(57)【要約】  本発明に係る固体撮像装置（１０１）は、基板（３１８）と、基板（３１８）の上方に、行列状に配置されており、各々が電気的に分離された複数の下部電極（３１１）と、複数の下部電極（３１１）を完全に覆い、平坦化されている極薄絶縁膜（３１０）と、極薄絶縁膜（３１０）の上方に形成されており、光を信号電荷に変換する光電変換膜（３０８）と、光電変換膜（３０８）の上方に形成される上部電極（３０７）と、基板（３１８）上に形成されており、複数の下部電極（３１１）の各々に発生する電流又は電圧の変化を検知することにより、信号電荷に応じた読み出し信号を生成する信号読み出し回路（２２０）とを備え、極薄絶縁膜（３１０）は、電子及び正孔の少なくとも一方を伝導可能である。
2012117670.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板の上方に、行列状に配置されており、各々が電気的に分離された複数の第１電極と、
前記複数の第１電極を覆い、上面が平坦化されており、絶縁体で構成される絶縁体層と、
前記絶縁体層の上方に形成されており、光を信号電荷に変換する光電変換膜と、
前記光電変換膜の上方に形成される第２電極と、
前記基板上に形成されており、前記信号電荷に応じて前記複数の第１電極の各々に発生した電流又は電圧の変化を検知することにより読み出し信号を生成する信号読み出し回路とを備え、
前記絶縁体層は、トンネル効果により電子及び正孔の少なくとも一方を伝導可能である
固体撮像装置。
【請求項２】
前記第１電極上の前記絶縁体層の厚さは、０．５ｎｍ以上、１５ｎｍ以下である
請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項３】
前記絶縁体層の表面粗さが１ｎｍ以下である
請求項１又は２に記載の固体撮像装置。
【請求項４】
前記絶縁体層は、シリコン酸化物、アルミニウム酸化物、チタン酸化物、及びシリコン窒化物のうち少なくとも一つを含む
請求項１から３のいずれか１項に記載の固体撮像装置。
【請求項５】
前記絶縁体層は、前記第１電極を構成する金属の酸化物を含む
請求項１から３のいずれか１項に記載の固体撮像装置。
【請求項６】
前記第１電極厚さは、１５ｎｍ以下である
請求項１から５のいずれか１項に記載の固体撮像装置。
【請求項７】
前記固体撮像装置は、さらに、
隣接する前記第１電極の間の領域であり、かつ前記第１電極と前記基板との間に形成されており、前記第１電極とは独立した電位を供給可能な給電層を備える
請求項１から６のいずれか１項に記載の固体撮像装置。
【請求項８】
前記固体撮像装置は、前記光電変換膜が光電変換を行う露光動作時、及び前記信号読み出し回路が前記読み出し信号を生成する読み出し動作時に、前記給電層に、前記信号電荷を排斥するための電位を供給する
請求項７に記載の固体撮像装置。
【請求項９】
前記絶縁体層は、電子及び正孔のうちの一方である第１電荷を伝導し、他方である第２電荷をブロックする電気特性を有し、
前記光電変換膜で発生した第２電荷が、前記絶縁体層の前記光電変換膜側の界面に蓄積され、
前記信号読み出し回路は、前記蓄積された第２電荷に応じて発生する電位変化を検出することにより、前記読み出し信号を生成する
請求項７に記載の固体撮像装置。
【請求項１０】
前記固体撮像装置は、前記電位変化の検出後に、前記第１電荷を前記第１電極から前記絶縁体層を介して、前記界面に注入することによって、前記界面に蓄積されている前記第２電荷を中和する初期化動作を行う
請求項９に記載の固体撮像装置。
【請求項１１】
前記信号読み出し回路は、
前記第１電極にゲート端子が接続され、前記第１電極に発生する電流又は電圧の変化を増幅することにより、前記読み出し信号を生成する増幅トランジスタと、
前記第１電極に接続され、前記第１電極にリセット信号を供給するリセットトランジスタとを備え、
前記固体撮像装置は、さらに、
前記読み出し信号を前記リセット信号に帰還するフィードバックアンプを備え、
前記固体撮像装置は、前記初期化動作の後に、前記フィードバックアンプにより前記読み出し信号が前記リセット信号に帰還されている状態で、前記リセットトランジスタをテーパ状のゲート電圧により徐々にオフするリセット動作を行う
請求項１０に記載の固体撮像装置。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれか１項に記載の固体撮像装置の製造方法であって、
前記第１電極をパターニングによって形成し、
前記第１電極を絶縁膜で覆い、
前記絶縁膜をエッチバックにより平坦化することで、前記絶縁体層を形成する
固体撮像装置の製造方法。
【請求項１３】
請求項１〜１１のいずれか１項に記載の固体撮像装置の製造方法であって、
前記基板の上方に、行列状に配置されており、各々が電気的に分離された複数の電極層をパターニングによって形成し、
前記電極層を第１絶縁膜で覆い、
前記第１絶縁膜と前記電極層とを同時にエッチバックすることにより、当該第１絶縁膜及び当該電極層を平坦化することで、第２絶縁膜及び前記第１電極を形成し、
前記第２絶縁膜と前記第１電極とのうえに第３絶縁膜を堆積することにより、前記第２絶縁膜と前記第３絶縁膜とで構成される前記絶縁体層を形成する
固体撮像装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像を電気信号として出力する固体撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ  Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｃｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）及びＭＯＳ（Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｃｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）エリアイメージセンサ（以下両者を併せてＣＭＯＳイメージセンサと称する）、並びに電荷結合素子（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅｓ）エリアイメージセンサ（以下ＣＣＤイメージセンサと称する）は、入力光情報を光電変換することにより画像信号を生成する。これらのイメージセンサは、機能素子として、デジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラ、ネットワークカメラ、及び携帯電話用カメラ等、多岐にわたる撮像機器に用いられている。【０００３】
従来のイメージセンサは、半導体基板の最表面に、光電変換部（フォトダイオード）と読み出し回路部とを有する画素を二次元のアレイ状に配置した構成を有する。従って、光電変換部の面積は光入射面において読み出し回路部の面積分削減される。これにより、従来のイメージセンサでは、開口率が低下するという課題があった。【０００４】
この課題を解決するために、光吸収能を有する材料を基板上に積層した構成の光電変換部と、基板上に形成した読み出し回路とを有する積層センサが特許文献１に報告されている。【０００５】
特許文献１に記載の積層センサでは、各画素の光電変換部は、画素電極と、その上方（光入射口側）に積層された有機材料を有する光電変換膜と、その上面に形成された対向電極とを含む。さらに、当該積層センサは、入射光によって発生した正負どちらかの電荷群を電流信号として光電変換部外に取り出すための電荷ブロッキング層を備える。この電荷ブロッキング層は、信号電荷を伝導し、その反対符号の電荷をブロックする。また、当該電荷ブロッキング層は、画素電極に対向する、又は画素電極に直接接している。このような光電変換部の構成においては、当該画素電極に接する電荷ブロッキング層及び有機光電変換膜内に、画素電極の角部に発生する応力集中と端部段差とに起因する欠陥が発生する。この結果、特許文献１に記載の積層センサは、大きなノイズ信号を発生するという実用上重大な課題がある。【０００６】
この課題を解決するための技術が特許文献２に開示されている。特許文献２においては、当該電荷ブロッキング層を複数種類の金属酸化物の混合物で形成している。さらに、当該電荷ブロッキング層をアモルファス相とするために、膜形成温度を低温（ゼロ度）としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第４４４４３７１号公報
【特許文献２】特開２００９−２７２５２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、このような方法で形成された電荷ブロッキング膜は、物理的に、また化学的にも極めて不安定である。すなわち、極度の低温で形成された膜であることから、後工程のアニール、及びリフローなどの高温工程後に（１）多結晶に相変化する、（２）化学組成が変化するという、実用上大きな課題がある。【０００９】
本発明は、上記従来技術の実情に鑑みてなされたものであり、画素電極の周囲の材料の安定性を確保しつつ、光電変換膜に欠陥が発生することを抑制できる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】
【００１０】
上記従来技術の課題を解決するために、本発明の一形態に係る固体撮像装置は、基板と、前記基板の上方に、行列状に配置されており、各々が電気的に分離された複数の第１電極と、前記複数の第１電極を覆い、上面が平坦化されており、絶縁体で構成される絶縁体層と、前記絶縁体層の上方に形成されており、光を信号電荷に変換する光電変換膜と、前記光電変換膜の上方に形成される第２電極と、前記基板上に形成されており、前記信号電荷に応じて前記複数の第１電極の各々に発生した電流又は電圧の変化を検知することにより読み出し信号を生成する信号読み出し回路とを備え、前記絶縁体層は、トンネル効果により電子及び正孔の少なくとも一方を伝導可能である。【００１１】
このような構成とすることによって、本発明の一形態に係る固体撮像装置は、絶縁体層が平坦であるため、その上に形成される光電変換膜に欠陥が発生することを抑制できる。さらに、絶縁体層は光電変換膜内で発生した電子及び正孔のどちらかを伝導可能であるため、基板に設けられた読み出し回路によって、電流又は電圧信号を検知できる。また、本発明の一形態に係る固体撮像装置は、第１電極（画素電極）の周囲の材料として、特殊な材料を用いる必要がないので、第１電極の周囲の材料の安定性を確保できる。【００１２】
また、前記第１電極上の前記絶縁体層の厚さは、０．５ｎｍ以上、１５ｎｍ以下であってもよい。【００１３】
このような構成とすることによって、本発明の一形態に係る固体撮像装置は、光電変換膜内で発生した電子及び正孔のどちらかを量子トンネル効果によって伝導できる。【００１４】
また、前記絶縁体層の表面粗さが１ｎｍ以下であってもよい。【００１５】
このような構成とすることによって、本発明の一形態に係る固体撮像装置では、第１電極上に形成された絶縁膜をトンネル伝導する電荷のトンネル確率を、場所によらず一定にできる。【００１６】
また、前記絶縁体層は、シリコン酸化物、アルミニウム酸化物、チタン酸化物、及びシリコン窒化物のうち少なくとも一つを含んでもよい。【００１７】
このような材料を用いることによって、本発明の一形態に係る固体撮像装置では、第１電極を容易に絶縁体で覆うことができる。また、当該絶縁体を、電荷のトンネル伝導が可能となるように薄化及び平坦化できる。【００１８】
また、前記絶縁体層は、前記第１電極を構成する金属の酸化物を含んでもよい。【００１９】
このような構成とすることによって、本発明の一形態に係る固体撮像装置では、各画素間の絶縁分離膜を、第１電極自体を元に形成できるので、材料コスト削減と工程の簡略化とを実現できる。【００２０】
また、前記第１電極厚さは、１５ｎｍ以下であってもよい。【００２１】
このような構成とすることによって、本発明の一形態に係る固体撮像装置では、第１電極をパターニング後、その上部に絶縁体層を積層した際に、パターニングされた第１電極の段差によって発生する絶縁体層の段差をグローバルな領域（１５０ｎｍ）で１５ｎｍ以下にできる。さらに、当該絶縁体層を２ｎｍ程度の厚さに平坦化することによって、パターニングされた第１電極の角部付近に発生する局所的な段差を実質１ｎｍ以下にできる。この結果、当該固体撮像装置は、光電変換膜内の電極角部の段差に起因する欠陥を除去できる。これに伴って、当該固体撮像装置は、リーク電流及び暗電流を低減できるので、良好な画質の出力信号を生成できる。【００２２】
また、前記固体撮像装置は、さらに、隣接する前記第１電極の間の領域であり、かつ前記第１電極と前記基板との間に形成されており、前記第１電極とは独立した電位を供給可能な給電層を備えてもよい。【００２３】
また、前記固体撮像装置は、前記光電変換膜が光電変換を行う露光動作時、及び前記信号読み出し回路が前記読み出し信号を生成する読み出し動作時に、前記給電層に、前記信号電荷を排斥するための電位を供給してもよい。【００２４】
このような構成とすることによって、本発明の一形態に係る固体撮像装置は、各画素間の絶縁体層の表面の平坦性を保ちながら、各画素間での電荷のリークを抑止できる。よって、当該固体撮像装置は、混色の少ない良質な画像を撮像できる。【００２５】
また、前記絶縁体層は、電子及び正孔のうちの一方である第１電荷を伝導し、他方である第２電荷をブロックする電気特性を有し、前記光電変換膜で発生した第２電荷が、前記絶縁体層の前記光電変換膜側の界面に蓄積され、前記信号読み出し回路は、前記蓄積された第２電荷に応じて発生する電位変化を検出することにより、前記読み出し信号を生成してもよい。【００２６】
このような構成とすることによって、本発明の一形態に係る固体撮像装置では、従来技術において基板側回路に設けられていた独立した信号電荷蓄積用の容量が不要となる。これにより、当該固体撮像装置は、回路部の簡素化及び微細化を実現できる。さらに、当該固体撮像装置は、当該容量部で発生していたリーク電流も除去できる。【００２７】
また、前記固体撮像装置は、前記電位変化の検出後に、前記第１電荷を前記第１電極から前記絶縁体層を介して、前記界面に注入することによって、前記界面に蓄積されている前記第２電荷を中和する初期化動作を行ってもよい。【００２８】
このような構成とすることによって、本発明の一形態に係る固体撮像装置では、第２電極側から信号電荷と反対符号の電荷を注入する必要がない。すなわち、当該固体撮像装置は、大面積であるが故に大容量の第２電極を直接駆動せずに、各画素の信号電荷をリセットできるので、リセット動作を高速化できる。【００２９】
また、前記信号読み出し回路は、前記第１電極にゲート端子が接続され、前記第１電極に発生する電流又は電圧の変化を増幅することにより、前記読み出し信号を生成する増幅トランジスタと、前記第１電極に接続され、前記第１電極にリセット信号を供給するリセットトランジスタとを備え、前記固体撮像装置は、さらに、前記読み出し信号を前記リセット信号に帰還するフィードバックアンプを備え、前記固体撮像装置は、前記初期化動作の後に、前記フィードバックアンプにより前記読み出し信号が前記リセット信号に帰還されている状態で、前記リセットトランジスタをテーパ状のゲート電圧により徐々にオフするリセット動作を行ってもよい。【００３０】
このような構成とすることによって、本発明の一形態に係る固体撮像装置は、リセット時にリセットトランジスタのスイッチングによるｋＴＣノイズを、従来技術の１／１０以下に低減できる。【００３１】
また、本発明の一形態に係る固体撮像装置の製造方法は、前記固体撮像装置の製造方法であって、前記第１電極をパターニングによって形成し、前記第１電極を絶縁膜で覆い、前記絶縁膜をエッチバックにより平坦化することで、前記絶縁体層を形成してもよい。【００３２】
このような製造方法によって、第１電極の角部を露出させることなく、平坦化な絶縁体層を形成できる。よって、その上部に形成される光電変換膜に欠陥が発生することを抑制できるので、極めて低リーク電流を実現できる。【００３３】
また、本発明の一形態に係る固体撮像装置の製造方法は、前記固体撮像装置の製造方法であって、前記基板の上方に、行列状に配置されており、各々が電気的に分離された複数の電極層をパターニングによって形成し、前記電極層を第１絶縁膜で覆い、前記第１絶縁膜と前記電極層とを同時にエッチバックすることにより、当該第１絶縁膜及び当該電極層を平坦化することで、第２絶縁膜及び前記第１電極を形成し、前記第２絶縁膜と前記第１電極とのうえに第３絶縁膜を堆積することにより、前記第２絶縁膜と前記第３絶縁膜とで構成される前記絶縁体層を形成してもよい。【００３４】
このような製造方法によって、各第１電極間には、絶縁性の極めて高い第２絶縁膜を形成できるので、各第１電極間の絶縁性を向上できる。さらに、当該第２絶縁膜を形成する前に電極層を部分的に除去することで第１電極を形成している。これにより、酸化時の体積膨張によって第１電極の表面が粗くなることを抑制できる。よって、第１電極表面、及び画素間の第２絶縁膜全面に渡り、高い平坦性を実現できる。【００３５】
なお、本発明は、このような固体撮像装置として実現できるだけでなく、固体撮像装置に含まれる特徴的な手段をステップとする固体撮像装置の駆動方法として実現できる。【００３６】
さらに、本発明は、このような固体撮像装置の機能の一部又は全てを実現する半導体集積回路（ＬＳＩ）として実現したり、このような固体撮像装置を備える撮像装置（カメラ）として実現したりできる。
【発明の効果】
【００３７】
以上のように、本発明は、画素電極の周囲の材料の安定性を確保しつつ、光電変換膜に欠陥が発生することを抑制できる固体撮像装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】図１は、本発明の実施の形態１に係る固体撮像装置の構成を示すブロック図である。
【図２】図２は、本発明の実施の形態１に係る、ある１画素の信号読み出し回路の回路図である。
【図３】図３は、本発明の実施の形態１に係る、画素部の光電変換膜を含む３画素分の領域の断面図である。
【図４】図４は、本発明の実施の形態１に係る、上部電極から給電層までの層を含む光電変換部の断面拡大図である。
【図５】図５は、本発明の実施の形態１に係る実施の形態１に係る固体撮像装置における主要な信号の時間変化を示すタイミングチャートである。
【図６】図６は、本発明の実施の形態１に係る固体撮像装置と従来の固体撮像装置との暗電流レベルをバイアス電圧の関数としてプロットしたグラフである。
【図７】図７は、本発明の実施の形態２に係る、ある１画素の信号読み出し回路の回路図である。
【図８】図８は、本発明の実施の形態２に係る固体撮像装置における主要な信号の時間変化を示すタイミングチャートである。
【図９】図９は、本発明の実施の形態２に係る固体撮像装置と従来の固体撮像装置との暗電流レベルをバイアス電圧の関数としてプロットしたグラフである。
【図１０Ａ】図１０Ａは、本発明の実施の形態３に係る固体撮像装置の第１製造方法を示す図である。
【図１０Ｂ】図１０Ｂは、本発明の実施の形態３に係る固体撮像装置の第１製造方法を示す図である。
【図１０Ｃ】図１０Ｃは、本発明の実施の形態３に係る固体撮像装置の第１製造方法を示す図である。
【図１０Ｄ】図１０Ｄは、本発明の実施の形態３に係る固体撮像装置の第１製造方法を示す図である。
【図１１Ａ】図１１Ａは、本発明の実施の形態３に係る固体撮像装置の第２製造方法を示す図である。
【図１１Ｂ】図１１Ｂは、本発明の実施の形態３に係る固体撮像装置の第２製造方法を示す図である。
【図１１Ｃ】図１１Ｃは、本発明の実施の形態３に係る固体撮像装置の第２製造方法を示す図である。
【図１１Ｄ】図１１Ｄは、本発明の実施の形態３に係る固体撮像装置の第２製造方法を示す図である。
【図１１Ｅ】図１１Ｅは、本発明の実施の形態３に係る固体撮像装置の第２製造方法を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
以下、本発明に係る固体撮像装置の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、本発明について、以下の実施の形態及び添付の図面を用いて説明を行うが、これは例示を目的としており、本発明がこれらに限定されることを意図しない。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、ステップ、ステップの順序などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。本発明は、請求の範囲だけによって限定される。よって、以下の実施の形態における構成要素のうち、本発明の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、本発明の課題を達成するのに必ずしも必要ではないが、より好ましい形態を構成するものとして説明される。
【００４０】
（実施の形態１）
本発明の実施の形態１に係る固体撮像装置は、光電変換部の画素電極の上に、平坦化された極薄絶縁膜を備える。また、この極薄絶縁膜、電子及び正孔の少なくとも一方を伝導可能である。これにより、本発明の実施の形態１に係る固体撮像装置は、画素電極の周囲の材料の安定性を確保しつつ、光電変換膜に欠陥が発生することを抑制できる。
【００４１】
本発明の実施の形態１に係る固体撮像装置について図１から図５を用いて説明する。
【００４２】
まず、本発明の実施の形態１に係る固体撮像装置の全体構成を説明する。
【００４３】
図１は、本発明の実施の形態１に係る固体撮像装置１０１の構成を示すブロック図である。この固体撮像装置１０１は、画素アレイ１０２と、行信号駆動回路１０３ａ及び１０３ｂと、増幅及びフィードバック機能を有する回路が列毎に配置された列フィードバックアンプ回路１０４と、各列に配置された列アンプとノイズキャンセラとを含むノイズキャンセラ回路１０５と、水平駆動回路１０６と、出力段アンプ１０７とを備える。ここで列フィードバックアンプ回路１０４は、画素アレイ１０２からの出力信号を受け取り、かつ、フィードバックする。よって、信号の流れの方向は図１に示すように画素アレイ１０２に対して双方向となる。
【００４４】
また、画素アレイ１０２は、行列状に配置された複数の画素１１０と、列毎に設けられた複数の列信号線２０４と、行毎に設けられた複数の行選択線とを含む。複数の列信号線２０４の各々は、対応する列に配置されている複数の画素１１０と接続されている。複数の行選択線の各々は、対応する行に配置されている複数の画素１１０と接続されている。
【００４５】
図２は、固体撮像装置１０１に含まれる、ある１つの画素１１０の信号読み出し回路２２０とその周辺回路とを示す回路図である。図２に示すように、画素１１０は、光電変換部２０１と、信号読み出し回路２２０とを備える。また、固体撮像装置１０１は、列信号線２０４と、フィードバックアンプ２０５と、初期化トランジスタ２０７と、列選択トランジスタ２０８と、列増幅回路２０９と、トランジスタ２１０と、容量２１１及び２１２とを備える。ここで、列信号線２０４と、フィードバックアンプ２０５と、初期化トランジスタ２０７と、列選択トランジスタ２０８と、列増幅回路２０９と、トランジスタ２１０と、容量２１１及び２１２とは、列毎に設けられており、図１に示す列フィードバックアンプ回路１０４及びノイズキャンセラ回路１０５等に含まれる。
【００４６】
光電変換部２０１は、入射光を光電変換することにより、入射光量に応じた信号電荷を生成する。
【００４７】
信号読み出し回路２２０は、光電変換部２０１で生成された信号電荷に応じた読み出し信号を生成する。この信号読み出し回路２２０は、増幅トランジスタ２０２と、選択トランジスタ２０３と、リセットトランジスタ２０６と、ＦＤ部（フローティングディフュージョン部）２１５とを含む。
【００４８】
増幅トランジスタ２０２は、光電変換部２０１で発生した信号電荷量を検出する。
【００４９】
選択トランジスタ２０３は、増幅トランジスタ２０２で検出された信号を列信号線２０４へ伝達するか否かを制御する。
【００５０】
リセットトランジスタ２０６は、光電変換部２０１及びＦＤ部２１５をリセットするためのリセット信号をＦＤ部２１５に供給する。
【００５１】
フィードバックアンプ２０５は、読み出し信号をリセット信号に帰還する。具体的には、光電変換部２０１をリセットする際に、リセットトランジスタ２０６がＯＮ状態になる。このときフィードバックアンプ２０５は、選択トランジスタ２０３の出力信号に必要なゲインを与えてフィードバックすることにより、増幅トランジスタ２０２の入力部のノイズをキャンセルする。
【００５２】
初期化トランジスタ２０７は、リセットトランジスタ２０６を介して光電変換部２０１へ接地電位（以下、ＧＮＤ）を印加するか否かを制御する。
【００５３】
列選択トランジスタ２０８は、画素出力信号ＶＰＩＸＯを列増幅回路２０９への入力端子に伝達するか否かを制御する。
【００５４】
トランジスタ２１０、容量２１１及び２１２は直列に接続されている。トランジスタ２１０は、バイアス電圧ＶＮＣＢを容量２１１に印加するか否かを制御する。
【００５５】
列増幅回路２０９で増幅された信号は、トランジスタ２１０、容量２１１及び２１２で構成される差分回路に入力される。そして、当該差分回路は、信号相当分の電圧を差分動作によって検出する。
【００５６】
図３は、固体撮像装置１０１の３画素分の領域の断面図である。なお、実際の画素１１０は、画素アレイ１０２に、例えば１０００万画素分配列されている。
【００５７】
図３に示すように、固体撮像装置１０１は、マイクロレンズ３０１と、赤色カラーフィルタ３０２と、緑色カラーフィルタ３０３と、青色カラーフィルタ３０４と、保護膜３０５と、平坦化膜３０６と、上部電極３０７（第２電極）と、光電変換膜３０８と、電子ブロッキング層３０９と、極薄絶縁膜３１０と、下部電極３１１（第１電極）と、絶縁膜３１２と、給電層３１３と、配線層３１４と、基板３１８と、ウェル３１９と、ＳＴＩ領域（シャロウトレンチ分離領域）３２０と、層間絶縁層３２１とを備える。
【００５８】
基板３１８は、半導体基板であり、例えばシリコン基板である。
【００５９】
マイクロレンズ３０１は、入射光を効率よく集光するために、固体撮像装置１０１の最表面に、画素１１０ごとに形成されている。
【００６０】
赤色カラーフィルタ３０２、緑色カラーフィルタ３０３及び青色カラーフィルタ３０４は、カラー画像を撮像するために形成されている。また、赤色カラーフィルタ３０２、緑色カラーフィルタ３０３及び青色カラーフィルタ３０４は、各マイクロレンズ３０１の直下、かつ保護膜３０５内に形成されている。１０００万画素分にわたって集光ムラ及び色ムラのないマイクロレンズ３０１及びカラーフィルタ群を形成するために、これらの光学素子は平坦化膜３０６上に形成されている。平坦化膜３０６は、例えば、ＳｉＮで構成される。
【００６１】
上部電極３０７は、平坦化膜３０６下に画素アレイ１０２の全面にわたって形成されている。この上部電極３０７は可視光を透過する。例えば、上部電極３０７はＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）で構成される。
【００６２】
光電変換膜３０８は光を信号電荷に変換する。具体的には、光電変換膜３０８は、上部電極３０７の下に形成されており、高い光吸収能を有する有機分子で構成されている。また、光電変換膜３０８の厚さは、例えば５００ｎｍである。また、光電変換膜３０８は、真空蒸着法を用いて形成される。上記有機分子は波長４００ｎｍから７００ｎｍの可視光全域にわたって高い光吸収能を有する。
【００６３】
電子ブロッキング層３０９は、光電変換膜３０８の下に形成されており、入射光の光電変換によって発生した正孔を伝導するとともに、下部電極３１１からの電子注入を阻止する。この電子ブロッキング層３０９は、高い平坦度を有する極薄絶縁膜３１０上に形成されている。
【００６４】
極薄絶縁膜３１０は、本発明の絶縁体層に相当する。この極薄絶縁膜３１０は、複数の下部電極３１１を完全に覆うとともに、平坦化されている。また、極薄絶縁膜３１０は、絶縁体で構成されるが、その膜厚が極めて薄いため、トンネル効果により電子及び正孔の少なくとも一方を伝導可能である。
【００６５】
複数の下部電極３１１は、基板３１８の上方に、行列状に配置されている。また、複数の下部電極３１１は、各々が電気的に分離されている。具体的には、下部電極３１１は、極薄絶縁膜３１０内に形成されており、光電変換膜３０８で発生した正孔を収集する。この下部電極３１１は、例えばＴｉＮで構成される。また、下部電極３１１は、平坦化された厚さ１００ｎｍの絶縁膜３１２上に形成されている。
【００６６】
また、各下部電極３１１は０．２μｍの間隔で分離されている。そして、この分離領域には極薄絶縁膜３１０が埋め込まれている。
【００６７】
さらに、この分離領域の下方、かつ絶縁膜３１２下に給電層３１３が配されている。この給電層３１３は、例えばＣｕで構成される。具体的には、給電層３１３は、隣接する下部電極３１１の間の領域であり、かつ下部電極３１１と基板３１８との間に形成されている。また、給電層３１３には、下部電極３１１とは独立した電位を供給可能である。具体的には、光電変換膜３０８が光電変換を行う露光動作時、及び信号読み出し回路２２０が読み出し信号を生成する読み出し動作時に、給電層３１３に、信号電荷を排斥するための電位が供給される。例えば、信号電荷が正孔の場合には正電圧が印加される。これにより、各画素に、隣接画素から正孔が混入することを防止できる。なお、このような電圧印加の制御は、例えば、固体撮像装置１０１が備える制御部（図示せず）により行なわれる。
【００６８】
給電層３１３には配線層３１４が接続されている。また、配線層３１４は、ＦＤ部２１５及び増幅トランジスタ２０２のゲート端子に接続されている。さらにＦＤ部２１５は、リセットトランジスタ２０６のソース端子に電気的に接続されている。また、リセットトランジスタ２０６のソース端子とＦＤ部２１５とは拡散領域を共有している。これらのトランジスタと、図示されてはいないが同一画素内に形成されている選択トランジスタ２０３と、ＦＤ部２１５とは全て同一のＰ型のウェル３１９内に形成されている。また、このウェル３１９は、基板３１８に形成されている。つまり、図２に示す信号読み出し回路２２０は、基板３１８上に形成されており、複数の下部電極３１１の各々に発生する電流又は電圧の変化を検知することにより、信号電荷に応じた読み出し信号を生成する。また、増幅トランジスタ２０２は、下部電極３１１に発生する電流又は電圧の変化を増幅することにより、読み出し信号を生成する。
【００６９】
また、各トランジスタは、ＳｉＯ２で構成されるＳＴＩ領域３２０によって電気的に分離されている。
【００７０】
図４は、上部電極３０７から給電層３１３までの層を含む光電変換部２０１の断面拡大図である。
【００７１】
極薄絶縁膜３１０は、例えばＳｉＯ２で構成される。極薄絶縁膜３１０の総厚さｔ１は下部電極３１１の厚さｔ２（＝１５ｎｍ）よりも２ｎｍ厚い。従って下部電極３１１上の極薄絶縁膜３１０の厚さｔ３は２ｎｍである。これにより、上部電極３０７に正電圧のバイアスを印加することにより、光電変換膜３０８で発生した正孔を効率よくトンネル効果伝導によって下部電極３１１に収集できる。
【００７２】
なお、極薄絶縁膜３１０の厚さｔ３は、光電変換膜３０８内で発生した電子及び正孔のどちらかを量子トンネル効果によって伝導できる厚さであればよい。例えば、極薄絶縁膜３１０の厚さｔ３は０．５ｎｍ以上、かつ１５ｎｍ以下であればよい。
【００７３】
また、下部電極３１１の厚さｔ２は、１５ｎｍ以下であることが好ましい。
【００７４】
これにより、下部電極３１１をパターニング後、その上部に極薄絶縁膜３１０を積層した際に、パターニングされた下部電極３１１の段差によって発生する極薄絶縁膜３１０の段差をグローバルな領域（１５０ｎｍ）で１５ｎｍ以下にできる。さらに、極薄絶縁膜３１０を２ｎｍ程度の厚さに平坦化することによって、パターニングされた下部電極３１１の角部付近に発生する局所的な段差を実質１ｎｍ以下にできる。この結果、固体撮像装置１０１は、光電変換膜３０８内の電極角部の段差に起因する欠陥を除去できる。これに伴って、当該固体撮像装置１０１は、リーク電流及び暗電流を低減できるので、良好な画質の出力信号を生成できる。
【００７５】
さらに、極薄絶縁膜３１０と電子ブロッキング層３０９との界面が平坦化処理されている。例えば、極薄絶縁膜３１０はｒｍｓ値が０．５ｎｍの高い平坦度を有する。その結果、従来技術で問題となっていた下部電極３１１の角部の段差に起因する欠陥が、電子ブロッキング層３０９及び光電変換膜３０８内に発生しない。これにより、固体撮像装置１０１は、これら欠陥に起因するリーク電流を抑制できる。
【００７６】
なお、このような効果を実現するためには、極薄絶縁膜３１０の表面粗さは１ｎｍ以下であることが好ましい。さらに、このような構成にすることにより、下部電極３１１上に形成された極薄絶縁膜３１０をトンネル伝導する電荷のトンネル確率を、場所によらず一定にできる。
【００７７】
また、上記説明では、極薄絶縁膜３１０をＳｉＯ２で構成する例を述べたが、絶縁性が高く、極薄絶縁膜３１０を膜厚制御が可能な他の材料で構成してもよい。例えば、極薄絶縁膜３１０を、アルミニウム酸化物、チタン酸化物、シリコン窒化物、又はこれらの化合物で構成してもよい。このような材料を用いることによって、下部電極３１１を確実に絶縁体で覆うことができる。また、当該絶縁体を、電荷のトンネル伝導が可能となるように薄化及び平坦化できる。
【００７８】
また、極薄絶縁膜３１０は、下部電極３１１を構成する金属の酸化物を含んでもよい。例えば、下部電極３１１をＴｉＮで構成し、極薄絶縁膜３１０をチタン酸化物で構成してもよい。これにより、各画素間の絶縁分離膜（極薄絶縁膜３１０）を、下部電極３１１自体を元に形成できるので、材料コスト削減と工程の簡略化とを実現できる。
【００７９】
以下、固体撮像装置１０１の動作を説明する。なお、以下に示す制御信号の生成は、例えば、固体撮像装置１０１が備える制御部（図示せず）により行われる。
【００８０】
図５は、図２に示した各ノードの電圧のタイミングチャートである。また、図５では、光電変換部２０１から列増幅回路２０９の出力端子までの経路の電圧を示している。
【００８１】
撮像動作は（１）初期化、（２）リセット、（３）露光、（４）読み出しの４つの異なる動作モードの期間を含む。
【００８２】
全ての期間中、上部電極３０７へは固定電圧ＶＭ（＝１５Ｖ）が印加される。これにより、信号出力として、全ての光電変換部２０１の出力信号、すなわち下部電極３１１側の電位ＶＡＧのみ検出すれば良い。以下に各期間における動作内容を詳述する。
【００８３】
まず、初期化期間では、動作の開始と各ノードのリセットとを行う。初期化期間開始と同時に、ゲート電圧ＶＳＥＬ、ゲート電圧ＶＲＳＴ、及びゲート電圧ＶＩＮＩＴＯＮをＨｉｇｈにすることによって、選択トランジスタ２０３、リセットトランジスタ２０６及び初期化トランジスタ２０７をそれぞれ導通状態にする。この設定によって、光電変換部２０１に初期化電圧ＶＭが正確に印加されるとともに、増幅トランジスタ２０２の入力電圧ＶＡＧは正確にリセットトランジスタ２０６から供給される電圧（実施の形態１ではＧＮＤ）に設定される。
【００８４】
次に、リセット期間では、固体撮像装置１０１は、フィードバックアンプ２０５により読み出し信号がリセット信号に帰還されている状態で、リセットトランジスタ２０６をテーパ状のゲート電圧により、徐々にオフするリセット動作を行う。具体的には、ゲート電圧ＶＩＮＩＴＯＮをＬｏｗに落とすことにより、初期化トランジスタ２０７を遮断状態にする。さらに、リセットトランジスタ２０６のゲート電圧ＶＲＳＴを１μｓｅｃ以上の時間をかけてテーパ状に徐々にＬｏｗに落とす。このテーパリセット動作を行うことにより、フィードバックアンプ２０５を介して帰還接続されているリセットトランジスタ２０６のノイズが完全に除去される。
【００８５】
次に、露光期間では、リセットトランジスタ２０６が完全にオフ状態となった時点から、入射光が光電変換された信号電荷がＦＤ部２１５に蓄積される。よって、電圧ＶＡＧが増加し、これに従って、信号電圧ＶＰＩＸＯも増加する。
【００８６】
読み出し期間では、露光期間終了後、信号電圧ＶＰＩＸＯを列増幅回路２０９に供給するために列選択トランジスタ２０８の入力電圧ＶＳＨをＨｉｇｈにする。この動作によって信号電圧ＶＰＩＸＯの変化量ΔＶＡＧに対応する変化量ΔＶＳＩＧが電圧ＶＳＩＧに表われる。このように、変化量ΔＶＳＩＧとして入射光の情報が読み出される。
【００８７】
この実施の形態１に係る固体撮像装置１０１は、画素電極の近傍の欠陥密度を、従来構造の画素を有する素子に比して１／１０に低減できる。これに伴い、固体撮像装置１０１は、一画素あたりの暗電流（正孔数）を、図６に示すように大幅に改善できる。なお、図６において、蓄積時間の増大に伴い、両装置とも暗電流は増加するが、実施の形態１に係る固体撮像装置１０１は従来装置に比して暗電流を１／６に大幅に抑制できる。
【００８８】
以上のように、本発明の実施の形態１に係る固体撮像装置１０１は、画素電極の角部と段差とに起因する欠陥の発生を防止できる。これにより、固体撮像装置１０１は、電極周囲の材料の安定性を確保できるので、当該欠陥に起因するリーク電流を低減できる。
【００８９】
さらに、本発明の実施の形態１に係る固体撮像装置１０１は、当該電極から信号電荷と反対符号の電荷を注入することによって信号電荷を除去するため、基板回路の簡素化とリーク電流の低減化とを実現できる。
【００９０】
さらに、固体撮像装置１０１は、光電変換部２０１内の信号電荷を消去後に、リセットトランジスタ２０６にフィードバックをかけながら、当該リセットトランジスタ２０６を徐々にオフする。これにより、固体撮像装置１０１は、光電変換部２０１内の電荷をｋＴＣノイズ（リセットノイズ）なしで消去できるという新しい効果を実現できる。
【００９１】
（実施の形態２）
次に本発明に関わる実施の形態２について図７から図８を用いて説明する。なお、実施の形態２に係る固体撮像装置１０１のブロック図は実施の形態１で示した図１と同様である。
【００９２】
なお、以下では、実施の形態１との相違点を主に説明し、重複する説明は省略する。また、各図において、実施の形態１と同様の要素には同一の符号を付している。
【００９３】
図７は、本発明の実施の形態２に係る固体撮像装置１０１に含まれる、ある１画素の信号読み出し回路２２０とその周辺回路とを示す回路図である。
【００９４】
本発明の実施の形態２に係る固体撮像装置１０１は、光電変換部７０１の構成と、初期化トランジスタ７０７にバイアス電圧ＶＩＮＩＴが印加される点とが実施の形態１と異なる。
【００９５】
光電変換部７０１は、入射光量に応じて電荷を発生し、かつ、発生した電荷を一時的に記憶する機能を有する。
【００９６】
初期化トランジスタ７０７は、リセットトランジスタ２０６を介して光電変換部７０１へのバイアス電圧ＶＩＮＩＴを印加するか否かを制御する。
【００９７】
また、光電変換部７０１の構成は、図３及び図４に示す構成と基本的には同じである。ただし、下部電極３１１上の極薄絶縁膜３１０の厚さｔ３が、実施の形態１より厚い。例えば、厚さｔ３は５ｎｍである。これにより、極薄絶縁膜３１０は、電子及び正孔のうちの一方である第１電荷を伝導し、他方である第２電荷をブロックする電気特性を有する。よって、光電変換膜３０８で発生した第２電荷が、極薄絶縁膜３１０の光電変換膜３０８側の界面に蓄積される。信号読み出し回路２２０は、この蓄積された第２電荷に応じて発生する電位変化を検出することにより、読み出し信号を生成する。
【００９８】
具体的には、上部電極３０７にバイアス電圧を印加することにより、光電変換膜３０８で発生した正孔は下部電極３１１側へ移動する。しかし、実施の形態２における極薄絶縁膜３１０は上述の通り、下部電極３１１上で５ｎｍと厚い。これにより、下部電極３１１に通常与えられるバイアス電圧（≒１５〜２０Ｖ）では発生した正孔がトンネル効果によって伝導せず、電子ブロッキング層３０９と極薄絶縁膜３１０との界面に蓄積する。この入射光に比例した正孔電荷の蓄積に伴い、光電変換部７０１の出力信号、すなわち下部電極３１１の電位が変化する。信号読み出し回路２２０は、この電位変化を読み出し信号として読み出す。
【００９９】
このような構成とすることによって、固体撮像装置１０１では、従来技術において基板側回路に設けられていた独立した信号電荷蓄積用の容量が不要となる。これにより、当該固体撮像装置１０１は、回路部の簡素化、及び微細化を実現できる。さらに、当該固体撮像装置１０１は、当該容量部で発生していたリーク電流も除去できる。
【０１００】
図８は、図７に示した各ノード電圧を示すタイミングチャートである。また、図８では、光電変換部７０１から列増幅回路２０９の出力端子までの経路の電圧を示している。
【０１０１】
また、図８に示す動作は、図５に示す動作に対して初期化期間の動作が異なる。
【０１０２】
初期化期間では、動作の開始と各ノードのリセットとが行われる。また、固体撮像装置１０１は、電位変化の検出後の初期化期間において、第１電荷を下部電極３１１から極薄絶縁膜３１０を介して、極薄絶縁膜３１０の光電変換膜３０８側の界面に注入する。これにより、固体撮像装置１０１は、当該界面に蓄積されている第２電荷を中和する。
【０１０３】
具体的には、初期化期間開始と同時に、ゲート電圧ＶＳＥＬ、ゲート電圧ＶＲＳＴ、及びゲート電圧ＶＩＮＩＴＯＮをＨｉｇｈにすることによって、選択トランジスタ２０３、リセットトランジスタ２０６及び初期化トランジスタ２０７をそれぞれ導通状態とする。次に、初期化トランジスタ７０７のドレイン電圧ＶＩＮＩＴとして負電圧ΔＶＩＮＩＴが印加される。この設定によって、光電変換部７０１に初期化電圧ＶＭ＋｜ΔＶＩＮＩＴ｜が正確に印加される。これにより、極薄絶縁膜３１０を通じて電子がトンネル伝導によって注入される。この電子によって、前フレームにおいて電子ブロッキング層３０９と極薄絶縁膜３１０との界面に蓄積した正孔信号電荷が中和される。次に、初期化トランジスタ７０７のドレイン電圧ＶＩＮＩＴをＧＮＤに設定することで、光電変換部７０１には初期化電圧ＶＭが正確に印加されるとともに、増幅トランジスタ２０２の入力電圧ＶＡＧは正確にリセットトランジスタ２０６からの供給される電圧（ＧＮＤ）に設定される。
【０１０４】
このような構成とすることによって、固体撮像装置１０１では、上部電極３０７側から信号電荷と反対符号の電荷を注入する必要がない。すなわち、当該固体撮像装置１０１は、大面積であるが故に大容量の上部電極３０７を直接駆動せずに、各画素の信号電荷をリセットできるので、リセット動作を高速化できる。
【０１０５】
なお、以降の動作は、実施の形態１と同様である。
【０１０６】
この実施の形態２に係る固体撮像装置１０１は、画素電極近傍の欠陥密度を、従来構造の画素を有する素子に比して１／２０に低減できる。これに伴い、固体撮像装置１０１は、一画素あたりの暗電流（正孔数）を、図９に示すように大幅に改善できる。なお、図９において、蓄積時間の増大に伴い、両装置とも暗電流は増加するが、実施の形態２に係る固体撮像装置１０１は従来装置に比して暗電流を１／１０に大幅に抑制できる。
【０１０７】
（実施の形態３）
本発明の実施の形態３では、上述した実施の形態１に係る固体撮像装置１０１の製造方法を説明する。なお、実施の形態２に係る固体撮像装置１０１の製造方法も同様である。
【０１０８】
まず、第１の製造方法を説明する。
【０１０９】
図１０Ａ〜図１０Ｄは、固体撮像装置１０１の電極部までの第１の製造方法を示す、固体撮像装置１０１の製造過程における断面図である。
【０１１０】
まず、図１０Ａに示すように、固体撮像装置１０１の下地回路をＳｉ−ＣＭＯＳプロセスを用いて形成する。次に、下地回路の上に配線層３１４を形成し、その上に平坦化された絶縁膜３１２を形成する。その後、その上に、下部電極３１１を形成するためのＴｉＮで構成される電極層３１１Ａを全面に堆積する。
【０１１１】
次に、リソグラフィ及びドライエッチングによって、電極層３１１Ａを各電極内に配置される形状にパターニングすることにより、下部電極３１１を形成する（図１０Ｂ）。
【０１１２】
次に、ＳｉＯ２で構成される絶縁膜３１０Ａを、下部電極３１１の表面段差よりも十分厚く堆積することで、下部電極３１１を絶縁膜３１０Ａで覆う（図１０Ｃ）。
【０１１３】
この後、ＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）によって、正確に絶縁膜３１０Ａの厚さをモニタしながら、当該絶縁膜３１０Ａを下部電極３１１の厚さよりもわずかに厚い所望の膜厚まで研磨する。これにより、最終的な極薄絶縁膜３１０を形成する（図１０Ｄ）。このように、絶縁膜３１０Ａをエッチバックにより平坦化することで、極薄絶縁膜３１０を形成する。
【０１１４】
この工程の後、電子ブロッキング層３０９を形成し、真空蒸着によって光電変換膜３０８を形成する。さらに、上部電極３０７をスパッタ法によって形成し、平坦化膜３０６をスパッタ法によって形成する。最後にカラーフィルタ（赤色カラーフィルタ３０２、緑色カラーフィルタ３０３及び青色カラーフィルタ３０４）と、マイクロレンズ３０１とを順次形成する。
【０１１５】
次に、第２の製造方法を説明する。
【０１１６】
図１１Ａ〜図１１Ｅは、固体撮像装置１０１の電極部までの第２の製造方法を示す、固体撮像装置１０１の製造過程における断面図である。
【０１１７】
まず、図１１Ａに示すように、上述した第１の製造方法と同様の方法により、絶縁膜３１２までを形成する。その後、その上に、下部電極３１１を形成するための、ＴｉＮで構成される電極層３１１Ｂを全面に堆積する。ここで電極層３１１Ｂの厚さは、以下のＣＭＰ工程で削られる量を見込んだ厚さにする。例えば、電極層３１１Ｂの厚さは、１５ｎｍよりも厚い２５ｎｍである。
【０１１８】
次に、リソグラフィ及びドライエッチングによって、電極層３１１Ｂを各電極内に配置される形状にパターニングすることにより、複数の電極層３１１Ｃを形成する（図１１Ｂ）。ここで、複数の電極層３１１Ｃは、行列状に配置されており、各々が電気的に分離されている。
【０１１９】
次に、ＳｉＯ２で構成される絶縁膜３１０Ｂをパターニングされた電極層３１１Ｃの表面段差よりも十分厚く堆積することで、電極層３１１Ｃを絶縁膜３１０Ｂで覆う（図１１Ｃ）。
【０１２０】
この後、ＣＭＰによって、正確に絶縁膜３１０Ｂの厚さをモニタしながら、電極層３１１Ｃの厚さが所望の膜厚となるまで研磨する。このように、絶縁膜３１０Ｂと電極層３１１Ｃとを同時にエッチバックすることにより、当該絶縁膜３１０Ｂ及び当該電極層３１１Ｃを平坦化する。これにより、絶縁膜３１０Ｃ及び下部電極３１１が形成される（図１１Ｄ）。この工程では、電極層３１１Ｃと絶縁膜３１０Ｂとが同時に削られ、わずかに段差が発生するが実用上問題はない。
【０１２１】
次に、絶縁膜３１０Ｃと下部電極３１１との上に絶縁膜３１０Ｄを堆積する。具体的には、原子層蒸着によってＡｌ２Ｏ３を蒸着することによって、絶縁膜３１０Ｄを形成する。これにより、絶縁膜３１０Ｃと絶縁膜３１０Ｄとで構成される、最終的な極薄絶縁膜３１０が形成される（図１１Ｅ）。
【０１２２】
この工程の後、上記第１の製造方法と同様に、電子ブロッキング層３０９、光電変換膜３０８、上部電極３０７、平坦化膜３０６、カラーフィルタ（赤色カラーフィルタ３０２、緑色カラーフィルタ３０３及び青色カラーフィルタ３０４）、及びマイクロレンズを順次形成する。
【０１２３】
以上、本発明の実施の形態に係る固体撮像装置について説明したが、本発明は、この実施の形態に限定されるものではない。
【０１２４】
また、上記実施の形態に係る固体撮像装置に含まれる各処理部は典型的には集積回路であるＬＳＩとして実現される。これらは個別に１チップ化されてもよいし、一部又は全てを含むように１チップ化されてもよい。
【０１２５】
また、集積回路化はＬＳＩに限るものではなく、専用回路又は汎用プロセッサで実現してもよい。ＬＳＩ製造後にプログラムすることが可能なＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｇａｔｅ  Ａｒｒａｙ）、又はＬＳＩ内部の回路セルの接続や設定を再構成可能なリコンフィギュラブル・プロセッサを利用してもよい。
【０１２６】
また、上記の断面図において、各構成要素の角部及び辺を直線的に記載しているが、製造上の理由により、角部及び辺が丸みをおびたものも本発明に含まれる。
【０１２７】
また、上記実施の形態に係る、固体撮像装置、及びそれらの変形例の機能のうち少なくとも一部を組み合わせてもよい。
【０１２８】
また、上記で用いた数字は、全て本発明を具体的に説明するために例示するものであり、本発明は例示された数字に制限されない。さらに、ハイ／ローにより表される論理レベル又はオン／オフにより表されるスイッチング状態は、本発明を具体的に説明するために例示するものであり、例示された論理レベル又はスイッチング状態の異なる組み合わせにより、同等な結果を得ることも可能である。また、トランジスタ等のｎ型及びｐ型等は、本発明を具体的に説明するために例示するものであり、これらを反転させることで、同等の結果を得ることも可能である。また、上記で示した各構成要素の材料は、全て本発明を具体的に説明するために例示するものであり、本発明は例示された材料に制限されない。また、構成要素間の接続関係は、本発明を具体的に説明するために例示するものであり、本発明の機能を実現する接続関係はこれに限定されない。
【０１２９】
また、上記説明では、ＭＯＳトランジスタを用いた例を示したが、他のトランジスタを用いてもよい。
【０１３０】
更に、本発明の主旨を逸脱しない限り、本実施の形態に対して当業者が思いつく範囲内の変更を施した各種変形例も本発明に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【０１３１】
本発明は、固体撮像装置に適用できる。また、本発明は、監視カメラ、ネットワークカメラ、車載カメラ、デジタルカメラ、及び携帯電話などに適用できる。
【符号の説明】
【０１３２】
１０１  固体撮像装置
１０２  画素アレイ
１０３ａ、１０３ｂ  行信号駆動回路
１０４  列フィードバックアンプ回路
１０５  ノイズキャンセラ回路
１０６  水平駆動回路
１０７  出力段アンプ
１１０  画素
２０１、７０１  光電変換部
２０２  増幅トランジスタ
２０３  選択トランジスタ
２０４  列信号線
２０５  フィードバックアンプ
２０６  リセットトランジスタ
２０７、７０７  初期化トランジスタ
２０８  列選択トランジスタ
２０９  列増幅回路
２１０  トランジスタ
２１１、２１２  容量
２１５  ＦＤ部（フローティングディフュージョン部）
２２０  信号読み出し回路
３０１  マイクロレンズ
３０２  赤色カラーフィルタ
３０３  緑色カラーフィルタ
３０４  青色カラーフィルタ
３０５  保護膜
３０６  平坦化膜
３０７  上部電極
３０８  光電変換膜
３０９  電子ブロッキング層
３１０  極薄絶縁膜
３１０Ａ、３１０Ｂ、３１０Ｃ、３１０Ｄ  絶縁膜
３１１  下部電極
３１１Ａ、３１１Ｂ、３１１Ｃ  電極層
３１２  絶縁膜
３１３  給電層
３１４  配線層
３１８  基板
３１９  ウェル
３２０  ＳＴＩ領域（シャロウトレンチ分離領域）
３２１  層間絶縁層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１０Ｃ】
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【図１０Ｄ】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１１Ｃ】
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【図１１Ｄ】
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【図１１Ｅ】
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【国際調査報告】
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