JP2012015417A - 固体撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】感度低下の抑制に加え、空乏化の抑制、暗時出力のバラつき抑制、及び画素信号の変動による素子変化の抑制が可能な固体撮像装置を提供すること。
【解決手段】第１半導体層２４内で生成された電子を蓄積する第１蓄積部２１と、電気的に浮遊状態の第２拡散層２３と、第１読出電極２２と、を含む第１受光層と、第２半導体層７１を備え、前記第２半導体層上に設けられ、回路を含む回路層７０と、前記第２半導体層を貫通しつつ、前記第１読出電極または前記第２拡散層と前記回路とを接続する第１電極ＣＰ２とを具備し、前記第１電極は、前記第２半導体層内において順に内部絶縁膜１００、外部導電膜１０１、及び外部絶縁膜１０２によって被膜され、且つこの外部導電膜の電位は一定である。
【選択図】図５

Description

本発明の実施形態は、受光層と信号走査回路とを別層に形成した固体撮像装置に関する。

近年の固体撮像装置は、画素が微細化されている。これに伴い、ロジック回路、アナログ回路、及び画素走査回路等の信号処理回路がシリコン層の表面側に配置され、光電変換領域と色フィルターやマイクロレンズなどがシリコン層の裏面側に形成された裏面照射型（ＢＳＩ：Back side illumination）固体撮像装置の開発が進められている。

しかし、今後更に画素の微細化が進むと、裏面照射型固体撮像装置によっても感度低下が問題となる。

特開２００６−２４６５３号公報

感度低下の抑制に加え、空乏化の抑制、暗時出力のバラつき抑制、及び信号の変動による素子特性変化の抑制が可能な固体撮像装置を提供する。

実施形態によれば固体撮像装置は、第１半導体層表面内に形成され、前記第１半導体層の裏面側から表面側に向かって照射された光により前記第１半導体層内で生成された電子を蓄積する第１電荷蓄積部と、前記第１半導体層表面内において、前記第１電荷蓄積部と離隔して形成され、電気的に浮遊状態の第１拡散層と、前記第１半導体層の表面側に設けられた第１絶縁層内であって、且つ前記第１電荷蓄積部と前記第１拡散層との間に形成され、前記第１電荷蓄積部で蓄積された前記電子を読み出す第１読出電極と、を含む第１受光層と、前記第１絶縁層の表面側に第２絶縁層を介在して形成された第２半導体層を備え、前記第１読出電極が読み出した前記電子に応じた信号を処理する回路が前記第２半導体層上に設けられた回路層と、前記第２半導体層を貫通しつつ、前記第１読出電極または前記第１拡散層と前記回路とを接続する第１電極と、を具備し、前記第１電極は、貫通する前記第２半導体層内においてこの第１電極表面から順に内部絶縁膜、外部導電膜、及び外部絶縁膜によって被膜され、且つこの外部導電膜の電位は一定である。

第１の実施形態に係る固体撮像装置のブロック図。 第１の実施形態に係る単位画素の拡大図。 第１の実施形態に係る単位画素の平面図。 第１の実施形態に係る単位画素の断面図。 図４の領域を拡大して示す断面図。 第２の実施形態に係る単位画素の平面図。 第２の実施形態に係る単位画素の断面図。 図７の領域を拡大して示す断面図。

以下、実施形態につき図面を参照して説明する。この説明に際し、全図にわたり、共通する部分には共通する参照符号を付す。尚、この説明においては、全図にわたり共通の部分には共通の参照符号を付す。

[第１の実施形態]
本実施形態に係る固体撮像装置は、光照射面（受光面）が、信号走査回路部が形成される半導体層表面と反対側（半導体層上の裏面側）に設けられた裏面照射型である。本実施形態に係る固体撮像装置は、半導体層が、光の照射軸に沿って複数積層された構成である。具体的には、光照射面が３層積層され、各々の光照射面で、光電変換によって異なる色の光に対応する信号電子を得る。

＜１．構成例＞
図１〜図５は、第１の実施形態に係る固体撮像装置を示している。
１−１．全体構成例
まず、図１を用いて、本実施形態に係る固体撮像装置の全体構成例について説明する。図１は、本実施形態に係る固体撮像装置の全体構成例を示すブロック図である。固体撮像装置１０は、撮像領域１２と駆動回路領域１４とを備える。駆動回路領域１４は、垂直シフトレジスタ１３とＡＤ変換回路１５（以下、ＡＤＣ回路１５と呼ぶ）とを備える。

撮像領域１２には、半導体層（シリコン層）上に形成された単位画素（Pixel）１が、列及び行毎に配置される。すなわち、単位画素１は、垂直シフトレジスタ１３からの読み出し信号線と垂直信号線ＶＳＬとの交差位置にマトリクス状に配置される。後述するが、この単位画素１は光電変換部及び信号走査回路部を含む。
光電変換部は、入射光を光電変換し、これによって得られた電子を蓄積するフォトダイオードを備える。つまり、光電変換部は、撮像部として機能する。

信号走査回路部は、各種トランジスタを備え、光電変換部に蓄積された電子量に応じた信号を読み出す回路である。信号走査回路部は、光電変換部から読み出した信号を増幅した後、対応する信号線ＶＳＬに出力する。

垂直シフトレジスタ（Vertical Shift register）１３は、信号ＬＳ１〜ＬＳｋ（行選択パルス、リセットパルス、及びリードパルス）を撮像領域１２に供給し、単位画素１を行毎に選択する選択部として機能する。選択された行の単位画素１は垂直信号線ＶＳＬを介して、入射された光の量に応じたアナログ信号Ｖsig1〜Ｖsigｍを出力する。なお、信号ＬＳ１〜ＬＳｋを区別しない場合には、単に信号ＬＳと呼ぶ。

ＡＤＣ回路１５は、単位画素１から垂直信号線ＶＳＬを介して転送されたアナログ信号Ｖsig1〜Ｖsigｍを、デジタル信号に変換する。

尚、ここでは、固体撮像装置の全体構成の一部として、図示及びその説明を省略したが、これに限られるものではない。即ち、例えば、撮像領域１２等の動作を制御する制御回路等を更に備えていても良い。

また、カラム方向にＡＤＣ回路１５が配置されず、チップレベルにＡＤＣ回路１５が配置される構成、或いはセンサーチップ上にＡＤＣ回路１５が配置されない構成等であっても良い。

１−２．撮像領域の構成例
図２は、図１に示す単位画素１の一例を示している。
単位画素１は、フォトダイオードＰＤ、アドレストランジスタＴａ、増幅トランジスタＴｂ、リセットトランジスタＴｃ、及び読み出しトランジスタＴｄを備える。

上記単位画素１の構成において、フォトダイオードＰＤは、例えばｎ型の拡散層を含む光電変換部を含む。前述した信号走査回路部は、増幅トランジスタＴｂ、読み出しトランジスタＴｄ、リセットトランジスタＴｃ、及びアドレストランジスタＴａを含む。

フォトダイオードＰＤのアノードには、基準電位Ｖｓｓが与えられる。
アドレストランジスタＴａのゲートは、行選択パルスが供給されるアドレス信号線ＡＤＲに接続され、ドレイン端は電源端子に接続され、内部電圧ＶＤＤが供給される。このアドレストランジスタＴａのソース端は、増幅トランジスタＴｂのドレイン端に接続されている。

増幅トランジスタＴｂのゲートは浮遊拡散層（フローティングディフュージョン：検出部）ＦＤに接続され、ソース端は垂直信号線ＶＳＬに接続される。

リセットトランジスタＴｃは、増幅トランジスタＴｂのゲート電位をリセットする。リセットトランジスタＴｃのゲートは、リセットパルスが供給されるリセット信号線ＲＳＴに接続され、ソース端は浮遊拡散層ＦＤに接続され、ドレイン端は電源端子に接続され、内部電圧ＶＤＤが供給される。

読み出しトランジスタＴｄは、フォトダイオードＰＤにおける信号電荷の蓄積を制御する。読み出しトランジスタＴｄのゲートはリードパルスが供給される読み出し信号線ＴＲＦに接続され、ソース端はフォトダイオードＰＤのカソードに接続され、ドレイン端は浮遊拡散層ＦＤに接続される。フォトダイオードＰＤからトランジスタＴｄを介して浮遊拡散層ＦＤに読み出された信号電荷に応じた電圧は、増幅トランジスタＴｂのゲートに印加される。つまり、増幅トランジスタＴｂは、浮遊拡散層ＦＤに読み出された信号を増幅して、垂直信号線ＶＳＬに出力する。その後、単位画素１から出力された信号は、垂直信号線ＶＳＬに接続されるＣＤＳ雑音除去回路（図示せぬ）により雑音が除去される。

１−３．読み出し駆動動作
次に、上記説明した撮像領域１２の単位画素１における読み出し駆動動作について説明する。まず、読み出し行のアドレストランジスタＴａが、アドレス信号線ＡＤＲを介して垂直シフトレジスタ１３から送られる信号ＬＳ（行選択パルス）によりオン（ＯＮ）状態になる。

続いて、垂直シフトレジスタ１３からリセット信号線ＲＳＴを介して送られた信号ＬＳ（リセットパルス）によりリセットトランジスタＴｃがオン（ＯＮ）状態になり、浮遊拡散層ＦＤの電位に近い電圧にリセットされる。この電圧（リセット電圧）は、後述するフォトダイオードＰＤに蓄積された信号電荷に応じた画素電圧の基準レベルとされる。その後、リセットトランジスタＴｃは、オフ（ＯＦＦ）状態になる。

続いて、読み出しトランジスタＴｄが、垂直シフトレジスタ１３から送られてきた信号ＬＳ（リードパルス）によりオン（ＯＮ）状態となる。これにより、フォトダイオードＰＤに蓄積された信号電荷が浮遊拡散層ＦＤに読み出される。その後、浮遊拡散層ＦＤの電位が読み出された信号電荷数に応じて変調される。

続いて、変調された信号が、ソースフォロワを構成するＭＯＳトランジスタＴｂと図示せぬＭＯＳトランジスタによって垂直信号線ＶＳＬに読み出される。以上の動作を以って読み出し動作が完了する。

１−４．上面図
次に、図３を用いて、本実施形態の固体撮像装置が有する単位画素１の平面構成例について説明する。ここでは、上記説明した増幅トランジスタＴｂ等により構成される信号走査回路部の回路が形成される半導体層の表面（表面側）とは反対側の半導体層表面（裏面側）に、受光面が形成される裏面照射型の固体撮像装置を一例に挙げて説明する。なお前述したように、本実施形態に係る固体撮像装置は、この光照射面が、光の照射軸に沿って複数積層された構成である。ここでは、積層された一番上の光照射面（Ｓｉ層４４の裏面）のみを示す。

図３に示すように、ロウ方向及びカラム方向、すなわちマトリクス状に単位画素（Pixel）１が配置されている。さらに、隣接する単位画素１との境界部分を囲むように画素分離絶縁膜（絶縁膜）２０−１が設けられている。そのため、画素分離絶縁膜２０−１は、単位画素１を、ロウ方向およびカラム方向において囲むように格子状に配置されている。

ここで、画素分離絶縁膜２０−１は、Ｓｉの屈折率より低い屈折率を持つ絶縁膜から形成されている。例えば、画素分離絶縁膜２０−１は、入射される波長４００ｎｍ〜７００ｎｍ程度の光に対する屈折率が、３．９程度以下である絶縁材料により形成されることが望ましい。より具体的には、例えば、画素分離絶縁膜２０−１は、シリコン酸化膜（ＳｉＯ₂膜）、シリコン窒化膜（Ｓｉ₃Ｎ₄膜）、チタンオキサイド（ＴｉＯ）膜等の絶縁材料により形成される。

また、図示するように、本実施形態に係る単位画素１のロウ方向およびカラム方向における画素ピッチＰ１は、いずれも共通となるように配置されている。

１−５．断面構成例（その１）
次に、図４を用いて上記図３の平面構成例における断面図を示す。図４は、図３の４−４線に沿った断面図である。図４に示すように、本実施形態に係る固体撮像装置は、３層の受光面が光の照射軸（図中Ａ方向）に沿って積層される。つまり、積層された受光面の両側には、図３における画素分離絶縁膜２０−１（図示せぬ）が形成される。

本実施形態に係る固体撮像装置は、信号走査回路部６０及びこの信号走査回路部６０上に設けられた複数の受光面２０を備える。

＜信号走査回路部６０について＞
図４に示すように、信号走査回路部６０は、回路層７０、配線層８０、及び絶縁層９０を備える。絶縁層９０上に配線層８０が形成される。配線層８０は、絶縁層８２と、この絶縁層８２上に形成された絶縁層８１を備える。配線層８０内には、複数のコンタクトプラグＣＰ１及びこれらコンタクトプラグＣＰ１によって電気的に接続される配線が形成される。具体的には、絶縁層８１の表面内には、金属配線層８３、８４、及び８５がそれぞれ離隔して形成される。金属配線層８３は、金属配線層８３−１、８３−２を含む。金属配線層８４は、金属配線層８４−１、８４−２を含む。更に、金属配線層８５は、金属配線層８５−１、８５−２を含む。

上記配線層８０上には、回路層７０が形成される。この回路層７０は、絶縁層７２とこの絶縁層７２上に形成されたシリコン層７１を備える。すなわち、シリコン層７１は、例えばエピタキシャル層である。なお図４では回路層７０内に形成されたトランジスタのうち、増幅トランジスタＴｂのみ記載する。

例えばｐ型シリコン層７１表面内に、例えばｎ型拡散層２８及び２９が各々離隔して形成される。絶縁層７２内であってこのｎ型拡散層２８、２９の間に位置してゲート電極３０が形成される。このゲート電極３０、並びにｎ型拡散層２８及び２９で前述した増幅トランジスタＴｂとして機能する。絶縁層７２内には、増幅トランジスタＴｂのゲート電極３０と配線層８３−２とを接続するコンタクトプラグＣＰ２−１が形成される。

同様に、シリコン層７１表面内に、ｎ型拡散層３８及び３９が互いに離隔して形成される。そして、絶縁層７２内であってこのｎ型拡散層３８、３９の間に位置してゲート電極４０が形成される。このゲート電極４０、並びにｎ型拡散層３８及び３９で増幅トランジスタＴｂとして機能する。絶縁層７２内には、増幅トランジスタＴｂのゲート電極４０と配線層８４−２とを接続するコンタクトプラグＣＰ３−１が形成される。

更に、シリコン層７１表面内に、ｎ型拡散層４８及び４９が互いに離隔して形成される。そして、絶縁層７２内であってこのｎ型拡散層４８、４９の間に位置してゲート電極５０が形成される。このゲート電極５０、並びにｎ型拡散層４８及び４９で増幅トランジスタＴｂとして機能する。絶縁層７２内には、増幅トランジスタＴｂのゲート電極５０と配線層８５−２とを接続するコンタクトプラグＣＰ４−１が形成される。

上記回路層７０上には、受光層２０が形成される。次に、受光層２０について説明する。
＜受光層２０について＞
受光層２０は、第１受光層（例えばｐ型シリコン層２４、絶縁層２５）、第２受光層（例えばｐ型シリコン層３４、絶縁層３５）、及び第３受光層（例えばｐ型シリコン層４４、絶縁層４５）を備える。
第１受光層は、シリコン層２４で赤色光を主とした信号を光電変換により生成する。この第１受光層は、絶縁層２５とこの絶縁層２５上に形成されたシリコン層２４とを備える。

シリコン層２４の表面内に、例えばｎ型拡散層２１、２３が互いに離隔して形成される。なお、このｎ型拡散層２３は浮遊拡散層ＦＤとして機能する。絶縁層２５内であって、ｎ型拡散層２１、２３の間に位置してゲート電極２２が形成される。拡散層２１、２３、及びゲート電極２２は、読み出しトランジスタＴｄとして機能する。ゲート電極２２と前述した配線層８３−１との間に位置する絶縁層２５と上述したシリコン層７１及び絶縁層７２中には、コンタクトプラグＣＰ２−３が形成されている。このコンタクトプラグＣＰ２−３は、ゲート電極２２と配線層８３とを電気的に接続する。

また、ｎ型拡散層２３と前述した配線層８３−２との間に位置する絶縁層２５と上述したシリコン層７１、及び絶縁層７２中にはコンタクトプラグＣＰ２−２が形成されている。

コンタクトプラグＣＰ２−３は、読み出しトランジスタＴｄのゲート電極２２に所定の電圧（リードパルス）を転送する。また、コンタクトプラグＣＰ２−２は読み出しトランジスタＴｄによってフォトダイオードＰＤ（ｎ型拡散層２１）から、ｎ型拡散層２３に読み出された信号電荷を、配線層８３−２を介してゲート電極３０に転送する。

シリコン層７１中において、これらコンタクトプラグＣＰ２−２、ＣＰ２−３の周囲には、シリコン層７１とコンタクトプラグＣＰ２−２及びＣＰ２−３とを電気的に絶縁する構造が形成される。この構造の詳細については、後述する図５を用いて説明する。なお、コンタクトプラグＣＰ２−２とＣＰ２−３とを区別しない場合には、単にコンタクトプラグＣＰ２と呼ぶ。

次に第２受光層について説明する。第２受光層は、シリコン層３４で緑色光を主とした信号を光電変換により生成する。この第２受光層は、絶縁層３５とこの絶縁層３５上に形成されたシリコン層３４とを備える。シリコン層３４の表面内に、例えばｎ型拡散層３１、３３が互いに離隔して形成される。なお、このｎ型拡散層３３は浮遊拡散層ＦＤとして機能する。絶縁層３５内であって、ｎ型拡散層３１、３３の間に位置してゲート電極３２が形成される。拡散層３１、３３とゲート電極３２とは、読み出しトランジスタＴｄとして機能する。

ゲート電極３２と前述した配線層８４−１との間に位置する絶縁層３５と上述したシリコン層２４及び７１、並びに絶縁層２５及び７２中には、コンタクトプラグＣＰ３−３が形成されている。このコンタクトプラグＣＰ３−３はゲート電極３２と配線層８４−１とを電気的に接続する。また、ｎ型拡散層３３と前述した配線層８４−２との間に位置する絶縁層３５と上述したシリコン層２４及び７１、並びに絶縁層２５及び７２中には、コンタクトプラグＣＰ３−２が形成されている。このコンタクトプラグＣＰ３−２は、拡散層３３と配線層８４−２とを電気的に接続する。

コンタクトプラグＣＰ３−３は、読み出しトランジスタＴｄのゲート電極３２に所定の電圧（リードパルス）を転送する。また、コンタクトプラグＣＰ３−２は読み出しトランジスタＴｄによってフォトダイオードＰＤから、ｎ型拡散層３３に読み出された信号電荷を、配線層８４−２を介してゲート電極４０に転送する。

シリコン層２４、７１中において、これらコンタクトプラグＣＰ３−２、ＣＰ３−３の周囲は、シリコン層２４、７１とこれらコンタクトプラグＣＰ３−２、ＣＰ３−３とを電気的に絶縁する構造が形成される。詳細については、後述する図５を用いて説明する。なお、コンタクトプラグＣＰ３−２とＣＰ３−３とを区別しない場合には、単にコンタクトプラグＣＰ３と呼ぶ。

次いで第３受光層について説明する。第３受光層は、シリコン層４４で青色光を主とした信号を光電変換により生成する。この第３受光層は、絶縁層４５とこの絶縁層４５上に形成されたシリコン層４４とを備える。シリコン層４４の表面内に、例えばｎ型拡散層４１、４３が互いに離隔して形成される。ｎ型拡散層４３は浮遊拡散層ＦＤとして機能する。絶縁層４５内であって、ｎ型拡散層４１、４３の間に位置してゲート電極４２が形成される。拡散層４１、４３、及びゲート電極４２は、読み出しトランジスタＴｄとして機能する。ゲート電極４２と前述した配線層８５−１との間に位置する絶縁層４５と上述したシリコン層２４、３４及び７１、並びに絶縁層２５、３５、及び７２中には、コンタクトプラグＣＰ４−３が形成されている。このコンタクトプラグＣＰ４−３はゲート電極４２と配線層８５−１とを電気的に接続する。

また、ｎ型拡散層４３と前述した配線層８５−２との間に位置する、絶縁層４５と上述したシリコン層２４、３４及び７１、並びに絶縁層２５、３５、及び７２中には、コンタクトプラグＣＰ４−２が形成されている。このコンタクトプラグＣＰ４−２は拡散層４３と配線層８５−２とを接続する。

コンタクトプラグＣＰ４−３は、読み出しトランジスタＴｄのゲート電極４２に所定の電圧（リードパルス）を転送する。また、コンタクトプラグＣＰ４−２は読み出しトランジスタＴｄによってフォトダイオードＰＤから、ｎ型拡散層４３に読み出された信号電荷を、配線層８５−２を介してゲート電極５０に転送する。

シリコン層２４、３４、及び７１中において、これらコンタクトプラグＣＰ４−２、ＣＰ４−３の周囲は、それぞれシリコン層２４、３４、７１とこれらコンタクトプラグＣＰ４−２、ＣＰ４−３とを電気的に絶縁する構造が形成される。詳細については、後述する図５を用いて説明する。なお、コンタクトプラグＣＰ４−２とＣＰ４−３とを区別しない場合には、単にコンタクトプラグＣＰ４と呼ぶ。

また絶縁層２５、３５、４５、及び７２の間に形成された各々のシリコン層の上面及び底面には後述する絶縁層が形成される。つまり、シリコン層２４と絶縁層２５及び３５との界面、シリコン層３４と絶縁層３５及び４５との界面、並びにシリコン層７１と絶縁層７２と２５との界面において、絶縁層が形成される。

＜領域ａの拡大図について＞
図５は図４の領域ａを拡大した図である。図５は、シリコン層２４内のコンタクトプラグＣＰ３の周囲に形成された絶縁構造について示しているがシリコン層３４、及び７１内におけるコンタクトプラグＣＰ２〜ＣＰ４を覆う絶縁構造も同一であるため説明を省略する。

図５に示すように、コンタクトプラグＣＰ３−３が、絶縁膜１０３内に形成された導電プラグ１０５を介して絶縁膜３５及びシリコン層２４内にそれぞれ形成される。また、コンタクトプラグＣＰ３−２が、絶縁膜１０３内に形成された導電プラグ１０５を介して絶縁膜３５及びシリコン層２４内に形成される。換言すれば、これらコンタクトプラグＣＰ３−２、ＣＰ３−３は、絶縁膜１０３を介在して絶縁層３５とシリコン層２４内にそれぞれ形成される。

これらコンタクトプラグＣＰ３−２、ＣＰ３−３の底面は絶縁膜１０３の上面に接する。コンタクトプラグＣＰ３−３の上面は、絶縁層３５中のゲート電極３２にまで達する。コンタクトプラグＣＰ３−２の上面は、シリコン層３４中のｎ型拡散層３３にまで達する。またシリコン層２４内においてコンタクトプラグＣＰ３−２、ＣＰ３−３の上面は絶縁膜１０３に接しつつ、底面は絶縁膜１０４に接する。なお、この絶縁膜１０４内にも導電プラグ１０６が形成される。

シリコン層２４中において、これらコンタクトプラグＣＰ３−２、ＣＰ３−３を被覆するように、絶縁膜１００、導電膜１０１、及び絶縁膜１０２が、コンタクトプラグＣＰ３−２、ＣＰ３−３の表面から順に形成される。つまり、これら絶縁膜１００、導電膜１０１、及び絶縁膜１０２は、それぞれコンタクトプラグＣＰ３−２、ＣＰ３−３を同心円状に被覆する。なお、絶縁膜１００、導電膜１０１、及び絶縁膜１０２を纏めて被覆膜と呼ぶことがある。

これら絶縁膜１００、導電膜１０１、及び絶縁膜１０２の上面は絶縁膜１０３に接し、また、これら絶縁膜１００、導電膜１０１、及び絶縁膜１０２の底面は絶縁膜１０４に接する。

つまり、シリコン層２４内においてコンタクトプラグＣＰ３−２、及びＣＰ３−３、並びに絶縁膜１００、導電膜１０１、及び絶縁膜１０２の上面及び底面は同一面とされる。換言すれば、絶縁膜１０３の底面とシリコン層２４内においてコンタクトプラグＣＰ３−２、及びＣＰ３−３、並びに絶縁膜１００、導電膜１０１、及び絶縁膜１０２の上面とは同一面である。また、シリコン層２４内において絶縁膜１０４の上面とコンタクトプラグＣＰ３−２、及びＣＰ３−３、並びに絶縁膜１００、導電膜１０１、及び絶縁膜１０２の底面とは同一面である。

なお、図４から明らかなように絶縁膜１０４の直下には絶縁膜２５が形成される。

また、上述したように絶縁膜１０３内には、導体プラグ１０５が形成される。つまり、絶縁層３５中に形成されたコンタクトプラグＣＰ３−３及びＣＰ３−２、並びにシリコン層２４内に形成されたコンタクトプラグＣＰ３−３及びＣＰ３−２は、それぞれ絶縁膜１０３内に形成された導体プラグ１０５で電気的に接続される。

また上述したように絶縁膜１０４内に、導体プラグ１０６が形成される。つまり、図４における絶縁層２５中に形成されたコンタクトプラグＣＰ３−３及びＣＰ３−２、並びにシリコン層２４内に形成されたコンタクトプラグＣＰ３−３及びＣＰ３−２は、絶縁膜１０４内に形成された導体プラグ１０６を介して電気的に接続される。

導電膜１０１には絶縁膜１０３内に形成された導体プラグ１０８を介して固定電圧が印加される。ここで固定電圧とは、例えば接地電位（０Ｖ）である。

以上より信号の読み出し動作時においてコンタクトプラグＣＰ３−２、ＣＰ３−３の電位が上昇した場合であっても、導電膜１０１が固定電圧とされることから、シリコン層２４の電圧が変動しなくなる。

また更に、被覆膜とシリコン層との界面には高濃度のｐ型不純物層２０１が形成される。具体的には、被覆膜の上面から底面に沿って、シリコン層２４内にシリコン層２４よりも高濃度のｐ型不純物拡散層２０１が形成される。なお、図５の構造は、各々のシリコン層とこの各々のシリコン層に積層された各々の絶縁層との界面において同一の構造をとるため、説明を省略する。

＜本実施形態に係る効果＞
本実施形態に係る固体撮像装置であると（１）〜（４）の効果を奏することが出来る。
（１）暗時における信号出力のバラつき抑制、及び画素信号の変動による素子特性変化の抑制を実現することが出来る。
本実施形態に係る固体撮像装置によれば、シリコン層２４、３４、及び７１内におけるコンタクトプラグＣＰ２〜ＣＰ４に被覆膜が形成される。この被覆膜における外部導体１０１に導体プラグ１０８を介して固定電圧（例えば０Ｖ）が印加される。このため、暗時出力のバラつき抑制、及び画素信号の変動による素子特性変化の抑制を実現することが出来る。

仮にシリコン層２４、３４、及び７１中において、コンタクトプラグＣＰ２〜ＣＰ４を絶縁膜のみで被覆している固体撮像装置を考える。この構造において例えば信号の読み出し時にンタクトプラグＣＰ２〜ＣＰ４に交互に低電圧と高電圧とが転送される。この際、シリコン層２４、３４、及び７１とコンタクトプラグＣＰとの間に接合容量が発生する。つまり、シリコン層２４、３４、及び７１の電位がコンタクトプラグＣＰ２〜ＣＰ４の電圧に引き寄せられる。このため、基準電位が変動してしまう。すると暗時における、単位画素１からの信号出力の値にバラつきが生じ、大小異なる信号出力が発生する。

同様に、明時においても画素信号の読み出し時、コンタクトプラグＣＰ２〜ＣＰ４に交互に低電圧と高電圧とが転送される。この際、シリコン層２４、３４、及び７１とコンタクトプラグＣＰとの間に接合容量が発生し、基準電位が変動してしまう。つまり、暗時の場合と同様に単位画素１から出力される画素信号の値（レベル）にバラつきが生じてしまう。

しかし本実施形態であると、コンタクトプラグＣＰ２〜ＣＰ４表面を被覆する外部導体１０１が接地電位（０Ｖ）とされる。よって、コンタクトプラグＣＰ２〜ＣＰ４が単に絶縁膜に覆われている場合に比して、このコンタクトプラグＣＰ２〜ＣＰ４の電位が変動してもシリコン層２４、３４、及び７１の電位変動を抑制することが出来る。つまり基準電位の変動を抑制させることが出来る。このため、暗時出力のバラつき、及び画素信号レベルのバラつきを抑制出来る。

（２）空乏層の発生を抑制出来、暗電流を抑制することができる。
一般的に非連続的な構造の違いが原因で空乏層が生じることが知られている。本実施形態の場合、例えば図５に示す絶縁膜１０２とシリコン層２４との界面（ＳｉＯ_２／Ｓｉ）で空乏層が生じる。

つまり、界面を挟んで一方の領域は構造が安定したシリコン、他方の領域はシリコンと酸素との結合である。つまりこの境界では、規則的な結合状態が維持できず、シリコン層２４領域におけるシリコン原子の結合子において結合する相手がいない不安定な状態、つまりダングリングボンドがＳｉのバンドギャップ中央に準位を形成する。このため、シリコン結晶中において、ダングリングボンド（相手の見つからない結合子）が発生・再結合中心となる。この発生・再結合中心が、価電子帯に存在する電子の、例えば熱的励起を手助けする。これにより該価電子帯から励起した電子が、発生・再結合中心を介して伝導帯へと励起する。つまり、価電子帯には電子が抜けた正孔が出来、伝導帯には電子が存在する。そして発生・再結合中心を担い手として界面で発生した電子は、例えば図４に示す拡散層２１に蓄積される。このようにシリコン層２４内で発生する電子以外に空乏層から暗電流が発生する（これを問題１とする）。

なお、暗電流とは、フォトダイオードＰＤが受光していない期間（以下、暗時と呼ぶ）においても、例えばシリコン層２４内で電子と正孔とが発生し、これにより流れる電流である。つまり、電子の流れによって暗時においても電流が流れ、これが雑音の原因となる。

更に以下のような問題もある（これを問題２とする）。仮に外部導体１０１の電位が接地電位とされていない場合を考える。この場合、コンタクトプラグＣＰ２〜ＣＰ４に所定の電圧が転送され、これに伴い外部導体１０１の電位も容量結合によりある電圧値とされる。すると、外部導体１０１（Ｍｅｔａｌ）／絶縁膜１０２（Ｏｘｉｃｉｄｅ）／シリコン層２４（Ｓｉ）の構造において、絶縁膜１０２とシリコン層２４との界面に電子が誘起される。上記問題１、２は、上記暗電流を引き起こしやすくする。

これに対し、本実施形態に係る固体撮像装置によると、外部導体１０１の電位は導体プラグ１０５を介して接地電位（０Ｖ）とされる。このため、コンタクトプラグＣＰ２〜ＣＰ４に電圧を印加しても、外部導体１０１の電位は常に０Ｖとされる。つまり、外部導体１０１の電位により、絶縁膜１０２とシリコン層２４との界面に電子が誘起されることを防止することが出来る。更に、本実施形態に係る固体撮像装置であると、例えば被覆膜の絶縁膜１０２とシリコン層２４との界面一面にｐ層がドープされている。つまり、本実施形態に係る固体撮像装置によると、コンタクトプラグＣＰ２〜ＣＰ４の周囲に設けられた被覆膜を覆うようにｐ型不純物層（正孔）を形成させる。この被覆膜周辺に形成されるｐ型不純物層の濃度は、シリコン層２４の不純物濃度より高く、絶縁膜１０２とシリコン層２４との界面における暗電流抑制条件を満たす値である。これにより、上記発生・再結合中心を担い手として発生した電子を、この被覆膜を覆う正孔でキャンセルさせる。この結果、界面における電子の発生が抑制され、暗電流を抑制させることが出来る。

（３）単位画素１当たり３倍の色情報を取得できる。
仮に、単位画素でＲ、Ｇ、Ｂ各色信号を取得する単版式撮像素子であると、単位画素当たり、Ｒ、Ｇ、Ｂいずれかの色信号しか取得できない。

これに対し本実施形態に係る固体撮像装置によれば、Ｒ、Ｇ、Ｂの各色信号を取得するシリコン層２４、３４、及び４４を撮像光学系の光軸方向（図４におけるＡ方向）に積層させる。つまり、単位画素１当たり３倍の色信号（Ｒ、Ｇ、Ｂの各色信号）を取得することが出来る。

更には、各色信号を取得するシリコン層２４、３４、及び４４はそれぞれ絶縁層で離隔される。すなわちシリコン層２４、３４、及び４４間に絶縁層２５、３５、及び４５をそれぞれ介在させることで、これらシリコン層２４、３４、及び４４を電気的に離隔させる。従って、これらシリコン層２４、３４、及び４４間で電気的なクロストークは発生しないため、混色を低減した色信号を取得することが出来る。

（４）感度低下を抑制することが出来る。
第１〜第３受光層が光軸方向に沿って形成されることから、単位画素でＲ、Ｇ、Ｂ各色信号を取得する単版式撮像構造に比べ、受光層の面積を広くすることが出来る。更にこれら第１〜第３受光層上には信号走査回路部がないことから、高い量子効率を実現することが出来る。つまり、飽和電荷量を大きくすることが出来、すなわち、高い量子効率を実現出来、これによって感度低下を抑制することが出来る。

また、フォトダイオードＰＤに蓄積される飽和電荷量を大きくすることが出来、またｋＴＣ雑音（熱雑音）、残像のない低雑音を実現することが出来る。

[第２の実施形態]
次に第２の実施形態に係る固体撮像装置について説明する。上記第１の実施形態では、受光層が３層積層された固体撮像装置において、受光層と信号走査回路部とを接続するコンタクトプラグＣＰ２〜ＣＰ４を被覆膜で被覆した。

これに対し、本実施形態は、裏面照射型であって、且つ複数の受光層が同一シリコン層面に形成された固体撮像装置（単位画素でＲ、Ｇ、Ｂ各色信号を取得する単版式撮像素子を採用した固体撮像装置）に第１の実施形態の被覆膜を適用したものである。すなわち、本実施形態に係る固体撮像装置は、青色光、緑色光、及び赤色光の受光層と信号層化回路部とを接続するコンタクトプラグを被覆膜で被覆した構成とされている。

また、複数の受光層が同一シリコン層面に形成されていることから、光電変換部間を電気的に絶縁する、例えばｎ型不純物で形成された画素分離絶縁膜１２１が、このシリコン層内に形成される。

＜１．構成例＞
図６、図７を用いて本実施形態に係る構成例について説明する。
１−１．上面図
図６は、図２における単位画素１の上面図である。このため、受光層として機能するシリコン（Ｓｉ）層１２５−１〜１２５−８がロウ方向及びカラム方向、すなわちマトリクス状に配置されている。このシリコン層１２５−１〜１２５−８上面には、カラーフィルタ１２３（Ｒ、Ｇ、Ｂ）が設けられる。つまり、シリコン層１２５−１上面には、例えばＲ光のカラーフィルタ１２３−１、シリコン層１２５−２上面には、例えばＧ光のカラーフィルタ１２３−２、そしてシリコン層１２５−３上面には、例えばＢ光のカラーフィルタ１２３−３がそれぞれ形成される。

また、シリコン層１２５−４〜１２５−８についても同様に、いずれかのカラーフィルタが上面に設けられている。なお、カラーフィルタ１２３の配列はこれに限られない。

さらに、隣接する単位画素１の境界部分を囲むように画素分離絶縁膜（絶縁膜）１２１が設けられている。そのため、画素分離絶縁膜１２１は、単位画素１を、ロウ方向およびカラム方向において囲むように格子状に配置されている。

ここで、画素分離絶縁膜１２１は、上記第１の実施形態と同様に、Ｓｉの屈折率より低い屈折率を持つ絶縁膜から形成されている。また、図示するように、本実施形態に係る単位画素１のロウ方向およびカラム方向における画素ピッチＰ２（＜Ｐ１）は、いずれも共通となるように配置されている。

１−２．断面構成例（その２）
次に、図７は図６の６−６線に沿った断面図である。図示するように、本実施形態に係る固体撮像装置は、受光層１２０、及び信号走査回路部１８０を備える。

＜信号走査回路部１８０について＞
図７に示すように信号走査回路部１８０は、配線層１７０及びこの配線層１７０上に形成された回路層１６０を備える。
配線層１７０は、絶縁層１７４と絶縁層１７４上に形成された絶縁膜１７５と、絶縁層１７５上に形成された絶縁層１７６とを備える。絶縁層１７４表面内に金属配線層１８０−１〜１８０−３が互いに離隔して形成される。また、絶縁層１７５における裏面側に金属配線層１８１−１〜１８１−３が互いに離隔して形成される。これら金属配線層１８０−１〜１８０−３と金属配線層１８１−１〜１８１−３とをそれぞれ電気的に接続するコンタクトプラグＣＰ５−１〜ＣＰ７−１がそれぞれ絶縁層１７４、１７５内に設けられている。更に、絶縁層１７６裏面側には金属配線層１８２−１〜１８２−３、及び金属配線層１８３−１〜１８３−３がそれぞれ互いに離隔して形成される。

金属配線層１８１−１と金属配線層１８２−１とを電気的に接続するコンタクトプラグＣＰ５−２、金属配線層１８１−２、１８１−３と上記金属配線層１８２−２、１８２−３とを接続するコンタクトプラグＣＰ６−２、ＣＰ７−２がそれぞれ絶縁膜１７６内に設けられる。

次に、回路層１６０について説明する。回路層１６０は絶縁層１６０−２及びこの絶縁層１６０−２上に形成されたシリコン層１６０−１を備える。なお、ここでは、回路層１６０内に形成されたトランジスタのうち、増幅トランジスタＴｂのみ記載する。

絶縁層１６０−２は上記絶縁層１７６上に形成される。この絶縁層１６０−２内には、ゲート電極１３８が形成される。更に上面がこのゲート電極１３８に接し、底辺が金属配線層１８３−１に接するコンタクトプラグＣＰ５−３が絶縁層１６０−２内に形成される。またゲート電極１４８、１５８と金属配線層１８３−２、１８３−３とを電気的に接続するコンタクトプラグＣＰ６−３、ＣＰ７−３が絶縁層１６０−２内に形成される。

シリコン層１６０−１表面内には、例えばｎ型の拡散層１３６、１３７がゲート電極１３８の両側に対応して形成されている。上記ゲート電極１３８、ｎ型拡散層１３６、及びｎ型拡散層１３７で増幅トランジスタＴｂとして機能する。シリコン層１６０−１表面内に形成されたｎ型のｎ型拡散層１４６及びｎ型拡散層１４７、並びに上記ゲート電極１４８についても同様である。また、シリコン層１６０−１表面内に形成されたｎ型拡散層１５６及びｎ型拡散層１５７、並びに上記ゲート電極１５８も同様に増幅トランジスタＴｂとして機能する。

＜受光層１２０について＞
受光層１２０は、絶縁膜１２６、シリコン層１２５−１〜１２５−３、カラーフィルタ１２３−１〜１２３−３、及びマイクロレンズ１２４−１〜１２４−３を備える。この受光層１２０内には、フォトダイオードＰＤと読み出しトランジスタＴｄが形成される。なお、シリコン層１２５−１〜１２５−３を区別しない場合には、単にシリコン層１２５と呼び、カラーフィルタ１２３−１〜１２３−３を区別しない場合には、単にカラーフィルタ１２３と呼び、マイクロレンズ１２４−１〜１２４−３を区別しない場合には、単にマイクロレンズ１２４と呼ぶことにする。

前述したように受光層１２０は、信号走査回路部１８０（回路層１６０）上に形成される。受光層１２０を構成する絶縁膜１２６内には読み出しトランジスタＴｄのゲート電極１３２、１４２、及び１５２がそれぞれ互いに離隔して形成される。ゲート電極１３２と金属配線層１８２−１との間に位置する絶縁層１２６と上述したシリコン層１６０−１、及び絶縁層１６０−２中には、コンタクトプラグＣＰ５−４が形成されている。このコンタクトプラグＣＰ５−４は、ゲート電極１３２と金属配線層１８２−１とを電気的に接続する。

また、ｎ型拡散層１３１と金属配線層１８３−１との間に位置する絶縁層１２６と上述したシリコン層１６０−１、及び絶縁層１６０−２中には、コンタクトプラグＣＰ５−５が形成されている。このコンタクトプラグＣＰ５−５は、ｎ型拡散層１３１と金属配線層１８３−１とを電気的に接続する。なお、コンタクトプラグＣＰ５−４とＣＰ５−５とを区別しない場合には、単にコンタクトプラグＣＰ５と呼ぶ。

このコンタクトプラグＣＰ５には、シリコン層１６０−１内において該コンタクトプラグＣＰ５を被覆する被覆膜が形成される。なお、この被覆膜は上記第１の実施形態における図５で説明した構成と同一である。

また、この絶縁層１２６と上述したシリコン層１６０−１、及び絶縁層１６０−２中において、その上面でゲート電極１４２に接し、底面で金属配線層１８２−２に接するコンタクトプラグＣＰ６−４が形成されている。同様に、この絶縁層１２６と上述したシリコン層１６０−１、及び絶縁層１６０−２中において、その上面でｎ型拡散層１４１に接し、底面で金属配線層１８３−２に接するコンタクトプラグＣＰ６−５が形成されている。なお、コンタクトプラグＣＰ６−４とＣＰ６−５とを区別しない場合には、単にコンタクトプラグＣＰ６と呼ぶ。

更に、この絶縁層１２６と上述したシリコン層１６０−１、及び絶縁層１６０−２中において、その上面でゲート電極１５２に接し、底面で金属配線層１８２−３に接するコンタクトプラグＣＰ７−４が形成されている。同様に、この絶縁層１２６と上述したシリコン層１６０−１、及び絶縁層１６０−２中において、その上面でｎ型拡散層１５１に接し、底面で金属配線層１８３−３に接するコンタクトプラグＣＰ７−５が形成されている。なお、コンタクトプラグＣＰ７−４とＣＰ７−５とを区別しない場合には、単にコンタクトプラグＣＰ７と呼ぶ。

上記コンタクトプラグＣＰ６、ＣＰ７には、コンタクトプラグＣＰ５と同様、シリコン層１６０−１内において、これらコンタクトプラグＣＰ６、ＣＰ７をそれぞれ被覆する被覆膜が形成される。

絶縁膜１２６上に、シリコン層１２５−１〜１２５−３、及びこれらシリコン層１２５−１〜１２５−３を互いに電気的に分離する画素分離絶縁膜１２１が形成される。

シリコン層１２５−１表面内には、互いに離隔して形成されたｎ型拡散層１３１、１３３が、ゲート電極１３２の両側に対応して形成される。拡散層１３３は、シリコン層１２５−１裏面から表面側に向かって（図中、Ａ方向）照射された光によって、このシリコン層１２５−１内で生成された赤色光の電子を蓄積する電荷蓄積層として機能し、拡散層１３１は、浮遊拡散層ＦＤとして機能する。

シリコン層１２５−２表面内には、互いに離隔して形成されたｎ型の拡散層１４１、１４３が、ゲート電極１４２の両側に対応して形成される。拡散層１４３は、シリコン層１２５−２裏面から表面側に向かって（図中、Ａ方向）照射された光によって、このシリコン層１２５−２内で生成された緑色光の電子を蓄積する電荷蓄積層として機能し、拡散層１４１は、浮遊拡散層ＦＤとして機能する。

シリコン層１２５−３表面内には、互いに離隔して形成されたｎ型の拡散層１５１、１５３が、ゲート電極１５２の両側に対応して形成される。拡散層１５３は、シリコン層１２５−３裏面から表面側に向かって（図中、Ａ方向）照射された光によって、このシリコン層１２５−３内で生成された青色光の電子を蓄積する電荷蓄積層として機能し、拡散層１５１は、浮遊拡散層ＦＤとして機能する。

更に、シリコン層１２５−１〜１２５−３、及び画素分離絶縁膜１２１上には、絶縁膜１２２を介してカラーフィルタ１２３が形成される。カラーフィルタ１２３は、単位画素１毎に異なる色（図中、Ｒ、Ｇ、Ｂ）のカラーフィルタ１２３−１〜１２３−３を備える。本実施形態では、シリコン層１２５−１上にカラーフィルタ１２３−１が形成される。これにより、シリコン層１２５−１内で、赤色光の信号が光電変換により生成される。

また、シリコン層１２５−２上にカラーフィルタ１２３−２が形成される。これにより、シリコン層１２５−２内で、緑色光の信号が光電変換により生成される。

更に、シリコン層１２５−３上にカラーフィルタ１２３−３が形成される。これにより、シリコン層１２５−３内で、青色光の信号が光電変換により生成される。

これら、カラーフィルタ１２３上に照射光をシリコン層１２５−１〜１２５−３内に集光させるマイクロレンズ１２４−１〜１２４−３が形成される。

＜領域ｂの拡大図について＞
図８は図７の領域ｂを拡大した図である。図８は、シリコン層１６０−１内のコンタクトプラグＣＰ７の周囲に形成された絶縁構造について示しているがコンタクトプラグＣＰ５、ＣＰ６を覆う絶縁構造も同一であるため説明を省略する。

またなお、コンタクトプラグＣＰ７を被覆する被覆膜の構成は上記第１の実施形態と同一であるため、説明は簡単に行う。

図示するように、シリコン層１６０−１内においてコンタクトプラグＣＰ７を覆うように被覆膜が設けられている。この被覆膜は、第１の実施形態と同様、コンタクトプラグＣＰ７の表面から絶縁膜１９０、外部導体１９１、及び絶縁膜１９２が順に形成される。また、絶縁膜１２６とシリコン層１６０−１との間に絶縁膜１９３が形成される。このシリコン層１６０−１と図７に示す絶縁膜１６０−２との間に絶縁膜１９４が形成される。このため、図５と同様に、絶縁層１２６中に形成されたコンタクトプラグＣＰ７−４とシリコン層１６０−１内に形成されたコンタクトプラグＣＰ７−４とは、絶縁膜１９３内に形成された導体プラグ１９５でそれぞれ電気的に接続される。またコンタクトプラグＣＰ７−５についても同様である。

さらに、外部導体１９１には固定電圧（例えば０Ｖ）が印加される。このため、外部導体１９１は、絶縁膜１９３内に設けられた導体プラグ１９７を介して、例えば接地電位とされる。

＜本実施形態に係る効果＞
本実施形態に係る固体撮像装置であっても、上記（１）及び（２）の効果に加え、（５）の効果を得ることが出来る。
つまり、受光層が複数積層された場合でなく、同一面内の場合であっても、信号走査回路部とゲート電極及び浮遊拡散層とを接続する、例えばコンタクトプラグＣＰ７を覆うように被覆膜を設けることで上記（１）及び（２）の効果を得ることが出来る。すなわち、空乏層の抑制に伴う暗電流の抑制、暗時出力のバラつき抑制、及び画素信号の変動に伴う素子特性変化の抑制といった問題点を克服することが出来る。

（５）クロストーク及び混色を低減することが出来る。

例えば、図６、図７に示すこの画素分離絶縁膜１２１が形成されていない場合を考える。画素分離絶縁膜１２１が形成されていない固体撮像装置であると、例えば受光層１２０に対して光が斜め方向に入射すると、この光は隣接する単位画素１に進行する。つまり、境界を越え隣接する画素単位１に光が入射する。その結果、隣接する単位画素１の中で光電子が発生する。従って、クロストーク及び混色が発生し、再生画面上での色再現性が劣化する。

これに対し、本実施形態に係る固体撮像装置によれば、同一シリコン層上に形成された電荷蓄積層と及び浮遊拡散層とを電気的に分離する画素分離絶縁膜１２１が形成される。

つまり受光層１２０に対して斜め方向に入射した光は画素分離絶縁膜１２１で反射されることから、隣接する単位画素１に入射することを防止することが出来る。従って、クロストーク及び混色の発生を抑制することが出来、再生画面上での色再現性の劣化を抑制することが出来る。

なお、上記第１、第２の実施形態では、受光層が同層または３層の場合について説明した。しかし、本実施形態は、同層または３層構造に限らず、例えば２層構造や３層以上の構造にも適用可能である。

受光層が２層構造である場合、例えば白色信号を取得する受光層（Ｗ画素）と緑色信号（Ｇ画素）を取得する受光層とが積層され、これに隣接するように青色信号を取得する受光層（Ｂ画素）と赤色信号（Ｒ画素）を取得する受光層とが積層される。なお、各色受光層が積層される組み合わせは上記場合に限られない。

また、受光層が３層以上の構造とは、赤色信号（Ｒ画素）を取得する受光層、緑色信号（Ｇ画素）を取得する受光層、及び青色信号を取得する受光層（Ｂ画素）に加え、更に白色信号を取得する受光層（Ｗ画素）を積層した構造である。

これら２層構造、３層以上の構造であっても、各々のシリコン層内においてコンタクトプラグＣＰを同心円状に被覆する被覆膜を設けることで、上記効果を得ることが出来る。また当然ながら、２層構造、３層以上の構造であっても、被覆膜とシリコン層との界面には高濃度のｐ型不純物層２０１が形成される。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１…単位画素、１２…撮像領域、１３…垂直シフトレジスタ、１４…駆動回路領域、１５…ＡＤ変換回路、２０−１、１２１…画素分離絶縁膜、２１、２３、２８、２９、３１、３３、３８、３９、４１、４３、４８、４９…ｎ型拡散層、２２、３０、３２、４０、４２、５０…ゲート電極、２４、３４、４４…シリコン層、２５、３５、４５、８１、８２、９０、１００、１０２、１０３、１０４、１２０−４、１２２、１７４〜１７６…絶縁膜、７０…回路層、８０…配線層、１０５、１０６、１９５…導体プラグ、Ｔａ…選択トランジスタ、Ｔｂ…増幅トランジスタ、Ｔｃ…リセットトランジスタ、Ｔｄ…読み出しトランジスタ、ＰＤ…フォトダイオード、２０、１２０…受光層、１８０…信号走査回路部、１６０…回路層、１７０…配線層、１２４−１〜１２４−３…マイクロレンズ、１２３−１〜１２３−３…カラーフィルタ、８３（８３−１、８３−２）、８４（８４−１、８４−２）、８５（８５−１、８５−２）、１８０−１〜１８０−３、１８１−１〜１８１−３、１８２−１〜１８２−３、１８３−１〜１８３−２…金属配線層、ＣＰ１〜ＣＰ７…コンタクトプラグ、１０１、１９１…外部導体、２０１…ｐ型不純物層

Claims (8)

1. 第１半導体層表面内に形成され、前記第１半導体層の裏面側から表面側に向かって照射された光により前記第１半導体層内で生成された電子を蓄積する第１電荷蓄積部と、前記第１半導体層表面内において、前記第１電荷蓄積部と離隔して形成され、電気的に浮遊状態の第１拡散層と、前記第１半導体層の表面側に設けられた第１絶縁層内であって、且つ前記第１電荷蓄積部と前記第１拡散層との間に形成され、前記第１電荷蓄積部で蓄積された前記電子を読み出す第１読出電極と、を含む第１受光層と、
   前記第１絶縁層の表面側に第２絶縁層を介在して形成された第２半導体層を備え、前記第１読出電極が読み出した前記電子に応じた信号を処理する回路が前記第２半導体層上に設けられた回路層と、
   前記第２半導体層を貫通しつつ、前記第１読出電極または前記第１拡散層と前記回路とを接続する第１電極と、
   を具備し、
   前記第１電極は、貫通する前記第２半導体層内においてこの第１電極表面から順に内部絶縁膜、外部導電膜、及び外部絶縁膜によって被膜され、且つこの外部導電膜の電位は一定である
   ことを特徴とする固体撮像装置。
2. 前記第１半導体層の裏面側に第３絶縁層を介在して形成された第３半導体層を備え、
   前記第３半導体層表面内に形成され、この第３半導体層の裏面側から前記第３半導体層の表面側に向かって照射された光によりこの第３半導体層内で生成された電子を蓄積する第２電荷蓄積部と、前記第３半導体層表面内であって、前記第２電荷蓄積部と離隔して形成され、電気的に浮遊状態の第２拡散層と、第３絶縁層内であって、且つ前記第２電荷蓄積部と前記第２拡散層との間に形成され、前記第２電荷蓄積部で蓄積された前記電子を読み出す第２読出電極と、を含む第２受光層と、
   前記第１、第２半導体層、及び前記第１、第２絶縁層をそれぞれ貫通しつつ、前記第２読出電極または前記第２拡散層と前記回路とを接続する第２電極と、
   を更に具備し、
   前記第２電極は、前記第１及び第２半導体層内においてこの第２電極の表面から順に前記内部絶縁膜、前記外部導電膜、及び前記外部絶縁膜により被膜され、且つこの外部導電膜の電位が一定である
   ことを特徴とする請求項１記載の固体撮像装置。
3. 前記第３半導体層の裏面側に、第４絶縁層を介在して形成された第４半導体層を備え、
   前記第４半導体層表面内に形成され、この第４半導体層の裏面側から前記第４半導体層の表面側に向かって照射された光によりこの第４半導体層内で生成された電子を蓄積する第３電荷蓄積部と、前記第４半導体層表面内であって、前記第３電荷蓄積部と離隔して形成され、電気的に浮遊状態の第３拡散層と、第３絶縁層内であって、且つ前記第３電荷蓄積部と前記第３拡散層との間に形成され、前記第３電荷蓄積部で蓄積された前記電子を読み出す第３読出電極と、を含む第３受光層と、
   前記第１乃至３半導体層、並びに前記第１及び第３絶縁層をそれぞれ貫通しつつ、前記第３読出電極または前記第３拡散層と前記回路とを接続する第３電極と
   を更に具備し、
   前記第３電極は、前記第１乃至第３半導体層内においてこの第３電極の表面から順に前記内部絶縁膜、前記外部導電膜、及び前記外部絶縁膜により被膜され、且つこの外部導電膜の電位が一定である
   ことを特徴とする請求項２記載の固体撮像装置。
4. 前記第２絶縁層内に形成され、前記外部導電膜に前記電位を供給する導電プラグを更に具備する
   ことを特徴とする請求項１記載の固体撮像装置。
5. 前記外部導電膜の電位は接地電位である
   ことを特徴とする請求項１乃至３いずれか１項記載の固体撮像装置。
6. 前記第２半導体層の表面上に形成された第３絶縁膜と
   を更に備え、
   前記第１電極、前記内部絶縁膜、前記外部導電膜、及び前記外部絶縁膜の上面と前記第２絶縁層の底面とは同一面内であり、
   且つ、前記第１電極、前記内部絶縁膜、前記外部導電膜、及び前記外部絶縁膜の底面と前記第３絶縁膜の上面とは同一面内である
   ことを特徴とする請求項１記載の固体撮像装置。
7. 前記第２半導体層内であって、前記外部絶縁膜とこの第２半導体層との界面に形成され、前記第２半導体層と同一導電型で前記第２半導体層の不純物濃度よりも高い不純物濃度を有する不純物領域を更に具備する
   ことを特徴とする請求項１記載の固体撮像装置。
8. 前記回路層は、
   前記第１拡散層の電位を、前記電子に応じた画素電圧の基準レベルとなるリセット電圧に設定するリセットトランジスタと、
   前記第１拡散層の前記電位を増幅する増幅トランジスタと
   を更に具備することを特徴とする請求項１記載の固体撮像装置。

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