JPWO2010103814A1 - 固体撮像装置 - Google Patents

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Abstract

複数の光電変換部（３）と、複数の垂直転送電極（１１、１２）を有する複数の垂直転送部と、水平転送部（６）と、複数の振り分け転送電極（１３）を有する振り分け転送部（５）と、複数の垂直転送部及び振り分け転送部（５）の上に設けられた複数の第１の遮光膜（２１）及び第２の遮光膜（２２）とを備え、複数の第１の遮光膜（２１）及び第２の遮光膜（２２）は、導電性を有し、複数の第１の遮光膜（２１）は、第２の遮光膜（２２）と異なる層に形成され、複数の第１の遮光膜（２１）の少なくとも１つは、同じ行に属する複数の垂直転送電極（１１）と電気的に接続された配線として設けられ、振り分け転送部（５）の上の複数の第１の遮光膜（２１）の少なくとも１つは、複数の振り分け転送電極（１３）の少なくとも１つと電気的に接続された配線として設けられ、複数の第１の遮光膜（２１）は、水平転送部（６）と重ならない。

Description

本発明は、入射した光を電気信号に変換し、映像信号として出力する固体撮像装置の構造に関するものである。
従来、入射した光を電気信号に変換し、映像信号として出力する固体撮像装置が知られており、この固体撮像装置から得た映像信号に基づいて画像を表示するデジタルスチルカメラ（ＤＳＣ）が知られている。近年では、このような固体撮像装置を用いたカメラは、画質及び機能のさらなる向上が要望され、高画素化に伴う、画素の微細化が進んでいる。
このような固体撮像装置において、映像信号の出力スピードを向上させるために、出力映像信号の画素数を減らす駆動方法が従来から提案されている。その手法としては、例えば、読み出す画素を列方向・行方向に一定周期で間引く手法や、あるいは、複数の画素の信号電荷を混合する手法などが挙げられる。そして、これら画素の間引きや混合を実現するために、垂直転送部と水平転送部の間に、信号電荷の転送を制御する振り分け転送部を設けたものが考案されている（例えば、特許文献１参照）。
この振り分け転送部において、列毎に独立に制御する独立転送電極を設け、垂直転送部から水平転送部への信号電荷の転送を制御している。
振り分け転送部で信号電荷を制御するための、振り分け転送電極へ電気的に接続する配線について、従来の固体撮像装置の構成の一例を、図６Ａ、図６Ｂ及び図７を用いて説明する。
図６Ａは、従来の電荷結合素子（Charge Coupled Device；ＣＣＤ）を用いた固体撮像装置の構成の一例を示す平面図である。
画素部１３００は、入射した光を信号電荷に変換する光電変換部１１００と、得られた信号電荷を垂直方向（図中、下方向）に転送する垂直転送部とを含む。垂直転送された信号電荷は、水平転送部１１２０へ移動する際に、振り分け転送部にて、水平転送部１１２０への信号電荷の転送が制御される。水平転送部１１２０へ移動した信号電荷は水平方向（図中、左方向）へ転送され、信号電荷を電圧に変換して出力する出力部へ読み出される。
図６Ｂは、前記従来の固体撮像装置において、画素部１３００から水平転送部１１２０への信号電荷の読み出しを制御するための列方向に独立の駆動電極を有する振り分け転送部の概略構成を示す図である。この図６Ｂに示されるように、振り分け転送部の垂直転送部は、２ｎ＋１（ｎは１以上の整数）列毎に同じ電極構造を有し、島状に分離した独立駆動電極を備えている。
ここで、振り分け転送部の信号電荷は、振り分け転送電極に接続されたシャント配線を介して、振り分け転送電極に印加される電圧により転送が制御されている。図６Ａに示すように、シャント配線の一部は、水平転送部１１２０を跨いだ部分（図中、下方）に設置されたバスライン配線から、シャント配線を通じて振り分け転送部の振り分け転送電極まで電気的に接続されている。
図７は、振り分け転送部の詳細な配線レイアウトを示す図である。
同図に示すように、振り分け転送部上の配線は、画素部とは異なり、第１の配線１１７０（特許文献１の例ではタングステン）及び、第２の配線１１８０（特許文献１の例ではアルミニウム）で構成される。ここで、第１の配線１１７０と第２の配線１１８０とは、適当な位置１４１０でコンタクトを通じて、電気的に接続されている。
一方、前述のような間引き等を行う役割の振り分け転送電極への別の給電方法として、水平転送部上のシャント配線から水平転送部を跨いで配線し、かつ、画素部上のシャント配線からも垂直転送方向に配線した技術が知られている（例えば、特許文献２参照）。
図８は、その従来例の固体撮像装置の振り分け転送部付近の構成の一例を示す平面図である。
振り分け転送部には、ホールドゲート部１１７、ストレージゲート部１２１及び電荷蓄積部ＶＯＧが設置されている。各電極へのシャント配線１７１〜１７６（特許文献２の例では、２層目のポリシリコン）は、水平方向に配線された画素部上の配線１８１〜１８３、及び、水平転送部上の配線１８４〜１８６からコンタクトを介して、各電極へ電気的に接続されている。
特開２００６−１３１７６号公報 特開２００８−１９３０５０号公報
しかしながら、特許文献１及び２に開示の技術を適用した場合、シャント配線が水平転送部を跨いでしまうため、水平転送部の転送電極と振り分け転送部のシャント配線との間でカップリング容量をもつことになる。これにより、水平転送期間に、振り分け転送部よりもはるかに高速で駆動する水平転送駆動パルスが振り分け転送駆動パルスにクロストークとして乗ってしまい、振り分け転送電極下のポテンシャルが変調され、取り扱い電荷量が変動するという課題がある。その上、前記カップリング容量によって、消費電力が増加するという課題もある。
そこで本発明は、水平転送部に印加される駆動パルスによるクロストークを抑制し、入射光量に応じた正しい階調が得ることができる固体撮像装置を提供することを目的とする。
上記の目的を達成するために、本発明に係る固体撮像装置は、固体撮像装置であって、半導体基板に行列状に配置して設けられ、入射光を信号電荷に変換する複数の光電変換部と、前記光電変換部の各列に設けられ、前記光電変換部から読み出した信号電荷を垂直方向に転送する複数の垂直転送部と、信号電荷を水平方向に転送する水平転送部と、前記複数の垂直転送部から前記水平転送部に信号電荷を選択的に転送する振り分け転送部と、前記複数の垂直転送部及び前記振り分け転送部の上に設けられ、前記複数の垂直転送部への入射光を遮光する複数の第１の遮光膜及び第２の遮光膜とを備え、前記複数の垂直転送部のそれぞれは、複数の垂直転送電極を有し、前記複数の垂直転送電極のそれぞれに印加される垂直転送パルスにより信号電荷を垂直方向に転送し、前記振り分け転送部は、各垂直転送部に対応して設けられた複数の振り分け転送電極を有し、前記複数の振り分け転送電極のそれぞれに印加される振り分け転送パルスにより信号電荷を選択的に転送し、前記複数の第１の遮光膜及び前記第２の遮光膜は、導電性を有し、前記複数の第１の遮光膜は、前記第２の遮光膜と異なる層に形成され、前記複数の第１の遮光膜の少なくとも１つは、同じ行に属する複数の垂直転送電極と電気的に接続された配線として設けられ、前記振り分け転送部の上の前記複数の第１の遮光膜の少なくとも１つは、前記複数の振り分け転送電極の少なくとも１つと電気的に接続された配線として設けられ、前記複数の第１の遮光膜は、前記水平転送部と重ならない。
これにより、複数の第１の遮光膜のそれぞれと、水平転送部との間のカップリング容量を低減できる。よって、このカップリング容量に起因する、水平転送部に印加される駆動パルスと振り分け転送パルスとのクロストークを抑制できる。したがって、クロストークによる複数の振り分け転送電極の下の転送チャネルの電位ポテンシャルの変調を抑制でき、入射光量に応じた正しい階調を得ることができる。また、カップリング容量を低減できることにより、消費電力を抑制できる。
また、前記第２の遮光膜は、複数のサブ遮光膜を有し、前記振り分け転送部の上の前記複数のサブ遮光膜の少なくとも１つは、前記複数の振り分け転送電極の他の少なくとも１つと電気的に接続された配線として設けられ、前記複数のサブ遮光膜は、前記水平転送部と重ならなくてもよい。
これにより、振り分け転送電極の垂直方向の電極長を長くすることなく、振り分け転送部の上に振り分け転送電極へ振り分け転送パルスを印加するための配線として設けられた第１の遮光膜及びサブ遮光膜の配線幅を太くできる。つまり、振り分け転送パルスを印加する配線の抵抗を抑制できる。よって、振り分け転送パルスの周波数の高速化に対応でき、固体撮像装置の高速動作が可能となる。
また、前記垂直転送部の上の前記複数のサブ遮光膜の少なくとも１つは、同じ行に属する複数の垂直転送電極と電気的に接続された配線として設けられていてもよい。
これにより、複数の垂直転送電極と電気的に接続された配線として設けられた第１の遮光膜及びサブ遮光膜の配線幅を太くできる。つまり、垂直転送パルスを印加する配線の抵抗を抑制できる。よって、垂直転送パルスの周波数の高速化に対応でき、固体撮像装置の高速動作が可能となる。
また、前記複数の垂直転送電極及び前記複数の振り分け転送電極は、前記複数の第１の遮光膜と電気的に接続されていてもよい。
これにより、製造コストを削減できる。
また、前記複数の第１の遮光膜は、前記半導体基板に対して前記第２の遮光膜より近い層に形成されていてもよい。
これにより、振り分け転送電極と、当該振り分け転送電極に電気的に接続された第１の遮光膜とを電気的に接続するコンタクトを形成する際のエッチングのマージンを少なくできる。
また、前記複数の振り分け転送電極のそれぞれの垂直方向の電極長は、前記複数の垂直転送電極のそれぞれの垂直方向の電極長よりも長くてもよい。
これにより、複数の振り分け転送電極に接続された振り分け転送部の上の複数の第１の遮光膜の配線幅を広く取ることができるので、振り分け転送パルスの周波数の高速化に対応できる。
また、前記複数の振り分け転送電極、単層で構成され、前記複数の振り分け転送電極の水平方向の電極長は、前記複数の垂直転送電極のそれぞれの水平方向の電極長よりも長くてもよい。
これにより、振り分け転送部の上面の段差の影響により、振り分け転送部の上の複数の第１の遮光膜間の配線残りによるショートを未然に防ぐことができる。また、各振り分け転送電極の水平方向の電極長を長くしても、例えば光電変換部の領域を確保するための開口部が存在しないことから、振り分け転送部の転送チャネルの幅を垂直転送部の転送チャネルの幅に比べて広く取ることができる。よって、ナローチャネル効果を利用して、振り分け転送部の転送チャネルの電位を深くし、転送電界の低下を抑制することにより、転送効率の悪化を防ぐことができる。
また、前記固体撮像装置は、さらに、前記複数の光電変換部と、前記複数の振り分け転送電極のうち隣り合う振り分け転送電極間との上に、反射防止膜を備えてもよい。
これにより、振り分け転送部の上面の平坦性を向上させ、振り分け転送部の上の複数の第１の遮光膜を形成する際に振り分け転送部の上の複数の第１の遮光膜間の配線残りが原因となるショートを防ぐことができる。
本発明の固体撮像装置は、水平転送部に印加される駆動パルスによるクロストークを抑制し、入射光量に応じた正しい階調を得ることができる。
図１は、本発明の第１の実施形態に係る固体撮像装置の概略を示す平面図である。 図２は、画素部のレイアウト構成の一例として、画素部の一部を拡大して示す図である。 図３は、振り分け転送部のレイアウト構成の一例として、振り分け転送部の一部とその周辺を拡大して示すレイアウト図である。 図４は、本発明の第２の実施形態に係る固体撮像装置の画素部レイアウト構成の一例として、画素部の一部を拡大して示す図である。 図５は、振り分け転送部のレイアウト構成の一例として、振り分け転送部の一部とその周辺を拡大して示すレイアウト図である。 図６Ａは、従来の固体撮像装置の構成の一例を示す平面図である。 図６Ｂは、振り分け転送部の概略構成を示す図である。 図７は、振り分け転送部の詳細な配線レイアウトを示す図である。 図８は、従来例の固体撮像装置の振り分け転送部付近の構成の一例を示す平面図である。
以下、図面を参照して本発明における実施形態を詳細に説明する。
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態に係る固体撮像装置は、半導体基板に行列状に配置して設けられ、入射光を信号電荷に変換する複数の光電変換部と、光電変換部の各列に設けられ、光電変換部から読み出した信号電荷を垂直方向に転送する複数の垂直転送部と、信号電荷を水平方向に転送する水平転送部と、複数の垂直転送部から水平転送部に信号電荷を選択的に転送する振り分け転送部と、複数の垂直転送部及び振り分け転送部の上に設けられ、複数の垂直転送部への入射光を遮光する複数の第１の遮光膜及び第２の遮光膜とを備え、複数の垂直転送部のそれぞれは、複数の垂直転送電極を有し、複数の垂直転送電極のそれぞれに印加される垂直転送パルスにより信号電荷を垂直方向に転送し、振り分け転送部は、各垂直転送部に対応して設けられた複数の振り分け転送電極を有し、複数の振り分け転送電極のそれぞれに印加される振り分け転送パルスにより信号電荷を選択的に転送し、複数の第１の遮光膜及び第２の遮光膜は、導電性を有し、複数の第１の遮光膜は、第２の遮光膜と異なる層に形成され、複数の第１の遮光膜の少なくとも１つは、同じ行に属する複数の垂直転送電極と電気的に接続された配線として設けられ、振り分け転送部の上の複数の第１の遮光膜の少なくとも１つは、複数の振り分け転送電極の少なくとも１つと電気的に接続された配線として設けられ、複数の第１の遮光膜は、水平転送部と重ならない。
これにより、本実施形態に係る固体撮像装置は、水平転送部に印加される駆動パルスによるクロストークを抑制し、入射光量に応じた正しい階調を得ることができる。
図１は、本発明の第１の実施形態に係る固体撮像装置の概略を示す平面図である。
同図に示すように、本実施形態に係る固体撮像装置１は、画素部２と、振り分け転送部５と、水平転送部６と、出力部７と、シャント配線８とを備える。
この画素部２は、２次元的に配列された複数の光電変換部３と、光電変換部３に隣接して設けられ、光電変換部３から読み出した信号電荷を垂直方向（図中、下方向）に転送する垂直転送チャネル４が光電変換部３に隣接して備えられている。
光電変換部３としては、フォトダイオードが用いられ、入射光を信号電荷に変換する。図示はしていないが、光電変換部３は半導体基板（例えば、ｎ型のシリコン基板）に設けられている。光電変換部３の各々には、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、及び青（Ｂ）の３色のカラーフィルタが配列されている。本実施形態では、垂直・水平方向に２画素おきにＲＧＢのそれぞれのフィルタが周期的に配置されている。
垂直転送チャネル４は、半導体基板の表層側に形成されたｎ型の拡散層（図示はしていない）である。この垂直転送チャネル４は、本実施形態では６相駆動の垂直転送電極Ｖ１〜Ｖ６と、振り分け転送電極Ｖ７Ｌ、Ｖ７Ｃ、Ｖ７Ｒ、Ｖ８Ｌ、Ｖ８Ｃ及びＶ８Ｒに印加される駆動パルスφＶ１〜φＶ６と、振り分け転送パルスφＶ７Ｌ、φＶ７Ｃ、φＶ７Ｒ、φＶ８Ｌ、φＶ８Ｃ及びφＶ８Ｒとによって電位ポテンシャルが変動する。この垂直転送チャネル４は、画素部２が有する第１サブ転送チャネル４ａと、振り分け転送部５が有する第２サブ転送チャネル４ｂとから構成される。つまり、第１サブ転送チャネル４ａと垂直転送電極Ｖ１〜Ｖ６とは、駆動パルスφＶ１〜φＶ６に応じて光電変換部３から読み出した信号電荷を垂直方向に転送する、本発明の垂直転送部である。
振り分け転送部５は、画素部２から転送された信号電荷を選択的に水平転送部６へ転送する。この振り分け転送部５は、振り分け転送電極Ｖ７Ｌ、Ｖ７Ｃ、Ｖ７Ｒ、Ｖ８Ｌ、Ｖ８Ｃ及びＶ８Ｒと、第２サブ転送チャネル４ｂとを有する。具体的には、この振り分け転送部５は、シャント配線８を介して振り分け転送電極Ｖ７Ｌ、Ｖ７Ｃ、Ｖ７Ｒ、Ｖ８Ｌ、Ｖ８Ｃ及びＶ８Ｒに印加される振り分け転送パルスφＶ７Ｌ、φＶ７Ｃ、φＶ７Ｒ、φＶ８Ｌ、φＶ８Ｃ及びφＶ８Ｒに応じて、画素部２から転送された信号電荷を選択的に水平転送部６に転送する。なお、駆動パルスφＶ１〜φＶ６は本発明の垂直転送パルスであり、振り分け転送パルスφＶ７Ｌ、φＶ７Ｃ、φＶ７Ｒ、φＶ８Ｌ、φＶ８Ｃ及びφＶ８Ｒは本発明の振り分け転送パルスである。
水平転送部６は、例えば２相駆動であり、振り分け転送部５から転送された信号電荷を、水平転送パルスφＨ１及びφＨ２に応じて水平方向に転送する。
出力部７は、水平転送部６から転送された信号電荷を電圧に変換して出力する。
シャント配線８は、振り分け転送部５へ振り分け転送パルスφＶ７Ｌ、φＶ７Ｃ、φＶ７Ｒ、φＶ８Ｌ、φＶ８Ｃ及びφＶ８Ｒを印加するための配線であり、水平転送部６を跨がずに、振り分け転送部５の上のみで配線される。言い換えると、シャント配線８は水平転送部６と重ならずに、振り分け転送部５の上で、水平方向に配線される。
次に、本実施形態に係る固体撮像装置１の詳細な構成について説明する。
図２は、画素部のレイアウト構成の一例として、画素部の一部を拡大して示す図である。
同図に示すように、第１サブ転送チャネル４ａの上には、単層で形成された複数の垂直転送電極１１及び１２が配置されている。具体的には、図２では、第１サブ転送チャネル４ａの上には単位画素あたり２つの垂直転送電極１１及び１２が設けられている。垂直転送電極１１及び１２としては、例えば、単層のポリシリコン膜等の導電膜からなる（振り分け転送部５が有する振り分け転送電極Ｖ７Ｌ、Ｖ７Ｃ、Ｖ７Ｒ、Ｖ８Ｌ、Ｖ８Ｃ及びＶ８Ｒや水平転送部６が有する水平転送電極も同様）。また、垂直転送電極１１及び１２の上層には、絶縁膜（図示はしていない）を介して、導電性を有する第１の遮光膜２１及び第２の遮光膜２２が設けられている。
これら第１の遮光膜２１及び第２の遮光膜２２は、例えば、ＣＶＤ法やスパッタリング法等を利用して、タングステン等の遮光性金属薄膜で成膜されている。図２の例では、第２の遮光膜２２は第１の遮光膜２１よりも上に配置されており、第１の遮光膜２１及び第２の遮光膜２２が、第１サブ転送チャネル４ａを遮光するとともに、垂直転送電極１１及び１２に駆動パルスφＶ１〜φＶ６を印加する配線としても機能している。
また、第１の遮光膜２１は、光電変換部３と重ならないように水平方向に沿って格子状に配置され、コンタクト１５を通じて光電変換部３に隣接する垂直転送電極１１に接続されている。第２の遮光膜２２は、第１の遮光膜２１が分離されている領域の上層に形成され、コンタクト１５を通じて光電変換部３から離れた垂直転送電極１２に同様に接続されている。言い換えると、第１の遮光膜２１は、同じ行に属する複数の垂直転送電極１１と電気的に接続された配線として設けられ、第２の遮光膜２２は、同じ行に属する複数の垂直転送電極１２と電気的に接続された配線として設けられている。
なお、垂直転送電極１１及び１２は、上述の垂直転送電極Ｖ１〜Ｖ６に対応する。以降、垂直転送電極Ｖ１〜Ｖ６を特に区別せず、光電変換部３に隣接する垂直転送電極を垂直転送電極１１、光電変換部３から離れた垂直転送電極を垂直転送電極１２と記載する。
また、一の行に属する複数の垂直転送電極１１と電気的に接続された第１の遮光膜２１と、他の一の行に属する複数の垂直転送電極１１と電気的に接続された第１の遮光膜２１とは、互いに独立して形成されている。同様に、一の行に属する複数の垂直転送電極１２と電気的に接続された第２の遮光膜２２と、他の一の行に属する複数の垂直転送電極１２と電気的に接続された第２の遮光膜２２とは、互いに独立して形成されている。
次に、第１の遮光膜２１と第２の遮光膜２２とが、振り分け転送部５において、シャント配線８として用いられている一例を説明する。
図３は、本実施形態に係る固体撮像装置１の振り分け転送部５のレイアウト構成の一例として、振り分け転送部５の一部とその周辺を拡大して示すレイアウト図である。
同図に示すように、振り分け転送部５は、複数の振り分け転送電極１３を有する。この複数の振り分け転送電極１３は、上述の振り分け転送電極Ｖ７Ｌ、Ｖ７Ｃ、Ｖ７Ｒ、Ｖ８Ｌ、Ｖ８Ｃ及びＶ８Ｒに対応する。以降、振り分け転送電極Ｖ７Ｌ、Ｖ７Ｃ、Ｖ７Ｒ、Ｖ８Ｌ、Ｖ８Ｃ及びＶ８Ｒを特に区別しない場合、単に振り分け転送電極１３と記載する。
振り分け転送部５の上の第１の遮光膜２１は、複数の振り分け転送電極１３の少なくとも１つとコンタクト１５を介して電気的に接続された配線として設けられている。また、振り分け転送部５の上の第２の遮光膜２２は、複数の振り分け転送電極１３の他の少なくとも１つとコンタクト１５を介して電気的に接続された配線として設けられている。つまり、振り分け転送部５の上の第１の遮光膜２１及び第２の遮光膜２２のそれぞれは、図１に示すシャント配線８として設けられている。
水平転送部６は、水平方向に並んで配置された複数の水平転送電極１４を有し、複数の水平転送電極１４に印加される水平転送パルスφＨ１及びφＨ２により、信号電荷を水平方向に転送する。
ところで、第１の遮光膜２１及び第２の遮光膜２２は、水平転送部６と重ならないように配置されている。
これにより、本実施形態に係る固体撮像装置１は、振り分け転送部５の上のシャント配線８である第１の遮光膜２１及び第２の遮光膜２２と、水平転送電極１４とのカップリング容量を低減できる。これにより、このカップリング容量に起因する水平転送パルスφＨ１及びφＨ２と振り分け転送パルスφＶ７Ｌ、φＶ７Ｃ、φＶ７Ｒ、φＶ８Ｌ、φＶ８Ｃ及びφＶ８Ｒとのクロストークを抑制できる。したがって、クロストークにより振り分け転送部５の第２サブ転送チャネル４ｂの電位ポテンシャルの変調を抑制でき、入射光量に応じた正しい階調を得ることができる。
また、カップリング容量を低減できることで、本実施形態に係る固体撮像装置１は消費電力を抑制できる。
ところで、振り分け転送電極１３は、各第２サブ転送チャネル４ｂの上に垂直方向に２つ並んで配置されている。
ここで、振り分け転送電極１３を、振り分け転送パルスφＶ７Ｌ、φＶ７Ｃ、φＶ７Ｒ、φＶ８Ｌ、φＶ８Ｃ及びφＶ８Ｒにより複数列毎に独立に制御しようとすると、振り分け転送部５の上に設けられた第１の遮光膜２１及び第２の遮光膜２２を、垂直方向に並んだ２つの振り分け転送電極１３の上に形成することが必要となる。
このとき、各振り分け転送電極１３の垂直方向の電極長と各垂直転送電極１１及び１２の垂直方向の電極長とが等しい場合、１つの振り分け転送電極１３の上に設けられる第１の遮光膜２１及び第２の遮光膜２２の配線密度は、１つの垂直転送電極１１及び１２の上に設けられる第１の遮光膜２１及び第２の遮光膜２２の配線密度と比較して、高くなってしまう。
つまり、図３の例で言えば、振り分け転送部５は、独立した振り分け転送電極１３が多いため、１行（１転送電極）につき、３配線分のスペース（垂直方向の電極長）が必要になる。そこで、各振り分け転送電極１３の垂直方向の電極長を、各垂直転送電極１１及び１２の垂直方向の電極長より長くしている。
これにより、振り分け転送部５の上の第１の遮光膜２１及び第２の遮光膜２２の配線幅を広く取ることができるので、振り分け転送パルスφＶ７Ｌ、φＶ７Ｃ、φＶ７Ｒ、φＶ８Ｌ、φＶ８Ｃ及びφＶ８Ｒの周波数の高速化に対応できる。つまり、本実施形態に係る固体撮像装置１の高速動作を可能とする。
また、振り分け転送部５の上の第１の遮光膜２１の材料は、画素部２の上の第１の遮光膜２１の材料と同じであり、振り分け転送部５の上の第２の遮光膜２２の材料は、画素部２の上の第２の遮光膜２２の材料と同じである。例えば、第１の遮光膜２１の材料及び第２の遮光膜２２の材料はタングステンが使いられる。
これにより、新たな配線層の追加なしにシャント配線８を設置できるので、固体撮像装置１の製造が容易である。
ところで、図３に示すように、本実施形態に係る固体撮像装置１は、さらに、画素部２のＯＢ部（光学的黒領域）ｏｂ、振り分け転送部５及び水平転送部６の上に形成され、ＯＢ部ｏｂ、振り分け転送部５及び水平転送部６への入射光を遮光する遮光層２３を有する。
前述した特許文献１記載の固体撮像装置は、ＯＢ部などの遮光膜に用いていた材料（アルミニウム）を振り分け転送部の配線に用いて、振り分け転送部の上の遮光膜はＯＢ部などの遮光膜とは別の遮光膜を用いている。したがって、例えば、図７の所定の位置１４２０のように振り分け転送部の上の遮光膜１４００にコンタクトが貫通するコンタクトウィンドウを設ける必要がある。これにより、従来の固体撮像装置は、コンタクトウィンドウから漏れ込む入射光によりスミアが発生するという課題がある。
これに対し、本実施形態に係る固体撮像装置１では、振り分け転送部５のシャント配線８として、画素部２の上に設けた第１の遮光膜２１及び第２の遮光膜２２と同様に、第１の遮光膜２１及び第２の遮光膜を利用する。これにより、例えば特許文献１記載の固体撮像装置のようにＯＢ部などの遮光膜に用いていたアルミニウムを振り分け転送部５のシャント配線８として配線する必要がない。よって、振り分け転送部５の上層にもＯＢ部と同様に、遮光層２３を配置できる。ゆえに、この部分における振り分け転送部５の第２サブ転送チャネル４ｂに入射光が漏れ込みにくくなる。
よって、本実施形態に係る固体撮像装置１は、スミアの発生を抑制し、高い光学特性を実現できる。
なお、振り分け転送部５は、複数の振り分け転送電極１３間のギャップ部１６を除き、開口部は設けられていないことが望ましい。言い換えると、各振り分け転送電極１３の水平方向の電極長は、各垂直転送電極１１及び１２の水平方向の電極長より長いことが望ましい。さらには、各振り分け転送電極１３の水平方向の電極長は、できるだけ長いことが望ましい。これは、振り分け転送部５において、開口部が存在することにより発生し得る段差の影響によって、水平方向に配置された異なるシャント配線８間の配線残りによるショートを未然に防ぐことを目的とする。また、各振り分け転送電極１３の水平方向の電極長を長くしても、例えば光電変換部の領域を確保するための開口部が存在しないことから、第２サブ転送チャネル４ｂの幅を第１サブ転送チャネル４ａの幅に比べて広く取ることができるので、ナローチャネル効果を利用して第２サブ転送チャネル４ｂの電位を深くし、転送電界の低下を抑制することにより、転送効率の悪化を防ぐことができる。
また、振り分け転送部５において、複数の振り分け転送電極１３間のギャップ部１６には、画素部２で使用している反射防止膜を配置することが望ましい。言い換えると、固体撮像装置１は、複数の光電変換部３と、隣り合う振り分け転送電極１３間との上に、反射防止膜を備えることが望ましい。これにより、既存の膜を用いて新たな工程を追加することなしに、振り分け転送部５のギャップ部１６上の平坦性を向上させ、シャント配線８がギャップ部１６を跨いで形成する際に生じやすい配線残りによる、異なるシャント配線８間のショートを抑制することが可能となる。
以上のように、本実施形態に係る固体撮像装置１は、半導体基板に行列状に配置して設けられ、入射光を信号電荷に変換する複数の光電変換部３と、光電変換部３の各列に設けられ、光電変換部３から読み出した信号電荷を垂直方向に転送する複数の垂直転送部と、信号電荷を水平方向に転送する水平転送部６と、複数の垂直転送部から水平転送部６に信号電荷を選択的に転送する振り分け転送部５と、複数の垂直転送部及び振り分け転送部５との上に設けられ、複数の第１サブ転送チャネル４ａへの入射光を遮光する複数の第１の遮光膜２１及び第２の遮光膜２２とを備え、複数の垂直転送部のそれぞれは、複数の垂直転送電極１１及び１２を有し、複数の垂直転送電極１１及び１２のそれぞれに印加される駆動パルスφＶ１〜φＶ６により信号電荷を垂直方向に転送し、振り分け転送部５は、各垂直転送部に対応して設けられた複数の振り分け転送電極１３を有し、複数の振り分け転送電極１３のそれぞれに印加される振り分け転送パルスφＶ７Ｌ、φＶ７Ｃ、φＶ７Ｒ、φＶ８Ｌ、φＶ８Ｃ及びφＶ８Ｒにより信号電荷を選択的に転送し、複数の第１の遮光膜２１及び第２の遮光膜２２は、導電性を有し、複数の第１の遮光膜２１は、第２の遮光膜２２と異なる層に形成され、複数の第１の遮光膜２１の少なくとも１つは、同じ行に属する複数の垂直転送電極１１と電気的に接続された配線として設けられ、振り分け転送部５の上の複数の第１の遮光膜２１の少なくとも１つは、複数の振り分け転送電極１３の少なくとも１つと電気的に接続された配線として設けられ、複数の第１の遮光膜２１は、水平転送部６と重ならない。
これによれば、本実施形態に係る固体撮像装置１は、水平転送パルスφＨ１及びφＨ２によるクロストークを抑制し、入射光量に応じた正しい階調が得られる。言い換えると、シャント配線８と水平転送電極１４間のクロストークを抑制できる。また、クロストークを抑制することで、消費電力も抑制できる。
また、振り分け転送部５の上の複数の第２の遮光膜２２は、複数の振り分け転送電極１３の他の少なくとも１つと電気的に接続されたシャント配線８として設けられている。
これにより、振り分け転送電極１３に接続されるシャント配線８の配線幅を太くできる。つまり、シャント配線８の配線抵抗を抑制できる。よって、振り分け転送パルスφＶ７Ｌ、φＶ７Ｃ、φＶ７Ｒ、φＶ８Ｌ、φＶ８Ｃ及びφＶ８Ｒの周波数の高速化に対応できる。したがって、固体撮像装置１の高速動作を可能とする。
また、画素部２の上の複数の第２の遮光膜２２は、同じ行に属する複数の垂直転送電極１２と電気的に接続された配線として設けられている。
これにより、垂直転送電極１１と垂直転送電極１２とは異なる遮光膜に接続されるので、垂直転送電極１１に接続される配線及び垂直転送電極１２に接続される配線の配線幅を太くできる。つまり、配線抵抗を抑制できる。よって、駆動パルスφＶ１〜φＶ６の周波数の高速化に対応できる。したがって、固体撮像装置１の高速動作を可能とする。なお、本実施形態において、各第２の遮光膜２２は本発明のサブ遮光膜である。
（第２の実施形態）
第２の実施形態に係る固体撮像装置は、第１の実施形態に係る固体撮像装置１とほぼ同じであるが、第１の実施形態に係る固体撮像装置１と比較して、各垂直転送電極１１及び１２と、各振り分け転送電極１３とが第１の遮光膜と電気的に接続されている点が異なる。
以下、本発明の第２の実施形態に係る固体撮像装置を、図１、図４及び図５を参照しながら説明する。
本実施形態に係る固体撮像装置の概略構成は、図１に示した第１の実施形態に係る固体撮像装置１の概略構成と同様に、振り分け転送部５に接続されたシャント配線８が水平転送部６と重ならずに設置された構造を有するので、図１を用いての詳細な説明の繰り返しは省略する。ここでは、第１の実施形態との相違点について、以下に具体的に説明する。
本実施形態に係る固体撮像装置は、実施形態１に係る固体撮像装置１とほぼ同じであるが、固体撮像装置１と比較して、画素部２において、第１の遮光膜及び第２の遮光膜のうち、どちらか一方のみが垂直転送電極へ駆動パルスφＶ１〜φＶ６を印加するシャント配線として機能している点が異なる。つまり、残りの一方は、遮光膜としてのみの機能を有する点が異なる。
また、振り分け転送部５においても、第１の遮光膜及び第２の遮光膜の一方がシャント配線８として機能している点が異なる。
図４は、本実施形態に係る固体撮像装置の画素部のレイアウト構成の一例として、画素部の一部を拡大して示す図である。
同図に示すように、本実施形態に係る固体撮像装置の画素部２の上には、図２に示した第１の遮光膜２１及び第２の遮光膜２２に代わり、第１の遮光膜４１及び第２の遮光膜４２が設けられている。
この第１の遮光膜４１及び第２の遮光膜４２は、図２に示した第１の遮光膜２１及び第２の遮光膜２２と比較して、第１サブ転送チャネル４ａへの入射光を遮光する点が同じである。しかし、第１の遮光膜４１が、第１の遮光膜２１と比較して、さらに各垂直転送電極１２と電気的に接続され、第２の遮光膜４２が、第２の遮光膜２２と比較して、各垂直転送電極１２と電気的に接続されずに、第１サブ転送チャネル４ａへの入射光を遮光する遮光膜としてのみの機能を有する点が異なる。つまり、各第１の遮光膜４１は、同じ行に属する複数の垂直転送電極１１及び複数の垂直転送電極１２と電気的に接続された配線として設けられている。言い換えると、画素部２の複数の垂直転送電極１１及び複数の垂直転送電極１２は、第１の遮光膜４１を介して、駆動パルスφＶ１〜φＶ６が印加される。
ここで、例えば、図４のように、配線の機能を有する第１の遮光膜４１の配線幅を図２に示した第１の遮光膜２１より狭めることができれば、単位画素あたり複数の垂直転送電極１１及び垂直転送電極１２を有しても、１層のみで配線を形成することができ、第２の遮光膜４２は単に遮光膜として設けることができる。あるいは、単位画素あたり、第１サブ転送チャネル４ａの上に、１つの垂直転送電極のみで形成されているような場合であれば、図４のように２つの垂直転送電極１１及び１２が形成されている場合に比べて配線密度が低いことから、画素部の配線が１つの遮光膜のみで、より形成しやすくなる。
次に、第１の遮光膜４１がシャント配線８として用いられている一例を説明する。
図５は、本実施形態に係る固体撮像装置１の振り分け転送部５のレイアウト構成の一例として、振り分け転送部５の一部とその周辺を拡大して示すレイアウト図である。なお、図３に示した要素と同一の要素については、同一の参照符号を付して、説明の繰り返しを省略する。
振り分け転送部５の機能は第１の実施形態と同様であるが、本実施形態では、振り分け転送電極１３へ給電するシャント配線８が、第１の遮光膜４１のみ（つまり１層）で形成されていることを特徴とする。
振り分け転送部５が第１の実施形態と同じ機能を有する場合、第１の遮光膜４１のみでシャント配線８を形成するには、画素部２の配線として設けられた第１の遮光膜４１と同様に、振り分け転送部５の上の第１の遮光膜４１の配線幅を狭めるか、あるいは、第１の実施形態より振り分け転送電極１３の電極長を長く形成すれば配線形成が可能である。つまり、本実施形態に係る固体撮像装置の振り分け転送電極１３の垂直方向の電極長を、第１の実施形態に係る固体撮像装置１の振り分け転送電極１３の垂直方向の電極長よりも長く形成することにより、配線形成が可能である。
言い換えると、本実施形態に係る固体撮像装置において、全てのシャント配線８は同層に形成されるので、本実施形態に係る固体撮像装置のシャント配線８が第１の実施形態に係る固体撮像装置１のシャント配線８と同じ配線幅を実現するには、シャント配線８間のマージン等もより多く必要となる。よって、シャント配線８を２層で形成していた第１の実施形態に係る固体撮像装置１の振り分け転送電極１３の垂直方向の電極長と比べて、本実施形態に係る固体撮像装置の振り分け転送電極１３の垂直方向の電極長を長くする必要がある。
なお、シャント配線８を１層のみ（第１の遮光膜４１）で形成する場合、第１の実施形態のようにシャント配線８を２層（第１の遮光膜２１及び第２の遮光膜２２）で形成する場合と比較して、シャント配線８として設けられずに遮光膜として設けられた第２の遮光膜４２と振り分け転送電極１３とを接続するコンタクト１５が不要となる。
よって、本実施形態に係る固体撮像装置は、シャント配線８を２層で形成する第１の実施形態に係る固体撮像装置１に比べ、工程削減が可能であり、製造コストが削減できる。
また、第１の遮光膜４１は、半導体基板に対して第２の遮光膜４２より近い層に形成されている。言い換えると、第２の遮光膜４２に比べると、第１の遮光膜４１は低い位置にあることから、第１の遮光膜４１に接続されるコンタクトと、第２の遮光膜に接続されるコンタクトとを比較した場合に、第１の遮光膜４１に接続されるコンタクトを形成する際のエッチングのマージンが第２の遮光膜４２に接続されるコンタクトを形成する際のエッチングのマージンに比べて少なくて済む。したがって、本実施形態に係る固体撮像装置は、実施形態１に係る固体撮像装置１よりも、シャント配線８に使用できる領域を広く取ることができる。
また、振り分け転送部５は、複数の振り分け転送電極１３間のギャップ部１６を除き、開口部は設けられていないことが望ましい。これは、振り分け転送部５において、開口部が存在することで発生し得る段差の影響で、水平方向に配置された異なるシャント配線８間の配線残りによるショートを未然に防ぐことを目的とする。また、各振り分け転送電極１３の水平方向の電極長を長くしても、開口部が存在しないことから、第２サブ転送チャネル４ｂの幅を第１サブ転送チャネル４ａの幅に比べて広く取ることができるので、ナローチャネル効果を利用してこの部分の電位を深くし、転送電界の低下を抑制して、転送効率の悪化を防ぐことができる。
また、振り分け転送部５において、複数の振り分け転送電極１３間のギャップ部１６には、画素部２で使用している反射防止膜を配置することが望ましい。これにより、第１の実施形態と同様に、新たな工程の追加なしに、振り分け転送部５のギャップ部１６上の平坦性を向上させ、シャント配線８がギャップ部１６を跨いで形成する際に生じやすい配線残りによる、異なるシャント配線８間のショートを抑制できる。
以上のように、本実施形態に係る固体撮像装置は、第１の実施形態に係る固体撮像装置１と比較して、第１の遮光膜２１及び第２の遮光膜２２に代わり、同じ行に属する複数の垂直転送電極１１及び複数の垂直転送電極１２と電気的に接続された複数の第１の遮光膜４１と、第１サブ転送チャネル４ａへの入射光を遮光する第２の遮光膜４２とを備える。つまり、複数の垂直転送電極１１及び複数の垂直転送電極１２は、複数の第１の遮光膜４１を介して、駆動パルスφＶ１〜φＶ６が印加される。
また、本実施形態に係る固体撮像装置は、複数の振り分け転送電極１３が複数の第１の遮光膜４１と電気的に接続されている。つまり、複数の振り分け転送電極１３は、複数の第１の遮光膜４１を介して、振り分け転送パルスφＶ７Ｌ、φＶ７Ｃ、φＶ７Ｒ、φＶ８Ｌ、φＶ８Ｃ及びφＶ８Ｒが印加される。
これにより、本実施形態に係る固体撮像装置は、第１の実施形態に係る固体撮像装置１と比較して、さらに低コストで製造できる。
以上、本発明の実施形態に基づいて説明したが、本発明は、これら実施形態に限定されるものではない。本発明の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を本実施形態に施したものや、異なる実施形態における構成要素を組み合わせて構築される形態も、本発明の範囲内に含まれる。
本発明は、例えばデジタルスチルカメラ等に用いられる固体撮像装置に有用である。
１ 固体撮像装置
２、１３００ 画素部
３、１１００ 光電変換部
４ 垂直転送チャネル
４ａ 第１サブ転送チャネル
４ｂ 第２サブ転送チャネル
５ 振り分け転送部
６、１１２０ 水平転送部
７ 出力部
８、１７１〜１７６ シャント配線
１１、１２ 垂直転送電極
１３ 振り分け転送電極
１４ 水平転送電極
１５ コンタクト
１６ ギャップ部
２１、４１ 第１の遮光膜
２２、４２ 第２の遮光膜
２３ 遮光層
１１７ ホールドゲート部
１２１ ストレージゲート部
１８１〜１８６ 配線
１１７０ 第１の配線
１１８０ 第２の配線
１４００ 遮光膜
１４１０、１４２０ 位置
ｏｂ ＯＢ部
本発明は、入射した光を電気信号に変換し、映像信号として出力する固体撮像装置の構造に関するものである。
従来、入射した光を電気信号に変換し、映像信号として出力する固体撮像装置が知られており、この固体撮像装置から得た映像信号に基づいて画像を表示するデジタルスチルカメラ（ＤＳＣ）が知られている。近年では、このような固体撮像装置を用いたカメラは、画質及び機能のさらなる向上が要望され、高画素化に伴う、画素の微細化が進んでいる。
このような固体撮像装置において、映像信号の出力スピードを向上させるために、出力映像信号の画素数を減らす駆動方法が従来から提案されている。その手法としては、例えば、読み出す画素を列方向・行方向に一定周期で間引く手法や、あるいは、複数の画素の信号電荷を混合する手法などが挙げられる。そして、これら画素の間引きや混合を実現するために、垂直転送部と水平転送部の間に、信号電荷の転送を制御する振り分け転送部を設けたものが考案されている（例えば、特許文献１参照）。
この振り分け転送部において、列毎に独立に制御する独立転送電極を設け、垂直転送部から水平転送部への信号電荷の転送を制御している。
振り分け転送部で信号電荷を制御するための、振り分け転送電極へ電気的に接続する配線について、従来の固体撮像装置の構成の一例を、図６Ａ、図６Ｂ及び図７を用いて説明する。
図６Ａは、従来の電荷結合素子（Charge Coupled Device；ＣＣＤ）を用いた固体撮像装置の構成の一例を示す平面図である。
画素部１３００は、入射した光を信号電荷に変換する光電変換部１１００と、得られた信号電荷を垂直方向（図中、下方向）に転送する垂直転送部とを含む。垂直転送された信号電荷は、水平転送部１１２０へ移動する際に、振り分け転送部にて、水平転送部１１２０への信号電荷の転送が制御される。水平転送部１１２０へ移動した信号電荷は水平方向（図中、左方向）へ転送され、信号電荷を電圧に変換して出力する出力部へ読み出される。
図６Ｂは、前記従来の固体撮像装置において、画素部１３００から水平転送部１１２０への信号電荷の読み出しを制御するための列方向に独立の駆動電極を有する振り分け転送部の概略構成を示す図である。この図６Ｂに示されるように、振り分け転送部の垂直転送部は、２ｎ＋１（ｎは１以上の整数）列毎に同じ電極構造を有し、島状に分離した独立駆動電極を備えている。
ここで、振り分け転送部の信号電荷は、振り分け転送電極に接続されたシャント配線を介して、振り分け転送電極に印加される電圧により転送が制御されている。図６Ａに示すように、シャント配線の一部は、水平転送部１１２０を跨いだ部分（図中、下方）に設置されたバスライン配線から、シャント配線を通じて振り分け転送部の振り分け転送電極まで電気的に接続されている。
図７は、振り分け転送部の詳細な配線レイアウトを示す図である。
同図に示すように、振り分け転送部上の配線は、画素部とは異なり、第１の配線１１７０（特許文献１の例ではタングステン）及び、第２の配線１１８０（特許文献１の例ではアルミニウム）で構成される。ここで、第１の配線１１７０と第２の配線１１８０とは、適当な位置１４１０でコンタクトを通じて、電気的に接続されている。
一方、前述のような間引き等を行う役割の振り分け転送電極への別の給電方法として、水平転送部上のシャント配線から水平転送部を跨いで配線し、かつ、画素部上のシャント配線からも垂直転送方向に配線した技術が知られている（例えば、特許文献２参照）。
図８は、その従来例の固体撮像装置の振り分け転送部付近の構成の一例を示す平面図である。
振り分け転送部には、ホールドゲート部１１７、ストレージゲート部１２１及び電荷蓄積部ＶＯＧが設置されている。各電極へのシャント配線１７１〜１７６（特許文献２の例では、２層目のポリシリコン）は、水平方向に配線された画素部上の配線１８１〜１８３、及び、水平転送部上の配線１８４〜１８６からコンタクトを介して、各電極へ電気的に接続されている。
特開２００６−１３１７６号公報 特開２００８−１９３０５０号公報
しかしながら、特許文献１及び２に開示の技術を適用した場合、シャント配線が水平転送部を跨いでしまうため、水平転送部の転送電極と振り分け転送部のシャント配線との間でカップリング容量をもつことになる。これにより、水平転送期間に、振り分け転送部よりもはるかに高速で駆動する水平転送駆動パルスが振り分け転送駆動パルスにクロストークとして乗ってしまい、振り分け転送電極下のポテンシャルが変調され、取り扱い電荷量が変動するという課題がある。その上、前記カップリング容量によって、消費電力が増加するという課題もある。
そこで本発明は、水平転送部に印加される駆動パルスによるクロストークを抑制し、入射光量に応じた正しい階調が得ることができる固体撮像装置を提供することを目的とする。
上記の目的を達成するために、本発明に係る固体撮像装置は、固体撮像装置であって、半導体基板に行列状に配置して設けられ、入射光を信号電荷に変換する複数の光電変換部と、前記光電変換部の各列に設けられ、前記光電変換部から読み出した信号電荷を垂直方向に転送する複数の垂直転送部と、信号電荷を水平方向に転送する水平転送部と、前記複数の垂直転送部から前記水平転送部に信号電荷を選択的に転送する振り分け転送部と、前記複数の垂直転送部及び前記振り分け転送部の上に設けられ、前記複数の垂直転送部への入射光を遮光する複数の第１の遮光膜及び第２の遮光膜とを備え、前記複数の垂直転送部のそれぞれは、複数の垂直転送電極を有し、前記複数の垂直転送電極のそれぞれに印加される垂直転送パルスにより信号電荷を垂直方向に転送し、前記振り分け転送部は、各垂直転送部に対応して設けられた複数の振り分け転送電極を有し、前記複数の振り分け転送電極のそれぞれに印加される振り分け転送パルスにより信号電荷を選択的に転送し、前記複数の第１の遮光膜及び前記第２の遮光膜は、導電性を有し、前記複数の第１の遮光膜は、前記第２の遮光膜と異なる層に形成され、前記複数の第１の遮光膜の少なくとも１つは、同じ行に属する複数の垂直転送電極と電気的に接続された配線として設けられ、前記振り分け転送部の上の前記複数の第１の遮光膜の少なくとも１つは、前記複数の振り分け転送電極の少なくとも１つと電気的に接続された配線として設けられ、前記複数の第１の遮光膜は、前記水平転送部と重ならない。
これにより、複数の第１の遮光膜のそれぞれと、水平転送部との間のカップリング容量を低減できる。よって、このカップリング容量に起因する、水平転送部に印加される駆動パルスと振り分け転送パルスとのクロストークを抑制できる。したがって、クロストークによる複数の振り分け転送電極の下の転送チャネルの電位ポテンシャルの変調を抑制でき、入射光量に応じた正しい階調を得ることができる。また、カップリング容量を低減できることにより、消費電力を抑制できる。
また、前記第２の遮光膜は、複数のサブ遮光膜を有し、前記振り分け転送部の上の前記複数のサブ遮光膜の少なくとも１つは、前記複数の振り分け転送電極の他の少なくとも１つと電気的に接続された配線として設けられ、前記複数のサブ遮光膜は、前記水平転送部と重ならなくてもよい。
これにより、振り分け転送電極の垂直方向の電極長を長くすることなく、振り分け転送部の上に振り分け転送電極へ振り分け転送パルスを印加するための配線として設けられた第１の遮光膜及びサブ遮光膜の配線幅を太くできる。つまり、振り分け転送パルスを印加する配線の抵抗を抑制できる。よって、振り分け転送パルスの周波数の高速化に対応でき、固体撮像装置の高速動作が可能となる。
また、前記垂直転送部の上の前記複数のサブ遮光膜の少なくとも１つは、同じ行に属する複数の垂直転送電極と電気的に接続された配線として設けられていてもよい。
これにより、複数の垂直転送電極と電気的に接続された配線として設けられた第１の遮光膜及びサブ遮光膜の配線幅を太くできる。つまり、垂直転送パルスを印加する配線の抵抗を抑制できる。よって、垂直転送パルスの周波数の高速化に対応でき、固体撮像装置の高速動作が可能となる。
また、前記複数の垂直転送電極及び前記複数の振り分け転送電極は、前記複数の第１の遮光膜と電気的に接続されていてもよい。
これにより、製造コストを削減できる。
また、前記複数の第１の遮光膜は、前記半導体基板に対して前記第２の遮光膜より近い層に形成されていてもよい。
これにより、振り分け転送電極と、当該振り分け転送電極に電気的に接続された第１の遮光膜とを電気的に接続するコンタクトを形成する際のエッチングのマージンを少なくできる。
また、前記複数の振り分け転送電極のそれぞれの垂直方向の電極長は、前記複数の垂直転送電極のそれぞれの垂直方向の電極長よりも長くてもよい。
これにより、複数の振り分け転送電極に接続された振り分け転送部の上の複数の第１の遮光膜の配線幅を広く取ることができるので、振り分け転送パルスの周波数の高速化に対応できる。
また、前記複数の振り分け転送電極、単層で構成され、前記複数の振り分け転送電極の水平方向の電極長は、前記複数の垂直転送電極のそれぞれの水平方向の電極長よりも長くてもよい。
これにより、振り分け転送部の上面の段差の影響により、振り分け転送部の上の複数の第１の遮光膜間の配線残りによるショートを未然に防ぐことができる。また、各振り分け転送電極の水平方向の電極長を長くしても、例えば光電変換部の領域を確保するための開口部が存在しないことから、振り分け転送部の転送チャネルの幅を垂直転送部の転送チャネルの幅に比べて広く取ることができる。よって、ナローチャネル効果を利用して、振り分け転送部の転送チャネルの電位を深くし、転送電界の低下を抑制することにより、転送効率の悪化を防ぐことができる。
また、前記固体撮像装置は、さらに、前記複数の光電変換部と、前記複数の振り分け転送電極のうち隣り合う振り分け転送電極間との上に、反射防止膜を備えてもよい。
これにより、振り分け転送部の上面の平坦性を向上させ、振り分け転送部の上の複数の第１の遮光膜を形成する際に振り分け転送部の上の複数の第１の遮光膜間の配線残りが原因となるショートを防ぐことができる。
本発明の固体撮像装置は、水平転送部に印加される駆動パルスによるクロストークを抑制し、入射光量に応じた正しい階調を得ることができる。
図１は、本発明の第１の実施形態に係る固体撮像装置の概略を示す平面図である。 図２は、画素部のレイアウト構成の一例として、画素部の一部を拡大して示す図である。 図３は、振り分け転送部のレイアウト構成の一例として、振り分け転送部の一部とその周辺を拡大して示すレイアウト図である。 図４は、本発明の第２の実施形態に係る固体撮像装置の画素部レイアウト構成の一例として、画素部の一部を拡大して示す図である。 図５は、振り分け転送部のレイアウト構成の一例として、振り分け転送部の一部とその周辺を拡大して示すレイアウト図である。 図６Ａは、従来の固体撮像装置の構成の一例を示す平面図である。 図６Ｂは、振り分け転送部の概略構成を示す図である。 図７は、振り分け転送部の詳細な配線レイアウトを示す図である。 図８は、従来例の固体撮像装置の振り分け転送部付近の構成の一例を示す平面図である。
以下、図面を参照して本発明における実施形態を詳細に説明する。
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態に係る固体撮像装置は、半導体基板に行列状に配置して設けられ、入射光を信号電荷に変換する複数の光電変換部と、光電変換部の各列に設けられ、光電変換部から読み出した信号電荷を垂直方向に転送する複数の垂直転送部と、信号電荷を水平方向に転送する水平転送部と、複数の垂直転送部から水平転送部に信号電荷を選択的に転送する振り分け転送部と、複数の垂直転送部及び振り分け転送部の上に設けられ、複数の垂直転送部への入射光を遮光する複数の第１の遮光膜及び第２の遮光膜とを備え、複数の垂直転送部のそれぞれは、複数の垂直転送電極を有し、複数の垂直転送電極のそれぞれに印加される垂直転送パルスにより信号電荷を垂直方向に転送し、振り分け転送部は、各垂直転送部に対応して設けられた複数の振り分け転送電極を有し、複数の振り分け転送電極のそれぞれに印加される振り分け転送パルスにより信号電荷を選択的に転送し、複数の第１の遮光膜及び第２の遮光膜は、導電性を有し、複数の第１の遮光膜は、第２の遮光膜と異なる層に形成され、複数の第１の遮光膜の少なくとも１つは、同じ行に属する複数の垂直転送電極と電気的に接続された配線として設けられ、振り分け転送部の上の複数の第１の遮光膜の少なくとも１つは、複数の振り分け転送電極の少なくとも１つと電気的に接続された配線として設けられ、複数の第１の遮光膜は、水平転送部と重ならない。
これにより、本実施形態に係る固体撮像装置は、水平転送部に印加される駆動パルスによるクロストークを抑制し、入射光量に応じた正しい階調を得ることができる。
図１は、本発明の第１の実施形態に係る固体撮像装置の概略を示す平面図である。
同図に示すように、本実施形態に係る固体撮像装置１は、画素部２と、振り分け転送部５と、水平転送部６と、出力部７と、シャント配線８とを備える。
この画素部２は、２次元的に配列された複数の光電変換部３と、光電変換部３に隣接して設けられ、光電変換部３から読み出した信号電荷を垂直方向（図中、下方向）に転送する垂直転送チャネル４が光電変換部３に隣接して備えられている。
光電変換部３としては、フォトダイオードが用いられ、入射光を信号電荷に変換する。図示はしていないが、光電変換部３は半導体基板（例えば、ｎ型のシリコン基板）に設けられている。光電変換部３の各々には、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、及び青（Ｂ）の３色のカラーフィルタが配列されている。本実施形態では、垂直・水平方向に２画素おきにＲＧＢのそれぞれのフィルタが周期的に配置されている。
垂直転送チャネル４は、半導体基板の表層側に形成されたｎ型の拡散層（図示はしていない）である。この垂直転送チャネル４は、本実施形態では６相駆動の垂直転送電極Ｖ１〜Ｖ６と、振り分け転送電極Ｖ７Ｌ、Ｖ７Ｃ、Ｖ７Ｒ、Ｖ８Ｌ、Ｖ８Ｃ及びＶ８Ｒに印加される駆動パルスφＶ１〜φＶ６と、振り分け転送パルスφＶ７Ｌ、φＶ７Ｃ、φＶ７Ｒ、φＶ８Ｌ、φＶ８Ｃ及びφＶ８Ｒとによって電位ポテンシャルが変動する。この垂直転送チャネル４は、画素部２が有する第１サブ転送チャネル４ａと、振り分け転送部５が有する第２サブ転送チャネル４ｂとから構成される。つまり、第１サブ転送チャネル４ａと垂直転送電極Ｖ１〜Ｖ６とは、駆動パルスφＶ１〜φＶ６に応じて光電変換部３から読み出した信号電荷を垂直方向に転送する、本発明の垂直転送部である。
振り分け転送部５は、画素部２から転送された信号電荷を選択的に水平転送部６へ転送する。この振り分け転送部５は、振り分け転送電極Ｖ７Ｌ、Ｖ７Ｃ、Ｖ７Ｒ、Ｖ８Ｌ、Ｖ８Ｃ及びＶ８Ｒと、第２サブ転送チャネル４ｂとを有する。具体的には、この振り分け転送部５は、シャント配線８を介して振り分け転送電極Ｖ７Ｌ、Ｖ７Ｃ、Ｖ７Ｒ、Ｖ８Ｌ、Ｖ８Ｃ及びＶ８Ｒに印加される振り分け転送パルスφＶ７Ｌ、φＶ７Ｃ、φＶ７Ｒ、φＶ８Ｌ、φＶ８Ｃ及びφＶ８Ｒに応じて、画素部２から転送された信号電荷を選択的に水平転送部６に転送する。なお、駆動パルスφＶ１〜φＶ６は本発明の垂直転送パルスであり、振り分け転送パルスφＶ７Ｌ、φＶ７Ｃ、φＶ７Ｒ、φＶ８Ｌ、φＶ８Ｃ及びφＶ８Ｒは本発明の振り分け転送パルスである。
水平転送部６は、例えば２相駆動であり、振り分け転送部５から転送された信号電荷を、水平転送パルスφＨ１及びφＨ２に応じて水平方向に転送する。
出力部７は、水平転送部６から転送された信号電荷を電圧に変換して出力する。
シャント配線８は、振り分け転送部５へ振り分け転送パルスφＶ７Ｌ、φＶ７Ｃ、φＶ７Ｒ、φＶ８Ｌ、φＶ８Ｃ及びφＶ８Ｒを印加するための配線であり、水平転送部６を跨がずに、振り分け転送部５の上のみで配線される。言い換えると、シャント配線８は水平転送部６と重ならずに、振り分け転送部５の上で、水平方向に配線される。
次に、本実施形態に係る固体撮像装置１の詳細な構成について説明する。
図２は、画素部のレイアウト構成の一例として、画素部の一部を拡大して示す図である。
同図に示すように、第１サブ転送チャネル４ａの上には、単層で形成された複数の垂直転送電極１１及び１２が配置されている。具体的には、図２では、第１サブ転送チャネル４ａの上には単位画素あたり２つの垂直転送電極１１及び１２が設けられている。垂直転送電極１１及び１２としては、例えば、単層のポリシリコン膜等の導電膜からなる（振り分け転送部５が有する振り分け転送電極Ｖ７Ｌ、Ｖ７Ｃ、Ｖ７Ｒ、Ｖ８Ｌ、Ｖ８Ｃ及びＶ８Ｒや水平転送部６が有する水平転送電極も同様）。また、垂直転送電極１１及び１２の上層には、絶縁膜（図示はしていない）を介して、導電性を有する第１の遮光膜２１及び第２の遮光膜２２が設けられている。
これら第１の遮光膜２１及び第２の遮光膜２２は、例えば、ＣＶＤ法やスパッタリング法等を利用して、タングステン等の遮光性金属薄膜で成膜されている。図２の例では、第２の遮光膜２２は第１の遮光膜２１よりも上に配置されており、第１の遮光膜２１及び第２の遮光膜２２が、第１サブ転送チャネル４ａを遮光するとともに、垂直転送電極１１及び１２に駆動パルスφＶ１〜φＶ６を印加する配線としても機能している。
また、第１の遮光膜２１は、光電変換部３と重ならないように水平方向に沿って格子状に配置され、コンタクト１５を通じて光電変換部３に隣接する垂直転送電極１１に接続されている。第２の遮光膜２２は、第１の遮光膜２１が分離されている領域の上層に形成され、コンタクト１５を通じて光電変換部３から離れた垂直転送電極１２に同様に接続されている。言い換えると、第１の遮光膜２１は、同じ行に属する複数の垂直転送電極１１と電気的に接続された配線として設けられ、第２の遮光膜２２は、同じ行に属する複数の垂直転送電極１２と電気的に接続された配線として設けられている。
なお、垂直転送電極１１及び１２は、上述の垂直転送電極Ｖ１〜Ｖ６に対応する。以降、垂直転送電極Ｖ１〜Ｖ６を特に区別せず、光電変換部３に隣接する垂直転送電極を垂直転送電極１１、光電変換部３から離れた垂直転送電極を垂直転送電極１２と記載する。
また、一の行に属する複数の垂直転送電極１１と電気的に接続された第１の遮光膜２１と、他の一の行に属する複数の垂直転送電極１１と電気的に接続された第１の遮光膜２１とは、互いに独立して形成されている。同様に、一の行に属する複数の垂直転送電極１２と電気的に接続された第２の遮光膜２２と、他の一の行に属する複数の垂直転送電極１２と電気的に接続された第２の遮光膜２２とは、互いに独立して形成されている。
次に、第１の遮光膜２１と第２の遮光膜２２とが、振り分け転送部５において、シャント配線８として用いられている一例を説明する。
図３は、本実施形態に係る固体撮像装置１の振り分け転送部５のレイアウト構成の一例として、振り分け転送部５の一部とその周辺を拡大して示すレイアウト図である。
同図に示すように、振り分け転送部５は、複数の振り分け転送電極１３を有する。この複数の振り分け転送電極１３は、上述の振り分け転送電極Ｖ７Ｌ、Ｖ７Ｃ、Ｖ７Ｒ、Ｖ８Ｌ、Ｖ８Ｃ及びＶ８Ｒに対応する。以降、振り分け転送電極Ｖ７Ｌ、Ｖ７Ｃ、Ｖ７Ｒ、Ｖ８Ｌ、Ｖ８Ｃ及びＶ８Ｒを特に区別しない場合、単に振り分け転送電極１３と記載する。
振り分け転送部５の上の第１の遮光膜２１は、複数の振り分け転送電極１３の少なくとも１つとコンタクト１５を介して電気的に接続された配線として設けられている。また、振り分け転送部５の上の第２の遮光膜２２は、複数の振り分け転送電極１３の他の少なくとも１つとコンタクト１５を介して電気的に接続された配線として設けられている。つまり、振り分け転送部５の上の第１の遮光膜２１及び第２の遮光膜２２のそれぞれは、図１に示すシャント配線８として設けられている。
水平転送部６は、水平方向に並んで配置された複数の水平転送電極１４を有し、複数の水平転送電極１４に印加される水平転送パルスφＨ１及びφＨ２により、信号電荷を水平方向に転送する。
ところで、第１の遮光膜２１及び第２の遮光膜２２は、水平転送部６と重ならないように配置されている。
これにより、本実施形態に係る固体撮像装置１は、振り分け転送部５の上のシャント配線８である第１の遮光膜２１及び第２の遮光膜２２と、水平転送電極１４とのカップリング容量を低減できる。これにより、このカップリング容量に起因する水平転送パルスφＨ１及びφＨ２と振り分け転送パルスφＶ７Ｌ、φＶ７Ｃ、φＶ７Ｒ、φＶ８Ｌ、φＶ８Ｃ及びφＶ８Ｒとのクロストークを抑制できる。したがって、クロストークにより振り分け転送部５の第２サブ転送チャネル４ｂの電位ポテンシャルの変調を抑制でき、入射光量に応じた正しい階調を得ることができる。
また、カップリング容量を低減できることで、本実施形態に係る固体撮像装置１は消費電力を抑制できる。
ところで、振り分け転送電極１３は、各第２サブ転送チャネル４ｂの上に垂直方向に２つ並んで配置されている。
ここで、振り分け転送電極１３を、振り分け転送パルスφＶ７Ｌ、φＶ７Ｃ、φＶ７Ｒ、φＶ８Ｌ、φＶ８Ｃ及びφＶ８Ｒにより複数列毎に独立に制御しようとすると、振り分け転送部５の上に設けられた第１の遮光膜２１及び第２の遮光膜２２を、垂直方向に並んだ２つの振り分け転送電極１３の上に形成することが必要となる。
このとき、各振り分け転送電極１３の垂直方向の電極長と各垂直転送電極１１及び１２の垂直方向の電極長とが等しい場合、１つの振り分け転送電極１３の上に設けられる第１の遮光膜２１及び第２の遮光膜２２の配線密度は、１つの垂直転送電極１１及び１２の上に設けられる第１の遮光膜２１及び第２の遮光膜２２の配線密度と比較して、高くなってしまう。
つまり、図３の例で言えば、振り分け転送部５は、独立した振り分け転送電極１３が多いため、１行（１転送電極）につき、３配線分のスペース（垂直方向の電極長）が必要になる。そこで、各振り分け転送電極１３の垂直方向の電極長を、各垂直転送電極１１及び１２の垂直方向の電極長より長くしている。
これにより、振り分け転送部５の上の第１の遮光膜２１及び第２の遮光膜２２の配線幅を広く取ることができるので、振り分け転送パルスφＶ７Ｌ、φＶ７Ｃ、φＶ７Ｒ、φＶ８Ｌ、φＶ８Ｃ及びφＶ８Ｒの周波数の高速化に対応できる。つまり、本実施形態に係る固体撮像装置１の高速動作を可能とする。
また、振り分け転送部５の上の第１の遮光膜２１の材料は、画素部２の上の第１の遮光膜２１の材料と同じであり、振り分け転送部５の上の第２の遮光膜２２の材料は、画素部２の上の第２の遮光膜２２の材料と同じである。例えば、第１の遮光膜２１の材料及び第２の遮光膜２２の材料はタングステンが用いられる。
これにより、新たな配線層の追加なしにシャント配線８を設置できるので、固体撮像装置１の製造が容易である。
ところで、図３に示すように、本実施形態に係る固体撮像装置１は、さらに、画素部２のＯＢ部（光学的黒領域）ｏｂ、振り分け転送部５及び水平転送部６の上に形成され、ＯＢ部ｏｂ、振り分け転送部５及び水平転送部６への入射光を遮光する遮光層２３を有する。
前述した特許文献１記載の固体撮像装置は、ＯＢ部などの遮光膜に用いていた材料（アルミニウム）を振り分け転送部の配線に用いて、振り分け転送部の上の遮光膜はＯＢ部などの遮光膜とは別の遮光膜を用いている。したがって、例えば、図７の所定の位置１４２０のように振り分け転送部の上の遮光膜１４００にコンタクトが貫通するコンタクトウィンドウを設ける必要がある。これにより、従来の固体撮像装置は、コンタクトウィンドウから漏れ込む入射光によりスミアが発生するという課題がある。
これに対し、本実施形態に係る固体撮像装置１では、振り分け転送部５のシャント配線８として、画素部２の上に設けた第１の遮光膜２１及び第２の遮光膜２２と同様に、第１の遮光膜２１及び第２の遮光膜を利用する。これにより、例えば特許文献１記載の固体撮像装置のようにＯＢ部などの遮光膜に用いていたアルミニウムを振り分け転送部５のシャント配線８として配線する必要がない。よって、振り分け転送部５の上層にもＯＢ部と同様に、遮光層２３を配置できる。ゆえに、この部分における振り分け転送部５の第２サブ転送チャネル４ｂに入射光が漏れ込みにくくなる。
よって、本実施形態に係る固体撮像装置１は、スミアの発生を抑制し、高い光学特性を実現できる。
なお、振り分け転送部５は、複数の振り分け転送電極１３間のギャップ部１６を除き、開口部は設けられていないことが望ましい。言い換えると、各振り分け転送電極１３の水平方向の電極長は、各垂直転送電極１１及び１２の水平方向の電極長より長いことが望ましい。さらには、各振り分け転送電極１３の水平方向の電極長は、できるだけ長いことが望ましい。これは、振り分け転送部５において、開口部が存在することにより発生し得る段差の影響によって、水平方向に配置された異なるシャント配線８間の配線残りによるショートを未然に防ぐことを目的とする。また、各振り分け転送電極１３の水平方向の電極長を長くしても、例えば光電変換部の領域を確保するための開口部が存在しないことから、第２サブ転送チャネル４ｂの幅を第１サブ転送チャネル４ａの幅に比べて広く取ることができるので、ナローチャネル効果を利用して第２サブ転送チャネル４ｂの電位を深くし、転送電界の低下を抑制することにより、転送効率の悪化を防ぐことができる。
また、振り分け転送部５において、複数の振り分け転送電極１３間のギャップ部１６には、画素部２で使用している反射防止膜を配置することが望ましい。言い換えると、固体撮像装置１は、複数の光電変換部３と、隣り合う振り分け転送電極１３間との上に、反射防止膜を備えることが望ましい。これにより、既存の膜を用いて新たな工程を追加することなしに、振り分け転送部５のギャップ部１６上の平坦性を向上させ、シャント配線８がギャップ部１６を跨いで形成する際に生じやすい配線残りによる、異なるシャント配線８間のショートを抑制することが可能となる。
以上のように、本実施形態に係る固体撮像装置１は、半導体基板に行列状に配置して設けられ、入射光を信号電荷に変換する複数の光電変換部３と、光電変換部３の各列に設けられ、光電変換部３から読み出した信号電荷を垂直方向に転送する複数の垂直転送部と、信号電荷を水平方向に転送する水平転送部６と、複数の垂直転送部から水平転送部６に信号電荷を選択的に転送する振り分け転送部５と、複数の垂直転送部及び振り分け転送部５との上に設けられ、複数の第１サブ転送チャネル４ａへの入射光を遮光する複数の第１の遮光膜２１及び第２の遮光膜２２とを備え、複数の垂直転送部のそれぞれは、複数の垂直転送電極１１及び１２を有し、複数の垂直転送電極１１及び１２のそれぞれに印加される駆動パルスφＶ１〜φＶ６により信号電荷を垂直方向に転送し、振り分け転送部５は、各垂直転送部に対応して設けられた複数の振り分け転送電極１３を有し、複数の振り分け転送電極１３のそれぞれに印加される振り分け転送パルスφＶ７Ｌ、φＶ７Ｃ、φＶ７Ｒ、φＶ８Ｌ、φＶ８Ｃ及びφＶ８Ｒにより信号電荷を選択的に転送し、複数の第１の遮光膜２１及び第２の遮光膜２２は、導電性を有し、複数の第１の遮光膜２１は、第２の遮光膜２２と異なる層に形成され、複数の第１の遮光膜２１の少なくとも１つは、同じ行に属する複数の垂直転送電極１１と電気的に接続された配線として設けられ、振り分け転送部５の上の複数の第１の遮光膜２１の少なくとも１つは、複数の振り分け転送電極１３の少なくとも１つと電気的に接続された配線として設けられ、複数の第１の遮光膜２１は、水平転送部６と重ならない。
これによれば、本実施形態に係る固体撮像装置１は、水平転送パルスφＨ１及びφＨ２によるクロストークを抑制し、入射光量に応じた正しい階調が得られる。言い換えると、シャント配線８と水平転送電極１４間のクロストークを抑制できる。また、クロストークを抑制することで、消費電力も抑制できる。
また、振り分け転送部５の上の複数の第２の遮光膜２２は、複数の振り分け転送電極１３の他の少なくとも１つと電気的に接続されたシャント配線８として設けられている。
これにより、振り分け転送電極１３に接続されるシャント配線８の配線幅を太くできる。つまり、シャント配線８の配線抵抗を抑制できる。よって、振り分け転送パルスφＶ７Ｌ、φＶ７Ｃ、φＶ７Ｒ、φＶ８Ｌ、φＶ８Ｃ及びφＶ８Ｒの周波数の高速化に対応できる。したがって、固体撮像装置１の高速動作を可能とする。
また、画素部２の上の複数の第２の遮光膜２２は、同じ行に属する複数の垂直転送電極１２と電気的に接続された配線として設けられている。
これにより、垂直転送電極１１と垂直転送電極１２とは異なる遮光膜に接続されるので、垂直転送電極１１に接続される配線及び垂直転送電極１２に接続される配線の配線幅を太くできる。つまり、配線抵抗を抑制できる。よって、駆動パルスφＶ１〜φＶ６の周波数の高速化に対応できる。したがって、固体撮像装置１の高速動作を可能とする。なお、本実施形態において、各第２の遮光膜２２は本発明のサブ遮光膜である。
（第２の実施形態）
第２の実施形態に係る固体撮像装置は、第１の実施形態に係る固体撮像装置１とほぼ同じであるが、第１の実施形態に係る固体撮像装置１と比較して、各垂直転送電極１１及び１２と、各振り分け転送電極１３とが第１の遮光膜と電気的に接続されている点が異なる。
以下、本発明の第２の実施形態に係る固体撮像装置を、図１、図４及び図５を参照しながら説明する。
本実施形態に係る固体撮像装置の概略構成は、図１に示した第１の実施形態に係る固体撮像装置１の概略構成と同様に、振り分け転送部５に接続されたシャント配線８が水平転送部６と重ならずに設置された構造を有するので、図１を用いての詳細な説明の繰り返しは省略する。ここでは、第１の実施形態との相違点について、以下に具体的に説明する。
本実施形態に係る固体撮像装置は、実施形態１に係る固体撮像装置１とほぼ同じであるが、固体撮像装置１と比較して、画素部２において、第１の遮光膜及び第２の遮光膜のうち、どちらか一方のみが垂直転送電極へ駆動パルスφＶ１〜φＶ６を印加するシャント配線として機能している点が異なる。つまり、残りの一方は、遮光膜としてのみの機能を有する点が異なる。
また、振り分け転送部５においても、第１の遮光膜及び第２の遮光膜の一方がシャント配線８として機能している点が異なる。
図４は、本実施形態に係る固体撮像装置の画素部のレイアウト構成の一例として、画素部の一部を拡大して示す図である。
同図に示すように、本実施形態に係る固体撮像装置の画素部２の上には、図２に示した第１の遮光膜２１及び第２の遮光膜２２に代わり、第１の遮光膜４１及び第２の遮光膜４２が設けられている。
この第１の遮光膜４１及び第２の遮光膜４２は、図２に示した第１の遮光膜２１及び第２の遮光膜２２と比較して、第１サブ転送チャネル４ａへの入射光を遮光する点が同じである。しかし、第１の遮光膜４１が、第１の遮光膜２１と比較して、さらに各垂直転送電極１２と電気的に接続され、第２の遮光膜４２が、第２の遮光膜２２と比較して、各垂直転送電極１２と電気的に接続されずに、第１サブ転送チャネル４ａへの入射光を遮光する遮光膜としてのみの機能を有する点が異なる。つまり、各第１の遮光膜４１は、同じ行に属する複数の垂直転送電極１１及び複数の垂直転送電極１２と電気的に接続された配線として設けられている。言い換えると、画素部２の複数の垂直転送電極１１及び複数の垂直転送電極１２は、第１の遮光膜４１を介して、駆動パルスφＶ１〜φＶ６が印加される。
ここで、例えば、図４のように、配線の機能を有する第１の遮光膜４１の配線幅を図２に示した第１の遮光膜２１より狭めることができれば、単位画素あたり複数の垂直転送電極１１及び垂直転送電極１２を有しても、１層のみで配線を形成することができ、第２の遮光膜４２は単に遮光膜として設けることができる。あるいは、単位画素あたり、第１サブ転送チャネル４ａの上に、１つの垂直転送電極のみで形成されているような場合であれば、図４のように２つの垂直転送電極１１及び１２が形成されている場合に比べて配線密度が低いことから、画素部の配線が１つの遮光膜のみで、より形成しやすくなる。
次に、第１の遮光膜４１がシャント配線８として用いられている一例を説明する。
図５は、本実施形態に係る固体撮像装置１の振り分け転送部５のレイアウト構成の一例として、振り分け転送部５の一部とその周辺を拡大して示すレイアウト図である。なお、図３に示した要素と同一の要素については、同一の参照符号を付して、説明の繰り返しを省略する。
振り分け転送部５の機能は第１の実施形態と同様であるが、本実施形態では、振り分け転送電極１３へ給電するシャント配線８が、第１の遮光膜４１のみ（つまり１層）で形成されていることを特徴とする。
振り分け転送部５が第１の実施形態と同じ機能を有する場合、第１の遮光膜４１のみでシャント配線８を形成するには、画素部２の配線として設けられた第１の遮光膜４１と同様に、振り分け転送部５の上の第１の遮光膜４１の配線幅を狭めるか、あるいは、第１の実施形態より振り分け転送電極１３の電極長を長く形成すれば配線形成が可能である。つまり、本実施形態に係る固体撮像装置の振り分け転送電極１３の垂直方向の電極長を、第１の実施形態に係る固体撮像装置１の振り分け転送電極１３の垂直方向の電極長よりも長く形成することにより、配線形成が可能である。
言い換えると、本実施形態に係る固体撮像装置において、全てのシャント配線８は同層に形成されるので、本実施形態に係る固体撮像装置のシャント配線８が第１の実施形態に係る固体撮像装置１のシャント配線８と同じ配線幅を実現するには、シャント配線８間のマージン等もより多く必要となる。よって、シャント配線８を２層で形成していた第１の実施形態に係る固体撮像装置１の振り分け転送電極１３の垂直方向の電極長と比べて、本実施形態に係る固体撮像装置の振り分け転送電極１３の垂直方向の電極長を長くする必要がある。
なお、シャント配線８を１層のみ（第１の遮光膜４１）で形成する場合、第１の実施形態のようにシャント配線８を２層（第１の遮光膜２１及び第２の遮光膜２２）で形成する場合と比較して、シャント配線８として設けられずに遮光膜として設けられた第２の遮光膜４２と振り分け転送電極１３とを接続するコンタクト１５が不要となる。
よって、本実施形態に係る固体撮像装置は、シャント配線８を２層で形成する第１の実施形態に係る固体撮像装置１に比べ、工程削減が可能であり、製造コストが削減できる。
また、第１の遮光膜４１は、半導体基板に対して第２の遮光膜４２より近い層に形成されている。言い換えると、第２の遮光膜４２に比べると、第１の遮光膜４１は低い位置にあることから、第１の遮光膜４１に接続されるコンタクトと、第２の遮光膜に接続されるコンタクトとを比較した場合に、第１の遮光膜４１に接続されるコンタクトを形成する際のエッチングのマージンが第２の遮光膜４２に接続されるコンタクトを形成する際のエッチングのマージンに比べて少なくて済む。したがって、本実施形態に係る固体撮像装置は、実施形態１に係る固体撮像装置１よりも、シャント配線８に使用できる領域を広く取ることができる。
また、振り分け転送部５は、複数の振り分け転送電極１３間のギャップ部１６を除き、開口部は設けられていないことが望ましい。これは、振り分け転送部５において、開口部が存在することで発生し得る段差の影響で、水平方向に配置された異なるシャント配線８間の配線残りによるショートを未然に防ぐことを目的とする。また、各振り分け転送電極１３の水平方向の電極長を長くしても、開口部が存在しないことから、第２サブ転送チャネル４ｂの幅を第１サブ転送チャネル４ａの幅に比べて広く取ることができるので、ナローチャネル効果を利用してこの部分の電位を深くし、転送電界の低下を抑制して、転送効率の悪化を防ぐことができる。
また、振り分け転送部５において、複数の振り分け転送電極１３間のギャップ部１６には、画素部２で使用している反射防止膜を配置することが望ましい。これにより、第１の実施形態と同様に、新たな工程の追加なしに、振り分け転送部５のギャップ部１６上の平坦性を向上させ、シャント配線８がギャップ部１６を跨いで形成する際に生じやすい配線残りによる、異なるシャント配線８間のショートを抑制できる。
以上のように、本実施形態に係る固体撮像装置は、第１の実施形態に係る固体撮像装置１と比較して、第１の遮光膜２１及び第２の遮光膜２２に代わり、同じ行に属する複数の垂直転送電極１１及び複数の垂直転送電極１２と電気的に接続された複数の第１の遮光膜４１と、第１サブ転送チャネル４ａへの入射光を遮光する第２の遮光膜４２とを備える。つまり、複数の垂直転送電極１１及び複数の垂直転送電極１２は、複数の第１の遮光膜４１を介して、駆動パルスφＶ１〜φＶ６が印加される。
また、本実施形態に係る固体撮像装置は、複数の振り分け転送電極１３が複数の第１の遮光膜４１と電気的に接続されている。つまり、複数の振り分け転送電極１３は、複数の第１の遮光膜４１を介して、振り分け転送パルスφＶ７Ｌ、φＶ７Ｃ、φＶ７Ｒ、φＶ８Ｌ、φＶ８Ｃ及びφＶ８Ｒが印加される。
これにより、本実施形態に係る固体撮像装置は、第１の実施形態に係る固体撮像装置１と比較して、さらに低コストで製造できる。
以上、本発明の実施形態に基づいて説明したが、本発明は、これら実施形態に限定されるものではない。本発明の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を本実施形態に施したものや、異なる実施形態における構成要素を組み合わせて構築される形態も、本発明の範囲内に含まれる。
本発明は、例えばデジタルスチルカメラ等に用いられる固体撮像装置に有用である。
１ 固体撮像装置
２、１３００ 画素部
３、１１００ 光電変換部
４ 垂直転送チャネル
４ａ 第１サブ転送チャネル
４ｂ 第２サブ転送チャネル
５ 振り分け転送部
６、１１２０ 水平転送部
７ 出力部
８、１７１〜１７６ シャント配線
１１、１２ 垂直転送電極
１３ 振り分け転送電極
１４ 水平転送電極
１５ コンタクト
１６ ギャップ部
２１、４１ 第１の遮光膜
２２、４２ 第２の遮光膜
２３ 遮光層
１１７ ホールドゲート部
１２１ ストレージゲート部
１８１〜１８６ 配線
１１７０ 第１の配線
１１８０ 第２の配線
１４００ 遮光膜
１４１０、１４２０ 位置
ｏｂ ＯＢ部

Claims (8)

  1. 固体撮像装置であって、
    半導体基板に行列状に配置して設けられ、入射光を信号電荷に変換する複数の光電変換部と、
    前記光電変換部の各列に設けられ、前記光電変換部から読み出した信号電荷を垂直方向に転送する複数の垂直転送部と、
    信号電荷を水平方向に転送する水平転送部と、
    前記複数の垂直転送部から前記水平転送部に信号電荷を選択的に転送する振り分け転送部と、
    前記複数の垂直転送部及び前記振り分け転送部の上に設けられ、前記複数の垂直転送部への入射光を遮光する複数の第１の遮光膜及び第２の遮光膜とを備え、
    前記複数の垂直転送部のそれぞれは、
    複数の垂直転送電極を有し、
    前記複数の垂直転送電極のそれぞれに印加される垂直転送パルスにより信号電荷を垂直方向に転送し、
    前記振り分け転送部は、
    各垂直転送部に対応して設けられた複数の振り分け転送電極を有し、
    前記複数の振り分け転送電極のそれぞれに印加される振り分け転送パルスにより信号電荷を選択的に転送し、
    前記複数の第１の遮光膜及び前記第２の遮光膜は、導電性を有し、
    前記複数の第１の遮光膜は、前記第２の遮光膜と異なる層に形成され、
    前記複数の第１の遮光膜の少なくとも１つは、同じ行に属する複数の垂直転送電極と電気的に接続された配線として設けられ、
    前記振り分け転送部の上の前記複数の第１の遮光膜の少なくとも１つは、前記複数の振り分け転送電極の少なくとも１つと電気的に接続された配線として設けられ、
    前記複数の第１の遮光膜は、前記水平転送部と重ならない
    固体撮像装置。
  2. 前記第２の遮光膜は、複数のサブ遮光膜を有し、
    前記振り分け転送部の上の前記複数のサブ遮光膜の少なくとも１つは、前記複数の振り分け転送電極の他の少なくとも１つと電気的に接続された配線として設けられ、
    前記複数のサブ遮光膜は、前記水平転送部と重ならない
    請求項１記載の固体撮像装置。
  3. 前記垂直転送部の上の前記複数のサブ遮光膜の少なくとも１つは、同じ行に属する複数の垂直転送電極と電気的に接続された配線として設けられている
    請求項２記載の固体撮像装置。
  4. 前記複数の垂直転送電極及び前記複数の振り分け転送電極は、前記複数の第１の遮光膜と電気的に接続されている
    請求項１記載の固体撮像装置。
  5. 前記複数の第１の遮光膜は、前記半導体基板に対して前記第２の遮光膜より近い層に形成されている
    請求項１〜４のいずれか1項に記載の固体撮像装置。
  6. 前記複数の振り分け転送電極のそれぞれの垂直方向の電極長は、前記複数の垂直転送電極のそれぞれの垂直方向の電極長よりも長い
    請求項１〜５のいずれか１項に記載の固体撮像装置。
  7. 前記複数の振り分け転送電極、単層で構成され、
    前記複数の振り分け転送電極の水平方向の電極長は、前記複数の垂直転送電極のそれぞれの水平方向の電極長よりも長い
    請求項１〜６のいずれか１項に記載の固体撮像装置。
  8. 前記固体撮像装置は、さらに、
    前記複数の光電変換部と、前記複数の振り分け転送電極のうち隣り合う振り分け転送電極間との上に、反射防止膜を備える
    請求項１〜７のいずれか１項に記載の固体撮像装置。
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