JP3160915B2 - Ccd撮像素子 - Google Patents

Ccd撮像素子

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JP3160915B2 JP01823791A JP1823791A JP3160915B2 JP 3160915 B2 JP3160915 B2 JP 3160915B2 JP 01823791 A JP01823791 A JP 01823791A JP 1823791 A JP1823791 A JP 1823791A JP 3160915 B2 JP3160915 B2 JP 3160915B2
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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、CCD撮像素子、特に
転送速度を速くできしかもスミア抑止率を高くできるC
CD撮像素子に関する。
【0002】
【従来の技術】CCD撮像素子として図4の(A)乃至
(C)に示すものが知られている。図面において、1は
半導体基板、2は第1層目のアルミニウム膜1Alと転
送電極との間を絶縁する層間絶縁膜で、例えばPSGか
らなる。3は第1層目あるいは第2層目の多結晶シリコ
ン層からなる転送電極、4は第3層目の多結晶シリコン
層からなるバッファ配線膜で、第1層目のアルミニウム
膜1Alによるポテンシャルシフトを防止する役割を果
す。5は第1層目のアルミニウム膜1Al、6は第2層
目のアルミニウム膜2Alである。
【0003】図4の(A)に示すものは、現在市販され
ている最も一般的なNTSC用のCCD撮像素子であ
り、第1層目アルミニウム膜5を遮光膜としてのみ使用
するものである。このCCD撮像素子においては、第1
層目のアルミニウム膜5の転送電極3から食み出した部
分における厚さが薄くされており、また、上記層間絶縁
膜2の厚さも薄くされている。そして、層間絶縁膜2が
薄くされているので、スミアを小さくすることができ
る。というのは、外部から半導体基板1と第1層目のア
ルミニウム膜5との間で反射を繰返して層間絶縁膜2内
を侵入する光の反射回数が層間絶縁膜2が薄い程多くな
り、延いては侵入する光の減衰量が大きくなるからであ
る。尚、本CCD撮像素子はNTSC対応であり、転送
速度の高速化のための転送電極の低抵抗化の必要性がな
いのでシャント配線膜がない。
【0004】図4の(B)に示すものは、第1層目のア
ルミニウム膜(1Al)5をシャント配線膜としても遮
光膜としても用いるようにしたもので、高速転送が可能
である。第1層目のアルミニウム膜5は低抵抗化の観点
から転送電極5から食み出した部分における厚さも転送
電極5上における厚さも厚くしてある。そして、それに
伴って上記層間絶縁膜2の厚さも厚くしてある。そうし
ないと、アルミニウムマク5のパターニングのためのエ
ッチングの際に半導体基板1が損傷されるのを層間絶縁
膜2によって防ぐことができないからである。つまり、
半導体基板1の損傷を防ぐにはアルミニウム膜5の厚さ
に比例して層間絶縁膜2を厚くすることが必要なのであ
る。
【0005】図4の(C)に示すものは第1層目のアル
ミニウム膜5を遮光膜とし、第2層目のアルミニウム膜
6をシャント配線膜として用いたものである。尚、シャ
ント配線膜であるアルミニウム膜6と、転送電極3との
接続のために第3層目の多結晶シリコンからなるバッフ
ァ配線層4が利用されている。このようなCCD撮像素
子については特開平2−87574号公報等により紹介
が為されている。このようなCCD撮像素子は、第1層
目のアルミニウム膜5からなる遮光膜を薄くして層間絶
縁膜2を薄く形成することを可能にし、層間絶縁膜2を
薄くすることによりスミアを少なくすることができる。
そして、第2層目のアルミニウム膜6を厚くすることに
より転送制御信号の経路の低抵抗化を図り、高速転送を
可能にすることができる。具体的には200万画素を有
するHDTV(ハイビジョン)対応が可能になる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ところで、図4の
(A)のCCD撮像素子は、シャント配線膜がないの
で、高速転送はできず、NTSC対応は可能であっても
HDTV(ハイビジョン)対応は不可能である。図4の
(B)に示すCCD撮像素子は、第1層目のアルミニウ
ム膜5がどの部分においても厚く形成する必要がある
が、それは段差を大きくし、微細化に向かず、2/3イ
ンチ光学系CCD撮像素子によるハイビジョン対応の実
現に寄与することが難しい。それに、層間絶縁膜5が厚
くなってしまうので、スミアを少なくできにくいという
問題があった。それに対して、図4の(C)に示すCC
D撮像素子は、高速転送ができるし、スミアも小さくで
きる。その点で優れているといえる。しかしながら、配
線構造がきわめて複雑であるという欠点を有する。とい
うのは、第1層目のアルミニウム膜5を遮光膜としての
み用いるので、転送電極と第2層目のアルミニウム膜6
との間の電気的接続は遮光膜たるアルミニウム膜5に形
成した開口7を通して行わなければならないからであ
る。そして、配線構造が複雑なのでより一層のセルの微
細化が難しくなる。2/3インチ光学系、更には1/2
インチ光学系のCCD撮像素子のHDTV対応には相当
のセルの微細化が要求されるので、配線構造が複雑であ
ることは無視できない問題である。
【0007】本発明はこのような問題点を解決すべく為
されたものであり、配線構造を徒らに複雑にすることな
く転送の高速化、低スミア化を図ることを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明CCD撮像素子
は、半導体層からなる転送電極側と第2層目の金属膜か
らなるシャント配線膜との間の電気的接続を第1層目の
金属からなる遮光膜を介して行うようにしたことを特徴
とする。
【0009】
【実施例】以下、本発明CCD撮像素子を図示実施例に
従って詳細に説明する。図1は本発明CCD撮像素子の
一つの実施例を示す断面図である。図面において、1は
半導体基板、2は転送電極3と第1層目のアルミニウム
膜5との間の層間絶縁膜で、薄く形成されている。該層
間絶縁膜2を薄くするのは低スミア化のためである。3
は多結晶シリコン層からなる転送電極である。
【0010】第1層目のアルミニウム膜(1Al)5
は、遮光膜であり、遮光の機能を果すに必要な厚さは充
分にあるが、しかし図4の(B)に示すCCD撮像素子
における第1層目のアルミニウム膜5のように厚くは形
成されていない。具体的には、例えば0.4μm程度で
ある。このようにアルミニウム膜5を徒らに厚くしない
のは層間絶縁膜2を薄くて済むようにするためである。
第1層目のアルミニウム膜5を薄くする程、層間絶縁膜
2の厚さが薄くて済むことは前に述べたとおりであり、
また、層間絶縁膜2を薄くしようとするのは抵スミア化
のためであることも前に述べたとおりである。
【0011】ところで、この第1層目のアルミニウム膜
(1Al)5は基本的には遮光膜であるが、転送電極3
と接続されたり、シャント配線膜である第2層目のアル
ミニウム膜(2Al)6と接続されたりし、転送電極3
とシャント配線膜との間の中継配線膜としての役割も果
す。そして、そのことの派生としてであるが、アルミニ
ウム膜5自身ある長さ、幅を有するので薄いとはいえシ
ャント配線膜としての役割も果す。8は該アルミニウム
膜5と転送電極3との間を電気的に接続するコンタクト
部であり、そして、層間絶縁膜9に形成されたコンタク
ト部10は該アルミニウム膜5と第2層目のアルミニウ
ム膜6からなるシャント配線膜との間を接続する。
【0012】アルミニウム膜(2Al)6はシャント配
線膜としての役割を果すべく充分な厚さに形成されてい
る。そして、前述のとおり、本来的には遮光膜として形
成された第1層目のアルミニウム膜5が、シャント配線
膜6と転送電極3との電気的接続のための中継をする中
継配線膜としての役割を果すことの派生としてシャント
配線膜としても機能する。従って、厚いアルミニウム膜
6程ではないにせよ低抵抗化に寄与し、転送速度を速め
るのに貢献する。
【0013】ところで、第1層目のアルミニウム膜5に
遮光膜としての役割を担わせただけでなくシャント配線
膜6と転送電極3とを中継する中継配線膜としての役割
をも担わせたことによる最大の意義は、配線構造が簡単
にできるということにある。即ち、遮光膜5に開口を設
け、その開口内を通してシャント配線膜と転送電極との
電気的接続をするということが必要でなくなるので、図
4の(C)に示すCCD撮像素子のように配線構造を複
雑にしなくても済む。従って、より一層の微細化を図る
ことができる。
【0014】しかして、本CCD撮像素子によれば、図
4の(C)に示すCCD撮像素子と同様に低スミア化を
図ることができ、図4の(C)に示すCCD撮像素子以
上に転送速度の高速化を図ることができ、そして、図4
の(C)に示すCCD撮像素子よりも配線構造を簡単に
することができるのである。
【0015】図2は本発明CCD撮像素子の他の実施例
を示す断面図である。本CCD撮像素子は、本発明を第
1層目のアルミニウム膜1Alと転送電極との間に該ア
ルミニウム膜によるポテンシャルシフトを防止するため
のバッファ多結晶シリコン膜4を介在させたタイプのC
CD撮像素子(特開平2−87574号公報に紹介され
ている)に適用したものである。従って、本CCD撮像
素子における第1層目のアルミニウム膜5はバッファ多
結晶シリコン膜4を介して転送電極3に接続されてい
る。一方、シャント配線膜6には直接接続されている。
尚、バッファ多結晶シリコン膜4は第3層目又は第4層
目の多結晶シリコン膜により形成される。
【0016】図3は本発明CCD撮像素子の更に別の実
施例の断面図である。本実施例は、第1層目のアルミニ
ウム膜1Alからなる遮光膜(そして中継配線及びシャ
ント配線膜)5と第2層目のアルミニウム膜2Alから
なるシャント配線膜6とをコンタクトホールを介さない
で直接コンタクトさせるようにしたものである。尚、そ
れ以外の点では図2に示すCCD撮像素子と全く同じで
ある。このようにするのは、遮光膜5とシャント配線膜
6とのコンタクトホールを形成するためのマスク工程を
不要にし、製造工程数の低減を図るためである。
【0017】即ち、元来、図1、図2に示すCCD撮像
素子は、第1層目のアルミニウム膜5とそれより上層で
ある第2層目のアルミニウム膜6とは同電位であり、そ
のように両アルミニウム膜が同電位になるようにするこ
とはイメージ部だけでなく周辺回路等においても可能で
ある。従って、第1層目と第2層目のアルミニウム膜5
・6間を絶縁する層間絶縁膜9には耐圧を持つことは要
求されないことになり、単に平坦性のみが要求されるの
である。そして、第1層目のアルミニウム膜形成後の段
階において段差が生じる場所で最も高いところはイメー
ジ部、ストレージ部のいずれにおいても第1層目のアル
ミニウム膜の上面であり、これはとりもなおさず第2層
目のアルミニウム膜を接続すべき領域である。
【0018】そこで、層間絶縁膜9を形成した後、平坦
化のためにこれをエッチバックするときに第1層目のア
ルミニウム膜5の上面が露出するまでエッチバックする
こととし、その後、第2層目のアルミニウム膜(2A
l)6を形成するのである。すると、層間絶縁膜9に対
するコンタクト部の形成のための一連の工程が省略でき
るのである。
【0019】尚、CCD撮像素子内には、周辺回路やパ
ッドの部分のように、第1層目のアルミニウム膜と第2
層目のアルミニウム膜との間のコンタクトをとるべきで
あるにも拘らずイメージ部やアルミニウム膜のように段
差がなく、そのため層間絶縁膜9に対するエッチバック
時に第1層目のアルミニウム膜の上面が露出し得ないと
ころがでてくる可能性がある。そこで、その場合には多
結晶シリコンからなる適当なダミーパターンを形成し、
段差を強制的につくり出して層間絶縁膜のエッチバック
の際に第1層目のアルミニウム膜の上面が露出するよう
な構造にすると良い。そして、ダミーパターンは多結晶
シリコンからなる転送転送電極やバッファ用多結晶シリ
コン膜と同時に形成することができ得るので、工程数の
増加は伴わない。しかして、図3に示すような構造にし
てコンタクト部形成工程を省略することの実用性は高
く、低コスト化に大きく寄与することができるのであ
る。
【0020】
【発明の効果】請求項1のCCD撮像素子は、半導体層
からなる転送電極の上側に第1層目の金属膜からなる遮
光膜を形成し、該遮光膜よりも上側に第2層目の金属膜
からなるシャント配線膜を形成し、該シャント配線膜と
上記転送電極との間を上記遮光膜を介して電気的に接続
してなることを特徴とする。従って、請求項1記載のC
CD撮像素子によれば、第1層目の金属膜からなる遮光
膜が転送電極とシャント配線膜との間を中継するので、
第1層目の金属膜からなる遮光膜に開口を形成しその開
口を通して転送電極と第2層目の金属からなるシャント
配線膜とを接続する必要性がなくなり、配線構造を簡単
にできる。そして、第1層目の金属膜からなる遮光膜が
シャント配線膜に接続されて転送制御信号ラインの低抵
抗化に寄与するので転送速度の高速化を図ることができ
る。また、遮光膜を薄くすることによりその下地たる層
間絶縁膜を薄くすることが許容されるので低スミア化を
図ることができる。請求項2のCCD撮像素子は、請求
項1のCCD撮像素子において、上記転送電極と上記遮
光膜との間に、該転送電極と電気的に接続されたポテン
シャルシフト防止用バッファ半導体層を介在させ、該ポ
テンシャルシフト防止用半導体層を介して上記転送電極
と上記遮光膜とを電気的に接続したことを特徴とする。
従って、請求項2記載のCCD撮像素子によれば、上記
ポテンシャルシフト防止用バッファ半導体層を設けてポ
テンシャルシフトの防止を図ったCCD撮像素子におい
て、請求項1記載のCCD撮像素子が享受する上記各効
果を奏することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明CCD撮像素子の一つの実施例を示す断
面図である。
【図2】本発明CCD撮像素子の他の実施例を示す断面
図である。
【図3】本発明CCD撮像素子の更に他の実施例を示す
断面図である。
【図4】(A)乃至(C)はCCD撮像素子の各別の従
来例を示す断面図である。
【符号の説明】
3 転送電極 5 第1層目の金属膜からなる遮光膜 6 第2層目の金属膜からなるシャント配線膜 8 コンタクト部 10 コンタクト部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 27/14 H01L 27/148 H04N 5/335

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体層からなる転送電極の上側に第1
    層目の金属膜からなる遮光膜を形成し、 上記遮光膜よりも上側に第2層目の金属膜からなるシャ
    ント配線膜を形成し、 上記シャント配線上記転送電極との間を上記遮光膜
    を介して電気的に接続してなることを特徴とするCCD
    撮像素子
  2. 【請求項2】 上記転送電極と上記遮光膜との間に、該
    転送電極と電気的に接続されたポテンシャルシフト防止
    用バッファ半導体層を介在させ、該ポテンシャルシフト
    防止用半導体層を介して上記転送電極と上記遮光膜とを
    電気的に接続したことを特徴とする請求項1記載のCC
    D撮像素子
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