(57)【要約】【課題】  静電気のような高電圧のインパルスが印加されたとき画質劣化をおこさない固体撮像装置を提供する。【解決手段】転送電極３の上部を覆っている遮光膜４をＧＮＤ接地せず、完全に浮揚させた状態にし電位的にフローティングにすることで、高電圧のインパルスが入力しても、転送電極３と遮光膜４の間の容量に電荷が注入されず、絶縁破壊が防止される。従って、転送電極３に供給される駆動クロックパルスの波形が鈍らず、垂直転送レジスタ２の動作を安定化することが出来る。【選択図】  図１
2005051009.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を受けて、光電変換により電荷を発生させる受光部と、
前記電荷を転送する転送部と、
前記転送部の上に第１の絶縁層を介して設けられた電極と、
前記電極の上に第２の絶縁層を介して設けられた遮光膜と
を備え、
前記遮光膜は、電位的に浮動状態である、固体撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ビデオカメラや画像入力装置などに利用される固体撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般にＣＣＤ等の撮像デバイスでは、入射した光のエネルギーを電気エネルギーに変換して信号電荷を発生させる光電変換を行う部分と、この信号電荷を電気信号として取り出す走査を行う部分とを備えている。そして、光電変換を行う部分にのみ光が入射するようにするため、走査を行う部分はアルミニウム薄膜等の遮光膜に覆われている。
【０００３】
図５、図６は、それぞれ従来の固体撮像装置の配線部分（走査部分）の断面図である（例えば、特許文献１参照）。これらの固体撮像装置では、シリコン基板３１上に酸化膜３２が設けられて、さらにその上にクロック信号が供給される１層目のポリシリコン層（電極）３３と２層目のポリシリコン層（電極）３４とが交互に形成されている。これらの電極３３，３４の上には、層間絶縁膜３５を介してアルミニウム等の材料で形成された遮光用金属膜３６が設けられている。そして、遮光用金属膜３６は接地されている。なお、図６の示す固体撮像装置では、遮光用金属膜３６は抵抗３７を介して接地されており、図５に示す固体撮像装置では、抵抗を介さずに遮光用金属膜３６は直接ＧＮＤに接続されて接地されている。
【特許文献１】特許第２７２０８４４号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、図５に示す固体撮像装置では、電極３３、３４に静電気のような高電圧のインパルスが印加された場合、電極３３，３４と遮光用金属膜３６との間に高電圧がかかって、層間絶縁膜３５が破壊されてしまう。従って、層間絶縁膜３５によって本来電気的に絶縁されている遮光用金属膜３６と電極３３，３４との間が導通してしまい、電極３３，３４が接地された状態となってしまう。
【０００５】
このように、電極３３，３４が接地された状態になると、電極３３，３４に供給されるクロック信号の波形が歪んでしまい、走査の動作が不安定となる。その結果、この固体撮像装置から得られる画像の画質が劣化してしまうという問題が生じていた。
【０００６】
図６の固体撮像装置のように、遮光用金属膜３６が抵抗３７を介して接地されていても、電極３３、３４に静電気のような高電圧のインパルスが印加された場合には、短時間且つ高電圧のインパルスであるので、やはり層間絶縁膜３５が破壊されてしまい、図５の固体撮像装置と同じ問題が生じる。
【０００７】
本発明は上述した問題に鑑み、静電気のような高電圧のインパルスが印加されても信号電荷の走査の動作が不安定になることを防止し、画質劣化をおこさない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】
【０００８】
本発明の固体撮像装置は、光を受けて、光電変換により電荷を発生させる受光部と、前記電荷を転送する転送部と、前記転送部の上に第１の絶縁層を介して設けられた電極と、前記電極の上に第２の絶縁層を介して設けられた遮光膜とを備え、前記遮光膜は、電位的に浮動状態である。
【０００９】
ここで、遮光膜が電位的に浮動状態であるとは、遮光膜が接地されておらず、電源にも接続されていない状態であり、フローティング（floating）ともいう。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の構成によれば、遮光膜が浮揚されて電位的に完全にフローティングな状態になっているので、静電気のような高電圧のインパルスが印加した場合でも、電極と遮光膜の間の第２の絶縁層に高電界がかからない状態を保つことが出来る。従って、第２の絶縁層が破壊されることが防止され、電極と遮光膜との間が導通してしまうことが防止される。このため電極に駆動クロックパルスが印加されてもその波形が歪むことはなく、信号電荷の取り出し動作を常に安定して行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態に係る固体撮像装置について図面を参照しながら説明する。なお、以下に説明する実施形態は、本発明の一つの例であり、本発明はこの例には限定されない。
【００１２】
（実施の形態）
図１は、本実施形態に係る固体撮像装置の断面模式図である。本実施形態に係る固体撮像装置は、光を信号電荷に変換するためのフォトダイオード１（受光部）と、この信号電荷の転送を行うための垂直転送レジスタ２（転送部）とを備えており、これらは、シリコン基板５に形成されている。
【００１３】
フォトダイオード１と垂直転送レジスタ２との上には第１の絶縁層６ａが設けられており、さらに、垂直転送レジスタ２の上には、第１の絶縁層６ａを介して転送電極３（電極）が形成されている。この転送電極３は、フォトダイオード１から垂直転送レジスタ２への信号電荷の読み出し制御と垂直転送レジスタ２の駆動制御を行うためのものである。そして、転送電極３の上には第２の絶縁層６ｂが設けられていて、その上に、フォトダイオード１以外に光が入射するのを防ぐための遮光膜４が形成されている。
【００１４】
フォトダイオード１は、光電変換によって入射した光のエネルギーを電気エネルギーに変換して信号電荷を発生させる。この信号電荷は、転送電極３の制御を受けて垂直転送レジスタ２によって読み出しと電荷転送が行われる。
【００１５】
次に、本実施形態に係る固体撮像装置の製造方法について説明する。
【００１６】
まず、シリコン基板５に不純物を拡散させることにより、フォトダイオード１と垂直転送レジスタ２とを形成する。その上に、シリコン酸化膜等からなる第１の絶縁層６ａを形成する。さらにその上に、ポリシリコン層を設けて、パターニングを行って転送電極３を形成する。転送電極３の上に第２の絶縁層６ｂを形成し、その上にアルミニウム等からなる遮光膜４を形成する。これらの各構成部材の形成には、公知の種々の方法を適用することができる。
【００１７】
遮光膜４は、転送電極３と垂直転送レジスタ２との上部を完全に覆う様に形成されているが、フォトダイオード１の上部においては、入射光をフォトダイオード１に導入するため、遮光膜４は、例えば長さＬだけ開口されて設けられている。
【００１８】
本実施形態の固体撮像装置では、シリコン基板５と転送電極３との間は第１の絶縁層６ａを介して、転送電極３と遮光膜４との間は第２の絶縁層６ｂを介して電気的に分離されている。そして転送電極３には、外部より垂直転送レジスタ２を駆動させるための駆動クロックパルスが供給できるようにクロック信号電極７が接続されている。また、遮光膜４は、電気的にはどこにも接続されず、電位的に完全に浮揚された状態となっている。
【００１９】
図２は、図１に示した固体撮像装置の等価回路を示した回路図である。転送電極３と遮光膜４との間の容量８は、一端がクロック信号電極７に接続されているが、他端はどこにも接続されず開放状態になっている。転送電極３とシリコン基板５との間の容量９は、シリコン基板５の抵抗成分１０と直列に接続されており、容量９の他端はクロック信号電極７に接続され、抵抗成分１０の他端は接地されている。
【００２０】
このような構成の固体撮像装置において、転送電極３と遮光膜４との間の容量８は、遮光膜４が電位的に浮動状態であって浮揚された構成となっているため、電位的には完全にフローティングな状態である。従って、この固体撮像装置に、クロック信号電極７から例えば静電気のような高電圧のインパルスが印加された場合、容量８は電位的にフローティングな状態であって高電界がかからない状態を保つことができ、ＧＮＤに対する電流経路が断たれるため、容量８は高電圧のインパルスにより破壊されることはない。
【００２１】
高電圧のインパルスが印加されても容量８が破壊されないということは、第２の絶縁層６ｂが破壊されないで保持されるということであるので、転送電極３と遮光膜４とは非導通状態を保つ。このため、クロック信号電極７より転送電極３に印加される駆動クロックパルスの波形が歪むことがなく、垂直転送レジスタ２を常に安定して動作させることが出来るようになる。
【００２２】
ここで、本実施形態との比較のために、図３に示す比較形態の固体撮像装置について説明する。また、図４は、図３に示す比較形態の固体撮像装置の等価回路を示した回路図である。
【００２３】
比較形態の固体撮像装置の、実施形態の固体撮像装置との相違点は、遮光膜４を接地している点である。比較形態の固体撮像装置と実施形態の固体撮像装置とにおいて、他の構成は同じである。
【００２４】
比較形態の固体撮像装置のように遮光膜４が接地されていると、クロック信号電極７から静電気のような高電圧のインパルスが印加された場合、転送電極３と遮光膜４の間の容量８に高電界がかかる。容量８の耐圧は非常に低いため、容量８に高電界がかかると第２の絶縁層６ｂが破壊されて、本来電気的に絶縁されている遮光膜４と転送電極３の間が導通してしまい、転送電極３がＧＮＤに固定された状態となる。
【００２５】
転送電極３がＧＮＤに固定されてしまうと、クロック信号電極７から転送電極３に供給される駆動クロックパルスの波形が歪んでしまうため、垂直転送レジスタ２の動作が不安定となる。そのため信号電荷の転送に異常が発生し、画質が劣化してしまう。
【００２６】
また、図６に示す従来技術のように、比較形態の固体撮像装置の遮光膜４を高抵抗、例えば１ＭΩの抵抗を介してＧＮＤに接地した構成にした場合であっても、静電気のような高電圧のインパルスが印加された時には、やはり容量８が破壊され転送電極３と遮光膜４が導通状態となることを実験的に確認している。従って、抵抗がない場合と同様に、転送電極３がＧＮＤに固定されて、駆動クロックパルスが歪んでしまい、画質が劣化してしまう。
【００２７】
上述したように本発明の構成によれば、図１に示すような固体撮像装置において、クロック信号電極より静電気のような高電圧のインパルスが印加した場合であっても、絶縁膜破壊により転送電極がＧＮＤに固定されるといった状態に至らないため、転送電極に供給される駆動クロックパルスの波形が歪まず、垂直転送レジスタの動作は安定して行われ、その実用的効果は大である。
【産業上の利用可能性】
【００２８】
以上説明したように、本発明の固体撮像装置は、静電気による画質の劣化を防止するので、ビデオカメラや画像入力装置などに利用される場合に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】実施形態に係る固体撮像装置の断面構造を示す模式図である。
【図２】実施形態に係る固体撮像装置の等価回路を示す回路図である。
【図３】比較形態に係る固体撮像装置の断面構造を示す模式図である。
【図４】比較形態に係る固体撮像装置の等価回路を示す回路図である。
【図５】従来技術に係る固体撮像装置の断面構造を示す模式図である。
【図６】従来技術に係る別の固体撮像装置の断面構造を示す模式図である。
【符号の説明】
【００３０】
１    フォトダイオード（受光部）
２    垂直転送レジスタ（転送部）
３    転送電極（電極）
４    遮光膜
５    シリコン基板
６ａ  第１の絶縁層
６ｂ  第２の絶縁層
７    クロック信号電極
８    転送電極と遮光膜間の容量
９    転送電極とシリコン基板間の容量
１０    シリコン基板の抵抗成分
【図１】
2005051009.tif 000003
【図２】
2005051009.tif 000004
【図３】
2005051009.tif 000005
【図４】
2005051009.tif 000006
【図５】
2005051009.tif 000007
【図６】
2005051009.tif 000008