(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光電変換素子を構成する第１導電型の第１の不純物領域と、第１導電型の第２の不純物領域と、前記第１の不純物領域の電荷を前記第２の不純物領域へ転送する転送用ＭＯＳトランジスタとが配されたアクティブ領域と、前記アクティブ領域を分離する素子分離領域とを半導体基板に有する光電変換装置において、
前記転送用ＭＯＳトランジスタのゲートが前記第１の不純物領域の一部の上に延在し、
前記素子分離領域は、前記転送用ＭＯＳトランジスタのチャネル幅を規定し互いに対向する第１の境界および第２の境界を含むとともに、前記ゲートの下に、前記転送用ＭＯＳトランジスタのチャネル幅方向に平行でかつ前記第１の境界および前記第２の境界のうち前記第２の境界に近い第１の辺を含み、前記ゲートの前記第１の不純物領域の側の第２の辺は、前記第１の辺から長さＬ１だけ前記第１の不純物領域の側に位置し、前記第１の不純物領域は、前記第２の辺を横切る第３の辺を有し、前記第２の境界を含む仮想線が前記第１の境界と前記第３の辺との間にあり、前記仮想線と前記第３の辺との距離Ｗ４が（Ｌ１×４）以下である、
ことを特徴とする光電変換装置。
【請求項２】
前記第２の辺に沿った前記第１の不純物領域の幅から前記ゲートの前記第２の不純物領域の側の第３の辺に沿った前記転送用ＭＯＳトランジスタのチャネル幅を減じた値が（Ｌ１×３）以下である、
ことを特徴とする請求項１に記載の光電変換装置。
【請求項３】
前記第１の不純物領域は、前記ゲートの下側領域以外では前記素子分離領域に接していないことを特徴とする請求項１に記載の光電変換装置。
【請求項４】
Ｌ１が０．２μｍ以上であることを特徴とする請求項１に記載の光電変換装置。
【請求項５】
Ｌ１が０．２５μｍ以上であることを特徴とする請求項１に記載の光電変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多数の光電変換素子を有する固体撮像装置に関し、特に光電変換素子の電荷を読み出すトランジスタとフォトダイオードのＮ型不純物領域のレイアウト上の配置により、光電荷転送時に転送残りを少なくする方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般的なＭＯＳ型固体撮像装置は、１画素の構成が、図１８に示すような構成になっており、他の各々の画素も同様の構成となっている。このようなＭＯＳ型固体撮像装置は、例えば特許文献１の図２に開示されたＣＭＯＳセンサの画素構成と同じものであり、レイアウトも特許文献１の図３に示されている。
【０００３】
図１８において、１は光電変換素子であるフォトダイオード、２は光電変換された電荷を転送するＭＯＳ型電界効果トランジスタからなる転送スイッチ、３は電荷の転送先である浮遊拡散領域（以後「ＦＤ」と呼ぶ）、４はＦＤ３の電圧を増幅するＭＯＳトランジスタ、５は電荷信号を画素の外部に出力する出力端子、６は画素を作動させるための駆動電源（図示しない）に接続される電源端子、７はＭＯＳトランジスタ４をソースフォロワ動作させるための定電流源、８はＦＤ３の電圧を電源電圧にリセットするためのＭＯＳ型電界効果トランジスタからなるリセットスイッチである。転送スイッチ２のゲート及びリセットスイッチ８のゲートは垂直走査回路（図示しない）、出力端子５は水平走査回路（図示しない）にそれぞれ接続される。
【０００４】
次に、図１８に掲げるＭＯＳ型固体撮像装置の動作について説明する。
【０００５】
まず、光電変換はフォトダイオード１でおこなわれ、光量電荷の蓄積期間中は転送スイッチ２がオフ状態であり、ＦＤ３にはフォトダイオード１で光電変換された電荷は転送されない。ＦＤ３は、蓄積開始前にリセットスイッチ８がオンし、適当な電圧に初期化されている。すなわち、これがダークレベルとなる。次に転送スイッチ２をオンさせることでフォトダイオード１に蓄積されていた電荷は、ＦＤ３に転送され、その信号は、ＦＤ３上の電圧として、ＭＯＳトランジスタ４、電源端子６、及び定電流源７で構成されるソースフォロワ回路を通して出力端子５から画素外へ出力される。
【０００６】
ここまでの記載は、本発明についても共通する内容である。また、図１８において、
ＭＯＳトランジスタ４と電源端子６の間、または、ＭＯＳトランジスタ４と出力端子５の間に、ＭＯＳトランジスタ４に対してソースフォロア動作を行わせるように選択するための選択用ＭＯＳトランジスタを別途設けた場合においても本発明は適用可能であることは言うまでもない。ここで、従来例１の画素レイアウトを図１９に示す。図１９において、１は図示しない半導体基板上のアクティブ領域にＮ型不純物領域に形成してなるフォトダイオードを表しており、２は転送スイッチを表しており、３はＦＤを表しており、９はフォトダイオード１側のアクティブ領域（ＡＣＴ）、１０はＡＣＴ９を分離する素子分離領域を示す。転送スイッチ２を成すゲートの下側領域に、フォトダイオード１のＮ型不純物領域からＦＤ３への光信号電荷の転送路（チャネル）が形成されている。Ｗ１はその転送スイッチ２を成すゲートの下側領域に位置するフォトダイオード１のＮ型不純物領域の転送路幅を表す。なお、２ａ〜２ｄは、転送スイッチ２を矩形の４辺を示す（Ｌは、チャネル長方向、Ｗはチャネル幅方向を示す）。
【０００７】
ここで、Ｎ型不純物領域の転送路幅Ｗ１の幅を変化させ、転送特性を表す空乏化電圧の変化を調べたグラフを図２０に示す。図２０を見ると、Ｎ型不純物領域の転送路幅Ｗ１が狭くなると空乏化電圧が上がっており、転送しにくくなることが見て取れる。従来例１は、フォトダイオード１のＮ型不純物領域の光信号電荷を転送する転送路がそのＮ型不純物領域全体に対して狭い構造であり、そのため転送特性が良くない。
【０００８】
次に、従来例２の画素レイアウトを図２１に示す。従来例２では、フォトダイオード１のＮ型不純物領域の光信号電荷を転送する転送路を広げることで転送特性が良くなっている。また、電子から見た各部のポテンシャル（通常ポテンシャル）を図２２（ａ）及び（ｂ）に示す。図２２において、１はフォトダイオード１のポテンシャルを表しており、２は転送スイッチ２のポテンシャル、３はＦＤ３のポテンシャルを表している。図２２（ａ）は、フォトダイオード１に電子が蓄積されている状態の様子を示す図面である。一方、図２２（ｂ）は、転送スイッチ２をオンしてＦＤ３に電子を転送した様子を表す図面である。欠陥が無ければ、転送スイッチ２をオンすることで、図示の如く、フォトダイオード１の電荷はすべてＦＤ３に転送されるため、完全転送を実現することができる。
【特許文献１】特開平１１−１９６３３１号公報
【特許文献２】特開２００１−８５６５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上記の従来技術では、以下のような欠点がある。製造工程において生ずる転送スイッチ２の製造ばらつきにより、図２３のように転送スイッチ２がフォトダイオードと反対方向にずれており、転送スイッチ２の下側領域以外でＮ型不純物領域が素子分離領域と接している領域（図２３の点線の○で囲む領域参照）Ｐ１が形成されると、この領域Ｐ１の欠陥を介した発生電荷により、固体撮像装置としての性能が悪化してしまう。
【００１０】
その他の場合として、例えば特許文献２の図１２に示されているような、図２４のように転送スイッチ２がフォトダイオード方向に少しだけ突き出している場合を考える。また、図２５は、図２４中の点線Ａ−Ｂ−Ｃ−Ｄ−Ｅに沿った断面で切ったポテンシャル図を表している。
【００１１】
図２４のように転送スイッチ２がフォトダイオード１方向に少しだけ突き出していると転送時に図中の点線の○で囲む領域に電界が進入しにくく、転送に時間がかかってしまう細長い小さい領域Ｐ２がフォトダイオード１にできてしまう（図２５参照）。
【００１２】
このような細長い小さい領域Ｐ２がフォトダイオード１にできてしまうと、ゴミや、重金属汚染、素子分離領域１０とアクティブ領域９の境界線の粗さなどの影響で、図２６及び図２７に示すように転送路を遮断する領域Ｐ３ができ、この領域Ｐ３に電子がたまってしまい、完全に転送ができなくなり、これにより出力が小さくなるという現象が起きていた。
【００１３】
本発明の請求項１乃至５に係る発明は、転送しにくい領域がフォトダイオードにできてしまうことをなくすことで転送不良をなくし、出力の低下を防ぐことを目的としている。
本発明の請求項３に係る発明は、転送用ＭＯＳトランジスタの下側領域以外で不純物領域が素子分離領域と接している領域をなくし、欠陥を介した電荷の発生を防ぐことを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明に係る光電変換装置は、光電変換素子を構成する第１導電型の第１の不純物領域と、第１導電型の第２の不純物領域と、前記第１の不純物領域の電荷を前記第２の不純物領域へ転送する転送用ＭＯＳトランジスタとが配されたアクティブ領域と、前記アクティブ領域を分離する素子分離領域とを半導体基板に有する光電変換装置において、前記転送用ＭＯＳトランジスタのゲートが前記第１の不純物領域の一部の上に延在し、前記素子分離領域は、前記転送用ＭＯＳトランジスタのチャネル幅を規定し互いに対向する第１の境界および第２の境界を含むとともに、前記ゲートの下に、前記転送用ＭＯＳトランジスタのチャネル幅方向に平行でかつ前記第１の境界および前記第２の境界のうち前記第２の境界に近い第１の辺を含み、前記ゲートの前記第１の不純物領域の側の第２の辺は、前記第１の辺から長さＬ１だけ前記第１の不純物領域の側に位置し、前記第１の不純物領域は、前記第２の辺を横切る第３の辺を有し、前記第２の境界を含む仮想線が前記第１の境界と前記第３の辺との間にあり、前記仮想線と前記第３の辺との距離Ｗ４が（Ｌ１×４）以下であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、フォトダイオードからＦＤ（浮遊拡散領域）へ電荷を転送する際、滞りなく、完全転送することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下に、本発明の実施の形態について図面を参照しつつ詳細に述べる。なお、前述の従来例と同様の構成要素については同一符号を付してその説明を簡略又は省略する。
【実施例１】
【００２４】
図１に本発明の実施例１の固体撮像装置の画素レイアウト図を示す。図１において、図示しない半導体基板上のアクティブ領域にＮ型不純物領域に形成してなる光電変換素子であるフォトダイオード１、光電変換された電荷を転送する転送スイッチ２、電荷の転送先であるＦＤ３、フォトダイオード１側のアクティブ領域（ＡＣＴ）９、及びＡＣＴ９を分離する素子分離領域１０が図のように配置されている。２ａ〜２ｄは、転送スイッチ２を矩形の４辺を示す（Ｌは、チャネル長方向、Ｗはチャネル幅方向を示す）。
【００２５】
また、Ｗ２は、転送スイッチ２のＦＤ３側の辺２ｃの信号電荷の転送路と重なる線分の幅、Ｗ３は、この幅Ｗ２の線分を転送スイッチ２のフォトダイオード１側の辺２ａに射影したときの線分の幅、Ｗ４は、この射影した幅Ｗ３の線分以外で転送スイッチ２のフォトダイオード１側の辺２ａにフォトダイオード１のＮ型不純物領域が接する線分の幅をそれぞれ表す。さらに、Ｌ１は、転送スイッチ２がフォトダイオード１側のアクティブ領域９に対してチャネル長方向Ｌに沿って突き出している線分の長さを表す。
【００２６】
本実施例では、転送スイッチ２のＦＤ３側の辺２ｃに沿った幅Ｗ２の線分よりそのフォトダイオード１側の辺２ａに沿って幅Ｗ３と幅Ｗ４とを足した幅Ｗ３＋Ｗ４の線分のほうが長い。
【００２７】
従って、本実施例によれば、上記構成をとることで、フォトダイオード１からの電荷の転送路が広く、転送しやすい構造となっているため、転送不良による出力の低下を防ぐことができる。
【実施例２】
【００２８】
図１に本発明の実施例２の固体撮像装置の画素レイアウト図を示す。本実施例の構成要素は、前述の実施例１と同様であるため、同一符号を付してその説明を省略する。
【００２９】
本実施例では、転送スイッチ２のチャネル長方向Ｌに突き出している線分の長さＬ１は、０．２５μｍ以上である。また、転送スイッチ２の長さＬ１と幅Ｗ４の２辺に囲まれた領域の下側領域は、フォトダイオード１のＮ型不純物領域である。
【００３０】
上記０．２５μｍ以上である必要性を以下に述べる。
【００３１】
図２に転送スイッチ２のアクティブ領域９に対する突き出し量Ｌ１と転送不良画素発生頻度の関係を調べた結果を示す。この結果から、転送スイッチ２の突き出し量Ｌ１を大きくしていくと、転送不良画素発生頻度が減ることが見て取れ、０．２０μｍ以上突き出すとほぼ発生しないことがわかる。このことから、製造上のアライメントずれを考慮し、マージンを確保するために、０．２５μｍ以上突き出す必要がある。
【００３２】
図３に図１の点線Ａ−Ｂ−Ｃ−Ｄ−Ｅの断面で切ったポテンシャル図を示す。転送路が確保されていることが見て取れる。
【００３３】
従って、本実施例によれば、上記構成をとることで、転送スイッチ２の下側領域以外でフォトダイオード１のＮ型不純物領域が素子分離領域１０と接している領域をなくし、欠陥を介した電荷の発生を防ぎ、転送スイッチ２をフォトダイオード１側のアクティブ領域９に対して０．２５μｍ以上突き出すことによって、転送スイッチ２の長さＬ１と幅Ｗ４の２辺に囲まれた領域がゴミや、重金属汚染、素子分離領域とアクティブ領域の境界線の粗さなどの影響で遮断されてしまうことを防ぎ、転送不良による出力の低下を防ぐことができる。
【実施例３】
【００３４】
図４に本発明の実施例３の固体撮像装置の画素レイアウト図を示す。本実施例の構成要素は、前述の実施例１と同様であるため、同一符号を付してその説明を省略する。
【００３５】
図４において、Ｌ２は、フォトダイオード１のＮ型不純物領域と転送スイッチ２のチャネル長方向Ｌの重なり幅を表している。この長さＬ２と幅Ｗ４の２辺に囲まれた領域の下側領域は、フォトダイオード１のＮ型不純物領域である。
【００３６】
本実施例では、素子分離領域１０にフォトダイオード１のＮ型不純物領域が接していない。
【００３７】
図５に図４の点線Ａ−Ｂ−Ｃ−Ｄ−Ｅの断面で切ったポテンシャル図を示す。この図から、転送路が確保されていることが見て取れる。
【００３８】
従って、本実施例によれば、上記構成をとることで、フォトダイオード１のＮ型不純物領域が素子分離領域１０と接している領域をなくし、欠陥を介した電荷の発生を防ぎ、フォトダイオード１のＮ型不純物領域と転送スイッチ２の重なり以上に突き出し量を大きくすることで、転送スイッチ２の長さＬ２と幅Ｗ４の２辺に囲まれた領域が、転送に時間がかかってしまう細長い小さい領域になってしまうことを防ぎ、転送不良による出力の低下を防ぐことができる。
【実施例４】
【００３９】
図６に本発明の実施例４の固体撮像装置の画素レイアウト図を示す。本実施例の構成要素は、前述の実施例１（図１参照）と同様であるため、同一符号を付してその説明を省略する。
【００４０】
本実施例では、転送スイッチ２の幅Ｗ４が長さＬ１の３倍以下（Ｗ４／Ｌ１≦３）である。
【００４１】
上記転送スイッチ２の幅Ｗ４が長さＬ１の３倍以下である必要性を以下に述べる。
【００４２】
図７に転送スイッチ２の長さＬ１に対する幅Ｗ４の比（Ｗ４／Ｌ１）と、転送スイッチ２にかかる電界が転送スイッチ２の長さＬ１と幅Ｗ４の２辺に囲まれた領域にどれくらいの割合でかかるかの関係を表した図を示す。この図から、長さＬ１に対する幅Ｗ４の比を大きくしていくと、長さＬ１と幅Ｗ４の辺に囲まれた領域に電界がかかりにくくなることが見て取れ、長さＬ１に対する幅Ｗ４の比を４倍以下にするとほぼ電界が進入することが見て取れる。このことから、製造上のアライメントずれを考慮し、マージンを確保するために転送スイッチ２の長さＬ１に対する幅Ｗ４の比を３倍以下にする必要がある。
【００４３】
また、図８に転送スイッチ２の長さＬ１に対する幅Ｗ４の比と、転送不良画素発生頻度の関係を調べた結果を示す。この結果から、長さＬ１に対する幅Ｗ４の比を大きくしていくと、転送不良画素発生頻度が増加することが見て取れ、長さＬ１に対する幅Ｗ４の比を４倍以下にするとほぼ転送不良画素が発生しないことが見て取れる。このことから、製造上のアライメントずれを考慮し、マージンを確保するために、転送スイッチ２の長さＬ１に対する幅Ｗ４の比を３倍以下にする必要がある。
【００４４】
図９に図６の点線Ａ−Ｂ−Ｃ−Ｄ−Ｅの断面で切ったポテンシャル図を示す。転送路が確保されていることが見て取れる。
【００４５】
従って、本実施例によれば、上記構成をとることで、転送スイッチ２の下側領域以外でフォトダイオード１のＮ型不純物領域が素子分離領域１０と接している領域をなくし、欠陥を介した電荷の発生を防ぎ、転送スイッチ２の幅Ｗ４が長さＬ１の３倍以下であることで、転送スイッチ２を成すゲート下のフォトダイオード１のＮ型不純物領域にそのゲートの電界が完全にかかることで、転送スイッチ２の長さＬ１と幅Ｗ４の２辺に囲まれた領域が、転送に時間がかかってしまう細長い小さい領域になってしまうことを防ぎ、転送不良による出力の低下を防ぐことができる。
【実施例５】
【００４６】
図１０に本発明の実施例５の固体撮像装置の画素レイアウト図を示す。本実施例の構成要素は、前述の実施例１（図１参照）と同様であるため、同一符号を付してその説明を省略する。
【００４７】
本実施例では、転送スイッチ２のチャネル長方向Ｌに突き出している線分の長さＬ１は、０．２５μｍ以上であり、また、素子分離領域１０にフォトダイオード１のＮ型不純物領域が接していない。
【００４８】
従って、本実施例によれば、上記構成をとることで、フォトダイオード１のＮ型不純物領域が素子分離領域１０と接している領域をなくし、欠陥を介した電荷の発生を防ぎ、フォトダイオード１のＮ型不純物領域と転送スイッチ２の重なり以上に突き出し量Ｌ１を大きくすることで、転送スイッチ２の長さＬ１と幅Ｗ４の２辺に囲まれた領域が、転送に時間がかかってしまう細長い小さい領域になってしまうことを防ぎ、転送不良による出力の低下を防ぐことができる。しかも、転送スイッチ２をフォトダイオード１側のアクティブ領域９に対して０．２５μｍ以上突き出すことによって、転送スイッチ２の長さＬ１と幅Ｗ４の２辺に囲まれた領域がゴミや、重金属汚染、素子分離領域１０とアクティブ領域９の境界線の粗さなどの影響で遮断されてしまうことを防ぐことができるので、より転送不良による出力の低下を防ぐことができる。
【実施例６】
【００４９】
図１１に本発明の実施例６の固体撮像装置の画素レイアウト図を示す。図中の符号は、前述の実施例１（図１参照）と同じものを表しているので、その説明を省略する。
【００５０】
本実施例では、転送スイッチ２のチャネル長方向Ｌに突き出している線分の長さＬ１は、０．２５μｍ以上であり、転送スイッチ２の幅Ｗ４が長さＬ１の３倍以下である。
【００５１】
従って、本実施例によれば、上記構成をとることで、転送スイッチ２の下側領域以外でフォトダイオード１のＮ型不純物領域が素子分離領域１０と接している領域をなくし、欠陥を介した電荷の発生を防ぎ、転送スイッチ２の幅Ｗ４が長さＬ１の３倍以下であることで、転送スイッチ２を成すゲート下のフォトダイオード１のＮ型不純物領域にそのゲートの電界が完全にかかることで、転送スイッチ２の長さＬ１と幅Ｗ４の２辺に囲まれた領域が、転送に時間がかかってしまう細長い小さい領域になってしまうことを防ぎ、転送不良による出力の低下を防ぐことができる。しかも、転送スイッチ２をフォトダイオード１側のアクティブ領域９に対して０．２５μｍ以上突き出すことによって、転送スイッチ２の長さＬ１と幅Ｗ４の２辺に囲まれた領域がゴミや、重金属汚染、素子分離領域１０とアクティブ領域９の境界線の粗さなどの影響で遮断されてしまうことを防ぐことができるので、より転送不良による出力の低下を防ぐことができる。
【実施例７】
【００５２】
図１２に本発明の実施例７の固体撮像装置の画素レイアウト図を示す。本実施例の構成要素は、前述の実施例１（図１参照）と同様であるため、同一符号を付してその説明を省略する。
【００５３】
本実施例では、素子分離領域１０にフォトダイオード１のＮ型不純物領域が接しておらず、転送スイッチ２の幅Ｗ４が長さＬ１の３倍以下である。
【００５４】
従って、本実施例によれば、上記構成をとることで、フォトダイオード１のＮ型不純物領域が素子分離領域１０と接している領域をなくし、欠陥を介した電荷の発生を防ぎ、フォトダイオード１のＮ型不純物領域と転送スイッチ２の重なり以上に突き出し量Ｌ１を大きくすることで、転送スイッチ２の長さＬ１と幅Ｗ４の２辺に囲まれた領域が、転送に時間がかかってしまう細長い小さい領域になってしまうことを防ぎ、転送不良による出力の低下を防ぐことができる。しかも、転送スイッチ２の幅Ｗ４が長さＬ１の３倍以下であることで、転送スイッチ２を成すゲート下のフォトダイオード１のＮ型不純物領域にそのゲートの電界が完全にかかることで、転送スイッチ２の長さＬ１と幅Ｗ４の２辺に囲まれた領域が、転送に時間がかかってしまう細長い小さい領域になってしまうことを防ぐことができるので、より転送不良による出力の低下を防ぐことができる。
【実施例８】
【００５５】
図１３に本発明の実施例８の固体撮像装置の画素レイアウト図を示す。本実施例の構成要素は、前述の実施例１（図１参照）と同様であるため、同一符号を付してその説明を省略する。
【００５６】
本実施例では、転送スイッチ２がチャネル長方向Ｌに突き出している線分の長さＬ１は、０．２５μｍ以上であり、素子分離領域１０にフォトダイオード１のＮ型不純物領域が接しておらず、転送スイッチ２の幅Ｗ４が長さＬ１の３倍以下である。
【００５７】
従って、本実施例によれば、上記構成をとることで、フォトダイオード１のＮ型不純物領域が素子分離領域１０と接している領域をなくし、欠陥を介した電荷の発生を防ぎ、フォトダイオード１のＮ型不純物領域と転送スイッチ２の重なり以上に突き出し量Ｌ１を大きくすることで、転送スイッチ２の長さＬ１と幅Ｗ４の２辺に囲まれた領域が、転送に時間がかかってしまう細長い小さい領域になってしまうことを防ぎ、転送不良による出力の低下を防ぐことができる。
【００５８】
しかも、転送スイッチ２の幅Ｗ４が長さＬ１の３倍以下であることで、転送スイッチ２を成すゲート下のフォトダイオード１のＮ型不純物領域にそのゲートの電界が完全にかかることで、転送スイッチ２の長さＬ１と幅Ｗ４の２辺に囲まれた領域が、転送に時間がかかってしまう細長い小さい領域になってしまうことを防ぐことができるので、より転送不良による出力の低下を防ぐことができる。さらに、転送スイッチ２をフォトダイオード１側のアクティブ領域９に対して０．２５μｍ以上突き出すことによって、転送スイッチ２の長さＬ１と幅Ｗ４の２辺に囲まれた領域がゴミや、重金属汚染、素子分離領域１０とアクティブ領域９の境界線の粗さなどの影響で遮断されてしまうことを防ぐことができるので、さらに転送不良による出力の低下を防ぐことができる。
【実施例９】
【００５９】
図１４に本発明の実施例９の固体撮像装置の画素レイアウト図を示す。本実施例の構成要素は、前述の実施例１（図１参照）と同様であるため、同一符号を付してその説明を省略する。
【００６０】
本実施例では、転送スイッチ２がチャネル長方向Ｌに突き出している長さＬ１がＦＤ３側の転送路に近づくにつれて段階的に大きくなっている。
【００６１】
従って、本実施例によれば、上記構成をとることで、転送スイッチ２の下側領域以外でフォトダイオード１のＮ型不純物領域が素子分離領域１０と接している領域をなくし、欠陥を介した電荷の発生を防ぎ、転送スイッチ２がチャネル長方向Ｌに突き出している長さＬ１がＦＤ３側の転送路に近づくにつれて段階的に広がっていることにより、転送スイッチ２の下側領域でその長さＬ１と幅Ｗ４の２辺に囲まれたフォトダイオード１のＮ型不純物領域の転送路幅もＦＤ３側の転送路に近づくにつれて段階的に広がっており、転送しやすい構造となっている。このことにより、転送不良による出力の低下を防ぐことができる。
【実施例１０】
【００６２】
図１５に本発明の実施例１０の固体撮像装置の画素レイアウト図を示す。本実施例の構成要素は、前述の実施例１（図１参照）と同様であるため、同一符号を付してその説明を省略する。
【００６３】
本実施例では、転送スイッチ２がチャネル長方向Ｌに突き出している長さＬ１がＦＤ３側の転送路に近づくにつれて連続的に大きくなっている。
【００６４】
従って、本実施例によれば、上記構成をとることで、転送スイッチ２の下側領域以外でフォトダイオード１のＮ型不純物領域が素子分離領域１０と接している領域をなくし、欠陥を介した電荷の発生を防ぎ、転送スイッチ２がチャネル長方向Ｌに突き出している長さＬ１がＦＤ３側の転送路に近づくにつれて連続的に広がっていることにより、転送スイッチ２の下側領域でその長さＬ１と幅Ｗ４の２辺に囲まれたフォトダイオード１のＮ型不純物領域の転送路幅もＦＤ３側の転送路に近づくにつれて連続的に広がっており、転送しやすい構造となっている。このことにより、転送不良による出力の低下を防ぐことができる。
【実施例１１】
【００６５】
図１４に本発明の実施例１１の固体撮像装置の画素レイアウト図を示す。本実施例の構成要素は、前述の実施例１（図１参照）と同様であるため、同一符号を付してその説明を省略する。
【００６６】
本実施例では、転送スイッチ２がチャネル長方向Ｌに突き出している長さＬ１が０．２５μｍ以上であり、その長さＬ１がＦＤ３側の転送路に近づくにつれて段階的に大きくなっている。
【００６７】
従って、本実施例によれば、上記構成をとることで、転送スイッチ２の下側領域以外でフォトダイオード１のＮ型不純物領域が素子分離領域１０と接している領域をなくし、欠陥を介した電荷の発生を防ぎ、転送スイッチ２をフォトダイオード１側のアクティブ領域９に対して０．２５μｍ以上突き出すことによって、転送スイッチ２の長さＬ１と幅Ｗ４の２辺に囲まれた領域がゴミや、重金属汚染、素子分離領域１０とアクティブ領域９の境界線の粗さなどの影響で遮断されてしまうことを防ぎ、転送不良による出力の低下を防ぐことができる。
【００６８】
また、転送スイッチ２がチャネル長方向Ｌに突き出している長さＬ１がＦＤ３側の転送路に近づくにつれて段階的に広がっていることにより、転送スイッチ２の下側領域でその長さＬ１と幅Ｗ４の２辺に囲まれたフォトダイオード１のＮ型不純物領域の転送路幅もＦＤ３側の転送路に近づくにつれて段階的に広がっており、転送しやすい構造となっている。このことにより、さらに転送不良による出力の低下を防ぐことができる。
【実施例１２】
【００６９】
図１５に本発明の実施例１２の固体撮像装置の画素レイアウト図を示す。本実施例の構成要素は、前述の実施例１（図１参照）と同様であるため、同一符号を付してその説明を省略する。
【００７０】
本実施例では、転送スイッチ２の幅Ｗ４が長さＬ１の３倍以下であり、転送スイッチ２がチャネル長方向Ｌに突き出している長さＬ１がＦＤ３側の転送路に近づくにつれて連続的に大きくなっている。
【００７１】
従って、本実施例によれば、上記構成をとることで、転送スイッチ２の下側領域以外でフォトダイオード１のＮ型不純物領域が素子分離領域１０と接している領域をなくし、欠陥を介した電荷の発生を防ぎ、転送スイッチ２をフォトダイオード１側のアクティブ領域９に対して０．２５μｍ以上突き出すことによって、転送スイッチ２の長さＬ１と幅Ｗ４の２辺に囲まれた領域がゴミや、重金属汚染、素子分離領域１０とアクティブ領域９の境界線の粗さなどの影響で遮断されてしまうことを防ぎ、転送不良による出力の低下を防ぐことができる。
【００７２】
また、転送スイッチ２がチャネル長方向Ｌに突き出している長さＬ１がＦＤ３側の転送路に近づくにつれて連続的に広がっていることにより、転送スイッチ２の下側領域でその長さＬ１と幅Ｗ４の２辺に囲まれたフォトダイオード１のＮ型不純物領域の転送路幅もＦＤ３側の転送路に近づくにつれて連続的に広がっており、転送しやすい構造となっている。このことにより、さらに転送不良による出力の低下を防ぐことができる。
【実施例１３】
【００７３】
図１４に本発明の実施例１３の固体撮像装置の画素レイアウト図を示す。本実施例の構成要素は、前述の実施例１（図１参照）と同様であるため、同一符号を付してその説明を省略する。
【００７４】
本実施例では、素子分離領域１０にフォトダイオード１のＮ型不純物領域が接しておらず、転送スイッチ２がチャネル長方向Ｌに突き出している長さＬ１がＦＤ３側の転送路に近づくにつれて段階的に大きくなっている。
【００７５】
従って、本実施例によれば、上記構成をとることで、フォトダイオード１のＮ型不純物領域が素子分離領域１０と接している領域をなくし、欠陥を介した電荷の発生を防ぎ、Ｎ型不純物領域と転送スイッチ２の重なり以上に突き出し量Ｌ１を大きくすることで、転送スイッチ２の長さＬ１と幅Ｗ４の２辺に囲まれた領域が、転送に時間がかかってしまう細長い小さい領域になってしまうことを防ぎ、転送不良による出力の低下を防ぐことができる。
【００７６】
また、転送スイッチ２がチャネル長方向Ｌに突き出している長さＬ１がＦＤ３側の転送路に近づくにつれて段階的に広がっていることにより、転送スイッチ２の下側領域でその長さＬ１と幅Ｗ４の２辺に囲まれたフォトダイオード１のＮ型不純物領域の転送路幅もＦＤ３側の転送路に近づくにつれて段階的に広がっており、転送しやすい構造となっている。このことにより、さらに転送不良による出力の低下を防ぐことができる。
【実施例１４】
【００７７】
図１５に本発明の実施例１４の固体撮像装置の画素レイアウト図を示す。本実施例の構成要素は、前述の実施例１（図１参照）と同様であるため、同一符号を付してその説明を省略する。
【００７８】
本実施例では、素子分離領域１０にフォトダイオード１のＮ型不純物領域が接しておらず、転送スイッチ２がチャネル長方向Ｌに突き出している長さＬ１がＦＤ３側の転送路に近づくにつれて連続的に大きくなっている。
【００７９】
従って、本実施例によれば、上記構成をとることで、フォトダイオード１のＮ型不純物領域が素子分離領域１０と接している領域をなくし、欠陥を介した電荷の発生を防ぎ、フォトダイオード１のＮ型不純物領域と転送スイッチ２の重なり以上に突き出し量Ｌ１を大きくすることで、転送スイッチ２の長さＬ１と幅Ｗ４の２辺に囲まれた領域が、転送に時間がかかってしまう細長い小さい領域になってしまうことを防ぎ、転送不良による出力の低下を防ぐことができる。
【００８０】
また、転送スイッチ２がチャネル長方向Ｌに突き出している長さＬ１がＦＤ３側の転送路に近づくにつれて連続的に広がっていることにより、転送スイッチ２の下側領域でその長さＬ１と幅Ｗ４の２辺に囲まれたフォトダイオード１のＮ型不純物領域の転送路幅もＦＤ３側の転送路に近づくにつれて連続的に広がっており、転送しやすい構造となっている。このことにより、さらに転送不良による出力の低下を防ぐことができる。
【実施例１５】
【００８１】
図１４に本発明の実施例１５の固体撮像装置の画素レイアウト図を示す。本実施例の構成要素は、前述の実施例１（図１参照）と同様であるため、同一符号を付してその説明を省略する。
【００８２】
本実施例では、転送スイッチ２の幅Ｗ４が長さＬ１の３倍以下であり、転送スイッチ２がチャネル長方向Ｌに突き出している長さＬ１がＦＤ３側の転送路に近づくにつれて段階的に大きくなっている。
【００８３】
従って、本実施例によれば、上記構成をとることで、転送スイッチ２の下側領域以外でフォトダイオード１のＮ型不純物領域が素子分離領域１０と接している領域をなくし、欠陥を介した電荷の発生を防ぎ、転送スイッチ２の幅Ｗ４が長さＬ１の３倍以下であることで、転送スイッチ２を成すゲート下のフォトダイオード１のＮ型不純物領域にそのゲートの電界が完全にかかることで、転送スイッチ２の長さＬ１と幅Ｗ４の２辺に囲まれた領域が、転送に時間がかかってしまう細長い小さい領域になってしまうことを防ぎ、転送不良による出力の低下を防ぐことができる。
【００８４】
また、転送スイッチ２がチャネル長方向Ｌに突き出している長さＬ１がＦＤ３側の転送路に近づくにつれて段階的に広がっていることにより、転送スイッチ２の下側領域でその長さＬ１と幅Ｗ４の２辺に囲まれたフォトダイオード１のＮ型不純物領域の転送路幅もＦＤ３側の転送路に近づくにつれて段階的に広がっており、転送しやすい構造となっている。このことにより、さらに転送不良による出力の低下を防ぐことができる。
【実施例１６】
【００８５】
図１５に本発明の実施例１６の固体撮像装置の画素レイアウト図を示す。本実施例の構成要素は、前述の実施例１（図１参照）と同様であるため、同一符号を付してその説明を省略する。
【００８６】
本実施例では、転送スイッチ２の幅Ｗ４が長さＬ１の３倍以下であり、転送スイッチ２がチャネル長方向Ｌに突き出している長さＬ１がＦＤ３側の転送路に近づくにつれて連続的に大きくなっている。
【００８７】
従って、本実施例によれば、上記構成をとることで、転送スイッチ２の下側領域以外でフォトダイオード１のＮ型不純物領域が素子分離領域１０と接している領域をなくし、欠陥を介した電荷の発生を防ぎ、転送スイッチ２の幅Ｗ４が長さＬ１の３倍以下であることで、転送スイッチ２を成すゲート下のフォトダイオード１のＮ型不純物領域にそのゲートの電界が完全にかかることで、転送スイッチ２の長さＬ１と幅Ｗ４の２辺に囲まれた領域が、転送に時間がかかってしまう細長い小さい領域になってしまうことを防ぎ、転送不良による出力の低下を防ぐことができる。
【００８８】
また、転送スイッチ２がチャネル長方向Ｌに突き出している長さＬ１がＦＤ３側の転送路に近づくにつれて段階的に広がっていることにより、転送スイッチ２の下側領域でその長さＬ１と幅Ｗ４の２辺に囲まれたフォトダイオード１のＮ型不純物領域の転送路幅もＦＤ３側の転送路に近づくにつれて連続的に広がっており、転送しやすい構造となっている。このことにより、さらに転送不良による出力の低下を防ぐことができる。
【実施例１７】
【００８９】
図１６に本発明の実施例１７の固体撮像装置の画素レイアウト図を示す。図１６の点線ＡＢにそった断面図を図１７に示す。図１７において、１は図示しない半導体基板上のアクティブ領域にＮ型不純物領域に形成してなる光電変換素子であるフォトダイオード、２は光電変換された電荷を転送する転送スイッチ、３は電荷の転送先であるＦＤ、９はフォトダイオード１側のアクティブ領域（ＡＣＴ）、１０はＡＣＴ９を分離する素子分離領域を示す。
【００９０】
本実施例では、転送スイッチ２がフォトダイオード１側のアクティブ領域９に対してチャネル長方向Ｌに突き出している長さをＬ１とし、転送スイッチ２の下のフォトダイオード１のＮ型不純物領域の長さをＬ３とし、素子分離領域１０のバーズビーク１０ａの長さをＬ４としたとき、長さＬ１、Ｌ３、Ｌ４を、Ｌ３＋Ｌ４≦Ｌ１の関係式を満たすように設定される。
【００９１】
従って、本実施例によれば、転送スイッチ２の電界がフォトダイオード１のＮ型不純物領域にかかり、転送スイッチ２下のＮ型不純物領域が転送に時間がかかってしまう細長い小さい領域になってしまうことを防ぎ、転送不良による出力の低下を防ぐことができる。また、上記長さＬ１、Ｌ３、Ｌ４を、Ｌ３＋Ｌ４＝Ｌ１の関係式を満たすように設定することで、できるだけ転送スイッチ２がアクティブ領域９にかからず開口を広く取ることができ、さらに転送不良を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００９２】
【図１】本発明の実施例１、２に係る固体撮像装置を示す概略的レイアウト図である。
【図２】本発明の実施例２に係る固体撮像装置の転送スイッチの突き出し量と転送不良画素発生頻度の関係を示すグラフである。
【図３】図１中のＡ−Ｂ−Ｃ−Ｄ−Ｅ線に沿った固体撮像装置の概略的ポテンシャル図である。
【図４】本発明の実施例３に係る固体撮像装置を示す概略的レイアウト図である。
【図５】図４中のＡ−Ｂ−Ｃ−Ｄ−Ｅ線に沿った固体撮像装置の概略的ポテンシャル図である。
【図６】本発明の実施例４に係る固体撮像装置を示す概略的レイアウト図である。
【図７】電界の進入を表すグラフである。
【図８】転送不良画素発生頻度を表すグラフである。
【図９】図６中のＡ−Ｂ−Ｃ−Ｄ−Ｅ線に沿った固体撮像装置の概略的ポテンシャル図である。
【図１０】本発明の実施例５に係る固体撮像装置を示す概略的レイアウト図である。
【図１１】本発明の実施例６に係る固体撮像装置を示す概略的レイアウト図である。
【図１２】本発明の実施例７に係る固体撮像装置を示す概略的レイアウト図である。
【図１３】本発明の実施例８に係る固体撮像装置を示す概略的レイアウト図である。
【図１４】本発明の実施例９、１１、１３、及び１５に係る固体撮像装置を示す概略的レイアウト図である。
【図１５】本発明の実施例１０、１２、１４、及び１６に係る固体撮像装置の概略的レイアウト図である。
【図１６】本発明の実施例１７に係る固体撮像装置を示す概略的レイアウト図である。
【図１７】図１６中のＡ−Ｂ線に沿った断面図である。
【図１８】従来技術における固体撮像装置の画素の等価回路図である。
【図１９】従来例１における固体撮像装置の画素の模式図である。
【図２０】Ｎ型不純物領域転送路幅と空乏化電圧の関係を示すグラフである。
【図２１】従来例２における固体撮像装置の画素の模式図である。
【図２２】従来技術におけるフォトダイオードに電子が蓄積している様子及び浮遊拡散領域に電子を転送した様子を表したポテンシャル図である。
【図２３】従来技術において転送スイッチがフォトダイオードと反対方向にずれており、転送スイッチの下以外でＮ型不純物領域が素子分離領域と接している様子を示す画素の模式図である。
【図２４】従来技術において転送スイッチがフォトダイオード方向に少しだけ突き出しており、転送に時間がかかってしまう細長い小さい領域がフォトダイオードにできてしまう様子を示す画素の模式図である。
【図２５】図２４中のＡ−Ｂ−Ｃ−Ｄ−Ｅ線に沿った画素のポテンシャルの模式図である。
【図２６】従来技術において転送スイッチがフォトダイオード方向に少しだけ突き出しており、転送に時間がかかってしまう細長い小さい領域がフォトダイオードにできてしまい、ゴミなどの影響で遮断されてしまう様子を示す画素の模式図である。
【図２７】図２６に示す画素のポテンシャルの模式図である。
【符号の説明】
【００９３】
１  フォトダイオード（Ｎ型不純物領域）
２  転送スイッチ
２ａ〜２ｄ  転送スイッチの各辺
３  浮遊拡散領域（ＦＤ）
４  ＭＯＳトランジスタ
５  出力端子
６  電源端子
７  定電流源
８  リセットスイッチ
９  アクティブ領域（ＡＣＴ）
１０  素子分離領域
Ｌ１  転送スイッチが光電変換素子側のアクティブ領域に対して突き出している長さ
Ｗ２  ＦＤ側の転送路幅
Ｗ３  ＦＤ側の転送路幅を転送スイッチのフォトダイオード側に射影した幅
Ｗ４  ＦＤ側の転送路幅を転送スイッチのフォトダイオード側に射影した幅以外でＮ型不純物領域が転送スイッチと接する長さ
Ｌ２  突き出している転送スイッチとＮ型不純物領域の重なり幅
Ｗ１  Ｎ型不純物領域の転送路幅
Ｌ３  転送スイッチ下のＮ型不純物領域の長さ
Ｌ４  転送スイッチ下のバーズビークの長さ
【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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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