JPH079387Y2 - 電荷結合素子 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、電荷結合素子に関し、特にフレーム転送型電
荷結合素子の転送電極の配線抵抗の低減が可能な電荷結
合素子に関する。

〔従来の技術〕

近年、電荷結合素子を用いた二次元固体撮像素子では、
高密度，高解像度化をめざす動きが活発である。特に、
電荷結合素子を用いたフレーム転送型固体撮像素子は、
水平方向の画素数を比較的容易に増加させることが可能
であり、将来の高解像度素子として有望である。

第２図は、従来の代表的なフレーム転送型電荷結合素子
の主要部の平面図を示す。図において、１〜３は垂直レ
ジスタの転送チャネル、４〜７はチャネルストッパ、８
〜12は多結晶シリコンによる転送電極である。本実施例
では、転送電極として、二層の重ね合わせ電極が用いら
れているが、必ずしも重ね合わせ電極である必要はな
い。このような、従来の素子では、水平方向に非常に細
長い多結晶シリコンによって転送電極が形成されてお
り、素子が多画素化されたときには、転送電極の抵抗と
容量負荷の増加は避けられない。

現在の半導体・集積回路技術では、最小寸法としては１
μｍ程度が限界であり、最小セルサイズにもおのずから
下限があるため、画素数を増加させるにはチップサイズ
の大型化が避けられない。フレーム転送型固体撮像素子
の場合、光電変換領域とメモリ領域の転送電極は上記し
たように、通常多結晶シリコンによって形成されおり、
チップサイズの大型化に伴い、転送電極の水平方向長さ
が増大し、電極抵抗が増加する。因に、2/3″光学系を
使用した場合は、約9mm、１″光学系では約13mmにも達
する。一転送電極の垂直方向の長さは、10μｍ程度であ
る。多結晶シリコンの層抵抗は、20〜40Ωであり、従っ
て、一転送電極の電極抵抗は、20kΩ〜40kΩにも達す
る。一方、一転送電極の負荷容量は、数10pF程度であ
る。

フレーム転送型固体撮像素子では、転送電極への印加パ
ルスは、通常、転送電極の両端部より印加されている。
しかしながら、上記したように転送電極は、高抵抗，大
容量であるため印加パルスは、素子中央部において波形
歪を生じる。即ち、転送電極は、抵抗と容量の分布定数
回路とみなせるため、印加パルスは、素子中央部へ向か
って伝搬されるに従い、波形になまりを生じる。このた
め、転送電極端部で印加されたパルス電圧が素子中央部
では、低下してしまったり、位相がずれる等の不都合が
生じる。上記した例では、抵抗と容量で決まる時定数は
数100nsec であり、従って、印加パルス幅として１μse
c以下のパルスでは正常な伝搬は不可能である。このよ
うなパルスの歪は、転送効率の劣化，転送電荷量の低下
などの現象となってあらわれる。

〔考案が解決しようとする問題点〕

以上述べたように、従来技術では、垂直レジスタの転送
電極として高抵抗の多結晶シリコン電極が使用されてお
り、素子が多画素化されていったときには、負荷容量の
増加とあいまって時定数に非常に長い分布定数回路を構
成することになり、素子中央部に正常にパルスが印加さ
れないという不都合が発生し、転送効率の劣化，信号量
の低下などの望ましくない現象を生じせしめていた。

本考案の目的はこのような従来の欠点を解消することに
より、駆動パルスの正常な伝搬が可能な電荷結合素子を
提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本考案は、光電変換領域と信号電荷転送領域とが共用さ
れ、前記信号電荷転送領域の転送電極が多結晶シリコン
によって形成される電荷結合素子において、転送電極の
配線長手方向に沿って金属電極が形成され、前記転送電
極と前記金属電極とは、各転送電極毎にコンタクトホー
ルを介して互いに接続されていることを特徴としてい
る。

〔作用〕

本考案の電荷結合素子では、高抵抗の転送電極にコンタ
クトホールを介して金属電極を接続，配線し、転送電極
を見かけ上、低抵抗化させ、パルスの伝搬歪を軽減させ
ている。

〔実施例〕

以下、本考案の実施例について図面を用いて詳細に説明
する。

第１図は、本考案による一実施例の要部を示し、フレー
ム転送型固体撮像素子の光電変換領域あるいはメモリ領
域の主要部平面図を示している。図において、第２図と
同一番号は同一の構成要素を示すものとする。図におい
て、13〜27は転送電極上に設けられたコンタクトホー
ル、28〜32は金属、例えばアルミニュームなどの配線で
ある。金属配線28〜32は、多結晶シリコンによる転送電
極８〜12の配線長手方向に沿って形成されており、垂直
の転送チャネル1,2,3の一列毎に、コンタクトホールが
設けられている。

転送電極８と金属配線28とはコンタクトホール13,14,15
を介して接続され、転送電極11と金属配線29とはコンタ
クトホール16,17,18を介して接続され、転送電極９と金
属配線30とはコンタクトホール19,20,21を介して接続さ
れ、転送電極12と金属配線31とはコンタクトホール22,2
3,24を介して接続され、転送電極10と金属配線32とはコ
ンタクトホール25,26,27を介して接続されている。

このように本実施例では、転送電極８〜12と金属配線28
〜32とが電気的に並列に配線される構成となっているた
め、転送電極の長手方向すなわち水平方向の電極抵抗
は、ほぼ金属配線の抵抗のみによって決まり、従来素子
にくらべ、大幅に低減する。一方、転送電極の負荷容量
は従来素子並に維持することは可能である。この結果、
転送電極にパルスを印加しても、素子中央部と端部とで
の波形の差がなくなり、従来素子で見られたような素子
中央部での歪が除去される。

以上の実施例では、コンタクトホールは垂直の転送チャ
ネル一列毎に設けたが、転送チャネル複数列毎に設けて
もよい。また、金属配線の材料もアルミニュームに限ら
ず、その他の材料であってもよい。

〔考案の効果〕

以上、述べたように、本考案によれば、転送電極の配線
抵抗を大幅に低減でき、素子が多画面素化されたときに
も駆動パルスの正常な伝搬が可能となる。また、垂直レ
ジスタでの高速駆動も可能となり、高密度・高解像度固
体撮像素子が実現可能となった。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本考案による電荷結合素子の一実施例を示す
図、 第２図は、従来の電荷結合素子を示す図である。 １〜３……垂直の転送チャネル ４〜７……チャネルストッパ ８〜12……多結晶シリコンによる転送電極 13〜27……電極上に設けられたコンタクトホール 28〜32……金属配線

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】光電変換領域と信号電荷転送領域とが共用
   され、前記信号電荷転送領域の転送電極が多結晶シリコ
   ンによって形成される電荷結合素子において、転送電極
   の配線長手方向に沿って金属電極が形成され、前記転送
   電極と前記金属電極とは、各電荷転送領域毎にコンタク
   トホールを介して互いに接続されていることを特徴とす
   る電荷結合素子。