JP2011071437A - 固体撮像装置とその製造方法、及び電子機器 - Google Patents

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Abstract

【課題】スミア特性が向上され、信号電荷の読み出し時において、一定の読み出し電圧で読み出しが可能とされた固体撮像装置を提供する。
【解決手段】受光部2で生成、蓄積された信号電荷を読み出すための読み出し電極9と、電荷転送路15内に読み出された信号電荷を転送するための転送電極10a(10b)とを単一の同層に、独立に形成する。また、これらの読み出し電極9、及び転送電極10a(10b)は、同一のパターニング工程で形成する。読み出し電極9を転送電極10a(10b)に対して精度良く形成することにより、読み出し電圧のばらつきが低減される。また、読み出し電極9及び転送電極10a(10b)を、遮光性を有する電極材料で形成することにより、スミアの低減が図られる。
【選択図】図2

Description

本発明は、固体撮像装置、及び固体撮像装置の製造方法に関する。また、その固体撮像装置を用いた電子機器に関する。
エリアセンサや、デジタルスチルカメラ等に用いられるCCD型固体撮像装置は、入射光に応じた信号電荷が生成、蓄積される受光部と、受光部からの信号電荷を転送するための電荷転送部を有する。電荷転送部は、CCD構造とされており、半導体基板に形成された電荷転送路と、その上部に複数個隣接して配置された転送電極とから構成されている。この電荷転送部では、受光部から読み出された信号電荷を複数の転送電極を順次駆動することにより転送する。
CCD型固体撮像装置では、この転送電極下部に直接光が入射すると、いわゆるスミアとなり画像に疑似像を写してしまう。このような現象を抑制するために、IT型(Inter Line Transfer)CCD固体撮像装置では、一般に転送電極上に光を遮光する材料からなる遮光膜を成膜する。
この遮光膜の材料としては、一般に、金属材料を使用する。また、同時にこの遮光膜の一部を、受光部に蓄積された信号電荷を電荷転送路に読み出すために用いられる読み出し電極として使用することが提案されている。下記に遮光膜を読み出し電極として使用した従来の固体撮像装置について説明する。
図28は、従来のCCD型固体撮像装置の概略断面構成図である。従来のCCD型固体撮像装置は、受光部PDと、受光部PDに隣接して形成された電荷転送路305と、受光部PDを除く領域を遮光する遮光膜322と、読み出し電極320と、転送電極333とを有して構成されている。また、光入射側に形成されたカラーフィルタ層325及びオンチップレンズ層326を有して構成されている。
受光部PDは、例えばn型の半導体基板からなる基板300の光入射側に形成され、主に、基板表面に形成されたp型の高濃度不純物領域からなる暗電流抑制領域302と、その下部に形成されたn型の不純物領域からなる電荷蓄積領域301とから構成されている。受光部PDでは、暗電流抑制領域302と電荷蓄積領域301との間のpn接合により、主なフォトダイオードが構成されている。
電荷転送路305は、基板300の受光部PDの一方の側に隣接して形成されたn型の不純物領域で構成されている。また、電荷転送路305の下部には、p型の高濃度不純物領域からなるウェル領域304が形成されている。
転送電極333は、電荷転送路305上部にゲート絶縁膜を介して形成されており、実際には、転送電極333は、電荷転送路305上の垂直方向に複数形成されている。
このような電荷転送路305と転送電極333により、CCD構造の垂直転送レジスタが構成される。垂直転送レジスタでは、受光部PDで生成、蓄積された信号電荷が電荷転送路305内に読み出された後、複数の転送電極333を順次駆動することにより電荷転送路305に読み出された信号電荷を垂直方向に転送する。
そして、受光部PDとその受光部PDに隣接する垂直転送レジスタとにより画素が構成され、各画素は、基板300に形成されたp型の高濃度不純物領域からなる素子分離領域303により分離されている。
遮光膜322は、例えばアルミニウム(Al)からなる金属材料からなり、基板300上に形成された転送電極333上部に層間絶縁膜311を介して形成されている。そして、この遮光膜322では、遮光膜322の端から入射する光によって電荷転送路305にスミアが発生することを防止するために、張り出し部321が形成されている。
遮光膜322を含む基板300上全面には、プラズマSiN膜323が形成され、そのプラズマSiN膜323上部には、平坦化膜324が形成されている。そして、その平坦化膜324上部には、画素毎にR(赤)、G(緑)、B(青)のカラーフィルタ層325が形成され、カラーフィルタ層325上部には、画素のそれぞれの受光部PDに対応する位置に、オンチップレンズ層326が形成されている。
そして、従来の固体撮像装置では、遮光膜322端部が受光部PDと電荷転送路305間に構成される読み出しゲート部上にまで張り出した張り出し部321が信号電荷の読み出し動作の為の読み出し電極320を兼ねるように形成されている。
以上の構成を有する固体撮像装置では、遮光膜322に読み出し電圧を印加することにより、受光部PDで生成、蓄積された信号電荷が、読み出しゲート部を介して電荷転送路305に読み出される。そして、転送電極333に順次転送電圧を印加することにより、読み出された信号電荷は垂直方向に転送される。
このような、従来の固体撮像装置の構造では、遮光膜322が読み出し電極を兼ねることができることにより、遮光膜322と読み出し電極320とを別に保つ構造よりも受光部PDの面積を増やすことができ、光をより受光部PDに容易に取り込むことが可能となる。
ところで、図28に示すように、遮光膜322を読み出し電極として用いる場合、転送電極333と読み出し電極とは別の工程で形成され、転送電極333と読み出し電極との位置関係はその間に成膜される層間絶縁膜311の膜厚Pで決まる。このため、層間絶縁膜311の膜厚Pが変わると、読み出し電極320と、基板300内の受光部PDと電荷転送路305との間に形成されるポテンシャルバリアとの位置関係がずれてしまう。
図29A,Bに、図28のA−A’線上に沿う基板300内のポテンシャル構成を示す。
図29Aは、受光部PDと電荷転送路305との間に形成されるポテンシャルバリアと読み出し電極320との位置関係が理想的に形成された場合のポテンシャル変化図である。また、図29Bは、受光部PDと電荷転送路305との間に形成されるポテンシャルバリアと読み出し電極320との位置関係がずれて形成された場合のポテンシャル変化図である。
図29Aに示すように、ポテンシャルバリアと読み出し電極320との位置関係が好適に形成された場合には、読み出し電極320に読み出し電圧が印加された場合、読み出し電極320の電圧がポテンシャルバリア全体にかかる。このため、バリアを低い電圧でも潰すことができ、受光部PDから電荷転送路305へ信号電荷を効率良く読み出すことができる。
一方、図29Bに示すように、ポテンシャルバリアと読み出し電極320と位置関係がずれて形成された場合には、読み出し電極320に読み出し電圧が印加された場合、読み出し電極320の電圧がポテンシャルバリア全体にかからない。この場合、図29Aに示したようなポテンシャルバリアと読み出し電極320とが好適に形成された場合と同じ読み出し電圧を印加したのでは、ポテンシャルが潰せず、受光部PDから電荷転送路305に信号電荷を読み出すことができない。このため、図29Bに示す例では、バリアを潰すのに高い電圧が必要となる。
読み出し電極320とポテンシャルバリアとの位置関係のばらつきを考慮して読み出し電極320を高く設定すれば、受光部PDから電荷転送路305に信号電荷を読みだすことができるが、読み出し電圧が高いと消費電力が高くなる。このため読み出し電圧は極力低いほうが望ましい。
また、上述した従来の固体撮像装置では、遮光膜322で形成された読み出し電極320は、その読み出し電極320の形成時に遮光性のある材料を成膜後、リソグラフィー法でパターニングし、ドライエッチング法で余分な膜を除去することが一般的である。しかし、この場合、パターニング時に段差があるために、そのリソグラフィー法で用いられるフォトレジスト膜厚がばらつき、このためパターン寸法がばらついてしまう。このため、読み出し電極320の幅もばらつく。
このように、転送電極333と読み出し電極320との位置関係のばらつきと、パターニング時のばらつきが相互作用するため、従来の構造では、読み出し電圧を制御することが極めて困難である。
特開2004−165462号公報
上述の点に鑑み、本発明は、スミア特性が向上され、信号電荷の読み出し時において、一定の読み出し電圧で読み出しが可能とされた固体撮像装置を提供する。
上記課題を解決し、本発明の目的を達成するため、本発明の固体撮像装置は、受光部と、電荷転送路と、転送電極と、読み出しゲート部と、読み出し電極とから構成される画素を有して構成されている。受光部は、基板の光入射側に形成され、入射光量に応じた信号電荷を生成、蓄積する。電荷転送路は、受光部に一方の側に形成され、受光部から読み出された信号電荷を転送する。転送電極は、電荷転送路内の信号電荷を転送するために、電荷転送路が形成された基板上部に遮光材料により形成されている。読み出しゲート部は、受光部と電荷転送路との間に形成され、受光部に形成された信号電荷の読み出し動作を行う。読み出し電極は、読み出しゲート部に読み出し動作を行わせるために読み出しゲート部が形成された基板上部に遮光材料により形成され、転送電極とは独立に、転送電極と同一の単層に形成されている。
本発明の固体撮像装置では、読み出し電極が、転送電極と同一の単層に、転送電極とは独立に形成されている。読み出し電極と転送電極とが独立に形成されるため、読み出し電極への読み出し電圧の印加時に、転送電極に高電圧が印加されることがない。また、読み出し電極と転送電極とが同一の単層に形成されるため、読み出し電極と転送電極の位置関係は精度良く形成されている。
本発明の固体撮像装置の製造方法は、以下の工程を有する。まず、基板を準備する工程を有する。また、基板の所望の領域に所望の不純物をイオン注入することにより、入射光に応じた光を生成、蓄積する受光部と、受光部で生成、蓄積された信号電荷を転送する電荷転送路を形成する工程を有する。また、受光部及び電荷転送路の形成の前又は後に、基板上の所望の領域に1回のパターニングで、受光部の信号電荷を電荷転送路に読み出すための読み出し電極と、電荷転送路に読み出された信号電荷を転送するための転送電極をそれぞれ独立に形成する工程を有する。また、読み出し電極と前記転送電極上部に、コンタクト部を介して読み出し電極に電気的に接続される配線層を形成する工程を有する。
本発明の固体撮像装置の製造方法によれば、1回のパターニングで読み出し電極と転送電極とが形成されるので、読み出し電極と転送電極との位置決めが精度よくなされ、読み出し電極の電極幅も精度良く形成される。
本発明の電子機器は、光学レンズと、光学レンズに集光された光が入射される固体撮像装置と、固体撮像装置が出力される出力信号を処理する信号処理回路とを有して構成されている。そして、本発明の電子機器を構成する固体撮像装置は、受光部と、電荷転送路と、転送電極と、読み出しゲート部と、読み出し電極とから構成される画素を有して構成されている。固体撮像装置において、受光部は、基板の光入射側に形成され、入射光量に応じた信号電荷を生成、蓄積する。また、電荷転送路は、受光部に一方の側に形成され、受光部から読み出された信号電荷を転送する。また、転送電極は、電荷転送路内の信号電荷を転送するために、電荷転送路が形成された基板上部に遮光材料により形成されている。読み出しゲート部は、受光部と電荷転送路との間に形成され、受光部に形成された信号電荷の読み出し動作を行う。また、読み出し電極は、読み出しゲート部に読み出し動作を行わせるために読み出しゲート部が形成された基板上部に遮光材料により形成され、転送電極とは独立に、転送電極と同一の単層に形成されている。
本発明によれば、読み出し電極と、転送電極の位置関係が精度良く形成することができるため、読み出し電圧を一定に制御することができ、また、スミア特性の向上した固体撮像装置を得ることができる。またその固体撮像装置を用いることにより、画質の向上が図られた電子機器が得られる。
本発明の第1の実施形態に係るCMOS型の固体撮像装置の全体を示す概略構成図である。 A,B 第1の実施形態例の固体撮像装置の要部における概略平面構成図と、そのa−a’線上に沿う断面構成図である。 A,B 第1の転送電極、第2の転送電極、及び読み出し電極のみの平面構成図と、配線層のみの平面構成図である。 A〜D 本発明の第1の実施形態における固体撮像装置の製造方法を示す工程図(その1)である。 E〜H 本発明の第1の実施形態における固体撮像装置の製造方法を示す工程図(その2)である。 I 本発明の第1の実施形態における固体撮像装置の製造方法を示す工程図(その2)である。 A,B 本発明の第2の実施形態に係る固体撮像装置の要部における概略平面構成図と、そのa−a’線上に沿う断面構成図である。 第1の転送電極、第2の転送電極、及び読み出し電極のみの平面構成図である。 A,B 本発明の第3の実施形態に係る固体撮像装置の要部における概略平面構成図と、そのa−a’線上に沿う断面構成図である。 第1〜第3の転送電極、及び読み出し電極のみの平面構成図である。 A,B 本発明の第4の実施形態に係る固体撮像装置の要部における概略平面構成図と、そのa−a’線上に沿う断面構成図である。 A,B 第1の転送電極、第2の転送電極、及び読み出し電極のみの平面構成図と、配線層のみの平面構成図である。 A,B 本発明の第5の実施形態に係る固体撮像装置の要部における概略平面構成図と、そのa−a’線上に沿う断面構成図である。 A,B 第1の転送電極、第2の転送電極、及び読み出し電極のみの平面構成図と、配線層のみの平面構成図である。 A,B 本発明の第6の実施形態に係る固体撮像装置の要部の概略平面構成図と、そのa−a’線上に沿う断面構成図である。 A,B 第1の転送電極、第2の転送電極、及び読み出し電極のみの平面構成図と、配線層のみの平面構成図である。 A,B 本発明の第7の実施形態に係る固体撮像装置の要部の概略平面構成図と、そのa−a’線上に沿う断面構成図である。 第1〜第3の転送電極及び読み出し電極のみの平面構成図である。 A,B 本発明の第8の実施形態に係る固体撮像装置の要部の概略平面構成図と、そのa−a’線上に沿う断面構成図である。 第1の転送電極、第2の転送電極及び読み出し電極のみの平面構成図である。 A,B 本発明の第9の実施形態に係る固体撮像装置の要部の概略平面構成図と、そのa−a’線上に沿う断面構成図である。 転送電極及び読み出し電極のみの平面構成図である。 A,B 本発明の第10の実施形態に係る固体撮像装置の要部の概略平面構成図と、そのa−a’線上に沿う断面構成図である。 転送電極及び読み出し電極のみの平面構成図である。 A,B 本発明の第11の実施形態に係る固体撮像装置の要部の概略平面構成図と、そのa−a’線上に沿う断面構成図である。 転送電極及び読み出し電極のみの平面構成図である。 本発明の第12の実施形態に係る電子機器の概略構成図である。 従来の固体撮像装置の概略断面構成図である。 A,B 図28のA−A’線上に沿う基板300内のポテンシャル構成である。
以下に、本発明の実施形態に係る固体撮像装置とその製造方法、及び電子機器の一例を、図1〜図27を参照しながら説明する。本発明の実施形態は以下の順で説明する。なお、本発明は以下の例に限定されるものではない。
1.第1の実施形態:固体撮像装置
1−1 固体撮像装置全体の構成
1−2 要部の構成
1−3 製造方法
2.第2の実施形態:固体撮像装置
3.第3の実施形態:固体撮像装置
4.第4の実施形態:固体撮像装置
5.第5の実施形態:固体撮像装置
6.第6の実施形態:固体撮像装置
7.第7の実施形態:固体撮像装置
8.第8の実施形態:固体撮像装置
9.第9の実施形態:固体撮像装置
10.第10の実施形態:固体撮像装置
11.第11の実施形態:固体撮像装置
12.第12の実施形態:電子機器
〈1.第1の実施形態:固体撮像装置〉
[1−1 固体撮像装置の全体の構成]
図1に本発明の第1の実施形態に係るCCD型の固体撮像装置の概略構成図を示す。図1に示すように、本実施形態例の固体撮像装置1は基板6に形成された複数の受光部2と、垂直転送レジスタ3と、水平転送レジスタ4および出力回路5とを有して構成されている。そして、1つの受光部2と、その受光部2に隣接する垂直転送レジスタ3とにより単位画素7が構成されている。
受光部2は、受光量に応じた信号電荷を生成する光電変換素子、すなわちフォトダイオードにより構成されるものであり、入射光量に応じた信号電荷を生成するものである。本実施形態例では、受光部2は、基板6の二次元平面内の水平方向及び垂直方向に、複数個、マトリクス状に形成されている。
垂直転送レジスタ3は、CCD構造とされ、垂直方向に配列される受光部2毎に、垂直方向に複数形成される。この垂直転送レジスタ3は、受光部2から読み出された信号電荷を垂直方向に転送するものである。
本実施形態例の垂直転送レジスタ3が形成されている転送ステージは、図示しない転送駆動パルス回路から印加される転送駆動パルスにより、例えば、4相駆動される構成とされている。
また、垂直転送レジスタ3の最終段では、転送駆動パルスが印加されることにより、最終段に保持されていた信号電荷は、水平転送レジスタ4に転送される構成とされている。
水平転送レジスタ4は、CCD構造とされ、垂直転送レジスタ3の最終段の一端に形成されるものである。この水平転送レジスタ4が形成されている転送ステージは、垂直転送レジスタ3により垂直転送されてきた信号電荷を、一水平ライン毎に水平方向に転送するものである。
出力回路5は、水平転送レジスタ4により水平転送された信号電荷を電荷電圧変換することにより、映像信号として出力するものである。
以上の構成を有する固体撮像装置1においては、受光部2に蓄積された信号電荷は、垂直転送レジスタ3により、垂直方向に転送されて、水平転送レジスタ4内に転送される。そして、水平転送レジスタ4内に転送されてきた信号電荷は、水平転送レジスタ4内の信号電荷は、それぞれ水平方向に転送され、出力回路5を介して映像信号として出力される。
[1−2 要部の構成]
図2Aに、本実施形態例の固体撮像装置1の要部における概略平面構成を示し、図2Bに、図2Aのa−a’線上に沿う概略断面構成を示す。図2A,Bでは、4画素分の平面構成を示している。
本実施形態例の固体撮像装置1の画素7は、基板6に形成された受光部2、電荷転送路15、及び読み出しゲート部16と、基板6上に形成された第1の転送電極10a、第2の転送電極10b、及び読み出し電極9とを有して構成されている。また、第1の転送電極10a、第2の転送電極10b及び読み出し電極9上部には、配線層11が形成されている。
図3Aに、第1の転送電極10a、第2の転送電極10b、及び読み出し電極のみの平面構成を示し、図3Bに、配線層のみの平面構成を示す。
以下に、図2A,B及び図3A,Bを参照しながら、画素7の構成を詳述する。
図2Aに示すように、基板6は、第1導電型(本実施形態例では、n型とする)の半導体基板で構成されている。
受光部2は、基板6の光入射側の最表面に形成された第2導電型(本実施形態例ではp型とする)の高濃度不純物領域からなる暗電流抑制領域18と、その下部に接して形成されたn型の不純物領域からなる電荷蓄積領域17とで構成されている。受光部2では、暗電流抑制領域18と電荷蓄積領域17との間に形成されるpn接合により、主なフォトダイオードが構成され、受光部2に入射した光が光電変換することにより生成された信号電荷は、電荷蓄積領域17に蓄積される。また、暗電流抑制領域18により、基板6の界面で発生する暗電流が暗電流抑制領域18の多数キャリアである正孔に捕獲されることに抑制される。
電荷転送路15は、受光部2の一方の側の基板6表面側に形成されたn型の高濃度不純物領域からなり、垂直方向に形成された受光部2毎に1ラインずつ形成されている。そして、n型の高濃度不純物領域からなる電荷転送路15の下部には、p型の高濃度不純物領域からなるウェル領域14が形成されている。
読み出しゲート部16は、受光部2と電荷転送路15間に形成されており、基板6を構成するn型領域によって構成されている。この読み出しゲート部16では、受光部2で蓄積された信号電荷を電荷転送路15に読み出す、読み出し動作が行われる。そして、隣接する画素7間は、基板6の表面側にp型の高濃度不純物領域により構成された素子分離領域13により電気的に分離される。
図2Bに示すように、第1の転送電極10a及び第2の転送電極10bは、基板6に形成された電荷転送路15上に例えばシリコン酸化膜からなる絶縁膜8を介して形成されている。また、図2A、及び図3Aに示すように、第1の転送電極10a及び第2の転送電極10bは電荷転送路15に沿って、垂直方向に順に形成されている。そして、第1の転送電極10aは、同一行の画素7を構成する第1の転送電極10aと配線部19aによって接続され、同じく、第2の転送電極10bも、同一行の画素7を構成する第2の転送電極10bと配線部19bによって接続されている。そして、このような構成の電荷転送路15、第1の転送電極10a、及び第2の転送電極10bにより、CCD構造の垂直転送レジスタ3が構成されている。
読み出し電極9は、基板6に形成された読み出しゲート部16上に、シリコン酸化膜からなる絶縁膜8を介して形成されている。この読み出し電極9は、図3Aに示すように、第1の転送電極10a及び第2の転送電極10bとは独立に形成されており、また、第1の転送電極10a及び第2の転送電極10bと同一の単層に形成されている。この読み出し電極9は、図2A,及図2Bに示すように、読み出し電極9上部に形成された配線層11にコンタクト部12を介して接続されている。
そして、同一の単層にそれぞれ独立に形成された第1の転送電極10a、第2の転送電極10b、及び読み出し電極9は、遮光性を有する電極材料によって形成されている。この電極材料としては、例えば、W(タングステン)、Ti(チタン)、Cu(銅)、Ta(タンタル)や、それらの化合物や、それらの酸化物、窒化物、又は珪化物を適用することができる。
このような、同一の単層に形成された第1の転送電極10a、第2の転送電極10b及び読み出し電極9は、後述するが、それぞれ同一のパターニングによってその位置関係や幅などが決定され、形成されたものである。
図2A及び図2Bに示すように、配線層11は、第1の転送電極10a、第2の転送電極10b、及び読み出し電極9上部に、図示しない層間絶縁膜を介して形成されており、読み出し電極9にコンタクト部12を介して接続されている。また、この配線層11は、図3Bに示すように、画素7毎に形成されており、同一行の画素7を構成する各配線層11は配線部20aによって接続されている。この配線層11は、遮光性を有する配線材料によって形成されており、また、コンタクト部12は、層間絶縁膜に形成されたコンタクトホールに例えばタングステンが埋め込まれることにより形成されている。
このような構成の配線層11は、読み出し電極9に所望の読み出し電圧を供給する配線として用いられ、また、基板6に形成された読み出しゲート部16及び電荷転送路15内に入射する光を遮光する遮光膜としても用いられる。
図2Bでは、図示を省略するが、本実施形態例の固体撮像装置1では、配線層11上部には平坦化膜を介して画素7毎に形成されたR、G、Bのカラーフィルタ層が形成され、さらにその上部に画素7毎に形成されたオンチップレンズが形成された構成とされる。
以上の構成を有する固体撮像装置1では、オンチップレンズで集光された光が、受光部2に入射する。そして受光部2では、入射光量に応じた信号電荷が生成され、生成された信号電荷は、電荷蓄積領域17に蓄積される。受光部2で蓄積された信号電荷は読み出し電極9に、配線層11を介して読み出し電圧が印加されることにより、読み出しゲート部16を通って電荷転送路15に読み出される。電荷転送路15に読み出された信号電荷は、第1の転送電極10a及び第2の転送電極10bに、例えば4相駆動に対応した転送電圧が所定のタイミングで順に印加されることにより、電荷転送路15内を垂直方向に転送される。
[1−2 製造方法]
次に、図4A〜図6Iに、本実施形態例の固体撮像装置1の製造工程図を示し、本実施形態例の画素部の製造方法について説明する。
まず、図4Aに示すように、基板6の光入射側の上面に、シリコン酸化膜からなる絶縁膜8を形成し、その絶縁膜8上部に、遮光性の電極材料からなる電極材料膜21を成膜する。
次に、図4Bに示すように、電極材料膜21上部に所望の領域が開口されたレジストマスク23を形成する。このレジストマスク23は、電極材料膜21上部にフォトレジスト層を形成し、図3Aに示した第1の転送電極10a、第2の転送電極10b、及び読み出し電極9が形成される領域のみにフォトレジストが残るようにパターニングすることにより形成する。
次に、レジストマスク23を介して電極材料膜をドライエッチングで除去することにより、図4Cに示すように第1の転送電極10a、第2の転送電極10b、及び読み出し電極9を形成する。そしてドライエッチング後は、レジストマスク23を除去する。
次に、図4Dに示すように、第1の転送電極10a、第2の転送電極10b、読み出し電極9を含む絶縁膜8上部に層間絶縁膜24を成膜する。この層間絶縁膜24に成膜により、第1の転送電極10a、第2の転送電極10b、及び読み出し電極9間も層間絶縁膜24で埋め込まれる。
次に、図5Eに示すように、層間絶縁膜24上に所望の領域が開口されたレジストマスク25を形成する。このレジストマスク25は、フォトレジスト層を形成し読み出し電極9上部の所望の領域に開口が形成されるようにパターニングすることにより形成する。
次に、レジストマスク25を介して層間絶縁膜24を除去することにより、図5Fに示すように、読み出し電極9上部に読み出し電極9表面が露出されたコンタクトホール26を形成する。
次に、図5Gに示すように、コンタクトホール26を含む層間絶縁膜24上部に、遮光性を有する配線材料により、配線材料膜27を成膜する。コンタクトホール26が配線材料によって埋め込まれることにより、コンタクト部12が形成される。
次に、図5Hに示すように、配線材料膜27上部に所望の領域が開口されたレジストマスク28を形成する。このレジストマスク28は、配線材料膜27上部にフォトレジスト層を形成し、第1の転送電極10a、第2の転送電極10b、及び読み出し電極9が被覆される領域のみにフォトレジストが残るようにパターニングすることにより形成する。
次に、図6Iに示すように、レジストマスク28を介して配線材料膜27をドライエッチングにより除去することにより、配線層11を形成する。
その後、図示を省略するが、通常の固体撮像装置の製造方法と同様にして、配線層11上に平坦化膜、カラーフィルタ層、オンチップレンズを形成する。また、基板6内の所望の領域には、所望の導電型の不純物をイオン注入することにより、受光部2、電荷転送路15等を形成する。このようにして、本実施形態例の固体撮像装置1が完成される。
本実施形態例では、1回のパターニング工程で、第1及び第2の転送電極10a,10bと読み出し電極9とを形成するため、第1及び第2の転送電極10a,10bと読み出し電極9との距離を一定にすることができる。また、このパターニング工程では、平坦な面上に形成された電極材料層をパターニングして各電極を形成するため、より精度良くパターニングを行うことができる。そして、1度のパターニングで第1及び第2の転送電極10a,10bと、読み出し電極9との位置関係が決定されるので、全画素で第1及び第2の転送電極10a,10bと読み出し電極9との間の距離がばらつくことがない。これにより、一定の読み出し電圧で信号電荷を読み出すことができるので、読み出し電圧のばらつきを防止することができる。また、第1及び第2の転送電極10a,10bと、読み出し電極9との距離を精度良く制御することができるので、読み出し電圧の高電圧化を防ぐことができ、消費電力を低減することができる。
また、読み出し電極9をパターニングで形成することにより、読み出し電極9自体の幅も、全画素で精度良く形成することができる。
そして、このようにして形成された固体撮像装置において、受光部2から信号電荷を読み出す場合、読み出し電極9には、図29を用いて説明したように、読み出しゲート部16と受光部2とのバリアを潰すのに必要な電圧を印加する。また、第1の転送電極10a及び第2の転送電極10bには、読み出し電圧ほど高い電圧を印加しなくても、読み出し電極9によりバリアが潰れているため受光部2と電荷転送路15とのポテンシャルによる電子を読み出すことが可能である。このため、従来の、読み出し電極と転送電極が一体構成とされた固体撮像装置と比較し、読み出し側と反対側には、高い電圧がかからないため、高電界による白きずが発生しにくい。
また、本実施形態例の固体撮像装置1では、第1及び第2の転送電極10a,10b及び読み出し電極9が遮光材料により形成されているので、入射光が電荷転送路15に入射するのを防ぐことができ、スミアの発生を低減することができる。さらに、第1及び第2の転送電極10a,10b及び読み出し電極9上部には遮光材料からなる配線層11が形成されているので、よりスミアの発生が抑制される。
本実施形態例では、図4A〜図6Iに示したように、遮光性の電極材料膜をパターニングすることにより、直接第1の転送電極10a、第2の転送電極10b、読み出し電極9を形成する例としたが、ゲートラストプロセスを用いてもよい。
ゲートラストプロセスを用いる場合は、ダミーの第1転送電極、第2の転送電極、読み出し電極を形成した後に、それらのダミー電極をウェットプロセス等の低ダメージなプロセスを用いて除去する。その後、遮光性のある電極材料を成膜し、CMP法などを用いて不要な電極材料を除去することにより、第1の転送電極10a、第2の転送電極10b、読み出し電極9を形成する。このようにゲートラストプロセスを用いる場合にも、第1の転送電極10a、第2の転送電極10b、及び読み出し電極9は、1回のパターニングにより位置関係や、線幅が決められる。このため、第1の転送電極10a及び第2の転送電極10bと、読み出し電極9の位置関係や、線幅のばらつきを抑制することができる。
また、第1の転送電極10a、第2の転送電極10b、及び読み出し電極9の形成には、一般的に使用されているダマシン法を使用することもできる。その場合には、まず、コンタクト部12、第1の転送電極10a、第2の転送電極10b、及び読み出し電極9を形成するための溝を形成し、その後、電極材料を埋め込み、最後に余分な材料をCMP法で除去する。
〈2.第2の実施形態:固体撮像装置〉
次に、本発明の第2の実施形態に係る固体撮像装置について説明する。図7Aは、本実施形態例の固体撮像装置の概略平面構成であり、図7Bは、図7Aのa−a’線上に沿う断面構成図である。図7A,Bにおいて、図2A,Bに対応する部分には同一符号を付し重複説明を省略する。また、本実施形態例の固体撮像装置の全体構成は、図1と同様であるので図示を省略し、重複説明を省略する。
本実施形態例の固体撮像装置の画素7は、基板6に形成された受光部2、電荷転送路15、及び読み出しゲート部16と、基板6上に形成された第1の転送電極29a、第2の転送電極29b、及び読み出し電極9とを有して構成されている。また、第1の転送電極29a、第2の転送電極29b及び読み出し電極9上部には、配線層11が形成されている。
本実施形態例は、第1の転送電極29aの形状が、第1の実施形態の構成と異なる例である。
図8は、第1の転送電極29a、第2の転送電極29b、及び読み出し電極9のみを示した概略平面構成図である。なお、本実施形態例では、配線層11の平面形状は図3Bと同様であるから、図示を省略する。
本実施形態例では、図7B及び図8に示すように、第1の転送電極29a及び第2の転送電極29bは、電荷転送路15上部に絶縁膜を介して形成され、垂直方向に順に形成されている。そして、第1の転送電極29aの端部を一部延在させることによって、第1の転送電極29a、第2の転送電極29bとの間の間隙32を側面から覆うような遮光専用電極31が形成されている。この場合、第1の転送電極29aの突き出し部分からなる遮光専用電極31は、図7Bに示すように素子分離領域13上にくるように構成されている。
そして、本実施形態例においても、同一の単層にそれぞれ独立に形成された第1の転送電極29a、第2の転送電極29b、及び読み出し電極9は、遮光性を有する電極材料によって形成されている。この電極材料としては、例えば、W(タングステン)、Ti(チタン)、Cu(銅)、Ta(タンタル)や、それらの化合物や、それらの酸化物、窒化物、又は珪化物を適用することができる。また、このように同一の単層に形成された第1の転送電極29a、第2の転送電極29b及び読み出し電極9は、第1の実施形態と同様の製造方法によって形成することができる。すなわち、本実施形態例においても、第1の転送電極29a、第2の転送電極29b、及び読み出し電極9は、同一のパターニングによって形成することで、それらの位置関係や線幅などのばらつきを低減することができる。
さらに、本実施形態例でも、図7Aに示すように、配線層11は第1の転送電極29a、第2の転送電極29b、及び読み出し電極9を被覆するように形成され、また、配線層11は、コンタクト部12を介して読み出し電極9に接続されている。
このような構成を有する本実施形態例の固体撮像装置では、第1の転送電極29a、及び第2の転送電極29bの間の間隙32は、読み出し電極9が形成されない側において、遮光専用電極31によって被覆されている。そして、第1の転送電極29aは、遮光性を有する電極材料で構成される。このため、第1の転送電極29aの遮光専用電極31を形成することにより、斜めに入射した光が第1の転送電極29aと第2の転送電極29bとの間にできる間隙32の側面から電荷転送路15に入射してしまうのを防ぐことができる。
また、遮光性を有する配線層11によって、第1の転送電極29a、第2の転送電極29b、及び読み出し電極9が覆われている。このため、これらの電極上部から、電荷転送路15に光が入射するのを防ぐことができる。
本実施形態例の固体撮像装置では、配線層11を介して読み出し電圧を読み出し電極9に供給することにより、受光部2に蓄積された信号電荷が読み出しゲート部16を通って電荷転送路15に読み出される。また、垂直転送レジスタ3では、第1の転送電極29a、及び第2の転送電極29bに例えば4相の駆動電圧をそれぞれ供給することによって4相駆動がなされ、これにより、電荷転送路15に読み出された信号電荷が垂直方向に転送される。
そして、本実施形態例の固体撮像装置では、遮光専用電極31が形成されることにより、読み出し電極9が形成された側とは反対側から入射する斜めの光や、上面からの光が電荷転送路15に入射するのを防ぐことができ、スミア特性が向上する。
その他、第1の実施形態と同様の効果を得ることができる。
〈3.第3の実施形態:固体撮像装置〉
次に、本発明の第3の実施形態に係る固体撮像装置について説明する。図9Aは、本実施形態例の固体撮像装置の概略平面構成であり、図9Bは、図9Aのa−a’線上に沿う断面構成図である。図9A,Bにおいて、図2A,Bに対応する部分には同一符号を付し重複説明を省略する。また、本実施形態例の固体撮像装置の全体構成は、図1と同様であるので重複説明を省略する。
本実施形態例の固体撮像装置の画素7は、基板6に形成された受光部2、電荷転送路15、及び読み出しゲート部16と、基板6上に形成された第1〜第3の転送電極33a〜33c、及び読み出し電極9とを有して構成されている。また、第1〜第3の転送電極33a〜33c及び読み出し電極9上部には、配線層11が形成されている。
本実施形態例は、第1の実施形態の固体撮像装置と、転送電極の構成が異なる例である。
図10は、第1の転送電極33a、第2の転送電極33b、第3の転送電極33c及び読み出し電極9のみの概略平面構成図である。
本実施形態例の固体撮像装置では、図9A,Bに示すように、第1〜第3の転送電極33a〜33cは、電荷転送路15上部に絶縁膜8を介して形成されている。また、図10に示すように、第2の転送電極33bが第1の転送電極33aと第3の転送電極33cの間に形成されるように、第1〜第3の転送電極33a〜33cが電荷転送路15上に順に形成されている。第1の転送電極33aは、同一行に形成された画素7を構成する第1の転送電極33aと配線部35aを介して接続され、第3の転送電極33cは、同一行に形成された画素7を構成する第3の転送電極33cと配線部35bによって接続されている。
また、第2の転送電極33bは、第1の転送電極33a及び第3の転送電極33c間に、第1の転送電極33a及び第3の転送電極33cとは独立に、浮島状に形成されている。また、第2の転送電極33bの端部を一部延在させることにより、読み出し電極9が形成される側とは反対側の第1〜第3の転送電極33a〜33cの各電極間に形成される間隙32を、その側面から覆うような遮光専用電極34が形成されている。そして、この場合、第2の転送電極33bの延在部分からなる遮光専用電極34は、図9Bに示すように、隣接する画素7間に形成された素子分離領域13上にくるように構成されている。
そして、本実施形態例においても、同一の単層にそれぞれ独立に形成された第1〜第3の転送電極33a〜33c及び読み出し電極9は、遮光性を有する電極材料によって形成されている。この電極材料としては、例えば、W(タングステン)、Ti(チタン)、Cu(銅)、Ta(タンタル)や、それらの化合物や、それらの酸化物、窒化物、又は珪化物を適用することができる。また、このように同一の単層に形成された第1〜第3の転送電極33a〜33c及び読み出し電極9は、第1の実施形態と同様の製造方法によって形成することができる。すなわち、本実施形態例においても、第1〜第3の転送電極33a〜33c、及び読み出し電極9は、同一のパターニングによって形成することで、その位置関係や線幅などのばらつきを低減することができる。
また、図9A,Bでは図示を省略するが、図10に示すように、第2の転送電極33bの上層には、層間絶縁膜を介してシャント配線36が配設されており、シャント配線36はコンタクト部38を介して、第2の転送電極36bに接続されている。このシャント配線36は、第3の転送電極33c及び配線部35b上部に延在して形成され、シャント配線36により、第3の転送電極33cは同一行の画素7を構成する第2の転送電極33bと電気的に接続されている。本実施形態例では、シャント配線36を介して第2の転送電極33bに所望の転送電圧が供給される。
さらに、本実施形態例でも、図9Aに示すように、配線層11は第1〜第3の転送電極33a〜33c、及び読み出し電極9を被覆するように形成され、また、コンタクト部12を介して読み出し電極9に接続されている。
このような構成を有する本実施形態例の固体撮像装置では、第1の転送電極33a、第2の転送電極33b、及び第3の転送電極33cの各電極間の間隙32は、読み出し電極9が形成されない側において、遮光専用電極34によって被覆されている。このため、第2の転送電極33bの遮光専用電極34を形成することにより、斜めに入射した光が第1〜第3の転送電極33a〜33cの各電極間にできる間隙32の側面から電荷転送路15に入射してしまうのを防ぐことができる。
また、遮光性を有する配線層11によって、第1の転送電極33a、第2の転送電極33b、第3の転送電極33c及び読み出し電極9が覆われているため、その上部から電荷転送路15に光が入射するのを防ぐことができる。
本実施形態例の固体撮像装置では、配線層11を介して読み出し電圧を読み出し電極9に供給することにより、受光部2に蓄積された信号電荷が読み出しゲート部16を通って電荷転送路15に読み出される。また、垂直転送レジスタ3では、第1〜第3の転送電極33a〜33cに例えば3相の駆動電圧をそれぞれ供給することによって3相駆動がなされ、これにより、電荷転送路15に読み出された信号電荷が垂直方向に転送される。
そして、本実施形態例の固体撮像装置では、第1及び第2の実施形態と同様の効果を得ることができる。
〈4.第4の実施形態:固体撮像装置〉
次に、本発明の第4の実施形態に係る固体撮像装置について説明する。図11Aは、本実施形態例の固体撮像装置の概略平面構成であり、図11Bは、図11Aのa−a’線上に沿う断面構成図である。図11A,Bにおいて、図2A,Bに対応する部分には同一符号を付し重複説明を省略する。また、本実施形態例の固体撮像装置の全体構成は、図1と同様であるので、重複説明を省略する。
本実施形態例の固体撮像装置の画素7は、基板6に形成された受光部2、電荷転送路15、及び読み出しゲート部16と、基板6上に形成された第1の転送電極10a、第2の転送電極10b、読み出し電極9、遮光専用電極41とを有して構成されている。また、第1の転送電極10a、第2の転送電極10b、読み出し電極9、及び遮光専用電極41上部には、配線層40が形成されている。本実施形態例は、第1の実施形態において、さらに遮光専用電極41を有する例である。
図12Aは、第1の転送電極10a、第2の転送電極10b、及び読み出し電極9のみを示した概略平面構成であり、図12Bは、配線層40のみを示した概略平面構成である。
本実施形態例では、遮光専用電極41は、図12Aに示すように、第1の転送電極10a及び第2の転送電極10bに対して読み出し電極9が形成される側とは反対側に形成されている。また、遮光専用電極41は、第1の転送電極10aと第2の転送電極10b間の間隙32を側面から被覆するように形成されている。この遮光専用電極41は、第1の転送電極10a、第2の転送電極10b、読み出し電極9とは独立に形成されており、また、第1の転送電極10a、第2の転送電極10b、及び読み出し電極9と同一の単層に形成されている。さらに、この遮光専用電極41は、隣接する画素7間に形成された素子分離領域13上部に形成されている。
配線層40は、図12Bに示すように、第1の転送電極10a、第2の転送電極10b、読み出し電極9、及び遮光専用電極41を覆うように形成されている。そして、この配線層40は、コンタクト部12を介して読み出し電極9と電気的に接続されている、また、コンタクト部42を介して遮光専用電極41に接続されている。
そして、本実施形態例においても、同一の単層にそれぞれ独立に形成された第1の転送電極10a、第2の転送電極10b、読み出し電極9、及び遮光専用電極41は、遮光性を有する電極材料によって形成されている。この電極材料としては、例えば、W(タングステン)、Ti(チタン)、Cu(銅)、Ta(タンタル)や、それらの化合物や、それらの酸化物、窒化物、又は珪化物を適用することができる。また、このように同一の単層に形成された第1の転送電極10a、第2の転送電極10b、読み出し電極9、及び遮光専用電極41は、第1の実施形態と同様の製造方法によって形成することができる。すなわち、本実施形態例においても、第1の転送電極10a、第2の転送電極10b、読み出し電極9、及び遮光専用電極41は、1回のパターニングによって同時に形成することで、その位置関係や線幅などのばらつきを低減することができる。
また、本実施形態例では、配線層40は、同一行の画素7を構成する配線層40に、接続配線43によって接続されている。本実施形態例では、配線層40は遮光専用電極41にもコンタクト部42を介して接続されるため、配線層40を介して読み出し電極9に読み出し電圧を供給するとき、遮光専用電極41にも読み出し電圧が供給される。しかし、遮光専用電極41は隣接する画素間に形成された素子分離領域13上部に形成されているので、遮光専用電極41側から電荷転送路15に信号電荷が読み出されることはない。
このような構成を有する本実施形態例の固体撮像装置では、第1の転送電極10a、及び第2の転送電極10bの電極間の間隙32は、読み出し電極9が形成されない側において遮光専用電極41によって被覆されている。このように形成された遮光専用電極41により、第1の転送電極10a、及び第2の転送電極10bの電極間にできる間隙32の側面から電荷転送路15に光が入射してしまうのを防ぐことができる。
また、遮光性を有する配線層40によって、第1の転送電極10a、第2の転送電極10b、遮光専用電極41、及び読み出し電極9が覆われているため、その上部から電荷転送路15に光が入射するのを防ぐことができる。
以上の構成を有する本実施形態例の固体撮像装置では、配線層40を介して読み出し電圧を読み出し電極9に供給することにより、受光部2に蓄積された信号電荷が読み出しゲート部16を通って電荷転送路15に読み出される。また、垂直転送レジスタ3では、第1の転送電極10a及び第2の転送電極10bに例えば4相の駆動電圧をそれぞれ供給することによって4相駆動がなされ、これにより、電荷転送路15に読み出された信号電荷が垂直方向に転送される。
そして、本実施形態例の固体撮像装置では、第1及び第2の実施形態と同様の効果を得ることができる。
〈5.第5の実施形態:固体撮像装置〉
次に、本発明の第5の実施形態に係る固体撮像装置について説明する。図13Aは、本実施形態例の固体撮像装置の概略平面構成であり、図13Bは、図13Aのa−a’線上に沿う断面構成図である。図13A,Bにおいて、図2A,Bに対応する部分には同一符号を付し重複説明を省略する。また、本実施形態例の固体撮像装置の全体構成は、図1と同様であるので重複説明を省略する。
本実施形態例の固体撮像装置の画素7は、基板6に形成された受光部2、電荷転送路15、及び読み出しゲート部16と、基板6上に形成された第1の転送電極10a、第2の転送電極10b、読み出し電極9、遮光専用電極41とを有して構成されている。また、第1の転送電極10a、第2の転送電極10b、読み出し電極9、及び遮光専用電極41の上層には、第1の配線層44及び第2の配線層45が形成されている。本実施形態例は、第4の実施形態の固体撮像装置と配線層の構成が異なる例である。
図14Aは、第1の転送電極10a、第2の転送電極10b、及び読み出し電極9の平面図であり、図14Bは、第1の配線層44及び第2の配線層45の平面図である。
本実施形態例では、第1の転送電極10a、第2の転送電極10b、遮光専用電極41、及び読み出し電極9は、図14Aに示すように、第4の実施形態における固体撮像装置と同様の構成を有する。
第1の配線層44、及び第2の配線層45は、図13B、及び図14Bに示すように、第1の転送電極10a、第2の転送電極10b、読み出し電極9、及び遮光専用電極41の上層に、図示しない層間絶縁膜を介して形成されている。第1の配線層44は、主に、読み出し電極9を被覆するように形成されており、第2の配線層45は、主に、遮光専用電極41を被覆するように形成されている。そして、第1の配線層44は、コンタクト部12を介して読み出し電極9に接続されており、第2の配線層45は、コンタクト部42を介して遮光専用電極41に電気的に接続されている。また、図14Bに示すように、第1の配線層44は同一行の画素7を構成する第1の配線層44と配線部47により接続され、第2の配線層45は、同一行の画素7を構成する第2の配線層45と配線部48により接続されている。
そして、本実施形態例においても、同一の単層にそれぞれ独立に形成された第1の転送電極10a、第2の転送電極10b、読み出し電極9、及び遮光専用電極41は、遮光性を有する電極材料によって形成されている。この電極材料としては、例えば、W(タングステン)、Ti(チタン)、Cu(銅)、Ta(タンタル)や、それらの化合物や、それらの酸化物、窒化物、又は珪化物を適用することができる。また、このように同一の単層に形成された第1の転送電極10a、第2の転送電極10b、読み出し電極9、及び遮光専用電極41は、第1の実施形態と同様の製造方法によって形成することができる。すなわち、本実施形態例においても、第1の転送電極10a、第2の転送電極10b、読み出し電極9、及び遮光専用電極41は、1回のパターニングによって同時に形成することで、その位置関係や線幅などのばらつきを低減することができる。
さらに、本実施形態例でも、第1の配線層44及び第2の配線層45は、遮光性を有する配線材料によって形成されている。本実施形態例では、読み出し電極9には、第1の配線層44を介して読み出し電圧が供給され、遮光専用電極41には、第2の配線層45を介して任意の一定電圧が供給される。遮光専用電極41と読み出し電極9との電位を独立に制御することができるので、遮光専用電極41付近には、読み出し電圧のような高電界がかからない。また、転送電極を挟む読み出し電極9と遮光専用電極41とで、電位を別々にコントロールすることにより、読み出し時に読み出し側とは反対側に電界が係るのを防ぐ。これにより、本実施形態例では、隣接画素からの逆読み出しを防ぎ、また、第2の実施形態と比較し、高電界による白きずの発生を、より抑えることができる。
このような構成を有する本実施形態例の固体撮像装置では、第1の転送電極10a、及び第2の転送電極10bの電極間の間隙32は、読み出し電極9が形成されない側において遮光専用電極41によって被覆されている。このように形成された遮光専用電極41により、第1の転送電極10a、及び第2の転送電極10bの電極間にできる間隙32の側面から電荷転送路15に光が入射してしまうのを防ぐことができる。
また、遮光性を有する第1の配線層44及び第2の配線層45によって、第1の転送電極10a、第2の転送電極10b、遮光専用電極41、及び読み出し電極9が覆われているため、その上部から電荷転送路15に光が入射するのを防ぐことができる。
本実施形態例の固体撮像装置では、第1の配線層44を介して読み出し電圧を読み出し電極9に供給することにより、受光部2に蓄積された信号電荷が読み出しゲート部16を通って電荷転送路15に読み出される。また、垂直転送レジスタ3では、第1の転送電極10a及び第2の転送電極10bに例えば4相の駆動電圧をそれぞれ供給することによって4相駆動がなされ、これにより、電荷転送路15に読み出された信号電荷が垂直方向に転送される。
本実施形態例の固体撮像装置では、第1、及び第2の実施形態と同様の効果を得ることができる。
〈6.第6の実施形態:固体撮像装置〉
次に、本発明の第6の実施形態に係る固体撮像装置について説明する。図15Aは、本実施形態例の固体撮像装置の概略平面構成であり、図15Bは、図15Aのa−a’線上に沿う断面構成図である。図15A,Bにおいて、図2A,Bに対応する部分には同一符号を付し重複説明を省略する。また、本実施形態例の全体の構成は、図1において、2ライン毎に1本の垂直転送レジスタ3を有する構成とされ、その他の構成は、図1と同様であるから、図示を省略し、重複説明を省略する。
本実施形態例の固体撮像装置では、垂直転送レジスタ3を挟んで水平方向に隣接する2つの画素7a,7bが垂直転送レジスタ3を共有して構成されている。画素7aは、受光部2、電荷転送路15、及び読み出しゲート部16と、基板6上に形成された第1の転送電極52a、第2の転送電極52b、読み出し電極53を有して構成されている。また、他方の画素7bは、基板6に形成された受光部2、電荷転送路15、及び読み出しゲート部16と、基板6上に形成された第1の転送電極52a、第2の転送電極52b、読み出し電極55を有して構成されている。また、第1の転送電極52a、第2の転送電極52b、及び読み出し電極53,55の上層には、第1の配線層50及び第2の配線層51が形成されている。また、本実施形態例では、図15Bに示すように、水平方向に隣接する2つの画素7a,7b間で電荷転送路15が共有されている。以下の説明で、画素7a,7bを区別しない場合には、画素7と記載する。
図16Aは、第1の転送電極52a、第2の転送電極52b、及び読み出し電極53,55のみを図示した概略平面構成図であり、図16Bは、第1の配線層50及び第2の配線層51のみを図示した概略平面構成図である。
第1の転送電極52a、第2の転送電極52bは、隣接する2つの画素7a,7b間に形成された電荷転送路15上に順に形成されている。第1の転送電極52aは、同一行の画素7を構成する図示しない第1の転送電極52aと、配線部62aにより接続され、第2の転送電極52bは、同一行の画素7を構成する図示しない第2の転送電極52bと配線部62bにより接続されている。また画素7aでは受光部2に対して読み出しゲート部16aされる領域と対向する領域に形成された素子分離領域13上部には各画素の第1の転送電極52aと同一の配線部62aに接続された遮光専用電極57が形成されている。また画素7bでは受光部2に対して読み出しゲート部16bされる領域と対向する領域に形成された素子分離領域13上部には各画素の第2の転送電極52bと同一の配線部62bに接続された遮光専用電極58が形成されている。
すなわち、遮光専用電極57,58は、第1の転送電極52a、又は第2の転送電極52bと一体に形成されている。
読み出し電極53は、画素7aを構成する受光部2と電荷転送路15との間に構成される読み出しゲート部16a上部に形成されている。また、読み出し電極55は、画素7bを構成する受光部2と電荷転送路15との間に構成される読み出しゲート部16b上部に形成されている。
第1の配線層50、及び第2の配線層51は、図15Bに示すように、第1の転送電極52a、第2の転送電極52b、読み出し電極53,55の上層に、図示しない層間絶縁膜を介して形成されている。第1の配線層50は、一方の側の画素7aを構成する読み出し電極53を主に被覆するように形成されており、第2の配線層51は、主に、他方の側の画素7bを構成する読み出し電極55を被覆するように形成されている。そして、第1の配線層50は、コンタクト部54を介して画素7aを構成する読み出し電極53に接続されており、第2の配線層51はコンタクト部56を介して画素7bを構成する読み出し電極55に接続されている。また、図16Bに示すように、第1の配線層50は同一行の画素7a,7bを構成する第1の配線層50と配線部59により接続され、第2の配線層51は、同一行の画素7a,7bを構成する第2の配線層51と配線部60により接続されている。
そして、本実施形態例においても、同一の単層にそれぞれ独立に形成された第1の転送電極52a、第2の転送電極52b、読み出し電極53,55は、遮光性を有する電極材料によって形成されている。この電極材料としては、例えば、W(タングステン)、Ti(チタン)、Cu(銅)、Ta(タンタル)や、それらの化合物や酸化物、窒化物、又は珪化物を適用することができる。また、このように同一の単層に形成された第1の転送電極52a、第2の転送電極52b、読み出し電極53,55は、第1の実施形態と同様の製造方法によって形成することができる。すなわち、本実施形態例においても、第1の転送電極52a、第2の転送電極52b、読み出し電極53,55は、1回のパターニングによって同時に形成することで、その位置関係や線幅などのばらつきを低減することができる。
さらに、本実施形態例でも、第1の配線層50及び第2の配線層51は、遮光性を有する配線材料によって形成されている。本実施形態例では、水平方向に隣接する画素7A,7bのうち一方の画素7aを構成する読み出し電極53には、第1の配線層50を介して所望の読み出し電圧が供給される。また、他方の画素7bを構成する読み出し電極55には、第2の配線層51を介して所望の読み出し電圧が供給される。
本実施形態例では、所望のタイミングにおいて、水平方向に隣接する2つの画素7A,7bのうち一方の画素7aを構成する読み出し電極53に、第1の配線層50を介して読み出し電圧を供給する。これにより、一方の画素7aの受光部2に蓄積された信号電荷が読み出しゲート部16aを通って電荷転送路15に読み出される。また、一方の画素7aの信号電荷が読み出されるタイミングとは別のタイミングにおいて、他方の画素7を構成する読み出し電極55に第2の配線層51を介して読み出し電圧を供給する。これにより、他方の画素7bの受光部2に蓄積された信号電荷が読み出しゲート部16bを通って電荷転送路15に読み出される。また、垂直転送レジスタ3では、第1の転送電極52a及び第2の転送電極52bに例えば4相の駆動電圧をそれぞれ供給することによって4相駆動がなされ、これにより、電荷転送路15に読み出された信号電荷が垂直方向に転送される。
本実施形態例の固体撮像装置では、水平方向に隣接する2つの画素間において、電荷転送路15が共有されるため、全体の電荷転送路15の本数を減らすことができる。このため、電荷転送路15に用いられる面積を減らすことができるので、受光部2の面積を大きくすることが可能となる。また、読み出し電極53,55が形成される側とは反対側の隣接する画素間には、遮光性を有する電極材料で構成された遮光専用電極57,58が形成されるため、隣接する画素間における混色が低減される。
その他、第1の実施形態と同様の効果を得ることができる。
〈7.第7の実施形態:固体撮像装置〉
次に、本発明の第7の実施形態に係る固体撮像装置について説明する。図17Aは、本実施形態例の固体撮像装置の概略平面構成であり、図17Bは、図17Aのa−a’線上に沿う断面構成図である。図17A,Bにおいて、図2A,Bに対応する部分には同一符号を付し重複説明を省略する。また、本実施形態例の全体の構成は、図1において、2ライン毎に1つの垂直転送レジスタ3を有する構成とされ、その他の構成は、図1と同様であるから図示を省略し、重複説明を省略する。
本実施形態例の固体撮像装置では、垂直転送レジスタ3を挟んで水平方向に隣接する2つの画素7a,7bが垂直転送レジスタ3を共有して構成されている。画素7aは、受光部2、電荷転送路15、及び読み出しゲート部16aと、基板6上に形成された第1〜第3の転送電極60a〜60c、及び、読み出し電極53を有して構成されている。また、他方の画素7bは、基板6に形成された受光部2、電荷転送路15、及び読み出しゲート部16bと、基板6上に形成された第1〜第3の転送電極60a〜60c、及び読み出し電極55を有して構成されている。また、第1〜第3の転送電極60a〜60c、及び読み出し電極53,55の上層には、第1の配線層50及び第2の配線層51が形成されている。また、本実施形態例では、図17Bに示すように、水平方向に隣接する2つの画素7a,7b間で電荷転送路15が共有されている。以下の説明で、画素7a,7bを区別しない場合には、画素7と記載する。
図18Aは、第1〜第3の転送電極60a〜60c、及び読み出し電極53,55のみを図示した概略平面構成図である。なお、第1の配線層50及び第2の配線層51の構成は、図16Bと同様であるから図示を省略し、重複説明を省略する。
図18Aに示すように、第1〜第3の転送電極60a〜60cは、隣接する2つの画素7a,7b間に形成された電荷転送路15上に、垂直方向に順に形成されている。第2の転送電極60bは、第1の転送電極60aと第3の転送電極60cの間に、第1の転送電極60aと第2の転送電極60bとは独立に、浮島状に形成されている。第1の転送電極60aは、垂直方向に隣接する他の画素7を構成する第3の転送電極60cと一体に形成されており、また、同一行の画素を構成する図示しない第1の転送電極60a及び第3の転送電極60cと、配線部65により接続されている。また、受光部2に対して読み出しゲート部16a又は16bが形成される領域と対向する領域に形成された素子分離領域13上部には各画素の第3の転送電極60cと同一の配線部65と一体に形成された遮光専用電極61が形成されている。
また、図17Aでは図示を省略するが、図18Aに示すように、第2の転送電極60bの上層には、層間絶縁膜を介してシャント配線63が配設されており、シャント配線63はコンタクト部64を介して、第2の転送電極60bに接続されている。このシャント配線63は、第2の転送電極60b及び配線部65上部に延在して形成され、シャント配線63により、第3の転送電極60cは同一行の画素7A,7bを構成する第3の転送電極60cと電気的に接続されている。本実施形態例では、シャント配線63を介して第2の転送電極60bに所望の転送電圧が供給される。
読み出し電極53,55は、第6の実施形態と同様、受光部2と電荷転送路15間に構成される読み出しゲート部16a,16b上部に形成されている。
そして、本実施形態例においても、同一の単層に形成された第1〜第3の転送電極60a〜60c、及び読み出し電極53,55は、遮光性を有する電極材料によって形成されている。この電極材料としては、例えば、W(タングステン)、Ti(チタン)、Cu(銅)、Ta(タンタル)や、それらの化合物や、それらの酸化物、窒化物、又は珪化物を適用することができる。また、このように同一の単層に形成された第1〜第3の転送電極60a〜60c、読み出し電極53,56は、第1の実施形態と同様の製造方法によって形成することができる。すなわち、本実施形態例においても、第1〜第3の転送電極60a〜60c、読み出し電極53,55は、1回のパターニングによって同時に形成することで、その位置関係や線幅などのばらつきを低減することができる。
以上の構成を有する本実施形態例の固体撮像装置においても、第6の実施形態と同様の駆動方法により、受光部2で生成された信号電荷が読み出されて、垂直方向に転送される。そして、本実施形態例の固体撮像装置においても、第1の実施形態及び第6の実施形態と同様の効果を得ることができる。
〈8.第8の実施形態:固体撮像装置〉
次に、本発明の第8の実施形態に係る固体撮像装置について説明する。図19Aは、本実施形態例の固体撮像装置の概略平面構成であり、図19Bは、図19Aのa−a’線上に沿う断面構成図である。図19A,Bにおいて、図2A,Bに対応する部分には同一符号を付し重複説明を省略する。また、本実施形態例の全体の構成は、図1において、2ライン毎に1つの垂直転送レジスタ3を有する構成とされ、その他の構成は、図1と同様であるから図示を省略し、重複説明を省略する。
本実施形態例の固体撮像装置では、垂直転送レジスタ3を挟んで水平方向に隣接する2つの画素7a,7bが垂直転送レジスタ3を共有して構成されている。画素7aは、基板6に形成された受光部2、電荷転送路15、及び読み出しゲート部16aと、基板6上に形成された第1の転送電極66a、第2の転送電極66b、読み出し電極53、を有して構成されている。また、画素7bは、基板6に形成された受光部2、電荷転送路15、及び読み出しゲート部16bと、基板6上に形成された第1の転送電極66a、第2の転送電極66b、読み出し電極55、を有して構成されている。また、第1〜第3の転送電極60a〜60c、及び読み出し電極53,55の上層には、第1の配線層50及び第2の配線層51が形成されている。また、本実施形態例では、図19Bに示すように、水平方向に隣接する2つの画素7a,7b間で電荷転送路15が共有されている。以下の説明で、画素7a,7bを区別しない場合には、画素7と記載する。
図20は、第1の転送電極66a、第2の転送電極66b、及び読み出し電極53,55のみを図示した概略平面構成図である。なお、第1の配線層50及び第2の配線層51の構成は、図16Bと同様であるから重複説明を省略する。
図20に示すように、第1の転送電極66a、及び第2の転送電極66bは、隣接する2つの画素7a,7b間に形成された電荷転送路15上に、垂直方向に順に形成されている。また、第1の転送電極66aは、垂直方向に隣接する他の画素7を構成する第2の転送電極66bと一体に形成されており、同一行の画素7を構成する図示しない第1及び第2の転送電極66a,66bと、配線部68により接続されている。また、受光部2に対して読み出しゲート部16a又は16bが形成される領域と対向する領域に形成された素子分離領域13上部には各画素7を構成する第2の転送電極66bを接続する配線部68と一体に形成された遮光専用電極67が形成されている。すなわち、遮光専用電極67は、配線部68により、第1の転送電極66a及び第2の転送電極66bと一体に形成されている。
読み出し電極53,55は、第6の実施形態と同様、受光部2と電荷転送路15間に構成される読み出しゲート部16a,16b上部に絶縁膜8を介して形成されている。
そして、本実施形態例においても、同一の単層に形成された第1の転送電極66a、第2の転送電極66b、及び読み出し電極53,55は、遮光性を有する電極材料によって形成されている。この電極材料としては、例えば、W(タングステン)、Ti(チタン)、Cu(銅)、Ta(タンタル)や、それらの化合物や、それらの酸化物、窒化物、又は珪化物を適用することができる。また、このように同一の単層に形成された第1の転送電極66a、第2の転送電極66b、読み出し電極53,55は、第1の実施形態と同様の製造方法によって形成することができる。すなわち、本実施形態例においても、第1の転送電極66a、第2の転送電極66b、読み出し電極53,55は、1回のパターニングによって同時に形成することで、その位置関係や線幅などのばらつきを低減することができる。
以上の構成を有する本実施形態例の固体撮像装置においても、第6の実施形態と同様の駆動方法により、受光部2で生成された信号電荷が読み出されて、垂直方向に転送される。そして、本実施形態例の固体撮像装置においても、第1の実施形態及び第6の実施形態と同様の効果を得ることができる。
〈9.第9の実施形態:固体撮像装置〉
次に、本発明の第9の実施形態に係る固体撮像装置について説明する。図21Aは、本実施形態例の固体撮像装置の概略平面構成であり、図21Bは、図21Aのa−a’線上に沿う断面構成図である。図21A,Bにおいて、図2A,Bに対応する部分には同一符号を付し重複説明を省略する。また、本実施形態例の全体の構成は、図1において、2ライン毎に1つの垂直転送レジスタ3を有する構成とされ、その他の構成は、図1と同様であるから図示を省略し、重複説明を省略する。
本実施形態例の固体撮像装置では、垂直転送レジスタ3を挟んで水平方向に隣接する2つの画素7a,7bが垂直転送レジスタ3を共有して構成されている。画素7aは、基板6に形成された受光部2、電荷転送路15、及び読み出しゲート部16aと、基板6上に形成された転送電極70、読み出し電極53、を有して構成されている。また、画素7bは、基板6に形成された受光部2、電荷転送路15、及び読み出しゲート部16bと、基板6上に形成された転送電極70、読み出し電極55、を有して構成されている。また、転送電極70、及び読み出し電極53,55の上層には、第1の配線層50及び第2の配線層51が形成されている。また、本実施形態例では、図21Bに示すように、水平方向に隣接する2つの画素7a,7b間で電荷転送路15が共有されている。以下の説明で、画素7a,7bを区別しない場合には、画素7と記載する。
図22は、転送電極70及び読み出し電極53,55のみを図示した概略平面構成である。なお、第1の配線層50及び第2の配線層51の構成は、図16Bと同様であるから図示を省略し、重複説明を省略する。
図22に示すように、転送電極70は、隣接する2つの画素7A,7b間に形成された電荷転送路15上に、垂直方向に形成されている。また、転送電極70は、同一行の画素7を構成する図示しない転送電極70と、受光部2の両側に配された配線部72により接続されている。また、受光部2に対して読み出しゲート部16a,16bが形成される領域と対向する領域に形成された素子分離領域13上部には各画素7a,7bの転送電極70と同一の配線部72に接続された遮光専用電極71が形成されている。すなわち、遮光専用電極71は、配線部72により転送電極70と一体に形成されている。このように、本実施形態例では、1つの画素7において、受光部2が形成される領域が、転送電極70、配線部72、及び遮光専用電極71により四方を囲まれる構成とされている。
読み出し電極53,55は、第6の実施形態と同様、受光部2と電荷転送路15間に構成される読み出しゲート部16a,16b上部に形成されている。
そして、本実施形態例においても、同一の単層に形成された転送電極70、及び読み出し電極53,55は、遮光性を有する電極材料によって形成されている。この電極材料としては、例えば、W(タングステン)、Ti(チタン)、Cu(銅)、Ta(タンタル)や、それらの化合物や、それらの酸化物、窒化物、又は珪化物を適用することができる。また、このように同一の単層に形成された転送電極70、読み出し電極53,55は、第1の実施形態と同様の製造方法によって形成することができる。すなわち、本実施形態例においても、転送電極70、読み出し電極53,55は、1回のパターニングによって同時に形成することで、その位置関係や線幅などのばらつきを低減することができる。
以上の構成を有する本実施形態例の固体撮像装置においても、第6の実施形態と同様の駆動方法により、受光部2で生成された信号電荷が読み出されて、垂直方向に転送される。そして、本実施形態例の固体撮像装置においても、第1の実施形態及び第6の実施形態と同様の効果を得ることができる。
〈10.第10の実施形態:固体撮像装置〉
次に、本発明の第10の実施形態に係る固体撮像装置について説明する。図23Aは、本実施形態例の固体撮像装置の概略平面構成であり、図23Bは、図23Aのa−a’線上に沿う断面構成図である。図23A,Bにおいて、図2A,Bに対応する部分には同一符号を付し重複説明を省略する。また、本実施形態例の全体の構成は、図1において、2ライン毎に1つの垂直転送レジスタ3を有する構成とされ、その他の構成は、図1と同様であるから図示を省略し、重複説明を省略する。
本実施形態例の固体撮像装置では、垂直転送レジスタ3を挟んで水平方向に隣接する2つの画素7a,7bが垂直転送レジスタ3を共有して構成されている。画素7aは、基板6に形成された受光部2、電荷転送路15、及び読み出しゲート部16aと、基板6上に形成された転送電極73、読み出し電極53、を有して構成されている。また、画素7bは、基板6に形成された受光部2、電荷転送路15、及び読み出しゲート部16bと、基板6上に形成された転送電極73、読み出し電極55、を有して構成されている。また、転送電極73、及び読み出し電極53,55の上層には、第1の配線層50及び第2の配線層51が形成されている。また、本実施形態例では、図23Bに示すように、水平方向に隣接する2つの画素7a,7b間で電荷転送路15が共有されている。以下の説明で、画素7a,7bを区別しない場合には、画素7と記載する。
図24は、転送電極73及び読み出し電極53,55のみを図示した概略平面構成である。なお、第1の配線層50及び第2の配線層51の構成は、図16Bと同様であるから図示を省略し、重複説明を省略する。
図23B,及び図24に示すように、転送電極73は、水平方向に隣接する2つの画素7A,7b間に形成された電荷転送路15上に、垂直方向に形成され、垂直方向に隣接する2つの画素7に渡って1本ずつ形成されている。すなわち、本実施形態例では、転送電極73が、垂直方向及び水平方向に隣接する4つの画素7に共有されている。また、転送電極73は、同一行の画素7を構成する図示しない転送電極73と、垂直方向に隣接する画素7間に形成された対向する2本の配線部75により接続されている。そして、受光部2に対して読み出しゲート部52,55が形成される領域と対向する領域に形成された素子分離領域13上部には各画素7の転送電極73と同一の配線部75と一体に形成された遮光専用電極74が形成されている。すなわち、遮光専用電極74は、配線部75により転送電極73と一体に形成されている。このように、本実施形態例では、垂直方向に隣接する2つの画素7において、受光部2が形成される領域が、転送電極73、配線部75、及び遮光専用電極74により四方を囲まれる構成とされている。
読み出し電極53,55は、第6の実施形態と同様、受光部2と電荷転送路15間に構成される読み出しゲート部16a,16b上部に絶縁膜8を介して形成されている。
そして、本実施形態例においても、同一の単層に形成された転送電極73、及び読み出し電極53,55は、遮光性を有する電極材料によって形成されている。この電極材料としては、例えば、W(タングステン)、Ti(チタン)、Cu(銅)、Ta(タンタル)や、それらの化合物や、それらの酸化物、窒化物、又は珪化物を適用することができる。また、このように同一の単層に形成された転送電極73、読み出し電極53,55は、第1の実施形態と同様の製造方法によって形成することができる。すなわち、本実施形態例においても、転送電極73、読み出し電極53,55は、1回のパターニングによって同時に形成することで、その位置関係や線幅などのばらつきを低減することができる。
以上の構成を有する本実施形態例の固体撮像装置においても、第6の実施形態と同様の駆動方法により、受光部2で生成された信号電荷が読み出されて、垂直方向に転送される。本実施形態例では、転送電極の数を減らすことにより、垂直転送レジスタ3を構成する電荷転送路15から、水平転送レジスタを構成する電荷転送路に信号電荷を転送する転送速度を向上させることができる。そして、本実施形態例の固体撮像装置においても、第1の実施形態及び第6の実施形態と同様の効果を得ることができる。
〈11.第11の実施形態:固体撮像装置〉
次に、本発明の第11の実施形態に係る固体撮像装置について説明する。図25Aは、本実施形態例の固体撮像装置の概略平面構成であり、図25Bは、図25Aのa−a’線上に沿う断面構成図である。図25A,Bにおいて、図2A,Bに対応する部分には同一符号を付し重複説明を省略する。また、本実施形態例の全体の構成は、図1において、2ライン毎に1つの垂直転送レジスタ3を有する構成とされ、その他の構成は、図1と同様であるから図示を省略し、重複説明を省略する。
本実施形態例の固体撮像装置では、垂直転送レジスタ3を挟んで水平方向に隣接する2つの画素7a,7bが垂直転送レジスタ3を共有して構成されている。画素7aは、基板6に形成された受光部2、電荷転送路15、及び読み出しゲート部16aと、基板6上に形成された転送電極73、読み出し電極53、を有して構成されている。また、画素7bは、基板6に形成された受光部2、電荷転送路15、及び読み出しゲート部16bと、基板6上に形成された転送電極73、読み出し電極55、を有して構成されている。また、転送電極73、及び読み出し電極53,55の上層には、第1の配線層50及び第2の配線層51が形成されている。また、本実施形態例では、図25Bに示すように、水平方向に隣接する2つの画素7a,7b間で電荷転送路15が共有されている。以下の説明で、画素7a,7bを区別しない場合には、画素7と記載する。
図26は、転送電極73及び読み出し電極53,55のみを図示した概略平面構成である。なお、第1の配線層50及び第2の配線層51の構成は、図16Bと同様であるから図示を省略し、重複説明を省略する。
図25B、及び図26に示すように、転送電極73は、水平方向に隣接する2つの画素7a,7b間に形成された電荷転送路15上に垂直方向に形成され、垂直方向に隣接する2つの画素7に渡って1本ずつ形成されている。すなわち、本実施形態例では、転送電極73が、垂直方向及び水平方向に隣接する4つの画素7に共有されている。また、転送電極73は、垂直方向に隣接する画素間に一行毎に水平方向に配される配線部76に接続されている。そして、受光部2に対して読み出しゲート部16a,16bが形成される領域と対向する領域に形成された素子分離領域13上部には各画素7の転送電極73と同一の配線部76に一体に形成された遮光専用電極74が形成されている。このように、本実施形態例の画素7は、受光部2が形成される領域が、転送電極73、配線部76、及び遮光専用電極74により四方を囲まれる構成とされている。
読み出し電極55,56は、第6の実施形態と同様、受光部2と電荷転送路15間に構成される読み出しゲート部16a,16b上部にそれぞれ形成されている。
そして、本実施形態例においても、同一の単層に形成された転送電極73、及び読み出し電極53,55は、遮光性を有する電極材料によって形成されている。この電極材料としては、例えば、W(タングステン)、Ti(チタン)、Cu(銅)、Ta(タンタル)や、それらの化合物や、それらの酸化物、窒化物、又は珪化物を適用することができる。また、このように同一の単層に形成された転送電極73、読み出し電極53,55は、第1の実施形態と同様の製造方法によって形成することができる。すなわち、本実施形態例においても、転送電極73、読み出し電極53,55は、1回のパターニングによって同時に形成することで、その位置関係や線幅などのばらつきを低減することができる。
以上の構成を有する本実施形態例の固体撮像装置においても、第6の実施形態と同様の駆動方法により、受光部2で生成された信号電荷が読み出されて、垂直方向に転送される。そして、本実施形態例の固体撮像装置においても、第1の実施形態及び第10の実施形態と同様の効果を得ることができる。
上述の第1〜第11の実施形態では、入射光量に応じた信号電荷を生成する単位画素が行列状に配置されてなるCCD型固体撮像装置に適用した場合を例に挙げて説明した。しかしながら、本発明はCCD型固体撮像装置への適用に限られるものではなく、例えば、CMOS型の固体撮像装置に適用することもできる。
特に、同時性が要求されるグローバルシャッター機能を有するCMOS型固体撮像装置では、受光部と、受光部で生成された信号電荷を読み出すフローティングディフュージョン部との間の領域には、一旦信号電荷を蓄積しておく蓄積容量部が形成される。このようなフローティングディフュージョン部や蓄積容量部は、本発明の電荷転送路に相当するもので、遮光されていることが好ましい。このような構造において、読み出し電極や、他の画素トランジスタを構成するゲート電極(本発明の転送電極に相当)、及び、蓄積容量部等を遮光する遮光膜を遮光性のある材料を用いて、一回のパターニングにて形成する。これにより、遮光膜と、画素トランジスタを構成するゲート電極の位置関係を精度良く形成することができるため、読み出し電圧を一定にすることができ、また、遮光性のある材料で各ゲート電極を形成することにより、受光部領域の拡大を図ることができる。
また、本発明は、可視光の入射光量の分布を検知して画像として撮像する固体撮像装置への適用に限らず、赤外線やX線、あるいは粒子等の入射量の分布を画像として撮像する固体撮像装置にも適用可能である。また、広義の意味として、圧力や静電容量など、他の物理量の分布を検知して画像として撮像する指紋検出センサ等の固体撮像装置(物理量分布検知装置)全般に対して適用可能である。
さらに、本発明は、画素部の各単位画素を行単位で順に走査して各単位画素から画素信号を読み出す固体撮像装置に限られるものではない。画素単位で任意の画素を選択して、当該選択画素から画素単位で信号を読み出すX−Yアドレス型の固体撮像装置に対しても適用可能である。
なお、固体撮像装置はワンチップとして形成された形態であってもよいし、画素部と、信号処理部または光学系とがまとめてパッケージングされた撮像機能を有するモジュール状の形態であってもよい。
また、本発明は、固体撮像装置への適用に限られるものではなく、撮像装置にも適用可能である。ここで、撮像装置とは、デジタルスチルカメラやビデオカメラ等のカメラシステムや、携帯電話機などの撮像機能を有する電子機器のことを言う。なお、電子機器に搭載される上記モジュール状の形態、即ちカメラモジュールを撮像装置とする場合もある。以下に、本発明の電子機器について説明する。
〈12.第12の実施形態:電子機器〉
図27は、本発明の第12の実施形態に係る電子機器200の概略構成図である。
本実施形態例の電子機器200は、上述した本発明の第1の実施形態における固体撮像装置1を電子機器(カメラ)に用いた場合の実施形態を示す。
本実施形態に係る電子機器200は、固体撮像装置1と、光学レンズ210と、シャッタ装置211と、駆動回路212と、信号処理回路213とを有する。
光学レンズ210は、被写体からの像光(入射光)を集光して固体撮像装置1の撮像面上に結像させる。これにより固体撮像装置1内に一定期間当該信号電荷が蓄積される。
シャッタ装置211は、固体撮像装置1への光照射期間および遮光期間を制御する。
駆動回路212は、固体撮像装置1の転送動作およびシャッタ装置211のシャッタ動作を制御する駆動信号を供給する。駆動回路212から供給される駆動信号(タイミング信号)により、固体撮像装置1の信号転送を行なう。信号処理回路213は、各種の信号処理を行う。信号処理が行われた映像信号は、メモリなどの記憶媒体に記憶され、あるいはモニタに出力される。
本実施形態例の電子機器200では、固体撮像装置1において、暗電流抑制領域の形成領域を精度良く制御することができ、転送効率を低下させることなく、暗電流の発生を抑制することによる白点等の欠陥抑制が可能となるため、画質の劣化が抑制される。
このように、固体撮像装置1を適用できる電子機器200としては、カメラに限られるものではなく、デジタルスチルカメラ、さらには携帯電話機等のモバイル機器向けカメラモジュールなどの撮像装置に適用可能である。
本実施形態例においては、固体撮像装置1を電子機器に用いる構成としたが、前述した第2〜第11の実施形態によって形成された固体撮像装置を用いることもできる。
1・・固体撮像装置
2・・受光部
3・・垂直転送レジスタ
4・・水平転送レジスタ
5・・出力回路
6・・基板
7・・画素
8・・絶縁膜
9・・読み出し電極
10a・・第1の転送電極
10b・・第2の転送電極
11・・配線層
12・・コンタクト部
13・・素子分離領域
14・・ウェル領域
15・・電荷転送路
16・・読み出しゲート部
17・・電荷蓄積領域
18・・暗電流抑制領域

Claims (14)

  1. 基板の光入射側に形成され、入射光量に応じた信号電荷を生成、蓄積する受光部と、
    前記受光部の一方の側に形成され、前記受光部から読み出された信号電荷を転送する電荷転送路と、
    前記電荷転送路内の信号電荷を転送するために、前記電荷転送路が形成された基板上部に形成された、遮光材料からなる転送電極と、
    前記受光部と前記電荷転送路との間に形成され、前記受光部に形成された信号電荷の読み出し動作を行う読み出しゲート部と、
    前記読み出しゲート部に読み出し動作を行わせるために前記読み出しゲート部が形成された基板上部に形成され、前記転送電極とは独立に、前記転送電極と同一の単層に形成された、遮光材料からなる読み出し電極と、
    から構成される画素を有して構成される固体撮像装置。
  2. 前記読み出し電極は、前記読み出し電極上部に形成された配線層にコンタクト部を介して接続されている
    請求項1記載の固体撮像装置。
  3. 前記配線層は、前記読み出し電極及び前記転送電極を覆うように形成されている
    請求項2記載の固体撮像装置。
  4. 前記受光部に対して前記転送電極が2つ以上形成され、前記読み出し電極が形成される側とは反対側の前記転送電極側部には、前記転送電極間の間隙を覆って形成され、前記転送電極と同一の単層に前記転送電極と同一のパターニング工程で形成された遮光専用電極が形成されている
    請求項3記載の固体撮像装置。
  5. 前記遮光専用電極は、前記転送電極が一部延在して形成された突き出し部により形成されている
    請求項4記載の固体撮像装置。
  6. 前記遮光専用電極と前記転送電極とは独立に形成されている
    請求項4記載の固体撮像装置。
  7. 前記読み出し電極と遮光専用電極には異なる電圧が印加されている
    請求項6記載の固体撮像装置。
  8. 前記転送電極が、1画素あたり1つである
    請求項1記載の固体撮像装置。
  9. 前記画素は、二次元平面内の垂直方向及び水平方向に複数形成されており、
    前記電荷転送路は、水平方向に隣接する2つの画素から共有されている
    請求項8記載の固体撮像装置。
  10. 前記転送電極は、前記垂直方向に隣接する2つの画素から共有されている
    請求項9記載の固体撮像装置。
  11. 基板を準備する工程、
    前記基板の所望の領域に所望の不純物をイオン注入することにより、入射光に応じた光を生成、蓄積する受光部と、受光部で生成、蓄積された信号電荷を転送する電荷転送路を形成する工程、
    前記受光部及び電荷転送路の形成の前又は後に、前記基板上の所望の領域に1回のパターニングで、前記受光部の信号電荷を前記電荷転送路に読み出すための遮光材料からなる読み出し電極と、前記電荷転送路に読み出された信号電荷を転送するための遮光材料からなる転送電極をそれぞれ独立に形成する工程、
    前記読み出し電極と前記転送電極上部に、コンタクト部を介して前記読み出し電極に電気的に接続される配線層を形成する工程、
    を有する固体撮像装置の製造方法。
  12. 前記受光部に対して前記転送電極を2つ以上形成し、前記読み出し電極が形成される側とは反対側の前記転送電極側部には、前記転送電極間の間隙を側面から覆う遮光専用電極を、前記転送電極と同一の単層に前記転送電極と同一のパターニング工程で形成する
    請求項11記載の固体撮像装置の製造方法。
  13. 前記遮光専用電極は、前記転送電極を一部延在して形成した突き出し部により形成する
    請求項12記載の固体撮像装置の製造方法。
  14. 光学レンズと、
    基板の光入射側に形成され、入射光量に応じた信号電荷を生成、蓄積する受光部と、
    前記受光部の一方の側に形成され、前記受光部から読み出された信号電荷を転送する電荷転送路と、前記電荷転送路内の信号電荷を転送するために、前記電荷転送路が形成された基板上部に遮光材料により形成された転送電極と、前記受光部と前記電荷転送路との間に形成され、前記受光部に形成された信号電荷の読み出し動作を行う読み出しゲート部と、前記読み出しゲート部に読み出し動作を行わせるために前記読み出しゲート部が形成された基板上部に遮光材料により形成され、前記転送電極とは独立に、前記転送電極と同一の単層に形成された読み出し電極と、から構成される画素を有して構成され、前記光学レンズに集光された光が入射される固体撮像装置と、
    前記固体撮像装置から出力される出力信号を処理する信号処理回路と、
    を含む電子機器。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012226115A (ja) * 2011-04-20 2012-11-15 Canon Inc 撮像素子、それを具備する撮像装置及びカメラシステム

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6095258B2 (ja) * 2011-05-27 2017-03-15 キヤノン株式会社 固体撮像装置、及び固体撮像装置を用いた撮像システム
JP2015046454A (ja) * 2013-08-28 2015-03-12 キヤノン株式会社 半導体装置の製造方法および半導体装置
JP2015079899A (ja) * 2013-10-18 2015-04-23 ソニー株式会社 固体撮像素子および電子機器
US9921249B2 (en) * 2014-04-30 2018-03-20 Infineon Technologies Ag Systems and methods for high voltage bridge bias generation and low voltage readout circuitry
JP6308864B2 (ja) * 2014-05-15 2018-04-11 キヤノン株式会社 撮像装置
US10264199B2 (en) * 2014-07-15 2019-04-16 Brillnics Inc. Solid-state imaging device, method for producing solid-state imaging device, and electronic apparatus using photoelectric conversion elements
JPWO2016166891A1 (ja) * 2015-04-17 2018-02-15 オリンパス株式会社 撮像装置
JP7193907B2 (ja) * 2017-01-23 2022-12-21 キヤノン株式会社 固体撮像装置
CN108389870A (zh) * 2017-02-03 2018-08-10 松下知识产权经营株式会社 摄像装置
CN117396928A (zh) * 2022-05-07 2024-01-12 京东方科技集团股份有限公司 显示基板和显示装置

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004165462A (ja) 2002-11-14 2004-06-10 Sony Corp 固体撮像素子及びその製造方法
JP2005109021A (ja) * 2003-09-29 2005-04-21 Sony Corp 固体撮像素子
JP4739703B2 (ja) * 2004-07-14 2011-08-03 富士フイルム株式会社 固体撮像素子の製造方法
JP4566848B2 (ja) * 2005-07-11 2010-10-20 富士フイルム株式会社 撮影装置および撮影装置の駆動方法
US8446508B2 (en) * 2005-07-27 2013-05-21 Sony Corporation Solid state imaging device with optimized locations of internal electrical components
WO2007119626A1 (ja) * 2006-03-31 2007-10-25 National University Corporation Shizuoka University 半導体測距素子及び固体撮像装置
JP2009147049A (ja) * 2007-12-13 2009-07-02 Sanyo Electric Co Ltd 撮像装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012226115A (ja) * 2011-04-20 2012-11-15 Canon Inc 撮像素子、それを具備する撮像装置及びカメラシステム

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