(57)【要約】【課題】スミア特性が向上され、信号電荷の読み出し時において、一定の読み出し電圧で読み出しが可能とされた固体撮像装置を提供する。【解決手段】受光部２で生成、蓄積された信号電荷を読み出すための読み出し電極９と、電荷転送路１５内に読み出された信号電荷を転送するための転送電極１０ａ（１０ｂ）とを単一の同層に、独立に形成する。また、これらの読み出し電極９、及び転送電極１０ａ（１０ｂ）は、同一のパターニング工程で形成する。読み出し電極９を転送電極１０ａ（１０ｂ）に対して精度良く形成することにより、読み出し電圧のばらつきが低減される。また、読み出し電極９及び転送電極１０ａ（１０ｂ）を、遮光性を有する電極材料で形成することにより、スミアの低減が図られる。【選択図】図２
2011071437.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の光入射側に形成され、入射光量に応じた信号電荷を生成、蓄積する受光部と、
前記受光部の一方の側に形成され、前記受光部から読み出された信号電荷を転送する電荷転送路と、
前記電荷転送路内の信号電荷を転送するために、前記電荷転送路が形成された基板上部に形成された、遮光材料からなる転送電極と、
前記受光部と前記電荷転送路との間に形成され、前記受光部に形成された信号電荷の読み出し動作を行う読み出しゲート部と、
前記読み出しゲート部に読み出し動作を行わせるために前記読み出しゲート部が形成された基板上部に形成され、前記転送電極とは独立に、前記転送電極と同一の単層に形成された、遮光材料からなる読み出し電極と、
から構成される画素を有して構成される固体撮像装置。
【請求項２】
前記読み出し電極は、前記読み出し電極上部に形成された配線層にコンタクト部を介して接続されている
請求項１記載の固体撮像装置。
【請求項３】
前記配線層は、前記読み出し電極及び前記転送電極を覆うように形成されている
請求項２記載の固体撮像装置。
【請求項４】
前記受光部に対して前記転送電極が２つ以上形成され、前記読み出し電極が形成される側とは反対側の前記転送電極側部には、前記転送電極間の間隙を覆って形成され、前記転送電極と同一の単層に前記転送電極と同一のパターニング工程で形成された遮光専用電極が形成されている
請求項３記載の固体撮像装置。
【請求項５】
前記遮光専用電極は、前記転送電極が一部延在して形成された突き出し部により形成されている
請求項４記載の固体撮像装置。
【請求項６】
前記遮光専用電極と前記転送電極とは独立に形成されている
請求項４記載の固体撮像装置。
【請求項７】
前記読み出し電極と遮光専用電極には異なる電圧が印加されている
請求項６記載の固体撮像装置。
【請求項８】
前記転送電極が、１画素あたり１つである
請求項１記載の固体撮像装置。
【請求項９】
前記画素は、二次元平面内の垂直方向及び水平方向に複数形成されており、
前記電荷転送路は、水平方向に隣接する２つの画素から共有されている
請求項８記載の固体撮像装置。
【請求項１０】
前記転送電極は、前記垂直方向に隣接する２つの画素から共有されている
請求項９記載の固体撮像装置。
【請求項１１】
基板を準備する工程、
前記基板の所望の領域に所望の不純物をイオン注入することにより、入射光に応じた光を生成、蓄積する受光部と、受光部で生成、蓄積された信号電荷を転送する電荷転送路を形成する工程、
前記受光部及び電荷転送路の形成の前又は後に、前記基板上の所望の領域に１回のパターニングで、前記受光部の信号電荷を前記電荷転送路に読み出すための遮光材料からなる読み出し電極と、前記電荷転送路に読み出された信号電荷を転送するための遮光材料からなる転送電極をそれぞれ独立に形成する工程、
前記読み出し電極と前記転送電極上部に、コンタクト部を介して前記読み出し電極に電気的に接続される配線層を形成する工程、
を有する固体撮像装置の製造方法。
【請求項１２】
前記受光部に対して前記転送電極を２つ以上形成し、前記読み出し電極が形成される側とは反対側の前記転送電極側部には、前記転送電極間の間隙を側面から覆う遮光専用電極を、前記転送電極と同一の単層に前記転送電極と同一のパターニング工程で形成する
請求項１１記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項１３】
前記遮光専用電極は、前記転送電極を一部延在して形成した突き出し部により形成する
請求項１２記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項１４】
光学レンズと、
基板の光入射側に形成され、入射光量に応じた信号電荷を生成、蓄積する受光部と、
前記受光部の一方の側に形成され、前記受光部から読み出された信号電荷を転送する電荷転送路と、前記電荷転送路内の信号電荷を転送するために、前記電荷転送路が形成された基板上部に遮光材料により形成された転送電極と、前記受光部と前記電荷転送路との間に形成され、前記受光部に形成された信号電荷の読み出し動作を行う読み出しゲート部と、前記読み出しゲート部に読み出し動作を行わせるために前記読み出しゲート部が形成された基板上部に遮光材料により形成され、前記転送電極とは独立に、前記転送電極と同一の単層に形成された読み出し電極と、から構成される画素を有して構成され、前記光学レンズに集光された光が入射される固体撮像装置と、
前記固体撮像装置から出力される出力信号を処理する信号処理回路と、
を含む電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体撮像装置、及び固体撮像装置の製造方法に関する。また、その固体撮像装置を用いた電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
エリアセンサや、デジタルスチルカメラ等に用いられるＣＣＤ型固体撮像装置は、入射光に応じた信号電荷が生成、蓄積される受光部と、受光部からの信号電荷を転送するための電荷転送部を有する。電荷転送部は、ＣＣＤ構造とされており、半導体基板に形成された電荷転送路と、その上部に複数個隣接して配置された転送電極とから構成されている。この電荷転送部では、受光部から読み出された信号電荷を複数の転送電極を順次駆動することにより転送する。
【０００３】
ＣＣＤ型固体撮像装置では、この転送電極下部に直接光が入射すると、いわゆるスミアとなり画像に疑似像を写してしまう。このような現象を抑制するために、ＩＴ型（Inter Line Transfer）ＣＣＤ固体撮像装置では、一般に転送電極上に光を遮光する材料からなる遮光膜を成膜する。
【０００４】
この遮光膜の材料としては、一般に、金属材料を使用する。また、同時にこの遮光膜の一部を、受光部に蓄積された信号電荷を電荷転送路に読み出すために用いられる読み出し電極として使用することが提案されている。下記に遮光膜を読み出し電極として使用した従来の固体撮像装置について説明する。
【０００５】
図２８は、従来のＣＣＤ型固体撮像装置の概略断面構成図である。従来のＣＣＤ型固体撮像装置は、受光部ＰＤと、受光部ＰＤに隣接して形成された電荷転送路３０５と、受光部ＰＤを除く領域を遮光する遮光膜３２２と、読み出し電極３２０と、転送電極３３３とを有して構成されている。また、光入射側に形成されたカラーフィルタ層３２５及びオンチップレンズ層３２６を有して構成されている。
【０００６】
受光部ＰＤは、例えばｎ型の半導体基板からなる基板３００の光入射側に形成され、主に、基板表面に形成されたｐ型の高濃度不純物領域からなる暗電流抑制領域３０２と、その下部に形成されたｎ型の不純物領域からなる電荷蓄積領域３０１とから構成されている。受光部ＰＤでは、暗電流抑制領域３０２と電荷蓄積領域３０１との間のｐｎ接合により、主なフォトダイオードが構成されている。
【０００７】
電荷転送路３０５は、基板３００の受光部ＰＤの一方の側に隣接して形成されたｎ型の不純物領域で構成されている。また、電荷転送路３０５の下部には、ｐ型の高濃度不純物領域からなるウェル領域３０４が形成されている。
転送電極３３３は、電荷転送路３０５上部にゲート絶縁膜を介して形成されており、実際には、転送電極３３３は、電荷転送路３０５上の垂直方向に複数形成されている。
このような電荷転送路３０５と転送電極３３３により、ＣＣＤ構造の垂直転送レジスタが構成される。垂直転送レジスタでは、受光部ＰＤで生成、蓄積された信号電荷が電荷転送路３０５内に読み出された後、複数の転送電極３３３を順次駆動することにより電荷転送路３０５に読み出された信号電荷を垂直方向に転送する。
【０００８】
そして、受光部ＰＤとその受光部ＰＤに隣接する垂直転送レジスタとにより画素が構成され、各画素は、基板３００に形成されたｐ型の高濃度不純物領域からなる素子分離領域３０３により分離されている。
【０００９】
遮光膜３２２は、例えばアルミニウム（Ａｌ）からなる金属材料からなり、基板３００上に形成された転送電極３３３上部に層間絶縁膜３１１を介して形成されている。そして、この遮光膜３２２では、遮光膜３２２の端から入射する光によって電荷転送路３０５にスミアが発生することを防止するために、張り出し部３２１が形成されている。
【００１０】
遮光膜３２２を含む基板３００上全面には、プラズマＳｉＮ膜３２３が形成され、そのプラズマＳｉＮ膜３２３上部には、平坦化膜３２４が形成されている。そして、その平坦化膜３２４上部には、画素毎にＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）のカラーフィルタ層３２５が形成され、カラーフィルタ層３２５上部には、画素のそれぞれの受光部ＰＤに対応する位置に、オンチップレンズ層３２６が形成されている。
【００１１】
そして、従来の固体撮像装置では、遮光膜３２２端部が受光部ＰＤと電荷転送路３０５間に構成される読み出しゲート部上にまで張り出した張り出し部３２１が信号電荷の読み出し動作の為の読み出し電極３２０を兼ねるように形成されている。
【００１２】
以上の構成を有する固体撮像装置では、遮光膜３２２に読み出し電圧を印加することにより、受光部ＰＤで生成、蓄積された信号電荷が、読み出しゲート部を介して電荷転送路３０５に読み出される。そして、転送電極３３３に順次転送電圧を印加することにより、読み出された信号電荷は垂直方向に転送される。
【００１３】
このような、従来の固体撮像装置の構造では、遮光膜３２２が読み出し電極を兼ねることができることにより、遮光膜３２２と読み出し電極３２０とを別に保つ構造よりも受光部ＰＤの面積を増やすことができ、光をより受光部ＰＤに容易に取り込むことが可能となる。
【００１４】
ところで、図２８に示すように、遮光膜３２２を読み出し電極として用いる場合、転送電極３３３と読み出し電極とは別の工程で形成され、転送電極３３３と読み出し電極との位置関係はその間に成膜される層間絶縁膜３１１の膜厚Ｐで決まる。このため、層間絶縁膜３１１の膜厚Ｐが変わると、読み出し電極３２０と、基板３００内の受光部ＰＤと電荷転送路３０５との間に形成されるポテンシャルバリアとの位置関係がずれてしまう。
【００１５】
図２９Ａ，Ｂに、図２８のＡ−Ａ’線上に沿う基板３００内のポテンシャル構成を示す。
図２９Ａは、受光部ＰＤと電荷転送路３０５との間に形成されるポテンシャルバリアと読み出し電極３２０との位置関係が理想的に形成された場合のポテンシャル変化図である。また、図２９Ｂは、受光部ＰＤと電荷転送路３０５との間に形成されるポテンシャルバリアと読み出し電極３２０との位置関係がずれて形成された場合のポテンシャル変化図である。
【００１６】
図２９Ａに示すように、ポテンシャルバリアと読み出し電極３２０との位置関係が好適に形成された場合には、読み出し電極３２０に読み出し電圧が印加された場合、読み出し電極３２０の電圧がポテンシャルバリア全体にかかる。このため、バリアを低い電圧でも潰すことができ、受光部ＰＤから電荷転送路３０５へ信号電荷を効率良く読み出すことができる。
【００１７】
一方、図２９Ｂに示すように、ポテンシャルバリアと読み出し電極３２０と位置関係がずれて形成された場合には、読み出し電極３２０に読み出し電圧が印加された場合、読み出し電極３２０の電圧がポテンシャルバリア全体にかからない。この場合、図２９Ａに示したようなポテンシャルバリアと読み出し電極３２０とが好適に形成された場合と同じ読み出し電圧を印加したのでは、ポテンシャルが潰せず、受光部ＰＤから電荷転送路３０５に信号電荷を読み出すことができない。このため、図２９Ｂに示す例では、バリアを潰すのに高い電圧が必要となる。
【００１８】
読み出し電極３２０とポテンシャルバリアとの位置関係のばらつきを考慮して読み出し電極３２０を高く設定すれば、受光部ＰＤから電荷転送路３０５に信号電荷を読みだすことができるが、読み出し電圧が高いと消費電力が高くなる。このため読み出し電圧は極力低いほうが望ましい。
【００１９】
また、上述した従来の固体撮像装置では、遮光膜３２２で形成された読み出し電極３２０は、その読み出し電極３２０の形成時に遮光性のある材料を成膜後、リソグラフィー法でパターニングし、ドライエッチング法で余分な膜を除去することが一般的である。しかし、この場合、パターニング時に段差があるために、そのリソグラフィー法で用いられるフォトレジスト膜厚がばらつき、このためパターン寸法がばらついてしまう。このため、読み出し電極３２０の幅もばらつく。
【００２０】
このように、転送電極３３３と読み出し電極３２０との位置関係のばらつきと、パターニング時のばらつきが相互作用するため、従来の構造では、読み出し電圧を制御することが極めて困難である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２１】
【特許文献１】特開２００４−１６５４６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２２】
上述の点に鑑み、本発明は、スミア特性が向上され、信号電荷の読み出し時において、一定の読み出し電圧で読み出しが可能とされた固体撮像装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
上記課題を解決し、本発明の目的を達成するため、本発明の固体撮像装置は、受光部と、電荷転送路と、転送電極と、読み出しゲート部と、読み出し電極とから構成される画素を有して構成されている。受光部は、基板の光入射側に形成され、入射光量に応じた信号電荷を生成、蓄積する。電荷転送路は、受光部に一方の側に形成され、受光部から読み出された信号電荷を転送する。転送電極は、電荷転送路内の信号電荷を転送するために、電荷転送路が形成された基板上部に遮光材料により形成されている。読み出しゲート部は、受光部と電荷転送路との間に形成され、受光部に形成された信号電荷の読み出し動作を行う。読み出し電極は、読み出しゲート部に読み出し動作を行わせるために読み出しゲート部が形成された基板上部に遮光材料により形成され、転送電極とは独立に、転送電極と同一の単層に形成されている。
【００２４】
本発明の固体撮像装置では、読み出し電極が、転送電極と同一の単層に、転送電極とは独立に形成されている。読み出し電極と転送電極とが独立に形成されるため、読み出し電極への読み出し電圧の印加時に、転送電極に高電圧が印加されることがない。また、読み出し電極と転送電極とが同一の単層に形成されるため、読み出し電極と転送電極の位置関係は精度良く形成されている。
【００２５】
本発明の固体撮像装置の製造方法は、以下の工程を有する。まず、基板を準備する工程を有する。また、基板の所望の領域に所望の不純物をイオン注入することにより、入射光に応じた光を生成、蓄積する受光部と、受光部で生成、蓄積された信号電荷を転送する電荷転送路を形成する工程を有する。また、受光部及び電荷転送路の形成の前又は後に、基板上の所望の領域に１回のパターニングで、受光部の信号電荷を電荷転送路に読み出すための読み出し電極と、電荷転送路に読み出された信号電荷を転送するための転送電極をそれぞれ独立に形成する工程を有する。また、読み出し電極と前記転送電極上部に、コンタクト部を介して読み出し電極に電気的に接続される配線層を形成する工程を有する。
【００２６】
本発明の固体撮像装置の製造方法によれば、１回のパターニングで読み出し電極と転送電極とが形成されるので、読み出し電極と転送電極との位置決めが精度よくなされ、読み出し電極の電極幅も精度良く形成される。
【００２７】
本発明の電子機器は、光学レンズと、光学レンズに集光された光が入射される固体撮像装置と、固体撮像装置が出力される出力信号を処理する信号処理回路とを有して構成されている。そして、本発明の電子機器を構成する固体撮像装置は、受光部と、電荷転送路と、転送電極と、読み出しゲート部と、読み出し電極とから構成される画素を有して構成されている。固体撮像装置において、受光部は、基板の光入射側に形成され、入射光量に応じた信号電荷を生成、蓄積する。また、電荷転送路は、受光部に一方の側に形成され、受光部から読み出された信号電荷を転送する。また、転送電極は、電荷転送路内の信号電荷を転送するために、電荷転送路が形成された基板上部に遮光材料により形成されている。読み出しゲート部は、受光部と電荷転送路との間に形成され、受光部に形成された信号電荷の読み出し動作を行う。また、読み出し電極は、読み出しゲート部に読み出し動作を行わせるために読み出しゲート部が形成された基板上部に遮光材料により形成され、転送電極とは独立に、転送電極と同一の単層に形成されている。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、読み出し電極と、転送電極の位置関係が精度良く形成することができるため、読み出し電圧を一定に制御することができ、また、スミア特性の向上した固体撮像装置を得ることができる。またその固体撮像装置を用いることにより、画質の向上が図られた電子機器が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るＣＭＯＳ型の固体撮像装置の全体を示す概略構成図である。
【図２】Ａ，Ｂ  第１の実施形態例の固体撮像装置の要部における概略平面構成図と、そのａ−ａ’線上に沿う断面構成図である。
【図３】Ａ，Ｂ  第１の転送電極、第２の転送電極、及び読み出し電極のみの平面構成図と、配線層のみの平面構成図である。
【図４】Ａ〜Ｄ  本発明の第１の実施形態における固体撮像装置の製造方法を示す工程図（その１）である。
【図５】Ｅ〜Ｈ  本発明の第１の実施形態における固体撮像装置の製造方法を示す工程図（その２）である。
【図６】Ｉ  本発明の第１の実施形態における固体撮像装置の製造方法を示す工程図（その２）である。
【図７】Ａ，Ｂ  本発明の第２の実施形態に係る固体撮像装置の要部における概略平面構成図と、そのａ−ａ’線上に沿う断面構成図である。
【図８】第１の転送電極、第２の転送電極、及び読み出し電極のみの平面構成図である。
【図９】Ａ，Ｂ  本発明の第３の実施形態に係る固体撮像装置の要部における概略平面構成図と、そのａ−ａ’線上に沿う断面構成図である。
【図１０】第１〜第３の転送電極、及び読み出し電極のみの平面構成図である。
【図１１】Ａ，Ｂ  本発明の第４の実施形態に係る固体撮像装置の要部における概略平面構成図と、そのａ−ａ’線上に沿う断面構成図である。
【図１２】Ａ，Ｂ  第１の転送電極、第２の転送電極、及び読み出し電極のみの平面構成図と、配線層のみの平面構成図である。
【図１３】Ａ，Ｂ  本発明の第５の実施形態に係る固体撮像装置の要部における概略平面構成図と、そのａ−ａ’線上に沿う断面構成図である。
【図１４】Ａ，Ｂ  第１の転送電極、第２の転送電極、及び読み出し電極のみの平面構成図と、配線層のみの平面構成図である。
【図１５】Ａ，Ｂ  本発明の第６の実施形態に係る固体撮像装置の要部の概略平面構成図と、そのａ−ａ’線上に沿う断面構成図である。
【図１６】Ａ，Ｂ  第１の転送電極、第２の転送電極、及び読み出し電極のみの平面構成図と、配線層のみの平面構成図である。
【図１７】Ａ，Ｂ  本発明の第７の実施形態に係る固体撮像装置の要部の概略平面構成図と、そのａ−ａ’線上に沿う断面構成図である。
【図１８】第１〜第３の転送電極及び読み出し電極のみの平面構成図である。
【図１９】Ａ，Ｂ  本発明の第８の実施形態に係る固体撮像装置の要部の概略平面構成図と、そのａ−ａ’線上に沿う断面構成図である。
【図２０】第１の転送電極、第２の転送電極及び読み出し電極のみの平面構成図である。
【図２１】Ａ，Ｂ  本発明の第９の実施形態に係る固体撮像装置の要部の概略平面構成図と、そのａ−ａ’線上に沿う断面構成図である。
【図２２】転送電極及び読み出し電極のみの平面構成図である。
【図２３】Ａ，Ｂ  本発明の第１０の実施形態に係る固体撮像装置の要部の概略平面構成図と、そのａ−ａ’線上に沿う断面構成図である。
【図２４】転送電極及び読み出し電極のみの平面構成図である。
【図２５】Ａ，Ｂ  本発明の第１１の実施形態に係る固体撮像装置の要部の概略平面構成図と、そのａ−ａ’線上に沿う断面構成図である。
【図２６】転送電極及び読み出し電極のみの平面構成図である。
【図２７】本発明の第１２の実施形態に係る電子機器の概略構成図である。
【図２８】従来の固体撮像装置の概略断面構成図である。
【図２９】Ａ，Ｂ  図２８のＡ−Ａ’線上に沿う基板３００内のポテンシャル構成である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下に、本発明の実施形態に係る固体撮像装置とその製造方法、及び電子機器の一例を、図１〜図２７を参照しながら説明する。本発明の実施形態は以下の順で説明する。なお、本発明は以下の例に限定されるものではない。
１．第１の実施形態：固体撮像装置
１−１  固体撮像装置全体の構成
１−２  要部の構成
１−３  製造方法
２．第２の実施形態：固体撮像装置
３．第３の実施形態：固体撮像装置
４．第４の実施形態：固体撮像装置
５．第５の実施形態：固体撮像装置
６．第６の実施形態：固体撮像装置
７．第７の実施形態：固体撮像装置
８．第８の実施形態：固体撮像装置
９．第９の実施形態：固体撮像装置
１０．第１０の実施形態：固体撮像装置
１１．第１１の実施形態：固体撮像装置
１２．第１２の実施形態：電子機器
【００３１】
〈１．第１の実施形態：固体撮像装置〉
［１−１  固体撮像装置の全体の構成］
図１に本発明の第１の実施形態に係るＣＣＤ型の固体撮像装置の概略構成図を示す。図１に示すように、本実施形態例の固体撮像装置１は基板６に形成された複数の受光部２と、垂直転送レジスタ３と、水平転送レジスタ４および出力回路５とを有して構成されている。そして、１つの受光部２と、その受光部２に隣接する垂直転送レジスタ３とにより単位画素７が構成されている。
【００３２】
受光部２は、受光量に応じた信号電荷を生成する光電変換素子、すなわちフォトダイオードにより構成されるものであり、入射光量に応じた信号電荷を生成するものである。本実施形態例では、受光部２は、基板６の二次元平面内の水平方向及び垂直方向に、複数個、マトリクス状に形成されている。
【００３３】
垂直転送レジスタ３は、ＣＣＤ構造とされ、垂直方向に配列される受光部２毎に、垂直方向に複数形成される。この垂直転送レジスタ３は、受光部２から読み出された信号電荷を垂直方向に転送するものである。
【００３４】
本実施形態例の垂直転送レジスタ３が形成されている転送ステージは、図示しない転送駆動パルス回路から印加される転送駆動パルスにより、例えば、４相駆動される構成とされている。
また、垂直転送レジスタ３の最終段では、転送駆動パルスが印加されることにより、最終段に保持されていた信号電荷は、水平転送レジスタ４に転送される構成とされている。
【００３５】
水平転送レジスタ４は、ＣＣＤ構造とされ、垂直転送レジスタ３の最終段の一端に形成されるものである。この水平転送レジスタ４が形成されている転送ステージは、垂直転送レジスタ３により垂直転送されてきた信号電荷を、一水平ライン毎に水平方向に転送するものである。
【００３６】
出力回路５は、水平転送レジスタ４により水平転送された信号電荷を電荷電圧変換することにより、映像信号として出力するものである。
【００３７】
以上の構成を有する固体撮像装置１においては、受光部２に蓄積された信号電荷は、垂直転送レジスタ３により、垂直方向に転送されて、水平転送レジスタ４内に転送される。そして、水平転送レジスタ４内に転送されてきた信号電荷は、水平転送レジスタ４内の信号電荷は、それぞれ水平方向に転送され、出力回路５を介して映像信号として出力される。
【００３８】
［１−２  要部の構成］
図２Ａに、本実施形態例の固体撮像装置１の要部における概略平面構成を示し、図２Ｂに、図２Ａのａ−ａ’線上に沿う概略断面構成を示す。図２Ａ，Ｂでは、４画素分の平面構成を示している。
【００３９】
本実施形態例の固体撮像装置１の画素７は、基板６に形成された受光部２、電荷転送路１５、及び読み出しゲート部１６と、基板６上に形成された第１の転送電極１０ａ、第２の転送電極１０ｂ、及び読み出し電極９とを有して構成されている。また、第１の転送電極１０ａ、第２の転送電極１０ｂ及び読み出し電極９上部には、配線層１１が形成されている。
【００４０】
図３Ａに、第１の転送電極１０ａ、第２の転送電極１０ｂ、及び読み出し電極のみの平面構成を示し、図３Ｂに、配線層のみの平面構成を示す。
以下に、図２Ａ，Ｂ及び図３Ａ，Ｂを参照しながら、画素７の構成を詳述する。
【００４１】
図２Ａに示すように、基板６は、第１導電型（本実施形態例では、ｎ型とする）の半導体基板で構成されている。
受光部２は、基板６の光入射側の最表面に形成された第２導電型（本実施形態例ではｐ型とする）の高濃度不純物領域からなる暗電流抑制領域１８と、その下部に接して形成されたｎ型の不純物領域からなる電荷蓄積領域１７とで構成されている。受光部２では、暗電流抑制領域１８と電荷蓄積領域１７との間に形成されるｐｎ接合により、主なフォトダイオードが構成され、受光部２に入射した光が光電変換することにより生成された信号電荷は、電荷蓄積領域１７に蓄積される。また、暗電流抑制領域１８により、基板６の界面で発生する暗電流が暗電流抑制領域１８の多数キャリアである正孔に捕獲されることに抑制される。
【００４２】
電荷転送路１５は、受光部２の一方の側の基板６表面側に形成されたｎ型の高濃度不純物領域からなり、垂直方向に形成された受光部２毎に１ラインずつ形成されている。そして、ｎ型の高濃度不純物領域からなる電荷転送路１５の下部には、ｐ型の高濃度不純物領域からなるウェル領域１４が形成されている。
【００４３】
読み出しゲート部１６は、受光部２と電荷転送路１５間に形成されており、基板６を構成するｎ型領域によって構成されている。この読み出しゲート部１６では、受光部２で蓄積された信号電荷を電荷転送路１５に読み出す、読み出し動作が行われる。そして、隣接する画素７間は、基板６の表面側にｐ型の高濃度不純物領域により構成された素子分離領域１３により電気的に分離される。
【００４４】
図２Ｂに示すように、第１の転送電極１０ａ及び第２の転送電極１０ｂは、基板６に形成された電荷転送路１５上に例えばシリコン酸化膜からなる絶縁膜８を介して形成されている。また、図２Ａ、及び図３Ａに示すように、第１の転送電極１０ａ及び第２の転送電極１０ｂは電荷転送路１５に沿って、垂直方向に順に形成されている。そして、第１の転送電極１０ａは、同一行の画素７を構成する第１の転送電極１０ａと配線部１９ａによって接続され、同じく、第２の転送電極１０ｂも、同一行の画素７を構成する第２の転送電極１０ｂと配線部１９ｂによって接続されている。そして、このような構成の電荷転送路１５、第１の転送電極１０ａ、及び第２の転送電極１０ｂにより、ＣＣＤ構造の垂直転送レジスタ３が構成されている。
【００４５】
読み出し電極９は、基板６に形成された読み出しゲート部１６上に、シリコン酸化膜からなる絶縁膜８を介して形成されている。この読み出し電極９は、図３Ａに示すように、第１の転送電極１０ａ及び第２の転送電極１０ｂとは独立に形成されており、また、第１の転送電極１０ａ及び第２の転送電極１０ｂと同一の単層に形成されている。この読み出し電極９は、図２Ａ，及図２Ｂに示すように、読み出し電極９上部に形成された配線層１１にコンタクト部１２を介して接続されている。
【００４６】
そして、同一の単層にそれぞれ独立に形成された第１の転送電極１０ａ、第２の転送電極１０ｂ、及び読み出し電極９は、遮光性を有する電極材料によって形成されている。この電極材料としては、例えば、Ｗ（タングステン）、Ｔｉ（チタン）、Ｃｕ（銅）、Ｔａ（タンタル）や、それらの化合物や、それらの酸化物、窒化物、又は珪化物を適用することができる。
【００４７】
このような、同一の単層に形成された第１の転送電極１０ａ、第２の転送電極１０ｂ及び読み出し電極９は、後述するが、それぞれ同一のパターニングによってその位置関係や幅などが決定され、形成されたものである。
【００４８】
図２Ａ及び図２Ｂに示すように、配線層１１は、第１の転送電極１０ａ、第２の転送電極１０ｂ、及び読み出し電極９上部に、図示しない層間絶縁膜を介して形成されており、読み出し電極９にコンタクト部１２を介して接続されている。また、この配線層１１は、図３Ｂに示すように、画素７毎に形成されており、同一行の画素７を構成する各配線層１１は配線部２０ａによって接続されている。この配線層１１は、遮光性を有する配線材料によって形成されており、また、コンタクト部１２は、層間絶縁膜に形成されたコンタクトホールに例えばタングステンが埋め込まれることにより形成されている。
【００４９】
このような構成の配線層１１は、読み出し電極９に所望の読み出し電圧を供給する配線として用いられ、また、基板６に形成された読み出しゲート部１６及び電荷転送路１５内に入射する光を遮光する遮光膜としても用いられる。
【００５０】
図２Ｂでは、図示を省略するが、本実施形態例の固体撮像装置１では、配線層１１上部には平坦化膜を介して画素７毎に形成されたＲ、Ｇ、Ｂのカラーフィルタ層が形成され、さらにその上部に画素７毎に形成されたオンチップレンズが形成された構成とされる。
【００５１】
以上の構成を有する固体撮像装置１では、オンチップレンズで集光された光が、受光部２に入射する。そして受光部２では、入射光量に応じた信号電荷が生成され、生成された信号電荷は、電荷蓄積領域１７に蓄積される。受光部２で蓄積された信号電荷は読み出し電極９に、配線層１１を介して読み出し電圧が印加されることにより、読み出しゲート部１６を通って電荷転送路１５に読み出される。電荷転送路１５に読み出された信号電荷は、第１の転送電極１０ａ及び第２の転送電極１０ｂに、例えば４相駆動に対応した転送電圧が所定のタイミングで順に印加されることにより、電荷転送路１５内を垂直方向に転送される。
【００５２】
［１−２  製造方法］
次に、図４Ａ〜図６Ｉに、本実施形態例の固体撮像装置１の製造工程図を示し、本実施形態例の画素部の製造方法について説明する。
【００５３】
まず、図４Ａに示すように、基板６の光入射側の上面に、シリコン酸化膜からなる絶縁膜８を形成し、その絶縁膜８上部に、遮光性の電極材料からなる電極材料膜２１を成膜する。
【００５４】
次に、図４Ｂに示すように、電極材料膜２１上部に所望の領域が開口されたレジストマスク２３を形成する。このレジストマスク２３は、電極材料膜２１上部にフォトレジスト層を形成し、図３Ａに示した第１の転送電極１０ａ、第２の転送電極１０ｂ、及び読み出し電極９が形成される領域のみにフォトレジストが残るようにパターニングすることにより形成する。
【００５５】
次に、レジストマスク２３を介して電極材料膜をドライエッチングで除去することにより、図４Ｃに示すように第１の転送電極１０ａ、第２の転送電極１０ｂ、及び読み出し電極９を形成する。そしてドライエッチング後は、レジストマスク２３を除去する。
【００５６】
次に、図４Ｄに示すように、第１の転送電極１０ａ、第２の転送電極１０ｂ、読み出し電極９を含む絶縁膜８上部に層間絶縁膜２４を成膜する。この層間絶縁膜２４に成膜により、第１の転送電極１０ａ、第２の転送電極１０ｂ、及び読み出し電極９間も層間絶縁膜２４で埋め込まれる。
【００５７】
次に、図５Ｅに示すように、層間絶縁膜２４上に所望の領域が開口されたレジストマスク２５を形成する。このレジストマスク２５は、フォトレジスト層を形成し読み出し電極９上部の所望の領域に開口が形成されるようにパターニングすることにより形成する。
【００５８】
次に、レジストマスク２５を介して層間絶縁膜２４を除去することにより、図５Ｆに示すように、読み出し電極９上部に読み出し電極９表面が露出されたコンタクトホール２６を形成する。
【００５９】
次に、図５Ｇに示すように、コンタクトホール２６を含む層間絶縁膜２４上部に、遮光性を有する配線材料により、配線材料膜２７を成膜する。コンタクトホール２６が配線材料によって埋め込まれることにより、コンタクト部１２が形成される。
【００６０】
次に、図５Ｈに示すように、配線材料膜２７上部に所望の領域が開口されたレジストマスク２８を形成する。このレジストマスク２８は、配線材料膜２７上部にフォトレジスト層を形成し、第１の転送電極１０ａ、第２の転送電極１０ｂ、及び読み出し電極９が被覆される領域のみにフォトレジストが残るようにパターニングすることにより形成する。
【００６１】
次に、図６Ｉに示すように、レジストマスク２８を介して配線材料膜２７をドライエッチングにより除去することにより、配線層１１を形成する。
【００６２】
その後、図示を省略するが、通常の固体撮像装置の製造方法と同様にして、配線層１１上に平坦化膜、カラーフィルタ層、オンチップレンズを形成する。また、基板６内の所望の領域には、所望の導電型の不純物をイオン注入することにより、受光部２、電荷転送路１５等を形成する。このようにして、本実施形態例の固体撮像装置１が完成される。
【００６３】
本実施形態例では、１回のパターニング工程で、第１及び第２の転送電極１０ａ，１０ｂと読み出し電極９とを形成するため、第１及び第２の転送電極１０ａ，１０ｂと読み出し電極９との距離を一定にすることができる。また、このパターニング工程では、平坦な面上に形成された電極材料層をパターニングして各電極を形成するため、より精度良くパターニングを行うことができる。そして、１度のパターニングで第１及び第２の転送電極１０ａ，１０ｂと、読み出し電極９との位置関係が決定されるので、全画素で第１及び第２の転送電極１０ａ，１０ｂと読み出し電極９との間の距離がばらつくことがない。これにより、一定の読み出し電圧で信号電荷を読み出すことができるので、読み出し電圧のばらつきを防止することができる。また、第１及び第２の転送電極１０ａ，１０ｂと、読み出し電極９との距離を精度良く制御することができるので、読み出し電圧の高電圧化を防ぐことができ、消費電力を低減することができる。
【００６４】
また、読み出し電極９をパターニングで形成することにより、読み出し電極９自体の幅も、全画素で精度良く形成することができる。
【００６５】
そして、このようにして形成された固体撮像装置において、受光部２から信号電荷を読み出す場合、読み出し電極９には、図２９を用いて説明したように、読み出しゲート部１６と受光部２とのバリアを潰すのに必要な電圧を印加する。また、第１の転送電極１０ａ及び第２の転送電極１０ｂには、読み出し電圧ほど高い電圧を印加しなくても、読み出し電極９によりバリアが潰れているため受光部２と電荷転送路１５とのポテンシャルによる電子を読み出すことが可能である。このため、従来の、読み出し電極と転送電極が一体構成とされた固体撮像装置と比較し、読み出し側と反対側には、高い電圧がかからないため、高電界による白きずが発生しにくい。
【００６６】
また、本実施形態例の固体撮像装置１では、第１及び第２の転送電極１０ａ，１０ｂ及び読み出し電極９が遮光材料により形成されているので、入射光が電荷転送路１５に入射するのを防ぐことができ、スミアの発生を低減することができる。さらに、第１及び第２の転送電極１０ａ，１０ｂ及び読み出し電極９上部には遮光材料からなる配線層１１が形成されているので、よりスミアの発生が抑制される。
【００６７】
本実施形態例では、図４Ａ〜図６Ｉに示したように、遮光性の電極材料膜をパターニングすることにより、直接第１の転送電極１０ａ、第２の転送電極１０ｂ、読み出し電極９を形成する例としたが、ゲートラストプロセスを用いてもよい。
【００６８】
ゲートラストプロセスを用いる場合は、ダミーの第１転送電極、第２の転送電極、読み出し電極を形成した後に、それらのダミー電極をウェットプロセス等の低ダメージなプロセスを用いて除去する。その後、遮光性のある電極材料を成膜し、ＣＭＰ法などを用いて不要な電極材料を除去することにより、第１の転送電極１０ａ、第２の転送電極１０ｂ、読み出し電極９を形成する。このようにゲートラストプロセスを用いる場合にも、第１の転送電極１０ａ、第２の転送電極１０ｂ、及び読み出し電極９は、１回のパターニングにより位置関係や、線幅が決められる。このため、第１の転送電極１０ａ及び第２の転送電極１０ｂと、読み出し電極９の位置関係や、線幅のばらつきを抑制することができる。
【００６９】
また、第１の転送電極１０ａ、第２の転送電極１０ｂ、及び読み出し電極９の形成には、一般的に使用されているダマシン法を使用することもできる。その場合には、まず、コンタクト部１２、第１の転送電極１０ａ、第２の転送電極１０ｂ、及び読み出し電極９を形成するための溝を形成し、その後、電極材料を埋め込み、最後に余分な材料をＣＭＰ法で除去する。
【００７０】
〈２．第２の実施形態：固体撮像装置〉
次に、本発明の第２の実施形態に係る固体撮像装置について説明する。図７Ａは、本実施形態例の固体撮像装置の概略平面構成であり、図７Ｂは、図７Ａのａ−ａ’線上に沿う断面構成図である。図７Ａ，Ｂにおいて、図２Ａ，Ｂに対応する部分には同一符号を付し重複説明を省略する。また、本実施形態例の固体撮像装置の全体構成は、図１と同様であるので図示を省略し、重複説明を省略する。
【００７１】
本実施形態例の固体撮像装置の画素７は、基板６に形成された受光部２、電荷転送路１５、及び読み出しゲート部１６と、基板６上に形成された第１の転送電極２９ａ、第２の転送電極２９ｂ、及び読み出し電極９とを有して構成されている。また、第１の転送電極２９ａ、第２の転送電極２９ｂ及び読み出し電極９上部には、配線層１１が形成されている。
本実施形態例は、第１の転送電極２９ａの形状が、第１の実施形態の構成と異なる例である。
【００７２】
図８は、第１の転送電極２９ａ、第２の転送電極２９ｂ、及び読み出し電極９のみを示した概略平面構成図である。なお、本実施形態例では、配線層１１の平面形状は図３Ｂと同様であるから、図示を省略する。
【００７３】
本実施形態例では、図７Ｂ及び図８に示すように、第１の転送電極２９ａ及び第２の転送電極２９ｂは、電荷転送路１５上部に絶縁膜を介して形成され、垂直方向に順に形成されている。そして、第１の転送電極２９ａの端部を一部延在させることによって、第１の転送電極２９ａ、第２の転送電極２９ｂとの間の間隙３２を側面から覆うような遮光専用電極３１が形成されている。この場合、第１の転送電極２９ａの突き出し部分からなる遮光専用電極３１は、図７Ｂに示すように素子分離領域１３上にくるように構成されている。
【００７４】
そして、本実施形態例においても、同一の単層にそれぞれ独立に形成された第１の転送電極２９ａ、第２の転送電極２９ｂ、及び読み出し電極９は、遮光性を有する電極材料によって形成されている。この電極材料としては、例えば、Ｗ（タングステン）、Ｔｉ（チタン）、Ｃｕ（銅）、Ｔａ（タンタル）や、それらの化合物や、それらの酸化物、窒化物、又は珪化物を適用することができる。また、このように同一の単層に形成された第１の転送電極２９ａ、第２の転送電極２９ｂ及び読み出し電極９は、第１の実施形態と同様の製造方法によって形成することができる。すなわち、本実施形態例においても、第１の転送電極２９ａ、第２の転送電極２９ｂ、及び読み出し電極９は、同一のパターニングによって形成することで、それらの位置関係や線幅などのばらつきを低減することができる。
【００７５】
さらに、本実施形態例でも、図７Ａに示すように、配線層１１は第１の転送電極２９ａ、第２の転送電極２９ｂ、及び読み出し電極９を被覆するように形成され、また、配線層１１は、コンタクト部１２を介して読み出し電極９に接続されている。
【００７６】
このような構成を有する本実施形態例の固体撮像装置では、第１の転送電極２９ａ、及び第２の転送電極２９ｂの間の間隙３２は、読み出し電極９が形成されない側において、遮光専用電極３１によって被覆されている。そして、第１の転送電極２９ａは、遮光性を有する電極材料で構成される。このため、第１の転送電極２９ａの遮光専用電極３１を形成することにより、斜めに入射した光が第１の転送電極２９ａと第２の転送電極２９ｂとの間にできる間隙３２の側面から電荷転送路１５に入射してしまうのを防ぐことができる。
【００７７】
また、遮光性を有する配線層１１によって、第１の転送電極２９ａ、第２の転送電極２９ｂ、及び読み出し電極９が覆われている。このため、これらの電極上部から、電荷転送路１５に光が入射するのを防ぐことができる。
【００７８】
本実施形態例の固体撮像装置では、配線層１１を介して読み出し電圧を読み出し電極９に供給することにより、受光部２に蓄積された信号電荷が読み出しゲート部１６を通って電荷転送路１５に読み出される。また、垂直転送レジスタ３では、第１の転送電極２９ａ、及び第２の転送電極２９ｂに例えば４相の駆動電圧をそれぞれ供給することによって４相駆動がなされ、これにより、電荷転送路１５に読み出された信号電荷が垂直方向に転送される。
【００７９】
そして、本実施形態例の固体撮像装置では、遮光専用電極３１が形成されることにより、読み出し電極９が形成された側とは反対側から入射する斜めの光や、上面からの光が電荷転送路１５に入射するのを防ぐことができ、スミア特性が向上する。
【００８０】
その他、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００８１】
〈３．第３の実施形態：固体撮像装置〉
次に、本発明の第３の実施形態に係る固体撮像装置について説明する。図９Ａは、本実施形態例の固体撮像装置の概略平面構成であり、図９Ｂは、図９Ａのａ−ａ’線上に沿う断面構成図である。図９Ａ，Ｂにおいて、図２Ａ，Ｂに対応する部分には同一符号を付し重複説明を省略する。また、本実施形態例の固体撮像装置の全体構成は、図１と同様であるので重複説明を省略する。
【００８２】
本実施形態例の固体撮像装置の画素７は、基板６に形成された受光部２、電荷転送路１５、及び読み出しゲート部１６と、基板６上に形成された第１〜第３の転送電極３３ａ〜３３ｃ、及び読み出し電極９とを有して構成されている。また、第１〜第３の転送電極３３ａ〜３３ｃ及び読み出し電極９上部には、配線層１１が形成されている。
本実施形態例は、第１の実施形態の固体撮像装置と、転送電極の構成が異なる例である。
【００８３】
図１０は、第１の転送電極３３ａ、第２の転送電極３３ｂ、第３の転送電極３３ｃ及び読み出し電極９のみの概略平面構成図である。
【００８４】
本実施形態例の固体撮像装置では、図９Ａ，Ｂに示すように、第１〜第３の転送電極３３ａ〜３３ｃは、電荷転送路１５上部に絶縁膜８を介して形成されている。また、図１０に示すように、第２の転送電極３３ｂが第１の転送電極３３ａと第３の転送電極３３ｃの間に形成されるように、第１〜第３の転送電極３３ａ〜３３ｃが電荷転送路１５上に順に形成されている。第１の転送電極３３ａは、同一行に形成された画素７を構成する第１の転送電極３３ａと配線部３５ａを介して接続され、第３の転送電極３３ｃは、同一行に形成された画素７を構成する第３の転送電極３３ｃと配線部３５ｂによって接続されている。
【００８５】
また、第２の転送電極３３ｂは、第１の転送電極３３ａ及び第３の転送電極３３ｃ間に、第１の転送電極３３ａ及び第３の転送電極３３ｃとは独立に、浮島状に形成されている。また、第２の転送電極３３ｂの端部を一部延在させることにより、読み出し電極９が形成される側とは反対側の第１〜第３の転送電極３３ａ〜３３ｃの各電極間に形成される間隙３２を、その側面から覆うような遮光専用電極３４が形成されている。そして、この場合、第２の転送電極３３ｂの延在部分からなる遮光専用電極３４は、図９Ｂに示すように、隣接する画素７間に形成された素子分離領域１３上にくるように構成されている。
【００８６】
そして、本実施形態例においても、同一の単層にそれぞれ独立に形成された第１〜第３の転送電極３３ａ〜３３ｃ及び読み出し電極９は、遮光性を有する電極材料によって形成されている。この電極材料としては、例えば、Ｗ（タングステン）、Ｔｉ（チタン）、Ｃｕ（銅）、Ｔａ（タンタル）や、それらの化合物や、それらの酸化物、窒化物、又は珪化物を適用することができる。また、このように同一の単層に形成された第１〜第３の転送電極３３ａ〜３３ｃ及び読み出し電極９は、第１の実施形態と同様の製造方法によって形成することができる。すなわち、本実施形態例においても、第１〜第３の転送電極３３ａ〜３３ｃ、及び読み出し電極９は、同一のパターニングによって形成することで、その位置関係や線幅などのばらつきを低減することができる。
【００８７】
また、図９Ａ，Ｂでは図示を省略するが、図１０に示すように、第２の転送電極３３ｂの上層には、層間絶縁膜を介してシャント配線３６が配設されており、シャント配線３６はコンタクト部３８を介して、第２の転送電極３６ｂに接続されている。このシャント配線３６は、第３の転送電極３３ｃ及び配線部３５ｂ上部に延在して形成され、シャント配線３６により、第３の転送電極３３ｃは同一行の画素７を構成する第２の転送電極３３ｂと電気的に接続されている。本実施形態例では、シャント配線３６を介して第２の転送電極３３ｂに所望の転送電圧が供給される。
【００８８】
さらに、本実施形態例でも、図９Ａに示すように、配線層１１は第１〜第３の転送電極３３ａ〜３３ｃ、及び読み出し電極９を被覆するように形成され、また、コンタクト部１２を介して読み出し電極９に接続されている。
【００８９】
このような構成を有する本実施形態例の固体撮像装置では、第１の転送電極３３ａ、第２の転送電極３３ｂ、及び第３の転送電極３３ｃの各電極間の間隙３２は、読み出し電極９が形成されない側において、遮光専用電極３４によって被覆されている。このため、第２の転送電極３３ｂの遮光専用電極３４を形成することにより、斜めに入射した光が第１〜第３の転送電極３３ａ〜３３ｃの各電極間にできる間隙３２の側面から電荷転送路１５に入射してしまうのを防ぐことができる。
【００９０】
また、遮光性を有する配線層１１によって、第１の転送電極３３ａ、第２の転送電極３３ｂ、第３の転送電極３３ｃ及び読み出し電極９が覆われているため、その上部から電荷転送路１５に光が入射するのを防ぐことができる。
【００９１】
本実施形態例の固体撮像装置では、配線層１１を介して読み出し電圧を読み出し電極９に供給することにより、受光部２に蓄積された信号電荷が読み出しゲート部１６を通って電荷転送路１５に読み出される。また、垂直転送レジスタ３では、第１〜第３の転送電極３３ａ〜３３ｃに例えば３相の駆動電圧をそれぞれ供給することによって３相駆動がなされ、これにより、電荷転送路１５に読み出された信号電荷が垂直方向に転送される。
【００９２】
そして、本実施形態例の固体撮像装置では、第１及び第２の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００９３】
〈４．第４の実施形態：固体撮像装置〉
次に、本発明の第４の実施形態に係る固体撮像装置について説明する。図１１Ａは、本実施形態例の固体撮像装置の概略平面構成であり、図１１Ｂは、図１１Ａのａ−ａ’線上に沿う断面構成図である。図１１Ａ，Ｂにおいて、図２Ａ，Ｂに対応する部分には同一符号を付し重複説明を省略する。また、本実施形態例の固体撮像装置の全体構成は、図１と同様であるので、重複説明を省略する。
【００９４】
本実施形態例の固体撮像装置の画素７は、基板６に形成された受光部２、電荷転送路１５、及び読み出しゲート部１６と、基板６上に形成された第１の転送電極１０ａ、第２の転送電極１０ｂ、読み出し電極９、遮光専用電極４１とを有して構成されている。また、第１の転送電極１０ａ、第２の転送電極１０ｂ、読み出し電極９、及び遮光専用電極４１上部には、配線層４０が形成されている。本実施形態例は、第１の実施形態において、さらに遮光専用電極４１を有する例である。
【００９５】
図１２Ａは、第１の転送電極１０ａ、第２の転送電極１０ｂ、及び読み出し電極９のみを示した概略平面構成であり、図１２Ｂは、配線層４０のみを示した概略平面構成である。
【００９６】
本実施形態例では、遮光専用電極４１は、図１２Ａに示すように、第１の転送電極１０ａ及び第２の転送電極１０ｂに対して読み出し電極９が形成される側とは反対側に形成されている。また、遮光専用電極４１は、第１の転送電極１０ａと第２の転送電極１０ｂ間の間隙３２を側面から被覆するように形成されている。この遮光専用電極４１は、第１の転送電極１０ａ、第２の転送電極１０ｂ、読み出し電極９とは独立に形成されており、また、第１の転送電極１０ａ、第２の転送電極１０ｂ、及び読み出し電極９と同一の単層に形成されている。さらに、この遮光専用電極４１は、隣接する画素７間に形成された素子分離領域１３上部に形成されている。
【００９７】
配線層４０は、図１２Ｂに示すように、第１の転送電極１０ａ、第２の転送電極１０ｂ、読み出し電極９、及び遮光専用電極４１を覆うように形成されている。そして、この配線層４０は、コンタクト部１２を介して読み出し電極９と電気的に接続されている、また、コンタクト部４２を介して遮光専用電極４１に接続されている。
【００９８】
そして、本実施形態例においても、同一の単層にそれぞれ独立に形成された第１の転送電極１０ａ、第２の転送電極１０ｂ、読み出し電極９、及び遮光専用電極４１は、遮光性を有する電極材料によって形成されている。この電極材料としては、例えば、Ｗ（タングステン）、Ｔｉ（チタン）、Ｃｕ（銅）、Ｔａ（タンタル）や、それらの化合物や、それらの酸化物、窒化物、又は珪化物を適用することができる。また、このように同一の単層に形成された第１の転送電極１０ａ、第２の転送電極１０ｂ、読み出し電極９、及び遮光専用電極４１は、第１の実施形態と同様の製造方法によって形成することができる。すなわち、本実施形態例においても、第１の転送電極１０ａ、第２の転送電極１０ｂ、読み出し電極９、及び遮光専用電極４１は、１回のパターニングによって同時に形成することで、その位置関係や線幅などのばらつきを低減することができる。
【００９９】
また、本実施形態例では、配線層４０は、同一行の画素７を構成する配線層４０に、接続配線４３によって接続されている。本実施形態例では、配線層４０は遮光専用電極４１にもコンタクト部４２を介して接続されるため、配線層４０を介して読み出し電極９に読み出し電圧を供給するとき、遮光専用電極４１にも読み出し電圧が供給される。しかし、遮光専用電極４１は隣接する画素間に形成された素子分離領域１３上部に形成されているので、遮光専用電極４１側から電荷転送路１５に信号電荷が読み出されることはない。
【０１００】
このような構成を有する本実施形態例の固体撮像装置では、第１の転送電極１０ａ、及び第２の転送電極１０ｂの電極間の間隙３２は、読み出し電極９が形成されない側において遮光専用電極４１によって被覆されている。このように形成された遮光専用電極４１により、第１の転送電極１０ａ、及び第２の転送電極１０ｂの電極間にできる間隙３２の側面から電荷転送路１５に光が入射してしまうのを防ぐことができる。
【０１０１】
また、遮光性を有する配線層４０によって、第１の転送電極１０ａ、第２の転送電極１０ｂ、遮光専用電極４１、及び読み出し電極９が覆われているため、その上部から電荷転送路１５に光が入射するのを防ぐことができる。
【０１０２】
以上の構成を有する本実施形態例の固体撮像装置では、配線層４０を介して読み出し電圧を読み出し電極９に供給することにより、受光部２に蓄積された信号電荷が読み出しゲート部１６を通って電荷転送路１５に読み出される。また、垂直転送レジスタ３では、第１の転送電極１０ａ及び第２の転送電極１０ｂに例えば４相の駆動電圧をそれぞれ供給することによって４相駆動がなされ、これにより、電荷転送路１５に読み出された信号電荷が垂直方向に転送される。
【０１０３】
そして、本実施形態例の固体撮像装置では、第１及び第２の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【０１０４】
〈５．第５の実施形態：固体撮像装置〉
次に、本発明の第５の実施形態に係る固体撮像装置について説明する。図１３Ａは、本実施形態例の固体撮像装置の概略平面構成であり、図１３Ｂは、図１３Ａのａ−ａ’線上に沿う断面構成図である。図１３Ａ，Ｂにおいて、図２Ａ，Ｂに対応する部分には同一符号を付し重複説明を省略する。また、本実施形態例の固体撮像装置の全体構成は、図１と同様であるので重複説明を省略する。
【０１０５】
本実施形態例の固体撮像装置の画素７は、基板６に形成された受光部２、電荷転送路１５、及び読み出しゲート部１６と、基板６上に形成された第１の転送電極１０ａ、第２の転送電極１０ｂ、読み出し電極９、遮光専用電極４１とを有して構成されている。また、第１の転送電極１０ａ、第２の転送電極１０ｂ、読み出し電極９、及び遮光専用電極４１の上層には、第１の配線層４４及び第２の配線層４５が形成されている。本実施形態例は、第４の実施形態の固体撮像装置と配線層の構成が異なる例である。
【０１０６】
図１４Ａは、第１の転送電極１０ａ、第２の転送電極１０ｂ、及び読み出し電極９の平面図であり、図１４Ｂは、第１の配線層４４及び第２の配線層４５の平面図である。
【０１０７】
本実施形態例では、第１の転送電極１０ａ、第２の転送電極１０ｂ、遮光専用電極４１、及び読み出し電極９は、図１４Ａに示すように、第４の実施形態における固体撮像装置と同様の構成を有する。
【０１０８】
第１の配線層４４、及び第２の配線層４５は、図１３Ｂ、及び図１４Ｂに示すように、第１の転送電極１０ａ、第２の転送電極１０ｂ、読み出し電極９、及び遮光専用電極４１の上層に、図示しない層間絶縁膜を介して形成されている。第１の配線層４４は、主に、読み出し電極９を被覆するように形成されており、第２の配線層４５は、主に、遮光専用電極４１を被覆するように形成されている。そして、第１の配線層４４は、コンタクト部１２を介して読み出し電極９に接続されており、第２の配線層４５は、コンタクト部４２を介して遮光専用電極４１に電気的に接続されている。また、図１４Ｂに示すように、第１の配線層４４は同一行の画素７を構成する第１の配線層４４と配線部４７により接続され、第２の配線層４５は、同一行の画素７を構成する第２の配線層４５と配線部４８により接続されている。
【０１０９】
そして、本実施形態例においても、同一の単層にそれぞれ独立に形成された第１の転送電極１０ａ、第２の転送電極１０ｂ、読み出し電極９、及び遮光専用電極４１は、遮光性を有する電極材料によって形成されている。この電極材料としては、例えば、Ｗ（タングステン）、Ｔｉ（チタン）、Ｃｕ（銅）、Ｔａ（タンタル）や、それらの化合物や、それらの酸化物、窒化物、又は珪化物を適用することができる。また、このように同一の単層に形成された第１の転送電極１０ａ、第２の転送電極１０ｂ、読み出し電極９、及び遮光専用電極４１は、第１の実施形態と同様の製造方法によって形成することができる。すなわち、本実施形態例においても、第１の転送電極１０ａ、第２の転送電極１０ｂ、読み出し電極９、及び遮光専用電極４１は、１回のパターニングによって同時に形成することで、その位置関係や線幅などのばらつきを低減することができる。
【０１１０】
さらに、本実施形態例でも、第１の配線層４４及び第２の配線層４５は、遮光性を有する配線材料によって形成されている。本実施形態例では、読み出し電極９には、第１の配線層４４を介して読み出し電圧が供給され、遮光専用電極４１には、第２の配線層４５を介して任意の一定電圧が供給される。遮光専用電極４１と読み出し電極９との電位を独立に制御することができるので、遮光専用電極４１付近には、読み出し電圧のような高電界がかからない。また、転送電極を挟む読み出し電極９と遮光専用電極４１とで、電位を別々にコントロールすることにより、読み出し時に読み出し側とは反対側に電界が係るのを防ぐ。これにより、本実施形態例では、隣接画素からの逆読み出しを防ぎ、また、第２の実施形態と比較し、高電界による白きずの発生を、より抑えることができる。
【０１１１】
このような構成を有する本実施形態例の固体撮像装置では、第１の転送電極１０ａ、及び第２の転送電極１０ｂの電極間の間隙３２は、読み出し電極９が形成されない側において遮光専用電極４１によって被覆されている。このように形成された遮光専用電極４１により、第１の転送電極１０ａ、及び第２の転送電極１０ｂの電極間にできる間隙３２の側面から電荷転送路１５に光が入射してしまうのを防ぐことができる。
【０１１２】
また、遮光性を有する第１の配線層４４及び第２の配線層４５によって、第１の転送電極１０ａ、第２の転送電極１０ｂ、遮光専用電極４１、及び読み出し電極９が覆われているため、その上部から電荷転送路１５に光が入射するのを防ぐことができる。
【０１１３】
本実施形態例の固体撮像装置では、第１の配線層４４を介して読み出し電圧を読み出し電極９に供給することにより、受光部２に蓄積された信号電荷が読み出しゲート部１６を通って電荷転送路１５に読み出される。また、垂直転送レジスタ３では、第１の転送電極１０ａ及び第２の転送電極１０ｂに例えば４相の駆動電圧をそれぞれ供給することによって４相駆動がなされ、これにより、電荷転送路１５に読み出された信号電荷が垂直方向に転送される。
【０１１４】
本実施形態例の固体撮像装置では、第１、及び第２の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【０１１５】
〈６．第６の実施形態：固体撮像装置〉
次に、本発明の第６の実施形態に係る固体撮像装置について説明する。図１５Ａは、本実施形態例の固体撮像装置の概略平面構成であり、図１５Ｂは、図１５Ａのａ−ａ’線上に沿う断面構成図である。図１５Ａ，Ｂにおいて、図２Ａ，Ｂに対応する部分には同一符号を付し重複説明を省略する。また、本実施形態例の全体の構成は、図１において、２ライン毎に１本の垂直転送レジスタ３を有する構成とされ、その他の構成は、図１と同様であるから、図示を省略し、重複説明を省略する。
【０１１６】
本実施形態例の固体撮像装置では、垂直転送レジスタ３を挟んで水平方向に隣接する２つの画素７ａ，７ｂが垂直転送レジスタ３を共有して構成されている。画素７ａは、受光部２、電荷転送路１５、及び読み出しゲート部１６と、基板６上に形成された第１の転送電極５２ａ、第２の転送電極５２ｂ、読み出し電極５３を有して構成されている。また、他方の画素７ｂは、基板６に形成された受光部２、電荷転送路１５、及び読み出しゲート部１６と、基板６上に形成された第１の転送電極５２ａ、第２の転送電極５２ｂ、読み出し電極５５を有して構成されている。また、第１の転送電極５２ａ、第２の転送電極５２ｂ、及び読み出し電極５３，５５の上層には、第１の配線層５０及び第２の配線層５１が形成されている。また、本実施形態例では、図１５Ｂに示すように、水平方向に隣接する２つの画素７ａ，７ｂ間で電荷転送路１５が共有されている。以下の説明で、画素７ａ，７ｂを区別しない場合には、画素７と記載する。
【０１１７】
図１６Ａは、第１の転送電極５２ａ、第２の転送電極５２ｂ、及び読み出し電極５３，５５のみを図示した概略平面構成図であり、図１６Ｂは、第１の配線層５０及び第２の配線層５１のみを図示した概略平面構成図である。
【０１１８】
第１の転送電極５２ａ、第２の転送電極５２ｂは、隣接する２つの画素７ａ，７ｂ間に形成された電荷転送路１５上に順に形成されている。第１の転送電極５２ａは、同一行の画素７を構成する図示しない第１の転送電極５２ａと、配線部６２ａにより接続され、第２の転送電極５２ｂは、同一行の画素７を構成する図示しない第２の転送電極５２ｂと配線部６２ｂにより接続されている。また画素７ａでは受光部２に対して読み出しゲート部１６ａされる領域と対向する領域に形成された素子分離領域１３上部には各画素の第１の転送電極５２ａと同一の配線部６２ａに接続された遮光専用電極５７が形成されている。また画素７ｂでは受光部２に対して読み出しゲート部１６ｂされる領域と対向する領域に形成された素子分離領域１３上部には各画素の第２の転送電極５２ｂと同一の配線部６２ｂに接続された遮光専用電極５８が形成されている。
すなわち、遮光専用電極５７，５８は、第１の転送電極５２ａ、又は第２の転送電極５２ｂと一体に形成されている。
【０１１９】
読み出し電極５３は、画素７ａを構成する受光部２と電荷転送路１５との間に構成される読み出しゲート部１６ａ上部に形成されている。また、読み出し電極５５は、画素７ｂを構成する受光部２と電荷転送路１５との間に構成される読み出しゲート部１６ｂ上部に形成されている。
【０１２０】
第１の配線層５０、及び第２の配線層５１は、図１５Ｂに示すように、第１の転送電極５２ａ、第２の転送電極５２ｂ、読み出し電極５３，５５の上層に、図示しない層間絶縁膜を介して形成されている。第１の配線層５０は、一方の側の画素７ａを構成する読み出し電極５３を主に被覆するように形成されており、第２の配線層５１は、主に、他方の側の画素７ｂを構成する読み出し電極５５を被覆するように形成されている。そして、第１の配線層５０は、コンタクト部５４を介して画素７ａを構成する読み出し電極５３に接続されており、第２の配線層５１はコンタクト部５６を介して画素７ｂを構成する読み出し電極５５に接続されている。また、図１６Ｂに示すように、第１の配線層５０は同一行の画素７ａ，７ｂを構成する第１の配線層５０と配線部５９により接続され、第２の配線層５１は、同一行の画素７ａ，７ｂを構成する第２の配線層５１と配線部６０により接続されている。
【０１２１】
そして、本実施形態例においても、同一の単層にそれぞれ独立に形成された第１の転送電極５２ａ、第２の転送電極５２ｂ、読み出し電極５３，５５は、遮光性を有する電極材料によって形成されている。この電極材料としては、例えば、Ｗ（タングステン）、Ｔｉ（チタン）、Ｃｕ（銅）、Ｔａ（タンタル）や、それらの化合物や酸化物、窒化物、又は珪化物を適用することができる。また、このように同一の単層に形成された第１の転送電極５２ａ、第２の転送電極５２ｂ、読み出し電極５３，５５は、第１の実施形態と同様の製造方法によって形成することができる。すなわち、本実施形態例においても、第１の転送電極５２ａ、第２の転送電極５２ｂ、読み出し電極５３，５５は、１回のパターニングによって同時に形成することで、その位置関係や線幅などのばらつきを低減することができる。
【０１２２】
さらに、本実施形態例でも、第１の配線層５０及び第２の配線層５１は、遮光性を有する配線材料によって形成されている。本実施形態例では、水平方向に隣接する画素７Ａ，７ｂのうち一方の画素７ａを構成する読み出し電極５３には、第１の配線層５０を介して所望の読み出し電圧が供給される。また、他方の画素７ｂを構成する読み出し電極５５には、第２の配線層５１を介して所望の読み出し電圧が供給される。
【０１２３】
本実施形態例では、所望のタイミングにおいて、水平方向に隣接する２つの画素７Ａ，７ｂのうち一方の画素７ａを構成する読み出し電極５３に、第１の配線層５０を介して読み出し電圧を供給する。これにより、一方の画素７ａの受光部２に蓄積された信号電荷が読み出しゲート部１６ａを通って電荷転送路１５に読み出される。また、一方の画素７ａの信号電荷が読み出されるタイミングとは別のタイミングにおいて、他方の画素７を構成する読み出し電極５５に第２の配線層５１を介して読み出し電圧を供給する。これにより、他方の画素７ｂの受光部２に蓄積された信号電荷が読み出しゲート部１６ｂを通って電荷転送路１５に読み出される。また、垂直転送レジスタ３では、第１の転送電極５２ａ及び第２の転送電極５２ｂに例えば４相の駆動電圧をそれぞれ供給することによって４相駆動がなされ、これにより、電荷転送路１５に読み出された信号電荷が垂直方向に転送される。
【０１２４】
本実施形態例の固体撮像装置では、水平方向に隣接する２つの画素間において、電荷転送路１５が共有されるため、全体の電荷転送路１５の本数を減らすことができる。このため、電荷転送路１５に用いられる面積を減らすことができるので、受光部２の面積を大きくすることが可能となる。また、読み出し電極５３，５５が形成される側とは反対側の隣接する画素間には、遮光性を有する電極材料で構成された遮光専用電極５７，５８が形成されるため、隣接する画素間における混色が低減される。
【０１２５】
その他、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【０１２６】
〈７．第７の実施形態：固体撮像装置〉
次に、本発明の第７の実施形態に係る固体撮像装置について説明する。図１７Ａは、本実施形態例の固体撮像装置の概略平面構成であり、図１７Ｂは、図１７Ａのａ−ａ’線上に沿う断面構成図である。図１７Ａ，Ｂにおいて、図２Ａ，Ｂに対応する部分には同一符号を付し重複説明を省略する。また、本実施形態例の全体の構成は、図１において、２ライン毎に１つの垂直転送レジスタ３を有する構成とされ、その他の構成は、図１と同様であるから図示を省略し、重複説明を省略する。
【０１２７】
本実施形態例の固体撮像装置では、垂直転送レジスタ３を挟んで水平方向に隣接する２つの画素７ａ，７ｂが垂直転送レジスタ３を共有して構成されている。画素７ａは、受光部２、電荷転送路１５、及び読み出しゲート部１６ａと、基板６上に形成された第１〜第３の転送電極６０ａ〜６０ｃ、及び、読み出し電極５３を有して構成されている。また、他方の画素７ｂは、基板６に形成された受光部２、電荷転送路１５、及び読み出しゲート部１６ｂと、基板６上に形成された第１〜第３の転送電極６０ａ〜６０ｃ、及び読み出し電極５５を有して構成されている。また、第１〜第３の転送電極６０ａ〜６０ｃ、及び読み出し電極５３，５５の上層には、第１の配線層５０及び第２の配線層５１が形成されている。また、本実施形態例では、図１７Ｂに示すように、水平方向に隣接する２つの画素７ａ，７ｂ間で電荷転送路１５が共有されている。以下の説明で、画素７ａ，７ｂを区別しない場合には、画素７と記載する。
【０１２８】
図１８Ａは、第１〜第３の転送電極６０ａ〜６０ｃ、及び読み出し電極５３，５５のみを図示した概略平面構成図である。なお、第１の配線層５０及び第２の配線層５１の構成は、図１６Ｂと同様であるから図示を省略し、重複説明を省略する。
【０１２９】
図１８Ａに示すように、第１〜第３の転送電極６０ａ〜６０ｃは、隣接する２つの画素７ａ，７ｂ間に形成された電荷転送路１５上に、垂直方向に順に形成されている。第２の転送電極６０ｂは、第１の転送電極６０ａと第３の転送電極６０ｃの間に、第１の転送電極６０ａと第２の転送電極６０ｂとは独立に、浮島状に形成されている。第１の転送電極６０ａは、垂直方向に隣接する他の画素７を構成する第３の転送電極６０ｃと一体に形成されており、また、同一行の画素を構成する図示しない第１の転送電極６０ａ及び第３の転送電極６０ｃと、配線部６５により接続されている。また、受光部２に対して読み出しゲート部１６ａ又は１６ｂが形成される領域と対向する領域に形成された素子分離領域１３上部には各画素の第３の転送電極６０ｃと同一の配線部６５と一体に形成された遮光専用電極６１が形成されている。
【０１３０】
また、図１７Ａでは図示を省略するが、図１８Ａに示すように、第２の転送電極６０ｂの上層には、層間絶縁膜を介してシャント配線６３が配設されており、シャント配線６３はコンタクト部６４を介して、第２の転送電極６０ｂに接続されている。このシャント配線６３は、第２の転送電極６０ｂ及び配線部６５上部に延在して形成され、シャント配線６３により、第３の転送電極６０ｃは同一行の画素７Ａ，７ｂを構成する第３の転送電極６０ｃと電気的に接続されている。本実施形態例では、シャント配線６３を介して第２の転送電極６０ｂに所望の転送電圧が供給される。
【０１３１】
読み出し電極５３，５５は、第６の実施形態と同様、受光部２と電荷転送路１５間に構成される読み出しゲート部１６ａ，１６ｂ上部に形成されている。
【０１３２】
そして、本実施形態例においても、同一の単層に形成された第１〜第３の転送電極６０ａ〜６０ｃ、及び読み出し電極５３，５５は、遮光性を有する電極材料によって形成されている。この電極材料としては、例えば、Ｗ（タングステン）、Ｔｉ（チタン）、Ｃｕ（銅）、Ｔａ（タンタル）や、それらの化合物や、それらの酸化物、窒化物、又は珪化物を適用することができる。また、このように同一の単層に形成された第１〜第３の転送電極６０ａ〜６０ｃ、読み出し電極５３，５６は、第１の実施形態と同様の製造方法によって形成することができる。すなわち、本実施形態例においても、第１〜第３の転送電極６０ａ〜６０ｃ、読み出し電極５３，５５は、１回のパターニングによって同時に形成することで、その位置関係や線幅などのばらつきを低減することができる。
【０１３３】
以上の構成を有する本実施形態例の固体撮像装置においても、第６の実施形態と同様の駆動方法により、受光部２で生成された信号電荷が読み出されて、垂直方向に転送される。そして、本実施形態例の固体撮像装置においても、第１の実施形態及び第６の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【０１３４】
〈８．第８の実施形態：固体撮像装置〉
次に、本発明の第８の実施形態に係る固体撮像装置について説明する。図１９Ａは、本実施形態例の固体撮像装置の概略平面構成であり、図１９Ｂは、図１９Ａのａ−ａ’線上に沿う断面構成図である。図１９Ａ，Ｂにおいて、図２Ａ，Ｂに対応する部分には同一符号を付し重複説明を省略する。また、本実施形態例の全体の構成は、図１において、２ライン毎に１つの垂直転送レジスタ３を有する構成とされ、その他の構成は、図１と同様であるから図示を省略し、重複説明を省略する。
【０１３５】
本実施形態例の固体撮像装置では、垂直転送レジスタ３を挟んで水平方向に隣接する２つの画素７ａ，７ｂが垂直転送レジスタ３を共有して構成されている。画素７ａは、基板６に形成された受光部２、電荷転送路１５、及び読み出しゲート部１６ａと、基板６上に形成された第１の転送電極６６ａ、第２の転送電極６６ｂ、読み出し電極５３、を有して構成されている。また、画素７ｂは、基板６に形成された受光部２、電荷転送路１５、及び読み出しゲート部１６ｂと、基板６上に形成された第１の転送電極６６ａ、第２の転送電極６６ｂ、読み出し電極５５、を有して構成されている。また、第１〜第３の転送電極６０ａ〜６０ｃ、及び読み出し電極５３，５５の上層には、第１の配線層５０及び第２の配線層５１が形成されている。また、本実施形態例では、図１９Ｂに示すように、水平方向に隣接する２つの画素７ａ，７ｂ間で電荷転送路１５が共有されている。以下の説明で、画素７ａ，７ｂを区別しない場合には、画素７と記載する。
【０１３６】
図２０は、第１の転送電極６６ａ、第２の転送電極６６ｂ、及び読み出し電極５３，５５のみを図示した概略平面構成図である。なお、第１の配線層５０及び第２の配線層５１の構成は、図１６Ｂと同様であるから重複説明を省略する。
【０１３７】
図２０に示すように、第１の転送電極６６ａ、及び第２の転送電極６６ｂは、隣接する２つの画素７ａ，７ｂ間に形成された電荷転送路１５上に、垂直方向に順に形成されている。また、第１の転送電極６６ａは、垂直方向に隣接する他の画素７を構成する第２の転送電極６６ｂと一体に形成されており、同一行の画素７を構成する図示しない第１及び第２の転送電極６６ａ，６６ｂと、配線部６８により接続されている。また、受光部２に対して読み出しゲート部１６ａ又は１６ｂが形成される領域と対向する領域に形成された素子分離領域１３上部には各画素７を構成する第２の転送電極６６ｂを接続する配線部６８と一体に形成された遮光専用電極６７が形成されている。すなわち、遮光専用電極６７は、配線部６８により、第１の転送電極６６ａ及び第２の転送電極６６ｂと一体に形成されている。
【０１３８】
読み出し電極５３，５５は、第６の実施形態と同様、受光部２と電荷転送路１５間に構成される読み出しゲート部１６ａ，１６ｂ上部に絶縁膜８を介して形成されている。
【０１３９】
そして、本実施形態例においても、同一の単層に形成された第１の転送電極６６ａ、第２の転送電極６６ｂ、及び読み出し電極５３，５５は、遮光性を有する電極材料によって形成されている。この電極材料としては、例えば、Ｗ（タングステン）、Ｔｉ（チタン）、Ｃｕ（銅）、Ｔａ（タンタル）や、それらの化合物や、それらの酸化物、窒化物、又は珪化物を適用することができる。また、このように同一の単層に形成された第１の転送電極６６ａ、第２の転送電極６６ｂ、読み出し電極５３，５５は、第１の実施形態と同様の製造方法によって形成することができる。すなわち、本実施形態例においても、第１の転送電極６６ａ、第２の転送電極６６ｂ、読み出し電極５３，５５は、１回のパターニングによって同時に形成することで、その位置関係や線幅などのばらつきを低減することができる。
【０１４０】
以上の構成を有する本実施形態例の固体撮像装置においても、第６の実施形態と同様の駆動方法により、受光部２で生成された信号電荷が読み出されて、垂直方向に転送される。そして、本実施形態例の固体撮像装置においても、第１の実施形態及び第６の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【０１４１】
〈９．第９の実施形態：固体撮像装置〉
次に、本発明の第９の実施形態に係る固体撮像装置について説明する。図２１Ａは、本実施形態例の固体撮像装置の概略平面構成であり、図２１Ｂは、図２１Ａのａ−ａ’線上に沿う断面構成図である。図２１Ａ，Ｂにおいて、図２Ａ，Ｂに対応する部分には同一符号を付し重複説明を省略する。また、本実施形態例の全体の構成は、図１において、２ライン毎に１つの垂直転送レジスタ３を有する構成とされ、その他の構成は、図１と同様であるから図示を省略し、重複説明を省略する。
【０１４２】
本実施形態例の固体撮像装置では、垂直転送レジスタ３を挟んで水平方向に隣接する２つの画素７ａ，７ｂが垂直転送レジスタ３を共有して構成されている。画素７ａは、基板６に形成された受光部２、電荷転送路１５、及び読み出しゲート部１６ａと、基板６上に形成された転送電極７０、読み出し電極５３、を有して構成されている。また、画素７ｂは、基板６に形成された受光部２、電荷転送路１５、及び読み出しゲート部１６ｂと、基板６上に形成された転送電極７０、読み出し電極５５、を有して構成されている。また、転送電極７０、及び読み出し電極５３，５５の上層には、第１の配線層５０及び第２の配線層５１が形成されている。また、本実施形態例では、図２１Ｂに示すように、水平方向に隣接する２つの画素７ａ，７ｂ間で電荷転送路１５が共有されている。以下の説明で、画素７ａ，７ｂを区別しない場合には、画素７と記載する。
【０１４３】
図２２は、転送電極７０及び読み出し電極５３，５５のみを図示した概略平面構成である。なお、第１の配線層５０及び第２の配線層５１の構成は、図１６Ｂと同様であるから図示を省略し、重複説明を省略する。
【０１４４】
図２２に示すように、転送電極７０は、隣接する２つの画素７Ａ，７ｂ間に形成された電荷転送路１５上に、垂直方向に形成されている。また、転送電極７０は、同一行の画素７を構成する図示しない転送電極７０と、受光部２の両側に配された配線部７２により接続されている。また、受光部２に対して読み出しゲート部１６ａ，１６ｂが形成される領域と対向する領域に形成された素子分離領域１３上部には各画素７ａ，７ｂの転送電極７０と同一の配線部７２に接続された遮光専用電極７１が形成されている。すなわち、遮光専用電極７１は、配線部７２により転送電極７０と一体に形成されている。このように、本実施形態例では、１つの画素７において、受光部２が形成される領域が、転送電極７０、配線部７２、及び遮光専用電極７１により四方を囲まれる構成とされている。
【０１４５】
読み出し電極５３，５５は、第６の実施形態と同様、受光部２と電荷転送路１５間に構成される読み出しゲート部１６ａ，１６ｂ上部に形成されている。
【０１４６】
そして、本実施形態例においても、同一の単層に形成された転送電極７０、及び読み出し電極５３，５５は、遮光性を有する電極材料によって形成されている。この電極材料としては、例えば、Ｗ（タングステン）、Ｔｉ（チタン）、Ｃｕ（銅）、Ｔａ（タンタル）や、それらの化合物や、それらの酸化物、窒化物、又は珪化物を適用することができる。また、このように同一の単層に形成された転送電極７０、読み出し電極５３，５５は、第１の実施形態と同様の製造方法によって形成することができる。すなわち、本実施形態例においても、転送電極７０、読み出し電極５３，５５は、１回のパターニングによって同時に形成することで、その位置関係や線幅などのばらつきを低減することができる。
【０１４７】
以上の構成を有する本実施形態例の固体撮像装置においても、第６の実施形態と同様の駆動方法により、受光部２で生成された信号電荷が読み出されて、垂直方向に転送される。そして、本実施形態例の固体撮像装置においても、第１の実施形態及び第６の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【０１４８】
〈１０．第１０の実施形態：固体撮像装置〉
次に、本発明の第１０の実施形態に係る固体撮像装置について説明する。図２３Ａは、本実施形態例の固体撮像装置の概略平面構成であり、図２３Ｂは、図２３Ａのａ−ａ’線上に沿う断面構成図である。図２３Ａ，Ｂにおいて、図２Ａ，Ｂに対応する部分には同一符号を付し重複説明を省略する。また、本実施形態例の全体の構成は、図１において、２ライン毎に１つの垂直転送レジスタ３を有する構成とされ、その他の構成は、図１と同様であるから図示を省略し、重複説明を省略する。
【０１４９】
本実施形態例の固体撮像装置では、垂直転送レジスタ３を挟んで水平方向に隣接する２つの画素７ａ，７ｂが垂直転送レジスタ３を共有して構成されている。画素７ａは、基板６に形成された受光部２、電荷転送路１５、及び読み出しゲート部１６ａと、基板６上に形成された転送電極７３、読み出し電極５３、を有して構成されている。また、画素７ｂは、基板６に形成された受光部２、電荷転送路１５、及び読み出しゲート部１６ｂと、基板６上に形成された転送電極７３、読み出し電極５５、を有して構成されている。また、転送電極７３、及び読み出し電極５３，５５の上層には、第１の配線層５０及び第２の配線層５１が形成されている。また、本実施形態例では、図２３Ｂに示すように、水平方向に隣接する２つの画素７ａ，７ｂ間で電荷転送路１５が共有されている。以下の説明で、画素７ａ，７ｂを区別しない場合には、画素７と記載する。
【０１５０】
図２４は、転送電極７３及び読み出し電極５３，５５のみを図示した概略平面構成である。なお、第１の配線層５０及び第２の配線層５１の構成は、図１６Ｂと同様であるから図示を省略し、重複説明を省略する。
【０１５１】
図２３Ｂ，及び図２４に示すように、転送電極７３は、水平方向に隣接する２つの画素７Ａ，７ｂ間に形成された電荷転送路１５上に、垂直方向に形成され、垂直方向に隣接する２つの画素７に渡って１本ずつ形成されている。すなわち、本実施形態例では、転送電極７３が、垂直方向及び水平方向に隣接する４つの画素７に共有されている。また、転送電極７３は、同一行の画素７を構成する図示しない転送電極７３と、垂直方向に隣接する画素７間に形成された対向する２本の配線部７５により接続されている。そして、受光部２に対して読み出しゲート部５２，５５が形成される領域と対向する領域に形成された素子分離領域１３上部には各画素７の転送電極７３と同一の配線部７５と一体に形成された遮光専用電極７４が形成されている。すなわち、遮光専用電極７４は、配線部７５により転送電極７３と一体に形成されている。このように、本実施形態例では、垂直方向に隣接する２つの画素７において、受光部２が形成される領域が、転送電極７３、配線部７５、及び遮光専用電極７４により四方を囲まれる構成とされている。
【０１５２】
読み出し電極５３，５５は、第６の実施形態と同様、受光部２と電荷転送路１５間に構成される読み出しゲート部１６ａ，１６ｂ上部に絶縁膜８を介して形成されている。
【０１５３】
そして、本実施形態例においても、同一の単層に形成された転送電極７３、及び読み出し電極５３，５５は、遮光性を有する電極材料によって形成されている。この電極材料としては、例えば、Ｗ（タングステン）、Ｔｉ（チタン）、Ｃｕ（銅）、Ｔａ（タンタル）や、それらの化合物や、それらの酸化物、窒化物、又は珪化物を適用することができる。また、このように同一の単層に形成された転送電極７３、読み出し電極５３，５５は、第１の実施形態と同様の製造方法によって形成することができる。すなわち、本実施形態例においても、転送電極７３、読み出し電極５３，５５は、１回のパターニングによって同時に形成することで、その位置関係や線幅などのばらつきを低減することができる。
【０１５４】
以上の構成を有する本実施形態例の固体撮像装置においても、第６の実施形態と同様の駆動方法により、受光部２で生成された信号電荷が読み出されて、垂直方向に転送される。本実施形態例では、転送電極の数を減らすことにより、垂直転送レジスタ３を構成する電荷転送路１５から、水平転送レジスタを構成する電荷転送路に信号電荷を転送する転送速度を向上させることができる。そして、本実施形態例の固体撮像装置においても、第１の実施形態及び第６の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【０１５５】
〈１１．第１１の実施形態：固体撮像装置〉
次に、本発明の第１１の実施形態に係る固体撮像装置について説明する。図２５Ａは、本実施形態例の固体撮像装置の概略平面構成であり、図２５Ｂは、図２５Ａのａ−ａ’線上に沿う断面構成図である。図２５Ａ，Ｂにおいて、図２Ａ，Ｂに対応する部分には同一符号を付し重複説明を省略する。また、本実施形態例の全体の構成は、図１において、２ライン毎に１つの垂直転送レジスタ３を有する構成とされ、その他の構成は、図１と同様であるから図示を省略し、重複説明を省略する。
【０１５６】
本実施形態例の固体撮像装置では、垂直転送レジスタ３を挟んで水平方向に隣接する２つの画素７ａ，７ｂが垂直転送レジスタ３を共有して構成されている。画素７ａは、基板６に形成された受光部２、電荷転送路１５、及び読み出しゲート部１６ａと、基板６上に形成された転送電極７３、読み出し電極５３、を有して構成されている。また、画素７ｂは、基板６に形成された受光部２、電荷転送路１５、及び読み出しゲート部１６ｂと、基板６上に形成された転送電極７３、読み出し電極５５、を有して構成されている。また、転送電極７３、及び読み出し電極５３，５５の上層には、第１の配線層５０及び第２の配線層５１が形成されている。また、本実施形態例では、図２５Ｂに示すように、水平方向に隣接する２つの画素７ａ，７ｂ間で電荷転送路１５が共有されている。以下の説明で、画素７ａ，７ｂを区別しない場合には、画素７と記載する。
【０１５７】
図２６は、転送電極７３及び読み出し電極５３，５５のみを図示した概略平面構成である。なお、第１の配線層５０及び第２の配線層５１の構成は、図１６Ｂと同様であるから図示を省略し、重複説明を省略する。
【０１５８】
図２５Ｂ、及び図２６に示すように、転送電極７３は、水平方向に隣接する２つの画素７ａ，７ｂ間に形成された電荷転送路１５上に垂直方向に形成され、垂直方向に隣接する２つの画素７に渡って１本ずつ形成されている。すなわち、本実施形態例では、転送電極７３が、垂直方向及び水平方向に隣接する４つの画素７に共有されている。また、転送電極７３は、垂直方向に隣接する画素間に一行毎に水平方向に配される配線部７６に接続されている。そして、受光部２に対して読み出しゲート部１６ａ，１６ｂが形成される領域と対向する領域に形成された素子分離領域１３上部には各画素７の転送電極７３と同一の配線部７６に一体に形成された遮光専用電極７４が形成されている。このように、本実施形態例の画素７は、受光部２が形成される領域が、転送電極７３、配線部７６、及び遮光専用電極７４により四方を囲まれる構成とされている。
【０１５９】
読み出し電極５５，５６は、第６の実施形態と同様、受光部２と電荷転送路１５間に構成される読み出しゲート部１６ａ，１６ｂ上部にそれぞれ形成されている。
【０１６０】
そして、本実施形態例においても、同一の単層に形成された転送電極７３、及び読み出し電極５３，５５は、遮光性を有する電極材料によって形成されている。この電極材料としては、例えば、Ｗ（タングステン）、Ｔｉ（チタン）、Ｃｕ（銅）、Ｔａ（タンタル）や、それらの化合物や、それらの酸化物、窒化物、又は珪化物を適用することができる。また、このように同一の単層に形成された転送電極７３、読み出し電極５３，５５は、第１の実施形態と同様の製造方法によって形成することができる。すなわち、本実施形態例においても、転送電極７３、読み出し電極５３，５５は、１回のパターニングによって同時に形成することで、その位置関係や線幅などのばらつきを低減することができる。
【０１６１】
以上の構成を有する本実施形態例の固体撮像装置においても、第６の実施形態と同様の駆動方法により、受光部２で生成された信号電荷が読み出されて、垂直方向に転送される。そして、本実施形態例の固体撮像装置においても、第１の実施形態及び第１０の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【０１６２】
上述の第１〜第１１の実施形態では、入射光量に応じた信号電荷を生成する単位画素が行列状に配置されてなるＣＣＤ型固体撮像装置に適用した場合を例に挙げて説明した。しかしながら、本発明はＣＣＤ型固体撮像装置への適用に限られるものではなく、例えば、ＣＭＯＳ型の固体撮像装置に適用することもできる。
【０１６３】
特に、同時性が要求されるグローバルシャッター機能を有するＣＭＯＳ型固体撮像装置では、受光部と、受光部で生成された信号電荷を読み出すフローティングディフュージョン部との間の領域には、一旦信号電荷を蓄積しておく蓄積容量部が形成される。このようなフローティングディフュージョン部や蓄積容量部は、本発明の電荷転送路に相当するもので、遮光されていることが好ましい。このような構造において、読み出し電極や、他の画素トランジスタを構成するゲート電極（本発明の転送電極に相当）、及び、蓄積容量部等を遮光する遮光膜を遮光性のある材料を用いて、一回のパターニングにて形成する。これにより、遮光膜と、画素トランジスタを構成するゲート電極の位置関係を精度良く形成することができるため、読み出し電圧を一定にすることができ、また、遮光性のある材料で各ゲート電極を形成することにより、受光部領域の拡大を図ることができる。
【０１６４】
また、本発明は、可視光の入射光量の分布を検知して画像として撮像する固体撮像装置への適用に限らず、赤外線やＸ線、あるいは粒子等の入射量の分布を画像として撮像する固体撮像装置にも適用可能である。また、広義の意味として、圧力や静電容量など、他の物理量の分布を検知して画像として撮像する指紋検出センサ等の固体撮像装置（物理量分布検知装置）全般に対して適用可能である。
【０１６５】
さらに、本発明は、画素部の各単位画素を行単位で順に走査して各単位画素から画素信号を読み出す固体撮像装置に限られるものではない。画素単位で任意の画素を選択して、当該選択画素から画素単位で信号を読み出すＸ−Ｙアドレス型の固体撮像装置に対しても適用可能である。
なお、固体撮像装置はワンチップとして形成された形態であってもよいし、画素部と、信号処理部または光学系とがまとめてパッケージングされた撮像機能を有するモジュール状の形態であってもよい。
【０１６６】
また、本発明は、固体撮像装置への適用に限られるものではなく、撮像装置にも適用可能である。ここで、撮像装置とは、デジタルスチルカメラやビデオカメラ等のカメラシステムや、携帯電話機などの撮像機能を有する電子機器のことを言う。なお、電子機器に搭載される上記モジュール状の形態、即ちカメラモジュールを撮像装置とする場合もある。以下に、本発明の電子機器について説明する。
【０１６７】
〈１２．第１２の実施形態：電子機器〉
図２７は、本発明の第１２の実施形態に係る電子機器２００の概略構成図である。
本実施形態例の電子機器２００は、上述した本発明の第１の実施形態における固体撮像装置１を電子機器（カメラ）に用いた場合の実施形態を示す。
【０１６８】
本実施形態に係る電子機器２００は、固体撮像装置１と、光学レンズ２１０と、シャッタ装置２１１と、駆動回路２１２と、信号処理回路２１３とを有する。
【０１６９】
光学レンズ２１０は、被写体からの像光（入射光）を集光して固体撮像装置１の撮像面上に結像させる。これにより固体撮像装置１内に一定期間当該信号電荷が蓄積される。
シャッタ装置２１１は、固体撮像装置１への光照射期間および遮光期間を制御する。
駆動回路２１２は、固体撮像装置１の転送動作およびシャッタ装置２１１のシャッタ動作を制御する駆動信号を供給する。駆動回路２１２から供給される駆動信号（タイミング信号）により、固体撮像装置１の信号転送を行なう。信号処理回路２１３は、各種の信号処理を行う。信号処理が行われた映像信号は、メモリなどの記憶媒体に記憶され、あるいはモニタに出力される。
【０１７０】
本実施形態例の電子機器２００では、固体撮像装置１において、暗電流抑制領域の形成領域を精度良く制御することができ、転送効率を低下させることなく、暗電流の発生を抑制することによる白点等の欠陥抑制が可能となるため、画質の劣化が抑制される。
【０１７１】
このように、固体撮像装置１を適用できる電子機器２００としては、カメラに限られるものではなく、デジタルスチルカメラ、さらには携帯電話機等のモバイル機器向けカメラモジュールなどの撮像装置に適用可能である。
【０１７２】
本実施形態例においては、固体撮像装置１を電子機器に用いる構成としたが、前述した第２〜第１１の実施形態によって形成された固体撮像装置を用いることもできる。
【符号の説明】
【０１７３】
１・・固体撮像装置
２・・受光部
３・・垂直転送レジスタ
４・・水平転送レジスタ
５・・出力回路
６・・基板
７・・画素
８・・絶縁膜
９・・読み出し電極
１０ａ・・第１の転送電極
１０ｂ・・第２の転送電極
１１・・配線層
１２・・コンタクト部
１３・・素子分離領域
１４・・ウェル領域
１５・・電荷転送路
１６・・読み出しゲート部
１７・・電荷蓄積領域
１８・・暗電流抑制領域
【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１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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