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RYUKA国際特許事務所 (新宿駅徒歩3分)

7796099固体撮像素子および電子機器

書誌要約請求の範囲詳細な説明課題実施例実施するための形態図面の説明

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(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】2025-12-24

(45)【発行日】2026-01-08

(54)【発明の名称】固体撮像素子および電子機器

(51)【国際特許分類】

H10F 39/18 20250101AFI20251225BHJP

【ＦＩ】

H10F39/18 A

【請求項の数】 11

(21)【出願番号】P 2023503631

(86)(22)【出願日】2022-01-25

(86)【国際出願番号】 JP2022002609

(87)【国際公開番号】W WO2022185785

(87)【国際公開日】2022-09-09

【審査請求日】2025-01-10

(31)【優先権主張番号】P 2021034432

(32)【優先日】2021-03-04

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】316005926

【氏名又は名称】ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002147

【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】大川達也

(72)【発明者】

【氏名】佐竹遥介

【審査官】小山満

(56)【参考文献】

【文献】米国特許出願公開第２０１８／０００６０７７（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２０１８－１９５９０８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－２０１０１５（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０２１／００９１１３５（ＵＳ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１８／２１１９７１（ＷＯ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０２０／０２３５１４９（ＵＳ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１８／２２１４４３（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１７－０８４９３０（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１７／０３０１７１８（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ１０Ｆ３９／１８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

半導体層の内部に行列状に配列される複数の受光画素を備え、
前記受光画素は、
互いに隣接して配置され、共有されたフローティングディフュージョンを有する一対の光電変換部と、
前記一対の光電変換部を囲むように配置される第１分離領域と、
前記一対の光電変換部同士の間に配置される第２分離領域と、
を有し、
前記第１分離領域は、平面視で矩形状であり、前記半導体層の光入射面とは反対側の面から前記光入射面に向けて延びるように設けられ、
前記第２分離領域は、平面視で矩形状の前記第１分離領域の対角線に沿って配置され、前記半導体層の光入射面とは反対側の面から前記光入射面に向けて延びるように設けられ、
前記第１分離領域と前記第２分離領域とは、平面視で互いに接していない
固体撮像素子。

【請求項2】

前記半導体層の光入射面とは反対側の面に設けられる画素トランジスタをさらに備え、
前記画素トランジスタは、平面視で矩形状の前記第１分離領域の４つの隅のうち、前記第２分離領域の端部に近接する一方の隅に配置され、
前記フローティングディフュージョンは、平面視で矩形状の前記第１分離領域の４つの隅のうち、前記第２分離領域の端部に近接する他方の隅に配置される
請求項１に記載の固体撮像素子。

【請求項3】

前記半導体層の光入射面とは反対側の面に設けられる画素トランジスタをさらに備え、
前記画素トランジスタは、平面視で矩形状の前記第１分離領域の４つの隅のうち、前記第２分離領域の端部に近接する２つの隅に配置され、
前記フローティングディフュージョンは、平面視で矩形状の前記第１分離領域の４つの隅のうち、前記第２分離領域の端部に近接しない２つの隅に配置される
請求項１に記載の固体撮像素子。

【請求項4】

前記画素トランジスタの活性領域は、平面視で略Ｌ字形状を有する
請求項２または３に記載の固体撮像素子。

【請求項5】

１つの前記活性領域に対して、前記画素トランジスタのうち、増幅トランジスタと選択トランジスタとの組合せ、またはリセットトランジスタと切替トランジスタとの組合せが配置される
請求項４に記載の固体撮像素子。

【請求項6】

前記画素トランジスタは、平面視で前記第２分離領域に一部が重なっている
請求項２～５のいずれか一つに記載の固体撮像素子。

【請求項7】

半導体層の内部に行列状に配列される複数の受光画素を備え、
前記受光画素は、
互いに隣接して配置され、共有されたフローティングディフュージョンを有する一対の光電変換部と、
前記一対の光電変換部を囲むように配置される第１分離領域と、
前記一対の光電変換部同士の間に配置される第２分離領域と、
を有し、
前記第１分離領域は、平面視で矩形状であり、前記半導体層の光入射面とは反対側の面から前記光入射面に向けて延びるように設けられ、
前記第２分離領域は、平面視で矩形状の前記第１分離領域の対角線に沿って配置され、前記半導体層の光入射面とは反対側の面から前記光入射面に向けて延びるように設けられ、
前記受光画素は、前記半導体層の光入射面とは反対側の面に設けられ、基準電位線に電気的に接続されるコンタクト領域をさらに有し、
前記コンタクト領域は、平面視で前記第２分離領域に一部が重なっている
固体撮像素子。

【請求項8】

複数の前記受光画素を有する受光画素群を備え、
同じ前記受光画素群に含まれる複数の前記受光画素は、平面視で異なる方向に向いた前記第２分離領域を有する
請求項１～７のいずれか一つに記載の固体撮像素子。

【請求項9】

前記光電変換部に蓄積された電荷を前記フローティングディフュージョンに転送する転送トランジスタをさらに備え、
前記転送トランジスタのゲートは、平面視で前記第２分離領域に一部が重なっている
請求項１～８のいずれか一つに記載の固体撮像素子。

【請求項10】

固体撮像素子と、
被写体からの入射光を取り込んで前記固体撮像素子の撮像面上に結像させる光学系と、
前記固体撮像素子からの出力信号に対して処理を行う信号処理回路と、を備え、
前記固体撮像素子は、
半導体層の内部に行列状に配列される複数の受光画素を有し、
前記受光画素は、
互いに隣接して配置され、共有されたフローティングディフュージョンを有する一対の光電変換部と、
前記一対の光電変換部を囲むように配置される第１分離領域と、
前記一対の光電変換部同士の間に配置される第２分離領域と、
を有し、
前記第１分離領域は、平面視で矩形状であり、前記半導体層の光入射面とは反対側の面から前記光入射面に向けて延びるように設けられ、
前記第２分離領域は、平面視で矩形状の前記第１分離領域の対角線に沿って配置され、前記半導体層の光入射面とは反対側の面から前記光入射面に向けて延びるように設けられ、
前記第１分離領域と前記第２分離領域とは、平面視で互いに接していない
電子機器。

【請求項11】

固体撮像素子と、
被写体からの入射光を取り込んで前記固体撮像素子の撮像面上に結像させる光学系と、
前記固体撮像素子からの出力信号に対して処理を行う信号処理回路と、を備え、
前記固体撮像素子は、
半導体層の内部に行列状に配列される複数の受光画素を有し、
前記受光画素は、
互いに隣接して配置され、共有されたフローティングディフュージョンを有する一対の光電変換部と、
前記一対の光電変換部を囲むように配置される第１分離領域と、
前記一対の光電変換部同士の間に配置される第２分離領域と、
を有し、
前記第１分離領域は、平面視で矩形状であり、前記半導体層の光入射面とは反対側の面から前記光入射面に向けて延びるように設けられ、
前記第２分離領域は、平面視で矩形状の前記第１分離領域の対角線に沿って配置され、前記半導体層の光入射面とは反対側の面から前記光入射面に向けて延びるように設けられ、
前記受光画素は、前記半導体層の光入射面とは反対側の面に設けられ、基準電位線に電気的に接続されるコンタクト領域をさらに有し、
前記コンタクト領域は、平面視で前記第２分離領域に一部が重なっている
電子機器。

【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機器に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、裏面照射型のＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサにおいて、同じオンチップレンズから一対のフォトダイオードに光を入射させることにより、位相差の検出を実現させる技術がある（たとえば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】米国特許出願公開第２０１８／０２１９０４０号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、上記の従来技術では、位相差を検出する受光画素（以下、位相差検出画素とも呼称する。）において、フォトダイオードの飽和信号電荷量を増加させるという点でさらなる改善の余地があった。

【0005】

そこで、本開示では、位相差検出画素においてフォトダイオードの飽和信号電荷量を増加させることができる固体撮像素子および電子機器を提案する。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示によれば、固体撮像素子が提供される。固体撮像素子は、半導体層の内部に行列状に配列される複数の受光画素を備える。また、前記受光画素は、一対の光電変換部と、第１分離領域と、第２分離領域と、を有する。一対の光電変換部は、互いに隣接して配置され、共有されたフローティングディフュージョンを有する。第１分離領域は、前記一対の光電変換部を囲むように配置される。第２分離領域は、前記一対の光電変換部同士の間に配置される。前記第１分離領域は、平面視で矩形状であり、前記半導体層の光入射面とは反対側の面から前記光入射面に向けて延びるように設けられる。前記第２分離領域は、平面視で矩形状の前記第１分離領域の対角線に沿って配置され、前記半導体層の光入射面とは反対側の面から前記光入射面に向けて延びるように設けられる。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】本開示の各実施形態に係る固体撮像素子の概略構成例を示すシステム構成図である。

【図2】本開示の第１実施形態に係る画素回路の一例を示す図である。

【図3】本開示の第１実施形態に係る受光画素の構成の一例を示す平面図である。

【図4】図３に示すＡ－Ａ線の矢視断面図である。

【図5】図３に示すＢ－Ｂ線の矢視断面図である。

【図6】本開示の第１実施形態に係る受光画素群の構成の一例を示す平面図である。

【図7】本開示の第１実施形態の変形例１に係る受光画素の構成の一例を示す断面図である。

【図8】本開示の第１実施形態の変形例２に係る受光画素の構成の一例を示す断面図である。

【図9】本開示の第１実施形態の変形例３に係る受光画素群の構成の一例を示す平面図である。

【図10】本開示の第１実施形態の変形例４に係る受光画素群の構成の一例を示す平面図である。

【図11】本開示の第１実施形態の変形例５に係る受光画素群の構成の一例を示す平面図である。

【図12】本開示の第１実施形態の変形例６に係る受光画素の構成の一例を示す平面図である。

【図13】本開示の第１実施形態の変形例７に係る受光画素の構成の一例を示す平面図である。

【図14】本開示の第１実施形態の変形例８に係る受光画素の構成の一例を示す平面図である。

【図15】本開示の第１実施形態の変形例８に係る受光画素群の構成の一例を示す平面図である。

【図16】本開示の第１実施形態の変形例８に係る受光画素群の構成の別の一例を示す平面図である。

【図17】本開示の第１実施形態の変形例９に係る受光画素の構成の一例を示す平面図である。

【図18】本開示の第１実施形態の変形例９に係る受光画素群の構成の一例を示す平面図である。

【図19】本開示の第１実施形態の変形例９に係る受光画素群の構成の別の一例を示す平面図である。

【図20】本開示の第１実施形態の変形例１０に係る受光画素の構成の一例を示す平面図である。

【図21】本開示の第１実施形態の変形例１０に係る受光画素の構成の別の一例を示す平面図である。

【図22】本開示の第１実施形態の変形例１１に係る受光画素の構成の一例を示す平面図である。

【図23】本開示の第１実施形態の変形例１２に係る受光画素の構成の一例を示す平面図である。

【図24】本開示の第２実施形態に係る画素回路の一例を示す図である。

【図25】本開示の第２実施形態に係る受光画素の構成の一例を示す平面図である。

【図26】図２５に示すＣ－Ｃ線の矢視断面図である。

【図27】図２５に示すＤ－Ｄ線の矢視断面図である。

【図28】本開示の第２実施形態の変形例１に係る受光画素の構成の一例を示す断面図である。

【図29】本開示の第２実施形態の変形例２に係る受光画素の構成の一例を示す断面図である。

【図30】本開示の第２実施形態の変形例３に係る受光画素の構成の一例を示す断面図である。

【図31】本開示の第２実施形態の変形例４に係る受光画素の構成の一例を示す断面図である。

【図32】本開示の第２実施形態の変形例５に係る受光画素の構成の一例を示す平面図である。

【図33】本開示の第２実施形態の変形例６に係る受光画素の構成の一例を示す平面図である。

【図34】本開示の第２実施形態の変形例７に係る受光画素の構成の一例を示す平面図である。

【図35】本開示の第２実施形態の変形例８に係る受光画素の構成の一例を示す平面図である。

【図36】本開示の第２実施形態の変形例９に係る受光画素の構成の一例を示す平面図である。

【図37】本開示の第２実施形態の変形例１０に係る受光画素の構成の一例を示す平面図である。

【図38】本開示の第２実施形態の変形例１１に係る受光画素の構成の一例を示す平面図である。

【図39】本開示の第２実施形態の変形例１２に係る受光画素の構成の一例を示す平面図である。

【図40】本開示の第２実施形態の変形例１３に係る受光画素の構成の一例を示す平面図である。

【図41】本開示の第２実施形態の変形例１４に係る受光画素の構成の一例を示す平面図である。

【図42】本開示の第２実施形態の変形例１５に係る受光画素の構成の一例を示す平面図である。

【図43】本開示の第２実施形態の変形例１６に係る受光画素の構成の一例を示す平面図である。

【図44】本開示に係る技術を適用した電子機器としての撮像装置の構成例を示すブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

以下に、本開示の各実施形態について図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の各実施形態において、同一の部位には同一の符号を付することにより重複する説明を省略する。

【0009】

近年、裏面照射型のＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサにおいて、同じオンチップレンズから一対のフォトダイオードに光を入射させることにより、位相差の検出を実現させる技術がある。

【0010】

また、かかるイメージセンサでは、フォトダイオードの飽和信号電荷量（Ｑｓ）を増加させることにより、ダイナミックレンジやＳＮ比を向上させることができる。

【0011】

しかしながら、上記の従来技術では、位相差を検出する一対のフォトダイオード同士の間に分離領域を形成する必要があり、さらにこの分離領域内にオーバーフローパスを形成する必要もあることから、フォトダイオード自体の体積を十分にとれない場合があった。

【0012】

すなわち、上記の従来技術では、位相差を検出する受光画素（以下、位相差検出画素とも呼称する。）において、フォトダイオードの飽和信号電荷量を増加させるという点でさらなる改善の余地があった。

【0013】

そこで、上述の問題点を克服し、位相差検出画素においてフォトダイオードの飽和信号電荷量を増加させることができる技術の実現が期待されている。

【0014】

［固体撮像素子の構成］
図１は、本開示の各実施形態に係る固体撮像素子１の概略構成例を示すシステム構成図である。図１に示すように、ＣＭＯＳイメージセンサである固体撮像素子１は、画素アレイ部１０と、システム制御部１２と、垂直駆動部１３と、カラム読出し回路部１４と、カラム信号処理部１５と、水平駆動部１６と、信号処理部１７とを備える。

【0015】

これら画素アレイ部１０、システム制御部１２、垂直駆動部１３、カラム読出し回路部１４、カラム信号処理部１５、水平駆動部１６および信号処理部１７は、同一の半導体基板上または電気的に接続された複数の積層半導体基板上に設けられる。

【0016】

画素アレイ部１０には、入射光量に応じた電荷量を光電変換して内部に蓄積し、信号として出力することが可能な光電変換素子（フォトダイオードＰＤ（図３参照））を有する受光画素１１が行列状に２次元配置されている。

【0017】

また、画素アレイ部１０は、受光画素１１の他に、フォトダイオードＰＤを持たない構造のダミー画素や、受光面を遮光することで外部からの光入射が遮断された遮光画素などが、行および／または列状に配置されている領域を含む場合がある。

【0018】

なお、遮光画素は、受光面が遮光された構造である以外は、受光画素１１と同様の構成を備えていてもよい。また、以下では、入射光量に応じた電荷量の光電荷を、単に「電荷」とも呼称し、受光画素１１を、単に「画素」とも呼称する場合もある。

【0019】

画素アレイ部１０には、行列状の画素配列に対して、行ごとに画素駆動線ＬＤが図面中の左右方向（画素行の画素の配列方向）に沿って形成され、列ごとに垂直画素配線ＬＶが図面中の上下方向（画素列の画素の配列方向）に沿って形成される。画素駆動線ＬＤの一端は、垂直駆動部１３の各行に対応した出力端に接続される。

【0020】

カラム読出し回路部１４は、少なくとも、画素アレイ部１０内の選択行における受光画素１１に列ごとに定電流を供給する回路、カレントミラー回路および読出し対象となる受光画素１１の切替えスイッチなどを含む。

【0021】

そして、カラム読出し回路部１４は、画素アレイ部１０内の選択画素におけるトランジスタとともに増幅器を構成し、光電荷信号を電圧信号に変換して垂直画素配線ＬＶに出力する。

【0022】

垂直駆動部１３は、シフトレジスタやアドレスデコーダなどを含み、画素アレイ部１０の各受光画素１１を、全画素同時や行単位などで駆動する。この垂直駆動部１３は、その具体的な構成については図示を省略するが、読出し走査系と、掃出し走査系あるいは一括掃出しおよび一括転送系とを有する構成となっている。

【0023】

読出し走査系は、受光画素１１から画素信号を読み出すために、画素アレイ部１０の受光画素１１を行単位で順に選択走査する。行駆動（ローリングシャッタ動作）の場合、掃出しについては、読出し走査系によって読出し走査が行われる読出し行に対して、その読出し走査よりもシャッタスピードの時間分だけ先行して掃出し走査が行なわれる。

【0024】

また、グローバル露光（グローバルシャッタ動作）の場合は、一括転送よりもシャッタスピードの時間分先行して一括掃出しが行なわれる。このような掃出しにより、読出し行の受光画素１１のフォトダイオードＰＤから不要な電荷が掃出し（リセット）される。そして、不要電荷の掃出し（リセット）により、いわゆる電子シャッタ動作が行われる。

【0025】

ここで、電子シャッタ動作とは、直前までフォトダイオードＰＤに溜まっていた不要な光電荷を捨てて、新たに露光を開始する（光電荷の蓄積を開始する）動作のことをいう。

【0026】

読出し走査系による読出し動作によって読み出される信号は、その直前の読出し動作または電子シャッタ動作以降に入射した光量に対応するものである。行駆動の場合は、直前の読出し動作による読出しタイミングまたは電子シャッタ動作による掃出しタイミングから、今回の読出し動作による読出しタイミングまでの期間が、受光画素１１における光電荷の蓄積時間（露光時間）となる。グローバル露光の場合は、一括掃出しから一括転送までの時間が蓄積時間（露光時間）となる。

【0027】

垂直駆動部１３によって選択走査された画素行の各受光画素１１から出力される画素信号は、垂直画素配線ＬＶの各々を通してカラム信号処理部１５に供給される。カラム信号処理部１５は、画素アレイ部１０の画素列ごとに、選択行の各受光画素１１から垂直画素配線ＬＶを通して出力される画素信号に対して所定の信号処理を行うとともに、信号処理後の画素信号を一時的に保持する。

【0028】

具体的には、カラム信号処理部１５は、信号処理として少なくとも、ノイズ除去処理、たとえばＣＤＳ（Correlated Double Sampling：相関二重サンプリング）処理を行う。このカラム信号処理部１５によるＣＤＳ処理により、リセットノイズや増幅トランジスタＡＭＰの閾値ばらつきなどの画素固有の固定パターンノイズが除去される。

【0029】

なお、カラム信号処理部１５には、ノイズ除去処理以外に、たとえば、ＡＤ変換機能を持たせて、画素信号をデジタル信号として出力するように構成することもできる。

【0030】

水平駆動部１６は、シフトレジスタやアドレスデコーダなどを含み、カラム信号処理部１５の画素列に対応する単位回路を順番に選択する。この水平駆動部１６による選択走査により、カラム信号処理部１５で信号処理された画素信号が順番に信号処理部１７に出力される。

【0031】

システム制御部１２は、各種のタイミング信号を生成するタイミングジェネレータなどを含み、タイミングジェネレータで生成された各種のタイミング信号を基に、垂直駆動部１３、カラム信号処理部１５、水平駆動部１６などの駆動制御を行う。

【0032】

固体撮像素子１は、さらに、信号処理部１７と、図示しないデータ格納部とを備える。信号処理部１７は、少なくとも加算処理機能を有し、カラム信号処理部１５から出力される画素信号に対して加算処理などの種々の信号処理を行う。

【0033】

データ格納部は、信号処理部１７での信号処理にあたって、その処理に必要なデータを一時的に格納する。これら信号処理部１７およびデータ格納部については、固体撮像素子１とは別の基板に設けられる外部信号処理部、たとえばＤＳＰ（Digital Signal Processor）やソフトウェアによる処理であってもよいし、固体撮像素子１と同じ基板上に搭載されてもよい。

【0034】

［第１実施形態の画素回路］
つづいて、第１実施形態に係る画素回路の一例について、図２を参照しながら説明する。図２は、本開示の第１実施形態に係る画素回路の一例を示す図である。

【0035】

図２に示すように、第１実施形態では、一対の受光画素１１が１つの読み出し回路１８を共有している。ここで、「共有」とは、一対の受光画素１１が共通の読み出し回路１８に電気的に接続されている、すなわち、一対の受光画素１１の出力が共通の読み出し回路１８に入力されることを意味する。

【0036】

各受光画素１１は、互いに共通の構成要素を有している。図２では、各受光画素１１の構成要素を互いに区別するために、各受光画素１１の構成要素の符号の末尾に識別番号（１、２）が付与されている。

【0037】

本開示では、各受光画素１１の構成要素を互いに区別する必要がある場合には、各受光画素１１の構成要素の符号の末尾に識別番号を付与する。一方で、本開示では、各受光画素１１の構成要素を互いに区別する必要がない場合には、各受光画素１１の構成要素の符号の末尾の識別番号を省略する。

【0038】

各受光画素１１は、たとえば、フォトダイオードＰＤと、かかるフォトダイオードＰＤに電気的に接続される転送トランジスタＴＲとをそれぞれ有する。フォトダイオードＰＤは、光電変換部の一例である。

【0039】

これらの受光画素１１は、各転送トランジスタＴＲと電気的に接続されるフローティングディフュージョンＦＤを共有している。ここで、「共有」とは、各受光画素１１の個々のフォトダイオードＰＤが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ことを意味する。

【0040】

フォトダイオードＰＤは、光電変換を行って受光量に応じた電荷を発生する。フォトダイオードＰＤのカソードは、転送トランジスタＴＲのソースに電気的に接続され、フォトダイオードＰＤのアノードは、基準電位線（たとえば、接地電位）に電気的に接続される。

【0041】

転送トランジスタＴＲのドレインは、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、転送トランジスタＴＲのゲートである転送ゲートＴＧは、画素駆動線ＬＤ（図１参照）に電気的に接続される。転送トランジスタＴＲは、たとえば、ＣＭＯＳトランジスタである。

【0042】

フローティングディフュージョンＦＤは、１つの読み出し回路１８を共有する各受光画素１１で共通であり、これらの受光画素１１で共通の読み出し回路１８の入力端に電気的に接続される。このフローティングディフュージョンＦＤは、転送トランジスタＴＲを介してフォトダイオードＰＤから出力された電荷を一時的に保持する。

【0043】

読み出し回路１８は、図２に示すように、たとえば、リセットトランジスタＲＳＴと、選択トランジスタＳＥＬと、増幅トランジスタＡＭＰと、切替トランジスタＦＤＧとを有する。リセットトランジスタＲＳＴ、増幅トランジスタＡＭＰ、選択トランジスタＳＥＬおよび切替トランジスタＦＤＧは、たとえば、ＣＭＯＳトランジスタである。なお、選択トランジスタＳＥＬや切替トランジスタＦＤＧは、必要に応じて省略されてもよい。

【0044】

読み出し回路１８の入力部である切替トランジスタＦＤＧのソースは、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、切替トランジスタＦＤＧのドレインは、リセットトランジスタＲＳＴのソースに電気的に接続される。切替トランジスタＦＤＧのゲートは、画素駆動線ＬＤに電気的に接続されている。

【0045】

リセットトランジスタＲＳＴのドレインは、電源電圧ＶＤＤに電気的に接続され、リセットトランジスタＲＳＴのゲートは、画素駆動線ＬＤに電気的に接続される。

【0046】

増幅トランジスタＡＭＰのソースは、選択トランジスタＳＥＬのドレインに電気的に接続され、増幅トランジスタＡＭＰのドレインは、電源電圧ＶＤＤに電気的に接続される。また、増幅トランジスタＡＭＰのゲートは、切替トランジスタＦＤＧのソースおよび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る。

【0047】

読み出し回路１８の出力部である選択トランジスタＳＥＬのソースは、垂直画素配線ＬＶに電気的に接続され、選択トランジスタＳＥＬのゲートは、画素駆動線ＬＤに電気的に接続される。

【0048】

転送トランジスタＴＲは、かかる転送トランジスタＴＲがオン状態となると、フォトダイオードＰＤの電荷をフローティングディフュージョンＦＤに転送する。

【0049】

リセットトランジスタＲＳＴは、フローティングディフュージョンＦＤの電位を所定の電位にリセットする。リセットトランジスタＲＳＴがオン状態となると、かかるリセットトランジスタＲＳＴは、フローティングディフュージョンＦＤの電位を電源電圧ＶＤＤの電位にリセットする。選択トランジスタＳＥＬは、読み出し回路１８からの画素信号の出力タイミングを制御する。

【0050】

増幅トランジスタＡＭＰは、画素信号として、フローティングディフュージョンＦＤに保持された電荷のレベルに応じた電圧の信号を生成する。増幅トランジスタＡＭＰは、ソースフォロア型のアンプを構成しており、フォトダイオードＰＤで発生した電荷のレベルに応じた電圧の画素信号を出力する。

【0051】

増幅トランジスタＡＭＰは、選択トランジスタＳＥＬがオン状態となると、フローティングディフュージョンＦＤの電位を増幅し、その電位に応じた電圧を垂直画素配線ＬＶを介してカラム信号処理部１５（図１参照）に出力する。

【0052】

切替トランジスタＦＤＧは、変換効率を切り替える際に用いられる。一般に、暗い場所での撮影時には画素信号が小さい。Ｑ＝ＣＶに基づき、電荷電圧変換を行う際に、フローティングディフュージョンＦＤの容量（以下、ＦＤ容量とも呼称する。）が大きければ、増幅トランジスタＡＭＰで電圧に変換した際のＶが小さくなってしまう。

【0053】

一方で、明るい場所では画素信号が大きくなるので、ＦＤ容量が大きくなければ、フローティングディフュージョンＦＤでフォトダイオードＰＤの電荷を受けきれない。さらに、増幅トランジスタＡＭＰで電圧に変換した際のＶが大きくなりすぎないように（換言すると、小さくなるように）、ＦＤ容量が大きくなっている必要がある。

【0054】

すなわち、切替トランジスタＦＤＧをオンにした場合には、切替トランジスタＦＤＧ分のゲート容量が増えるので、全体のＦＤ容量が大きくなる。一方、切替トランジスタＦＤＧをオフにした場合には、全体のＦＤ容量が小さくなる。このように、切替トランジスタＦＤＧの状態を切り替えることで、ＦＤ容量を可変にし、変換効率を切り替えることができる。

【0055】

［第１実施形態の受光画素］
つづいて、第１実施形態に係る受光画素１１の詳細な構成について、図３～図６を参照しながら説明する。図３は、本開示の第１実施形態に係る受光画素１１の構成の一例を示す平面図である。

【0056】

また、図４は、図３に示すＡ－Ａ線の矢視断面図であり、図５は、図３に示すＢ－Ｂ線の矢視断面図である。なお、図４および図５に示す断面図では、画素トランジスタやフローティングディフュージョンＦＤなどの図示を省略している。

【0057】

図４などに示すように、画素アレイ部１０は、半導体層２０と、平坦化膜３０と、カラーフィルタ４０と、オンチップレンズ５０とを備える。

【0058】

半導体層２０は、たとえば、シリコンを含む。半導体層２０は、複数のフォトダイオードＰＤを有する。フォトダイオードＰＤは、光電変換部の一例である。なお、１つの受光画素１１には、一対のフォトダイオードＰＤ１、ＰＤ２が設けられる。かかる一対のフォトダイオードＰＤ１、ＰＤ２が設けられることにより、受光画素１１は、位相差検出画素として機能する。

【0059】

フォトダイオードＰＤは、第１導電型（たとえば、Ｎ型）の不純物を含む第１不純物領域２１と、第２導電型（たとえば、Ｐ型）の不純物を含む第２不純物領域２２とで構成される。

【0060】

第１不純物領域２１は、フォトダイオードＰＤの中央部に配置され、第２不純物領域２２は、かかる第１不純物領域２１の側部および底部（光Ｌが入射する側とは反対側の部位）に沿って配置される。

【0061】

また、受光画素１１は、第１分離領域２４と、第２分離領域２５とを有する。第１分離領域２４は、図３に示すように、１つの受光画素１１において一対のフォトダイオードＰＤを囲むように配置される。

【0062】

また、第１分離領域２４は、図４および図５に示すように、半導体層２０を貫通するように設けられる。かかる第１分離領域２４は、たとえば、酸化シリコン（ＳｉＯ_２）などの低屈折率の誘電体で構成される。これにより、第１分離領域２４は、互いに隣接する複数の受光画素１１同士の間を光学的および電気的に分離することができる。

【0063】

第２分離領域２５は、図３に示すように、１つの受光画素１１において互いに隣接する一対のフォトダイオードＰＤ同士の間に配置される。また、第２分離領域２５は、図５に示すように、半導体層２０を貫通するように設けられる。

【0064】

かかる第２分離領域２５は、たとえば、酸化シリコンなどの低屈折率の誘電体で構成される。これにより、第２分離領域２５は、互いに隣接する一対のフォトダイオードＰＤ同士の間を光学的および電気的に分離することができる。

【0065】

このように、第１実施形態では、第２分離領域２５を用いて一対のフォトダイオードＰＤ同士を互いに分離することができることから、一対のフォトダイオードＰＤを用いて入射する光Ｌの位相差を検出することができる。

【0066】

ここで、第１実施形態では、図３に示すように、第２分離領域２５が、平面視で矩形状である第１分離領域２４の２本の対角線のうち、１本の対角線に沿って配置される。たとえば、平面視で矩形状である第１分離領域２４の４つの隅を右上から時計回り順に隅Ｃ１、隅Ｃ２、隅Ｃ３、隅Ｃ４とした場合、第２分離領域２５は、隅Ｃ１と隅Ｃ３との間に延びる対角線に沿って配置される。

【0067】

これにより、平面視で第２分離領域２５が異なる向き（たとえば、第１分離領域２４の１辺と略平行な向き）に沿って配置される場合と比べて、フォトダイオードＰＤの体積を増加させることができる。したがって、第１実施形態によれば、位相差検出画素においてフォトダイオードＰＤの飽和信号電荷量を増加させることができる。

【0068】

また、第１実施形態では、図３に示すように、第１分離領域２４と第２分離領域２５とが、平面視で互いに接していないとよい。これにより、第１分離領域２４と第２分離領域２５との間に形成される隙間（たとえば、隅Ｃ１の近傍および隅Ｃ３の近傍）に一対のフォトダイオードＰＤ同士を繋ぐオーバーフローパスを配置することができる。

【0069】

したがって、第１実施形態によれば、かかるオーバーフローパスを別途形成することによってフォトダイオードＰＤの体積が減少することを抑制できるため、位相差検出画素においてフォトダイオードＰＤの飽和信号電荷量をさらに増加させることができる。

【0070】

また、第１実施形態では、第１分離領域２４と第２分離領域２５とが平面視で互いに接していないことにより、第１分離領域２４と第２分離領域２５との間に形成される隙間に画素トランジスタやフローティングディフュージョンＦＤなどを配置することができる。

【0071】

たとえば、図３の例では、平面視において、隅Ｃ１にフローティングディフュージョンＦＤが配置され、隅Ｃ３に画素トランジスタ（たとえば、増幅トランジスタＡＭＰ）およびこの画素トランジスタの活性領域ＡＡが配置される。

【0072】

すなわち、第１実施形態では、第１分離領域２４と第２分離領域２５とが平面視で互いに接していないことにより、画素アレイ部１０のレイアウト効率を向上させることができる。なお、フローティングディフュージョンＦＤや画素トランジスタは、断面視において、たとえば、半導体層２０の光入射面２０ａとは反対側の面２０ｂに設けられる。

【0073】

また、隅Ｃ３に配置される画素トランジスタは、増幅トランジスタＡＭＰに限られない。図６は、本開示の第１実施形態に係る受光画素群１００の構成の一例を示す平面図である。

【0074】

第１実施形態では、図６に示すように、平面視で２行２列に配置される４つの受光画素１１で１つの受光画素群１００が構成される。また、１つの受光画素群１００に含まれる４つの受光画素１１は、１つの読み出し回路１８（図２参照）を共有している。

【0075】

そして、第１実施形態では、１つの受光画素群１００において、１つ（たとえば、左上）の受光画素１１の隅Ｃ３（図３参照）に増幅トランジスタＡＭＰが配置され、１つ（たとえば、右上）の受光画素１１の隅Ｃ３に選択トランジスタＳＥＬが配置される。

【0076】

また、１つの受光画素群１００において、１つ（たとえば、左下）の受光画素１１の隅Ｃ３にリセットトランジスタＲＳＴが配置され、１つ（たとえば、右下）の受光画素１１の隅Ｃ３に切替トランジスタＦＤＧが配置される。

【0077】

このように、第１実施形態では、いわゆる４×２共有の受光画素群１００において、複数の受光画素１１の隅Ｃ３に、さまざまな種類の画素トランジスタを配置してもよい。これにより、画素アレイ部１０のレイアウト効率をさらに向上させることができる。

【0078】

また、第１実施形態では、第１分離領域２４および第２分離領域２５が、半導体層２０を貫通するように設けられるとよい。これにより、図４に示すように、第１不純物領域２１の底部のみならず側部にも第２不純物領域２２を形成することができる。

【0079】

なぜなら、かかる第１分離領域２４および第２分離領域２５を形成する工程において、第１分離領域２４および第２分離領域２５に対応する部位に形成されるトレンチの側壁からも第２導電型の不純物を拡散させることができるからである。

【0080】

したがって、第１実施形態によれば、フォトダイオードＰＤのＰＮ接合面の面積を拡大することができることから、フォトダイオードＰＤの飽和信号電荷量をさらに増加させることができる。

【0081】

また、第１実施形態では、上述の第１分離領域２４および第２分離領域２５に対応する部位に形成されるトレンチの側壁から第２導電型の不純物を拡散させる工程により、図５に示すように、隅Ｃ１および隅Ｃ３にも第２不純物領域２２ａを形成することができる。

【0082】

これにより、別途第２分離領域２５の一部を切り欠いて第２不純物領域を形成することなく、一対のフォトダイオードＰＤ同士を繋ぐオーバーフローパスを形成することができる。すなわち、第１実施形態では、図５に示す第２不純物領域２２ａが、一対のフォトダイオードＰＤ同士を繋ぐオーバーフローパスとして機能する。

【0083】

このように、第１実施形態では、第２分離領域２５の一部を切り欠いてオーバーフローパスが形成される場合と比べて、フォトダイオードＰＤの体積を増加させることができる。したがって、第１実施形態によれば、位相差検出画素においてフォトダイオードＰＤの飽和信号電荷量をさらに増加させることができる。

【0084】

また、第１実施形態では、別途第２分離領域２５の一部を切り欠いて第２不純物領域を形成する工程を省略することができる。したがって、第１実施形態によれば、画素アレイ部１０の製造工程を簡素化することができることから、固体撮像素子１の製造コストを低減することができる。

【0085】

画素アレイ部１０におけるその他の部位の説明を続ける。受光画素１１は、コンタクト領域２６および転送ゲートＴＧ１、ＴＧ２をさらに有する。コンタクト領域２６および転送ゲートＴＧ１、ＴＧ２は、半導体層２０の光入射面２０ａとは反対側の面２０ｂに設けられる。

【0086】

コンタクト領域２６は、基準電位線に電気的に接続され、図３に示すように、平面視で受光画素１１の隅Ｃ２および隅Ｃ４にそれぞれ配置される。隅Ｃ２に配置されるコンタクト領域２６は、フォトダイオードＰＤ２に電気的に接続され、隅Ｃ４に配置されるコンタクト領域２６は、フォトダイオードＰＤ１に電気的に接続される。

【0087】

転送ゲートＴＧ１は、平面視でフローティングディフュージョンＦＤに隣接するとともに、かかるフローティングディフュージョンＦＤとフォトダイオードＰＤ１とを遮るように配置される。

【0088】

転送ゲートＴＧ２は、平面視でフローティングディフュージョンＦＤに隣接するとともに、かかるフローティングディフュージョンＦＤとフォトダイオードＰＤ２とを遮るように配置される。

【0089】

平坦化膜３０は、図４などに示すように、半導体層２０の光入射面２０ａに配置され、かかる光入射面２０ａを平坦化する。平坦化膜３０は、たとえば、酸化シリコンで構成される。

【0090】

なお、第１実施形態では、フォトダイオードＰＤと第１分離領域２４、第２分離領域２５および平坦化膜３０との間に、図示しない固定電荷膜が配置されてもよい。かかる固定電荷膜は、フォトダイオードＰＤと第１分離領域２４、第２分離領域２５および平坦化膜３０との界面に電荷（ここでは、正孔）を固定する機能を有する。

【0091】

固定電荷膜の材料としては、固定電荷を多く有する高誘電材料を用いることが好ましい。固定電荷膜は、たとえば、酸化ハフニウム（ＨｆＯ_２）、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）、酸化タンタル、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ_２）、酸化チタン、酸化マグネシウム（ＭｇＯ_２）、酸化ランタン（Ｌａ_２Ｏ_３）などで構成される。

【0092】

また、固定電荷膜は、酸化プラセオジム（Ｐｒ_２Ｏ_３）、酸化セリウム（ＣｅＯ_２）、酸化ネオジム（Ｎｄ_２Ｏ_３）、酸化プロメチウム（Ｐｍ_２Ｏ_３）、酸化サマリウム（Ｓｍ_２Ｏ_３）、酸化ユウロピウム（Ｅｕ_２Ｏ_３）などで構成されてもよい。

【0093】

また、固定電荷膜は、酸化ガドリニウム（Ｇｄ_２Ｏ_３）、酸化テルビウム（Ｔｂ_２Ｏ_３）、酸化ジスプロシウム（Ｄｙ_２Ｏ_３）、酸化ホルミウム（Ｈｏ_２Ｏ_３）、酸化エルビウム（Ｅｒ_２Ｏ_３）、酸化ツリウム（Ｔｍ_２Ｏ_３）などで構成されてもよい。

【0094】

また、固定電荷膜は、酸化イッテルビウム（Ｙｂ_２Ｏ_３）、酸化ルテチウム（Ｌｕ_２Ｏ_３）、酸化イットリウム（Ｙ_２Ｏ_３）窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、酸窒化ハフニウム（ＨｆＯＮ）、酸窒化アルミニウム膜（ＡｌＯＮ）などで構成されてもよい。

【0095】

カラーフィルタ４０は、入射する光Ｌのうちの所定の波長領域の光を透過させる光学的なフィルタであり、オンチップレンズ５０と平坦化膜３０との間に設けられる。

【0096】

オンチップレンズ５０は、半導体層２０に対して光Ｌが入射する側に設けられ、対応する受光画素１１に向かって光Ｌを集光させる機能を有する。オンチップレンズ５０は、たとえば、有機材料や酸化シリコンなどで構成される。

【0097】

第１実施形態では、図４および図５に示すように、１つの受光画素１１ごとに１つのオンチップレンズ５０（すなわち、一対のフォトダイオードＰＤごとに１つのオンチップレンズ５０）が設けられる。これにより、受光画素１１は、位相差検出画素として機能する。

【0098】

［第１実施形態の各種変形例］
つづいて、第１実施形態の各種変形例について、図７～図２３を参照しながら説明する。

【0099】

＜変形例１＞
図７は、本開示の第１実施形態の変形例１に係る受光画素１１の構成の一例を示す断面図であり、第１実施形態の図４に対応する図である。図７に示すように、第１実施形態の変形例１では、第２分離領域２５が、半導体層２０の光入射面２０ａとは反対側の面２０ｂから半導体層２０の途中まで（すなわち、半導体層２０を貫通しないように）設けられる。

【0100】

これによっても、上述の第１実施形態と同様に、第１不純物領域２１の底部のみならず側部にも第２不純物領域２２を形成することができる。なぜなら、かかる第１分離領域２４および第２分離領域２５を形成する工程において、第１分離領域２４および第２分離領域２５に対応する部位に形成されるトレンチの側壁からも第２導電型の不純物を拡散させることができるからである。

【0101】

したがって、第１実施形態の変形例１によれば、フォトダイオードＰＤのＰＮ接合面の面積を拡大することができることから、フォトダイオードＰＤの飽和信号電荷量をさらに増加させることができる。

【0102】

また、この変形例１では、上述の第１実施形態と同様に、隅Ｃ１（図３参照）および隅Ｃ３（図３参照）にも第２不純物領域２２ａ（図５参照）を形成することができる。

【0103】

これにより、別途第２分離領域２５の一部を切り欠いて第２不純物領域を形成することなく、一対のフォトダイオードＰＤ同士を繋ぐオーバーフローパスを形成することができる。したがって、第１実施形態の変形例１によれば、位相差検出画素においてフォトダイオードＰＤの飽和信号電荷量をさらに増加させることができる。

【0104】

また、この変形例１では、別途第２分離領域２５の一部を切り欠いて第２不純物領域を形成する工程を省略することができる。したがって、第１実施形態の変形例１によれば、画素アレイ部１０の製造工程を簡素化することができることから、固体撮像素子１の製造コストを低減することができる。

【0105】

また、この変形例１では、図７に示すように、第２分離領域２５の光入射面２０ａ側に第２不純物領域２２が配置されることから、かかる第２不純物領域２２も一対のフォトダイオードＰＤ同士を繋ぐオーバーフローパスとして機能させることができる。

【0106】

したがって、第１実施形態の変形例１によれば、受光画素１１を位相差検出画素としてさらに良好に機能させることができる。

【0107】

＜変形例２＞
図８は、本開示の第１実施形態の変形例２に係る受光画素１１の構成の一例を示す断面図である。図８に示すように、第１実施形態の変形例２では、第１分離領域２４および第２分離領域２５が、半導体層２０の光入射面２０ａとは反対側の面２０ｂから半導体層２０の途中まで（すなわち、半導体層２０を貫通しないように）設けられる。

【0108】

【0109】

したがって、第１実施形態の変形例２によれば、フォトダイオードＰＤのＰＮ接合面の面積を拡大することができることから、フォトダイオードＰＤの飽和信号電荷量をさらに増加させることができる。

【0110】

また、この変形例２では、上述の第１実施形態と同様に、隅Ｃ１（図３参照）および隅Ｃ３（図３参照）にも第２不純物領域２２ａ（図５参照）を形成することができる。

【0111】

これにより、別途第２分離領域２５の一部を切り欠いて第２不純物領域を形成することなく、一対のフォトダイオードＰＤ同士を繋ぐオーバーフローパスを形成することができる。したがって、第１実施形態の変形例２によれば、位相差検出画素においてフォトダイオードＰＤの飽和信号電荷量をさらに増加させることができる。

【0112】

また、この変形例２では、別途第２分離領域２５の一部を切り欠いて第２不純物領域を形成する工程を省略することができる。したがって、第１実施形態の変形例２によれば、画素アレイ部１０の製造工程を簡素化することができることから、固体撮像素子１の製造コストを低減することができる。

【0113】

また、この変形例２では、図８に示すように、第２分離領域２５の光入射面２０ａ側に第２不純物領域２２が配置されることから、かかる第２不純物領域２２も一対のフォトダイオードＰＤ同士を繋ぐオーバーフローパスとして機能させることができる。

【0114】

したがって、第１実施形態の変形例２によれば、受光画素１１を位相差検出画素としてさらに良好に機能させることができる。

【0115】

＜変形例３～５＞
図９～図１１は、本開示の第１実施形態の変形例３～５に係る受光画素群１００の構成の一例を示す平面図である。なおこの図９～図１１では、理解を容易にするため、受光画素１１において第１分離領域２４および第２分離領域２５以外の各要素の図示を省略している。

【0116】

上述の第１実施形態の図６では、同じ受光画素群１００に含まれる複数の受光画素１１において、すべての第２分離領域２５が同じ方向を向いている例について示したが、本開示はかかる例に限られない。

【0117】

たとえば、図９に示すように、平面視で２行２列に配置される４つの受光画素１１において、右上および左下の受光画素１１の第２分離領域２５が同じ方向を向き、左上および右下の受光画素１１の第２分離領域２５が別の同じ方向を向いていてもよい。

【0118】

このように、同じ受光画素群１００に含まれる複数の受光画素１１において、受光画素１１同士が互いに異なる方向を向いた第２分離領域２５を有することにより、さまざまな方向の位相差を検知することができる。

【0119】

したがって、第１実施形態の変形例３によれば、受光画素１１を位相差検出画素としてさらに良好に機能させることができる。

【0120】

また、図１０に示すように、平面視で２行２列に配置される４つの受光画素１１において、右上および右下の受光画素１１の第２分離領域２５が同じ方向を向き、左上および左下の受光画素１１の第２分離領域２５が別の同じ方向を向いていてもよい。

【0121】

これによっても、さまざまな方向の位相差を検知することができることから、受光画素１１を位相差検出画素としてさらに良好に機能させることができる。

【0122】

また、図１１に示すように、平面視で２行２列に配置される４つの受光画素１１において、右上および左上の受光画素１１の第２分離領域２５が同じ方向を向き、右下および左下の受光画素１１の第２分離領域２５が別の同じ方向を向いていてもよい。

【0123】

【0124】

＜変形例６＞
図１２は、本開示の第１実施形態の変形例６に係る受光画素１１の構成の一例を示す平面図であり、第１実施形態の図３に対応する図である。図１２に示すように、第１実施形態の変形例６では、コンタクト領域２６が、平面視で第２分離領域２５に一部が重なっている。

【0125】

これにより、１つのコンタクト領域２６で両方のフォトダイオードＰＤを接地電位に接続することができることから、画素アレイ部１０のレイアウト効率を向上させることができる。

【0126】

＜変形例７＞
図１３は、本開示の第１実施形態の変形例７に係る受光画素１１の構成の一例を示す平面図である。図１３に示すように、第１実施形態の変形例７では、一対のフローティングディフュージョンＦＤが一対のフォトダイオードＰＤにそれぞれ設けられる。

【0127】

具体的には、フォトダイオードＰＤ１に対応するフローティングディフュージョンＦＤ１が平面視で隅Ｃ４に配置され、フォトダイオードＰＤ２に対応するフローティングディフュージョンＦＤ２が平面視で隅Ｃ２に配置される。

【0128】

なお、かかるフローティングディフュージョンＦＤ１、ＦＤ２は、図示しない配線層を介して電気的に接続されていることから、フォトダイオードＰＤ１、ＰＤ２はフローティングディフュージョンＦＤを共有している。

【0129】

そして、上述の第１実施形態ではフローティングディフュージョンＦＤが配置されていた受光画素１１の隅Ｃ１には、コンタクト領域２６が配置される。

【0130】

第１実施形態の変形例７では、このような平面構成を有することにより、フローティングディフュージョンＦＤ、コンタクト領域２６および画素トランジスタを効率よく配置することができる。したがって、第１実施形態の変形例７によれば、画素アレイ部１０のレイアウト効率を向上させることができる。

【0131】

＜変形例８＞
図１４は、本開示の第１実施形態の変形例８に係る受光画素１１の構成の一例を示す平面図である。図１４に示すように、第１実施形態の変形例８では、上述の変形例７と同様に、一対のフローティングディフュージョンＦＤが一対のフォトダイオードＰＤにそれぞれ設けられる。

【0132】

また、この変形例８では、コンタクト領域２６が、平面視で第２分離領域２５と重なるように設けられる。そして、上述の変形例７ではコンタクト領域２６が配置されていた受光画素１１の隅Ｃ１には、別の画素トランジスタ（たとえば、選択トランジスタＳＥＬ）およびこの画素トランジスタの活性領域ＡＡが配置される。

【0133】

第１実施形態の変形例８では、このような平面構成を有することにより、フローティングディフュージョンＦＤ、コンタクト領域２６および２つの画素トランジスタを効率よく配置することができる。したがって、第１実施形態の変形例８によれば、画素アレイ部１０のレイアウト効率を向上させることができる。

【0134】

なお、隅Ｃ１および隅Ｃ３に配置される画素トランジスタは、増幅トランジスタＡＭＰおよび選択トランジスタＳＥＬに限られない。図１５は、本開示の第１実施形態の変形例８に係る受光画素群１００の構成の一例を示す平面図である。

【0135】

図１５に示すように、この変形例８では、たとえば、平面視で上下に並んだ２つの受光画素１１で１つの受光画素群１００が構成される。また、１つの受光画素群１００に含まれる２つの受光画素１１は、１つの読み出し回路１８（図２参照）を共有している。

【0136】

そして、図１５の例では、１つの受光画素群１００において、１つ（たとえば、上）の受光画素１１の隅Ｃ１（図１４参照）に切替トランジスタＦＤＧが配置され、隅Ｃ３にリセットトランジスタＲＳＴが配置される。

【0137】

また、１つの受光画素群１００において、もう１つ（たとえば、下）の受光画素１１の隅Ｃ１に選択トランジスタＳＥＬが配置され、隅Ｃ３に増幅トランジスタＡＭＰが配置される。

【0138】

このように、第１実施形態の変形例８では、いわゆる２×２共有の受光画素群１００において、複数の受光画素１１の隅Ｃ１、Ｃ３に、さまざまな種類の画素トランジスタを配置してもよい。これにより、画素アレイ部１０のレイアウト効率をさらに向上させることができる。

【0139】

図１６は、本開示の第１実施形態の変形例８に係る受光画素群１００の構成の別の一例を示す平面図である。図１６に示すように、この変形例８では、たとえば、平面視で左右に並んだ２つの受光画素１１で１つの受光画素群１００が構成されてもよい。

【0140】

そして、この変形例８では、１つの受光画素群１００において、１つ（たとえば、右）の受光画素１１の隅Ｃ１（図１４参照）に切替トランジスタＦＤＧが配置され、隅Ｃ３にリセットトランジスタＲＳＴが配置される。

【0141】

また、１つの受光画素群１００において、もう１つ（たとえば、左）の受光画素１１の隅Ｃ１に選択トランジスタＳＥＬが配置され、隅Ｃ３に増幅トランジスタＡＭＰが配置される。

【0142】

このように、第１実施形態の変形例８では、いわゆる４×１共有の受光画素群１００において、複数の受光画素１１の隅Ｃ１、Ｃ３に、さまざまな種類の画素トランジスタを配置してもよい。これにより、画素アレイ部１０のレイアウト効率をさらに向上させることができる。

【0143】

＜変形例９＞
図１７は、本開示の第１実施形態の変形例９に係る受光画素１１の構成の一例を示す平面図である。図１７に示すように、第１実施形態の変形例９では、隅Ｃ３に設けられる画素トランジスタの配置形態が上述の第１実施形態（図３）と異なる。

【0144】

具体的には、隅Ｃ３に沿って平面視で略Ｌ字形状の活性領域ＡＡが配置されるとともに、かかる活性領域ＡＡの２つの辺にそれぞれ異なる画素トランジスタ（たとえば、増幅トランジスタＡＭＰおよび選択トランジスタＳＥＬ）が配置される。

【0145】

第１実施形態の変形例９では、このような平面構成を有することにより、フローティングディフュージョンＦＤ、コンタクト領域２６および画素トランジスタをさらに効率よく配置することができる。したがって、第１実施形態の変形例９によれば、画素アレイ部１０のレイアウト効率をさらに向上させることができる。

【0146】

また、この変形例９では、略Ｌ字形状の活性領域ＡＡを受光画素１１内に配置することにより、かかる活性領域ＡＡの面積を大きく取ることができる。したがって、第１実施形態の変形例９によれば、画素アレイ部１０のレイアウト効率をさらに向上させることができる。

【0147】

なお、隅Ｃ３に配置される画素トランジスタは、増幅トランジスタＡＭＰおよび選択トランジスタＳＥＬに限られない。図１８は、本開示の第１実施形態の変形例９に係る受光画素群１００の構成の一例を示す平面図である。

【0148】

図１８に示すように、この変形例９では、たとえば、平面視で２行２列に並んだ４つの受光画素１１で１つの受光画素群１００が構成される。また、１つの受光画素群１００に含まれる４つの受光画素１１は、１つの読み出し回路１８（図２参照）を共有している。

【0149】

そして、この変形例９では、１つの受光画素群１００において、１つ（たとえば、左上）の受光画素１１の隅Ｃ３（図１７参照）に２つの増幅トランジスタＡＭＰが配置され、１つ（例えば、右上）の受光画素１１の隅Ｃ３に選択トランジスタＳＥＬが配置される。

【0150】

【0151】

このように、第１実施形態の変形例９では、いわゆる４×２共有の受光画素群１００において、複数の受光画素１１の隅Ｃ３に、さまざまな種類の画素トランジスタを配置してもよい。これにより、画素アレイ部１０のレイアウト効率をさらに向上させることができる。

【0152】

また、第１実施形態の変形例９では、１つの受光画素群１００で共有する読み出し回路１８に複数（図１８では２つ）の並列接続された増幅トランジスタＡＭＰを設けることができる。これにより、読み出し回路１８のランダムノイズを改善することができる。

【0153】

図１９は、本開示の第１実施形態の変形例９に係る受光画素群１００の構成の別の一例を示す平面図である。

【0154】

図１９の例では、１つの受光画素群１００において、１つ（たとえば、左上）の受光画素１１の隅Ｃ３（図１７参照）に２つの増幅トランジスタＡＭＰが配置され、１つ（たとえば、右上）の受光画素１１の隅Ｃ３に２つの増幅トランジスタＡＭＰが配置される。

【0155】

また、１つの受光画素群１００において、１つ（たとえば、左下）の受光画素１１の隅Ｃ３に増幅トランジスタＡＭＰおよび選択トランジスタＳＥＬが配置される。また、１つの受光画素群１００において、１つ（たとえば、右下）の受光画素１１の隅Ｃ３にリセットトランジスタＲＳＴおよび切替トランジスタＦＤＧが配置される。

【0156】

このように、第１実施形態の変形例９では、いわゆる４×２共有の受光画素群１００において、複数の受光画素１１の隅Ｃ３に、さまざまな画素トランジスタを配置してもよい。これによっても、画素アレイ部１０のレイアウト効率をさらに向上させることができる。

【0157】

また、図１９の例では、１つの受光画素群１００で共有する読み出し回路１８（図２参照）に５つの並列接続された増幅トランジスタＡＭＰを設けることができる。これにより、かかる読み出し回路１８のランダムノイズを改善することができる。

【0158】

＜変形例１０＞
図２０は、本開示の第１実施形態の変形例１０に係る受光画素１１の構成の一例を示す平面図である。図２０に示すように、第１実施形態の変形例１０では、上述の変形例８と同様に、一対のフローティングディフュージョンＦＤが一対のフォトダイオードＰＤにそれぞれ設けられ、コンタクト領域２６が平面視で第２分離領域２５と重なるように設けられる。

【0159】

また、隅Ｃ１に沿って略Ｌ字形状の活性領域ＡＡが配置されるとともに、かかる活性領域ＡＡの２つの辺にそれぞれ異なる画素トランジスタ（たとえば、リセットトランジスタＲＳＴおよび切替トランジスタＦＤＧ）が配置される。

【0160】

さらに、隅Ｃ３に沿って略Ｌ字形状の活性領域ＡＡが配置されるとともに、かかる活性領域ＡＡの２つの辺にそれぞれ異なる画素トランジスタ（たとえば、増幅トランジスタＡＭＰおよび選択トランジスタＳＥＬ）が配置される。

【0161】

第１実施形態の変形例１０では、このような平面構成を有することにより、フローティングディフュージョンＦＤ、コンタクト領域２６および画素トランジスタをさらに効率よく配置することができる。したがって、第１実施形態の変形例１０によれば、画素アレイ部１０のレイアウト効率をさらに向上させることができる。

【0162】

なお、受光画素１１内における各画素トランジスタの配置は図２０の例に限られない。図２１は、本開示の第１実施形態の変形例１０に係る受光画素１１の構成の別の一例を示す平面図である。

【0163】

図２１の例では、隅Ｃ１に沿って略Ｌ字形状の活性領域ＡＡが配置されるとともに、かかる活性領域ＡＡの２つの辺にそれぞれ異なる画素トランジスタ（たとえば、増幅トランジスタＡＭＰおよび選択トランジスタＳＥＬ）が配置される。

【0164】

また、隅Ｃ３に沿って略Ｌ字形状の活性領域ＡＡが配置されるとともに、かかる活性領域ＡＡの２つの辺にそれぞれ異なる画素トランジスタ（たとえば、リセットトランジスタＲＳＴおよび切替トランジスタＦＤＧ）が配置される。

【0165】

第１実施形態の変形例１０では、このような平面構成を有する場合でも、フローティングディフュージョンＦＤ、コンタクト領域２６および画素トランジスタをさらに効率よく配置することができる。したがって、第１実施形態の変形例１０によれば、画素アレイ部１０のレイアウト効率をさらに向上させることができる。

【0166】

また、この変形例１０では、略Ｌ字形状の活性領域ＡＡを受光画素１１内に配置することにより、かかる活性領域ＡＡの面積を大きく取ることができる。したがって、第１実施形態の変形例１０によれば、画素アレイ部１０のレイアウト効率をさらに向上させることができる。

【0167】

また、この変形例１０では、図２０および図２１に示すように、１つの活性領域ＡＡに対して、増幅トランジスタＡＭＰと選択トランジスタＳＥＬとの組合せ、またはリセットトランジスタＲＳＴと切替トランジスタＦＤＧとの組合せが配置されてもよい。これにより、画素アレイ部１０のレイアウト効率をさらに向上させることができる。

【0168】

＜変形例１１＞
図２２は、本開示の第１実施形態の変形例１１に係る受光画素１１の構成の一例を示す平面図である。第１実施形態の変形例１１では、転送ゲートＴＧ１、ＴＧ２の配置が上述の第１実施形態（図３）と異なる。

【0169】

具体的には、図２２に示すように、平面視において、転送ゲートＴＧ１、ＴＧ２の一部が第２分離領域２５に重なっている。これによっても、画素アレイ部１０のレイアウト効率をさらに向上させることができる。

【0170】

＜変形例１２＞
図２３は、本開示の第１実施形態の変形例１２に係る受光画素１１の構成の一例を示す平面図である。第１実施形態の変形例１２では、画素トランジスタの配置が上述の第１実施形態（図３）と異なる。

【0171】

具体的には、図２３に示すように、平面視において、画素トランジスタ（ここでは増幅トランジスタＡＭＰ）の一部が第２分離領域２５に重なっている。これによっても、画素アレイ部１０のレイアウト効率をさらに向上させることができる。

【0172】

［第２実施形態］
近年、裏面照射型のＣＭＯＳイメージセンサにおいて、同じオンチップレンズから４つのフォトダイオードに光を入射させることにより、位相差の検出を実現させる技術がある。また、かかるイメージセンサでは、フォトダイオードの飽和信号電荷量を増加させることにより、ダイナミックレンジやＳＮ比を向上させることができる。

【0173】

しかしながら、上記の従来技術では、位相差を検出する４つのフォトダイオード同士の間に分離領域を形成する必要があり、さらにこの分離領域内にオーバーフローパスを形成する必要もあることから、フォトダイオード自体の体積を十分にとれない場合があった。

【0174】

すなわち、上記の従来技術では、位相差検出画素において、フォトダイオードの飽和信号電荷量を増加させるという点でさらなる改善の余地があった。

【0175】

そこで、上述の問題点を克服し、４つのフォトダイオードを有する位相差検出画素においてフォトダイオードの飽和信号電荷量を増加させることができる技術の実現が期待されている。

【0176】

［第２実施形態の画素回路］
まずは、第２実施形態に係る画素回路の一例について、図２４を参照しながら説明する。図２４は、本開示の第２実施形態に係る画素回路の一例を示す図である。

【0177】

図２４に示すように、第２実施形態では、４つの受光画素１１が１つの読み出し回路１８を共有している。ここで、「共有」とは、４つの受光画素１１が共通の読み出し回路１８に電気的に接続されている、すなわち、４つの受光画素１１の出力が共通の読み出し回路１８に入力されることを意味する。

【0178】

各受光画素１１は、互いに共通の構成要素を有している。図２４では、各受光画素１１の構成要素を互いに区別するために、各受光画素１１の構成要素の符号の末尾に識別番号（１、２、３、４）が付与されている。

【0179】

【0180】

【0181】

【0182】

【0183】

【0184】

【0185】

読み出し回路１８は、図２４に示すように、たとえば、リセットトランジスタＲＳＴと、選択トランジスタＳＥＬと、増幅トランジスタＡＭＰと、切替トランジスタＦＤＧとを有する。リセットトランジスタＲＳＴ、増幅トランジスタＡＭＰ、選択トランジスタＳＥＬおよび切替トランジスタＦＤＧは、たとえば、ＣＭＯＳトランジスタである。なお、選択トランジスタＳＥＬや切替トランジスタＦＤＧは、必要に応じて省略されてもよい。

【0186】

【0187】

【0188】

【0189】

【0190】

【0191】

【0192】

【0193】

【0194】

切替トランジスタＦＤＧは、変換効率を切り替える際に用いられる。この切替トランジスタＦＤＧの機能は、上述の第１実施形態と同様であることから、詳細な説明は省略する。

【0195】

［第２実施形態の受光画素］
つづいて、第２実施形態に係る受光画素１１の詳細な構成について、図２５～図２７を参照しながら説明する。図２５は、本開示の第２実施形態に係る受光画素１１の構成の一例を示す平面図である。

【0196】

また、図２６は、図２５に示すＣ－Ｃ線の矢視断面図であり、図２７は、図２５に示すＤ－Ｄ線の矢視断面図である。なお、図２６および図２７に示す断面図では、画素トランジスタやフローティングディフュージョンＦＤなどの図示を省略している。

【0197】

図２６などに示すように、画素アレイ部１０は、半導体層２０と、平坦化膜３０と、カラーフィルタ４０と、オンチップレンズ５０とを備える。

【0198】

半導体層２０は、たとえば、シリコンを含む。半導体層２０は、複数のフォトダイオードＰＤを有する。フォトダイオードＰＤは、光電変換部の一例である。なお、１つの受光画素１１には、図２５に示すように、４つのフォトダイオードＰＤ１～ＰＤ４が設けられる。かかる４つのフォトダイオードＰＤ１～ＰＤ４が設けられることにより、受光画素１１は、位相差検出画素として機能する。

【0199】

【0200】

【0201】

また、受光画素１１は、第１分離領域２４と、第２分離領域２５とを有する。第１分離領域２４は、図２５に示すように、１つの受光画素１１において４つのフォトダイオードＰＤを囲むように配置される。

【0202】

また、第１分離領域２４は、図２６および図２７に示すように、半導体層２０を貫通するように設けられる。かかる第１分離領域２４は、たとえば、酸化シリコン（ＳｉＯ_２）などの低屈折率の誘電体で構成される。これにより、第１分離領域２４は、互いに隣接する複数の受光画素１１同士の間を光学的および電気的に分離することができる。

【0203】

第２分離領域２５は、図２５に示すように、１つの受光画素１１において互いに隣接する４つのフォトダイオードＰＤ同士の間に配置される。また、第２分離領域２５は、図２６に示すように、半導体層２０を貫通するように設けられる。

【0204】

かかる第２分離領域２５は、たとえば、酸化シリコンなどの低屈折率の誘電体で構成される。これにより、第２分離領域２５は、互いに隣接する４つのフォトダイオードＰＤ同士の間を光学的および電気的に分離することができる。

【0205】

このように、第２実施形態では、第２分離領域２５を用いて４つのフォトダイオードＰＤ同士を互いに分離することができることから、４つのフォトダイオードＰＤを用いて入射する光Ｌの位相差を検出することができる。

【0206】

また、第２実施形態では、１つの受光画素１１に４つのフォトダイオードＰＤが設けられることから、複数回の撮像を必要とせず高ダイナミックレンジ（ＨＤＲ：High Dynamic Range）の画像を得ることができる。

【0207】

ここで、第２実施形態では、図２５に示すように、第２分離領域２５が、平面視で矩形状である第１分離領域２４の２本の対角線に沿って配置される。たとえば、平面視で矩形状である第１分離領域２４の４つの隅を右上から時計回り順に隅Ｃ１、隅Ｃ２、隅Ｃ３、隅Ｃ４とした場合、第２分離領域２５は、隅Ｃ１と隅Ｃ３との間に延びる対角線と、隅Ｃ２と隅Ｃ４との間に延びる対角線とに沿って配置される。すなわち、第２実施形態に係る第２分離領域２５は、平面視で略Ｘ字形状である。

【0208】

これにより、平面視で第２分離領域２５が異なる向き（たとえば、第１分離領域２４の垂直な２辺とそれぞれ略平行な向き）に沿って配置される場合と比べて、フォトダイオードＰＤの体積を増加させることができる。したがって、第２実施形態によれば、位相差検出画素においてフォトダイオードＰＤの飽和信号電荷量を増加させることができる。

【0209】

また、第２実施形態では、第１分離領域２４および第２分離領域２５が、半導体層２０を貫通するように設けられるとよい。これにより、図２６に示すように、第１不純物領域２１の底部のみならず側部にも第２不純物領域２２を形成することができる。

【0210】

【0211】

したがって、第２実施形態によれば、フォトダイオードＰＤのＰＮ接合面の面積を拡大することができることから、フォトダイオードＰＤの飽和信号電荷量をさらに増加させることができる。

【0212】

画素アレイ部１０におけるその他の部位の説明を続ける。受光画素１１は、コンタクト領域２６、フローティングディフュージョンＦＤ１～ＦＤ４および転送ゲートＴＧ１～ＴＧ４をさらに有する。コンタクト領域２６、フローティングディフュージョンＦＤ１～ＦＤ４および転送ゲートＴＧ１～ＴＧ４は、半導体層２０の光入射面２０ａとは反対側の面２０ｂに設けられる。

【0213】

コンタクト領域２６は、基準電位線に電気的に接続され、図２５に示すように、平面視で受光画素１１の隅Ｃ１～Ｃ４にそれぞれ配置される。

【0214】

フローティングディフュージョンＦＤ１は、フローティングディフュージョンＦＤ（図２４参照）の一部であり、平面視で第２分離領域２５の交差部に隣接するとともに、かかる第２分離領域２５の交差部とフォトダイオードＰＤ１との間に配置される。

【0215】

フローティングディフュージョンＦＤ２は、フローティングディフュージョンＦＤの一部であり、平面視で第２分離領域２５の交差部に隣接するとともに、かかる第２分離領域２５の交差部とフォトダイオードＰＤ２との間に配置される。

【0216】

フローティングディフュージョンＦＤ３は、フローティングディフュージョンＦＤの一部であり、平面視で第２分離領域２５の交差部に隣接するとともに、かかる第２分離領域２５の交差部とフォトダイオードＰＤ３との間に配置される。

【0217】

フローティングディフュージョンＦＤ４は、フローティングディフュージョンＦＤの一部であり、平面視で第２分離領域２５の交差部に隣接するとともに、かかる第２分離領域２５の交差部とフォトダイオードＰＤ４との間に配置される。

【0218】

なお、フローティングディフュージョンＦＤ１～ＦＤ４は、図示しない配線層を介して電気的に接続されていることから、フォトダイオードＰＤ１～ＰＤ４はフローティングディフュージョンＦＤを共有している。

【0219】

転送ゲートＴＧ１は、平面視でフローティングディフュージョンＦＤ１に隣接するとともに、かかるフローティングディフュージョンＦＤ１とフォトダイオードＰＤ１とを遮るように配置される。

【0220】

転送ゲートＴＧ２は、平面視でフローティングディフュージョンＦＤ２に隣接するとともに、かかるフローティングディフュージョンＦＤ２とフォトダイオードＰＤ２とを遮るように配置される。

【0221】

転送ゲートＴＧ３は、平面視でフローティングディフュージョンＦＤ３に隣接するとともに、かかるフローティングディフュージョンＦＤ３とフォトダイオードＰＤ３とを遮るように配置される。

【0222】

転送ゲートＴＧ４は、平面視でフローティングディフュージョンＦＤ４に隣接するとともに、かかるフローティングディフュージョンＦＤ４とフォトダイオードＰＤ４とを遮るように配置される。

【0223】

また、第２実施形態では、平面視において、４つのフォトダイオードＰＤとそれぞれ重なるように、画素トランジスタおよびこの画素トランジスタの活性領域ＡＡが配置される。

【0224】

たとえば、平面視において、フォトダイオードＰＤ１と重なるように切替トランジスタＦＤＧが配置され、フォトダイオードＰＤ２と重なるように増幅トランジスタＡＭＰが配置される。

【0225】

また、平面視において、フォトダイオードＰＤ３と重なるように選択トランジスタＳＥＬが配置され、フォトダイオードＰＤ４と重なるようにリセットトランジスタＲＳＴが配置される。

【0226】

第２実施形態では、このような平面構成を有することにより、フローティングディフュージョンＦＤ、コンタクト領域２６および画素トランジスタを効率よく配置することができる。したがって、第２実施形態によれば、画素アレイ部１０のレイアウト効率を向上させることができる。

【0227】

平坦化膜３０は、図２６などに示すように、半導体層２０の光入射面２０ａに配置され、かかる光入射面２０ａを平坦化する。平坦化膜３０は、たとえば、酸化シリコンで構成される。

【0228】

なお、第２実施形態では、フォトダイオードＰＤと第１分離領域２４、第２分離領域２５および平坦化膜３０との間に、図示しない固定電荷膜が配置されてもよい。かかる固定電荷膜は、フォトダイオードＰＤと第１分離領域２４、第２分離領域２５および平坦化膜３０との界面に電荷（ここでは、正孔）を固定する機能を有する。

【0229】

固定電荷膜の材料としては、固定電荷を多く有する高誘電材料を用いることが好ましい。固定電荷膜は、たとえば、上述の第１実施形態に係る固定電荷膜の材料と同様の材料を用いることができる。

【0230】

【0231】

【0232】

第２実施形態では、図２６および図２７に示すように、１つの受光画素１１ごとに１つのオンチップレンズ５０（すなわち、４つのフォトダイオードＰＤごとに１つのオンチップレンズ５０）が設けられる。これにより、受光画素１１は、位相差検出画素として機能する。

【0233】

［第２実施形態の各種変形例］
つづいて、第２実施形態の各種変形例について、図２８～図４３を参照しながら説明する。

【0234】

＜変形例１＞
図２８は、本開示の第２実施形態の変形例１に係る受光画素１１の構成の一例を示す断面図であり、第２実施形態の図２６に対応する図である。図２８に示すように、第２実施形態の変形例１では、第２分離領域２５が、半導体層２０の光入射面２０ａとは反対側の面２０ｂから半導体層２０の途中まで（すなわち、半導体層２０を貫通しないように）設けられる。

【0235】

これによっても、上述の第２実施形態と同様に、第１不純物領域２１の底部のみならず側部にも第２不純物領域２２を形成することができる。なぜなら、かかる第１分離領域２４および第２分離領域２５を形成する工程において、第１分離領域２４および第２分離領域２５に対応する部位に形成されるトレンチの側壁からも第２導電型の不純物を拡散させることができるからである。

【0236】

したがって、第２実施形態の変形例１によれば、フォトダイオードＰＤのＰＮ接合面の面積を拡大することができることから、フォトダイオードＰＤの飽和信号電荷量をさらに増加させることができる。

【0237】

また、この変形例１では、図２８に示すように、第２分離領域２５の光入射面２０ａ側に第２不純物領域２２が配置されることから、かかる第２不純物領域２２も一対のフォトダイオードＰＤ同士を繋ぐオーバーフローパスとして機能させることができる。

【0238】

したがって、第２実施形態の変形例１によれば、受光画素１１を位相差検出画素としてさらに良好に機能させることができる。

【0239】

＜変形例２＞
図２９は、本開示の第２実施形態の変形例２に係る受光画素１１の構成の一例を示す断面図である。図２９に示すように、第２実施形態の変形例２では、第１分離領域２４および第２分離領域２５が、半導体層２０の光入射面２０ａとは反対側の面２０ｂから半導体層２０の途中まで（すなわち、半導体層２０を貫通しないように）設けられる。

【0240】

これによっても、上述の第２実施形態と同様に、第２不純物領域２２の底部のみならず側部にも第２不純物領域２２を形成することができる。なぜなら、かかる第１分離領域２４および第２分離領域２５を形成する工程において、第１分離領域２４および第２分離領域２５に対応する部位に形成されるトレンチの側壁からも第２導電型の不純物を拡散させることができるからである。

【0241】

したがって、第２実施形態の変形例２によれば、フォトダイオードＰＤのＰＮ接合面の面積を拡大することができることから、フォトダイオードＰＤの飽和信号電荷量をさらに増加させることができる。

【0242】

また、この変形例２では、図２９に示すように、第２分離領域２５の光入射面２０ａ側に第２不純物領域２２が配置されることから、かかる第２不純物領域２２も一対のフォトダイオードＰＤ同士を繋ぐオーバーフローパスとして機能させることができる。

【0243】

したがって、第２実施形態の変形例２によれば、受光画素１１を位相差検出画素としてさらに良好に機能させることができる。

【0244】

＜変形例３＞
図３０は、本開示の第２実施形態の変形例３に係る受光画素１１の構成の一例を示す断面図である。図３０に示すように、第２実施形態の変形例３では、第２分離領域２５が、半導体層２０の光入射面２０ａから半導体層２０の途中まで（すなわち、半導体層２０を貫通しないように）設けられる。

【0245】

これによっても、上述の第２実施形態と同様に、４つのフォトダイオードＰＤを第２分離領域２５で分離することができる。したがって、第２実施形態の変形例３によれば、受光画素１１を位相差検出画素として機能させることができる。

【0246】

また、この変形例３では、図３０に示すように、第２分離領域２５の光入射面２０ａとは反対側に第２不純物領域２２が配置されることから、かかる第２不純物領域２２も一対のフォトダイオードＰＤ同士を繋ぐオーバーフローパスとして機能させることができる。

【0247】

したがって、第２実施形態の変形例３によれば、受光画素１１を位相差検出画素としてさらに良好に機能させることができる。

【0248】

＜変形例４＞
図３１は、本開示の第２実施形態の変形例４に係る受光画素１１の構成の一例を示す断面図である。図３１に示すように、第２実施形態の変形例４では、第１分離領域２４および第２分離領域２５が、半導体層２０の光入射面２０ａから半導体層２０の途中まで（すなわち、半導体層２０を貫通しないように）設けられる。

【0249】

これによっても、上述の第２実施形態と同様に、４つのフォトダイオードＰＤを第２分離領域２５で分離することができる。したがって、第２実施形態の変形例４によれば、受光画素１１を位相差検出画素として機能させることができる。

【0250】

また、この変形例４では、図３１に示すように、第２分離領域２５の光入射面２０ａとは反対側に第２不純物領域２２が配置されることから、かかる第２不純物領域２２も一対のフォトダイオードＰＤ同士を繋ぐオーバーフローパスとして機能させることができる。

【0251】

したがって、第２実施形態の変形例４によれば、受光画素１１を位相差検出画素としてさらに良好に機能させることができる。

【0252】

＜変形例５＞
図３２は、本開示の第２実施形態の変形例５に係る受光画素１１の構成の一例を示す平面図である。第２実施形態の変形例５では、第２分離領域２５の構成が上述の第２実施形態（図２５）と異なる。

【0253】

具体的には、図３２に示すように、第２分離領域２５が、平面視で第１分離領域２４と接していない端部を有する。たとえば、この変形例５では、隅Ｃ２および隅Ｃ４において、第１分離領域２４と第２分離領域２５とが接していない。

【0254】

これにより、第１分離領域２４と第２分離領域２５との間に形成される隙間に、かかる隙間に隣接する一対のフォトダイオードＰＤ同士を繋ぐオーバーフローパスを配置することができる。

【0255】

たとえば、隅Ｃ２に隣接する隙間に、フォトダイオードＰＤ２とフォトダイオードＰＤ３とを繋ぐオーバーフローパスを配置することができる。また、隅Ｃ４に隣接する隙間に、フォトダイオードＰＤ１とフォトダイオードＰＤ４とを繋ぐオーバーフローパスを配置することができる。

【0256】

すなわち、この変形例５では、かかるオーバーフローパスを別途形成することによってフォトダイオードＰＤの体積が減少することを抑制することができる。したがって、第２実施形態の変形例５によれば、位相差検出画素においてフォトダイオードＰＤの飽和信号電荷量をさらに増加させることができる。

【0257】

また、この変形例５では、第２分離領域２５が平面視で第１分離領域２４と接していない端部を有することにより、第１分離領域２４と第２分離領域２５との間に形成される隙間に、画素トランジスタなどを配置することができる。

【0258】

たとえば、図３２の例では、平面視において、隅Ｃ２に沿って略Ｌ字形状の活性領域ＡＡが配置されるとともに、この活性領域ＡＡの２つの辺にそれぞれ異なる画素トランジスタ（たとえば、増幅トランジスタＡＭＰおよび選択トランジスタＳＥＬ）が配置される。

【0259】

また、平面視において、隅Ｃ４に沿って略Ｌ字形状の活性領域ＡＡが配置されるとともに、この活性領域ＡＡの２つの辺にそれぞれ異なる画素トランジスタ（たとえば、リセットトランジスタＲＳＴおよび切替トランジスタＦＤＧ）が配置される。

【0260】

すなわち、この変形例５では、第２分離領域２５が平面視で第１分離領域２４と接していない端部を有することにより、画素アレイ部１０のレイアウト効率を向上させることができる。

【0261】

また、この変形例５では、略Ｌ字形状の活性領域ＡＡを受光画素１１内に配置することにより、かかる活性領域ＡＡの面積を大きく取ることができる。したがって、第２実施形態の変形例５によれば、画素アレイ部１０のレイアウト効率をさらに向上させることができる。

【0262】

＜変形例６＞
図３３は、本開示の第２実施形態の変形例６に係る受光画素１１の構成の一例を示す平面図である。第２実施形態の変形例６では、第２分離領域２５の構成が上述の変形例５（図３２）と異なる。

【0263】

具体的には、図３３に示すように、第１分離領域２４および第２分離領域２５が互いに接していない。これにより、第１分離領域２４と第２分離領域２５との間に形成される隙間に、かかる隙間に隣接する一対のフォトダイオードＰＤ同士を繋ぐオーバーフローパスを配置することができる。

【0264】

すなわち、この変形例６では、かかるオーバーフローパスを別途形成することによってフォトダイオードＰＤの体積が減少することを抑制することができる。したがって、第２実施形態の変形例６によれば、位相差検出画素においてフォトダイオードＰＤの飽和信号電荷量をさらに増加させることができる。

【0265】

また、この変形例６では、第１分離領域２４および第２分離領域２５が互いに接していないことにより、第１分離領域２４と第２分離領域２５との間に形成される隙間に、画素トランジスタなどを配置することができる。

【0266】

たとえば、図３３の例では、平面視において、隅Ｃ３の近傍から隅Ｃ４、隅Ｃ１、隅Ｃ２および隅Ｃ３の近傍まで延びる略Ｃ字形状の活性領域ＡＡが配置される。そして、この活性領域ＡＡの４つの辺にそれぞれ異なる画素トランジスタ（たとえば、増幅トランジスタＡＭＰ、選択トランジスタＳＥＬ、リセットトランジスタＲＳＴおよび切替トランジスタＦＤＧ）が配置される。また、コンタクト領域２６は、隅Ｃ３の近傍に１つ配置される。

【0267】

すなわち、この変形例６では、第１分離領域２４および第２分離領域２５が互いに接していないことにより、画素アレイ部１０のレイアウト効率をさらに向上させることができる。

【0268】

また、この変形例６では、略Ｃ字形状の活性領域ＡＡを受光画素１１内に配置することにより、かかる活性領域ＡＡの面積をさらに大きく取ることができる。したがって、第２実施形態の変形例６によれば、画素アレイ部１０のレイアウト効率をさらに向上させることができる。

【0269】

＜変形例７＞
図３４は、本開示の第２実施形態の変形例７に係る受光画素１１の構成の一例を示す平面図である。第２実施形態の変形例７では、第２分離領域２５の構成が上述の変形例６（図３３）と異なる。

【0270】

具体的には、図３３に示すように、平面視で略Ｘ字形状の第２分離領域２５において、交差部に第２分離領域２５が設けられていない。換言すると、この変形例７では、第２分離領域２５が、交差部に切欠部２５ａを有する。

【0271】

これにより、かかる切欠部２５ａに形成される隙間に、かかる隙間に隣接する一対のフォトダイオードＰＤ同士を繋ぐオーバーフローパスを配置することができる。

【0272】

すなわち、この変形例７では、かかるオーバーフローパスを別途形成することによってフォトダイオードＰＤの体積が減少することを抑制することができる。したがって、第２実施形態の変形例７によれば、位相差検出画素においてフォトダイオードＰＤの飽和信号電荷量をさらに増加させることができる。

【0273】

また、この変形例７では、第２分離領域２５が切欠部２５ａを有することにより、かかる切欠部２５ａにフローティングディフュージョンＦＤを配置することができる。すなわち、この変形例７では、第２分離領域２５が切欠部２５ａを有することにより、画素アレイ部１０のレイアウト効率をさらに向上させることができる。

【0274】

また、この変形例７では、平面視で受光画素１１の中央部に第２分離領域２５の切欠部２５ａを配置することにより、４つのフォトダイオードＰＤが共有する１つのフローティングディフュージョンＦＤを配置することができる。

【0275】

これにより、第２実施形態の変形例７では、フローティングディフュージョンＦＤの面積をさらに大きく取ることができることから、画素アレイ部１０のレイアウト効率をさらに向上させることができる。

【0276】

＜変形例８～１６＞
本開示における第２分離領域２５の平面構成は、ここまで説明した第２実施形態および変形例５～７の例に限られない。図３５～図４３は、本開示の第２実施形態の変形例８～１６に係る受光画素１１の構成の一例を示す平面図である。なお、この図３５～図１６では、理解を容易にするため、受光画素１１において第１分離領域２４および第２分離領域２５以外の各要素の図示を省略している。

【0277】

たとえば、図３５に示すように、平面視で略Ｘ字形状である第２分離領域２５の端部が、隅Ｃ２および隅Ｃ４で第１分離領域２４と接する一方、隅Ｃ１および隅Ｃ３で第１分離領域２４と接していなくてもよい。

【0278】

また、図３６に示すように、平面視で略Ｘ字形状である第２分離領域２５の端部が、すべての隅Ｃ１～Ｃ４で第１分離領域２４と接するとともに、隅Ｃ１および隅Ｃ３から交差部に向けて延びる部位において、かかる交差部の近傍に切欠部２５ａを有していてもよい。

【0279】

また、図３７に示すように、平面視で略Ｘ字形状である第２分離領域２５の端部が、すべての隅Ｃ１～Ｃ４で第１分離領域２４と接するとともに、隅Ｃ１および隅Ｃ３から交差部に向けて延びる部位の中間部に切欠部２５ａを有していてもよい。

【0280】

また、図３８に示すように、平面視で略Ｘ字形状である第２分離領域２５の端部が、隅Ｃ２および隅Ｃ４で第１分離領域２４と接する。一方で、図３８の例では、第２分離領域２５の端部が、隅Ｃ１および隅Ｃ３で第１分離領域２４と接しておらず、かつ隅Ｃ１および隅Ｃ３から交差部に向けて延びる部位において、かかる交差部の近傍に切欠部２５ａを有していてもよい。

【0281】

また、図３９に示すように、平面視で略Ｘ字形状である第２分離領域２５の端部が、すべての隅Ｃ１～Ｃ４で第１分離領域２４と接するとともに、隅Ｃ２および隅Ｃ４から交差部に向けて延びる部位において、かかる交差部の近傍に切欠部２５ａを有していてもよい。

【0282】

また、図４０に示すように、平面視で略Ｘ字形状である第２分離領域２５の端部が、すべての隅Ｃ１～Ｃ４で第１分離領域２４と接するとともに、隅Ｃ２および隅Ｃ４から交差部に向けて延びる部位の中間部に切欠部２５ａを有していてもよい。

【0283】

また、図４１に示すように、平面視で略Ｘ字形状である第２分離領域２５の端部が、隅Ｃ１および隅Ｃ３で第１分離領域２４と接する。一方で、図４１の例では、第２分離領域２５の端部が、隅Ｃ２および隅Ｃ４で第１分離領域２４と接しておらず、かつ隅Ｃ２および隅Ｃ４から交差部に向けて延びる部位において、かかる交差部の近傍に切欠部２５ａを有していてもよい。

【0284】

また、図４２に示すように、平面視で略Ｘ字形状である第２分離領域２５の端部が、すべての隅Ｃ１～Ｃ４で第１分離領域２４と接するとともに、第２分離領域２５の交差部に切欠部２５ａを有していてもよい。

【0285】

また、図４３に示すように、平面視で略Ｘ字形状である第２分離領域２５の端部が、すべての隅Ｃ１～Ｃ４で第１分離領域２４と接するとともに、隅Ｃ１～Ｃ４から交差部に向けて延びる部位の中間部に切欠部２５ａを有していてもよい。

【0286】

図３５～図４３の例では、第２分離領域２５が平面視で矩形状の第１分離領域２４における２本の対角線に沿って配置されることにより、フォトダイオードＰＤの体積を増加させることができる。したがって、図３５～図４３の例によれば、位相差検出画素においてフォトダイオードＰＤの飽和信号電荷量を増加させることができる。

【0287】

また、図３５～図４３の例では、第２分離領域２５が切欠部２５ａを有することから、画素アレイ部１０のレイアウト効率を向上させることができる。

【0288】

［効果］
第１実施形態に係る固体撮像素子１は、半導体層２０の内部に行列状に配列される複数の受光画素１１を備える。また、受光画素１１は、一対の光電変換部（フォトダイオードＰＤ）と、第１分離領域２４と、第２分離領域２５とを有する。一対の光電変換部（フォトダイオードＰＤ）は、互いに隣接して配置され、共有されたフローティングディフュージョンＦＤを有する。第１分離領域２４は、一対の光電変換部（フォトダイオードＰＤ）を囲むように配置される。第２分離領域２５は、一対の光電変換部（フォトダイオードＰＤ）同士の間に配置される。第１分離領域２４は、平面視で矩形状であり、半導体層２０の光入射面２０ａとは反対側の面２０ｂから光入射面２０ａに向けて延びるように設けられる。第２分離領域２５は、平面視で矩形状の第１分離領域２４の対角線に沿って配置され、半導体層２０の光入射面２０ａとは反対側の面２０ｂから光入射面２０ａに向けて延びるように設けられる。

【0289】

これにより、位相差検出画素においてフォトダイオードＰＤの飽和信号電荷量を増加させることができる。

【0290】

また、第１実施形態に係る固体撮像素子１において、第１分離領域２４と第２分離領域２５とは、平面視で互いに接していない。

【0291】

これにより、位相差検出画素においてフォトダイオードＰＤの飽和信号電荷量をさらに増加させることができるとともに、画素アレイ部１０のレイアウト効率を向上させることができる。

【0292】

また、第１実施形態に係る固体撮像素子１は、半導体層２０の光入射面２０ａとは反対側の面２０ｂに設けられる画素トランジスタをさらに備える。また、画素トランジスタは、平面視で矩形状の第１分離領域２４の４つの隅Ｃ１～Ｃ４のうち、第２分離領域２５の端部に近接する一方の隅Ｃ３に配置される。また、フローティングディフュージョンＦＤは、平面視で矩形状の第１分離領域２４の４つの隅Ｃ１～Ｃ４のうち、第２分離領域２５の端部に近接する他方の隅Ｃ１に配置される。

【0293】

これにより、画素アレイ部１０のレイアウト効率を向上させることができる。

【0294】

また、第１実施形態に係る固体撮像素子１は、半導体層２０の光入射面２０ａとは反対側の面２０ｂに設けられる画素トランジスタをさらに備える。また、画素トランジスタは、平面視で矩形状の第１分離領域２４の４つの隅Ｃ１～Ｃ４のうち、第２分離領域２５の端部に近接する２つの隅Ｃ１、Ｃ３に配置される、また、フローティングディフュージョンＦＤは、平面視で矩形状の第１分離領域２４の４つの隅Ｃ１～Ｃ４のうち、第２分離領域２５の端部に近接しない２つの隅Ｃ２、Ｃ４に配置される。

【0295】

これにより、画素アレイ部１０のレイアウト効率を向上させることができる。

【0296】

また、第１実施形態に係る固体撮像素子１において、画素トランジスタの活性領域ＡＡは、平面視で略Ｌ字形状を有する。

【0297】

これにより、画素アレイ部１０のレイアウト効率をさらに向上させることができる。

【0298】

また、第１実施形態に係る固体撮像素子１において、１つの活性領域ＡＡに対して、画素トランジスタのうち、増幅トランジスタＡＭＰと選択トランジスタＳＥＬとの組合せ、またはリセットトランジスタＲＳＴと切替トランジスタＦＤＧとの組合せが配置される。

【0299】

これにより、画素アレイ部１０のレイアウト効率をさらに向上させることができる。

【0300】

また、第１実施形態に係る固体撮像素子１において、画素トランジスタは、平面視で第２分離領域２５に一部が重なっている。

【0301】

これにより、画素アレイ部１０のレイアウト効率をさらに向上させることができる。

【0302】

また、第１実施形態に係る固体撮像素子１において、受光画素１１は、半導体層２０の光入射面２０ａとは反対側の面２０ｂに設けられ、基準電位線に電気的に接続されるコンタクト領域２６をさらに有する。また、コンタクト領域２６は、平面視で第２分離領域２５に一部が重なっている。

【0303】

これにより、画素アレイ部１０のレイアウト効率を向上させることができる。

【0304】

また、第１実施形態に係る固体撮像素子１は、複数の受光画素１１を有する受光画素群１００を備える。また、同じ受光画素群１００に含まれる複数の受光画素１１は、平面視で異なる方向に向いた第２分離領域２５を有する。

【0305】

これにより、受光画素１１を位相差検出画素としてさらに良好に機能させることができる。

【0306】

また、第１実施形態に係る固体撮像素子１は、光電変換部（フォトダイオードＰＤ）に蓄積された電荷をフローティングディフュージョンＦＤに転送する転送トランジスタＴＲＧをさらに備える。また、転送トランジスタＴＲＧのゲート（転送ゲートＴＧ１、ＴＧ２）は、平面視で第２分離領域２５に一部が重なっている。

【0307】

これにより、画素アレイ部１０のレイアウト効率を向上させることができる。

【0308】

また、第２実施形態に係る固体撮像素子１は、半導体層２０の内部に行列状に配列される複数の受光画素１１を備える。また、受光画素１１は、４つの光電変換部（フォトダイオードＰＤ）と、第１分離領域２４と、第２分離領域２５とを有する。４つの光電変換部（フォトダイオードＰＤ）は、互いに隣接して配置され、共有されたフローティングディフュージョンＦＤを有する。第１分離領域２４は、４つの光電変換部（フォトダイオードＰＤ）を囲むように配置され、平面視で矩形状である。第２分離領域２５は、４つの光電変換部（フォトダイオードＰＤ）を分離するように配置され、平面視で矩形状の第１分離領域２４における２本の対角線に沿って配置される。

【0309】

これにより、位相差検出画素においてフォトダイオードＰＤの飽和信号電荷量を増加させることができる。

【0310】

また、第２実施形態に係る固体撮像素子１において、第２分離領域２５は、平面視で第１分離領域２４と接していない端部を有する。

【0311】

【0312】

また、第２実施形態に係る固体撮像素子１は、半導体層２０の光入射面２０ａとは反対側の面２０ｂに設けられる画素トランジスタをさらに備える。また、画素トランジスタの活性領域ＡＡは、平面視で矩形状の第１分離領域２４の４つの隅Ｃ１～Ｃ４のうち、第２分離領域２５が接していない隅に配置される。

【0313】

これにより、画素アレイ部１０のレイアウト効率をさらに向上させることができる。

【0314】

また、第２実施形態に係る固体撮像素子１において、第２分離領域２５は、交差部に切欠部２５ａを有する。

【0315】

これにより、画素アレイ部１０のレイアウト効率をさらに向上させることができる。

【0316】

また、第２実施形態に係る固体撮像素子１において、フローティングディフュージョンＦＤは、平面視で切欠部２５ａと重なるように配置される。

【0317】

これにより、画素アレイ部１０のレイアウト効率をさらに向上させることができる。

【0318】

［電子機器］
なお、本開示は、固体撮像素子への適用に限られるものではない。すなわち、本開示は、固体撮像素子のほかにカメラモジュールや撮像装置、撮像機能を有する携帯端末装置、または画像読取部に固体撮像素子を用いる複写機など、固体撮像素子を有する電子機器全般に対して適用可能である。

【0319】

かかる撮像装置としては、たとえば、デジタルスチルカメラやビデオカメラなどが挙げられる。また、かかる撮像機能を有する携帯端末装置としては、たとえば、スマートフォンやタブレット型端末などが挙げられる。

【0320】

図４４は、本開示に係る技術を適用した電子機器１０００としての撮像装置の構成例を示すブロック図である。図４４の電子機器１０００は、たとえば、デジタルスチルカメラやビデオカメラなどの撮像装置や、スマートフォンやタブレット型端末などの携帯端末装置などの電子機器である。

【0321】

図４４において、電子機器１０００は、レンズ群１００１と、固体撮像素子１００２と、ＤＳＰ回路１００３と、フレームメモリ１００４と、表示部１００５と、記録部１００６と、操作部１００７と、電源部１００８とから構成される。

【0322】

また、電子機器１０００において、ＤＳＰ回路１００３、フレームメモリ１００４、表示部１００５、記録部１００６、操作部１００７、および電源部１００８は、バスライン１００９を介して相互に接続されている。

【0323】

レンズ群１００１は、被写体からの入射光（像光）を取り込んで固体撮像素子１００２の撮像面上に結像する。固体撮像素子１００２は、上述した実施形態に係る固体撮像素子１に対応し、レンズ群１００１によって撮像面上に結像された入射光の光量を画素単位で電気信号に変換して画素信号として出力する。

【0324】

ＤＳＰ回路１００３は、固体撮像素子１００２から供給される信号を処理するカメラ信号処理回路である。フレームメモリ１００４は、ＤＳＰ回路１００３により処理された画像データを、フレーム単位で一時的に保持する。

【0325】

表示部１００５は、たとえば、液晶パネルや有機ＥＬ（Electro Luminescence）パネルなどのパネル型表示装置からなり、固体撮像素子１００２で撮像された動画または静止画を表示する。記録部１００６は、固体撮像素子１００２で撮像された動画または静止画の画像データを、半導体メモリやハードディスクなどの記録媒体に記録する。

【0326】

操作部１００７は、ユーザによる操作にしたがい、電子機器１０００が有する各種の機能についての操作指令を発する。電源部１００８は、ＤＳＰ回路１００３、フレームメモリ１００４、表示部１００５、記録部１００６、および操作部１００７の動作電源となる各種の電源を、これら供給対象に対して適宜供給する。

【0327】

このように構成されている電子機器１０００では、固体撮像素子１００２として、上述した各実施形態の固体撮像素子１を適用することにより、信号品質を改善することができる。

【0328】

以上、本開示の実施形態について説明したが、本開示の技術的範囲は、上述の実施形態そのまま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。また、異なる実施形態及び変形例にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

【0329】

また、本明細書に記載された効果はあくまで例示であって限定されるものでは無く、また他の効果があってもよい。

【0330】

なお、本技術は以下のような構成も取ることができる。
（１）
半導体層の内部に行列状に配列される複数の受光画素を備え、
前記受光画素は、
互いに隣接して配置され、共有されたフローティングディフュージョンを有する一対の光電変換部と、
前記一対の光電変換部を囲むように配置される第１分離領域と、
前記一対の光電変換部同士の間に配置される第２分離領域と、
を有し、
前記第１分離領域は、平面視で矩形状であり、前記半導体層の光入射面とは反対側の面から前記光入射面に向けて延びるように設けられ、
前記第２分離領域は、平面視で矩形状の前記第１分離領域の対角線に沿って配置され、前記半導体層の光入射面とは反対側の面から前記光入射面に向けて延びるように設けられる
固体撮像素子。
（２）
前記第１分離領域と前記第２分離領域とは、平面視で互いに接していない
前記（１）に記載の固体撮像素子。
（３）
前記半導体層の光入射面とは反対側の面に設けられる画素トランジスタをさらに備え、
前記画素トランジスタは、平面視で矩形状の前記第１分離領域の４つの隅のうち、前記第２分離領域の端部に近接する一方の隅に配置され、
前記フローティングディフュージョンは、平面視で矩形状の前記第１分離領域の４つの隅のうち、前記第２分離領域の端部に近接する他方の隅に配置される
前記（２）に記載の固体撮像素子。
（４）
前記半導体層の光入射面とは反対側の面に設けられる画素トランジスタをさらに備え、
前記画素トランジスタは、平面視で矩形状の前記第１分離領域の４つの隅のうち、前記第２分離領域の端部に近接する２つの隅に配置され、
前記フローティングディフュージョンは、平面視で矩形状の前記第１分離領域の４つの隅のうち、前記第２分離領域の端部に近接しない２つの隅に配置される
前記（２）に記載の固体撮像素子。
（５）
前記画素トランジスタの活性領域は、平面視で略Ｌ字形状を有する
前記（３）または（４）に記載の固体撮像素子。
（６）
１つの前記活性領域に対して、前記画素トランジスタのうち、増幅トランジスタと選択トランジスタとの組合せ、またはリセットトランジスタと切替トランジスタとの組合せが配置される
前記（５）に記載の固体撮像素子。
（７）
前記画素トランジスタは、平面視で前記第２分離領域に一部が重なっている
前記（３）～（６）のいずれか一つに記載の固体撮像素子。
（８）
前記受光画素は、前記半導体層の光入射面とは反対側の面に設けられ、基準電位線に電気的に接続されるコンタクト領域をさらに有し、
前記コンタクト領域は、平面視で前記第２分離領域に一部が重なっている
前記（１）～（７）のいずれか一つに記載の固体撮像素子。
（９）
複数の前記受光画素を有する受光画素群を備え、
同じ前記受光画素群に含まれる複数の前記受光画素は、平面視で異なる方向に向いた前記第２分離領域を有する
前記（１）～（８）のいずれか一つに記載の固体撮像素子。
（１０）
前記光電変換部に蓄積された電荷を前記フローティングディフュージョンに転送する転送トランジスタをさらに備え、
前記転送トランジスタのゲートは、平面視で前記第２分離領域に一部が重なっている
前記（１）～（９）のいずれか一つに記載の固体撮像素子。
（１１）
固体撮像素子と、
被写体からの入射光を取り込んで前記固体撮像素子の撮像面上に結像させる光学系と、
前記固体撮像素子からの出力信号に対して処理を行う信号処理回路と、を備え、
前記固体撮像素子は、
半導体層の内部に行列状に配列される複数の受光画素を有し、
前記受光画素は、
互いに隣接して配置され、共有されたフローティングディフュージョンを有する一対の光電変換部と、
前記一対の光電変換部を囲むように配置される第１分離領域と、
前記一対の光電変換部同士の間に配置される第２分離領域と、
を有し、
前記第１分離領域は、平面視で矩形状であり、前記半導体層の光入射面とは反対側の面から前記光入射面に向けて延びるように設けられ、
前記第２分離領域は、平面視で矩形状の前記第１分離領域の対角線に沿って配置され、前記半導体層の光入射面とは反対側の面から前記光入射面に向けて延びるように設けられる
電子機器。
（１２）
前記第１分離領域と前記第２分離領域とは、平面視で互いに接していない
前記（１１）に記載の電子機器。
（１３）
前記固体撮像素子は、
前記半導体層の光入射面とは反対側の面に設けられる画素トランジスタをさらに有し、
前記画素トランジスタは、平面視で矩形状の前記第１分離領域の４つの隅のうち、前記第２分離領域の端部に近接する一方の隅に配置され、
前記フローティングディフュージョンは、平面視で矩形状の前記第１分離領域の４つの隅のうち、前記第２分離領域の端部に近接する他方の隅に配置される
前記（１２）に記載の電子機器。
（１４）
前記固体撮像素子は、
前記半導体層の光入射面とは反対側の面に設けられる画素トランジスタをさらに有し、
前記画素トランジスタは、平面視で矩形状の前記第１分離領域の４つの隅のうち、前記第２分離領域の端部に近接する２つの隅に配置され、
前記フローティングディフュージョンは、平面視で矩形状の前記第１分離領域の４つの隅のうち、前記第２分離領域の端部に近接しない２つの隅に配置される
前記（１２）に記載の電子機器。
（１５）
前記画素トランジスタの活性領域は、平面視で略Ｌ字形状を有する
前記（１３）または（１４）に記載の電子機器。
（１６）
１つの前記活性領域に対して、前記画素トランジスタのうち、増幅トランジスタと選択トランジスタとの組合せ、またはリセットトランジスタと切替トランジスタとの組合せが配置される
前記（１５）に記載の電子機器。
（１７）
前記画素トランジスタは、平面視で前記第２分離領域に一部が重なっている
前記（１３）～（１６）のいずれか一つに記載の電子機器。
（１８）
前記受光画素は、前記半導体層の光入射面とは反対側の面に設けられ、基準電位線に電気的に接続されるコンタクト領域をさらに有し、
前記コンタクト領域は、平面視で前記第２分離領域に一部が重なっている
前記（１１）～（１７）のいずれか一つに記載の電子機器。
（１９）
前記固体撮像素子は、
複数の前記受光画素を有する受光画素群を有し、
同じ前記受光画素群に含まれる複数の前記受光画素は、平面視で異なる方向に向いた前記第２分離領域を有する
前記（１１）～（１８）のいずれか一つに記載の電子機器。
（２０）
前記固体撮像素子は、
前記光電変換部に蓄積された電荷を前記フローティングディフュージョンに転送する転送トランジスタをさらに有し、
前記転送トランジスタのゲートは、平面視で前記第２分離領域に一部が重なっている
前記（１１）～（１９）のいずれか一つに記載の電子機器。
（２１）
半導体層の内部に行列状に配列される複数の受光画素を備え、
前記受光画素は、
互いに隣接して配置され、共有されたフローティングディフュージョンを有する４つの光電変換部と、
前記４つの光電変換部を囲むように配置され、平面視で矩形状である第１分離領域と、
前記４つの光電変換部を分離するように配置され、平面視で矩形状の前記第１分離領域における２本の対角線に沿って配置される第２分離領域と、
を有する
固体撮像素子。
（２２）
前記第２分離領域は、平面視で前記第１分離領域と接していない端部を有する
前記（２１）に記載の固体撮像素子。
（２３）
前記半導体層の光入射面とは反対側の面に設けられる画素トランジスタをさらに備え、
前記画素トランジスタの活性領域は、平面視で矩形状の前記第１分離領域の４つの隅のうち、前記第２分離領域が接していない隅に配置される
前記（２２）に記載の固体撮像素子。
（２４）
前記第２分離領域は、交差部に切欠部を有する
前記（２１）～（２３）のいずれか一つに記載の固体撮像素子。
（２５）
前記フローティングディフュージョンは、平面視で前記切欠部と重なるように配置される
前記（２４）に記載の固体撮像素子。
（２６）
固体撮像素子と、
被写体からの入射光を取り込んで前記固体撮像素子の撮像面上に結像させる光学系と、
前記固体撮像素子からの出力信号に対して処理を行う信号処理回路と、を備え、
前記固体撮像素子は、
半導体層の内部に行列状に配列される複数の受光画素を有し、
前記受光画素は、
互いに隣接して配置され、共有されたフローティングディフュージョンを有する４つの光電変換部と、
前記４つの光電変換部を囲むように配置され、平面視で矩形状である第１分離領域と、
前記４つの光電変換部を分離するように配置され、平面視で矩形状の前記第１分離領域における２本の対角線に沿って配置される第２分離領域と、
を有する
電子機器。
（２７）
前記第２分離領域は、平面視で前記第１分離領域と接していない端部を有する
前記（２６）に記載の電子機器。
（２８）
前記固体撮像素子は、
前記半導体層の光入射面とは反対側の面に設けられる画素トランジスタをさらに有し、
前記画素トランジスタの活性領域は、平面視で矩形状の前記第１分離領域の４つの隅のうち、前記第２分離領域が接していない隅に配置される
前記（２７）に記載の電子機器。
（２９）
前記第２分離領域は、交差部に切欠部を有する
前記（２６）～（２８）のいずれか一つに記載の電子機器。
（３０）
前記フローティングディフュージョンは、平面視で前記切欠部と重なるように配置される
前記（２９）に記載の電子機器。

【符号の説明】

【0331】

１固体撮像素子
１０画素アレイ部
１１受光画素
２０半導体層
２０ａ光入射面
２０ｂ面
２４第１分離領域
２５第２分離領域
２５ａ切欠部
１００受光画素群
１０００電子機器
Ｃ１～Ｃ４隅
ＡＭＰ増幅トランジスタ（画素トランジスタの一例）
ＦＤ、ＦＤ１～ＦＤ４フローティングディフュージョン
ＦＤＧ切替トランジスタ（画素トランジスタの一例）
ＰＤ、ＰＤ１～ＰＤ４フォトダイオード（光電変換部の一例）
ＲＳＴリセットトランジスタ（画素トランジスタの一例）
ＳＥＬ選択トランジスタ（画素トランジスタの一例）
ＴＧ１、ＴＧ２転送ゲート（ゲートの一例）

【図1】