(57)【要約】【課題】信号電荷を蓄積する電荷保持部での暗電流ノイズを低減しうる固体撮像装置を提供する。【解決手段】光電変換部と、光電変換部から転送される信号電荷を蓄積する電荷保持部と、電荷保持部の信号電荷が転送されるフローティングディフュージョン領域と、をそれぞれ含む複数の画素を有する固体撮像装置であって、光電変換部は、第１導電型の第１の半導体領域と、第１の半導体領域の底部に接して形成された第２導電型の第２の半導体領域とを有し、電荷保持部は、第１導電型の第３の半導体領域と、第３の半導体領域の底部に接して形成された第２導電型の第４の半導体領域とを有し、第３の半導体領域と第４の半導体領域との間のｐｎ接合部は、第１の半導体領域と第２の半導体領域との間のｐｎ接合部よりも深くに位置している。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射された光を光電変換して信号電荷を生成する光電変換部と、
前記光電変換部から転送される前記信号電荷を蓄積する電荷保持部と、
前記電荷保持部の前記信号電荷が転送されるフローティングディフュージョン領域と、
をそれぞれが含む複数の画素を有する固体撮像装置であって、
前記光電変換部は、第１導電型の第１の半導体領域と、前記第１の半導体領域の底部に接して形成された第２導電型の第２の半導体領域とを有し、
前記電荷保持部は、前記第１導電型の第３の半導体領域と、前記第３の半導体領域の底部に接して形成された前記第２導電型の第４の半導体領域とを有し、
前記第３の半導体領域と前記第４の半導体領域との間のｐｎ接合部は、前記第１の半導体領域と前記第２の半導体領域との間のｐｎ接合部よりも深くに位置している
ことを特徴とする固体撮像装置。
【請求項２】
入射された光を光電変換して信号電荷を生成する光電変換部と、
前記光電変換部から転送される前記信号電荷を蓄積する電荷保持部と、
前記電荷保持部の前記信号電荷が転送されるフローティングディフュージョン領域と、
をそれぞれが含む複数の画素を有する固体撮像装置であって、
前記光電変換部は、第１導電型の第１の半導体領域と、前記第１の半導体領域の底部に接して形成された第２導電型の第２の半導体領域とを有し、
前記電荷保持部は、前記第１導電型の第３の半導体領域と、前記第３の半導体領域の底部に接して形成された前記第２導電型の第４の半導体領域とを有し、
前記第３の半導体領域は、前記第１の半導体領域よりも不純物濃度が高い
ことを特徴とする固体撮像装置。
【請求項３】
前記第４の半導体領域は、前記第２の半導体領域よりも不純物濃度が高い
ことを特徴とする請求項１又は２記載の固体撮像装置。
【請求項４】
前記電荷保持部の面積は、前記光電変換部の面積よりも大きい
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか1項に記載の固体撮像装置。
【請求項５】
前記電荷保持部は、前記第４の半導体領域の底部に接して形成された前記第１導電型の第５の半導体領域を更に有する
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】
前記光電変換部は、前記第１の半導体領域の前記電荷保持部側の端部に接して形成され、前記第１の半導体領域よりも不純物濃度の低い第６の半導体領域を更に有する
ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の固体撮像装置。
【請求項７】
前記電荷保持部は、前記第３の半導体領域の前記フローティングディフュージョン領域の側の端部に接して形成され、前記第３の半導体領域よりも不純物濃度の低い前記第１導電型の第７の半導体領域を更に有する
ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の固体撮像装置。
【請求項８】
前記電荷保持部は、前記第３の半導体領域の前記光電変換部側の端部に接して形成され、前記第３の半導体領域よりも不純物濃度の低い前記第１導電型の第８の半導体領域を更に有する
ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の固体撮像装置。
【請求項９】
前記電荷保持部は、前記第３の半導体領域の前記フローティングディフュージョン領域の側の端部の近傍に配置された前記第２導電型の第９の半導体領域を更に有する
ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の固体撮像装置。
【請求項１０】
前記電荷保持部は、前記第３の半導体領域の前記光電変換部側の端部の近傍に配置された前記第２導電型の第１０の半導体領域を更に有する
ことを特徴とする請求項１乃至６及び９のいずれか１項に記載の固体撮像装置。
【請求項１１】
前記光電変換部から前記電荷保持部への前記信号電荷の転送を制御するトランジスタを更に有し、
前記第６の半導体領域は、前記トランジスタのゲート電極の下の領域に延在している
ことを特徴とする請求項６記載の固体撮像装置。
【請求項１２】
前記電荷保持部から前記フローティングディフュージョン領域への前記信号電荷の転送を制御するトランジスタを更に有し、
前記第９の半導体領域は、前記トランジスタのゲート電極の下の領域に延在している
ことを特徴とする請求項９記載の固体撮像装置。
【請求項１３】
前記光電変換部から前記電荷保持部への前記信号電荷の転送を制御するトランジスタを更に有し、
前記第１０の半導体領域は、前記トランジスタのゲート電極の下の領域に延在している
ことを特徴とする請求項１０記載の固体撮像装置。
【請求項１４】
前記光電変換部から前記電荷保持部への前記信号電荷の転送を制御するトランジスタを更に有し、
前記トランジスタのゲート電極は、前記電荷保持部の上部に延伸している
ことを特徴とする請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の固体撮像装置。
【請求項１５】
請求項１乃至１４のいずれか１項に記載の固体撮像装置と、
前記固体撮像装置へ被写体像を結像する光学系と、を含む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、固体撮像装置及び撮像システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、低消費電力や高速読み出しに適したＣＭＯＳイメージセンサを使用した、デジタルビデオカメラやデジタルカメラなどの撮像装置が広く一般に普及している。ＣＭＯＳイメージセンサにおいては、画素を１行毎或いは数行のブロック毎に順次読み出す行順次読み出し動作（ローリングシャッタ動作）が基本であるが、全画素同時電子シャッタの機能を有するＣＭＯＳイメージセンサも提案されている（特許文献１を参照）。ここで、全画素同時電子シャッタとは、全画素同時に露光の開始と終了を制御する機構である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開第１１／０４３４３２号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ＣＭＯＳイメージセンサでは、十分な飽和電荷量を確保するために電荷保持部の面積を広げ或いは電荷保持部の不純物濃度を高濃度化した場合、電荷保持部で発生する暗電流ノイズが増大し、画質が低下することがあった。特に、全画素同時電子シャッタ動作を行う場合には、電荷保持部で信号電荷を保持している時間が画素ごとに異なることになる。そのため、電荷保持部で発生する暗電流ノイズが大きいと、画像内の位置によってノイズの大きさが異なってしまい、シェーディングのように目立つノイズが生じる可能性があった。また、全画素同時電子シャッタ動作を行わない場合でも、電荷保持部で発生する暗電流ノイズは低減することが望まれる。
【０００５】
本発明の目的は、信号電荷を蓄積する電荷保持部での暗電流ノイズを低減しうる固体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】
【０００６】
本発明の一観点によれば、入射された光を光電変換して信号電荷を生成する光電変換部と、前記光電変換部から転送される前記信号電荷を蓄積する電荷保持部と、前記電荷保持部の前記信号電荷が転送されるフローティングディフュージョン領域と、をそれぞれが含む複数の画素を有する固体撮像装置であって、前記光電変換部は、第１導電型の第１の半導体領域と、前記第１の半導体領域の底部に接して形成された第２導電型の第２の半導体領域とを有し、前記電荷保持部は、前記第１導電型の第３の半導体領域と、前記第３の半導体領域の底部に接して形成された前記第２導電型の第４の半導体領域とを有し、前記第３の半導体領域と前記第４の半導体領域との間のｐｎ接合部は、前記第１の半導体領域と前記第２の半導体領域との間のｐｎ接合部よりも深くに位置していることを特徴とする固体撮像装置が提供される。
【０００７】
また、本発明の他の観点によれば、入射された光を光電変換して信号電荷を生成する光電変換部と、前記光電変換部から転送される前記信号電荷を蓄積する電荷保持部と、前記電荷保持部の前記信号電荷が転送されるフローティングディフュージョン領域と、をそれぞれが含む複数の画素を有する固体撮像装置であって、前記光電変換部は、第１導電型の第１の半導体領域と、前記第１の半導体領域の底部に接して形成された第２導電型の第２の半導体領域とを有し、前記電荷保持部は、前記第１導電型の第３の半導体領域と、前記第３の半導体領域の底部に接して形成された前記第２導電型の第４の半導体領域とを有し、前記第３の半導体領域は、前記第１の半導体領域よりも不純物濃度が高いことを特徴とする固体撮像装置が提供される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、電荷保持部で生じる暗電流ノイズを減らし、画素出力信号に重畳するノイズ成分を低減することができる。また、全画素同時電子シャッタ動作を行う場合にあっては、画素内の位置によるノイズの大きさの違いを緩和することができる。これにより、良質の画像情報を得ることができる高性能の固体撮像装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の第１実施形態による固体撮像装置の撮像領域の構成を示す回路図である。
【図２】本発明の第１実施形態による固体撮像装置の撮像領域の構造を概略的に示す平面図である。
【図３】本発明の第１実施形態による固体撮像装置の撮像領域の構造を示す概略断面図である。
【図４】本発明の第１実施形態による固体撮像装置の単位画素の光電変換部及び電荷保持部における不純物濃度の分布を示す図である。
【図５】本発明の第２実施形態による固体撮像装置の撮像領域の構造を概略的に示す平面図である。
【図６】本発明の第２実施形態による固体撮像装置の撮像領域の構造を示す概略断面図である。
【図７】本発明の第３実施形態による固体撮像装置の撮像領域の構造を示す概略断面図である。
【図８】本発明の第３実施形態による固体撮像装置の単位画素の光電変換部及び電荷保持部における不純物濃度の分布を示す図である。
【図９】本発明の第４実施形態による固体撮像装置の単位画素の光電変換部及び電荷保持部における不純物濃度の分布を示す図である。
【図１０】本発明の第５実施形態による固体撮像装置の撮像領域の構造を示す概略断面図である。
【図１１】本発明の第６実施形態による固体撮像装置の撮像領域の構造を示す概略断面図である。
【図１２】本発明の第７実施形態による固体撮像装置の撮像領域の構造を示す概略断面図である。
【図１３】本発明の第８実施形態による撮像システムの構成を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
［第１実施形態］
本発明の第１実施形態による固体撮像装置について図１乃至図４を用いて説明する。
【００１１】
図１は、本実施形態による固体撮像装置の撮像領域の構成を示す回路図である。図２は、本実施形態による固体撮像装置の撮像領域の構造を示す平面図である。図３は、本実施形態による固体撮像装置の撮像領域の構造を示す概略断面図である。図４は、本実施形態による固体撮像装置の単位画素の光電変換部及び電荷保持部における不純物濃度の深さ方向分布を示す図である。
【００１２】
はじめに、本実施形態による固体撮像装置の撮像領域の構造について図１乃至図４を用いて説明する。
【００１３】
本実施形態による固体撮像装置１００の撮像領域は、図１に示すように、複数の単位画素Ｐ１が行方向及び列方向に沿って２次元マトリクス状に配列された画素アレイを有している。図１には図面の簡略化のために３行３列の画素アレイを示しているが、行方向及び列方向に配置される画素Ｐ１の数は特に限定されるものではない。なお、本明細書において、行方向とは図面において横方向を示し、列方向とは図面において縦方向を示すものとする。
【００１４】
単位画素Ｐ１は、光電変換部１、第１転送トランジスタ１４、第２転送トランジスタ１５、リセットトランジスタ１６、ソースフォロワトランジスタ１７、行選択トランジスタ１８、オーバーフロートランジスタ１９を、それぞれ有している。
【００１５】
光電変換部１を構成するフォトダイオードのアノード端子は接地電圧線２１に接続され、カソード端子は第１転送トランジスタ１４のソース端子及びオーバーフロートランジスタ１９のソース端子に接続されている。第１転送トランジスタ１４のドレイン端子は、第２転送トランジスタ１５のソース端子に接続されている。第２転送トランジスタ１５のドレイン端子は、リセットトランジスタ１６のソース端子及びソースフォロワトランジスタ１７のゲート端子に接続されている。リセットトランジスタ１６のドレイン端子、ソースフォロワトランジスタ１７のドレイン端子及びオーバーフロートランジスタ１９のドレイン端子は、電源電圧線２０に接続されている。ソースフォロワトランジスタ１７のソース端子は、行選択トランジスタ１８のドレイン端子に接続されている。
【００１６】
第１転送トランジスタ１４のドレイン端子と第２転送トランジスタ１５のソース端子との間の接続ノードは、電荷保持部３を構成する。図１では、電荷保持部３を、接地電圧線２１と、第１転送トランジスタ１４のドレイン端子及び第２転送トランジスタ１５のソース端子の接続ノードとの間に接続された容量素子で表している。
【００１７】
第２転送トランジスタ１５のドレイン端子と、リセットトランジスタ１６のソース端子と、ソースフォロワトランジスタ１７のゲート端子との接続ノードは、フローティングディフュージョン領域（以下、「ＦＤ領域」という）６を含んで構成される。図１では、ＦＤ領域６を、接地電圧線２１と、第２転送トランジスタ１５のドレイン端子、リセットトランジスタ１６のソース端子及びソースフォロワトランジスタ１７のゲート端子の接続ノードとの間に接続された容量素子で表している。
【００１８】
なお、トランジスタのソース端子とドレイン端子の名称は、トランジスタの導電型や着目する機能等に応じて異なることがあり、上述のソース端子とドレイン端子とは逆の名称で呼ばれることもある。
【００１９】
画素アレイの各行には、行方向に延在して、信号線ｐＴＸ１、信号線ｐＴＸ２、信号線ｐＲＥＳ、信号線ｐＳＥＬ、信号線ｐＯＦＧが、それぞれ配置されている。信号線ｐＴＸ１は、行方向に並ぶ単位画素Ｐ１の第１転送トランジスタ１４のゲート端子にそれぞれ接続され、これら単位画素Ｐ１に共通の信号線をなしている。信号線ｐＴＸ２は、行方向に並ぶ単位画素Ｐ１の第２転送トランジスタ１５のゲート端子にそれぞれ接続され、これら単位画素Ｐ１に共通の信号線をなしている。信号線ｐＲＥＳは、行方向に並ぶ単位画素Ｐ１のリセットトランジスタ１６のゲート端子にそれぞれ接続され、これら単位画素Ｐ１に共通の信号線をなしている。信号線ｐＳＥＬは、行方向に並ぶ単位画素Ｐ１の行選択トランジスタ１８のゲート端子にそれぞれ接続され、これら単位画素Ｐ１に共通の信号線をなしている。信号線ｐＯＦＧは、行方向に並ぶ単位画素Ｐ１のオーバーフロートランジスタ１９のゲート端子にそれぞれ接続され、これら単位画素Ｐ１に共通の信号線をなしている。なお、図１では、各信号線の名称に、行番号ｎに対応した番号をそれぞれ付記している（例えば、ｐＴＸ１（ｎ−１），ｐＴＸ１（ｎ），ｐＴＸ１（ｎ＋１））。
【００２０】
画素アレイの各列には、列方向に延在して、垂直信号線Ｖｏｕｔが配置されている。垂直信号線Ｖｏｕｔは、列方向に並ぶ単位画素Ｐ１の行選択トランジスタ１８のソース端子（画素出力部２２）にそれぞれ接続され、これら単位画素Ｐ１に共通の信号線をなしている。図１では、垂直信号線Ｖｏｕｔの名称に、列番号ｍに対応した番号をそれぞれ付記している（例えば、Ｖｏｕｔ（ｍ−１），Ｖｏｕｔ（ｍ）、Ｖｏｕｔ（ｍ＋１））。
【００２１】
なお、単位画素Ｐ１の行選択トランジスタ１８は、省略してもよい。この場合、画素出力部２２となるソースフォロワトランジスタ１７のソース端子を、垂直信号線Ｖｏｕｔに接続する。
【００２２】
図１に示す回路構成の画素アレイは、例えば図２に示す平面レイアウトによって実現できる。図２において点線で囲まれた領域（以下、「単位画素領域」と呼ぶ）が、単位画素Ｐ１に対応する。この単位画素領域が行方向及び列方向に沿って繰り返し配列されることにより、撮像領域である画素アレイが構成される。
【００２３】
各単位画素領域内には、素子分離領域１０により、略逆Ｓ字状の活性領域１０ａが画定されている。活性領域１０ａ上には、各トランジスタのゲート電極が配置されている。すなわち、図２における活性領域１０ａの下側から、ゲート電極ＴＸ１，ＴＸ２，ＲＥＳ，ＳＦＧ，ＳＥＬが、活性領域１０ａを横断するように、この順番で配置されている。ここで、ゲート電極ＴＸ１は、第１転送トランジスタ１４のゲート電極である。ゲート電極ＴＸ２は、第２転送トランジスタ１５のゲート電極である。ゲート電極ＲＥＳは、リセットトランジスタ１６のゲート電極である。ゲート電極ＳＦＧは、ソースフォロワトランジスタ１７のゲート電極である。ゲート電極ＳＥＬは、行選択トランジスタ１８のゲート電極である。
【００２４】
図２において、ゲート電極ＴＸ１の下側の活性領域１０ａに、光電変換部１が配される。ゲート電極ＴＸ１とゲート電極ＴＸ２との間の活性領域１０ａに、電荷保持部３が配される。ゲート電極ＴＸ２とゲート電極ＲＥＳとの間の活性領域１０ａに、ＦＤ領域６が配される。行方向に隣接する単位画素Ｐ１の活性領域１０ａは、光電変換部１と電源電圧線２０の接続部（リセットトランジスタ１６のドレイン領域）との間で接続されており、この接続部上にオーバーフロートランジスタ１９のゲート電極ＯＦＧが配置されている。電荷保持部３上には、遮光層１１が形成されている。
【００２５】
次に、本実施形態による固体撮像装置の光電変換部１からＦＤ領域６に至る部分の構造について、図３及び図４を用いてより詳細に説明する。図３は、図２のＡ−Ａ′線断面に沿った概略断面図である。図４は、図３のＸ１線に沿った部分（光電変換部）の不純物濃度の深さ方向分布と、図３のＸ２線に沿った部分（電荷保持部）の不純物濃度の深さ方向分布とを示すグラフである。図４において、縦軸は不純物濃度（実効キャリア濃度）を対数軸で表したものであり、ｐ型とｎ型とが共に正の方向で示されている。なお、ここでは電子を信号電荷とする場合の例について説明を行うが、正孔を信号電荷としてもよく、その場合は各部の導電型はそれぞれ反対の導電型となる。
【００２６】
光電変換部１は、基板の表面部に形成されたｐ型半導体領域３２と、ｐ型半導体領域３２の底部に接して形成されたｎ型半導体領域３１とを有し、ｎ型半導体領域３１とｐ型半導体領域３２との間にｐｎ接合を形成している。光電変換部１は、ｎ型半導体領域３１とｐ型半導体領域３２との間のｐｎ接合部が基板表面から離間して形成された埋め込みダイオードにより構成されている。埋め込みダイオードには、ｐｎ接合部を基板表面から離間することで、基板表面で生じる暗電流などのノイズを抑制できる効果がある。基板表面で生じた少数キャリアが再結合する前に空乏層に到達すると、空乏層中の電界により光電変換部１のｎ型半導体領域３１に向かってドリフトする。ｐｎ接合部を基板表面から離間することで、少数キャリアが空乏層に到達する前に再結合しやすくなるため、ノイズを抑制できるのである。なお、飽和電荷量を確保しつつ、光電変換部１で光電変換された総ての電荷を電荷保持部３に転送できるようにする観点からは、電荷保持部３の面積は光電変換部１の面積よりも大きいことが望ましい。本明細書での面積は、平面視における面積である。
【００２７】
光電変換部１は、ｎ型半導体領域３１の底部に接して形成され、ｎ型半導体領域３１よりも不純物濃度の低いｎ型半導体領域３３（図４参照）を更に有している。ｎ型半導体領域３１よりも深部に低濃度のｎ型半導体領域３３を配置することで、基板表面から離れた深い位置で光電変換された電子をもｎ型半導体領域３１へ収集できる。なお、ｎ型半導体領域３３を必ずしも設ける必要はなく、ｎ型半導体領域３１よりも深部に、ｎ型半導体領域３３の代わりにｐ型半導体領域を設けてもよい。この場合、代わりに設けられたｐ型半導体領域に延びる空乏層、あるいは、当該ｐ型半導体領域のポテンシャル分布により、基板表面から離れた深い位置で光電変換された電子を収集することができる。
【００２８】
光電変換部１よりも深部には、ｐ型の埋め込み層９が形成されている。これにより、光電変換部１は、ｐ型のウェル８及び埋め込み層９等により、ｎ型の半導体基板７から電気的に分離（ｐｎ接合分離）されている。埋め込み層９は、ｎ型の半導体基板７との間のポテンシャルバリアとして機能し、半導体基板７からの不要電荷の混入などを防止する効果がある。なお、厳密には、ゲート電極を除く半導体領域の総てが半導体基板内に形成されるが、ここでは便宜上、半導体基板のうち埋め込み層９よりも深い部分を「半導体基板７」と呼ぶものとする。単に「基板」と表現するときは、半導体基板の全体を意味するものとする。
【００２９】
電荷保持部３は、ｎ型半導体領域４１と、ｎ型半導体領域４１の基板表面側に配置され、ｎ型半導体領域４１との間にｐｎ接合を形成するｐ型半導体領域４２とを有している。先に説明した光電変換部１と同様、電荷保持部３は、基板表面のノイズを抑制する埋め込みダイオードにより構成されている。
【００３０】
電荷保持部３の底部には、ｎ型半導体領域４１に接してｐ型の空乏化抑制部５が形成されている。ｎ型半導体領域４１と空乏化抑制部５とによりｐｎ接合を形成することには、低い電圧で、ｎ型半導体領域４１を完全空乏状態とし、信号電荷を読み出すことができるという効果がある。空乏化抑制部５が高濃度であるほど、より低い電圧で転送が可能である。また、空乏化抑制部５には、空乏化抑制部５よりも深くに存在する不要な電荷が電荷保持部３に混入するのを防止する効果もある。
【００３１】
電荷保持部３及び空乏化抑制部５は、ｐ型のウェル８内に形成されている。空乏化抑制部５の下部のウェル８は、複数の不純物注入により構成されており、空乏化抑制部５よりも低濃度のｐ型半導体領域により形成されている（図４参照）。空乏化抑制部５の下部のウェル８の不純物濃度を空乏化抑制部５よりも低濃度にすることで、電荷保持部３への不要電荷の混入を効果的に抑制することができる。なお、図３では、ウェル８が複数の不純物注入により構成されていることを視覚的に表すために、ウェル８を複数の層８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄで表しているが、機能的には全体で１つのｐ型半導体領域である。ｐ型埋め込み層９は、ウェル８の一部であると考えることもできる。ウェル８は、必ずしも複数の不純物注入で形成されている必要はなく、また、ウェル８を形成するために行う不純物注入の回数も図示する例に限定されるものではない。
【００３２】
電荷保持部３の上方には、電荷保持部３上を覆う遮光層１１が形成されている。遮光層１１には、電荷保持部３への光の入射を遮り、光電変換部１での光電変換によって発生される信号電荷以外の不要な電荷の発生を防止する効果がある。遮光層１１には、一般にタングステン、アルミニウムなど可視光に対して遮光効果のある金属膜を使用するが、上記の材料に限定されるものではない。
【００３３】
光電変換部１と電荷保持部３との間の半導体基板上には、ゲート電極ＴＸ１が形成されている。これにより、ｎ型半導体領域３１をソース領域、ｎ型半導体領域４１をドレイン領域とする第１転送トランジスタ１４が構成されている。
【００３４】
また、電荷保持部３とＦＤ領域６との間の半導体基板上には、ゲート電極ＴＸ２が形成されている。これにより、ｎ型半導体領域４１をソース領域、ＦＤ領域６をドレイン領域とする第２転送トランジスタ１５が構成されている。ＦＤ領域６は、ｎ型の半導体領域である。ＦＤ領域６の容量には、ｐ型のウェル８とｎ型のＦＤ領域６との間のｐｎ接合容量が含まれる。ＦＤ領域６上に形成されたコンタクトプラグ１２は、ＦＤ領域６とソースフォロワトランジスタ１７のゲート電極ＳＦＧとを電気的に接続する配線の一部である。なお、ＦＤ領域６を含む接続ノードは、これらの配線やコンタクトプラグ１２の寄生容量成分を含んでもよい。
【００３５】
次に、本実施形態による固体撮像装置の動作について図１及び図３を用いて説明する。
【００３６】
光電変換部１に光が入射すると、光電変換部１のフォトダイオードによる光電変換によって電子が生成され、この電子が光電変換部１に蓄積される。光電変換部１に蓄積された電子は、第１転送トランジスタ１４を駆動（オン）させることで電荷保持部３へと転送される。
【００３７】
複数行の画素から信号電荷を読み出す際、電荷保持部を持たないＣＭＯＳイメージセンサでは、各行の転送トランジスタを順次駆動（行順次で駆動）していく。これに対し、電荷保持部３を有する本実施形態による固体撮像装置では、総ての行の単位画素Ｐ１の光電変換部１の信号電荷を同時に電荷保持部３へと転送する動作、すなわち全画素同時転送を行うことができる。全画素同時転送後は、光電変換部１は空の状態、すなわち初期状態となり、次の露光の開始状態となる。つまり、本実施形態による固体撮像装置では、全画素同時に露光開始と露光終了とを制御する動作、すなわち全画素同時電子シャッタ動作を行うことができる。
【００３８】
オーバーフロートランジスタ１９は、光電変換部１から電荷保持部３への信号電荷の転送後、余剰の電荷を光電変換部１から排出するために駆動される。
【００３９】
電荷保持部３からＦＤ領域６への信号電荷の読み出しは、第２転送トランジスタ１５を駆動（オン）させることにより行う。電荷保持部３からＦＤ領域６への信号電荷の読み出しでは、各行の第２転送トランジスタ１５を順次駆動（行順次で駆動）していく。
【００４０】
ＦＤ領域６へ信号電荷が読み出されると、ＦＤ領域６へ読み出された信号電荷がＦＤ領域６部の容量によってその量に応じた電圧に変換され、ソースフォロワトランジスタ１７のゲート電極ＳＦＧに印加される。そして、ソースフォロワトランジスタ１７に印加されたゲート電圧に応じて増幅された電圧が、行選択トランジスタ１８を介して垂直信号線Ｖｏｕｔに出力される。このようにして、各行の第２転送トランジスタ１５を順次駆動していくことにより、全画素からの出力信号を読み出すことができる。
【００４１】
ここで、電荷保持部３からＦＤ領域６への信号読み出しは、上述のように行順次で行うため、信号電荷が電荷保持部３に保持されている時間は、画面内で、すなわち画素アレイ内の単位画素Ｐ１の位置（行）によって、異なる。すなわち、電荷保持部３からＦＤ領域６への転送までの保持時間が長い行では、電荷保持部３の基板表面などで生じる暗電流ノイズの影響をより大きく受けることとなる。さらに、飽和電荷の確保のために電荷保持部３の面積を大きくした場合には界面の表面積が増えるため、さらにノイズの影響が大きくなる。なお、光電変換部１から電荷保持部３への信号電荷の転送過程においては全画素同時の制御となるため、画面内でノイズの影響が異なることにはならない。
【００４２】
そこで、本実施形態による固体撮像装置では、上述した画面内でのノイズの影響を軽減すべく、図３及び図４に示すように、光電変換部１のｐ型半導体領域３２よりも電荷保持部３のｐ型半導体領域４２をより深くまで厚く形成している。これにより、電荷保持部３のｎ型半導体領域４１とｐ型半導体領域４２との間のｐｎ接合部に生じる空乏層領域が基板表面から遠ざかり、暗電流ノイズの影響を低減することが可能となる。
【００４３】
なお、光電変換部１のｐ型半導体領域３２を厚くした場合には、基板表面から光電変換部１のｐｎ接合面が遠ざかり、短波長の入射光の光電変換効率が低下して、例えば青色などの短波長の色成分の階調が低下してしまう懸念がある。そのため、光電変換部１のｐ型半導体領領域３２と電荷保持部３のｐ型半導体領域４２との双方を厚くすることは、必ずしも望ましくはない。このような観点から、電荷保持部３のｐ型半導体領域４２とは別に、光電変換部１のｐ型半導体領域３２を、電荷保持部３のｐ型半導体領域４２よりも深くまで厚く形成することが望ましい。
【００４４】
電荷保持部３のｐ型半導体領域４２を光電変換部１のｐ型半導体領域３２よりも深くまで形成する方法としては、一例として、イオン注入条件を適宜変更することが挙げられる。例えば、ｐ型半導体領域３２を形成する際のｐ型不純物のイオン注入の加速電圧を、ｐ型半導体領域４２を形成する際のｐ型不純物のイオン注入の加速電圧よりも高くすることにより、ｐ型半導体領域３２をより深くに形成することができる。或いは、ｎ型半導体領域４１を形成する際のｎ型不純物のイオン注入の加速電圧を、ｎ型半導体領域３１を形成する際のｎ型不純物のイオン注入の加速電圧よりも高くし、電荷保持部３のｐｎ接合部を光電変換部１のｐｎ接合部よりも深くすることも可能である。なお、形成方法に関しては上記に制限されるものではなく、本実施形態の適用の範囲で適宜変更が可能である。
【００４５】
このように、本実施形態によれば、電荷保持部のｐｎ接合部を光電変換部のｐｎ接合部よりも深くするので、電荷保持部で生じる暗電流ノイズを減らし、画素出力信号に重畳するノイズ成分を低減することができる。また、全画素同時電子シャッタ動作を行う場合にあっては、画素内の位置によるノイズの大きさの違いを緩和することができる。これにより、良質の画像情報を得ることができる高性能の固体撮像装置を実現することができる。
【００４６】
［第２実施形態］
本発明の第２実施形態による固体撮像装置について図５及び図６を用いて説明する。図１乃至図４に示す第１実施形態による固体撮像装置と同様の構成要素については同一の符号を付し、説明を省略し或いは簡潔にする。
【００４７】
図５は、本実施形態による固体撮像装置の構造を示す平面図である。図６は、本実施形態による固体撮像装置の構造を示す概略断面図である。なお、図６は、図５のＣ−Ｃ′線断面図である。
【００４８】
本実施形態による固体撮像装置は、図５及び図６に示すように、第１転送トランジスタ１４のゲート電極ＴＸ１のパターンが異なるほかは、第１実施形態による固体撮像装置と同様である。すなわち、本実施形態による固体撮像装置では、第１転送トランジスタ１４のゲート電極ＴＸ１が、光電変換部１と電荷保持部３との間の領域のみならず、電荷保持部３の上部に延伸して形成されている。
【００４９】
ゲート電極ＴＸ１をこのようなパターンとすることで、光電変換部１から電荷保持部３への電荷転送を行う際、第１転送トランジスタ１４のゲート電極ＴＸ１にオン電圧を印加したときに、電荷保持部３の大部分の領域でポテンシャルを低下させることができる。これにより、光電変換部１から電荷保持部３への電荷転送を容易に行うことが可能となる。
【００５０】
電荷転送が容易になることには、第１転送トランジスタ１４のオン電圧をゲート電極ＴＸ１が電荷保持部３上に延伸していない場合のオン電圧よりも低くして消費電力を低減できる効果もある。
【００５１】
また、第１転送トランジスタ１４のゲート電極ＴＸ１にオフ電圧が印加されているときには、電荷保持部３のｐ型半導体領域４２があることに加え、第１転送トランジスタ１４のオフ電圧に起因して基板表面のピンニングを行うことができる。これにより、電荷保持部３の暗電流ノイズを更に低減することが可能となる。
【００５２】
このように、本実施形態によれば、第１転送トランジスタ１４のゲート電極ＴＸ１を電荷保持部３上に延伸して形成するので、光電変換部１から電荷保持部３への電荷転送を容易にできるとともに、電荷保持部の暗電流ノイズを更に低減することができる。
【００５３】
［第３実施形態］
本発明の第３実施形態による固体撮像装置について図７及び図８を用いて説明する。図１乃至図６に示す第１及び第２実施形態による固体撮像装置と同様の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略し或いは簡潔にする。
【００５４】
図７は、本実施形態による固体撮像装置の構造を示す概略断面図である。図８は、本実施形態による固体撮像装置の光電変換部及び電荷保持部における不純物濃度の深さ方向分布を示す図である。なお、図７は、図２のＡ−Ａ′線に相当する部分の断面図である。また、図８は、図７のＸ３線に沿った部分（光電変換部）の不純物濃度の深さ方向分布と、図７のＸ４線に沿った部分（電荷保持部）の不純物濃度の深さ方向分布とを示すグラフである。図８において、縦軸は不純物濃度（実効キャリア濃度）を対数軸で表したものであり、ｐ型とｎ型とが共に正の方向で示されている。
【００５５】
本実施形態による固体撮像装置は、図７及び図８に示すように、電荷保持部３のｐ型半導体領域４２の不純物プロファイルが異なるほかは、第１実施形態による固体撮像装置と同様である。すなわち、本実施形態による固体撮像装置では、電荷保持部３のｐ型半導体領域４２の不純物濃度が、図４に示す第１実施形態の場合よりも高濃度になっている。
【００５６】
電荷保持部３のｐ型半導体領域４２を高濃度にすることで、電荷保持部３のｎ型半導体領域４１とｐ型半導体領域４２との間のｐｎ接合部に生じる空乏層領域が基板表面から遠ざかる。高濃度の半導体領域ほど、ｐｎ接合部から延びる空乏層の幅が小さいからである。その結果、暗電流ノイズの影響を低減することが可能となる。
【００５７】
なお、光電変換部１のｐ型半導体領域３２を高濃度にした場合には、ｎ型半導体領域４１とｐ型半導体領域４２との間のｐｎ接合部に生じる空乏層領域がｎ型半導体領域４１側へとより広がることから、短波長の入射光の光電変換効率が低下する懸念がある。そのため、光電変換部１のｐ型半導体領域３２と電荷保持部３のｐ型半導体領域４２との双方を高濃度にすることは、必ずしも望ましくはない。このような観点から、電荷保持部３のｐ型半導体領域４２とは別に、光電変換部１のｐ型半導体領域３２を、電荷保持部３のｐ型半導体領域４２よりも高濃度に形成することが望ましい。
【００５８】
電荷保持部３のｐ型半導体領域４２を光電変換部１のｐ型半導体領域３２よりも高濃度に形成する方法としては、一例として、イオン注入条件を適宜変更することが挙げられる。例えば、ｐ型半導体領域３２を形成するためのイオン注入工程とｐ型半導体領域４２を形成するためのイオン注入工程とを別々とし、ｐ型半導体領域４２を形成する際のイオン注入ドーズ量を増加することで、ｐ型半導体領域４２を高濃度にすることができる。或いは、ｐ型半導体領域３２のイオン注入条件で光電変換部１及び電荷保持部３にイオン注入を行った後、電荷保持部３に追加でイオン注入を行うことで、ｐ型半導体領域４２を高濃度にすることができる。なお、形成方法に関しては上記に制限されるものではなく、本実施形態の適用の範囲で適宜変更が可能である。
【００５９】
このように、本実施形態によれば、電荷保持部３のｐ型半導体領域４２を光電変換部１のｐ型半導体領域３２よりも高濃度に形成するので、電荷保持部の暗電流ノイズを低減することができる。
【００６０】
［第４実施形態］
本発明の第４実施形態による固体撮像装置について図９を用いて説明する。図１乃至図８に示す第１乃至第３実施形態による固体撮像装置と同様の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略し或いは簡潔にする。
【００６１】
図９は、本実施形態による固体撮像装置の光電変換部及び電荷保持部における不純物濃度の深さ方向分布を示す図である。なお、図９（ａ）は、図３のＸ１線に沿った部分（光電変換部）の不純物濃度の深さ方向分布と、図３のＸ２線に沿った部分（電荷保持部）の不純物濃度の深さ方向分布とを示すグラフである。図９（ｂ）は、図７のＸ３線に沿った部分（光電変換部）の不純物濃度の深さ方向分布と、図７のＸ４線に沿った部分（電荷保持部）の不純物濃度の深さ方向分布とを示すグラフである。図９において、縦軸は不純物濃度（実効キャリア濃度）を対数軸で表したものであり、ｐ型とｎ型とが共に正の方向で示されている。
【００６２】
本実施形態による固体撮像装置は、電荷保持部３のｎ型半導体領域４１の不純物プロファイルが異なるほかは、第１乃至第３実施形態による固体撮像装置と同様に構成されている。すなわち、本実施形態による固体撮像装置では、図９に示すように、電荷保持部３のｎ型半導体領域４１の不純物濃度が、光電変換部１のｎ型半導体領域３１の不純物濃度よりも高くなっている。
【００６３】
ここで、図９（ａ）は、第１又は第２実施形態の固体撮像装置に本実施形態の構成を適用した場合の光電変換部１及び電荷保持部３における不純物濃度の深さ方向分布である。また、図９（ｂ）は、第３実施形態の固体撮像装置に本実施形態の構成を適用した場合の光電変換部１及び電荷保持部３における不純物濃度の深さ方向分布である。
【００６４】
本実施形態による固体撮像装置において電荷保持部３のｎ型半導体領域４１の不純物濃度を光電変換部１のｎ型半導体領域３１の不純物濃度よりも高濃度に形成している理由を以下に説明する。
【００６５】
第１の理由は、光電変換部１で蓄積可能な電荷量よりも電荷保持部３で蓄積可能な電荷量を多くするためである。本発明の固体撮像装置における飽和電荷量は、行順次読み出しを行う際に信号電荷が蓄積される箇所、すなわち電荷保持部３で蓄積可能な電荷量となる。仮に、光電変換部１で蓄積可能な電荷量が電荷保持部３で蓄積可能な電荷量よりも多い場合は、光電変換部１で光電変換された総ての電荷を電荷保持部３へ転送することができず、飽和電荷量は電荷保持部３で蓄積可能な電荷量に制限される。反対に、光電変換部１で蓄積可能な電荷量が電荷保持部３で蓄積可能な電荷量よりも少ない場合には、光電変換部１から電荷保持部３への電荷転送を複数回行うことで、飽和電荷量を電荷保持部３で蓄積可能な電荷量とすることが可能である。したがって、限られた領域内で飽和電荷量を確保するにあたって、光電変換部１で蓄積可能な電荷量よりも電荷保持部３で蓄積可能な電荷量を多くすることが好ましい。
【００６６】
電荷保持部３からＦＤ領域６への電荷転送を複数回行うことで、電荷保持部３で蓄積可能な電荷量よりも光電変換部１における飽和電荷量を増やすことは可能である。ただし、この場合にも光電変換部１で蓄積可能な電荷量よりも電荷保持部３で蓄積可能な電荷量を多くすることが好ましい。
【００６７】
第２の理由は、電荷保持部３における飽和電荷量を確保するためである。電荷保持部３の深部には反対導電型であるｐ型の空乏化抑制部５が形成されているため、ｎ型半導体領域３１と比較して、その上部に形成されるｎ型半導体領域４１のｎ型不純物の濃度が薄くなってしまう。電荷保持部３のｎ型半導体領域４１の不純物濃度を光電変換部１のｎ型半導体領域３１の不純物濃度よりも高濃度に形成することで、ｎ型半導体領域４１のｎ型不純物の濃度の低下を抑制し、十分な飽和電荷量を確保することができる。
【００６８】
以上、二つの理由で説明したように、電荷保持部３のｎ型半導体領域４１の不純物濃度は、光電変換部１のｎ型半導体領域３１の不純物濃度よりも高濃度に形成されるのが妥当である。
【００６９】
しかしながら、単純に電荷保持部３のｎ型半導体領域４１を高濃度にすると、電荷保持部１のｐ型半導体領域４２のｐ型不純物濃度が低下し、基板表面における暗電流ノイズの影響を受けやすくなってしまう。
【００７０】
そこで、図９（ａ）に示す通り、光電変換部１のｐ型半導体領域３２よりも、電荷保持部３のｐ型半導体領域４２をより深くまで厚く形成することが望ましい。或いは、図９（ｂ）に示す通り、光電変換部１のｐ型半導体領域３２よりも、電荷保持部３のｐ型半導体領域４２をより高濃度に形成することが望ましい。このような構成とすることで、光電変換部３における暗電流ノイズの影響の軽減と、固体撮像装置における飽和電荷量の増大とを両立することができる。
【００７１】
このように、本実施形態によれば、電荷保持部３のｎ型半導体領域４１を光電変換部１のｎ型半導体領域３１よりも高濃度に形成するので、飽和電荷量を増大することができる。
【００７２】
［第５実施形態］
本発明の第５実施形態による固体撮像装置について図１０を用いて説明する。図１乃至図９に示す第１乃至第４実施形態による固体撮像装置と同様の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略し或いは簡潔にする。
【００７３】
図１０は、本実施形態による固体撮像装置の構造を示す概略断面図である。なお、図１０は、図２のＡ−Ａ′線に相当する部分の断面図である。
【００７４】
本実施形態による固体撮像装置は、光電変換部１のｐ型半導体領域３２及び電荷保持部３のｐ型半導体領域４２の構造が異なるほかは、第１乃至第４実施形態による固体撮像装置と同様である。すなわち、本実施形態による固体撮像装置は、図１０に示すように、ｐ型半導体領域３２の電荷保持部側の端部、すなわちゲート電極ＴＸ１側の端部に、ｐ型半導体領域３２よりも不純物濃度の低い電界緩和層２３を有している。また、ｐ型半導体領域４２の光電変換部側の端部、すなわちゲート電極ＴＸ１側の端部に、ｐ型半導体領域４２よりも不純物濃度の低い電界緩和層２４を有している。また、ｐ型半導体領域４２のＦＤ領域６側の端部、すなわちゲート電極ＴＸ２側の端部に、ｐ型半導体領域４２よりも不純物濃度の低い電界緩和層２５を有している。図１０（ａ）は、第１、第２及び第４実施形態の固体撮像装置に本実施形態の構成を適用した場合の概略断面図である。また、図１０（ｂ）は、第３実施形態の固体撮像装置に本実施形態の構成を適用した場合の概略断面図である。
【００７５】
電荷転送を行う際には、ゲート電極ＴＸ１、ＴＸ２に印加される電圧（例えば３．３Ｖ）とｐ型半導体領域３２，４２のポテンシャル（例えば０Ｖ）との間の電位差に起因する電界が生じる。この電界や光電変換部１及び電荷保持部３のｐｎ接合部に生じる空乏層領域の電界によってインパクトイオン化と呼ばれる現象で不要電荷が発生し、ノイズが増大してしまう懸念がある。
【００７６】
電界緩和層２３，２４，２５を設けることにより、電荷転送時に、ゲート電極ＴＸ１と光電変換部１及び電荷保持部３との間、並びに、電荷保持部３とゲート電極ＴＸ２との間の電位勾配を緩やかにすることができる。これにより、上記各部における電界強度を弱めることができ、ノイズの増大を防止することができる。
【００７７】
また、光電変換部１と第１転送トランジスタ１４との間、第１転送トランジスタ１４と電荷保持部３との間、電荷保持部３と第２転送トランジスタ１５との間のポテンシャル障壁も低下するため、電荷転送が容易になる効果も得られる。
【００７８】
このように、本実施形態によれば、ｐ型半導体領域３２，４２の端部に電界緩和層２３，２４，２５を設けるので、信号電荷の転送時に発生するノイズを低減するとともに、電荷転送を容易にすることができる。
【００７９】
［第６実施形態］
本発明の第６実施形態による固体撮像装置について図１１を用いて説明する。図１乃至図１０に示す第１乃至第５実施形態による固体撮像装置と同様の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略し或いは簡潔にする。
【００８０】
図１１は、本実施形態による固体撮像装置の構造を示す概略断面図である。なお、図１１は、図２のＡ−Ａ′線に相当する部分の断面図である。
【００８１】
本実施形態による固体撮像装置は、電荷保持部３のｎ型半導体領域４１の構造が異なるほかは、第５実施形態による固体撮像装置と同様である。すなわち、本実施形態による固体撮像装置は、図１１に示すように、ｐ型半導体領域４２の光電変換部側、すなわちゲート電極ＴＸ１の近傍に、転送補助層２６が設けられている。また、ｐ型半導体領域４２のＦＤ領域６側、すなわちゲート電極ＴＸ２の近傍に、転送補助層２７が設けられている。転送補助層２６，２７は、ｐ型半導体領域４２と反対導電型であるｎ型半導体領域で構成されている。図１１の例では、ｎ型半導体領域４１の一部が転送補助層２６，２７である。
【００８２】
図１１（ａ）は、図１０（ａ）に示す第５実施形態による固体撮像装置に転送補助層２６，２７を設けた場合の概略断面図である。また、図１１（ｂ）は、図１０（ｂ）に示す第５実施形態による固体撮像装置に転送補助層２６，２７を設けた場合の概略断面図である。図１０に示す第５実施形態による固体撮像装置との関係からは、本実施形態による固体撮像装置は、ｐ型の電界緩和層２４，２５の代わりにｎ型の転送補助層２６，２７を配置したものであると言うこともできる。
【００８３】
転送補助層２６，２７を設けることで、第５実施形態で説明したと同様の、電荷転送時に各部に生じる電界を低減する効果が得られる。また、光電変換部１から第１転送ゲートＴＸ１、第１転送ゲートＴＸ１から電荷保持部３、電荷保持部３から第２転送ゲートＴＸ２へのポテンシャル障壁が低下するため、電荷転送がより容易になる効果も得られる。
【００８４】
なお、転送補助層２６，２７は、必ずしも２つとも設ける必要はなく、いずれか一方のみを設けてもよい。この場合にも、転送補助層２６又は転送補助層２７を配置した部分のポテンシャル障壁が低下するため、電荷転送が容易になる効果が得られる。
【００８５】
転送補助層２６，２７は、ｎ型半導体領域４１の形成工程において同時に（ｎ型半導体領域４１の一部として）形成してもよいし、ｎ型半導体領域４１とは別の工程で形成してもよい。
【００８６】
このように、本実施形態によれば、ｐ型半導体領域４２の端部に転送補助層２６，２７を設けるので、電荷転送を容易にすることができる。
【００８７】
［第７実施形態］
本発明の第７実施形態による固体撮像装置について図１２を用いて説明する。図１乃至図１１に示す第１乃至第６実施形態による固体撮像装置と同様の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略し或いは簡潔にする。
【００８８】
図１２は、本実施形態による固体撮像装置の構造を示す概略断面図である。なお、図１２は、図２のＡ−Ａ′線に相当する部分の断面図である。
【００８９】
本実施形態による固体撮像装置は、電界緩和層２３及び転送補助層２６，２７がゲート電極ＴＸ１，ＴＸ２下の領域に延在しているほかは、第６実施形態による固体撮像装置と同様である。すなわち、本実施形態による固体撮像装置では、図１２に示すように、電界緩和層２３が、ゲート電極ＴＸ１下の領域にまで延在している。また、転送補助層２６が、ゲート電極ＴＸ１下の領域にまで延在している。また、転送補助層２７が、ゲート電極ＴＸ２下の領域にまで延在している。図１２（ａ）が図１１（ａ）に示す第６実施形態による固体撮像装置に本実施形態の構成を適用した例であり、図１２（ｂ）が図１１（ｂ）に示す第６実施形態による固体撮像装置に本実施形態の構成を適用した例である。
【００９０】
電界緩和層２３及び転送補助層２６，２７をゲート電極ＴＸ１，ＴＸ２の下まで延在して配置することにより、ゲート電極ＴＸ１，ＴＸ２の下でのポテンシャル障壁を低減することができる。これにより、電荷転送を更に容易にすることができる。
【００９１】
なお、電界緩和層２３及び転送補助層２６，２７は、必ずしもこれらの総てをゲート電極ＴＸ１，ＴＸ２の下まで延在して形成する必要はなく、いずれか１つ又は２つをゲート電極ＴＸ１，ＴＸ２の下まで延在するようにしてもよい。
【００９２】
このように、本実施形態によれば、電界緩和層２３及び転送補助層２６，２７をゲート電極ＴＸ１，ＴＸ２の下まで延在して形成するので、電荷転送を容易にすることができる。
【００９３】
［第８実施形態］
本発明の第８実施形態による撮像システムについて図１３を用いて説明する。図１乃至図１２に示す第１乃至第７実施形態による固体撮像装置と同様の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略し或いは簡潔にする。
【００９４】
図１３は、本実施形態による撮像システムの構成例を示す図である。撮像システム８００は、例えば、光学部８１０、固体撮像装置１００、映像信号処理部８３０、記録・通信部８４０、タイミング制御部８５０、システム制御部８６０、及び再生・表示部８７０を含む。撮像装置８２０は、固体撮像装置１００及び映像信号処理部８３０を有する。固体撮像装置１００は、先の実施形態で説明した固体撮像装置１００が用いられる。
【００９５】
レンズ等の光学系である光学部８１０は、被写体からの光を固体撮像装置１００の、複数の単位画素Ｐ１が２次元状に配列された画素部に結像させ、被写体の像（被写体像）を形成する。固体撮像装置１００は、タイミング制御部８５０からの信号に基づくタイミングで、画素部に結像された光に応じた信号を出力する。固体撮像装置１００から出力された信号は、映像信号処理部である映像信号処理部８３０に入力され、映像信号処理部８３０が、プログラム等によって定められた方法に従って信号処理を行う。映像信号処理部８３０での処理によって得られた信号は画像データとして記録・通信部８４０に送られる。記録・通信部８４０は、画像を形成するための信号を再生・表示部８７０に送り、再生・表示部８７０に動画や静止画像を再生・表示させる。記録・通信部８４０は、また、映像信号処理部８３０からの信号を受けて、システム制御部８６０と通信を行うほか、不図示の記録媒体に、画像を形成するための信号を記録する動作も行う。
【００９６】
システム制御部８６０は、撮像システムの動作を統括的に制御するものであり、光学部８１０、タイミング制御部８５０、記録・通信部８４０、及び再生・表示部８７０の駆動を制御する。また、システム制御部８６０は、例えば記録媒体である不図示の記憶装置を備え、ここに撮像システムの動作を制御するのに必要なプログラム等が記録される。また、システム制御部８６０は、例えばユーザの操作に応じて駆動モードを切り替える信号を撮像システム内に供給する。具体的な例としては、読み出す行やリセットする行の変更、電子ズームに伴う画角の変更や、電子防振に伴う画角のずらし等である。タイミング制御部８５０は、システム制御部８６０による制御に基づいて固体撮像装置１００及び映像信号処理部８３０の駆動タイミングを制御する。
【００９７】
このようにして、第１乃至第７実施形態による固体撮像装置を適用した撮像システムを構成することにより、全画素同時電子シャッタの機能を有する高性能の固体撮像装置を用いた撮像システムを構成することができる。
【００９８】
［変形実施形態］
本発明は、上記実施形態に限らず種々の変形が可能である。
【００９９】
例えば、上記実施形態では、全画素同時電子シャッタの機能を有する固体撮像装置を想定して記載したが、上記実施形態に記載の固体撮像装置の構成は、必ずしも全画素同時電子シャッタ動作を行う固体撮像装置のみに限定されるものではない。
【０１００】
また、上記第３実施形態ではｐ型半導体領域４２を高濃度に形成し、上記第１及び第２実施形態ではｐ型半導体領域４２を厚く形成したが、ｐ型半導体領域４２を厚く且つ高濃度に形成してもよい。
【０１０１】
また、上記第６実施形態では、ｐ型半導体領域４２のゲート電極ＴＸ１，ＴＸ２近傍に転送補助層２６，２７を設けたが、ｐ型半導体領域３２のゲート電極ＴＸ１近傍に、電界緩和層２３の代わりに転送補助層を設けてもよい。
【０１０２】
また、上記第７実施形態では、電界緩和層２３をゲート電極ＴＸ１の下まで延在して形成する場合を示したが、上記第５実施形態において、電界緩和層２４をゲート電極ＴＸ１の下まで延在して形成してもよい。また、上記第５実施形態において、電界緩和層２５をゲート電極ＴＸ２の下まで延在して形成してもよい。
【０１０３】
また、第５実施形態に示した電界緩和層や、第６実施形態に示した転送補助層は、光電変換部１を構成するｐ型半導体領域３２のゲート電極ＯＦＧの近傍に設けてもよい。この場合、この電界緩和層や転送補助層は、第７実施形態の場合と同様に、ゲート電極ＯＦＧの下まで延在して形成してもよい。
【０１０４】
また、上記第２実施形態では、第１実施形態の固体撮像装置においてゲート電極ＴＸ１を電荷保持部３上に延伸して形成したが、第３乃至第７実施形態の固体撮像装置においてゲート電極ＴＸ１を電荷保持部３上に延伸して形成してもよい。
【０１０５】
上記実施形態は、本発明を適用しうる幾つかの態様を例示したものに過ぎず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜修正や変形を行うことを妨げるものではない。
【符号の説明】
【０１０６】
１  光電変換部
３  電荷保持部
５  空乏化抑制部
６  フローティングディフュージョン（ＦＤ）領域
２３，２４，２５  電界緩和層
２６，２７  転送補助層
３１，３３  光電変換部のｎ型半導体領域
３２  光電変換部のｐ型半導体領域
４１  電荷保持部のｎ型半導体領域
４２  電荷保持部のｐ型半導体領域
１００  固体撮像装置
【図４】
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【図８】
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【図９】
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【図１３】
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【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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