(57)【要約】【課題】従来に比べて、ＣＣＤチャネルで余剰となった電荷を外部へ排出する能力、すなわちブルーミング耐性を向上可能な電荷結合素子を提供する。【解決手段】画素で発生した信号電荷を垂直方向に転送する垂直ＣＣＤ（Charge Coupled Device）と、垂直ＣＣＤで転送された信号電荷を水平方向に転送する水平ＣＣＤを備える電荷結合素子であって、画素は入射光を信号電荷に変換する光電変換部と、光電変換部と絶縁層を介し水平方向に交互に配置される第１転送電極と第２転送電極と、垂直ＣＣＤで転送する電荷の飽和電荷量を定めるＯＦＧ（Over Flow Gate）と、飽和電荷量を超えた電荷を排出するＯＦＤ（Over Flow Drain）を備える。ＯＦＤは、垂直方向に沿って形成され第１転送電極と第２転送電極と電気的に切断された配線層と電気的に接続するようにした。【選択図】図２
2015198207.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画素で発生した信号電荷を垂直方向に転送する垂直ＣＣＤ（Charge Coupled Device）と、上記垂直ＣＣＤで転送された信号電荷を水平方向に転送する水平ＣＣＤを備える電荷結合素子であって、
上記画素は、入射光を信号電荷に変換する光電変換部と、上記光電変換部と絶縁層を介し上記水平方向に交互に配置される第１転送電極及び第２転送電極と、上記垂直ＣＣＤで転送する電荷の飽和電荷量を定めるＯＦＧ（Over Flow Gate）と、上記飽和電荷量を超えた電荷を排出するＯＦＤ（Over Flow Drain）を備え、
上記ＯＦＤは、上記垂直方向に沿って形成され、上記第１転送電極及び上記第２転送電極と電気的に切断された配線層と、電気的に接続していることを特徴とする電荷結合素子。
【請求項２】
上記第１転送電極と上記第２転送電極は開口部を有し、上記ＯＦＤは上記開口部を介して上記配線層と電気的に接続することを特徴とする請求項１記載の電荷結合素子。
【請求項３】
シリコン基板の表面に不純物を拡散することで、入射光を信号電荷に変換する光電変換部と、画素間を分離する画素分離と、信号電荷の飽和電荷量を定めるＯＦＧ（Over Flow Gate）と、上記飽和電荷量を超えた電荷を排出するＯＦＤ（Over Flow Drain）を形成する工程と、
所定の位置に分離酸化膜を形成する工程と、
上記シリコン基板上にゲート絶縁膜を形成する工程と、
上記ゲート絶縁膜上に所定の間隔で第１転送電極を形成する工程と、
上記第１転送電極を覆う第１絶縁膜を形成する工程と、
上記第１絶縁膜上に、上記第１転送電極と交互に第２転送電極を形成する工程と、
上記第１転送電極に第１の開口部を形成する工程と、
上記第２転送電極に第２の開口部を形成する工程と、
上記第１の開口部を有する第１転送電極、上記第２の開口部を有する第２転送電極の上に第２の絶縁膜を形成する工程と、
上記第１の開口部上方の上記第２の絶縁膜と、上記第２の開口部上方の上記第２の絶縁膜に開口して、上記ＯＦＤと電気的に接続する配線層を形成する工程と、
を有することを特徴とする電荷結合素子の製造方法。
【請求項４】
上記第２転送電極は開口部を有し、上記ＯＦＤは上記開口部と上記開口部に形成された不純物拡散層を介在して、上記配線層と電気的に接続することを特徴とする請求項１記載の電荷結合素子。
【請求項５】
シリコン基板の表面に不純物を拡散することで、入射光を信号電荷に変換する光電変換部と、画素間を分離する画素分離と、信号電荷の飽和電荷量を定めるＯＦＧ（Over Flow Gate）と、上記飽和電荷量を超えた電荷を排出するＯＦＤ（Over Flow Drain）を形成する工程と、
所定の位置に分離酸化膜を形成する工程と、
上記シリコン基板上にゲート絶縁膜を形成する工程と、
上記ゲート絶縁膜上に所定の間隔で第１転送電極を形成する工程と、
上記第１転送電極を覆う第１絶縁膜を形成する工程と、
上記第１絶縁膜上に、上記第１転送電極と交互に第２転送電極を形成する工程と、
上記第２転送電極に第２の開口部を形成する工程と、
上記第２の開口部に不純物拡散層を形成する工程と、
上記第１転送電極、上記第２の開口部を有する第２転送電極の上に第２の絶縁膜を形成する工程と、
上記第２の開口部上方の上記第２の絶縁膜に開口して、上記ＯＦＤと電気的に接続する配線層を形成する工程と、
を有することを特徴とする電荷結合素子の製造方法。
【請求項６】
上記第１転送電極と上記第２転送電極は各々開口部を有し、上記ＯＦＤは各々の上記開口部と、各々の上記開口部に形成された不純物拡散層を介在して、上記配線層と電気的に接続することを特徴とする請求項１記載の電荷結合素子。
【請求項７】
シリコン基板の表面に不純物を拡散することで、入射光を信号電荷に変換する光電変換部と、画素間を分離する画素分離と、信号電荷の飽和電荷量を定めるＯＦＧ（Over Flow Gate）と、上記飽和電荷量を超えた電荷を排出するＯＦＤ（Over Flow Drain）を形成する工程と、
所定の位置に分離酸化膜を形成する工程と、
上記シリコン基板上にゲート絶縁膜を形成する工程と、
上記ゲート絶縁膜上に所定の間隔で第１転送電極を形成する工程と、
上記第１転送電極を覆う第１絶縁膜を形成する工程と、
上記第１絶縁膜上に、上記第１転送電極と交互に第２転送電極を形成する工程と、
上記第１転送電極に第１の開口部を形成する工程と、
上記第１の開口部に不純物拡散層を形成する工程と、
上記第２転送電極に第２の開口部を形成する工程と、
上記第２の開口部に不純物拡散層を形成する工程と、
上記第１の開口部を有する第１転送電極、上記第２の開口部を有する第２転送電極の上に第２の絶縁膜を形成する工程と、
上記第１の開口部上方の上記第２の絶縁膜に開口して、上記ＯＦＤと電気的に接続する配線層を形成する工程と、
上記第２の開口部上方の上記第２の絶縁膜に開口して、上記ＯＦＤと電気的に接続する配線層を形成する工程と、
を有することを特徴とする電荷結合素子の製造方法。
【請求項８】
画素で発生した信号電荷を垂直方向に転送する垂直ＣＣＤ（Charge Coupled Device）と、上記垂直ＣＣＤで転送された信号電荷を水平方向に転送する水平ＣＣＤを備える電荷結合素子であって、
上記画素は、入射光を信号電荷に変換する光電変換部と、上記垂直ＣＣＤで転送する電荷の飽和電荷量を定めるＯＦＧ（Over Flow Gate）と、上記飽和電荷量を超えた電荷を排出するＯＦＤ（Over Flow Drain）と、上記ＯＦＤの上部を除き、上記光電変換部と絶縁層を介し上記水平方向に交互に配置される第１転送電極と第２転送電極と、を備え、
上記ＯＦＤは上記配線層と電気的に接続し、上記ＯＦＤの上部で分断された第１転送電極は、絶縁膜を介して形成された第２配線層で接続され、上記ＯＦＤの上部で分断された第２転送電極は、上記絶縁膜を介して形成された他の第２配線層で接続されていることを特徴とする、請求項１、２、４、６いずれか記載の電荷結合素子。
【請求項９】
シリコン基板の表面に不純物を拡散することで、入射光を信号電荷に変換する光電変換部と、画素間を分離する画素分離と、信号電荷の飽和電荷量を定めるＯＦＧ（Over Flow Gate）と、上記飽和電荷量を超えた電荷を排出するＯＦＤ（Over Flow Drain）を形成する工程と、
所定の位置に分離酸化膜を形成する工程と、
上記シリコン基板上にゲート絶縁膜を形成する工程と、
上記ゲート絶縁膜上に所定の間隔で第１転送電極を形成する工程と、
上記第１転送電極を覆う第１絶縁膜を形成する工程と、
上記第１絶縁膜上に、上記第１転送電極と交互に第２転送電極を形成する工程と、
上記第１転送電極と上記第２転送電極を覆う第２絶縁膜を形成する工程と、
上記第２絶縁膜に開口して上記ＯＦＤと電気的に接続する配線層を形成する工程と、
上記配線層を覆う第３絶縁膜を形成する工程と、
上記第３絶縁膜及び上記第２絶縁膜に開口して、上記第１転送電極同士、及び上記第２転送電極同士を接続する第２配線層を形成する工程と、
上記第２配線層上に保護膜を形成する工程と、
を有することを特徴とする電荷結合素子の製造方法。
【請求項１０】
画素で発生した信号電荷を垂直方向に転送する垂直ＣＣＤ（Charge Coupled Device）と、上記垂直ＣＣＤで転送された信号電荷を水平方向に転送する水平ＣＣＤを備える電荷結合素子であって、
上記画素は、入射光を信号電荷に変換する光電変換部と、上記垂直ＣＣＤで転送する電荷の飽和電荷量を定めるＯＦＧ（Over Flow Gate）と、上記飽和電荷量を超えた電荷を排出するＯＦＤ（Over Flow Drain）と、上記ＯＦＤの上部を除き、上記光電変換部と絶縁層を介し上記水平方向に交互に配置される第１転送電極と第２転送電極と、を備え、
上記ＯＦＤ上にシリサイドを有し、上記ＯＦＤの上部で分断された第１転送電極は、絶縁膜を介して形成された配線層で接続され、上記ＯＦＤの上部で分断された第２転送電極は、上記絶縁膜を介して形成された他の配線層で接続されていることを特徴とする、請求項１記載の電荷結合素子。
【請求項１１】
シリコン基板の表面に不純物を拡散することで、入射光を信号電荷に変換する光電変換部と、画素間を分離する画素分離と、信号電荷の飽和電荷量を定めるＯＦＧ（Over Flow Gate）と、上記飽和電荷量を超えた電荷を排出するＯＦＤ（Over Flow Drain）を形成する工程と、
所定の位置に分離酸化膜を形成する工程と、
上記シリコン基板上にゲート絶縁膜を形成する工程と、
上記ゲート絶縁膜上に所定の間隔で第１転送電極を形成する工程と、
上記第１転送電極を覆う第１絶縁膜を形成する工程と、
上記第１絶縁膜上に、上記第１転送電極と交互に第２転送電極を形成する工程と、
上記ゲート電極及び上記第１絶縁膜に開口して上記ＯＦＤの一部を露出させ、露出した上記ＯＦＤに金属膜を堆積し、熱処理を行ってシリサイド層を形成する工程と、
上記シリサイド層と、上記第１転送電極と、上記第２転送電極を覆う第２絶縁膜を形成する工程と、
上記第２絶縁膜に開口して、上記第１転送電極同士、及び上記第２転送電極同士を電気的に接続する第２配線層を形成する工程と、
上記第２配線層上に、保護膜を形成する工程と
を有することを特徴とする電荷結合素子の製造方法。
【請求項１２】
請求項１、２、４、６、８、１０いずれかに記載の電荷結合素子であって、
上記配線層の上方に第３の絶縁膜を介して、上記第１転送電極及び第２転送電極と、上記第１転送電極及び第２転送電極に電荷転送用のクロック電圧パルスを印加する転送電極電源回路とを接続する電源回路接続配線層を有し、
上記第１転送電極及び第２転送電極と、上記電源回路接続配線層との接続個所の近傍で、上記配線層が電気的に切断されていることを特徴とする電荷結合素子。
【請求項１３】
上記ＯＦＤと電気的に接続する配線層を一部電気的に切断して形成する工程と、
上記配線層上に第３の絶縁膜を形成する工程と、
上記第３の絶縁膜上に、上記第１転送電極及び第２転送電極と、上記第１転送電極と第２転送電極に電荷転送用のクロック電圧パルスを印加する転送電極電源回路とを接続する電源回路接続配線層を形成する工程と、
上記電源回路接続配線層上に、保護膜を形成する工程と、
を有することを特徴とする請求項３、５、７、９、１１いずれか記載の電荷結合素子の製造方法。
【請求項１４】
請求項１、２、４、６、８、１０、１２いずれか記載の電荷結合素子と、上記電荷結合素子で生じた信号電荷を取り出して画像にして出力する信号処理回路からなることを特徴とする固体撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電荷結合素子（ＣＣＤ；Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）、電荷結合素子の製造方法、及び電荷結合素子を備えた固体撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のＣＣＤとして、例えば特許文献１には、概略以下のような構成を備えたものが開示されている。即ち、ＣＣＤチャネルの飽和電荷量を超えた余剰電荷を排出するため、ＣＣＤチャネルの転送方向に沿って、ＣＣＤチャネルの側面にＯＦＧ（Ｏｖｅｒ Ｆｌｏｗ Ｇａｔｅ）を配置し、さらにその外側にＯＦＤ（Ｏｖｅｒ Ｆｌｏｗ Ｄｒａｉｎ）を配置する。これによって、ＣＣＤチャネル電位とＯＦＧ電位によって定まる飽和電荷量を超えて溢れた電荷は、ＯＦＧを経由してＯＦＤに入り、ＯＦＤ中を通って外部へ排出される。なお、特許文献１中では、ＯＦＧは分離領域、ＯＦＤはドレイン領域と表現されている。
【０００３】
また、例えば特許文献２には、ＯＦＤ中にある電荷を外部へ排出するため、ＯＦＤの右端に電荷排出電極を接続している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−２４７６０８号公報
【特許文献２】特開平８−９７３９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述の特許文献１及び特許文献２のＣＣＤにおいて、ＯＦＤ配線は不純物拡散層から成るため電気抵抗が高く、ＣＣＤチャネルで余剰となった電荷を外部へ排出する能力、すなわちブルーミング耐性が十分ではない。そのため、高輝度の被写体を観測した時に、撮像画が広範囲で白とびするという課題がある。
本発明は、このような問題を解決するためになされたもので、従来に比べてブルーミング耐性を向上可能な、ＣＣＤ、その製造方法、及びＣＣＤを備えた固体撮像装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る電荷結合素子は、画素で発生した信号電荷を垂直方向に転送する垂直ＣＣＤ（Charge Coupled Device）と、上記垂直ＣＣＤで転送された信号電荷を水平方向に転送する水平ＣＣＤを備える電荷結合素子であって、上記画素は、入射光を信号電荷に変換する光電変換部と、上記光電変換部と絶縁層を介し上記水平方向に交互に配置される第１転送電極と第２転送電極と、上記垂直ＣＣＤで転送する電荷の飽和電荷量を定めるＯＦＧ（Over Flow Gate）と、上記飽和電荷量を超えた電荷を排出するＯＦＤ（Over Flow Drain）を備え、上記ＯＦＤは、上記垂直方向に沿って形成され上記第１転送電極と上記第２転送電極と電気的に切断された配線層と電気的に接続する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明に係る電荷結合素子によれば、ＯＦＤ配線と配線層で並列抵抗を形成しているため抵抗が低くなり、従来に比べてブルーミング耐性が向上する。そのため、高輝度の被写体を観測した時に発生する、撮像画の白とびを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施の形態１に係る固体撮像装置を示す斜視図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る固体撮像装置に備わる画素の構成を説明する平面図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係る固体撮像装置に備わる画素の断面図である（図２のＡ-Ａ’）。
【図４】本発明の実施の形態１に係る固体撮像装置に備わる画素の断面図である（図２のＢ−Ｂ’）。
【図５】本発明の実施の形態１に係る固体撮像装置のＯＦＤ配線の模式図である。
【図６】本発明の実施の形態１に係る固体撮像装置の画素部分の製造方法を説明する図である。
【図７】本発明の実施の形態２に係る固体撮像装置に備わる画素の構成を説明する平面図である。
【図８】本発明の実施の形態２に係る固体撮像装置に備わる画素の断面図である（図７のＡ-Ａ’）。
【図９】本発明の実施の形態２に係る固体撮像装置に備わる画素の断面図である（図７のＢ−Ｂ’）。
【図１０】本発明の実施の形態２に係る固体撮像装置の画素部分の製造方法を説明する図である。
【図１１】本発明の実施の形態３に係る固体撮像装置に備わる画素の構成を説明する平面図である。
【図１２】本発明の実施の形態３に係る固体撮像装置に備わる画素の断面図である（図１１のＡ-Ａ’）。
【図１３】本発明の実施の形態３に係る固体撮像装置に備わる画素の断面図である（図１１のＢ−Ｂ’）。
【図１４】本発明の実施の形態３に係る固体撮像装置の画素部分の製造方法を説明する図である。
【図１５】本発明の実施の形態４に係る固体撮像装置を示す斜視図である。
【図１６】本発明の実施の形態４に係る固体撮像装置に備わる画素の構成を説明する平面図である。
【図１７】本発明の実施の形態４に係る固体撮像装置に備わる画素の断面図である（図１６のＡ-Ａ’）。
【図１８】本発明の実施の形態４に係る固体撮像装置に備わる画素の断面図である（図１６のＢ−Ｂ’）。
【図１９】本発明の実施の形態４に係る固体撮像装置の画素部分の製造方法を説明する図である。
【図２０】本発明の実施の形態４に係る固体撮像装置に備わる他の画素の断面図である（図７のＡ-Ａ’）。
【図２１】本発明の実施の形態４に係る固体撮像装置に備わる他の画素の断面図である（図７のＢ-Ｂ’）。
【図２２】本発明の実施の形態４に係る固体撮像装置の他の画素部分の製造方法を説明する図である。
【図２３】本発明の実施の形態４に係る固体撮像装置に備わる他の画素の構成を説明する平面図である。
【図２４】本発明の実施の形態４に係る固体撮像装置の他の画素の断面図である（図２３のＡ-Ａ’）。
【図２５】本発明の実施の形態５に係る固体撮像装置に備わる画素の構成を説明する平面図である。
【図２６】本発明の実施の形態５に係る固体撮像装置に備わる画素の断面図である（図２５のＡ-Ａ’）。
【図２７】本発明の実施の形態５に係る固体撮像装置に備わる画素の断面図である（図２５のＢ−Ｂ’）。
【図２８】本発明の実施の形態５に係る固体撮像装置の画素部分の製造方法を説明する図である。
【図２９】本発明の実施の形態６に係る固体撮像装置に備わる画素の構成を説明する平面図である。
【図３０】本発明の実施の形態６に係る固体撮像装置に備わる画素の断面図である（図２９のＡ-Ａ’）。
【図３１】本発明の実施の形態６に係る固体撮像装置に備わる画素の断面図である（図２９のＢ−Ｂ’）。
【図３２】本発明の実施の形態６に係る固体撮像装置の画素部分の製造方法を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明の実施形態である電荷結合素子（以下ではＣＣＤという）、ＣＣＤの製造方法、及びＣＣＤを備えた固体撮像装置について、図を参照しながら以下に説明する。尚、各図において、同一又は同様の構成部分については同じ符号を付してその説明を省略する。
【００１０】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る固体撮像装置３００を示す斜視図である。この固体撮像装置３００は、大きく分けて、シリコン基板３０２上に複数個の画素５０２を複数列に配列した画素アレイ５０１と、この画素アレイ５０１の画素５０２を順次選択して、画素５０２にて生じた信号電荷を外部に読み出す信号処理回路５２０とを備える。尚、図１では、シリコン基板３０２に信号処理回路５２０を形成した場合を図示するが、これに限定されず、信号処理回路５２０は別設してもよい。
【００１１】
画素アレイ５０１は、内部光電効果によって画素５０２で発生した信号電荷を画素アレイ５０１の垂直方向５２１に転送する垂直ＣＣＤ５０９と、該垂直ＣＣＤ５０９で転送した信号電荷をさらに画素アレイ５０１の水平方向５２２に転送する水平ＣＣＤ５１０と、転送されてきた信号電荷を電圧に変換する出力アンプ５０８とを備えている。ＣＣＤを用いる場合、出力アンプ５０８がＦＤＡ（Ｆｌｏａｔｉｎｇ Ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）であることが多い。
【００１２】
上述の画素５０２について、図２、図３及び図４を参照して説明する。図２は、実施の形態１に係る固体撮像装置に備わる画素の構成を説明する平面図である。図３は、図２に示したＡ-Ａ’の位置における断面図である。図４は、図２に示したＢ-Ｂ’の位置における断面図である。
画素５０２は、各電極と、シリコン基板３０２内に形成され入射した光を信号電荷に変換する光電変換部５０３と、水平方向５２２に沿って隣接する画素５０２間の混信を防止する画素分離５０４と、ＣＣＤチャネルの飽和電荷量を定めるＯＦＧ５０５と、ＣＣＤチャネルの飽和電荷量を超えた余剰電荷を排出するＯＦＤ５０６とを有する。
このような画素５０２を垂直方向５２１に一列に配置して垂直ＣＣＤ５０９を構成している。よって垂直ＣＣＤ５０９では、例えば図４に示すように、電荷転送用の第１転送電極５１１、電荷転送用の第２転送電極５１２を交互に繰り返し配置して構成される。なお、第１転送電極５１１及び第２転送電極５１２の延在方向は、垂直方向５２１に直角な方向、つまり水平方向５２２に相当する。
【００１３】
画素５０２の光検出原理について述べる。
固体撮像装置３００の撮像対象となる被写体が発した光が、画素アレイ５０１内の画素５０２に入射すると、シリコン基板３０２では、内部光電効果によって、光の入射量に応じた数の電子正孔対（上述の信号電荷）が発生する。ここで、シリコン基板３０２のうち、光が入射して電子正孔対が発生している領域を光電変換部５０３とする。画素５０２ごとに、この信号電荷（多くの場合は、電子）を垂直ＣＣＤ５０９及び水平ＣＣＤ５１０を通して転送し、出力アンプ５０８で電圧に変換して、被写体の撮像画を得る。
なお、ＣＣＤチャネル電位とＯＦＧ５０５電位によって定まる飽和電荷量を超えて溢れた電荷は、ＯＦＧ５０５を経由してＯＦＤ５０６に入り、ＯＦＤ５０６中を通って外部へ排出される。
【００１４】
ここで、固体撮像装置３００としては、光領域全体を検出するパンクロマティック検出器と、カラーフィルタを上方に配置することで光領域をいくつかに分割して検出するマルチバンド検出器の２種類がある。本実施の形態においては、パンクロマティック検出器とマルチバンド検出器の両方を対象とする。
また、信号電荷の読出し方式によっても、固体撮像装置３００は２種類に分類できる。１つは、垂直ＣＣＤ５０９と光電変換部５０３とを並列に配置したエリアセンサであって、読出し方式がフレーム転送及びインターライン転送の場合に用いる検出器である。他の１つは、垂直ＣＣＤ５０９が光電変換部５０３を含んでおり、ラインセンサであって、読出し方式がＴＤＩ（Ｔｉｍｅ  Ｄｅｌａｙ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）の場合に用いる検出器である。本実施の形態においては、エリアセンサとラインセンサの両方を対象とする。
【００１５】
従来の固体撮像装置では、ＯＦＤ配線５０６は不純物拡散層から成るため電気抵抗が高く、ＣＣＤチャネルで余剰となった電荷を外部へ排出する能力、すなわちブルーミング耐性が十分ではない。そのため、高輝度の被写体を観測した時に、撮像画が広範囲で白とびするという課題がある。
これに対して、本実施の形態１に係る固体撮像装置３００では、ＯＦＤ配線５０６と配線層５０７で並列抵抗を形成して低抵抗化する。
そのために、第１転送電極５１１及び第２転送電極５１２に開口し、開口部５３１を介してＯＦＤ５０６と配線層５０７を接続する。
その結果、本実施の形態１に係る固体撮像装置３００は、従来に比べてブルーミング耐性を向上することができる。このため、高輝度の被写体を撮像するときでも、画像の白とびを抑制した固体撮像装置を提供できる。
【００１６】
ＯＦＤ配線５０６と配線層５０７で並列抵抗を形成して低抵抗化することによって、ブルーミング耐性が向上する理由を以下に示す。
図５に、ＯＦＤ配線５０６の模式図を示す。
ＯＦＤ配線５０６の右端には電荷排出電極を接続している。全ＣＣＤ段数をＺ段とし、ＯＦＤ配線の右端をＣＣＤ段数１段目、左端をＺ段目とする。また、ＯＦＧの電位をＶＯＦＧ、電荷排出電極の電位をＶＯＦＤ、ＣＣＤ段数Ｘ段目に相当する位置のＯＦＤの電位をＶｘ、ＣＣＤ段数１段分に相当するＯＦＤ抵抗をＲ、ＯＦＤに流れる電流をＩとする。
ＣＣＤ段数１段目からＣＣＤ段数Ｘ段目に相当する位置までのＯＦＤ抵抗はＲ×Ｘであるから、次の式（１）が成り立つ。
【００１７】
【数１】
2015198207.tif 000003
【００１８】
ここで、Ｖｘ＝ＶＯＦＧのとき、次の式（２）が成り立つ。
【００１９】
【数２】
2015198207.tif 000004
【００２０】
ＯＦＤに流れる電流Ｉが、式（２）で定まる値を超えると、ＶｘがＶＯＦＧを下回るため、ＣＣＤチャネルで余剰となった電荷をＯＦＤへ排出することができず、電荷がＣＣＤに滞留してブルーミングが発生する。すなわち、式（２）がブルーミング耐性を表す。電流Ｉが大きいほど、ＯＦＤ中にある電荷を外部へ排出できるので、ブルーミング耐性が高い。
式（２）は、ＯＦＤ抵抗Ｒに反比例するため、ＯＦＤ配線５０６と配線層５０７で並列抵抗を形成して低抵抗化することによって、ブルーミング耐性が向上する。
なお、配線層にアルミなどの金属を用いた場合、配線層５０７の抵抗（数十ｍΩ／□）は、ＯＦＤ配線５０６の抵抗（数百Ω／□）よりも十分に小さいため、両者が並列抵抗を構成すると、ほぼ配線層５０７の抵抗値に等しくなる。
また、式（２）は、電荷排出電極に最も近いＣＣＤ段数１段目（Ｘ＝１）のとき最大となり、電荷排出電極から最も遠いＣＣＤ段数Ｚ段目（Ｘ＝Ｚ）のとき最小となる。最小値は（ＶＯＦＤ−ＶＯＦＧ）／（Ｒ×Ｚ）であり、これがブルーミング耐性を表す。
【００２１】
次に、本実施の形態における垂直ＣＣＤ５０９あるいは画素アレイ５０１の製造方法を説明する。
図６は、実施の形態１に係る固体撮像装置の画素部分の製造方法を説明する図であり、固体撮像装置３００の垂直方向５２１に沿った断面構造である。
図６中、図２と同一符号は、同一または同等箇所を示す。
【００２２】
初めに、シリコン基板３０２を準備する。シリコン基板３０２の表面であって、シリコン基板３０２上に垂直ＣＣＤ５０９及び水平ＣＣＤ５１０を形成する領域に、不純物拡散法もしくはイオン注入法を用いて、不純物拡散層を形成し、光電変換部５０３、画素分離５０４、ＯＦＧ５０５、及びＯＦＤ５０６とする（図６（ａ））。
【００２３】
次に、ＬＯＣＯＳ（ＬＯＣａｌ Ｏｘｉｄａｔｉｏｎ ｏｆ Ｓｉｌｉｃｏｎ）分離法もしくはトレンチ分離法によって、規定位置に分離酸化膜を形成する（図示せず）。次に、シリコン基板３０２上にゲート絶縁膜３０４を形成する。次に、ゲート絶縁膜３０４上に、垂直方向５２１において間隔をあけて第１転送電極５１１を形成する（図６（ｂ））。第１転送電極５１１は、垂直方向５２１に直角な方向、つまり水平方向５２２に沿って延在する。
【００２４】
次に、第１転送電極５１１を覆うように第１絶縁膜３０５を形成する。次に、第１絶縁膜３０５上に、垂直方向５２１において第１転送電極５１１と交互の配置にて第２転送電極５１２を形成する（図６（ｃ））。第２転送電極５１２も垂直方向５２１に直角な方向、つまり水平方向５２２に沿って延在する。
【００２５】
次に、第１転送電極５１１及び第２転送電極５１２に、開口部５３１を形成する。第２転送電極５１２及び開口部５３１を覆うように第２絶縁膜３０６を形成する（図６（ｄ））。
【００２６】
次に、開口部５３１の直上の第２絶縁膜３０６に開口して、ＯＦＤ５０６と接続する配線層５０７を形成する。最後に、保護膜５３２を形成する（図６（ｅ））。
このようにして、本実施の形態における固体撮像装置３００のＣＣＤ部分を製造することができる。
【００２７】
以上のように、本実施の形態に係る固体撮像装置３００は、ＯＦＤ配線５０６と配線層５０７で並列抵抗を形成して低抵抗化したので、従来に比べてブルーミング耐性を向上することができ、高輝度の被写体を撮像するときでも、画像の白とびを抑制できる。
【００２８】
実施の形態２．
本実施の形態２に係る画素５０２について、図７、図８及び図９を参照して説明する。なお、本実施の形態に係る画素により、実施の形態１と同様に画素アレイ、個体撮像装置構成を構成できる。
図７は、実施の形態２に係る画素の構成を説明する平面図である。図８は、図７に示したＡ-Ａ’の位置における断面図である。図９は、図７に示したＢ-Ｂ’の位置における断面図である。
本実施の形態２では実施の形態１と異なり、垂直ＣＣＤ５０９において、例えば図９に示すように、第１転送電極５１１、第２Ａ転送電極５１２Ａ、仮想電極５１４、第２Ｂ転送電極５１２Ｂを周期として、これらの電極を繰り返し配置して構成される。
ここで、本実施の形態２における画素５０２の光検出原理は、実施の形態１と同じである。ただし、画素５０２への開口部５３１では、第２転送電極５１２によって光吸収されずに、光電変換部５０３へ光入射するため、感度が向上する。
また、本実施の形態２の固体撮像装置３００においては、パンクロマティック検出器とマルチバンド検出器の両方を対象とすること、さらにエリアセンサとラインセンサの両方を対象とすることは、実施の形態１と同じである。
【００２９】
本実施の形態２では、実施の形態１と同様に、ＯＦＤ配線５０６と配線層５０７で並列抵抗を形成して低抵抗化するが、実施の形態１と異なり、第１転送電極５１１及び第２転送電極５１２に追加で開口することなく、仮想電極５１４の開口部５３１を介してＯＦＤ５０６と配線層５０７を接続する。
その結果、実施の形態２に係る固体撮像装置は感度が向上し、また従来に比べてブルーミング耐性が向上する。このため、高輝度の被写体を撮像するときでも、画像の白とびを抑制した固体撮像装置を提供できる。
【００３０】
次に、本実施の形態２に係る垂直ＣＣＤ５０９あるいは画素アレイ５０１の製造方法を説明する。図１０で示したのは、固体撮像装置３００の垂直方向５２１に沿った断面構造である。図１０中で、図７〜図９と同一符号は同一または同等箇所を示す。
【００３１】
初めに、シリコン基板３０２を準備する。シリコン基板３０２の表面であって、シリコン基板３０２上に垂直ＣＣＤ５０９及び水平ＣＣＤ５１０を形成する領域に、不純物拡散法もしくはイオン注入法を用いて、不純物拡散層を形成し、光電変換部５０３、画素分離５０４、ＯＦＧ５０５、及びＯＦＤ５０６とする（図１０（ａ））。
【００３２】
次に、ＬＯＣＯＳ（ＬＯＣａｌ Ｏｘｉｄａｔｉｏｎ ｏｆ Ｓｉｌｉｃｏｎ）分離法もしくはトレンチ分離法によって、規定位置に分離酸化膜を形成する（図示せず）。次に、シリコン基板３０２上にゲート絶縁膜３０４を形成する。次に、ゲート絶縁膜３０４上に、垂直方向５２１において間隔をあけて第１転送電極５１１を形成する（図１０（ｂ））。
【００３３】
第１転送電極５１１は、垂直方向５２１に直角な方向、つまり水平方向５２２に沿って延在する。次に、第１転送電極５１１を覆うように第１絶縁膜３０５を形成する。次に、第１絶縁膜３０５上に、垂直方向５２１において第１転送電極５１１と交互の配置にて第２転送電極５１２を形成する（図１０（ｃ））。第２転送電極５１２も垂直方向５２１に直角な方向、つまり水平方向５２２に沿って延在する。
【００３４】
次に、第２転送電極５１２に開口部５３１を形成する。これにより、第２転送電極５１２は、第２Ａ転送電極５１２Ａと第２Ｂ転送電極５１２Ｂに分れる。また、開口部５３１の一部に、不純物拡散法もしくはイオン注入法を用いて、不純物拡散層を形成することで、仮想電極５１４となる。次に、第２転送電極５１２及び開口部５３１を覆うように第２絶縁膜３０６を形成する（図１０（ｄ））。
【００３５】
次に、開口部５３１上の第２絶縁膜３０６に開口して、ＯＦＤ５０６と接続する配線層５０７を形成する。最後に、保護膜５３２を形成する（図１０（ｅ））。
このようにして、本実施の形態における固体撮像装置３００のＣＣＤ部分が完成する。
【００３６】
以上のように本実施の形態２に係る固体撮像装置３００は、ＯＦＤ配線５０６と配線層５０７で並列抵抗を形成して低抵抗化し、仮想電極５１４の開口部５３１を介してＯＦＤ５０６と配線層５０７を接続するようにしたので、実施の形態１に比べて感度が向上し、また、従来に比べてブルーミング耐性を向上することができ、高輝度の被写体を撮像するときでも、画像の白とびを抑制できる。
【００３７】
実施の形態３．
実施の形態３に係る画素５０２について、図１１、図１２及び図１３を参照して説明する。なお、本実施の形態に係る画素により、実施の形態１と同様に画素アレイ、個体撮像装置構成を構成できる。
【００３８】
図１１は実施の形態３に係る画素の構成を説明する平面図である。図１２は図１１に示したＡ-Ａ’の位置における画素の断面図である。図１３は図１１に示したＢ-Ｂ’の位置における画素の断面図である。
本実施の形態３では実施の形態１と異なり、第１転送電極５１１及び第２転送電極５１２が、それぞれ開口部５３１を有する。
ここで、本実施の形態３における画素５０２の光検出原理は、実施の形態１と同じである。ただし、マイクロレンズを用いて、画素５０２への入射光を開口部５３１に集光することで、感度が向上する。
また、本実施の形態３の固体撮像装置３００においては、パンクロマティック検出器とマルチバンド検出器の両方を対象とすること、さらにエリアセンサとラインセンサの両方を対象とすることは、実施の形態１と同じである。
【００３９】
本実施の形態３では、実施の形態１と同様に、ＯＦＤ配線５０６と配線層５０７で並列抵抗を形成して低抵抗化するが、実施の形態１と異なり、第１転送電極５１１及び第２転送電極５１２に追加で開口することなく、開口部５３１を介してＯＦＤ５０６と配線層５０７を接続する。
その結果、実施の形態３に係る固体撮像装置は、従来に比べてブルーミング耐性が向上し、高輝度の被写体を撮像するときでも画像の白とびを抑制した固体撮像装置を提供できる。
【００４０】
次に、本実施の形態３に係る垂直ＣＣＤ５０９あるいは画素アレイ５０１の製造方法を説明する。図１４は、実施の形態３に係る固体撮像装置３００の垂直方向５２１に沿った断面構造である。図１４中、図１１〜図１３と同一符号は、同一または同等箇所を示す。
【００４１】
初めに、シリコン基板３０２を準備する。次に、シリコン基板３０２の表面であって、シリコン基板３０２上に垂直ＣＣＤ５０９及び水平ＣＣＤ５１０を形成する領域に、不純物拡散法もしくはイオン注入法を用いて、不純物拡散層を形成し、光電変換部５０３、画素分離５０４、ＯＦＧ５０５、及びＯＦＤ５０６とする（図１４（ａ））。
【００４２】
次に、ＬＯＣＯＳ（ＬＯＣａｌ  Ｏｘｉｄａｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｓｉｌｉｃｏｎ）分離法もしくはトレンチ分離法によって、規定位置に分離酸化膜を形成する（図示せず）。次に、シリコン基板３０２上にゲート絶縁膜３０４を形成する（図１４の（ｂ））。
【００４３】
次に、ゲート絶縁膜３０４上に、垂直方向５２１において間隔をあけて第１転送電極５１１を形成する（図１４（ｂ））。第１転送電極５１１は、垂直方向５２１に直角な方向、つまり水平方向５２２に沿って延在する。
【００４４】
次に、第１転送電極５１１を覆うように第１絶縁膜３０５を形成する。第１絶縁膜３０５上に、垂直方向５２１において第１転送電極５１１と交互の配置にて第２転送電極５１２を形成する（図１４（ｃ））。第２転送電極５１２も垂直方向５２１に直角な方向、つまり水平方向５２２に沿って延在する。
【００４５】
次に、第１転送電極５１１及び第２転送電極５１２に開口部５３１を形成する。また、開口部５３１の一部に、不純物拡散法もしくはイオン注入法を用いて、不純物拡散層を形成することで、埋め込みフォトダイオード５１５となる。次に、第２転送電極５１２及び開口部５３１を覆うように第２絶縁膜３０６を形成する（図１４（ｄ））。
【００４６】
次に、開口部５３１上の第２絶縁膜３０６に開口して、ＯＦＤ５０６と接続する配線層５０７を形成する。最後に、保護膜５３２を形成する（図１４（ｅ））。
このようにして、本実施の形態における固体撮像装置３００のＣＣＤ部分が完成する。
【００４７】
以上のように本実施の形態３に係る固体撮像装置３００は、ＯＦＤ配線５０６と配線層５０７で並列抵抗を形成して低抵抗化するが、実施の形態１と異なり、第１転送電極５１１及び第２転送電極５１２に追加で開口することなく、開口部５３１を介してＯＦＤ５０６と配線層５０７を接続するようにしたので、従来に比べてブルーミング耐性が向上し、高輝度の被写体を撮像するときでも画像の白とびを抑制した固体撮像装置を提供できる。
【００４８】
実施の形態４．
図１５は実施の形態４に係る固体撮像装置３０１を示す斜視図である。本実施の形態に係る固体撮像装置３０１は、実施の形態１の固体撮像装置にさらに、転送電極電源回路３０３を有する。転送電極電源回路３０３は、画素アレイ５０１内にある第１転送電極５１１及び第２転送電極５１２に、所望のクロック電圧パルスを印加するための電源回路である。
図１５は、転送電極電源回路３０３を画素アレイ５０１の上方に配置した場合であり、転送電極電源回路３０３と、第１転送電極５１１及び第２転送電極５１２との間は、配線層（電源回路接続配線層ともいう）５１６により電気的に接続される。なお、本実施の形態４に係る画素アレイは、実施の形態１の画素アレイ５０１と同じである。
【００４９】
本実施の形態４に係る画素５０２について、図１６〜図１８を参照して説明する。図１６は、実施の形態４に係る固体撮像装置に備わる画素の構成を説明する平面図である。図７は、図１６に示したＡ-Ａ’の位置における断面図である。図１８は、図１６に示したＢ-Ｂ’の位置における断面図である。
本実施の形態４に係る固体撮像装置３０１は実施の形態１と異なり、ＯＦＤ配線５０６と並列抵抗を形成する配線層５０７の上方に、転送電極電源回路３０３と第１転送電極５１１及び第２転送電極５１２との間を接続する電源回路接続配線層５１６を配置する。そのため、電源回路接続配線層５１６と第１転送電極５１１及び第２転送電極５１２との接続部が異なる。
なお、本実施の形態４に係る画素５０２は、実施の形態１の画素５０２と同じである。また、本実施の形態４における画素５０２の光検出原理は、実施の形態１〜３と同じである。本実施の形態４の固体撮像装置３００においては、パンクロマティック検出器とマルチバンド検出器の両方を対象とすること、さらにエリアセンサとラインセンサの両方を対象とすることは、実施の形態１〜３と同じである。
【００５０】
本実施の形態４では、実施の形態１と同様に、ＯＦＤ配線５０６と配線層５０７で並列抵抗を形成して低抵抗化するが、実施の形態１と異なり、配線層５０７の上方に電源回路接続配線層５１６を配置する。そのため、ＯＦＤ配線５０６と配線層５０７の接続、及び第１転送電極５１１及び第２転送電極５１２と電源回路接続配線層５１６との接続を両立させる必要がある。
そこで、図１８に示す通り、第１転送電極５１１及び第２転送電極５１２と電源回路接続配線層５１６との接続個所の周囲で、配線層５０７を切断する。切断個所では、ＯＦＤ配線５０６と配線層５０７が並列抵抗とはならず、ＯＦＤ配線５０６単独で高抵抗のままになるが、ＯＦＤ配線５０６が単独で高抵抗となる長さは、ＯＦＤ配線５０６と配線層５０７が並列抵抗となる長さに比べて十分小さい。そのため、ブルーミング耐性は、実施の形態１〜３と比べて、ほぼ同等となる。
なお、配線層５０７の上方に電源回路接続配線層５１６を配置するため、画素５０２のうち配線層５０７及び５１６が占める面積割合は増加せず、光電変換部５０３に光が入射する妨げにはならない。すなわち、画素５０２の開口率は低下しない。
その結果、本実施の形態４に係る個体撮像素子は、従来に比べてブルーミング耐性が向上する。このため、高輝度の被写体を撮像するときでも、画像の白とびを抑制した固体撮像装置を提供できる。
【００５１】
次に、本実施の形態４における垂直ＣＣＤ５０９あるいは画素アレイ５０１の製造方法を図１９を用いて説明する。
【００５２】
初めに、シリコン基板３０２を準備する。その後、シリコン基板３０２の表面であって、シリコン基板３０２上に垂直ＣＣＤ５０９及び水平ＣＣＤ５１０を形成する領域に、不純物拡散法もしくはイオン注入法を用いて、不純物拡散層を形成し、光電変換部５０３、画素分離５０４、ＯＦＧ５０５、及びＯＦＤ５０６とする（図１９（ａ））。
【００５３】
次に、ＬＯＣＯＳ（ＬＯＣａｌ Ｏｘｉｄａｔｉｏｎ ｏｆ Ｓｉｌｉｃｏｎ）分離法もしくはトレンチ分離法によって、規定位置に分離酸化膜を形成する（図示せず）。次に、シリコン基板３０２上にゲート絶縁膜３０４を形成する。そして、ゲート絶縁膜３０４上に、垂直方向５２１において間隔をあけて第１転送電極５１１を形成する（図１９（ｂ））。第１転送電極５１１は、垂直方向５２１に直角な方向、つまり水平方向５２２に沿って延在する。
【００５４】
次に、第１転送電極５１１を覆うように第１絶縁膜３０５を形成する。その後、第１絶縁膜３０５上に、垂直方向５２１において第１転送電極５１１と交互の配置にて第２転送電極５１２を形成する（図１９（ｃ））。第２転送電極５１２も垂直方向５２１に直角な方向、つまり水平方向５２２に沿って延在する。
【００５５】
次に、第１転送電極５１１及び第２転送電極５１２に開口部５３１を形成する。その後、第２転送電極５１２及び開口部５３１を覆うように第２絶縁膜３０６を形成する（図１９（ｄ））。
【００５６】
次に、開口部５３１上の第２絶縁膜３０６に開口して、ＯＦＤ５０６、第１転送電極５１１、及び第２転送電極５１２と接続する配線層５０７を形成する。その後、配線層５０７を覆うように第３絶縁膜３０７を形成する（図１９（ｅ））。
【００５７】
次に、第３絶縁膜３０７に開口して、配線層５０７と接続する電源回路接続配線層５１６を形成する。最後に、保護膜５３２を形成する（図１９（ｆ））。
このようにして、本実施の形態における固体撮像装置３００のＣＣＤ部分が完成する。
【００５８】
なお、本実施の形態では、実施の形態１に係る電荷結合素子を用いた固体撮像装置について説明したが、実施の形態２、３に係る電荷結合素子を用いてもよい。
【００５９】
ここでは、実施の形態２に係る電荷結合素子を用いた場合の固体撮像装置について説明する。
実施の形態２の電荷結合素子（図７）を用いた場合において、図７におけるＡ-Ａ’の位置における断面図を図２０に示す。また、図７におけるＢ-Ｂ’の位置における断面図を図２０に示す。
次に、実施の形態２の電荷結合素子（図７）を用いた場合における、本実施の形態４における垂直ＣＣＤ５０９あるいは画素アレイ５０１の製造方法を図２２を用いて説明する。
ここでは、図１９と異なる図２２（ｄ）の工程のみ説明する。すなわち、実施の形態２の電荷結合素子を用いる場合、図２２（ｄ）において、第２転送電極５１２に開口部５３１を形成する。これにより、第２転送電極５１２は、第２Ａ転送電極５１２Ａと第２Ｂ転送電極５１２Ｂに分れる。また、開口部５３１の一部に、不純物拡散法もしくはイオン注入法を用いて、不純物拡散層を形成することで、仮想電極５１４となる（図２２（ｄ））。
【００６０】
また、実施の形態３に係る電荷結合素子を用いた場合の固体撮像装置について説明する。
図２３は、実施の形態３に係る電荷結合素子を用いた場合の固体撮像装置に備わる他の画素の構成を説明する平面図である。
また、実施の形態３の電荷結合素子を用いた場合において、図２３におけるＡ-Ａ’の位置における断面図を図２４に示す。
次に、実施の形態３の電荷結合素子を用いた場合における、本実施の形態４における垂直ＣＣＤ５０９あるいは画素アレイ５０１の製造方法を図１９を用いて説明する。図１９と異なる工程は図１９（ｄ）の工程であり、この場合には、第１転送電極５１１及び第２転送電極５１２に開口部を形成する。また、開口部５３１の一部に、不純物拡散法もしくはイオン注入法を用いて、不純物拡散層を形成することで、埋め込みフォトダイオード５１５となる（図２３（ｄ））。
【００６１】
以上のように本実施の形態４に係る固体撮像装置は、ＯＦＤ配線と配線層で並列抵抗を形成して低抵抗化するが、実施の形態１と異なり、配線層５０７の上方に更に電源回路接続配線層５１６を配置するため、画素５０２のうち配線層５０７及び５１６が占める面積割合は増加せず、光電変換部５０３に光が入射する妨げにはならない。すなわち、画素５０２の開口率は低下しない。
このように本実施の形態４に係る個体撮像素子は、従来に比べてブルーミング耐性が向上する。このため、高輝度の被写体を撮像するときでも、画像の白とびを抑制した固体撮像装置を提供できる。
【００６２】
実施の形態５．
本実施の形態５に係る画素５０２について、図２５、図２６及び図２７を参照して説明する。なお、本実施の形態に係る画素により、実施の形態１と同様に画素アレイ、個体撮像装置構成を構成できる。
図２５は、実施の形態５に係る画素の構成を説明する平面図である。図２６は、図２５に示したＡ-Ａ’の位置における断面図である。図２７は、図２５に示したＢ-Ｂ’の位置における断面図である。
本実施の形態５では実施の形態１と異なり、垂直ＣＣＤ５０９において、例えば図２７に示すように、ＯＦＤ５０６上には第１転送電極５１１及び第２転送電極５１２を設けず、配線層５０７上に、分断された第１転送電極５１１及び第２転送電極５１２の間を接続する配線層５１７を設ける。
ここで、本実施の形態５における画素５０２の光検出原理は、実施の形態１と同じである。ただし、マイクロレンズを用いて、画素５０２への入射光が、配線層５０７を避けて第１転送電極５１１及び第２転送電極５１２に集光することで、感度が向上する。
また、本実施の形態５の固体撮像装置３００においては、パンクロマティック検出器とマルチバンド検出器の両方を対象とすること、さらにエリアセンサとラインセンサの両方を対象とすることは、実施の形態１と同じである。
【００６３】
本実施の形態５では、実施の形態１と同様に、ＯＦＤ配線５０６と配線層５０７で並列抵抗を形成して低抵抗化するが、実施の形態１と異なり、ＯＦＤ５０６上には第１転送電極５１１及び第２転送電極５１２を設けず、かつ、ＯＦＤ５０６と配線層５０７の接続点を数多く設けることにより、実施の形態１〜３よりも並列抵抗値を下げることができる。
その結果、本実施の形態５に係る固体撮像装置は、従来に比べてブルーミング耐性が向上する。このため、高輝度の被写体を撮像するときでも、画像の白とびを抑制した固体撮像装置を提供できる。
【００６４】
次に、本実施の形態５に係る垂直ＣＣＤ５０９あるいは画素アレイ５０１の製造方法を説明する。図２８で示したのは、固体撮像装置３００の垂直方向５２１に沿った断面構造である。図２８中で、図２５〜図１７と同一符号は同一または同等箇所を示す。
【００６５】
初めに、シリコン基板３０２を準備する。次に、シリコン基板３０２の表面であって、シリコン基板３０２上に垂直ＣＣＤ５０９及び水平ＣＣＤ５１０を形成する領域に、不純物拡散法もしくはイオン注入法を用いて、不純物拡散層を形成し、光電変換部５０３、画素分離５０４、ＯＦＧ５０５、及びＯＦＤ５０６とする（図２８（ａ））。
【００６６】
次に、ＬＯＣＯＳ（ＬＯＣａｌ  Ｏｘｉｄａｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｓｉｌｉｃｏｎ）分離法もしくはトレンチ分離法によって、規定位置に分離酸化膜を形成する（図示せず）。次に、シリコン基板３０２上にゲート絶縁膜３０４を形成する。次に、ゲート絶縁膜３０４上に、垂直方向５２１において間隔をあけて第１転送電極５１１を形成する（図２８（ｂ））。第１転送電極５１１は、垂直方向５２１に直角な方向、つまり水平方向５２２に沿って延在する。ただし、ＯＦＤ５０６上には第１転送電極５１１を形成しない。
【００６７】
次に、第１転送電極５１１を覆うように第１絶縁膜３０５を形成する。第１絶縁膜３０５上に、垂直方向５２１において第１転送電極５１１と交互の配置にて第２転送電極５１２を形成する（図２８（ｃ））。第２転送電極５１２も垂直方向５２１に直角な方向、つまり水平方向５２２に沿って延在する。ただし、ＯＦＤ５０６上には第２転送電極５１２を形成しない。
【００６８】
次に、第１転送電極５１１及び第２転送電極５１２を覆うように第２絶縁膜３０６を形成する。開口部５３１上の第２絶縁膜３０６に開口して、ＯＦＤ５０６と接続する配線層５０７を形成する。配線層５０７を覆うように第３絶縁膜３０７を形成する（図２８（ｄ））。
【００６９】
次に、第３絶縁膜３０７及び第２絶縁膜３０６に開口して、第１転送電極５１１同士、及び第２転送電極５１２同士を接続する配線層５１７を形成する。最後に、保護膜５３２を形成する（図２８（ｅ））。
このようにして、本実施の形態における固体撮像装置３００のＣＣＤ部分が完成する。
【００７０】
以上のように本実施の形態５に係る固体撮像装置３００は、ＯＦＤ配線５０６と配線層５０７で並列抵抗を形成して低抵抗化するが、実施の形態１と異なり、ＯＦＤ５０６上には第１転送電極５１１及び第２転送電極５１２を設けず、かつ、ＯＦＤ５０６と配線層５０７の接続点を数多く設けることにより、実施の形態１〜３よりも更に並列抵抗値を下げることができる。
その結果、従来に比べてブルーミング耐性が向上し、高輝度の被写体を撮像するときでも、画像の白とびを抑制した固体撮像装置を提供できる。
【００７１】
なお、上記は、通常の転送電極の場合について記載したが、実施の形態２のように、第１転送電極５１１、第２Ａ転送電極５１２Ａ、仮想電極５１４、第２Ｂ転送電極５１２Ｂを周期として、これらの電極を繰り返し配置して構成する場合、実施の形態３のように、第１転送電極５１１及び第２転送電極５１２が、それぞれ開口部５３１を有する場合にも適用できることは言うまでもないことである。
さらに、実施の形態４と組み合わせて、配線層５１７の上方に電源回路接続配線層５１６を配置して、転送電極電源回路３０３と第１転送電極５１１及び第２転送電極５１２との間を接続することが可能であることも言うまでもないことである。
【００７２】
実施の形態６．
本実施の形態６に係る画素５０２について、図２９、図３０及び図３１を参照して説明する。なお、本実施の形態に係る画素により、実施の形態１と同様に画素アレイ、個体撮像装置構成を構成できる。
本実施の形態６に係る個体撮像装置は実施の形態１と異なり、垂直ＣＣＤ５０９において、例えば図３１に示すように、ＯＦＤ５０６上には第１転送電極５１１及び第２転送電極５１２を設けず、ＯＦＤ５０６上に接して形成したシリサイド層５１８の上に、分断された第１転送電極５１１及び第２転送電極５１２の間を接続する配線層５１７を設ける。
ここで本実施の形態６における画素５０２の光検出原理は、実施の形態１と同じである。ただし、マイクロレンズを用いて、画素５０２への入射光が、配線層５０７を避けて第１転送電極５１１及び第２転送電極５１２に集光することで、感度が向上する。
また、本実施の形態５の固体撮像装置３００においては、パンクロマティック検出器とマルチバンド検出器の両方を対象とすること、さらにエリアセンサとラインセンサの両方を対象とすることは、実施の形態１と同じである。
【００７３】
本実施の形態６では、実施の形態１と同様に、ＯＦＤ配線５０６とシリサイド層５１８で並列抵抗を形成して低抵抗化するが、実施の形態１と異なり、ＯＦＤ５０６上には第１転送電極５１１及び第２転送電極５１２を設けず、かつ、ＯＦＤ５０６とシリサイド層５１８が直接接触することにより、実施の形態１〜３よりも並列抵抗値を下げることができる。
その結果、本発明のＣＣＤ、その製造方法、及びＣＣＤを備えた固体撮像装置は、従来に比べてブルーミング耐性が向上する。このため、高輝度の被写体を撮像するときでも、画像の白とびを抑制した固体撮像装置を提供できる。
【００７４】
次に、本実施の形態６に係る垂直ＣＣＤ５０９あるいは画素アレイ５０１の製造方法を説明する。図３２で示したのは、固体撮像装置３００の垂直方向５２１に沿った断面構造である。図３２において、図２９〜図３１と同一符号は同一または同等箇所を示す。
【００７５】
初めに、シリコン基板３０２を準備する。次に、シリコン基板３０２の表面であって、シリコン基板３０２上に垂直ＣＣＤ５０９及び水平ＣＣＤ５１０を形成する領域に、不純物拡散法もしくはイオン注入法を用いて、不純物拡散層を形成し、光電変換部５０３、画素分離５０４、ＯＦＧ５０５、及びＯＦＤ５０６とする（図３２の（ａ））。
【００７６】
次に、ＬＯＣＯＳ（ＬＯＣａｌ  Ｏｘｉｄａｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｓｉｌｉｃｏｎ）分離法もしくはトレンチ分離法によって、規定位置に分離酸化膜を形成する（図示せず）。次に、シリコン基板３０２上にゲート絶縁膜３０４を形成する（図３２の（ｂ））。
次に、ゲート絶縁膜３０４上に、垂直方向５２１において間隔をあけて第１転送電極５１１を形成する（図３２の（ｂ））。第１転送電極５１１は、垂直方向５２１に直角な方向、つまり水平方向５２２に沿って延在する。ただし、ＯＦＤ５０６上には第１転送電極５１１を形成しない。
【００７７】
次に、第１転送電極５１１を覆うように第１絶縁膜３０５を形成する。第１絶縁膜３０５上に、垂直方向５２１において第１転送電極５１１と交互の配置にて第２転送電極５１２を形成する（図３２（ｃ））。第２転送電極５１２も垂直方向５２１に直角な方向、つまり水平方向５２２に沿って延在する。ただし、ＯＦＤ５０６上には第２転送電極５１２を形成しない。
【００７８】
次に、ゲート絶縁膜３０４及び第１絶縁膜３０５に開口してＯＦＤ５０６の一部を露出させ、金属膜を堆積して熱処理を行い、シリサイド層５１８を形成する。シリサイド層５１８は、信号処理回路５２０のトランジスタのゲート電極及びソースドレイン電極をシリサイド化するのと同時に形成してもよい。シリサイド層５１８、第１転送電極５１１、及び第２転送電極５１２を覆うように第２絶縁膜３０６を形成する（図３２（ｄ））。
【００７９】
次に、第２絶縁膜３０６に開口して、第１転送電極５１１同士、及び第２転送電極５１２同士を接続する配線層５１７を形成する。最後に、保護膜５３２を形成する（図３２の（ｅ））。
このようにして、本実施の形態における固体撮像装置３００のＣＣＤ部分が完成する。
【００８０】
以上のように本実施の形態６に係る固体撮像装置３００は、実施の形態１と同様に、ＯＦＤ配線５０６とシリサイド層５１８で並列抵抗を形成して低抵抗化するが、実施の形態１と異なり、ＯＦＤ５０６上には第１転送電極５１１及び第２転送電極５１２を設けず、かつ、ＯＦＤ５０６とシリサイド層５１８が直接接触することにより、実施の形態１〜３よりも更に並列抵抗値を下げることができる。
その結果、本発明のＣＣＤ、その製造方法、及びＣＣＤを備えた固体撮像装置は、従来に比べてブルーミング耐性が向上し、高輝度の被写体を撮像するときでも、画像の白とびを抑制した固体撮像装置を提供できる。
【００８１】
なお、上記は、通常の転送電極の場合について記載したが、実施の形態２のように、第１転送電極５１１、第２Ａ転送電極５１２Ａ、仮想電極５１４、第２Ｂ転送電極５１２Ｂを周期として、これらの電極を繰り返し配置して構成する場合、実施の形態３のように、第１転送電極５１１及び第２転送電極５１２が、それぞれ開口部５３１を有する場合にも適用できることは言うまでもないことである。
さらに、実施の形態４と組み合わせて、配線層５１７の上方に電源回路接続配線層５１６を配置して、転送電極電源回路３０３と第１転送電極５１１及び第２転送電極５１２との間を接続することが可能であることも言うまでもないことである。
【００８２】
また、上記実施の形態１〜実施の形態６の説明にでは、不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするため、既によく知られた事項の詳細説明及び実質的に同一の構成に対する重複説明を省略している場合がある。また、上記の説明及び図面の内容は、特許請求の範囲に記載の発明の内容を限定することを意図するものではない。
【符号の説明】
【００８３】
３００、３０１  固体撮像装置、３０２  シリコン基板、３０３  転送電極電源回路、３０４  ゲート絶縁膜、３０５  第１絶縁膜、３０６  第２絶縁膜、３０７  第３絶縁膜、５０１  画素アレイ、５０２  画素、５０３  光電変換部、５０４  画素分離、５０５  ＯＦＧ、５０６  ＯＦＤ、５０７  配線層、５１６、５１７  配線層（電源回路接続配線層）、５０８  出力アンプ、５０９  垂直ＣＣＤ、５１０  水平ＣＣＤ、５１１  第１転送電極、５１２  第２転送電極、５１４  仮想電極、５１５  埋め込みフォトダイオード、５１８  シリサイド層、５２０  信号処理回路、５２１  垂直方向、５２２  水平方向、５３１  開口部、５３２  保護膜。
【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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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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