(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
赤色の波長領域、青色の波長領域及び緑色の波長領域のそれぞれの光信号を電気信号に変換する色光電変換素子と、
可視光領域の全体、あるいは赤外光の一部を含む波長領域の光信号を電気信号に変換する白色光電変換素子と、
遮光された遮光光電変換素子とを有し、
垂直・水平各２つの計４つの光電変換素子を第１単位とし、
前記第１単位が、
前記第１単位の対角に配置された２つの前記遮光光電変換素子と、
前記遮光光電変換素子にオーバーフローパスを介して電気的に接続されて成る前記白色光電変換素子と、
前記白色光電変換素子の対角に配置された前記色光電変換素子と、
を備える固体撮像装置。
【請求項２】
垂直・水平各２つの計４つの前記第１単位を配置した１６個の光電変換素子を第２単位とし、
前記第２単位は、
緑色の波長領域を変換する色光電変換素子を備える前記第１単位が、前記第２単位の対角に配置され、
赤色の波長領域を変換する色光電変換素子を備える前記第１単位と、青色の波長領域を変換する色光電変換素子を備える前記第１単位とが、前記第２単位の対角に配置される
請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項３】
前記色光電変換素子、前記白色光電変換素子、及び、前記遮光光電変換素子が、同じ大きさで形成され、且つ、等間隔に配列されている請求項１又は２に記載の固体撮像装置。
【請求項４】
前記赤色の波長領域、前記青色の波長領域及び前記緑色の波長領域のそれぞれの光信号を電気信号に変換する前記色光電変換素子の群がベイヤー配列とされて成る請求項２記載の固体撮像装置。
【請求項５】
前記各色光電変換素子及び白色光電変換素子に対応するカラーフィルタがハニカム配列とされて成る請求項４記載の固体撮像装置。
【請求項６】
集光構造として層内レンズを有して成る請求項５記載の固体撮像装置。
【請求項７】
集光構造として光導波路を有して成る請求項５記載の固体撮像装置。
【請求項８】
前記遮光光電変換素子の面積が、前記各々の色光電変換素子及び前記白色光電変換素子のうちの少なくとも１つの面積より小さい請求項５記載の固体撮像装置。
【請求項９】
複数の光電変換素子間で、フローティングディフージョン、増幅トランジスタ、リセットトランジスタを共有して成る請求項５記載の固体撮像装置。
【請求項１０】
前記赤色の波長領域、前記青色の波長領域及び前記緑色の波長領域のそれぞれの光信号を電気信号に変換する色光電変換素子の群がベイヤー配列とされて成る請求項２記載の固体撮像装置。
【請求項１１】
前記各色光電変換素子及び白色光電変換素子に対応するオンチップレンズがハニカム配列とされて成る請求項１記載の固体撮像装置。
【請求項１２】
集光構造として層内レンズを有して成る請求項１記載の固体撮像装置。
【請求項１３】
集光構造として光導波路を有して成る請求項１記載の固体撮像装置。
【請求項１４】
前記遮光光電変換素子の面積が、前記各々の色光電変換素子及び前記白色光電変換素子のうちの少なくとも１つの面積より小さい請求項１記載の固体撮像装置。
【請求項１５】
固体撮像装置と、
前記固体撮像装置の光電変換素子に入射光を導く光学系と、
前記固体撮像装置の出力信号を処理する信号処理回路を備えたカメラであって、
前記固体撮像装置は、
赤色の波長領域、青色の波長領域及び緑色の波長領域のそれぞれの光信号を電気信号に変換する色光電変換素子と、
可視光領域の全体、あるいは赤外光の一部を含む波長領域の光信号を電気信号に変換する白色光電変換素子と、
遮光された遮光光電変換素子とを有し、
垂直・水平各２つの計４つの光電変換素子を第１単位とし、
前記第１単位が、
前記第１単位の対角に配置された２つの前記遮光光電変換素子と、
前記遮光光電変換素子にオーバーフローパスを介して電気的に接続されて成る前記白色光電変換素子と、
前記白色光電変換素子の対角に配置された前記色光電変換素子と、を備える
カメラ。
【請求項１６】
垂直・水平各２つの計４つの前記第１単位を配置した１６個の光電変換素子を第２単位とし、
前記第２単位は、
緑色の波長領域を変換する色光電変換素子を備える前記第１単位が、前記第２単位の対角に配置され、
赤色の波長領域を変換する色光電変換素子を備える前記第１単位と、青色の波長領域を変換する色光電変換素子を備える前記第１単位とが、前記第２単位の対角に配置される
請求項１５に記載のカメラ。
【請求項１７】
前記色光電変換素子、前記白色光電変換素子、及び、前記遮光光電変換素子が、同じ大きさで形成され、且つ、等間隔に配列されている請求項１５又は１６に記載のカメラ。
【請求項１８】
前記赤色の波長領域、前記青色の波長領域及び前記緑色の波長領域のそれぞれの光信号を電気信号に変換する前記色光電変換素子の群がベイヤー配列とされて成る請求項１６記載のカメラ。
【請求項１９】
前記各色光電変換素子及び白色光電変換素子に対応するオンチップレンズがハニカム配列とされて成る請求項１８記載のカメラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体撮像装置、及びこの固体撮像装置を備えたカメラに関する。
【背景技術】
【０００２】
固体撮像装置は、ＣＭＯＳ（Complementary  Metal  Oxide  Semiconductor）イメージセンサに代表される増幅型固体撮像装置と、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）イメージセンサに代表される電荷転送型固体撮像装置とに大別される。
【０００３】
ＣＭＯＳイメージセンサは、高機能、低消費電力のため、特に携帯機器向けのイメージセンサにおいて、従来のＣＣＤイメージセンサから置き換えが急速に進んでいる。ＣＭＯＳイメージセンサは、光電変換素子であるフォトダイオード（ＰＤ）と複数の画素トランジスタからなる画素が複数、規則性をもって２次元配列された撮像部と、撮像部の周辺に配置された周辺回路とを有して構成される。
【０００４】
周辺回路としては、列方向に信号を伝播する列回路（いわゆる垂直駆動部）、列回路によって伝播された各列の信号を順次出力回路に伝送する水平回路（いわゆる水平転送部）等を有している。複数の画素トランジスタとしては、例えば転送トランジスタ、リセットトランジスタ、増幅トランジスタ及び選択トランジスタの４トランジスタによる構成、あるいは選択トランジスタを除く他の３トランジスタによる構成などが知られている。
【０００５】
一般的なＣＭＯＳイメージセンサとしては、１つのフォトダイオードと複数の画素トランジスタとを組とした単位画素を複数配列して構成される。しかし、近年では画素寸法の微細化が顕著である。多数の画素を有するＣＭＯＳイメージセンサにおいては、単位画素当たりの画素トランジスタ数を下げるべく、画素トランジスタを複数の画素で共有する形のＣＭＯＳイメージセンサも多く見られる。
【０００６】
画素寸法を縮小せずに解像度を保ちつつ感度を改善する方法としては、画素のハニカム配列による感度改善が知られている。また、画素において、白色（ホワイト）画素（あるいは灰色（グレー）画素との記述もある）を用いることによる輝度信号の感度改善が知られている（特許文献１、２、３、４参照）。図１６に、特許文献４の白色画素を用いたイメージセンサの例を示す。このイメージセンサ１０２では、垂直・水平各２つの計４つの画素で１単位を構成し、１単位内に赤色画素１０１Ｒ、緑色画素１０１Ｇ、青色画素１０１Ｂ及び白色画素１０１Ｗが配置され、この１単位画素構成が２次元状に配列される。なお、画素のハニカム配列に関しては、垂直・水平解像度を保つことができるが、斜め方向の解像度は落ちることを付記しておく。
【０００７】
【特許文献１】特開２００３−１９９１１７号公報
【特許文献２】特開２００３−３１８３７５号公報
【特許文献３】特開２００７−５３７３１号公報
【特許文献４】特開２００２−１３５７９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
固体撮像装置において、画素寸法の縮小は画素の特性劣化をもたらす。例えば、面積の縮小は、そのまま入射する光子数の減少に繋がる。すなわち、画素当たりの出力が低下し、対雑音比率が劣化する。しかしながら、携帯機器においては、イメージセンサモジュールの小型化が強く要求されており、かつ、現在のところ多画素化の要求も衰えていない。画素寸法の縮小に伴う特性劣化に対し、プロセスや画素構成の改善により単位画素の特性は向上してきている。また、画像処理技術の進歩で最終画像の質も向上している。しかしながら、前述の感度のような純粋な光学特性に関しては、集光が困難になることも加わり、混色も含めて加速度的に劣化が進む傾向にある。
【０００９】
一方、白色画素を用いたイメージセンサ１０２では、白色画素１０1Ｗの光電変換素子、すなわちフォトダイオードが同じ撮像領域上に配列される他の赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の各色画素１０１Ｒ、１０１Ｇ，１０１Ｂのフォトダイオードと比較して早く飽和してしまうことが問題である。ＣＭＯＳイメージセンサのような比較的動作電圧が低いイメージセンサにおいては、フォトダイオードの空乏電位が浅く、蓄積電荷量が十分でない。このため、図１７の模式図で示すように、赤色画素１０１Ｒ，緑色画素１０１Ｇ、青色画素１０１Ｂ及び白色画素１０１Ｗが配列されたイメージセンサ１０２においては、逆に高い強度の光Ｌが入射した場合のフォトダイオードのオーバーフローの対策が十分できず、先に飽和した画素（図では白色画素１０１Ｗ）から隣接画素（図では赤色画素１０１Ｒ、青色画素１０１Ｂ）へ電荷３が漏れ込む、要するに混色が発生する。このことから、白色画素で輝度信号感度を上げても、白色画素のフォトダイオードが飽和しない程度の光量でないと扱えない。このとき他の赤、緑、青の各色画素の出力信号レベルは、フォトダイオード本来の出力レンジの半分程度しか出せない。
【００１０】
本発明は、上述の点に鑑み、白色画素を有して感度の向上を図りつつ、強い入射光量の取り扱いを可能にし、かつ各色画素の出力信号レンジの向上を図った固体撮像装置、及びこの固体撮像装置を備えたカメラを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係る固体撮像装置は、赤色の波長領域、青色の波長領域及び緑色の波長領域のそれぞれの光信号を電気信号に変換する色光電変換素子と、可視光領域の全体、あるいは赤外光の一部を含む波長領域の光信号を電気信号に変換する白色光電変換素子と、遮光された遮光光電変換素子とを有し、垂直・水平各２つの計４つの光電変換素子を第１単位とし、前記第１単位が、前記第１単位の対角に配置された２つの前記遮光光電変換素子と、前記遮光光電変換素子にオーバーフローパスを介して電気的に接続されて成る前記白色光電変換素子と、前記白色光電変換素子の対角に配置された前記色光電変換素子と、を備える。
【００１２】
本発明に係るカメラは、上記固体撮像装置と、固体撮像装置の光電変換素子に入射光を導く光学系と、固体撮像装置の出力信号を処理する信号処理回路を備えたカメラである。
【００１３】
本発明の固体撮像装置では、白色光電変換素子と遮光光電変換素子を有し、両光電変換素子をオーバーフローパスで接続した構成とされる。この構成により、白色光電変換素子に高い強度の光が入射すると、白色光電変換素子でオーバーフローした電荷は、オーバーフローパスを通して遮光光電変換素子に入り蓄積される。白色光電変換素子の電荷量は、白色光電変換素子と遮光光電変換素子に蓄積された合計の電荷量となる。一方、他の各色光電変換素子では、本来の出力信号レベルが得られる電荷が蓄積できる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係る固体撮像装置によれば、白色画素における飽和電荷量が上がることにより、輝度信号感度を向上することができる。また、各色画素における出力信号レンジを向上することができる。
本発明に係るカメラによれば、上記固体撮像装置を備えることにより、高感度かつ高出力の画像が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【００１６】
図１に、本発明に係る固体撮像装置、いわゆるＣＭＯＳイメージセンサに適用される一実施の形態の概略構成を示す。本実施の形態に係る固体撮像装置１は、複数の画素２が規則性をもって２次元配列された撮像部（いわゆる画素部）３と、撮像部３の周辺に配置された周辺回路、すなわち垂直駆動部４、水平転送部５及び出力部６を有して構成される。画素２は、１つの光電変換素子であるフォトダイオードＰＤと、複数の画素トランジスタ（ＭＯＳトランジスタ）Ｔｒとにより構成される。
【００１７】
フォトダイオードＰＤは、光入射で光電変換され、その光電変換で生成された信号電荷を蓄積する領域を有して成る。複数の画素トランジスタＴｒは、本例では転送トランジスタＴｒ１、リセットトランジスタＴｒ２、増幅トランジスタＴｒ３及び選択トランジスタＴｒ４の４つのＭＯＳトランジスタを有している。転送トランジスタＴｒ１は、フォトダイオードＰＤに蓄積された信号電荷をフローティングディフージョン（ＦＤ）領域に読み出すトランジスタである。リセットトランジスタＴｒ２は、フローティングディフージョン（ＦＤ）領域の電位を規定の値に設定するためのトランジスタである。増幅トランジスタＴｒ３は、フローティングディフージョン（ＦＤ）領域に読み出された信号電荷を電気的に増幅するためのトランジスタである。選択トランジスタＴｒ４は、画素１行を選択して画素信号を垂直信号線８に読み出すためにトランジスタである。
なお、図示しないが、選択トランジスタＴｒ４を省略した３トランジスタとフォトダイオードＰＤで画素を構成することも可能である。
【００１８】
画素２の回路構成では、転送トランジスタＴｒ１のソースがフォトダイオードＰＤに接続され、そのドレインがリセットトランジスタＴｒ２のソースに接続される。転送トランジスタＴｒ１とリセットトランジスタＴｒ２間の電荷―電圧変換手段となるフローティングディフージョン（ＦＤ）領域（転送トランジスタのドレイン領域、リセットトランジスタのソース領域に相当する）が増幅トランジスタＴｒ３のゲートに接続される。増幅トランジスタＴｒ３のソースは選択トランジスタＴｒ４のドレインに接続される。リセットトランジスタＴｒ２のドレイン及び増幅トランジスタＴｒ３のドレインは、電源電圧供給部に接続される。また、選択トランジスタＴｒ４のソースが垂直信号線８に接続される。
【００１９】
垂直駆動部４からは、１行に配列された画素のリセットトランジスタＴｒ２のゲートに共通に印加される行リセット信号φＲＳＴが、同じく１行の画素の転送トランジスタＴｒ１にゲートに共通に印加される行転送信号φＴＲＧが、同じく１行の選択トランジスタＴｒ４のゲートに共通に印加される行選択信号φＳＥＬが、それぞれ供給されるようになされる。
【００２０】
水平転送部５は、各列の垂直信号線８に接続された増幅器またはアナログ／デジタル変換器（ＡＤＣ）、本例ではアナログ／デジタル変換器９と、列選択回路（スイッチ手段）ＳＷと、水平転送線（例えばデータビット線と同数の配線で構成されたバス配線）１０とを有して構成される。出力部６は、増幅器又は、アナログ／デジタル変換器及び／又は信号処理回路、本例では水平転送線１０からの出力を処理する信号処理回路１１と、出力バッファ１２とを有して構成される。
【００２１】
この固体撮像装置１では、各行の画素２の信号が各アナログ／デジタル変換器９にてアナログ／デジタル変換され、順次選択される列選択回路ＳＷを通じて水平転送線１０に読み出され、順次に水平転送される。水平転送線１０に読み出された画像データは、信号処理回路１１を通じて出力バッファ１２より出力される。
【００２２】
画素２における一般的な動作は、最初に転送トランジスタＴｒ１のゲートとリセットトランジスタＴｒ２のゲートをオン状態にしてフォトダイオードＰＤの電荷を全て空にする。次いで、転送トランジスタＴｒ１のゲートとリセットトランジスタＴｒ２のゲートをオフ状態にして電荷蓄積を行う。次に、フォトダイオードＰＤの電荷を読み出す直前にリセットトランジスタＴｒ２のゲートをオン状態にしてフローティングディフージョン（ＦＤ）領域の電位をリセットする。その後、リセットトランジスタＴｒ２のゲートをオフ状態にし、転送トランジスタＴｒ１のゲートをオン状態にしてフォトダイオードＰＤからの電荷をフローティングディフージョン（ＦＤ）領域へ転送する。増幅トランジスタＴｒ３ではゲートに電荷が印加されたことを受けて信号電荷を電気的に増幅する。一方、選択トランジスタＴｒ４は前記読み出し直前のフローティングディフージョンリセット時から読み出し対象画素のみオン状態になり、該当画素内増幅トランジスタＴｒ３からの電荷−電圧変換された画像信号が垂直信号線８に読み出されることになる。
【００２３】
そして、本実施の形態においては、上述の固体撮像装置１において、白色画素を有して感度の向上を図りつつ、強い入射光量を取り扱え、かつ各色画素の出力レンジが向上するように、画素を構成する。すなわち、本実施の形態では、白色画素を有するも、高い強度の入射光を受けても白色画素から隣接画素への電荷の漏れによる混色を防ぎ、しかも、白色画素の飽和電荷量に影響されずに、各色画素から本来の出力信号レンジが得られるように、画素が構成される。ここで、上記各色画素としては、第１の波長領域、第２の波長領域及び第３の波長領域のそれぞれの光信号を電気信号に変換する色光電変換素子を有する画素である。すなわち、上記各色画素としては、赤、緑、青の原色フィルタを用いた各色画素、あるいはシアン、マジェンタ、イエローの補色フィルタを用いた各色画素とすることができる。
【００２４】
図２に、本発明に係る固体撮像装置の第１実施の形態を示す。同図は、撮像部における画素構成、特に画素を構成する光電変換素子であるフォトダイオードの配列の概略構成を示す。本実施の形態においては、画素を構成する光電変換素子として、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）それぞれの波長領域の光信号を電気信号に変換する各色フォトダイオードＰＤ（以下、赤色フォトダイオードＰＤｒ、緑色フォトダイオードＰＤｇ、青色フォトダイオードＰＤｂという）と、可視光領域の全体、あるいは赤外光を一部含む波長領域の光信号を電気信号に変換するフォトダイオードＰＤ〔以下、白色フォトダイオードＰＤｗという〕と、遮光されたフォトダイオードＰＤ（以下、遮光フォトダイオードＰＤｌｓという）とからなるフォトダイオード群を有して成る。
【００２５】
各フォトダイオードＰＤｒ，ＰＤｇ，ＰＤｂ，ＰＤｌｓ, ＰＤｗは正方配列され、垂直・水平各２つの計４つのフォトダイオードを１単位とする。その１単位内で、光入射を可能にした２つのフォトダイオードＰＤが一方の対角に配置され、例えば金属配線で遮光された２つの遮光フォトダイオードＰＤｌｓ１, ＰＤｌｓ２が他方の対角に配置される。光入射可能な２つのフォトダイオードＰＤのうち、一方は赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）のうちの１色のカラーフィルタを有したフォトダイオードであり、赤色フォトダイオードＰＤｒ、緑色フォトダイオードＰＤｇ、又は青色フォトダイオードＰＤｂのうちの１つである。他方は色分離のためのカラーフィルタを有しない、すなわち例えば透明フィルタを有する白色フォトダイオードＰＤｗである。
【００２６】
赤色フォトダイオードＰＤｒ、緑フォトダイオードＰＤｇ、青色フォトダイオードＰＤｂの群はベイヤー配列とされている。フォトダイオードＰＤ上に入射光を集光させるためのオンチップレンズ２１は、開口している赤、緑、青の各色フォトダイオードＰＤｒ，ＰＤｇ，ＰＤｂと白色フォトダイオードＰＤｗの上のみに配置される。すなわち、各フォトダイオードの配列は正方配列であるも、オンチップレンズ２１の配列はハニカム配列とされる。また、カラーフィルタは、赤、緑、青の各色フィルタ成分、及び白色（透明）フィルタ成分を有し、これらがハニカム配列されると共に、赤、緑、青の各色フィルタ成分がベイヤー配列されて構成される。
【００２７】
そして、各フォトダイオード（実質的には各画素）は、素子分離領域で区画されも、１単位内では白色フォトダイオードＰＤｗと２つの遮光フォトダイオードＰＤｌｓ１, ＰＤｌｓ２とはオーバーフローパス２２により互いに接続される。
【００２８】
図３に、本発明に係る固体撮像装置の第１実施の形態における１単位の画素構成の概略を示す。図３Ａに示すように、垂直・水平各２画素の計４画素で１単位が構成され、一方の対角に赤、緑、青（ＲＧＢ）の何れか１つの色画素２ｃと白色画素２ｗが配置され、他方の対角に２つの遮光画素２ｌｓ［２ｌｓ１，２ｌｓ２］が配置される。各画素２ｃ，２ｗ，２ｌｓは例えば不純物領域による素子分離領域２３にて素子分離される。各画素２ｃ，２ｗ，２ｌｓは、それぞれ１つのフォトダイオードＰＤｃ［ＰＤｒ，ＰＤｇ，ＰＤｂのいずれか］，ＰＤｗまたはＰＤｌｓと、複数の画素トランジスタＴｒとから構成される。複数の画素トランジスタＴｒとしては、図では転送ゲート電極２５を有する転送トランジスタＴｒ１、リセットゲート電極２６を有するリセットトランジスタＴｒ２、増幅ゲート電極２７を有する増幅トランジスタＴｒ３及び選択ゲート電極２８を有する選択トランジスタＴｒ４とから構成される。領域２９はフローティングディフージョン（ＦＤ）領域、領域３０は、ソース・ドレイン領域である。
【００２９】
図３Ｂ（図３ＡのＡ−Ａ線上の断面図）及び図３Ｃ（図３ＡのＢ−Ｂ線上の断面図）に示すように、各フォトダイオードは、第１導電型、本例ではｐ型の半導体ウェル領域３１に、電荷蓄積領域となる第２導電型であるｎ型の半導体領域３２が形成され、このｎ型半導体領域３２の表面側にアキュミュレーション層となるｐ型半導体領域３３を形成して構成される。素子分離領域２３はｐ型半導体領域で形成される。
【００３０】
白色フォトダイオードＰＤｗと遮光フォトダイオードＰＤｌｓ［ＰＤｌｓ１，ＰＤｌｓ２］間を繋ぐオーバーフローパス２２は、素子分離領域２３内にｎ- 領域、もしくはｐ- 領域、本例ではｎ- 領域を形成して構成される。半導体表面に画素トランジスタＴｒが形成されていない領域下に形成するオーバーフローパス２２は、図３Ｂで示すように、浅い領域に形成することができる。画素トランジスタＴｒが形成されている領域下に形成するオーバーフローパス２２は、図３Ｃで示すように、画素トランジスタＴｒ下の比較的深い位置に形成することになる。
【００３１】
各フォトダイオードＰＤ［ＰＤｃ，ＰＤｗ，ＰＤｌｓ］は、同じ面積、同じ不純物濃度の半導体領域で形成する。すなわち、各フォトダイオードＰＤは、その飽和電荷量が同じになるように構成することができる。
【００３２】
次に、第１実施の形態に係る固体撮像装置の動作を説明する。白色フォトダイオードＰＤｗに光が入射されると、白色フォトダイオードＰＤｗに信号電荷が蓄積される。白色フォトダイオードＰＤｗが早く飽和すると、それ以上の信号電荷は、図６に示すように、オーバーフローパス２２を通じて、すなわちオーバーフローバリアφｖを越えて隣接する遮光フォトダイオードＰＤｌｓ［ＰＤｌｓ１，ＰＤｌｓ２］に入り込み蓄積される。従って、白色画素２ｗの飽和電荷量は、光入射する白色フォトダイオードＰＤｗと隣接する２つの遮光フォトダイオードＰＤｌｓ１，ＰＤｌｓ２に蓄積される３つのフォトダイオード分となる。一方、各色フォトダイオードＰＤｒ，ＰＤｇＰＤｂは、その飽和電荷量まで信号電荷の蓄積が可能になる。
【００３３】
第１実施の形態に係る固体撮像装置によれば、白色画素２ｗの飽和電荷量が、１つの白色フォトダイオードＰＤｗと２つの遮光フォトダイオードＰＤｌｓ１，ＰＤｌｓ２の３つのフォトダイオード分となるため、白色画素２ｗの信号電荷が早く飽和しても、赤、緑及び青の各色画素２ｒ，２ｇ，２ｂの出力信号レンジが狭められることない。すなわち、各色画素２ｒ，２ｇ，２ｂの各フォトダイオードＰＤｒ，ＰＤｇ，ＰＤｂは、それぞれの飽和電荷量まで使用することができる。図４の模式図で示すように、遮光画素２ｌｓを含む白色画素２ｗの信号電荷を、転送トランジスタＴｒ１を通してそれぞれのフローティングディフージョン（ＦＤ）２８へ３回に分けて読み出している。これにより、各フォトダイオードＰＤｃ，ＰＤｗ，ＰＤｌｓ１，ＰＤｌｓ２の寸法が変わらないので同一設計で各フォトダイオードを形成することができる。フォトダイオードの飽和電荷量が白色画素２ｗと各色画素２ｃ［２ｒ，２ｇ，２ｂ］とで同じであるので、出力信号レンジＤも同じになる〔図４Ｂ参照〕。
【００３４】
因みに、図５に示すように、遮光フォトダイオードと白色フォトダイオードを一括して白色フォトダイオードＰＤｗとして形成し、この白色フォトダイオードＰＤｗと色フォトダイオードＰＤｃの組を１単位とした構成を考える。この構成では、各フォトダイオードＰＤｃとＰＤｗの寸法が大きく異なるので、個別の最適化が必要になる。白色フォトダイオードＰＤｗでは、転送ゲート電極２５から遠い領域の電荷ｅ１を読み出すために（図５Ａ参照）、転送ゲート電極下のチャネル領域に向かってポテンシャルが深くなるような電位勾配の形成が必要になる。また、この構成では、図５Ｂに示すように、色信号のレンジＤｃに対して、白色信号のレンジＤｗが大きく、電荷−電圧変換レートを下げないと、白色フォトダイオードの信号電荷がフローティングディフージョン（ＦＤ）でオーバーフローすることになる。電荷−電圧変換レートを下げると、低照度で回路雑音の影響を受けやすい。本実施の形態では、このような不都合は生じない。
【００３５】
また、白色画素２ｗのフォトダイオードＰＤｗ、赤、緑及び青の各色画素２ｒ，２ｇ，２ｂのフォトダイオードＰＤｒ，ＰＤｇ，ＰＤｂは、相互に隣接せず、間に遮光フォトダイオードＰＤｌｓが配置されている。このため、赤、緑及び青の各色画素２ｒ，２ｇ，２ｂ間において、フォトダイオードからフォトダイオードへの電気的な混色、遮光配線下での光の回折、反射による光学的な混色に対して改善することができる。また、白色画素２ｗから色画素２ｃ［２ｒ，２ｇ，２ｂ］への信号電荷の漏れ込みが抑制される。すなわち、色分離能力が向上する。
【００３６】
このように本実施の形態の固体撮像装置によれば、白色画素２ｗを有して感度の向上を図りつつ、強い入射光量の取り扱いを可能にし、かつ各画素２ｒ，２ｇ，２ｂの出力信号レンジの向上を図ることができる。すなわち、輝度信号感度を色信号のダイナミックレンジを犠牲にすることなく改善することができる。また、遮光フォトダイオードＰＤｌｓを配置することにより、混色を抑制し、色再現性を向上することができる。
【００３７】
本発明では、遮光領域の面積が増加し、オンチップレンズの面積と比較して受光するフォトダイオードに対応する開口面積が相対的に小さくなる。すなわち、集光しにくくなる傾向にある。特に、ＣＭＯＳイメージセンサにおいては、最上層の金属配線の開口と、フォトダイオード表面との間の距離が長く、金属配線開口の縮小は感度に対するリスクとなる。このような開口が狭く、フォトダイオード表面までの距離が長い場合には、層内レンズや導波路構造を設けることが有効である。
【００３８】
図７に、層内レンズを組み込んだ本発明に係る固体撮像装置の第２実施の形態を示す。図７の実施の形態では、図２と同様の画素構成を有し、白色画素２ｗ及び各色画素２ｃ［２ｒ，２ｇ，２ｂ］などの入射光を受ける画素はフォトダイオードＰＤＡで代表して示し、遮光画素２ｌｓはフォトダイオードＰＤｌｓで代表して示す。画素を形成した上部には層間絶縁膜３６を介して複数層の金属配線３７を形成した多層配線層３８が形成され、その上に平坦化膜３９を介してカラーフィルタ４０及びオンチップレンズ２１が形成される。最上層の金属配線３７が遮光膜を兼ねており、遮光フォトダイオードＰＤｌｓは、この最上層の金属配線３７により遮光される。金属配線３７の開口３７Ａの面積は、オンチップレンズ２１の面積より相対的に狭く形成される。
【００３９】
本実施の形態においては、受光される画素のフォトダイオードＰＤＡに対向した領域、例えば多層配線層３８とカラーフィルタ４０との間に屈折率の異なる絶縁膜、例えばシリコン窒化膜４１とシリコン酸化膜４２による層内レンズ４３を形成して構成される。層内レンズ４３は凸レンズ、凹レンズのいずれでも利用できる。その他の構成は、前述の第１実施の形態で説明したと同様であるので、重複説明を省略する。
【００４０】
第２実施の形態に係る固体撮像装置によれば、層内レンズ４３を形成することにより、狭い開口３７Ａであっても、フォトダイオードＰＤＡへの集光効率が向上し、感度低下を回避することができる。その他、第１実施の形態と同様の画素構造を有しているので、色信号のダイナミックレンジを犠牲にせずに輝度信号感度が改善できること、混色が抑制され色再現が向上するなど、第１実施の形態で説明したと同様の効果を奏する。
【００４１】
図８に、導波路構造を組み込んだ本発明に係る固体撮像装置の第３実施の形態を示す。本例では層内レンズも組み込んだ構成としている。図８の実施の形態では、図２と同様の画素構成を有し、白色画素２ｗ及び各色画素２ｃ［２ｒ，２ｇ，２ｂ］などの入射光を受ける画素はフォトダイオードＰＤＡで代表して示し、遮光画素２ｌｓはフォトダイオードＰＤｌｓで代表して示す。前述の図７と同様に、画素を形成した上部には層間絶縁膜３６を介して複数層の金属配線３７を形成した多層配線層３８が形成され、その上に平坦化膜３９を介してカラーフィルタ４０及びオンチップレンズ２１が形成される。最上層の金属配線３７が遮光膜を兼ねており、遮光フォトダイオードＰＤｌｓは、この最上層の金属配線３７により遮光される。金属配線の開口３７Ａの面積は、オンチップレンズ２１の面積より相対的に狭く形成される。
【００４２】
本実施の形態においては、受光される画素のフォトダイオードＰＤＡに対向した領域、すなわち多層配線層３８の開口領域内に導波路構造４４を形成する。導波路構造４４は、例えば図９に示すように、屈折率の異なる絶縁膜によるコア部４４ａとクラッド部４４ｂを形成して構成することができる。あるいは、図１０に示すように、多層配線層３８の開口領域の側壁に金属反射膜４５を形成して構成することができる。さらに、受光される画素のフォトダイオードＰＤＡに対向して多層配線層３８とカラーフィルタ４０との間に屈折率の異なる絶縁膜、例えばシリコン窒化膜４１とシリコン酸化膜４２による層内レンズ４３を形成して構成される。層内レンズ４３は凸レンズ、凹レンズのいずれでも利用できる。その他の構成は、前述の第１実施の形態で説明したと同様であるので、重複説明を省略する。なお、層内レンズ４３を省略して、導波路構造４４のみ形成した構成とすることもできる。
【００４３】
第３実施の形態に係る固体撮像装置によれば、導波路構造４４を形成することにより、狭い開口３７Ａあっても、フォトダイオードＰＤＡへの集光効率が向上し、感度低下を回避することができる。その他、第１実施の形態と同様の画素構造を有しているので、色信号のダイナミックレンジを犠牲にせずに輝度信号感度が改善できること、混色が抑制され色再現が向上するなど、前述の第１実施の形態で説明したと同様の効果を奏する。
【００４４】
図１１に、本発明に係る固体撮像装置の第４実施の形態を示す。本実施の形態においては、遮光画素２ｌｓのフォトダイオードＰＤｌｓの面積を、他の白色画素２ｗ及び各色画素２ｒ，２ｇ，２ｂのフォトダイオードのうちの少なくとも１つのフォトダイオードの面積より小さくして構成される。本例では、白色画素及び各色画素のフォトダイオードＰＤｗ及びＰＤｃ［ＰＤｒ，ＰＤｇ，ＰＤｂ］の面積より小さくして構成される。その他の構成は、前述の図２の第１実施の形態と同様であるので、対応する部分には同一符号を付して重複説明を省略する。
【００４５】
前述の第１実施の形態では、全ての画素のフォトダイオードが正方配列である構成を示した。しかし、遮光画素のフォトダイオードＰＤｌｓ［ＰＤｌｓ１，ＰＤｌｓ２］については、必ずしも他の白色画素及び各色画素のフォトダイオードＰＤｗ及びＰＤｃと同じ飽和電荷量である必要はない。例えば分光特性により、白色の出力が緑色の出力の２倍程度に収まる場合、遮光画素のフォトダイオードＰＤｌｓの面積を縮小することで、白色と緑色における飽和信号量のバランスをとることができる。
【００４６】
従って、第４実施の形態に係る固体撮像装置によれば、遮光画素のフォトダイオードＰＤｌｓの面積を他の白色画素及び各色画素のフォトダイオードＰＤｗ及びＰＤｃの面積より小さくすることで、分光特性によっては、白色と他の赤色、緑色及び青色との飽和信号量をバランスさせることができる。遮光画素のフォトダイオードＰＤｌｓの面積を縮小することにより、白色画素、各色画素などの開口画素のフォトダイオードＰＤｗ及びＰＤｃの面積を増大することができ、集光特性の改善にも貢献することができる。遮光画素のフォトダイオードＰＤｌｓの面積縮小により空いた領域には、フォトダイオード以外の画素構成要素を配置することができる。例えば、ＣＭＯＳイメージセンサであれば画素トランジスタを配置できる。ＣＣＤイメージセンサであれば垂直転送レジスタを配置することができる。その他、色信号のダイナミックレンジを犠牲にせずに輝度信号感度が改善できること、混色が抑制され色再現が向上するなど、前述の第１実施の形態で説明したと同様の効果を奏する。
【００４７】
第４実施の形態においては、前述した図７、図８の層内レンズ、導波路構造等を組み込む構成とすることもできる。
【００４８】
図１２に、本発明に係る固体撮像装置、いわゆるＣＭＯＳイメージセンサに適用される他の実施の形態の概略構成を示す。本実施の形態に係る固体撮像装置は、複数の画素、本例では４つの画素、すなわち光電変換素子である４つのフォトダイオードに対して、転送トランジスタを除く他の画素トランジスタを共有した画素構成の組（以下、共有画素という）を配列した場合である。
【００４９】
本実施の形態に係る固体撮像装５１は、複数の共有画素５２が規則性をもって２次元配列された撮像部（いわゆる画素部）３と、撮像部３の周辺に配置された周辺回路、すなわち垂直駆動部４、水平転送部５及び出力部６とを有して構成される。共有画素５２は、複数、本例では４つの光電変換素子であるフォトダイオードＰＤと、４つの転送トランジスタと、各１つのリセットトランジスタ、増幅トランジスタ及び選択トランジスタとから構成される。
【００５０】
共有画素５２の回路構成では、図１２に示すように、４つの各フォトトランジスタＰＤ［ＰＤ１，ＰＤ２，ＰＤ３，ＰＤ４］が、それぞれ対応する４つの転送トランジスタＴｒ１１，Ｔｒ１２，Ｔｒ１３，Ｔｒ１４のソースに接続され、各転送トランジスタＴｒ１１〜Ｔｒ１４のドレインが１つのリセットトランジスタＴｒ２のソースに接続される。各転送トランジスタＴｒ１〜Ｔｒ４とリセットトランジスタＴｒ２間の電荷―電圧変換手段となる共通のフローティングディフージョン（ＦＤ）領域は１つの増幅トランジスタＴｒ３のゲートに接続される。増幅トランジスタＴｒ３のソースは１つの選択トランジスタＴｒ４のドレインに接続される。リセットトランジスタＴｒ２のドレイン及び増幅トランジスタＴｒ３のドレインは、電源電圧供給部に接続される。また、選択トランジスタＴｒ４のソースが垂直信号線８に接続される。
【００５１】
各転送トランジスタＴｒ１１〜Ｔｒ１４のゲートには、それぞれ行転送信号φＴＲＧ１〜φＴＲＧ４が印加され、リセットトランジスタＴｒ２のゲートには行リセット信号φＲＳＴが印加され、選択トランジスタＴｒ４のゲートには行選択信号φＳＥＬが印加される。
【００５２】
垂直駆動部４、水平転送部５、出力部６、その他等の構成は、図１で説明したと同様であるので、重複説明を省略する。
【００５３】
そして、本実施の形態の共有画素５２の平面上の構成、すなわち第５実施の形態を図１３に示す。本実施の形態の１組の共有画素５２は、垂直・水平各２画素の計４画素の共有構成としている。この１組の共有画素５２は、図２、図３で示した１単位に相当し、赤、緑、青の各色フォトダイオードのうちの１つの色フォトダイオードＰＤｃと、１つの白色フォトダイオードＰＤｗと、２つの遮光フォトダイオードＰＤｌｓ［ＰＤｌｓ１，ＰＤｌｓ２］を有して構成される。
【００５４】
本実施の形態においては、図１３Ａに示すように、フローティングディフージョン（ＦＤ）領域を共有するように、中央部に共通のフローティングディフージョン（ＦＤ）領域５４が配置される。このフローティングディフージョン（ＦＤ）領域５４を中央に挟むように、４つのフォトダイオードＰＤｗ，ＰＤｃ，ＰＤｌｓ１，ＰＤｌｓ２が垂直・水平に２行・２列に配列される。各転送ゲート電極５５［５５１，５５２，５５３，５５４］は、各フォトダイオードの角部に形成される。中央のフローティングディフージョン（ＦＤ）領域５４は、平面上で十字形となる形状を有し、その中心が高濃度領域（本例ではｎ＋領域、）５６、その他の腕部が低濃度領域（本例ではｎ領域）５７として形成される。この４つのフォトダイオードＰＤｗ，ＰＤｃ，ＰＤｌｓ１，ＰＤｌｓ２に対して、例えばｎ型のソース／ドレイン領域３０，３０とリセットゲート電極２６からなるリセットトランジスタＴｒ２、ｎ型のソース・ドレイン領域３０，３０と増幅ゲート電極２７からなる増幅トランジスタＴｒ３、ｎ型のソース・ドレイン領域３０，３０と選択ゲート電極２８からなる選択トランジスタＴｒ４が、共通に配置される。
【００５５】
図１３Ｂ（図１３ＡのＣ−Ｃ線上の断面図）及び図１３Ｃ（図１３ＡのＤ−Ｄ線上の断面図）の断面構造で示すように、フォトダイオードＰＤは、図３Ｂ，Ｃと同様に、第１導電型、本例ではｐ型の半導体ウェル領域３１に、電荷蓄積領域となる第２導電型であるｎ型の半導体領域３２が形成され、このｎ型半導体領域３２の表面側にアキュミュレーション層となるｐ型半導体領域３３を形成して構成される。素子分離領域２３はｐ型半導体領域で形成される。
【００５６】
白色フォトダイオードＰＤｗと遮光フォトダイオードＰＤｌｓ［ＰＤｌｓ１，ＰＤｌｓ２］間を繋ぐオーバーフローパス２２は、素子分離領域２３内にｎ- 領域、もしくはｐ- 領域、本例ではｎ- 領域を形成して構成される。半導体表面に画素トランジスタが形成されていない領域下、あるいは画素トランジスタを跨がない領域に形成するオーバーフローパス２２は、図１３Ｂ，Ｃで示すように、浅い領域に形成することができる。
【００５７】
図１３では、各フォトダイオードＰＤｗ、ＰＤｃ、ＰＤｌｓ［ＰＤｌｓ１，ＰＤｌｓ２］を、同じ面積、同じ不純物濃度の半導体領域で形成している。すなわち、各フォトダイオードは、その飽和電荷量が同じになるように構成している。しかし、図１１で説明したように、遮光フォトダイオードＰＤｌｓ面積を他のフォトダイオードＰＤｗ，ＰＤｃの面積より小さくした構成とすることもできる。
【００５８】
第５実施の形態に係る固体撮像装置においても、色信号のダイナミックレンジを犠牲にせずに輝度信号感度が改善できること、混色が抑制され色再現が向上するなど、前述の第１実施の形態で説明したと同様の効果を奏する。
【００５９】
また、第５実施の形態では、転送ゲート電極５５［５５１〜５５４］がフローティングディフージョン（ＦＤ）領域５４側が凸形状となるような三角形状（台形状も含む）に形成されるので、フォトダイオードＰＤの面積を確保することができる。これにより、画素が微細化されても集光時に光入射が転送ゲート電極に阻害されることなく、飽和電荷量を十分確保できる。転送ゲートのチャネル幅が、フォトダイオードＰＤ側よりフローティングディフージョン（ＦＤ）領域５４側で広がるので、転送トランジスタＴｒ１のカットオフ特性、電荷転送特性を両立できる。すなわち、チャネル幅の変化がチャネル部の電位変化につながり、フォトダイオードＰＤからフローティングディフージョン領域５４側へ向かってポテンシャルが深くなり、信号電荷の転送が良好になる。転送トランジスタＴＲ１のオフ時にはリーク電流が発生しにくい。
【００６０】
リーク電流が発生しにくい理由を説明する。チャネル幅が一定の場合、フォトダイオードＰＤ側とフローティングディフージョン（ＦＤ）５４側でチャネル電位の変化量が同じであるので、転送ゲートオン時にチャネルに転送方向電界をつけようと電位に差をつけると、オフ時にも電位の差がそれだけつく。それに対して、本実施の形態の転送ゲートでは、フローティングディフージョン（ＦＤ）側の電位変化が大きいので、オン時のフォトダイオードＰＤ側とフローティングディフージョン(ＦＤ)５４側のチャネル電位差が前記と同じであるとすると、オフ時の電位差は小さくでる。すなわちフローティングディフージョン（ＦＤ）側のオフ時のチャネルの閉めが強められるため、リーク電流が低減する。
【００６１】
次に、本発明に係る固体撮像装置の第６実施の形態を示す。前述の各実施の形態では、遮光画素に信号電荷が漏れ出さないような照度、あるいはシャッター設定の下では、遮光画素の信号電荷を読み出す必要がない。
【００６２】
従って、第６実施の形態に係る固体撮像装置では、各実施の形態の固体撮像装置において、遮光画素に信号電荷が漏れ出さないような照度、あるいはシャッター設定の下では、遮光画素の信号電荷を読み出さないように構成される。
【００６３】
第６実施の形態によれば、読み出すデータ量は半分にできる。これにより、フレームレートを維持すれば回路駆動周波数を半減でき、すなわち電力消費を抑制することができる。また、回路駆動周波数を維持すれば倍レートで画像を出力することができる。
その他、色信号のダイナミックレンジを犠牲にせずに輝度信号感度が改善できること、混色が抑制され色再現が向上するなど、前述の第１実施の形態で説明したと同様の効果を奏する。
【００６４】
本発明に係る固体撮像装置は、ＣＣＤ固体撮像装置にも適用できる。図１４に、本発明に係る固体撮像装置を、いわゆるＣＣＤイメージセンサに適用した場合の第７実施の形態を示す。図１４は、撮像領域における画素構成、特に１単位の画素構成の概略図である。
【００６５】
本実施の形態のＣＣＤ固体撮像装置は、図示しないが、通常と同様に、２次元的に配列された複数の画素と、各画素列の信号電荷を読み出して垂直方向に転送するＣＣＤ構造の垂直転送レジスタと、各垂直転送レジスタからの信号電荷を受けて水平方向に転送するＣＣＤ構造の水平転送レジスタと、出力部とを有して成る。
【００６６】
そして、本実施の形態においては、図１４Ａに示すように、垂直・水平各２つの計４つの画素を１単位とする。すなわち、第１列に遮光フォトダイオードＰＤｌｓ１と色フォトダイオードＰＤｃ［ＰＤｒ，ＰＤｇ，ＰＤｂ］とが繰り返し配列され、第２列に白色フォトダイオードＰＤｗと遮光フォトダイオードＰＤｌｓ２とが繰り返し配列される。１単位の４つのフォトダイオードは、図２で示すと同様に、一方の対角に色フォトダイオードＰＤｃ及び白色フォトダイオードＰｄｗが配列され、他方の対角に２つの遮光フォトダイオードＰＤｌｓ１，ＰＤｌｓ２が配列される。
【００６７】
色フォトダイオードＰＤｃは、垂直方向に赤色フォトダイオードＰＤｒ、緑フォトダイオードＰＤｇ、青色フォトダイオードＰＤｂが順次に繰り返し配列されると共に、撮像部の全体で見たときベイヤー配列とされる。第１列のフォトダイオード列に対応して、例えばｎ型の転送チャネル６３とゲート絶縁膜６４と転送電極６５からなる第１列の垂直転送レジスタ６１が形成され（図１４Ｂ参照）、第２列のフォトダイオードに対応して、同様に転送チャネル６３とゲート絶縁膜６４と転送電極６５からなる第２列の垂直レジスタ６２が形成される。
【００６８】
各フォトダイオードＰＤは電荷蓄積領域となる例えばｎ型の半導体領域６６とその表面のｐ＋アキュミュレーション領域６７を有して構成される。フォトダイオードＰＤと垂直転送レジスタを含む各単位画素間は、詳細説明は省略するも、例えばｐ＋領域からなるチャネルストップ領域とｐ型半導体ウェル領域で区分されている。
【００６９】
遮光フォトダイオードＰＤｌｓ１と色フォトダイオードＰＤｃの電荷は、第１列の垂直転送レジスタ６１に読み出され、白色フォトダイオードＰＤｗと遮光フォトダイオードＰＤｌｓ２の電荷は、第２列の垂直転送レジスタ６２に読み出される。
【００７０】
１単位を構成する垂直・水平核２つの計４つフォトダイオードにおいて、第１列の遮光フォトダイオードＰＤｌｓ１と第２列の白色フォトダイオードＰＤｗとがオーバーフローパス２２を介して接続され、第２列において、白色フォトダイオードＰＤｗと遮光フォトダイオードＰＤｌｓ２がオーバーフローパス２２を介して接続される。垂直転送レジスタ６１を跨ぐオーバーフローパス２２は、図１４Ｂ（図１４ＡのＥ−Ｅ線上の断面）に示すように、深い位置に形成され、垂直転送レジスタ６１，６２を跨がないオーバーフローパス２２は、図１４Ｃ（図１４ＡのＦ−Ｆ上の断面）に示すように、浅い位置に形成される。その他のオーバーフローパス２２の構成、オンチップレンズ、カラーフィルタなどの構成は、図２で説明したと同様であるので説明を省略する。
【００７１】
なお、本実施の形態におけるＣＣＤ固体撮像素子では、前述した遮光フォトダイオードの面積を他のフォトダイオードの面積より小さくする構成、層内レンズ、導波路構造など適宜選択して形成することも可能である。
【００７２】
第７実施の形態に係るＣＣＤ固体撮像装置においても、第１実施の形態と同様の画素構造を有しているので、色信号のダイナミックレンジを犠牲にせずに輝度信号感度が改善できること、混色が抑制され色再現が向上するなど、前述の第１実施の形態で説明したと同様の効果を奏する。
【００７３】
上例では、各色画素として、赤、緑、青の原色フィルタを用いた画素の構成としたが、これに限らず、シアン（Ｃｙ）、マジェンタ（Ｍｇ）、イエロー（Ｙｅ）の補色フィルタを用いた画素の構成とすることもできる。
【００７４】
図１５は、上述のＣＭＯＳ型あるいはＣＣＤ型などの固体撮像装置を用いたカメラの概略構成である。本実施の形態のカメラ７０は、光学系（光学レンズ）７１と、固体撮像装置７２と、信号処理回路７３とを有して成る。固体撮像装置７２は、上述した実施の形態のいずれか１つ、好ましくは第１、第４実施の形態の画素構成を有する固体撮像装置等が適用される。本実施の形態のカメラ７０は、光学系７１と、固体撮像装置７２及び信号処理回路７３がモジュール化したカメラモジュールの形態を含む。光学系７１は、被写体からの像光（入射光）を固体撮像装置７２の撮像面上に結像させる。これにより、固体撮像装置７２の光電変換素子において一定期間信号電荷が蓄積される。信号処理回路７３は、固体撮像装置７２の出力信号に対して種々の信号処理を施して出力する。
【００７５】
本実施の形態のカメラによれば、本発明の固体撮像装置を備えるので、高感度かつ高出力の画像が得られる。
【００７６】
本発明においては、上述した図１５のカメラ、或いはカメラモジュールを備えた電子機器、例えば携帯機器などを構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】本発明に係る固体撮像装置に適用される一実施の形態を示す概略構成図である。
【図２】本発明に係る第１実施の形態の撮像領域の要部を示す構成図である。
【図３】Ａ，Ｂ及びＣ  第１実施の形態に係る１単位の画素の概略平面図、そのＡ−Ａ線上の断面図及びＢ−Ｂ線上の断面図である。
【図４】Ａ及びＢ  第１実施の形態の説明に供する１単位の画素の模式図及びポテンシャル図である。
【図５】Ａ及びＢ  参考例の説明に供する１単位の画素の模式図及びポテンシャル図である。
【図６】第１実施の形態の動作説明に供する白色フォトダイオードと遮光フォトダイオードとオーバーフローパスのポテンシャル図である。
【図７】本発明の第２実施の形態の撮像領域の要部を示す構成図である。
【図８】本発明の第３実施の形態の撮像領域の要部を示す構成図である。
【図９】第３実施の形態における導波路構造の一例を示す要部の断面図である。
【図１０】第３実施の形態における導波路構造の他の例を示す要部の断面図である。
【図１１】本発明に係る第４実施の形態の撮像領域の要部を示す構成図である。
【図１２】本発明に係る固体撮像装置に適用される他の実施の形態を示す概略構成図である。
【図１３】Ａ，Ｂ及びＣ  本発明の第５実施の形態に係る１単位の画素の概略平面図、そのＣ−Ｃ線上の断面図及びＤ−Ｄ線上の断面図である。
【図１４】本発明の第７実施の形態に係る１単位の画素の概略平面図、そのＥ−Ｅ線上の断面図及びＦ−Ｆ線上の断面図である。
【図１５】本発明に係るカメラの実施の形態を示す概略構成図である。
【図１６】従来の白色画素を有する固体撮像装置の画素配列の例を示す構成図である。
【図１７】上記従来の固体撮像装置の問題点の説明に供する説明図である。
【符号の説明】
【００７８】
１，５１・・固体撮像装置、２・・画素、３・・撮像部、４・・垂直駆動部、５・・水平転送部、６・・出力部、ＰＤ，ＰＤ１〜ＰＤ４・・光電変換素子、ＰＤｗ・・白色光電変換素子、ＰＤｃ・・各色光電変換素子、ＰＧｌｓ［ＰＤｌｓ１，ＰＤｌｓ２］・・遮光光電変換素子、２８・・フローティングディフージョン（ＦＤ）領域、２２・・オーバーフローパス、Ｔｒ１〜Ｔｒ４・・画素トランジスタ、６１，６２・・垂直転送レジスタ
【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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