JP2021035015A - 固体撮像装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】小型化が可能な固体撮像装置を提供する。【解決手段】固体撮像装置は、半導体層と、前記半導体層上に設けられた絶縁層と、前記半導体層内に設けられ、一列に配置され、光が入射すると電荷を生成する複数の光検出素子と、前記半導体層内及び前記絶縁層内に設けられ、前記光検出領域から離隔し、前記電荷に起因した電気信号を増幅する増幅回路に設けられたトランジスタと、金属部材と、を備える。前記金属部材は、平面視において、前記複数の光検出素子が設けられた光検出領域と前記トランジスタとの間に配置されている。【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、固体撮像装置に関する。
固体撮像装置においては、フォトダイオードなどの撮像素子が入射した光を電荷に変換し、この電荷を電気信号に変換した後、増幅回路が増幅して出力する。このとき、増幅回路内のトランジスタが不可避的に発光するが、この光が撮像素子に入射するとノイズが発生する可能性がある。このようなノイズを軽減すべく、増幅回路は撮像素子から離れた場所に設けられていた。
特開２０１０−２４５４９９号公報 ＷＯ２０１５／０６８５８９
本発明の実施形態は、小型化が可能な固体撮像装置を提供する。
実施形態に係る固体撮像装置は、半導体層と、前記半導体層上に設けられた絶縁層と、前記半導体層内に設けられ、一列に配置され、光が入射すると電荷を生成する複数の光検出素子と、前記半導体層内及び前記絶縁層内に設けられ、前記光検出素子から離隔し、前記電荷に起因した電気信号を増幅する増幅回路に設けられたトランジスタと、金属部材と、を備える。前記金属部材は、平面視において、前記複数の光検出素子が設けられた光検出領域と前記トランジスタとの間に配置されている。
（ａ）は第１の実施形態に係る固体撮像装置を示す平面図であり、（ｂ）は第１の実施形態に係る固体撮像装置を示す正面図である。 図１（ａ）の拡大平面図である。 図２に示すＡ−Ａ’線による断面図である。 第１の実施形態に係る固体撮像装置の増幅回路を示す回路図である。 比較例に係る固体撮像装置を示す断面図である。 （ａ）は第２の実施形態に係る固体撮像装置を示す拡大平面図であり、（ｂ）は（ａ）に示すＢ−Ｂ’線による断面図である。 第３の実施形態に係る固体撮像装置を示す断面図である。 第４の実施形態に係る固体撮像装置を示す断面図である。 第５の実施形態に係る固体撮像装置を示す拡大平面図である。 第５の実施形態の第１の変形例に係る固体撮像装置を示す拡大平面図である。 第５の実施形態の第２の変形例に係る固体撮像装置を示す拡大平面図である。 第６の実施形態に係る固体撮像装置を示す拡大平面図である。
以下に、各実施形態について図面を参照しつつ説明する。
なお、図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。さらに、本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
（第１の実施形態）
図１（ａ）は、第１の実施形態に係る固体撮像装置１０１を示す平面図である。図１（ｂ）は、第１の実施形態に係る固体撮像装置１０１を示す正面図である。図２は、第１の実施形態に係る固体撮像装置１０１を示す拡大平面図である。図２においては、第１配線６１と第２配線６２を省略している。図３は、図２に示すＡ−Ａ’線による断面図である。図４は、固体撮像装置１０１の増幅回路３０を示す回路図である。
本実施形態の固体撮像装置１０１は、例えば、スキャナなどの画像取り込みユニット（図示せず）に用いられる。棒状の画像取り込みユニットは、直線状に配置された複数の固体撮像装置１０１と、光源とを備え、スキャナの透明なステージの下面において一端から他端まで一方向に移動し、ステージの上面に載置された被撮像体の画像を取り込む。
図１（ａ）及び（ｂ）、図２、図３に示すように、本実施形態の固体撮像装置１０１においては、例えばｎ型の半導体層１０と、半導体層１０上に設けられた例えばｐ型の半導体層１１と、半導体層１１上に設けられた絶縁層１２と、が設けられている。半導体層１１内及び絶縁層１２内には、回路、素子、配線等が形成されている。絶縁層１２は絶縁性及び透光性を有し、例えばシリコン酸化物を含む。
固体撮像装置１０１の全体形状は、細長い矩形状である。以下、説明の便宜上、本明細書においては、ＸＹＺ直交座標系を採用する。固体撮像装置１０１の長手方向を「Ｘ方向」とし、短手方向を「Ｙ方向」とし、厚さ方向、すなわち、半導体層１０、半導体層１１、及び、絶縁層１２の配列方向を「Ｚ方向」とする。なお、Ｚ方向のうち、半導体層１０から絶縁層１２に向かう方向を「上」ともいい、その逆方向を「下」ともいうが、この表現も便宜的なものであり、重力の方向とは無関係である。
固体撮像装置１０１においては、Ｘ方向の一方の端部に増幅回路３０が形成されている。固体撮像装置１０１における増幅回路３０を除く領域において、Ｙ方向の一方側には光検出領域２０が形成されており、Ｙ方向の他方側には電荷転送路２５が形成されている。光検出領域２０及び電荷転送路２５は共にＸ方向に延びている。
光検出領域２０には、例えばフォトダイオードなどの複数の光検出素子２１がＸ方向に並んで配列されている。図３に示すように、光検出素子２１は、半導体層１１の上層部分に相互に離隔して形成され、上方から入射した光８０を電荷に変換する。
電荷転送路２５は、半導体層１１の上層部分に形成され、光検出領域２０から離隔して平行に配置された長尺状を成す転送用不純物層２３と、絶縁層１２内において、光検出領域２０と転送用不純物層２３との間の領域の直上域に設けられた読出しゲート電極２２と、絶縁層１２において転送用不純物層２３の直上域に、複数の光検出素子に対応して設けられた複数の転送用ゲート電極２４とを有する。転送用不純物層２３は、Ｘ方向における長さが光検出領域２０よりも長く、光検出領域２０より増幅回路３０に向かって延出し、かつ、増幅回路３０と離隔して設けられている。転送用不純物層２３の増幅回路３０に向かって延出する一端には電荷検出部２６が設けられている。電荷検出部２６は、増幅回路３０に接続されている。すなわち、光検出領域２０から転送用不純物層２３に向かう方向（Ｙ方向）は、光検出領域２０から増幅回路３０に向かう方向（Ｘ方向）と交差している。また、転送用不純物層２３と増幅回路３０との距離は、光検出領域２０と増幅回路３０との距離よりも短い。
増幅回路３０は、図２、図４に示すとおり、光検出領域２０と電荷転送路２５からＸ方向に離隔して設けられる。増幅回路３０は、半導体層１１に設けられる複数の増幅素子４１ａ、４１ｂ、・・・、４１ｎ（以下、総称して「増幅素子４１」ともいう）を有する。複数の増幅素子４１は、半導体層１１内及び絶縁層１２内に形成されている。
半導体層１１上において、増幅回路３０と光検出領域２０の間には、これらを電気的に区画するためのＳＴＩ（Shallow Trench Isolation：素子分離絶縁膜）１４が設けられている。
絶縁層１２内においては、複数の第１配線６１（以後、単に「配線６１」ともいう）及び第２配線６２（以後、単に「配線６２」ともいう）が、増幅回路３０の上方に特に集中して張り巡らされている。図２においては、複雑に入り組んだ第１配線６１と第２配線６２を省略したが、第１配線６１が設けられた領域である第１配線領域６１Ａと、第２配線６２が設けられた領域である第２配線領域６２Ａのみ図示する。第１配線６１は、同じ高さで張り巡らされている。第２配線６２は、第１配線６１より上方において、同じ高さで張り巡らされている。配線６１及び６２は、適宜光検出素子２１、電荷転送路２５、及び、増幅回路３０などの各構成に接続されている。
本実施形態においては、図２、図３に示すとおり、複数の金属部材５０が、光検出領域２０と増幅回路３０との間に配置されている。より詳細には、金属部材５０は、平面視において、光検出領域２０とトランジスタ４２の間に配置されている。金属部材５０は、増幅回路３０とＳＴＩ１４を介して隣接している。例えば、複数の金属部材５０は、平面視において、増幅回路３０の一段目に設けられ最も強い光を放射しやすいトランジスタ４２ａと光検出領域２０を最短距離で結ぶＲ１線に交差するＣ１線に沿って並んで設けられている。
金属部材５０は、絶縁層１２内において半導体層１１と第１配線６１の間に設けられている。各々の金属部材５０は上方に延びた形状であって、下端が半導体層１１上に配置されて半導体層１１に接続され、上端が第１配線６１の下面に接続されている。金属部材５０は、Ｚ方向を長手方向とする柱状であって、例えば、円柱形、四角柱形、または、角部が丸められた四角柱形である。金属部材５０は、例えば、配線６１を半導体層１１に電気的に接続するコンタクトとして機能する。
なお、金属部材５０は、半導体層１１上に接触していなくてもよく、一部が絶縁層１２内に埋め込まれた状態で設けられていてもよい。
金属部材５０は、例えば、配線６１、６２と同様の材質のタングステンなどを含む。タングステンは、比重が高く、埋め込み性が良い。
次に、本実施形態に係る固体撮像装置１０１の動作について説明する。
図２に示すように、上方から絶縁層１２を介して光検出素子２１に光８０が入射すると、光検出素子２１において電荷が形成される。複数の光検出素子２１で生成された電荷は、読出しゲート電極２２に電圧が印加されると、Ｘ方向に沿って設けられた転送用不純物層２３に移される。複数の転送用ゲート電極２４は、複数の光検出素子２１に対応して設けられている。複数の転送用ゲート電極２４に電圧が印加されると、それぞれの転送用ゲート電極２４は、各転送用不純物層２３にある電荷を、それより増幅回路３０側に配置された１つ隣の転送用不純物層２３に移動させる。図６（ａ）において右から左に運ばれる各々の電荷は、次々に電荷検出部２６に到達し、電荷検出部２６から増幅回路３０に転送される。
増幅回路３０は、電荷転送路２５によって運ばれた電荷を、電荷検出部２６を介して受け入れ、電荷を電気信号に変換し、多段的な増幅素子４１ａ、４１ｂ、・・・、４１ｎで電気信号を増幅する。複数の増幅素子４１ａ、４１ｂ、・・・、４１ｎは、それぞれトランジスタ４２ａ、４２ｂ、・・・、４２ｎ（以下、総称して「トランジスタ４２」ともいう）を備え、微細な電気信号を複数の電源端子４４ａ、４４ｂ、・・・、４４ｎ（以下、総称して「電源端子４４」ともいう）を介して供給される電源電圧によって多段的に増幅していく。増幅回路３０には、例えば１０Ｖの電圧がかかり、トランジスタ４２の動作に伴い、発光する。発光量は電流量によるため、例えば、電荷を信号に変換した微細な電気信号を増幅する第１増幅素子４１ａのトランジスタ４２ａが最も強く発光し易く、強い不要光７０を生成し易い。
図３に示すように、光検出素子２１は、上方から入射した光８０を電荷に変換するため、不要光７０の入射はできる限り避けることが好ましい。金属部材５０は、不要光７０の進行を遮ることができ、増幅回路３０に向けて反射させることで、不要光７０を弱めることができる。
次に本実施形態の効果について説明する。
固体撮像装置１０１においては、金属部材５０が設けられているため、増幅回路３０と光検出領域２０との距離を短くしても、不要光７０に起因するノイズを抑制できる。したがって、固体撮像装置１０１を小型化することができる。金属部材５０は、増幅回路３０等に設けるコンタクトと同時に形成できるので、金属部材５０を設けるための専用の工程を増やさずに設けることができる。
なお、金属部材５０をコンタクトなどとして用いる必要がなければ、金属部材５０の上に第１配線６１を配置せず、金属部材５０と第１配線６１を接続しなくてもよいが、金属部材５０よりトランジスタ４２ａ側に張り出した第１配線６１の下面と金属部材５０の上端を接続した構造とすることで、不要光７０をトランジスタ４２ａ側に反射させ易く、不要光７０を戻し易い。
図５は、金属部材５０が無い場合の比較例に係る固体撮像装置を示す断面図である。トランジスタ４２の発光による不要光７０は、絶縁層１２を通過し、主に増幅回路３０の上方を複数張り巡らされた金属製の配線６１、６２によって反射され、隣接する光検出素子２１に入射するおそれがある。特に、増幅回路３０に最も近い光検出素子２１に不要光７０が入射し易く、これにより、スキャナ全体として暗時に白いスジが発生してしまう。また、このように暗時に不要光７０が入ることにより消費電力が増加する。
（第２の実施形態）
図６（ａ）は、第２の実施形態に係る固体撮像装置１０２を示す拡大平面図である。図６（ｂ）は、図６（ａ）のＢ−Ｂ’線による断面図である。図６（ａ）においては、第１配線６１と第２配線６２を省略している。
図６（ａ）及び（ｂ）に示すように、本実施形態においては、半導体層１１の上層部分に、高濃度領域１３が設けられている。高濃度領域１３の不純物濃度は、半導体層１１における高濃度領域１３を除く領域の不純物濃度より高い。高濃度領域１３は、光検出領域２０と増幅回路３０の間、及び、電荷転送路２５、特に、転送用不純物層２３と増幅回路３０の間に設けられる。高濃度領域１３は、平面視において、光検出領域２０と読出しゲート電極２２の増幅回路３０側の外縁に沿い、Ｙ方向に延びた部分１３ａと、増幅回路３０側に延出した転送用不純物層２３の光検出領域２０側の外縁に沿い、Ｘ方向に延びた部分１３ｂと、延出した転送用不純物層２４の一端の外縁に沿い、Ｙ方向に延びた部分１３ｃとを有するクランク形状である。
金属部材５０は、絶縁層１２内において高濃度領域１３上に設けられ、高濃度領域１３に接続されている。金属部材５０は、上方に配置された第１配線６１とも接続される。金属部材５０を高濃度領域１３を介して半導体層１１に接続することにより、半導体層１１に電源電位や接地電位を効率的に印加することができる。第１配線６１及び金属部材５０により、不要光７０を遮断することができる。
本実施形態における上記以外の構成、動作及び効果は、第１の実施形態と同様である。
（第３の実施形態）
図７は、第３の実施形態に係る固体撮像装置１０３を示す拡大断面図である。
図７に示すように、本実施形態においても、半導体層１１の上層部分に高濃度領域１３が設けられている。平面視で、高濃度領域１３は、第２の実施形態と同様にクランク形状である。
金属部材５０は、高濃度領域１３内および半導体層１１内に埋められて設けられている。また、本実施形態においては、金属部材５０は、絶縁層１２内には設けられていない。
半導体層１１も光を透過させるので、金属部材５０は、半導体層１１内を進行する不要光７０を遮断し、反射させることで不要光７０を弱めることができる。高濃度領域１３を設けずに、金属部材５０を半導体層１１に直接埋めても、同様の効果をもたらす。絶縁層１２内に設けられ、配線６１、６２に接続された金属部材５０を、下に延出して半導体層１１に埋めてもよい。本実施形態における上記以外の構成、動作、及び効果は、第１の実施形態と同様である。
（第４の実施形態）
図８は、第４の実施形態に係る固体撮像装置１０４を示す拡大断面図である。
図８に示すように、本実施形態に係る固体撮像装置１０４においては、複数の金属部材５０ａ、５０ｂ、５０ｃが設けられている。第１配線６１、第２配線６２、及び、複数の金属部材５０ａ、５０ｂ、５０ｃは、光検出領域２０と発光するトランジスタ４２ａとの間において、Ｚ方向において重なり合って配置されている。
第１の金属部材５０ａ、第２の金属部材５０ｂ、及び、第３の金属部材５０ｃは、Ｚ方向に延びた形状である。第１の金属部材５０ａは、半導体層１１内に埋められて設けられている。第２の金属部材５０ｂは、第１の金属部材５０ａの上に配置され、第１の金属部材５０ａの上端と第２金属部材５０ｂの下端は接続されている。第２の金属部材５０ｂは、絶縁層１２において半導体層１１と第１配線６１の間に設けられ、半導体層１１と第１配線６１を接続している。
第３の金属部材５０ｃは、第２の金属部材５０ｂ及び第１配線６１の上方に配置されている。第３の金属部材５０ｃの下端は、第１配線６１の上面と接続されている。第３の金属部材５０ｃは、絶縁層１２において重なり合う第１配線６１と第２配線６２の間に設けられる。第３の金属部材５０ｃの上端は、第２配線６２の下面に接続されている。
第１配線６１と第２配線６２は、金属部材５０ｂ、５０ｃを介して半導体層１１に電気的に接続されている。
金属部材５０ａ、５０ｂ、第１配線６１、及び、第２配線６２は、増幅回路３０の上を覆う第２配線領域６２Ａと半導体層１１の間で反射しながら進行する不要光７０を、金属部材５０ａ、５０ｂ、５０ｃが設けられたＺ方向の全域にわたって遮断し、反射させてトランジスタ側に戻すことができる。
本実施形態において、金属部材５０ａ、５０ｂ、５０ｃは、平面視において、重なり合って設けられているが、ずれて配置されてもよい。例えば、半導体層１１に埋まる金属部材５０ａは、光検出領域２０側またはトランジスタ側４２ａ側にずらして配置してもよい。好ましくは、上に設けられた第２の金属部材５０ｂと重なる範囲でずらせば、金属部材５０ａと５０ｂがＺ方向において不要光７０を漏らさずに遮断しやすい。第２の金属部材５０ｂは、第１配線６１と重なった範囲であれば、例えば光検出領域２０側またはトランジスタ側４２ａ側にずらして配置してもよい。第３の金属部材５０ｃは、第１配線６１と第２配線６２が重なる範囲であれば、例えば光検出領域２０側またはトランジスタ側４２ａ側にずらして配置してもよい。
半導体層１１に接続する金属部材５０ｂと半導体層１１に埋まった金属部材５０ｃは、一体的に形成してもよい。なお、金属部材５０ａ、５０ｂ、５０ｃのいずれかを省略してもよい。
本実施形態によれば、半導体層１１の内部と第２配線６２との間でＺ方向にわたって金属部材５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、第１配線６１、第２配線６２を連続的に配置している。これにより、Ｚ方向に拡散した不要光７０を効果的に遮断し、反射させて弱めることができるので、増幅回路３０と光検出領域２０との距離をより縮小することができ、固体撮像装置１０４をより小型化することができる。
本実施形態における上記以外の構成、動作及び効果は、第１の実施形態と同様である。
（第５の実施形態）
図９は、第５の実施形態に係る固体撮像装置１０５を示す拡大平面図である。図９は、金属部材５０のＸＹ平面における配置について説明するものであり、第１配線６１と第２配線６２の表示を省略したものである。
本実施形態においては、複数の金属部材５０が、平面視において、光検出領域２０の増幅回路３０側の外縁、及び、読出しゲート電極２２の増幅回路３０側の外縁に沿って、Ｙ方向に延びる直線状に配置されている。例えば、複数の金属部材５０は、光検出領域２０と、第１増幅素子４１ａに含まれる最も発光するトランジスタ４２ａとを最短距離で結ぶ線Ｒ１に交差するＣ１線に沿って並んで配置されている。
各金属部材５０の形状は、例えば、Ｚ方向に延びた四角柱形である。複数の金属部材５０は、平面視において、Ｒ１線を挟みＣ１線に沿ってＣ１線の両側に２列に並んで設けられ、千鳥格子状に配置されている。Ｃ１線上に、各々の列の金属部材５０を、他の列において金属部材５０が設けられていない位置にずらして設けることができるので、金属部材５０の配列方向（Ｙ方向）において不要光を遮断しやすい。なお、複数の金属部材５０を、Ｃ１線に沿って３列以上に配列させてもよい。これにより、不要光の進行をより効果的に抑制できる。
（第５の実施形態の第１の変形例）
図１０は、第５の実施形態の第１の変形例に係る固体撮像装置１０５ａを示す拡大平面図である。図１０は、金属部材５０のＸＹ平面における配置について説明するものであり、第１配線６１と第２配線６２の表示を省略したものである。
図１０に示すように、本変形例に係る固体撮像装置１０５ａにおいては、１つの金属部材５０が設けられている。金属部材５０の形状は、Ｙ方向の長さが最も長く、Ｘ方向の長さよりＺ方向の長さが長い板形状である。金属部材５０は、平面視において、光検出領域２０の増幅回路３０側の外縁、及び、読出しゲート電極２２の増幅回路３０側の外縁に沿ってＹ方向に延びている。
金属部材５０は、光検出領域２０と、第１増幅素子４１ａに含まれる最も発光するトランジスタ４２ａとを最短距離で結ぶ線Ｒ２に交差するＣ２線に沿って設けられている。これにより、Ｃ２線上において隙間ができず、不要光７０をＹ方向において遮断しやすい。
（第５の実施形態の第２の変形例）
図１１は、第５の実施形態の第２の変形例に係る固体撮像装置１０５ｂを示す拡大平面図である。図１１は、金属部材５０ｂ、５０ｂ’、５０ｂ”のＸＹ平面における配置について説明するものであり、第１配線６１と第２配線６２の表示を省略したものである。
図１１に示すように、本変形例に係る固体撮像装置１０５ｂにおいては、金属部材５０ｄ、５０ｅ及び５０ｆが設けられている。また、固体撮像装置１０５ｂにおいては、最も強く発光するトランジスタ４２ａが、転送用不純物層２３の端部の近傍に配置されている。半導体層１１の上層部分に、第２実施形態と同様なクランク形状の高濃度領域１３が設けられている。複数の金属部材５０ｄ、５０ｅ及び５０ｆは、絶縁層１２内において高濃度領域１３上に設けられている。
金属部材５０ｄは複数設けられている。複数の金属部材５０ｄは、平面視において、トランジスタ４２ａと光検出領域２０を最短距離で結ぶＲ３線に対して交差するＣ３ｄ線に沿って並んで配置されている。Ｃ３ｄ線は、光検出領域２０に近接した位置でＲ３線と交差し、光検出領域２０の増幅回路３０側の外縁に沿ったＹ方向に延びる。Ｃ３ｄ線は、高濃度領域１３のＹ方向に沿って延びた部分１３ａの中央を通っている。複数の金属部材５０ｄは、Ｒ３線との交差点を挟んで、Ｃ３ｄ線に沿って並んで配置される。
複数の金属部材５０ｄは、Ｃ３ｄ線に沿って２列に並んで設けられ、千鳥格子状に配置されている。複数の金属部材５０ｄは、Ｘ方向の長さ及びＹ方向の長さよりもＺ方向の長さが長い立方体形状である。
金属部材５０ｅは、例えば２つ設けられている。２つの金属部材５０ｅは、平面視において、トランジスタ４２ａと光検出領域２０を最短距離で結ぶＲ３線に対して交差するＣ３ｅ線に沿って並んで配置されている。Ｃ３ｅ線は、増幅回路３０側に延出した転送用不純物層２３の、光検出領域２０側の端部においてＲ３線と交差し、Ｙ方向に平行な線である。２つの金属部材５０ｅは、Ｃ３ｅ線に沿って並んでいるが、Ｃ３ｅ線の両側にずれて設けられている。金属部材５０ｅは、Ｘ方向の長さよりＹ方向の長さ及びＺ方向の長さが長い立方体形状である。
金属部材５０ｆは、例えば１つ設けられている。金属部材５０ｆは、平面視において、トランジスタ４２ａと光検出領域２０を最短距離で結ぶＲ３線に対して交差するＣ３ｆ線に沿って配置されている。Ｃ３ｆ線は、増幅回路３０側に延出した転送用不純物層２３の光検出領域２０側の端部においてＲ３線と交差し、高濃度領域１３の部分１３ｂと部分１３ｃが交わる直角部分に対して斜辺となる線である。金属部材５０ｆの形状は板状であり、Ｒ３線との交差点を挟んでＣ５線に沿って設けられている。金属部材５０ｆは、電荷転送路２５の一端を囲う高濃度領域１３の直角部分において斜辺状に延びている。
複数の金属部材５０ｄは、光検出領域２０の外縁に沿って千鳥状に配列されているので、光検出素子２１への不要光７０の入射を抑制する。金属部材５０ｅ及び５０ｆは、増幅回路３０の外縁のうち、トランジスタ４２ａの近傍の部分に沿って設けられているので、トランジスタ４２ａで発生した不要光７０の出射を抑制する。
なお、金属部材５０ｄ、５０ｅ及び５０ｆは、絶縁層１２において半導体層１１上に設けられているが、例えば、第１配線６１と第２配線６２の間などに設けられていてもよい。
また、Ｃ３ｄ線、Ｃ３ｅ線、及び、Ｃ３ｆ線は、不要光７０の強さや反射方向を考えて、適宜Ｒ３線との交差角を選ぶことができる。本実施形態における上記以外の構成、動作及び効果は、第１の実施形態と同様である。
（第６の実施形態）
図１２は、第６の実施形態に係る固体撮像装置１０６を示す拡大平面図であり、第１配線６１と第２配線６２を省略したものである。
図１２に示すように、本実施形態に係る固体撮像装置１０６は、第１の実施形態に係る固体撮像装置１０１（図１参照）と比較して、光検出領域２０、電荷転送路２５、及び、増幅回路３０の配置が異なっている。固体撮像装置１０６においては、光検出領域２０、電荷転送路２５、及び、増幅回路３０がＹ方向に沿ってこの順に配列されており、それぞれ、Ｘ方向に延びている。
光検出領域２０は、固体撮像装置１０６のＹ方向の一方側に設けられている。光検出領域２０においては、複数の光検出素子２１がＸ方向に沿って一列に配列されている。
電荷転送路２５は、光検出領域２０より固体撮像装置１０６の内側に設けられ、光検出領域２０と平行にＸ方向に沿って設けられている。電荷転送路２５においては、Ｘ方向に延びる帯状の転送用不純物層２３が設けられている。読出しゲート電極２２は、絶縁層１２内において、光検出領域２０と転送用不純物層２３の間の領域の直上域に設けられている。複数の転送用ゲート電極２４は、絶縁層１２内において、転送用不純物層２３の直上域に、複数の光検出素子２１に対応して、Ｘ方向に沿って一列に配列されている。
増幅回路３０は、電荷転送路２５に対してＹ方向に離隔し、固体撮像装置１０６のＹ方向の他方側に設けられている。増幅回路３０は、電荷転送路２５に対して平行に設けられている。増幅回路３０においては、複数の増幅素子４１ａ、４１ｂ、・・・、４１ｎが、Ｘ方向に沿って一列に配列されている。
高濃度領域１３は、電荷転送路２５と増幅回路３０の間に設けられている。高濃度領域１３は、電荷転送路２５に対して平行に設けられている。高濃度領域１３は、平面視において、光検出領域２０と同様にＸ方向に沿った直線状に形成されている。
金属部材５０は、絶縁層１２内において高濃度領域１３上に複数設けられている。複数の金属部材５０は、Ｙ方向に沿って２列に且つ千鳥状に配列されている。
本実施形態においては、固体撮像装置１０６のＸ方向の略全長にわたって光検出領域２０を配置しているため、複数の固体撮像装置１０６を画像取り込みユニットに組み込んだときに、光を検出しない領域を縮小することができる。これにより、画像取り込みユニットの光学系を簡略化又は省略することができる。
そして、本実施形態によれば、増幅回路３０の各増幅素子４１に含まれるトランジスタ４２と、光検出領域２０の各光検出素子２１との間に、金属部材５０が配置されているため、トランジスタ４２において発生した不要光７０が光検出素子２１に入射することを抑制できる。
本実施形態における上記以外の構成、動作及び効果は、第１の実施形態と同様である。
以上、具体例を参照しつつ、本発明の実施形態について説明した。しかし、本発明の実施形態は、これらの具体例に限定されるものではない。例えば、固体撮像装置に含まれる金属部材、配線、トランジスタの形状、材質、配置の具体的な構成に関しては、当業者が公知の範囲から適宜選択することにより本発明を同様に実施し、同様の効果を得ることができる限り、本発明の範囲に包含される。特に、金属部材や配線の材質はタングステンに限らず、他の金属でもよく、互いに別の金属にしてもよい。また、各具体例のいずれか２つ以上の要素を技術的に可能な範囲で組み合わせたものも、本発明の要旨を包含する限り本発明の範囲に含まれる。
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。
１０…半導体層
１１…半導体層
１２…絶縁層
１３…高濃度領域
１３ａ、１３ｂ、１３ｃ…部分
１４…ＳＴＩ
２０…光検出領域
２１…光検出素子
２２…読出し用ゲート電極
２３…転送用不純物層
２４…転送用ゲート電極
２５…電荷転送路
２６…電荷検出部
３０…増幅回路
４１、４１ａ、４１ｂ…増幅素子
４２、４２ａ、４２ｂ…トランジスタ
４４…電源端子
５０、５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５０ｄ、５０ｅ、５０ｆ…金属部材
６１…第１配線
６１Ａ…第１配線領域
６２…第２配線
６２Ａ…第２配線領域
７０…不要光
８０…入射光
１０１、１０２、１０３、１０４、１０５、１０５ａ、１０５ｂ、１０６…固体撮像装置
Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３ｄ、Ｃ３ｅ、Ｃ３ｆ…線
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３…線

Claims (9)

  1. 半導体層と、
    前記半導体層上に設けられた絶縁層と、
    前記半導体層内に設けられ、一列に配置され、光が入射すると電荷を生成する複数の光検出素子と、
    前記半導体層内及び前記絶縁層内に設けられ、前記光検出素子から離隔し、前記電荷に起因した電気信号を増幅する増幅回路に設けられたトランジスタと、
    平面視において、前記複数の光検出素子が設けられた光検出領域と前記トランジスタとの間に配置された金属部材と、
    を備えた、固体撮像装置。
  2. 前記金属部材は、前記絶縁層内に設けられ、前記半導体層に接続された請求項１記載の固体撮像装置。
  3. 前記絶縁層内に設けられた第１配線をさらに備え、
    前記金属部材は、前記第１配線と接続された請求項２記載の固体撮像装置。
  4. 前記半導体層は、前記半導体層の上面に露出した高濃度領域を有し、
    前記高濃度領域の不純物濃度は、前記半導体層における前記高濃度領域を除く部分の不純物濃度よりも高く、
    前記金属部材は、前記高濃度領域に接続された請求項２または３に記載の固体撮像装置。
  5. 前記金属部材は、少なくとも一部が、前記半導体層内に設けられた請求項１記載の固体撮像装置。
  6. 前記半導体層は、前記半導体層の上面に露出した高濃度領域を有し、
    前記高濃度領域の不純物濃度は、前記半導体層における前記高濃度領域を除く部分の不純物濃度よりも高く、
    前記金属部材は、少なくとも一部が前記高濃度領域内に配置された請求項１記載の固体撮像装置。
  7. 前記絶縁層内に設けられた第１配線と、
    前記絶縁層内において前記第１配線上に設けられた第２配線と、
    をさらに備え、
    前記金属部材は、前記第１配線と前記第２配線の間に設けられ、前記第１配線と前記第２配線を接続する請求項１記載の固体撮像装置。
  8. 前記半導体層内において、前記光検出領域から離隔し、前記複数の光検出素子の配列方向に沿って設けられた転送用不純物層と、
    前記絶縁層内において、前記光検出領域と前記転送用不純物層との間の領域の直上域に設けられた読出しゲート電極と、
    前記絶縁層内において、前記転送用不純物層の直上域に、前記複数の光検出素子に対応して設けられた複数の転送ゲート電極と、
    をさらに備え、
    前記光検出領域から前記転送用不純物層に向かう方向は、前記光検出領域から前記増幅回路に向かう方向と交差し、
    前記転送用不純物層と前記増幅回路との距離は、前記光検出領域と前記増幅回路との距離よりも短く、
    平面視で、前記金属部材は、前記転送用不純物層と前記増幅回路との間にも配置された請求項１〜７のいずれか１つに記載の固体撮像装置。
  9. 前記半導体層内において、前記光検出領域から離隔し、前記複数の光検出素子の配列方向に沿って設けられた転送用不純物層と、
    前記絶縁層内において、前記光検出領域と前記転送用不純物層との間の領域の直上域に設けられた読出しゲート電極と、
    前記絶縁層内において、前記転送用不純物層の直上域に、前記複数の光検出素子に対応して設けられた複数の転送ゲート電極と、
    とさらに備え、
    前記光検出領域、前記転送用不純物層、及び、前記増幅回路は、一方向に沿って配列されており、
    平面視で、前記金属部材は、前記増幅回路と前記転送用不純物層との間に配置された請求項１〜７のいずれか１つに記載の固体撮像装置。
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