(57)【要約】【課題】複数の画素で増幅トランジスタ等を共有することで高開口率を維持しつつ、画素間の感度ずれをより低減する。【解決手段】各画素１は、入射光に応じた信号電荷を生成し蓄積するフォトダイオードＰＤ１又はＰＤ２の他、各種のトランジスタを有する。各画素１のフォトダイオードＰＤ１又はＰＤ２の光入射側には、ベイヤー配列に従って配列されたカラーフィルタが設けられる。各ユニットセル１０は、フォトダイオードＰＤ１又はＰＤ２が列方向に順次並んだ２個の画素１からなる。各ユニットセル１０において、２個の画素１が所定のトランジスタ等を共有する。互いに行方向に隣り合うユニットセル１０間では、フォトダイオードＰＤ１，ＰＤ２の列方向のピッチの１個分だけ列方向にずれている。【選択図】図２
2009026984.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射光に応じた信号電荷を生成し蓄積する光電変換部、前記信号電荷を受け取って前記信号電荷を電圧に変換する電荷電圧変換部、該電荷電圧変換部の電位に応じた信号を出力する増幅トランジスタ、及び、前記光電変換部から前記電荷電圧変換部に電荷を転送する転送トランジスタを有する画素を、複数備え、
前記複数の画素が２次元状に配置され、
各列毎の前記画素の出力が供給される垂直信号線を有する固体撮像素子であって、
前記複数の画素は、前記光電変換部が列方向に順次並んだＮ個（Ｎは２以上の整数）の画素毎にユニットセルをなし、
前記ユニットセル毎に、当該ユニットセルに属する前記Ｎ個の画素が１組の前記電荷電圧変換部及び前記増幅トランジスタを共有し、
互いに行方向に隣り合う前記ユニットセルの間では、前記光電変換部の列方向のピッチの、１個からＮ−１個までのうちの所定の個数分だけ、列方向にずれたことを特徴とする固体撮像素子。
【請求項２】
前記複数の画素には、ベイヤー配列に従って配列されたカラーフィルタが設けられたことを特徴とする請求項１記載の固体撮像素子。
【請求項３】
前記Ｎが偶数であり、前記所定の個数が奇数個であることを特徴とする請求項１又は２記載の固体撮像素子。
【請求項４】
前記複数の画素の前記転送トランジスタのゲートは、画素行ごとに電気的に共通に接続されたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の固体撮像素子。
【請求項５】
前記画素は、前記電荷電圧変換部の電位をリセットするリセットトランジスタ及び当該画素を選択するための選択トランジスタを有し、
前記ユニットセル毎に、当該ユニットセルに属する前記Ｎ個の画素が１組の前記リセットトランジスタ及び前記選択トランジスタを共有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の固体撮像素子。
【請求項６】
前記ユニットセル毎に、前記増幅トランジスタのドレインと前記リセットトランジスタのドレインとが共通化されたことを特徴とする請求項５記載の固体撮像素子。
【請求項７】
互いに列方向にずれた異なる列の前記ユニットセルの前記リセットトランジスタのゲートは、互いに電気的に独立して別々に配線され、
互いに列方向にずれた異なる列の前記ユニットセルの前記選択トランジスタのゲートは、互いに電気的に独立して別々に配線されたことを特徴とする請求項５又は６記載の固体撮像素子。
【請求項８】
前記ユニットセル毎に、当該ユニットセルに属する前記Ｎ個の画素が共有する前記増幅トランジスタ、前記リセットトランジスタ及び選択トランジスタは一直線状に配置されたことを特徴とする請求項５乃至７のいずれかに記載の固体撮像素子。
【請求項９】
前記各ユニットセルにおける前記Ｎ個の画素が共有する前記トランジスタは、当該ユニットセルの前記光電変換部が並んでいる列内の領域から行方向にはみ出した領域に、形成されたことを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の固体撮像素子。
【請求項１０】
前記各ユニットセルにおける前記Ｎ個の画素が共有する前記トランジスタは、当該ユニットセルの前記光電変換部が並んでいる列内の領域に、ほぼ形成されたことを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の固体撮像素子。
【請求項１１】
前記各ユニットセルにおいて、列方向に隣り合う前記画素の光電変換部間に、両者の間の電荷のクロストークを低減するクロストーク低減部が形成されたことを特徴とする請求項１乃至１０のいずれかに記載の固体撮像素子。
【請求項１２】
第１導電型の第１の半導体層を備え、
前記複数の画素の前記光電変換部は、前記第１の半導体層に設けられた第２導電型の電荷蓄積層を有し、
前記クロストーク低減部は、前記第１の半導体層中において形成され所定電位が印加される前記第２導電型の半導体領域を含むことを特徴とする請求項１１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、固体撮像素子に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ビデオカメラや電子スチルカメラなどでは、ＣＣＤ型固体撮像素子や増幅型固体撮像素子を有している。これらの固体撮像素子では、光電変換部を有する画素がマトリクス状に複数配置されており、各画素の光電変換部にて信号電荷を生成する。増幅型固体撮像素子では、画素の光電変換部にて生成・蓄積された信号電荷をフローティングディフュージョンなどの電荷電圧変換部に導き、電荷電圧変換部で信号電荷を電圧に変換し、その電圧に応じた信号を画素に設けられた増幅トランジスタによって画素から出力する。
【０００３】
増幅型固体撮像素子では、一般的に、各画素は、入射光に応じた信号電荷を生成し蓄積する光電変換部、前記信号電荷を受け取って前記信号電荷を電圧に変換するフローティングディフュージョン等の電荷電圧変換部、該電荷電圧変換部の電位に応じた信号を出力する増幅トランジスタ、前記光電変換部から前記電荷電圧変換部に電荷を転送する転送トランジスタ、前記電荷電圧変換部の電位をリセットするリセットトランジスタ、及び、当該画素を選択するための選択トランジスタを、有している。また、この増幅型固体撮像素子は、各列毎の前記画素の出力が供給される垂直信号線を有している。
【０００４】
このような増幅型固体撮像素子では、一般的に、各画素ごとに、光電変換部及び転送トランジスタのみならず、電荷電圧変換部、増幅トランジスタ、リセットトランジスタ及び選択トランジスタも、１組設けられている。したがって、このような増幅型固体撮像素子では、トランジスタ数が多いため、光電変換部のための面積が狭くなって開口率が低下してしまう。
【０００５】
そこで、下記特許文献１に開示された固体撮像素子では、列方向に順次並んだ所定数の画素毎に単位セルをなし、単位セル毎に、当該単位セルに属する前記所定数の画素が、１組の電荷電圧変換部、増幅トランジスタ、リセットトランジスタ及び選択トランジスタを共有している。このため、１画素当たりのトランジスタ数を削減することができ、開口率を大きくすることができる。開口率が大きいと、多くの電荷を扱うこととなり、ＳＮ比が良くなる。
【０００６】
そして、特許文献１に開示された固体撮像素子では、１組の電荷電圧変換部、増幅トランジスタ、リセットトランジスタ及び選択トランジスタを共有する複数の画素からなる単位セル内の、前記光電変換部と該光電変換部に対応して設けられた転送トランジスタとで構成される各々の組は、互いに並進対称とされている。ここで、並列対称とは、一組の光電変換部と転送トランジスタとが同一方向に一定間隔（画素ピッチ；光電変換領域のピッチ）で並行移動したときに、当該一組の光電変換部、転送トランジスタと、他の組の光電変換部、転送トランジスタとが重なることをいう。このような並進対称の配置が採用されることによって、単位セル内における画素間の感度ずれの発生を防止することができる。そのことにより、感度ずれに起因する固定パターンノイズの無い良好な画像を得ることができる。
【０００７】
特許文献１に開示された固体撮像装置では、互いに行方向に隣り合う前記単位セルは、列方向にずれておらず、全く同じ列方向位置に配置されている。
【０００８】
なお、前記特許文献１に開示された固体撮像素子では、各画素には、ベイヤー配列に従って配列されたカラーフィルタが設けられており、１つのＲ画素（赤色カラーフィルタが設けられた画素）、１つのＢ画素（青色カラーフィルタが設けられた画素）及び２つのＧ画素（緑色カラーフィルタが設けられた画素）（そのうちの一方をＧｒ画素、他方をＧｂ画素と呼ぶ。）の、２×２個の画素を基本単位とし、この基本単位がマトリクス状に配置されている。
【特許文献１】特開２００６−７３７３３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、特許文献１に開示された従来の固体撮像素子では、画素間の感度ずれを必ずしも十分に低減することはできなかった。この点について、以下に説明する。
【００１０】
単位セルごとに複数の画素で増幅トランジスタ等を共有する固体撮像素子では、互いに行方向に隣り合う単位セルが全く同じ列方向位置に配置されることを前提とした上で、単位セル毎に複数の画素で増幅トランジスタ等を共有している。したがって、各画素における光電変換部に対するその周囲のトランジスタ等の他の要素の位置関係（感度に関する光学的な位置関係）を、全ての画素について同一にすることができなくなってしまい、Ｇｒ画素とＧｂ画素との間に感度ずれが原理的に発生してしまう。Ｒ画素とＢ画素とＧ画素との間では元々感度が異なるが、Ｇｒ画素とＧｂ画素との間では同じ感度であるべきであり、その間の感度差が僅かでも画質が大きく低下してしまう。固体撮像素子の中央付近では光電変換部の中央に焦点を結ぶようにマイクロレンズで集光しているため、固体撮像素子の中央付近の画素に関しては、光電変換部に対するその周囲の他の要素の位置関係が他の画素と同一に近いことは、あまり問題にならない。一方、固体撮像素子の周辺の領域に斜め光が入射した場合には、入射光の集光位置が光電変換部の中心からずれるため、周辺領域の画素に関しては、光電変換部に対するその周囲の他の要素の位置関係が他の画素と同一に近いことが特に重要となる。
【００１１】
特許文献１に開示された従来の固体撮像素子では、前述した並進対称の配置が採用されているので、全ての画素について、光電変換部に対する転送トランジスタの位置関係は同一になるが、光電変換部に対する他のトランジスタや配線などの要素の位置関係は同一になっていない。したがって、特許文献１に開示された従来の固体撮像素子では、Ｇｒ画素とＧｂ画素との間の感度ずれなどの、画素間の感度ずれを必ずしも十分に低減することはできなかった。
【００１２】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、複数の画素で増幅トランジスタ等を共有することで高開口率を維持しつつ、画素間の感度ずれをより低減することができる固体撮像素子を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
前記課題を解決するため、本発明の第１の態様による固体撮像素子は、入射光に応じた信号電荷を生成し蓄積する光電変換部、前記信号電荷を受け取って前記信号電荷を電圧に変換する電荷電圧変換部、該電荷電圧変換部の電位に応じた信号を出力する増幅トランジスタ、及び、前記光電変換部から前記電荷電圧変換部に電荷を転送する転送トランジスタを有する画素を、複数備え、前記複数の画素が２次元状に配置され、各列毎の前記画素の出力が供給される垂直信号線を有する固体撮像素子であって、前記複数の画素は、前記光電変換部が列方向に順次並んだＮ個（Ｎは２以上の整数）の画素毎にユニットセルをなし、前記ユニットセル毎に、当該ユニットセルに属する前記Ｎ個の画素が１組の前記電荷電圧変換部及び前記増幅トランジスタを共有し、互いに行方向に隣り合う前記ユニットセルの間では、前記光電変換部の列方向のピッチの、１個からＮ−１個までのうちの所定の個数分だけ、列方向にずれたものである。
【００１４】
本発明の第２の態様による固体撮像素子は、前記第１の態様において、前記複数の画素には、ベイヤー配列に従って配列されたカラーフィルタが設けられたものである。
【００１５】
本発明の第３の態様による固体撮像素子は、前記第１又は第２の態様において、前記Ｎが偶数であり、前記所定の個数が奇数個であるものである。
【００１６】
本発明の第４の態様による固体撮像素子は、前記第１乃至第３のいずれかの態様において、前記複数の画素の前記転送トランジスタのゲートは、画素行ごとに電気的に共通に接続されたものである。
【００１７】
本発明の第５の態様による固体撮像素子は、前記第１乃至第４のいずれかの態様において、前記画素は、前記電荷電圧変換部の電位をリセットするリセットトランジスタ及び当該画素を選択するための選択トランジスタを有し、前記ユニットセル毎に、当該ユニットセルに属する前記Ｎ個の画素が１組の前記リセットトランジスタ及び前記選択トランジスタを共有するものである。
【００１８】
本発明の第６の態様による固体撮像素子は、前記第５の態様において、前記ユニットセル毎に、前記増幅トランジスタのドレインと前記リセットトランジスタのドレインとが共通化されたものである。
【００１９】
本発明の第７の態様による固体撮像素子は、前記第５又は６の態様において、互いに列方向にずれた異なる列の前記ユニットセルの前記リセットトランジスタのゲートは、互いに電気的に独立して別々に配線され、互いに列方向にずれた異なる列の前記ユニットセルの前記選択トランジスタのゲートは、互いに電気的に独立して別々に配線されたものである。
【００２０】
本発明の第８の態様による固体撮像素子は、前記第５乃至第７のいずれかの態様において、前記ユニットセル毎に、当該ユニットセルに属する前記Ｎ個の画素が共有する前記増幅トランジスタ、前記リセットトランジスタ及び選択トランジスタは一直線状に配置されたものである。
【００２１】
本発明の第９の態様による固体撮像素子は、前記第１乃至第８のいずれかの態様において、前記各ユニットセルにおける前記Ｎ個の画素が共有する前記トランジスタは、当該ユニットセルの前記光電変換部が並んでいる列内の領域から行方向にはみ出した領域に、形成されたものである。
【００２２】
本発明の第１０の態様による固体撮像素子は、前記第１乃至第８のいずれかの態様において、前記各ユニットセルにおける前記Ｎ個の画素が共有する前記トランジスタは、当該ユニットセルの前記光電変換部が並んでいる列内の領域に、ほぼ形成されたものである。
【００２３】
本発明の第１１の態様による固体撮像素子は、前記第１乃至第１０のいずれかの態様において、前記各ユニットセルにおいて、列方向に隣り合う前記画素の光電変換部間に、両者の間の電荷のクロストークを低減するクロストーク低減部が形成されたものである。
【００２４】
本発明の第１２の態様による固体撮像素子は、前記第１１の態様において、第１導電型の第１の半導体層を備え、前記複数の画素の前記光電変換部は、前記第１の半導体層に設けられた第２導電型の電荷蓄積層を有し、前記クロストーク低減部は、前記第１の半導体層中において形成され所定電位が印加される前記第２導電型の半導体領域を含むものである。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、複数の画素で増幅トランジスタ等を共有することで高開口率を維持しつつ、画素間の感度ずれをより低減することができる固体撮像素子を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明による固体撮像素子について、図面を参照して説明する。
【００２７】
［第１の実施の形態］
【００２８】
図１は本発明の第１の実施の形態による固体撮像素子の概略構成を示す回路図である。本実施の形態による固体撮像素子は、シリコン基板上にＣＭＯＳプロセスを使用してＣＭＯＳ型の固体撮像素子として形成されており、例えば、デジタルスチルカメラやビデオカメラなどの電子カメラに搭載される。
【００２９】
本実施の形態による固体撮像素子は、２次元状に配置された複数の画素１（図１では、４×３個の画素１のみを示す。）と、垂直走査回路２と、水平走査回路３と、画素１の各列ごとに設けられ各列ごとの画素１の出力が供給される垂直信号線５と、各垂直信号線５に接続された定電流源６と、画素１で光電変換された光情報を含む光信号を伝送する第１の水平信号線７Ｓと、前記光信号から差し引くべきノイズ成分を含む差分用信号としてのいわゆる暗信号を伝送する第２の水平信号線７Ｎと、差動出力アンプ８と、を備えている。なお、画素１の数が限定されるものではないことは、言うまでもない。
【００３０】
また、本実施の形態による固体撮像素子は、画素１の各列に対応して、前記光信号を蓄積する光信号蓄積容量ＣＳ、前記暗信号を蓄積する暗信号蓄積容量ＣＮ、光信号垂直転送トランジスタＴＳ、暗信号垂直転送トランジスタＴＮ、光信号水平転送トランジスタＨＳ、及び、暗信号水平転送トランジスタＨＮを有している。なお、実際には、水平信号線７Ｓ，７Ｎをそれぞれ所定タイミングでリセットするための各トランジスタが設けられるが、それらのトランジスタの図示は省略している。
【００３１】
本実施の形態では、各画素１は、入射光に応じた信号電荷を生成し蓄積する光電変換部としてのフォトダイオードＰＤと、前記信号電荷を受け取って前記信号電荷を電圧に変換する電荷電圧変換部としてのフローティングディフュージョンＦＤと、フローティングディフュージョンＦＤの電位に応じた信号を出力する増幅トランジスタＡＭＰと、フォトダイオードＰＤからフローティングディフュージョンＦＤに電荷を転送する転送トランジスタＴＸと、フローティングディフュージョンＦＤの電位をリセットするリセットトランジスタＲＥＳと、当該画素１を選択するための選択トランジスタＳＥＬとを有し、図１に示すように接続されている。なお、本実施の形態では、画素１のトランジスタＡＭＰ，ＴＸ，ＲＥＳ，ＳＥＬは、全てｎＭＯＳトランジスタである。図１において、Ｖｄｄは電源電圧である。
【００３２】
なお、図面では、後述のユニットセル１０のうち図中上側の画素１のフォトダイオードの符号をＰＤ１とし、図中下側の画素１のフォトダイオードの符号をＰＤ２として、両者を区別しているが、両者を区別しないで説明するときには両者に符号ＰＤを付して説明する場合がある。同様に、後述のユニットセル１０のうち図中上側の画素１の転送トランジスタの符号をＴＸ１とし、図中下側の画素１の転送トランジスタの符号をＴＸ２として、両者を区別しているが、両者を区別しないで説明するときには両者に符号ＴＸを付して説明する場合がある。
【００３３】
本実施の形態では、前記複数の画素１は、フォトダイオードＰＤが列方向に順次並んだ２個の画素１毎にユニットセル１０をなしている。図２は、図１に示す固体撮像素子のユニットセル１０の配置状況を抽象化して模式的に示す概略平面図である。図２では、５×３個の画素１を示している。
【００３４】
本実施の形態では、ユニットセル１０毎に、当該ユニットセル１０に属する２個の画素１が、１組のフローティングディフュージョンＦＤ、増幅トランジスタＡＭＰ、リセットトランジスタＲＥＳ及び選択トランジスタＳＥＬを共有している。フォトダイオードＰＤ及び転送トランジスタＴＸは、２個の画素１で共有されることなく、画素１毎に設けられている。そして、本実施の形態では、図２に示すように、互いに行方向に隣り合うユニットセル１０の間では、フォトダイオードＰＤの列方向のピッチの１個分だけ、列方向にずらされている。
【００３５】
各画素１のフォトダイオードＰＤの光入射側には、カラーフィルタ（図示せず）が設けられている。本実施の形態では、カラーフィルタの組み合わせとしてＲ、Ｇ、Ｂを用いる系が採用され、ベイヤー配列が採用されている。もっとも、これに限定されるものではなく、例えばストライプ配列などを採用してもよい。図１及び図２において、主に赤色光を透過する赤色カラーフィルタが設けられたフォトダイオードＰＤにはＲを付してその画素１をＲ画素と呼ぶ場合があり、主に緑色光を透過する緑色カラーフィルタが設けられたフォトダイオードＰＤにはＧｒ，Ｇｂを付しその画素１をＧｒ画素、Ｇｂ画素と呼ぶ場合があり、主に青色光を透過する青色カラーフィルタが設けられたフォトダイオードＰＤにはＢを付しその画素をＢ画素と呼ぶ場合がある。ＧｒのフォトダイオードＰＤは、ＲのフォトダイオードＰＤと行方向に隣り合っているフォトダイオードであり、ＧｂのフォトダイオードＰＤは、ＢのフォトダイオードＰＤと行方向に隣り合っているフォトダイオードであり、両者を区別しているが、光学的な特性は同一である。
【００３６】
本実施の形態では、このように、ベイヤー配列が採用されるとともに、互いに行方向に隣り合うユニットセル１０の間では、フォトダイオードＰＤの列方向のピッチの１個分だけ、列方向にずらされている。これにより、図２に示すように、Ｇｂ画素及びＲ画素からなるユニットセル１０に対し、Ｇｒ画素及びＢ画素からなるユニットセル１０が列方向に１画素分だけずれている。
【００３７】
再び図１を参照する。以下の説明では、画素１の行については画素行と呼び、単に行というときは、ユニットセル１０を単位とした行（セル行）を意味するものとする。すなわち、ユニットセル１０が２画素行に渡ることに着目し、２画素行を１セル行とし、以下の説明では、この１セル行を単に「行」と呼ぶ。ただし、行方向に隣り合うユニットセル１０が列方向にずれていることに鑑み、ｍ列目のユニットセル１０を基準としたセル行を単に「行」と呼ぶことにする。よって、各行には、図中上側の画素行と図中下側の画素行が含まれる。例えば、ｎ行上側はｎ行目のユニットセル１０の図中上側の画素１が属する画素行を意味し、ｎ行下側はｎ行目のユニットセル１０の図中下側の画素１が属する画素行を意味するものとする。
【００３８】
図１に示すように、転送トランジスタＴＸのゲートは、画素行毎に、垂直走査回路２からの転送トランジスタＴＸを制御する制御信号φＴＸを転送トランジスタＴＸに供給する制御線に、接続されている。ただし、この制御信号φＴＸには、各行の上側の転送トランジスタＴＸに供給される制御信号φＴＸＡと、各行の下側の転送トランジスタＴＸに供給される制御信号φＴＸＢとがある。
【００３９】
リセットトランジスタＲＥＳのゲートは、列方向に位置ずれすることなく全く同じ列方向位置に配置されているユニットセル１０毎に、垂直走査回路２からのリセットトランジスタＲＥＳを制御する制御信号φＲＥＳをリセットトランジスタＲＥＳに供給する制御線に、接続されている。ただし、この制御信号φＲＥＳには、１セル行にちょうど収まるユニットセル１０（ｍ列目のユニットセル１０など）のリセットトランジスタＲＥＳに供給される制御信号φＲＥＳＡと、２セル行に跨るユニットセル１０（ｍ＋１列目のユニットセル１０など）のリセットトランジスタＲＥＳに供給される制御信号φＲＥＳＢとがある。なお、φＲＥＳＡ（ｎ）は、ｎ行目のユニットセル１０のリセットトランジスタＲＥＳに供給される制御信号を意味しているが、φＲＥＳＢ（ｎ）は、ｎ行目の下側の画素１と同じ画素行の画素１を上側の画素１とするユニットセル１０のリセットトランジスタＲＥＳに供給される制御信号を意味している。以上の説明からわかるように、本実施の形態では、互いに列方向にずれた異なる列のユニットセル１０のリセットトランジスタＲＥＳのゲートは、互いに電気的に独立して別々に配線されている。もっとも、必ずしもこれに限定されず、例えば、φＲＥＳＡ（ｎ）を供給する制御線とφＲＥＳＢ（ｎ）を供給する制御線とを共通に接続して、両者に同じ制御信号を与えるようにすることも可能である。ただし、本実施の形態のように両者を別々に配線した方が、配線を直線状に形成することができるので好ましい。この点は、後述する図３を参照されたい。
【００４０】
選択トランジスタＳＥＬのゲートは、列方向に位置ずれすることなく全く同じ列方向位置に配置されているユニットセル１０毎に、垂直走査回路２からの選択トランジスタＳＥＬを制御する制御信号φＳＥＬを選択トランジスタＳＥＬに供給する制御線に、接続されている。ただし、この制御信号φＳＥＬには、１セル行にちょうど収まるユニットセル１０（ｍ列目のユニットセル１０など）の選択トランジスタＳＥＬに供給される制御信号φＳＥＬＡと、２セル行に跨るユニットセル１０（ｍ＋１列目のユニットセル１０など）の選択トランジスタＳＥＬに供給される制御信号φＳＥＬＢとがある。なお、φＳＥＬＡ（ｎ）は、ｎ行目のユニットセル１０の選択トランジスタＳＥＬに供給される制御信号を意味しているが、φＳＥＬＢ（ｎ）は、ｎ行目の下側の画素１と同じ画素行の画素１を上側の画素１とするユニットセル１０の選択トランジスタＳＥＬに供給される制御信号を意味している。以上の説明からわかるように、本実施の形態では、互いに列方向にずれた異なる列のユニットセル１０の選択トランジスタＳＥＬのゲートは、互いに電気的に独立して別々に配線されている。もっとも、必ずしもこれに限定されず、例えば、φＳＥＬＡ（ｎ）を供給する制御線とφＳＥＬＢ（ｎ）を供給する制御線とを共通に接続して、両者に同じ制御信号を与えるようにすることも可能である。ただし、本実施の形態のように両者を別々に配線した方が、配線を直線状に形成することができるので好ましい。この点は、後述する図３を参照されたい。
【００４１】
フォトダイオードＰＤは、入射光の光量（被写体光）に応じて信号電荷を生成する。転送トランジスタＴＸは、転送パルス（制御信号）φＴＸの高レベル期間にオンし、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ュージョンＦＤに転送する。リセットトランジスタＲＥＳは、リセットパルス（制御信号）φＲＥＳの高レベル期間にオンし、フローティングディフュージョンＦＤをリセットする。
【００４２】
増幅トランジスタＡＭＰは、そのドレインが電源電圧Ｖｄｄに接続され、そのゲートがフローティングディフュージョンＦＤに接続され、そのソースが選択トランジスタＳＥＬのドレインに接続され、定電流源６を負荷とするソースフォロア回路を構成している。増幅トランジスタＡＭＰは、フローティングディフュージョンＦＤの電圧値に応じて、選択トランジスタＳＥＬを介して垂直信号線５に読み出し電流を出力する。選択トランジスタＳＥＬは、選択パルス（制御信号）φＳＥＬの高レベル期間にオンし、増幅トランジスタＡＭＰのソースを垂直信号線５に接続する。
【００４３】
垂直走査回路２は、前述した選択パルスφＳＥＬ（φＳＥＬＡ，φＳＥＬＢ）、リセットパルスφＲＥＳ（φＲＥＳＡ，φＲＥＳＢ）及び転送パルスφＴＸ（φＴＸＡ，φＴＸＢ）をそれぞれ出力する。
【００４４】
相関二重サンプリングによって、ノイズ信号が重畳された画素信号からノイズ成分が除去される。相関二重サンプリングは、選択トランジスタＳＥＬをオンしてソースフォロア動作をさせた後、暗信号垂直転送トランジスタＴＮをオンしてノイズ信号を蓄積容量ＣＮに蓄積する。次いで、暗信号垂直転送トランジスタＴＮをオフし、光信号垂直転送トランジスタＴＳをオンして、転送トランジスタＴＸをオンすることで、蓄積容量ＣＳに信号を蓄積する。さらに、水平走査回路３からの制御信号φＨにより、蓄積容量ＣＮ，ＣＳにそれぞれ蓄積された両信号を水平信号線７Ｎ，７Ｓにそれぞれ読み出して、差動出力アンプ８によって２つの信号の差分をとって、相関２重サンプリングを行う。
【００４５】
ここで、図１に示す固体撮像素子の各ユニットセル１０の構造について、図３乃至図６を参照して説明する。図３は、図１に示す固体撮像素子の３×５個の画素１を、図２よりも詳しく示す概略平面図である。図３において、制御信号φＳＥＬＡ，φＳＥＬＢ，φＲＥＳＡ，φＲＥＳＢ，φＴＸＡ，φＴＸＢをそれぞれ供給するための制御配線は示しているが、垂直信号線５、電源Ｖｄｄの配線及びＰ型不純物拡散領域２８に所定電位を供給する配線は省略している。図４は、図３中の一部（２つのユニットセル１０）を抜粋して示す図である。図５は、図３及び図４中のＡ−Ａ’線に沿った概略断面図である。図６は、図３及び図４中のＢ−Ｂ’線に沿った概略断面図である。実際には、フォトダイオードＰＤの上部にはカラーフィルタやマイクロレンズが配置されるが、ここでは省略する。
【００４６】
本実施の形態では、Ｎ型シリコン基板２１上にＰ型ウエル２２を設け、Ｐ型ウエル２２中にフォトダイオードＰＤなどの画素部における各素子を配置させている。各画素１は、ＬＯＣＯＳによる厚いシリコン酸化膜２３及びその下に必要に応じて配置された分離拡散（図示せず）によって分離されている。厚いシリコン酸化膜２３が形成されていない領域が、能動領域となる。
【００４７】
図４乃至図６において、符号３０〜３５は、前述した各トランジスタの一部となっているＮ型不純物拡散領域である。符号３６ａ，３６ｂ，３８〜４０は、ポリシリコンによる各トランジスタのゲート電極である。なお、符号３３は電源電圧Ｖｄｄが印加される電源拡散部である。拡散領域３０，３１，３２は、配線４１によって接続され、全体として１つのフローティングディフュージョンＦＤを構成している。このフローティングディフュージョンＦＤが１つのユニットセル１０の２個の画素１により共有されている。ゲート電極３６ａ，３６ｂには、垂直走査回路２からの制御信号φＴＸＡ又はφＴＸＢを印加するための制御配線が接続されている。ゲート電極３８には、垂直走査回路２からの制御信号φＲＥＳＡ又はφＲＥＳＢを印加するための制御配線が接続されている。ゲート電極４０には、垂直走査回路２からの制御信号φＳＥＬＡ又はφＳＥＬＢを印加するための制御配線が接続されている。
【００４８】
フォトダイオードＰＤ１，ＰＤ２は、図５に示すように、Ｐ型ウエル２２中に設けられたＮ型の電荷蓄積層２５とその表面側に配置されたＰ型の空乏化防止層２６とからなる埋め込み型フォトダイオードである。しかし、フォトダイオードＰＤ１，ＰＤ２は、空乏化防止層の無いフォトダイオードにしても良い。フォトダイオードＰＤ１，ＰＤ２は、入射する光を光電変換し、生じた電荷を電荷蓄積層２５に蓄積する。フォトダイオードＰＤ１，ＰＤ２の電荷蓄積層２５に蓄積された電荷は、対応する転送トランジスタＴＸ１，ＴＸ２がオン状態とされることによってフローティングディフュージョンＦＤに転送される。
【００４９】
転送トランジスタＴＸ１，ＴＸ２は、対応するフォトダイオードＰＤ１，ＰＤ２の電荷蓄積層２５をソース、フローティングディフュージョンＦＤの一部を構成するＮ型不純物拡散領域３０又は３１をドレインとしたＭＯＳトランジスタである。転送トランジスタＴＸ１，ＴＸ２は、そのゲート３６に印加される制御信号φＴＸＡ又はφＴＸＢにより駆動される。
【００５０】
増幅トランジスタＡＭＰは、電源拡散部３３をドレイン、拡散領域３４をソースとするＭＯＳトランジスタである。増幅トランジスタＡＭＰのゲート電極３９は、配線４１によってフローティングディフュージョンＦＤに電気的に接続されている。フォトダイオードＰＤ１，ＰＤ２からそれぞれ転送トランジスタＴＸ１，ＴＸ２を介してフローティングディフュージョンＦＤに転送されてきた電荷は、フローティングディフュージョンＦＤで電圧に変換され、この電圧が増幅トランジスタＡＭＰのゲート電極３９に印加される。そして、増幅トランジスタＡＭＰは、そのゲート電極３９の電圧に応じた電気信号を出力する。したがって、増幅トランジスタＡＭＰは、フォトダイオードＰＤ１，ＰＤ２で生成・蓄積された電荷の量に応じた電気信号（画素信号）を出力する。
【００５１】
選択トランジスタＳＥＬは、拡散領域３４をドレイン、拡散領域３５をソースとするＭＯＳトランジスタである。図３及び図４には示していないが、拡散領域３５は列毎に垂直信号線５に接続されている。選択トランジスタＳＥＬは、オン状態にされることで、増幅トランジスタＡＭＰの出力を垂直信号線５に出力する。すなわち、増幅トランジスタＡＭＰと選択トランジスタＳＥＬによって、ソースフォロワによる読み出しが可能となっている。
【００５２】
リセットトランジスタＲＥＳは、電源拡散部３３をドレイン、フローティングディフュージョン３２をソースとするＭＯＳトランジスタである。リセットトランジスタＲＥＳは、オン状態にされることで、フローティングディフュージョンＦＤに蓄積されている電荷をリセットする。
【００５３】
以上の説明からわかるように、本実施の形態では、各ユニットセル１０において、上側の画素１にはフォトダイオードＰＤ１及び転送トランジスタＴＸ１が設けられるとともに、下側の画素１にはフォトダイオードＰＤ２及び転送トランジスタＴＸ２が設けられ、これらは２個の画素１で共有されていない。一方、ユニットセル１０毎に、当該ユニットセル１０に属する２個の画素１が、１組のフローティングディフュージョンＦＤ、増幅トランジスタＡＭＰ、リセットトランジスタＲＥＳ及び選択トランジスタＳＥＬを共有している。
【００５４】
先に図２を参照して説明したが、図３からもわかるように、互いに行方向に隣り合うユニットセル１０の間では、フォトダイオードＰＤの列方向のピッチの１個分だけ、列方向にずらされている。これにより、図３に示すように、フォトダイオードＰＤに対するその周囲のトランジスタＳＥＬ，ＡＭＰ，ＲＥＳ等の他の要素の位置関係（感度に関する光学的な位置関係）を、Ｇｂ画素間やＧｒ画素間のみならずＧｂ画素とＧｒ画素との間でも全く同一にすることができている。よって、本実施の形態によれば、Ｇｂ画素とＧｒ画素との間の感度ずれを大きく低減することができる。
【００５５】
また、本実施の形態では、図３及び図４に示すように、ユニットセル１０毎に、リセットトランジスタＲＥＳと増幅トランジスタＡＭＰと選択トランジスタＳＥＬが行方向に一直線状に並んでおり、増幅トランジスタＡＭＰのドレインとリセットトランジスタＲＥＳのドレインは共に電源拡散部３３とされ、両者は共通化されている。一方、前記特許文献１に開示された従来の固体撮像素子では、前述した並進対称の配置を実現するために、増幅トランジスタと選択トランジスタとを隣接して配置するがリセットトランジスタは別の離れた場所に配置されている。したがって、この従来の固体撮像素子では、必然的に、増幅トランジスタＡＭＰのドレインとリセットトランジスタＲＥＳのドレインとは共通化されずに、それらのドレインは別々に設けられている。これに対し、本実施の形態では、前述したように増幅トランジスタＡＭＰのドレインとリセットトランジスタＲＥＳのドレインとが共通化されているため、ドレイン１個分の面積が不要となり、前記従来の固体撮像素子に比べて、フォトダイオードＰＤの開口率を大きくすることができる。もっとも、本発明では、増幅トランジスタのドレインとリセットトランジスタのドレインとは必ずしも共通化しなくてもよい。また、例えば、トランジスタＲＥＳ，ＡＭＰ，ＳＥＬを列方向に一直線状に並べてもよい。
【００５６】
また、本実施の形態では、図３に示すように、各ユニットセル１０における２個の画素１が共有するトランジスタＲＥＳ，ＡＭＰ，ＳＥＬは、ユニットセル１０のフォトダイオードＰＤが並んでいる列内の領域から行方向にはみ出した領域に、形成されている。
【００５７】
本実施の形態では、各トランジスタＴＸ１，ＴＸ２，ＲＥＳ，ＡＭＰ，ＳＥＬ，ＡＭＰにおいて、ゲート電極３６ａ，３６ｂ，３８〜４０に隣接する拡散層（ソースおよびドレイン）は、ドレイン近傍の電界を緩和するために、いわゆるＬＤＤ（Lightly Doped Drain）構造を有している。図５及び図６において、符号３０ａ，３１ａ，３２ａ，３３ａ，３４ａ，３５ａは、ＬＤＤ構造を構成する低不純物濃度のＮ型拡散領域を示している。なお、本発明の適用範囲は、ＬＤＤ構造を有するトランジスタ構造に限定されない。例えば、シングルドレイン構造およびダブルドレイン構造のトランジスタが形成される固体撮像素子に本発明を適用してもよい。
【００５８】
なお、図３及び図６において、２８は、Ｐ型ウエル２２に所定電位を供給するための高不純物濃度のＰ型不純物拡散領域である。図面には示していないが、このＰ型不純物拡散領域２８には、所定電位を供給する配線が接続されている。また、図面には示していないが、有効画素領域の周囲には、必要に応じて、画素１と同様の構造を有するダミー画素が設けられる。
【００５９】
図７は、本実施の形態による固体撮像素子の読み出し動作の一例を示すタイミングチャートである。
【００６０】
本実施の形態では、メカニカルシャッタ（図示せず）が所定の露光期間だけ開かれて各画素１のフォトダイオードＰＤの電荷蓄積層に電荷が蓄積された後、各画素行の読み出し動作が順次同様に行われていく。図７は、図１及び図３におけるｎ行目下側の画素１の読み出し以降の動作を示している。図７において、期間Ｔ１，Ｔ２はｎ行目下側の画素１の読み出し期間、期間Ｔ３，Ｔ４はｎ行目上側の画素１の読み出し期間、期間Ｔ５，Ｔ６はｎ＋１行目下側の画素１の読み出し期間、期間Ｔ７，Ｔ８はｎ＋１行目上側の画素１の読み出し期間を示している。
【００６１】
期間Ｔ１において、ｎ行目のリセットパルスφＲＥＳＡ（ｎ）、φＲＥＳＢ（ｎ）が低レベルに変化し、対応するリセットトランジスタＲＥＳがオフする。また、期間Ｔ１において、垂直走査回路２によりｎ行目の選択パルスφＳＥＬＡ（ｎ）、φＳＥＬＢ（ｎ）が高レベルに変化し、対応する選択トランジスタＳＥＬがオンする。その選択トランジスタＳＥＬのオンにより、対応する増幅トランジスタＡＭＰのソースは垂直出力線５に接続される。そして、その増幅トランジスタＡＭＰは、定電流源６によってソースフォロア回路として動作する。
【００６２】
期間Ｔ１が開始した後、期間Ｔ１１において、ノイズ転送パルスφＴＮが高レベルに変化し、暗信号垂直転送トランジスタＴＮがオンし、リセット状態に対応するノイズ信号（暗信号）が暗信号蓄積容量ＣＮに蓄積される。この動作は、ｎ行目下側の全ての画素１に対して同時並列に実行される。この後、期間Ｔ１２において、ｎ行目下側の転送パルスφＴＸＢ（ｎ）が高レベルに変化し、ｎ行目下側の転送トランジスタＴＸがオンする。ｎ行目下側の転送トランジスタＴＸのオンにより、ｎ行目下側のフォトダイオードＰＤで光電変換され蓄積されていた信号電荷が、対応するフローティングディフュージョンＦＤに転送される。これによって、フローティングディフュージョンＦＤの電圧は転送されてきた電荷量に応じた電圧となり、この電圧が増幅トランジスタＡＭＰのゲート電極３９に印加される。
【００６３】
次に、期間Ｔ１内の期間Ｔ１３において、光信号転送パルスφＴＳが高レベルに変化し、光信号垂直転送トランジスタＴＳがオンし、光信号が光信号蓄積容量ＣＳに蓄積される。この動作は、ｎ行目下側の全ての画素１に対して同時並列に実行される。
【００６４】
期間Ｔ１後の期間Ｔ２において、水平走査回路３からの制御信号φＨによる水平走査によって水平転送トランジスタＨＳ，ＨＮが列毎に順次オンされ、蓄積容量ＣＳ，ＣＮに蓄積されていた光信号及び暗信号が列毎に順次水平信号線７Ｓ，７Ｎに読み出され、差動出力アンプ８によってそれらの信号の差分が取られて外部へ出力される。このように差分をとることで、相関二重サンプリングが実現され、ノイズ信号が重畳された画素信号からノイズ成分が除去される。
【００６５】
次に、期間Ｔ２後の期間Ｔ３からｎ行目上側の画素１の読み出しを開始する。
【００６６】
期間Ｔ３において、ｎ行目のリセットパルスφＲＥＳＡ（ｎ）及びｎ＋１行目のリセットパルスφＲＥＳＢ（ｎ＋１）が低レベルに変化し、対応するリセットトランジスタＲＥＳがオフする。また、期間Ｔ３において、垂直走査回路２によりｎ行目の選択パルスφＳＥＬＡ（ｎ）及びｎ＋１行目の選択パルスφＳＥＬＢ（ｎ＋１）が高レベルに変化し、対応する選択トランジスタＳＥＬがオンする。その選択トランジスタＳＥＬのオンにより、対応する増幅トランジスタＡＭＰのソースは垂直出力線５に接続される。そして、その増幅トランジスタＡＭＰは、定電流源６によってソースフォロア回路として動作する。
【００６７】
期間Ｔ３が開始した後、期間Ｔ１４において、ノイズ転送パルスφＴＮが高レベルに変化し、暗信号垂直転送トランジスタＴＮがオンし、リセット状態に対応するノイズ信号（暗信号）が暗信号蓄積容量ＣＮに蓄積される。この動作は、ｎ行目上側の全ての画素１に対して同時並列に実行される。この後、期間Ｔ１５において、ｎ行目上側の転送パルスφＴＸＡ（ｎ）が高レベルに変化し、ｎ行目上側の転送トランジスタＴＸがオンする。ｎ行目上側の転送トランジスタＴＸのオンにより、ｎ行目上側のフォトダイオードＰＤで光電変換され蓄積されていた信号電荷が、対応するフローティングディフュージョンＦＤに転送される。これによって、フローティングディフュージョンＦＤの電圧は転送されてきた電荷量に応じた電圧となり、この電圧が増幅トランジスタＡＭＰのゲート電極３９に印加される。
【００６８】
次に、期間Ｔ３内の期間Ｔ１６において、光信号転送パルスφＴＳが高レベルに変化し、光信号垂直転送トランジスタＴＳがオンし、光信号が光信号蓄積容量ＣＳに蓄積される。この動作は、ｎ行目上側の全ての画素１に対して同時並列に実行される。
【００６９】
期間Ｔ３後の期間Ｔ４において、水平走査回路３からの制御信号φＨによる水平走査によって水平転送トランジスタＨＳ，ＨＮが列毎に順次オンされ、蓄積容量ＣＳ，ＣＮに蓄積されていた光信号及び暗信号が列毎に順次水平信号線７Ｓ，７Ｎに読み出され、差動出力アンプ８によってそれらの信号の差分が取られて外部へ出力される。このように差分をとることで、相関二重サンプリングが実現され、ノイズ信号が重畳された画素信号からノイズ成分が除去される。
【００７０】
期間Ｔ４後の期間Ｔ５以降においても、以上説明したのと同様の動作を繰り返す。
【００７１】
本実施の形態によれば、各ユニットセル１０において、２個の画素１がトランジスタＳＥＬ，ＡＭＰ，ＲＥＳを共有しているので、高開口率を維持することがでできる。そして、本実施の形態によれば、前述したように、互いに行方向に隣り合うユニットセル１０の間では、フォトダイオードＰＤの列方向のピッチの１個分だけ列方向にずらされていることで、図３に示すように、フォトダイオードＰＤに対するその周囲のトランジスタＳＥＬ，ＡＭＰ，ＲＥＳ等の他の要素の位置関係（感度に関する光学的な位置関係）を、Ｇｂ画素間やＧｒ画素間のみならずＧｂ画素とＧｒ画素との間でも全く同一にすることができ、これにより、Ｇｂ画素とＧｒ画素との間の感度ずれを大きく低減することができる。
【００７２】
図８は、本実施の形態と比較される比較例による固体撮像素子のユニットセル１０の配置状況を抽象化して模式的に示す概略平面図であり、図２に対応している。図８において、図２中の要素と同一又は対応する要素には同一符号を付し、その重複する説明は省略する。この比較例では、本実施の形態と異なり、前述した従来の固体撮像素子と同様に、互いに行方向に隣り合うユニットセル１０は、列方向にずれておらず、全く同じ列方向位置に配置されている。したがって、この比較例では、フォトダイオードＰＤに対するその周囲のトランジスタＳＥＬ，ＡＭＰ，ＲＥＳ等の他の要素の位置関係（感度に関する光学的な位置関係）を、Ｇｂ画素とＧｒ画素との間でも全く同一にすることはできず、Ｇｂ画素とＧｒ画素との間の感度ずれが大きくなってしまう。
【００７３】
本実施の形態によれば、前述したように、複数の画素１でトランジスタ等を共有化することで高開口率を維持しつつ、Ｇｂ画素とＧｒ画素との間の感度ずれを大きく低減することできるので、感度が高くしかも色再現性の良い固体撮像素子を実現することができる。
【００７４】
［第２の実施の形態］
【００７５】
図９は、本発明の第２の実施の形態による固体撮像素子の３×５個の画素１を模式的に示す概略平面図であり、図３に対応している。図１０は、図９中のＣ−Ｃ’線に沿った概略断面図であり、図６に対応している。図９及び図１０において、図３及び図６中の要素と同一又は対応する要素には同一符号を付し、その重複する説明は省略する。
【００７６】
本実施の形態が前記第１の実施の形態と異なる所は、Ｐ型不純物拡散領域２８が狭められ、各ユニットセル１０において、列方向に隣り合うフォトダイオードＰＤ１，ＰＤ２間に、両者の間の電荷のクロストークを低減するクロストーク低減部としてのＮ型不純物拡散領域５０がＰ型ウエル２２に形成されている点のみである。Ｎ型不純物拡散領域５０は、配線（図示せず）によって電源電圧Ｖｄｄに接続されており、シリコン内部で発生した電荷の吸収層となっている。なお、前記クロストーク低減部としては、このような拡散領域５０に限定されるものではない。
【００７７】
本実施の形態によれば、前記第１の実施の形態と同様の利点が得られる他、フォトダイオードＰＤ１，ＰＤ２間にＮ型不純物拡散領域５０が配置されているので、フォトダイオードＰＤ１，ＰＤ２間のクロストークが低減され、混色を防止することができるという利点も得られる。
【００７８】
［第３の実施の形態］
【００７９】
図１１は、本発明の第３の実施の形態による固体撮像素子のユニットセル１０の配置状況を抽象化して模式的に示す概略平面図であり、図２に対応している。図１２は、図１１に示す固体撮像素子の３×５個の画素１を、図１１よりも詳しく示す概略平面図であり、図３に対応している。図１３は、図１２中の一部（２つのユニットセル１０）を抜粋して示す図であり、図４に対応している。図１１乃至図１３において、図２乃至図４中の要素と同一又は対応する要素には同一符号を付し、その重複する説明は省略する。
【００８０】
本実施の形態が前記第１の実施の形態と異なる所は、各ユニットセル１０における２個の画素１が共有するトランジスタＲＥＳ，ＡＭＰ，ＳＥＬは、ユニットセル１０のフォトダイオードＰＤが並んでいる列内の領域に、ほぼ形成されるように、各部の配置が変更されている点のみである。
【００８１】
本実施の形態によっても、前記第１の実施の形態と同様の利点が得られる。なお、前記第１の実施の形態を変形して前記第２の実施の形態を得たのと同様の変形を、本実施の形態に適用してもよい。
【００８２】
［第４の実施の形態］
【００８３】
図１４は、本発明の第４の実施の形態による固体撮像素子のユニットセル１１０の配置状況を抽象化して模式的に示す概略平面図であり、図２に対応している。
【００８４】
本発明では、光電変換部が列方向に順次並んだＮ個（Ｎは２以上の整数）の画素毎にユニットセルを複数の画素がなし、前記ユニットセル毎に、当該ユニットセルに属する前記Ｎ個の画素が１組の電荷電圧変換部及び増幅トランジスタを共有し、互いに行方向に隣り合う前記ユニットセルの間では、前記光電変換部の列方向のピッチの、１個からＮ−１個までのうちの所定の個数分だけ、列方向にずれていればよい。前記第１乃至第３の実施の形態は、前記Ｎ個を２個とした例であるのに対し、本実施の形態は前記Ｎ個を４個とした例である。
【００８５】
本実施の形態では、各ユニットセル１１０は、フォトダイオードＰＤ１〜ＰＤ４が列方向に順次並んだ４個の画素１０１からなる。各画素１０１は前述した画素１と同様の構成を有しているが、各ユニットセル１１０において、４個の画素１０１は、１組のフローティングディフュージョンＦＤ、増幅トランジスタＡＭＰ、リセットトランジスタＲＥＳ及び選択トランジスタＳＥＬを共有している。フォトダイオードＰＤ及び転送トランジスタＴＸは、４個の画素１０１で共有されることなく、画素１毎に設けられている。本実施の形態においても、各画素１０１のフォトダイオードＰＤの光入射側にはベイヤー配列に従って配列されたカラーフィルタが設けられている。
【００８６】
そして、本実施の形態では、互いに行方向に隣り合うユニットセル１１０の間では、フォトダイオードＰＤの列方向のピッチの１個分だけ、列方向にずらされている。これにより、前記第１の実施の形態の場合と同様に、フォトダイオードＰＤに対するその周囲のトランジスタＳＥＬ，ＡＭＰ，ＲＥＳ等の他の要素の位置関係（感度に関する光学的な位置関係）を、Ｇｂ画素間やＧｒ画素間のみならずＧｂ画素とＧｒ画素との間でも全く同一又は近づけることができ、これにより、Ｇｂ画素とＧｒ画素との間の感度ずれを低減することができる。
【００８７】
図１５は、本実施の形態と比較される比較例による固体撮像素子のユニットセル１１０の配置状況を抽象化して模式的に示す概略平面図であり、図１４に対応している。図１５において、図１４中の要素と同一又は対応する要素には同一符号を付し、その重複する説明は省略する。この比較例では、本実施の形態と異なり、前述した従来の固体撮像素子と同様に、互いに行方向に隣り合うユニットセル１１０は、列方向にずれておらず、全く同じ列方向位置に配置されている。したがって、この比較例では、フォトダイオードＰＤに対するその周囲のトランジスタＳＥＬ，ＡＭＰ，ＲＥＳ等の他の要素の位置関係（感度に関する光学的な位置関係）を、Ｇｂ画素とＧｒ画素との間で同一又は近づけることはできず、Ｇｂ画素とＧｒ画素との間の感度ずれが大きくなってしまう。
【００８８】
図１４を図１５との比較から理解できるように、本実施の形態では、少なくとも、フォトダイオードＰＤ１を有するＧｂ画素とフォトダイオードＰＤ１を有するＧｒ画素との間、及び、フォトダイオードＰＤ３を有するＧｂ画素とフォトダイオードＰＤ３を有するＧｒ画素との間で、フォトダイオードＰＤに対するその周囲のトランジスタ等の位置関係（感度に関する光学的な位置関係）を同一にすることができる。よって、本実施の形態によれば、図１５に示す比較例に比べてＧｂ画素とＧｒ画素との間の感度ずれを低減することができるのである。
【００８９】
なお、本実施の形態のように、ベイヤー配列が採用されている場合には、互いに行方向に隣り合うユニットセル１１０の間では、フォトダイオードＰＤの列方向のピッチの奇数個分（例えば、１個分に限らず３個分でもよい。）だけ、列方向にずらせばよい。
【００９０】
以上、本発明の各実施の形態について説明したが、本発明はこれらの実施の形態に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００９１】
【図１】本発明の第１の実施の形態による固体撮像素子の概略構成を示す回路図である。
【図２】図１に示す固体撮像素子のユニットセルの配置状況を抽象化して模式的に示す概略平面図である。
【図３】図１に示す固体撮像素子の３×５個の画素を模式的に示す概略平面図である。
【図４】図３中の一部を抜粋して示す図である。
【図５】図５は、図３及び図４中のＡ−Ａ’線に沿った概略断面図である。
【図６】図３及び図４中のＢ−Ｂ’線に沿った概略断面図である。
【図７】図１に示す固体撮像素子の読み出し動作の一例を示すタイミングチャートである。
【図８】本発明の第１の実施の形態と比較される比較例による固体撮像素子のユニットセルの配置状況を抽象化して模式的に示す概略平面図である。
【図９】本発明の第２の実施の形態による固体撮像素子の３×５個の画素を模式的に示す概略平面図である。
【図１０】図９中のＣ−Ｃ’線に沿った概略断面図である。
【図１１】本発明の第３の実施の形態による固体撮像素子のユニットセルの配置状況を抽象化して模式的に示す概略平面図である。
【図１２】図１１に示す固体撮像素子の３×５個の画素１を模式的に示す概略平面図である。
【図１３】図１２中の一部を抜粋して示す図である。
【図１４】本発明の第４の実施の形態による固体撮像素子のユニットセルの配置状況を抽象化して模式的に示す概略平面図である。
【図１５】本発明の第４の実施の形態と比較される比較例による固体撮像素子のユニットセルの配置状況を抽象化して模式的に示す概略平面図である。
【符号の説明】
【００９２】
ＰＤ１，ＰＤ２  フォトダイオード
ＡＭＰ  増幅トランジスタ
ＲＥＳ  リセットトランジスタ
ＴＸ１，ＴＸ２  転送トランジスタ
ＳＥＬ  選択トランジスタ
ＦＤ  フローティングディフュージョン
１０，１１０  ユニットセル
【図１】
2009026984.tif 000003
【図２】
2009026984.tif 000004
【図３】
2009026984.tif 000005
【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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