JP2001148476A - 固体撮像素子 - Google Patents

固体撮像素子

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JP2001148476A
JP2001148476A JP2000301973A JP2000301973A JP2001148476A JP 2001148476 A JP2001148476 A JP 2001148476A JP 2000301973 A JP2000301973 A JP 2000301973A JP 2000301973 A JP2000301973 A JP 2000301973A JP 2001148476 A JP2001148476 A JP 2001148476A
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JP
Japan
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wiring
light
shunt
light receiving
solid
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Application number
JP2000301973A
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English (en)
Inventor
Koichi Harada
耕一 原田
Michio Negishi
三千雄 根岸
Tatsuji Oda
達治 小田
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 高品位用の固体撮像素子における受光素子の
開口率の向上を図る。 【解決手段】 マトリックス状に配置された複数の受光
素子4の各列に対応して設けられたシフトレジスタ5か
らなる撮像部1を備え、各シフトレジスタ5上にシフト
レジスタ5の転送電極9に接続されるシャント兼遮光用
の配線21が形成されてなる固体撮像素子において、シ
ャント兼遮光用の配線21のうち高融点金属層23のみ
が受光素子4上に跨る延長部23aを有して構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えばフレームイ
ンターライン(FIT)型等の固体撮像素子に関する。
【0002】
【従来の技術】図5〜図7は縦形のFIT型固体撮像素
子の一例を示す。同図において、1は撮像部、2は蓄積
部、3はCCD構造の水平シフトレジスタ部を示す。撮
像部1は画素となる多数の受光素子4をマトリックス状
に配すると共に、受光素子4の各垂直列の1側に受光素
子4の信号電荷を垂直方向に転送するCCD構造の垂直
シフトレジスタ5を配してなる。蓄積部2は撮像部1の
垂直方向の下側に配され、撮像部1で発生した信号電荷
を一時記憶するためのもので、撮像部1の各垂直シフト
レジスタ5と1対1で対応する同様にCCD構造の複数
の垂直シフトレジスタ6を有してなる。
【0003】撮像部1の垂直シフトレジスタ5及び蓄積
部2の垂直シフトレジスタ6は、いずれも例えば4相の
駆動パルスφIM1 ,φIM2 ,φIM3 ,φIM4
びφST1 ,φST2 ,φST3 ,φST4 で制御され
る4相駆動方式を採用しており、図6に示すように転送
電極9〔9A,9B,9C,9D〕を有する4つの転送
部VR〔VR1 ,VR2 ,VR3 ,VR4 〕を1ビット
とし、撮像部1の垂直シフトレジスタ5は例えば2つの
転送部VR1 ,VR2 、2つの転送部VR3 ,VR4
夫々1つの受光素子4に対応するように形成される。各
受光素子4と垂直シフトレジスタ5間には読み出しゲー
ト部(ROG)7が配される。水平シフトレジスタ部3
は例えば2相の駆動パルスφH1 及びφH2 で制御され
る2相駆動方式を採用している。撮像部1の垂直シフト
レジスタ5の例えば多結晶シリコンよりなる各転送電極
9、及び蓄積部2の垂直シフトレジスタ6の同様に例え
ば多結晶シリコンよりなる各転送電極(図示せず)は、
夫々水平方向に各列に共通するように形成される。
【0004】そして、垂直シフトレジスタ5の転送電極
9の低抵抗化を図ると共に、垂直シフトレジスタ5を遮
光するために、各垂直シフトレジスタ5上に沿ってシャ
ント兼遮光用の配線10が配され、対応する転送電極に
接続される。図6では配線10を太い実線で示し、配線
10と転送電極9〔9A,9B,9C,9D〕とのコン
タクト部分11を太い点で示している。このコンタクト
部分11は各配線10において4つの転送電極9A,9
B,9C,9Dで互に1転送電極ずつ位置がずれるよう
に設けられている。
【0005】通常、このシャント兼遮光用の配線10は
Al配線が用いられる。即ち、図7に示すように、Si
2 等のゲート絶縁膜12を介して多結晶シリコンによ
る転送電極9を形成し、転送電極9の表面にSiO2
の絶縁膜13を形成した後、例えばPSG(リンシリケ
ートガラス)膜等による層間絶縁膜19を介してシャン
ト兼遮光用のAl配線10を形成し、所要位置(図6の
コンタクト部分11)においてAl配線10と転送電極
9との接続を行っている。尚、14は例えばn形の半導
体基板、15はp形のウエル領域を示す。8は受光素子
4、読み出しゲート部7を取り囲むように形成されたチ
ャネルストップ領域である。
【0006】この縦形のFIT型固体撮像素子16では
垂直ブランキング期間内において受光素子4の信号電荷
が読み出しゲート部7を通して垂直シフトレジスタ5に
読み出されたのち、垂直シフトレジスタ5内を転送して
蓄積部2に一旦蓄積される。そして、水平ブランキング
期間毎に蓄積部2より1水平ライン毎の信号電荷が水平
シフトレジスタ部3に転送される。水平シフトレジスタ
部3に転送された1水平ラインの信号電荷は水平シフト
レジスタ部3内を水平方向に転送されて出力される。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】ところで、超高解像度
のいわゆる高品位用固体撮像素子において、画素数が高
密度化してくると、シャント兼遮光用のAl配線10の
影響で受光部4の開口率が小さくなる。即ち、このAl
配線10は、図4、図7に示すようにAl配線10の端
から入射光17によって垂直シフトレジスタ5内にスミ
アが発生するを防止するために、一部受光素子4上に跨
るような延長部10aが設けられる。この延長部10a
の長さa0 は、Al配線延長部10a下の絶縁膜12,
19の合計の膜厚をb0 とすると、b0 /a0 =一定と
なるような値に決められる。
【0008】従って、高密度化しても絶縁膜12,19
の合計膜厚b0 が変わらないので、Al配線10の延長
部10aの長さa0 を小さくすることができず、受光素
子4の開口率が小さくなってしまう。ここで、層間絶縁
膜19としてPSG膜を用いたときには、PSG膜の被
着後、アニール処理するため、耐熱性に劣るAlを配線
10として用いるときは、Al配線10をPSG膜19
上に形成せざるをえない。
【0009】また、PSG膜19によって垂直シフトレ
ジスタ5と受光素子4間の段差が大きくなるので、フォ
トリソグラフィー工程において受光素子4に露光焦点を
合わせると垂直シフトレジスタ5の所謂段差上部では焦
点が合わなくなる。その結果、フォトレジスト膜に対す
る露光精度が悪くなり、シャント兼遮光用のAl配線1
0の微細パターニングができず、高密度化したときに受
光素子4間の垂直シフトレジスタ5を十分に遮光できな
くなる懼れも生ずる。
【0010】また、上記段差による露光精度の悪化でA
l配線10をパターニングすると、垂直方向の受光素子
4間に対応する部分ではAl配線10が細かくなる傾向
がある。このため、Al配線10の幅を均一にするため
に、例えば図8に示すように、予め露光マスク18のマ
スクパターンを垂直方向に隣り合う受光素子4と受光素
子4との間に対応する部分18aを他部の幅d1 より広
い幅d2 とした露光マスクが用いられる。しかし、受光
素子4が高密度化し、受光素子4間の間隔が小さくなっ
てくると、このような露光マスクを用いると隣り合うA
l配線に対応するマスクパターンが互に接触してしまう
ので、上記のように受光素子間で幅を広げるという対応
ができなくなる。このような事情で高品位化してゆく
と、スミアを防止しながら受光素子の開口率を上げるこ
とが困難であった。
【0011】本発明は、上述の点に鑑み、受光素子の開
口率を上げると共に、スミア防止も行い、且つシャント
兼遮光用配線のシート抵抗を低減させて高品位用に適す
るようにした固体撮像素子を提供するものである。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明に係る固体撮像素
子は、マトリックス状に配置された複数の受光素子と、
この受光素子の各列に対応して設けられたシフトレジス
タからなる撮像部とを備え、基板上の各シフトレジスタ
上にシフトレジスタの転送電極に接続されるシャント兼
遮光用の配線が形成されてなる固体撮像素子において、
シャント兼遮光用の配線が高融点金属層と低融点金属層
との2層構造からなり、シャント兼遮光用の配線のうち
高融点金属層のみが受光素子上に跨がる延長部を有した
構成とする。
【0013】本発明に係る固体撮像素子においては、シ
ャント兼遮光用の配線を高融点金属層とその上の低融点
金属層の2層構造で形成し、下層の高融点金属層のみを
受光素子上に跨るように延長して構成するので、高融点
金属層の受光素子上に跨がる延長部下の絶縁膜を薄く
(膜厚d1 )形成することが可能となる。即ち、高融点
金属層は耐熱性に優れるために高融点金属層を形成した
上にPSG膜のようなアニール処理される層間絶縁膜を
形成することが可能となり、このため高融点金属層下は
薄いゲート絶縁膜でよいことになる。このため、シャン
ト兼遮光用の配線の受光素子上へ跨る延長部の長さを小
さくすることができ、受光素子の開口率が上がると共
に、スミア防止が可能となる。また2層構造であるの
で、シャント配線としてのシート抵抗も十分に低減でき
る。
【0014】
【発明の実施の形態】以下、図1〜図3を参照して本発
明の実施の形態を説明する。
【0015】本実施の形態は、図5の縦形のFIT型の
固体撮像素子に適用した場合であり、図1はその撮像部
1の要部の平面図、図2はそのA−A線上の断面を示
す。図1及び図2において、前述の図7及び図6と対応
する部分には同一符号を付して重複説明を省略するも、
太い実線21は本発明に係るシャント兼遮光用の配線を
示す。この配線21は各垂直シフトレジスタ5上に沿っ
て配され、対応する転送電極9〔9A,9B,9C,9
D〕に接続をされる。配線21と転送電極9とのコンタ
クト部分22は太い点で示しており、本例では4つの転
送電極9A,9B,9C,9Dで互に1転送電極ずつ位
置がずれるように設けられる。
【0016】しかして、本実施の形態では図2に示すよ
うに各垂直シフトレジスタ5上に一部両側の受光素子4
に跨るように例えばTi,Mo,W等の高融点金属、又
はそのシリサイド、又はこれらの組合せによる高融点金
属層23と、例えばAl等の低融点金属層24の2層構
造からなるシャント兼遮光用の配線21を形成する。2
3aは、受光素子4上に跨るように延長した高融点金属
層23の延長部である。即ち、半導体領域上にSiO2
膜等のゲート絶縁膜12を介して例えば多結晶シリコン
からなる転送電極9を形成し、この転送電極9の表面を
例えば熱酸化してSiO2 による絶縁膜13を形成した
後、受光素子4上にも薄いゲート絶縁膜12が形成され
た状態で、垂直シフトレジスタ5に沿うように転送電極
9及び一部両側の受光素子4に跨るように、上記薄い絶
縁膜13,12上に高融点金属層23を形成し、さらに
この上に層間絶縁層例えばPSG膜19を介して転送電
極9に対応する領域に沿って低融点金属例えばAl層2
4を形成し、この高融点金属23とAl層24の2層構
造からなるシャント兼遮光用の配線21を形成する。
【0017】高融点金属層23と転送電極9とは図1の
太い点22の位置で互に接続し、また、高融点金属層2
3とAl層24とは適当な位置でPSG膜19の開口2
5を通じて接続する。
【0018】上述の構成によれば、シャント兼遮光用の
配線21を高融点金属層23とAl層24との2層構造
で形成し、そのうち、PSG膜19のアニール温度に十
分に耐えることができる高融点金属層23を膜厚b1
薄い絶縁膜13,12上に直接形成して構成したことに
より、高融点金属層23の受光素子4上に跨る延長部2
3aの長さa1 を小さくすることができる。
【0019】即ち、前述したようにスミア防止のため
に、シャント兼遮光用の配線の受光素子上への延長部の
長さaはその下の絶縁膜の膜厚bとの関係で決まる。本
構成では図3で示すように高融点金属層23の延長部2
3a下の絶縁膜12が膜厚b1(<b0 )と薄いため
に、従来の図4でのスミア防止に必要な入射光17の反
射回転を同じにすると、延長部23aの長さはa1 (<
0 )と小さくすることができる。従って、スミア防止
を果たしつつシャント兼遮光用の配線21間の受光素子
4の開口率を上げることができる。
【0020】また、高融点金属層23をパターニングす
るに際して垂直シフトレジスタ5と受光素子4との段差
が小さくなるので、露光精度が上がると共に、高融点金
属層自体はAlより微細加工性がよいために精度よく微
細なパターニングができる。その結果、露光マスクパタ
ーンとして予め垂直方向の受光素子間で幅広とすること
も可能となり、高密度化したときにも垂直シフトレジス
タを十分遮光することができる。また上記段差が小さい
ことからその後の加工性もよくなる。
【0021】そして、W,Mo,Ti等の高融点金属層
23はAlよりも緻密であるので、Al層よりも薄くし
てもAlと同等の遮光効果が得られる。転送電極9の端
の部分では高融点金属層23のみで十分遮光することが
できる。これは、チャネルストップ領域8又は読み出し
ゲート部7があるので、垂直シフトレジスタ5への光の
進入防止は高融点金属層23で十分行える。垂直シフト
レジスタ5の直上からの光に対しては、高融点金属層2
3の遮光能力は不足する懼れがあるも、本例では垂直シ
フトレジスタ5の直上が高融点金属層23とAl層24
の2層構造の配線21となっているので十分に遮光する
ことができる。
【0022】さらに、高融点金属層23上にAl層24
が形成されるので、シャント配線としてのシート抵抗を
十分低くすることができる。
【0023】尚、上例においては、2層構造のシャント
兼遮光用の配線21を撮像部1に適用したが、勿論、蓄
積部2でも同様のシャント兼遮光用の配線21を用い
る。また、上例では縦形のFIT型固体撮像素子に適用
したが、撮像部1の水平方向の横側に蓄積部2を配した
所謂横形のFIT型固体撮像素子に本発明に係る2層構
造のシャント兼遮光用の配線21を適用することもでき
る。さらに、FIT型に限らず、他のインターライン型
CCD固体撮像素子にも本発明に係る2層構造のシャン
ト兼遮光用の配線21を適用することもできる。
【0024】
【発明の効果】本発明によれば、シャント兼遮光用の配
線を高融点金属層と低融点金属層の2層構造とし、高融
点金属層のみを受光素子上に跨るように延長して構成す
ることにより、受光素子の開口率を上げると共に、スミ
アを防止することができる。またシャント配線としての
シート抵抗も十分に低くすることができる。従って、高
品位(超高解像度)用の固体撮像素子の実用化を促進す
ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の固体撮像素子の一例を示す要部の平面
図である。
【図2】図1のA−A線上の断面図である。
【図3】本発明の説明に供する要部の断面図である。
【図4】従来の説明に供する要部の断面図である。
【図5】従来の縦形のFIT型固体撮像素子の構成図で
ある。
【図6】図5の要部の平面図である。
【図7】図6のB−B線上の断面図である。
【図8】露光マスクパターンの説明図である。
【符号の説明】
1‥‥撮像部、2‥‥蓄積部、3‥‥水平シフトレジス
タ部、4‥‥受光部、5,6‥‥垂直シフトレジスタ、
9‥‥転送電極、12‥‥ゲート絶縁膜、19‥‥PS
G膜、21‥‥シャント兼遮光用の配線、23‥‥高融
点金属層、23a‥‥延長部、24‥‥Al層

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 マトリックス状に配置された複数の受光
    素子と、該受光素子の各列に対応して設けられたシフト
    レジスタからなる撮像部を備え、上記基板上の上記各シ
    フトレジスタ上に該シフトレジスタの転送電極に接続さ
    れるシャント兼遮光用の配線が形成されてなる固体撮像
    素子において、 上記シャント兼遮光用の配線が高融点金属層と低融点金
    属層との2層構造からなり、 上記シャント兼遮光用の配線のうち高融点金属層のみが
    上記受光素子上に跨る延長部を有することを特徴とする
    固体撮像素子。
JP2000301973A 2000-10-02 2000-10-02 固体撮像素子 Pending JP2001148476A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007180509A (ja) * 2005-12-01 2007-07-12 Matsushita Electric Ind Co Ltd 固体撮像装置及びこれを備えたカメラ
JP2008147378A (ja) * 2006-12-08 2008-06-26 Matsushita Electric Ind Co Ltd 固体撮像装置

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JP2007180509A (ja) * 2005-12-01 2007-07-12 Matsushita Electric Ind Co Ltd 固体撮像装置及びこれを備えたカメラ
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