CN101236982A - 摄像装置 - Google Patents

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Abstract

一种摄像装置，其包括：电荷增加部，其用于使电荷增加；第一电极，其用于施加将与电荷增加部相邻的区域调整为规定电位的电压；第二电极，其被设置成与第一电极相邻，用于施加在电荷增加部使电荷增加的电压；第一布线，其形成在规定的层，并且用于向第一电极供给信号；和第二布线，其形成在与规定的层不同的层，并且用于向第二电极供给信号。

Description

摄像装置
技术领域
本发明涉及摄像装置。
背景技术
作为现有技术公知一种CCD(Charge Coupled Device)图像传感器，其具备用于电子(电荷)增倍(增加)的增倍部(电荷增加部)。
在该以往的增倍型的CCD图像传感器中，如图25所示，在硅基板501的表面上形成有栅极氧化物502。另外，在栅极氧化物502的上表面上的规定区域，隔开规定的间隔形成有4个栅电极503～506。向该栅电极503～506分别供给4相的时钟信号φ11～φ14。
另外，在栅电极503～506下的传送沟道507中分别形成有像素分离隔墙、临时蓄积井、电荷传送隔墙以及电荷积累井。该像素分离隔墙具有划分临时蓄积井和相邻的像素的电荷积累井，并且将相邻的电荷积累井的电子传送到临时蓄积井的功能。另外，临时蓄积井具有在传送电子时临时蓄积电子的功能。另外，电荷传送隔墙具有划分临时蓄积井和电荷积累井并且将蓄积在临时蓄积井中的电子传送到电荷积累井中的功能。
另外，电荷积累井具有蓄积从临时蓄积井传送来的电子的功能，并且也具有作为增倍部的功能，该增倍部用于通过电场的碰撞电离而使电子增倍。即，在电荷传送隔墙和电荷积累井之间的界面，形成有被调整为高电位的高电场区域508，由此传送到高电场区域508的电子从高电场区域508得到能量。
然后，得到该能量的电子在高电场区域508中移动的过程中通过与硅基板501的原子碰撞，从而生成电子以及空穴。然后，该生成的电子以及空穴中，通过高电场区域508中的电场仅将电子汇集到电荷积累井。由此，进行电子的增倍。另外，该电子的增倍是在传送通过受光区域的光电二极管生成的电子的过程中进行的。
接着，参照图25对以往的增倍型CCD图像传感器的增倍动作进行说明。
首先，向栅电极503供给H电平的时钟信号φ11，使栅电极503成为导通状态后，使相邻的像素的栅电极506成为截止状态。由此，相邻的像素的电荷积累井中蓄积的电子被传送到像素分离隔墙。
然后，向栅电极504供给H电平的时钟信号φ12，使栅电极504成为导通状态后，向栅电极503供给L电平的时钟信号φ11，使栅电极503成为截止状态。由此，被传送到像素分离隔墙的电子被传送到临时蓄积井。
接着，向栅电极506供给H电平的时钟信号φ14，使栅电极506成为导通状态。由此，向栅电极506施加高电压，在电荷传送隔墙和电荷积累井之间的界面形成高电场区域508。之后，在使栅电极506保持导通状态的状态下，向栅电极504供给L电平的时钟信号φ12，使栅电极504成为截止状态，从而蓄积在临时蓄积井中的电子越过电荷传送隔墙而被传送到电荷积累井。由此，传送来的电子在高电场的碰撞电离作用下增倍，并且增倍后的电子被蓄积在电荷积累井中。另外，向栅电极505供给一定电压的时钟信号φ13，电荷传送隔墙被调整为规定电位并保持恒定。
但是，在假设考虑应用了以往的增倍型CCD图像传感器的结构的CMOS图像传感器中，用于向各栅电极供给时钟信号的各布线形成在同一层，并且相邻地配置，所以存在下述不良情况：由于各布线间的布线电容，而在分别供给到各像素的栅电极的电压中产生离散偏差。并且，当供给到各像素的栅电极的电压以及供给到栅电极的电压产生了离散偏差的情况下，存在各像素中的电子的增倍率产生离散偏差的问题。
发明内容
本发明第一方式的摄像装置，其包括：电荷增加部，其用于使电荷增加；第一电极，其用于施加将与电荷增加部相邻的区域调整为规定电位的电压；第二电极，其被设置成与第一电极相邻，用于施加在电荷增加部使电荷增加的电压；第一布线，其形成在规定的层，并且用于向第一电极供给信号；和第二布线，其形成在与规定的层不同的层，并且用于向第二电极供给信号。
本发明的第二方式的摄像装置，其包括：电荷增加机构，其用于使电荷增加；第一电极，其用于施加将与电荷增加机构相邻的区域调整为规定电位的电压；第二电极，其被设置成与第一电极相邻，用于施加在电荷增加机构使电荷增加的电压；第一布线，其形成在规定的层，并且用于向第一电极供给信号；和第二布线，其形成在与规定的层不同的层，并且用于向第二电极供给信号。
附图说明
图1是表示本发明的第一实施方式中的COMS图像传感器的整体构成的俯视图。
图2是表示第一实施方式中的COMS图像传感器的结构的俯视图。
图3是沿着图2的700-700线的剖面图。
图4是沿着图2的710-710线的剖面图。
图5是表示第一实施方式中的COMS图像传感器的第一层布线的俯视图。
图6是表示图1所示的第一实施方式中的COMS图像传感器的第一以及第二层布线的俯视图。
图7是表示第一实施方式中的COMS图像传感器的第一、第二以及第三层布线的俯视图。
图8是表示第一实施方式中的COMS图像传感器的构成的电路图。
图9是用于说明第一实施方式中的COMS图像传感器的电子的增倍动作的信号波形图。
图10是用于说明第一实施方式中的COMS图像传感器的电子的增倍动作的电势图。
图11是用于说明第一实施方式中的COMS图像传感器的电子的读出动作的信号波形图。
图12是用于说明第一实施方式中的COMS图像传感器的电子的读出动作的电势图。
图13是表示第二实施方式中的COMS图像传感器的结构的俯视图。
图14是表示第二实施方式中的COMS图像传感器的第一层布线的俯视图。
图15是表示第二实施方式中的COMS图像传感器的第一以及第二层布线的俯视图。
图16是表示第二实施方式中的COMS图像传感器的第一、第二以及第三层布线的俯视图。
图17是表示第三实施方式中的COMS图像传感器的结构的俯视图。
图18是表示第三实施方式中的COMS图像传感器的第一层布线的俯视图。
图19是表示第三实施方式中的COMS图像传感器的第一以及第二层布线的俯视图。
图20是表示第三实施方式中的COMS图像传感器的第一、第二以及第三层布线的俯视图。
图21是表示第四实施方式中的COMS图像传感器的结构的俯视图。
图22是表示第四实施方式中的COMS图像传感器的第一层布线的俯视图。
图23是表示第四实施方式中的COMS图像传感器的第一以及第二层布线的俯视图。
图24是表示第四实施方式中的COMS图像传感器的第一、第二以及第三层布线的俯视图。
图25是表示以往的增倍型CCD图像传感器的结构的剖面图。
具体实施方式
下面，根据附图对本发明的实施方式进行说明。另外，在以下的实施方式中，对在摄像装置的一个例子即COMS图像传感器中应用了本发明的情况进行说明。
(第一实施方式)
首先，参照图1～8对第一实施方式的COMS图像传感器100的结构进行说明。
如图1所示，第一实施方式的COMS图像传感器100包括：摄像部51，其包括以矩阵状(行列状)配置的多个像素50；行选择寄存器52；和列选择寄存器53。
如图2以及图3所示，作为第一实施方式的COMS图像传感器100的像素50的结构，在p型硅基板1的表面形成有用于分别分离各像素50的元件分离区域2。另外，在由元件分离区域2包围的各像素50的p型硅基板1的表面，按照夹着由n-型杂质区域构成的传送沟道3(参照图3)的方式，隔开规定的间隔，形成光电二极管部(PD)4和由n+型杂质区域构成的浮动传播区域(FD)5。传送沟道3被形成为在X方向上延伸。另外，光电二极管部4和浮动传播区域(floating diffusion)5分别是本发明的“光电转换部”以及“保持部”的一个例子。
另外，在由元件分离区域2包围的各像素50的p型硅基板1的表面，如图2和图4所示，按照夹着传送沟道6(参照图4)的方式，隔开规定间隔形成复位漏极部(RD)7以及输出部8。另外，浮动传播区域5和复位漏极部7之间形成有传送沟道9(参照图4)。
光电二极管部4具有根据入射光量生成电子，并且蓄积该生成的电子的功能。另外，如图2和图3所示，光电二极管部4形成为被元件分离区域2和传送沟道3(参照图3)包围。浮动传播区域5具有比传送沟道3的杂质浓度(n-)还高的杂质浓度(n+)。另外，浮动传播区域5是为了通过保持传送的电子产生的电荷信号而将该电荷信号变换为电压而设置的。另外，浮动传播区域5形成为：被元件分离区域2、传送沟道3(参照图3)以及传送沟道9(参照图4)包围。
在传送沟道3的上表面上，如图3所示，形成有栅极绝缘膜10a。另外，在栅极绝缘膜10a的上表面上的规定区域，隔开规定间隔，从光电二极管部4侧朝向浮动传播区域5侧按照顺序形成传送栅电极11～13、增倍栅电极14、读出栅电极15。即，传送栅电极11被形成为与光电二极管部4相邻。另外，读出栅电极15被形成为与浮动传播区域5相邻。另外，传送栅电极11、12以及13分别是本发明的“第五电极”、“第三电极”以及“第一电极”的一个例子。另外，增倍栅电极14是本发明的“第二电极”的一个例子，读出栅电极15是本发明的“第四电极”的一个例子。
如图4所示，在传送沟道6的上表面上，形成有栅极绝缘膜10b。另外，在栅极绝缘膜10b的上表面上的规定区域，形成有放大栅电极16以及行选择栅电极17。放大栅电极16被形成为与复位漏极部7相邻，并且行选择栅电极17被形成为与输出部8相邻。另外，在传送沟道9的上表面上，形成有栅极绝缘膜10c。另外，在栅极绝缘膜10c的上表面上，形成有复位栅电极18。复位栅电极18被形成为与浮动传播区域5相邻，并且与复位漏极部7相邻。
这里，在第一实施方式中，在p型硅基板1的上表面上，隔着层间绝缘膜形成有第一层布线。如图3～图5所示，布线19a、19b以及19c由第一层布线构成。另外，布线19a和19b分别是本发明的“第五布线”和“第一布线”的一个例子。如图5所示，布线19a被形成为：经由接触部11a而与传送栅电极11连接，并且在与光电二极管部4对应的区域迂回的同时沿Y方向延伸。另外，布线19b被形成为：经由接触部13a而与传送栅电极13连接，并且在与光电二极管部4对应的区域迂回的同时沿Y方向延伸。另外，布线19c被形成为：经由接触部5a而与浮动传播区域5连接，并且经由接触部16a而与放大栅电极16连接。另外，按各列设置布线19a以及19b。即，在各布线19a上连接列方向(Y方向)上相邻的多个像素50的传送栅电极11，并且在各布线19b上连接列方向(Y方向)上相邻的多个像素50的传送栅电极13。另外，按照各像素50设置布线19c。
另外，在第一实施方式中，在第一层布线的上表面上，隔着未图示的层间绝缘膜形成有第二层布线。如图3、图4以及图6所示，读出栅极线20a、复位栅极线20b以及行选择线20c由第二层布线构成。另外，读出栅极线20a是本发明的“第三布线”的一个例子。如图6所示，读出栅极线20a、复位栅极线20b以及行选择线20c被形成为在X方向上延伸。另外，读出栅极线20a经由接触部15a而与读出栅电极15连接。另外，复位栅极线20b被形成为：经由接触部18a而与复位栅电极18连接，并且在与接触部15a对应的区域迂回。再有，行选择线21c经由接触部1 7a而与行选择栅电极17连接。另外，按照各行设置读出栅极线20a、复位栅极线20b以及行选择线20c。即，在各读出栅极线20a上连接行方向(X方向)上相邻的多个像素50的读出栅电极15，并且在各复位栅极线20b上连接行方向(X方向)上相邻的多个像素50的复位栅电极18。另外，在各行选择线20c上连接行方向(X方向)上相邻的多个像素50的行选择栅电极17。
另外，在第一实施方式中，在第二层布线的上表面上，隔着未图示的层间绝缘膜形成第三层布线。如图4以及图7所示，VDD线21a以及信号线21b由第三层布线构成。如图7所示，VDD线21a以及信号线21b被形成为在Y方向上延伸。VDD线21a经由接触部7a而与复位漏极部7连接。另外，信号线21b经由接触部8a而与输出部8连接。另外，按各列设置VDD线21a以及信号线21b。即，在各VDD线21a上连接列方向(Y方向)上相邻的多个像素50的复位漏极部5，并且在各信号线21b上连接列方向(Y方向)上相邻的多个像素50的输出部8。
另外，在第一实施方式中，在第三层布线的上表面上，隔着未图示的层间绝缘膜形成第四层布线。如图2和图3所示，布线22a以及22b由第四层布线构成。另外，布线22a和布线22b分别是本发明的“第二布线”以及“第四布线”的一个例子。如图2所示，布线22a和布线22b被形成为在X方向上延伸。另外，布线22a经由接触部14a而与增倍栅电极14连接。另外，由第四层布线构成的布线22a在俯视的情况下被形成为与由第一层布线构成的布线19b交叉。另外，由第四层布线构成的布线22b在与光电二极管部4对应的区域迂回的同时，经由接触部12a与传送栅电极12连接。另外，由第四层布线构成的布线22a以及22b按照各行来设置。即，在各布线22a上连接行方向(X)方向上相邻的多个像素50的增倍栅电极14，并且在各布线22b上连接行方向(X)方向上相邻的多个像素50的传送栅电极12。
另外，如图8所示，布线19a、22b、19b以及22a是为了分别经由接触部11a、12a、13a以及14a，向传送栅电极11、12、13以及增倍栅电极14供给用于电压控制的时钟信号φ1、φ2、φ3以及φ4而设置的。
另外，如图3所示，在通过布线19a、22a以及19b分别向传送栅电极11、12以及13供给时钟信号φ1、φ2以及φ3的导通信号(H电平的信号)的情况下，向传送栅电极11、12以及13施加约2.9V的电压。由此，在向传送栅电极11、12以及13供给时钟信号φ1、φ2以及φ3的导通信号(H电平的信号)的情况下，传送栅电极11、12以及13下的传送沟道3被调整为约4V的电位。另外，在向传送栅电极11、12以及13供给时钟信号φ1、φ2以及φ3的截止信号(L电平的信号)的情况下，传送栅电极11、12以及13下的传送沟道3被调整为约1V的电位。
另外，在通过由第四层布线构成的布线22a，向增倍栅电极14供给时钟信号φ4的导通信号(H电平的信号)的情况下，向增倍栅电极14施加约24V的电压。由此，在向增倍栅电极14供给时钟信号φ4的导通信号(H电平的信号)的情况下，增倍栅电极14下的传送沟道3成为被调整为约25V的高电位的状态。另外，在向增倍栅电极14供给时钟信号φ4的截止信号(L电平的信号)的情况下，增倍栅电极14下的传送沟道3成为被调整为约1V的电位的状态。
另外，在通过由第二层布线构成的读出栅极线20a，向读出栅电极15供给导通信号(H电平的信号)的情况下，向读出栅电极15施加约2.9V的电压。由此，在向读出栅电极15供给导通信号(H电平的信号)的情况下，读出栅电极15下的传送沟道3成为被调整为约4V电位的状态。另外，在向读出栅电极15供给截止信号(L电平的信号)的情况下，读出栅电极15下的传送沟道3成为被调整为约1V电位的状态。另外，光电二极管部4和浮动传播区域5分别成为被调整为约3V以及5V的电位的状态。
由此，传送栅电极12下的传送沟道3(电子蓄积部3a)被构成为：在向传送栅电极12供给导通信号(H电平的信号)的情况下，在传送栅电极12下的传送沟道3(电子蓄积部(临时蓄积井)3a)形成临时蓄积电子的电场。另外，电子蓄积部3a是本发明的“蓄积部”的一个例子。
另外，增倍栅电极14下的传送沟道3(电子增倍部3b)被构成为：在向增倍栅电极14供给导通信号(H电平的信号)的情况下，通过调整为约2.5V的电位，由此使电子在与增倍栅电极14下的传送沟道3(电子增倍部(电荷积累井)3b)中碰撞电离，形成电子增倍(增加)的高电场。另外，电子的碰撞电离是在增倍栅电极14下的传送沟道3(电子增倍部3b)与传送栅电极9下的传送沟道3的交界部产生的。另外，电子增倍部3b是本发明的“电荷增加部”的一个例子。
另外，传送栅电极11下的传送沟道3具有在向传送栅电极11供给导通信号(H电平的信号)的情况下将蓄积在光电二极管部4中的电子传送到电子蓄积部3a的功能，并且在向传送栅电极11供给截止信号(L电平的信号)的情况下，作为划分光电二极管部4和电子蓄积部3a的光电二极管分离隔墙发挥功能。
另外，传送栅电极13下的传送沟道3具有在向传送栅电极13供给导通信号(H电平的信号)的情况下将蓄积在电子蓄积部3a中的电子传送到电子增倍部3b、并且将蓄积在电子增倍部3b中的电子传送到电子蓄积部3a的功能。另外，传送栅电极13下的传送沟道3，在向传送栅电极13供给截止信号(L电平的信号)的情况下，作为划分电子蓄积部3a和电子增倍部3b的电荷传送隔墙发挥功能。即，传送栅电极13通过被供给导通信号(H电平的信号)，由此能将蓄积在电子蓄积部3a中的电子传送到电子增倍部3b，并且将蓄积在电子增倍部3b中电子传送到电子蓄积部3a中。
另外，读出栅电极15下的传送沟道3具有在向读出栅电极15供给导通信号(H电平的信号)的情况下将蓄积在电子增倍部3b中的电子传送到浮动传播区域5的功能，并且具有在向读出栅电极15供给截止信号(L电平的信号)的情况下划分电子增倍部3b和浮动传播区域5的功能。即，读出栅电极15通过被供给导通信号(H电平的信号)，由此能将蓄积在电子增倍部3b中的电子传送到浮动传播区域5中。
另外，如图8所示，向由第二层布线构成的复位栅极线20b供给复位信号，并且行选择线20c与行选择寄存器52(参照图1)连接。另外，由第三层布线构成的信号线21b与列选择寄存器53(参照图1)连接，并且向VDD线21a供给电源电压VDD(例如约5V)。
接着，参照图9和图10，对第一实施方式中的CMOS图像传感器100中的电子的增倍动作进行说明。
首先，在图9的期间A中，如图10所示，通过使传送栅电极11为导通状态，从而传送栅电极11下的传送沟道3成为被调整为约4V的电位的状态。此时，由于光电二极管部4被调整为约3V的电位，所以通过光电二极管部4生成并且蓄积的电子从光电二极管部4被传送至传送栅电极11下的传送沟道3。之后，通过使传送栅电极12成为导通状态，从而传送栅电极12下的传送沟道3成为被调整为约4V电位的状态。
接着，在图9的期间B中，如图10所示，通过使传送栅电极11成为截止状态，从而传送栅电极11下的传送沟道3成为被调整为约1V的电位的状态。此时，由于传送栅电极12下的传送沟道3被调整为约4V的电位，所以位于传送栅电极11下的传送沟道3的电子被传送到传送栅电极12下的传送沟道3(电子蓄积部3a)。之后，通过使增倍栅电极14成为导通状态，从而增倍栅电极14下的传送沟道3(电子增倍部3b)成为被调整为约25V电位的状态。
接着，在图9的期间C，如图10所示，通过使传送栅电极13成为导通状态，从而传送栅电极13下的传送沟道3成为被调整为约4V的电位的状态。此时，在蓄积传送栅电极12下的传送沟道3(电子蓄积部3a)中的电子被传送到增倍栅电极14下的传送沟道3(电子增倍部3b)，该增倍栅电极14下的传送沟道3(电子增倍部3b)被调整为比传送栅电极12以及13下的传送沟道3的电位(约4V)还高的电位(约25V)。然后，被传送到增倍栅电极14下的传送沟道3(电子增倍部3b)的电子在增倍栅电极14下的传送沟道3和传送栅电极13下的传送沟道3之间的交界部移动的过程中由高电场获得能量。然后，具有高能量的电子与硅原子碰撞而生成电子和空穴。之后，通过碰撞电离生成的电子在电场的作用下蓄积在增倍栅电极14下的传送沟道3(电子增倍部3b)。
接着，在图9的期间D，如图10所示，通过使增倍栅电极14成为截止状态，从而增倍栅电极14下的传送沟道3成为被调整为约1V的电位的状态。此时，在增倍栅电极14下的传送沟道3中蓄积的电子被传送到传送栅电极12以及13下的传送沟道3，该传送栅电极12以及13下的传送沟道3被调整为比增倍栅电极14下的传送沟道3的电位(约1V)高的电位(约4V)。然后，通过使传送栅电极13成为截止状态，从而传送栅电极13下的传送沟道3成为被调整为约1V的电位的状态。此时，位于传送栅电极13下的传送沟道3处的电子被传送到传送栅电极12下的传送沟道3(电子蓄积部3a)，该传送栅电极12下的传送沟道3(电子蓄积部3a)被调整为比传送栅电极13下的传送沟道的电位(约1V)高的电位(约4V)。
之后，通过反复多次(例如约400次)进行上述的期间B～D的增倍动作，由此从光电二极管部4传送的电子增倍到约200倍。
接着，参照图8以及图10～图12，对第一实施方式中的CMOS图像传感器100中的电子的读出动作进行说明。
首先，电子的读出动作在图10的期间C的增倍动作之后，在图11的期间E中，如图12所示，在电子蓄积在增倍栅电极14下的传送沟道3(电子增倍部3b)中的状态下，通过使传送栅电极12以及13成为截止状态，从而传送栅电极12以及13下的传送沟道3成为被调整为约1V的电位的状态。之后，通过使读出栅电极15成为导通状态，从而读出栅电极15下的传送沟道3成为被调整为约4V的电位的状态。
接着，在图11的期间F，如图12所示，通过使增倍栅电极14成为截止状态，从而增倍栅电极14下的传送沟道3成为被调整为约1V的电位的状态。此时，在增倍栅电极14下的传送沟道3(电子增倍部3b)中蓄积的电子，通过被调整为4V电位的读出栅电极15下的传送沟道3，被传送到浮动传播区域5，该浮动传播区域5被调整为比增倍栅电极14下的传送沟道3的电位(约1V)高的电位(约5V)。
此时，如图8所示，各像素50的放大栅电极16通过布线9c与浮动传播区域5连接，并且成为与浮动传播区域5保持的电子对应的导通状态。在该状态下，由于行选择栅电极17为截止状态，所以在信号线21b中不流动电流。
接着，通过顺次向行选择线20c供给H电平的信号，从而行选择栅电极17顺次成为导通状态。由此，在信号线21b中对应放大栅电极16的导通状态而顺次流动电流。由此，被供给到浮动传播区域5的电子的电荷信号作为电压信号输出。然后，在全部的输出结束后，通过向复位栅极线20b供给H电平的复位信号，使复位栅电极18成为导通状态，从而将全部像素50的浮动传播区域5的电位复位到5V。
在第一实施方式中，如上所述，通过第一层布线形成用于向传送栅电极13供给时钟信号φ3的布线19b，并且通过与第一层布线不同的第四层布线形成用于向增倍栅电极14供给时钟信号φ4的布线22a，从而与通过同一层相邻形成布线19a以及布线22a的情况相比，由于由第一层布线构成的布线19b与由第四层布线构成的布线22a之间的距离大，所以能缩小由第一层布线构成的布线19b与由第四层布线构成的布线22a之间的电容。由此，能抑制向各像素50的传送栅电极13供给的时钟信号φ3的电压以及向增倍栅电极14供给的时钟信号φ4的电压中产生离散偏差。其结果，在各像素50中，由于能抑制传送栅电极13下的传送沟道3和增倍栅电极14下的传送沟道3之间的电位差中产生离散偏差，所以能抑制各像素50中的电子的增倍率产生离散偏差。
另外，在第一实施方式中，通过将由第一层布线构成的布线19b形成为与由第四层布线构成的布线22a交叉，从而能缩小由第一层布线构成的布线19b以及由第四层布线构成的布线22a相互对置的部分的面积，所以能进一步缩小由第一层布线构成的布线19b和由第四层布线构成的布线22a之间的电容。由此，能进一步抑制向各像素50的传送栅电极13供给的时钟信号φ3的电压以及向增倍栅电极14供给的时钟信号φ4的电压中产生离散偏差。
另外，在第一实施方式中，通过由与第一层布线不同的第四层布线形成布线22a，从而与通过同一层相邻形成布线19b和22a的情况相比，能使由第一层布线构成的19b在与光电二极管部4对应的区域迂回，所以能提高CMOS图像传感器100的数值孔径。
另外，在第一实施方式中，通过形成用于蓄积电子并且进行传送的电子蓄积部3a，交替地反复进行从电子蓄积部3a向电子增倍部3b传送电子而实现的增倍和从电子增倍部3b向电子蓄积部3a传送电子，从而能提高电子的增倍率。
另外，在第一实施方式中，通过由第四层布线形成用于向增倍栅电极14供给时钟信号φ4的布线22a，并且通过与第四层布线不同的第二层布线形成用于向读出栅电极15供给信号的读出栅电极20a，与通过同一层相邻地形成布线22a以及读出栅极线20a的情况相比，布线22a以及多长时间20a之间的距离增大，所以能缩小布线22a以及读出栅极线20a之间的电容。由此，能抑制读出数据时，因经由布线22a向用于产生电子碰撞电离的电场的增倍栅电极14供给的导通信号变化为截止信号，而使经由读出栅极线20a供给到读出栅电极15的信号发生变动。其结果，能正确地进行数据的读出。
另外，在第一实施方式中，通过在第四层形成向传送栅电极12供给时钟信号φ2的布线22b，在与第四层布线不同的第一层形成向传送栅电极13供给时钟信号φ3的布线19b，并且使布线22b和布线19b相互交叉，从而与通过同一层相邻地形成布线22b和布线19b的情况相比，能缩小布线22b和布线1 9b之间的电容。由此，能通过传送栅电极12稳定地产生用于在电子蓄积部3a中临时蓄积电子的电场。
另外，在第一实施方式中，通过将信号线21b形成在与形成有读出栅极线20a的第二层不同的第三层，并且使其与读出栅极线20a交叉，从而与在同一层形成信号线21b与读出栅极线20a的情况相比，能减小信号线21b与读出栅极线20a间的电容。由此，能通过读出栅极线20a可靠地读出浮动传播区域5中保持的电子。
另外，在第一实施方式中，在俯视的情况下，在使布线19a不与光电二极管部4所对应的区域重叠的状态下，且沿着光电二极管部4的外缘形成布线19a，从而在增大了光电二极管部4的平面积的情况下，由于布线19a被配置成不与光电二极管部4重叠，所以即使在照度低的情况下，能以增大了光电二极管部4的平面积的量将光变换为电子。
另外，在第一实施方式中，在沿着光电二极管部4的外缘部形成了布线19a的区域，在俯视的情况下使布线22b不与布线19a重叠，从而能以重叠配置了布线22b和布线19a的量，来增大1个像素50中的光电二极管部4的平面积。
另外，在第一实施方式中，通过与布线22a隔开第二层布线以及第三层布线来配置布线19b，从而能以隔开多个层而配置的量进一步减小布线间的电容。
(第二实施方式)
参照图13～图16来说明：在该第二实施方式中，与上述第一实施方式不同，在X方向上相邻的2个像素150a以及150b共有浮动传播区域105的CMOS图像传感器200的结构。
如图13所示，该第二实施方式的浮动传播区域105被设置成与像素150a的读出栅电极15、像素150b的读出栅电极15、复位栅电极118相邻。另外，浮动传播区域105是本发明的“保持部”的一个例子。
另外，在第二实施方式中，在像素150a以及150b的交界区域，设有像素150a以及150b共有的复位栅电极118、复位漏极部107、放大栅电极116、行选择栅电极117以及输出部108。
另外，浮动传播区域105、复位栅电极118、复位漏极部107、放大栅电极116、行选择栅电极117以及输出部108的其他构成分别与上述第一实施方式的浮动传播区域5、复位栅电极18、复位漏极部7、放大栅电极16、行选择栅电极17以及输出部8相同。
另外，在第二实施方式中，在p型硅基板101的上表面上，隔着未图示的层间绝缘膜形成第一层布线。如图14所示，布线19a、19b、19c以及读出栅极线119d由第一层布线构成。另外，读出栅极线119d是本发明的“第三布线”的一个例子。像素150a以及150b共有布线119c。另外，布线119c经由接触部116a与放大栅电极116连接，并且经由接触部105a与浮动传播区域105连接。另外，读出栅极线119d按照各列被形成为在Y方向上延伸。另外，在读出栅极线119d上连接列方向(Y方向)上相邻的多个像素150a(150b)的读出栅电极15。另外，布线119c以及读出栅极线119d的其他构成分别与上述第一实施方式的布线19c以及读出栅极线20a相同。
另外，在第二实施方式中，在第一层布线的上表面上，隔着未图示的层间绝缘膜形成第二层布线。如图15所示，复位栅极线120b以及行选择线120c由第二层布线构成。复位栅极线120b经由接触部118a与复位栅电极118连接。另外，行选择线120c经由接触部117a与行选择栅电极117连接。另外，复位栅极线120b以及行选择线120c的其他构成分别与上述第一实施方式的复位栅极线20b以及行选择线20c相同。
另外，在第二实施方式中，在第二层布线的上表面上，隔着未图示的层间绝缘膜形成第三层布线。如图16所示，VDD线121a以及信号线121b由第三层布线构成。VDD线121a经由接触部107a与复位漏极部107连接。另外，信号线121b经由接触部108a与输出部108连接。另外，VDD线121a以及信号线121b的其他构成分别与上述第一实施方式的VDD线21a以及信号线21b相同。
另外，在第二实施方式中，在第三层布线的上表面上，隔着未图示的层间绝缘膜形成第四层布线。如图13所示，布线22a以及22b由第四层布线构成。
另外，第二实施方式的其他构成与上述第一实施方式相同。
在第二实施方式中，如上所述，在X方向上相邻的2个像素150a以及150b共有浮动传播区域105，从而与在各像素设置浮动传播区域的情况相比，能增大CMOS图像传感器200中的光电二极管部4的受光面积。由此，能提高CMOS图像传感器200的灵敏度。
另外，在第二实施方式中，通过将由第一层布线构成的读出栅极线119d形成为与由第四层布线构成的布线22a交叉，从而能缩小由第一层布线构成的读出栅极线119d以及由第四层布线构成的布线22a相互对置的部分的面积，所以能进一步减小由第一层布线构成的读出栅极线119d与由第四层布线构成的布线22a之间的电容。由此，能抑制读出数据时，因经由布线22a向用于产生电子碰撞电离的电场的增倍栅电极14供给的导通信号变化为截止信号，而使经由读出栅极线119d供给到读出栅电极15的信号发生变动。
另外，第二实施方式的其他效果与上述第一实施方式相同。
(第三实施方式)
参照图17～图20来说明：在该第三实施方式中，与上述第二实施方式不同，在X方向上相邻的2个像素250a以及250b，除了浮动传播区域105还共有增倍栅电极214以及读出栅电极215的CMOS图像传感器300的结构。
如图17所示，该第三实施方式的增倍栅电极214被设置成与像素250a的传送栅电极13、像素250b的传送栅电极13、读出栅电极215相邻。另外，读出栅电极215被设置成与浮动传播区域105相邻。另外，增倍栅电极214以及读出栅电极215的其他构成分别与上述第一实施方式的增倍栅电极14以及读出栅电极15相同。另外，增倍栅电极214以及读出栅电极215分别是本发明的“第二电极”以及“第四电极”的一个例子。
另外，在第三实施方式中，在p型硅基板201的上表面上，隔着未图示的层间绝缘膜形成第一层布线。如图18所示，布线19a、19b以及19c由第一层布线构成。
另外，在第三实施方式中，在第一层布线的上表面上，隔着未图示的层间绝缘膜形成第二层布线。如图19所示，读出栅极线220a、复位栅极线120b以及行选择线120c由第二层布线构成。另外，读出栅极线220a是本发明的“第三布线”的一个例子。读出栅极线220a经由接触部215a与读出栅电极215连接。另外，读出栅极线220a的其他构成与上述第一实施方式的读出栅极线20a相同。
另外，在第三实施方式中，在第二层布线的上表面上，隔着未图示的层间绝缘膜形成第三层布线。如图20所示，VDD线221a以及信号线121b由第三层布线构成。
另外，在第三实施方式中，在第三层布线的上面上，隔着未图示的层间绝缘膜形成第四层布线。如图17所示，布线222a以及22b由第四层布线构成。另外，布线222a是本发明的“第二布线”的一个例子。布线222a经由接触部214a与增倍栅电极214连接。另外，布线222a以及22b的其他构成与上述第一实施方式的布线22a以及22b相同。
另外，第三实施方式的其他构成与上述第二实施方式相同。
在第三实施方式中，如上所述，在X方向上相邻的2个像素250a以及250b除了浮动传播区域105，还共有增倍栅电极214以及读出栅电极215，从而能增大CMOS图像传感器300中的光电二极管部4的受光面积。
另外，第三实施方式的其他效果与上述第二实施方式相同。
(第四实施方式)
参照图21～图24来说明：在该第四实施方式中，与上述第一实施方式不同，包括在光电二极管部4和增倍栅电极14之间仅形成一个传送栅电极313的像素350的CMOS图像传感器400的结构。另外，传送栅电极313是本发明的“第一电极”的一个例子。
该第四实施方式的光电二极管部4也具有临时蓄积井的功能。
另外，在第四实施方式中，在p型硅基板301的上表面上，隔着未图示的层间绝缘膜形成第一层布线。如图22所示，读出栅极线319d、布线19c以及319e由第一层布线构成。另外，读出栅极线319d以及布线319e分别是本发明的“第三布线”以及“第一布线”的一个例子。另外，读出栅极线319d按照各列被形成为在Y方向上延伸。另外，布线319e经由接触部313a与传送栅电极313连接。另外，读出栅极线319d以及布线319e的其他构成分别与上述第一实施方式的读出栅极线20a以及布线19d相同。
另外，在第四实施方式中，在第一层布线的上表面上，隔着未图示的层间绝缘膜形成第二层布线。如图23所示，复位栅极线20b以及行选择线20c由第二层布线构成。另外，在第二层布线的上表面上，隔着未图示的层间绝缘膜形成第三层布线。如图24所示，VDD线21a以及信号线21b由第三层布线构成。另外，在第三层布线的上表面上，隔着未图示的层间绝缘膜形成第四层布线。如图21所示，布线22a由第四层布线构成。
另外，第四实施方式的其他构成与上述第一实施方式相同。
在第四实施方式中，如上所述，通过在光电二极管部4和增倍栅电极14之间仅形成1个传送栅电极313，从而能实现CMOS图像传感器400的小型化，并且能增大CMOS图像传感器400中的光电二极管部4的面积。
另外，第四实施方式的其他效果与上述第一以及第二实施方式相同。
另外，本次公开的实施方式，所有的点都只是例示，并应认为是用来限定本发明的。本发明的范围并非通过上述实施方式的说明而是通过权利要求来表示，并进一步包括与权利要求相同意思以及范围内的所有变更。
例如，在上述第一～第四实施方式中，例示了形成光电二极管部4的例子，但本发明并非限定于此，也可以在光电二极管部的上表面上，形成用来传送光电二极管部中蓄积的电子的传送栅电极。
另外，在上述第一以及第二实施方式中，例示了通过按照顺序形成传送栅电极11、12、13以及增倍栅电极14，从而按照顺序配置光电二极管部4、光电二极管分离隔墙、临时蓄积井、电荷传送隔墙以及电荷积累井的例子，但本发明并非限定于此，也可以按照顺序形成传送栅电极11、增倍栅电极14、传送栅电极13以及12，由此按照顺序配置光电二极管部、光电二极管分离隔墙、电荷积累井、电荷传送隔墙以及临时蓄积井。
另外，在上述第一～第三实施方式中，例示了通过向传送栅电极13供给H电平或L电平的时钟信号φ3，从而将传送栅电极13下的传送沟道3调整为约4V或约1V的电位的例子，但本发明并非限定于此，也可以通过向传送栅电极13供给规定的电压信号，从而将传送栅电极13下的传送沟道3调整为一定的电位(例如约2V)。
另外，在上述第一～第三实施方式中，例示了通过第四层布线形成与传送栅电极12连接的布线22b、与增倍栅电极14(214)连接的布线22a(222a)，但本发明并非限定于此，例如也可以通过第四层布线以外的规定层的布线形成与传送栅电极12连接的布线22b，从而通过第四层布线仅形成与增倍栅电极14(214)连接的布线22a(222a)。
另外，在上述第一～第四实施方式中，例示了按照每个像素形成1个复位栅电极的例子，但本发明并非限定于此，也可以按照没行或每列形成复位栅电极。
另外，在上述第一以及第二实施方式中，例示了在传送栅电极11、12、13以及读出栅电极15导通状态的情况下，传送栅电极11、12、13以及读出栅电极15下的传送沟道3成为被调整为约4V的电位的状态的例子，但本发明并非限定于此，也可以在传送栅电极11、12、13以及读出栅电极15导通状态的情况下，传送栅电极11、12、13以及读出栅电极15下的传送沟道3成为被调整为分别不同的电位的状态。
另外，在上述第一～第四实施方式中，例示了在p型硅基板的表面形成传送沟道、光电二极管部、浮动传播区域、复位漏极部以及输出部的例子，但本发明并非限定于此，也可以在n型硅基板的表面形成p型阱区域，并且在该p型阱区域的表面形成传送沟道、光电二极管部、浮动传播区域、复位漏极部以及输出部。
另外，在上述第一～第四实施方式中，例示了作为电荷采用电子的例子，但本发明并非限定于此，也可以通过使基板杂质的导电型以及施加的电压的极性全部相反，从而采用空穴来作为电荷。

Claims (20)

1.一种摄像装置，包括：
电荷增加部，其用于使电荷增加；
第一电极，其用于施加将与所述电荷增加部相邻的区域调整为规定电位的电压；
第二电极，其被设置成与所述第一电极相邻，用于施加在所述电荷增加部使电荷增加的电压；
第一布线，其形成在规定的层，并且用于向所述第一电极供给信号；和
第二布线，其形成在与所述规定的层不同的层，并且用于向所述第二电极供给信号。
2.根据权利要求1所述的摄像装置，其特征在于，
所述第一布线被形成为与所述第二布线交叉。
3.根据权利要求1所述的摄像装置，其特征在于，还包括：
蓄积部，其用于临时蓄积向所述电荷增加部传送的电荷，并且传送所述蓄积的电荷；和
第三电极，其设置在形成所述蓄积部的区域的上方，用于施加产生在所述蓄积部中蓄积电荷所需的电场的电压。
4.根据权利要求1所述的摄像装置，其特征在于，还包括：
保持部，其为了将电荷作为信号输出而保持电荷；和
第四电极，其用于施加产生将电荷传送到所述保持部的电场的电压，
在多个像素中至少共有所述保持部。
5.根据权利要求4所述的摄像装置，其特征在于，
在多个所述像素中，除了所述保持部还共有所述电荷增加部、所述第二电极以及所述第四电极。
6.根据权利要求1所述的摄像装置，其特征在于，还包括：
保持部，其为了将电荷作为信号输出而保持电荷；
第四电极，其用于施加使将电荷传送到所述保持部的电场产生的电压；和
第三布线，其形成在与形成所述第二布线的层不同的层上，并且用于向所述第四电极供给信号。
7.根据权利要求6所述的摄像装置，其特征在于，
所述第三布线被形成为与所述第二布线交叉。
8.根据权利要求6所述的摄像装置，其特征在于，
所述第三布线形成在形成所述第一布线的层与形成所述第二布线的层之间的层上。
9.根据权利要求3所述的摄像装置，其特征在于，
还包括第四布线，其由与形成所述第二布线的层相同的层形成，并且用于向所述第三电极供给信号。
10.根据权利要求9所述的摄像装置，其特征在于，
所述第四布线被形成为与所述第一布线交叉。
11.根据权利要求9所述的摄像装置，其特征在于，还包括：
保持部，其为了将电荷作为信号输出而保持电荷；
第四电极，其用于施加使将电荷传送到所述保持部的电场产生的电压；和
第三布线，其用于向所述第四电极供给信号；和
信号线，其将所述保持部中保持的电荷作为信号进行输出，
所述信号线形成在形成所述第二布线以及所述第四布线的层与形成所述第三布线的层之间的层上。
12.根据权利要求11所述的摄像装置，其特征在于，
所述信号线被形成为分别与所述第二布线、所述第三布线以及所述第四布线交叉。
13.根据权利要求3所述的摄像装置，其特征在于，还包括：
光电转换部，其生成电荷；和
第五电极，其设于所述光电转换部与所述第三电极之间，用于将生成的电荷传送到所述蓄积部。
14.根据权利要求13所述的摄像装置，其特征在于，
还包括第五布线，其由与形成所述第一布线的层相同的层形成，并且用于向所述第五电极供给信号。
15.根据权利要求14所述的摄像装置，其特征在于，
所述第五布线被形成为与所述第二布线交叉。
16.根据权利要求14所述的摄像装置，其特征在于，
在俯视情况下，所述第五布线在与所述光电转换部所对应的区域不重叠的状态下沿着所述光电转换部的外缘部形成。
17.根据权利要求1所述的摄像装置，其特征在于，
还包括多个像素，
按照每个所述像素设置所述电荷增加部、所述第一电极以及所述第二电极。
18.根据权利要求1所述的摄像装置，其特征在于，
所述第一布线作为第一层布线层构成，
所述第二布线作为第四层布线层构成。
19.根据权利要求18所述的摄像装置，其特征在于，
由所述第一层布线层构成的第一布线和由所述第四布线层构成的第二布线被形成为隔着多个层相互交叉。
20.一种摄像装置，其包括：
电荷增加机构，其用于使电荷增加；
第一电极，其用于施加将与所述电荷增加机构相邻的区域调整为规定电位的电压；
第二电极，其被设置成与所述第一电极相邻，用于施加在所述电荷增加机构使电荷增加的电压；
第一布线，其形成在规定的层，并且用于向所述第一电极供给信号；和
第二布线，其形成在与所述规定的层不同的层，并且用于向所述第二电极供给信号。
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