CN110401803A - 固体摄像元件 - Google Patents

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Abstract

本发明提供能够同时实现暗时特性的提高和金属层的可靠性的提高的固体摄像元件。实施方式的固体摄像元件具备：基板，具有传感器区域和电路区域；受光像素，设置于上述传感器区域的上述基板的表面；第1布线层，设置于上述传感器区域；遮光层，设置于上述传感器区域，且宽度比上述第1布线层的宽度宽；以及第1金属膜，设置于上述遮光层的上表面及下表面的至少一方，将上述上表面及上述下表面的至少一方局部地覆盖。

Description

固体摄像元件
相关申请
本申请享受以日本专利申请2018－83698号(申请日：2018年4月25日)为基础申请的优先权。本申请通过参照该基础申请而包含基础申请的全部内容。
技术领域
本发明的实施方式涉及一种固体摄像元件。
背景技术
已知有在固体摄像元件中的包含受光像素的传感器区域的布线层的表面设有阻挡金属膜的构造。
发明内容
本发明的实施方式提供能够同时实现暗时特性的提高和金属层的可靠性的提高的固体摄像元件。
实施方式的固体摄像元件具备：基板，具有传感器区域和电路区域；受光像素，设置于上述传感器区域的上述基板的表面；第1布线层，设置于上述传感器区域；遮光层，设置于上述传感器区域，且宽度比上述第1布线层的宽度宽；以及第1金属膜，设置于上述遮光层的上表面及下表面的至少一方，将上述上表面及上述下表面的至少一方局部地覆盖。
附图说明
图1是本发明的实施方式的固体摄像元件的示意性的俯视布局图。
图2是本发明的实施方式的固体摄像元件中的传感器区域的示意截面图。
图3(a)及图3(b)是本发明的实施方式的固体摄像元件中的布线层上的阻挡金属膜的示意俯视图。
图4(a)～图4(c)是本发明的实施方式的固体摄像元件中的传感器区域的遮光层上的阻挡金属膜的示意俯视图。
图5(a)～图5(c)是本发明的实施方式的固体摄像元件中的传感器区域的遮光层上的阻挡金属膜的示意俯视图。
图6是本发明的实施方式的固体摄像元件中的电路区域的示意截面图。
图7是本发明的实施方式的固体摄像元件中的传感器区域的示意截面图。
具体实施方式
以下，参照附图对实施方式进行说明。此外，对各附图中相同的要素标注相同的附图标记。
图1是本发明的实施方式的固体摄像元件1的示意性的俯视布局图。
固体摄像元件1具有传感器区域10和电路区域20。传感器区域10及电路区域20形成在同一基板上。
在传感器区域10中形成有多个受光像素11和电荷传送部12。受光像素11包含光电转换部。电荷传送部12包含电荷传送晶体管。实施方式的固体摄像元件1例如是线性传感器，具有多个受光像素11沿一个方向排列而成的像素列。
在电路区域20形成有控制传感器区域10的动作的逻辑电路。逻辑电路例如包含MOS晶体管。
图2是固体摄像元件1中的传感器区域10的示意截面图。
在传感器区域10的基板71的表面形成有受光像素11。基板71例如是硅基板。受光像素11例如包含N型硅和P型硅的PN结。
在基板71的表面形成有绝缘膜72。绝缘膜72例如是硅氧化膜。
在接近受光像素11的区域的绝缘膜72上设有电荷传送用晶体管的栅电极73。
在绝缘膜72上以覆盖栅电极73的方式设有层间绝缘膜31。在层间绝缘膜31上设有例如多层的布线层41、42。在布线层41与布线层42之间设有层间绝缘膜32。
在布线层42上设有遮光层43。在布线层42与遮光层43之间设有层间绝缘膜33。遮光层43与布线层41及布线层42的每个相比，宽度更宽或者面积更广。
在遮光层43上设有绝缘膜34，遮光层43被绝缘膜34覆盖。
层间绝缘膜31～33及绝缘膜34例如是硅氧化膜。层间绝缘膜31～33及绝缘膜34例如由CVD(Chemical Vapor Deposition)形成，层间绝缘膜31～33及绝缘膜34由于此时的源气体而包含氢。
布线层41、42及遮光层43是金属层，例如在主成分中包含铝。
在布线层41及布线层42各自的上表面及下表面设有阻挡金属膜51。
图3(a)是布线层41(42)及布线层41(42)上的阻挡金属膜51的示意俯视图。
阻挡金属膜51将布线层41的整个上表面及整个下表面覆盖。阻挡金属膜51将布线层42的整个上表面及整个下表面覆盖。
在遮光层43的上表面也设有阻挡金属膜51。该阻挡金属膜51遮光层43的上表面局部地覆盖。即，在遮光层43的上表面设置的阻挡金属膜51具有覆盖遮光层43的上表面的部分和未覆盖遮光层43的上表面的部分(开口部)。
图4(a)～图4(c)、图5(a)～图5(c)是遮光层43及遮光层43上的阻挡金属膜51的示意俯视图。
在图4(a)所示的例子中，阻挡金属膜51由格子状图案形成。
在图4(b)所示的例子中，遮光层43的上表面上的未设有阻挡金属膜51的部分由格子状图案形成。
在图4(c)及图5(a)所示的例子中，阻挡金属膜51及遮光层43的上表面上的未设有阻挡金属膜51的部分由棋盘格图案形成。
在图5(b)及(c)所示的例子中，阻挡金属膜51及遮光层43的上表面上的未设有阻挡金属膜51的部分由狭缝图案形成。
阻挡金属膜51包含与布线层41、42及遮光层43的金属层不同的材料的金属膜，例如包含钛。
图6是实施方式的固体摄像元件1中的电路区域20的示意截面图。
在电路区域20的基板71的表面未形成有受光像素。在基板71的表面形成有绝缘膜72，在该绝缘膜72上设有多层的布线层44～46及多层的层间绝缘膜35～37。
在最上层的布线层46上设有绝缘膜38，该布线层46被绝缘膜38覆盖。
层间绝缘膜35～37及绝缘膜38例如是硅氧化膜。布线层44～46是金属层，例如在主成分中包含铝。
在布线层44、45各自的上表面及下表面设有阻挡金属膜51。阻挡金属膜51将布线层44的整个上表面及整个下表面覆盖。阻挡金属膜51将布线层45的整个上表面及整个下表面覆盖。
在最上层的布线层46的上表面设有阻挡金属膜51，阻挡金属膜51将布线层46的整个上表面覆盖。
图3(b)是电路区域20中的最上层的布线层46及该布线层46上的阻挡金属膜51的示意俯视图。
电路区域20中的其他布线层44、45及该布线层44、45上的阻挡金属膜51的俯视图与图3(a)相同。
传感器区域10的布线层41与电路区域20的布线层44由同种材料同时形成，传感器区域10的布线层41与电路区域20的布线层44设置于相同的高度的层。
传感器区域10的布线层41的下表面上设置的阻挡金属膜51与电路区域20的布线层44的下表面上设置的阻挡金属膜51也由同种材料同时形成。传感器区域10的布线层41的上表面上设置的阻挡金属膜51与电路区域20的布线层44的上表面上设置的阻挡金属膜51也由同种材料同时形成。
传感器区域10的布线层42与电路区域20的布线层45由同种材料同时形成，传感器区域10的布线层42与电路区域20的布线层45设置于相同的高度的层。
传感器区域10的布线层42的下表面上设置的阻挡金属膜51与电路区域20的布线层45的下表面上设置的阻挡金属膜51也由同种材料同时形成。传感器区域10的布线层42的上表面上设置的阻挡金属膜51与电路区域20的布线层45的上表面上设置的阻挡金属膜51也由同种材料同时形成。
传感器区域10的遮光层43与电路区域20的最上层的布线层46由同种材料同时形成，传感器区域10的遮光层43与电路区域20的布线层46设置于相同的高度的层。
传感器区域10的遮光层43的上表面上设置的阻挡金属膜51和电路区域20的布线层46的上表面上设置的阻挡金属膜51也由同种材料同时形成。之后，传感器区域10的遮光层43的上表面上设置的阻挡金属膜51被进行图案加工。
阻挡金属膜51抑制布线层41、42、44、45、46因热应力而产生局部的消失(空隙)等，提高布线层41、42、44、45、46的可靠性。通过设置阻挡金属膜51，与未设置阻挡金属膜51的情况相比，能够减小布线层41、42、44、45、46的宽度，能够成为微细的布线。
通过用阻挡金属膜51覆盖与遮光层43相比宽度更窄的布线层41、42、44、45、46的上表面及下表面的至少一方的整个面，能够提高微细布线的可靠性。
但是，阻挡金属膜51可能会阻碍氢离子(H+)向基板71的供给。在基板(硅基板)71与绝缘膜72的界面，若不由H+使硅原子(Si)终止就会产生Si的悬空键。若电子被该悬空键捕获，则在电荷传送动作时该电子会作为暗电流而流动，成为使暗时特性降低的原因。
采用实施方式，在传感器区域10的遮光层43局部地设置阻挡金属膜51，因此因成膜工序而获取到绝缘膜34中的氢在之后的热工序中容易穿过未设有阻挡金属膜51的部分而扩散至基板71的表面。
因此，能够向硅基板71的悬空键供给足够量的H+，能够抑制电子被悬空键捕获，能够使暗时特性提高。另外，由于在遮光层43局部地设置阻挡金属膜51，因此与完全未设置阻挡金属膜51的情况相比，能够提高遮光层43的可靠性。
采用这样实施方式，能够同时实现暗时特性的提高和布线层41～42、44～46及遮光层43的可靠性的提高。
图7是实施方式的固体摄像元件中的传感器区域10的其他例的示意截面图。
在该例子中，在传感器区域10的遮光层43的下表面也局部地设置阻挡金属膜51。通过减小在遮光层43的上表面设置的阻挡金属膜51和在遮光层43的下表面设置的阻挡金属膜51在上下方向上重叠的区域，使得氢易于从绝缘膜34穿过遮光层43向基板71扩散。
也可以在电路区域20的最上层的布线层46的下表面也设置阻挡金属膜51。另外，传感器区域10的遮光层43也可以配置于布线层41与布线层42之间。
虽然说明了本发明的几个实施方式，但这些实施方式作为例子而提示，没有意图限定发明的范围。这些新的实施方式能够以其他各种方式来实施，在不脱离发明的主旨的范围内，能够进行各种省略、替换、变更。这些实施方式及其变形包含于发明的范围及主旨中，且包含于权利要求书中记载的发明及其等同的范围中。

Claims (8)

1.一种固体摄像元件，其中，具备：
基板，具有传感器区域和电路区域；
受光像素，设置于上述传感器区域的上述基板的表面；
第1布线层，设置于上述传感器区域；
遮光层，设置于上述传感器区域，且宽度比上述第1布线层的宽度宽；以及
第1金属膜，设置于上述遮光层的上表面及下表面的至少一方，将上述上表面及上述下表面的至少一方局部地覆盖。
2.如权利要求1所述的固体摄像元件，其中，还具备：
第2布线层，设置于上述电路区域；以及
第2金属膜，设置于上述第2布线层的上表面及下表面的至少一方。
3.如权利要求2所述的固体摄像元件，其中，
上述第2金属膜将上述第2布线层的上述上表面及上述下表面的至少一方的整个面覆盖。
4.如权利要求2所述的固体摄像元件，其中，
上述第2布线层与上述遮光层设置于同一高度的层。
5.如权利要求2所述的固体摄像元件，其中，
上述第1金属膜与上述第2金属膜是相同种类的膜。
6.如权利要求1至5中任一项所述的固体摄像元件，其中，
还具备覆盖上述遮光层的绝缘膜，
上述绝缘膜含有氢。
7.如权利要求1至5中任一项所述的固体摄像元件，其中，
上述第1布线层及上述遮光层含有铝，上述第1金属膜含有钛。
8.如权利要求1至5中任一项所述的固体摄像元件，其中，
上述基板是硅基板。
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