JP2012199301A - Solid-state imaging device - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a solid-state imaging device allowing enhancement of an aperture ratio and improvement of sensitivity.SOLUTION: A solid-state imaging device comprises a semiconductor substrate 103 in which an imaging region having a plurality of pixels arranged in a matrix are formed, and a first wiring layer (at the imaging region side) 105a and a second wiring layer 105b that are formed on the imaging region. Photodiodes PD, transfer transistors TG, floating diffusions FD, reset transistors RS, and amplifier transistors SF are formed in the imaging region. Row-direction wiring extending in the row direction between the adjacent pixels and column-direction wiring extending in the column direction between the adjacent pixels are one or less at the center of the pixels in the second wiring layer 105b.

Description

本発明は、固体撮像装置に関し、特に、配線開口を拡大することによりフォトダイオードに入射される光量を増加させて感度を向上させる技術に関する。   The present invention relates to a solid-state imaging device, and more particularly to a technique for improving sensitivity by increasing the amount of light incident on a photodiode by enlarging a wiring opening.

固体撮像装置のひとつであるMOS型イメージセンサは、ディジタルスチルカメラ等の高画素数化の要望に対し、単位セルサイズを縮小することでその要望に応えてきた。しかし、単位セルサイズを縮小させると、フォトダイオードの周辺に配された金属配線がフォトダイオードへの入射光の光路を遮り、これにより感度低下や混色等が発生する。   The MOS type image sensor which is one of the solid-state imaging devices has responded to the demand for a higher number of pixels such as a digital still camera by reducing the unit cell size. However, when the unit cell size is reduced, the metal wiring arranged around the photodiode blocks the optical path of the incident light to the photodiode, which causes a decrease in sensitivity, color mixing, and the like.

このような感度低下や混色等を防止するため、種々の工夫が多くなされてきた。
例えば、オンチップレンズによる集光、多画素共有によるフォトダイオード面積の拡大、レイアウトの工夫による配線層数の削減や配線開口の拡大、導波路の利用といった技術が開発され、感度の向上や混色防止に貢献している(例えば、特許文献1参照)。
In order to prevent such a decrease in sensitivity and color mixing, various efforts have been made.
For example, technologies such as condensing with an on-chip lens, enlargement of the photodiode area by sharing multiple pixels, reduction of the number of wiring layers and expansion of wiring openings, and use of waveguides by devising the layout have been developed to improve sensitivity and prevent color mixing. (See, for example, Patent Document 1).

以下、図23を参照して、特許文献1に記載されている従来の固体撮像装置(光電変換装置)について説明する。ここでは、光電変換装置として説明する。
図23は、光電変換装置の画素領域と垂直走査回路の等価回路図である。
Hereinafter, a conventional solid-state imaging device (photoelectric conversion device) described in Patent Document 1 will be described with reference to FIG. Here, the photoelectric conversion device will be described.
FIG. 23 is an equivalent circuit diagram of the pixel region and the vertical scanning circuit of the photoelectric conversion device.

光電変換装置は、画素領域(1)に多数の単位セルを備える。単位セルは、フォトダイオード(PD2−1,PD2−2)、転送トランジスタ(M1,M2)、リセットトランジスタ(M3,M5)、増幅トランジスタ(M4)を含む。なお、ここでは、2画素(フォトダイオード)で1セルを構成している。   The photoelectric conversion device includes a large number of unit cells in the pixel region (1). The unit cell includes a photodiode (PD2-1, PD2-2), a transfer transistor (M1, M2), a reset transistor (M3, M5), and an amplification transistor (M4). Here, one cell is composed of two pixels (photodiodes).

フォトダイオード(PD2−1,PD2−2)は、受けた光に応じて光電変換により電荷を蓄積し、転送トランジスタ(M1,M2)は、フォトダイオード(PD2−1,PD2−2)に蓄えられた電荷を転送制御信号に応じて電荷蓄積部(フローティングディフュージョン)に転送する。リセットトランジスタ(M3,M5)は、リセット信号に応じて電荷蓄積部FDを初期化し、増幅トランジスタ(M4)は、電荷蓄積部に蓄積された電荷のレベルに応じた信号(電圧)を出力信号線(2)に出力する。   The photodiodes (PD2-1, PD2-2) accumulate electric charges by photoelectric conversion according to the received light, and the transfer transistors (M1, M2) are accumulated in the photodiodes (PD2-1, PD2-2). The transferred charges are transferred to the charge storage unit (floating diffusion) in accordance with the transfer control signal. The reset transistors (M3, M5) initialize the charge storage unit FD according to the reset signal, and the amplification transistor (M4) outputs a signal (voltage) according to the level of the charge stored in the charge storage unit to the output signal line. Output to (2).

転送トランジスタ(M1,M2)のゲートは転送ゲート線(43,44)に接続され、リセットトランジスタ(M3,M5)のゲートはリセット線(46)に接続されている。増幅トランジスタ(M4)のソースは信号線(2)に接続されている。   The gates of the transfer transistors (M1, M2) are connected to the transfer gate lines (43, 44), and the gates of the reset transistors (M3, M5) are connected to the reset line (46). The source of the amplification transistor (M4) is connected to the signal line (2).

増幅トランジスタ(M4)のドレインとリセットトランジスタ(M5)のドレインはアクティブ領域で接続されていると共に、隣の列の電源線(4)にブリッジ線(45)を介して接続されている。なお、隣の列に配されているリセットトランジスタ(M5)のドレインは、当該列の電源線(4)に接続されている。   The drain of the amplification transistor (M4) and the drain of the reset transistor (M5) are connected in the active region, and are connected to the power supply line (4) in the adjacent column via the bridge line (45). Note that the drain of the reset transistor (M5) arranged in the adjacent column is connected to the power supply line (4) of the column.

ここで、転送ゲート線(43,44)、ブリッジ線(45)、リセット線(46)は、半導体基板に近い第1層配線により構成され、信号線(2)、電源線(4)は、第1層配線よりも上方の第2層配線により構成されている。   Here, the transfer gate lines (43, 44), the bridge line (45), and the reset line (46) are configured by the first layer wiring close to the semiconductor substrate, and the signal line (2) and the power supply line (4) are The second layer wiring is formed above the first layer wiring.

次に、配線について説明する。
第1層配線である転送ゲート線(43,44)は、上下方向に隣接するセル間であるフォトダイオードの間を行(図では横方向である。)方向に延伸し、ブリッジ線(45)とリセット線(46)は、セル内のフォトダイオードの間を行方向に延伸している。
Next, wiring will be described.
The transfer gate lines (43, 44) as the first layer wiring extend in the row (lateral direction in the drawing) direction between the photodiodes that are adjacent cells in the vertical direction, and the bridge line (45). The reset line (46) extends in the row direction between the photodiodes in the cell.

第2層配線である信号線(2)は、行方向に隣接するフォトダイオードの間を列方向に延伸している。電源線(4)は、行方向に1列おきに隣接するフォトダイオードの間を列方向に延伸している。   The signal line (2) as the second layer wiring extends in the column direction between the photodiodes adjacent in the row direction. The power supply line (4) extends in the column direction between adjacent photodiodes every other column in the row direction.

上記構成では第2層配線は、行方向に隣接するフォトダイオードの間には一本の信号線(2)と、一本の信号線(2)と一本の電源線(4)との合計2本の配線とが配されることとなり、隣接するフォトダイオード間に2本の配線が配された光電変換装置よりも開口率を大きくできる。   In the above configuration, the second layer wiring is a total of one signal line (2), one signal line (2), and one power supply line (4) between photodiodes adjacent in the row direction. Two wirings are arranged, and the aperture ratio can be made larger than that of a photoelectric conversion device in which two wirings are arranged between adjacent photodiodes.

特開2010−16056JP 2010-16056 A

しかしながら、上記の特許文献1に記載の光電変換装置は、フォトダイオード間の配線が平均すると1.5本となり、従来のフォトダイオード間の配線が2本のものよりも開口率を向上させることができるが、更なる高画素化の要望に応えるには画素サイズの縮小が必要であり、より開口率の向上の工夫が必要である。   However, in the photoelectric conversion device described in Patent Document 1, the average number of wirings between photodiodes is 1.5, and the aperture ratio can be improved as compared with the conventional wiring between two photodiodes. However, it is necessary to reduce the pixel size in order to meet the demand for further increase in the number of pixels, and further improvement of the aperture ratio is required.

また、隣接するフォトダイオード間に第2層に配線が2本ある場合、画素サイズの縮小を進めていくと、オンチップレンズによる集光された光と配線とが干渉し、感度低下をもたらす。   In addition, when there are two wirings in the second layer between adjacent photodiodes, when the pixel size is reduced, the light collected by the on-chip lens interferes with the wiring, resulting in a decrease in sensitivity.

以上のような課題に対し、本発明の目的は、開口率を高めると共に感度を向上させることができる固体撮像装置を提供することにある。   In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a solid-state imaging device capable of increasing the aperture ratio and improving the sensitivity.

上記課題を解決するために、本発明の固体撮像装置は、行列方向に配置された複数の画素を備える撮像領域と、当該撮像領域周辺に周辺回路を備える周辺回路領域とを有する半導体基板と、前記撮像領域の上方に配され且つ前記画素と前記周辺回路とを接続するための配線層とを備え、前記配線層は、前記半導体基板側から、第1配線層と第2配線層とをこの順で備え、前記第1配線層には、第1の方向に隣接する画素間を前記第1の方向と直交する第2の方向に延伸する2本の配線が配置され、前記第2配線層には、前記第2の方向に隣接する画素間を前記第1の方向に延伸する2本の配線が配置され、前記第2配線層の2本の配線のうち少なくとも1本は、前記第1の方向に隣接する画素の中央領域で第1配線層に入り込んでいることを特徴としている。   In order to solve the above problems, a solid-state imaging device according to the present invention includes a semiconductor substrate having an imaging region including a plurality of pixels arranged in a matrix direction, and a peripheral circuit region including a peripheral circuit around the imaging region, A wiring layer disposed above the imaging region and for connecting the pixel and the peripheral circuit, the wiring layer including a first wiring layer and a second wiring layer from the semiconductor substrate side; In order, the first wiring layer includes two wirings extending in a second direction orthogonal to the first direction between pixels adjacent to each other in the first direction, and the second wiring layer Includes two wirings extending in the first direction between pixels adjacent in the second direction, and at least one of the two wirings of the second wiring layer is the first wiring. That the first wiring layer has entered the central region of pixels adjacent in the direction of It is a symptom.

上記構成によれば、前記第2配線層の2本の配線のうち少なくとも1本は、前記第1の方向に隣接する画素の中央領域で第1配線層に入り込んでいるため、第2配線層の配線が前記第1の方向に隣接する画素の中央領域で1本以下となり、開口率及び感度を向上させることができる。   According to the above configuration, at least one of the two wirings of the second wiring layer enters the first wiring layer in the central region of the pixel adjacent in the first direction. The number of wirings is one or less in the central region of pixels adjacent in the first direction, and the aperture ratio and sensitivity can be improved.

第1の実施の形態に係る固体撮像装置の単位セルにおける拡散層、ポリシリコン、コンタクトを示したレイアウト図である。2 is a layout diagram showing a diffusion layer, polysilicon, and contacts in a unit cell of the solid-state imaging device according to the first embodiment. FIG. 第1の実施の形態に係る固体撮像装置の単位セルを模式的に示す回路図である。1 is a circuit diagram schematically showing a unit cell of a solid-state imaging device according to a first embodiment. 図1に加え第1配線層、第1配線層と第2配線層を繋ぐビアを示したレイアウト図である。FIG. 2 is a layout diagram showing a first wiring layer and vias connecting the first wiring layer and the second wiring layer in addition to FIG. 1. 図3に加え第2配線層を示したレイアウト図である。FIG. 4 is a layout diagram showing a second wiring layer in addition to FIG. 3. 図4における破線aでの断面図である。It is sectional drawing in the broken line a in FIG. 図4における破線bでの断面図である。It is sectional drawing in the broken line b in FIG. 図1に加え第1配線層、第1配線層と第2配線層を繋ぐビアを示した第2の実施の形態に係るレイアウト図である。FIG. 3 is a layout diagram according to a second embodiment showing a first wiring layer and vias connecting the first wiring layer and the second wiring layer in addition to FIG. 1. 図7に加え第2配線層を示したレイアウト図である。FIG. 8 is a layout diagram showing a second wiring layer in addition to FIG. 7. 図8における破線cでの断面図である。It is sectional drawing in the broken line c in FIG. 図8における破線dでの断面図である。It is sectional drawing in the broken line d in FIG. 図1に加え第1配線層、第1配線層と第2配線層を繋ぐビアを示した第3の実施の形態に係るレイアウト図である。FIG. 5 is a layout diagram according to a third embodiment showing a first wiring layer and vias connecting the first wiring layer and the second wiring layer in addition to FIG. 1. 図11に加え第2配線層を示したレイアウト図である。FIG. 12 is a layout diagram showing a second wiring layer in addition to FIG. 11. 図12における破線eでの断面図である。It is sectional drawing in the broken line e in FIG. 図12における破線fでの断面図である。It is sectional drawing in the broken line f in FIG. 図1に加え第1配線層、第1配線層と第2配線層を繋ぐビアを示した第3の実施の形態に係るレイアウト図である。FIG. 5 is a layout diagram according to a third embodiment showing a first wiring layer and vias connecting the first wiring layer and the second wiring layer in addition to FIG. 1. 図15に加え第2配線層を示したレイアウト図である。FIG. 16 is a layout diagram showing a second wiring layer in addition to FIG. 15. 図16における破線gでの断面図である。It is sectional drawing in the broken line g in FIG. 図16における破線hでの断面図である。It is sectional drawing in the broken line h in FIG. 第5の実施の形態に係る固体撮像装置の単位セルにおける拡散層、ポリシリコン、コンタクトを示したレイアウト図である。It is the layout figure which showed the diffused layer, the polysilicon, and the contact in the unit cell of the solid-state imaging device which concerns on 5th Embodiment. 第5の実施の形態に係る固体撮像装置の単位セルを模式的に示す回路図である。It is a circuit diagram which shows typically the unit cell of the solid-state imaging device which concerns on 5th Embodiment. 図19に加え第1配線層、第1配線層と第2配線層を繋ぐビアを示したレイアウト図である。FIG. 20 is a layout diagram showing a first wiring layer and vias connecting the first wiring layer and the second wiring layer in addition to FIG. 19. 図21に加え第2配線層を示したレイアウト図である。FIG. 22 is a layout diagram showing a second wiring layer in addition to FIG. 21. 先行技術における光電変換装置の画素領域と垂直走査回路との等価回路図である。It is an equivalent circuit diagram of a pixel region and a vertical scanning circuit of a photoelectric conversion device in the prior art.

実施の形態で説明している形状、材料、数値等の形態は好ましい例を示しているだけであり、本発明はこの形態に限定されることはない。また、本発明の技術的思想の範囲を逸脱しない範囲で、適宜変更は可能であり、他の実施の形態や変形例等の組み合わせは、矛盾が生じない範囲で可能である。   The shapes, materials, numerical values, and the like described in the embodiments are merely preferred examples, and the present invention is not limited to these embodiments. In addition, modifications can be made as appropriate without departing from the scope of the technical idea of the present invention, and combinations of other embodiments, modifications, and the like can be made within a range where no contradiction occurs.

本発明に係る固体撮像装置は、行方向および列方向のフォトダイオード間の金属配線の数を2本とし、第1配線層に1本、第2配線層に1本をレイアウトすることにより、または第1配線層に2本レイアウトすることにより、開口を拡大し、開口率及び高感度化を実現するものである。
<第1の実施の形態>
第1の実施の形態に係る固体撮像装置は、行方向に隣接するフォトダイオードの中央を通り行方向に延伸する仮想面での断面において第1配線層に配線1本、第2配線層に配線1本をそれぞれ配置している。また、列方向に隣接するフォトダイオードの中央を通り列方向に延伸する仮想面での断面において第1配線層に配線1本、第2配線層に配線1本をそれぞれ配置している。
In the solid-state imaging device according to the present invention, the number of metal wirings between the photodiodes in the row direction and the column direction is two, and one is arranged in the first wiring layer and one in the second wiring layer, or By laying out two lines in the first wiring layer, the opening is enlarged, and the opening ratio and high sensitivity are realized.
<First Embodiment>
The solid-state imaging device according to the first embodiment has one wiring in the first wiring layer and wiring in the second wiring layer in a cross section at a virtual plane passing through the center of the photodiodes adjacent in the row direction and extending in the row direction. Each one is arranged. In addition, one wiring is arranged in the first wiring layer and one wiring is arranged in the second wiring layer in a cross section of a virtual plane extending in the column direction through the center of the photodiodes adjacent in the column direction.

つまり、第1配線層105aには、第1の方向である列方向に隣接する画素間を前記第1の方向と直交する第2の方向である行方向に延伸する2本の配線(ここでは、転送制御信号線T1,T2の2本や転送制御信号線T3,T4の2本や第1電源線VDD1とリセット信号線Rxとの2本である。)が配置され、第2配線層105bには、第2の方向である行方向に隣接する画素間を第1の方向である列方向に延伸する2本の配線(ここでは、信号線SIGとグランド線VSSとの2本や信号線SIGと第3電源線VDD3との2本である。)が配置され、第2配線層105bの2本の配線のうち1本(ここでは、2本の信号線SIGとグランド線VSSのうち信号線SIG又はグランド線VSSの1本や、2本の配線信号線SIGと第3電源線VDD3のうち信号線SIG又は第3電源線VDD3の1本である。)が、第1の方向である列方向に隣接する画素の中央領域で第1配線層105aに入り込み、第1の配線層105aの2本の配線のうち1本(ここでは、転送制御信号線T1,T2のうちの何れか1本や、転送制御信号線T3,T4のうちの何れか1本や、第1電源線VDD1とリセット信号線Rxとの2本のうちリセット信号線Rxの1本である。)が、第2の方向である行方向に隣接する画素の中央領域で第2の配線層105bに入り込んでいる。   That is, in the first wiring layer 105a, two wirings (here, extending in the row direction, which is a second direction orthogonal to the first direction), between pixels adjacent to each other in the column direction, which is the first direction. , Two transfer control signal lines T1 and T2, two transfer control signal lines T3 and T4, and two lines of the first power supply line VDD1 and the reset signal line Rx) are arranged in the second wiring layer 105b. , Two wirings extending in the column direction, which is the first direction, between pixels adjacent in the row direction, which is the second direction (here, two of the signal line SIG and the ground line VSS, the signal line SIG and the first line) 3 power supply lines VDD3) and one of the two wirings of the second wiring layer 105b (here, the signal line SIG or the signal line SIG of the two signal lines SIG and the ground line VSS) One ground line VSS or two wiring signal lines SIG and the third The source line VDD3 is one of the signal line SIG and the third power supply line VDD3.) Enters the first wiring layer 105a in the central region of the pixel adjacent in the column direction, which is the first direction, One of the two wirings of the wiring layer 105a (here, any one of the transfer control signal lines T1 and T2, one of the transfer control signal lines T3 and T4, or the first power supply line) One of the reset signal lines Rx out of two of the VDD1 and the reset signal line Rx) enters the second wiring layer 105b in the central region of the pixel adjacent in the row direction which is the second direction. Yes.

以下、第1の実施の形態を図1〜図6を用いて詳細を説明する。
図1は、第1の実施の形態に係る固体撮像装置の単位セルにおける拡散層、ポリシリコン、コンタクトを示したレイアウト図である。
Hereinafter, the first embodiment will be described in detail with reference to FIGS.
FIG. 1 is a layout diagram showing diffusion layers, polysilicon, and contacts in a unit cell of the solid-state imaging device according to the first embodiment.

図2は、第1の実施の形態に係る固体撮像装置の単位セルを模式的に示す回路図である。
図3は図1に加え第1配線層、第1配線層と第2配線層を繋ぐビアを示したレイアウト図であり、図4は図3に加え第2配線層を示したレイアウト図である。
FIG. 2 is a circuit diagram schematically showing a unit cell of the solid-state imaging device according to the first embodiment.
3 is a layout diagram showing the first wiring layer and vias connecting the first wiring layer and the second wiring layer in addition to FIG. 1, and FIG. 4 is a layout diagram showing the second wiring layer in addition to FIG. .

図5は図4における破線aでの断面図であり、図6は図4における破線bでの断面図である。
1.全体構成
固体撮像装置101は、図5や図6に示すように、主面側に撮像領域と周辺回路領域とを有する半導体基板103と、半導体基板103の撮像領域上に形成された配線層105と、配線層105に設けられた導波路107と、半導体基板103の少なくとも撮像領域上に設けられたカラーフィルタ109と、カラーフィルタ109上に設けられレンズ111とを備える。
5 is a cross-sectional view taken along the broken line a in FIG. 4, and FIG. 6 is a cross-sectional view taken along the broken line b in FIG.
1. Overall Configuration As shown in FIGS. 5 and 6, the solid-state imaging device 101 includes a semiconductor substrate 103 having an imaging region and a peripheral circuit region on the main surface side, and a wiring layer 105 formed on the imaging region of the semiconductor substrate 103. And a waveguide 107 provided in the wiring layer 105, a color filter 109 provided on at least an imaging region of the semiconductor substrate 103, and a lens 111 provided on the color filter 109.

撮像領域は、図1に示すように、行列方向に配置された複数の画素を備える。周辺回路領域は、画素領域からの画素信号を外部装置に出力したり、各トランジスタに給電したりするための回路を備える(図示省略)。なお、周辺回路領域は、画素領域の周辺の一部の範囲又は全部の範囲に設けられている。   As shown in FIG. 1, the imaging region includes a plurality of pixels arranged in the matrix direction. The peripheral circuit region includes a circuit for outputting a pixel signal from the pixel region to an external device and supplying power to each transistor (not shown). Note that the peripheral circuit region is provided in a partial range or the entire range around the pixel region.

配線層105は、周辺回路と各画素とを電気的に接続する配線が配されており、半導体基板103側から第1配線層105aと第2配線層105bとの2層を有している。つまり、2層構造である。具体的には、第1配線層105a及び第2配線層105bのそれぞれは、絶縁材料(例えば、SiOである)内に金属線(例えば、アルミ線である。)を形成することで構成されている。 The wiring layer 105 is provided with wiring for electrically connecting the peripheral circuit and each pixel, and has two layers of the first wiring layer 105a and the second wiring layer 105b from the semiconductor substrate 103 side. That is, it has a two-layer structure. Specifically, each of the first wiring layer 105a and the second wiring layer 105b is configured by forming a metal wire (eg, aluminum wire) in an insulating material (eg, SiO 2 ). ing.

導波路107は、例えば、配線層105内に配されている配線間に形成されている。導波路107は、周辺(例えば、配線層105である。)よりも屈折率が高い材料(例えば、SiN:屈折率2.0である。)により構成されている。なお、導波路107の径を大きくすると、レンズ111により集光された光をより多く受光部(フォトダイオード)に入射させることができ、高感度化を実現することができる。   For example, the waveguide 107 is formed between wirings arranged in the wiring layer 105. The waveguide 107 is made of a material (for example, SiN: having a refractive index of 2.0) having a higher refractive index than the periphery (for example, the wiring layer 105). When the diameter of the waveguide 107 is increased, more light collected by the lens 111 can be incident on the light receiving unit (photodiode), and high sensitivity can be realized.

各画素は、図1に示すように、フォトダイオードPD、転送トランジスタTGを有する。ここでは、複数の画素から1つの単位セルを構成し、本実施の形態では、4個の画素により1つの単位セルが構成されている(所謂、4画素1セル構造である。)。   As shown in FIG. 1, each pixel includes a photodiode PD and a transfer transistor TG. Here, one unit cell is composed of a plurality of pixels, and in this embodiment, one unit cell is composed of four pixels (a so-called four-pixel one-cell structure).

つまり、単位セルは、4つのフォトダイオードPD(例えば、PD11,PD21,PD31,PD41)と、4つの転送トランジスタTG(例えば、TG1,TG2,TG3,TG4)と、1つのリセットトランジスタRSと、2つの増幅トランジスタSF(例えば、SF1,SF2)を備える。   That is, the unit cell includes four photodiodes PD (for example, PD11, PD21, PD31, PD41), four transfer transistors TG (for example, TG1, TG2, TG3, TG4), one reset transistor RS, Two amplification transistors SF (for example, SF1 and SF2) are provided.

なお、フォトダイオード、転送トランジスタ、リセットトランジスタは、それらの位置に関係なく、全体的に、フォトダイオード、転送トランジスタ、増幅トランジスタを説明する場合には、フォトダイオードでは「PD」を、転送トランジスタでは「TG」を、増幅トランジスタ「SF」をそれぞれ用いる。   Note that the photodiode, the transfer transistor, and the reset transistor are generally referred to as “PD” for the photodiode, and “PD” for the transfer transistor when describing the photodiode, transfer transistor, and amplification transistor as a whole, regardless of their positions. “TG” is used for the amplification transistor “SF”.

また、ここでの列方向は、1つの単位セルを構成する複数(ここでは4個である。)のフォトダイオードが並ぶ方向(配列方向である。)であり、行方向は、フォトダイオードの並ぶ方向と直交する方向である。   The column direction here is a direction (arrangement direction) in which a plurality (four in this case) of photodiodes constituting one unit cell are arranged, and the row direction is an arrangement of photodiodes. It is a direction orthogonal to the direction.

フォトダイオードPDは、受けた光に応じて光電変換により電荷を蓄積し、転送トランジスタTGは、フォトダイオードPDに蓄えられた電荷を転送制御信号に応じて電荷蓄積部(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RSは、リセット信号に応じて電荷蓄積部FDを初期化し、増幅トランジスタSFは、電荷蓄積部FDに蓄積された電荷のレベルに応じた信号を出力する。
2.レイアウト
図1を用いて、フォトダイオード等のレイアウトを説明する。
The photodiode PD accumulates charges by photoelectric conversion according to the received light, and the transfer transistor TG transfers the charges accumulated in the photodiode PD to the charge accumulation unit (floating diffusion) FD according to the transfer control signal. . The reset transistor RS initializes the charge storage unit FD according to the reset signal, and the amplification transistor SF outputs a signal according to the level of the charge stored in the charge storage unit FD.
2. Layout The layout of photodiodes and the like will be described with reference to FIG.

本実施の形態に係る単位セルは、上述したように、4個のフォトダイオードPD11,PD21,PD31,PD41と、4個の転送トランジスタTG1,TG2,TG3,TG4と、2個の増幅トランジスタSF1,SF2と、1つのリセットトランジスタRSを備える。   As described above, the unit cell according to the present embodiment includes four photodiodes PD11, PD21, PD31, PD41, four transfer transistors TG1, TG2, TG3, TG4, two amplification transistors SF1, SF2 and one reset transistor RS are provided.

4個のフォトダイオードPD11,PD21,PD31,PD41が列方向に等間隔をおいて配され、各フォトダイオードPDに対応して、4つの転送トランジスタTG1,TG2,TG3,TG4等が配されている。   Four photodiodes PD11, PD21, PD31, PD41 are arranged at equal intervals in the column direction, and four transfer transistors TG1, TG2, TG3, TG4, etc. are arranged corresponding to each photodiode PD. .

なお、フォトダイオードの符号「PDnk」は、「n」は行数、「k」は列数を示しており、場合によっては、「n」、「k」、「k+1」等を用いている。例えば、図中において2行3列目に配されているフォトダイオードを示す場合「PD23」となる。なお、「n」、「k」は共に自然数である。   Note that in the symbol “PDnk” of the photodiode, “n” indicates the number of rows, “k” indicates the number of columns, and “n”, “k”, “k + 1”, or the like is used depending on the case. For example, “PD23” is shown when a photodiode arranged in the second row and the third column in the drawing is shown. “N” and “k” are both natural numbers.

転送トランジスタの符号「TGn」は、フォトダイオードPDnkの行を示す「n」に対応している。つまり、転送トランジスタTG3は、当該転送トランジスタが配されている単位セルにおける3行目のフォトダイオードPD3kに対応して設けられた転送トランジスタTGを指している。   The symbol “TGn” of the transfer transistor corresponds to “n” indicating the row of the photodiode PDnk. That is, the transfer transistor TG3 indicates the transfer transistor TG provided corresponding to the photodiode PD3k in the third row in the unit cell in which the transfer transistor is arranged.

転送トランジスタTG1,TG2,TG3,TG4は、各フォトダイオードPD11,PD21,PD31,PD41に対応して配置されている。例えば、転送トランジスタTG1,TG3は、フォトダイオードPD11,PD31の斜め下方に、転送トランジスタTG2,TG4は、フォトダイオードPD21,PD41の斜め上方にそれぞれ配置されている。   The transfer transistors TG1, TG2, TG3, TG4 are arranged corresponding to the photodiodes PD11, PD21, PD31, PD41. For example, the transfer transistors TG1 and TG3 are disposed obliquely below the photodiodes PD11 and PD31, and the transfer transistors TG2 and TG4 are disposed obliquely above the photodiodes PD21 and PD41.

具体的には、単位セルを構成する4つのフォトダイオードPDのうち、上半分に位置するフォトダイオードPD1k,PD2kに対応する転送トランジスタTG1,TG2は、フォトダイオードPD1k,PD2kが互いに対向する側に存する1つの角に相当する領域に互いに対峙する状態で配されている。単位セルの下半分に位置するフォトダイオードPD3k,PD4kに対応する転送トランジスタTG3,TG4は、フォトダイオードPD3k,PD4kが互いに対向する側に存する1つの角に相当する領域に互いに対峙する状態で配されている。   Specifically, among the four photodiodes PD constituting the unit cell, the transfer transistors TG1 and TG2 corresponding to the photodiodes PD1k and PD2k located in the upper half are on the side where the photodiodes PD1k and PD2k face each other. They are arranged in a state of facing each other in a region corresponding to one corner. The transfer transistors TG3 and TG4 corresponding to the photodiodes PD3k and PD4k located in the lower half of the unit cell are arranged in a state in which the photodiodes PD3k and PD4k face each other in a region corresponding to one corner existing on the side facing each other. ing.

なお、言うまでもなく、フォトダイオードPDと転送トランジスタTGとの位置関係は本例に限定するものでなく、他の位置関係でも良い。
増幅トランジスタSF1,SF2は、単位セルの列方向の中央周辺に配されている。つまり、増幅トランジスタSF1,SF2は、単位セルを構成する4つのフォトダイオードPDのうち、2行目のフォトダイオードPD2kと3行目のフォトダイオードPD3kとの間の領域やその領域の周辺に配されている。つまり、各単位セル内の転送トランジスタTG2,TG3の間の領域に配されている。
Needless to say, the positional relationship between the photodiode PD and the transfer transistor TG is not limited to this example, and may be another positional relationship.
The amplification transistors SF1 and SF2 are arranged around the center of the unit cell in the column direction. That is, the amplification transistors SF1 and SF2 are arranged in a region between the photodiodes PD2k in the second row and the photodiodes PD3k in the third row and around the regions among the four photodiodes PD constituting the unit cell. ing. That is, it is arranged in a region between the transfer transistors TG2 and TG3 in each unit cell.

リセットトランジスタRSは、行方向に隣接するフォトダイオードとの間(行方向に隣接する単位セルの間でもある。)であって、単位セルの列方向の端領域(ここでは、上端側の領域である。)に配されている。つまり、フォトダイオードPD1kを含む単位セルのリセットトランジスタRSは、フォトダイオードPD1kにおけるフォトダイオードPD1kに対応した転送トランジスタTG1が配されている側と反対側の領域に配されている。
3.回路構成
図2を用いて、フォトダイオード等の接続を説明する。
The reset transistor RS is between photodiodes adjacent in the row direction (also between unit cells adjacent in the row direction), and is an end region in the column direction of the unit cells (here, an upper end region). There is.) That is, the reset transistor RS of the unit cell including the photodiode PD1k is arranged in a region on the opposite side of the photodiode PD1k from the side where the transfer transistor TG1 corresponding to the photodiode PD1k is arranged.
3. Circuit Configuration Connection of photodiodes and the like will be described with reference to FIG.

なお、各トランジスタ等と配線との接続については後述する。
各転送トランジスタTG1,TG2,TG3,TG4は、そのソースが対応するフォトダイオードPD1k,PD2k,PD3k,PD4kのN側電極に接続され、そのゲートが対応する転送制御信号線T1,T2,T3,T4に接続されている。
The connection between each transistor and the wiring will be described later.
Each transfer transistor TG1, TG2, TG3, TG4 has its source connected to the N-side electrode of the corresponding photodiode PD1k, PD2k, PD3k, PD4k, and its gate connected to the corresponding transfer control signal line T1, T2, T3, T4. It is connected to the.

各転送トランジスタTG1,TG2,TG3,TG4のドレインは、2個の増幅トランジスタSF1,SF2のゲートに接続されると共に、リセットトランジスタRSのソースに接続されている。これにより、電荷蓄積部FDが構成される。   The drains of the transfer transistors TG1, TG2, TG3, and TG4 are connected to the gates of the two amplification transistors SF1 and SF2 and to the source of the reset transistor RS. Thereby, the charge storage unit FD is configured.

増幅トランジスタSF1,SF2の各ドレインは第2電源線VDD2に接続され、ソースは信号線SIGに接続されている。
リセットトランジスタRSは、ゲートがリセット信号線Rxに接続され、ドレインが第1電源線VDD1に接続されている。
The drains of the amplification transistors SF1 and SF2 are connected to the second power supply line VDD2, and the sources are connected to the signal line SIG.
The reset transistor RS has a gate connected to the reset signal line Rx and a drain connected to the first power supply line VDD1.

また、半導体基板103の基板電位(グランド)を確保するグランド線VSSが後述の基板コンタクトC6に接続されている。
4.配線
固体撮像装置101は、図1及び図2に示すように、配線層105に行方向配線群と列方向配線群とを有する。行方向配線群は、列方向に隣接する画素間を行方向に延伸する配線である。この行方向配線群には、第1電源線VDD1、リセット信号線Rx、転送制御信号線T1,T2,T3,T4、第2電源線2VDD2がある。
A ground line VSS that secures the substrate potential (ground) of the semiconductor substrate 103 is connected to a substrate contact C6 described later.
4). Wiring The solid-state imaging device 101 includes a row direction wiring group and a column direction wiring group in the wiring layer 105 as shown in FIGS. 1 and 2. The row direction wiring group is a wiring that extends in the row direction between adjacent pixels in the column direction. The row direction wiring group includes a first power supply line VDD1, a reset signal line Rx, transfer control signal lines T1, T2, T3, T4, and a second power supply line 2VDD2.

列方向配線群は、列方向に隣接する画素間を行方向に延伸する配線である。この列方向配線群には、グランド線VSS、信号線SIG、第3電源線VDD3がある。
(1)転送制御信号線(T)
転送制御信号線T1,T2,T3,T4は、行列状に配されたフォトダイオード(PD)の行間を行方向に延伸する状態で配されている。
The column direction wiring group is a wiring extending in the row direction between pixels adjacent in the column direction. The column-direction wiring group includes a ground line VSS, a signal line SIG, and a third power supply line VDD3.
(1) Transfer control signal line (T)
The transfer control signal lines T1, T2, T3, and T4 are arranged in a state extending between the rows of photodiodes (PD) arranged in a matrix in the row direction.

転送制御信号線T1,T2は、各単位セルにおける1行目のフォトダイオードPD1kと、2行目のフォトダイオードPD2kとの間を行方向に延伸する。転送制御信号線T3,T4は、各単位セルにおける3行目のフォトダイオードPD3kと、4行目のフォトダイオードPD4kとの間を行方向に延伸する。なお、言うまでもなく、転送制御信号線T1,T2,T3,T4の配置位置は本例に限定するものでなく、他の位置でも良い。   The transfer control signal lines T1 and T2 extend in the row direction between the photodiode PD1k in the first row and the photodiode PD2k in the second row in each unit cell. The transfer control signal lines T3 and T4 extend in the row direction between the photodiode PD3k in the third row and the photodiode PD4k in the fourth row in each unit cell. Needless to say, the arrangement positions of the transfer control signal lines T1, T2, T3, and T4 are not limited to this example, and may be other positions.

転送制御信号線T1は、第1配線層105aの配線T1aと第2配線層105bの配線T1bとからなる。同様に、転送制御信号線T2は、第1配線層105aの配線T2aと第2配線層105bの配線T2bとから、転送制御信号線T3は、第1配線層105aの配線T3aと第2配線層105bの配線T3bとから、転送制御信号線T4は、第1配線層105aの配線T4aと第2配線層105bの配線T4bとからそれぞれなる。   The transfer control signal line T1 includes a wiring T1a of the first wiring layer 105a and a wiring T1b of the second wiring layer 105b. Similarly, the transfer control signal line T2 includes the wiring T2a of the first wiring layer 105a and the wiring T2b of the second wiring layer 105b, and the transfer control signal line T3 includes the wiring T3a and the second wiring layer of the first wiring layer 105a. From the wiring T3b of 105b, the transfer control signal line T4 includes the wiring T4a of the first wiring layer 105a and the wiring T4b of the second wiring layer 105b.

なお、転送制御信号線T1と転送制御信号線T3とは、配置箇所が異なるだけで同じ構成をし、転送制御信号線T2と転送制御信号線T4とは、配置箇所が異なるだけで同じ構成をしている。このため、以下、転送制御信号線T1,T2について説明する。
(i)第1配線層の配線(T1a,T2a等)
転送制御信号線T1の配線T1aは、図3に示すように、1行目のフォトダイオードPD1kにおける2行目側(フォトダイオードPD2k側である。)の端に沿って形成され、行方向に配された各フォトダイオードPD1kに対応して形成された除去部と張出部とを交互に有しながら、行方向に延伸している。
It should be noted that the transfer control signal line T1 and the transfer control signal line T3 have the same configuration only in the arrangement location, and the transfer control signal line T2 and the transfer control signal line T4 have the same configuration only in the arrangement location. is doing. Therefore, the transfer control signal lines T1 and T2 will be described below.
(I) Wiring in the first wiring layer (T1a, T2a, etc.)
As shown in FIG. 3, the wiring T1a of the transfer control signal line T1 is formed along the second row end (the photodiode PD2k side) of the photodiode PD1k in the first row, and is arranged in the row direction. Each of the photodiodes PD1k thus formed is extended in the row direction while alternately having removal portions and overhang portions formed corresponding to the photodiodes PD1k.

つまり、転送制御信号線T1の配線T1aは、フォトダイオードPD11を基準にすると、1行目の奇数列のフォトダイオードPD11,PD13等では配線のない除去部となっており、1行目の偶数列のフォトダイオードPD12,14等では、2行目のフォトダイオードPD22,PD24側に張り出す張出部となっている。   That is, with reference to the photodiode PD11, the wiring T1a of the transfer control signal line T1 serves as a removal portion having no wiring in the photodiodes PD11 and PD13 in the first row and the even columns in the first row. The photodiodes PD12, 14 and the like are overhanging portions projecting toward the photodiodes PD22, PD24 in the second row.

同様に、転送制御信号線T2の配線T2aは、図3に示すように、2行目のフォトダイオードPD2kにおける1列目側(フォトダイオードPD1k側である。)の端に沿って形成され、行方向に配された各フォトダイオードPD2kに対応して形成された除去部と張出部とを交互に有しながら、行方向に延伸している。   Similarly, the wiring T2a of the transfer control signal line T2 is formed along the end of the first column side (the photodiode PD1k side) of the photodiode PD2k in the second row, as shown in FIG. It extends in the row direction while alternately having removal portions and overhang portions formed corresponding to the photodiodes PD2k arranged in the direction.

つまり、転送制御信号線T2の配線T2aは、フォトダイオードPD21を基準にすると、2行目の偶数列のフォトダイオードPD22,PD24等では配線のない除去部となっており、2行目の偶数列のフォトダイオードPD21,PD23等では、1行目のフォトダイオードPD11,PD13側に張り出す張出部となっている。   In other words, the wiring T2a of the transfer control signal line T2 is a removed portion having no wiring in the photodiodes PD22, PD24, etc. in the even-numbered columns in the second row, with reference to the photodiode PD21, and the even-numbered columns in the second row. In the photodiodes PD21, PD23, etc., the projecting portion is projected to the photodiodes PD11, PD13 side of the first row.

このように、配線T1a,T2aは、列方向に隣接するフォトダイオード間で、除去部と張出部とをセットで有しながら、各列で除去部と張出部とを交互に反転する形状をしている。   As described above, the wirings T1a and T2a have a shape in which the removal portion and the overhang portion are alternately inverted in each column while having the removal portion and the overhang portion as a set between the photodiodes adjacent in the column direction. I am doing.

張出部の列方向の位置は、1行目のフォトダイオードPD1kと2行目のフォトダイオードPD2kとの間であってその中央に位置する中央領域である。各配線T1a,T2aにおける張出部及び除去部の行方向での位置は、各フォトダイオードPD1k,PD2k中央を含む中間領域である。   The position of the overhang portion in the column direction is a central region located between the photodiode PD1k in the first row and the photodiode PD2k in the second row and in the center thereof. The positions in the row direction of the overhang portions and the removal portions in the respective wirings T1a and T2a are intermediate regions including the centers of the respective photodiodes PD1k and PD2k.

なお、各配線T1a,T2aの張出部は、図3のように、直線的に屈曲して張り出しても良いし、円弧状に湾曲して張り出しても良い。
(ii)第2配線層の配線(T1b,T2b等)
転送制御信号線T1の配線T1bは、図4に示すように、1行目と2行目の間であって第1配線層105aの配線T1aの除去部に対応する領域に形成されている。配線T1bは、行方向に延伸し且つ列方向に隣接するフォトダイオードPD間の中央を通る仮想線を対称軸とした線対称となる形状、ここでは、「H」状をしている。
Note that the protruding portions of the wirings T1a and T2a may be linearly bent or projecting as shown in FIG. 3, or may be curved and projecting in an arc shape.
(Ii) wiring of the second wiring layer (T1b, T2b, etc.)
As shown in FIG. 4, the wiring T1b of the transfer control signal line T1 is formed in a region between the first row and the second row and corresponding to the removed portion of the wiring T1a of the first wiring layer 105a. The wiring T1b has a shape that is line symmetric with respect to an imaginary line that extends in the row direction and passes through the center between adjacent photodiodes PD in the column direction, and has an “H” shape here.

配線T1bは、フォトダイオードPD11を基準にすると、1行目と2行目とにおける奇数列のフォトダイオードPD1k,PD2k(ここでの「k」は奇数の自然数である。)の間にそれぞれ独立状態で配されている。なお、ここでの「独立状態」とは、第2配線層105bにおいて他の配線と接触していないことをいい、層間を越えた、例えば、ビア等により第1配線層105aと接続されている場合も含む。   The wiring T1b is in an independent state between the photodiodes PD1k and PD2k in odd columns in the first row and the second row (here, “k” is an odd natural number) with reference to the photodiode PD11. It is arranged with. Here, the “independent state” means that the second wiring layer 105b is not in contact with other wiring, and is connected to the first wiring layer 105a across the layers, for example, vias. Including cases.

同様に、転送制御信号線T2の配線T2bは、図4に示すように、1行目と2行目との間であって第1配線層105aの配線T2aの除去部に対応する領域に形成されている。配線T2bは、行方向に延伸し且つ列方向に隣接するフォトダイオードPD間の中央を通る仮想線を対称軸とした線対称となる形状、ここでは、「H」状をしている。つまり、配線T2aは、配線T1aと同じ形状をしている。   Similarly, the wiring T2b of the transfer control signal line T2 is formed in a region between the first row and the second row and corresponding to the removed portion of the wiring T2a of the first wiring layer 105a as shown in FIG. Has been. The wiring T <b> 2 b has a shape that is line-symmetric with respect to an imaginary line that extends in the row direction and passes through the center between the photodiodes PD adjacent in the column direction, and has an “H” shape here. That is, the wiring T2a has the same shape as the wiring T1a.

配線T2bは、フォトダイオードPD11を基準にすると、1行目と2行目とにおける偶数列のフォトダイオードPD1k,PD2k(ここでの「k」は偶数の自然数である。)の間にそれぞれ独立状態で配されている。なお、ここでの「独立状態」とは、上述した通りである。   The wiring T2b is in an independent state between the photodiodes PD1k and PD2k in the even-numbered columns in the first row and the second row (here, “k” is an even natural number) with reference to the photodiode PD11. It is arranged with. The “independent state” here is as described above.

このように、配線T1b,T2bは、列単位で交替しながら行方向に配されている。
なお、「H」状の配線T1b,T2bの横方向に延伸する部分は、1行目のフォトダイオードPD1kと2行目のフォトダイオードPD2kとの間であってその中央領域に位置する。
(iii)まとめ
上記の配線T1aと配線T1bとはビアで接続され(図3参照)、これにより、行方向に延伸する転送制御信号線T1が構成される。同様に、配線T2aと配線T2bとはビアで接続され、これにより、行方向に延伸する転送制御信号線T2が構成される。
In this way, the wirings T1b and T2b are arranged in the row direction while being replaced in units of columns.
A portion extending in the horizontal direction of the “H” -shaped wirings T1b and T2b is located between the photodiode PD1k in the first row and the photodiode PD2k in the second row and in the central region thereof.
(Iii) Summary The wiring T1a and the wiring T1b are connected by vias (see FIG. 3), thereby configuring the transfer control signal line T1 extending in the row direction. Similarly, the wiring T2a and the wiring T2b are connected by vias, thereby configuring the transfer control signal line T2 extending in the row direction.

配線T1aと配線T1bとのビアの接続は、配線T1aにおける除去部を挟んだ部分と、配線T1bの「H」状を構成している一対の上下方向に延伸する部分の上端部分又は下端部分とで行われる。同様に、配線T2aと配線T2bとのビアの接続は、配線T2aにおける除去部を挟んだ部分と、配線T2bの「H」状を構成している一対の上下(列)方向に延伸する部分の上端部分又は下端部分とで行われる。   The connection between the wiring T1a and the wiring T1b includes a portion sandwiching the removal portion in the wiring T1a and an upper end portion or a lower end portion of a pair of vertically extending portions constituting the “H” shape of the wiring T1b. Done in Similarly, the via connection between the wiring T2a and the wiring T2b is made between the portion sandwiching the removal portion in the wiring T2a and the portion extending in the pair of vertical (column) directions constituting the “H” shape of the wiring T2b. It is performed at the upper end portion or the lower end portion.

このように、配線T1aと配線T1bとの配線、配線T2aと配線T2bとの配線は、図3及び図4に示すように、行方向に列単位で交互に行われている。つまり、配線T1aと配線T1bとの配線、配線T2aと配線T2bとの配線は、位置関係、配線される配線層を列ごとに入れ換えながら配置されている。   As described above, the wiring between the wiring T1a and the wiring T1b and the wiring between the wiring T2a and the wiring T2b are alternately performed in units of columns in the row direction as shown in FIGS. That is, the wiring between the wiring T1a and the wiring T1b and the wiring between the wiring T2a and the wiring T2b are arranged while changing the positional relationship and the wiring layer to be wired for each column.

転送制御信号線T3,T4は、上述したように、転送制御信号線T1,T2と形成箇所(配置箇所)が異なる以外、転送制御信号線T1,T2と同様の構成であり、転送制御信号線T3,T4の位置関係も転送制御信号線T1,T2と同じである。   As described above, the transfer control signal lines T3 and T4 have the same configuration as the transfer control signal lines T1 and T2 except that the transfer control signal lines T1 and T2 are formed at different locations (arrangement locations). The positional relationship between T3 and T4 is the same as that of the transfer control signal lines T1 and T2.

これにより、各転送制御信号線T1,T2,T3,T4は、同じような構成となり、信号線の負荷を等しくできる。また、転送制御信号線T1,T2と、転送制御信号線T3,T4とは、単位セルの略中央に対して上下で同じような形状(構成)となっており、配線形状のばらつきに起因する光学特性のばらつき等を少なくすることができる。
(2)リセット信号線(Rx)
リセット信号線Rxは、行列状に配されたフォトダイオードPDの行間を行方向に延伸する状態で配されている。ここでは、各単位セルにおける最初の行(単位セルの1行目である。)に配されたフォトダイオードPD1kの上端側に配されている。つまり、単位セルの1行目のフォトダイオードPD1kにおいて、当該フォトダイオードPD1kが隣接する他の単位セルの最終行(4行である)目のフォトダイオードPD4k位置する側の端に配されている。なお、言うまでもなく、リセット信号線SIGの配線位置は本例に限定するものでなく、他の位置、例えば、4行目のフォトダイオードPD4kの下端側でも良い。
As a result, the transfer control signal lines T1, T2, T3, and T4 have the same configuration, and the load of the signal lines can be made equal. Further, the transfer control signal lines T1 and T2 and the transfer control signal lines T3 and T4 have the same shape (configuration) at the top and bottom with respect to the approximate center of the unit cell, and are caused by variations in the wiring shape. Variations in optical characteristics can be reduced.
(2) Reset signal line (Rx)
The reset signal line Rx is arranged in a state extending between the rows of photodiodes PD arranged in a matrix in the row direction. Here, it is arranged on the upper end side of the photodiode PD1k arranged in the first row (the first row of the unit cell) in each unit cell. That is, in the photodiode PD1k in the first row of the unit cell, the photodiode PD1k is arranged at the end on the side where the photodiode PD4k in the last row (four rows) of another adjacent unit cell is located. Needless to say, the wiring position of the reset signal line SIG is not limited to this example, and may be another position, for example, the lower end side of the photodiode PD4k in the fourth row.

リセット信号線Rxは、第1配線層105aの配線Rxaと第2配線層105bの配線Rxbとからなる。
(i)第1配線層の配線(Rxa)
リセット信号線Rxの配線Rxaは、図3に示すように、1行目のフォトダイオードPD1kにおける他の単位セル側の端(図では、各フォトダイオードPD1kの上端となる。)に沿って形成され、行方向に隣接するフォトダイオードPD1kとフォトダイオードPD1k+1間であって隣接するフォトダイオードPD1k+1に跨る状態で形成されている。
The reset signal line Rx includes a wiring Rxa of the first wiring layer 105a and a wiring Rxb of the second wiring layer 105b.
(I) First wiring layer wiring (Rxa)
As shown in FIG. 3, the reset signal line Rx wiring Rxa is formed along the other unit cell side end of the photodiode PD1k in the first row (in the figure, the upper end of each photodiode PD1k). The photodiode PD1k and the photodiode PD1k + 1 adjacent to each other in the row direction are formed so as to straddle the adjacent photodiode PD1k + 1.

具体的に説明すると、フォトダイオードPD11とフォトダイオードPD12との間であってフォトダイオードPD11とフォトダイオードPD12とに跨るように(平面視において重なるように)形成されている。   More specifically, it is formed between the photodiode PD11 and the photodiode PD12 so as to straddle the photodiode PD11 and the photodiode PD12 (so as to overlap in a plan view).

つまり、リセット信号線Rxaは、転送制御信号線T1の配線T1aや転送制御信号線T2の配線T2aにおける張出部を除去部にしたような形状をし、各列のフォトダイオードPD1kが位置する部分に対応した除去部を有している。
(ii)第2配線層の配線(Rxb)
リセット信号線Rxの配線Rxbは、図4に示すように、1行目のフォトダイオードPD1kにおける上端に沿って各列単位で形成されている。ここでの上端を換言すると、列方向に隣接する他の単位セルであって、自の単位セルと他の単位セルとが対向し合う側の端である。
That is, the reset signal line Rxa has a shape in which the protruding portion of the wiring T1a of the transfer control signal line T1 and the wiring T2a of the transfer control signal line T2 is a removed portion, and the portion where the photodiode PD1k of each column is located It has the removal part corresponding to.
(Ii) Wiring of second wiring layer (Rxb)
As shown in FIG. 4, the wiring Rxb of the reset signal line Rx is formed in units of columns along the upper end of the photodiode PD1k in the first row. In other words, the upper end is another unit cell adjacent in the column direction, which is the end on the side where the unit cell and the other unit cell face each other.

配線Rxbは、行方向に延伸し且つ列方向に隣接するフォトダイオードPD間の中央を通る仮想線を対称軸とした線対称となる形状、ここでは、「H」状をしている。つまり、配線Rxaは、転送制御信号線T1等の第2配線層105bの配線T1bと同じような形状をしている。   The wiring Rxb has a shape that is line symmetric with respect to an imaginary line extending in the row direction and passing through the center between adjacent photodiodes PD in the column direction, in this case, an “H” shape. That is, the wiring Rxa has the same shape as the wiring T1b of the second wiring layer 105b such as the transfer control signal line T1.

「H」状の配線RXbの横方向に延伸する部分は、1行目のフォトダイオードPD1kと、当該フォトダイオードPD1kが列方向に隣接する他の単位セルの最終行である4行目のフォトダイオードPD4kとの間であってその中央領域に位置する。
(iii)まとめ
上記の配線Rxaと配線Rxbとはビアで接続され(図3参照)、これにより、行方向に延伸する1本のリセット信号線Rxが構成される。配線Rxaと配線Rxbとのビアの接続は、第1配線層105aの配線Rxaにおける除去部を挟んだ部分と、第2配線層105bの配線Rxbの「H」状を構成している一対の上下(列)方向に延伸する部分の下端部分とで行われる。
(3)第1電源線(VDD1)
第1電源線VDD1は、行列状に配されたフォトダイオードの行間を行方向に延伸する状態で配されている。ここでは、各単位セルにおける最終の行に配されたフォトダイオードPD4kの下端側に配されている。つまり、各単位セルにおける最終の行に配されたフォトダイオードPD4kにおける列方向に隣接する他の単位セルと対向する側に配されている。なお、言うまでもなく、第1電源線VDD1の配線位置は本例に限定するものでなく、他の位置でも良い。
The portion extending in the horizontal direction of the “H” -shaped wiring RXb is the photodiode PD1k in the first row and the photodiode in the fourth row which is the last row of other unit cells adjacent to the photodiode PD1k in the column direction. It is located in the center area between PD4k.
(Iii) Summary The wiring Rxa and the wiring Rxb are connected by vias (see FIG. 3), and thereby, one reset signal line Rx extending in the row direction is configured. The vias of the wiring Rxa and the wiring Rxb are connected to a pair of upper and lower portions constituting the “H” shape of the wiring Rxb of the second wiring layer 105b and a portion sandwiching the removal portion of the wiring Rxa of the first wiring layer 105a. It is performed at the lower end portion of the portion extending in the (row) direction.
(3) First power supply line (VDD1)
The first power supply line VDD1 is arranged in a state extending between the rows of photodiodes arranged in a matrix in the row direction. Here, it is arranged on the lower end side of the photodiode PD4k arranged in the last row in each unit cell. That is, it is arranged on the side facing the other unit cell adjacent in the column direction in the photodiode PD4k arranged in the last row in each unit cell. Needless to say, the wiring position of the first power supply line VDD1 is not limited to this example, and may be another position.

第1電源線VDD1は、第1配線層105aの配線VDD1aからなる。配線VDD1aは、図3に示すように、4行目のフォトダイオードPD4kにおける列方向に隣接する他の単位セル側の端(図では、各フォトダイオードPD4kの下端となる。)に沿って形成されている。   The first power supply line VDD1 is composed of the wiring VDD1a of the first wiring layer 105a. As shown in FIG. 3, the wiring VDD1a is formed along the other end on the unit cell side adjacent to the column direction in the photodiode PD4k in the fourth row (in the figure, the lower end of each photodiode PD4k). ing.

配線VDD1aは、行方向に隣接するフォトダイオードPD4k間であって隣接するフォトダイオードPD4k+1を架橋する架橋部と、各フォトダイオードPD4kにおける行方向の中央を含む中間部分が他の単位セル側に張り出す張出部とを行方向に交互に有する。   In the wiring VDD1a, a bridging portion that bridges adjacent photodiodes PD4k + 1 between the adjacent photodiodes PD4k in the row direction, and an intermediate portion including the center in the row direction of each photodiode PD4k protrudes to the other unit cell side. Overhangs are alternately provided in the row direction.

つまり、配線VDD1aは、転送制御信号線T1の配線T1aや転送制御信号線T2の配線T2aにおける除去部を張出部にしたような形状をしている。
張出部の列方向の位置は、単位セルの最終の行である4行目のフォトダイオードPD4kと、列方向に隣接する単位セルの最初の行である1行目のフォトダイオードPD1kとの間であってその中央領域である。
(4)第2電源線(VDD2)
第2電源線VDD2は、行列状に配されたフォトダイオードの行間を行方向に延伸する状態で配されている。ここでは、各単位セルにおける中間位置の行に配されたフォトダイオードPD2kとフォトダイオードPD3kとの間に配されている。
That is, the wiring VDD1a has a shape such that the removed portion of the wiring T1a of the transfer control signal line T1 and the wiring T2a of the transfer control signal line T2 is an overhanging portion.
The position of the protruding portion in the column direction is between the photodiode PD4k in the fourth row, which is the last row of the unit cells, and the photodiode PD1k in the first row, which is the first row of unit cells adjacent in the column direction. And the central area.
(4) Second power line (VDD2)
The second power supply line VDD2 is arranged in a state extending between the rows of photodiodes arranged in a matrix in the row direction. Here, it is arranged between the photodiode PD2k and the photodiode PD3k arranged in a row at an intermediate position in each unit cell.

つまり、単位セルを構成する4つのフォトダイオードPDが、上下に2分される境界部分に対向するフォトダイオードPD2kとフォトダイオードPD3kとの間に配されている。なお、言うまでもなく、第2電源線VDD2の配線位置は本例に限定するものでなく、他の位置でも良い。   That is, the four photodiodes PD constituting the unit cell are arranged between the photodiode PD2k and the photodiode PD3k facing the boundary portion that is divided in half. Needless to say, the wiring position of the second power supply line VDD2 is not limited to this example, and may be another position.

第2電源線VDD2は、第1配線層105aの配線VDD2aからなる。配線VDD2aは、図3に示すように、行方向に隣接するフォトダイオードPD間では、2行目側(上半分側である。)のフォトダイオードPD2kでは行方向に隣接するフォトダイオードPD同士を架橋する架橋部と、3行目側(下半分側である。)のフォトダイオードPD3kでは行方向に隣接するフォトダイオードPD同士を架橋する架橋部とを有し、互いの架橋部が一対をなして行方向に延伸している。   The second power supply line VDD2 includes the wiring VDD2a of the first wiring layer 105a. As shown in FIG. 3, the wiring VDD2a bridges the photodiodes PD adjacent to each other in the row direction in the photodiode PD2k on the second row side (the upper half side) between the photodiodes PD adjacent in the row direction. The photodiode PD3k on the third row side (lower half side) has a bridge portion that bridges the photodiodes PD adjacent in the row direction, and the bridge portions form a pair. Stretched in the row direction.

なお、一対の架橋部は、行方向に隣接するフォトダイオード間の中央領域で列方向に延伸している連結部により連結されている。
配線VDD2aは、図3に示すように、各列のフォトダイオードPD(例えば、フォトダイオードPD2kとフォトダイオードPD3kである。)間では、各フォトダイオードPDから相手側のフォトダイオードPD(例えば、フォトダイオードPD2kでは、相手側のフォトダイオードPDはフォトダイオードPD3kが相当する。)側へと張り出す張出部を有する。
In addition, a pair of bridge | crosslinking part is connected by the connection part extended | stretched in the column direction in the center area | region between the photodiodes adjacent to a row direction.
As shown in FIG. 3, the wiring VDD2a is connected between the photodiodes PD (for example, the photodiode PD2k and the photodiode PD3k) in each column, and the photodiode PD (for example, the photodiode) on the other side from each photodiode PD. In PD2k, the photodiode PD on the other side corresponds to the photodiode PD3k).

つまり、配線VDD2aは、転送制御信号線T1,T2における第1配線層105aの配線T1a,T2aを組み合わせ、各配線T1a,T2aにおける除去部を張出部に置き換えたような形状をしている。
(5)信号線(SIG)
信号線SIGは、行列状に配されたフォトダイオードPDの列間を列方向に延伸する状態で配されている。ここでは、各単位セルにおける1列目のフォトダイオードPDn1の信号線SIGは、1列目のフォトダイオードPDn1と2列目フォトダイオードPDn2との間に配されている。なお、言うまでもなく、信号線SIGの配線位置は本例に限定するものでなく、他の位置(例えば、2列目のフォトダイオードPDn2の信号線SIGで1列目のフォトダイオードPDn1との間である。)でも良い。
That is, the wiring VDD2a has a shape such that the wirings T1a and T2a of the first wiring layer 105a in the transfer control signal lines T1 and T2 are combined, and the removal part in each of the wirings T1a and T2a is replaced with an overhanging part.
(5) Signal line (SIG)
The signal lines SIG are arranged in a state extending between the columns of the photodiodes PD arranged in a matrix in the column direction. Here, the signal line SIG of the photodiode PDn1 in the first column in each unit cell is arranged between the photodiode PDn1 in the first column and the photodiode PDn2 in the second column. Needless to say, the wiring position of the signal line SIG is not limited to this example, and other positions (for example, the signal line SIG of the photodiode PDn2 in the second column and the photodiode PDn1 in the first column) Yes.)

信号線SIGは、第1配線層105aの配線SIGaと第2配線層105bの配線SIGbとからなり、第1配線層105aの配線SIGaと第2配線層105bの配線SIGbとは例えばビアを介して接続されている。
(i)第1配線層の配線(SIGa)
信号線SIGの配線SIGaは、図3に示すように、行方向に隣接するフォトダイオードPDnkとフォトダイオードPDnk+1と間に形成されている。さらに、配線SIGaは、行方向に延伸する他の配線間(例えば、1行1列目のフォトダイオードPD11と2列目のフォトダイオードPD12との間の配線SIGaは、リセット信号線Rxの配線Rxaと転送制御信号線T1の配線T1aとの間である。)に独立状態で形成されている。
The signal line SIG includes a wiring SIGa of the first wiring layer 105a and a wiring SIGb of the second wiring layer 105b, and the wiring SIGa of the first wiring layer 105a and the wiring SIGb of the second wiring layer 105b are connected via vias, for example. It is connected.
(I) First wiring layer wiring (SIGa)
As shown in FIG. 3, the wiring line SIGa of the signal line SIG is formed between the photodiode PDnk and the photodiode PDnk + 1 adjacent in the row direction. Further, the wiring SIGa is connected between other wirings extending in the row direction (for example, the wiring SIGa between the photodiode PD11 in the first row and the first column and the photodiode PD12 in the second column is the wiring Rxa of the reset signal line Rx). And the wiring T1a of the transfer control signal line T1).

換言すると、配線SIGaは、列方向に延伸し、行間部分が除去された除去部となっている。
配線SIGaは、列方向に延伸し、その両端(上下端)において行方向であって隣接する2つのフォトダイオードPD側へと延伸する形状、つまり、「I」状をしている。なお、列方向に延伸する部分は、列方向に隣接するフォトダイオードPDnk,PDnk+1間の中央領域に位置する。
In other words, the wiring SIGa is a removed portion that extends in the column direction and from which the inter-row portion is removed.
The wiring SIGa has a shape extending in the column direction and extending toward two adjacent photodiodes PD in the row direction at both ends (upper and lower ends), that is, in an “I” shape. The portion extending in the column direction is located in the central region between the photodiodes PDnk and PDnk + 1 adjacent in the column direction.

配線SIGaは、単位セルの最終の行である4行目に位置するフォトダイオードPD4k,PD4k+1間には、グランド線VSSの配線VSSaが形成されているため、4行目のフォトダイオードPD4k,PD4k+1間には形成されていない(この部分は、除去部とみなすこともできる。)。
(ii)第2配線層の配線(SIGb)
信号線SIGの配線SIGbは、図4に示すように、各列間に形成され、列方向に隣接するフォトダイオードPD間(例えば、フォトダイオードPD11とフォトダイオードPD21との間)を越えるように、列方向に延伸する状態で形成されている。換言すると、行方向に隣接するフォトダイオードPD間を列方向に延伸し、フォトダイオードの中央を含む中間領域では、配線がない、つまり、導電路が除去された除去部となっている。
The wiring SIGa has a ground line VSSa between the photodiodes PD4k and PD4k + 1 located in the fourth row, which is the last row of the unit cell, and therefore, between the photodiodes PD4k and PD4k + 1 in the fourth row. (This portion can also be regarded as a removal portion.)
(Ii) Second wiring layer wiring (SIGb)
As shown in FIG. 4, the wiring SIGb of the signal line SIG is formed between the columns and extends between the photodiodes PD adjacent in the column direction (for example, between the photodiode PD11 and the photodiode PD21). It is formed in a state of extending in the column direction. In other words, between the photodiodes PD adjacent in the row direction is extended in the column direction, and there is no wiring in the intermediate region including the center of the photodiode, that is, a removal portion from which the conductive path is removed.

なお、列間には、信号線SIG以外にグランド線VSS又は第3電源線VDD3も配されており、ここでは、信号線SIGは、行方向であって列数が増加する方向に隣接する他のフォトダイオードPD側に配されている。   In addition to the signal line SIG, the ground line VSS or the third power supply line VDD3 is also arranged between the columns. Here, the signal line SIG is adjacent to the row direction and the number of columns is increased. Is arranged on the photodiode PD side.

単位セルにおける最終の行である4行目のフォトダイオードPD4k,PD4k+1等では、除去部が形成されておらず、4行目のフォトダイオードPD4k,PD4k+1等の中央を含む中間領域に相当する部分(他の行では除去部になる部分である。)が行方向であって列数が増加する方向に隣接する他のフォトダイオード側と反対側に張り出す張出部となっている。この形状は、転送制御信号線T1等の配線T1aの張出部と同じような形状となっている。なお、張出部の位置は、行方向に隣接するフォトダイオード間の中央領域である。
(iii)まとめ
上記の配線SIGaと配線SIGbとはビアで接続され、これにより、列方向に延伸する1本の信号線SIGが構成される。配線SIGaと配線SIGbとのビアの接続は、第2配線層105bの配線SIGbにおける除去部を挟んだ部分(上下端である。)と、第1配線層105aの配線SIGaの「I」状を構成している右(行)方向に延伸する部分の端部分(行方向であって列数が増加する方向に隣接する他のフォトダイオード側である。)で行われる。
(6)グランド線(VSS)
グランド線VSSは、行列状に配されたフォトダイオードPDの列間を列方向に延伸する状態で配されている。ここでは、PD11を基準として奇数列に位置するフォトダイオードPDnk(kは奇数の自然数)の右側(行方向であって列数が増加する側である。)に配されている。
In the photodiodes PD4k, PD4k + 1, etc. in the fourth row, which is the last row in the unit cell, a removal portion is not formed, and a portion corresponding to an intermediate region including the center of the photodiodes PD4k, PD4k + 1, etc. in the fourth row ( In other rows, it is a portion that becomes a removal portion.) Is a protruding portion that protrudes in the row direction and on the opposite side to the other photodiode side adjacent in the direction in which the number of columns increases. This shape is the same as the protruding portion of the wiring T1a such as the transfer control signal line T1. Note that the position of the protruding portion is a central region between photodiodes adjacent in the row direction.
(Iii) Summary The wiring SIGa and the wiring SIGb are connected by vias, thereby forming one signal line SIG extending in the column direction. The via connection between the wiring SIGa and the wiring SIGb is the “I” shape of the wiring SIGa of the first wiring layer 105a and the portion (upper and lower ends) sandwiching the removed portion of the wiring SIGb of the second wiring layer 105b. It is performed at the end portion of the portion extending in the right (row) direction (on the other photodiode side adjacent in the row direction and increasing the number of columns).
(6) Ground line (VSS)
The ground line VSS is arranged in a state extending between the columns of the photodiodes PD arranged in a matrix in the column direction. Here, the photodiode PDnk (k is an odd natural number) located in the odd-numbered column with respect to PD11 is arranged on the right side (the side in the row direction where the number of columns increases).

具体的には、1列目のフォトダイオードPDn1と2列目のフォトダイオードPDn2との間や3列のフォトダイオードPDn3と4列目のフォトダイオードPDn4との間等に配されている。なお、言うまでもなく、グランド線VSSの配線位置は本例に限定するものでなく、他の位置でも良い。   Specifically, it is arranged between the photodiode PDn1 in the first column and the photodiode PDn2 in the second column, between the photodiode PDn3 in the third column and the photodiode PDn4 in the fourth column, or the like. Needless to say, the wiring position of the ground line VSS is not limited to this example, and may be another position.

グランド線VSSは、第1配線層105aの配線VSSaと第2配線層105bの配線VSSbとからなり、第1配線層105aの配線VSSaと第2配線層105bの配線VSSbとは例えばビアを介して接続されている。
(i)第1配線層の配線(VSSa)
グランド線VSSの配線VSSaは、図3に示すように、単位セルにおいて、列方向に隣接する他の単位セルと対向する行、つまり、各単位セルの最終の行に対応して形成されている。ここでは、単位セルにおける4行目におけるフォトダイオードPD41と、当該フォトダイオードPD41と行方向に列数が増加する側に隣接するフォトダイオードPD42との間(フォトダイオードPD41の右側である。)に形成されている。
The ground line VSS is composed of the wiring VSSa of the first wiring layer 105a and the wiring VSSb of the second wiring layer 105b. The wiring VSSa of the first wiring layer 105a and the wiring VSSb of the second wiring layer 105b are connected via vias, for example. It is connected.
(I) First wiring layer wiring (VSSa)
As shown in FIG. 3, the wiring VSSa of the ground line VSS is formed in the unit cell corresponding to the row facing the other unit cell adjacent in the column direction, that is, the last row of each unit cell. . Here, it is formed between the photodiode PD41 in the fourth row in the unit cell and the photodiode PD42 adjacent to the photodiode PD41 on the side where the number of columns increases in the row direction (on the right side of the photodiode PD41). Has been.

配線VSSaは、列方向に延伸し、その両端(上下端)において行方向であって隣接する2つのフォトダイオードPD側へと延伸する形状、つまり、「I」状をしている。なお、列方向に延伸する部分は、列方向に隣接するフォトダイオードPD4kとフォトダイオードPD4k+1(kは奇数の自然数)との間の中央領域に位置する。
(ii)第2配線層の配線(VSSb)
グランド線VSSの配線VSSbは、図4に示すように、各列間を列方向に沿って延伸する状態で形成されている。配線VSSbは、第1配線層105aの配線VSSaが形成されている部分(各単位セルの4行目である。)を除いて列方向に連続して形成されている。
The wiring VSSa has a shape extending in the column direction and extending toward the two adjacent photodiodes PD in the row direction at both ends (upper and lower ends), that is, in an “I” shape. The portion extending in the column direction is located in a central region between the photodiode PD4k and the photodiode PD4k + 1 (k is an odd natural number) adjacent in the column direction.
(Ii) Second wiring layer wiring (VSSb)
As shown in FIG. 4, the wiring VSSb of the ground line VSS is formed so as to extend between the columns along the column direction. The wiring VSSb is formed continuously in the column direction except for the portion (the fourth row of each unit cell) where the wiring VSSa of the first wiring layer 105a is formed.

なお、列間には、グランド線VSS以外に信号線SIGも配されており、ここでは、グランド線VSSは、当該グランド線VSSが配されている列間のうち、列数が小さい側の列に近い箇所に配されている。   A signal line SIG is also arranged between the columns in addition to the ground line VSS. Here, the ground line VSS is a column on the side where the number of columns is smaller among the columns in which the ground line VSS is arranged. It is arranged in the place near.

配線VSSbは、その単位セルにおける最終の行である4行目を除く他の全ての行のフォトダイオードPD11,PD21,PD31において、各フォトダイオードPD11,PD21,PD31の列方向の中央領域に相当する部分が行方向であって列数が増加する側に隣接する他のフォトダイオード(PD12,PD22,PD32)側に張り出す張出部を有する。この形状は、転送制御信号線T1等の配線T1aの張出部と同じである。なお、張出部の位置は、行方向に隣接するフォトダイオードPD間の中央領域である。   The wiring VSSb corresponds to a central region in the column direction of the photodiodes PD11, PD21, and PD31 in the photodiodes PD11, PD21, and PD31 in all other rows except the fourth row, which is the last row in the unit cell. The portion is in the row direction and has an overhanging portion projecting to the other photodiode (PD12, PD22, PD32) side adjacent to the side where the number of columns increases. This shape is the same as the protruding portion of the wiring T1a such as the transfer control signal line T1. Note that the position of the protruding portion is a central region between the photodiodes PD adjacent in the row direction.

配線VSSbは、その単位セルにおける最終の行である4行目のフォトダイオードPD4k(kは奇数)において、当該フォトダイオードPD4kの列方向の中央領域が除去された除去部を有する。
(iii)まとめ
上記の配線VSSaと配線VSSbとはビアで接続され、これにより、列方向に延伸する1本のグランド線VSSが構成される。配線VSSaと配線VSSbとのビアの接続は、配線VSSbにおける除去部を挟んだ部分(上下端である。)と、配線VSSaの「I」状を構成している行方向に延伸する部分の端部分(行方向であって列数が増加する側である。)で行われる。
(7)第3電源線(VDD3)
第3電源線VDD3は、行列状に配されたフォトダイオードの列間を列方向に延伸する状態で配されている。ここでは、PD11を基準として偶数列に位置するフォトダイオードPDnk(kは偶数の自然数)の右側(行方向であって列数が増加する側である。)に配されている。
The wiring VSSb has a removal portion in which the central region in the column direction of the photodiode PD4k is removed from the photodiode PD4k (k is an odd number) in the fourth row, which is the last row in the unit cell.
(Iii) Summary The wiring VSSa and the wiring VSSb described above are connected by vias, thereby forming one ground line VSS extending in the column direction. The vias of the wiring VSSa and the wiring VSSb are connected to the portion of the wiring VSSb sandwiching the removed portion (upper and lower ends) and the end of the portion extending in the row direction forming the “I” shape of the wiring VSSa. It is performed in the part (in the row direction and the side where the number of columns increases).
(7) Third power line (VDD3)
The third power supply line VDD3 is arranged in a state extending between the columns of photodiodes arranged in a matrix in the column direction. Here, the photodiode PDnk (k is an even natural number) located in the even-numbered column with respect to PD11 is arranged on the right side (the side in the row direction and the number of columns increases).

具体的には、2列目のフォトダイオードPDn2と3列目のフォトダイオードPDn3間、4列目のフォトダイオードPDn4と5列目のフォトダイオードPDn5間等に配されている。なお、言うまでもなく、第3電源線VDD3の配線位置は本例に限定するものでなく、他の位置でも良い。   Specifically, it is arranged between the photodiode PDn2 in the second row and the photodiode PDn3 in the third row, between the photodiode PDn4 in the fourth row and the photodiode PDn5 in the fifth row, and the like. Needless to say, the wiring position of the third power supply line VDD3 is not limited to this example, and may be another position.

第3電源線VDD3は、第1配線層の配線VDD3aと第2配線層の配線VDD3bとからなり、第1配線層の配線VDD3aと第2配線層の配線VDDbとは例えばビアを介して接続されている。なお、第3電源線VDD3は、グランド線VSSと形成箇所が異なるだけで、他の構成は同じである。
(i)第1配線層の配線(VDD3a)
第3電源線VDD3の配線VDD3aは、図3に示すように、単位セルにおいて、列方向に隣接する他の単位セルと対向する行、つまり、各単位セルの最終の行に対応して形成されている。ここでは、単位セルにおける4行目におけるフォトダイオードPD42と、当該フォトダイオードPD42と行方向に列数が増加する側に隣接するフォトダイオードPD43との間(フォトダイオードPD42の右側である。)に形成されている。
The third power supply line VDD3 is composed of a wiring VDD3a in the first wiring layer and a wiring VDD3b in the second wiring layer, and the wiring VDD3a in the first wiring layer and the wiring VDDb in the second wiring layer are connected via, for example, vias. ing. Note that the third power supply line VDD3 is the same as the ground line VSS except for the formation location.
(I) First wiring layer wiring (VDD3a)
As shown in FIG. 3, the wiring VDD3a of the third power supply line VDD3 is formed in a unit cell corresponding to a row facing another unit cell adjacent in the column direction, that is, the last row of each unit cell. ing. Here, it is formed between the photodiode PD42 in the fourth row in the unit cell and the photodiode PD43 adjacent to the photodiode PD42 on the side where the number of columns increases in the row direction (on the right side of the photodiode PD42). Has been.

配線VDD3aは、列方向に延伸し、その両端(上下端)において行方向であって隣接する2つのフォトダイオードPD側へと延伸する形状、つまり、「I」状をしている。なお、列方向に延伸する部分は、列方向に隣接するフォトダイオードPD4kとフォトダイオードPD4k+1(kは偶数の自然数)との間の中央領域に位置する。
(ii)第2配線層の配線(VDD3b)
第3電源線VDD3の配線VDD3bは、図4に示すように、各列間を列方向に沿って延伸する状態で形成されている。配線VDD3bは、第1配線層105aの配線VDD3aが形成されている部分(各単位セルの4行目である。)を除いて列方向に連続して形成されている。
The wiring VDD3a has a shape extending in the column direction and extending toward two adjacent photodiodes PD in the row direction at both ends (upper and lower ends), that is, in an “I” shape. The portion extending in the column direction is located in a central region between the photodiode PD4k and the photodiode PD4k + 1 (k is an even natural number) adjacent in the column direction.
(Ii) Second wiring layer wiring (VDD3b)
As shown in FIG. 4, the wiring VDD3b of the third power supply line VDD3 is formed so as to extend between the columns along the column direction. The wiring VDD3b is formed continuously in the column direction except for the portion (the fourth row of each unit cell) where the wiring VDD3a of the first wiring layer 105a is formed.

なお、列間には、第3電源線VDD3以外に信号線SIGも配されており、ここでは、第3電源線VDD3は、当該第3電源線VDD3が配されている列間のうち、列数が小さい側の列に近い箇所に配されている。   A signal line SIG is also arranged between the columns in addition to the third power supply line VDD3. Here, the third power supply line VDD3 is a column among the columns in which the third power supply line VDD3 is arranged. It is placed near the row with the smaller number.

配線VDD3bは、その単位セルにおける最終の行である4行目を除く他の全ての行のフォトダイオードPD12,PD22,PD32において、各フォトダイオードPD12,PD22,PD32の列方向の中央領域に相当する部分が行方向であって列数が増加する側に隣接する他のフォトダイオード(PD13,PD23,PD33)側に張り出す張出部を有する。この形状は、転送制御信号線T1等の配線T1aの張出部と同じである。なお、張出部の位置は、行方向に隣接するフォトダイオードPD間の中央領域である。   The wiring VDD3b corresponds to the central region in the column direction of each of the photodiodes PD12, PD22, and PD32 in the photodiodes PD12, PD22, and PD32 in all other rows except the fourth row, which is the last row in the unit cell. The portion is in the row direction and has an overhanging portion projecting to the other photodiode (PD13, PD23, PD33) side adjacent to the side where the number of columns increases. This shape is the same as the protruding portion of the wiring T1a such as the transfer control signal line T1. Note that the position of the protruding portion is a central region between the photodiodes PD adjacent in the row direction.

配線VDD3bは、その単位セルにおける最終の行である4行目のフォトダイオードPD4k(kは偶数)において、当該フォトダイオードPD4kの列方向の中央領域が除去された除去部を有する。
(iii)まとめ
上記の配線VDD3aと配線VDD3bとはビアで接続され、これにより、列方向に延伸する1本の第3電源線VDD3が構成される。配線VDD3aと配線VDD3bとのビアの接続は、配線VDD3bにおける除去部を挟んだ部分(上下端である。)と、配線VDD3aの「I」状を構成している行方向に延伸する部分の端部分(行方向であって列数が減少する側である。)で行われる。
(8)その他
上記の行方向配線群及び列方向配線群は、各画素を構成しているフォトダイオードPD等と電気的に接続されていたが、電気的に接続されていないダミー配線を配置しても良い。
The wiring VDD3b has a removal portion in which the center region in the column direction of the photodiode PD4k is removed from the photodiode PD4k (k is an even number) in the fourth row, which is the last row in the unit cell.
(Iii) Summary The wiring VDD3a and the wiring VDD3b are connected by vias, thereby forming one third power supply line VDD3 extending in the column direction. Via connection between the wiring VDD3a and the wiring VDD3b is a portion of the wiring VDD3b sandwiching the removed portion (upper and lower ends) and an end of the portion extending in the row direction constituting the “I” shape of the wiring VDD3a This is performed in a portion (in the row direction and on the side where the number of columns decreases).
(8) Others The row direction wiring group and the column direction wiring group described above are electrically connected to the photodiodes PD and the like constituting each pixel, but dummy wirings that are not electrically connected are arranged. May be.

本実施の形態では、図4に示すように、第2配線層105bにおける各単位セルの2行目のフォトダイオードPD2kと3行目のフォトダイオードPD3kとの間にダミー配線DYの配線DYbが配置されている。配線DYbは、図4に示すように、転送制御信号線T1,T2,T3,T4の配線T1b,T2b,T3b,T4bと同じように、「H」状をしている。
5.半導体基板側と配線との接続関係
(1)転送トランジスタ(TG)
転送トランジスタTG1は、図1に示すように、そのゲートは、1行目のフォトダイオードPD1k及び2行目のフォトダイオードPD2kの間であって第1配線層105aに配された配線T1aとコンタクトC1で接続されている。なお、転送トランジスタTG2のゲートも第1配線層105aに配された配線T2aとコンタクトC1で接続されている。
In the present embodiment, as shown in FIG. 4, the wiring DYb of the dummy wiring DY is arranged between the photodiode PD2k in the second row and the photodiode PD3k in the third row of each unit cell in the second wiring layer 105b. Has been. As shown in FIG. 4, the wiring DYb has an “H” shape, like the wirings T1b, T2b, T3b, and T4b of the transfer control signal lines T1, T2, T3, and T4.
5. Connection relationship between semiconductor substrate side and wiring (1) Transfer transistor (TG)
As shown in FIG. 1, the transfer transistor TG1 has a gate between the photodiode PD1k in the first row and the photodiode PD2k in the second row, and a contact C1 and a wiring T1a arranged in the first wiring layer 105a. Connected with. Note that the gate of the transfer transistor TG2 is also connected to the wiring T2a disposed in the first wiring layer 105a by the contact C1.

転送トランジスタTG1,TG2の各ドレインは、リセットトランジスタRSのソースと同じ拡散層121で接続され、金属配線なしで接続されている。また、各ドレインは、後述の増幅トランジスタSF1,SF2のゲートと同じ材料であって列方向の両方向(ここでは上下方向であり、行数の増減する2方向である。)に延伸するポリシリコン123に接続され、金属配線なしで接続されている。   The drains of the transfer transistors TG1 and TG2 are connected by the same diffusion layer 121 as the source of the reset transistor RS, and are connected without a metal wiring. Each drain is made of the same material as the gates of amplification transistors SF1 and SF2, which will be described later, and extends in both directions in the column direction (here, the vertical direction is two directions in which the number of rows increases or decreases). Connected with no metal wiring.

転送トランジスタTG1,TG2の各ドレイン(拡散層121である。)と増幅トランジスタSF1,SF2のポリシリコン123との接続には、例えば、シェアードコンタクトC7が利用されている。   For example, a shared contact C7 is used for connection between the drains of the transfer transistors TG1 and TG2 (the diffusion layer 121) and the polysilicon 123 of the amplification transistors SF1 and SF2.

転送トランジスタTG3は、図1に示すように、そのゲートは、3行目のフォトダイオードPD3k及び4行目のフォトダイオードPD4kの間であって第1配線層105aに配された配線T3aとコンタクトC1で接続されている。なお、転送トランジスタTG4のゲートも第1配線層105aに配された配線T4aとコンタクトC1で接続されている。   As shown in FIG. 1, the transfer transistor TG3 has a gate between the photodiode PD3k in the third row and the photodiode PD4k in the fourth row, and a contact C1 and a wiring T3a arranged in the first wiring layer 105a. Connected with. Note that the gate of the transfer transistor TG4 is also connected to the wiring T4a disposed in the first wiring layer 105a by the contact C1.

また、転送トランジスタTG3,TG4の各ドレイン(拡散層125)は、増幅トランジスタSF1,SF2のゲートと同じ材料であって列方向の両方向(ここでは上下方向であり、行数の増減する2方向である。)に延伸するポリシリコン123に例えば、シェアードコンタクトC7で接続され、金属配線なしで接続されている。
(2)増幅トランジスタ(SF)
増幅トランジスタSF1,SF2のドレインは、2行目のフォトダイオードPD2k及び3行目のフォトダイオードPD3kの間であって第1配線層105aに配置された第2電源線VDD2の連結部にコンタクトC2で接続されている。
The drains (diffusion layers 125) of the transfer transistors TG3 and TG4 are made of the same material as the gates of the amplification transistors SF1 and SF2, and are in both directions in the column direction (here, the vertical direction and the two directions in which the number of rows increases or decreases). For example, it is connected to the polysilicon 123 extending in a shared contact C7 without a metal wiring.
(2) Amplification transistor (SF)
The drains of the amplifying transistors SF1 and SF2 are connected to the connecting portion of the second power supply line VDD2 disposed between the photodiode PD2k in the second row and the photodiode PD3k in the third row and disposed in the first wiring layer 105a with a contact C2. It is connected.

増幅トランジスタSF1,SF2の各ソースは、2行目のフォトダイオードPD2k及び3行目のフォトダイオードPD3kの間であって第1配線層105aに形成された信号線SIGの配線SIGaにコンタクトC3で接続されている。   Each source of the amplification transistors SF1 and SF2 is connected between the photodiode PD2k in the second row and the photodiode PD3k in the third row and connected to the wiring SIGa of the signal line SIG formed in the first wiring layer 105a through the contact C3. Has been.

つまり、信号線SIGは、各転送トランジスタTG1,TG2,TG3,TG4のドレインの上方、増幅トランジスタSF1,SF2のゲートを接続するポリシリコンの配線の上方に配置される。   That is, the signal line SIG is disposed above the drains of the transfer transistors TG1, TG2, TG3, and TG4 and above the polysilicon wiring connecting the gates of the amplification transistors SF1 and SF2.

また、転送トランジスタTG1,TG2のドレインとリセットトランジスタRSのソースとを接続する拡散層の上方、転送トランジスタTG3,TG4のドレインの上方に信号線SIGを配置している。   Further, a signal line SIG is arranged above the diffusion layer connecting the drains of the transfer transistors TG1 and TG2 and the source of the reset transistor RS and above the drains of the transfer transistors TG3 and TG4.

また、増幅トランジスタSF1,SF2は、各増幅トランジスタSF1,SF2のゲート間に形成された拡散層をドレインとしている。つまり、増幅トランジスタSF1,SF2はドレインの拡散層を共有して並列接続で配置されている。
(3)リセットトランジスタ(RS)
リセットトランジスタRSのドレインは、4行目のフォトダイオードPD4kと列方向に隣接する他の単位セルの1行目のフォトダイオードPD1kとの間であって第1配線層105aに配置された第1電源線VDD1の配線VDD1aにコンタクトC4で接続されている。
In addition, the amplification transistors SF1 and SF2 use as a drain a diffusion layer formed between the gates of the amplification transistors SF1 and SF2. In other words, the amplification transistors SF1 and SF2 are arranged in parallel by sharing the drain diffusion layer.
(3) Reset transistor (RS)
The drain of the reset transistor RS is a first power supply disposed in the first wiring layer 105a between the photodiode PD4k in the fourth row and the photodiode PD1k in the first row of another unit cell adjacent in the column direction. The contact VDD is connected to the wiring VDD1a of the line VDD1.

リセットトランジスタRSのゲートは、1行目のフォトダイオードPD1kと、列方向であって行数が減少する側に隣接する他の単位セル(上の単位セルになる。)の最終行の4行目のフォトダイオードPD4kとの間であって第1配線層105aに配置されたリセット信号線Rxの配線RxaにコンタクトC5で接続されている。
(4)グランド線(VSS)
グランド線VSSは、4行目の奇数列のフォトダイオードPD4k(kは奇数)の右側に配されたコンタクトC6と接続されている。
(5)その他
第2電源線VDD2は、図2及び図3に示すように、第3電源線VDD3と交差する箇所、具体的には、2行目の偶数列のフォトダイオードPD2k(kは偶数)と3行目の偶数列目のフォトダイオードPD3k(kは偶数)との間でビアを介して接続されている。
The gate of the reset transistor RS is the fourth row of the last row of the photodiode PD1k in the first row and another unit cell (becomes the upper unit cell) adjacent in the column direction where the number of rows decreases. The photodiode PD4k is connected to the wiring Rxa of the reset signal line Rx disposed in the first wiring layer 105a through a contact C5.
(4) Ground line (VSS)
The ground line VSS is connected to a contact C6 disposed on the right side of the photodiode PD4k (k is an odd number) in the odd-numbered column in the fourth row.
(5) Others As shown in FIGS. 2 and 3, the second power supply line VDD2 intersects with the third power supply line VDD3, specifically, the photodiode PD2k (k is an even number in the second row even column). ) And the photodiode PD3k in the even-numbered column in the third row (k is an even number).

これにより、ソースフォロワの第2電源線VDD2からの電力供給が安定して行われる効果が得られる。
6.断面構造
固体撮像装置101は、上述した配線構成を採用することで、図3及び図4に示すように上下のフォトダイオードPDの中央を通る線分(列方向に隣接しているフォトダイオードPDの中心を結ぶ線分である。)での断面において、第1配線層105aに配線1本を、第2配線層105bに配線1本を配置することができる。また、左右のフォトダイオードPDの中央を通る線分(行方向に隣接しているフォトダイオードPDの中心を結ぶ線分である。)での断面において、第1配線層105aに配線1本を、第2配線層105bに配線1本をそれぞれ配置することができる。これにより、固体撮像装置101の高感度化を実現することができる。以下具体的に説明する。
(1)断面a
(i)第1配線層
図5及び図3に示すように、フォトダイオードPD13,PD14の中心を通る断面では、第1配線層105aにおける配線は、信号線SIGの配線SIGaのみである。なお、4行目のフォトダイオードPD4kの中心を通る断面でも、第1配線層105aにおける配線は、グランド線VSSの配線VSSa、第3電源線VDD3の配線VDD3aのいずれか一方だけとなる。
(ii)第2配線層
図5及び図4に示すように、フォトダイオードPD13,PD14の中心を通る断面では、第2配線層105bにおける配線は、第3電源線VDD3の配線VDD3bと、グランド線VSSの配線VSSbとのいずれか一方だけとなる。
(iii)その他
図3から図5に示すように、フォトダイオードPD13,PD14の中心を通る断面においては、第1配線層105aの配線SIGaの上方に、第2配線層105bの第3電源線VDD3の配線VDD3b又はグランド線VSSの配線VSSbが位置している。
Thereby, the effect that the power supply from the second power supply line VDD2 of the source follower is stably performed can be obtained.
6). Cross-sectional structure The solid-state imaging device 101 employs the above-described wiring configuration, so that a line segment passing through the center of the upper and lower photodiodes PD (of photodiodes adjacent in the column direction as shown in FIGS. In the cross section at the line connecting the centers, one wiring can be arranged in the first wiring layer 105a and one wiring can be arranged in the second wiring layer 105b. In addition, in a cross section taken along a line passing through the center of the left and right photodiodes PD (a line connecting the centers of the photodiodes PD adjacent in the row direction), one wiring is connected to the first wiring layer 105a. One wiring can be arranged in each of the second wiring layers 105b. Thereby, the high sensitivity of the solid-state imaging device 101 can be realized. This will be specifically described below.
(1) Section a
(I) First Wiring Layer As shown in FIGS. 5 and 3, in the cross section passing through the centers of the photodiodes PD13 and PD14, the wiring in the first wiring layer 105a is only the wiring SIGa of the signal line SIG. Even in the cross section passing through the center of the photodiode PD4k in the fourth row, the wiring in the first wiring layer 105a is only one of the wiring VSSa of the ground line VSS and the wiring VDD3a of the third power supply line VDD3.
(Ii) Second Wiring Layer As shown in FIGS. 5 and 4, in the cross section passing through the centers of the photodiodes PD13 and PD14, the wiring in the second wiring layer 105b includes the wiring VDD3b of the third power supply line VDD3 and the ground line. Only one of the VSS wiring VSSb is provided.
(Iii) Others As shown in FIGS. 3 to 5, in the cross section passing through the centers of the photodiodes PD13 and PD14, the third power supply line VDD3 of the second wiring layer 105b is located above the wiring SIGa of the first wiring layer 105a. The wiring VDD3b or the ground line VSSb of the ground line VSS is located.

また、フォトダイオードPD13,PD14以外の他のフォトダイオードPDにおいても、第1配線層105aのグランド線VSSの配線VSSa又は第3電源線VDD3の配線VDD3aのそれぞれの上方に、第2配線層105bの第3電源線VDD3の配線VDD3b、グランド線VSSの配線VSSb、信号線SIGの配線SIGbのいずれかが位置している。   In the photodiode PD other than the photodiodes PD13 and PD14, the second wiring layer 105b is disposed above the wiring VSSa of the ground line VSS or the wiring VDD3a of the third power supply line VDD3 of the first wiring layer 105a. Any of the wiring VDD3b of the third power supply line VDD3, the wiring VSSb of the ground line VSS, and the wiring SIGb of the signal line SIG is located.

つまり、第1配線層105aの配線と、第2配線層105bの配線とが平面視において重なっている。これにより、列方向に延伸する配線同士の間隔、つまり、配線開口径を大きくすることができる。
(2)断面b
(i)第1配線層
図6及び図3に示すように、フォトダイオードPD34,PD44の中心を通る断面では、第1配線層105aにおける配線は、転送制御信号線T3の配線T3a、第1電源線VDD1の配線VDD1aのいずれか一方だけとなる。なお、フォトダイオードPD34,PD44以外の他のフォトダイオードPDにおいても、第1配線層105aにおける配線は、転送制御信号線T1,T2,T3,T4の配線T1a,T2a,T3a,T4a、第1電源線VDD1の配線VDD1a、第2電源線VDD2の配線VDD2aのいずれか一本だけとなる。
(ii)第2配線層
図6及び図4に示すように、フォトダイオードPD34,PD44の中央を通る断面では、第2配線層105bにおける配線は、転送制御信号線T4の配線T4b、リセット信号線Rxの配線Rxbのいずれか一方だけとなる。なお、フォトダイオードPD34,PD44以外の他のフォトダイオードPDにおいても、第2配線層105bにおける配線は、転送制御信号線T1,T2,T3,T4の配線T1b,T2b,T3b,T4b、ダミー配線DYの配線DYb、リセット信号線Rxの配線Rxbのいずれか一つだけとなる。
(iii)その他
図3、図4及び図6に示すように、フォトダイオードPD34,PD44の中心を通る断面においては、第1配線層105aの第1電源線VDD1の配線VDD1a及び転送制御信号線T3の配線T3aの上方に、第2配線層105bの転送制御信号線T4の配線T4b及びリセット信号線Rxの配線Rxbのいずれか一方が位置している。
That is, the wiring of the first wiring layer 105a and the wiring of the second wiring layer 105b overlap in plan view. Thereby, the space | interval of the wiring extended in a column direction, ie, a wiring opening diameter, can be enlarged.
(2) Section b
(I) First Wiring Layer As shown in FIGS. 6 and 3, in the cross section passing through the centers of the photodiodes PD34 and PD44, the wiring in the first wiring layer 105a is the wiring T3a of the transfer control signal line T3, the first power supply. Only one of the wirings VDD1a of the line VDD1 is provided. In the photodiode PD other than the photodiodes PD34 and PD44, the wirings in the first wiring layer 105a are the wirings T1a, T2a, T3a, T4a of the transfer control signal lines T1, T2, T3, T4, the first power source. Only one of the wiring VDD1a of the line VDD1 and the wiring VDD2a of the second power supply line VDD2 is provided.
(Ii) Second Wiring Layer As shown in FIGS. 6 and 4, in the cross section passing through the centers of the photodiodes PD34 and PD44, the wiring in the second wiring layer 105b is the wiring T4b of the transfer control signal line T4, the reset signal line Only one of the Rx lines Rxb is provided. In the photodiode PD other than the photodiodes PD34 and PD44, the wiring in the second wiring layer 105b includes the wirings T1b, T2b, T3b, T4b of the transfer control signal lines T1, T2, T3, T4, and the dummy wiring DY. Only one of the wiring DYb and the wiring Rxb of the reset signal line Rx is provided.
(Iii) Others As shown in FIGS. 3, 4 and 6, in the cross section passing through the centers of the photodiodes PD34 and PD44, the wiring VDD1a and the transfer control signal line T3 of the first power supply line VDD1 of the first wiring layer 105a. One of the wiring T4b of the transfer control signal line T4 and the wiring Rxb of the reset signal line Rx in the second wiring layer 105b is located above the wiring T3a.

また、フォトダイオードPD34,PD44以外の他のフォトダイオードPDにおいても、第1配線層105aの転送制御信号線T1,T2,T3,T4の配線T1a,T2a,T3a,T4a、第1電源線VDD1の配線VDD1a、第2電源線VDD2の配線VDD2aのいずれかの配線の上方には、転送制御信号線T1,T2,T3,T4の配線T1b,T2b,T3b,T4b、ダミー配線DYの配線DYb、リセット信号線Rxの配線Rxbのいずれか一つの配線のみが位置している。つまり、第1配線層105aの配線と、第2配線層105bの配線とが平面視において重なっている。   Also in the photodiodes PD other than the photodiodes PD34 and PD44, the wirings T1a, T2a, T3a, T4a of the transfer control signal lines T1, T2, T3, and T4 of the first wiring layer 105a, and the first power supply line VDD1. Above any of the wiring VDD1a and the wiring VDD2a of the second power supply line VDD2, the wirings T1b, T2b, T3b, T4b of the transfer control signal lines T1, T2, T3, T4, the wiring DYb of the dummy wiring DY, and the reset Only one of the wirings Rxb of the signal line Rx is located. That is, the wiring of the first wiring layer 105a and the wiring of the second wiring layer 105b overlap in plan view.

以上のことから、行方向に延伸する配線同士の間隔、つまり、配線開口径を大きくできる。
(3)断面a、bの両方について
上述のように、平面視において円形状のレンズ111を利用した場合、当該レンズ111の下方に位置するフォトダイオードPDを挟む配線間距離を大きくでき、レンズ111の周縁部下方に配線が位置しないような構成となる。このため、固体撮像装置101としての開口率を高めることができる。また、レンズ111で集光された光(図5及び図6に示す破線)は第1配線層105bの配線で遮られるおそれもなくなり、感度を高めることができる。
7.まとめ
(1)転送制御信号線T1,T2,T3,T4は、第1配線層105aにおける配線T1a,T2a,T3a,T4a及び第2配線層105bの配線T1b,T2b,T3b,T4bのそれぞれが同じ形状をしているため、各転送制御信号線T1,T2,T3,T4の転送能力を同等にすることができ、行ごとの転送能力のばらつきを小さくできる。
(2)列方向配線群に含まれる信号線SIG、グランド線VSS、第3電源線VDD3は、第1配線層105aにおける配線SIGa,VSSa,VDD3a及び第2配線層105bの配線SIGb,VSSb,VDD3bのそれぞれが同じような形状をしているため、列間での配線によるばらつきを小さくできる。
(3)信号線SIGは、各転送トランジスタTG1,TG2,TG3,TG4のドレインと同じ材料である拡散層121の上方、増幅トランジスタSF1,SF2のゲートと接続するポリシリコン123の上方に配置されているので、電荷の読出し動作を行う際、信号線SIGは増幅トランジスタSF1,SF2により電荷蓄積部FDの電位変化に追随して電位が変動する。これにより、見かけ上、図2に示す、電荷蓄積部FDの寄生容量Cfdが小さくなり、大きな電荷蓄積部FDの電位変化を得ることができ、結果的にS/Nが向上するという効果が得られる。
(4)増幅トランジスタSF1,SF2はドレインの拡散層を共有して並列接続で配置されている。これにより、転送トランジスタTG2,TG3間で行方向に配置される第2電源線VDD2の配置が容易になる。さらに、各フォトダイオードPDからみた周辺の拡散層の構成の均一化を図ることができる。
(5)第3電源線VDD3は、1列飛びに配置されている。つまり、行方向に隣接する22列のうちの一方の列に第3電源線VDD3が配置されている。空いた列にはグランド線VSSが配されている。
From the above, it is possible to increase the interval between wirings extending in the row direction, that is, the wiring opening diameter.
(3) For both cross sections a and b As described above, when the circular lens 111 is used in plan view, the distance between the wirings sandwiching the photodiode PD positioned below the lens 111 can be increased. In this configuration, the wiring is not positioned below the peripheral edge of each other. For this reason, the aperture ratio as the solid-state imaging device 101 can be increased. Further, the light condensed by the lens 111 (broken line shown in FIGS. 5 and 6) can be prevented from being blocked by the wiring of the first wiring layer 105b, and the sensitivity can be increased.
7). Summary (1) In the transfer control signal lines T1, T2, T3, and T4, the wirings T1a, T2a, T3a, and T4a in the first wiring layer 105a and the wirings T1b, T2b, T3b, and T4b in the second wiring layer 105b are the same. Because of the shape, the transfer control signal lines T1, T2, T3, and T4 can have the same transfer capability, and variations in transfer capability for each row can be reduced.
(2) The signal line SIG, the ground line VSS, and the third power supply line VDD3 included in the column direction wiring group are the wirings SIGa, VSSa, VDD3a in the first wiring layer 105a and the wirings SIGb, VSSb, VDD3b in the second wiring layer 105b. Since each has a similar shape, variation due to wiring between columns can be reduced.
(3) The signal line SIG is arranged above the diffusion layer 121 made of the same material as the drains of the transfer transistors TG1, TG2, TG3, and TG4, and above the polysilicon 123 connected to the gates of the amplification transistors SF1 and SF2. Therefore, when the charge read operation is performed, the potential of the signal line SIG varies following the potential change of the charge storage portion FD by the amplification transistors SF1 and SF2. Thereby, the parasitic capacitance Cfd of the charge storage unit FD apparently shown in FIG. 2 is reduced, and a large potential change of the charge storage unit FD can be obtained, resulting in an effect of improving the S / N. It is done.
(4) The amplification transistors SF1 and SF2 share a drain diffusion layer and are arranged in parallel connection. This facilitates the arrangement of the second power supply line VDD2 arranged in the row direction between the transfer transistors TG2 and TG3. Further, the configuration of the peripheral diffusion layer as seen from each photodiode PD can be made uniform.
(5) The third power supply line VDD3 is arranged so as to skip one column. That is, the third power supply line VDD3 is arranged in one of 22 columns adjacent in the row direction. A ground line VSS is arranged in the vacant row.

具体的には、フォトダイオードPD11を基準すると、電源線VDD3は偶数列の右側(行数が増加する側である。)に、グランド線VSSは奇数列の右側(行数が増加する側である。)にそれぞれ配されている。   Specifically, with reference to the photodiode PD11, the power supply line VDD3 is on the right side of the even number column (the side on which the number of rows increases), and the ground line VSS is on the right side of the odd number column (the side on which the number of rows increases). )).

グランド線VSS側では、最終行である4行目において(特に、転送トランジスタTG4とリセットトランジスタRSとの間である。)、グランド線VSSと半導体基板103とが接続されるコンタクトC6の拡散層が形成されている。   On the ground line VSS side, in the fourth row which is the last row (in particular, between the transfer transistor TG4 and the reset transistor RS), the diffusion layer of the contact C6 to which the ground line VSS and the semiconductor substrate 103 are connected is provided. Is formed.

第3電源線VDD3は、第3電源線VDD3が配置されている列の転送トランジスタTG4とリセットトランジスタRSの間(つまり、上記基板コンタクトC6の拡散層が配置されている領域)には、コンタクトC6と同様のダミーの拡散層127が配されている。このダミーの拡散層127は、リセットトランジスタRSのソース、ドレインと同様の注入がなされて形成されるが、接続部(コンタクト)は有していない。   The third power supply line VDD3 has a contact C6 between the transfer transistor TG4 and the reset transistor RS in the column in which the third power supply line VDD3 is arranged (that is, in the region where the diffusion layer of the substrate contact C6 is arranged). A dummy diffusion layer 127 similar to that shown in FIG. The dummy diffusion layer 127 is formed by implantation similar to the source and drain of the reset transistor RS, but does not have a connection portion (contact).

これにより、列の違いによるコンタクト(C6)の有無に起因するレイアウトの差分をなくし、ばらつきを抑制することができる。
(6)例えば、リセットトランジスタRSを増幅トランジスタSFの電源線に接続した場合に増幅トランジスタSFのドレインをオン/オフさせる必要があるが、本実施の形態ではリセットトランジスタRSのドレインを隣接する他の列のリセットトランジスタRSのドレインに第1電源線VDD1で接続している。このため、増幅トランジスタSFのドレインをオン/オフさせる必要がなく、低消費電力を実現することができる。
(7)各列間には、信号線SIGとグランド線VSSとの組み合わせ、信号線SIGと第3電源線VDD3との組み合わせで配置されている。グランド線VSSと第3電源線VDD3とは同じ形状をしているため、結果的に、各列間に同じ形状で配線がされることとなる。これにより、フォトダイオードPDを行方向に等ピッチに配置することができる。また、増幅トランジスタSF1,SF2の電流の向きも同一することができる。これらは、結果的に、レイアウト等の差分をなくすこととなり、ばらつきに強い構成を得ることができる。
(8)転送制御信号線T1,T2,T3,T4は、第1配線層105aと第2配線層105bとの間を列ごとに、つまり周期的に入れ替わるため、レイアウトによるばらつきやノイズ発生等、同等に合わせることができる。
(9)行方向配線群の1つである第2電源線VDD2は、列方向配線群の1つである第3電源線VDD3と例えばビアを介して接続しているため、第2電源線VDD2の補強を行うことができ、出力信号を安定化することができる。
(10)グランド線VSSは、半導体基板103に形成されたコンタクトC6を介して接続されている。これにより基板電位を安定させることができる。また、コンタクトC6は、列方向に単位セルごとに形成されているため、半導体基板103の撮像領域における全範囲で安定した基板電位を得ることができる。
(11)第2電源線VDD2は、増幅トランジスタSF1,SF2の共有の拡散層(ドレイン)に接続されているため、増幅トランジスタSF1,SF2間での電気的ばらつきが小さくなり、増幅トランジスタSF1,SF2の電源を強化することができる。また、配線を削減することができ、配線のレイアウトの自由度を高めることができる。また、第2電源線VDD2の第1配線層105aの配線VDD2aは上述の拡散層上に配置され、拡散層にコンタクトC2を介して接続されているので、省スペースで効率的に接続でき、結果的に、レイアウトの自由度を高めることができる。
(12)増幅トランジスタSF1,SF2は共有の拡散層を有し、単位セルの中央に相当する2行目のフォトダイオードPD2kと、3行目のフォトダイオードPD3kとの間を通る仮想線に対して、上下(列方向であって行数が減少する側と行数が増加する側である。)で対称なレイアウトに配置されている。このため、上下でレイアウトのばらつきをなくすることでき、全体として均一なレイアウトを確保することができる。
(13)リセットトランジスタRSへの電源線である第1電源線VDD1は、配線層105に形成され、各リセットトランジスタRSと例えばビアを介して接続されているため、各リセットトランジスタRSの電源を強化することができる。
(14)リセットトランジスタRSと転送トランジスタTGとにおいて、リセットトランジスタRSのソースと転送トランジスタTGのドレインとが拡散層で接続されている。これにより、配線層105内の金属配線を利用する必要がなくなり、配線数を低減することができ、また、配線数の低減によりレイアウトの自由度を高めることができる。
(15)2つの転送トランジスタTG(TG1とTG2或いはTG3とTG4である。)は、両者のドレインがポリシリコン(ポリシリコン配線)で接続され、しかも、ポリシリコンは増幅トランジスタSFのゲートを含んでいる(ゲートを構成している)。これにより、配線層105内の金属配線を利用する必要がなくなり、配線数を低減することができ、また、配線数の低減によりレイアウトの自由度を高めることができる。
(16)フォトダイオードPD、転送トランジスタTG、リセットトランジスタRS、増幅トランジスタSFからなる単位セルが、列・行方向にそれぞれ配置されている、つまり、列ごとに配置関係が反転しないため、これらのレイアウトの均一性を確保することができる。
8.比較例
ここで、ディジタルスチルカメラでよく利用される1/2.33型の光学系で14[M]のセンサを例にあげ、開口径について比較する。
Thereby, the difference in layout due to the presence or absence of the contact (C6) due to the difference in the columns can be eliminated, and the variation can be suppressed.
(6) For example, when the reset transistor RS is connected to the power supply line of the amplification transistor SF, it is necessary to turn on / off the drain of the amplification transistor SF. The drain of the column reset transistor RS is connected to the first power line VDD1. For this reason, it is not necessary to turn on / off the drain of the amplification transistor SF, and low power consumption can be realized.
(7) Between each column, a combination of the signal line SIG and the ground line VSS and a combination of the signal line SIG and the third power supply line VDD3 are arranged. Since the ground line VSS and the third power supply line VDD3 have the same shape, as a result, wiring is performed in the same shape between the columns. Thereby, the photodiodes PD can be arranged at an equal pitch in the row direction. Further, the current directions of the amplification transistors SF1 and SF2 can be made the same. As a result, differences in layout and the like are eliminated, and a configuration that is resistant to variations can be obtained.
(8) Since the transfer control signal lines T1, T2, T3, and T4 are interchanged between the first wiring layer 105a and the second wiring layer 105b for each column, that is, periodically, variation in layout, noise generation, etc. Can be adjusted equally.
(9) Since the second power supply line VDD2 which is one of the row direction wiring groups is connected to the third power supply line VDD3 which is one of the column direction wiring groups via, for example, vias, the second power supply line VDD2 The output signal can be stabilized.
(10) The ground line VSS is connected via a contact C6 formed on the semiconductor substrate 103. Thereby, the substrate potential can be stabilized. Further, since the contact C6 is formed for each unit cell in the column direction, a stable substrate potential can be obtained in the entire range in the imaging region of the semiconductor substrate 103.
(11) Since the second power supply line VDD2 is connected to the shared diffusion layer (drain) of the amplification transistors SF1 and SF2, electrical variation between the amplification transistors SF1 and SF2 is reduced, and the amplification transistors SF1 and SF2 The power of can be strengthened. Further, the number of wirings can be reduced, and the degree of freedom of wiring layout can be increased. In addition, since the wiring VDD2a of the first wiring layer 105a of the second power supply line VDD2 is disposed on the above diffusion layer and connected to the diffusion layer via the contact C2, it can be efficiently connected in a space-saving manner. Therefore, the degree of freedom in layout can be increased.
(12) The amplifying transistors SF1 and SF2 have a shared diffusion layer, and a virtual line passing between the photodiode PD2k in the second row corresponding to the center of the unit cell and the photodiode PD3k in the third row. , They are arranged in a symmetrical layout in the vertical direction (in the column direction, the side where the number of rows decreases and the side where the number of rows increases). For this reason, it is possible to eliminate variations in the layout between the upper and lower sides, and to ensure a uniform layout as a whole.
(13) The first power supply line VDD1, which is a power supply line to the reset transistor RS, is formed in the wiring layer 105 and is connected to each reset transistor RS through, for example, vias. can do.
(14) In the reset transistor RS and the transfer transistor TG, the source of the reset transistor RS and the drain of the transfer transistor TG are connected by a diffusion layer. Thereby, it is not necessary to use the metal wiring in the wiring layer 105, the number of wirings can be reduced, and the degree of freedom of layout can be increased by reducing the number of wirings.
(15) The two transfer transistors TG (TG1 and TG2 or TG3 and TG4) have their drains connected by polysilicon (polysilicon wiring), and the polysilicon includes the gate of the amplification transistor SF. Yes (composing the gate). Thereby, it is not necessary to use the metal wiring in the wiring layer 105, the number of wirings can be reduced, and the degree of freedom of layout can be increased by reducing the number of wirings.
(16) Unit cells composed of the photodiode PD, the transfer transistor TG, the reset transistor RS, and the amplification transistor SF are respectively arranged in the column and row directions. That is, the arrangement relationship is not reversed for each column. Can be ensured.
8). Comparative Example Here, a sensor of 14 [M] is used as an example in a 1 / 2.33 type optical system often used in a digital still camera, and the aperture diameters are compared.

この場合、画素サイズは1.4[μm]となる。第1配線層105a及び第2配線層105bの配線の幅を100[nm]、画素間に配された2本の配線の間隔を100[nm]、導波路107と配線との間隔を100[nm]とする。   In this case, the pixel size is 1.4 [μm]. The wiring width of the first wiring layer 105a and the second wiring layer 105b is 100 [nm], the distance between two wirings arranged between the pixels is 100 [nm], and the distance between the waveguide 107 and the wiring is 100 [nm]. nm].

第2配線層(105b)に配線が2本ある場合、配線開口径(配線間の内寸である。)は1.1[μm□]、導波路径は0.9[μm□]となる。
第1の実施の形態では、第1配線層105a及び第2配線層105bに設けられた配線は1本ずつであるため、配線開口径は1.3[μm□]、導波路径は1.1[μm□]となる。
When there are two wires in the second wiring layer (105b), the wire opening diameter (the inner dimension between the wires) is 1.1 [μm □], and the waveguide diameter is 0.9 [μm □]. .
In the first embodiment, since the wirings provided in the first wiring layer 105a and the second wiring layer 105b are one by one, the wiring opening diameter is 1.3 [μm □], the waveguide diameter is 1.. 1 [μm □].

これらを比較すると、第1の実施の形態に係る固体撮像装置101では、従来例に係る固体撮像装置に対して、配線開口径は18[%](面積では40[%])のアップとなり、導波路径は22[%](面積では49[%])のアップとなり、その効果は大きい。
<第2の実施の形態>
第2の実施の形態に係る固体撮像装置は、行方向に隣接するフォトダイオードの中央を通り行方向に延伸する仮想面での断面において第1配線層に配線2本を配置している。また、列方向に隣接するフォトダイオードの中央を通り列方向に延伸する仮想面での断面において第1配線層に配線2本を配置している。
Comparing these, in the solid-state imaging device 101 according to the first embodiment, the wiring opening diameter is increased by 18 [%] (40 [%] in area) compared to the solid-state imaging device according to the conventional example. The waveguide diameter is increased by 22 [%] (49 [%] in area), and the effect is great.
<Second Embodiment>
In the solid-state imaging device according to the second embodiment, two wires are arranged in the first wiring layer in a cross section of a virtual plane that passes through the center of the photodiodes adjacent in the row direction and extends in the row direction. In addition, two wires are arranged in the first wiring layer in a cross section of a virtual plane that passes through the center of the photodiodes adjacent in the column direction and extends in the column direction.

つまり、第1配線層205aには、第1の方向である列方向に隣接する画素間を第1の方向と直交する第2の方向である行方向に延伸する2本の配線(ここでは、転送制御信号線2T1,2T2の2本や転送制御信号線2T3,2T4の2本や第1電源線2VDD1とリセット信号線2Rxとの2本である。)が配置され、第2配線層205bには、第2の方向である行方向に隣接する画素間を第1の方向である列方向に延伸する2本の配線(ここでは、信号線2SIGとグランド線2VSSとの2本や信号線2SIGと第3電源線2VDD3との2本である。)が配置され、第2配線層205bの2本の配線が、第1の方向である列方向に隣接する画素の中央領域で第1配線層205aに入り込んでいる。   That is, in the first wiring layer 205a, two wirings extending in the row direction, which is a second direction orthogonal to the first direction, between pixels adjacent in the column direction, which is the first direction (here, Two transfer control signal lines 2T1 and 2T2, two transfer control signal lines 2T3 and 2T4, and a first power supply line 2VDD1 and a reset signal line 2Rx) are disposed, and the second wiring layer 205b includes Two wirings extending in the column direction, which is the first direction, between pixels adjacent in the row direction, which is the second direction (here, two of the signal line 2SIG and the ground line 2VSS, the signal line 2SIG, and the third line) And two wirings of the second wiring layer 205b enter the first wiring layer 205a in the central region of the pixels adjacent in the column direction which is the first direction. It is out.

以上のような構成にすることで、フォトダイオード周辺の配線は第1配線層のみとなり、特に斜め方向からの光に対しフォトダイオード上の配線開口を拡大することができ、高感度化を実現できる。また、配線層に形成する導波路にテーパーをつけることによりさらに高感度化を実現することができる。   With the configuration as described above, the wiring around the photodiode is only the first wiring layer, and the wiring opening on the photodiode can be enlarged particularly for light from an oblique direction, thereby realizing high sensitivity. . Further, higher sensitivity can be realized by tapering the waveguide formed in the wiring layer.

以下、第2の実施の形態を図7〜図10を用いて詳細を説明する。
図7は、図1に加え第1配線層、第1配線層と第2配線層を繋ぐビアを示したレイアウト図であり、図8は図7に加え第2配線層を示したレイアウト図である。
Details of the second embodiment will be described below with reference to FIGS.
FIG. 7 is a layout diagram showing the first wiring layer in addition to FIG. 1 and vias connecting the first wiring layer and the second wiring layer. FIG. 8 is a layout diagram showing the second wiring layer in addition to FIG. is there.

図9は図8における破線cでの断面図であり、図10は図8における破線dでの断面図である。
第2の実施の形態に係る固体撮像装置201は、第1の実施の形態と同様に、図9及び図10に示すように、半導体基板203、配線層205、導波路207、カラーフィルタ209、レンズ211を備え、配線層205は、第1配線層205aと第2配線層205bとからなる。なお、本実施の形態では、行方向の断面(図9)及び列方向の断面(図10)における導波路207が、半導体基板203側からカラーフィルタ209側に近づくに従って太くなる形状にしている。
9 is a cross-sectional view taken along the broken line c in FIG. 8, and FIG. 10 is a cross-sectional view taken along the broken line d in FIG.
As in the first embodiment, the solid-state imaging device 201 according to the second embodiment includes a semiconductor substrate 203, a wiring layer 205, a waveguide 207, a color filter 209, as shown in FIGS. A lens 211 is provided, and the wiring layer 205 includes a first wiring layer 205a and a second wiring layer 205b. In this embodiment mode, the waveguide 207 in the cross section in the row direction (FIG. 9) and the cross section in the column direction (FIG. 10) is thickened as it approaches the color filter 209 side from the semiconductor substrate 203 side.

固体撮像装置201の半導体基板203は、第1の実施の形態に係る固体撮像装置101の半導体基板103と同じ構成を有し、半導体基板203の撮像領域上に形成された配線層205が異なる。つまり、単位セルにおける拡散層、ポリシリコン、コンタクトを示したレイアウトは図1と同じであり、その上方に形成された第1配線層205a及び第2配線層205bの配線数等が異なる。このため、配線層205について以下説明する。
1.配線
第2の実施の形態における配線、つまり、行方向配線群と列方向配線群とに含まれる配線の種類は、第1の実施の形態に係る行方向配線群と列方向配線群とに含まれる配線の種類と同じである。
The semiconductor substrate 203 of the solid-state imaging device 201 has the same configuration as the semiconductor substrate 103 of the solid-state imaging device 101 according to the first embodiment, and the wiring layer 205 formed on the imaging region of the semiconductor substrate 203 is different. That is, the layout showing the diffusion layers, polysilicon, and contacts in the unit cell is the same as that in FIG. 1, and the number of wirings of the first wiring layer 205a and the second wiring layer 205b formed thereabove are different. For this reason, the wiring layer 205 will be described below.
1. Wiring The wirings in the second embodiment, that is, the types of wirings included in the row direction wiring group and the column direction wiring group, are included in the row direction wiring group and the column direction wiring group according to the first embodiment. It is the same as the type of wiring to be used.

つまり、行方向配線群として、図7及び図8に示すように、第1電源線2VDD1、リセット信号線2Rx、転送制御信号線2T1,2T2,2T3,2T4、第2電源線2VDD2があり、列方向配線群として、グランド線2VSS、信号線2SIG、第3電源線2VDD3がある。   That is, as shown in FIG. 7 and FIG. 8, the row direction wiring group includes the first power supply line 2VDD1, the reset signal line 2Rx, the transfer control signal lines 2T1, 2T2, 2T3, 2T4, and the second power supply line 2VDD2. The directional wiring group includes a ground line 2VSS, a signal line 2SIG, and a third power supply line 2VDD3.

また、第2の実施の形態に係る行方向配線群及び列方向配線群の配置位置は、第1の実施の形態における配置位置と同様であるが、第1の実施の形態と異なるようにしても良い。
(1)転送制御信号線(2T)
転送制御信号線2T1,2T2,2T3,2T4は、第1の実施の形態と同様に、行列状に配されたフォトダイオード2PDの行間を行方向に延伸する状態で配されている。なお、転送制御信号線2T1,2T2,2T3,2T4の配線位置は、上述のように、第1の実施の形態の転送制御信号線T1,T2,T3,T4と同じである。
In addition, the arrangement positions of the row direction wiring group and the column direction wiring group according to the second embodiment are the same as the arrangement positions in the first embodiment, but different from the first embodiment. Also good.
(1) Transfer control signal line (2T)
Similarly to the first embodiment, the transfer control signal lines 2T1, 2T2, 2T3, and 2T4 are arranged in a state extending between the rows of photodiodes 2PD arranged in a matrix in the row direction. Note that the wiring positions of the transfer control signal lines 2T1, 2T2, 2T3, and 2T4 are the same as those of the transfer control signal lines T1, T2, T3, and T4 of the first embodiment as described above.

転送制御信号線2T1は第1配線層205aの配線2T1aからなり、第2配線層205bには配線を有していない。同様に、転送制御信号線2T2も第1配線層205aの配線2T2aからなり、第2配線層205bには配線を有していない。   The transfer control signal line 2T1 includes the wiring 2T1a of the first wiring layer 205a, and the second wiring layer 205b has no wiring. Similarly, the transfer control signal line 2T2 includes the wiring 2T2a of the first wiring layer 205a, and the second wiring layer 205b has no wiring.

転送制御信号線2T3は第1配線層205aの配線2T3aからなり、第2配線層205bには配線を有していない。同様に、転送制御信号線2T4も第1配線層205aの配線2T4aからなり、第2配線層205bには配線を有していない。   The transfer control signal line 2T3 includes the wiring 2T3a of the first wiring layer 205a, and the second wiring layer 205b has no wiring. Similarly, the transfer control signal line 2T4 includes the wiring 2T4a of the first wiring layer 205a, and the second wiring layer 205b has no wiring.

なお、転送制御信号線2T1と転送制御信号線2T3とは、配置箇所が異なるだけで同じ構成をし、転送制御信号線2T2と転送制御信号線2T4とは、配置箇所が異なるだけで同じ構成をしている。このため、以下、転送制御信号線2T1,2T2について説明する。   Note that the transfer control signal line 2T1 and the transfer control signal line 2T3 have the same configuration only in the arrangement location, and the transfer control signal line 2T2 and the transfer control signal line 2T4 have the same configuration only in the arrangement location. is doing. Therefore, the transfer control signal lines 2T1 and 2T2 will be described below.

配線2T1a及び配線2T2aは、互いに一組として列方向に隣接するフォトダイオード2PD1kと2PD2kとの間を行方向に延伸している。配線2T1aと配線2T2aは、フォトダイオード2PD1kとフォトダイオード2PD2kとの間の中央を行方向に延伸する仮想線に対して、列方向に対称な形状をしている。つまり、仮想線を対称軸として線対称な形状をしている。   The wiring 2T1a and the wiring 2T2a extend in the row direction between the photodiodes 2PD1k and 2PD2k adjacent to each other in the column direction as a pair. The wiring 2T1a and the wiring 2T2a have a symmetrical shape in the column direction with respect to a virtual line extending in the row direction at the center between the photodiode 2PD1k and the photodiode 2PD2k. That is, it has a line-symmetric shape with the virtual line as the axis of symmetry.

配線2T1aと配線2T2aは、列方向に隣接するフォトダイオード2PD1kとフォトダイオード2PD2kとの間で互いに近づくように張り出す張出部を有している。
(2)リセット信号線(2Rx)及び第1電源線(2VDD1)
リセット信号線2Rxは、図7に示すように、行列状に配されたフォトダイオード2PDの行間を行方向に延伸する状態で配されている。ここでは、各単位セルにおける最初の行に配されたフォトダイオード2PD1kの上端側に配されている。つまり、列方向に行数が増加する側に隣接する他の単位セル側にリセット信号線2Rxが配されている。リセット信号線2Rxは第1配線層205aの配線2Rxaからなる。
The wiring 2T1a and the wiring 2T2a have a projecting portion that protrudes so as to approach each other between the photodiode 2PD1k and the photodiode 2PD2k adjacent in the column direction.
(2) Reset signal line (2Rx) and first power supply line (2VDD1)
As shown in FIG. 7, the reset signal line 2Rx is arranged in a state extending between the rows of photodiodes 2PD arranged in a matrix in the row direction. Here, it is arranged on the upper end side of the photodiode 2PD1k arranged in the first row in each unit cell. That is, the reset signal line 2Rx is arranged on the other unit cell side adjacent to the side where the number of rows increases in the column direction. The reset signal line 2Rx includes the wiring 2Rxa of the first wiring layer 205a.

第1電源線2VDD1は、行列状に配されたフォトダイオード2PDの行間を行方向に延伸する状態で配されている。ここでは、各単位セルにおける最後の行である4行目に配されたフォトダイオード2PD4kの下端側に配されている。つまり、列方向に行数が増加する側に隣接する他の単位セル側に第1電源線2VDD1が配されている。第1電源線2VDD1は第1配線層の配線2VDD1aからなる。   The first power supply line 2VDD1 is arranged in a state extending between the rows of the photodiodes 2PD arranged in a matrix in the row direction. Here, it is arranged on the lower end side of the photodiode 2PD4k arranged in the fourth row which is the last row in each unit cell. That is, the first power supply line 2VDD1 is arranged on the other unit cell side adjacent to the side where the number of rows increases in the column direction. The first power supply line 2VDD1 includes the wiring 2VDD1a of the first wiring layer.

リセット信号線2Rxの配線2Rxaと第1電源線2VDD1の配線2VDD1aとは、転送制御信号線2T1と転送制御信号線2T2と同様の構成を有している。
つまり、配線2Rxa及び配線2VDD1aは、列方向に隣接するフォトダイオード2PD4kと、当該フォトダイオード2PD4kに行数が増加する側に隣接する他の単位セルの1行目のフォトダイオード2PD1kとの間を、対をなして行方向に延伸している。
The wiring 2Rxa of the reset signal line 2Rx and the wiring 2VDD1a of the first power supply line 2VDD1 have the same configuration as the transfer control signal line 2T1 and the transfer control signal line 2T2.
That is, the wiring 2Rxa and the wiring 2VDD1a are arranged between the photodiode 2PD4k adjacent in the column direction and the photodiode 2PD1k in the first row of another unit cell adjacent to the photodiode 2PD4k on the side where the number of rows increases. The pair extends in the row direction.

配線2Rxaと配線2VDD1aは、フォトダイオード2PD4kとフォトダイオード2PD1kの中央を行方向に延伸する仮想線に対して、列方向に対称な形状をしている。つまり、仮想線を対称軸として線対称な形状をしている。   The wiring 2Rxa and the wiring 2VDD1a are symmetrical in the column direction with respect to a virtual line extending in the row direction at the center of the photodiode 2PD4k and the photodiode 2PD1k. That is, it has a line-symmetric shape with the virtual line as the axis of symmetry.

配線2Rxaと配線2VDD1aは、列方向に隣接するフォトダイオード2PD4kとフォトダイオード2PD1k間で互いに近づくように張り出す張出部を有している。
(3)第2電源線(2VDD2)
第2電源線2VDD2は、行列状に配されたフォトダイオード2PDの行間を行方向に延伸する状態で配されている。ここでは、各単位セルにおける中央位置に存する2行目のフォトダイオード2PD2kと3行目のフォトダイオード2PD3kとの間に配されている。つまり、単位セル構成する4つのフォトダイオード2PDが、上下に2分される境界部分に対向するフォトダイオード2PD2kとフォトダイオード2PD3kとの間に第2電源線2VDD2が配されている。
The wiring 2Rxa and the wiring 2VDD1a have a protruding portion that protrudes so as to approach each other between the photodiode 2PD4k and the photodiode 2PD1k adjacent in the column direction.
(3) Second power line (2VDD2)
The second power supply line 2VDD2 is arranged in a state extending between the rows of the photodiodes 2PD arranged in a matrix in the row direction. Here, it is arranged between the photodiodes 2PD2k in the second row and the photodiodes 2PD3k in the third row that exist at the center position in each unit cell. That is, the second power supply line 2VDD2 is arranged between the photodiode 2PD2k and the photodiode 2PD3k facing the boundary portion where the four photodiodes 2PD constituting the unit cell are vertically divided into two.

第2電源線2VDD2は、第1配線層205aの配線2VDD2aからなる。配線2VDD2aは、図7に示すように、転送制御信号線2T1と転送制御信号線2T2とを組合せたような形状をしている。   The second power supply line 2VDD2 includes the wiring 2VDD2a of the first wiring layer 205a. As shown in FIG. 7, the wiring 2VDD2a has a shape that combines the transfer control signal line 2T1 and the transfer control signal line 2T2.

つまり、配線2VDD2aは、行方向に延伸する一対の行方向延伸部と、行方向に隣接するフォトダイオード2PD2kとフォトダイオード2PD2k+1との間の略中央で前記一対の行方向延伸部を連結する連結部とを有している。なお、連結部は、列方向に延伸している。   That is, the wiring 2VDD2a includes a pair of row direction extending portions extending in the row direction and a connecting portion that connects the pair of row direction extending portions at a substantially center between the photodiode 2PD2k and the photodiode 2PD2k + 1 adjacent in the row direction. And have. The connecting portion extends in the column direction.

一対の行方向延伸部は、フォトダイオード2PD2kとフォトダイオード2PD3kとの間の中央を行方向に延伸する仮想線に対して、列方向に対称な形状をしている。つまり、仮想線を対称軸として線対称な形状をしている。   The pair of extending portions in the row direction has a symmetrical shape in the column direction with respect to a virtual line extending in the row direction at the center between the photodiodes 2PD2k and 2PD3k. That is, it has a line-symmetric shape with the virtual line as the axis of symmetry.

一対の行方向延伸部は、転送制御信号線2T1,2T2、第1電源線2VDD1、リセット信号線2Rxと同様の形状を有している。一対の行方向延伸部は、列方向に隣接するフォトダイオード2PD間で互いに近づくように張り出す張出部を有している。
(4)信号線(2SIG)
信号線2SIGは、行列状に配されたフォトダイオードの列間を列方向に延伸する状態で配されている。ここでは、k列目のフォトダイオード2PDnkの信号線2SIGは、k+1列目フォトダイオード2PDnk+1との間に配されている(なお、この例では各列の右側であるが、各列の左側であっても良い。)。
The pair of row direction extending portions have the same shape as the transfer control signal lines 2T1 and 2T2, the first power supply line 2VDD1, and the reset signal line 2Rx. The pair of row-direction extending portions have projecting portions that protrude so as to approach each other between the photodiodes 2PD adjacent in the column direction.
(4) Signal line (2SIG)
The signal line 2SIG is arranged in a state extending between the columns of photodiodes arranged in a matrix in the column direction. Here, the signal line 2SIG of the photodiode 2PDnk in the k-th column is arranged between the photodiode line 2PDnk + 1 in the (k + 1) th column (in this example, the signal line 2SIG is on the right side of each column, but on the left side of each column). May be.)

信号線2SIGは、図7及び図8に示すように、第1配線層205aの配線2SIGaと第2配線層205bの配線2SIGbとからなり、第1配線層205aの配線2SIGaと第2配線層205bの配線2SIGbとは例えばビアを介して接続されている。
(i)第1配線層の配線(2SIGa)
信号線2SIGの配線SIGaは、図7に示すように、行方向に隣接するフォトダイオード2PD間(例えば、フォトダイオード2PD11とフォトダイオード2PD12との間である。)に形成されている。
As shown in FIGS. 7 and 8, the signal line 2SIG includes a wiring 2SIGa of the first wiring layer 205a and a wiring 2SIGb of the second wiring layer 205b, and the wiring 2SIGa and the second wiring layer 205b of the first wiring layer 205a. The wiring 2SIGb is connected via a via, for example.
(I) First wiring layer wiring (2SIGa)
As shown in FIG. 7, the wiring SIGa of the signal line 2SIG is formed between the photodiodes 2PD adjacent in the row direction (for example, between the photodiode 2PD11 and the photodiode 2PD12).

配線2SIGaは、行方向配線群に含まれる他の配線間(例えば、2行目のフォトダイオード2PD21では、転送制御信号線2T2の配線2T2aと第2電源線2VDD2の配線2VDD2aとの間である。)に独立状態で配置されている。つまり、配線2SIGaは、行方向に隣接するフォトダイオード2PD間にのみ存在している。   The wiring 2SIGa is between other wirings included in the row direction wiring group (for example, in the photodiode 2PD21 in the second row, between the wiring 2T2a of the transfer control signal line 2T2 and the wiring 2VDD2a of the second power supply line 2VDD2). ) In an independent state. That is, the wiring 2SIGa exists only between the photodiodes 2PD adjacent in the row direction.

配線2SIGaは、2行目のフォトダイオード2PD2kと3行目のフォトダイオード2PD3kとの間では、増幅トランジスタ2SF1,2SF2のソートとコンタクト(図1の「C3」である。)で接続するために、後述のグランド線2VSSの配線2VSSa側に張り出した接続部を有している。
(ii)第2配線層の配線(2SIGb)
信号線2SIGの配線2SIGbは、図8に示すように、各列間に形成され、列方向に隣接するフォトダイオード2PD間を越えて列方向に沿って延伸する状態で形成されている。つまり、配線2SIGbは、列方向に延伸し、各フォトダイオード2PDの列方向の中央領域が除去された除去部を有するような形状となっている。
(iii)まとめ
上記の配線2SIGaと配線2SIGbとはビアで接続され、これにより、列方向に延伸する1本の信号線2SIGが構成される。配線2SIGaと配線2SIGbとのビアの接続は、配線2SIGbにおける除去部を挟んだ部分(上下端である。)と、配線2SIGaの列方向の端部分で行われる。
The wiring 2SIGa is connected between the photodiodes 2PD2k in the second row and the photodiodes 2PD3k in the third row by sorting and contact ("C3" in FIG. 1) of the amplification transistors 2SF1 and SF2. It has a connecting portion protruding to the wiring 2VSSa side of a later-described ground line 2VSS.
(Ii) Second wiring layer wiring (2SIGb)
As shown in FIG. 8, the wiring 2SIGb of the signal line 2SIG is formed between the columns, and extends in the column direction beyond the photodiodes 2PD adjacent in the column direction. That is, the wiring 2SIGb has a shape extending in the column direction and having a removal portion from which the central region in the column direction of each photodiode 2PD is removed.
(Iii) Summary The wiring 2SIGa and the wiring 2SIGb are connected by vias, thereby forming one signal line 2SIG extending in the column direction. Via connection between the wiring 2SIGa and the wiring 2SIGb is performed at a portion (upper and lower ends) of the wiring 2SIGb sandwiching the removed portion and an end portion in the column direction of the wiring 2SIGa.

これにより、列方向に配置される信号線2SIGは、第1配線層205aに配置されている行方向配線群に含まれる配線と交わるところで、第2配線層205b側に乗り換えている。
(5)グランド線(2VSS)
グランド線2VSSは、行列状に配されたフォトダイオード2PDの列間を列方向に延伸する状態で配されている。ここでは、2PD11を基準として奇数列に対応してその右側(列数が増加する側)に配されている。具体的には、1列目のフォトダイオード2PDn1と2列目のフォトダイオード2PDn2との間や3列目のフォトダイオード2PDn3と4列目のフォトダイオード2PDn4との間に配されている。
As a result, the signal line 2SIG arranged in the column direction is switched to the second wiring layer 205b side where it intersects with the wiring included in the row direction wiring group arranged in the first wiring layer 205a.
(5) Ground line (2VSS)
The ground line 2VSS is arranged in a state extending between the columns of the photodiodes 2PD arranged in a matrix in the column direction. Here, it is arranged on the right side (the side on which the number of columns increases) corresponding to odd columns with 2PD11 as a reference. Specifically, it is arranged between the photodiode 2PDn1 in the first column and the photodiode 2PDn2 in the second column, or between the photodiode 2PDn3 in the third column and the photodiode 2PDn4 in the fourth column.

グランド線2VSSは、第1配線層205aの配線2VSSaと第2配線層205bの配線2VSSbとからなり、第1配線層205aの配線2VSSaと第2配線層205bの配線2VSSbとは例えばビアを介して接続されている。なお、グランド線2VSSは、信号線2SIGと一対をなして各列間に配されている。
(i)第1配線層の配線(2VSSa)
グランド線2VSSの配線2VSSaは、図7に示すように、行方向に隣接するフォトダイオード2PD間(例えば、フォトダイオード2PD11とフォトダイオード2PD12との間である。)に形成されている。
The ground line 2VSS is composed of the wiring 2VSSa of the first wiring layer 205a and the wiring 2VSSb of the second wiring layer 205b. The wiring 2VSSa of the first wiring layer 205a and the wiring 2VSSB of the second wiring layer 205b are, for example, via vias. It is connected. The ground line 2VSS is arranged between each column in a pair with the signal line 2SIG.
(I) First wiring layer wiring (2VSSa)
As shown in FIG. 7, the wiring 2VSSa of the ground line 2VSS is formed between the photodiodes 2PD adjacent in the row direction (for example, between the photodiode 2PD11 and the photodiode 2PD12).

配線2VSSaは、行方向配線群に含まれる他の配線間(例えば、2行目のフォトダイオード2PD21では、転送制御信号線2T2の配線2T2aと第2電源線2VDD2の配線2VDD2aとの間である。)に独立状態で形成されている。つまり、配線2VSSaは、行方向に隣接するフォトダイオード2PD間にのみ存在している。また、配線2VSSaは、信号線2SIGの配線2SIGaと平行であって一対をなして形成されている。   The wiring 2VSSa is between other wirings included in the row direction wiring group (for example, between the wiring 2T2a of the transfer control signal line 2T2 and the wiring 2VDD2a of the second power supply line 2VDD2 in the photodiode 2PD21 in the second row). ) In an independent state. That is, the wiring 2VSSa exists only between the photodiodes 2PD adjacent in the row direction. The wiring 2VSSa is formed in parallel with the wiring 2SIGa of the signal line 2SIG so as to form a pair.

なお、各単位セルの最終の行である4行目のフォトダイオード2PD間(例えば、2PD4kと2PD4k+1との間である。)に配された配線2VSSaは、図1に示すように、半導体基板203の拡散層とコンタクト(C6)を介して接続される。このため、配線2VSSaは、信号線2SIGの配線2SIGa側に張り出した接続部を有している。
(ii)第2配線層の配線(2VSSb)
グランド線2VSSの配線2VSSbは、図8に示すように、各列間に形成され、列方向に隣接するフォトダイオード2PD間を越えて列方向に沿って延伸する状態で形成されている。つまり、配線2VSSbは、列方向に延伸し、各フォトダイオード2PDの列方向の中央領域が除去された除去部を有するような形状となっている。
(iii)まとめ
上記の配線2VSSaと配線2VSSbとはビアで接続され、これにより、列方向に延伸する1本のグランド線2VSSが構成される。配線2VSSaと配線2VSSbとのビアの接続は、配線2VSSbにおける除去部を挟んだ部分(上下端である。)と、配線2VSSaの列方向の端部分で行われる。
Note that the wiring 2VSSa arranged between the photodiodes 2PD in the fourth row, which is the last row of each unit cell (for example, between 2PD4k and 2PD4k + 1), is, as shown in FIG. Are connected to the diffusion layer via the contact (C6). For this reason, the wiring 2VSSa has a connection portion protruding to the wiring 2SIGa side of the signal line 2SIG.
(Ii) Wiring of the second wiring layer (2VSSb)
As shown in FIG. 8, the wiring 2VSSb of the ground line 2VSS is formed between the columns, and extends in the column direction across the photodiodes 2PD adjacent in the column direction. That is, the wiring 2VSSb has a shape extending in the column direction and having a removal portion from which the central region in the column direction of each photodiode 2PD is removed.
(Iii) Summary The wiring 2VSSa and the wiring 2VSSb are connected by vias, thereby forming one ground line 2VSS extending in the column direction. Via connection between the wiring 2 VSSa and the wiring 2 VSSb is performed at a portion (upper and lower ends) of the wiring 2 VSSb sandwiching the removed portion and an end portion in the column direction of the wiring 2 VSSa.

これにより、列方向に配置されるグランド線2VSSは、第1配線層205aに配置されている行方向配線群に含まれる配線と交わるところで、第2配線層205bに乗り換えている。
(6)第3電源線(2VDD3)
第3電源線2VDD3は、行列状に配されたフォトダイオード2PDの列間を列方向に延伸する状態で配されている。ここでは、2PD11を基準として偶数列に対応してその右側(行数が増加する側)に配されている。具体的には、1列目フォトダイオード2PDn1と2列目フォトダイオード2PDn1との間、3列目のフォトダイオード2PDn3と4列目のフォトダイオード2PDn4との間に配されている。
As a result, the ground line 2VSS arranged in the column direction is switched to the second wiring layer 205b at the intersection of the wirings included in the row-direction wiring group arranged in the first wiring layer 205a.
(6) Third power line (2VDD3)
The third power supply line 2VDD3 is arranged in a state extending between the columns of the photodiodes 2PD arranged in a matrix in the column direction. Here, with 2PD11 as a reference, it is arranged on the right side (the side on which the number of rows increases) corresponding to even columns. Specifically, it is arranged between the first row photodiode 2PDn1 and the second row photodiode 2PDn1, and between the third row photodiode 2PDn3 and the fourth row photodiode 2PDn4.

第3電源線2VDD3は、第1配線層205aの配線2VDD3aと第2配線層205bの配線2VDD3bとからなり、第1配線層205aの配線2VDD3aと第2配線層205bの配線2VDD3bとは例えばビアを介して接続されている。これにより、列方向に配置される第3電源線2VDD3は、第1配線層205aに配置されている行方向配線群に含まれる配線と交わるところで第2配線層205bに乗り換えている。   The third power supply line 2VDD3 includes the wiring 2VDD3a of the first wiring layer 205a and the wiring 2VDD3b of the second wiring layer 205b. The wiring 2VDD3a of the first wiring layer 205a and the wiring 2VDD3b of the second wiring layer 205b include, for example, vias. Connected through. As a result, the third power supply line 2VDD3 arranged in the column direction is switched to the second wiring layer 205b where it intersects with the wiring included in the row direction wiring group arranged in the first wiring layer 205a.

なお、グランド線2VDD3は、信号線2SIGと一対をなして所定の列間に配されている。また、第3電源線2VDD3は、グランド線2VSSと形成箇所が異なるだけで、他の構成は同じである。
4.断面構造
固体撮像装置201は、上述した構成を採用することで、図9及び図10に示すように上下のフォトダイオード2PDの中央を通る線分(列方向に隣接しているフォトダイオード2PDの中心を結ぶ線分である。)での断面において、第1配線層205aに配線2本、第2配線層205bに配線0本を配置することができる。
The ground line 2VDD3 is paired with the signal line 2SIG and arranged between predetermined columns. The third power supply line 2VDD3 is the same as the ground line 2VSS except for the formation location.
4). Cross-sectional structure The solid-state imaging device 201 employs the above-described configuration, so that a line segment passing through the center of the upper and lower photodiodes 2PD as shown in FIGS. 9 and 10 In the cross-section in FIG. 2, two wirings can be arranged in the first wiring layer 205 a and zero wiring can be arranged in the second wiring layer 205 b.

また、左右のフォトダイオードPDの中央を通る線分(行方向に隣接しているフォトダイオードPDの中心を結ぶ線分である。)での断面において第1配線層205aに配線2本、第2配線層205bに配線0本で配置することができる。   Further, in the cross section taken along the line segment passing through the center of the left and right photodiodes PD (the line segment connecting the centers of the photodiodes PD adjacent in the row direction), two wires are connected to the first wiring layer 205a, the second The wiring layer 205b can be arranged with zero wiring.

これにより、高感度化を実現することができる。以下具体的に説明する。
(1)断面c
(i)第1配線層
図9及び図7に示すように、フォトダイオード2PD13,2PD14の中心を通る断面では、第1配線層205aにおける配線は、信号線2SIGの配線2SIGaとグランド線2VSSの配線2VSSaの2本、又は、信号線2SIGの配線2SIGaと第3電源線2VSS3の配線2VSS3aの2本である。
(ii)第2配線層
図9及び図8に示すように、フォトダイオード2PD13,2PD14の中心を通る断面では、信号線2SIGの配線2SIGbとグランド線2VSSの配線2VSSbとの除去部に、信号線2SIGの配線2SIGbと第3電源線2VDD3の配線2VDD3bの除去部にそれぞれ対応するため、当該断面での第2配線層205bの配線は0本となる。
(2)断面d
(i)第1配線層
図10及び図7に示すように、フォトダイオード2PD34,2PD44の中心を通る断面では、第1配線層205aにおける配線は、転送制御信号線2T1,2T2の配線2T1a,2T2a(図10では現れていない。)、転送制御信号線2T3,2T4の配線2T3a,2T4a、第1電源線2VDD1の配線2VDD1a及びリセット信号線2Rxの配線2Rxa、第2電源線2VDD2の配線2VDD2aのいずれか一つだけとなり、第1配線層205aの配線は2本となる。
(ii)第2配線層
図10及び図8に示すように、フォトダイオード2PD34,2PD44の中心を通る断面では、第2配線層205bにおける配線が0本である。
(3)断面c、dの両方について
第2配線層205bにおいて、複数のフォトダイオード2PDの中心を通る断面での配線が0本となるため、第2配線層205bの配線の影響はなくなり、開口率を高めることができる。特に、斜め方向からの光に対し、フォトダイオード2PD上の開口率を高めることができる。
Thereby, high sensitivity can be realized. This will be specifically described below.
(1) Section c
(I) First Wiring Layer As shown in FIGS. 9 and 7, in the cross section passing through the centers of the photodiodes 2PD13 and 2PD14, the wiring in the first wiring layer 205a is the wiring 2SIGa of the signal line 2SIG and the wiring of the ground line 2VSS. Two lines of 2VSSa, or two lines of wiring 2SIGa of the signal line 2SIG and wiring 2VSS3a of the third power supply line 2VSS3.
(Ii) Second Wiring Layer As shown in FIGS. 9 and 8, in the cross section passing through the centers of the photodiodes 2PD13 and 2PD14, the signal line is connected to the removed portion of the wiring 2SIGb of the signal line 2SIG and the wiring 2VSSb of the ground line 2VSS. In order to correspond to the removed portions of the 2SIG wiring 2SIGb and the wiring 2VDD3b of the third power supply line 2VDD3, the number of wirings of the second wiring layer 205b in the cross section is zero.
(2) Section d
(I) First Wiring Layer As shown in FIGS. 10 and 7, in the cross section passing through the centers of the photodiodes 2PD34 and 2PD44, the wiring in the first wiring layer 205a is the wiring 2T1a and 2T2a of the transfer control signal lines 2T1 and 2T2. (Not shown in FIG. 10), any of the wirings 2T3a and 2T4a of the transfer control signal lines 2T3 and 2T4, the wiring 2VDD1a of the first power supply line 2VDD1, the wiring 2Rxa of the reset signal line 2Rx, and the wiring 2VDD2a of the second power supply line 2VDD2 The number of wirings in the first wiring layer 205a is two.
(Ii) Second Wiring Layer As shown in FIGS. 10 and 8, in the cross section passing through the centers of the photodiodes 2PD34 and 2PD44, the number of wirings in the second wiring layer 205b is zero.
(3) For both cross sections c and d In the second wiring layer 205b, the number of wirings in the cross section passing through the centers of the plurality of photodiodes 2PD is zero, so that the influence of the wiring of the second wiring layer 205b is eliminated, and the opening The rate can be increased. In particular, the aperture ratio on the photodiode 2PD can be increased with respect to light from an oblique direction.

さらに、円形状のレンズ211を利用した場合、第1配線層205aの配線により遮光されるおそれがないので、レンズ211の直径を大きくできる。
第2配線層205aにおいて、複数のフォトダイオード2PDの中心を通る断面での配線が2本となる。レンズ211で集光された光は、フォトダイオード2PDの中央に集光されるため、第1配線層205aにフォトダイオード2PD間に2本の配線があっても、図9及び図10に示すように、レンズ211により集光されてフォトダイオード2PDの中央に向かう光(図中の破線である。)が第1配線層205aの配線で遮られるおそれもなくなり、感度を高めることができる。
Further, when the circular lens 211 is used, the diameter of the lens 211 can be increased because there is no possibility of being blocked by the wiring of the first wiring layer 205a.
In the second wiring layer 205a, there are two wirings in a cross section passing through the centers of the plurality of photodiodes 2PD. Since the light collected by the lens 211 is collected at the center of the photodiode 2PD, even if there are two wirings between the photodiodes 2PD in the first wiring layer 205a, as shown in FIGS. In addition, there is no possibility that the light condensed by the lens 211 and directed toward the center of the photodiode 2PD (broken line in the figure) is blocked by the wiring of the first wiring layer 205a, and the sensitivity can be increased.

以上のことから、第2配線層205bに2本の配線があっても、レンズ211により集光されてフォトダイオード2PDの中央に向かう光が遮光されることはなく、結果的にフォトダイオード2PD上の開口率を高めることができる。   From the above, even if there are two wirings in the second wiring layer 205b, the light collected by the lens 211 and directed to the center of the photodiode 2PD is not shielded, and as a result, on the photodiode 2PD. The aperture ratio can be increased.

また、導波路207の断面形状を、半導体基板203側からカラーフィルタ209側に近づくに従って太くなる形状にしている。このためカラーフィルタ209を通過した光をより効率よく導波路207に導くことができ、混色のない光学特性を実現できる。
<第3の実施の形態>
第3の実施の形態に係る固体撮像装置は、行方向に隣接するフォトダイオードの中央を通り行方向に延伸する仮想面での断面において第1配線層に配線2本を配置している。また、列方向に隣接するフォトダイオードの中央を通り列方向に延伸する仮想面での断面において第1配線層に配線1本を第2配線層に1本それぞれ配置している。
Further, the cross-sectional shape of the waveguide 207 is made thicker as it approaches the color filter 209 side from the semiconductor substrate 203 side. For this reason, light that has passed through the color filter 209 can be guided to the waveguide 207 more efficiently, and optical characteristics without color mixing can be realized.
<Third Embodiment>
In the solid-state imaging device according to the third embodiment, two wires are arranged in the first wiring layer in a cross section at a virtual plane that passes through the center of the photodiodes adjacent in the row direction and extends in the row direction. Further, one wiring is arranged in the first wiring layer and one wiring is arranged in the second wiring layer in a cross section at a virtual plane extending through the center of the photodiodes adjacent in the column direction in the column direction.

つまり、第1配線層305aには、第1の方向である列方向に隣接する画素間を第1の方向と直交する第2の方向である行方向に延伸する2本の配線(ここでは、転送制御信号線3T1,3T2の2本や転送制御信号線3T3,3T4の2本や第1電源線3VDD1とリセット信号線3Rxとの2本である。)が配置され、第2配線層305bには、第2の方向である行方向に隣接する画素間を第1の方向である列方向に延伸する2本の配線(ここでは、信号線3SIGとグランド線3VSSとの2本や信号線3SIGと第3電源線3VDD3との2本である。)が配置され、第2配線層305bの2本の配線が、第1の方向である列方向に隣接する画素の中央領域で第1配線層305aに入り込み、第1の配線層305aの2本の配線のうち1本(ここでは、転送制御信号線3T1,3T2のうちの何れか1本や、転送制御信号線3T3,3T4のうちの何れか1本や、第1電源線3VDD1とリセット信号線3Rxとの2本のうちリセット信号線4Rxである。)が、前記第2の方向である行方向に隣接する画素の中央領域で第2の配線層305bに入り込でいる。   That is, in the first wiring layer 305a, two wirings extending in the row direction, which is a second direction orthogonal to the first direction, between pixels adjacent to each other in the column direction, which is the first direction (here, Two transfer control signal lines 3T1 and 3T2, two transfer control signal lines 3T3 and 3T4, and two power supply lines 3VDD1 and a reset signal line 3Rx.), And the second wiring layer 305b includes Two wirings extending in the column direction, which is the first direction, between pixels adjacent in the row direction, which is the second direction (here, two of the signal line 3SIG and the ground line 3VSS, the signal line 3SIG and the third line) Power supply line 3VDD3), and the two wirings of the second wiring layer 305b enter the first wiring layer 305a in the central region of the pixel adjacent in the column direction which is the first direction. The two wirings of the first wiring layer 305a One (here, one of the transfer control signal lines 3T1 and 3T2, one of the transfer control signal lines 3T3 and 3T4, and two of the first power supply line 3VDD1 and the reset signal line 3Rx) Among these, the reset signal line 4Rx) enters the second wiring layer 305b in the central region of the pixel adjacent in the row direction, which is the second direction.

以上のような構成にすることで、列方向に関しては、行間の配線が第1配線層で1本、第2配線層で1本が存在するため、行間のフォトダイオード上の配線開口を拡大することができ、高感度化を実現することができる。また、同様に導波路径を拡大することができるため、さらに高感度化を実現することができる。   With the above configuration, with respect to the column direction, there is one wiring between the rows in the first wiring layer and one wiring in the second wiring layer, so that the wiring opening on the photodiode between the rows is expanded. And high sensitivity can be realized. Similarly, since the waveguide diameter can be enlarged, higher sensitivity can be realized.

行方向に関しては、列間の配線が第1配線層のみとなり、特に斜め方向からの光に対しフォトダイオード上の配線開口を拡大することができ、高感度化を実現することができる。また、導波路形状にテーパーをつけることによりさらに高感度化を実現することができる。   With respect to the row direction, the wiring between the columns is only the first wiring layer, and the wiring opening on the photodiode can be enlarged particularly for light from an oblique direction, and high sensitivity can be realized. Further, higher sensitivity can be realized by tapering the waveguide shape.

以下、第3の実施の形態を図11〜図14を用いて詳細を説明する。
図11は、図1に加え第1配線層、第1配線層と第2配線層を繋ぐビアを示したレイアウト図であり、図12は図11に加え第2配線層を示したレイアウト図である。
The details of the third embodiment will be described below with reference to FIGS.
FIG. 11 is a layout diagram showing the first wiring layer and vias connecting the first wiring layer and the second wiring layer in addition to FIG. 1, and FIG. 12 is a layout diagram showing the second wiring layer in addition to FIG. is there.

図13は図12における破線eでの断面図であり、図14は図12における破線fでの断面図である。
第3の実施の形態に係る固体撮像装置301は、第1の実施の形態と同様に、図13及び図14に示すように、半導体基板303、配線層305、導波路307、カラーフィルタ309、レンズ311を備え、配線層305は、第1配線層305aと第2配線層305bとからなる。なお、本実施の形態では、行方向の断面(図13)における導波路307が、半導体基板303側からカラーフィルタ309側に近づくに従って太くなる形状にしている。
13 is a sectional view taken along the broken line e in FIG. 12, and FIG. 14 is a sectional view taken along the broken line f in FIG.
As in the first embodiment, a solid-state imaging device 301 according to the third embodiment includes a semiconductor substrate 303, a wiring layer 305, a waveguide 307, a color filter 309, as shown in FIGS. The wiring layer 305 includes a first wiring layer 305a and a second wiring layer 305b. In this embodiment, the waveguide 307 in the cross section in the row direction (FIG. 13) has a shape that becomes thicker as it approaches the color filter 309 side from the semiconductor substrate 303 side.

固体撮像装置301の半導体基板303は、第1の実施の形態に係る固体撮像装置101の半導体基板103と同じ構成を有し、半導体基板303の撮像領域上に形成された配線層305が異なる。つまり、単位セルにおける拡散層、ポリシリコン、コンタクトを示したレイアウトは図1と同じであり、その上方に形成された第1配線層305a及び第2配線層305bの配線数等が異なる。   The semiconductor substrate 303 of the solid-state imaging device 301 has the same configuration as the semiconductor substrate 103 of the solid-state imaging device 101 according to the first embodiment, and the wiring layer 305 formed on the imaging region of the semiconductor substrate 303 is different. That is, the layout showing the diffusion layers, polysilicon, and contacts in the unit cell is the same as that in FIG. 1, and the number of wirings of the first wiring layer 305a and the second wiring layer 305b formed thereabove are different.

このため、配線層305について以下説明する。
1.配線
第3の実施の形態における配線、つまり、行方向配線群と列方向配線群とに含まれる配線の種類は、第1の実施の形態に係る行方向配線群と列方向配線群とに含まれる配線の種類と同じである。
For this reason, the wiring layer 305 will be described below.
1. Wiring The wirings in the third embodiment, that is, the types of wirings included in the row direction wiring group and the column direction wiring group, are included in the row direction wiring group and the column direction wiring group according to the first embodiment. It is the same as the type of wiring to be used.

つまり、行方向配線群として、図11及び図12に示すように、第1電源線3VDD1、リセット信号線3Rx、転送制御信号線3T1,3T2,3T3,3T4、第2電源線3VDD2があり、列方向配線群として、グランド線3VSS、信号線3SIG、第3電源線3VDD3がある。   That is, as shown in FIG. 11 and FIG. 12, the row direction wiring group includes the first power supply line 3VDD1, the reset signal line 3Rx, the transfer control signal lines 3T1, 3T2, 3T3, 3T4, and the second power supply line 3VDD2. The directional wiring group includes a ground line 3VSS, a signal line 3SIG, and a third power supply line 3VDD3.

また、第3の実施の形態に係る行方向配線群及び列方向配線群の配置位置は、第1の実施の形態と同様であるが、当然、第1及び第2の実施の形態と異なるようにしても良い。
(1)転送制御信号線(3T)
転送制御信号線3T1,3T2,3T3,3T4は、第1の実施の形態と同様に、行列状に配されたフォトダイオード3PDの行間を行方向に延伸する状態で配されている。
In addition, the arrangement positions of the row-direction wiring group and the column-direction wiring group according to the third embodiment are the same as those in the first embodiment, but, of course, are different from those in the first and second embodiments. Anyway.
(1) Transfer control signal line (3T)
Similarly to the first embodiment, the transfer control signal lines 3T1, 3T2, 3T3, and 3T4 are arranged in a state of extending in the row direction between the rows of photodiodes 3PD arranged in a matrix.

転送制御信号線3T1,3T2,3T3,3T4の配線位置、構成は、上述の第1の実施の形態の転送制御信号線T1,T2,T3,T4と同じである。
転送制御信号線3T1,3T2は、各単位セルにおける1行目のフォトダイオード3PD1kと、2行目のフォトダイオード3PD2kとの間を行方向に延伸する。転送制御信号線3T3,3T4は、各単位セルにおける3行目のフォトダイオード3PD3kと、4行目のフォトダイオード3PD4kとの間を行方向に延伸する。
The wiring positions and configurations of the transfer control signal lines 3T1, 3T2, 3T3, and 3T4 are the same as those of the transfer control signal lines T1, T2, T3, and T4 in the first embodiment described above.
The transfer control signal lines 3T1 and 3T2 extend in the row direction between the first row of photodiodes 3PD1k and the second row of photodiodes 3PD2k in each unit cell. The transfer control signal lines 3T3 and 3T4 extend in the row direction between the photodiodes 3PD3k in the third row and the photodiodes 3PD4k in the fourth row in each unit cell.

転送制御信号線3T1は、第1の実施の形態で説明した第1配線層105aの配線T1aと同じ構成をした第1配線層305aの配線3T1aと、第1の実施の形態で説明した第2配線層105bの配線T1bと同じ構成をした第2配線層305bの配線3T1bとからなる。   The transfer control signal line 3T1 includes the wiring 3T1a of the first wiring layer 305a having the same configuration as that of the wiring T1a of the first wiring layer 105a described in the first embodiment, and the second described in the first embodiment. It consists of the wiring 3T1b of the second wiring layer 305b having the same configuration as the wiring T1b of the wiring layer 105b.

転送制御信号線3T2は、第1の実施の形態で説明した第1配線層105aの配線T2aと同じ構成をした第1配線層305aの配線3T2aと、第1の実施の形態で説明した第2配線層105bの配線T2bと同じ構成をした第2配線層305bの配線3T2bとからなる。   The transfer control signal line 3T2 includes the wiring 3T2a of the first wiring layer 305a that has the same configuration as the wiring T2a of the first wiring layer 105a described in the first embodiment, and the second described in the first embodiment. It consists of the wiring 3T2b of the second wiring layer 305b having the same configuration as the wiring T2b of the wiring layer 105b.

転送制御信号線3T3は、第1の実施の形態で説明した第1配線層105aの配線T3aと同じ構成をした第1配線層305aの配線3T3aと、第1の実施の形態で説明した第2配線層105bの配線T3bと同じ構成をした第2配線層305bの配線3T3bとからなる。   The transfer control signal line 3T3 includes the wiring 3T3a of the first wiring layer 305a that has the same configuration as the wiring T3a of the first wiring layer 105a described in the first embodiment, and the second described in the first embodiment. It consists of the wiring 3T3b of the second wiring layer 305b having the same configuration as the wiring T3b of the wiring layer 105b.

転送制御信号線3T4は、第1の実施の形態で説明した第1配線層105aの配線T4aと同じ構成をした第1配線層305aの配線3T4aと、第1の実施の形態で説明した第2配線層105bの配線T4bと同じ構成をした第2配線層305bの配線3T4bとからなる。   The transfer control signal line 3T4 includes the wiring 3T4a of the first wiring layer 305a having the same configuration as the wiring T4a of the first wiring layer 105a described in the first embodiment, and the second described in the first embodiment. It consists of the wiring 3T4b of the second wiring layer 305b having the same configuration as the wiring T4b of the wiring layer 105b.

また、転送制御信号線3T1における配線3T1aと配線3T1bとの接続、転送制御信号線3T2における配線3T2aと配線3T2bとの接続、転送制御信号線3T3における配線3T3aと配線3T3bとの接続、転送制御信号線3T4における配線3T4aと配線3T4bとの接続は、第1の実施の形態と同様にビアを介して同じ接続箇所で行われている。
(2)リセット信号線(3Rx)
リセット信号線3Rxは、行列状に配されたフォトダイオード3PDの行間を行方向に延伸する状態で配され、その配線位置は第1の実施の形態のリセット信号線Rxと同じである。
Also, the connection between the wiring 3T1a and the wiring 3T1b in the transfer control signal line 3T1, the connection between the wiring 3T2a and the wiring 3T2b in the transfer control signal line 3T2, the connection between the wiring 3T3a and the wiring 3T3b in the transfer control signal line 3T3, and the transfer control signal The connection between the wiring 3T4a and the wiring 3T4b in the line 3T4 is performed at the same connection location via the via as in the first embodiment.
(2) Reset signal line (3Rx)
The reset signal lines 3Rx are arranged in a state extending between the rows of photodiodes 3PD arranged in a matrix in the row direction, and the wiring positions thereof are the same as the reset signal lines Rx of the first embodiment.

リセット信号線3Rxは、第1の実施の形態のリセット信号線Rxの第1配線層105aの配線Rxaと同じ構成をした第1配線層305aの配線3Rxaと、第1の実施の形態のリセット信号線Rxの第2配線層105bの配線Rxbと同じ構成をした第2配線層305bの配線3Rxbとからなる。   The reset signal line 3Rx includes the wiring 3Rxa of the first wiring layer 305a having the same configuration as the wiring Rxa of the first wiring layer 105a of the reset signal line Rx of the first embodiment, and the reset signal of the first embodiment. The wiring Rxb includes the wiring 3Rxb of the second wiring layer 305b having the same configuration as the wiring Rxb of the second wiring layer 105b of the line Rx.

リセット信号線3Rxにおける配線3Rxaと配線3Rxbとの接続は、第1の実施の形態と同様にビアを介して同じ接続箇所で行われている。
(3)第1電源線(3VDD1)
第1電源線3VDD1は、行列状に配されたフォトダイオード3PDの行間を行方向に延伸する状態で配され、その配線位置は第1の実施の形態の第1電源線VDD1と同じである。
The connection between the wiring 3Rxa and the wiring 3Rxb in the reset signal line 3Rx is performed at the same connection location via a via as in the first embodiment.
(3) First power line (3VDD1)
The first power supply line 3VDD1 is arranged in a state extending between the rows of the photodiodes 3PD arranged in a matrix in the row direction, and the wiring position thereof is the same as the first power supply line VDD1 of the first embodiment.

第1電源線3VDD1は、第1の実施の形態の第1電源線VDD1の第1配線層105aの配線VDD1aと同じ構成をした第1配線層305aの配線3VDD1aからなる。なお、第1電源線3VDD1は、第2配線層305bに配線を有していない。
(4)第2電源線(3VDD2)
第2電源線3VDD2は、行列状に配されたフォトダイオード3PDの行間を行方向に延伸する状態で配され、その配線位置は第1の実施の形態の第2電源線VDD2と同じである。
The first power supply line 3VDD1 includes the wiring 3VDD1a of the first wiring layer 305a having the same configuration as the wiring VDD1a of the first wiring layer 105a of the first power supply line VDD1 of the first embodiment. Note that the first power supply line 3VDD1 has no wiring in the second wiring layer 305b.
(4) Second power line (3VDD2)
The second power supply line 3VDD2 is arranged in a state extending between the rows of the photodiodes 3PD arranged in a matrix in the row direction, and the wiring position thereof is the same as the second power supply line VDD2 of the first embodiment.

第2電源線3VDD2は、第1の実施の形態の第2電源線VDD2の第1配線層105aの配線VDD2aと同じ構成をした第1配線層305aの配線3VDD2aからなる。なお、第1電源線3VDD1は、第2配線層305bに配線を有していない。
(5)信号線(3SIG)
信号線3SIGは、行列状に配されたフォトダイオード3PDの列間を列方向に延伸する状態で配され、その配線位置は第2の実施の形態の信号線2SIGと同じである。
The second power supply line 3VDD2 includes the wiring 3VDD2a of the first wiring layer 305a having the same configuration as the wiring VDD2a of the first wiring layer 105a of the second power supply line VDD2 of the first embodiment. Note that the first power supply line 3VDD1 has no wiring in the second wiring layer 305b.
(5) Signal line (3SIG)
The signal line 3SIG is arranged in a state extending between the columns of the photodiodes 3PD arranged in a matrix in the column direction, and the wiring position thereof is the same as that of the signal line 2SIG of the second embodiment.

信号線3SIGは、図11及び図12に示すように、第2の実施の形態の信号線2SIGの第1配線層205aの配線2SIGaと同じ構成をした第1配線層305aの配線3SIGaと、第2の実施の形態の信号線2SIGの第2配線層205bの配線2SIGbと同じ構成をした第2配線層305bの配線3SIGbとからなる。   As shown in FIGS. 11 and 12, the signal line 3SIG includes the wiring 3SIGa of the first wiring layer 305a having the same configuration as the wiring 2SIGa of the first wiring layer 205a of the signal line 2SIG of the second embodiment, And the wiring 3SIGb of the second wiring layer 305b having the same configuration as the wiring 2SIGb of the second wiring layer 205b of the signal line 2SIG of the second embodiment.

信号線3SIGにおける第1配線層305aの配線3SIGaと第2配線層305bの配線3SIGbとの接続は、第2の実施の形態と同様にビアを介して同じ接続箇所で行われている。これにより、列方向に配置される信号線3SIGは、第1配線層305aに配置されている行方向配線群に含まれる配線と交わるところで第2配線層305bに乗り換えている。
(6)グランド線(3VSS)
グランド線3VSSは、行列状に配されたフォトダイオード3PDの列間を列方向に延伸する状態で配され、その配線位置は第2の実施の形態のグランド線2VSSと同じである。
In the signal line 3SIG, the wiring 3SIGa of the first wiring layer 305a and the wiring 3SIGb of the second wiring layer 305b are connected at the same connection location via vias as in the second embodiment. As a result, the signal line 3SIG arranged in the column direction is switched to the second wiring layer 305b where it intersects with the wiring included in the row direction wiring group arranged in the first wiring layer 305a.
(6) Ground line (3VSS)
The ground line 3VSS is arranged in a state extending between the columns of the photodiodes 3PD arranged in a matrix in the column direction, and the wiring position thereof is the same as the ground line 2VSS of the second embodiment.

グランド線3VSSは、第2の実施の形態のグランド線2VSSの第1配線層205aの配線2VSSaと同じ構成をした第1配線層305aの配線3VSSaと、第2の実施の形態のグランド線2VSSの第2配線層205bの配線2VSSbと同じ構成をした第2配線層305bの配線3VSSbとからなる。   The ground line 3VSS includes the wiring 3VSSa of the first wiring layer 305a having the same configuration as the wiring 2VSSa of the first wiring layer 205a of the ground line 2VSS of the second embodiment and the ground line 2VSS of the second embodiment. It consists of the wiring 3 VSSb of the second wiring layer 305 b having the same configuration as the wiring 2 VSSb of the second wiring layer 205 b.

グランド線3VSSにおける第1配線層305aの配線3VSSaと第2配線層305bの配線3VSSbとの接続は、第2の実施の形態と同様にビアを介して同じ接続箇所で行われている。これにより、列方向に配置されるグランド線3VSSは、第1配線層305aに配置されている行方向配線群に含まれる配線と交わるところで第2配線層305bに乗り換えている。
(7)第3電源線(3VDD3)
第3電源線3VDD3は、行列状に配されたフォトダイオード3PDの列間を列方向に延伸する状態で配され、その配線位置は第2の実施の形態の第3電源線2VDD3と同じである。
The connection between the wiring 3VSSa of the first wiring layer 305a and the wiring 3VSb of the second wiring layer 305b in the ground line 3VSS is performed at the same connection location via vias as in the second embodiment. As a result, the ground line 3VSS arranged in the column direction is switched to the second wiring layer 305b where it intersects with the wiring included in the row direction wiring group arranged in the first wiring layer 305a.
(7) Third power line (3VDD3)
The third power supply line 3VDD3 is arranged in a state extending between the columns of the photodiodes 3PD arranged in a matrix in the column direction, and the wiring position thereof is the same as the third power supply line 2VDD3 of the second embodiment. .

第3電源線3VDD3は、第2の実施の形態の第3電源線2VDD3の第1配線層205aの配線2VDD3aと同じ構成をした第1配線層305aの配線3VDD3aと、第2の実施の形態の第3電源線2VDD3の第2配線層205bの配線2VDD3bと同じ構成をした第2配線層305bの配線3VDD3bとからなる。   The third power supply line 3VDD3 includes the wiring 3VDD3a of the first wiring layer 305a having the same configuration as the wiring 2VDD3a of the first wiring layer 205a of the third power supply line 2VDD3 of the second embodiment, and the second power supply line 2VDD3 of the second embodiment. The wiring 3VDD3b of the second wiring layer 305b has the same configuration as the wiring 2VDD3b of the second wiring layer 205b of the third power supply line 2VDD3.

第3電源線3VDD3における第1配線層305aの配線3VDD3aと第2配線層305bの配線3VDD3bとの接続は、第2の実施の形態と同様にビアを介して同じ接続箇所で行われている。これにより、列方向に配置される第3電源線3VDD3は、第1配線層305aに配置されている行方向配線群と交わるところで第2配線層305bに乗り換えている。
2.断面構造
固体撮像装置301は、上述した構成を採用することで、図13及び図14に示すように上下のフォトダイオード3PDの中央を通る線分(列方向に隣接しているフォトダイオード3PDの中心を結ぶ線分である。)での断面において、第1配線層305aに配線1本、第2配線層305bに配線1本を配置することができる。
In the third power supply line 3VDD3, the wiring 3VDD3a of the first wiring layer 305a and the wiring 3VDD3b of the second wiring layer 305b are connected at the same connection location via vias as in the second embodiment. As a result, the third power supply line 3VDD3 arranged in the column direction is switched to the second wiring layer 305b at the intersection with the row direction wiring group arranged in the first wiring layer 305a.
2. Cross-sectional structure The solid-state imaging device 301 employs the above-described configuration, so that a line segment passing through the center of the upper and lower photodiodes 3PD (the center of the photodiode 3PD adjacent in the column direction) as shown in FIGS. In the cross-section of the first wiring layer 305a, one wiring and the second wiring layer 305b can have one wiring.

左右のフォトダイオード3PDの中央を通る線分(行方向に隣接しているフォトダイオード3PDの中心を結ぶ線分である。)での断面において第1配線層305aに配線2本、第2配線層305bに配線0本で配置することができる。   Two wires are connected to the first wiring layer 305a and the second wiring layer in a section taken along a line passing through the center of the left and right photodiodes 3PD (a line connecting the centers of the photodiodes 3PD adjacent in the row direction). 305b can be arranged with zero wiring.

これにより、高感度化を実現することができる。以下具体的に説明する。
(1)断面e
(i)第1配線層
図13及び図11に示すように、フォトダイオード3PD13,3PD14の中心を通る断面では、第1配線層305aにおける配線は、信号線3SIGの配線3SIGaとグランド線3VSSの配線3VSSaの2本、又は、信号線3SIGの配線3SIGaと第3電源線3VDD3の配線3VDD3aの2本である。
(ii)第2配線層
図13及び図12に示すように、フォトダイオード3PD13,3PD14の中心を通る断面では、信号線3SIGの配線3SIGbとグランド線3VSSbの除去部に、信号線3SIGの配線3SIGbと第3電源線3VDD3の配線3VDD3bの除去部にそれぞれ対応するため、当該断面での第2配線層305bにおける配線は0本となる。
(2)断面f
(i)第1配線層
図14及び図11に示すように、フォトダイオード3PD34,3PD44の中心を通る断面では、第1配線層305aにおける配線は、転送制御信号線3T3の配線3T3a、第1電源線3VDD1の配線3VDD1aのいずれか一方の一本だけとなる。
Thereby, high sensitivity can be realized. This will be specifically described below.
(1) Section e
(I) First Wiring Layer As shown in FIGS. 13 and 11, in the cross section passing through the centers of the photodiodes 3PD13 and 3PD14, the wiring in the first wiring layer 305a is the wiring of the signal line 3SIG, the wiring 3SIGa, and the ground line 3VSS. Two of 3VSSa, or two of wiring 3SIGa of the signal line 3SIG and wiring 3VDD3a of the third power supply line 3VDD3.
(Ii) Second Wiring Layer As shown in FIGS. 13 and 12, in the cross section passing through the centers of the photodiodes 3PD13 and 3PD14, the wiring 3SIGb of the signal line 3SIG and the ground line 3VSSb are removed at the removed portion of the signal line 3SIG and the ground line 3VSb. And the third power supply line 3VDD3 correspond to the removed portions of the wiring 3VDD3b, respectively, so that the number of wirings in the second wiring layer 305b in the cross section is zero.
(2) Section f
(I) First Wiring Layer As shown in FIGS. 14 and 11, in the cross section passing through the centers of the photodiodes 3PD34 and 3PD44, the wiring in the first wiring layer 305a is the wiring 3T3a of the transfer control signal line 3T3, the first power supply Only one of the wirings 3VDD1a of the line 3VDD1 is provided.

なお、他のフォトダイオード3PDにおいてもその行方向の中央では、第1配線層305aにおける配線は、転送制御信号線3T1,3T2,3T3,3T4の配線3T1a,3T2a,3T3a,3T4a、第1電源線3VDD1の配線3VDD1a、第2電源線3VDD2の配線3VDD2aのいずれか一本だけとなる。
(ii)第2配線層
図14及び図12に示すように、フォトダイオード3PD34,3PD44の中心を通る断面では、第2配線層305bにおける配線は、ダミー配線3DYの配線3DYb、転送制御信号線3T4の配線3T4b、リセット信号線3Rxの配線3Rxbのいずれか一方の一本だけとなる。
Also in the other photodiode 3PD, in the center in the row direction, the wiring in the first wiring layer 305a is the wiring 3T1a, 3T2a, 3T3a, 3T4a of the transfer control signal lines 3T1, 3T2, 3T3, 3T4, the first power supply line. Only one of the wiring 3VDD1a of the 3VDD1 and the wiring 3VDD2a of the second power supply line 3VDD2 is provided.
(Ii) Second Wiring Layer As shown in FIGS. 14 and 12, in the cross section passing through the centers of the photodiodes 3PD34 and 3PD44, the wiring in the second wiring layer 305b is the wiring 3DYb of the dummy wiring 3DY and the transfer control signal line 3T4. Only one of the wiring 3T4b and the wiring 3Rxb of the reset signal line 3Rx is provided.

なお、他のフォトダイオード3PDにおいてもその中心を通る断面では、第2配線層305bにおける配線は、転送制御信号線3T1,3T2,3T3,3T4の配線3T1b,3T2b,3T3b,3T4b、ダミー配線3DYの配線3DYb、リセット信号線3Rxの配線3Rxbのいずれか一本だけとなる。
(3)断面e、fの両方について
上述のように、行方向に配列するフォトダイオード3PDの中心を通る断面において、第2配線層305bにおいて配線が0本となるため、第2配線層305bの配線の影響はなくなり、行方向における開口率を高めることができる。特に、斜め方向からの光に対し、フォトダイオード3PD上の開口率を高めることができる。
In the other photodiode 3PD, in the cross section passing through the center thereof, the wiring in the second wiring layer 305b includes the wiring 3T1b, 3T2b, 3T3b, 3T4b of the transfer control signal lines 3T1, 3T2, 3T3, 3T4, and the dummy wiring 3DY. Only one of the wiring 3DYb and the wiring 3Rxb of the reset signal line 3Rx is provided.
(3) About both cross sections e and f As described above, in the cross section passing through the center of the photodiode 3PD arranged in the row direction, the number of wirings in the second wiring layer 305b is zero. The influence of wiring is eliminated, and the aperture ratio in the row direction can be increased. In particular, the aperture ratio on the photodiode 3PD can be increased with respect to light from an oblique direction.

また、列方向に配列するフォトダイオード3PDの中心を通る断面において、第2配線層305aにおいて配線が2本となる。レンズ311で集光された光は、フォトダイオード3PDの中央に集光されるため、第1配線層305aにフォトダイオード3PD間に2本の配線があっても、図13に示すように、レンズ311により集光されてフォトダイオード3PDの中央に向かう光(図中の破線である。)が第1配線層305aの配線で遮られるおそれもなくなり、感度を高めることができる。   In the cross section passing through the center of the photodiodes 3PD arranged in the column direction, the second wiring layer 305a has two wires. Since the light collected by the lens 311 is collected at the center of the photodiode 3PD, even if there are two wirings between the photodiodes 3PD in the first wiring layer 305a, as shown in FIG. There is no possibility that the light collected by 311 and directed toward the center of the photodiode 3PD (broken line in the figure) is blocked by the wiring of the first wiring layer 305a, and the sensitivity can be increased.

また、導波路307の断面形状を半導体基板303側からカラーフィルタ309側に近づくに従って太くなる形状にしている。このためカラーフィルタ309を通過した光をより効率よく導波路307に導くことができ、混色のない光学特性を実現できる。
<第4の実施の形態>
第4の実施の形態に係る固体撮像装置は、行方向に隣接するフォトダイオードの中央を通り行方向に延伸する仮想面での断面において第1配線層に配線1本を第2配線層に配線1本を配置している。また、列方向に隣接するフォトダイオードの中央を通り列方向に延伸する仮想面での断面において第1配線層に配線2本を配置している。
The cross-sectional shape of the waveguide 307 is made thicker as it approaches the color filter 309 side from the semiconductor substrate 303 side. For this reason, light that has passed through the color filter 309 can be guided to the waveguide 307 more efficiently, and optical characteristics without color mixing can be realized.
<Fourth embodiment>
In the solid-state imaging device according to the fourth embodiment, one wiring is wired to the first wiring layer in the cross section in the virtual plane that passes through the center of the photodiode adjacent in the row direction and extends in the row direction. One is arranged. In addition, two wires are arranged in the first wiring layer in a cross section of a virtual plane that passes through the center of the photodiodes adjacent in the column direction and extends in the column direction.

つまり、第1配線層405aには、第1の方向である列方向に隣接する画素間を前記第1の方向と直交する第2の方向である行方向に延伸する2本の配線(ここでは、転送制御信号線4T1,4T2の2本や転送制御信号線4T3,4T4の2本や第2電源線4VDD1とリセット信号線4Rxとの2本である。)が配置され、第2配線層405bには、第2の方向である行方向に隣接する画素間を第1の方向である列方向に延伸する2本の配線(ここでは、信号線4SIGとグランド線4VSSとの2本や信号線4SIGと第3電源線4VDD3との2本である。)が配置され、第2配線層405bの2本の配線のうち1本(ここでは、2本の信号線4SIGとグランド線4VSSのうち信号線4SIG又グランド線4VSSの1本や、2本の配線信号線4SIGと第3電源線4VDD3のうち信号線4SIG又は第3電源線4VDD3の1本である。)が、第1の方向である列方向に隣接する画素の中央領域で第1配線層405aに入り込んでいる。   That is, in the first wiring layer 405a, two wirings (here, extending in the row direction, which is a second direction orthogonal to the first direction), between pixels adjacent to each other in the column direction, which is the first direction. , Two transfer control signal lines 4T1 and 4T2, two transfer control signal lines 4T3 and 4T4, and two power supply lines 4VDD1 and a reset signal line 4Rx.) Are arranged in the second wiring layer 405b. , Two wirings extending in the column direction, which is the first direction, between pixels adjacent in the row direction, which is the second direction (here, two of the signal line 4SIG and the ground line 4VSS, the signal line 4SIG, and the first line) 3 power supply lines 4VDD3), one of the two wirings of the second wiring layer 405b (here, the signal line 4SIG of the two signal lines 4SIG and the ground line 4VSS) One ground line 4VSS or 2 Of the wiring signal line 4SIG and the third power supply line 4VDD3 is one of the signal line 4SIG or the third power supply line 4VDD3) in the central region of the pixels adjacent to each other in the column direction which is the first direction. It enters the layer 405a.

以上のような構成にすることで、列方向に関しては、行間の配線が第1配線層のみとなり、特に斜め方向からの光に対しフォトダイオード上の配線開口を拡大することができ、高感度化を実現することができる。また、導波路形状にテーパーをつけることによりさらに高感度化を実現することができる。   With the configuration as described above, in the column direction, the wiring between the rows is only the first wiring layer, and the wiring opening on the photodiode can be enlarged particularly with respect to the light from the oblique direction, thereby increasing the sensitivity. Can be realized. Further, higher sensitivity can be realized by tapering the waveguide shape.

行方向に関しては、列間の配線が第1配線層で1本、第2配線層で1本が存在するため、列間のフォトダイオード上の配線開口を拡大することができ、高感度化を実現することができる。また、同様に導波路径を拡大することができるため、さらに高感度化を実現することができる。   Regarding the row direction, there is one wiring between the columns in the first wiring layer and one wiring in the second wiring layer, so that the wiring opening on the photodiode between the columns can be enlarged, and high sensitivity is achieved. Can be realized. Similarly, since the waveguide diameter can be enlarged, higher sensitivity can be realized.

以下、第4の実施の形態を図15〜図18を用いて詳細を説明する。
図15は、図1に加え第1配線層、第1配線層と第2配線層を繋ぐビアを示したレイアウト図であり、図16は図15に加え第2配線層を示したレイアウト図である。
The details of the fourth embodiment will be described below with reference to FIGS.
FIG. 15 is a layout diagram showing the first wiring layer in addition to FIG. 1 and vias connecting the first wiring layer and the second wiring layer. FIG. 16 is a layout diagram showing the second wiring layer in addition to FIG. is there.

図17は図16における破線gでの断面図であり、図18は図16における破線hでの断面図である。
第4の実施の形態に係る固体撮像装置401は、第1の実施の形態と同様に、図17及び図18に示すように、半導体基板403、配線層405、導波路407、カラーフィルタ409、レンズ411を備え、配線層405は、第1配線層405aと第2配線層405bとからなる。なお、本実施の形態では、列方向の断面(図18)における導波路407が、半導体基板403側からカラーフィルタ409側に近づくに従って太くなる形状にしている。
17 is a sectional view taken along the broken line g in FIG. 16, and FIG. 18 is a sectional view taken along the broken line h in FIG.
As in the first embodiment, the solid-state imaging device 401 according to the fourth embodiment includes a semiconductor substrate 403, a wiring layer 405, a waveguide 407, a color filter 409, as shown in FIGS. The lens 411 is provided, and the wiring layer 405 includes a first wiring layer 405a and a second wiring layer 405b. In this embodiment mode, the waveguide 407 in the cross section in the column direction (FIG. 18) is formed to become thicker as it approaches the color filter 409 side from the semiconductor substrate 403 side.

固体撮像装置401の半導体基板403は、第1の実施の形態に係る固体撮像装置101の半導体基板103と同じ構成を有し、半導体基板403の撮像領域上に形成された配線層405が異なる。つまり、単位セルにおける拡散層、ポリシリコン、コンタクトを示したレイアウトは図1と同じであり、その上方に形勢された第1配線層405a及び第2配線層405bの配線数等が異なる。このため、配線層405について以下説明する。
1.配線
第4の実施の形態における配線、つまり、行方向配線群と列方向配線群とに含まれる配線の種類も第1の実施の形態で説明した配線の種類と同じである。
The semiconductor substrate 403 of the solid-state imaging device 401 has the same configuration as the semiconductor substrate 103 of the solid-state imaging device 101 according to the first embodiment, and the wiring layer 405 formed on the imaging region of the semiconductor substrate 403 is different. That is, the layout showing the diffusion layer, polysilicon, and contact in the unit cell is the same as that in FIG. 1, and the number of wirings of the first wiring layer 405a and the second wiring layer 405b formed above is different. For this reason, the wiring layer 405 will be described below.
1. Wiring The types of wirings in the fourth embodiment, that is, the wirings included in the row direction wiring group and the column direction wiring group are the same as the types of wiring described in the first embodiment.

つまり、行方向配線群として、図15及び図16に示すように、第1電源線4VDD1、リセット信号線4Rx、転送制御信号線4T1,4T2,4T3,4T4、第2電源線4VDD2があり、列方向配線群として、グランド線4VSS、信号線4SIG、第3電源線4VDD3がある。   That is, as shown in FIGS. 15 and 16, the row direction wiring group includes the first power supply line 4VDD1, the reset signal line 4Rx, the transfer control signal lines 4T1, 4T2, 4T3, and 4T4, and the second power supply line 4VDD2. The directional wiring group includes a ground line 4VSS, a signal line 4SIG, and a third power supply line 4VDD3.

また、第4の実施の形態に係る行方向配線群及び列方向配線群の配置位置は、第1から第3の実施の形態と同様であるが、当然、第1から第3の実施の形態と異なるようにしても良い。
(1)転送制御信号線(4T)
転送制御信号線4T1,4T2,4T3,4T4は、図15に示すように、第2の実施の形態と同様に、行列状に配されたフォトダイオード4PDの行間を行方向に延伸する状態で配されている。
The arrangement positions of the row-direction wiring group and the column-direction wiring group according to the fourth embodiment are the same as those in the first to third embodiments, but of course the first to third embodiments. And may be different.
(1) Transfer control signal line (4T)
As shown in FIG. 15, the transfer control signal lines 4T1, 4T2, 4T3, and 4T4 are arranged in a state of extending in the row direction between rows of photodiodes 4PD arranged in a matrix, as in the second embodiment. Has been.

転送制御信号線4T1,4T2,4T3,4T4の配線位置、構成は、上述の第2の実施の形態の転送制御信号線2T1,2T2,2T3,2T4と同じである。
転送制御信号線4T1,4T2は、各単位セルにおける1行目のフォトダイオード4PD1kと、2行目のフォトダイオード4PD2kとの間を行方向に延伸する。転送制御信号線4T3,4T4は、各単位セルにおける3行目のフォトダイオード4PD3kと、4行目のフォトダイオード4PD4kとの間を行方向に延伸する。
The wiring positions and configurations of the transfer control signal lines 4T1, 4T2, 4T3, and 4T4 are the same as those of the transfer control signal lines 2T1, 2T2, 2T3, and 2T4 of the second embodiment described above.
The transfer control signal lines 4T1 and 4T2 extend in the row direction between the first row of photodiodes 4PD1k and the second row of photodiodes 4PD2k in each unit cell. The transfer control signal lines 4T3 and 4T4 extend in the row direction between the photodiodes 4PD3k in the third row and the photodiodes 4PD4k in the fourth row in each unit cell.

転送制御信号線4T1は、第2の実施の形態で説明した第1配線層205aの配線2T1aと同じ構成をした第1配線層405aの配線4T1aからなり、第2配線層405bには配線を有していない。   The transfer control signal line 4T1 includes the wiring 4T1a of the first wiring layer 405a having the same configuration as the wiring 2T1a of the first wiring layer 205a described in the second embodiment, and the second wiring layer 405b has wiring. Not done.

同様に、転送制御信号線4T2も、第2の実施の形態で説明した第1配線層205aの配線2T2aと同じ構成をした第1配線層405aの配線4T2aからなり、第2配線層405bには配線を有していない。   Similarly, the transfer control signal line 4T2 includes the wiring 4T2a of the first wiring layer 405a having the same configuration as the wiring 2T2a of the first wiring layer 205a described in the second embodiment, and the second wiring layer 405b includes Does not have wiring.

転送制御信号線4T3は、第2の実施の形態で説明した第1配線層205aの配線2T3aと同じ構成をした第1配線層405aの配線4T3aからなり、第2配線層405bには配線を有していない。同様に、転送制御信号線4T4も、第2の実施の形態で説明した第1配線層205aの配線2T4aと同じ構成をした第1配線層405aの配線4T4aからなり、第2配線層405bには配線を有していない。   The transfer control signal line 4T3 includes the wiring 4T3a of the first wiring layer 405a having the same configuration as the wiring 2T3a of the first wiring layer 205a described in the second embodiment, and the second wiring layer 405b has wiring. Not done. Similarly, the transfer control signal line 4T4 includes the wiring 4T4a of the first wiring layer 405a having the same configuration as the wiring 2T4a of the first wiring layer 205a described in the second embodiment, and the second wiring layer 405b includes Does not have wiring.

本第4の実施の形態においても、転送制御信号線4T1と転送制御信号線4T3とは配置箇所が異なるだけで同じ構成をし、転送制御信号線4T2と転送制御信号線4T4とは配置箇所が異なるだけで同じ構成をしている。
(2)リセット信号線(4Rx)及び第1電源線(4VDD1)
リセット信号線4Rxは、図15に示すように、行列状に配されたフォトダイオード4PDの行間を行方向に延伸する状態で配され、配線位置は、第2の実施の形態のリセット信号線2Rxと同じである。
Also in the fourth embodiment, the transfer control signal line 4T1 and the transfer control signal line 4T3 have the same configuration except for the arrangement location, and the transfer control signal line 4T2 and the transfer control signal line 4T4 have the arrangement location. It has the same configuration just by being different.
(2) Reset signal line (4Rx) and first power supply line (4VDD1)
As shown in FIG. 15, the reset signal line 4Rx is arranged in a state extending between the rows of photodiodes 4PD arranged in a matrix in the row direction, and the wiring position is the reset signal line 2Rx of the second embodiment. Is the same.

リセット信号線4Rxは、第2の実施の形態のリセット信号線2Rxの第1配線層205aの配線2Rxaと同じ構成をした第1配線層405aの配線4Rxaからなる。なお、リセット信号線4Rxは第2配線層405bに配線を有していない。   The reset signal line 4Rx is composed of the wiring 4Rxa of the first wiring layer 405a having the same configuration as the wiring 2Rxa of the first wiring layer 205a of the reset signal line 2Rx of the second embodiment. The reset signal line 4Rx has no wiring in the second wiring layer 405b.

第1電源線4VDD1は、図15に示すように、行列状に配されたフォトダイオード4PDの行間を行方向に延伸する状態で配され、その配線位置は、第2の実施の形態の第1電源線2VDD1と同じである。   As shown in FIG. 15, the first power supply line 4VDD1 is arranged in a state extending between the rows of photodiodes 4PD arranged in a matrix in the row direction, and the wiring position thereof is the same as that of the first embodiment. This is the same as the power supply line 2VDD1.

第1電源線4VDD1は、第2の実施の形態の第1電源線2VDD1の第1配線層205aの配線2VDD1aと同じ構成をした第1配線層405aの配線4VDD1aからなる。なお、第1電源線4VDD1は第2配線層405bに配線を有していない。   The first power supply line 4VDD1 includes the wiring 4VDD1a of the first wiring layer 405a having the same configuration as the wiring 2VDD1a of the first wiring layer 205a of the first power supply line 2VDD1 of the second embodiment. Note that the first power supply line 4VDD1 has no wiring in the second wiring layer 405b.

第4の実施の形態においても、リセット信号線4Rxと第1電源線4VDD1とは、互いに所定の間隔をおいて行方向に配置されている。
(3)第2電源線(4VDD2)
第2電源線4VDD2は、図15に示すように、行列状に配されたフォトダイオード4PDの行間を行方向に延伸する状態で配され、その配線位置は、第2の実施の形態の第2電源線2VDD2と同じである。
Also in the fourth embodiment, the reset signal line 4Rx and the first power supply line 4VDD1 are arranged in the row direction at a predetermined interval.
(3) Second power line (4VDD2)
As shown in FIG. 15, the second power supply line 4VDD2 is arranged in a state extending between the rows of photodiodes 4PD arranged in a matrix in the row direction, and the wiring position thereof is the second in the second embodiment. This is the same as the power supply line 2VDD2.

第2電源線4VDD2は、第2の実施の形態の第2電源線2VDD2の第1配線層205aの配線2VDD2aと同じ構成をした第1配線層の配線4VDD2aからなる。なお、第2電源線4VDD2は第2配線層405bに配線を有していない。
(4)信号線(4SIG)
信号線4SIGは、行列状に配されたフォトダイオード4PDの列間を列方向に延伸する状態で配され、その配線位置は第1の実施の形態の信号線SIGと同じである。
The second power supply line 4VDD2 is composed of the first wiring layer wiring 4VDD2a having the same configuration as the wiring 2VDD2a of the first wiring layer 205a of the second power supply line 2VDD2 of the second embodiment. Note that the second power supply line 4VDD2 has no wiring in the second wiring layer 405b.
(4) Signal line (4SIG)
The signal lines 4SIG are arranged in a state extending between the columns of the photodiodes 4PD arranged in a matrix in the column direction, and the wiring positions thereof are the same as the signal lines SIG of the first embodiment.

信号線4SIGは、図16及び図17に示すように、第1の実施の形態の信号線SIGの第1配線層105aの配線SIGaと同じ構成をした第1配線層405aの配線4SIGaと、第1の実施の形態の信号線SIGの第2配線層105bの配線SIGbと同じ構成をした第2配線層405bの配線4SIGbとからなる。   As shown in FIGS. 16 and 17, the signal line 4SIG includes the wiring 4SIGa of the first wiring layer 405a having the same configuration as the wiring SIGa of the first wiring layer 105a of the signal line SIG of the first embodiment, The wiring 4SIGb of the second wiring layer 405b having the same configuration as the wiring SIGb of the second wiring layer 105b of the signal line SIG of the first embodiment.

信号線4SIGにおける第1配線層405aの配線4SIGaと第2配線層405bの配線4SIGbとの接続は、第1の実施の形態と同様にビアを介して同じ接続箇所で行われている。
(5)グランド線(4VSS)
グランド線4VSSは、行列状に配されたフォトダイオード4PDの列間を列方向に延伸する状態で配され、その配線位置は第1の実施の形態のグランド線VSSと同じである。
The connection between the wiring 4SIGa of the first wiring layer 405a and the wiring 4SIGb of the second wiring layer 405b in the signal line 4SIG is performed at the same connection location via vias as in the first embodiment.
(5) Ground line (4VSS)
The ground line 4VSS is arranged in a state extending between the columns of the photodiodes 4PD arranged in a matrix in the column direction, and the wiring position thereof is the same as the ground line VSS of the first embodiment.

グランド線4VSSは、第1の実施の形態のグランド線VSSの第1配線層105aの配線VSSaと同じ構成をした第1配線層405aの配線4VSSaと、第1の実施の形態のグランド線VSSの第2配線層105bの配線VSSbと同じ構成をした第2配線層405bの配線4VSSbとからなる。   The ground line 4VSS includes the wiring 4VSSa of the first wiring layer 405a having the same configuration as the wiring VSSa of the first wiring layer 105a of the ground line VSS of the first embodiment and the ground line VSS of the first embodiment. The wiring 4 VSSb of the second wiring layer 405b has the same configuration as the wiring VSSb of the second wiring layer 105b.

グランド線4VSSにおける第1配線層405aの配線4VSSaと第2配線層405bの配線4VSSbとの接続は、第2の実施の形態と同様にビアを介して同じ接続箇所で行われている。
(6)第3電源線(4VDD3)
第3電源線4VDD3は、行列状に配されたフォトダイオード4PDの列間を列方向に延伸する状態で配され、その配線位置は第1の実施の形態の第3電源線VDD3と同じである。
The connection between the wiring 4VSSa of the first wiring layer 405a and the wiring 4VSbb of the second wiring layer 405b in the ground line 4VSS is performed at the same connection location via vias as in the second embodiment.
(6) Third power line (4VDD3)
The third power supply line 4VDD3 is arranged in a state extending between the columns of the photodiodes 4PD arranged in a matrix in the column direction, and the wiring position is the same as the third power supply line VDD3 of the first embodiment. .

第3電源線4VDD3は、第1の実施の形態の第3電源線VDD3の第1配線層105aの配線VDD3aと同じ構成をした第1配線層405aの配線4VDD3aと、第1の実施の形態の第3電源線VDD3の第2配線層105bの配線VDD3bと同じ構成をした第2配線層405bの配線4VDD3bとからなる。   The third power supply line 4VDD3 includes the wiring 4VDD3a of the first wiring layer 405a having the same configuration as the wiring VDD3a of the first wiring layer 105a of the third power supply line VDD3 of the first embodiment, and the first power supply line VDD3 of the first embodiment. The wiring 4 VDD 3 b of the second wiring layer 405 b has the same configuration as the wiring VDD 3 b of the second wiring layer 105 b of the third power supply line VDD 3.

第3電源線4VDD3における第1配線層405aの配線4VDD3aと第2配線層405bの配線4VDD3bとの接続は、第2の実施の形態と同様にビアを介して同じ接続箇所で行われている。
2.断面構造
固体撮像装置401は、上述した構成を採用することで、図17及び図18に示すように上下のフォトダイオード4PDの中央を通る線分(列方向に隣接しているフォトダイオード4PDの中心を結ぶ線分である。)での断面において、第1配線層405aに配線2本を配置することができる。
In the third power supply line 4VDD3, the wiring 4VDD3a of the first wiring layer 405a and the wiring 4VDD3b of the second wiring layer 405b are connected at the same connection location via vias as in the second embodiment.
2. Cross-sectional structure The solid-state imaging device 401 adopts the above-described configuration, so that a line segment passing through the center of the upper and lower photodiodes 4PD as shown in FIGS. 17 and 18 (the center of the photodiode 4PD adjacent in the column direction). In the cross-section at (), two wirings can be arranged in the first wiring layer 405a.

左右のフォトダイオード4PDの中央を通る線分(行方向に隣接しているフォトダイオード4PDの中心を結ぶ線分である。)での断面において第1配線層405aに配線1本、第2配線層405bに配線1本を配置することができる。   In the cross section at the line segment passing through the center of the left and right photodiodes 4PD (the line segment connecting the centers of the photodiodes 4PD adjacent in the row direction), one line is connected to the first wiring layer 405a, and the second wiring layer One wiring can be arranged at 405b.

これにより、高感度化を実現することができる。以下具体的に説明する。
(1)断面g
(i)第1配線層
図17及び図15に示すように、フォトダイオード4PD13,4PD14の中心を通る断面では、第1配線層405aにおける配線は、信号線4SIGの配線4SIGaの1本である。なお、他のフォトダイオード4PDの中心を通る断面では、信号線4SIGの配線4SIGa、第3電源線4VDD3の配線4VDD3a、グランド線4VSSの配線4VSSaのいずれか1本である。
(ii)第2配線層
図17及び図16に示すように、フォトダイオード4PD13,4PD14の中心を通る断面では、信号線4SIGの配線4SIGbの除去部に対応するため、結果的に、グランド線4VSSの配線4VSSb、第3電源線4VDD3の配線4VDD3bのどちらか1本となる。
(2)断面h
(i)第1配線層
図18及び図15に示すように、フォトダイオード4PD34,4PD44の中心を通る断面では、第1配線層405aにおける配線は、転送制御信号線4T3の配線4T3aと転送制御信号線4T4の配線4T4aとの組合せ、第1電源線4VDD1の配線4VDD1aとリセット信号線4Rxの配線4Rxaとの組合せのいずれか一方の組合せの2本、又は第2電源線4VDD2の配線4VDD2aを構成している一対の延伸部分(例えば、転送制御信号線4T3,4T4の2本に相当する。)の2本だけとなる。
Thereby, high sensitivity can be realized. This will be specifically described below.
(1) Section g
(I) First Wiring Layer As shown in FIGS. 17 and 15, in the cross section passing through the centers of the photodiodes 4PD13 and 4PD14, the wiring in the first wiring layer 405a is one of the wirings 4SIGa of the signal line 4SIG. In the cross section passing through the center of the other photodiode 4PD, any one of the wiring 4SIGa of the signal line 4SIG, the wiring 4VDD3a of the third power supply line 4VDD3, and the wiring 4VSSa of the ground line 4VSS is provided.
(Ii) Second Wiring Layer As shown in FIGS. 17 and 16, the cross section passing through the centers of the photodiodes 4PD13 and 4PD14 corresponds to the removed portion of the wiring 4SIGb of the signal line 4SIG, and consequently the ground line 4VSS. One of the wiring 4VSSb and the wiring 4VDD3b of the third power supply line 4VDD3.
(2) Section h
(I) First Wiring Layer As shown in FIGS. 18 and 15, in the cross section passing through the centers of the photodiodes 4PD34 and 4PD44, the wiring in the first wiring layer 405a is the same as the wiring 4T3a of the transfer control signal line 4T3 and the transfer control signal. The combination of the wiring 4T4a of the line 4T4, the combination of the wiring 4VDD1a of the first power supply line 4VDD1 and the wiring 4Rxa of the reset signal line 4Rx, or the wiring 4VDD2a of the second power supply line 4VDD2 is configured. There are only two extending portions (for example, corresponding to two transfer control signal lines 4T3 and 4T4).

なお、他のフォトダイオード4PDにおいてもその中心を通る断面では、第1配線層405aにおける配線は、転送制御信号線4T1,4T2の組み合わせでの2本となる。
(ii)第2配線層
図18及び図16に示すように、フォトダイオード4PD34,4PD44の中心を通る断面では、第2配線層405bにおける配線は0本である。
(3)断面g、hの両方について
上述のように、行方向に配列するフォトダイオード4PDの中心を通る断面において、第1配線層405aにおいて配線が2本となる。レンズ411で集光された光は、フォトダイオード4PDの中央に集光されるため、第1配線層405aにフォトダイオード4PD間に2本の配線があっても、図18に示すように、レンズ411により集光されてフォトダイオード4PDの中央に向かう光(図中の破線である。)が第1配線層405aの配線で遮られるおそれもなくなり、感度を高めることができる。
In the cross section passing through the center of the other photodiode 4PD, the number of wirings in the first wiring layer 405a is two in combination of the transfer control signal lines 4T1 and 4T2.
(Ii) Second Wiring Layer As shown in FIGS. 18 and 16, in the cross section passing through the centers of the photodiodes 4PD34 and 4PD44, the number of wirings in the second wiring layer 405b is zero.
(3) About both sections g and h As described above, in the section passing through the center of the photodiode 4PD arranged in the row direction, the first wiring layer 405a has two wirings. Since the light collected by the lens 411 is collected at the center of the photodiode 4PD, even if there are two wirings between the photodiodes 4PD in the first wiring layer 405a, as shown in FIG. There is no possibility that the light collected by 411 and directed toward the center of the photodiode 4PD (broken line in the figure) is blocked by the wiring of the first wiring layer 405a, and the sensitivity can be increased.

列方向に配列するフォトダイオード4PDの中心を通る断面において、第1配線層405a及び第2配線層において配線が1本となるため、レンズ411の下方に位置するフォトダイオード4PDを挟む配線間距離を大きくでき、レンズ411の周縁部下方に配線が位置しないような構成となる。このため、固体撮像装置401としての開口率を高めることができる。   In the cross section passing through the center of the photodiodes 4PD arranged in the column direction, since the number of wirings is one in the first wiring layer 405a and the second wiring layer, the distance between the wirings sandwiching the photodiode 4PD located below the lens 411 is set. It is possible to increase the size, and the configuration is such that the wiring is not located below the periphery of the lens 411. For this reason, the aperture ratio as the solid-state imaging device 401 can be increased.

また、導波路407の断面形状を半導体基板403側からカラーフィルタ409側に近づくに従って太くなる形状にしている。このためカラーフィルタ409を通過した光をより効率よく導波路407に導くことができ、混色のない光学特性を実現できる。
<第5の実施の形態>
第5の実施の形態に係る固体撮像装置は、単位セルを2画素から構成した、所謂、2画素1セル構造を採用している。
Further, the cross-sectional shape of the waveguide 407 is made thicker as it approaches the color filter 409 side from the semiconductor substrate 403 side. Therefore, the light that has passed through the color filter 409 can be guided to the waveguide 407 more efficiently, and optical characteristics without color mixing can be realized.
<Fifth embodiment>
The solid-state imaging device according to the fifth embodiment employs a so-called two-pixel one-cell structure in which a unit cell is composed of two pixels.

この場合においても、行方向に隣接するフォトダイオードの中央を通り行方向に延伸する仮想面での断面において第1配線層に配線1本、第2配線層に配線1本をそれぞれ配置している。また、列方向に隣接するフォトダイオードの中央を通り列方向に延伸する仮想面での断面において第1配線層に配線1本、第2配線層に配線1本をそれぞれ配置している。この配線構成(各方向において、第1配線層が1本、第2配線層が1本の構成である。)は、基本的には第1の実施の形態における配線構成と同じである。なお、2画素1セル構造について、第1の実施の形態での配線層105の配線構成を適用している(これが第5の実施の形態である。)が、第2から第4の実施の形態での配線層の配線構成を適用することもできる。   Also in this case, one wiring is arranged in the first wiring layer and one wiring is arranged in the second wiring layer in a cross section at a virtual plane passing through the center of the photodiode adjacent in the row direction and extending in the row direction. . In addition, one wiring is arranged in the first wiring layer and one wiring is arranged in the second wiring layer in a cross section of a virtual plane extending in the column direction through the center of the photodiodes adjacent in the column direction. This wiring configuration (in each direction, one first wiring layer and one second wiring layer) is basically the same as the wiring configuration in the first embodiment. Note that the wiring configuration of the wiring layer 105 in the first embodiment is applied to the two-pixel one-cell structure (this is the fifth embodiment), but the second to fourth embodiments. The wiring configuration of the wiring layer in the form can also be applied.

以下、第5の実施の形態を図19〜図22を用いて詳細を説明する。
図19は、第5の実施の形態に係る固体撮像装置の単位セルにおける拡散層、ポリシリコン、コンタクトを示したレイアウト図である。
Hereinafter, the fifth embodiment will be described in detail with reference to FIGS.
FIG. 19 is a layout diagram showing diffusion layers, polysilicon, and contacts in a unit cell of a solid-state imaging device according to the fifth embodiment.

図20は、第5の実施の形態に係る固体撮像装置の単位セルを模式的に示す回路図である。
図21は図19に加え第1配線層、第1配線層と第2配線層を繋ぐビアを示したレイアウト図であり、図22は図21に加え第2配線層を示したレイアウト図である。
1.構成
第5の実施の形態に係る固体撮像装置は、半導体基板、配線層、カラーフィルタ、レンズを備え、必要に応じて導波路を有している。第5の実施の形態においても配線層は、第1配線層と第2配線層との2層構造である。
FIG. 20 is a circuit diagram schematically showing a unit cell of the solid-state imaging device according to the fifth embodiment.
21 is a layout diagram showing the first wiring layer and vias connecting the first wiring layer and the second wiring layer in addition to FIG. 19, and FIG. 22 is a layout diagram showing the second wiring layer in addition to FIG. .
1. Configuration The solid-state imaging device according to the fifth embodiment includes a semiconductor substrate, a wiring layer, a color filter, and a lens, and has a waveguide as necessary. Also in the fifth embodiment, the wiring layer has a two-layer structure of a first wiring layer and a second wiring layer.

半導体基板は、その主面側に行列方向に配された複数の画素からなる撮像領域を有する他、周辺回路領域を有する。
各画素は、図19に示すように、フォトダイオード5PD、転送トランジスタ5TG、増幅トランジスタ5SF、リセットトランジスタ5RSを有する。ここでは、上述したように、2個のフォトダイオード(例えば、5PD11,5PD21である。)により1つの単位セルが構成されている。つまり、単位セルは、2個のフォトダイオード5PDと、2個の転送トランジスタ5TGと、1個のリセットトランジスタ5RSと増幅トランジスタ5SFとを含む。
The semiconductor substrate has an imaging area composed of a plurality of pixels arranged in a matrix direction on the main surface side, and also has a peripheral circuit area.
As shown in FIG. 19, each pixel includes a photodiode 5PD, a transfer transistor 5TG, an amplification transistor 5SF, and a reset transistor 5RS. Here, as described above, one unit cell is constituted by two photodiodes (for example, 5PD11 and 5PD21). That is, the unit cell includes two photodiodes 5PD, two transfer transistors 5TG, one reset transistor 5RS, and amplification transistor 5SF.

第5の実施の形態では、増幅トランジスタ5SFのドレインは、リセットトランジスタ5RSのドレインが接続された第1電源線5VDD1に接続されている。このため、第1の実施の形態では存していた第2電源線VDD2の配線は本実施の形態ではない。   In the fifth embodiment, the drain of the amplification transistor 5SF is connected to the first power supply line 5VDD1 to which the drain of the reset transistor 5RS is connected. For this reason, the wiring of the second power supply line VDD2 that existed in the first embodiment is not the present embodiment.

また、第5の実施の形態では、基板電位を周辺回路から確保するようにしているため、第1の実施の形態で存していたグランド線VSSの配線は本実施の形態では配されていない。
2.レイアウト
図19を用いて、フォトダイオード等のレイアウトを説明する。
In the fifth embodiment, since the substrate potential is secured from the peripheral circuit, the wiring of the ground line VSS existing in the first embodiment is not arranged in the present embodiment. .
2. Layout The layout of photodiodes and the like will be described with reference to FIG.

1個の単位セルを構成する2個のフォトダイオード5PD11,5PD21は、列方向に隣接して配置されている。なお、複数のフォトダイオード5PDの配置位置は、第1の実施の形態での複数のフォトダイオードPDの配置と同じである。   Two photodiodes 5PD11 and 5PD21 constituting one unit cell are arranged adjacent to each other in the column direction. The arrangement position of the plurality of photodiodes 5PD is the same as the arrangement of the plurality of photodiodes PD in the first embodiment.

2個の転送トランジスタ5TG1,5TG2は、対応するフォトダイオード5PDの周辺に配置されている。例えば、転送トランジスタ5TG1は、上側に位置する(1行目に位置する)フォトダイオード5PD11の斜め下方(2行目側)に、転送トランジスタ5TG2は、下側に位置する(2行目に位置する)フォトダイオード5PD12の斜め上方(1行目)にそれぞれ配置されている。つまり、転送トランジスタ5TGは、単位セルを構成する2つのフォトダイオード5PDのうち、互いに隣接する(対向し合う)側の角に相当する領域で互いに対峙する状態で配されている。   The two transfer transistors 5TG1 and 5TG2 are arranged around the corresponding photodiode 5PD. For example, the transfer transistor 5TG1 is located obliquely below (second row side) the photodiode 5PD11 located on the upper side (positioned on the first row), and the transfer transistor 5TG2 is located on the lower side (located on the second row). ) The photodiodes 5PD12 are disposed obliquely above (first row). That is, the transfer transistor 5TG is arranged in a state of facing each other in a region corresponding to a corner on the side adjacent (opposed) to each other among the two photodiodes 5PD constituting the unit cell.

なお、言うまでもなく、フォトダイオード5PDと転送トランジスタ5TGとの位置関係は本例に限定するものでなく、他の位置関係でも良い。
増幅トランジスタ5SFとリセットトランジスタ5RSは、行列状に配置されたフォトダイオード5PDの列間に配されており、列方向に隣接するフォトダイオード5PD11とフォトダイオード5PD12との間の中心を通る行方向の仮想線に対して互いに反対となるように配置されている。つまり、2個の転送トランジスタ5TG1,5TG2を列方向の両側から挟むように増幅トランジスタ5SFとリセットトランジスタ5SFとが配置されている。
Needless to say, the positional relationship between the photodiode 5PD and the transfer transistor 5TG is not limited to this example, and may be another positional relationship.
The amplification transistor 5SF and the reset transistor 5RS are arranged between the columns of the photodiodes 5PD arranged in a matrix, and the virtual transistors in the row direction passing through the center between the photodiodes 5PD11 and 5PD12 adjacent in the column direction. They are arranged to be opposite to each other with respect to the line. That is, the amplification transistor 5SF and the reset transistor 5SF are arranged so as to sandwich the two transfer transistors 5TG1 and 5TG2 from both sides in the column direction.

ここでは、増幅トランジスタ5SFが単位セルの下端側に、リセットトランジスタ5RSが単位セルの上端側にそれぞれ配されている。
3.回路構成
図19及び図20を用いて、フォトダイオード等の接続を説明する。
Here, the amplification transistor 5SF is disposed on the lower end side of the unit cell, and the reset transistor 5RS is disposed on the upper end side of the unit cell.
3. Circuit Configuration Connection of photodiodes and the like will be described with reference to FIGS. 19 and 20.

フォトダイオード5PDと転送トランジスタ5TGとの接続、転送トランジスタ5TGとリセットトランジスタ5RSとの接続は、第1の実施の形態と同様に、拡散層を共有化等することで行われている。   The connection between the photodiode 5PD and the transfer transistor 5TG and the connection between the transfer transistor 5TG and the reset transistor 5RS are performed by sharing a diffusion layer, as in the first embodiment.

第5の実施の形態では、図19に示すように、リセットトランジスタ5RSのドレインと増幅トランジスタ5SFのドレインとを共有化している。
4.配線
第5の実施の形態に係る行方向配線群は、第1電源線5VDD1、リセット信号線5Rx、転送制御信号線5T1,5T2を含む。列方向配線群は、信号線5SIG、第2電源線5VDD2を含む。以下、図21及び図22を特に用いて説明する。
(1)転送制御信号線(5T1,5T2)
転送制御信号線5T1,5T2は、各単位セルを構成する列方向に隣接する2個のフォトダイオード5PD11,5PD21の間を行方向に延伸する。
In the fifth embodiment, as shown in FIG. 19, the drain of the reset transistor 5RS and the drain of the amplification transistor 5SF are shared.
4). Wiring The row direction wiring group according to the fifth embodiment includes a first power supply line 5VDD1, a reset signal line 5Rx, and transfer control signal lines 5T1 and 5T2. The column direction wiring group includes a signal line 5SIG and a second power supply line 5VDD2. Hereinafter, a description will be given with reference to FIGS. 21 and 22 in particular.
(1) Transfer control signal line (5T1, 5T2)
The transfer control signal lines 5T1 and 5T2 extend in the row direction between two photodiodes 5PD11 and 5PD21 adjacent to each other in the column direction constituting each unit cell.

転送制御信号線5T1,5T2は、第1の実施の形態の転送制御信号線T1,T2と同様に、第1配線層の配線5T1a,5T2aと、第2配線層の配線5T1b,5T2bとからなる。なお、第1配線層の配線5T1a,5T2aは、第1の実施の形態の転送制御信号線T1,T2の配線T1a,T2aと同じ構成である。第2配線層の配線5T1b,5T2bは、第1の実施の形態の転送制御信号線T1,T2の配線T1b,T2bと同じ構成である。
(2)リセット信号線(5Rx)
リセット信号線5Rxは、各単位セル間に対応するフォトダイオード5PD間を行方向に延伸する。
Similarly to the transfer control signal lines T1 and T2 of the first embodiment, the transfer control signal lines 5T1 and 5T2 include the wirings 5T1a and 5T2a of the first wiring layer and the wirings 5T1b and 5T2b of the second wiring layer. . Note that the wirings 5T1a and 5T2a in the first wiring layer have the same configuration as the wirings T1a and T2a of the transfer control signal lines T1 and T2 in the first embodiment. The wirings 5T1b and 5T2b in the second wiring layer have the same configuration as the wirings T1b and T2b of the transfer control signal lines T1 and T2 in the first embodiment.
(2) Reset signal line (5Rx)
The reset signal line 5Rx extends between the photodiodes 5PD corresponding to each unit cell in the row direction.

リセット信号線5Rxは、第1の実施の形態のリセット信号線Rxと同様に、第1配線層の配線5Rxaと、第2配線層の配線5Rxbとからなる。なお、第1配線層の配線5Rxaは、第1の実施の形態のリセット信号線Rxの配線Rxaと同じ構成である。第2配線層の配線5Rxbは、第1の実施の形態のリセット信号線Rxの配線Rxbと同じ構成である。
(3)第1電源線(5VDD1)
第1電源線5VDD1は、各単位セル間に対応するフォトダイオード5PD間を、リセット信号線5Rxと共に行方向に延伸する。
The reset signal line 5Rx includes a wiring 5Rxa in the first wiring layer and a wiring 5Rxb in the second wiring layer, as in the reset signal line Rx in the first embodiment. Note that the wiring 5Rxa of the first wiring layer has the same configuration as the wiring Rxa of the reset signal line Rx of the first embodiment. The wiring 5Rxb of the second wiring layer has the same configuration as the wiring Rxb of the reset signal line Rx of the first embodiment.
(3) First power line (5VDD1)
The first power supply line 5VDD1 extends in the row direction together with the reset signal line 5Rx between the photodiodes 5PD corresponding to each unit cell.

第1電源線5VDD1は、図21に示すように、略直線状に延伸し、第1配線層の配線5VDD1aからなる。図21では、第1電源線5VDD1の配線5VDD1aは、各単位セル間に対応するフォトダイオード5PD間の中央領域に配置されている。
(4)信号線(5SIG)及び第2電源線(5VDD2)
信号線5SIG及び第2電源線5VDD2は、図21及び図22に示すように、行方向に隣接するフォトダイオード5PD11,5PD12間を列方向に延伸する。
As shown in FIG. 21, the first power supply line 5VDD1 extends substantially in a straight line and includes the wiring 5VDD1a of the first wiring layer. In FIG. 21, the wiring 5VDD1a of the first power supply line 5VDD1 is arranged in the central region between the photodiodes 5PD corresponding to the unit cells.
(4) Signal line (5SIG) and second power supply line (5VDD2)
As shown in FIGS. 21 and 22, the signal line 5SIG and the second power supply line 5VDD2 extend between the photodiodes 5PD11 and 5PD12 adjacent in the row direction in the column direction.

信号線5SIGは、第1の実施の形態の信号線SIGと同様に、第1配線層の配線5SIGaと第2配線層の配線5SIGbとからなる。
配線5SIGaは、図21に示すように、「I」状をしている。つまり、第1の実施の形態の信号線SIGの配線SIGaと同じ形状をしている。配線5SIGaは、行方向に隣接するフォトダイオード5PD間、例えば、1行目のフォトダイオード5PD11とフォトダイオード5PD12との間に配置されている。
Similarly to the signal line SIG of the first embodiment, the signal line 5SIG includes a wiring 5SIGa in the first wiring layer and a wiring 5SIGb in the second wiring layer.
The wiring 5SIGa has an “I” shape as shown in FIG. That is, it has the same shape as the wiring SIGa of the signal line SIG of the first embodiment. The wiring 5SIGa is arranged between the photodiodes 5PD adjacent in the row direction, for example, between the photodiode 5PD11 and the photodiode 5PD12 in the first row.

配線5SIGbは、図22に示すように、行列方向に配された複数のフォトダイオード5PDの列間であって、列方向に隣接するフォトダイオード5PD1kとフォトダイオード5PD2kとの間を直線状に跨ぐように配されている。   As shown in FIG. 22, the wiring 5SIGb is arranged between the plurality of photodiodes 5PD arranged in the matrix direction and linearly extends between the photodiodes 5PD1k and the photodiodes 5PD2k adjacent to each other in the column direction. It is arranged in.

配線5SIGaと配線5SIGbとは、例えば、ビアを介して接続され、列方向に隣接するフォトダイオード5PDの行間で、第1配線層と第2配線層と入れ替わる。
(5)第2電源線(5VDD2)
第2電源線5VDD2は、図22に示すように、行方向に隣接するフォトダイオード5PD11とフォトダイオード5PD12との間を列方向に延伸する。つまり、第2電源線5Vdd2は、信号線5SIGと対をなしてフォトダイオード5PD間を列方向に延伸する。
The wiring 5SIGa and the wiring 5SIGb are connected through, for example, vias, and the first wiring layer and the second wiring layer are interchanged between rows of photodiodes 5PD adjacent in the column direction.
(5) Second power line (5VDD2)
As shown in FIG. 22, the second power supply line 5VDD2 extends in the column direction between the photodiode 5PD11 and the photodiode 5PD12 adjacent in the row direction. That is, the second power supply line 5Vdd2 extends in the column direction between the photodiodes 5PD in a pair with the signal line 5SIG.

第2電源線5VDD2は、図21及び図22に示すように、第2配線層にのみに配置された配線5VDD2bを有する。配線5VDD2bは、図22に示すように、フォトダイオード5PDの中央領域が行方向に隣接するフォトダイオード5PD間の略中央にまで張り出している。
(6)まとめ
以上の構成により、単位セルを2画素で構成しても、4画素で単位セルを構成している第1の実施の形態と同様に、行方向に隣接するフォトダイオードの中央を通り行方向に延伸する仮想面での断面において第1配線層に配線1本、第2配線層に配線1本をそれぞれ配置し、列方向に隣接するフォトダイオードの中央を通り列方向に延伸する仮想面での断面において第1配線層に配線1本、第2配線層に配線1本をそれぞれ配置できる。
<変形例>
1.単位セル
上記第1〜4の実施の形態では1つの単位セルに対しフォトダイオードが4個配置された4画素1セル構造を一例とし、第5の実施の形態では1つの単位セルに対してフォトダイオードが2つ配置された2画素1セル構造を一例として適用したが、本発明はこれに限定を受けるものではなく、複数画素から単位セルを構成する構造であれば適用できる。
As shown in FIGS. 21 and 22, the second power supply line 5VDD2 has a wiring 5VDD2b arranged only in the second wiring layer. As shown in FIG. 22, the wiring 5VDD2b has a central region of the photodiode 5PD extending to a substantially center between the photodiodes 5PD adjacent in the row direction.
(6) Summary With the above configuration, even if the unit cell is composed of two pixels, the center of the photodiodes adjacent in the row direction is arranged as in the first embodiment in which the unit cell is composed of four pixels. In the cross section of the virtual plane extending in the row direction, one wiring is arranged in the first wiring layer and one wiring is arranged in the second wiring layer, and extends in the column direction through the center of the photodiode adjacent in the column direction. In the cross section on the virtual plane, one wiring can be arranged in the first wiring layer and one wiring can be arranged in the second wiring layer.
<Modification>
1. Unit Cell In the first to fourth embodiments described above, a four-pixel one-cell structure in which four photodiodes are arranged for one unit cell is taken as an example, and in the fifth embodiment, one unit cell has a photo Although the two-pixel one-cell structure in which two diodes are arranged is applied as an example, the present invention is not limited to this, and any structure can be applied as long as a unit cell is composed of a plurality of pixels.

例えば、1つの単位セルに対し6つのフォトダイオードと6つの転送トランジスタを有した6画素1セル構造を採用することもできる。
2.増幅トランジスタ
第1〜第4の実施の形態では、増幅トランジスタを2個用いて並列構成にしたが、単体構成にすることもでき、単体構成にしても同様の配線効果が得られる。
3.ダミー
実施の形態では、半導体基板のレイアウトを、規則性を持たせたり、単位セル内で上下対称な構成にしたり、各行及び各列の配線の構成を似たようにしたりしている。つまり、レイアウトのばらつきを少なくするためにフォトダイオードからみた形状を合わせようにしている。このため、ダミーの配線や、ダミーのコンタクトを配置している。しかしながら、これらのダミーは必ずしも必要なものではない。
4.グランド線
第1〜第4の実施の形態では、列方向配線群にグランド線を含んでいたが、第5の実施の形態で説明したように、周辺回路から基板電位を取ることもでき、第1〜第4の実施の形態においても、基板電位を周辺回路から取るようにしても良い。
For example, a 6-pixel 1-cell structure having 6 photodiodes and 6 transfer transistors per unit cell may be employed.
2. Amplifying Transistor In the first to fourth embodiments, two amplifying transistors are used in a parallel configuration. However, a single configuration can be used, and the same wiring effect can be obtained by using a single configuration.
3. In the dummy embodiment, the layout of the semiconductor substrate is given regularity, has a vertically symmetric configuration within the unit cell, or has a similar wiring configuration in each row and each column. That is, the shape seen from the photodiode is matched in order to reduce variations in layout. For this reason, dummy wirings and dummy contacts are arranged. However, these dummies are not always necessary.
4). Ground line In the first to fourth embodiments, the column-direction wiring group includes the ground line. However, as described in the fifth embodiment, the substrate potential can also be taken from the peripheral circuit. Also in the first to fourth embodiments, the substrate potential may be taken from the peripheral circuit.

この場合、グランド線(VSS)のところに例えば第3電源線(VDD3等)を配置しても良い。第3電源線(VDD3)の配置により、行方向の電源線を補強することができる。さらには、列方向の第3電源線(VDD3)と信号線(SIG)とが行方向に隣接するフォトダイオード(PD)間に配することとなり、行方向の配線数を削減することができる。
5.配線形状
実施の形態では、各方向配線群に含まれる配線の形状を同じようにしている。例えば、第1の実施の形態では、第1電源線VDD1の配線VDD1a、転送制御信号線T1,T2,T3,T4の配線T1a,T2a,T3a,T4a、第2電源線VDD2の配線VDD2a、リセット信号線Rxの配線Rxaが、同じような形状をしている。
In this case, for example, a third power supply line (VDD3 or the like) may be disposed at the ground line (VSS). The arrangement of the third power supply line (VDD3) can reinforce the power supply line in the row direction. Further, the third power supply line (VDD3) in the column direction and the signal line (SIG) are arranged between the photodiodes (PD) adjacent in the row direction, and the number of wirings in the row direction can be reduced.
5. Wiring Shape In the embodiment, the wiring shapes included in each directional wiring group are made the same. For example, in the first embodiment, the wiring VDD1a of the first power supply line VDD1, the wirings T1a, T2a, T3a, and T4a of the transfer control signal lines T1, T2, T3, and T4, the wiring VDD2a of the second power supply line VDD2, and the reset The wiring Rxa of the signal line Rx has the same shape.

ここでいう「同じような形状」とは、対象とする配線を重ねた際に、一方の配線が他方の配線に50[%]以上重なるような形状をいう。例えば、第1電源線VDD1の配線VDD1aと、転送制御信号線T1の配線T1aとを比較する場合、これらの配線を重ねると、転送制御信号線T1の配線T1aのほとんどの部分が第1電源線VDD1の配線VDD1aに重なり、転送制御信号線T1の配線T1aは、第1電源線VDD1の配線VDD1と同じような形状をしていると言える。
6.導波路
上記の実施の形態では、フォトダイオード上に、配線層の屈折率よりも高い材料で構成された導波路が設けられていたが、固体撮像装置は導波路を有しない構造であっても良い。
Here, the “similar shape” refers to a shape in which one wiring overlaps the other wiring by 50 [%] or more when the target wiring is overlapped. For example, when the wiring VDD1a of the first power supply line VDD1 and the wiring T1a of the transfer control signal line T1 are compared, when these wirings are overlapped, most of the wiring T1a of the transfer control signal line T1 becomes the first power supply line. It can be said that the wiring T1a of the transfer control signal line T1 overlaps with the wiring VDD1a of VDD1, and has the same shape as the wiring VDD1 of the first power supply line VDD1.
6). Waveguide In the above embodiment, a waveguide made of a material higher than the refractive index of the wiring layer is provided on the photodiode. However, the solid-state imaging device may have a structure without a waveguide. good.

また、第2の実施の形態では、行方向の断面(図9)及び列方向の断面(図10)における導波路207が、半導体基板203側からカラーフィルタ209側に近づくに従って幅が大きく(太く)なり、第3の実施の形態では、行方向の断面(図13)における導波路307が、半導体基板303側からカラーフィルタ309側に近づくに従って幅が大きく(太く)なっている。これは、第1配線層に2本の配線がある場合、配線が1本ある場合よりも配線のためのスペース(幅)が必要となる。これにより、第1配線層の導波路の幅が狭くなり、フォトダイオードへの集光性が低下するのを防止するために、第1配線層に配線がある場合に導光体の幅を細くしている。   In the second embodiment, the width of the waveguide 207 in the cross section in the row direction (FIG. 9) and the cross section in the column direction (FIG. 10) increases (thickers) as it approaches the color filter 209 side from the semiconductor substrate 203 side. Thus, in the third embodiment, the width of the waveguide 307 in the cross section in the row direction (FIG. 13) becomes larger (thicker) as it approaches the color filter 309 side from the semiconductor substrate 303 side. This requires a space (width) for wiring when there are two wirings in the first wiring layer than when there is one wiring. Thereby, the width of the waveguide of the first wiring layer is narrowed, and the width of the light guide is reduced when there is wiring in the first wiring layer in order to prevent the light condensing property to the photodiode from being lowered. is doing.

なお、フォトダイオードへの集光性を考慮する場合、第1配線層の配線が1本であっても導波路の幅を、カラーフィルタ側からフォトダイオード側に近づくに従って細くしても良い。   In consideration of the light condensing property to the photodiode, the width of the waveguide may be narrowed from the color filter side to the photodiode side even if the number of wirings in the first wiring layer is one.

本発明は、ディジタルスチルカメラなどの撮像デバイスとして、高S/Nな画像が要求される固体撮像装置を実現するのに有用である。   The present invention is useful for realizing a solid-state imaging device that requires a high S / N image as an imaging device such as a digital still camera.

101 固体撮像装置
103 半導体基板
105 配線層
105a 第1配線層
105b 第2配線層
PD フォトダイオード
TG 転送トランジスタ
SF 増幅トランジスタ
RS リセットトランジスタ
T 転送制御信号線
VDD 電源線
SIG 信号線
Rx リセット信号線
VSS グランド線
DESCRIPTION OF SYMBOLS 101 Solid-state imaging device 103 Semiconductor substrate 105 Wiring layer 105a 1st wiring layer 105b 2nd wiring layer PD Photodiode TG Transfer transistor SF Amplification transistor RS Reset transistor T Transfer control signal line VDD Power supply line SIG Signal line Rx Reset signal line VSS Ground line

Claims (12)

行列方向に配置された複数の画素を備える撮像領域と、当該撮像領域周辺に周辺回路を備える周辺回路領域とを有する半導体基板と、
前記撮像領域の上方に配され且つ前記画素と前記周辺回路とを接続するための配線層とを備え、
前記配線層は、前記半導体基板側から、第1配線層と第2配線層とをこの順で備え、
前記第1配線層には、第1の方向に隣接する画素間を前記第1の方向と直交する第2の方向に延伸する2本の配線が配置され、
前記第2配線層には、前記第2の方向に隣接する画素間を前記第1の方向に延伸する2本の配線が配置され、
前記第2配線層の2本の配線のうち少なくとも1本は、前記第1の方向に隣接する画素の中央領域で第1配線層に入り込んでいる
ことを特徴とする固体撮像装置。
A semiconductor substrate having an imaging region including a plurality of pixels arranged in a matrix direction, and a peripheral circuit region including a peripheral circuit around the imaging region;
A wiring layer disposed above the imaging region and for connecting the pixel and the peripheral circuit;
The wiring layer includes a first wiring layer and a second wiring layer in this order from the semiconductor substrate side,
In the first wiring layer, two wirings extending in a second direction orthogonal to the first direction between pixels adjacent in the first direction are arranged,
In the second wiring layer, two wirings extending in the first direction between pixels adjacent in the second direction are arranged,
A solid-state imaging device, wherein at least one of the two wirings of the second wiring layer enters the first wiring layer in a central region of pixels adjacent in the first direction.
前記第1の方向は前記列方向であり、前記第2の方向は行方向であり、
前記第2配線層の2本の配線のうち1本が、前記第1の方向に隣接する画素の中央領域で前記第1配線層に入り込でいる
ことを特徴とする請求項1に記載の固体撮像装置。
The first direction is the column direction, the second direction is a row direction,
2. The first wiring layer according to claim 1, wherein one of the two wirings of the second wiring layer enters the first wiring layer in a central region of a pixel adjacent in the first direction. Solid-state imaging device.
前記第1の配線層の2本の配線のうち1本が、前記第2の方向に隣接する画素の中央領域で前記第2の配線層に入り込んでいる
ことを特徴とする請求項2に記載の固体撮像装置。
The one of the two wirings of the first wiring layer enters the second wiring layer in a central region of a pixel adjacent in the second direction. Solid-state imaging device.
前記第1の方向は前記列方向であり、前記第2の方向は行方向であり、
前記第2配線層の2本が、前記第1の方向に隣接する画素の中央領域で前記第1配線層に入り込でいる
ことを特徴とする請求項1に記載の固体撮像装置。
The first direction is the column direction, the second direction is a row direction,
2. The solid-state imaging device according to claim 1, wherein two of the second wiring layers enter the first wiring layer in a central region of pixels adjacent in the first direction.
前記第1の配線層の2本の配線のうち1本が、前記第2の方向に隣接する画素の中央領域で前記第2の配線層に入り込でいる
ことを特徴とする請求項4に記載の固体撮像装置。
5. One of the two wirings of the first wiring layer enters the second wiring layer in a central region of pixels adjacent in the second direction. The solid-state imaging device described.
前記撮像領域には、
前記複数の画素のそれぞれに設けられたフォトダイオード及び転送トランジスタと、
少なくとも2つの前記転送トランジスタのドレインに接続されたフローティングディフュージョンと、
前記フローティングディフュージョンにソースが接続されているリセットトランジスタと、
前記フローティングディフュージョンにゲートが接続されている増幅トランジスタと
が形成され、
前記第2の方向に延伸する2本の配線には、前記転送トランジスタのゲートに接続された転送制御信号線を含み、
当該転送制御信号線は、前記第1配線層と前記第2配線層との間を周期的に入れ替わり、
前記第2配線層の2本の配線のうち残りの1本は、前記第1の方向に隣接する画素の中央領域で前記第2方向に隣接する画素のフォトダイオード間の中央に位置する
ことを特徴とする請求項2又は4に記載の固体撮像装置。
In the imaging area,
A photodiode and a transfer transistor provided in each of the plurality of pixels;
A floating diffusion connected to the drains of at least two of the transfer transistors;
A reset transistor having a source connected to the floating diffusion;
An amplification transistor having a gate connected to the floating diffusion, and
The two wires extending in the second direction include a transfer control signal line connected to the gate of the transfer transistor,
The transfer control signal line periodically switches between the first wiring layer and the second wiring layer,
The remaining one of the two wirings of the second wiring layer is located at the center between the photodiodes of the pixels adjacent in the second direction in the central region of the pixels adjacent in the first direction. The solid-state imaging device according to claim 2, wherein the solid-state imaging device is characterized by the following.
前記撮像領域には、
前記複数の画素のそれぞれに設けられたフォトダイオード及び転送トランジスタと、
少なくとも2つの前記転送トランジスタのドレインに接続されたフローティングディフュージョンと、
前記フローティングディフュージョンにソースが接続されているリセットトランジスタと、
前記フローティングディフュージョンにゲートが接続されている増幅トランジスタと
が形成され、
前記第2配線層の前記第1配線層に入り込でいる2本の配線には、前記増幅トランジスタのソースに接続された信号線が含まれ、当該信号線は前記増幅トランジスタのゲートを含むポリシリコン上に位置する
ことを特徴とする請求項4又は5に記載の固体撮像装置。
In the imaging area,
A photodiode and a transfer transistor provided in each of the plurality of pixels;
A floating diffusion connected to the drains of at least two of the transfer transistors;
A reset transistor having a source connected to the floating diffusion;
An amplification transistor having a gate connected to the floating diffusion, and
The two wirings entering the first wiring layer of the second wiring layer include a signal line connected to the source of the amplification transistor, and the signal line includes a poly line including the gate of the amplification transistor. The solid-state imaging device according to claim 4, wherein the solid-state imaging device is located on silicon.
前記撮像領域には、
前記複数の画素のそれぞれに設けられたフォトダイオード及び転送トランジスタと、
少なくとも2つの前記転送トランジスタのドレインに接続されたフローティングディフュージョンと、
前記フローティングディフュージョンにソースが接続されているリセットトランジスタと、
前記フローティングディフュージョンにゲートが接続されている増幅トランジスタと
が形成され、
前記フォトダイオードの上方であって前記配線層に形成された光導波路を備え、
前記光導波路は、前記配線層を構成する絶縁膜よりも屈折率が高い材料により構成されており、その横断面において、前記半導体基板から離れるに従って前記第2の方向の長さが大きくなる
ことを特徴とする請求項4又は5に記載の固体撮像装置。
In the imaging area,
A photodiode and a transfer transistor provided in each of the plurality of pixels;
A floating diffusion connected to the drains of at least two of the transfer transistors;
A reset transistor having a source connected to the floating diffusion;
An amplification transistor having a gate connected to the floating diffusion, and
An optical waveguide formed in the wiring layer above the photodiode;
The optical waveguide is made of a material having a refractive index higher than that of the insulating film constituting the wiring layer, and the length in the second direction increases as the distance from the semiconductor substrate increases. The solid-state imaging device according to claim 4 or 5, characterized by the above.
前記撮像領域には、
前記複数の画素のそれぞれに設けられたフォトダイオード及び転送トランジスタと、
少なくとも2つの前記転送トランジスタのドレインに接続されたフローティングディフュージョンと、
前記フローティングディフュージョンにソースが接続されているリセットトランジスタと、
前記フローティングディフュージョンにゲートが接続されている増幅トランジスタと
が形成され、
前記フォトダイオードの上方であって前記配線層に形成された光導波路を備え、
前記光導波路は、前記配線層を構成する絶縁膜よりも屈折率が高い材料により構成されており、その横断面において、前記半導体基板から離れるに従って前記第1の方向の長さが大きくなる
ことを特徴とする請求項2又は4に記載の固体撮像装置。
In the imaging area,
A photodiode and a transfer transistor provided in each of the plurality of pixels;
A floating diffusion connected to the drains of at least two of the transfer transistors;
A reset transistor having a source connected to the floating diffusion;
An amplification transistor having a gate connected to the floating diffusion, and
An optical waveguide formed in the wiring layer above the photodiode;
The optical waveguide is made of a material having a refractive index higher than that of the insulating film constituting the wiring layer, and the length in the first direction increases as the distance from the semiconductor substrate increases. The solid-state imaging device according to claim 2, wherein the solid-state imaging device is characterized by the following.
前記第1配線層に配置された前記第2の方向に延伸する2本の配線には、前記増幅トランジスタのドレインに接続された第1電源線を含み、
前記第2配線層に配置された前記第1の方向に延伸する2本の配線には、前記第1電源線に接続された第2電源線を含む
ことを特徴とする請求項6〜9の何れか1項に記載の固体撮像装置。
The two wires extending in the second direction arranged in the first wiring layer include a first power supply line connected to the drain of the amplification transistor,
The two wirings extending in the first direction arranged in the second wiring layer include a second power supply line connected to the first power supply line. The solid-state imaging device of any one.
前記第1配線層に配置された前記第2の方向に延伸する2本の配線には、前記リセットトランジスタのドレインに接続されたリセット配線を含み、
前記リセット信号線が前記第2電源線に接続されている
ことを特徴とする請求項10に記載の固体撮像装置。
The two wirings extending in the second direction arranged in the first wiring layer include a reset wiring connected to the drain of the reset transistor,
The solid-state imaging device according to claim 10, wherein the reset signal line is connected to the second power supply line.
前記フォローティングディフュージョンは、少なくとも4つの転送トランジスタのドレインに接続され、
前記半導体基板はコンタクトを備え、
前記第2配線層に配置された前記第1の方向に延伸する2本の配線には、前記コンタクトと接続されたコンタクト配線を含む
ことを特徴とする請求項6〜11の何れか1項に記載の固体撮像装置。
The following diffusion is connected to the drains of at least four transfer transistors;
The semiconductor substrate comprises a contact;
12. The wiring according to claim 6, wherein the two wirings extending in the first direction arranged in the second wiring layer include a contact wiring connected to the contact. The solid-state imaging device described.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2022085695A1 (en) * 2020-10-20 2022-04-28 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 Solid-state imaging device

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