JP2000022134A - Solid-state image-pickup device and method for driving the same - Google Patents
Solid-state image-pickup device and method for driving the sameInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、固体撮像装置およ
びその駆動方法に関するものである。The present invention relates to a solid-state imaging device and a driving method thereof.
【0002】[0002]
【従来の技術】近年、電荷結合素子(charge coupled d
evice ;以下、「CCD」とする。)に代表される電荷
転送装置を用いた固体撮像装置は、低雑音特性等の優位
性によりその実用化が著しい。特に、低消費電力化を実
現する構造として、電荷転送装置を構成する複数の転送
電極を互いに重なり合うことなく単一層状に形成した構
造(以下、「単層電極構造」とする。)が提案されてい
る(例えば、特開平5−114617号公報)。以下、
図面を参照しながら、従来の単層電極構造を有する固体
撮像装置について説明する。2. Description of the Related Art In recent years, charge coupled devices (charge coupled devices) have been developed.
evice; hereinafter, "CCD". The solid-state imaging device using a charge transfer device represented by ()) has been remarkably put into practical use due to its superiority such as low noise characteristics. In particular, as a structure for realizing low power consumption, a structure in which a plurality of transfer electrodes constituting a charge transfer device are formed in a single layer without overlapping each other (hereinafter, referred to as a “single-layer electrode structure”) has been proposed. (For example, JP-A-5-114617). Less than,
A conventional solid-state imaging device having a single-layer electrode structure will be described with reference to the drawings.
【0003】図7は従来の固体撮像装置の画素部の構造
を示した平面図であり、図8は図7のC−C’に沿った
断面図である。光電変換部(通常、フォトダイオードで
ある。)32が半導体基板30上に二次元的に配列され
ており、複数の垂直電荷転送部(通常、CCDであ
る。)が光電変換部32がなす各列に隣接するように形
成されている。換言すれば、この固体撮像装置の画素部
は、1個の光電変換部と、2個の転送電極を含む電荷転
送部とによって構成された画素が二次元状に配列された
構造を有する。垂直電荷転送部は、p形半導体基板(ま
たはp形ウェル)30内に形成されたn形拡散領域31
と、このn形拡散領域31上に絶縁膜を介して形成され
た単層構造の転送電極とによって構成されている。垂直
電荷転送部を構成する転送電極は、垂直電荷転送部にお
ける電荷の転送方向(以下、「垂直方向」とする。)に
直交する方向(以下、「水平方向」とする。)に光電変
換部の列を介して隣接する別の転送電極と電気的に接続
されている。この転送電極間の接続は、水平方向に配列
する複数の転送電極を一体化した櫛形電極33を形成す
ることにより達成されている。つまり、櫛形電極33に
おいて、櫛の歯に相当する部分が垂直電荷転送部を駆動
させる実質的な転送電極として機能し、櫛の胴に相当す
る部分が転送電極間を接続する配線として機能してい
る。FIG. 7 is a plan view showing the structure of a pixel portion of a conventional solid-state imaging device, and FIG. 8 is a cross-sectional view taken along the line CC 'of FIG. Photoelectric conversion units (usually, photodiodes) 32 are two-dimensionally arranged on the semiconductor substrate 30, and a plurality of vertical charge transfer units (usually, CCDs) are formed by the photoelectric conversion units 32. It is formed to be adjacent to the row. In other words, the pixel unit of the solid-state imaging device has a structure in which pixels each formed by one photoelectric conversion unit and a charge transfer unit including two transfer electrodes are two-dimensionally arranged. The vertical charge transfer section includes an n-type diffusion region 31 formed in a p-type semiconductor substrate (or p-type well) 30.
And a single-layered transfer electrode formed on the n-type diffusion region 31 via an insulating film. The transfer electrodes constituting the vertical charge transfer unit are photoelectric conversion units in a direction (hereinafter, “horizontal direction”) orthogonal to the charge transfer direction (hereinafter, “vertical direction”) in the vertical charge transfer unit. Are electrically connected to another adjacent transfer electrode through the column. The connection between the transfer electrodes is achieved by forming a comb-shaped electrode 33 in which a plurality of transfer electrodes arranged in the horizontal direction are integrated. That is, in the comb-shaped electrode 33, the portion corresponding to the teeth of the comb functions as a substantial transfer electrode for driving the vertical charge transfer unit, and the portion corresponding to the body of the comb functions as a wiring connecting the transfer electrodes. I have.
【0004】また、垂直電荷転送部の上方には層間絶縁
膜35を介して金属遮光膜36が形成されている。この
金属遮光膜36は、光電変換部以外の領域(主に、垂直
電荷転送部)に光が入射することによって生じる、スミ
アと呼ばれる偽信号が発生することを抑制するために形
成されるものである。更に、図示を省略しているが、垂
直電荷転送部は水平電荷転送部と接続されており、水平
電荷転送部は電荷検出を兼ねた出力アンプ部に接続され
ている。A metal light-shielding film 36 is formed above the vertical charge transfer section via an interlayer insulating film 35. The metal light-shielding film 36 is formed in order to suppress generation of a false signal called smear, which is caused by light incident on a region other than the photoelectric conversion unit (mainly, the vertical charge transfer unit). is there. Further, although not shown, the vertical charge transfer section is connected to a horizontal charge transfer section, and the horizontal charge transfer section is connected to an output amplifier section also serving as charge detection.
【0005】上記の構造を有する固体撮像装置において
は、光電変換部32で生じた信号電荷は垂直電荷転送部
および水平電荷転送部によって順次転送され、出力アン
プ部により電圧に変換されて出力される。従来の固体撮
像装置を駆動するパルスの例を図9に示す。図9におい
て、H1およびH2は水平電荷転送部を駆動するための
パルスであり、V1、V2、V3およびV4は垂直電荷
転送部を駆動するためのパルスである。このように垂直
電荷転送部においては、信号電荷を他の画素からの信号
と混合させることなく転送するために、少なくとも3相
(図9においては4相)の駆動パルスが使用される。な
お、従来の固体撮像装置を図9のパルスにより駆動した
場合の垂直電荷転送部におけるポテンシャル分布と信号
電荷転送の様子は、図10に示す通りである。In the solid-state imaging device having the above structure, the signal charges generated in the photoelectric conversion unit 32 are sequentially transferred by the vertical charge transfer unit and the horizontal charge transfer unit, converted into a voltage by the output amplifier unit, and output. . FIG. 9 shows an example of a pulse for driving a conventional solid-state imaging device. In FIG. 9, H1 and H2 are pulses for driving the horizontal charge transfer unit, and V1, V2, V3 and V4 are pulses for driving the vertical charge transfer unit. As described above, in the vertical charge transfer unit, a drive pulse of at least three phases (four phases in FIG. 9) is used to transfer a signal charge without mixing it with a signal from another pixel. The potential distribution and signal charge transfer in the vertical charge transfer unit when the conventional solid-state imaging device is driven by the pulse shown in FIG. 9 are as shown in FIG.
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】従来の単層電極構造を
有する固体撮像装置においては、前述したように、櫛形
電極を形成することにより、水平方向に複数の転送電極
を周期的に配列させ、水平方向に隣接する転送電極同志
を電気的に接続している。1画素には2個の転送電極が
形成されているため、水平方向に隣接する転送電極同志
を接続するための配線(櫛形電極における櫛の胴に相当
する部分)も1画素当たり2本形成されることとなる。
よって、上記のような固体撮像装置では、図7に示すよ
うに、光電変換部間に2本の配線を形成する面積を確保
する必要があるため、光電変換部の面積が制限される。
そのため、実効的な光電変換部面積が小さくなり、固体
撮像装置の感度向上を図るうえで問題となっていた。In a conventional solid-state imaging device having a single-layer electrode structure, as described above, a plurality of transfer electrodes are periodically arranged in a horizontal direction by forming a comb-shaped electrode. The transfer electrodes adjacent in the horizontal direction are electrically connected. Since two transfer electrodes are formed in one pixel, two wirings (portions corresponding to the comb body of the comb-shaped electrode) for connecting horizontally adjacent transfer electrodes are also formed per pixel. The Rukoto.
Therefore, in the solid-state imaging device as described above, as shown in FIG. 7, it is necessary to secure an area for forming two wirings between the photoelectric conversion units, and thus the area of the photoelectric conversion units is limited.
Therefore, the effective area of the photoelectric conversion unit is reduced, which has been a problem in improving the sensitivity of the solid-state imaging device.
【0007】本発明は、感度の良好な固体撮像装置およ
びその駆動方法を提供することを目的とする。An object of the present invention is to provide a solid-state imaging device having good sensitivity and a driving method thereof.
【0008】[0008]
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明の固体撮像装置は、半導体基板上に複数の光
電変換部が行列状に配置され、前記光電変換部がなす各
列に隣り合うように前記光電変換部からの信号電荷を垂
直方向に転送する垂直電荷転送部が配置された固体撮像
装置であって、前記垂直電荷転送部が、前記光電変換部
の各々に対応する第1の転送電極と第2の転送電極とを
含む転送電極群を備えており、前記第1の転送電極は各
々が独立した島状に形成され、前記第1の転送電極同士
の電気的な接続の少なくとも一部が、前記垂直電荷転送
部上に層間絶縁膜を介して形成された金属遮光膜を介し
てなされていることを特徴とする。In order to achieve the above object, a solid-state imaging device according to the present invention has a plurality of photoelectric conversion units arranged in a matrix on a semiconductor substrate, and is adjacent to each column formed by the photoelectric conversion units. A solid-state imaging device in which a vertical charge transfer unit that transfers a signal charge from the photoelectric conversion unit in a vertical direction so as to fit is provided, wherein the vertical charge transfer unit is a first charge conversion unit corresponding to each of the photoelectric conversion units. And a transfer electrode group including a second transfer electrode and a second transfer electrode. Each of the first transfer electrodes is formed in an independent island shape, and an electrical connection between the first transfer electrodes is formed. At least a portion is formed via a metal light-shielding film formed on the vertical charge transfer section via an interlayer insulating film.
【0009】このような構成にしたことにより、垂直電
荷転送部を構成する転送電極同士の接続の一部を金属遮
光膜によって実施するため、図7に示すような従来の固
体撮像装置に比べ、光電変換部間に形成される配線の本
数を少なくすることが可能となる。よって、垂直方向に
おける光電変換部の間隔を制限する要素が従来の固体撮
像装置に比べて少なくなるため、実効的な光電変換部面
積を大きくして感度を向上させることができる。With this configuration, a part of the connection between the transfer electrodes constituting the vertical charge transfer portion is implemented by the metal light-shielding film. Therefore, compared with the conventional solid-state imaging device shown in FIG. It is possible to reduce the number of wirings formed between the photoelectric conversion units. Therefore, the element that limits the interval between the photoelectric conversion units in the vertical direction is smaller than that in the conventional solid-state imaging device, so that the effective photoelectric conversion unit area can be increased and the sensitivity can be improved.
【0010】前記固体撮像装置においては、前記転送電
極群を構成する転送電極が、互いに積層することなく単
層状に形成されていることが好ましい。この好ましい例
によれば、垂直電荷転送部はいわゆる単層電極構造を有
するため、消費電力を低減することができる。In the solid-state imaging device, it is preferable that the transfer electrodes constituting the transfer electrode group are formed in a single layer without being laminated. According to this preferred example, since the vertical charge transfer section has a so-called single-layer electrode structure, power consumption can be reduced.
【0011】また、前記固体撮像装置においては、前記
半導体基板内に前記垂直電荷転送部の転送チャネルとな
る拡散領域が形成されており、前記拡散領域のうち、前
記転送電極群を構成する転送電極の各々の下方であって
前記垂直電荷転送部における信号電荷の転送方向に対し
て後方に位置する領域の不純物濃度が、前記拡散領域の
うちの他の領域の不純物濃度よりも低いことが好まし
い。この好ましい例によれば、垂直電荷転送部におい
て、信号電荷の混合などの不都合を生じることなく、二
相駆動による電荷転送が可能となる。Further, in the solid-state imaging device, a diffusion region serving as a transfer channel of the vertical charge transfer portion is formed in the semiconductor substrate, and a transfer electrode constituting the transfer electrode group among the diffusion regions is formed. It is preferable that the impurity concentration of a region located below and behind the signal charge transfer direction in the vertical charge transfer unit is lower than the impurity concentration of the other region of the diffusion region. According to this preferred example, in the vertical charge transfer section, charge transfer by two-phase driving can be performed without inconvenience such as mixing of signal charges.
【0012】また、前記固体撮像装置においては、前記
金属遮光膜が、前記垂直電荷転送部における信号電荷の
転送方向に分割されていることが好ましい。すなわち、
複数の金属遮光膜が垂直方向に配列された構造であるこ
とが好ましい。この好ましい例によれば、垂直方向に隣
接する画素の転送電極同士を互いに電気的に独立させる
ことができるため、垂直方向の画素列から所望の画素を
選択して読み出す場合において、配線に金属遮光膜を利
用している転送電極を読み出し用電極として使用するこ
とが可能となる。In the solid-state imaging device, it is preferable that the metal light-shielding film is divided in a signal charge transfer direction in the vertical charge transfer section. That is,
It is preferable that the structure has a structure in which a plurality of metal light shielding films are arranged in a vertical direction. According to this preferred example, the transfer electrodes of the vertically adjacent pixels can be electrically independent from each other. Therefore, when a desired pixel is selected and read from the vertical pixel column, a metal light shielding is applied to the wiring. A transfer electrode using a film can be used as a readout electrode.
【0013】また、前記固体撮像装置においては、前記
転送電極群を構成する転送電極が、遮光性を有する金
属、前記金属のケイ素化合物、または、前記金属もしく
は前記ケイ素化合物とポリシリコンとの積層体で形成さ
れていることが好ましい。スミアの発生を抑制すること
ができるからである。このような材料としては、例え
ば、W、Mo、WSiおよびこれらとポリシリコンとの
積層体などが挙げられる。In the solid-state imaging device, the transfer electrodes constituting the transfer electrode group may be made of a metal having a light-shielding property, a silicon compound of the metal, or a laminate of the metal or the silicon compound and polysilicon. Is preferably formed. This is because generation of smear can be suppressed. Examples of such a material include W, Mo, WSi, and a laminate of these and polysilicon.
【0014】前記目的を達成するため、本発明の固体撮
像装置の駆動方法は、本発明の固体撮像装置であって、
垂直電荷転送部の転送チャネルとなる拡散領域のうち、
前記転送電極群を構成する転送電極のそれぞれの下方で
あって垂直電荷転送部における信号電荷の転送方向に対
して後方に位置する領域の不純物濃度が、前記拡散領域
のうちの他の領域の不純物濃度よりも低い固体撮像装置
を用いて、前記垂直電荷転送部における信号電荷の転送
を二相駆動によって実施することを特徴とする。この駆
動方法によれば、パルスの生成が容易であるため駆動の
高速化を実現することができる。To achieve the above object, a method for driving a solid-state imaging device according to the present invention is a solid-state imaging device according to the present invention,
Of the diffusion region that becomes the transfer channel of the vertical charge transfer unit,
The impurity concentration of a region located below each of the transfer electrodes constituting the transfer electrode group and located rearward with respect to the transfer direction of the signal charge in the vertical charge transfer portion is an impurity concentration of another region of the diffusion region. The transfer of signal charges in the vertical charge transfer section is performed by two-phase driving using a solid-state imaging device having a lower density. According to this driving method, it is easy to generate a pulse, so that high-speed driving can be realized.
【0015】また、本発明の固体撮像装置の別の駆動方
法は、本発明の固体撮像装置であって、金属遮光膜が垂
直電荷転送部における信号電荷の転送方法に分割されて
いる固体撮像装置を用いて、垂直電荷転送部における信
号電荷の転送停止期間に、前記金属遮光膜が分割されて
生じた間隙の下方に位置する転送電極群にローレベルの
電圧を印加することを特徴とする。この駆動方法によれ
ば、金属遮光膜に間隙が存在することに起因するスミア
の増大を抑制することができる。Another driving method of the solid-state imaging device according to the present invention is the solid-state imaging device according to the present invention, wherein the metal light-shielding film is divided into a signal charge transfer method in a vertical charge transfer unit. And applying a low-level voltage to a transfer electrode group located below a gap formed by dividing the metal light-shielding film during a signal charge transfer stop period in the vertical charge transfer section. According to this driving method, it is possible to suppress an increase in smear due to the presence of the gap in the metal light shielding film.
【0016】[0016]
【発明の実施の形態】(第1の実施形態)本発明の固体
撮像装置は、光信号を電荷に変換する光電変換部および
光電変換部からの信号電荷を転送する垂直電荷転送部を
含む画素部と、画素部から転送された信号電荷を転送す
る水平電荷転送部と、転送された信号電荷を検出しこれ
を増幅して出力する出力アンプ部とを用いて構成されて
いる。図1は本発明の第1の実施形態に係る固体撮像装
置を構成する画素部の平面図であり、図2は図1のA−
A’に沿った断面図を示したものである。以下、これら
の図面を用いて本実施形態の固体撮像装置の構造につい
て説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS (First Embodiment) A solid-state imaging device according to the present invention is a pixel including a photoelectric conversion unit for converting an optical signal into a charge and a vertical charge transfer unit for transferring a signal charge from the photoelectric conversion unit. And a horizontal charge transfer unit that transfers the signal charges transferred from the pixel unit, and an output amplifier unit that detects the transferred signal charges, amplifies the signal charges, and outputs the amplified signal charges. FIG. 1 is a plan view of a pixel portion constituting a solid-state imaging device according to a first embodiment of the present invention, and FIG.
FIG. 3 shows a cross-sectional view along A ′. Hereinafter, the structure of the solid-state imaging device according to the present embodiment will be described with reference to these drawings.
【0017】光電変換部12は、例えば、p型半導体基
板(または半導体基板内に形成されたp型ウェル)10
内に、砒素やリンなどのn型不純物を導入して形成され
たフォトダイオードであって、半導体基板10主面に行
列状に配置されている。垂直電荷転送部は、垂直方向に
配列した光電変換部がなす列のそれぞれに隣接するよう
に複数形成されている。つまり、半導体基板10には、
図1に示すように、垂直電荷転送部と光電変換部列とが
水平方向に交互に配置されている。更に、半導体基板1
0上の垂直電荷転送部の上方を含む領域に、層間絶縁膜
15を介して金属遮光膜16が形成されている。金属遮
光膜16は、図1に示すように、光電変換部12の上方
に開口を有している。The photoelectric conversion unit 12 includes, for example, a p-type semiconductor substrate (or a p-type well formed in the semiconductor substrate) 10.
The photodiode is formed by introducing an n-type impurity such as arsenic or phosphorus therein, and is arranged in a matrix on the main surface of the semiconductor substrate 10. The plurality of vertical charge transfer units are formed so as to be adjacent to each of the columns formed by the photoelectric conversion units arranged in the vertical direction. That is, the semiconductor substrate 10
As shown in FIG. 1, vertical charge transfer sections and photoelectric conversion section rows are alternately arranged in the horizontal direction. Further, the semiconductor substrate 1
A metal light-shielding film 16 is formed on a region including the upper part of the vertical charge transfer portion on the substrate 0 via an interlayer insulating film 15. The metal light-shielding film 16 has an opening above the photoelectric conversion unit 12, as shown in FIG.
【0018】垂直電荷転送部は、p型半導体基板(また
は半導体基板内に形成されたp型ウェル)10内に、砒
素やリンなどのn型不純物が導入されて形成された不純
物拡散領域11aと、この不純物拡散領域11a上に絶
縁膜を介して形成された転送電極とを用いて構成された
単層電極構造のCCDであって、不純物拡散領域11a
がCCDのチャネル領域となる。The vertical charge transfer portion includes an impurity diffusion region 11a formed by introducing an n-type impurity such as arsenic or phosphorus into a p-type semiconductor substrate (or a p-type well formed in the semiconductor substrate) 10. A CCD having a single-layer electrode structure formed by using a transfer electrode formed on the impurity diffusion region 11a via an insulating film, wherein the impurity diffusion region 11a
Is the channel area of the CCD.
【0019】垂直電荷転送部を構成する不純物拡散領域
11aには、図2に示すように、各転送電極の下方にそ
れぞれ不純物濃度の低い領域(n-型領域)11bが形
成されている(但し、図1においては簡単のため、n-
型領域11bを省略している。)。n-型領域11b
は、各転送電極下において電荷の転送方向に対して後方
に位置する部分に形成されている。つまり、1個の転送
電極に対向するチャネル内において、電荷の転送方向に
対して後方に位置する部分のポテンシャルがその他の領
域(n型領域)11aよりも低くなるように調整されて
いる。これにより、一個の転送電極下のチャネル内にお
いて、n型領域11aが電荷を蓄積する領域として、n
-型領域11bが他の画素からの信号との混合を抑制す
るバリア領域としてそれぞれ機能し、2相駆動による電
荷転送を可能とする。この点については後述する。[0019] The impurity diffusion region 11a constituting the vertical charge transfer portion, as shown in FIG. 2, a region of low respectively impurity concentration below the respective transfer electrodes (n - -type region) 11b is formed (provided that In FIG. 1, n −
The mold region 11b is omitted. ). n - type region 11b
Are formed below the transfer electrodes in portions located rearward in the charge transfer direction. That is, in the channel opposed to one transfer electrode, the potential of the portion located rearward in the charge transfer direction is adjusted to be lower than that of the other region (n-type region) 11a. As a result, in the channel below one transfer electrode, the n-type region 11 a
The -type region 11b functions as a barrier region that suppresses mixing with signals from other pixels, and enables charge transfer by two-phase driving. This will be described later.
【0020】垂直電荷転送部を構成する転送電極は、光
電変換部の配列周期に対応して周期的に形成されてお
り、例えば、図1に示すように、光電変換部1個に対し
て2個の転送電極が配置されている。つまり、本実施形
態の固体撮像装置の画素部は、1個の光電変換部と、2
個の転送電極(各々を、第1の転送電極および第2の転
送電極とする。)で構成された電荷転送部とを含む画素
が行列状に配置された構造を有するものである。The transfer electrodes constituting the vertical charge transfer section are formed periodically corresponding to the arrangement period of the photoelectric conversion sections. For example, as shown in FIG. Transfer electrodes are arranged. That is, the pixel unit of the solid-state imaging device according to the present embodiment includes one photoelectric conversion unit and two photoelectric conversion units.
A pixel including a charge transfer unit including a plurality of transfer electrodes (each of which is a first transfer electrode and a second transfer electrode) is arranged in a matrix.
【0021】第2の転送電極は、水平方向に隣接する別
の画素を構成する第2の転送電極と一体化した形状に形
成されている。具体的には、実質的に垂直電荷転送部を
駆動するための転送電極として機能する部分を櫛の歯に
見立てた、櫛形電極(図中の13a、13bおよび13
c)として形成される。このように電極を櫛形に形成す
ることにより、複数の転送電極を水平方向に周期的に配
列させると同時に、櫛の胴部に相当する部分が配線とし
て機能して水平方向に隣り合う転送電極同士の電気的な
接続を実現している。The second transfer electrode is formed in a shape integrated with the second transfer electrode constituting another pixel adjacent in the horizontal direction. More specifically, comb-shaped electrodes (13a, 13b and 13 in the figure) in which a portion functioning as a transfer electrode for substantially driving the vertical charge transfer portion is regarded as a comb tooth
formed as c). By forming the electrodes in a comb shape in this manner, a plurality of transfer electrodes are periodically arranged in the horizontal direction, and at the same time, a portion corresponding to the body of the comb functions as a wiring, and the transfer electrodes adjacent to each other in the horizontal direction are formed. Electrical connection is realized.
【0022】それに対して、第1の転送電極(図中の1
4a、14bおよび14c)は、パターン的にそれぞれ
独立した島状に形成されている。この第1の転送電極
と、水平方向に隣接する別の画素を構成する第1の転送
電極とは、金属遮光膜16を配線として使用することに
より電気的に接続されている。つまり、図2に示すよう
に、層間絶縁膜15には、第1の転送電極14a、14
bおよび14c上にコンタクトをとるための開口が形成
されており、このコンタクトと金属遮光膜を介して第1
の転送電極同士が電気的に接続されている。よって、第
1の転送電極においては、櫛形電極における配線部のよ
うな、垂直方向に配列した光電変換部同士の間隔を制限
する要素を必要としない。On the other hand, the first transfer electrode (1 in the figure)
4a, 14b and 14c) are formed in an island shape independent of each other in pattern. The first transfer electrode and the first transfer electrode forming another pixel adjacent in the horizontal direction are electrically connected by using the metal light-shielding film 16 as a wiring. That is, as shown in FIG. 2, the first transfer electrodes 14a, 14a
b and 14c, an opening for making a contact is formed.
Are electrically connected to each other. Therefore, in the first transfer electrode, there is no need for an element that limits the interval between the photoelectric conversion units arranged in the vertical direction, such as the wiring part in the comb-shaped electrode.
【0023】上記のような構造を有する本実施形態の固
体撮像装置においては、半導体基板上における光電変換
部の垂直方向の間隔の制限する要素は、櫛形電極13
a、13bおよび13cにおいて配線として機能する部
分(櫛の胴部に相当する部分)のみであるため、図7に
示すような従来の固体撮像装置に比べ、実効的な光電変
換部面積を大きくして感度を向上させることが可能とな
る。また、本実施形態の固体撮像装置は、後に詳説する
が、垂直電荷転送部において二相駆動による電荷転送が
可能な構造であるため、従来の単層電極構造の固体撮像
装置のような四相駆動の場合に比べて、パルスの生成が
容易であり、駆動の高速化を実現することができる。In the solid-state imaging device according to the present embodiment having the above-described structure, the element that limits the vertical interval of the photoelectric conversion unit on the semiconductor substrate is the comb-shaped electrode 13.
Since only the portions (corresponding to the body of the comb) of a, 13b and 13c function as wiring, the effective photoelectric conversion area is increased compared to the conventional solid-state imaging device as shown in FIG. And the sensitivity can be improved. The solid-state imaging device according to the present embodiment has a structure in which charge transfer by two-phase driving can be performed in the vertical charge transfer unit. Pulse generation is easier than in the case of driving, and high-speed driving can be realized.
【0024】なお、本実施形態の固体撮像装置を構成す
る各部材の材料については、従来使用されているものと
同様の材料を使用することができる。例えば、金属遮光
膜としては、アルミニウム、タングステン、チタン、モ
ブリデンなどの金属およびこれらの金属の合金などを使
用することができる。また、その他の部材については、
例えば、半導体基板には単結晶シリコン基板、絶縁膜お
よび層間絶縁膜にはシリコン酸化膜、転送電極にはポリ
シリコンなどを各々使用し得る。It should be noted that the same materials as those conventionally used can be used for the materials of the members constituting the solid-state imaging device of the present embodiment. For example, as the metal light-shielding film, metals such as aluminum, tungsten, titanium, and molybdenum, and alloys of these metals can be used. For other members,
For example, a single crystal silicon substrate may be used for a semiconductor substrate, a silicon oxide film may be used for an insulating film and an interlayer insulating film, and polysilicon may be used for a transfer electrode.
【0025】また、本実施形態の固体撮像装置は、少な
くとも一部の電極を独立した島状の形状に形成し、この
島状の電極上の層間絶縁膜にコンタクトを形成すること
以外は、従来慣用の方法によって製造することができ
る。以下に、製造方法の一例を簡単に説明すると、ま
ず、p形シリコン基板に不純物イオンを注入して、光電
変換部および垂直電荷転送部の拡散領域を形成する。次
に、基板表面に熱酸化によってシリコン酸化膜を形成し
た後、CVD法によってポリシリコン膜を堆積する。こ
のポリシリコン膜をフォトリソグラフィー法によりパタ
ーニングして、前述のような櫛形電極および独立した形
状の電極を形成する。続いて、電極を形成した基板上
に、CVD法によってシリコン酸化膜を堆積して層間絶
縁膜を形成する。エッチングによって、独立した形状の
電極上の層間絶縁膜にコンタクトをとるための開口を形
成した後、蒸着法またはスパッタ法によりアルミニウム
膜を形成する。アルミニウム膜をフォトリソグラフィー
法によりパターニングして、フォトダイオードの上方に
当たる部分に開口を形成し金属遮光膜とする。The solid-state imaging device according to the present embodiment is the same as the conventional solid-state imaging device except that at least a part of the electrodes is formed in an independent island shape and a contact is formed in an interlayer insulating film on the island electrode. It can be manufactured by a conventional method. An example of the manufacturing method will be briefly described below. First, impurity ions are implanted into a p-type silicon substrate to form diffusion regions of a photoelectric conversion unit and a vertical charge transfer unit. Next, after a silicon oxide film is formed on the substrate surface by thermal oxidation, a polysilicon film is deposited by a CVD method. The polysilicon film is patterned by a photolithography method to form the above-mentioned comb-shaped electrode and an electrode having an independent shape. Subsequently, a silicon oxide film is deposited on the substrate on which the electrodes are formed by a CVD method to form an interlayer insulating film. After an opening for making contact with the interlayer insulating film on the electrode having an independent shape is formed by etching, an aluminum film is formed by an evaporation method or a sputtering method. The aluminum film is patterned by a photolithography method, and an opening is formed in a portion above the photodiode to form a metal light shielding film.
【0026】次に、本実施形態の固体撮像装置の動作に
ついて説明する。図3は本実施形態の固体撮像装置を駆
動するパルスの例を示した図であり、H1およびH2は
水平電荷転送部を駆動するためのパルス、V1およびV
2は垂直電荷転送部を駆動するためのパルスである。ま
た、図4は本実施形態の固体撮像装置を図3に示すパル
スで駆動した時の垂直電荷転送部におけるポテンシャル
分布と信号電荷転送の様子を示したものである。Next, the operation of the solid-state imaging device according to the present embodiment will be described. FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a pulse for driving the solid-state imaging device according to the present embodiment, where H1 and H2 are pulses for driving the horizontal charge transfer unit, and V1 and V
Reference numeral 2 denotes a pulse for driving the vertical charge transfer unit. FIG. 4 shows the potential distribution and signal charge transfer in the vertical charge transfer unit when the solid-state imaging device of the present embodiment is driven by the pulse shown in FIG.
【0027】光電変換部で生じた信号電荷は、垂直電荷
転送部へ転送される(以下、光電変換部から垂直電荷転
送部への電荷の転送を「読み出し」という。)。読み出
しは、画素を構成する転送電極の一方を読み出し用電極
として使用し、この読み出し用電極に、電荷転送時に印
加される電圧よりも高い電圧を印加することにより実施
される。また、垂直方向の画素列から所望の画素を選択
して読み出す場合は、転送電極を独立制御する駆動が必
要とされるため、垂直方向に関して他の画素と電気的に
独立している第2の転送電極(櫛形電極13a、13b
および13c)を読み出し用電極として用いる。The signal charge generated in the photoelectric conversion unit is transferred to the vertical charge transfer unit (hereinafter, transfer of the charge from the photoelectric conversion unit to the vertical charge transfer unit is referred to as “reading”). Reading is performed by using one of the transfer electrodes constituting the pixel as a reading electrode, and applying a voltage higher than a voltage applied during charge transfer to the reading electrode. In addition, when a desired pixel is selected and read out from the vertical pixel column, drive for independently controlling the transfer electrode is required. Therefore, the second pixel which is electrically independent from other pixels in the vertical direction is required. Transfer electrodes (comb-shaped electrodes 13a, 13b
And 13c) are used as readout electrodes.
【0028】読み出された信号電荷は、垂直電荷転送部
によって転送される。なお、図3に示すように、垂直電
荷転送部において電荷転送がなされる期間は、水平電荷
転送部に印加されるパルスは平坦な波形となり、水平電
荷転送部における電荷転送は停止する。The read signal charges are transferred by the vertical charge transfer section. Note that, as shown in FIG. 3, during a period in which charge transfer is performed in the vertical charge transfer unit, the pulse applied to the horizontal charge transfer unit has a flat waveform, and the charge transfer in the horizontal charge transfer unit stops.
【0029】図3に示すように、本固体撮像装置の垂直
電荷転送部は、V1およびV2の2相のパルスによって
駆動し、画素を構成する転送電極の一方にV1が、他方
にV2のパルスが印加される。なお、V1、V2の駆動
波形は、互いに位相を逆転した波形とすることができ
る。As shown in FIG. 3, the vertical charge transfer section of the solid-state imaging device is driven by two-phase pulses of V1 and V2, and one of the transfer electrodes constituting the pixel has V1 and the other has V2. Is applied. The driving waveforms of V1 and V2 can be waveforms in which the phases are inverted.
【0030】以下、図1における第2の転送電極13
a、13bおよび13cにV1のパルスが印加され、第
1の転送電極14a、14bおよび14cにV2のパル
スが印加される場合を例として電荷転送の様子について
説明する。なお、実際には転送電極に印加される二相パ
ルスのいずれかは三値パルスであり、最も高いパルスが
印加された時に信号電荷の読み出しを行い、残りの二値
のパルスで電荷転送を行うが、図3においては読み出し
時のパルスを示すことを省略し、V1およびV2を二値
パルスとして示している。また、以下の説明において
は、電荷転送に使用される二値パルスの高い方のパルス
を「ハイレベル」、低い方のパルスを「ローレベル」と
する。Hereinafter, the second transfer electrode 13 in FIG.
The state of charge transfer will be described by taking as an example a case where a pulse of V1 is applied to a, 13b and 13c and a pulse of V2 is applied to the first transfer electrodes 14a, 14b and 14c. Actually, any of the two-phase pulses applied to the transfer electrode is a ternary pulse, and when the highest pulse is applied, the signal charge is read out, and the charge transfer is performed with the remaining binary pulses. However, in FIG. 3, the pulse at the time of reading is omitted, and V1 and V2 are shown as binary pulses. In the following description, the higher one of the binary pulses used for charge transfer is referred to as “high level”, and the lower one is referred to as “low level”.
【0031】前述したように、各転送電極下には不純物
濃度の異なる領域が形成されているため、ハイ、ローい
ずれのレベルのパルスが印加される場合においても、1
個の転送電極下においてポテンシャルが高い領域(n型
領域11a)と低い領域(n -型領域11b)とが形成
されている。よって、ある転送電極下に電荷が蓄積され
るとき、電荷はその転送電極においてよりポテンシャル
の高いn型領域11a(以下、「電荷蓄積領域」とす
る。)に蓄積される。As described above, impurities are formed under each transfer electrode.
High and low because regions with different concentrations are formed
Even when a pulse of a shift level is applied, 1
Regions with high potential (n-type
The region 11a) and the low region (n -Mold region 11b) is formed
Have been. Therefore, charge is accumulated under a certain transfer electrode.
The charge is more potential at its transfer electrode
N-type region 11a (hereinafter referred to as “charge storage region”).
You. ).
【0032】まず、t=t1では、V1がローレベル、
V2がハイレベルにあるため、V2が印加された転送電
極13b下のポテンシャルが高くなる。よって、信号電
荷は、転送電極13b下の電荷蓄積領域に蓄積される。
次に、t=t2では、V1がハイレベル、V2がローレ
ベルとなるため、V1が印加された転送電極14b下の
ポテンシャルが高くなり、転送電極13b下の電荷蓄積
領域に蓄積されていた信号電荷は転送電極14b下の電
荷蓄積領域に転送される。このとき、転送電極13b下
に形成されたポテンシャルの低いn-型領域がバリア領
域として機能し、他の画素からの信号と混合されること
や電荷が逆方向に転送されることを抑制する。同様にし
て、t=t3では信号電荷が転送電極14b下の電荷蓄
積領域から転送電極13c下の電荷蓄積領域に転送され
る。このように、信号電荷は1周期で一画素分だけ移動
する。First, at t = t1, V1 is at a low level,
Since V2 is at the high level, the potential below the transfer electrode 13b to which V2 is applied increases. Therefore, the signal charges are stored in the charge storage region below the transfer electrode 13b.
Next, at t = t2, since V1 is at a high level and V2 is at a low level, the potential under the transfer electrode 14b to which V1 is applied becomes high, and the signal stored in the charge storage region under the transfer electrode 13b. The charge is transferred to the charge storage region below the transfer electrode 14b. At this time, the n − -type region having a low potential formed below the transfer electrode 13b functions as a barrier region, and suppresses mixing with a signal from another pixel and transfer of charges in the reverse direction. Similarly, at t = t3, the signal charge is transferred from the charge storage region below the transfer electrode 14b to the charge storage region below the transfer electrode 13c. Thus, the signal charge moves by one pixel in one cycle.
【0033】図3に示すように、垂直電荷転送部におい
て一段分の転送が完了すると、停止していた水平電荷転
送部が駆動する。この水平電荷転送部が駆動する期間
は、垂直電荷転送部に印加されるパルスは平坦な波形と
なり、垂直電荷転送部における電荷転送は停止する。As shown in FIG. 3, when the transfer of one stage is completed in the vertical charge transfer section, the stopped horizontal charge transfer section is driven. During the period in which the horizontal charge transfer unit is driven, the pulse applied to the vertical charge transfer unit has a flat waveform, and the charge transfer in the vertical charge transfer unit stops.
【0034】このようにして、信号電荷は、光電変換部
から垂直電荷転送部および水平電荷転送部を経て出力ア
ンプ部に転送され、電圧に変換されて出力される。As described above, the signal charges are transferred from the photoelectric conversion unit to the output amplifier unit via the vertical charge transfer unit and the horizontal charge transfer unit, converted into a voltage, and output.
【0035】(第2の実施形態)図5は本発明の第2の
実施形態に係る固体撮像装置を構成する画素部の平面
図、図6は図5のB−B’に沿った断面図である。本実
施形態に係る固体撮像装置の構造は、金属遮光膜の形状
以外は、第1の実施形態と実質的に同様である。(Second Embodiment) FIG. 5 is a plan view of a pixel portion constituting a solid-state imaging device according to a second embodiment of the present invention, and FIG. 6 is a cross-sectional view taken along the line BB 'of FIG. It is. The structure of the solid-state imaging device according to the present embodiment is substantially the same as that of the first embodiment except for the shape of the metal light shielding film.
【0036】光電変換部22が半導体基板20主面に行
列状に配置されており、垂直方向に配列した光電変換部
22がなす列のそれぞれに隣接するように複数の垂直電
荷転送部が形成されている。垂直電荷転送部は、p型半
導体基板(または半導体基板内に形成されたp型ウェ
ル)20内に形成されたn型不純物拡散領域21aと、
この不純物拡散領域21a上に絶縁膜を介して形成され
た転送電極とを用いて構成された単層電極構造のCCD
である。転送電極は1画素当たり2個づつ形成される
が、その一方(第2の転送電極)は水平方向に隣接する
画素を構成する転送電極の一方と一体化した櫛形電極2
3a、23bおよび23cとして形成され、他方(第1
の転送電極)は独立した島状の電極24a、24bおよ
び24cとして形成されている。また、n型不純物拡散
領域21a内には、各転送電極の下方の電荷転送方向に
対して後方に位置する部分にn-型領域21aが形成さ
れている。The photoelectric conversion units 22 are arranged in a matrix on the main surface of the semiconductor substrate 20, and a plurality of vertical charge transfer units are formed so as to be adjacent to each of the columns formed by the photoelectric conversion units 22 arranged in the vertical direction. ing. The vertical charge transfer section includes an n-type impurity diffusion region 21a formed in a p-type semiconductor substrate (or a p-type well formed in the semiconductor substrate) 20;
CCD having a single-layer electrode structure constituted by using a transfer electrode formed on the impurity diffusion region 21a via an insulating film.
It is. Two transfer electrodes are formed for each pixel, and one of them (second transfer electrode) is a comb-shaped electrode 2 integrated with one of the transfer electrodes constituting the horizontally adjacent pixels.
3a, 23b and 23c and the other (first
Are formed as independent island-shaped electrodes 24a, 24b and 24c. Further, within the n-type impurity diffusion region 21a, an n − -type region 21a is formed at a portion located below each transfer electrode and rearward in the charge transfer direction.
【0037】本実施形態においても、第1の実施形態と
同様に、転送電極の上方に層間絶縁膜25を介して金属
遮光膜26が形成されており、この金属遮光膜26が、
垂直電荷転送部を構成する島状の第1の転送電極24
a、24bおよび24cを、水平方向に隣接する別画素
の第1の転送電極と電気的に接続するための配線として
機能している。In this embodiment, as in the first embodiment, a metal light-shielding film 26 is formed above a transfer electrode with an interlayer insulating film 25 interposed therebetween.
Island-shaped first transfer electrode 24 constituting vertical charge transfer portion
a, 24b, and 24c function as wiring for electrically connecting to the first transfer electrode of another pixel adjacent in the horizontal direction.
【0038】但し、本実施形態の固体撮像装置において
は、図5および図6に示すように、垂直方向に転送電極
の配列周期に合わせて分割された複数の金属遮光膜26
が形成されている。つまり、第1の転送電極24a、2
4bおよび24cは、水平方向に隣接する別の画素の転
送電極とは金属遮光膜26によって接続されているが、
垂直方向に隣接した画素の転送電極とは電気的に独立す
るような構造とされている。However, in the solid-state imaging device of this embodiment, as shown in FIGS. 5 and 6, a plurality of metal light-shielding films 26 divided in the vertical direction in accordance with the arrangement cycle of the transfer electrodes are provided.
Are formed. That is, the first transfer electrodes 24a, 2a
4b and 24c are connected to the transfer electrode of another pixel adjacent in the horizontal direction by the metal light shielding film 26,
The structure is such that the transfer electrodes of vertically adjacent pixels are electrically independent.
【0039】このように、金属遮光膜を垂直方向に分割
し、垂直方向に隣接する画素の転送電極同士を互いに電
気的に独立させることにより、垂直方向の画素列から所
望の画素を選択して読み出す場合において、櫛形電極で
ある第2の転送電極23a、23bおよび23cと、配
線に金属遮光膜を利用している第1の転送電極24a、
24bおよび24cのいずれをも読み出し用電極として
使用することができる。特に、第1の転送電極を読み出
し用電極として使用することが、読み出しに寄与する電
極長が長くでき、低電圧化が可能となるため好ましい。As described above, by dividing the metal light-shielding film in the vertical direction and making the transfer electrodes of the vertically adjacent pixels electrically independent from each other, a desired pixel can be selected from the vertical pixel column. In the case of reading, the second transfer electrodes 23a, 23b and 23c, which are comb-shaped electrodes, and the first transfer electrode 24a using a metal light shielding film for wiring,
Either 24b or 24c can be used as the readout electrode. In particular, it is preferable to use the first transfer electrode as a readout electrode because the length of an electrode contributing to readout can be increased and a voltage can be reduced.
【0040】なお、本実施形態の固体撮像装置を構成す
る各部材の材料は、第1の実施形態と同様に、従来使用
されているものと同様の材料を使用することができる
が、転送電極には、遮光性のある高融点金属(例えば、
タングステン、モブリデンなど)、高融点金属のケイ素
化合物またはそれらとポリシリコンとの積層体を使用す
ることが好ましい。スミアの発生を抑制することができ
るからである。The materials of the members constituting the solid-state imaging device according to the present embodiment can be the same as those conventionally used, as in the first embodiment. Has a light-shielding refractory metal (for example,
Tungsten, molybdenum, etc.), a silicon compound of a high melting point metal or a laminate of these and polysilicon is preferably used. This is because generation of smear can be suppressed.
【0041】本実施形態に係る固体撮像装置の動作につ
いては、第1の実施形態と同様である。つまり、本実施
形態の固体撮像装置は、垂直電荷転送部を図3に示すパ
ルスにより二相駆動させることが可能であり、図3に示
すパルスで駆動した時の垂直電荷転送部におけるポテン
シャル分布と信号電荷転送の様子は図4の模式図に示す
通りである。The operation of the solid-state imaging device according to this embodiment is the same as that of the first embodiment. That is, the solid-state imaging device according to the present embodiment can drive the vertical charge transfer unit in two phases by the pulse shown in FIG. 3, and the potential distribution in the vertical charge transfer unit when driven by the pulse shown in FIG. The state of signal charge transfer is as shown in the schematic diagram of FIG.
【0042】但し、垂直電荷転送部を図3に示すパルス
により駆動させる場合、画素を構成する2個の転送電極
のうち、金属遮光膜の間隙の下に配置されている転送電
極(図5においては第2の転送電極23a、23bおよ
び23c)にV1のパルスを、他方の転送電極(図5に
おいては第1の転送電極24a、24bおよび24c)
にV2のパルスを印加することが好ましい。つまり、金
属遮光膜の間隙下に配置された転送電極に、垂直電荷転
送部における電荷の転送停止期間に電圧がローレベルに
保たれるようなパルスを印加し、他方の転送電極に、同
期間に電圧がハイレベルに保たれるようなパルスを印加
することが好ましい。However, when the vertical charge transfer section is driven by the pulse shown in FIG. 3, of the two transfer electrodes constituting the pixel, the transfer electrode disposed below the gap between the metal light shielding films (see FIG. 5). Applies a pulse of V1 to the second transfer electrodes 23a, 23b and 23c) and the other transfer electrode (the first transfer electrodes 24a, 24b and 24c in FIG. 5).
It is preferable to apply a pulse of V2 to. That is, a pulse is applied to the transfer electrode disposed below the gap of the metal light-shielding film so that the voltage is maintained at the low level during the charge transfer stop period in the vertical charge transfer unit, and the other transfer electrode is It is preferable to apply a pulse so that the voltage is maintained at a high level.
【0043】また、本実施形態の固体撮像装置は、二相
駆動に限らず、三相駆動または四相駆動によって駆動さ
せることも可能である。このように、本実施形態の固体
撮像装置を図3に示す波形と異なるパルスにより駆動す
る場合においても同様に、金属遮光膜の間隙の下に配置
される転送電極に、垂直電荷転送部における電荷の転送
停止期間においてローレベルの電圧が印加されることが
好ましい。The solid-state imaging device according to the present embodiment is not limited to two-phase driving, but can be driven by three-phase driving or four-phase driving. As described above, even when the solid-state imaging device according to the present embodiment is driven by a pulse different from the waveform shown in FIG. It is preferable that a low-level voltage is applied during the transfer stop period.
【0044】本実施形態においては、金属遮光膜を分割
した形状とするため金属遮光膜に間隙が生じ、この間隙
から光が垂直電荷転送部に直接入射することによってス
ミアが発生するおそれがある。しかし、上記の好ましい
例においては、この間隙を、垂直電荷転送部における電
荷の転送停止期間においてローレベルの電圧が印加され
る転送電極上、すなわち空乏層の広がりの小さい領域上
に形成することにより、スミアの発生に関わる領域を最
小限に抑えることができる。In this embodiment, a gap is formed in the metal light-shielding film due to the divided shape of the metal light-shielding film, and light may directly enter the vertical charge transfer portion from this gap, thereby causing smear. However, in the preferred example described above, this gap is formed on the transfer electrode to which a low-level voltage is applied during the charge transfer stop period in the vertical charge transfer unit, that is, on a region where the depletion layer has a small spread. In addition, the area related to generation of smear can be minimized.
【0045】[0045]
【発明の効果】以上説明したように、本発明の固体撮像
装置によれば、半導体基板上に複数の光電変換部が行列
状に配置され、前記光電変換部がなす各列に隣り合うよ
うに前記光電変換部からの信号電荷を垂直方向に転送す
る垂直電荷転送部が配置された固体撮像装置であって、
前記垂直電荷転送部が、前記光電変換部の各々に対応す
る第1の転送電極と第2の転送電極とを含む転送電極群
を備えており、前記第1の転送電極は各々が独立した島
状に形成され、前記第1の転送電極同士の電気的な接続
の少なくとも一部が、前記垂直電荷転送部上に層間絶縁
膜を介して形成された金属遮光膜を介してなされている
ため、半導体基板上における垂直方向の光電変換部間に
形成される配線の本数を少なくすることができ、実効的
な光電変換部面積を大きくして感度を向上させることが
できる。As described above, according to the solid-state imaging device of the present invention, a plurality of photoelectric conversion units are arranged in a matrix on a semiconductor substrate so that the photoelectric conversion units are adjacent to each other. A solid-state imaging device in which a vertical charge transfer unit that transfers signal charges from the photoelectric conversion unit in a vertical direction is arranged,
The vertical charge transfer unit includes a transfer electrode group including a first transfer electrode and a second transfer electrode corresponding to each of the photoelectric conversion units, wherein the first transfer electrodes are independent islands. Since at least a part of the electrical connection between the first transfer electrodes is made via a metal light-shielding film formed on the vertical charge transfer portion via an interlayer insulating film, The number of wirings formed between the photoelectric conversion units in the vertical direction on the semiconductor substrate can be reduced, the effective photoelectric conversion unit area can be increased, and the sensitivity can be improved.
【図1】 本発明の第1の実施形態に係る固体撮像装置
の平面図である。FIG. 1 is a plan view of a solid-state imaging device according to a first embodiment of the present invention.
【図2】 図1のA−A’に沿った断面図である。FIG. 2 is a sectional view taken along line A-A 'of FIG.
【図3】 本発明に係る固体撮像装置を駆動させるとき
の駆動波形図の一例である。FIG. 3 is an example of a driving waveform diagram when the solid-state imaging device according to the present invention is driven.
【図4】 本発明に係る固体撮像装置を図3の駆動波形
により駆動させたときのポテンシャル分布図である。FIG. 4 is a potential distribution diagram when the solid-state imaging device according to the present invention is driven by the driving waveform of FIG.
【図5】 本発明の第2の実施形態に係る固体撮像装置
の平面図である。FIG. 5 is a plan view of a solid-state imaging device according to a second embodiment of the present invention.
【図6】 図5のB−B’に沿った断面図である。FIG. 6 is a sectional view taken along the line B-B 'of FIG.
【図7】 従来の固体撮像装置の平面図である。FIG. 7 is a plan view of a conventional solid-state imaging device.
【図8】 図7のC−C’に沿った断面図である。FIG. 8 is a sectional view taken along the line C-C 'of FIG.
【図9】 従来の固体撮像装置を駆動させるときの駆動
波形図である。FIG. 9 is a driving waveform diagram when a conventional solid-state imaging device is driven.
【図10】 従来の固体撮像装置を図9の駆動波形によ
り駆動させたときのポテンシャル分布図である。FIG. 10 is a potential distribution diagram when the conventional solid-state imaging device is driven by the driving waveform of FIG.
10、20、30 p型半導体基板 11a、21a、31 n型拡散領域 11b、21b n-型拡散領域 12、22、32 光電変換部 13a、13b、13c、23a、23b、23c 第2の転
送電極(櫛形電極) 14a、14b、14c、24a、24b、24c 第1の転
送電極(島状の電極) 33 転送電極(櫛形電極) 15、25、35 層間絶縁膜 16、26、36 金属遮光膜10, 20, 30 p-type semiconductor substrate 11a, 21a, 31 n-type diffusion region 11b, 21b n - type diffusion region 12, 22, 32 photoelectric conversion unit 13a, 13b, 13c, 23a, 23b, 23c Second transfer electrode (Comb-shaped electrode) 14a, 14b, 14c, 24a, 24b, 24c First transfer electrode (island-shaped electrode) 33 Transfer electrode (comb-shaped electrode) 15, 25, 35 Interlayer insulating film 16, 26, 36 Metal light shielding film
Claims (7)
状に配置され、前記光電変換部がなす各列に隣り合うよ
うに前記光電変換部からの信号電荷を垂直方向に転送す
る垂直電荷転送部が配置された固体撮像装置であって、
前記垂直電荷転送部が、前記光電変換部の各々に対応す
る第1の転送電極と第2の転送電極とを含む転送電極群
を備えており、前記第1の転送電極は各々が独立した島
状に形成され、前記第1の転送電極同士の電気的な接続
の少なくとも一部が、前記垂直電荷転送部上に層間絶縁
膜を介して形成された金属遮光膜を介してなされている
ことを特徴とする固体撮像装置。1. A plurality of photoelectric conversion units are arranged in a matrix on a semiconductor substrate, and vertical charges for vertically transferring signal charges from the photoelectric conversion units so as to be adjacent to respective columns formed by the photoelectric conversion units. A solid-state imaging device in which a transfer unit is arranged,
The vertical charge transfer unit includes a transfer electrode group including a first transfer electrode and a second transfer electrode corresponding to each of the photoelectric conversion units, wherein the first transfer electrodes are independent islands. And that at least a part of the electrical connection between the first transfer electrodes is made via a metal light-shielding film formed on the vertical charge transfer portion via an interlayer insulating film. Characteristic solid-state imaging device.
互いに積層することなく単層状に形成されている請求項
1に記載の固体撮像装置。2. The transfer electrode constituting the transfer electrode group,
The solid-state imaging device according to claim 1, wherein the solid-state imaging device is formed in a single layer without being stacked.
の転送チャネルとなる拡散領域が形成されており、前記
拡散領域のうち、前記転送電極群を構成する転送電極の
各々の下方であって前記垂直電荷転送部における信号電
荷の転送方向に対して後方に位置する領域の不純物濃度
が、前記拡散領域のうちの他の領域の不純物濃度よりも
低い請求項1または2に記載の固体撮像装置。3. A diffusion region serving as a transfer channel of the vertical charge transfer portion is formed in the semiconductor substrate, and the diffusion region is located below each of the transfer electrodes constituting the transfer electrode group in the diffusion region. The solid-state imaging device according to claim 1, wherein an impurity concentration of a region of the vertical charge transfer unit located rearward in a signal charge transfer direction is lower than an impurity concentration of another region of the diffusion region. .
における信号電荷の転送方向に分割されている請求項1
〜3のいずれかに記載の固体撮像装置。4. The metal light-shielding film is divided in a signal charge transfer direction in the vertical charge transfer section.
4. The solid-state imaging device according to any one of claims 3 to 3.
遮光性を有する金属、前記金属のケイ素化合物、また
は、前記金属もしくは前記ケイ素化合物とポリシリコン
との積層体で形成されている請求項1〜4のいずれかに
記載の固体撮像装置。5. The transfer electrode forming the transfer electrode group,
The solid-state imaging device according to claim 1, wherein the solid-state imaging device is formed of a metal having a light-shielding property, a silicon compound of the metal, or a laminate of the metal or the silicon compound and polysilicon.
て、前記垂直電荷転送部における信号電荷の転送を、二
相駆動によって実施することを特徴とする固体撮像装置
の駆動方法。6. A method for driving a solid-state imaging device, comprising using the solid-state imaging device according to claim 3 to transfer signal charges in the vertical charge transfer unit by two-phase driving.
て、前記垂直電荷転送部における信号電荷の転送停止期
間に、前記金属遮光膜が分割されて生じる間隙の下方に
位置する転送電極群に、ローレベルの電圧を印加するこ
とを特徴とする固体撮像装置の駆動方法。7. A transfer electrode group located below a gap formed by dividing the metal light-shielding film during a signal charge transfer stop period in the vertical charge transfer unit using the solid-state imaging device according to claim 4. A low-level voltage is applied to the solid-state imaging device.
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