JP2805801B2 - Solid-state imaging device - Google Patents

Solid-state imaging device

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JP2805801B2
JP2805801B2 JP1051576A JP5157689A JP2805801B2 JP 2805801 B2 JP2805801 B2 JP 2805801B2 JP 1051576 A JP1051576 A JP 1051576A JP 5157689 A JP5157689 A JP 5157689A JP 2805801 B2 JP2805801 B2 JP 2805801B2
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solid
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transfer
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state imaging
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忠浩 見渡
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、固体撮像装置に関し、特に、2層の多結晶
シリコン転送ゲート電極を有するCCD固体撮像装置に関
する。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a solid-state imaging device, and more particularly, to a CCD solid-state imaging device having a two-layer polycrystalline silicon transfer gate electrode.

[従来の技術] インタラントランスファ型のCCD固体撮像装置は、垂
直の転送用CCDがそれぞれ受光素子の列の間に配置さ
れ、この垂直転送用CCDは下部で水平読み出しCCDと接続
されている。
[Prior Art] In an interrun transfer type CCD solid-state imaging device, vertical transfer CCDs are respectively arranged between rows of light receiving elements, and the vertical transfer CCDs are connected to a horizontal readout CCD at a lower portion.

第3図(a)は、従来のインタライントランスファ型
のCCD固体撮像装置の平面図であって、受光素子2の列
と電荷転送領域10aが交互に配置され、各受光素子間お
よび受光素子2と電荷転送領域10aとの間は、受光素子
から電荷転送領域へ信号電荷を転送するためのトランス
ファ領域4の部分を除いてチャネルストップ領域3とな
されている。電荷転送領域10a上に多結晶シリコンで形
成した第1の転送ゲート電極8と、同じく多結晶シリコ
ンで形成した第2の転送ゲート電極9が交互に配置され
て、垂直転送CDD10が構成されており、このCCDによって
図の上部から下部に順次に信号電荷を転送することがで
きるようになっている。各受光素子2を互いに分離して
いるチャネルストップ領域3の上部には、第1の転送ゲ
ート電極8どうしを横方向に接続する、多結晶シリコン
からなる第1の接続配線6と、第2の転送ゲート電極9
どうしを横方向に接続する、多結晶シリコンからなる第
2の接続配線7とが積層されて形成されており、各列の
垂直転送CCD10の信号電荷を同時に上部から下部に転送
することができる。
FIG. 3 (a) is a plan view of a conventional solid-state CCD of an interline transfer type, in which rows of light receiving elements 2 and charge transfer regions 10a are alternately arranged. A channel stop region 3 is formed between the charge transfer region 10a and the transfer region 4 except for a transfer region 4 for transferring signal charges from the light receiving element to the charge transfer region. A first transfer gate electrode 8 formed of polycrystalline silicon and a second transfer gate electrode 9 also formed of polycrystalline silicon are alternately arranged on the charge transfer region 10a to form a vertical transfer CDD 10. With this CCD, signal charges can be sequentially transferred from the top to the bottom of the figure. Above the channel stop region 3 separating the light receiving elements 2 from each other, a first connection wiring 6 made of polycrystalline silicon, which connects the first transfer gate electrodes 8 to each other in the lateral direction, Transfer gate electrode 9
The second connection wiring 7 made of polycrystalline silicon, which connects the two in the horizontal direction, is formed by lamination, and the signal charges of the vertical transfer CCD 10 in each column can be simultaneously transferred from the top to the bottom.

第3図(b)は、第3図(a)のIII b−III b線断面
図であって同図に示すように、受光素子2はp導電型の
半導体領域1の表面にp+型のチャンネルストップ領域2
に分離されて形成されたn型の領域である。チャンネル
ストップ領域3上には、半導体領域または多結晶シリコ
ン層の表面を酸化して形成された酸化絶縁膜5に囲まれ
て、第1および第2の接続配線6、7が配置されてい
る。
FIG. 3 (b) is a cross-sectional view taken along the line IIIb-IIIb of FIG. 3 (a). As shown in FIG. 3 (b), the light receiving element 2 has a p.sup. Channel stop area 2
This is an n-type region which is formed by being separated into a region. First and second connection wirings 6 and 7 are arranged on channel stop region 3 so as to be surrounded by an oxide insulating film 5 formed by oxidizing the surface of a semiconductor region or a polycrystalline silicon layer.

このような固体撮像装置では、入射した光は各受光素
子2が部分で公電変換され、この光電変換により発生し
た電荷はここに一定期間蓄積された後、第2の転送ゲー
ト電極9に読み出しパルスを印加することにより、トラ
ンスファ領域4を介して電極転送領域10aへ読み出さ
れ、次いで順次下部の水平読み出しCCD(図示せず)ヘ
向けて転送される。
In such a solid-state imaging device, incident light is subjected to public-electric conversion in each light-receiving element 2, and charges generated by this photoelectric conversion are accumulated here for a certain period, and then read out to the second transfer gate electrode 9. Is applied to the electrode transfer region 10a via the transfer region 4, and then sequentially transferred to the lower horizontal readout CCD (not shown).

[発明が解決しようとする問題点] ところでこのようなCCD固体撮像装置では、垂直転送C
CDの上部に掃き出しドレインを設けたり、あるいは垂直
転送CCDと水平読み出しCCDとの間に蓄積用のCCDを設け
たりして、垂直転送CCDを逆方向にあるいは順方向に高
速駆動することがある。しかし、上述のような固体撮像
装置においては、多数の(例えば、510本の)垂直転送C
CDを同時に並列に駆動しなければならないので、このよ
うな高速駆動の場合には、接続導体6、7を含めた転送
ゲート電極8、9の抵抗値と隣接する転送ゲート電極間
および転送ゲート電極(接続配線を含む)と半導体領域
との間の容量が問題となる。上述したように接続導体お
よび転送ゲート電極は多結晶シリコンで形成されている
ので、高い抵抗値を有しており、そのため(抵抗・容
量)積も大きな値となる。このような電極を有する垂直
転送CCDを高速に駆動した場合、駆動パルスの電圧が大
きく下降し、また、パルスの波形だれも大きくなる。そ
の結果、転送可能な電荷量が減少し、電荷を完全には転
送することができなくなり、一部電荷を垂直転送内に残
存させてしまう。この残存電荷は、次の信号電荷と混合
されてスミアを増大させる。
[Problems to be Solved by the Invention] By the way, in such a CCD solid-state imaging device, the vertical transfer C
In some cases, the vertical transfer CCD is driven at high speed in the reverse direction or in the forward direction by providing a sweeping drain above the CD, or providing a storage CCD between the vertical transfer CCD and the horizontal read CCD. However, in the solid-state imaging device as described above, a large number (for example, 510) of vertical transfer C
Since the CDs must be driven in parallel at the same time, in the case of such a high-speed drive, the resistance values of the transfer gate electrodes 8 and 9 including the connection conductors 6 and 7 and the distance between the adjacent transfer gate electrodes and between the transfer gate electrodes The capacitance between the semiconductor region (including the connection wiring) and the semiconductor region becomes a problem. As described above, since the connection conductor and the transfer gate electrode are formed of polycrystalline silicon, the connection conductor and the transfer gate electrode have a high resistance value, so that the (resistance / capacitance) product also has a large value. When a vertical transfer CCD having such an electrode is driven at a high speed, the voltage of the driving pulse drops greatly and the waveform of the pulse becomes large. As a result, the amount of charge that can be transferred decreases, the charge cannot be completely transferred, and some charge remains in the vertical transfer. This residual charge is mixed with the next signal charge to increase smear.

[問題点を解決するための手段] 本発明による固体撮像装置は、複数列に配置された受
光素子と、各受光素子列毎に配置された電荷転送領域
と、受光素子と電荷転送領域との間のトランスフファ領
域を除く部分および隣接する受光素子間に配置されたチ
ャネルストップ領域と、各列の電荷転送領域上に配置さ
れ受光素子間のチャネルストップ領域上で2層の接続配
線によって接続された多結晶シリコンのみによって形成
された転送ゲート電極とを具備するものであって、前記
2層の接続配線のうち下層の接続配線は高融点金属シリ
サイド層とこれを完全に被覆する多結晶シリコン層とか
ら構成されている。
[Means for Solving the Problems] The solid-state imaging device according to the present invention includes a light receiving element arranged in a plurality of rows, a charge transfer area arranged for each light receiving element row, and a light receiving element and a charge transfer area. A channel stop region arranged between the light receiving elements adjacent to the portion excluding the transfer region between them, and a channel stop region arranged on the charge transfer region of each column and connected by a two-layer connection wiring on the channel stop region between the light receiving elements A transfer gate electrode formed only of polycrystalline silicon, wherein the lower one of the two layers of connection wiring is a refractory metal silicide layer and a polycrystalline silicon layer completely covering the same. It is composed of

[実施例] 次に、本発明の実施例について図面を参照して説明す
る。
Example Next, an example of the present invention will be described with reference to the drawings.

第1図(a)は、本発明の一実施例を示すインタライ
ントランスファ型のCCD固体撮像装置の平面図であり、
第1図(b)は、第1図(a)のI b−I b線断面図であ
る。第3図に示した従来例と同一の部分には同一の参照
番号が付されているので、その部分についての説明は省
略する。この実施例の従来例と異なる点は、各受光素子
2を分離しているp+型のチャネルストップ領域3上に配
置された第1の接続配線6が、高融点金属シリサイド層
6aとこれを完全に被覆している多結晶シリコン層6bとに
よって構成されている点である。この高融点金属シリサ
イド層6aによりp+型のチャネルストップ領域3上で細く
なっている接続配線6の抵抗値を大幅に低減することが
できる。また、技術例と同様に、多結晶シリコン層6bと
表面を酸化することによって、酸化絶縁膜5を形成し、
第1および第2の接続配線6、7間を絶縁分離すること
ができる。
FIG. 1A is a plan view of an interline transfer type CCD solid-state imaging device showing an embodiment of the present invention,
FIG. 1 (b) is a cross-sectional view taken along the line Ib-Ib of FIG. 1 (a). The same parts as those in the conventional example shown in FIG. 3 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted. The difference of this embodiment from the conventional example is that the first connection wiring 6 arranged on the p + -type channel stop region 3 separating each light receiving element 2 is formed of a refractory metal silicide layer.
6A and a polycrystalline silicon layer 6b completely covering the same. By the refractory metal silicide layer 6a, the resistance value of the connection wiring 6 narrowed on the p + type channel stop region 3 can be significantly reduced. Further, similarly to the technical example, the oxide insulating film 5 is formed by oxidizing the polycrystalline silicon layer 6b and the surface,
The first and second connection wirings 6 and 7 can be insulated and separated.

次に、第2図を参照して本発明の他の実施例について
説明する。これは、第1図(b)と同一の断面部分を示
す図であって、この実施例の先の実施例と異なる点は、
第2の接続配線7が、多結晶シリコン層7bと高融点金属
シリサイド層7aとの2層膜のいわゆるポリサイド構造に
なされている点である。このようにすれば、第2の接続
配線も低抵抗化することができる。
Next, another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. This is a view showing the same cross section as FIG. 1 (b), and the difference between this embodiment and the previous embodiment is that:
The second connection wiring 7 has a so-called polycide structure of a two-layer film of a polycrystalline silicon layer 7b and a refractory metal silicide layer 7a. By doing so, the resistance of the second connection wiring can also be reduced.

なお、以上の実施例では、インタライントランスファ
型のCCD固体撮像装置について説明したが、本発明は、
これに限定されたものではなく、フレームインタライン
トランスファ型等他の型の撮像装置にも適用できるもの
である。
In the above embodiments, the CCD solid-state imaging device of the interline transfer type has been described.
The present invention is not limited to this, and can be applied to other types of imaging devices such as a frame interline transfer type.

[発明の効果] 以上説明したように、本発明は、複数の受光素子列と
各列毎に設けられた垂直転送CCDを具備する固体撮像装
置において、受光素子を分離しているチャネルストップ
領域上に配置された2層の接続配線のうち、下層の接続
配線を高融点金属シリサイド層とこれを完全に被覆する
多結晶シリコン層とによって構成したものであるので、
本発明によれば、転送ゲート電極の抵抗値と(抵抗値・
容量)積を大幅に低下せしめることができる。したがっ
て、本発明によれば、垂直転送CCDを高速に駆動しても
駆動パルスの電圧の低下、波形のだれが生じることがな
く電荷を完全に転送することができる。また、第1の接
続配線の上部は多結晶シリコンで構成されているので、
従来例と同様に、その表面を酸化することにより容易に
層間絶縁膜を形成することができる。
[Effects of the Invention] As described above, the present invention relates to a solid-state imaging device including a plurality of light receiving element columns and a vertical transfer CCD provided for each column. Of the two layers of connection wiring arranged in the above, the lower connection wiring is composed of a refractory metal silicide layer and a polycrystalline silicon layer which completely covers the same.
According to the present invention, the resistance value of the transfer gate electrode and the resistance value
Capacity) product can be greatly reduced. Therefore, according to the present invention, even when the vertical transfer CCD is driven at a high speed, the electric charge can be completely transferred without lowering the voltage of the driving pulse or causing waveform droop. Since the upper part of the first connection wiring is made of polycrystalline silicon,
As in the conventional example, the interlayer insulating film can be easily formed by oxidizing the surface.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図(a)は、本発明の一実施例を示す平面図、第1
図(b)は、第1図(a)のI b−I b線断面図、第2図
は、本発明の他の実施例を示す断面図、第3図(a)
は、従来例を示す平面図、第3図(b)は、第3図
(a)のIII b−III b線断面図である。 1……半導体領域、2……受光素子、3……チャネルス
トップ領域、4……トランスファ領域、5……酸化絶縁
膜、6……第1の接続配線、6a……高融点金属シリサイ
ド層、6b……多結晶シリコン層、7……第2の接続配
線、7a……高融点金属シリサイド層、7b……多結晶シリ
コン層、8……第1の転送ゲート電極、9……第2の転
送ゲート電極、10……垂直転送CCD、10a……電荷転送領
域。
FIG. 1A is a plan view showing an embodiment of the present invention, and FIG.
FIG. 2B is a cross-sectional view taken along the line Ib-Ib of FIG. 1A, FIG. 2 is a cross-sectional view showing another embodiment of the present invention, and FIG.
Is a plan view showing a conventional example, and FIG. 3 (b) is a cross-sectional view taken along the line IIIb-IIIb in FIG. 3 (a). DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Semiconductor area, 2 ... Light receiving element, 3 ... Channel stop area, 4 ... Transfer area, 5 ... Oxide insulating film, 6 ... First connection wiring, 6a ... High melting point metal silicide layer, 6b ... polycrystalline silicon layer, 7 ... second connection wiring, 7a ... refractory metal silicide layer, 7b ... polycrystalline silicon layer, 8 ... first transfer gate electrode, 9 ... second Transfer gate electrode, 10: Vertical transfer CCD, 10a: Charge transfer area.

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】複数列に配置された受光素子と、各受光素
子列毎に配置された電荷転送領域と、受光素子と電荷転
送領域との間のトランスフファ領域を除く部分および隣
接する受光素子間に配置されたチャネルストップ領域
と、各列の電荷転送領域上に配置され受光素子間のチャ
ネルストップ領域上で2層の接続配線によって接続され
た、多結晶シリコンのみで形成された転送ゲート電極と
を具備する固体撮像装置において、前記2層の接続配線
のうち下層の接続配線は高融点金属シリサイド層とこれ
を完全に被覆する多結晶シリコン層とから構成されてい
ることを特徴とする固体撮像装置。
1. A light-receiving element arranged in a plurality of rows, a charge transfer region arranged for each light-receiving element row, a portion excluding a transfer region between the light-receiving element and the charge transfer area, and an adjacent light-receiving element. A transfer gate electrode formed only of polycrystalline silicon, which is disposed between the channel stop region disposed between the charge transfer regions of each column and the channel stop region between the light receiving elements and connected by two-layer connection wiring. A solid-state image pickup device comprising: a solid-state imaging device comprising: a solid-state imaging device, wherein a lower-layer connection line among the two-layer connection lines is composed of a refractory metal silicide layer and a polycrystalline silicon layer that completely covers the same. Imaging device.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH07114275B2 (en) * 1986-06-24 1995-12-06 日本電気株式会社 Solid-state imaging device
JPS6346763A (en) * 1986-08-15 1988-02-27 Nec Corp Solid state image sensor and manufacture thereof
JPS63296277A (en) * 1987-05-28 1988-12-02 Nec Corp Semiconductor integrated circuit device

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