(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
フォトダイオードを各々有する複数の画素を備え、
前記各画素は、
前記フォトダイオードにおいて光キャリアの蓄積部を構成する第１導電型の第１拡散領域と、
前記第１拡散領域をソース電極とし、前記第１拡散領域に隣接する位置に絶縁膜を介してゲート電極が形成され、前記フォトダイオードに蓄積された光キャリアをドレイン電極に転送する転送トランジスタと、
前記第１拡散領域の表面に前記第１拡散領域の中央部を除く外周部を覆って形成され、第１導電型と逆の極性を有する第２導電型の第２拡散領域とを備え、
前記第１拡散領域および前記第２拡散領域は半導体基板に形成され、前記第１拡散領域の中央部は前記半導体基板の表面に露出していることを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
請求項１記載の撮像装置において、
前記外周部のうち前記ゲート電極に隣接する部分を除く部分外周部の周囲に、前記第１拡散領域と離れて形成された素子分離領域を備え、
前記第２拡散領域は、前記部分外周部から前記素子分離領域まで形成されていることを特徴とする撮像装置。
【請求項３】
フォトダイオードを各々有する複数の画素を備え、
前記各画素は、
前記フォトダイオードにおいて光キャリアの蓄積部を構成する第１導電型の第１拡散領域と、
前記第１拡散領域をソース電極とし、前記第１拡散領域に隣接する位置に絶縁膜を介してゲート電極が形成され、前記フォトダイオードに蓄積された光キャリアをドレイン電極に転送する転送トランジスタと、
前記第１拡散領域の表面に、前記第１拡散領域の中央部を除く外周部のうち前記ゲート電極に隣接する部分を除く部分外周部を覆って形成され、第１導電型と逆の極性を有する第２導電型の第２拡散領域とを備え、
前記第１拡散領域および前記第２拡散領域は半導体基板に形成され、前記第１拡散領域の中央部は前記半導体基板の表面に露出していることを特徴とする撮像装置。
【請求項４】
請求項３記載の撮像装置において、
前記部分外周部の周囲に、前記第１拡散領域と離れて形成された素子分離領域を備え、
前記第２拡散領域は、前記部分外周部から前記素子分離領域まで形成されていることを特徴とする撮像装置。
【請求項５】
請求項３記載の撮像装置において、
前記第１拡散領域の内部に、前記第１拡散領域の前記ゲート電極側の外周部に形成され、前記第１拡散領域の不純物濃度より高い不純物濃度を有する第１導電型の第３拡散領域を備えていることを特徴とする撮像装置。
【請求項６】
請求項３記載の撮像装置において、
前記第１拡散領域の表面に、前記第１拡散領域の前記ゲート電極側の外周部に形成され、前記第１拡散領域の不純物濃度より高い不純物濃度を有する第１導電型の第３拡散領域を備えていることを特徴とする撮像装置。
【請求項７】
請求項３記載の撮像装置において、
前記第１拡散領域の表面において、前記第２拡散領域の内側に前記ゲート電極に向けて順次形成され、前記第１拡散領域の不純物濃度より高い不純物濃度を有する第１導電型の複数の第３拡散領域を備え、
前記第３拡散領域の不純物濃度は、前記ゲート電極に近いほど高いことを特徴とする撮像装置。
【請求項８】
フォトダイオードを各々有する複数の画素を備え、
前記画素は、相対的に短波長の光を選択的に透過する第１フィルタを介して入射される光と、相対的に長波長の光を選択的に透過する第２フィルタを介して入射される光のいずれかを受け、
前記相対的に短波長の光を受ける各画素は、
前記フォトダイオードにおいて光キャリアの蓄積部を構成する第１導電型の第１拡散領域と、
前記第１拡散領域をソース電極とし、前記第１拡散領域に隣接する位置に絶縁膜を介してゲート電極が形成され、前記フォトダイオードに蓄積された光キャリアをドレイン電極に転送する転送トランジスタと、
前記第１拡散領域の表面に前記第１拡散領域の中央部を除く外周部を覆って形成され、前記第１導電型と逆の極性を有する第２導電型の第２拡散領域とを備え、
前記第１拡散領域および前記第２拡散領域は半導体基板に形成され、前記第１拡散領域の中央部は前記半導体基板の表面に露出しており、
前記相対的に長波長の光を受ける各画素は、
前記フォトダイオードにおいて光キャリアの蓄積部を構成する第１導電型の第１拡散領域と、
前記第１拡散領域をソース電極とし、前記第１拡散領域に隣接する位置に絶縁膜を介してゲート電極が形成され、前記フォトダイオードに蓄積された光キャリアをドレイン電極に転送する転送トランジスタと、
前記第１拡散領域の全表面を覆って形成され、第１導電型と逆の極性を有する第２導電型の第２拡散領域とを備えていることを特徴とする撮像装置。
【請求項９】
フォトダイオードを各々有する複数の画素を備え、
前記画素は、相対的に短波長の光を選択的に透過する第１フィルタを介して入射される光と、相対的に長波長の光を選択的に透過する第２フィルタを介して入射される光のいずれかを受け、
前記相対的に短波長の光を受ける各画素は、
前記フォトダイオードにおいて光キャリアの蓄積部を構成する第１導電型の第１拡散領域と、
前記第１拡散領域をソース電極とし、前記第１拡散領域に隣接する位置に絶縁膜を介してゲート電極が形成され、前記フォトダイオードに蓄積された光キャリアをドレイン電極に転送する転送トランジスタと、
前記第１拡散領域の表面に、前記第１拡散領域の中央部を除く外周部のうち前記ゲート電極に隣接する部分を除く部分外周部を覆って形成され、前記第１導電型と逆の極性を有する第２導電型の第２拡散領域とを備え、
前記第１拡散領域および前記第２拡散領域は半導体基板に形成され、前記第１拡散領域の中央部は前記半導体基板の表面に露出しており、
前記相対的に長波長の光を受ける各画素は、
前記フォトダイオードにおいて光キャリアの蓄積部を構成する第１導電型の第１拡散領域と、
前記第１拡散領域をソース電極とし、前記第１拡散領域に隣接する位置に絶縁膜を介してゲート電極が形成され、前記フォトダイオードに蓄積された光キャリアをドレイン電極に転送する転送トランジスタと、
前記第１拡散領域の全表面を覆って形成され、第１導電型と逆の極性を有する第２導電型の第２拡散領域とを備えていることを特徴とする撮像装置。
【請求項１０】
請求項１、３、８、９のいずれか１項の撮像装置において、
前記各画素は、
前記転送トランジスタのドレイン電極にソース電極が接続され、ドレイン電圧が電圧供給線に接続されたリセットトランジスタと、
前記転送トランジスタのドレイン電極および前記リセットトランジスタのソース電極である浮遊拡散ノードにゲート電極が接続され、ソース電極から画素信号を出力するソースフォロアトランジスタと、
前記浮遊拡散ノードと前記ソースフォロアトランジスタのゲート電極とを互いに接続するコンタクト領域とを備えていることを特徴とする撮像装置。
【請求項１１】
請求項１、３のいずれか１項記載の撮像装置において、
前記第１拡散領域において、表面に露出する領域の面積は、前記第２拡散領域に覆われた領域の面積より大きいことを特徴とする撮像装置。
【請求項１２】
請求項８、９のいずれか１項記載の撮像装置において、
前記相対的に短波長の光を受ける各画素の前記第１拡散領域において、表面に露出する領域の面積は、前記第２拡散領域に覆われた領域の面積より大きいことを特徴とする撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フォトダイオードを有する撮像装置に関する。特に、本発明は、暗電流ノイズを増加することなくフォトダイオードの検出感度を向上するための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
アクティブ画素センサ（Active Pixel Sensor；以下、ＡＰＳとも称する）等の撮像装置は、フォトダイオードを含む複数の画素を有している。画素に入射された光は、フォトダイオードにより光キャリアに変換され、画像信号を生成するための電気信号として出力される。一般に、撮像装置は、３トランジスタ型および４トランジスタ型と称される画素を用いて形成されている（特開２０００−３１２０２４号公報、特開平１０−２０９４２２号公報）。この種の画素では、暗電流(dark current）を防止するために、光キャリアを蓄積するための拡散層の表面に、この拡散層より不純物濃度が高く、逆の導電型の拡散層を形成している。暗電流は、光が入射されないときに流れる電流であり、半導体の結晶欠陥によるリーク電流である。逆の導電型の拡散層を光キャリアを蓄積する拡散層の上に形成することにより、光キャリアを蓄積する拡散層に結晶欠陥が発生することが防止できる。
【特許文献１】特開２０００−３１２０２４号公報
【特許文献２】特開平１０−２０９４２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上述した逆の導電型の拡散層は、暗電流ノイズを防止できる反面、光キャリアを蓄積する拡散層の空乏層を相対的に薄くする。このため、画素における光の検出感度は、逆の導電型の拡散層の形成により低下する。暗電流ノイズは、素子分離領域の付近や電気信号を取り出すためのコンタクト領域などで大きく、それ以外の領域では比較的小さい。従来、暗電流ノイズの影響を最小限にし、かつ光の検出感度を向上するための提案はなされていない。
【０００４】
本発明の目的は、暗電流ノイズを増加することなくフォトダイオードの検出感度を向上することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の撮像装置の第１の形態では、各画素の第１拡散領域は、第１導電型であり、フォトダイオードにおいて光キャリアの蓄積部を構成する。転送トランジスタは、第１拡散領域をソース電極とし、第１拡散領域に隣接する位置に絶縁膜を介してゲート電極が形成される。転送トランジスタは、フォトダイオードに蓄積された光キャリアをドレイン電極に転送する。第２拡散領域は、第２導電型であり、第１拡散領域の表面に第１拡散領域の外周部を覆って形成されている。例えば、第２拡散領域の不純物濃度は、第１拡散領域の不純物濃度より高い。例えば、第１導電型はｎ型であり、第２導電型はｐ型である。
【０００６】
第１拡散領域の外周部は、素子間分離構造部に近いため多くの結晶欠陥が存在しやすい。このため、結晶欠陥によるリーク電流が増え、暗電流ノイズが発生しやすく、外周部は、第１拡散領域の中央部の半導体表面よりも大きな暗電流を発生する。また、トランジスタのゲート電極が、第１拡散領域に隣接する位置に形成される場合、ゲート電極の形成工程における応力の影響により、ゲート電極に隣接する第１拡散領域の外周部に結晶欠陥が発生する場合がある。これに対して、第１拡散領域の表面の中央部分（外周部を除く部分）は、結晶欠陥が外周部に比べて発生しにくい。外周部上の第２拡散領域は、製造工程での結晶欠陥の発生を防止する保護層として機能する。
【０００７】
一方、第１拡散領域上に導電型が逆の第２拡散領域が形成されるいわゆる埋め込みフォトダイオード構造では、表面付近の空乏層の厚さが小さくなるため、光の検出感度は小さくなる。本発明では、第２拡散領域は、結晶欠陥が発生しにくい第１拡散領域の表面の中央部分の上に形成されない。第２拡散領域が形成されない第１拡散領域では、空乏層の厚さを大きくできるため、光の検出感度を向上できる。このように、第２拡散領域を第１拡散領域上に選択的に形成することで、暗電流ノイズを増加することなくフォトダイオードの検出感度を向上できる。例えば、第１拡散領域において、表面に露出する領域の面積を、第２拡散領域に覆われた領域の面積より大きくすることで、暗電流ノイズを最小限に抑えてフォトダイオードの検出感度を向上できる。
【０００８】
このように、暗電流ノイズの削減と、光の検出感度を向上を両立できるため、画素のサイズを小さくしても、従来と同程度のＳＮ比を得ることができる。この結果、撮像装置を小さくでき、コストを削減できる。あるいは、撮像装置の画素数を増加できる。
【０００９】
本発明の撮像装置の第１の形態における好ましい例では、素子分離領域は、第１拡散領域の外周部のうちゲート電極に隣接する部分を除く部分外周部の周囲に、第１拡散領域と離れて形成されている。第２拡散領域は、部分外周部から素子分離領域まで形成されている。シリコン等の結晶の周期性が崩れる素子間分離領域の近くでは、結晶欠陥が多い。このため、暗電流ノイズを発生させるリーク電流は、素子間分離領域の近くほど発生しやすい。第２拡散領域を素子間分離領域の近くまで形成することで、暗電流ノイズの発生をさらに抑えることができる。
【００１０】
本発明の撮像装置の第２の形態では、第２拡散領域は、第１拡散領域の表面に、第１拡散領域の外周部のうちゲート電極に隣接する部分を除く部分外周部を覆って形成されている。すなわち、第２拡散領域は、ゲート電極に隣接する部分に形成されていない。その他の特徴は、上述した第１の形態と同じである。ゲート電極の形成工程において、ゲート電極に隣接する第１拡散領域の外周部に結晶欠陥が発生しにくい場合、第２拡散領域で覆われる第１拡散領域の表面積を小さくできる。したがって、フォトダイオードの検出感度をさらに向上できる。第２拡散領域は、第１拡散領域においてゲート電極に隣接する領域上に形成されないため、第１拡散領域に蓄積された光キャリアの転送効率は低下しない。この結果、光キャリアが第１拡散領域に残されることを防止でき、動画撮像時の残像の発生を防止できる。
【００１１】
本発明の撮像装置の第２の形態における好ましい例では、素子分離領域は、第１拡散領域の外周部のうちゲート電極に隣接する部分を除く部分外周部の周囲に、第１拡散領域と離れて形成されている。第２拡散領域は、部分外周部から素子分離領域まで形成されている。シリコン等の結晶の周期性が崩れる素子間分離領域の近くでは、結晶欠陥が多い。このため、暗電流ノイズを発生させるリーク電流は、素子間分離領域の近くほど発生しやすい。第２拡散領域を素子間分離領域の近くまで形成することで、暗電流ノイズの発生をさらに抑えることができる。
【００１２】
本発明の撮像装置の第２の形態における好ましい例では、第３拡散領域は、第１拡散領域の内部に、第１拡散領域のゲート電極側の外周部に形成されている。第３拡散領域は、第１導電型であり、第１拡散領域の不純物濃度より高い不純物濃度を有する。一般に、光キャリアが電子の場合、光キャリアは、高い不純物濃度を有する拡散領域（第３拡散領域）に集まりやすい。このため、第３拡散領域をゲート電極の近くに形成することで、第１拡散領域に蓄積された光キャリアの転送効率を向上できる。また、一般的に、光キャリアは、第１拡散領域の表面ではなく、比較的深い領域に蓄積される。このため、第３拡散領域を第１拡散領域の内部に形成することで、より効率よく光キャリアを第３拡散領域に集めることができる。この際、光キャリアは、結晶欠陥が比較的多い第１拡散領域の表面近くに集まらないため、暗電流の発生を防止できる。
【００１３】
本発明の撮像装置の第２の形態における好ましい例では、第３拡散領域は、第１拡散領域の表面に、第１拡散領域のゲート電極側の外周部に形成されている。第３拡散領域は、第１導電型であり、第１拡散領域の不純物濃度より高い不純物濃度を有する。ゲート電極の形成工程において、ゲート電極に隣接する第１拡散領域の表面に結晶欠陥が発生しにくい場合、第１拡散領域において転送トランジスタのチャネル領域に近い表面に第３拡散領域を形成したほうが、第１拡散領域に蓄積された光キャリアの転送効率を向上できる。
【００１４】
本発明の撮像装置の第２の形態における好ましい例では、複数の第３拡散領域は、第１拡散領域の内部および表面において、第２拡散領域の内側にゲート電極に向けて順次形成されている。第３拡散領域は、第１導電型であり、第１拡散領域の不純物濃度より高い不純物濃度を有する。第３拡散領域の不純物濃度は、ゲート電極に近いほど高い。この場合、ゲート電極側に向けてビルトインポテンシャルの勾配を形成できる。換言すれば、光キャリアである電子を、ゲート電極に近い第３拡散領域に順次移動させることができ、第１拡散領域に蓄積された光キャリアの転送効率を向上できる。
【００１５】
本発明の撮像装置の第３の形態では、第１フィルタを介して入射される相対的に短波長の光を受ける画素は、上述した第１の形態と同じ構造を有している。第２フィルタを介して入射される相対的に長波長の光を受ける画素は、第１拡散領域の全表面を覆って形成される第２拡散領域を有している。第１拡散領域の全表面を第２拡散領域により覆うことで、第１拡散領域の表面の結晶欠陥を少なくすることができ、暗電流ノイズを低減できる。
【００１６】
シリコン等の半導体では、長波長の光の透過率は、短波長の光の透過率に比べて高い。このため、長波長の光を受ける画素は、第１拡散領域の全表面を第２拡散領域で覆っても、光の検出感度は低下しにくい。一方、短波長の光の透過率は、相対的に小さい。このため、短波長の光を受ける画素は、光の検出感度を上げるために第２拡散領域で覆われていない領域を有する第１拡散領域により構成される。入射光の波長に応じて第２拡散領域の面積を変えることで、暗電流ノイズの発生を最小限にしながら、光の検出感度を波長に依存せず揃えることができる。例えば、相対的に短波長の光を受ける各画素の第１拡散領域において、表面に露出する領域の面積を、第２拡散領域に覆われた領域の面積より大きくすることで、暗電流ノイズを最小限に抑えてフォトダイオードの検出感度を向上できる。
【００１７】
本発明の撮像装置の第４の形態では、第１フィルタを介して入射される相対的に短波長の光を受ける画素は、上述した第２の形態と同じ構造を有している。第２フィルタを介して入射される相対的に長波長の光を受ける画素は、第１拡散領域の全表面を覆って形成される第２拡散領域を有している。第４の形態においても、上述した第３の形態と同様に、暗電流ノイズの発生を最小限にしながら、光の検出感度を波長に依存せず揃えることができる。
【００１８】
本発明の撮像装置の第１〜第４の形態における好ましい例では、各画素は、リセットトランジスタおよびソースフォロアトランジスタを有している。リセットトランジスタは、転送トランジスタのドレイン電極にソース電極が接続され、ドレイン電極が電圧供給線に接続されている。ソースフォロアトランジスタのゲート電極は、コンタクト領域を介して浮遊拡散ノード（転送トランジスタのドレイン電極およびリセットトランジスタのソース電極）に接続されている。ソースフォロアトランジスタは、光キャリアの量に応じて画素信号を生成し、生成した画素信号をソース電極から出力する。コンタクト領域が第１拡散領域に形成されないため、第１拡散領域の結晶欠陥は、コンタクト領域の形成によっては発生しない。したがって、コンタクト領域の形成による暗電流ノイズの発生を防止できる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明では、暗電流ノイズを増加することなくフォトダイオードの検出感度を向上できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の実施形態を図面を用いて説明する。図中の二重丸は、外部端子を示している。図中、太線で示した信号線は、複数本で構成されている。信号が伝達される信号線には、信号名と同じ符号を使用する。
【００２１】
図１は、本発明の撮像装置の第１の実施形態を示している。この撮像装置は、シリコン基板上にＣＭＯＳプロセスを使用してアクティブ画素センサチップとして形成されている。撮像装置は、電圧生成回路１０、行選択回路１２、動作制御回路１４、信号処理回路１６および画素アレイＡＲＹを有している。
【００２２】
電圧生成回路１０は、電源電圧ＡＶＤＤに応じて、常に一定の電圧である内部電圧ＶＲを生成する。なお、電圧生成回路１０は、一定の内部電圧ＶＲを生成するのではなく、必要に応じて内部電圧ＶＲを変調してもよい。電源電圧ＡＶＤＤは、アナログ回路用の電源電圧である。内部電圧ＶＲは、電源電圧ＡＶＤＤより低い電圧であり、電源電圧ＡＶＤＤの変化、温度変化によらず、常に一定の電圧に保持される。行選択回路１２は、画素アレイＡＲＹにリセット信号ＲＳＴ、転送制御信号ＴＧ、選択制御信号ＳＥＬを出力する。動作制御回路１４は、アクティブ画素センサの撮像動作を制御するために複数のタイミング信号を生成し、行選択回路１２および信号処理回路１６等に出力する。行選択回路１２および動作制御回路１４は、デジタル回路用の電源電圧ＤＶＤＤを受けて動作する。電源電圧線ＡＶＤＤ、ＤＶＤＤは、ノイズの干渉を避けるため互いに独立して配線されている。
【００２３】
信号処理回路１６は、図の横方向に配列される複数の画素ＰＸから同時に転送される電気信号ＳＩＧ（画像を示す画像信号）を受け、受けた信号ＳＩＧを並列直列変換した後、出力信号ＯＵＴとして順次出力する。信号処理回路１６は、相関二重サンプリング（ＣＤＳ；Correlated Double Sampling）回路１８を有している。ＣＤＳ回路１８は、ノイズデータを含む画素データ（読み出しデータ、画素電圧）からノイズデータ（ノイズ電圧）を差し引き、ノイズを含まない真の画素データを生成する。画素アレイＡＲＹは、マトリックス状に配置された複数の画素ＰＸを有している。
【００２４】
図２は、図１に示した画素ＰＸの詳細を示している。この実施形態の画素ＰＸは、いわゆる４トランジスタ型である。各画素ＰＸは、内部電圧線ＶＲ（電圧供給線）と接地線ＶＳＳとの間に直列に接続されたｎＭＯＳトランジスタＭＴ１、ＭＴ２、フォトダイオードＰＤ（光電変換素子）と、内部電圧線ＶＲと画素信号線ＳＩＧとの間に直列に接続されたｎＭＯＳトランジスタＭＴ３、ＭＴ４とを有している。トランジスタＭＴ４のソースは、読み出し電圧およびノイズ電圧が出力される画素信号線ＳＩＧに接続されている。トランジスタＭＴ１（リセットトランジスタ）のゲートは、リセット信号ＲＳＴを受けている。トランジスタＭＴ２（転送トランジスタ）のゲートは、転送制御信号ＴＧを受けている。トランジスタＭＴ３（ソースフォロアトランジスタ）のゲートは、トランジスタＭＴ１、ＭＴ２の接続ノードＦＤ（浮遊拡散ノード）に接続されている。トランジスタＭＴ４（選択トランジスタ）のゲートは、選択制御信号ＳＥＬを受けている。トランジスタＭＴ３は、アンプとして動作し、ソース電極から画素信号ＳＩＧを出力する。画素信号ＳＩＧは、選択トランジスタＭＴ４を介して出力される。
【００２５】
図３および図４は、第１の実施形態の画素の詳細を示している。特に、図３および図４は、フォトダイオードＰＤおよび転送トランジスタＭＴ２の詳細を示している。図３において、×印を付した四角は、コンタクト領域（プラグコンタクトＰＣ）を示している。図４は、図３のＡ−Ａ’線に沿う断面を示している。
【００２６】
フォトダイオードＰＤおよび転送トランジスタＭＴ２は、環状（額縁状）に形成された素子分離領域ＳＴＩ（Shallow Trench Isolation）の内側に形成されている。なお、本発明は、素子分離領域がＬＯＣＯＳ（Local Oxidation of Silicon）であるＡＰＳにも適用できる。この例では、フォトダイオードＰＤのアノードは、ｐ型シリコン基板Ｐ−であり、フォトダイオードＰＤのカソードは、ｐ型シリコン基板Ｐ−上に形成されるｎ型（第１導電型）の拡散領域Ｎ１（第１拡散領域、光キャリアの蓄積部）である。図３に示すように、拡散領域Ｎ１は、矩形形状であり、素子分離領域ＳＴＩから離れて形成されている。拡散領域Ｎ１を素子分離領域ＳＴＩから離れて形成することで、素子分離領域ＳＴＩの形成工程において拡散領域Ｎ１の外周部に結晶欠陥が発生することを防止できる。
【００２７】
転送トランジスタＭＴ２は、拡散領域Ｎ１により形成されるソース電極と、拡散領域Ｎ１の一辺に隣接する位置に絶縁膜（ゲート絶縁膜）を介して形成されるゲート電極ＴＧと、ｐ型シリコン基板Ｐ−上の拡散領域Ｎ＋（ドレイン電極、浮遊拡散ノードＦＤ）により形成されるドレイン電極とで構成されている。拡散領域Ｎ１の不純物濃度は、拡散領域Ｎ＋の不純物濃度より低い。ゲート絶縁膜は、絶縁層ＩＬ１を用いて形成されている。拡散領域Ｎ１の表面には、拡散領域Ｎ１の外周部を覆ってｐ型（第２導電型）の拡散領域Ｐ＋（第２拡散領域）が環状（額縁状）に形成されている。拡散領域Ｐ＋の不純物濃度は、拡散領域Ｎ１の不純物濃度より高い。拡散領域Ｐ＋は、通常の半導体製造プロセスにより形成できる。すなわち、拡散領域Ｐ＋が形成される部分をフォトマスクを用いて選択的に開口し、ボロン等のイオン（不純物）を開口部から注入し、注入されたイオンを熱拡散することで、拡散領域Ｐ＋は形成される。
【００２８】
拡散領域Ｎ１表面の中央部は、拡散領域Ｐ＋が形成されず、絶縁層ＩＬ１側に露出している。この露出領域では、拡散領域Ｐ＋で覆われている部分に比べて表面付近の空乏層の厚さを大きくできる。このため、光キャリアの蓄積容量を大きくでき、光の検出感度を向上できる。とくに、拡散領域Ｎ１の表面で吸収されやすい青などの短波長の光の検出感度を向上できる。この例では、画素ＰＸＢ、ＰＸＧの拡散領域Ｎ１において、表面に露出する矩形状の領域の面積は、拡散領域Ｐ＋に覆われた額縁状の領域の面積より大きい。このため、光をより効率よく受けることができる。なお、本発明の適用により画素ＰＸの検出感度が高くなりすぎると、飽和電圧が大きくなり、光キャリアが拡散領域Ｎ１に過剰に蓄積されてしまう。この場合、光キャリアを逃がすためのリセット動作が十分にできなくなり、動画撮像時等に残像が発生する。この現象を防止するためには、拡散領域Ｎ１の不純物濃度を下げればよい。
【００２９】
拡散領域Ｎ１の外周部のうち、ゲート電極ＴＧに隣接する部分を除くコ字状の部分（部分外周部）に対応して形成される拡散領域Ｐ＋の周囲は、拡散領域Ｎ１の端部を超えて素子分離領域ＳＴＩに接している。拡散領域Ｐ＋を素子分離領域ＳＴＩまで形成することで、拡散領域Ｎ１の外周部の表面を確実に保護することができる。このため、素子分離領域ＳＴＩの形成工程において拡散領域Ｎ１の外周部に結晶欠陥が発生することを確実に防止できる。また、拡散領域Ｐ＋をゲート電極ＴＧに隣接する領域に形成することで、ゲート電極ＴＧの形成工程において、拡散領域Ｎ１のゲート電極ＴＧ側の外周部に結晶欠陥が発生することを防止できる。
【００３０】
転送トランジスタＭＴ２のドレイン電極（拡散領域Ｎ＋）は、絶縁層ＩＬ１に開口されるプラグコンタクトＰＣ１を介して金属配線Ｍ１に接続されている。特に図示していないが、この金属配線Ｍ１は、別のプラグコンタクトを介してリセットトランジスタＭＴ１のソース電極およびソースフォロアトランジスタＭＴ３のゲート電極に接続される。絶縁層ＩＬ１上には、金属配線層Ｍ２、Ｍ３をそれぞれ他の層から分離するための絶縁層ＩＬ２、ＩＬ３と、保護絶縁層ＰＬとが積層されている。金属配線層Ｍ１、Ｍ２は、プラグコンタクトＰＣ２により互いに接続される。金属配線層Ｍ２、Ｍ３は、プラグコンタクトＰＣ３により互いに接続される。
【００３１】
なお、ＡＰＳは、４トランジスタ型の画素ＰＸにより構成される。コンタクト領域は、拡散領域Ｎ１に形成されない。このため、コンタクト領域の形成工程において拡散領域Ｎ１に結晶欠陥が発生することを防止できる。
【００３２】
図５は、上述したＡＰＳの各画素における画素信号の読み出し動作を示している。読み出し動作は、図１において横方向に並ぶ画素ＰＸで構成される画素行を順次選択することで実行される。図５は、画素行の一つの画素ＰＸの読み出し動作を示している。読み出し動作は、画素行の他の画素ＰＸも同じタイミングで実行される。図１に示した行選択回路１２は、読み出し動作を実行するために、リセット信号ＲＳＴ、転送制御信号ＴＧおよび選択制御信号ＳＥＬを所定のタイミングで繰り返し高レベルに活性化する。図中に破線で示した波形は、電圧等の状態が定まらない期間である。
【００３３】
まず、フォトダイオードＰＤおよび浮遊拡散ノードＦＤをリセットするために、リセット信号ＲＳＴおよび転送制御信号ＴＧが高レベル（例えばＤＶＤＤ）に変化される（図５（ａ））。リセット動作により、フォトダイオードＰＤの拡散領域Ｎ１および浮遊拡散ノードＦＤは、内部電圧ＶＲに設定される。次に、リセット信号ＲＳＴおよび転送制御信号ＴＧが低レベル（０Ｖ）に変化される（図５（ｂ））。転送制御信号ＴＧの低レベルへの変化により、フォトダイオードＰＤの露光が開始される。フォトダイオードＰＤの拡散領域Ｎ１は、露光により電子（光キャリア）が蓄積され、その電圧は徐々に低下する（図５（ｃ））。
【００３４】
次に、選択制御信号ＳＥＬが高レベルに変化され、選択トランジスタＭＴ４を介してソースフォロアトランジスタＭＴ３のソースと画素信号ＳＩＧの出力ノードとが接続される（図５（ｄ））。所定時間が経過した後、リセット信号ＲＳＴが高レベルに変化され（図５（ｅ））、浮遊拡散ノードＦＤが再び内部電圧ＶＲにリセットされる。選択トランジスタＭＴ４がオンしているため、画素信号ＳＩＧの電圧は、内部電圧ＶＲに対応する電圧に変化する。リセット信号ＲＳＴが低レベルに変化され（図５（ｆ））、ノイズデータＮ１が読み出される（Ｎ読み出し）。ノイズデータ（ノイズ電圧）Ｎ１は、浮遊拡散ノードＦＤの電圧変化に伴ってソースフォロアトランジスタＭＴ３が動作することにより、画素信号ＳＩＧとして出力される（図５（ｇ））。
【００３５】
次に、転送制御信号ＴＧが高レベルに変化され（図５（ｈ））、フォトダイオードＰＤの拡散領域Ｎ１は浮遊拡散ノードＦＤに接続される。拡散領域Ｎ１に蓄積された電子は、浮遊拡散ノードＦＤに転送される。この転送により、拡散領域Ｎ１の電圧は上昇し（図５（ｉ））、浮遊拡散ノードＦＤの電圧は下降する（図５（ｊ））。画素信号ＳＩＧの電圧は、浮遊拡散ノードＦＤの電圧の変化に伴い下降する（図５（ｋ））。すなわち、各画素ＰＸからノイズデータ（ノイズ電圧）Ｎ１を含んだ画素データ（画素電圧Ｎ１＋Ｓ１）が出力される（Ｎ＋Ｓ読み出し）。この後、図１に示したＣＤＳ回路１８は、ノイズを含む画素電圧（Ｎ１＋Ｓ１）からノイズ電圧Ｎ１を差し引き、ノイズを除いた真の画素データを生成する。
【００３６】
以上、第１の実施形態では、拡散領域Ｐ＋により、素子分離領域ＳＴＩおよびゲートＴＧの形成工程において、拡散領域Ｎ１の外周部に結晶欠陥の発生を防止することを防止できる。すなわち、暗電流ノイズを低減できる。同時に、拡散領域Ｐ＋を額縁状に形成することで、結晶欠陥の発生しにくい拡散領域Ｎ１の中央部の光の検出感度を上げることができる。したがって、画素ＰＸのサイズを小さくしても、従来と同程度のＳＮ比を得ることができる。この結果、ＡＰＳのチップサイズを小さくでき、ＡＰＳのコストを削減できる。あるいは、ＡＰＳの画素数を増加できる。
【００３７】
図６および図７は、本発明の撮像装置の第２の実施形態における画素の詳細を示している。第１の実施形態で説明した要素と同一の要素については、同一の符号を付し、これ等については、詳細な説明を省略する。この実施形態では、ｐ型の拡散領域Ｐ＋（第２拡散領域）の形状が第１の実施形態と相違している。その他の構成は、第１の実施形態と同じである。すなわち、この撮像装置は、シリコン基板上にＣＭＯＳプロセスを使用してアクティブ画素センサチップとして形成されている。
【００３８】
拡散領域Ｐ＋は、拡散領域Ｎ１の表面に、拡散領域Ｎ１の外周部のうちゲート電極ＴＧに隣接する部分を除く部分外周部を覆ってＵ字状に形成されている。この例では、画素ＰＸＢ、ＰＸＧの拡散領域Ｎ１において、表面に露出する矩形状の領域の面積は、拡散領域Ｐ＋に覆われた額縁状の領域の面積より大きい。このため、光をより効率よく受けることができる。拡散領域Ｐ＋は、転送トランジスタＭＴ２のチャネル領域（ゲート電極ＴＧの下）に隣接する領域に形成されない。このため、転送トランジスタＭＴ２による光キャリア（電子）の転送効率は、第１の実施形態に比べて向上する。したがって、光キャリアが拡散領域Ｎ１に残されることを防止できる。
【００３９】
ゲート電極ＴＧの形成工程において、ゲート電極ＴＧに隣接する拡散領域Ｎ１の表面に結晶欠陥が発生しにくい場合、この領域上に拡散領域Ｐ＋を形成する必要はない。このため、拡散領域Ｐ＋で覆われる第１拡散領域の表面積を小さくでき、フォトダイオードの検出感度をさらに向上できる。
【００４０】
以上、第２の実施形態においても、上述した第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。さらに、この実施形態では、拡散領域Ｐ＋は、拡散領域Ｎ１においてゲート電極ＴＧに隣接する領域上に形成されないため、拡散領域Ｎ１に蓄積された光キャリアの転送効率が低下することを防止できる。この結果、光キャリアが拡散領域Ｎ１に残されることを防止でき、動画撮像時の残像の発生を防止できる。
【００４１】
図８および図９は、本発明の撮像装置の第３の実施形態における画素の詳細を示している。第１および第２の実施形態で説明した要素と同一の要素については、同一の符号を付し、これ等については、詳細な説明を省略する。この実施形態では、拡散領域Ｎ１の内部において、転送トランジスタのゲート電極ＴＧ側の外周部にｎ型の拡散領域Ｎ２（第３拡散領域）が形成されている。その他の構成は、第２の実施形態と同じである。すなわち、この撮像装置は、シリコン基板上にＣＭＯＳプロセスを使用してアクティブ画素センサチップとして形成されている。
【００４２】
拡散領域Ｎ２の不純物濃度は、拡散領域Ｎ１の不純物濃度より高い。一般に、光キャリアである電子は、高い不純物濃度を有する拡散領域に集まりやすい。このため、拡散領域Ｎ２をゲート電極ＴＧの近くに形成することで、拡散領域Ｎ１に蓄積された光キャリアの転送効率を向上できる。また、光キャリアは、第１拡散領域Ｎ１の表面ではなく、比較的深い領域に蓄積される。このため、拡散領域Ｎ２を拡散領域Ｎ１の内部に形成することで、より効率よく光キャリアを拡散領域Ｎ２に集めることができる。この際、光キャリアは、結晶欠陥が比較的多い拡散領域Ｎ１の表面近くに集まらないため、暗電流の発生を防止できる。
【００４３】
以上、第３の実施形態においても、上述した第１および第２の実施形態と同様の効果を得ることができる。さらに、この実施形態では、より高い効率で拡散領域Ｎ１に蓄積された光キャリアを転送トランジスタＭＴ２のドレイン電極ＦＤに転送できる。この結果、動画撮像時の残像の発生をより確実に防止できる。
【００４４】
図１０および図１１は、本発明の撮像装置の第４の実施形態における画素の詳細を示している。第１および第２の実施形態で説明した要素と同一の要素については、同一の符号を付し、これ等については、詳細な説明を省略する。この実施形態では、拡散領域Ｎ１の表面において、転送トランジスタのゲート電極ＴＧ側の外周部にｎ型の拡散領域Ｎ２（第３拡散領域）が形成されている。その他の構成は、第２の実施形態と同じである。すなわち、この撮像装置は、シリコン基板上にＣＭＯＳプロセスを使用してアクティブ画素センサチップとして形成されている。
【００４５】
拡散領域Ｎ２の不純物濃度は、拡散領域Ｎ１の不純物濃度より高い。ゲート電極ＴＧの形成工程において、ゲート電極ＴＧに隣接する拡散領域Ｎ１の表面に結晶欠陥が発生しにくい場合、拡散領域Ｎ１において転送トランジスタＭＴ２のチャネル領域に近い表面に拡散領域Ｎ２を形成したほうが、拡散領域Ｎ１に蓄積された光キャリアの転送効率を向上できる。
【００４６】
以上、第４の実施形態においても、上述した第１〜第３の実施形態と同様の効果を得ることができる。さらに、この実施形態では、ゲート電極ＴＧの形成工程において、拡散領域Ｎ１の表面に結晶欠陥が発生しにくい場合、拡散領域Ｎ１に蓄積された光キャリアの転送効率を第２の実施形態より向上できる。
【００４７】
図１２および図１３は、本発明の撮像装置の第５の実施形態における画素の詳細を示している。第１および第２の実施形態で説明した要素と同一の要素については、同一の符号を付し、これ等については、詳細な説明を省略する。この実施形態では、拡散領域Ｎ１の内部および表面において、転送トランジスタのゲート電極ＴＧに向けて並ぶｎ型の拡散領域Ｎ２、Ｎ３、Ｎ４（第３拡散領域）が形成されている。この例では、拡散領域Ｎ２、Ｎ３は、拡散領域Ｎ１の内部に形成され、拡散領域Ｎ４は、拡散領域Ｎ１の表面に形成されている。その他の構成は、第２の実施形態と同じである。すなわち、この撮像装置は、シリコン基板上にＣＭＯＳプロセスを使用してアクティブ画素センサチップとして形成されている。
【００４８】
拡散領域Ｎ２、Ｎ３、Ｎ４の不純物濃度は、拡散領域Ｎ１の不純物濃度より高く、この順序で徐々に高くなっている。拡散領域Ｎ２、Ｎ３、Ｎ４の不純物濃度は、ゲート電極ＴＧに近いほど高くすることで、ゲート電極ＴＧに向けてビルトインポテンシャルの勾配を形成できる。換言すれば、光キャリアである電子を、ゲート電極ＴＧに近い拡散領域Ｎ２、Ｎ３、Ｎ４に順次移動させることができ、拡散領域Ｎ１に蓄積された光キャリアの転送効率を向上できる。以上、第５の実施形態においても、上述した第１〜第４の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００４９】
図１４は、本発明の撮像装置の第６の実施形態における画素アレイの詳細を示している。第１の実施形態で説明した要素と同一の要素については、同一の符号を付し、これ等については、詳細な説明を省略する。この撮像装置は、シリコン基板上にＣＭＯＳプロセスを使用してカラー画像を取得するアクティブ画素センサチップとして形成されている。この実施形態では、入射光を赤、緑、青の波長を有する光に分離するフィルタ（図示せず）が、画素アレイＡＲＹ上に配置されている。
【００５０】
画素アレイＡＲＹ内の縦２画素、横２画素からなる４つの画素は、赤の光を受ける１つの画素ＰＸＲ、緑の光を受ける２つの画素ＰＸＧ、青の光を受ける１つの画素ＰＸＢに割り当てられている。画素ＰＸＲの上方には、赤の光（長波長の光）のみを選択的に透過するフィルタが配置されている。画素ＰＸＧの上方には、緑の光（中波長の光）のみを選択的に透過するフィルタが配置されている。画素ＰＸＢの上方には、青の光（短波長）のみを選択的に透過するフィルタが配置されている。一般に、この種のフィルタの配列は、ベイヤー配列と称されている。画素アレイＡＲＹを除く構成は、第１の実施形態と同じである。
【００５１】
図１５および図１６は、第６の実施形態において、青、緑の光を受ける画素ＰＸＢ、ＰＸＧの詳細を示している。画素ＰＸＢ、ＰＸＧは、拡散領域Ｎ１上にマイクロレンズＭＬが形成されることを除き、第１の実施形態の画素ＰＸ（図３、図４）と同じである。すなわち、画素ＰＸＢ、ＰＸＧは、拡散領域Ｎ１の表面の外周部を覆って拡散領域Ｐ＋を有している。拡散領域Ｎ１の中央部は、露出している。青、緑などの短波長の光は、赤などの長波長の光に比べシリコン内部に透過しにくい。このため、青、緑の光を受ける画素ＰＸＢ、ＰＸＧを構成する拡散領域Ｎ１に、第２拡散領域Ｐ＋で覆われていない領域を形成することで、光の検出感度を相対的に上げることができる。この例では、画素ＰＸＢ、ＰＸＧの拡散領域Ｎ１において、表面に露出する矩形状の領域の面積は、拡散領域Ｐ＋に覆われた額縁状の領域の面積より大きい。このため、光をより効率よく受けることができる。
【００５２】
また、画素ＰＸＢ、ＰＸＧに入射された光を、マイクロレンズＭＬにより拡散領域Ｎ１に集めることにより、光の検出感度を向上できる。マイクロレンズＭＬは、拡散領域Ｎ１上において表面が拡散領域Ｐ＋に覆われていない領域に光が集まる形状に形成することで、光の検出感度を大幅に向上できる。
【００５３】
図１７および図１８は、第６の実施形態において、赤の光を受ける画素ＰＸＲの詳細を示している。画素ＰＸＲは、上部にマイクロレンズＭＬが形成されること、およびｐ型の拡散領域Ｐ＋が、ｎ型の拡散領域Ｎ１上の全面を覆っていることを除き、第１の実施形態の画素ＰＸと同じである。赤などの長波長の光は、シリコン内部に透過しやすい。このため、ｐ型の拡散領域Ｐ＋が拡散領域Ｎ１上の全面に形成されても、光の検出感度の減少の影響は少ない。また、拡散領域Ｎ１の全表面を拡散領域Ｐ＋により覆うことで、拡散領域Ｎ１の表面の結晶欠陥を少なくすることができ、暗電流ノイズを低減できる。
【００５４】
このように、光の検出感度は、画素ＰＸＢ、ＰＸＧで相対的に向上し、画素ＰＸＲで相対的に減少する。入射光の波長に応じて拡散領域Ｐ＋の面積を変えることで、暗電流ノイズの発生を最小限にしながら、光の検出感度を波長に依存せず揃えることができる。
【００５５】
以上、第６の実施形態においても、上述した第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。さらに、この実施形態では、画素ＰＸＢ、ＰＸＧ、ＰＸＲに入射される光の波長により拡散領域Ｎ１上に形成される拡散領域Ｐ＋の面積を変えることで、画素ＰＸＢ、ＰＸＧ、ＰＸＲに依存せず光の検出感度を揃えることができる。
【００５６】
図１９および図２０は、本発明の撮像装置の第７の実施形態における青、緑の光を受ける画素ＰＸＢ、ＰＸＧの詳細を示している。第１、第２および第６の実施形態で説明した要素と同一の要素については、同一の符号を付し、これ等については、詳細な説明を省略する。画素ＰＸＢ、ＰＸＧは、拡散領域Ｎ１上にマイクロレンズＭＬが形成されることを除き、第２の実施形態の画素ＰＸ（図６、図７）と同じである。赤の光を受ける画素ＰＸＲ（図示せず）は、第６の実施形態の画素ＰＸＲ（図１７、図１８）と同じである。その他の構成は、第１および第６の実施形態と同じである。すなわち、この撮像装置は、シリコン基板上にＣＭＯＳプロセスを使用してカラー画像を取得するアクティブ画素センサチップとして形成されている。この実施形態においても、上述した第１、第２および第６の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００５７】
なお、上述した実施形態では、ｐ型のシリコン基板Ｐ−上にｎ型の拡散領域Ｎ１を形成する例について述べた。本発明はかかる実施形態に限定されるものではない。例えば、図２１に示すように、ｎ型のシリコン基板Ｎ−上にｐ型のウエル領域Ｐ−を形成し、ウエル領域Ｐ−上にｎ型の拡散領域Ｎ１を形成してもよい。あるいは、ｐ型のシリコン基板上にｐ型のウエル領域Ｐ−を形成し、ウエル領域Ｐ−上にｎ型の拡散領域Ｎ１を形成してもよい。ウエル領域Ｐ−は、シリコン基板に比べて不純物濃度の調整が容易である。このため、空乏層の厚さ等のプロセス設計の自由度を高くできる。したがって、フォトダイオードの特性を設計しやすくなる。
【００５８】
上述した実施形態では、本発明を、光キャリア（電子）をｎ型の拡散領域Ｎ１に蓄積するフォトダイオードに適用する例について述べた。本発明はかかる実施形態に限定されるものではない。例えば、本発明を、光キャリア（正孔）をｐ型の拡散領域に蓄積するフォトダイオードに適用しても、同様の効果を得ることができる。
【００５９】
上述した第６および第７の実施形態では、拡散領域Ｎ１上にマイクロレンズＭＬを形成する例について述べた。本発明はかかる実施形態に限定されるものではない。例えば、第１〜第５の実施形態の拡散領域Ｎ１上にマイクロレンズＭＬを形成してもよい。
【００６０】
上述した５の実施形態では、拡散領域Ｎ２、Ｎ３を拡散領域Ｎ１の内部に形成し、拡散領域Ｎ４を拡散領域Ｎ１の表面に形成する例について述べた。本発明はかかる実施形態に限定されるものではない。例えば、全ての拡散領域Ｎ２、Ｎ３、Ｎ４を拡散領域Ｎ１の表面に形成してもよい。
【００６１】
以上の実施形態において説明した発明を整理して、付記として開示する。
（付記１）
フォトダイオードを各々有する複数の画素を備え、
前記各画素は、
前記フォトダイオードにおいて光キャリアの蓄積部を構成する第１導電型の第１拡散領域と、
前記第１拡散領域をソース電極とし、前記第１拡散領域に隣接する位置に絶縁膜を介してゲート電極が形成され、前記フォトダイオードに蓄積された光キャリアをドレイン電極に転送する転送トランジスタと、
前記第１拡散領域の表面に前記第１拡散領域の外周部を覆って形成され、第１導電型と逆の極性を有する第２導電型の第２拡散領域とを備えていることを特徴とする撮像装置。
（付記２）
付記１記載の撮像装置において、
前記外周部のうち前記ゲート電極に隣接する部分を除く部分外周部の周囲に、前記第１拡散領域と離れて形成された素子分離領域を備え、
前記第２拡散領域は、前記部分外周部から前記素子分離領域まで形成されていることを特徴とする撮像装置。
（付記３）
フォトダイオードを各々有する複数の画素を備え、
前記各画素は、
前記フォトダイオードにおいて光キャリアの蓄積部を構成する第１導電型の第１拡散領域と、
前記第１拡散領域をソース電極とし、前記第１拡散領域に隣接する位置に絶縁膜を介してゲート電極が形成され、前記フォトダイオードに蓄積された光キャリアをドレイン電極に転送する転送トランジスタと、
前記第１拡散領域の表面に、前記第１拡散領域の外周部のうち前記ゲート電極に隣接する部分を除く部分外周部を覆って形成され、第１導電型と逆の極性を有する第２導電型の第２拡散領域とを備えていることを特徴とする撮像装置。
（付記４）
付記３記載の撮像装置において、
前記部分外周部の周囲に、第１拡散領域と離れて形成された素子分離領域を備え、
前記第２拡散領域は、前記部分外周部から前記素子分離領域まで形成されていることを特徴とする撮像装置。
（付記５）
付記３記載の撮像装置において、
前記第１拡散領域の内部に、前記第１拡散領域の前記ゲート電極側の外周部に形成され、前記第１拡散領域の不純物濃度より高い不純物濃度を有する第１導電型の第３拡散領域を備えていることを特徴とする撮像装置。
（付記６）
付記３記載の撮像装置において、
前記第１拡散領域の表面に、前記第１拡散領域の前記ゲート電極側の外周部に形成され、前記第１拡散領域の不純物濃度より高い不純物濃度を有する第１導電型の第３拡散領域を備えていることを特徴とする撮像装置。
（付記７）
付記３記載の撮像装置において、
前記第１拡散領域の表面において、前記第２拡散領域の内側に前記ゲート電極に向けて順次形成され、前記第１拡散領域の不純物濃度より高い不純物濃度を有する第１導電型の複数の第３拡散領域を備え、
前記第３拡散領域の不純物濃度は、前記ゲート電極に近いほど高いことを特徴とする撮像装置。
（付記８）
付記１、３のいずれか１項記載の撮像装置において、
前記第１拡散領域において、表面に露出する領域の面積は、前記第２拡散領域に覆われた領域の面積より大きいことを特徴とする撮像装置。
（付記９）
フォトダイオードを各々有する複数の画素を備え、
前記画素は、相対的に短波長の光を選択的に透過する第１フィルタを介して入射される光と、相対的に長波長の光を選択的に透過する第２フィルタを介して入射される光のいずれかを受け、
前記相対的に短波長の光を受ける各画素は、
前記フォトダイオードにおいて光キャリアの蓄積部を構成する第１導電型の第１拡散領域と、
前記第１拡散領域をソース電極とし、前記第１拡散領域に隣接する位置に絶縁膜を介してゲート電極が形成され、前記フォトダイオードに蓄積された光キャリアをドレイン電極に転送する転送トランジスタと、
前記第１拡散領域の表面に前記第１拡散領域の外周部を覆って形成され、第１導電型と逆の極性を有する第２導電型の第２拡散領域とを備え、
前記相対的に長波長の光を受ける各画素は、
前記フォトダイオードにおいて光キャリアの蓄積部を構成する第１導電型の第１拡散領域と、
前記第１拡散領域をソース電極とし、前記第１拡散領域に隣接する位置に絶縁膜を介してゲート電極が形成され、前記フォトダイオードに蓄積された光キャリアをドレイン電極に転送する転送トランジスタと、
前記第１拡散領域の全表面を覆って形成され、第１導電型と逆の極性を有する第２導電型の第２拡散領域とを備えていることを特徴とする撮像装置。
（付記１０）
フォトダイオードを各々有する複数の画素を備え、
前記画素は、相対的に短波長の光を選択的に透過する第１フィルタを介して入射される光と、相対的に長波長の光を選択的に透過する第２フィルタを介して入射される光のいずれかを受け、
前記相対的に短波長の光を受ける各画素は、
前記フォトダイオードにおいて光キャリアの蓄積部を構成する第１導電型の第１拡散領域と、
前記第１拡散領域をソース電極とし、前記第１拡散領域に隣接する位置に絶縁膜を介してゲート電極が形成され、前記フォトダイオードに蓄積された光キャリアをドレイン電極に転送する転送トランジスタと、
前記第１拡散領域の表面に、第１拡散領域の外周部のうち前記ゲート電極に隣接する部分を除く部分外周部を覆って形成され、第１導電型と逆の極性を有する第２導電型の第２拡散領域とを備え、
前記相対的に長波長の光を受ける各画素は、
前記フォトダイオードにおいて光キャリアの蓄積部を構成する第１導電型の第１拡散領域と、
前記第１拡散領域をソース電極とし、前記第１拡散領域に隣接する位置に絶縁膜を介してゲート電極が形成され、前記フォトダイオードに蓄積された光キャリアをドレイン電極に転送する転送トランジスタと、
前記第１拡散領域の全表面を覆って形成され、第１導電型と逆の極性を有する第２導電型の第２拡散領域とを備えていることを特徴とする撮像装置。
（付記１１）
付記９、１０のいずれか１項記載の撮像装置において、
前記相対的に短波長の光を受ける各画素の前記第１拡散領域において、表面に露出する領域の面積は、前記第２拡散領域に覆われた領域の面積より大きいことを特徴とする撮像装置。
（付記１２）
付記１、３、９、１０のいずれか１項の撮像装置において、
各画素は、
転送トランジスタのドレイン電極にソース電極が接続され、ドレイン電極が電圧供給線に接続されたリセットトランジスタと、
転送トランジスタのドレイン電極およびリセットトランジスタのソース電極である浮遊拡散ノードにゲート電極が接続され、ソース電極から画素信号を出力するソースフォロアトランジスタと、
前記浮遊拡散ノードと前記ソースフォロアトランジスタのゲート電極とを互いに接続するコンタクト領域とを備えていることを特徴とする撮像装置。
（付記１３）
付記１、３、９、１０のいずれか１項記載の撮像装置において、
前記第２拡散領域の不純物濃度は、前記第１拡散領域の不純物濃度より高いことを特徴とする撮像装置。
（付記１４）
付記１、３、９、１０のいずれか１項の撮像装置において、
前記第１導電型はｎ型であり、前記第２導電型はｐ型であることを特徴とする撮像装置。
（付記１５）
付記１、３、９、１０のいずれか１項の撮像装置において、
前記各画素に入射される光を前記第１拡散領域に集光するために、前記第１拡散領域の上方に形成されたマイクロレンズを備えていることを特徴とする撮像装置。
【００６２】
以上、本発明について詳細に説明してきたが、上記の実施形態およびその変形例は発明の一例に過ぎず、本発明はこれに限定されるものではない。本発明を逸脱しない範囲で変形可能であることは明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明の第１の実施形態を示すブロック図である。
【図２】図１に示した画素の詳細を示す回路図である。
【図３】第１の実施形態の画素の詳細を示す平面図である。
【図４】図３のＡ−Ａ’線に沿う断面図である。
【図５】画素信号の読み出し動作を示すタイミング図である。
【図６】第２の実施形態の画素の詳細を示す平面図である。
【図７】図６のＡ−Ａ’線に沿う断面図である。
【図８】第３の実施形態の画素の詳細を示す平面図である。
【図９】図８のＡ−Ａ’線に沿う断面図である。
【図１０】第４の実施形態の画素の詳細を示す平面図である。
【図１１】図１０のＡ−Ａ’線に沿う断面図である。
【図１２】第５の実施形態の画素の詳細を示す平面図である。
【図１３】図１２のＡ−Ａ’線に沿う断面図である。
【図１４】第６の実施形態の画素アレイの詳細を示すレイアウト図である。
【図１５】第６の実施形態の青、緑の光を受ける画素の詳細を示す平面図である。
【図１６】図１５のＡ−Ａ’線に沿う断面図である。
【図１７】第６の実施形態の赤の光を受ける画素の詳細を示す平面図である。
【図１８】図１７のＡ−Ａ’線に沿う断面図である。
【図１９】第７の実施形態の青、緑の光を受ける画素の詳細を示す平面図である。
【図２０】図１９のＡ−Ａ’線に沿う断面図である。
【図２１】本発明の画素の別の例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００６４】
１０‥電圧生成回路、１２‥行選択回路、１４‥動作制御回路、１６‥信号処理回路、ＡＲＹ‥画素アレイ、１８‥相関二重サンプリング回路
【図１】
0004941294.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
0004941294.tif 000006
【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
0004941294.tif 000010
【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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