(57)【要約】  本発明の1つの固体撮像装置は、光電変換を行うためのフォトダイオード１０１と、フォトダイオード１０１から光電変換された電荷を読み出すための読出しＭＯＳトランジスタ１０２と、フォトダイオード１０１から読出しＭＯＳトランジスタ１０２を介して電荷を読み出し格納するためのフローティングディフュージョン１０３とを少なくとも配置した領域（以下、画素セル１００という）と、２個以上の複数の画素セル１００が接続された増幅ＭＯＳトランジスタ１０５と、フローティングディフュージョン１０３を電源にリセットするためのリセットＭＯＳトランジスタ１０４とで構成されるとともに、少なくともリセットＭＯＳトランジスタ１０４と増幅ＭＯＳトランジスタ１０５を配置する領域（以下、トランジスタセル１０６という）とを有し、画素セル１００とトランジスタセル１０６とが２次元状に配置される。
2008133145.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光電変換を行うためのフォトダイオードと、前記フォトダイオードから光電変換された電荷を読み出すための読出しＭＯＳトランジスタと、前記フォトダイオードから前記読出しＭＯＳトランジスタを介して電荷を読み出し格納するためのフローティングディフュージョンとを少なくとも配置した領域（以下、画素セルという）と、
２個以上の複数の前記画素セルが接続された増幅ＭＯＳトランジスタと、前記フローティングディフュージョンを電源にリセットするためのリセットＭＯＳトランジスタとで構成されるとともに、少なくとも前記リセットＭＯＳトランジスタと前記増幅ＭＯＳトランジスタを配置する領域（以下、トランジスタセルという）とを有し、
前記画素セルと前記トランジスタセルとが２次元状に配置されていることを特徴とする固体撮像装置。
【請求項２】
光電変換を行うためのフォトダイオードと、前記フォトダイオードから光電変換された電荷を読み出すための読出しＭＯＳトランジスタとを少なくとも配置した画素セルと、
２個以上の複数の前記画素セルが接続された増幅ＭＯＳトランジスタと、フローティングディフュージョンを電源にリセットするためのリセットＭＯＳトランジスタとを少なくとも配置したトランジスタセルと、
前記画素セル、前記トランジスタセル、又はそれらの両方に接続する位置に構成されたフローティングディフュージョンを有し、
前記画素セルと前記トランジスタセルとが２次元状に配置されていることを特徴とする固体撮像装置。
【請求項３】
１つの前記トランジスタセルが、２個以上の複数の前記画素セルによって共有されていることを特徴とする請求項１又は請求項２のいずれかに記載の固体撮像装置。
【請求項４】
１つの前記トランジスタセルが、１つの前記画素セルと同じ面積で配置されていることを特徴とする請求項１又は請求項２のいずれかに記載の固体撮像装置。
【請求項５】
１つの前記トランジスタセルが、１つの前記画素セルの自然数倍された面積と同じ面積を有していることを特徴とする請求項１又は請求項２のいずれかに記載の固体撮像装置。
【請求項６】
前記トランジスタセルに、フォトダイオードが形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２のいずれかに記載の固体撮像装置。
【請求項７】
前記トランジスタセルが、互いに隣接する上部、下部、左右、又は斜めの位置に形成されないことを特徴とする請求項１又は請求項２のいずれかに記載の固体撮像装置。
【請求項８】
前記トランジスタセルの領域に、上記フォトダイオードの下部に形成されるＰウェルをＧＮＤへ接続するためのコンタクトを形成することを特徴とする請求項１又は請求項２のいずれかに記載の固体撮像装置。
【請求項９】
前記トランジスタセル上の色信号が、周辺の色フィルタの色信号に基づいた補間によって生成されることを特徴とする請求項１又は請求項２のいずれかに記載の固体撮像装置。
【請求項１０】
前記フォトダイオード上には、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）のいずれかの色フィルタが形成され、前記トランジスタセルが配置されている位置が、前記固体撮像装置上に一番多く配置されている前記色フィルタの位置と同じことを特徴とする請求項９に記載の固体撮像装置。
【請求項１１】
前記フォトダイオード上には、シアン（Ｃｙ）、緑色（Ｇ）、黄（Ｙｅ）、マゼンタ（Ｍｇ）のいずれかの色フィルタが形成され、かつ
前記トランジスタセルが配置されている位置が、前記固体撮像装置上に一番多く配置されている前記色フィルタの位置と同じことを特徴とする請求項９に記載の固体撮像装置。
【請求項１２】
前記トランジスタセル上の色フィルタが、緑色（Ｇ）以外の前記色フィルタが配置されることを特徴とする請求項９に記載の固体撮像装置。
【請求項１３】
前記トランジスタセルの色信号の補間が、前記固体撮像装置が形成されたシリコンと同一のシリコン基板上に形成されたＡＤＣによってデジタル信号に変換された後、デジタル信号処理装置によって補間されることを特徴とする請求項９に記載の固体撮像装置。
【請求項１４】
前記トランジスタセルの画素位置の色信号を周辺の同一色フィルタの色信号をもとに補間して生成することを特徴とする請求項９に記載の固体撮像装置。
【請求項１５】
前記トランジスタセル上の色フィルターに相当する色信号を、トランジスタセルの周辺に配置された画素セルの色信号に一定の係数を乗じて補間し、生成することを特徴とする請求項９に記載の固体撮像装置。
【請求項１６】
前記トランジスタセル上の色フィルターに相当する色信号が、隣接するトランジスタセルの増幅ＭＯＳトランジスタの出力信号を共有していることを特徴とする請求項９に記載の固体撮像装置。
【請求項１７】
前記トランジスタセルが、金属配線層により遮光されることを特徴とする請求項１又は請求項２のいずれかに記載の固体撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体撮像装置、特に画素セルの微細化を実現するためにトランジスタセルを有するＭＯＳ型固体撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＣＭＯＳイメージセンサを代表とするＭＯＳ型の固体撮像装置は、低電圧、低消費電力という特徴があり、カメラ付き携帯電話やデジタルスチルカメラなど幅広い分野で応用されている。【０００３】
従来、各画素に増幅機能を有するＭＯＳ型固体撮像装置として、図７及び図８に示すようなＭＯＳ型固体撮像装置が広く知られている。一般的に、この種のＭＯＳ型固体撮像装置には、画素セルの微細化に伴って、１つの画素セルに３つのトランジスタが形成されている。【０００４】
図７は、１画素あたりに３個のトランジスタが形成されている画素セルの構成図である。図８は、図７で示す画素セルを２次元状に配置した固体撮像装置のブロック図である。【０００５】
ここで、各画素セルは、フォトダイオードと、読出しＭＯＳトランジスタと、増幅用ＭＯＳトランジスタと、リセットＭＯＳトランジスタによって構成されている。この構成は必要とするトランジスタ数が少なく、完全電荷転送動作が行えるため、低電圧化と小型化に適している。【０００６】
また、画質向上のため、フォトダイオードから読み出される信号には高Ｓ／Ｎ化が施されている。このＭＯＳ固体撮像装置の各画素セルでは、埋め込み型フォトダイオードによる暗電流の低減と、完全電荷転送動作による感度の向上が図られる。【０００７】
また、信号処理部では、列毎に設けられたノイズ用メモリーと、信号用メモリーを用いたＣＤＳ動作によって、画素部で発生するＦＰＮノイズ及びｋＴＣノイズの除去が可能となる。【０００８】
この構成により、高感度低ノイズのＭＯＳ固体撮像装置が得られ、画質的にもＣＣＤを用いたデジタルスチルカメラを凌ぐ特性を有するデジタルスチルカメラが実現可能になってきている。【０００９】
さらに、デジタルスチルカメラの画素数向上にともない、１画素あたりの面積が小さくなり、微細加工技術が不可欠になってきた。特許文献１に詳しく記載されているが、回路設計上も、画素選択ＭＯＳトランジスタと増幅用ＭＯＳトランジスタを４画素で共有する構成をとることによって、フォトダイオードの開口面積を広くすることができる。【００１０】
特許文献１：特開２００５−１９８００１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
以上のように、従来の固体撮像装置において高Ｓ／Ｎ撮像を行うためには、１画素当たり３つのＭＯＳトランジスタが必要となるため、画素セルの更なる微細化が非常に困難となる。半導体製造プロセスの微細化加工技術の進化により、ＭＯＳ固体撮像装置のある程度の画素サイズの縮小は可能となるが、電源電圧の低下によるダイナミックレンジの低減、及び増幅ＭＯＳトランジスタの微細化による１／ｆノイズの増大等が依然として課題となる。【００１２】
従って、高ダイナミックレンジと高Ｓ／Ｎを実現させる１つの手段として、従来の固体撮像装置では、４つの読出しＭＯＳトランジスタを１つのフローティングディフュージョンに接続し、増幅ＭＯＳトランジスタとリセットＭＯＳトランジスタが共有されることによって、１画素当たりに占めるトランジスタ数の低減が図られる。【００１３】
しかしながら、画素セルの微細化によってデジタルスチルカメラ等の画素数が著しく増加すれば、４画素で１つのフローティングディフュージョン、リセットＭＯＳトランジスタ、及び増幅ＭＯＳトランジスタを共有する構成を備えても、トランジスタを形成する領域が確保できないという課題がある。【００１４】
また、半導体のＰウェル電位を安定させるための、グランドへ接続するためのコンタクトを配置することができないという課題もある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の第１の固体撮像装置は、光電変換を行うためのフォトダイオードと、前記フォトダイオードから光電変換された電荷を読み出すための読出しＭＯＳトランジスタと、前記フォトダイオードから前記読出しＭＯＳトランジスタを介して電荷を読み出し格納するためのフローティングディフュージョンとを少なくとも配置した領域（以下、画素セルという）と、２個以上の複数の前記画素セルが接続された増幅ＭＯＳトランジスタと、前記フローティングディフュージョンを電源にリセットするためのリセットＭＯＳトランジスタとで構成されるとともに、少なくとも前記リセットＭＯＳトランジスタと前記増幅ＭＯＳトランジスタを配置する領域（以下、トランジスタセルという）とを有し、前記画素セルと前記トランジスタセルとが２次元状に配置されている。【００１６】
本発明の第２の固体撮像装置は、トランジスタセルが、ウェルの電位を安定化させるため、ＧＮＤ電位と接続するするウェルコンタクトを備えている。【００１７】
本発明の第３の固体撮像装置は、トランジスタセルの位置に対応した色信号を周囲の画素セルの色情報から補間して生成している。【００１８】
本発明の第４の固体撮像装置は、トランジスタセルの金属配線層が、トランジスタセル内の一部の領域を遮光している。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の第１の固体撮像装置によれば、１画素セル当たりのトランジスタ数を減らすことができるため、更なるＭＯＳ固体撮像装置の微細化と高画素化が可能となる。【００２０】
本発明の第２の固体撮像装置によれば、ウェルの電位変動を早期に安定させることができる。そのことにより、低周波で発生するウェルノイズを低減することができるため、良好な画像を得ることができる。【００２１】
本発明の第３の固体撮像装置によれば、トランジスタセルを画素セルと置き換えて配置することで、トランジスタセルの領域では光電変換に応じた色信号が生成されないにもかかわらず、隣接する画素セルの色信号の情報をもとに色信号を補間することによって生成するができる。その結果、後段でおこなうカメラ信号処理においても従来の信号処理方式を変更することなくカメラ信号処理を実施することが可能となるため、良好な画像を得ることができる。【００２２】
本発明の第４の固体撮像装置によれば、さらにトランジスタセルの金属配線層を用いて遮光することにより、リセットＭＯＳトランジスタ、増幅ＭＯＳトランジスタ、及びフローティングディフュージョンにおいて、光に起因する電子の発生を抑圧することができるため、良好な画像を得ることができる。【００２３】
上述のとおり、本発明の固体撮像装置によれば、半導体製造プロセスの微細加工技術によって促進されるＭＯＳ型固体撮像装置の微細化に十分に対応することができる。従って、小型でありながら画素数の多い固体撮像装置を提供することができるだけでなく、ノイズを抑えることができるため、良好な画像を生成することができるようになる。【００２４】
また、本発明の固体撮像装置によれば、ビデオカメラ、デジタルスチルカメラ、モバイル端末機器、カメラ付き携帯電話等において、撮影画像の画質向上を図ることができる。【００２５】
また、本発明の固体撮像装置によれば、撮像装置の小型化、低コスト化、低消費電力化も同時に実現されるため、特に小型デジタルスチルカメラ、カメラ付き携帯電話等に最適な固体撮像装置が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の第１の実施例の画素セル構成図
【図２】本発明の第１の実施例の画素セルの駆動タイミングチャート
【図３】本発明の第１の実施例の画素セル平面図
【図４】本発明の第１の実施例の撮像装置のブロック図
【図５】本発明の第２の実施例のトランジスタセル構成図
【図６】本発明第３の実施例の色フィルタ配置図
【図７】従来の画素セル構成図
【図８】従来の撮像装置のブロックダイヤグラム
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
画素セルの微細化を実現するためにトランジスタセルを有するＭＯＳ型固体撮像装置を提供する。以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。【００２８】
＜実施例１＞
図１は、第１の実施例の特徴を最も良く表す図面であり、画素セルの回路構成とその断面図、及びトランジスタセルの回路構成とその断面図を示した概略回路構成図である。【００２９】
画素セル１００は、フォトダイオード１０１と読出しＭＯＳトランジスタ１０２とフローティングディフュージョン１０３から構成されている。ここで、図１の、画素セルについてはシリコン基板断面図であり、回路についてはトランジスタで記載した回路構成図である。図１では、フローティングディフュージョン１０３が各画素セルに対応して配置されているが、個別の画素セルの代わりに、トランジスタセルに対応して配置されても構わない。また、フローティングディフュージョン１０３が、共有化されている画素セルごとに分割して配置されても本発明と実質的に同じ効果が得られる。【００３０】
画素セル１００には、それぞれ読出しパルス１０７〜１１３が接続されている。また、フローティングディフュージョン１０３は、画素セル間で配線を接続することによって共有化されている。【００３１】
トランジスタセル１０６は、リセットＭＯＳトランジスタ１０４と増幅ＭＯＳトランジスタ１０５で構成され、画素セル間で共有されたフローティングディフュージョン１０３が、リセットＭＯＳトランジスタ１０４と増幅ＭＯＳトランジスタ１０５に接続されている。【００３２】
増幅ＭＯＳトランジスタ１０５は、負荷トランジスタ１１９とＳｉｇｎａｌ  ｏｕｔ１１７を共有化している。このように、複数の画素セル１００と１つのトランジスタセル１０６で構成された１組の構成を、画素アレイ１１８と呼ぶ。【００３３】
負荷トランジスタ１１９は、バイアス電圧ｌｏａｄ１１６でＤＣバイアスされており、一定の負荷になるように動作する。列読出し線には、画素セルから読み出された信号が、Ｓｉｇｎａｌ  ｏｕｔ１１７として出力され、信号処理部４０３へ伝達される。【００３４】
次に、第１の実施例の固体撮像装置の駆動方法を図２のタイミングチャートを用いて詳細に説明する。図２は、図１に示されている画素セル１００とトランジスタセル１０６を動作させるためのタイミングチャートである。【００３５】
まず、ｒｅａｄ１行目が選択されているときの画素セル１００の動作を詳細に説明する。特に、ｒｅａｄ１行目の画素セル１００およびｒｅａｄ２行目の画素セル１００の動作について説明する。以下の（１）〜（５）は、ｒｅａｄ１行目の画素セル１００およびｒｅａｄ２行目の画素セル１００の動作の時系列変化を示す。【００３６】
（１）ｒｅａｄ１行目の画素セル１００が選択されると、フローティングディフュージョン１０３の電位を電源部（ｐｖ  １１５）のＨｉ電位と同電位にすべく、ｒｅａｄ１行目の画素セル１００に対するリセットパルス（ｒｅｓｅｔ  １１４）がＨｉ電位となり、リセットＭＯＳトランジスタ１０４がＯＮ状態となる。これにより、フローティングディフュージョン１０３の電位が電源部（ｐｖ  １１５）のＨｉ電位と同電位になり、それに応じた電位が増幅ＭＯＳトランジスタ１０５から出力される結果、出力信号線（ｓｉｇｎａｌ  ｏｕｔ  １１７）の電位が上昇する。【００３７】
（２）リセットパルス（ｒｅｓｅｔ  １１４）がＬｏ電位となり、リセットＭＯＳトランジスタ１０４がＯＦＦ状態となる。このとき、フローティングディフュージョン１０３は、Ｈｉ電位を保つ。【００３８】
（３）リードパルス（ｒｅａｄ１  １０７）がＨｉ電位となり、読出しＭＯＳトランジスタ１０２がＯＮ状態となる。これにより、光情報に応じてフォトダイオード１０１に蓄積されていた電荷が、フローティングディフュージョン１０３によって読み出される。その結果、フローティングディフュージョン１０３の電位が降下する。フローティングディフュージョン１０３の電位の降下に応じて、増幅ＭＯＳトランジスタ１０５の出力部の電位が降下し、出力信号線（ｓｉｇｎａｌ  ｏｕｔ  １１７）の電位が降下する。【００３９】
（４）リードパルス（ｒｅａｄ１  １０７）がＬｏ電位となり、読出しＭＯＳトランジスタ１０２がＯＦＦ状態となる。出力信号線（ｓｉｇｎａｌ  ｏｕｔ  １１７）の電位差が画素信号として測定される。その後、電源部（ｐｖ  １１５）がＬｏ電位となる。【００４０】
（５）フローティングディフュージョン１０３の電位を電源部（ｐｖ  １１５）のＬｏ電位とするべく、リセットパルス（ｒｅｓｅｔ  １１４）がＨｉ電位となり、リセットＭＯＳトランジスタ１０４がＯＮ状態となる。これにより、フローティングディフュージョン１０３の電位がＬｏ電位になり、増幅ＭＯＳトランジスタ１０５がＯＦＦ状態となる。【００４１】
以上により、ｒｅａｄ１行に配置された画素セル１００の画素信号出力動作が終了する。同様に、ｒｅａｄ２行目が選択肢された場合も、上記（１）から（５）の動作が行われる。なお、その際、読出しＭＯＳトランジスタを動作させる読出しパルスが読出しパルス（ｒｅａｄ  １０８）に代わる。最終的には、出力信号線（ｓｉｇｎａｌ  ｏｕｔ  １１７）に画素信号が出力される。【００４２】
図３は、図１で構成された画素アレイ１１８を２次元上に配置した第１の実施例の固体撮像装置の平面図である。図３を用いてトランジスタセル１０６の配置について説明する。【００４３】
本実施例では、複数の画素セルごとに、１つのトランジスタセル１０６が共有されている。シリコン基板上に配置されるとき、画素セルと同じ領域にトランジスタセル１０６が配置され、かつ読出しパルス、リセットパルス、及び読出し信号線が共有化された縦横の配線が金属配線層で形成される。【００４４】
図３に示すように、行方向に複数のトランジスタセル１０６が配置されることにより、トランジスタセル行３０１が形成される。この結果、１個のトランジスタセル１０６が、列方向に７個の画素セルを共有化することになる。なお、図３においては、説明を簡易化するために単一の行方向にトランジスタセル１０６を配置したが、これに限定されない。トランジスタセル１０６の配置は、任意の位置に配置され得る。【００４５】
ただし、任意の位置にトランジスタセル１０６が配置される場合は、トランジスタセル１０６の存在する行方向の配線にリセットパルス配線が配線される。また、出力信号線は、列ごとに共有化されているため、１列に対して１つの負荷トランジスタ１１９を設けることによって信号を読み出すことができる。図示の通り、負荷トランジスタ１１９の行方向に配列した状態を負荷回路３０２と呼ぶ。【００４６】
図４は、図３で示された第１の実施例の固体撮像装置の平面図の範囲をさらに拡大したブロック図であり、周辺回路も描かれている。行走査回路４０１は、２次元状に配置された画素セルおよびトランジスタセル１０６を行単位に選択するためのパルスを生成する。【００４７】
ＡＮＤ回路４０２は、読出しパルス（ＲＤ  ４０６）、リセットパルス（ＲＳＴ  ４０７）、及び行選択信号の論理積を取るための回路である。列走査回路４０４は、列を順次選択するためのパルスを生成する回路である。信号処理部４０３は、ＭＯＳ固体撮像装置のカラム信号処理を行うための回路であり、ノイズキャンセル回路、ＡＤＣ、及び信号演算回路などを含む。信号処理部４０３は、製品の特徴に応じてその中に含まれる回路が変更され得る。しかし、その回路の種類が変更されても、実質的に本発明の効果が奏される。【００４８】
出力アンプ４０５は、固体撮像装置から信号出力（４０９  ＳＯ）を出力するための出力バッファである。このように、画素セル１００及びトランジスタセル１０６は、周辺回路の行走査回路、列走査回路、リセットパルス、及び読出しパルスによって、駆動されることにより、画素信号を得ることができる。【００４９】
上述のように配置された画素セル１００とトランジスタセル１０６は、画素セル１００の一部がトランジスタセル１０６と入れ換えられることにより、画素信号を得ることができるようになる。なお、製造上のばらつきを考慮し、このトランジスタセル１０６内に、フォトダイオード１０１が形成されても良い。また、トランジスタセル１０６は、フローティングディフュージョン１０３を備えなくても良い。さらに、トランジスタセル１０６内のみに、フローティングディフュージョン１０３が形成されても良い。前述のいずれの場合であっても動作上に差異が無いため、本実施例の変形例となり得る。【００５０】
＜実施例２＞
次に、第２の実施例について説明する。【００５１】
図５は、第２の実施例の特徴を表す図面であり、  画素セル１００の回路構成とその断面図、及びトランジスタセル１０６の回路構成とその断面図を示した概略回路構成図である。【００５２】
本実施例は、第１の実施例に示したトランジスタセル１０６内に、新たにウェルとのコンタクトを形成するウェルコンタクト５０１が設けられる。従来では、ウェルコンタクト領域を画素セル内の配置しなければならなかったことが、フォトダイオード１０１の面積を縮小させる原因となっていた。【００５３】
さらに、フォトダイオード１０１付近にコンタクトによるストレスがかかるため、暗電流の発生につながった。その結果、白ドットノイズとして、画質の著しい低下と製品の歩留まりの低下が発生した。【００５４】
そこで、第２の実施例では、フォトダイオードを有しないトランジスタセル１０６領域にウェルコンタクトが形成される。このウェルコンタクトによって、白ドットノイズの発生が抑制されるため、画質が改善される。さらに、基板コンタクトを適切な個数で配置することによって、シリコン基板中に発生する低周波ノイズをも改善することができる。【００５５】
＜実施例３＞
次に、第３の実施例について説明する。【００５６】
図６は、第３の実施例の固体撮像装置の色フィルタ配置図である。固体撮像装置では、画素セル上に色フィルタを形成することによって、画素の色信号が生成される。【００５７】
トランジスタセル１０６においては、光電変換した色信号が読み出せないため、周囲の色画素信号から補間されることによって、色画素信号が生成されう。図６は、その際の色フィルタを模式化した図である。【００５８】
本実施例では、複数の画素セル１００と１つのトランジスタセル１０６が共有化された結果、１組の画素アレイ１１８が構成される。その周辺には、Ｒフィルタを配した画素セル６０１、Ｇフィルタを配した画素セル６０２、及びＢフィルタを配した画素セル６０３が配置されている。隣接する画素間には、色信号の相関性が強いという特性を利用して、周囲の画素から色信号を補間することによって、トランジスタセル１０６の領域に相当する色信号が生成される。【００５９】
本実施例では、トランジスタセル１０６は、固体撮像装置上に一番多く配置されている色フィルタと置き換えられることにより、良好な色画素信号を生成することができる。なお、多くの固体撮像装置の場合、人間の視感度特性を考慮し、Ｇフィルタの位置に配置することが望ましい。【００６０】
ところで、トランジスタセル１０６の色信号を補間する際には、トランジスタセル１０６の配置領域に近い同色の色画素信号に基づいてその色信号が補間されても良い。その場合は、擬似着色などの弊害が出にくいという効果がある。【００６１】
また、色画素信号の周波数成分を広い周波数帯域で生成したい場合は、トランジスタセル１０６の隣接画素から色信号を補間することもできる。その場合は、色画素の中心位置がずれるため、ある一定の重み付け係数が隣接画素信号に乗じて補間される。【００６２】
また、色信号を補間する場合には、アナログ信号で補間する態様とデジタル信号で補間する態様のいずれも採用し得る。なお、アナログ信号を用いて補間する場合は、隣接するトランジスタセルに配置された増幅ＭＯＳトランジスタの配線を共有化することによって補間が実現できる。【００６３】
他方、デジタル信号を用いて補間する場合は、信号処理部のＡＤＣによってデジタル信号へ変換された後、デジタル演算で補間処理を行うことができる。【００６４】
このように、トランジスタセル１０６の読出しタイミングに、その周囲の画素信号の情報に基づいて色画素信号が生成される。その結果、カメラ信号処理を施す後段の信号処理において、従来の信号処理方式を変えることなく信号処理を行うことができるため、映像を得ることができる。【００６５】
＜実施例４＞
次に、第４の実施例について説明する。【００６６】
上述の各実施例によれば、トランジスタセル１０６が、画素セルに置き換わることによって単独の領域に配置されることになる。【００６７】
その際、トランジスタセル１０６には、ＭＯＳトランジスタが配置されている。そこで、本実施例では、金属配線層を用いてトランジスタセル１０６が遮光される構造が採用される。この構造により、光によって励起される電子の発現を抑えることができるため、良好な画像を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００６８】
上述の第１乃至第４の実施例の固体撮像装置は、高画質を重視するカメラ又はカメラシステム、例えば、デジタルスチルカメラ、カメラ付き携帯電話、医療カメラ、車載カメラ、ビデオカメラ、監視カメラ、又はセキュリティーカメラなどのシステムに広く利用され得る。
【図１】
2008133145.tif 000003
【図２】
2008133145.tif 000004
【図３】
2008133145.tif 000005
【図４】
2008133145.tif 000006
【図５】
2008133145.tif 000007
【図６】
2008133145.tif 000008
【図７】
2008133145.tif 000009
【図８】
2008133145.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】平成21年1月27日(2009.1.27)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光電変換を行うためのフォトダイオードと、前記フォトダイオードから光電変換された電荷を読み出すための読出しＭＯＳトランジスタと、前記フォトダイオードから前記読出しＭＯＳトランジスタを介して電荷を読み出し格納するためのフローティングディフュージョンとを少なくとも配置した領域（以下、画素セルという）と、
２個以上の複数の前記画素セルが接続された増幅ＭＯＳトランジスタと、前記フローティングディフュージョンを電源にリセットするためのリセットＭＯＳトランジスタとで構成されるとともに、少なくとも前記リセットＭＯＳトランジスタと前記増幅ＭＯＳトランジスタを配置する領域（以下、トランジスタセルという）とを有し、
前記画素セルと前記トランジスタセルとが２次元状に配置されていることを特徴とする固体撮像装置であって、
前記トランジスタセル上の色信号が、周辺の色フィルタの色信号に基づいた補間によって生成されるとともに、
前記フォトダイオード上には、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）のいずれかの色フィルタが形成され、前記トランジスタセルが配置されている位置が、前記固体撮像装置上に一番多く配置されている前記色フィルタの位置と同じことを特徴とする固体撮像装置。
【請求項２】
光電変換を行うためのフォトダイオードと、前記フォトダイオードから光電変換された電荷を読み出すための読出しＭＯＳトランジスタとを少なくとも配置した画素セルと、
２個以上の複数の前記画素セルが接続された増幅ＭＯＳトランジスタと、フローティングディフュージョンを電源にリセットするためのリセットＭＯＳトランジスタとを少なくとも配置したトランジスタセルと、
前記画素セル、前記トランジスタセル、又はそれらの両方に接続する位置に構成されたフローティングディフュージョンを有し、
前記画素セルと前記トランジスタセルとが２次元状に配置されていることを特徴とする固体撮像装置であって、
前記トランジスタセル上の色信号が、周辺の色フィルタの色信号に基づいた補間によって生成されるとともに、
前記フォトダイオード上には、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）のいずれかの色フィルタが形成され、前記トランジスタセルが配置されている位置が、前記固体撮像装置上に一番多く配置されている前記色フィルタの位置と同じことを特徴とする固体撮像装置。
【請求項３】
１つの前記トランジスタセルが、２個以上の複数の前記画素セルによって共有されていることを特徴とする請求項１又は請求項２のいずれかに記載の固体撮像装置。
【請求項４】
１つの前記トランジスタセルが、１つの前記画素セルと同じ面積で配置されていることを特徴とする請求項１又は請求項２のいずれかに記載の固体撮像装置。
【請求項５】
（削除）
【請求項６】
前記トランジスタセルに、フォトダイオードが形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２のいずれかに記載の固体撮像装置。
【請求項７】
前記トランジスタセルが、互いに隣接する上部、下部、左右、又は斜めの位置に形成されないことを特徴とする請求項１又は請求項２のいずれかに記載の固体撮像装置。
【請求項８】
前記トランジスタセルの領域に、上記フォトダイオードの下部に形成されるＰウェルをＧＮＤへ接続するためのコンタクトを形成することを特徴とする請求項１又は請求項２のいずれかに記載の固体撮像装置。
【請求項９】
（削除）
【請求項１０】
（削除）
【請求項１１】
（削除）
【請求項１２】
（削除）
【請求項１３】
前記トランジスタセルの色信号の補間が、前記固体撮像装置が形成されたシリコンと同一のシリコン基板上に形成されたＡＤＣによってデジタル信号に変換された後、デジタル信号処理装置によって補間されることを特徴とする請求項１又は請求項２のいずれかに記載の固体撮像装置。
【請求項１４】
前記トランジスタセルの画素位置の色信号を周辺の同一色フィルタの色信号をもとに補間して生成することを特徴とする請求項１又は請求項２のいずれかに記載の固体撮像装置。
【請求項１５】
前記トランジスタセル上の色フィルターに相当する色信号を、トランジスタセルの周辺に配置された画素セルの色信号に一定の係数を乗じて補間し、生成することを特徴とする請求項１又は請求項２のいずれかに記載の固体撮像装置。
【請求項１６】
（削除）
【請求項１７】
前記トランジスタセルが、金属配線層により遮光されることを特徴とする請求項１又は請求項２のいずれかに記載の固体撮像装置。
【請求項１８】
光電変換を行うためのフォトダイオードと、前記フォトダイオードから光電変換された電荷を読み出すための読出しＭＯＳトランジスタと、前記フォトダイオードから前記読出しＭＯＳトランジスタを介して電荷を読み出し格納するためのフローティングディフュージョンとを少なくとも配置した領域（以下、画素セルという）と、
２個以上の複数の前記画素セルが接続された増幅ＭＯＳトランジスタと、前記フローティングディフュージョンを電源にリセットするためのリセットＭＯＳトランジスタとで構成されるとともに、少なくとも前記リセットＭＯＳトランジスタと前記増幅ＭＯＳトランジスタを配置する領域（以下、トランジスタセルという）とを有し、
前記画素セルと前記トランジスタセルとが２次元状に配置されていることを特徴とする固体撮像装置であって、
前記トランジスタセル上の色信号が、周辺の色フィルタの色信号に基づいた補間によって生成されるとともに、
前記フォトダイオード上には、シアン（Ｃｙ）、緑色（Ｇ）、黄（Ｙｅ）、マゼンタ（Ｍｇ）のいずれかの色フィルタが形成され、かつ前記トランジスタセルが配置されている位置が、前記固体撮像装置上に一番多く配置されている前記色フィルタの位置と同じことを特徴とする固体撮像装置。
【請求項１９】
光電変換を行うためのフォトダイオードと、前記フォトダイオードから光電変換された電荷を読み出すための読出しＭＯＳトランジスタとを少なくとも配置した画素セルと、
２個以上の複数の前記画素セルが接続された増幅ＭＯＳトランジスタと、フローティングディフュージョンを電源にリセットするためのリセットＭＯＳトランジスタとを少なくとも配置したトランジスタセルと、
前記画素セル、前記トランジスタセル、又はそれらの両方に接続する位置に構成されたフローティングディフュージョンを有し、
前記画素セルと前記トランジスタセルとが２次元状に配置されていることを特徴とする固体撮像装置であって、
前記トランジスタセル上の色信号が、周辺の色フィルタの色信号に基づいた補間によって生成されるとともに、
前記フォトダイオード上には、シアン（Ｃｙ）、緑色（Ｇ）、黄（Ｙｅ）、マゼンタ（Ｍｇ）のいずれかの色フィルタが形成され、かつ前記トランジスタセルが配置されている位置が、前記固体撮像装置上に一番多く配置されている前記色フィルタの位置と同じことを特徴とする固体撮像装置。
【請求項２０】
光電変換を行うためのフォトダイオードと、前記フォトダイオードから光電変換された電荷を読み出すための読出しＭＯＳトランジスタと、前記フォトダイオードから前記読出しＭＯＳトランジスタを介して電荷を読み出し格納するためのフローティングディフュージョンとを少なくとも配置した領域（以下、画素セルという）と、
２個以上の複数の前記画素セルが接続された増幅ＭＯＳトランジスタと、前記フローティングディフュージョンを電源にリセットするためのリセットＭＯＳトランジスタとで構成されるとともに、少なくとも前記リセットＭＯＳトランジスタと前記増幅ＭＯＳトランジスタを配置する領域（以下、トランジスタセルという）とを有し、
前記画素セルと前記トランジスタセルとが２次元状に配置されていることを特徴とする固体撮像装置であって、
前記トランジスタセル上の色信号が、周辺の色フィルタの色信号に基づいた補間によって生成されるとともに、前記トランジスタセル上の色フィルタが、緑色（Ｇ）以外の前記色フィルタが配置されることを特徴とする固体撮像装置。
【請求項２１】
光電変換を行うためのフォトダイオードと、前記フォトダイオードから光電変換された電荷を読み出すための読出しＭＯＳトランジスタとを少なくとも配置した画素セルと、
２個以上の複数の前記画素セルが接続された増幅ＭＯＳトランジスタと、フローティングディフュージョンを電源にリセットするためのリセットＭＯＳトランジスタとを少なくとも配置したトランジスタセルと、
前記画素セル、前記トランジスタセル、又はそれらの両方に接続する位置に構成されたフローティングディフュージョンを有し、
前記画素セルと前記トランジスタセルとが２次元状に配置されていることを特徴とする固体撮像装置であって、
前記トランジスタセル上の色信号が、周辺の色フィルタの色信号に基づいた補間によって生成されるとともに、前記トランジスタセル上の色フィルタが、緑色（Ｇ）以外の前記色フィルタが配置されることを特徴とする固体撮像装置。
【手続補正書】
【提出日】平成21年10月15日(2009.10.15)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光電変換を行うためのフォトダイオードと、前記フォトダイオードから光電変換された電荷を読み出すための読出しＭＯＳトランジスタと、前記フォトダイオードから前記読出しＭＯＳトランジスタを介して電荷を読み出し格納するためのフローティングディフュージョンとを少なくとも配置した領域（以下、画素セルという）と、
２個以上の複数の前記画素セルが接続された増幅ＭＯＳトランジスタと、前記フローティングディフュージョンを電源にリセットするためのリセットＭＯＳトランジスタとで構成されるとともに、少なくとも前記リセットＭＯＳトランジスタと前記増幅ＭＯＳトランジスタを配置する領域（以下、トランジスタセルという）とを有し、
前記画素セルと前記トランジスタセルとが２次元状に配置されていることを特徴とする固体撮像装置であって、
前記トランジスタセル上の色信号が、周辺の色フィルタの色信号に基づいた補間によって生成されるとともに、
前記フォトダイオード上には、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）のいずれかの色フィルタが形成され、前記トランジスタセルが配置されている位置が、前記固体撮像装置上に一番多く配置されている前記色フィルタの位置と同じことを特徴とする固体撮像装置。
【請求項２】
光電変換を行うためのフォトダイオードと、前記フォトダイオードから光電変換された電荷を読み出すための読出しＭＯＳトランジスタとを少なくとも配置した画素セルと、
２個以上の複数の前記画素セルが接続された増幅ＭＯＳトランジスタと、フローティングディフュージョンを電源にリセットするためのリセットＭＯＳトランジスタとを少なくとも配置したトランジスタセルと、
前記画素セル、前記トランジスタセル、又はそれらの両方に接続する位置に構成されたフローティングディフュージョンを有し、
前記画素セルと前記トランジスタセルとが２次元状に配置されていることを特徴とする固体撮像装置であって、
前記トランジスタセル上の色信号が、周辺の色フィルタの色信号に基づいた補間によって生成されるとともに、
前記フォトダイオード上には、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）のいずれかの色フィルタが形成され、前記トランジスタセルが配置されている位置が、前記固体撮像装置上に一番多く配置されている前記色フィルタの位置と同じことを特徴とする固体撮像装置。
【請求項３】
１つの前記トランジスタセルが、２個以上の複数の前記画素セルによって共有されていることを特徴とする
請求項１又は請求項２に記載の固体撮像装置。
【請求項４】
１つの前記トランジスタセルが、１つの前記画素セルと同じ面積で配置されていることを特徴とする
請求項１又は請求項２に記載の固体撮像装置。
【請求項５】
前記トランジスタセルに、フォトダイオードが形成されていることを特徴とする
請求項１又は請求項２に記載の固体撮像装置。
【請求項６】
前記トランジスタセルが、互いに隣接する上部、下部、左右、又は斜めの位置に形成されないことを特徴とする
請求項１又は請求項２に記載の固体撮像装置。
【請求項７】
前記トランジスタセルの領域に、上記フォトダイオードの下部に形成されるＰウェルをＧＮＤへ接続するためのコンタクトを形成することを特徴とする
請求項１又は請求項２に記載の固体撮像装置。
【請求項８】
前記トランジスタセルの色信号の補間が、前記固体撮像装置が形成されたシリコンと同一のシリコン基板上に形成されたＡＤＣによってデジタル信号に変換された後、デジタル信号処理装置によって補間されることを特徴とする
請求項１又は請求項２に記載の固体撮像装置。
【請求項９】
前記トランジスタセルの画素位置の色信号を周辺の同一色フィルタの色信号をもとに補間して生成することを特徴とする
請求項１又は請求項２に記載の固体撮像装置。
【請求項１０】
前記トランジスタセル上の色フィルターに相当する色信号を、トランジスタセルの周辺に配置された画素セルの色信号に一定の係数を乗じて補間し、生成することを特徴とする
請求項１又は請求項２に記載の固体撮像装置。
【請求項１１】
前記トランジスタセルが、金属配線層により遮光されることを特徴とする
請求項１又は請求項２に記載の固体撮像装置。
【国際調査報告】
2008133145.tif 000011
2008133145.tif 000012
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