专利名称：固体摄像装置及其制造方法
技术领域：
本发明涉及固体摄像装置及其制造方法，尤其涉及CCD(CHARGE COUPLING DEVICE电荷耦合器件)型的固体摄像装置及其制造方法。
背景技术：
近年来，固体摄像装置装载在数字相机和数字摄像机上，需求正在扩大。另外，在以便携电话为代表的便携终端装置中，具有相机功能的种类变得越来越多。作为这种便携终端装置的摄像装置，固体摄像装置的需求也扩大了。进一步，为了得到高质量的图像，有固体摄像装置的象素数日益提高的倾向。另外，随着数字相机和数字摄像机、便携终端装置等的低耗电化，对固体摄像装置的低耗电化的要求也增强了。
这里，参考图6到图8来说明现有的固体摄像装置的结构。首先，说明固体摄像装置的示意结构。图6是表示现有的CCD型固体摄像装置的示意结构的平面图。如图6所示，CCD型固体摄像装置具有半导体基板101。在半导体基板101上设置按二维矩阵状排列的多个受光部102、沿受光部102的垂直方向的排列(列)按每列配置的垂直传送部(垂直CCD)103、和配置为与受光部102的最终行(图6中下端的行)相邻的水平传送部(水平CCD)104。受光部102由光电二极管构成，存储对应于接受的光强度的电荷。另外，由虚线的长方形表示的一个象素108由一个受光部102和与其相邻的垂直CCD103的一部分构成。
图6中，在受光部102上存储的电荷读出到垂直CCD103上，并如箭头所示，通过垂直CCD103向垂直方向(图6中下方)传送。将传送到垂直CCD103的下端的电荷传到水平CCD104，并通过水平CCD104向水平方向(图6中左方)传送。对应于传送到水平CCD104的左端的电荷的电压在通过放大器105进行放大后，向外部输出。
另外，如图6所示，水平CCD104的与垂直CCD103不相邻侧(图6中下侧)经阻挡层(barrier)区域106与排出(drain)区域107相接(例如参考专利文献1日本专利特开平2-205359号公报)。阻挡层区域106是电势障壁，仅使水平CCD104的剩余电荷通过。因此，从垂直CCD103向水平CCD104传送的电荷中的剩余部分(剩余电荷)通过阻挡层区域106排出到排出区域107中。
接着，参考图7和图8来说明垂直CCD103、水平CCD104和排出区域107的具体结构。
图7是放大表示图6所示的现有的CCD型固体摄像装置的一部分的平面图。图8是进一步具体表示图7所示的现有的CCD型固体摄像装置的一部分的结构的平面图。
如图7所示，垂直CCD103和水平CCD104由各个作为电荷传送路径的沟道区域109和二层结构的传送电极构成。另外，图7中，对第一层的传送电极施加阴影。具体的，垂直CCD103由沿沟道区域109的垂直方向延伸的部分109a、第一层的垂直传送电极112和第二层的垂直传送电极113构成。垂直CCD103被四相驱动。另外，水平CCD104由沿沟道区域109的水平方向延伸的部分109b、第一层的水平传送电极110和第二层的水平传送电极111构成。水平CCD104被二相驱动。
另外，沟道区域109形成在半导体基板101上所形成的p型阱上。另外，沟道区域109、阻挡层区域106和排出区域107是n型的扩散层，在这些上形成栅极绝缘膜。在排出区域107中的与沟道区域109侧相反侧，形成厚度比栅极绝缘膜大的绝缘层。该绝缘层称作LOCOS(Local Oxidation of Silicon硅的局部氧化)氧化膜。该LOCOS氧化膜是对于保护电路等的外围电路(图中未示)的元件分离膜，实际上形成为包围包含多个受光部102、垂直CCD103、水平CCD104、阻挡层区域106和排出区域107的主要部分整体。
进一步，如图7和图8所示，水平传送电极110和111沿垂直方向，形成为与阻挡层区域106、排出区域107和LOCOS氧化膜重叠。
如图8所示，向水平传送电极110和111的控制电压的施加，经接触孔CH、在其上设置的H1总线112和H2总线113进行。即，水平传送电极110和111的端部延长为与H1总线112或H2总线113重叠，并在水平传送电极110和111与H1总线112或H2总线113的重叠部分上形成一对接触孔CH。在图示的例子中，交替配置与H1总线112相连的水平传送电极110和111的对、以及与H2总线113相连的水平传送电极110和111的对。并且，在布局的关系上，延长端部，使得与H1总线112相连的水平传送电极110和111的对，比与H2总线113相连的水平传送电极110和111的对长。
一般，总线使用铝布线，水平传送电极110使用第一层的多晶硅，水平传送电极111使用第二层的多晶硅。
具有上述这种结构的现有的固体摄像装置中，若象素数增加，则每单位长度的水平传送电极的条数增加，所以缩小了每一条的水平传送电极的电极宽度，电阻抗增加，驱动脉冲的延迟量增加。因此，需要做出努力来抑制驱动脉冲的延迟。考虑水平传送电极的电阻抗的增加通过例如提高形成水平传送电极110和111的多晶硅的杂质浓度，即增加形成水平传送电极110和111的多晶硅的磷掺杂量，或增加膜厚，可以进行某种程度的抑制。但是，膜厚的增加伴随蚀刻等的加工上的问题和因元件的高度(厚度尺寸)增加引起的聚光效率劣化的问题。
另外，磷掺杂量的增加有限，不能增加到固溶度的限度以上。并且，水平传送电极110和111的绝缘通过热氧化水平传送电极110得到的氧化膜来进行，但若磷掺杂量增加，则氧化膜厚变厚，因传送电极间距离变大，传送效率劣化。另外，若氧化量与现有技术相同，则氧化膜中的磷浓度变大，而与绝缘破坏强度(绝缘耐压)的降低有联系。因此，形成水平传送电极110和111的多晶硅的因杂质的增加引起的驱动脉冲延迟的抑制也有限度。
发明内容
本发明的目的是提供一种抑制水平传送部中的功率损耗并可兼顾高象素化和低耗电化的固体摄像装置及其制造方法。
为了实现本发明的目的，本发明的固体摄像装置，其特征在于，包括多个受光部，排列为二维矩阵状；多个垂直传送部，沿着垂直方向传送从所述多个受光部的每个读出的信号电荷；水平传送部，接收通过所述多个垂直传送部分别传送的信号电荷，并沿水平方向传送；阻挡层区域，与所述水平传送部邻接，并使所述水平传送部的剩余电荷通过；排出区域，与所述阻挡层区域邻接，排出通过了所述阻挡层区域的剩余电荷；和总线，与所述排出区域平行配置，用于向所述水平传送部的电极施加控制电压；所述总线和所述水平传送部的电极，通过在所述总线和所述排出区域之间配置的连接图形来进行连接。
另外，本发明的固体摄像装置的制造方法，是用于制造上述结构的固体摄像装置的方法，其特征在于将所述总线和所述水平传送部的电极之间的连接图形与所述象素部的遮光区域同时形成。
图1是示意表示本发明的实施方式1的固体摄像装置的结构的平面图；图2是表示图1所示的固体摄像装置的平面结构的平面图；图3是表示沿图2中的直线a-a’的截面的图；图4是表示本发明的实施方式1中的固体摄像装置的平面结构的平面图；图5是表示本发明的实施方式2中的固体摄像装置的平面结构的平面图；图6是表示现有的CCD型固体摄像装置的示意结构的平面图；图7是放大表示图6所示的现有的CCD型固体摄像装置的一部分的平面图；图8是表示图7所示的CCD型固体摄像装置的平面结构的平面图。
具体实施例方式
在本发明的固体摄像装置的优选实施方式中，作为所述总线，设置了距所述排出区域远侧的第一总线和近侧的第二总线，连接所述第一总线和所述水平传送部的电极的所述连接图形被配置为，横跨所述第二总线。这适合于具有被二相驱动的水平传送部的固体摄像装置的结构。
本发明的固体摄像装置的另一优选实施方式中，所述连接图形由比构成所述水平传送部的电极的材料电阻小的材料构成。由此，可以抑制包含总线的水平传送部的功率损耗。
本发明的固体摄像装置的又一优选实施方式中，构成所述连接图形的材料是高熔点的金属或金属化合物。
本发明的固体摄像装置的又一优选实施方式中，将所述连接图形形成在所述总线的下层。
本发明的固体摄像装置的又一优选实施方式中，所述连接图形的厚度与所述水平传送部的电极的厚度相比，为同等程度或小于所述水平传送部的电极的厚度。
本发明的固体摄像装置的又一优选实施方式中，按每个所述水平传送部的单位，设置用于向所述排出区域施加电压的排出区域连接部、和作为所述排出区域连接部与电源线之间的连接部的排出接触区域；所述排出接触区域形成为，位于所述水平传送部的电极和所述总线之间。
根据这种结构，可以缩小排出区域中与水平传送电极重叠的部分的面积。因此，通过负载电容的降低可以实现进一步的低耗电化。
本发明的固体摄像装置的又一优选实施方式中，所述水平传送电极的接触孔的位置、和所述排出接触区域的位置在平面视图中按锯齿状配置。
根据这种结构，不需要使用微小的设计规则，可以抑制扩散工艺的成本增加。
本发明的固体摄像装置的又一优选实施方式中，所述排出区域连接部沿所述垂直传送部、和从所述垂直传送部接收信号电荷的水平传送电极，配置为大致直线状。
根据这种结构，可以用最短距离构成从垂直传送部通过水平传送部向漏极区域排出的不需要电荷的路径，这对驱动定时的自由度的增加有帮助。
本发明的固体摄像装置的又一优选实施方式中，在所述排出接触区域中与所述排出区域连接部相连的所述电源线，兼作所述水平传送部的遮光膜。
根据这种结构，可以减少所需的布线，且水平传送电极的延迟部分很短就可以了，所以可以实现芯片尺寸的缩小并抑制消耗功率的增加。
与本发明的固体摄像装置的制造方法有关的优选实施方式中，将所述总线与外围电路的布线同时形成。
根据这种结构，可以与总线的形成同时地，例如形成构成保护电路等外围电路的MOS晶体管的源极·漏极布线等。由此，可以抑制固体摄像装置的制造中所需要的工艺的增加，进而还可以抑制固体摄像装置的制造成本的增加。
根据本发明的固体摄像装置，通过低电阻的连接布线来连接总线和水平传送电极，可以抑制包含总线的水平传送部中的功率损耗的增加。因此，可以应对高象素化的要求，同时维持水平传送速度，并且实现低耗电量。
另外，根据本发明的固体摄像装置的制造方法，由于与象素部的遮光区域同时形成如上所述的连接图形，所以可以制造可兼顾高象素化和低消耗功率化的固体摄像装置，而不会增加制造工艺。
(实施方式1)图1是示意表示本发明的实施方式1的固体摄像装置的结构的平面图。
如图1所示，实施方式1的固体摄像装置是在半导体基板上构成的CCD型固体摄像装置。与在背景技术的说明中图6到图8所示的现有例相同，在半导体基板(图6的101)上设置了按二维矩阵状排列的多个受光部2和沿着受光部2的垂直方向的排列按每列配置的垂直传送部(垂直CCD)3。另外，设置水平传送部(水平CCD)4，使其与垂直传送部3的最终行邻接。
受光部2由光电二极管构成，根据接受的光强度来存储电荷。另外，垂直CCD3和水平CCD4是具有沟道区域和传送电极的CCD。垂直CCD3在垂直方向商传送从受光部2读出的信号电荷，水平CCD4接收通过垂直CCD3传送的信号电荷来向水平方向传送。
另外，图1到图3中图示了垂直CCD3和水平CCD4的一部分。图1对应于现有例的图7，图2对应于现有例的图8。图3所示的截面是沿着图2中的直线a-a’的截面，仅图示了在截面上出现的线。
如图1所示，垂直CCD3和水平CCD4分别由作为电荷的传送路径的沟道区域9和二层结构的传送电极构成。即，垂直CCD3由沿沟道区域9的垂直方向延伸的部分9a与第一层的垂直传送电极12以及第二层的垂直传送电极13构成。另外，水平CCD4由沿沟道区域9的水平方向延伸的部分9b与第一层的水平传送电极10以及第二层的水平传送电极11构成。垂直CCD3被四相驱动，水平CCD4被二相驱动。另外，图1中，对第一层的传送电极施加阴影而与第二层的传送电极相区别。
沟道区域9形成在半导体基板上所形成的p型阱上。另外，沟道区域9、阻挡层区域6和排出区域7是n型的扩散层，在这些之上形成了栅极绝缘膜。进一步，在排出区域7中的沟道区域9侧的相反侧，形成厚度比栅极绝缘膜大的绝缘层。该绝缘层如前所述，称作LOCOS氧化膜。该LOCOS氧化膜是对保护电路等的外围电路(图中未示)的元件分离膜，实际上形成为包围包含多个受光部2、垂直CCD3、水平CCD4、阻挡层区域6和排出区域7的主要部分整体。
进一步，如图1和图2所示，水平传送电极10和11沿垂直方向，形成为与阻挡层区域6、排出区域7和LOCOS氧化膜重叠。另外，如图1到图3所示，向水平传送电极10和11的控制电压的施加，经接触孔CH和低电阻的连接图形(短的布线图形)14、和在其上设置的H1总线(第一总线)12以及H2总线(第二总线)13进行。图示的例子中，H2总线13具有向水平传送电极10(图2中向上方)突出的突出部13a，在其前端部上经接触孔CH与水平传送电极10和11相连。另外，H1总线12和水平传送电极10与11之间，经连接图形14、辅助连接图形14a和多个接触孔CH来连接。实施方式1的结构如图1和图2所示，可以使向H1总线12连接的水平传送电极10和11，与向H2总线12相连的水平传送电极10和11为相同形状(长度)。
总线12和13由铝膜形成，连接图形14由钨膜形成。辅助连接图形14a由与总线12和13相同的铝膜形成。另外，水平传送电极10由第一层的多晶硅形成。水平传送电极11由第二层的多晶硅形成。因此，连接图形14和辅助连接图形14a由电阻比水平传送电极10和11的材料小的材料构成。顺便说一下，钨的电阻为多晶硅的电阻的1/100～1/10以下。另外，图3中虽然进行了省略，但是受光部的遮光膜由与连接图形14相同的钨膜形成。
另外，在本实施方式中，与背景技术的说明中图6到图8所示的现有例相同，阻挡层区域6和排出区域7沿水平方向很长地形成。另外，在水平CCD4的与垂直CCD3接触侧的相反侧，阻挡层区域6和排出区域7向离开水平CCD4的方向顺序配置。进一步，在本实施方式中，还在设置了受光部2、垂直CCD3、水平CCD4、阻挡层区域6和排出区域7的区域的周围，形成构成外围电路的晶体管元件(图1中省略)。另外，半导体基板是n型的硅基板，在半导体基板上形成p型阱(图1中省略)。沟道区域9和9a、阻挡层区域6和漏极区域7是n型的扩散层，形成在设置了p型阱的区域上。另外，在这些之上形成栅极绝缘膜。
如上所述，本实施方式的固体摄像装置形成为，连接总线12和13与水平传送电极10、11的接触孔CH位于离开总线12和13的位置上，即位于总线12和13与排出区域7之间。并且，距排出区域7远侧的H1总线12和水平传送电极10、11，经配置为横跨近侧的H2总线13的连接图形14(和辅助连接图形14a)相连接。
通过这种结构，由于在总线12和13的宽度方向上所占的接触孔CH的尺寸比例，比图8所示的现有例小，所以可以抑制包含总线的水平传送部中的功率损耗的增加。若将本实施方式的固体摄像装置用于数字摄像机等，则可以兼顾高象素化和低耗电化。
在接触孔CH的加工工艺中，在使用微小化能力有限制但是价格低的制造装置来实现成本降低的情况下，最好采用图4所示的布局。即，对于H2总线13，不设置与如图2所示的水平传送电极连接用的突出部13a，而在H2总线13的宽度内配置接触孔CH。但是，与图8所示的现有例不同，配置接触孔CH，使其尽可能接近H2总线13的宽度方向的端部。另外，对于H1总线12，与图2所示的结构相同，在宽度方向的端部上配置与连接图形14连接用触点。通过这种布局，可以抑制在包含总线的水平传送部上的功率损耗的增加。
(实施方式2)图5是示意表示本发明的第二实施方式的固体摄像装置的结构的平面图。
如图5所示，本实施方式的固体摄像装置中，以每个水平CCD4的单位，来设置对排出区域7施加电压用的排出区域连接部15、和作为该排出区域连接部15与电源线之间的连接部的排出接触区域16。
通过这样进行配置，对于排出区域7，可以抑制伴随着耐压劣化的杂质增加、或伴随着负载电容增加的排出面积的扩大，其中该耐压劣化是因降低决定排出能力的电阻值而导致的。结果，与现有技术相比，缩小了在水平传送电极10和11上覆盖的绝缘膜的薄膜区域的面积，可以实现由负载电容降低产生的进一步的低耗电化。另外，如图5所示，通过形成为排出接触区域16位于水平传送电极10和11与总线H1和H2之间，并使水平传送电极10和11的接触孔CH的位置、与排出接触区域16的位置按锯齿状偏移，可以抑制扩散工艺的成本的增加，而不需要采用细小的设计规则。
排出区域连接部15沿垂直传送部(沟道区域的一部分9a)和从垂直传送部接收信号电荷的水平传送部10，按大致直线状配置。由此，可以如箭头PA所示，使得从垂直传送部(沟道区域的一部分9a)通过水平传送电极10向排出区域7排出的不需要的电荷的路径以最短距离构成。结果，可以增加驱动定时的自由度。
另外，向排出接触区域16施加电压的铝布线17兼作水平CCD4的遮光膜。由此，可以减少所需的布线，且水平传送电极10和11的延长部分很短就可以了，所以可以实现芯片尺寸的缩小并抑制耗电量的增加。
以上，说明了本发明的实施方式，但是本发明也可适当改变这些实施方式来实施。另外，上述的实施方式1和2中举传送类型是内线传送(IT)型的固体摄像装置进行了说明，但是本发明还可适用于帧传送(FT)型或帧内线传送(FIT)形的固体摄像装置。
本发明可以适用于数字相机或数字摄像机、便携终端装置等所使用的固体摄像装置，可以兼顾高象素化和低耗电化。
权利要求
1.一种固体摄像装置，其特征在于，包括多个受光部，排列为二维矩阵状；多个垂直传送部，沿着垂直方向传送从所述多个受光部的每个中读出的信号电荷；水平传送部，接收由所述多个垂直传送部分别传送的信号电荷，并沿水平方向传送；阻挡层区域，与所述水平传送部邻接，并使所述水平传送部的剩余电荷通过；排出区域，与所述阻挡层区域邻接，排出通过了所述阻挡层区域的剩余电荷；和总线，与所述排出区域平行配置，用于向所述水平传送部的电极施加控制电压；所述总线和所述水平传送部的电极，通过在所述总线和所述排出区域之间配置的连接图形来进行连接。
2.根据权利要求1所述的固体摄像装置，其特征在于所述总线包括距所述排出区域远侧的第一总线；和距所述排出区域近侧的第二总线；连接所述第一总线和所述水平传送部的电极的所述连接图形被配置为，横跨所述第二总线。
3.根据权利要求1所述的固体摄像装置，其特征在于所述连接图形由比构成所述水平传送部的电极的材料电阻小的材料构成。
4.根据权利要求3所述的固体摄像装置，其特征在于构成所述连接图形的材料是高熔点的金属或金属化合物。
5.根据权利要求1所述的固体摄像装置，其特征在于所述连接图形形成在所述总线的下层。
6.根据权利要求1所述的固体摄像装置，其特征在于所述连接图形的厚度与所述水平传送部的电极的厚度相比，为同等程度或小于所述水平传送部的电极的厚度。
7.根据权利要求1所述的固体摄像装置，其特征在于按每个所述水平传送部的单位，设置用于向所述排出区域施加电压的排出区域连接部、和作为所述排出区域连接部与电源线之间的连接部的排出接触区域；所述排出接触区域形成为，位于所述水平传送部的电极和所述总线之间。
8.根据权利要求7所述的固体摄像装置，其特征在于所述水平传送电极的接触孔的位置、和所述排出接触区域的位置，在平面视图中按锯齿状配置。
9.根据权利要求7所述的固体摄像装置，其特征在于所述排出区域连接部沿所述垂直传送部、和从所述垂直传送部接收信号电荷的水平传送电极，配置为大致直线状。
10.根据权利要求7所述的固体摄像装置，其特征在于在所述排出接触区域中与所述排出区域连接部相连的所述电源线，兼作所述水平传送部的遮光膜。
11.一种固体摄像装置的制造方法，用于制造权利要求1到10的任意一项所述的固体摄像装置，其特征在于将所述总线和所述水平传送部的电极之间的连接图形，与所述象素部的遮光区域同时形成。
12.根据权利要求11所述的固体摄像装置的制造方法，其特征在于将所述总线与外围电路的布线同时形成。
全文摘要
固体摄像装置形成按二维矩阵状排列的多个受光部；多个垂直传送部，沿垂直方向传送从各受光部读出的信号电荷；水平传送部，接收通过垂直传送部传送的信号电荷并沿水平方向传送；阻挡层区域，与水平传送部邻接使水平传送部的剩余电荷通过；排出区域，与阻挡层区域邻接排出通过了阻挡层的剩余电荷；总线，与排出区域平行配置，用于向水平传送部的电极施加控制电压；总线和水平传送部的电极通过在总线和排出区域之间配置的连接图形来进行连接。通过该结构，可以提供抑制水平传送部中的功率损耗，并可兼顾高象素化和低耗电量的固体摄像装置及制造方法。
文档编号H01L23/52GK1953196SQ200610121319
公开日2007年4月25日 申请日期2006年8月21日 优先权日2005年10月20日
发明者栗山俊宽 申请人:松下电器产业株式会社