JP4649989B2 - 固体撮像装置 - Google Patents

Description

本発明は、固体撮像装置に関し、特に、ＣＣＤ（Charge Coupled Device)型の固体撮像装置に関する。

近年、画素サイズ縮小の要求に伴い、垂直電荷転送ＣＣＤ（垂直転送部）を構成する転送チャネルの面積縮小により、垂直転送部の取り扱い電荷量の減少が問題となっている。一般に、垂直転送部における十分な取り扱い電荷量を確保するためには、垂直転送部の転送チャネル幅を縮小することは特性上避けたい方法である。しかしながら、受光部（フォトダイオード）の飽和信号電荷量を減少させないためには、十分な受光部面積を確保する必要があるため、転送チャネル幅の縮小は避けられないのが現実である。

図９（ａ）は、従来の４相駆動の固体撮像装置の要部平面図であり、図９（ｂ）は図９（ａ）に示す転送チャネルの垂直方向のポテンシャル分布を示す図である。図９（ｂ）では、Ｖ１＝Ｖ２＝Ｖ３＝Ｖ４＝０Ｖにおける最大ポテンシャルを示す。

受光部２００は、水平方向Ｈおよび垂直方向Ｖに複数配置されている。受光部２００の間において、垂直方向Ｖに延在する転送チャネル１００が配置されている。転送チャネル１００上には、垂直方向Ｖに互いに分離した複数の第１転送電極１０１が配置されている。水平方向Ｈに並ぶ第１転送電極１０１は互いに、画素間配線１０２で接続されている。第１転送電極１０１および画素間配線１０２は、１層目のポリシリコンからなる。

垂直方向に並ぶ第１転送電極１０１の間の領域には、第２転送電極１０３が配置されている。水平方向に並ぶ第２転送電極１０３は、互いに画素間配線１０４で接続されている。第２転送電極１０３および画素間配線１０４は、２層目のポリシリコンからなり、第１転送電極１０１および画素間配線１０２との間には、絶縁膜が介在している。上記の転送チャネル１００と、第１転送電極１０１と、第２転送電極１０３により垂直転送部、いわゆる垂直電荷転送ＣＣＤが構成される。

従来の固体撮像装置では、転送チャネル１００を転送電極１０１，１０３の直下にストライプ状に形成していた。このため、転送電極１０１，１０３が一定電位の状態では（例えば、Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４＝０Ｖ）、図９（ｂ）に示すようにポテンシャル分布も一定値となる。

このような従来型の固体撮像装置では、転送チャネル１００の幅を縮小させた場合、垂直転送部における十分な取り扱い電荷量を確保することは極めて困難である。さらに、転送チャネル１００の幅を縮小した際には、垂直転送部の転送効率も劣化する。

一方で、垂直転送部における転送効率を向上させるために、転送チャネル１００の幅を段階的に変化させた固体撮像装置の構造が提案されている（特許文献１参照）。しかし、特許文献１に記載の技術は、画素の縮小に伴い転送チャネルの幅が縮小することによる、取り扱い電荷量の減少、転送効率の劣化に着目したものではない。これは、転送チャネル１００の幅を自由に拡張したりすることができるほど、大きい画素サイズの世代の提案だったからである。
特開２００２−１１８２５０号公報

従って、上記の特許文献１に記載の技術を現在の固体撮像装置に適用すると、受光部２００の面積が縮小してしまい、受光部２００の飽和信号電荷量を縮小させることとなってしまう。

本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、受光部の面積を縮小することなく、転送チャネルの取り扱い電荷量の増加および転送効率の向上を図ることができる固体撮像装置を提供することにある。

上記の目的を達成するため、本発明の固体撮像装置は、水平および垂直方向に配置された複数の受光部と、前記受光部間において前記垂直方向に延在し、前記受光部が隣接していない領域において水平方向に幅広い幅広部が形成された転送チャネルと、前記転送チャネル上に絶縁膜を介して配置された第１転送電極および第２転送電極とを有し、前記第１転送電極は、前記転送チャネルの前記幅広部のすべてを覆い、前記第１転送電極および前記第２転送電極の二つの電極で、前記転送チャネルのすべてが覆われ、前記幅広部の水平方向の幅は、前記第２転送電極の水平方向の幅より広く形成されたものである。

上記の本発明の固体撮像装置では、水平方向に受光部が隣接していない領域において、転送チャネルの幅が広くなるように形成されている。このため、受光部の面積とは関係なく、転送チャネルの幅が部分的に広がり、面積が増加する。
転送チャネルの面積が大きくなることにより、転送チャネルの取り扱い電荷量が増加する。また、転送チャネルの幅が部分的に広がることにより、幅が広がった部分と広がっていない部分において電位が異なることから、転送方向に電位勾配、すなわちフリンジ電界が発生する。

本発明によれば、受光部の面積を縮小することなく、電荷転送部の取り扱い電荷量の増加および転送効率の向上を図ることができる。

以下に、本発明の固体撮像装置の実施の形態について、図面を参照して説明する。

（第１実施形態）
図１（ａ）は、本実施形態に係る固体撮像装置の要部平面図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）に示す転送チャネルの垂直方向のポテンシャル分布を示す図である。図１（ｂ）では、Ｖ１＝Ｖ２＝Ｖ３＝Ｖ４＝０Ｖにおける最大ポテンシャルを示す。

本実施形態に係る固体撮像装置では、受光部２が水平方向Ｈおよび垂直方向Ｖにマトリックス状に配置されている。受光部２は、入射光量に応じた信号電荷を生成し、当該信号電荷を一定期間蓄積する。

受光部２の間において、垂直方向Ｖに延在する転送チャネル１０が形成されている。転送チャネル１０は、受光部２から読み出された信号電荷を、垂直方向Ｖ（図中、矢印で示す）に転送する。転送チャネル１０は、水平方向Ｈに受光部２が隣接していない領域において、幅広くなるように形成されている。

転送チャネル１０上には、垂直方向Ｖに互いに離れて形成された複数の第１転送電極１１が配置されている。水平方向Ｈに並ぶ第１転送電極１１間は、画素間配線１２により接続されている。第１転送電極１１および画素間配線１２は、第１層目のポリシリコンにより形成される。

転送チャネル１０上であって、垂直方向Ｖに並ぶ各第１転送電極１１の間には、第２転送電極１３が配置されている。垂直方向Ｖに並ぶ複数の第２転送電極１３は互いに離れて形成され、水平方向Ｈに並ぶ複数の第２転送電極１３は、画素間配線１４により接続されている。第２転送電極１３および画素間配線１４は、第２層目のポリシリコンにより形成される。第２転送電極１３には、受光部２に蓄積された信号電荷を転送チャネル１０へ読み出すための読み出し電圧が供給される。

上記の固体撮像装置は、４相駆動型の固体撮像装置の例である。従って、垂直方向Ｖに繰り返し配列した、第２転送電極１３、第１転送電極１１、第２転送電極１３、第１転送電極１１に、クロック信号Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４がそれぞれ周期的に位相をずらして印加される。

本実施形態に係る固体撮像装置では、転送チャネル１０は、水平方向Ｈに受光部２が存在しない領域において幅広に形成されている。すなわち、受光部２に隣接していない転送チャネル１０の部分の幅Ｗ１は、受光部２に隣接した転送チャネル１０の部分の幅Ｗ２よりも大きい。転送チャネル１０の幅Ｗ２の部位と幅Ｗ１の部位は、信号電荷の転送方向の上流側（図中右側）において滑らかに繋がり、下流側において急峻（ほぼ直角）に繋がっている。

第１転送電極１１は、転送チャネル１０の幅広に形成された部位を被覆するような形状を有する。転送チャネル１０の幅広な部分の幅Ｗ１は、第２転送電極１３の幅Ｗ３よりも大きくなっている。

上記の第１転送電極１１および第２転送電極１３に印加される電圧により、転送チャネル１０の電位分布が制御されて、信号電荷が垂直方向Ｖに転送される。転送チャネル１０、第１転送電極１１、第２転送電極１３により垂直転送部が構成される。

上記のように、転送チャネル１０が幅広な部位を有することにより、垂直転送部の取り扱い電荷量を向上させることができる。取り扱い電荷量は、転送チャネル１０の面積に依存するからである。

また、転送チャネル１０が幅広な部位を有することにより、図１（ｂ）に示すように、転送チャネル１０において、第２転送電極１３直下の部分よりも、第１転送電極１１直下の方が、電位が大きくなる（電子に対する電位井戸は深くなる）。これは、狭チャネル効果に起因して、転送チャネルの寸法が小さいほど、最大ポテンシャルが小さくなる方向に変化するからである。基本的には転送チャネルの寸法が小さくなるほど、転送チャネルの寸法依存性が大きくなる。

このように垂直方向Ｖに延在する転送チャネル１０内において、電位の異なる部分が発生することにより、垂直方向Ｖにフリンジ電界が発生する。このフリンジ電界により信号電荷が効率的に垂直方向Ｖに転送される。

図２（ａ）は図１のＡ−Ａ’線における断面図であり、図２（ｂ）は図１のＢ−Ｂ’線における断面図である。

図２（ａ）に示すように、例えばｎ型のシリコン基板に形成されたｐウェルあるいはｐ型のシリコン基板（以下、単に基板１という）に、ｎ型不純物領域２１が形成されている。ｎ型不純物領域２１よりも基板表面側には、ｐ型不純物領域２２が形成されている。ｎ型不純物領域２１とｐ型不純物領域２２からなる埋め込みフォトダイオードにより、受光部２が構成される。

受光部２の両隣には、ｎ型不純物領域からなる２つの転送チャネル１０が形成されている。受光部２と一方の転送チャネル１０（図中左側）との間が、読み出しゲート部３となる。第２転送電極１３に読み出し電圧が供給され、第２転送電極１３直下の読み出しゲート部３の電位が制御されることにより、受光部２に蓄積された信号電荷は、転送チャネル１０に読み出される。受光部２と他方の転送チャネル１０（図中右側）との間には、信号電荷の流出入を防止するために、高濃度にｐ型不純物を含有するチャネルストッパ４が形成されている。

転送チャネル１０および読み出しゲート部３上には、酸化シリコン膜等からなるゲート絶縁膜５を介して、第１層目のポリシリコンからなる第１転送電極１１と、第２層目のポリシリコンからなる第２転送電極１３が繰り返し配置されている。第１転送電極１１と第２転送電極１３の間には、酸化シリコン膜等からなる絶縁膜６が形成されており、両者は絶縁された状態にある。

第１転送電極１１および第２転送電極１３は、絶縁膜６を介してタングステンやアルミニウム等からなる遮光膜７により被覆されている。遮光膜７には、受光部２上において開口部７ａが形成されている。

上記の固体撮像装置の動作について説明する。

受光部２に光が入射すると、受光部２により光電変換されて、入射光量に応じた信号電荷（ここでは電子）が発生する。発生した信号電荷は、受光部２内に一定期間蓄積される。第２転送電極１３に読み出し電圧が印加されると、受光部２に蓄積された信号電荷は、転送チャネル１０に読み出される。転送電極１１，１３により転送チャネル１０の電位が制御されることにより、読み出された信号電荷は、垂直方向Ｖへ転送される。

図３は、４相駆動における転送チャネル１０の垂直方向における電位分布を示す図である。図３では、時刻ｔ１〜ｔ８における転送チャネル１０の電位分布を示しており、電位分布の右側には印加するクロック信号Ｖ１〜Ｖ４を示す。ここで、例えばＶＬは−７．５Ｖであり、ＶＨは０Ｖとする。なお、説明の簡略化のため、例えば、Ｖ４が印加される第１転送電極１１を第１転送電極１１（Ｖ４）のように示す。

時刻ｔ１では、Ｖ４＝ＶＬ、Ｖ１＝ＶＨ、Ｖ２＝ＶＨ、Ｖ３＝ＶＬとなり、信号電荷は、第１転送電極１１（Ｖ４）下から、垂直方向Ｖに隣接する第２転送電極１３（Ｖ１）および第１転送電極１１（Ｖ２）下に移動する。

時刻ｔ２では、Ｖ３＝ＶＨと変化し、第２転送電極１３（Ｖ３）下の電位が上がるため（電位井戸が深くなる）、信号電荷は、第２転送電極１３下における転送チャネル１０にまで広がる。

時刻ｔ３では、Ｖ１＝ＶＬと変化し、第２転送電極１３（Ｖ１）下の電位が下がるため（電位井戸が浅くなる）、信号電荷は、第２転送電極１３（Ｖ１）下から第１転送電極１１（Ｖ２）および第２転送電極１３（Ｖ３）へ移動する。

時刻ｔ４では、Ｖ４＝ＶＨと変化し、第１転送電極１１（Ｖ４）下の電位が上がるため（電位井戸が深くなる）、信号電荷は、第１転送電極１１（Ｖ４）下へ移動する。

時刻ｔ５では、Ｖ２＝ＶＬと変化し、第１転送電極１１（Ｖ２）下の電位が下がるため（電位井戸が浅くなる）、信号電荷は、第１転送電極１１（Ｖ２）下から第２転送電極１３下の転送チャネル１０へ移動する。

時刻ｔ６では、Ｖ１＝ＶＨと変化し、第２転送電極１３（Ｖ１）下の電位が上がるため（電位井戸が深くなる）、信号電荷は、第１転送電極１１（Ｖ４）下から第２転送電極１３（Ｖ１）下の転送チャネル１０へ移動する。

時刻ｔ７では、Ｖ３＝ＶＬと変化し、第２転送電極１３（Ｖ３）下の電位が下がるため（電位井戸が浅くなる）、信号電荷は、第２転送電極１３（Ｖ３）下から第１転送電極１１（Ｖ４）下の転送チャネル１０へ移動する。

時刻ｔ８では、Ｖ２＝ＶＨと変化し、第１転送電極１１（Ｖ２）下の電位が上がるため（電位井戸が深くなる）、第２転送電極１３（Ｖ１）および第１転送電極１１（Ｖ４）下にある信号電荷は、第１転送電極１１（Ｖ２）下まで移動する。

以上の時刻ｔ０〜時刻ｔ８までの転送動作により、信号電荷は、２画素分転送される。上記の信号電荷の垂直転送において、垂直方向Ｖへフリンジ電界が発生していることから、垂直電荷転送効率を向上させることができる。

上記の動作を繰り返すことにより、信号電荷は、図示しない水平転送部へと転送される。水平転送部に転送された信号電荷は、出力部に水平転送される。出力部において、信号電荷量に応じた電圧に変換されて出力される。

上記した本実施形態に係る固体撮像装置によれば、転送チャネル１０は、水平方向Ｈに受光部２が存在しない領域において幅広に形成されていることから、受光部２の面積を縮小することがない。

そして、転送チャネル１０が幅広な部位を有することにより、垂直転送部の取り扱い電荷量を向上させることができる。取り扱い電荷量は、転送チャネル１０の面積に依存するからである。

また、転送チャネル１０が幅広な部位を有することにより、垂直方向Ｖに電位勾配がより大きくかかるフリンジ電界が発生することから、このフリンジ電界により信号電荷の転送効率を向上させることができる。

（第２実施形態）
本実施形態に係る固体撮像装置は、４相駆動であって、２層電極型の固体撮像装置の例である。本実施形態では、転送チャネルおよび転送電極のレイアウト形状が異なるものである。

図４（ａ）は、本実施形態に係る固体撮像装置の要部平面図であり、図４（ｂ）は図４（ａ）に示す転送チャネルの垂直方向のポテンシャル分布を示す図である。図４（ｂ）では、Ｖ１＝Ｖ２＝Ｖ３＝Ｖ４＝０Ｖにおける最大ポテンシャルを示す。

本実施形態では、第１転送電極１１ａと画素間配線１２ａとは、Ｔ字型に交差している。第２転送電極１３ａのレイアウトは、第１実施形態と同様である。第１転送電極１１ａと画素間配線１２ａがＴ字型に交差する結果、受光部２ａは矩形となっている。

転送チャネル１０ａは、水平方向Ｈに受光部２が存在しない領域において幅広に形成されており、本実施形態では、画素間配線１２ａ下において張り出すように形成されている。本実施形態では、転送チャネル１０ａの幅Ｗ２の部位と幅Ｗ１の部位は、信号電荷の転送方向の上流側（図中右側）および下流側において急峻（ほぼ直角）に繋がっている。

上記のように、転送チャネル１０ａが幅広な部位を有することにより、垂直転送部の取り扱い電荷量を向上させることができる。取り扱い電荷量は、転送チャネル１０ａの面積に依存するからである。

また、転送チャネル１０ａが幅広な部位を有することにより、図４（ｂ）に示すように、転送チャネル１０ａにおいて、第２転送電極１３ａ直下の部分よりも、第１転送電極１１直下の部分の方が、電位が大きくなる（電子に対する電位井戸は深くなる）。これは、第１実施形態で説明した通りである。

このように、垂直方向Ｖに延在する転送チャネル１０ａ内において、電位の異なる部分が発生する結果、垂直方向Ｖにフリンジ電界が発生する。このフリンジ電界により信号電荷が効率的に垂直方向Ｖに転送される。

上記の本実施形態に係る固体撮像装置によっても、第１実施形態と同様の効果を奏することができる。

（第３実施形態）
本実施形態に係る固体撮像装置は、４相駆動であって、２層電極型の固体撮像装置の例である。本実施形態では、転送チャネルおよび転送電極のレイアウト形状が異なるものである。

図５（ａ）は、本実施形態に係る固体撮像装置の要部平面図であり、図５（ｂ）は図５（ａ）に示す転送チャネルの垂直方向のポテンシャル分布を示す図である。図５（ｂ）では、Ｖ１＝Ｖ２＝Ｖ３＝Ｖ４＝０Ｖにおける最大ポテンシャルを示す。

本実施形態では、第１転送電極１１ｂは、第１および第２実施形態と異なり、信号電荷の転送方向において、両側に張り出した形状となっている。第２転送電極１３ｂのレイアウトは、第１実施形態と同様である。第１転送電極１１ｂは、垂直方向Ｖにおいて両側に張り出した結果、受光部２ｂは六角形となっている。

転送チャネル１０ｂは、水平方向Ｈに受光部２ｂが存在しない領域、第１転送電極１１ｂ下において、幅広に形成されている。本実施形態では、転送チャネル１０ｂの幅Ｗ２の部位と幅Ｗ１の部位は、信号電荷の転送方向の上流側（図中右側）および下流側において滑らかに繋がっている。

上記のように、第１転送電極１１ｂが画素間配線１２ｂとの交差部において幅広に形成されていることにより、第１および第２実施形態に比べて、この交差部下における転送チャネル１０ｂの面積を大きくすることができる。

従って、第１および第２実施形態に比べて、垂直転送部の取り扱い電荷量を向上させることができる。取り扱い電荷量は、転送チャネル１０ｂの面積に依存するからである。

また、図５（ｂ）に示すように、第１および第２実施形態に比べて、第１転送電極１１ｂ直下における転送チャネル１０ｂの幅広な部分は、さらにその電位が大きくなる（電子に対する電位井戸は深くなる）。この結果、第１および第２実施形態よりも、垂直方向Ｖに大きなフリンジ電界が発生する。このフリンジ電界により信号電荷が効率的に垂直方向Ｖに転送される。

上記の本実施形態に係る固体撮像装置によれば、第１および第２実施形態に比べて、垂直転送部の取り扱い電荷量および転送効率をさらに向上させることができる。

（第１参考実施形態）
本参考実施形態に係る固体撮像装置は、４相駆動であって、単層電極型の固体撮像装置の例である。図６は、本実施形態に係る固体撮像装置の要部平面図である。

水平方向Ｈおよび垂直方向Ｖに配置された複数の受光部２ｃの間において、垂直方向Ｖに延在する転送チャネル１０ｃが形成されている。転送チャネル１０ｃは、受光部２ｃから読み出された信号電荷を、垂直方向Ｖ（図中、矢印で示す）に転送する。転送チャネル１０ｃは、水平方向に受光部２ｃが隣接していない領域において、画素間配線１２ｃ,１４ｃ下にまで張り出して形成されている。このため、水平方向に受光部２ｃが隣接していない領域における転送チャネル１０ｃの幅は、他の領域に比べて広い。

転送チャネル１０ｃ上には、垂直方向Ｖに互いに離れて形成された複数の第１転送電極１１ｃが配置されている。水平方向Ｈに並ぶ第１転送電極１１ｃ間は、画素間配線１２ｃにより接続されている。

転送チャネル１０ｃ上であって、垂直方向Ｖに並ぶ各第１転送電極１１ｃの間には、第２転送電極１３ｃが配置されている。水平方向Ｈに並ぶ複数の第２転送電極１３ｃは、画素間配線１４ｃにより接続されている。

第１転送電極１１ｃと第２転送電極１３ｃは、受光部２ｃに隣接する転送チャネル１０ｃの領域をできるだけ覆うように、互いに近接する方向に張り出して形成されている。本例では、第２転送電極１３ｃに読み出し電圧が印加される構成となっており、第２転送電極１３ｃの張り出し長さｄ１は、第１転送電極１１ｃの張り出し長さｄ２よりも長い。

上記の第１転送電極１１ｃ、画素間配線１２ｃ、第２転送電極１３ｃおよび画素間配線１４ｃは、例えば１層のポリシリコンにより形成される。これにより、単層電極構造の固体撮像装置が構成される。

垂直方向Ｖに繰り返し並んだ、第２転送電極１３ｃ、第１転送電極１１ｃ、第２転送電極１３ｃおよび第１転送電極１１ｃには、画素間配線１２ｃ、１４ｃを通じて、位相の異なる４相のクロック信号Ｖ１〜Ｖ４が供給される。第２転送電極１３ｃには、画素間配線１４ｃを通じて、受光部２ｃに蓄積された信号電荷を転送チャネル１０ｃへ転送するための読み出し電圧が供給される。

上記の本実施形態に係る固体撮像装置では、転送チャネル１０ｃは、水平方向Ｈに受光部２ｃが隣接していない領域において、画素間配線１２ｃ,１４ｃ下にまで張り出して形成されている。第１から第３実施形態では、２層転送電極構造のため、張り出した転送チャネルの領域を覆う転送電極の形成が可能であったが、本実施形態では単層電極構造のため、張り出した転送チャネル１０ｃの領域を全て転送電極で覆うことはできない。しかし、クロック信号は画素間配線１２ｃ,１４ｃを介して供給されるため、画素間配線１２ｃ,１４ｃ下にまで張り出された転送チャネル１０ｃの電位は、第１から第３実施形態同様に制御される。

このように、単層電極構造の固体撮像装置においても、受光部２ｃの面積を縮小することなく、垂直転送部の取り扱い電荷量および転送効率の向上を図ることができる。

（第２参考実施形態）
本参考実施形態に係る固体撮像装置は、４相駆動であって、単層電極型の固体撮像装置の他の例である。図７は、本実施形態に係る固体撮像装置の要部平面図である。

水平方向Ｈおよび垂直方向Ｖに配置された複数の受光部２ｄの間において、垂直方向Ｖに延在する転送チャネル１０ｄが形成されている。転送チャネル１０ｄは、受光部２ｄから読み出された信号電荷を、垂直方向Ｖ（図中、矢印で示す）に転送する。転送チャネル１０ｄは、水平方向Ｈに受光部２ｄが隣接していない領域において、幅広くなるように形成されている。

転送チャネル１０ｄ上には、垂直方向Ｖに互いに離れて形成された複数の第１転送電極１１ｄが配置されている。本実施形態に係る第１転送電極１１ｄは、水平方向Ｈに延在している。本実施形態では、水平方向に延在する第１転送電極１１ｄの幅の相違がないため、第１から第４実施形態のように、転送電極部分と画素間配線部分との境界はない。第１転送電極１１ｄは、転送チャネル１０ｄの幅広な部分を覆っている。

転送チャネル１０ｄ上であって、垂直方向Ｖに並ぶ各第１転送電極１１ｄの間には、第２転送電極１３ｄが配置されている。第２転送電極１３ｄは、受光部２ｄに隣接して配置されており、分離した形状となっている。第１転送電極１１ｄ、第２転送電極１３ｄは、例えば１層のポリシリコンにより形成される。これにより、単層電極構造の固体撮像装置が構成される。

第１転送電極１１ｄ上には、絶縁膜を介在させた状態で、水平方向Ｈに延在する１本の配線１５（以下、これをシャンと配線と呼ぶ。）が配置されている。シャント配線１５は、例えば、タングステンにより構成される。シャント配線１５は、コンタクト１６を介して浮島状の第２転送電極１３ｄと接続されている。

転送チャネル１０ｄ上において垂直方向Ｖに交互に繰り返し並んだ第２転送電極１３ｄ、第１転送電極１１ｄ、第２転送電極１３ｄおよび第１転送電極１１ｄには、垂直方向に沿って位相の異なる４相のクロック信号Ｖ１〜Ｖ４が供給される。第１転送電極１１ｄには直接クロック信号Ｖ２，Ｖ４が供給され、第２転送電極１３ｄにはシャント配線１５を介してクロック信号Ｖ１，Ｖ３が供給される。

受光部２ｄに隣接する第２転送電極１３ｄには、シャント配線１５を介して、受光部２ｄに蓄積された信号電荷を転送チャネル１０ｄへ転送するための読み出し電圧が供給される。

上記の本実施形態に係る固体撮像装置では、転送チャネル１０ｄは、水平方向Ｈに受光部２ｄが隣接していない領域において、水平方向Ｈに張り出して形成されており、張り出し部分は第１転送電極１１ｄにより覆われている。

この結果、単層電極構造の固体撮像装置においても、受光部２ｄの面積を縮小することなく、垂直転送部の取り扱い電荷量および転送効率の向上を図ることができる。

（第３参考実施形態）
本参考実施形態に係る固体撮像装置は、４相駆動であって、単層電極型の固体撮像装置の他の例である。図８は、本実施形態に係る固体撮像装置の要部平面図である。

水平方向Ｈおよび垂直方向Ｖに配置された複数の受光部２ｅの間において、垂直方向Ｖに延在する転送チャネル１０ｅが形成されている。転送チャネル１０ｅは、受光部２ｅから読み出された信号電荷を、垂直方向Ｖ（図中、矢印で示す）に転送する。転送チャネル１０ｅは、水平方向に受光部２ｅが隣接していない領域において、幅広くなるように形成されている。

転送チャネル１０ｅ上には、垂直方向Ｖに互いに離れて形成された複数の第１転送電極１１ｅが配置されている。水平方向Ｈに並ぶ第１転送電極１１ｅ間は、画素間配線１２ｅにより接続されている。転送チャネル１０ｅ上であって、垂直方向Ｖに並ぶ各第１転送電極１１ｅの間には、第２転送電極１３ｅが配置されている。第２転送電極１３ｅは、受光部２ｅに隣接して配置されており、分離した形状となっている。第１転送電極１１ｅ，画素間配線１２ｅ、第２転送電極１３ｅは、第１層目のポリシリコンにより形成される。これにより、単層電極構造の固体撮像装置が構成される。

第１転送電極１１ｅおよび画素間配線１２ｅ上には、絶縁膜を介在させて水平方向Ｈに延在する２本の配線１５（以下、これをシャント配線と呼ぶ。）が配置されている。シャント配線１５は、例えばタングステンにより構成される。一方のシャント配線１５は、コンタクト１６を介して第１転送電極１１ｅと接続され、他方のシャント配線１５は、コンタクト１６を介して第２転送電極１３ｅと接続されている。

転送チャネル１０ｅ上において、垂直方向Ｖに交互に繰り返し並んだ第１転送電極１１ｅ、第２転送電極１３ｅには、シャント配線１５を通じて、垂直方向に沿って位相の異なる４相のクロック信号Ｖ１〜Ｖ４が供給される。

受光部２ｅに隣接する第２転送電極１３ｅには、シャント配線１５を通じて、受光部２ｅに蓄積された信号電荷を転送チャネル１０ｅへ転送するための読み出し電圧が供給される。

上記の本実施形態に係る固体撮像装置では、第１転送電極１１ｅは、垂直方向Ｖの両側に張り出して形成されており、第２転送電極１３ｅよりも水平方向の幅が大きく形成されている。従って、この第１転送電極１１ｅの直下における転送チャネル１０ｅの幅を広く形成することができる。また、水平方向Ｈに受光部２ｅが存在しない部分において、転送チャネル１０ｅの幅が広くなっていることから受光部２ｅの面積を縮小することもない。

この結果、単層電極構造の固体撮像装置においても、垂直転送部の取り扱い電荷量および転送効率の向上を図ることができる。

本発明は、上記の実施形態の説明に限定されない。
上記の本実施形態では、２層電極型あるいは単層電極型であって、４相駆動の固体撮像装置について説明したが、３層電極以上の固体撮像装置にも同様に適用することができ、また、４相駆動以外の駆動方式の固体撮像装置にも同様に適用することができる。

また、転送チャネル１０にさらに垂直方向Ｖの不純物濃度勾配を形成してもよい。例えば、１つの転送電極下において、転送方向の上流側にｐ型不純物を導入してｎ^- 化する。これにより、垂直方向の電位勾配が生じ、受光部２の面積を縮小することなく、垂直電荷転送における転送効率を向上させることが可能となる。

また、本実施形態では、転送電極の材料としてポリシリコンを用いた例について説明したが他の材料を採用することもできる。例えば、ポリサイド、ポリメタル、シリサイド、あるいは金属により転送電極を形成してもよい。ポリサイドとしては、例えばポリシリコン上にタングステンシリサイドが積層されたタングステンポリサイドを用いる。ポリメタルとしては、例えばポリシリコン上にタングステンが積層されたタングステンポリメタルを用いる。シリサイドとしては、例えばタングステンシリサイドを用いる。金属としては、例えばアルミニウムやタングステンを用いる。
その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の変更が可能である。

（ａ）は第１実施形態に係る固体撮像装置の要部平面図であり、（ｂ）は（ａ）に示す転送チャネルの垂直方向のポテンシャル分布を示す図である。 （ａ）は図１のＡ−Ａ’線における断面図であり、（ｂ）は図１のＢ−Ｂ’線における断面図である。 ４相駆動における転送チャネルの電位分布を示す図である。 （ａ）は第２実施形態に係る固体撮像装置の要部平面図であり、（ｂ）は（ａ）に示す転送チャネルの垂直方向のポテンシャル分布を示す図である。 （ａ）は第３実施形態に係る固体撮像装置の要部平面図であり、（ｂ）は（ａ）に示す転送チャネルの垂直方向のポテンシャル分布を示す図である。 第１参考実施形態に係る固体撮像装置の要部平面図である。 第２参考実施形態に係る固体撮像装置の要部平面図である。 第３参考実施形態に係る固体撮像装置の要部平面図である。 （ａ）は従来の４相駆動の固体撮像装置の要部平面図であり、（ｂ）は（ａ）に示す転送チャネルのポテンシャル分布を示す図である。

符号の説明

１…基板、２，２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ，２ｅ…受光部、３…読み出しゲート部、４…チャネルストッパ、５…ゲート絶縁膜、６…絶縁膜、７…遮光膜、１０，１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ，１０ｅ…転送チャネル、１１，１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ，１１ｅ…第１転送電極、１２，１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ，１２ｅ…画素間配線、１３，１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ，１３ｅ…第２転送電極、１４，１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ，１４ｅ…画素間配線、１５…シャント配線、１６…コンタクト、２１…ｎ型不純物領域、２２…ｐ型不純物領域、１００…転送チャネル、１０１…第１転送電極、１０２…画素間配線、１０３…第２転送電極、１０４…画素間配線、２００…受光部、Ｈ…水平方向、Ｖ…垂直方向

Claims (4)

1. 水平および垂直方向に配置された複数の受光部と、
   前記受光部間において前記垂直方向に延在し、前記受光部が隣接していない領域において水平方向に幅広い幅広部が形成された転送チャネルと、
   前記転送チャネル上に絶縁膜を介して配置された第１転送電極および第２転送電極とを有し、
   前記第１転送電極は、前記転送チャネルの前記幅広部のすべてを覆い、前記第１転送電極および前記第２転送電極の二つの電極で、前記転送チャネルのすべてが覆われ、
   前記幅広部の水平方向の幅は、前記第２転送電極の水平方向の幅より広い、
   固体撮像装置。
2. 前記第１転送電極および前記第２転送電極は、前記転送チャネル上で絶縁膜を介して部分的に重なって配置されている、
   請求項１記載の固体撮像装置。
3. 前記受光部間において水平方向に延在する画素間配線により、水平方向に並ぶ複数の前記第１転送電極同士、および前記第２転送電極同士が接続されている、
   請求項１記載の固体撮像装置。
4. 前記転送チャネルは、垂直方向に不純物濃度勾配をもつ、
   請求項１記載の固体撮像装置。

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