of FIG.
図26に、画素トランジスタを3トランジスタ型として縦2×横2の計4画素共有とした共有画素の等価回路を示す。図22と対応する部分に同一符号を付して重複説明を省略する。 FIG. 26 shows an equivalent circuit of a shared pixel in which a pixel transistor is a three-transistor type and a total of four pixels of 2 × 2 is shared. The parts corresponding to those in FIG.
先に、図19の第8比較例に係る固体撮像装置について説明する。第8比較例の固体撮像装置143は、縦2×横2の計4つのフォトダイオードPD[PD1〜PD4]に、1つのフローティングディフージョン部FDを共有して構成される。画素トランジスタとしては、4つの転送トランジスタTr1[Tr11〜Tr14]と、各1つのリセットトランジスタTr2及び増幅トランジスタTr3の3トランジスタで構成される。4つのフォトダイオードPD1〜PD4、1つのフローティングディフージョン部FDと、転送トランジスタTr11〜Tr14と、リセットトランジスタTr2及び増幅トランジスタTr3で4画素共有とした共有画素144が構成される。
First, the solid-state imaging device according to the eighth comparative example in FIG. 19 will be described. The solid-
4つの転送トランジスタTr11〜Tr14のうち、横2つのフォトダイオードPD1及びPD2に接続される転送トランジスタTr11及びTr12の転送ゲート電極は共通のゲート電極TG1で形成される。横2つのフォトダイオードPD3及びPD4に接続される転送トランジスタTr13及びTr14の転送ゲート電極は共通のゲート電極TG2で形成される。増幅トランジスタTr3とリセットトランジスタTr2は、それぞれ共有画素144の上側及び下側に分離して配置される。垂直方向に隣合う共有画素144では、リセットトランジスタTr2同士が同じ行方向に配列される。また増幅トランジスタTr3同士も同じ行方向に配列される。
Of the four transfer transistors Tr11 to Tr14, the transfer gate electrodes of the transfer transistors Tr11 and Tr12 connected to the two lateral photodiodes PD1 and PD2 are formed by a common gate electrode TG1. The transfer gate electrodes of the transfer transistors Tr13 and Tr14 connected to the two horizontal photodiodes PD3 and PD4 are formed by a common gate electrode TG2. The amplification transistor Tr3 and the reset transistor Tr2 are separately disposed on the upper side and the lower side of the shared
リセットトランジスタTr2は、ソース領域104、ドレイン領域105及びリセットゲート電極106を有して形成される。増幅トランジスタTr3は、ソース領域107、ドレイン領域108及び増幅ゲート電極109を有して形成される。共有画素では、フローティングディフージョン部FDと、増幅ゲート電極109と、リセットトランジスタのソース領域104がFD配線111[111A,111B]で接続される。
The reset transistor Tr2 is formed to include a
第8比較例の固体撮像素子143では、垂直方向に隣合う共有画素144のFD配線111A及び11Bは列方向に沿って形成され、その配線長は同じになる。一方、例えばベイヤー配列のカラーフィルタを用いた場合、Gr画素にリセットゲート電極106の一部が含まれ、Gb画素に増幅ゲート電極109の一部が含まれる。Gr画素とGb画素は、それぞれ面積の異なるゲート電極を含むので、Gr画素とGb画素間でゲート電極での光吸収の差が生じ、結果的に感度ばらつきが列間で発生し縦筋になる。
In the solid-
次に、第8実施の形態に係る固体撮像装置を説明する。第8実施の形態の固体撮像装置59は、図18に示すように、縦2×横2の計4つのフォトダイオードPD[PD1〜PD4]に、1つのフローティングディフージョン部FDを共有して構成される。画素トランジスタとしては、4つの転送トランジスタTr1[Tr11〜Tr14]と、各1つのリセットトランジスタTr2及び増幅トランジスタTr3の3トランジスタで構成される。4つのフォトダイオードPD1〜PD4、1つのフローティングディフージョン部FDと、転送トランジスタTr11〜Tr14と、リセットトランジスタTr2及び増幅トランジスタTr3で4画素共有とした共有画素61が構成される。
Next, a solid-state imaging device according to an eighth embodiment will be described. As shown in FIG. 18, the solid-
4つの転送トランジスタTr11〜Tr14のうち、横2つのフォトダイオードPD1及びPD2に接続される転送トランジスタTr11及びTr12の転送ゲート電極は共通のゲート電極TG1で形成される。横2つのフォトダイオードPD3及びPD4に接続される転送トランジスタTr13及びTr14の転送ゲート電極は共通のゲート電極TG2で形成される。 Of the four transfer transistors Tr11 to Tr14, the transfer gate electrodes of the transfer transistors Tr11 and Tr12 connected to the two lateral photodiodes PD1 and PD2 are formed by a common gate electrode TG1. The transfer gate electrodes of the transfer transistors Tr13 and Tr14 connected to the two horizontal photodiodes PD3 and PD4 are formed by a common gate electrode TG2.
本実施の形態では、垂直方向に隣り合う2つの共有画素を1組として、この1組の共有画素内でリセットトランジスタTR2と、増幅トランジスタTr3が共有画素61を挟んで上下に分割配置される。このとき、1組内では、2つの共有画素61に対応するように、行方向に並べて配列されたリセットトランジスタTr2及び増幅トランジスタTr3が、その配列関係を上側と下側で交差するように配置される。リセットトランジスタTr2は、ソース領域34、ドレイン領域35及びリセットゲート電極36を有して形成される。増幅トランジスタTr3は、ソース領域27、ドレイン領域28及び増幅ゲート電極29を有して形成される。
In the present embodiment, two shared pixels adjacent in the vertical direction are taken as one set, and in this set of shared pixels, the reset transistor TR2 and the amplifying transistor Tr3 are vertically divided with the shared
各共有画素61では、FD配線31[31A,31B]が、リセットトランジスタTr2のソース領域24、フローティングディフージョン部FD及び増幅ゲート電極29に電気的に接続される。垂直方向に隣合う2つの共有画素61のFD配線31A及び31Bは、列方向に沿って配置される。
In each shared
第8実施の形態に係る固体撮像装置59によれば、行方向に並べて配列されたリセットトランジスタTr2及び増幅トランジスタTrが、共有画素61を挟んで上下で交差するように配置される。これにより、垂直方向に隣合う共有画素61のFD配線31A及び231Bの配線長が同じになり、FD配線31A及び31B間で配線容量の差が発生せず、変換効率の行間差が生じない。その結果、縦筋が発生しない。
According to the solid-
また、ベイヤー配列のカラーフィルタを用いた場合、画素トランジスタを上記のように配置することにより、Gr画素とGB画素は、同じ面積のゲート電極が含まれる。これにより、Gr画素とGb画素でのポリシリコンのゲート電極における光吸収の差がなくなり、縦筋が発生しない。よって、共有画素間での感度差が生じにくい2画素共有の固体撮像装置を提供することができる。 When a Bayer color filter is used, the pixel transistors are arranged as described above, so that the Gr pixel and the GB pixel include gate electrodes having the same area. As a result, there is no difference in light absorption at the polysilicon gate electrode between the Gr pixel and the Gb pixel, and no vertical streak occurs. Therefore, it is possible to provide a two-pixel shared solid-state imaging device in which a difference in sensitivity between shared pixels hardly occurs.
<11.第9実施の形態>
[固体撮像装置の構成例]
図20に、本発明に係る固体撮像装置、すなわちCMOS固体撮像装置の第9実施の形態を示す。図20は、画素トランジスタを4トランジスタ型として、縦2×横2の計4画素共有とした複数の共有画素を配列したCMOS固体撮像装置に適用した要部の概略構成を示す。本実施の形態は、画素トランジスタの配置に特徴を有し、図21の第9比較例と対比して説明する。
<11. Ninth Embodiment>
[Configuration example of solid-state imaging device]
FIG. 20 shows a ninth embodiment of a solid-state imaging device, that is, a CMOS solid-state imaging device according to the present invention. FIG. 20 shows a schematic configuration of a main part applied to a CMOS solid-state imaging device in which a pixel transistor is a 4-transistor type and a plurality of shared pixels arranged in a total of 4 pixels of 2 × 2 are arranged. This embodiment is characterized by the arrangement of pixel transistors, and will be described in comparison with the ninth comparative example in FIG.
図27に、画素トランジスタを4トランジスタ型として縦2×横2の計4画素共有とした共有画素の等価回路を示す。図23と対応する部分に同一符号を付して重複説明を省略する。 FIG. 27 shows an equivalent circuit of a shared pixel in which a pixel transistor is a 4-transistor type and a total of 4 pixels of 2 × 2 is shared. The parts corresponding to those in FIG.
先に、図21の第9比較例に係る固体撮像装置について説明する。第9比較例の固体撮像装置146は、垂直方向に隣合う2つの共有画素147のうち、一方の共有画素を挟んで上下に増幅トランジスタTr3及び選択トランジスタTr4の直列回路と、リセットトランジスタTr2とが分割配置される。このとき、上記2つの共有画素64に対応する2つのリセットトランジスタTr2同士が同じ行方向に並べて配列される。また、上記2つの共有画素64に対応する2つの上記直列回路同士が同じ行方向に並べて配列される。増幅トランジスタTr3及び選択トランジスタTr4の直列回路の構成は、前述の図13と同様である。
その他の構成は図19と同様であるので、図19と対応する部分に同一符号を付して重複説明を省略する。
First, the solid-state imaging device according to the ninth comparative example in FIG. 21 will be described. In the solid-
Since other configurations are the same as those in FIG. 19, the same reference numerals are given to portions corresponding to those in FIG.
第9比較例の固体撮像装置146では、垂直方向に隣合う共有画素147のFD配線111A及び11Bは列方向に沿って形成され、その配線長は同じになる。一方、例えばベイヤー配列のカラーフィルタを用いた場合、Gr画素にリセットゲート電極106の一部が含まれ、Gb画素に増幅ゲート電極109及び選択ゲート電極118の一部が含まれる。Gr画素とGb画素は、それぞれ面積の異なるゲート電極を含むので、Gr画素とGb画素間でゲート電極での光吸収の差が生じ、結果的に感度ばらつきが列間で発生し縦筋になる。
In the solid-
次に、第9実施の形態に係る固体撮像装置を説明する。第9実施の形態の固体撮像装置63は、図20に示すように、増幅トランジスタTr及び選択トランジスタTr4の直列回路、リセットトランジスタTr2をそれぞれ垂直方向に隣合う共有画素で左右反転する。さらに、左右反転した配置した上記直列回路とリセットトランジスタTr2を上下交差するように配置して構成される。即ち、垂直方向に隣合う一方の共有画素64の上側に、ドレイン領域25を共通に一体化した2つのリセットトランジスタTr2と、増幅トランジスタTr3のドレイン領域を共通に一体化した2つの上記直列回路とが行方向に配列される。一方、垂直方向に隣合う一方の共有画素64の下側に、上記それぞれ一体化した直列回路及びリセットトランジスタTr2の配列と交差する配列となるように、それぞれ一体化したリセットトランジスタTr2及び直列回路が配置される。一体化した直列回路及び一体化したリセットトランジスタTr2は、前述の図5で説明したと同様の構成を有する。
その他の構成は、前述の図8と同様であるので、図8と対応する部分には同一符号を付して重複説明を省略する。
Next, a solid-state imaging device according to a ninth embodiment will be described. As illustrated in FIG. 20, the solid-
Since other configurations are the same as those in FIG. 8 described above, portions corresponding to those in FIG.
第9実施の形態に係る固体撮像装置63によれば、垂直方向に隣合う2つの共有画素64の上記直列回路及びリセットトランジスタTr2が左右反転し、且つ上下交差するように配置されるので、垂直方向に隣合う共有画素61のFD配線31A及び231Bの配線長が同じになる。これにより、FD配線31A及び31B間で配線容量の差が発生せず、変換効率の行間差が生じない。その結果、縦筋が発生しない。
According to the solid-
また、ベイヤー配列のカラーフィルタを用いた場合、画素トランジスタを上記のように配置することにより、Gr画素とGB画素は、同じ面積のゲート電極が含まれる。これにより、Gr画素とGb画素でのポリシリコンのゲート電極における光吸収の差がなくなり、縦筋が発生しない。よって、共有画素間での感度差が生じにくい2画素共有の固体撮像装置を提供することができる。 When a Bayer color filter is used, the pixel transistors are arranged as described above, so that the Gr pixel and the GB pixel include gate electrodes having the same area. As a result, there is no difference in light absorption at the polysilicon gate electrode between the Gr pixel and the Gb pixel, and no vertical streak occurs. Therefore, it is possible to provide a two-pixel shared solid-state imaging device in which a difference in sensitivity between shared pixels hardly occurs.
上述の本発明の各実施の形態に係る固体撮像装置は、表面照射型、裏面照射型のいずれにも適用される The solid-state imaging device according to each embodiment of the present invention described above is applied to both the front-side irradiation type and the back-side irradiation type.
<12.第10実施の形態>
[電子機器の構成例]
上述の本発明に係る固体撮像装置は、例えば、デジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラ、さらにカメラ付き携帯電話などの各種携帯端末機器、プリンター等の電子機器に適用することができる。
<12. Tenth Embodiment>
[Configuration example of electronic equipment]
The above-described solid-state imaging device according to the present invention can be applied to, for example, digital still cameras, digital video cameras, various mobile terminal devices such as camera-equipped mobile phones, and electronic devices such as printers.
図28に、本発明に係る電子機器の一例としてカメラに適用した第10実施の形態を示す。本実施の形態に係るカメラは、静止画像又は動画撮影可能なビデオカメラを例としたものである。本実施も形態のカメラ71は、固体撮像装置72と、固体撮像装置72の受光センサ部に入射光を導く光学系73と、シャッタ装置74を有する。さらに、カメラ71は、固体撮像装置72を駆動する駆動回路75と、固体撮像装置72の出力信号を処理する信号処理回路76とを有する。
FIG. 28 shows a tenth embodiment applied to a camera as an example of an electronic apparatus according to the invention. The camera according to the present embodiment is an example of a video camera capable of capturing still images or moving images. The
固体撮像装置72は、上述した各実施の形態の固体撮像装置のいずれかが適用される。光学系(光学レンズ)73は、被写体からの像光(入射光)を固体撮像装置72の撮像面上に結73は、複数の光学レンズから構成された光学レンズ系としてもよい。シャッタ装置74は、固体撮像装置72への光照射期間及び遮光期間を制御する。駆動回路75は、固体撮像装置72の転送動作及びシャッタ装置74のシャッタ動作を制御する駆動信号を供給する。駆動回路75から供給される駆動信号(タイミング信号)により、固体撮像装置72の信号転送を行う。信号処理回路76は、各種の信号処理を行う。信号処理が行われた映像信号は、メモリなどの記憶媒体に記憶され、或いは、モニタに出力される。
Any of the solid-state imaging devices of the above-described embodiments is applied to the solid-
第10実施の形態に係るカメラなどの電子機器によれば、共有画素を有する固体撮像装置72において、共有画素間での感度差を生じにくくするので、高画質化が図られ、信頼性の高い電子機器を提供することができる。
According to the electronic apparatus such as the camera according to the tenth embodiment, in the solid-
21,24,47,49,53,56、56,63・・固体撮像装置、PD[PD1〜
PD4]・・フォトダイオード、FD[FD〜FD2]・・フローティングディフージョン部、Tr1[Tr11〜Tr14]・・転送トランジスタ、Tr2・・リセットトランジスタ、Tr3・・増幅トランジスタ、Tr4・・選択トランジスタ、31A,31B・・FD配線
21, 24, 47, 49, 53, 56, 56, 63 .. Solid-state imaging device, PD [PD1
PD4] .. Photodiode, FD [FD to FD2] .. Floating diffusion part, Tr1 [Tr11 to Tr14] .. Transfer transistor, Tr2..Reset transistor, Tr3..Amplification transistor, Tr4..Select transistor, 31A , 31B ・ ・ FD wiring
Claims (14)
複数の光電変換部で構成される第2光電変換部と、前記第2光電変換部の複数の光電変換部で共有される第2のフローティングディフージョン部と第2リセットトランジスタ、第2増幅トランジスタ及び第2選択トランジスタとを有する第2共有画素とを含み、
隣り合う列の前記第1共有画素と前記第2共有画素との間で、
前記第1光電変換部及び前記第2光電変換部は、同じ向きに並べて同じ行に配置され、
行方向に配置された前記第1選択トランジスタ及び前記第1増幅トランジスタの直列回路と、前記第2増幅トランジスタ及び前記第2選択トランジスタの直列回路とが、行方向に反転した状態で互いに隣接して第1の行に配置され、
前記第1リセットトランジスタ及び前記第2リセットトランジスタが同じ向きに並べて第2の行に配置され、
前記第1リセットトランジスタのソース領域と、前記第1増幅トランジスタの増幅ゲート電極と、前記第1のフローティングディフージョン部とを電気的に接続する接続配線と、前記第2リセットトランジスタのソース領域と、前記第2増幅トランジスタの増幅ゲート電極と、前記第2のフローティングディフージョン部とを電気的に接続する接続配線とが、同じ長さである
固体撮像装置。 A first photoelectric conversion unit including a plurality of photoelectric conversion units; a first floating diffusion unit shared by the plurality of photoelectric conversion units of the first photoelectric conversion unit; a first reset transistor; a first amplification transistor; A first shared pixel having a first select transistor;
A second photoelectric conversion unit composed of a plurality of photoelectric conversion units; a second floating diffusion unit shared by the plurality of photoelectric conversion units of the second photoelectric conversion unit; a second reset transistor; a second amplification transistor; A second shared pixel having a second select transistor,
Between the first shared pixel and the second shared pixel in adjacent columns,
The first photoelectric conversion unit and the second photoelectric conversion unit are arranged in the same direction and arranged in the same row,
A series circuit of the first selection transistor and the first amplifying transistor arranged in the row direction, a series circuit of said second amplifying transistor and the second selection transistor, adjacent to each other physician while inverted in the row direction Placed in the first row ,
The first reset transistor and the second reset transistor are arranged in a second row side by side in the same direction;
A connection line that electrically connects a source region of the first reset transistor, an amplification gate electrode of the first amplification transistor, and the first floating diffusion portion; a source region of the second reset transistor; The solid-state imaging device, wherein an amplification gate electrode of the second amplification transistor and a connection wiring that electrically connects the second floating diffusion portion have the same length.
前記第2光電変換部は、第3フォトダイオード及び第4フォトダイオードを有する
請求項1に記載の固体撮像装置。 The first photoelectric conversion unit includes a first photodiode and a second photodiode,
The solid-state imaging device according to claim 1, wherein the second photoelectric conversion unit includes a third photodiode and a fourth photodiode.
前記第3の行は、前記第1の行と前記第2の行との間に配置されている
請求項2に記載の固体撮像装置。 The first photodiode and the third photodiode are arranged in a third row;
The solid-state imaging device according to claim 2, wherein the third row is disposed between the first row and the second row.
前記第4の行は前記第1の行と前記第2の行との間に配置されている
請求項2に記載の固体撮像装置。 The second photodiode and the fourth photodiode are arranged in a fourth row;
The solid-state imaging device according to claim 2, wherein the fourth row is disposed between the first row and the second row.
前記第2フォトダイオード及び前記第4フォトダイオードは第4の行に配置されると共に、前記第4の行は前記第1の行と前記第2の行との間に配置されている
請求項2に記載の固体撮像装置。 The first photodiode and the third photodiode are arranged in a third row, and the third row is arranged between the first row and the second row;
The second photodiode and the fourth photodiode are arranged in a fourth row, and the fourth row is arranged between the first row and the second row. The solid-state imaging device described in 1.
前記第2選択トランジスタは、第2信号接続部において第2垂直信号線に接続された第2選択ソース領域を有し、
前記第1増幅トランジスタ及び前記第2増幅トランジスタは、前記第1の行において、前記第1信号接続部と前記第2信号接続部との間に配置される
請求項1に記載の固体撮像装置。 The first selection transistor has a first selection source region connected to a first vertical signal line in a first signal connection unit,
The second selection transistor has a second selection source region connected to the second vertical signal line in the second signal connection unit,
The solid-state imaging device according to claim 1, wherein the first amplification transistor and the second amplification transistor are arranged between the first signal connection unit and the second signal connection unit in the first row.
前記第2増幅トランジスタは、第2増幅ゲート電極及び前記電源接続部において電源に接続される第2増幅ドレイン領域を有し、
前記電源接続部は、前記第1増幅ゲート電極と前記第2増幅ゲート電極との間に配置され、
前記第1増幅トランジスタは、前記第1選択トランジスタよりもゲート長が大きく、第2増幅トランジスタは、前記第2選択トランジスタよりもゲート長が大きい
請求項1に記載の固体撮像装置。 The first amplifying transistor has a first amplifying drain region connected to a power source at a first amplifying gate electrode and a power source connecting portion,
The second amplifying transistor has a second amplifying drain region connected to a power source at a second amplifying gate electrode and the power source connecting portion,
The power supply connection portion is disposed between the first amplification gate electrode and the second amplification gate electrode,
The solid-state imaging device according to claim 1, wherein the first amplification transistor has a gate length larger than that of the first selection transistor, and a second amplification transistor has a gate length larger than that of the second selection transistor.
前記固体撮像装置の光電変換部に入射光を導く光学系と、
前記固体撮像装置の出力信号を処理する信号処理回路とを備え、
前記固体撮像装置は、
複数の光電変換部で構成される第1光電変換部と、前記第1光電変換部の複数の光電変換部で共有される第1のフローティングディフージョン部と第1リセットトランジスタ、第1増幅トランジスタ及び第1選択トランジスタとを有する第1共有画素と、
複数の光電変換部で構成される第2光電変換部と、前記第2光電変換部の複数の光電変換部で共有される第2のフローティングディフージョン部と第2リセットトランジスタ、第2増幅トランジスタ及び第2選択トランジスタとを有する第2共有画素とを含み、
隣り合う列の前記第1共有画素と前記第2共有画素との間で、
前記第1光電変換部及び前記第2光電変換部は、同じ向きに並べて同じ行に配置され
行方向に配置された前記第1選択トランジスタ及び前記第1増幅トランジスタの直列回路と、前記第2増幅トランジスタ及び前記第2選択トランジスタの直列回路とが、行方向に反転した状態で互いに隣接して第1の行に配置され、
前記第1リセットトランジスタ及び前記第2リセットトランジスタが同じ向きに並べて第2の行に配置され、
前記第1リセットトランジスタのソース領域と、前記第1増幅トランジスタの増幅ゲート電極と、前記第1のフローティングディフージョン部とを電気的に接続する接続配線と、前記第2リセットトランジスタのソース領域と、前記第2増幅トランジスタの増幅ゲート電極と、前記第2のフローティングディフージョン部とを電気的に接続する接続配線とが、同じ長さである
電子機器。 A solid-state imaging device;
An optical system for guiding incident light to the photoelectric conversion unit of the solid-state imaging device;
A signal processing circuit for processing an output signal of the solid-state imaging device,
The solid-state imaging device
A first photoelectric conversion unit including a plurality of photoelectric conversion units; a first floating diffusion unit shared by the plurality of photoelectric conversion units of the first photoelectric conversion unit; a first reset transistor; a first amplification transistor; A first shared pixel having a first select transistor;
A second photoelectric conversion unit composed of a plurality of photoelectric conversion units; a second floating diffusion unit shared by the plurality of photoelectric conversion units of the second photoelectric conversion unit; a second reset transistor; a second amplification transistor; A second shared pixel having a second select transistor,
Between the first shared pixel and the second shared pixel in adjacent columns,
The first photoelectric conversion unit and the second photoelectric conversion unit are arranged in the same direction and arranged in the same row. The first selection transistor and the first amplification transistor arranged in the row direction, and the second amplification a series circuit of transistors and the second selection transistor is disposed in a first row adjacent to each other physician inverted state in the row direction,
The first reset transistor and the second reset transistor are arranged in a second row side by side in the same direction;
A connection line that electrically connects a source region of the first reset transistor, an amplification gate electrode of the first amplification transistor, and the first floating diffusion portion; a source region of the second reset transistor; An electronic device, wherein an amplification gate electrode of the second amplification transistor and a connection wiring that electrically connects the second floating diffusion portion have the same length.
前記第2光電変換部は、第3フォトダイオード及び第4フォトダイオードを有する
請求項8に記載の電子機器。 The first photoelectric conversion unit includes a first photodiode and a second photodiode,
The electronic device according to claim 8, wherein the second photoelectric conversion unit includes a third photodiode and a fourth photodiode.
前記第3の行は、前記第1の行と前記第2の行との間に配置されている
請求項9に記載の電子機器。 The first photodiode and the third photodiode are arranged in a third row;
The electronic device according to claim 9, wherein the third row is disposed between the first row and the second row.
前記第4の行は前記第1の行と前記第2の行との間に配置されている
請求項9に記載の電子機器。 The second photodiode and the fourth photodiode are arranged in a fourth row;
The electronic device according to claim 9, wherein the fourth row is disposed between the first row and the second row.
前記第2フォトダイオード及び前記第4フォトダイオードは第4の行に配置されると共に、前記第4の行は前記第1の行と前記第2の行との間に配置されている
請求項9に記載の電子機器。 The first photodiode and the third photodiode are arranged in a third row, and the third row is arranged between the first row and the second row;
The second photodiode and the fourth photodiode are arranged in a fourth row, and the fourth row is arranged between the first row and the second row. The electronic device as described in.
前記第2選択トランジスタは、第2信号接続部において第2垂直信号線に接続された第2選択ソース領域を有し、
前記第1増幅トランジスタ及び前記第2増幅トランジスタは、前記第1の行において、前記第1信号接続部と前記第2信号接続部との間に配置される
請求項8に記載の電子機器。 The first selection transistor has a first selection source region connected to a first vertical signal line in a first signal connection unit,
The second selection transistor has a second selection source region connected to the second vertical signal line in the second signal connection unit,
The electronic device according to claim 8, wherein the first amplification transistor and the second amplification transistor are disposed between the first signal connection unit and the second signal connection unit in the first row.
前記第2増幅トランジスタは、第2増幅ゲート電極及び前記電源接続部において電源に接続される第2増幅ドレイン領域を有し、
前記電源接続部は、前記第1増幅ゲート電極と前記第2増幅ゲート電極との間に配置され、
前記第1増幅トランジスタは、前記第1選択トランジスタよりもゲート長が大きく、第2増幅トランジスタは、前記第2選択トランジスタよりもゲート長が大きい
請求項8に記載の電子機器。 The first amplifying transistor has a first amplifying drain region connected to a power source at a first amplifying gate electrode and a power source connecting portion,
The second amplifying transistor has a second amplifying drain region connected to a power source at a second amplifying gate electrode and the power source connecting portion,
The power supply connection portion is disposed between the first amplification gate electrode and the second amplification gate electrode,
The electronic device according to claim 8, wherein the first amplification transistor has a larger gate length than the first selection transistor, and the second amplification transistor has a larger gate length than the second selection transistor.
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