(57)【要約】【課題】フローティングディフュージョンの容量を切り替える光電変換装置において、フローティングディフュージョンに対する不要な電荷の流入を抑制する。【解決手段】光電変換装置は、入射した光を電荷に変換する光電変換部と、電荷が転送される、第１導電型のＦＤ部と、第１導電型のソース領域と第１導電型のドレイン領域とゲートを有する容量切替部と、第１導電型のソース領域と第１導電型のドレイン領域とを有するリセット部と、を有し、ＦＤ部と容量切替部のソース領域とが接続されており、容量切替部のドレイン領域とリセット部のソース領域とが接続されており、電荷に対する容量切替部のゲート下におけるポテンシャルが、ドレイン領域側よりもソース領域側の方が高く、ＦＤ部が出力する電圧信号に応じた画素信号が読み出される場合には、容量切替部がオフ状態であり、リセット部がオン状態である。【選択図】図３
2020170784.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射した光を電荷に変換する光電変換部と、
前記電荷が転送される、第１導電型のフローティングディフュージョン部と、
前記第１導電型のソース領域と前記第１導電型のドレイン領域とゲートを有する容量切替部と、
前記第１導電型のソース領域と前記第１導電型のドレイン領域とを有するリセット部と、
を有し、
前記フローティングディフュージョン部と前記容量切替部のソース領域とが接続されており、
前記容量切替部のドレイン領域と前記リセット部のソース領域とが接続されており、
電荷に対する前記容量切替部のゲート下におけるポテンシャルが、ドレイン領域側よりもソース領域側の方が高く、
前記フローティングディフュージョン部が出力する電圧信号に応じた画素信号が読み出される場合には、前記容量切替部がオフ状態であり、かつ、前記リセット部がオン状態である、
ことを特徴とする光電変換装置。
【請求項２】
前記容量切替部のゲートにおいて、ソース領域側のゲート幅が、ドレイン領域側のゲート幅よりも狭い、
ことを特徴とする請求項１に記載の光電変換装置。
【請求項３】
前記容量切替部は、前記第１導電型とは異なる第２導電型の埋め込み層を有し、
前記埋め込み層における、ソース領域側の前記第２導電型の不純物濃度が、ドレイン領域側の前記第２導電型の不純物濃度よりも高い、
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。
【請求項４】
前記容量切替部のゲート下の半導体領域における、ソース領域側の前記第１導電型の不純物濃度が、ドレイン領域側の前記第１導電型の不純物濃度よりも低い、
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の光電変換装置。
【請求項５】
前記容量切替部のゲート下の半導体領域において、
ソース領域側は、前記第１導電型とは異なる第２導電型であり、
ドレイン領域側は、前記第１導電型である、
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の光電変換装置。
【請求項６】
前記容量切替部のゲートのソース領域側は、前記第１導電型とは異なる第２導電型の極性を有し、
前記容量切替部のゲートのドレイン領域側は、第１導電型の極性を有する、
ことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の光電変換装置。
【請求項７】
請求項１から６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部と、
を有することを特徴とする撮像システム。
【請求項８】
移動体であって、
請求項１から６のいずれか１項に記載の光電変換装置と、
移動装置と、
前記光電変換装置から出力される信号から情報を取得する処理装置と、
前記情報に基づいて前記移動装置を制御する制御装置と、
を有することを特徴とする移動体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光電変換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、デジタルスチルカメラやデジタルビデオカメラなどの撮像装置には、低消費電力や高速読み出しに適したＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ  ＭＯＳ）イメージセンサが広く用いられている。ＣＭＯＳイメージセンサにおいては、フォトダイオードの電荷をフローティングディフュージョンへ転送し、電圧に変換することにより信号が読み出される。このとき、フローティングディフュージョンの容量が小さいと扱える電荷量が小さい。一方、フローティングディフュージョンの容量が大きいと電圧に変換されるゲインが小さく、以降の工程におけるノイズが大きく見える。
【０００３】
これに対して、最適なフローティングディフュージョンの容量を選択できるようにするために、特許文献１，２には、フローティングディフュージョンの容量を切り替える機能を有するＣＭＯＳイメージセンサが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許第７４２７７９０号明細書
【特許文献２】米国特許第９５６０２９６号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１，２に記載のＣＭＯＳイメージセンサ（光電変換装置）では、フローティングディフュージョンに対して２個直列にＭＯＳが接続された回路が構成されている。ここで、２個のＭＯＳのうち、フローティングディフュージョンに接続されたトランジスタを容量切り替えＭＯＳとして、容量切り替えＭＯＳと電源に接続されたＭＯＳをリセットＭＯＳとする。この構成において、容量切り替えＭＯＳのオン／オフが切り替わることにより、フローティングディフュージョンの容量が切り替わる。
【０００６】
しかし、上記構成では、容量切り替えＭＯＳがオフ状態であり、フローティングディフュージョンが出力する電圧信号に応じた画素信号が読み出される場合、容量切り替えＭＯＳの形状に起因するチャネルの電荷が、フローティングディフュージョンに流入する。そのため、ＣＭＯＳイメージセンサ（光電変換装置）がダーク画像の信号を読み出す際に、フローティングディフュージョンの電位が下がり、白キズが発生することが課題であった。
【０００７】
そこで、本発明は、フローティングディフュージョンの容量を切り替える光電変換装置において、フローティングディフュージョンに対する不要な電荷の流入を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の１つの態様は、
入射した光を電荷に変換する光電変換部と、
前記電荷が転送される、第１導電型のフローティングディフュージョン部と、
前記第１導電型のソース領域と前記第１導電型のドレイン領域とゲートを有する容量切替部と、
前記第１導電型のソース領域と前記第１導電型のドレイン領域とを有するリセット部と、
を有し、
前記フローティングディフュージョン部と前記容量切替部のソース領域とが接続されており、
前記容量切替部のドレイン領域と前記リセット部のソース領域とが接続されており、
電荷に対する前記容量切替部のゲート下におけるポテンシャルが、ドレイン領域側よりもソース領域側の方が高く、
前記フローティングディフュージョン部が出力する電圧信号に応じた画素信号が読み出される場合には、前記容量切替部がオフ状態であり、かつ、前記リセット部がオン状態である、
ことを特徴とする光電変換装置である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、フローティングディフュージョンの容量を切り替える光電変換装置において、フローティングディフュージョンに対する不要な電荷の流入を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施例１に係る固体撮像装置の構成を示す図である。
【図２】実施例１に係る画素の等価回路を示す図である。
【図３】実施例１に係る画素の詳細を示す図である。
【図４】実施例１に係るパルスのタイミングチャートを示す図である。
【図５】実施例１に係るポテンシャルを示す図である。
【図６】実施例２に係る画素の詳細を示す図である。
【図７】実施例３に係る画素の詳細を示す図である。
【図８】実施例４に係る画素の詳細を示す図である。
【図９】実施例５に係る撮像システムの構成例を示す図である。
【図１０】実施例６に係る撮像システムおよび移動体の構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、添付図面を参照して本発明の実施例を説明するが、この発明は、以下の実施例に限定されるものではない。
【００１２】
＜実施例１＞
［固体撮像装置の構成］
図１は、本実施例に係る固体撮像装置１０１（ＣＭＯＳセンサ；光電変換装置）の構成を示す概略ブロック図である。固体撮像装置１０１は、複数の画素が行列状に配列された撮像領域１０２、画素に含まれる各部を駆動するための垂直走査回路１０３、電源供給部１０４、画素の電気信号を読み出すための水平走査回路１０５、画素の電気信号が出力される出力部１０６を含む。このような構成により、固体撮像装置１０１は、撮像領域１０２上の光量（光）を、二次元の電気信号として出力することができる。
【００１３】
［画素の等価回路］
図２は、撮像領域１０２に含まれる単位画素２０１の等価回路図である。図２においては、簡略化のために、単位画素２０１が２行２列で並べられている構成を例示しているが、画素の数はこれに限定されるものではない。
【００１４】
単位画素２０１は、光電変換部１、ＦＤ部２（フローティングディフュージョン部）、光電変換部１とＦＤ部２との間に設けられた転送部１１を含む。また、単位画素２０１は
、ＦＤ部２の容量を切り替えるための容量切替部１２と、ＦＤ部２の電位をリセットするためのリセット部１３を含む。さらに、単位画素２０１は、ＦＤ部２の信号を出力するための増幅部１５と、必要に応じて設けられる行選択部１６とを含む。
【００１５】
光電変換部１は、単位画素２０１に入射した光を受け、その受光量に応じた電荷を発生する。つまり、光電変換部１は、入射された光を電荷に変換して出力（蓄積）する。なお、以下の説明では、光電変換部１は電子を電荷として出力（蓄積）するものとする。しかし、光電変換部１が出力する電荷は正孔であってもよい。
ＦＤ部２（フローティングディフュージョン部）は、転送部１１によって、光電変換部１から転送された電荷を一時的に保持し、保持した電荷を電圧信号に変換する電荷電圧変換部である。
【００１６】
転送部１１は、転送部駆動パルスｐＴＸによって駆動され、光電変換部１が発生する電荷をＦＤ部２に転送する。なお、図２におけるｐＴＸ（ｎ）とは、撮像領域１０２におけるｎ番目の行に対する転送部駆動パルスｐＴＸを示しており、ｐＦＤｉｎｃ（ｎ）やｐＴＸ（ｎ）についても同様である。
【００１７】
容量切替部１２は、ゲートを含み、切り替えパルスｐＦＤｉｎｃによって駆動され、ＦＤ２に接続されている。容量切替部１２は、ＦＤ部２に接続する半導体領域であるソース領域と、拡散層１４に接続する半導体領域であるドレイン領域を有する。また、容量切替部１２は、ＦＤ部２の容量を切り替える。より詳細には、容量切替部１２がオン状態されると、容量切替部１２のゲート容量分がＦＤ部２に付加されることにより、ＦＤ部２の容量が切り替わる。つまり、容量切替部１２は、ＦＤ部２に必要な容量に応じて、オン状態でもあり得るし、オフ状態でもあり得る。
【００１８】
リセット部１３は、リセット部駆動パルスｐＲＥＳによって駆動される。リセット部１３は、拡散層１４に接続する半導体領域であるソース領域と、後述する電源１７に接続する半導体領域であるドレイン領域を含む。リセット部１３と容量切替部１２が同時にオン状態にされることにより、ＦＤ部２の電位をリセットすることができる。
【００１９】
拡散層１４では、容量切替部１２のドレイン領域とリセット部１３のソース領域とが接続される。なお、拡散層１４と、容量切替部１２のドレイン領域と、リセット部１３のソース領域とは、同じ半導体領域において形成されている。このため、拡散層１４は、容量切替部１２のドレイン領域とリセット部１３のソース領域を含むといえる。なお、同様に、ＦＤ部２は、容量切替部１２のソース領域を含んでいるといえ、電源１７は、リセット部１３のドレイン領域を含んでいるといえる。
【００２０】
増幅部１５は、ＦＤ部２が変換した電圧信号を増幅して、画素信号として出力する。
行選択部１６は、行選択駆動パルスｐＳＥＬによって駆動され、増幅部１５から取得した画素信号を垂直出力線Ｖｏｕｔに出力する。なお、図２におけるＶｏｕｔ（ｍ）とは、撮像領域１０２におけるｍ番目の列に対する垂直出力線Ｖｏｕｔを示している。
【００２１】
［単位画素の構成］
図３（Ａ）は、単位画素２０１を示す平面図を示す。なお、図３（Ａ）が示す平面図においては簡略化のため各領域を矩形で示してはいるが、各部の形状を表すものではなく、この領域に各部が少なくとも配置されていることを示している。
【００２２】
容量切替部１２のゲート幅に関して、ＦＤ部２側が幅Ｗ１であり、拡散層１４側が幅Ｗ２である。このとき、幅Ｗ２の方が幅Ｗ１よりも大きい（広い；長い）ことによって、容量切替部１２において、電荷に対するＦＤ部２側のポテンシャルが高いポテンシャル分布
が形成できる。なお、容量切替部１２において、ＦＤ部２側とはソース領域側であり、拡散層１４側とはドレイン領域側である。また、画素トランジスタ領域３０１には、増幅部１５、行選択部１６などが配置されている。なお、本実施形態では、ポテンシャルとは、電荷の位置エネルギーを示し、ポテンシャルが高い部分から低い部分へは電荷が移動しやすく、ポテンシャルが低い部分から高い部分へは電荷が移動しにくい。
【００２３】
図３（Ｂ）は、図３（Ａ）が示す単位画素２０１を断面Ａ−Ａ′において切断した断面図を示している。単位画素２０１において、半導体基板３０２上に、第１導電型とは異なる第２導電型のウェル３０３が形成されている。また、光電変換部１は、第１導電型の光電変換領域３０４と、第２導電型の表面保護層３０５とから構成されている。さらに、ウェル３０３上には、第１導電型のＦＤ部２、容量切替部１２、リセット部１３、第１導電型の拡散層１４、第１導電型の電源１７が形成されている。なお、図３（Ａ）および図３（Ｂ）においては、容量切替部１２におけるゲートのみを図示しており、同様に、リセット部１３におけるゲートのみを図示している。また、容量切替部１２におけるソース領域およびドレイン領域は、第１導電型である。リセット部１３におけるソース領域およびドレイン領域は、第１導電型である。
【００２４】
ここで、容量切替部１２に対して電圧が印加されると、電流が流れる領域であるチャネルが容量切替部１２のゲート下に形成される。そして、このチャネルに存在する電荷が、ＦＤ部２に流入してしまうと、画素信号（電圧信号）にノイズが発生して、白キズなどが発生してしまう可能性がある。
【００２５】
また、光電変換領域３０４、表面保護層３０５、ＦＤ部２、拡散層１４、電源１７のそれぞれは、半導体領域である。なお、本実施例では、電荷が電子であるため、第１導電型はＮ型であり、第２導電型はＰ型であるとするが、電荷が正孔であれば、第１導電型はＰ型であり、第２導電型はＮ型であってもよい。
【００２６】
［パルスのタイミングチャート］
図４は、低輝度の画素信号を出力する際のタイミングチャートを示す。タイミングチャートにおいて、横軸が、時刻を示しており、縦軸が、各駆動パルスに対応する電圧を示している。なお、図４が示す各パルスにおいて、縦軸方向に大きいほど、高い電圧であることを示している。本実施例では、光電変換部１が電荷として電子を出力するため、各構成に印加される電圧が大きいほど、当該構成における電荷に対するポテンシャルは小さい。一方、光電変換部１が電荷として正孔を出力する場合には、各構成に付加される電圧が大きいほど、当該構成における電荷に対するポテンシャルは大きい。なお、上述のように、行選択駆動パルスｐＳＥＬは、行選択部１６を駆動するパルスであり、リセット部駆動パルスｐＲＥＳは、リセット部１３を駆動するパルスである。切り替えパルスｐＦＤｉｎｃは、容量切替部１２を駆動するパルスであり、転送部駆動パルスｐＴＸは、転送部１１を駆動するパルスである。
【００２７】
時刻ｔ１では、容量切替部１２、リセット部１３、行選択部１６がオン状態にされる。これによって、画素信号を出力する画素が選択されるとともに、ＦＤ部２の電位がリセットされる。
【００２８】
時刻ｔ２では、容量切替部１２がオフ状態にされる。これによって、読み出し時のＦＤ部２の容量を小さくできるため、画素信号におけるノイズを低減することができる。また、ＦＤ部２は、電荷を変換した電圧信号を増幅部１５に出力する。増幅部１５は、電圧信号を増幅してリセットレベル信号として行選択部１６に出力し、行選択部１６は、垂直出力線Ｖｏｕｔを介してリセットレベル信号を出力部１０６に出力する。ここで、リセットレベル信号は、ＦＤ部２の電位がリセットされている状態における画素信号である。
【００２９】
時刻ｔ３では、転送部１１がオン状態にされる。これにより、転送部１１は、光電変換部１に蓄積された電荷をＦＤ部２へ転送する。
【００３０】
時刻ｔ４では、転送部１１がオフ状態にされる。また、ＦＤ部２は、電荷を変換した電圧信号を増幅部１５に出力する。増幅部１５は、電圧信号を増幅して画素信号として行選択部１６に出力し、行選択部１６は、垂直出力線Ｖｏｕｔを介して画素信号を出力部１０６に出力する。
【００３１】
［ポテンシャル分布］
図５（Ａ）〜図５（Ｄ）はそれぞれ、時刻ｔ１〜時刻ｔ４における、図３（Ａ）が示す単位画素２０１のＡ−Ａ′断面のポテンシャル分布を示す。また、図５（Ａ）〜図５（Ｄ）における、縦軸は、電荷に対するポテンシャルの大きさを示し、縦軸は、時刻を示し、斜線部は、電荷量を示している。
【００３２】
図５（Ａ）は、時刻ｔ１におけるポテンシャル分布を示している。このとき、容量切替部１２がオン状態であるため、容量切替部１２のゲート下のチャネルに起因する電荷が形成されている。
【００３３】
図５（Ｂ）は、時刻ｔ２におけるポテンシャル分布を示している。このとき、容量切替部１２がオフ状態にされており、容量切替部１２のポテンシャルは、ＦＤ部２および拡散層１４のポテンシャルよりも高い。また、容量切替部１２のポテンシャル（容量切替部１２のゲート下のポテンシャル）は、ＦＤ部２側の方が拡散層１４側よりも高い。これは、容量切替部１２のゲートにおけるＦＤ部２側のゲート幅Ｗ１が狭く、拡散層１４側のゲート幅Ｗ２がそれよりも広いからある。これによって、時刻ｔ１において形成されたチャネルの電荷が、ＦＤ部２に流入することを抑制する。このため、リセット部１３がオン状態にされていることにより、形成されたチャネルの電荷が電源１７へ向かって排出されていく。
【００３４】
図５（Ｃ）は、時刻ｔ３におけるポテンシャル分布を示している。時刻ｔ３において、転送部１１がオン状態にされており、転送部１１のポテンシャルが、光電変換部１のポテンシャルよりも低い。このため、光電変換部１に蓄積された電荷が、転送部１１を介して、ＦＤ部２に転送される。
【００３５】
図５（Ｄ）は、時刻ｔ４におけるポテンシャル分布を示している。転送部１１による光電変換部１からＦＤ部２へ電荷の転送が完了し、転送部１１がオフ状態にされる。
【００３６】
このように、本実施例では、容量切替部１２のポテンシャル分布を図５（Ａ）〜図５（Ｄ）が示すようにするために、容量切替部１２のゲートにおけるＦＤ部２側のゲート幅を狭く、拡散層１４側のゲート幅を広くする。また、ＦＤ部２が出力する電圧信号に応じた画素信号が読み出される場合に、容量切替部１２がオフ状態であり、リセット部１３がオン状態である。これによって、容量切替部１２に形成されるチャネルの電荷がＦＤ部２へ流入することを抑制できる。このため、固体撮像装置が生成するダーク画像における白キズの発生を抑制することができる。これは、リセットレベル信号が読み出される時刻ｔ２から画素信号が読み出される時刻ｔ４前までの期間において、ＦＤ部２の電位が一定に保たれるからである。
【００３７】
＜実施例２＞
図６（Ａ）は、実施例２に係る固体撮像装置１０１の単位画素２０１の平面図を示す。なお、実施例１において示した要素と同一、または対応する要素には、同じ番号を付して
いる。また、図６（Ａ）が示す平面図においては、簡略化のため各領域を矩形で示してはいるが、各部の形状を表すものではなく、この領域に各部が少なくとも配置されていることを示している。画素トランジスタ領域６０１には、増幅部１５、行選択部１６などが配置されている。なお、本実施例では、容量切替部１２のゲートにおけるＦＤ部２側のゲート幅と、拡散層１４側のゲート幅とは同じ大きさである。
【００３８】
図６（Ｂ）は、図６（Ａ）が示す単位画素２０１を断面Ｂ−Ｂ′において切断した断面図を示している。単位画素２０１において、半導体基板６０２上には、第２導電型のウェル６０３、素子分離領域６０４が形成されている。さらに、素子分離領域６０４の側壁には、第２導電型の第１チャネルストップ層６０５が形成されている。
【００３９】
図６（Ｃ）は、図６（Ａ）単位画素２０１を断面Ｃ−Ｃ′において切断した断面図を示している。単位画素２０１において、半導体基板６０２上には、第２導電型のウェル６０３、素子分離領域６０４が形成されている。さらに、素子分離領域６０４の側壁に第２導電型の第２チャネルストップ層６０６が形成されている。
【００４０】
このとき、ＦＤ部２側の第１チャネルストップ層６０５は、拡散層１４側の第２チャネルストップ層６０６よりも高い、第２導電型の不純物濃度を有している。これによれば、電荷に対する容量切替部１２におけるポテンシャルを、図５（Ａ）〜図５（Ｄ）が示すように、ＦＤ２側（ソース領域側）よりも拡散層１４側（ドレイン領域側）の方を高くすることができる。
【００４１】
なお、第１チャネルストップ層６０５と第２チャネルストップ層６０６とは、一体の層であるため、第１チャネルストップ層６０５と第２チャネルストップ層６０６とを合わせて埋め込み層ということができる。また、当該埋め込み層は、容量切替部１２のゲート下部に存在するため、容量切替部１２が埋め込み層を有しているということができる。つまり、容量切替部１２が有する埋め込み層における、ＦＤ部２側の第２導電型の不純物濃度が、拡散層１４側の第２導電型の不純物濃度よりも高いともいえる。
【００４２】
このように、本実施例によれば、チャネルの電荷がＦＤ部２へ流入することを抑制し、ダーク画像における白キズの発生を抑制することができる。
【００４３】
＜実施例３＞
図７（Ａ）は、実施例３に係る固体撮像装置１０１の単位画素２０１の平面図を示す。実施例２で示した要素と同一、または対応する要素には同じ番号を付している。また、図７（Ａ）が示す平面図においては簡略化のため各領域を矩形で示してはいるが、各部の形状を表すものではなく、この領域に各部が少なくとも配置されていることを示している。画素トランジスタ領域７０１には、増幅部１５、行選択部１６などが配置されている。
【００４４】
図７（Ｂ）は、図７（Ａ）が示す単位画素２０１を断面Ｄ−Ｄ′において切断した断面図を示している。単位画素２０１において、半導体基板７０２上には、第２導電型のウェル７０３が形成されている。さらに、単位画素２０１には、第１導電型のＦＤ部２、容量切替部１２、リセット部１３、第１導電型の拡散層１４、第１導電型の電源１７が形成されている。
【００４５】
容量切替部１２のゲートの下部において、２つの半導体領域が形成されている。より詳細には、ゲートの下部に、ＦＤ部２側には電荷障壁領域７０４が設けられており、拡散層１４側には第１導電型領域７０５が設けられている。このとき、電荷障壁領域７０４は、第１導電型領域７０５よりも低い第１導電型の不純物濃度を有している。なお、電荷障壁領域７０４は第２導電型であってもよい。
【００４６】
これによれば、電荷に対する容量切替部１２におけるポテンシャルを、図５（Ａ）〜図５（Ｄ）が示すように、ＦＤ２側よりも拡散層１４側の方を高くすることができる。
【００４７】
従って、本実施例によれば、チャネルの電荷がＦＤ部２へ流入することを抑制し、ダーク画像における白キズの発生を抑制することができる。
【００４８】
＜実施例４＞
図８（Ａ）は、実施例４に係る固体撮像装置１０１の単位画素２０１の平面図を示す。実施例１において示した要素と同一、または対応する要素には同じ番号を付している。また、図８（Ａ）が示す平面図においては簡略化のため各領域を矩形で示してはいるが、各部の形状を表すものではなく、この領域に各部が少なくとも配置されていることを示している。画素トランジスタ領域８０１には、増幅部１５、行選択部１６などが配置されている。
【００４９】
図８（Ｂ）は、図８（Ａ）が示す単位画素２０１を断面Ｅ−Ｅ′において切断した断面図を示す。単位画素２０１において、半導体基板８０２上には、第２導電型のウェル８０３が形成されている。さらに、単位画素２０１において、第１導電型のＦＤ部２、容量切替部１２、リセット部１３、第１導電型の拡散層１４、第１導電型の電源１７が形成されている。
【００５０】
ここで、容量切替部１２における、ＦＤ部２側の第１ゲート８０４は、第２導電型の極性であり、拡散層１４側の第２ゲート８０５は、第１導電型の極性である。つまり、容量切替部１２のゲートのＦＤ部２側は、第２導電型の極性を有し、容量切替部１２のゲートの拡散層１４側は、第１導電型の極性を有する。
【００５１】
これによれば、電荷に対する容量切替部１２におけるポテンシャルを、図５（Ａ）〜図５（Ｄ）が示すように、ＦＤ２側よりも拡散層１４側の方を高くすることができる。
【００５２】
従って、本実施例によれば、チャネルの電荷がＦＤ部２へ流入することを抑制し、ダーク画像における白キズの発生を抑制することができる。
【００５３】
＜実施例５＞
本発明の実施例５に係る撮像システムについて、図９を用いて説明する。図９は、本実施例による撮像システムの概略構成を示すブロック図である。
【００５４】
上記実施例１乃至実施例４で述べた固体撮像装置１０１は、種々の撮像システムに適用可能である。適用可能な撮像システムとしては、特に限定されるものではないが、例えば、デジタルスチルカメラ、デジタルカムコーダ、監視カメラ、複写機、ファックス、携帯電話、車載カメラ、観測衛星、医療用カメラなどの各種の機器が挙げられる。また、レンズなどの光学系と撮像装置（光電変換装置）とを備えるカメラモジュールも、撮像システムに含まれる。図９にはこれらのうちの一例として、デジタルスチルカメラのブロック図を例示している。
【００５５】
撮像システム２０００は、図９に示すように、撮像装置２００１、撮像光学系２００２、ＣＰＵ２０１０、レンズ制御部２０１２、撮像装置制御部２０１４、画像処理部２０１６を備える。また、撮像システム２０００は、絞りシャッター制御部２０１８、表示部２０２０、操作スイッチ２０２２、記録媒体２０２４を備える。
【００５６】
撮像光学系２００２は、被写体の光学像を形成するための光学系であり、レンズ群、絞
り２００４等を含む。絞り２００４は、その開口径を調節することで撮影時の光量調節を行なう機能を備えるほか、静止画撮影時には露光秒時調節用シャッターとしての機能も備える。レンズ群及び絞り２００４は、光軸方向に沿って進退可能に保持されており、これらの連動した動作によって変倍機能（ズーム機能）や焦点調節機能を実現する。撮像光学系２００２は、撮像システムに一体化されていてもよいし、撮像システムへの装着が可能な撮像レンズでもよい。
【００５７】
撮像光学系２００２の像空間には、その撮像面が位置するように撮像装置２００１が配置されている。撮像装置２００１は、実施例１乃至実施例４で説明した固体撮像装置１０１であり、ＣＭＯＳセンサ（画素部）とその周辺回路（周辺回路領域）とを含んで構成される。撮像装置２００１は、複数の光電変換部を有する画素が２次元配置され、これらの画素に対してカラーフィルタが配置されることで、２次元単板カラーセンサを構成している。撮像装置２００１は、撮像光学系２００２により結像された被写体像を光電変換し、画像信号や焦点検出信号として出力する。
【００５８】
レンズ制御部２０１２は、撮像光学系２００２のレンズ群の進退駆動を制御して変倍操作や焦点調節を行うためのものであり、その機能を実現するように構成された回路や処理装置により構成されている。絞りシャッター制御部２０１８は、絞り２００４の開口径を変化して（絞り値を可変として）撮影光量を調節するためのものであり、その機能を実現するように構成された回路や処理装置により構成される。
【００５９】
ＣＰＵ２０１０は、カメラ本体の種々の制御を司るカメラ内の制御装置であり、演算部、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ａ／Ｄコンバータ、Ｄ／Ａコンバータ、通信インターフェイス回路等を含む。ＣＰＵ２０１０は、ＲＯＭ等に記憶されたコンピュータプログラムに従ってカメラ内の各部の動作を制御し、撮像光学系２００２の焦点状態の検出（焦点検出）を含むＡＦ、撮像、画像処理、記録等の一連の撮影動作を実行する。ＣＰＵ２０１０は、信号処理部でもある。
【００６０】
撮像装置制御部２０１４は、撮像装置２００１の動作を制御するとともに、撮像装置２００１から出力された信号をＡ／Ｄ変換してＣＰＵ２０１０に送信するためのものであり、それら機能を実現するように構成された回路や制御装置により構成される。Ａ／Ｄ変換機能は、撮像装置２００１が備えていてもかまわない。画像処理部２０１６は、Ａ／Ｄ変換された信号に対してγ変換やカラー補間等の画像処理を行って画像信号を生成する処理装置であり、その機能を実現するように構成された回路や制御装置により構成される。表示部２０２０は、液晶表示装置（ＬＣＤ）等の表示装置であり、カメラの撮影モードに関する情報、撮影前のプレビュー画像、撮影後の確認用画像、焦点検出時の合焦状態等を表示する。操作スイッチ２０２２は、電源スイッチ、レリーズ（撮影トリガ）スイッチ、ズーム操作スイッチ、撮影モード選択スイッチ等で構成される。記録媒体２０２４は、撮影済み画像等を記録するためのものであり、撮像システムに内蔵されたものでもよいし、メモリカード等の着脱可能なものでもよい。
【００６１】
このようにして、実施例１乃至実施例４に係る固体撮像装置１０１を適用した撮像システム２０００を構成することにより、高性能の撮像システムを実現することができる。
【００６２】
＜実施例６＞
本発明の実施例６に係る撮像システム及び移動体について、図１０（Ａ）及び図１０（Ｂ）を用いて説明する。図１０（Ａ）及び図１０（Ｂ）は、本実施例による撮像システム及び移動体の構成を示す図である。
【００６３】
図１０（Ａ）は、車載カメラに関する撮像システム２１００の一例を示したものである
。撮像システム２１００は、撮像装置２１１０を有する。撮像装置２１１０は、上述の実施例１乃至実施例４に記載の固体撮像装置１０１のいずれかである。撮像システム２１００は、画像処理部２１１２と視差取得部２１１４を有する。画像処理部２１１２は、撮像装置２１１０により取得された複数の画像データに対し、画像処理を行う処理装置である。視差取得部２１１４は、撮像装置２１１０により取得された複数の画像データから視差（視差画像の位相差）の算出を行う処理装置である。また、撮像システム２１００は、算出された視差に基づいて対象物までの距離を算出する処理装置である距離取得部２１１６と、算出された距離に基づいて衝突可能性があるか否かを判定する処理装置である衝突判定部２１１８と、を有する。ここで、視差取得部２１１４や距離取得部２１１６は、対象物までの距離情報等の情報を取得する情報取得手段の一例である。すなわち、距離情報とは、視差、デフォーカス量、対象物までの距離等に関する情報である。衝突判定部２１１８はこれらの距離情報のいずれかを用いて、衝突可能性を判定してもよい。上述の処理装置は、専用に設計されたハードウェアによって実現されてもよいし、ソフトウェアモジュールに基づいて演算を行う汎用のハードウェアによって実現されてもよい。また、処理装置はＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｇａｔｅ  Ａｒｒａｙ）、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  Ｓｐｅｃｉｆｉｃ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）等によって実現されてもよい。または、処理装置は、これらの組合せによって実現されてもよい。
【００６４】
撮像システム２１００は、車両情報取得装置２１２０と接続されており、車速、ヨーレート、舵角などの車両情報を取得することができる。また、撮像システム２１００は、衝突判定部２１１８での判定結果に基づいて、車両に対して制動力を発生させる制御信号を出力する制御装置である制御ＥＣＵ２１３０が接続されている。すなわち、制御ＥＣＵ２１３０は、距離情報に基づいて移動体を制御する移動体制御手段の一例である。また、撮像システム２１００は、衝突判定部２１１８での判定結果に基づいて、ドライバーへ警報を発する警報装置２１４０とも接続されている。例えば、衝突判定部２１１８の判定結果として衝突可能性が高い場合、制御ＥＣＵ２１３０はブレーキをかける、アクセルを戻す、エンジン出力を抑制するなどして衝突を回避、被害を軽減する車両制御を行う。警報装置２１４０は音等の警報を鳴らす、カーナビゲーションシステムなどの画面に警報情報を表示する、シートベルトやステアリングに振動を与えるなどしてユーザに警告を行う。
【００６５】
本実施例では、車両の周囲、例えば前方又は後方を撮像システム２１００で撮像する。図１０（Ｂ）に、車両前方（撮像範囲２１５０）を撮像する場合の撮像システム２１００を示した。車両情報取得装置２１２０は、撮像システム２１００を動作させ撮像を実行させるように指示を送る。上述の実施例１乃至実施例４に係る固体撮像装置１０１を撮像装置２１１０として用いることにより、本実施例の撮像システム２１００は、測距の精度をより向上させることができる。
【００６６】
以上の説明では、他の車両と衝突しないように制御する例を述べたが、他の車両に追従して自動運転する制御、車線からはみ出さないように自動運転する制御等にも適用可能である。更に、撮像システムは、自動車等の車両に限らず、例えば、船舶、航空機あるいは産業用ロボットなどの移動体（輸送機器）に適用することができる。移動体（輸送機器）における移動装置はエンジン、モーター、車輪、プロペラなどの各種の駆動源である。加えて、移動体に限らず、高度道路交通システム（ＩＴＳ）等、広く物体認識を利用する機器に適用することができる。
【００６７】
（その他の実施例）
以上に説明した本発明の各実施例や変形例に記載された構成や処理は、互いに任意に組み合わせて利用できる。
【符号の説明】
【００６８】
１０１：固体撮像装置、１：光電変換部
２：ＦＤ部（フローティングディフュージョン部）、１２：容量切替部、
１３：リセット部、１４：拡散層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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