JP2002270810A - 固体撮像装置 - Google Patents
固体撮像装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 この発明は、固体撮像装置に関し、転送され
た信号電荷を出力する出力回路部の寄生容量を低減する
ことのできる固体撮像装置の構成を提供することを課題
とする。 【解決手段】 入射した光を信号電荷に変換する光電変
換部と、信号電荷をマトリクス構造の垂直方向に転送す
る垂直転送部と、垂直方向に転送された信号電荷を水平
方向に転送する水平転送部と、水平方向に転送された信
号電荷を出力する出力回路部とからなり、前記出力回路
部が、信号電荷の検出を行う拡散層を有する信号電荷検
出部と、ゲート電極を有する出力トランジスタ部とを備
え、前記拡散層と、出力トランジスタ部のゲート電極と
が直接接触することにより接続されていることを特徴と
する。
た信号電荷を出力する出力回路部の寄生容量を低減する
ことのできる固体撮像装置の構成を提供することを課題
とする。 【解決手段】 入射した光を信号電荷に変換する光電変
換部と、信号電荷をマトリクス構造の垂直方向に転送す
る垂直転送部と、垂直方向に転送された信号電荷を水平
方向に転送する水平転送部と、水平方向に転送された信
号電荷を出力する出力回路部とからなり、前記出力回路
部が、信号電荷の検出を行う拡散層を有する信号電荷検
出部と、ゲート電極を有する出力トランジスタ部とを備
え、前記拡散層と、出力トランジスタ部のゲート電極と
が直接接触することにより接続されていることを特徴と
する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、固体撮像装置に
関し、特に、出力回路部の寄生容量の低減化のための固
体撮像装置の構造に関する。
関し、特に、出力回路部の寄生容量の低減化のための固
体撮像装置の構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】図５に、従来から用いられている「イン
ターライン転送方式」の固体撮像装置（以下、ＣＣＤと
呼ぶ）の概略構成図を示す。ここで、画素が、垂直方向
及び水平方向にマトリクス状に配列され、入射光に応じ
た信号電流を蓄積する複数個の光電変換部１と、光電変
換部１から垂直列ごとに読み出された信号電荷を垂直方
向（図の下方向）に転送する垂直転送部２と、垂直転送
部２からの信号電荷を受け水平方向（図の左方向）に転
送する水平転送部３と、水平転送部３から転送された信
号電荷を受ける出力回路部４とから構成される。出力回
路部４は、ＦＤＡ（Floating Diffusion Amplifier）等
から構成される。
ターライン転送方式」の固体撮像装置（以下、ＣＣＤと
呼ぶ）の概略構成図を示す。ここで、画素が、垂直方向
及び水平方向にマトリクス状に配列され、入射光に応じ
た信号電流を蓄積する複数個の光電変換部１と、光電変
換部１から垂直列ごとに読み出された信号電荷を垂直方
向（図の下方向）に転送する垂直転送部２と、垂直転送
部２からの信号電荷を受け水平方向（図の左方向）に転
送する水平転送部３と、水平転送部３から転送された信
号電荷を受ける出力回路部４とから構成される。出力回
路部４は、ＦＤＡ（Floating Diffusion Amplifier）等
から構成される。
【０００３】図６に、従来の固体撮像装置の出力回路部
４の付近における平面図を示す。また、図７に、図６に
示した一点鎖線の断面Ａ−Ａ’における従来の固体撮像
装置の断面図を示す。出力回路部４は、ソースフォロア
回路と信号電荷検出部とから構成される。ソースフォロ
ア回路は、信号電荷を電圧出力に変換する部分であり、
出力トランジスタ部（あるいはドライバトランジスタ部
という）を備えている。図６において、符号２０８は、
水平転送部３の最終端に相当する出力ゲートであり、符
号２１４は、信号電荷の蓄積を行う信号電荷検出部拡散
層であり、符号２０９は、信号電荷検出部拡散層２１４
に蓄積された電荷のリセットドレイン２１３への掃き出
しを制御するリセットゲート電極であり、符号２１３
は、リセットゲート電極２０９の電圧印加により、信号
電荷検出部拡散層２１４の電荷を排出するリセットドレ
インである。
４の付近における平面図を示す。また、図７に、図６に
示した一点鎖線の断面Ａ−Ａ’における従来の固体撮像
装置の断面図を示す。出力回路部４は、ソースフォロア
回路と信号電荷検出部とから構成される。ソースフォロ
ア回路は、信号電荷を電圧出力に変換する部分であり、
出力トランジスタ部（あるいはドライバトランジスタ部
という）を備えている。図６において、符号２０８は、
水平転送部３の最終端に相当する出力ゲートであり、符
号２１４は、信号電荷の蓄積を行う信号電荷検出部拡散
層であり、符号２０９は、信号電荷検出部拡散層２１４
に蓄積された電荷のリセットドレイン２１３への掃き出
しを制御するリセットゲート電極であり、符号２１３
は、リセットゲート電極２０９の電圧印加により、信号
電荷検出部拡散層２１４の電荷を排出するリセットドレ
インである。
【０００４】また、信号電荷検出部拡散層２１４は、ソ
ースフォロア回路を構成する出力トランジスタ部のゲー
ト電極２０２に接続されている。ここで、ソースフォロ
ア回路は、出力トランジスタ部のドライバトランジスタ
とロードトランジスタが直列接続された回路で形成され
る。図６の符号２１１はソース領域であり、符号２１２
はドレイン領域である。
ースフォロア回路を構成する出力トランジスタ部のゲー
ト電極２０２に接続されている。ここで、ソースフォロ
ア回路は、出力トランジスタ部のドライバトランジスタ
とロードトランジスタが直列接続された回路で形成され
る。図６の符号２１１はソース領域であり、符号２１２
はドレイン領域である。
【０００５】このような出力回路部４において、信号電
荷検出部拡散層２１４に蓄積された信号電荷は、ソース
フォロア回路の出力トランジスタ部のゲート電極２０２
へ電位変化として取り出されるが、この拡散層２１４と
ゲート電極２０２とは、配線メタル材料（たとえばＦ／
Ｆｕ／ＡｌＣｕ／Ｆｕの積層膜（スパッタ膜））で接続
されていた。
荷検出部拡散層２１４に蓄積された信号電荷は、ソース
フォロア回路の出力トランジスタ部のゲート電極２０２
へ電位変化として取り出されるが、この拡散層２１４と
ゲート電極２０２とは、配線メタル材料（たとえばＦ／
Ｆｕ／ＡｌＣｕ／Ｆｕの積層膜（スパッタ膜））で接続
されていた。
【０００６】図６、図７に示すように信号電荷検出部拡
散層２１４の中の高濃度Ｎ+拡散層２０５及びゲート電
極２０２が露出するようなコンタクトホール２１０が形
成され、このコンタクトホール２１０の中に配線メタル
材料２０６を流し込むようなパターンを形成することに
よって高濃度Ｎ+拡散層２０５と、ソースフォロア回路
のドライバトランジスタのゲート電極２０２とが電気的
に接続される。
散層２１４の中の高濃度Ｎ+拡散層２０５及びゲート電
極２０２が露出するようなコンタクトホール２１０が形
成され、このコンタクトホール２１０の中に配線メタル
材料２０６を流し込むようなパターンを形成することに
よって高濃度Ｎ+拡散層２０５と、ソースフォロア回路
のドライバトランジスタのゲート電極２０２とが電気的
に接続される。
【０００７】図７において、符号２０１は層間絶縁膜で
あり、符号２０３はロコス分離領域、符号２０４はゲー
ト絶縁膜である。また、従来において、高濃度Ｎ+拡散
層２０５とゲート電極２０２のそれぞれの所定の位置
に、別々に、図７のようなコンタクトホールを形成し
て、それぞれのコンタクトホールに配線メタルを流し込
んでＮ+拡散層２０５とゲート電極２０２とを接続する
場合もあった。
あり、符号２０３はロコス分離領域、符号２０４はゲー
ト絶縁膜である。また、従来において、高濃度Ｎ+拡散
層２０５とゲート電極２０２のそれぞれの所定の位置
に、別々に、図７のようなコンタクトホールを形成し
て、それぞれのコンタクトホールに配線メタルを流し込
んでＮ+拡散層２０５とゲート電極２０２とを接続する
場合もあった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかし、拡散層２０５
とゲート電極２０２との接続をこのような配線メタルに
より行う場合には、コンタクトホール２１０の出力ゲー
ト電極２０８、リセットゲート２０９及びフィールド酸
化膜（ロコス分離領域）２０３を介して、コンタクトホ
ール２１０の配線メタル材料２０６と半導体基板２００
との間に寄生容量が発生していた。この寄生容量は、出
力トランジスタの増幅率の低下をまねき、そのため固体
撮像装置の感度の低下をもたらしていた。
とゲート電極２０２との接続をこのような配線メタルに
より行う場合には、コンタクトホール２１０の出力ゲー
ト電極２０８、リセットゲート２０９及びフィールド酸
化膜（ロコス分離領域）２０３を介して、コンタクトホ
ール２１０の配線メタル材料２０６と半導体基板２００
との間に寄生容量が発生していた。この寄生容量は、出
力トランジスタの増幅率の低下をまねき、そのため固体
撮像装置の感度の低下をもたらしていた。
【０００９】そこで、この発明は、以上のような事情を
考慮してなされたものであり、ゲート電極と信号電荷検
出部拡散層とを直接接続することにより、寄生容量を低
減させることのできる構造を有する固体撮像装置を提供
することを課題とする。
考慮してなされたものであり、ゲート電極と信号電荷検
出部拡散層とを直接接続することにより、寄生容量を低
減させることのできる構造を有する固体撮像装置を提供
することを課題とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】この発明は、入射した光
を信号電荷に変換する光電変換部と、信号電荷をマトリ
クス構造の垂直方向に転送する垂直転送部と、垂直方向
に転送された信号電荷を水平方向に転送する水平転送部
と、水平方向に転送された信号電荷を出力する出力回路
部とからなり、前記出力回路部が、信号電荷の検出を行
う拡散層を有する信号電荷検出部と、ゲート電極を有す
る出力トランジスタ部とを備え、前記拡散層と、出力ト
ランジスタ部のゲート電極とが直接接触することにより
接続されていることを特徴とする固体撮像装置を提供す
るものである。
を信号電荷に変換する光電変換部と、信号電荷をマトリ
クス構造の垂直方向に転送する垂直転送部と、垂直方向
に転送された信号電荷を水平方向に転送する水平転送部
と、水平方向に転送された信号電荷を出力する出力回路
部とからなり、前記出力回路部が、信号電荷の検出を行
う拡散層を有する信号電荷検出部と、ゲート電極を有す
る出力トランジスタ部とを備え、前記拡散層と、出力ト
ランジスタ部のゲート電極とが直接接触することにより
接続されていることを特徴とする固体撮像装置を提供す
るものである。
【００１１】また、入射した光を信号電荷に変換する光
電変換部と、信号電荷をマトリクス構造の垂直方向に転
送する垂直転送部と、垂直方向に転送された信号電荷を
水平方向に転送する水平転送部と、水平方向に転送され
た信号電荷を出力する出力回路部とからなり、前記出力
回路部が、信号電荷の検出を行う拡散層を有する信号電
荷検出部と、ゲート電極を有する出力トランジスタ部と
を備え、前記拡散層と、出力トランジスタ部のゲート電
極とが所定の開口内に形成されたバリアメタル及びブラ
ンケット材料とからなる接続部を介して間接的に接続さ
れていることを特徴とする固体撮像装置を提供するもの
である。
電変換部と、信号電荷をマトリクス構造の垂直方向に転
送する垂直転送部と、垂直方向に転送された信号電荷を
水平方向に転送する水平転送部と、水平方向に転送され
た信号電荷を出力する出力回路部とからなり、前記出力
回路部が、信号電荷の検出を行う拡散層を有する信号電
荷検出部と、ゲート電極を有する出力トランジスタ部と
を備え、前記拡散層と、出力トランジスタ部のゲート電
極とが所定の開口内に形成されたバリアメタル及びブラ
ンケット材料とからなる接続部を介して間接的に接続さ
れていることを特徴とする固体撮像装置を提供するもの
である。
【００１２】これによれば、固体撮像装置の出力回路部
の寄生容量を低減でき、固体撮像装置の高感度化を図る
ことができる。この発明の構成を持つ固体撮像装置は、
いわゆるインターライン及びフレームインターライン方
式の固体撮像装置に適用することができる。
の寄生容量を低減でき、固体撮像装置の高感度化を図る
ことができる。この発明の構成を持つ固体撮像装置は、
いわゆるインターライン及びフレームインターライン方
式の固体撮像装置に適用することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】この発明の固体撮像装置は、入射
した光を信号電荷に変換する光電変換部と、信号電荷を
マトリクス構造の垂直方向に転送する垂直転送部と、垂
直方向に転送された信号電荷を水平方向に転送する水平
転送部と、水平方向に転送された信号電荷を出力する出
力回路部とからなり、前記出力回路部が、信号電荷の検
出を行う拡散層を有する信号電荷検出部と、ゲート電極
を有する出力トランジスタ部とを備え、前記拡散層と、
出力トランジスタ部のゲート電極とが直接接触すること
により接続されていることを特徴とする固体撮像装置で
ある。
した光を信号電荷に変換する光電変換部と、信号電荷を
マトリクス構造の垂直方向に転送する垂直転送部と、垂
直方向に転送された信号電荷を水平方向に転送する水平
転送部と、水平方向に転送された信号電荷を出力する出
力回路部とからなり、前記出力回路部が、信号電荷の検
出を行う拡散層を有する信号電荷検出部と、ゲート電極
を有する出力トランジスタ部とを備え、前記拡散層と、
出力トランジスタ部のゲート電極とが直接接触すること
により接続されていることを特徴とする固体撮像装置で
ある。
【００１４】この発明において、特に、前記信号電荷検
出部の拡散層が、半導体基板中の表面近傍にイオン注入
によって形成された所定形状の高濃度Ｎ+拡散層を備
え、所定の開口を介してこの高濃度Ｎ+拡散層の一部領
域と直接接触するように、半導体基板上に前記出力トラ
ンジスタ部のゲート電極が絶縁膜を介して形成されるこ
とが好ましい。
出部の拡散層が、半導体基板中の表面近傍にイオン注入
によって形成された所定形状の高濃度Ｎ+拡散層を備
え、所定の開口を介してこの高濃度Ｎ+拡散層の一部領
域と直接接触するように、半導体基板上に前記出力トラ
ンジスタ部のゲート電極が絶縁膜を介して形成されるこ
とが好ましい。
【００１５】また、接続部を設ける場合には、前記信号
電荷検出部の拡散層が半導体基板の表面近傍にイオン注
入によって形成された所定形状の高濃度Ｎ+拡散層を備
え、前記接続部が、この高濃度Ｎ+拡散層の一部領域
と、半導体基板上に形成された絶縁膜を介して形成され
た前記出力トランジスタ部のゲート電極との両方に接触
するように形成することが好ましい。
電荷検出部の拡散層が半導体基板の表面近傍にイオン注
入によって形成された所定形状の高濃度Ｎ+拡散層を備
え、前記接続部が、この高濃度Ｎ+拡散層の一部領域
と、半導体基板上に形成された絶縁膜を介して形成され
た前記出力トランジスタ部のゲート電極との両方に接触
するように形成することが好ましい。
【００１６】ここで、前記バリアメタルは、ＴｉＮを用
いることができる。前記ブランケット材料は、タングス
テン等の高融点金属を用いることができる。
いることができる。前記ブランケット材料は、タングス
テン等の高融点金属を用いることができる。
【００１７】以下、図面に示す実施の形態に基づいてこ
の発明を詳述する。なお、これによってこの発明が限定
されるものではない。 ＜第１実施例＞図１に、この発明の第１実施例の固体撮
像装置の出力回路部付近の平面図を示す。また、図２に
図１の断面Ｂ−Ｂ’における断面図を示す。この発明の
第１実施例においても、固体撮像装置の基本的な構成
は、図５に示したものと同じである。
の発明を詳述する。なお、これによってこの発明が限定
されるものではない。 ＜第１実施例＞図１に、この発明の第１実施例の固体撮
像装置の出力回路部付近の平面図を示す。また、図２に
図１の断面Ｂ−Ｂ’における断面図を示す。この発明の
第１実施例においても、固体撮像装置の基本的な構成
は、図５に示したものと同じである。
【００１８】図１において、符号１０２はゲート電極、
符号１０８は出力ゲート、符号１０９はリセットゲート
電極、符号１１３はリセットドレイン、符号１１１は出
力トランジスタ部のソース領域，符号１１２は出力トラ
ンジスタ部のドレイン領域，符号１１４は信号電荷検出
部拡散層である。
符号１０８は出力ゲート、符号１０９はリセットゲート
電極、符号１１３はリセットドレイン、符号１１１は出
力トランジスタ部のソース領域，符号１１２は出力トラ
ンジスタ部のドレイン領域，符号１１４は信号電荷検出
部拡散層である。
【００１９】ここで、出力回路部４を構成する信号電荷
検出部は、低濃度Ｎ-拡散層１１４と、高濃度Ｎ+拡散層
１０５とからなる。高濃度Ｎ+拡散層１０５は、信号電
荷検出部とゲート電極１０２とが重なり合った部分であ
って半導体基板１００の中の表面付近に形成される。
検出部は、低濃度Ｎ-拡散層１１４と、高濃度Ｎ+拡散層
１０５とからなる。高濃度Ｎ+拡散層１０５は、信号電
荷検出部とゲート電極１０２とが重なり合った部分であ
って半導体基板１００の中の表面付近に形成される。
【００２０】また、この第１実施例では、図２に示すよ
うに、ゲート電極１０２と高濃度Ｎ +拡散層１０５と
は、コンタクトホール１１０を通して直接接触するよう
に接続されていることを特徴とする。
うに、ゲート電極１０２と高濃度Ｎ +拡散層１０５と
は、コンタクトホール１１０を通して直接接触するよう
に接続されていることを特徴とする。
【００２１】図２において、符号１０３は、活性領域
（コンタクトホール１１０等が存在する部分）とフィー
ルド領域とを分離するためのロコス分離領域であり、符
号１０４は、ゲート絶縁膜である。半導体基板１００に
は、たとえばシリコンを用いることができる。ゲート電
極１０２には、ポリシリコン、タングステンシリサイド
の積層膜を用いることができる。ゲート絶縁膜１０４に
は熱酸化膜、シリコンナイトライド膜、ＣＶＤＳｉＯ2
膜及びその組合わせを用いることができる。信号電荷検
出部の高濃度Ｎ+拡散層１０５と低濃度Ｎ-拡散層１１４
は、砒素又はリン及びその組合わせのイオン注入により
形成できる。
（コンタクトホール１１０等が存在する部分）とフィー
ルド領域とを分離するためのロコス分離領域であり、符
号１０４は、ゲート絶縁膜である。半導体基板１００に
は、たとえばシリコンを用いることができる。ゲート電
極１０２には、ポリシリコン、タングステンシリサイド
の積層膜を用いることができる。ゲート絶縁膜１０４に
は熱酸化膜、シリコンナイトライド膜、ＣＶＤＳｉＯ2
膜及びその組合わせを用いることができる。信号電荷検
出部の高濃度Ｎ+拡散層１０５と低濃度Ｎ-拡散層１１４
は、砒素又はリン及びその組合わせのイオン注入により
形成できる。
【００２２】以下に第１実施例において、このような構
造の出力回路部の製造工程を示す。まず、半導体基板
（Ｓｉ）上に、活性領域とフィールド領域とを分離する
ためのロコス分離領域１０３を、熱酸化法によって形成
する。特に、このロコス分離領域１０３は、信号電荷検
出部（１１４，１０５）と出力トランジスタ部（１０
２，１０８，１１１，１１２）との分離を行う部分であ
る。また、ロコス分離領域１０３は、図２に示すような
６００ｎｍから１０００ｎｍ程度の膜厚を持った熱酸化
膜によって形成できるが、反転防止のための高濃度Ｐ+
拡散層を半導体基板の表面に形成することによっても形
成できる。
造の出力回路部の製造工程を示す。まず、半導体基板
（Ｓｉ）上に、活性領域とフィールド領域とを分離する
ためのロコス分離領域１０３を、熱酸化法によって形成
する。特に、このロコス分離領域１０３は、信号電荷検
出部（１１４，１０５）と出力トランジスタ部（１０
２，１０８，１１１，１１２）との分離を行う部分であ
る。また、ロコス分離領域１０３は、図２に示すような
６００ｎｍから１０００ｎｍ程度の膜厚を持った熱酸化
膜によって形成できるが、反転防止のための高濃度Ｐ+
拡散層を半導体基板の表面に形成することによっても形
成できる。
【００２３】次に、出力回路部４の信号電荷検出部低濃
度Ｎ-拡散層１１４を、イオン注入により形成する。こ
のとき、ＣＣＤのいわゆる撮像領域では垂直転送部２と
水平転送部３の拡散層が形成される。また、図示してい
ないが、Ｎ-拡散層１１４の領域の基板方向深部（０．
４μｍ〜２μｍ）の部分に、ポテンシャルバリアとして
のＰ-ウェル領域を形成する。
度Ｎ-拡散層１１４を、イオン注入により形成する。こ
のとき、ＣＣＤのいわゆる撮像領域では垂直転送部２と
水平転送部３の拡散層が形成される。また、図示してい
ないが、Ｎ-拡散層１１４の領域の基板方向深部（０．
４μｍ〜２μｍ）の部分に、ポテンシャルバリアとして
のＰ-ウェル領域を形成する。
【００２４】Ｎ-拡散層１１４を形成するためのイオン
注入は、砒素を１００ｋｅＶ程度のエネルギーで、一平
方センチメートルあたり１０12個程度の密度で行う。ま
た、Ｐ-ウェル領域のイオン注入は、ボロンを３００ｋ
ｅＶ程度のエネルギーで、一平方センチメートルあたり
１０12個程度の密度で行う。
注入は、砒素を１００ｋｅＶ程度のエネルギーで、一平
方センチメートルあたり１０12個程度の密度で行う。ま
た、Ｐ-ウェル領域のイオン注入は、ボロンを３００ｋ
ｅＶ程度のエネルギーで、一平方センチメートルあたり
１０12個程度の密度で行う。
【００２５】次に、上記構造全体の上にゲート絶縁膜１
０４を、熱酸化法を用いて膜厚１０ｎｍから４０ｎｍ程
度形成する。このゲート絶縁膜１０４は、ソースフォロ
アトランジスタ・リセットゲート下・電荷転送部下等の
チャネルの電流制御を行うための絶縁膜である。その
後、信号電荷検出部低濃度Ｎ-拡散層１１４の一部分に
高濃度Ｎ+拡散層１０５を形成するための開口を残して
フォトレジストを形成し、この開口部分にイオン注入に
よりＮ+拡散層１０５を形成する。
０４を、熱酸化法を用いて膜厚１０ｎｍから４０ｎｍ程
度形成する。このゲート絶縁膜１０４は、ソースフォロ
アトランジスタ・リセットゲート下・電荷転送部下等の
チャネルの電流制御を行うための絶縁膜である。その
後、信号電荷検出部低濃度Ｎ-拡散層１１４の一部分に
高濃度Ｎ+拡散層１０５を形成するための開口を残して
フォトレジストを形成し、この開口部分にイオン注入に
よりＮ+拡散層１０５を形成する。
【００２６】このイオン注入は、一平方センチメートル
あたり１０14から１０15個程度の密度の砒素を注入する
ことによって行えばよく、ゲート絶縁膜１０４の膜厚が
３０ｎｍ程度である場合は、８０ｋｅＶ程度の注入エネ
ルギーとすればよい。なお、上記工程の順序を逆にし
て、信号電荷検出部高濃度Ｎ+拡散層１０５をイオン注
入により形成した後に、ゲート絶縁膜１０４を形成する
ようにしてもよい。この場合にはイオン注入によるゲー
ト絶縁膜１０４へのダメージが防止できる。
あたり１０14から１０15個程度の密度の砒素を注入する
ことによって行えばよく、ゲート絶縁膜１０４の膜厚が
３０ｎｍ程度である場合は、８０ｋｅＶ程度の注入エネ
ルギーとすればよい。なお、上記工程の順序を逆にし
て、信号電荷検出部高濃度Ｎ+拡散層１０５をイオン注
入により形成した後に、ゲート絶縁膜１０４を形成する
ようにしてもよい。この場合にはイオン注入によるゲー
ト絶縁膜１０４へのダメージが防止できる。
【００２７】次に、上記構造全体の上に、ゲート電極１
０２の材料であるポリシリコンを、ＣＶＤ法により、３
０ｎｍ程度堆積させる。さらに、熱拡散法によりリンド
ープした後、ゲート電極１０２形成のために所定の位置
をマスクするフォトレジストを塗布し、ドライエッチン
グ法により、図１のような構成の出力トランジスタ部の
ゲート電極１０２を形成する。このゲート電極１０２の
形成時には、ＣＣＤ撮像領域の垂直転送部２及び水平転
送部３の電極も形成される。
０２の材料であるポリシリコンを、ＣＶＤ法により、３
０ｎｍ程度堆積させる。さらに、熱拡散法によりリンド
ープした後、ゲート電極１０２形成のために所定の位置
をマスクするフォトレジストを塗布し、ドライエッチン
グ法により、図１のような構成の出力トランジスタ部の
ゲート電極１０２を形成する。このゲート電極１０２の
形成時には、ＣＣＤ撮像領域の垂直転送部２及び水平転
送部３の電極も形成される。
【００２８】ＣＶＤ法によりポリシリコンを堆積させる
前に、ゲート絶縁膜上の所定の位置（１１０）にフォト
レジストによるパターンニングを行い、ドライエッチン
グ法もしくはウエットエッチング法を用いてコンタクト
ホール（１１０）を形成する。
前に、ゲート絶縁膜上の所定の位置（１１０）にフォト
レジストによるパターンニングを行い、ドライエッチン
グ法もしくはウエットエッチング法を用いてコンタクト
ホール（１１０）を形成する。
【００２９】その後、ゲート電極１０２、出力トランジ
スタ部のリセットゲート電極１０９、出力ゲート１０８
を形成する。さらに、出力トランジスタ部のソース／ド
レイン領域１１１、１１２と、リセットドレイン（Ｎ＋
拡散層）１１３を、イオン注入により形成する。
スタ部のリセットゲート電極１０９、出力ゲート１０８
を形成する。さらに、出力トランジスタ部のソース／ド
レイン領域１１１、１１２と、リセットドレイン（Ｎ＋
拡散層）１１３を、イオン注入により形成する。
【００３０】さらに、層間絶縁膜１０１（６００ｎｍか
ら１０００ｎｍ程度のＢＰＳＧ膜）を、ＣＶＤ法により
形成した後、従来から実施されているのと同じ工程であ
るいわゆるコンタクト工程、メタル配線工程を行えば、
固体撮像装置が完成する。
ら１０００ｎｍ程度のＢＰＳＧ膜）を、ＣＶＤ法により
形成した後、従来から実施されているのと同じ工程であ
るいわゆるコンタクト工程、メタル配線工程を行えば、
固体撮像装置が完成する。
【００３１】図１及び図２に示したこの発明の第１実施
例では、ゲート電極１０２と、信号電荷検出部高濃度Ｎ
+拡散層１０４とが電気的に直接接続されるので、従来
コンタクトホール内のメタル配線により生じていた寄生
容量を低減することができる。この結果性能上十分な出
力トランジスタの増幅率を確保でき、高感度の固体撮像
装置が提供できる。
例では、ゲート電極１０２と、信号電荷検出部高濃度Ｎ
+拡散層１０４とが電気的に直接接続されるので、従来
コンタクトホール内のメタル配線により生じていた寄生
容量を低減することができる。この結果性能上十分な出
力トランジスタの増幅率を確保でき、高感度の固体撮像
装置が提供できる。
【００３２】＜第２実施例＞図３に、この発明の第２実
施例の固体撮像装置の出力回路部付近の平面図を示す。
また、図４に、図３の断面Ｃ−Ｃ’における断面図を示
す。ここで、図７の従来と同様にコンタクトホール（開
口）１１０が形成されているが、このコンタクトホール
１１０内部には、いわゆるバリアメタル１０７（ＴｉＮ
／Ｔｉ）及びブランケット材料１０６（Ｗ膜）のみを埋
め込んで、これらの材料からなる層（以下、接続部と呼
ぶ）を介して、ゲート電極１０２と、信号電荷検出部高
濃度Ｎ +拡散層１０５との電気的な接続を行わせる点を
特徴とする。
施例の固体撮像装置の出力回路部付近の平面図を示す。
また、図４に、図３の断面Ｃ−Ｃ’における断面図を示
す。ここで、図７の従来と同様にコンタクトホール（開
口）１１０が形成されているが、このコンタクトホール
１１０内部には、いわゆるバリアメタル１０７（ＴｉＮ
／Ｔｉ）及びブランケット材料１０６（Ｗ膜）のみを埋
め込んで、これらの材料からなる層（以下、接続部と呼
ぶ）を介して、ゲート電極１０２と、信号電荷検出部高
濃度Ｎ +拡散層１０５との電気的な接続を行わせる点を
特徴とする。
【００３３】すなわち、この信号電荷検出部高濃度Ｎ＋
拡散層１０５とゲート電極１０２との電気的な接続に
は、従来はＴｉＮ／ＡｌＣｕ／ＴｉＮ／Ｔｉ等の配線メ
タル材料が用いられていたのに対し、この発明の第２実
施例ではバリアメタル（ＴｉＮ／Ｔｉ）及びブランケッ
ト材料（Ｗ膜）のみからなる接続部を用いている点で異
なる。
拡散層１０５とゲート電極１０２との電気的な接続に
は、従来はＴｉＮ／ＡｌＣｕ／ＴｉＮ／Ｔｉ等の配線メ
タル材料が用いられていたのに対し、この発明の第２実
施例ではバリアメタル（ＴｉＮ／Ｔｉ）及びブランケッ
ト材料（Ｗ膜）のみからなる接続部を用いている点で異
なる。
【００３４】以下に、この第２実施例の出力回路部の製
造工程を示す。この第２実施例においても、ロコス分離
領域１０３の形成、信号電荷検出部低濃度Ｎ-拡散層１
１４の形成、ポテンシャルバリアＰ-ウェル領域の形成
及びゲート絶縁膜１０４の形成については、第１実施例
と同様にして行う。
造工程を示す。この第２実施例においても、ロコス分離
領域１０３の形成、信号電荷検出部低濃度Ｎ-拡散層１
１４の形成、ポテンシャルバリアＰ-ウェル領域の形成
及びゲート絶縁膜１０４の形成については、第１実施例
と同様にして行う。
【００３５】ゲート絶縁膜１０４を形成した後、この構
造全体の上に、ゲート電極１０２の材料であるポリシリ
コンを、ＣＶＤ法により、３０ｎｍ程度堆積させる。さ
らに、熱拡散法によりリンドープした後、ゲート電極１
０２、１０８、１０９を形成のための所定の位置をマス
クするフォトレジストを塗布し、ドライエッチング法に
より、図３のようなゲート電極１０２を形成する。
造全体の上に、ゲート電極１０２の材料であるポリシリ
コンを、ＣＶＤ法により、３０ｎｍ程度堆積させる。さ
らに、熱拡散法によりリンドープした後、ゲート電極１
０２、１０８、１０９を形成のための所定の位置をマス
クするフォトレジストを塗布し、ドライエッチング法に
より、図３のようなゲート電極１０２を形成する。
【００３６】次に、第１実施例と同様に、所定の開口を
残してフォトレジストを塗布した後，砒素のイオン注入
により、信号電荷検出部低濃度Ｎ-拡散層１１４の一部
分に、Ｎ+拡散層１０５を形成する。このイオン注入は
第１実施例と同様の条件で行えばよい。また、第１実施
例と同様に、フォトレジストによるマスクをした後、砒
素のイオン注入により、出力トランジスタ部のソース／
ドレイン領域１１１，１１２及びリセットドレイン１１
３を形成する。
残してフォトレジストを塗布した後，砒素のイオン注入
により、信号電荷検出部低濃度Ｎ-拡散層１１４の一部
分に、Ｎ+拡散層１０５を形成する。このイオン注入は
第１実施例と同様の条件で行えばよい。また、第１実施
例と同様に、フォトレジストによるマスクをした後、砒
素のイオン注入により、出力トランジスタ部のソース／
ドレイン領域１１１，１１２及びリセットドレイン１１
３を形成する。
【００３７】次に、これらの構造の上に、層間絶縁膜１
０１（６００ｎｍから１０００ｎｍ程度のＢＰＳＧ膜）
を、ＣＶＤ法により形成する。その後、後工程で埋め込
むバリアメタル等の材料が信号電荷検出部高濃度Ｎ+拡
散層１０５と、ゲート電極１０２の両方にまたがるよう
な位置に、ドライエッチング法により、コンタクトホー
ル１１０を形成する。ここで、コンタクトホールは、直
径４００ｎｍ程度の大きさとすればよい。
０１（６００ｎｍから１０００ｎｍ程度のＢＰＳＧ膜）
を、ＣＶＤ法により形成する。その後、後工程で埋め込
むバリアメタル等の材料が信号電荷検出部高濃度Ｎ+拡
散層１０５と、ゲート電極１０２の両方にまたがるよう
な位置に、ドライエッチング法により、コンタクトホー
ル１１０を形成する。ここで、コンタクトホールは、直
径４００ｎｍ程度の大きさとすればよい。
【００３８】次に、これらの構造全体の上にバリアメタ
ル材料であるＴｉ／ＴｉＮ１０７を、スパッタリング法
により成膜する。たとえば、まず、膜厚１０ｎｍから５
０ｎｍ程度のＴｉを成膜した後、膜厚８０から２００ｎ
ｍ程度のＴｉＮを成膜する。この成膜後、コンタクト抵
抗を低減するために、拡散炉又はランプアニールによ
り、熱処理（６００℃、０．５時間相当の熱処理）を行
う。
ル材料であるＴｉ／ＴｉＮ１０７を、スパッタリング法
により成膜する。たとえば、まず、膜厚１０ｎｍから５
０ｎｍ程度のＴｉを成膜した後、膜厚８０から２００ｎ
ｍ程度のＴｉＮを成膜する。この成膜後、コンタクト抵
抗を低減するために、拡散炉又はランプアニールによ
り、熱処理（６００℃、０．５時間相当の熱処理）を行
う。
【００３９】次に、これらの構造全体の上にブランケッ
ト材料（たとえばタングステン（Ｗ）膜）１０６を、Ｃ
ＶＤ法により、膜厚８００ｎｍから１５００ｎｍ程度形
成する。なお、このＷ膜の膜厚は、前記した層間絶縁膜
１０１の膜厚との関係で決定する。
ト材料（たとえばタングステン（Ｗ）膜）１０６を、Ｃ
ＶＤ法により、膜厚８００ｎｍから１５００ｎｍ程度形
成する。なお、このＷ膜の膜厚は、前記した層間絶縁膜
１０１の膜厚との関係で決定する。
【００４０】次に、Ｗ膜１０６とＴｉＮ／Ｔｉの積層膜
１０７とを、ドライエッチング法により、エッチバック
する。ここで、エッチバックは、コンタクトホール１１
０内部のみに、Ｗ膜とＴｉＮ／Ｔｉの積層膜１０７が埋
め込まれた状態となるまで行う。たとえば、このエッチ
バックの条件としてはＳＦ6／Ａｒの混合ガスで２００
〜６００Ｗ（２００ｍｍφ換算で）のＲＦパワーとすれ
ばよい。以上の工程により、この発明の第２実施例の固
体撮像装置が完成する。
１０７とを、ドライエッチング法により、エッチバック
する。ここで、エッチバックは、コンタクトホール１１
０内部のみに、Ｗ膜とＴｉＮ／Ｔｉの積層膜１０７が埋
め込まれた状態となるまで行う。たとえば、このエッチ
バックの条件としてはＳＦ6／Ａｒの混合ガスで２００
〜６００Ｗ（２００ｍｍφ換算で）のＲＦパワーとすれ
ばよい。以上の工程により、この発明の第２実施例の固
体撮像装置が完成する。
【００４１】この第２実施例によれば、信号電荷検出部
高濃度Ｎ+拡散層１０５と、出力トランジスタ部のゲー
ト電極１０２とが、コンタクトホール中に埋め込まれた
バリアメタル１０７及びブランケット材料１０６とから
なる接続部を介して接続されるので、従来のように配線
メタルを介して接続していた場合と比べて、この接続部
（１０６，１０７）と半導体基板間で発生する寄生容量
を低減することができる。
高濃度Ｎ+拡散層１０５と、出力トランジスタ部のゲー
ト電極１０２とが、コンタクトホール中に埋め込まれた
バリアメタル１０７及びブランケット材料１０６とから
なる接続部を介して接続されるので、従来のように配線
メタルを介して接続していた場合と比べて、この接続部
（１０６，１０７）と半導体基板間で発生する寄生容量
を低減することができる。
【００４２】
【発明の効果】この発明によれば、固体撮像装置の出力
回路部において、信号電荷高濃度Ｎ+拡散層と、出力ト
ランジスタ部のゲート電極とが直接接続されているの
で、寄生容量の低減ができ、高感度の固体撮像装置を提
供することができる。
回路部において、信号電荷高濃度Ｎ+拡散層と、出力ト
ランジスタ部のゲート電極とが直接接続されているの
で、寄生容量の低減ができ、高感度の固体撮像装置を提
供することができる。
【図１】この発明の第１実施例の固体撮像装置の出力回
路部付近の平面図である。
路部付近の平面図である。
【図２】図１に示したこの発明の第１実施例の断面Ｂ−
Ｂ'における断面図である。
Ｂ'における断面図である。
【図３】この発明の第２実施例の固体撮像装置の出力回
路部付近の平面図である。
路部付近の平面図である。
【図４】図１に示したこの発明の第２実施例の断面Ｃ−
Ｃ'における断面図である。
Ｃ'における断面図である。
【図５】従来のインターライン転送方式の固体撮像装置
の概略構成図である。
の概略構成図である。
【図６】従来の固体撮像装置の出力回路部付近の平面図
である。
である。
【図７】図６に示した従来の固体撮像装置の断面Ａ−
Ａ'における断面図である。
Ａ'における断面図である。
１００ 半導体基板 １０１ 層間絶縁膜 １０２ ゲート電極 １０３ ロコス分離領域 １０４ ゲート絶縁膜 １０５ 高濃度Ｎ+拡散層 １０６ ブランケット材料 １０７ バリアメタル １０８ 出力ゲート １０９ リセットゲート電極 １１０ コンタクトホール １１１ ソース領域 １１２ ドレイン領域 １１３ リセットドレイン １１４ 低濃度Ｎ-拡散層
Claims (3)
- 【請求項１】 入射した光を信号電荷に変換する光電変
換部と、信号電荷をマトリクス構造の垂直方向に転送す
る垂直転送部と、垂直方向に転送された信号電荷を水平
方向に転送する水平転送部と、水平方向に転送された信
号電荷を出力する出力回路部とからなり、前記出力回路
部が、信号電荷の検出を行う拡散層を有する信号電荷検
出部と、ゲート電極を有する出力トランジスタ部とを備
え、前記拡散層と、出力トランジスタ部のゲート電極と
が直接接触することにより接続されていることを特徴と
する固体撮像装置。 - 【請求項２】 前記信号電荷検出部と出力トランジスタ
部とが、半導体基板上に形成され、前記信号電荷検出部
の拡散層が、半導体基板中の表面近傍にイオン注入によ
って形成された所定形状の高濃度Ｎ+拡散層を備え、所
定の開口を介してこの高濃度Ｎ+拡散層の一部領域と直
接接触するように、半導体基板上に前記出力トランジス
タ部のゲート電極が絶縁膜を介して形成されたことを特
徴とする請求項１の固体撮像装置。 - 【請求項３】 入射した光を信号電荷に変換する光電変
換部と、信号電荷をマトリクス構造の垂直方向に転送す
る垂直転送部と、垂直方向に転送された信号電荷を水平
方向に転送する水平転送部と、水平方向に転送された信
号電荷を出力する出力回路部とからなり、前記出力回路
部が、信号電荷の検出を行う拡散層を有する信号電荷検
出部と、ゲート電極を有する出力トランジスタ部とを備
え、前記拡散層と、出力トランジスタ部のゲート電極と
が所定の開口内に形成されたバリアメタル及びブランケ
ット材料とからなる接続部を介して間接的に接続されて
いることを特徴とする固体撮像装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001064964A JP2002270810A (ja) | 2001-03-08 | 2001-03-08 | 固体撮像装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001064964A JP2002270810A (ja) | 2001-03-08 | 2001-03-08 | 固体撮像装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002270810A true JP2002270810A (ja) | 2002-09-20 |
Family
ID=18923708
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001064964A Pending JP2002270810A (ja) | 2001-03-08 | 2001-03-08 | 固体撮像装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002270810A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002368203A (ja) * | 2001-06-05 | 2002-12-20 | Sony Corp | 固体撮像素子 |
| JP2005236013A (ja) * | 2004-02-19 | 2005-09-02 | Canon Inc | 固体撮像装置 |
| JP2008041689A (ja) * | 2006-08-01 | 2008-02-21 | Canon Inc | 光電変換装置および光電変換装置を用いた撮像システム |
| JP2008263037A (ja) * | 2007-04-11 | 2008-10-30 | Sharp Corp | 固体撮像素子およびその製造方法並びに電子情報機器 |
| US7683448B2 (en) | 2005-12-29 | 2010-03-23 | Dongbu Electronics Co., Ltd. | CMOS image sensor |
| JP2011199318A (ja) * | 2011-06-27 | 2011-10-06 | Canon Inc | 固体撮像装置 |
| JP2011243882A (ja) * | 2010-05-20 | 2011-12-01 | Sharp Corp | 固体撮像素子およびその製造方法、電子情報機器 |
| CN111987117A (zh) * | 2020-09-01 | 2020-11-24 | 中国电子科技集团公司第四十四研究所 | Ccd图像传感器的输出节点结构及其制作工艺 |
-
2001
- 2001-03-08 JP JP2001064964A patent/JP2002270810A/ja active Pending
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002368203A (ja) * | 2001-06-05 | 2002-12-20 | Sony Corp | 固体撮像素子 |
| JP2005236013A (ja) * | 2004-02-19 | 2005-09-02 | Canon Inc | 固体撮像装置 |
| US7755118B2 (en) | 2004-02-19 | 2010-07-13 | Canon Kabushiki Kaisha | Solid-state image pick-up device and imaging system using the same |
| US8159010B2 (en) | 2004-02-19 | 2012-04-17 | Canon Kabushiki Kaisha | Solid-state image pick-up device and imaging system using the same |
| US7683448B2 (en) | 2005-12-29 | 2010-03-23 | Dongbu Electronics Co., Ltd. | CMOS image sensor |
| JP2008041689A (ja) * | 2006-08-01 | 2008-02-21 | Canon Inc | 光電変換装置および光電変換装置を用いた撮像システム |
| US8222682B2 (en) | 2006-08-01 | 2012-07-17 | Canon Kabushiki Kaisha | Photoelectric conversion apparatus and image pickup system using photoelectric conversion apparatus |
| JP2008263037A (ja) * | 2007-04-11 | 2008-10-30 | Sharp Corp | 固体撮像素子およびその製造方法並びに電子情報機器 |
| JP2011243882A (ja) * | 2010-05-20 | 2011-12-01 | Sharp Corp | 固体撮像素子およびその製造方法、電子情報機器 |
| JP2011199318A (ja) * | 2011-06-27 | 2011-10-06 | Canon Inc | 固体撮像装置 |
| CN111987117A (zh) * | 2020-09-01 | 2020-11-24 | 中国电子科技集团公司第四十四研究所 | Ccd图像传感器的输出节点结构及其制作工艺 |
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Legal Events
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|
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