JPH06252376A - 固体撮像素子の配線構造 - Google Patents

固体撮像素子の配線構造

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JPH06252376A
JPH06252376A JP5066170A JP6617093A JPH06252376A JP H06252376 A JPH06252376 A JP H06252376A JP 5066170 A JP5066170 A JP 5066170A JP 6617093 A JP6617093 A JP 6617093A JP H06252376 A JPH06252376 A JP H06252376A
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JP
Japan
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wiring
shunt
bus line
transfer
image pickup
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JP5066170A
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English (en)
Inventor
Kazuji Wada
和司 和田
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Publication date
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  • Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 バスライン自体の形状を変えることなくバス
ラインの抵抗値を下げ、デバイスのより高速な動作を可
能とした固体撮像素子の配線構造を提供する。 【構成】 複数本の垂直転送部の各転送電極に4相の転
送クロックφ1〜φ4を印加するシャント配線13と、
このシャント配線13の端部にその端部と交差した状態
で配されてシャント配線13に対して各相毎に転送クロ
ックφ1〜φ4を供給する4本のバスライン141 〜1
4 とを有する配線構造において、4本のバスライン1
1 〜144 のうち、垂直転送部側のバスライン141
に対してシャント配線13を、4本をグループとして1
グループ内で1本おきに交差させ、シャント配線13が
バスライン141 と交差する点を垂直転送列の本数の1
/2に削減する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、固体撮像素子の配線構
造に関し、特に複数本の垂直転送部の各転送電極に転送
クロックを印加するシャント配線の配線構造に関する。
【0002】
【従来の技術】電荷転送方式として、FIT(Frame Int
erline Transfer)方式を採用したCCD固体撮像素子が
知られている。このFIT型CCD固体撮像素子は、そ
の基本構成を示す図3から明らかなように、マトリクス
状に2次元配列されて入射光量に応じた信号電荷を蓄積
する複数個のフォトセンサ11及びその垂直列毎に配さ
れてこれらフォトセンサ11から読み出された信号電荷
を垂直方向に転送する垂直シフトレジスタ12を有する
撮像部1の他に、撮像部1の複数本の垂直シフトレジス
タ12に対し各垂直列毎に連続した垂直シフトレジスタ
21からなり、高速な電荷転送によってスミア成分を低
減する蓄積部2を備えている。蓄積部2は、その全面が
アルミニウム層からなる遮光層(図示せず)によって覆
われている。
【0003】撮像部1において、フォトセンサ11で光
電変換されかつ蓄積された信号電荷は、垂直シフトレジ
スタ12に読み出されかつ当該レジスタ12によって蓄
積部2に高速転送される。蓄積部2に移された信号電荷
は、垂直シフトレジスタ21によって1走査線に相当す
る部分ずつ水平シフトレジスタ3に高速転送される。1
走査線分の信号電荷は、水平シフトレジスタ3によって
順次水平方向に転送される。水平シフトレジスタ3の出
力端には、FDA(Floating Diffusion Amplifier)等か
らなる出力回路部4が設けられ、撮像部1で光電変換し
て得られた信号電荷を信号電圧に変換し、画素信号とし
て取り出す。
【0004】ところで、HD(High Difinition) TV等
のテレビジョン方式の高画素化に対応可能な固体撮像素
子として、200万画素のFIT型CCD固体撮像素子
が知られている。このHDTV用FIT型CCD固体撮
像素子では、高速で動作する必要があることから、垂直
シフトレジスタ12,21の各転送電極の伝播遅延を抑
えるために、シャント配線構造を採っている。また、チ
ップ面積が大きいことにより、垂直シフトレジスタ1
2,21の負荷容量が大きいため、図4に示すように、
これら垂直シフトレジスタの各転送電極に転送クロック
を印加するためのシャント配線13,22を撮像部1と
蓄積部2とで分離することによって、各シャント配線1
3,22に対する負荷容量を半減させて転送クロックの
伝播遅延を防止している。
【0005】すなわち、図4において、撮像部1におけ
る垂直シフトレジスタの転送電極には、垂直方向に延在
するシャント配線13及びループ状のバスライン14を
介して4相の転送クロックφ1〜φ4が印加されるよう
になっている。バスライン14は、複数本のシャント配
線13の各々に共通に転送クロックφ1〜φ4を供給す
るためのものであって、4相に対応して4本のパターン
配線141 〜144 からなっている。これらパターン配
線141 〜144 の各々には、ボンディングパッド15
1 〜154 を介してチップの外部端子(図示せず)から
4相の転送クロックφ1〜φ4が印加される。
【0006】一方、蓄積部2における垂直シフトレジス
タの転送電極には、水平方向に延在するシャント配線2
2及びループ状のバスライン23を介して4相の転送ク
ロックφ1〜φ4が印加されるようになっている。バス
ライン23は、複数本のシャント配線22の各々に共通
に転送クロックφ1〜φ4を供給するためのものであっ
て、4相に対応して4本のパターン配線231 〜234
からなっている。これらパターン配線231 〜234
各々には、ボンディングパッド241 〜244 を介して
チップの外部端子(図示せず)から4相の転送クロック
φ1〜φ4が印加される。
【0007】図5に撮像部1におけるシャント配線の概
略を、図6にその平面構造をそれぞれ示す。シャント配
線13としては、遮光層を形成する第1層目のアルミニ
ウム層を微細加工することによって形成されたものが用
いられる。第1層目のアルミニウム層(1st-Al)からな
るシャント配線13は、水平方向の画素間(左右のフォ
トセンサ11,11間)の垂直シフトレジスタ上で垂直
方向に延在し、各転送電極を構成する2層構造のポリシ
リコン(1Poly,2Poly)電極16,17に複数箇所でコン
タクト18,19を介して接続されている。ここで、あ
る1相(例えば、φ2)に着目すると、図7から明らか
なように、1本のシャント配線で4つの転送電極を賄っ
ていることになる。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記構
成の従来の配線構造では、図8の断面構造図(図5のA
‐A′線断面図)に示すように、バスライン部がシャン
ト配線(1st-Al)13上を、層間絶縁膜2を介して第2
層目のアルミニウム層(2nd-Al)からなるバスライン1
4が横切る断面構造となっており、バスライン14の抵
抗値がシャント配線(1st-Al)13の段差の影響で高く
なっているため、デバイスの動作周波数はこの部分で律
則されている。この抵抗値を下げるためには、バスライ
ン(2nd-Al)14の配線幅を広くしたり、その膜厚を厚
くする等の方法が考えられるが、いずれも、チップサイ
ズが大きくなったり、プロセスの加工が困難になる等の
問題があった。
【0009】本発明は、上記課題に鑑みてなされたもの
であり、その目的とするところは、バスライン自体の形
状を変えることなくバスラインの抵抗値を下げ、デバイ
スのより高速な動作を可能とした固体撮像素子の配線構
造を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明による固体撮像素
子の配線構造は、複数本の垂直転送部の各転送電極にn
相の転送クロックを印加するシャント配線と、このシャ
ント配線の端部にその端部と交差した状態で配されてシ
ャント配線に対して各相毎に転送クロックを供給するn
本のバスラインとを有する固体撮像素子の配線構造であ
って、n本のバスラインのうち、垂直転送部側のバスラ
インに対してシャント配線が交差する点が、垂直転送列
の本数よりも少なく設定された構成となっている。
【0011】
【作用】n本のバスラインのうち、垂直転送部側のバス
ラインに対して、シャント配線をn本をグループとして
例えば1グループ内で1本おきに、あるいは1グループ
おきに交差させる。これにより、シャント配線がバスラ
インと交差する点が垂直転送列の本数の1/2となり、
バスラインの段差の数を従来構造の1/2に削減でき
る。バスラインの抵抗はほぼ段差の数で決まることか
ら、この段差の数を従来構造の1/2に削減できたこと
により、バスラインの抵抗を従来構造のおよそ1/2に
減少できるため、デバイスのより高速な動作を実現でき
る。
【0012】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細
に説明する。図1は、本発明の第1実施例を示す構成図
であり、図3に示すFIT型CCD固体撮像素子の撮像
部1に適用した場合を示す。なお、図1(A)は配線の
概略を、図1(B)は図1(A)のB‐B′線の一部断
面構造をそれぞれ示す。図1において、撮像部における
垂直シフトレジスタ(垂直転送部)の各転送電極には、
垂直方向に延在するシャント配線13及びこのシャント
配線13の端部にその端部と交差した状態で配されかつ
電気的に接続されたループ状のバスライン14からなる
配線構造を介して例えば4相の転送クロックφ1〜φ4
が印加されるようになっている。
【0013】バスライン14は、複数本のシャント配線
13の各々に共通に転送クロックφ1〜φ4を供給する
ためのものであって、4相に対応して4本のパターン配
線141 〜144 からなっている。これらパターン配線
141 〜144 の各々には、ボンディングパッド151
〜154 を介してチップの外部端子(図示せず)から4
相の転送クロックφ1〜φ4が印加される。一方、シャ
ント配線13は、垂直転送列に対応した本数だけ設けら
れ、バスライン14の4本のパターン配線141 〜14
4 のうち、垂直転送部側のパターン配線、換言すればル
ープ内の一番外側のパターン配線(本例では、1相目の
パターン配線141)に対して4本をグループとして1グ
ループ内で1本おきに交差するように配線されている。
【0014】すなわち、図1(A)において、一番左側
のグループのシャント配線131 では、1相目(φ1)
と3相目(φ3)の2本のシャント配線が、次のシャン
ト配線132 では、2相目(φ2)と4相目(φ4)の
2本のシャント配線がバスライン14の1相目のパター
ン配線141 とそれぞれ交差し、バスライン14の4本
のパターン配線141 〜144 に相(φ1〜φ4)対応
で接続されている。このように、バスライン14の4本
のパターン配線141 〜144 のうち、ループ内の一番
外側のパターン配線141 に対し、シャント配線13を
4本をグループとして1グループ内で1本おきに交差さ
せることにより、シャント配線13がパターン配線14
1 と交差する点が垂直転送列の本数の1/2となる。
【0015】これにより、図1(B)から明かなよう
に、第1層目のアルミニウム層(1st-Al)からなるシャ
ント配線13上を、層間絶縁膜20を介して第2層目の
アルミニウム層(2nd-Al)からなるバスライン14が横
切る断面構造において、パターン配線141 の段差の数
を従来構造の1/2に削減できる。したがって、バスラ
イン14の抵抗はほぼ段差の数で決まることから、パタ
ーン配線141 の抵抗を従来構造のおよそ1/2に減少
できるため、デバイスのより高速な動作を実現できる。
一方、容量はほとんど変わらないので、バスライン14
における伝播遅延による駆動限界周波数がほぼ2倍とな
る。また、バスライン14のループの外側から2番目
(2相目)のパターン配線142 については、段差の数
が従来構造の1/3に削減されることになる。
【0016】なお、従来構造では、1本のシャント配線
で4つの転送電極を賄っていたのに対し、本構造では、
1本のシャント配線で8つの転送電極を賄うことにな
り、容量が従来構造の2倍になるが、駆動周波数に対し
て十分マージンがあるため、容量が倍になっても伝播遅
延は問題ないレベルである。また、パターン配線141
と交差しないシャント配線13については、その配線を
完全に取り去ってしまうのではなく、垂直シフトレジス
タ上においては従来構造と同様にそのまま残し、パター
ン配線141 と交差する部分のみ間引くようにする。こ
うすることにより、転送電極の上にはどのラインにも必
ずシャント配線13が存在し、受光部の上部構造が均一
となるため、この部分の不均一性が原因となる感度むら
のような現象の発生を招くこともない。
【0017】図2は、本発明の第2実施例を示す配線概
略図である。本実施例においては、シャント配線13
を、バスライン14のパターン配線141 に対して4本
をグループとして1グループおきに交差するように配線
した構成を採っている。すなわち、一番左側のグループ
のシャント配線131 では全シャント配線がバスライン
14の1相目のパターン配線141 と交差し、バスライ
ン14の4本のパターン配線141 〜144 に相(φ1
〜φ4)対応で接続され、左から2番目のグループのシ
ャント配線132 では全シャント配線がパターン配線1
1 と交差しないようにその手前でカットされている。
以降、上記の構成が繰り返される。
【0018】このように、バスライン14のループ内の
一番外側のパターン配線141 に対し、シャント配線1
3を4本をグループとして1グループおきに交差させる
ことにより、シャント配線13がパターン配線141
交差する点が垂直転送列の本数の1/2となる。その結
果、第1実施例の場合と同様に、パターン配線141
抵抗を従来構造のおよそ1/2に減少できるため、デバ
イスのより高速な動作を実現できるとともに、受光部の
上部構造の不均一性が原因となる感度むらのような現象
の発生を招くこともない。
【0019】なお、上記各実施例では、図3に示すFI
T型CCD固体撮像素子の撮像部1におけるシャント配
線構造に適用した場合について説明したが、蓄積部2に
おけるシャント配線構造にも同様に適用し得ることは勿
論であり、更にはFIT型CCD固体撮像素子に限ら
ず、IT型CCD固体撮像素子にも適用可能である。ま
た、上記各実施例においては、1本のシャント配線で8
つの転送電極を賄うように、バスライン14のパターン
配線141 と交差するシャント配線13の本数を決定し
たが、1本のシャント配線が賄う転送電極の数は8個に
限定されるものではなく、伝播遅延が問題とならない範
囲で自由に設定可能である。
【0020】更に、シャント配線を必ずしも規則的に間
引く必要はなく、バスライン14のパターン配線141
に対してシャント配線13が交差する点が、垂直転送列
の本数よりも1つでも少なければ、少ない分だけ従来構
造に比してバスライン14のパターン配線141 の抵抗
を減少できるため、デバイスのより高速な動作を実現で
きることになる。また更に、上記各実施例では、垂直転
送駆動が4相駆動の場合に適用したが、4相に限定され
るものではない。
【0021】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
n本のバスラインのうち、垂直転送部側のバスラインに
対してシャント配線を、n本をグループとして例えば1
グループ内で1本おき、あるいは1グループおきに交差
させるようにしたことにより、シャント配線がバスライ
ンと交差する点が垂直転送列の本数の1/2となり、バ
スラインの段差の数を従来構造の1/2に削減できるこ
とから、バスラインの抵抗を従来構造のおよそ1/2に
減少できるため、デバイスのより高速な動作を実現でき
ることになる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例を示す構成図であって、同
図(A)は配線の概略を、同図(B)は同図(A)のB
‐B′線の一部断面構造をそれぞれ示している。
【図2】本発明の第2実施例を示す配線概略図である。
【図3】FIT型CCD固体撮像素子の概略構成図であ
る。
【図4】従来の配線構造を示す配線図である。
【図5】図4の撮像部の配線概略図である。
【図6】撮像部のシャント配線を示す平面構造図であ
る。
【図7】ある1本のシャント配線と転送電極の関係を示
す概略平面図である。
【図8】図5のA‐A′線の一部の断面構造図である。
【符号の説明】
1 撮像部 2 蓄積部 3 水平シフトレジスタ 11 フォトセンサ 12 垂直シフトレジスタ 13,22 シャント配線 14,23 バスライン
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 7210−4M H01L 27/14 D

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数本の垂直転送部の各転送電極にn相
    の転送クロックを印加するシャント配線と、前記シャン
    ト配線の端部にその端部と交差した状態で配されて前記
    シャント配線に対して各相毎に前記転送クロックを供給
    するn本のバスラインとを有する固体撮像素子の配線構
    造であって、 前記n本のバスラインのうち、前記垂直転送部側のバス
    ラインに対して前記シャント配線が交差する点が、垂直
    転送列の本数よりも少なく設定されたことを特徴とする
    固体撮像素子の配線構造。
  2. 【請求項2】 前記シャント配線は、前記垂直転送部側
    のバスラインに対してn本をグループとして1グループ
    内で1本おきに交差していることを特徴とする請求項1
    記載の固体撮像素子の配線構造。
  3. 【請求項3】 前記シャント配線は、前記垂直転送部側
    のバスラインに対してn本をグループとして1グループ
    おきに交差していることを特徴とする請求項1記載の固
    体撮像素子の配線構造。
JP5066170A 1993-03-01 1993-03-01 固体撮像素子の配線構造 Pending JPH06252376A (ja)

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