(57)【要約】【課題】  固体撮像素子の感度と飽和信号量の向上、且つ、高速化と低消費電力化を実現する。【解決手段】  本開示の第１の側面である固体撮像素子は、入射光に応じて信号電荷を発生、保持する光電変換部と、前記信号電荷を蓄積する蓄積部と、前記光電変換部にて発生されて保持されている前記信号電荷を前記蓄積部に転送する転送電極部とを備える複数の画素から構成された固体撮像素子において、前記転送電極部は、略矩形状の前記光電変換部の一角を占めるとともに、前記一角から前記一角の対角線方向に延伸された突出部を有する。本開示は、例えば、CMOSイメージセンサやそれを搭載する電子装置に適用できる。【選択図】  図５
2016181533.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射光に応じて信号電荷を発生、保持する光電変換部と、
前記信号電荷を蓄積する蓄積部と、
前記光電変換部にて発生されて保持されている前記信号電荷を前記蓄積部に転送する転送電極部とを備える複数の画素から構成された固体撮像素子において、
前記転送電極部は、略矩形状の前記光電変換部の一角を占めるとともに、前記一角から前記一角の対角線方向に延伸された突出部を有する
固体撮像素子。
【請求項２】
前記突出部は、前記一角から前記一角の対角線方向に前記光電変換部の中心付近まで延伸されている
請求項１に記載の固体撮像素子。
【請求項３】
前記転送電極部は、前記突出部の端部付近に面積が拡張された拡張部をさらに有する
請求項２に記載の固体撮像素子。
【請求項４】
前記拡張部は、略矩形状の前記光電変換部の前記突出部が延伸されている方向とは異なる対角線方向に延伸されている
請求項３に記載の固体撮像素子。
【請求項５】
前記拡張部は、円形状に形成されている
請求項３に記載の固体撮像素子。
【請求項６】
前記拡張部は、矩形状に形成されている
請求項３に記載の固体撮像素子。
【請求項７】
前記転送電極部は、下層方向に延伸された縦型電極部をさらに有する
請求項２に記載の固体撮像素子。
【請求項８】
前記縦型電極部は、前記拡張部の下層に円柱状に形成されている
請求項７に記載の固体撮像素子。
【請求項９】
前記縦型電極部は、前記転送電極部の下層に円柱状に形成されている
請求項７に記載の固体撮像素子。
【請求項１０】
前記縦型電極部は、前記突出部の下層に壁状に形成されている
請求項７に記載の固体撮像素子。
【請求項１１】
前記蓄積部は、複数の画素で共有されている
請求項２に記載の固体撮像素子。
【請求項１２】
前記転送電極部は、略三角形状に形成されている
請求項２に記載の固体撮像素子。
【請求項１３】
前記転送電極部は、略矩形状に形成されている
請求項２に記載の固体撮像素子。
【請求項１４】
固体撮像素子が搭載された電子装置において、
前記固体撮像素子は、
入射光に応じて信号電荷を発生、保持する光電変換部と、
前記信号電荷を蓄積する蓄積部と、
前記光電変換部にて発生されて保持されている前記信号電荷を前記蓄積部に転送する転送電極部とを備える複数の画素から構成され、
前記転送電極部は、略矩形状の前記光電変換部の一角を占めるとともに、前記一角から前記一角の対角線方向に延伸された突出部を有する
電子装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、固体撮像素子、および電子装置に関し、特に、ＰＤ（フォトダイオード）にて光電変換により生成された信号電荷を効率的に読み出せるようにした固体撮像素子、および電子装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、最も代表的な固体撮像素子としてCMSイメージセンサが知られている。一般に、CMOSイメージセンサは、入射光に応じて信号電荷を発生する画素部と、画素部から読み出される信号電荷に対してＡＤ変換などの信号処理を実行するロジック部から構成される。
【０００３】
画素部は、主に、光電変換により入射光に応じて信号電荷を発生、保持する光電変換部（以下、ＰＤとも称する）と、ＰＤに保持された信号電荷を蓄積する蓄積部（以下、ＦＤ（フローティングディフージョン）とも称する）と、ＰＤに保持された信号電荷をＦＤに転送する転送電極（以下、ＴＧ（トランスファゲート）とも称する）を有する。さらに、画素部は、ＦＤに蓄積された信号電荷を読み出してロジック部に出力する各種のトランジスタを有する。
【０００４】
なお、CMOSイメージセンサの撮像特性に関しては、感度と飽和信号量が重要な指標となる。感度と飽和信号量を向上させるためには、各画素のＰＤの受光面積と体積（以下、単に面積と称する）を大きくすることが最も有効である。ただし、固体撮像素子における単位面積当たりの画素数が増加され、それに伴って各画素の占める面積は狭くなる傾向がある。
【０００５】
そこで、複数の画素でＦＤ等を共有することにより、各画素におけるＰＤの大きさを確保する（面積を大きくする）方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
図１は、２画素で１つのＦＤを共用するCMOSイメージセンサの画素部の２画素分の構成の一例（以下、従来例と称する）を示している。
【０００７】
この従来例における画素部は、光電変換により入射光に応じて信号電荷を発生して保持する略矩形のＰＤ１０−１，１０−２と、ＰＤに保持された信号電荷を蓄積するＦＤ１２と、ＰＤ１０−１，１０−２に保持された信号電荷をＦＤ１２に転送する略三角形のＴＧ１１−１，１１−２を有する。さらに、この２画素は、ウェルコンタクト部（WELL）１３、第１トランジスタ群１４、および第２トランジスタ群１５を有する。第１トランジスタ群１４は、増幅ゲート(AMP)２１、選択ゲート(SEL)２３、およびソース／ドレイン(S/D)２４−１乃至２４−３から成る。第２トランジスタ群１５は、リセットゲート(RST)２２−１，２２−２、およびソース／ドレイン(S/D)２５−１乃至２５−３から成る。
【０００８】
図１の従来例では、２画素でＦＤ１２が共有され、各種のトランジスタが第１トランジスタ群１４および第２トランジスタ群１５にシュリンクされて共有され、さらに、ＴＧ１１のサイズが抑制されることにより、ＰＤ１０の大きさが確保されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０１３−６２７８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところで、近年、CMOSイメージセンサに対しては、高速化と低消費電力化が要求されている。具体的には、ＰＤで発生されて保持されている信号電荷を、より短い時間で、且つ、より低い電圧で読み出すことが求められている。
【００１１】
ここで、ＰＤに保持されている信号電荷の読み出し方法について図２乃至図４を参照して説明する。
【００１２】
図２Ａは、通常サイズのＰＤ１０、ＴＧ１１、およびＦＤ１２の平面略図である。図２Ｂは、図２Ａの線分Ｘ−Ｘ’に対応する断面図である。図２Ｃは、図２Ａの線分Ｘ−Ｘ’に対応する１次元ポテンシャル模式図である。
【００１３】
図３Ａは、通常サイズよりも大きなＰＤ１０、ＴＧ１１、およびＦＤ１２の平面略図である。図３Ｂは、図３Ａの線分Ｘ−Ｘ’に対応する断面図である。図３Ｃは、図３Ａの線分Ｘ−Ｘ’に対応する１次元ポテンシャル模式図である。
【００１４】
図４Ａは、通常サイズのＰＤ１０、ＴＧ１１、およびＦＤ１２の平面略図である。図４Ｂは、図４Ａの線分Ｘ−Ｘ’に対応する断面図である。図４Ｃは、消費電力が高電圧（従来と同じ電圧）である場合の図４Ａの線分Ｘ−Ｘ’に対応する１次元ポテンシャル模式図である。図４Ｄは、消費電力が低電圧（従来の電圧よりも低い電圧）である場合の図４Ａの線分Ｘ−Ｘ’に対応する１次元ポテンシャル模式図である。
【００１５】
ＰＤ１０に保持されている信号電荷をＦＤ１２に転送するためには、ＴＧ１１に電圧を印可することによりポテンシャルに勾配を生じさせればよい。
【００１６】
ただし、ＰＤ１０のうち、ＴＧ１１から遠い領域ではポテンシャルの勾配は小さい（図面では平坦に見える）ので信号電荷が読み出しにくくなる傾向があり、特に低光量時においては画質劣化の原因となってしまう。そしてこのような傾向は、図２Ｃと図３Ｃを比較して明らかなように、ＰＤ１０のサイズが大きくなるとより顕在となる。
【００１７】
また、図４Ｃと図４Ｄから明らかなように、消費電力の電圧が低い場合（低電圧の場合）、消費電力の電圧が高い場合（従来の高電圧の場合）に比較して、ポテンシャルの勾配は変わらないものの、ＰＤ１０におけるポテンシャルが勾配を有している部分の距離が短くなるので、その結果、ＰＤ１０におけるポテンシャルの勾配が小さい部分（図面では平坦に見える部分）が長くなる。よって、消費電力を低電圧化した場合、高電圧の場合に比較してＰＤ１０から信号電荷を読み出しにくくなってしまう（読み出しに時間がかかってしまう）。
【００１８】
したがって、CMOSイメージセンサにおいて、感度と飽和信号量の向上、且つ、高速化と低消費電力化の実現は極めて難しい状況にある。
【００１９】
本開示はこのような状況に鑑みてなされたものであり、感度と飽和信号量の向上、且つ、高速化と低消費電力化を実現できるようにするものである。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
本開示の第１の側面である固体撮像素子は、入射光に応じて信号電荷を発生、保持する光電変換部と、前記信号電荷を蓄積する蓄積部と、前記光電変換部にて発生されて保持されている前記信号電荷を前記蓄積部に転送する転送電極部とを備える複数の画素から構成された固体撮像素子において、前記転送電極部は、略矩形状の前記光電変換部の一角を占めるとともに、前記一角から前記一角の対角線方向に延伸された突出部を有する。
【００２１】
前記突出部は、前記一角から前記一角の対角線方向に前記光電変換部の中心付近まで延伸されているようにすることができる。
【００２２】
前記転送電極部は、前記突出部の端部付近に面積が拡張された拡張部をさらに有することができる。
【００２３】
前記拡張部は、略矩形状の前記光電変換部の前記突出部が延伸されている方向とは異なる対角線方向に延伸されているようにすることができる。
【００２４】
前記拡張部は、円形状に形成されているようにすることができる。
【００２５】
前記拡張部は、矩形状に形成されているようにすることができる。
【００２６】
前記転送電極部は、下層方向に延伸された縦型電極部をさらに有することができる。
【００２７】
前記縦型電極部は、前記拡張部の下層に円柱状に形成されているようにすることができる。
【００２８】
前記縦型電極部は、前記転送電極部の下層に円柱状に形成されているようにすることができる。
【００２９】
前記縦型電極部は、前記突出部の下層に壁状に形成されているようにすることができる。
【００３０】
前記蓄積部は、複数の画素で共有されているようにすることができる。
【００３１】
前記転送電極部は、略三角形状に形成されているようにすることができる。
【００３２】
前記転送電極部は、略矩形状に形成されているようにすることができる。
【００３３】
本開示の第２の側面である電子装置は、固体撮像素子が搭載された電子装置において、前記固体撮像素子が、入射光に応じて信号電荷を発生、保持する光電変換部と、前記信号電荷を蓄積する蓄積部と、前記光電変換部にて発生されて保持されている前記信号電荷を前記蓄積部に転送する転送電極部とを備える複数の画素から構成され、前記転送電極部は、略矩形状の前記光電変換部の一角を占めるとともに、前記一角から前記一角の対角線方向に延伸された突出部を有する。
【発明の効果】
【００３４】
本開示の第１および第２の側面によれば、感度と飽和信号量の向上、且つ、高速化と低消費電力化を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】２画素でＦＤを共有するCMOSイメージセンサの画素部の構成の一例を示すブロック図である。
【図２】標準サイズのＰＤに保持されている信号電荷の読み出しについて説明するための図である。
【図３】標準サイズよりも大きなＰＤに保持されている信号電荷の読み出しについて説明するための図である。
【図４】低電圧化した場合のＰＤに保持されている信号電荷の読み出しについて説明するための図である。
【図５】本開示を適用したCMOSイメージセンサの画素部の第１の構成例を示すブロック図である。
【図６】本開示を適用したCMOSイメージセンサの画素部の第１の構成例と、そのＰＤに保持されている信号電荷の読み出し方法を説明するための図である。
【図７】本開示を適用したCMOSイメージセンサの画素部の第２の構成例と、そのＰＤに保持されている信号電荷の読み出し方法を説明するための図である。
【図８】本開示を適用したCMOSイメージセンサの画素部の第３の構成例と、そのＰＤに保持されている信号電荷の読み出し方法を説明するための図である。
【図９】本開示を適用したCMOSイメージセンサの画素部の第４の構成例と、そのＰＤに保持されている信号電荷の読み出し方法を説明するための図である。
【図１０】本開示を適用したCMOSイメージセンサの画素部の第５の構成例と、そのＰＤに保持されている信号電荷の読み出し方法を説明するための図である。
【図１１】本開示を適用したCMOSイメージセンサの画素部の第６の構成例と、そのＰＤに保持されている信号電荷の読み出し方法を説明するための図である。
【図１２】本開示を適用したCMOSイメージセンサの画素部の第７の構成例と、そのＰＤに保持されている信号電荷の読み出し方法を説明するための図である。
【図１３】本開示を適用したCMOSイメージセンサの画素部の第８の構成例と、そのＰＤに保持されている信号電荷の読み出し方法を説明するための図である。
【図１４】本開示を適用したCMOSイメージセンサの使用例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
以下、本開示を実施するための最良の形態（以下、実施の形態と称する）について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００３７】
＜本開示を適用したCMOSイメージセンサの画素部の第１の構成例＞
図５は、本開示を適用したCMOSイメージセンサの画素部の第１の構成例を示している。
【００３８】
この第１の構成例は、図１の従来例におけるＴＧ１１−１にＴＧ突出部３１−１を追加するとともに、ＴＧ１１−２にＴＧ突出部３１−２を追加したものである。以下、ＴＧ突出部３１−１，３１−２を個々に区別する必要が無い場合、単にＴＧ突出部３１と称する。他の構成要素についても同様とする。なお、第１の構成例と図１の従来例とで共通する構成要素については、同一の符号を付しているので、その説明は適宜省略する。
【００３９】
ＴＧ突出部３１は、ＴＧ１１と同一の素材で、ＴＧ１１からＰＤ１０の対角方向に中心付近まで突き出すように形成されている。
【００４０】
次に、第１の構成例のＰＤ１０に保持されている信号電荷の読み出し方法について図６を参照して説明する。
【００４１】
図６Ａは、第１の構成例におけるＰＤ１０、ＴＧ突出部３１が追加されたＴＧ１１、およびＦＤ１２の平面略図である。図６Ｂは、図６Ａの線分Ｘ−Ｘ’に対応する断面図である。図６Ｃは、消費電力が高電圧（従来と同じ電圧）の場合の図６Ａの線分Ｘ−Ｘ’に対応する１次元ポテンシャル模式図である。図６Ｄは、消費電力が低電圧（従来の電圧よりも低い電圧）である場合の図６Ａの線分Ｘ−Ｘ’に対応する１次元ポテンシャル模式図である。
【００４２】
図６Ｃおよび図６Ｄと、従来例に対応する図４Ｃおよび図４Ｄとを比較してわかるように、第１の構成例では、図１の従来例に比較して、ＰＤ１０におけるポテンシャルの勾配が小さい部分（図面では平坦に見える部分）を短くできている。よって、ＰＤ１０から信号電荷が読み出しにくくなること（読み出しに時間かかること）を抑止できる。
【００４３】
また、図６Ｃと図６Ｄを比較してわかるように、消費電力の電圧が低い場合（低電圧の場合）は、消費電力の電圧が高い場合（高電圧の場合）に比較して、ＰＤ１０におけるポテンシャルの勾配が小さい部分（図面では平坦に見える部分）が長くなるが、従来例（図４Ｄ）に比較した場合、十分に短くできているので、ＰＤ１０から信号電荷が読み出しにくくなる（読み出しに時間かかる）ことを抑止できる。
【００４４】
以上のように、第１の構成例では、ＴＧ１１に追加してＴＧ突出部３１を設けたことにより、ＰＤ１０のＴＧ１１から遠い領域に保持されている信号電荷を読み出し易くすることができる。なお、ＴＧ突出部３１の長さをＰＤ１０の対角まで延ばさずに、中心付近までに止めたことにより、ＰＤ１０の面積を確保して飽和信号量の低下を抑止することができる。
【００４５】
＜本開示を適用したCMOSイメージセンサの画素部の第２の構成例＞
次に、本開示を適用したCMOSイメージセンサの画素部の第２の構成例と、そのＰＤに保持されている信号電荷の読み出し方法について図７を参照して説明する。
【００４６】
第２の構成例は、第１の構成例におけるＴＧ１１の形状を変更して略矩形としたものである。なお、第２の構成例と第１の構成例とで共通する構成要素については、同一の符号を付しているので、その説明は適宜省略する。
【００４７】
図７Ａは、第２の構成例におけるＰＤ１０、ＴＧ突出部３１が追加されたＴＧ１１、およびＦＤ１２の平面略図である。図７Ｂは、図７Ａの線分Ｘ−Ｘ’に対応する断面図である。図７Ｃは、消費電力が高電圧（従来と同じ電圧）の場合の図７Ａの線分Ｘ−Ｘ’に対応する１次元ポテンシャル模式図である。図７Ｄは、消費電力が低電圧（従来の電圧よりも低い電圧）である場合の図７Ａの線分Ｘ−Ｘ’に対応する１次元ポテンシャル模式図である。
【００４８】
第２の構成例では、第１の構成例と同様、ＰＤ１０におけるポテンシャルの勾配が小さい部分（図面では平坦に見える部分）はごくわずかで残っているに過ぎないので、十分に短くできているので、ＰＤ１０から信号電荷が読み出しにくくなる（読み出しに時間かかる）ことを抑止できる。
【００４９】
また、図７Ｃと図７Ｄを比較してわかるように、消費電力の電圧が低い場合（低電圧の場合）は、消費電力の電圧が高い場合（高電圧の場合）に比較して、ＰＤ１０におけるポテンシャルの勾配が小さい部分（図面では平坦に見える部分）が長くなるが、従来例（図４Ｄ）に比較した場合、十分に短くできているので、ＰＤ１０から信号電荷が読み出しにくくなる（読み出しに時間かかる）ことを抑止できる。
【００５０】
以上のように、第２の構成例でも第１の構成例と同様、ＰＤ１０のＴＧ１１から遠い領域に保持されている信号電荷を読み出し易くすることができる。なお、ＴＧ突出部３１の長さをＰＤ１０の対角まで延ばさずに、中心付近までに止めたことにより、ＰＤ１０の面積を確保して飽和信号量の低下を抑止することができる。
【００５１】
＜本開示を適用したCMOSイメージセンサの画素部の第３の構成例＞
次に、本開示を適用したCMOSイメージセンサの画素部の第３の構成例と、そのＰＤに保持されている信号電荷の読み出し方法について図８を参照して説明する。
【００５２】
第３の構成例は、第１の構成例のＴＧ突出部３１の端部付近に拡張突出部４１を追加したものである。拡張突出部４１は、ＴＧ１１およびＴＧ突出部３１と同一の素材であって、ＴＧ突出部３１の延伸方向とは異なるＰＤ１０の対角方向に突き出すように形成されている。なお、第３の構成例と第１の構成例とで共通する構成要素については、同一の符号を付しているので、その説明は適宜省略する。
【００５３】
図８Ａは、第３の構成例におけるＰＤ１０、ＴＧ突出部３１および拡張突出部４１が追加されたＴＧ１１、並びにＦＤ１２の平面略図である。図８Ｂは、図８Ａの線分Ｘ−Ｘ’に対応する断面図である。図８Ｃは、消費電力が高電圧（従来と同じ電圧）の場合の図８Ａの線分Ｘ−Ｘ’に対応する１次元ポテンシャル模式図である。図８Ｄは、消費電力が低電圧（従来の電圧よりも低い電圧）である場合の図８Ａの線分Ｘ−Ｘ’に対応する１次元ポテンシャル模式図である。
【００５４】
第３の構成例では、第１の構成例と同様、ＰＤ１０におけるポテンシャルの勾配が小さい部分（図面では平坦に見える部分）はごくわずかで残っているに過ぎないので、ＰＤ１０から信号電荷が読み出しにくくなる（読み出しに時間かかる）ことを抑止できる。
【００５５】
また、図８Ｃと図８Ｄを比較してわかるように、消費電力の電圧が低い場合（低電圧の場合）は、消費電力の電圧が高い場合（高電圧の場合）に比較して、ＰＤ１０におけるポテンシャルの勾配が小さい部分（図面では平坦に見える部分）が長くなるが、従来例（図４Ｄ）に比較した場合、十分に短くできているので、ＰＤ１０から信号電荷が読み出しにくくなる（読み出しに時間かかる）ことを抑止できる。
【００５６】
さらに、図示は省略されているが、拡張突出部４１の延伸方向についても、拡張突出部４１を設けたことにより、ポテンシャルの勾配が小さい部分を減らすことができるので、ＰＤ１０から信号電荷の読み出し効率を第１の構成例よりも向上させることができる。
【００５７】
以上のように、第３の構成例では、ＴＧ１１に追加してＴＧ突出部３１および拡張突出部４１を設けたことにより、ＰＤ１０のＴＧ１１から遠い領域に保持されている信号電荷を読み出し易くすることができる。
【００５８】
＜本開示を適用したCMOSイメージセンサの画素部の第４の構成例＞
次に、本開示を適用したCMOSイメージセンサの画素部の第４の構成例と、そのＰＤに保持されている信号電荷の読み出し方法について図９を参照して説明する。
【００５９】
第４の構成例は、第１の構成例のＴＧ突出部３１の端部付近に拡張突出部５１を追加したものである。拡張突出部５１は、ＴＧ１１およびＴＧ突出部３１と同一の素材であって、円形に形成されている。なお、第４の構成例と第１の構成例とで共通する構成要素については、同一の符号を付しているので、その説明は適宜省略する。
【００６０】
図９Ａは、第４の構成例におけるＰＤ１０、ＴＧ突出部３１および拡張突出部５１が追加されたＴＧ１１、並びにＦＤ１２の平面略図である。図９Ｂは、図９Ａの線分Ｘ−Ｘ’に対応する断面図である。図９Ｃは、消費電力が高電圧（従来と同じ電圧）の場合の図９Ａの線分Ｘ−Ｘ’に対応する１次元ポテンシャル模式図である。図９Ｄは、消費電力が低電圧（従来の電圧よりも低い電圧）である場合の図９Ａの線分Ｘ−Ｘ’に対応する１次元ポテンシャル模式図である。
【００６１】
第４の構成例では、第１の構成例と同様、ＰＤ１０におけるポテンシャルの勾配が小さい部分（図面では平坦に見える部分）はごくわずかで残っているに過ぎないので、ＰＤ１０から信号電荷が読み出しにくくなる（読み出しに時間かかる）ことを抑止できる。
【００６２】
また、図９Ｃと図９Ｄを比較してわかるように、消費電力の電圧が低い場合（低電圧の場合）は、消費電力の電圧が高い場合（高電圧の場合）に比較して、ＰＤ１０におけるポテンシャルの勾配が小さい部分（図面では平坦に見える部分）が長くなるが、従来例（図４Ｄ）に比較した場合、十分に短くできているので、ＰＤ１０から信号電荷が読み出しにくくなる（読み出しに時間かかる）ことを抑止できる。
【００６３】
さらに、図示は省略されているが、拡張突出部５１を設けたことにより、ポテンシャルの勾配が小さい部分を減らすことができるので、ＰＤ１０から信号電荷の読み出し効率を第１の構成例よりも向上させることができる。
【００６４】
以上のように、第４の構成例では、ＴＧ１１に追加してＴＧ突出部３１および拡張突出部５１を設けたことにより、ＰＤ１０のＴＧ１１から遠い領域に保持されている信号電荷を読み出し易くすることができる。
【００６５】
＜本開示を適用したCMOSイメージセンサの画素部の第５の構成例＞
次に、本開示を適用したCMOSイメージセンサの画素部の第５の構成例と、そのＰＤに保持されている信号電荷の読み出し方法について図１０を参照して説明する。
【００６６】
第５の構成例は、第１の構成例のＴＧ突出部３１の端部付近に拡張突出部６１を追加したものである。拡張突出部６１は、ＴＧ１１およびＴＧ突出部３１と同一の素材であって、略矩形に形成されている。なお、第５の構成例と第１の構成例とで共通する構成要素については、同一の符号を付しているので、その説明は適宜省略する。
【００６７】
図１０Ａは、第５の構成例におけるＰＤ１０、ＴＧ突出部３１および拡張突出部６１が追加されたＴＧ１１、並びにＦＤ１２の平面略図である。図１０Ｂは、図１０Ａの線分Ｘ−Ｘ’に対応する断面図である。図１０Ｃは、消費電力が高電圧（従来と同じ電圧）の場合の図１０Ａの線分Ｘ−Ｘ’に対応する１次元ポテンシャル模式図である。図１０Ｄは、消費電力が低電圧（従来の電圧よりも低い電圧）である場合の図１０Ａの線分Ｘ−Ｘ’に対応する１次元ポテンシャル模式図である。
【００６８】
第５の構成例では、第１の構成例と同様、ＰＤ１０におけるポテンシャルの勾配が小さい部分（図面では平坦に見える部分）はごくわずかで残っているに過ぎないので、ＰＤ１０から信号電荷が読み出しにくくなる（読み出しに時間かかる）ことを抑止できる。
【００６９】
また、図１０Ｃと図１０Ｄを比較してわかるように、消費電力の電圧が低い場合（低電圧の場合）は、消費電力の電圧が高い場合（高電圧の場合）に比較して、ＰＤ１０におけるポテンシャルの勾配が小さい部分（図面では平坦に見える部分）が長くなるが、従来例（図４Ｄ）に比較した場合、十分に短くできているので、ＰＤ１０から信号電荷が読み出しにくくなる（読み出しに時間かかる）ことを抑止できる。
【００７０】
さらに、図示は省略されているが、拡張突出部６１を設けたことにより、ポテンシャルの勾配が小さい部分を減らすことができるので、ＰＤ１０から信号電荷の読み出し効率を第１の構成例よりも向上させることができる。
【００７１】
以上のように、第５の構成例では、ＴＧ１１に追加してＴＧ突出部３１および拡張突出部６１を設けたことにより、ＰＤ１０のＴＧ１１から遠い領域に保持されている信号電荷を読み出し易くすることができる。
【００７２】
＜本開示を適用したCMOSイメージセンサの画素部の第６の構成例＞
次に、本開示を適用したCMOSイメージセンサの画素部の第６の構成例と、そのＰＤに保持されている信号電荷の読み出し方法について図１１を参照して説明する。
【００７３】
第６の構成例は、第４の構成例の拡張突出部５１の中心付近の下層に縦型転送電極７１を追加したものである。縦型転送電極（以下、縦型ＴＧと称する）７１は、ＴＧ１１および拡張突出部５１と同一の素材であって円柱状に形成されている。なお、第６の構成例と第４の構成例とで共通する構成要素については、同一の符号を付しているので、その説明は適宜省略する。
【００７４】
図１１Ａは、第６の構成例におけるＰＤ１０、ＴＧ突出部３１と拡張突出部５１と縦型ＴＧ７１が追加されたＴＧ１１、およびＦＤ１２の平面略図である。図１１Ｂは、図１１Ａの線分Ｘ−Ｘ’に対応する断面図である。図１１Ｃは、消費電力が高電圧（従来と同じ電圧）の場合の図１１Ａの線分Ｘ−Ｘ’に対応する１次元ポテンシャル模式図である。図１１Ｄは、消費電力が低電圧（従来の電圧よりも低い電圧）である場合の図１１Ａの線分Ｘ−Ｘ’に対応する１次元ポテンシャル模式図である。
【００７５】
第６の構成例では、第４の構成例と同様、ＰＤ１０におけるポテンシャルの勾配が小さい部分（図面では平坦に見える部分）はごくわずかで残っているに過ぎないので、ＰＤ１０から信号電荷が読み出しにくくなる（読み出しに時間かかる）ことを抑止できる。
【００７６】
また、図１１Ｃと図１１Ｄを比較してわかるように、消費電力の電圧が低い場合（低電圧の場合）は、消費電力の電圧が高い場合（高電圧の場合）に比較して、ＰＤ１０におけるポテンシャルの勾配が小さい部分（図面では平坦に見える部分）が長くなるが、従来例（図４Ｄ）に比較した場合、十分に短くできているので、ＰＤ１０から信号電荷が読み出しにくくなる（読み出しに時間かかる）ことを抑止できる。
【００７７】
以上のように、第６の構成例では、第４の構成例と同様に、ＴＧ１１に追加してＴＧ突出部３１、および拡張突出部４１を設けたことにより、ＰＤ１０のＴＧ１１から遠い領域に保持されている信号電荷を読み出し易くすることができる。また、縦型ＴＧ７１を設けたことにより、ＰＤ１０の下層側の領域からの信号電荷の読み出し効率を第４の構成例よりも向上させることができる。
【００７８】
＜本開示を適用したCMOSイメージセンサの画素部の第７の構成例＞
次に、本開示を適用したCMOSイメージセンサの画素部の第７の構成例と、そのＰＤに保持されている信号電荷の読み出し方法について図１２を参照して説明する。
【００７９】
第７の構成例は、第４の構成例のＴＧ１１の中心付近の下層に縦型転送電極８１を追加したものである。縦型転送電極（以下、縦型ＴＧと称する）８１は、ＴＧ１１と同一の素材であって円柱状に形成されている。なお、第７の構成例と第４の構成例とで共通する構成要素については、同一の符号を付しているので、その説明は適宜省略する。
【００８０】
図１２Ａは、第７の構成例におけるＰＤ１０、ＴＧ突出部３１と拡張突出部５１と縦型ＴＧ８１が追加されたＴＧ１１、およびＦＤ１２の平面略図である。図１２Ｂは、図１２Ａの線分Ｘ−Ｘ’に対応する断面図である。図１２Ｃは、消費電力が高電圧（従来と同じ電圧）の場合の図１２Ａの線分Ｘ−Ｘ’に対応する１次元ポテンシャル模式図である。図１２Ｄは、消費電力が低電圧（従来の電圧よりも低い電圧）である場合の図１２Ａの線分Ｘ−Ｘ’に対応する１次元ポテンシャル模式図である。
【００８１】
第７の構成例では、第４の構成例と同様、ＰＤ１０におけるポテンシャルの勾配が小さい部分（図面では平坦に見える部分）はごくわずかで残っているに過ぎないので、ＰＤ１０から信号電荷が読み出しにくくなる（読み出しに時間かかる）ことを抑止できる。
【００８２】
また、図１２Ｃと図１２Ｄを比較してわかるように、消費電力の電圧が低い場合（低電圧の場合）は、消費電力の電圧が高い場合（高電圧の場合）に比較して、ＰＤ１０におけるポテンシャルの勾配が小さい部分（図面では平坦に見える部分）が長くなるが、従来例（図４Ｄ）に比較した場合、十分に短くできているので、ＰＤ１０から信号電荷が読み出しにくくなる（読み出しに時間かかる）ことを抑止できる。
【００８３】
以上のように、第７の構成例では、第４の構成例と同様に、ＴＧ１１に追加してＴＧ突出部３１、および拡張突出部５１を設けたことにより、ＰＤ１０のＴＧ１１から遠い領域に保持されている信号電荷を読み出し易くすることができる。また、縦型ＴＧ８１を設けたことにより、ＰＤ１０の下層側の領域からの信号電荷の読み出し効率を第４の構成例よりも向上させることができる。
【００８４】
＜本開示を適用したCMOSイメージセンサの画素部の第８の構成例＞
次に、本開示を適用したCMOSイメージセンサの画素部の第８の構成例と、そのＰＤに保持されている信号電荷の読み出し方法について図１３を参照して説明する。
【００８５】
第８の構成例は、第４の構成例のＴＧ突出部３１の延伸方向の中心線付近の下層に縦型転送電極９１を追加したものである。縦型転送電極（以下、縦型ＴＧと称する）９１は、ＴＧ１１およびＴＧ突出部３１と同一の素材であって壁状（板状）に形成されている。なお、第８の構成例と第４の構成例とで共通する構成要素については、同一の符号を付しているので、その説明は適宜省略する。
【００８６】
図１３Ａは、第８の構成例におけるＰＤ１０、ＴＧ突出部３１と拡張突出部５１と縦型ＴＧ９１が追加されたＴＧ１１、およびＦＤ１２の平面略図である。図１３Ｂは、図１３Ａの線分Ｘ−Ｘ’に対応する断面図である。図１３Ｃは、消費電力が高電圧（従来と同じ電圧）の場合の図１３Ａの線分Ｘ−Ｘ’に対応する１次元ポテンシャル模式図である。図１３Ｄは、消費電力が低電圧（従来の電圧よりも低い電圧）である場合の図１３Ａの線分Ｘ−Ｘ’に対応する１次元ポテンシャル模式図である。
【００８７】
第８の構成例では、第４の構成例と同様、ＰＤ１０におけるポテンシャルの勾配が小さい部分（図面では平坦に見える部分）はごくわずかで残っているに過ぎないので、ＰＤ１０から信号電荷が読み出しにくくなる（読み出しに時間かかる）ことを抑止できる。
【００８８】
また、図１３Ｃと図１３Ｄを比較してわかるように、消費電力の電圧が低い場合（低電圧の場合）は、消費電力の電圧が高い場合（高電圧の場合）に比較して、ＰＤ１０におけるポテンシャルの勾配が小さい部分（図面では平坦に見える部分）が長くなるが、従来例（図４Ｄ）に比較した場合、十分に短くできているので、ＰＤ１０から信号電荷が読み出しにくくなる（読み出しに時間かかる）ことを抑止できる。
【００８９】
以上のように、第８の構成例では、第４の構成例と同様に、ＴＧ１１に追加してＴＧ突出部３１、および拡張突出部５１を設けたことにより、ＰＤ１０のＴＧ１１から遠い領域に保持されている信号電荷を読み出し易くすることができる。また、縦型ＴＧ９１を設けたことにより、ＰＤ１０の下層側の領域からの信号電荷の読み出し効率を第４の構成例よりも向上させることができる。
【００９０】
＜CMOSイメージセンサの使用例＞
図１４は、上述したCMOSイメージセンサを使用する使用例を示す図である。
【００９１】
上述したCMOSイメージセンサは、例えば、以下のように、可視光や、赤外光、紫外光、X線等の光をセンシングする様々なケースに使用することができる。
【００９２】
・ディジタルカメラや、カメラ機能付きの携帯機器等の、鑑賞の用に供される画像を撮影する装置
・自動停止等の安全運転や、運転者の状態の認識等のために、自動車の前方や後方、周囲、車内等を撮影する車載用センサ、走行車両や道路を監視する監視カメラ、車両間等の測距を行う測距センサ等の、交通の用に供される装置
・ユーザのジェスチャを撮影して、そのジェスチャに従った機器操作を行うために、TVや、冷蔵庫、エアーコンディショナ等の家電に供される装置
・内視鏡や、赤外光の受光による血管撮影を行う装置等の、医療やヘルスケアの用に供される装置
・防犯用途の監視カメラや、人物認証用途のカメラ等の、セキュリティの用に供される装置
・肌を撮影する肌測定器や、頭皮を撮影するマイクロスコープ等の、美容の用に供される装置
・スポーツ用途等向けのアクションカメラやウェアラブルカメラ等の、スポーツの用に供される装置
・畑や作物の状態を監視するためのカメラ等の、農業の用に供される装置
【００９３】
なお、本開示の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。
【００９４】
本開示は以下のような構成も取ることができる。
（１）
入射光に応じて信号電荷を発生、保持する光電変換部と、
前記信号電荷を蓄積する蓄積部と、
前記光電変換部にて発生されて保持されている前記信号電荷を前記蓄積部に転送する転送電極部とを備える複数の画素から構成された固体撮像素子において、
前記転送電極部は、略矩形状の前記光電変換部の一角を占めるとともに、前記一角から前記一角の対角線方向に延伸された突出部を有する
固体撮像素子。
（２）
前記突出部は、前記一角から前記一角の対角線方向に前記光電変換部の中心付近まで延伸されている
前記（１）に記載の固体撮像素子。
（３）
前記転送電極部は、前記突出部の端部付近に面積が拡張された拡張部をさらに有する
前記（１）または（２）に記載の固体撮像素子。
（４）
前記拡張部は、略矩形状の前記光電変換部の前記突出部が延伸されている方向とは異なる対角線方向に延伸されている
前記（３）に記載の固体撮像素子。
（５）
前記拡張部は、円形状に形成されている
前記（３）に記載の固体撮像素子。
（６）
前記拡張部は、矩形状に形成されている
前記（３）に記載の固体撮像素子。
（７）
前記転送電極部は、下層方向に延伸された縦型電極部をさらに有する
前記（１）から（６）のいずれかに記載の固体撮像素子。
（８）
前記縦型電極部は、前記拡張部の下層に円柱状に形成されている
前記（７）に記載の固体撮像素子。
（９）
前記縦型電極部は、前記転送電極部の下層に円柱状に形成されている
前記（７）に記載の固体撮像素子。
（１０）
前記縦型電極部は、前記突出部の下層に壁状に形成されている
前記（７）に記載の固体撮像素子。
（１１）
前記蓄積部は、複数の画素で共有されている
前記（１）から（１０）のいずれかに記載の固体撮像素子。
（１２）
前記転送電極部は、略三角形状に形成されている
前記（１）から（１１）のいずれかに記載の固体撮像素子。
（１３）
前記転送電極部は、略矩形状に形成されている
前記（１）から（１１）のいずれかに記載の固体撮像素子。
（１４）
固体撮像素子が搭載された電子装置において、
前記固体撮像素子は、
入射光に応じて信号電荷を発生、保持する光電変換部と、
前記信号電荷を蓄積する蓄積部と、
前記光電変換部にて発生されて保持されている前記信号電荷を前記蓄積部に転送する転送電極部とを備える複数の画素から構成され、
前記転送電極部は、略矩形状の前記光電変換部の一角を占めるとともに、前記一角から前記一角の対角線方向に延伸された突出部を有する
電子装置。
【符号の説明】
【００９５】
１０  光電変換部（ＰＤ），  １１  転送電極（ＴＧ），  １２  蓄積部（ＦＤ），  ３１  ＴＧ突出部，  ４１，５２，６１  拡張突出部，  ７１，８１，９１  縦型転送電極（縦型ＴＧ）
【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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