(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の光電変換部と、
電源電圧を供給する電源配線と、を有する撮像装置であって、
前記複数の光電変換部には、第１の波長帯の光が入射する第１光電変換部及び第２光電変換部と、第２の波長帯の光が入射する第３光電変換部とが含まれ、
前記第１光電変換部と前記第２光電変換部とが隣り合うように、かつ、前記第２光電変換部と前記第３光電変換部とが隣り合うように、前記第１光電変換部、第２光電変換部、及び前記第３光電変換部が、第１方向に沿って配され、
前記電源配線は前記第１方向に沿って配された第１導電部材と、前記第１導電部材と電気的に接続され、前記第１方向と交差する第２方向に沿って配された第２導電部材とを有し、
前記第２導電部材は、前記第２光電変換部と前記第３光電変換部との間に配され、
前記第１光電変換部からの信号を読み出すための第１トランジスタ、及び前記第２光電変換部からの信号を読み出すための第２トランジスタが、いずれも前記電源配線に電気的に接続され、
前記第１トランジスタ及び前記第２トランジスタの前記電源配線との接続部は、前記第１及び前記第２光電変換部と、前記第１及び第２光電変換部と前記第２方向において隣り合う光電変換部との間の領域に配されており、
前記第１導電部材は、前記第２導電部材から前記接続部まで配されて、前記接続部と電気的に接続されることを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
複数の光電変換部と、
電源電圧を供給する電源配線と、を有する撮像装置であって、
前記複数の光電変換部には、第１のレンズの下に配された第１光電変換部及び第２光電変換部と、第２のレンズの下に配された第３光電変換部とが含まれ、
前記第１光電変換部と前記第２光電変換部とが隣り合うように、かつ、前記第２光電変換部と前記第３光電変換部とが隣り合うように、前記第１光電変換部、前記第２光電変換部、及び前記第３光電変換部が、第１方向に沿って配され、
前記電源配線は前記第１方向に沿って配された第１導電部材と、前記第１導電部材と電気的に接続され、前記第１方向と交差する第２方向に沿って配された第２導電部材とを有し、
前記第２導電部材は、前記第２光電変換部と前記第３光電変換部との間に配され、
前記第１光電変換部からの信号を読み出すための第１トランジスタ、及び前記第２光電変換部からの信号を読み出すための第２トランジスタが、いずれも前記電源配線に電気的に接続され、
前記第１トランジスタ及び前記第２トランジスタの前記電源配線との接続部は、前記第１及び前記第２光電変換部と、前記第１及び第２光電変換部と前記第２方向において隣り合う光電変換部との間の領域に配されており、
前記第１導電部材は、前記第２導電部材から前記接続部まで配されて、前記接続部と電気的に接続されることを特徴とする撮像装置。
【請求項３】
前記第１トランジスタは、前記第１光電変換部の電荷に基づく信号を出力する第１増幅トランジスタであり、
前記第２トランジスタは、前記第２光電変換部の電荷に基づく信号を出力する第２増幅トランジスタであり、
前記第１増幅トランジスタのドレイン及び前記第２増幅トランジスタのドレインが前記電源配線に電気的に接続されたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記第１光電変換部の電荷に基づく信号を出力する第１増幅トランジスタと、
記第２光電変換部の電荷に基づく信号を出力する第２増幅トランジスタと、を有し、
前記第１トランジスタは、前記第１増幅トランジスタの入力ノードをリセットする第１リセットトランジスタであり、
前記第２トランジスタは、前記第２増幅トランジスタの入力ノードをリセットする第２リセットトランジスタであり、
前記第１リセットトランジスタのドレイン及び前記第２リセットトランジスタのドレインが前記電源配線に電気的に接続されたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の撮像装置。
【請求項５】
前記第１トランジスタは、前記第１光電変換部を選択する第１選択トランジスタであり、
前記第２トランジスタは、前記第２光電変換部を選択する第２選択トランジスタであり、
前記第１選択トランジスタのドレイン及び前記第２選択トランジスタのドレインが前記電源配線に電気的に接続されたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の撮像装置。
【請求項６】
前記第１トランジスタのドレイン及び前記第２トランジスタのドレインが共通の半導体領域で構成され、
前記共通の半導体領域がコンタクトプラグを介して前記電源配線に電気的に接続されたことを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の撮像装置。
【請求項７】
前記第１増幅トランジスタの前記ドレインと、前記第２増幅トランジスタの前記ドレインとが、共通のコンタクトプラグを介して前記電源配線に接続され、
前記第２増幅トランジスタのゲートの電圧をリセットする第２リセットトランジスタと、前記第３光電変換部の信号を出力する第３増幅トランジスタのゲートの電圧をリセットする第３リセットトランジスタとが、共通のコンタクトプラグを介して前記電源配線に接続されたことを特徴とする請求項３に記載の撮像装置。
【請求項８】
前記複数の光電変換部からの信号が出力される複数の出力線を有し、
前記出力線は前記第２方向に沿って配され、
前記電源配線の前記第２導電部材と前記出力線とが、同一の配線層に配されたことを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか一項に記載の撮像装置。
【請求項９】
複数の配線層を有し、
前記第１導電部材と前記第２導電部材とは、異なる配線層に配され、
前記第１導電部材と前記第２導電部材とがビアプラグで接続されたことを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれか一項に記載の撮像装置。
【請求項１０】
前記複数の光電変換部のそれぞれが、光電変換によって発生した信号電荷が蓄積される第１導電型の第１半導体領域と、前記第１半導体領域と接するように配された第２導電型の第２半導体領域とを含み、
前記第１光電変換部と前記第２光電変換部との間に第１のポテンシャルバリアが形成され、前記第２光電変換部と前記第３光電変換部との間に第２のポテンシャルバリアが形成され、
前記第２半導体領域と接続され、前記第２半導体領域に電圧を供給するコンタクトプラグを有し、
前記コンタクトプラグから前記第１のポテンシャルバリアまでの距離が、前記コンタクトプラグから前記第２のポテンシャルバリアまでの距離より短いことを特徴とする請求項１乃至請求項９のいずれか一項に記載の撮像装置。
【請求項１１】
前記複数の光電変換部のそれぞれが、光電変換によって発生した信号電荷が蓄積される第１導電型の第１半導体領域と、前記第１半導体領域と接するように配された第２導電型の第２半導体領域とを含み、
前記第２半導体領域と接続され、前記第２半導体領域に電圧を供給するコンタクトプラグを有し、
前記コンタクトプラグから前記第１光電変換部までの距離、及び前記コンタクトプラグから前記第２光電変換部までの距離は、いずれも前記コンタクトプラグから前記第３光電変換部までの距離より短いことを特徴とする請求項１乃至請求項９のいずれか一項に記載の撮像装置。
【請求項１２】
請求項１乃至請求項１１のいずれか一項に記載の撮像装置と、
前記撮像装置からの信号を処理する信号処理装置と、
を有することを特徴とする撮像システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像装置に関する発明であり、特に撮像装置の電源配線の配置に関する発明である。
【背景技術】
【０００２】
デジタルカメラ、デジタルカムコーダなどには、２次元アレイ状に配された複数の光電変換部を有する撮像装置が用いられている。
【０００３】
撮像装置において、位相差方式の焦点検出を行う技術が提案されている。特許文献１には、１つのマイクロレンズで集光される光を分割して受光するように、１つのマイクロレンズの下に２つの光電変換部を備える撮像装置が開示されている。各々の光電変換部は撮像レンズの異なる瞳面の光を受光するように構成されている。
【０００４】
特許文献１の図８が示す通り、１つのマイクロレンズの下に配された２つの光電変換部のそれぞれに、信号を読み出すためのトランジスタが配されている。具体的には、光電変換部ＰＤ１に対して、トランジスタＢ０７、Ｂ０９、Ｂ１１が配されている。そして、光電変換部ＰＤ２に対して、トランジスタＢ０８、Ｂ１０、Ｂ１２が配されている。また、特許文献１には１つのマイクロレンズの下に設けられた複数の光電変換部の間には遮光体を配置しないことが開示されている。
【０００５】
また、より高精細な画像を得るために撮像装置の画素数が増えるにつれて、フォトダイオード等の光電変換部の面積や開口率が縮小されてきている。これに対し、特許文献２には複数の画素で電気的要素を共有する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−２５０９３１号公報
【特許文献２】特開平１０−２５６５２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１の撮像装置には、それぞれの光電変換部からの信号を読み出すためのトランジスタの特性が異なると焦点検出の精度が低下しうるという課題がある。例えば、特許文献１の図８のトランジスタＢ０９とトランジスタＢ１０との間で特性が異なると、光電変換部に蓄積された電荷が等しくても、出力に差が出る可能性がある。
【０００８】
あるいは、２色以上のカラー撮像装置において、同じ色の光が入射する光電変換部が隣接して配された場合にも同様の課題が生じる。それぞれの信号を読み出すためのトランジスタの特性が異なると、画質が低下する可能性がある。これは、同色の光電変換部が隣り合って配される場合には、両者にほぼ同じ量の光が入射することが多いからである。このときに、トランジスタの特性が異なると、ほぼ同じ量の光が入射しているにも関わらず、出力される信号の大きさが異なりうる。
【０００９】
本発明者らは、上述のトランジスタの特性の違いが電源電圧を供給する電源配線によって生じうることを見出した。具体的には、２つのトランジスタが別々の電源配線に接続されると、トランジスタの特性に差が生じる。これは、例えば電源配線での電圧降下などにより供給される電圧が異なる可能性があるからである。
【００１０】
特許文献１には、列方向に電源配線を配置することについての開示がない。特許文献１に記載されるように２つの光電変換部間に遮光体を配置しないとすれば、列方向の電源配線は異なるマイクロレンズの間、あるいは異色の光電変換部の間に配されることになる。この場合、１つのマイクロレンズの下に配された２つの光電変換部からの信号を読み出すためのトランジスタは、それぞれ異なる電配線に接続されうる。つまり、２つのトランジスタの特性が異なる可能性がある。
また、特許文献２においては、配線の具体的な配置に関しては一切検討されていない。
【００１１】
以上に述べた課題に鑑み、本発明は、信号を読み出すためのトランジスタの特性の差を低減することによって、画質を向上させることを目的とする。あるいは、本発明は、信号を読み出すためのトランジスタの特性の差を低減することによって、焦点検出の精度を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明に係る撮像装置は、複数の光電変換部と、電源電圧を供給する電源配線と、を有する。係る撮像装置であって、前記複数の光電変換部には、第１の波長帯の光が入射する第１光電変換部及び第２光電変換部と、第２の波長帯の光が入射する第３光電変換部とが含まれ、前記第１光電変換部と前記第２光電変換部とが隣り合うように、かつ、前記第２光電変換部と前記第３光電変換部とが隣り合うように、前記第１光電変換部、第２光電変換部、及び前記第３光電変換部が、第１方向に沿って配され、前記電源配線は前記第１方向に沿って配された第１導電部材と、前記第１方向と交差する第２方向に沿って配された第２導電部材とを有し、前記第２導電部材は、前記第２光電変換部と前記第３光電変換部との間に配され、前記第１光電変換部からの信号を読み出すための第１トランジスタ、及び前記第２光電変換部からの信号を読み出すための第２トランジスタが、いずれも前記電源配線に電気的に接続され、前記複数の光電変換部には、前記第２光電変換部に対し前記第２方向において隣り合うように配された第４光電変換部が含まれ、前記第４光電変換部からの信号を読み出すための第３トランジスタが、前記電源配線に接続される。
【００１３】
本発明に係る撮像装置は、複数の光電変換部と、電源電圧を供給する電源配線と、を有する。係る撮像装置であって、前記複数の光電変換部には、第１のレンズの下に配された第１光電変換部及び第２光電変換部と、第２のレンズの下に配された第３光電変換部とが含まれ、前記第１光電変換部と前記第２光電変換部とが隣り合うように、かつ、前記第２光電変換部と前記第３光電変換部とが隣り合うように、前記第１光電変換部、前記第２光電変換部、及び前記第３光電変換部が、第１方向に沿って配され、前記電源配線は前記第１方向に沿って配された第１導電部材と、前記第１方向と交差する第２方向に沿って配された第２導電部材とを有し、前記第２導電部材は、前記第２光電変換部と前記第３光電変換部との間に配され、前記第１光電変換部からの信号を読み出すための第１トランジスタ、及び前記第２光電変換部からの信号を読み出すための第２トランジスタが、いずれも前記電源配線に電気的に接続され、前記複数の光電変換部には、前記第２光電変換部に対し前記第２方向において隣り合うように配された第４光電変換部が含まれ、前記第４光電変換部からの信号を読み出すための第３トランジスタが、前記電源配線に接続される。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、画質な画像を提供することが可能となる。あるいは、本発明によれば、焦点検出の精度を高めることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明に係る撮像装置の実施例１における平面レイアウトを示す概略図、および等価回路図。
【図２】本発明に係る撮像装置の実施例２における平面レイアウトを示す概略図、および等価回路図。
【図３】本発明に係る撮像装置の実施例３における平面レイアウトを示す概略図、および等価回路図。
【図４】本発明に係る撮像装置の実施例４における平面レイアウトを示す概略図。
【図５】本発明に係る撮像装置の実施例５における平面レイアウトを示す概略図。
【図６】本発明に係る撮像装置の実施例５における等価回路図。
【図７】本発明に係る撮像装置の実施例６における平面レイアウトを示す概略図、および等価回路図。
【図８】本発明に係る撮像装置の実施例１〜６における駆動パルスのタイミングチャート図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
［第１の実施形態］
本発明の第１の実施形態について、図１を例に説明する。説明のため図１においては、本実施形態に関係する配線のみ示している。撮像装置の動作のために、さらに複数の配線が配されうる。例えばトランジスタのゲート制御線、画素列に設けられた信号出力線などである。
【００１７】
本発明の第１の実施形態に係る撮像装置は、２次元状に配された複数の光電変換部を有する。複数の光電変換部が配された領域が撮像領域である。光電変換部は例えばフォトダイオード（以下、ＰＤ）である。ＰＤはＮ型（第１導電型）の半導体領域と、当該Ｎ型の半導体領域とＰＮ接合を構成するＰ型（第２導電型）の半導体領域とを含む。Ｐ型の半導体領域は、例えばＰ型ウェルである。これらの光電変換部が第１方向に沿って配される。図１において、第１方向は紙面の左右方向である。これらの光電変換部の間にはポテンシャルバリアが形成されうる。また分離部が、光電変換部とトランジスタなどの素子とを電気的に分離してもよい。
【００１８】
なお、第１方向に沿って並ぶ複数の光電変換部は、例えばそれぞれの重心が一直線上に配置される。あるいは、それぞれの重心がジグザグ状に配置されてもよい。
【００１９】
それぞれの光電変換部にはカラーフィルタなどの波長選択部が配される。例えば赤色の波長帯の光を透過するカラーフィルタが配されることで、光電変換部に赤色の波長帯の光が入射する。第１方向に沿って並んだ複数の光電変換部には、第１の波長帯（例えば赤色の波長帯）の光が入射する複数の光電変換部と、第２の波長帯（例えば緑色の波長帯）の光が入射する複数の光電変換部が含まれる。これらの複数の色の光電変換部の組が交互に繰り返し配される。そして、同じ色の光が入射する少なくとも２つの光電変換部が互いに隣接して配される。例えば、赤色の光が入射する光電変換部が２つ並んで配され、その隣に緑色の光が入射する光電変換部が２つ並んで配される。この４つの光電変換部の並びが、繰り返して配される。この時の連続する光電変換部の数は２つに限られない。２つの赤色の光電変換部が並んで配され、その隣に１つの緑色の光電変換部が配され、この３つの光電変換部の並びが繰り返されてもよい。このように、少なくとも２つの同色の光電変換部が互いに隣接して配されればよい。
【００２０】
なお、本明細書では、同じ色の波長帯の光が入射する複数の光電変換部のことを、同色の光電変換部と呼ぶ。異なる色の波長帯の光が入射する複数の光電変換部のことを、異なる色の光電変換部と呼ぶ。
【００２１】
本明細書において、２次元状に配された複数の光電変換部のうち、並列に信号が読み出される光電変換部の単位を行と呼ぶ。各行に含まれる複数の光電変換部は第１方向に沿って配されうる。１行に含まれる複数の光電変換部から信号が並列に読み出されてもいいし、複数行に含まれる複数の光電変換部から信号が並列に読み出されてもよい。そして、光電変換部で生じた信号を読み出すため、それぞれの光電変換部に対応してトランジスタが配される。光電変換部からの信号を読み出すためのトランジスタは、画素回路を構成する。つまり、光電変換部からの信号を読み出すためのトランジスタとは、撮像領域において、光電変換部毎に繰り返し配された読み出し回路を構成するトランジスタである。具体的に、光電変換部からの信号を読み出すためのトランジスタは、増幅トランジスタ、リセットトランジスタ、選択トランジスタなどである。光電変換部と、光電変換部からの信号を読み出すためのトランジスタが画素を構成しうる。つまり、画素に光電変換部と、画素回路が含まれる。
【００２２】
本発明の第１の側面の特徴は、隣接して配された２つの同色の光電変換部からの信号を読み出すための２つの対応するトランジスタが、同じ電源配線に電気的に接続されることである。２つの対応するトランジスタとは、読み出し回路において同様の機能を有するトランジスタのことである。例えば、２つの増幅トランジスタのドレインが同じ電源配線に電気的に接続される。
【００２３】
そして、当該電源配線が、第１方向に沿った第１導電部材と、第１方向に交差する第２方向に沿った第２導電部材とを有する。図１において、第２方向は紙面上下方向である。
【００２４】
第２導電部材は異なる色の２つの光電変換部の間に配される。第２導電部材は少なくとも複数の行に渡って延在する。これにより、複数の行に含まれる光電変換部に対応するトランジスタが、同一の電源配線に接続される。換言すると、１つの画素列に含まれる複数の光電変換部に対応するトランジスタが、同一の電源配線に接続される。例えば、図１のＰＤ３Ｂからの信号を読み出すための増幅トランジスタと、ＰＤ３Ｂと第２方向において隣り合うように配されたＰＤ（不図示）からの信号を読み出すための増幅トランジスタとに、同一の電源配線から電源電圧が供給される。好ましくは、撮像領域全体にわたって第２導電部材が延在しうる。この場合には、第２方向に並んで配されたすべての光電変換部、つまり１つの画素列に含まれるすべての光電変換部に対応するトランジスタが、同一の電源配線に接続されうる。
【００２５】
２つの同色の光電変換部が第１方向に沿って隣接して並ぶので、それぞれの光電変換部から信号を読み出すための２つトランジスタは第１方向に沿って並ぶ。電源配線が第１方向に沿った第１導電部材を有することによって、２つの同色の光電変換部に対応する２つのトランジスタを同一の電源配線に接続することができる。
【００２６】
第１導電部材と第２導電部材とはそれぞれが異なる配線層に配されることが好ましい。その他の配線との配置関係によっては、第１導電部材と第２導電部材とが同一配線層に含まれてもよい。第１導電部材と第２導電部材とが異なる配線層に配される場合には、それぞれがビアプラグを介して電気的に接続され、ビアプラグが配された位置から、第１導電部材を第１方向に沿った方向に延在させる。そして第１導電部材とトランジスタとがコンタクトプラグを介して電気的に接続されることが好ましい。レイアウトによっては、トランジスタがコンタクトプラグを介して第２導電部材と接続されてもよい。
【００２７】
２つのトランジスタが別々の電源配線に接続されると、供給される電源電圧が異なる可能性がある。これに対して、図１のような構成によれば、同色の光電変換部から信号を読み出す複数のトランジスタに、同一の電源配線から電源電圧が供給される。そのため、信号を読み出すためのトランジスタの特性の差を低減する、あるいは完全になくすことができる。
【００２８】
互いに隣接した２つの同色の光電変換部から信号を読み出すトランジスタの特性の差が低減されることで、画質を向上させることが可能である。これは、同色の光電変換部に同じ量の光が入射した場合に、両者から出力される信号が異なるとノイズとして目立つからである。同色間でのトランジスタの特性の差が小さければ、このような目立つノイズを低減することができる。
【００２９】
特に増幅トランジスタが、同一の電源配線に接続される場合には、特に効果が顕著である。増幅トランジスタには動作時に電流が流れる。そのため、電源配線の寄生抵抗のばらつきに応じた電源電圧の変動が顕著になるからである。
【００３０】
また、本実施形態の撮像装置に、光電変換部に入射する光を集光するレンズが配されてもよい。複数のレンズが行列状に配されてもよい。１つの光電変換部に対して１つのレンズが配されてもよい。また、隣接して配された複数の同色の光電変換部に対して、１つのレンズが配されてもよい。レンズは入射した平行光を集光する、あるいはフォーカスする機能を有している。レンズは例えば有機材料で構成されたマイクロレンズである。
【００３１】
以下、本実施形態の実施例について図面を用いて説明する。なお、実施例の説明では第１導電型がＮ型であり、第２導電型がＰ型である。そして光電変換部に信号電荷として電子が蓄積される。もちろん、第１導電型がＰ型であり、第２導電型がＮ型である実施例も本発明に含まれる。この実施例では光電変換部に信号電荷としてホールが蓄積される。この実施例は、導電型を変更するのみなので、説明は省略する。また、以下の実施例の撮像装置と、当該撮像装置からの信号を処理する信号処理装置を備えた撮像システムも、本発明に含まれる。信号処理装置には、公知の信号処理装置が用いられうる。
【００３２】
（実施例１）
本発明の実施例１について図面を用いて説明する。本明細書において、同色の光電変換部に対応する部分については、同じ符号の後に異なるアルファベットを付けて示す。例えば、同色のＰＤであれば、ＰＤ３Ａ、ＰＤ３Ｂとする。同色の光電変換部からの信号を増幅する増幅トランジスタであれば、増幅トランジスタ７Ａ、７Ｂとする。これは、以降の全ての実施例について共通である。
【００３３】
図１（ａ）は実施例１の撮像装置の平面レイアウトを示す概略図である。本実施例の撮像装置は、フィールド領域１０１と活性領域１０２とを含む半導体基板を有する。半導体基板は例えばシリコン基板である。フィールド領域１０１はＳＴＩやＬＯＣＯＳなどの絶縁体分離部である。絶縁体は例えばシリコン酸化膜である。活性領域１０２には光電変換部やトランジスタを構成する半導体領域が配される。
【００３４】
活性領域１０２には、ＰＤ３Ａ、ＰＤ３Ｂ、ＰＤ４Ａ、ＰＤ４Ｂが配される。ＰＤはそれぞれＮ型半導体領域を含む。Ｎ型半導体領域と、当該Ｎ型半導体領域とＰＮ接合を構成するＰ型半導体領域とがＰＤを構成する。Ｐ型半導体領域は、例えば表面に配された暗電流防止層、ポテンシャルバリアを構成する半導体領域、絶縁体分離部に隣接して配された暗電流防止層、チャネルストップ層、ウェル、半導体基板などである。ＰＤを構成するＮ型半導体領域に、信号電荷である電子が蓄積される。
【００３５】
ＰＤ３Ａ、ＰＤ３Ｂ、ＰＤ４Ａ、ＰＤ４Ｂは第１方向に沿って並んで配される。本実施例では、第１方向に沿って並ぶ複数の光電変換部は、それぞれの重心が一直線上に並ぶように配置される。なお、それぞれの重心がジグザグ状に配置されてもよい。
【００３６】
ＰＤ３ＡとＰＤ３Ｂには赤色のカラーフィルタ１０６が配される。ＰＤ４ＡとＰＤ４Ｂには緑色のカラーフィルタ１０７が配される。図１が示すように、２つの同色のＰＤが隣接して配されている。カラーフィルタ１０６、１０７はそれぞれ異なる波長帯の光を透過する。このように本実施例の撮像装置は全体で２色以上の波長選択部を有する。ＰＤ３Ａ、３Ｂには、カラーフィルタ１０６によって選択された波長帯の光が入射する。ＰＤ４Ａ、４Ｂには、カラーフィルタ１０７によって選択された波長帯の光が入射する。図には示されていないが、ＰＤ３Ａ、３Ｂ、４Ａ、４Ｂの並びが、第１方向に沿って繰り替えし配される。
【００３７】
本実施例において、第１方向に並んだ複数のＰＤが１行の光電変換部を構成する。つまり、ＰＤ３Ａ、ＰＤ３Ｂ、ＰＤ４Ａ、ＰＤ４Ｂは同じ行に含まれる。図１（ａ）では省略されているが、本実施例の撮像装置が含む複数の光電変換部は、複数の行を構成するように配されてうる。
【００３８】
本実施例では、同色の２つのＰＤ３Ａ、ＰＤ３Ｂの間に、Ｐ型の半導体領域で構成されるポテンシャルバリア１０３が形成されうる。また、異なる色の２つのＰＤ３ＢとＰＤ４Ａとの間に、Ｐ型の半導体領域で構成されるポテンシャルバリア１０４が形成されうる。ポテンシャルバリア１０４を構成するＰ型半導体領域の第１方向における長さは、ポテンシャルバリア１０３を構成するＰ型半導体領域の第１方向における長さより長い。Ｐ型半導体領域の端は、ＰＮ接合面である。つまり、ＰＤ３Ｂに含まれるＮ型半導体領域とＰＤ４Ａｃに含まれるＮ型半導体領域との間隔は、ＰＤ３Ａに含まれるＮ型半導体領域とＰＤ３Ｂに含まれるＮ型半導体領域との間隔より広い。
【００３９】
ポテンシャルバリアは、光電変換部で蓄積される信号電荷に対するポテンシャルが、光電変換部より高くなっている領域である。例えば、光電変換部がＰＮ接合を含むＰＤであり、信号電荷が電子の場合には、電子に対するポテンシャルがＰＤに含まれるＮ型半導体領域より高い領域である。また、信号電荷がホールの場合には、ホールに対するポテンシャルがＰＤに含まれるＰ型半導体領域より高い領域である。
【００４０】
このポテンシャルバリアはＳＴＩ、ＬＯＣＯＳ、メサ型分離部などの絶縁体分離部で構成されてもよい。絶縁体のバンドギャップは半導体のバンドギャップよりも広いため、絶縁体は、半導体中のキャリア、すなわち電子及びホールの両方に対するポテンシャルバリアとなりうる。あるいは、信号電荷が電子の場合は、ポテンシャルバリアはＰ型の半導体領域で構成されてもよい。もしくは、信号電荷がホールの場合は、ポテンシャルバリアはＮ型の半導体領域で構成されてもよい。ポテンシャルバリアを形成するさらに別の構成として、半導体基板の上に電極が配され、当該電極に供給された電圧によってポテンシャルバリアが形成されてもよい。電極に供給される電圧が低くなるほど、電子に対するポテンシャルが高くなる。逆に、電極に供給される電圧が高くなるほど、ホールに対するポテンシャルが高くなる。本明細書、すなわち以下の全ての実施例において「ポテンシャルバリアが配される」という場合には、これらの構成のいずれかによってポテンシャルバリアが形成された状態、及び形成されうる状態を少なくとも含む。
【００４１】
なお、２つの光電変換部の間のポテンシャルバリアとは、それぞれの光電変換部に含まれるＮ型半導体領域に挟まれた部分である。また、ポテンシャルバリアからの距離は、ポテンシャルバリアを構成する絶縁体の端からの距離である。あるいは、ポテンシャルバリアからの距離は、ポテンシャルバリアを構成するＰ型半導体領域の端からの距離である。
【００４２】
フィールド領域１０１を構成する絶縁体分離部とＰＤとの間には、Ｐ型半導体領域１０５が配される。Ｐ型半導体領域１０５は絶縁体の界面で発生する暗電流がＰＤに混入することを低減する暗電流防止層である。
【００４３】
活性領域１０２には、ＰＤからの電荷が転送されるフローティングディフュージョン（以下、ＦＤ）領域２１Ａ、２１Ｂ、２２Ａ、２２Ｂが配される。そして、ＰＤの電荷をＦＤ領域に転送する転送トランジスタ５Ａ、５Ｂ、６Ａ、６Ｂが設けられている。ＦＤ領域は、それぞれ不図示の配線によって、増幅トランジスタ７Ａ、７Ｂ、８Ａ、８Ｂに接続される。増幅トランジスタはＰＤで発生した信号を増幅する増幅手段である。さらに、リセットトランジスタ９Ａ、９Ｂ、１０Ａ、１０Ｂ、および選択トランジスタ１１Ａ、１１Ｂ、１２Ａ、１２Ｂが配される。リセットトランジスタは、増幅トランジスタの入力ノードを所定電圧にリセットする。選択トランジスタは、増幅トランジスタのソースと不図示の信号出力線との導通を制御する。この信号出力線は、複数の配線層のうち電源配線２Ａ〜２Ｃと同じ配線層に配される。各トランジスタは、ソースあるいはドレインを構成する半導体領域、及びポリシリコンなどで構成されるゲート電極を含んでいる。
【００４４】
本実施例では、ＰＤを構成するＰ型半導体領域に電圧を供給するためのウェルコンタクトプラグ１０８、１０９が配される。ウェルコンタクトプラグ１０８、１０９はタングステンなどの導電材料で構成される。ウェルコンタクトプラグ１０８は、異なる色の２つのＰＤ３Ｂ、４Ａの間のポテンシャルバリア１０４よりも、同色の２つのＰＤ３Ａ、３Ｂの間に配されたポテンシャルバリア１０３に近い位置に配される。また、ウェルコンタクトプラグ１０８はポテンシャルバリア１０３を構成するＰ型半導体領域を第２方向に延長させた領域に位置される。つまり、ウェルコンタクトプラグ１０８は、ポテンシャルバリア１０３の外部に配される。また、図１（ａ）が示すように、ウェルコンタクトプラグ１０８は、２つの光電変換部のちょうど中間に配されてもよい。
【００４５】
また、ウェルコンタクトプラグ１０９も同色の２つのＰＤの間に配されている。このように、本実施例においては、異なる色の光電変換部の間にはウェルコンタクトプラグが配されていない。しかし、所定の電気特性を得るために、異なる色の光電変換部の間にウェルコンタクトプラグが配されてもよい。
【００４６】
本実施例においては、ウェルコンタクトプラグ１０８と、同色の光電変換部の間に形成されたポテンシャルバリア１０３をとの間に、絶縁体分離部が配される。この絶縁体分離部によって、ウェルコンタクトプラグ１０８に起因する暗電流が光電変換部に到達することを低減することができる。
【００４７】
本実施例において、増幅トランジスタ７Ａ、７Ｂのドレインは共通の半導体領域で構成される。そして、増幅トランジスタ７Ａ、７Ｂのドレインは共通のコンタクトプラグ１１０を介して電源配線２Ａに接続される。また、増幅トランジスタ８Ａ、８Ｂのドレインは共通の半導体領域で構成される。そして増幅トランジスタ８Ａ、８Ｂのドレインは共通のコンタクトプラグ１１１を介して電源配線２Ｂに接続される。
【００４８】
リセットトランジスタ９Ａのドレインは、電源配線２Ｃに接続される。一方で、リセットトランジスタ９Ｂとリセットトランジスタ１０Ａのドレインは、共通の半導体領域で構成される。そして、リセットトランジスタ９Ｂとリセットトランジスタ１０Ａのドレインは共通のコンタクトプラグ１１１を介して電源配線２Ａに接続される。
【００４９】
電源電圧を供給する電源配線２Ａ〜２Ｃは、それぞれ第１方向に沿った第１導電部材と第２方向に沿った第２導電部材とを有する。これらは電気的に接続される。第１導電部材と第２導電部材とが、１つの導電パターンの一部分であってもよい。図では一画素行しか図示されていないが、第２導電部材は複数行に渡って連続して配されている。つまり、第２方向に沿って並んだ複数の光電変換部で生じる信号を読み出す複数のトランジスタに、同一の電源配線から電源電圧が供給される。好ましくは、電源配線２Ａ〜２Ｃは全ての行において異なる色の光電変換部の間に配される。ただし行によって異なる色の組み合わせは異なり得る。
【００５０】
図１（ａ）が示す通り、第２導電部材は異なる色の光電変換部の間に配される。例えば、電源配線２Ａに含まれる第２導電部材は、ＰＤ３ＢとＰＤ４Ａとの間に配される。第２導電部材の一部がＰＤ３ＢあるいはＰＤ４Ａと重なっていてもよい。
【００５１】
第１導電部材は、異なる色の光電変換部の間から、同色の光電変換部の間にまで延在している。例えば、電源配線２Ａに含まれる第１導電部材は、ＰＤ３ＢとＰＤ４Ａとの間から、ＰＤ３ＡとＰＤ３Ｂとの間にまで延在している。これによって、ＰＤ３ＡとＰＤ３Ｂとの間に配された増幅トランジスタのドレインを構成する半導体領域が、コンタクトプラグ１１０を介して電源配線２Ａに電気的に接続される。つまり、同じ色の光電変換部に対応する２つの増幅トランジスタ７Ａ、７Ｂが電源配線２Ａに電気的に接続される。
【００５２】
図１（ｂ）は本実施例の撮像装置の等価回路図である。図１（ｂ）には、ＰＤ３Ａ、３Ｂ、４Ａ、４Ｂ、転送トランジスタ５Ａ、５Ｂ、６Ａ、６Ｂ、ＦＤノード２１Ａ、２１Ｂ、２２Ａ、２２Ｂ、増幅トランジスタ７Ａ、７Ｂ、８Ａ、８Ｂ、リセットトランジスタ９Ａ、９Ｂ、１０Ａ、１０Ｂ、選択トランジスタ１１Ａ、１１Ｂ、１２Ａ、１２Ｂが示されている。さらに、ＰＤからの信号が出力される信号出力線１３Ａ、１３Ｂ、１４Ａ、１４Ｂが示されている。転送トランジスタ５Ａ、５Ｂ、６Ａ、６Ｂは制御線１５に供給される駆動パルスｐＴＸによって制御される。リセットトランジスタ９Ａ、９Ｂ、１０Ａ、１０Ｂは制御線１７に供給される駆動パルスｐＲＥＳによって制御される。選択トランジスタ１１Ａ、１１Ｂ、１２Ａ、１２Ｂは制御線１６に供給される駆動パルスｐＳＥＬによって制御される。
【００５３】
図１（ｂ）が示すように、同色の２つのＰＤ３Ａ、３Ｂに対応する２つの増幅トランジスタ７Ａ、７Ｂのドレインが、電源配線２Ａに電気的に接続される。そして、同色の２つのＰＤ４Ａ、４Ｂに対応する２つの増幅トランジスタ８Ａ、８Ｂのドレインが、電源配線２Ｂに電気的に接続される。
【００５４】
一方、同色のＰＤ３Ａ、３Ｂに対応する２つのリセットトランジスタ９Ａ、９Ｂのドレインは、異なる電源配線に接続される。リセットトランジスタ９Ａのドレインは電源配線２Ｃに電気的に接続され、リセットトランジスタ９Ｂのドレインは電源配線２Ａに電気的に接続される。
【００５５】
なお、図１（ｂ）には、便宜的に３つの電源配線２Ａ〜２Ｃが示されている。これらの３つの電源配線２Ａ〜２Ｃがいずれも同じ電源電圧を供給する配線であってもよい。
【００５６】
図８は本実施例の撮像装置を駆動する駆動パルスのタイミングチャートである。図８には、駆動パルスｐＴＸ、ｐＳＥＬ、ｐＲＥＳが示されている。
【００５７】
リセットトランジスタ９Ａ、９Ｂがオンすることによって、ＦＤノード２１Ａ、２１Ｂはそれぞれ所定のリセット電圧（例えば電源電圧と同じ電圧）にリセットされる。リセットトランジスタ９Ａには電源配線２Ｃから、リセットトランジスタ９Ｂには電源配線２Ａから、それぞれリセット電圧が供給される。また、選択トランジスタ１１Ａ、１１Ｂによって信号出力線１３Ａ、１３Ｂへ信号が読み出される行が選択される。
【００５８】
カラーフィルタ１０６を透過した光はＰＤ３Ａ、３Ｂに入射される。そして、光電変換により電子が発生し、ＰＤに蓄積される。ＰＤ３Ａ、３Ｂに蓄積された電子は転送トランジスタ５Ａ、５Ｂを通して、ＦＤノード２１Ａ、２１Ｂにそれぞれ転送される。ＦＤノード２１Ａ、２１Ｂは増幅トランジスタ７Ａ、７Ｂのゲートに接続されている。つまり、ＦＤノード２１Ａ、２１Ｂは増幅トランジスタ７Ａ、７Ｂの入力ノードである。増幅トランジスタ７Ａ、７ＢはそれぞれのＦＤに転送された電荷の量に応じた信号を信号出力線１３Ａ、１３Ｂに出力する。増幅トランジスタ７Ａ、７Ｂを駆動する電源電圧は電源配線２Ａから供給される。
【００５９】
リセットトランジスタ１０Ａ、１０Ｂがオンすることによって、ＦＤノード２２Ａ、２２Ｂはそれぞれ所定のリセット電圧（例えば電源電圧と同じ電圧）にリセットされる。リセットトランジスタ１０Ａには電源配線２Ａから、リセットトランジスタ１０Ｂには電源配線２Ｂから、それぞれリセット電圧が供給される。また、選択トランジスタ１２Ａ、１２Ｂによって信号出力線１４Ａ、１４Ｂへ信号が読み出される行が選択される。
【００６０】
カラーフィルタ１０７を透過した光はＰＤ４Ａ、４Ｂに入射される。そして、光電変換により電子が発生し、ＰＤに蓄積される。ＰＤ４Ａ、４Ｂに蓄積された電子は転送トランジスタ６Ａ、６Ｂを通して、ＦＤノード２２Ａ、２２Ｂにそれぞれ転送される。ＦＤノード２２Ａ、２２Ｂは増幅トランジスタ８Ａ、８Ｂのゲートに接続されている。ＦＤノード２２Ａ、２２Ｂは増幅トランジスタ８Ａ、８Ｂの入力ノードである。増幅トランジスタ８Ａ、８ＢはそれぞれのＦＤに転送された電荷の量に応じた信号を信号出力線１４Ａ、１４Ｂに出力する。増幅トランジスタ８Ａ、８Ｂを駆動する電源電圧は電源配線２Ｂから供給される。
【００６１】
なお、選択トランジスタは省略されてもよい。例えばＦＤに供給されるリセット電圧を制御することによって、選択動作を行ってもよい。もしくは選択トランジスタは電源配線と増幅トランジスタのドレインとの間の電気経路に配されてもよい。
【００６２】
以上に述べた構成によれば、同色のカラーフィルタを有する光電変換部からの信号を読み出すための２つの増幅トランジスタに、同一の電源配線から電源電圧を供給することが出来る。そのため、増幅トランジスタの特性の差を低減することができる。その結果、画質を向上させることが可能である。
【００６３】
また、電源配線の第２方向に沿った第２導電部材が、第１方向に沿って隣接して配された同色の光電変換部の間には配されず、異色の光電変換部の間に配される。このような構成によれば、混色を低減することが可能である。
【００６４】
（実施例２）
本発明の実施例２について図２を用いて説明する。本実施例において実施例１と異なるところは、電源配線２Ａ〜２Ｃに接続される増幅トランジスタとリセットトランジスタの組み合わせが異なることである。実施例１と同様の機能を有する部分には同じ符号を付し、詳細な説明は省略する。以下では実施例１と異なる部分について説明する。説明が省略された部分については、実施例１と同様である。
【００６５】
図２（ａ）は実施例２の撮像装置の平面レイアウトを示す概略図である。本実施例において、リセットトランジスタ９Ａ、９Ｂのドレインは共通の半導体領域で構成される。そして、リセットトランジスタ９Ａ、９Ｂのドレインは共通のコンタクトプラグ２０１を介して電源配線２Ａに接続される。また、リセットトランジスタ１０Ａ、１０Ｂのドレインは共通の半導体領域で構成される。そしてリセットトランジスタ１０Ａ、１０Ｂのドレインは共通のコンタクトプラグ２０２を介して電源配線２Ｂに接続される。
【００６６】
増幅トランジスタ７Ａのドレインは、コンタクトプラグ２０３を介して電源配線２Ｃに接続される。一方で、増幅トランジスタ７Ｂと増幅トランジスタ８Ａのドレインは、共通の半導体領域で構成される。そして、増幅トランジスタ７Ｂと増幅トランジスタ８Ａのドレインは共通のコンタクトプラグ２０４を介して電源配線２Ａに接続される。
【００６７】
本実施例では撮像領域にはウェルコンタクトプラグが配されていない。実施例１と同様に、撮像領域にウェルコンタクトプラグを配してもよい。また、本実施例では、光電変換部の間のポテンシャルバリアが絶縁体分離部によって構成されている。実施例１と同様に、光電変換部の間のポテンシャルバリアがＰ型半導体領域によって構成されてもよい。また、本実施例では、フィールド領域１０１と光電変換部を構成するＮ型半導体領域との間に暗電流防止層が配されていない。実施例１と同様に、フィールド領域１０１と光電変換部を構成するＮ型半導体領域との間に、暗電流防止層を構成するＰ型半導体領域が配されてもよい。
【００６８】
図２（ｂ）は本実施例の撮像装置の等価回路図である。図１（ｂ）と同様の機能を有する部分には同じ符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００６９】
図２（ｂ）が示すように、同色の２つのＰＤ３Ａ、３Ｂに対応する２つのリセットトランジスタ９Ａ、９Ｂのドレインが、電源配線２Ａに電気的に接続される。そして、同色の２つのＰＤ４Ａ、４Ｂに対応する２つのリセットトランジスタ１０Ａ、１０Ｂのドレインが、電源配線２Ｂに電気的に接続される。
【００７０】
一方、同色のＰＤ３Ａ、３Ｂに対応する２つの増幅トランジスタ７Ａ、７Ｂのドレインは、異なる電源配線に接続される。増幅トランジスタ７Ａのドレインは電源配線２Ｃに電気的に接続され、増幅トランジスタ７Ｂのドレインは電源配線２Ａに電気的に接続される。
【００７１】
以上に述べた構成によれば、同色のカラーフィルタを有する光電変換部からの信号を読み出すための２つのリセットトランジスタに、同一の電源配線から電源電圧を供給することが出来る。そのため、リセット時のリセット電圧のばらつきを低減することができる。その結果、画質を向上させることが可能である。
【００７２】
（実施例３）
本発明の実施例３について図３を用いて説明する。本実施例において実施例１及び実施例２と異なるところは、電源配線２Ａ〜２Ｃに接続される増幅トランジスタとリセットトランジスタの組み合わせが異なることである。実施例１または実施例２と同様の機能を有する部分には同じ符号を付し、詳細な説明は省略する。説明が省略された部分については、実施例１または実施例２と同様である。
【００７３】
図３（ａ）は実施例３の撮像装置の平面レイアウトを示す概略図である。本実施例において、増幅トランジスタ７Ａ、７Ｂのドレインは共通の半導体領域で構成される。そして、増幅トランジスタ７Ａ、７Ｂのドレインは共通のコンタクトプラグ１１０を介して電源配線２Ａに接続される。また、増幅トランジスタ８Ａ、８Ｂのドレインは共通の半導体領域で構成される。そして増幅トランジスタ８Ａ、８Ｂのドレインは共通のコンタクトプラグ１１１を介して電源配線２Ｂに接続される。
【００７４】
さらに、本実施例において、リセットトランジスタ９Ａ、９Ｂのドレインは共通の半導体領域で構成される。そして、リセットトランジスタ９Ａ、９Ｂのドレインは共通のコンタクトプラグ２０１を介して電源配線２Ａに接続される。また、リセットトランジスタ１０Ａ、１０Ｂのドレインは共通の半導体領域で構成される。そしてリセットトランジスタ１０Ａ、１０Ｂのドレインは共通のコンタクトプラグ２０２を介して電源配線２Ｂに接続される。
【００７５】
本実施例では撮像領域にはウェルコンタクトプラグが配されていない。実施例１と同様に、撮像領域にウェルコンタクトプラグを配してもよい。また、本実施例では、光電変換部の間のポテンシャルバリアが絶縁体分離部によって構成されている。実施例１と同様に、光電変換部の間のポテンシャルバリアがＰ型半導体領域によって構成されてもよい。また、本実施例では、フィールド領域１０１と光電変換部を構成するＮ型半導体領域との間に暗電流防止層が配されていない。実施例１と同様に、フィールド領域１０１と光電変換部を構成するＮ型半導体領域との間に、暗電流防止層を構成するＰ型半導体領域が配されてもよい。
【００７６】
図３（ｂ）は本実施例の撮像装置の等価回路図である。図１（ｂ）と同様の機能を有する部分には同じ符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００７７】
図３（ｂ）が示すように、同色の２つのＰＤ３Ａ、３Ｂに対応する２つの増幅トランジスタ７Ａ、７Ｂのドレインが、電源配線２Ａに電気的に接続される。そして、同色の２つのＰＤ４Ａ、４Ｂに対応する２つの増幅トランジスタ８Ａ、８Ｂのドレインが、電源配線２Ｂに電気的に接続される。
【００７８】
さらに、図３（ｂ）が示すように、同色の２つのＰＤ３Ａ、３Ｂに対応する２つのリセットトランジスタ９Ａ、９Ｂのドレインが、電源配線２Ａに電気的に接続される。そして、同色の２つのＰＤ４Ａ、４Ｂに対応する２つのリセットトランジスタ１０Ａ、１０Ｂのドレインが、電源配線２Ｂに電気的に接続される。
【００７９】
以上に述べた構成によれば、同色のカラーフィルタを有する光電変換部からの信号を読み出すための２つの増幅トランジスタに、同一の電源配線から電源電圧を供給することが出来る。そのため、増幅トランジスタの特性の差を低減することができる。そして、同色のカラーフィルタを有する光電変換部からの信号を読み出すための２つのリセットトランジスタに、同一の電源配線から電源電圧を供給することが出来る。そのため、リセット時のリセット電圧のばらつきを低減することができる。その結果、画質を向上させることが可能である。
【００８０】
（実施例４）
本発明の実施例４について図４を用いて説明する。本実施例においては、電源配線２Ａ〜２Ｃのレイアウトが実施例１〜３と異なる。実施例１〜３のいずれかと同様の機能を有する部分には同じ符号を付し、詳細な説明は省略する。説明が省略された部分については、実施例１〜３のいずれかと同様である。
【００８１】
図４は、実施例４の撮像装置の平面レイアウトを示す概略図である。本実施例においては、電源配線２Ａ〜２Ｃが蛇行している。電源配線２Ａは第２方向に沿って配された第２導電部材４０１、４０２を含む。この第２導電部材４０１はＰＤ３ＢとＰＤ４Ａとの間に配される。第２導電部材４０２は、ＰＤ３Ａと、ＰＤ３Ａに対してＰＤ４Ａとは反対側に配されたＰＤ（不図示）との間に配される。そして、第２導電部材４０１と第２導電部材４０２とは、第１方向に沿って配された第１導電部材によって接続される。
【００８２】
本実施例において、リセットトランジスタ９Ａ、９Ｂのドレインは共通の半導体領域で構成される。そして、リセットトランジスタ９Ａ、９Ｂのドレインは共通のコンタクトプラグ２０１を介して電源配線２Ａに接続される。また、リセットトランジスタ１０Ａ、１０Ｂのドレインは共通の半導体領域で構成される。そしてリセットトランジスタ１０Ａ、１０Ｂのドレインは共通のコンタクトプラグ２０２を介して電源配線２Ｂに接続される。
【００８３】
また、本実施例においては、増幅トランジスタ７Ａ、７Ｂのドレインと電源配線２Ａとの間の電気的経路に、選択トランジスタ１１Ａ、１１Ｂがそれぞれ配される。つまり、選択トランジスタ１１Ａ、１１Ｂのドレインがコンタクトプラグを介して電源配線に接続される。選択トランジスタ１１Ａ、１１Ｂのソースと増幅トランジスタ７Ａ、７Ｂのドレインは共通の半導体領域である。そして、増幅トランジスタ７Ａ、７Ｂのソースが不図示の信号出力線に接続される。
【００８４】
増幅トランジスタ８Ａ、８Ｂのドレインと電源配線２Ｂとの間の電気的経路に、選択トランジスタ１２Ａ、１２Ｂがそれぞれ配される。つまり、選択トランジスタ１２Ａ、１２Ｂのドレインが電源配線に接続される。選択トランジスタ１２Ａ、１２Ｂのソースと増幅トランジスタ８Ａ、８Ｂのドレインは共通の半導体領域である。そして、増幅トランジスタ８Ａ、８Ｂのソースが不図示の信号出力線に接続される
このような構成によれば、同色のカラーフィルタを有する光電変換部からの信号を読み出すための２つの増幅トランジスタに、同一の電源配線から電源電圧を供給することができる。そのため、増幅トランジスタの特性の差を低減することができる。その結果、画質を向上させることが可能である。
【００８５】
本実施例のように、増幅トランジスタのドレインと電源配線との間に選択トランジスタが配されていても効果を得ることができる。また、本実施例のように、それぞれにコンタクトプラグが配された別々の半導体領域が、同一の電源配線に接続されていても効果が得られる。
【００８６】
（実施例５）
本発明の実施例５について図５及び図６を用いて説明する。本実施例においては、２行２列に配された４つの光電変換部に同じ波長帯の光を透過する波長選択部が配されたことが特徴である。実施例１〜４のいずれかと同様の機能を有する部分には同じ符号を付し、詳細な説明は省略する。説明が省略された部分については、実施例１〜４のいずれかと同様である。
【００８７】
本実施例では、４つのＰＤ３Ａ〜３Ｄに赤色のカラーフィルタ１０６が配される。また、４つのＰＤ４Ａ〜４Ｄに緑色のカラーフィルタ１０７が配される。これに伴い、ＰＤ以外の素子についても色ごとに４つの素子が配される。例えば、増幅トランジスタ７Ａ〜７Ｄが配される。これらの素子は、上述の通りＡ〜Ｄのアルファベットの符号をつけて示し、詳細な機能についての説明は省略する。
【００８８】
本実施例において、増幅トランジスタ７Ａ、７Ｂのドレインは共通の半導体領域で構成される。そして、増幅トランジスタ７Ａ、７Ｂのドレインは共通のコンタクトプラグ５０１を介して電源配線２Ａに接続される。さらに、増幅トランジスタ７Ｃ、７Ｄのドレインは共通の半導体領域で構成される。そして、増幅トランジスタ７Ｃ、７Ｄのドレインは共通のコンタクトプラグ５０２を介して電源配線２Ａに接続される
電源配線２Ａの第２方向に沿った第２導電部材は異なる色の２つのＰＤの間に配される。そして、電源配線２Ａの第１方向に沿った第１導電部材が配されることによって、４つの増幅トランジスタ７Ａ〜７Ｄが電源配線２Ａに電気的に接続される。
【００８９】
図６は実施例５の撮像装置の等価回路図である。ＰＤ３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、３Ｄがカラーフィルタ１０６を共有し、ＰＤ４Ａ、４Ｂ、４Ｃ、４Ｄがカラーフィルタ１０７を共有する。転送トランジスタ５Ｃ、５Ｄ、６Ｃ、６Ｄは制御線１８によって制御される。リセットトランジスタ９Ｃ、９Ｄ、１０Ｃ、１０Ｄは制御線２０によって制御される。選択トランジスタ１１Ｃ、１１Ｄ、１２Ｃ、１２Ｄは制御線１９によって制御される。
【００９０】
制御線１５〜１７、制御線１８〜２０に順次駆動パルスを供給することによって、行ごとに信号が読み出される。つまり、制御線１８〜２０に図８の駆動パルスを供給することによって、ＰＤ３Ｃ、３Ｄ、４Ｃ、４Ｄからの信号が読み出される。その後、制御線１５〜１７に図８の駆動パルスを供給することによって、ＰＤ３Ａ、３Ｂ、４Ａ、４Ｂからの信号が読み出される。
【００９１】
以上に述べた構成によれば、同色のカラーフィルタを有する光電変換部からの信号を読み出すための４つの増幅トランジスタに、同一の電源配線から電源電圧を供給することが出来る。そのため、増幅トランジスタの特性の差を低減することができる。その結果、画質を向上させることが可能である。
【００９２】
また、電源配線の第１方向に沿った第１導電部材が、第２方向に沿って隣接して配された同色の光電変換部の間には配されず、異色の光電変換部の間に配される。このような構成によれば、混色を低減することが可能である。
【００９３】
［第２の実施形態］
本発明の第２の実施形態について、図７を例に説明する。説明のため図７においては、本実施形態に関係する配線のみ示している。撮像装置の動作のために、さらに複数の配線が配されうる。例えばトランジスタのゲート制御線、画素列に設けられた信号出力線などである。
【００９４】
本発明の第２の実施形態に係る撮像装置は、２次元状に配された複数の光電変換部を有する。複数の光電変換部が配された領域が撮像領域である。光電変換部は例えばフォトダイオード（以下、ＰＤ）である。ＰＤはＮ型（第１導電型）の半導体領域と、当該Ｎ型の半導体領域とＰＮ接合を構成するＰ型（第２導電型）の半導体領域とを含む。Ｐ型の半導体領域は、例えばＰ型ウェルである。これらの光電変換部が第１方向に沿って並んで配される。図７において、第１方向は紙面の左右方向である。これらの光電変換部の間にはポテンシャルバリアが形成されうる
【００９５】
なお、第１方向に沿って並ぶ複数の光電変換部は、例えばそれぞれの重心が一直線上に配置される。あるいは、それぞれの重心がジグザグ状に配置されてもよい。
【００９６】
本実施形態の撮像装置には、光電変換部に入射する光を集光するレンズが配される。複数のレンズが１次元状、あるいは２次元の行列状に配されてもよい。そして、第１方向に沿って並んだ複数の光電変換部には、第１のレンズの下に配された複数の光電変換部と、第１のレンズに隣接する第２のレンズの下に配された光電変換部とが含まれる。第１のレンズの下に配された複数の光電変換部のうち少なくとも２つが互いに隣接して配される。レンズは入射した平行光を集光する、あるいはフォーカスする機能を有している。レンズは例えば有機材料で構成されたマイクロレンズである。
【００９７】
本明細書において、２次元状に配された複数の光電変換部のうち、並列に信号が読み出される光電変換部の単位を行と呼ぶ。各行に含まれる複数の光電変換部は第１方向に沿って配されうる。１行に含まれる複数の光電変換部から信号が並列に読み出されてもいいし、複数行に含まれる複数の光電変換部から信号が並列に読み出されてもよい。そして、光電変換部で生じた信号を読み出すため、それぞれの光電変換部に対応してトランジスタが配される。光電変換部からの信号を読み出すためのトランジスタは、画素回路を構成する。つまり、光電変換部からの信号を読み出すためのトランジスタとは、撮像領域において、光電変換部毎に繰り返し配された読み出し回路を構成するトランジスタである。具体的に、光電変換部からの信号を読み出すためのトランジスタは、増幅トランジスタ、リセットトランジスタ、選択トランジスタなどである。光電変換部と、光電変換部からの信号を読み出すためのトランジスタが画素を構成しうる。つまり、画素に光電変換部と、画素回路が含まれる。
【００９８】
本発明の第２の側面の特徴は、第１のレンズの下に配された２つの光電変換部からの信号を読み出すための２つの対応するトランジスタが、同じ電源配線に電気的に接続されることである。２つの対応するトランジスタとは、読み出し回路において同様の機能を有するトランジスタのことである。例えば、２つの増幅トランジスタのドレインが同じ電源配線に電気的に接続される。
【００９９】
そして、当該電源配線が、第１方向に沿った第１導電部材と、第１方向に交差する第２方向に沿った第２導電部材とを有する。図７において、第２方向は紙面上下方向である。
【０１００】
第２導電部材は、第１のレンズの下に配された光電変換部と、第２のレンズの下に配された光電変換部との間に配される。第２導電部材は少なくとも複数の行に渡って延在する。これにより、複数の行に含まれる光電変換部に対応するトランジスタが、同一の電源配線に接続される。換言すると、１つの画素列に含まれる複数の光電変換部に対応するトランジスタが、同一の電源配線に接続される。例えば、図７のＰＤ３Ｂからの信号を読み出すための増幅トランジスタと、ＰＤ３Ｂと第２方向において隣り合うように配されたＰＤ（不図示）からの信号を読み出すための増幅トランジスタとに、同一の電源配線から電源電圧が供給される。好ましくは、撮像領域全体にわたって第２導電部材が延在しうる。この場合には、第２方向に並んで配されたすべての光電変換部、つまり１つの画素列に含まれるすべての光電変換部にそれぞれ対応する複数のトランジスタが、同一の電源配線に接続されうる。
【０１０１】
第１のレンズの下に配された２つの光電変換部が第１方向に沿って隣接して並ぶので、それぞれの光電変換部から信号を読み出すための２つトランジスタが第１方向に沿って並ぶ。電源配線が第１方向に沿った第１導電部材を有することによって、１つのレンズの下に配された２つの光電変換部に対応する２つのトランジスタを同一の電源配線に接続することができる。
【０１０２】
第１導電部材と第２導電部材とはそれぞれが異なる配線層に配されることが好ましい。その他の配線との配置関係によっては、第１導電部材と第２導電部材とが同一配線層に含まれてもよい。第１導電部材と第２導電部材とが異なる配線層に配される場合には、それぞれがビアプラグを介して電気的に接続され、ビアプラグが配された位置から、第１導電部材を第１方向に沿った方向に延在させる。そして第１導電部材とトランジスタとがコンタクトプラグを介して電気的に接続されることが好ましい。レイアウトによっては、トランジスタがコンタクトプラグを介して第２導電部材と接続されてもよい。
【０１０３】
２つのトランジスタが別々の電源配線に接続されると、供給される電源電圧が異なる可能性がある。これに対して、図７の構成によれば、１つのレンズの下に配された２つの光電変換部から信号を読み出す複数のトランジスタに、同一の電源配線から電源電圧が供給される。そのため、信号を読み出すためのトランジスタの特性の差を低減する、あるいは完全になくすことができる。
【０１０４】
第１のレンズの下に配された光電変換部から信号を読み出すトランジスタの特性の差が低減されることで、焦点検出の精度を向上させることが可能である。
【０１０５】
特に増幅トランジスタが、同一の電源配線に接続される場合には、特に効果が顕著である。増幅トランジスタには動作時に電流が流れる。そのため、電源配線の寄生抵抗のばらつきに応じた電源電圧の変動が顕著になるからである。
【０１０６】
また、本実施形態において、それぞれの光電変換部にはカラーフィルタなどの波長選択部が配されてもよい。例えば赤色の波長帯の光を透過するカラーフィルタが配されることで、光電変換部に赤色の波長帯の光が入射する。第１方向に沿って並んだ複数の光電変換部には、第１の波長帯（例えば赤色の波長帯）の光が入射する複数の光電変換部と、第２の波長帯（例えば緑色の波長帯）の光が入射する複数の光電変換部とが含まれる。
【０１０７】
これらの複数の色の光電変換部の組が交互に繰り返し配される。そして、同じ色の光が入射する少なくとも２つの光電変換部が互いに隣接して配される。例えば、赤色の光が入射する光電変換部が２つ並んで配され、その隣に緑色の光が入射する光電変換部が２つ並んで配される。この４つの光電変換部の並びが、繰り返して配される。つまり、赤、赤、緑、緑、赤、赤、緑、緑、という順に光電変換部が配される。この時の連続する光電変換部の数は２つに限られない。２つの赤色の光電変換部が並んで配され、その隣に１つの緑色の光電変換部が配され、この３つの光電変換部の並びが繰り返されてもよい。
【０１０８】
また、レンズごとに異なる色のカラーフィルタが配されてもよい。例えば、第１のマイクロレンズ８０１の下に配された複数の光電変換部には、赤色のカラーフィルタが配され、第２のマイクロレンズ８０２の下に配された複数の光電変換部には、いずれも緑色のカラーフィルタが配されうる。
【０１０９】
以下、本実施形態の実施例について図面を用いて説明する。実施例の説明では第１導電型がＮ型であり、第２導電型がＰ型である。そして光電変換部に信号電荷として電子が蓄積される。もちろん、第１導電型がＰ型であり、第２導電型がＮ型である実施例も本発明に含まれる。この実施例では光電変換部に信号電荷としてホールが蓄積される。この実施例は、導電型を変更するのみなので、説明は省略する。また、以下の実施例の撮像装置と、当該撮像装置からの信号を処理する信号処理装置を備えた撮像システムも、本発明に含まれる。信号処理装置には、公知の信号処理装置が用いられうる。
【０１１０】
（実施例６）
本発明の実施例６について図面を用いて説明する。本明細書において、１つのレンズの下に配された光電変換部に対応する部分については、同じ符号の後に異なるアルファベットを付けて示す。例えば、１つのレンズの下に配されたＰＤであれば、ＰＤ３Ａ、ＰＤ３Ｂとする。１つのレンズの下に配された光電変換部からの信号を増幅する増幅トランジスタであれば、増幅トランジスタ７Ａ、７Ｂとする。
【０１１１】
図７（ａ）は実施例６の撮像装置の平面レイアウトを示す概略図である。本実施例の撮像装置は、フィールド領域１０１と活性領域１０２とを含む半導体基板を有する。半導体基板は例えばシリコン基板である。フィールド領域１０１はＳＴＩやＬＯＣＯＳなどの絶縁体分離部である。活性領域１０２には光電変換部やトランジスタを構成する半導体領域が配される。絶縁体は例えばシリコン酸化膜である。
【０１１２】
活性領域１０２には、ＰＤ３Ａ、ＰＤ３Ｂ、ＰＤ４Ａ、ＰＤ４Ｂが配される。ＰＤはそれぞれＮ型半導体領域を含む。Ｎ型半導体領域と、当該Ｎ型半導体領域とＰＮ接合を構成するＰ型半導体領域とがＰＤを構成する。Ｐ型半導体領域は、例えば表面に配された暗電流防止層、ポテンシャルバリアを構成する半導体領域、絶縁体分離部に隣接して配された暗電流防止層、チャネルストップ層、ウェル、半導体基板などである。ＰＤを構成するＮ型半導体領域に、信号電荷である電子が蓄積される。
【０１１３】
ＰＤ３Ａ、ＰＤ３Ｂ、ＰＤ４Ａ、ＰＤ４Ｂは第１方向に沿って並んで配される。本実施例では、第１方向に沿って並ぶ複数の光電変換部は、それぞれの重心が一直線上に並ぶように配置される。なお、それぞれの重心がジグザグ状に配置されてもよい。
【０１１４】
本実施例では、複数のマイクロレンズが配される。ＰＤ３ＡとＰＤ３Ｂは、第１のマイクロレンズ８０１の下に配される。ＰＤ４ＡとＰＤ４Ｂは、第２のマイクロレンズ８０２の下に配される。図７が示すように、１つのマイクロレンズの下に配された２つのＰＤが第１方向に沿って隣接して配されている。ＰＤ３Ａ、３Ｂには、第１のマイクロレンズ８０１によって集光された光が入射する。ＰＤ４Ａ、４Ｂには、第２のマイクロレンズ８０２によって集光された光が入射する。
【０１１５】
本実施例において、第１方向に並んだ複数のＰＤが１行の光電変換部を構成する。つまり、ＰＤ３Ａ、ＰＤ３Ｂ、ＰＤ４Ａ、ＰＤ４Ｂは同じ行に含まれる。図７（ａ）では省略されているが、本実施例の撮像装置が含む複数の光電変換部は、複数の行を構成するように配されうる。
【０１１６】
本実施例では、第１のマイクロレンズ８０１の下に配された２つのＰＤ３Ａ、３Ｂの間に、Ｐ型の半導体領域で構成されるポテンシャルバリア１０３が形成されうる。また、異なるマイクロレンズの下に配された２つのＰＤ３ＢとＰＤ４Ａとの間に、Ｐ型の半導体領域で構成されるポテンシャルバリア１０４が形成されうる。ポテンシャルバリア１０４を構成するＰ型半導体領域の第１方向における長さは、ポテンシャルバリア１０３を構成するＰ型半導体領域の第１方向における長さより長い。Ｐ型半導体領域の端は、ＰＮ接合面である。つまり、ＰＤ３Ｂに含まれるＮ型半導体領域とＰＤ４Ａに含まれるＮ型半導体領域との間隔は、ＰＤ３Ａに含まれるＮ型半導体領域とＰＤ３Ｂに含まれるＮ型半導体領域との間隔より広い。
【０１１７】
ポテンシャルバリアは、光電変換部で蓄積される信号電荷に対するポテンシャルが、光電変換部より高くなっている領域である。例えば、光電変換部がＰＮ接合を含むＰＤであり、信号電荷が電子の場合には、電子に対するポテンシャルがＰＤに含まれるＮ型半導体領域より高い領域である。また、信号電荷がホールの場合には、ホールに対するポテンシャルがＰＤに含まれるＰ型半導体領域より高い領域である。
【０１１８】
このポテンシャルバリアはＳＴＩ、ＬＯＣＯＳ、メサ型分離部などの絶縁体分離部で構成されてもよい。絶縁体のバンドギャップは半導体のバンドギャップよりも広いため、絶縁体は、半導体中のキャリア、すなわち電子及びホールの両方に対するポテンシャルバリアとなりうる。あるいは、信号電荷が電子の場合は、ポテンシャルバリアはＰ型の半導体領域で構成されてもよい。もしくは、信号電荷がホールの場合は、ポテンシャルバリアはＮ型の半導体領域で構成されてもよい。ポテンシャルバリアを形成するさらに別の構成として、半導体基板の上に電極が配され、当該電極に供給された電圧によってポテンシャルバリアが形成されてもよい。電極に供給される電圧が低くなるほど、電子に対するポテンシャルが高くなる。逆に、電極に供給される電圧が高くなるほど、ホールに対するポテンシャルが高くなる。本明細書、すなわち以下の全ての実施例において「ポテンシャルバリアが配される」という場合には、これらの構成のいずれかによってポテンシャルバリアが形成された状態、及び形成されうる状態を少なくとも含む。
【０１１９】
なお、２つの光電変換部の間のポテンシャルバリアとは、それぞれの光電変換部に含まれるＮ型半導体領域に挟まれた部分である。また、ポテンシャルバリアからの距離は、ポテンシャルバリアを構成する絶縁体の端からの距離である。あるいは、ポテンシャルバリアからの距離は、ポテンシャルバリアを構成するＰ型半導体領域の端からの距離である。
【０１２０】
フィールド領域１０１を構成する絶縁体分離部とＰＤとの間には、Ｐ型半導体領域１０５が配される。Ｐ型半導体領域１０５は絶縁体の界面で発生する暗電流がＰＤに混入することを低減する暗電流防止層である。
【０１２１】
活性領域１０２には、ＰＤからの電荷が転送されるフローティングディフュージョン（以下、ＦＤ）領域２１Ａ、２１Ｂ、２２Ａ、２２Ｂが配される。そして、ＰＤの電荷をＦＤ領域に転送する転送トランジスタ５Ａ、５Ｂ、６Ａ、６Ｂが設けられている。ＦＤ領域は、それぞれ不図示の配線によって、増幅トランジスタ７Ａ、７Ｂ、８Ａ、８Ｂに接続される。増幅トランジスタはＰＤで発生した信号を増幅する増幅手段である。さらに、リセットトランジスタ９Ａ、９Ｂ、１０Ａ、１０Ｂ、および選択トランジスタ１１Ａ、１１Ｂ、１２Ａ、１２Ｂが配される。リセットトランジスタは、増幅トランジスタの入力ノードを所定電圧にリセットする。選択トランジスタは、増幅トランジスタのソースと不図示の信号出力線との導通を制御する。信号出力線は、複数の配線層のうち電源配線と同じ配線層に配される。各トランジスタは、ソースあるいはドレインを構成する半導体領域、及びポリシリコンなどで構成されるゲート電極を含んでいる。
【０１２２】
本実施例では、ＰＤを構成するＰ型半導体領域に電圧を供給するためのウェルコンタクトプラグ１０８、１０９が配される。ウェルコンタクトプラグ１０８、１０９はタングステンなどの導電材料で構成される。ウェルコンタクトプラグ１０８は、ポテンシャルバリア１０４よりも、ポテンシャルバリア１０３に近い位置に配される。また、ウェルコンタクトプラグ１０８はポテンシャルバリア１０３を構成するＰ型半導体領域を第２方向に延長させた領域に位置される。つまり、ウェルコンタクトプラグ１０８は、ポテンシャルバリア１０３の外部に配される。また、図７（ａ）が示すように、ウェルコンタクトプラグ１０８は、１つのマイクロレンズの下に配された２つの光電変換部のちょうど中間に配されてもよい。
【０１２３】
また、ウェルコンタクトプラグ１０９も１つのマイクロレンズの下に配された２つのＰＤの間に配されている。このように、本実施例においては、異なるマイクロレンズの下に配された光電変換部の間にはウェルコンタクトプラグが配されていない。しかし、所定の電気特性を得るために、異なるマイクロレンズの下に配された光電変換部の間にウェルコンタクトプラグが配されてもよい。
【０１２４】
本実施例においては、ウェルコンタクトプラグ１０８と、１つのマイクロレンズの下に配された２つの光電変換部の間に形成されたポテンシャルバリア１０３をとの間に、絶縁体分離部が配される。この絶縁体分離部によって、ウェルコンタクトプラグ１０８に起因する暗電流が光電変換部に到達することを低減することができる。
【０１２５】
本実施例において、増幅トランジスタ７Ａ、７Ｂのドレインは共通の半導体領域で構成される。そして、増幅トランジスタ７Ａ、７Ｂのドレインは共通のコンタクトプラグ１１０を介して電源配線２Ａに接続される。また、増幅トランジスタ８Ａ、８Ｂのドレインは共通の半導体領域で構成される。そして増幅トランジスタ８Ａ、８Ｂのドレインは共通のコンタクトプラグ１１１を介して電源配線２Ｂに接続される。
【０１２６】
リセットトランジスタ９Ａのドレインは、電源配線２Ｃに接続される。一方で、リセットトランジスタ９Ｂとリセットトランジスタ１０Ａのドレインは、共通の半導体領域で構成される。そして、リセットトランジスタ９Ｂとリセットトランジスタ１０Ａのドレインは共通のコンタクトプラグ１１１を介して電源配線２Ａに接続される。
【０１２７】
電源電圧を供給する電源配線２Ａ〜２Ｃは、それぞれ第１方向に沿った第１導電部材と第２方向に沿った第２導電部材とを有する。これらは電気的に接続される。第１導電部材と第２導電部材とが、１つの導電パターンの一部分であってもよい。図では一画素行しか図示されていないが、第２導電部材は複数行に渡って連続して配されている。つまり、第２方向に沿って並んだ複数の光電変換部で生じる信号を読み出す複数のトランジスタに、同一の電源配線から電源電圧が供給される。好ましくは、電源配線２Ａ〜２Ｃは全ての行において異なる色の光電変換部の間に配される。ただし行によって異なる色の組み合わせは異なり得る。
【０１２８】
図７（ａ）が示す通り、第２導電部材は異なるマイクロレンズの下に配された光電変換部の間に配される。例えば、電源配線２Ａに含まれる第２導電部材は、ＰＤ３ＢとＰＤ４Ａとの間に配される。第２導電部材の一部がＰＤ３ＢあるいはＰＤ４Ａと重なっていてもよい。
【０１２９】
第１導電部材は、異なるマイクロレンズの下に配された光電変換部の間から、１つのマイクロレンズの下に配された光電変換部の間にまで延在している。例えば、電源配線２Ａに含まれる第１導電部材は、ＰＤ３ＢとＰＤ４Ａとの間から、ＰＤ３ＡとＰＤ３Ｂとの間にまで延在している。これによって、ＰＤ３ＡとＰＤ３Ｂとの間に配された増幅トランジスタのドレインを構成する半導体領域が、コンタクトプラグ１１０を介して電源配線２Ａに電気的に接続される。つまり、１つのマイクロレンズの下に配された光電変換部に対応する２つの増幅トランジスタ７Ａ、７Ｂが電源配線２Ａに電気的に接続される。
【０１３０】
本実施例においては、マイクロレンズごとに異なる色のカラーフィルタが配され、１つのマイクロレンズの下に配された光電変換部は同色のカラーフィルタが配される。例えば、ＰＤ３ＡとＰＤ３Ｂには赤色のカラーフィルタが配される。ＰＤ４ＡとＰＤ４Ｂには緑色のカラーフィルタが配される。
【０１３１】
あるいは、本実施例の撮像装置はモノクロでもよい。つまりカラーフィルタなどの波長選択部が配されなくてもよい。あるいは、全ての画素で同じ波長帯の光を検出するような波長選択部が設けられてもよい。
【０１３２】
図７（ｂ）は本実施例の撮像装置の等価回路図である。図７（ｂ）には、ＰＤ３Ａ、３Ｂ、４Ａ、４Ｂ、転送トランジスタ５Ａ、５Ｂ、６Ａ、６Ｂ、ＦＤノード２１Ａ、２１Ｂ、２２Ａ、２２Ｂ、増幅トランジスタ７Ａ、７Ｂ、８Ａ、８Ｂ、リセットトランジスタ９Ａ、９Ｂ、１０Ａ、１０Ｂ、選択トランジスタ１１Ａ、１１Ｂ、１２Ａ、１２Ｂが示されている。さらに、ＰＤからの信号が出力される信号出力線１３Ａ、１３Ｂ、１４Ａ、１４Ｂが示されている。転送トランジスタ５Ａ、５Ｂ、６Ａ、６Ｂは制御線１５に供給される駆動パルスｐＴＸによって制御される。リセットトランジスタ９Ａ、９Ｂ、１０Ａ、１０Ｂは制御線１７に供給される駆動パルスｐＲＥＳによって制御される。選択トランジスタ１１Ａ、１１Ｂ、１２Ａ、１２Ｂは制御線１６に供給される駆動パルスｐＳＥＬによって制御される。
【０１３３】
図７（ｂ）が示すように、１つのマイクロレンズ８０１の下に配された２つのＰＤ３Ａ、３Ｂに対応する２つの増幅トランジスタ７Ａ、７Ｂのドレインが、電源配線２Ａに電気的に接続される。そして、１つのマイクロレンズ８０２の下に配された２つのＰＤ４Ａ、４Ｂに対応する２つの増幅トランジスタ８Ａ、８Ｂのドレインが、電源配線２Ｂに電気的に接続される。
【０１３４】
一方、マイクロレンズ８０１の下に配されたＰＤ３Ａ、３Ｂに対応する２つのリセットトランジスタ９Ａ、９Ｂのドレインは、異なる電源配線に接続される。リセットトランジスタ９Ａのドレインは電源配線２Ｃに電気的に接続され、リセットトランジスタ９Ｂのドレインは電源配線２Ａに電気的に接続される。
【０１３５】
なお、図７（ｂ）には、便宜的に３つの電源配線２Ａ〜２Ｃが示されている。これらの３つの電源配線２Ａ〜２Ｃがいずれも同じ電源電圧を供給する配線であってもよい。
【０１３６】
図８は本実施例の撮像装置を駆動する駆動パルスのタイミングチャートである。図８には、駆動パルスｐＴＸ、ｐＳＥＬ、ｐＲＥＳが示されている。
【０１３７】
リセットトランジスタ９Ａ、９Ｂがオンすることによって、ＦＤノード２１Ａ、２１Ｂはそれぞれ所定のリセット電圧（例えば電源電圧と同じ電圧）にリセットされる。リセットトランジスタ９Ａには電源配線２Ｃから、リセットトランジスタ９Ｂには電源配線２Ａから、それぞれリセット電圧が供給される。また、選択トランジスタ１１Ａ、１１Ｂによって信号出力線１３Ａ、１３Ｂへ信号が読み出される行が選択される。
【０１３８】
マイクロレンズ８０１を通過した光はＰＤ３Ａ、３Ｂに入射される。そして、光電変換により電子が発生し、ＰＤに蓄積される。ＰＤ３Ａ、３Ｂに蓄積された電子は転送トランジスタ５Ａ、５Ｂを通して、ＦＤノード２１Ａ、２１Ｂにそれぞれ転送される。ＦＤノード２１Ａ、２１Ｂは増幅トランジスタ７Ａ、７Ｂのゲートに接続されている。つまり、ＦＤノード２１Ａ、２１Ｂは増幅トランジスタ７Ａ、７Ｂの入力ノードである。増幅トランジスタ７Ａ、７ＢはそれぞれのＦＤに転送された電荷の量に応じた信号を信号出力線１３Ａ、１３Ｂに出力する。増幅トランジスタ７Ａ、７Ｂを駆動する電源電圧は電源配線２Ａから供給される。
【０１３９】
リセットトランジスタ１０Ａ、１０Ｂがオンすることによって、ＦＤノード２２Ａ、２２Ｂはそれぞれ所定のリセット電圧（例えば電源電圧と同じ電圧）にリセットされる。リセットトランジスタ１０Ａには電源配線２Ａから、リセットトランジスタ１０Ｂには電源配線２Ｂから、それぞれリセット電圧が供給される。また、選択トランジスタ１２Ａ、１２Ｂによって信号出力線１４Ａ、１４Ｂへ信号が読み出される行が選択される。
【０１４０】
マイクロレンズ８０２を透過した光はＰＤ４Ａ、４Ｂに入射される。そして、光電変換により電子が発生し、ＰＤに蓄積される。ＰＤ４Ａ、４Ｂに蓄積された電子は転送トランジスタ６Ａ、６Ｂを通して、ＦＤノード２２Ａ、２２Ｂにそれぞれ転送される。ＦＤノード２２Ａ、２２Ｂは増幅トランジスタ８Ａ、８Ｂのゲートに接続されている。つまり、ＦＤノード２２Ａ、２２Ｂは増幅トランジスタ８Ａ、８Ｂの入力ノードである。増幅トランジスタ８Ａ、８ＢはそれぞれのＦＤに転送された電荷の量に応じた信号を信号出力線１４Ａ、１４Ｂに出力する。増幅トランジスタ８Ａ、８Ｂを駆動する電源電圧は電源配線２Ｂから供給される。
【０１４１】
本実施例においては、１つのマイクロレンズの下に２つの光電変換部が配されるため、撮像と焦点検出との両方を行うことが可能である。マイクロレンズ８０１によって集光された光はＰＤ３Ａ、３Ｂに分かれて入射する。ＰＤ３Ａ、３Ｂではそれぞれ入射光の光量に応じた電荷が発生し蓄積される。そのため、上述の通り、２つのＰＤ３Ａ、３Ｂの信号を独立に読み出し、所定の信号処理を行うことで、位相差を利用した焦点検出が可能である。また、出力信号を加算することで通常の撮像を行うことが可能である。
【０１４２】
なお、選択トランジスタは省略されてもよい。例えばＦＤに供給されるリセット電圧を制御することによって、選択動作を行ってもよい。もしくは選択トランジスタは電源配線と増幅トランジスタのドレインとの間の電気経路に配されてもよい。
【０１４３】
以上に述べた構成によれば、１つのマイクロレンズの下に配された２つの光電変換部からの信号を読み出すための２つの増幅トランジスタに、同一の電源配線から電源電圧を供給することが出来る。そのため、増幅トランジスタの特性の差を低減することができる。その結果、焦点検出の精度を向上させることが可能である。
【０１４４】
（実施例６の変形例）
実施例６に実施例２〜５の構成を組み合わせたものも本実施形態に含まれる。これらの実施例では、実施例２〜５において、複数の同色の光電変換部に対して、カラーフィルタの代わりに１つのマクロレンズが配置される。例えば、図２〜図４において、ＰＤ３Ａ、３Ｂが第１のマイクロレンズの下に配され、ＰＤ４Ａ、４Ｂが第２のマイクロレンズの下に配される。また、図５、図６において、ＰＤ３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、３Ｄが第１のマイクロレンズの下に配され、ＰＤ４Ａ、４Ｂ、４Ｃ、４Ｄが第２のマイクロレンズの下に配される。この場合、カラーフィルタ１０６、１０７が配されていてもよいし、配されなくてもよい。
【符号の説明】
【０１４５】
１０５、１０６  カラーフィルタ
２Ａ、２Ｂ、２Ｃ  電源配線
３Ａ、３Ｂ、４Ａ、４Ｂ  光電変換部（フォトダイオード）
７Ａ、７Ｂ、８Ａ、８Ｂ  増幅トランジスタ
９Ａ、９Ｂ、１０Ａ、１０Ｂ  リセットトランジスタ
１１Ａ、１１Ｂ、１２Ａ、１２Ｂ  選択トランジスタ
８０１、８０２  マイクロレンズ
【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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