JPH03126261A - 固体撮像装置 - Google Patents
固体撮像装置Info
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- JPH03126261A JPH03126261A JP1266942A JP26694289A JPH03126261A JP H03126261 A JPH03126261 A JP H03126261A JP 1266942 A JP1266942 A JP 1266942A JP 26694289 A JP26694289 A JP 26694289A JP H03126261 A JPH03126261 A JP H03126261A
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- electrode
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- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 38
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Landscapes
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
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の構造に関し、特に電荷転送型装
置における性能を向上させる手段を具備した固体撮像装
置に関する。
置における性能を向上させる手段を具備した固体撮像装
置に関する。
近年固体撮像装置の開発が進み、一体型ビデオカメラ等
に撮像管から置換えられるなど広く実用化が進んでいる
。中でも電荷転送型（ＣＣＤ型）固体撮像装置は、高い
性能を有するため最も広く使用されている。
に撮像管から置換えられるなど広く実用化が進んでいる
。中でも電荷転送型（ＣＣＤ型）固体撮像装置は、高い
性能を有するため最も広く使用されている。
第５図は従来のインターライン方式ＣＣＤ型固体撮像装
置の受光部と転送部の概略構成を示す平面図である。図
に於て、３は信号電荷を転送するＣＯＤ転送チャネル、
４は光電変換を行うフォトダイオード、６１．６２は電
荷転送を制御する電極、φ１〜φ４は互いに９０度位相
の異るパルスを供給する伝送線である。電極６１．６２
は２行おき、即ち電極数にして４行おきに接続され伝送
線φ１〜φ４に接続される。
置の受光部と転送部の概略構成を示す平面図である。図
に於て、３は信号電荷を転送するＣＯＤ転送チャネル、
４は光電変換を行うフォトダイオード、６１．６２は電
荷転送を制御する電極、φ１〜φ４は互いに９０度位相
の異るパルスを供給する伝送線である。電極６１．６２
は２行おき、即ち電極数にして４行おきに接続され伝送
線φ１〜φ４に接続される。
かかる固体撮像装置の動作は次の通りである。
まず、フォトダイオード４の各々に入射した光りにより
半導体基板内に電荷が発生し、これが各々のフォトダイ
オード４内に蓄積される。所定時間経過後に、電極６２
に電圧を印加しフォトダイオード内の蓄積電荷をＣＯＤ
転送チャネル３内に移す。しかる後に電極６１．６２に
パルスを加え、ＣＯＤ転送チャネル３内を電荷が所望の
方向に転送される。転送された電荷は最終的に電荷検出
アンプに送られ電圧として検知される。このような構成
の固体撮像装置では、電極６１．６２はポリシリコン膜
が使用されている。この電極膜の層抵抗は１５〜２０Ω
／口程度である。１インチ光学系に適合したＴＶ用ＣＣ
Ｄ型固体撮像装置では、このポリシリコン電極は幅が約
２μｍ長さが１４ｍｍとなる。この電極の一端からパル
スを加えた時、他端の抵抗値は１００にΩ以上であり、
また当該電極と半導体基板との間の容量も大きいため、
他端でのパルス波形は著しくなまってしまう。このため
、ＣＯＤ転送チャネルを転送される電荷の転送が充分に
出来ず、Ｓ／Ｎの低下、ダイナミックレンジの劣化を引
きおこしていた。
半導体基板内に電荷が発生し、これが各々のフォトダイ
オード４内に蓄積される。所定時間経過後に、電極６２
に電圧を印加しフォトダイオード内の蓄積電荷をＣＯＤ
転送チャネル３内に移す。しかる後に電極６１．６２に
パルスを加え、ＣＯＤ転送チャネル３内を電荷が所望の
方向に転送される。転送された電荷は最終的に電荷検出
アンプに送られ電圧として検知される。このような構成
の固体撮像装置では、電極６１．６２はポリシリコン膜
が使用されている。この電極膜の層抵抗は１５〜２０Ω
／口程度である。１インチ光学系に適合したＴＶ用ＣＣ
Ｄ型固体撮像装置では、このポリシリコン電極は幅が約
２μｍ長さが１４ｍｍとなる。この電極の一端からパル
スを加えた時、他端の抵抗値は１００にΩ以上であり、
また当該電極と半導体基板との間の容量も大きいため、
他端でのパルス波形は著しくなまってしまう。このため
、ＣＯＤ転送チャネルを転送される電荷の転送が充分に
出来ず、Ｓ／Ｎの低下、ダイナミックレンジの劣化を引
きおこしていた。
第６図は、この点を改善した従来の固体撮像装置を説明
する平面図である。
する平面図である。
図に於て、第５図と同記号は同一機能を有する物質を示
し、８はコンタクト穴、９は金属電極を示す。この例で
は、コンタクト穴８の設けられる位置は電極６１．６２
の電荷転送を行うＣＯＤ転送チャネル部の電極上部に４
電極ごとに形成され、このコンタクト穴を介して電極６
１．６２が金属電極９と接続されている。さらに、金属
電極９は４木ごとに接続され、伝送線φ１〜φ４の各々
に接続されている。
し、８はコンタクト穴、９は金属電極を示す。この例で
は、コンタクト穴８の設けられる位置は電極６１．６２
の電荷転送を行うＣＯＤ転送チャネル部の電極上部に４
電極ごとに形成され、このコンタクト穴を介して電極６
１．６２が金属電極９と接続されている。さらに、金属
電極９は４木ごとに接続され、伝送線φ１〜φ４の各々
に接続されている。
第６図に示した例では、１画素の寸法を５μｍ×５μｍ
とすると、１本のポリシリコン電極６１又は６２につき
、コンタクト穴が２０μｍのピッチで形成され金属電極
に接続さ九るため、電極６１．６２の抵抗はほとんど金
属電極９の抵抗値に低減できる。通常は金属電極９とし
てはＡＩ２を用いており、この層抵抗は１Ω／口以下で
あるため、ＣＯＤの転送電極６１．６２に加わるパルス
波形のなまりはほとんど無視できるレベルに改善できる
。
とすると、１本のポリシリコン電極６１又は６２につき
、コンタクト穴が２０μｍのピッチで形成され金属電極
に接続さ九るため、電極６１．６２の抵抗はほとんど金
属電極９の抵抗値に低減できる。通常は金属電極９とし
てはＡＩ２を用いており、この層抵抗は１Ω／口以下で
あるため、ＣＯＤの転送電極６１．６２に加わるパルス
波形のなまりはほとんど無視できるレベルに改善できる
。
一方、ＣＣＤ型固体撮像装置では、装置の表面に入射す
る光がＣＯＤ電荷転送チャネル３に入ると画質の劣化、
即ちスミア現象を発生する。これを防止するために、通
常では電極６１．６２の電荷転送チャネル部の電極表面
に遮光膜を設ける。
る光がＣＯＤ電荷転送チャネル３に入ると画質の劣化、
即ちスミア現象を発生する。これを防止するために、通
常では電極６１．６２の電荷転送チャネル部の電極表面
に遮光膜を設ける。
従来、この遮光膜としてはＡｎを用いており、金属電極
９を遮光膜として兼ねることも行われている。
９を遮光膜として兼ねることも行われている。
しかしながら、かかる従来装置ではスミア現象を完全に
防止するのは難しい。第７図（ａ）は第６図におけるＡ
−Ａ’部分の断面構造を説明する図であり、図に於て、
１はＮ型半導体基板、２はＰ型ウェル、３はＣＣＤの電
荷転送チャネルであるＮ−領域、４はフォトダイオード
となるＮ−領域、５は電荷転送チャネル３とフォトダイ
オード４とを分離するＰ＋領域、６１はポリシリコンか
らなる電極、７は絶縁膜、８はコンタクト穴、９は金属
電極、１０は光路をそれぞれ示す。かかる構造の固体撮
像装置では、ポリシリコン電極６１が光を透過するため
、ＣＯＤ電荷転送チャネル３上部に設けられた金属電極
９を遮光膜として兼用してスミア特性を改善している。
防止するのは難しい。第７図（ａ）は第６図におけるＡ
−Ａ’部分の断面構造を説明する図であり、図に於て、
１はＮ型半導体基板、２はＰ型ウェル、３はＣＣＤの電
荷転送チャネルであるＮ−領域、４はフォトダイオード
となるＮ−領域、５は電荷転送チャネル３とフォトダイ
オード４とを分離するＰ＋領域、６１はポリシリコンか
らなる電極、７は絶縁膜、８はコンタクト穴、９は金属
電極、１０は光路をそれぞれ示す。かかる構造の固体撮
像装置では、ポリシリコン電極６１が光を透過するため
、ＣＯＤ電荷転送チャネル３上部に設けられた金属電極
９を遮光膜として兼用してスミア特性を改善している。
しかし、第７図（ａ）の光路１０に示す構造の場合は、
金属電極９０幅が狭いと光が直接ＣＯＤ電荷転送チャネ
ル３に入るため、スミア特性は極めて悪い。これを改善
するために、第７図（ｂ）に示す如く、金属電極９をポ
リシリコン電極６１の側壁部をおおう位置まで広く設け
ることで著しく低減できる。
金属電極９０幅が狭いと光が直接ＣＯＤ電荷転送チャネ
ル３に入るため、スミア特性は極めて悪い。これを改善
するために、第７図（ｂ）に示す如く、金属電極９をポ
リシリコン電極６１の側壁部をおおう位置まで広く設け
ることで著しく低減できる。
しかしながら、第６図のＢ−Ｂ’の位置における断面構
造をみると、第７図（ｃ）に示すように、ポリシリコン
電極６１と６２が重なって形成されており、遮光膜とし
ての金属電極９と基板結晶表面との間の距離が大きい。
造をみると、第７図（ｃ）に示すように、ポリシリコン
電極６１と６２が重なって形成されており、遮光膜とし
ての金属電極９と基板結晶表面との間の距離が大きい。
このため、光路１０に示すように基板表面で反射された
光が金属電極９で再び反射し電荷転送チャネル３に入射
する光があるために、スミア特性を完全に防止できない
欠点がある。特に、金属電極９としては反射率が１００
％に近いＡβが広く用いられるため影器は大きい。スミ
ア特性を改善するには、当該部分での光の入射を防止す
れば良いが、このために金属電極９の幅をさらに広くす
るとフォトダイオード４部分の光に対する開口寸法が狭
くなり、これは光感度の低下を招くという欠点があった
。
光が金属電極９で再び反射し電荷転送チャネル３に入射
する光があるために、スミア特性を完全に防止できない
欠点がある。特に、金属電極９としては反射率が１００
％に近いＡβが広く用いられるため影器は大きい。スミ
ア特性を改善するには、当該部分での光の入射を防止す
れば良いが、このために金属電極９の幅をさらに広くす
るとフォトダイオード４部分の光に対する開口寸法が狭
くなり、これは光感度の低下を招くという欠点があった
。
本発明によれば、電荷転送電極のパルス伝送特性を向上
させる手段と、光感度を低下させずにスミア特性を改善
する手段とを具備した固体撮像装置を提供するものであ
る。その手段としては、パルス伝送特性を向上させるべ
く設けられた第１の金属電極の幅を、ポリシリコンから
なる電荷転送電極が積層されて設けられる部分、即ち、
電荷転送方向に対し直角方向のフォトダイオードを分離
するＰ＋分離領域部で幅広く形成された固体撮像装置を
得る。
させる手段と、光感度を低下させずにスミア特性を改善
する手段とを具備した固体撮像装置を提供するものであ
る。その手段としては、パルス伝送特性を向上させるべ
く設けられた第１の金属電極の幅を、ポリシリコンから
なる電荷転送電極が積層されて設けられる部分、即ち、
電荷転送方向に対し直角方向のフォトダイオードを分離
するＰ＋分離領域部で幅広く形成された固体撮像装置を
得る。
以下、本発明を実施例を用いて説明する。
第１図は本発明の一実施例によるＣＣＤ型固体撮像装置
の概略構成を示す平面図であり、第６図と同記号は同一
機能を有する物質を示す。この実施例では金属電極９の
幅がポリシリコンから成る電極６１．６２が積層された
部分、即ち第６図におけるＢ−Ｂ’部分のみ幅広く設け
られる。第２図、第３（ａ）図は、当該部分即ち第１図
におけるＢ−Ｂ′の部分をより詳細に説明するための平
面図である。第２図では、金属電極９はポリシリコン電
極６１．６２の積層部上部のみに幅広く設けられる。第
３（ａ）図では、金属電極９の幅はポリシリコン電極６
１．６２の積層部上部で幅広く設けられるが、当該部分
ｃ−ｃ’での断面構造は、第３（ｂ）図に示すように金
属電極９がポリシリコン電極６１．６２の積層部の側壁
部にも設けられている。
の概略構成を示す平面図であり、第６図と同記号は同一
機能を有する物質を示す。この実施例では金属電極９の
幅がポリシリコンから成る電極６１．６２が積層された
部分、即ち第６図におけるＢ−Ｂ’部分のみ幅広く設け
られる。第２図、第３（ａ）図は、当該部分即ち第１図
におけるＢ−Ｂ′の部分をより詳細に説明するための平
面図である。第２図では、金属電極９はポリシリコン電
極６１．６２の積層部上部のみに幅広く設けられる。第
３（ａ）図では、金属電極９の幅はポリシリコン電極６
１．６２の積層部上部で幅広く設けられるが、当該部分
ｃ−ｃ’での断面構造は、第３（ｂ）図に示すように金
属電極９がポリシリコン電極６１．６２の積層部の側壁
部にも設けられている。
第２図、第３（ａ）図に示す本発明になる金属電極構造
によれば、半導体基板と金属電極との間に距離があるこ
とによる光の多重反射が発生する部分で、遮光膜の幅を
広く設けることにより、スミア特性を著しく低減するこ
とができる。第２図の実施例に比べ第３図の実施例の方
がスミア特性の改善効果が高く、第３図の構造では１ｏ
ｏｄＢと極限にまで低減することが出来た。なお、上記
した実施例で金属電極９を広く設けることによりフ、オ
ドダイオードの光に対する開口寸法はほとんど変らず、
従って、感度の低下はほとんど見られなかった。
によれば、半導体基板と金属電極との間に距離があるこ
とによる光の多重反射が発生する部分で、遮光膜の幅を
広く設けることにより、スミア特性を著しく低減するこ
とができる。第２図の実施例に比べ第３図の実施例の方
がスミア特性の改善効果が高く、第３図の構造では１ｏ
ｏｄＢと極限にまで低減することが出来た。なお、上記
した実施例で金属電極９を広く設けることによりフ、オ
ドダイオードの光に対する開口寸法はほとんど変らず、
従って、感度の低下はほとんど見られなかった。
第４図は本発明の他の実施例を説明する平面図である。
図に於て、第１〜３図と同記号は同一機能を有する物質
を示し、１１は第２の金属電極である。当該例では電極
９は一定の幅で設けられ、ポリシリコン電極６１．６２
が積層して設けられる部分には絶縁膜７を介して第２の
金属電極１１が設けられる。第４（ｂ）図は第４（ａ）
図におけるＢ−Ｂ’の位置の断面構造を説明する図であ
る。
を示し、１１は第２の金属電極である。当該例では電極
９は一定の幅で設けられ、ポリシリコン電極６１．６２
が積層して設けられる部分には絶縁膜７を介して第２の
金属電極１１が設けられる。第４（ｂ）図は第４（ａ）
図におけるＢ−Ｂ’の位置の断面構造を説明する図であ
る。
当該例では第２の金属電極１１も遮光膜として使用され
るため、光の多重反射によるスミア特性の劣化を有効に
防止することが出来る。なお、当該例では第２の金属電
極１１はポリシリコン電極６１．６２が積層された部分
にのみ設けられたが、金属電極９の全体をおおう領域に
設けても本発明の目的を達成することが出来、その選択
は自由である。さらに、第３（ｂ）図に於て述べたよう
に、当該第２の金属電極１１をポリシリコン電極６１．
６．２の側壁部を含める領域に設けても良いことは言う
までもない。
るため、光の多重反射によるスミア特性の劣化を有効に
防止することが出来る。なお、当該例では第２の金属電
極１１はポリシリコン電極６１．６２が積層された部分
にのみ設けられたが、金属電極９の全体をおおう領域に
設けても本発明の目的を達成することが出来、その選択
は自由である。さらに、第３（ｂ）図に於て述べたよう
に、当該第２の金属電極１１をポリシリコン電極６１．
６．２の側壁部を含める領域に設けても良いことは言う
までもない。
上記した実施例では９０度の位相差を持つパルスを用い
た４相駆動ＣＯＤを例にして４電極おきにコンタクト穴
を設けるとして説明したが、１２０度の位相差を持つパ
ルスを用いた３相駆動ＣＯＤの場合には３電極おきに、
さらに１８０度の位相差を持つパルスを用いた２相駆動
ＣＯＤの場合には２電極おきに、コンタクト穴を設けれ
ば良いことは明らかである。
た４相駆動ＣＯＤを例にして４電極おきにコンタクト穴
を設けるとして説明したが、１２０度の位相差を持つパ
ルスを用いた３相駆動ＣＯＤの場合には３電極おきに、
さらに１８０度の位相差を持つパルスを用いた２相駆動
ＣＯＤの場合には２電極おきに、コンタクト穴を設けれ
ば良いことは明らかである。
また、上記実施例では金属電極９および１１としてＡｌ
を用いても良いが、他の金属材料、例えばＷ、Ｍｏ、Ｔ
ｉ、Ｒｔ等の高融点材料、あるいはＴｉＷ、ＴｉＮ等の
合金を用いることも出来る。
を用いても良いが、他の金属材料、例えばＷ、Ｍｏ、Ｔ
ｉ、Ｒｔ等の高融点材料、あるいはＴｉＷ、ＴｉＮ等の
合金を用いることも出来る。
特に、Ｗ、ＭｏはＡｌに比べて光反射率が半分以下であ
るため、光の多重反射によるスミア特性劣化をより効率
良く改善できるため好ましい。
るため、光の多重反射によるスミア特性劣化をより効率
良く改善できるため好ましい。
また、上記実施例ではインターライン型ＣＯＤを用いて
説明したが、フレームトランスファ型ＣＣＤでもフレー
ムインターライン型ＣＯＤでも本発明は適用できる。
説明したが、フレームトランスファ型ＣＣＤでもフレー
ムインターライン型ＣＯＤでも本発明は適用できる。
以上述べたように、本発明によれば電荷転送電極のパル
ス伝達特性を大幅に向上し、かつ光感度を低下せしめた
上にスミア特性をも著しく低減した固体撮像装置を実現
できる。
ス伝達特性を大幅に向上し、かつ光感度を低下せしめた
上にスミア特性をも著しく低減した固体撮像装置を実現
できる。
図は本発明の一実施例の一例を拡大した平面図、第３図
（ａ）および（ｂ）は本発明の一実施例の他の例を拡大
した平面図およびそのｃ−ｃ’の断面図、第４図は本発
明の他の実施例の一部を拡大した平面図およびそのＢ−
Ｂ’の断面図、第５図は従来例を示す平面図、第６図は
他の従来例を示す平面図、第７図（ａ） 、 （ｂ）
、 （ｃ）はそれぞれ従来例での光の入射状況を示す断
面図である。
（ａ）および（ｂ）は本発明の一実施例の他の例を拡大
した平面図およびそのｃ−ｃ’の断面図、第４図は本発
明の他の実施例の一部を拡大した平面図およびそのＢ−
Ｂ’の断面図、第５図は従来例を示す平面図、第６図は
他の従来例を示す平面図、第７図（ａ） 、 （ｂ）
、 （ｃ）はそれぞれ従来例での光の入射状況を示す断
面図である。
１・・・・・・Ｎ型半導体基板、２・・・・・・Ｐ型ウ
ェル、３・・・・・・ＣＣＤの電荷転送チャネル、４・
・・・・・フォトタイオード、５・・・・・・Ｐ＋分離
領域、６１．６２・・・・・・ポリシリコン電極、７・
・・・・・絶縁膜、８・・・・・・コンタクト穴、９・
・・・・・金属電極、１０・・・・・・光路。
ェル、３・・・・・・ＣＣＤの電荷転送チャネル、４・
・・・・・フォトタイオード、５・・・・・・Ｐ＋分離
領域、６１．６２・・・・・・ポリシリコン電極、７・
・・・・・絶縁膜、８・・・・・・コンタクト穴、９・
・・・・・金属電極、１０・・・・・・光路。
Claims (2)
- （１）受光素子が分離領域で互いに分離され２次元状に
配列された受光部と、前記受光部で発生した信号電荷の
転送を行う転送部とを含み、該転送部に設けられた電極
がコンタクト穴を介して第１の金属電極により転送方向
に共通接続されてなるパルス伝送電極を有する固体撮像
装置に於いて、該パルス伝送電極の幅が前記受光素子を
分離する分離領域部で幅広く形成されたことを特徴とし
た固体撮像装置。 - （２）受光素子が分離領域で互いに分離され２次元状に
配列された受光部と、前記受光部で発生した信号電荷の
転送を行う転送部とを含み、該転送部に設けられた電極
がコンタクト穴を介して第１の金属電極により転送方向
に共通接続されてなるパルス伝送電極を有する固体撮像
装置に於て、少くとも転送方向と直角方向に設けられた
受光素子分離領域部の上部に光を遮断する第２の金属電
極を設けたことを特徴とした固体撮像装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1266942A JP2924002B2 (ja) | 1989-10-12 | 1989-10-12 | 固体撮像装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1266942A JP2924002B2 (ja) | 1989-10-12 | 1989-10-12 | 固体撮像装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03126261A true JPH03126261A (ja) | 1991-05-29 |
| JP2924002B2 JP2924002B2 (ja) | 1999-07-26 |
Family
ID=17437827
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1266942A Expired - Fee Related JP2924002B2 (ja) | 1989-10-12 | 1989-10-12 | 固体撮像装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2924002B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6097433A (en) * | 1996-06-10 | 2000-08-01 | Nec Corporation | Solid state imaging apparatus having a plurality of metal wirings for supplying driving pulses to transfer electrodes of vertical CCD registers |
| JP2009212442A (ja) * | 2008-03-06 | 2009-09-17 | Panasonic Corp | 固体撮像装置及びその製造方法 |
-
1989
- 1989-10-12 JP JP1266942A patent/JP2924002B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6097433A (en) * | 1996-06-10 | 2000-08-01 | Nec Corporation | Solid state imaging apparatus having a plurality of metal wirings for supplying driving pulses to transfer electrodes of vertical CCD registers |
| JP2009212442A (ja) * | 2008-03-06 | 2009-09-17 | Panasonic Corp | 固体撮像装置及びその製造方法 |
| US8314450B2 (en) | 2008-03-06 | 2012-11-20 | Panasonic Corporation | Solid-state imaging device and method for manufacturing same |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2924002B2 (ja) | 1999-07-26 |
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