CN107819002A - 固体摄像装置和电子设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供固体摄像装置和电子设备。该固体摄像装置具有：像素区域，其包括受光元件、传输门、浮置扩散区域以及缓冲晶体管；以及布线，其配置在第N层的布线层中，并且将所述浮置扩散区域和所述缓冲晶体管电连接，其中，N是2以上的整数。

Description

固体摄像装置和电子设备
技术领域
本发明涉及固体摄像装置和使用该固体摄像装置的电子设备等。
背景技术
以往，作为固体摄像装置，CCD是主流，但近年来，能够以低电压进行驱动并且还能够混载周边电路的CMOS传感器的发展显著。在CMOS传感器中，完成了基于完全传输技术和暗电流防止结构等的制造工艺的对策、基于CDS(correlated doublesampling：相关双采样)等电路的对策等，如今，CMOS传感器正在成长为质与量均超越CCD的器件。CMOS传感器跃进的主要因素在于画质得到了很大改善，其中之一是存在电荷传输技术的改善。
作为关联的技术，在专利文献1中公开了一种固体摄像装置，在该固体摄像装置中，排列多个能够实现信号电荷的完全传输的半导体元件作为像素，该固体摄像装置具有较高的空间分辨率。该半导体元件具有：第1导电型的半导体区域；第2导电型的受光用表面埋入区域，其埋入半导体区域的上部，入射光；第2导电型的电荷蓄积区域，其埋入半导体区域的上部，对由受光用表面埋入区域生成的信号电荷进行蓄积；电荷读出区域，其接收在电荷蓄积区域中蓄积的信号电荷；第1电位控制单元，其将信号电荷从受光用表面埋入区域传输到电荷蓄积区域；以及第2电位控制单元，其将信号电荷从电荷蓄积区域传输到电荷读出区域。
专利文献1：日本特开2008-103647号公报(第0006-0007段、图3)
在专利文献1中，电荷读出区域(浮置扩散区域)经由信号布线与构成读出用缓冲放大器的信号读出晶体管(在下文中也称作缓冲晶体管)的栅电极电连接(参照图3)。如果该信号布线与半导体层或电源布线等其他布线之间的寄生电容较大，则在将信号电荷转换为信号电压时的转换增益下降，固体摄像装置的灵敏度下降。另外，在被施加对于信号电压而言是噪声的电压的其他布线配置在信号布线附近的情况下，如果信号布线与其他布线之间的电容耦合较强，则其他布线的电位变化给信号布线的电位造成不良影响。
发明内容
本发明的几个方式是关于降低将浮置扩散区域和缓冲晶体管电连接的布线与半导体层或其他布线之间的寄生电容，改善由于将信号电荷转换为信号电压时的转换增益的下降所导致的固体摄像装置的灵敏度的下降。另外，本发明的几个方式是关于减轻将浮置扩散区域和缓冲晶体管电连接的布线与其他布线之间的电容耦合，从而减少其他布线的电位变化对上述布线的电位造成的不良影响。并且，本发明的几个方式是关于提供使用了这样的固体摄像装置的电子设备等。
本发明的第1方式的固体摄像装置具有：像素区域，其包括受光元件、传输门、浮置扩散区域以及缓冲晶体管；以及布线，其配置在第N层的布线层中，将浮置扩散区域和缓冲晶体管电连接，其中，N是2以上的整数。
根据本发明的第1方式，通过将对浮置扩散区域和缓冲晶体管进行电连接的布线配置在比最下层靠上层的布线层上，上述布线与半导体层之间的距离扩大，因此，能够减少上述布线与半导体层之间的寄生电容，改善由于在将信号电荷转换为信号电压时的转换增益的下降所导致的固体摄像装置的灵敏度下降。
这里，也可以是，固体摄像装置还具有：第1组接触插塞，其以俯视时重叠的方式配置在第1层～第N层的层间绝缘膜的开口内，将浮置扩散区域和所述布线电连接；以及第2组接触插塞，其以俯视时重叠的方式配置在第1层～第N层的层间绝缘膜的开口内，将缓冲晶体管和所述布线电连接。由此，缩短浮置扩散区域与上述布线之间的电气路径，并且能够缩短缓冲晶体管与上述布线之间的电气路径。
在上文中，优选的是，上述布线具有在像素区域内配置的多个布线中的最窄的宽度。由此，由于上述布线与周边的其他布线之间的距离扩大，因此，能够减少上述布线与其他布线之间的寄生电容，改善由于在将信号电荷转换为信号电压时的转换增益的下降所导致的固体摄像装置的灵敏度的下降。另外，优选的是，上述布线在俯视时不与其他布线交叉。由此，能够防止由于上述布线与其他布线交叉所导致的布线之间的寄生电容的增加。
并且，优选的是，与设置有述像素区域的半导体层的主表面平行的方向上的所述布线和其他布线之间的距离比与半导体层的主表面垂直的方向上的所述布线和半导体层之间的距离大。由此，能够使上述布线与其他布线之间的寄生电容变得远远小于上述布线与半导体层之间的寄生电容。另外，在本申请中，半导体层是半导体衬底、在半导体衬底上形成的阱、或者在半导体衬底上形成的外延层。
本发明的第2方式的固体摄像装置还具有保护布线，该保护布线在俯视时配置在上述布线和与传输门连接的布线(栅极布线)之间。根据本发明的第2方式，通过保护布线，能够减轻上述布线与栅极布线之间的电容耦合，减少栅极布线的电位变化对上述布线的电位造成的不良影响。
本发明的第3方式的电子设备具有上述任意一个固体摄像装置。根据本发明的第3方式，通过使用如下的固体摄像装置，能够提供通过拍摄被摄体而得到的图像数据的画质得到了改善的电子设备，该固体摄像装置减少了将浮置扩散区域和缓冲晶体管电连接的布线与半导体层或其他布线之间的寄生电容，从而改善了由于在将信号电荷转换为信号电压时的转换增益的下降所导致的灵敏度的下降。
附图说明
图1是示出CIS模块的结构例的立体图。
图2是示出使用了CIS模块的扫描装置的结构例的框图。
图3是示出图像传感器芯片的结构例的框图。
图4是示出1个像素的像素部和读出电路部的等效电路的电路图。
图5是示出像素部和读出电路部的单位框的电路图。
图6是用于说明图5所示的单位框的动作的波形图。
图7是用于说明后级传输门的控制信号的生成动作的波形图。
图8是示出图5所示的单位框的布局例的俯视图。
图9是图8所示的IX-IX的截面图。
图10是图8所示的X-X的截面图。
标号说明
1：原稿；10：CIS模块；11：光导；12：透镜阵列；13：图像传感器；14：光源；15：柔性布线；16：主基板；17：片上系统；18：模拟前端；19：电源电路；20：图像传感器芯片；30：像素部；40：读出电路部；40A：单位框；50：控制电路部；51：相关双采样电路；52：输出电路；53：逻辑电路；61～64：电容器；70a～70d：CMOS逻辑电路；100：半导体衬底；110：P阱；121～124：N型杂质区域；123a、124a：接触区域；131～133：P型杂质区域；141、142：绝缘膜；151A、151B：公共栅电极；152a～154：栅电极；152a1、152d1：栅极布线；160：第1层间绝缘膜；161～163、181～183：接触插塞；170：第1布线层；171～175：控制信号布线；176：复位信号布线；177～179：中继布线；180：第2层间绝缘膜；190：第2布线层；191：信号布线；PD、PDa～PDd：光电二极管；SDb：存储器二极管；TG1、TG1a～TG1d：前级传输门；TG2、TG2a～TG2d：后级传输门；FD：浮置扩散区域；QN1：缓冲晶体管；QN2：复位晶体管；QN3：选择晶体管；C1、C2：电荷蓄积电容。
具体实施方式
以下，参照附图，对本发明的实施方式详细地进行说明。另外，对于相同的结构要素附加相同的参照标号，并且省略重复的说明。
＜电子设备＞
在下文中，作为本发明的一个实施方式的电子设备，对使用了包括本发明的任意一个实施方式的固体摄像装置(图像传感器芯片)的接触式图像传感器(CIS)模块的CIS方式的扫描装置进行说明。
图1是示出CIS模块的结构例的立体图，图2是示出使用了图1所示的CIS模块的扫描装置的结构例的框图。如图1所示，CIS模块10包括：向原稿1照射光的光导11；使来自原稿1的反射光成像的透镜阵列12；以及具有在成像位置处配置的光电二极管等受光元件的图像传感器13。
参照图1和图2，CIS模块10包括生成向光导11的端部入射的光的光源14。在彩色扫描仪的情况下，光源14例如包括红色(R)、绿色(G)以及蓝色(B)的LED。3个颜色的LED按照分时的方式进行脉冲点亮。光导11对光进行引导，使得由光源14生成的光照射到沿着主扫描方向A的原稿1的区域。
透镜阵列12例如由棒状透镜阵列等构成。图像传感器13沿着主扫描方向A具有多个像素，与光导11以及透镜阵列12一起在副扫描方向B上移动。
如图2所示，图像传感器13也可以是以将多个图像传感器芯片20串联连接的方式构成的，例如将12个图像传感器芯片20串联连接。作为一例，每个图像传感器芯片20具有864个像素，则12个图像传感器芯片共计具有864×12＝10368个像素。另外，图像传感器芯片20例如具有长边的长度为18mm～20mm左右、短边的长度为0.5mm以下的细长的矩形形状。
在副扫描方向B上能够移动的CIS模块10经由柔性布线15与在扫描装置上固定的主基板16连接。在主基板16上搭载有片上系统(SoC)17、模拟前端(AFE)18、以及电源电路19。
片上系统17向CIS模块10提供控制信号和时钟信号等。由CIS模块10生成的像素信号被提供给模拟前端18。模拟前端18对模拟的像素信号进行模拟/数字转换，将数字的像素数据输出到片上系统17。
电源电路19向片上系统17和模拟前端18提供电源电压，并且向CIS模块10提供电源电压和基准电压等。另外，也可以将模拟前端18、电源电路19的一部分、或者光源驱动器等搭载到CIS模块10上。
＜固体摄像装置＞
图3是示出作为本发明的一个实施方式的固体摄像装置的图像传感器芯片的结构例的框图。如图3所示，图像传感器芯片20包括像素部30、读出电路部40、控制电路部50，并且，图像传感器芯片20也可以包括电容器61～64。
在像素部30中，在多个像素(例如864个像素)上配置有各个受光元件(例如光电二极管)。读出电路部40将从像素部30输出的信号电荷转换为信号电压，读出像素信息。控制电路部50进行用于根据读出电路部40的输出电压生成像素信号的控制。例如，控制电路部50包括相关双采样(CDS：correlated double sampling)电路51、输出电路52、以及逻辑电路53。
相关双采样电路51对读出电路部40的输出电压进行相关双采样处理。即，相关双采样电路51对刚刚复位后的电压和曝光后的电压进行采样，进行它们的差分处理，由此，消除复位噪声，生成与光的强度对应的输出电压。输出电路52根据相关双采样电路51的输出电压生成并输出像素信号。从图2所示的片上系统17向逻辑电路53提供控制信号和时钟信号等。
电容器61连接在配置于图像传感器芯片20的第1区域AR1的高电位侧的电源电位的布线与低电位侧的电源电位的布线之间，使电源电压稳定。另外，电容器62～64连接在配置于图像传感器芯片20的第2区域AR2的高电位侧的电源电位的布线与低电位侧的电源电位的布线之间，使电源电压稳定。
＜像素部和读出电路部＞
图4是示出1个像素的像素部和读出电路部的等效电路的电路图。在图3所示的像素部30的1个像素上，例如配置有光电二极管PD作为具有光电转换功能的受光元件。光电二极管PD生成并蓄积与入射的光的强度对应的信号电荷。
为了从光电二极管PD读出信号电荷，图3所示的读出电路部40包括：前级传输门TG1、电荷蓄积电容C1、后级传输门TG2、电荷蓄积电容C2、缓冲晶体管QN1、复位晶体管QN2、以及选择晶体管QN3。另外，在读出电路部40的最后级设置有模拟移位寄存器的情况下，可以使选择晶体管QN3包括在模拟移位寄存器中。
这里，前级传输门TG1构成将光电二极管PD的阴极和电荷蓄积电容C1的一端作为源极和漏极的N沟道MOS晶体管的一部分。另外，存储器二极管构成电荷蓄积电容C1。
并且，后级传输门TG2构成将电荷蓄积电容C1的一端和电荷蓄积电容C2的一端作为源极和漏极的N沟道MOS晶体管的一部分。另外，电荷蓄积电容C2具有在P型半导体层上配置的N型浮置扩散区域(floating diffusion)FD。
光电二极管PD、前级传输门TG1、以及后级传输门TG2串联连接在低电位侧的电源电位VSS的布线与缓冲晶体管QN1的栅电极之间。另外，缓冲晶体管QN1的漏极与高电位侧的电源电位VDD的布线连接。在下文中，设电源电位VSS是接地电位0V。
复位晶体管QN2具有：与电源电位VDD的布线连接的漏极、与缓冲晶体管QN1的栅电极连接的源极、以及被提供复位信号RST的栅电极。另外，选择晶体管QN3具有：与缓冲晶体管QN1的源极连接的漏极、与读出电路部40的输出端子连接的源极、以及被提供像素选择信号SEL的栅电极。
前级传输门TG1在控制信号Tx1被激活为高电平时，将在光电二极管PD中蓄积的信号电荷传输到电荷蓄积电容C1。后级传输门TG2在控制信号Tx2被激活为高电平时，将在电荷蓄积电容C1中保持的信号电荷传输到电荷蓄积电容C2。电荷蓄积电容C2将传输的信号电荷转换为信号电压。
复位晶体管QN2在复位信号RST被激活为高电平时，将缓冲晶体管QN1的栅极电位复位成初始状态的电位(例如电源电位VDD)。当复位解除时，缓冲晶体管QN1从源极输出与电荷蓄积电容C2的两端之间的信号电压对应的输出电压。
选择晶体管QN3在像素选择信号SEL按照基于主扫描方向A(图2)的顺序被激活为高电平时，选择缓冲晶体管QN1的输出电压。由此，缓冲晶体管QN1的输出电压经由选择晶体管QN3输出到读出电路部40的输出端子而成为输出电压Vs。
＜像素部和读出电路部的单位框＞
图5是示出线传感器的像素部和读出电路部的单位框的例子的电路图。如图5所示，在主扫描方向A上连续的4个光电二极管PDa～PDd以及将从这些光电二极管PDa～PDd传输的信号电荷转换为信号电压并读出像素信息的读出电路部构成1个单位框40A。例如，在1个线传感器20上设置的单位框40A的数量是216个。
单位框40A的读出电路部包括：4个前级传输门TG1a～TG1d、4个后级传输门TG2a～TG2d、1个缓冲晶体管QN1、以及1个复位晶体管QN2。即，4个光电二极管PDa～PDd共用1个缓冲晶体管QN1和1个复位晶体管QN2。
这里，4个前级传输门TG1a～TG1d同时被控制成导通状态。另一方面，由于4个光电二极管PDa～PDd分别构成1个像素，因此，4个后级传输门TG2a～TG2d在不同的定时被控制成导通状态。由此，分别与4个光电二极管PDa～PDd的信号电荷对应的4个输出电压是从单位框40A按照分时的方式输出的。
在图5中示出了以共用的方式提供给4个前级传输门TG1a～TG1d的控制信号Tx1、以及分别提供给4个后级传输门TG2a～TG2d的4个控制信号Tx2a～Tx2d。如上所述，为了使4个前级传输门TG1a～TG1d同时导通，提供共用的控制信号Tx1。
这里，在提供给前级传输门TG1a～TG1d的控制信号Tx1和分别提供给后级传输门TG2a～TG2d的控制信号Tx2a～Tx2d中，高电平的电位也可以是不同的。例如，提供给前级传输门TG1a～TG1d的控制信号Tx1的高电平具有比电源电位VDD高的电位。
即，如果向前级传输门TG1a～TG1d提供具有比电源电位VDD高的电位的制御信号Tx1，则导通时的前级传输门TG1a～TG1d在规定值以下的曝光强度下，其电荷传输能力不会饱和，或者能够使饱和电平提高。因此，能够以较高的传输能力对在光电二极管PDa～PDd中蓄积的信号电荷进行传输。由此，能够形成对比度高的图像。
另一方面，如图5所示，控制信号Tx2a～Tx2d从CMOS逻辑电路70a～70d分别提供给后级传输门TG2a～TG2d。CMOS逻辑电路70a～70d在不产生电压降的情况下生成控制信号Tx2a～Tx2d，因此，能够提高后级传输门TG2a～TG2d的传输能力。
在图5中，作为CMOS逻辑电路70a～70d，使用了由P沟道型MOS晶体管和N沟道型MOS晶体管构成的模拟开关(传输门)，但本实施方式不限于此。例如，作为CMOS逻辑电路70a～70d，也可以使用时钟CMOS逻辑电路、与门电路等不产生电压降的电路。
图6是用于说明图5所示的单位框的动作的波形图。首先，光入射到光电二极管PDa～PDd，由此，光电二极管PDa～PDd生成并蓄积信号电荷。
接着，控制信号Tx1被施加到前级传输门TG1a～TG1d。前级传输门TG1a～TG1d通过控制信号Tx1进行导通，将在光电二极管PDa～PDd中蓄积的信号电荷分别传输给电荷蓄积电容C1(图4)。
在控制信号Tx1被禁用为低电平时，复位信号RST激活为高电平。由此，复位晶体管QN2导通，浮置扩散区域FD复位到初始状态的电位(例如电源电位VDD)。
此后，如图6所示，4个控制信号Tx2a～Tx2d依次激活为高电平。根据控制信号Tx2a～Tx2d，4个后级传输门TG2a～TG2d依次导通，将在各个电荷蓄积电容C1(图4)中蓄积的电荷分别传输到浮置扩散区域FD。
浮置扩散区域FD的电压根据信号电荷进行变化。4个浮置扩散区域FD经由公共的布线(在下文中也称作信号布线)与缓冲晶体管QN1的栅电极连接。因此，缓冲晶体管QN1根据4个浮置扩散区域FD的电压被依次驱动。由此，4个像素的输出电压Vs1～Vs4依次输出到输出端子。
图7是用于说明后级传输门的控制信号的生成动作的波形图。图3所示的逻辑电路53生成定时信号Tx2a1～Tx2d1并提供给所有的单位框。另外，逻辑电路53生成用于选择图5所示的单位框40A的框选择信号Tx2和Tx2r。
图5所示的CMOS逻辑电路70a～70d在提供给第1控制端子的框选择信号Tx2被激活为高电平、并且提供给第2控制端子的框选择信号Tx2r被禁用为低电平时，成为导通状态，并且将定时信号Tx2a1～Tx2d1作为控制信号Tx2a～Tx2d提供给单位框40A。由此，设定单位框40A的后级传输门TG2a～TG2d的传输期间，信号电荷被传输到浮置扩散区域FD，生成与信号电荷对应的信号电压。
＜布局＞
图8是示出图5所示的单位框的布局例的俯视图。另外，在图8中，穿过上层的布线还示出了栅极和下层的布线的一部分。在图8所示的像素区域内，图5所示的2个前级传输门TG1a和TG1b具有隔着栅绝缘膜配置在半导体层上的公共栅电极151A，2个前级传输门TG1c和TG1d具有隔着栅绝缘膜配置在半导体层上的公共栅电极151B。公共栅电极151A、151B与控制信号布线171连接，被提供控制信号Tx1。
另外，4个后级传输门TG2a～TG2d分别具有隔着栅绝缘膜配置在半导体层上的4个栅电极152a～152d。栅电极152a经由CMOS逻辑电路70a(图5)与控制信号布线172连接，被提供控制信号Tx2a。栅电极152b经由CMOS逻辑电路70b(图5)与控制信号布线173连接，被提供控制信号Tx2b。
同样，栅电极152c经由CMOS逻辑电路70c(图5)与控制信号布线174连接，被提供控制信号Tx2c。栅电极152d经由CMOS逻辑电路70d(图5)与控制信号布线175连接，被提供控制信号Tx2d。控制信号布线171～175在第1布线层上沿着图像传感器芯片的长度方向即X轴方向延伸。
4个浮置扩散区域FD经由沿着X轴方向延伸的信号布线191，与缓冲晶体管QN1的栅电极153、复位晶体管QN2的源极124连接。另外，缓冲晶体管QN1的漏极、复位晶体管QN2的漏极与电源电位VDD的布线连接，复位晶体管QN2的栅电极154与复位信号布线176连接。
这里，前级传输门TG1a和TG1b被配置成偏向将光电二极管PDa与光电二极管PDb之间的边界线延长后的延长线L1侧。优选的是，前级传输门TG1a和TG1b的公共栅电极151A在俯视时与延长线L1交叉，并且栅极宽度的中心线与延长线L1实质上一致。另外，在本申请中，“俯视”是从与半导体层的主表面垂直的方向对各部分进行透视。
另外，后级传输门TG2a和TG2b被配置成在与X轴方向正交的Y轴方向上与前级传输门TG1a、TG1b以伴有规定间隔的方式相邻，并且偏向延长线L1侧。优选的是，后级传输门TG2a、TG2b的栅电极152a、152b被配置在各个栅极宽度的中心线相对于延长线L1呈线对称的位置处。
由此，从光电二极管PDa经过前级传输门TG1a和后级传输门TG2a到达浮置扩散区域FD的电荷传输路径的长度与从光电二极管PDb经由前级传输门TG1b和后级传输门TG2b到达浮置扩散区域FD的电荷传输路径的长度之差减小。因此，能够减少由于从2个光电二极管PDa和PDb到达浮置扩散区域FD的电荷传输路径的长度之差导致的像素信号的偏差。
另外，在公共栅电极151A的两侧和栅电极152a、152b的两侧保证了空余的空间，因此，能够将该空间用作与栅电极同层的布线用的空间。在图8中，在栅电极152a的左侧的空间内配置有与栅电极152a连接的栅极布线152a1。
在上文中说明的前级传输门TG1a和TG1b以及后级传输门TG2a和TG2b的布局的特征也适用于前级传输门TG1c和TG1d以及后级传输门TG2c和TG2d的布局。在图8中，在栅电极152d的右侧的空间内配置有与栅电极152d连接的栅极布线152d1。
图9是图8所示的IX-IX的截面图。如图9所示，该固体摄像装置包括在N型半导体衬底100上形成的P阱110、以及在P阱110上形成的N型杂质区域121～124和P型杂质区域131～133。
半导体衬底100例如是由包含锑(Sb)或磷(P)等N型杂质的硅(Si)构成的。另外，作为P型杂质，使用了硼(B)等。在P型杂质区域132和133上通过LOCOS法等，分别形成了氧化硅膜(SiO2)等的绝缘膜141和142。
光电二极管PDb具有由P阱110构成的阳极和由N型杂质区域121构成的阴极。另外，存储器二极管SDb具有由P阱110构成的阳极和由N型杂质区域122构成的阴极。
在N型杂质区域121或122内，也可以使上部的杂质浓度比下部的杂质浓度高。另外，在N型杂质区域121或122的上部也可以设置高浓度的P型杂质区域(钉扎层)。通过设置钉扎层，能够减少在N型杂质区域121或122内产生的暗电流。
N型杂质区域123相当于浮置扩散区域(floating diffusion)FD，具有接触区域123a。N型杂质区域124构成复位晶体管QN2的源极，具有接触区域124a。
另外，在形成有P阱110等的半导体衬底100上，隔着各个栅绝缘膜分别形成有前级传输门TG1a和TG1b的公共栅电极151A、后级传输门TG2b的栅电极152b、以及缓冲晶体管QN1的栅电极153。各个栅电极例如是由掺杂了杂质从而具有导电性的多晶硅等构成的。
这里，也可以是，通过1个传输门对图4所示的光电二极管PD等受光元件与浮置扩散区域FD之间的电荷的传输进行控制，在这种情况下，省略了前级传输门TG1或后级传输门TG2以及电荷蓄积电容C1。这样，本实施方式的固体摄像装置具有像素区域，该像素区域包括受光元件、传输门(前级传输门TG1或后级传输门TG2)、构成电荷蓄积电容C2的一端的浮置扩散区域FD、以及缓冲晶体管QN1。
并且，本实施方式的固体摄像装置具有隔着各个层间绝缘膜依次配置在半导体层上的多个布线层。在各个布线层上，例如配置有包含铝(Al)或铜(Cu)等的多个布线。各个层间绝缘膜例如是由BPSG(Boron Phosphorus Silicon Glass：硼磷硅玻璃)或氧化硅膜(SiO2)等构成的。
＜寄生电容的减少＞
在图8和图9所示的布局中，在将浮置扩散区域FD和缓冲晶体管QN1的栅电极153电连接的信号布线与半导体层或电源布线等其他布线之间的寄生电容较大时，将信号电荷转换为信号电压时的转换增益下降，从而固体摄像装置的灵敏度下降。因此，本实施方式的固体摄像装置具有信号布线191，该信号布线191配置在比最下层靠上层的第N层的布线层上，将浮置扩散区域FD和缓冲晶体管QN1电连接。这里，N是2以上的整数。
这样，通过将对浮置扩散区域FD和缓冲晶体管QN1进行电连接的信号布线191配置在比最下层靠上层的布线层上，信号布线191与半导体层之间的距离DV扩大，因此，能够减少信号布线191与半导体层之间的寄生电容，改善由于将信号电荷转换为信号电压时的转换增益的下降所导致的固体摄像装置的灵敏度下降。因此，优选的是，配置有信号布线191的布线层尽可能是上层的布线层。
这里，也可以是，固体摄像装置还具有：第1组接触插塞，其以俯视时重叠的方式配置在第1层～第N层的层间绝缘膜的开口内，将浮置扩散区域123和信号布线191电连接；以及第2组接触插塞，其以俯视时重叠的方式配置在第1层～第N层的层间绝缘膜的开口内，将缓冲晶体管QN1和信号布线191电连接。
由此，缩短了浮置扩散区域123与信号布线191之间的电气路径，并且能够缩短缓冲晶体管QN1与信号布线191之间的电气路径。并且，固体摄像装置还具有第3组接触插塞，该第3组接触插塞以俯视时重叠的方式配置在第1层～第N层的层间绝缘膜的开口内，将复位晶体管QN2的源极124和信号布线191电连接。
在图9中，作为一例，示出了第1层间绝缘膜160、第1布线层170、第2层间绝缘膜180、以及第2布线层190。在第1层间绝缘膜160的开口处配置有多个接触插塞161～163，在第2层间绝缘膜180的开口处配置有多个接触插塞181～183。各个接触插塞例如包含钨(W)、铝(Al)、或铜(Cu)等。第1布线层170包括中继布线177～179。
在图9示出的例子中，配置在第2布线层190上的信号布线191将浮置扩散区域123和缓冲晶体管QN1的栅电极153电连接。即，浮置扩散区域123经由第1组接触插塞161、181以及中继布线177与信号布线191电连接。另外，缓冲晶体管QN1的栅电极153经由第2组接触插塞162、182以及中继布线178与信号布线191电连接。并且，复位晶体管QN2的源极124经由第3组接触插塞163、183以及中继布线179与信号布线191电连接。
信号布线191与半导体层(形成有杂质区域等的P阱110)之间的距离DV例如是2μM左右。另外，优选的是，信号布线191具有在像素区域内配置的多个布线中的最窄的宽度。由此，由于信号布线191与周边的其他布线之间的距离扩大，因此，能够减少信号布线191与其他布线之间的寄生电容，改善由于将信号电荷转换为信号电压时的转换增益的下降所导致的固体摄像装置的灵敏度下降。
即，对于包括固体摄像装置的半导体装置的布线的宽度，虽然按照半导体装置的设计规则确定了几个宽度，但是作为信号布线191的宽度，采用这些宽度中能够加工的界限内的最小宽度。或者，也可以是，通过使信号布线191的厚度变薄来减小布线之间的相对面积，减小与周围的其他布线之间的寄生电容。
另外，优选的是，信号布线191在俯视时不与其他布线交叉。由此，能够防止由于信号布线191与其他布线交叉所导致的布线之间的寄生电容的增加。并且，优选的是，在与半导体层的主表面(图中的上表面)平行的方向上的信号布线191和其他布线之间的距离DL比在与半导体层的主表面垂直的方向上的信号布线191和半导体层之间的距离DV大。由此，能够使信号布线191与其他布线之间的寄生电容变得远远小于信号布线191与半导体层之间的寄生电容。
在图8和图9所示的例子中，与半导体层的主表面平行的方向上的信号布线191和复位信号布线176之间的距离DL1～DL4分别比与半导体层的主表面垂直的方向上的信号布线191和半导体层之间的距离DV大。另外，在与半导体层的主表面平行的方向上的信号布线191和电源电位VDD的布线之间的距离DL5比在与半导体层的主表面垂直的方向上的信号布线191和半导体层之间的距离DV大。
图10是图8所示的X-X的截面图。在图10中示出了：与浮置扩散区域123电连接的信号布线191；复位信号布线176；以及与图8所示的后级传输门TG2a的栅电极152a连接的栅极布线152a1。
由于信号布线191配置在第2布线层190上并且复位信号布线176配置在第1布线层170上，因此，信号布线191与复位信号布线176之间的实际的距离比与半导体层的主表面平行的方向上的信号布线191和复位信号布线176之间的距离大。
＜电容耦合的减轻＞
如图8所示，在与后级传输门TG2a的栅电极152a连接的栅极布线152a1配置在信号布线191的附近的情况下，如果信号布线191与栅极布线152a1之间的电容耦合较强，则栅极布线152a1的电位变化给信号布线191的电位造成不良影响。
即，在栅极布线152a1的电位是高电平时，信号电荷经由后级传输门TG2a传输到浮置扩散区域FD，该信号电荷被转换为信号电压并提供给信号布线191。因此，如果信号布线191与栅极布线152a1之间的电容耦合较强，则在栅极布线152a1的电位向高电平转移时，信号布线191的电位可能发生变动。
同样，在与后级传输门TG2d的栅电极152d连接的栅极布线152d1配置在信号布线191的附近的情况下，如果信号布线191与栅极布线152d1之间的电容耦合较强，则栅极布线152d1的电位变化给信号布线191的电位造成不良影响。
因此，本发明的固体摄像装置还具有保护布线，该保护布线在俯视时配置在信号布线191和与传输门连接的栅极布线之间。在图8和图10所示的例子中，作为保护布线，采用了在俯视时配置在信号布线191与栅极布线152a1、152d1之间的复位信号布线176。
在这种情况下，通过作为保护布线的复位信号布线176减轻了信号布线191与栅极布线152a1、152d1之间的电容耦合，能够减少栅极布线152a1或152d1的电位变化对信号布线191的电位造成的不良影响。在缓冲晶体管QN1输出信号成分的期间内，由于复位信号布线176的电位固定为低电平(电源电位VSS)，因此，能够获得屏蔽效果。
另外，根据本实施方式，通过使用如下的固体摄像装置，能够提供通过拍摄被摄体而得到的图像数据的画质得到了改善的电子设备，该固体摄像装置能够减少将浮置扩散区域123与缓冲晶体管QN1电连接的信号布线191和半导体层或其他布线之间的寄生电容，改善由于将信号电荷转换为信号电压时的转换增益的下降所导致的灵敏度下降。
另外，本发明除了扫描装置以外，例如还可以应用到行车记录仪、数字摄像机、数字静态相机、移动电话等移动终端、视频电话、防盗用视频监视器、测量设备、以及医疗设备等对被摄体进行拍摄而生成图像数据的电子设备中。
在上述的实施方式中，对在P型半导体层上形成N型杂质区域等的情况进行了说明，但本发明不限于以上说明的实施方式。例如，本发明也可以应用于在N型半导体层上形成P型杂质区域等的情况中。这样，按照在该技术领域中具有通常知识的人员能够在本发明的技术思想内进行多种变形。

Claims (7)

1.一种固体摄像装置，其具有：
像素区域，其包括受光元件、传输门、浮置扩散区域以及缓冲晶体管；以及
布线，其配置在第N层的布线层中，将所述浮置扩散区域和所述缓冲晶体管电连接，其中，N是2以上的整数。
2.根据权利要求1所述的固体摄像装置，其中，
所述固体摄像装置还具有：
第1组接触插塞，其以俯视时重叠的方式配置在第1层～第N层的层间绝缘膜的开口内，将所述浮置扩散区域和所述布线电连接；以及
第2组接触插塞，其以俯视时重叠的方式配置在第1层～第N层的层间绝缘膜的开口内，将所述缓冲晶体管和所述布线电连接。
3.根据权利要求1或2所述的固体摄像装置，其中，
所述布线具有在所述像素区域内配置的多个布线中的最窄的宽度。
4.根据权利要求1～3中的任意一项所述的固体摄像装置，其中，
所述布线在俯视时不与其他布线交叉。
5.根据权利要求1～4中的任意一项所述的固体摄像装置，其中，
与设置有所述像素区域的半导体层的主表面平行的方向上的所述布线和其他布线之间的距离比与所述半导体层的主表面垂直的方向上的所述布线和所述半导体层之间的距离大。
6.根据权利要求1～5中的任意一项所述的固体摄像装置，其中，
所述固体摄像装置还具有保护布线，该保护布线在俯视时配置在所述布线和与所述传输门连接的布线之间。
7.一种电子设备，其具有：权利要求1～6中的任意一项所述的固体摄像装置。
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