(57)【要約】【課題】単位セル内の複数の画素でフローティングディフュージョンやトランジスタを共用する場合に、撮像画像に横縞現象が発生しない固体撮像装置を提供する。【解決手段】所定数の画素を１組とする単位セルが撮像面に２次元状に配置され、各単位セルは、信号電荷を電位に変換するフローティングディフュージョンと、増幅トランジスタと、選択トランジスタと、リセットトランジスタとを共有する構造を有し、単位セル内の各画素は、さらに信号電荷を蓄積するフォトダイオードと、信号電荷をフローティングディフュージョンに転送する転送トランジスタとをそれぞれ有する固体撮像装置において、各単位セル内の所定の画素の転送トランジスタを制御する制御信号が供給される制御線の配線層から分岐される配線層であって、その配線層の一部の面が前記フローティングディフュージョンの配線層の一部の面と対向するダミー配線層を付加する。【選択図】図３
2014033047.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定数の画素を１組とする単位セルが撮像面に２次元状に配置され、前記各単位セルは、信号電荷を電位に変換するフローティングディフュージョンと、前記フローティングディフュージョンの電位に応じた信号を出力する増幅トランジスタと、前記増幅トランジスタの電圧信号を出力する選択トランジスタと、前記フローティングディフュージョンを初期状態の電位にリセットするリセットトランジスタとを共有する構造を有し、
前記単位セル内の各画素は、さらに前記信号電荷を蓄積するフォトダイオードと、前記信号電荷を前記フローティングディフュージョンに転送する転送トランジスタとをそれぞれ有する固体撮像装置において、
前記各単位セル内の所定の画素の転送トランジスタを制御する制御信号が供給される制御線の配線層から分岐される配線層であって、その配線層の一部の面が前記フローティングディフュージョンの配線層の一部の面と対向するように形成されるダミー配線層を付加した
ことを特徴とする固体撮像装置。
【請求項２】
前記単位セルの組は、
前記撮像面に沿った第１の方向に並べて配列されている第１画素と第２画素とを含み、
前記第１画素はさらに前記信号電荷を蓄積する第１フォトダイオードと、前記信号電荷を前記フローティングディフュージョンに転送する第１転送トランジスタとを有し、
前記第２画素はさらに前記信号電荷を蓄積する第２フォトダイオードと、前記信号電荷を前記フローティングディフュージョンに転送する第２転送トランジスタとを有しており、
前記第１画素の前記第１転送トランジスタの配線層から分岐される配線層であって、その配線層の一部の面が前記フローティングディフュージョンの配線層の一部の面と対向するように形成されるダミー配線層
を備えることを特徴とする請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項３】
前記ダミー配線層は、
前記第１転送トランジスタの配線層と前記フローティングディフュージョンの配線層との間の寄生容量が、フローティングディフュージョンの容量全体に対して占める比率と、
前記第２転送トランジスタの配線層と前記フローティングディフュージョンの配線層との間の寄生容量が、フローティングディフュージョンの容量全体に対して占める比率とが、
同一又は略同一になるように形成されている
ことを特徴とする請求項２に記載の固体撮像装置。
【請求項４】
前記ダミー配線層は、
前記第１及び第２フォトダイオードが遮光され入射光がない状態にあり、かつ前記フローティングディフュージョンの電位が前記リセットトランジスタにより初期状態の電位にリセットされた状態において、
前記第１転送トランジスタを、前記信号電荷を前記フローティングディフュージョンに転送するオン状態にした際の前記フローティングディフュージョンの電位と、
前記第２転送トランジスタを、前記信号電荷を前記フローティングディフュージョンに転送するオン状態にした際の前記フローティングディフュージョンの電位とが、
同一又は略同一になるように形成されている
ことを特徴とする請求項２に記載の固体撮像装置。
【請求項５】
前記フローティングディフュージョン及び前記第１転送トランジスタの配線層にはメタル層が含まれており、
前記ダミー配線層は、前記第１転送トランジスタのメタル層から分岐され、該ダミー配線層の一部の面が前記フローティングディフュージョンの前記メタル層の一部の面に対向するように形成されている
ことを特徴とする請求項２から４の何れか１項に記載の固体撮像装置。
【請求項６】
前記メタル層は第１層目と第２層目とを含めて形成されており、
前記第１転送トランジスタ及び第２転送トランジスタのゲート電極は前記第２層目に設けられている異なるメタル層にそれぞれ接続され、
前記フローティングディフュージョンは前記第２層目より下層に設けられた前記第１層目のメタル層に接続され、
前記フローティングディフュージョンの前記第１層目のメタル層は、
前記メタル層を前記撮像面に対して射影した状態で、前記第１転送トランジスタの前記第２層目のメタル層と交差せず、前記第２転送トランジスタの前記第２層目のメタル層と交差するように形成されており、
前記ダミー配線層は、
前記第１転送トランジスタの前記第２層目のメタル層から分岐されるとともに、前記フローティングディフュージョンの配線層の方向に向けて延ばされ、その一部の面が前記フローティングディフュージョンの前記第１層目のメタル層の一部の面に対向するように形成されている
ことを特徴とする請求項５に記載の固体撮像装置。
【請求項７】
前記ダミー配線層は、
前記第１転送トランジスタの前記第２層目のメタル層から分岐されるとともに、前記第２層目のメタル層内を前記フローティングディフュージョンの配線層の方向に向かう平面方向と、前記第２層目から前記第１層目のメタル層の方向に向かう高さ方向と、前記第１層目のメタル層内を前記平面方向とに向けて順に延ばされ、その先端部の面が前記フローティングディフュージョンの前記第１層目のメタル層の一部の面に対向するように形成されている
ことを特徴とする請求項６に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及び前記第１転送トランジスタの配線層にはメタル層とポリシリコン層とが含まれており、
前記ダミー配線層は、
前記第１転送トランジスタの前記ポリシリコン層から延ばされ、該ダミー配線層の一部の面が前記フローティングディフュージョンの前記ポリシリコン層の一部の面に対向するように形成されている
ことを特徴とする請求項２から４の何れか１項に記載の固体撮像装置。
【請求項９】
前記メタル層は第１層目と第２層目とを含めて形成されており、
前記第１転送トランジスタ及び第２転送トランジスタのゲート電極はポリシリコン層で構成されるとともに前記第２層目に設けられている異なるメタル層にそれぞれ接続され、
前記フローティングディフュージョンは前記第２層目より下層に設けられた前記第１層目のメタル層に接続され、
前記増幅トランジスタのゲート電極はポリシリコン層で構成されるとともに前記フローティングディフュージョンの前記第１層目のメタル層に接続され、
前記フローティングディフュージョンの前記第１層目のメタル層は、
前記メタル層を前記撮像面に対して射影した状態で、前記第１転送トランジスタの前記第２層目のメタル層と交差せず、前記第２転送トランジスタの前記第２層目のメタル層と交差するように形成されており、
前記ダミー配線層は、
前記第１転送トランジスタのゲート電極であるポリシリコン層から前記増幅トランジスタのゲート電極であるポリシリコン層の方向に向けて平面方向に延ばされ、その一部の面が前記増幅トランジスタのゲート電極であるポリシリコン層の一部の面に対向するように形成されている
ことを特徴とする請求項８に記載の固体撮像装置。
【請求項１０】
請求項１から９の何れか１項に記載の固体撮像装置を備えたことを特徴とする撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体撮像装置、及び撮像装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
撮像装置が備える固体撮像装置には、ＣＭＯＳ型の固体撮像装置（特許文献１から３を参照）がある。ＣＭＯＳ型の固体撮像装置では、２次元に配列された各画素には、光を信号電荷に変換して蓄積するフォトダイオードがそれぞれ設けられている。また、各画素には、フォトダイオード以外にも、信号電荷を電圧に変換するフローティングディフュージョン、信号電荷をフォトダイオードからフローティングディフュージョンに転送する転送トランジスタ、フローティングディフュージョンの電位がゲートに伝えられる増幅トランジスタ、行を選択する選択トランジスタ、フローティングディフュージョンの電荷を初期状態にリセットするリセットトランジスタの４つのトランジスタを有する。さらに、各画素にはフローティングディフュージョンと増幅トランジスタのゲート電極とを電気的に接続する配線、垂直信号線、グランド配線等が存在する。
【０００３】
このような固体撮像装置の感度特性を高めるには、フォトダイオードの面積を広くするほど多くの光が取り込まれて性能を高めることができる。また、一般に、フォトダイオードの面積を広くするほど画質が向上する。そのため、画素のレイアウトを決定する上では、フォトダイオードの面積を広く確保することが重要である。一方で、高画素化に伴って微細画素化を進めるとフォトダイオードの面積の確保が困難になる。そこで、１画素に割り当てられる面積に対するフォトダイオードの面積の比率を高めることにより、フォトダイオードの面積を広く確保する方法がある。フォトダイオードの面積の比率を高めるために、複数の画素を組にして、組にした複数の画素で一部のトランジスタなどを共有する方法が提案されている。例えば、出力信号を転送する方向に並べて設けられている２つの画素を組にして、組にした２つの画素で一部のトランジスタを共有する（例えば、特許文献４参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−１７７０７６号公報
【特許文献２】特開２００２−４３５５７号公報
【特許文献３】特開２００８−１７２００５号公報
【特許文献４】特開２００４−１７２９５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、固体撮像装置から得られる画像の品質を左右する特性のうち特定の特性の性能を高めるための対策が、他の特性の性能を低下させることがある。
例えば、画素毎の特性のばらつきを少なくすることも画像の品質を高めるために要求される特性であるが、感度特性を高めるための対策が、画素毎の特性のばらつきを少なくする性能を低下させることがある。
ここで、より具体的な現象を例示する。組にした複数の画素で一部の構成（トランジスタなど）を共有させて感度特性を高めるように構成にしたことにより、一部の構成を共有しているにもかかわらず、組にした複数の画素同士の出力特性に差が生じることがある。上記のように構成したことにより画素同士の出力特性に差が生じていると、出力された画像において、その差が縞状のノイズとなって表れることが問題となる。
【０００６】
本発明は、上記問題を解決すべくなされたもので、その目的は、感度特性を高めつつ画素毎の出力特性のばらつきを低減できる固体撮像装置及び撮像装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一実施形態は、所定数の画素を１組とする単位セルが撮像面に２次元状に配置され、前記各単位セルは、信号電荷を電位に変換するフローティングディフュージョンと、前記フローティングディフュージョンの電位に応じた信号を出力する増幅トランジスタと、前記増幅トランジスタの電圧信号を出力する選択トランジスタと、前記フローティングディフュージョンを初期状態の電位にリセットするリセットトランジスタとを共有する構造を有し、前記単位セル内の各画素は、さらに前記信号電荷を蓄積するフォトダイオードと、前記信号電荷を前記フローティングディフュージョンに転送する転送トランジスタとを、それぞれ有する固体撮像素子において、前記各単位セル内の所定の画素の転送トランジスタを制御する制御信号が供給される制御線の配線層から分岐される配線層であって、その配線層の一部の面が前記フローティングディフュージョンの配線層の一部の面と対向するように形成されるダミー配線層を付加したことを特徴とする固体撮像装置である。
【０００８】
また、本発明の一実施形態は、上記の固体撮像素子を備えたことを特徴とする撮像装置である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、単位セル内の複数の画素でフローティングディフュージョンやトランジスタを共用する場合に、撮像画像に横縞現象が発生することを回避できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第１実施形態に係わる固体撮像素子１の回路構成を示すブロック図である。
【図２】図１に示す固体撮像素子の単位セル４の部分の回路を示す図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係わる固体撮像素子１の画素平面図である。
【図４】図３に示す固体撮像素子１の単位セル４の部分を拡大して示した画素平面図である。
【図５】横縞現象を解消した場合のポテンシャル図である。
【図６】第１実施形態の固体撮像素子１における駆動パルス及びフローティングディフュージョンの電位の変化を示すタイミングチャートである。
【図７】固体撮像素子１の第１の変形例を示す図である。
【図８】固体撮像素子１の第２の変形例を示す図である。
【図９】固体撮像素子１の第３の変形例を示す図である。
【図１０】本発明の第２実施形態に係わる固体撮像素子１Ａの画素平面図である。
【図１１】図１０に示す固体撮像素子１Ａの単位セル４Ａの部分を拡大して示した画素平面図である。
【図１２】図１１中のＢ−Ｂ’線に沿った概略断面図である。
【図１３】本発明の第３実施形態に係わる撮像装置の構成を示すブロック図である。
【図１４】従来の固体撮像素子１Ｂの画素平面図である。
【図１５】図１４に示す固体撮像素子の単位セル４Ｂの部分を拡大して示した画素平面図である。
【図１６】横縞現象の発生について説明するためのポテンシャル図である。
【図１７】従来の固体撮像素子１Ｂにおける駆動パルス及びフローティングディフュージョンの電位の変化を示すタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明による固体撮像素子について、図面を参照して説明する。
【００１２】
［横縞現象についての補足説明］
本実施形態の説明に先立って、図１４から図１７を参照し、固体撮像装置の感度特性を高めるための対策が、画素毎の出力特性のばらつきを生じることになる原因について説明する。
図１４と図１５は、従来の固体撮像素子（固体撮像装置）の撮像面を平面視した平面図である。
この図１４と図１５に示される従来の固体撮像素子の撮像面には、２次元に配列された複数の画素が設けられている。設けられている複数の画素があり、複数の画素を組にして、組にした複数の画素で一部のトランジスタなどを共有させて感度特性を高めている。
この図１４は、垂直走査方向（Ｙ方向）に並べて設けられている２つの画素でトランジスタを共有する固体撮像素子１Ｂの例を示し、固体撮像素子１Ｂにおける撮像面の一部、縦４画素×横４画素のみ抽出した画素の配列を示す。この固体撮像素子１Ｂでは、垂直走査方向（Ｙ方向）に並べて設けられている２画素からなる単位セル４Ｂが、２次元状に配列されて画素領域が構成されている。また、この図１５は、図１４に示す固体撮像素子１において、１つの単位セル４Ｂの部分を拡大して示す。なお、以下の説明において、「垂直走査方向（Ｙ方向）を図の「上下」方向に対応させて、例えば、「垂直走査方向（Ｙ方向）に並べて設けられている２つの画素」のことを、単に「上下の２画素」という。
【００１３】
この画素構造では、上下の２画素において、２つのフォトダイオードＰＤ１及びＰＤ２で、リセットトランジスタＲＳＴ、増幅トランジスタＡＭＰ、及び選択トランジスタＳＥＬが共有されている。すなわち、各々の画素に対して、フォトダイオードＰＤ１及び第１転送トランジスタＴＸ１と、フォトダイオードＰＤ２及び第２転送トランジスタＴＸ２とがそれぞれ設けられているが、リセットトランジスタＲＳＴ、選択トランジスタＳＥＬ、増幅トランジスタＡＭＰは、上下２画素で共有することから、１つずつ設けられている。また、フローティングディフュージョンＦＤも上下２画素で共有されている。本構造は、２画素で５個（１画素で２.５個）のトランジスタを有することから「２．５Ｔｒ構造」と呼ばれる方法である。この２．５Ｔｒ構造では、画素間で共有するトランジスタなどを設けていない構成の「４Ｔｒ構造（１画素にリセットトランジスタＲＳＴ、選択トランジスタＳＥＬ、増幅トランジスタＡＭＰ、転送トランジスタＴＸの４つのトランジスタを有する構造）」に比べてフォトダイオードＰＤの面積を広く確保することが可能になる。
【００１４】
固体撮像素子１Ｂでは、フローティングディフュージョンＦＤ等を、図１４に示す上下方向に並べて設けられている２画素で共有していることから、垂直走査方向（Ｙ方向）の上側画素（「画素９１」とも呼ぶ）と下側画素（「画素９２」とも呼ぶ）のレイアウトパターンは、光学的及び電気的の両方の側面において対称にすることが望ましい。非対称なレイアウトの場合、画素９１の郡と画素９２の郡の出力に差が生じてしまい、撮像された画像では横縞現象が発生してしまう。
【００１５】
光学的に対称なレイアウトを構成することは、比較的容易である。フォトダイオードＰＤの物理的な形状を同一にすることは勿論のこと、遮光用のフローティングの配線を設けることや、既存の配線を延長したりする等の方法により光学的に対称にすることが可能である。
【００１６】
一方、電気的に完全に対称なレイアウトにすることは、光学的な側面に比べると困難である。例えば、図１５に示す固体撮像素子１Ｂの例では、上側画素の第１転送トランジスタＴＸ１の配線層とフローティングディフュージョンＦＤの配線層との間に寄生容量が存在し、フローティングディフュージョンの容量全体に対してその寄生容量の占める比率（容量比率）を第１の容量比率とする。また、下側画素の第２転送トランジスタＴＸ２の配線層とフローティングディフュージョンＦＤの配線層との間に寄生容量が存在し、フローティングディフュージョンの容量全体に対してその寄生容量の占める比率（容量比率）を第２の容量比率とする。この図１５に示される場合では、第１の容量比率は、第２の容量比率に対して小さい。
【００１７】
これは、図１５上で、水平走査方向（Ｘ方向）に存在する第２転送トランジスタＴＸ２の制御信号線ＴＸ２’となる第２層目のメタル層（２Ｍ）２２とフローティングディフュージョンＦＤの配線層となる第１層目のメタル層（１Ｍ）３３とがクロスしているのに対し、第１転送トランジスタＴＸ１の制御信号線ＴＸ１’となるメタル層（２Ｍ）２１は、フローティングディフュージョンＦＤの配線層となるメタル層（１Ｍ）３３とクロスしていない。このような電気的な非対称性が存在すると、検出できる光量が少ない撮影時において、偶数行、奇数行で出力信号が異なる現象が発生してしまい（以下、横縞現象と呼ぶ）、撮像画像の画質が低下する。
要するに、横縞現象は、第１転送トランジスタＴＸ１の配線層とフローティングディフュージョンＦＤとの間の寄生容量が、フローティングディフュージョンの容量全体に対して占める比率（第１の容量比率）と、第２転送トランジスタＴＸ２の配線層とフローティングディフュージョンＦＤの配線層との間の寄生容量が、フローティングディフュージョンの容量全体に対して占める比率（第２の容量比率）とが異なっていることにより発生する。
なお、本実施形態において、第１転送トランジスタＴＸ１の配線層とフローティングディフュージョンＦＤの配線層との間に存在する寄生容量が、フローティングディフュージョンの容量全体に対して占める比率（第１の容量比率）を「容量比率Ｃ１」と呼び、下側画素の第２転送トランジスタＴＸ２の配線層とフローティングディフュージョンＦＤの配線層との間に存在する寄生容量が、フローティングディフュージョンの容量全体に対して占める比率（第２の容量比率）を「容量比率Ｃ２」と呼ぶ。
【００１８】
図１６は、横縞現象の発生について説明するためのポテンシャル図である。この図は、上下に配置された２つの画素９１及び画素９２において、フォトダイオードＰＤが遮光され入射光がない状態にある場合の転送トランジスタＴＸのオン・オフ状態に応じた、フォトダイオードＰＤ、転送トランジスタＴＸ、及びフローティングディフュージョンＦＤの電位の変化を模式的に示した図である。
この図において、図１６（Ａ）は、転送トランジスタＴＸがオフであって、フローティングディフュージョンＦＤの電位が初期化された状態（以下、「フローティングディフュージョンＦＤのリセット状態」という。）における電位、換言すれば、転送トランジスタＴＸがオン（フォトダイオードＰＤの信号電荷をフローティングディフュージョンＦＤに転送する状態）になる前のフローティングディフュージョンＦＤがリセットされた状態における電位を示す。また、図１６（Ｂ）は、転送トランジスタＴＸがオンになった状態の電位を示し、図１６（Ｃ）は、転送トランジスタＴＸがオンからオフに移行した後の状態の電位を示している。なお、以下の説明において、第１転送トランジスタＴＸ１とフローティングディフュージョンＦＤとの間の容量比率Ｃ１が、第２転送トランジスタＴＸ２とフローティングディフュージョンＦＤとの間の容量比率Ｃ２よりも小さい（Ｃ１＜Ｃ２）ものとして説明する。
【００１９】
図１６（Ａ）に示す転送トランジスタＴＸがオンになる前のフローティングディフュージョンＦＤのリセット状態において、画素９１及び画素９２のそれぞれにおいて、転送トランジスタＴＸの電位（ゲート電極の下部の領域の電位）がＶ０、フローティングディフュージョンＦＤの電位がＶ１の状態にあるとする。また、フォトダイオードＰＤの電位がＶｄにあるとする。
そして、図１６（Ｂ）に示す転送トランジスタＴＸがオンの状態になると、容量比率Ｃ１と容量比率Ｃ２との差異により、画素９１においては、第１転送トランジスタＴＸ１の電位（ゲート電極の下部の領域の電位）と、フローティングディフュージョンＦＤの電位とがそれぞれ電位Ｖ２’の状態になる。一方、画素９２においては、第２転送トランジスタＴＸ２の電位（ゲート電極の下部の領域の電位）と、フローティングディフュージョンＦＤの電位とがそれぞれＶ２（Ｖ２＞Ｖ２’）になる。この場合に、画素９１においては、フローティングディフュージョンＦＤの電位Ｖ２’が低いため（Ｖ２’＜Ｖ２）、第１転送トランジスタＴＸ１のゲート電極の下にフローティングディフュージョンＦＤから電荷が流れ込み、電荷（符号Ａで示す電荷）が蓄積される状態になる。
【００２０】
その後、図１６（Ｃ）に示す転送トランジスタＴＸがオンからオフに移行した状態になると、画素９１においては，転送トランジスタＴＸのゲート電極下の電荷ＡがフォトダイオードＰＤ１側に戻り、フォトダイオードＰＤ１の電荷Ｂとして蓄積されてしまう。このため、画素９１においては、フローティングディフュージョンＦＤの電位がＶ１’（Ｖ１’＞Ｖ１）の状態になる。一方、画素９２においては、フローティングディフュージョンＦＤの電位がＶ１となり、図１６（Ａ）に示すリセットされた時と同じ電位に戻る。
【００２１】
このように、画素９１と画素９２ではフローティングディフュージョンＦＤの全体容量に対する容量比率Ｃ１及びＣ２に差があるために、電荷転送時のフローティングディフュージョンＦＤの電位に差が生じる。このため、画素９１の場合のように、転送トランジスタＴＸ１のオン時のフローティングディフュージョンＦＤの電位が低いと第１転送トランジスタＴＸ１のオン時にフローティングディフュージョンＦＤの電荷の一部が第１転送トランジスタＴＸ１側に流れ込み、第１転送トランジスタＴＸ１をオフする時にそれがフォトダイオードＰＤに移るという現象が発生する。そして、画素９１と画素９２の信号の読み出し回路５（図１を参照）では、転送トランジスタＴＸのオン前、オン後のフローティングディフュージョンＦＤの電位差をＣＤＳ回路（相関二重サンプリング回路）で読み出しているために、画素９１と画素９２とで電荷の戻り量に差があれば、出力信号の差として現れてしまい、その結果として横縞現象が発生する。
【００２２】
例えば、図１７は、図１４に示す従来の固体撮像素子１Ｂおける駆動パルス及びフローティングディフュージョンの電位の変化を示すタイミングチャートであり、図１６に示したフローティングディフュージョンＦＤの電位の変化をタイミングチャートで示したものである。この図１７では、図１６の場合と同様に撮像面が遮光されており入射光がない場合の例を示し、横軸方向に時間ｔの経過を示し、縦軸方向に、リセットトランジスタＲＳＴのゲート電極に入力されるリセット信号φＲＳＴと、選択トランジスタＳＥＬのゲート電極に入力されるセレクト信号φＳＥＬと、第１転送トランジスタＴＸ１のゲート電極に入力される転送信号φＴＸ１と、第２転送トランジスタＴＸ２のゲート電極に入力される転送信号φＴＸ２と、フローティングディフュージョンＦＤの電位と、を並べて示したものである。
【００２３】
このタイミングチャートでは、時刻ｔ２から時刻ｔ５の間は、画素９１（より具体的には、フォトダイオードＰＤ１の信号電荷）の出力サイクルを示し、時刻ｔ８から時刻ｔ１１までの間は、画素９２（より具体的には、フォトダイオードＰＤ２の信号電荷）の出力サイクルを示している。
【００２４】
このタイミングチャートにおいて、時刻ｔ１以前から時刻ｔ１までの間にリセット信号φＲＳＴが“Ｈ（ハイレベル）”となりリセットトランジスタＲＳＴがオンになり、時刻ｔ１にリセット信号φＲＳＴが“Ｌ（ロウレベル）”となりリセットトランジスタＲＳＴがオフになることにより、フローティングディフュージョンＦＤの電位が初期状態の電位Ｖ１にリセットされる。
【００２５】
続いて、時刻ｔ２において、選択トランジスタＳＥＬのゲート電極に入力されるセレクト信号φＳＥＬが“Ｈ”となり選択トランジスタＳＥＬがオンし、増幅トランジスタＡＭＰの出力電圧が垂直信号線ＶＬに出力される状態になる。その後、時刻ｔ３に至り、時刻ｔ３〜ｔ４の間において、第１転送トランジスタＴＸ１のゲート電極に印加される転送信号φＴＸ１が“Ｈ”となり、第１転送トランジスタＴＸ１がオンになることによりフローティングディフュージョンＦＤの電位がＶ２’（Ｖ２’＜Ｖ２）まで上昇する。そして、時刻ｔ４において、転送信号φＴＸ１が“Ｌ”になることにより、フローティングディフュージョンＦＤの電位はＶ１’（Ｖ１’＞Ｖ１）となる。この時刻ｔ４から時刻ｔ５の間において、フローティングディフュージョンＦＤの電位の読み取りが行われ、時刻ｔ５に至り、画素９１の出力サイクルが終了する。
【００２６】
続いて、時刻ｔ６に至ると、この時刻ｔ６から時刻ｔ７までの間にリセット信号φＲＳＴが“Ｈ”になり、リセットトランジスタＲＳＴがオンになる。そして、時刻ｔ７に至り、リセット信号φＲＳＴが“Ｌ”になることによりリセットトランジスタＲＳＴがオフにとなり、フローティングディフュージョンＦＤのレベルが電位Ｖ１に初期化（リセット）される。
【００２７】
続いて、時刻ｔ７の後の時刻ｔ８において、選択トランジスタＳＥＬのゲート電極に入力されるセレクト信号φＳＥＬが“Ｈ”になり選択トランジスタＳＥＬがオンし、増幅トランジスタＡＭＰの出力電圧が垂直信号線ＶＬに出力される状態になる。その後の時刻ｔ９に至り、時刻ｔ９〜ｔ１０の間において、第２転送トランジスタＴＸ２のゲート電極に印加される転送信号φＴＸ２が“Ｈ”となり、フローティングディフュージョンＦＤの電位がＶ２（Ｖ２＞Ｖ２’）まで上昇する。そして、時刻ｔ１０において、転送信号φＴＸ２が“Ｌ”になることにより、フローティングディフュージョンＦＤの電位はＶ１（Ｖ１＜Ｖ１’）となる。そして、この時刻ｔ１０から時刻ｔ１１の間において、フローティングディフュージョンＦＤの電位の読み取りが行われ、時刻ｔ１１に至り、画素９２の出力サイクルが終了する。
【００２８】
このように、従来の固体撮像素子１Ｂの場合は、時刻ｔ３〜ｔ４における転送信号φＴＸ１が”Ｈ”になる時のフローティングディフュージョンＦＤの電位Ｖ２’が、時刻ｔ９〜ｔ１０における転送信号φＴＸ２が”Ｈ”になる時のフローティングディフュージョンＦＤの電位Ｖ２よりも低くなる。このため、画素９１において、時刻ｔ４〜ｔ５の間において、フローティングディフュージョンＦＤが電位Ｖ１’となる、一方、画素９２では、時刻ｔ１０〜ｔ１１の間において、フローティングディフュージョンＦＤの電位はリセット完了後の電位Ｖ１のままであり、画素９１の場合のフローティングディフュージョンＦＤの電位Ｖ１’と、画素９２の場合のフローティングディフュージョンＦＤの電位Ｖ１との差により、横縞現象が発生することになる。
【００２９】
［第１の実施形態］
図１は、本発明の第１実施形態に係わる固体撮像素子１の回路構成を示すブロック図である。この固体撮像素子１は、ＣＭＯＳ型の固体撮像素子として構成されている。この図１に示す固体撮像素子１は、２画素（フォトダイオードＰＤ１を含む画素９１とフォトダイオードＰＤ２を含む画素９２）からなる単位セル４が２次元状に配置されて画素領域が構成されている。この図では、説明の簡便のために２×４画素のみが配列された例を示しているが、実際には、例えば、全画素数が５００〜１０００万画素等の多数の画素で構成される。
この固体撮像素子１は、一般的なＣＭＯＳ型固体撮像素子と同様に、垂直走査回路２と、水平走査回路３と、周知のＣＤＳ回路等を含む読み出し回路５と、出力アンプ６とを周辺回路として有しており、この周辺回路は、画素領域の周辺に配置されている。
【００３０】
なお、本実施形態では、単位セル４が垂直走査方向に配列された２つの画素で構成される場合の例を示して説明を行うが、これに限定されることなく、３画素で１セル構成の場合や、４画素で１セル構成の場合においても、本実施形態と同様の構成とすることができる。さらに、共有する画素は複数の列にまたがってもかまわない。
【００３１】
図１に示す固体撮像素子１において、同じ行に設けられている各単位セル４内のリセットトランジスタＲＳＴのゲートは、行毎に制御信号線ＲＳＴ’に共通に接続され、行毎に垂直走査回路２からリセット信号φＲＳＴを受ける。また、同じ行に設けられている各単位セル４内の選択トランジスタＳＥＬのゲートは、行毎に制御信号を供給する制御信号線ＳＥＬ’に共通に接続され、行毎に垂直走査回路２から選択信号φＳＥＬを受ける。また、同じ行に設けられている各単位セル４内の第１転送トランジスタＴＸ１のゲートは、行毎に制御信号線ＴＸ１’に共通に接続され、行毎に垂直走査回路２から転送信号φＴＸ１を受ける。また、同じ行に設けられている各単位セル４内の第２転送トランジスタＴＸ２のゲートは、行毎に制御信号線ＴＸ２’に共通に接続され、行毎に垂直走査回路２から転送信号φＴＸ２を受ける。なお、各単位セル４は、垂直走査方向に配列された２つの画素（フォトダイオードＰＤ１とＰＤ２）を含むため、図１の最上段に示す単位セル４がｎ行目の画素とｎ＋１行目の画素である場合は、単位セル４の下側の単位セル４’は、ｎ＋２行目の画素とｎ＋３行目の画素となる。このため、例えば、単位セル４に与えるリセット信号をφＲＳＴ（ｎ）とすると、単位セル４’に与えるリセット信号はφＲＳＴ（ｎ＋２）となる。他の信号φＳＥＬ、φＴＸ１、及びφＴＸ２についても同様である。
【００３２】
また、図２は、図１に示す単位セル４の部分を示した図である。図２に示すように、単位セル４は、垂直走査方向の上下の２画素で、リセットトランジスタＲＳＴ、選択トランジスタＳＥＬ、増幅トランジスタＡＭＰを共有している。すなわち、各々の画素は、フォトダイオードＰＤ、転送トランジスタＴＸを１つずつ有しているが、リセットトランジスタＲＳＴ、選択トランジスタＳＥＬ、増幅トランジスタＡＭＰは上下２画素で１つ設けられている。また、フローティングディフュージョンＦＤも上下２画素で共有されている。
【００３３】
そして、２つの画素からなる単位セル４において、フォトダイオードＰＤ１及びＰＤ２は、入射光に応じた信号電荷を生成し蓄積する光電変換部としてのフォトダイオードである。第１転送トランジスタＴＸ１は、フォトダイオードＰＤ１からフローティングディフュージョンＦＤに信号電荷を転送する。第２転送トランジスタＴＸ２は、フォトダイオードＰＤ２からフローティングディフュージョンＦＤに信号電荷を転送する。フローティングディフュージョンＦＤは、フォトダイオードＰＤ１及びＰＤ２から信号電荷が供給され、この信号電荷を電圧に変換する。増幅トランジスタＡＭＰはソースフォロワトランジスタであり、フローティングディフュージョンＦＤの電位に応じた信号を出力する。リセットトランジスタＲＳＴは、フローティングディフュージョンＦＤの電位を初期状態の電位にリセットする。選択トランジスタＳＥＬは、読み出し行を選択するためのトランジスタであり、増幅トランジスタＡＭＰの出力電圧を垂直信号線ＶＬに出力する。
【００３４】
各画素のフォトダイオードＰＤ１及びＰＤ２は、入射光の光量（被写体光）に応じて信号電荷を生成する。第１転送トランジスタＴＸ１は、転送信号φＴＸ１のハイレベル期間にオンし、フォトダイオードＰＤ１の電荷をフローティングディフュージョンＦＤに転送する。第２転送トランジスタＴＸ２は、転送信号φＴＸ２のハイレベル期間にオンし、フォトダイオードＰＤ２の電荷をフローティングディフュージョンＦＤに転送する。リセットトランジスタＲＳＴは、リセット信号φＲＳＴのハイレベル期間にオンし、フローティングディフュージョンＦＤを初期状態の電位にリセットする。
【００３５】
増幅トランジスタＡＭＰは、そのドレインが電源電位ＶＤＤに接続され、そのゲートがフローティングディフュージョンＦＤに接続され、そのソースが選択トランジスタＳＥＬのドレインに接続されている。選択トランジスタＳＥＬのソースは、垂直信号線ＶＬに接続されている。定電流源ＴＤは、選択トランジスタＳＥＬがオンされたときに、当該垂直信号線ＶＬに電流を流す。増幅トランジスタＡＭＰは、フローティングディフュージョンＦＤの電圧値に応じて、選択トランジスタＳＥＬを介して垂直信号線ＶＬに電圧を出力する。選択トランジスタＳＥＬは、制御信号φＳＥＬのハイレベル期間にオンし、増幅トランジスタＡＭＰのソースを垂直信号線ＶＬに接続する。
【００３６】
また、図３は、第１実施形態の固体撮像素子１の受光面を平面視した４×４画素分の画素平面図である。この図３に示す固体撮像素子１は、図１４に示した従来の固体撮像素子１Ｂと比較して、メタル層２１から分岐するダミー配線層２１Ａを新たに追加している。また、他の構成は、図１４に示す固体撮像素子１Ｂと同様である。このため、同一の構成部分には同一の符号を付している。
この図においては、説明を簡便にするために４×４画素のみを模式的に示している。また、この図３では、配線層として、第２層目のメタル層２Ｍと第２層目よりも下層の第１層目のメタル層１Ｍまでを示し、それ以外の積層構造である他のメタル層や、電源電位ＶＤＤを与える電源層等は省略して示している。また、この図において、水平走査方向をＸ方向とし、垂直走査方向をＹ方向とし、紙面に垂直な方向をＺ方向としている。
【００３７】
この図３に示すように、固体撮像素子１は、フォトダイオードＰＤ１を含む画素９１と、フォトダイオードＰＤ２を含む画素９２とを基本単位となる単位セル４として、この単位セル４の複数が２次元状に配置された画素領域が構成されている。
【００３８】
また、図４は、図３に示す固体撮像素子１において、１つの単位セル４の部分を拡大して示した図である。図４（Ａ）は、単位セル４の平面図を示し、図４（Ｂ）は、図４（Ａ）中のＣ−Ｃ’線に沿った概略断面図（ただし、Ｙ方向の部分を示す断面図）である。
【００３９】
図４（Ａ）に示すように、固体撮像素子１では、信号線の配線層が２層構造のメタル層で形成され、第２層目のメタル層２Ｍは、主に水平走査方向（Ｘ方向）に延伸して形成されるメタル層である。この第２層目のメタル層２Ｍとして、第１転送トランジスタＴＸ１へ制御信号を供給する制御信号線ＴＸ１’となるメタル層２１や、第２転送トランジスタＴＸ２へ制御信号を供給する制御信号線ＴＸ２’となるメタル層２２がある。また、第２層目のメタル層２Ｍとして、選択トランジスタＳＥＬへ制御信号を供給する制御信号線ＳＥＬ’となるメタル層１１や、リセットトランジスタＲＳＴへ制御信号を供給する制御信号線ＲＳＴ’となるメタル層１２がある。
一方、第２層目より下層の第１層目のメタル層１Ｍは、主に垂直走査方向（Ｙ方向）に延伸して形成されるメタル層であり、例えば、第１層目のメタル層１Ｍとして、垂直信号線（ＶＬ）３１や、グランド配線（ＧＮＤ）３２や、フローティングディフュージョンＦＤの配線層となるメタル層３３などがある。
【００４０】
また、図４（Ａ）において、符号４１〜４６は、Ｎ型のシリコン基板上に形成されたＰ型ウエルに形成されたＮ型不純物拡散領域である。拡散領域４４，４５，４６は、第１層目（メタル層１M）のメタル層３３によって互いに接続され、全体として１つのフローティングディフュージョンＦＤを構成している。拡散領域４３は、図示しない配線により電源電位ＶＤＤが印加される電源拡散部である。また、符号５１〜５５は、ポリシリコン層で形成された各トランジスタＴＸ１，ＳＥＬ，ＡＭＰ，ＲＳＴ，ＴＸ２のそれぞれのゲート（電極）である。
【００４１】
そして、図４（Ａ）に示すように、水平走査方向（Ｘ方向）に延びる第２層目のメタル層（２Ｍ）２１において、Ａ点から垂直走査方向（Ｙ方向）にダミー配線層２１Ａが分岐され、また、Ｂ点から垂直走査方向（Ｙ方向）にメタル層７１が分岐される。このうち、Ｂ点から垂直走査方向（Ｙ方向）に分岐されるメタル層７１は、第１転送トランジスタＴＸ１のゲート電極（ポリシリコン層）５１に接続されている。
【００４２】
Ａ点から分岐されるダミー配線層２１Ａは、垂直走査方向（Ｙ方向；フローティングディフュージョンの配線層に向かう方向）に延びる第２層目（２Ｍ）のメタル層６１と、ビアを形成する高さ方向（Ｚ方向）に延びるメタル層６２と、メタル層６２から垂直走査方向（Ｙ方向）に延びる第１層目（１Ｍ）のメタル層６３とで形成されている。
このダミー配線層は、図４（Ｂ）に示すように、第２層目のメタル層２１のＡ点から分岐されるとともにフローティングディフュージョンの配線層（メタル層３３）の方向に向かって延びるメタル層６１と、このメタル層６１の先端部６１Ａから第１層目のメタル層の方向に向かって延びるメタル層（ビア）６２と、このメタル層６２に一端が接続されるとともに第１層目のメタル層内をフローティングディフュージョンの配線層（メタル層３３）の方向に向かって延びるメタル層６３と、で形成されている。そして、このダミー配線層２１Ａは、メタル層６３の先端部の面６３Ａと、フローティングディフュージョンＦＤのメタル層３３の先端部の面３３Ａとが対向するように形成されている。
【００４３】
これにより、先端部の面６３Ａと先端部の面３３Ａとの間において寄生容量Ｃ１１が形成される。このため、第１転送トランジスタＴＸ１の配線層とフローティングディフュージョンＦＤの配線層との間の容量比率Ｃ１を増加させることができる。このように、本実施形態の固体撮像素子１では、ダミー配線層２１Ａを設けることにより、第１転送トランジスタの配線層とフローティングディフュージョンＦＤの配線層との間の容量比率Ｃ１と、第２転送トランジスタＴＸ２の配線層とフローティングディフュージョンＦＤの配線層との間の容量比率Ｃ２とを、同一又は略同一にすることができる。
【００４４】
このため、第１及び第２のフォトダイオードＰＤ１及びＰＤ２が遮光され入射光がない状態にあり、かつフローティングディフュージョンＦＤの電位がリセットトランジスタＲＳＴにより初期状態の電位にリセットされた状態において、第１転送トランジスタＴＸ１を、フォトダイオードＰＤ１の信号電荷をフローティングディフュージョンＦＤに転送するオン状態にした際のフローティングディフュージョンＦＤの電位と、第２転送トランジスタＴＸ２を、フォトダイオードＰＤ２の信号電荷をフローティングディフュージョンＦＤに転送するオン状態にした際のフローティングディフュージョンの電位とを、同一又は略同一になるようにすることができる。
【００４５】
例えば、図５（Ａ）に示すように、フォトダイオードＰＤが遮光され入射光がない状態にある場合おいて、それぞれの画素９１及び画素９２の第１転送トランジスタＴＸ１及びＴＸ２をオン状態にした場合に、画素９１及び画素９２において、フローティングディフュージョンＦＤの電位を同じ電位Ｖ２とすることができる。このため、画素９１及び画素９２の読み取り信号に差異が生じることがなく、横縞現象が発生するような状態を回避できる。
一方、従来の固体撮像素子１Ｂ（図１４を参照）では、図５（Ｂ）に示すように、画素９１の第１転送トランジスタＴＸ１をオンにした場合に、フローティングディフュージョンＦＤの電位は、電位Ｖ２よりも低い電位Ｖ２’となり、第１転送トランジスタＴＸ１のゲート電極の下に電荷（符号Ａで示す電荷）が蓄積される状態になり、横縞現象が発生することになる。
【００４６】
また、図６は、固体撮像素子１における駆動パルス及びフローティングディフュージョンの電位の変化を示すタイミングチャートであり、固体撮像素子１の撮像面に入射光がない状態における、フローティングディフュージョンＦＤの電位の変化を示す図である。この図６において、図６（Ａ）は、本実施形態の固体撮像素子１の場合のタイミングチャートを示し、図６（Ｂ）は、従来の固体撮像素子１Ｂ（図１４を参照）の場合のタイミングチャートを示している。なお、図６（Ｂ）は、図１７と同じ図である。
【００４７】
この図６に示すタイミングチャートは、前述した図１７と同様に、横方向に時間ｔの経過を示し、縦方向に、リセットトランジスタＲＳＴのゲート電極に入力されるリセット信号φＲＳＴと、選択トランジスタのゲート電極に入力されるセレクト信号φＳＥＬと、第１転送トランジスタＴＸ１のゲート電極に入力される転送信号φＴＸ１と、第２転送トランジスタＴＸ２のゲート電極に入力される転送信号φＴＸ２と、フローティングディフュージョンＦＤの電位と、を並べて示したものである。
【００４８】
この図６（Ａ）に示す本実施形態の固体撮像素子１の場合は、時刻ｔ３〜ｔ４の間において、画素９１の第１転送トランジスタＴＸ１のゲート電極に印加される転送信号φＴＸ１が“Ｈ”となる時に、フローティングディフュージョンＦＤの電位は、電位Ｖ２まで上昇する。この電位Ｖ２は、時刻ｔ９〜ｔ１０の間において、画素９２の第２転送トランジスタＴＸ２のゲート電極に印加される転送信号φＴＸ２が“Ｈ”となる時のフローティングディフュージョンＦＤの電位Ｖ２と同じである。
【００４９】
このように、本実施形態の固体撮像素子１では、時刻ｔ３〜ｔ４における画素９１に対するフローティングディフュージョンＦＤの電位Ｖ２と、時刻ｔ９〜ｔ１０における画素９２に対するフローティングディフュージョンＦＤの電位Ｖ２と、が等しくなる。このため、本実施形態の固体撮像素子１では、横縞現象が発生することを回避できる。
【００５０】
一方、図６（Ｂ）に示す従来の固体撮像素子の場合は、時刻ｔ３〜ｔ４における画素９１に対するフローティングディフュージョンＦＤの電位Ｖ２’が、時刻ｔ９〜ｔ１０における画素９２に対するフローティングディフュージョンＦＤの電位Ｖ２よりも低くなる（Ｖ２’＜Ｖ２）。このため、時刻ｔ４〜ｔ５の間において、画素９１に対するフローティングディフュージョンＦＤの電位はＶ１’となり、時刻ｔ１０〜ｔ１１の間において、画素９２に対するフローティングディフュージョンＦＤの電位はＶ１となる（Ｖ１＜Ｖ１’）。このように、画素９１の場合のフローティングディフュージョンＦＤの電位Ｖ１’と、画素９２の場合のフローティングディフュージョンＦＤの電位Ｖ１との差により、横縞現象が発生することになる。
【００５１】
（第１実施形態の第１の変形例）
上述した第１実施形態では、図４（Ｂ）に示すように、ダミー配線層２１Ａとして、第１転送トランジスタＴＸ１のメタル層２１からメタル層６１を分岐し、さらにメタル層６２と、メタル層６３とによりメタル層をフローティングディフュージョンＦＤのメタル層３３の方向に延ばし、メタル層６３の先端部の面６３ＡをフローティングディフュージョンＦＤのメタル層３３の端部３３Ａの面と対向させるようにして寄生容量Ｃ１１を形成し、容量比率Ｃ１を増加させている。これにより、第１転送トランジスタＴＸ１の配線層とフローティングディフュージョンＦＤの配線層との間の容量比率Ｃ１と、第２転送トランジスタＴＸ２の配線層とフローティングディフュージョンＦＤの配線層との間の容量比率Ｃ２とが、同一又は略同一になるようにしている。
【００５２】
しかしながら、第１転送トランジスタＴＸ１の配線層とフローティングディフュージョンＦＤの配線層との間の容量比率を増加させるに方法には、上述した図４（Ｂ）に示す方法に限定されず、他の種々の方法を用いることができる。
【００５３】
図７は、第１実施形態の固体撮像素子における第１の変形例を示す図である。この図７において、図７（Ａ）は、ダミー配線層のない従来の固体撮像素子１Ｂの場合の概略断面図を模式的に示しており、図７（Ｂ）は、ダミー配線層２１Ｂを設けた場合の概略断面図を模式的に示している。
この図７（Ｂ）に示すように、ダミー配線層２１Ｂとして、第１転送トランジスタＴＸ１のメタル層２１からメタル層６４を分岐して、メタル層６４をフローティングディフュージョンＦＤの配線層（メタル層３３）の方向に延ばし、このメタル層６４の先端部分６４Ａの面が、フローティングディフュージョンＦＤのメタル層３３の先端部３３Ｂの面と対向するようにして寄生容量Ｃ１１を形成する。
このように、メタル層２１から分岐されるダミー配線層２１Ｂを設け、第１転送トランジスタＴＸ１のメタル層２１とフローティングディフュージョンＦＤのメタル層３３との間に寄生容量Ｃ１１を形成することにより、第１転送トランジスタＴＸ１の配線層とフローティングディフュージョンＦＤの配線層との間の容量比率Ｃ１を増加させることができる。これにより、第１転送トランジスタＴＸ１の配線層とフローティングディフュージョンＦＤの配線層との間の容量比率Ｃ１と、第２転送トランジスタＴＸ２の配線層とフローティングディフュージョンＦＤの配線層との間の容量比率Ｃ２とを、同一又は同一又は略同一にすることができる。
【００５４】
（第１実施形態の第２の変形例）
上述した第１実施形態及び第１の変形例では、第１転送トランジスタＴＸ１のメタル層２１からダミー配線層を延ばして、このダミー配線層をフローティングディフュージョンＦＤのメタル層３３に接近させる例を示したが、逆に、フローティングディフュージョンＦＤのメタル層３３からダミー配線層を延ばして、このダミー配線層を第１転送トランジスタＴＸ１のメタル層２１に接近させることもできる。
【００５５】
図８は、第１実施形態の第２の変形例を示す図であり、フローティングディフュージョンＦＤのメタル層からダミー配線層を延ばす例である。この図８において、図８（Ａ）は、ダミー配線層のない従来の固体撮像素子１Ｂの場合の概略断面図を模式的に示し、図８（Ｂ）は、ダミー配線層としてメタル層３５を設けた場合の概略断面図を模式的に示している。
この図８（Ｂ）に示すように、フローティングディフュージョンＦＤのメタル層３３から、第１転送トランジスタＴＸ１のメタル層２１の方向に向けてメタル層３５を延ばし、このメタル層３５の先端部分の面３５Ａを、第１転送トランジスタＴＸ１のメタル層２１の一部の面に対向するようにし寄生容量Ｃ１１を形成する。これにより、第１転送トランジスタＴＸ１の配線層とフローティングディフュージョンＦＤの配線層との間の容量比率Ｃ１を増加させることができる。
【００５６】
（第１実施形態の第３の変形例）
次に、第１実施形態の第３の変形例として、第１転送トランジスタＴＸ１のメタル層と、フローティングディフュージョンＦＤのメタル層の両方からダミー配線層を延ばす例について説明する。
【００５７】
図９は、第１実施形態の固体撮像素子における第３の変形例を示す図である。この図９において、図９（Ａ）は、ダミー配線層のない従来の固体撮像素子１Ｂの場合の概略断面図を模式的に示し、図９（Ｂ）は、ダミー配線層がある場合の概略断面図を模式的に示している。
この図９（Ｂ）に示す例では、第１転送トランジスタＴＸ１のメタル層２１側にダミー配線層２１Ｃを形成するとともに、フローティングディフュージョンＦＤのメタル層３３側にもダミー配線層（メタル層３６）を形成する。
【００５８】
具体的には、フローティングディフュージョンＦＤの第１層目のメタル層３３の端部３３Ａから、第２層目のメタル層２１の方向に向かう高さ方向にメタル層３６をダミー配線層として延ばす。また、第１転送トランジスタＴＸ１の第２層目のメタル層２１から、フローティングディフュージョンＦＤのメタル層３３の方向に向けてメタル層６１を延ばし、さらに、メタル層６１の先端部６１Ａから、第１層目のメタル層３３の方向に向かう高さ方向にメタル層６２を延ばす。
そして、メタル層６２の先端部分６２Ａが、フローティングディフュージョンＦＤ側のメタル層３６の先端部３６Ａに対向するようにして、寄生容量Ｃ１１を形成する。これにより、第１転送トランジスタＴＸ１の配線層とフローティングディフュージョンＦＤの配線層との間の容量比率Ｃ１を増加させることができる。
【００５９】
［第２実施形態］
上述した第１実施形態では、第１転送トランジスタＴＸ１のメタル層２１と、フローティングディフュージョンＦＤのメタル層３３との間に、ダミー配線層を用いた寄生容量を形成することにより、容量比率Ｃ１を増加させる例について説明したが、これに限定されず、第１転送トランジスタＴＸ１のゲート電極となるポリシリコン層と、増幅トランジスタＡＭＰのゲート電極となるポリシリコン層との間に寄生容量を形成することにより容量比率Ｃ１を増加させるようにしてもよい。
これは、第１転送トランジスタＴＸ１のメタル層２１は、第１転送トランジスタＴＸ１のゲート電極に接続されており、また、フローティングディフュージョンＦＤのメタル層３３は、増幅トランジスタＡＭＰのゲート電極に接続されている。そのため、第１転送トランジスタＴＸ１のゲート電極と増幅トランジスタのゲート電極との間に寄生容量を形成することは、転送トランジスタＴＸ１のメタル層２１と、フローティングディフュージョンＦＤのメタル層３３との間に寄生容量を形成することと等価になる。
【００６０】
図１０は、本発明の第２実施形態に係わる固体撮像素子１Ａの画素平面図である。また、図１１は、図１０に示す固体撮像素子１Ａの単位セル４Ａの部分を拡大して示した図である。この図１１に示すように、第２実施形態の固体撮像素子１Ａでは、フォトダイオードＰＤ１の左辺及び下辺側（図面上での左辺及び下辺）に沿ってダミー配線層５１Ａをポリシリコン層で形成した点が、ダミー配線層をメタル層で形成した第１実施形態の固体撮像素子１と構成上で異なる。
【００６１】
この第２実施形態の固体撮像素子１Ａでは、第１転送トランジスタＴＸ１のポリシリコンから成るゲート電極５１から、ダミー配線層となるポリシリコン層５１ＡをＹ方向及びＸ方向に順に延ばし、このポリシリコン層５１Ａの一部の面が、増幅トランジスタＡＭＰのゲート電極５３の一部の面と対向するように設けられている。
【００６２】
図１２は、図１１中のＢ−Ｂ’線に沿った概略断面図である。この図１２に示すように、ダミー配線層は、第１転送トランジスタＴＸ１のゲート電極５１から延ばされて形成されるポリシリコン層５１Ａの一部の面５１Ｂが、増幅トランジスタＡＭＰのゲート電極（ポリシリコン層５３）の一部の面５３Ａと対向するように形成されている。
【００６３】
このような構成により、第１転送トランジスタＴＸ１のゲート電極５１Ａと、増幅トランジスタＡＭＰのゲート電極５３との間に寄生容量Ｃ１１が形成され、第１転送トランジスタＴＸ１の配線層とフローティングディフュージョンＦＤの配線層との間の容量比率Ｃ１を増やすことができる。このため、第１転送トランジスタＴＸ１の配線層とフローティングディフュージョンＦＤの配線層との間の容量比率Ｃ１と、第２転送トランジスタＴＸ２の配線層とフローティングディフュージョンＦＤの配線層との間の容量比率Ｃ２とを、同一又は略同一にすることができる。これにより、第２実施形態の固体撮像素子１Ａにおいても、第１実施形態の固体撮像素子１と同様な効果を得ることができる。
【００６４】
［第３実施形態］
図１３は、本発明の第３実施形態に係わる撮像装置の構成を示すブロック図であり、上述した第１実施形態又は第２実施形態の固体撮像素子を撮像装置１００に適用した例を示す図である。この図１３において、撮影レンズ１０１により形成された被写体像は、固体撮像素子１０２により光電変換され、画像信号が出力される。画像信号はＡＤ変換部１０３によりデジタル画像信号に変換され、ＲＡＭ等の揮発性のメモリ１０４に格納される。メモリ１０４に格納された画像信号は、液晶表示部１０５により画像表示されるとともに、メモリ等の不揮発性の記録媒体１０６に記録される。制御部（ＣＰＵ）１０７は上述の撮像動作、格納動作、表示動作、記録動作の制御を行う。
【００６５】
撮影情報入力部１０８によって検出された、被写体照度、撮影レンズの絞り値、設定感度等の撮影に関する情報をＣＰＵ１０７が得て、ＣＰＵ１０７はこれらの情報に基づき、固体撮像素子１０２の電荷蓄積時間を決定する。レリーズボタン１０９は、撮影時に撮影者により操作される部材であって、操作に応じてレリーズ信号を発生する。なお上記撮像装置１００には不図示の光学ファインダが備えられており、これにより撮影者は被写体を観察できる。
【００６６】
以上のような構成の撮像装置１００において、固体撮像素子１０２は、上述した第１実施形態の固体撮像素子１又は第２実施形態の固体撮像素子１Ａである。このため、撮像装置１００においては、固体撮像素子１０２における横縞現象の発生を回避することができる。
【００６７】
以上、本発明の実施形態について説明したが、ここで、本発明と上述した実施形態との対応関係について補足して説明する。すなわち、上記実施形態において、本発明における固体撮像装置は、例えば、図３に示す第１実施形態の固体撮像素子１又は図１０に示す固体撮像素子１Ａ、図１３に示す固体撮像素子１０２が対応する。また、本発明における単位セルは、例えば、図３に示す単位セル４又は図１０に示す単位セル４Ａが対応し、本発明における第１画素は、例えば、図４に示す単位セル４において、フォトダイオードＰＤ１と第１転送トランジスタＴＸ１とを含む図上で上側の画素９１が対応し、本発明における第２画素は、例えば、図４に示す単位セル４において、フォトダイオードＰＤ２と第２転送トランジスタＴＸ２とを含む図上で下側の画素９２が対応する。
【００６８】
また、本発明におけるフローティングディフュージョンは、フローティングディフュージョンＦＤが対応し、本発明におけるリセットトランジスタは、リセットトランジスタＲＳＴが対応し、本発明における選択トランジスタは、選択トランジスタＳＥＬが対応し、本発明における増幅トランジスタは、増幅トランジスタＡＭＰが対応し、本発明における第１転送トランジスタは、第１転送トランジスタＴＸ１が対応し、本発明における第２転送トランジスタは、第２転送トランジスタＴＸ２が対応する。
【００６９】
そして、上記実施形態において、固体撮像素子１は、所定数の画素（例えば、画素９１と画素９２の２つの画素）を１組とする単位セル（例えば、単位セル４）が撮像面に２次元状に配置され、各単位セル（例えば、単位セル４）は、信号電荷を電位に変換するフローティングディフュージョンＦＤと、フローティングディフュージョンＦＤの電位に応じた信号を出力する増幅トランジスタＡＭＰと、増幅トランジスタの電圧信号を出力する選択トランジスタＳＥＬと、フローティングディフュージョンＦＤを初期状態の電位にリセットするリセットトランジスタＲＳＴとを共有する構造を有し、単位セル（例えば、単位セル４）内の各画素は、さらに信号電荷を蓄積するフォトダイオード（例えば、フォトダイオードＰＤ１やフォトダイオードＰＤ２）と、信号電荷をフローティングディフュージョンＦＤに転送する転送トランジスタ（例えば、第１転送トランジスタＴＸ１や第２転送トランジスタＴＸ２）とを、それぞれ有する固体撮像素子１において、各単位セル（例えば、単位セル４）内の所定の画素（例えば、画素９１）の転送トランジスタ（例えば、第１転送トランジスタＴＸ１）を制御する制御信号が供給される制御線の配線層（例えば、メタル層２１）から分岐される配線層であって、その配線層の一部の面が前記フローティングディフュージョンＦＤの配線層（例えば、メタル層３３）の一部の面と対向するように形成されるダミー配線層（例えば、ダミー配線層２１Ａ）を付加したことを特徴とする。
これにより、複数の画素でトランジスタＲＳＴ，ＳＥＬ，ＡＭＰとフローティングディフュージョンＦＤとを共有する固体撮像素子において、横縞現象が発生することを回避できる。
【００７０】
また、上記実施形態において、単位セル４の組は、撮像面に沿った第１の方向（垂直走査方向；Ｙ方向）に並べて配列されている第１画素（画素９１）と第２画素（画素９２）とを含み、第１画素はさらに信号電荷を蓄積する第１フォトダイオードＰＤ１と、信号電荷をフローティングディフュージョンＦＤに転送する第１転送トランジスタＴＸ１とを有し、第２画素はさらに信号電荷を蓄積する第２フォトダイオードＰＤ２と、信号電荷をフローティングディフュージョンＦＤに転送する第２転送トランジスタＴＸ２とを有しており、第１画素の第１転送トランジスタＴＸ１の配線層（メタル層２１）から分岐される配線層であって、その配線層の一部の面がフローティングディフュージョンの配線層（メタル層３３）の一部の面と対向するように形成されるダミー配線層２１Ａを備える。
これにより、２つの画素でトランジスタＲＳＴ，ＳＥＬ，ＡＭＰとフローティングディフュージョンＦＤとを共有する固体撮像素子１において、横縞現象が発生することを回避できる。
【００７１】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明の固体撮像素子及び撮像装置は、上述の図示例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
例えば、メタル層とダミー配線層の位置と幅は、各図に示される位置と幅に限られるものではなく適宜選択可能である。また、ダミー配線層２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃの厚さは、同じ層に形成されるメタル層の厚さと同じ厚さとして図示しているが、同じ層に形成されるメタル層の厚さと異なる厚さにしても良い。
【符号の説明】
【００７２】
１，１Ａ，１Ｂ…固体撮像素子、２…垂直走査回路、３…水平走査回路、４，４Ａ，４Ｂ…単位セル、5…読み出し回路、１１，１２…メタル層、２１…第１転送トランジスタＴＸ１のメタル層、２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ…ダミー配線層、２２…第２転送トランジスタＴＸ２のメタル層、３１，３２，３３，３４，３５，３６…メタル層、４１，４２，４３…拡散領域、４４，４５，４６…フローティングディフュージョンＦＤ、５１…第１転送トランジスタＴＸ１のゲート電極、５１Ａ…ポリシリコン層（ダミー配線層）、５２…選択トランジスタＳＥＬのゲート電極、５３…増幅トランジスタＡＭＰのゲート電極、６１，６２，６３，６４，７１…メタル層、９１、９２…画素、１００…撮像装置、１０１…撮影レンズ、１０２…固体撮像素子、１Ｍ…第１層目のメタル層、２Ｍ…第２層目のメタル層、ＰＤ１，ＰＤ２…フォトダイオード、ＴＸ１…第１転送トランジスタ、ＴＸ２…第２転送トランジスタ、ＲＳＴ…リセットトランジスタ、ＡＭＰ…増幅トランジスタ、ＳＥＬ…選択トランジスタ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【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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