(57)【要約】【課題】混色を抑制しつつ感度を向上させることが可能な固体撮像装置を提供する。【解決手段】画素アレイ部１には、カラム方向ＣＤに対して斜めに配置された２画素の第１および第２の緑色用光電変換層と、第１および第２の緑色用光電変換層に隣接して配置された２画素分の青色用光電変換層と、青色用光電変換層と深さ方向に重なるようにして設けられた赤色用光電変換層とがマトリックス状に配置され、第１および第２の緑色用光電変換層の上部には、２画素分に連続してグリーンフィルタが設けられ、前記青色用光電変換層の上部には、２画素分に連続してマゼンタフィルタもしくはホワイトフィルタが設けられている。【選択図】図３
2015115344.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
カラム方向に対して斜めに配置された２画素の第１および第２の緑色用光電変換層と、前記第１および第２の緑色用光電変換層に隣接して配置された２画素分の青色用光電変換層と、前記青色用光電変換層と深さ方向に重なるようにして設けられた赤色用光電変換層とがマトリックス状に配置された画素アレイ部と、
前記第１および第２の緑色用光電変換層の上部に２画素分に連続して設けたグリーンフィルタと、
前記青色用光電変換層の上部に２画素分に連続して設けたグリーンフィルタと異なるフィルタとを備えることを特徴とする固体撮像装置。
【請求項２】
前記グリーンフィルタと異なるフィルタはマゼンタフィルタもしくはホワイトフィルタであり、前記グリーンフィルタと前記マゼンタフィルタもしくはホワイトフィルタが２画素毎に交互に配置された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】
前記画素アレイ部からの出力信号の画素配列が正方配列で出力することを特徴とする請求項１もしくは２に記載の固体撮像装置。
【請求項４】
前記画素アレイ部からの出力信号の画素配列が正方配列を４５度傾けた配列で出力することを特徴とする請求項１もしくは２に記載の固体撮像装置。
【請求項５】
前記第１の緑色用光電変換層の上部に光を集光する長方形のマイクロレンズを４５度傾けて形成したことを特徴とする請求項１もしくは２に記載の固体撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、固体撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話等に搭載されるカメラモジュールは、薄型化および高解像度化が要請されるようになっている。カメラモジュールの薄型化および高解像度化に対応して、イメージセンサは画素の微細化が進められている。イメージセンサは、画素面積が小さくなるほど、画素へ入射する光量が少なくなるため、信号量が低下し、信号対ノイズ比（ＳＮＲ）が劣化する。このため、イメージセンサは、光利用効率の向上による高感度化の実現が望まれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−５１３１４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の一つの実施形態は、混色を抑制しつつ感度を向上させることが可能な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】
【０００５】
本発明の一つの実施形態によれば、画素アレイ部と、グリーンフィルタと、マゼンタフィルタもしくはホワイトフィルタとが設けられている。画素アレイ部は、カラム方向に対して斜めに配置された２画素の第１および第２の緑色用光電変換層と、前記第１および第２の緑色用光電変換層に隣接して配置された２画素分の青色用光電変換層と、前記青色用光電変換層と深さ方向に重なるようにして設けられた赤色用光電変換層とがマトリックス状に配置されている。グリーンフィルタは、前記第１および第２の緑色用光電変換層の上部に２画素分に連続して設けられている。マゼンタフィルタもしくはホワイトフィルタは、前記青色用光電変換層の上部に２画素分に連続して設けられている。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】図１は、第１実施形態に係る固体撮像装置の概略構成を示すブロック図である。
【図２】図２は、図１の固体撮像装置のベイヤ配列における２画素１セル構成を示す回路図である。
【図３】図３は、第１実施形態に係る固体撮像装置のカラーフィルタのレイアウト例を示す平面図である。
【図４】図４（ａ）は、第１実施形態に係る固体撮像装置のマイクロレンズのレイアウト例を示す平面図、図４（ｂ）は、第１実施形態に係る固体撮像装置のマイクロレンズのその他のレイアウト例を示す平面図である。
【図５】図５は、第１実施形態に係る固体撮像装置のフォトダイオード、フローティングディフュージョンおよびゲート電極のレイアウト例を示す平面図である。
【図６】図６は、第１実施形態に係る固体撮像装置のフォトダイオード、フローティングディフュージョンおよびゲート電極のその他のレイアウト例を示す平面図である。
【図７】図７は、図３のグリーンフィルタに沿って切断した固体撮像装置の概略構成例を示す断面図である。
【図８】図８は、図３のマゼンタフィルタに沿って切断した固体撮像装置の概略構成例を示す断面図である。
【図９】図９は、図３のマゼンタフィルタに沿って切断した固体撮像装置のその他の概略構成例を示す断面図である。
【図１０】図１０（ａ）は、第２実施形態に係る固体撮像装置のカラーフィルタのレイアウト例を示す平面図、図１０（ｂ）は、第２実施形態に係る固体撮像装置のマイクロレンズのレイアウト例を示す平面図である。
【図１１】図１１は、図１０（ａ）のマゼンタフィルタに沿って切断した固体撮像装置の概略構成例を示す断面図である。
【図１２】図１２（ａ）は、第３実施形態に係る固体撮像装置のカラーフィルタのレイアウト例を示す平面図、図１２（ｂ）は、第３実施形態に係る固体撮像装置のカラーフィルタのその他のレイアウト例を示す平面図である。
【図１３】図１３は、図１２（ａ）のホワイトフィルタとグリーンフィルタに沿って切断した固体撮像装置のその他の概略構成例を示す断面図である。
【図１４】図１４は、図１２（ａ）のホワイトフィルタとグリーンフィルタに沿って切断した固体撮像装置のその他の概略構成例を示す断面図である。
【図１５】図１５（ａ）は、第４実施形態に係る固体撮像装置のカラーフィルタのレイアウト例を示す平面図、図１５（ｂ）は、第５実施形態に係る固体撮像装置のカラーフィルタのレイアウト例を示す平面図である。
【図１６】図１６は、図１５（ｂ）のカラーフィルタのレイアウトに対応したフォトダイオード、フローティングディフュージョンおよびゲート電極のレイアウト例を示す平面図である。
【図１７】図１７（ａ）は、図１５（ａ）または図１５（ｂ）のカラーフィルタ配列に対するマイクロレンズのレイアウト例を示す平面図、図１７（ｂ）は、図１５（ａ）のカラーフィルタ配列に対するマイクロレンズのその他のレイアウト例を示す平面図、図１７（ｃ）は、図１５（ｂ）のカラーフィルタ配列に対するマイクロレンズのその他のレイアウト例を示す平面図である。
【図１８】図１８（ａ）は、第６実施形態に係る固体撮像装置のカラーフィルタのレイアウト例を示す平面図、図１８（ｂ）は、第６実施形態に係る固体撮像装置のマイクロレンズのレイアウト例を示す平面図である。
【図１９】図１９は、第７実施形態に係る固体撮像装置のベイヤ配列における４画素１セル構成例を示す回路図である。
【図２０】図２０は、第７実施形態に係る固体撮像装置のベイヤ配列におけるその他の４画素１セル構成例を示す回路図である。
【図２１】図２１は、第７実施形態に係る固体撮像装置のフォトダイオード、フローティングディフュージョンおよびゲート電極のレイアウト例を示す平面図である。
【図２２】図２２は、第８実施形態に係る固体撮像装置のフォトダイオード、フローティングディフュージョンおよびゲート電極のレイアウト例を示す平面図である。
【図２３】図２３は、第９実施形態に係る固体撮像装置のフォトダイオード、フローティングディフュージョンおよびゲート電極のレイアウト例を示す平面図である。
【図２４】図２４は、第１０実施形態に係る固体撮像装置が適用されたデジタルカメラの概略構成を示すブロック図である。
【図２５】図２５は、第１１実施形態に係る固体撮像装置が適用されたカメラモジュールの概略構成を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下に添付図面を参照して、実施形態に係る固体撮像装置を詳細に説明する。なお、これらの実施形態により本発明が限定されるものではない。
【０００８】
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係る固体撮像装置の概略構成を示すブロック図である。
図１において、固体撮像装置には、光電変換した電荷を蓄積する画素ＰＣがロウ方向およびカラム方向にマトリックス状に配置された画素アレイ部１、読み出し対象となる画素ＰＣを垂直方向に走査する垂直走査回路２、各画素ＰＣの信号成分をＣＤＳにて検出するカラムＡＤＣ回路３、読み出し対象となる画素ＰＣを水平方向に走査する水平走査回路４、各画素ＰＣの読み出しや蓄積のタイミングを制御するタイミング制御回路５およびカラムＡＤＣ回路３に基準電圧ＶＲＥＦを出力する基準電圧発生回路６が設けられている。なお、タイミング制御回路５には、マスタークロックＭＣＫが入力されている。
【０００９】
ここで、画素アレイ部１において、ロウ方向ＲＤには画素ＰＣの読み出し制御を行う水平制御線Ｈｌｉｎが設けられ、カラム方向ＣＤには画素ＰＣから読み出された信号を伝送する垂直信号線Ｖｌｉｎが設けられている。
【００１０】
また、画素アレイ部１のベイヤ配列ＨＰでは、一方の対角方向に２個の緑色用画素ｇが配置され、他方の対角方向の画素位置から１個の赤色用画素ｒと１個の青色用画素ｂの信号が得られるように赤色用画素ｒと青色用画素ｂが配置される。この時、画素アレイ部１には、カラム方向ＣＤに対して斜めに配置された２画素の第１および第２の緑色用光電変換層と、第１および第２の緑色用光電変換層に隣接して配置された２画素分の青色用光電変換層と、青色用光電変換層と深さ方向に重なるようにして設けられた赤色用光電変換層とをマトリックス状に配置することができる。第１および第２の緑色用光電変換層の上部には、２画素分に連続してグリーンフィルタを設けることができる。前記青色用光電変換層の上部には、２画素分に連続してマゼンタフィルタもしくはホワイトフィルタを設けることができる。
【００１１】
そして、垂直走査回路２にて画素ＰＣが垂直方向に走査されることで、ロウ方向の画素ＰＣが選択され、その画素ＰＣから読み出された信号は垂直信号線Ｖｌｉｎを介してカラムＡＤＣ回路３に送られる。そして、画素ＰＣから読み出された信号の信号レベルと基準レベルとに差分がとられることで各画素ＰＣの信号成分がＣＤＳにてカラムごとに検出され、ＡＤ変換したデジタル出力信号Ｖｏｕｔとして出力される。
【００１２】
図２は、図１の固体撮像装置のベイヤ配列における２画素１セル構成を示す回路図である。
図２において、このベイヤ配列ＨＰには、フォトダイオードＰＤ−Ｂ、ＰＤ−Ｒ、ＰＤ−Ｇｒ、ＰＤ−Ｇｂ、行選択トランジスタＴＲａｄｒ１、ＴＲａｄｒ２、増幅トランジスタＴＲａｍｐ１、ＴＲａｍｐ２、リセットトランジスタＴＲｒｓｔ１、ＴＲｒｓｔ２および読み出しトランジスタＴＧｂ、ＴＧｒ、ＴＧｇｒ、ＴＧｇｂが設けられている。また、増幅トランジスタＴＲａｍｐ１とリセットトランジスタＴＲｒｓｔ１と読み出しトランジスタＴＧｇｒ、ＴＧｇｂとの接続点には検出ノードとしてフローティングディフュージョンＦＤ１が形成されている。増幅トランジスタＴＲａｍｐ２とリセットトランジスタＴＲｒｓｔ２と読み出しトランジスタＴＧｂ、ＴＧｒとの接続点には検出ノードとしてフローティングディフュージョンＦＤ２が形成されている。ここで、フローティングディフュージョンＦＤ１、行選択トランジスタＴＲａｄｒ１、増幅トランジスタＴＲａｍｐ１およびリセットトランジスタＴＲｒｓｔ１はフォトダイオードＰＤ−Ｇｒ、ＰＤ−Ｇｂにて共用され、フローティングディフュージョンＦＤ２、行選択トランジスタＴＲａｄｒ２、増幅トランジスタＴＲａｍｐ２およびリセットトランジスタＴＲｒｓｔ２はフォトダイオードＰＤ−Ｂ、ＰＤ−Ｒにて共用されている。読み出しトランジスタＴＧｂ、ＴＧｒ、ＴＧｇｒ、ＴＧｇｂは、フォトダイオードＰＤ−Ｂ、ＰＤ−Ｒ、ＰＤ−Ｇｒ、ＰＤ−Ｇｂごとに設けられている。
【００１３】
そして、読み出しトランジスタＴＧｇｒのソースは、フォトダイオードＰＤ−Ｇｒに接続され、読み出しトランジスタＴＧｂのソースは、フォトダイオードＰＤ−Ｂに接続され、読み出しトランジスタＴＧｒのソースは、フォトダイオードＰＤ−Ｒに接続され、読み出しトランジスタＴＧｇｂのソースは、フォトダイオードＰＤ−Ｇｂに接続されている。また、リセットトランジスタＴＲｒｓｔ１のソースは、読み出しトランジスタＴＧｇｒ、ＴＧｇｂのドレインに接続され、リセットトランジスタＴＲｒｓｔ２のソースは、読み出しトランジスタＴＧｂ、ＴＧｒのドレインに接続され、リセットトランジスタＴＲｒｓｔ１、ＴＲｒｓｔ２および行選択トランジスタＴＲａｄｒ１、ＴＲａｄｒ２のドレインは、電源電位ＶＤＤに接続されている。また、増幅トランジスタＴＲａｍｐ１のソースは、垂直信号線Ｖｌｉｎ１に接続され、増幅トランジスタＴＲａｍｐ１のゲートは、読み出しトランジスタＴＧｇｒ、ＴＧｇｂのドレインに接続され、増幅トランジスタＴＲａｍｐ１のドレインは、行選択トランジスタＴＲａｄｒ１のソースに接続されている。増幅トランジスタＴＲａｍｐ２のソースは、垂直信号線Ｖｌｉｎ２に接続され、増幅トランジスタＴＲａｍｐ２のゲートは、読み出しトランジスタＴＧｂ、ＴＧｒのドレインに接続され、増幅トランジスタＴＲａｍｐ２のドレインは、行選択トランジスタＴＲａｄｒ２のソースに接続されている。
【００１４】
図３は、第１実施形態に係る固体撮像装置のカラーフィルタのレイアウト例を示す平面図である。
図３において、図１の緑色用画素ｇとして緑色用画素Ｇｒ、Ｇｂが設けられ、赤色用画素ｒおよび青色用画素ｂとして赤色用画素Ｒおよび青色用画素Ｂが設けられている。青色用画素Ｂは赤色用画素Ｒ上に重なるように配置されている。また、赤色用画素Ｒおよび青色用画素Ｂは長手方向がカラム方向ＣＤに対して斜めになるように配置されている。例えば、緑色用画素Ｇｒ、Ｇｂ、赤色用画素Ｒおよび青色用画素Ｂの長手方向はカラム方向ＣＤに対して４５度に設定することができる。緑色用画素Ｇｒ、Ｇｂは赤色用画素Ｒおよび青色用画素Ｂの短手方向に配置されている。また、緑色用画素Ｇｒ、Ｇｂは同一ライン上に交互に配置することができる。赤色用画素Ｒおよび青色用画素Ｂは同一ライン上に配置することができる。緑色用画素Ｇｒ、Ｇｂが配置されるラインと、赤色用画素Ｒおよび青色用画素Ｂが配置されるラインとは交互に配置することができる。緑色用画素Ｇｒ、Ｇｂはそれぞれ１個分の画素ＰＣの面積を割り当てることができ、赤色用画素Ｒおよび青色用画素Ｂはそれぞれ２個分の画素ＰＣの面積を割り当てることができる。赤色用画素Ｒおよび青色用画素Ｂ上にはマゼンタフィルタＭｇが配置され、緑色用画素Ｇｒ、Ｇｂ上にはグリーンフィルタＧが配置されている。
ここで、赤色用画素Ｒおよび青色用画素Ｂは長手方向がカラム方向ＣＤに対して斜めになるように配置するとともに、緑色用画素Ｇｒ、Ｇｂは赤色用画素Ｒおよび青色用画素Ｂの短手方向に配置することにより、緑色用画素Ｇｒ、Ｇｂの面積を縮小することなく、赤色用画素Ｒおよび青色用画素Ｂの面積を２画素分に渡って拡大することができ、混色を抑制しつつ感度を向上させることができる。
【００１５】
図４（ａ）は、第１実施形態に係る固体撮像装置のマイクロレンズのレイアウト例を示す平面図、図４（ｂ）は、第１実施形態に係る固体撮像装置のマイクロレンズのその他のレイアウト例を示す平面図である。
図４（ａ）において、緑色用画素Ｇｒ、ＧｂではマイクロレンズＺ１が１個ずつ設けられ、赤色用画素Ｒおよび青色用画素Ｂでは２個のマイクロレンズＺ１が共通に設けられている。これにより、緑色用画素Ｇｒ、Ｇｂ、赤色用画素Ｒおよび青色用画素Ｂに対して、マイクロレンズＺ１のサイズおよび形状を等しくすることができ、緑色用画素Ｇｒ、Ｇｂ、赤色用画素Ｒおよび青色用画素Ｂに対してマイクロレンズＺ１の歪による感度むらを低減することが可能となることから、画質を向上させることができる。
なお、図４（ｂ）に示すように、赤色用画素Ｒおよび青色用画素Ｂでは１個のマイクロレンズＺ２を共通に設けるようにしてもよい。
【００１６】
図５は、第１実施形態に係る固体撮像装置の光電変換層としてフォトダイオードＰＤ、フローティングディフュージョンＦＤおよびゲート電極ＴＧのレイアウト例を示す平面図である。
図５において、赤色用画素Ｒには赤色用光電変換層ＰＤ−Ｒが設けられ、青色用画素Ｂには青色用光電変換層ＰＤ−Ｂが設けられ、緑色用画素Ｇｒには緑色用光電変換層ＰＤ−Ｇｒが設けられ、緑色用画素Ｇｂには緑色用光電変換層ＰＤ−Ｇｂが設けられている。青色用光電変換層ＰＤ−Ｂは赤色用光電変換層ＰＤ−Ｒ上に重なるように配置されている。また、赤色用光電変換層ＰＤ−Ｒおよび青色用光電変換層ＰＤ−Ｂは長手方向がカラム方向ＣＤに対して斜めになるように配置されている。緑色用光電変換層ＰＤ−Ｇｒ、ＰＤ−Ｇｂは赤色用光電変換層ＰＤ−Ｒおよび青色用光電変換層ＰＤ−Ｂの短手方向に配置されている。なお、緑色用光電変換層ＰＤ−Ｇｒ、ＰＤ−Ｇｂは赤色用光電変換層ＰＤ−Ｒおよび青色用光電変換層ＰＤ−Ｂを間にして対向するように配置することができる。
【００１７】
ここで、各ベイヤ配列ＨＰには、ゲート電極ＴＧｒ、ＴＧｂ、ＴＧｇｒ、ＴＧｇｂおよび第１から第４のフローティングディフュージョンＦＤが設けられている。ここで、フローティングディフュージョンＦＤは、赤色用光電変換層ＰＤ−Ｒおよび青色用光電変換層ＰＤ−Ｂの長手方向の両端に配置されるとともに、緑色用光電変換層ＰＤ−Ｇｒ、ＰＤ−Ｇｂ間にも配置されている。そして、各ベイヤ配列ＨＰにおいて、青色用光電変換層ＰＤ−Ｂの電荷はゲート電極ＴＧｂを介して第１のフローティングディフュージョンＦＤに転送され、赤色用光電変換層ＰＤ−Ｒの電荷はゲート電極ＴＧｒを介して第２のフローティングディフュージョンＦＤに転送され、緑色用光電変換層ＰＤ−Ｇｒの電荷はゲート電極ＴＧｇｒを介して第３のフローティングディフュージョンＦＤに転送され、緑色用光電変換層ＰＤ−Ｇｂの電荷はゲート電極ＴＧｇｂを介して第４のフローティングディフュージョンＦＤに転送される。ここで、第１のベイヤ配列ＨＰの第１のフローティングディフュージョンＦＤは、第１のベイヤ配列ＨＰの青色用光電変換層ＰＤ−Ｂと、第１のベイヤ配列ＨＰに斜め方向に隣接する第２のベイヤ配列ＨＰの赤色用光電変換層ＰＤ−Ｒとで共有されている。第１のベイヤ配列ＨＰの第２のフローティングディフュージョンＦＤは、第１のベイヤ配列ＨＰの赤色用光電変換層ＰＤ−Ｒと、第１のベイヤ配列ＨＰに斜め方向に隣接する第３のベイヤ配列ＨＰの青色用光電変換層ＰＤ−Ｂとで共有されている。第１のベイヤ配列ＨＰの第３のフローティングディフュージョンＦＤは、第１のベイヤ配列ＨＰの緑色用光電変換層ＰＤ−Ｇｒと、第１のベイヤ配列ＨＰにロウ方向ＲＤに隣接する第４のベイヤ配列ＨＰの緑色用光電変換層ＰＤ−Ｇｂとで共有されている。第１のベイヤ配列ＨＰの第４のフローティングディフュージョンＦＤは、第１のベイヤ配列ＨＰの緑色用光電変換層ＰＤ−Ｇｂと、第１のベイヤ配列ＨＰにロウ方向ＲＤに隣接する第５のベイヤ配列ＨＰの緑色用光電変換層ＰＤ−Ｇｒとで共有されている。
【００１８】
ここで、図１のベイヤ配列ＨＰを２画素１セルで構成するには、図１の赤色用画素ｒと青色用画素ｂとを共通のフローティングディフュージョンＦＤに接続する必要がある。この時、赤色用画素ｒ、青色用画素ｂおよび緑色用画素ｇの辺がカラム方向ＣＤに平行な状態で、緑色用画素ｇの面積を大きくとると、赤色用画素ｒと青色用画素ｂとの接続部が狭くなる。これに対して、赤色用光電変換層ＰＤ−Ｒ、青色用光電変換層ＰＤ−Ｂおよび緑色用光電変換層ＰＤ−Ｇｒ、ＰＤ−Ｇｂの長手方向をカラム方向ＣＤに対して傾けることにより、緑色用光電変換層ＰＤ−Ｇｒ、ＰＤ−Ｇｂの面積を確保しつつ、赤色用光電変換層ＰＤ−Ｒおよび青色用光電変換層ＰＤ−Ｂの幅を均一化することができ、電荷転送を円滑化することができる。
また、赤色用光電変換層ＰＤ−Ｒおよび青色用光電変換層ＰＤ−Ｂの幅を均一化することにより、緑色用光電変換層ＰＤ−Ｇｒ、ＰＤ−Ｇｂとの隣接部の境界の長さを短くすることができ、混色を低減することができる。
【００１９】
図６は、第１実施形態に係る固体撮像装置のフォトダイオード、フローティングディフュージョンおよびゲート電極のその他のレイアウト例を示す平面図である。
図６において、赤色用光電変換層ＰＤ−Ｒおよび青色用光電変換層ＰＤ−Ｂは、長手方向の中間部が両端部に比べて狭くなるように構成され、その中間部に緑色用光電変換層ＰＤ−Ｇｒ、ＰＤ−Ｇｂが嵌め込まれるように配置されている。また、フローティングディフュージョンＦＤは、赤色用光電変換層ＰＤ−Ｒおよび青色用光電変換層ＰＤ−Ｂの長手方向の両端の側部に配置されるとともに、緑色用光電変換層ＰＤ−Ｇｒ、ＰＤ−Ｇｂ間にも配置されている。ここで、第１のベイヤ配列ＨＰの第１のフローティングディフュージョンＦＤは、第１のベイヤ配列ＨＰの青色用光電変換層ＰＤ−Ｂと、第１のベイヤ配列ＨＰにロウ方向ＲＤに隣接する第２のベイヤ配列ＨＰの赤色用光電変換層ＰＤ−Ｒとで共有されている。第１のベイヤ配列ＨＰの第２のフローティングディフュージョンＦＤは、第１のベイヤ配列ＨＰの赤色用光電変換層ＰＤ−Ｒと、第１のベイヤ配列ＨＰにロウ方向ＲＤに隣接する第３のベイヤ配列ＨＰの青色用光電変換層ＰＤ−Ｂとで共有されている。第１のベイヤ配列ＨＰの第３のフローティングディフュージョンＦＤは、第１のベイヤ配列ＨＰの緑色用光電変換層ＰＤ−Ｇｒと、第１のベイヤ配列ＨＰにカラム方向ＣＤに隣接する第４のベイヤ配列ＨＰの緑色用光電変換層ＰＤ−Ｇｂとで共有されている。第１のベイヤ配列ＨＰの第４のフローティングディフュージョンＦＤは、第１のベイヤ配列ＨＰの緑色用光電変換層ＰＤ−Ｇｂと、第１のベイヤ配列ＨＰにカラム方向ＣＤに隣接する第５のベイヤ配列ＨＰの緑色用光電変換層ＰＤ−Ｇｒとで共有されている。
【００２０】
図７は、図３のグリーンフィルタに沿って切断した固体撮像装置の概略構成例を示す断面図である。なお、図７は、図４（ｂ）および図５に対応した構成を示した。
図７において、半導体層ＳＢ１には不純物拡散層Ｈ１が形成され、不純物拡散層Ｈ１の裏面側には不純物拡散層Ｈ０が形成されている。また、緑色用画素Ｇｒにおいて、半導体層ＳＢ１には不純物拡散層Ｈ２が形成され、不純物拡散層Ｈ２の表面側には不純物拡散層Ｈ４が形成されている。また、緑色用画素Ｇｂにおいて、半導体層ＳＢ１には不純物拡散層Ｈ３が形成され、不純物拡散層Ｈ３の表面側には不純物拡散層Ｈ５が形成されている。また、半導体層ＳＢ１の表面側において、不純物拡散層Ｈ４、Ｈ５間に不純物拡散層Ｈ６が形成されることで、フローティングディフュージョンＦＤが形成されている。なお、不純物拡散層Ｈ１はｐ型に設定することができる。不純物拡散層Ｈ２、Ｈ３はｎ型に設定することができる。不純物拡散層Ｈ０、Ｈ４、Ｈ５はｐ＋型に設定することができる。不純物拡散層Ｈ６はｎ＋型に設定することができる。
【００２１】
また、半導体層ＳＢ１上において、不純物拡散層Ｈ４、Ｈ６間の不純物拡散層Ｈ１上にはゲート電極ＴＧｇｒが配置され、不純物拡散層Ｈ５、Ｈ６間の不純物拡散層Ｈ１上にはゲート電極ＴＧｇｂが配置されている。半導体層ＳＢ１の裏面側には、緑色用画素Ｇｒ、ＧｂごとにグリーンフィルタＧが形成されている。グリーンフィルタＧ上には緑色用画素Ｇｒ、ＧｂごとにマイクロレンズＺ１が配置されている。
【００２２】
そして、マイクロレンズＺ１にて集光された光はグリーンフィルタＧに入射することで緑色光が抽出され、緑色用画素Ｇｒ、Ｇｂに入射する。そして、各緑色用画素Ｇｒ、Ｇｂにおいて緑色光が光電変換されることで電荷が生成され、緑色用画素Ｇｒ、Ｇｂにそれぞれ蓄積される。そして、読み出し電圧がゲート電極ＴＧｇｒ、ＴＧｇｂに印加されることで、緑色用画素Ｇｒ、Ｇｂにそれぞれ蓄積された電荷がフローティングディフュージョンＦＤに読み出される。
【００２３】
図８は、図３のマゼンタフィルタに沿って切断した固体撮像装置の概略構成例を示す断面図である。なお、図８は、図４（ｂ）および図５に対応した構成を示した。
図８において、半導体層ＳＢ１には不純物拡散層Ｈ１が形成され、不純物拡散層Ｈ１の裏面側には不純物拡散層Ｈ０が形成されている。また、青色用画素Ｂにおいて、半導体層ＳＢ１には不純物拡散層Ｈ７が形成されている。また、赤色用画素Ｒにおいて、半導体層ＳＢ１には不純物拡散層Ｈ９が形成され、不純物拡散層Ｈ９の表面側には不純物拡散層Ｈ１１が形成されている。ここで、不純物拡散層Ｈ７は、不純物拡散層Ｈ９下に配置され、不純物拡散層Ｈ９の横を通って半導体層ＳＢ１の表面側に引き出されている。そして、不純物拡散層Ｈ９の引き出し部上には不純物拡散層Ｈ１０が形成されている。また、不純物拡散層Ｈ７、Ｈ９間には不純物拡散層Ｈ８が配置されている。また、半導体層ＳＢ１の表面側において、不純物拡散層Ｈ１０、Ｈ１１の両側に不純物拡散層Ｈ１２、Ｈ１３が形成されることで、フローティングディフュージョンＦＤが形成されている。なお、不純物拡散層Ｈ７、Ｈ８、Ｈ９はｎ型に設定することができる。不純物拡散層Ｈ１０、Ｈ１１はｐ＋型に設定することができる。不純物拡散層Ｈ１２、Ｈ１３はｎ＋型に設定することができる。
【００２４】
また、半導体層ＳＢ１上において、不純物拡散層Ｈ１０、Ｈ１２間の不純物拡散層Ｈ１上にはゲート電極ＴＧｂが配置され、不純物拡散層Ｈ１１、Ｈ１３間の不純物拡散層Ｈ１上にはゲート電極ＴＧｒが配置されている。半導体層ＳＢ１の裏面側には、青色用画素Ｂおよび赤色用画素Ｒに共通にマゼンタフィルタＭｇが形成されている。マゼンタフィルタＭｇ上には青色用画素Ｂおよび赤色用画素Ｒに共通にマイクロレンズＺ２が配置されている。
【００２５】
そして、マイクロレンズＺ２にて集光された光はマゼンタフィルタＭｇに入射することで赤色光および青色光が抽出され、青色光は青色用画素Ｂに入射するとともに、赤色光は赤色用画素Ｒに入射する。そして、青色用画素Ｂにおいて青色光が光電変換されることで電荷が生成され、青色用画素Ｂに蓄積される。そして、読み出し電圧がゲート電極ＴＧｂに印加されることで、青色用画素Ｂに蓄積された電荷がフローティングディフュージョンＦＤに読み出される。また、赤色用画素Ｒにおいて赤色光が光電変換されることで電荷が生成され、赤色用画素Ｒに蓄積される。そして、読み出し電圧がゲート電極ＴＧｒに印加されることで、赤色用画素Ｒに蓄積された電荷がフローティングディフュージョンＦＤに読み出される。
ここで、不純物拡散層Ｈ７、Ｈ９間に不純物拡散層Ｈ８を配置することにより、赤色光と青色光の色分離性を改善することができる。
【００２６】
図９は、図３のマゼンタフィルタに沿って切断した固体撮像装置のその他の概略構成例を示す断面図である。なお、図９は、図４（ａ）および図５に対応した構成を示した。
図９において、図８のマイクロレンズＺ２の代わりにマイクロレンズＺ１が青色用画素Ｂおよび赤色用画素Ｒに共通に配置されている。それ以外は図８の構成と同様である。
【００２７】
（第２実施形態）
図１０（ａ）は、第２実施形態に係る固体撮像装置のカラーフィルタのレイアウト例を示す平面図、図１０（ｂ）は、第２実施形態に係る固体撮像装置のマイクロレンズのレイアウト例を示す平面図である。
図１０（ａ）において、この固体撮像装置では、図３の構成に遮光膜ＳＨが追加されている。なお、遮光膜ＳＨの材料は、カーボンなどが含有された樹脂であってもよいし、Ａｌまたはタングステンなどの金属であってもよい。ここで、遮光膜ＳＨは、赤色用画素Ｒ下に配置された青色用画素Ｂを表現側に引き出す引き出し部を覆うように配置することができる。これにより、裏面照射型ＣＭＯＳセンサにおいて、青色用画素Ｂに赤色光が入射するのを抑制することができ、混色を低減することができる。
また、図１０（ｂ）において、マゼンタフィルタＭｇおよび遮光膜ＳＨ上には青色用画素Ｂおよび赤色用画素Ｒに共通にマイクロレンズＺ３が配置されている。ここで、マイクロレンズＺ３の長手方向の両端は遮光膜ＳＨ上に配置されている。これにより、青色光および赤色光を青色用画素Ｂおよび赤色用画素Ｒにそれぞれ効率よく入射させることができる。
【００２８】
図１１は、図１０（ａ）のマゼンタフィルタに沿って切断した固体撮像装置の概略構成例を示す断面図である。
図１１において、この固体撮像装置では、図８の構成に遮光膜ＳＨが追加されている。ここで、遮光膜ＳＨは、マゼンタフィルタＭｇと半導体層ＳＢ１との間に配置することができる。また、遮光膜ＳＨは、不純物拡散層Ｈ７の引き出し部および不純物拡散層Ｈ１２、Ｈ１３を覆うように配置することができる。
【００２９】
（第３実施形態）
図１２（ａ）は、第３実施形態に係る固体撮像装置のカラーフィルタのレイアウト例を示す平面図、図１２（ｂ）は、第３実施形態に係る固体撮像装置のカラーフィルタのその他のレイアウト例を示す平面図である。
図１２（ａ）において、この固体撮像装置では、図３のマゼンタフィルタＭｇの代わりにホワイトフィルタＷが赤色用画素Ｒおよび青色用画素Ｂ上に配置されている。これにより、マゼンタフィルタＭｇによる光の損失を低減することができ、高感度化を図ることができる。
また、図１２（ｂ）において、この固体撮像装置では、図１２（ａ）の構成に遮光膜ＳＨが追加されている。図１２（ａ）の遮光膜ＳＨは、図１０（ａ）の遮光膜ＳＨと同様に配置することができる。
【００３０】
図１３は、図１２（ａ）のホワイトフィルタとグリーンフィルタに沿って切断した固体撮像装置のその他の概略構成例を示す断面図である。
図１３において、半導体層ＳＢ２には不純物拡散層Ｈ２１が形成され、不純物拡散層Ｈ２１の裏面側には不純物拡散層Ｈ２０が形成されている。また、緑色用画素Ｇｒ（Ｇｂ）において、半導体層ＳＢ２には不純物拡散層Ｈ２２が形成され、不純物拡散層Ｈ２２の表面側には不純物拡散層Ｈ２３が形成されている。また、青色用画素Ｂにおいて、半導体層ＳＢ２には不純物拡散層Ｈ２４が形成されている。また、赤色用画素Ｒにおいて、半導体層ＳＢ２には不純物拡散層Ｈ２６が形成され、不純物拡散層Ｈ２６の表面側には不純物拡散層Ｈ２７が形成されている。ここで、不純物拡散層Ｈ２４は、不純物拡散層Ｈ２６下に配置されている。また、不純物拡散層Ｈ２４、Ｈ２６間には不純物拡散層Ｈ２５が配置されている。ここで、不純物拡散層Ｈ２５は、不純物拡散層Ｈ２６の横を通って半導体層ＳＢ２の表面側に引き出されている。そして、不純物拡散層Ｈ２５の引き出し部上には不純物拡散層Ｈ２８が形成されている。不純物拡散層Ｈ２８は電源電位ＶＤＤに接続されている。なお、不純物拡散層Ｈ２１はｐ型に設定することができる。不純物拡散層Ｈ２２、Ｈ２４、Ｈ２５、Ｈ２６はｎ型に設定することができる。不純物拡散層Ｈ２０、Ｈ２３、Ｈ２７はｐ＋型に設定することができる。不純物拡散層Ｈ２８はｎ＋型に設定することができる。
【００３１】
また、半導体層ＳＢ２の裏面側には、緑色用画素Ｇｒ（Ｇｂ）ごとにグリーンフィルタＧが形成されるとともに、青色用画素Ｂおよび赤色用画素Ｒに共通にホワイトフィルタＷが形成されている。グリーンフィルタＧ上には、マイクロレンズＺ１が配置されている。また、ホワイトフィルタＷ上には、マイクロレンズＺ２が配置されている。
【００３２】
そして、マイクロレンズＺ１にて集光された光はグリーンフィルタＧに入射することで緑色光が抽出され、緑色用画素Ｇｒ（Ｇｂ）に入射する。そして、各緑色用画素Ｇｒ（Ｇｂ）において緑色光が光電変換されることで電荷が生成され、緑色用画素Ｇｒ（Ｇｂ）に蓄積される。
また、マイクロレンズＺ２にて集光された光はホワイトフィルタＷを通過する。そして、青色光は青色用画素Ｂに入射するとともに、赤色光は赤色用画素Ｒに入射する。そして、青色用画素Ｂにおいて青色光が光電変換されることで電荷が生成され、青色用画素Ｂに蓄積されるとともに、赤色用画素Ｒにおいて赤色光が光電変換されることで電荷が生成され、赤色用画素Ｒに蓄積される。また、ホワイトフィルタＷを通過した緑色光は不純物拡散層Ｈ２５に入射する。そして、不純物拡散層Ｈ２５において緑色光が光電変換されることで電荷が生成され、電源電位ＶＤＤに排出される。なお、電源電位ＶＤＤはＤＣ電位であってもよいし、パルス駆動してもよい。
ここで、不純物拡散層Ｈ２５にて生成された電荷を電源電位ＶＤＤに排出することにより、青色用画素Ｂおよび赤色用画素ＲにホワイトフィルタＷを用いた場合においても、混色を低減することができる。
【００３３】
図１４は、図１２（ａ）のホワイトフィルタとグリーンフィルタに沿って切断した固体撮像装置のその他の概略構成例を示す断面図である。
図１４において、半導体層ＳＢ３には不純物拡散層Ｈ３１が形成され、不純物拡散層Ｈ３１の裏面側には不純物拡散層Ｈ３０が形成されている。また、緑色用画素Ｇｒ（Ｇｂ）において、半導体層ＳＢ３には不純物拡散層Ｈ３２が形成され、不純物拡散層Ｈ３２の表面側には不純物拡散層Ｈ３３が形成されている。また、青色用画素Ｂにおいて、半導体層ＳＢ３には不純物拡散層Ｈ３４が形成されている。また、赤色用画素Ｒにおいて、半導体層ＳＢ３には不純物拡散層Ｈ３６が形成され、不純物拡散層Ｈ３６の表面側には不純物拡散層Ｈ３７が形成されている。ここで、不純物拡散層Ｈ３４は、不純物拡散層Ｈ３６下に配置されている。また、不純物拡散層Ｈ３４、Ｈ３６間には、不純物拡散層Ｈ３２が横方向に引き出されて配置されている。なお、不純物拡散層Ｈ３１はｐ型に設定することができる。不純物拡散層Ｈ３２、Ｈ３４、Ｈ３６はｎ型に設定することができる。不純物拡散層Ｈ３０、Ｈ３３、Ｈ３７はｐ＋型に設定することができる。
【００３４】
また、半導体層ＳＢ３の裏面側には、緑色用画素Ｇｒ（Ｇｂ）ごとにグリーンフィルタＧが形成されるとともに、青色用画素Ｂおよび赤色用画素Ｒに共通にホワイトフィルタＷが形成されている。グリーンフィルタＧ上には、マイクロレンズＺ１が配置されている。また、ホワイトフィルタＷ上には、マイクロレンズＺ２が配置されている。
【００３５】
そして、マイクロレンズＺ１にて集光された光はグリーンフィルタＧに入射することで緑色光が抽出され、緑色用画素Ｇｒ（Ｇｂ）に入射する。そして、各緑色用画素Ｇｒ（Ｇｂ）において緑色光が光電変換されることで電荷が生成され、緑色用画素Ｇｒ（Ｇｂ）に蓄積される。
また、マイクロレンズＺ２にて集光された光はホワイトフィルタＷを通過する。そして、青色光は青色用画素Ｂに入射するとともに、赤色光は赤色用画素Ｒに入射する。そして、青色用画素Ｂにおいて青色光が光電変換されることで電荷が生成され、青色用画素Ｂに蓄積されるとともに、赤色用画素Ｒにおいて赤色光が光電変換されることで電荷が生成され、赤色用画素Ｒに蓄積される。また、ホワイトフィルタＷを通過した緑色光は不純物拡散層Ｈ３２の引き出し部に入射する。そして、不純物拡散層Ｈ３２の引き出し部において緑色光が光電変換されることで電荷が生成され、緑色用画素Ｇｒ（Ｇｂ）に蓄積される。  ここで、不純物拡散層Ｈ３２の引き出し部にて生成された電荷を緑色用画素Ｇｒ（Ｇｂ）に蓄積させることにより、色分離性を改善しつつ、緑色光に対する感度を向上させることができる。
【００３６】
（第４実施形態）
図１５（ａ）は、第４実施形態に係る固体撮像装置のカラーフィルタのレイアウト例を示す平面図である。
図３の構成では、正方配列に配置した画素ＰＣに対して色フィルタを斜めに配置することで、緑色用画素Ｇｒ、Ｇｂの境界が赤色用画素Ｒおよび青色用画素Ｂの境界に対しずらされている。これに対して、図１５（ａ）の構成では、正方配列に配置した画素ＰＣを４５度回転していることで、緑色用画素Ｇｒ、Ｇｂの境界が赤色用画素Ｒおよび青色用画素Ｂの境界に一致している。この構成により、図３の長方形のカラーフィルタに対して、正方形を45度傾けた形成し易い形状にすることができる。図１５（ａ）の構成では、左斜め方向の解像度が、右斜め方向の解像度の１／２になる。ただし、図１５（ａ）の構成では、正方配置の画素配列に変換する補間信号処理で、緑色用の信号は水平方向および垂直方向でそれぞれ√２倍の解像度に向上することが出来る。緑色の画素数が同じ正方配列のベイヤ配列に対して実効的に２倍に向上させることができる。
【００３７】
（第５実施形態）
図１５（ｂ）は、第５実施形態に係る固体撮像装置のカラーフィルタのレイアウト例を示す平面図である。
図１５（ｂ）において、１組の緑色用画素Ｇｒ、Ｇｂの辺が、左斜め方向および右斜め方向に対して赤色用画素Ｒおよび青色用画素Ｂの辺に隣接するように配置されている。この構成では、左斜め方向の解像度と右斜め方向の解像度とを等しくすることができる。また、この構成では、正方配置の画素配列に変換する補間信号処理で、緑色用の信号は水平方向および垂直方向でそれぞれ√２倍の解像度に向上することが出来る。緑色の画素数が同じ正方配列のベイヤ配列に対して実効的に２倍に向上させることができる。
【００３８】
図１６は、図１５（ｂ）のカラーフィルタのレイアウトに対応したフォトダイオード、フローティングディフュージョンおよびゲート電極のレイアウト例を示す平面図である。
図１６において、この構成では、図５の構成に対して画素ＰＣが４５°だけ傾けて配置されている。そして、緑色用光電変換層ＰＤ−Ｇｒ、ＰＤ−Ｇｂは、１個分の画素ＰＣにそれぞれ収まるように配置され、赤色用光電変換層ＰＤ−Ｒおよび青色用光電変換層ＰＤ−Ｂは、２個分の画素ＰＣに収まるように配置されている。青色用光電変換層ＰＤ−Ｂは赤色用光電変換層ＰＤ−Ｒ上に重なるように配置されている。
【００３９】
図１７（ａ）は、図１５（ａ）または図１５（ｂ）のカラーフィルタ配列に対するマイクロレンズのレイアウト例を示す平面図、図１７（ｂ）は、図１５（ａ）のカラーフィルタ配列に対するマイクロレンズのその他のレイアウト例を示す平面図、図１７（ｃ）は、図１５（ｂ）のカラーフィルタ配列に対するマイクロレンズのその他のレイアウト例を示す平面図である。
図１７（ａ）において、このレイアウトでは、１画素分のサイズのマイクロレンズＺ４が設けられている。このマイクロレンズＺ４のレイアウトは、図１５（ａ）または図１５（ｂ）の構成に用いることができる。この構成では、緑色用画素Ｇｒ、Ｇｂ、赤色用画素Ｒおよび青色用画素Ｂに対して、マイクロレンズＺ４のサイズおよび形状を等しくすることができ、マイクロレンズＺ４の歪による画質の低下を抑制することができる。
図１７（ｂ）および図１７（ｃ）において、このレイアウトでは、１画素分のサイズのマイクロレンズＺ４および２画素分のサイズのマイクロレンズＺ５が設けられている。図１７（ｂ）のマイクロレンズＺ４、Ｚ５のレイアウトは、図１５（ａ）の構成に用いることができる。図１７（ｃ）のマイクロレンズＺ４、Ｚ５のレイアウトは、図１５（ｂ）の構成に用いることができる。
図３と図４の構成では、１画素分のカラーフィルタとマイクロレンズが長方形なのに対して、図１５（ａ）、図１５（ｂ）および図１７（ａ）〜図１７（ｃ）の１画素分のカラーフィルタとマイクロレンズは正方形を４５度傾けた形成し易い形状にすることができる。このため、微細画素への適用を容易化したり、製造バラツキをより小さくしたりすることができる。
【００４０】
（第６実施形態）
図１８（ａ）は、第６実施形態に係る固体撮像装置のカラーフィルタのレイアウト例を示す平面図、図１８（ｂ）は、第６実施形態に係る固体撮像装置のマイクロレンズのレイアウト例を示す平面図である。
図１８（ａ）において、この固体撮像装置では、図１５（ａ）の構成に遮光膜ＳＨが追加されている。ここで、遮光膜ＳＨは、赤色用画素Ｒ下に配置された青色用画素Ｂを表現側に引き出す引き出し部を覆うように配置することができる。
また、図１８（ｂ）において、マゼンタフィルタＭｇおよび遮光膜ＳＨ上には青色用画素Ｂおよび赤色用画素Ｒに共通にマイクロレンズＺ６が配置されている。ここで、マイクロレンズＺ６の長手方向の両端は遮光膜ＳＨ上に配置されている。
【００４１】
（第７実施形態）
図１９は、第７実施形態に係る固体撮像装置のベイヤ配列における４画素１セル構成例を示す回路図である。
図１９において、このベイヤ配列ＨＰには、フォトダイオードＰＤ−Ｂ、ＰＤ−Ｒ、ＰＤ−Ｇｒ、ＰＤ−Ｇｂ、行選択トランジスタＴＲａｄｒ、増幅トランジスタＴＲａｍｐ、リセットトランジスタＴＲｒｓｔおよび読み出しトランジスタＴＧｂ、ＴＧｒ、ＴＧｇｒ、ＴＧｇｂが設けられている。また、増幅トランジスタＴＲａｍｐとリセットトランジスタＴＲｒｓｔと読み出しトランジスタＴＧｂ、ＴＧｒ、ＴＧｇｒ、ＴＧｇｂとの接続点には検出ノードとしてフローティングディフュージョンＦＤが形成されている。ここで、フローティングディフュージョンＦＤ、行選択トランジスタＴＲａｄｒ、増幅トランジスタＴＲａｍｐおよびリセットトランジスタＴＲｒｓｔはフォトダイオードＰＤ−Ｂ、ＰＤ−Ｒ、ＰＤ−Ｇｒ、ＰＤ−Ｇｂにて共用されている。
【００４２】
そして、読み出しトランジスタＴＧｇｒのソースは、フォトダイオードＰＤ−Ｇｒに接続され、読み出しトランジスタＴＧｂのソースは、フォトダイオードＰＤ−Ｂに接続され、読み出しトランジスタＴＧｒのソースは、フォトダイオードＰＤ−Ｒに接続され、読み出しトランジスタＴＧｇｂのソースは、フォトダイオードＰＤ−Ｇｂに接続されている。また、リセットトランジスタＴＲｒｓｔのソースは、読み出しトランジスタＴＧｂ、ＴＧｒ、ＴＧｇｒ、ＴＧｇｂのドレインに接続され、リセットトランジスタＴＲｒｓｔおよび行選択トランジスタＴＲａｄｒのドレインは、電源電位ＶＤＤに接続されている。また、増幅トランジスタＴＲａｍｐのソースは、垂直信号線Ｖｌｉｎ１に接続され、増幅トランジスタＴＲａｍｐのゲートは、読み出しトランジスタＴＧｂ、ＴＧｒ、ＴＧｇｒ、ＴＧｇｂのドレインに接続され、増幅トランジスタＴＲａｍｐのドレインは、行選択トランジスタＴＲａｄｒのソースに接続されている。
【００４３】
図２０は、第７実施形態に係る固体撮像装置のベイヤ配列におけるその他の４画素１セル構成例を示す回路図である。
図１９の構成では、フォトダイオードＰＤ−Ｂ、ＰＤ−Ｒ、ＰＤ−Ｇｒ、ＰＤ−Ｇｂがカラム方向ＣＤに一列に並んでいる。これに対して、図２０の構成では、フォトダイオードＰＤ−Ｂ、ＰＤ−Ｒ、ＰＤ−Ｇｒ、ＰＤ−Ｇｂがカラム方向ＣＤおよびロウ方向ＲＤに２行２列に並んでいる。
【００４４】
図２１は、第７実施形態に係る固体撮像装置のフォトダイオード、フローティングディフュージョンおよびゲート電極のレイアウト例を示す平面図である。なお、図２１の構成は、図２０の回路に対応する。
図２１において、赤色用光電変換層ＰＤ−Ｒ、青色用光電変換層ＰＤ−Ｂおよび緑色用光電変換層ＰＤ−Ｇｒ、ＰＤ−Ｇｂは、図６の構成と同様に配置されている。ただし、図６の構成では、１個のベイヤ配列ＨＰに４個のフローティングディフュージョンＦＤが設けられているのに対し、図２１の構成では、１個のベイヤ配列ＨＰに２個のフローティングディフュージョンＦＤが設けられている。ここで、第１のベイヤ配列ＨＰの第１のフローティングディフュージョンＦＤは、第１のベイヤ配列ＨＰの青色用光電変換層ＰＤ−Ｂおよび緑色用光電変換層ＰＤ−Ｇｂと、第１のベイヤ配列ＨＰにカラム方向ＣＤに隣接する第２のベイヤ配列ＨＰの赤色用光電変換層ＰＤ−Ｒおよび緑色用光電変換層ＰＤ−Ｇｒとで共有されている。第１のベイヤ配列ＨＰの第２のフローティングディフュージョンＦＤは、第１のベイヤ配列ＨＰの赤色用光電変換層ＰＤ−Ｒおよび緑色用光電変換層ＰＤ−Ｇｒと、第１のベイヤ配列ＨＰにカラム方向ＣＤに隣接する第３のベイヤ配列ＨＰの青色用光電変換層ＰＤ−Ｂおよび緑色用光電変換層ＰＤ−Ｇｂとで共有されている。
ここで、４画素１セル構成を用いることにより、図６の２画素１セル構成に比べてフローティングディフュージョンＦＤ、行選択トランジスタＴＲａｄｒ、増幅トランジスタＴＲａｍｐおよびリセットトランジスタＴＲｒｓｔの個数を半減させることができ、その分だけ赤色用光電変換層ＰＤ−Ｒ、青色用光電変換層ＰＤ−Ｂおよび緑色用光電変換層ＰＤ−Ｇｒ、ＰＤ−Ｇｂの面積を拡大することが可能となることから、感度と飽和信号量を向上させることができる。
【００４５】
（第８実施形態）
図２２は、第８実施形態に係る固体撮像装置のフォトダイオード、フローティングディフュージョンおよびゲート電極のレイアウト例を示す平面図である。
図２２において、この構成では、緑色用光電変換層ＰＤ−Ｇｒ、ＰＤ−Ｇｂに引き出し部ＰＤ−Ｇ１、ＰＤ−Ｇ２がそれぞれ設けられている。ここで、引き出し部ＰＤ−Ｇ１、ＰＤ−Ｇ２はカラム方向ＣＤに引き出し、深さ方向において赤色用光電変換層ＰＤ−Ｒと青色用光電変換層ＰＤ−Ｂとの間に配置されている。なお、引き出し部ＰＤ−Ｇ１、ＰＤ−Ｇ２は、図１４の不純物拡散層Ｈ３２の引き出し部と同様に構成することができる。
【００４６】
（第９実施形態）
図２３は、第９実施形態に係る固体撮像装置のフォトダイオード、フローティングディフュージョンおよびゲート電極のレイアウト例を示す平面図である。
図２２の構成では、引き出し部ＰＤ−Ｇ１、ＰＤ−Ｇ２はカラム方向ＣＤに引き出されていた。これに対して、図２３の構成では、引き出し部ＰＤ−Ｇ１、ＰＤ−Ｇ２はロウ方向ＲＤに引き出されている。
ここで、緑色用光電変換層ＰＤ−Ｇｒ、ＰＤ−Ｇｂに引き出し部ＰＤ−Ｇ１、ＰＤ−Ｇ２をそれぞれ設けることにより、緑色光に対する感度を向上させることができる。
【００４７】
（第１０実施形態）
図２４は、第１０実施形態に係る固体撮像装置が適用されたデジタルカメラの概略構成を示すブロック図である。
図２４において、デジタルカメラ１１は、カメラモジュール１２および後段処理部１３を有する。カメラモジュール１２は、撮像光学系１４および固体撮像装置１５を有する。後段処理部１３は、イメージシグナルプロセッサ（ＩＳＰ）１６、記憶部１７及び表示部１８を有する。なお、ＩＳＰ１６の少なくとも一部の構成は固体撮像装置１５とともに１チップ化するようにしてもよい。
【００４８】
撮像光学系１４は、被写体からの光を取り込み、被写体像を結像させる。固体撮像装置１５は、被写体像を撮像する。ＩＳＰ１６は、固体撮像装置１５での撮像により得られた画像信号を信号処理する。記憶部１７は、ＩＳＰ１６での信号処理を経た画像を格納する。記憶部１７は、ユーザの操作等に応じて、表示部１８へ画像信号を出力する。表示部１８は、ＩＳＰ１６あるいは記憶部１７から入力される画像信号に応じて、画像を表示する。表示部１８は、例えば、液晶ディスプレイである。なお、カメラモジュール１２は、デジタルカメラ１１以外にも、例えばカメラ付き携帯端末等の電子機器に適用するようにしてもよい。
【００４９】
（第１１実施形態）
図２５は、第１１実施形態に係る固体撮像装置が適用されたカメラモジュールの概略構成を示す断面図である。
図２５において、被写体からカメラモジュール２１のレンズ２２へ入射した光は、メインミラー２３、サブミラー２４およびメカシャッタ２８を経て固体撮像装置２９に入射する。
サブミラー２４で反射した光は、オートフォーカス（ＡＦ）センサ２５に入射する。カメラモジュール２１では、ＡＦセンサ２５での検出結果に基づいてフォーカス調整が行われる。メインミラー２３で反射した光は、レンズ２６およびプリズム２７を経てファインダ３０に入射する。
【００５０】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００５１】
１  画素アレイ部、２  垂直走査回路、３  カラムＡＤＣ回路、４  水平走査回路、５  タイミング制御回路、６  基準電圧発生回路、Ｖｌｉｎ  垂直信号線、Ｈｌｉｎ  水平制御線、ＰＣ  画素、ＨＰ  ベイヤ配列部
【図１】
2015115344.tif 000003
【図２】
2015115344.tif 000004
【図３】
2015115344.tif 000005
【図４】
2015115344.tif 000006
【図５】
2015115344.tif 000007
【図６】
2015115344.tif 000008
【図７】
2015115344.tif 000009
【図８】
2015115344.tif 000010
【図９】
2015115344.tif 000011
【図１０】
2015115344.tif 000012
【図１１】
2015115344.tif 000013
【図１２】
2015115344.tif 000014
【図１３】
2015115344.tif 000015
【図１４】
2015115344.tif 000016
【図１５】
2015115344.tif 000017
【図１６】
2015115344.tif 000018
【図１７】
2015115344.tif 000019
【図１８】
2015115344.tif 000020
【図１９】
2015115344.tif 000021
【図２０】
2015115344.tif 000022
【図２１】
2015115344.tif 000023
【図２４】
2015115344.tif 000024
【図２５】
2015115344.tif 000025
【図２２】
2015115344.tif 000026
【図２３】
2015115344.tif 000027