(57)【要約】      （修正有）【課題】半導体素子において、高周波大電流を伴う駆動電圧の供給を可能とする。【解決手段】水平方向から見た互いに斜めに配置された金属バスライン３１Ａ，３１Ｂが互いに電気的に接続され、同様の配置の金属バスライン３２Ａ，３２Ｂが互いに電気的に接続されている。金属バスライン３１Ａの上方に間隔をあけて金属バスライン３２Ｂが位置し、金属バスライン３２Ａの上方に間隔をあけて金属バスライン３１Ｂが位置している。金属バスライン３１Ａ，３１Ｂと金属バスライン３２Ａ，３２Ｂには、逆位相の駆動電圧がそれぞれ供給される。【選択図】図５
2011108885.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の一方の面に沿って一方向に延びる下側第１金属層と、
前記下側第１金属層よりも上記面から離れた位置で、前記面の法線方向から見て互いに重なり合わないように前記下側第１金属層と平行に延びる上側第１金属層と、
前記面の法線方向から見て前記上側第１金属層と重なるように前記下側第１金属層と同一面上で延びる下側第２金属層と、
前記面の法線方向から見て前記下側第１金属層と重なるように前記上側第１金属層と同一面上で延びる上側第２金属層と
を備え、
前記下側及び上側第１金属層と、前記下側及び上側第２金属層に対し、逆位相の駆動電圧がそれぞれ供給され、前記下側第１金属層と前記下側第２金属層とを介して前記基板側に前記駆動電圧がそれぞれ供給される、半導体素子。
【請求項２】
前記下側第１金属層と前記上側第１金属層は、それらが延びる方向に間隔を隔てて配置された複数の第１コンタクト部で電気的に互いに接続され、
前記下側第２金属層と前記上側第２金属層は、それらが延びる方向に間隔を隔てて配置された複数の第２コンタクト部で電気的に互いに接続されている、請求項１に記載の半導体素子。
【請求項３】
電荷生成部が形成された基板の裏面とは反対側である基板の表面に沿って延びる下側第１金属層と、
前記下側第１金属層よりも前記表面から離れた位置で、前記表面の法線方向から見て互いに重なり合わないように前記下側第１金属層と平行に延びる上側第１金属層と、
前記表面の法線方向から見て前記上側第１金属層と重なるように前記下側第１金属層と同一面上で延びる下側第２金属層と、
前記表面の法線方向から見て前記下側第１金属層と重なるように前記上側第１金属層と同一面上で延びる上側第２金属層と
を備え、前記下側及び上側第１金属層と、前記下側及び上側第２金属層に対し、逆位相の駆動電圧がそれぞれ供給され、前記下側第１金属層と前記下側第２金属層とを介して前記基板側に前記駆動電圧がそれぞれ供給される、撮像素子。
【請求項４】
前記下側第１金属層と前記上側第１金属層は、それらが延びる方向に間隔を隔てて配置された複数の第１コンタクト部で電気的に互いに接続され、
前記下側第２金属層と前記上側第２金属層は、それらが延びる方向に間隔を隔てて配置された複数の第２コンタクト部で電気的に互いに接続されている、請求項３に記載の撮像素子。
【請求項５】
前記基板の前記表面側に、前記電荷生成部で発生した電荷を転送するためのＣＣＤチャネルと、このＣＣＤチャンネル上に配置された複数のポリシリコン電極と、それぞれ対応する前記ポリシリコン電極と第３コンタクト部を介して電気的に接続された複数の金属線とをさらに備え、
前記複数の金属線は、前記下側第１金属層と前記下側第２金属層のいずれか一方に第４コンタクト部を介してそれぞれ電気的に接続されている、請求項３又は請求項４に記載の撮像素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体素子及び固体撮像素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
電磁ノイズの低減のためにツイストケーブルが広く使用されている。このツイストケーブルでは、撚り合わせた２本を流れる電流により発生する磁束が互いに相殺することで、電磁ノイズを低減している。半導体素子への高周波大電流の駆動電圧の供給に関し、間欠的に互いに交差する一対の信号線にそれぞれ逆位相の駆動同圧を流すことで、ツイストケーブルと同様に電磁ノイズの低減を図ることが、非特許文献１に記載されている。
【０００３】
しかし、非特許文献１に記載の構造には、一対の信号線が交差する箇所には他の信号線等へのコンタクト部を形成できないという制約がある。この制約があるため、非特許文献１に記載の構造は、半導体基板上に高密度で設けられた要素（例えば固体撮像素子の一種であるＣＣＤにおけるポリシリコン製の駆動電極）に駆動電圧を供給する場合には採用できない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】Hiroyuki Ito et. al. "Twisted Differential Transmission Line Structure for Global Interconnect in Si LSI", Japanese Journal of Applied Physics, vol. 44, No. 4B, 2005, pp.2774-2779
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、ＣＣＤ型撮像素子等の固体撮像素子を含む半導体素子において、高周波大電流を伴う駆動電圧の供給を可能とすることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
第１の発明は、基板の一方の面に沿って一方向に延びる下側第１金属層と、前記下側第１金属層よりも上記面から離れた位置で、前記面の法線方向から見て互いに重なり合わないように前記下側第１金属層と平行に延びる上側第１金属層と、前記面の法線方向から見て前記上側第１金属層と重なるように前記下側第１金属層と同一面上で延びる下側第２金属層と、前記面の法線方向から見て前記下側第１金属層と重なるように前記上側第１金属層と同一面上で延びる上側第２金属層とを備え、前記下側及び上側第１金属層と、前記下側及び上側第２金属層に対し、逆位相の駆動電圧がそれぞれ供給され、前記下側第１金属層と前記下側第２金属層とを介して前記基板側に前記駆動電圧がそれぞれ供給される、半導体素子を提供する。前記下側第１金属層と前記上側第１金属層は、それらが延びる方向に間隔を隔てて配置された複数の第１コンタクト部で電気的に互いに接続され、前記下側第２金属層と前記上側第２金属層は、それらが延びる方向に間隔を隔てて配置された複数の第２コンタクト部で電気的に互いに接続されていてもよい。
【０００７】
第２の発明は、電荷生成部が形成された基板の裏面とは反対側である基板の表面に沿って延びる下側第１金属層と、前記下側第１金属層よりも前記表面から離れた位置で、前記表面の法線方向から見て互いに重なり合わないように前記下側第１金属層と平行に延びる上側第１金属層と、前記表面の法線方向から見て前記上側第１金属層と重なるように前記下側第１金属層と同一面上で延びる下側第２金属層と、前記表面の法線方向から見て前記下側第１金属層と重なるように前記上側第１金属層と同一面上で延びる上側第２金属層とを備え、前記下側及び上側第１金属層と、前記下側及び上側第２金属層に対し、逆位相の駆動電圧がそれぞれ供給され、前記下側第１金属層と前記下側第２金属層とを介して前記基板側に前記駆動電圧がそれぞれ供給される、撮像素子を提供する。前記下側第１金属層と前記上側第１金属層は、それらが延びる方向に間隔を隔てて配置された複数の第１コンタクト部で電気的に互いに接続され、前記下側第２金属層と前記上側第２金属層は、それらが延びる方向に間隔を隔てて配置された複数の第２コンタクト部で電気的に互いに接続されていてもよい。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の半導体素子及び固体撮像素子では、下側及び上側第１金属層と下側及び上側第２金属層のそれぞれの面積を十分に確保してそれらの抵抗を低減できる。また、下側及び上側第１金属層と下側及び上側第２金属層との配置（互いに逆位相の駆動電圧が供給される）により、インダクタンスを効果的に低減できる。これら抵抗とインダクタンスの低減により、高周波大電流を伴う駆動電圧の供給が可能である。特に、本発明をＣＣＤ型撮像素子のＣＣＤ信号蓄積路の駆動電極に対する駆動電圧の供給に使用した場合、１０〜１００ＭHz程度の高周波数で１０〜１００Ａ程度の大電流を伴う駆動電圧を供給可能となり、１０００万〜１億枚／秒程度の超高速撮影を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の第１実施形態に係る裏面照射型ＣＣＤ撮像素子を表面側から見た模式図。
【図２Ａ】図１の裏面照射型ＣＣＤ撮像素子をパッケージに搭載した状態を示す側面図。
【図２Ｂ】図２ＡのII−II線での断面図。
【図３Ａ】図１の裏面照射型ＣＣＤ撮像素子の表面側の部分拡大図。
【図３Ｂ】図３ＡのIII−III線での断面図。
【図３Ｃ】図３ＡのIII’−III’での断面図。
【図４Ａ】図１の裏面照射型ＣＣＤ撮像素子の表面側の１／４区画を示す模式図。
【図４Ｂ】図４ＡのIV−IV線での断面図。
【図４Ｃ】図４ＡのIV’−IV’線での断面図。
【図５】図１の裏面照射型ＣＣＤ撮像素子の表面側の１／４区画の模式的な分解斜視図。
【図６Ａ】図５のVI−VI線での断面図。
【図６Ｂ】図５のVI’−VI’線での断面図。
【図７Ａ】金属バスラインセットの分解斜視図。
【図７Ｂ】金属バスラインセットの分解斜視図。
【図８】第１実施形態の裏面照射型ＣＣＤ撮像素子に供給される駆動電圧の波形図。
【図９Ａ】本発明の第２実施形態に係る裏面照射型ＣＣＤ撮像素子の表面側の１／４区画を示す模式図。
【図９Ｂ】図９ＡのIX−IX線での断面図。
【図９Ｃ】図９ＡのIX’−IX’線での断面図。
【図９Ｄ】図９ＡのIX''−IX''線での断面図。
【図９Ｅ】図９ＡのIX'''−IX'''線での断面図。
【図１０】図９Ａの裏面照射型ＣＣＤ撮像素子の表面側の１／４区画の模式的な分解斜視図。
【図１１Ａ】図１０のXI−XI線での断面図。
【図１１Ｂ】図１０のXI’−XI’線での断面図。
【図１２】第２実施形態の裏面照射型ＣＣＤ撮像素子に供給される駆動電圧の波形図。
【図１３】本発明に係る裏面照射型ＣＣＤ撮像素子を備える高速ビデオカメラの一例を示す模式図。
【図１４】本発明に係る裏面照射型ＣＣＤ撮像素子を備える透過型電子顕微鏡の一例を示す模式図。
【図１５】駆動電圧の周波数に対する抵抗とリアクタンスの変化を示す線図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
（第１実施形態）
図１は本発明の第１実施形態の裏面照射型で２相駆動のＣＣＤ撮像素子１（以下、単に撮像素子）を示す。図３Ｂ，３Ｃ及び図４Ｂ，４Ｃを併せて参照すると、図１は撮像素子１を基板２の表面２ａ側から見た図である。
【００１１】
撮像素子１は互いに対称な４個の区画（１／４区画）３Ａ〜３Ｂを備える。図４Ａに１個の１／４区画３Ａを示す。個々の区画３Ａ〜３Ｂは、基板２の裏面２ｂである受光面４、１個の水平読み出しＣＣＤ５、フローティングディフュージョンアンプ６、及び読み出しタップ７を備える。また、図３Ａを併せて参照すると、個々の画素８毎に、コレクションゲート１１と、コレクションゲート１１からインプットゲート１２を介して斜めに直線状に延びる信号記録ＣＣＤ１３とが設けられている。また、画素８の列（図においてＹ方向に並んだ画素群）毎に、垂直方向（画素８の列方向）に延びる垂直読み出しＣＣＤ１４が設けられている。個々の信号記録ＣＣＤ１３は、その下端が接続要素１３ａで対応する垂直読み出しＣＣＤ１４に接続すると共に、最下端にドレイン１５を備える。同一の列を構成する複数の画素８の信号記録ＣＣＤ１３の他端は、すべて同一の垂直読み出しＣＣＤ１４に接続する。個々の垂直読み出しＣＣＤ１４の下端は水平読み出しＣＣＤ５に接続する。
【００１２】
図３Ａ，３Ｂを参照すると、基板２の裏面２ｂ（受光面４）側にｐ型の電荷生成層１６が設けられ、この電荷生成層１６よりも基板２の表面２ａ側にｎ−型の電荷収集層１７が設けられている。また、基板２の表面２ａ側にはｐ型の抑制領域１８中に信号記録ＣＣＤ１３及び垂直読み出しＣＣＤ１４のＣＣＤ要素１９が設けられている。
【００１３】
入射光が裏面２ｂ（受光面４）に入射すると、電荷生成層１６で電子と正孔の対が発生する。電子は電荷生成層１６を垂直方向に移動して電荷収集層１７に達する。さらに、電子は電荷収集層を水平方向に移動した後、コレクションゲート１１の直下のｎ＋型の埋め込み層に到達する。コレクションゲート１１からインプットゲート１２を介して画像信号としての電荷が信号記録ＣＣＤ１３に転送される。
【００１４】
撮影時には、すべての画素８において同時に、コレクションゲート１１から信号記録ＣＣＤ１３へ信号電荷が転送され、個々の信号記録ＣＣＤ１３ではＣＣＤ要素１９へ順次電荷信号が転送される。個々の信号記録ＣＣＤ１３上で転送される電荷信号は最終的にはドレイン１５から素子外へ排出される。これにより個々の信号記録ＣＣＤ１３には信号電荷が連続上書きされる。撮影終了後、個々の信号記録ＣＣＤ１３に蓄積された信号電荷は、対応する垂直読み出しＣＣＤ１４、水平読み出しＣＣＤ５、フローティングディフュージョンアンプ６、及び読み出しタップ７を介して素子外に読み出される。
【００１５】
図４Ａ〜４Ｃ及び図５に模式的に示すように、基板２の表面２ａ側には、信号蓄積ＣＣＤ１３（２相駆動）の各ＣＣＤ要素１９毎にＡ１相のポリシリコン電極２２ＡとＡ２相のポリシリコン電極２２Ｂとが信号蓄積ＣＣＤ１３の延びる方向（図においてＹ方向）に交互に設けられている。個々のポリシリコン電極２２Ａ，２２Ｂは、水平方向（図においてＸ方向）に延びる細長い帯状である。ポリシリコン電極２２Ａ，２２Ｂの上側には、多数の垂直方向（図においてＹ方向）に延びる金属線が設けられている。図４Ａ及び図５では、これらの金属線のうち４種類（金属線２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃ，２３Ｄ）のみを図示している。金属線２３Ａ，２３Ｂは、コンタクト部２４を介してそれぞれポリシリコン電極２２Ａ，２２Ｂに接続されている。また、金属線２３Ｃ，２３Ｄは、コレクションゲート１１とインプットゲート１２にそれぞれ接続されている。なお、前述の撮影時（高速動作が要求される）には、信号記録ＣＣＤ１３、コレクションゲート１１、インプットゲート１２のみが駆動されるので、垂直読み出しＣＣＤ１４及び水平読み出しＣＣＤを含む他の要素への駆動電圧を供給する機構は特に限定されない。
【００１６】
金属線２３Ａ〜２３Ｄには、その上側に設けられた複数個の金属バスラインセット３０を介して駆動電圧が供給される。図４Ａに示すように、金属バスラインセット３０は個々の１／４区画３Ａ〜３Ｄを水平方向（図においてＸ方向）に横断するように設けられており、個々の１／４区画３Ａ〜３Ｄ毎に複数組の金属バスラインセット３０が垂直方向（図においてＹ方向に）に並べて配置されている。
【００１７】
個々の金属バスラインセット３０は、合計６枚の金属バイスライン３１Ａ，３１Ｂ，３２Ａ，３２Ｂ，３３Ａ，３３Ｂから構成されている。金属バスライン３１Ａ，３２Ａ，３３Ａ，３３Ｂの一端にはボンディングパッド３４が設けられている。図２Ａ，２Ｂに示すように、撮像素子１は駆動電圧を生成する駆動素子３５にスタック実装された状態でパッケージ３６内に収容されており、駆動素子３５からボンディングパッド３４へ高周波大電流の駆動電圧が供給される。
【００１８】
金属バスライン３３Ａ，３３Ｂは、それぞれ金属線２３Ｃ，２３Ｄに接続されている。従って、コレクションゲート１１には、金属バスライン３３Ａ及び金属線２３Ｃを介して外部からの駆動電圧が供給される。また、インプットゲート１２には、金属バスライン３３Ｂ及び金属線２３Ｄを介して外部からの駆動電圧が供給される。
【００１９】
金属バスライン３１Ａ，３１Ｂにより、金属線２３Ａを介してＡ１相のポリシリコン電極２２Ａに駆動電圧が供給される。また、金属バスライン３２Ａ，３２Ｂにより、金属線２３Ｂを介してＡ２相のポリシリコン電極２２Ｂに駆動電圧が供給される。
【００２０】
金属バスライン３１Ａ，３１Ｂ，３２Ａ，３２Ｂは、いずれも扁平で幅広の断面形状（本実施形態では幅４００μｍ、厚さ０．８μｍ）を有するＸ方向に延びる矩形板状である。また、これらの金属バイライン３１Ａ，３１Ｂ，３２Ａ，３２Ｂの長手方向の一辺には電気的接続を確保するための複数のタブ状部３７が間隔を設けられている。本実施形態では、隣接するタブ状部３７間の間隔をタブ状部３７の幅よりも僅かに広く設定している。前述のように、金属バスライン３１Ｂ，３２Ｂの一端にはそれぞれボンディングパッド３４が設けられている。
【００２１】
図５、図４Ａ、図６Ａ、及び図７Ａを参照すると、金属バスライン３１Ａ（下側第１金属層）は、ポリシリコン電極２２Ａ，２２Ｂ及び金属線２３Ａ〜２３Ｄの上方で基板２の裏面２ｂ側に沿って水平方向方向に延びている。この金属バスライン３１Ａとペアを形成する金属バスライン３１Ｂ（上側第１金属層）は、水平方向（図においてＸ方向）から見て金属バスライン３１Ａに対して斜め上に配置されている。具体的には、金属バスライン３１Ｂは、金属バスライン３１Ａよりも基板２の裏面２ｂから離れた位置にある。また、金属バスライン３１Ｂは、裏面２ｂの法線方向から見て金属バスライン３１Ａと互いに重なり合わないように金属バスライン３１Ａと平行に延びている。裏面２ｂの法線方向から見ると金属バスライン３１Ａ，３２Ｂのタブ状部３７は互いに重なり合っている。金属バスライン３１Ａ，３１Ｂは、それらのタブ状部３７間に設けられたコンタクト部３８により電気的に互いに接続されている。金属バスライン３１Ａはコンタクト部３９により金属線２３Ａに電気的に接続されている。
【００２２】
図５、図４Ｂ、図６Ｂ、及び図７Ｂを参照すると、金属バスライン３２Ａ（下側第２金属層）は、金属バスライン３１Ａ（下側第１金属層）と同一面上でこの金属バスライン３１Ａと平行に水平方向に延びている。また、金属バスライン３２Ａは、基板２の裏面２ｂの法線方向から見て金属バスライン３１Ｂ（上側第１金属層）と重なるように配置されている。この金属バスライン３２Ａとペアを形成する金属バスライン３２Ｂ（上側第２金属層）は、水平方向（図においてＸ方向）から見て金属バスライン３２Ａに対して斜め上に配置されている。具体的には、金属バスライン３２Ｂは、金属バスライン３２Ａよりも基板２の裏面２ｂから離れて金属バスライン３１Ｂ（上側第１金属層）と同一面上で金属バスライン３１Ｂと平行に平行に水平方向に延びている。また、金属バスライン３２Ｂは、基板２の裏面２ｂの法線方向から見て金属バスライン３１Ａ（下側第１金属層）と重なるように配置されている。裏面２ｂの法線方向から見ると金属バスライン３２Ａ，３２Ｂのタブ状部３７が互いに重なり合っている。金属バスライン３２Ａ，３２Ｂは、それらのタブ状部３７間に設けられたコンタクト部３８により電気的に互いに接続されている。金属バスライン３２Ａはコンタクト部３９により金属線２３Ｂに電気的に接続されている。
【００２３】
図５に最も明瞭に示すように、基板２の裏面２ｂからそれぞれ同一高さに設けられた金属バスライン３１Ａと金属バスライン３２Ａの間、並びに金属バスライン３１Ｂと金属バスライン３２Ｂの間には隙間が設けられ、電気的な絶縁が確保されている。
【００２４】
Ａ１相のポリシリコン電極２２Ａには、扁平で幅広の断面形状を有する金属バスライン３１Ａ，３１Ｂを介して駆動電圧が供給される。また、Ａ２相のポリシリコン電極２２Ｂにも、扁平で幅広の断面形状を有する金属バスライン３２Ａ，３２Ｂを介して駆動電圧が供給される。このような十分な断面積が確保された金属バスライン３１Ａ〜３２Ｂを使用することによりＡ１，Ａ２相のポリシリコン電極２２Ａ，２２Ｂに駆動電圧を供給する際の抵抗を効果的に低減できる。
【００２５】
図１５は幅４００μｍ、厚さ０．８μｍ（金属バスライン３１Ａ〜３２Ｂと同一の断面形状）の単一層のアルミニウム配線をバスラインとし使用して駆動電圧を１０ｍｍ（１／４区画３Ａ〜３Ｂの幅に相当）供給する場合の抵抗（Ｒ）とリアクタンス（ωＬ：Ｌはインダクタクス）の関係を示す。この図１５から明らかなように、駆動電圧の周波数１６ＭＨｚ付近を境界として抵抗よりもリアクタンスの影響が大きくなっている。通常のＩＣ設計では、１００ＭＨｚ程度からリアクタンスの影響を考慮する必要がない。しかし、抵抗を低減するために金属バスライン３１Ａ〜３２Ｂを幅広の形状としたことで、１６ＭＨｚ程度でリアクタンスの影響が大きくなる。
【００２６】
しかし、本実施形態では以下の理由により、抵抗だけでなく、インダクタンスも低下できる。図８はＡ１，Ａ２相のポリシリコン電極２２Ａ，２２Ｂに供給される駆動電圧を示す。この図８からも明らかなように、ポリシリコン電極２２Ａ，２２Ｂに供給される駆動電圧の波形は完全に逆位相であり、これらを供給するための２系統の配線（一つの系統が金属バスライン３１Ａ，３１Ｂで他の系統が金属バスライン３２Ａ，３２Ｂ）を流れる電流は常に絶対値が等しく方向が逆である。つまり、Ａ１相の駆動電圧を供給するための金属バスライン３１Ａ，３１Ｂを流れる電流と、Ａ２相の駆動電圧を供給するための金属バスライン３２Ａ，３２Ｂを流れる電流は、絶対値が等しく方向が逆である。そして、図６Ａ，６Ｂに最も明瞭に表されているように、金属バスライン３１Ａ（Ａ１相の電圧が供給される）と、その上方に間隔を隔てて積み重ねて配置された金属バスライン３２Ｂ（Ａ２相の電圧が供給され金属）には、絶対値が等しく方向が逆の電流が流れるため、これらの金属バスライン３１Ａ，３２Ｂを流れる電流により発生する磁束が互いに相殺することでインダクタンスが低減され電磁ノイズが減少する。同様に、金属バスライン３２Ａ（Ａ２相の電圧が供給される）と、その上方に間隔を隔てて積み重ねて配置された金属バスライン３１Ｂ（Ａ１相の電圧が供給され金属）には、絶対値が等しく方向が逆の電流が流れるため、これらの金属バスライン３２Ａ，３１Ｂを流れる電流により発生する磁束が互いに相殺することでインダクタンスが低減され電磁ノイズが減少する。
【００２７】
以上のように、本実施形態の撮像素子１では、ＣＣＤは逆位相の駆動電圧の組み合わせで駆動できることを利用して、駆動電圧の供給における抵抗とインダクタンスの両方の低減を実現し、高周波大電流を伴う駆動電圧の供給を可能としている。具体的には、本実施形態のような金属バスラインセット３０による駆動電圧の送付を採用することにより、１０〜１００ＭHz程度の高周波数で１０〜１００Ａ程度の大電流を伴う駆動電圧を供給可能となり、１０００万〜１億枚／秒程度の超高速撮影を実現できる。また、金属バスラインセット３０のペアを構成する金属バスライン３１Ａ，３１Ｂ間及び金属バスライン３２Ａ，３２Ｂ間はいずれも空間的に交差した構造は形成されておらず、基板２に高密で設けられたポリシリコン電極２２Ａ，２２Ｂに駆動電圧を供給するためのコンタクト部３９を設ける位置に特別な制約がない。この点で、本実施形態のような金属バスラインセット３０は半導体基板上に高密度で設けられた要素に駆動電圧を供給するのに適している。
【００２８】
図１及び図４Ａを参照すると、受光面４を１／４区画３Ａ〜３Ｂに分けて、個々の１／４区画３Ａ〜３Ｂ毎にＡ１，Ａ２相の駆動電圧を供給するための金属バスライン３１Ａ〜３２Ｂを含む金属バスラインセット３０を設けている。そのため、Ａ１，Ａ２相の駆動電圧は受光面４の幅方向（図においてＸ方向）の両側から供給されている。言い換えれば、金属バスライン３１Ａ〜３２ＢによりＡ１，Ａ２相の駆動電圧が送付される距離は受光面４の幅（Ｘ方向の寸法）の１／２である。受光面４の幅方向の片側からＡ１，Ａ２相の駆動電極を供給する構成も可能である。しかし、この構成と本実施形態（図１及び図４Ａ）を比較すると、駆動電圧を送付する距離は１／２であるので、抵抗（Ｒ）と容量（Ｃ）もそれぞれ１／２となり、ＲＣ遅延が１／４となる。従って、受光面４の両側から駆動電圧を供給する本実施形態は受光面の片側から駆動電圧を供給する構成と比較して概ね４倍の撮影速度が得られる。
【００２９】
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態の裏面照射型ＣＣＤ撮像素子１は、４相駆動である点が第１実施形態と異なる。
【００３０】
図９Ａ〜９Ｅ及び図１０に模式的に示すように、基板２の表面２ａ側には信号蓄積ＣＣＤ１３（４相駆動）の各ＣＣＤ要素１９毎にＡ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４相のポリシリコン電極２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃ，２２Ｄが信号蓄積ＣＣＤ１３の延びる方向に順に設けられているポリシリコン電極２２Ａ〜２２Ｄの上側に設けられた多数の金属製のうち、金属線１２３Ａ，１２３Ｂはコンタクト部２４を介してそれぞれＡ１相とＡ３相のポリシリコン電極２２Ａ，２２Ｂに接続されている。また、金属線１２３Ｃ，１２３Ｄは、コンタクト部２４を介してそれぞれＡ２相とＡ４相のポリシリコン電極２２Ｃ，２２Ｄに接続されている。さらに、金属線１２３Ｅ，１２３Ｆはコレクションゲート１１とインプットゲート１２にそれぞれ接続されている。
【００３１】
金属線１２３Ａ〜１２３Ｆには、その上側に設けられた複数個の金属バスラインセット３０を介して駆動電圧が供給される。本実施形態では、２組の金属バスラインセット３０，３０’がＡ１〜Ａ４相の駆動電圧を供給するための一つのユニットを構成する。個々の１／４区画３Ａ〜３Ｄ毎に複数の金属バスラインセット３０，３０’のユニットが垂直方向（図においてＹ方向に）に並べて配置されている。
【００３２】
金属バスラインユニット３０，３０’の機械的な構造は第１実施形態の場合と同一である。金属バスラインユニット３０と金属バスラインユニット３０’を区別するために、後者に属する金属バスラインの符号にはダッシュを付す。金属バスライン３０，３０’の金属バスライン３３Ａ，３３Ｂ，３３Ａ’，３３Ｂ’は、それぞれ金属線２３Ｃ，２３Ｄ（それぞれコレクションゲート１１、インプットゲート１２に接続されている）に接続されている。
【００３３】
金属バスラインユニット３０では、水平方向から見て斜めの配置に配置された金属バスライン３１Ａ，３１Ｂと金属バスライン３２Ａ，３２Ｂがそれぞそれコンタクト部３８で電気的に接続されている。また、金属バスラインユニット３０’では、水平方向から見て斜めの配置に配置された金属バスライン３１Ａ’，３１Ｂ’と金属バスライン３２Ａ’，３２Ｂ’がそれぞそれコンタクト部３８で電気的に接続されている。金属バスラインユニット３０の金属バスライン３１Ａがコンタクト部３９を介して金属線１２３Ａに接続され、この金属線１２３Ａはコンタクト部２４を介してＡ１相のポリシリコン電極２２Ａに接続されている。また、金属バスラインユニット３０の金属バスライン３２Ａがコンタクト部３９を介して金属線１２３Ｂに接続され、この金属線１２３Ｂはコンタクト部２４を介してＡ３相のポリシリコン電極２２Ｃに接続されている。さらに、金属バスラインユニット３０’の金属バスライン３１Ａ’がコンタクト部３９を介して金属線１２３Ｃに接続され、この金属線１２３Ｃはコンタクト部２４を介してＡ２相のポリシリコン電極２２Ｂに接続されている。さらにまた、金属バスラインユニット３０’の金属バスライン３２Ａ’がコンタクト部３９を介して金属線１２３Ｄに接続され、この金属線１２３Ｄはコンタクト部２４を介してＡ４相のポリシリコン電極２２Ｄに接続されている。
【００３４】
Ａ１〜Ａ４相のポリシリコン電極２２Ａ〜２２Ｄには、扁平で幅広の断面形状を有する金属バスライン３１Ａ〜３２Ｂ，３１Ａ’〜３２Ｂ’を介して駆動電圧が供給される。このような十分な断面積が確保された金属バスライン３１Ａ〜３２Ｂ’を使用することによりＡ１〜Ａ４相のポリシリコン電極２２Ａ〜２２Ｄに駆動電圧を供給する際の抵抗を効果的に低減できる。
【００３５】
図１２はＡ１〜Ａ４相のポリシリコン電極２２Ａ〜２２Ｄに供給される駆動電圧を示す。この図１２から明らかなように、Ａ１相のポリシリコン電極２２Ａに供給される駆動電圧とＡ３相のポリシリコン電極２２Ｃに供給される駆動電圧の波形は完全に逆位相であり、これらの供給するための配線を流れる電流は絶対値が等しく方向が逆である。同様に、Ａ２相のポリシリコン電極２２Ｂに供給される駆動電圧とＡ４相のポリシリコン電極２２Ｄに供給される駆動電圧の波形も完全に逆位相であり、これらの供給するための配線を流れる電流は絶対値が等しく方向が逆である。そして、図１１Ａ，１１Ｂに最も明瞭に表されているように、金属バスラインユニット３０については、金属バスライン３１Ａ（Ａ１相の電圧が供給される）と、その上方に間隔を隔てて積み重ねて配置された金属バスライン３２Ｂ（Ａ３相の電圧が供給され金属）には絶対値が等しく方向が逆の電流が流れ、金属バスライン３２Ａ（Ａ３相の電圧が供給される）と、その上方に間隔を隔てて積み重ねて配置された金属バスライン３１Ｂ（Ａ１相の電圧が供給され金属）には、絶対値が等しく方向が逆の電流が流れる。同様に、金属バスラインユニット３０’については、金属バスライン３１Ａ’（Ａ２相の電圧が供給される）と、その上方に間隔を隔てて積み重ねて配置された金属バスライン３２Ｂ’（Ａ４相の電圧が供給され金属）には絶対値が等しく方向が逆の電流が流れ、金属バスライン３２Ａ’（Ａ４相の電圧が供給される）と、その上方に間隔を隔てて積み重ねて配置された金属バスライン３１Ｂ’（Ａ２相の電圧が供給され金属）には、絶対値が等しく方向が逆の電流が流れる。従って、金属バスライン３１Ａ，３２Ｂ間、金属バスライン３２Ａ，３１Ｂ間、金属バスライン３１Ａ’，３２Ｂ’間、及び金属バスライン３２Ａ’，３１Ｂ’間では電流により発生する磁束が互いに相殺すされるので、インダクタンスが低減され電磁ノイズが減少する。
【００３６】
第２実施形態のその他の構成及び作用は第１実施形態と同様である。
【００３７】
第１及び第２実施形態では、金属バスライン３１Ａと金属バスライン３１Ｂがタブ状部３７とコンタクト部３８により電気的に互いに接続され、金属バスライン３２Ａと金属バスライン３２Ｂがタブ状部３７とコンタクト３８により電気的に互いに接続されている。つまり、同相の駆動電流を供給するための金属バスラインはそれぞれ電気的に互いに接続されている。しかし、金属バスライン３１Ａ，３１Ｂ間の電気的接続と金属バスライン３２Ａ，３２Ｂ間を電気的に接続しない構成（タブ状部３７とコンタクト部３８）としたうえで、金属バスライン３１Ａ，３１Ｂに同相の駆動電圧を供給し、金属バスライン３２Ａ，３２Ｂにその逆位相に駆動電圧を供給する構成も可能である。この構成の場合にも、互いに逆位相の駆動電圧が供給される２本の金属バスラインのペア、すなわち金属バスライン３１Ａと金属バスライン３２Ｂのペア及び金属バスライン３２Ａと金属バスライン３１Ｂのペアは上下方向に積み重ねて配置されるので、電磁ノイズ低減効果が得られる。
【００３８】
図１３は、第１又は第２実施形態の撮像素子１を備える高速ビデオカメラ２０１を示す。この高速ビデオカメラ２０１は、受光面４に可視光線を結像させるレンズ２０２、撮像素子１から出力されたアナログの画像信号を増幅するアンプ２０３、増幅された画像信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器２０４、及びデジタルの画像信号を記憶するメインメモリ２０５を備える。画像処理装置２０６はメインメモリ２０５から読み出した画像信号を処理して表示装置２０７に表示する。コントローラ２０８は、撮像素子１、アンプ２０３、及びＡ／Ｄ変換器２０４を含む高速ビデオカメラ２０１全体の動作を制御する。
【００３９】
図１４は、第１又は第２実施形態の撮像素子１を備える透過型電子顕微鏡３０１を示す。この透過型電子顕微鏡３０１は、電子銃３０２から試料３０３に電子流３０４を照射し、透過した電子流３０４を撮像素子１に結像させる。３０５Ａ，３０５Ｂ，３０５Ｃは磁界レンズである。電子銃３０２、試料３０３、撮像素子１、及び磁界レンズ３０５Ａ〜３０５Ｃが配置されている透過型電子顕微鏡２の内部は真空ポンプ７により所要の真空度に維持されている。撮像素子１の受光面４（裏面）には入射した電子流３０４の強度に応じた輝度で発光する蛍光層（図示せず。）が設けられる。
【００４０】
固体撮像素子の一例であるＣＣＤ撮像素子を例に本発明を説明したが、本発明は他の半導体素子にも適用できる。
【符号の説明】
【００４１】
１  撮像素子
２  基板
２ａ  表面
２ｂ  裏面
３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄ  １／４区画
４  受光面
５  水平読み出しＣＣＤ
６  フローティングディフュージョンアンプ
７  読み出しタップ
８  画素
１１  コレクションゲート
１２  インプットゲート
１３  信号記録ＣＣＤ
１３ａ  接続要素
１４  垂直読み出しＣＣＤ
１５  ドレイン
１６  電荷生成層
１７  電荷収集層
１８  抑制領域
１９  ＣＣＤ要素
２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃ，２２Ｄ  ポリシリコン電極
２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃ，２３Ｄ  金属線
２４  コンタクト部
３０  金属バスラインセット
３１Ａ，３１Ｂ，３２Ａ，３２Ｂ，３３Ａ，３３Ｂ
３４  ボンディングパッド
３５  駆動素子
３６  パッケージ
３７  タブ状部
３８，３９  コンタクト部
１２３Ａ，１２３Ｂ，１２３Ｃ，１２３Ｄ，１２３Ｅ，１２３Ｆ  金属線
２０１  高速ビデオ
２０２  レンズ
２０３  アンプ
２０４  Ａ／Ｄ変換器
２０５  メインメモリ
２０６  画像処理装置
２０７  表示装置
２０８  コントローラ
３０１  透過型電子顕微鏡
３０２  電子銃
３０３  試料
３０４  電子流
３０５Ａ，３０５Ｂ，３０５Ｃ  磁界レンズ
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図９Ｃ】
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【図９Ｄ】
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【図９Ｅ】
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【図１０】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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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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