JP3200899B2 - 固体撮像装置 - Google Patents

固体撮像装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、固体撮像装置に関し、
特に固体撮像装置の撮像領域における垂直転送部のシャ
ント構造に関する。
【0002】
【従来の技術】図5は、例えばインターライン転送方式
CCD固体撮像装置の一例を示す構成図である。同図に
おいて、画素単位で2次元配列されて入射光を光電変換
して蓄積する複数個の受光部11と、これら受光部11
の垂直列毎に配されかつ読出しゲート12を介して読み
出された信号電荷を垂直方向に転送する垂直CCD(垂
直転送部)13とによって撮像領域14が構成されてい
る。垂直CCD13は、例えば4相にて駆動される。
【0003】垂直CCD13に読み出された信号電荷
は、1走査線毎に順に水平CCD(水平転送部)15へ
転送される。水平CCD15は、垂直CCD13から転
送された1走査線分の信号電荷を2相駆動によって水平
方向に転送する。水平CCD15の出力端には、例えば
FDA(Floating Diffusion Amplifier)構成の電荷検出
部16が配されている。この電荷検出部16は、水平C
CD15によって転送されてきた信号電荷を検出して電
圧信号として導出する。
【0004】図4に、受光部11及び垂直CCD13の
配線パターンを示す。垂直CCD13は1層目のポリシ
リコン(1Poly)と2層目のポリシリコン(2Poly)か
らなる2層ポリシリコン構造の垂直転送ゲート電極17
を有している。この垂直転送ゲート電極17は水平方向
に延在して配線としても用いられ、撮像領域14の横に
Al(アルミニウム)配線された4ビットの垂直転送用の
バスライン群18に、その端部にて接続されている。な
お、図中、破線で示す開口19は受光部11の開口であ
り、その外側の実線で示す開口20は遮光Al の開口で
ある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上述したように、水平
方向に延在する垂直転送ゲート電極17を配線として用
いた構成の従来装置では、高画素化、インチ系の縮小
化、或いはセンサ開口を大きくすることによる高感度化
を図るためには、画素間のポリシリコン電極(垂直転送
ゲート電極17)の狭幅化が必要となる。しかしなが
ら、ポリシリコン電極の狭幅化により、ポリシリコン電
極が高抵抗とならざるを得なく、このポリシリコン電極
の抵抗が原因となって垂直転送クロックφ1 〜φ4 の伝
搬遅延が問題となる。
【0006】すなわち、水平方向に非常に長いポリシリ
コン電極がCR時定数の大きい分布定数回路を形成して
いるため、高い周波数の垂直転送クロックφ1 〜φ4
ポリシリコン電極の端部より給電しても、ポリシリコン
電極の中央部分では垂直転送クロックφ1 〜φ4 の振幅
が低下してしまうのである。
【0007】一方、この伝搬遅延を抑制するために、垂
直CCD43上に遮光を兼ねたAlシャント配線を配置
してポリシリコン電極と接続するAl シャント構造が提
案されている。しかしながら、このAl シャント構造で
は、Al シャント配線が直接ポリシリコン電極に接触し
ないように、Al シャント配線とポリシリコン電極の間
に3層目のポリシリコンからなる緩衝層を形成している
ので、作製工程が複雑になるという欠点がある。
【0008】また、Al シャント構造を採った場合に
は、 垂直方向に延びるAl シャント配線に垂直振幅電圧が
印加されるため、受光部11の表面も絶縁膜を介しては
いるものの変調を受ける。 隣接するAl シャント配線は相互に分離されねばなら
ないため、このシャント配線用のAl では画素間の遮光
が全くできず、スミア特性が悪化する。 バスラインを形成するには2層Al 構造となるため、
作製工程が複雑となる。等の問題点がある。
【0009】そこで、本発明は、画素間の遮光を損なう
ことなく、垂直転送クロックの伝搬遅延を抑制できるこ
とにより、高画素化、高感度化、高解像度化及びインチ
系の縮小化を可能とした固体撮像装置を提供することを
目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明による固体撮像装
置は、画素単位で2次元配列されて入射光を光電変換し
て蓄積する複数個の受光部と、バスライン群に接続され
た端部から駆動クロックが印加される2層構造の垂直転
送ゲート電極を有し、複数個の受光部から垂直列毎に読
み出された信号電荷を転送するn相駆動の垂直転送部
と、垂直転送部上にその転送方向に沿って配されかつ各
相毎に垂直転送ゲート電極に接続された高融点シリサイ
ドからなるシャント配線と、シャント配線及び2層目の
垂直転送ゲート電極上に、複数個の受光部上にそれぞれ
開口を有するように、絶縁膜を介してシャント配線及び
垂直転送ゲート電極の側面を覆う配線とは独立のアルミ
ニウムよりなる遮光膜とを備え、シャント配線が下地に
ポリシリコン膜を有し、該ポリシリコン膜を介して垂直
転送ゲート電極に接続された構成となっている。
【0011】
【作用】固体撮像装置の垂直転送部において、垂直転送
部上にその転送方向に沿ってシャント配線を配すること
で、垂直転送ゲート電極の実効的な配線抵抗が減少する
ため、垂直転送クロックの伝搬遅延を抑制できる。ま
た、シャント配線として、高融点シリサイドを用いるこ
とで、遮光は配線とは独立したAl で行えることから、
画素間も確実に遮光でき、従来と同レベルのスミア特性
を達成できる。
【0012】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細
に説明する。図1は、本発明による固体撮像装置の一実
施例を示す要部の配線パターン図であり、図2(A)に
図1のA‐A矢視断面を、同図(B)図1のB‐B矢
視断面をそれぞれ示す。図において、受光部11及び垂
直転送ゲート電極17は、従来例の場合と同様に、1層
目のポリシリコン(1Poly)と2層目のポリシリコン
(2Poly)からなる2層ポリシリコン構造で、4相駆動
方式を採っている。
【0013】垂直転送ゲート電極17は、水平方向に延
在して駆動クロックを供給するための配線としても用い
られ、撮像領域14の側部にAl 配線されて垂直方向に
延在する4相(φ1 〜φ4)のバスライン群18に、その
両端部にてコンタクト23を介して接続されている。
【0014】垂直CCD13上には、その転送方向(垂
直方向)に高融点シリサイドからなるシャント配線24
が配されている。高融点シリサイドとしては、後で熱処
理が可能なタングステンポリサイド、タングステンシリ
サイド、モリブデンシリサイド或いはチタンシリサイド
等が用いられる。
【0015】このシャント配線24は、4ビット毎にポ
リシリコンコンタクト25を介して各相(φ1 〜φ4)毎
に垂直転送ゲート電極(1Poly,2Poly)17に接続さ
れ、さらに撮像領域14の上部にAl 配線されて水平方
向に延在するバスライン群26にコンタクト27を介し
て接続されている。
【0016】上述したように、垂直転送ゲート電極(1
Poly,2Poly)17による水平方向のポリシリコン配線
に加えて、垂直方向に高融点シリサイドからなるシャン
ト配線24によってメッシュ状に配線パターンを形成す
ることにより、垂直転送ゲート電極17の配線の実効的
な抵抗を著しく低減できることになる。
【0017】例えば、1インチ系垂直1000×水平2
000画素のCCD固体撮像素子において、図3に示す
如き寸法のユニットセルでは、最も伝搬遅延が大きくな
る受光アレイセンタの最下部においての実効的な抵抗
は、Poly抵抗を20Ω/□とすると、シャント配線24
が無い場合は、
【数1】 20Ω/□×{ (4/2)+(3.8/4.0) }×1000=59,000Ω となる。
【0018】一方、シャント配線24を設けた場合は、
その線幅を3μmとし、シート抵抗を3Ω/□とする
と、メッシュ配線でなく単線に高融点シリサイドを1本
追加による抵抗は、
【数2】 1 /{ 1/(7.6 ×3/3 ×1000) +1/59000 }=6730Ω となり、シャント配線24を設けない場合に比して1桁
低減できる。実際には、メッシュ状の配線パターンのた
め、さらに抵抗を低減できることになる。
【0019】また、本例では、高融点シリサイドとし
て、図2(A)から明らかなように、タングステンシリ
コン(WSi)/ポリシリコン(PolySi)膜を使用し、ポ
リシリコンコンタクト25を介して1Polyとコンタクト
をとっているため、ポリシリコン電極である垂直転送ゲ
ート電極17とAl とを直接接触させる場合に問題とな
る仕事関数差によるコンタクト25の下部のポテンシャ
ルシフトがなく、よってこれに起因する転送劣化を避け
ることができる。
【0020】さらに、図2において、遮光は配線とは独
立したAl で行え、しかもAl による遮光は従来と同様
に接地(GND)で使用できることにより、同図(B)
に示すように、画素間も完全にAl で覆うことができる
ため、スミア特性の良いものとなる。
【0021】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
垂直転送部上にその転送方向に沿ってシャント配線を配
し、垂直転送ゲート電極にコンタクトを介して接続した
ことにより、垂直転送ゲート電極の実効的な配線抵抗を
低減できるため、垂直転送クロックの伝搬遅延を抑制で
き、またシャント配線として高融点シリサイドを用いる
とともに、配線とは独立した遮光Al でシャント配線お
よび垂直転送ゲート電極の側面を覆うようにしたことに
より、画素間も確実に遮光できるため、従来と同レベル
のスミア特性を達成できることになる。
【0022】また、シャント配線が下地にポリシリコン
膜を有し、このポリシリコン膜を介して垂直転送ゲート
電極に接続されていることにより、垂直転送ゲート電極
と高融点シリサイドとの仕事関数差によるポテンシャル
ディップの形成を誘起することがないため、これに起因
する転送不良を引き起こすことがなく、転送劣化を避け
ることもできる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による固体撮像装置の一実施例を示す要
部の配線パターン図である。
【図2】受光部及び垂直CCDの一例の断面図であっ
て、(A)は図1のA‐A矢視断面、(B)は図1のB
‐B矢視断面をそれぞれ示す。
【図3】ユニットセルの平面図である。
【図4】受光部及び垂直CCDの従来例の配線パターン
図である。
【図5】インターライン転送方式CCD固体撮像装置の
一例の構成図である。
【符号の説明】
11 受光部 13 垂直CCD 14 撮像領域 15 水平CCD 17 垂直転送ゲート電極 18,26 バスライン群 21 1層目のポリシリコン(1Poly) 22 2層目のポリシリコン(2Poly) 24 シャント配線
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 27/148 H04N 5/335

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 画素単位で2次元配列されて入射光を光
    電変換して蓄積する複数個の受光部と、 第1のバスライン群に接続された端部から転送クロック
    が印加される2層構造の垂直転送ゲート電極を有し、前
    記複数個の受光部から垂直列毎に読み出された信号電荷
    を転送するn相駆動の垂直転送部と、 前記垂直転送部上にその転送方向に沿って配されかつ各
    相毎に前記垂直転送ゲート電極に接続された高融点シリ
    サイドからなるシャント配線と、 前記シャント配線及び2層目の前記垂直転送ゲート電極
    上に、前記複数個の受光部上にそれぞれ開口を有するよ
    うに、絶縁膜を介して前記シャント配線及び前記垂直転
    送ゲート電極の側面を覆う配線とは独立のアルミニウム
    よりなる遮光膜とを備え、 前記シャント配線は下地にポリシリコン膜を有し、該ポ
    リシリコン膜を介して前記垂直転送ゲート電極に接続さ
    れてなる ことを特徴とする固体撮像装置。
  2. 【請求項2】 前記垂直転送部の転送方向とは反対側
    に、転送方向と直交する方向に沿って配されかつ前記第
    1のバスライン群と各相毎に接続された第2のバスライ
    ン群を有し、 前記シャント配線は、各相毎に前記第2のバスライン群
    に接続された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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JP3456000B2 (ja) * 1993-05-17 2003-10-14 ソニー株式会社 固体撮像素子及びその製造方法
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