(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射光を電気信号に変換する光電変換素子を有する画素を二次元配列した第１の色画素群と、入射光を電気信号に変換する光電変換素子を有する画素を二次元配列した第２の色画素群とが半導体基板に並置された固体撮像装置において、
前記半導体基板内に前記第１の色画素群と前記第２の色画素群とに共通の共通ウェルが配され、前記第１の色画素群と前記第２の色画素群の間に、前記共通ウェルに基準電圧を与えるためのウェルコンタクト及びウェル配線が形成されていることを特徴とする固体撮像装置。
【請求項２】
前記ウェル配線は、入射光が前記第１の色画素群と前記第２の色画素群との間にある前記共通ウェル領域に入射しないように遮光性材料で形成されている請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項３】
前記遮光性材料は、アルミニウム又は銅を主成分とする金属からなる請求項２に記載の固体撮像装置。
【請求項４】
前記ウェル配線の上部に、前記入射光の反射を防止する反射防止層が形成されている請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項５】
前記反射防止層は、窒化チタン、窒化タンタル、窒化タングステン又はタングステンを主成分とする請求項４に記載の固体撮像装置。
【請求項６】
前記第１の色画素群と前記第２の色画素群の間には複数の前記ウェルコンタクトが形成されている請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項７】
前記光電変換素子はホトダイオードであり、前記画素は複数の絶縁ゲート型トランジスタを有しており、
前記共通ウェル内には、前記ホトダイオードのアノード又はカソードとなる第１導電型の半導体領域と、前記複数の絶縁ゲート型トランジスタのソース領域、ドレイン領域を形成するための第１導電型の半導体領域とが形成されている請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項８】
前記光電変換素子はホトダイオードであり、
前記共通ウェル内には、前記ホトダイオードのアノード又はカソードとなる第１導電型の半導体領域と、電荷結合素子の電荷転送チャンネルが形成される半導体領域とが形成されている請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項９】
入射光を電気信号に変換する光電変換素子を有する画素を二次元配列した第３の色画素群を更に備えている請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項１０】
前記各色画素群は、それぞれ、前記光電変換素子上に共通色フィルタを有する請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項１１】
入射光を電気信号に変換する光電変換素子を有する画素を二次元配列した第１の色画素群と、入射光を電気信号に変換する光電変換素子を有する画素を二次元配列した第２及び第３の色画素群と、入射光を電気信号に変換する光電変換素子を有する画素を二次元配列した第４の色画素群とが、基体の表面に並置された固体撮像装置において、
前記第１の色画素群と前記第４の色画素群が対角に配置され、
前記第２の色画素群と前記第３の色画素群が別の対角に配置され、
前記第１の色画素群と前記第２の色画素群の間に、少なくとも前記第１の色画素群と前記第２の色画素群とに共通の共通ウェルに基準電圧を与えるためのウェルコンタクト及びウェル配線が形成されていることを特徴とする固体撮像装置。
【請求項１２】
前記ウェル配線は、入射光が前記第１の色画素群と前記第２の色画素群との間にある前記共通ウェル領域に入射しないように遮光性材料で形成されていることを特徴とする請求項１１に記載の固体撮像装置。
【請求項１３】
前記遮光性材料は、アルミニウム又は銅を主成分とする金属からなることを特徴とする請求項１２に記載の固体撮像装置。
【請求項１４】
前記ウェル配線の上部に、前記入射光の反射を防止する反射防止層が形成されていることを特徴とする請求項１１に記載の固体撮像装置。
【請求項１５】
前記反射防止層は、窒化チタン、窒化タンタル、窒化タングステン又はタングステンを主成分とする請求項１４に記載の固体撮像装置。
【請求項１６】
前記第１の色画素群と前記第２の色画素群の間には複数の前記ウェルコンタクトが形成されている請求項１１に記載の固体撮像装置。
【請求項１７】
前記光電変換素子はホトダイオードであり、前記画素は複数の絶縁ゲート型トランジスタを有しており、
前記共通ウェル内には、前記ホトダイオードのアノード又はカソードとなる第１導電型の半導体領域と、前記複数の絶縁ゲート型トランジスタのソース領域、ドレイン領域を形成するための第１導電型の半導体領域とが形成されている請求項１１に記載の固体撮像装置。
【請求項１８】
前記光電変換素子はホトダイオードであり、
前記共通ウェル内には、前記ホトダイオードのアノード又はカソードとなる第１導電型の半導体領域と、電荷結合素子の電荷転送チャンネルが形成される半導体領域とが形成されている請求項１１に記載の固体撮像装置。
【請求項１９】
前記各色画素群は、それぞれ、前記光電変換素子上に共通色フィルタを有する請求項１１に記載の固体撮像装置。
【請求項２０】
更に、前記第３の色画素群と前記第４の色画素群との間に、少なくとも第３の色画素群と前記第４の色画素群とに共通の共通ウェルに基準電圧を与えるためのウェルコンタクト及びウェル配線が形成されていることを特徴とする請求項１１に記載の固体撮像装置。
【請求項２１】
前記共通ウェルは、前記第１から第４の色画素群全てに共通の共通ウェルであることを特徴とする請求項１１に記載の固体撮像装置。
【請求項２２】
前記第１の色画素群と前記第３の色画素群の間には、前記共通ウェルに基準電圧を与えるためのウェルコンタクト及びウェル配線が形成されていないことを特徴とする請求項１１に記載の固体撮像装置。
【請求項２３】
前記第１の色画素群は赤又は青色のうち一方の色のフィルタを有し、前記第２及び第３の色画素群は緑色のフィルタを有し、前記第４の色フィルタは赤又は青色のうち他方の色のフィルタを有することを特徴とする請求項１１記載の固体撮像装置。
【請求項２４】
被写体の像を撮像する撮像装置において、
請求項１又は１１に記載の固体撮像装置と、
前記固体撮像装置の前記ウェル配線に与えられる基準電圧を発生させるための電圧を前記固体撮像装置外部から供給する電源と、
を具備する撮像装置。
【請求項２５】
被写体の像を撮像する撮像装置において、
請求項１又は１１に記載の固体撮像装置と、
前記各色画素群に被写体の像を結像する結像レンズと、
を具備する撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、入射光を電気信号に変換する光電変換素子を複数備えた固体撮像装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、平面上に、複数の撮像レンズを備え、各撮像レンズにより撮像対象からの光を、光電変換素子を有する二次元センサなどに集光して、二次元センサなどからの出力信号を、画像処理部において処理して、画像を形成する固体撮像装置が特開昭６２−１１２６４号公報に記載されている。
【０００３】
図１１は、従来の固体撮像装置の構成を示す模式図である。図１１において、６１、６２、６３は撮像対象からの光をＲ，Ｇ，Ｂの各色フィルタを設けた色画素群６４、６５、６６に集光する撮像レンズである。Ｒ，Ｇ，Ｂの各色フィルタを設けることにより、カラー画像の複眼撮像をすることができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の技術では、平面的な画素のレイアウトや、回路構成については検討されていたものの、図１１に示したような固体撮像装置を構成する半導体チップの断面構造やその製造方法については、本発明者の知る限り全く検討されておらず、カラー画像の複眼撮像が可能な実用的な固体撮像装置が無かった。
【０００５】
これとは別に、本発明者らの検討によれば、撮像レンズの配置などの制約から、各色画素群６４、６５、６６の間を離して形成する場合、必要以上に離して形成すると半導体チップサイズが大きくなってしまう。
【０００６】
また、本発明者らの検討によれば、各色画素群６４、６５、６６の間に光が入射し、発生したキャリア（電荷）が、隣接ずる画素に流れ込み、出力信号にクロストークを発生させる場合があることが判った。
【０００７】
更には、本発明者らの検討によれば、得られる映像信号にシェーディングが発生する場合があることが判った。
【０００８】
本発明の目的は、カラー画像の複眼撮像が可能な実用的な固体撮像装置を提供することにある。
【０００９】
本発明の別の目的は、チップサイズが比較的小さい固体撮像装置を提供することにある。
【００１０】
本発明の他の目的は、クロストークを抑制しうる固体撮像装置を提供することにある。
【００１１】
本発明の更に他の目的は、シェーディングを抑制しうる固体撮像装置を提供することにある。
【００１３】
本発明の骨子は、入射光を電気信号に変換する光電変換素子を有する画素を二次元配列した第１の色画素群と、入射光を電気信号に変換する光電変換素子を有する画素を二次元配列した第２の色画素群とが半導体基板に並置された固体撮像装置において、前記半導体基板内に前記第１の色画素群と前記第２の色画素群とに共通の共通ウェルが配され、前記第１の色画素群と前記第２の色画素群の間に、前記共通ウェルに基準電圧を与えるためのウェルコンタクト及びウェル配線が形成されていることを特徴とする。
【００１４】
本発明の別の骨子は、入射光を電気信号に変換する光電変換素子を有する画素を二次元配列した第１の色画素群と、入射光を電気信号に変換する光電変換素子を有する画素を二次元配列した第２及び第３の色画素群と、入射光を電気信号に変換する光電変換素子を有する画素を二次元配列した第４の色画素群とが、基体の表面に並置された固体撮像装置において、前記第１の色画素群と前記第４の色画素群が対角に配置され、前記第２の色画素群と前記第３の色画素群が別の対角に配置され、前記第１の色画素群と前記第２の色画素群の間に、少なくとも前記第１の色画素群と前記第２の色画素群とに共通の共通ウェルに基準電圧を与えるためのウェルコンタクト及びウェル配線が形成されていることを特徴とする。
【００１５】
また、前記第１の色画素群と前記第２の色画素群の間に、素子分離領域が設けられているとよい。
【００１６】
また、前記第１の色画素群と前記第２の色画素群の間に、遮光部材が設けられているとよい。
【００１７】
また、前記光電変換素子はホトダイオードであり、前記画素は複数の絶縁ゲート型トランジスタを有しており、前記共通ウェル内には、前記ホトダイオードのアノード又はカソードとなる第１導電型の半導体領域と、前記複数の絶縁ゲート型トランジスタの第１導電型の各ウェルとが形成されるように構成することが好ましい。
【００１８】
また、前記光電変換素子はホトダイオードであり、前記共通ウェル内には、前記ホトダイオードのアノード又はカソードとなる第１導電型の半導体領域と、電荷結合素子の電荷転送チャンネルが形成されるウェルとが形成されるように構成することが好ましい。
【００１９】
また、入射光を電気信号に変換する光電変換素子を有する画素を二次元配列した第３の色画素群を更に、前記共通ウェルを共有するように備えているとよい。また、前記各色画素群は、それぞれ、前記光電変換素子上に共通色フィルタを有するとよい。
【００２０】
また、前記共通色フィルタは、赤色、緑色、青色の色フィルタであるとよい。また、前記共通ウェルに与えられる基準電圧を発生させるための電圧を前記固体撮像装置外部から供給する電源が付設されていることが好ましい。
【００２１】
また、前記遮光部材は、アルミニウム又は銅を主成分とする金属からなることが好ましい。
【００２２】
また、前記ウェル配線の上部に、前記入射光の反射を防止する反射防止層が形成されていることが好ましい。
【００２３】
また、前記反射防止層は、窒化チタン、窒化タンタル、窒化タングステン又はタングステンを主成分とすることが好ましい。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
【００２５】
（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態１の撮像装置の構成を示す模式図である。図２（ａ）は、本実施形態の固体撮像装置の平面図であり、いわゆる４眼式のものを示している。図２（ｂ）は、図２（ａ）のＡ−Ｂ間における断面図である。図１，図２において、１は固体撮像装置、２〜５は色画素群（撮像領域）、６〜９は各色画素群に被写体の像を結像するための結像レンズ、１０は各画素、１１はウェル配線、１２はウェルコンタクト、１３はドープ領域、１４は半導体基板内に形成された共通ウェルである。この共通ウェル１４は４つの色画素群２〜５に共通の半導体からなる共通ウェルとなっている。
【００２６】
符号２が、入射光を電気信号に変換する光電変換素子を有する画素１０を二次元配列した第１の色画素群となり、符号３が入射光を電気信号に変換する光電変換素子を有する画素１０を二次元配列した第２の色画素群となっている。また、符号４が、入射光を電気信号に変換する光電変換素子を有する画素１０を二次元配列した第３の色画素群となっており、符号５が入射光を電気信号に変換する光電変換素子を有する画素１０を二次元配列した第４の色画素群となっている。ここでは、第１の色画素群２は赤（Ｒ）色信号を生成し、第２の色画素群３は緑（Ｇ２）色信号を生成し、第３の色画素群４は緑（Ｇ１）色信号を生成し、第４の色画素群５は青（Ｂ）色信号を生成する。
【００２７】
そして、この固体撮像装置は、少なくとも、第１の色画素群２と第２の色画素群３の間に、第１の色画素群２と第２の色画素群３とに共通の共通ウェル１４に基準電圧Ｖｒｅｆを与えるためのウェルコンタクト１２及びウェル配線１１が形成されている。
【００２８】
ここでは、撮像領域が４つあるため、第３の色画素群４と第４の色画素群５の間にも、第３の色画素群４と第４の色画素群５とに共通の共通ウェル１４に基準電圧Ｖｒｅｆを与えるためのウェルコンタクト１２及びウェル配線１１が形成されている。
【００２９】
隣接する２つの色画素群２と３との間には、ウェル配線１１とウェルコンタクト１２が設けられ、ドープ領域１３によって、共通ウェル１４にオーミックコンタクトしている。
【００３０】
固体撮像装置の所定の動作中、外部の電源ＥＶから、固体撮像装置チップの端子ＴＭに電源電圧が供給され、これ自体から、或いは電圧レベルをチップ内で変えることにより、基準電圧を作り出し、ウェル配線１１に供給する。色画素群２〜５の間では、ウェル配線１１及びウェルコンタクト１２により、共通ウェル１４の電位が基準電圧Ｖｒｅｆに応じた電位（たとえば接地電位）に保持されるので、共通ウェル１４内の全ての画素１０のウェル電位がほぼ均一に保たれ、シェーディングが抑制される。
【００３１】
図３は、本実施形態に用いられる一画素１０の回路構成図である。図３において、１９は多結晶シリコンなどからなる転送ゲート、２０は多結晶シリコンなどからなるリセットゲート、２５は信号読み出しのために画素を選択する多結晶シリコンなどからなる選択ゲート、２６は光電変換素子としてのホトダイオード、２７はホトダイオード２６にて発生した電荷を転送するための転送スイッチ、２８は増幅用トランジスタ２９の入力ゲート２４をリセット用基準電位にリセットするためのリセットスイッチ、３０は行選択用のスイッチ、３１は画素からの信号を読み出す垂直出力線、３２は電流源である。
【００３２】
図４は、一画素１０を構成するホトダイオードやＭＯＳトランジスタなどの素子の断面を示している。図４において、１６はホトダイオードのカソードとなる半導体領域であり、光を受けて発生したキャリア（ここでは電子）を蓄積可能にしている。この半導体領域１６の表面には反対導電型の層が介在していて、埋め込みダイオードの構成を採っている。１７は浮遊拡散領域であり、転送スイッチ２７により転送された電荷を蓄積する。１８はリセット用基準電圧源に接続される半導体領域であり、１７、１８はリセットスイッチとなるＭＯＳトランジスタのソース・ドレインになっている。２１、２２、２３は増幅用トランジスタ２９、選択用スイッチ３０を構成する２つのＭＯＳトランジスタのソース・ドレインとなっている。
【００３３】
ここでは、ホトダイオード２１のカソード１６、浮遊拡散領域１７、及び画素内のＭＯＳトランジスタのソース・ドレイン１８、２１、２２、２３は、Ｎ型の不純物がドープされた半導体領域からなり、Ｎ型の半導体からなる基体１５の表面側に形成された、P型の半導体からなる共通ウェル１４内にそれぞれ形成されている。
【００３４】
なお、ドープ領域１３は、酸化膜領域などと同様に、各色画素群２〜５間を素子分離するものでもある。
【００３５】
本実施形態の固体撮像装置は、Ｒ（赤色），Ｇ１（緑色），Ｂ（青色），Ｇ２（緑色）という４つのカラーフィルタが備えられた４つの各色画素群２〜５を有しており、撮像レンズ６〜９により入射光を各色画素群２〜５を構成する複数の画素１０に入射するものである。
【００３６】
ここで、光学設計上たとえばＲフィルタが設けられた色画素群２とＢフィルタが設けられた色画素群５とが対角に配置され、Ｇ１フィルタが設けられた色画素群４とＧ２フィルタが設けられた色画素群３とが対角に配置されている。
【００３７】
本実施形態では、４つの各色画素群２〜５が、それらに共通の共通ウェル１４内に形成されているので、カラー画像の複眼撮像が可能な小型で実用的な固体撮像装置を提供することができる。また、各色画素群２〜５のウェル電位を容易に共通化できる。
【００３８】
さらに、本実施形態では、色画素群２及び３と、色画素群４及び５との間に、アルミニウム、銅、などを主成分とした導電体からなる入射光を遮るようなウェル配線１１及びアルミニウム、タングステンなどを主成分とする導電体からなるウェルコンタクト１２を設けているのは上記の通りである。ウェルコンタクト１２は、共通ウェル１４を覆う絶縁膜にコンタクトホールを形成し、化学的気相成長法（ＣＶＤ）や物理的蒸着法（ＰＶＤ）により、そのコンタクトホール内に導電体を堆積することによって得られる。ウェル配線１１は、上記絶縁膜とコンタクトホール内の導電体との上に堆積されパターニングされた導電体からなる。ウェルコンタクト１２とウェル配線１１とを構成する導電体は、別々の工程で堆積されてもよく、或いは同一工程で堆積されてもよい。
【００３９】
各色画素群２〜５からなるエリアの外周を囲むようにウェル配線１１を設けることにより、各色画素群２〜５内の画素１０に対するウェル電位の変動をより一層抑制することができ、シェーディングが低減する。さらに、ウェル配線１１により、色画素群２と３及び色画素群４と５との間への入射光を遮るため、そこで発生した電荷によるクロストークが発生しない。
【００４０】
本実施形態の固体撮像装置としては、その画素構造が図３、４に示したようないわゆるＣＭＯＳセンサと呼ばれるＭＯＳ型のイメージセンサ以外にも、たとえば、アンプリファイドＭＯＳイメージャ（ＡＭＩ）や、チャージモジュレーションデバイス（ＣＭＤ）、電荷結合素子（ＣＣＤ）イメージセンサなど、どのようなイメージセンサであってもよい。
【００４１】
ＭＯＳ型のイメージセンサとしては、図３に示したような回路構成のもののほかに、図３の構成から転送スイッチ２７を省略したホトダイオードを直接ゲート２４に繋いだ構成、或いは、上述した特開昭６２−１１２６４号公報に記載されているように一個のホトダイオードと一個のＭＯＳスイッチとからなる構成などが挙げられる。
【００４２】
本実施形態に用いられる色画素群２〜５としては、Ｒ，Ｇ，Ｂ以外にもイエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）から選択される少なくとも一つの色分解信号を得るものであってもよい。色分解のためには、各色画素群２〜５の受光部上に色フィルタを付設すればよく、望ましくはある色画素群２〜５内の全画素１０に共通の共通色フィルタをオンチップで形成することが好ましいものである。オンチップ色フィルタとしては、顔料分散法による顔料着色フィルタや、染色法による染色フィルタなどの周知のフィルタが挙げられる。
【００４３】
各画素１０から信号を読み出すための駆動回路、たとえばＭＯＳ型イメージセンサにおける垂直走査回路や水平走査回路は、４つの色画素領域全体の外側を囲むウェル配線１１より内方、又は外方に設けることができる。外方に設ける場合には、その駆動制御線や垂直出力線が、ウェル配線１１やウェルコンタクト１２と干渉しないように、多層配線構造を採用し、レイアウトを工夫して配置すればよい。インターラインＣＣＤイメージセンサの場合には、垂直ＣＣＤはウェル配線１１で囲まれる撮像領域内に配置しなければならないが、水平ＣＣＤはウェル配線１１で囲まれる撮像領域の内外いずれであってもよい。
【００４４】
ウェル配線１１は、純アルミニウム、アルミニウムシリコン、アルミニウム銅、アルミニウムシリコン銅、銅、などのアルミニウムを主成分とする導電体、或いは銅を主成分とする導電体から選択可能である。更には、ウェル配線の下面、上面、側面の少なくともいずれかの面にチタン、窒化チタン、タンタル、窒化タンタル、タングステン、窒化タングステンなどの高融点金属（耐火性金属）或いはその窒化物から選択される少なくとも一層を設けてもよい。このような層を後述する反射防止層として利用することも好ましいものである。
【００４５】
ウェルコンタクト１２は、純アルミニウム、アルミニウムシリコン、アルミニウム銅、アルミニウムシリコン銅、銅、タングステン、などのアルミニウムを主成分とする導電体、或いは銅を主成分とする導電体、或いはタングステンを主成分とする導電体から選択可能である。更には、ウェルコンタクト１２の下面、上面、側面の少なくともいずれかの面にチタン、窒化チタン、タンタル、窒化タンタル、タングステン、窒化タングステンなどの高融点金属（耐火性金属）或いはその窒化物から選択される少なくとも一層を設けてもよい。
【００４６】
ウェルコンタクト１２の下方に設けられるドープ領域１３としては、共通ウェル１４と同じ導電型で且つ不純物濃度の高い半導体が用いられる。より好ましくは、その表面にニッケル、コバルト、プラチナ、チタンなどの高融点金属を堆積して熱処理を行い、ドープ領域表面を、シリサイド化して、低抵抗且つ遮光性の表面にすることも好ましいものである。シリサイド化された部分は低抵抗且つ遮光性の層となるので、この層自体をウェルコンタクト１２とウェル配線１１とを兼ねた層として使うことも可能である。
【００４７】
（実施形態２）
本実施形態は、隣接する色画素群２〜５の間に配されるウェル配線１１とウェルコンタクト１２の位置を実施形態１とは異ならせたものである。それ以外の構成は前述した実施形態１と同様である。
【００４８】
図５に示すように、色画素群２と４との間及び色画素群３と５の間にウェル配線１１及びウェルコンタクト１２を設けている。
【００４９】
（実施形態３）
本実施形態は、４つの隣接する色画素群２〜５の間全てにウェル配線１１とウェルコンタクト１２を設けた形態であり、実施形態１と実施形態２とを組合わせたような形態のものである。それ以外の構成は前述した実施形態１と同様である。図６に示すように、色画素群２と３との間、色画素群２と４との間、色画素群３と５との間、色画素群４と５との間、間にウェル配線１１及びウェルコンタクト１２を設けている。
【００５０】
本実施形態によれば、実施形態１、２に比べて、さらに各色画素群２〜５のウェル電位の変動を抑制することができ、シェーディングが低減する。
【００５１】
また色画素群２〜５間へ入射する光に対する遮光度が向上し、そのため、一層クロストークを低減することができる。
【００５２】
（実施形態４）
本実施形態は、実施形態３の一部を変更したものであり、ウェル配線１１上に反射防止層１６を有する形態である。それ以外の構成は実施形態３と同様である。図７（ａ）は、本実施形態の固体撮像装置の平面図である。図７（ｂ）は、図７（ａ）のＡ−Ｂ間の断面図である。図７（ｂ）において、１６は窒化チタン、窒化タンタル、窒化タングステン、又はタングステンなどの低反射率の反射防止層である。
【００５３】
ウェル配線１１の上部に反射防止層１６を形成した多層構成とすると、ウェル配線１１によって入射光を遮光すると共に、ウェル配線１１による光の反射を防止することができるため、ウェル配線１１の反射光が更に反射して、各色画素群２〜５に入射しないようにすることができる。これにより、ウェル配線１１の反射によるゴーストやスミアがより一層抑制される。
【００５４】
更には、ウェル配線１１の側面や下面、ウェルコンタクト１２の側面にも反射防止層１８を形成することも好ましいものである。
【００５５】
なお、実施形態１、２で説明した固体撮像装置のパターンのウェル配線１１の上部に、反射防止層１６を設けてもよい。
【００５６】
（実施形態５）
本実施形態の固体撮像装置は、ＣＣＤイメージセンサを用いた形態である。
【００５７】
図８及び図９はその固体撮像装置の模式的な平面図と断面図とを示している。図８において、撮像領域は２×２個あり、前述した実施形態１〜４と同様にそれぞれに色フィルタが設けられて、各撮像領域は単一色の色画素群２〜５からなる。
【００５８】
各色画素群２〜５は、多数のホトダイオードのような光電変換素子２６を含む画素１０を有している。図８では、一つの色画素群２〜５に３×４個の画素１０のみ示しているが、画素数はこれに限定されない。４１は垂直ＣＣＤであり、光電変換素子２６から転送されたキャリアを、ＭＩＳ構造の多数のゲート電極４２に印加される２〜４相の駆動パルスによって、垂直方向に転送する。４８は水平ＣＣＤであり、垂直ＣＣＤ４１から転送されてきたキャリアを水平方向に転送する。水平ＣＣＤ４８からの出力は図示しないソースホロワのＭＯＳトランジスタなどの電荷電圧変換素子から出力される。
【００５９】
キャリアを蓄積可能な光電変換素子２６の半導体領域１６と、垂直ＣＣＤ４１及び水平ＣＣＤ４８の転送チャンネルは、共通ウェル１４内に形成されている。４３は層間絶縁膜であり、そこに形成されたコンタクトホール内に充填された導電体からなるウェルコンタクト１２により、層間絶縁膜４３上に配されたウェル配線１１に接続されている。
【００６０】
色画素群２〜５間にもウェル配線１１とウェルコンタクト１２とが形成されている。４７は絶縁性の保護膜又は絶縁性の平坦化膜、４４は共通色フィルタ、４５は共通色フィルタ４４とは異なる色の共通色フィルタである。４６は多数のマイクロレンズであり、一つ又は複数の画素１０に一つが対応するように形成されている。これらの色フィルタやマイクロレンズの構成は、他の実施形態の固体撮像装置にも適用できる。
【００６１】
ウェル配線１１とウェルコンタクト１２により大面積共通ウェル１４の電位を制御することで、過剰なキャリアを共通ウェル１４を通して基板１５に排出させることもできる。また、共通ウェル１４の電位を動作モードに応じて変えるように制御することにより、共通ウェル１４の電位を蓄積キャリアに対して下げて半導体領域に蓄積されたキャリアを基板１５に排出させる電子シャッターモードを実現することもできる。
【００６２】
（実施形態６）
図１０は本実施形態による固体撮像装置を示している。
【００６３】
本実施形態は、全ての色画素群２、３、５を構成している複数の画素１０に対して唯一の共通ウェル１４を設け、共通ウェル１４内に画素を構成するホトダイオードのアノード又はカソードや、ＭＯＳトランジスタのソース−ドレインや、ＣＣＤチャンネルなどを形成するものである。
【００６４】
図１０では、隣接色画素群２、３、５間を誇張して広げて描いているが、現実には数ミクロン〜数十ミクロン、或いはそれより小さくレイアウトすることができる。よって、各色画素群２、３、５は、この共通ウェル１４内に形成されるので、隣接色画素群２、３、５間を必要以上に隔てることなく、各色画素群２、３、５を一チップに一体化することができる。
【００６５】
図１０（ａ）は、固体撮像装置の平面図であり、いわゆる３眼式のものを示している。図１０（ｂ）は、図１０（ａ）のＡ−Ｂ間の断面図である。１０は光電変換素子を有する画素、１１はＰ型半導体拡散層（ｐウェル）又はＮ型半導体拡散層（ｎウェル）であるウェル１４に電位を与えるウェル配線、１３はウェル１４と同じ導電型で且つ不純物濃度が高い半導体からなるドープ領域である。１２はウェル配線１１とウェル１４とを導通させるウェルコンタクトである。
【００６６】
この実施形態では、色画素群２、３、５は、赤色信号、緑色信号、青色信号を得るための３群からなり、隣接する色画素群２、３、５の間には、たとえば、酸化シリコン膜などからなる素子分離領域６８が設けられ、色画素群２、３、５間を良好に電気的に分離している。
【００６７】
一方、図１０の固体撮像装置では、Ｒ，Ｇ，Ｂの色画素群２、３、５の周囲を囲むようにウェル配線１１が設けられていた。そのため、Ｒ，Ｇ，Ｂの色画素群２、３、５内の各画素毎にウェル配線１１の距離の長短があり、ウェル電位の変動が生じ易い。ウェル電位に変動が生じると、画素１０内のＭＯＳトランジスタ等の特性が変動して、画素信号にシェーディングが発生する場合があった。特に、近年、画素数が増えたり、色画素群２、３、５の面積が拡大する傾向にあり、より一層、ウェル電位の変動をなくすことが望まれる。
【００６８】
また、酸化シリコン膜からなる素子分離領域６８は、入射光を遮ることができず、そのため、各色画素群２、３、５間に酸化膜領域を透過して入射した光はその下の半導体領域に到達する。半導体領域に光が入射すると、そこでキャリアが発生し、隣接する色画素群２、３、５にそのキャリアが流れ込む場合があり、これがクロストークの発生原因となる。
【００６９】
これを解決するには、前述した実施形態１〜５のように、色画素群２、３、５の間にウェル配線１１とウェルコンタクト１２とを設け、色画素群２、３、５の間にある共通ウェル１４に基準電圧を供給するとよい。
【００７０】
また、ウェル配線１１を遮光性の導電膜で形成することにより、色画素群２、３、５の間にある半導体領域を遮光すればよい。
【００７１】
以上説明した各実施形態では、半導体の導電型を逆転させても可能であり、たとえばウェル１４をＮ型とする場合には、基準電圧はＰＮ接合を逆バイアスするために、正電圧とするとよい。
【００７２】
以上、本発明の各実施形態で説明した固体撮像装置を、ディジタルカメラ等に用いると、クロストークが低減されているため、高品質な画像を得ることができる。
【００７３】
【発明の効果】
以上、説明したように、本発明は、入射光を電気信号に変換する光電変換素子を有する画素を二次元配列した色画素群を複数備えた固体撮像装置において、複数の前記色画素群に共通のウェルを設けて、複眼式によるカラー撮像の可能な実用的な光電変換装置を提供することができる。
【００７４】
そして、その色画素群の間のいくつかに、ウェル電位が変動しないようにウェルコンタクトを設け、画素信号のシェーディングを低減することができる。
【００７５】
また、色画素群間を遮光することにより色画素群間のクロストークを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の撮像装置の構成を示す模式図である。
【図２】本発明の実施形態１の固体撮像装置の平面図及び断面図である。
【図３】本発明に用いられる画素の回路構成図である。
【図４】本発明に用いられる画素の構成を示す断面図である。
【図５】本発明の実施形態２の固体撮像装置の平面図である。
【図６】本発明の実施形態３の固体撮像装置の平面図である。
【図７】本発明の実施形態４の固体撮像装置の平面図及び断面図である。
【図８】本発明の実施形態５の固体撮像装置の平面図である。
【図９】本発明の実施形態５の固体撮像装置の断面図である。
【図１０】本発明の実施形態６の固体撮像装置の平面図及び断面図である。
【図１１】従来の撮像装置の模式図である。
【符号の説明】
１ 固体撮像装置
２、３、４、５ 色画素群
６、７、８、９ レンズ
１０ 画素
１１ ウェル配線
１２ ウェルコンタクト
１３ ドープ領域
１４ 共通ウェル
１５ 基板
１６ 半導体領域
【図１】
0003684169.tif 000002
【図２】
0003684169.tif 000003
【図３】
0003684169.tif 000004
【図４】
0003684169.tif 000005
【図５】
0003684169.tif 000006
【図６】
0003684169.tif 000007
【図７】
0003684169.tif 000008
【図８】
0003684169.tif 000009
【図９】
0003684169.tif 000010
【図１０】
0003684169.tif 000011
【図１１】
0003684169.tif 000012