JPH0766382A - 固体撮像素子 - Google Patents
固体撮像素子Info
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- JPH0766382A JPH0766382A JP5234014A JP23401493A JPH0766382A JP H0766382 A JPH0766382 A JP H0766382A JP 5234014 A JP5234014 A JP 5234014A JP 23401493 A JP23401493 A JP 23401493A JP H0766382 A JPH0766382 A JP H0766382A
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Classifications
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
- H01L27/148—Charge coupled imagers
- H01L27/14831—Area CCD imagers
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
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- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
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- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
- H01L29/76—Unipolar devices, e.g. field effect transistors
- H01L29/762—Charge transfer devices
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 垂直電荷転送電極にクロックパルスを供給す
る、遮光膜を兼ねる金属配線によって、光電変換部内に
局部的にポテンシャル井戸が形成されるのを防止して光
電変換部からの信号電荷の読み出し特性が劣化するのを
防止する。 【構成】 光電変換部となるｎ型半導体領域１１の列に
隣接して、垂直電荷転送領域となるｎ型半導体領域１３
を設け、その上に第１、第２の垂直電荷転送電極６ａ、
６ｂを形成する。各垂直電荷転送領域上に、転送電極６
ａ、６ｂに対するクロックの供給配線となる、遮光膜を
兼ねる第１〜第４の金属配線８ａ〜８ｄを形成する。配
線８ａ〜８ｃは第１層金属配線により、配線８ｄは第２
層金属配線により形成する。光電変換部に隣接する配線
８ａ、８ｃは、転送クロックのみを伝送し、配線８ｂ、
８ｄは、転送クロックと読み出しパルスを伝送する。
る、遮光膜を兼ねる金属配線によって、光電変換部内に
局部的にポテンシャル井戸が形成されるのを防止して光
電変換部からの信号電荷の読み出し特性が劣化するのを
防止する。 【構成】 光電変換部となるｎ型半導体領域１１の列に
隣接して、垂直電荷転送領域となるｎ型半導体領域１３
を設け、その上に第１、第２の垂直電荷転送電極６ａ、
６ｂを形成する。各垂直電荷転送領域上に、転送電極６
ａ、６ｂに対するクロックの供給配線となる、遮光膜を
兼ねる第１〜第４の金属配線８ａ〜８ｄを形成する。配
線８ａ〜８ｃは第１層金属配線により、配線８ｄは第２
層金属配線により形成する。光電変換部に隣接する配線
８ａ、８ｃは、転送クロックのみを伝送し、配線８ｂ、
８ｄは、転送クロックと読み出しパルスを伝送する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、二次元固体撮像素子に
関し、特に、光電変換部列に沿って設けられる垂直電荷
転送部の電荷転送電極にクロックパルスを供給する給電
配線が遮光膜を兼ねている固体撮像素子に関する。
関し、特に、光電変換部列に沿って設けられる垂直電荷
転送部の電荷転送電極にクロックパルスを供給する給電
配線が遮光膜を兼ねている固体撮像素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】固体撮像素子は、従来一般的に使用され
てきた撮像管に比べ小型、軽量、高耐久性、低消費電
力、低残像、低焼き付き性等において優れ、イメージサ
イズの小さい民生用ムービーカメラ分野においては、既
に撮像管を凌駕し、比較的イメージサイズの大きい業務
用カメラ分野においてもとって代わろうとしている。Ｈ
ＤＴＶ用固体撮像素子等に代表される比較的イメージサ
イズの大きな固体撮像素子（例えば、１インチ、２／３
インチの光学サイズの固体撮像素子）においては、イメ
ージ領域の両側からポリシリコン転送電極に駆動パルス
を供給する方式では、ポリシリコン転送電極による高抵
抗、１水平ライン全体に共通するポリシリコン転送電極
の容量のために、特に転送スピードが速くなった場合
に、イメージ領域の中央部において著しくパルス振幅が
減少し、最大転送電荷量が減少するという欠点があっ
た。
てきた撮像管に比べ小型、軽量、高耐久性、低消費電
力、低残像、低焼き付き性等において優れ、イメージサ
イズの小さい民生用ムービーカメラ分野においては、既
に撮像管を凌駕し、比較的イメージサイズの大きい業務
用カメラ分野においてもとって代わろうとしている。Ｈ
ＤＴＶ用固体撮像素子等に代表される比較的イメージサ
イズの大きな固体撮像素子（例えば、１インチ、２／３
インチの光学サイズの固体撮像素子）においては、イメ
ージ領域の両側からポリシリコン転送電極に駆動パルス
を供給する方式では、ポリシリコン転送電極による高抵
抗、１水平ライン全体に共通するポリシリコン転送電極
の容量のために、特に転送スピードが速くなった場合
に、イメージ領域の中央部において著しくパルス振幅が
減少し、最大転送電荷量が減少するという欠点があっ
た。
【０００３】上述した欠点を克服するために垂直電荷転
送部を構成する転送電極に駆動パルスを供給する金属配
線を垂直電荷転送部上に設け、これを垂直電荷転送部の
遮光膜として機能させる方式が提案され（T.Nobusada,e
t al.,"A Flame Interline Transfer CCD Image Sensor
for HDTV Camera System",ISSCC Digest of Technical
Papers,pp.88-89,feb.,1989) 、使用されてきた。
送部を構成する転送電極に駆動パルスを供給する金属配
線を垂直電荷転送部上に設け、これを垂直電荷転送部の
遮光膜として機能させる方式が提案され（T.Nobusada,e
t al.,"A Flame Interline Transfer CCD Image Sensor
for HDTV Camera System",ISSCC Digest of Technical
Papers,pp.88-89,feb.,1989) 、使用されてきた。
【０００４】図８は、インターライン転送方式固体撮像
素子の概略平面図であって、同図に示されるように、こ
の種固体撮像素子は、入射光を信号電荷に変換する光電
変換部１と、光電変換部１から信号電荷を読み出しこれ
を垂直方向に転送する垂直電荷転送部２と、垂直電荷転
送部２から１水平ライン分ずつ信号電荷の転送を受けこ
れを水平方向に転送する水平電荷転送部３と、水平電荷
転送部３から転送されてきた信号電荷を電圧信号に変換
する出力回路部４とにより構成されている。そして、こ
れら各構成要素は素子分離部５によって互いに分離され
ている。
素子の概略平面図であって、同図に示されるように、こ
の種固体撮像素子は、入射光を信号電荷に変換する光電
変換部１と、光電変換部１から信号電荷を読み出しこれ
を垂直方向に転送する垂直電荷転送部２と、垂直電荷転
送部２から１水平ライン分ずつ信号電荷の転送を受けこ
れを水平方向に転送する水平電荷転送部３と、水平電荷
転送部３から転送されてきた信号電荷を電圧信号に変換
する出力回路部４とにより構成されている。そして、こ
れら各構成要素は素子分離部５によって互いに分離され
ている。
【０００５】図９と図１０は、上述した文献に記載され
た技術を使用した四相駆動方式の固体撮像素子のイメー
ジ領域の一部を示す平面図であって、図９、図１０はそ
れぞれ図８において破線で囲まれた部分の左半分と右半
分の領域を示している（両図の接続部をＺ１、Ｚ２にて
示す）。また、図１１（ａ）、（ｂ）は、それぞれ図１
０のＡ−Ａ′線、Ｂ−Ｂ′線の断面図である。図９乃至
図１１に示されるように、従来の固体撮像素子において
は、ｎ型半導体基板９内にｐ型ウェル層１０が形成さ
れ、ｐ型ウェル層１０の表面領域内に光電変換部１とな
るｎ型半導体領域１１およびｐ+ 型半導体領域１２と、
垂直電荷転送部２の電荷転送領域となるｎ型半導体領域
１３と、素子分離部５を構成するｐ+ 型半導体領域１４
が形成され、さらに絶縁膜１５を介して垂直電荷転送部
２の転送電極を構成する多結晶シリコンからなる第１お
よび第２の垂直電荷転送電極６ａ、６ｂと、これらの電
荷転送電極６ａ、６ｂにクロックパルスを供給する、遮
光膜を兼ねる第１、第２、第３、第４の金属配線８ａ、
８ｂ、８ｃ、８ｄとが形成されている。単層の第１、第
２、第３、第４の金属配線８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄは、
それぞれ４垂直電荷転送部毎に形成されており、コンタ
クトホール７を介して第１、第２の垂直電荷転送電極６
ａ、６ｂと接続されている。第１および第２の垂直電荷
転送電極６ａ、６ｂは１水平ラインの画素に共通に設け
られたものであるが、水平方向に４画素毎に金属配線８
ａ乃至８ｄと接続されることにより等価的に配線抵抗が
低減されており、この構成により、垂直電荷転送電極に
印加されるパルス振幅の低下を抑制することができる。
た技術を使用した四相駆動方式の固体撮像素子のイメー
ジ領域の一部を示す平面図であって、図９、図１０はそ
れぞれ図８において破線で囲まれた部分の左半分と右半
分の領域を示している（両図の接続部をＺ１、Ｚ２にて
示す）。また、図１１（ａ）、（ｂ）は、それぞれ図１
０のＡ−Ａ′線、Ｂ−Ｂ′線の断面図である。図９乃至
図１１に示されるように、従来の固体撮像素子において
は、ｎ型半導体基板９内にｐ型ウェル層１０が形成さ
れ、ｐ型ウェル層１０の表面領域内に光電変換部１とな
るｎ型半導体領域１１およびｐ+ 型半導体領域１２と、
垂直電荷転送部２の電荷転送領域となるｎ型半導体領域
１３と、素子分離部５を構成するｐ+ 型半導体領域１４
が形成され、さらに絶縁膜１５を介して垂直電荷転送部
２の転送電極を構成する多結晶シリコンからなる第１お
よび第２の垂直電荷転送電極６ａ、６ｂと、これらの電
荷転送電極６ａ、６ｂにクロックパルスを供給する、遮
光膜を兼ねる第１、第２、第３、第４の金属配線８ａ、
８ｂ、８ｃ、８ｄとが形成されている。単層の第１、第
２、第３、第４の金属配線８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄは、
それぞれ４垂直電荷転送部毎に形成されており、コンタ
クトホール７を介して第１、第２の垂直電荷転送電極６
ａ、６ｂと接続されている。第１および第２の垂直電荷
転送電極６ａ、６ｂは１水平ラインの画素に共通に設け
られたものであるが、水平方向に４画素毎に金属配線８
ａ乃至８ｄと接続されることにより等価的に配線抵抗が
低減されており、この構成により、垂直電荷転送電極に
印加されるパルス振幅の低下を抑制することができる。
【０００６】第１、第２、第３、第４の金属配線８ａ、
８ｂ、８ｃ、８ｄに、それぞれ図１２に示したφ１、φ
２、φ３、φ４のクロックパルスを印加することによ
り、本従来例の固体撮像素子を駆動する。第２の垂直電
荷転送電極６ｂには第２、第４の金属配線８ｂ、８ｄを
介して高い正電圧ＶH （例えば１５Ｖ程度の正電圧）が
供給され、光電変換部１から垂直電荷転送部２への信号
電荷の読み出し（転送）が行われる。
８ｂ、８ｃ、８ｄに、それぞれ図１２に示したφ１、φ
２、φ３、φ４のクロックパルスを印加することによ
り、本従来例の固体撮像素子を駆動する。第２の垂直電
荷転送電極６ｂには第２、第４の金属配線８ｂ、８ｄを
介して高い正電圧ＶH （例えば１５Ｖ程度の正電圧）が
供給され、光電変換部１から垂直電荷転送部２への信号
電荷の読み出し（転送）が行われる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たような垂直電荷転送部２を構成する第１および第２の
垂直電荷転送電極６ａ、６ｂにクロックパルス電圧を供
給する第１、第２、第３、第４の金属配線８ａ、８ｂ、
８ｃ、８ｄは、垂直電荷転送部の遮光膜を兼ねているた
め、第２の垂直電荷転送電極を越えて光電変換部１上に
まで延びており、そのため、第２の垂直電荷転送電極６
ｂに第２または第４の金属配線８ｂ、８ｄを介して正の
高電圧の読み出しパルスを供給するときに、図１３に示
すように、第２または第４の金属配線８ｂ、８ｄが光電
変換部１と重なる領域の光電変換部１を構成するｐ+ 型
半導体領域１２が空乏化して局所的なポテンシャル井戸
を形成してしまい、信号電荷の読み出し特性が劣化する
という欠点があった。また、これに対処して、遮光膜を
兼ねる第２および第４の金属配線８ｂ、８ｄと光電変換
部１の重なり量を狭め、重なり領域に形成されるポテン
シャル井戸を小さくする手段を採用した場合には、垂直
電荷転送部に流入する偽信号電荷が増加てスミア特性が
劣化するという問題が起こる。また、従来例では、垂直
電荷転送電極を垂直方向に隣接する光電変換部間におい
て接続する必要があるため、ここで第１、第２の垂直電
荷転送電極を積層しなければならず、両電極間に大きな
容量が形成される。さらに、半導体基板−第１の垂直電
荷転送電極間にもこの領域において容量が形成される。
そのため、クロックパルスの波形鈍りが起こり、転送特
性の劣化を招いていた。したがって、この発明の目的と
するところは、第１に、スミア特性を劣化させることな
く光電変換部からの信号電荷の読み出し特性を改善する
ことであり、第２に、垂直電荷転送電極間および半導体
基板−垂直電荷転送電極間の容量を削減して垂直電荷転
送部の転送特性を改善することである。
たような垂直電荷転送部２を構成する第１および第２の
垂直電荷転送電極６ａ、６ｂにクロックパルス電圧を供
給する第１、第２、第３、第４の金属配線８ａ、８ｂ、
８ｃ、８ｄは、垂直電荷転送部の遮光膜を兼ねているた
め、第２の垂直電荷転送電極を越えて光電変換部１上に
まで延びており、そのため、第２の垂直電荷転送電極６
ｂに第２または第４の金属配線８ｂ、８ｄを介して正の
高電圧の読み出しパルスを供給するときに、図１３に示
すように、第２または第４の金属配線８ｂ、８ｄが光電
変換部１と重なる領域の光電変換部１を構成するｐ+ 型
半導体領域１２が空乏化して局所的なポテンシャル井戸
を形成してしまい、信号電荷の読み出し特性が劣化する
という欠点があった。また、これに対処して、遮光膜を
兼ねる第２および第４の金属配線８ｂ、８ｄと光電変換
部１の重なり量を狭め、重なり領域に形成されるポテン
シャル井戸を小さくする手段を採用した場合には、垂直
電荷転送部に流入する偽信号電荷が増加てスミア特性が
劣化するという問題が起こる。また、従来例では、垂直
電荷転送電極を垂直方向に隣接する光電変換部間におい
て接続する必要があるため、ここで第１、第２の垂直電
荷転送電極を積層しなければならず、両電極間に大きな
容量が形成される。さらに、半導体基板−第１の垂直電
荷転送電極間にもこの領域において容量が形成される。
そのため、クロックパルスの波形鈍りが起こり、転送特
性の劣化を招いていた。したがって、この発明の目的と
するところは、第１に、スミア特性を劣化させることな
く光電変換部からの信号電荷の読み出し特性を改善する
ことであり、第２に、垂直電荷転送電極間および半導体
基板−垂直電荷転送電極間の容量を削減して垂直電荷転
送部の転送特性を改善することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明によれば、二次元的に配置された光電変換部
（１）と、前記光電変換部が垂直方向に並べられてなる
光電変換部列に沿って設けられ、前記光電変換部におい
て生成された信号電荷の転送を受けこれを垂直方向に転
送する、垂直電荷転送電極（６ａ、６ｂ）と垂直電荷転
送領域（１３）とを有する垂直電荷転送部（２）と、各
垂直電荷転送部上に設けられた、前記垂直電荷転送電極
に垂直転送用クロックのみを供給する遮光膜を兼ねる給
電配線（８ａ、８ｃ）と、各垂直電荷転送部上に設けら
れた、垂直転送用クロックおよび前記光電変換部から前
記垂直電荷転送領域へ信号電荷を読み出すための読み出
しパルスを供給する遮光膜を兼ねる給電配線（８ｂ、８
ｄ）と、を備え、前記光電変換部と前記垂直電荷転送領
域との間の領域（１４）を遮光する給電配線は垂直転送
用クロックのみを供給するもの（８ａ、８ｃ）であるこ
とを特徴とする固体撮像素子が提供される。
め、本発明によれば、二次元的に配置された光電変換部
（１）と、前記光電変換部が垂直方向に並べられてなる
光電変換部列に沿って設けられ、前記光電変換部におい
て生成された信号電荷の転送を受けこれを垂直方向に転
送する、垂直電荷転送電極（６ａ、６ｂ）と垂直電荷転
送領域（１３）とを有する垂直電荷転送部（２）と、各
垂直電荷転送部上に設けられた、前記垂直電荷転送電極
に垂直転送用クロックのみを供給する遮光膜を兼ねる給
電配線（８ａ、８ｃ）と、各垂直電荷転送部上に設けら
れた、垂直転送用クロックおよび前記光電変換部から前
記垂直電荷転送領域へ信号電荷を読み出すための読み出
しパルスを供給する遮光膜を兼ねる給電配線（８ｂ、８
ｄ）と、を備え、前記光電変換部と前記垂直電荷転送領
域との間の領域（１４）を遮光する給電配線は垂直転送
用クロックのみを供給するもの（８ａ、８ｃ）であるこ
とを特徴とする固体撮像素子が提供される。
【０００９】
【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。図１および図２は、本発明の第１の実施例
を示す四相駆動の固体撮像素子のイメージ領域の一部を
示す平面図であって、図８の破線で囲まれた部分の状態
を示す図である。図１、図２は、Ｘ１、Ｘ２の付された
個所において接続されるものである。図３は、図２のＡ
−Ａ′線、Ｂ−Ｂ′線、Ｃ−Ｃ′線およびＤ−Ｄ′線で
の断面図である。図１乃至図３に示されるように、本発
明の第１の実施例の固体撮像素子では、ｎ型半導体基板
９上にｐ型ウェル層１０が形成され、ｐ型ウェル層１０
の表面領域内に光電変換部１を構成するｎ型半導体領域
１１およびｐ+ 型半導体領域１２と、垂直電荷転送部２
の電荷転送領域を構成するｎ型半導体領域１３と、素子
分離部５を構成するｐ+ 型半導体領域１４が形成されて
おり、半導体基板上には、絶縁膜１５を介して垂直電荷
転送部２の転送電極を構成する多結晶シリコンからなる
第１および第２の垂直電荷転送電極６ａ、６ｂと、これ
らの垂直電荷転送電極６ａ、６ｂに対してクロックパル
スを供給する第１、第２、第３、第４の金属配線８ａ、
８ｂ、８ｃ、８ｄとが形成されている。
て説明する。図１および図２は、本発明の第１の実施例
を示す四相駆動の固体撮像素子のイメージ領域の一部を
示す平面図であって、図８の破線で囲まれた部分の状態
を示す図である。図１、図２は、Ｘ１、Ｘ２の付された
個所において接続されるものである。図３は、図２のＡ
−Ａ′線、Ｂ−Ｂ′線、Ｃ−Ｃ′線およびＤ−Ｄ′線で
の断面図である。図１乃至図３に示されるように、本発
明の第１の実施例の固体撮像素子では、ｎ型半導体基板
９上にｐ型ウェル層１０が形成され、ｐ型ウェル層１０
の表面領域内に光電変換部１を構成するｎ型半導体領域
１１およびｐ+ 型半導体領域１２と、垂直電荷転送部２
の電荷転送領域を構成するｎ型半導体領域１３と、素子
分離部５を構成するｐ+ 型半導体領域１４が形成されて
おり、半導体基板上には、絶縁膜１５を介して垂直電荷
転送部２の転送電極を構成する多結晶シリコンからなる
第１および第２の垂直電荷転送電極６ａ、６ｂと、これ
らの垂直電荷転送電極６ａ、６ｂに対してクロックパル
スを供給する第１、第２、第３、第４の金属配線８ａ、
８ｂ、８ｃ、８ｄとが形成されている。
【００１０】第１、第２、第３、第４の金属配線８ａ、
８ｂ、８ｃ、８ｄは、遮光膜を兼ねて各垂直電荷転送部
２上に形成されており、各垂直電荷転送電極６ａ、６ｂ
とコンタクトホール７を介して接続されている。図３に
示されるように、第１、第２および第３の金属配線８
ａ、８ｂ、８ｃは、第１層目の金属層により形成され、
第４の金属配線８ｄは第２層金属層によって形成されて
いる。また、第１、第３の金属配線８ａ、８ｃは、光電
変換部を構成するｎ型半導体領域１１と重なり部をもっ
て形成されており、一方、第２、第４の金属配線８ｂ、
８ｄは、ｎ型半導体領域１１との重なり部は有していな
い。
８ｂ、８ｃ、８ｄは、遮光膜を兼ねて各垂直電荷転送部
２上に形成されており、各垂直電荷転送電極６ａ、６ｂ
とコンタクトホール７を介して接続されている。図３に
示されるように、第１、第２および第３の金属配線８
ａ、８ｂ、８ｃは、第１層目の金属層により形成され、
第４の金属配線８ｄは第２層金属層によって形成されて
いる。また、第１、第３の金属配線８ａ、８ｃは、光電
変換部を構成するｎ型半導体領域１１と重なり部をもっ
て形成されており、一方、第２、第４の金属配線８ｂ、
８ｄは、ｎ型半導体領域１１との重なり部は有していな
い。
【００１１】従来例の場合と同様に、第１、第２、第
３、第４の金属配線８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄに、それぞ
れ図１２に示したφ１、φ２、φ３、φ４のクロックパ
ルスが印加される。第２の垂直電荷転送電極６ｂに、第
２、第４の金属配線８ｂ、８ｄを介して高い正電圧ＶH
（例えば、１５Ｖ程度の電圧）の読み出しパルスを供給
することにより、光電変換部（ｎ型半導体領域１１）１
から垂直電荷転送部（ｎ型半導体領域１３）２への信号
電荷の読み出し（転送）が行われる。
３、第４の金属配線８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄに、それぞ
れ図１２に示したφ１、φ２、φ３、φ４のクロックパ
ルスが印加される。第２の垂直電荷転送電極６ｂに、第
２、第４の金属配線８ｂ、８ｄを介して高い正電圧ＶH
（例えば、１５Ｖ程度の電圧）の読み出しパルスを供給
することにより、光電変換部（ｎ型半導体領域１１）１
から垂直電荷転送部（ｎ型半導体領域１３）２への信号
電荷の読み出し（転送）が行われる。
【００１２】図４（ａ）、（ｂ）は、それぞれ図２のＢ
−Ｂ′線の断面における、垂直電荷転送時と信号電荷読
み出し時のポテンシャル図である。第１の実施例の固体
撮像素子では、高い正電圧が印加される第２および第４
の金属配線８ｂ、８ｄは、光電変換部２との重なり部を
有しておらず、光電変換部１との重なり部を有する第
１、第３の金属配線８ａ、８ｃには、中電圧ＶM の転送
クロックが印加されるのみであるため、図４（ｂ）に示
されるように、信号電荷読み出し時に、光電変換部１の
ｐ+ 型半導体領域１４が空乏化されることはなく、従来
例において問題となった局所的ポテンシャル井戸の発生
は防止できる。よって、本実施例により、光電変換部１
から垂直電荷転送部２への信号電荷の読み出し特性）を
改善することができる。
−Ｂ′線の断面における、垂直電荷転送時と信号電荷読
み出し時のポテンシャル図である。第１の実施例の固体
撮像素子では、高い正電圧が印加される第２および第４
の金属配線８ｂ、８ｄは、光電変換部２との重なり部を
有しておらず、光電変換部１との重なり部を有する第
１、第３の金属配線８ａ、８ｃには、中電圧ＶM の転送
クロックが印加されるのみであるため、図４（ｂ）に示
されるように、信号電荷読み出し時に、光電変換部１の
ｐ+ 型半導体領域１４が空乏化されることはなく、従来
例において問題となった局所的ポテンシャル井戸の発生
は防止できる。よって、本実施例により、光電変換部１
から垂直電荷転送部２への信号電荷の読み出し特性）を
改善することができる。
【００１３】また、垂直電荷転送部２を構成する第１お
よび第２の垂直電荷転送電極６ａ、６ｂは、各垂直電荷
転送部毎に、第１、第２、第３および第４の金属配線８
ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄからクロックパルスが供給される
ため、従来の固体撮像素子のように、垂直方向に隣接し
ている光電変換部１間に、第１および第２の垂直電荷転
送電極６ａ、６ｂ同士を水平方向に接続する接続配線を
形成する必要はなくなり、光電変換部１の領域を広く形
成できるようになり感度を約１５％程度向上させること
ができる。また、垂直電荷転送電極同士の接続配線を削
除したことにより、第１および第２の垂直電荷転送電極
６ａ、６ｂ間の容量を約５０％程度削減することがで
き、さらに第１の垂直電荷転送電極６ａとｎ型半導体基
板９間の容量を約３０％程度低減することができる。
よび第２の垂直電荷転送電極６ａ、６ｂは、各垂直電荷
転送部毎に、第１、第２、第３および第４の金属配線８
ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄからクロックパルスが供給される
ため、従来の固体撮像素子のように、垂直方向に隣接し
ている光電変換部１間に、第１および第２の垂直電荷転
送電極６ａ、６ｂ同士を水平方向に接続する接続配線を
形成する必要はなくなり、光電変換部１の領域を広く形
成できるようになり感度を約１５％程度向上させること
ができる。また、垂直電荷転送電極同士の接続配線を削
除したことにより、第１および第２の垂直電荷転送電極
６ａ、６ｂ間の容量を約５０％程度削減することがで
き、さらに第１の垂直電荷転送電極６ａとｎ型半導体基
板９間の容量を約３０％程度低減することができる。
【００１４】図５および図６は、本発明の第２の実施例
を示す平面図であって、図８の破線で囲まれた部分の状
態を示している。図５、図６は、Ｙ１、Ｙ２の付された
個所において接続されるものである。図５、図６におい
て、図１、図２に示した先の第１の実施例と共通する部
分には、同一の参照番号が付されているので、重複する
説明は省略する。本実施例の第１の実施例と異なるとこ
ろは、光電変換部１の垂直方向間の遮光を第２層目の第
４の金属配線８ｄで行うようにした点である。本実施例
の場合、第２層目の配線は、第４の金属配線８ｄ以外の
金属配線を含んでおらず、隣接する垂直電荷転送部２間
で同じクロックパルス電圧を伝送するものであるため、
光電変換部１の垂直方向間で第２層目の第４の金属配線
８ｄ同士を接続することが可能である。したがって、こ
の部分の接続配線により、光電変換部１間の遮光を行わ
せることができ、従来例および本発明の第１の実施例に
比べてスミア特性を改善することことができる。
を示す平面図であって、図８の破線で囲まれた部分の状
態を示している。図５、図６は、Ｙ１、Ｙ２の付された
個所において接続されるものである。図５、図６におい
て、図１、図２に示した先の第１の実施例と共通する部
分には、同一の参照番号が付されているので、重複する
説明は省略する。本実施例の第１の実施例と異なるとこ
ろは、光電変換部１の垂直方向間の遮光を第２層目の第
４の金属配線８ｄで行うようにした点である。本実施例
の場合、第２層目の配線は、第４の金属配線８ｄ以外の
金属配線を含んでおらず、隣接する垂直電荷転送部２間
で同じクロックパルス電圧を伝送するものであるため、
光電変換部１の垂直方向間で第２層目の第４の金属配線
８ｄ同士を接続することが可能である。したがって、こ
の部分の接続配線により、光電変換部１間の遮光を行わ
せることができ、従来例および本発明の第１の実施例に
比べてスミア特性を改善することことができる。
【００１５】図７は、本発明の第３の実施例を示す平面
図であって、図８の破線で囲まれた部分の半分の状態を
示す平面図である。図７において、図１、図２に示した
先の第１の実施例と共通する部分には、同一の参照番号
が付されているので、重複する説明は省略する。この実
施例では、第１の金属配線８ａ、第３の金属配線８ｃ
を、垂直方向に隣接する光電変換部１間に延在させ、こ
れにより遮光を行わせている。本実施例では、光電変換
部１間の遮光を中電圧ＶM の垂直転送クロックのみを伝
送する第１、第３の金属配線８ａ、８ｃにより行ってい
るため、これらの金属配線を光電変換部と重なるように
形成しても光電変換部内に局所的なポテンシャル井戸が
形成されることがない。したがって、この実施例によ
り、電荷読み出し特性を劣化させることなくスミア特性
を改善することができる。
図であって、図８の破線で囲まれた部分の半分の状態を
示す平面図である。図７において、図１、図２に示した
先の第１の実施例と共通する部分には、同一の参照番号
が付されているので、重複する説明は省略する。この実
施例では、第１の金属配線８ａ、第３の金属配線８ｃ
を、垂直方向に隣接する光電変換部１間に延在させ、こ
れにより遮光を行わせている。本実施例では、光電変換
部１間の遮光を中電圧ＶM の垂直転送クロックのみを伝
送する第１、第３の金属配線８ａ、８ｃにより行ってい
るため、これらの金属配線を光電変換部と重なるように
形成しても光電変換部内に局所的なポテンシャル井戸が
形成されることがない。したがって、この実施例によ
り、電荷読み出し特性を劣化させることなくスミア特性
を改善することができる。
【００１６】以上好ましい実施例について説明したが、
本発明はこれら実施例に限定されるされるものではな
く、特許請求の範囲に記載された本願発明の要旨内にお
いて各種の変更が可能である。例えば、実施例では、４
相駆動方式埋め込みチャネル型固体撮像素子について説
明したが、これを４相以外の駆動方式のものや表面チャ
ネル型のものに変更することができる。また、転送電極
は、１層または３層のポリシリコンを用いて形成したも
のであってもよい。さらに、遮光膜を兼ねる給電配線
は、全部または１部を（例えば、第１層目の給電配線の
みを）遮光性の高い高融点金属やそのシリサイドによっ
て形成することができる。
本発明はこれら実施例に限定されるされるものではな
く、特許請求の範囲に記載された本願発明の要旨内にお
いて各種の変更が可能である。例えば、実施例では、４
相駆動方式埋め込みチャネル型固体撮像素子について説
明したが、これを４相以外の駆動方式のものや表面チャ
ネル型のものに変更することができる。また、転送電極
は、１層または３層のポリシリコンを用いて形成したも
のであってもよい。さらに、遮光膜を兼ねる給電配線
は、全部または１部を（例えば、第１層目の給電配線の
みを）遮光性の高い高融点金属やそのシリサイドによっ
て形成することができる。
【００１７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は、垂直電
荷転送部の構成要素である垂直電荷転送電極にクロック
パルスを供給する給電配線が、垂直電荷転送部の遮光膜
を兼ねる構造の固体撮像素子において、各垂直電荷転送
部上に全ての給電配線を配置するようにし、かつ垂直電
荷転送部の両端における光電変換部と重なり合う給電配
線に光電変換部から垂直電荷転送部へ信号電荷を読み出
す（転送する）高電圧を印加しないようにしたものであ
るので、本発明によれば、給電配線によって光電変換部
内に局所的にポテンシャル井戸が形成されるのを防止す
ることができ、スミア特性を劣化させることなく光電変
換部から垂直転送部への信号電荷の読み出し特性を改善
することができる。
荷転送部の構成要素である垂直電荷転送電極にクロック
パルスを供給する給電配線が、垂直電荷転送部の遮光膜
を兼ねる構造の固体撮像素子において、各垂直電荷転送
部上に全ての給電配線を配置するようにし、かつ垂直電
荷転送部の両端における光電変換部と重なり合う給電配
線に光電変換部から垂直電荷転送部へ信号電荷を読み出
す（転送する）高電圧を印加しないようにしたものであ
るので、本発明によれば、給電配線によって光電変換部
内に局所的にポテンシャル井戸が形成されるのを防止す
ることができ、スミア特性を劣化させることなく光電変
換部から垂直転送部への信号電荷の読み出し特性を改善
することができる。
【００１８】また、垂直電荷転送電極は、各垂直電荷転
送部において給電配線と接続されるため、垂直電荷転送
電極を水平方向に接続する必要がなくなり、光電変換部
の領域を垂直方向に拡大することが可能となり感度を向
上させることができる。また、垂直電荷転送電極同士を
水平方向に接続する配線を省略できることにより、垂直
電荷転送電極間の容量および半導体基板−垂直電荷転送
電極間の容量を削減して、クロックパルスの波形鈍りを
抑制することができる。
送部において給電配線と接続されるため、垂直電荷転送
電極を水平方向に接続する必要がなくなり、光電変換部
の領域を垂直方向に拡大することが可能となり感度を向
上させることができる。また、垂直電荷転送電極同士を
水平方向に接続する配線を省略できることにより、垂直
電荷転送電極間の容量および半導体基板−垂直電荷転送
電極間の容量を削減して、クロックパルスの波形鈍りを
抑制することができる。
【図１】本発明の第１の実施例を示す平面図の一部。
【図２】本発明の第１の実施例を示す平面図の一部。
【図３】図２のＡ−Ａ′線、Ｂ−Ｂ′線、Ｃ−Ｃ′線お
よびＤ−Ｄ′線の断面図。
よびＤ−Ｄ′線の断面図。
【図４】本発明の第１の実施例の動作を説明するため
の、図２のＢ−Ｂ′線の断面におけるポテンシャル図。
の、図２のＢ−Ｂ′線の断面におけるポテンシャル図。
【図５】本発明の第２の実施例を示す平面図の一部。
【図６】本発明の第２の実施例を示す平面図の一部。
【図７】本発明の第３の実施例を示す平面図。
【図８】固体撮像素子の概略平面図。
【図９】従来例の平面図の一部。
【図１０】従来例の平面図の一部。
【図１１】図１０のＡ−Ａ′線、Ｂ−Ｂ′線の断面図。
【図１２】垂直電荷転送電極に印加されるクロックパル
ス電圧の例を示す波形図。
ス電圧の例を示す波形図。
【図１３】従来例の問題点を説明するための、図１０の
Ｂ−Ｂ′線の断面におけるポテンシャル図。
Ｂ−Ｂ′線の断面におけるポテンシャル図。
１ 光電変換部 ２ 垂直電荷転送部 ３ 水平電荷転送部 ４ 出力回路部 ５ 素子分離部 ６ａ 第１の垂直電荷転送電極 ６ｂ 第２の垂直電荷転送電極 ７ コンタクトホール ８ａ 第１の金属配線 ８ｂ 第２の金属配線 ８ｃ 第３の金属配線 ８ｄ 第４の金属配線 ９ ｎ型半導体基板 １０ ｐ型ウェル層 １１ 光電変換部１の構成要素であるｎ型半導体領域 １２ 光電変換部１の構成要素であるｐ+ 型半導体領域 １３ 垂直電荷転送部２の電荷転送領域を構成するｎ型
半導体領域 １４ 素子分離部５を構成するｐ+ 型半導体領域 １５ 絶縁膜
半導体領域 １４ 素子分離部５を構成するｐ+ 型半導体領域 １５ 絶縁膜
Claims (4)
- 【請求項１】 二次元的に配置された光電変換部と、前
記光電変換部が垂直方向に並べられてなる光電変換部列
に沿って設けられ、前記光電変換部において生成された
信号電荷を読み出しこれを垂直方向に転送する、垂直電
荷転送電極と垂直電荷転送領域とを有する垂直電荷転送
部と、各垂直電荷転送部上に設けられた、前記垂直電荷
転送電極に垂直転送用クロックのみを供給する遮光膜を
兼ねる給電配線と、各垂直電荷転送部上に設けられた、
垂直転送用クロックおよび前記光電変換部から前記垂直
電荷転送領域へ信号電荷を読み出すための読み出しパル
スを供給する遮光膜を兼ねる給電配線と、を備え、前記
光電変換部と前記垂直電荷転送領域との間の領域を遮光
する給電配線は垂直転送用クロックのみを供給するもの
であることを特徴とする固体撮像素子。 - 【請求項２】 前記給電配線は２層の導電膜によって構
成され、前記光電変換部と前記垂直電荷転送領域との間
の領域を遮光する給電配線は、第１層導電膜によって形
成されていることを特徴とする請求項１記載の固体撮像
素子。 - 【請求項３】 前記光電変換部列の前記光電変換部間の
領域上に前記給電配線が延在していることを特徴とする
請求項１記載の固体撮像素子。 - 【請求項４】 前記給電配線の少なくとも一部は、高融
点金属または高融点金属シリサイド膜によって形成され
ていることを特徴とする請求項１記載の固体撮像素子。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5234014A JP2541470B2 (ja) | 1993-08-26 | 1993-08-26 | 固体撮像素子 |
| US08/291,539 US5442396A (en) | 1993-08-26 | 1994-08-16 | Solid-state image pickup device wherein plural power feeding wires serve as a light-shield film |
| EP94113228A EP0641026A3 (en) | 1993-08-26 | 1994-08-24 | Solid-state image pickup device comprising power feeding wires each divided into plural ones |
| KR1019940021032A KR0149734B1 (ko) | 1993-08-26 | 1994-08-25 | 복수의 배선으로 분리되어 있는 급전 배선을 구비한 고체 촬상 소자 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5234014A JP2541470B2 (ja) | 1993-08-26 | 1993-08-26 | 固体撮像素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0766382A true JPH0766382A (ja) | 1995-03-10 |
| JP2541470B2 JP2541470B2 (ja) | 1996-10-09 |
Family
ID=16964207
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5234014A Expired - Lifetime JP2541470B2 (ja) | 1993-08-26 | 1993-08-26 | 固体撮像素子 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5442396A (ja) |
| EP (1) | EP0641026A3 (ja) |
| JP (1) | JP2541470B2 (ja) |
| KR (1) | KR0149734B1 (ja) |
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| JP2005311208A (ja) * | 2004-04-23 | 2005-11-04 | Sharp Corp | 固体撮像素子およびその製造方法、電子情報機器 |
| JP2007134431A (ja) * | 2005-11-09 | 2007-05-31 | Sony Corp | 固体撮像装置およびその製造方法、並びにカメラ |
| JP2009194260A (ja) * | 2008-02-15 | 2009-08-27 | Sony Corp | 固体撮像装置、カメラ及び電子機器 |
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| JP3847811B2 (ja) * | 1995-06-30 | 2006-11-22 | キヤノン株式会社 | 撮像装置 |
| JPH09331055A (ja) * | 1996-06-10 | 1997-12-22 | Nec Corp | 固体撮像装置 |
| JP3346730B2 (ja) * | 1996-11-12 | 2002-11-18 | エルジー電子株式会社 | 交流形プラズマ表示装置の駆動方法及びそのシステム |
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| US6437307B1 (en) | 1997-09-12 | 2002-08-20 | Fraunhofer-Gesellschaft Zur Forderung Zur Angewandten Forshung E.V. | Image detection member and assembly of image detection members |
| US6977684B1 (en) | 1998-04-30 | 2005-12-20 | Canon Kabushiki Kaisha | Arrangement of circuits in pixels, each circuit shared by a plurality of pixels, in image sensing apparatus |
| JP2000223689A (ja) * | 1999-02-03 | 2000-08-11 | Toshiba Corp | 固体撮像装置 |
| JP4752447B2 (ja) * | 2005-10-21 | 2011-08-17 | ソニー株式会社 | 固体撮像装置およびカメラ |
| TW200746409A (en) * | 2005-12-01 | 2007-12-16 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Solid-state image pickup device and camera including the same |
| JP5396809B2 (ja) * | 2008-10-17 | 2014-01-22 | ソニー株式会社 | 固体撮像装置、カメラ、および、固体撮像装置の製造方法 |
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| US8274100B2 (en) | 2010-07-29 | 2012-09-25 | Truesense Imaging, Inc. | CCD sensors with multiple contact patterns |
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| CN110299373A (zh) * | 2012-03-30 | 2019-10-01 | 株式会社尼康 | 拍摄装置 |
| RU2657453C1 (ru) * | 2017-07-31 | 2018-06-14 | Вячеслав Михайлович Смелков | Способ формирования видеосигнала в "кольцевом" фотоприёмнике для компьютерной системы панорамного телевизионного наблюдения в условиях сложной освещённости и/или сложной яркости объектов |
| RU2657458C1 (ru) * | 2017-08-16 | 2018-06-14 | Вячеслав Михайлович Смелков | Способ формирования видеосигнала в "кольцевом" фотоприёмнике для компьютерной системы панорамного телевизионного наблюдения в условиях сложной освещённости и/или сложной яркости объектов |
| RU2657459C1 (ru) * | 2017-08-18 | 2018-06-14 | Вячеслав Михайлович Смелков | Способ формирования видеосигнала в "кольцевом" фотоприёмнике для компьютерной системы панорамного телевизионного наблюдения в условиях сложной освещённости и/или сложной яркости объектов |
| RU2656377C1 (ru) * | 2017-08-30 | 2018-06-05 | Вячеслав Михайлович Смелков | Способ формирования видеосигнала в "кольцевом" фотоприёмнике и сервере для компьютерной системы панорамного наблюдения в условиях сложной освещённости и/или сложной яркости объектов |
| RU2657449C1 (ru) * | 2017-09-04 | 2018-06-14 | Вячеслав Михайлович Смелков | Способ формирования видеосигнала в "кольцевом" фотоприёмнике и сервере для компьютерной системы панорамного наблюдения в условиях сложной освещённости и/или сложной яркости объектов |
| RU2671229C1 (ru) * | 2017-10-23 | 2018-10-30 | Вячеслав Михайлович Смелков | Способ формирования видеосигнала в телевизионно-компьютерной системе для контроля промышленных изделий, имеющих форму кругового кольца |
| RU2665695C1 (ru) * | 2017-11-03 | 2018-09-04 | Вячеслав Михайлович Смелков | Устройство компьютерной системы панорамного телевизионного наблюдения |
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| JPH03225915A (ja) * | 1990-01-31 | 1991-10-04 | Sharp Corp | 固体撮像素子 |
| JPH03256359A (ja) * | 1990-03-07 | 1991-11-15 | Sony Corp | 固体撮像素子 |
| JP2703416B2 (ja) * | 1991-03-29 | 1998-01-26 | シャープ株式会社 | インターライン転送型ｃｃｄ撮像装置の駆動方法 |
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1993
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1994
- 1994-08-16 US US08/291,539 patent/US5442396A/en not_active Expired - Fee Related
- 1994-08-24 EP EP94113228A patent/EP0641026A3/en not_active Withdrawn
- 1994-08-25 KR KR1019940021032A patent/KR0149734B1/ko not_active IP Right Cessation
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| JP2007134431A (ja) * | 2005-11-09 | 2007-05-31 | Sony Corp | 固体撮像装置およびその製造方法、並びにカメラ |
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