(57)【要約】      （修正有）【課題】異なる色の出力同士のクロストークを低減する。【解決手段】二次元状に複数が画素が配置された画素アレイと、カラーフィルタとを備えた固体撮像装置において、各画素列に２列の読出線が設けられる。画素行は、２つにグループ分けされ、それぞれ同一カラーの画素で構成される複数のサブグループ細分けされる。第１グループの画素行の画素の信号は第１列読出線、第２グループの画素行の画素信号は、第２列読出線に出力される。各画素は、光電変換素子および転送素子を含み、同一の画素列かつ同一のサブグループに属する複数の画素が変換領域および増幅素子を共有し、前記光電変換素子で発生した電荷が前記転送素子によって前記変換領域に転送され、該転送された電荷が前記変換領域で電圧に変換され、その電圧が前記増幅素子によって増幅される。１つの前記変換領域と他の前記変換領域とは互いに交差していない。【選択図】図２
2011082768.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の画素行および複数の画素列を構成するように二次元状に複数の画素が配置された画素アレイと、前記複数の画素から所定のカラー配列に従うカラーの信号が出力されるように前記画素アレイの上に配列されたカラーフィルタとを備えた固体撮像装置であって、
各画素列に第１列読出線および第２列読出線が設けられており、
前記画素アレイを構成する前記複数の画素行は、第１グループの画素行と第２グループの画素行とにグループ分けされ、前記第１グループは、各々のサブグループが同一カラーの画素で構成される複数のサブグループにグループ分けされ、前記第２グループは、各々のサブグループが同一カラーの画素で構成される複数のサブグループにグループ分けされており、前記第１グループの画素行に属する画素の信号は、前記第１列読出線に出力され、前記第２グループの画素行に属する画素の信号は、前記第２列読出線に出力され、
各画素が、光電変換素子および転送素子を含み、
同一の画素列かつ同一のサブグループに属する複数の画素が変換領域および増幅素子を共有し、前記光電変換素子で発生した電荷が前記転送素子によって前記変換領域に転送され、該転送された電荷が前記変換領域で電圧に変換され、その電圧が前記増幅素子によって増幅され、１つの前記変換領域と他の前記変換領域とが互いに交差していない、
ことを特徴とする固体撮像装置。
【請求項２】
前記変換領域は、フローティングディフュージョンおよびそれに接続された導電体を含む、
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】
画素列に設けられた前記第１列読出線および前記第２列読出線の間に当該画素列の各画素の前記光電変換素子が配置され、
前記第１グループの画素行に属する画素の前記光電変換素子の前記第２列読出線の側における境界線と前記第１列読出線との間に当該画素が属するサブグループの前記変換領域が配置され、
前記第２グループの画素行に属する画素の前記光電変換素子の前記第１列読出線の側における境界線と前記第２列読出線との間に当該画素が属するサブグループの前記変換領域が配置されている、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の固体撮像装置。
【請求項４】
画素列に設けられた前記第１列読出線および前記第２列読出線の間に当該画素列の各画素の前記光電変換素子が配置され、
前記第１グループの画素行に属する画素の前記光電変換素子と当該画素の信号が出力される前記第１列読出線との間に当該画素が属するサブグループの前記変換領域が配置され、
前記第２グループの画素行に属する画素の前記光電変換素子と当該画素の信号が出力される前記第２列読出線との間に当該画素が属するサブグループの前記変換領域が配置されている、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の固体撮像装置。
【請求項５】
前記第１列読出線および前記第２列読出線が同一の層に配置されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の固体撮像装置。
【請求項６】
前記第１列読出線および前記第２列読出線が互いに異なる層に配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の固体撮像装置。
【請求項７】
前記第１列読出線および前記第２列読出線が平面レイアウトにおいて互いに重なるように配置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】
請求項１乃至７のいずれか１項に記載の固体撮像装置と、
前記固体撮像装置によって得られた信号を処理する信号処理部と、
を備える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、固体撮像装置およびそれを含む撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、デジタルカメラに組み込まれる固体撮像装置には、静止画のほか動画を撮像することができる機能が要求されている。静止画の画素数は世代ごとに多画素化されているのに対して、動画の画素数は最も高繊細なものであっても、現在のところ、水平方向画素数が１９２０、垂直方向画素数が１０８０であり、静止画の画素数が動画の画素数を大きく上回っている。そのため、静止画を撮像する場合と動画を撮像する場合とで処理する画素数を選択する方法がとられている。具体的には、動画の撮像時には、複数の画素出力を加算あるいは平均化して１画素の出力として扱うという方法とられている。
【０００３】
特許文献１には、Ｒ、Ｇ、Ｂの３つのカラーの画素のうち同一のカラーの信号を出力する２つ以上の画素のフローティングディフュージョン（ＦＤ）を共通化し、該ＦＤで複数の画素の信号を加算する方法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−２４４９９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
原色フィルタや補色フィルタなどのカラー配列では、同一カラーの画素が行方向および列方向に一画素おきに配列される。よって、特許文献１に記載された方法でＦＤを共通化すると、共通化のための配線パターンが、隣接する別のカラーの配線パターンと交差してしまう。この交差によって異なる色の画素の出力同士が容量結合するため、クロストークの原因となる。クロストークによりノイズが増加し、信号とノイズの比（Ｓ／Ｎ）が低下するという問題が発生する。
【０００６】
本発明は、クロストークの低減に有利な構成を有する固体撮像装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の１つの側面は、複数の画素行および複数の画素列を構成するように二次元状に複数の画素が配置された画素アレイと、前記複数の画素から所定のカラー配列に従うカラーの信号が出力されるように前記画素アレイの上に配列されたカラーフィルタとを備えた固体撮像装置に係り、前記固体撮像装置において、各画素列に第１列読出線および第２列読出線が設けられており、前記画素アレイを構成する前記複数の画素行は、第１グループの画素行と第２グループの画素行とにグループ分けされ、前記第１グループは、各々のサブグループが同一カラーの画素で構成される複数のサブグループにグループ分けされ、前記第２グループは、各々のサブグループが同一カラーの画素で構成される複数のサブグループにグループ分けされており、前記第１グループの画素行に属する画素の信号は、前記第１列読出線に出力され、前記第２グループの画素行に属する画素の信号は、前記第２列読出線に出力され、各画素が、光電変換素子および転送素子を含み、同一の画素列かつ同一のサブグループに属する複数の画素が変換領域および増幅素子を共有し、前記光電変換素子で発生した電荷が前記転送素子によって前記変換領域に転送され、該転送された電荷が前記変換領域で電圧に変換され、その電圧が前記増幅素子によって増幅され、１つの前記変換領域と他の前記変換領域とが互いに交差していない。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、例えば、クロストークの低減に有利な構成を有する固体撮像装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】画素アレイにおける１つの画素列の一部分の回路構成を例示的に示す図である。
【図２】本発明の第１実施形態を示す平面レイアウト図である。
【図３】同一画素列の２つの画素の信号を合成して読み出す動作を例示するタイミングチャートである。
【図４】本発明の第１実施形態の変形例を示す平面レイアウト図である。
【図５】本発明の第２実施形態を示す平面レイアウト図である。
【図６】本発明の第３実施形態を示す平面レイアウト図である。
【図７】本発明の第４実施形態を示す平面レイアウト図である。
【図８】本発明の第５実施形態を示す平面レイアウト図である。
【図９】本発明の好適な実施形態の固体撮像装置の概略構成を示す図である。
【図１０】本発明の好適な実施形態の撮像装置（カメラ）の概略構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態を説明する。
【００１１】
図９は、本発明の好適な実施形態の固体撮像装置ＩＳの概略構成を示す図である。固体撮像装置ＩＳは、ＣＭＯＳイメージセンサのような能動画素型のイメージセンサとして構成される。能動画素型のイメージセンサは、画素が、光電変換素子の他に、該光電変換素子による光電変換によって得られた信号を増幅する増幅素子を含む固体撮像装置である。この実施形態では、増幅素子は、複数の画素によって共有される。固体撮像装置ＩＳは、画素アレイＰＡ、垂直選択回路ＶＳ、第１読出回路ＨＲ１、第２読出回路ＨＲ２、第１水平選択回路ＨＳ１、および、第２水平選択回路ＨＳ２を備えている。画素アレイＰＡは、複数の画素行ｐｒおよび複数の画素列ｐｃを構成するように二次元状に配列された複数の画素ｐを含む。図６には、画素アレイＰＡとして、説明のために簡単化された画素アレイが例示されている。画素アレイＰＡにおける各画素列ｐｃには、２つの列読出線、即ち、第１列読出線ｃ１と第２列読出線ｃ２とが設けられている。
【００１２】
画素アレイＰＡを構成する複数の画素行ｐｒは、第１グループの画素行と第２グループの画素行とに分けられている。例えば、第１グループは奇数行（奇数番目の行）であり、第２グループは偶数行（偶数番目の行）でありうる。或いは、第１グループは偶数行であり、第２グループは奇数行でありうる。第１列読出線ｃ１は、偶数行の画素から信号を読み出すための列読出線であり、第２列読出線ｃ２は、奇数行の画素から信号を読み出すための列読出線でありうる。或いは、第１列読出線ｃ１は、奇数行の画素から信号を読み出すための列読出線であり、第２列読出線ｃ２は、偶数行の画素から信号を読み出すための列読出線であってもよい。その他、アプリケーションに応じて、画素アレイＰＡを構成する複数の画素行ｐｒのうちの任意の半分を第１グループとして、他の半分を第２グループとすることができる。
【００１３】
垂直走査回路ＶＳは、画素アレイＰＡにおける第１グループに属する１つの画素行と、第２グループに属する１つの画素行とを互いに異なるタイミングで、又は同時に選択する。第１読出回路ＨＲ１は、画素アレイＰＡ内の同時に選択された２つの画素行のうちの一方の画素行に属する画素から第１列読出線ｃ１を介して信号を読み出して第１出力端子ＯＵＴ１に出力する。第２読出回路ＨＲ２は、画素アレイＰＡ内の同時に選択された２つの画素行ｐｒのうちの他方の画素行に属する画素から第２列読出線ｃ２を介して信号を読み出して第２出力端子ＯＵＴ２に出力する。第１読出回路ＨＲ１および第２読出回路ＨＲ２は、それらによって画素アレイＰＡが挟まれるように配置されることが好ましい。第１水平選択回路ＨＳ１は、画素アレイＰＡにおける読出し対象の画素列ｐｃを選択する。第２水平選択回路ＨＳ２は、画素アレイＰＡにおける読出し対象の画素列ｐｃを選択する。なお、図９では、説明の簡単化のために画素アレイＰＡが４つの画素行と２つの画素列を有するように記載されているが、画素アレイＰＡは、典型的には、より多数の画素行および画素列で構成されうる。
【００１４】
図１は、画素アレイＰＡにおける１つの画素列ｐｃの一部分の回路構成を例示的に示す図であり、本発明の第１実施形態における回路構成を示している。なお、図１では、簡単化のために４行分の画素のみが示されている。各画素は、フォトダイオード１０１（１０１は、１０１−１、１０１−２、１０１−３、１０１−４を代表する。）と、転送トランジスタ１０２（１０２は、１０２−１、１０２−２、１０２−３、１０２−４を代表する。）とを含む。具体的には、第１画素行、第１画素列の画素は、フォトダイオード１０１−１と転送トランジスタ１０２−１とを含む。第２画素行かつ第１画素列の画素は、フォトダイオード１０１−２と転送トランジスタ１０２−２とを含む。第３画素行かつ第１画素列の画素は、フォトダイオード１０１−３と転送トランジスタ１０２−３とを含む。第４画素行かつ第１画素列の画素は、フォトダイオード１０１−４と転送トランジスタ１０２−４とを含む。図１に示す第１実施形態では、電荷を電圧に変換する変換領域１０３（１０３は、１０３−１、１０３−２を代表する。）、リセットトランジスタ１０４（１０４は、１０４−１、１０４−２を代表する。）、増幅トランジスタ１０５（１０５は、１０５−１、１０５−２を代表する。）および選択トランジスタ１０６（１０６は、１０６−１、１０６−２を代表する。）が同一画素列の複数（ここでは２個）の画素によって共有されている。具体的には、変換領域１０３−１、リセットトランジスタ１０４−１、増幅トランジスタ１０５−１および選択トランジスタ１０６−１が同一画素列の第１画素行および第３画素行の画素とによって共有されている。また、変換領域１０３−２、リセットトランジスタ１０４−２、増幅トランジスタ１０５−２および選択トランジスタ１０６−２が同一画素列の第１画素行および第３画素行の画素とによって共有されている。
【００１５】
画素アレイＰＡの上には、所定のカラー配列に従うカラーフィルタが配置される。ここでは、ベイヤー配列に従うカラーフィルタが画素アレイＰＡの上に配置されている例を説明するが、他のカラー配列（例えば、補色フィルタ）に従うカラーフィルタが画素アレイＰＡの上に配置された場合にも本発明を適用することができる。ベイヤー配列に従う場合、第１画素行、第１画素列の第１、第３画素行の画素のフォトダイオード１０１−１、１０１−３の上にはＧ（グリーン）色のカラーフィルターが配置される。また、第１画素列の第２、第４画素行の画素のフォトダイオード１０１−２、１０１−４の上にはＲ色のカラーフィルターが配置されている。よって、同一カラー（Ｇ色）の画素である第１画素行および第３画素行の画素がＦＤ１０３−１、リセットトランジスタ１０４−１、増幅トランジスタ１０５−１、選択トランジスタ１０６−１を共有し、信号を第１列読出線１０７−１に出力する。また、同一カラー（Ｒ色）の画素である第２画素行および第４画素行の画素がＦＤ１０３−１、リセットトランジスタ１０４−１、増幅トランジスタ１０５−１、選択トランジスタ１０６−１を共有し、信号を第２列読出線１０７−１に出力する。
【００１６】
ここで、電荷を電圧に変換する変換領域１０３を共有する同一カラーの画素の集合をサブグループとして考える。前述のように、画素アレイＰＡを構成する複数の画素行ｐｒは、第１列読出線および第２列読出線の一方に信号を出力する第１グループの画素行と、他方に信号を出力する第２グループの画素行とに分けられている。第１グループは、更に、各々のサブグループが同一カラーの画素で構成される複数のサブグループにグループ分けされ、第２グループは、各々のサブグループが同一カラーの画素で構成される複数のサブグループにグループ分けされていている。
【００１７】
フォトダイオード１０１（１０１＿１、１０１＿２、１０１＿３、１０１＿４）は、光電変換素子の一例である。変換領域１０３（１０３＿１、１０３＿２）は、フォトダイオード１０１から出力される電荷を保持して電圧に変換する容量素子であり、典型的には、半導体基板に形成されたフローティングディフュージョン（拡散領域）およびそれに接続された導電体を含む。該導電体は、配線層に形成される導電体パターンと、拡散領域と導電体パターンとを接続するプラグ（コンタクトプラグ、ビアプラグ）とを含みうる。増幅トランジスタ１０５（１０５＿１、１０５＿２）は、変換領域１０３の電圧を増幅する増幅素子の一例である。リセットトランジスタ１０４（１０４＿１、１０４＿２）は、変換領域１０３の電圧をリセット（初期化）するリセット素子の一例であり、垂直選択回路ＶＳによって制御されうる。選択トランジスタ１０６（１０６＿１、１０６＿２）は、行を選択するためのスイッチの一例であり、垂直選択回路ＶＳによって制御されうる。転送トランジスタ１０２（１０２＿１、１０２＿２、１０２＿３、１０２＿４）は、フォトダイオード１０１において光電変換によって生じた電荷を変換領域１０３に転送するための転送素子の一例であり、垂直選択回路ＶＳによって制御されうる。
【００１８】
リセットトランジスタ１０４は、垂直選択回路ＶＳによって駆動されるリセット信号によって制御されうる。選択トランジスタ１０６が、垂直選択回路ＶＳによって駆動される選択信号によって制御されうる。転送トランジスタ１０２は、垂直選択回路ＶＳによって駆動される転送信号によって制御されうる。以上のリセット信号、行選択信号および転送信号の集合が、図９では、制御信号ｒとして示されている。
【００１９】
ここで、代表的に、フォトダイオード１０１−１を含む画素から信号を第１列読出線ｃ１に出力する動作を説明する。フォトトダイオード１０１−１で発生した電荷は、垂直選択回路ＶＳが転送トランジスタ１０２−１をオン状態にすることによって変換領域１０３−１に転送される。変換領域１０３−１に転送された電荷は、変換領域１０３−１において電圧に変換される（より厳密には、転送された電荷をＱ、変換領域１０３−１の容量をＣとすると、変換領域１０３−１の電圧がＶ＝Ｑ／Ｃだけ変化する。）。増幅トランジスタ１０５−１は、垂直選択回路ＶＳによって選択トランジスタ１０６−１がオン状態にされることによって、変換領域１０３−１の電圧に応じた電圧を選択トランジスタ１０６−１を介して第１列読出線ｃ１に出力する。ここで、第１列読出線ｃ１には、不図示の定電流源が接続され、該定電流源と増幅トランジスタとによってソースフォロワ型の増幅回路が構成され、該増幅回路によって変換領域１０３−１の電圧に応じた電圧が第１列読出線ｃ１に出力されうる。固体撮像装置ＩＳから最大解像度で静止画を出力する場合には、上記のように、個々の画素の信号が出力されうる。
【００２０】
一方、固体撮像装置ＩＳによって低解像度の静止画を出力する場合や、（前記最大解像度よりも低解像度の）動画を出力する場合には、同一画素列の各サブグループの画素が変換領域によって合成（加算）されて出力されうる。このような低解像度の画像（静止画または動作）を固体撮像装置ＩＳから出力する動作を説明する。ここでは、代表的に、フォトダイオード１０１−１を含む画素およびフォトダイオード１０１−３を含む画素から合成された信号を第１列読出線ｃ１に出力する動作を説明する。フォトダイオード１０１−１、１０１−３で発生した電荷は、垂直選択回路ＶＳが転送トランジスタ１０２−１、１０２−３をオン状態にすることによって変換領域１０３−１に転送される。変換領域１０３−１に転送された電荷は、変換領域１０３−１において電圧に変換される。フォトトダイオード１０１−１から転送された電荷をＱ１、フォトダイオード１０１−３から転送された電荷をＱ３、変換領域１０３−１の容量をＣとすると、変換領域１０３−１の電圧がＶ＝（Ｑ１＋Ｑ３）／Ｃだけ変化する。即ち、変換領域１０３−１において２つの画素の信号が合成（加算）される。増幅トランジスタ１０５−１は、垂直選択回路ＶＳによって選択トランジスタ１０６−１がオン状態にされることによって、変換領域１０３−１の電圧に応じた電圧を選択トランジスタ１０６−１を介して第１列読出線ｃ１に出力する。
【００２１】
図２は、各画素列が図１に示す回路構成を有する画素アレイにおける２つの画素列の平面レイアウト図であり、本発明の第１実施形態を示している。図２において、１０１−１、１０１−２、１０１−３、１０１−４は、フォトダイオード（より厳密には、フォトダイオードの表面層）である。１０２−１、１０２−２、１０２−３、１０２−４は、転送トランジスタ（より厳密には、転送トランジスタのゲート電極）である。１０３−１、１０３−２は、変換領域である。該変換領域は、半導体基板に形成された拡散領域、該拡散領域に接続されたコンタクトプラグ、該コンタクトプラグに接続された第１金属配線層の導電パターン、該導電パターンと増幅トランジスタのゲート電極とを接続するコンタクトプラグを含む。１０６−１、１０６―２は、選択トランジスタ（より厳密には、選択トランジスタのゲート電極）である。１０５−１、１０５−２は、増幅トランジスタ（より厳密には、増幅トランジスタのゲート電極）であり、選択トランジスタと活性層を共有している。１０４−１、１０４−２は、リセットトランジスタ（より厳密には、リセットトランジスタのゲート電極）である。第１列読出線ｃ１および第２列読出線ｃ２は、同一の層に配置されうる。
【００２２】
図２に例示される第１実施形態では、画素列に設けられた第１列読出線ｃ１および第２列読出線ｃ２の間に当該画素列の各画素のフォトダイオード１０１−１〜１０１−４が配置されている。また、第１グループの画素行（第１、第３画素行）に属する画素のフォトダイオード１０１−１、１０１−３の第２列読出線ｃ２の側における境界線ｂ２と第１列読出線ｃ１との間に、当該画素が属するサブグループの変換領域１０３−１が配置されている。また、第２グループの画素行（第２、第４画素行）に属する画素のフォトダイオード１０１−２、１０１−４の第１列読出線ｃ１の側における境界線ｂ１と第２列読出線ｃ２との間に、当該画素が属するサブグループの変換領域１０３−２が配置されている。このような構成によれば、変換領域１０３−１と変換領域１０３−２とが交差することがなく、変換領域１０３−１と変換領域１０３−２との容量結合を小さくすることができる。一方、変換領域１０３−１と変換領域１０３−２とが交差するような構成では、両者の間の容量結合（および、その結果としてクロストーク）が大きくなる。これは、異なるカラーの画素の信号の間でクロストークが発生し、これによって混色が発生することを意味する。
【００２３】
また、図２に例示される第１実施形態では、偶数行の画素のフォトダイオードと奇数行の画素のフォトダイオードとが同一形状であるので、偶数行と奇数行とで光電変換特性の違いが小さい。
【００２４】
図３は、同一画素列の２つの画素の信号を合成して読み出す動作を例示するタイミングチャートである。図３において、φＨＳＴは行選択用パルスであり、他の符号は、図１、２に示されたトランジスタを示す。φＨＳＴが入力されてから次のφＨＳＴが入力されるまでの期間が１水平走査期間である。１水平走査期間内において、まず、変換領域１０３−１、１０３−２の電圧をリセットするために、リセットトランジスタ１０４−１、１０４−２および選択トランジスタ１０６−１、１０６−２がオン状態にされる。この時、列読出線ｃ１、ｃ２にリセット信号が現れ、その信号が不図示の回路で読み出される。次に、転送トランジスタ１０２−１、１０２−３がオン状態にされる。この動作により、フォトダイオード１０１−１、１０１−３の電荷がそれぞれＦＤ１０３−１に転送される。次に、転送トランジスタ１０２−１、１０２−３がオフ状態にされて、不図示の回路により光信号が読み出される。次の１水平走査期間では、再び、変換領域１０３−１、１０３−２の電圧がリセットされた後、今度は、転送トランジスタ１０２−２、１０２−４がオン状態にされて、偶数行の光信号が読み出される。以上の４行分の動作を繰り返すことで全画面の信号が読み出される。なお、１水平走査期間内の画素駆動タイミングは、第１画素行および第３画素行において同時であるが、完全に同時である必要はなく、同一水平走査期間内に２つの画素の駆動ができれば良い。
【００２５】
図４は、図２に示される平面レイアウトの変形例を示している。図４に例示される第１実施形態の変形例では、画素列に設けられた第１列読出線ｃ１および第２列読出線ｃ２の間に当該画素列の各画素のフォトダイード１０１−１〜１０１−４が配置されている。また、第１グループの画素行（第１画素行、第３画素行）に属する画素のフォトダイオード１０１−１、１０１−３と当該画素の信号が出力される第１列読出線ｃ１との間に当該画素が属するサブグループの変換領域１０３−１が配置されている。また、第２グループの画素行（第２画素行、第４画素行）に属する画素のフォトダイオード１０１−２、１０１−４と当該画素の信号が出力される第２列読出線ｃ２との間に当該画素が属するサブグループの変換領域１０３−２が配置されている。このような構成によれば、変換領域１０３−１と変換領域１０３−２とが交差することがなく、変換領域１０３−１と変換領域１０３−２との容量結合を小さくすることができる。この変形例では、変換領域１０３−１と変換領域１０３−２との距離を図２に示す実施形態における変換領域１０３−１と変換領域１０３−２との距離よりも大きくすることができる。よって、この変形例によれば、図２に示す実施形態よりも変換領域１０３−１と変換領域１０３−２との間の容量結合を低減することができる。
【００２６】
更に、図２、４に示す実施形態によれば、１つの画素列に対して２つの列信号線が設けられているので、第１グループの画素行の画素と第２グループの画素行の画素から信号を同時に読み出すことができる。同一画素列の２つの画素の信号を合成して読み出す動作においては、転送トランジスタ１０２−１〜１０４を同時にオン状態にすることによって、第１グループの画素行の画素と第２グループの画素行の画素から信号を同時に読み出すことができる。
【００２７】
１つの画素列に２つの列読出線を配置することによって、画素の開口面積が減少しうる。このような副作用は、フォトダイオード上に配されるマイクロレンズの形状を最適化すること、リセットトランジスタ１０４、増幅トランジスタ１０５、選択トランジスタ１０６のレイアウトの最適化によって軽減されうる。
【００２８】
図５は、本発明の第２実施形態を示す平面レイアウト図である。第２実施形態は、図２に例示される第１実施形態の変形例として理解することができる。変換領域の配置方法は、図２に例示される第１実施形態と同様でありうるが、図４に例示される配置方法に従ってもよい。第２実施形態では、ベイヤー配列における同一画素列の同一カラーの３つの画素によって変換領域が共有されている。具体的には、第１グループ（奇数行）の画素のフォトダイオード１０１−１、１０１−３、１０１−５によって変換領域１０３−１が共有されている。また、第２グループ（偶数行）の画素のフォトダイオード１０１−２、１０１−４、１０１−６によって変換領域１０３−２が共有されている。第２実施形態は、１つの変換領域を共有する画素の数が３つであることの他は、第１実施形態と同様である。
【００２９】
図６は、本発明の第３実施形態を示す平面レイアウト図である。第３実施形態は、図２、図５に例示される第１、第２実施形態の変形例として理解することができる。第３実施形態では、ベイヤー配列における同一画素列の同一カラーの５つの画素によって変換領域が共有されている。変換領域の配置方法は、第１、第２実施形態と同様である。第１グループ（奇数行）の画素のフォトダイオード１０１−１、１０１−３、１０１−５、１０１−７、１０１−９によって変換領域１０３−１が共有されている。また、第２グループ（偶数行）の画素のフォトダイオード１０１−２、１０１−４、１０１−６、１０１−８、１０１−１０によって変換領域１０３−２が共有されている。第３実施形態は、１つの変換領域を共有する画素の数が５つであることの他は、第１実施形態と同様である。
【００３０】
図７は、本発明の第４実施形態を示す平面レイアウト図である。図７に例示される第４実施形態は、１つの画素列の光電変換素子とその隣の画素列の光電変換素子との間に当該１つの画素列の２つの列読出線（即ち、第１列読出線ｃ１、第２列読出線ｃ２）が配置されている点で第１乃至第３実施形態と異なる。第１列読出線ｃ１と第２列読出線ｃ２とは、互いに異なる層に配置されている。このような構成においても、第１乃至第３実施形態と同様に、変換領域１０３−１と変換領域１０３−２とを交差させずに配置することができる。更に、第１列読出線ｃ１と第２列読出線ｃ２とを互いに異なる層に配置することにより、第１列読出線ｃ１と第２列読出線ｃ２とを平面レイアウトにおいて互いに重なるように配置することも可能になる。この場合は、フォトダイオードの開口面積を広げることができるので、感度を向上することができる。
【００３１】
図８は、本発明の第５実施形態を示す平面レイアウト図である。第５実施形態の固体撮像装置は、点線で示されたフォトダイオード１０１−１〜１０１−４がシリコンウエハ等の半導体基板の裏面に配置された裏面照射型の固体撮像装置である。裏面照射型の固体撮像装置では、１つの画素列に対して設けられる２つの列読出線によって開口率が低下することはない。また、トランジスタのゲート幅を大きくすることで駆動力を向上できる。また、増幅トランジスタのゲート面積を大きくすることができうるので、ＲＴＳ（Ｒａｎｄｏｍ  Ｔｅｌｅｇｒａｐｈ  Ｎｏｉｓｅ）を小さくすることができる。裏面照射型でもクロストークを防止し、かつＳ／Ｎ比の高い出力を高速に得ることができる。
【００３２】
図１０は、本発明の好適な実施形態の撮像装置（カメラ）の概略構成を示す図である。撮像装置４００は、第１乃至第４実施形態の固体撮像装置ＩＳに代表される固体撮像装置１００４を備える。被写体の光学像は、レンズ１００２によって固体撮像装置１００４の撮像面に結像する。レンズ１００２の外側には、レンズ１００２のプロテクト機能とメインスイッチを兼ねるバリア１００１が設けられうる。レンズ１００２には、それから出射される光の光量を調節するための絞り１００３が設けられうる。固体撮像装置１００４から複数チャンネルで出力される撮像信号は、撮像信号処理回路１００５によって各種の補正、クランプ等の処理が施される。撮像信号処理回路１００５から複数チャンネルで出力される撮像信号は、Ａ／Ｄ変換器１００６でアナログ−ディジタル変換される。Ａ／Ｄ変換器１００６から出力される画像データは、信号処理部１００７によって各種の補正、データ圧縮などがなされる。固体撮像装置１００４、撮像信号処理回路１００５、Ａ／Ｄ変換器１００６及び信号処理部１００７は、タイミング発生部１００８が発生するタイミング信号にしたがって動作する。
【００３３】
ブロック１００５〜１００８は、固体撮像装置１００４と同一チップ上に形成されてもよい。撮像装置４００の各ブロックは、全体制御・演算部１００９によって制御される。撮像装置４００は、その他、画像データを一時的に記憶するためのメモリ部１０１０、記録媒体への画像の記録又は読み出しのための記録媒体制御インターフェース部１０１１を備える。記録媒体１０１２は、半導体メモリ等を含んで構成され、着脱が可能である。撮像装置４００は、外部コンピュータ等と通信するための外部インターフェース（Ｉ／Ｆ）部１０１３を備えてもよい。
【００３４】
次に、図１０に示す撮像装置（カメラ）４００の動作について説明する。バリア１００１のオープンに応じて、メイン電源、コントロール系の電源、Ａ／Ｄ変換器１００６等の撮像系回路の電源が順にオンする。その後、露光量を制御するために、全体制御・演算部１００９が絞り１００３を開放にする。固体撮像装置１００４から出力された信号は、撮像信号処理回路１００５をスルーしてＡ／Ｄ変換器１００６へ提供される。Ａ／Ｄ変換器１００６は、その信号をＡ／Ｄ変換して信号処理部１００７に出力する。信号処理部１００７は、そのデータを処理して全体制御・演算部１００９に提供し、全体制御・演算部１００９において露出量を決定する演算を行う。全体制御・演算部１００９は、決定した露出量に基づいて絞りを制御する。
【００３５】
次に、全体制御・演算部１００９は、上記の第１乃至第４実施形態に代表される固体撮像装置１００４から出力され信号処理部１００７で処理された信号にから高周波成分を取り出して、高周波成分に基づいて被写体までの距離を演算する。その後、レンズ１００２を駆動して、合焦か否かを判断する。合焦していないと判断したときは、再びレンズ１００２を駆動し、距離を演算する。
【００３６】
そして、合焦が確認された後に本露光が始まる。露光が終了すると、固体撮像装置１００４から出力された撮像信号は、撮像信号処理回路１００５において補正等がされ、Ａ／Ｄ変換器１００６でＡ／Ｄ変換され、信号処理部１００７で処理される。信号処理部１００７で処理された画像データは、全体制御・演算部１００９によりメモリ部１０１０に蓄積される。
【００３７】
その後、メモリ部１０１０に蓄積された画像データは、全体制御・演算部１００９の制御により記録媒体制御Ｉ／Ｆ部を介して記録媒体１０１２に記録される。また、画像データは、外部Ｉ／Ｆ部１０１３を通してコンピュータ等に提供されて処理されうる。
【図１】
2011082768.tif 000003
【図３】
2011082768.tif 000004
【図９】
2011082768.tif 000005
【図１０】
2011082768.tif 000006
【図２】
2011082768.tif 000007
【図４】
2011082768.tif 000008
【図５】
2011082768.tif 000009
【図６】
2011082768.tif 000010
【図７】
2011082768.tif 000011
【図８】
2011082768.tif 000012