(57)【要約】【課題】水平転送路の近傍に入射した光による光電荷が水平転送路に入り込んで信号電荷と混ざり、偽信号となることを阻止する。【解決手段】信号電荷を転送して出力する電荷転送路５と、電荷転送路５の上部を覆う遮光膜１０と、電荷転送路５に併設されるドレイン領域７と、ドレイン領域７の上部に形成され電荷転送路５の転送電極８，９に接続される配線１１，１２とを備えるＣＣＤ型固体撮像素子３０において、遮光膜１０の端部近傍及び遮光膜１０と配線１１との隙間から入射する光による光電荷の電荷転送路５への混入を阻止する偽信号阻止手段（遮光膜）３１，３２を設ける。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
信号電荷を転送して出力する電荷転送路と、該電荷転送路の上部を覆う遮光膜と、前記電荷転送路に併設されるドレイン領域と、該ドレイン領域の上部に形成され前記電荷転送路の転送電極に接続される配線とを備えるＣＣＤ型固体撮像素子において、前記遮光膜の端部近傍及び該遮光膜と前記配線との隙間から入射する光による光電荷の前記電荷転送路への混入を阻止する偽信号阻止手段を設けたことを特徴とするＣＣＤ型固体撮像素子。
【請求項２】
前記偽信号阻止手段が、前記遮光膜の端部近傍及び該遮光膜と前記配線との隙間から入射する光を遮蔽する光遮蔽膜であることを特徴とする請求項１に記載のＣＣＤ型固体撮像素子。
【請求項３】
前記偽信号阻止手段が、前記遮光膜の端部近傍及び該遮光膜と前記配線との隙間位置まで延設した前記ドレイン領域の拡張領域であることを特徴とする請求項１に記載のＣＣＤ型固体撮像素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はＣＣＤ（Charge Coupled Devices：電荷結合素子）型固体撮像素子に係り、特に、偽信号の少ないＣＣＤ型固体撮像素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
図４は、従来のＣＣＤ型固体撮像素子の表面模式図である。このＣＣＤ型固体撮像素子１は、半導体基板２の表面に多数のフォトダイオード３が、図示する例では正方格子状に配列形成されており、各フォトダイオード列の側部には、垂直転送路（ＶＣＣＤ）４が設けられている。
【０００３】
半導体基板３の下辺部には水平転送路（ＨＣＣＤ）５が設けられており、各フォトダイオード３が受光量に応じて蓄積した信号電荷は、垂直転送路４に読み出されて水平転送路５方向に転送され、次に水平転送路５に移されて水平方向に転送され、出力段アンプ６が、信号電荷量に応じた電圧値信号を出力する様になっている。
【０００４】
この水平転送路５には、例えば下記特許文献１，２に記載されている様に、水平ドレイン７が併設されるのが普通である。この水平ドレイン７は、水平転送路５上の信号電荷が過剰なとき過剰な電荷を逃す役割を果たす他、水平転送路５の近傍に入射した光によって発生した光電荷が水平転送路５に混入し偽信号となるのを防止する役割を果たしている。
【０００５】
図５は、図４の点線矩形枠Ｖ内の詳細平面模式図である。水平転送路５には、水平ドレイン７が併設されており、水平転送路５の上部から水平ドレイン７上に、水平転送路５に第１相，第２相の転送パルスを印加する短冊状のポリシリコン電極８，９が交互に延設されている。ポリシリコン電極８，９が表面に形成された水平転送路５の上は遮光膜１０で覆われ、水平転送路５に光が入射しない様になっている。
【０００６】
また、水平ドレイン７上には、平板状の２本の配線ライン１１，１２が敷設されており、ポリシリコン電極８の端部がコンタクト８ａにより配線ライン１１に接続され、ポリシリコン電極９の端部がコンタクト９ａにより配線ライン１２に接続されている。
【０００７】
図６（ａ）は、図５のＡ―Ａ’線に沿う断面模式図であり、図６（ｂ）はこのＡ―Ａ’線に沿うポテンシャルプロファイルである。ｎ型半導体基板２の表面部にはｐウェル層２ａが設けられており、ｐウェル層２ａの表面部に、水平転送路５と水平ドレイン７とがｎ領域で形成されている。水平転送路５の上には遮光膜１０が設けられ、水平ドレイン７上には、配線ライン１１が敷設されている。
【０００８】
遮光膜１０と、配線ライン１１間には隙間１３が存在し、この隙間１３に光が入射すると、光電荷が発生する。この光電荷が水平転送路５に入り込むと、本来の信号電荷ではないため偽信号の原因になるが、この場合の光電荷は、水平ドレイン７内で発生するため、水平転送路５の方向に拡散することは無い。
【０００９】
図７（ａ）は、図５のＢ―Ｂ’線に沿う断面模式図であり、図７（ｂ）はこのＢ―Ｂ’線に沿うポテンシャルプロファイルである。遮光膜１０及び水平ドレイン７から離れた位置に光が入射すると、半導体基板には光電荷が発生する。この光電荷は、拡散により周囲に流れるが、水平転送路５に近い位置だと、水平転送路５に入り込んでしまい、偽信号の原因になってしまう。
【００１０】
【特許文献１】特開２００４―１７２８４６号公報
【特許文献２】特開２００３―８７６５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
水平転送路に水平ドレインが併設され、水平転送路を覆う遮光膜と水平ドレイン上に水平転送パルスを印加する配線ラインとが設けられるＣＣＤ型固体撮像素子では、遮光膜と配線ラインとの間や、配線ライン間から光が漏れ込み半導体基板に入射してしまうと、偽信号が発生するという問題がある。
【００１２】
本発明の目的は、偽信号の発生を低減することができるＣＣＤ型固体撮像素子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明のＣＣＤ型固体撮像素子は、信号電荷を転送して出力する電荷転送路と、該電荷転送路の上部を覆う遮光膜と、前記電荷転送路に併設されるドレイン領域と、該ドレイン領域の上部に形成され前記電荷転送路の転送電極に接続される配線とを備えるＣＣＤ型固体撮像素子において、前記遮光膜の端部近傍及び該遮光膜と前記配線との隙間から入射する光による光電荷の前記電荷転送路への混入を阻止する偽信号阻止手段を設けたことを特徴とする。
【００１４】
本発明のＣＣＤ型固体撮像素子の前記偽信号阻止手段が、前記遮光膜の端部近傍及び該遮光膜と前記配線との隙間から入射する光を遮蔽する光遮蔽膜であることを特徴とする。
【００１５】
本発明のＣＣＤ型固体撮像素子の前記偽信号阻止手段が、前記遮光膜の端部近傍及び該遮光膜と前記配線との隙間位置まで延設した前記ドレイン領域の拡張領域であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、水平転送路の近傍に光が入射するのが阻止され、また、水平転送路の近傍に入射した光による電荷がドレイン領域に廃棄される構成のため、偽信号の発生を大幅に抑制することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の一実施形態について、図面を参照して説明する。
【００１８】
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係るＣＣＤ型固体撮像素子の要部表面模式図であり、図５の図示範囲に相当する図である。
【００１９】
本実施形態に係るＣＣＤ型固体撮像素子３０に設けられる水平転送路５には、従来と同様に、水平ドレイン７が併設されており、水平転送路５の上部から水平ドレイン７上に、水平転送路５に第１相，第２相の転送パルスを印加する短冊状のポリシリコン電極８，９が交互に延設されている。ポリシリコン電極８，９が表面に形成された水平転送路５の上はタングステン層等の光遮蔽機能を有する遮光膜１０で覆われ、水平転送路５に光が入射しない様になっている。
【００２０】
水平ドレイン７上には、平板状の２本の配線ライン１１，１２が敷設されており、ポリシリコン電極８の端部がコンタクト８ａにより配線ライン１１に接続され、ポリシリコン電極９の端部がコンタクト９ａにより配線ライン１２に接続されている。
【００２１】
本実施形態のＣＣＤ型固体撮像素子３０では、図示する箇所では、半導体基板の表面を覆うタングステン層やアルミ層等の２枚の平面状の光遮蔽機能を有する遮光膜３１，３２を設け、これを偽信号阻止手段としている。
【００２２】
遮光膜３１は、水平転送路５の端部において少なくとも遮光膜１０の端から信号電荷（この例では電子）の拡散長より十分に広い幅ｄを有し、端部において遮光膜１０と所要幅だけ重なって設けられている。
【００２３】
遮光膜３１は、垂直方向（垂直転送路４（図４参照）に沿う方向）の端部においても、配線ライン１１と所要幅だけ重なる様に設けられている。遮光膜１０と配線ライン１１との間の隙間においては、遮光膜３１は、水平ドレイン７と所要幅だけ重なる様に延設される。
【００２４】
上記の所要幅とは、想定される斜め入射光を十分に遮光膜３１で遮光でき、斜め入射光が半導体基板表面に到達しない幅である。
【００２５】
遮光膜３２は、配線ライン１１，１２間の隙間を埋める様に設けられ、配線ライン１１，１２と夫々上記の所要幅だけ重なる様に設けられる。遮光膜３２の水平ドレイン７側端部においては、遮光膜３１と同様に、水平ドレイン７と所要幅だけ重なるように設けられる。
【００２６】
図２は、図１のＣ―Ｃ’線に沿う断面模式図である。ｎ型半導体基板２の表面部にはｐウェル層２ａが形成され、その表面部に、水平転送路５（及び図２では図示してない水平ドレイン７）がｎ領域で形成されている。水平転送路５の上には、ポリシリコンでなる転送電極膜８，９が積層され、更に水平転送路５の上部に、例えばタングステン層などによる遮光膜１０が設けられる。配線ライン１１は、遮光膜１０と離間して設けられる。この遮光膜１０と配線ライン１１との間の隙間を埋めるように、タングステンやアルミニウム等による遮光膜３１が設けられる。
【００２７】
斯かる構成により、遮光膜１０と配線ライン１１との間の隙間に光が入射しても、この入射光は、遮光膜３１によって阻まれ、半導体基板２には到達せず、光電荷の発生は阻止される。このため、本実施形態のＣＣＤ型固体撮像素子３０では、水平転送路５への偽信号の混入が大幅に抑制される。
【００２８】
例えば、入射光が水平転送路５から７ミクロン程度離れた位置に入射して光電荷が発生すると、これによる偽信号の影響が現れるが、入射光の入射位置が、水平転送路５から１２ミクロン程度離れれば、偽信号の影響は大幅に低減するという実験結果が得られている。従って、この距離を勘案して、遮光膜３１の図１に示す幅ｄなどを決めれば良い。
【００２９】
尚、本実施形態では、遮光膜３１，３２を従来のＣＣＤ型固体撮像素子に対して新たに設けているが、ＣＣＤ型固体撮像素子では、一般的に、水平転送路上に設ける遮光膜の他に、画素部の上にも遮光膜を設けている。従って、画素部の遮光膜製造時に、同時に遮光膜３１，３２を製造すれば、製造工程数の増加無く、本実施形態を実現することができる。
【００３０】
（第２実施形態）
図３は、本発明の第２実施形態に係るＣＣＤ型固体撮像素子４０の要部表面模式図であり、図１の図示範囲に相当する図である。
【００３１】
本実施形態のＣＣＤ型固体撮像素子４０では、第１実施形態で設けた遮光膜３１，３２は設けていない。その代わりに、水平ドレイン７の端部に、水平ドレイン拡張領域７ａを連設し、これを偽信号阻止手段としている。即ち、水平ドレイン７の端部位置を延ばし、遮光膜１０と配線ライン１１との間、配線ライン１１，１２間の隙間位置を越えて、水平ドレイン拡張領域７ａの外縁が来るようにしている。
【００３２】
拡張領域７ａをどの程度の広さにすれば良いかは、水平転送路５からの距離がどの程度になれば良いかで決める。例えば、第１実施形態で説明した様に、水平転送路５からの距離が１２ミクロンとなる範囲を拡張領域７ａの外縁とする。これにより、入射光が水平転送路５の近傍に入射しても、入射光によって発生する光電荷の水平転送路５への混入は阻止され、水平ドレイン７，７ａからドレイン端子に排出され、偽信号は大幅に低減される。
【００３３】
この拡張領域７ａは、水平ドレイン７の製造時に同時に製造することができるため、製造工程数の増加なく本実施形態を実現できる。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
本発明に係るＣＣＤ型固体撮像素子は、偽信号を大幅に低減できるため、撮像画像データの品質を高めることができ、デジタルカメラ等に搭載するＣＣＤ型固体撮像素子として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の第１実施形態に係るＣＣＤ型固体撮像素子の要部表面模式図である。
【図２】図１に示すＣＣＤ型固体撮像素子のＣ―Ｃ’線に沿う断面模式図である。
【図３】本発明の第２実施形態に係るＣＣＤ型固体撮像素子の要部表面模式図である。
【図４】一般的なＣＣＤ型固体撮像素子の表面模式図である。
【図５】図４に示す点線矩形枠Ｖ内の拡大模式図である。
【図６】（ａ）は図５のＡ―Ａ’線に沿う断面模式図であり、  （ｂ）はそのポテンシャルプロファイルである。
【図７】（ａ）は図５のＢ―Ｂ’線に沿う断面模式図であり、  （ｂ）はそのポテンシャルプロファイルである。
【符号の説明】
【００３６】
３  フォトダイオード
４  垂直転送路（ＶＣＣＤ）
５  水平転送路（ＨＣＣＤ）
６  出力アンプ
７  水平ドレイン
７ａ  水平ドレイン拡張領域（偽信号阻止手段）
８，９  転送電極
８ａ，９ａ  コンタクト
１０  遮光膜
１１，１２  水平転送パルスの配線ライン
１３  隙間
３０，４０  ＣＣＤ型固体撮像素子
３１，３２  遮光膜（偽信号阻止手段）
【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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