JP2009059857A - Ｃｃｄ型固体撮像素子及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】垂直電荷転送の高速化を図ることができるＣＣＤ型固体撮像素子及びその製造方法を提供する。
【解決手段】 半導体基板上に二次元アレイ状に形成された複数の画素と、画素列毎に該画素列に沿って形成された垂直電荷転送路と、該垂直電荷転送路を構成する垂直転送電極Ｖｉに対し絶縁層を介して積層され該垂直転送電極に垂直転送パルスを供給する複数のバスライン配線７―ｉと、各バスライン配線７―ｉの各々を該当する垂直転送電極Ｖｉに接続するコンタクト８とを備えるＣＣＤ型固体撮像素子において、全ての垂直転送電極Ｖｉのバスライン配線７―ｉ側の端部をバスライン配線７―ｉの全てと交差する位置まで延設すると共に、コンタクト８が形成された箇所と前記画素が形成された領域に対し反対側に隣接するバスライン配線７―ｉとの間で当該垂直転送電極を切断１２―ｉする。
【選択図】図１

Description

本発明はＣＣＤ（Charge Coupled Device）型固体撮像素子及びその製造方法に係り、特に、電荷転送電極とこの電荷転送電極に転送パルスを供給するバスラインとの接続部分の構成に関する。

図４は、一般的なＣＣＤ型固体撮像素子の表面模式図である。このＣＣＤ型固体撮像素子１は、半導体基板表面部に二次元アレイ状に形成された複数の画素（フォトダイオード：ＰＤ）２と、各画素列に沿って形成された垂直電荷転送路（ＶＣＣＤ）３と、垂直電荷転送路３を構成する転送電極Ｖ１〜Ｖ４のうち読出電極兼用電極と隣接画素との間に設けられたトランスファーゲート４と、各垂直電荷転送路３の転送方向端部に沿って設けられた水平電荷転送路（ＨＣＣＤ）５と、水平電荷転送路５の出力端部に設けられ転送されてきた信号電荷の電荷量に応じた電圧値信号を撮像画像信号として出力するアンプ６とを備える。

尚、「垂直」「水平」という用語を用いて説明したが、これは、半導体基板の表面に沿う「１方向」「この１方向に対して略垂直な方向」という意味に過ぎない。

各画素列毎の垂直電荷転送路（ＶＣＣＤ）３を構成する垂直転送電極Ｖ１〜Ｖ４は、水平方向に、各画素を避ける様にして連続して形成される。電極Ｖ１に転送パルスφＶ１を、電極Ｖ２に転送パルスφＶ２を、電極Ｖ３に転送パルスφＶ３を、電極Ｖ４に転送パルスφＶ４を印加できる構成になっている。

図４に示す例では、転送電極Ｖｉ（ｉ＝１〜４）を左方向に延出形成し、これらに交差するように、各転送パルスφＶｉ（ｉ＝１〜４）を印加するバスライン７―ｉを垂直方向に形成し、必要箇所でコンタクト８を設けてバスライン７―ｉと転送電極Ｖｉとの電気的に接続を図っている。

図５は、図４の要部上面図を示し、図６は、図５のＡ―Ａ’線位置における断面模式図である。転送電極Ｖｉは、半導体基板表面部に絶縁層９を介して敷設されるが、通常はポリシリコン膜で形成される。転送電極Ｖ１の上には絶縁層１０が積層され、その上がＣＭＰ（ケミカルメカニカルポリッシング）で平坦化され、その上に、アルミ配線でなるバスライン７―ｉがスパッタ等で積層される。

従来のＣＣＤ型固体撮像素子の転送電極Ｖｉとバスライン７―ｉとの接続部分では、図５に示す様に、転送電極Ｖ１はバスライン７―１を越える部分まで延設されるが、バスライン７―２には達しない様に形成され、転送電極Ｖ２はバスライン７―２を越える部分まで延設されるが、バスライン７―３には達しない様に形成され、転送電極Ｖ３はバスライン７―３を越える部分まで延設されるが、バスライン７―４には達しない様に形成され、転送電極Ｖ４はバスライン７―４を越える部分まで延設される。

尚、バスラインと転送電極の接続部の構造に関連する従来技術として、下記の特許文献１〜３等がある。

特開平６―２９６００８号公報 特開平９―３２６４８１号公報 特開平１１―１３５７６７号公報

アルミ（Ａｌ）膜をスパッタによって形成する場合、アルミはカバレッジが悪いため、その下地すなわち図６に示す絶縁層１０が平坦であるのが望ましい。しかし、絶縁層１０は、図４の画素２が設けられた領域に形成される図示しない層内レンズの形状を決める層と同一層であるため、完全に平坦にすることができない。

従って、従来は、絶縁層１０の平坦性はアルミ配線７―ｉが断線しない範囲に留め、その上にアルミ配線７―ｉをスパッタで形成している。このため、図６に示す例では、電極Ｖ１が設けられていない箇所が凹形状となり、この箇所でアルミ配線７―２が平坦にならなくなっている。

バスライン配線が図６に示す形状になると、絶縁層１０が完全な平坦になっている場合と比較してバスラインの実効的な配線長が長くなり、また、実効的な配線膜厚も凹所で薄くなる。従って、配線抵抗が大きくなり、配線の時定数が増大し、この結果、垂直電荷転送の高速化を妨げる要因になっている。

本発明の目的は、垂直電荷転送の高速化を図ることができるＣＣＤ型固体撮像素子及びその製造方法を提供することにある。

本発明のＣＣＤ型固体撮像素子の製造方法は、半導体基板上に二次元アレイ状に形成された複数の画素と、画素列毎に該画素列に沿って形成された垂直電荷転送路と、該垂直電荷転送路を構成する垂直転送電極に対し絶縁層を介して積層され該垂直転送電極に垂直転送パルスを供給する複数のバスライン配線と、各バスライン配線の各々を該当する前記垂直転送電極に接続するコンタクトとを備えるＣＣＤ型固体撮像素子の製造方法において、全ての前記垂直転送電極の前記バスライン配線側の端部を前記バスライン配線の全てと交差する位置まで延設すると共に、前記コンタクトが形成された箇所と前記画素が形成された領域に対し反対側に隣接する前記バスライン配線との間で当該垂直転送電極を切断したことを特徴とする。

本発明のＣＣＤ型固体撮像素子の製造方法は、前記切断した箇所の前記垂直転送電極の欠損部の中心位置と、該欠損部を挟んで設けられる２つの前記バスライン配線間の隙間の中心位置とが一致するように製造されることを特徴とする。

本発明のＣＣＤ型固体撮像素子の製造方法は、前記切断した箇所の前記垂直転送電極の欠損部の中心位置と、該欠損部を挟んで設けられる２つの前記バスライン配線間の隙間の中心位置とがずらして製造されることを特徴とする。

本発明のＣＣＤ型固体撮像素子は、上記のいずれかに記載の製造方法により製造されたことを特徴とする。

本発明によれば、バスライン配線の時定数の増大が抑制され、更に、垂直転送電極の時定数増大も抑制されるため、垂直転送の高速化を図ることが可能となる。

以下、本発明の一実施形態について、図面を参照して説明する。

図１は、本発明の第１実施形態に係るＣＣＤ型固体撮像素子の垂直転送電極と転送パルス印加用のバスラインとの接続部の構成図である。図４〜図６で説明した部材と同一部材には同一符号を付して説明する。

本実施形態に係るＣＣＤ型固体撮像素子では、バスライン７―ｉ（ｉ＝１〜４）と交差する箇所において、全ての転送電極Ｖｉ（ｉ＝１〜４）を、先ず図２に示す様に、全てのバスライン７―ｉと交差する位置まで延設している。

この図２の状態では、各バスライン７―ｉと交差する位置の全ての転送電極Ｖｉがバスライン７―ｉ下に存在し、図５，図６に示したような転送電極が存在しない凹所が無い状態になっている。従って、バスライン配線の時定数が増大することはない。

しかし、図２の状態は、各転送電極Ｖｉの長さが図５に示す状態より長くなっているため、転送電極Ｖｉ自体の時定数が図５の状態より増大してしまい、この結果、垂直電荷転送の高速化を妨げることになってしまう。

そこで、本実施形態のＣＣＤ型固体撮像素子では、図１に示す様に、バスライン７―１とバスライン７―２との間の隙間位置１１―１において、転送電極Ｖ１を欠損部１２―１で切断し、バスライン７―２とバスライン７―３との間の隙間位置１１―２において、転送電極Ｖ２を欠損部１２―２で切断し、バスライン７―３とバスライン７―４との間の隙間位置１１―３において、転送電極Ｖ３を欠損部１２―３で切断している。

この様にすることで、図１に示すＣＣＤ型固体撮像素子では、転送電極の時定数増大が抑制され、且つ、バスラインの時定数増大も抑制され、垂直電荷転送の高速化を図ることが可能となる。

尚、欠損部１２―ｉ（ｉ＝１〜３）は、電極Ｖｉをポリシリコン膜で形成した後、必要箇所をエッチングで切断して形成しても良く、また、電極Ｖｉを形成するときにマスクを使って必要箇所に欠損部１２―ｉが形成される様にしても良い。

図３は、本発明の第２実施形態に係るＣＣＤ型固体撮像素子の垂直転送電極と転送パルス印加用のバスラインとの接続部の構成図である。図１で説明した部材と同一部材には同一符号を付して説明する。

図１に示す実施形態では、電極Ｖｉの欠損部１２―ｉ（ｉ＝１〜３）の中心位置と、これより若干広いバスライン７―ｉ間の隙間１１―ｉの中心位置とが一致するように、即ち、欠損部１２―ｉの内部にバスライン７―ｉが入らないようにバスライン７―ｉが形成されている。

これに対し、図３に示す実施形態では、欠損部１２―ｉの中心位置と、バスライン間７―ｉ間の隙間の中心位置とがずれており、バスライン７―ｉの左側の側縁が欠損部１２―ｉの中央に架かる様にバスライン７―１が形成されている点が異なる。

図に示す４本のバスライン７―ｉは、アルミ膜を広い面積で形成した後、隙間位置１１―ｉ（ｉ＝１〜３）を、エッチングにより削成することで形成される。このエッチング時に、バスライン７―ｉの両側縁にエッチング残渣が発生する場合があり、この場合、エッチング残渣は、隙間を挟むバスラインのどちらか一方の近くに集中する傾向がある。このため、図３の構成にすると、エッチング残渣によってバスライン配線のショート（短絡）が発生しにくくなるという利点がある。

本発明に係るＣＣＤ型固体撮像素子は、垂直電荷転送の高速化を図ることができるため、多画素化の進展した固体撮像素子に適用すると有用である。

本発明の一実施形態に係るＣＣＤ型固体撮像素子の要部上面図である。 図１に示す実施形態の特徴部分を説明する要部上面図である。 図１に示す実施形態に代わる別実施形態に係るＣＣＤ型固体撮像素子の要部上面図である。 一般的なＣＣＤ型固体撮像素子の表面模式図である。 図４の左側部分の要部上面図である。 図５のＡ―Ａ’線位置の断面模式図である。

符号の説明

１ ＣＣＤ型固体撮像素子
２ 画素（ＰＤ）
３ 垂直電荷転送路（ＶＣＣＤ）
５ 水平電荷転送路（ＨＣＣＤ）
６ 出力アンプ
７―ｉ（ｉ＝１〜４） 転送パルス印加用のバスライン配線
８ コンタクト
１０ 絶縁層
１１―ｉ（ｉ＝１〜３） バスライン配線間の隙間
１２―ｉ（ｉ＝１〜３） 転送電極の欠損部
Ｖｉ（ｉ＝１〜４） 転送電極

Claims (4)

1. 半導体基板上に二次元アレイ状に形成された複数の画素と、画素列毎に該画素列に沿って形成された垂直電荷転送路と、該垂直電荷転送路を構成する垂直転送電極に対し絶縁層を介して積層され該垂直転送電極に垂直転送パルスを供給する複数のバスライン配線と、各バスライン配線の各々を該当する前記垂直転送電極に接続するコンタクトとを備えるＣＣＤ型固体撮像素子の製造方法において、全ての前記垂直転送電極の前記バスライン配線側の端部を前記バスライン配線の全てと交差する位置まで延設すると共に、前記コンタクトが形成された箇所と前記画素が形成された領域に対し反対側に隣接する前記バスライン配線との間で当該垂直転送電極を切断したことを特徴とするＣＣＤ型固体撮像素子の製造方法。
2. 前記切断した箇所の前記垂直転送電極の欠損部の中心位置と、該欠損部を挟んで設けられる２つの前記バスライン配線間の隙間の中心位置とが一致するように製造されることを特徴とする請求項１に記載のＣＣＤ型固体撮像素子の製造方法。
3. 前記切断した箇所の前記垂直転送電極の欠損部の中心位置と、該欠損部を挟んで設けられる２つの前記バスライン配線間の隙間の中心位置とがずらして製造されることを特徴とする請求項１に記載のＣＣＤ型固体撮像素子の製造方法。
4. 請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の製造方法により製造されたことを特徴とするＣＣＤ型固体撮像素子。

Images