JP4551085B2 - 固体撮像装置、撮像装置 - Google Patents
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このような固体撮像装置において、映像信号の出力スピードを向上させるために、信号電荷を読み出す画素を間引くことにより出力映像信号中の画素数を減らす駆動方法が、従来から提案されている。例えば特許文献1には、水平方向3画素を1ブロックとして、各ブロックにおける中央画素を除く2画素(両端の2画素)の信号電荷を固体撮像装置内で混合すると共に、ブロック中央の1画素の信号電荷を、隣接するブロックの中央の1画素の信号電荷と混合することにより、固体撮像装置からの出力映像信号における水平方向の画素数を削減する駆動方法が開示されている。
図1(a)は上記特願2002−328868号に示される固体撮像装置の概略構成図であり、図1(b)は画素部300から水平転送部120への信号電荷の読み出しを制御するための列方向に独立の駆動電極を有する振り分け転送部130の概略構成図である。
ところが、上記固体撮像装置において、振り分け転送部130は複数の独立の駆動電極を具備するために、従来の図12に示されるような配線レイアウト、つまり、遮光のために水平転送部120をアルミニウムで、振り分け転送部130および撮像部140からなる画素部1200をタングステンで覆い、独立電極V3、V3R、V3L、V5、V5RおよびV5Lと接続される配線を画素部1200の横から水平方向に形成するレイアウトでは、画素部1200と水平転送部120との間の距離が短いために、上記固体撮像装置を実現することが困難であり、新たな配線レイアウトが必要となる。
また、前記駆動電極および前記第1の配線は、それぞれ異なる層に形成されており、前記画素部は、前記駆動電極の層と前記第1の配線の層とを垂直に接続する第1のプラグを有し、前記駆動電極の層および前記第1の配線の層の下層には、第1の平坦電極が形成され、前記第1の平坦電極は、前記第1のプラグ下において、前記第1のプラグの底面よりも大きな面積を有してもよい。ここで、前記駆動電極および前記第1の平坦電極は、それぞれ異なるポリシリコン層であってもよい。
これによって、画素部から水平転送部への信号の読み出しを制御するための駆動電極に接続されるプラグを除く領域を遮光するので、該駆動電極下に形成された垂直転送部に光が入射するのを防止することができる。
また、前記水平転送部上には、第1の遮光層が形成されており、前記水平転送部は、前記第1の配線および前記第1の遮光層により遮光されてもよい。ここで、前記第1の配線は、アルミニウム層であり、前記第1の遮光層は、タングステン層であってもよいし、前記第1の配線および前記第1の遮光層は、それぞれ異なるアルミニウム層であってもよい。
これによって、端部が交差し、交差部において凹凸を有する段差部が形成され、この交差部において意図したパターニング通りに配線できず、不要なパターンが形成され、配線と駆動電極が接触あるいは絶縁距離が確保されなくなり発生する絶縁不良を回避することができる。
これによって、垂直転送部は独立電極の配線により遮光されるので、垂直転送部に光が進入することにより起こる画質の低下を防止する固体撮像装置を実現することができる。
これによって、新たな製造工程を加えること無く転送部への光の進入を防止することができるので、画質の低下を簡易に防止する固体撮像装置を実現することができる。
これによって、高い寸法精度での独立電極の配線の形成を可能にする固体撮像装置を実現することができる。
これによって、画素混合において信号電荷が捨てること無く、水平方向の画素数を1/nに低減することができ、また各混合画素群の重心は等間隔を有するので、モワレや偽信号を生じることなく良質な映像信号を高速に出力できる固体撮像装置を実現することができる。
これによって、固体撮像装置から高速にデータが出力されるので、高速動作が可能であり、かつ、画質に優れたカメラを実現することができる。
また、本発明に係る固体撮像装置によれば、タングステンからなる遮光層の一部およびアルミニウムからなる遮光層を、独立電極と接続される配線として利用し、独立電極のために、新たな層を設けて配線を形成する必要が無いので、新たな製造工程を加えること無くコストアップを抑制することができる。
また、本発明に係る固体撮像装置によれば、独立電極と接続される配線を構成する配線同士がコンタクトする領域、および独立電極と配線とがコンタクトする領域において、コンタクトを安定化することができ、製造ばらつきを防止でき、また、重なり合う配線と駆動電極の端面が交わらないように配置するため、十分電気的に絶縁できるので、歩留まり等の損害を大幅に軽減し、低コストの固体撮像装置を実現することができるという効果が奏される。
以下、本発明の実施の形態における固体撮像装置について、図面を参照しながら説明する。
図1(a)は第1の実施の形態の固体撮像装置の概略構成図であり、図1(b)は画素部300から水平転送部120への信号電荷の読み出しを制御するための列方向に独立の駆動電極を有する振り分け転送部130の概略構成図であり、図1(c)は振り分け転送部130の概略断面図である。
図3に示されるように、同実施の形態の固体撮像装置では、撮像部140の光電変換部100を除く部分を遮光のためにタングステンで覆い、水平転送部120および振り分け転送部130を遮光のためにタングステンおよびアルミで覆い、撮像部140および振り分け転送部130からなる画素部300の下から垂直方向に水平転送部120をわたして独立電極V5、V5RおよびV5Lと接続される配線を形成し、画素部300の横から水平方向に独立電極V3、V3R、V3Lと接続される配線を形成する配線レイアウトが用いられる。
図4に示されるように、振り分け転送部130では、垂直転送部110を第1の配線170およびタングステン層である遮光層400で覆い、画素部300の横(図においては下側あるいは上側)から第2の配線180を配線し、その第2の配線180と第1の配線170とを適当な位置410でプラグ190によりコンタクトさせ、更にその第1の配線170と第2層目のポリシリコン160とを所定の位置420で遮光層400を開口させ、プラグ190によりコンタクトさせることにより独立電極V3、V3R、V3Lと接続される配線を形成し、画素部300の下(図においては右側)から第1の配線170を配線し、その第1の配線170と第2層目のポリシリコン160とを位置420で遮光層400を開口させ、プラグ190によりコンタクトさせることにより独立電極V5、V5RおよびV5Lと接続される配線を形成する配線レイアウトが用いられる。
また、図5に示されるように、振り分け転送部130では、第2層目のポリシリコン160を垂直転送部110上に形成することにより独立電極V3、V3R、V3L、V5、V5RおよびV5Lを形成し、第1層目のポリシリコン150を垂直転送部110全てにわたるように形成することにより共通電極を形成する配線レイアウトが用いられる。
図6に示されるように、水平転送部120では、遮光のために第1の配線170およびタングステン層である遮光層600で水平転送部120を覆い、水平転送部120の下(図においては左側)から配線してきた第1の配線170を位置420で第2層目のポリシリコン160とコンタクトさせるように、水平転送部120上に第1の配線170を形成する配線レイアウトが用いられる。
図7(b)に示されるように、振り分け転送部130は、位置410において、第1層目のポリシリコン150と、第2層目のポリシリコン160と、第2の配線180と、第2の配線180および第1の配線170をコンタクトするプラグ190と、第1の配線170とが順に積層されてなる構造を有する。
ここで、位置410および位置420のそれぞれにおいて第1層目のポリシリコン150は、プラグ190下に位置し、プラグ190の底面積よりも大きく平坦な面を有する。
また、本実施の形態の固体撮像装置において、アルミニウム層である第1の配線170と、タングステン層である第2の配線180とにより独立電極V3、V3R、V3Lと接続される配線を形成した。しかし、振り分け転送部上に2層構造のタングステンを形成し、タングステン層である第1の配線と、タングステン層である第2の配線とにより独立電極V3、V3R、V3Lと接続される配線を形成してもよい。
なお、上記実施例において2n+1列毎周期で同じ電極構造を有する電極構造で説明を行なったが、2n(nは1以上の整数)列毎周期でも画素混合は実現可能である。
また、カラーフィルタはRGBの3色フィルタで説明したが、シアン、マゼンタ、黄、緑などの4色フィルタであっても構わない。
以下、本発明の実施の形態における固体撮像装置を搭載したカメラについて、図面を参照しながら説明する。
図10に示されるように、カメラは、レンズ1000と、固体撮像装置1010と、駆動回路1020と、信号処理部1030と、外部インターフェイス部1040とからなる。
上記構成を有するカメラにおいて、外部に信号が出力されるまでの処理は以下のような順序に沿っておこなわれる。
(1)レンズ1000を光が通過し、固体撮像装置1010に入る。
(2)信号処理部1030は、駆動回路1020を通して固体撮像装置1010を駆動し、固体撮像装置1010からの出力信号を取り込む。
(3)信号処理部1030で処理した信号を、外部インターフェイス部1040を通して外部に出力する。
110 垂直転送部
120 水平転送部
130 振り分け転送部
140 撮像部
150 第1層目のポリシリコン
160 第2層目のポリシリコン
170 第1の配線
180 第2の配線
190 プラグ
300、1200 画素部
400、600 遮光層
410、420 位置
900 ダミーの配線
1000 レンズ
1010 固体撮像装置
1020 駆動回路
1030 信号処理部
1040 外部インターフェイス
Claims (19)
- 信号電荷を生成し、前記信号電荷を列方向に転送する画素部と、前記画素部から前記信号電荷を受け取り行方向に転送する水平転送部とを備える固体撮像装置であって、
前記画素部は、前記画素部から水平転送部への信号電荷の読み出しを制御するための列方向に独立の駆動電極を複数具備し、
前記駆動電極に接続される第1の配線は、前記水平転送部上に形成される
ことを特徴とする固体撮像装置。 - 前記水平転送部上には、第1の遮光層が形成されており、
前記水平転送部は、前記第1の配線および前記第1の遮光層により遮光される
ことを特徴とする請求項1に記載の固体撮像装置。 - 前記第1の配線は、複数の配線パターンからなり、
前記複数の配線パターンに隣接して前記配線パターンの少なくとも1つと略同一形状のダミーの配線が形成される
ことを特徴とする請求項1に記載の固体撮像装置。 - 前記第1の配線は、アルミニウム層であり、
前記第1の遮光層は、タングステン層である
ことを特徴とする請求項2に記載の固体撮像装置。 - 前記第1の配線および前記第1の遮光層は、それぞれ異なるアルミニウム層である
ことを特徴とする請求項2に記載の固体撮像装置。 - 前記駆動電極および前記第1の配線は、それぞれ異なる層に形成されており、
前記画素部は、前記駆動電極の層と前記第1の配線の層とを垂直に接続する第1のプラグを有し、
前記駆動電極の層および前記第1の配線の層の下層には、第1の平坦電極が形成され、
前記第1の平坦電極は、前記第1のプラグ下において、前記第1のプラグの底面よりも大きな面積を有する
ことを特徴とする請求項1に記載の固体撮像装置。 - 前記画素部上には、第2の遮光層が形成されており、
前記第2の遮光層は、第1のプラグの配置位置に開口部を有する
ことを特徴とする請求項6に記載の固体撮像装置。 - 前記駆動電極および前記第1の平坦電極は、それぞれ異なるポリシリコン層である
ことを特徴とする請求項6に記載の固体撮像装置。 - 前記画素部上には、第3の遮光層が形成されており、
前記第1の配線と接続された駆動電極以外の駆動電極と接続された第2の配線は、前記第3の遮光層の一部を用いて形成された第3の配線を含む
ことを特徴とする請求項1又は8に記載の固体撮像装置。 - 前記第3の配線の端部は、前記複数ある駆動電極のうち重なり合う駆動電極の端部と交差しない
ことを特徴とする請求項9に記載の固体撮像装置。 - 前記第2の配線は、さらに第4の配線を含み、
前記第4の配線の少なくとも一部は、前記画素部の信号電荷の転送路上に沿って形成される
ことを特徴とする請求項9に記載の固体撮像装置。 - 前記第3の配線および前記第4の配線は、それぞれ異なる層に形成されており、
前記画素部は、前記第3の配線および前記第4の配線を垂直に接続する第2のプラグを有し、
前記第3の配線および前記第4の配線の下層には、第2の平坦電極が形成され、
前記第2の平坦電極は、前記第2のプラグ下において、前記第2のプラグの底面よりも大きな面積を有する
ことを特徴とする請求項11に記載の固体撮像装置。 - 前記第2の平坦電極は、異なる2層のポリシリコン層からなり、
1層目のポリシリコン層は、前記第2のプラグ下において、前記第2のプラグの底面よりも大きな面積で平坦な面を有する
ことを特徴とする請求項12に記載の固体撮像装置。 - 前記第3の遮光層は、タングステン層であり、
前記第4の配線は、アルミニウム層である
ことを特徴とする請求項11に記載の固体撮像装置。 - 前記第3の配線および前記第4の配線は、それぞれ異なる2層のタングステン層である
ことを特徴とする請求項11に記載の固体撮像装置。 - 前記列方向に独立の駆動電極は、n(nは2以上の整数)列毎に同じ電極構造を有する
ことを特徴とする請求項1に記載の固体撮像装置。 - 前記列方向に独立の駆動電極上には、黒色のオンチップレンズ層が形成される
ことを特徴とする請求項1に記載の固体撮像装置。 - 前記水平転送部上には、着色したオンチップレンズ層が形成される
ことを特徴とする請求項1に記載の固体撮像装置。 - 固体撮像装置と、駆動回路と、信号処理部と、外部インターフェイス部とを備えた撮像装置であって、
前記固体撮像装置は、信号電荷を生成し前記信号電荷を列方向に転送する画素部と、前記画素部から前記信号電荷を受け取り行方向に転送する水平転送部とを備え、
前記画素部は、前記画素部から前記水平転送部への信号電荷の読み出しを制御するための列方向に独立の駆動電極を複数具備し、
前記駆動電極に接続される第1の配線は、前記水平転送部上に形成されており、
前記信号処理部は、前記駆動回路を通して前記固体撮像装置を駆動して前記固体撮像装置からの出力信号を取り込み、前記信号処理部で処理した信号を前記外部インターフェイス部を通して外部に出力する
ことを特徴とする撮像装置。
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