(57)【要約】【課題】画素アレイにおける画素の位置に応じて光電変換部の光電変換効率を向上させるのに有利な技術を提供する。【解決手段】各々が光電変換部を有する複数の画素が配列された画素アレイ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半導体領域と、前記第１導電型とは極性が反対の第２導電型の第２半導体領域と、を有し、前記第２半導体領域は、前記第２導電型の第１部分と、前記第１部分よりも幅が小さく、且つ、前記第１部分の下に前記第１部分に接するように形成された前記第２導電型の第２部分と、を含んでおり、各画素における前記第２部分は、前記固体撮像装置に一様光が照射された場合の各画素の前記光電変換部に到達した光の強度分布のピーク位置に基づいて、該一様光が照射された場合の各画素の前記光電変換部の電荷蓄積量が均一化されるように形成されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
各々が光電変換部を有する複数の画素が基板上に配列された画素アレイ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半導体領域と、前記第１導電型とは極性が反対の第２導電型の第２半導体領域と、を有し、
前記第２半導体領域は、前記第２導電型の第１部分と、前記第１部分よりも幅が小さく、且つ、前記第１部分の下に前記第１部分に接するように形成された前記第２導電型の第２部分と、を含んでおり、
前記複数の画素は、前記画素アレイにおける互いに同じ行又は列に前記画素アレイの第１の辺の側からその反対側の第２の辺の側に向かって順に配された第１画素と第２画素とを含み、
前記行又は列の方向に平行で、且つ、前記第１画素における前記第２部分と前記第２画素における前記第２部分とを通る直線での断面において、
前記第１画素における前記第１部分の前記第１の辺の側の縁と前記第２の辺の側の縁との中心から、前記第１画素における前記第２部分の前記第１の辺の側の縁と前記第２の辺の側の縁との中心までの距離と、前記第２画素における前記第１部分の前記第１の辺の側の縁と前記第２の辺の側の縁との中心から、前記第２画素における前記第２部分の前記第１の辺の側の縁と前記第２の辺の側の縁との中心までの距離と、が異なっており、
前記第１画素における前記第１部分の前記第１の辺の側の縁から、前記第１画素における前記第２部分の前記第１の辺の側の縁と前記第２の辺の側の縁との中心までの距離が、前記第２画素における前記第１部分の前記第１の辺の側の縁から、前記第２画素における前記第２部分の前記第１の辺の側の縁と前記第２の辺の側の縁との中心までの距離よりも小さい
ことを特徴とする固体撮像装置。
【請求項２】
前記複数の画素は、前記第１画素と前記第２画素との間に配された第３画素をさらに含み、
前記直線での断面において、
前記第３画素における前記第１部分の前記第１の辺の側の縁と前記第２の辺の側の縁との中心から、前記第３画素における前記第２部分の前記第１の辺の側の縁と前記第２の辺の側の縁との中心までの距離は、
前記第１画素における前記第１部分の前記第１の辺の側の縁と前記第２の辺の側の縁との中心から、前記第１画素における前記第２部分の前記第１の辺の側の縁と前記第２の辺の側の縁との中心までの距離と異なり、且つ、
前記第２画素における前記第１部分の前記第１の辺の側の縁と前記第２の辺の側の縁との中心から、前記第２画素における前記第２部分の前記第１の辺の側の縁と前記第２の辺の側の縁との中心までの距離と異なり、
前記第３画素における前記第１部分の前記第１の辺の側の縁から、前記第３画素における前記第２部分の前記第１の辺の側の縁と前記第２の辺の側の縁との中心までの距離は、
前記第１画素における前記第１部分の前記第１の辺の側の縁から、前記第１画素における前記第２部分の前記第１の辺の側の縁と前記第２の辺の側の縁との中心までの距離よりも大きく、且つ、
前記第２画素における前記第１部分の前記第１の辺の側の縁から、前記第２画素における前記第２部分の前記第１の辺の側の縁と前記第２の辺の側の縁との中心までの距離よりも小さい
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】
前記第２部分は、前記第１部分の側から下に向かって順に形成された複数の部分を含んでおり、
前記直線での断面において、前記第１画素における前記第２部分の各部分と、前記第２画素における前記第２部分の各部分とは、それらの距離が前記第１部分の側から下に向かって順に大きくなるように形成されている
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の固体撮像装置。
【請求項４】
各画素は、前記光電変換部の上に配された光学系をさらに有し、
各画素では、前記第２部分は、前記基板の上面に対する平面視において、前記固体撮像装置に一様光が入射したときに前記光学系を通過して前記光電変換部に到達した光の強度分布のピーク位置および該ピーク位置の周辺に形成されている
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】
各画素は、前記光電変換部の上に配された光学系と、前記光電変換部で生じた電荷を転送するための転送トランジスタと、をさらに有し、
前記複数の画素の少なくとも１つの画素では、
前記転送トランジスタは、前記光電変換部よりも前記画素アレイの前記第１の辺の側に配されており、
前記第２部分は、前記基板の上面に対する平面視において、その前記第２導電型の不純物濃度のピーク位置が、前記固体撮像装置に一様光が入射した場合に前記光学系を通過して前記光電変換部に到達した光の強度分布がピークになる位置よりも前記第１の辺の側になるように形成されている
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６】
各画素は、前記光電変換部の上に配された光学系と、前記光電変換部で生じた電荷を転送するための転送トランジスタと、をさらに有し、
前記複数の画素の少なくとも１つの画素では、
前記転送トランジスタは、前記光電変換部よりも前記画素アレイの前記第２の辺の側に配されており、
前記第２部分は、前記基板の上面に対する平面視において、その前記第２導電型の不純物濃度のピーク位置が、前記固体撮像装置に一様光が入射した場合に前記光学系を通過して前記光電変換部に到達した光の強度分布がピークになる位置よりも前記第２の辺の側になるように形成されている
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７】
前記光学系は、カラーフィルタを含み、
各画素では、前記第２部分の深さは、前記カラーフィルタの色にしたがう
ことを特徴とする請求項４乃至６のいずれか１項に記載の固体撮像装置。
【請求項８】
前記カラーフィルタは、前記複数の画素がベイヤ配列を形成するように配されており、
各画素における前記第２部分の深さは、赤画素、緑画素、青画素の順に深い
ことを特徴とする請求項７に記載の固体撮像装置。
【請求項９】
隣接画素間の前記第１半導体領域に形成された、前記第１半導体領域よりも前記第１導電型の不純物濃度が高い素子分離部をさらに有する
ことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の固体撮像装置。
【請求項１０】
前記素子分離部は、前記第２部分よりも前記第１半導体領域の深い位置まで形成されている
ことを特徴とする請求項９に記載の固体撮像装置。
【請求項１１】
前記第１画素および前記第２画素は焦点検出用の画素である
ことを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の固体撮像装置。
【請求項１２】
各画素における前記第１部分は絶縁部材により区画されており、前記第１部分の縁は該絶縁部材による区画にしたがう
ことを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の固体撮像装置。
【請求項１３】
各々が光電変換部を有する複数の画素が配列された画素アレイ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半導体領域と、前記第１導電型とは極性が反対の第２導電型の第２半導体領域と、を有し、
前記第２半導体領域は、前記第２導電型の第１部分と、前記第１部分よりも幅が小さく、且つ、前記第１部分の下に前記第１部分に接するように形成された前記第２導電型の第２部分と、を含んでおり、
各画素における前記第２部分は、前記固体撮像装置に一様光が照射された場合の各画素の前記光電変換部に到達した光の強度分布のピーク位置に基づいて、該一様光が照射された場合の各画素の前記光電変換部の電荷蓄積量が均一化されるように形成されている
ことを特徴とする固体撮像装置。
【請求項１４】
請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の固体撮像装置と、
前記固体撮像装置から出力される信号を処理する処理部と、を備える
ことを特徴とするカメラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体撮像装置及びカメラに関する。
【背景技術】
【０００２】
固体撮像装置は、複数の画素が配列された画素アレイを有する。各画素は光電変換部を含み、該光電変換部は、例えば、Ｐ型のウエルと、該ウエルに形成されたＮ型の不純物領域と、により形成される。Ｎ型の不純物領域は、光電変換部で生じた電荷を蓄積する電荷蓄積領域として機能する。
【０００３】
特許文献１には、電荷蓄積領域であるＮ型の不純物領域が、第１部分と、該第１部分よりも幅が小さく、且つ、該第１部分の下に該第１部分に接するように形成された第２部分と、を有する構造が開示されている。この構造によると、ウエルの深い位置で生じた電荷を蓄積することができ、光電変換部の光電変換効率が向上する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−１６７１８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
固体撮像装置に一様光が照射された場合、画素アレイにおける中央領域の画素では、受光光の強度分布のピーク位置は、該画素の中央部になる。一方、画素アレイにおける周辺領域の画素では、受光光の強度分布のピーク位置は、該画素の中央部よりも画素アレイの端に近い側に偏る。このように、画素の位置によって受光光の強度分布のピーク位置が異なる。
【０００６】
特許文献１の構造では、画素の位置によって受光光の強度分布のピーク位置が異なることについては考慮されていない。
【０００７】
本発明の目的は、画素アレイにおける画素の位置に応じて光電変換部の光電変換効率を向上させるのに有利な技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一つの側面は固体撮像装置にかかり、前記固体撮像装置は、各々が光電変換部を有する複数の画素が基板上に配列された画素アレイ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半導体領域と、前記第１導電型とは極性が反対の第２導電型の第２半導体領域と、を有し、前記第２半導体領域は、前記第２導電型の第１部分と、前記第１部分よりも幅が小さく、且つ、前記第１部分の下に前記第１部分に接するように形成された前記第２導電型の第２部分と、を含んでおり、前記複数の画素は、前記画素アレイにおける互いに同じ行又は列に前記画素アレイの第１の辺の側からその反対側の第２の辺の側に向かって順に配された第１画素と第２画素とを含み、前記行又は列の方向に平行で、且つ、前記第１画素における前記第２部分と前記第２画素における前記第２部分とを通る直線での断面において、前記第１画素における前記第１部分の前記第１の辺の側の縁と前記第２の辺の側の縁との中心から、前記第１画素における前記第２部分の前記第１の辺の側の縁と前記第２の辺の側の縁との中心までの距離と、前記第２画素における前記第１部分の前記第１の辺の側の縁と前記第２の辺の側の縁との中心から、前記第２画素における前記第２部分の前記第１の辺の側の縁と前記第２の辺の側の縁との中心までの距離と、が異なっており、前記第１画素における前記第１部分の前記第１の辺の側の縁から、前記第１画素における前記第２部分の前記第１の辺の側の縁と前記第２の辺の側の縁との中心までの距離が、前記第２画素における前記第１部分の前記第１の辺の側の縁から、前記第２画素における前記第２部分の前記第１の辺の側の縁と前記第２の辺の側の縁との中心までの距離よりも小さいことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、画素アレイにおける画素の位置に応じて光電変換部の光電変換効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】固体撮像装置の全体構成例を説明するための図。
【図２】画素アレイの全体を説明するための図。
【図３】画素構造の例を説明するための図。
【図４】画素構造の例を説明するための図。
【図５】画素構造の例を説明するための図。
【図６】画素構造の例を説明するための図。
【図７】画素構造の例を説明するための図。
【図８】画素構造の例を説明するための図。
【図９】画素構造の例を説明するための図。
【図１０】画素構造の例を説明するための図。
【図１１】画素構造の例を説明するための図。
【図１２】画素構造の例を説明するための図。
【図１３】画素構造の例を説明するための図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
（１．        固体撮像装置の全体構成例）
図１は、固体撮像装置Ｉの全体構成例を示している。固体撮像装置Ｉは、複数の画素ＰＸが配列された画素アレイと、垂直走査回路ＶＳＣと、読出部ＵＲＯと、水平走査回路ＨＳＣと、出力部ＵＯＵＴと、を備えている。
【００１２】
複数の画素ＰＸは、ここでは説明を容易にするため、４行×４列に配列された構成を例示する。各画素ＰＸは、光電変換部ＰＤ（例えば、フォトダイオード）、転送トランジスタＴＴＸ、フローティングディフュージョンＦＤ、リセットトランジスタＴＲＥＳ、増幅トランジスタＴＳＦ、選択トランジスタＴＳＥＬを含んでいる。
【００１３】
転送トランジスタＴＴＸのゲート端子には、信号線ＬＴＸを介して制御信号ＴＸが与えられる。制御信号ＴＸが活性化されたことに応答して、転送トランジスタＴＴＸは、光電変換部ＰＤにおいて受光によって生じた電荷を、フローティングディフュージョンＦＤに転送する。増幅トランジスタＴＳＦはソースフォロワ動作を行い、増幅トランジスタＴＳＦのソース電位は、フローティングディフュージョンＦＤに転送された電荷量の変動に応じて変化する。選択トランジスタＴＳＥＬのゲート端子には、信号線ＬＳＥＬを介して制御信号ＳＥＬが与えられる。制御信号ＳＥＬが活性化されたことに応答して、選択トランジスタＴＳＥＬは、増幅トランジスタＴＳＦのソース電位に応じた画素信号を、対応する列信号線ＬＣに出力する。
【００１４】
また、リセットトランジスタＴＲＥＳのゲート端子には、信号線ＬＲＥＳを介して制御信号ＲＥＳが与えられる。制御信号ＲＥＳが活性化されたことに応答して、リセットトランジスタＴＲＥＳは画素ＰＸを初期化する。本構成では、リセットトランジスタＴＲＥＳは、フローティングディフュージョンＦＤを電源ノードに接続し、フローティングディフュージョンＦＤの電位をリセットする。画素ＰＸの初期化の他の例としては、光電変換部ＰＤの電位をリセットしてもよい。
【００１５】
垂直走査回路ＶＳＣは、各画素ＰＸから画素信号を読み出すための上記制御信号ＴＸ等を各画素ＰＸに行ごとに出力する。読出部ＵＲＯは、各画素ＰＸからの画素信号を列ごとに読み出す。なお、読出部ＵＲＯは、読み出された画素信号に所定の処理を行ってもよい。水平走査回路ＨＳＣは、スイッチＳＷを列ごとに駆動して、読出部ＵＲＯにより列ごとに読み出された画素信号を順に水平転送する。出力部ＵＯＵＴは、水平転送された画素信号を外部に出力する。
【００１６】
（２．        画素構造の例）
（２−１．  第１実施形態）
図２は、複数の画素ＰＸが配列された画素アレイＡＰＸの全体を示している。画素アレイＡＰＸの各辺を、それぞれ、エッジＥＵ（上辺）、ＥＢ（下辺）、ＥＬ（左辺）、ＥＲ（右辺）とする。画素アレイＡＰＸは、中央領域に配された画素（「画素ＰＸＲ１」とする）と、周辺領域（ここでは、エッジＥＲの近傍）に配された画素（「画素ＰＸＲ２＿Ｒ」とする）と、を有する。画素ＰＸＲ１と画素ＰＸＲ２＿Ｒとは、互いに同じ行において、画素アレイＡＰＸのエッジＥＬ側からエッジＥＬ側に向かって、順に、配されている。
【００１７】
図３は、画素ＰＸＲ１の構造を説明するための模式図である。図３（ａ）は、上面レイアウトを示している。図３（ａ）では、前述のトランジスタＴＴＸ、ＴＲＥＳ、ＴＳＦ、ＴＳＥＬのゲート電極を、それぞれ、「ＧＴＸ」、「ＧＲＥＳ」、「ＧＳＦ」、「ＧＳＥＬ」と示している。図３（ａ）では、本構造の理解を容易にするため、ゲート電極や活性領域等を図示する一方で、コンタクトプラグや配線パターン等については省略している。
【００１８】
図３（ｂ）は、カットラインＡ１−Ａ１’の断面構造を示している。カットラインＡ１−Ａ１’は、画素ＰＸＲ１と画素ＰＸＲ２＿Ｒとが含まれる行に平行な直線である。Ａ１が画素アレイＡＰＸのエッジＥＬ側であり、Ａ１’が画素アレイＡＰＸのエッジＥＲ側である。画素ＰＸＲ１の光電変換部ＰＤやトランジスタＴＲＥＳ等の各素子（以下、単に「各素子」という場合がある）は、例えば、半導体基板ＳＵＢのＰ型ウエルＷＰに形成されている。ウエルＷＰは、基板ＳＵＢにＰ型不純物（ホウ素等）を注入して形成されうるが、ウエルＷＰに代わってＰ型のエピタキシャル成長層その他のＰ型の半導体領域が用いられてもよい。
【００１９】
光電変換部ＰＤは、第１部分ＰＤ１と、部分ＰＤ１の下に、部分ＰＤ１よりも幅が小さく且つ部分ＰＤ１に接するように形成された第２部分ＰＤ２と、を含む。光電変換部ＰＤは、例えば、ウエルＷＰにＮ型の不純物（リンやヒ素等）を注入することにより形成される。部分ＰＤ２の深さは、該不純物の注入強度を変更することによって調節することが可能である。第１部分ＰＤ１と第２部分ＰＤ２とは、それぞれ、光電変換部ＰＤに含まれるＮ型の不純物領域の一部である。これらのＮ型の不純物領域は、光電変換により生じた電荷を蓄積する電荷蓄積領域として機能する。
【００２０】
なお、光電変換部ＰＤは、実際には、ウエルＷＰと該ウエルＷＰに形成されたＮ型の不純物領域とのＰＮ接合により形成されるため、ウエルＷＰの一部も光電変換部ＰＤに含まれる。本明細書では説明を容易にするため、電荷蓄積領域として機能するＮ型不純物領域を単に「光電変換部」と称する。
【００２１】
各素子は、素子分離部ＰＩＳＯにより互いに電気的に分離されている。素子分離部ＰＩＳＯは、ＳｉＯ２等の絶縁材料で構成された絶縁部材であり、例えばＳＴＩ法やＬＯＣＯＳ法等により形成されうる。本構成では、光電変換部ＰＤの隣には、素子分離部ＰＩＳＯを介してトランジスタＴＲＥＳ等が形成されている（「トランジスタ領域ＲＴｒ」とする）。
【００２２】
各素子が形成されたウエルＷＰの上には、絶縁部材および該絶縁部材中に配された配線パターンＭ１及びＭ２を含む構造ＳＴが配されている。構造ＳＴは、例えば、層間絶縁膜を形成する工程と、配線パターンを含む配線層を形成する工程とを交互に繰り返すことにより形成されうる。本構成では、配線パターンＭ１は第１配線層に形成された配線パターンであり、配線パターンＭ２は第２配線層に形成された配線パターンであり、これらは領域ＲＴｒの上方に配されうる。
【００２３】
構造ＳＴの上には、マイクロレンズＭＬを含む光学系が配されている。マイクロレンズＭＬは、熱可撓性の材料のパターニングおよびリフローを行うことによって形成されてもよいし、感光性の材料の露光および現像を行うことによって形成されてもよい。また、構造ＳＴとマイクロレンズＭＬとの間には、カラーフィルタ、平坦化層、層内レンズその他の光学系が形成されてもよい。
【００２４】
図中において、符号ＤＭＡＸは、一様光が照射された場合に、マイクロレンズＭＬを通過して光電変換部ＰＤに到達した光の強度分布の平面視におけるピーク位置を示している。以下、本明細書において、単に「ピーク位置ＤＭＡＸ」という。なお、「平面視」とは、基板ＳＵＢの上面に対する平面視とする。
【００２５】
画素ＰＸＲ１では、ピーク位置ＤＭＡＸと、部分ＰＤ１の中心ｃ１の位置と、部分ＰＤ２の中心ｃ２の位置とは、平面視において互いに略一致している。
【００２６】
第１部分ＰＤ１の中心ｃ１は、図３（ｂ）の断面において、第１部分ＰＤ１のエッジＥＬの側（図の左側）の縁とエッジＥＲの側（図の右側）の縁との中央である。例えば、マイクロレンズＭＬの光軸と、第１部分ＰＤ１の中心ｃ１とが一致していてもよい。また、第２部分ＰＤ２の中心ｃ２は、図３（ｂ）の断面において、第２部分ＰＤ２のエッジＥＬの側（図の左側）の縁とエッジＥＲの側（図の右側）の縁との中央である。第２部分ＰＤ２の不純物濃度の平面視におけるピーク位置となる部分としてもよい。第１部分ＰＤ１の縁は、当該ＰＤ１を構成するＮ型の半導体領域とＰ型の半導体領域とのＰＮ接合面でもよいし、当該ＰＤ１を構成するＮ型の半導体領域と素子分離部ＰＩＳＯとの境界面でもよい（素子分離部ＰＩＳＯにより区画されてもよい）。第２部分ＰＤ２の縁は、当該ＰＤ２を構成するＮ型の半導体領域とＰ型の半導体領域とのＰＮ接合面でもよいし、当該ＰＤ２を構成するＮ型の半導体領域と素子分離部ＰＩＳＯとの境界面でもよい。
【００２７】
図４は、画素ＰＸＲ２＿Ｒの構造を説明するための模式図を図３と同様に示しており、図４（ａ）は、上面レイアウトを示し、図４（ｂ）は、カットラインＡ２−Ａ２’の断面構造を示している。カットラインＡ２−Ａ２’は、画素ＰＸＲ１と画素ＰＸＲ２＿Ｒとが含まれる行に平行な直線である。Ａ２が画素アレイＡＰＸのエッジＥＬ側であり、Ａ２’が画素アレイＡＰＸのエッジＥＲ側である。また、便宜上、図３（ａ）のカットラインＡ１−Ａ１’とは異なる符号を付しているが、カットラインＡ２−Ａ２’はカットラインＡ１−Ａ１’と同一の直線であってもよい。
【００２８】
ここで、画素アレイＡＰＸの周辺領域の画素では、画素アレイＡＰＸの中央領域の画素と比較して、入射角の大きな入射光が多い。そのため、例えば、エッジＥＲの近傍の画素ＰＸＲ２＿Ｒでは、前述のピーク位置ＤＭＡＸは、部分ＰＤ１の中心ｃ１よりもエッジＥＲ側に偏ってしまう。
【００２９】
そこで、画素ＰＸＲ２＿Ｒでは、光電変換部ＰＤの第２部分ＰＤ２が、画素アレイＡＰＸのエッジＥＲ側に偏って形成されている。具体的には、第２部分ＰＤ２の中心ｃ２が、第１部分ＰＤ１の中心ｃ１よりもエッジＥＲ側に位置している。部分ＰＤ２は、平面視において、ピーク位置ＤＭＡＸおよびその近傍の領域にわたって形成されているとよく、特に、中心ｃ２とピーク位置ＤＭＡＸとが実質的に一致しているとよい。
【００３０】
ここで、図３（ｂ）及び図４（ｂ）を再び参照しながら、上記光電変換部ＰＤの第１部分ＰＤ１と第２部分ＰＤ２との位置関係を他の観点で述べる。前述の通り、画素ＰＸＲ１と画素ＰＸＲ２＿Ｒとは、画素アレイＡＰＸの互いに同じ行に配されており、画素アレイＡＰＸのエッジＥＬ側からエッジＥＲ側に向かって順に配されている。また、図３（ｂ）及び図４（ｂ）は、該行の方向に平行で、且つ、画素ＰＸＲ１及びＰＸＲ２＿Ｒの双方の部分ＰＤ２を通る直線での断面構造を模式的に示している。
【００３１】
画素ＰＸＲ１においては、第１部分ＰＤ１の中心と、第２部分ＰＤ２の中心とが一致している。つまり、第１部分ＰＤ１の中心と、第２部分ＰＤ２の中心との距離はゼロである。一方、画素ＰＸＲ２＿Ｒにおいては、第１部分ＰＤ１の中心と、第２部分ＰＤ２の中心とがずれている。このように、画素ＰＸＲ１における第１部分ＰＤ１の中心から第２部分ＰＤ２の中心までの距離と、画素ＰＸＲ２＿Ｒにおける第１部分ＰＤ１の中心から第２部分ＰＤ２の中心までの距離と、が異なっている。
【００３２】
そして、前述のとおり、画素ＰＸＲ２＿Ｒでは部分ＰＤ２がエッジＥＲ側に偏っている。より詳細には、画素ＰＸＲ１における第１部分ＰＤ１のエッジＥＬの側の縁から、第２部分ＰＤ２の中心までの距離が、画素ＰＸＲ２＿Ｒにおける第１部分ＰＤ１のエッジＥＬの側の縁から、第２部分ＰＤ２の中心までの距離よりも小さい。エッジＥＲを基準とすれば、画素ＰＸＲ２＿Ｒにおける部分ＰＤ２の中心ｃ２と部分ＰＤ１のエッジＥＲ側の縁との距離は、画素ＰＸＲ１における部分ＰＤ２の中心ｃ２と部分ＰＤ１のエッジＥＲ側の縁との距離よりも小さいとも言える。
【００３３】
本構造によると、画素アレイＡＰＸの周辺領域の画素、即ち、ピーク位置ＤＭＡＸが偏った画素においても、光電変換部ＰＤの光電変換効率が向上する。他の観点では、光電変換により生じた電荷の蓄積効率が向上し、該電荷の隣接画素へのリーク量（クロストーク量）が低減する。
【００３４】
図５は、参考例として、画素ＰＸＲ２＿Ｒ’の構造を図４（ｂ）と同様に示している。本参考例では、光電変換部ＰＤの部分ＰＤ２が、平面視において、その中心ｃ２が部分ＰＤ１の中心ｃ１と略一致する位置に形成されている。前述のとおり、画素アレイＡＰＸの周辺領域の画素では、光軸方向と交差する方向の入射光が多く、ピーク位置ＤＭＡＸが中心ｃ１からずれてしまう。そのため、本参考例の構造（平面視においてピーク位置ＤＭＡＸから外れた位置に部分ＰＤ２が形成された構造）では、光電変換により生じた電荷の少なくとも一部が、部分ＰＤ２に蓄積されずに隣接画素にリークしてしまう。
【００３５】
これに対して、本構成（図４）では、部分ＰＤ２がエッジＥＲ側に偏るように形成されており、光電変換により生じた電荷が部分ＰＤ２で適切に蓄積され、該電荷の隣接画素へのリークが防止されうる。
【００３６】
図６は、上述の画素ＰＸＲ１及びＰＸＲ２＿Ｒの他、画素アレイＡＰＸにおける他の画素の構造について説明するための図である。画素ＰＸＲ２＿Ｕは、画素アレイＡＰＸの周辺領域のうちエッジＥＵの近傍に配された画素である。画素ＰＸＲ２＿Ｂは、画素アレイＡＰＸの周辺領域のうちエッジＥＢの近傍に配された画素である。画素ＰＸＲ２＿Ｌは、画素アレイＡＰＸの周辺領域のうちエッジＥＬの近傍に配された画素である。なお、周辺領域の各画素ＰＸＲ２＿Ｕ、ＰＸＲ２＿Ｂ、ＰＸＲ２＿Ｌ、ＰＸＲ２＿Ｒをまとめて、単に「画素ＰＸＲ２」という場合がある。
【００３７】
画素ＰＸＲ２では、光電変換部ＰＤの部分ＰＤ２が、その中心ｃ２が部分ＰＤ１の中心ｃ１よりも、画素アレイＡＰＸの外側に偏るように形成されている。具体的には、画素ＰＸＲ２＿Ｕでは、中心ｃ２が中心ｃ１よりもエッジＥＵ側に偏っている。画素ＰＸＲ２＿Ｂでは、中心ｃ２が中心ｃ１よりもエッジＥＢ側に偏っている。画素ＰＸＲ２＿Ｌでは、中心ｃ２が中心ｃ１よりもエッジＥＬ側に偏っている。画素アレイＡＰＸの各画素における部分ＰＤ２は、一様光が照射された場合の各画素の光電変換部ＰＤの電荷蓄積量が均一化されるように（画素間で互いに等しくなるように）形成されているとよい。
【００３８】
例えば、画素ＰＸＲ２＿Ｕと画素ＰＸＲ２＿Ｂとは、互いに同じ列において、エッジＥＵ側からエッジＥＢ側に向かって順に配されている。この２つの画素ＰＸＲ２＿Ｕと画素ＰＸＲ２＿Ｂとにおいても、図３（ｂ）、および、図４（ｂ）に示された、第１部分ＰＤ１の中心ｃ１と部分ＰＤ２の中心ｃ２との位置関係になっている。  
【００３９】
以上、本実施形態によると、画素アレイＡＰＸにおける画素ＰＸＲ１、ＰＸＲ２等の位置に応じて光電変換部ＰＤの光電変換効率を向上させることができる。
【００４０】
（２−２．  第２実施形態）
図７を参照しながら第２実施形態を述べる。本実施形態は、主に、ウエルＷＰにおける隣接画素間に素子分離領域ＲＩＳＯが形成されている点で第１実施形態と異なる。
【００４１】
素子分離領域ＲＩＳＯは、Ｐ型の不純物濃度がウエルＷＰよりも高く、少数キャリアに対するポテンシャル障壁として機能する。素子分離領域ＲＩＳＯは、ウエルＷＰの中に不純物を注入して形成されたＰ型の不純物領域であり、平面視において、光電変換部ＰＤを取り囲むように（光電変換部ＰＤの外周又はその一部に）形成されうる。
【００４２】
本実施形態によると、光電変換により生じた電荷の隣接画素へのリークを防ぐのに有利であり、第１実施形態と同様の効果が得られる。素子分離領域ＲＩＳＯは、光電変換部ＰＤの部分ＰＤ２よりも深く形成されるとよい。また、素子分離領域ＲＩＳＯは、素子分離部ＰＩＳＯの下に素子分離部ＰＩＳＯに接するように形成されてもよい。
【００４３】
（２−３．  第３実施形態）
前述のピーク位置ＤＭＡＸの偏りの量は、画素アレイＡＰＸにおける画素位置の他、画素構成ないし画素構造によっても異なる。しかしながら、本発明は、多様な画素構成ないし画素構造においても、画素アレイＡＰＸにおける画素位置に応じて光電変換部ＰＤの光電変換効率を向上させるのに有利である。
【００４４】
以下、多様な画素構成ないし画素構造の１つの例として、転送トランジスタＴＴＸと光電変換部ＰＤとの位置関係に起因する転送トランジスタＴＴＸの電荷転送効率の差について述べつつ、図８及び図９を参照しながら第３実施形態を述べる。
【００４５】
図８（ａ）は、画素ＰＸＲ２＿Ｕ（画素アレイＡＰＸの周辺領域のうちエッジＥＵの近傍に配された画素）の上面レイアウトを示し、図８（ｂ）は、カットラインＢ１−Ｂ１’の断面構造を示している。
【００４６】
図９（ａ）は、画素ＰＸＲ２＿Ｂ（画素アレイＡＰＸの周辺領域のうちエッジＥＢの近傍に配された画素）の上面レイアウトを示し、図９（ｂ）は、カットラインＢ２−Ｂ２’の断面構造を示している。
【００４７】
画素ＰＸＲ２＿Ｕ及び画素ＰＸＲ２＿Ｂの各々では、該画素内のエッジＥＵ側に光電変換部ＰＤが配され、エッジＥＢ側に転送トランジスタＴＴＸ（及びフローティングディフュージョンＦＤ）が配されている。その結果、画素ＰＸＲ２＿Ｕでは、ピーク位置ＤＭＡＸと転送トランジスタＴＴＸとの距離が、画素ＰＸＲ２＿Ｂに比べて大きい。即ち、図８の画素ＰＸＲ２＿Ｕでは、ピーク位置ＤＭＡＸが転送トランジスタＴＴＸから遠いのに対して、図９の画素ＰＸＲ２＿Ｂでは、ピーク位置ＤＭＡＸが転送トランジスタＴＴＸから近い。
【００４８】
そのため、本構造では、光電変換により生じた電荷の転送トランジスタＴＴＸによる電荷転送効率が、画素ＰＸＲ２＿Ｕと画素ＰＸＲ２＿Ｂとで互いに異なる。具体的には、画素ＰＸＲ２＿Ｕでの電荷転送効率は、画素ＰＸＲ２＿Ｂでの電荷転送効率よりも低い。
【００４９】
そこで、本実施形態では、画素ＰＸＲ２＿Ｕ及びＰＸＲ２＿Ｂの各々での電荷蓄積量と電荷転送効率との双方を考慮し、画素信号の信号値が画素ＰＸＲ２＿Ｕと画素ＰＸＲ２＿Ｂとの間で等しくなるように光電変換部ＰＤの部分ＰＤ２の位置が決定される。
【００５０】
図８の画素ＰＸＲ２＿Ｕでは、部分ＰＤ２を、その中心ｃ２がピーク位置ＤＭＡＸよりも転送トランジスタＴＴＸ側に位置するように形成している。ここでは、中心ｃ２が部分ＰＤ１の中心ｃ１とピーク位置ＤＭＡＸとの間になるように部分ＰＤ２を形成している。一方、図９の画素ＰＸＲ２＿Ｂでは、光電変換部ＰＤの部分ＰＤ２を、その中心ｃ２がピーク位置ＤＭＡＸよりも転送トランジスタＴＴＸ側に位置するように形成している。
【００５１】
本実施形態によると、多様な画素構成ないし画素構造においても、画素アレイＡＰＸにおける画素位置に応じて光電変換部ＰＤの光電変換効率を向上させるのに有利である。また、本実施形態によると、画素アレイＡＰＸにおける画素位置に応じて部分ＰＤ２の位置を変えることにより、転送トランジスタＴＴＸによる電荷転送効率の画素間での差を低減するのにも有利である。
【００５２】
（２−４．  第４実施形態）
前述の第３実施形態のとおり、前述のピーク位置ＤＭＡＸの偏りの量は、画素アレイＡＰＸにおける画素位置の他、画素構成ないし画素構造によっても異なる。第４実施形態では、多様な画素構成ないし画素構造の１つの例として、各画素ＰＸのレイアウトが、画素アレイＡＰＸ上でミラー対称になるように形成された態様を示す。
【００５３】
図１０（ａ）は、画素アレイＡＰＸの全体を示しており、画素アレイＡＰＸは、エッジＥＬ側の領域ＲＬと、エッジＥＲ側の領域ＲＲとを有する。領域ＲＬと領域ＲＲとの境界Ｋは、例えば、エッジＥＬとエッジＥＲとの間の中央であってもよいが、画素アレイＡＰＸの一部に遮光部材が配された遮光領域やダミー画素領域を有する場合には、該中央でなくてもよい。
【００５４】
図１０（ｂ）は、領域ＲＬと領域ＲＲとの境界Ｋの近傍の領域の上面レイアウト（拡大図）を示している。領域ＲＬの各画素と領域ＲＲの各画素とは、互いにミラー対称のレイアウトになるように形成されている。本実施形態では、各画素のトランジスタＴＴＸ及びフローティングディフュージョンＦＤは、光電変換部ＰＤに対して該画素の境界Ｋ側に配されている。換言すると、本構造では、各画素の光電変換部ＰＤは、トランジスタＴＴＸ及びフローティングディフュージョンＦＤに対して外側（エッジＥＬ又はＥＲの側）に配されている。
【００５５】
本構造では、前述（第３実施形態）の図８の構造と同様に考えればよい。具体的には、本構造では、各画素でのピーク位置ＤＭＡＸが転送トランジスタＴＴＸから遠くなってしまうため、光電変換部ＰＤの部分ＰＤ２は、その中心ｃ２がピーク位置ＤＭＡＸよりも転送トランジスタＴＴＸ側に位置するように形成されればよい。これにより、光電変換部ＰＤの光電変換効率が向上すると共に、転送トランジスタＴＴＸによる電荷転送効率が向上する。
【００５６】
一方、各画素の光電変換部ＰＤが、トランジスタＴＴＸ及びフローティングディフュージョンＦＤに対して該画素の境界Ｋ側に配されている場合についても、前述（第３実施形態）の図９の構造と同様に考えればよい。
【００５７】
本実施形態によると、多様な画素構成ないし画素構造においても、画素アレイＡＰＸにおける画素位置に応じて光電変換部ＰＤの光電変換効率を向上させるのに有利であり、また、転送トランジスタＴＴＸによる電荷転送効率を向上させるのにも有利である。
【００５８】
（２−５．  第５実施形態）
前述の第３実施形態のとおり、前述のピーク位置ＤＭＡＸの偏りの量は、画素アレイＡＰＸにおける画素位置の他、画素構成ないし画素構造によっても異なる。第５実施形態では、多様な画素構成ないし画素構造の１つの例として、１つの画素が複数の光電変換部ＰＤを有する態様を示す。
【００５９】
図１１は、本実施形態の単位画素（「画素ＰＸ’」とする）の構造を説明するための模式図を、前述の第１実施形態（図３等）と同様に示している。図１１（ａ）は、上面レイアウトを示しており、図１１（ｂ）は、カットラインＣ−Ｃ’の断面構造を示している。
【００６０】
画素ＰＸ’は、画素アレイＡＰＸの周辺領域のエッジＥＬ近傍に配されており、即ち、画素ＰＸ’では、前述のピーク位置ＤＭＡＸがエッジＥＬ側に偏っている。
【００６１】
また、画素ＰＸ’は、２つの光電変換部ＰＤ＿ａ及びＰＤ＿ｂと、該２つの光電変換部ＰＤ＿ａ及びＰＤ＿ｂにそれぞれ対応する２つの転送トランジスタ（それぞれ「ＴＴＸ＿ａ」、「ＴＴＸ＿ｂ」とする）と、を含む。図中では、２つの転送トランジスタＴＴＸ＿ａ及びＴＴＸ＿ｂのゲート電極を、それぞれ「ＧＴＸ＿ａ」、「ＧＴＸ＿ｂ」と示している。
【００６２】
ゲート電極ＧＴＸ＿ａ及びＧＴＸ＿ｂは、光電変換部ＰＤａとＰＤｂとの間に配され、フローティングディフュージョンＦＤは、ゲート電極ＧＴＸ＿ａとＧＴＸ＿ｂとの間に配されている。即ち、光電変換部ＰＤ＿ａで生じた電荷は、対応する転送トランジスタＴＴＸ＿ａによってフローティングディフュージョンＦＤに転送される。一方、光電変換部ＰＤ＿ｂで生じた電荷は、対応する転送トランジスタＴＴＸ＿ｂによってフローティングディフュージョンＦＤに転送される。
【００６３】
前述の第１実施形態（光電変換部ＰＤの部分ＰＤ１及びＰＤ２）と同様に、光電変換部ＰＤ＿ａは、部分ＰＤ１＿ａと部分ＰＤ２＿ａとを含み、光電変換部ＰＤ＿ｂは、部分ＰＤ１＿ｂと部分ＰＤ２＿ｂとを含む。
【００６４】
ここで、光電変換部ＰＤ＿ｂでは、ピーク位置ＤＭＡＸの偏りの量が光電変換部ＰＤ＿ａよりも小さい。このことは、ゲート電極ＧＴＸ＿ａ及びＧＴＸ＿ｂ並びにフローティングディフュージョンＦＤの上の配線パターンＭ１及びＭ２によって入射光が反射することに起因する。
【００６５】
本構造においても、部分ＰＤ２＿ａ及びＰＤ２＿ｂは、平面視において、それらの中心ｃ２＿ａ及びｃ２＿ｂの各々の位置がピーク位置ＤＭＡＸに実質的に一致するように形成されるとよい。その結果、部分ＰＤ１＿ａの中心ｃ１＿ａと部分ＰＤ２＿ａの中心ｃ２＿ａとの距離Ｘａは、部分ＰＤ１＿ｂの中心ｃ１＿ｂと部分ＰＤ２＿ｂの中心ｃ２＿ｂとの距離Ｘｂよりも大きくなっている（Ｘａ＞Ｘｂ）。
【００６６】
本実施形態によると、多様な画素構成ないし画素構造においても、画素アレイＡＰＸにおける画素位置に応じて光電変換部ＰＤの光電変換効率を向上させるのに有利である。
【００６７】
（２−６．  第６実施形態）
図１２を参照しながら第６実施形態を述べる。前述の第１〜第５実施形態では撮像用画素の構造を例示して述べたが、本発明は焦点検出用画素にも適用可能である。画素アレイＡＰＸには複数の撮像用画素と共に複数の焦点検出用画素が配されている（複数の画素の一部は焦点検出用画素である）。ここで、一部の焦点検出用画素は画素アレイＡＰＸの中央領域に配される一方、他の一部の焦点検出用画素は周辺領域に配される。
【００６８】
図１２（ａ）は、画素アレイＡＰＸの周辺領域のエッジＥＲ近傍に配された焦点検出用画素ＡＦ１Ｒ２＿Ｒ及びＡＦ２Ｒ２＿Ｒの上面レイアウトを示しており、図１２（ｂ）は、カットラインＡ３−Ａ３’の断面構造を示している。
【００６９】
画素ＡＦ１Ｒ２＿Ｒ及びＡＦ２Ｒ２＿Ｒは、位相差検出法に基づく焦点検出を行うための一対の焦点検出用画素である。具体的には、画素ＡＦ１Ｒ２＿Ｒ及びＡＦ２Ｒ２＿Ｒの各々は、前述と同様の画素構成（図１参照）を採っている。そして、画素ＡＦ１Ｒ２＿Ｒからの信号と画素ＡＦ２Ｒ２＿Ｒからの信号との双方が個別に読み出され、これらの信号を用いて、位相差検出法に基づく焦点検出が為される。
【００７０】
画素ＡＦ１Ｒ２＿Ｒには、瞳分割を行うための開口ＯＰ１を有する配線パターンＭ１’が配されている。図中において、開口ＯＰ１は画素ＡＦ１Ｒ２＿Ｒにおける右側に設けられている。画素ＡＦ２Ｒ２＿Ｒには、瞳分割を行うための開口ＯＰ２を有する配線パターンＭ１’が配されている。図中において、開口ＯＰ２は画素ＡＦ２Ｒ２＿Ｒにおける左側に設けられている。なお、配線パターンＭ１’は「遮光パターン」と称されてもよい。
【００７１】
ここで、画素ＡＦ１Ｒ２＿Ｒ及びＡＦ２Ｒ２＿Ｒの各々では、マイクロレンズＭＬを通過した光の一部が配線パターンＭ１’で遮光され、開口ＯＰ１及びＯＰ２により瞳分割が為される。そのため、前述のピーク位置ＤＭＡＸは、それぞれ、画素ＡＦ１Ｒ２＿Ｒでは該画素ＡＦ１Ｒ２＿Ｒにおける右側に位置する一方、画素ＡＦ２Ｒ２＿Ｒでは該画素ＡＦ２Ｒ２＿Ｒにおける左側に位置している。しかし、本構造においても、前述の各実施形態と同様に、光電変換部ＰＤの部分ＰＤ２は、平面視において、その中心ｃ２がピーク位置ＤＭＡＸに実質的に一致するように形成されればよい。
【００７２】
以上、本実施形態によると、焦点検出用画素についても、画素アレイＡＰＸにおける画素位置に応じて光電変換部ＰＤの光電変換効率を向上させることができる。
【００７３】
（２−７．  その他の変形例）
図１３の構造は、主に、画素ＰＸＲ２の光電変換部ＰＤの部分ＰＤ２が複数の部分ＰＤ２１、ＰＤ２２及びＰＤ２３を含み、それらの偏りが上側から下側に向かって順に大きくなるように部分ＰＤ２が形成されている、という点で第１実施形態と異なる。
【００７４】
複数の部分ＰＤ２１、ＰＤ２２及びＰＤ２３は、例えば、注入強度が互いに異なる複数回の不純物注入を行うことによって形成される。この方法によると、画素アレイＡＰＸにおける画素位置に応じて、部分ＰＤ２の深さを変えることが可能である。また、この方法によると、画素アレイＡＰＸにおける画素位置に応じて、さらに、各部分ＰＤ２１、ＰＤ２２及びＰＤ２３の偏りの量を変えることも可能である。よって、前述のピーク位置ＤＭＡＸをより適切に考慮して部分ＰＤ２を形成することが可能である。
【００７５】
なお、部分ＰＤ２の形成方法は、上記方法に限られるものではない。例えば、各画素について注入強度が互いに異なる不純物注入を１回ずつ行うことによって部分ＰＤ２を形成してもよい。この方法によっても、画素アレイＡＰＸにおける画素位置に応じて、部分ＰＤ２の深さを変えることができる。また、この方法において、画素アレイＡＰＸにおける画素位置に応じて、不純物注入の注入角度を変更してもよい。
【００７６】
また、各画素にカラーフィルタが配される場合には、該カラーフィルタの色に基づいて部分ＰＤ２の深さを変えてもよい。例えば、画素アレイＡＰＸがベイヤ配列にしたがって形成される場合には、各画素での部分ＰＤ２は、赤画素、緑画素、青画素の順に深くなるように形成されてもよい。
【００７７】
（３．        その他）
以上、いくつかの好適な実施形態を例示したが、本発明はこれらに限られるものでないことは言うまでもなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、その一部を変更してもよいし、各実施形態を組み合わせてもよい。例えば、上述の各実施形態で例示した構造において、各半導体領域ないし不純物領域の導電型をそれとは反対の極性にしてもよい（Ｐ型とＮ型とを入れ替えてもよい）。
【００７８】
上述の各実施形態では理解を容易にするため、主に、画素アレイＡＰＸの中央領域の画素の構造と周辺領域の画素の構造とを比較しつつ本発明を述べた。しかしながら、画素アレイＡＰＸ上の任意の位置の画素の構造と、エッジＥＵ等のうちの１つからの距離が該画素とは異なる他の画素の構造と、の比較においても同様である。
【００７９】
また、上述の各実施形態では説明を容易にするため、光電変換部ＰＤの第１部分ＰＤ１と第２部分ＰＤ２とが平面視において矩形形状の構成を例示した。しかしながら、本発明はこれに限られるものではなく、部分ＰＤ１と部分ＰＤ２とは、例えば円形形状や多角形形状等、任意の形状を採ってもよい。この場合、部分ＰＤ２の中心ｃ２の部分ＰＤ１の中心ｃ１に対する偏りの量の画素間での比較は、比較対象となる２つの画素ＰＸを選び、一方の画素ＰＸの部分ＰＤ２と他方の画素ＰＸの部分ＰＤ２とを通る直線での断面で、各実施形態と同様にして為されればよい。
【００８０】
なお、上述の各実施形態では説明を容易にするため、「中央領域」と「周辺領域」とを用いて本発明を説明した。「中央領域」および「周辺領域」は、実質的に光電変換を行う実効的な画素領域における中央領域および周辺領域を示しており、該画素領域は、ダミー画素領域や、光が照射されないダーク画素領域などを含まない。
【００８１】
（４．        撮像システム）
以上の各実施形態は、カメラ等に代表される撮像システムに含まれる固体撮像装置について述べた。撮像システムの概念には、撮影を主目的とする装置のみならず、撮影機能を補助的に備える装置（例えば、パーソナルコンピュータ、携帯端末）も含まれる。撮像システムは、上述の各実施形態で例示された固体撮像装置と、該固体撮像装置から出力される信号を処理する処理部とを含みうる。該処理部は、例えば、Ａ／Ｄ変換部や該Ａ／Ｄ変換器から出力されるデジタルデータを処理するプロセッサを含みうる。
【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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