JPH0786571A

JPH0786571A - 電荷転送装置及びその駆動方法

Info

Publication number: JPH0786571A
Application number: JP5230584A
Authority: JP
Inventors: Nobuyuki Fukuba; 信行福場
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1993-09-16
Filing date: 1993-09-16
Publication date: 1995-03-31
Anticipated expiration: 2015-01-24
Also published as: KR950010107A; KR0180928B1; US5477069A; JP3002365B2

Abstract

(57)【要約】【目的】構成の高密度化及び簡略化が達成され、かつ
垂直転送チャネルから複数の水平転送チャネルへ信号電
荷を転送する際に信号電荷の転送不良を生じない電荷転
送装置及びその駆動方法を提供する。【構成】電極４５、４６、４５ｂ、４６ｂは水平転送
チャネル３３に備えられる。トランスファーゲート３６
は、行方向に延び、列方向の長さＬ１１の電極４８を備
える。トランスファーゲート３６に於いて、各チャネル
ストップ５１の間に、前記列方向に沿って矢符Ａ１１で
示す方向に延びる転送チャネル５２がそれぞれ形成され
る。電極４８上に於て、前記各複数の電極４５、４６の
端部と、それぞれ距離Ｌ１２、Ｌ１３を隔てて対向する
端部を有し、電極４５、４６と同幅で、各電極４５、４
６の延長線上に、それぞれ前記列方向に沿って延びる複
数の電極４５ａ、４６ａが形成される。トランスファー
ゲート３５の電極４４上の透明絶縁膜５３、５５に形成
されたコンタクトホール７５を介して、金属配線７６
が、電極４５、４６に接続される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、イメージセンサや遅延
素子などに好適に適用される電荷転送装置に関し、特に
垂直転送チャネルから複数の水平転送チャネルへ信号電
荷を転送する際に、電荷転送不良が生じない構造及び駆
動方法を提供するものである。

【０００２】

【従来の技術】チャージカップルドデバイス（ＣＣＤ）
などの電荷転送装置を用いたデバイスの代表的なものと
して、イメージセンサがよく知られている。近年、この
イメージセンサに関して、高解像度化を図るために多画
素化が図られ、またチップサイズを縮小して高密度化が
図られる傾向にある。この際に、多画素化に伴う転送周
波数の増加や消費電力の増加を抑えるために水平転送チ
ャネルを複数列配備することは効果的である。また、高
密度化を達成するために水平転送チャネルを複数列配備
し、転送電極のピッチを緩和することも効果的である。

【０００３】以下に、２列のＣＣＤ電荷転送装置からな
る水平転送チャネルを配備した固体撮像素子を例にと
り、説明する。

【０００４】図８は、従来例における電荷転送装置１に
於ける複数の垂直転送チャネル２と２列の水平転送チャ
ネル３、４の境界付近の平面図であり、図９は図８の切
断面線Ｘ９−Ｘ９から見た断面図であり、図１０は図８
の切断面線Ｘ１０−Ｘ１０から見た断面図である。この
従来例の電荷転送装置１は、複数列の垂直転送チャネル
２を備える。各垂直転送チャネル２は、最終段駆動信号
ΦＶ４を用いる４相駆動のＣＣＤで構成され、各垂直転
送チャネル２と第１の水平転送チャネル３との間に、駆
動信号ΦＴＧ１で駆動される第１のトランスファーゲー
ト５を有し、２列の水平転送チャネル３、４間には、駆
動信号ΦＴＧ２で駆動される第２のトランスファーゲー
ト６を有する構造である。

【０００５】電荷転送装置１は、Ｐ型基板（以下、基
板）７上にＮ−層８を形成し、Ｎ−層８上に例として酸
化シリコン等で絶縁膜９を形成する。この絶縁膜９上
に、以下の構成が薄膜技術で形成される。前記トランス
ファーゲート５と水平転送チャネル３との間に、Ｎ^-層
８に形成されたＰ^-領域がバリア領域１９として形成さ
れている。また、各垂直転送チャネル２の間には、前記
バリア領域１９と同様な構成が、チャネルストップ２０
として形成されている。電荷転送装置１は、前記絶縁膜
９上に、それぞれ図８の左右方向即ち行方向に延びてそ
れぞれ複数列形成された電極１０、１１を備え、各電極
１０、１１は相互に幅方向の両端が重複して形成され
る。各電極１０、１１の間には、絶縁膜１２が形成され
る。垂直転送チャネル２の最終段の電極１１の幅方向端
部と重複して電極１３が形成される。電極１３は、電極
１４と共に前記トランスファーゲート５を構成し、それ
ぞれ前記行方向に延びる。電極１３の他端部は電極１４
と重複する。電極１３、１４は、絶縁膜１２で相互に絶
縁される。電極１３、１４には、駆動信号ΦＴＧ１が供
給される。

【０００６】前記行方向に延びている電極１４の電極１
３と反対側の端部付近にそれぞれ複数の電極１５、１６
が形成される。複数の電極１５、１６のそれぞれ長手方
向の端部は、電極１４の前記反対側端部付近に重複す
る。電極１５、１６は前記水平転送チャネル３に備えら
れ、前記行方向と垂直な列方向にそれぞれ延び、それぞ
れ複数の電極１５、１６は、相互に幅方向端部が重複
し、駆動信号ΦＨ１、ΦＨ２が供給される。電極１５
は、電極１４と絶縁膜１２で絶縁され、かつ電極１６と
絶縁膜１７で絶縁される。電極１５、１６は、図８に示
されるように、トランスファーゲート６が形成される範
囲に於いて、幅方向に斜めになるように屈曲され、トラ
ンスファーゲート６が形成される範囲を通過すると、再
度前記列方向に延びる。

【０００７】前記トランスファーゲート６は、前記行方
向に延び、前記列方向の長さ即ちゲート長Ｌ１の電極１
８を備える。電極１８の下部の前記Ｎ^-層８に於いて、
前記チャネルストップ２０と同様な構成が、トランスフ
ァーゲート６に於けるチャネルストップ２１として配置
されている。これによって、トランスファーゲート６に
於いて、各チャネルストップ２１の間に、矢符Ａ１で示
す方向に延びる転送チャネル２２がそれぞれ形成され
る。電極１８には、駆動信号ΦＴＧ２が供給される。前
記各複数の電極１５は、電極１８上で絶縁膜１２を介し
て電極１８と交差して延びる。前記電極１８上に於い
て、相互に隣接する電極１６は、前記矢符Ａ１方向に沿
って間隔Ｌ２を隔てて配置され、相互に隣接する電極１
５は、前記矢符Ａ１方向に沿って間隔Ｌ３を隔てて配置
される。

【０００８】上記構成が形成された基板２７は、透明絶
縁膜２３で被覆され、透明絶縁膜２３上に遮光膜２４が
形成される。遮光膜２４上に透明絶縁膜２５が形成さ
れ、透明絶縁膜２５上に遮光膜２６が形成される。前記
遮光膜２４、２６は、例としてアルミニウムから形成さ
れる。前記電極１５、１６のトランスファーゲート６と
反対側の各端部に於いて、基板２７上にフィールド絶縁
膜３０が形成される。このフィールド絶縁膜３０上の前
記透明絶縁膜２３、２５に形成されたコンタクトホール
２７を介して、アルミニウムなどからなる金属配線２８
が接続される。電極１５、１６に、前記金属配線２８を
介して駆動信号ΦＨ１、ΦＨ２が供給される。この従来
技術の電荷転送装置１に於ける垂直転送チャネル２、ト
ランスファーゲート５、水平転送チャネル３、トランス
ファーゲート６及び水平転送チャネル４に於ける電圧ポ
テンシャルは、図１１に示すようになる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】この構造の電荷転送装
置１において、１線目の水平転送チャネル３で水平転送
される信号電荷を水平転送されないように保持しておき
ながら、２線目の水平転送チャネル４で水平転送される
電荷のみを、１線目の水平転送チャネル３から２線目の
水平転送チャネル４へ転送する。この動作を実現するた
めに、信号電荷を一旦１線目の水平転送チャネル３と２
線目の水平転送チャネル４との間に設けられたトランス
ファーゲート６下に蓄積させる。このために、該トラン
スファーゲート６は蓄積容量を十分に確保する必要があ
り、前記ゲート長Ｌ１を大きく設定する必要がある。こ
れが、後述するように、該トランスファーゲート６から
２線目の水平転送チャネル４への電荷転送における転送
効率を十分確保することが出来ない原因となる。

【００１０】この結果、該トランスファーゲート６から
２線目水平転送チャネル４への電荷転送において、信号
電荷の取り残しが発生する。この取り残された信号電荷
は、後に続く２相駆動される水平転送チャネル３、４に
よる前記行方向への信号電荷の高速転送の際に、１線目
及び２線目の水平転送チャネル３、４へランダムに放出
されることとなる。これは、撮像画面においては縦縞パ
ターンノイズの原因となる。

【００１１】更に、この従来技術に於いて、前記水平転
送チャネル３、４の電極１５、１６と金属配線２８との
電気的接続は、図９に示されるように、第２線目の水平
転送チャネル４に関して、トランスファーゲート６と反
対側に於いて行われている。また、トランスファーゲー
ト６を挟む各水平転送チャネル３、４に於いて、各水平
転送チャネル３、４を構成するそれぞれ複数の電極１
５、１６を、駆動信号ΦＨ１、ΦＨ２がそれぞれ別個に
供給されるもの同士で相互に電気的に絶縁された別電極
とする必要がある。更に、前記トランスファーゲート６
上に於いて、電極１５、１６を相互に電気的に分離する
必要がある。前記水平転送チャネル３、４に於ける電極
１５、１６の幅が縮小され、配列ピッチが小さくなって
高密度化されると、このような要請が強くなる。

【００１２】従来技術に於いて、このような要請を満足
しようとすると、図８に示すように、トランスファーゲ
ート６に於ける転送チャネル２２を曲げ、トランスファ
ーゲート６の電極１８のゲート長を大きくする必要があ
る。このようにすることによっても、前記問題点が発生
する。

【００１３】このような従来技術に於ける問題点を改善
する第２の従来技術として、特開平４−２１３２８２に
於いて、複数の水平転送チャネル間のトランスファーゲ
ートに電荷を蓄積させないような構造として、１線目及
び２線目の水平転送チャネルに於いて、全ての水平転送
信号線を各々独立に構成する装置が提案されている。し
かしながら、この第２の従来技術の装置において、水平
転送チャネル上、即ち活性領域上のコンタクト部２９に
於いて、前記金属配線２８とゲート電極１５、１６との
電気的接続を行う。このため、コンタクト部２９でアロ
イ反応が生じチャネルポテンシャルが変化する。このた
め、転送劣化を生じる。

【００１４】前記第２の従来技術に於けるこのような不
具合を避けるため、ポリシリコン等のバリア層を設け、
転送チャネルの直上にて金属配線とゲート電極が直接電
気的に接続されないようにする構造も提案されている。
この構造においても、ゲート電極上にてバリア層との電
気的接続を行う。そのため、デザインルール上、水平転
送チャネルの複数の電極の繰り返しピッチとして１０μ
ｍ以上は必要であり、多画素化・高密度化には不適当で
ある。このため、前記図８〜図１０に示した水平転送チ
ャネル３、４に備えられる複数の電極１５、１６の水平
方向に沿う繰り返しピッチが１０μｍ以下の電荷転送装
置に於いて、すべての垂直転送チャネル２の延長線上に
前記トランスファーゲート６に於ける転送チャネル２２
を設けるような構造は実現できないという不具合があ
る。

【００１５】本発明は、上記問題点を解決すべくなされ
たものであり、その目的は、構成の高密度化及び簡略化
が達成され、かつ垂直転送チャネルから複数の水平転送
チャネルへ信号電荷を転送する際に信号電荷の転送不良
を生じない電荷転送装置及びその駆動方法を提供するこ
とである。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明の電荷転送装置
は、複数の垂直転送チャネルと、該複数の垂直転送チャ
ネル端に設けられ、該複数の垂直転送チャネルからの信
号電荷を受けて出力するための第１のトランスファーゲ
ート電極と、複数の層からなるゲート電極を有し、該ト
ランスファーゲート電極からの信号電荷を水平方向に転
送する複数の水平転送チャネルと、該複数の水平転送チ
ャネル間に配置され、各水平転送チャネル間で信号電荷
を転送するための少なくとも１つの第２のトランスファ
ーゲート電極と、該水平転送チャネルに転送制御信号を
供給する導電体と、該複数の水平転送チャネルからの信
号電荷を電圧信号に変換し出力するための少なくとも１
つの出力部とを有し、該第１あるいは第２のトランスフ
ァーゲート電極の少なくとも一つの上で、該水平転送チ
ャネルを構成する一つあるいは複数の層からなる該ゲー
ト電極の少なくともひとつと、該導電体とのコンタクト
部を設けた構成であり、そのことにより、上記目的が達
成される。

【００１７】本発明に於いて、前記垂直転送チャネルあ
るいは水平転送チャネルの少なくともいずれかへ入射す
る光を遮るために遮光層を設ける場合がある。

【００１８】本発明の電荷転送装置は、複数の垂直転送
チャネルと、該複数の垂直転送チャネル端に設けられ、
該複数の垂直転送チャネルからの信号電荷を受けて出力
するためのトランスファーゲート電極と、複数の層から
なるゲート電極を有し、該トランスファーゲート電極か
らの信号電荷を水平方向に転送し、第１の信号線及び第
２の信号線を備える２相駆動電荷転送装置で構成された
複数の水平転送チャネルと、該水平転送チャネルに転送
制御信号を供給する導電体とを備え、該第１及び第２の
信号線のうち、該トランスファーゲート電極下の転送チ
ャネルに隣接した一方の信号線に接続されたゲート電極
を、該トランスファーゲート電極上で該導電体に電気的
に接続することで、該ゲート電極を各水平転送チャネル
毎に独立電極とし、他方の信号線に接続されたゲート電
極は複数の水平転送チャネル間で共通とする構成であ
り、そのことによって上記目的が達成される。

【００１９】本発明に於いて、前記トランスファーゲー
ト電極下の転送チャネルを、前記水平転送チャネルと直
交し、且つ前記垂直転送チャネルの延長線上に設ける場
合がある。

【００２０】本発明に於いて、すべての前記垂直転送チ
ャネルの延長線上に、前記トランスファーゲート下の転
送チャネルを設ける場合がある。

【００２１】本発明に於いて、前記トランスファーゲー
トを介して該複数の水平転送チャネルへ信号電荷を転送
する際に、すべての独立した転送電極に同一電位を印加
した場合に、該垂直転送チャネルから遠い側の水平転送
チャネルのポテンシャルが、該垂直転送チャネルに近い
側の水平転送チャネルのポテンシャルよりも深くなるよ
うに設定される場合がある。

【００２２】本発明の電荷転送装置の駆動方法は、複数
の垂直転送チャネルと、該複数の垂直転送チャネル端に
設けられ、該複数の垂直転送チャネルからの信号電荷を
受けて出力するためのトランスファーゲート電極と、複
数の層からなるゲート電極を有し、該トランスファーゲ
ート電極からの信号電荷を水平方向に転送し、第１の信
号線及び第２の信号線を備える２相駆動電荷転送装置で
構成された複数の水平転送チャネルと、該水平転送チャ
ネルに転送制御信号を供給する導電体とを備え、該第１
及び第２の信号線のうち、該トランスファーゲート電極
下の転送チャネルに隣接した一方の信号線に接続された
ゲート電極を、該トランスファーゲート電極上で該導電
体に電気的に接続することで、該ゲート電極を各水平転
送チャネル毎に独立電極とし、他方の信号線に接続され
たゲート電極は複数の水平転送チャネル間で共通とする
電荷転送装置の駆動方法であって、水平転送休止期間に
該トランスファーゲートを通して水平転送チャネル間の
電荷の転送を行う際に、複数の転送チャネル間で共通電
極となっている方の信号線は常にチャネルポテンシャル
が低くなるように電圧が印加されており、複数の水平転
送チャネル毎に独立電極となっている他のもう一方の信
号線とトランスファーゲートの信号線とへのみクロック
を印加することにより、水平転送チャネル間の電荷転送
を行うようにしており、そのことにより、上記目的を達
成することができる。

【００２３】

【作用】以上のように本発明によれば、活性化領域上で
ゲート電極と導電体との電気的接続が行われる。このと
き、第１層のゲート電極上で、第１層をバリア層とする
ため、アロイ反応によるチャネルポテンシャルの変化を
防止できる。また、前記電気的接続部は第１層のゲート
電極に沿う形で設けられるため、高密度化のための水平
ピッチの縮小の際に、デザインルールを見直し、更に微
細構造のための技術を新規に用いる必要が無い。しか
も、トランスファーゲート長を十分短く設定できる。ま
た、該トランスファーゲート下の転送チャネルを、垂直
転送チャネルの延びる方向に沿った方向に設定でき、こ
の転送チャネルを前記垂直転送チャネルの延びる方向に
対して曲げる必要がない。これにより、垂直転送チャネ
ルから複数の水平転送チャネルへ信号電荷を転送する際
に、信号電荷の取り残しが生じない。

【００２４】

【実施例】以下に、本発明の一実施例として、それぞれ
ＣＣＤ電荷転送装置からなる２列の水平転送チャネルを
配備した固体撮像素子を例にとり、説明する。図１は、
本実施例の電荷転送装置３１の垂直転送チャネル３２と
水平転送チャネル３３、３４との境界付近の平面図であ
り、図２は、図１の切断面線Ｘ２−Ｘ２から見た断面図
であり、図３は、図１の切断面線Ｘ３−Ｘ３から見た断
面図であり、図４は、図１の切断面線Ｘ４−Ｘ４から見
た断面図である。これらの図を参照して、本実施例の電
荷転送装置３１の構成を説明する。

【００２５】本実施例の電荷転送装置３１は、複数列の
垂直転送チャネル３２と２列の水平転送チャネル３３、
３４とを備える。各垂直転送チャネル３２は、最終段駆
動信号ΦＶ４を用いる４相駆動のＣＣＤで構成され、各
垂直転送チャネル３２と第１の水平転送チャネル３３と
の間に、駆動信号ΦＴＧ１で駆動される第１のトランス
ファーゲート３５を有し、２列の水平転送チャネル３
３、３４間には、駆動信号ΦＴＧ２で駆動される第２の
トランスファーゲート３６を有する構造である。電荷転
送装置３１は、Ｐ型基板（以下、基板）３７上にＮ−層
３８を形成し、Ｎ−層３８上に例として酸化シリコン等
で絶縁膜３９を形成する。この絶縁膜３９上に、以下の
構成が薄膜技術で形成される。前記トランスファーゲー
ト３５と水平転送チャネル３３との間に、Ｎ−層３８に
形成されたＰ−領域がバリア領域４９として形成されて
いる。また、各垂直転送チャネル３２の間には、前記バ
リア領域４９と同様な構成が、チャネルストップ５０と
して形成されている。

【００２６】電荷転送装置３１の各垂直転送チャネル３
２は、前記絶縁膜３９上に、それぞれ図１の左右方向即
ち行方向に延びてそれぞれ複数列形成された電極４０、
４１を備え、各電極４０、４１は相互に幅方向の両端が
重複して形成される。各電極４０、４１の間には、絶縁
膜４２が形成される。垂直転送チャネル３２の最終段の
電極４１の幅方向端部と重複して、トランスファーゲー
ト３５の電極４３が形成される。電極４３は電極４４と
共に、前記トランスファーゲート３５を構成し、それぞ
れ前記行方向に延びる。電極４３の幅方向の他端部は電
極４４と重複する。電極４３、４４は、絶縁膜４２で相
互に絶縁される。電極４３、４４には、駆動信号ΦＴＧ
１が供給される。

【００２７】前記行方向に延びている電極４４の電極４
３と反対側の端部付近に、第１線目の水平転送チャネル
３３を構成するそれぞれ複数の電極４５、４６、４５
ｂ、４６ｂが、前記列方向に延び、かつ行方向に沿って
配列されるように形成される。複数の電極４５のトラン
スファーゲート３５と反対側の端部は、トランスファー
ゲート３６の電極４８上に迄延びる。各電極４５は、ト
ランスファーゲート３５の電極４４上に於いて前記行方
向に延びる帯状の連結部７０と一体に形成される。前記
複数の電極４５の間には、第１線目水平転送チャネル３
３、トランスファーゲート３６及び第２線目水平転送チ
ャネル３４に亘って前記列方向に沿って延び、前記行方
向に沿って配置される複数の帯状の電極４５ｂがそれぞ
れ形成される。

【００２８】前記連結部７０と前記列方向に部分的に重
複する連結部７１と、各電極４５、４５ｂと幅方向の端
部に於てそれぞれ部分的に重複する複数の電極４６とが
それぞれ形成される。複数の電極４６のトランスファー
ゲート３５と反対側の端部は、トランスファーゲート３
６の電極４８上に迄延びる。複数の電極４６は、前記連
結部７１と一体に形成される。各連結部７０、７１は、
電極４４の前記反対側の端部付近に重複する。また、前
記複数の電極４６の間には、第１線目水平転送チャネル
３３、トランスファーゲート３６及び第２線目水平転送
チャネル３４に亘って前記列方向に沿って延び、前記行
方向に沿って配置される複数の帯状の電極４６ｂがそれ
ぞれ形成される。各電極４５ｂ、４６ｂは、図３に示す
ように各幅方向端部が相互に部分的に重複するように形
成される。

【００２９】電極４５、４６、４５ｂ、４６ｂは前記水
平転送チャネル３３に備えられ、前記行方向と垂直な列
方向にそれぞれ延び、それぞれ複数の電極４５、４６
は、相互に幅方向端部が重複し、駆動信号ΦＨ１が供給
される。電極４５は、電極４４と絶縁膜４２で絶縁さ
れ、かつ電極４６と絶縁膜４７で絶縁される。電極４
５、４６は、図１に示されるように、トランスファーゲ
ート３６が形成される範囲に於いて、前記列方向に沿っ
て直線状に形成される。

【００３０】前記トランスファーゲート３６は、前記行
方向に延び、前記列方向の長さ即ちゲート長Ｌ１１の電
極４８を備える。電極４８の下部の前記Ｎ−層３８に於
いて、前記チャネルストップ５０と同様な構成が、トラ
ンスファーゲート３６に於けるチャネルストップ５１と
して配置されている。これによって、トランスファーゲ
ート３６に於いて、各チャネルストップ５１の間に、前
記列方向に沿って矢符Ａ１１で示す方向に延びる転送チ
ャネル５２がそれぞれ形成される。電極４８には、駆動
信号ΦＴＧ２が供給される。

【００３１】電極４８上に於て、前記各複数の電極４
５、４６の端部と、それぞれ距離Ｌ１２、Ｌ１３を隔て
て対向する端部を有し、電極４５、４６と同幅で、各電
極４５、４６の延長線上に、それぞれ前記列方向に沿っ
て延びる複数の電極４５ａ、４６ａが形成される。各電
極４５ａ、４６ａ、４５ｂ、４６ｂは、第２線目の水平
転送チャネル３４に備えられ、各電極４５ａ、４６ａ、
４５ｂ、４６ｂの相互の位置関係及び重畳関係は、第１
線目の水平転送チャネル３３の場合と同様である。電極
４５ｂ、４６ｂは、電極４８上で絶縁膜４２を介して電
極４８と交差して延びる。

【００３２】上記構成が形成された基板３７は、透明絶
縁膜５３で被覆され、透明絶縁膜５３上に遮光膜５４が
形成される。遮光膜５４上に透明絶縁膜５５が形成さ
れ、透明絶縁膜５５上に遮光膜５６が形成される。前記
遮光膜５４、５６は、例としてアルミニウムから形成さ
れる。前記電極４５ａ、４６ａのトランスファーゲート
３６と反対側の各端部に於いて、基板３７上にフィール
ド酸化膜６０が形成される。このフィールド酸化膜６０
上の前記透明絶縁膜５３、５５に形成されたコンタクト
ホール５７を介して、アルミニウムなどからなる金属配
線５８が電極４５ａ、４６ａに接続される。電極４５
ａ、４６ａに、前記金属配線５８を介して駆動信号ΦＨ
１’が供給される。この金属配線５８は、図１に示され
るように、トランスファーゲート３６の水平転送チャネ
ル３４側端部付近から水平転送チャネル３４を被覆して
形成される。

【００３３】更に、トランスファーゲート３５の電極４
４上の透明絶縁膜５３、５５に形成されたコンタクトホ
ール７５を介して、アルミニウムなどからなる金属配線
７６が、電極４５、４６に接続される。電極４５、４６
に、この金属配線７６を介して、駆動信号ΦＨ１が供給
される。この金属配線７６は、図１に示されるように、
トランスファーゲート３５の電極４３付近から、トラン
スファーゲート３６の水平転送チャネル３３側端部付近
に亘り、水平転送チャネル３３を被覆して形成される。

【００３４】前述したように、図１において、水平転送
チャネル３３の電極４５、４６、４５ｂ、４６ｂのう
ち、トランスファーゲート３５の転送チャネルに隣接し
た電極４５、４６を、トランスファーゲート３５の電極
４４上で、金属配線７６と電気的に接続するようにす
る。また、水平転送チャネル３４の電極４５ａ、４６
ａ、４５ｂ、４６ｂに関して、該水平転送チャネル３４
に関してトランスファーゲート３６と反対側のフィール
ド絶縁膜６０上で、電極４５ａ、４６ａと金属配線５８
との電気的に接続するようにする。これにより、水平転
送チャネル３３、３４に於て、電極４５、４６及び電極
４５ａ、４６ａを相互に電気的に絶縁された別個の電極
とすることができ、相互に独立に駆動信号ΦＨ１、ΦＨ
１’を供給するようにできる。水平転送チャネル３３、
３４に於て、前記各電極４５、４６及び電極４５ａ、４
６ａと対向する他方の電極である電極４５ｂ、４６ｂは
２列の水平転送チャネル３３、３４間で共通にしてい
る。

【００３５】これにより、トランスファーゲート３６は
ゲート長Ｌ１１を十分に短く設定でき、またトランスフ
ァーゲート３６下の各転送チャネル５２を、水平転送チ
ャネル３３、３４の電荷転送方向である前記行方向と直
交し、且つ各垂直転送チャネル３２の延長線上に設ける
ことができる。これにより、トランスファーゲート３６
に於ける転送チャネル５２を従来技術のように曲げる必
要が解消される。このため、水平転送チャネル３３、３
４間の電荷転送が完全に行われ、信号電荷の取り残しが
解消される。

【００３６】電極４５、４６の金属配線７６との電気的
接続は、トランスファーゲート３５の転送チャネル上で
行われているが、この場合、１層目電極である電極４４
をバリア層とし、その上で２層目及び３層目電極である
電極４５、４６と金属配線７６との電気的接続を行って
いるため、電極４５、４６と金属配線７６との電気的接
続部でアロイ反応が生じても、トランスファーゲート３
５の転送チャネルのポテンシャルがシフトすることはな
い。

【００３７】また、図２〜図４に示されるように形成さ
れている金属配線７６、５８間の間隙を通って、トラン
スファーゲート３５、３６の転送チャネルに入射する光
を遮るために、前記トランスファーゲート３５、３６の
前記間隙を覆う形状に１層目の遮光膜５４が形成され
る。この遮光膜５４は、受光部でスミアの低減を図るた
めに用いているものと同一である。このため、本実施例
の構造を有する電荷転送装置３１を製造する際に、従来
の電荷転送装置の製造プロセスに何ら変更を伴わずに製
造することができ、製造工程の煩雑化を解消することが
できる。また、前記金属配線７６、５８を用いる構造に
より、本実施例の水平転送チャネル３３、３４の遮光を
完全に実現できる。

【００３８】更に、電極４５、４６の金属配線７６との
電気的接続を行う接続部である前記コンタクトホール７
５は、トランスファーゲート３５の電極４３、４４に添
って形成されるため、コンタクトホール７５の形成に要
する精度を達成する製造技術は、水平転送チャネル３３
の電極４５、４６、４５ｂ、４６ｂの前記行方向の配列
ピッチ、即ちに電極４５、４６、４５ｂ、４６ｂの製造
精度に依存しない。従って、本実施例の電荷転送装置３
１が用いられるイメージセンサの構成の小型化及び高密
度化のために、電極４５、４６、４５ｂ、４６ｂの行方
向の配列ピッチが縮小される場合でも、コンタクトホー
ル７５の製造精度に関してデザインルールを見直す必要
が無い。従って、水平転送チャネル３３、３４の各電極
４５、４６、４５ａ、４６ａ、４５ｂ、４６ｂの配列ピ
ッチが１０μｍ以下と小さい場合でも、すべての垂直転
送チャネル３２の延長線上に、トランスファーゲート３
６下の転送チャネル５２をそれぞれ設けることが可能と
なる。

【００３９】電荷転送装置３１に於て、垂直方向は第１
層のゲート電極４４をマスクとして、水平方向は電荷検
出部の中央部までを、１線目と２線目の水平転送チャネ
ル３３、３４のチャネルポテンシャルが、同じゲート電
圧において１線目の水平転送チャネル３３の方が２線目
の水平転送チャネル３４より浅くなるようにイオン注入
を施すことが可能である。この場合でも、電荷リセット
部のポテンシャルは１線目と２線目とで同じに設定でき
るため、２つの出力部での特性差は生じない。図５は、
本実施例の電荷転送装置３１に於ける垂直転送チャネル
３２、トランスファーゲート３５、水平転送チャネル３
３、トランスファーゲート３６及び水平転送チャネル３
４に於ける電圧ポテンシャルを示す図であり、図６はト
ランスファーゲート３６における行方向に沿う電圧ポテ
ンシャルを示す図であり、図７は、本実施例の電荷転送
装置３１の駆動タイミングを説明するタイムチャートで
ある。これらの図面を用いて、垂直転送チャネル３２か
ら水平転送チャネル３３、３４への電荷転送、及び第１
線目の水平転送チャネル３３から第２線目の水平転送チ
ャネル３４への電荷転送動作について説明する。

【００４０】図７の時刻ｔ１において、水平転送チャネ
ル３３、３４は出力部（図示せず）への信号電荷の高速
転送ののち、次に続く垂直転送チャネル３２からの電荷
読み込み待ちの状態となる。この時、前回の垂直転送チ
ャネル３２から読み出された信号電荷は、あらかじめト
ランスファーゲート３５で蓄積されている。

【００４１】つづく時刻ｔ１〜ｔ２の期間に於て、トラ
ンスファーゲート３２下の信号電荷は、１線目水平転送
チャネル３３の電極４５、４６下に転送され、時刻ｔ２
〜ｔ３の期間において、トランスファーゲート３６を通
って、電極４５ａ、４６ａ下に転送される。その後、電
極４５ａ、４６ａ下の信号電荷は、電極４５ａ、４６ａ
下に保持された状態で水平転送の開始を待つ。また、ト
ランスファーゲート３６は、信号電荷の転送後は次の垂
直転送チャネル３２からの信号電荷の読み出しまでロー
レベル状態で待つ。

【００４２】つづく、時刻ｔ４〜ｔ５の期間において、
前記垂直転送チャネル３２に於けるさらに１ライン上の
行の信号電荷がトランスファーゲート３５に転送され、
この転送された信号電荷は、時刻ｔ６において、電極４
５、４６下に転送される。その後、時刻ｔ６〜ｔ７の期
間に於いて、さらに前記１ライン上の行の信号電荷が次
の読み出し期間の転送に備えて、トランスファーゲート
３５の電極４３、４４下まで転送され、そのまま蓄積さ
れる。この間、もう一方の水平転送電極４５ｂ、４６ｂ
は、水平転送チャネル３３、３４に蓄積された電荷を、
該水平方向に沿って分離しておくためのバリアとしての
み作用し、常にローレベルに保持されている。

【００４３】しかるのち、時刻ｔ７以降の期間に於い
て、１線目水平転送チャネル３３及び２線目水平転送チ
ャネル３４の信号電荷は、前記駆動信号ΦＨ１、ΦＨ
１’を同相で駆動させ、かつ駆動信号ΦＨ１、ΦＨ１’
及び駆動信号ΦＨ２を２相駆動方式でクロッキングさせ
ることにより、水平方向に高速転送され、信号出力部
（図示せず）において電荷の量の程度に対応したレベル
の電圧に変換される。

【００４４】以上のように本実施例に於いて、前記Ｎ−
層３８に於ける前記Ｐ−領域以外の活性化領域上で、電
極４５、４６と金属配線７６とを電気的に接続する。こ
のとき、電気的接続を行う接続部であるコンタクトホー
ル７５は、第１層のゲート電極４４上に形成されてお
り、かつ第１層のゲート電極４４をバリア層とするた
め、従来技術におけるようなアロイ反応によるチャネル
ポテンシャルの変化を解消できる。前記電気的接続を行
うコンタクトホール７５は、第１層のゲート電極４４に
沿う位置及び形状で形成されるため、本実施例の電荷転
送装置３１が用いられるイメージセンサの小型化及び高
密度化のため、水平転送チャネル３３、３４の電極４
５、４６、４５ａ、４６ａ、４５ｂ、４６ｂの水平方向
の配列ピッチを縮小しても、コンタクトホール７５を形
成する技術の精度に関してデザインルールを見直して、
更に微細加工に適したデザインルールを採用する必要が
無い。

【００４５】しかも、トランスファーゲート３６のゲー
ト長Ｌ１１を十分短く設定でき、また該トランスファー
ゲート３６下の転送チャネル５２も、垂直転送チャネル
３２の延長線上に、かつ垂直転送チャネル３２と平行に
設定でき、転送チャネル５２による信号電荷の転送方向
を、従来技術のように曲げる必要もない。

【００４６】これにより垂直転送チャネル３２から複数
の水平転送チャネル３３、３４へ信号電荷を転送する際
に、信号電荷の取り残しが生じず、したがって、特にイ
メージセンサにおいてこれに起因するパターンノイズが
回避できる。

【００４７】また本実施例の電荷転送装置３１の製造方
法及び駆動方法に関して、従来技術の電荷転送装置の構
造及びその駆動法に比べ、製造プロセスは同等であり、
信号線が１本増加するだけで、駆動も容易である。

【００４８】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、活性化領
域上でゲート電極と金属配線とのコンタクトをとるが、
第１層のゲート電極上で、第１層をバリア層とするた
め、アロイ反応によるチャネルポテンシャルの変化に無
縁である。また、コンタクトは第１層のゲート電極に沿
う形で設けられるため、高密度化のための水平ピッチの
縮小の際にもデザインルールを見直す必要が無い。しか
も、トランスファーゲート長を十分短く設定でき、また
該トランスファーゲート下の転送チャネルも垂直転送軸
上に設定でき、転送方向を曲げる必要もない。

【００４９】これにより垂直転送チャネルから複数の水
平転送チャネルへ信号電荷を転送する際に信号電荷の取
り残しが生じず、したがって、特にイメージセンサにお
いてこれに起因するパターンノイズが回避できる。

【００５０】また本発明は、従来構造・駆動法に比べ、
プロセスは同等であり、信号線が１本増加するだけで、
駆動も容易である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の電荷転送装置３１の垂直転
送チャネル３２と水平転送チャネル３３、３４との境界
付近の平面図である。

【図２】図１の切断面線Ｘ２−Ｘ２から見た断面図であ
る。

【図３】図１の切断面線Ｘ３−Ｘ３から見た断面図であ
る。

【図４】図１の切断面線Ｘ４−Ｘ４から見た断面図であ
る。

【図５】本実施例の電荷転送装置３１に於ける垂直転送
チャネル３２、トランスファーゲート３５、水平転送チ
ャネル３３、トランスファーゲート３６及び水平転送チ
ャネル３４に於ける電圧ポテンシャルを示す図である。

【図６】トランスファーゲート３６における行方向に沿
う電圧ポテンシャルを示す図である。

【図７】本実施例の電荷転送装置３１の駆動タイミング
を説明するタイムチャートである。

【図８】従来例における電荷転送装置１に於ける複数の
垂直転送チャネル２と２列の水平転送チャネル３、４の
境界付近の平面図である。

【図９】図８の切断面線Ｘ９−Ｘ９から見た断面図であ
る。

【図１０】図８の切断面線Ｘ１０−Ｘ１０から見た断面
図である。

【図１１】従来技術の電荷転送装置１に於ける垂直転送
チャネル２、トランスファーゲート５、水平転送チャネ
ル３、トランスファーゲート６及び水平転送チャネル４
に於ける電圧ポテンシャルを示す図である。

【符号の説明】

３１電荷転送装置４５、４６、４５ａ、４６ａ、４５ｂ、４６ｂ、４８
電極３３、３４水平転送チャネル３５、３６トランスファーゲート５０、５１チャネルストップ５２転送チャネル５４遮光膜５７、７５コンタクトホール５８、７６金属配線

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の垂直転送チャネルと、該複数の垂直転送チャネル端に設けられ、該複数の垂直
転送チャネルからの信号電荷を受けて出力するための第
１のトランスファーゲート電極と、複数の層からなるゲート電極を有し、該トランスファー
ゲート電極からの信号電荷を水平方向に転送する複数の
水平転送チャネルと、該複数の水平転送チャネル間に配置され、各水平転送チ
ャネル間で信号電荷を転送するための少なくとも１つの
第２のトランスファーゲート電極と、該水平転送チャネルに転送制御信号を供給する導電体
と、該複数の水平転送チャネルからの信号電荷を電圧信号に
変換し出力するための少なくとも１つの出力部とを有
し、該第１あるいは第２のトランスファーゲート電極の少な
くとも一つの上で、該水平転送チャネルを構成する複数
の層からなる該ゲート電極の少なくともひとつと、該導
電体とのコンタクト部を設けた電荷転送装置。
【請求項２】前記垂直転送チャネルあるいは水平転送
チャネルの少なくともいずれかへ入射する光を遮るため
に遮光層を設けた請求項１に記載の電荷転送装置。
【請求項３】複数の垂直転送チャネルと、該複数の垂直転送チャネル端に設けられ、該複数の垂直
転送チャネルからの信号電荷を受けて出力するためのト
ランスファーゲート電極と、複数の層からなるゲート電極を有し、該トランスファー
ゲート電極からの信号電荷を水平方向に転送し、第１の
信号線及び第２の信号線を備える２相駆動電荷転送装置
で構成された複数の水平転送チャネルと、該水平転送チャネルに転送制御信号を供給する導電体と
を備え、該第１及び第２の信号線のうち、該トランスファーゲー
ト電極下の転送チャネルに隣接した一方の信号線に接続
されたゲート電極を、該トランスファーゲート電極上で
該導電体に電気的に接続することで、該ゲート電極を各
水平転送チャネル毎に独立電極とし、他方の信号線に接
続されたゲート電極は複数の水平転送チャネル間で共通
とする電荷転送装置。
【請求項４】前記トランスファーゲート電極下の転送
チャネルを、前記水平転送チャネルと直交し、且つ前記
垂直転送チャネルの延長線上に設ける請求項３に記載の
電荷転送装置。
【請求項５】すべての前記垂直転送チャネルの延長線
上に、前記トランスファーゲート下の転送チャネルを設
ける請求項４に記載の電荷転送装置。
【請求項６】前記トランスファーゲートを介して該複
数の水平転送チャネルへ信号電荷を転送する際に、すべ
ての独立した転送電極に同一電位を印加した場合に、該
垂直転送チャネルから遠い側の水平転送チャネルのポテ
ンシャルが、該垂直転送チャネルに近い側の水平転送チ
ャネルのポテンシャルよりも深くなるように設定された
請求項３、４、５のいずれかに記載の電荷転送装置。
【請求項７】複数の垂直転送チャネルと、該複数の垂
直転送チャネル端に設けられ、該複数の垂直転送チャネ
ルからの信号電荷を受けて出力するためのトランスファ
ーゲート電極と、複数の層からなるゲート電極を有し、
該トランスファーゲート電極からの信号電荷を水平方向
に転送し、第１の信号線及び第２の信号線を備える２相
駆動電荷転送装置で構成された複数の水平転送チャネル
と、該水平転送チャネルに転送制御信号を供給する導電
体とを備え、該第１及び第２の信号線のうち、該トラン
スファーゲート電極下の転送チャネルに隣接した一方の
信号線に接続されたゲート電極を、該トランスファーゲ
ート電極上で該導電体に電気的に接続することで、該ゲ
ート電極を各水平転送チャネル毎に独立電極とし、他方
の信号線に接続されたゲート電極は複数の水平転送チャ
ネル間で共通とする電荷転送装置の駆動方法であって、水平転送休止期間に該トランスファーゲートを通して水
平転送チャネル間の電荷の転送を行う際に、複数の転送
チャネル間で共通電極となっている方の信号線は常にチ
ャネルポテンシャルが低くなるように電圧が印加されて
おり、複数の水平転送チャネル毎に独立電極となってい
る他のもう一方の信号線とトランスファーゲートの信号
線とへのみクロックを印加することにより、水平転送チ
ャネル間の電荷転送を行う電荷転送装置の駆動方法。