JP2003078126A - Solid-state imaging element and its manufacturing method - Google Patents

Solid-state imaging element and its manufacturing method

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JP2003078126A JP2001269879A JP2001269879A JP2003078126A JP 2003078126 A JP2003078126 A JP 2003078126A JP 2001269879 A JP2001269879 A JP 2001269879A JP 2001269879 A JP2001269879 A JP 2001269879A JP 2003078126 A JP2003078126 A JP 2003078126A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve light reception sensitivity and image quality in an imaging part, as well as transfer efficiency in a horizontal transmission register and make a unit cell finer. SOLUTION: A vertical transfer register 120 is provided with a transfer electrode 122 formed of metal electrode with a single-layer structure, and a horizontal transfer register 130 is provided with a lower-layer transfer electrode 132 made of polysilicon film and an upper-layer transfer electrode 133 formed of metal electrode made of tungsten or the like. In addition, the barier layer 134 in a transfer part is formed through ion implantation by which the polysilicon film of the lower-layer transfer electrode 132 is self-aligned, in the horizontal transfer register 130. The metal electrode films as the transfer electrode 122 of the vertical transfer register 120, and the upper-layer transfer electrode 133 of the horizontal transfer register 130, are manufactured through a simultaneous step.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、2次元イメージセ
ンサ等として用いられる固体撮像素子及びその製造方法
に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a solid-state image sensor used as a two-dimensional image sensor or the like and a method for manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、この種の固体撮像素子では、
2次元マトリクス状に配列された多数のフォトセンサに
よって被写体を撮像し、各フォトセンサ列毎に設けられ
た垂直転送レジスタによって各フォトセンサに蓄積され
た信号電荷を垂直方向に順次転送する。そして、この垂
直転送レジスタから転送された信号電荷を水平転送レジ
スタに順次読み出し、これを水平方向に順次転送して出
力部に送り、この出力部で信号電荷を電圧信号に変換し
て出力する。各転送レジスタは、半導体基板内に信号電
荷を転送するチャネル層を設け、その上に転送方向に沿
って2層の重ね合わせ転送電極を順次配置したものであ
り、各転送電極に2相または4相の転送クロックを印加
することにより、読み出しゲートからチャネル層中に読
み出された信号電荷を順次転送するものである。
2. Description of the Related Art Conventionally, in this type of solid-state image sensor,
An image of a subject is picked up by a large number of photosensors arranged in a two-dimensional matrix, and signal charges accumulated in each photosensor are sequentially transferred in the vertical direction by a vertical transfer register provided for each photosensor column. Then, the signal charges transferred from the vertical transfer register are sequentially read out to the horizontal transfer register, sequentially transferred in the horizontal direction and sent to the output section, and the output section converts the signal charge into a voltage signal and outputs it. Each transfer register is provided with a channel layer for transferring signal charges in a semiconductor substrate, and two superposed transfer electrodes are sequentially arranged on the channel layer along the transfer direction, and each transfer electrode has two phases or four phases. By applying a phase transfer clock, the signal charges read from the read gate into the channel layer are sequentially transferred.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述のよう
な構成の固体撮像素子において、高精細な画像を得るた
めの多画素化が進むと、高速駆動が必要となり、フォト
センサによる単位画素(ユニットセル)の微細化も必要
となる。しかし、転送電極をポリシリコン膜によって形
成した場合、ユニットセルを微細化すると、加工上の制
限から転送電極の薄膜化が必要となり、また、各画素間
の転送電極の幅を小さくすることも必要となることか
ら、薄膜で幅の小さいポリシリコン膜で転送電極を形成
することが必要となり、ポリシリコン膜内の抵抗が増大
し、伝播遅延によってレジスタの取り扱い電荷量Qvが
低下するという問題が生じる。一方、ポリシリコン膜の
代わりに抵抗の小さいタングステン等のメタル電極を用
いた場合には、酸化等の熱処理によって白点現象の発生
率が大きくなり、画質が悪化するという問題が生じる。
また、メタル電極を酸化できないために、上層の層間絶
縁膜の形成が困難(形成できたとしても層間耐圧が低
い)であるという問題が生じる。
By the way, in the solid-state image pickup device having the above-mentioned structure, when the number of pixels for obtaining a high-definition image is increased, high-speed driving becomes necessary, and a unit pixel (unit It is also necessary to miniaturize the cell. However, when the transfer electrode is formed of a polysilicon film, if the unit cell is miniaturized, the transfer electrode needs to be thinned due to processing restrictions, and it is also necessary to reduce the width of the transfer electrode between each pixel. Therefore, it becomes necessary to form the transfer electrode with a thin polysilicon film having a small width, which increases the resistance in the polysilicon film and causes a problem that the amount of charge Qv handled by the register decreases due to propagation delay. . On the other hand, when a metal electrode such as tungsten having a low resistance is used instead of the polysilicon film, the occurrence rate of the white spot phenomenon increases due to the heat treatment such as oxidation, which causes a problem that the image quality deteriorates.
Further, since the metal electrode cannot be oxidized, there arises a problem that it is difficult to form the upper interlayer insulating film (even if it can be formed, the interlayer withstand voltage is low).

【0004】そこで、このような問題を解決する方法と
して、単層電極CCDが提案されている(特開平5−3
155号公報参照)。しかし、この場合、水平転送レジ
スタのバリア層をセルフアラインで形成できないという
欠点があった。また、水平転送レジスタを単層電極で構
成する方法としては、信号電荷の転送を行うストレージ
部とトランスファ部のゲート酸化膜厚を変える試みがな
されているが(映像情報メディア学会技術報告「単層p
olySi電極で形成したFT−CCDイメージセンサ
の構造と特徴」ITE Technical Report Vol.23,No.49,P
P.31 〜36 IPU'99-50(Jul,1999)参照)、LOCOS部
のエッジで結晶欠陥が発生し、水平転送効率が低下する
という問題があった。
Therefore, as a method for solving such a problem, a single-layer electrode CCD has been proposed (Japanese Patent Laid-Open No. 5-3).
155). However, in this case, there is a drawback that the barrier layer of the horizontal transfer register cannot be formed by self-alignment. As a method of constructing the horizontal transfer register with a single-layer electrode, an attempt has been made to change the gate oxide film thickness of the storage section and the transfer section for transferring the signal charge (Technical Report of the Institute of Image Information and Television Engineers, "Single Layer"). p
Structure and Features of FT-CCD Image Sensor Formed by PolySi Electrode "ITE Technical Report Vol.23, No.49, P
P.31-36 IPU'99-50 (Jul, 1999)), a crystal defect occurs at the edge of the LOCOS portion, and there is a problem that the horizontal transfer efficiency decreases.

【0005】そこで本発明の目的は、撮像部における受
光感度及び画質の向上、水平転送レジスタにおける転送
効率の向上を図りつつ、ユニットセルの微細化を可能と
した固体撮像素子及びその製造方法を提供することにあ
る。
Therefore, an object of the present invention is to provide a solid-state image pickup device capable of miniaturizing a unit cell while improving the light receiving sensitivity and image quality in the image pickup section and the transfer efficiency in the horizontal transfer register, and a manufacturing method thereof. To do.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明は前記目的を達成
するため、2次元マトリクス状に配列されたフォトセン
サと、前記フォトセンサの信号電荷を垂直方向に転送す
る複数の垂直転送レジスタと、前記垂直転送レジスタか
ら転送された信号電荷を出力部に転送する水平転送レジ
スタとを備えた固体撮像素子において、前記垂直転送レ
ジスタは単層構造の転送電極を有し、前記水平転送レジ
スタは下層の転送電極と上層の転送電極よりなる2層構
造の転送電極を有し、少なくとも前記水平転送レジスタ
の下層の転送電極がポリシリコン電極またはシリサイド
電極より形成されていることを特徴とする。
In order to achieve the above-mentioned object, the present invention comprises photosensors arranged in a two-dimensional matrix, and a plurality of vertical transfer registers for vertically transferring the signal charges of the photosensors. In a solid-state imaging device including a horizontal transfer register that transfers the signal charge transferred from the vertical transfer register to an output unit, the vertical transfer register has a transfer electrode having a single-layer structure, and the horizontal transfer register has a lower layer. It has a two-layer structure transfer electrode composed of a transfer electrode and an upper transfer electrode, and at least the lower transfer electrode of the horizontal transfer register is formed of a polysilicon electrode or a silicide electrode.

【0007】また本発明は、垂直方向と水平方向の2次
元マトリクス状に配列されたフォトセンサと、前記フォ
トセンサの信号電荷を垂直方向に転送する複数の垂直転
送レジスタと、前記垂直転送レジスタから転送された信
号電荷を出力部に転送する水平転送レジスタとを備えた
固体撮像素子の製造方法において、前記水平転送レジス
タの2層構造の転送電極を構成する下層の転送電極をポ
リシリコンまたはシリサイドによって形成する工程と、
前記垂直転送レジスタの単層構造の転送電極と前記水平
転送レジスタの2層構造の転送電極を構成する上層の転
送電極とを形成する工程とを有することを特徴とする。
According to the present invention, the photosensors are arranged in a two-dimensional matrix in the vertical and horizontal directions, a plurality of vertical transfer registers for transferring the signal charges of the photosensors in the vertical direction, and the vertical transfer registers. In a method of manufacturing a solid-state imaging device including a horizontal transfer register that transfers transferred signal charges to an output section, a lower transfer electrode that constitutes a transfer electrode having a two-layer structure of the horizontal transfer register is made of polysilicon or silicide. Forming process,
Forming a single-layered transfer electrode of the vertical transfer register and an upper-layered transfer electrode constituting the two-layered transfer electrode of the horizontal transfer register.

【0008】本発明の固体撮像素子では、垂直転送レジ
スタの転送電極を単層構造とし、水平転送レジスタの転
送電極を下層の転送電極と上層の転送電極よりなる2層
構造とし、少なくとも水平転送レジスタの下層の転送電
極をポリシリコン電極またはシリサイド電極より形成す
るようにしたので、撮像部内に配置される垂直転送レジ
スタでは単層で薄型の転送電極によって薄膜化や微細化
が可能となり、水平転送レジスタでは、2層構造の転送
電極によって高い転送効率を確保でき、高速駆動が可能
となる。また、水平転送レジスタの下層の転送電極をポ
リシリコン電極またはシリサイド電極としたことで、こ
の下層の転送電極を用いてセルフアラインによる不純物
添加によるバリア層の形成を行うことができ、水平転送
レジスタの転送効率の向上に寄与できる。
In the solid-state imaging device of the present invention, the transfer electrode of the vertical transfer register has a single-layer structure, and the transfer electrode of the horizontal transfer register has a two-layer structure composed of a lower transfer electrode and an upper transfer electrode, and at least the horizontal transfer register. Since the lower transfer electrode is formed of a polysilicon electrode or a silicide electrode, the vertical transfer register arranged in the imaging unit can be thinned and miniaturized by a single-layer thin transfer electrode, and the horizontal transfer register In this case, the transfer electrode having the two-layer structure can ensure high transfer efficiency, and high-speed driving becomes possible. Further, since the lower transfer electrode of the horizontal transfer register is a polysilicon electrode or a silicide electrode, the lower transfer electrode can be used to form a barrier layer by adding impurities by self-alignment. It can contribute to the improvement of transfer efficiency.

【0009】また、本発明の製造方法では、垂直転送レ
ジスタの単層構造の転送電極と水平転送レジスタの2層
構造の転送電極とを作製する場合に、水平転送レジスタ
の下層の転送電極をポリシリコンまたはシリサイドによ
って形成し、その上層に、垂直転送レジスタの転送電極
と水平転送レジスタの上層の転送電極を形成することか
ら、水平転送レジスタの下層のポリシリコンまたはシリ
サイドの転送電極を用いてセルフアラインによる水平転
送レジスタのバリア層を形成することができ、水平転送
レジスタの転送効率を容易に向上することが可能とな
る。
Further, according to the manufacturing method of the present invention, when the transfer electrode having the single-layer structure of the vertical transfer register and the transfer electrode having the two-layer structure of the horizontal transfer register are manufactured, the transfer electrode in the lower layer of the horizontal transfer register is It is made of silicon or silicide, and the transfer electrode of the vertical transfer register and the transfer electrode of the upper layer of the horizontal transfer register are formed on the upper layer, so that the self-alignment is performed by using the transfer electrode of the lower layer of polysilicon or the silicide of the horizontal transfer register. It is possible to form the barrier layer of the horizontal transfer register by the above, and it is possible to easily improve the transfer efficiency of the horizontal transfer register.

【0010】[0010]

【発明の実施の形態】以下、本発明による固体撮像素子
及びその製造方法の実施の形態例について説明する。な
お、以下に説明する実施の形態は、本発明の好適な具体
例であり、技術的に好ましい種々の限定が付されている
が、本発明の範囲は、以下の説明において、特に本発明
を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限定さ
れないものとする。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of a solid-state image sensor and a method of manufacturing the same according to the present invention will be described below. The embodiments described below are preferred specific examples of the present invention, and various technically preferable limitations are given. However, the scope of the present invention is not limited to the present invention in the following description. Unless otherwise stated, the present invention is not limited to these embodiments.

【0011】図1は、本発明の実施の形態による固体撮
像素子の一例を示す概略平面図である。この固体撮像素
子は、2次元イメージセンサとして構成されており、被
写体を撮像する撮像部100と、この撮像部100によ
る撮像信号を外部に出力する出力部200とを有する。
撮像部100は、垂直(V)方向と水平(H)方向の2
次元マトリクス状に配列された多数の単位画素(ユニッ
トセル)を構成するフォトセンサ110と、垂直方向の
各フォトセンサ列毎に配置され、各フォトセンサ110
の信号電荷を垂直方向に転送する複数の垂直転送レジス
タ120とを有している。また、撮像部100の側部に
は、各垂直転送レジスタ120から転送されてきた信号
電荷を水平方向に転送する水平転送レジスタ130が配
置され、この水平転送レジスタ130の終端部に出力部
200が設けられている。また、撮像部100の上面に
は、図示しないオンチップレンズ(OCL)やカラーフ
ィルタ等が配置され、各フォトセンサ110の受光部に
対する光の入射を制御している。
FIG. 1 is a schematic plan view showing an example of a solid-state image pickup device according to an embodiment of the present invention. The solid-state image sensor is configured as a two-dimensional image sensor, and has an image pickup unit 100 that picks up an image of a subject and an output unit 200 that outputs an image pickup signal from the image pickup unit 100 to the outside.
The image pickup unit 100 has a vertical (V) direction and a horizontal (H) direction.
Photosensors 110 that form a large number of unit pixels (unit cells) arranged in a three-dimensional matrix, and are arranged for each photosensor column in the vertical direction.
And a plurality of vertical transfer registers 120 for vertically transferring the signal charges of. In addition, a horizontal transfer register 130 that horizontally transfers the signal charges transferred from each vertical transfer register 120 is arranged on the side of the imaging unit 100, and the output unit 200 is provided at the end of the horizontal transfer register 130. It is provided. Further, an on-chip lens (OCL), a color filter, etc., which are not shown, are arranged on the upper surface of the image pickup unit 100, and control the incidence of light on the light receiving unit of each photosensor 110.

【0012】このような固体撮像素子では、フォトセン
サ110によって蓄積された信号電荷を読み出しゲート
(図示せず)を介して垂直転送レジスタ120に読み出
し、この信号電荷を垂直方向に順次転送する。そして、
この垂直転送レジスタ120から転送された信号電荷を
水平転送レジスタ130に順次読み出し、これを水平方
向に順次転送して出力部200に送る。出力部200で
は、水平転送レジスタ130によって転送されてきた信
号電荷を電圧信号に変換して出力する。
In such a solid-state image pickup device, the signal charges accumulated by the photosensor 110 are read out to the vertical transfer register 120 via a read gate (not shown), and the signal charges are sequentially transferred in the vertical direction. And
The signal charges transferred from the vertical transfer register 120 are sequentially read out to the horizontal transfer register 130, which are sequentially transferred in the horizontal direction and sent to the output unit 200. The output unit 200 converts the signal charge transferred by the horizontal transfer register 130 into a voltage signal and outputs the voltage signal.

【0013】図2は、本例における垂直転送レジスタ1
20の構造を示す断面図であり、図1のA−A線断面を
示している。また、図3は、垂直転送レジスタ120の
転送電極122の形状を示す平面図である。この垂直転
送レジスタ120は埋め込みCCD構造を有し、n型S
i基板10内にp型ウエル領域20を形成し、その上層
に信号電荷を転送するチャネル層としてn型層30を設
けたものである。そして、このチャネル層の上面に絶縁
膜40を介して単層構造のメタル電極よりなる転送電極
122を設け、この転送電極122に垂直転送クロック
を供給してチャネル層のゲート電圧を制御することによ
り、信号電荷の転送を行う。本例の転送電極122は、
例えばタングステン(W)によって形成されており、図
3に示すように、フォトセンサの受光部110Aを避け
るようなパターンに形成され、信号電荷の転送方向
(V)に重複しない状態で設けられている。なお、垂直
転送レジスタ120のn型層30には、各転送電極12
2の間隙部分に、転送電極がないことによる電荷溜り
(いわゆるディップ)を打ち消すためのポテンシャル調
整用に、ボロン等の不純物をイオン注入したp−領域3
2が設けられている。
FIG. 2 shows the vertical transfer register 1 in this example.
It is sectional drawing which shows the structure of 20, and has shown the AA line cross section of FIG. Further, FIG. 3 is a plan view showing the shape of the transfer electrode 122 of the vertical transfer register 120. The vertical transfer register 120 has an embedded CCD structure, and has an n-type S
The p-type well region 20 is formed in the i-substrate 10, and the n-type layer 30 is provided on the p-type well region 20 as a channel layer for transferring signal charges. Then, a transfer electrode 122 made of a metal electrode having a single-layer structure is provided on the upper surface of the channel layer via an insulating film 40, and a vertical transfer clock is supplied to the transfer electrode 122 to control the gate voltage of the channel layer. , Transfer signal charges. The transfer electrode 122 of this example is
For example, it is formed of tungsten (W), is formed in a pattern that avoids the light receiving portion 110A of the photosensor as shown in FIG. 3, and is provided so as not to overlap in the signal charge transfer direction (V). . It should be noted that each of the transfer electrodes 12 is formed on the n-type layer 30 of the vertical transfer register 120.
The p- region 3 in which impurities such as boron are ion-implanted for potential adjustment for canceling charge accumulation (so-called dip) due to the absence of transfer electrodes in the gap portion 2
Two are provided.

【0014】図4は、本例における水平転送レジスタ1
30の各電極製造工程における積層構造を示す断面図で
あり、図1のB−B線断面を示している。この水平転送
レジスタ130も垂直転送レジスタ120と同様に埋め
込みCCD構造を有し、n型Si基板10内にp型ウエ
ル領域20を形成し、その上層に信号電荷を転送するチ
ャネル層としてn型層30を設けたものである。なお、
p型ウエル領域20及びn型層30は、垂直転送レジス
タ120と水平転送レジスタ130で共通のものであっ
ても、共通のものであってもよい。そして、この水平転
送レジスタ130は、チャネル層の上に絶縁膜40を介
して2層構造で転送電極を設けたものであり、ポリシリ
コン電極よりなる下層転送電極132と、メタル電極よ
りなる上層転送電極133を設け、これら転送電極13
2、133に水平転送クロックを供給してチャネル層の
ゲート電圧を制御することにより、信号電荷の転送を行
う。
FIG. 4 shows the horizontal transfer register 1 in this example.
It is sectional drawing which shows the laminated structure in each electrode manufacturing process of 30, and has shown the BB sectional view of FIG. Like the vertical transfer register 120, the horizontal transfer register 130 also has a buried CCD structure, forms the p-type well region 20 in the n-type Si substrate 10, and has an n-type layer as a channel layer for transferring signal charges thereabove. 30 is provided. In addition,
The p-type well region 20 and the n-type layer 30 may be common to the vertical transfer register 120 and the horizontal transfer register 130, or may be common. The horizontal transfer register 130 has a transfer electrode having a two-layer structure provided on the channel layer with the insulating film 40 interposed therebetween. The lower transfer electrode 132 is made of a polysilicon electrode and the upper layer transfer is made of a metal electrode. An electrode 133 is provided, and these transfer electrodes 13
A signal charge is transferred by supplying a horizontal transfer clock to 2 and 133 to control the gate voltage of the channel layer.

【0015】下層転送電極132はポリシリコン膜より
なり、上層転送電極133は上述した垂直転送レジスタ
120の転送電極122と共通のタングステン(W)に
よって形成され、共通の工程で形成されている。また、
水平転送レジスタ130の下層転送電極132は、チャ
ネル層の信号電荷を蓄積する各ストレージ部に対応して
配置され、上層転送電極133は、各ストレージ部に蓄
積された信号電荷を次のストレージ部に転送するトラン
スファ部に対応して配置されている。また、トランスフ
ァ部の上層には、p型の不純物によりバリア層134が
形成されている。このバリア層134は、下層転送電極
132のポリシリコン膜をマスクとしたセルフアライン
によってボロン等の不純物をイオン注入されたものであ
る。
The lower transfer electrode 132 is made of a polysilicon film, and the upper transfer electrode 133 is formed of tungsten (W) common to the transfer electrode 122 of the vertical transfer register 120 described above, and is formed in a common process. Also,
The lower layer transfer electrode 132 of the horizontal transfer register 130 is arranged corresponding to each storage unit that stores the signal charge of the channel layer, and the upper layer transfer electrode 133 transfers the signal charge stored in each storage unit to the next storage unit. It is arranged corresponding to the transfer part to be transferred. A barrier layer 134 is formed of p-type impurities in the upper layer of the transfer portion. The barrier layer 134 is one in which impurities such as boron are ion-implanted by self-alignment using the polysilicon film of the lower layer transfer electrode 132 as a mask.

【0016】次に、以上のような垂直転送レジスタ12
0及び水平転送レジスタ130の製造工程について説明
する。まず、Si基板10にフォトセンサ110や各レ
ジスタ120、130のチャネル層等を作製後、絶縁膜
40を形成し、その上層に、図4(A)に示すように、
ポリシリコン膜による水平転送レジスタ130の下層転
送電極132を形成する。次に、この下層転送電極13
2のセルフアラインによってボロン等をイオン注入し、
バリア層134を形成する。次に、図4(B)に示すよ
うに、その上層に下層転送電極132の熱酸化等によっ
てポリシリコン酸化膜140を設け、図2及び図4
(C)に示すように、垂直転送レジスタ120の転送電
極122と水平転送レジスタ130の上層転送電極13
3を同時工程によって形成する。なお、水平転送レジス
タ130の上層転送電極133は、下層転送電極132
に対して一部重なるように形成され、水平転送レジスタ
130の転送効率を向上するものである。
Next, the vertical transfer register 12 as described above
The manufacturing process of 0 and the horizontal transfer register 130 will be described. First, after forming the photosensor 110 and the channel layers of the respective resistors 120 and 130 on the Si substrate 10, the insulating film 40 is formed, and as shown in FIG.
A lower transfer electrode 132 of the horizontal transfer register 130 is formed of a polysilicon film. Next, this lower layer transfer electrode 13
Boron etc. are ion-implanted by 2 self-alignment,
The barrier layer 134 is formed. Next, as shown in FIG. 4B, a polysilicon oxide film 140 is provided on the upper layer of the lower layer transfer electrode 132 by thermal oxidation or the like.
As shown in (C), the transfer electrode 122 of the vertical transfer register 120 and the upper layer transfer electrode 13 of the horizontal transfer register 130.
3 is formed by a simultaneous process. The upper layer transfer electrode 133 of the horizontal transfer register 130 is the lower layer transfer electrode 132.
Are formed so as to partially overlap with each other, and improve the transfer efficiency of the horizontal transfer register 130.

【0017】以上のような本例の固体撮像素子において
は、以下のような効果を得ることが可能である。 (1)タングステンの抵抗率はポリシリコンの抵抗率よ
りも1桁以上小さいため、垂直転送レジスタの転送電極
を単層構造としても十分な転送特性を得ることができ、
撮像部における画素間の幅を従来と同等か、それ以下に
抑えることが可能となる。 (2)タングステンのメタル電極の形成後は、酸化等の
熱処理を行う必要がないので、白点現象等の画質悪化を
抑えることが可能となる。 (3)撮像部における垂直転送レジスタの転送電極の高
さを低減できるため、その上層に設けられるオンチップ
レンズの集光効率が改善し、受光感度を向上することが
可能となる。 (4)水平転送レジスタにおいては、バリア層のイオン
注入をセルフアラインで形成でき、水平転送効率の低下
を防止できる。 (5)水平転送レジスタのストレージ部の転送電極より
トランスファ部の転送電極の方が抵抗が小さいので、ス
トレージ部よりトランスファ部の方が先に立ち上がり、
さらに転送効率を改善できる。
In the solid-state image pickup device of the present example as described above, the following effects can be obtained. (1) Since the resistivity of tungsten is smaller than that of polysilicon by one digit or more, sufficient transfer characteristics can be obtained even if the transfer electrode of the vertical transfer register has a single layer structure.
It is possible to suppress the width between pixels in the imaging unit to be equal to or smaller than the conventional one. (2) Since it is not necessary to perform heat treatment such as oxidation after forming the metal electrode of tungsten, it is possible to suppress deterioration of image quality such as a white spot phenomenon. (3) Since the height of the transfer electrode of the vertical transfer register in the image pickup section can be reduced, the light collection efficiency of the on-chip lens provided in the upper layer can be improved and the light receiving sensitivity can be improved. (4) In the horizontal transfer register, the ion implantation of the barrier layer can be formed by self-alignment, and a decrease in horizontal transfer efficiency can be prevented. (5) Since the transfer electrode of the transfer unit has a lower resistance than the transfer electrode of the storage unit of the horizontal transfer register, the transfer unit rises earlier than the storage unit,
Further, the transfer efficiency can be improved.

【0018】なお、以上の例では、水平転送レジスタの
下層転送電極として、ポリシリコンを用いたが、その代
わりにタングステン等のシリサイドを用いても良い。ま
た、垂直転送レジスタの転送電極及び水平転送レジスタ
の上層転送電極としては、タングステンのメタル電極を
用いたが、その他にもMo等のメタル電極を用いてもよ
く、さらにポリシリコンやシリサイドを用いることも可
能である。
Although polysilicon is used as the lower layer transfer electrode of the horizontal transfer register in the above example, silicide such as tungsten may be used instead. Further, although the metal electrode of tungsten is used as the transfer electrode of the vertical transfer register and the upper transfer electrode of the horizontal transfer register, a metal electrode such as Mo may be used, and polysilicon or silicide may be used. Is also possible.

【0019】[0019]

【発明の効果】以上説明したように本発明の固体撮像素
子では、垂直転送レジスタの転送電極を単層構造とし、
水平転送レジスタの転送電極を下層の転送電極と上層の
転送電極よりなる2層構造とし、少なくとも水平転送レ
ジスタの下層の転送電極をポリシリコン電極またはシリ
サイド電極より形成するようにした。このため、撮像部
内に配置される垂直転送レジスタでは単層で薄型の転送
電極によって薄膜化や微細化が可能となり、水平転送レ
ジスタでは、2層構造の転送電極によって高い転送効率
を確保でき、高速駆動が可能となる。また、水平転送レ
ジスタの下層の転送電極をポリシリコン電極またはシリ
サイド電極としたことで、この下層の転送電極を用いて
セルフアラインによる不純物添加によるバリア層の形成
を行うことができ、水平転送レジスタの転送効率の向上
に寄与できる。
As described above, in the solid-state image pickup device of the present invention, the transfer electrode of the vertical transfer register has a single layer structure,
The transfer electrode of the horizontal transfer register has a two-layer structure including a lower transfer electrode and an upper transfer electrode, and at least the lower transfer electrode of the horizontal transfer register is formed of a polysilicon electrode or a silicide electrode. Therefore, in the vertical transfer register arranged in the image pickup unit, thinning and miniaturization can be performed by the single-layer thin transfer electrode, and in the horizontal transfer register, the high transfer efficiency can be ensured by the transfer electrode having the two-layer structure and the high speed. It becomes possible to drive. Further, since the lower transfer electrode of the horizontal transfer register is a polysilicon electrode or a silicide electrode, the lower transfer electrode can be used to form a barrier layer by adding impurities by self-alignment. It can contribute to the improvement of transfer efficiency.

【0020】また、本発明の製造方法では、垂直転送レ
ジスタの単層構造の転送電極と水平転送レジスタの2層
構造の転送電極とを作製する場合に、水平転送レジスタ
の下層の転送電極をポリシリコンまたはシリサイドによ
って形成し、その上層に、垂直転送レジスタの転送電極
と水平転送レジスタの上層の転送電極を形成するように
した。このため、水平転送レジスタの下層のポリシリコ
ンまたはシリサイドの転送電極を用いてセルフアライン
による水平転送レジスタのバリア層を形成することがで
き、水平転送レジスタの転送効率を容易に向上すること
が可能となる。
Further, according to the manufacturing method of the present invention, when the transfer electrode having a single-layer structure of the vertical transfer register and the transfer electrode having a two-layer structure of the horizontal transfer register are manufactured, the transfer electrode in the lower layer of the horizontal transfer register is made of poly. It is formed of silicon or silicide, and the transfer electrode of the vertical transfer register and the transfer electrode of the upper layer of the horizontal transfer register are formed on the upper layer. Therefore, it is possible to form the barrier layer of the horizontal transfer register by self-alignment by using the polysilicon or silicide transfer electrode below the horizontal transfer register, and it is possible to easily improve the transfer efficiency of the horizontal transfer register. Become.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の実施の形態による固体撮像素子の一例
を示す概略平面図である。
FIG. 1 is a schematic plan view showing an example of a solid-state image sensor according to an embodiment of the present invention.

【図2】図1に示す固体撮像素子の垂直転送レジスタの
構造を示す断面図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing the structure of a vertical transfer register of the solid-state image sensor shown in FIG.

【図3】図2に示す垂直転送レジスタの転送電極の形状
を示す平面図である。
3 is a plan view showing a shape of a transfer electrode of the vertical transfer register shown in FIG.

【図4】図1に示す固体撮像素子の水平転送レジスタの
各電極製造工程における積層構造を示す断面図である。
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a laminated structure in each electrode manufacturing process of the horizontal transfer register of the solid-state imaging device shown in FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10……n型Si基板、20……p型ウエル領域、30
……n型層、40……絶縁膜、100……撮像部、11
0……フォトセンサ、110A……受光部、120……
垂直転送レジスタ、122……転送電極、130……水
平転送レジスタ、132……下層転送電極、133……
上層転送電極、134……バリア層、140……ポリシ
リコン酸化膜、200……出力部。
10 ... n-type Si substrate, 20 ... p-type well region, 30
... n-type layer, 40 ... insulating film, 100 ... imaging section, 11
0 ... Photo sensor, 110A ... Light receiving part, 120 ...
Vertical transfer register, 122 ... Transfer electrode, 130 ... Horizontal transfer register, 132 ... Lower layer transfer electrode, 133 ...
Upper transfer electrode, 134 ... Barrier layer, 140 ... Polysilicon oxide film, 200 ... Output section.

Claims (11)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 2次元マトリクス状に配列されたフォト
センサと、前記フォトセンサの信号電荷を垂直方向に転
送する複数の垂直転送レジスタと、前記垂直転送レジス
タから転送された信号電荷を出力部に転送する水平転送
レジスタとを備えた固体撮像素子において、 前記垂直転送レジスタは単層構造の転送電極を有し、前
記水平転送レジスタは下層の転送電極と上層の転送電極
よりなる2層構造の転送電極を有し、 少なくとも前記水平転送レジスタの下層の転送電極がポ
リシリコン電極またはシリサイド電極より形成されてい
る、 ことを特徴とする固体撮像素子。
1. Photosensors arranged in a two-dimensional matrix, a plurality of vertical transfer registers for vertically transferring signal charges of the photosensors, and signal charges transferred from the vertical transfer registers to an output section. In a solid-state imaging device having a horizontal transfer register for transferring, the vertical transfer register has a transfer electrode having a single-layer structure, and the horizontal transfer register has a transfer structure having a two-layer structure including a lower-layer transfer electrode and an upper-layer transfer electrode. A solid-state imaging device having an electrode, wherein at least a transfer electrode in a lower layer of the horizontal transfer register is formed of a polysilicon electrode or a silicide electrode.
【請求項2】 前記垂直転送レジスタの転送電極がメタ
ル電極よりなることを特徴とする請求項1記載の固体撮
像素子。
2. The solid-state image pickup device according to claim 1, wherein a transfer electrode of the vertical transfer register is made of a metal electrode.
【請求項3】 前記垂直転送レジスタの転送電極がポリ
シリコン電極またはシリサイド電極よりなることを特徴
とする請求項1記載の固体撮像素子。
3. The solid-state imaging device according to claim 1, wherein the transfer electrode of the vertical transfer register is made of a polysilicon electrode or a silicide electrode.
【請求項4】 前記水平転送レジスタの上層の転送電極
がメタル電極よりなることを特徴とする請求項1記載の
固体撮像素子。
4. The solid-state imaging device according to claim 1, wherein the transfer electrode in the upper layer of the horizontal transfer register is made of a metal electrode.
【請求項5】 前記水平転送レジスタの上層の転送電極
がポリシリコン電極またはシリサイド電極よりなること
を特徴とする請求項1記載の固体撮像素子。
5. The solid-state imaging device according to claim 1, wherein the transfer electrode in the upper layer of the horizontal transfer register is made of a polysilicon electrode or a silicide electrode.
【請求項6】 前記垂直転送レジスタの転送電極と前記
水平転送レジスタの上層の転送電極が同層のメタル電極
で形成されていることを特徴とする請求項1記載の固体
撮像素子。
6. The solid-state image sensor according to claim 1, wherein the transfer electrode of the vertical transfer register and the transfer electrode of the upper layer of the horizontal transfer register are formed of metal electrodes in the same layer.
【請求項7】 前記水平転送レジスタは、下層の転送電
極のセルフアラインによってトランスファ部のバリア層
が形成されていることを特徴とする請求項1記載の固体
撮像素子。
7. The solid-state image sensor according to claim 1, wherein the horizontal transfer register has a barrier layer of a transfer portion formed by self-alignment of a lower transfer electrode.
【請求項8】 垂直方向と水平方向の2次元マトリクス
状に配列されたフォトセンサと、前記フォトセンサの信
号電荷を垂直方向に転送する複数の垂直転送レジスタ
と、前記垂直転送レジスタから転送された信号電荷を出
力部に転送する水平転送レジスタとを備えた固体撮像素
子の製造方法において、 前記水平転送レジスタの2層構造の転送電極を構成する
下層の転送電極をポリシリコンまたはシリサイドによっ
て形成する工程と、 前記垂直転送レジスタの単層構造の転送電極と前記水平
転送レジスタの2層構造の転送電極を構成する上層の転
送電極とを形成する工程と、 を有することを特徴とする固体撮像素子の製造方法。
8. Photosensors arranged in a two-dimensional matrix in the vertical and horizontal directions, a plurality of vertical transfer registers for transferring signal charges of the photosensors in the vertical direction, and a plurality of vertical transfer registers transferred from the vertical transfer registers. A method of manufacturing a solid-state imaging device, comprising: a horizontal transfer register that transfers signal charges to an output section, wherein a lower transfer electrode that constitutes a transfer electrode having a two-layer structure of the horizontal transfer register is formed of polysilicon or silicide. And a step of forming a single-layered transfer electrode of the vertical transfer register and an upper-layered transfer electrode that constitutes a two-layered transfer electrode of the horizontal transfer register. Production method.
【請求項9】 前記垂直転送レジスタの単層構造の転送
電極と前記水平転送レジスタの2層構造の転送電極を構
成する上層の転送電極とをメタル電極によって形成する
ことを特徴とする請求項8記載の固体撮像素子の製造方
法。
9. A transfer electrode having a single-layer structure of the vertical transfer register and an upper-layer transfer electrode forming a transfer electrode having a two-layer structure of the horizontal transfer register are formed by metal electrodes. A method for manufacturing the solid-state imaging device according to claim 1.
【請求項10】 前記水平転送レジスタのトランスファ
部のバリア層を前記下層の転送電極のセルフアラインに
よって形成する工程を有することを特徴とする請求項8
記載の固体撮像素子の製造方法。
10. The method according to claim 8, further comprising a step of forming a barrier layer of a transfer portion of the horizontal transfer register by self-alignment of the transfer electrode of the lower layer.
A method for manufacturing the solid-state imaging device according to claim 1.
【請求項11】 前記水平転送レジスタの下層の転送電
極の熱酸化によって上層の転送電極との間の絶縁膜を形
成することを特徴とする請求項8記載の固体撮像素子の
製造方法。
11. The method of manufacturing a solid-state image sensor according to claim 8, wherein an insulating film between the lower transfer electrode of the horizontal transfer register and the upper transfer electrode is formed by thermal oxidation.
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