JP2531435B2 - 固体撮像装置及びその製造方法 - Google Patents

固体撮像装置及びその製造方法

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JP2531435B2 JP5133761A JP13376193A JP2531435B2 JP 2531435 B2 JP2531435 B2 JP 2531435B2 JP 5133761 A JP5133761 A JP 5133761A JP 13376193 A JP13376193 A JP 13376193A JP 2531435 B2 JP2531435 B2 JP 2531435B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、固体撮像装置及びその
製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】固体撮像装置は光電変換部において光電
変換され、蓄積された電荷を一定期間ごとに電荷転送レ
ジスタ部に読みだし、それを順次出力部に転送し、出力
部で電気信号に変換して外部に出力する装置である。
【0003】図6は従来の2次元CCD型の固体撮像装
置の平面図、図7(a)は図6のA−A線断面図、図7
(b)は図6のB−B線断面図である。
【0004】この従来例について、その製造工程に沿っ
て説明する。
【0005】まず、N型シリコン基板1の表面部に選択
的にP型ウェル層2を形成する。続いて光電変換部のN
型拡散層3、電荷転送部のN型埋込チャネル4、電荷読
出部のP型拡散層5及び素子分離部のチャネルストッパ
6をそれぞれリソグラフィ技術及びイオン注入技術を用
いて形成する。
【0006】次に、基板表面を熱酸化し、第1のゲート
絶縁膜7を形成し、その上部に減圧CVD法により、多
結晶シリコン膜を400nm堆積し、これをフォトリソ
グラフィ技術及びドライエッチング法を適用して、転送
ゲート電極8−1および転送電極配線15を形成する。
【0007】次に、転送ゲート電極8−1及び転送ゲー
ト電極配線15をマスクとして第1のゲート絶縁膜7を
エッチング除去し、新たに熱酸化を行って第2のゲート
絶縁膜9を形成した後、再び多結晶シリコン膜を400
nm堆積し、パターニングして転送ゲート電極8−2お
よび転送電極配線10を形成する。
【0008】さらに、層間絶縁膜11を形成した後、転
送電極配線10,15の端部上にコンタクトホール(図
示せず)を開口し、アルミニウム膜をスパッタ法を用い
て蒸着し、N型拡散層3上部に開口17を有する遮光膜
12および転送電極配線10,15にそれぞれ転送パル
スを供給する金属膜配線(図示せず)を形成する。
【0009】最後に、透明高分子樹脂をスピンコート法
により塗布し、熱硬化させることにより平坦化層13を
形成した後、感光性高分子樹脂を同じくスピンコート法
により塗布し、フォトリソグラフィ技術を用いてパター
ニングし、熱処理することで軟化させ、マイクロレンズ
14を形成する。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の固体撮
像装置では電荷転送部に光が漏れ込む現象であるスミア
を低減するために遮光膜12が転送ゲート電極及び電送
電極配線を完全に覆うように形成されている。各画素列
の対応する転送ゲート電極は行方向に転送電極配線によ
り接続されているので、これらの転送電極配線へ転送パ
ルスを供給する金属膜配線から離れているチップ中央付
近で転送パルスになまりが生じ、電気的特性劣化が生じ
るのを防ぐため、多結晶シリコン膜の厚さはあまり薄く
できない。例えば、受光サイズ1/2インチ、画素数4
0万個程度の固体撮像装置においては、転送パルスがな
まらないための転送電極配線の層抵抗として40Ω/□
程度が限界であり、これを実現するには400nm程度
の多結晶シリコン膜が必要となる。
【0011】しかしながら、転送ゲート電極8−2がN
型拡散層3の上方へ張り出しているので、400nm程
度の厚さであってもその段差部で被覆形状が悪くなり、
図8に示す従来の固体撮像装置における集光状態を示す
断面図のようにマイクロレンズアレイを用いても完全に
遮光開口部に光が集光できなく、マイクロレンズで屈折
した光の一部が遮光膜12で反射もしくは吸収してしま
うため、感度が低くなっているという問題があった。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明の固体撮像装置
は、複数の光電変換素子からなる光電変換素子列および
前記光電変換素子毎に複数の転送ゲート電極を設けてな
る垂直転送レジスタからなる画素列を複数並列して配置
し、前記各画素列の対応する転送ゲート電極どうしを行
方向に接続し、各行の光電変換素子あたり複数ある転送
電極配線のそれぞれが互いに絶縁されて積層されて集積
した半導体チップを層間絶縁膜を介して前記光電変換素
子の上部にそれぞれ開口が設けられた遮光膜で被覆する
CCD方式の固体撮像装置において、前記各転送電極配
線は、前記各転送電極配線上に積層される転送ゲート電
極と同一材質で且つ転送ゲート電極より厚い導電膜から
なる。
【0013】また、本発明の固体撮像装置の製造方法
は、半導体基板表面の所定領域にゲート絶縁膜を形成
し、前記ゲート絶縁膜を第1の導電性膜で被覆しパター
ニングして第1の転送電極配線層を形成する工程と、前
記第1の導電性膜と同一材質の第2の導電性膜を全面に
堆積しパターニングすることにより、前記第1の転送電
極配線層に積層されてともに転送電極配線を構成する第
2の転送電極配線層および前記第2の転送電極配線層か
ら列方向に張り出した転送ゲート電極を形成する工程
と、しかる後に層間絶縁膜を堆積し、所定領域に開口を
有する遮光膜を形成する工程とを有するというものであ
る。
【0014】
【実施例】図1は本発明の一実施例のCCD型の固体撮
像装置を示す平面図、図2(a)は図1のA−A線断面
図、図2(b)は図1のB−B線断面図である。
【0015】N型シリコン基板1の表面部にP型ウェル
層2が選択的に形成されている。P型ウェル層2の表面
部に選択的にN型埋込チャネル4が形成されている。N
型埋込チャネル層4と平行してフォトダイオードのN型
拡散層3が列状に配置されている。N型拡散層3とN型
埋込みチャネル4との間には電荷読出部のP型拡散層5
が形成されている。6はN型拡散層3,N型埋込チャネ
ル4等を絶縁分離するP+ 型のチャネルストッパであ
る。
【0016】N型埋込チャネル4上には第1のゲート酸
化膜7を介して転送ゲート電極8−1Aが各N型拡散層
3に対応して一つ宛設けられ、各画素列の転送ゲート電
極8−1Aは行方向に転送電極配線15Aにより相互に
連結されている。転送電極配線15Aは約400nmの
厚さの多結晶シリコンで構成され、転送ゲート電極8−
1Aは約150nmの厚さの多結晶シリコン膜で構成さ
れている。同様に、N型埋込チャネル4上にはまた第2
のゲート酸化膜9を介して転送ゲート電極8−2A(厚
さ約150nmの多結晶シリコン膜)が各N型拡散層3
に対応して一つ宛形成され、各画素列の転送ゲート電極
8−2Aは行方向に転送電極配線10A(厚さ約400
nmの多結晶シリコン膜)により相互に連結されてい
る。図6に示した従来例との相違点は転送電極配線の厚
さが転送ゲート電極より厚くなっていることである。
【0017】次に、この実施例の製造方法について説明
する。
【0018】まず、図3(a)に示すように、N型シリ
コン基板1の表面部に選択的にP型ウェル層2を形成す
る。続いて図3(b)に示すように、光電変換部のN型
拡散層(図2(b)の3)、電荷転送部のN型埋込チャ
ネル4、電荷読出部のP型拡散層(図2(b)の5)及
び素子分離用のチャネルストッパ(図2(b)の6)を
それぞれ形成する。
【0019】次に、基板表面を熱酸化し、図3(c)に
示すように、第1のゲート酸化膜7を形成し、その上部
に減圧CVD法により、多結晶シリコン膜を250nm
堆積し、これをフォトリソグラフィ技術及びウェットエ
ッチング法を適用して、転送ゲート電極8−1Aを行方
向に接続する転送電極配線を形成するため第1の転送電
極配線層15aを形成する。
【0020】続いて、減圧CVD法により、図3(d)
に示すように、再度多結晶シリコン膜16を150nm
堆積する。これをフォトリソグラフィ技術及びドライエ
ッチング法を適用して、図4(a)に示すように、第1
の転送電極配線層15aを被覆する第2の転送電極配線
層15bと列方向に長方形状に張り出した転送ゲート電
極8−1Aとを形成する。次に、図4(b)に示すよう
に、2層膜構成の転送電極配線15Aおよび転送ゲート
電極8−1Aをマスクとして第1のゲート酸化膜7をエ
ッチング除去し、新たに熱酸化を行って第2のゲート酸
化膜9を形成した後、第1の多結晶シリコン電極(15
A,8−1A)を形成したのと同様の2段階で形成する
手法を用いて、光電変換部(3)から電荷転送部(4)
への信号電荷の読出及び電荷転送を行うための第2の多
結晶シリコン電極(転送ゲート電極8−2Aおよび転送
電極配線10A)を形成する。
【0021】さらに、図2に示すように、層間絶縁膜1
1を形成した後、転送電極配線10A,15Aの端部上
にコンタクトホール(図示せず)を開口し、たとえばア
ルミニウム膜等をスパッタ法を用いて350nm蒸着
し、フォトリソグラフィ技術及びドライエッチング法を
適用して遮光膜12と転送電極配線10A,15Aにそ
れぞれ転送パルスを供給する金属膜配線(図示せず)を
形成する。
【0022】最後に、透明高分子樹脂をスピンコート法
により塗布し、熱硬化させることにより平坦化層13を
形成し、感光性高分子樹脂を同じくスピンコート法によ
り塗布し、フォトリソグラフィ技術を用いてパターニン
グし、熱処理することで軟化させ、マイクロレンズ14
を形成することにより、本発明の固体撮像装置が得られ
る。
【0023】転送電極配線10A,15Aを厚くして転
送パルスのなまりを防止しても、N型拡散層3上へ張り
出している転送ゲート電極8−2Aの厚さは薄くできる
ので、遮光膜12の開口17近傍での段差が小さくな
り、図5に示すように、マイクロレンズ14により集束
された光が遮光膜12の端部に当って反射されるのを防
止できる。つまり、集光可能角度θ1 は従来例における
θ2 より大きくできる。
【0024】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば転
送電極配線より転送ゲート電極の厚さを小さくすること
ができるので、転送パルスのなまりを防ぎかつ集光量を
増加させることができるので固体撮像装置の感度を一層
改善できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す平面図である。
【図2】図1のA−A線断面図(図2(a))およびB
−B線断面図(図2(b))である。
【図3】前述の一実施例の製造方法の説明のため(a)
〜(d)に分図して示す工程断面図である。
【図4】図3に対応する工程の次工程の説明のため
(a),(b)に分図して示す工程順断面図である。
【図5】前述の一実施例による集光量の改善を説明する
ための模式図である。
【図6】従来例を示す平面図である。
【図7】図6のA−A線断面図(図7(a))およびB
−B線断面図(図7(b))である。
【図8】従来例の問題点の説明のための模式図である。
【符号の説明】 1 N型シリコン基板 2 P型ウェル層 3 N型拡散層 4 N型埋込チャネル 5 P型拡散層 6 チャネルストッパ 7 第1のゲート酸化膜 8−1,8−1A 第1の多結晶シリコン電極(転送
ゲート電極) 8−2,8−2A 第2の多結晶シリコン電極(転送
ゲート電極) 9 第2のゲート酸化膜 10,10A 転送電極配線 11 層間絶縁膜 12 遮光膜 13 平坦化層 14 マイクロレンズ 15,15A 転送電極配線 16 多結晶シリコン膜 17 開口

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数の光電変換素子からなる光電変換素
    子列および前記光電変換素子毎に複数の転送ゲート電極
    を設けてなる垂直転送レジスタからなる画素列を複数並
    列して配置し、前記各画素列の対応する転送ゲート電極
    どうしを行方向に接続し、各行の光電変換素子あたり複
    数ある転送電極配線のそれぞれが互いに絶縁されて積層
    されて集積した半導体チップを、層間絶縁膜を介して前
    記光電変換素子の上部にそれぞれ開口が設けられた遮光
    膜で被覆するCCD方式の固体撮像装置において、前記
    各転送電極配線は、前記各転送電極配線上に積層される
    転送ゲート電極と同一材質で且つ転送ゲート電極より厚
    い導電膜からなることを特徴とするCCD方式の固体撮
    像装置。
  2. 【請求項2】 複数の光電変換素子からなる光電変換素
    子列および前記光電変換素子毎に複数の転送ゲート電極
    を設けてなる垂直転送レジスタからなる画素列を複数並
    列して配置し、前記各画素列の対応する転送ゲート電極
    どうしを行方向に接続し、各行の光電変換素子あたり複
    数ある転送電極配線のそれぞれが互いに絶縁されて積層
    されて集積した半導体チップを、層間絶縁膜を介して前
    記光電変換素子の上部にそれぞれ開口が設けられた遮光
    膜で被覆するCCD方式の固体撮像装置の製造方法にお
    いて、半導体基板表面にゲート絶縁膜を形成し、前記ゲ
    ート絶縁膜を第1の導電性膜で被覆しパターンニングし
    て第1の転送電極配線層を行方向に形成する工程と、前
    記第1の導電性膜と同一材質の第2の導電性膜を全面に
    堆積しパターンニングすることにより、前記第1の転送
    電極配線層に積層されてともに転送電極配線を構成する
    第2の転送電極配線層および前記第2の転送電極配線層
    から列方向に張り出した転送ゲート電極を形成する工程
    と、しかる後に層間絶縁膜を堆積し、所定領域に開口を
    設けた遮光膜を形成する工程とを有することを特徴とす
    る固体撮像装置の製造方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH07114275B2 (ja) * 1986-06-24 1995-12-06 日本電気株式会社 固体撮像装置
JPH07123161B2 (ja) * 1986-12-03 1995-12-25 三菱電機株式会社 固体撮像素子
JPS63127153U (ja) * 1987-02-12 1988-08-19

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