(57)【要約】【課題】飽和電荷量（Ｑｓ）の増加や、感度の向上が図られ、かつ、信号電荷の転送効率の良い固体撮像装置と、その固体撮像装置を用いた電子機器を提供する。【解決手段】本発明の固体撮像装置は、半導体基板１３の深さ方向に形成される埋め込み型のフォトダイオードＰＤと、１画素を構成するフォトダイオードＰＤが形成されたフォトダイオード領域６０の周辺部に、半導体基板１３の表面から、ゲート絶縁膜１８を介してフォトダイオードＰＤに達する深さにまで形成された縦型ゲート電極１２ａ，１２ｂと、フォトダイオードＰＤから読み出した信号電荷を蓄積するフローティングディフュージョン領域１１とから構成される電荷読み出しトランジスタＴｒとを有して構成される。【選択図】図２
2010114273.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板の深さ方向に形成される埋め込み型のフォトダイオードと、
１画素を構成する前記フォトダイオードが形成されたフォトダイオード領域の周辺部に、前記半導体基板の表面から、ゲート絶縁膜を介して前記フォトダイオードに達する深さにまで形成された縦型ゲート電極と、前記フォトダイオードから読み出した信号電荷を蓄積するフローティングディフュージョン領域とから構成される電荷読み出しトランジスタと、
を有する固体撮像装置。
【請求項２】
前記電荷読み出しトランジスタは、前記半導体基板の上面にゲート絶縁膜を介して、前記縦型ゲート電極と一体に形成された平面型ゲート電極を有する請求項１記載の固体撮像装置。
【請求項３】
前記縦型ゲート電極は、前記フォトダイオード領域の隣り合う二辺に沿ってそれぞれ１つずつ形成される請求項２記載の固体撮像装置。
【請求項４】
前記縦型ゲート電極は、前記平面型ゲート電極は、前記二辺に沿って形成された２つの縦型ゲート電極間に形成される請求項３記載の固体撮像装置。
【請求項５】
前記縦型ゲート電極は、断面が長方形をなし、前記縦型ゲート電極の断面の長軸方向が、前記フォトダイオード領域の辺に平行となるように、前記フォトダイオード領域の辺に沿って形成される請求項４記載の固体撮像装置。
【請求項６】
前記フローティングディフュージョン領域は、前記フォトダイオード領域内に形成される請求項５記載の固体撮像装置。
【請求項７】
前記縦型ゲート電極は、前記フォトダイオード領域の隣り合う二辺に跨って形成される請求項１記載の固体撮像装置。
【請求項８】
前記フローティングディフュージョン領域は、前記フォトダイオード領域の外側に形成される請求項１記載の固体撮像装置。
【請求項９】
前記フローティングディフュージョン領域は、前記フォトダイオード領域内に形成される請求項１記載の固体撮像装置。
【請求項１０】
前記縦型ゲート電極は、隣接する画素間で共有される請求項１記載の固体撮像装置。
【請求項１１】
前記平面型ゲート電極は、隣接する画素間で共有される請求項２記載の固体撮像装置。
【請求項１２】
前記フローティングディフュージョン領域は、隣接する画素間で共有される請求項１記載の固体撮像装置。
【請求項１３】
光学レンズと、
半導体基板の深さ方向に形成される埋め込み型のフォトダイオードと、１画素を構成する前記フォトダイオードが形成されたフォトダイオード領域の周辺部に、前記半導体基板の表面から、ゲート絶縁膜を介して前記フォトダイオードに達する深さにまで形成された縦型ゲート電極と、前記フォトダイオードから読み出した信号電荷を蓄積するフローティングディフュージョン領域とから構成される電荷読み出しトランジスタとを有する固体撮像装置と、
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、
を含んで構成される電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体撮像装置、及び当該固体撮像装置を備えた電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＣＭＯＳ型の固体撮像装置は、フォトダイオードと、複数のＭＯＳトランジスタとにより１画素を形成し、複数の画素を所要のパターンに配列して構成される。このフォトダイオードは、受光量に応じた信号電荷を生成し蓄積する光電変換素子であり、複数のＭＯＳトランジスタはフォトダイオードからの信号電荷を転送するための素子である。これらの画素においては、照射された光により信号電荷が得られ、得られた信号電荷は、画素毎の画素信号として出力される。このようにして出力された画素信号は、所定の信号処理回路によって処理され、映像信号として外部に出力される。
【０００３】
近年、固体撮像装置の特性向上の為に、画素サイズの縮小や、飽和電荷量（Ｑｓ）及び感度の向上が図られている。下記特許文献１には、飽和電荷量（Ｑｓ）や、感度を低下させることなく、画素サイズの微細化を可能にするため、半導体基板の深さ方向に形成された縦型ゲート電極を有する電荷読み出しトランジスタが用いられた固体撮像装置について記載されている。
【０００４】
図６８Ａに、特許文献１に記載された、従来の固体撮像装置の概略断面構成を示し、図６８Ｂに、その平面構成を示す。
図６８Ａ，Ｂに示すように、従来の固体撮像装置は、ｐ型の半導体基板２０３と、半導体基板２０３内に形成された各画素を構成するフォトダイオードＰＤと、電荷読み出しトランジスタＴｒとから構成される。
【０００５】
フォトダイオードＰＤは、半導体基板２０３の表面側に形成されたｐ型高濃度不純物領域（ｐ＋領域）２０６と、これに接して、裏面側に向う深さ方向に形成されたｎ型高濃度不純物領域（ｎ＋領域）２０５、ｎ型低濃度不純物領域（ｎ−領域）２０４と、から構成される。フォトダイオードＰＤを構成する主たるｐｎ接合ｊ０は、ｐ＋領域２０６と、ｎ＋領域２０５で形成される。また、図６８Ｂに示すように、フォトダイオードＰＤは、半導体基板２０３のフォトダイオード領域２６０内に形成され、画素毎に、画素分離領域２１０によって分離されている。
【０００６】
電荷読み出しトランジスタＴｒは、フォトダイオードＰＤに蓄積された信号電荷を転送する為のＭＯＳトランジスタである。この電荷読み出しトランジスタＴｒは、半導体基板２０３の表面側に設けられたフローティングディフュージョン領域２０２と、ゲート絶縁膜２１８を介して、半導体基板２０３の表面側から深さ方向に形成される縦型ゲート電極２０１とから構成される。縦型ゲート電極２０１は、フローティングディフュージョン領域２０２に、ゲート絶縁膜２１８を介して接し、かつ、フォトダイオードＰＤのｐｎ接合ｊ０より深い位置まで形成された縦型ゲート電極２０１を有する。電荷読み出しトランジスタＴｒを構成する縦型ゲート電極２０１は、半導体基板２０３の表面側から、フォトダイオードＰＤのｐｎ接合ｊ０に達する深さまで形成された溝部に、ゲート絶縁膜２１８が形成され、このゲート絶縁膜２１８上の溝部を埋め込むことにより、柱状の縦型ゲート電極２０１が形成される。
【０００７】
この電荷読み出しトランジスタＴｒでは、転送チャネルは、縦型ゲート電極２０１に沿ってフォトダイオードＰＤを構成するｐｎ接合ｊ０から、フローティングディフュージョン領域２０２に達するように、半導体基板２０３の深さ方向に形成される。
【０００８】
また、この固体撮像装置は、図６８Ｂに示すように半導体基板２０３の裏面側から光を照射する裏面照射型の固体撮像装置とされ、電荷読み出しトランジスタＴｒを構成する縦型ゲート電極２０１は、フォトダイオードＰＤの中央位置に形成されている。
【０００９】
このような構成を有する固体撮像装置では、裏面側から入射した光は、フォトダイオードＰＤにより光電変換され、フォトダイオードＰＤに信号電荷が蓄積される。そして、電荷読み出しトランジスタＴｒの縦型ゲート電極２０１に正電圧を印加することにより、フォトダイオードＰＤに蓄積された信号電荷は、転送チャネルを転送されて、半導体基板２０３表面に形成されたフローティングディフュージョン領域２０２に読み出される。
【００１０】
このように、半導体基板２０３の深さ方向にフォトダイオードＰＤを形成し、縦型ゲート電極２０１で、フォトダイオードＰＤに蓄積された信号電荷を読み出す構成とされている。これにより、画素を微細化した場合でも、フォトダイオードＰＤの飽和電荷量（Ｑｓ）や、感度を低下させることがない。また、裏面照射型とすることにより、光照射側には、ＭＯＳトランジスタや、配線層が形成されないため、開口面積を大きくとることができる。
【００１１】
一方、図６９Ａ，Ｂに、縦型ゲート電極を用いない従来の固体撮像装置の要部の概略断面構成と、平面構成を示す。図６９Ａ，Ｂにおいて、図６８Ａ，Ｂに対応する部分には同一符号を付し、重複説明を省略する。図６９Ａに示すように、縦型ゲート電極ではない、通常の平面型のゲート電極３０１を用いた場合、ゲート電極３０１は、フォトダイオードＰＤが形成されているフォトダイオード領域２６０の外周部の半導体基板２０３上面に、ゲート絶縁膜２１８を介して形成されている。
【００１２】
ところで、フォトダイオードＰＤの飽和電荷量（Ｑｓ）は、フォトダイオードＰＤを構成するｐｎ接合ｊ０の静電容量に比例する。一般にフォトダイオードＰＤの中央付近は、不純物濃度が高く形成されるため単位面積あたりの静電容量は高く、逆に、画素端となるフォトダイオードＰＤの端部における静電容量は低い。すなわち、図６８，６９で示すフォトダイオードＰＤでは、破線で囲む部分（フォトダイオード領域２６０の中央付近）において、静電容量が大きく形成されており、単位面積当たりの飽和電荷量（Ｑｓ）も高い。
【００１３】
そうすると、図６８Ａ，Ｂで示す例では、ゲート電極３０１は、フォトダイオード領域２６０の外周部に形成されるためフォトダイオードＰＤが飽和電荷量（Ｑｓ）は失われない。
しかしながら、図６９Ａ，Ｂに示す例のように、縦型ゲートをフォトダイオードの中心に配置した場合は、フォトダイオードＰＤの中で、静電容量が高かった部分に縦型ゲート電極２０１が埋め込まれて形成されてしまうこととなる。そうすると、フォトダイオードＰＤでは、縦型ゲート電極２０１が形成される領域と、その周りの面積分の飽和電荷量（Ｑｓ）の損失が懸念される。
【００１４】
また、図６８に示すように縦型ゲート電極２０１と、フローティングディフュージョン領域２０２を、画素を構成するフォトダイオードＰＤの中心に配置した場合には、複数画素によるフローティングディフュージョン領域２０２の共有が難しく、画素サイズの縮小が困難である。また、フォトダイオードＰＤに蓄積された電荷は、電荷読み出しトランジスタＴｒの転送チャネルを伝って半導体基板２０３表面に形成されたフローティングディフュージョン領域２０２に転送される。このため、電荷読み出しトランジスタＴｒのゲート部に欠陥が存在する場合には、電荷の転送不良が生じたり、大きな暗電流の発生の原因となったりすると考えられる。この場合の欠陥とは、縦型ゲート電極２０１を形成する際に形成する深溝部の加工により発生する欠陥や界面準位である。
【００１５】
【特許文献１】特開２００５−２２３０８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
上述の点に鑑み、本発明は、飽和電荷量（Ｑｓ）の増加や、感度の向上が図られ、かつ、信号電荷の転送効率の良い固体撮像装置と、その固体撮像装置を用いた電子機器を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記課題を解決し、本発明の目的を達成するため、本発明の固体撮像装置は以下の構成を有する。まず、半導体基板の深さ方向に形成される埋め込み型のフォトダイオードを有する。そして、１画素を構成する前記フォトダイオードが形成されたフォトダイオード領域の周辺部に、前記半導体基板の表面から、ゲート絶縁膜を介してフォトダイオードに達する深さにまで形成された縦型ゲート電極を有する。また、フォトダイオードから読み出した信号電荷を蓄積するフローティングディフュージョン領域を有する。これらの縦型ゲート電極とフローティングディフュージョン領域とにより電荷読み出しトランジスタが構成される。
ここで、「フォトダイオード領域」とは、半導体基板内に形成されたフォトダイオードを平面視した際に、フォトダイオードが形成されている領域とする。
【００１８】
本発明の固体撮像装置では、縦型ゲート電極に読み出しの為の電位を印加した場合、フォトダイオード領域内の電位勾配が、フローティングディフュージョン領域に向けて深くなるように変化される。これにより、フォトダイオードに蓄積された信号電荷は、電位勾配に沿って転送される。
【００１９】
また、本発明の電子機器は、光学レンズと、固体撮像装置と、固体撮像装置からの出力信号を処理する信号処理回路とを含み構成される。この固体撮像装置は、まず、半導体基板の深さ方向に形成される埋め込み型のフォトダイオードを有する。そして、１画素を構成する前記フォトダイオードが形成されたフォトダイオード領域の周辺部に、前記半導体基板の表面から、ゲート絶縁膜を介してフォトダイオードに達する深さにまで形成された縦型ゲート電極を有する。また、フォトダイオードから読み出した信号電荷を蓄積するフローティングディフュージョン領域を有する。これらの縦型ゲート電極とフローティングディフュージョン領域とにより電荷読み出しトランジスタが構成される。
ここで、「フォトダイオード領域」とは、半導体基板内に形成されたフォトダイオードを平面視した際に、フォトダイオードが形成されている領域とする。
【００２０】
本発明の電子機器では、固体撮像装置において、縦型ゲート電極に読み出しの為の電位を印加した場合、フォトダイオード領域内の電位勾配が、フローティングディフュージョン領域に向けて深くなるように変化される。これにより、フォトダイオードに蓄積された信号電荷は、電位勾配に沿って転送される。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、飽和電荷量（Ｑｓ）の増加や、感度の向上が図られた固体撮像装置を得ることができる。また、本発明によれば、飽和電荷量（Ｑｓ）や感度の向上が可能であり、より高画質化された電子機器を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、図１〜図６７を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【００２３】
［固体撮像装置の全体構造］
まず、図１を用いて、以下に説明する第１の実施形態及び第２の実施形態が適用されるＣＭＯＳ型の固体撮像装置、すなわち、ＣＭＯＳイメージセンサの全体構造について説明する。
【００２４】
図１に示す固体撮像装置１は、Ｓｉからなる半導体基板１３上に配列された複数の画素２から構成される撮像領域３と、撮像領域３の周辺回路としての垂直駆動回路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等を有して構成される。
【００２５】
画素２は、光電変換素子であるフォトダイオードと、複数のＭＯＳトランジスタとから構成され、半導体基板１３上に、２次元アレイ状に規則的に複数配列される。
【００２６】
撮像領域３は、２次元アレイ状に規則的に複数配列された画素２から構成される。そして、撮像領域３は、実際に光を受光し、光電変換によって生成された信号電荷を蓄積することのできる有効画素領域と、有効画素領域の周囲に形成され、黒レベルの基準になる光学的黒を出力するための黒基準画素領域とから構成される。
【００２７】
制御回路８は、垂直同期信号、水平同期信号及びマスタクロックに基づいて、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等の動作の基準となるクロック信号や制御信号などを生成する。そして、制御回路８で生成されたクロック信号や制御信号などは、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等に入力される。
【００２８】
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、撮像領域３の各画素２を行単位で順次垂直方向に選択走査する。そして、各画素２の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づく画素信号を、垂直信号線を通してカラム信号処理回路５に供給する。
【００２９】
カラム信号処理回路５は、例えば、画素２の列毎に配置されており、１行分の画素２から出力される信号を画素列毎に黒基準画素領域（図示しないが、有効画素領域の周囲に形成される）からの信号によって、ノイズ除去や信号増幅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９０とのあいだに設けられている。
【００３０】
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９０に出力させる。
【００３１】
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９０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。
以下に説明する第１〜第５６の実施形態における固体撮像装置は、図１における固体撮像装置１を構成するものであり、特に有効撮像領域における画素の断面構成を示すものである。
【００３２】
〈第１の実施形態〉
［縦型ゲート電極を２つ有する例］
図２に本発明の第１の実施形態に係る固体撮像装置の概略平面構成を示し、図３に、図２のＡ−Ａ線上に沿う概略断面構成を示す。図２、及び図３は、１画素を構成する要部の平面図、及び断面図である。図２，３に示すように、本実施形態例の固体撮像装置は、半導体基板１３内に形成されたフォトダイオードＰＤと、電荷読み出しトランジスタＴｒとを有する。電荷読み出しトランジスタＴｒは、フォトダイオードＰＤ周辺部に形成された２つの縦型ゲート電極１２ａ，１２ｂと、フォトダイオード領域６０の角部から外側の領域に架けて形成されたフローティングディフュージョン領域１１とから構成される。本実施形態例においては、本発明の第１導電型をｐ型とし、第２導電型をｎ型として、以下に説明する。
【００３３】
半導体基板１３は、ｐ型のシリコン基板で構成される。
フォトダイオードＰＤは、半導体基板１３の内部において、半導体基板１３の裏面側から表面側に順に形成されたｎ型の不純物領域（ｎ領域）１４、ｎ型の高濃度不純物領域（ｎ＋領域）１５、ｐ型の高濃度不純物領域（ｐ＋領域）１６で構成される。このフォトダイオードＰＤは、主に、ｐ＋領域１６とｎ＋領域１５との接合面であるｐｎ接合ｊにより構成されるものである。本実施形態例においては、図２に示すように、フォトダイオードＰＤは、正面視で略正方形状のフォトダイオード領域６０内に形成され、フォトダイオード領域６０は、ｐ型の半導体基板１３で構成される画素分離領域１０により、画素毎に区画される。本実施形態例では、フォトダイオード領域６０を正方形状としているが、正方形状に限られるものではなく、矩形状や多角形状、種々の形状とすることができる。本実施形態例では、簡単の為、フォトダイオード領域６０を正方形状としている。
尚、図２に示す平面図では、画素分離領域１０内にフォトダイオードＰＤが形成されている領域をフォトダイオード領域６０として図示している。
【００３４】
縦型ゲート電極１２ａ，１２ｂは、フォトダイオード領域６０の外周部であって、フォトダイオード領域６０の１つの角部を挟む二辺に沿うように１つずつ、計２つ形成されている。すなわち、平面視したときに多角形状、図２では正方形状をなすフォトダイオード領域６０の隣り合う二辺に沿って、１つずつ形成されている。また、このときの縦型ゲート電極１２ａ，１２ｂの断面形状は長方形とされ、断面形状の長軸方向が、縦型ゲート電極１２ａ，１２ｂが形成されるフォトダイオード領域６０の辺と平行となるように配置されている。そして、縦型ゲート電極１２ａ，１２ｂは、半導体基板１３の表面から、半導体基板１３内に形成されたフォトダイオードＰＤのｐｎ接合ｊに接する深さまで、ゲート絶縁膜１８を介して半導体基板１３内に埋め込まれて形成されている。縦型ゲート電極１２ａ，１２ｂの低部を含む下部周辺部に対応した部分においては、フォトダイオードＰＤを構成するｎ＋領域１５とゲート絶縁膜１８との間に、ｐ＋領域１６よりも不純物濃度の低いｐ型低不純物濃度領域（ｐ−領域）１７が形成されている。また、フォトダイオードＰＤを構成するｐ＋領域１６において、ゲート絶縁膜１８の近傍部分も、ｐ型低不純物濃度領域（ｐ−領域）１７として形成されている。
【００３５】
フローティングディフュージョン領域１１は、ｎ型高濃度不純物領域（ｎ＋）により、縦型ゲート電極１２ａ，１２ｂに隣接するフォトダイオード領域６０の角部から、フォトダイオード領域６０の外側に架けて、半導体基板１３の表面側の領域に形成されている。そして、フローティングディフュージョン領域１１は、２つの縦型ゲート電極１２ａ，１２ｂにより共有されている。本実施形態例においては、フローティングディフュージョン領域１１は、縦型ゲート電極１２ａ，１２ｂに、ゲート絶縁膜１８を介して接触するように形成されている。
【００３６】
そして、半導体基板１３内に、ゲート絶縁膜１８を介して形成された２つの縦型ゲート電極１２ａ，１２ｂと、フローティングディフュージョン領域１１により、電荷読み出しトランジスタＴｒが構成される。
【００３７】
その他、本実施形態例の固体撮像装置では、１画素を構成するリセットトランジスタ、アンプトランジスタ、選択トランジスタ等、所望のＭＯＳトランジスタが、半導体基板１３のフォトダイオード領域６０周辺に構成されるが、図２においては図示を省略する。また、半導体基板１３の表面側には、それぞれのＭＯＳトランジスタを駆動するための配線層が層間絶縁膜を介して複数層形成される。
【００３８】
本実施形態例の固体撮像装置は、半導体基板１３の表面側から光を照射する表面照射型の固体撮像装置として用いてもよいし、半導体基板１３の裏面側から光を照射する裏面照射型の固体撮像装置として用いてもよい。
表面照射型の場合には、半導体基板１３の表面側から、オンチップレンズ、及びカラーフィルタ膜等を介して光が入射され、裏面照射型の場合には、半導体基板１３の裏面側から、オンチップレンズ、及びカラーフィルタ膜等を介して光が入射されることとなる。
【００３９】
［駆動方法］
以上の構成を有する本実施形態例の固体撮像装置における駆動方法を説明する。
【００４０】
まず、固体撮像装置のオンチップレンズが形成された側から光Ｌを照射する。そうすると、オンチップレンズにより集光された光は、半導体基板１３内のフォトダイオードＰＤに入射される。
【００４１】
そして、フォトダイオードＰＤに入射した光は、ｎ領域１４や、ｐｎ接合ｊ部分において光電変換し、フォトダイオードＰＤにおいて信号電荷が生成される。生成された信号電荷は、ｎ＋領域１５に形成される電位の井戸に蓄積される。本実施形態例の固体撮像装置では、信号電荷の蓄積時に、縦型ゲート電極１２ａ，１２ｂに負電圧を印加しておく。そうすると、本実施形態例の縦型ゲート電極１２ａ，１２ｂ及びゲート絶縁膜１８の底部周辺には、ｐ−領域１７が形成されていることにより、ゲート絶縁膜１８を介した縦型ゲート電極１２ａ，１２ｂの底部には、ホールがピン留めされる。このように、ホールがピン留めされる、ホールピニングが起こることにより、信号電荷の蓄積時において、縦型ゲート電極１２ａ，１２ｂ及びゲート絶縁膜１８底部から入る暗電流ノイズをｐ−領域１７内に閉じ込めることができる。これにより、フォトダイオードＰＤに到達する暗電流を低減することができる。
【００４２】
信号電荷の蓄積後、縦型ゲート電極１２ａ，１２ｂに正電圧を印加する。ここで、２つの縦型ゲート電極１２ａ，１２ｂには、同電位を印加する。図４に、２つの縦型ゲート電極１２ａ，１２ｂに信号電荷読み出しのための電位を印加したときにフォトダイオード領域６０内で発生するポテンシャルを、等高線表示で示す。図４に示すように、２つの縦型ゲート電極１２ａ，１２ｂに信号読み出しの為の電位を印加すると、縦型ゲート電極１２ａ，１２ｂで挟まれたフォトダイオード領域６０の角部に向って矢印Ｒ１で示すように、ポテンシャルが深くなっていることがわかる。そして、本実施形態例では、縦型ゲート電極１２ａ，１２ｂで挟まれるフォトダイオード領域６０の角部からフォトダイオード領域６０の外側領域にかけてフローティングディフュージョン領域１１が形成されている。このため、縦型ゲート電極１２ａ，１２ｂへ正電圧を印加することによりフォトダイオード領域６０内にポテンシャル勾配が形成され、蓄積された信号電荷が、図２、図３の矢印Ｒ１で示す方向に、ポテンシャル勾配に沿って転送される。そして、信号電荷は、結果的にフローティングディフュージョン領域１１に読み出される。
【００４３】
すなわち、縦型ゲート電極１２ａ，１２ｂに正電圧を印加することにより、この縦型ゲート電極１２ａ，１２ｂに印加された電位に影響されてフォトダイオード領域６０内のポテンシャルが、縦型ゲート電極１２ａ，１２ｂが形成された位置に向って深くなる。本実施形態例では、縦型ゲート電極１２ａ，１２ｂが、フォトダイオード領域６０の１つの角部を挟む外周部の二辺に沿うように１つずつ形成されているので、特に、縦型ゲート電極１２ａ，１２ｂで挟まれた部分のポテンシャルが深くなる。そして、ポテンシャルが深くなる位置にフローティングディフュージョン領域１１が形成されているので、フォトダイオードＰＤに蓄積された信号電荷は、ポテンシャルの谷に沿うようにして、フローティングディフュージョン領域１１に読み出されるのである。
【００４４】
このように、本実施形態例では、電荷読み出しトランジスタＴｒによりフォトダイオード領域６０内のポテンシャルの勾配を変化させて信号電荷を読み出すことができるので、従来の転送チャネルのみを伝うことなく、信号電荷が読み出される。これにより、縦型ゲート電極１２ａ，１２ｂの側面に生じる欠陥の影響を受けることなく、信号電荷の転送を行うことができる。このため、信号電荷の転送不良や暗電流の発生を抑制することができる。
【００４５】
また、本実施形態例では、縦型ゲート電極１２ａ，１２ｂは、フォトダイオード領域６０の外周部に形成されているので、従来のようにフォトダイオードＰＤの中央に縦型ゲート電極を形成する場合よりも縦型ゲート電極１２ａ，１２ｂとその周りの面積分の飽和電荷量（Ｑｓ）の損失を低減することができる。すなわち、通常、単位面積あたりの静電容量が高い部分である、フォトダイオードＰＤ中央部分の飽和電荷量（Ｑｓ）の損失を低減することができる。そして、これにより、飽和電荷量（Ｑｓ）及び感度の向上が図られる。
【００４６】
〈第２の実施形態〉
［縦型ゲート電極を２つ有する例］
図５に本発明の第２の実施形態に係る固体撮像装置の概略平面構成を示し、図６に図Ｂ−Ｂ線上に沿う断面構成を示す。本実施形態例は、第１の実施形態のと、フローティングディフュージョン領域１１が形成される位置が異なる例である。図５，６において、図２，３に対応する部分には同一符号を付し重複説明を省略する。
【００４７】
本実施形態例の固体撮像装置では、フローティングディフュージョン領域１１が、縦型ゲート電極１２ａ，１２ｂで挟まれるフォトダイオード領域６０の角部からフォトダイオード領域６０内部にかけて、半導体基板１３の表面側に形成されている。そして、２つの縦型ゲート電極１２ａ，１２ｂにより、このフローティングディフュージョン領域１１は共有されている。本実施形態例においては、フローティングディフュージョン領域１１は、縦型ゲート電極１２ａ，１２ｂに、ゲート絶縁膜１８を介して接触するように形成されている。
【００４８】
このような構成を有する固体撮像装置においても、フォトダイオードＰＤに蓄積された信号電荷は、縦型ゲート電極１２ａ，１２ｂへの正電圧の印加によってできるフォトダイオード領域６０内のポテンシャル勾配に沿って、矢印Ｒ１に示す方向に転送される。そして、この信号電荷は、結果的にフローティングディフュージョン領域１１に読み出される。
【００４９】
本実施形態例の固体撮像装置においても、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。さらに、本実施形態例の固体撮像装置においては、フローティングディフュージョン領域１１がフォトダイオード領域６０内に形成されるので、画素サイズの縮小化が可能となる。
【００５０】
〈第３の実施形態〉
［縦型ゲート電極２つと、平面型ゲート電極を有する例］
図７に本発明の第３の実施形態に係る固体撮像装置の概略平面構成を示し、図８に図７のＣ−Ｃ線上に沿う断面構成を示す。図７，８において、図２，３に対応する部分には、同一符号を付し重複説明を省略する。
【００５１】
本実施形態例の固体撮像装置では、１画素を構成する電荷読み出しトランジスタＴｒは、平面型ゲート電極１９と、縦型ゲート電極１２ａ，１２ｂと、フローティングディフュージョン領域１１とから構成される。
【００５２】
縦型ゲート電極１２ａ，１２ｂは、フォトダイオード領域６０の外周部であって、フォトダイオード領域６０の１つの角部を挟む二辺に沿って１つずつ、計２つ形成されている。そして、縦型ゲート電極１２ａ，１２ｂで挟まれたフォトダイオード領域６０の角部に位置する半導体基板１３上面には、縦型ゲート電極１２ａ，１２ｂと一体に形成された平面型ゲート電極１９が形成されている。この平面型ゲート電極１９は、半導体基板１３表面にゲート絶縁膜１８を介して形成されるものである。また、この平面型ゲート電極１９には、縦型ゲート電極１２ａ，１２ｂと同電位が印加される。
【００５３】
そして、本実施形態例では、フローティングディフュージョン領域１１は、フォトダイオード領域６０の外側の半導体基板１３表面側領域であって、平面型ゲート電極１９下部の半導体基板１３と接する領域に形成されている。
【００５４】
このような構成を有する固体撮像装置においても、フォトダイオードＰＤに蓄積された信号電荷は、縦型ゲート電極１２ａ，１２ｂ及び平面型ゲート電極１９への正電圧の印加によってできるポテンシャル勾配によって転送され、フローティングディフュージョン領域１１に読み出される。
【００５５】
図９に、２つの縦型ゲート電極１２ａ，１２ｂと平面型ゲート電極１９に信号電荷の読み出しのための電位を印加したときに発生する、フォトダイオード領域６０内のポテンシャルを、等高線表示で示す。図９に示すように、２つの縦型ゲート電極１２ａ，１２ｂ及び平面型ゲート電極１９に信号読み出しの為の電位を印加すると、縦型ゲート電極１２ａ，１２ｂ及び平面型ゲート電極１９で挟まれた角部領域に向って、フォトダイオード領域６０内のポテンシャルが深くなっていることがわかる。
【００５６】
また、第１の実施形態で示した図４と比較すると、図４では、縦型ゲート電極１２ａ，１２ｂで挟まれた角部に向けて、ポテンシャルが深くなるような勾配ができていたものの、角部において、矢印Ｒ２で示す方向に深くなるようにポテンシャル勾配ができていた。図４に示すようなフォトダイオード領域６０の角部の矢印Ｒ２で示す方向のポテンシャル勾配は、信号電荷の転送残りを発生させてしまう可能性があるものである。一方で、本実施形態例では、図９に示すように、縦型ゲート電極１２ａ，１２ｂで挟まれた角部において、ポテンシャルが浅くなることなく、ポテンシャルが深くなる方向に勾配を有している。すなわち、図４に示したような矢印Ｒ２の勾配が無くなる。これは、平面型ゲート電極１９の効果によるものである。すなわち、平面型ゲート電極１９を、縦型ゲート電極１２ａ，１２ｂと併用することにより、フォトダイオード領域６０内からフローティングディフュージョン領域１１に架けて、よりポテンシャル勾配を効果的に形成することができる。これにより、信号電荷の転送残りの発生を抑制することができる。
【００５７】
そして、本実施形態例の固体撮像装置においても、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００５８】
〈第４の実施形態〉
［縦型ゲート電極２つと、平面型ゲート電極を有する例］
図１０に本発明の第４の実施形態に係る固体撮像装置の概略平面構成を示し、図１１に図１０のＤ−Ｄ線上に沿う断面構成を示す。図１０，１１において、図７，８に対応する部分には同一符号を付し、重複説明を省略する。本実施形態例は、第３の実施形態と、フローティングディフュージョン領域１１の位置が異なる例である。
【００５９】
本実施形態例の固体撮像装置では、フローティングディフュージョン領域１１は、フォトダイオード領域６０内の半導体基板１３表面側領域であって、平面型ゲート電極１９下部の半導体基板１３と接する領域に形成されている。
【００６０】
このような構成を有する固体撮像装置においても、フォトダイオードＰＤに蓄積された信号電荷は、縦型ゲート電極１２ａ，１２ｂへの正電圧の印加によってできる、フォトダイオード領域６０内の矢印Ｒ１で示すポテンシャル勾配に沿って転送される。そして転送された信号電荷は、フローティングディフュージョン領域１１に読み出される。
【００６１】
本実施形態例の固体撮像装置においても、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。さらに、本実施形態例の固体撮像装置においては、フローティングディフュージョン領域１１がフォトダイオード領域６０内に形成されるので、画素サイズの縮小化が可能となる。
【００６２】
〈第５の実施形態〉
［平面ゲート電極下に縦型ゲート電極を有する例］
図１２に本発明の第５実施形態に係る固体撮像装置の概略平面構成を示し、図１３に図１２のＥ−Ｅ線上に沿う断面構成を示す。図１２，１３において、図７，８に対応する部分には同一符号を付し重複説明を省略する。
【００６３】
本実施形態例の固体撮像装置では、１画素を構成する電荷読み出しトランジスタＴｒは、平面型ゲート電極１９と、縦型ゲート電極１２と、フローティングディフュージョン領域１１とから構成される。
平面型ゲート電極１９は、フォトダイオード領域６０の角部に位置する半導体基板１３上に、ゲート絶縁膜１８を介して形成されている。そして、その平面型ゲート電極１９の下部に、平面型ゲート電極１９と一体に形成された縦型ゲート電極１２が形成されている。この縦型ゲート電極１２は、半導体基板１３内部に形成されているフォトダイオードＰＤのｐｎ接合ｊに接するようにゲート絶縁膜１８を介して形成されている。また、縦型ゲート電極１２の断面形状は略正方形状とされ、フォトダイオード領域６０の角部に形成された平面型ゲート電極１９の下部全面とはならない大きさで形成されている。
【００６４】
そして、本実施形態例では、フローティングディフュージョン領域１１は、フォトダイオード領域６０の外側の半導体基板１３表面側領域であって、平面型ゲート電極１９下部の半導体基板１３と接する領域に形成されている。
【００６５】
このような構成を有する固体撮像装置においても、フォトダイオードＰＤに蓄積された信号電荷は、縦型ゲート電極１２への正電圧の印加によってできるフォトダイオード領域６０内の矢印Ｒ１で示すポテンシャル勾配に沿って転送される。そしてこの信号電荷は、結果的に、フローティングディフュージョン領域１１に読み出される。また、本実施形態例では、縦型ゲート電極１２を、平面型ゲート電極２３の下部全面とはならない大きさで形成している。このため、フォトダイオード領域６０の電位勾配によってフローティングディフュージョン領域１１に転送される信号電荷の転送が縦型ゲート電極１２により遮られない。
【００６６】
また、本実施形態例の固体撮像装置においても、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００６７】
〈第６の実施形態〉
［平面ゲート電極下に縦型ゲート電極を有する例］
図１４に本発明の第６の実施形態に係る固体撮像装置の概略平面構成を示し、図１５に図１４のＦ−Ｆ線上に沿う断面構成を示す。図１４，１５において、図１２，１３に対応する部分には同一符号を付し、重複説明を省略する。
本実施形態例は、第５の実施形態と、フローティングディフュージョン領域１１の位置が異なる例である。
【００６８】
本実施形態例では、フローティングディフュージョン領域１１は、フォトダイオード領域６０内の半導体基板１３表面側領域であって、平面型ゲート電極１９下部の半導体基板１３と接する領域に形成されている。
【００６９】
このような構成を有する固体撮像装置においても、フォトダイオードＰＤに蓄積された信号電荷は、縦型ゲート電極１２ａ，１２ｂへの正電圧の印加によってできるフォトダイオード領域６０内の、矢印Ｒ１で示すポテンシャル勾配に沿って転送される。そしてこの信号電荷は、結果的に、フローティングディフュージョン領域１１に読み出される。また、本実施形態例では、縦型ゲート電極１２を、平面型ゲート電極２３の下部全面とはならない大きさで形成している。このため、フォトダイオード領域６０の電位勾配によってフローティングディフュージョン領域１１に転送される信号電荷の転送が縦型ゲート電極１２により遮られない。
【００７０】
本実施形態例の固体撮像装置においても、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。さらに、本実施形態例の固体撮像装置においては、フローティングディフュージョン領域１１がフォトダイオード領域６０内に形成されるので、画素サイズの縮小化が可能となる。
【００７１】
〈第７の実施形態〉
［縦型ゲート電極を１つ有する例］
図１６に本発明の第７の実施形態に係る固体撮像装置の概略平面構成を示す。図１６におけるＡ−Ａ線上に沿う断面構成は、図３と同一である。図１６において、図２に対応する部分には、同一符号を付し重複説明を省略する。
【００７２】
本実施形態例の固体撮像装置では、１画素を構成する電荷読み出しトランジスタＴｒは、縦型ゲート電極１２ａとフローティングディフュージョン領域１１とにより構成される。
縦型ゲート電極１２ａは、フォトダイオード領域６０の外周部の一辺に沿って１つ形成されている。この縦型ゲート電極１２ａも、半導体基板１３内部に形成されたフォトダイオードＰＤのｐｎ接合ｊに接する深さにゲート絶縁膜１８を介して形成されている。
また、フローティングディフュージョン領域１１は、縦型ゲート電極１２ａに隣接するフォトダイオード領域６０の角部から外側に架けて、半導体基板１３表面側に形成されている。
【００７３】
このような構成を有する固体撮像装置においても、フォトダイオードＰＤに蓄積された信号電荷は、縦型ゲート電極１２ａへの正電圧の印加によってできるフォトダイオード領域６０内のポテンシャル勾配に沿って転送される。そして、転送された信号電荷は、結果的に、フローティングディフュージョン領域１１に読み出される。
【００７４】
本実施形態例の固体撮像装置においても、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００７５】
〈第８の実施形態〉
［縦型ゲート電極を１つ有する例］
図１７に本発明の第８の実施形態に係る固体撮像装置の概略平面構成を示す。図７におけるＢ−Ｂ線上に沿う断面構成は、図６と同一である。図１７において、図５に対応する部分には、同一符号を付し重複説明を省略する。
本実施形態例は、第７の実施形態と、フローティングディフュージョン領域１１の位置が異なる例である。
【００７６】
本実施形態例の固体撮像装置では、フローティングディフュージョン領域１１は、フォトダイオード領域６０内の半導体基板１３表面側に形成されており、縦型ゲート電極１２ａに隣接して形成されている。
【００７７】
このような構成を有する固体撮像装置においても、フォトダイオードＰＤに蓄積された信号電荷は、縦型ゲート電極１２ａへの正電圧の印加によってできるフォトダイオード領域６０内のポテンシャル勾配に沿って転送される。そして転送された信号電荷は、結果的に、フローティングディフュージョン領域１１に読み出される。
【００７８】
本実施形態例の固体撮像装置においても、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。さらに、本実施形態例の固体撮像装置においては、フローティングディフュージョン領域１１がフォトダイオード領域６０内に形成されるので、画素サイズの縮小化が可能となる。
【００７９】
〈第９の実施形態〉
［１つの縦型ゲート電極と平面型ゲート電極を有する例］
図１８に本発明の第９の実施形態に係る固体撮像装置の概略平面構成を示す。図１８におけるＣ−Ｃ線上に沿う断面構成は、図８と同一である。図１８において、図７に対応する部分には、同一符号を付し重複説明を省略する。
【００８０】
本実施形態例の固体撮像装置において、１画素を構成する電荷読み出しトランジスタＴｒは、縦型ゲート電極１２ａと、平面型ゲート電極１９と、フローティングディフュージョン領域１１とにより構成される。
まず、縦型ゲート電極１２ａは、フォトダイオード領域６０の外周部の一辺に沿って１つ形成されている。この縦型ゲート電極１２ａも、半導体基板１３内部に形成されたフォトダイオードＰＤのｐｎ接合ｊに接する深さにゲート絶縁膜１８を介して形成されている。
また、平面型ゲート電極１９は、縦型ゲート電極１２ａに接するフォトダイオード領域６０の角部の半導体基板１３上に、ゲート絶縁膜１８を介して、縦型ゲート電極１２ａと一体に形成される。
フローティングディフュージョン領域１１は、フォトダイオード領域６０内の半導体基板１３表面側領域であって、平面型ゲート電極１９下部の半導体基板１３と接する領域に形成されている。
【００８１】
このような構成を有する固体撮像装置においても、フォトダイオードＰＤに蓄積された信号電荷は、縦型ゲート電極１２ａ及び平面型ゲート電極１９への正電圧の印加によってできるフォトダイオード領域６０内のポテンシャル勾配に沿って転送される。そして、転送された信号電荷は、結果的にフローティングディフュージョン領域１１に読み出される。
【００８２】
本実施形態例の固体撮像装置においても、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。さらに、平面型ゲート電極１９を、縦型ゲート電極１２ａと併用することにより、フォトダイオード領域６０内からフローティングディフュージョン領域１１に架けて、よりポテンシャル勾配を効果的に形成することができる。これにより、信号電荷の転送残りの発生を抑制することができる。
【００８３】
〈第１０の実施形態〉
［１つの縦型ゲート電極と平面型ゲート電極を有する例］
図１９に本発明の第１０の実施形態に係る固体撮像装置の概略平面構成を示す。図１０におけるＤ−Ｄ線上に沿う断面構成は、図１１と同一である。図１９において、図９に対応する部分には、同一符号を付し重複説明を省略する。
本実施形態例は、第９の実施形態と、フローティングディフュージョン領域１１の位置が異なる例である。
【００８４】
本実施形態例の固体撮像装置では、フローティングディフュージョン領域１１は、フォトダイオード領域６０の外側の半導体基板１３表面側領域であって、平面型ゲート電極１９下部の半導体基板１３と接する領域に形成されている。
【００８５】
このような構成を有する固体撮像装置においても、フォトダイオードＰＤに蓄積された信号電荷は、縦型ゲート電極１２ａ及び平面型ゲート電極１９への正電圧の印加によってできる、フォトダイオード領域６０内のポテンシャル勾配に沿って転送される。そして転送された信号電荷は、結果的に、フローティングディフュージョン領域１１に読み出される。
【００８６】
本実施形態例の固体撮像装置においても、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。さらに、本実施形態例の固体撮像装置においては、フローティングディフュージョン領域１１がフォトダイオード領域６０内に形成されるので、画素サイズの縮小化が可能となる。
【００８７】
〈第１１の実施形態〉
［二辺に跨る縦型ゲート電極、及び平面型ゲート電極を有する例］
図２０に本発明の第１１の実施形態に係る固体撮像装置の概略平面構成を示す。図２０におけるＦ−Ｆ線上に沿う断面構成は、図１５と同一である。図２０において、図１４に対応する部分には、同一符号を付し重複説明を省略する。
【００８８】
本実施形態例の固体撮像装置の１画素を構成する電荷読み出しトランジスタＴｒは、縦型ゲート電極１２ｃと、平面型ゲート電極１９と、フローティングディフュージョン領域１１とから構成される。
まず、縦型ゲート電極１２ｃは、フォトダイオード領域６０外周部の隣接する二辺に跨って形成されている。この縦型ゲート電極１２ｃは、半導体基板１３表面から、半導体基板１３内のフォトダイオードＰＤのｐｎ接合ｊに接する深さまで、ゲート絶縁膜１８を介して形成される。
平面型ゲート電極１９は、縦型ゲート電極１２ｃが形成されるフォトダイオード領域６０の角部の領域に、縦型ゲート電極１２ｃと一体に形成されている。
フローティングディフュージョン領域１１は、フォトダイオード領域６０内の平面型ゲート電極１９に隣接する半導体基板表面側に形成されている。
【００８９】
このような構成を有する固体撮像装置においても、フォトダイオードＰＤに蓄積された信号電荷は、縦型ゲート電極１２ｃへの正電圧の印加によってできるフォトダイオード領域６０内のポテンシャル勾配に沿って転送される。そして転送された信号電荷は、フローティングディフュージョン領域１１に読み出される。本実施形態例では、フォトダイオード領域６０内に形成されるポテンシャル勾配により信号電荷が転送されるので、フローティングディフュージョン領域１１は、縦型ゲート電極１２ｃによって信号電荷の転送が遮られない位置に形成される必要がある。本実施形態例では、フローティングディフュージョン領域１１が、縦型ゲート電極１２ｃに対して、信号電荷が蓄積される側であるフォトダイオード領域６０に形成されるので、信号電荷の転送が縦型ゲート電極１２ｃに遮られることがない。
【００９０】
本実施形態例の固体撮像装置においても、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。さらに、本実施形態例の固体撮像装置においては、フローティングディフュージョン領域１１がフォトダイオード領域６０内に形成されるので、画素サイズの縮小化が可能となる。
【００９１】
〈第１２の実施形態〉
［一辺と角部に跨る縦型ゲート電極、及び平面型ゲート電極を有する例］
図２１に本発明の第１２の実施形態に係る固体撮像装置の概略平面構成を示す。図２１におけるＦ−Ｆ線上に沿う断面構成は、図１５と同一である。図２１において、図２０に対応する部分には、同一符号を付し重複説明を省略する。
【００９２】
本実施形態例の固体撮像装置において、１画素を構成する電荷読み出しトランジスタＴｒは、縦型ゲート電極１２ｄと、平面型ゲート電極１９と、フローティングディフュージョン領域１１とから構成される。
まず、縦型ゲート電極１２ｄは、フォトダイオード領域６０の外周部の一辺と、その辺に隣接するフォトダイオード領域６０の角部に跨って形成されている。この縦型ゲート電極１２ｄは、半導体基板１３表面から、半導体基板１３内のフォトダイオードＰＤのｐｎ接合ｊに接する深さまで、ゲート絶縁膜１８を介して形成される。
平面型ゲート電極１９は、縦型ゲート電極１２ｄが形成されるフォトダイオード領域６０の角部の領域に、縦型ゲート電極１２ｄと一体に形成されている。
フローティングディフュージョン領域１１は、フォトダイオード領域６０内の縦型ゲート電極１２ｄに隣接する半導体基板１３表面側に形成されている。
【００９３】
このような構成を有する固体撮像装置においても、フォトダイオードＰＤに蓄積された信号電荷は、縦型ゲート電極１２ｄへの正電圧の印加によってできるフォトダイオード領域６０内のポテンシャル勾配に沿って転送される。そして転送された信号電荷は、結果的にフローティングディフュージョン領域１１に読み出される。本実施形態例の固体撮像装置においては、縦型ゲート電極１２ｄがフォトダイオード領域６０の外周部の二辺に跨って形成される。本実施形態例では、フォトダイオード領域６０内に形成されるポテンシャル勾配により信号電荷が転送されるので、フローティングディフュージョン領域１１は、縦型ゲート電極１２ｄによって信号電荷の転送が遮られない位置に形成されるものである。すなわち、本実施形態例では、フローティングディフュージョン領域１１が、縦型ゲート電極１２ｄに対して、信号電荷が蓄積される側であるフォトダイオード領域６０内に形成されるので、信号電荷の転送が縦型ゲート電極１２ｄに遮られることがない。
【００９４】
本実施形態例の固体撮像装置においても、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。さらに、本実施形態例の固体撮像装置においては、フローティングディフュージョン領域１１がフォトダイオード領域６０内に形成されるので、画素サイズの縮小化が可能となる。
【００９５】
上述した第１〜第１２の実施形態では、１画素分の構成について説明した。本発明の電荷読み出しトランジスタＴｒは、電荷読み出しトランジスタＴｒを構成する縦型ゲート電極、平面型ゲート電極、またはフローティングディフュージョン領域を、隣接する画素間において共有することが可能である。以下に、隣接する４画素を図示しながら、フォトダイオード領域に対する、電荷読み出しトランジスタのレイアウト例を説明する。以下の実施の形態の説明では、固体撮像装置の画素部の平面構成のみを図示し、断面構成の図示は省略するが、その断面構成は、前述した第１〜第１２の実施形態の固体撮像装置における断面構成に対応するものである。したがって、断面構成は図示しないが、フォトダイオード領域は、半導体基板内に形成されたフォトダイオードが形成される領域を平面視したときの領域と定義する。また、縦型ゲート電極は、半導体基板表面から、半導体基板内に形成されたフォトダイオードのｐｎ接合に達する深さまで、ゲート絶縁膜を介して形成されたゲート電極と定義する。また平面型ゲート電極は、半導体基板上に、ゲート絶縁膜を介して形成されたゲート電極と定義する。
【００９６】
〈第１３の実施形態〉
［隣接画素で平面型ゲート電極とフローティングディフュージョン領域を共有する例］
図２２に本発明の第１３の実施形態に係る固体撮像装置の概略平面構成を示す。図２２は、隣接する４画素を構成する要部の平面図であり、隣接する画素が垂直方向もしくは水平方向にずれた、いわゆるハニカム画素配列とされた例を示している。図２２において、図に対応する部分には、同一符号を付し重複説明を省略する。
【００９７】
本実施形態例の固体撮像装置において、１画素を構成する電荷読み出しトランジスタＴｒは、平面型ゲート電極２３と、平面型ゲート電極２３と一体に形成された縦型ゲート電極１２と、フローティングディフュージョン領域２１とから構成される。
平面型ゲート電極２３は、フォトダイオード領域６０の周辺部の一辺と、その辺に隣接するフォトダイオード領域６０の角部に跨る領域に、その辺と角部に沿って形成されている。そして、フォトダイオード領域６０の角部に位置する平面型ゲート電極２３の下部には、平面型ゲート電極２３と一体に形成された縦型ゲート電極１２が形成されている。この縦型ゲート電極１２の断面は、略正方形状を為しており、フォトダイオード領域６０の角部に形成された平面型ゲート電極２３の下部全面とはならない大きさで形成されている。
【００９８】
フローティングディフュージョン領域２１は、フォトダイオード領域６０の外側であって、平面型ゲート電極２３下部の半導体基板と隣接する領域に形成されている。
【００９９】
そして、本実施形態例の固体撮像装置では、斜めに隣接する画素において、フォトダイオード領域６０の周辺部の一辺に沿って形成された平面型ゲート電極２３がそれぞれ共有されている。さらに、垂直方向に隣接する画素においては、フォトダイオード領域６０の外部に形成されたフローティングディフュージョン領域２１が共有されている。
【０１００】
このような構成を有する固体撮像装置においても、フォトダイオードＰＤに蓄積された信号電荷は、縦型ゲート電極１２への正電圧の印加によってできるフォトダイオード領域６０内のポテンシャル勾配に沿って転送される。そして、転送された信号電荷は、フローティングディフュージョン領域２１に読み出される。また、本実施形態例の固体撮像装置においては、フォトダイオード領域６０の外周部の一辺に沿って形成された平面型ゲート電極２３が斜めに隣接する２つの画素間で共有されている。このため、２画素分のフォトダイオード領域６０に蓄積された信号電荷が同時に転送される。また、本実施形態例では、縦型ゲート電極１２を、平面型ゲート電極２３の下部全面とはならない大きさで形成している。このため、フォトダイオード領域６０の電位勾配によってフローティングディフュージョン領域２１に転送される信号電荷の転送が縦型ゲート電極１２により遮られない。
【０１０１】
本実施形態例においては、隣接する２画素間で、平面型ゲート電極２３や、フローティングディフュージョン領域２１を共有することで、画素サイズの微細化が可能となる。
【０１０２】
そして、本実施形態例の固体撮像装置においても、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【０１０３】
〈第１４の実施形態〉
［隣接画素で平面型ゲート電極を共有する例］
図２３に本発明の第１４の実施形態に係る固体撮像装置の概略平面構成を示す。図２３において、図２２に対応する部分には同一符号を付し重複説明を省略する。本実施形態例は、第１３の実施形態例と、フローティングディフュージョン領域の構成が異なる例である。
【０１０４】
本実施形態例の固体撮像装置において、フローティングディフュージョン領域１１は、フォトダイオード領域６０内の半導体基板１３表面側領域であって、平面型ゲート電極２３下部の半導体基板１３と隣接する領域に形成されている。すなわち、フローティングディフュージョン領域１１は、隣接する画素間で共有されていない。
【０１０５】
このような構成を有する固体撮像装置においても、フォトダイオードＰＤに蓄積された信号電荷は、縦型ゲート電極１２への正電圧の印加によってできるフォトダイオード領域６０内のポテンシャル勾配に沿って転送される。そして、転送された信号電荷は、フローティングディフュージョン領域１１に読み出される。また、本実施形態例の固体撮像装置においては、フォトダイオード領域６０の外周部の一辺に沿って形成された平面型ゲート電極２３を斜めに隣接する２つの画素間で共有するので、２画素分のフォトダイオード領域６０に蓄積された信号電荷が同時に転送される。
【０１０６】
本実施形態例においては、隣接する２画素間で、平面型ゲート電極２３を共有することで、画素サイズの微細化が可能となる。さらに、本実施形態例の固体撮像装置においては、フローティングディフュージョン領域１１がフォトダイオード領域６０内に形成されるので、画素サイズの縮小化が可能となる。
【０１０７】
そして、本実施形態例の固体撮像装置においても、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【０１０８】
〈第１５の実施形態〉
［隣接画素で平面型ゲート電極を２つ共有する例］
図２４に本発明の第１５の実施形態に係る固体撮像装置の概略平面構成を示す。図２４において、図２３に対応する部分には同一符号を付し重複説明を省略する。本実施形態例は、第１４の実施形態において、フォトダイオード領域６０の角部に形成される平面型ゲート電極が、隣接する画素間において共有される例である。
【０１０９】
本実施形態例の固体撮像装置においては、フォトダイオード領域６０の角部に形成される平面型ゲート電極２５は、垂直方向に隣接する画素間において共有されている。
【０１１０】
このような構成を有する固体撮像装置においても、フォトダイオードＰＤに蓄積された信号電荷は、縦型ゲート電極１２への正電圧の印加によってできるフォトダイオード領域６０内のポテンシャル勾配に沿って転送される。そして転送された信号電荷は、それぞれのフローティングディフュージョン領域１１に読み出される。また、本実施形態例では、平面型ゲート電極２５は、隣接する斜めの画素間及び、隣接する垂直方向の画素間において共有されている。これにより、縦型ゲート電極１２及び平面型ゲート電極２３に正電圧を印加することで、図２４に示す４画素分の信号電荷が同時に転送される。そして、それぞれのフローティングディフュージョン領域１１に読み出される。
【０１１１】
本実施形態例においては、斜めに隣接する画素、及び垂直方向に隣接する画素間で、平面型ゲート電極２５を共有することで、画素サイズの微細化が可能となる。
【０１１２】
そして、本実施形態例の固体撮像装置においても、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。さらに、本実施形態例の固体撮像装置においては、フローティングディフュージョン領域１１がフォトダイオード領域６０内に形成されるので、画素サイズの縮小化が可能となる。
【０１１３】
〈第１６の実施形態〉
［２画素で平面型ゲート電極と縦型ゲート電極を共有する例］
図２５に本発明の第１６の実施形態に係る固体撮像装置の概略平面構成を示す。図２５において、図２４に対応する部分には同一符号を付し重複説明を省略する。本実施形態例は、第１５の実施形態において、縦型ゲート電極が、垂直方向に隣接する画素間において共有される例である。
【０１１４】
本実施形態例の固体撮像装置では、垂直方向に隣接する画素間において、縦型ゲート電極２６が共有されている。すなわち、本実施形態例における縦型ゲート電極２６は、隣接する画素間に跨るように、断面形状が長方形とされている。
【０１１５】
このような構成を有する固体撮像装置においても、フォトダイオードＰＤに蓄積された信号電荷は、縦型ゲート電極１２への正電圧の印加によってできるフォトダイオード領域６０内のポテンシャル勾配に沿って転送される。そして転送された信号電荷は、フローティングディフュージョン領域１１に読み出される。また、本実施形態例では、斜めに隣接する画素間、及び縦方向に隣接する画素間において、平面型ゲート電極２５が共有されている。これにより、縦型ゲート電極２６及び平面型ゲート電極２３に正電圧を印加することで、図２５に示す４画素分の信号電荷が同時に転送される。そして、それぞれのフローティングディフュージョン領域１１に読み出される。
【０１１６】
本実施形態例においては、縦方向及び斜めに隣接する２画素間で、平面型ゲート電極２５を共有することで、画素サイズの微細化が可能となる。さらに、本実施形態例の固体撮像装置においては、フローティングディフュージョン領域１１がフォトダイオード領域６０内に形成されるので、画素サイズの縮小化が可能となる。
【０１１７】
そして、本実施形態例の固体撮像装置においても、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【０１１８】
〈第１７の実施形態〉
［２画素で縦型ゲート電極とフローティングディフュージョン領域を共有する例］
図２６に本発明の第１７の実施形態に係る固体撮像装置の概略平面構成を示す。図２６において、図２に対応する部分には同一符号を付し、重複説明を省略する。
【０１１９】
本実施形態例の固体撮像装置において、１画素を構成する電荷読み出しトランジスタＴｒは、縦型ゲート電極１２ｂ，２７と、フローティングディフュージョン領域２１とから構成される。
【０１２０】
縦型ゲート電極１２ｂ，２７は、それぞれのフォトダイオード領域６０の外周部であって、フォトダイオード領域６０の１つの角部を挟む外周部に１つずつ、計２つ形成されている。そして、２つの縦型ゲート電極１２ｂ，２７のうちの一方の縦型ゲート電極２７は、斜めに隣接する画素間で共有されている。そして、共有される縦型ゲート電極２７の対向する側面が、それぞれ、異なるフォトダイオード領域６０に面するように配置されている。
フローティングディフュージョン領域２１は、フォトダイオード領域６０の外側であって、縦型ゲート電極１２ｂ，２７と隣接する半導体基板１３表面側に形成されている。そして、このフローティングディフュージョン領域２１は、垂直方向に隣接する画素間で共有されている。
【０１２１】
このような構成を有する固体撮像装置においても、フォトダイオードＰＤに蓄積された信号電荷は、縦型ゲート電極１２ｂ，２７への正電圧の印加によってできるフォトダイオード領域６０内のポテンシャル勾配に沿って転送される。そして転送された信号電荷は、フローティングディフュージョン領域２１に読み出される。また、本実施形態例では、縦型ゲート電極２７は、隣接する斜めの画素間において共有されている。これにより、１画素を構成する２つの縦型ゲート電極１２ｂ，２７に同時に正電圧を印加することで、図２６に示す斜めに隣接する２画素分の信号電荷が同時に転送される。そして、それぞれのフローティングディフュージョン領域２１に読み出される。
【０１２２】
本実施形態例においては、隣接する２画素間で、縦型ゲート電極２７及び、フローティングディフュージョン領域２１を共有することで、画素サイズの微細化が可能となる。
【０１２３】
そして、本実施形態例の固体撮像装置においても、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【０１２４】
〈第１８の実施形態〉
［２画素で縦型ゲート電極を共有する例］
図２７に本発明の第１８の実施形態に係る固体撮像装置の概略平面構成を示す。図２７において、図２６に対応する部分には、同一符号を付し重複説明を省略する。本実施形態例は、第１７の実施形態と、フローティングディフュージョン領域の構成が異なる例である。
【０１２５】
本実施形態例の固体撮像装置においては、１画素の電荷読み出しトランジスタＴｒを構成するフローティングディフュージョン領域１１は、フォトダイオード領域６０内において、縦型ゲート電極１２ｂ，２７に隣接して形成されている。
【０１２６】
このような構成を有する固体撮像装置においても、フォトダイオードＰＤに蓄積された信号電荷は、縦型ゲート電極１２ｂ，２７への正電圧の印加によってできるフォトダイオード領域６０内のポテンシャル勾配に沿って転送される。そして転送された信号電荷は、フローティングディフュージョン領域１１に読み出される。また、本実施形態例では、縦型ゲート電極２７が、隣接する斜めの画素間において共有されている。これにより、１画素を構成する２つの縦型ゲート電極１２ｂ，２７に同時に正電圧を印加することで、図２７に示す、斜めに隣接する２画素分の信号電荷が同時に転送される。そして、それぞれのフローティングディフュージョン領域１１に読み出される。
【０１２７】
本実施形態例においては、隣接する２画素間で、縦型ゲート電極２７を共有することで、画素サイズの微細化が可能となる。さらに、本実施形態例の固体撮像装置においては、フローティングディフュージョン領域１１がフォトダイオード領域６０内に形成されるので、画素サイズの縮小化が可能となる。
【０１２８】
そして、本実施形態例の固体撮像装置においても、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【０１２９】
〈第１９の実施形態〉
［隣接画素で縦型ゲート電極とフローティングディフュージョン領域を共有する例］
図２８に本発明の第１９の実施形態に係る固体撮像装置の概略平面構成を示す。図２８において、図７に対応する部分には同一符号を付し、重複説明を省略する。
【０１３０】
本実施形態例の固体撮像装置において、１画素を構成する電荷読み出しトランジスタＴｒは、縦型ゲート電極１２ｂ，２７と、平面型ゲート電極２９と、フローティングディフュージョン領域２１とから構成される。
【０１３１】
縦型ゲート電極１２ｂ，２７は、フォトダイオード領域６０の外周部であって、フォトダイオード領域６０の１つの角部を挟む二辺に沿って１つずつ形成されている。そして、縦型ゲート電極１２ｂ，２７で挟まれたフォトダイオード領域６０の角部に位置する半導体基板１３上面には、縦型ゲート電極１２ｂ，２７と一体に形成された平面型ゲート電極２９が形成されている。そして、２つの縦型ゲート電極１２ｂ，２７のうちの一方の縦型ゲート電極２７は、斜めに隣接する画素間で共有されている。
フローティングディフュージョン領域２１は、フォトダイオード領域６０の外側であって、縦型ゲート電極１２ｂ，２７と隣接する半導体基板１３表面側に形成されている。そして、このフローティングディフュージョン領域２１は、垂直方向に隣接する２つの画素間において共有されている。
【０１３２】
このような構成を有する固体撮像装置においても、フォトダイオードＰＤに蓄積された信号電荷は、縦型ゲート電極１２ｂ，２７への正電圧の印加によってできるフォトダイオード領域６０内のポテンシャル勾配に沿って転送される。そして転送された信号電荷は、フローティングディフュージョン領域２１に読み出される。また、本実施形態例では、縦型ゲート電極２７が隣接する斜めの画素間において共有されている。これにより、１画素を構成する２つの縦型ゲート電極１２ｂ，２７に同時に正電圧を印加することで、図２８に示す斜めに隣接する２画素分の信号電荷が同時に転送される。そして、それぞれのフローティングディフュージョン領域２１に読み出される。
【０１３３】
本実施形態例においては、隣接する２画素間で、縦型ゲート電極２７及び、フローティングディフュージョン領域２１を共有することで、画素サイズの微細化が可能となる。
【０１３４】
そして、本実施形態例の固体撮像装置においても、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【０１３５】
〈第２０の実施形態〉
［隣接画素で、縦型ゲート電極を共有する例］
図２９に本発明の第２０の実施形態に係る固体撮像装置の概略平面構成を示す。図２９において、図２８と対応する部分には同一符号を付し重複説明を省略する。
本実施形態例は、第２９の実施形態と、フローティングディフュージョン領域の構成が異なる例である。
【０１３６】
本実施形態例の固体撮像装置においては、１画素の電荷読み出しトランジスタＴｒを構成するフローティングディフュージョン領域１１は、フォトダイオード領域６０内において、縦型ゲート電極１２ｂ，２７に隣接して形成されている。
【０１３７】
このような構成を有する固体撮像装置においても、フォトダイオードＰＤに蓄積された信号電荷は、縦型ゲート電極１２ｂ，２７への正電圧の印加によってできるフォトダイオード領域６０内のポテンシャル勾配に沿って転送される。そして転送された信号電荷は、フローティングディフュージョン領域１１に読み出される。また、本実施形態例では、縦型ゲート電極２７は、隣接する斜めの画素間において共有されている。これにより、１画素を構成する２つの縦型ゲート電極１２ｂ，２７に同時に正電圧を印加することで、図２９に示す斜めに隣接する２画素分の信号電荷が同時に転送される。そして、それぞれのフローティングディフュージョン領域１１に読み出される。
【０１３８】
本実施形態例においては、隣接する２画素間で、縦型ゲート電極２７を共有することで、画素サイズの微細化が可能となる。さらに、本実施形態例の固体撮像装置においては、フローティングディフュージョン領域１１がフォトダイオード領域６０内に形成されるので、画素サイズの縮小化が可能となる。
【０１３９】
そして、本実施形態例の固体撮像装置においても、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【０１４０】
〈第２１の実施形態〉
［隣接画素で縦型ゲート電極と平面型ゲート電極を共有する例］
図３０に本発明の第２１の実施形態に係る固体撮像装置の概略平面構成を示す。図２１において、図２９に対応する部分には同一符号を付し重複説明を省略する。
本実施形態例は、第２０の実施形態と、平面型ゲート電極の構成が異なる例である。
【０１４１】
本実施形態例の固体撮像装置においては、１画素の電荷読み出しトランジスタＴｒを構成する平面型ゲート電極３０は、垂直方向に隣接する画素間で共有されている。
【０１４２】
このような構成を有する固体撮像装置においても、フォトダイオードＰＤに蓄積された信号電荷は、縦型ゲート電極１２ｂ，２７への正電圧の印加によってできるフォトダイオード領域６０内のポテンシャル勾配に沿って転送される。そして転送された信号電荷は、フローティングディフュージョン領域１１に読み出される。また、本実施形態例では、縦型ゲート電極は隣接する斜めの画素間において共有されている。また、平面型ゲート電極３０が隣接する垂直方向の画素間において共有されている。これにより、１画素を構成する縦型ゲート電極１２ｂ，２７、及び平面型ゲート電極３０に同時に正電圧を印加することで、図３０に示す４画素分の信号電荷が同時に転送される。そして、それぞれのフォトダイオード領域に蓄積されていた信号電荷は、それぞれのフローティングディフュージョン領域１１に読み出される。
【０１４３】
本実施形態例においては、隣接する２画素間で、縦型ゲート電極２７及び平面型ゲート電極３０を共有することで、画素サイズの微細化が可能となる。さらに、本実施形態例の固体撮像装置においては、フローティングディフュージョン領域１１がフォトダイオード領域６０内に形成されるので、画素サイズの縮小化が可能となる。
【０１４４】
そして、本実施形態例の固体撮像装置においても、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【０１４５】
〈第２２の実施形態〉
［隣接画素で二辺に跨る縦型ゲート電極を共有する例］
図３１に本発明の第１の実施形態に係る固体撮像装置の概略平面構成を示す。図３１において、図２９に対応する部分には同一符号を付し、重複説明を省略する。
【０１４６】
本実施形態例の固体撮像装置において、１画素を構成する電荷読み出しトランジスタＴｒは、縦型ゲート電極３１と、フローティングディフュージョン領域１１とから構成される。
【０１４７】
１画素を構成する縦型ゲート電極３１は、フォトダイオード領域６０の外周部の、隣接する二辺に跨って形成されている。そして、フォトダイオード領域６０外周部の隣接する二辺に跨って形成される縦型ゲート電極３１のうち、一辺に相当する部分が、斜めに隣接する画素間で共有されている。
平面型ゲート電極１９は、縦型ゲート電極３１が形成されるフォトダイオード領域６０の角部の領域に、縦型ゲート電極３１と一体に形成されている。
フローティングディフュージョン領域１１は、フォトダイオード領域内の縦型ゲート電極に隣接して形成されている。
【０１４８】
このような構成を有する固体撮像装置においても、フォトダイオードに蓄積された信号電荷は、縦型ゲート電極３１への正電圧の印加によってできるフォトダイオード領域６０内のポテンシャル勾配に沿って転送される。そして転送された信号電荷は、フローティングディフュージョン領域１１に読み出される。また、本実施形態例では、縦型ゲート電極３１は、隣接する斜めの画素間において共有されている。これにより、図３１に示す斜めに隣接する２画素分の信号電荷が同時に転送される。そして、それぞれのフォトダイオードＰＤに蓄積された信号電荷は、それぞれのフローティングディフュージョン領域１１に読み出される。
【０１４９】
本実施形態例においては、隣接する２画素間で、縦型ゲート電極３１を共有することで、画素サイズの微細化が可能となる。さらに、本実施形態例の固体撮像装置においては、フローティングディフュージョン領域１１がフォトダイオード領域６０内に形成されるので、画素サイズの縮小化が可能となる。
【０１５０】
そして、本実施形態例の固体撮像装置においても、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【０１５１】
〈第２３の実施形態〉
［隣接画素で二辺に跨る縦型ゲート電極及び平面型ゲート電極を共有する例］
図３２に本発明の第２３の実施形態に係る固体撮像装置の概略平面構成を示す。図３２において、図３１に対応する部分には同一符号を付し重複説明を省略する。
本実施形態例は、第２２の実施形態と、平面型ゲート電極の構成が異なる例である。
【０１５２】
本実施形態例の平面型ゲート電極３２は、垂直方向に隣接する画素間で共有されている。
【０１５３】
このような構成を有する固体撮像装置においても、フォトダイオードＰＤに蓄積された信号電荷は、縦型ゲート電極３１への正電圧の印加によってできるフォトダイオード領域６０内のポテンシャル勾配に沿って転送される。そして転送された信号電荷は、フローティングディフュージョン領域１１に読み出される。また、本実施形態例では、縦型ゲート電極３１は、隣接する斜めの画素間において共有されている。また、平面型ゲート電極３２が、垂直方向に隣接する画素間において共有されている。これにより、縦型ゲート電極３１への正電圧の印加により、図３２に示す４画素分の信号電荷が同時に転送される。そして、それぞれのフォトダイオードＰＤに蓄積された信号電荷は、それぞれのフローティングディフュージョン領域１１に読み出される。
【０１５４】
本実施形態例においては、隣接する画素間で、縦型ゲート電極３１及び平面型ゲート電極３２を共有することで、画素サイズの微細化が可能となる。さらに、本実施形態例の固体撮像装置においては、フローティングディフュージョン領域１１がフォトダイオード領域６０内に形成されるので、画素サイズの縮小化が可能となる。
【０１５５】
そして、本実施形態例の固体撮像装置においても、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【０１５６】
〈第２４の実施形態〉
［２画素で二辺に跨る縦型ゲート電極を共有する例］
図３３に本発明の第２４の実施形態に係る固体撮像装置の概略平面構成を示す。図３３において、図３２に対応する部分には同一符号を付し重複説明を省略する。
本実施形態例は、第２３の実施形態と、縦型ゲート電極の構成が異なる例である。
【０１５７】
本実施形態例の縦型ゲート電極３３は、フォトダイオード領域６０の外周部の、隣接する二辺に跨って、かつ、垂直方向に隣接する画素間に渡って一体に形成されている。この縦型ゲート電極３１の、フォトダイオード領域６０外周部の隣接する二辺に跨って形成される縦型ゲート電極３１のうち、一辺に相当する部分が、斜めに隣接する画素間で共有されている。また、縦型ゲート電極３３の、垂直方向に隣接する画素間に渡って形成される部分は、垂直方向に隣接する画素間で共有されるように形成された平面型ゲート電極３２下に形成されている。
【０１５８】
このような構成を有する固体撮像装置においても、フォトダイオードＰＤに蓄積された信号電荷は、縦型ゲート電極３３への正電圧の印加によってできるフォトダイオード領域６０内のポテンシャル勾配に沿って転送される。そして転送された信号電荷は、フローティングディフュージョン領域１１に読み出される。また、本実施形態例では、縦型ゲート電極３３が、斜めに隣接する画素間及び垂直方向に隣接する画素間において共有されている。また、平面型ゲート電極３２が垂直方向に隣接する画素間において共有されている。これにより、縦型ゲート電極３３及び平面型ゲート電極３２への正電圧の印加により、図３３に示す４画素分の信号電荷が同時に転送される。そして、それぞれのフォトダイオードＰＤに蓄積された信号電荷は、それぞれのフローティングディフュージョン領域１１に読み出される。
【０１５９】
本実施形態例においては、隣接する２画素間で、縦型ゲート電極３３及び平面型ゲート電極３２を共有することで、画素サイズの微細化が可能となる。さらに、本実施形態例の固体撮像装置においては、フローティングディフュージョン領域１１がフォトダイオード領域６０内に形成されるので、画素サイズの縮小化が可能となる。
【０１６０】
そして、本実施形態例の固体撮像装置においても、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【０１６１】
〈第２５の実施形態〉
［隣接画素で縦型ゲート電極及びフローティングディフュージョン領域を共有する例］
図３４に本発明の第２５の実施形態に係る固体撮像装置の概略平面構成を示す。図３４において、図２６に対応する部分には同一符号を付し、重複説明を省略する。
【０１６２】
本実施形態例の固体撮像装置において、１画素を構成する電荷読み出しトランジスタＴｒは、縦型ゲート電極２７と、フローティングディフュージョン領域２１とから構成される。
【０１６３】
１画素を構成する縦型ゲート電極２７は、フォトダイオード領域６０の外周部の一辺に沿って１つ形成されている。この縦型ゲート電極２７は、斜めに隣接する画素間において共有されている。
また、１画素を構成するフローティングディフュージョン領域２１は、フォトダイオード領域６０の外側の半導体基板１３表面側に形成されており、縦型ゲート電極２７に隣接して形成されている。そしてこのフローティングディフュージョン領域２１は、垂直方向に隣接する画素間において共有されている。
【０１６４】
このような構成を有する固体撮像装置においても、フォトダイオードＰＤに蓄積された信号電荷は、縦型ゲート電極２７への正電圧の印加によってできるフォトダイオード領域６０内のポテンシャル勾配に沿って転送される。そして転送された信号電荷は、フローティングディフュージョン領域２１に読み出される。また、本実施形態例では、縦型ゲート電極は、隣接する斜めの画素間において共有されている。これにより、縦型ゲート電極２７への正電圧の印加により、斜めに隣接する２画素分の信号電荷が同時に転送される。そして、それぞれのフォトダイオードＰＤに蓄積された信号電荷は、それぞれのフローティングディフュージョン領域１１に読み出される。
【０１６５】
本実施形態例においては、隣接する２画素間で、縦型ゲート電極２７及びフローティングディフュージョン領域２１を共有することで、画素サイズの微細化が可能となる。
【０１６６】
そして、本実施形態例の固体撮像装置においても、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【０１６７】
〈第２６の実施形態〉
［隣接画素で縦型ゲート電極とフローティングディフュージョン領域を共有する例］
図３５に本発明の第２６の実施形態に係る固体撮像装置の概略平面構成を示す。図３５において、図１８に対応する部分には同一符号を付し重複説明を省略する。
【０１６８】
本実施形態例の固体撮像装置において、１画素を構成する電荷読み出しトランジスタＴｒは、平面型ゲート電極１９と、平面型ゲート電極１９と一体に形成された縦型ゲート電極２７と、フローティングディフュージョン領域２１とから構成される。
【０１６９】
まず、縦型ゲート電極２７は、フォトダイオード領域６０の外周部の一辺に沿って１つ形成されている。そして、この縦型ゲート電極２７は、斜めに隣接する画素間において共有されている。
また、平面型ゲート電極１９は、縦型ゲート電極２７に隣接するフォトダイオード領域６０の角部に、縦型ゲート電極２７と一体に形成される。
フローティングディフュージョン領域２１は、フォトダイオード領域６０の外側の領域に、平面型ゲート電極１９の下部の半導体基板１３に接して形成されている。このフローティングディフュージョン領域２１は、垂直方向に隣接する画素間において共有されている。
【０１７０】
このような構成を有する固体撮像装置においても、フォトダイオードＰＤに蓄積された信号電荷は、縦型ゲート電極２７への正電圧の印加によってできるフォトダイオード領域６０内のポテンシャル勾配に沿って転送される。そして転送された信号電荷は、フローティングディフュージョン領域２１に読み出される。また、本実施形態例では、縦型ゲート電極は、斜めに隣接する画素間で共有されている。これにより、縦型ゲート電極２７への正電圧の印加により、斜めに隣接する２画素分の信号電荷が同時に転送される。そして、それぞれのフォトダイオードＰＤに蓄積された信号電荷は、それぞれのフローティングディフュージョン領域２１に読み出される。
【０１７１】
本実施形態例においては、隣接する２画素間で、縦型ゲート電極２７及びフローティングディフュージョン領域２１を共有することで、画素サイズの微細化が可能となる。
【０１７２】
そして、本実施形態例の固体撮像装置においても、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【０１７３】
〈第２７の実施形態〉
［隣接画素で縦型ゲート電極を共有する例］
図３６に本発明の第２７の実施形態に係る固体撮像装置の概略平面構成を示す。図３６において図３５に対応する部分には同一符号を付し重複説明を省略する。
本実施形態例は、第２６の実施形態において、フローティングディフュージョン領域の構成が異なる例である。
【０１７４】
本実施形態例の固体撮像装置において、フローティングディフュージョン領域２２は、フォトダイオード領域６０内において、平面型ゲート電極１９の下部の半導体基板１３に接して形成されている。
【０１７５】
このような構成を有する固体撮像装置においても、フォトダイオードＰＤに蓄積された信号電荷は、縦型ゲート電極２７への正電圧の印加によってできるフォトダイオード領域６０内のポテンシャル勾配に沿って転送され、フローティングディフュージョン領域１１に読み出される。また、本実施形態例では、縦型ゲート電極２７は、斜め隣接する画素間で共有されている。これにより、縦型ゲート電極２７への正電圧の印加により、斜めに隣接する２画素分の信号電荷が同時に転送される。そして、それぞれのフォトダイオードＰＤに蓄積された信号電荷は、それぞれのフローティングディフュージョン領域１１に読み出される。
【０１７６】
本実施形態例においては、隣接する２画素間で、縦型ゲート電極２７を共有することで、画素サイズの微細化が可能となる。さらに、本実施形態例の固体撮像装置においては、フローティングディフュージョン領域１１がフォトダイオード領域６０内に形成されるので、画素サイズの縮小化が可能となる。
【０１７７】
そして、本実施形態例の固体撮像装置においても、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【０１７８】
〈第２８の実施形態〉
［隣接画素間で縦型ゲート電極及び平面型ゲート電極を共有する例］
図３７に本発明の第２８の実施形態に係る固体撮像装置の概略平面構成を示す。図３７において図３６に対応する部分には同一符号を付し、重複説明を省略する。
本実施形態例は、第２７の実施形態と平面型ゲート電極の構成が異なる例である。
【０１７９】
本実施形態例の固体撮像装置において、平面型ゲート電極３２は、垂直方向に隣接する画素間において共有されている。
【０１８０】
このような構成を有する固体撮像装置においても、フォトダイオードＰＤに蓄積された信号電荷は、縦型ゲート電極２７及び平面型ゲート電極３２への正電圧の印加によってできるフォトダイオード領域６０内のポテンシャル勾配に沿って転送される。そして転送された信号電荷は、フローティングディフュージョン領域１１に読み出される。また、本実施形態例では、縦型ゲート電極２７が斜めに隣接する画素間において共有されている。また、平面型ゲート電極３２が、垂直方向に隣接する画素間において共有されている。このため、縦型ゲート電極２７及び平面型ゲート電極３２への正電圧の印加により、図３７に示す４画素分の信号電荷が同時に転送される。そして、それぞれのフォトダイオードＰＤに蓄積された信号電荷は、それぞれのフローティングディフュージョン領域１１に読み出される。
【０１８１】
本実施形態例においては、隣接する２画素間で、縦型ゲート電極２７及び平面型ゲート電極３２を共有することで、画素サイズの微細化が可能となる。さらに、本実施形態例の固体撮像装置においては、フローティングディフュージョン領域１１がフォトダイオード領域６０内に形成されるので、画素サイズの縮小化が可能となる。
【０１８２】
そして、本実施形態例の固体撮像装置においても、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【０１８３】
〈第２９の実施形態〉
［隣接画素間で縦型ゲート電極及び平面型ゲート電極を共有する例
図３８に本発明の第２９の実施形態に係る固体撮像装置の概略平面構成を示す。図３８において、図３７に対応する部分には同一符号を付し重複説明を省略する。
本実施形態例は、第２８の実施形態と縦型ゲート電極の構成が異なるものである。
【０１８４】
本実施形態例においては、縦型ゲート電極３７は、斜めに隣接する画素間及び垂直方向に隣接する画素間で共有されるように形成されており、かつ、斜めに隣接する画素間及び垂直方向に隣接する画素間に渡って一体に形成されている。
【０１８５】
このような構成を有する固体撮像装置においても、フォトダイオードＰＤに蓄積された信号電荷は、縦型ゲート電極３７及び平面型ゲート電極３２への正電圧の印加によってできるフォトダイオード領域６０内のポテンシャル勾配に沿って転送される。そして、転送された信号電荷は、それぞれのフローティングディフュージョン領域１１に読み出される。また、本実施形態例では、縦型ゲート電極３７は、隣接する斜めの画素間及び隣接する縦方向の画素間において共有されている。また、平面ゲート電極が、垂直方向に隣接する画素間において共有されている。これにより、縦型ゲート電極３７及び平面型ゲート電極３２への正電圧の印加により、図３８に示す４画素分の信号電荷が同時に転送される。そして、それぞれのフォトダイオードＰＤに蓄積された信号電荷は、それぞれのフローティングディフュージョン領域１１に読み出される。
【０１８６】
本実施形態例においては、隣接する画素間で、縦型ゲート電極３７及び平面型ゲート電極３２を共有することで、画素サイズの微細化が可能となる。さらに、本実施形態例の固体撮像装置においては、フローティングディフュージョン領域１１がフォトダイオード領域６０内に形成されるので、画素サイズの縮小化が可能となる。
【０１８７】
そして、本実施形態例の固体撮像装置においても、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【０１８８】
〈第３０の実施形態〉
［隣接画素間で縦型ゲート電極を共有する例］
図３９に本発明の第３０の実施形態に係る固体撮像装置の概略平面構成を示す。図３９において、図２１に対応する部分には同一符号を付し、重複説明を省略する。
【０１８９】
本実施形態例の固体撮像装置において、１画素を構成する電荷読み出しトランジスタＴｒは、縦型ゲート電極３９と、平面型ゲート電極１９と、フローティングディフュージョン領域１１とから構成される。
【０１９０】
１画素を構成する縦型ゲート電極３９は、フォトダイオード領域６０外周部の隣接する一辺に沿って、その辺とその辺に隣接するフォトダイオード領域６０の角部に跨って形成されている。そして、フォトダイオード領域６０外周部の一辺に沿って形成された縦型ゲート電極３９は、斜めに隣接する画素間で共有されている。
平面型ゲート電極１９は、平面型ゲート電極１９は、縦型ゲート電極３９が形成されるフォトダイオード領域６０の角部の領域に、縦型ゲート電極３９と一体に形成されている。
フローティングディフュージョン領域１１は、フォトダイオード領域６０内において、縦型ゲート電極３９に隣接して形成されている。
【０１９１】
このような構成を有する固体撮像装置においても、フォトダイオードＰＤに蓄積された信号電荷は、縦型ゲート電極３９への正電圧の印加によってフォトダイオード領域６０内にできるポテンシャル勾配に沿って転送される。そして転送された信号電荷は、それぞれのフローティングディフュージョン領域１１に読み出される。また、本実施形態例では、縦型ゲート電極３９は、隣接する斜めの画素間において共有されている。これにより、図３９に示す、斜めに隣接する２画素分の信号電荷が同時に転送される。そして、それぞれのフォトダイオードＰＤに蓄積された信号電荷は、それぞれのフローティングディフュージョン領域１１に読み出される。
【０１９２】
本実施形態例においては、隣接する画素間で、縦型ゲート電極３９を共有することで、画素サイズの微細化が可能となる。さらに、本実施形態例の固体撮像装置においては、フローティングディフュージョン領域１１がフォトダイオード領域６０内に形成されるので、画素サイズの縮小化が可能となる。
【０１９３】
そして、本実施形態例の固体撮像装置においても、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【０１９４】
〈第３１の実施形態〉
［隣接画素間で縦型ゲート電極及び平面型ゲート電極を共有する例］
図４０に本発明の第３１の実施形態に係る固体撮像装置の概略平面構成を示す。図４０において、図３９に対応する部分には同一符号を付し重複説明を省略する。
本実施形態例は、第３０の実施形態において、平面型ゲート電極の構成が一部異なる例である。
【０１９５】
本実施形態例においては、平面型ゲート電極３２が、垂直方向に隣接する画素間において接続されるように形成されている。
【０１９６】
このような構成を有する固体撮像装置においても、フォトダイオードＰＤに蓄積された信号電荷は、縦型ゲート電極３９への正電圧の印加によってできるフォトダイオード領域６０内のポテンシャル勾配に沿って転送される。そして転送された信号電荷は、フローティングディフュージョン領域１１に読み出される。また、本実施形態例では、縦型ゲート電極３９は、隣接する斜めの画素間において共有されている。また、平面型ゲート電極３２は、垂直方向に隣接する画素間において共有されている。これにより、縦型ゲート電極３９及び平面型ゲート電極３２への正電圧の印加により、図４０に示す４画素分の信号電荷が同時に転送される。そして、それぞれのフォトダイオードＰＤに蓄積された信号電荷は、それぞれのフローティングディフュージョン領域１１に読み出される。
【０１９７】
本実施形態例においては、隣接する２画素間で、縦型ゲート電極３９及び平面型ゲート電極３２を共有することで、画素サイズの微細化が可能となる。さらに、本実施形態例の固体撮像装置においては、フローティングディフュージョン領域１１がフォトダイオード領域６０内に形成されるので、画素サイズの縮小化が可能となる。
【０１９８】
そして、本実施形態例の固体撮像装置においても、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【０１９９】
〈第３２の実施形態〉
［隣接画素間で、縦型ゲート電極及び平面型ゲート電極を共有する例］
図４１に本発明の第３２の実施形態に係る固体撮像装置の概略平面構成を示す。図４１において、図４０に対応する部分には同一符号を付し重複説明を省略する。
本実施形態例は、第３１の実施形態と、縦型ゲート電極の構成が一部異なる例である。
【０２００】
本実施形態例において、縦型ゲート電極４１は、フォトダイオード領域６０外周部の隣接する一辺に沿って、その辺とその辺に隣接するフォトダイオード領域６０の角部に跨って形成されている。そして、フォトダイオード領域６０外周部の一辺に沿って形成された縦型ゲート電極３９は、斜めに隣接する画素間で共有されており、垂直方向に隣接する画素間に渡って形成されている。
【０２０１】
このような構成を有する固体撮像装置においても、フォトダイオードＰＤに蓄積された信号電荷は、縦型ゲート電極４１への正電圧の印加によってできるフォトダイオード領域６０内のポテンシャル勾配に沿って転送される。そして転送された信号電荷は、フローティングディフュージョン領域１１に読み出される。また、本実施形態例では、縦型ゲート電極４１が、斜めに隣接する画素間及び垂直方向に隣接する画素間において共有されている。また、平面型ゲート電極３２が垂直方向に隣接する画素間において共有されている。これにより、縦型ゲート電極４１への正電圧の印加により、図４１に示す４画素分の信号電荷が同時に転送される。そして、それぞれのフォトダイオードＰＤに蓄積された信号電荷は、それぞれのフローティングディフュージョン領域１１に読み出される。
縦型ゲート電極４１は、隣接する斜めの画素間において共有されている。このため、縦型ゲート電極４１への正電圧の印加により、図４１に示す４画素分の信号電荷が同時に転送される。そして、それぞれのフォトダイオードＰＤに蓄積された信号電荷は、それぞれのフローティングディフュージョン領域１１に読み出される。
【０２０２】
本実施形態例においては、隣接する２画素間で、縦型ゲート電極４１及び平面型ゲート電極３２を共有することで、画素サイズの微細化が可能となる。さらに、本実施形態例の固体撮像装置においては、フローティングディフュージョン領域１１がフォトダイオード領域６０内に形成されるので、画素サイズの縮小化が可能となる。
【０２０３】
そして、本実施形態例の固体撮像装置においても、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【０２０４】
〈第３３の実施形態〉
［隣接画素で縦型ゲート電極を共有する例］
図４２に本発明の第３３の実施形態に係る固体撮像装置の概略平面構成を示す。図３３において、図１８に対応する部分には同一符号を付し重複説明を省略する。
【０２０５】
本実施形態例の固体撮像装置において、１画素を構成する電荷読み出しトランジスタＴｒは、縦型ゲート電極４２と、フローティングディフュージョン領域１１により構成される。
【０２０６】
縦型ゲート電極４２は、フォトダイオード領域６０の外周部に形成され、垂直方向に隣接する画素間に共有されている。そして、フローティングディフュージョン領域１１は、フォトダイオード領域６０と縦型ゲート電極４２との間に形成されている。
【０２０７】
このような構成を有する固体撮像装置においても、フォトダイオードＰＤに蓄積された信号電荷は、縦型ゲート電極４２への正電圧の印加によってできるフォトダイオード領域６０内のポテンシャル勾配に沿って転送される。そして転送されて信号電荷は、フローティングディフュージョン領域１１に読み出される。また、本実施形態例では垂直方向に隣接する画素間において、フォトダイオード領域６０の外周部に形成された縦型ゲート電極４２が共有されている。これにより、縦型ゲート電極４２への正電圧の印加により、垂直方向に隣接する２画素分の信号電荷が同時に転送される。そして、フォトダイオードＰＤに蓄積された信号電荷は、それぞれのフローティングディフュージョン領域１１に読み出される。
【０２０８】
本実施形態例においては、隣接する２画素間で、縦型ゲート電極４２を共有することで、画素サイズの微細化が可能となる。さらに、本実施形態例の固体撮像装置においては、フローティングディフュージョン領域１１がフォトダイオード領域６０内に形成されるので、画素サイズの縮小化が可能となる。
【０２０９】
そして、本実施形態例の固体撮像装置においても、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【０２１０】
〈第３４の実施形態〉
［隣接画素間で平面型ゲート電極とフローティングディフュージョン領域を共有する例］
図４３に本発明の第３４の実施形態に係る固体撮像装置の概略平面構成を示す。図４３は、隣接する４画素を構成する要部の平面図であり、画素が水平方向および垂直方向への直交配列となる、いわゆる正方画素配列された例を示している。すなわち、図４３では、水平方向に２画素、垂直方向に２画素の計４画素分の領域を図示している。図４３において、図１２に対応する部分には、同一符号を付し重複説明を省略する。
【０２１１】
本実施形態例の固体撮像装置において、１画素を構成する電荷読み出しトランジスタＴｒは、平面型ゲート電極４４と、平面型ゲート電極４４と一体に形成された縦型ゲート電極１２と、フローティングディフュージョン領域４３とから構成される。
平面型ゲート電極４４は、フォトダイオード領域６０の角部に形成されている。そして、この平面型ゲート電極４４は、水平方向に隣接する画素間で共有されている。そして、その角部に位置する平面型ゲート電極４４の下部には、平面型ゲート電極４４と一体に形成された縦型ゲート電極１２が形成されている。この縦型ゲート電極１２の断面形状は略正方形状とされ、フォトダイオード領域６０の角部に形成された平面型ゲート電極４４の下部全面とはならない大きさで形成されている。
フローティングディフュージョン領域４３は、フォトダイオード領域６０の外側であって、平面型ゲート電極４４下部の半導体基板１３と隣接する領域に形成されている。そして、フローティングディフュージョン領域４３は、垂直方向に隣接する画素間で共有されている。
【０２１２】
このような構成を有する固体撮像装置においても、フォトダイオードＰＤに蓄積された信号電荷は、縦型ゲート電極１２及び平面型ゲート電極４４への正電圧の印加によってできるフォトダイオード領域６０内のポテンシャル勾配に沿って転送される。そして転送された信号電荷は、フローティングディフュージョン領域４３に読み出される。また、本実施形態例では、平面型ゲート電極４４が水平方向に隣接する画素間において共有されている。このため、縦型ゲート電極１２及び平面型ゲート電極４４への正電圧の印加により、垂直方向に隣接する２画素分の信号電荷が同時に転送される。そして、それぞれのフォトダイオードＰＤに蓄積された信号電荷は、それぞれのフローティングディフュージョン領域４３に読み出される。また、本実施形態例では、縦型ゲート電極１２を、平面型ゲート電極２３の下部全面とはならない大きさで形成している。このため、フォトダイオード領域６０の電位勾配によってフローティングディフュージョン領域４３に転送される信号電荷の転送が縦型ゲート電極１２により遮られない。
【０２１３】
本実施形態例においては、隣接する２画素間で、縦型ゲート電極１２及び平面型ゲート電極４４を共有することで、画素サイズの微細化が可能となる。
【０２１４】
そして、本実施形態例の固体撮像装置においても、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【０２１５】
〈第３５の実施形態〉
［隣接画素間で平面型ゲート電極とフローティングディフュージョン領域を共有する例］
図４４に本発明の第３５の実施形態に係る固体撮像装置の概略平面構成を示す。図４４において、図４３に対応する部分には同一符号を付し重複説明を省略する。本実施形態例は、第３４の実施形態と、縦型ゲート電極の構成が異なる例である。
【０２１６】
本実施形態例において、縦型ゲート電極４６ａは、平面型ゲート電極４４下であって、フォトダイオード領域６０の外周部の垂直方向に延びる一辺に沿って形成されている。
【０２１７】
このような構成を有する固体撮像装置においても、フォトダイオードＰＤに蓄積された信号電荷は、縦型ゲート電極４６ａ及び平面型ゲート電極４４への正電圧の印加によってできるフォトダイオード領域６０内のポテンシャル勾配に沿って転送される。そして転送された信号電荷は、フローティングディフュージョン領域４３に読み出される。また、本実施形態例では平面型ゲート電極は、水平方向に隣接する画素間において共有されている。このため、縦型ゲート電極４６ａ及び平面型ゲート電極４４への正電圧の印加により、垂直方向に隣接する２画素分の信号電荷が同時に転送される。そして、フォトダイオードＰＤに蓄積された信号電荷は、それぞれのフローティングディフュージョン領域４３に読み出される。
【０２１８】
本実施形態例においては、隣接する２画素間で、縦型ゲート電極４６ａを共有することで、画素サイズの微細化が可能となる。
【０２１９】
そして、本実施形態例の固体撮像装置においても、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【０２２０】
〈第３６の実施形態〉
［隣接画素間で平面型ゲート電極、縦型ゲート電極、及びフローティングディフュージョン領域を共有する例］
図４５に本発明の第３６の実施形態に係る固体撮像装置の概略平面構成を示す。図４５において、図４４に対応する部分には同一符号を付し重複説明を省略する。
本実施形態例は、第３５の実施形態と、縦型ゲート電極の構成が一部異なる例である。
【０２２１】
本実施形態例では、縦型ゲート電極４７は、平面型ゲート電極４４下であって、フォトダイオード領域６０の外周部に形成されている。そしてこの縦型ゲート電極４７は、水平方向に隣接する画素間で共有されている。
【０２２２】
このような構成を有する固体撮像装置においても、フォトダイオードＰＤに蓄積された信号電荷は、縦型ゲート電極４７及び平面型ゲート電極４４への正電圧の印加によってできるフォトダイオード領域６０内のポテンシャル勾配に沿って転送される。そして転送された信号電荷は、フローティングディフュージョン領域４３に読み出される。また、本実施形態例では、縦型ゲート電極４７及び平面型ゲート電極４４が、水平方向に隣接する画素間において共有されている。このため、縦型ゲート電極４７及び平面型ゲート電極４４への正電圧の印加により、垂直方向に隣接する２画素分の信号電荷が同時に転送される。そして、フォトダイオードＰＤに蓄積された信号電荷は、それぞれのフローティングディフュージョン領域４３に読み出される。
【０２２３】
本実施形態例においては、隣接する２画素間で、平面型ゲート電極４４及び縦型ゲート電極４７を共有することで、画素サイズの微細化が可能となる。
【０２２４】
そして、本実施形態例の固体撮像装置においても、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【０２２５】
〈第３７の実施形態〉
［隣接画素間で平面型ゲート電極、縦型ゲート電極、及びフローティングディフュージョン領域を共有する例］
図４６に本発明の第３７の実施形態に係る固体撮像装置の概略平面構成を示す。図４６において図４５に対応する部分には、同一符号を付し重複説明を省略する。本実施形態例では、第３６の実施形態と、縦型ゲート電極の構成が異なる例である。
【０２２６】
本実施形態例では、縦型ゲート電極４６ｂは、平面型ゲート電極４４下であって、フォトダイオード領域６０の外周部の水平方向に延びる一辺に沿って形成されている。
【０２２７】
このような構成を有する固体撮像装置においても、フォトダイオードＰＤに蓄積された信号電荷は、縦型ゲート電極４６ｂ及び平面型ゲート電極４４への正電圧の印加によってできるフォトダイオード領域６０内のポテンシャル勾配に沿って転送される。そして転送された信号電荷は、フローティングディフュージョン領域４３に読み出される。また、本実施形態例では、平面型ゲート電極４４は、水平方向に隣接する画素間において共有されている。このため、縦型ゲート電極４６ｂ及び平面型ゲート電極４４への正電圧の印加により、垂直方向に隣接する２画素分の信号電荷が同時に転送される。そして、それぞれのフォトダイオードＰＤに蓄積された信号電荷は、それぞれのフローティングディフュージョン領域４３に読み出される。
【０２２８】
本実施形態例においては、隣接する２画素間で、平面型ゲート電極４４及びフローティングディフュージョン領域４３を共有することで、画素サイズの微細化が可能となる。
【０２２９】
そして、本実施形態例の固体撮像装置においても、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【０２３０】
〈第３８の実施形態〉
［隣接画素間で平面型ゲート電極、縦型ゲート電極、及びフローティングディフュージョン領域を共有する例］
図４７に本発明の第３８の実施形態に係る固体撮像装置の概略平面構成を示す。図４７において、図４６及び図４５に対応する部分には同一符号を付し、重複説明を省略する。本実施形態例は、第３７の実施形態と、縦型ゲート電極の構成が一部異なる例である。
【０２３１】
本実施形態例においては、縦型ゲート電極４６ｂは、平面型ゲート電極４４下であって、フォトダイオード領域６０の外周部の水平方向に延びる一辺に沿って形成されている。また、縦型ゲート電極４７は、平面型ゲート電極４４下であって、フォトダイオード領域６０の外周部に、水平方向に隣接する画素間で共有されるように形成されている。
【０２３２】
このような構成を有する固体撮像装置においても、フォトダイオードＰＤに蓄積された信号電荷は、縦型ゲート電極４６ｂ，４７及び平面型ゲート電極４４への正電圧の印加によってできるフォトダイオード領域６０内のポテンシャル勾配に沿って転送される。そして転送された信号電荷は、縦型ゲート電極４６ｂと縦型ゲート電極４７の間の領域を通ってフローティングディフュージョン領域４３に読み出される。また、本実施形態例では、縦型ゲート電極４７は、水平方向に隣接する画素間において共有されている。このため、縦型ゲート電極４６ｂ，４７及び平面型ゲート電極４４への正電圧の印加により、水平方向に隣接する２画素分の信号電荷が同時に転送される。そして、それぞれのフォトダイオードＰＤに蓄積された信号電荷は、それぞれのフローティングディフュージョン領域４３に読み出される。
【０２３３】
本実施形態例においては、隣接する画素間で、平面型ゲート電極４４、縦型ゲート電極４７、及びフローティングディフュージョン領域４３を共有することで、画素サイズの微細化が可能となる。
【０２３４】
そして、本実施形態例の固体撮像装置においても、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【０２３５】
〈第３９の実施形態〉
［隣接画素間で平面型ゲート電極、縦型ゲート電極、及びフローティングディフュージョン領域を共有する例］
図４８に本発明の第３９の実施形態に係る固体撮像装置の概略平面構成を示す。図４８において図４７に対応する部分には、同一符号を付し重複説明を省略する。本実施形態例は、第３８の実施形態と、縦型ゲート電極の構成が一部異なる例である。
【０２３６】
本実施形態例において、縦型ゲート電極４６ａは、平面型ゲート電極４４下であって、フォトダイオード領域６０の外周部の垂直方向に延びる一辺に沿って形成されている。また、縦型ゲート電極４６ｂは、平面型ゲート電極４４下であって、フォトダイオード領域６０の外周部の水平方向に延びる一辺に沿って形成されている。
【０２３７】
このような構成を有する固体撮像装置においても、フォトダイオードＰＤに蓄積された信号電荷は、縦型ゲート電極４６ａ，４６ｂ及び平面型ゲート電極４４への正電圧の印加によってできるフォトダイオード領域６０内のポテンシャル勾配に沿って転送される。そして転送された信号電荷は、縦型ゲート電極４６ａと縦型ゲート電極４６ｂとの間の領域を通ってフローティングディフュージョン領域４３に読み出される。また、本実施形態例では、平面型ゲート電極４４は、水平方向に隣接する画素間において共有されている。このため、縦型ゲート電極４６ａ，４６ｂ及び平面型ゲート電極４４への正電圧の印加により、垂直方向に隣接する２画素分の信号電荷が同時に転送される。そして、それぞれのフォトダイオードＰＤに蓄積された信号電荷は、それぞれのフローティングディフュージョン領域４３に読み出される。
【０２３８】
本実施形態例においては、隣接する２画素間で、平面型ゲート電極４４を共有することで、画素サイズの微細化が可能となる。
【０２３９】
そして、本実施形態例の固体撮像装置においても、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【０２４０】
〈第４０の実施形態〉
［隣接画素間で、フローティングディフュージョン領域を共有する例］
図４９に本発明の第４０の実施形態に係る固体撮像装置の概略平面構成を示す。図４９において図１２に対応する部分には同一符号を付し重複説明を省略する。
【０２４１】
本実施形態例の固体撮像装置において、１画素を構成する電荷読み出しトランジスタＴｒは、平面型ゲート電極１９と、平面型ゲート電極１９と一体に形成された縦型ゲート電極１２と、フローティングディフュージョン領域４３とから構成される。
平面型ゲート電極１９は、フォトダイオード領域６０の角部に形成されている。また、縦型ゲート電極１２は、フォトダイオード領域６０の角部に位置する平面型ゲート電極１９の下部に、平面型ゲート電極１９と一体に形成されている。この縦型ゲート電極１２の断面形状は略正方形状とされ、フォトダイオード領域６０の角部に形成された平面型ゲート電極１９の下部全面とはならない大きさで形成されている。
フローティングディフュージョン領域４３は、フォトダイオード領域６０の外側であって、平面型ゲート電極１９下部の半導体基板１３と隣接する領域に形成されている。そして、フローティングディフュージョン領域４３は、垂直方向に隣接する画素間で共有されている。
【０２４２】
このような構成を有する固体撮像装置においても、フォトダイオードＰＤに蓄積された信号電荷は、縦型ゲート電極１２及び平面型ゲート電極１９への正電圧の印加によってできるフォトダイオード領域６０内のポテンシャル勾配に沿って転送される。そして転送された信号電荷は、フローティングディフュージョン領域４３に読み出される。本実施形態例では、縦型ゲート電極１２を、平面型ゲート電極１９の下部全面とはならない大きさで形成している。このため、フォトダイオード領域６０の電位勾配によってフローティングディフュージョン領域４３に転送される信号電荷の転送が縦型ゲート電極１２により遮られない。
【０２４３】
本実施形態例においては、隣接する画素間で、フローティングディフュージョン領域を共有することで、画素サイズの微細化が可能となる。
【０２４４】
そして、本実施形態例の固体撮像装置においても、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【０２４５】
〈第４１の実施形態〉
［隣接画素間でフローティングディフュージョン領域を共有する例］
図５０に本発明の第４１の実施形態に係る固体撮像装置の概略平面構成を示す。図５０において図４９に対応する部分には、同一符号を付し重複説明を省略する。本実施形態例は、第４０の実施形態と、縦型ゲート電極の構成が異なるものである。
【０２４６】
本実施形態例において、縦型ゲート電極４６ｂは、平面型ゲート電極１９下であって、フォトダイオード領域６０の外周部の水平方向に延びる一辺に沿って形成されている。
【０２４７】
このような構成を有する固体撮像装置においても、フォトダイオードＰＤに蓄積された信号電荷は、縦型ゲート電極４６ｂ及び平面型ゲート電極１９への正電圧の印加によってできる半導体基板内のポテンシャル勾配に沿って転送される。
【０２４８】
本実施形態例においては、隣接する２画素間で、フローティングディフュージョン領域４３を共有することで、画素サイズの微細化が可能となる。
【０２４９】
そして、本実施形態例の固体撮像装置においても、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【０２５０】
〈第４２の実施形態〉
［隣接画素間でフローティングディフュージョン領域を共有する例］
図５１に本発明の第４２の実施形態に係る固体撮像装置の概略平面構成を示す。図５１において図５０に対応する部分には同一符号を付し重複説明を省略する。本実施形態例は、第４１の実施形態と、縦型ゲート電極の構成が異なる例である。
【０２５１】
本実施形態例において、縦型ゲート電極４６ａは、平面型ゲート電極下であって、フォトダイオード領域６０の外周部の垂直方向に延びる一辺に沿って形成されている。
【０２５２】
このような構成を有する固体撮像装置においても、フォトダイオードＰＤに蓄積された信号電荷は、縦型ゲート電極４６ａ及び平面型ゲート電極１９への正電圧の印加によってできるフォトダイオード領域６０内のポテンシャル勾配に沿って転送される。そして転送された信号電荷は、フローティングディフュージョン領域４３に読み出される。
【０２５３】
本実施形態例においては、隣接する画素間で、フローティングディフュージョン領域４３を共有することで、画素サイズの微細化が可能となる。
【０２５４】
そして、本実施形態例の固体撮像装置においても、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【０２５５】
〈第４３の実施形態〉
［隣接画素間でフローティングディフュージョン領域を共有する例］
図５２に本発明の第４３の実施形態に係る固体撮像装置の概略平面構成を示す。図５２において図５１に対応する部分には同一符号を付し重複説明を省略する。本実施形態例は、第４２の実施形態と縦型ゲート電極の構成が異なる例である。
【０２５６】
本実施形態例においては、縦型ゲート電極４６ａは、平面型ゲート電極１９下であって、フォトダイオード領域６０の外周部の垂直方向に延びる一辺に沿って形成されている。また縦型ゲート電極４６ｂは、平面型ゲート電極１９下であって、フォトダイオード領域６０の外周部の水平方向に延びる一辺にそって形成されている。
【０２５７】
このような構成を有する固体撮像装置においても、フォトダイオードＰＤに蓄積された信号電荷は、縦型ゲート電極４６ａ，４６ｂ及び平面型ゲート電極１９への正電圧の印加によってできるフォトダイオード領域６０内のポテンシャル勾配に沿って転送される。そして転送された信号電荷は、縦型ゲート電極４６ａと縦型ゲート電極４６ｂとの間を通ってフローティングディフュージョン領域４３に読み出される。
【０２５８】
本実施形態例においては、隣接する画素間で、フローティングディフュージョン領域４３を共有することで、画素サイズの微細化が可能となる。
【０２５９】
そして、本実施形態例の固体撮像装置においても、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【０２６０】
〈第４４の実施形態〉
［隣接画素間でフローティングディフュージョン領域を共有する例］
図５３に本発明の第４４の実施形態に係る固体撮像装置の概略平面構成を示す。図５３において図４９に対応する部分には同一符号を付し重複説明を省略する。
【０２６１】
本実施形態例の固体撮像装置において、１画素を構成する電荷読み出しトランジスタＴｒは、平面型ゲート電極１９と、平面型ゲート電極１９と一体に形成された縦型ゲート電極１２と、フローティングディフュージョン領域５１とから構成される。
平面型ゲート電極１９は、フォトダイオード領域６０の角部に形成されている。また、縦型ゲート電極１２は、フォトダイオード領域の角部に位置する平面型ゲート電極１９の下部に、平面型ゲート電極１９と一体に形成されている。この縦型ゲート電極１２の断面形状は略正方形状とされ、フォトダイオード領域６０の角部に形成された平面型ゲート電極１９の下部全面とはならない大きさで形成されている。
フローティングディフュージョン領域５１は、フォトダイオード領域６０の外側であって、平面型ゲート電極１９下部の半導体基板１３と隣接する領域に形成されている。そして、フローティングディフュージョン領域５１は、垂直方向に隣接する画素、及び水平方向に隣接する画素の４画素間で共有されている。
【０２６２】
このような構成を有する固体撮像装置においても、フォトダイオードＰＤに蓄積された信号電荷は、縦型ゲート電極１２及び平面型ゲート電極１９への正電圧の印加によってできるフォトダイオード領域６０内のポテンシャル勾配に沿って転送される。そして転送された信号電荷は、フローティングディフュージョン領域５１に読み出される。
【０２６３】
本実施形態例においては、隣接する４画素間で、フローティングディフュージョン領域５１を共有することで、画素サイズの微細化が可能となる。
【０２６４】
そして、本実施形態例の固体撮像装置においても、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【０２６５】
〈第４５の実施形態〉
［隣接画素間でフローティングディフュージョン領域を共有する例］
図５４に本発明の第４５の実施形態に係る固体撮像装置の概略平面構成を示す。図５４において図５３に対応する部分には同一符号を付し重複説明を省略する。本実施形態例は、第４４の実施形態と、縦型ゲート電極の構成が異なる例である。
【０２６６】
本実施形態例の画素のうち、同一対角線上に形成された一方の画素では、縦型ゲート電極４６ａは、平面型ゲート電極１９下であって、フォトダイオード領域６０の外周部の垂直方向に延びる一辺に沿って形成されている。また、同一対角線上に形成された他方の画素では、縦型ゲート電極４６ｂは、平面型ゲート電極１９下であって、フォトダイオード要行き６０の外周部の水平方向に延びる一辺に沿って形成されている。
【０２６７】
このような構成を有する固体撮像装置においても、フォトダイオードＰＤに蓄積された信号電荷は、縦型ゲート電極４６ａ，４６ｂ及び平面型ゲート電極１９への正電圧の印加によってできるフォトダイオード領域６０内のポテンシャル勾配に沿って転送される。そして転送された信号電荷は、フローティングディフュージョン領域５１に読み出される。
【０２６８】
本実施形態例においては、隣接する４画素間で、フローティングディフュージョン領域５１を共有することで、画素サイズの微細化が可能となる。
【０２６９】
そして、本実施形態例の固体撮像装置においても、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【０２７０】
〈第４６の実施形態〉
［隣接画素間でフローティングディフュージョン領域を共有する例］
図５５に本発明の第４６の実施形態に係る固体撮像装置の概略平面構成を示す。図５２において図５４に対応する部分には同一符号を付し重複説明を省略する。本実施形態例は、第４５の実施形態例と、縦型ゲート電極の構成が異なる例である。
【０２７１】
本実施形態例において、縦型ゲート電極４６ａは、平面型ゲート電極１９下であって、フォトダイオード領域６０の外周部の垂直方向に延びる一辺に沿って形成されている。また、縦型ゲート電極４６ｂは、平面型ゲート電極１９下であって、フォトダイオード領域６０の外周部の水平方向に延びる一辺に沿って形成されている。
【０２７２】
このような構成を有する固体撮像装置においても、フォトダイオードＰＤに蓄積された信号電荷は、縦型ゲート電極４６ａ，４６ｂ及び平面型ゲート電極１９への正電圧の印加によってできるフォトダイオード領域６０内のポテンシャル勾配に沿って転送される。そして転送された信号電荷は、フローティングディフュージョン領域５１に読み出される。
【０２７３】
本実施形態例においては、隣接する４画素間で、フローティングディフュージョン領域５１を共有することで、画素サイズの微細化が可能となる。
【０２７４】
そして、本実施形態例の固体撮像装置においても、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【０２７５】
〈第４７の実施形態〉
［画素毎に電荷読み出しトランジスタを有する例］
図５６に本発明の第４７の実施形態に係る固体撮像装置の概略平面構成を示す。図５６において図１４に対応する部分には同一符号を付し重複説明を省略する。
【０２７６】
本実施形態例の固体撮像装置において、１画素を構成する電荷読み出しトランジスタＴｒは、平面型ゲート電極１９と、平面型ゲート電極１９と一体に形成された縦型ゲート電極１２と、フローティングディフュージョン領域１１とから構成される。
【０２７７】
平面型ゲート電極１９は、フォトダイオード領域６０の角部に形成されている。そして、また縦型ゲート電極１２は、フォトダイオード領域６０の角部に位置する平面型ゲート電極１９の下部に、平面型ゲート電極１９と一体に形成されている。この縦型ゲート電極１２の断面形状は略正方形状とされ、フォトダイオード領域６０の角部に形成された平面型ゲート電極１９の下部全面とはならない大きさで形成されている。
フローティングディフュージョン領域１１は、フォトダイオード領域６０内であって、平面型ゲート電極１９下部の半導体基板１３と隣接する領域に形成されている。
【０２７８】
このような構成を有する固体撮像装置においても、フォトダイオードＰＤに蓄積された信号電荷は、縦型ゲート電極１２及び平面型ゲート電極１９への正電圧の印加によってできるフォトダイオード領域６０内のポテンシャル勾配に沿って転送される。そして転送された信号電荷は、フローティングディフュージョン領域１１に読み出される。本実施形態例では、縦型ゲート電極１２を、平面型ゲート電極２３の下部全面とはならない大きさで形成している。このため、フォトダイオード領域６０の電位勾配によってフローティングディフュージョン領域１１に転送される信号電荷の転送が縦型ゲート電極１２により遮られない。
【０２７９】
そして、本実施形態例の固体撮像装置においても、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【０２８０】
〈第４８の実施形態〉
［画素毎に電荷読み出しトランジスタを有する例］
図５７に本発明の実施形態に係る固体撮像装置の概略平面構成を示す。図５７において図５６に対応する部分には同一符号を付し重複説明を省略する。本実施形態例は、第４７の実施形態と、縦型ゲート電極の構成が異なる例である。
【０２８１】
本実施形態例の縦型ゲート電極５２は、平面型ゲート電極１９の下部に、縦型ゲート電極５２のフォトダイオード領域６０側の側面がより大きい面積を有するように形成されている。
【０２８２】
このような構成を有する固体撮像装置においても、フォトダイオードＰＤに蓄積された信号電荷は、縦型ゲート電極５２及び平面型ゲート電極１９への正電圧の印加によってできるフォトダイオード領域６０内のポテンシャル勾配に沿って転送される。そして転送された信号電荷はフローティングディフュージョン領域１１に読み出される。また、本実施形態例では、縦型ゲート電極５２のフォトダイオード領域６０側の側面がより大きい面積を有するように形成されているので、フォトダイオード領域６０内に、より大きな電位勾配を形成することができる。また、このように、縦型ゲート電極５２を大きく形成した場合も、フローティングディフュージョン領域１１が縦型ゲート電極５２よりもフォトダイオード領域６０側に形成されているので、転送される信号電荷を縦型ゲート電極５２で遮ることがない。
【０２８３】
そして、本実施形態例の固体撮像装置においても、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【０２８４】
〈第４９の実施形態〉
［隣接画素間で平面型ゲート電極を共有する例］
図５８に本発明の第４９の実施形態に係る固体撮像装置の概略平面構成を示す。図５８において図４３に対応する部分には同一符号を付し重複説明を省略する。
【０２８５】
本実施形態例において、１画素を構成する電荷読み出しトランジスタＴｒは、平面型ゲート電極４４と、平面型ゲート電極４４と一体に形成された縦型ゲート電極１２と、フローティングディフュージョン領域１１とから構成される。
【０２８６】
平面型ゲート電極４４は、フォトダイオード領域６０の角部に形成されている。そして、この平面型ゲート電極４４は、水平方向に隣接する画素間で共有されている。また、縦型ゲート電極１２は、フォトダイオード領域６０の角部に位置する平面型ゲート電極４４の下部に、平面型ゲート電極４４と一体に形成されている。この縦型ゲート電極１２の断面形状は略正方形状とされ、フォトダイオード領域６０の角部に形成された平面型ゲート電極１９の下部全面とはならない大きさで形成されている。
フローティングディフュージョン領域１１は、フォトダイオード領域６０内であって、平面型ゲート電極４４下部の半導体基板１３と隣接する領域に形成されている。
【０２８７】
このような構成を有する固体撮像装置においても、フォトダイオードＰＤに蓄積された信号電荷は、縦型ゲート電極１２及び平面型ゲート電極４４への正電圧の印加によってできるフォトダイオード領域６０内のポテンシャル勾配に沿って転送される。そして転送された信号電荷は、フローティングディフュージョン領域１１に読み出される。本実施形態例では、縦型ゲート電極１２を、平面型ゲート電極１９の下部全面とはならない大きさで形成している。このため、フォトダイオード領域６０の電位勾配によってフローティングディフュージョン領域１１に転送される信号電荷の転送が縦型ゲート電極１２により遮られない。
【０２８８】
本実施形態例においては、隣接する画素間で、平面型ゲート電極４４を共有することで、画素サイズの微細化が可能となる。さらに、本実施形態例の固体撮像装置においては、フローティングディフュージョン領域１１がフォトダイオード領域６０内に形成されるので、画素サイズの縮小化が可能となる。
【０２８９】
そして、本実施形態例の固体撮像装置においても、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【０２９０】
〈第５０の実施形態〉
［隣接画素間で平面型ゲート電極を共有する例］
図５９に本発明の第５０の実施形態に係る固体撮像装置の概略平面構成を示す。図５９において、図５８に対応する部分には同一符号を付し重複説明を省略する。本実施形態例は、第５８の実施形態と、縦型ゲート電極の構成が異なる例である。
【０２９１】
本実施形態例の縦型ゲート電極５２は、平面型ゲート電極４４の下部に、縦型ゲート電極５２のフォトダイオード領域６０側の側面がより大きい面積を有するように形成されている。
【０２９２】
このような構成を有する固体撮像装置においても、フォトダイオードＰＤに蓄積された信号電荷は、縦型ゲート電極５２及び平面型ゲート電極４４への正電圧の印加によってできる半導体基板内のポテンシャル勾配に沿って転送される。そして転送された信号電荷は、フローティングディフュージョン領域１１に読み出される。また、本実施形態例では、縦型ゲート電極５２のフォトダイオード領域６０側の側面がより大きい面積を有するように形成されているので、フォトダイオード領域６０内に、より大きな電位勾配を形成することができる。また、このように、縦型ゲート電極５２を大きく形成した場合も、フローティングディフュージョン領域が縦型ゲート電極５２よりもフォトダイオード領域６０側に形成されているので、転送される信号電荷を縦型ゲート電極５２で遮ることがない。
【０２９３】
本実施形態例においては、隣接する画素間で、平面型ゲート電極４４を共有することで、画素サイズの微細化が可能となる。
【０２９４】
そして、本実施形態例の固体撮像装置においても、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【０２９５】
〈第５１の実施形態〉
［隣接画素間で平面型ゲート電極を共有する例］
図６０に本発明の第５１の実施形態に係る固体撮像装置の概略平面構成を示す。図６０において、図５９に対応する部分には同一符号を付し重複説明を省略する。本実施形態例は、第５０の実施形態と、縦型ゲート電極の構成が異なる例である。
【０２９６】
本実施形態例の縦型ゲート電極５３は、平面型ゲート電極４４の下部に、縦型ゲート電極５３のフォトダイオード領域６０側の側面がより大きい面積を有するように形成されている。そして、この縦型ゲート電極５３は、水平方向に隣接する画素間に共有されるように形成された平面型ゲート電極４４下において、水平方向に隣接する画素間に渡って形成されている。
【０２９７】
このような構成を有する固体撮像装置においても、フォトダイオードＰＤに蓄積された信号電荷は、縦型ゲート電極５３及び平面型ゲート電極４４への正電圧の印加によってできるフォトダイオード領域６０内のポテンシャル勾配に沿って転送される。そして転送された信号電荷は、フローティングディフュージョン領域１１に読み出される。また、本実施形態例では、縦型ゲート電極５３のフォトダイオード領域６０側の側面がより大きい面積を有するように形成されているので、フォトダイオード領域６０内に、より大きな電位勾配を形成することができる。また、このように、縦型ゲート電極５３を大きく形成した場合も、フローティングディフュージョン領域が縦型ゲート電極５３よりもフォトダイオード領域６０側に形成されているので、転送される信号電荷を縦型ゲート電極５３で遮ることがない。
【０２９８】
本実施形態例においては、隣接する２画素間で、平面型ゲート電極４４を共有することで、画素サイズの微細化が可能となる。
【０２９９】
そして、本実施形態例の固体撮像装置においても、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【０３００】
〈第５２の実施形態〉
［隣接画素間で平面型ゲート電極を共有する例］
図６１に本発明の第５２の実施形態に係る固体撮像装置の概略平面構成を示す。図６１において図５８に対応する部分には同一符号を付し重複説明を省略する。
【０３０１】
本実施形態例において、１画素を構成する電荷読み出しトランジスタＴｒは、平面型ゲート電極５４と、平面型ゲート電極５４と一体に形成された縦型ゲート電極１２と、フローティングディフュージョン領域１１とから構成される。
【０３０２】
平面型ゲート電極５４は、フォトダイオード領域６０の角部に形成されている。そして、この平面型ゲート電極５４は、水平方向に隣接する画素間、及び垂直方向に隣接する画素間で共有されている。すなわち、平面型ゲート電極５４は、４画素間で共有されている。また、縦型ゲート電極１２は、フォトダイオード領域６０の角部に位置する平面型ゲート電極５４の下部に、平面型ゲート電極５４と一体に形成されている。
フローティングディフュージョン領域１１は、フォトダイオード領域６０内であって、平面型ゲート電極４４下部の半導体基板１３と隣接する領域に形成されている。
【０３０３】
このような構成を有する固体撮像装置においても、フォトダイオードＰＤに蓄積された信号電荷は、縦型ゲート電極１２及び平面型ゲート電極５４への正電圧の印加によってできるフォトダイオード領域内のポテンシャル勾配に沿って転送される。そして転送された信号電荷は、フローティングディフュージョン領域１１に読み出される。
【０３０４】
本実施形態例においては、隣接する４画素間で、平面型ゲート電極５４を共有することで、画素サイズの縮小化が可能となる。
【０３０５】
そして、本実施形態例の固体撮像装置においても、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【０３０６】
〈第５３の実施形態〉
［隣接画素間で平面型ゲート電極を共有する例］
図６２に本発明の第５３の実施形態に係る固体撮像装置の概略平面構成を示す。図６２において、図６１に対応する部分には同一符号を付し重複説明を省略する。本実施形態例は、第５２の実施形態と、縦型ゲート電極の構成が異なる例である。
【０３０７】
本実施形態例の縦型ゲート電極５２は、平面型ゲート電極５４の下部に、縦型ゲート電極５２のフォトダイオード領域６０側の側面がより大きい面積を有するように形成されている。
【０３０８】
このような構成を有する固体撮像装置においても、フォトダイオードＰＤに蓄積された信号電荷は、縦型ゲート電極５２及び平面型ゲート電極５４への正電圧の印加によってできるフォトダイオード領域６０内のポテンシャル勾配に沿って転送される。そして転送された信号電荷は、フローティングディフュージョン領域１１に読み出される。また、本実施形態例では、縦型ゲート電極５２のフォトダイオード領域６０側の側面がより大きい面積を有するように形成されているので、フォトダイオード領域６０内に、より大きな電位勾配を形成することができる。また、このように、縦型ゲート電極５２を大きく形成した場合も、フローティングディフュージョン領域１１が縦型ゲート電極５２よりもフォトダイオード領域６０側に形成されているので、転送される信号電荷を縦型ゲート電極５２で遮ることがない。
【０３０９】
本実施形態例においては、隣接する４画素間で、平面型ゲート電極５４を共有することで、画素サイズの微細化が可能となる。
【０３１０】
そして、本実施形態例の固体撮像装置においても、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【０３１１】
〈第５４の実施形態〉
［隣接画素間で平面型ゲート電極が共有される例］
図６３に本発明の第５４の実施形態に係る固体撮像装置の概略平面構成を示す。図６３において、図６２に対応する部分には同一符号を付し重複説明を省略する。本実施形態例は、第５３の実施形態と、縦型ゲート電極の構成が異なる例である。
【０３１２】
本実施形態例の縦型ゲート電極５３は、平面型ゲート電極５４の下部に、縦型ゲート電極５３のフォトダイオード領域６０側の側面がより大きい面積を有するように形成されている。そして、この縦型ゲート電極５３は、水平方向に隣接する画素間に共有されるように形成された平面型ゲート電極５４下において、水平方向に隣接する画素間に渡って形成されている。
【０３１３】
このような構成を有する固体撮像装置においても、フォトダイオードＰＤに蓄積された信号電荷は、縦型ゲート電極５３及び平面型ゲート電極５４への正電圧の印加によってできるフォトダイオード領域６０内のポテンシャル勾配に沿って転送される。そして転送された信号電荷は、フローティングディフュージョン領域１１に読み出される。また、本実施形態例では、縦型ゲート電極５３のフォトダイオード領域６０側の側面がより大きい面積を有するように形成されているので、フォトダイオード領域６０内に、より大きな電位勾配を形成することができる。また、このように、縦型ゲート電極５３を大きく形成した場合も、フローティングディフュージョン領域１１が縦型ゲート電極５３よりもフォトダイオード領域６０側に形成されているので、転送される信号電荷を縦型ゲート電極５３で遮ることがない。
【０３１４】
本実施形態例においては、隣接する４画素間で、平面型ゲート電極５４を共有することで、画素サイズの微細化が可能となる。
【０３１５】
そして、本実施形態例の固体撮像装置においても、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【０３１６】
〈第５５の実施形態〉
［隣接画素間で平面型ゲート電極を共有する例］
図６４に本発明の第５５の実施形態に係る固体撮像装置の概略平面構成を示す。図６４において、図６３に対応する部分には同一符号を付し重複説明を省略する。本実施形態例は、第５４の実施形態と、縦型ゲート電極の構成が異なる例である。
【０３１７】
本実施形態例の縦型ゲート電極５５は、平面型ゲート電極５４の下部に、縦型ゲート電極５５のフォトダイオード領域６０側の側面がより大きい面積を有するように形成されている。そして、この縦型ゲート電極５５は、水平方向及び垂直方向に隣接する画素間に共有されるように形成された平面型ゲート電極５４下において、水平方向及び垂直方向に隣接する画素間に渡って形成されている。
【０３１８】
このような構成を有する固体撮像装置においても、フォトダイオードＰＤに蓄積された信号電荷は、縦型ゲート電極５５及び平面型ゲート電極５４への正電圧の印加によってできるフォトダイオード領域６０内のポテンシャル勾配に沿って転送される。そして転送された信号電荷は、フローティングディフュージョン領域１１に読み出される。また、本実施形態例では、縦型ゲート電極５５のフォトダイオード領域６０側の側面がより大きい面積を有するように形成されているので、フォトダイオード領域６０内に、より大きな電位勾配を形成することができる。また、このように、縦型ゲート電極５５を大きく形成した場合も、フローティングディフュージョン領域１１が縦型ゲート電極５５よりもフォトダイオード領域６０側に形成されているので、転送される信号電荷を縦型ゲート電極５５で遮ることがない。
【０３１９】
本実施形態例においては、隣接する４画素間で、平面型ゲート電極５４を共有することで、画素サイズの微細化が可能となる。
【０３２０】
そして、本実施形態例の固体撮像装置においても、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【０３２１】
〈第５６の実施形態〉
［フォトダイオードを２層有する例］
図６５に本発明の第５６の実施形態に係る固体撮像装置の概略平面構成を示し、図６６に、図６５のＡ−Ａ線上に沿う断面構成を示す。図６５，６６において、図２，３に対応する部分には同一符号を付し重複説明を省略する。本実施形態例は、第１の実施形態において、フォトダイオードの構成が異なる例である。
【０３２２】
図６６に示すように、本実施形態例の固体撮像装置では、半導体基板１３のフォトダイオード領域６０内において、半導体基板１３の深さ方向に第１のフォトダイオードＰＤ１及び第２のフォトダイオードＰＤ２が積層して形成されている。第１のフォトダイオードＰＤ１は、半導体基板１３の内部において、半導体基板１３の表面側から裏面側に順に形成されたｐ型の高濃度不純物領域（ｐ＋領域）１６ａ、ｎ型の高濃度不純物領域（ｎ＋領域）１５ａ、ｎ型の不純物領域（ｎ領域）１４ａで構成される。この第１のフォトダイオードＰＤ１は、主に、ｐ＋領域１６ａとｎ＋領域１５ａとの接合面であるｐｎ接合ｊ１により構成されるものである。また、第２のフォトダイオードＰＤ２は、第１のフォトダイオードＰＤ１を構成するｎ＋領域１５ａより下方に順に形成されたｐ＋領域１６ｂ、ｎ＋領域１５ｂ、ｎ領域１４ｂで構成される。この第２のフォトダイオードＰＤ２は、主に、ｐ＋領域１６ｂとｎ＋領域１５ｂとの接合面であるｐｎ接合ｊ２により構成されるものである。
【０３２３】
このように、本実施形態例ではフォトダイオード領域６０内に形成されるフォトダイオードは、半導体基板１３の深さ方向に２層積層された構造を有している。
【０３２４】
縦型ゲート電極１２ａ，１２ｂは、半導体基板１３の表面から、半導体基板１３内の深い位置に形成された第２のフォトダイオードＰＤ２のｐｎ接合ｊ２に接する深さまで、ゲート絶縁膜１８を介して半導体基板１３内に埋め込まれて形成されている。
【０３２５】
このような構成を有する固体撮像装置において、第１の実施形態と同様に、縦型ゲート電極１２ａ，１２ｂへ正電圧を印加し、フォトダイオード領域な６０内のポテンシャル勾配を変動させる。そうすると、第１のフォトダイオードＰＤ１及び第２のフォトダイオードＰＤ２に蓄積された信号電荷は、フォトダイオード領域６０内のポテンシャル勾配に沿って、矢印Ｒ１に示す方向に同時に転送される。そして、この信号電荷は、結果的にフローティングディフュージョン領域１１に読み出される。
【０３２６】
本実施形態例の固体撮像装置においても、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【０３２７】
さらに、本実施形態例の固体撮像装置では、フォトダイオード領域６０内において、第１のフォトダイオードＰＤ１及び第２のフォトダイオードＰＤ２の２つのフォトダイオードが積層された構造を有している。このため、フォトダイオード領域６０内の飽和電荷量（Ｑｓ）が増加する。そして、これらの第１のフォトダイオードＰＤ１、及び第２のフォトダイオードＰＤ２に蓄積された信号電荷を同時に読み出すので、感度の向上が図られる。
【０３２８】
本実施形態例では、第１のフォトダイオードＰＤ１と第２のフォトダイオードＰＤ２の２つのフォトダイオードの積層構造としたが、２層以上の複数層積層する例としてもよい。その場合、縦型ゲート電極１２ａ，１２ｂは、半導体基板１３の表面側から最も深い位置に形成されたフォトダイオードのｐｎ接合に達するように形成する。
【０３２９】
このように、半導体基板１３の深さ方向に、フォトダイオードを複数積層した構成は、第２〜第５５の実施形態のうち、フローティングディフュージョン領域をフォトダイオード領域内に有さない例に適用することが可能である。この場合においても、フォトダイオード領域６０内の飽和電荷量（Ｑｓ）が増加するので、感度の向上が図られる。
【０３３０】
上述した第１〜第５５の実施形態に係る固体撮像装置では、可視光の光量に応じた信号電荷を物理量として検知する単位画素が行列状に配置されてなるイメージセンサに適用した場合を例に挙げて説明した。しかしながら、本発明はイメージセンサへの適用に限られるものではなく、画素アレイ部の画素列ごとにカラム回路を配置してなるカラム方式の固体撮像装置全般に対して適用可能である。
【０３３１】
また、本発明は、可視光の入射光量の分布を検知して画像として撮像する固体撮像装置への適用に限らず、赤外線やＸ線、あるいは粒子等の入射量の分布を画像として撮像する固体撮像装置に適用可能である。また、広義の意味として、圧力や静電容量など、他の物理量の分布を検知して画像として撮像する指紋検出センサ等の固体撮像装置（物理量分布検知装置）全般に対して適用可能である。
さらに、本発明は、画素アレイ部の各単位画素を行単位で順に走査して各単位画素から画素信号を読み出す固体撮像装置に限らない。例えば、画素単位で任意の画素を選択して、当該選択画素から画素単位で信号を読み出すＸ−Ｙアドレス型の固体撮像装置に対しても適用可能である。
なお、固体撮像装置はワンチップとして形成された形態であってもよいし、撮像部と、信号処理部または光学系とがまとめてパッケージングされた撮像機能を有するモジュール状の形態であってもよい。
【０３３２】
また、本発明は、固体撮像装置への適用に限られるものではなく、撮像装置にも適用可能である。ここで、撮像装置とは、デジタルスチルカメラやビデオカメラ等のカメラシステムや、携帯電話機などの撮像機能を有する電子機器のことを言う。なお、電子機器に搭載される上記モジュール状の形態、即ちカメラモジュールを撮像装置とする場合もある。
【０３３３】
〈第５７の実施形態〉
［電子機器］
以下に、上述した本発明の固体撮像装置を、電子機器に用いた場合の実施形態を示す。以下の説明では、一例として、カメラに、第１〜第５６の実施形態のいずれかを適用した固体撮像装置１を用いる例を説明する。
【０３３４】
図６６に、本発明の第３の実施形態に係るカメラの概略平面構成を示す。本実施形態に係るカメラは、静止画撮影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。
本実施形態に係るカメラは、固体撮像装置１と、光学レンズ１１０と、シャッタ装置１１１と、駆動回路１１２と、信号処理回路１１３とを有する。そして、この固体撮像装置１には、第１〜第５５の実施形態の固体撮像装置を適用できる。
【０３３５】
光学レンズ１１０は、被写体からの像光（入射光）を固体撮像装置１の撮像面上に結像させる。これにより固体撮像装置１内に一定期間当該信号電荷が蓄積される。この光学レンズ１１０は、複数の光学レンズから構成される光学レンズ系としてもよい。
シャッタ装置１１１は、固体撮像装置１への光照射期間および遮光期間を制御する。
駆動回路１１２は、固体撮像装置１の転送動作およびシャッタ装置１１１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１１２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１の信号転送を行なう。信号処理回路１１３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、あるいはモニタに出力される。
【０３３６】
本実施形態例のカメラに用いられる固体撮像装置１では、フォトダイオード中央部分の飽和電荷量（Ｑｓ）の損失を低減でき、これにより、飽和電荷量（Ｑｓ）及び感度の向上が図られる。また、隣接する画素間で電荷読み出しトランジスタの構成を共有した固体撮像装置を用いれば、画素サイズの小型化が図られる。このため、本実施形態例のカメラでは、カメラの小型化が可能であり、かつ、より高画質化されたカメラを得ることができる。すなわち、電子機器の小型化、高解像度化、高画質化が可能とされる。
【図面の簡単な説明】
【０３３７】
【図１】本発明の第１〜第５６の実施形態の固体撮像装置の全体構成図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る固体撮像装置の要部の概略平面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ線上に沿う概略断面構成図である。
【図４】本発明の第１の実施形態に係る固体撮像装置におけるポテンシャル勾配を等高線表示した図である。
【図５】本発明の第２の実施形態に係る固体撮像装置の要部の概略平面図である。
【図６】図５のＢ−Ｂ線上に沿う概略断面構成図である。
【図７】本発明の第３の実施形態に係る固体撮像装置の要部の概略平面図である。
【図８】図７のＣ−Ｃ線上に沿う概略断面構成図である。
【図９】本発明の第３の実施形態に係る固体撮像装置におけるポテンシャル勾配を等高線表示した図である。
【図１０】本発明の第４の実施形態に係る固体撮像装置の要部の概略平面構成図である。
【図１１】図１０のＤ−Ｄ線上の沿う概略断面構成図である。
【図１２】本発明の第５の実施形態に係る固体撮像装置の要部の概略平面構成図である。
【図１３】図１２のＥ−Ｅ線上に沿う概略断面構成図である。
【図１４】本発明の第６の実施形態に係る固体撮像装置の要部の概略平面構成図である。
【図１５】図１４のＦ−Ｆ線上に沿う概略断面構成図である。
【図１６】本発明の第７の実施形態に係る固体撮像装置の要部の概略平面構成図である。
【図１７】本発明の第８の実施形態に係る固体撮像装置の要部の概略平面構成図である。
【図１８】本発明の第９の実施形態に係る固体撮像装置の要部の概略平面構成図である。
【図１９】本発明の第１０の実施形態に係る固体撮像装置の要部の概略平面構成図である。
【図２０】本発明の第１１の実施形態に係る固体撮像装置の要部の概略平面構成図である。
【図２１】本発明の第１２の実施形態に係る固体撮像装置の要部の概略平面構成図である。
【図２２】本発明の第１３の実施形態に係る固体撮像装置の要部の概略平面構成図である。
【図２３】本発明の第１４の実施形態に係る固体撮像装置の要部の概略平面構成図である。
【図２４】本発明の第１５の実施形態に係る固体撮像装置の要部の概略平面構成図である。
【図２５】本発明の第１６の実施形態に係る固体撮像装置の要部の概略平面構成図である。
【図２６】本発明の第１７の実施形態に係る固体撮像装置の要部の概略平面構成図である。
【図２７】本発明の第１８の実施形態に係る固体撮像装置の要部の概略平面構成図である。
【図２８】本発明の第１９の実施形態に係る固体撮像装置の要部の概略平面構成図である。
【図２９】本発明の第２０の実施形態に係る固体撮像装置の要部の概略平面構成図である。
【図３０】本発明の第２１の実施形態に係る固体撮像装置の要部の概略平面構成図である。
【図３１】本発明の第２２の実施形態に係る固体撮像装置の要部の概略平面構成図である。
【図３２】本発明の第２３の実施形態に係る固体撮像装置の要部の概略平面構成図である。
【図３３】本発明の第２４の実施形態に係る固体撮像装置の要部の概略平面構成図である。
【図３４】本発明の第２５の実施形態に係る固体撮像装置の要部の概略平面構成図である。
【図３５】本発明の第２６の実施形態に係る固体撮像装置の要部の概略平面構成図である。
【図３６】本発明の第２７の実施形態に係る固体撮像装置の要部の概略平面構成図である。
【図３７】本発明の第２８の実施形態に係る固体撮像装置の要部の概略平面構成図である。
【図３８】本発明の第２９の実施形態に係る固体撮像装置の要部の概略平面構成図である。
【図３９】本発明の第３０の実施形態に係る固体撮像装置の要部の概略平面構成図である。
【図４０】本発明の第３１の実施形態に係る固体撮像装置の要部の概略平面構成図である。
【図４１】本発明の第３２の実施形態に係る固体撮像装置の要部の概略平面構成図である。
【図４２】本発明の第３３の実施形態に係る固体撮像装置の要部の概略平面構成図である。
【図４３】本発明の第３４の実施形態に係る固体撮像装置の要部の概略平面構成図である。
【図４４】本発明の第３５の実施形態に係る固体撮像装置の要部の概略平面構成図である。
【図４５】本発明の第３６の実施形態に係る固体撮像装置の要部の概略平面構成図である。
【図４６】本発明の第３７の実施形態に係る固体撮像装置の要部の概略平面構成図である。
【図４７】本発明の第３８の実施形態に係る固体撮像装置の要部の概略平面構成図である。
【図４８】本発明の第３９の実施形態に係る固体撮像装置の要部の概略平面構成図である。
【図４９】本発明の第４０の実施形態に係る固体撮像装置の要部の概略平面構成図である。
【図５０】本発明の第４１の実施形態に係る固体撮像装置の要部の概略平面構成図である。
【図５１】本発明の第４２の実施形態に係る固体撮像装置の要部の概略平面構成図である。
【図５２】本発明の第４３の実施形態に係る固体撮像装置の要部の概略平面構成図である。
【図５３】本発明の第４４の実施形態に係る固体撮像装置の要部の概略平面構成図である。
【図５４】本発明の第４５の実施形態に係る固体撮像装置の要部の概略平面構成図である。
【図５５】本発明の第４６の実施形態に係る固体撮像装置の要部の概略平面構成図である。
【図５６】本発明の第４７の実施形態に係る固体撮像装置の要部の概略平面構成図である。
【図５７】本発明の第４８の実施形態に係る固体撮像装置の要部の概略平面構成図である。
【図５８】本発明の第４９の実施形態に係る固体撮像装置の要部の概略平面構成図である。
【図５９】本発明の第５０の実施形態に係る固体撮像装置の要部の概略平面構成図である。
【図６０】本発明の第５１の実施形態に係る固体撮像装置の要部の概略平面構成図である。
【図６１】本発明の第５２の実施形態に係る固体撮像装置の要部の概略平面構成図である。
【図６２】本発明の第５３の実施形態に係る固体撮像装置の要部の概略平面構成図である。
【図６３】本発明の第５４の実施形態に係る固体撮像装置の要部の概略平面構成図である。
【図６４】本発明の第５５の実施形態に係る固体撮像装置の要部の概略平面構成図である。
【図６５】本発明の第５６の実施形態に係る固体撮像装置の要部の概略平面図である。
【図６６】図６５のＡ−Ａ線上に沿う概略断面構成図である。
【図６７】本発明の第５７の実施形態に係る電子機器である。
【図６８】Ａ，Ｂ  従来例における固体撮像装置の概略断面構成図、及び平面構成図である。
【図６９】Ａ，Ｂ  従来例における固体撮像装置の概略断面構成図、及び平面構成図である。
【符号の説明】
【０３３８】
１・・固体撮像装置、２・・画素、３・・撮像領域、４・・垂直駆動回路、５・・カラム信号処理回路、６・・水平駆動回路、７・・出力回路、８・・制御回路、９・・垂直信号線、１０・・画素分離領域、１１・・フローティングディフュージョン領域、１２，１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ・・縦型ゲート電極、１３・・半導体基板、１４・・ｎ領域、１５・・ｎ＋領域、１６・・ｐ＋領域、１７・・ｐ−領域、１８・・ゲート絶縁膜、６０・・フォトダイオード領域
【図１】
2010114273.tif 000003
【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】
2010114273.tif 000009
【図８】
2010114273.tif 000010
【図９】
2010114273.tif 000011
【図１０】
2010114273.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
2010114273.tif 000036
【図３５】
2010114273.tif 000037
【図３６】
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【図３７】
2010114273.tif 000039
【図３８】
2010114273.tif 000040
【図３９】
2010114273.tif 000041
【図４０】
2010114273.tif 000042
【図４１】
2010114273.tif 000043
【図４２】
2010114273.tif 000044
【図４３】
2010114273.tif 000045
【図４４】
2010114273.tif 000046
【図４５】
2010114273.tif 000047
【図４６】
2010114273.tif 000048
【図４７】
2010114273.tif 000049
【図４８】
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【図４９】
2010114273.tif 000051
【図５０】
2010114273.tif 000052
【図５１】
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【図５２】
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【図５３】
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【図５４】
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【図５５】
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【図５６】
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【図５７】
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【図５８】
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【図５９】
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【図６０】
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【図６１】
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【図６２】
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【図６３】
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【図６４】
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【図６５】
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【図６６】
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【図６７】
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【図６８】
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【図６９】
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