CN1624926A - 电荷传输器件 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种电荷传输器件，其特征在于，具有：半导体基片；电荷传输部，形成在上述半导体基片上，进行信号电荷的传输；第1栅电极，形成在上述电荷传输部的上方，对上述传输进行控制；第2栅电极，在上述电荷传输部的上方，覆盖上述第1栅电极的端部，并形成在上述第1栅电极旁边，对上述传输进行控制；第1布线部，与上述第1栅电极连接，向上述第1栅电极施加驱动电压；以及第2布线部，与上述第2栅电极连接，向上述第2栅电极施加驱动电压，在上述第1布线部的上方的比第1布线部的横向端部更偏向内侧的范围内，形成了上述第2布线部。

Description

电荷传输器件
技术领域
本发明涉及能够用于摄录一体化的摄像机和数码静像摄影机等的固体摄像器件中的电荷传输器件。
背景技术
近几年，固体摄像器件广泛应用于一体型摄像机和数码静态相机的摄像部等。其中，行间传输方式CCD型固体摄像器件(以下称为IT-CCD)具有低噪声特性，所以，尤其倍受关注。
图1是表示一般的IT-CCD的结构的模式图。
在图1中，IT-CCD1具有：多个布置成二维状的光电二极管101，具有光电变换功能；埋入型沟道结构的垂直传输部102，与各光电二极管101邻接设置，在垂直方向上传输由光电二极管101产生的信号电荷；垂直传输控制极(ゲ一ト)103，与各光电二极管101邻接设置，对垂直传输进行控制；垂直布线部104，用于向各垂直传输控制极103提供用于控制传输的传输脉冲；水平传输部105，用于在水平方向上传输从各垂直传输部102传输来的信号电荷；以及输出部106，用于向外部输出水平传输部105的信号电荷。
图2是表示图1所示的6个单位像素的光电二极管101和垂直传输控制极103的栅电极(ゲ一ト電極)图形的图。
在图2中表示光电二极管204、垂直传输部102上的由第1多晶硅形成的第1传输控制极201、以及由第2多晶硅形成的第2传输控制极202。
图3表示用于向图1的各垂直传输控制极103供给驱动信号的垂直布线部104的栅电极图形的详细情况。
在图3中，和图2一样，示出了：由第1多晶硅形成的第1传输控制极201；由第2多晶硅形成的第2传输控制极202；由多晶硅形成的第1布线部208，用于向第1传输控制极201供给驱动电压；以及，由多晶硅形成的第2布线部209，用于向第2传输控制极202供给驱动电压。并且，第1布线部208和第2布线部209通过接点206与铝(AL)布线207电连接。这样，在各控制极上分别被施加用于垂直方向的电荷传输的传输脉冲。
在AL布线207上施加V1～V4的垂直传输脉冲，这样，在第1传输控制极201上依次施加V2或V4；在第2传输控制极202上依次施加V1或V3。而且，在以后的说明中，把施加V1的第2传输控制极称为V1控制极；把施加V2的第1传输控制极称为V2控制极；把施加V3的第2传输控制极称为V3控制极；把施加V4的第1传输控制极称为V4控制极。
图2和图3中的第1传输控制极201和第1布线部208由第1多晶硅形成，并且，第2传输控制极202和第2布线部209由第2多晶硅形成，第2传输控制极202和第2布线部209，在第1传输控制极201和第1布线部208上具有重叠部分。
以下说明该重叠部分。
图4是表示现有的IT-CCD的栅电极的图。图4b表示图4a中的垂直传输部203的中央附近A-A′处的断面图。
在图4中，V1控制极或V3控制极分别具有V2控制极或V4控制极的重叠部分a1；V2控制极或V4控制极分别具有V3控制极或V1控制极和重叠部分b1。
在第1传输控制极201和第2传输控制极202的重叠部分之间，形成了氧化膜等层间绝缘膜。这些层间绝缘膜的制作方法是：在形成第1传输控制极201之后，对第1传输控制极201进行氧化，或者用CVD等方法形成了层间绝缘膜之后，再形成第2传输控制极202。
形成第2传输控制极202后，利用氧化或CVD等方法进一步形成第2传输控制极202与其上方的布线层之间的层间绝缘膜。
在该第2传输控制极202氧化时，容易向重叠部分供给氧。重叠部分b1与重叠部分a1相比，其距离小，所以，2个重叠部分的层间绝缘膜厚度，重叠部分b1部分比重叠部分a1厚。
图5是表示现有的IT-CCD的栅电极布线部的图。图5(b)表示图5(a)所示的现有的IT-CCD的栅电极布线部的B-B′处的断面图。
在图5中，V1控制极或V3控制极分别具有与V2控制极或V4控制极之间的重叠部分a2；V2控制极或V4控制极分别具有与V3控制极或V1控制极之间的重叠部分b2。
而且，第1布线部208和第2布线部209下方的半导体基片205由硅形成。
图5中的重叠部分a2和b2若与图4中的垂直传输部203的栅电极的重叠部分a1和b1相比较，a2和a1的长度基本上相同，b2通常设计成与a2基本相等，所以b2比b1长，因此，重叠部分b2中的层间绝缘膜厚度不会像重叠部分b1那样厚。
而且，如今，通常在垂直传输部203中，在单位像素尺寸内邻接形成光电二极管等，尺寸没有余量的状况下进行了控制极。但在布线部内，没有必要邻接形成光电二极管，尺寸有余量，在重叠形成中一般也是均匀地进行。以上情况公布在专利文献“特开平11-40795号公报”中。
然而，在过去结构的固体摄像器件中的电荷传输器件，存在有：如以下说明那样，不能得到对驱动电压的充分耐压性的问题。
也就是说，存在的问题是：在布线部内，V4-V1、V2-V3间的控制极层间绝缘膜厚度小于摄像部的控制极层间绝缘膜厚度，所以，布线部上控制极间的耐压降低，当施加高电平电压(VH)和低电平电压(VL)的电压差时，在布线部产生控制极间漏电。
在专利文献1中公开的技术中，如图3所示，在布线部的接点206所在的区域内，没有控制极的重叠，可见没有这种问题。但在到达接点206之前的图形上产生的重叠足以造成上述问题。
并且，在该现有的例中，在布线部的接点所在的区域内，没有控制极的重叠，但这是由于作为固体摄像器件具有的单位像素相当大，在日益微细化的今天，很难说这是有效的方法。
并且，上述问题不仅限于固体摄像器件中的电荷传输部和布线部，还存在于所有的CCD型器件中。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供这样一种电荷传输器件，它即使在单位像素被微细化的状态下，在布线部也能获得与摄像部相同的控制极间耐压，不产生控制极间漏电而能够顺利进行驱动。
涉及本发明的电荷传输器件，其特征在于，具有：半导体基片；电荷传输部，形成在上述半导体基片上，进行信号电荷的传输；第1栅电极，形成在上述电荷传输部的上方，对上述传输进行控制；第2栅电极，在上述电荷传输部的上方，覆盖上述第1栅电极的端部，并形成在上述第1栅电极旁边，对上述传输进行控制；第1布线部，与上述第1栅电极连接，向上述第1栅电极施加驱动电压；以及第2布线部，与上述第2栅电极连接，向上述第2栅电极施加驱动电压，在上述第1布线部的上方的比第1布线部的横向端部更偏向内侧的范围内，形成了上述第2布线部。
此外，其特征在于，还具有把光变换成信号电荷的光电二极管，上述电荷传输部对上述光电二极管内蓄积的上述信号电荷进行传输，至少在形成了上述光电二极管的有效像素区域外，在上述第1布线部的上方的比上述第1布线部的横向端部更偏向内侧的范围内，形成了上述第2布线部。
并且，一种电荷传输器件，其特征在于，具有：半导体基片；电荷传输部，形成在上述半导体基片上，进行信号电荷的传输；第1栅电极，形成在上述电荷传输部的上方，对上述传输进行控制；第2栅电极，在上述电荷传输部的上方，形成在上述第1栅电极的旁边，并从上述第1栅电极的端部起以重叠长度d覆盖上述第1栅电极，对上述传输进行控制；第1布线部，与上述第1栅电极连接，向上述第1栅电极施加驱动电压；以及第2布线部，与上述第2栅电极连接，向上述第2栅电极施加驱动电压；以重叠长度d2覆盖上述第1布线部端部而形成上述第2布线部，上述重叠长度d2小于等于上述重叠长度d1。
此外，其特征在于，还具有把光变换成信号电荷的光电二极管，上述电荷传输部对上述光电二极管内蓄积的上述信号电荷进行传输，至少在形成了上述光电二极管的有效像素区域外，上述第2布线部以重叠长度d2覆盖上述第1布线部的端部，上述重叠长度d2小于等于上述重叠长d1。
附图说明
通过结合附图举例说明的实施例，将能够清楚了解本发明的优点和特征。
图1是现有的固体摄像器件(IT-CCD)的概要平面图。
图2是表示现有的IT-CCD的栅电极图形的图。
图3是表示现有的IT-CCD的栅电极布线部图形的图。
图4(a)是表示现有的IT-CCD的栅电极图形的图，(b)是表示其断面的图。
图5(a)是表示现有的IT-CCD的栅电极布线部图形的图，(b)是表示其断面的图。
图6是表示涉及本发明第1实施例的电荷传输器件的、栅电极布线部的图形的图。
图7(a)是表示涉及本发明第1实施例的电荷传输器件的栅电极布线部的图形的图，(b)是其断面图。
图8(a)是表示涉及本发明第2实施例的电荷传输器件的栅电极布线部的图形的图，(b)是其断面图。
具体实施方式
以下参照附图，详细说明本发明的实施方式。
[第1实施方式]
图6是表示涉及本发明第1实施方式的固体摄像器件的电荷传输器件的电极图形的图。
在图6中示出：由第1多晶硅形成的第1传输控制极201；由第2多晶硅形成的第2传输控制极202；由多晶硅形成的第1布线部208，用于把驱动电压供给到第1传输控制极上；以及由多晶硅形成的第2布线部209，用于把驱动电压供给到第2传输控制极202上。
并且，第1布线部208和第2布线部209，通过接点206与AL布线207电连接。这样，在各控制极上施加用于垂直方向的电荷传输的传输脉冲。
在AL布线207上分别施加V1～V4的垂直传输脉冲，这样，分别在第1传输控制极201上依次施加V2或V4；在第2传输控制极上依次施加V1或V3。在以后的说明中，把施加V1的第2传输控制极称为V1控制极；把施加V2的第1传输控制极称为V2控制极；把施加V3的第2传输控制极称为V3控制极；把施加V4的第1传输控制极称为V4控制极。
图7(a)是表示涉及本发明第1实施例的栅电极布线部的电极图形的图，图7(b)是图7(a)所示的平面图中C-C′的断面图。
在图7中，V1控制极或V3控制极的结构，分别具有与V2控制极或V4控制极之间的重叠部分a3；V2控制极或V4控制极没有与V3控制极或V1控制极之间的重叠。
在本实施例中V1控制极或V3控制极分别与V2控制极或V4控制极之间的重叠部分a3，分别等于V1控制极或V3控制极的控制极宽。再者，V1和V3控制极宽分别是V2或V4控制极宽以下的尺寸，而且不从V2和V4控制极伸出。
如上所述，根据本发明第1实施例的电荷传输器件的结构，能够实现这样的电荷传输器件，其不会产生现有技术的图5中说明的控制极间漏电，在布线部也能够获得与摄像部相同的控制极间耐压，不会产生控制极间漏电，能够顺利地进行驱动。
[第2实施方式]
图8(a)是表示涉及本发明第2实施方式的电荷传输器件的栅电极布线部的电极图形的图，图8(b)是图8(a)所示的平面图中的D-D′的断面图。
在图8中表示出：由第1多晶硅形成的第1传输控制极201、由第2多晶硅形成的第2传输控制极202、以及第1传输控制极201和第2传输控制极202分别形成在布线部上的图形。
并且，在本实施例中也和第1实施例一样，在第1传输控制极201上施加V2或V4；在第2传输控制极202上施加V1或V3。
在图8中，V1控制极或V3控制极分别具有与V2控制极或V4控制极之间的重叠部分a4；V2控制极或V4控制极分别具有与V3控制极或V1控制极之间的重叠部分b4。
在本实施例中，重叠部分a4和b4的长度分别等于图4所示的垂直传输部203中的重叠部分a1和b1。
在本发明的第1实施例中，如图6或图7所示，在结构上，作为第2布线部的V1和V3仅在作为第1布线部的V2和V4的上面互相对置。因此，在V1或V3和V2或V4之间施加高电压时，电场集中在从栅电极断面结构来看构成其平面的边和构成其侧面的边进行交叉的角部分，在上下相对的控制极之间形成容易产生漏电的部位。
然而，根据本发明的第2实施例的结构，在第1传输控制极201上产生电场集中的角部分不会被第2传输控制极202覆盖，即使在两控制极之间施加高电压，也不会出现容易漏电的薄弱部位。
垂直传输控制极的布线部是最早通过AL等金属布线而施加外部电压的部位，以后通过多晶硅等栅电极来向垂直传输部203整体施加电压。但由多晶硅形成的栅电极电阻较大，在垂直传输部203施加电压的速度缓慢。
这样，垂直传输控制极的布线部是控制极间的、耐压性最容易受到破坏的部位，所以，根据本发明的结构，能够大幅度提高布线部的耐压性能。
在本发明的第2实施例中，如图8所示，第2布线部209以a4和b4的重叠量，分别覆盖第1布线部208的断面结构中构成平面的边和构成其侧面的边交叉的角部分。该重叠量，例如按照V1和V2的重叠量a4为0.5μm左右，该量等于垂直传输部203的V1和V2的重叠量a1。并且，V2和V3的重叠量b4为0.2μm左右，这也等于垂直传输部203的V2和V3的重叠量b1。也就是说，形成以下关系：a1a4＞b4b1。
因为V2和V3的重叠量b4小，所以在对第2布线部209进行氧化等处理时供给氧，在该重叠部，使V2和V3的层间绝缘膜厚度增加。
因此，重叠量a4和b4，若将其大小形成为不大于图4中的垂直传输部203的各重叠量a1和b1，则该部分的层间绝缘膜在布线部不会被加工成较薄，所以，能够防止在第1布线部208的角部分，垂直传输部203与覆盖在其上面的第2布线部209之间的耐压性能降低。
驱动电压在第1和第2实施例中是通用的，但传输脉冲V1～V4作为垂直传输脉冲，在各电极上交替施加M(中)电压和L(低)电压。在从光电二极管向垂直传输部203传输电荷时，则施加H(高)电压。
例如，在传输控制极V1和V3上施加了H电压，但这时若考虑相邻的布线之间的电压差，则V1和V2或V3和V4之间，布线间的重叠较大，耐压较弱，所以在V2和V4为M电压时，希望分别施加H电压的V1和V3。在本发明的第1实施例中，在传输控制极布线部，不存在对第1传输控制极201的角部分进行覆盖的部分，所以，不用考虑V1-V2、V3-V4电压，但在垂直传输部203处存在覆盖角部分的部分，所以，无论在哪个实施例中，也考虑上述驱动电压的是较有效的。
如上所述，根据本发明的第1和第2实施例的结构的电荷传输器件，在栅电极的布线部，也和摄像部一样，能够提高重叠部分的耐压，在控制极之间施加高电压脉冲时，在布线部不会发生漏电等问题，能够顺利地驱动。
而且，在本发明的实施例中，用施加V1～V4R的4相脉冲的例来说明了传输控制极，但不言而喻，如上述电压施加例中所述，鉴于施加到各控制极上的电压差及覆盖其间的角部分的重叠量，在任意相数的脉冲和电极结构中，也都是一样的。
并且，虽然将布线作为AL进行了说明，但不言而喻，即使是铜、钨等其他低电阻布线也是一样。
再者，将控制极材料作为多晶硅进行了说明，但显然用多晶类或其他低阻布线材料也是一样的。
而且，涉及本发明的实施例的图6～图8中，在水平传输部105的输出部附近必须确保布线或电路区，所以第1布线部208和第2布线部209的垂直传输部203侧形成弯曲状，以便避免上述现象，但也可以形成直线状。
再者，本发明并不仅限于固体摄像器件中的电荷传输部和布线部，能够适用于CCD型的所有器件。
产业上的应用
涉及本发明的电荷传输器件能够适用于IT-CCD等固体摄像器件。在单位像素的微细化带来了控制极间绝缘膜厚度变薄的今天，其实用性很强。

Claims (4)

1、一种电荷传输器件，其特征在于，具有：
半导体基片；
电荷传输部，形成在上述半导体基片上，进行信号电荷的传输；
第1栅电极，形成在上述电荷传输部的上方，对上述传输进行控制；
第2栅电极，在上述电荷传输部的上方，覆盖上述第1栅电极的端部，并形成在上述第1栅电极旁边，对上述传输进行控制；
第1布线部，与上述第1栅电极连接，向上述第1栅电极施加驱动电压；以及
第2布线部，与上述第2栅电极连接，向上述第2栅电极施加驱动电压，
在上述第1布线部的上方的比第1布线部的横向端部更偏向内侧的范围内，形成了上述第2布线部。
2、如权利要求1所述的电荷传输器件，其特征在于，还具有把光变换成信号电荷的光电二极管，
上述电荷传输部对上述光电二极管内蓄积的上述信号电荷进行传输，
至少在形成了上述光电二极管的有效像素区域外，在上述第1布线部的上方的比上述第1布线部的横向端部更偏向内侧的范围内，形成了上述第2布线部。
3、一种电荷传输器件，其特征在于，具有：
半导体基片；
电荷传输部，形成在上述半导体基片上，进行信号电荷的传输；
第1栅电极，形成在上述电荷传输部的上方，对上述传输进行控制；
第2栅电极，在上述电荷传输部的上方，形成在上述第1栅电极的旁边，并从上述第1栅电极的端部起以重叠长度d覆盖上述第1栅电极，对上述传输进行控制；
第1布线部，与上述第1栅电极连接，向上述第1栅电极施加驱动电压；以及
第2布线部，与上述第2栅电极连接，向上述第2栅电极施加驱动电压；
以重叠长度d2覆盖上述第1布线部端部而形成上述第2布线部，上述重叠长度d2小于等于上述重叠长度d1。
4、如权利要求3所述的电荷传输器件，其特征在于，还具有把光变换成信号电荷的光电二极管，
上述电荷传输部对上述光电二极管内蓄积的上述信号电荷进行传输，
至少在形成了上述光电二极管的有效像素区域外，上述第2布线部以重叠长度d2覆盖上述第1布线部的端部，上述重叠长度d2小于等于上述重叠长d1。
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