特許 7427646 光電変換装置、光電変換システム、移動体

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-01-26

(45)【発行日】2024-02-05

(54)【発明の名称】光電変換装置、光電変換システム、移動体

(51)【国際特許分類】

   H01L 27/146 20060101AFI20240129BHJP

   H04N 25/617 20230101ALI20240129BHJP

   H04N 25/76 20230101ALI20240129BHJP

【ＦＩ】

H01L27/146 A

H01L27/146 D

H04N25/617

H04N25/76

【請求項の数】 16

(21)【出願番号】P 2021198651

(22)【出願日】2021-12-07

(65)【公開番号】P2023084462

(43)【公開日】2023-06-19

【審査請求日】2022-09-07

(73)【特許権者】

【識別番号】000001007

【氏名又は名称】キヤノン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100126240

【弁理士】

【氏名又は名称】阿部 琢磨

(74)【代理人】

【識別番号】100223941

【弁理士】

【氏名又は名称】高橋 佳子

(74)【代理人】

【識別番号】100159695

【弁理士】

【氏名又は名称】中辻 七朗

(74)【代理人】

【識別番号】100172476

【弁理士】

【氏名又は名称】冨田 一史

(74)【代理人】

【識別番号】100126974

【弁理士】

【氏名又は名称】大朋 靖尚

(72)【発明者】

【氏名】瀬戸 大地

【審査官】小山 満

(56)【参考文献】

【文献】米国特許出願公開第２０２１／０３０５３０３（ＵＳ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０２０／２６２６２９（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１８－２０１０７８（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０２１／１６６６８９（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１４／００２３６６（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特表２０１９－５３０２３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－０１２９０４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－００２３６６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－１７７３５７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ２７／１４６

Ｈ０４Ｎ ２５／６１７

Ｈ０４Ｎ ２５／７６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

光電変換部と浮遊拡散部とを有する半導体層と、第１の配線層を含む複数の配線層とを有する光電変換装置であって、
前記半導体層は、前記光電変換部で生成された電荷に基づく信号を前記浮遊拡散部に送るための転送トランジスタと、前記浮遊拡散部と電気的に接続されたゲートを備える増幅トランジスタとを有し、
前記第１の配線層は、
前記転送トランジスタを駆動する信号を前記転送トランジスタのゲートに送るための転送制御線と、
前記浮遊拡散部と前記増幅トランジスタのゲートとを接続する配線と、
前記増幅トランジスタのソースまたはドレインと電気的に接続され、平面視で前記配線と前記転送制御線の間に設けられた第１のシールド配線とを有し、
前記光電変換部は、第１の光電変換部と第２の光電変換部とを有し、
前記第１の光電変換部と前記第２の光電変換部が前記浮遊拡散部を挟んで線対称に配され、
前記転送トランジスタのゲートは前記第１の光電変換部で生成された電荷に基づく信号を転送する第１のゲートと、前記第２の光電変換部で生成された電荷に基づく信号を転送する第２のゲートとを含み、
前記転送制御線は前記第１のゲートを駆動する信号を伝送する第１の転送制御線と、前記第２のゲートを駆動する信号を伝送する第２の転送制御線とを含み、
前記第１のシールド配線が、第１の配線層において平面視で前記配線と前記第１の転送制御線との間及び前記配線と前記第２の転送制御線との間に位置することを特徴とする光電変換装置。

【請求項2】

前記複数の配線層は、第２の配線層を有し、
前記第２の配線層は、前記増幅トランジスタのソースまたはドレインと電気的に接続され、平面視で前記配線に重なる領域に設けられた第２のシールド配線を有することを特徴とする請求項１に記載の光電変換装置。

【請求項3】

前記第２のシールド配線が、平面視で前記転送制御線に重なる領域に配置されることを特徴とする請求項２に記載の光電変換装置。

【請求項4】

光電変換部と浮遊拡散部とを有する半導体層と、第１の配線層を含む複数の配線層とを有する光電変換装置であって、
前記半導体層は、前記光電変換部で生成された電荷に基づく信号を前記浮遊拡散部に送るための転送トランジスタと、前記浮遊拡散部と電気的に接続されたゲートを備える増幅トランジスタとを有し、
前記第１の配線層は、
前記転送トランジスタを駆動する信号を前記転送トランジスタのゲートに送るための転送制御線と、
前記浮遊拡散部と前記増幅トランジスタのゲートとを接続する配線と、
前記増幅トランジスタのソースまたはドレインと電気的に接続され、平面視で前記配線と前記転送制御線の間に設けられた第１のシールド配線とを有し、
前記複数の配線層は、第２の配線層を有し、
前記第２の配線層は、前記増幅トランジスタのソースまたはドレインと電気的に接続され、平面視で前記配線に重なる領域に設けられた第２のシールド配線を有し、
前記第２のシールド配線が、平面視で前記転送制御線に重なる領域に配置されることを特徴とする光電変換装置。

【請求項5】

前記配線と前記第２のシールド配線との間に、前記配線及び前記第２のシールド配線と異なる電位の配線を配置しないことを特徴とする請求項２乃至請求項４のいずれか一項に記載の光電変換装置。

【請求項6】

前記第１の配線層は、前記第２の配線層よりも前記半導体層に近い位置に配されていることを特徴とする請求項２乃至請求項５のいずれか一項に記載の光電変換装置。

【請求項7】

前記第１のシールド配線が、平面視で前記配線を囲んで配置されることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載の光電変換装置。

【請求項8】

前記第１の配線層において、前記配線と前記第１のシールド配線との間に前記配線及び前記第１のシールド配線と異なる電位の配線を配置しないことを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか一項に記載の光電変換装置。

【請求項9】

前記第１のシールド配線が、平面視で前記転送トランジスタのゲートに重なる領域に設けられたことを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれか一項に記載の光電変換装置。

【請求項10】

前記第１のシールド配線が、平面視で前記増幅トランジスタのゲートに重なる領域に設けられたことを特徴とする請求項１乃至請求項９のいずれか一項に記載の光電変換装置。

【請求項11】

前記複数の配線層は、出力線を含む第３の配線層を有し、
前記出力線は、選択トランジスタを介して前記増幅トランジスタのソースまたはドレインと電気的に接続されることを特徴とする請求項１乃至請求項１０のいずれか一項に記載の光電変換装置。

【請求項12】

前記出力線が第１の出力線と第２の出力線を有することを特徴とする請求項１１に記載の光電変換装置。

【請求項13】

前記第１の出力線に接続された第１の画素と、前記第２の出力線に接続された第２の画素と、を有し、
前記第１の画素と、前記第２の画素のそれぞれに異なる色に対応するカラーフィルタが配されることを特徴とする請求項１２に記載の光電変換装置。

【請求項14】

前記出力線は、平面視において前記第１のシールド配線と重なる領域に配置されることを特徴とする請求項１１乃至請求項１３のいずれか一項に記載の光電変換装置。

【請求項15】

請求項１乃至１４のいずれか１項に記載の光電変換装置と、
前記光電変換装置が出力する信号を処理する信号処理部と、を有することを特徴とする光電変換システム。

【請求項16】

請求項１乃至１４のいずれか１項に記載の光電変換装置と、
前記光電変換装置からの信号に基づき、対象物までの距離情報を取得する情報取得手段と、
前記距離情報に基づいて移動体を制御する制御手段と、を有することを特徴とする移動体。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、光電変換装置、該光電変換装置を有する光電変換システム及び移動体に関する。

【背景技術】

【0002】

半導体基板上にＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）イメージセンサを配置して構成された光電変換装置は、光電変換部で生成された電荷を浮遊拡散部（ＦＤ）で電圧に変換し、出力する。従って、ＦＤに対して、周囲のトランジスタのゲートやトランジスタを制御するための配線、他の画素の出力線などが近接すると、寄生容量に起因する容量性カップリングによりクロストークが発生し、信号精度が低下する場合がある。

【0003】

このクロストークを抑えるために、光電変換部で生成された電荷を転送する転送トランジスタのゲートに電気的に接続された配線と、ＦＤの配線との間に、固定電位に保持されたシールド配線を配する技術が知られている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１８－２０１０７８号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

このとき、シールド配線とＦＤとの寄生容量によりＦＤ容量が大きくなることで光電変換効率が低下し、出力信号に重畳するランダムノイズが増大する可能性がある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の一つの側面は、光電変換部と浮遊拡散部とを有する半導体層と、第１の配線層を含む複数の配線層とを有する光電変換装置であって、前記半導体層は、前記光電変換部で生成された電荷に基づく信号を前記浮遊拡散部に送るための転送トランジスタと、前記浮遊拡散部と電気的に接続されたゲートを備える増幅トランジスタとを有し、前記第１の配線層は、前記転送トランジスタを駆動する信号を前記転送トランジスタのゲートに送るための転送制御線と、前記浮遊拡散部と前記増幅トランジスタのゲートとを接続する配線と、前記増幅トランジスタのソースまたはドレインと電気的に接続され、平面視で前記配線と前記転送制御線の間に設けられた第１のシールド配線とを有することを特徴とする。

【発明の効果】

【0007】

本発明によれば、ＦＤとの寄生容量を低減したシールド配線でクロストークを抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】第１の実施形態に係る光電変換装置の概略構成を示すブロック図である。

【図2】第１の実施形態に係る光電変換装置の単位セルの等価回路図である。

【図3】第１の実施形態に係る光電変換装置の単位セルの平面図である。

【図4】第１の実施形態に係る光電変換装置を示す断面図である。

【図5】第１の実施形態の変形例に係る光電変換装置を示す平面図である。

【図6】第２の実施形態に係る光電変換装置を示す平面図である。

【図7】第２の実施形態に係る光電変換装置の単位セルの等価回路図である。

【図8】第３の実施形態に係る光電変換装置を示す平面図である。

【図9】第３の実施形態に係る光電変換装置の単位セルの等価回路図である。

【図10】第３の実施形態に係る光電変換装置を示す断面図である。

【図11】第４の実施形態に係る光電変換装置を示す平面図である。

【図12】第４の実施形態に係る光電変換装置の単位セルの等価回路図である。

【図13】第４の実施形態に係る光電変換装置を示す断面図である。

【図14】第４の実施形態に係る光電変換装置の画素のカラーフィルタ配置を示した図である。

【図15】第５の実施形態に係る光電変換装置を示す平面図である。

【図16】第５の実施形態に係る光電変換装置を示す断面図である。

【図17】第６の実施形態に係る光電変換システムの構成を示す図である。

【図18】第７の実施形態に係る移動体の構成、動作を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、図面を参照しながら各実施形態を説明する。

【0010】

以下に述べる各実施形態では、光電変換装置の一例として、撮像装置を中心に説明する。ただし、各実施形態は、撮像装置に限られるものではなく、撮像装置の他の例にも適用可能である。例えば、測距装置（焦点検出やＴＯＦ（Ｔｉｍｅ Ｏｆ Ｆｌｉｇｈｔ）を用いた距離測定等の装置）、測光装置（入射光量の測定等の装置）などがある。

【0011】

なお、以下に述べる実施形態中に記載される半導体領域、ウエルの導電型や注入されるドーパントは一例であって、実施形態中に記載された導電型、ドーパントのみに限定されるものでは無い。実施形態中に記載された導電型、ドーパントに対して適宜変更できるし、この変更に伴って、半導体領域、ウエルの電位は適宜変更される。

【0012】

また、以下に述べる実施形態に記載されるトランジスタの導電型は一例のものであって、実施形態中に記載された導電型のみに限定されるものでは無い。実施形態中に記載された導電型に対し、導電型は適宜変更できるし、この変更に伴って、トランジスタのゲート、ソース、ドレインの電位は適宜変更される。

【0013】

例えば、スイッチとして動作させるトランジスタであれば、ゲートに供給する電位のローレベルとハイレベルとを、導電型の変更に伴って、実施形態中の説明に対し逆転させるようにすればよい。また、以下に述べる実施形態中に記載される半導体領域の導電型についても一例のものであって、実施形態中に記載された導電型のみに限定されるものでは無い。実施形態中に記載された導電型に対し、導電型は適宜変更できるし、この変更に伴って、半導体領域の電位は適宜変更される。

【0014】

本明細書において、平面視とは、半導体層の光入射面に対して垂直な方向から視ることである。また、断面図とは、半導体層の光入射面に垂直な面（断面）を光入射面に対して平行な方向から視た図をいう。なお、微視的に見て半導体層の光入射面が粗面である場合は、巨視的に見たときの半導体層の光入射面を基準として平面視を定義する。

【0015】

（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態について図１から図４を用いて説明する。図１は、本実施形態に係る光電変換装置の構成を示す概略図である。図２は、本実施形態に係る光電変換装置を示す等価回路図である。図３は、本実施形態に係る光電変換装置が有する画素の平面図である。図４は、図３のＡ－Ａ′線における断面図である。

【0016】

図１を用いて本実施形態に係る光電変換装置の構成を説明する。本実施形態に係る光電変換装置は、半導体層と配線層を有する半導体基板に、後述するフォトダイオードＤ１を各画素が有する画素アレイ１００、垂直走査回路１０１、列読み出し回路１０２、水平走査回路１０３、出力回路１０４、制御回路１０５を有する。

【0017】

画素アレイ１００は、アレイ状に配された複数の画素２０を有する。画素２０の１列に対して垂直出力線１０が配され、画素２０で生成された信号は垂直出力線１０を介して出力される。ここで、画素アレイ１００を構成する画素２０の数は、特に限定されるものではない。例えば、一般的なデジタルカメラのように数千行×数千列の画素で画素アレイ１００を構成してもよく、１行又は１列に並べた複数の画素で画素アレイ１００を構成してもよい。

【0018】

複数列に渡って配された１行の画素２０は、制御線３０を介して垂直走査回路１０１に接続されている。垂直走査回路１０１は、画素２０の電荷蓄積期間を制御する。

【0019】

列回路部１０２は、各列の垂直出力線１０にそれぞれ対応して配されている複数の列回路を含む。複数の列回路の各々は、画素２０から垂直出力線１０に出力された信号を処理した信号を、出力回路１０４に出力する。この処理とは、例えばＡＤ変換、増幅などである。

【0020】

水平走査回路１０３は、列回路部１０２が備える複数の列回路を順次選択する。これより、複数の列回路の各々が保持した信号が、順次、出力回路１０４に出力される。

【0021】

出力回路１０４は、光電変換装置の外部に信号を出力する。

【0022】

制御回路１０５は、垂直走査回路１０１、列回路部１０２、水平走査回路１０３のそれぞれに対し駆動線を介して接続され、駆動信号を供給する。

【0023】

図２は、図１に示した画素２０の等価回路図である。以下の説明では、光電変換部であるフォトダイオードが蓄積する電荷が電子であるものとし、画素２０が備えるトランジスタは、すべてＮ型のトランジスタであるものとする。なお、フォトダイオードが蓄積する電荷は電子に限られず、フォトダイオードが蓄積する電荷を正孔としてもよい。この場合には、画素２０のトランジスタをＰ型トランジスタとしてもよい。つまり、信号として取り扱う電荷の極性に応じて、以下の説明で用いる導電型の規定を変更することができる。

【0024】

画素２０は、フォトダイオードＤ１と、転送トランジスタＭ１と、電荷変換部Ｃ１と、リセットトランジスタＭ３と、増幅トランジスタＭ４と、選択トランジスタＭ５とを有する。

【0025】

フォトダイオードＤ１は入射した光を電荷に変換する光電変換部である。

【0026】

転送トランジスタＭ１は、電荷変換部Ｃ１、リセットトランジスタＭ３、増幅トランジスタＭ４が接続されたノードと、フォトダイオードＤ１との間の電気的経路に設けられている。

【0027】

リセットトランジスタＭ３のソースあるいはドレインの一端は電荷変換部Ｃ１、増幅トランジスタＭ４と共通のノードに接続され、他端には電源電圧ＶＤＤが与えられている。

【0028】

増幅トランジスタＭ４のゲートは電荷変換部Ｃ１、リセットトランジスタＭ３のソースまたはドレインと共通のノードに接続されている。増幅トランジスタＭ４のソースまたはドレインの一端には電源電圧ＶＤＤが与えられ、他端は選択トランジスタＭ５のソースまたはドレインの一端に接続される。

【0029】

選択トランジスタＭ５は、増幅トランジスタＭ４と垂直出力線１０との間の電気的経路に設けられている。言い換えれば、増幅トランジスタＭ４は、選択トランジスタＭ５を介して、垂直出力線１０に電気的に接続されている。

【0030】

電荷変換部Ｃ１は、浮遊拡散部に対応しており、半導体基板内に設けられた浮遊拡散容量と、転送トランジスタＭ１から当該浮遊拡散容量を介して増幅トランジスタＭ４に至る電気的経路の寄生容量を含む容量である。実際には浮遊拡散容量は配線容量として設けられ、この配線容量を形成する配線を以下の説明ではＦＤ配線とも呼ぶ。

【0031】

図２の信号ｐＲＥＳ、信号ｐＴｘ、信号ｐＳＥＬのそれぞれは、図１で示した垂直走査回路１０１から制御線３０を介して画素に供給される制御信号である。転送トランジスタＭ１のゲートにはｐＴｘが供給される。リセットトランジスタＭ３のゲートにはｐＲＥＳが供給され、選択トランジスタＭ５のゲートにはｐＳＥＬが供給される。

【0032】

垂直出力線１０には、不図示の電流源が接続されている。選択トランジスタＭ５のゲートに供給される信号ｐＳＥＬがアクティブレベルとなることによって、選択トランジスタＭ５がオンされる。これにより、増幅トランジスタＭ４に、電流源から電流が供給される。画素２０では、電源電圧ＶＤＤと、増幅トランジスタＭ４と、垂直出力線１０に接続された不図示の電流源とによって、ソースフォロワ回路が形成される。このソースフォロワ回路によって、電荷変換部Ｃ１の電位に基づく信号はトランジスタＭ５を介して垂直出力線１０に出力される。

【0033】

図３は、図２に示した画素２０のレイアウトを示した平面図である。図２に示した部材と同じ機能を奏する部材は、図２で付した符号と共通する符号が付されている。図３に示す画素２０はさらにシールド配線６、ＦＤ配線７、転送制御線１１を有する。

【0034】

シールド配線６、ＦＤ配線７、転送制御線１１は同一の配線層に設けられている。これらの配線が設けられた配線層を第１の配線層とする。

【0035】

シールド配線６は、ＦＤを他の配線からシールドするための配線であり、平面視において、ＦＤ配線７と転送制御線１１との間に配置されている。シールド配線６は、コンタクトＣＴ１によって、増幅トランジスタＭ４のソースに接続されている。よって、シールド配線６には、増幅トランジスタＭ４のソースの電位が供給される。言い換えれば、第１の配線層においてＦＤ配線７とシールド配線６との間にＦＤ配線７及びシールド配線６と異なる電位の配線は配置されない。

【0036】

ＦＤ配線７は転送トランジスタＭ１とリセットトランジスタＭ３および増幅トランジスタＭ４を電気的に接続するための配線である。このＦＤ配線７の配線容量が浮遊拡散容量として機能する。

【0037】

転送制御線１１は転送トランジスタＭ１のゲートに制御信号ｐＴｘを供給するための配線である。

【0038】

図４は、図３に示したＡ－Ａ’線が通過する領域の、半導体基板６０の第１面（表面、上面）に垂直な断面図である。

【0039】

図４の断面図において、同一の配線層内で転送制御線１１とＦＤ配線７の間及び垂直出力線１０とＦＤ配線７の間にシールド配線６が設けられている。

【0040】

半導体基板６０の第１面には、転送トランジスタＭ１のゲートと、増幅トランジスタＭ４のゲートとが設けられている。

【0041】

シールド配線６の設けられた第１の配線層と、転送トランジスタＭ１のゲートおよび増幅トランジスタＭ４のゲートとの間には、絶縁層５５が設けられている。シールド配線６は、基板の第１面に垂直な方向からの平面視で増幅トランジスタＭ４のゲートの少なくとも一部と重なる。また、シールド配線６は平面視で転送トランジスタＭ１のゲートの少なくとも一部と重なる。

【0042】

図３に示したように、画素２０の選択トランジスタＭ５は、接続部７０を介して垂直出力線１０に接続されている。この垂直出力線１０は絶縁層５０によってシールド配線６から隔てられた第２の配線層に設けられ、垂直出力線１０と増幅トランジスタＭ４のゲートとの間にシールド配線６が設けられている。シールド配線６は、基板の第１面に垂直な方向からの平面視で増幅トランジスタＭ４のゲートと重なるように位置している。このシールド配線６は、増幅トランジスタＭ４の出力ノードに接続されている。

【0043】

本実施形態に係る光電変換装置の画素のそれぞれでは、図３に示した転送制御線１１を介して転送トランジスタＭ１のゲートに電圧を印加することで転送トランジスタＭ１のオン・オフを制御し、フォトダイオードＤ１に蓄積した電荷に基づく信号を転送する。シールド配線６が設けられていない場合、ＦＤ配線７と転送制御線１１との寄生容量による容量性カップリングが発生する。この容量性カップリングによってフォトダイオードＤ１の電位が変動し、クロストークによる信号精度の低下が生じる。

【0044】

一方、本実施形態の光電変換装置は、増幅トランジスタＭ４の出力電位が供給されるシールド配線６により、ＦＤ配線７と転送制御線１１の間の寄生容量を低減することができる。

【0045】

また、シールド配線を設けた場合、シールド配線とＦＤ配線との寄生容量が発生する場合がある。この寄生容量によってＦＤ配線の配線容量である浮遊拡散容量と寄生容量の足し合わせである電荷変換部Ｃ１の容量が大きくなると、ＦＤの電荷変換効率が低下し、出力信号に重畳するランダムノイズが増大してしまう。本実施形態ではシールド配線６の電位を増幅トランジスタＭ４の出力と同じ電位にすることにより、シールド配線６とＦＤ配線の電位は同相で変動する。この構成では、その増幅トランジスタの出力がＦＤ側電圧に追従するためＦＤに対する寄生容量が実質的に小さくなる。更に、その金属シールドにより、ほぼ全ての不要な隣接ＦＤ間電気結合が遮られ電気的なクロストークが減少する。それにより、電荷変換部Ｃ１の容量低減による電荷変換効率の向上効果と、出力信号に重畳するランダムノイズの低減効果とを得られる。

【0046】

さらに、本実施形態に係る光電変換装置では、シールド配線６を、増幅トランジスタＭ４の出力ノードに接続している。シールド配線６に、例えば所定の電源電圧を供給する場合には、当該所定の電源電圧をシールド配線６に供給するための配線が必要となる。この配線を配するために、フォトダイオードＤ１の開口面積の減少、配線レイアウトや素子レイアウトの自由度の低下、製造の工程数の増加によるコスト増加が乗じることがある。本実施形態では、シールド配線６に供給する電位を増幅トランジスタＭ４の出力ノードの電位としているため、シールド配線６に電位を供給するための配線を増やさずに、ＦＤ配線７と転送制御線１１の間の寄生容量を好適に低減することができる。

【0047】

（第１の実施形態の変形例）
本発明の第１の実施形態の変形例について図５を用いて説明する。図５は本変形例に係る光電変換装置を示す平面図である。図３に示す光電変換装置とはシールド配線６の形状が異なっている。

【0048】

図５に示すように、シールド配線の形状及び配置はＦＤ配線７と転送制御線１１との間に限られず、平面視においてＦＤ配線７の四方を囲むようにシールド配線６が配置されていてもよい。この場合には、ＦＤ配線７と同一の高さの配線層に配される配線とＦＤ配線７との間の寄生容量を低減することが可能となる。

【0049】

シールド配線６のＦＤ配線７側のエッジ形状は、図５のようにＦＤ配線７の四辺を囲む四辺を備えた矩形に限られず、例えばＦＤ配線を囲む辺を５辺以上備えた多角形でもよい。このエッジ形状は、シールド配線６によってＦＤ配線７が環状に囲まれる形状に限られず、ＦＤ配線７の三辺に対向する辺を備えＦＤ配線７の他の辺に対抗する辺を備えていない形状などでもよい。

【0050】

（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態について図６及び図７を用いて説明する。

【0051】

図６は、本実施形態に係る光電変換装置の画素の平面図である。図７は、本実施形態に係る光電変換装置の画素の等価回路図である。

【0052】

本実施形態に係る光電変換装置は、画素２０の構造が異なるほかは、第１実施形態に係る光電変換装置と同様の構造を有するため、ここでは主に画素２０の構造について説明する。

【0053】

図６及び図７に示すように、本実施形態は２つの画素２０で１つのＦＤ配線７を共有している。すなわち、第１の実施形態に係る光電変換装置では、１つの電荷変換部Ｃ１に対して１つの光電変換部Ｄ１と一つの転送トランジスタＭ１と一つの転送制御線１１が配置されている。一方、本実施形態に係る光電変換装置では、１つの浮遊拡散部に対して、第１の光電変換部Ｄ１、転送トランジスタＭ１、転送制御線１１の組と、第２の光電変換部Ｄ２、転送トランジスタＭ２、転送制御線１２の組とが、ＦＤ配線７を挟んで、線対称に配置される。このとき、転送制御線１１、１２のそれぞれとＦＤ配線７の間には、転送制御線１１，１２およびＦＤ配線７と同一の配線層に、シールド配線６が設けられている。

【0054】

本実施形態に係る光電変換装置では、１つの浮遊拡散部に対して２つ以上の光電変換部を配することによって実施形態１に対して画素２０における浮遊拡散部の占有率を下げることが可能となる。すなわち、画素２０における光電変換部の面積を増大させることによって、ダイナミックレンジの拡大が可能となる。

【0055】

図７は、図６に示した浮遊拡散層を共有する２つの画素２０の回路を示した等価回路図である。本実施形態に係る二つの画素２０は、光電変換部であるフォトダイオードＤ１、Ｄ２と、転送トランジスタＭ１、Ｍ２と、電荷変換部Ｃ１と、リセットトランジスタＭ３と、増幅トランジスタＭ４と、選択トランジスタＭ５とを有する。転送トランジスタＭ１、Ｍ２は、電荷変換部Ｃ１、リセットトランジスタＭ３、増幅トランジスタＭ４が接続されたノードと、フォトダイオードＤ１、Ｄ２との間の電気的経路にそれぞれ設けられている。

【0056】

図６に示した転送制御線１１（第１の転送制御線）、１２（第２の転送制御線）を介して転送トランジスタＭ１のゲート（第１のゲート）、Ｍ２のゲート（第２のゲート）のそれぞれにに電圧を印加することでフォトダイオードＤ１、Ｄ２に蓄積した電荷を転送する。本実施形態の光電変換装置は、シールド配線６を有する。これにより、ＦＤ配線７と転送制御線１１、１２の間の寄生容量を、シールド配線６設けられていない場合に比べて低減することができる。よって、ＦＤ配線７と転送制御線１１、１２との寄生容量による容量性カップリングによってフォトダイオードＤ１、Ｄ２の電位が変動し、クロストークによる信号精度の低下が生じる問題を軽減または無くすことができる。

【0057】

さらに、本実施形態の光電変換装置は、シールド配線６を増幅トランジスタＭ４の出力ノードに接続することにより、シールド配線６の電位を増幅トランジスタＭ４の出力と同じ電位にしている。そのため、シールド配線６とＦＤ配線７の電位は同相で変動する。増幅トランジスタＭ４の出力がＦＤ側電圧に追従するためＦＤ配線７に対する寄生容量が実質的に小さくなる。これにより、電荷変換部Ｃ１の容量低減による電荷変換効率の向上効果と、出力信号に重畳するランダムノイズの低減効果とを得られる。

【0058】

また、本実施形態は、シールド配線６を増幅トランジスタＭ４の出力ノードに接続することによりシールド配線６に供給する電位を得ている。そのため、シールド配線６に電位を供給するための配線を増やさずに、ＦＤ配線７と転送制御線１１、１２の間の寄生容量を好適に低減することができる効果を有する。

【0059】

（第３の実施形態）
本発明の第３の実施形態について図８から図１０までを用いて説明する。

【0060】

図８は、本実施形態に係る光電変換装置が有する画素を拡大して示す平面図である。

【0061】

図９は、本実施形態の光電変換装置を示す等価回路図である。図１０は、図８に示したＢ－Ｂ’線が通過する領域の、半導体基板６０の第１面（表面、上面）に垂直な断面図である。

【0062】

本実施形態に係る光電変換装置は、画素２０の構造が異なるほかは、第２実施形態に係る光電変換装置と同様の構造を有するため、ここでは主に画素２０の構造について説明する。

【0063】

図８及び図９に示すように、本実施形態は、各々２つの光電変換部を備える２つの画素２０で１つのＦＤ配線を共有している。すなわち４つの光電変換部で１つの浮遊拡散部を共有している。

【0064】

第２の実施形態に係る光電変換装置は、１つの浮遊拡散部に対して２つの光電変換部Ｄ１、Ｄ２と２つの転送トランジスタＭ１、Ｍ２と２つの転送制御線１１、１２が配置されている。これに対して、本実施形態に係る光電変換装置は、図８に示すように、平面視において１つの浮遊拡散部に対して光電変換部Ｄ１－１、Ｄ１－２、Ｄ２－１、Ｄ２－２が配置される。また、１つの浮遊拡散部に対して転送トランジスタＭ１－１、Ｍ１－２、Ｍ２－１、Ｍ２－２と転送制御線１１－１、１１－２、１２－１、１２－２が配置されている。具体的には、平面視において、転送制御線１１－１、１１－２、１２－１、１２－２とＦＤ配線７の間にシールド配線６がそれぞれ設けられている。シールド配線６は、転送制御線１１－１、１１－２、１２－１、１２－２およびＦＤ配線７と同一の配線層に設けられている。

【0065】

図９は、図８に示した浮遊拡散層を共有する２つの画素２０の回路を示した等価回路図である。

【0066】

図９において、画素２０は、光電変換部であるフォトダイオードＤ１－１、Ｄ１－２、Ｄ２－１、Ｄ２－２を有する。さらに、転送トランジスタＭ１－１、Ｍ１－２、Ｍ２－１、Ｍ２－２と、電荷変換部Ｃ１と、リセットトランジスタＭ３と、増幅トランジスタＭ４と、選択トランジスタＭ５とを有する。

【0067】

転送トランジスタＭ１－１、Ｍ１－２、Ｍ２－１、Ｍ２－２は、電荷変換部Ｃ１、リセットトランジスタＭ３、増幅トランジスタＭ４が接続されたノードとフォトダイオードＤ１－１、Ｄ１－２、Ｄ２－１、Ｄ２－２との間の電気的経路にそれぞれ設けられている。

【0068】

図１０は、図８に示したＢ－Ｂ’線が通過する領域の、半導体基板６０の第１面に垂直な断面図である。

【0069】

図１０において、半導体基板６０の第１面である表面（上面）には、転送トランジスタＭ１－１、Ｍ２－２の各ゲートが設けられている。半導体基板６０の中にはフォトダイオードＤ１－１、Ｄ１－２、Ｄ２－１、Ｄ２－２が設けられている。

【0070】

複数の配線層のうちの第１の配線層において、転送制御線１１－１とＦＤ配線７の間と、転送制御線１２－２とＦＤ配線７の間とのそれぞれに、シールド配線６が設けられている。また、１つの画素２０（２つの光電変換部）ごとに１つのカラーフィルタ１１０及びマイクロレンズ１２０が設けられている。

【0071】

本実施形態では、１つのマイクロレンズ１２０に対して、複数のフォトダイオードが配されている。すなわち、１つのマイクロレンズ１２０を透過した光が、フォトダイオードＤ１－１、Ｄ１－２の両方に入射する。光電変換装置の信号を処理する不図示の信号処理部は、フォトダイオードＤ１－１が蓄積した電荷と、フォトダイオードＤ１－２が蓄積した電荷とを用いて、位相差検出方式の焦点検出を行うことができる。同様に光が入射したフォトダイオードＤ２－１、Ｄ２－２のそれぞれが蓄積した電荷を用いて、位相差検出方式の焦点検出を行うことができる。

【0072】

図８に示した転送制御線１１－１、１１－２、１２－１、１２－２を介して転送トランジスタＭ１－１、Ｍ１－２、Ｍ２－１、Ｍ２－２のゲートに電圧を印加することでフォトダイオードＤ１－１、Ｄ１－２、Ｄ２－１、Ｄ２－２に蓄積した電荷を転送する。

【0073】

本実施形態の光電変換装置は、シールド配線６を有する。これにより、ＦＤ配線７と転送制御線１１－１、１１－２、１２－１、１２－２との間の寄生容量を、シールド配線６が設けられていない場合に比べて低減することができる。

【0074】

よって、ＦＤ配線７と各転送制御線との寄生容量による容量性カップリングによって各フォトダイオードの電位が変動しクロストークによる信号精度の低下が生じる問題を、軽減または無くすことができる。

【0075】

さらに、本実施形態の光電変換装置は、シールド配線６を増幅トランジスタＭ４の出力ノードに接続することにより、シールド配線６の電位を増幅トランジスタＭ４の出力と同じ電位にしている。そのため、シールド配線６とＦＤ配線７の電位は同相で変動する。この構成では、その増幅トランジスタＭ４の出力がＦＤ側電圧に追従するためＦＤ配線７に対する寄生容量が実質的に小さくなる。これにより、電荷変換部Ｃ１の容量低減による電荷変換効率の向上効果と、出力信号に重畳するランダムノイズの低減効果とを得られる。

【0076】

また、本実施形態は、シールド配線６を増幅トランジスタＭ４の出力ノードに接続することによりシールド配線６に供給する電位を得ている。そのため、シールド配線６に電位を供給するための配線を増やさずに、ＦＤ配線７と転送制御線１１－１、１１－２、１２－１、１２－２１１、１２の間の寄生容量を好適に低減することができる効果を有する。

【0077】

（第４の実施形態）
本発明の第４の実施形態について図１１から図１４までを用いて説明する。

【0078】

図１１は、本実施形態に係る光電変換装置が有する１つの画素を拡大して示す平面図である。図１２は、本実施形態の光電変換装置を示す等価回路図である。図１３は、図１１に示したＣ－Ｃ′線が通過する領域の、半導体基板６０の第１面（表面、上面）に垂直な断面図である。図１４は、画素のカラーフィルタの配置を示した図である。

【0079】

本実施形態に係る光電変換装置は、画素２０の構造が異なるほかは、第１実施形態に係る光電変換装置と同様の構造を有するため、ここでは主に画素２０の構造について説明する。

【0080】

第１の実施形態に係る光電変換装置では、画素アレイ１００が１列毎に１つの垂直出力線１０を配した複数の画素２０を備えている。一方、本実施形態では、図１１で示すように画素アレイ１００が１列毎に２つの垂直出力線１０－１、１０－を配した複数の画素２０を備えている。１列の画素２０に配する垂直出力線の数は１つや２つに限らず３以上であっても良い。

【0081】

図１１、図１３に示す通り、垂直出力線１０－１、１０－２のそれぞれの一部は、増幅トランジスタＭ４のゲートに重なる位置に配されている。増幅トランジスタＭ４のゲートと、垂直出力線１０－１、１０－２の間には、シールド配線６が設けられている。シールド配線６には、垂直出力線１０－１、１０－２が延在する方向に沿って延在する不図示の接続配線が接続されている。接続配線は、増幅トランジスタＭ４と選択トランジスタＭ５とを接続する配線である。シールド配線６は、コンタクトＣＴ１によって、増幅トランジスタＭ４のソースに接続されている。よって、シールド配線６には、増幅トランジスタＭ４のソースの電位が与えられる。

【0082】

垂直出力線１０－１が接続された画素２０では、平面視において、増幅トランジスタＭ４のゲートの少なくとも一部と、シールド配線６と、垂直出力線１０－２が重なっている。

【0083】

垂直出力線１０－２が接続された画素２０では、平面視において、増幅トランジスタＭ４のゲートの少なくとも一部と、シールド配線６と、垂直出力線１０－１が重なっている。

【0084】

なお、図１１では、垂直出力線１０－１が接続された画素２０と、垂直出力線１０－２が接続された画素２０のいずれにおいても、増幅トランジスタＭ４のゲートの全てと、シールド配線６と、垂直出力線１０－１、１０－２とが重なっている様子を示している。

【0085】

図１２は、図１１に示した画素２０の２画素分の回路を示した等価回路図である。垂直出力線１０－１，１０－２のそれぞれには、不図示の電流源が接続されている。信号ｐＳＥＬ（ｍ）がアクティブレベルとなることによって、ｍ行目の画素２０の選択トランジスタＭ５がオンになる。これにより、ｍ行目の画素２０の増幅トランジスタＭ４に、電流源から電流が供給される。ｍ行目の画素２０では、電源電圧ＶＤＤと、増幅トランジスタＭ４と、垂直出力線１０－１に接続された不図示の電流源とによって、ソースフォロワ回路が形成される。このソースフォロワ回路が形成されることによって、増幅トランジスタＭ４は、電荷変換部Ｃ１の電位に基づく信号を、垂直出力線１０－１に、トランジスタＭ５を介して出力する。

【0086】

また、信号ｐＳＥＬ（ｍ＋１）がアクティブレベルとなることによって、ｍ＋１行目の画素２０の選択トランジスタＭ５がオンになる。これにより、ｍ＋１行目の増幅トランジスタＭ４に、電流源から電流が供給される。ｍ＋１行目の画素２０では、電源電圧ＶＤＤと、増幅トランジスタＭ４と、垂直出力線１０－２に接続された不図示の電流源とによって、ソースフォロワ回路が形成される。このソースフォロワ回路が形成されることによって、増幅トランジスタＭ４は、電荷変換部Ｃ１の電位に基づく信号を、垂直出力線１０－２に、トランジスタＭ５を介して出力する。

【0087】

このように、ｍ行目の画素２０と、ｍ＋１行目の画素２０は、互に異なる垂直出力線１０－１、１０－２に接続されている。

【0088】

図１３において、半導体基板６０の表面には、転送トランジスタＭ１のゲート及び増幅トランジスタＭ４のゲートが設けられている。また、増幅トランジスタＭ４のゲートと垂直出力線１０－１，１０－２の間にはシールド配線６が設けられている。

【0089】

垂直出力線１０－１，１０－２とシールド配線６との間には、絶縁層５０が設けられ、シールド配線６と増幅トランジスタＭ４のゲートとの間には絶縁層５５が設けられている。図１１に示したように、画素２０の選択トランジスタＭ５は、接続部７０を介して垂直出力線１０－１（第１出力線）に接続されている。この垂直出力線１０－１とは別の垂直出力線１０－２（第２出力線）と、増幅トランジスタＭ４のゲートとの間に、絶縁層５５によって隔てられた第１の配線層にシールド配線６が設けられている。シールド配線６は、増幅トランジスタＭ４のゲートの上部に位置している。このシールド配線６は、増幅トランジスタＭ４の出力ノードであるソースに接続されている。つまり、シールド配線６は、増幅トランジスタＭ４の入力ノードの上部に配されるとともに、増幅トランジスタＭ４の出力ノードが接続された配線である。垂直出力線１０－１、１０－２は絶縁層５０によってシールド配線６から隔てられた第２の配線層に設けられている。

【0090】

図１１に示したように、接続部７０を介して垂直出力線１０－１に接続された画素２０の増幅トランジスタＭ４が垂直出力線１０－１に信号を出力している期間、別の画素２０の増幅トランジスタＭ４が垂直出力線１０－２に信号を出力する場合がある。シールド配線６が設けられていない場合、垂直出力線１０－２と、垂直出力線１０－１に接続された画素２０の増幅トランジスタＭ４のゲートとの寄生容量による容量性カップリングが大きなものとなる。この容量性カップリングにより、垂直出力線１０－１に接続された画素２０の電荷変換部３の電位が変動する。すなわち、２つの画素２０のうち、第１画素が出力する信号に、第２画素が出力する信号に混入する。これにより、第１画素が出力する信号の信号精度の低下が生じる。なお、第２画素が出力する信号についても同じく、第１画素が出力する信号が混入する。よって、第２画素が出力する信号もまた、信号精度の低下が生じる。

【0091】

この画素間の信号の混入は、垂直出力線１０－１、１０－２のそれぞれに接続された画素２０に配されたカラーフィルタの色が異なる場合には混色となって現れる。

【0092】

図１４は、本実施形態の光電変換装置におけるカラーフィルタの配置を示した図である。図１４中に示したＲ、Ｇ、Ｂはそれぞれ、赤、緑、青のカラーフィルタを示している。

【0093】

図１４の左から１列目の画素列に対応する垂直出力線１０－１（第１の出力線）に接続された画素２０（第１の画素）は、赤のカラーフィルタを備える。また、同じ画素列に対応する垂直出力線１０－２（第２の出力線）に接続された画素２０（第２の画素）は、緑のカラーフィルタを備える。赤のカラーフィルタを備える画素２０が垂直出力線１０－１に信号を出力している期間に、緑のカラーフィルタを備える画素２０が垂直出力線１０－２に信号を出力する。このため、シールド配線６が設けられていない場合には、赤のカラーフィルタを備える画素２０が出力した信号と、緑のカラーフィルタを備える画素２０が出力した信号とが混線し、混色が生じる。

【0094】

本実施形態に係る光電変換装置は、シールド配線６を有する。これにより、垂直出力線１０－１に信号を出力する画素２０では、増幅トランジスタＭ４のゲートと垂直出力線１０－２との間の寄生容量を低減することができる。増幅トランジスタＭ４のゲートと垂直出力線１０－２との間の容量性カップリングが低減されることで、別の画素２０の信号の混入が生じにくくなる。また、垂直出力線１０－２に信号を出力する画素２０に関しても同様に、別の画素２０の信号の混入が生じにくくなる。

【0095】

さらに、本実施形態に係る光電変換装置では、シールド配線６を、増幅トランジスタＭ４の出力ノードに接続している。シールド配線６とＦＤ配線７の電位は同相で変動する。この構成では、その増幅トランジスタの出力がＦＤ側電圧に追従するためＦＤ配線７に対する寄生容量が実質的に小さくなる。これにより、シールド配線６に電位を供給するための配線を増やさずに、垂直出力線１０－２と増幅トランジスタＭ４のゲートとの間の容量性カップリングを好適に低減することができる効果を有する。

【0096】

（第５の実施形態）
本発明の第５の実施形態について図１５、１６を用いて説明する。

【0097】

図１５（ａ）、（ｂ）は、本実施形態に係る１つの画素を拡大して示す平面図である。

【0098】

図１６は、図１５（ａ）、（ｂ）に示すＤ－Ｄ′線が通過する領域の、半導体基板６０の第１面（表面、上面）に垂直な断面図である。本実施形態に係る光電変換装置は、画素２０の構造が異なるほかは、第１実施形態に係る光電変換装置と同様の構造を有するため、ここでは主に画素２０の構造について説明する。

【0099】

図１５（ａ）は、本実施形態に係る１つの画素を拡大して示す平面図のうち、Ｓｉ基板およびコンタクトプラグと１層目の配線を示す。図１５（ｂ）は、本実施形態に係る１つの画素を拡大して示す平面図のうち、２層目・３層目の配線を示す。

【0100】

第１の実施形態による光電変換装置では、ＦＤ配線７の直上には何も配置されていない。本実施形態では、図１５（ａ）、（ｂ）に示す通り、ＦＤ配線７の直上にシールド配線１６及び信号制御線１３が配置されている点が、第１の実施形態と異なっている。なお、信号制御線１３は、転送制御線１１を介して転送トランジスタＭ１のゲートに接続されている。

【0101】

図１６において、半導体基板６０の表面（第１面）には、転送トランジスタＭ１のゲート及び増幅トランジスタＭ４のゲートが設けられている。また、垂直出力線１０および転送制御線１１とＦＤ配線７の間にシールド配線６（第１のシールド配線）が設けられている。シールド配線６は、電荷変換部Ｃ１を構成するＦＤ配線７が設けられた配線層と同一の配線層に設けられている。また、信号制御線１３とＦＤ配線７の間にシールド配線１６（第２のシールド配線）が設けられている。シールド配線１６は、電荷変換部Ｃ１を構成するＦＤ配線７の配線層である第１の配線層とは異なる第２の配線層に設けてあり、第２の配線層は第１の配線層よりも高い位置にある。信号制御線１３は、第２の配線層よりもさらに高い第３の配線層に設けられている。

【0102】

シールド配線６と増幅トランジスタＭ４のゲートとの間には、絶縁層５５が設けられている。シールド配線６は、増幅トランジスタＭ４のゲートの少なくとも一部の上部に位置する第１の配線層に設けられている。垂直出力線１０は絶縁層５０によってシールド配線６から隔てられた第２の配線層に設けられている。つまり、シールド配線６は、絶縁層５０によって垂直出力線１０から隔てられている。

【0103】

本実施形態では、図１５に示したように、ＦＤ配線７と信号制御線１３の間にシールド配線１６が配置されている。これによって、ＦＤ配線７と信号制御線１３の間の寄生容量を、シールド配線１６が設けられていない場合に比べて低減することができる。よって、シールド配線１６が設けられていることにより、電荷変換部Ｃ１の容量が低減され、ＦＤの電荷変換効率があがり、出力信号に重畳するランダムノイズを低減する効果を得られる。

【0104】

一方、シールド配線を設けた場合、シールド配線とＦＤ配線との寄生容量が発生する場合がある。この寄生容量によってＦＤ配線の配線容量である浮遊拡散容量と寄生容量の足し合わせである電荷変換部Ｃ１の容量が大きくなると、ＦＤの電荷変換効率が低下し、出力信号に重畳するランダムノイズが増大してしまう。

【0105】

そこで本実施形態では、シールド配線１６を、シールド配線６を介して増幅トランジスタＭ４の出力ノードに接続している。すなわち、シールド配線１６に供給する電位を、増幅トランジスタＭ４の出力ノードの電位としている。言い換えれば、第２の配線層においてＦＤ配線７とシールド配線１６との間にＦＤ配線７及びシールド配線１６と異なる電位の配線は配置されない。これにより、シールド配線１６とＦＤ配線７との寄生容量を小さくしたり、無くしたりすることができ、電荷変換部Ｃ１の容量低減による電荷変換効率の向上効果と、出力信号に重畳するランダムノイズの低減効果とを得られる。

【0106】

また、本実施形態は、シールド配線１６を、シールド配線６を介して増幅トランジスタＭ４の出力ノードに接続している。シールド配線１６とＦＤ配線７の電位は同相で変動する。この構成では、その増幅トランジスタＭ４の出力がＦＤ側電圧に追従するためＦＤ配線７に対する寄生容量が実質的に小さくなる。そのため、シールド配線１６に電位を供給するための配線を増やさずに、ＦＤ配線７と信号制御線１３の間の寄生容量を好適に低減することができるという効果を有する。

【0107】

本実施形態では、シールド配線１６が、転送制御線１１を介して転送トランジスタＭ１のゲートに接続された信号制御線１３に対してＦＤ配線７をシールドする例を示した。シールド配線１６の配置はこれに限られず、シールド配線１６が、リセットトランジスタＭ３にリセット信号を伝送する制御線、あるいは選択トランジスタＭ５に選択信号を伝送する制御線に対してＦＤ配線７をシールドするようにしてもよい。

【0108】

（第６の実施形態）
本実施形態に係る光電変換システムについて、図１７を用いて説明する。図１７は、本実施形態による光電変換システムの概略構成を示すブロック図である。

【0109】

上記第１～第５実施形態で述べた光電変換装置は、種々の光電変換システムに適用可能である。適用可能な光電変換システムの例としては、デジタルスチルカメラ、デジタルカムコーダ、監視カメラ、複写機、ファックス、携帯電話、車載カメラ、観測衛星などが挙げられる。また、レンズなどの光学系と撮像装置とを備えるカメラモジュールも、光電変換システムに含まれる。図１７には、これらのうちの一例として、デジタルスチルカメラのブロック図を例示している。

【0110】

図１７に例示した光電変換システムは、光電変換装置の一例である撮像装置１００４、被写体の光学像を撮像装置１００４に結像させるレンズ１００２を有する。さらに、レンズ１００２を通過する光量を可変にするための絞り１００３、レンズ１００２の保護のためのバリア１００１を有する。レンズ１００２及び絞り１００３は、撮像装置１００４に光を集光する光学系である。撮像装置１００４は、上記のいずれかの実施形態の光電変換装置であって、レンズ１００２により結像された光学像を電気信号に変換する。

【0111】

本実施形態に係る光電変換システムは、また、撮像装置１００４より出力される出力信号（撮像信号）の処理を行うことで画像を生成する画像生成部である信号処理部１００７を有する。信号処理部１００７は、必要に応じて各種の補正、圧縮を行って画像データを出力する動作を行う。信号処理部１００７は、撮像装置１００４を構成する半導体基板に形成されていてもよいし、撮像装置１００４を構成する半導体基板とは別の半導体基板に形成されていてもよい。

【0112】

また、本実施形態に係る光電変換システムは、画像データを一時的に記憶するためのメモリ部１０１０、外部コンピュータ等と通信するための外部インターフェース部（外部Ｉ／Ｆ部）１０１３を有する。更に光電変換システムは、画像データの記録又は読み出しを行うための半導体メモリ等の記録媒体１０１２、記録媒体１０１２に記録又は読み出しを行うための記録媒体制御インターフェース部（記録媒体制御Ｉ／Ｆ部）１０１１を有する。なお、記録媒体１０１２は、光電変換システムに対して着脱可能であるが、着脱可能でなくてもよい。

【0113】

更に、本実施形態に係る光電変換システムは、各種演算とデジタルスチルカメラ全体を制御する全体制御・演算部１００９、撮像装置１００４と信号処理部１００７に各種タイミング信号を出力するタイミング発生部１００８を有する。ここで、タイミング信号などは外部から入力されてもよく、光電変換システムは少なくとも撮像装置１００４と、撮像装置１００４から出力された出力信号を処理する信号処理部１００７とを有すればよい。

【0114】

このように、本実施形態によれば、上記のいずれかの実施形態の光電変換装置（撮像装置）を適用した光電変換システムを実現することができる。

【0115】

（第７の実施形態）
本実施形態の光電変換システム及び移動体について、図１８を用いて説明する。図１８は、本実施形態の光電変換システム及び移動体の構成を示す図である。

【0116】

図１８（ａ）は、車載カメラに関する光電変換システムの一例を示したものである。光電変換システム３００は、撮像装置３１０を有する。撮像装置３１０は、上記のいずれかの実施形態に記載の光電変換装置である。光電変換システム３００は、撮像装置３１０からの撮像信号を用いて画像データを生成し、画像データに対して画像処理を行う画像処理部３１２と、画像処理部３１２からの画像データに基づいて視差（視差画像間の位相差）の算出を行う視差取得部３１４を有する。また、光電変換システム３００は、算出された視差に基づいて対象物までの距離を算出する距離取得部３１６と、算出された距離に基づいて衝突可能性があるか否かを判定する衝突判定部３１８と、を有する。ここで、視差取得部３１４や距離取得部３１６は、対象物までの距離情報を取得する距離情報取得手段の一例である。すなわち、距離情報とは、視差、デフォーカス量、対象物までの距離等に関する情報である。衝突判定部３１８はこれらの距離情報のいずれかを用いて、衝突可能性を判定してもよい。距離情報取得手段は、専用に設計されたハードウェアによって実現されてもよいし、ソフトウェアモジュールによって実現されてもよい。また、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）やＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）等によって実現されてもよいし、これらの組合せによって実現されてもよい。

【0117】

光電変換システム３００は車両情報取得装置３２０と接続されており、車速、ヨーレート、舵角などの車両情報を取得することができる。また、光電変換システム３００は、衝突判定部３１８での判定結果に基づいて、車両に対して制動力を発生させる制御信号を出力する制御部である制御ＥＣＵ３３０が接続されている。また、光電変換システム３００は、衝突判定部３１８での判定結果に基づいて、ドライバーへ警報を発する警報装置３４０とも接続されている。例えば、衝突判定部３１８の判定結果として衝突可能性が高い場合、制御ＥＣＵ３３０はブレーキをかける、アクセルを戻す、エンジン出力を抑制するなどして衝突を回避、被害を軽減する車両制御を行う。警報装置３４０は音等の警報を鳴らす、カーナビゲーションシステムなどの画面に警報情報を表示する、シートベルトやステアリングに振動を与えるなどしてユーザに警告を行う。

【0118】

本実施形態では、車両の周囲、例えば前方又は後方を光電変換システム３００で撮像する。図１８（ｂ）に、車両前方（撮像範囲３５０）を撮像する場合の光電変換システムを示した。車両情報取得装置３２０が、光電変換システム３００ないしは撮像装置３１０に指示を送る。このような構成により、測距の精度をより向上させることができる。

【0119】

上記では、他の車両と衝突しないように制御する例を説明したが、他の車両に追従して自動運転する制御や、車線からはみ出さないように自動運転する制御などにも適用可能である。更に、光電変換システムは、自車両等の車両に限らず、例えば、船舶、航空機あるいは産業用ロボットなどの移動体（移動装置）に適用することができる。加えて、移動体に限らず、高度道路交通システム（ＩＴＳ）等、広く物体認識を利用する機器に適用することができる。

【0120】

（変形実施形態）
本発明は、上記実施形態に限らず種々の変形が可能である。

【0121】

例えば、いずれかの実施形態の一部の構成を他の実施形態に追加した例や、他の実施形態の一部の構成と置換した例も、本発明の実施形態に含まれる。

【0122】

また、上記第６実施形態、第７実施形態に示した光電変換システムは、上記第１実施形態～第５実施形態のいずれかの光電変換装置を適用しうる光電変換システム例を示したものである。本発明の光電変換装置を適用可能な光電変換システムは図１７及び図１８に示した構成に限定されるものではない。

【0123】

なお、上記実施形態は、いずれも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその技術思想、又はその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。

【符号の説明】

【0124】

６ シールド配線
７ ＦＤ配線
１１ 転送制御線
Ｍ１ 転送トランジスタ
Ｍ４ 増幅トランジスタ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】