(57)【要約】【課題】  固体撮像素子を分割露光によって形成する場合、分割露光の境界部分で画像信号の不連続性が生じ、画面全体で均質な画質を得ることが難しいという課題があった。【解決手段】  分割露光によって形成され、光信号を信号電荷に変換する光電変換部と、光電変換部に蓄積された信号電荷を転送する転送用トランジスタと、転送用トランジスタによって転送された信号電荷を保持し電圧に変換する浮遊拡散領域と、浮遊拡散領域の信号電位を出力する増幅用トランジスタと、信号電荷をリセットするリセット用トランジスタとからなる固体撮像素子において、転送用トランジスタのゲートとリセット用トランジスタのゲートとは同じマスクで露光して位置決めされ、浮遊拡散領域は、転送用トランジスタのゲートとリセット用トランジスタのゲートとに隣接して面積が実質一定になるように自己整合的に形成される。【選択図】    図１
2007194339.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
分割露光によって形成され、
光信号を信号電荷に変換する光電変換部と、
前記信号電荷を転送する転送用トランジスタと、
前記転送された信号電荷を保持する浮遊拡散領域と、
前記浮遊拡散領域の信号電位を出力する増幅用トランジスタと、
前記保持された信号電荷をリセットするリセット用トランジスタと
からなる単位画素がマトリクス状に配置された固体撮像素子において、
前記転送用トランジスタのゲートと前記リセット用トランジスタのゲートとは同じマスクで露光して位置決めされ、
前記浮遊拡散領域は、前記転送用トランジスタのゲートと前記リセット用トランジスタのゲートとに隣接して面積が実質一定になるように自己整合的に形成されることを特徴とする固体撮像素子。
【請求項２】
前記転送用トランジスタのゲートと前記リセット用トランジスタのゲートとが平行に配置されたことを特徴とする請求項１に記載の固体撮像素子。
【請求項３】
前記浮遊拡散領域は、前記転送用トランジスタのゲートと前記リセット用トランジスタのゲートとが平行に配置された間に自己整合的に形成されたことを特徴とする請求項２に記載の固体撮像素子。
【請求項４】
前記転送用トランジスタのゲートと前記リセット用トランジスタのゲートとに平行に配置され、前記転送用トランジスタのゲートと前記リセット用トランジスタのゲートと同じマスクで露光して位置決めされる電極をさらに設けたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の固体撮像素子。
【請求項５】
前記転送用トランジスタのゲートと前記リセット用トランジスタのゲートと同じマスクで露光され、前記転送用トランジスタのゲートに平行に配置された第１の電極と、
前記転送用トランジスタのゲートと前記リセット用トランジスタのゲートと同じマスクで露光され、前記リセット用トランジスタのゲートに平行に配置された第２の電極と
をさらに設けたことを特徴とする請求項１に記載の固体撮像素子。
【請求項６】
前記電極は、前記電極の下の基板を蓄積モードにする電位に設定されていることを特徴とする請求項４または５に記載の固体撮像素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、分割露光により形成される固体撮像素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＣＣＤ（Ｃharge Ｃoupld Ｄevice)型やＣＭＯＳ（Ｃomplementary Ｍetal Ｏxide Ｓemiconductor)型（或いは増幅型と呼ばれる）などの固体撮像素子を用いたビデオカメラや電子カメラが広く一般に普及している。固体撮像素子は複数の単位画素が二次元アレイ状に配置される。
図１０は、従来のＣＭＯＳ型固体撮像素子における単位画素の平面図であり、（ａ）は全体図、（ｂ）は部分拡大図である。８０１は単位画素、８０２はＬＯＣＯＳ酸化膜などによって形成されるフィールド部（素子分離領域）、８０３ａは浮遊拡散領域、８０５ａは選択用トランジスタのソース、８０６はメタル配線、３０４ｃはリセット用トランジスタのソース、８０４ａは基板へコンタクトを取るための拡散領域をそれぞれ示す。また、３０３ｂ，３０４ｂ，３５７ｂ，３５９ｂ，８０３ｂ，８０４ｂ，８０５ｂ，８０７および８０８の記号は図示されていない信号線，ＧＮＤ（接地），Ｖｄｄ（電源）などに接続するためのコンタクト部をそれぞれ示す。ここで、浮遊拡散領域８０３ａは、ポリシリコンからなる転送用トランジスタのゲート３０３，リセット用トランジスタのゲート３０５およびフィールド部８０２のＬＯＣＯＳ酸化膜をイオン注入のマスクに使用して、自己整合的に形成される。
【０００３】
ところで、電子カメラ等に搭載される固体撮像素子は、有効画素領域の面積が大きいほど、受光される光量が増大されるので好ましい。このため、デジタル一眼カメラなどの高級機には、大型の固体撮像素子が用いられている。一方、固体撮像素子などの半導体素子は周知の通り、その製造工程において、露光装置が使用される。しかしながら、露光装置は１回で露光する面積（露光エリア）が限られており、素子面積には限度がある。そこで、１個の素子を複数回つなぎ合わせて露光する技術が提案されている（特許文献１）。
【０００４】
大型のＣＭＯＳ型固体撮像素子は、このような分割露光技術によって製造される。ところで、アライメントのばらつきによって、例えば、ゲート３０３とゲート３０５とがｄ方向にずれると、点線で示した位置にゲート３０３とゲート３０５とが形成される。よって、浮遊拡散領域８０３ａの面積は、元の位置の場合に比べて、大きくなる。
つまり、フィールド部８０２に対するゲート３０３とゲート３０５の位置合わせずれが、Ｘ軸方向あるいはＹ軸方向に発生すると浮遊拡散領域８０３ａの面積は変化する。複数
回の分割露光においては、一般に分割露光領域毎に位置合わせ精度が変動するため、分割露光領域間の浮遊拡散領域８０３ａの面積が異なる。その結果、電圧変換ゲインも分割露光領域毎に変化し、一様な露光量の被写体を写しても分割露光領域毎に画像出力信号が変化し、分割露光境界、いわゆるつなぎ目において、分割露光領域間の電圧変換ゲイン差が画像信号段差として発生し、著しく画質を劣化させるという問題点が生じる。そこで、特許文献２では、固体撮像素子の動作に影響を与えるポリシリコンのパターンを１枚のマスクで一括露光して形成するようにしていた。
【特許文献１】特開平０９−１９０９６２号公報
【特許文献２】特開２００４−１１１８６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記従来技術のように、転送用トランジスタのゲート３０３とリセット用トランジスタのゲート３０５とを１枚のマスクで一括露光して形成すれば、露光時の位置合わせのずれによる影響はなくなる。しかし、露光領域の広いレンズの場合、露光領域の狭いレンズに比ベてパターン解像度が良くない。このため、転送用トランジスタのゲート３０３やリセット用トランジスタのゲート３０５にゲート長誤差が生じる。特に、転送用トランジスタのゲート３０３にゲート長誤差があると、転送用トランジスタの転送特性にばらつきが出るため、撮影画像の画質に影響を与えるという課題がある。
【０００６】
上記課題に鑑み、本発明の目的は、分割露光によって単位画素をアレイ状に並べても、分割露光の境界部分で生じる画像信号の不連続性を抑え、画面全体で均質な画質を得ることが可能な固体撮像素子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明に係る固体撮像素子は、分割露光によって形成され、光信号を信号電荷に変換する光電変換部と、前記光電変換部に蓄積された前記信号電荷を転送する転送用トランジスタと、前記転送用トランジスタによって転送された前記信号電荷を保持する浮遊拡散領域と、前記浮遊拡散領域の信号電位を出力する増幅用トランジスタと、前記信号電荷をリセットするリセット用トランジスタとからなる単位画素がマトリクス状に配置された固体撮像素子において、前記転送用トランジスタのゲートと前記リセット用トランジスタのゲートとは同じマスクで露光して位置決めされ、前記浮遊拡散領域は、前記転送用トランジスタのゲートと前記リセット用トランジスタのゲートとに隣接して面積が実質一定になるように自己整合的に形成されることを特徴とする。
【０００８】
特に、前記転送用トランジスタのゲートと前記リセット用トランジスタのゲートとが平行に配置されたことを特徴とする。
さらに、前記浮遊拡散領域は、前記転送用トランジスタのゲートと前記リセット用トランジスタのゲートとが平行に配置された間に自己整合的に形成されたことを特徴とする。
または、前記転送用トランジスタのゲートと前記リセット用トランジスタのゲートとに平行に配置され、前記転送用トランジスタのゲートと前記リセット用トランジスタのゲートと同じマスクで露光して位置決めされる電極をさらに設けたことを特徴とする。
【０００９】
或いは、前記転送用トランジスタのゲートと前記リセット用トランジスタのゲートと同じマスクで露光され、前記転送用トランジスタのゲートに平行に配置された第１の電極と、前記転送用トランジスタのゲートと前記リセット用トランジスタのゲートと同じマスクで露光され、前記リセット用トランジスタのゲートに平行に配置された第２の電極とをさらに設けたことを特徴とする。
【００１０】
特に、前記電極は、前記電極の下の基板を蓄積モードにする電位に設定されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、固体撮像素子に使用されるトランジスタ、とりわけ撮影画像の画質を左右する光電変換部から信号電荷を転送する転送用トランジスタのゲートのパターン寸法の変動が抑圧され、浮遊拡散領域の面積が分割露光による位置ずれに因らず実質一定に形成される。このため、分割露光の領域に依存せず、全画素領域に渡って転送特性および電圧変換のゲインが均一となり、分割露光の境界部分での画像信号の不適続性を抑圧することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明に係る固体撮像素子の実施形態について説明するが、先ず、各実施形態で共通の固体撮像素子全体の構成について説明する。図８は固体撮像素子全体を示す平面図で、固体撮像素子７００は、複数の単位画素７０１によって構成される。同図の場合は４×４画素の構成である。各単位画素７０１には、垂直走査回路７０２から選択用駆動信号線７０７，リセット用駆動信号線７０８および転送用駆動信号線７０９が配線され、フォトダイオード（図示せず）に蓄積された信号電荷は電圧に変換されて、定電流源回路７０４によってソースフォロワ回路を構成する垂直信号線７０５に読み出される。各垂直信号線７０５に読み出された各列の信号は、読み出し回路７０３で水平方向に読み出され、出力アンプ７０６から出力される。
【００１３】
また、各単位画素７０１の一般的な回路は、図９のようになっている。被写体からの光はフォトダイオード３０１で信号電荷として蓄積され、蓄積された信号電荷は転送用トランジスタ３０２によって浮遊拡散領域（ＦＤ領域）に転送され保持される。尚、信号電荷が転送される前にリセット用トランジスタ３０４によって浮遊拡散領域の信号電荷はリセットされる。浮遊拡散領域に保持された信号電荷は、増幅用トランジスタ３５８のゲート３５９に入り、電圧に変換されて増幅される。選択用トランジスタ３５６と信号線３１１と定電流源３１０とはソースフォロワを構成し、アレイ中の任意の１行を選択する信号が選択用トランジスタのゲート３５７に与えられると、増幅された画像信号が信号線３１１に読み出される。尚、３０３は転送用トランジスタのゲート、３０５はリセット用トランジスタのゲートを示す。
【００１４】
以下、各実施形態について説明する。
（第１の実施形態）
図１（ａ）は、本発明に係る第１の実施形態の固体撮像素子の単位画素の平面図である。破線で囲まれた領域が１画素分に相当する単位画素１０１で、紙面水平方向をＸ座標、垂直方向をＹ座標とする。１０２は入射光に応じた電荷を発生および蓄積するフォトダイオード、１０３ａはフォトダイオード１０２に蓄積した信号電荷を浮遊拡散領域に転送するＭＯＳ型の転送用トランジスタのゲートである。転送用トランジスタのゲート１０３ａは、例えば、厚さ４００ｎｍのポリシリコンで形成される。１０３ｂは転送用トランジスタのゲート１０３ａを転送用駆動信号線７０９に接続するためのコンタクト部である。
【００１５】
１０８ａおよび１０９ａは転送用トランジスタによってフォトダイオード１０２から転送された信号電荷を一時的に保持する浮遊拡散領域である。１０４ａは浮遊拡散領域１０８ａおよび１０９ａに転送された信号電荷をリセットするＭＯＳ型のリセット用トランジスタのゲート、１０４ｂはリセット用トランジスタのゲート１０４ａをリセット用駆動信号線７０８に接続するためのコンタクト部である。１０５ａは浮遊拡散領域１０８ａおよび１０９ａの電位を電圧として出力する増幅用トランジスタのゲートである。尚、１１１は浮遊拡散領域１０８ａおよび１０９ａと増幅用トランジスタのゲートとをコンタクト部１０８ｂ，１０９ｂおよび１０５ｂで接続するメタル配線である。
【００１６】
１０６ａは読み出しを行う画素を選択するためのＭＯＳ型の選択用トランジスタのゲート、１０６ｂは選択用トランジスタのゲート１０６ａを選択用駆動信号線７０７に接続するためのコンタクト部である。１０７ａは選択用トランジスタのソース、１０７ｂは選択用トランジスタのソースを垂直信号線７０５に接続するためのコンタクト部である。また、１１０ａは基板へコンタクトを取るための拡散領域、１１０ｂは拡散領域１１０ａを接地（図示せず）するためのコンタクト部、１１２は電源（Ｖｄｄ）に接続するコンタクト部、１１３はフィールド部をそれぞれ示す。尚、本実施形態の固体撮像素子の単位画素の回路構成は、先に従来の技術で説明した図９と同じである。
【００１７】
図１（ａ）において、Ｗは浮遊拡散領域１０８ａおよび１０９ａのＸ軸方向の幅を、Ｌｔは浮遊拡散領域１０８ａのＹ軸方向の長さを、Ｌｒは浮遊拡散領域１０９ａのＹ軸方向の長さをそれぞれ示す。今、浮遊拡散領域１０８ａおよび１０９ａが方形状であるとすると、浮遊拡散領域１０８ａの面積はＷ×Ｌｔとなり、浮遊拡散領域１０９ａの面積はＷ×Ｌｒとなる。
【００１８】
本実施形態において、同じマスクの露光で少なくとも転送用トランジスタのゲート１０３ａとリセット用トランジスタのゲート１０４ａは形成され、これとは別のマスクの露光で少なくともフィールド部１１３は形成されるものとする。尚、浮遊拡散領域１０８ａおよび１０９ａは、転送用トランジスタのゲート１０３ａとリセット用トランジスタのゲート１０４ａとフィールド部１１３とをイオン注入のマスクに使用して自己整合的に形成される。
【００１９】
ここで、分割露光を行うと、前述の通り、転送用トランジスタのゲート１０３ａとリセット用トランジスタのゲート１０４ａの位置と、浮遊拡散領域１０８ａと１０９ａの位置とは、露光エリア毎に、相対的にずれる。しかしながら、本実施形態では、分割露光によって位置ずれが生じても、浮遊拡散領域１０８ａの面積（Ｗ×Ｌｔ）と浮遊拡散領域１０９ａの面積（Ｗ×Ｌｒ）との和は一定となる（式１）。
（Ｗ×Ｌｔ）＋（Ｗ×Ｌｒ） ＝ 一定  ・・・  （式１）
以下、これを詳細に説明する。図１（ｂ）は、分割露光時に、転送用トランジスタのゲート１０３ａとリセット用トランジスタのゲート１０４ａのマスクが、回転方向，Ｘ軸方向およびＹ軸方向に少しずつ位置ずれした様子を示す。
【００２０】
今、転送用トランジスタのゲート１０３ａが位置ずれしない場合の浮遊拡散領域１０８ａの面積をＳ１とすると、Ｓ１は四角形（Ａ１，Ｂ１，Ｃ１，Ｄ１）で囲まれる部分である。同様に、リセット用トランジスタのゲート１０４ａが位置ずれしない場合の浮遊拡散領域１０９ａの面積をＳ２とすると、Ｓ２は四角形（Ａ２，Ｂ２，Ｃ２，Ｄ２）で囲まれる部分である。
【００２１】
一方、転送用トランジスタのゲート１０３ａが位置ずれした場合の浮遊拡散領域１０８ａの面積をＳ１’とすると、Ｓ１’は四角形（Ａ１，Ｂ１，Ｃ１’，Ｄ１’）で囲まれる部分である。同様に、リセット用トランジスタのゲート１０４ａが位置ずれした場合の浮遊拡散領域１０９ａの面積をＳ２’とすると、Ｓ２’は四角形（Ａ２，Ｂ２，Ｃ２’，Ｄ２’）で囲まれる部分である。
【００２２】
ここで、浮遊拡散領域１０８ａと１０９ａは同じマスクで露光される。このマスクとなる転送用トランジスタのゲート１０３ａとリセット用トランジスタのゲート１０４ａは同じマスクで露光され形成されるので、位置ずれは互いに平行に生ずる。よって、（式２）および（式３）の関係が成り立つ。
辺(A1,D1)＋ 辺(A2,D2)＝ 辺(A1,D1’)＋ 辺(A2,D2’)・・・（式２）
辺(B1,C1)＋ 辺(B2,C2)＝ 辺(B1,C1’)＋ 辺(B2,C2’)・・・（式３）
浮遊拡散領域１０８ａと１０８ｂの幅Ｗが等しいとすると、（式２）および（式３）の関係から各辺の和は等しいので、浮遊拡散領域１０８ａが位置ずれしない場合の面積Ｓ１と、位置ずれした場合の面積Ｓ１’と、浮遊拡散領域１０９ａが位置ずれしない場合の面積Ｓ２と、位置ずれした場合の面積Ｓ２’との関係は（式４）になる。
Ｓ１ ＋ Ｓ２ ＝ Ｓ１’＋ Ｓ２’・・・（式４）
このように、本実施形態の単位画素の構造では、フィールド部１１３に対してポリシリコンからなる転送用トランジスタのゲート１０３ａとリセット用トランジスタのゲート１０４ａとの位置合わせ精度によらず、浮遊拡散領域１０８ａ、１０９ａの面積の和は常に一定になる。即ち、浮遊拡散領域１０８ａおよび１０９ａの容量成分も位置合わせ精度によらず一定となり、信号電荷を電圧に変換するゲインも一定となる。
【００２３】
従って、本実施形態によれば、分割露光によってＣＭＯＳ型（あるいは増幅型）固体撮像素子を製造しても、全画素領域にわたって転送用トランジスタのゲート長誤差を抑え、かつ電圧変換ゲインを一定にでき、分割露光境界で画像信号の不連続性が発生することはなく、均質な画像が得られる。本実施形態では、ポリシリコンからなる転送用トランジスタのゲート１０３ａとリセット用トランジスタのゲート１０４ａとのフィールド部１１３に対する位置ずれがあっても、浮遊拡散領域１０８ａおよび１０９ａのそれぞれの面積変動は互いに打ち消す方向に変化する。また、転送用トランジスタのゲート１０３ａおよびリセット用トランジスタのゲート１０４ａの幅が実用上の範囲内で異なる場合でも、浮遊拡散領域１０８ａと１０９ａとの面積の和は実質的に一定と見なせる。
【００２４】
（第２の実施形態）
図２は、本発明の第２の実施形態に係る固体撮像素子の平面図である。図２において、破線で示した単位画素２０１，２０２，２０３および２０４が縦に連続して形成されており、浮遊拡散領域のリセット用トランジスタは、隣接する単位画素のリセット用トランジスタを利用するような構成になっている。ここでは、単位画素２０２を中心に説明するが、他の単位画素も同じような構成の繰り返しになっている。尚、図１と同符号のものは同じものである。
【００２５】
２０５ａは浮遊拡散領域２０８ａおよび２０９ａの電位を電圧として出力する増幅用トランジスタのゲートで、コンタクト部２０５ｂを介してメタル配線２１１と接続される。２０６ａは読み出しを行う画素を選択するためのＭＯＳ型の選択用トランジスタのゲート、２０６ｂは選択用トランジスタのゲート２０６ａを選択用駆動信号線７０７に接続するためのコンタクト部である。２０８ａおよび２０９ａは浮遊拡散領域、２０８ｂおよび２０９ｂは浮遊拡散領域２０８ａと２０９ａとをメタル配線２１１に接続するコンタクト部をそれぞれ示す。
【００２６】
尚、本実施形態の固体撮像素子の単位画素の回路構成は図３のようになる。図９と同符号のものは同じものを示す。また、図９の選択用トランジスタ３５６と増幅用トランジスタ３５８とが入れ替わり、増幅用トランジスタ３０８のソースが直接読み出し信号線３１１と定電流源３１０とに接続されている。このように、選択トランジスタ３５６と増幅用トランジスタ３５８の接続関係を変更しても、これらの駆動および機能は、実施形態１と同じである。
【００２７】
また、第１の実施形態と同様に、フィールド部１１３に対してポリシリコンからなる転送用トランジスタのゲート１０３ａとリセット用トランジスタのゲート１０４ａのＸ軸方向，Ｙ軸方向および回転方向の位置合わせのずれが生じても、浮遊拡散領域２０８ａおよび２０９ａの面積変動は互いに打ち消し合う方向に変化する。従って、浮遊拡散領域２０８ａおよび２０９ａの容量成分は位置合わせ精度によらず一定となり、信号電荷を電圧に変換するゲインも一定となる。
【００２８】
このように、本実施形態によれば、分割露光によってＣＭＯＳ型（あるいは増幅型）固体撮像素子を製造しても、全画素領域にわたって転送用トランジスタのゲート長誤差を抑え、かつ電圧変換ゲインを一定にでき、分割露光境界で画像信号の不連続性が発生することはなく、均質な画像が得られる。
さらに、第１の実施形態に比べて、メタル配線２１１の長さを短くできるので、メタル配線２１１の寄生酸化膜容量成分が小さくなり、より高い電圧変換ゲインが得られる。つまり、固体撮像素子の感度およびＳＮ比が向上し、より高画質な画像を得ることができる。
【００２９】
（第３の実施形態）
図４は、本発明の第３の実施形態に係る固体撮像素子の平面図である。図４において、３０１は単位画素、４０８ａおよび４０９ａは浮遊拡散領域、４０８ｂおよび４０９ｂは浮遊拡散領域４０８ａと４０９ａとをメタル配線４１１に接続するコンタクト部をそれぞれ示す。４０４ａは浮遊拡散領域４０８ａおよび４０９ａに転送された信号電荷をリセットするＭＯＳ型のリセット用トランジスタのゲート、４０４ｂはリセット用トランジスタのゲート４０４ａをリセット用駆動信号線７０８に接続するためのコンタクト部である。
【００３０】
４０５ａはコンタクト部４０５ｂおよびメタル配線４１１を介して接続される浮遊拡散領域４０８ａおよび４０９ａの電位を電圧として出力する増幅用トランジスタのゲートである。４０６ａは読み出しを行う画素を選択するためのＭＯＳ型の選択用トランジスタのゲート、４０６ｂは選択用トランジスタのゲート４０６ａを選択用駆動信号線７０７に接続するためのコンタクト部である。
【００３１】
４５１ａは転送用トランジスタのゲート１０３ａおよびリセット用トランジスタのゲート４０４ａに平行に対向する位置にポリシリコンで形成された電極、４５１ｂは転送用トランジスタのゲート１０３ａおよびリセット用トランジスタのゲート４０４ａを共にオフする電位を与える配線（図示せず）と電極４５１ａとを接続するコンタクト部である。尚、図１と同じ符号は同じものを示す。
【００３２】
ここで、電極４５１ａについて説明する。図５は、図４の断面位置（Ａ１−Ａ２）で切断した時の断面図で、電極４５１ａと浮遊拡散領域４０９ａおよび４０８ａとが上下に位置する端部は、基板１５０の上に形成されたフィールド部１１３から距離Ｌｆだけ離れている。尚、距離Ｌｆは、フィールド部１１３に対するポリシリコンからなる電極４５１ａの位置合わせ精度よりも大きい値に設定される。一方、浮遊拡散領域４０９ａおよび４０８ａは、転送用トランジスタのゲート１０３ａと、リセット用トランジスタのゲート４０４ａと、電極４５１ａと、フィールド部１１３とをイオン注入のマスクに使用して自己整合的に形成される。従って、本実施形態の単位画素の構造においても、転送用トランジスタのゲート１０３ａとリセット用トランジスタのゲート４０４ａと電極４５１ａとの位置と、フィールド部１１３の位置とのＹ軸方向の位置合わせ精度によらず、浮遊拡散領域４０８ａおよび４０９ａの面積の和は一定になる。尚、第１の実施形態と同様に、転送用トランジスタのゲート１０３ａとリセット用トランジスタのゲート４０４ａと電極４５１ａとの位置と、フィールド部１１３の位置とが、Ｘ軸方向あるいは回転方向に位置ずれした場合でも、面積は同一になる。
【００３３】
また、本実施形態では、電極４５１ａに、転送用トランジスタのゲート１０３ａとリセット用トランジスタのゲート４０４ａを共にオフする電位が与えられ、電極４５１ａの下の基板１５０の表面は蓄積モードになっており、電極４５１ａには、浮遊拡散領域４０８ａおよび４０９ａの容量成分に付加される寄生容量が生じない。
従って、本実施形態によれば、分割露光によってＣＭＯＳ型（あるいは増幅型）固体撮像素子を製造しても、全画素領域にわたって転送用トランジスタのゲート長誤差を抑え、かつ電圧変換ゲインを一定にでき、分割露光境界で画像信号の不連続性が発生することはなく、均質な画像が得られる。
【００３４】
（第４の実施形態）
図６は、本発明の第４の実施形態に係る固体撮像素子の平面図である。図６において、５０１は単位画素、５０８ａおよび５０９ａは浮遊拡散領域、５０８ｂおよび５０９ｂは浮遊拡散領域５０８ａと５０９ａとをメタル配線５１１に接続するコンタクト部をそれぞれ示す。５０４ａは浮遊拡散領域５０８ａおよび５０９ａに転送された信号電荷をリセットするＭＯＳ型のリセット用トランジスタのゲート、５０４ｂはリセット用トランジスタのゲート５０４ａをリセット用駆動信号線７０８に接続するためのコンタクト部である。
【００３５】
５０５ａはコンタクト部５０５ｂおよびメタル配線５１１を介して接続される浮遊拡散領域５０８ａおよび５０９ａの電位を電圧として出力する増幅用トランジスタのゲートである。５０６ａは読み出しを行う画素を選択するためのＭＯＳ型の選択用トランジスタのゲート、５０６ｂは選択用トランジスタのゲート５０６ａを選択用駆動信号線７０７に接続するためのコンタクト部である。
【００３６】
５５１ａは転送用トランジスタのゲート１０３ａに平行に対向する位置にポリシリコンで形成された電極、５５１ｂは転送用トランジスタのゲート１０３ａをオフする電位を与える配線（図示せず）と電極５５１ａとを接続するコンタクト部である。５５２ａはリセット用トランジスタのゲート５０４ａに平行に対向する位置にポリシリコンで形成された電極、５５２ｂはリセット用トランジスタのゲート５０４ａをオフする電位を与える配線（図示せず）と電極５５２ａとを接続するコンタクト部である。尚、図１と同じ符号は同じものを示す。
【００３７】
電極５５１ａおよび電極５５２ａは、それぞれ第３の実施形態で説明した図５の電極４５１ａと同じように構成される。つまり、図５の電極４５１ａを電極５５１ａに、浮遊拡散領域４０９ａを浮遊拡散領域５０９ａに、それぞれ置き換えて考えた場合は、距離Ｌｆは、フィールド部１１３に対するポリシリコンからなる電極５５１ａの位置合わせ精度よりも大きい値に設定されるため、転送用トランジスタのゲート１０３ａと電極５５１ａとの位置と、フィールド部１１３の位置とのＹ軸方向の位置合わせ精度によらず、浮遊拡散領域５０９ａの面積は一定になる。同様に、電極４５１ａを電極５５２ａに、浮遊拡散領域４０９ａを浮遊拡散領域５０８ａに、それぞれ置き換えて考えた場合は、リセット用トランジスタのゲート５０４ａと電極５５２ａとの位置と、フィールド部１１３の位置とのＸ軸方向の位置合わせ精度によらず、浮遊拡散領域５０８ａの面積も一定になる。尚、第１の実施形態と同様に、リセット用トランジスタのゲート５０４ａと電極５５２ａとの位置と、フィールド部１１３の位置とが、Ｙ軸方向あるいは回転方向に位置ずれした場合でも、面積は同一になる。
【００３８】
また、本実施形態では、電極５５１ａに、転送用トランジスタのゲート１０３ａとリセット用トランジスタのゲート４０４ａを共にオフする電位が与えられ、電極５５１ａの下の基板１５０の表面は蓄積モードになっており、電極５５１ａには、浮遊拡散領域５０８ａおよび５０９ａの容量成分に付加される寄生容量が生じない。
従って、本実施形態によれば、分割露光によってＣＭＯＳ型（あるいは増幅型）固体撮像素子を製造しても、全画素領域にわたって転送用トランジスタのゲート長誤差を抑え、かつ電圧変換ゲインを一定にでき、分割露光境界で画像信号の不連続性が発生することはなく、均質な画像が得られる。
【００３９】
（第５の実施形態）
図７は、本発明の第５の実施形態に係る固体撮像素子の平面図である。図７において、６０１は単位画素、６０８ａは浮遊拡散領域、６０８ｂは浮遊拡散領域６０８ａをメタル配線６１１に接続するコンタクト部をそれぞれ示す。６０４ａは浮遊拡散領域６０８ａに転送された信号電荷をリセットするＭＯＳ型のリセット用トランジスタのゲート、６０４ｂはリセット用トランジスタのゲート６０４ａをリセット用駆動信号線７０８に接続するためのコンタクト部である。
【００４０】
６０５ａはコンタクト部６０５ｂおよびメタル配線６１１を介して接続される浮遊拡散領域６０８ａの電位を電圧として出力する増幅用トランジスタのゲートである。６０６ａは読み出しを行う画素を選択するためのＭＯＳ型の選択用トランジスタのゲート、６０６ｂは選択用トランジスタのゲート６０６ａを選択用駆動信号線７０７に接続するためのコンタクト部である。尚、図１と同じ符号は同じものを示す。
【００４１】
先に述べた第１から第４の実施形態は、いずれも浮遊拡散領域が２カ所であったが、本実施形態は浮遊拡散領域６０８ａの一カ所のみである。しかも、浮遊拡散領域６０８ａは転送用トランジスタのゲート１０３ａとリセット用トランジスタのゲート６０４ａとに挟まれた部分にある。転送用トランジスタのゲート１０３ａとリセット用トランジスタのゲート６０４ａとが同じマスクで露光され同時に形成されるため、Ｘ軸方向，Ｙ軸方向および回転方向に位置ずれが生じたとしても、両者に挟まれた部分の面積が変わることなく常に一定に保たれる。即ち、浮遊拡散領域６０８ａの容量成分も位置合わせ精度によらず一定となり、信号電荷を電圧に変換するゲインも一定となる。従って、本実施形態によれば、分割露光によってＣＭＯＳ型（あるいは増幅型）固体撮像素子を製造しても、全画素領域にわたって転送用トランジスタのゲート長誤差を抑え、かつ電圧変換ゲインを一定にでき、分割露光境界で画像信号の不連続性が発生することはなく、均質な画像が得られる。
【００４２】
以上、各実施形態で述べてきたように、本発明によれば、転送用トランジスタのゲート長誤差を抑え、フォトダイオードから転送された信号電荷を保持し電圧に変換する増幅部の浮遊拡散領域が自己整合的に形成され、かつ浮遊拡散領域の面積が露光工程での位置ずれに因らず実質一定に形成されるので、分割露光の領域に依存せず、全画素領域にわたって転送特性および電圧変換のゲインが均一となり、分割露光の境界部分での画像信号の不適続性を抑圧できる。これによって、画面全体で均質な画質が得られる固体撮像素子を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る固体撮像素子の単位画素の平面図である。
【図２】本発明の第２の実施形態に係る固体撮像素子の単位画素の平面図である。
【図３】第２の実施形態の単位画素の回路図である。
【図４】本発明の第３の実施形態に係る固体撮像素子の単位画素の平面図である。
【図５】第３の実施形態の電極部分の断面図である。
【図６】本発明の第４の実施形態に係る固体撮像素子の単位画素の平面図である。
【図７】本発明の第５の実施形態に係る固体撮像素子の単位画素の平面図である。
【図８】一般的な固体撮像素子の全体構成図である。
【図９】一般的な固体撮像素子の単位画素の回路図である。
【図１０】従来技術の固体撮像素子の単位画素の平面図である。
【符号の説明】
【００４４】
１０１，２０２，３０１，５０１，６０１・・・単位画素
１０２・・・フォトダイオード
１０３ａ・・・転送用トランジスタのゲート
１０４ａ・・・リセット用トランジスタのゲート
１０８ａ，１０９ａ，２０８ａ，２０９ａ，４０８ａ，４０９ａ・・・浮遊拡散領域
１１３・・・フィールド部
３０２・・・転送用トランジスタ
３０４・・・リセット用トランジスタ
３０６，３５６・・・選択用トランジスタ
３０８，３５８・・・増幅用トランジスタ
４５１ａ，５５１ａ，５５２ａ・・・電極
５０８ａ，５０９ａ，６０８ａ・・・浮遊拡散領域
【図１】
2007194339.tif 000003
【図２】
2007194339.tif 000004
【図３】
2007194339.tif 000005
【図４】
2007194339.tif 000006
【図５】
2007194339.tif 000007
【図６】
2007194339.tif 000008
【図７】
2007194339.tif 000009
【図８】
2007194339.tif 000010
【図９】
2007194339.tif 000011
【図１０】
2007194339.tif 000012