JP2929611B2 - 固体撮像装置 - Google Patents
固体撮像装置Info
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- JP2929611B2 JP2929611B2 JP1185045A JP18504589A JP2929611B2 JP 2929611 B2 JP2929611 B2 JP 2929611B2 JP 1185045 A JP1185045 A JP 1185045A JP 18504589 A JP18504589 A JP 18504589A JP 2929611 B2 JP2929611 B2 JP 2929611B2
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- Japan
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- control gate
- layer
- solid
- state imaging
- horizontal
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Description
【発明の詳細な説明】 以下の順序に従って本発明を説明する。
A.産業上の利用分野 B.発明の概要 C.従来技術［第４図、第５図］ D.発明が解決しようとする問題点［第６図］ E.問題点を解決するための手段 F.作用 G.実施例［第１図乃至第３図］ H.発明の効果 （A.産業上の利用分野） 本発明は固体撮像装置、特にマトリックス状に配置さ
れた受光素子で発生した信号電荷を複数の垂直レジスタ
により垂直方向に転送し、上記複数の垂直レジスタによ
り転送された信号電荷を複数の水平レジスタにより分担
して転送するようにした固体撮像装置に関する。
れた受光素子で発生した信号電荷を複数の垂直レジスタ
により垂直方向に転送し、上記複数の垂直レジスタによ
り転送された信号電荷を複数の水平レジスタにより分担
して転送するようにした固体撮像装置に関する。
（B.発明の概要） 本発明は、上記固体撮像装置において、 水平レジスタ間の転送を制御する制御ゲートの低抵抗
化を図ることができるようにするため、 制御ゲートを第１層目の半導体層により形成し、該第
１層目の半導体層とコンタクト領域を介して接続された
金属配線層を形成し、該金属配線層と上記第１層目の半
導体層との間に第１層目と第２層目の半導体層からなる
水平レジスタ駆動用転送電極を上記コンタクト領域を避
けて形成したものである。
化を図ることができるようにするため、 制御ゲートを第１層目の半導体層により形成し、該第
１層目の半導体層とコンタクト領域を介して接続された
金属配線層を形成し、該金属配線層と上記第１層目の半
導体層との間に第１層目と第２層目の半導体層からなる
水平レジスタ駆動用転送電極を上記コンタクト領域を避
けて形成したものである。
（C.従来技術）［第４図、第５図］ ビデオカメラの高解像度化の要請に応えるためには撮
像手段として多く用いられている固体撮像装置の高解像
度化を図る必要がある。具体的には、受光素子からなり
マトリックス状に配置される画素の数を増加させなけれ
ばならない。現在一般向けビデオカメラの固体撮像装置
は画素数が０〜40万程度であるが、HDTV対応のビデオカ
メラ用の場合には解像度が５倍になるので200万画素に
することが要求される。
像手段として多く用いられている固体撮像装置の高解像
度化を図る必要がある。具体的には、受光素子からなり
マトリックス状に配置される画素の数を増加させなけれ
ばならない。現在一般向けビデオカメラの固体撮像装置
は画素数が０〜40万程度であるが、HDTV対応のビデオカ
メラ用の場合には解像度が５倍になるので200万画素に
することが要求される。
しかも、画素数の増加に比例して固体撮像装置のチッ
プサイズを大きくすることが要求されるわけではなく、
徒らにチップサイズを大きくすることなく画素数を飛躍
的に多くしなければならない。
プサイズを大きくすることが要求されるわけではなく、
徒らにチップサイズを大きくすることなく画素数を飛躍
的に多くしなければならない。
ところで、固体撮像装置のチップサイズを一定とした
場合、一般に水平方向に並べた画素数の限界は水平レジ
スタの１ビットの単位長によって決定され、水平レジス
タが高解像度化を制約する要因となっていた。
場合、一般に水平方向に並べた画素数の限界は水平レジ
スタの１ビットの単位長によって決定され、水平レジス
タが高解像度化を制約する要因となっていた。
そこで水平レジスタを複数個並設し、垂直レジスタに
より垂直方向に転送された信号電荷をその複数の水平レ
ジスタに振り分けて出力することにより水平方向におけ
る画素の集積度の向上を図ることが例えば特公平１−13
676号公報により提案された。また、このように水平レ
ジスタを複数個設けた固体撮像装置についての研究の成
果はテレビジョン学会誌Vol.41,No.11（1987）74〜80頁
「超高解像度CCDイメージセンサ」等により発表されて
いる。
より垂直方向に転送された信号電荷をその複数の水平レ
ジスタに振り分けて出力することにより水平方向におけ
る画素の集積度の向上を図ることが例えば特公平１−13
676号公報により提案された。また、このように水平レ
ジスタを複数個設けた固体撮像装置についての研究の成
果はテレビジョン学会誌Vol.41,No.11（1987）74〜80頁
「超高解像度CCDイメージセンサ」等により発表されて
いる。
第４図は水平レジスタを２個並設した固体撮像装置の
一例を示す平面図である。同図において、ａは受光素子
がマトリックス状に配設された受光部、ｂは蓄積部、ｃ
は該蓄積部ｂの反受光部側に設けられたゲート領域で、
ゲート電圧Vogを受けると第１の水平レジスタｄへ信号
電荷を同時に転送する。
一例を示す平面図である。同図において、ａは受光素子
がマトリックス状に配設された受光部、ｂは蓄積部、ｃ
は該蓄積部ｂの反受光部側に設けられたゲート領域で、
ゲート電圧Vogを受けると第１の水平レジスタｄへ信号
電荷を同時に転送する。
上記第１の水平レジスタｄは上記ゲート領域ｃの反蓄
積部側に配置されている。ｅは制御ゲートで、第１の水
平レジスタｄの反制御ゲート側に配置されている。ｆは
第２の水平レジスタで、制御ゲートｅの反第１水平レジ
スタ側に配置されている。ｇは２つの水平レジスタｄ、
ｆからの信号をマルチプレックスするマルチプレクサで
ある。上記制御ゲートｅは１つおきの垂直レジスタに対
応する部分下にチャンネルストッパ（斜線で示す）ｈ、
ｈ、…と対応しない方の垂直レジスタにより転送された
信号電荷を第２の水平レジスタｆへ転送する。
積部側に配置されている。ｅは制御ゲートで、第１の水
平レジスタｄの反制御ゲート側に配置されている。ｆは
第２の水平レジスタで、制御ゲートｅの反第１水平レジ
スタ側に配置されている。ｇは２つの水平レジスタｄ、
ｆからの信号をマルチプレックスするマルチプレクサで
ある。上記制御ゲートｅは１つおきの垂直レジスタに対
応する部分下にチャンネルストッパ（斜線で示す）ｈ、
ｈ、…と対応しない方の垂直レジスタにより転送された
信号電荷を第２の水平レジスタｆへ転送する。
ところで、上記制御ゲートｅは従来においては第５図
に示すように第１層目の多結晶シリコン層により形成さ
れていた。同図において、ｊは半導体体板、ｋは半導体
体板ｊの主面上に形成された絶縁膜で、該絶縁膜ｋ上に
第１層目の多結晶シリコン層からなる制御ゲートｉが形
成されている。ｌは該制御ゲートｉを覆う層間絶縁膜、
ｍは制御ゲートｉに対して層間絶縁膜ｌを介して立体交
差するように形成された転送電極である。この転送電極
ｍは水平レジスタｄ及びｆを駆動するもので、第５図に
は第２層目の多結晶シリコン層からなる転送電極１のみ
が現われている。しかし、水平レジスタの転送電極は第
２層目の多結晶シリコン層と第３層目の多結晶シリコン
層とを水平方向に交互に配置することによって構成され
ているのであり、一方の多結晶シリコン層からなる転送
電極はパルスφ１を受け、他方の多結晶シリコン層から
なる転送電極はパルスφ２を受ける。
に示すように第１層目の多結晶シリコン層により形成さ
れていた。同図において、ｊは半導体体板、ｋは半導体
体板ｊの主面上に形成された絶縁膜で、該絶縁膜ｋ上に
第１層目の多結晶シリコン層からなる制御ゲートｉが形
成されている。ｌは該制御ゲートｉを覆う層間絶縁膜、
ｍは制御ゲートｉに対して層間絶縁膜ｌを介して立体交
差するように形成された転送電極である。この転送電極
ｍは水平レジスタｄ及びｆを駆動するもので、第５図に
は第２層目の多結晶シリコン層からなる転送電極１のみ
が現われている。しかし、水平レジスタの転送電極は第
２層目の多結晶シリコン層と第３層目の多結晶シリコン
層とを水平方向に交互に配置することによって構成され
ているのであり、一方の多結晶シリコン層からなる転送
電極はパルスφ１を受け、他方の多結晶シリコン層から
なる転送電極はパルスφ２を受ける。
（D.発明が解決しようとする問題点）［第６図］ ところで、HDVS対応の固体撮像装置は制御ゲートｅの
長さが例えば約15mm程度と非常に長くなり、制御信号の
伝搬遅延をできるだけ小さくするためにこの制御ゲート
ｅへのゲート電圧φHPの印加は第６図（Ａ）に示すよう
にその制御ゲートｅの両端部から行なわれていた。しか
し、元来多結晶シリコン層は比抵抗が小さいとはいえ
ず、そのためゲート電圧φHPの伝送経路の等価回路は同
図（Ｂ）に示すようになり、ゲート電圧φHPの波形が制
御ゲートｅにおいて歪んだり、振幅が小さくなったりす
ることは避け得なかった。このように伝送経路の時定数
が大きいと伝送遅延が生じ、動作特性に大きな悪影響を
及ぼす。特に、HDVSのテレビジョン方式の非常に短かな
水平ブランキング期間内に制御ゲートｅによる水平レジ
スタｄ・ｆ間の転送を行なわなければならないので、こ
の伝送遅延は看過できない問題となる。
長さが例えば約15mm程度と非常に長くなり、制御信号の
伝搬遅延をできるだけ小さくするためにこの制御ゲート
ｅへのゲート電圧φHPの印加は第６図（Ａ）に示すよう
にその制御ゲートｅの両端部から行なわれていた。しか
し、元来多結晶シリコン層は比抵抗が小さいとはいえ
ず、そのためゲート電圧φHPの伝送経路の等価回路は同
図（Ｂ）に示すようになり、ゲート電圧φHPの波形が制
御ゲートｅにおいて歪んだり、振幅が小さくなったりす
ることは避け得なかった。このように伝送経路の時定数
が大きいと伝送遅延が生じ、動作特性に大きな悪影響を
及ぼす。特に、HDVSのテレビジョン方式の非常に短かな
水平ブランキング期間内に制御ゲートｅによる水平レジ
スタｄ・ｆ間の転送を行なわなければならないので、こ
の伝送遅延は看過できない問題となる。
本発明はこのような問題点を解決すべく為されたもの
であり、水平レジスタ間の転送を制御する制御ゲートの
低抵抗化を図ることができるようにすることを目的とす
る。
であり、水平レジスタ間の転送を制御する制御ゲートの
低抵抗化を図ることができるようにすることを目的とす
る。
（E.問題点を解決するための手段） 本発明固体撮像装置は上記問題点を解決するため、制
御ゲートを第１層目の半導体層により形成し、該第１層
目の半導体層よりも上層にこれとコンタクト領域を介し
て接続された金属配線層を形成し、該金属配線層と上記
第１層目の半導体層との間に第１層目と第２層目の半導
体層からなる水平レジスタ駆動用転送電極を上記コンタ
クト領域を避けて形成したことを特徴とする。
御ゲートを第１層目の半導体層により形成し、該第１層
目の半導体層よりも上層にこれとコンタクト領域を介し
て接続された金属配線層を形成し、該金属配線層と上記
第１層目の半導体層との間に第１層目と第２層目の半導
体層からなる水平レジスタ駆動用転送電極を上記コンタ
クト領域を避けて形成したことを特徴とする。
（F.作用） 本発明固体撮像装置によれば、抵抗率の小さな金属配
線層を制御ゲートに対して並列に接続するので、水平レ
ジスタ間の転送を制御する信号の経路の時定数を小さく
することができる。そして、転送電極は、金属配線層
と、制御ゲートとの間のコンタクト領域を避けるように
形成されているので、転送電極と制御ゲートとの間が短
絡する虞れもない。
線層を制御ゲートに対して並列に接続するので、水平レ
ジスタ間の転送を制御する信号の経路の時定数を小さく
することができる。そして、転送電極は、金属配線層
と、制御ゲートとの間のコンタクト領域を避けるように
形成されているので、転送電極と制御ゲートとの間が短
絡する虞れもない。
（G.実施例）［第１図乃至第３図］ 以下、本発明固体撮像装置を図示実施例に従って詳細
に説明する。
に説明する。
第１図乃至第３図は本発明固体撮像装置の一つの実施
例を示すもので、第１図は制御ゲート及びその近傍を示
す平面図、第２図は第１図のII−II線に沿う断面図、第
３図（Ａ）は制御ゲートの回路図、同図（Ｂ）は等価回
路図である。
例を示すもので、第１図は制御ゲート及びその近傍を示
す平面図、第２図は第１図のII−II線に沿う断面図、第
３図（Ａ）は制御ゲートの回路図、同図（Ｂ）は等価回
路図である。
図面において、１は半導体基板、２は半導体基板１表
面上に形成されたSiO2からなる絶縁膜、３は第１層目の
多結晶シリコン層からなる制御ゲート、４は層間絶縁
膜、５、５、…は第２層目の多結晶シリコン層からなる
水平レジスタ駆動用転送電極である。６は層間絶縁膜、
７、７、…は第３層目の多結晶シリコン層からなる水平
レジスタ駆動用転送電極、特にトランスファー部駆動用
転送電極である。８は層間絶縁膜、９、９、…は制御ゲ
ート３を部分的に露出させるコンタクト領域、10は制御
ゲート３と該コンタクト領域９、９、…を介して接続さ
れた金属配線層で、例えばアルミニウムからなる。
面上に形成されたSiO2からなる絶縁膜、３は第１層目の
多結晶シリコン層からなる制御ゲート、４は層間絶縁
膜、５、５、…は第２層目の多結晶シリコン層からなる
水平レジスタ駆動用転送電極である。６は層間絶縁膜、
７、７、…は第３層目の多結晶シリコン層からなる水平
レジスタ駆動用転送電極、特にトランスファー部駆動用
転送電極である。８は層間絶縁膜、９、９、…は制御ゲ
ート３を部分的に露出させるコンタクト領域、10は制御
ゲート３と該コンタクト領域９、９、…を介して接続さ
れた金属配線層で、例えばアルミニウムからなる。
本固体撮像装置は、２つの水平レジスタ間における信
号電荷の転送を制御する制御ゲート３を第１層目の多結
晶シリコン層により形成し、２つの水平レジスタを制御
する転送電極５、７、５、７…を第２層目と第３層目の
多結晶シリコン層により形成し、そして、この第３層目
の多結晶シリコン層７、７、…よりも上層に金属配線層
10を制御ゲート３の低抵抗化を図るシャント配線として
設けている。そして、コンタクト領域９、９、…におい
て金属配線層10と制御ゲート３とのコンタクトをとって
いる。
号電荷の転送を制御する制御ゲート３を第１層目の多結
晶シリコン層により形成し、２つの水平レジスタを制御
する転送電極５、７、５、７…を第２層目と第３層目の
多結晶シリコン層により形成し、そして、この第３層目
の多結晶シリコン層７、７、…よりも上層に金属配線層
10を制御ゲート３の低抵抗化を図るシャント配線として
設けている。そして、コンタクト領域９、９、…におい
て金属配線層10と制御ゲート３とのコンタクトをとって
いる。
尚、水平レジスタ駆動用転送電極を成すところの第２
層目と第３層目の多結晶シリコン層５、５、…、７、
７、…はコンタクト領域９、９、…を避けるように形成
されている。というのは、ショートを避けるためであ
る。
層目と第３層目の多結晶シリコン層５、５、…、７、
７、…はコンタクト領域９、９、…を避けるように形成
されている。というのは、ショートを避けるためであ
る。
第３図（Ａ）は制御ゲート３の回路図、同図（Ｂ）は
等価回路図である。
等価回路図である。
このような固体撮像装置によれば制御ゲート３にそれ
よりもシート抵抗が極めて低い（1000分の１あるいはそ
れ以下）例えばアルミニウムからなる金属配線層10がシ
ャント配線として並列に接続されているのでゲート電圧
φHPの伝送経路の時定数が非常に小さくなる。従って、
伝搬遅延を非常に小さくすることができ、HDVSに対して
も対応が可能になる。
よりもシート抵抗が極めて低い（1000分の１あるいはそ
れ以下）例えばアルミニウムからなる金属配線層10がシ
ャント配線として並列に接続されているのでゲート電圧
φHPの伝送経路の時定数が非常に小さくなる。従って、
伝搬遅延を非常に小さくすることができ、HDVSに対して
も対応が可能になる。
（H.発明の効果） 以上に述べたように、本発明固体撮像装置は、マトリ
ックス状に配置された受光素子で発生した信号電荷を複
数の垂直レジスタにより垂直方向に転送し、該複数の垂
直レジスタにより転送された信号電荷を複数の水平レジ
スタにより分担して転送するようにした固体撮像装置に
おいて、上記水平レジスタ間における信号電荷の転送を
制御する制御ゲートを第１層目の半導体層により形成
し、該第１層目の半導体層よりも上層にこれとコンタク
ト領域を介して接続された金属配線層を形成し、上記第
１層目の半導体層と上記金属配線層との間に第２層目の
半導体層と第３層目の半導体層からなる上記水平レジス
タ駆動用の転送電極を上記コンタクト領域を避けて形成
したことを特徴とするものである。
ックス状に配置された受光素子で発生した信号電荷を複
数の垂直レジスタにより垂直方向に転送し、該複数の垂
直レジスタにより転送された信号電荷を複数の水平レジ
スタにより分担して転送するようにした固体撮像装置に
おいて、上記水平レジスタ間における信号電荷の転送を
制御する制御ゲートを第１層目の半導体層により形成
し、該第１層目の半導体層よりも上層にこれとコンタク
ト領域を介して接続された金属配線層を形成し、上記第
１層目の半導体層と上記金属配線層との間に第２層目の
半導体層と第３層目の半導体層からなる上記水平レジス
タ駆動用の転送電極を上記コンタクト領域を避けて形成
したことを特徴とするものである。
従って、本発明固体撮像装置によれば、抵抗率の小さ
な金属配線層を制御ゲートに対して並列に接続するの
で、水平レジスタ間の転送を制御する信号の経路の時定
数を小さくすることができる。
な金属配線層を制御ゲートに対して並列に接続するの
で、水平レジスタ間の転送を制御する信号の経路の時定
数を小さくすることができる。
そして、転送電極は、金属配線層と、制御ゲートとの
間のコンタクト領域を避けるように形成されているの
で、転送電極と制御ゲート間が短絡する虞れもない。
間のコンタクト領域を避けるように形成されているの
で、転送電極と制御ゲート間が短絡する虞れもない。
第１図乃至第３図は本発明固体撮像装置の一つの実施例
を説明するためのもので、第１図は平面図、第２図は第
１図のII−II線に沿う断面図、第３図（Ａ）は制御ゲー
トの回路図、同図（Ｂ）は同じく等価回路図、第４図は
背景技術を示すところの固体撮像装置の平面図、第５図
は従来例における制御ゲートを示す断面図、第６図
（Ａ）、（Ｂ）は発明が解決しようとする問題点を説明
するためのもので、同図（Ａ）は制御ゲートの回路図、
同図（Ｂ）は同じく等価回路図である。 符号の説明 ３……制御ゲート、５、６……水平レジスタ駆動用転送
電極、 ９……コンタクト領域、10……金属配線層。
を説明するためのもので、第１図は平面図、第２図は第
１図のII−II線に沿う断面図、第３図（Ａ）は制御ゲー
トの回路図、同図（Ｂ）は同じく等価回路図、第４図は
背景技術を示すところの固体撮像装置の平面図、第５図
は従来例における制御ゲートを示す断面図、第６図
（Ａ）、（Ｂ）は発明が解決しようとする問題点を説明
するためのもので、同図（Ａ）は制御ゲートの回路図、
同図（Ｂ）は同じく等価回路図である。 符号の説明 ３……制御ゲート、５、６……水平レジスタ駆動用転送
電極、 ９……コンタクト領域、10……金属配線層。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 和田 和司 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 原田 耕一 東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソ ニー株式会社内 (56)参考文献 特開 平１−168060（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−120463（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−71170（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01L 21/339 H01L 27/14 - 27/148 H01L 29/762 - 29/768
Claims (1)
- 【請求項１】マトリックス状に配置された受光素子で発
生した信号電荷を複数の垂直レジスタにより垂直方向に
転送し、 上記複数の垂直レジスタにより転送された信号電荷を複
数の水平レジスタにより分担して転送するようにした固
体撮像装置において、 上記水平レジスタ間における信号電荷の転送を制御する
制御ゲートを第１層目の半導体層により形成し、 上記第１層目の半導体層とコンタクト領域を介して接続
された金属配線層を形成し、 上記第１層目の半導体層と上記金属配線層との間に第２
層目の半導体層と第３層目の半導体層からなる上記水平
レジスタ駆動用の転送電極を上記コンタクト領域を避け
て形成した ことを特徴とする固体撮像装置
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1185045A JP2929611B2 (ja) | 1989-07-17 | 1989-07-17 | 固体撮像装置 |
| EP19900113691 EP0409174B1 (en) | 1989-07-17 | 1990-07-17 | Structure of solid-state image sensing devices |
| DE1990634145 DE69034145T2 (de) | 1989-07-17 | 1990-07-17 | Struktur für Festkörperbildaufnahmeanordnungen |
| US07/825,333 US5194751A (en) | 1989-07-17 | 1992-01-27 | Structure of solid-state image sensing devices |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1185045A JP2929611B2 (ja) | 1989-07-17 | 1989-07-17 | 固体撮像装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0349261A JPH0349261A (ja) | 1991-03-04 |
| JP2929611B2 true JP2929611B2 (ja) | 1999-08-03 |
Family
ID=16163829
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1185045A Expired - Lifetime JP2929611B2 (ja) | 1989-07-17 | 1989-07-17 | 固体撮像装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2929611B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5002941B2 (ja) * | 2005-11-09 | 2012-08-15 | ソニー株式会社 | 固体撮像装置およびその製造方法、並びにカメラ |
-
1989
- 1989-07-17 JP JP1185045A patent/JP2929611B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0349261A (ja) | 1991-03-04 |
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