JPH0327684A - 固体撮像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、マトリックス状に配置された画素の出力信
号を水平走査回路と垂直走査回路によってＸＹアドレス
方式で走査して取り出すように構威した固体撮像装置に
関する． 〔従来の技術〕 近年各種の固体撮像装置が開発され実用化されている。

これらのうち代表的なものとしては、ＭＯ　Ｓ　（Ｍｅ
ｔａｌ　Ｏｘｉｄｅ　Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）型
固体撮像装置，静電誘導トランジスタ（Ｓｔａｔｉｃ　
　ＩｎｄｕｃｔｉｏｎＴｒａｎｓｉｓｔｏｒ　：　Ｓ　
Ｉ　Ｔと略称されている）を画素として用いたＳＩＴ型
固体撮像装置．ＡＭＩ型固体撮像装置（Ａ＋ｍｐｌｉｆ
ｉｅｄ　ＭＯＳ　Ｉａａａｇｅｒ），　　Ｆ　ＧＡ（Ｆ
ｌｏａｔｉｎｇＧａｔｅ　Ａｒｒａｙ）型固体撮像装置
等がある．史には本件出願人が、特開昭６０−１４０７
５２号公報，特開昭６０−２０６０６３号公報及び、Ｊ
ａｐａｎｅｓｅ　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ａｐｐｌｉｅ
ｄ　ＰｈｙｓｉｃｓのＶｏ１、　Ｎｏ．５．１９８５に
おける論文“Ａ　Ｎｅｗ　ＭＯＳ　Ｐｈｏｔｏｔｒａｎ
ｓｉｓｔｏｒＯｐｅｒａｔｉｎｇ　ｉｎ　ａ　Ｎｏｎ−
ｄｅｓｔｒｕｃｔｉｖｅ　Ｒｅａｄｏｕｔ　Ｍｏｄｅ”
等において開示した電荷変調素子（Ｃｈａｒｇｅ　Ｍｏ
ｄｕｌａｔｉｏｎＤｅｖｉｃｅ　：　Ｃ　Ｍ　Ｄと略称
されている）を用いたＣＭＤ型固体撮像装置も知られて
いる． ところで上記各固体撮像装置においては、いずれも光電
変換機能をもつ画素をマトリックス状に配列し、水平走
査回路と垂直走査回路によってＸＹアドレス方式で画素
を走査して画像信号を読み出すように構戒されている。

そして第６図（８），（Ｂ》に示すように、画素がマト
リ・ンクス状に配列されて形成された領域（以下イメー
ジエリアという）１０１は、通常長方形状に構威されて
おり、水平走査回路１０２と垂直走査回路１０３は、従
来は前記長方形状のイメージエリア１０１の隣り合う辺
に沿ってそれぞれ形戒されている． 〔発明が解決しようとする課題〕 従来のＸＹアドレス方式の固体撮像装置は、上記のよう
に水平及び垂直走査回路がイメージエリアの隣り合う辺
に沿ってそれぞれ形成されているため、固体撮像装置の
縦，横の寸法はイメージエリアの縦，横の寸法に、各走
査回路の形成領域の幅をそれぞれ加えたものになり、し
かも第６図（８），ＣＢ＋で斜線で示す不用部分１０４
ａ，　１０４ｂ，　１０４ｃ　を含み、チップ面積がイ
メージエリアよりかなり大きくなり、固体撮像装置の実
装に際しても、イメージエリアの縦，横のいずれの寸法
よりも大なるスペースを必要とするという問題点を有し
ていた。

本発明は、従来のＸＹアドレス方式の固体撮像装置にお
ける上記問題点を解決するためになされたもので、縦又
は横方向の寸法がイメージエリアの寸法とほぼ同一でチ
ップ面積を縮小化した固体撮像装置を提供することを目
的とする．〔課題を解決するための手段及び作用〕上記
問題点を解決するため、本発明は、光電変換素子からな
る画素をマトリックス状に配置して方形状のイメージエ
リアを形成し、該イメージエリアの周辺に水平走査回路
と垂直走査回路を形戒し、これらの走査回路によって前
記イメージエリアの各画素の出力信号を取り出すように
した固体撮像装置において、第１図（ハ）の概念図に示
すように、水平走査回路２と垂直走査回路３を、イメー
ジエリア１の相対向する辺１ａ，ｌｂに沿って、それぞ
れ配置して構成するか、あるいは第１図田）の概念図に
示すように、イメージエリアｌの同一側の辺１ａに沿っ
て水平走査回路及び垂直走査回路をそれぞれ配置して構
戒するものである．このようにイメージエリアに対して
各走査回路を配置して構威することにより、固体撮像装
置の縦又は横方向の寸法を走査回路の形＄．領域の幅だ
け短くしてイメージエリアの寸法とほぼ同一にすること
ができ、しかも不用部分を除くことができ、チップ面積
の縮小化を図ることができる．［実施例］ 以下実施例について説明する．第２図は、本発明に係る
固体撮像装置の実施例におけるイメージエリアの隣接す
る２画素部分の平面構造を示す図である。この実施例は
光電変換素子からなる画素としてＣＭＤを用いたもので
、ｌ１は浅い拡散層により形戒されたＣＭＤのソース領
域で、ｌ２はソース頷域１１を取り囲むように形成され
、２Ｗ７Ａ素毎に電気的に共通に接続されているポリシ
リコンにより形成されたゲート電極である．１３は水平
方向に配列された各画素間に配線された２層目の金属薄
膜によって形成されたゲートラインで、ｌ層目の金ｒｊ
Ａ薄膜１４．２層目の金属薄膜と１層目の金ｒＩＡ薄膜
ｌ４との電気的接続を得るためのコンタクトｌ５、及び
１層目の金属薄膜ｌ４とポリシリコンゲート電極１２と
の電気的接続を得るためのコンタクト１６によって、ゲ
ート電極ｌ２と電気的に接続されている．ｌ７は浅い拡
散層で形成されている浅いドレイン領域、１８及び１Ｂ
’は深い拡散層で形成されている深いドレイン領域で、
一方の深いドレイン領域ｌ８はゲート電極１２が電気的
に共通に接続されている隣接２画素間の分＃領域を構或
している．１９は１層目の金属薄膜によって形成された
ソースラインで、垂直方向に配列された各画素の各ソー
ス領域ｌｌ上を通るように配置され、各画素のソース領
域ｌ１とはソースコンタクト２０により接続されている
。

２ｌは１層目の金属薄膜によって形成されたドレインラ
インで、ゲートラインｌ３とゲート電極１２とを電気的
に接続するための前記ｌ層目の金属薄１１！Ｊｌ４，コ
ンタクトｌ５及びコンタクトｌ６が配置されていない画
素間において垂直方向に配置されており、深いドレイン
領域１８′に対してドレインコンタクト２２を介して接
続されている。２３は本発明に係る固体撮像装置を構威
するために必須のゲートライン選択ラインであり、従来
のＣＭＤ型固体撮像装置においては設けられていない本
発明特有のものである。このゲートライン選択ライン２
３は垂直方向に配列された各画素間に配置され、３層目
の金属薄膜によって形成されている． 第３図は、第２図に示した構戒のＣＭＤ画素をマトリッ
クス状に配置して構或した本発明に係る実施例のイメー
ジエリアの一部を拡大して示す図である．２４はゲート
ラインｌ３とゲートライン選択ライン２３とを接続する
ためのコンタクトであり、あるゲートライン選択ライン
２３が垂直走査回路により選択されたとき、そのゲート
ライン選択ライン２３にコンタクト２４を介して接続さ
れているゲートラインｌ３が選沢されるように構威され
ている．したがって垂直走査回路は次に述べるように、
このようにマトリックス状に配置された画素で構威され
るイメージエリアの上部又は下部に形成され、この垂直
走査回路とゲートライン選択ライン２３とは必要なコン
タクトを介して接続されるようになっている． 第４図は、第３図に示した構造のイメージエリア３１を
用いて構威した本発明の第１の実施例の概略構或を示す
．この実施例は水平走査回路３２と垂直走査回！３３を
、イメージエリア３ｌの対向する辺３１ａ，３ｌｂに沿
ってそれぞれ配置したものである．水平走査回路３２は
ソースラインｌ９と接続され、垂直走査回路３３はゲー
トライン選択ライン２３とコンタクト３４を介して接続
されている．そして各走査回路３２．　３３には遮光す
るための薄膜３５が設けられている．垂直走査回路３３
中の配線が１層目と２層目の金１１１１１１からなる２
層配線を用いて形成される場合、コンタクト３４は２層
目の金属薄膜からなる垂直走査回路３３の出力配線と３
層目の金属’Ｆｌ４膜からなるゲートライン選択ライン
２３を接続するコンタクトとなる．また遮光用の薄１ｌ
Ｉ３５は３層目の金属薄膜を用いて形或することができ
る．第５図は、本発明の第２の実施例の概略構威を示す
図である．この実施例は第３図に示した構造のイメージ
エリア３１の同一辺側に水平走査回路３２と垂直走査回
路３３を配置して構戒したものである。

第４図に示した第１次と同一構成の走査回路３２，３３
を用いると、垂直走査回路３３とゲートライン選択ライ
ン２３とを接続するコンタクト３４は第１実施例と同様
の接続コンタクトとして形成される．しかし水平走査回
路３２を横切って３Ｊ！目の金属薄膜で形成されるゲー
トライン選択ライン２３が配置されているため、水平走
査回路３２と垂直走査回路３３に亘って形成される遮光
用の薄ＩＩＵ３６は、第４層目の金属薄膜を用いて形成
しなければならない。なお、この遮光用薄ＩＩ！３６は
、水平走査回路３２上と垂直走査回路３３上に分離して
配置してもよく、その場合には垂直走査回路３３上の遮
光用薄１模は３層目の金ｇ４薄膜で形成してもよい。

画素をマトリックス状に配列して構威したイメージエリ
アにおいて、水平画素数と垂直画素数が等しい場合は、
第４図及び第５図の第１及び第２実施例に示すように、
全てのゲートライン選択ライン２３上にそれぞれ１個の
ゲートライン接続用のコンタクト２４が配置される．し
かしイメージエリアにおいては、通常水平画素数の方が
垂直画素数より多く、そのような構成のイメージエリア
の場合には、ゲートライン接続用コンタクト２４及び垂
直走査回路接続用のコンタクト３４が配置されないゲー
トライン選択ライン２３が存在することになるが、その
ような構戒になっても何ら支障は生じない。

またイメージエリアにおいて、水平画素数が垂直画素数
の２倍以上の場合には、第２図の２画素部分図において
示した２本のゲートライン選択ライン２３の中、いずれ
か一方を省くことができる．またこのような構戒のイメ
ージエリアの場合、ゲートラインｌ３の抵抗による動作
速度の低下を抑えるために、第２図及び第３図に示すイ
メージエリア構戒のままで、１本のゲートライン上に２
個のゲートライン選択ラインへの接続用コンタクト２４
を設け、その１本のゲートラインに共通接続された２木
のゲートライン選択ラインの同期動作によって、そのゲ
ートラインを選択するように構成することも可能である
。

また第２図の２画素構戒において、２本のゲートライン
選択ライン２３の中、ドレインライン２ｌ上に配置する
ものだけを残して、他の選択ライン２３を省き、更にド
レインコンタクト２２はイメージエリア内ではなくても
イメージエリア周辺において形成されておればＣＭＤ画
素は動作するので、ドレインライン２工とドレインコン
タクト２２を省く．そして省略したドレインライン上に
配置するゲートライン選択ライン２３を１層目の金属薄
膜で形戒し、ゲートライン接続用コンタクト２４をｌ層
目の金属薄膜と２層目の金属薄膜との接続を得るための
コンタクトで形或することができる．このような構戒に
することによって、イメージエリア内では３層目の金属
薄膜を用いる必要がなくなる。

また上記実施例に用いるイメージエリアにおいては、第
２図及び第３図に示すようにＣＭＤ画素のゲートライン
１３を２Ｎ目の金属薄膜で形成するようにしたものにつ
いて説明してきたが、ゲートライン１３はポリシリコン
等の導電材料で形成することもできる。そしてこれらの
導電材料でゲートラインｌ３を１層目の金属薄膜よりも
下側に形戒した場合は、深いドレイン領域１８′　とド
レインライン２１とを接続するドレインコンタクト２２
は形戒できなくなるので、ドレインライン２ｌを形成す
る必要はない．またこのように横戒した場合、ゲート電
極１２とゲートラインｌ３とを接続するゲートコンタク
ト部の１層目の金属薄膜は不必要で、コンタクト１５．
　１６の代わりにゲートラインｌ３とポリシリコンゲー
ト電極１２との接続を得るためのコンタクトが必要とな
る． 更にまたゲートラインｌ３がゲート電極１２と同一のポ
リシリコンで形成される場合には、上記のようなゲート
ラインｌ３とゲート電極１２とを接続するためのコンタ
クトも不必要となる．したがってゲートライン選択ライ
ン２３は１層目の金属薄膜で形或することができ、ゲー
トライン１３と接続するためのコンタクト２４はｌ層目
の金属薄膜とこれらのポリシリコン等の導電材料との接
続を得るように形成される。このように画素を構成すれ
ば、イメージエリア内で用いられる金属薄膜は１層のみ
でよいことになる。そしてこのうように構成されたイメ
ージエリアを用いた場合でも、第４図及び第５図に示し
た第１及び第２実施例並びにその変形例のように固体撮
像装置を構威することもできる．上記各実施例では、第
４図に示すようにイメージエリアの相対向する辺３１ａ
，３ｌｂに沿ってそれぞれ水平走査回路及び垂直走査回
路を配置したもの、あるいは第５図に示すように同一辺
３１ａ側に水平走査回路及び垂直走査回路をそれぞれ配
置したものを示したが、第４図に示した実施例において
は水平走査回路及び垂直走査回路の配置を逆にしてもよ
く、また第５図に示した実施例においては、同一辺３ｌ
ｂ側に各走査回路をそれぞれ配置して構成してもよい．
また水平走査回路あるいは垂直走査回路を複数に分割し
てイメージエリアの対向する辺にそれぞれ配置すること
も可能である。

要するに本発明においては、水平走査回路と垂直走査回
路がイメージエリアの対向する辺か、あるいは同一辺に
沿って形成されておればよく、同様の作用効果が得られ
る． また上記各実施例においては、画素としてＣＭＤを用い
た場合について説明したが、他の光電変換素子を画素と
して用いた場合でも、それぞれの画素に応じて、ゲート
ライン選択ライン２３に対応する選択ラインと、ゲート
ライン選択ライン接続用コンタクト２４に対応するコン
タクトを設けるようにイメージエリア構成を変更するこ
とにより、各種のＸＹアドレス方式の固体撮像装置に対
して本発明の適用が可能であることは明らかである。

［発明の効果］ 以上実施例に基づいて説明したように、本発明は、水平
走査回路及び垂直走査回路をイメージエリアの対向する
辺、あるいは同一辺に沿って配置して構成したので、固
体撮像装置の縦又は横方向の寸法を走査回路の幅だけ短
くすることができ、且つ不用部分を省くことができ、チ
ップ面積の縮小化を図ることができる．したがってより
狭い場所に実装可能なＸＹアドレス方式の固体撮像装置
を提供することができる．

【図面の簡単な説明】

第１図（８），（Ｂ）は、それぞれ本発明に係る固体撮
像装置の概念を示す説明図、第２図は、本発明の実施例
のＣＭＤ画素からなるイメージエリアの隣接２画素部分
の平面構造を示す図、第３図は、第２図に示した構戒の
ＣＭＤ画素をマトリックス状に配置して構成したイメー
ジエリアの一部を拡大して示す図、第４図は、本発明の
第１実施例の概略構成図、第５図は、第２実施例の概略
構戒図、第６図（８），田）は、それぞれ従来の固体撮
像装置の概略横威図である． 図において、ｌはイメージエリア、２は水平走査回路、
３は垂直走査回路、１ｌはソース領域、１２はゲート電
極、１３はゲートライン、ｌ４はｌ層目の金属薄膜、１
５．　１６はコンタクト、ｌ７は浅いドレイン領域、１
８．　１８’　は深いドレイン領域、１９はソースライ
ン、２０はソースコンタクト、２１はドレインライン、
２２はドレインコンタクト、２３はゲートライン選択ラ
イン、２４はゲートライン選択ラインコンタクト、３１
はイメージエリア、３２は水平走査回路、３３は垂直走
査回路、３４は選択ラインと垂直走査回路との接続用コ
ンタクト、３５．　３６は遮光用薄膜である．

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、光電変換素子からなる画素をマトリックス状に配置
   して方形状のイメージエリアを形成し、該イメージエリ
   アの周辺に水平走査回路と垂直走査回路を形成し、これ
   らの走査回路によって前記イメージエリアの各画素の出
   力信号を取り出すようにした固体撮像装置において、前
   記水平走査回路と垂直走査回路を前記イメージエリアの
   対向する辺に沿ってそれぞれ形成したことを特徴とする
   固体撮像装置。 ２、光電変換素子からなる画素をマトリックス状に配置
   して方形状のイメージエリアを形成し、該イメージエリ
   アの周辺に水平走査回路と垂直走査回路を形成し、これ
   らの走査回路によって前記イメージエリアの各画素の出
   力信号を取り出すようにした固体撮像装置において、前
   記水平走査回路と垂直走査回路を前記イメージエリアの
   同一側の辺に沿ってそれぞれ形成したことを特徴とする
   固体撮像装置。