固体撮像装置、固体撮像装置の製造方法、電子機器
【課題】撮像画像の画像品質を向上する。
【解決手段】複数のフォトダイオード21について、水平方向xで隣接するものが、垂直方向yにおいてシフトした位置になるように配置する。第1転送電極31Aと第2転送電極31Bとについて、水平方向xで隣接するものが、垂直方向yにおいてシフトした位置になるように配置する。そして、フォトダイオード21(画素P)と第1転送電極31Aとについて、垂直方向yにおける中心部が水平方向xに沿って並ぶように設ける。
【解決手段】複数のフォトダイオード21について、水平方向xで隣接するものが、垂直方向yにおいてシフトした位置になるように配置する。第1転送電極31Aと第2転送電極31Bとについて、水平方向xで隣接するものが、垂直方向yにおいてシフトした位置になるように配置する。そして、フォトダイオード21(画素P)と第1転送電極31Aとについて、垂直方向yにおける中心部が水平方向xに沿って並ぶように設ける。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、固体撮像装置、固体撮像装置の製造方法、電子機器に関する。
【背景技術】
【0002】
デジタルビデオカメラ、デジタルスチルカメラなどの電子機器は、固体撮像装置を含む。固体撮像装置は、複数の画素が配列されている撮像領域が、半導体基板の面に設けられている。たとえば、固体撮像装置は、CCD(Charge Coupled Device)型や、CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)型のイメージセンサチップを含む。
【0003】
撮像領域において、複数の画素のそれぞれには、光電変換部が設けられている。光電変換部は、たとえば、フォトダイオードであり、外付けの光学系を介して入射する光を受光面で受光し光電変換することによって、信号電荷を生成する。
【0004】
そして、CCD型のイメージセンサチップでは、撮像領域にて垂直方向に並ぶ複数の画素の列が、水平方向に複数設けられており、その画素の列の間に、垂直転送レジスタ部が設けられている。垂直転送レジスタ部は、電荷読出し部によって画素から読み出された信号電荷を、垂直方向へ転送する。そして、その垂直転送レジスタ部によって1水平ライン(1行の画素)ごとに転送された信号電荷を、水平転送部が水平方向へ順次転送する。その後、出力部が、その信号電荷を電圧に変換し、信号として出力する。
【0005】
上記のようなCCD型のイメージセンサチップでは、多画素化の要求に伴って、各画素のセルサイズが小さくなってきている。
【0006】
しかし、画素において光を受光する受光面については、飽和信号量の確保のために、より広くする必要がある。このため、水平方向において複数の画素の間を分離するチャネルストッパー領域が、より狭い幅で設けられる傾向にある。
【0007】
この結果、詳細は後述するが、信号電荷を垂直転送レジスタ部へ読み出す際に、チャネルストッパー領域を介して水平方向で隣接する他の垂直転送レジスタ部に誤って読み出される場合がある。このように、水平方向に並ぶ複数の画素の間においては、「逆読み出し」が行われるために、たとえば、信号の混色が発生する場合がある。
【0008】
このような不具合を解消するために、さまざまな方策が示されている(たとえば、特許文献1,2参照)。
【0009】
また、CCD型のイメージセンサチップでは、高感度化の実現のために、垂直転送レジスタ部において、複数の転送電極の間を深さ方向で重ねずに、複数の転送電極を単一層から形成し凸部を減少させることが提案されている(たとえば、特許文献3参照)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0010】
【特許文献1】特開平07−74332号公報
【特許文献2】特開平06−77450号公報
【特許文献3】特開2006−41369号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0011】
図13,図14は、CCD型のイメージセンサチップの一例について要部を示す図である。
【0012】
ここで、図13は、上面を示す図である。図14は、断面を示す図である。図14において、(a)は、図13のX1−X2部分の断面を示している。(b)は、図13のY1−Y2部分の断面を示している。(c)は、図13のY3−Y4部分の断面を示している。なお、各図においては、図示の都合で適宜縮尺を変更している。
【0013】
図13に示すように、CCD型のイメージセンサチップは、フォトダイオード21と、転送電極31と、シャント配線41とが設けられている。この他に、図14に示すように、CCD型のイメージセンサチップは、電荷読出しチャネル領域22Rと、垂直転送チャネル領域23Vと、チャネルストッパー領域24Sとが設けられている。
【0014】
各部について順次説明する。
【0015】
フォトダイオード21は、図13に示すように、垂直方向yと水平方向xとのそれぞれに沿って、複数が間を隔ててマトリクス状に並ぶように設けられている。フォトダイオード21は、図14に示すように、半導体基板11の内部において、画素Pに対応して設けられている。フォトダイオード21は、光を受光面JSで受光し、光電変換することによって信号電荷を生成する。
【0016】
電荷読出しチャネル領域22Rは、図14に示すように、半導体基板11の内部において、電荷読出し部ROに対応するように設けられている。電荷読出しチャネル領域22Rは、図14(a)に示すように、フォトダイオード21の一方の端部において、フォトダイオード21と垂直転送チャネル領域23Vとの間に設けられている。電荷読出しチャネル領域22Rは、フォトダイオード21で生成された信号電荷を垂直転送チャネル領域23Vへ読み出す。
【0017】
垂直転送チャネル領域23Vは、図14に示すように、半導体基板11の内部において、垂直転送レジスタ部VTに対応するように設けられている。垂直転送チャネル領域23Vは、図14(a)に示すように、水平方向xにおいて電荷読出しチャネル領域22Rとチャネルストッパー領域24Sとの間に設けられている。垂直転送チャネル領域23Vは、図14(b)に示すように、垂直方向yにおいて延在しており、フォトダイオード21から読み出された信号電荷を、垂直方向yへ転送する。
【0018】
チャネルストッパー領域24Sは、図14に示すように、半導体基板11の内部において、素子分離部SBに対応するように設けられている。チャネルストッパー領域24Sは、図14(a)に示すように、水平方向xにおいて垂直転送チャネル領域23Vとフォトダイオード21との間に設けられており、水平方向xに並ぶ複数の画素Pの間において電位障壁を形成し、信号電荷の流出入を防止する。また、チャネルストッパー領域24Sは、図14(c)に示すように、垂直方向yにおいて複数のフォトダイオード21の間に設けられており、垂直方向yに並ぶ複数の画素Pの間において電位障壁を形成し、信号電荷の流出入を防止する。
【0019】
転送電極31は、図13に示すように、垂直方向yに複数が間を隔てて並ぶように設けられている。また、転送電極31は、水平方向xにおいて、複数がフォトダイオード21を介して並ぶように設けられている。転送電極31は、第1転送電極31Aと、第2転送電極31Bとを含む。第1転送電極31Aは、転送信号(ΦV1,ΦV3)の他に読出し信号(ΦR)が印加される。これに対して、第2転送電極31Bは、転送信号(ΦV2,ΦV4)が印加され読出し信号(ΦR)が印加されない。図14(a),(b)に示すように、第1転送電極31Aおよび第2転送電極31Bは、ゲート絶縁膜として機能する絶縁膜312を介して、半導体基板11の上面に設けられている。ここでは、図13,図14(a)に示すように、第1転送電極31Aと第2転送電極31Bとのそれぞれは、水平方向xにおいては、複数がフォトダイオード21を介して並ぶように設けられている。そして、垂直方向yにおいては、図13,図14(b)に示すように、第1転送電極31Aと第2転送電極31Bとが交互に連続して並ぶように配置されている。
【0020】
シャント配線41は、図13に示すように、水平方向xに延在しており、垂直方向yにおいて複数が間を隔てて並ぶように設けられている。シャント配線41は、図13に示すように、第1シャント配線41Aと第2シャント配線41Bとを含む。図13,図14に示すように、第1シャント配線41Aおよび第2シャント配線41Bは、垂直方向yに並ぶ複数のフォトダイオード21の間において、水平方向xに延在している。ここでは、第1シャント配線41Aは、図13に示すように、水平方向xに並ぶ複数の第1転送電極31Aのそれぞれにコンタクトを介して電気的に接続されており、転送信号(ΦV1,ΦV3)の他に読出し信号(ΦR)を第1転送電極31Aへ印加する。第2シャント配線41Bは、図13に示すように、水平方向xに並ぶ複数の第2転送電極31Bのそれぞれにコンタクトを介して電気的に接続されており、転送信号(ΦV2,ΦV4)を第2転送電極31Bへ印加し、読出し信号(ΦR)については、印加しない。図14に示すように、第1シャント配線41Aおよび第2シャント配線41Bは、第1転送電極31Aおよび第2転送電極31Bを被覆する絶縁膜SZの上面に設けられている。第1シャント配線41Aと第2シャント配線41Bとのそれぞれは、その絶縁膜SZを貫通するコンタクトホールによって、第1転送電極31Aと第2転送電極31Bとのそれぞれに電気的に接続されている。
【0021】
上記のCCD型のイメージセンサチップでは、図13に示すように、第1シャント配線41Aを通じて第1転送電極31Aに読出し信号(ΦR)を供給する。これにより、図13,図14(a)で白い矢印で示すように、フォトダイオード21に蓄積された信号電荷が垂直転送チャネル領域23Vへ読み出される。その後、第1転送電極31Aと第2転送電極31Bへの4相の転送信号(ΦV1〜V4)の供給を、第1シャント配線41Aと第2シャント配線41Bを通じて行う。これにより、その読み出された信号電荷が垂直転送チャネル領域23Vにおいて垂直方向yに転送される。
【0022】
しかしながら、上述したように、画素のセルサイズの縮小化に伴って、水平方向において複数の画素Pの間を分離するチャネルストッパー領域24Sが、より狭い幅で設けられる傾向にある。このため、第1転送電極31Aに読出し信号(ΦR)を供給し信号電荷の読み出しをする際には、図13,図14(a)で黒い矢印で示すように、チャネルストッパー領域24Sを介して隣接する他の垂直転送チャネル領域23Vに誤って読み出される場合がある。つまり、フォトダイオード21において信号電荷が読み出される方向とは逆の方向へ信号電荷が読み出される「逆読み出し」が発生する場合がある。そして、これに伴って、たとえば、信号の混色等が発生して、画像品質が低下する場合がある。
【0023】
このような不具合の解消のために、上述したように、さまざまな方策が示されている。たとえば、特許文献1,2では、水平方向において隣接する画素(センサ領域)を、垂直方向において1/2ピッチ分、シフトさせることが示されている。
【0024】
しかしながら、特許文献1では、画素(センサ領域)に掛かる読出し電極の面積が減少するので、読み出しが悪化する場合がある。また、読出し電極と、垂直方向で隣接する画素間のチャネルストッパー領域との位置関係から、「逆読み出し」の防止が効果的にできない場合がある。
【0025】
また、特許文献2の場合には、読出し電極(転送電極)が、水平方向に連続で連結され、分離されていない。このため、読出し電極と、垂直方向で隣接する画素間のチャネルストッパー領域との位置関係から、「逆読み出し」の防止が効果的にできない場合がある。さらに、転送電極が傾斜したパターンで形成されているので、垂直方向への転送効率が悪化する場合がある。
【0026】
このように、固体撮像装置においては、「逆読み出し」の防止が十分に実現可能でないために、混色などの防止が困難な場合がある。そして、これに伴って、画素サイズの縮小化が困難になり、飽和信号量の増加が容易ではないので、感度の向上ができず、撮像画像の画像品質が低下する場合がある。
【0027】
したがって、本発明は、撮像画像の画像品質等を向上可能な、固体撮像装置、固体撮像装置の製造方法、電子機器を提供する。
【課題を解決するための手段】
【0028】
本発明の固体撮像装置は、基板の面において複数が第1方向と前記第1方向に直交する第2方向とのそれぞれに一定のピッチで間を隔てて設けられており、光を受光し信号電荷を生成する画素部と、前記基板の面において前記第1方向に並ぶ複数の画素部のそれぞれから前記信号電荷を前記第2方向へ読み出し、当該読み出した信号電荷を前記第1方向へ順次転送する複数の転送部とを備え、前記複数の画素部のそれぞれは、前記第2方向で隣接するものが、前記第1方向においてシフトした位置になるように配置されており、前記転送部は、前記信号電荷を読み出す読出し信号および当該読み出した信号電荷を転送する転送信号が印加される第1転送電極と、前記読出し信号が印加されずに前記転送信号が印加される第2転送電極とを含み、前記第1転送電極と前記第2転送電極とのそれぞれは、複数が前記第1方向において交互に繰り返し並ぶと共に、前記第2方向で隣接するものが、前記第1方向においてシフトした位置になるように配置されており、前記画素部と前記第1転送電極とのそれぞれは、前記第1方向における中心部が前記第2方向に沿って並んでいる。
【0029】
本発明の固体撮像装置の製造方法は、光を受光し信号電荷を生成する複数の画素部を、基板の面において第1方向と前記第1方向に直交する第2方向とのそれぞれに一定のピッチで間を隔てて設ける、画素部形成工程と、前記第1方向に並ぶ複数の画素部のそれぞれから前記信号電荷を前記第2方向へ読み出し、当該読み出した信号電荷を前記第1方向へ順次転送する複数の転送部を前記基板の面に設ける、転送部形成工程とを有し、前記画素部形成工程においては、前記複数の画素部のそれぞれについて、前記第2方向で隣接するものが、前記第1方向でシフトした位置になるように、前記複数の画素部を形成し、前記転送部形成工程においては、前記信号電荷を読み出す読出し信号および当該読み出した信号電荷を転送する転送信号が印加される第1転送電極と、前記読出し信号が印加されずに前記転送信号が印加される第2転送電極とのそれぞれについて、複数が前記第1方向において交互に繰り返し並び、前記第2方向で隣接するものが、前記第1方向においてシフトした位置に配置されると共に、前記画素部と前記第1転送電極とのそれぞれについて、前記第1方向における中心部が前記第2方向に沿って並ぶように、前記転送電極を形成する。
【0030】
本発明の電子機器は、基板の面において複数が第1方向と前記第1方向に直交する第2方向とのそれぞれに一定のピッチで間を隔てて設けられており、光を受光し信号電荷を生成する画素部と、前記基板の面において前記第1方向に並ぶ複数の画素部のそれぞれから前記信号電荷を前記第2方向へ読み出し、当該読み出した信号電荷を前記第1方向へ順次転送する複数の転送部とを備え、前記複数の画素部のそれぞれは、前記第2方向で隣接するものが、前記第1方向においてシフトした位置になるように配置されており、前記転送部は、前記信号電荷を読み出す読出し信号および当該読み出した信号電荷を転送する転送信号が印加される第1転送電極と、前記読出し信号が印加されずに前記転送信号が印加される第2転送電極とを含み、前記第1転送電極と前記第2転送電極とのそれぞれは、複数が前記第1方向において交互に繰り返し並ぶと共に、前記第2方向で隣接するものが、前記第1方向においてシフトした位置になるように配置されており、前記画素部と前記第1転送電極とのそれぞれは、前記第1方向における中心部が前記第2方向に沿って並んでいる。
【0031】
本発明では、複数の画素部のそれぞれは、第2方向で隣接するものが、第1方向でシフトした位置に配置されている。また、第1転送電極と第2転送電極とのそれぞれは、第2方向で隣接するものが、第1方向でシフトした位置に配置されている。そして、画素部と第1転送電極とのそれぞれは、第1方向における中心部が第2方向に沿って並んでいる。このため、画素部において信号電荷を読み出す方向には第1転送電極が設けられているが、その画素部において信号電荷を読み出す方向とは反対の逆読出し方向には、第1転送電極ではなく、読出し信号が印加されない第2転送電極が配置されている。よって、「逆読出し」がされない。
【発明の効果】
【0032】
本発明によれば、撮像画像の画像品質を向上可能な、固体撮像装置、固体撮像装置の製造方法、電子機器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0033】
【図1】図1は、本発明にかかる実施形態1において、カメラ40の構成を示す構成図である。
【図2】図2は、本発明にかかる実施形態1において、固体撮像装置1の全体構成を示す図である。
【図3】図3は、本発明にかかる実施形態1において、固体撮像装置の要部を示す図である。
【図4】図4は、本発明にかかる実施形態1において、固体撮像装置の要部を示す図である。
【図5】図5は、本発明にかかる実施形態1において、固体撮像装置の要部を示す図である。
【図6】図6は、本発明にかかる実施形態1において、固体撮像装置を製造する方法の工程にて設けられた要部を示す図である。
【図7】図7は、本発明にかかる実施形態2において、固体撮像装置の要部を示す図である。
【図8】図8は、本発明にかかる実施形態2において、固体撮像装置の要部を示す図である。
【図9】図9は、本発明にかかる実施形態2において、固体撮像装置の要部を示す図である。
【図10】図10は、本発明にかかる実施形態3において、固体撮像装置の要部を示す図である。
【図11】図11は、本発明にかかる実施形態3において、固体撮像装置の要部を示す図である。
【図12】図12は、本発明にかかる実施形態3において、固体撮像装置の要部を示す図である。
【図13】図13は、CCD型のイメージセンサチップの一例について要部を示す図である。
【図14】図14は、CCD型のイメージセンサチップの一例について要部を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0034】
以下に、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。
【0035】
なお、説明は、下記の順序で行う。
1.実施形態1(転送電極が全て四角形状)
2.実施形態2(読出し信号が印加されない転送電極については、水平延在部有り)
3.実施形態3(シャント配線が積層される場合)
4.その他
【0036】
<1.実施形態1>
[A.装置構成]
(A−1)カメラの要部構成
図1は、本発明にかかる実施形態1において、カメラ40の構成を示す構成図である。
【0037】
図1に示すように、カメラ40は、固体撮像装置1と、光学系42と、制御部43と、信号処理回路44とを有する。各部について、順次、説明する。
【0038】
固体撮像装置1は、光学系42を介して入射する入射光Hを撮像面PSで受光して光電変換することによって、信号電荷を生成する。ここでは、固体撮像装置1は、制御部43から出力される制御信号に基づいて駆動する。具体的には、信号電荷を読み出して、ローデータとして出力する。
【0039】
光学系42は、結像レンズや絞りなどの光学部材を含み、入射する被写体像による光を、固体撮像装置1の撮像面PSへ集光するように配置されている。
【0040】
制御部43は、各種の制御信号を固体撮像装置1と信号処理回路44とに出力し、固体撮像装置1と信号処理回路44とを制御して駆動させる。
【0041】
信号処理回路44は、固体撮像装置1から出力されたローデータについて信号処理を実施することによって、被写体像についてデジタル画像を生成するように構成されている。
【0042】
(A−2)固体撮像装置の要部構成
固体撮像装置1の全体構成について説明する。
【0043】
図2は、本発明にかかる実施形態1において、固体撮像装置1の全体構成を示す図である。図2では、上面を示している。
【0044】
図2に示すように、本実施形態の固体撮像装置は、インターライン方式のCCD型イメージセンサであって、撮像領域PAにおいて撮像が行われるように構成されている。
【0045】
図2に示すように、撮像領域PAにおいては、画素Pと電荷読出し部ROと垂直転送レジスタ部VTとが設けられている。
【0046】
画素Pは、図2に示すように、撮像領域PAに設けられており、複数が水平方向xと垂直方向yとに並ぶように配置されている。そして、この複数の画素Pの周囲においては、素子分離部SBが設けられており、各画素Pの間が分離されている。画素Pは、受光面JSにおいて、被写体像による光を受光して光電変換を行うことによって、信号電荷を生成するように構成されている。
【0047】
電荷読出し部ROは、図2に示すように、撮像領域PAにおいて、垂直方向yに並ぶ複数の画素Pの列に対応して複数が設けられており、各画素Pで生成された信号電荷を、垂直転送レジスタ部VTへ読み出す。
【0048】
垂直転送レジスタ部VTは、図2に示すように、撮像領域PAにおいて、垂直方向yに並ぶ複数の画素Pに対応するように、垂直方向yに延在している。また、垂直転送レジスタ部VTは、垂直方向yに複数が並ぶ画素Pの列の間に配置されている。垂直転送レジスタ部VTは、複数が撮像領域PAに設けられており、複数の垂直転送レジスタ部VTが、水平方向xに並ぶ複数の画素Pのそれぞれに対応するように、水平方向xに並んでいる。この垂直転送レジスタ部VTは、いわゆる垂直転送CCDであって、電荷読出し部ROを介して、画素Pから信号電荷を水平方向xへ読み出し、その読み出された信号電荷を垂直方向yへ順次転送する。垂直転送レジスタ部VTは、複数の転送電極(図2では図示無し)が垂直方向yに並んで配置されている。垂直転送レジスタ部VTは、画素Pに対応して設けられた転送電極に読出し信号が供給されて信号電荷を読み出する。そして、その垂直方向に並んだ転送電極に、たとえば、4相の転送パルスが順次供給されて、信号電荷の転送が実施される。
【0049】
そして、撮像領域PAの下端部においては、図2に示すように、水平転送レジスタ部HTが配置されている。この水平転送レジスタ部HTは、水平方向xへ延在しており、複数の垂直転送レジスタ部VTのそれぞれが、垂直方向yへ転送した信号電荷を、水平方向xへ、順次、転送する。つまり、水平転送レジスタ部HTは、いわゆる水平転送CCDであって、たとえば、2相の駆動パルス信号によって駆動されて、1水平ライン(1行の画素)ごとに転送された信号電荷の転送を実施する。
【0050】
そして、図2に示すように、水平転送レジスタ部HTの左端部には、出力部OUTが形成されており、この出力部OUTは、水平転送レジスタ部HTによって、水平転送された信号電荷を電圧に変換し、アナログ画像信号として出力する。
【0051】
なお、上記の撮像領域PAは、図1に示した撮像面PSに相当する。
【0052】
(A−3)固体撮像装置の詳細構成
本実施形態にかかる固体撮像装置1の詳細内容について説明する。
【0053】
図3,図4,図5は、本発明にかかる実施形態1において、固体撮像装置の要部を示す図である。
【0054】
ここで、図3は、上面を示す図である。図4は、断面を示す図である。図4において、(a)は、図3のX1−X2部分の断面を示している。(b)は、図3のY1−Y2部分の断面を示している。(c)は、図3のY3−Y4部分の断面を示している。なお、各図においては、図示の都合で適宜縮尺を変更している。図5は、図3と同様に、上面を示す図であるが、図3と異なり、説明の都合で、構成要素の一部の図示を省略している。
【0055】
図3に示すように、固体撮像装置は、フォトダイオード21と、転送電極31と、シャント配線41とが設けられている。この他に、図4に示すように、固体撮像装置は、電荷読出しチャネル領域22Rと、垂直転送チャネル領域23Vと、チャネルストッパー領域24Sとが設けられている。図5では、図3と比較して判るように、シャント配線41の図示を省略している。
【0056】
固体撮像装置を構成する各部について、順次説明する。
【0057】
(a)フォトダイオード21について
フォトダイオード21は、図3に示すように、複数が垂直方向yとその垂直方向yに直交する水平方向xとのそれぞれにおいて、等しいピッチで間を隔てて並んでいる。複数のフォトダイオード21のそれぞれは、平面形状が互いに同一な矩形になるように形成されている。たとえば、フォトダイオード21は、垂直方向yが水平方向xよりも広い幅になるように形成されている。
【0058】
図4に示すように、フォトダイオード21は、半導体基板11の内部の表面側に位置する部分において、画素Pに対応して設けられている。
【0059】
フォトダイオード21は、光を受光面JSで受光し、光電変換することによって信号電荷を生成するように構成されている。
【0060】
たとえば、フォトダイオード21は、n型のシリコン半導体である半導体基板11の内部において表面側に位置する部分に設けられている。図示を省略しているが、フォトダイオード21は、たとえば、半導体基板11内に形成したp型半導体ウェル領域(p)(図示無し)上に、n型半導体領域(n)(図示無し)とp型半導体領域(p+)(図示無し)とが順次形成されることによって構成される。n型半導体領域(n)は、信号電荷蓄積領域として機能する。そして、p型半導体領域(p+)は、正孔蓄積領域として機能し、信号電荷蓄積領域であるn型半導体領域(n)において、暗電流が生ずることが抑制されるように構成されている。
【0061】
図4(a)に示すように、フォトダイオード21は、水平方向xの一方の端部に電荷読出しチャネル領域22Rが設けられており、この電荷読出しチャネル領域22Rによって信号電荷が読み出される。また、フォトダイオード21は、水平方向xの他方の端部にチャネルストッパー領域24Sが設けられており、このチャネルストッパー領域24Sによる電位障壁によって、複数の画素Pの間における信号電荷の流出入が防止される。
【0062】
本実施形態では、図5に示すように、フォトダイオード21は、複数が垂直方向yにおいて一定のピッチPyで並ぶように配置されている。フォトダイオード21は、水平方向xにおいても、複数が一定のピッチPxで並ぶように配置されている。
【0063】
ここでは、フォトダイオード21は、図13に示した場合と異なり、水平方向xに隣接するものが、水平方向xに沿って並ばずに、垂直方向yにおいてシフトするように設けられている。すなわち、複数のフォトダイオード21が垂直方向yに並んだ列が水平方向xに複数並んでおり、そのフォトダイオード21の列は、水平方向xで隣接する他のフォトダイオード21の列との間で、フォトダイオード21が異なる位置になるように設けられている。
【0064】
具体的には、図5に示すように、フォトダイオード21は、水平方向xで隣接する画素Pの間で、垂直方向yに半分のピッチ(Py/2)分、シフトした位置になるように配置されている。つまり、一のフォトダイオード21の中心部と、その一のフォトダイオード21に対して水平方向xに隣接するフォトダイオード21の中心部との間は、垂直方向yにおける距離が、垂直方向yにおけるピッチPyの半分(Py/2)になる。
【0065】
このため、図4(a)および図5に示すように、フォトダイオード21は、垂直方向yにおける中央部分では、隣接する画素Pの列においてフォトダイオード21が存在せずに、チャネルストッパー領域24Sが存在する。
【0066】
(b)電荷読出しチャネル領域22Rについて
電荷読出しチャネル領域22Rは、図4に示すように、半導体基板11の内部の表面側に位置する部分において、電荷読出し部ROに対応するように設けられている。
【0067】
ここでは、図4(a)に示すように、電荷読出しチャネル領域22Rは、水平方向xにおいてフォトダイオード21と垂直転送チャネル領域23Vとの間に設けられており、フォトダイオード21から信号電荷を垂直転送チャネル領域23Vへ読み出す。
【0068】
たとえば、電荷読出しチャネル領域22Rは、p型半導体領域として構成されている。
【0069】
(c)垂直転送チャネル領域23Vについて
垂直転送チャネル領域23Vは、図4(a)に示すように、半導体基板11の内部の表面側に位置する部分において、垂直転送レジスタ部VTに対応するように設けられている。
【0070】
ここでは、図4(a)に示すように、垂直転送チャネル領域23Vは、水平方向xにおいて電荷読出しチャネル領域22Rとチャネルストッパー領域24Sとの間に設けられている。また、垂直転送チャネル領域23Vは、図4(b)に示すように、垂直方向yに延在しており、フォトダイオード21から読み出された信号電荷を、垂直方向yへ転送する。
【0071】
たとえば、垂直転送チャネル領域23Vは、半導体基板11の内部のp型半導体ウェル領域(p)(図示無し)上に、n型半導体領域(n)(図示無し)を設けることによって構成されている。
【0072】
(d)チャネルストッパー領域24Sについて
チャネルストッパー領域24Sは、図4に示すように、半導体基板11の内部の表面側に位置する部分において、素子分離部SBに対応するように設けられている。チャネルストッパー領域24Sは、半導体基板11の面において垂直方向yと水平方向xとのそれぞれに並ぶ複数のフォトダイオード21(画素P)の間を分離するように設けられている。
【0073】
ここでは、チャネルストッパー領域24Sは、図4(a)に示すように、水平方向xにおいては、垂直転送チャネル領域23Vとフォトダイオード21との間に設けられている。つまり、チャネルストッパー領域24Sは、水平方向xにおいては、電荷読出しチャネル領域22Rの左側に位置し、その電荷読出しチャネル領域22Rと、隣の画素Pの列に配置されたフォトダイオード21との間に介在するように設けられている。
【0074】
また、チャネルストッパー領域24Sは、図4(c)に示すように、垂直方向yにおいて複数のフォトダイオード21の間に設けられている。
【0075】
チャネルストッパー領域24Sは、垂直方向yおよび水平方向xに並ぶ複数の画素Pの間において電位障壁を形成し、信号電荷の流出入を防止するように構成されている。
【0076】
たとえば、チャネルストッパー領域24Sは、半導体基板11の内部のp型半導体ウェル領域(p)(図示無し)上に、p型半導体領域(p+)を設けることによって構成されている。
【0077】
本実施形態では、図5に示すように、垂直方向yにおいて複数のフォトダイオード21の間に設けられたチャネルストッパー領域24Sは、複数が垂直方向yにおいて一定のピッチPyで並ぶように配置されている。また、水平方向xにおいても、複数が一定のピッチPxで並ぶように配置されている。
【0078】
ここでは、垂直方向yに並ぶ一の画素Pの列に設けられた各チャネルストッパー領域24Sが、水平方向xで隣接する他の画素Pの列に設けられた各チャネルストッパー領域24Sに対して、垂直方向yにシフトした位置になるように配置されている。
【0079】
具体的には、図5に示すように、水平方向xで隣接する画素Pの間で、垂直方向yに半分のピッチ(Py/2)分、シフトした位置になるように配置されている。
【0080】
(e)転送電極31について
転送電極31は、図3に示すように、垂直方向yに複数が間を隔てて並ぶように設けられている。また、転送電極31は、水平方向xにおいては、複数がフォトダイオード21を介して並ぶように設けられている。
【0081】
つまり、垂直方向yに並ぶ転送電極31の複数の列が、垂直方向yに並ぶフォトダイオード21の列を介して、水平方向xに並んでおり、各転送電極31は、フォトダイオード21から信号電荷を読み出した後、その信号電荷を垂直方向yへ転送させる。
【0082】
図3に示すように、複数の転送電極31のそれぞれは、浮島状に分離されており、平面形状が互いに同一な形状になるように形成されている。
【0083】
図4に示すように、転送電極31は、半導体基板11の上方に設けられている。ここでは、転送電極31は、半導体基板11の上面において、ゲート絶縁膜として機能する絶縁膜312の上面に設けられている。転送電極31は、水平方向xにおいては、電荷読出し部ROと垂直転送レジスタ部VTと素子分離部SBとに対応している。つまり、転送電極31は、水平方向xにおいては、絶縁膜312を介して、電荷読出しチャネル領域22Rと垂直転送チャネル領域23Vとチャネルストッパー領域24Sとに対面するように設けられている。
【0084】
転送電極31は、たとえば、シリコン酸化膜によって形成された絶縁膜312上に設けられている。たとえば、転送電極31は、ポリシリコン膜などの単一な導電膜についてパターン加工することで形成されている。たとえば、転送電極31は、膜厚が200nm以下になるように形成されている。
【0085】
転送電極31は、図3に示すように、第1転送電極31Aと、第2転送電極31Bとを含む。第1転送電極31Aと第2転送電極31Bとのそれぞれは、半導体基板11の面において四角形状に形成されている。また、第1転送電極31Aと第2転送電極31Bとのそれぞれは、互いに同一の層で形成されている。
【0086】
転送電極31において、第1転送電極31Aは、図3に示すように、転送信号(ΦV1,ΦV3)の他に読出し信号(ΦR)が印加される。これに対して、第2転送電極31Bは、図3に示すように、転送信号(ΦV2,ΦV4)が印加され読出し信号(ΦR)が印加されない。第1転送電極31Aおよび第2転送電極31Bは、一のフォトダイオード21と一組になるように配置されている。転送電極31Aと第2転送電極31Bとのそれぞれは、垂直方向yにおいて、順次、繰り返し並んでいる。
【0087】
転送電極31は、垂直方向yにおいては、図5に示すように、複数の第1転送電極31Aが、フォトダイオード21の場合と同様に、垂直方向yにおいて一定のピッチPyで並んで配置されている。第2転送電極31Bも、これと同様に、複数が垂直方向yにおいて一定のピッチPyで並んで配置されている。そして、第1転送電極31Aと第2転送電極31Bとのそれぞれが、垂直方向yにおいて、交互に並んで配置されている。すなわち、図4(b)に示すように、図14(b)の場合と同様に、第1転送電極31Aと第2転送電極31Bとのそれぞれは、半導体基板11の上方において垂直方向yへ交互に間を隔てて並んでいる。
【0088】
水平方向xにおいては、図5に示すように、第1転送電極31Aと第2転送電極31Bとのそれぞれは、フォトダイオード21の場合と同様に、複数が一定のピッチPxで並んで配置されている。
【0089】
しかし、本実施形態では、図14(a)の場合と異なり、水平方向xにおいても、第1転送電極31Aと第2転送電極31Bとがフォトダイオード21を介して交互に並んでいる。図4(a)に示すように、水平方向xにおいては、第1転送電極31Aと第2転送電極31Bとが一対で、垂直方向yにおけるフォトダイオード21の中央部分を、半導体基板11の上方で挟んでいる。
【0090】
このように、本実施形態では、第1転送電極31Aは、図5に示すように、水平方向xで隣接するものが、水平方向xに沿って並ばずに、垂直方向yにシフトした位置に配置されている。また、第2転送電極31Bについても、第1転送電極31Aと同様に、水平方向xで隣接するものが、水平方向xに沿って並ばずに、垂直方向yにシフトした位置に配置されている。
【0091】
具体的には、図5に示すように、第1転送電極31Aは、水平方向xで隣接する他の第1転送電極31Aに対して、垂直方向yに半分のピッチ(Py/2)分、シフトした位置になるように配置されている。つまり、一の第1転送電極31Aの中心部と、その一の第1転送電極31Aに水平方向xに隣接する第1転送電極31Aの中心部との間は、垂直方向yにおける距離が、垂直方向yにおけるピッチPyの半分(Py/2)になる。
【0092】
これにより、第1転送電極31Aは、垂直方向yにおいて、中心部分が、右側部分に設けられたフォトダイオード21の中心部分に対応すると共に、左側部分に設けられたチャネルストッパー領域24Sの中心に対応するように設けられている。
【0093】
同様に、図5に示すように、第2転送電極31Bは、水平方向xで隣接する他の第2転送電極31Bに対して、垂直方向yに半分のピッチ(Py/2)分、シフトした位置になるように配置されている。つまり、一の第2転送電極31Bの中心部と、その一の第2転送電極31Bに水平方向xに隣接する第2転送電極31Bの中心部との間は、垂直方向yにおける距離が、垂直方向yにおけるピッチPyの半分(Py/2)になる。
【0094】
これにより、第2転送電極31Bは、垂直方向yにおいて、中心部分が、右側部分に設けられたチャネルストッパー領域24Sの中心部分に対応すると共に、左側部分に設けられたフォトダイオード21の中心に対応するように設けられている。
【0095】
(f)シャント配線41について
シャント配線41は、図3に示すように、水平方向xに配置された複数の転送電極31の間を電気的に接続しており、複数が垂直方向yにおいて間を隔てて並んでいる。シャント配線41は、読出し信号(ΦR)を転送電極31へ印加後、たとえば、4相の転送信号(ΦV1〜ΦV4)を転送電極31へ印加するように構成されている。
【0096】
シャント配線41は、転送電極31よりも抵抗値が低い導電材料で形成されている。たとえば、シャント配線41は、タングステンにより形成されている。たとえば、シャント配線41は、膜厚が0.1μmになるように形成されている。シャント配線41は、半導体基板11の面(xy面)において複数のフォトダイオード21が間に位置するように設けられている。
【0097】
シャント配線41は、図3に示すように、第1シャント配線41Aと第2シャント配線41Bとを含む。第1シャント配線41Aおよび第2シャント配線41Bは、垂直方向yに交互に並ぶように配置されている。
【0098】
シャント配線41のうち、第1シャント配線41Aは、図3に示すように、水平方向xに並ぶ複数の第1転送電極31Aのそれぞれに電気的に接続されている。また、第2シャント配線41Bは、水平方向xに並ぶ複数の第2転送電極31Bのそれぞれに電気的に接続されている。
【0099】
図3に示すように、第1シャント配線41Aおよび第2シャント配線41Bは、垂直方向yに並ぶ複数のフォトダイオード21の間において、水平方向xに延在する水平延在部41AH,41BHを含む。また、第1シャント配線41Aおよび第2シャント配線41Bは、垂直方向yに並ぶ複数の転送電極31の上方において、垂直方向yに延在する垂直延在部41AV,41BVを含む。
【0100】
第1シャント配線41Aは、図3に示すように、水平延在部41AHと垂直延在部41AVとが、第2転送電極31Bの上方で連結され、その第2転送電極31Bに垂直方向yに隣接する第1転送電極31Aにコンタクトを介して電気的に接続されている。具体的には、第1シャント配線41Aは、垂直延在部41AVの一端部が第2転送電極31Bの上方で水平延在部41AHと連結され、垂直延在部41AVの他端部が第1転送電極31Aと電気的に接続している。そして、第1シャント配線41Aは、転送信号(ΦV1,ΦV3)の他に読出し信号(ΦR)を第1転送電極31Aへ印加する。
【0101】
第2シャント配線41Bは、図3に示すように、水平延在部41BHと垂直延在部41BVとが、第1転送電極31Aの上方で連結され、その第1転送電極31Aに垂直方向yに隣接する第2転送電極31Bにコンタクトを介して電気的に接続されている。具体的には、第2シャント配線41Bは、垂直延在部41BVの一端部が第1転送電極31Aの上方で水平延在部41BHと連結され、垂直延在部41BVの他端部が第2転送電極31Bと電気的に接続している。そして、第2シャント配線41Bは、転送信号(ΦV2,ΦV4)を第2転送電極31Bへ印加し、読出し信号(ΦR)については、印加しない。
【0102】
図4に示すように、第1シャント配線41Aおよび第2シャント配線41Bは、第1転送電極31Aおよび第2転送電極31Bを被覆する絶縁膜SZの上面に設けられている。第1シャント配線41Aと第2シャント配線41Bとのそれぞれは、その絶縁膜SZを貫通するコンタクトによって、第1転送電極31Aと第2転送電極31Bとのそれぞれに電気的に接続されている。
【0103】
詳細は後述するが、シャント配線41においては、第1シャント配線41Aを通じて第1転送電極31Aに読出しパルス(ΦR)を供給して、信号電荷を読み出す。その後、第1転送電極31Aと第2転送電極31Bへの転送パルス(ΦV1〜ΦV4)の供給を、第1シャント配線41Aと第2シャント配線41Bを通じて行い、読み出した信号電荷を転送する。
【0104】
(g)その他
図示を省略しているが、上記の他に、たとえば、転送電極31およびシャント配線41の上方を被覆するように、遮光膜(図示なし)が設けられている。遮光膜は、フォトダイオード21の受光面JSに光が入射するように、その受光面JSに対応する部分に開口が設けられている。
【0105】
また、その上方にカラーフィルタ(図示なし)が設けられている。カラーフィルタは、たとえば、赤フィルタ層と緑フィルタ層と青フィルタ層とを含み、それぞれが画素Pごとにベイヤー配列で並ぶように設けられている。
【0106】
また、その上方には、オンチップレンズ(図示なし)が画素Pごとに設けられており、入射した光をオンチップレンズが受光面JSへ集光するように構成されている。
【0107】
このように、本実施形態では、オンチップレンズとカラーフィルタと遮光膜の開口とを順次介して入射した光を、各画素Pにおいてフォトダイオード21が受光面JSで受光するように構成されている。
【0108】
[B.製造方法]
以下より、上記の固体撮像装置を製造する製造方法の要部について説明する。
【0109】
図6は、本発明にかかる実施形態1において、固体撮像装置を製造する方法の工程にて設けられた要部を示す図である。
【0110】
図6は、図4と同様に、断面を示す図である。図6において、(a)は、図3のX1−X2部分の断面を示している。(b)は、図3のY1−Y2部分の断面を示している。(c)は、図3のY3−Y4部分の断面を示している。なお、各図においては、図示の都合で適宜縮尺を変更している。
【0111】
まず、図6に示すように、転送電極31などの各部について形成する。
【0112】
ここでは、たとえば、n型のシリコン半導体からなる半導体基板11に、適宜、不純物をイオン注入する。これにより、フォトダイオード21と、電荷読出しチャネル領域22Rと、垂直転送チャネル領域23Vと、チャネルストッパー領域24Sとのそれぞれを、半導体基板11の内部に形成する。
【0113】
本実施形態では、図5で示したように、水平方向xにおいて隣りに設けるフォトダイオード21が、水平方向xに沿って並ばずに、垂直方向yにおいてシフトした位置になるように、複数のフォトダイオード21を形成する。
【0114】
そして、たとえば、熱酸化法によって、半導体基板11の表面に絶縁膜312を形成する。
【0115】
そして、その絶縁膜312の上面に、たとえば、CVD法でポリシリコン膜を形成後、そのポリシリコン膜についてドライエッチング処理することで、転送電極31にパターン加工する。
【0116】
本実施形態では、図5で示したように、第1転送電極31Aと第2転送電極31Bとのそれぞれが、水平方向xおよび垂直方向yのそれぞれにおいて、交互に配列されるように、転送電極31を形成する。
【0117】
つぎに、図4に示したように、シャント配線41などの各部について形成する。
【0118】
ここでは、図4に示すように、半導体基板11において絶縁膜312で被覆された上面において、転送電極31を覆うように、絶縁膜SZを設ける。たとえば、CVD法によってシリコン酸化膜を成膜することで、絶縁膜SZを形成する。
【0119】
そして、絶縁膜SZにコンタクトホールを形成し、転送電極31の上面においてシャント配線41と電気的に接続させる部分を露出させる。その後、そのコンタクトホールの内部を埋め込むように、絶縁膜SZの上面において導電膜(図示なし)を成膜する。たとえば、スパッタリング法によって、タングステン膜を、その導電膜として成膜する。そして、その導電膜についてドライエッチング処理することで、シャント配線41にパターン加工する。
【0120】
本実施形態においては、図3に示したように、シャント配線41として、第1シャント配線41Aと第2シャント配線41Bとを、垂直方向yに交互に並べて形成する。
【0121】
その他、図示を省略した各部を適宜形成することで、固体撮像装置を完成させる。
【0122】
[C.動作]
以下より、上記の固体撮像装置の動作について説明する。
【0123】
上記の固体撮像装置では、図3に示すように、フォトダイオード21では、受光面JSに入射光が入射すると、その入射した光の量に応じて、信号電荷(たとえば、電子)が生成されて蓄積される。
【0124】
そして、図3に示すように、第1シャント配線41Aを通じて第1転送電極31Aに読出し信号(ΦR)を供給されると、電荷読出しチャネル領域22Rを介して、信号電荷が、垂直転送チャネル領域23Vへ読み出される。たとえば、+12V〜+15Vの読出し信号(ΦR)が供給される。
【0125】
これにより、図4(a),図5で白い矢印で示すように、フォトダイオード21に蓄積された信号電荷が垂直転送チャネル領域23Vへ読み出される。
【0126】
その後、図3に示すように、第1転送電極31Aと第2転送電極31Bへの4相の転送パルス(ΦV1〜V4)の供給が、第1シャント配線41Aと第2シャント配線41Bを通じて行われる。たとえば、−7V〜0Vの転送パルス(ΦV1〜V4)が供給される。これにより、その読み出された信号電荷が垂直転送チャネル領域23Vにおいて垂直方向yに転送される。
【0127】
そして、垂直方向yに転送された信号電荷は、図2に示すように、水平転送レジスタ部HTによって水平方向xへ転送された後、出力部OUTで電圧に変換されて、信号として出力される。
【0128】
本実施形態では、図4(a),図5に示されているように、フォトダイオード21のうち垂直方向yの中心に対応する部分は、水平方向xにおいて、読出し信号(ΦR)の供給がされる第1転送電極31Aで挟まれていない。図13,図14の場合と異なり、左側に位置する部分のみに第1転送電極31Aが存在し、右側部分には、第1転送電極31Aに代わって、読出し信号(ΦR)の供給がされない第2転送電極31Bが存在する。また、読出し信号(ΦR)の供給がされる第1転送電極31Aにおいて、垂直方向yにおける中心部分は、左側部分にチャネルストッパー領域24Sが設けられており、フォトダイオード21が設けられていない。
【0129】
よって、第1転送電極31Aに読出し信号(ΦR)が印加された際には、フォトダイオード21の右側に位置する第2転送電極31Bに読出し信号(ΦR)が印加されないので、「逆読出し」が生じない。すなわち、図13,Bで黒い矢印で示した場合のように、右側部分において、チャネルストッパー領域24Sを介して、隣接する他の画素Pの列における垂直転送チャネル領域23Vへ、信号電荷が誤って読み出されることを、本実施形態では防止できる。
【0130】
[D.まとめ]
以上のように、本実施形態の固体撮像装置1では、フォトダイオード21(画素P)は、半導体基板11の面(xy面)において複数が垂直方向yと水平方向xとのそれぞれに一定のピッチで間を隔てて設けられている。垂直転送レジスタ部VTは、信号電荷を読み出す読出し信号および当該読み出した信号電荷を転送する転送信号が印加される第1転送電極31Aと、読出し信号が印加されずに転送信号が印加される第2転送電極31Bとを含む。第1転送電極31Aと第2転送電極31Bとのそれぞれは、複数が垂直方向yにおいて交互に繰り返し並んでいる。また、チャネルストッパー領域24S(素子分離部SB)が、半導体基板11の面において垂直方向yと水平方向xとのそれぞれに並ぶ複数のフォトダイオード21(画素P)の間を分離するように設けられている。
【0131】
ここでは、図3などに示すように、複数のフォトダイオード21(画素P)のそれぞれは、水平方向xで隣接するものが、垂直方向yにおいてシフトした位置になるように配置されている。第1転送電極31Aと第2転送電極31Bとのそれぞれは、水平方向xで隣接するものが、垂直方向yにおいてシフトした位置になるように配置されている。そして、フォトダイオード21(画素P)と第1転送電極31Aとのそれぞれは、垂直方向yにおける中心部が水平方向xに沿って並んでいる。また、第1転送電極31Aと、チャネルストッパー領域24Sのうち当該第1転送電極31Aに対して信号電荷を読み出す方向で隣接する複数のフォトダイオード21の間に設けられた部分は、垂直方向yにおける中心部が、水平方向xに沿って並んでいる。
【0132】
具体的には、図3などに示すように、フォトダイオード21(画素P)において垂直方向yの中心に位置する中心部は、水平方向xにおいて信号電荷が読み出される方向に、第1転送電極31Aが配置されている。また、フォトダイオード21(画素P)において垂直方向yの中心に位置する中心部は、水平方向xのうち読出し方向とは反対の逆読出し方向に、第2転送電極31Bが配置されている。
【0133】
このため、本実施形態においては、上述したように、第1転送電極31Aに読出し信号(ΦR)が印加された際には、フォトダイオード21の右側に位置する第2転送電極31Bに読出し信号(ΦR)が印加されない。よって、「逆読出し」の発生を防止できるので、撮像画像の画像品質を向上できる。
【0134】
また、本実施形態においては、転送電極31が四角形状で浮島状に配置されている。このため、垂直転送レジスタ部においては、転送電極31が均等に配置される。よって、垂直転送レジスタ部において垂直方向yへの転送を害することなく、フォトダイオード21とチャネルストッパー領域24Sとの垂直方向yでの中央に、読み出し電極である第1転送電極31Aを配置できる。
【0135】
また、読み出し変調動作(読み出し電極に高電圧(VH)を印加直後に、隣接する電極を中電圧(VM)から低電圧(VL)に変化させる駆動シーケンス)を実施の時には、読み出すフォトダイオード21の右側の第2転送電極31Bは、低電位(VL)となる。このため、変調効果が強くなり読出し電圧の低減が可能となる。
【0136】
また、本実施形態では、「逆読み出し」が発生しないため、フォトダイオード21について、水平方向xに、さらに拡大可能であり、飽和信号量の増大、スミア信号抑制が可能である。
【0137】
<2.実施形態2>
[A.装置構成など]
図7〜図9は、本発明にかかる実施形態2において、固体撮像装置の要部を示す図である。
【0138】
ここで、図7は、上面を示す図である。図8は、断面を示す図である。図8において、(a)は、図7のX1−X2部分の断面を示している。(b)は、図7のY1−Y2部分の断面を示している。(c)は、図7のY3−Y4部分の断面を示している。なお、各図においては、図示の都合で適宜縮尺を変更している。図9は、図7と同様に、上面を示す図であるが、図7と異なり、説明の都合で、シャント配線41の図示を省略している。
【0139】
図7〜図9に示すように、本実施形態においては、第2転送電極31Bbが、実施形態1と異なる。この点を除き、本実施形態は、実施形態1と同様である。このため、重複する部分については、記載の一部を省略する。
【0140】
第2転送電極31Bbは、図7〜図9に示すように、実施形態1の場合と同様に、水平方向xに間を隔てて並ぶフォトダイオード21の列の間において、垂直方向yで第1転送電極31Aと交互に並ぶように設けられている。これと共に、第2転送電極31Bbは、水平方向xに並ぶ第1転送電極31Aの間に介在するように設けられている。つまり、第2転送電極31Bのそれぞれは、水平方向xで隣接する他の第2転送電極31Bに対して、垂直方向yに半分のピッチ(Py/2)分、シフトした位置になるように配置されている。
【0141】
第2転送電極31Bbは、実施形態1の場合と同様に、たとえば、CVD法でポリシリコン膜を形成後、そのポリシリコン膜についてドライエッチング処理しパターン加工することで形成される。
【0142】
しかし、本実施形態では、第2転送電極31Bbは、実施形態1の場合と異なり、図7〜図9に示すように、四角パターン部31BKの他に、水平延在部31BHを含む形状で形成されている。
【0143】
具体的には、第2転送電極31Bbのうち、四角パターン部31BKは、図7,図9に示すように、水平方向xに並ぶ複数のフォトダイオード21(画素P)の間に設けられている。四角パターン部31BKは、垂直方向yにおける中心が、右側部分に設けられたチャネルストッパー領域24Sの垂直方向yにおける中心に、水平方向xで対応している。これと共に、四角パターン部31BKにおいて垂直方向yにおける中心は、左側部分に設けられたフォトダイオード21の垂直方向yにおける中心に、水平方向xで対応している。
【0144】
第2転送電極31Bbのうち、水平延在部31BHは、図7,図9に示すように、四角パターン部31BKにおいて垂直方向yにおける中心から水平方向xに延在するように設けられている。水平延在部31BHの垂直方向yにおける中心は、左側部分に設けられたフォトダイオード21の垂直方向yにおける中心に、水平方向xで対応している。これと共に、水平延在部31BHにおいて垂直方向yにおける中心は、左側部分に設けられたフォトダイオード21の垂直方向yにおける中心に、水平方向xで対応している。第2転送電極31Bbの水平延在部31BHは、右側に設けられた第1転送電極31Aとの間にギャップが設けられており、連結されていない。
【0145】
このように、本実施形態では、読出し信号(ΦR)が印加されずに転送信号(ΦV2,ΦV4)が印加される第2転送電極31Bbは、垂直方向yに並ぶフォトダイオード21の間に、水平延在部31BHが介在するように形成されている。
【0146】
[B.まとめ]
本実施形態では、実施形態1と同様に各部が形成されているため、実施形態1と同様に、「逆読出し」の発生を防止可能であって、撮像画像の画像品質を向上できる。
【0147】
しかし、実施形態1の場合においては、垂直方向yに並ぶフォトダイオード21の間に設けられたチャネルストッパー領域24Sに、読出し信号(ΦR)が印加されて、そのチャネルストッパー領域24Sが反転する場合がある。このため、垂直方向yに並ぶフォトダイオード21の間において、信号電荷の漏れが生じ、たとえば、混色などの不具合が生ずる場合がある。
【0148】
これに対して、本実施形態では、上述したように、読出し信号(ΦR)が印加されない第2転送電極31Bbは、垂直方向yに並ぶフォトダイオード21の間に、水平延在部31BHが介在するように形成されている。このため、読出し信号(ΦR)が印加されたときに、チャネルストッパー領域24Sが反転しないので、混色などの不具合の発生を抑制できる。
【0149】
したがって、本実施形態は、さらに、撮像画像の画像品質を向上可能である。
【0150】
<3.実施形態3>
[A.装置構成など]
図10〜図12は、本発明にかかる実施形態3において、固体撮像装置の要部を示す図である。
【0151】
ここで、図10は、上面を示す図である。図11は、断面を示す図である。図11において、(a)は、図10のX1−X2部分の断面を示している。(b)は、図10のY1−Y2部分の断面を示している。(c)は、図10のY3−Y4部分の断面を示している。なお、各図においては、図示の都合で適宜縮尺を変更している。図12は、図10と同様に、上面を示す図であるが、図10と異なり、説明の都合で、第1シャント配線41Acの図示を省略している。
【0152】
図10〜図12に示すように、本実施形態においては、シャント配線41cが、実施形態1と異なる。この点を除き、本実施形態は、実施形態1と同様である。このため、重複する部分については、記載の一部を省略する。
【0153】
シャント配線41cは、実施形態1の場合と同様に、図10〜図12に示すように、第1シャント配線41Acと第2シャント配線41Bcとを含む。
【0154】
図10,図12に示すように、第1シャント配線41Acおよび第2シャント配線41Bcは、垂直方向yに並ぶ複数のフォトダイオード21の間において、水平方向xに延在する水平延在部41AH,41BHを含む。また、第1シャント配線41Acおよび第2シャント配線41Bcは、垂直方向yに並ぶ複数の転送電極31の上方において、垂直方向yに延在する垂直延在部41AV,41BVを含む。
【0155】
第1シャント配線41Acは、図10に示すように、実施形態1と同様に、水平延在部41AHと垂直延在部41AVとが、第2転送電極31Bの上方で連結されている。そして、第1シャント配線41Acは、その第2転送電極31Bに垂直方向yで隣接する第1転送電極31Aにコンタクトを介して電気的に接続されている。第1シャント配線41Acは、転送信号(ΦV1,ΦV3)の他に読出し信号(ΦR)を第1転送電極31Aへ印加する。
【0156】
第2シャント配線41Bcは、図12に示すように、実施形態1と同様に、水平延在部41BHと垂直延在部41BVとが、第1転送電極31Aの上方で連結されている。そして、第2シャント配線41Bcは、その第1転送電極31Aに垂直方向yで隣接する第2転送電極31Bにコンタクトを介して電気的に接続されている。そして、第2シャント配線41Bは、転送信号(ΦV2,ΦV4)を第2転送電極31Bへ印加し、読出し信号(ΦR)については、印加しない。
【0157】
本実施形態では、図10〜図12に示すように、実施形態1の場合と異なり、第1シャント配線41Acと第2シャント配線41Bcとのそれぞれは、深さ方向zにおいて、互いが重なり合う部分を含むように積層されている。
【0158】
具体的には、図10,図12に示すように、第1シャント配線41Acおよび第2シャント配線41Bcは、水平延在部41AH,41BHの一部が、深さ方向zでオーバーラップするように設けられている。第1シャント配線41Acの水平延在部41AHと、第2シャント配線41Bcの水平延在部41BHとのそれぞれは、垂直方向yにおいて並ぶ複数のフォトダイオード21の間において、互いにオーバーラップしている。
【0159】
ここでは、図11に示すように、第1シャント配線41Acおよび第2シャント配線41Bcは、絶縁膜ZMを介して、互いが積層するように設けられている。
【0160】
具体的には、図11に示すように、第1転送電極31Aおよび第2転送電極31Bを被覆する絶縁膜SZの上面に、第2シャント配線41Bcが設けられている。第2シャント配線41Bcは、絶縁膜SZを貫通するコンタクトによって、第2転送電極31Bに電気的に接続されている。
【0161】
また、図11に示すように、第2シャント配線41Bcを被覆するように、絶縁膜SZの上面に、絶縁膜ZMが設けられている。絶縁膜ZMは、たとえば、シリコン酸化膜であって、表面を平坦化するように形成されている。そして、この絶縁膜ZMの上面に、第1シャント配線41Acが設けられている。第1シャント配線41Acは、この絶縁膜ZM、および、その下層にある絶縁膜SZの両者を貫通するコンタクトによって、第1転送電極31Aに電気的に接続されている。
【0162】
第1シャント配線41Acおよび第2シャント配線41Bcのそれぞれは、実施形態1の場合と同様に、たとえば、タングステン膜についてドライエッチング処理しパターン加工することで形成される。
【0163】
[B.まとめ]
本実施形態では、実施形態1と同様に各部が形成されているため、実施形態1と同様に、「逆読出し」の発生を防止可能であって、撮像画像の画像品質を向上できる。
【0164】
この他に、本実施形態では、実施形態1の場合と異なり、第1シャント配線41Acと第2シャント配線41Bcとのそれぞれは、深さ方向zにおいて、互いが重なり合う部分を含むように積層されている。
【0165】
このため、本実施形態では、垂直方向yに並ぶフォトダイオード21の間の領域において、第1シャント配線41Acと第2シャント配線41Bcとが占める領域を縮小化することができる。つまり、全体のシャント配線幅を細くすることができる。よって、受光面JSへ光が入射する開口について、垂直方向yの幅を広げることができるので、感度を向上させることができる。
【0166】
したがって、本実施形態は、さらに、撮像画像の画像品質を向上可能である。
【0167】
<4.その他>
本発明の実施に際しては、上記した実施形態に限定されるものではなく、種々の変形例を採用することができる。
【0168】
たとえば、上記においては、水平方向に並ぶ転送電極の間をシャント配線で電気的に接続する場合について説明したが、これに限定されない。水平方向に並ぶ転送電極が互いに連結するようにパターン加工をして、互いに電気的に接続してもよい。また、4相の転送信号で垂直転送をする場合について説明したが、これに限定されず、他の転送方式で垂直転送する場合にも適用可能である。
【0169】
上記の実施形態においては、カメラに本発明を適用する場合について説明したが、これに限定されない。スキャナーやコピー機などのように、固体撮像装置を備える他の電子機器に、本発明を適用しても良い。
【0170】
その他、上記の各実施形態を、適宜、組み合わせても良い。
【0171】
なお、上記の実施形態において、固体撮像装置1は、本発明の固体撮像装置に相当する。また、上記の実施形態において、半導体基板11は、本発明の基板に相当する。また、上記の実施形態において、第1方向は、本発明の垂直方向yに相当する。また、上記の実施形態において、第2方向は、本発明の水平方向xに相当する。また、上記の実施形態において、画素部は、本発明の画素P,フォトダイオード21に相当する。また、上記の実施形態において、転送部は、本発明の垂直転送レジスタ部VTに相当する。また、上記の実施形態において、第1転送電極は、本発明の第1転送電極31Aに相当する。また、上記の実施形態において、第2転送電極は、本発明の第2転送電極31Bに相当する。また、上記の実施形態において、素子分離部は、本発明の素子分離部SBに相当する。また、上記の実施形態において、第1シャント配線は、本発明の第1シャント配線41A,41Acに相当する。また、上記の実施形態において、第2シャント配線は、本発明の第2シャント配線41B,41Bcに相当する。また、上記の実施形態において、第1延在部は、本発明の垂直延在部41AV,41BVに相当する。また、上記の実施形態において、第2延在部は、本発明の水平延在部41AH,41BHに相当する。また、上記の実施形態において、延在部は、水平延在部31BHに相当する。
【符号の説明】
【0172】
1:固体撮像装置、11:半導体基板、21:フォトダイオード、22R:電荷読出しチャネル領域、23V:垂直転送チャネル領域、24S:チャネルストッパー領域、31:転送電極、31A:第1転送電極、31B,31Bb:第2転送電極、31BH:水平延在部、31BK:四角パターン部、40:カメラ、41,41c:シャント配線、41A,41Ac:第1シャント配線、41B,41Bc:第2シャント配線、42:光学系、43:制御部、44:信号処理回路、312:絶縁膜、H:入射光、HT:水平転送レジスタ部、JS:受光面、OUT:出力部、P:画素、PA:撮像領域、PS:撮像面、RO:電荷読出し部、SB:素子分離部、SZ,ZM:絶縁膜、VT:垂直転送レジスタ部、x:水平方向、y:垂直方向、z:深さ方向
【技術分野】
【0001】
本発明は、固体撮像装置、固体撮像装置の製造方法、電子機器に関する。
【背景技術】
【0002】
デジタルビデオカメラ、デジタルスチルカメラなどの電子機器は、固体撮像装置を含む。固体撮像装置は、複数の画素が配列されている撮像領域が、半導体基板の面に設けられている。たとえば、固体撮像装置は、CCD(Charge Coupled Device)型や、CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)型のイメージセンサチップを含む。
【0003】
撮像領域において、複数の画素のそれぞれには、光電変換部が設けられている。光電変換部は、たとえば、フォトダイオードであり、外付けの光学系を介して入射する光を受光面で受光し光電変換することによって、信号電荷を生成する。
【0004】
そして、CCD型のイメージセンサチップでは、撮像領域にて垂直方向に並ぶ複数の画素の列が、水平方向に複数設けられており、その画素の列の間に、垂直転送レジスタ部が設けられている。垂直転送レジスタ部は、電荷読出し部によって画素から読み出された信号電荷を、垂直方向へ転送する。そして、その垂直転送レジスタ部によって1水平ライン(1行の画素)ごとに転送された信号電荷を、水平転送部が水平方向へ順次転送する。その後、出力部が、その信号電荷を電圧に変換し、信号として出力する。
【0005】
上記のようなCCD型のイメージセンサチップでは、多画素化の要求に伴って、各画素のセルサイズが小さくなってきている。
【0006】
しかし、画素において光を受光する受光面については、飽和信号量の確保のために、より広くする必要がある。このため、水平方向において複数の画素の間を分離するチャネルストッパー領域が、より狭い幅で設けられる傾向にある。
【0007】
この結果、詳細は後述するが、信号電荷を垂直転送レジスタ部へ読み出す際に、チャネルストッパー領域を介して水平方向で隣接する他の垂直転送レジスタ部に誤って読み出される場合がある。このように、水平方向に並ぶ複数の画素の間においては、「逆読み出し」が行われるために、たとえば、信号の混色が発生する場合がある。
【0008】
このような不具合を解消するために、さまざまな方策が示されている(たとえば、特許文献1,2参照)。
【0009】
また、CCD型のイメージセンサチップでは、高感度化の実現のために、垂直転送レジスタ部において、複数の転送電極の間を深さ方向で重ねずに、複数の転送電極を単一層から形成し凸部を減少させることが提案されている(たとえば、特許文献3参照)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0010】
【特許文献1】特開平07−74332号公報
【特許文献2】特開平06−77450号公報
【特許文献3】特開2006−41369号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0011】
図13,図14は、CCD型のイメージセンサチップの一例について要部を示す図である。
【0012】
ここで、図13は、上面を示す図である。図14は、断面を示す図である。図14において、(a)は、図13のX1−X2部分の断面を示している。(b)は、図13のY1−Y2部分の断面を示している。(c)は、図13のY3−Y4部分の断面を示している。なお、各図においては、図示の都合で適宜縮尺を変更している。
【0013】
図13に示すように、CCD型のイメージセンサチップは、フォトダイオード21と、転送電極31と、シャント配線41とが設けられている。この他に、図14に示すように、CCD型のイメージセンサチップは、電荷読出しチャネル領域22Rと、垂直転送チャネル領域23Vと、チャネルストッパー領域24Sとが設けられている。
【0014】
各部について順次説明する。
【0015】
フォトダイオード21は、図13に示すように、垂直方向yと水平方向xとのそれぞれに沿って、複数が間を隔ててマトリクス状に並ぶように設けられている。フォトダイオード21は、図14に示すように、半導体基板11の内部において、画素Pに対応して設けられている。フォトダイオード21は、光を受光面JSで受光し、光電変換することによって信号電荷を生成する。
【0016】
電荷読出しチャネル領域22Rは、図14に示すように、半導体基板11の内部において、電荷読出し部ROに対応するように設けられている。電荷読出しチャネル領域22Rは、図14(a)に示すように、フォトダイオード21の一方の端部において、フォトダイオード21と垂直転送チャネル領域23Vとの間に設けられている。電荷読出しチャネル領域22Rは、フォトダイオード21で生成された信号電荷を垂直転送チャネル領域23Vへ読み出す。
【0017】
垂直転送チャネル領域23Vは、図14に示すように、半導体基板11の内部において、垂直転送レジスタ部VTに対応するように設けられている。垂直転送チャネル領域23Vは、図14(a)に示すように、水平方向xにおいて電荷読出しチャネル領域22Rとチャネルストッパー領域24Sとの間に設けられている。垂直転送チャネル領域23Vは、図14(b)に示すように、垂直方向yにおいて延在しており、フォトダイオード21から読み出された信号電荷を、垂直方向yへ転送する。
【0018】
チャネルストッパー領域24Sは、図14に示すように、半導体基板11の内部において、素子分離部SBに対応するように設けられている。チャネルストッパー領域24Sは、図14(a)に示すように、水平方向xにおいて垂直転送チャネル領域23Vとフォトダイオード21との間に設けられており、水平方向xに並ぶ複数の画素Pの間において電位障壁を形成し、信号電荷の流出入を防止する。また、チャネルストッパー領域24Sは、図14(c)に示すように、垂直方向yにおいて複数のフォトダイオード21の間に設けられており、垂直方向yに並ぶ複数の画素Pの間において電位障壁を形成し、信号電荷の流出入を防止する。
【0019】
転送電極31は、図13に示すように、垂直方向yに複数が間を隔てて並ぶように設けられている。また、転送電極31は、水平方向xにおいて、複数がフォトダイオード21を介して並ぶように設けられている。転送電極31は、第1転送電極31Aと、第2転送電極31Bとを含む。第1転送電極31Aは、転送信号(ΦV1,ΦV3)の他に読出し信号(ΦR)が印加される。これに対して、第2転送電極31Bは、転送信号(ΦV2,ΦV4)が印加され読出し信号(ΦR)が印加されない。図14(a),(b)に示すように、第1転送電極31Aおよび第2転送電極31Bは、ゲート絶縁膜として機能する絶縁膜312を介して、半導体基板11の上面に設けられている。ここでは、図13,図14(a)に示すように、第1転送電極31Aと第2転送電極31Bとのそれぞれは、水平方向xにおいては、複数がフォトダイオード21を介して並ぶように設けられている。そして、垂直方向yにおいては、図13,図14(b)に示すように、第1転送電極31Aと第2転送電極31Bとが交互に連続して並ぶように配置されている。
【0020】
シャント配線41は、図13に示すように、水平方向xに延在しており、垂直方向yにおいて複数が間を隔てて並ぶように設けられている。シャント配線41は、図13に示すように、第1シャント配線41Aと第2シャント配線41Bとを含む。図13,図14に示すように、第1シャント配線41Aおよび第2シャント配線41Bは、垂直方向yに並ぶ複数のフォトダイオード21の間において、水平方向xに延在している。ここでは、第1シャント配線41Aは、図13に示すように、水平方向xに並ぶ複数の第1転送電極31Aのそれぞれにコンタクトを介して電気的に接続されており、転送信号(ΦV1,ΦV3)の他に読出し信号(ΦR)を第1転送電極31Aへ印加する。第2シャント配線41Bは、図13に示すように、水平方向xに並ぶ複数の第2転送電極31Bのそれぞれにコンタクトを介して電気的に接続されており、転送信号(ΦV2,ΦV4)を第2転送電極31Bへ印加し、読出し信号(ΦR)については、印加しない。図14に示すように、第1シャント配線41Aおよび第2シャント配線41Bは、第1転送電極31Aおよび第2転送電極31Bを被覆する絶縁膜SZの上面に設けられている。第1シャント配線41Aと第2シャント配線41Bとのそれぞれは、その絶縁膜SZを貫通するコンタクトホールによって、第1転送電極31Aと第2転送電極31Bとのそれぞれに電気的に接続されている。
【0021】
上記のCCD型のイメージセンサチップでは、図13に示すように、第1シャント配線41Aを通じて第1転送電極31Aに読出し信号(ΦR)を供給する。これにより、図13,図14(a)で白い矢印で示すように、フォトダイオード21に蓄積された信号電荷が垂直転送チャネル領域23Vへ読み出される。その後、第1転送電極31Aと第2転送電極31Bへの4相の転送信号(ΦV1〜V4)の供給を、第1シャント配線41Aと第2シャント配線41Bを通じて行う。これにより、その読み出された信号電荷が垂直転送チャネル領域23Vにおいて垂直方向yに転送される。
【0022】
しかしながら、上述したように、画素のセルサイズの縮小化に伴って、水平方向において複数の画素Pの間を分離するチャネルストッパー領域24Sが、より狭い幅で設けられる傾向にある。このため、第1転送電極31Aに読出し信号(ΦR)を供給し信号電荷の読み出しをする際には、図13,図14(a)で黒い矢印で示すように、チャネルストッパー領域24Sを介して隣接する他の垂直転送チャネル領域23Vに誤って読み出される場合がある。つまり、フォトダイオード21において信号電荷が読み出される方向とは逆の方向へ信号電荷が読み出される「逆読み出し」が発生する場合がある。そして、これに伴って、たとえば、信号の混色等が発生して、画像品質が低下する場合がある。
【0023】
このような不具合の解消のために、上述したように、さまざまな方策が示されている。たとえば、特許文献1,2では、水平方向において隣接する画素(センサ領域)を、垂直方向において1/2ピッチ分、シフトさせることが示されている。
【0024】
しかしながら、特許文献1では、画素(センサ領域)に掛かる読出し電極の面積が減少するので、読み出しが悪化する場合がある。また、読出し電極と、垂直方向で隣接する画素間のチャネルストッパー領域との位置関係から、「逆読み出し」の防止が効果的にできない場合がある。
【0025】
また、特許文献2の場合には、読出し電極(転送電極)が、水平方向に連続で連結され、分離されていない。このため、読出し電極と、垂直方向で隣接する画素間のチャネルストッパー領域との位置関係から、「逆読み出し」の防止が効果的にできない場合がある。さらに、転送電極が傾斜したパターンで形成されているので、垂直方向への転送効率が悪化する場合がある。
【0026】
このように、固体撮像装置においては、「逆読み出し」の防止が十分に実現可能でないために、混色などの防止が困難な場合がある。そして、これに伴って、画素サイズの縮小化が困難になり、飽和信号量の増加が容易ではないので、感度の向上ができず、撮像画像の画像品質が低下する場合がある。
【0027】
したがって、本発明は、撮像画像の画像品質等を向上可能な、固体撮像装置、固体撮像装置の製造方法、電子機器を提供する。
【課題を解決するための手段】
【0028】
本発明の固体撮像装置は、基板の面において複数が第1方向と前記第1方向に直交する第2方向とのそれぞれに一定のピッチで間を隔てて設けられており、光を受光し信号電荷を生成する画素部と、前記基板の面において前記第1方向に並ぶ複数の画素部のそれぞれから前記信号電荷を前記第2方向へ読み出し、当該読み出した信号電荷を前記第1方向へ順次転送する複数の転送部とを備え、前記複数の画素部のそれぞれは、前記第2方向で隣接するものが、前記第1方向においてシフトした位置になるように配置されており、前記転送部は、前記信号電荷を読み出す読出し信号および当該読み出した信号電荷を転送する転送信号が印加される第1転送電極と、前記読出し信号が印加されずに前記転送信号が印加される第2転送電極とを含み、前記第1転送電極と前記第2転送電極とのそれぞれは、複数が前記第1方向において交互に繰り返し並ぶと共に、前記第2方向で隣接するものが、前記第1方向においてシフトした位置になるように配置されており、前記画素部と前記第1転送電極とのそれぞれは、前記第1方向における中心部が前記第2方向に沿って並んでいる。
【0029】
本発明の固体撮像装置の製造方法は、光を受光し信号電荷を生成する複数の画素部を、基板の面において第1方向と前記第1方向に直交する第2方向とのそれぞれに一定のピッチで間を隔てて設ける、画素部形成工程と、前記第1方向に並ぶ複数の画素部のそれぞれから前記信号電荷を前記第2方向へ読み出し、当該読み出した信号電荷を前記第1方向へ順次転送する複数の転送部を前記基板の面に設ける、転送部形成工程とを有し、前記画素部形成工程においては、前記複数の画素部のそれぞれについて、前記第2方向で隣接するものが、前記第1方向でシフトした位置になるように、前記複数の画素部を形成し、前記転送部形成工程においては、前記信号電荷を読み出す読出し信号および当該読み出した信号電荷を転送する転送信号が印加される第1転送電極と、前記読出し信号が印加されずに前記転送信号が印加される第2転送電極とのそれぞれについて、複数が前記第1方向において交互に繰り返し並び、前記第2方向で隣接するものが、前記第1方向においてシフトした位置に配置されると共に、前記画素部と前記第1転送電極とのそれぞれについて、前記第1方向における中心部が前記第2方向に沿って並ぶように、前記転送電極を形成する。
【0030】
本発明の電子機器は、基板の面において複数が第1方向と前記第1方向に直交する第2方向とのそれぞれに一定のピッチで間を隔てて設けられており、光を受光し信号電荷を生成する画素部と、前記基板の面において前記第1方向に並ぶ複数の画素部のそれぞれから前記信号電荷を前記第2方向へ読み出し、当該読み出した信号電荷を前記第1方向へ順次転送する複数の転送部とを備え、前記複数の画素部のそれぞれは、前記第2方向で隣接するものが、前記第1方向においてシフトした位置になるように配置されており、前記転送部は、前記信号電荷を読み出す読出し信号および当該読み出した信号電荷を転送する転送信号が印加される第1転送電極と、前記読出し信号が印加されずに前記転送信号が印加される第2転送電極とを含み、前記第1転送電極と前記第2転送電極とのそれぞれは、複数が前記第1方向において交互に繰り返し並ぶと共に、前記第2方向で隣接するものが、前記第1方向においてシフトした位置になるように配置されており、前記画素部と前記第1転送電極とのそれぞれは、前記第1方向における中心部が前記第2方向に沿って並んでいる。
【0031】
本発明では、複数の画素部のそれぞれは、第2方向で隣接するものが、第1方向でシフトした位置に配置されている。また、第1転送電極と第2転送電極とのそれぞれは、第2方向で隣接するものが、第1方向でシフトした位置に配置されている。そして、画素部と第1転送電極とのそれぞれは、第1方向における中心部が第2方向に沿って並んでいる。このため、画素部において信号電荷を読み出す方向には第1転送電極が設けられているが、その画素部において信号電荷を読み出す方向とは反対の逆読出し方向には、第1転送電極ではなく、読出し信号が印加されない第2転送電極が配置されている。よって、「逆読出し」がされない。
【発明の効果】
【0032】
本発明によれば、撮像画像の画像品質を向上可能な、固体撮像装置、固体撮像装置の製造方法、電子機器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0033】
【図1】図1は、本発明にかかる実施形態1において、カメラ40の構成を示す構成図である。
【図2】図2は、本発明にかかる実施形態1において、固体撮像装置1の全体構成を示す図である。
【図3】図3は、本発明にかかる実施形態1において、固体撮像装置の要部を示す図である。
【図4】図4は、本発明にかかる実施形態1において、固体撮像装置の要部を示す図である。
【図5】図5は、本発明にかかる実施形態1において、固体撮像装置の要部を示す図である。
【図6】図6は、本発明にかかる実施形態1において、固体撮像装置を製造する方法の工程にて設けられた要部を示す図である。
【図7】図7は、本発明にかかる実施形態2において、固体撮像装置の要部を示す図である。
【図8】図8は、本発明にかかる実施形態2において、固体撮像装置の要部を示す図である。
【図9】図9は、本発明にかかる実施形態2において、固体撮像装置の要部を示す図である。
【図10】図10は、本発明にかかる実施形態3において、固体撮像装置の要部を示す図である。
【図11】図11は、本発明にかかる実施形態3において、固体撮像装置の要部を示す図である。
【図12】図12は、本発明にかかる実施形態3において、固体撮像装置の要部を示す図である。
【図13】図13は、CCD型のイメージセンサチップの一例について要部を示す図である。
【図14】図14は、CCD型のイメージセンサチップの一例について要部を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0034】
以下に、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。
【0035】
なお、説明は、下記の順序で行う。
1.実施形態1(転送電極が全て四角形状)
2.実施形態2(読出し信号が印加されない転送電極については、水平延在部有り)
3.実施形態3(シャント配線が積層される場合)
4.その他
【0036】
<1.実施形態1>
[A.装置構成]
(A−1)カメラの要部構成
図1は、本発明にかかる実施形態1において、カメラ40の構成を示す構成図である。
【0037】
図1に示すように、カメラ40は、固体撮像装置1と、光学系42と、制御部43と、信号処理回路44とを有する。各部について、順次、説明する。
【0038】
固体撮像装置1は、光学系42を介して入射する入射光Hを撮像面PSで受光して光電変換することによって、信号電荷を生成する。ここでは、固体撮像装置1は、制御部43から出力される制御信号に基づいて駆動する。具体的には、信号電荷を読み出して、ローデータとして出力する。
【0039】
光学系42は、結像レンズや絞りなどの光学部材を含み、入射する被写体像による光を、固体撮像装置1の撮像面PSへ集光するように配置されている。
【0040】
制御部43は、各種の制御信号を固体撮像装置1と信号処理回路44とに出力し、固体撮像装置1と信号処理回路44とを制御して駆動させる。
【0041】
信号処理回路44は、固体撮像装置1から出力されたローデータについて信号処理を実施することによって、被写体像についてデジタル画像を生成するように構成されている。
【0042】
(A−2)固体撮像装置の要部構成
固体撮像装置1の全体構成について説明する。
【0043】
図2は、本発明にかかる実施形態1において、固体撮像装置1の全体構成を示す図である。図2では、上面を示している。
【0044】
図2に示すように、本実施形態の固体撮像装置は、インターライン方式のCCD型イメージセンサであって、撮像領域PAにおいて撮像が行われるように構成されている。
【0045】
図2に示すように、撮像領域PAにおいては、画素Pと電荷読出し部ROと垂直転送レジスタ部VTとが設けられている。
【0046】
画素Pは、図2に示すように、撮像領域PAに設けられており、複数が水平方向xと垂直方向yとに並ぶように配置されている。そして、この複数の画素Pの周囲においては、素子分離部SBが設けられており、各画素Pの間が分離されている。画素Pは、受光面JSにおいて、被写体像による光を受光して光電変換を行うことによって、信号電荷を生成するように構成されている。
【0047】
電荷読出し部ROは、図2に示すように、撮像領域PAにおいて、垂直方向yに並ぶ複数の画素Pの列に対応して複数が設けられており、各画素Pで生成された信号電荷を、垂直転送レジスタ部VTへ読み出す。
【0048】
垂直転送レジスタ部VTは、図2に示すように、撮像領域PAにおいて、垂直方向yに並ぶ複数の画素Pに対応するように、垂直方向yに延在している。また、垂直転送レジスタ部VTは、垂直方向yに複数が並ぶ画素Pの列の間に配置されている。垂直転送レジスタ部VTは、複数が撮像領域PAに設けられており、複数の垂直転送レジスタ部VTが、水平方向xに並ぶ複数の画素Pのそれぞれに対応するように、水平方向xに並んでいる。この垂直転送レジスタ部VTは、いわゆる垂直転送CCDであって、電荷読出し部ROを介して、画素Pから信号電荷を水平方向xへ読み出し、その読み出された信号電荷を垂直方向yへ順次転送する。垂直転送レジスタ部VTは、複数の転送電極(図2では図示無し)が垂直方向yに並んで配置されている。垂直転送レジスタ部VTは、画素Pに対応して設けられた転送電極に読出し信号が供給されて信号電荷を読み出する。そして、その垂直方向に並んだ転送電極に、たとえば、4相の転送パルスが順次供給されて、信号電荷の転送が実施される。
【0049】
そして、撮像領域PAの下端部においては、図2に示すように、水平転送レジスタ部HTが配置されている。この水平転送レジスタ部HTは、水平方向xへ延在しており、複数の垂直転送レジスタ部VTのそれぞれが、垂直方向yへ転送した信号電荷を、水平方向xへ、順次、転送する。つまり、水平転送レジスタ部HTは、いわゆる水平転送CCDであって、たとえば、2相の駆動パルス信号によって駆動されて、1水平ライン(1行の画素)ごとに転送された信号電荷の転送を実施する。
【0050】
そして、図2に示すように、水平転送レジスタ部HTの左端部には、出力部OUTが形成されており、この出力部OUTは、水平転送レジスタ部HTによって、水平転送された信号電荷を電圧に変換し、アナログ画像信号として出力する。
【0051】
なお、上記の撮像領域PAは、図1に示した撮像面PSに相当する。
【0052】
(A−3)固体撮像装置の詳細構成
本実施形態にかかる固体撮像装置1の詳細内容について説明する。
【0053】
図3,図4,図5は、本発明にかかる実施形態1において、固体撮像装置の要部を示す図である。
【0054】
ここで、図3は、上面を示す図である。図4は、断面を示す図である。図4において、(a)は、図3のX1−X2部分の断面を示している。(b)は、図3のY1−Y2部分の断面を示している。(c)は、図3のY3−Y4部分の断面を示している。なお、各図においては、図示の都合で適宜縮尺を変更している。図5は、図3と同様に、上面を示す図であるが、図3と異なり、説明の都合で、構成要素の一部の図示を省略している。
【0055】
図3に示すように、固体撮像装置は、フォトダイオード21と、転送電極31と、シャント配線41とが設けられている。この他に、図4に示すように、固体撮像装置は、電荷読出しチャネル領域22Rと、垂直転送チャネル領域23Vと、チャネルストッパー領域24Sとが設けられている。図5では、図3と比較して判るように、シャント配線41の図示を省略している。
【0056】
固体撮像装置を構成する各部について、順次説明する。
【0057】
(a)フォトダイオード21について
フォトダイオード21は、図3に示すように、複数が垂直方向yとその垂直方向yに直交する水平方向xとのそれぞれにおいて、等しいピッチで間を隔てて並んでいる。複数のフォトダイオード21のそれぞれは、平面形状が互いに同一な矩形になるように形成されている。たとえば、フォトダイオード21は、垂直方向yが水平方向xよりも広い幅になるように形成されている。
【0058】
図4に示すように、フォトダイオード21は、半導体基板11の内部の表面側に位置する部分において、画素Pに対応して設けられている。
【0059】
フォトダイオード21は、光を受光面JSで受光し、光電変換することによって信号電荷を生成するように構成されている。
【0060】
たとえば、フォトダイオード21は、n型のシリコン半導体である半導体基板11の内部において表面側に位置する部分に設けられている。図示を省略しているが、フォトダイオード21は、たとえば、半導体基板11内に形成したp型半導体ウェル領域(p)(図示無し)上に、n型半導体領域(n)(図示無し)とp型半導体領域(p+)(図示無し)とが順次形成されることによって構成される。n型半導体領域(n)は、信号電荷蓄積領域として機能する。そして、p型半導体領域(p+)は、正孔蓄積領域として機能し、信号電荷蓄積領域であるn型半導体領域(n)において、暗電流が生ずることが抑制されるように構成されている。
【0061】
図4(a)に示すように、フォトダイオード21は、水平方向xの一方の端部に電荷読出しチャネル領域22Rが設けられており、この電荷読出しチャネル領域22Rによって信号電荷が読み出される。また、フォトダイオード21は、水平方向xの他方の端部にチャネルストッパー領域24Sが設けられており、このチャネルストッパー領域24Sによる電位障壁によって、複数の画素Pの間における信号電荷の流出入が防止される。
【0062】
本実施形態では、図5に示すように、フォトダイオード21は、複数が垂直方向yにおいて一定のピッチPyで並ぶように配置されている。フォトダイオード21は、水平方向xにおいても、複数が一定のピッチPxで並ぶように配置されている。
【0063】
ここでは、フォトダイオード21は、図13に示した場合と異なり、水平方向xに隣接するものが、水平方向xに沿って並ばずに、垂直方向yにおいてシフトするように設けられている。すなわち、複数のフォトダイオード21が垂直方向yに並んだ列が水平方向xに複数並んでおり、そのフォトダイオード21の列は、水平方向xで隣接する他のフォトダイオード21の列との間で、フォトダイオード21が異なる位置になるように設けられている。
【0064】
具体的には、図5に示すように、フォトダイオード21は、水平方向xで隣接する画素Pの間で、垂直方向yに半分のピッチ(Py/2)分、シフトした位置になるように配置されている。つまり、一のフォトダイオード21の中心部と、その一のフォトダイオード21に対して水平方向xに隣接するフォトダイオード21の中心部との間は、垂直方向yにおける距離が、垂直方向yにおけるピッチPyの半分(Py/2)になる。
【0065】
このため、図4(a)および図5に示すように、フォトダイオード21は、垂直方向yにおける中央部分では、隣接する画素Pの列においてフォトダイオード21が存在せずに、チャネルストッパー領域24Sが存在する。
【0066】
(b)電荷読出しチャネル領域22Rについて
電荷読出しチャネル領域22Rは、図4に示すように、半導体基板11の内部の表面側に位置する部分において、電荷読出し部ROに対応するように設けられている。
【0067】
ここでは、図4(a)に示すように、電荷読出しチャネル領域22Rは、水平方向xにおいてフォトダイオード21と垂直転送チャネル領域23Vとの間に設けられており、フォトダイオード21から信号電荷を垂直転送チャネル領域23Vへ読み出す。
【0068】
たとえば、電荷読出しチャネル領域22Rは、p型半導体領域として構成されている。
【0069】
(c)垂直転送チャネル領域23Vについて
垂直転送チャネル領域23Vは、図4(a)に示すように、半導体基板11の内部の表面側に位置する部分において、垂直転送レジスタ部VTに対応するように設けられている。
【0070】
ここでは、図4(a)に示すように、垂直転送チャネル領域23Vは、水平方向xにおいて電荷読出しチャネル領域22Rとチャネルストッパー領域24Sとの間に設けられている。また、垂直転送チャネル領域23Vは、図4(b)に示すように、垂直方向yに延在しており、フォトダイオード21から読み出された信号電荷を、垂直方向yへ転送する。
【0071】
たとえば、垂直転送チャネル領域23Vは、半導体基板11の内部のp型半導体ウェル領域(p)(図示無し)上に、n型半導体領域(n)(図示無し)を設けることによって構成されている。
【0072】
(d)チャネルストッパー領域24Sについて
チャネルストッパー領域24Sは、図4に示すように、半導体基板11の内部の表面側に位置する部分において、素子分離部SBに対応するように設けられている。チャネルストッパー領域24Sは、半導体基板11の面において垂直方向yと水平方向xとのそれぞれに並ぶ複数のフォトダイオード21(画素P)の間を分離するように設けられている。
【0073】
ここでは、チャネルストッパー領域24Sは、図4(a)に示すように、水平方向xにおいては、垂直転送チャネル領域23Vとフォトダイオード21との間に設けられている。つまり、チャネルストッパー領域24Sは、水平方向xにおいては、電荷読出しチャネル領域22Rの左側に位置し、その電荷読出しチャネル領域22Rと、隣の画素Pの列に配置されたフォトダイオード21との間に介在するように設けられている。
【0074】
また、チャネルストッパー領域24Sは、図4(c)に示すように、垂直方向yにおいて複数のフォトダイオード21の間に設けられている。
【0075】
チャネルストッパー領域24Sは、垂直方向yおよび水平方向xに並ぶ複数の画素Pの間において電位障壁を形成し、信号電荷の流出入を防止するように構成されている。
【0076】
たとえば、チャネルストッパー領域24Sは、半導体基板11の内部のp型半導体ウェル領域(p)(図示無し)上に、p型半導体領域(p+)を設けることによって構成されている。
【0077】
本実施形態では、図5に示すように、垂直方向yにおいて複数のフォトダイオード21の間に設けられたチャネルストッパー領域24Sは、複数が垂直方向yにおいて一定のピッチPyで並ぶように配置されている。また、水平方向xにおいても、複数が一定のピッチPxで並ぶように配置されている。
【0078】
ここでは、垂直方向yに並ぶ一の画素Pの列に設けられた各チャネルストッパー領域24Sが、水平方向xで隣接する他の画素Pの列に設けられた各チャネルストッパー領域24Sに対して、垂直方向yにシフトした位置になるように配置されている。
【0079】
具体的には、図5に示すように、水平方向xで隣接する画素Pの間で、垂直方向yに半分のピッチ(Py/2)分、シフトした位置になるように配置されている。
【0080】
(e)転送電極31について
転送電極31は、図3に示すように、垂直方向yに複数が間を隔てて並ぶように設けられている。また、転送電極31は、水平方向xにおいては、複数がフォトダイオード21を介して並ぶように設けられている。
【0081】
つまり、垂直方向yに並ぶ転送電極31の複数の列が、垂直方向yに並ぶフォトダイオード21の列を介して、水平方向xに並んでおり、各転送電極31は、フォトダイオード21から信号電荷を読み出した後、その信号電荷を垂直方向yへ転送させる。
【0082】
図3に示すように、複数の転送電極31のそれぞれは、浮島状に分離されており、平面形状が互いに同一な形状になるように形成されている。
【0083】
図4に示すように、転送電極31は、半導体基板11の上方に設けられている。ここでは、転送電極31は、半導体基板11の上面において、ゲート絶縁膜として機能する絶縁膜312の上面に設けられている。転送電極31は、水平方向xにおいては、電荷読出し部ROと垂直転送レジスタ部VTと素子分離部SBとに対応している。つまり、転送電極31は、水平方向xにおいては、絶縁膜312を介して、電荷読出しチャネル領域22Rと垂直転送チャネル領域23Vとチャネルストッパー領域24Sとに対面するように設けられている。
【0084】
転送電極31は、たとえば、シリコン酸化膜によって形成された絶縁膜312上に設けられている。たとえば、転送電極31は、ポリシリコン膜などの単一な導電膜についてパターン加工することで形成されている。たとえば、転送電極31は、膜厚が200nm以下になるように形成されている。
【0085】
転送電極31は、図3に示すように、第1転送電極31Aと、第2転送電極31Bとを含む。第1転送電極31Aと第2転送電極31Bとのそれぞれは、半導体基板11の面において四角形状に形成されている。また、第1転送電極31Aと第2転送電極31Bとのそれぞれは、互いに同一の層で形成されている。
【0086】
転送電極31において、第1転送電極31Aは、図3に示すように、転送信号(ΦV1,ΦV3)の他に読出し信号(ΦR)が印加される。これに対して、第2転送電極31Bは、図3に示すように、転送信号(ΦV2,ΦV4)が印加され読出し信号(ΦR)が印加されない。第1転送電極31Aおよび第2転送電極31Bは、一のフォトダイオード21と一組になるように配置されている。転送電極31Aと第2転送電極31Bとのそれぞれは、垂直方向yにおいて、順次、繰り返し並んでいる。
【0087】
転送電極31は、垂直方向yにおいては、図5に示すように、複数の第1転送電極31Aが、フォトダイオード21の場合と同様に、垂直方向yにおいて一定のピッチPyで並んで配置されている。第2転送電極31Bも、これと同様に、複数が垂直方向yにおいて一定のピッチPyで並んで配置されている。そして、第1転送電極31Aと第2転送電極31Bとのそれぞれが、垂直方向yにおいて、交互に並んで配置されている。すなわち、図4(b)に示すように、図14(b)の場合と同様に、第1転送電極31Aと第2転送電極31Bとのそれぞれは、半導体基板11の上方において垂直方向yへ交互に間を隔てて並んでいる。
【0088】
水平方向xにおいては、図5に示すように、第1転送電極31Aと第2転送電極31Bとのそれぞれは、フォトダイオード21の場合と同様に、複数が一定のピッチPxで並んで配置されている。
【0089】
しかし、本実施形態では、図14(a)の場合と異なり、水平方向xにおいても、第1転送電極31Aと第2転送電極31Bとがフォトダイオード21を介して交互に並んでいる。図4(a)に示すように、水平方向xにおいては、第1転送電極31Aと第2転送電極31Bとが一対で、垂直方向yにおけるフォトダイオード21の中央部分を、半導体基板11の上方で挟んでいる。
【0090】
このように、本実施形態では、第1転送電極31Aは、図5に示すように、水平方向xで隣接するものが、水平方向xに沿って並ばずに、垂直方向yにシフトした位置に配置されている。また、第2転送電極31Bについても、第1転送電極31Aと同様に、水平方向xで隣接するものが、水平方向xに沿って並ばずに、垂直方向yにシフトした位置に配置されている。
【0091】
具体的には、図5に示すように、第1転送電極31Aは、水平方向xで隣接する他の第1転送電極31Aに対して、垂直方向yに半分のピッチ(Py/2)分、シフトした位置になるように配置されている。つまり、一の第1転送電極31Aの中心部と、その一の第1転送電極31Aに水平方向xに隣接する第1転送電極31Aの中心部との間は、垂直方向yにおける距離が、垂直方向yにおけるピッチPyの半分(Py/2)になる。
【0092】
これにより、第1転送電極31Aは、垂直方向yにおいて、中心部分が、右側部分に設けられたフォトダイオード21の中心部分に対応すると共に、左側部分に設けられたチャネルストッパー領域24Sの中心に対応するように設けられている。
【0093】
同様に、図5に示すように、第2転送電極31Bは、水平方向xで隣接する他の第2転送電極31Bに対して、垂直方向yに半分のピッチ(Py/2)分、シフトした位置になるように配置されている。つまり、一の第2転送電極31Bの中心部と、その一の第2転送電極31Bに水平方向xに隣接する第2転送電極31Bの中心部との間は、垂直方向yにおける距離が、垂直方向yにおけるピッチPyの半分(Py/2)になる。
【0094】
これにより、第2転送電極31Bは、垂直方向yにおいて、中心部分が、右側部分に設けられたチャネルストッパー領域24Sの中心部分に対応すると共に、左側部分に設けられたフォトダイオード21の中心に対応するように設けられている。
【0095】
(f)シャント配線41について
シャント配線41は、図3に示すように、水平方向xに配置された複数の転送電極31の間を電気的に接続しており、複数が垂直方向yにおいて間を隔てて並んでいる。シャント配線41は、読出し信号(ΦR)を転送電極31へ印加後、たとえば、4相の転送信号(ΦV1〜ΦV4)を転送電極31へ印加するように構成されている。
【0096】
シャント配線41は、転送電極31よりも抵抗値が低い導電材料で形成されている。たとえば、シャント配線41は、タングステンにより形成されている。たとえば、シャント配線41は、膜厚が0.1μmになるように形成されている。シャント配線41は、半導体基板11の面(xy面)において複数のフォトダイオード21が間に位置するように設けられている。
【0097】
シャント配線41は、図3に示すように、第1シャント配線41Aと第2シャント配線41Bとを含む。第1シャント配線41Aおよび第2シャント配線41Bは、垂直方向yに交互に並ぶように配置されている。
【0098】
シャント配線41のうち、第1シャント配線41Aは、図3に示すように、水平方向xに並ぶ複数の第1転送電極31Aのそれぞれに電気的に接続されている。また、第2シャント配線41Bは、水平方向xに並ぶ複数の第2転送電極31Bのそれぞれに電気的に接続されている。
【0099】
図3に示すように、第1シャント配線41Aおよび第2シャント配線41Bは、垂直方向yに並ぶ複数のフォトダイオード21の間において、水平方向xに延在する水平延在部41AH,41BHを含む。また、第1シャント配線41Aおよび第2シャント配線41Bは、垂直方向yに並ぶ複数の転送電極31の上方において、垂直方向yに延在する垂直延在部41AV,41BVを含む。
【0100】
第1シャント配線41Aは、図3に示すように、水平延在部41AHと垂直延在部41AVとが、第2転送電極31Bの上方で連結され、その第2転送電極31Bに垂直方向yに隣接する第1転送電極31Aにコンタクトを介して電気的に接続されている。具体的には、第1シャント配線41Aは、垂直延在部41AVの一端部が第2転送電極31Bの上方で水平延在部41AHと連結され、垂直延在部41AVの他端部が第1転送電極31Aと電気的に接続している。そして、第1シャント配線41Aは、転送信号(ΦV1,ΦV3)の他に読出し信号(ΦR)を第1転送電極31Aへ印加する。
【0101】
第2シャント配線41Bは、図3に示すように、水平延在部41BHと垂直延在部41BVとが、第1転送電極31Aの上方で連結され、その第1転送電極31Aに垂直方向yに隣接する第2転送電極31Bにコンタクトを介して電気的に接続されている。具体的には、第2シャント配線41Bは、垂直延在部41BVの一端部が第1転送電極31Aの上方で水平延在部41BHと連結され、垂直延在部41BVの他端部が第2転送電極31Bと電気的に接続している。そして、第2シャント配線41Bは、転送信号(ΦV2,ΦV4)を第2転送電極31Bへ印加し、読出し信号(ΦR)については、印加しない。
【0102】
図4に示すように、第1シャント配線41Aおよび第2シャント配線41Bは、第1転送電極31Aおよび第2転送電極31Bを被覆する絶縁膜SZの上面に設けられている。第1シャント配線41Aと第2シャント配線41Bとのそれぞれは、その絶縁膜SZを貫通するコンタクトによって、第1転送電極31Aと第2転送電極31Bとのそれぞれに電気的に接続されている。
【0103】
詳細は後述するが、シャント配線41においては、第1シャント配線41Aを通じて第1転送電極31Aに読出しパルス(ΦR)を供給して、信号電荷を読み出す。その後、第1転送電極31Aと第2転送電極31Bへの転送パルス(ΦV1〜ΦV4)の供給を、第1シャント配線41Aと第2シャント配線41Bを通じて行い、読み出した信号電荷を転送する。
【0104】
(g)その他
図示を省略しているが、上記の他に、たとえば、転送電極31およびシャント配線41の上方を被覆するように、遮光膜(図示なし)が設けられている。遮光膜は、フォトダイオード21の受光面JSに光が入射するように、その受光面JSに対応する部分に開口が設けられている。
【0105】
また、その上方にカラーフィルタ(図示なし)が設けられている。カラーフィルタは、たとえば、赤フィルタ層と緑フィルタ層と青フィルタ層とを含み、それぞれが画素Pごとにベイヤー配列で並ぶように設けられている。
【0106】
また、その上方には、オンチップレンズ(図示なし)が画素Pごとに設けられており、入射した光をオンチップレンズが受光面JSへ集光するように構成されている。
【0107】
このように、本実施形態では、オンチップレンズとカラーフィルタと遮光膜の開口とを順次介して入射した光を、各画素Pにおいてフォトダイオード21が受光面JSで受光するように構成されている。
【0108】
[B.製造方法]
以下より、上記の固体撮像装置を製造する製造方法の要部について説明する。
【0109】
図6は、本発明にかかる実施形態1において、固体撮像装置を製造する方法の工程にて設けられた要部を示す図である。
【0110】
図6は、図4と同様に、断面を示す図である。図6において、(a)は、図3のX1−X2部分の断面を示している。(b)は、図3のY1−Y2部分の断面を示している。(c)は、図3のY3−Y4部分の断面を示している。なお、各図においては、図示の都合で適宜縮尺を変更している。
【0111】
まず、図6に示すように、転送電極31などの各部について形成する。
【0112】
ここでは、たとえば、n型のシリコン半導体からなる半導体基板11に、適宜、不純物をイオン注入する。これにより、フォトダイオード21と、電荷読出しチャネル領域22Rと、垂直転送チャネル領域23Vと、チャネルストッパー領域24Sとのそれぞれを、半導体基板11の内部に形成する。
【0113】
本実施形態では、図5で示したように、水平方向xにおいて隣りに設けるフォトダイオード21が、水平方向xに沿って並ばずに、垂直方向yにおいてシフトした位置になるように、複数のフォトダイオード21を形成する。
【0114】
そして、たとえば、熱酸化法によって、半導体基板11の表面に絶縁膜312を形成する。
【0115】
そして、その絶縁膜312の上面に、たとえば、CVD法でポリシリコン膜を形成後、そのポリシリコン膜についてドライエッチング処理することで、転送電極31にパターン加工する。
【0116】
本実施形態では、図5で示したように、第1転送電極31Aと第2転送電極31Bとのそれぞれが、水平方向xおよび垂直方向yのそれぞれにおいて、交互に配列されるように、転送電極31を形成する。
【0117】
つぎに、図4に示したように、シャント配線41などの各部について形成する。
【0118】
ここでは、図4に示すように、半導体基板11において絶縁膜312で被覆された上面において、転送電極31を覆うように、絶縁膜SZを設ける。たとえば、CVD法によってシリコン酸化膜を成膜することで、絶縁膜SZを形成する。
【0119】
そして、絶縁膜SZにコンタクトホールを形成し、転送電極31の上面においてシャント配線41と電気的に接続させる部分を露出させる。その後、そのコンタクトホールの内部を埋め込むように、絶縁膜SZの上面において導電膜(図示なし)を成膜する。たとえば、スパッタリング法によって、タングステン膜を、その導電膜として成膜する。そして、その導電膜についてドライエッチング処理することで、シャント配線41にパターン加工する。
【0120】
本実施形態においては、図3に示したように、シャント配線41として、第1シャント配線41Aと第2シャント配線41Bとを、垂直方向yに交互に並べて形成する。
【0121】
その他、図示を省略した各部を適宜形成することで、固体撮像装置を完成させる。
【0122】
[C.動作]
以下より、上記の固体撮像装置の動作について説明する。
【0123】
上記の固体撮像装置では、図3に示すように、フォトダイオード21では、受光面JSに入射光が入射すると、その入射した光の量に応じて、信号電荷(たとえば、電子)が生成されて蓄積される。
【0124】
そして、図3に示すように、第1シャント配線41Aを通じて第1転送電極31Aに読出し信号(ΦR)を供給されると、電荷読出しチャネル領域22Rを介して、信号電荷が、垂直転送チャネル領域23Vへ読み出される。たとえば、+12V〜+15Vの読出し信号(ΦR)が供給される。
【0125】
これにより、図4(a),図5で白い矢印で示すように、フォトダイオード21に蓄積された信号電荷が垂直転送チャネル領域23Vへ読み出される。
【0126】
その後、図3に示すように、第1転送電極31Aと第2転送電極31Bへの4相の転送パルス(ΦV1〜V4)の供給が、第1シャント配線41Aと第2シャント配線41Bを通じて行われる。たとえば、−7V〜0Vの転送パルス(ΦV1〜V4)が供給される。これにより、その読み出された信号電荷が垂直転送チャネル領域23Vにおいて垂直方向yに転送される。
【0127】
そして、垂直方向yに転送された信号電荷は、図2に示すように、水平転送レジスタ部HTによって水平方向xへ転送された後、出力部OUTで電圧に変換されて、信号として出力される。
【0128】
本実施形態では、図4(a),図5に示されているように、フォトダイオード21のうち垂直方向yの中心に対応する部分は、水平方向xにおいて、読出し信号(ΦR)の供給がされる第1転送電極31Aで挟まれていない。図13,図14の場合と異なり、左側に位置する部分のみに第1転送電極31Aが存在し、右側部分には、第1転送電極31Aに代わって、読出し信号(ΦR)の供給がされない第2転送電極31Bが存在する。また、読出し信号(ΦR)の供給がされる第1転送電極31Aにおいて、垂直方向yにおける中心部分は、左側部分にチャネルストッパー領域24Sが設けられており、フォトダイオード21が設けられていない。
【0129】
よって、第1転送電極31Aに読出し信号(ΦR)が印加された際には、フォトダイオード21の右側に位置する第2転送電極31Bに読出し信号(ΦR)が印加されないので、「逆読出し」が生じない。すなわち、図13,Bで黒い矢印で示した場合のように、右側部分において、チャネルストッパー領域24Sを介して、隣接する他の画素Pの列における垂直転送チャネル領域23Vへ、信号電荷が誤って読み出されることを、本実施形態では防止できる。
【0130】
[D.まとめ]
以上のように、本実施形態の固体撮像装置1では、フォトダイオード21(画素P)は、半導体基板11の面(xy面)において複数が垂直方向yと水平方向xとのそれぞれに一定のピッチで間を隔てて設けられている。垂直転送レジスタ部VTは、信号電荷を読み出す読出し信号および当該読み出した信号電荷を転送する転送信号が印加される第1転送電極31Aと、読出し信号が印加されずに転送信号が印加される第2転送電極31Bとを含む。第1転送電極31Aと第2転送電極31Bとのそれぞれは、複数が垂直方向yにおいて交互に繰り返し並んでいる。また、チャネルストッパー領域24S(素子分離部SB)が、半導体基板11の面において垂直方向yと水平方向xとのそれぞれに並ぶ複数のフォトダイオード21(画素P)の間を分離するように設けられている。
【0131】
ここでは、図3などに示すように、複数のフォトダイオード21(画素P)のそれぞれは、水平方向xで隣接するものが、垂直方向yにおいてシフトした位置になるように配置されている。第1転送電極31Aと第2転送電極31Bとのそれぞれは、水平方向xで隣接するものが、垂直方向yにおいてシフトした位置になるように配置されている。そして、フォトダイオード21(画素P)と第1転送電極31Aとのそれぞれは、垂直方向yにおける中心部が水平方向xに沿って並んでいる。また、第1転送電極31Aと、チャネルストッパー領域24Sのうち当該第1転送電極31Aに対して信号電荷を読み出す方向で隣接する複数のフォトダイオード21の間に設けられた部分は、垂直方向yにおける中心部が、水平方向xに沿って並んでいる。
【0132】
具体的には、図3などに示すように、フォトダイオード21(画素P)において垂直方向yの中心に位置する中心部は、水平方向xにおいて信号電荷が読み出される方向に、第1転送電極31Aが配置されている。また、フォトダイオード21(画素P)において垂直方向yの中心に位置する中心部は、水平方向xのうち読出し方向とは反対の逆読出し方向に、第2転送電極31Bが配置されている。
【0133】
このため、本実施形態においては、上述したように、第1転送電極31Aに読出し信号(ΦR)が印加された際には、フォトダイオード21の右側に位置する第2転送電極31Bに読出し信号(ΦR)が印加されない。よって、「逆読出し」の発生を防止できるので、撮像画像の画像品質を向上できる。
【0134】
また、本実施形態においては、転送電極31が四角形状で浮島状に配置されている。このため、垂直転送レジスタ部においては、転送電極31が均等に配置される。よって、垂直転送レジスタ部において垂直方向yへの転送を害することなく、フォトダイオード21とチャネルストッパー領域24Sとの垂直方向yでの中央に、読み出し電極である第1転送電極31Aを配置できる。
【0135】
また、読み出し変調動作(読み出し電極に高電圧(VH)を印加直後に、隣接する電極を中電圧(VM)から低電圧(VL)に変化させる駆動シーケンス)を実施の時には、読み出すフォトダイオード21の右側の第2転送電極31Bは、低電位(VL)となる。このため、変調効果が強くなり読出し電圧の低減が可能となる。
【0136】
また、本実施形態では、「逆読み出し」が発生しないため、フォトダイオード21について、水平方向xに、さらに拡大可能であり、飽和信号量の増大、スミア信号抑制が可能である。
【0137】
<2.実施形態2>
[A.装置構成など]
図7〜図9は、本発明にかかる実施形態2において、固体撮像装置の要部を示す図である。
【0138】
ここで、図7は、上面を示す図である。図8は、断面を示す図である。図8において、(a)は、図7のX1−X2部分の断面を示している。(b)は、図7のY1−Y2部分の断面を示している。(c)は、図7のY3−Y4部分の断面を示している。なお、各図においては、図示の都合で適宜縮尺を変更している。図9は、図7と同様に、上面を示す図であるが、図7と異なり、説明の都合で、シャント配線41の図示を省略している。
【0139】
図7〜図9に示すように、本実施形態においては、第2転送電極31Bbが、実施形態1と異なる。この点を除き、本実施形態は、実施形態1と同様である。このため、重複する部分については、記載の一部を省略する。
【0140】
第2転送電極31Bbは、図7〜図9に示すように、実施形態1の場合と同様に、水平方向xに間を隔てて並ぶフォトダイオード21の列の間において、垂直方向yで第1転送電極31Aと交互に並ぶように設けられている。これと共に、第2転送電極31Bbは、水平方向xに並ぶ第1転送電極31Aの間に介在するように設けられている。つまり、第2転送電極31Bのそれぞれは、水平方向xで隣接する他の第2転送電極31Bに対して、垂直方向yに半分のピッチ(Py/2)分、シフトした位置になるように配置されている。
【0141】
第2転送電極31Bbは、実施形態1の場合と同様に、たとえば、CVD法でポリシリコン膜を形成後、そのポリシリコン膜についてドライエッチング処理しパターン加工することで形成される。
【0142】
しかし、本実施形態では、第2転送電極31Bbは、実施形態1の場合と異なり、図7〜図9に示すように、四角パターン部31BKの他に、水平延在部31BHを含む形状で形成されている。
【0143】
具体的には、第2転送電極31Bbのうち、四角パターン部31BKは、図7,図9に示すように、水平方向xに並ぶ複数のフォトダイオード21(画素P)の間に設けられている。四角パターン部31BKは、垂直方向yにおける中心が、右側部分に設けられたチャネルストッパー領域24Sの垂直方向yにおける中心に、水平方向xで対応している。これと共に、四角パターン部31BKにおいて垂直方向yにおける中心は、左側部分に設けられたフォトダイオード21の垂直方向yにおける中心に、水平方向xで対応している。
【0144】
第2転送電極31Bbのうち、水平延在部31BHは、図7,図9に示すように、四角パターン部31BKにおいて垂直方向yにおける中心から水平方向xに延在するように設けられている。水平延在部31BHの垂直方向yにおける中心は、左側部分に設けられたフォトダイオード21の垂直方向yにおける中心に、水平方向xで対応している。これと共に、水平延在部31BHにおいて垂直方向yにおける中心は、左側部分に設けられたフォトダイオード21の垂直方向yにおける中心に、水平方向xで対応している。第2転送電極31Bbの水平延在部31BHは、右側に設けられた第1転送電極31Aとの間にギャップが設けられており、連結されていない。
【0145】
このように、本実施形態では、読出し信号(ΦR)が印加されずに転送信号(ΦV2,ΦV4)が印加される第2転送電極31Bbは、垂直方向yに並ぶフォトダイオード21の間に、水平延在部31BHが介在するように形成されている。
【0146】
[B.まとめ]
本実施形態では、実施形態1と同様に各部が形成されているため、実施形態1と同様に、「逆読出し」の発生を防止可能であって、撮像画像の画像品質を向上できる。
【0147】
しかし、実施形態1の場合においては、垂直方向yに並ぶフォトダイオード21の間に設けられたチャネルストッパー領域24Sに、読出し信号(ΦR)が印加されて、そのチャネルストッパー領域24Sが反転する場合がある。このため、垂直方向yに並ぶフォトダイオード21の間において、信号電荷の漏れが生じ、たとえば、混色などの不具合が生ずる場合がある。
【0148】
これに対して、本実施形態では、上述したように、読出し信号(ΦR)が印加されない第2転送電極31Bbは、垂直方向yに並ぶフォトダイオード21の間に、水平延在部31BHが介在するように形成されている。このため、読出し信号(ΦR)が印加されたときに、チャネルストッパー領域24Sが反転しないので、混色などの不具合の発生を抑制できる。
【0149】
したがって、本実施形態は、さらに、撮像画像の画像品質を向上可能である。
【0150】
<3.実施形態3>
[A.装置構成など]
図10〜図12は、本発明にかかる実施形態3において、固体撮像装置の要部を示す図である。
【0151】
ここで、図10は、上面を示す図である。図11は、断面を示す図である。図11において、(a)は、図10のX1−X2部分の断面を示している。(b)は、図10のY1−Y2部分の断面を示している。(c)は、図10のY3−Y4部分の断面を示している。なお、各図においては、図示の都合で適宜縮尺を変更している。図12は、図10と同様に、上面を示す図であるが、図10と異なり、説明の都合で、第1シャント配線41Acの図示を省略している。
【0152】
図10〜図12に示すように、本実施形態においては、シャント配線41cが、実施形態1と異なる。この点を除き、本実施形態は、実施形態1と同様である。このため、重複する部分については、記載の一部を省略する。
【0153】
シャント配線41cは、実施形態1の場合と同様に、図10〜図12に示すように、第1シャント配線41Acと第2シャント配線41Bcとを含む。
【0154】
図10,図12に示すように、第1シャント配線41Acおよび第2シャント配線41Bcは、垂直方向yに並ぶ複数のフォトダイオード21の間において、水平方向xに延在する水平延在部41AH,41BHを含む。また、第1シャント配線41Acおよび第2シャント配線41Bcは、垂直方向yに並ぶ複数の転送電極31の上方において、垂直方向yに延在する垂直延在部41AV,41BVを含む。
【0155】
第1シャント配線41Acは、図10に示すように、実施形態1と同様に、水平延在部41AHと垂直延在部41AVとが、第2転送電極31Bの上方で連結されている。そして、第1シャント配線41Acは、その第2転送電極31Bに垂直方向yで隣接する第1転送電極31Aにコンタクトを介して電気的に接続されている。第1シャント配線41Acは、転送信号(ΦV1,ΦV3)の他に読出し信号(ΦR)を第1転送電極31Aへ印加する。
【0156】
第2シャント配線41Bcは、図12に示すように、実施形態1と同様に、水平延在部41BHと垂直延在部41BVとが、第1転送電極31Aの上方で連結されている。そして、第2シャント配線41Bcは、その第1転送電極31Aに垂直方向yで隣接する第2転送電極31Bにコンタクトを介して電気的に接続されている。そして、第2シャント配線41Bは、転送信号(ΦV2,ΦV4)を第2転送電極31Bへ印加し、読出し信号(ΦR)については、印加しない。
【0157】
本実施形態では、図10〜図12に示すように、実施形態1の場合と異なり、第1シャント配線41Acと第2シャント配線41Bcとのそれぞれは、深さ方向zにおいて、互いが重なり合う部分を含むように積層されている。
【0158】
具体的には、図10,図12に示すように、第1シャント配線41Acおよび第2シャント配線41Bcは、水平延在部41AH,41BHの一部が、深さ方向zでオーバーラップするように設けられている。第1シャント配線41Acの水平延在部41AHと、第2シャント配線41Bcの水平延在部41BHとのそれぞれは、垂直方向yにおいて並ぶ複数のフォトダイオード21の間において、互いにオーバーラップしている。
【0159】
ここでは、図11に示すように、第1シャント配線41Acおよび第2シャント配線41Bcは、絶縁膜ZMを介して、互いが積層するように設けられている。
【0160】
具体的には、図11に示すように、第1転送電極31Aおよび第2転送電極31Bを被覆する絶縁膜SZの上面に、第2シャント配線41Bcが設けられている。第2シャント配線41Bcは、絶縁膜SZを貫通するコンタクトによって、第2転送電極31Bに電気的に接続されている。
【0161】
また、図11に示すように、第2シャント配線41Bcを被覆するように、絶縁膜SZの上面に、絶縁膜ZMが設けられている。絶縁膜ZMは、たとえば、シリコン酸化膜であって、表面を平坦化するように形成されている。そして、この絶縁膜ZMの上面に、第1シャント配線41Acが設けられている。第1シャント配線41Acは、この絶縁膜ZM、および、その下層にある絶縁膜SZの両者を貫通するコンタクトによって、第1転送電極31Aに電気的に接続されている。
【0162】
第1シャント配線41Acおよび第2シャント配線41Bcのそれぞれは、実施形態1の場合と同様に、たとえば、タングステン膜についてドライエッチング処理しパターン加工することで形成される。
【0163】
[B.まとめ]
本実施形態では、実施形態1と同様に各部が形成されているため、実施形態1と同様に、「逆読出し」の発生を防止可能であって、撮像画像の画像品質を向上できる。
【0164】
この他に、本実施形態では、実施形態1の場合と異なり、第1シャント配線41Acと第2シャント配線41Bcとのそれぞれは、深さ方向zにおいて、互いが重なり合う部分を含むように積層されている。
【0165】
このため、本実施形態では、垂直方向yに並ぶフォトダイオード21の間の領域において、第1シャント配線41Acと第2シャント配線41Bcとが占める領域を縮小化することができる。つまり、全体のシャント配線幅を細くすることができる。よって、受光面JSへ光が入射する開口について、垂直方向yの幅を広げることができるので、感度を向上させることができる。
【0166】
したがって、本実施形態は、さらに、撮像画像の画像品質を向上可能である。
【0167】
<4.その他>
本発明の実施に際しては、上記した実施形態に限定されるものではなく、種々の変形例を採用することができる。
【0168】
たとえば、上記においては、水平方向に並ぶ転送電極の間をシャント配線で電気的に接続する場合について説明したが、これに限定されない。水平方向に並ぶ転送電極が互いに連結するようにパターン加工をして、互いに電気的に接続してもよい。また、4相の転送信号で垂直転送をする場合について説明したが、これに限定されず、他の転送方式で垂直転送する場合にも適用可能である。
【0169】
上記の実施形態においては、カメラに本発明を適用する場合について説明したが、これに限定されない。スキャナーやコピー機などのように、固体撮像装置を備える他の電子機器に、本発明を適用しても良い。
【0170】
その他、上記の各実施形態を、適宜、組み合わせても良い。
【0171】
なお、上記の実施形態において、固体撮像装置1は、本発明の固体撮像装置に相当する。また、上記の実施形態において、半導体基板11は、本発明の基板に相当する。また、上記の実施形態において、第1方向は、本発明の垂直方向yに相当する。また、上記の実施形態において、第2方向は、本発明の水平方向xに相当する。また、上記の実施形態において、画素部は、本発明の画素P,フォトダイオード21に相当する。また、上記の実施形態において、転送部は、本発明の垂直転送レジスタ部VTに相当する。また、上記の実施形態において、第1転送電極は、本発明の第1転送電極31Aに相当する。また、上記の実施形態において、第2転送電極は、本発明の第2転送電極31Bに相当する。また、上記の実施形態において、素子分離部は、本発明の素子分離部SBに相当する。また、上記の実施形態において、第1シャント配線は、本発明の第1シャント配線41A,41Acに相当する。また、上記の実施形態において、第2シャント配線は、本発明の第2シャント配線41B,41Bcに相当する。また、上記の実施形態において、第1延在部は、本発明の垂直延在部41AV,41BVに相当する。また、上記の実施形態において、第2延在部は、本発明の水平延在部41AH,41BHに相当する。また、上記の実施形態において、延在部は、水平延在部31BHに相当する。
【符号の説明】
【0172】
1:固体撮像装置、11:半導体基板、21:フォトダイオード、22R:電荷読出しチャネル領域、23V:垂直転送チャネル領域、24S:チャネルストッパー領域、31:転送電極、31A:第1転送電極、31B,31Bb:第2転送電極、31BH:水平延在部、31BK:四角パターン部、40:カメラ、41,41c:シャント配線、41A,41Ac:第1シャント配線、41B,41Bc:第2シャント配線、42:光学系、43:制御部、44:信号処理回路、312:絶縁膜、H:入射光、HT:水平転送レジスタ部、JS:受光面、OUT:出力部、P:画素、PA:撮像領域、PS:撮像面、RO:電荷読出し部、SB:素子分離部、SZ,ZM:絶縁膜、VT:垂直転送レジスタ部、x:水平方向、y:垂直方向、z:深さ方向
【特許請求の範囲】
【請求項1】
基板の面において複数が第1方向と前記第1方向に直交する第2方向とのそれぞれに一定のピッチで間を隔てて設けられており、光を受光し信号電荷を生成する画素部と、
前記基板の面において前記第1方向に並ぶ複数の画素部のそれぞれから前記信号電荷を前記第2方向へ読み出し、当該読み出した信号電荷を前記第1方向へ順次転送する複数の転送部と
を備え、
前記複数の画素部のそれぞれは、前記第2方向で隣接するものが、前記第1方向においてシフトした位置になるように配置されており、
前記転送部は、
前記信号電荷を読み出す読出し信号および当該読み出した信号電荷を転送する転送信号が印加される第1転送電極と、
前記読出し信号が印加されずに前記転送信号が印加される第2転送電極と
を含み、
前記第1転送電極と前記第2転送電極とのそれぞれは、複数が前記第1方向において交互に繰り返し並ぶと共に、前記第2方向で隣接するものが、前記第1方向においてシフトした位置になるように配置されており、
前記画素部と前記第1転送電極とのそれぞれは、前記第1方向における中心部が前記第2方向に沿って並んでいる、
固体撮像装置。
【請求項2】
前記基板の面において前記第1方向と前記第2方向とのそれぞれに並ぶ前記複数の画素部の間を分離するように設けられた素子分離部
を有し、
前記第1転送電極と、前記素子分離部のうち当該第1転送電極に対して前記信号電荷を読み出す方向で隣接する複数の画素部の間に設けられた部分とのそれぞれは、前記第1方向における中心部が、前記第2方向に沿って並んでいる、
請求項1に記載の固体撮像装置。
【請求項3】
前記複数の画素部は、前記第2方向で隣接するものの間が、前記第1方向に並ぶ半分のピッチ分、シフトした位置になるように配置されている、
請求項2に記載の固体撮像装置。
【請求項4】
前記画素部において前記第1方向の中心に位置する中心部は、前記第2方向において信号電荷が読み出される方向に、前記第1転送電極が配置され、前記第2方向のうち前記読出し方向とは反対の方向に、前記第2転送電極が配置されている、
請求項3に記載の固体撮像装置。
【請求項5】
前記第1転送電極と前記第2転送電極とのそれぞれは、前記基板の面において四角形状に形成されている、
請求項4に記載の固体撮像装置。
【請求項6】
前記第1転送電極と前記第2転送電極とのそれぞれは、互いに同一の層で形成されている、
請求項5に記載の固体撮像装置。
【請求項7】
前記第2方向に並ぶ複数の第1転送電極のそれぞれに電気的に接続された第1シャント配線と、
前記第2方向に並ぶ複数の第2転送電極のそれぞれに電気的に接続された第2シャント配線と
を含み、前記第1シャント配線と前記第2シャント配線とのそれぞれは、前記第1方向において複数設けられており、
前記第1シャント配線を通じて前記第1転送電極に前記読出しパルスを供給した後に、
前記第1転送電極と前記第2転送電極への転送パルスの供給を、前記第1シャント配線と前記第2シャント配線を通じて行う、
請求項6に記載の固体撮像装置。
【請求項8】
前記第1シャント配線と前記第2シャント配線とのそれぞれは、
前記第1方向に並ぶ前記第1転送電極および前記第2転送電極の上方において、前記第1方向に延在する第1延在部と、
前記第1方向に並ぶ複数の画素部の間にて、前記第2方向に延在する第2延在部と
を含み、
前記第1シャント配線は、前記第1延在部の一端部が前記第2転送電極の上方で前記第2延在部と連結され、前記第1延在部の他端部が前記第1転送電極と電気的に接続しており、
前記第2シャント配線は、前記第1延在部の一端部が前記第1転送電極の上方で前記第2延在部と連結され、前記第1延在部の他端部が前記第2転送電極と電気的に接続している、
請求項7に記載の固体撮像装置。
【請求項9】
前記第1シャント配線と前記第2シャント配線とのそれぞれは、前記第1方向に交互に繰り返し並んでいる、
請求項8に記載の固体撮像装置。
【請求項10】
前記第1シャント配線と前記第2シャント配線とのそれぞれは、前記基板の面の深さ方向において重なって積層される部分を含むように設けられている、
請求項8に記載の固体撮像装置。
【請求項11】
前記第2転送電極は、
前記第2方向に並ぶ前記複数の画素部の間に四角パターン部が設けられていると共に、前記四角パターン部から第2方向に延在する延在部が、前記第1方向に並ぶ前記複数の画素部の間に介在するように設けられている、
請求項1から10のいずれかに記載の固体撮像装置。
【請求項12】
光を受光し信号電荷を生成する複数の画素部を、基板の面において第1方向と前記第1方向に直交する第2方向とのそれぞれに一定のピッチで間を隔てて設ける、画素部形成工程と、
前記第1方向に並ぶ複数の画素部のそれぞれから前記信号電荷を前記第2方向へ読み出し、当該読み出した信号電荷を前記第1方向へ順次転送する複数の転送部を前記基板の面に設ける、転送部形成工程と
を有し、
前記画素部形成工程においては、前記複数の画素部のそれぞれについて、前記第2方向で隣接するものが、前記第1方向でシフトした位置になるように、前記複数の画素部を形成し、
前記転送部形成工程においては、前記信号電荷を読み出す読出し信号および当該読み出した信号電荷を転送する転送信号が印加される第1転送電極と、前記読出し信号が印加されずに前記転送信号が印加される第2転送電極とのそれぞれについて、複数が前記第1方向において交互に繰り返し並び、前記第2方向で隣接するものが、前記第1方向においてシフトした位置に配置されると共に、前記画素部と前記第1転送電極とのそれぞれについて、前記第1方向における中心部が前記第2方向に沿って並ぶように、前記転送電極を形成する、
固体撮像装置の製造方法。
【請求項13】
基板の面において複数が第1方向と前記第1方向に直交する第2方向とのそれぞれに一定のピッチで間を隔てて設けられており、光を受光し信号電荷を生成する画素部と、
前記基板の面において前記第1方向に並ぶ複数の画素部のそれぞれから前記信号電荷を前記第2方向へ読み出し、当該読み出した信号電荷を前記第1方向へ順次転送する複数の転送部と
を備え、
前記複数の画素部のそれぞれは、前記第2方向で隣接するものが、前記第1方向においてシフトした位置になるように配置されており、
前記転送部は、
前記信号電荷を読み出す読出し信号および当該読み出した信号電荷を転送する転送信号が印加される第1転送電極と、
前記読出し信号が印加されずに前記転送信号が印加される第2転送電極と
を含み、
前記第1転送電極と前記第2転送電極とのそれぞれは、複数が前記第1方向において交互に繰り返し並ぶと共に、前記第2方向で隣接するものが、前記第1方向においてシフトした位置になるように配置されており、
前記画素部と前記第1転送電極とのそれぞれは、前記第1方向における中心部が前記第2方向に沿って並んでいる、
電子機器。
【請求項1】
基板の面において複数が第1方向と前記第1方向に直交する第2方向とのそれぞれに一定のピッチで間を隔てて設けられており、光を受光し信号電荷を生成する画素部と、
前記基板の面において前記第1方向に並ぶ複数の画素部のそれぞれから前記信号電荷を前記第2方向へ読み出し、当該読み出した信号電荷を前記第1方向へ順次転送する複数の転送部と
を備え、
前記複数の画素部のそれぞれは、前記第2方向で隣接するものが、前記第1方向においてシフトした位置になるように配置されており、
前記転送部は、
前記信号電荷を読み出す読出し信号および当該読み出した信号電荷を転送する転送信号が印加される第1転送電極と、
前記読出し信号が印加されずに前記転送信号が印加される第2転送電極と
を含み、
前記第1転送電極と前記第2転送電極とのそれぞれは、複数が前記第1方向において交互に繰り返し並ぶと共に、前記第2方向で隣接するものが、前記第1方向においてシフトした位置になるように配置されており、
前記画素部と前記第1転送電極とのそれぞれは、前記第1方向における中心部が前記第2方向に沿って並んでいる、
固体撮像装置。
【請求項2】
前記基板の面において前記第1方向と前記第2方向とのそれぞれに並ぶ前記複数の画素部の間を分離するように設けられた素子分離部
を有し、
前記第1転送電極と、前記素子分離部のうち当該第1転送電極に対して前記信号電荷を読み出す方向で隣接する複数の画素部の間に設けられた部分とのそれぞれは、前記第1方向における中心部が、前記第2方向に沿って並んでいる、
請求項1に記載の固体撮像装置。
【請求項3】
前記複数の画素部は、前記第2方向で隣接するものの間が、前記第1方向に並ぶ半分のピッチ分、シフトした位置になるように配置されている、
請求項2に記載の固体撮像装置。
【請求項4】
前記画素部において前記第1方向の中心に位置する中心部は、前記第2方向において信号電荷が読み出される方向に、前記第1転送電極が配置され、前記第2方向のうち前記読出し方向とは反対の方向に、前記第2転送電極が配置されている、
請求項3に記載の固体撮像装置。
【請求項5】
前記第1転送電極と前記第2転送電極とのそれぞれは、前記基板の面において四角形状に形成されている、
請求項4に記載の固体撮像装置。
【請求項6】
前記第1転送電極と前記第2転送電極とのそれぞれは、互いに同一の層で形成されている、
請求項5に記載の固体撮像装置。
【請求項7】
前記第2方向に並ぶ複数の第1転送電極のそれぞれに電気的に接続された第1シャント配線と、
前記第2方向に並ぶ複数の第2転送電極のそれぞれに電気的に接続された第2シャント配線と
を含み、前記第1シャント配線と前記第2シャント配線とのそれぞれは、前記第1方向において複数設けられており、
前記第1シャント配線を通じて前記第1転送電極に前記読出しパルスを供給した後に、
前記第1転送電極と前記第2転送電極への転送パルスの供給を、前記第1シャント配線と前記第2シャント配線を通じて行う、
請求項6に記載の固体撮像装置。
【請求項8】
前記第1シャント配線と前記第2シャント配線とのそれぞれは、
前記第1方向に並ぶ前記第1転送電極および前記第2転送電極の上方において、前記第1方向に延在する第1延在部と、
前記第1方向に並ぶ複数の画素部の間にて、前記第2方向に延在する第2延在部と
を含み、
前記第1シャント配線は、前記第1延在部の一端部が前記第2転送電極の上方で前記第2延在部と連結され、前記第1延在部の他端部が前記第1転送電極と電気的に接続しており、
前記第2シャント配線は、前記第1延在部の一端部が前記第1転送電極の上方で前記第2延在部と連結され、前記第1延在部の他端部が前記第2転送電極と電気的に接続している、
請求項7に記載の固体撮像装置。
【請求項9】
前記第1シャント配線と前記第2シャント配線とのそれぞれは、前記第1方向に交互に繰り返し並んでいる、
請求項8に記載の固体撮像装置。
【請求項10】
前記第1シャント配線と前記第2シャント配線とのそれぞれは、前記基板の面の深さ方向において重なって積層される部分を含むように設けられている、
請求項8に記載の固体撮像装置。
【請求項11】
前記第2転送電極は、
前記第2方向に並ぶ前記複数の画素部の間に四角パターン部が設けられていると共に、前記四角パターン部から第2方向に延在する延在部が、前記第1方向に並ぶ前記複数の画素部の間に介在するように設けられている、
請求項1から10のいずれかに記載の固体撮像装置。
【請求項12】
光を受光し信号電荷を生成する複数の画素部を、基板の面において第1方向と前記第1方向に直交する第2方向とのそれぞれに一定のピッチで間を隔てて設ける、画素部形成工程と、
前記第1方向に並ぶ複数の画素部のそれぞれから前記信号電荷を前記第2方向へ読み出し、当該読み出した信号電荷を前記第1方向へ順次転送する複数の転送部を前記基板の面に設ける、転送部形成工程と
を有し、
前記画素部形成工程においては、前記複数の画素部のそれぞれについて、前記第2方向で隣接するものが、前記第1方向でシフトした位置になるように、前記複数の画素部を形成し、
前記転送部形成工程においては、前記信号電荷を読み出す読出し信号および当該読み出した信号電荷を転送する転送信号が印加される第1転送電極と、前記読出し信号が印加されずに前記転送信号が印加される第2転送電極とのそれぞれについて、複数が前記第1方向において交互に繰り返し並び、前記第2方向で隣接するものが、前記第1方向においてシフトした位置に配置されると共に、前記画素部と前記第1転送電極とのそれぞれについて、前記第1方向における中心部が前記第2方向に沿って並ぶように、前記転送電極を形成する、
固体撮像装置の製造方法。
【請求項13】
基板の面において複数が第1方向と前記第1方向に直交する第2方向とのそれぞれに一定のピッチで間を隔てて設けられており、光を受光し信号電荷を生成する画素部と、
前記基板の面において前記第1方向に並ぶ複数の画素部のそれぞれから前記信号電荷を前記第2方向へ読み出し、当該読み出した信号電荷を前記第1方向へ順次転送する複数の転送部と
を備え、
前記複数の画素部のそれぞれは、前記第2方向で隣接するものが、前記第1方向においてシフトした位置になるように配置されており、
前記転送部は、
前記信号電荷を読み出す読出し信号および当該読み出した信号電荷を転送する転送信号が印加される第1転送電極と、
前記読出し信号が印加されずに前記転送信号が印加される第2転送電極と
を含み、
前記第1転送電極と前記第2転送電極とのそれぞれは、複数が前記第1方向において交互に繰り返し並ぶと共に、前記第2方向で隣接するものが、前記第1方向においてシフトした位置になるように配置されており、
前記画素部と前記第1転送電極とのそれぞれは、前記第1方向における中心部が前記第2方向に沿って並んでいる、
電子機器。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【公開番号】特開2012−64851(P2012−64851A)
【公開日】平成24年3月29日(2012.3.29)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2010−209200(P2010−209200)
【出願日】平成22年9月17日(2010.9.17)
【出願人】(000002185)ソニー株式会社 (34,172)
【Fターム(参考)】
【公開日】平成24年3月29日(2012.3.29)
【国際特許分類】
【出願日】平成22年9月17日(2010.9.17)
【出願人】(000002185)ソニー株式会社 (34,172)
【Fターム(参考)】
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