(57)【要約】【課題】小型化が可能な固体撮像装置を提供する。【解決手段】固体撮像装置は、２次元状に配置されたフォトダイオード１と、フォトダイオード１から読み出した信号電荷を垂直方向に転送する垂直ＣＣＤとを備えた画素領域２２と、転送チャネル４と、転送電極５および６とを有し、転送電極５および６に異なる電圧を印加することにより垂直ＣＣＤから転送された信号電荷を水平方向に転送する水平ＣＣＤと、転送電極５および６のいずれか一方と接続され、転送チャネル４の上方に転送チャネル４を覆うように設けられて転送チャネル４を遮光する配線１０とを備える。【選択図】図１
2012109467.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２次元状に配置されたフォトダイオードと、前記フォトダイオードから読み出した信号電荷を垂直方向に転送する垂直ＣＣＤとを備えた画素領域と、
転送チャネルと、第１の転送電極および第２の転送電極とを有し、前記第１の転送電極および前記第２の転送電極に異なる電圧を印加することにより前記垂直ＣＣＤから転送された信号電荷を水平方向に転送する水平ＣＣＤと、
前記第１の転送電極および前記第２の転送電極のいずれか一方と接続され、前記転送チャネルの上方に前記転送チャネルを覆うように設けられて前記転送チャネルを遮光する配線とを備える
固体撮像装置。
【請求項２】
前記配線は、前記第１の転送電極および前記第２の転送電極のうちの直流バイアス電圧が印加される転送電極と接続され、前記画素領域の上方に前記画素領域を覆うように設けられて前記画素領域を遮光し、
前記配線には、前記画素領域の上方において、前記フォトダイオードの上方で開口が設けられている
請求項１記載の固体撮像装置。
【請求項３】
前記第１の転送電極にはクロックパルスが印加され、
前記第２の転送電極には直流バイアス電圧が印加されている
請求項１又は２記載の固体撮像装置。
【請求項４】
前記クロックパルスのハイレベルは、正電圧であり、
前記クロックパルスのローレベルは、負電圧であり、
前記直流バイアス電圧は、グランドレベル電圧である
請求項３記載の固体撮像装置。
【請求項５】
前記第１の転送電極にはクロックパルスが印加され、
前記第２の転送電極には直流バイアス電圧が印加され、
前記配線は、前記第１の転送電極と接続されており、
前記固体撮像装置は、さらに、前記第２の転送電極と接続され、前記転送チャネルの上方以外の領域に設けられた配線を備える
請求項１記載の固体撮像装置。
【請求項６】
前記第１の転送電極にはクロックパルスが印加され、
前記第２の転送電極には直流バイアス電圧が印加され、
前記配線は、前記第２の転送電極と接続されており、
前記固体撮像装置は、さらに、前記第１の転送電極と接続され、前記転送チャネルの上方以外の領域に設けられた配線を備える
請求項１記載の固体撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
以下、図面を参照しながら、特許文献１に示されたＣＣＤ固体撮像装置を示す。
【０００３】
図１７は、特許文献１に記載の固体撮像装置の平面図である。
【０００４】
図１７の固体撮像装置において、垂直方向および水平方向にマトリクス状に配列された複数個の光電変換部１５１と、これら光電変換部１５１の垂直列ごとに配されて各光電変換部１５１から読み出された信号電荷を垂直転送する複数本の垂直転送レジスタ１５２とによって撮像部１５３が構成されている。この撮像部１５３において、垂直転送レジスタ１５２は、デバイス外部からクロック端子１５４ａ〜１５４ｄを介して入力される例えば４相の垂直転送クロックＶφ１２１〜Ｖφ１２４によって転送駆動される。
【０００５】
撮像部１５３の下側（図１７の下側）には、水平転送レジスタ１５５が配されている。この水平転送レジスタ１５５は、デバイス外部からクロック端子１５９ａおよび１５９ｂを介して入力される２相の水平転送クロックＨφ１２１およびＨφ１２２によって転送駆動される。この水平転送レジスタ１５５によって水平転送された信号電荷は、電荷電圧変換部１５６で電圧信号に変換され、出力回路１５７を経て出力端子１５８からデバイス外部へ導出される。
【０００６】
水平転送レジスタ１５５において、転送チャネルの上方にはその転送方向に一対のゲート電極が交互に繰り返し配列されて１組の電極対を構成している。そして、この一対のゲート電極には、２相の水平転送クロックＨφ１２１およびＨφ１２２が交互に印加される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平１０−６５１４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、固体撮像装置は、特に、小型携帯機器や、内視鏡などの用途では撮像素子の小型化および外部接続端子数の削減が望まれている。しかしながら、図１７の固体撮像装置では、固体撮像装置内部の水平ＣＣＤの配線が占有する面積が大きく、固体撮像装置の小型化を実現することができない。
【０００９】
前記課題に鑑み、本発明は、小型化が可能な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】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る固体撮像装置は、２次元状に配置されたフォトダイオードと、前記フォトダイオードから読み出した信号電荷を垂直方向に転送する垂直ＣＣＤとを備えた画素領域と、転送チャネルと、第１の転送電極および第２の転送電極とを有し、前記第１の転送電極および前記第２の転送電極に異なる電圧を印加することにより前記垂直ＣＣＤから転送された信号電荷を水平方向に転送する水平ＣＣＤと、前記第１の転送電極および前記第２の転送電極のいずれか一方と接続され、前記転送チャネルの上方に前記転送チャネルを覆うように設けられて前記転送チャネルを遮光する配線とを備えることを特徴とする。
【００１１】
本態様によれば、水平ＣＣＤの転送電極に電圧を印加する配線が水平ＣＣＤの転送チャネルの上方に配置されるため、固体撮像装置の小型化を実現することができる。
【００１２】
ここで、前記配線は、前記第１の転送電極および前記第２の転送電極のうちの直流バイアス電圧が印加される転送電極と接続され、前記画素領域の上方に前記画素領域を覆うように設けられて前記画素領域を遮光し、前記配線には、前記画素領域の上方において、前記フォトダイオードの上方で開口が設けられていてもよい。
【００１３】
本態様によれば、画素領域の遮光膜と水平ＣＣＤの転送チャネルの遮光膜との間に空間が形成されなくなるため、遮光性を向上させることができる。
【００１４】
ここで、前記第１の転送電極にはクロックパルスが印加され、前記第２の転送電極には直流バイアス電圧が印加されていてもよい。
【００１５】
このとき、前記クロックパルスのハイレベルは、正電圧であり、前記クロックパルスのローレベルは、負電圧であり、前記直流バイアス電圧は、グランドレベル電圧であってもよい。
【００１６】
また、前記第１の転送電極にはクロックパルスが印加され、前記第２の転送電極には直流バイアス電圧が印加され、前記配線は、前記第１の転送電極と接続されており、前記固体撮像装置は、さらに、前記第２の転送電極と接続され、前記転送チャネルの上方以外の領域に設けられた配線を備えてもよい。
【００１７】
さらに、前記第１の転送電極にはクロックパルスが印加され、前記第２の転送電極には直流バイアス電圧が印加され、前記配線は、前記第２の転送電極と接続されており、前記固体撮像装置は、さらに、前記第１の転送電極と接続され、前記転送チャネルの上方以外の領域に設けられた配線を備えてもよい。
【００１８】
本態様によれば、水平ＣＣＤの２つの転送電極にクロックパルスを供給する場合と比較して外部接続端子数を１個削減でき、また外部接続パッドおよび入力保護回路を１組削減できるため、固体撮像装置の更なる小型化が可能となる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、１組の水平ＣＣＤの転送電極を構成する２つの転送電極のうち一方の転送電極が水平ＣＣＤの転送チャネル上に設けたコンタクトを介して水平ＣＣＤの転送チャネルを覆う配線と接続されていることによって、水平ＣＣＤの配線の面積を削減できる。その結果、小型の固体撮像装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るＣＣＤ固体撮像装置の構成を示す平面図
【図２Ａ】同実施形態に係るＣＣＤ固体撮像装置の断面図
【図２Ｂ】同実施形態に係るＣＣＤ固体撮像装置の水平ＣＣＤの変形例の構成を示す断面図
【図２Ｃ】同実施形態に係るＣＣＤ固体撮像装置におけるクロックパルスおよびＤＣバイアス電圧の波形の一例を示す図
【図３】第１の比較例としてのＣＣＤ固体撮像装置の構成を示す平面図
【図４】同比較例としての固体撮像装置の水平ＣＣＤの断面図
【図５】同比較例としての固体撮像装置の水平ＣＣＤの駆動パルスの波形の一例を示す図
【図６】第２の比較例としてのＣＣＤ固体撮像装置の構成を示す平面図
【図７】同比較例としての固体撮像装置の水平ＣＣＤの断面図
【図８】本発明の第２の実施形態に係るＣＣＤ固体撮像装置の構成を示す平面図
【図９】同実施形態に係るＣＣＤ固体撮像装置の水平ＣＣＤの断面図
【図１０】同実施形態に係るＣＣＤ固体撮像装置の水平ＣＣＤの駆動パルスの波形の一例を示す図
【図１１】本発明の第３の実施形態に係るＣＣＤ固体撮像装置の構成を示す平面図
【図１２】同実施形態に係るＣＣＤ固体撮像装置の水平ＣＣＤの断面図
【図１３】本発明の第４の実施形態に係るＣＣＤ固体撮像装置の構成を示す平面図
【図１４】同実施形態に係るＣＣＤ固体撮像装置の水平ＣＣＤの断面図
【図１５】本発明の第５の実施形態に係るＣＣＤ固体撮像装置の構成を示す平面図
【図１６】同実施形態に係るＣＣＤ固体撮像装置の水平ＣＣＤの断面図
【図１７】特許文献１に記載の固体撮像装置の平面図
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施の形態に係る固体撮像装置について図面を参照して説明する。
【００２２】
なお、図面において、実質的に同一の構成、動作、および効果を表す要素については、同一の符号を付す。また、以下において記述される数値は、すべて本発明を具体的に説明するために例示するものであり、本発明は例示された数値に制限されない。さらに、構成要素間の接続関係は、本発明を具体的に説明するために例示するものであり、本発明の機能を実現する接続関係はこれに限定されない。
【００２３】
（第１の実施形態）
図１は、本発明による第１の実施形態に係るＣＣＤ固体撮像装置の構成を示す平面図である。
【００２４】
この固体撮像装置は、半導体基板（例えばｎ型シリコン基板）表面に２次元状に配置されたフォトダイオード１と、フォトダイオード１の信号電荷を読み出す読み出し領域２と、読み出し領域２により読み出した信号電荷を垂直方向に転送する垂直ＣＣＤとを備えた画素領域２２と、垂直ＣＣＤから転送された信号電荷を水平方向に転送する水平ＣＣＤと、水平ＣＣＤの一端に設けられた出力アンプ１５と、画素領域２２の一部を覆いグランドレベルに接続された遮光膜１６とを備えている。
【００２５】
読み出し領域２は、半導体基板に形成された不純物領域である。読み出し領域２の上には、垂直ＣＣＤの転送電極と兼用される読み出し電極が設けられる。
【００２６】
垂直ＣＣＤは、半導体基板に形成された不純物領域である転送チャネル（垂直ＣＣＤ転送チャネル）３と、転送チャネル３上に設けられ、転送チャネル３に駆動パルス（クロックパルス）を印加するための転送電極（図外）とから構成されている。
【００２７】
水平ＣＣＤは、半導体基板に形成された不純物領域である転送チャネル（水平ＣＣＤ転送チャネル）４と、転送チャネル４上に設けられ、転送チャネル４に駆動パルスを印加するための１組の転送電極（水平ＣＣＤ転送電極）５および６とから構成されている。水平ＣＣＤは、１組の転送電極５および６に異なる電圧を印加することにより垂直ＣＣＤから転送された信号電荷を水平方向に転送する。なお、転送電極６は本発明の第１の転送電極の一例であり、転送電極５は本発明の第２の転送電極の一例である。
【００２８】
転送電極５は、水平ＣＣＤの転送チャネル４の外側（転送チャネル４の上方を除く領域）でコンタクト７を介して配線（水平ＣＣＤ配線）９に接続されている。配線９は、水平ＣＣＤの転送チャネル４の上方以外の領域に設けられている。転送電極５には、配線９を通して例えば電源電圧とグランドレベルとの間に接続された抵抗分割回路などで構成されたバイアス回路１７からＤＣバイアス電圧（直流バイアス電圧）ＶＢが印加される。一方、転送電極６は、水平ＣＣＤの転送チャネル４に形成されたコンタクト８を介して配線（水平ＣＣＤ配線）１０に接続されている。転送電極６には、配線１０と接続された外部接続パッド１４と入力保護回路１２とを通してクロックパルスφＨが印加される。配線１０は水平ＣＣＤの転送チャネル４の上方に水平ＣＣＤの転送チャネル４全体を覆って設けられており水平ＣＣＤの転送チャネル４の遮光膜の役割も果たしている。
【００２９】
出力アンプ１５は、水平ＣＣＤの転送チャネル４に水平方向に並んで設けられ、水平ＣＣＤから転送されてきた信号電荷量を検出し、電圧信号へ変換し、電圧信号を外部へ出力する。
【００３０】
遮光膜１６は、画素領域２２のフォトダイオード１の上方を除く領域、つまり垂直ＣＣＤおよび読み出し領域２の上方に設けられており、垂直ＣＣＤおよび読み出し領域２を遮光している。
【００３１】
図２Ａは、本実施形態に係るＣＣＤ固体撮像装置の断面図である。なお、図２Ａ（ａ）は図１のＡ−Ａ’に沿った断面図を示し、図２Ａ（ｂ）は図１の水平ＣＣＤの転送チャネル４に沿った断面図を示している。
【００３２】
転送電極６は、水平ＣＣＤの転送チャネル４上方に形成されたコンタクト８を介してクロックパルスφＨが供給される配線１０と接続される、裏打ち配線あるいはシャント配線と呼ばれる構成となっている。配線１０は水平ＣＣＤの転送チャネル４を覆っており、かつ上端が画素領域２２の遮光膜１６の下端と重なることで水平ＣＣＤの転送チャネル４に光が漏れ込むのを防止している。
【００３３】
水平ＣＣＤの転送チャネル４は、半導体基板１８中に形成されたＰ型のウェル層１９に形成されている。転送チャネル４には、蓄積領域２０と、信号電荷の蓄積および転送の方向を決定するためのバリア領域２１とが形成されている。転送チャネル４の上には、転送チャネル４を覆うように１組の転送電極５および６が複数形成されている。
【００３４】
図２Ｂは、本実施形態に係るＣＣＤ固体撮像装置の水平ＣＣＤの変形例の構成を示す断面図である。
【００３５】
図２Ａの水平ＣＣＤでは、１組の蓄積領域２０およびバリア領域２１上を１つの転送電極５又は６で共通に覆っていた。これに対し、図２Ｂの水平ＣＣＤは、蓄積領域２０上を転送電極５Ａ又は６Ａで覆い、バリア領域２１上を転送電極５Ｂ又は６Ｂで覆っているという点、つまり蓄積領域２０およびバリア領域２１上に別々の転送電極を形成するという点で図２Ａの水平ＣＣＤと異なる。図２Ｂの水平ＣＣＤでは、転送電極５Ａおよび５Ｂは共通に接続されて１組の転送電極５を構成し、転送電極６Ａおよび６Ｂは共通に接続されて１組の転送電極６を構成している。
【００３６】
図２Ｃは、本実施形態に係るＣＣＤ固体撮像装置におけるクロックパルスφＨおよびＤＣバイアス電圧ＶＢの波形の一例を示す図である。
【００３７】
クロックパルスφＨは、ローレベルが０Ｖ、ハイレベルがＶＨのパルスである。ＤＣバイアス電圧ＶＢはクロックパルスφＨの振幅のおおよそ１／２の電圧である。
【００３８】
ここで、図３〜７を用いて、本発明の実施形態に係る固体撮像装置の理解を容易とするため、比較例としての固体撮像装置について説明する。
【００３９】
図３は、第１の比較例としてのＣＣＤ固体撮像装置の構成を示す平面図である。
【００４０】
この固体撮像装置は、半導体基板表面に２次元状に配置されたフォトダイオード１と、フォトダイオード１の信号電荷を読み出す読み出し領域２と、読み出し領域２により読み出した信号電荷を垂直方向に転送する垂直ＣＣＤとを備えた画素領域２２と、垂直ＣＣＤから転送された信号電荷を水平方向に転送する水平ＣＣＤと、水平ＣＣＤの一端に設けられた出力アンプ１５と、画素領域２２の一部と水平ＣＣＤの転送チャネル４を覆いグランドレベルに接続された遮光膜１６とを備えている。
【００４１】
水平ＣＣＤは、半導体基板に形成された不純物領域である転送チャネル４と、転送チャネル４上に設けられ、転送チャネル４に駆動パルスを印加するための１組の転送電極５および６とから構成されている。これらの転送電極５および６は水平ＣＣＤの転送チャネル４の外側でコンタクト７および８を介してそれぞれ配線９および１０に接続されている。配線９および１０には、外部との接続のための外部接続パッド１３および１４を介して静電気から内部を保護する入力保護回路１１および１２を通して駆動パルスφＨ１およびφＨ２が印加される。
【００４２】
図４は、図３のＣＣＤ固体撮像装置における水平ＣＣＤの断面図である。
【００４３】
図４の水平ＣＣＤの転送チャネル４は、半導体基板１８中に形成されたＰ型のウェル層１９に形成されている。この転送チャネル４には、蓄積領域２０と、信号電荷の蓄積および転送の方向を決定するためのバリア領域２１とが形成されている。さらに、この転送チャネル４の上には、転送チャネル４を覆うように１組の転送電極５および６が形成されており、それぞれには駆動パルスφＨ１およびφＨ２が印加される。
【００４４】
図５は、図３のＣＣＤ固体撮像装置における駆動パルスφＨ１およびφＨ２の波形の一例を示す図である。
【００４５】
駆動パルスφＨ１およびφＨ２は、ローレベルが０Ｖ、ハイレベルがＶＨの相補的な２相パルスである。駆動パルスφＨ１およびφＨ２のハイレベルＶＨは、クロックパルスφＨのハイレベルＶＨのおおよそ１／２倍の電圧である。
【００４６】
図６は、第２の比較例としてのＣＣＤ固体撮像装置の構成を示す平面図である。
【００４７】
この固体撮像装置は、水平ＣＣＤの１組の転送電極５および６のうちの一方の転送電極５がコンタクト７を介して配線９に接続され、転送電極５には配線９を通して例えば電源電圧とグランドレベルとの間に接続された抵抗分割回路などで構成されたバイアス回路１７からＤＣバイアス電圧ＶＢが印加されており、もう一方の転送電極６はコンタクト８を介して配線１０に接続されており、転送電極６には配線１０を通して外部接続パッド１４と入力保護回路１２とからクロックパルスφＨが印加されるという点で図３の固体撮像装置と異なる。
【００４８】
図７は、図６の固体撮像装置における水平ＣＣＤの断面図である。
【００４９】
図７の水平ＣＣＤは、基本的な構造は図４の水平ＣＣＤと同一であるが、図４の水平ＣＣＤで駆動パルスφＨ１が印加されていた転送電極５にはＤＣバイアス電圧ＶＢが印加され、図４の水平ＣＣＤで駆動パルスφＨ２が印加されていた転送電極６にはクロックパルスφＨが印加されるという点で図４の水平ＣＣＤと異なる。図７の水平ＣＣＤには、図２Ｃの波形のクロックパルスφＨおよびＤＣバイアス電圧ＶＢが印加される。
【００５０】
図１に示した固体撮像装置は、図６の固体撮像装置と同様に外部接続端子数を１個削減できる。
【００５１】
すなわち、図６の固体撮像装置では１組の転送電極５および６のうちの一方にはクロックパルスφＨが印加されるが、他方には素子内部で発生させたＤＣバイアス電圧ＶＢが印加される。これによって、図３の固体撮像装置よりも外部接続端子数を１個削減でき、また外部接続パッドおよび入力保護回路が１組不要となるためその分のチップサイズ縮小が可能となる。
【００５２】
また、図１に示した固体撮像装置は、図６の固体撮像装置より、小型化を実現できる。
【００５３】
すなわち、図６の固体撮像装置では、水平ＣＣＤの転送チャネル４の外側に配線９および１０の２本の配線を配置することが必要であるが、図１に示した固体撮像装置では、水平ＣＣＤの転送チャネル４の外側に配置していた配線１０が水平ＣＣＤの転送チャネル４の上方に配置されるため、その分チップサイズの小型化を実現することが可能となる。
【００５４】
また、通常２相駆動の水平ＣＣＤを裏打ち配線の構成とする際には、２相間のバランスがくずれて転送不良が発生したり、水平ＣＣＤからの出力信号の波形にノイズがのったりするのを防ぐために１組の転送電極を共に裏打ちすることが必須であり、その際には水平ＣＣＤの転送チャネル４上にさらに別の遮光膜を設ける必要がある。しかし、図１の固体撮像装置では転送電極５および６の構成は２相駆動と同一であるが、単相のクロックパルスφＨとＤＣバイアス電圧ＶＢとで水平ＣＣＤを駆動しており、１組の転送電極のクロックパルスφＨとＤＣバイアス電圧ＶＢのどちらか一方が印加される転送電極のみを裏打ちすることが可能である。従って、裏打ち配線を水平ＣＣＤの転送チャネル４の遮光として用いることができ別構成の遮光膜が不要のため構造および製造工程が簡単化される。
【００５５】
（第２の実施の形態）
図８は、本発明による第２の実施形態に係るＣＣＤ固体撮像装置の構成を示す平面図である。また、図９は、本実施形態に係るＣＣＤ固体撮像装置の断面図である。なお、図９（ａ）は図８のＢ−Ｂ’に沿った断面図を示し、図９（ｂ）は図８の水平ＣＣＤの転送チャネル４に沿った断面図を示している。
【００５６】
本実施形態の固体撮像装置は、転送電極５がグランドレベルに接続されているという点、つまりＤＣバイアス電圧ＶＢがグランドレベル電圧であるという点で第１の実施形態の固体撮像装置（図１の固体撮像装置）と異なる。
【００５７】
なお、図９では１組の蓄積領域２０およびバリア領域２１の上を共通に覆うように１つの転送電極５又は６が形成されている例を示した。しかし、図２Ｂと同様に蓄積領域２０上に転送電極５Ａ又は６Ａが、またバリア領域２１上に転送電極５Ｂ又は６Ｂが形成されており、転送電極５Ａおよび５Ｂは共通に接続されて１組の転送電極５を構成し、転送電極６Ａおよび６Ｂが共通に接続されて１組の転送電極６を構成している構造とすることも可能である。
【００５８】
図１０は本実施形態に係るＣＣＤ固体撮像装置におけるクロックパルスφＨの波形を示す図である。
【００５９】
図１０では、クロックパルスφＨのローレベルＶＬは負電圧とされ、ハイレベルＶＨはほぼローレベルＶＬの逆符号（逆極性）となる正電圧の駆動パルスとされている。
【００６０】
本実施形態の固体撮像装置では、図１の固体撮像装置で設けられているバイアス回路１７が不要となるため、図１の固体撮像装置に比べてさらにチップサイズを小型化することが可能となる。
【００６１】
（第３の実施の形態）
図１１は本発明による第３の実施形態に係るＣＣＤ固体撮像装置の構成を示す平面図である。
【００６２】
この固体撮像装置は、半導体基板に２次元状に配置されたフォトダイオード１と、フォトダイオード１の信号電荷を読み出す読み出し領域２と、読み出し領域２により読み出した信号電荷を垂直方向に転送する垂直ＣＣＤとを備えた画素領域２２と、垂直ＣＣＤから転送された信号電荷を水平方向に転送する水平ＣＣＤと、水平ＣＣＤの一端に設けられた出力アンプ１５と、画素領域２２の一部を覆いグランドレベルに接続された遮光膜１６とを備えている。
【００６３】
読み出し領域２は、半導体基板に形成された不純物領域である。読み出し領域２の上には、垂直ＣＣＤの転送電極と兼用される読み出し電極が設けられる。
【００６４】
垂直ＣＣＤは、半導体基板に形成された不純物領域である転送チャネル３と、転送チャネル３上に設けられ、転送チャネル３に駆動パルスを印加するための転送電極（図外）とから構成される。
【００６５】
水平ＣＣＤは、半導体基板に形成された不純物領域である転送チャネル４と、転送チャネル４上に設けられ、転送チャネル４に駆動パルスを印加するための１組の転送電極５および６とから構成されている。
【００６６】
転送電極６は、水平ＣＣＤの転送チャネル４の外側でコンタクト８を介して配線１０に接続されている。配線１０は、水平ＣＣＤの転送チャネル４の上方以外の領域に設けられている。転送電極６には、配線１０に接続された外部接続パッド１４および入力保護回路１２を通してクロックパルスφＨが印加される。一方、転送電極５は水平ＣＣＤの転送チャネル４の上方に形成されたコンタクト７を介して配線９と接続されている。転送電極５には、配線９を通して例えば電源電圧とグランドレベルとの間に接続された抵抗分割回路などで構成されたバイアス回路１７からＤＣバイアス電圧ＶＢが印加される。配線９は水平ＣＣＤの転送チャネル４の上方に水平ＣＣＤの転送チャネル４全体を覆って設けられており水平ＣＣＤの転送チャネル４の遮光膜の役割も果たしている。
【００６７】
出力アンプ１５は、水平ＣＣＤの転送チャネル４に水平方向に並んで設けられ、水平ＣＣＤから転送されてきた信号電荷量を検出し、電圧信号へ変換し、電圧信号を外部へ出力する。
【００６８】
遮光膜１６は、画素領域２２のフォトダイオード１の上方を除く領域、つまり垂直ＣＣＤおよび読み出し領域２の上方に設けられており、垂直ＣＣＤおよび読み出し領域２を遮光している。
【００６９】
図１２は、本実施形態に係るＣＣＤ固体撮像装置の断面図である。なお、図１２（ａ）は図１１のＣ−Ｃ’に沿った断面図を示し、図１２（ｂ）は図１１の水平ＣＣＤの転送チャネル４に沿った断面図を示している。
【００７０】
転送電極５は水平ＣＣＤの転送チャネル４上に形成されたコンタクト７を介してＤＣバイアス電圧ＶＢが供給される配線９と接続される、裏打ち配線あるいはシャント配線と呼ばれる構成となっている。配線９は水平ＣＣＤの転送チャネル４全体を覆っており、かつ上端が画素領域２２の遮光膜１６の下端と重なることで水平ＣＣＤの転送チャネル４に光が漏れ込むのを防止している。
【００７１】
なお、図１２では１組の蓄積領域２０およびバリア領域２１の上を共通に覆うように１つの転送電極５又は６が形成されている例を示した。しかし、図２Ｂと同様に蓄積領域２０上に転送電極５Ａ又は６Ａが、またバリア領域２１上に転送電極５Ｂ又は６Ｂが形成されており、転送電極５Ａおよび５Ｂは共通に接続されて１組の転送電極５を構成し、転送電極６Ａおよび６Ｂが共通に接続されて１組の転送電極６を構成している構造とすることも可能である。
【００７２】
また、本実施形態に係るＣＣＤ固体撮像装置のクロックパルスφＨおよびＤＣバイアス電圧ＶＢの波形は図２Ｃと同一である。
【００７３】
本実施形態の固体撮像装置は、図６の固体撮像装置と同様に外部接続端子数を１個削減できる。さらに、本実施形態の固体撮像装置では、図６で水平ＣＣＤの転送チャネル４の外側に配置していた配線９が水平ＣＣＤの転送チャネル４の上方に配置されるため、その分チップサイズの小型化を実現することが可能となる。
【００７４】
（第４の実施形態）
図１３は本発明による第４の実施形態に係るＣＣＤ固体撮像装置の構成を示す平面図である。また、図１４は、本実施形態に係るＣＣＤ固体撮像装置の断面図である。なお、図１４（ａ）は図１３のＤ−Ｄ’に沿った断面図を示し、図１４（ｂ）は図１３の水平ＣＣＤの転送チャネル４に沿った断面図を示している。
【００７５】
本実施形態の固体撮像装置は、水平ＣＣＤの転送チャネル４上方のコンタクト７を介して転送電極５に接続されている配線９が画素領域２２の上方に画素領域２２を覆うように設けられており、水平ＣＣＤの転送チャネル４の遮光膜の役割だけではなく、画素領域２２の遮光膜の役割も兼ねているという点で第１の実施形態の固体撮像装置（図１の固体撮像装置）と異なる。
【００７６】
配線９には、画素領域２２の上方において、フォトダイオード１の上方で開口が設けられている。従って、配線９は、画素領域２２のフォトダイオード１の上方を除く領域、つまり水平ＣＣＤ、垂直ＣＣＤおよび読み出し領域２の上方に設けられており、水平ＣＣＤ、垂直ＣＣＤおよび読み出し領域２を遮光している。
【００７７】
本実施形態の固体撮像装置において、配線９はＤＣバイアス電圧ＶＢが印加される転送電極５と接続され、配線９には例えば電源電圧とグランドレベルとの間に接続された抵抗分割回路などで構成されたバイアス回路１７からＤＣバイアス電圧ＶＢが印加される。
【００７８】
なお、図１４では１組の蓄積領域２０およびバリア領域２１の上を共通に覆うように１つの転送電極５又は６が形成されている例を示した。しかし、図２Ｂと同様に蓄積領域２０上に転送電極５Ａ又は６Ａが、またバリア領域２１上に転送電極５Ｂ又は６Ｂが形成されており、転送電極５Ａおよび５Ｂは共通に接続されて１組の転送電極５を構成し、転送電極６Ａおよび６Ｂが共通に接続されて１組の転送電極６を構成している構造とすることも可能である。
【００７９】
本実施形態の固体撮像装置では、第３の実施形態に係る固体撮像装置と同様に図６で水平ＣＣＤの転送チャネル４の外側に配置していた配線９が水平ＣＣＤの転送チャネル４の上方に配置されるため、その分チップサイズの小型化を実現することが可能となる。さらに、水平ＣＣＤの配線９が図６の遮光膜１６と同様に画素領域２２および水平ＣＣＤの転送チャネル４を覆う遮光膜となる、つまり画素領域２２および水平ＣＣＤの転送チャネル４が１つの遮光膜により遮光される。従って、前述の第１から第３の実施形態の固体撮像装置のように画素領域２２の遮光膜と水平ＣＣＤの転送チャネル４の遮光膜との間に空間（隙間）がなくなり遮光性が向上する効果がある。
【００８０】
（第５の実施形態）
図１５は本発明による第５の実施形態に係るＣＣＤ固体撮像装置の構成を示す平面図である。図１６は、本実施形態に係るＣＣＤ固体撮像装置の断面図である。なお、図１６（ａ）は図１５のＥ−Ｅ’に沿った断面図を示し、図１６（ｂ）は図１５の水平ＣＣＤの転送チャネル４に沿った断面図を示している。
【００８１】
本実施形態の固体撮像装置は、転送電極５がグランドレベルに接続されているという点、つまりＤＣバイアス電圧ＶＢがグランドレベル電圧であるという点で第４の実施形態の固体撮像装置と異なる。
【００８２】
なお、図１６では１組の蓄積領域２０およびバリア領域２１の上を共通に覆うように１つの転送電極５又は６が形成されている例を示した。しかし、図２Ｂと同様に蓄積領域２０上に転送電極５Ａ又は６Ａが、またバリア領域２１上に転送電極５Ｂ又は６Ｂが形成されており、転送電極５Ａおよび５Ｂは共通に接続されて１組の転送電極５を構成し、転送電極６Ａおよび６Ｂが共通に接続されて１組の転送電極６を構成している構造とすることも可能である。
【００８３】
また、実施形態に係るＣＣＤ固体撮像装置のクロックパルスφＨの波形は図１０と同一である。
【００８４】
本実施形態の固体撮像装置では、第４の実施形態の固体撮像装置で設けられていたバイアス回路１７が不要となるため、第４の実施形態の固体撮像装置と同様の効果に加えて第４の実施形態の固体撮像装置に比べてさらにチップサイズを小型化することが可能となる。
【００８５】
以上、本発明の固体撮像装置について、実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、この実施の形態に限定されるものではない。本発明の要旨を逸脱しない範囲内で当業者が思いつく各種変形を施したものも本発明の範囲内に含まれる。また、発明の趣旨を逸脱しない範囲で、複数の実施の形態における各構成要素を任意に組み合わせてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００８６】
本発明は、ＣＣＤ固体撮像装置に利用でき、特に小型携帯機器および内視鏡などの撮像素子等に利用することができる。
【符号の説明】
【００８７】
１  フォトダイオード
２  読み出し領域
３、４  転送チャネル
５、５Ａ、５Ｂ、６、６Ａ、６Ｂ  転送電極
７、８  コンタクト
９、１０  配線
１１、１２  入力保護回路
１３、１４  外部接続パッド
１５  出力アンプ
１６  遮光膜
１７  バイアス回路
１８  半導体基板
１９  ウェル層
２０  蓄積領域
２１  バリア領域
２２  画素領域
１５１  光電変換部
１５２  垂直転送レジスタ
１５３  撮像部
１５４ａ、１５４ｂ、１５４ｃ、１５４ｄ  クロック端子
１５５  水平転送レジスタ
１５６  電荷電圧変換部
１５７  出力回路
１５８  出力端子
１５９ａ、１５９ｂ  クロック端子
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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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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