JP2508507B2 - 固体撮像装置 - Google Patents
固体撮像装置Info
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
- H01L27/148—Charge coupled imagers
- H01L27/14831—Area CCD imagers
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は固体撮像装置、特に固体電荷転送素子いわゆ
るCTD構成を有する固体撮像装置に関する。
るCTD構成を有する固体撮像装置に関する。
本発明はCTD構成による固体撮像装置におけるその各
部の電極、配線、遮光性導電膜等の複数の導電膜を具備
する固体撮像装置において、その信号出力を取り出す出
力手段における特に少なくとも最終段の絶縁ゲート型電
界効果トランジスタ（以下MOSトランジスタと略称す
る）すなわち大電流を取り扱うMOSトランジスタにおけ
るゲート電極を、上述した固体撮像装置における複数種
の導電層の積層によって構成してこのゲート電極におけ
る抵抗の存在による遅延の発生を効果的に回避する。
部の電極、配線、遮光性導電膜等の複数の導電膜を具備
する固体撮像装置において、その信号出力を取り出す出
力手段における特に少なくとも最終段の絶縁ゲート型電
界効果トランジスタ（以下MOSトランジスタと略称す
る）すなわち大電流を取り扱うMOSトランジスタにおけ
るゲート電極を、上述した固体撮像装置における複数種
の導電層の積層によって構成してこのゲート電極におけ
る抵抗の存在による遅延の発生を効果的に回避する。
CTDを用いた固体撮像装置として第１図に示すように
半導体基板（１）、例えばシリコン基板上にCTD構成に
よる撮像手段（２）と同様にCTD構成により撮像手段
（２）によって受光量に応じて得てここに蓄積された信
号電荷を順次転送する電荷転送手段（３）例えば水平シ
フトレジスタとこれよりの信号電荷を電気的出力信号と
して取り出す出力手段（４）を具備し、この出力手段
（４）が例えばフローティングディフュージョン型等の
ように、その出力手段にMOSを具備してなるものがあ
る。このような固体撮像装置においては、通常その表面
にアルミニウムAl等の遮光性導電膜（５）が被覆され撮
像手段（２）の特に受光部となる部分に受光用開口部
（６）が穿設されてなる。また、このような固体撮像装
置におけるCTD構成を有する部分例えば電荷転送手段
（３）の作成は、第４図に示すように例えばシリコン半
導体基板（１）の一主面（1a）上に熱酸化によってSiO2
よりなる所要の厚さの絶縁層すなわち誘電体層（７）を
形成し、これの上に例えば全面的に低比抵抗の第１の多
結晶シリコン半導体層を被着形成し、これをフォトエッ
チングによって所定のパターンにエッチングして所要の
間隔を保持して転送方向に配列された第１の転送電極
（８）を形成する。そして、再び例えば熱酸化によって
SiO2等の同様の絶縁層すなわち誘電体層（７）を形成し
て第１の転送電極（８）間において第１の転送電極
（８）下における誘電体層（７）に比し厚さの大なる誘
電体層（7F）を形成する。その後各第１の転送電極
（８）間の厚い誘電体層（7F）上を含んで同様に低比抵
抗の第２の多結晶シリコン半導体層を被着し、これをフ
ォトエッチングして不要部分を排除して各第１の転送電
極（８）間の厚い誘電体層（7F）上に第２の転送電極
（９）を形成する。これら第１の転送電極（８）と第２
の転送電極（９）は、隣り合う電極を組として相互に電
気的に連結され、隣り合う組間に２層のクロック電圧φ
１，φ２を印加することによって電荷転送を行うように
している。また、この電荷転送手段（３）上等には、第
１図で説明したようにAl等の配線及び電極を形成し（図
示せず）、更に同様にAl等の遮光性導電膜（５）がSiO2
等の絶縁層（10）を介して被着される。また、半導体基
板（１）の電荷転送手段（３）の出力側にMOSトランジ
スタ等が形成されて出力手段（４）が構成される。この
出力手段（４）を構成する例えば最終段のMOSトランジ
スタは、第４図及び第５図に示すようにドレイン領域Ｄ
と、これを挟んでその両側に所要の間隔を保持してソー
ス領域Ｓが選択的に不純物のイオン注入あるいは拡散等
によって形成される。そしてドレイン領域Ｄとその両側
のソース領域Ｓ間上に誘電体層（７）の被着と同時に形
成したゲート絶縁層（11）が被着され、これの上に例え
ば電荷転送手段（３）の第１の転送電極（８）と同時に
形成した低比抵抗の第１の多結晶シリコン層より成るゲ
ート電極（12）が櫛型に被着形成されてなり、その一端
部（12a）から所要のゲート電圧が供給されるようにな
される。また、各ドレイン領域Ｄとソース領域Ｓとにそ
れぞれ例えばAlより成る電極（13）及び（14）がオーミ
ックに被着される。これら電極（13）及び（14）、と前
述した遮光性導電膜（５）とは夫々の工程でAlを全面に
蒸着し、フォトエッチングによって所要のパターンに形
成し得る。（15）はチャンネルストップ領域である。
半導体基板（１）、例えばシリコン基板上にCTD構成に
よる撮像手段（２）と同様にCTD構成により撮像手段
（２）によって受光量に応じて得てここに蓄積された信
号電荷を順次転送する電荷転送手段（３）例えば水平シ
フトレジスタとこれよりの信号電荷を電気的出力信号と
して取り出す出力手段（４）を具備し、この出力手段
（４）が例えばフローティングディフュージョン型等の
ように、その出力手段にMOSを具備してなるものがあ
る。このような固体撮像装置においては、通常その表面
にアルミニウムAl等の遮光性導電膜（５）が被覆され撮
像手段（２）の特に受光部となる部分に受光用開口部
（６）が穿設されてなる。また、このような固体撮像装
置におけるCTD構成を有する部分例えば電荷転送手段
（３）の作成は、第４図に示すように例えばシリコン半
導体基板（１）の一主面（1a）上に熱酸化によってSiO2
よりなる所要の厚さの絶縁層すなわち誘電体層（７）を
形成し、これの上に例えば全面的に低比抵抗の第１の多
結晶シリコン半導体層を被着形成し、これをフォトエッ
チングによって所定のパターンにエッチングして所要の
間隔を保持して転送方向に配列された第１の転送電極
（８）を形成する。そして、再び例えば熱酸化によって
SiO2等の同様の絶縁層すなわち誘電体層（７）を形成し
て第１の転送電極（８）間において第１の転送電極
（８）下における誘電体層（７）に比し厚さの大なる誘
電体層（7F）を形成する。その後各第１の転送電極
（８）間の厚い誘電体層（7F）上を含んで同様に低比抵
抗の第２の多結晶シリコン半導体層を被着し、これをフ
ォトエッチングして不要部分を排除して各第１の転送電
極（８）間の厚い誘電体層（7F）上に第２の転送電極
（９）を形成する。これら第１の転送電極（８）と第２
の転送電極（９）は、隣り合う電極を組として相互に電
気的に連結され、隣り合う組間に２層のクロック電圧φ
１，φ２を印加することによって電荷転送を行うように
している。また、この電荷転送手段（３）上等には、第
１図で説明したようにAl等の配線及び電極を形成し（図
示せず）、更に同様にAl等の遮光性導電膜（５）がSiO2
等の絶縁層（10）を介して被着される。また、半導体基
板（１）の電荷転送手段（３）の出力側にMOSトランジ
スタ等が形成されて出力手段（４）が構成される。この
出力手段（４）を構成する例えば最終段のMOSトランジ
スタは、第４図及び第５図に示すようにドレイン領域Ｄ
と、これを挟んでその両側に所要の間隔を保持してソー
ス領域Ｓが選択的に不純物のイオン注入あるいは拡散等
によって形成される。そしてドレイン領域Ｄとその両側
のソース領域Ｓ間上に誘電体層（７）の被着と同時に形
成したゲート絶縁層（11）が被着され、これの上に例え
ば電荷転送手段（３）の第１の転送電極（８）と同時に
形成した低比抵抗の第１の多結晶シリコン層より成るゲ
ート電極（12）が櫛型に被着形成されてなり、その一端
部（12a）から所要のゲート電圧が供給されるようにな
される。また、各ドレイン領域Ｄとソース領域Ｓとにそ
れぞれ例えばAlより成る電極（13）及び（14）がオーミ
ックに被着される。これら電極（13）及び（14）、と前
述した遮光性導電膜（５）とは夫々の工程でAlを全面に
蒸着し、フォトエッチングによって所要のパターンに形
成し得る。（15）はチャンネルストップ領域である。
このような構成による固体撮像装置において、その出
力手段（４）のMOSトランジスタのゲート部の幅したが
ってゲート電極の幅Ｗは、電荷転送手段（３）のパター
ン等の兼ね合いによって比較的大に選定される。これが
ためその端部（12a）からゲート電圧を印加する場合、
ゲート電極（12）の抵抗が問題となり、高周波取り扱い
において遅延が生じ出力波形がなまり、撮像画像の鮮鋭
度が低下する。
力手段（４）のMOSトランジスタのゲート部の幅したが
ってゲート電極の幅Ｗは、電荷転送手段（３）のパター
ン等の兼ね合いによって比較的大に選定される。これが
ためその端部（12a）からゲート電圧を印加する場合、
ゲート電極（12）の抵抗が問題となり、高周波取り扱い
において遅延が生じ出力波形がなまり、撮像画像の鮮鋭
度が低下する。
本発明は、上述した固体撮像装置における出力手段
の、特に最終段におけるMOSトランジスタすなわち大電
流を取り扱う必要の生じてくるMOSトランジスタにおい
てそのゲート部の遅延の問題を解決するものである。
の、特に最終段におけるMOSトランジスタすなわち大電
流を取り扱う必要の生じてくるMOSトランジスタにおい
てそのゲート部の遅延の問題を解決するものである。
本発明は第１図で説明したように、半導体基板（１）
上に撮像手段（２）とこの撮像手段（２）によって受光
量に応じて得た信号電荷を転送する電荷転送手段（３）
とこの信号電荷に応じた信号出力をとり出す出力手段と
を有し、この出力手段（４）がMOSトランジスタによっ
て形成され、さらに撮像手段（２）の配置部上に受光用
開口部（６）が穿設された遮光性導電膜（５）が形成さ
れた固体撮像装置において、第２図にその要部の断面図
を示し、第３図にそのさらに要部の平面図を示すよう
に、出力手段（４）の少なくとも最終段のMOSトランジ
スタのゲート電極（12）を電荷転送手段（３）を構成す
る例えば第１の転送電極（８）と同一工程で形成された
下層の電極（12A）と、これの上に他の電極例えば第２
の転送電極（９）、電極（13）（14）あるいは遮光性導
電膜（５）または配線（図示せず）等の他の導電膜によ
る上層電極（12B）との積層構造とする。そしてこれら
下層の電極（12A）と上層の電極（12B）とは、少なくと
も夫々その両端すなわち給電端部（12A）側の部分Ａと
これとは反対側の各部Ｂとにおいて電気的に連結する。
上に撮像手段（２）とこの撮像手段（２）によって受光
量に応じて得た信号電荷を転送する電荷転送手段（３）
とこの信号電荷に応じた信号出力をとり出す出力手段と
を有し、この出力手段（４）がMOSトランジスタによっ
て形成され、さらに撮像手段（２）の配置部上に受光用
開口部（６）が穿設された遮光性導電膜（５）が形成さ
れた固体撮像装置において、第２図にその要部の断面図
を示し、第３図にそのさらに要部の平面図を示すよう
に、出力手段（４）の少なくとも最終段のMOSトランジ
スタのゲート電極（12）を電荷転送手段（３）を構成す
る例えば第１の転送電極（８）と同一工程で形成された
下層の電極（12A）と、これの上に他の電極例えば第２
の転送電極（９）、電極（13）（14）あるいは遮光性導
電膜（５）または配線（図示せず）等の他の導電膜によ
る上層電極（12B）との積層構造とする。そしてこれら
下層の電極（12A）と上層の電極（12B）とは、少なくと
も夫々その両端すなわち給電端部（12A）側の部分Ａと
これとは反対側の各部Ｂとにおいて電気的に連結する。
上述したように本発明構成においては、出力手段
（４）のMOSのゲート電極（12）を２層構造としたこと
によって遅延の問題を解消できる。すなわちゲート電極
が従来のように１層構造による場合のゲート電極に関わ
る等価回路は、第６図Ａに示すようにゲート電極におけ
る抵抗をＲとし浮遊容量をＣとして与える場合の時定数
回路に比し、本発明のそれは第６図Ｂに示す等価回路と
なり、例えば従来構成の時定数τがτ＝CRであったもの
が、本発明構成によれば として与えられる。したがって高周波応答が早く出力波
形が崩れたり歪みが生じたりする恐れが回避される。
（４）のMOSのゲート電極（12）を２層構造としたこと
によって遅延の問題を解消できる。すなわちゲート電極
が従来のように１層構造による場合のゲート電極に関わ
る等価回路は、第６図Ａに示すようにゲート電極におけ
る抵抗をＲとし浮遊容量をＣとして与える場合の時定数
回路に比し、本発明のそれは第６図Ｂに示す等価回路と
なり、例えば従来構成の時定数τがτ＝CRであったもの
が、本発明構成によれば として与えられる。したがって高周波応答が早く出力波
形が崩れたり歪みが生じたりする恐れが回避される。
さらに第２図及び第３図を参照して本発明による固体
撮像装置の一例を説明するも、第２図及び第３図におい
て第４図及び第５図と対応する部分には同一符号を付し
て重複説明を省略する。図示の例では、半導体基板
（１）上に設ける出力手段（４）の例えば最終段のMOS
トランジスタのゲート電極（12）を、電荷転送手段
（３）の第１の転送電極（８）と同時に形成した下層の
電極（12A）と、これの上に例えば電極（８）上を覆っ
て形成するSiO2等の絶縁層の形成と同時に下層の電極層
（12A）上に形成した絶縁層（誘電体層）（７）を介し
て、これの上に例えばAlよりなる遮光性導電膜（５）の
形成と同時に形成したAlより成る上層の電極（12B）と
が積層された構成とする。そして第３図に示すように櫛
型状に形成されたゲート電極（12）の両端Ａ及びＢにお
いて上層の電極（12B）すなわち遮光性導電膜（５）の
形成前に絶縁層（７）に、部分Ａ及びＢにおいて窓開け
を行ってここにおいて下層の電極（12A）に上層の電極
（12B）が連接、すなわち電気的に接触するように遮光
性導電膜（５）の形成と同時に電極（12B）の形成を行
う。
撮像装置の一例を説明するも、第２図及び第３図におい
て第４図及び第５図と対応する部分には同一符号を付し
て重複説明を省略する。図示の例では、半導体基板
（１）上に設ける出力手段（４）の例えば最終段のMOS
トランジスタのゲート電極（12）を、電荷転送手段
（３）の第１の転送電極（８）と同時に形成した下層の
電極（12A）と、これの上に例えば電極（８）上を覆っ
て形成するSiO2等の絶縁層の形成と同時に下層の電極層
（12A）上に形成した絶縁層（誘電体層）（７）を介し
て、これの上に例えばAlよりなる遮光性導電膜（５）の
形成と同時に形成したAlより成る上層の電極（12B）と
が積層された構成とする。そして第３図に示すように櫛
型状に形成されたゲート電極（12）の両端Ａ及びＢにお
いて上層の電極（12B）すなわち遮光性導電膜（５）の
形成前に絶縁層（７）に、部分Ａ及びＢにおいて窓開け
を行ってここにおいて下層の電極（12A）に上層の電極
（12B）が連接、すなわち電気的に接触するように遮光
性導電膜（５）の形成と同時に電極（12B）の形成を行
う。
上述した例においては出力手段（４）の最終段のMOS
トランジスタに関してのゲート電極を多層構造とした場
合であるが、出力手段（４）を構成する全MOSに関して
のゲート電極を同様の構成とすることもできる。
トランジスタに関してのゲート電極を多層構造とした場
合であるが、出力手段（４）を構成する全MOSに関して
のゲート電極を同様の構成とすることもできる。
上述したように本発明においては出力手段の少なくと
も大出力を扱う最終段のMOSトランジスタのゲート電極
を多層構造としたことによって時定数の低減化を図った
ので冒頭に述べた遅延の問題による出力波形のなまりや
崩れ、歪みを効果的に回避し得るものであり、高周波を
取り扱う固体撮像装置においてその利益は大きい。そし
て、上述したようにMOSトランジスタのゲート電極を多
層構造とするものではあるが、各層は、固体撮像装置の
他部の各層、例えば遮光性導電膜、配線、電極等と同時
に形成するので製造工程数が増加することがない。
も大出力を扱う最終段のMOSトランジスタのゲート電極
を多層構造としたことによって時定数の低減化を図った
ので冒頭に述べた遅延の問題による出力波形のなまりや
崩れ、歪みを効果的に回避し得るものであり、高周波を
取り扱う固体撮像装置においてその利益は大きい。そし
て、上述したようにMOSトランジスタのゲート電極を多
層構造とするものではあるが、各層は、固体撮像装置の
他部の各層、例えば遮光性導電膜、配線、電極等と同時
に形成するので製造工程数が増加することがない。
第１図は固体撮像装置の構成を示す模式図、第２図は本
発明による固体撮像装置の一例の要部の拡大断面図、第
３図はさらにその要部の拡大平面図、第４図は従来の固
体撮像装置の要部の拡大断面図、第５図はその要部の拡
大平面図、第６図Ａ及びＢは従来及び本発明装置のゲー
ト電極に関わる等価回路図である。 （１）は半導体基板、（２）は撮像手段、（３）は電荷
転送手段、（４）は出力手段、（５）は遮光性導電膜、
（６）は受光用開口部、（12）は出力手段の絶縁ゲート
型電界効果トランジスタのゲート電極、（12A）及び（1
2B）はその下層及び上層の電極である。
発明による固体撮像装置の一例の要部の拡大断面図、第
３図はさらにその要部の拡大平面図、第４図は従来の固
体撮像装置の要部の拡大断面図、第５図はその要部の拡
大平面図、第６図Ａ及びＢは従来及び本発明装置のゲー
ト電極に関わる等価回路図である。 （１）は半導体基板、（２）は撮像手段、（３）は電荷
転送手段、（４）は出力手段、（５）は遮光性導電膜、
（６）は受光用開口部、（12）は出力手段の絶縁ゲート
型電界効果トランジスタのゲート電極、（12A）及び（1
2B）はその下層及び上層の電極である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 浜崎 正治 東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソ ニー株式会社内 (72)発明者 米本 和也 東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソ ニー株式会社内
Claims (1)
- 【請求項１】撮像手段と該撮像手段により受光量に応じ
て得た信号電荷を転送する電荷転送手段と上記電荷を出
力信号として取り出す出力手段とを有し、該出力手段は
絶縁ゲート型電界効果トランジスタで構成されてなり、
上記撮像手段の配置部上に受光用開口部が形成されてな
る遮光性導電膜が配されてなる固体撮像装置において、 上記出力手段の少なくとも最終段の絶縁ゲート型電界効
果トランジスタのゲート電極を、上記電荷転送手段を構
成する電極と上記遮光性導電膜と配線の中から選択され
た少なくとも２層で積層形成したことを特徴とする固体
撮像装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61180404A JP2508507B2 (ja) | 1986-07-31 | 1986-07-31 | 固体撮像装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61180404A JP2508507B2 (ja) | 1986-07-31 | 1986-07-31 | 固体撮像装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6336562A JPS6336562A (ja) | 1988-02-17 |
| JP2508507B2 true JP2508507B2 (ja) | 1996-06-19 |
Family
ID=16082651
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61180404A Expired - Lifetime JP2508507B2 (ja) | 1986-07-31 | 1986-07-31 | 固体撮像装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2508507B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02266537A (ja) * | 1989-04-07 | 1990-10-31 | Mitsubishi Electric Corp | 電荷転送素子 |
-
1986
- 1986-07-31 JP JP61180404A patent/JP2508507B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6336562A (ja) | 1988-02-17 |
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