JP2630407B2 - Charge-coupled device - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】 イ．産業上の利用分野 本発明は電荷結合素子、特にカラー用CCD（Charge Co
upled Device）に関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a charge-coupled device, in particular, a color CCD (Charge Co., Ltd.).
upled Device).
ロ．従来技術 従来のCCDは、第５図に示すように、主に受光部１と
蓄積部２とによって形成されているフレームトランスフ
ァ方式のものが知られている。こうしたCCDは、受光部
で発生した電荷を転送ゲート（電極）に電圧を印加して
駆動し、転送している。B. 2. Description of the Related Art As shown in FIG. 5, a conventional CCD of a frame transfer type mainly formed by a light receiving unit 1 and a storage unit 2 is known. In such a CCD, a charge generated in a light receiving section is driven by applying a voltage to a transfer gate (electrode) and transferred.
また、色分解機能のあるカラー用CCDが知られている
が、この一例として第６図に示すように、赤色光透過層
Ｒ、緑色光透過層Ｇ、青色光透過層Ｂを所定パターンに
ガラス基板３に形成してなるカラーフィルタ４をCCDチ
ップ５上に接着剤６を介して受光面に接着固定したもの
がある。このようなフィルタ４は一般に、CCDチップ５
とは別々に作製した後、パッケージング後に高精度のア
ライナーを用いて接着される。この際、CCD側のＰ型基
板７に形成した各ピクセル（画素）分離用のP+型チェン
ネルストッパ８に対し、フィルタ４側の遮光及びフィル
タ分離層９が個々に対応するように位置決めがなされ
る。CCD受光面には、基板７上にSiO2層10、ポリシリコ
ン転送電極11、SiO2保護層12が夫々形成されている。A color CCD having a color separation function is also known. As an example of this, as shown in FIG. 6, a red light transmitting layer R, a green light transmitting layer G, and a blue light transmitting layer B are formed into glass in a predetermined pattern. There is a type in which a color filter 4 formed on a substrate 3 is adhered and fixed to a light receiving surface via an adhesive 6 on a CCD chip 5. Such a filter 4 is generally a CCD chip 5
And then bonded using a high-precision aligner after packaging. At this time, the light blocking and filter separating layer 9 on the filter 4 side are positioned with respect to the P + type channel stopper 8 for separating each pixel (pixel) formed on the P type substrate 7 on the CCD side. You. On the CCD light receiving surface, an SiO 2 layer 10, a polysilicon transfer electrode 11, and an SiO 2 protection layer 12 are formed on a substrate 7, respectively.
しかしながら、フィルタとチップを接着すると、フィ
ルタとチップの間に空隙が生じてしまう。この結果、こ
の空隙の箇所での光漏れ等が生じたり、或いは製造工数
も増加したり、コストが増大してしまう。しかも、上記
の層９は通常クロムで形成するので、環境汚染等の問題
が生じる。However, when the filter and the chip are bonded, a gap is generated between the filter and the chip. As a result, light leakage or the like occurs at the space, the number of manufacturing steps increases, and the cost increases. Moreover, since the layer 9 is usually formed of chromium, problems such as environmental pollution occur.
これに対し、CCDチップ上にフィルタを直接的に作製
したオン・チップ・カラーフィルタが知られている。こ
のタイプのフィルタは、CCDチップ５の受光面にカラー
フィルタをCCD製造プロセス時に一体に作製したもので
ある。従って、第7A図のように、上記した保護層12上に
まず、チャンネルストッパ８に対応した遮光及びフィル
タ分離層19を形成し、この上に絶縁層13を介して各フィ
ルタ材15を被着する。このフィルタ材15は感光性樹脂
（例えばポジ型又はネガ型）からなっていて、第7A図に
示すように例えば赤色用としてのフィルタ材15に対し露
光マスク16により選択的に露光し、光17の照射された部
分をエッチングで除去し（ポジ型フィルタ材の場合）、
第7B図のように非露光部のみフィルタ層Ｒとして残す。
こうした工程を緑色用、青色用の各フィルタ材（順次被
着される。）について繰返せば、Ｒ、Ｇ、Ｂの各フィル
タ層が遮光層19で分離されたパターンのカラーフィルタ
をCCDチップに一体に形成することができる。On the other hand, an on-chip color filter in which a filter is directly formed on a CCD chip is known. In this type of filter, a color filter is integrally formed on the light receiving surface of the CCD chip 5 during the CCD manufacturing process. Therefore, as shown in FIG. 7A, first, a light-shielding and filter separating layer 19 corresponding to the channel stopper 8 is formed on the protective layer 12 described above, and each filter material 15 is applied thereon via an insulating layer 13. I do. The filter material 15 is made of a photosensitive resin (for example, a positive type or a negative type). As shown in FIG. Is removed by etching (in the case of a positive filter material),
As shown in FIG. 7B, only the unexposed portion is left as the filter layer R.
By repeating these steps for the green and blue filter materials (which are sequentially applied), a color filter having a pattern in which the R, G, and B filter layers are separated by the light shielding layer 19 is formed on a CCD chip. They can be formed integrally.
とことが、このようなオン・チップタイプのフィルタ
の場合、通常、デバイス機能上の遮光領域、即ち第５図
に示す周辺部18は転送電極の外部端子等を取り出す領域
であって遮光用にアルミニウム層を被着しており、かつ
上記した遮光層19も同様にアルミニウムで形成してい
る。このため、第7A図に示した露光工程において、フィ
ルタ材15に入射した光17が、光反射率の高い遮光層19で
反射され、露光すべきでない領域までも露光してしま
う。この結果、次のエッチング処理後に、例えばフィル
タ層Ｒのパターンが第7B図のように一点鎖線の設定パタ
ーンから大きくくずれてしまい、フィルタ性能自体が不
良となることがある。That is, in the case of such an on-chip type filter, usually, a light-shielding region on the device function, that is, the peripheral portion 18 shown in FIG. An aluminum layer is applied, and the light-shielding layer 19 is also formed of aluminum. For this reason, in the exposure step shown in FIG. 7A, the light 17 incident on the filter material 15 is reflected by the light-shielding layer 19 having a high light reflectance, thereby exposing even an area that should not be exposed. As a result, after the next etching process, for example, the pattern of the filter layer R may be greatly deviated from the dashed line setting pattern as shown in FIG. 7B, and the filter performance itself may be poor.
ハ．発明の目的 本発明の目的は、遮光及びフィルタ分離層を微細パタ
ーンにできる上にフィルタ層自体を所定パターンに容易
かつ低コストに形成できる電荷結合素子を提供すること
にある。C. SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a charge-coupled device capable of forming a light-shielding and filter separation layer into a fine pattern and forming the filter layer itself in a predetermined pattern easily and at low cost.
ニ．発明の構成 即ち、本発明は、半導体基板の一主面に形成された複
数の受光画素部と、前記受光画素部を分離するために前
記受光画素部に隣接して前記半導体基板の一主面に形成
された複数のチャンネルストッパ部と、前記半導体基板
の一主面上に形成された第１の絶縁層と、前記第１の絶
縁層上の前記チャンネルストッパ部に対応する位置に形
成された下層側のポリシリコン層と上層側の高融点金属
シリサイド層とならなる複数の遮光部と、前記遮光部上
に形成された第２の絶縁層と、前記第２の絶縁層上の前
記受光画素部に対応する位置に形成された複数フィルタ
部とを有する電荷結合素子に係わるものである。D. That is, the present invention relates to a plurality of light receiving pixel portions formed on one main surface of a semiconductor substrate, and one main surface of the semiconductor substrate adjacent to the light receiving pixel portion for separating the light receiving pixel portions. A plurality of channel stopper portions, a first insulating layer formed on one main surface of the semiconductor substrate, and a portion formed on the first insulating layer at a position corresponding to the channel stopper portion. A plurality of light-shielding portions to be a lower polysilicon layer and an upper refractory metal silicide layer; a second insulating layer formed on the light-shielding portion; and the light-receiving pixel on the second insulating layer The present invention relates to a charge-coupled device having a plurality of filter parts formed at positions corresponding to the parts.
ホ．実施例 以下、本発明の実施例を第１図〜第４図について説明
する。但し、第５図〜第７図に示した例と共通する部分
には共通符号を付し、その説明を省略することがある。E. Embodiment An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. However, portions common to the examples shown in FIGS. 5 to 7 are denoted by the same reference numerals, and description thereof may be omitted.
本例によれば、第１図及び第２図に示すように、CCD
チップの受光面１に、遮光及びフィルタ（更には画素）
分離用の高融点金属シリサイド層29が保護層12上にて所
定パターンに被着され、この上に絶縁層13を介してＲ、
Ｇ、Ｂの各フィルタ層が形成され、更にこれら各フィル
タ層は個々に透明樹脂で被覆され、全体として平坦な透
明樹脂膜20により表面が覆われている。他方、周辺の遮
光領域18では、絶縁層13の形成後にスルーホールエッチ
ングを行い、アルミニウム21の被着により各転送電極11
を外部に取り出している。なお、第１図中の22は不純物
注入による仮想電極層であって、その詳細な特公昭60−
8634号公報に記載されている。According to this example, as shown in FIGS.
On the light receiving surface 1 of the chip, light shielding and filters (and pixels)
A refractory metal silicide layer 29 for separation is applied in a predetermined pattern on the protective layer 12, and R and R are formed thereon via an insulating layer 13.
Each of the G and B filter layers is formed, and each of these filter layers is individually covered with a transparent resin, and the surface is covered with a transparent resin film 20 that is flat as a whole. On the other hand, in the peripheral light-shielding region 18, through-hole etching is performed after the formation of the insulating layer 13, and the transfer electrode 11
Is taken out. Reference numeral 22 in FIG. 1 denotes a virtual electrode layer formed by impurity implantation.
No. 8634.
上記のシリサイド層29は、具体的にはシリコン酸化に
よる保護層12の形成工程と、アルミニウム配線21の形成
工程との間に形成されるが、一層目としてポリシリコン
29aを、二層目として高融点金属シリサイド29bを有した
２層構造からなっている。即ち、保護層12上にまずポリ
シリコンをCVD（化学的気相成長法）で全面に被着させ
た後、スパッタ法又はCVDで高融点金属シリサイド（例
えばタングステンシリサイド）を全面に被着させ、しか
る後に熱処理（例えば900℃で加熱）する。或いは、高
融点金属（例えばタングステン）をスパッタ法等で被着
後に熱処理し、下地のポリシリコンとの合金化によりシ
リサイド29bを形成する。そして次に、上層のシラサイ
ド29bと下層のポリシリコン29aとを共通のマスク（図示
せず）で順次同一パターンにエッチングし、上記した遮
光及びフィルタ分離層29に加工する。The silicide layer 29 is specifically formed between the step of forming the protective layer 12 by silicon oxidation and the step of forming the aluminum wiring 21.
29a has a two-layer structure having a refractory metal silicide 29b as a second layer. That is, first, polysilicon is deposited on the entire surface of the protective layer 12 by CVD (chemical vapor deposition), and then high-melting metal silicide (for example, tungsten silicide) is deposited on the entire surface by sputtering or CVD. Thereafter, heat treatment (for example, heating at 900 ° C.) is performed. Alternatively, a high-melting-point metal (for example, tungsten) is heat-treated after being deposited by a sputtering method or the like, and alloyed with the underlying polysilicon to form the silicide 29b. Then, the upper silicide 29b and the lower polysilicon 29a are sequentially etched into the same pattern using a common mask (not shown), and are processed into the above-described light shielding and filter separating layer 29.
こうして得られた分離層29のパターンはフォトリソグ
ラフィー技術によって微細に形成でき、かつCCDのチャ
ンネルストッパ８に対し高精度の位置合せが可能な条件
で形成できる。従って、この分離層29の線幅を細くして
CCDの光感度を向上させ得ると共に、CCDの素子密度も増
大させることによって解像も向上させることができる。The pattern of the separation layer 29 thus obtained can be finely formed by the photolithography technique, and can be formed under the condition that the alignment with the CCD channel stopper 8 can be performed with high precision. Therefore, by reducing the line width of the separation layer 29,
The optical sensitivity of the CCD can be improved, and the resolution can be improved by increasing the element density of the CCD.
そして重要なことは、上記の層29がシリサイド29bか
らなっていて、遮光性に優れていることは勿論である
が、光反射率が小さいことである。即ち、第3A図に示す
ように、フィルタ材15の被着後にマスク16を用いて露光
したとき、上記の層29による光反射はシリサイド29bの
存在によって大きく減少せしめられるから、設定したパ
ターン通りの露光を行え、次の第3B図のようにエッチン
グによってフィルタ層Ｒを忠実に形成することができ
る。他のフィルタ層Ｇ、Ｂも同様に形成するが、図示省
略した。なお、シリサイド29bの遮光性も十分であり、
可視光の透過率はゼロ、赤外光（例えば波長700nm）の
透過率は0.5％程度である。What is important is that the layer 29 is made of silicide 29b and has excellent light-shielding properties, but has a low light reflectance. That is, as shown in FIG. 3A, when exposure is performed using the mask 16 after the filter material 15 is applied, light reflection by the above-mentioned layer 29 is greatly reduced by the presence of the silicide 29b. Exposure can be performed, and the filter layer R can be faithfully formed by etching as shown in FIG. 3B. Other filter layers G and B are formed in the same manner, but are not shown. In addition, the light shielding property of the silicide 29b is sufficient,
The transmittance of visible light is zero, and the transmittance of infrared light (for example, a wavelength of 700 nm) is about 0.5%.
他方、周辺部18にいおては、上記シリサイド29bによ
る遮光作用が十分であるから、第４図のように光22が入
射しようとしても完全に遮断される。しかも、外部光
（特にレーザー光や太陽光）やCCDパッケージ内面での
反射光等によるまわり込み光23が、従来の構造では第４
図に示すように受光部方向へ層10及び11を通して導かれ
易いが、本例では遮光がシリサイド29bによって十分と
なっているために、光23が生じない。この結果、フレア
の如き疑似信号の発生等を阻止することができる。On the other hand, in the peripheral portion 18, since the light shielding effect by the silicide 29b is sufficient, even if the light 22 is incident as shown in FIG. 4, it is completely blocked. Moreover, the wraparound light 23 due to external light (especially laser light or sunlight) or light reflected on the inner surface of the CCD package is the fourth light in the conventional structure.
As shown in the figure, the light is easily guided through the layers 10 and 11 toward the light receiving portion. However, in this example, the light 23 does not occur because the silicide 29b sufficiently blocks the light. As a result, generation of a pseudo signal such as a flare can be prevented.
しかも、シリサイド29bの下地としてポリシリコン29a
を設けているので、層29自体の絶縁層12に対する密着性
が良好となっており、剥れ等の問題は生じない。Moreover, the polysilicon 29a is used as a base for the silicide 29b.
Is provided, the adhesion of the layer 29 itself to the insulating layer 12 is good, and there is no problem such as peeling.
また、シリサイド29bは使用する金属自体（例えばタ
ングステン）が無害であって環境面で問題はない。この
シリサイドは、アルミニウム21等の配線の形成前に形成
されるが、シリサイドの熱処理（例えば900℃）はアル
ミニウム被着前であるためにアルミニウムには何ら影響
はなく（この逆であればアルミニウムが合金化してしま
う。）、かつアルミニウム被着によってはシリサイド29
bは全く影響がない。The silicide 29b is harmless to the metal itself (for example, tungsten) used, and there is no environmental problem. This silicide is formed before the wiring of aluminum 21 or the like is formed. However, the heat treatment of the silicide (for example, 900 ° C.) has no effect on the aluminum because it is before the aluminum is deposited. Alloys.) And depending on the aluminum deposition, silicide 29
b has no effect.
なお、本例によるフィルタは、上記したように、CCD
の製造工程において作製できるものであるから、製造が
容易であり、かつコストも低減可能となる。Note that the filter according to this example is, as described above, a CCD.
Since it can be manufactured in the manufacturing process, the manufacturing is easy and the cost can be reduced.
また、フィルタがCCDチップ上に完全に一体化されて
いるので、上記したことに加えて、フィルタ−CCDの密
着不良による光漏れがない。これは、受光部における画
質の向上にとって極めて望ましいことである。In addition, since the filter is completely integrated on the CCD chip, in addition to the above, there is no light leakage due to poor adhesion between the filter and the CCD. This is extremely desirable for improving the image quality in the light receiving section.
本例によるCCDにおいては、上記したシリサイド29bを
構成する金属は、タングステン以外にもタンタル・チタ
ン、モリブデン等を用いることができる。In the CCD according to the present embodiment, as the metal constituting the silicide 29b, tantalum / titanium, molybdenum, or the like can be used in addition to tungsten.
以上、本発明を例示したが、上述の例は本発明の技術
的思想に基いて更に変形が可能である。Although the present invention has been described above, the above-described example can be further modified based on the technical idea of the present invention.
例えば、上述のシリサイドの形成方法は変更してよい
し、またその下層には必ずしもポリシリコンを設けなく
てもよい。上述の半導体領域の導電型を変更することも
できる。なお、本発明は上述のフレームトランスファ方
式だけでなく、インター・ライン方式等のCCDにも適用
できるし、またCCD自体の素子構造も変更してよく、公
知の種々の構造をとり得る。For example, the method of forming the above-described silicide may be changed, and polysilicon may not necessarily be provided in a lower layer. The conductivity type of the above-described semiconductor region can be changed. The present invention can be applied not only to the above-described frame transfer method but also to a CCD of an inter-line method or the like, and the element structure of the CCD itself may be changed, and various known structures may be adopted.
ヘ．発明の作用効果 以上説明したように、本発明によれば、電荷結合素子
の製造工程にいおてチャンネルストッパと遮光部とフイ
ルタ部とをフォトリソグラフィー技術により高精度で低
コストな、しかも光漏れを起こさない一体構造に形成で
きるうえ、受光画素部上にフィルタを形成する際の露光
時に上記遮光部の高融点金属シリサイド層での光の反射
が非常に少なく、設定したパターン通りに露光を行える
ので、フィルタ層を忠実に形成することができる。ま
た、遮光部において高融点金属シリサイド層の下地とし
てポリシリコン層を設けることにより、遮光部自体に第
１の絶縁層に対する密着性が良いので、剥がれ等の問題
は起こらない。F. Advantageous Effects of the Invention As described above, according to the present invention, in the manufacturing process of the charge-coupled device, the channel stopper, the light-shielding portion, and the filter portion are formed with high accuracy and low cost by photolithography technology, and furthermore, light leakage is prevented. In addition, the light-reflection metal silicide layer of the light-shielding portion has very little light reflection during exposure when forming a filter on the light-receiving pixel portion, and exposure can be performed according to the set pattern. Therefore, the filter layer can be formed faithfully. Further, by providing a polysilicon layer as a base of the refractory metal silicide layer in the light-shielding portion, since the light-shielding portion itself has good adhesion to the first insulating layer, there is no problem such as peeling.
第１図〜第４図は本発明の実施例を示すものであって、 第１図はCCDの要部断面斜視図、 第２図は第１図のII−II線断面図（但し、フィルタ層も
図示）、 第3A図、第3B図はCCD受光部の製造工程の主要段階の各
断面図、 第４図はCCD周辺部の断面図 である。 第５図〜第７図は従来例を示すものであって、 第５図はCCDの概略レイアウト図、 第６図はカラーフィルタを接着するときのCCD要部の断
面図 第7A図、第7B図はCCD受光部の製造工程の主要段階の各
断面図 である。 なお、図面に示す符号において、 １……受光部 ８……チャンネルストッパ 10、12、13……絶縁層又はSiO2層 11……ポリシリコン転送電極 15……フィルタ材 16……マスク 18……周辺部 21……アルミニウム配線（電極） 29……遮光及びフィルタ分離層 29a……ポリシリコン 29b……金属シリサイド Ｒ、Ｇ、Ｂ……フィルタ層 である。1 to 4 show an embodiment of the present invention. FIG. 1 is a sectional perspective view of a main part of a CCD, and FIG. 2 is a sectional view taken along the line II-II of FIG. 3A and 3B are cross-sectional views of the main steps of the manufacturing process of the CCD light receiving section, and FIG. 4 is a cross-sectional view of the periphery of the CCD. 5 to 7 show a conventional example, FIG. 5 is a schematic layout diagram of a CCD, and FIG. 6 is a cross-sectional view of a main part of the CCD when a color filter is bonded. FIGS. 7A and 7B The figures are cross-sectional views of the main stages of the manufacturing process of the CCD light receiving unit. In the reference numerals shown in the drawings, 1... Light receiving section 8... Channel stopper 10, 12, 13... Insulating layer or SiO 2 layer 11... Polysilicon transfer electrode 15... Filter material 16. Peripheral portion 21 Aluminum wiring (electrode) 29 Light-shielding and filter separating layer 29a Polysilicon 29b Metal silicide R, G, B Filter layers
Claims (1)
光画素部と、 前記受光画素部を分離するために前記受光画素部に隣接
して前記半導体基板の一主面に形成された複数のチャン
ネルストッパ部と、 前記半導体基板の一主面上に形成された第１の絶縁層
と、 前記第１の絶縁層上の前記チャンネルストッパ部に対応
する位置に形成された下層側のポリシリコン層と上層側
の高融点金属シリサイド層とからなる複数の遮光部と、 前記遮光部上に形成された第２の絶縁層と、 前記第２の絶縁層上の前記受光画素部に対応する位置に
形成された複数のフィルタ部と を有する電荷結合素子。A plurality of light receiving pixel portions formed on one main surface of the semiconductor substrate; and a plurality of light receiving pixel portions formed on one main surface of the semiconductor substrate adjacent to the light receiving pixel portions for separating the light receiving pixel portions. A plurality of channel stoppers; a first insulating layer formed on one main surface of the semiconductor substrate; and a lower layer poly formed at a position corresponding to the channel stopper on the first insulating layer. A plurality of light-shielding portions each including a silicon layer and an upper refractory metal silicide layer; a second insulating layer formed on the light-shielding portion; and a light-receiving pixel portion on the second insulating layer. And a plurality of filter portions formed at positions.
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